JP7460513B2 - 車両運動制御装置、および、車両運動制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動車に搭載した各アクチュエータを統括制御することで、走行状態に応じて車両運動を適正化する、車両運動制御装置、および、車両運動制御方法に関する。

近年の自動車には、乗員の乗り心地や運転者の操作感の更なる改善が求められており、複数の制御要求を調停して車両運動を制御する技術が提案されている。

例えば、特許文献１の要約書には「制御プラットフォーム１０では、位置制御要求調停部２１が、位置を次元とする複数の制御要求を調停して出力し、位置制御要求変換部２２が、位置制御要求調停部２１からの制御要求を速度を次元とする制御要求に変換して出力する。そして、速度制御要求調停部３１が、速度を次元とする複数の制御要求を調停して出力し、速度制御要求変換部３２が、速度制御要求調停部３１からの制御要求を加速度を次元とする制御要求に変換して出力する。さらに、加速度制御要求調停部４１が、加速度を次元とする複数の制御要求を調停して出力し、加速度制御要求変換部４２が、加速度制御要求調停部４１からの制御要求を加速度制御を実現する制御装置に応じた次元（例えばトルク）の制御要求に変換して出力する。」の記載がある。また、同文献の図１には、制御プラットフォーム１０内での、位置制御要求調停部２１、速度制御要求調停部３１、加速度制御要求調停部４１等の接続関係が図示されている。

すなわち、特許文献１には、複数の位置制御要求を調停して速度制御要求を作成し、複数の速度制御要求を調停して加速度制御要求を作成し、複数の加速度制御要求を調停してトルク制御要求を作成する制御要求調停装置が開示されている。

特開２０１１－６３０９８号公報

自動車の走行時には、駆動や制動の各制御に加え、旋回のための操舵制御も実行される。車両が操舵を開始すると、車両の機械特性により、操舵から遅れて、横加速度、ローリング、ピッチング、ヨーレート等の車両運動が受動的に発生し、乗り心地や操作感が劣化するため、走行状態に応じて車両運動を積極的に制御することで、操舵時の乗り心地や操作感を改善する車両運動制御装置が求められている。

ここで、特許文献１の制御プラットフォームは、直進走行中の車両の駆動と制動を制御対象としたものであり、操舵制御を考慮したものではないため、操舵制御要求を、位置、速度、加速度の各制御要求と調停することは考慮されていなかった。また、特許文献１は、各制御要求の調停順を上記順番に限定しており任意に設定できないため、仮に操舵制御要求を調停対象に含める場合には、連続的に発生する位置制御要求、速度制御要求、加速度制御要求の序列内の適切な位置に、断続的にしか発生しない操舵制御要求の調停順番を組み込むという困難な設計が必要であった。

このような問題を鑑み、本発明では、モーション空間内の所望の制御可能範囲に収まる目標モーションベクトルを生成し、この目標モーションベクトルが定義する車両運動を実現するように、各アクチュエータの操作量を統括制御することで、乗り心地や操作感の改善を図る車両運動制御装置、および、車両運動制御方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の車両運動制御装置は、複数のアクチュエータを走行状態に応じて統括制御することで、車両運動を制御する車両運動制御装置であって、入力された走行状態情報に基づいて目標モーションベクトルを生成する車両運動立案部と、前記目標モーションベクトルに基づいて各アクチュエータの操作量を計算する操作量調停部と、前記操作量に基づいて各アクチュエータを制御するアクチュエータ制御部と、を具備し、前記車両運動立案部は、前記操作量調停部から取得した、モーション空間での制御可能範囲内で前記目標モーションベクトルを生成するものとした。

また、本発明の車両運動制御方法は、複数のアクチュエータを走行状態に応じて統括制御することで、車両運動を制御する車両運動制御方法であって、入力された走行状態情報に基づいて、モーション空間での制御可能範囲内で目標モーションベクトルを生成する第一ステップと、前記目標モーションベクトルに基づいて各アクチュエータの操作量を計算する第二ステップと、前記操作量に基づいて各アクチュエータを制御する第三ステップと、を有するものとした。

本発明の車両運動制御装置および車両運動制御方法によれば、モーション空間内の所望の制御可能範囲に収まる目標モーションベクトルを生成し、この目標モーションベクトルが定義する車両運動を実現するように、各アクチュエータの操作量を統括制御することで、乗り心地や操作感の改善を図ることができる。

一実施例の車両の概略構成を示す平面図 制駆動力により発生するジャッキアップ力を説明する、車両の側面図 横力がない場合のジャッキアップ力と実車体姿勢を説明する車両の背面図 横力がある場合のジャッキアップ力と実車体姿勢を説明する車両の背面図 一実施例の車両運動制御装置の機能ブロック図 モーション空間内のモーションベクトルの一例 モーション空間内のモーションベクトルの他の例 等速走行時の、モーション空間内の制御可能範囲の一例 加速走行時の、モーション空間内の制御可能範囲の一例 一実施例の車両運動制御装置の処理を示すフローチャート 車両が左カーブに進入する状況を示す平面図 図９における、運転者操作情報と目標モーションベクトルのグラフ 本発明と従来技術の効果の差を説明するグラフ 本発明と従来技術の効果の差を説明するグラフ

以下、本発明の車両運動制御装置の実施例を、図面を参照しながら説明する。

図１から図１０を用いて、本発明の一実施例に係る車両運動制御装置を説明する。

＜車両１の概略構成＞
図１は、本実施例に係る車両１の概略構成を示す平面図である。ここに示すように、車両１は、車体１０に、車輪１１、モータ１２、サスペンション１３、ステア１４、ブレーキ１５、及び、スタビライザ１６を搭載したものである。なお、以下では、車両１の前後方向をｘ軸（前方向を正）、横方向をｙ軸（左方向を正）、上下方向をｚ軸（上方向を正）とする。

車輪１１は、車体１０を支持し、路面に接してグリップ力を発揮するものであり、本実施例では、左前輪１１_ＦＬ、右前輪１１_ＦＲ、左後輪１１_ＲＬ、右後輪１１_ＲＲの４輪を備えている。なお、以下では、左前輪１１_ＦＬに対応する構成の符号には_ＦＬを付し、右前輪１１_ＦＲに対応する構成の符号には_ＦＲを付し、左後輪１１_ＲＬに対応する構成の符号には_ＲＬを付し、右後輪１１_ＲＲに対応する構成の符号には_ＲＲを付すこととする。また、左前輪１１_ＦＬと右前輪１１_ＦＲの双方に対応する構成の符号には_Ｆを付し、左後輪１１_ＲＬと右後輪１１_ＲＲの双方に対応する構成の符号には_Ｒを付すこととする。

各々の車輪１１には、インホイール型のモータ１２（１２_ＦＬ、１２_ＦＲ、１２_ＲＬ、１２_ＲＲ）が取り付けられており、これらのモータ１２によって各々の車輪１１が独立して回転（正転、逆転）する。

各々のモータ１２と車体１０の間には、サスペンション１３（１３_ＦＬ、１３_ＦＲ、１３_ＲＬ、１３_ＲＲ）が設けられており、これらのサスペンション１３によって、各々の車輪１１に発生する振動や衝撃を吸収し、車体の安定性、乗り心地を良くする懸架装置を構成している。なお、サスペンション１３は、バネとショックアブソーバーを有するコイルオーバーであり、例えば、粘性を変更可能なダンパとコイルスプリングを組み合わせたセミアクティブサスペンションや、長さを調節可能なダンパとコイルスプリングを組み合わせたアクティブサスペンション、また、リニアモータや回転モータと回転直動機構の組み合わせを用いた電気式のものなどであるが、以下では、サスペンション１３がアクティブサスペンションであるものとして説明する。

ステア１４は、車輪１１を操舵し車両１の進行方向を決定するための装置であり、本実施例では、左前輪１１_ＦＬを操舵するステア１４_ＦＬと、右前輪１１_ＦＲを操舵するステア１４_ＦＲと、左後輪１１_ＲＬおよび右後輪１１_ＲＲを操舵するステア１４_Ｒの３つを備えている。

ブレーキ１５は、車輪１１の回転を制動するための装置であり、本実施例では、左前輪１１_ＦＬ用のブレーキ１５_ＦＬと、右前輪１１_ＦＲ用のブレーキ１５_ＦＲと、左後輪１１_ＲＬ用のブレーキ１５_ＲＬと、右後輪１１_ＲＲ用のブレーキ１５_ＲＲの４つを備えている。

スタビライザ１６は、左右の車輪の上下運動と連動して動き車両のロール量を抑える装置であり、本実施例のスタビライザ１６は、そのねじれ角を電気式で調整できる制御スタビライザである。なお、本実施例では、前方用のスタビライザ１６_Ｆと、後方用のスタビライザ１６_Rの２つを備えている。

＜制駆動力Ｆｘによるジャッキアップ力Ｊｘ＞
ここで、図２を用いて、加速中の車両１において、各輪の駆動力または制動力（以下、「制駆動力Ｆｘ」と称する）によって車体１０に加わるジャッキアップ力Ｊｘを説明する。なお、「ジャッキアップ力」の表現には、上向きの力である正方向のジャッキアップ力と、下向きの力である負方向のジャッキアップ力を含むものとする。

図２は、前方に加速中の車両１の側面図であり、前輪１１_Ｆと後輪１１_Ｒは図中の矢印方向に回転している。この場合、車輪１１の回転の反作用として、路面は、前輪１１_Ｆに前方への制駆動力Ｆｘ_Ｆを与え、後輪１１_Ｒにも前方への制駆動力Ｆｘ_Ｒを与える。そして、前側の制駆動力Ｆｘ_Ｆによって、前輪１１_Fが前側の瞬間回転中心Ｏ_Ｆ周りに回転するため、車体１０の前側では、下方向のジャッキアップ力Ｊｘ_Ｆが発生する。一方、後側の制駆動力Ｆｘ_Ｒによって、車輪１１_Rが後側の瞬間回転中心Ｏ_Ｒ周りに回転するため、車体１０の後側では、上方向のジャッキアップ力Ｊｘ_Ｒが発生する。これらのジャッキアップ力Ｊｘによって、加減速中の車体１０には加減速開始から遅れて受動的にピッチ量の変化（ピッチング）が生じる。

なお、前方の瞬間回転中心Ｏ_Ｆと前輪１１_Ｆの接地点を結んだ直線を仮想スイングアームＳＡ_Ｆとし、仮想スイングアームＳＡ_Ｆと路面の角度をθ_Ｆとすると、ジャッキアップ力Ｊｘ_Ｆの大きさは式１で計算される。

同様に、後方の瞬間回転中心Ｏ_Ｒと後輪１１_Ｒの接地点を結んだ直線を仮想スイングアームＳＡ_Ｒとし、仮想スイングアームＳＡ_Ｒと路面の角度をθ_Ｒとすると、ジャッキアップ力Ｊｘ_Ｒの大きさは式２で計算される。

＜横力Ｆｙによるジャッキアップ力Ｊｙ＞
次に、図３Ａと図３Ｂを用いて、車両１において、各輪の横力Ｆｙによって車体１０に加わるジャッキアップ力Ｊｙと実車体姿勢の関係を説明する。

図３Ａは、横力Ｆｙがない状況を説明する図であり、この状況下の車両１は、例えば左平面図に示すように直進している。この場合、右背面図に示すように、横力Ｆｙは発生せず、車体１０は略水平状態を維持する。なお、図３Ａに示すように、本実施例の車両１では、モータ１２の上端はサスペンション１３を介して車体１０と接続されており、モータ１２の下端はロアアーム１７を介して車体１０と接続されている。

一方、図３Ｂは、横力Ｆｙがある状況を説明する図であり、この状況下の車両１は、例えば左平面図に示すように右旋回している。この場合、右背面図に示すように、車輪１１の操舵の反作用として、路面は、左後輪１１_ＲＬに右方向の横力Ｆｙ_ＲＬを与え、右後輪１１_ＲＲにも右方向の横力Ｆｙ_ＲＲを与える。そして、左側の横力Ｆｙ_ＲＬによって、ロアアーム１７_ＲＬの車体１０側の端部には、上方向のジャッキアップ力Ｊｙ_ＲＬが発生する。一方、右側の横力Ｆｙ_ＲＲによって、ロアアーム１７_ＲＲの車体１０側の端部には、下方向のジャッキアップ力Ｊｙ_ＲＲが発生する。これらのジャッキアップ力Ｊｙによって、旋回中の車体１０には操舵開始から遅れて受動的にロール量の変化（ローリング）が生じる。

＜車両運動制御装置２の概略構成＞
加減速中の制駆動力Ｆｘに起因するピッチングや、旋回中の横力Ｆｙに起因するローリング等は、乗員の乗り心地や運転者の操作感を劣化させるため、本実施例の車両運動制御装置２は、走行状態に応じて車体姿勢を適正化するように各アクチュエータの操作量を統括制御する。

図４は、本実施例の車両運動制御装置２の機能ブロック図である。ここに示すように、車両運動制御装置２は、車両運動立案部２１、操作量調停部２２、モータ制御部２３、サスペンション制御部２４、ステアリング制御部２５、ブレーキ制御部２６、スタビライザ制御部２７を備えた制御装置である。なお、車両運動制御装置２は、具体的には、ＣＰＵ等の演算装置、半導体メモリ等の記憶装置、および、通信装置などのハードウェアを備えたＥＣＵ（Electronic Control Unit）等の計算機と各制御対象の駆動装置を持つ制御ユニットである。以下、各部を順次説明する。

＜車両運動立案部２１＞
車両運動立案部２１は、運転者操作情報、外界情報、センサ情報に基づいて、後述するモーションベクトル制御可能範囲内で、６自由度の目標モーションベクトルを立案する。なお、運転者操作情報は、例えば、運転者がハンドルを操舵した際の操舵情報、加速ペダルの踏み込んだ際の加速ペダル情報、減速ペダルの踏み込んだ際の減速ペダル情報などである。また、外界情報は、例えば、カメラやカーナビゲーションシステムから取得した道路曲率や路面摩擦などである。さらに、センサ情報は、車体１０に設置したセンサから取得した、車両速度、車両加速度、車両姿勢などの各情報などである。

ここで、図５Ａ、図５Ｂを用いて、本実施例のモーションベクトルについて説明する。

図５Ａに例示するモーションベクトルは、６自由度の車両運動を定義するベクトルであり、前後加速度Ａｘ、横加速度Ａｙ、上下加速度Ａｚの三軸からなるモーション空間上に配置された有顔ベクトルである。そして、ベクトルの起点（Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚ）がｘ、ｙ、ｚの各方向の加速度を定義し、また、Ａｙ－Ａｚ平面に対する傾きがロール角φを、Ａｚ－Ａｘ平面に対する傾きがピッチ角θを、ベクトルの姿勢（顔の向き）がヨーレートｒを定義している。

一方、図５Ｂに例示するモーションベクトルは、図５Ａとは異なる６自由度の車両運動を定義するベクトルであり、前後加速度Ａｘ、横加速度Ａｙ、上下方向の位置Ｚの三軸からなるモーション空間上に配置された有顔ベクトルである。そして、ベクトルの起点（Ｇｘ、Ｇｙ、Ｚ）が前後加速度Ａｘおよび横加速度Ａｙと、上下方向の位置ｚを定義し、また、Ａｙ－ｚ平面に対する傾きがロール角φを、Ｚ－Ａｘ平面に対する傾きがピッチ角θを、ベクトルの姿勢（顔の向き）がヨーレートｒを定義している。なお、本実施例のモーションベクトルは、図５Ａや図５Ｂに例示するものに限定されず、他のパラメータを含むものであっても良い。

＜操作量調停部２２＞
操作量調停部２２は、外界情報、センサ情報、目標モーションベクトルに基づいて、各アクチュエータの操作量を演算するとともに、各アクチュエータからの動作情報に基づいて、モーション空間内でのモーションベクトルの制御可能範囲を演算する。

ここで、図６、図７を用いて、操作量調停部２２が、加速度Ａｘ、Ａｙ、Ａｚの三軸からなる図５Ａのモーション空間に設定した、モーションベクトルの制御可能範囲の一例を説明する。

図６（ａ）は、車両１が等速走行する場合に、操作量調停部２２が設定した、モーションベクトルの制御可能範囲を例示したものであり、制御可能範囲の初期値の一例である。ここに示す制御可能範囲は、各アクチュエータの仕様に基づいて設定されたものであり、例えば、図６（ｂ）のＡｘ－Ａｚ平面に示す鍵穴状領域をＡｚ軸周りに回転させた立体形状である。なお、図６（ａ）において、下方の扁平球部は、モーションベクトルの起点の設定可能範囲であり、この範囲内で三方向の加速度を設定しなければならないことを示している。また、上方の円錐台部は、モーションベクトルの傾斜可能範囲であり、この範囲内でロール角φとピッチ角θを設定しなければならないことを示している。従って、車両１が等速走行中であれば、車両運動立案部２１は、図６（ａ）の制御可能範囲内で、車両運動を定義する目標モーションベクトルを生成する。

一方、図７（ａ）は、車両１が加速走行する場合に、操作量調停部２２が設定した、モーションベクトルの制御可能範囲を例示したものである。車両１の加速中には、例えば、乗り心地や操作感の改善に利用できるモータ１２の余力が減るため、図７（ｂ）に示すように、前後加速度Ａｘの正値の許容範囲が狭まる。そのため、図７（ａ）の制御可能範囲は、図６（ａ）に比べＡｘ軸の正方向側が侵食された立体形状となる。従って、車両１が加速走行中であれば、車両運動立案部２１は、図６（ａ）より狭い図７（ａ）の制御可能範囲内で、車両運動を定義する目標モーションベクトルを生成する。

＜モータ制御部２３ ～ スタビライザ制御部２７＞
モータ制御部２３は、操作量調停部２２からの操作量情報に基づいて各々のモータ１２を制御する。サスペンション制御部２４は、操作量調停部２２からの操作量情報に基づいて各々のサスペンション１３を制御する。ステアリング制御部２５は、操作量調停部２２からの操作量情報に基づいて各々のステア１４を制御する。ブレーキ制御部２６は、操作量調停部２２からの操作量情報に基づいて各々のブレーキ１５を制御する。スタビライザ制御部２７は、操作量調停部２２からの操作量情報に基づいて各々のスタビライザ１６を制御する。

ここで、図２で説明した、制駆動力Ｆｘがピッチングを発生させる原理を考慮すれば、モータ１２とブレーキ１５を適切に個別制御することで、所望のピッチングを積極的に発生させることができることが分かる。また、図３Ｂで説明した、横力Ｆｙがローリングを発生させる原理を考慮すれば、ステア１４を適切に個別制御することで、所望のローリングを積極的に発生させることができることが分かる。さらに、各々のサスペンション１３やスタビライザ１６を適切に制御することでも、所望のピッチングやローリングを積極的に発生させることができる。すなわち、操作量調停部２２が、各アクチュエータの操作量を適切に調停することで、所望のピッチングやローリングを積極的に発生させることができることが分かる。

また、モータ制御部２３は、各々のモータ１２の動作情報を、操作量調停部２２に送信する。サスペンション制御部２４は、各々のサスペンション１３の動作情報を、操作量調停部２２に送信する。ステアリング制御部２５は、各々のステア１４の動作情報を、操作量調停部２２に送信する。ブレーキ制御部２６は、各々のブレーキ１５の動作情報を、操作量調停部２２に送信する。スタビライザ制御部２７は、各々のスタビライザ１６の動作情報を、操作量調停部２２に送信する。

＜フローチャート＞
次に、図８のフローチャートを用いて、本実施例の車両運動制御装置２の制御う内容を説明する。

まず、ステップＳ１では、車両運動立案部２１に、運転者操作情報、外界情報、センサ情報、モーションベクトルの制御可能範囲の初期値（例えば、図６）を入力する。

次に、ステップＳ２では、車両運動立案部２１は、入力された運転者操作情報等（例えば、操舵情報）に基づいて、走行状態に応じた目標モーションベクトルを計算する。ここで計算される目標モーションベクトルは、例えば、図５Ａのように、前後方向の加速度Ｇｘ、横方向の加速度Ｇｙ、上下方向の加速度Ｇｚ、ロール角φ、ピッチ角θ、ヨーレートｒの６自由度の車両運動を定義する有顔ベクトルであっても良いし、図５Ｂのように、前後方向の加速度Ｇｘ、横方向の加速度Ｇｙ、上下方向の位置Ｚ、ロール角φ、ピッチ角θ、ヨーレートｒの６自由度の車両運動を定義する有顔ベクトルであっても良い。

ステップＳ３では、車両運動立案部２１は、計算した目標モーションベクトルが、操作量調停部２２から入力されたモーションベクトルの制御可能範囲の範囲内であるかを判定する。そして、範囲外であればステップＳ４に進み、範囲内であればステップＳ５に進む。

ステップＳ４では、車両運動立案部２１は、目標モーションベクトルの計算条件を変更する。例えば、前後方向の加速度Ｇｘ、ロール角φ、ピッチ角θ等の上限をより小さくする。

一方、ステップＳ５では、車両運動立案部２１は、制御可能範囲内であることが確認された目標モーションベクトルを出力する。

ステップＳ６では、操作量調停部２２は、車両運動立案部２１が出力した目標モーションベクトルにより定義された６自由度の車両運動を実現できるように、各アクチュエータの操作量（目標値）を計算し、出力する。

ステップＳ７では、モータ制御部２３からスタビライザ制御部２７は、操作量調停部２２が出力した各アクチュエータの操作量に基づいて各アクチュエータを制御し、走行状態に応じて車両運動を変化させる。また、モータ制御部２３からスタビライザ制御部２７は、各アクチュエータの動作情報を操作量調停部２２に送信する。

ステップＳ８では、操作量調停部２２は、各アクチュエータの動作情報、センサ情報、外界情報に基づいて、モーションベクトルの制御可能範囲を計算する。例えば、車両１が加速中であれば、操作量調停部２２は、図７（ａ）に例示したような、Ａｘ軸の正方向側が侵食された立体形状の制御可能範囲を計算する。

ステップＳ９では、操作量調停部２２は、ステップＳ８で計算したモーションベクトルの制御可能範囲を車両運動立案部２１に出力する。その後、ステップＳ３に戻る。

そして、再度のステップＳ３では、車両運動立案部２１は、現在の目標モーションベクトルが、ステップＳ９で更新したモーションベクトルの制御可能範囲の範囲内であるかを判定する。この一連の処理の結果、車両運動立案部２１が立案した目標モーションベクトルは、常に、走行状態に応じて操作量調停部２２が計算した制御可能範囲に収まることとなる。

以上で説明したように、本実施例によれば、モーションベクトルの制御可能範囲が、各アクチュエータの動作状態に応じて更新された後、更新された制御可能範囲に収まるように目標モーションベクトルが再計算されるため、例えば、車両１の操舵中であっても、各アクチュエータの操作量を、乗員の乗り心地や運転者の操作感を改善するように設定することができる。

＜実環境への適用例＞
次に、図９から図１２を用いて、本実施例の車両運動制御装置２を実環境に適用した場合の効果について説明する。

図９は、車両１が左カーブに進入する状況を示す平面図であり、Ａ地点までが直線区間、Ａ地点からＢ地点が曲率単調増加区間、Ｂ地点からＣ地点が曲率一定区間、Ｃ地点からＤ地点が曲率単調減少区間、Ｄ地点からが直線区間である。また、図１０は、図９の車両１における、運転者操作情報と目標モーションベクトルを時系列に示したグラフである。

図１０（ａ）に示すように、運転者は、曲率単調増加区間（Ａ～Ｂ）で操舵量を徐々に大きくし、曲率一定区間（Ｂ～Ｃ）で操舵量を一定に保ち、曲率単調減少区間（Ｃ～Ｄ）で操舵量を徐々に小さくする。また、いわゆる、スローイン・ファーストアウトのため、曲率単調増加区間（Ａ～Ｂ）に進入する前に減速ペダルを操作し、曲率単調減少区間（Ｃ～Ｄ）を抜ける前に加速ペダルを操作する。これらの運転者操作情報が入力された場合、本実施例の車両運動立案部２１は、図１０（ｂ）に示すように変化する目標モーションベクトルを計算する。

図１１は、本発明を用いずに車両１を制御した場合に発生する横加速度等（点線）と、図１０（ｂ）の目標モーションベクトルに基づいて車両１を制御した場合に発生する横加速度等（実線）を比較したグラフである。すなわち、図１１に示すように、本実施例によれば、（ａ）横加速度Ａｙ、（ｂ）前後加速度Ａｘ、（ｅ）ピッチ角θはより滑らかな変化となり、（ｃ）上下加速度Ａｚの変動は消失し、（ｄ）ロール角φは、旋回方向と反対を向く右傾斜から旋回方向を向く左傾斜に変化する。これらによって、乗員の乗り心地や運転者の操作感が改善する。なお、図１１では、曲率単調増加区間（Ａ～Ｂ）の前後だけを示しているが、曲率単調減少区間（Ｃ～Ｄ）の前後でも同等の効果が得られる。

また、図１２は、図１１に示した以外の効果を説明するグラフである。図１２（ａ）は、車両１に発生する前後加速度Ａｘと横加速度Ａｙの関係を示すダイアグラムである。ここに示すように、従来技術のダイアグラム（点線）は略正三角形状であり、両加速度の関係が急変するタイミングが存在するのに対し、本実施例のダイアグラム（実線）は略円形状であり、両加速度の関係が急変するタイミングが存在しない。従って、本実施例によれば、加速度Ａｘ、Ａｙが連携し、乗り心地や操作感が改善することが分かる。

一方、図１２（ｂ）は、横加速度Ａｙ（破線）と、車両１の機械特性によって、横加速度Ａｙから遅れて発生するロールの関係を示すグラフである。ここに示すように、従来技術のロール（点線）は、横加速度Ａｙ（破線）からの遅れが大きいだけでなく、グラフの形状も異なっている。一方で、本実施例のロール（実線）は、横加速度Ａｙ（破線）からの遅れが相対的に小さいだけでなく、グラフ形状も略一致している。従って、本実施例によれば、横加速度Ａｙに対するロール遅延を抑制でき、横加速度Ａｙとロールの変化形状も一致させることができるので、乗り心地や操作感が改善することが分かる。

以上で説明した本実施例の車両運動制御装置によれば、モーション空間内の所望の制御可能範囲に収まる目標モーションベクトルを生成し、この目標モーションベクトルが定義する車両運動を実現するように、各アクチュエータの操作量を統括制御することで、乗り心地や操作感の改善を図ることができる。

１ 車両
１０ 車体
１１ 車輪
１２ モータ
１３ サスペンション
１４ ステア
１５ ブレーキ
１６ スタビライザ
１７ ロアアーム
２ 車両運動制御装置
２１ 車両運動立案部
２２ 操作量調停部
２３ モータ制御部
２４ サスペンション制御部
２５ ステアリング制御部
２６ ブレーキ制御部
２７ スタビライザ制御部
Ｆｘ 制駆動力
Ｊｘ 制駆動力によるジャッキアップ力
Ｆｙ 横力
Ｊｙ 横力によるジャッキアップ力
Ａｘ 前後加速度
Ａｙ 横加速度
Ａｚ 上下加速度
φ ロール角
θ ピッチ角
ｒ ヨーレート

Claims (5)

1. 複数のアクチュエータを走行状態に応じて統括制御することで、車両運動を制御する車両運動制御装置であって、
   入力された走行状態情報に基づいて目標モーションベクトルを生成する車両運動立案部と、
   前記目標モーションベクトルに基づいて各アクチュエータの操作量を計算する操作量調停部と、
   前記操作量に基づいて各アクチュエータを制御するアクチュエータ制御部と、
   を具備し、
   前記車両運動立案部は、前記操作量調停部から取得した、モーション空間での制御可能範囲内で前記目標モーションベクトルを生成し、
   前記目標モーションベクトルは、前後方向の加速度、横方向の加速度、上下方向の加速度、ロール角、ピッチ角、ヨーレートの６自由度の車両運動を定義するベクトルであり、前後方向の加速度、横方向の加速度、上下方向の加速度の三軸からなるモーション空間上に配置された、起点で、前後方向の加速度、横方向の加速度、上下方向の加速度を定義し、傾きで、ロール角とピッチ角を定義し、姿勢でヨーレートを定義する有顔ベクトルであることを特徴とする車両運動制御装置。
2. 複数のアクチュエータを走行状態に応じて統括制御することで、車両運動を制御する車両運動制御装置であって、
   入力された走行状態情報に基づいて目標モーションベクトルを生成する車両運動立案部と、
   前記目標モーションベクトルに基づいて各アクチュエータの操作量を計算する操作量調停部と、
   前記操作量に基づいて各アクチュエータを制御するアクチュエータ制御部と、
   を具備し、
   前記車両運動立案部は、前記操作量調停部から取得した、モーション空間での制御可能範囲内で前記目標モーションベクトルを生成し、
   前記目標モーションベクトルは、前後方向の加速度、横方向の加速度、上下方向の位置、ロール角、ピッチ角、ヨーレートの６自由度の車両運動を定義するベクトルであり、前後方向の加速度、横方向の加速度、上下方向の位置の三軸からなるモーション空間上に配置された、起点で、前後方向の加速度、横方向の加速度、上下方向の位置を定義し、傾きで、ロール角とピッチ角を定義し、姿勢でヨーレートを定義する有顔ベクトルであることを特徴とする車両運動制御装置。
3. 複数のアクチュエータを走行状態に応じて統括制御することで、車両運動を制御する車両運動制御装置であって、
   入力された走行状態情報に基づいて目標モーションベクトルを生成する車両運動立案部と、
   前記目標モーションベクトルに基づいて各アクチュエータの操作量を計算する操作量調停部と、
   前記操作量に基づいて各アクチュエータを制御するアクチュエータ制御部と、
   を具備し、
   前記車両運動立案部は、前記操作量調停部から取得した、モーション空間での制御可能範囲内で前記目標モーションベクトルを生成し、
   前記アクチュエータ制御部は、各アクチュエータの動作情報を前記操作量調停部に送信し、
   前記操作量調停部は、各アクチュエータの動作情報に基づいて、前記モーション空間での制御可能範囲を更新することを特徴とする車両運動制御装置。
4. 請求項３に記載の車両運動制御装置において、
   前記操作量調停部が前記モーション空間での制御可能範囲を更新した場合、前記車両運動立案部は、前記操作量調停部が更新した制御可能範囲内で前記目標モーションベクトルを生成することを特徴とする車両運動制御装置。
5. 複数のアクチュエータを走行状態に応じて統括制御することで、車両運動を制御する車両運動制御方法であって、
   入力された走行状態情報に基づいて、モーション空間での制御可能範囲内で目標モーションベクトルを生成する第一ステップと、
   前記目標モーションベクトルに基づいて各アクチュエータの操作量を計算する第二ステップと、
   前記操作量に基づいて各アクチュエータを制御する第三ステップと、
   各アクチュエータの動作情報に基づいて、前記モーション空間での制御可能範囲を更新する第四ステップを有することを特徴とする車両運動制御方法。

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