JP7748688B2 - 車両制御装置及び車両制御方法 - Google Patents
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Description
開示の車両制御装置は、左駆動源からの動力が伝達される左車軸及び左輪を含む左駆動系と右駆動源からの動力が伝達される右車軸及び右輪を含む右駆動系とを備えた車両において、前記左駆動源及び前記右駆動源の出力を制御する車両制御装置であって、前記左駆動系または前記左駆動源の目標速度である左目標速度と前記右駆動系または前記右駆動源の目標速度である右目標速度との和に相当する和相当値を算出するとともに、前記左目標速度と前記右目標速度との差に相当する差相当値を算出する算出部と、前記車両の直進時における前記左駆動系及び前記右駆動系、並びに、前記左駆動源及び前記右駆動源の運動状態をモデル化したものであって前記和相当値を適用することで前記左駆動系及び前記右駆動系または前記左駆動源及び前記右駆動源の各々の実速度を各々の目標速度に追従させるための和指示トルクが導出される和モデルと、前記車両の旋回時における前記左駆動系及び前記右駆動系、並びに、前記左駆動源及び前記右駆動源の運動状態をモデル化したものであって前記差相当値を適用することで前記各々の実速度を前記各々の目標速度に追従させるための差指示トルクが導出される差モデルと、前記和指示トルクと前記差指示トルクとを用いて、前記左駆動源及び前記右駆動源のトルクを制御する制御部とを備える。
実施例としての車両制御装置10は、図1に示す車両1に搭載される。車両1は、車幅方向に並んで配置される左右輪5(車輪)と、左右輪5にトルク差を付与する動力分配機構3(差動機構)と、動力分配機構3に接続される一対のモータ2とを具備する。実施例の図中において数字符号に付加されるアルファベットのL,Rは、当該符号にかかる要素の配設位置(車両1の左側や右側にあること)を表す。例えば、5Lは左右輪5のうち車両1の左側に位置する一方(左輪)を表し、5Rは右側に位置する他方(右輪)を表す。左右輪5の前後方向の位置は不問であり、車両1の前輪であっても後輪であってもよい。
図4は、車両制御装置10で実施される制御(実施例としての車両制御方法が使用される、モータ2に関する出力制御)の流れを示す模式的なブロック図である。車両制御装置10の記憶装置には、あらかじめ和モデル(和モード車輪速FFモデル)と差モデル(差モード車輪速FFモデル)とを記憶させてある。すなわち、本車両制御方法においては、まず、和モデルと差モデルとが用意される。和モデルとは、車両1の直進時における左駆動系及び右駆動系、並びに、左駆動源(左モータ2L)及び右駆動源(右モータ2R)の運動状態をモデル化したものであり、差モデルとは、車両1の旋回時における左駆動系及び右駆動系、並びに、左駆動源(左モータ2L)及び右駆動源(右モータ2R)の運動状態をモデル化したものである。
図4中のステップA5,A6は、和指示トルク及び差指示トルクを用いて左指示トルク及び右指示トルクを算出するとともに、これらの左指示トルク及び右指示トルクに基づいて左モータ2L及び右モータ2Rのトルクを制御する工程(逆変換・制御工程)に相当する。
[A.負荷側の伝達関数(和モデル)]
図9は、車両1の直進時における負荷側イナーシャを導出するための模式図である。ここで、車両1の直進時の車体速をVx,車輪速(左右輪5の前進速度)をVSL,車体重量をM,車輪角速度(和モード車輪速度)をωSL,左右輪5の駆動力をFSx,車輪動半径をrとおく。和モード車輪負荷側トルクTSL(路面からの反力や駆動力に対応するトルク)が駆動側トルクである和モード車軸トルクTSdsで決定されると仮定して線形化すれば、以下のような式が成り立つ。
和モード車軸トルクTSdsは、和モード駆動側角速度ωSdsから和モード車輪角速度ωSLを減じた値に「(Ks/s)+Ds」を乗じることで算出される。
また、和モード車輪角速度ωSLは、和モード車軸トルクTSdsから和モード車輪負荷側トルクTSLを減じた値に「1/(JL・s+DL)」を乗じることで算出される。
車両1の旋回時のヨーレイトをγ,トレッドをd,左右車輪速差をVDxとおく。また、Vxは車体速,Vrlxは左輪基準車輪速,Vrrxは右輪基準車輪速である。
操舵角をゼロと仮定して、ヨーレイトγと差モード車輪角速度ωDLとの関係を考慮すると、以下のような式が成り立つ。
差モード駆動側角速度ωDdsは、差モード駆動側トルクTDinから差モード車軸トルクTDdsを減じた値に「1/(1+b1+b2)」と「G-1」と「1/(JM・s+DM)」と「G-1」と「1/(1+b1+b2)」とを乗じることで算出される。
差モード車輪角速度ωDLは、差モード車軸トルクTDdsから差モード車輪負荷側トルクTDLを減じた値に「1/(JL・s+DL)」を乗じることで算出される。
上記の和モデル及び差モデルの導出に関して、動力分配機構3は、ベクトル表現を用いて以下のように数式化してもよい。
駆動側の運動方程式の導出と同様に、左右輪5(負荷側)と車軸4についての運動方程式は、以下のように数式化してもよい。
(1)上記の車両制御装置10は、算出部21と和モデルと差モデルと制御部23とを備える。算出部21は、左目標速度(左駆動系に係る目標速度)と右目標速度(右駆動系に係る目標速度)との和に相当する和相当値を算出するとともに、左目標速度と右目標速度との差に相当する差相当値を算出する。また、和モデルは、車両1の直進時における左駆動系及び右駆動系の運動状態をモデル化したものであり、差モデルは、車両1の旋回時における左駆動系及び右駆動系の運動状態をモデル化したものであり、例えば記憶部12に記憶される。
上記の実施例はあくまでも例示に過ぎず、本実施例で明示しない種々の変形や技術の利用を排除する意図はない。本実施例の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。また、本実施例の各構成は必要に応じて取捨選択でき、あるいは、適宜組み合わせることができる。例えば、上記の実施例では、一対のモータ2を駆動源として搭載した車両1を例示したが、モータ2の代わりに内燃機関を採用してもよく、駆動源の具体的な種類は不問である。
上記の実施例や変形例に関して、以下の付記を開示する。
[付記1]
左駆動源からの動力が伝達される左車軸及び左輪を含む左駆動系と右駆動源からの動力が伝達される右車軸及び右輪を含む右駆動系とを備えた車両において、前記左駆動源及び前記右駆動源の出力を制御する車両制御方法であって、
前記車両の直進時における前記左駆動系及び前記右駆動系、並びに、前記左駆動源及び前記右駆動源の運動状態をモデル化してなる和モデルと、前記車両の旋回時における前記左駆動系及び前記右駆動系、並びに、前記左駆動源及び前記右駆動源の運動状態をモデル化してなる差モデルとを用意し、
前記左駆動系または前記左駆動源の目標速度である左目標速度と前記右駆動系または前記右駆動源の目標速度である右目標速度との和に相当する和相当値を算出するとともに、前記左目標速度と前記右目標速度との差に相当する差相当値を算出し、
前記和相当値を前記和モデルに適用することで、前記車両の直進時における前記左駆動系及び前記右駆動系または前記左駆動源及び前記右駆動源の各々の実速度を各々の目標速度に追従させるための和指示トルクを取得し、
前記差相当値を前記差モデルに適用することで、前記車両の旋回時における前記各々の実速度を前記各々の目標速度に追従させるための差指示トルクを取得し、
前記和指示トルクと前記差指示トルクとを用いて、前記左駆動源及び前記右駆動源のトルクを制御する
ことを特徴とする、車両制御方法。
前記和モデル及び前記差モデルが、ともに2慣性系モデルである
ことを特徴とする、付記1記載の車両制御方法。
前記和モデルが、前記左駆動源及び前記右駆動源の慣性に基づいて算出される駆動側慣性と、剛性及び粘性で設計されるばねダンパと、前記車両の車体重量に基づいて算出される負荷側慣性と、から構成された2慣性系の入出力特性を表す伝達関数を含む
ことを特徴とする、付記1または2記載の車両制御方法。
前記差モデルが、トルク差増幅率に基づいて算出される左右差発生時の等価慣性である駆動側慣性と、剛性及び粘性で設計されるばねダンパと、前記車両のヨー慣性に基づいて算出される負荷側慣性と、から構成された2慣性系の入出力特性を表す伝達関数を含む
ことを特徴とする、付記1~3のいずれか一項に記載の車両制御方法。
2 モータ(駆動源)
3 動力分配機構
4 車軸
5 左右輪
6 インバータ
7 バッテリ
10 車両制御装置
14 アクセル開度センサ
15 ブレーキセンサ
16 舵角センサ
17 レゾルバ
18 車輪速センサ
21 算出部
22 記憶部
23 制御部
Claims (6)
- 左駆動源からの動力が伝達される左車軸及び左輪を含む左駆動系と右駆動源からの動力が伝達される右車軸及び右輪を含む右駆動系とを備えた車両において、前記左駆動源及び前記右駆動源の出力を制御する車両制御装置であって、
前記左駆動系または前記左駆動源の目標速度である左目標速度と前記右駆動系または前記右駆動源の目標速度である右目標速度との和に相当する和相当値を算出するとともに、前記左目標速度と前記右目標速度との差に相当する差相当値を算出する算出部と、
前記車両の直進時における前記左駆動系及び前記右駆動系、並びに、前記左駆動源及び前記右駆動源の運動状態をモデル化したものであって前記和相当値を適用することで前記左駆動系及び前記右駆動系または前記左駆動源及び前記右駆動源の各々の実速度を各々の目標速度に追従させるための和指示トルクが導出される和モデルと、
前記車両の旋回時における前記左駆動系及び前記右駆動系、並びに、前記左駆動源及び前記右駆動源の運動状態をモデル化したものであって前記差相当値を適用することで前記各々の実速度を前記各々の目標速度に追従させるための差指示トルクが導出される差モデルと、
前記和指示トルクと前記差指示トルクとを用いて、前記左駆動源及び前記右駆動源のトルクを制御する制御部と
を備えることを特徴とする、車両制御装置。 - 前記和モデル及び前記差モデルが、ともに2慣性系モデルである
ことを特徴とする、請求項1記載の車両制御装置。 - 前記和モデルが、前記左駆動源及び前記右駆動源の慣性に基づいて算出される駆動側慣性と、剛性及び粘性で設計されるばねダンパと、前記車両の車体重量に基づいて算出される負荷側慣性と、から構成された2慣性系の入出力特性を表す伝達関数を含む
ことを特徴とする、請求項1又は2記載の車両制御装置。 - 前記差モデルが、トルク差増幅率に基づいて算出される左右差発生時の等価慣性である駆動側慣性と、剛性及び粘性で設計されるばねダンパと、前記車両のヨー慣性に基づいて算出される負荷側慣性と、から構成された2慣性系の入出力特性を表す伝達関数を含む
ことを特徴とする、請求項1又は2記載の車両制御装置。 - 前記差モデルが、トルク差増幅率に基づいて算出される左右差発生時の等価慣性である駆動側慣性と、剛性及び粘性で設計されるばねダンパと、前記車両のヨー慣性に基づいて算出される負荷側慣性と、から構成された2慣性系の入出力特性を表す伝達関数を含む
ことを特徴とする、請求項3記載の車両制御装置。 - 左駆動源からの動力が伝達される左車軸及び左輪を含む左駆動系と右駆動源からの動力が伝達される右車軸及び右輪を含む右駆動系とを備えた車両において、前記左駆動源及び前記右駆動源の出力を制御する車両制御方法であって、
前記車両の直進時における前記左駆動系及び前記右駆動系、並びに、前記左駆動源及び前記右駆動源の運動状態をモデル化したものである和モデルと、前記車両の旋回時における前記左駆動系及び前記右駆動系、並びに、前記左駆動源及び前記右駆動源の運動状態をモデル化したものである差モデルとを用意し、
前記左駆動系または前記左駆動源の目標速度である左目標速度と前記右駆動系または前記右駆動源の目標速度である右目標速度との和に相当する和相当値を算出するとともに、前記左目標速度と前記右目標速度との差に相当する差相当値を算出し、
前記和相当値を前記和モデルに適用することで、前記車両の直進時における前記左駆動系及び前記右駆動系または前記左駆動源及び前記右駆動源の各々の実速度を各々の目標速度に追従させるための和指示トルクを取得し、
前記差相当値を前記差モデルに適用することで、前記車両の旋回時における前記各々の実速度を前記各々の目標速度に追従させるための差指示トルクを取得し、
前記和指示トルクと前記差指示トルクとを用いて、前記左駆動源及び前記右駆動源のトルクを制御する
ことを特徴とする、車両制御方法。
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