JP2010162911A - 車両の運動制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】車両の横滑り情報から算出したヨーモーメント制御指令に基づいて、四輪のうちの左右輪に異なる制駆動力を発生するモードで実現される車両前後加速度が、横運動に連係した加減速制御指令との差が近くなるように四輪のうちの左右輪に略等しい制駆動力を加えるように補正制御する。
【選択図】 図11
Description
1)横滑りが顕著ではない通常領域においては、「G−Vectoring制御」指令に基づいて、左右輪に略同一の制動・駆動力を発生させる(第1のモード)。
2)横滑りが大きくなって、「横滑り防止制御」が決定するヨーモーメント指令により左右異なる制動・駆動力を発生させる(第2のモード)。
車両0はモータ1により左後輪63,右後輪64を駆動するとともに、左前輪モータ121で左前輪61を、右前輪モータ122で右前輪62を駆動する四輪駆動車(All Wheel Drive:AWD車)である。モータ1に連接して、モータのトルクを左右輪に自由に配分することが可能な駆動力配分機構2が装着されている。ここで、特に電気モータや内燃機関などの動力源の差異は問わない。本実施形態を示す、最も好適な例として、また、あとで示す四輪独立ブレーキと組み合わせることにより、四輪の駆動力および制動力を自由に制御できるような構成となっている。以下、詳細に構成を示していく。
左前輪51,右前輪52,左後輪53,右後輪54には、それぞれブレーキロータが配備され、車体側にはこのブレーキロータをパッド(図示せず)で挟み込むことにより車輪を減速させるキャリパーが搭載されている。キャリパーは油圧式、あるいはキャリパー毎に電機モータを有する電機式である。
本実施形態においては、横滑り角情報に基づいて左右輪に異なる制動力や駆動力を発生させることになるが、ヨーモーメントとして寄与するのは左右の制動力あるいは駆動力の差分である。したがってこの差分を実現するために片側は駆動して、反対側を制動するなどの通常とは異なる動作もありうる。このような状況での統合制御指令は中央コントローラ40が統合的に指令を決定し、ブレーキコントローラ451(前輪用),452(後輪用),パワートレインコントローラ46,モータ1,駆動力配分機構2を介して適切に制御される。
車両0の操舵系はドライバの舵角とタイヤ切れ角の間に機械的な結合の無い、ステアバイワイヤ構造となっている。内部に舵角センサ(図示せず)を含むパワーステアリング7とステアリング16とドライバ舵角センサ33とステアリングコントローラ44で構成されている。ドライバのステアリング16の操舵量は、ドライバ舵角センサ33により検出され、ステアリングコントローラ44を経て、中央コントローラ40で演算処理される。そしてステアリングコントローラ44はこの量に応じて、フロントパワーステアリング7、リアパワーステアリング8を制御する。
つぎに本実施形態の運動センサ群について述べる。本実施形態における車両の運動を計測するセンサについては、絶対車速計,ヨーレイトセンサ、加速度センサなどを搭載している。これに加え、車速,ヨーレイトについては車輪速センサによる推定,ヨーレイト,横加速度については、車速と操舵角と車両運動モデルを用いた推定などを同時に行っている。
横運動に連係した加減速制御の指針は、例えば非特許文献1に示されている。
つぎに、左右輪駆動・制動力配分によるヨーモーメント制御について図面を用いて簡単に示す。図7は車両0の反時計回りの旋回標準状態(A)から旋回を促進する方向(正)のヨーモーメントを入力した状況を示す模式図である。まず、標準状態での車両0の横方向の運動方程式とヨーイング(回転)運動の方程式を示す。
横加速度から求めたヨーレイトと実ヨーレイトを比較して、実ヨーレイトが小さいときは、アンダーステア、大きいときはオーバーステア、さらに横滑り角が負で大きい場合はオーバーステアであると判断される。このときの閾値,不感帯などは、テストドライバなどの感応試験により調整される。
基本的には操舵から求めたヨーレイトと、横滑り角に実際の値が近くなるようにヨーモーメントを加える。さらには横滑り角微分値などにフィーリングに合うように調整されたゲインを掛け合わせ、これらを足し合わせた値を用いて補正を行っている。
図11は、中央コントローラ40の演算制御ロジックと、車両0,センサ群およびセンサからの信号をもとに(中央コントローラ40内で演算するのであるが)横滑り角を推定するオブザーバーの関係を模式的に示したものである。ロジック全体はおおまかに、車両運動モデル401,G−Vectoringコントローラ部402,ヨーモーメントコントローラ部403,制動力・駆動力配分部404にて構成されている。
<前後運動>
1 モータ
2 駆動力配分機構
7 フロントパワーステアリング
8 リアパワーステアリング
10 アクセルペダル
11 ブレーキペダル
16 ステアリング
21 横加速度センサ
22 前後加速度センサ
23,24,25 微分回路
31 アクセルセンサ
32 ブレーキセンサ
33 舵角センサ
38 ヨーレイトセンサ
40 中央コントローラ
44 ステアリングコントローラ
46 パワートレインコントローラ
48 ペダルコントローラ
51 アクセル反力モータ
52 ブレーキ反力モータ
53 ステアリング反力モータ
61 左前輪
62 右前輪
63 左後輪
64 右後輪
70 ミリ波対地車速センサ
121 左前輪モータ
122 右前輪モータ
451,452 ブレーキコントローラ
Claims (10)
- 四輪の駆動力、制動力を独立に制御可能な車両の運動制御装置において、
前記車両の横運動に連係した加減速制御指令に基づいて、前記四輪のうちの左右輪に略同一の制駆動力を発生する第1のモードと、
前記車両の横滑り情報から算出したヨーモーメント制御指令に基づいて、前記四輪のうちの左右輪に異なる制駆動力を発生する第2のモードと、を有し、
ヨーモーメント指令が所定値よりも小さいときは前記第1のモードを選択し、ヨーモーメント指令が前記所定値よりも大きいときは第2のモードを選択する車両の運動制御装置。 - 請求項1記載の車両の運動制御装置であって、
前記第2のモードで実現される車両前後加速度が、横運動に連係した加減速制御指令との差が近くなるように、前記四輪のうちの左右輪に略等しい制駆動力を加えるように補正制御される車両の運動制御装置。 - 請求項2記載の車両の運動制御装置であって、
前記加減速制御指令は、横軸に車両の前後加速度、縦軸に車両の横加速度をとるダイアグラムを定義したときに、時間の経過とともに当該ダイアグラム上で曲線的な遷移をするように決定される車両の運動制御装置。 - 請求項2記載の車両の運動制御装置であって、
前記加減速制御指令は、前記車両の横加速度が増加するときに前記車両が減速し、前記車両の横加速度が減少するときに前記車両が加速するように決定される車両の運動制御装置。 - 請求項2記載の車両の運動制御装置であって、
前記加減速制御指令が、前記車両の操舵角が増加するときに車両が減速し、前記車両の操舵角が減少するときに前記車両が加速するように決定される車両の運動制御装置。 - 請求項1記載の車両の運動制御装置であって、
前記車両の横滑り情報は、ハンドル角度、ハンドル角速度に加え、
各車輪速から推定あるいは、対地速度を直接計測した車両の前後方向の速度Vxと、車両ヨーレイト、車両横加速度を用いて推定された、あるいは対地速度を直接計測した車両の横方向の速度Vyを用いて、逆正接arctan(Vy/Vx)で表せる横滑り角、あるいはその時間微分である横滑り角速度、さらには車両ヨーレイト、車両横加速度の一部、あるいは全部から構成され、
前記横滑り角が大きい、あるいは前記横滑り角速度が大きいときには、それを低減する方向の大きなヨーモーメント制御指令が算出される車両の運動制御装置。 - 請求項7記載の車両の動制御装置であって、
前記車両の前後加速度と横加速度を計測して、横軸の正の方向に車両の加速度,負の方向に減速度をとり、縦軸の正の方向に車両の左方向の横加速度,負の方向に右方向の加速度をとるダイアグラムに示した場合に、前記ヨーモーメント制御指令が時計回りの値であるときには、左側輪に右側輪よりも大きな減速力を与えるか、右側輪に左側輪よりも大きな駆動力を与え、ヨーモーメント制御指令が反時計回りの値であるときには、右側輪に左側輪よりも大きな減速力を与えるか、左側輪に右側輪よりも大きな駆動力を与える車両の運動制御装置。 - 請求項2記載の車両の運動制御装置であって、
前記車両の前後加速度と横加速度を計測して、横軸の正の方向に車両の加速度,負の方向に減速度をとり、縦軸の正の方向に車両の左方向の横加速度、負の方向に右方向の加速度をとるダイアグラムに示した場合に、反時計回りの運動を開始するときには、時間の経過とともに時計回りの曲線的な遷移を示し、時計回りの運動を開始するときには、時間の経過とともに反時計回りの曲線的な遷移を示すように横運動に応じて前後方向の加減速が決定される車両の運動制御装置。 - 請求項1記載の車両の運動制御装置であって、
ドライバ、あるいは外部情報に基づいて自動的に入力する加減速指令に応じて、横運動に連係した加減速制御指令を補正する車両の運動制御装置。
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