JP5110072B2 - vehicle - Google Patents
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Description
本発明は、車両に関するものである。 The present invention relates to a vehicle.
従来、一対の車輪と、一対の車輪を支持するリンク機構とを備える、いわゆる、同軸2輪タイプの倒立振り子の姿勢制御を利用した車両に関する技術が提案されている。例えば、同軸上に配設された2つの駆動輪を有し、運転者の重心移動による車体の姿勢変化を感知して駆動する車両等の技術が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。 2. Description of the Related Art Conventionally, there has been proposed a technique related to a vehicle using a so-called coaxial two-wheel inverted pendulum posture control including a pair of wheels and a link mechanism that supports the pair of wheels. For example, a technology has been proposed for a vehicle or the like that has two drive wheels arranged on the same axis and that drives by sensing a change in the posture of the vehicle body caused by the driver's movement of the center of gravity (see, for example, Patent Document 1). ).
この場合、リンク機構によって車体を左右に傾斜させながら走行するようになっている。 In this case, the vehicle travels while the vehicle body is tilted left and right by the link mechanism.
しかしながら、前記従来の車両においては、旋回走行の状態に応じて、旋回円の内側に車体を傾斜させることで車体姿勢の安定性及び乗員の快適性を保障するようになっているが、特に、超小型の車両の場合、車両の走行状態と車体の姿勢を共に適切な状態に制御できないことがある。例えば、適切な状態からのずれや最適な状態に至るまでの時間遅れ、振動等が生じることがある。 However, in the conventional vehicle, according to the state of turning traveling, the vehicle body is tilted inside the turning circle to ensure the stability of the vehicle body posture and the comfort of the occupant. In the case of an ultra-compact vehicle, both the running state of the vehicle and the posture of the vehicle body may not be controlled to an appropriate state. For example, a deviation from an appropriate state, a time delay until reaching an optimal state, vibration, or the like may occur.
そもそも、前記従来の車両は、旋回走行状態と車体の姿勢が互いに影響し合う力学的構造を有する。例えば、車体を左右方向に適切な角度まで傾斜させる前に旋回を開始した場合、既に発生した遠心力に十分に対応できずに車体を適切な角度まで傾斜できないのとともに、車体の重心移動が不十分である影響により、車両の旋回半径が大きくなるときがある。また、車両の旋回運動と車体の傾斜運動が連成した結果として、車体を左右に揺らしながら車両が蛇行する場合がある。一般に、重心位置が高く、ヨー慣性モーメントが小さい超小型の車両では、この影響が非常に大きい。そのため、車両の操縦性や快適性の向上を妨げる要因となる可能性がある。 In the first place, the conventional vehicle has a mechanical structure in which the turning traveling state and the posture of the vehicle body influence each other. For example, if the vehicle starts turning before tilting the vehicle body to the right or left direction to an appropriate angle, the vehicle body cannot be tilted to an appropriate angle because it cannot sufficiently cope with the centrifugal force that has already been generated, and the center of gravity of the vehicle body cannot be moved. There are times when the turning radius of the vehicle increases due to the effect that is sufficient. Further, as a result of the coupled turning motion of the vehicle and the tilting motion of the vehicle body, the vehicle may meander while shaking the vehicle body from side to side. In general, this effect is very large in an ultra-compact vehicle having a high center of gravity and a small yaw moment of inertia. Therefore, there is a possibility that it becomes a factor that hinders the improvement of the maneuverability and comfort of the vehicle.
本発明は、前記従来の車両の問題点を解決して、車体の左右傾斜状態に応じた駆動トルク差を左右の駆動輪に与え、旋回走行状態に応じたリンクトルクを車体傾斜リンク機構に与えることによって、適切に旋回走行状態と車体の傾斜姿勢を制御することができ、操縦性や快適性の高い車両を提供することを目的とする。 The present invention solves the problems of the conventional vehicle, gives a drive torque difference according to the left-right tilt state of the vehicle body to the left and right drive wheels, and gives a link torque according to the turning state to the vehicle body tilt link mechanism. Accordingly, an object of the present invention is to provide a vehicle that can appropriately control the turning state and the leaning posture of the vehicle body, and has high maneuverability and comfort.
そのために、本発明の車両においては、回転可能に車体に取り付けられた左右の駆動輪と、前記車体を左右に傾斜させる車体傾斜リンク機構と、前記駆動輪の各々に付与する駆動トルク及び前記車体傾斜リンク機構に付与するリンクトルクを制御して前記車体の姿勢を制御する車両制御装置とを有し、該車両制御装置は、前記車体の左右傾斜状態に応じた駆動トルク差を前記左右の駆動輪に付与し、旋回走行状態に応じたリンクトルクを前記車体傾斜リンク機構に付与する。 Therefore, in the vehicle of the present invention, the left and right drive wheels that are rotatably attached to the vehicle body, the vehicle body tilt link mechanism that tilts the vehicle body to the left and right, the drive torque applied to each of the drive wheels, and the vehicle body A vehicle control device that controls a posture of the vehicle body by controlling a link torque applied to the tilt link mechanism, and the vehicle control device generates a drive torque difference according to a left-right tilt state of the vehicle body. It is applied to the wheel, and a link torque according to the turning traveling state is applied to the vehicle body tilt link mechanism.
本発明の他の車両においては、さらに、前記車両制御装置は、前記車体の左右傾斜状態及び旋回走行状態の計測値と、目標とする走行状態によって決定される前記車体の左右傾斜状態及び旋回走行状態の目標値との差に応じて前記駆動トルク差及びリンクトルクを決定する第1出力決定手段を備える。 In another vehicle of the present invention, the vehicle control device further includes a measured value of the left-right inclined state and the turning traveling state of the vehicle body, and the left-right inclined state and the turning traveling of the vehicle body determined by a target traveling state. First output determining means for determining the drive torque difference and the link torque in accordance with a difference from a state target value is provided.
本発明の更に他の車両においては、さらに、前記第1出力決定手段は、前記車体の左右傾斜状態及び旋回走行状態の計測値と、目標とする走行状態によって決定される前記車体の左右傾斜状態及び旋回走行状態の目標値との差に、所定の係数を乗じて前記駆動トルク差及びリンクトルクを決定する。 In still another vehicle of the present invention, the first output determining means further includes a measured value of the vehicle body leaning state and turning state, and a vehicle body leaning state determined by a target traveling state. And the difference between the target value of the turning state and the target value is multiplied by a predetermined coefficient to determine the driving torque difference and the link torque.
本発明の更に他の車両においては、さらに、前記車両制御装置は、前記車体の左右傾斜状態及び旋回走行状態に応じて前記駆動トルク差及びリンクトルクを決定する第2出力決定手段を更に備え、前記第1出力決定手段の決定した駆動トルク差及びリンクトルクと前記第2出力決定手段の決定した駆動トルク差及びリンクトルクとの和を前記左右の駆動輪及び車体傾斜リンク機構に付与する。 In still another vehicle of the present invention, the vehicle control device further includes second output determining means for determining the drive torque difference and the link torque according to a left-right inclined state and a turning traveling state of the vehicle body, The sum of the drive torque difference and link torque determined by the first output determining means and the drive torque difference and link torque determined by the second output determining means is applied to the left and right drive wheels and the vehicle body tilt link mechanism.
本発明の更に他の車両においては、さらに、前記第2出力決定手段は、目標とする走行状態によって決定される車体の左右傾斜状態及び旋回走行状態の目標値に応じて前記駆動トルク差及びリンクトルクを決定する。 In still another vehicle of the present invention, the second output determining means further includes the driving torque difference and the link according to a target value of the vehicle body leaning state and the turning traveling state determined by a target traveling state. Determine the torque.
本発明の更に他の車両においては、さらに、前記第2出力決定手段は、前記左右の駆動輪の接地点の中点から前記左右の駆動輪の接地荷重の作用中心までの距離を前記中点から前記駆動輪の接地点までの距離で除した値である接地荷重移動率の推定値に応じて前記駆動トルク差を決定する。 In still another vehicle of the present invention, the second output determining means further calculates the distance from the midpoint of the ground point of the left and right drive wheels to the center of action of the ground load of the left and right drive wheels. The driving torque difference is determined according to the estimated value of the ground load movement rate, which is a value divided by the distance from the driving wheel to the ground point.
本発明の更に他の車両においては、さらに、前記第2出力決定手段は、前記車体に作用する重力及び遠心力により前記車体を左右に傾斜させるトルクである車体傾斜トルクの推定値に応じて前記リンクトルクを決定する。 In still another vehicle of the present invention, the second output determining means further includes the second output determining means according to an estimated value of a vehicle body tilt torque that is a torque that tilts the vehicle body left and right by gravity and centrifugal force acting on the vehicle body. Determine the link torque.
本発明の更に他の車両においては、さらに、前記車両制御装置は、前記車体の前後傾斜状態及び/又は前記駆動輪の左右平均回転角速度に応じて総駆動トルクを決定する第3出力決定手段を更に備え、前記総駆動トルク及び前記接地荷重移動率に応じた駆動トルク差を前記左右の駆動輪に更に付与する。 In still another vehicle of the present invention, the vehicle control device further includes third output determining means for determining a total driving torque in accordance with a front-rear inclination state of the vehicle body and / or a left-right average rotational angular velocity of the driving wheel. Further, a drive torque difference corresponding to the total drive torque and the ground load movement rate is further applied to the left and right drive wheels.
本発明の更に他の車両においては、さらに、前記総駆動トルクは、前記車体の前後傾斜状態を目標走行状態に応じた傾斜角に保持するトルクであり、前記車両制御装置は、前記総駆動トルクに前記接地荷重移動率を乗じた値の駆動トルク差を前記左右の駆動輪に付与する。 In still another vehicle of the present invention, the total drive torque is a torque for maintaining the vehicle body leaning forward / backward at an inclination angle corresponding to a target traveling state, and the vehicle control device includes the total driving torque. Is applied to the right and left drive wheels.
本発明の更に他の車両においては、さらに、前記旋回走行状態は、前記左右の駆動輪の回転角速度の差である。 In still another vehicle of the present invention, the turning traveling state is a difference between rotational angular velocities of the left and right drive wheels.
本発明の更に他の車両においては、さらに、前記車両制御装置は、前記車体傾斜リンク機構を構成する2つの部材の相対回転角の計測値によって前記車体の左右傾斜状態を推定する傾斜推定手段を更に備え、該傾斜推定手段による前記車体の左右傾斜状態の推定値を前記車体の左右傾斜状態の計測値に代えて、前記駆動トルク差及びリンクトルクを決定する。 In still another vehicle of the present invention, the vehicle control device further includes a tilt estimating means for estimating a left-right tilt state of the vehicle body based on a measured value of a relative rotation angle between two members constituting the vehicle body tilt link mechanism. Further, the drive torque difference and the link torque are determined by replacing the estimated value of the left-right inclination state of the vehicle body by the inclination estimation means with the measurement value of the left-right inclination state of the vehicle body.
本発明の更に他の車両においては、さらに、前記傾斜推定手段は、左右方向の路面勾(こう)配及び/又は前記左右の駆動輪の変形量の差である外的傾斜状態を取得する外的傾斜取得手段を更に備え、該外的傾斜取得手段が取得した外的傾斜状態によって前記車体の左右傾斜状態の推定値を補正する。 In still another vehicle of the present invention, the inclination estimation means further acquires an external inclination state which is a difference in lateral slope (gradient) and / or deformation amount of the left and right drive wheels. The vehicle is further provided with a target inclination acquisition means, and the estimated value of the left-right inclination state of the vehicle body is corrected by the external inclination state acquired by the external inclination acquisition means.
本発明の更に他の車両においては、さらに、前記外的傾斜取得手段は、前記2つの部材の相対回転角、前記リンクトルク、車両の左右加速度、前記左右の駆動輪の回転角速度、のいずれか2つ以上の計測値によって前記外的傾斜状態を推定する。 In still another vehicle of the present invention, the external inclination acquisition means is any one of a relative rotational angle of the two members, the link torque, a lateral acceleration of the vehicle, and a rotational angular velocity of the left and right drive wheels. The external inclination state is estimated from two or more measured values.
請求項1の構成によれば、適切に旋回走行状態と車体の左右の傾斜姿勢を制御することができ、操縦性や快適性が向上する。 According to the configuration of the first aspect, it is possible to appropriately control the turning traveling state and the left and right inclined postures of the vehicle body, and the maneuverability and comfort are improved.
請求項2及び3の構成によれば、車体の左右の傾斜状態及び旋回走行状態を、適切な状態で安定に維持することができる。 According to the structure of Claim 2 and 3, the left-right inclination state and turning state of a vehicle body can be stably maintained in an appropriate state.
請求項4〜7の構成によれば、車体の左右の傾斜状態及び旋回走行状態を、適切な状態に素早く、かつ、高精度に一致させることができる。 According to the structure of Claims 4-7, the left-right inclination state and turning driving | running | working state of a vehicle body can be matched to an appropriate state quickly and with high precision.
請求項8及び9の構成によれば、車両の加減速や車体の前後傾斜を伴う旋回走行時であっても、旋回走行状態を高精度に制御することができる。 According to the configurations of the eighth and ninth aspects, the turning state can be controlled with high accuracy even during turning traveling with acceleration / deceleration of the vehicle and front / rear inclination of the vehicle body.
請求項10の構成によれば、車両の旋回運動を直接的に計測することが不可能であっても、車体の左右の傾斜状態及び旋回走行状態を適切に制御することができる。 According to the configuration of the tenth aspect, even if it is impossible to directly measure the turning motion of the vehicle, it is possible to appropriately control the left-right tilt state and the turning traveling state of the vehicle body.
請求項11の構成によれば、車体の左右傾斜状態の計測が不可能であっても、車体の左右の傾斜状態及び旋回走行状態を適切に制御することができる。 According to the configuration of the eleventh aspect, even when it is impossible to measure the left-right tilt state of the vehicle body, the left-right tilt state and the turning state of the vehicle body can be appropriately controlled.
請求項12の構成によれば、車体の左右傾斜状態の計測が不可能であり、かつ、路面が傾斜している場合や大きく変形する駆動輪を装着している場合であっても、車体の左右の傾斜状態及び旋回走行状態を適切に制御することができる。 According to the structure of the twelfth aspect, even when the vehicle body cannot be measured in the left-right inclination state, and the road surface is inclined or the driving wheel that is greatly deformed is mounted, It is possible to appropriately control the left and right inclination state and the turning traveling state.
請求項13の構成によれば、車体の左右傾斜状態、及び、路面の傾斜状態や駆動輪の変形の計測が不可能であっても、車体の左右の傾斜状態及び旋回走行状態を適切に制御することができる。 According to the configuration of the thirteenth aspect, even if it is impossible to measure the left-right inclination state of the vehicle body, the inclination state of the road surface, and the deformation of the driving wheel, the left-right inclination state and the turning state of the vehicle body are appropriately controlled. can do.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は本発明の第1の実施の形態における車両の傾斜状態を示す図、図2は本発明の第1の実施の形態における車両システムの構成を示すブロック図である。 FIG. 1 is a diagram showing a vehicle inclination state in the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a vehicle system in the first embodiment of the present invention.
図1において、10は、本実施の形態における車両であり、車体の本体部11、駆動輪12、支持部13及び乗員15が搭乗する搭乗部14を有し、前記車両10は、車体を前後左右に傾斜させることができるようになっている。そして、倒立振り子の姿勢制御と同様に車体の姿勢を制御する。また、車両10は前進及び後退することができる。
In FIG. 1,
前記駆動輪12は、車体の一部である支持部13に対して回転可能に支持され、駆動アクチュエータとしての駆動モータ52によって駆動される。なお、駆動輪12の回転軸は車体が直立した状態において水平な方向に存在し、駆動輪12はその回転軸を中心に回転する。また、前記駆動輪12は、単数であっても複数であってもよいが、複数である場合、同軸上に並列に配設される。本実施の形態においては、駆動輪12が2つであるものとして説明する。この場合、各駆動輪12は個別の駆動モータ52によって独立して駆動される。なお、駆動アクチュエータとしては、例えば、油圧モータ、内燃機関等を使用することもできるが、ここでは、電気モータである駆動モータ52を使用するものとして説明する。
The
また、車体の一部である本体部11は、支持部13によって下方から支持され、駆動輪12の上方に位置する。そして、本体部11には、車両10の運転者である乗員15が搭乗する搭乗部14が取り付けられている。
The
本実施の形態においては、説明の都合上、搭乗部14には乗員15が搭乗する例について説明するが、搭乗部14には必ずしも乗員15が搭乗している必要はなく、例えば、車両10がリモートコントロールによって操縦される場合には、搭乗部14に乗員15が搭乗していなくてもよいし、乗員15に代えて、貨物等の搭載物が積載されていてもよい。なお、前記搭乗部14は、乗用車、バス等の自動車に使用されるシートと同様のものであり、座面部、背もたれ部及びヘッドレストを備える。
In the present embodiment, for the sake of explanation, an example in which an
また、前記車両10は、車体を左右に傾斜させる車体傾斜リンク機構としてのリンク機構60を有し、旋回時には、図1に示されるように、左右の駆動輪12の路面に対する角度、すなわち、キャンバー角を変化させるとともに、搭乗部14及び本体部11を含む車体を旋回内輪側へ傾斜させることによって、旋回性能の向上と乗員15の快適性の確保とを図ることができるようになっている。すなわち、前記車両10は車体を横方向(左右方向)にも傾斜させることができる。
Further, the
前記リンク機構60は、左右の駆動輪12に駆動力を付与する駆動モータ52を支持するモータ支持部材としても機能する左右の縦リンクユニット65と、該左右の縦リンクユニット65の上端同士を連結する上側横リンクユニット63と、左右の縦リンクユニット65の下端同士を連結する下側横リンクユニット64とを有する。また、左右の縦リンクユニット65と上側横リンクユニット63及び下側横リンクユニット64とは回転可能に連結されている。さらに、上側横リンクユニット63の中央及び下側横リンクユニット64の中央には、上下方向に延在する支持部13が回転可能に連結されている。
The
そして、61は、リンクトルクを発生する車体傾斜用のアクチュエータとしてのリンクモータであって、固定子としての円筒状のボディと、該ボディに回転可能に取り付けられた回転子としての回転軸とを備えるものであり、ボディが上側横リンクユニット63に固定され、回転軸が支持部13に固定されている。なお、前記ボディが支持部13に固定され、回転軸が上側横リンクユニット63に固定されていてもよい。そして、リンクモータ61を駆動して回転軸をボディに対して回転させると、上側横リンクユニット63に対して支持部13が回転し、リンク機構60が屈伸する。なお、前記リンクモータ61の回転軸は、支持部13と上側横リンクユニット63との連結部分の回転軸と同軸になっている。これにより、リンク機構60を屈伸させて本体部11を傾斜させることが可能となる。
前記搭乗部14の脇(わき)には、目標走行状態取得装置としてのジョイスティック31を備える入力装置30が配設されている。乗員15は、操縦装置であるジョイスティック31を操作することによって、車両10を操縦する、すなわち、車両10の加速、減速、旋回、その場回転、停止、制動等の走行指令を入力するようになっている。なお、乗員15が操作して走行指令を入力することができる装置であれば、ジョイスティック31に代えて他の装置、例えば、ペダル、ハンドル、ジョグダイヤル、タッチパネル、押しボタン等の装置を目標走行状態取得装置として使用することもできる。
An
さらに、車両10がリモートコントロールによって操縦される場合には、前記ジョイスティック31が図示されないリモートコントローラに配設され、ジョイスティック31の操作量は、リモートコントローラから、有線又は無線によって車両10に配設される受信装置に送信される。この場合、ジョイスティック31の操縦者は乗員15以外の者である。
Further, when the
なお、本実施の形態における以降の説明は、搭乗部14の座面が水平であるときに、駆動輪12の回転軸に垂直な方向にx軸、平行な方向にy軸、鉛直上向きにz軸を採る座標系に基づくものとする。
In the following description of the present embodiment, when the seating surface of the
車両システムは、図2に示されるように、車両制御装置としての制御ECU(Electronic Control Unit)20を有し、該制御ECU20は、主制御ECU21、駆動輪制御ECU22及びリンク制御ECU23を備える。前記制御ECU20並びに主制御ECU21、駆動輪制御ECU22及びリンク制御ECU23は、CPU、MPU等の演算手段、磁気ディスク、半導体メモリ等の記憶手段、入出力インターフェイス等を備え、車両10の各部の動作を制御するコンピュータシステムであり、例えば、本体部11に配設されるが、支持部13や搭乗部14に配設されていてもよい。また、前記主制御ECU21、駆動輪制御ECU22及びリンク制御ECU23は、それぞれ、別個に構成されていてもよいし、一体に構成されていてもよい。
As shown in FIG. 2, the vehicle system includes a control ECU (Electronic Control Unit) 20 as a vehicle control device, and the
そして、主制御ECU21は、駆動輪制御ECU22、駆動輪センサ51及び駆動モータ52とともに、駆動輪12の動作を制御する駆動輪制御システム50の一部として機能する。前記駆動輪センサ51は、レゾルバ、エンコーダ等から成り、駆動輪回転状態計測装置として機能し、駆動輪12の回転状態を示す駆動輪回転角及び/又は回転角速度を検出し、主制御ECU21に送信する。また、該主制御ECU21は、駆動トルク指令値を駆動輪制御ECU22に送信し、該駆動輪制御ECU22は、受信した駆動トルク指令値に相当する入力電圧を駆動モータ52に供給する。そして、該駆動モータ52は、入力電圧に従って駆動輪12に駆動トルクを付与し、これにより、駆動アクチュエータとして機能する。
The main control ECU 21 functions as a part of the drive
また、主制御ECU21は、駆動輪制御ECU22、車体傾斜センサ41、駆動モータ52及びリンクモータ61とともに、車体の姿勢を制御する車体制御システム40の一部として機能する。前記車体傾斜センサ41は、加速度センサ、ジャイロセンサ等から成り、車体傾斜状態計測装置として機能し、車体の傾斜状態を示す車体傾斜角及び/又は傾斜角速度を検出し、主制御ECU21に送信する。そして、該主制御ECU21は、駆動トルク指令値を駆動輪制御ECU22に送信する。また、前記主制御ECU21は、リンクトルク指令値をリンク制御ECU23に送信し、該リンク制御ECU23は、受信したリンクトルク指令値に相当する入力電圧をリンクモータ61に供給する。そして、該リンクモータ61は、入力電圧に従ってリンク機構60に駆動トルクを付与し、これにより、傾斜用のアクチュエータとして機能する。
The main control ECU 21 functions as a part of the vehicle
なお、各センサは、複数の状態量を取得するものであってもよい。例えば、車体傾斜センサ41として加速度センサとジャイロセンサとを併用し、両者の計測値から車体傾斜角と車体傾斜角速度とを決定してもよい。
Each sensor may acquire a plurality of state quantities. For example, an acceleration sensor and a gyro sensor may be used together as the vehicle
また、主制御ECU21には、入力装置30のジョイスティック31から走行指令として、操作量が入力される。そして、前記主制御ECU21は、駆動トルク指令値を駆動輪制御ECU22に送信し、リンクトルク指令値をリンク制御ECU23に送信する。
In addition, an operation amount is input as a travel command from the
なお、前記制御ECU20は、機能の観点から、車体の左右傾斜状態及び旋回走行状態の計測値と、目標走行状態によって決定される車体の左右傾斜状態及び旋回走行状態の目標値との差に応じて駆動トルク差及びリンクトルクを決定する第1出力決定手段、車体の左右傾斜状態及び旋回走行状態に応じて駆動トルク差及びリンクトルクを決定する第2出力決定手段、車体の前後傾斜状態及び駆動輪12の左右平均回転角速度に応じて総駆動トルクを決定する第3出力決定手段、車体の左右傾斜状態を推定する傾斜推定手段、並びに、外的傾斜状態を推定する外的傾斜取得手段を有する。そして、前記制御ECU20によって姿勢制御が行われることで、車両10は、旋回走行時には、図1に示されるように、車体を旋回円内側へ適切な角度だけ傾けた状態で旋回する。
From the viewpoint of function, the
次に、前記構成の車両10の動作について詳細に説明する。まず、走行及び姿勢制御処理について説明する。
Next, the operation of the
図3は本発明の第1の実施の形態における走行及び姿勢制御処理の動作を示すフローチャートである。 FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the running and posture control process in the first embodiment of the present invention.
本実施の形態においては、状態量、パラメータ等を次のような記号によって表す。
θWR:右駆動輪回転角〔rad〕
θWL:左駆動輪回転角〔rad〕
θW :平均駆動輪回転角〔rad〕;θW =(θWR+θWL)/2
ΔθW :駆動輪回転角左右差〔rad〕;ΔθW =θWR−θWL
θ1 :車体傾斜ピッチ角(鉛直軸基準)〔rad〕
φ1 :車体傾斜ロール角(鉛直軸基準)〔rad〕
τL :リンクトルク〔Nm〕
τWR:右駆動トルク〔Nm〕
τWL:左駆動トルク〔Nm〕
τW :総駆動トルク〔Nm〕;τW =τWR+τWL
ΔτW :駆動トルク左右差〔Nm〕;ΔτW =τWR−τWL
g:重力加速度〔m/s2 〕
RW :駆動輪接地半径〔m〕
D:2輪間距離〔m〕
m1 :車体質量(搭乗部を含む)〔kg〕
mW :駆動輪質量(2輪合計)〔kg〕
l1 :車体重心距離(車軸から)〔m〕
IW :駆動輪慣性モーメント(2輪合計)〔kgm2 〕
αX :車両前後加速度〔m/s2 〕
αY :車両左右加速度〔m/s2 〕
走行及び姿勢制御処理において、主制御ECU21は、まず、センサから各状態量を取得する(ステップS1)。具体的には、駆動輪センサ51から左右の駆動輪回転角又は回転角速度を取得し、車体傾斜センサ41から車体傾斜ピッチ角又はピッチ角速度及び車体傾斜ロール角又はロール角速度を取得する。
In the present embodiment, state quantities, parameters, and the like are represented by the following symbols.
θ WR : Right drive wheel rotation angle [rad]
θ WL : Left drive wheel rotation angle [rad]
θ W : average driving wheel rotation angle [rad]; θ W = (θ WR + θ WL ) / 2
Δθ W : Driving wheel rotation angle left / right difference [rad]; Δθ W = θ WR −θ WL
θ 1 : body tilt pitch angle (vertical axis reference) [rad]
φ 1 : Body tilt roll angle (vertical axis reference) [rad]
τ L : Link torque [Nm]
τ WR : Right drive torque [Nm]
τ WL : Left drive torque [Nm]
τ W : Total driving torque [Nm]; τ W = τ WR + τ WL
Δτ W : Driving torque left / right difference [Nm]; Δτ W = τ WR −τ WL
g: Gravity acceleration [m / s 2 ]
R W : Driving wheel contact radius [m]
D: Distance between two wheels [m]
m 1 : Body mass (including the riding section) [kg]
m W : Drive wheel mass (total of 2 wheels) [kg]
l 1 : Body center-of-gravity distance (from axle) [m]
I W : Moment of inertia of drive wheels (total of 2 wheels) [kgm 2 ]
α X : Vehicle longitudinal acceleration [m / s 2 ]
α Y : Vehicle lateral acceleration [m / s 2 ]
In the running and attitude control process, the main control ECU 21 first acquires each state quantity from the sensor (step S1). Specifically, the left and right drive wheel rotation angles or rotation angular velocities are acquired from the
続いて、主制御ECU21は、残りの状態量を算出する(ステップS2)。この場合、取得した状態量を時間微分又は時間積分することによって、残りの状態量を算出する。例えば、取得した状態量が駆動輪回転角、車体傾斜ピッチ角及び車体傾斜ロール角である場合には、これらを時間微分することによって、回転角速度、ピッチ角速度及びロール角速度を得ることができる。また、例えば、取得した状態量が回転角速度、ピッチ角速度及びロール角速度である場合には、これらを時間積分することによって、駆動輪回転角、車体傾斜ピッチ角及び車体傾斜ロール角を得ることができる。 Subsequently, the main control ECU 21 calculates the remaining state quantity (step S2). In this case, the remaining state quantity is calculated by time differentiation or time integration of the obtained state quantity. For example, when the acquired state quantities are the drive wheel rotation angle, the vehicle body tilt pitch angle, and the vehicle body tilt roll angle, the rotational angular velocity, the pitch angular velocity, and the roll angular velocity can be obtained by time differentiation. Further, for example, when the acquired state quantities are the rotational angular velocity, the pitch angular velocity, and the roll angular velocity, the driving wheel rotational angle, the vehicle body tilt pitch angle, and the vehicle body tilt roll angle can be obtained by time integration of these. .
続いて、主制御ECU21は、操縦者の操縦操作量を取得する(ステップS3)。この場合、操縦者が、車両10の加速、減速、旋回、その場回転、停止、制動等の走行指令を入力するために操作したジョイスティック31の操作量を取得する。
Subsequently, the main control ECU 21 obtains the pilot operation amount (step S3). In this case, the operator acquires the operation amount of the
続いて、主制御ECU21は、車両加速度の目標値を決定する(ステップS4)。この場合、取得したジョイスティック31の操作量に基づいて、車両加速度の目標値、例えば、前後及び左右の操作量に比例した値を前後加速度及び左右加速度の目標値とする。
Subsequently, the main control ECU 21 determines a target value for vehicle acceleration (step S4). In this case, based on the acquired operation amount of the
続いて、主制御ECU21は、車両加速度の目標値から、駆動輪回転角速度の目標値を算出する(ステップS5)。具体的には、下記の式によって平均駆動輪回転角速度の目標値を決定する。 Subsequently, the main control ECU 21 calculates the target value of the drive wheel rotation angular velocity from the target value of the vehicle acceleration (step S5). Specifically, the target value of the average driving wheel rotation angular velocity is determined by the following equation.
ここで、Δtは制御処理周期(データ取得間隔)であり、所定値である。なお、本実施の形態における説明において、上付き添字*は目標値であることを表し、上付き添字(n)は時系列のn番目のデータであることを表し、記号上の1ドットは1階時間微分した値、すなわち、速度であることを表し、記号上の2ドットは2階時間微分した値、すなわち、加速度であることを表すものとする。下付き添字Xは前後(x軸方向)であることを表し、下付き添字Yは左右(y軸方向)であることを表し、下付き添字dは操縦指令値であることを表すものとする。 Here, Δt is a control processing cycle (data acquisition interval), which is a predetermined value. In the description of the present embodiment, the superscript * indicates the target value, the superscript (n) indicates the nth data in the time series, and one dot on the symbol is 1 The value obtained by differentiating the floor time, that is, the speed, and the two dots on the symbol represent the value obtained by differentiating the second floor time, that is, the acceleration. The subscript X represents front and rear (x-axis direction), the subscript Y represents left and right (y-axis direction), and the subscript d represents a steering command value. .
また、下記の式によって駆動輪回転角速度左右差の目標値を決定する。 Further, the target value of the difference between the left and right driving wheel rotational angular velocities is determined by the following equation.
このように、走行状態目標値に相当する駆動輪回転角速度の目標値を決定する。つまり、車両前後加速度目標値を時間積分することにより、左右駆動輪の回転角速度の平均値の目標である平均駆動輪回転角速度目標値を決定する。また、車両左右加速度目標値と平均駆動輪回転角速度目標値から左右駆動輪の回転角速度の差の目標である駆動輪回転角速度左右差目標値を決定する。 Thus, the target value of the driving wheel rotational angular velocity corresponding to the traveling state target value is determined. That is, the average driving wheel rotational angular velocity target value, which is the target of the average rotational angular velocity of the left and right driving wheels, is determined by time integration of the vehicle longitudinal acceleration target value. Further, a driving wheel rotational angular velocity left / right difference target value, which is a target of the difference between the rotational angular velocities of the left and right driving wheels, is determined from the vehicle lateral acceleration target value and the average driving wheel rotational angular velocity target value.
なお、本実施の形態においては、操縦装置であるジョイスティック31の操作量を前後及び左右の加速度と対応させているが、車両速度やヨーレート等に対応させてもよい。また、その車両速度やヨーレート自体を状態量として、フィードバック制御を実行してもよい。
In the present embodiment, the operation amount of the
また、本実施の形態においては、駆動輪接地点と路面との間に滑りが存在しないという仮定の下で、車両速度やヨーレートを駆動輪12の回転角速度に換算しているが、滑りを考慮して駆動輪回転角速度の目標値を決定してもよい。
In the present embodiment, the vehicle speed and the yaw rate are converted into the rotational angular speed of the
続いて、主制御ECU21は、車体傾斜角の目標値を決定する(ステップS6)。具体的には、車両加速度の目標値と車体パラメータとから、下記の式によって車体傾斜ピッチ角の目標値を決定する。 Subsequently, the main control ECU 21 determines a target value of the vehicle body inclination angle (step S6). Specifically, the target value of the vehicle body tilt pitch angle is determined from the target value of the vehicle acceleration and the vehicle body parameter by the following formula.
また、下記の式によって車体傾斜ロール角の目標値を決定する。 Further, the target value of the vehicle body tilt roll angle is determined by the following formula.
このように、車両加速度の目標値に応じて車体傾斜角の目標値を決定する。つまり、車体傾斜ピッチ角については、前後の車体姿勢と走行状態に関する倒立振り子車両の力学的構造を考慮して、前後加速度で与えられる走行目標を達成できる車体姿勢を目標値として与える。また、車体傾斜ロール角については、接地荷重中心が2つの駆動輪12の接地点間である安定領域に存在する範囲で、自由に目標姿勢を設定できるが、本実施の形態では乗員15の負荷が最も少ない姿勢を目標値として与える。
Thus, the target value of the vehicle body tilt angle is determined according to the target value of the vehicle acceleration. That is, for the vehicle body tilt pitch angle, the vehicle body posture that can achieve the travel target given by the longitudinal acceleration is given as a target value in consideration of the mechanical structure of the inverted pendulum vehicle related to the vehicle body posture before and after and the traveling state. Further, with respect to the vehicle body tilt roll angle, the target posture can be set freely within a range where the center of the grounding load exists in a stable region between the grounding points of the two
なお、車体傾斜ロール角の目標値として他の値を与えてもよい。例えば、目標左右加速度の絶対値が所定の閾値よりも小さい場合には目標車体傾斜ロール角を零として、小さな左右加速度に対しては直立姿勢を維持させてもよい。 Note that another value may be given as the target value of the vehicle body tilt roll angle. For example, when the absolute value of the target lateral acceleration is smaller than a predetermined threshold, the target vehicle body tilt roll angle may be set to zero, and the upright posture may be maintained for a small lateral acceleration.
続いて、主制御ECU21は、残りの目標値を算出する(ステップS7)。すなわち、各目標値を時間微分又は時間積分することによって、駆動輪回転角及び車体傾斜角速度の目標値をそれぞれ算出する。 Subsequently, the main control ECU 21 calculates the remaining target value (step S7). That is, the target values of the drive wheel rotation angle and the vehicle body inclination angular velocity are calculated by time differentiation or time integration of each target value.
続いて、主制御ECU21は、各目標値から各アクチュエータのフィードフォワード出力を決定する(ステップS8)。具体的には、下記の式によってフィードフォワード出力として、総駆動トルクのフィードフォワード量τW,FF、駆動トルク左右差のフィードフォワード量ΔτW,FF及びリンクトルクのフィードフォワード量τL,FFを決定する。 Subsequently, the main control ECU 21 determines the feedforward output of each actuator from each target value (step S8). Specifically, the feed forward output τ W, FF of the total drive torque, the feed forward amount Δτ W, FF of the left / right difference of the drive torque , and the feed forward amount τ L, FF of the link torque are obtained as feed forward outputs by the following formulas. decide.
このように、目標とする走行状態や車体姿勢を実現するのに必要なアクチュエータ出力を力学モデルより予測し、その分をフィードフォワード的に付加することで、車両10の走行及び姿勢制御を高精度に実行する。つまり、前後方向の走行目標を達成できるように、総駆動トルクのフィードフォワード量を決定する。具体的には、車両前後加速度に応じて発生する慣性力と、車両速度に相当する平均駆動輪回転角速度に応じて発生する走行抵抗を予測し、それを打ち消すような総駆動トルクを与えることで、目標とする前後走行状態を実現する。
As described above, the actuator output necessary to realize the target traveling state and vehicle body posture is predicted from the dynamic model, and the amount is fed-forwardly added, so that the traveling and posture control of the
また、旋回走行の目標を実現できるように、駆動トルク左右差のフィードフォワード量を決定する。具体的には、接地荷重中心位置の移動に伴って発生するヨーモーメントを予測し、それを打ち消すような駆動トルク左右差を与えることで、目標とする旋回走行目標を実現する。また、車体傾斜ロール角と車両左右加速度に基づいて、接地荷重中心位置の移動率を予測する。 In addition, the feedforward amount of the difference between the left and right driving torques is determined so that the target of turning travel can be realized. Specifically, the target turning travel target is realized by predicting the yaw moment generated with the movement of the center position of the ground load and giving a difference between the left and right driving torques to cancel the yaw moment. Further, the moving rate of the ground load center position is predicted based on the vehicle body tilt roll angle and the vehicle lateral acceleration.
さらに、左右車体傾斜の目標を実現できるように、リンクトルクのフィードフォワード量を決定する。具体的には、車体傾斜ロール角に応じて発生する重力のトルクと、車両左右加速度に応じて発生する遠心力のトルクを予測し、それを打ち消すようなリンクトルクを与えることで、目標とする左右車体傾斜状態を実現する。 Further, the feed forward amount of the link torque is determined so that the target of the left and right vehicle body inclination can be realized. Specifically, the target is obtained by predicting the torque of gravity generated according to the vehicle body tilt roll angle and the torque of centrifugal force generated according to the vehicle lateral acceleration, and giving a link torque that cancels the torque. Realizes left and right body tilt.
なお、本実施の形態においては、力学モデルにおける主な要素をすべて考慮して、必要な出力をフィードフォワード量として与えているが、これらの要素の中で影響が小さいものを無視し、より簡素なモデルによってフィードフォワード量を決定してもよい。また、本実施の形態では考慮していない要素をあらたに考慮してもよい。例えば、駆動輪12の転がり抵抗やリンク機構60での乾性摩擦等を考慮してもよい。
In this embodiment, all the main elements in the dynamic model are considered, and the necessary output is given as the feedforward amount. The feedforward amount may be determined by a simple model. In addition, elements not considered in the present embodiment may be newly taken into consideration. For example, rolling resistance of the
さらに、本実施の形態においては、走行状態や車体姿勢の目標値に応じて必要な出力をフィードフォワード量として与えているが、計測値に基づく準フィードバック量として与えてもよい。これにより、目標値と実値に大きな隔たりがある場合でも、適切に制御を行うことができる。 Furthermore, in the present embodiment, the necessary output is given as the feedforward amount according to the target value of the running state and the vehicle body posture, but it may be given as a quasi feedback amount based on the measured value. Thereby, even when there is a large gap between the target value and the actual value, it is possible to appropriately control.
続いて、主制御ECU21は、各目標値と状態量との偏差から各アクチュエータのフィードバック出力を決定する(ステップS9)。具体的には、下記の式によってフィードバック出力として、総駆動トルクのフィードバック量τW,FB、駆動トルク左右差のフィードバック量ΔτW,FB及びリンクトルクのフィードバック量τL,FBを決定する。 Subsequently, the main control ECU 21 determines the feedback output of each actuator from the deviation between each target value and the state quantity (step S9). Specifically, the feedback amount τ W, FB of the total drive torque, the feedback amount Δτ W, FB of the left / right difference of the drive torque , and the feedback amount τ L, FB of the link torque are determined as feedback outputs by the following equations.
なお、各フィードバックゲインK**の値は、例えば、極配置法等により決定される値をあらかじめ設定しておく。また、スライディングモード制御等の非線形のフィードバック制御を導入してもよい。さらに、より簡単な制御として、KW2、KW3、Kd2及びKL3を除くゲインのいくつかを零にしてもよい。さらに、定常偏差をなくすために、積分ゲインを導入してもよい。 Note that the value of each feedback gain K ** is set in advance, for example, as determined by the pole placement method or the like. Further, nonlinear feedback control such as sliding mode control may be introduced. Furthermore, as a simpler control, some of the gains excluding K W2 , K W3 , K d2 and K L3 may be set to zero. Further, an integral gain may be introduced in order to eliminate the steady deviation.
このように、状態フィードバック制御により、実際の状態を目標とする状態に近付けるようにフィードバック出力を与える。具体的には、前後走行状態に相当する平均駆動輪回転状態と、車体の倒立状態に相当する車体傾斜ピッチ角について、計測値と目標値の差に比例する総駆動トルクを与えることで、車両10の前後走行状態と車体の倒立姿勢を目標とする状態で安定に維持する。 Thus, feedback output is given by the state feedback control so as to bring the actual state closer to the target state. Specifically, for the average driving wheel rotation state corresponding to the front-rear driving state and the vehicle body inclination pitch angle corresponding to the vehicle body inverted state, the vehicle is given a total driving torque proportional to the difference between the measured value and the target value. The vehicle is stably maintained in a state where the front-rear running state of 10 and the inverted posture of the vehicle body are targeted.
また、旋回走行状態に相当する駆動輪回転状態左右差と、車体の左右傾斜に相当する車体傾斜ロール角について、計測値と目標値の差に比例する駆動トルク左右差を与えることで、車両10の旋回走行状態を目標とする状態で安定に維持する。このように、車体の左右傾斜状態を考慮することで、より安定かつ高精度に旋回走行状態を制御できる。 Further, with respect to the left-right difference between the driving wheel rotation state corresponding to the turning traveling state and the vehicle body tilt roll angle corresponding to the left-right inclination of the vehicle body, a drive torque left-right difference proportional to the difference between the measured value and the target value is given. The vehicle is stably maintained with the target turning state. In this way, the turning state can be controlled more stably and with high accuracy by taking into account the left-right inclination state of the vehicle body.
さらに、左右傾斜状態に相当する車体傾斜ロール角と、旋回走行状態に相当する駆動輪回転状態左右差について、計測値と目標値の差に比例するリンクトルクを与えることで、車体の左右傾斜状態を目標とする状態で安定に維持する。このように、車両10の旋回走行状態を考慮することで、より安定かつ高精度に車体左右傾斜状態を制御できる。
Furthermore, by applying a link torque proportional to the difference between the measured value and the target value for the vehicle body tilt roll angle corresponding to the left-right tilt state and the driving wheel rotation state left-right difference corresponding to the turning traveling state, the vehicle body left-right tilt state To keep it stable in the target state. In this way, by considering the turning traveling state of the
さらに、旋回走行状態に相当する状態量として、駆動輪回転角速度左右差を用いる。このように、駆動輪12の回転状態を制御することで、駆動輪12がロックや空転の状態に至る可能性を低減できる。
Further, the difference between the left and right driving wheel rotational angular velocities is used as a state quantity corresponding to the turning traveling state. In this way, by controlling the rotational state of the
最後に、主制御ECU21は、各要素制御システムに指令値を与えて(ステップS10)、走行及び姿勢制御処理を終了する。なお、走行及び姿勢制御処理は、所定の時間間隔(例えば、100〔μs〕毎)で繰り返し実行される。また、主制御ECU21は、駆動輪制御ECU22及びリンク制御ECU23に、下記の式によって決定される指令値として、右駆動トルク指令値τWR、左駆動トルク指令値τWL、総駆動トルク指令値τW 、駆動トルク左右差指令値ΔτW 及びリンクトルク指令値τL を与える。
Finally, the main control ECU 21 gives a command value to each element control system (step S10), and ends the running and posture control processing. Note that the running and posture control processing is repeatedly executed at predetermined time intervals (for example, every 100 [μs]). Further, the main control ECU 21 instructs the drive
このように、各フィードフォワード出力と各フィードバック出力の和を指令値として与える。また、総駆動トルクと駆動トルク左右差が要求する値になるように、右駆動トルクと左駆動トルクの指令値を与える。 Thus, the sum of each feedforward output and each feedback output is given as a command value. Further, command values for the right drive torque and the left drive torque are given so that the total drive torque and the left-right difference between the drive torques are required values.
そして、接地荷重の偏心状態に応じて、駆動トルク左右差の値を補正する。具体的には、総駆動トルク指令値に接地荷重移動率を乗じた値を駆動トルク左右差として付加する。このように、接地荷重の移動に伴って発生するヨーモーメントを打ち消すように駆動トルク左右差を与えることで、旋回走行状態をより高精度に制御することができる。 Then, the value of the difference between the left and right driving torques is corrected according to the eccentric state of the ground load. Specifically, a value obtained by multiplying the total drive torque command value by the ground load movement rate is added as the drive torque left-right difference. In this way, by giving the drive torque left / right difference so as to cancel the yaw moment generated with the movement of the ground load, the turning state can be controlled with higher accuracy.
また、車体傾斜ロール角と車両左右加速度に基づいて、接地荷重移動率を推定する。これにより、車体傾斜状態や旋回走行状態によって変化する接地荷重中心位置の移動を適切に考慮することができる。 Further, the ground load movement rate is estimated based on the vehicle body tilt roll angle and the vehicle lateral acceleration. As a result, it is possible to appropriately consider the movement of the ground load center position that changes depending on the vehicle body tilting state and the turning traveling state.
さらに、左右の駆動輪12の回転速度に基づいて、車両左右加速度を推定する。これにより、車両10の左右加速度を計測するセンサがなくても、走行及び姿勢制御を実行できる。
Further, the vehicle lateral acceleration is estimated based on the rotational speeds of the left and
なお、本実施の形態においては、接地荷重移動率を、車体傾斜状態と旋回走行状態の計測値に基づいて推定しているが、目標値に基づいて推定してもよい。これにより、制御の安定性がより高くなる場合がある。 In the present embodiment, the contact load movement rate is estimated based on the measured values of the vehicle body tilt state and the turning traveling state, but may be estimated based on the target value. Thereby, the stability of control may become higher.
また、本実施の形態においては、接地荷重移動率の推定に必要な車両左右加速度の値を左右の駆動輪12の回転角速度から推定しているが、左右加速度を計測する計測手段を備え、その計測値を用いてもよい。また、ヨーレート等の計測値から車両10の左右加速度を決定してもよい。
In this embodiment, the vehicle lateral acceleration value necessary for estimating the ground load movement rate is estimated from the rotational angular velocities of the left and
このように、本実施の形態においては、車体の左右傾斜状態に応じた駆動トルク差を左右の駆動輪に与え、旋回走行状態に応じたリンクトルクを車体傾斜リンク機構に与える。具体的には、計測手段によって取得した車体の左右傾斜状態及び旋回走行状態の計測値と、目標走行状態によって決定される車体の左右傾斜状態及び旋回走行状態の目標値との差に応じて駆動トルク差及びリンクトルクを決定する第1出力決定手段を備える。そして、計測値と目標値の差に所定の係数を乗じた値の駆動トルク差とリンクトルクを与える。 Thus, in the present embodiment, a drive torque difference according to the left-right tilt state of the vehicle body is given to the left and right drive wheels, and a link torque according to the turning travel state is given to the vehicle body tilt link mechanism. Specifically, driving is performed according to the difference between the measured value of the vehicle body leaning state and turning state obtained by the measuring means and the target value of the vehicle body leaning state and turning state determined by the target traveling state. First output determining means for determining a torque difference and a link torque is provided. Then, a drive torque difference and a link torque obtained by multiplying the difference between the measured value and the target value by a predetermined coefficient are given.
また、車体の左右傾斜状態及び旋回走行状態に応じて、駆動トルク差及びリンクトルクを決定する第2出力決定手段を備え、両出力決定値の和の駆動トルク差とリンクトルクを与える。この場合、車体の左右傾斜状態及び旋回走行状態の目標値に応じて、駆動トルク差とリンクトルクを決定する。そして、旋回走行状態の駆動輪12の接地荷重移動率の推定値に応じて、駆動トルク差を決定する。また、旋回走行状態の車体に作用する重力と遠心力の推定値に応じて、リンクトルクを決定する。
In addition, a second output determining means for determining a driving torque difference and a link torque according to the left-right tilt state and the turning traveling state of the vehicle body is provided, and a driving torque difference and a link torque that are the sum of both output determination values are given. In this case, the drive torque difference and the link torque are determined according to the target values of the left and right tilt state and the turning traveling state of the vehicle body. Then, the drive torque difference is determined according to the estimated value of the ground load movement rate of the
さらに、車体の前後傾斜状態と駆動輪12の左右平均回転角速度に応じて総駆動トルクを決定する第3出力決定手段を備え、総駆動トルクと接地荷重移動率に応じた駆動トルク差を更に与える。この場合、総駆動トルクは車体の倒立制御に必要なトルクである。そして、総駆動トルクに接地荷重移動率を乗じた値の駆動トルクを左右の駆動輪12に加える。なお、旋回走行状態は、右輪回転角速度と左輪回転角速度の差である。
Furthermore, a third output determining means for determining the total driving torque according to the front-rear inclination state of the vehicle body and the left-right average rotational angular velocity of the
これにより、より適切に車両10の旋回走行状態と車体の傾斜姿勢を制御できる。その結果、操縦性や快適性のより高い車両10を提供できる。
Thereby, the turning state of the
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。なお、第1の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。また、前記第1の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described. In addition, about the thing which has the same structure as 1st Embodiment, the description is abbreviate | omitted by providing the same code | symbol. The description of the same operation and the same effect as those of the first embodiment is also omitted.
図4は本発明の第2の実施の形態における車両の構成を示す概略図、図5は本発明の第2の実施の形態における車両システムの構成を示すブロック図である。 FIG. 4 is a schematic diagram showing the configuration of the vehicle in the second embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the vehicle system in the second embodiment of the present invention.
前記第1の実施の形態においては、車体傾斜センサ41による車体傾斜ロール角の計測値を必要とするが、車体傾斜センサ41が高価である場合、より安価な車両10を実現するためには、比較的安価なセンサ、例えば、リンク機構60の各リンクユニットの回転角を計測するセンサで代用できることが望ましい。また、車体傾斜センサ41を備える場合でも、該車体傾斜センサ41の故障時に備えて、別のセンサ又は制御手法を備えることが望ましい。
In the first embodiment, the measurement value of the vehicle body tilt roll angle by the vehicle
そこで、本実施の形態においては、車体傾斜ロール角の計測値を用いずに、旋回走行状態と車体姿勢を適切に制御する。そのため、車体傾斜センサ41に代えて、車体を傾斜させる機構であるリンク機構60の幾何学的状態を計測するセンサを備え、該センサの計測値から幾何学的条件に基づいて、車体傾斜ロール角を推定する。また、図4に示されるように、車体傾斜ロール角は、路面勾配や駆動輪12の変形に影響されるので、これらの影響を推定して補正する必要がある。そこで、本実施の形態においては、左右方向の路面勾配による傾斜角及び/又は左右の駆動輪12の変形量の差による傾斜角である外的傾斜角を取得し、その値によって車体傾斜ロール角の推定値を補正する。さらに、リンク機構60の幾何学的状態及び駆動輪回転角速度の計測値によって、外的傾斜角を推定する。
Therefore, in the present embodiment, the turning state and the vehicle body posture are appropriately controlled without using the measured value of the vehicle body tilt roll angle. Therefore, instead of the vehicle
本実施の形態における車両システムは、図5に示されるように、車体制御システム40の一部として機能するリンクセンサ42を有する。該リンクセンサ42は、レゾルバ、エンコーダ等から成り、リンク機構60に配設され、該リンク機構60の相互に回転するリンクユニットの角度、例えば、支持部13と上側横リンクユニット63との角度、すなわち、リンク回転角及び/又は回転角速度を検出して主制御ECU21に送信する。なお、車体傾斜センサ41は省略されている。
The vehicle system in the present embodiment has a
その他の点の構成については、前記第1の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。 Since other configurations are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.
なお、本実施の形態においては、リンク機構60の幾何学的状態を決定する状態量として、リンク回転角及び/又は回転角速度を計測しているが、リンク機構60の幾何学的状態を唯一に決定する状態量であれば、他の状態量を計測してもよい。また、リンク機構60と異なる構造のリンク機構についても、その状態を唯一に決定する状態量を計測することで、本実施の形態と同様の制御を実施できる。
In the present embodiment, the link rotational angle and / or rotational angular velocity is measured as a state quantity for determining the geometric state of the
次に、本実施の形態における走行及び姿勢制御処理について説明する。 Next, traveling and attitude control processing in the present embodiment will be described.
図6は本発明の第2の実施の形態における走行及び姿勢制御処理の動作を示すフローチャートである。 FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the running and posture control process in the second embodiment of the present invention.
走行及び姿勢制御処理において、主制御ECU21は、まず、センサから各状態量を取得する(ステップS11)。具体的には、駆動輪センサ51から左右の駆動輪回転角又は回転角速度を取得し、リンクセンサ42からリンク回転角又は回転角速度を取得する。
In the running and attitude control process, the main control ECU 21 first acquires each state quantity from the sensor (step S11). Specifically, the left and right drive wheel rotation angles or rotation angular velocities are acquired from the
続いて、主制御ECU21は、残りの状態量を算出する(ステップS12)。この場合、取得した状態量を時間微分又は時間積分することによって、残りの状態量を算出する。例えば、取得した状態量が駆動輪回転角及びリンク回転角である場合には、これらを時間微分することによって、駆動輪回転角速度及びリンク回転角速度を得ることができる。また、例えば、取得した状態量が駆動輪回転角速度及びリンク回転角速度である場合には、これらを時間積分することによって、駆動輪回転角及びリンク回転角を得ることができる。 Subsequently, the main control ECU 21 calculates the remaining state quantity (step S12). In this case, the remaining state quantity is calculated by time differentiation or time integration of the obtained state quantity. For example, when the acquired state quantities are the drive wheel rotation angle and the link rotation angle, the drive wheel rotation angular velocity and the link rotation angular velocity can be obtained by time differentiation. Further, for example, when the acquired state quantities are the drive wheel rotation angular velocity and the link rotation angular velocity, the drive wheel rotation angle and the link rotation angle can be obtained by integrating these with time.
続いて、主制御ECU21は、車体傾斜ロール角を推定する(ステップS13)。具体的には、下記の式によって車体傾斜ロール角を推定する。
φ1 =φ1L+η(n)
ここで、φ1Lはリンク回転角基準車体傾斜ロール角であり、φ1L=f(φL )である。なお、φL はリンク回転角、fはリンク機構60の幾何学的条件に基づいてリンク回転角を車体傾斜ロール角に変換する関数である。
Subsequently, the main control ECU 21 estimates the vehicle body tilt roll angle (step S13). Specifically, the vehicle body tilt roll angle is estimated by the following formula.
φ 1 = φ 1L + η (n)
Here, φ 1L is the link rotation angle reference vehicle body tilt roll angle, and φ 1L = f (φ L ). Note that φ L is a link rotation angle, and f is a function for converting the link rotation angle into a vehicle body tilt roll angle based on the geometric condition of the
なお、本実施の形態においては、駆動トルクの値として1つ前の制御ステップにおいて決定された値を用いる。また、車体傾斜ロール角加速度の値は、車体傾斜ロール角の計測値を2階時間微分(差分)することで得られる。 In the present embodiment, the value determined in the previous control step is used as the value of the drive torque. The value of the vehicle body tilt roll angular acceleration is obtained by differentiating the measured value of the vehicle body tilt roll angle by the second-order time difference (difference).
このように、リンク機構60のリンク回転角を計測し、その計測値から車体傾斜ロール角を推定する。つまり、リンク回転角と車体傾斜ロール角の幾何学的対応関係から、車体傾斜ロール角を推定する。これにより、車体傾斜状態を計測するセンサである車体傾斜センサ41がなくても、又は、車体傾斜センサ41が故障しても、車体傾斜ロール角に基づく旋回走行状態と車体傾斜姿勢の制御を実行できる。
In this way, the link rotation angle of the
また、左右方向の路面勾配による車体傾斜ロール角及び/又は左右の駆動輪12の変形量の差によって生じる車体傾斜ロール角である外的傾斜角の推定値を取得し、その値によって車体傾斜ロール角の推定値を補正する。これにより、バンク角を有する路面上の走行時や内圧の低いタイヤの装着時においても、妥当な車体傾斜ロール角の推定値を取得できる。
Also, an estimated value of the vehicle body tilt roll angle that is the vehicle body tilt roll angle caused by the difference in the deformation amount of the vehicle body tilt roll angle and / or the left and
さらに、リンク回転角、駆動輪回転角速度及びリンクトルクの時間履歴から、車体傾斜ロール運動の力学モデルに基づいて、車体傾斜ロール角を推定する。この場合、車体の回転慣性、粘性抵抗、重力トルク、旋回走行に伴う遠心力及びリンクトルクを考慮する。そして、考慮していない作用が外的傾斜角によるものであると仮定して、外的傾斜角を推定する。これにより、該外的傾斜角を計測するセンサを追加することなく、高精度に車体傾斜ロール角を推定し、旋回走行状態と車体傾斜姿勢を適切な状態に制御できる。 Further, the vehicle body tilt roll angle is estimated based on the dynamic model of the vehicle body tilt roll motion from the time history of the link rotation angle, drive wheel rotation angular velocity, and link torque. In this case, the rotational inertia of the vehicle body, the viscous resistance, the gravitational torque, the centrifugal force accompanying the turning and the link torque are taken into consideration. Then, assuming that the action that is not taken into account is due to the external inclination angle, the external inclination angle is estimated. Accordingly, the vehicle body tilt roll angle can be estimated with high accuracy without adding a sensor for measuring the external tilt angle, and the turning traveling state and the vehicle body tilt posture can be controlled to appropriate states.
さらに、ローパスフィルタによって、外乱による影響を除去する。例えば、乗員15の一時的な動作、路面の凹凸、センサ信号のノイズ等の影響を除去する。なお、これを実現するために、本実施の形態においては、車体重心ずれ推定のローパスフィルタ時定数を5秒程度に設定する。
Further, the influence of disturbance is removed by a low-pass filter. For example, the influence of the
なお、本実施の形態においては、接地荷重移動率の推定に必要な車両左右加速度の値を各駆動輪12の回転角速度から推定しているが、左右加速度を計測する計測手段を備え、その計測値を用いてもよい。また、ヨーレート等の計測値から車両10の左右加速度を決定してもよい。
In the present embodiment, the value of the vehicle lateral acceleration necessary for estimating the ground load movement rate is estimated from the rotational angular velocity of each
また、本実施の形態においては、車体の傾斜運動に関する力学モデルに基づき、重力、粘性摩擦力、慣性力等を考慮しているが、その一部を省略してもよい。また、乾性摩擦等の他の要素を考慮して、より厳密に外的傾斜角及び車体傾斜ロール角を推定してもよい。さらに、旋回走行運動に関する力学モデルに基づいて推定してもよい。 Further, in the present embodiment, gravity, viscous frictional force, inertial force, and the like are considered based on a dynamic model related to the tilting motion of the vehicle body, but some of them may be omitted. Further, the external inclination angle and the vehicle body inclination roll angle may be estimated more strictly in consideration of other factors such as dry friction. Furthermore, it may be estimated based on a dynamic model relating to the turning traveling motion.
さらに、本実施の形態においては、線形化した関数によって外的傾斜角を推定しているが、より厳密な非線形の関数によって推定してもよい。また、非線形の関数をマップとして具備し、それを用いて決定してもよい。 Furthermore, in the present embodiment, the external inclination angle is estimated by a linearized function, but may be estimated by a more strict nonlinear function. Further, a non-linear function may be provided as a map and determined using the map.
さらに、本実施の形態においては、1次のローパスフィルタによって外乱による影響を除いているが、より高次のフィルタを用いてもよい。 Furthermore, in the present embodiment, the influence due to the disturbance is removed by the first-order low-pass filter, but a higher-order filter may be used.
さらに、本実施の形態においては、外的傾斜角を推定によって取得しているが、計測によって取得してもよい。例えば、路面形状を計測する路面センサを備え、その計測値から路面勾配を決定してもよい。また、駆動輪12のタイヤの内圧を計測する内圧センサを備え、各駆動輪12のタイヤの内圧の計測値及び推定される接地荷重に基づいて、タイヤの変形量及びそれに起因する外的傾斜角の大きさを決定してもよい。
Furthermore, in the present embodiment, the external inclination angle is acquired by estimation, but may be acquired by measurement. For example, a road surface sensor that measures the road surface shape may be provided, and the road surface gradient may be determined from the measured value. In addition, an internal pressure sensor that measures the internal pressure of the tire of the
さらに、本実施の形態においては、リンク回転角から推定された車体傾斜ロール角の推定値をフィードバック制御しているが、リンク回転角自体をフィードバック制御してもよい。このとき、リンク傾斜角の目標値を推定した外的傾斜角によって補正することで、実質的に本実施の形態における制御と同様の効果を得ることができる。 Furthermore, in this embodiment, the estimated value of the vehicle body tilt roll angle estimated from the link rotation angle is feedback-controlled, but the link rotation angle itself may be feedback-controlled. At this time, the same effect as the control in the present embodiment can be obtained by correcting the target value of the link inclination angle with the estimated external inclination angle.
さらに、本実施の形態においては、常時、リンク回転角の計測値に基づく車体傾斜ロール角の推定を実行しているが、車体傾斜ロール角を計測するセンサの故障等によって、車体傾斜ロール角の取得が不可能になった時にのみ車体傾斜ロール角の推定を実行してもよい。 Furthermore, in the present embodiment, the vehicle body tilt roll angle is always estimated based on the measurement value of the link rotation angle. The estimation of the vehicle body tilt roll angle may be executed only when the acquisition becomes impossible.
続いて、主制御ECU21は、操縦者の操縦操作量を取得する(ステップS14)。なお、以降の動作、すなわち、ステップS14〜S21の動作は、前記第1の実施の形態における図3に示されるステップS3〜S10の動作と同様であるので、説明を省略する。 Subsequently, the main control ECU 21 obtains the pilot operation amount (step S14). Since the subsequent operations, that is, the operations in steps S14 to S21 are the same as the operations in steps S3 to S10 shown in FIG. 3 in the first embodiment, the description thereof is omitted.
このように、本実施の形態においては、車体傾斜ロール角の計測値を用いずに、車体傾斜ロール角を推定するので、車体傾斜センサ41を用いなくても、旋回走行状態と車体傾斜状態を適切に制御することができ、操縦性や快適性が高く、かつ、安価な車両10を提供することができる。
As described above, in the present embodiment, the vehicle body tilt roll angle is estimated without using the measured value of the vehicle body tilt roll angle, so that the turning traveling state and the vehicle body tilt state can be determined without using the vehicle
次に、本発明の第3の実施の形態について説明する。なお、第1及び第2の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。また、前記第1及び第2の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。 Next, a third embodiment of the present invention will be described. In addition, about the thing which has the same structure as 1st and 2nd embodiment, the description is abbreviate | omitted by providing the same code | symbol. Also, the description of the same operations and effects as those of the first and second embodiments is omitted.
図7は本発明の第3の実施の形態における車両の姿勢変化を示す概略図である。なお、図7において、(a)は正常時を示し、(b)は異常時を示す。 FIG. 7 is a schematic view showing a change in posture of the vehicle in the third embodiment of the present invention. In FIG. 7, (a) shows a normal time, and (b) shows an abnormal time.
ところで、前記第1及び第2の実施の形態おける車両10では、左右の駆動輪12に各々駆動トルクを付与する手段の一方が故障して、一方の駆動輪12に駆動トルクを付与することができなくなると、旋回走行状態を制御できなくなる可能性がある。
By the way, in the
操舵(だ)輪を具備しない同軸2輪タイプの車両10では、左右の駆動輪12に等しい駆動トルクを付与して前後に加減速すると同時に、左右の駆動輪12に駆動トルク差を付与して旋回走行状態を制御する。そのため、故障等により、片方の駆動輪12に駆動トルクを付与できなくなると、前後加減速状態及び旋回走行状態を同時に制御することができない。この結果、車両10を緊急停止させる必要がある。
In the coaxial two-
また、倒立型の車両10においては、駆動トルクを車体の姿勢制御にも用いているため、車両10の緊急停止と同時に車体の姿勢制御も停止する必要がある。この結果、緊急時に使用可能な環境が制限されるとともに、姿勢制御緊急停止時の対応策を必要とする。したがって、安全に利用できるモビリティとして、使い勝手が悪い。
Further, in the
そこで、本実施の形態においては、一方の駆動輪12への駆動トルクの付与が不可能であるときに、車両重心位置移動手段によって車両10の重心位置を他方の駆動輪12の方向へ移動させる。これにより、例えば、駆動モータ52が故障したときのように、片方の駆動輪12への駆動トルクの付与が不可能になったときでも、旋回走行状態を制御でき、安全な場所まで容易に走行させることができる。
Therefore, in the present embodiment, when it is impossible to apply the driving torque to one of the driving
なお、本実施の形態において、制御ECU20は、機能の観点から、車体の前後傾斜状態と左右の駆動輪12の左右平均回転角速度とに応じた駆動トルクを正常な駆動輪12に付与することを決定する駆動トルク決定手段を備える。さらに、リンク機構60は車両重心位置を左右に移動させる車両重心位置移動手段として機能する。
In the present embodiment, from the viewpoint of function, the
前記制御ECU20によって姿勢制御が行われることで、通常の状態での直進走行時には、図7(a)に示されるように、車体が直立状態を維持し、乗員15も含む車両10の重心17を通る鉛直線が左右の駆動輪12の接地点間を通過し、かつ、矢印で示されるように、左右の駆動輪12に接地荷重が均等にかかる。しかし、故障によっていずれか一方の駆動輪12、すなわち、第1駆動輪121への駆動トルクの付与が不可能になった場合には、図7(b)に示されるように、リンク機構60によって車体を正常な他方の駆動輪12、すなわち、第2駆動輪122の側に傾け、重心17を通る鉛直線が第2駆動輪122の接地点を通過し、第2駆動輪122に接地荷重が集中する。
As the attitude control is performed by the
次に、前記構成の車両10の動作について詳細に説明する。まず、車両制御処理の概要について説明する。
Next, the operation of the
図8は本発明の第3の実施の形態における車両制御処理の動作を示すフローチャートである。 FIG. 8 is a flowchart showing the operation of the vehicle control process in the third embodiment of the present invention.
車両制御処理において、制御ECU20は、まず、異常判定を行い、片輪が異常であるか否かを判定する(ステップS31)。この場合、駆動モータ52の一方が駆動トルク発生不可能であるか否かを判定する。具体的には、駆動輪制御ECU22がモータ診断手段を備え、所定の駆動モータ52が駆動トルクを発生不能、すなわち、異常と診断した場合に所定の信号を主制御ECU21に送信する。すると、該主制御ECU21は、その信号を受信した場合に、所定の駆動モータ52が駆動トルク発生不可能である、すなわち、異常と判定する。
In the vehicle control process, the
そして、片輪が異常でない、すなわち、いずれの駆動モータ52も駆動トルクを発生可能であると判定すると、制御ECU20は、通常走行・姿勢制御処理を実行し(ステップS32)、図7(a)に示されるような直立状態を基準の姿勢として車体姿勢と走行状態を制御し、乗員15からの走行指令を実現して車両制御処理を終了する。なお、該車両制御処理は、所定の時間間隔(例えば、100〔μs〕毎)で繰り返し実行される。
When it is determined that one of the wheels is not abnormal, that is, any of the
一方、片輪が異常であるか否かを判定して異常である場合、制御ECU20は、非常走行・姿勢制御処理を実行し(ステップS33)、図7(b)に示されるような車体を傾けた状態を基準の姿勢として車体姿勢と走行状態を制御し、乗員15からの走行指令を実現して車両制御処理を終了する。
On the other hand, it is determined whether or not one wheel is abnormal, and if it is abnormal, the
次に、通常走行・姿勢制御処理について説明する。 Next, normal travel / posture control processing will be described.
図9は本発明の第3の実施の形態における通常走行・姿勢制御処理の動作を示すフローチャートである。 FIG. 9 is a flowchart showing the operation of the normal travel / posture control process in the third embodiment of the present invention.
通常走行・姿勢制御処理において、主制御ECU21は、まず、センサから各状態量を取得する(ステップS32−1)。具体的には、駆動輪センサ51から駆動輪回転角又は回転角速度を取得し、車体傾斜センサ41から車体傾斜ピッチ角又はピッチ角速度及び車体傾斜ロール角又はロール角速度を取得する。
In the normal travel / posture control process, the main control ECU 21 first acquires each state quantity from the sensor (step S32-1). Specifically, the driving wheel rotation angle or rotation angular velocity is acquired from the
続いて、主制御ECU21は、残りの状態量を算出する(ステップS32−2)。この場合、取得した状態量を時間微分又は時間積分することによって、残りの状態量を算出する。例えば、取得した状態量が駆動輪回転角、車体傾斜ピッチ角及び車体傾斜ロール角である場合には、これらを時間微分することによって、回転角速度、ピッチ角速度及びロール角速度を得ることができる。また、例えば、取得した状態量が回転角速度、ピッチ角速度及びロール角速度である場合には、これらを時間積分することによって、駆動輪回転角、車体傾斜ピッチ角及び車体傾斜ロール角を得ることができる。 Subsequently, the main control ECU 21 calculates the remaining state quantity (step S32-2). In this case, the remaining state quantity is calculated by time differentiation or time integration of the obtained state quantity. For example, when the acquired state quantities are the drive wheel rotation angle, the vehicle body tilt pitch angle, and the vehicle body tilt roll angle, the rotational angular velocity, the pitch angular velocity, and the roll angular velocity can be obtained by time differentiation. Further, for example, when the acquired state quantities are the rotational angular velocity, the pitch angular velocity, and the roll angular velocity, the driving wheel rotational angle, the vehicle body tilt pitch angle, and the vehicle body tilt roll angle can be obtained by time integration of these. .
続いて、主制御ECU21は、操縦者の操縦操作量を取得する(ステップS32−3)。この場合、操縦者が、車両10の加速、減速、旋回、その場回転、停止、制動等の走行指令を入力するために操作したジョイスティック31の操作量を取得する。
Subsequently, the main control ECU 21 acquires the pilot operation amount of the pilot (step S32-3). In this case, the operator acquires the operation amount of the
続いて、主制御ECU21は、車両加速度の目標値を決定する(ステップS32−4)。この場合、取得したジョイスティック31の操作量に基づいて、車両加速度の目標値、例えば、前後及び左右の操作量に比例した値を前後加速度及び左右加速度の目標値とする。なお、ジョイスティック31の操作量は、前後については、前方への操作を正の値、後方への操作を負の値で表し、左右については、車両10の後方から見て左方への操作を正の値、右方への操作を負の値で表すものとする。
Subsequently, the main control ECU 21 determines a target value for vehicle acceleration (step S32-4). In this case, based on the acquired operation amount of the
続いて、主制御ECU21は、車両加速度の目標値から、駆動輪回転角速度の目標値を算出する(ステップS32−5)。具体的には、下記の式によって平均駆動輪回転角速度の目標値を決定する。 Subsequently, the main control ECU 21 calculates the target value of the drive wheel rotational angular velocity from the target value of the vehicle acceleration (step S32-5). Specifically, the target value of the average driving wheel rotation angular velocity is determined by the following equation.
ここで、Δtは制御処理周期(データ取得間隔)であり、所定値である。なお、本実施の形態における説明において、上付き添字*は目標値であることを表し、上付き添字(n)は時系列のn番目のデータであることを表し、記号上の1ドットは1階時間微分した値、すなわち、速度であることを表し、記号上の2ドットは2階時間微分した値、すなわち、加速度であることを表すものとする。下付き添字Xは前後(x軸方向)であることを表し、下付き添字Yは左右(y軸方向)であることを表し、下付き添字dは操縦指令値であることを表すものとする。 Here, Δt is a control processing cycle (data acquisition interval), which is a predetermined value. In the description of the present embodiment, the superscript * indicates the target value, the superscript (n) indicates the nth data in the time series, and one dot on the symbol is 1 The value obtained by differentiating the floor time, that is, the speed, and the two dots on the symbol represent the value obtained by differentiating the second floor time, that is, the acceleration. The subscript X represents front and rear (x-axis direction), the subscript Y represents left and right (y-axis direction), and the subscript d represents a steering command value. .
また、下記の式によって駆動輪回転角速度左右差の目標値を決定する。 Further, the target value of the difference between the left and right driving wheel rotational angular velocities is determined by the following equation.
このように、走行状態目標値に相当する駆動輪回転角速度の目標値を決定する。つまり、車両前後加速度目標値を時間積分することによって、左右駆動輪の回転角速度の平均値の目標である平均駆動輪回転角速度目標値を決定する。また、車両左右加速度目標値と平均駆動輪回転角速度目標値から左右駆動輪の回転角速度の差の目標である駆動輪回転角速度左右差目標値を決定する。 Thus, the target value of the driving wheel rotational angular velocity corresponding to the traveling state target value is determined. That is, the average driving wheel rotational angular velocity target value that is the target of the average rotational angular velocity of the left and right driving wheels is determined by time integration of the vehicle longitudinal acceleration target value. Further, a driving wheel rotational angular velocity left / right difference target value, which is a target of the difference between the rotational angular velocities of the left and right driving wheels, is determined from the vehicle lateral acceleration target value and the average driving wheel rotational angular velocity target value.
なお、本実施の形態においては、操縦装置であるジョイスティック31の操作量を前後及び左右の加速度と対応させているが、車両速度やヨーレート等に対応させてもよい。また、その車両速度やヨーレート自体を状態量として、フィードバック制御を実行してもよい。
In the present embodiment, the operation amount of the
また、本実施の形態においては、駆動輪接地点と路面との間に滑りが存在しないという仮定の下で、車両速度やヨーレートを駆動輪12の回転角速度に換算しているが、滑りを考慮して駆動輪回転角速度の目標値を決定してもよい。
In the present embodiment, the vehicle speed and the yaw rate are converted into the rotational angular speed of the
続いて、主制御ECU21は、車体傾斜角の目標値を決定する(ステップS32−6)。具体的には、車両加速度の目標値と車体パラメータとから、下記の式によって車体傾斜ピッチ角の目標値を決定する。 Subsequently, the main control ECU 21 determines a target value of the vehicle body inclination angle (step S32-6). Specifically, the target value of the vehicle body tilt pitch angle is determined from the target value of the vehicle acceleration and the vehicle body parameter by the following formula.
また、下記の式によって車体傾斜ロール角の目標値を決定する。 Further, the target value of the vehicle body tilt roll angle is determined by the following formula.
このように、車両加速度の目標値に応じて車体傾斜角の目標値を決定する。つまり、車体傾斜ピッチ角については、前後の車体姿勢と走行状態に関する倒立振り子の力学的構造を考慮して、前後加速度で与えられる走行目標を達成できる車体姿勢を目標値として与える。また、車体傾斜ロール角については、接地荷重中心が2つの駆動輪12の接地点間である安定領域に存在する範囲で、自由に目標姿勢を設定できるが、本実施の形態では乗員15の負荷が最も少ない姿勢を目標値として与える。
Thus, the target value of the vehicle body tilt angle is determined according to the target value of the vehicle acceleration. That is, for the vehicle body tilt pitch angle, the vehicle body posture that can achieve the travel target given by the longitudinal acceleration is given as the target value in consideration of the mechanical structure of the inverted pendulum with respect to the vehicle body posture before and after and the traveling state. Further, with respect to the vehicle body tilt roll angle, the target posture can be set freely within a range where the center of the grounding load exists in a stable region between the grounding points of the two
なお、車体傾斜ロール角の目標値として他の値を与えてもよい。例えば、目標左右加速度の絶対値が所定の閾値よりも小さい場合には目標車体傾斜ロール角を零として、小さな左右加速度に対しては直立姿勢を維持させてもよい。 Note that another value may be given as the target value of the vehicle body tilt roll angle. For example, when the absolute value of the target lateral acceleration is smaller than a predetermined threshold, the target vehicle body tilt roll angle may be set to zero, and the upright posture may be maintained for a small lateral acceleration.
続いて、主制御ECU21は、残りの目標値を算出する(ステップS32−7)。すなわち、各目標値を時間微分又は時間積分することによって、駆動輪回転角及び車体傾斜角速度の目標値をそれぞれ算出する。 Subsequently, the main control ECU 21 calculates the remaining target value (step S32-7). That is, the target values of the drive wheel rotation angle and the vehicle body inclination angular velocity are calculated by time differentiation or time integration of each target value.
続いて、主制御ECU21は、各目標値から各アクチュエータのフィードフォワード出力を決定する(ステップS32−8)。具体的には、下記の式によってフィードフォワード出力として、総駆動トルクのフィードフォワード量τW,FF、駆動トルク左右差のフィードフォワード量ΔτW,FF及びリンクトルクのフィードフォワード量τL,FFを決定する。 Subsequently, the main control ECU 21 determines the feedforward output of each actuator from each target value (step S32-8). Specifically, the feed forward output τ W, FF of the total drive torque, the feed forward amount Δτ W, FF of the left / right difference of the drive torque , and the feed forward amount τ L, FF of the link torque are obtained as feed forward outputs by the following formulas. decide.
このように、目標とする走行状態や車体姿勢を実現するのに必要なアクチュエータ出力を力学モデルより予測し、その分をフィードフォワード的に付加することで、車両10の走行及び姿勢制御を高精度に実行する。つまり、前後方向の走行目標を達成できるように、総駆動トルクのフィードフォワード量を決定する。具体的には、車両前後加速度に応じて発生する慣性力と、車両速度に相当する平均駆動輪回転角速度に応じて発生する走行抵抗を予測し、それを打ち消すような総駆動トルクを与えることで、目標とする前後走行状態を実現する。
As described above, the actuator output necessary to realize the target traveling state and vehicle body posture is predicted from the dynamic model, and the amount is fed-forwardly added, so that the traveling and posture control of the
また、左右車体傾斜の目標を実現できるように、リンクトルクのフィードフォワード量を決定する。具体的には、車体傾斜ロール角に応じて発生する重力のトルクと、車両左右加速度に応じて発生する遠心力のトルクを予測し、それを打ち消すようなリンクトルクを与えることで、目標とする左右車体傾斜状態を実現する。 Further, the feed forward amount of the link torque is determined so that the target of the left and right vehicle body inclination can be realized. Specifically, the target is obtained by predicting the torque of gravity generated according to the vehicle body tilt roll angle and the torque of centrifugal force generated according to the vehicle lateral acceleration, and giving a link torque that cancels the torque. Realizes left and right body tilt.
なお、本実施の形態においては、力学モデルにおける主な要素をすべて考慮して、必要な出力をフィードフォワード量として与えているが、これらの要素の中で影響が小さいものを無視し、より簡素なモデルによってフィードフォワード量を決定してもよい。また、本実施の形態では考慮していない要素をあらたに考慮してもよい。例えば、駆動輪12の転がり抵抗やリンク機構60での乾性摩擦等を考慮してもよい。
In this embodiment, all the main elements in the dynamic model are considered, and the necessary output is given as the feedforward amount. The feedforward amount may be determined by a simple model. In addition, elements not considered in the present embodiment may be newly taken into consideration. For example, rolling resistance of the
さらに、本実施の形態においては、走行状態や車体姿勢の目標値に応じて必要な出力をフィードフォワード量として与えているが、計測値に基づく準フィードバック量として与えてもよい。これにより、目標値と実値に大きな隔たりがある場合でも、適切に制御を行うことができる。 Furthermore, in the present embodiment, the necessary output is given as the feedforward amount according to the target value of the running state and the vehicle body posture, but it may be given as a quasi feedback amount based on the measured value. Thereby, even when there is a large gap between the target value and the actual value, it is possible to appropriately control.
続いて、主制御ECU21は、各目標値と状態量との偏差から各アクチュエータのフィードバック出力を決定する(ステップS32−9)。具体的には、下記の式によってフィードバック出力として、総駆動トルクのフィードバック量τW,FB、駆動トルク左右差のフィードバック量ΔτW,FB及びリンクトルクのフィードバック量τL,FBを決定する。 Subsequently, the main control ECU 21 determines the feedback output of each actuator from the deviation between each target value and the state quantity (step S32-9). Specifically, the feedback amount τ W, FB of the total drive torque, the feedback amount Δτ W, FB of the left / right difference of the drive torque , and the feedback amount τ L, FB of the link torque are determined as feedback outputs by the following equations.
なお、各フィードバックゲインK**の値は、例えば、極配置法等により決定される値をあらかじめ設定しておく。また、スライディングモード制御等の非線形のフィードバック制御を導入してもよい。さらに、より簡単な制御として、KW2、KW3、Kd2及びKL3を除くゲインのいくつかを零にしてもよい。さらに、定常偏差をなくすために、積分ゲインを導入してもよい。 Note that the value of each feedback gain K ** is set in advance, for example, as determined by the pole placement method or the like. Further, nonlinear feedback control such as sliding mode control may be introduced. Furthermore, as a simpler control, some of the gains excluding K W2 , K W3 , K d2 and K L3 may be set to zero. Further, an integral gain may be introduced in order to eliminate the steady deviation.
このように、状態フィードバック制御により、実際の状態を目標とする状態に近付けるようにフィードバック出力を与える。具体的には、前後走行状態に相当する平均駆動輪回転状態と、車体の倒立状態に相当する車体傾斜ピッチ角について、計測値と目標値の差に比例する総駆動トルクを与えることで、車両10の前後走行状態と車体の倒立姿勢を目標とする状態で安定に維持する。 Thus, feedback output is given by the state feedback control so as to bring the actual state closer to the target state. Specifically, for the average driving wheel rotation state corresponding to the front-rear driving state and the vehicle body inclination pitch angle corresponding to the vehicle body inverted state, the vehicle is given a total driving torque proportional to the difference between the measured value and the target value. The vehicle is stably maintained in a state where the front-rear running state of 10 and the inverted posture of the vehicle body are targeted.
また、旋回走行状態に相当する駆動輪回転状態左右差について、計測値と目標値の差に比例する駆動トルク左右差を与えることで、車両10の旋回走行状態を目標とする状態で安定に維持する。
Further, with respect to the left / right difference of the driving wheel rotation state corresponding to the turning traveling state, a driving torque left / right difference proportional to the difference between the measured value and the target value is given, so that the turning traveling state of the
さらに、左右傾斜状態に相当する車体傾斜ロール角について、計測値と目標値の差に比例するリンクトルクを与えることで、車体の左右傾斜状態を目標とする状態で安定に維持する。 Furthermore, the vehicle body tilt roll angle corresponding to the left-right tilt state is stably maintained in a state where the left-right tilt state of the vehicle body is a target state by applying a link torque proportional to the difference between the measured value and the target value.
さらに、旋回走行状態に相当する状態量として、駆動輪回転角速度左右差を用いる。このように、駆動輪12の回転状態を制御することで、駆動輪12がロックや空転の状態に至る可能性を低減できる。
Further, the difference between the left and right driving wheel rotational angular velocities is used as a state quantity corresponding to the turning traveling state. In this way, by controlling the rotational state of the
最後に、主制御ECU21は、各要素制御システムに指令値を与えて(ステップS32−10)、通常走行・姿勢制御処理を終了する。主制御ECU21は、駆動輪制御ECU22及びリンク制御ECU23に、下記の式によって決定される指令値として、右駆動トルク指令値τWR、左駆動トルク指令値τWL、総駆動トルク指令値τW 、駆動トルク左右差指令値ΔτW 及びリンクトルク指令値τL を与える。
Finally, the main control ECU 21 gives a command value to each element control system (step S32-10), and ends the normal travel / posture control process. The main control ECU 21 instructs the drive
なお、ξは接地荷重移動率である。 Note that ξ is a ground load transfer rate.
このように、各フィードフォワード出力と各フィードバック出力の和を指令値として与える。また、総駆動トルクと駆動トルク左右差が要求する値になるように、右駆動トルクと左駆動トルクの指令値を与える。 Thus, the sum of each feedforward output and each feedback output is given as a command value. Further, command values for the right drive torque and the left drive torque are given so that the total drive torque and the left-right difference between the drive torques are required values.
次に、非常走行・姿勢制御処理について説明する。 Next, emergency travel / posture control processing will be described.
図10は本発明の第3の実施の形態における非常走行・姿勢制御処理の動作を示すフローチャートである。 FIG. 10 is a flowchart showing the operation of the emergency travel / posture control process in the third embodiment of the present invention.
非常走行・姿勢制御処理において、主制御ECU21は、まず、センサから各状態量を取得する(ステップS33−1)。具体的には、駆動輪センサ51から駆動輪回転角又は回転角速度を取得し、車体傾斜センサ41から車体傾斜ピッチ角又はピッチ角速度及び車体傾斜ロール角又はロール角速度を取得する。
In the emergency travel / posture control process, the main control ECU 21 first acquires each state quantity from the sensor (step S33-1). Specifically, the driving wheel rotation angle or rotation angular velocity is acquired from the
続いて、主制御ECU21は、残りの状態量を算出する(ステップS33−2)。この場合、取得した状態量を時間微分又は時間積分することによって、残りの状態量を算出する。 Subsequently, the main control ECU 21 calculates the remaining state quantity (step S33-2). In this case, the remaining state quantity is calculated by time differentiation or time integration of the obtained state quantity.
続いて、主制御ECU21は、操縦者の操縦操作量を取得する(ステップS33−3)。この場合、操縦者が、車両10の加速、減速、旋回、その場回転、停止、制動等の走行指令を入力するために操作したジョイスティック31の操作量を取得する。
Subsequently, the main control ECU 21 acquires the pilot operation amount (step S33-3). In this case, the operator acquires the operation amount of the
続いて、主制御ECU21は、車両加速度の目標値を決定する(ステップS33−4)。この場合、取得したジョイスティック31の操作量に基づいて、車両加速度の目標値、例えば、前後及び左右の操作量に比例した値を前後加速度及び左右加速度の目標値とする。
Subsequently, the main control ECU 21 determines a target value for vehicle acceleration (step S33-4). In this case, based on the acquired operation amount of the
続いて、主制御ECU21は、車両加速度の目標値から、駆動輪回転角速度の目標値を算出する(ステップS33−5)。具体的には、下記の式によって平均駆動輪回転角速度の目標値を決定する。 Subsequently, the main control ECU 21 calculates the target value of the drive wheel rotation angular velocity from the target value of the vehicle acceleration (step S33-5). Specifically, the target value of the average driving wheel rotation angular velocity is determined by the following equation.
また、下記の式によって駆動輪回転角速度左右差の目標値を決定する。 Further, the target value of the difference between the left and right driving wheel rotational angular velocities is determined by the following equation.
続いて、主制御ECU21は、車体傾斜角の目標値を決定する(ステップS33−6)。具体的には、車両加速度の目標値と車体パラメータとから、下記の式によって車体傾斜ピッチ角の目標値を決定する。 Subsequently, the main control ECU 21 determines a target value of the vehicle body inclination angle (step S33-6). Specifically, the target value of the vehicle body tilt pitch angle is determined from the target value of the vehicle acceleration and the vehicle body parameter by the following formula.
また、下記の式によって車体傾斜ロール角の目標値を決定する。 Further, the target value of the vehicle body tilt roll angle is determined by the following formula.
なお、式中の正負の符号は、左側の駆動輪12が異常であるときには正、右側の駆動輪12が異常であるときには負であるものとする。
The positive and negative signs in the equation are positive when the
このように、第2駆動輪122、すなわち、駆動モータ52が正常な駆動輪12の方へ車体を傾斜させるように、車体傾斜ロール角目標値を決定する。つまり、図7(b)に示されるように、接地荷重が第2駆動輪122に集中するように、車体を正常な駆動輪12側に傾斜させる。この場合、直進走行時において、駆動モータ52が正常な駆動輪12の接地点を通る鉛直線上に車両10の重心17が位置する状態に車体が傾斜するような車体傾斜ロール角目標値を決定する。このように、駆動力の作用点と車両重心位置とのずれに起因して発生するヨーモーメントを減少させることで、一方の駆動モータ52が異常である場合でも、適切に車両10の旋回走行状態を制御できる。
Thus, the vehicle body tilt roll angle target value is determined so that the
また、車両左右加速度目標値に応じて、車体傾斜ロール角目標値を補正する。具体的には、旋回走行時において、車両左右加速度に伴う遠心力と重力との合力ベクトルに平行で車両10の重心17を通る直線が正常な駆動輪12の接地点を通過するような車体傾斜ロール角目標値を決定する。このように、車体傾斜角の補正によって、遠心力による接地荷重中心位置のずれを補償することができ、片輪、すなわち、第2駆動輪122による旋回走行時においても、旋回走行状態と車体姿勢を安定に保つことができる。
The vehicle body tilt roll angle target value is corrected according to the vehicle lateral acceleration target value. Specifically, during turning, the vehicle body tilts such that a straight line passing through the center of
続いて、主制御ECU21は、残りの目標値を算出する(ステップS33−7)。すなわち、各目標値を時間微分又は時間積分することによって、駆動輪回転角及び車体傾斜角速度の目標値をそれぞれ算出する。 Subsequently, the main control ECU 21 calculates the remaining target value (step S33-7). That is, the target values of the drive wheel rotation angle and the vehicle body inclination angular velocity are calculated by time differentiation or time integration of each target value.
続いて、主制御ECU21は、各目標値から各アクチュエータのフィードフォワード出力を決定する(ステップS33−8)。具体的には、下記の式によってフィードフォワード出力として、総駆動トルクのフィードフォワード量τW,FF及びリンクトルクのフィードフォワード量τL,FFを決定する。 Subsequently, the main control ECU 21 determines the feedforward output of each actuator from each target value (step S33-8). Specifically, the feedforward output τ W, FF of the total drive torque and the feedforward amount τ L, FF of the link torque are determined as feedforward outputs by the following equations.
続いて、主制御ECU21は、各目標値と状態量との偏差から各アクチュエータのフィードバック出力を決定する(ステップS33−9)。具体的には、下記の式によってフィードバック出力として、総駆動トルクのフィードバック量τW,FB及びリンクトルクのフィードバック量τL,FBを決定する。 Subsequently, the main control ECU 21 determines the feedback output of each actuator from the deviation between each target value and the state quantity (step S33-9). Specifically, the feedback amount τ W, FB of the total driving torque and the feedback amount τ L, FB of the link torque are determined as feedback outputs by the following formulas.
このように、状態フィードバック制御により、実際の状態を目標とする状態に近付けるようにフィードバック出力を与える。具体的には、左右傾斜状態に相当する車体傾斜ロール角と、旋回走行状態に相当する駆動輪回転状態左右差について、計測値と目標値の差に比例するリンクトルクを与えることで、車体の左右傾斜状態と車両10の旋回走行状態を目標とする状態に制御する。このように、車両10の旋回走行状態をフィードバック状態量に加え、旋回走行状態と車体傾斜姿勢を同時に制御することで、車体の傾斜姿勢を維持しつつ、所望の旋回走行状態を実現できる。
Thus, feedback output is given by the state feedback control so as to bring the actual state closer to the target state. Specifically, by applying a link torque proportional to the difference between the measured value and the target value for the vehicle body tilt roll angle corresponding to the left-right tilt state and the drive wheel rotation state left-right difference corresponding to the turning traveling state, Control is performed so that the left-right inclined state and the turning traveling state of the
また、正常時と異常時では、異なるフィードバックゲインの値を用いる。これにより、考慮する状態量が増加しても、適切な制御を実行することができる。 Also, different feedback gain values are used for normal and abnormal times. Thereby, even if the state quantity to consider increases, appropriate control can be performed.
なお、各フィードバックゲインK**の値は、例えば、極配置法等により決定される値をあらかじめ設定しておく。また、スライディングモード制御等の非線形のフィードバック制御を導入してもよい。さらに、より簡単な制御として、KW2、KW3、KL2及びKL3を除くゲインのいくつかを零にしてもよい。さらに、定常偏差をなくすために、積分ゲインを導入してもよい。 Note that the value of each feedback gain K ** is set in advance, for example, as determined by the pole placement method or the like. Further, nonlinear feedback control such as sliding mode control may be introduced. Furthermore, as a simpler control, some of the gains except for K W2 , K W3 , K L2 and K L3 may be set to zero. Further, an integral gain may be introduced in order to eliminate the steady deviation.
最後に、主制御ECU21は、各要素制御システムに指令値を与えて(ステップS33−10)、非常走行・姿勢制御処理を終了する。主制御ECU21は、駆動輪制御ECU22及びリンク制御ECU23に、下記の式によって決定される指令値として、右駆動トルク指令値τWR、左駆動トルク指令値τWL、総駆動トルク指令値τW 及びリンクトルク指令値τL を与える。
Finally, the main control ECU 21 gives a command value to each element control system (step S33-10), and ends the emergency travel / posture control process. The main control ECU 21 gives the drive
このように、正常な駆動輪12が総駆動トルクのすべてを担うように、駆動トルク指令値を決定する。すなわち、両輪正常時の駆動トルクに対して、2倍の駆動トルクを正常な駆動モータ52側の駆動輪12に付与する。これにより、車両10の前後加減速や車体の倒立姿勢についても、正常時と全く同様に、安定に制御することができる。
In this way, the drive torque command value is determined so that the
このように、本実施の形態においては、第1駆動輪121への駆動トルク付与が不可能であるときに、リンク機構60により、車両10の重心位置を第2駆動輪122の方向へ移動させる。具体的には、第2駆動輪122の接地点を通る鉛直線上に重心17が位置するように、車両10の重心位置を移動させる。
As described above, in this embodiment, when it is impossible to apply driving torque to the
また、車両左右加速度に応じて、車両10の重心位置を補正する。具体的には、車両左右加速度に伴う遠心力と重力との合力ベクトルに平行で重心17を通る直線が第2駆動輪122の接地点を通過するように車両10の重心位置を制御する。
Further, the center of gravity position of the
さらに、車体傾斜センサ41によって取得した旋回走行状態の計測値と、ジョイスティック31の入力によって決定される旋回走行状態の目標値との差に応じた力又はトルクをリンクモータ61に付与して車両10の重心位置を移動させる。具体的には、計測値と目標値の差に所定の係数を乗じた値の力又はトルクをリンクモータ61に付与する。なお、旋回走行状態は、第1駆動輪121と第2駆動輪122の回転角速度の差である。
Further, a force or torque according to the difference between the measured value of the turning state acquired by the vehicle
さらに、車体の前後傾斜状態と駆動輪12の左右平均回転角速度に応じた前後駆動トルクを第2駆動輪122に付与する。そして、第1駆動輪121への前後駆動トルクの付与が不可能であるときに、第2駆動輪122に付与する駆動トルクを2倍にする。
Further, a front / rear driving torque corresponding to the front / rear inclination state of the vehicle body and the left / right average rotational angular velocity of the
さらに、車体を左右に傾斜させることで、車両10の重心位置を移動させる。
Further, the center of gravity of the
これにより、例えば、駆動モータ52が故障したときのように、片方の駆動輪12への駆動トルクの付与が不可能になったときでも、走行状態を制御でき、安全な場所まで容易に走行させることができる。
Thereby, for example, even when it becomes impossible to apply the drive torque to one of the
次に、本発明の第4の実施の形態について説明する。なお、第1〜第3の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。また、前記第1〜第3の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。 Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In addition, about the thing which has the same structure as the 1st-3rd embodiment, the description is abbreviate | omitted by providing the same code | symbol. Explanation of the same operations and effects as those of the first to third embodiments is also omitted.
図11は本発明の第4の実施の形態における車両システムの構成を示すブロック図である。 FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of a vehicle system according to the fourth embodiment of the present invention.
前記第3の実施の形態においては、片輪の駆動モータ52に異常が発生した場合、常に車体を大きく傾ける必要があるが、必要な場合にのみ、車体を傾ける方が望ましい。
In the third embodiment, when an abnormality occurs in the one-
そこで、本実施の形態においては、前後加速度が零及び/又は負である場合には、車両10の重心位置を第2駆動輪122の方向へ移動させる制御を禁止する。そのために、第1駆動輪121に作用する制動トルクに応じて、車両前後加速度目標値を決定する。この場合、ジョイスティック31によって入力される車両前後加速度の目標値を複数の所定値に限定する。また、第1駆動輪121に作用する制動トルクと等しいトルクを第2駆動輪122に付与する。さらに、旋回走行状態の計測値と目標値の差に応じた駆動トルクを第2駆動輪122に付与する。さらに、各駆動輪12は、制動トルクを付与する制動手段を備える。
Therefore, in the present embodiment, when the longitudinal acceleration is zero and / or negative, control for moving the center of gravity of the
本実施の形態における車両システムは、図11に示されるように、制動手段としての駆動輪ブレーキ53を有する。該駆動輪ブレーキ53は、駆動モータ52と同様に、左右の駆動輪12の各々に配設され、主制御ECU21から供給される作動電圧に従って各駆動輪12を個別に制動する。また、前記駆動輪ブレーキ53は、電力遮断時に解除されるもの、例えば、励磁作動型の電磁ブレーキである。
As shown in FIG. 11, the vehicle system in the present embodiment has a
なお、本実施の形態においては、主制御ECU21から駆動輪ブレーキ53に作動電圧を直接入力しているが、主制御ECU21が駆動輪制御ECU22にブレーキ動作信号を送信し、駆動輪制御ECU22が同信号の受信に応じて、駆動輪ブレーキ53に作動電圧を与えるようにしてもよい。
In this embodiment, the operating voltage is directly input from the main control ECU 21 to the
また、制御ECU20は、機能の観点から、駆動輪12に作用する制動トルクを推定する制動トルク推定手段を更に備える。
The
その他の点の構成については、前記第3の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。 The configuration of other points is the same as that of the third embodiment, and a description thereof will be omitted.
次に、本実施の形態における車両10の動作について詳細に説明する。なお、車両制御処理の概要、及び、通常走行・姿勢制御処理については、前記第1の実施の形態と同様であるので説明を省略し、非常走行・姿勢制御処理について説明する。
Next, the operation of the
図12は本発明の第4の実施の形態における非常走行・姿勢制御処理の動作を示すフローチャートである。 FIG. 12 is a flowchart showing the operation of the emergency travel / posture control process in the fourth embodiment of the present invention.
なお、本実施の形態において、センサから各状態量を取得してから操縦者の操縦操作量を取得するまでの動作、すなわち、ステップS33−11〜S33−13の動作は、前記第3の実施の形態における図10に示されるステップS33−1〜S33−3の動作と同様であるので、説明を省略する。 In the present embodiment, the operations from the acquisition of each state quantity from the sensor to the acquisition of the pilot's steering operation amount, that is, the operations in steps S33-11 to S33-13 are the same as those in the third embodiment. Since the operation is the same as the operation of steps S33-1 to S33-3 shown in FIG.
そして、主制御ECU21は、車両加速度の目標値を補正する(ステップS33−14)。この場合、取得したジョイスティック31の操作量に基づいて決定した車両前後加速度の目標値を下記の式によって補正する。
And main control ECU21 correct | amends the target value of vehicle acceleration (step S33-14). In this case, the target value of the vehicle longitudinal acceleration determined based on the acquired operation amount of the
なお、τW,D0は、駆動輪ブレーキ53による制動トルク(所定値)である。
Note that τ W, D0 is a braking torque (predetermined value) by the
このように、加速走行時を除いて、車両前後加速度目標値を補正する。具体的には、車両前後加速度目標値が零以下である場合に限り、目標値を目標限定値に変更する。このように、加速に必要な駆動トルクを付与できない加速時には、車体を大きく傾けることで旋回走行状態を制御し、それ以外の場合には、異常な駆動モータ52側の駆動輪12に作用する制動トルクに適応することで、車体を大きく傾けることなく走行状態を制御できる。
Thus, the vehicle longitudinal acceleration target value is corrected except during acceleration travel. Specifically, the target value is changed to the target limit value only when the vehicle longitudinal acceleration target value is zero or less. In this way, at the time of acceleration where the driving torque necessary for acceleration cannot be applied, the vehicle body is tilted greatly to control the turning traveling state, and in other cases, braking that acts on the
また、車両10の前後走行運動に関する力学モデルに基づく推定により、車両前後加速度目標限定値を決定する。この場合、異常側の駆動輪12に作用するブレーキトルクを考慮し、同量の制動トルクを正常側の駆動輪12に付与した場合における車両減速度を推定し、その値を限定値とする。加えて、走行抵抗による減速度を考慮し、限定値を補正する。このように、一方の駆動輪12への駆動トルク付与が不可能になった車両10において、両方の駆動輪12に作用するトルクを等しくすることが可能な状況に限り、その状況下で予測される車両減速度を限定値とすることで、車体を大きく傾けることなく旋回走行状態を制御できるような車両前後加速度目標値を適切に設定することができる。
Further, the vehicle longitudinal acceleration target limit value is determined by estimation based on a dynamic model related to the longitudinal traveling motion of the
さらに、車両前後加速度目標値が負である場合、その目標値を所定値に限定する。すなわち、駆動輪ブレーキ53を作動させたときの所定の制動トルク値を、ブレーキトルクの値とする。このように、定量的なトルク制御が比較的困難なブレーキトルクを所定値とすることで、より高い精度での車両前後加速度目標値の設定、及び、より安定な旋回走行状態の制御が可能となる。
Furthermore, when the vehicle longitudinal acceleration target value is negative, the target value is limited to a predetermined value. That is, a predetermined braking torque value when the
なお、本実施の形態においては、駆動輪ブレーキ53による制動トルクを所定値としているが、制動トルクの定量的な調整が可能である駆動輪ブレーキを用いる場合には、車両減速度の目標値に応じた値を制動トルクとしてもよい。また、駆動輪ブレーキを作動させる強弱の程度に応じた複数の離散的な代表値を制動トルクとしてもよい。これにより、操縦者が減速状態を調整することが可能になり、非常時の操縦性が更に向上する。
In the present embodiment, the braking torque by the
続いて、主制御ECU21は、車両加速度の目標値から、駆動輪回転角速度の目標値を算出する(ステップS33−15)。具体的には、下記の式によって平均駆動輪回転角速度の目標値を決定する。 Subsequently, the main control ECU 21 calculates the target value of the drive wheel rotational angular velocity from the target value of the vehicle acceleration (step S33-15). Specifically, the target value of the average driving wheel rotation angular velocity is determined by the following equation.
また、下記の式によって駆動輪回転角速度左右差の目標値を決定する。 Further, the target value of the difference between the left and right driving wheel rotational angular velocities is determined by the following equation.
続いて、主制御ECU21は、車体傾斜角の目標値を決定する(ステップS33−16)。具体的には、車両加速度の目標値と車体パラメータとから、下記の式によって車体傾斜ピッチ角の目標値を決定する。 Subsequently, the main control ECU 21 determines a target value of the vehicle body inclination angle (step S33-16). Specifically, the target value of the vehicle body tilt pitch angle is determined from the target value of the vehicle acceleration and the vehicle body parameter by the following formula.
また、下記の式によって車体傾斜ロール角の目標値を決定する。 Further, the target value of the vehicle body tilt roll angle is determined by the following formula.
なお、式中の正負の符号は、左側の駆動輪12が異常であるときには正、右側の駆動輪12が異常であるときには負であるものとする。
The positive and negative signs in the equation are positive when the
このように、車両10の加速時に限って、正常な駆動輪12側へ大きく傾斜するような車体傾斜ロール角目標値を与える。具体的には、操縦操作量に基づく車両前後加速度目標値が正である場合、接地荷重が正常な駆動輪12に集中するように、車体を正常な駆動輪12側に傾斜させる。また、操縦操作量に基づく車両前後加速度目標値が零又は負である場合、正常時と同様に、直立姿勢を基準とする車体傾斜ロール角目標値を与える。このように、緊急時の退避走行において最も使用頻度が低いと想定される加速動作時を除いて、正常時と同様な車体姿勢を維持することで、退避走行時の乗り心地や操縦性が大幅に向上する。
In this way, only when the
続いて、主制御ECU21は、残りの目標値を算出する(ステップS33−17)。すなわち、各目標値を時間微分又は時間積分することによって、駆動輪回転角及び車体傾斜角速度の目標値をそれぞれ算出する。 Subsequently, the main control ECU 21 calculates the remaining target value (step S33-17). That is, the target values of the drive wheel rotation angle and the vehicle body inclination angular velocity are calculated by time differentiation or time integration of each target value.
続いて、主制御ECU21は、各目標値から各アクチュエータのフィードフォワード出力を決定する(ステップS33−18)。具体的には、下記の式によってフィードフォワード出力として、総駆動トルクのフィードフォワード量τW,FF及びリンクトルクのフィードフォワード量τL,FFを決定する。 Subsequently, the main control ECU 21 determines the feedforward output of each actuator from each target value (step S33-18). Specifically, the feedforward output τ W, FF of the total drive torque and the feedforward amount τ L, FF of the link torque are determined as feedforward outputs by the following equations.
なお、車両10の加速時を除き、総駆動トルクのフィードフォワード量τW,FFは、実質的に次式で表される。
Except during acceleration of the
したがって、車両10の加速時を除いて、上記の式によって総駆動トルクのフィードフォワード量τW,FFを与えてもよい。
Therefore, the feedforward amount τ W, FF of the total drive torque may be given by the above formula except when the
続いて、主制御ECU21は、各目標値と状態量との偏差から各アクチュエータのフィードバック出力を決定する(ステップS33−19)。具体的には、下記の式によってフィードバック出力として、総駆動トルクのフィードバック量τW,FB、駆動トルク左右差のフィードバック量ΔτW,FB及びリンクトルクのフィードバック量τL,FBを決定する。 Subsequently, the main control ECU 21 determines the feedback output of each actuator from the deviation between each target value and the state quantity (step S33-19). Specifically, the feedback amount τ W, FB of the total drive torque, the feedback amount Δτ W, FB of the left / right difference of the drive torque , and the feedback amount τ L, FB of the link torque are determined as feedback outputs by the following equations.
なお、各フィードバックゲインK**の値は、例えば、極配置法等により決定される値をあらかじめ設定しておく。また、スライディングモード制御等の非線形のフィードバック制御を導入してもよい。さらに、より簡単な制御として、KW2、KW3、Kd2及びKL3を除くゲインのいくつかを零にしてもよい。さらに、定常偏差をなくすために、積分ゲインを導入してもよい。 Note that the value of each feedback gain K ** is set in advance, for example, as determined by the pole placement method or the like. Further, nonlinear feedback control such as sliding mode control may be introduced. Furthermore, as a simpler control, some of the gains excluding K W2 , K W3 , K d2 and K L3 may be set to zero. Further, an integral gain may be introduced in order to eliminate the steady deviation.
このように、加速走行時とそれ以外の時で、旋回走行状態のフィードバック制御を切り替える。具体的には、操縦操作量に基づく車両前後加速度目標値が正である場合、旋回走行状態としての駆動輪回転角速度左右差のフィードバック制御をリンクトルク、すなわち、車体重心位置の左右移動に伴うヨーモーメントによって実行する。また、操縦操作量に基づく車両前後加速度目標値が零又は負である場合、旋回走行状態としての駆動輪回転角速度左右差のフィードバック制御を駆動トルク左右差、すなわち、正常な駆動輪12の駆動トルクによって実行する。このように、旋回走行制御の影響を前後走行状態と車体左右傾斜状態のどちらが被るかを切り替えることで、車両10の状況に応じた適切な制御を実行できる。
Thus, the feedback control of the turning traveling state is switched between the acceleration traveling and other times. Specifically, when the vehicle longitudinal acceleration target value based on the steering operation amount is positive, the feedback control of the drive wheel rotation angular velocity left / right difference in the turning state is performed using the link torque, that is, the yaw accompanying the left / right movement of the vehicle body center of gravity position. Run by moment. Further, when the vehicle longitudinal acceleration target value based on the steering operation amount is zero or negative, the feedback control of the driving wheel rotation angular velocity left / right difference in the turning state is performed as the driving torque left / right difference, that is, the driving torque of the
最後に、主制御ECU21は、各要素制御システムに指令値を与えて(ステップS33−20)、非常走行・姿勢制御処理を終了する。主制御ECU21は、駆動輪制御ECU22及びリンク制御ECU23に、下記の式によって決定される指令値として、右駆動トルク指令値τWR、左駆動トルク指令値τWL及びリンクトルク指令値τL を与える。
Finally, the main control ECU 21 gives a command value to each element control system (step S33-20), and ends the emergency travel / posture control process. The main control ECU 21 gives a right drive torque command value τ WR , a left drive torque command value τ WL and a link torque command value τ L as command values determined by the following equations to the drive
このように、異常な駆動輪12の制動トルクを考慮して、要求される総駆動トルク指令値と駆動トルク左右差指令値を左右両輪で満足するように正常な駆動輪12に付与する駆動トルクを決定する。具体的には、操縦操作量に基づく車両前後加速度目標値が正である場合、すなわち、車両10の加速時においては、異常な駆動輪12への駆動トルク付与が不可能であるため、要求される駆動トルクのすべてを正常な駆動輪12が請け負う。また、操縦操作量に基づく車両前後加速度目標値が零又は負である場合、すなわち、車両10の定速走行時、静止時又は制動時においては、異常な駆動輪12に作用する制動トルクを利用して、残りの必要な駆動トルクを正常な駆動輪12が請け負う。このように、前後走行に関する駆動トルクを実質的に両輪に等分配して、駆動トルクによる過度なヨーモーメントの発生を防ぐことで、車両10の重心17を大きく移動させることなく、旋回走行状態を制御できる。
In this way, in consideration of the braking torque of the
このように、本実施の形態においては、前後加速度が零及び/又は負である場合には、車両10の重心位置を第2駆動輪122の方向へ移動させる制御を禁止することにより、定速走行時及び減速時に限り、車体を大きく傾けることなく、旋回走行状態を適切に制御できる。例えば、走行中に駆動モータ52の故障により、近辺の安全な場所への退避が必要となった場合、一度も車体を大きく傾けることなく、車両10を退避させて停止させることができる可能性がある。したがって、操縦性や快適性が高く、かつ、安価な車両10を提供することができる。
As described above, in the present embodiment, when the longitudinal acceleration is zero and / or negative, the control of moving the center of gravity of the
次に、本発明の第5の実施の形態について説明する。なお、第1〜第4の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。また、前記第1〜第4の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。 Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. In addition, about the thing which has the same structure as 1st-4th embodiment, the description is abbreviate | omitted by providing the same code | symbol. Explanation of the same operations and effects as those of the first to fourth embodiments is also omitted.
図13は本発明の第5の実施の形態における車両の姿勢変化を示す概略図である。なお、図13において、(a)は正常時を示し、(b)は異常時を示す。 FIG. 13 is a schematic diagram showing a change in the posture of the vehicle in the fifth embodiment of the invention. In FIG. 13, (a) shows a normal time, and (b) shows an abnormal time.
本実施の形態において、車両10は、車両重心位置を左右に移動させる車両重心位置移動手段としての能動重量部である乗員15を含む搭乗部14を左右方向に相対平行移動させる能動重量部スライド手段を備える。具体的には、本体部11には、能動重量部として機能する搭乗部14が、車両10の左右方向に本体部11に対して相対的にスライド可能となるように取り付けられている。
In the present embodiment, the
そして、通常の状態での直進走行時には、図13(a)に示されるように、車体が直立状態を維持し、乗員15も含む車両10の重心17を通る鉛直線が左右の駆動輪12の接地点間を通過し、かつ、矢印で示されるように、左右の駆動輪12に接地荷重が均等にかかる。しかし、故障によっていずれか一方の駆動輪12、すなわち、第1駆動輪121への駆動トルクの付与が不可能になった場合には、図13(b)に示されるように、能動重量部としての搭乗部14を正常な駆動輪12、すなわち、第2駆動輪122の側に移動させ、重心17を通る鉛直線が第2駆動輪122の接地点を通過し、かつ、第2駆動輪122に接地荷重が集中するようにする。
When the vehicle travels straight in a normal state, as shown in FIG. 13A, the vehicle body maintains an upright state, and a vertical line passing through the center of
これにより、車体を大きく傾けることなく、片輪故障時の旋回走行状態と車体傾斜姿勢の制御を実行できる。 As a result, it is possible to execute the control of the turning traveling state and the vehicle body tilting posture at the time of a single wheel failure without greatly tilting the vehicle body.
なお、その他の点の構成及び動作については、前記第3及び第4の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。 Since the configuration and operation of other points are the same as those of the third and fourth embodiments, description thereof will be omitted.
次に、本発明の第6の実施の形態について説明する。なお、第1〜第5の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。また、前記第1〜第5の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。 Next, a sixth embodiment of the present invention will be described. In addition, about the thing which has the same structure as 1st-5th embodiment, the description is abbreviate | omitted by providing the same code | symbol. Explanation of the same operations and effects as those of the first to fifth embodiments is also omitted.
図14は本発明の第6の実施の形態における車両の傾斜状態を示す図、図15は本発明の第6の実施の形態における車両システムの構成を示すブロック図である。 FIG. 14 is a diagram showing a tilted state of the vehicle in the sixth embodiment of the present invention, and FIG. 15 is a block diagram showing a configuration of the vehicle system in the sixth embodiment of the present invention.
本実施の形態においては、車両10が3輪以上の車輪を有するものである場合について説明する。つまり、前記車両10は、例えば、前輪が1輪であり後輪が2輪である3輪車、前輪が2輪であり後輪が1輪である3輪車、前輪及び後輪が2輪である4輪車等であるが、3輪以上の車輪を有するものであれば、いかなる種類のものであってもよい。
In the present embodiment, a case where the
ここでは、説明の都合上、前記車両10が、車体の前方に配設され、操舵輪として機能する1つの前輪と、車体の後方に配設され、駆動輪12として機能する左右2つの後輪とを有する3輪車であるものとして説明する。この場合、車両10は、前記第1〜第5の実施の形態と同様に、リンク機構60によって左右の後輪のキャンバー角を変化させるとともに、搭乗部14及び本体部11を含む車体を旋回内輪側へ傾斜させることによって、旋回性能の向上と乗員15の快適性の確保とを図ることができるようになっている。すなわち、前記車両10は車体を横方向(左右方向)にも傾斜させることができる。なお、倒立振り子の姿勢制御のような姿勢制御は行わないものとする。すなわち、車体の前後方向の姿勢制御は行わないものとする。
Here, for convenience of explanation, the
また、本実施の形態における車両10の入力装置30は、図に示されるように、ジョイスティック31を備えておらず、その代わりに、操舵角センサ32、スロットルグリップ34及びブレーキレバー35を操縦装置として備える。
Further, as shown in the figure, the
前記車両10は操舵装置としてのハンドル33を有する。該ハンドル33は、一般的なオートバイ、自転車等において使用されている棒状の部材である。そして、乗員15がハンドル33を操作すると、それに応じて操舵輪としての前輪は舵角を変化させ、これにより、車両10の進行方向が変化する。また、操舵量検出器としての操舵角センサ32は、操舵装置の操舵量としての前記舵角を検出して主制御ECU21に送信する。
The
また、前記スロットルグリップ34は、一般的なオートバイ等において使用されているスロットルグリップと同様の部材であり、棒状のハンドル33の一端に回転可能に取り付けられ、その回転角度、すなわち、スロットル開度に応じて、車両10を加速するような走行指令を入力する装置である。
The throttle grip 34 is a member similar to a throttle grip used in a general motorcycle or the like, and is rotatably attached to one end of a rod-
さらに、前記ブレーキレバー35は、一般的なオートバイ、自転車等において使用されているブレーキレバーと同様の部材であり、棒状のハンドル33の一端に揺動可能に取り付けられ、その操作量、すなわち、ブレーキ操作量に応じて、車両10を減速するような走行指令を入力する装置である。
Further, the brake lever 35 is a member similar to a brake lever used in general motorcycles, bicycles, and the like, and is attached to one end of a rod-
そして、前記制御ECU20によって姿勢制御が行われることで、車両10は、旋回走行時には、図14に示されるように、車体を旋回円内側に傾けた状態で旋回する。
As the attitude control is performed by the
なお、その他の点の構成については、前記第1の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。 Since the configuration of other points is the same as that of the first embodiment, description thereof is omitted.
次に、本実施の形態における車両10の動作について詳細に説明する。ここでは、走行及び姿勢制御処理について説明する。
Next, the operation of the
走行及び姿勢制御処理において、主制御ECU21は、まず、センサから各状態量を取得する。本実施の形態においては、ホイールベースL〔m〕を取得する。なお、車体重心距離、及び、車体傾斜ピッチ角又はピッチ角速度は、不要なので取得しない。 In the travel and posture control process, the main control ECU 21 first acquires each state quantity from the sensor. In the present embodiment, the wheel base L [m] is acquired. The vehicle body center-of-gravity distance and the vehicle body tilt pitch angle or pitch angular velocity are not acquired because they are unnecessary.
続いて、主制御ECU21は、残りの状態量を算出するが、ピッチ角速度又は車体傾斜ピッチ角は、不要なので算出しない。 Subsequently, the main control ECU 21 calculates the remaining state quantity, but does not calculate the pitch angular velocity or the vehicle body tilt pitch angle because they are unnecessary.
なお、次に行われる操縦者の操縦操作量を取得する動作、及び、車両加速度の目標値を決定する動作については、前記第1の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。 In addition, since the operation | movement which acquires the driver | operator's steering operation amount performed next and the operation | movement which determines the target value of vehicle acceleration are the same as that of the said 1st Embodiment, description is abbreviate | omitted.
続いて、主制御ECU21は、車両加速度の目標値から、駆動輪回転角速度の目標値を算出する。ここで、平均駆動輪回転角速度の目標値を決定する動作については、前記第1の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。 Subsequently, the main control ECU 21 calculates the target value of the drive wheel rotation angular velocity from the target value of the vehicle acceleration. Here, since the operation for determining the target value of the average driving wheel rotation angular velocity is the same as that in the first embodiment, the description thereof will be omitted.
また、本実施の形態において、主制御ECU21は、駆動輪回転角速度左右差の目標値を下記の式によって決定する。 In the present embodiment, the main control ECU 21 determines the target value of the difference between the left and right driving wheel rotational angular velocities using the following equation.
このように、本実施の形態においては、操舵角と平均駆動輪回転角速度目標値から左右の駆動輪12の回転角速度の差の目標である駆動輪回転角速度左右差目標値を決定する。
Thus, in the present embodiment, the drive wheel rotation angular velocity left / right difference target value, which is the target of the difference between the rotation angular velocities of the left and
続いて、主制御ECU21は、車体傾斜角の目標値を決定する。なお、本実施の形態においては前後方向の姿勢制御は行わないので、主制御ECU21は、車体傾斜角の目標値を決定する際に、車体傾斜ピッチ角の目標値は算出せずに、車体傾斜ロール角の目標値のみを決定する。 Subsequently, the main control ECU 21 determines a target value of the vehicle body inclination angle. In the present embodiment, the posture control in the front-rear direction is not performed, so the main control ECU 21 does not calculate the target value of the vehicle body tilt pitch angle when determining the target value of the vehicle body tilt angle, but instead calculates the target value of the vehicle body tilt pitch angle. Only the roll angle target value is determined.
車体傾斜ロール角については、接地荷重中心が2つの駆動輪12の接地点間である安定領域に存在する範囲で、自由に目標姿勢を設定できるが、本実施の形態では乗員15の負荷が最も少ない姿勢を目標値として与える。
Regarding the vehicle body tilt roll angle, the target posture can be freely set within the range where the ground load center exists in the stable region between the ground points of the two
なお、次に行われる残りの目標値を算出する動作、及び、各目標値から各アクチュエータのフィードフォワード出力を決定する動作については、前記第1の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。 Since the operation for calculating the remaining target value to be performed next and the operation for determining the feedforward output of each actuator from each target value are the same as those in the first embodiment, description thereof will be omitted. To do.
続いて、主制御ECU21は、各目標値と状態量との偏差から各アクチュエータのフィードバック出力を決定する。具体的には、下記の式によってフィードバック出力として、総駆動トルクのフィードバック量τW,FB、駆動トルク左右差のフィードバック量ΔτW,FB及びリンクトルクのフィードバック量τL,FBを決定する。 Subsequently, the main control ECU 21 determines the feedback output of each actuator from the deviation between each target value and the state quantity. Specifically, the feedback amount τ W, FB of the total drive torque, the feedback amount Δτ W, FB of the left / right difference of the drive torque , and the feedback amount τ L, FB of the link torque are determined as feedback outputs by the following equations.
このように、状態フィードバック制御により、旋回走行状態に相当する駆動輪回転状態左右差と、車体の左右傾斜に相当する車体傾斜ロール角について、計測値と目標値の差に比例する駆動トルク左右差を与えることで、車両10の旋回走行状態を目標とする状態で安定に維持する。このように、車体の左右傾斜状態を考慮することで、より安定かつ高精度に旋回走行状態を制御できる。
As described above, with the state feedback control, the left and right difference between the driving wheel rotation state corresponding to the turning state and the left and right difference between the driving torque proportional to the difference between the measured value and the target value for the vehicle body tilt roll angle corresponding to the left and right inclination of the vehicle body. Thus, the
さらに、左右傾斜状態に相当する車体傾斜ロール角と、旋回走行状態に相当する駆動輪回転状態左右差について、計測値と目標値の差に比例するリンクトルクを与えることで、車体の左右傾斜状態を目標とする状態で安定に維持する。このように、車両10の旋回走行状態を考慮することで、より安定かつ高精度に車体左右傾斜状態を制御できる。
Furthermore, by applying a link torque proportional to the difference between the measured value and the target value for the vehicle body tilt roll angle corresponding to the left-right tilt state and the driving wheel rotation state left-right difference corresponding to the turning traveling state, the vehicle body left-right tilt state To keep it stable in the target state. In this way, by considering the turning traveling state of the
さらに、旋回走行状態に相当する状態量として、駆動輪回転角速度左右差を用いる。このように、駆動輪12の回転状態を制御することで、駆動輪12がロックや空転の状態に至る可能性を低減できる。
Further, the difference between the left and right driving wheel rotational angular velocities is used as a state quantity corresponding to the turning traveling state. In this way, by controlling the rotational state of the
最後に、主制御ECU21は、各要素制御システムに指令値を与えて、走行及び姿勢制御処理を終了するが、各要素制御システムに指令値を与える動作については、前記第1の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。 Finally, the main control ECU 21 gives a command value to each element control system and ends the running and posture control processing. The operation for giving the command value to each element control system is the same as that in the first embodiment. Since it is the same, description is abbreviate | omitted.
このように、本実施の形態においては、車体の左右傾斜状態に応じた駆動トルク差を左右の駆動輪に与え、旋回走行状態に応じたリンクトルクを車体傾斜リンク機構に与える。具体的には、計測手段によって取得した車体の左右傾斜状態及び旋回走行状態の計測値と、目標走行状態によって決定される車体の左右傾斜状態及び旋回走行状態の目標値との差に応じて駆動トルク差及びリンクトルクを決定する。そして、計測値と目標値の差に所定の係数を乗じた値の駆動トルク差とリンクトルクを与える。 Thus, in the present embodiment, a drive torque difference according to the left-right tilt state of the vehicle body is given to the left and right drive wheels, and a link torque according to the turning travel state is given to the vehicle body tilt link mechanism. Specifically, driving is performed according to the difference between the measured value of the vehicle body leaning state and turning state obtained by the measuring means and the target value of the vehicle body leaning state and turning state determined by the target traveling state. Determine the torque difference and link torque. Then, a drive torque difference and a link torque obtained by multiplying the difference between the measured value and the target value by a predetermined coefficient are given.
また、車体の左右傾斜状態及び旋回走行状態に応じて、駆動トルク差及びリンクトルクを決定し、両出力決定値の和の駆動トルク差とリンクトルクを与える。この場合、車体の左右傾斜状態及び旋回走行状態の目標値に応じて、駆動トルク差とリンクトルクを決定する。そして、旋回走行状態の駆動輪12の接地荷重移動率の推定値に応じて、駆動トルク差を決定する。また、旋回走行状態の車体に作用する重力と遠心力の推定値に応じて、リンクトルクを決定する。
Further, the drive torque difference and the link torque are determined according to the left-right tilt state and the turning traveling state of the vehicle body, and the drive torque difference and the link torque that are the sum of both output determination values are given. In this case, the drive torque difference and the link torque are determined according to the target values of the left and right tilt state and the turning traveling state of the vehicle body. Then, the drive torque difference is determined according to the estimated value of the ground load movement rate of the
さらに、駆動輪12の左右平均回転角速度に応じて総駆動トルクを決定し、総駆動トルクと接地荷重移動率に応じた駆動トルク差を更に与える。そして、総駆動トルクに接地荷重移動率を乗じた値の駆動トルクを左右の駆動輪12に加える。なお、旋回走行状態は、右輪回転角速度と左輪回転角速度の差である。
Further, the total driving torque is determined according to the left and right average rotational angular velocity of the
これにより、より適切に車両10の旋回走行状態と車体の傾斜姿勢を制御できる。その結果、操縦性や快適性のより高い車両10を提供できる。
Thereby, the turning state of the
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It can change variously based on the meaning of this invention, and does not exclude them from the scope of the present invention.
本発明は、車両に適用することができる。 The present invention can be applied to a vehicle.
10 車両
12 駆動輪
20 制御ECU
60 リンク機構
10
60 Link mechanism
Claims (13)
前記車体を左右に傾斜させる車体傾斜リンク機構と、
前記駆動輪の各々に付与する駆動トルク及び前記車体傾斜リンク機構に付与するリンクトルクを制御して前記車体の姿勢を制御する車両制御装置とを有し、
該車両制御装置は、前記車体の左右傾斜状態に応じた駆動トルク差を前記左右の駆動輪に付与し、旋回走行状態に応じたリンクトルクを前記車体傾斜リンク機構に付与することを特徴とする車両。 Left and right drive wheels attached to the vehicle body rotatably,
A vehicle body tilt link mechanism for tilting the vehicle body to the left and right;
A vehicle control device for controlling a posture of the vehicle body by controlling a drive torque applied to each of the drive wheels and a link torque applied to the vehicle body tilt link mechanism;
The vehicle control device applies a drive torque difference according to a left-right tilt state of the vehicle body to the left and right drive wheels, and applies a link torque according to a turning state to the vehicle body tilt link mechanism. vehicle.
前記第1出力決定手段の決定した駆動トルク差及びリンクトルクと前記第2出力決定手段の決定した駆動トルク差及びリンクトルクとの和を前記左右の駆動輪及び車体傾斜リンク機構に付与する請求項2又は3に記載の車両。 The vehicle control device further includes second output determining means for determining the drive torque difference and link torque according to a left-right tilt state and a turning traveling state of the vehicle body,
The sum of the drive torque difference and link torque determined by the first output determining means and the drive torque difference and link torque determined by the second output determining means is applied to the left and right drive wheels and the vehicle body tilt link mechanism. The vehicle according to 2 or 3.
前記総駆動トルク及び前記接地荷重移動率に応じた駆動トルク差を前記左右の駆動輪に更に付与する請求項1〜7のいずれか1項に記載の車両。 The vehicle control device further includes third output determining means for determining a total driving torque according to a front-rear inclination state of the vehicle body and / or a left-right average rotational angular velocity of the driving wheel,
The vehicle according to any one of claims 1 to 7, wherein a drive torque difference corresponding to the total drive torque and the ground load movement rate is further applied to the left and right drive wheels.
前記車両制御装置は、前記総駆動トルクに前記接地荷重移動率を乗じた値の駆動トルク差を前記左右の駆動輪に付与する請求項8に記載の車両。 The total drive torque is a torque for maintaining the front-rear inclination state of the vehicle body at an inclination angle corresponding to the target traveling state,
The vehicle according to claim 8, wherein the vehicle control device applies a driving torque difference, which is a value obtained by multiplying the total driving torque by the ground load movement rate, to the left and right driving wheels.
該傾斜推定手段による前記車体の左右傾斜状態の推定値を前記車体の左右傾斜状態の計測値に代えて、前記駆動トルク差及びリンクトルクを決定する請求項2〜10のいずれか1項に記載の車両。 The vehicle control device further includes a tilt estimating means for estimating a left-right tilt state of the vehicle body based on a measured value of a relative rotation angle between two members constituting the vehicle body tilt link mechanism,
11. The drive torque difference and the link torque are determined by replacing the estimated value of the left-right tilt state of the vehicle body by the tilt estimation unit with a measurement value of the left-right tilt state of the vehicle body. Vehicle.
該外的傾斜取得手段が取得した外的傾斜状態によって前記車体の左右傾斜状態の推定値を補正する請求項11に記載の車両。 The inclination estimation means further includes an external inclination acquisition means for acquiring an external inclination state that is a difference in road surface gradient in the left-right direction and / or a deformation amount of the left and right drive wheels,
The vehicle according to claim 11, wherein the estimated value of the left-right inclination state of the vehicle body is corrected by the external inclination state acquired by the external inclination acquisition means.
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