以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態について説明する。本実施形態では、本発明の一実施形態にかかる車両横方向運動制御装置(以下、VLPという)が適用された車両横方向運動制御システムを例に挙げて、VLPについて説明する。
図1は、本実施形態にかかる車両横方向運動制御システムのブロック図である。本実施形態の車両横方向運動制御システムでは、複数の制御対象、具体的にはフロントステア、リアステアおよびブレーキを制御することにより、車両横方向運動の制御を行う。
図1に示されるように、車両横方向運動制御システムは、制御要求部1、センサ部2、目標値生成部3、車両状態監視部4、アベイラビリティ演算部5、F/F演算部6、F/B演算部7、最終値演算制御許可判定部8、各種マネージャ9〜11、各種電子制御装置(以下、ECUという)12〜15および横方向運動制御用の各種アクチュエータ(以下、ACTという)16〜19を有している。これらのうちの目標値生成部3、車両状態監視部4、アベイラビリティ演算部5、F/F演算部6、F/B演算部7および最終値演算制御許可判定部8、もしくはこれらに各種マネージャ9〜11を含めたものがVLPに相当する。
制御要求部1は、車両横方向運動制御を行う各アプリケーションの制御要求に従って、車両状態に応じた横方向運動に関する要求信号を出力する。本実施形態の場合、制御要求部1は、レーンキープ制御、レーンデパーチャ制御などの各種アプリケーションを実行する各種制御部(図示せず)を備えている。レーンキープ制御では、車両前方画像を取り込んで走行車線の両側の走行線を認識することにより、車両が走行線に沿って走行する際に、両側の走行線の中央付近からずれないように車両横方向運動制御を行う。レーンデパーチャ制御では、車両前方画像を取り込んで走行車線の両側の走行線を認識することにより、車両が走行車線に沿って走行する際に、両側の走行線からはみ出さないようにドライバに対して警報を行うものであるが、同時に両側の走行線からはみ出さないように車両横方向運動制御を行う。また、アプリケーションとしては、車両走行方向に存在する障害物などとの衝突を避けるように車両横方向運動制御を行う緊急回避制御や、駐車時に想定される車両移動経路に導くように車両横方向運動制御を行う駐車支援制御なども想定される。その他、車両横方向運動制御が行われるアプリケーションであれば、どのようなものであっても良い。
これら各アプリケーションにおいて車両横方向制御の実行開始条件を満たすと判定されると、車両横方向制御として必要な制御量やアプリケーションの実行を指示する要求信号が出力され、これが車両横方向制御装置に入力される。これにより、車両横方向運動制御を実行するのに用いられる各種ACT16〜19が駆動されることで、各アプリケーションの要求に応じた車両の横方向運動が制御されるようになっている。本実施形態の場合、制御要求部1は、必要な制御量を示す要求信号として要求横加速度Gyおよび要求横加速度変化率dGy/dtを用いており、アプリケーションの実行の有無を指示する要求信号としてアプリ実行要求を用いている。
また、制御要求部1では、各アプリケーションの内容に応じた要求モードや制御対象の優先度を表した情報であるアプリ情報をアベイラビリティ演算部5に伝えている。アプリケーションの内容に応じた要求モードは、セーフティ(安全性)、コンフォート(快適性)、エコ(経済性)のいずれを優先させるかを示しており、アプリケーションの内容に応じた制御を選択するための指標とされる。例えば、要求モードがセーフティの場合には応答性良い制御が実現され、コンフォートの場合には低い応答性で過度な負担を乗員にかけないような制御が実現され、エコの場合には最も必要エネルギーが少ない制御が実現されることで、アプリケーションの内容に応じた制御が実現されるようにする。また、制御対象の優先度は、アプリケーションに対応した車両横方向運動制御を行う際に選択されるべき制御対象の優先順位を示している。
センサ部2は、各種車両状態を示す情報を車両状態監視部4に対して入力するものである。具体的には、センサ部2は、各種車両状態の検出信号もしくは各種車両状態の演算結果を示すデータ信号などを各種車両状態を示す情報として車両状態監視部4に入力している。本実施形態では、センサ部2から車両状態監視部4に対して、前輪舵角、各輪車軸トルク、後輪舵角、車速(車体速度)に関する情報が伝えられるようにしている。前輪舵角や後輪舵角に関しては、例えば舵角センサの検出信号が用いられる。各輪車軸トルクについては、例えばブレーキECUにおいて現在発生させられている各輪車軸トルクが演算されているためその演算結果が用いられる。車速に関しては、例えば車輪速度センサの検出信号に基づいて演算された各車輪の車輪速度から演算した値が用いられる。
また、センサ部2には、車両に実際に発生している実ヨーレートを検出するヨーレートセンサも含まれている。このヨーレートセンサの検出信号もしくはその検出信号に基づいて演算した実ヨーレートが車両状態監視部4を介してF/B演算部7に伝えられている。さらに、センサ部2には、走行路面状態として路面摩擦係数(以下、μという)を検出する部分も含まれている。例えば、ブレーキECUでは車輪速度などに基づいて路面μを検出していることから、それの検出結果が車両状態監視部4に伝えられるようになっている。
目標値生成部3は、制御要求部1から入力される要求横加速度Gyおよび要求横加速度変化率dGy/dtに基づいて、各アプリケーションの要求を調停する。そして、各アプリケーションの要求を満たすために必要な制御目標値であるアプリ要求値を出力する。アプリ要求値としては、アプリケーションの内容に応じて変わり、一制御周期内でのヨーレートγの絶対量(以下、ヨーレート絶対量という)やヨーレート変化量dγ/dtであるアプリ要求ヨーレートやアプリ要求変化量をアプリ要求値として出力している。各アプリケーションの要求の調停については、アプリ実行要求に示されるアプリケーションの種類に応じて行っている。例えば、各アプリケーションにて要求される要求横加速度Gyや要求横加速度変化率dGy/dtを加算した総和に対応するヨーレートγやヨーレート変化量dγ/dtをアプリ要求ヨーレートやアプリ要求変化量として出力するようにすれば、すべてのアプリケーションの要求を満たす車両横方向運動制御を行える。また、実装されているアプリケーションに優先順位がある場合には、優先順位が高いアプリケーションにて要求される要求横加速度Gyや要求横加速度変化率dGy/dtに対応するヨーレートγやヨーレート変化量dγ/dtをアプリ要求ヨーレートやアプリ要求変化量として出力する。アプリ実行要求にて、どのアプリケーションを実行するかが示されていることから、このアプリ実行要求に基づいて実行すべき優先順位の高いアプリケーションを選択することができる。
なお、本実施形態では、制御要求部1から入力される要求値として要求横加速度Gyや要求横加速度変化率dGy/dtを用い、車両横方向運動制御を実行する際の制御量やその変化量として、アプリ要求ヨーレートやアプリ要求変化量というヨーレート換算した値を用いて説明するが、これらに限るものではない。例えば、制御要求部1から入力される要求値としてヨーレートγおよびヨーレート変化量dγ/dtを用い、車両横方向運動制御を実行する際の制御量として、それを横加速度換算した値を用いるようにしても良い。
車両状態監視部4は、センサ部2から入力される各種車両状態を示す情報に基づいて、現在の車両情報を求め、その車両情報をアベイラビリティ演算部5に出力する。具体的には、車両状態監視部4では、車両に対して現在発生している前輪舵角、各輪車軸トルク、後輪舵角および車速に基づいて、一般的な数式より理論的に求められる現在あるべき前輪舵角、各輪車軸トルク、後輪舵角および車速を車両情報として求めている。また、走行路面状態を示す路面μなどの車両走行情報についても、車両情報として取得している。
アベイラビリティ演算部5は、各種ACT16〜19を駆動するための各種ECU12〜15より各種ACT16〜19のアベイラビリティをアベイラビリティ物理量変換部20を介して受け取ることにより、各制御対象(フロントステア、リアステアおよびブレーキ)のアベイラビリティに関する情報(アベイラビリティ情報)を取得するアベイラビリティ取得手段を構成する。また、アベイラビリティ演算部5は、取得した各制御対象のアベイラビリティ情報と車両状態監視部4から伝えられる車両情報および制御要求部1から伝えられるアプリ情報に基づいて、VLPとしてのアベイラビリティを演算する。そして、VLPとしてのアベイラビリティに関する情報をF/F演算部6やF/B演算部7に対して伝えている。
ここで、アベイラビリティとは、制御可能範囲のことを意味しており、出力できる制御量の最大値(最大制御量)に加えて、制御時の応答性を示す制御量の変化量も含む概念である。車両横方向運動制御においては、車両左旋回方向と右旋回方向の二つのアベイラビリティがある。
例えば、各種ACT16〜19のアベイラビリティとは、各種ACT16〜19の最大制御量や、各種ACT16〜19の応答性(制御量の変化量)を意味している。また、各制御対象のアベイラビリティとは、各ACT16〜19のアベイラビリティにて示されるフロントステア、リアステアおよびブレーキそれぞれの最大制御量や応答性(制御量の変化量)を意味している。各種ACT16〜19のアベイラビリティについては、各種ECU12〜15よりそのときの各種ACT16〜19の状態を表したマップ等として、アベイラビリティ物理量変換部20を介してアベイラビリティ演算部5に伝えられる。ACT16〜19のアベイラビリティのうち、フロントステアを制御するためのACT16、17のアベイラビリティの合計がフロントステアのアベイラビリティ(フロントステアアベイラビリティ)となる。また、リアステアを制御するためのACT18のアベイラビリティがリアステアのアベイラビリティ(リアステアアベイラビリティ)となる。同様に、ブレーキを制御するためのACT19のアベイラビリティがブレーキのアベイラビリティ(ブレーキアベイラビリティ)となる。このため、各種ECU12〜15から各種ACT16〜19のアベイラビリティが伝えられることは、各制御対象のアベイラビリティが伝えられることを意味している。したがって、図1中では、各種ECU12〜15からフロントアベイラビリティ、リアアベイラビリティ、ブレーキアベイラビリティがアベイラビリティ物理量変換部20を介してアベイラビリティ演算部5に入力される形で示してある。
また、VLPとしてのアベイラビリティとは、各制御対象のアベイラビリティやアプリ情報および車両情報を加味して出力し得る制御可能範囲のことを意味している。このアベイラビリティ演算部5によるVLPとしてのアベイラビリティの演算については、後で詳細に説明する。
F/F演算部6は、アプリ要求ヨーレートやアベイラビリティ演算部5から伝えられるアベイラビリティ情報およびアプリ情報に基づいてF/F制御を行うためのF/F要求値を演算する。具体的には、本実施形態のF/F演算部6は、制御対象選択部61、規範演算部62およびF/F要求値演算部63を有した構成とされている。
制御対象選択部61は、アプリ要求ヨーレートに加えて、アベイラビリティ演算部5を介して伝えられるアプリ情報やアベイラビリティ情報に基づいて、F/F制御対象選択を行うF/F制御対象選択手段を構成する。具体的には、制御対象選択部61では、各制御対象の中から車両横方向運動制御の実行に用いる制御対象を選択し、選択された制御対象(以下、選択制御対象という)に要求する制御量や応答性(制御量の変化量)の制御目標値を設定する制御対象選択を行う。制御対象選択は、車両横方向運動制御にかかわる制御要求が出されたとき、例えばレーンキープ制御などが実行されたタイミングなどに行われる。この制御対象選択部61の詳細構成や制御対象選択手法の詳細については、後で説明する。
規範演算部62は、制御対象選択部61での選択制御対象が決まると、アベイラビリティ演算部5から伝えられたアベイラビリティ情報に基づいて、選択制御対象のアベイラビリティから選択制御対象の規範値を演算する。つまり、制御対象選択部61で選択制御対象が決まると、アプリ要求値を満たすのに必要な各選択制御対象それぞれの制御量や応答性の配分が決まる。例えば、後述する手法によって2つの制御対象が選択された場合、一番初めに選択された第1制御対象についてはアベイラビリティの最大制御量または制御量の最大変化量を発生させ、第2制御対象については第1制御対象で足りなかった制御量を発生させるなど、配分が決められる。このときに決まる制御量や変化量は各選択制御対象の制御目標値、つまりアプリ要求値を各選択制御対象に配分した値であり、実際に実現し得る規範値は異なっている。このため、この規範演算部62にて、予め求めておいた制御対象ごとの制御目標値と規範値との関係を示すデータなどから、制御目標値に対応する規範値を求めている。
F/F要求値演算部63は、各選択制御対象の制御目標値と規範演算部62で演算された規範値との差に基づいて、選択制御対象に対するF/F要求値を演算するF/F要求値演算手段を構成する。F/F要求値の演算手法については、従来よりF/F制御演算手法として知られているどのような手法が用いられていても構わない。これにより、選択制御対象に対する要求ヨーレートF/F値が演算され、これが最終値演算制御許可判定部8およびF/B演算部7に出力される。後述するように、本実施形態では、フロントステア制御やリアステア制御およびブレーキの制御に基づいて、要求ヨーレートを実現する。これらフロントステア制御やリアステア制御およびブレーキの制御によって実現させるヨーレートγのF/F要求値が、それぞれフロントステア要求ヨーレートF/F値、リアステア要求ヨーレートF/F値およびブレーキ要求ヨーレートF/F値として表してある。
F/B演算部7は、F/F演算部6にて演算された各選択制御対象の規範値やアベイラビリティ演算部5から伝えられるアベイラビリティ情報およびアプリ情報、さらには実ヨーレートに基づいてF/B制御を行うためのF/B値を演算する。具体的には、本実施形態のF/B演算部7は、要求値演算部71、制御対象選択部72、F/B要求値演算部73を有した構成とされている。
要求値演算部71は、F/F演算部6の規範演算部62から取得した選択制御対象の規範値の総和とセンサ部2に備えられたヨーレートセンサで検出された実ヨーレートとの差に基づいて、トータルのF/B要求値を演算するF/B要求値演算手段を構成する。
制御対象選択部72では、F/B要求値やアベイラビリティ演算部5を介して伝えられるアプリ情報やアベイラビリティ情報、さらにはF/F演算部6から伝えられる各F/F要求値(要求ヨーレートF/F値)に基づいて、各制御対象の中からF/B制御対象となる選択制御対象を選択し、選択制御対象に要求する制御量や応答性(制御量の変化量)の制御目標値を設定する制御対象選択を行う。この制御対象選択部72の詳細については、後で説明する。
F/B要求値演算部73は、F/F演算部6の規範演算部62から取得した選択制御対象の規範値の総和とセンサ部2に備えられたヨーレートセンサで検出された実ヨーレートとの差に基づきF/B要求値を演算し、制御対象選択部72から算出した選択制御対象と制御対象余裕量に基づいて、F/B要求値を分配する。F/B要求値の演算手法については、従来よりF/B制御演算手法として知られているどのような手法が用いられていても構わない。これにより、選択制御対象に対する要求ヨーレートF/B値が演算され、これが最終値演算制御許可判定部8に出力される。ここでは、前輪舵角や後輪舵角およびブレーキの制御によって実現させるヨーレートγのF/B値がそれぞれフロントステア要求ヨーレートF/B値、リアステア要求ヨーレートF/B値およびブレーキ要求ヨーレートF/B値として表してある。
最終値演算制御許可判定部8は、F/F演算部6から伝えられるF/F要求値(要求ヨーレートF/F値)とF/B演算部7から伝えられるF/B要求値(要求ヨーレートF/B値)に基づいて、要求ヨーレート最終値を演算すると共に制御許可を出す制御対象を判定している。これにより、フロントステア、リアステア、ブレーキの3つの制御対象の中から制御許可が出されるものが決定される。例えば、要求ヨーレートF/F値や要求ヨーレートF/B値が発生していることを制御許可の判定条件としている。そして、最終値演算制御許可判定部8は、制御許可の判定条件を満たした制御対象に対して、実行要求および要求ヨーレート最終値を出力する。
実行要求は、制御許可が判定された制御対象に対して、制御を実行させることを示す指令である。例えば、制御対象がフロントステアであればフロントステア実行要求、リアステアであればリアステア実行要求、ブレーキであればブレーキ実行要求が出される。要求ヨーレート最終値は、各制御対象によって最終的に発生させることを要求するヨーレートγの値である。この値は、制御対象毎に要求ヨーレートF/F値と要求ヨーレートF/B値を足すことにより求められる。すなわち、フロントステア要求ヨーレートF/F値とフロントステア要求ヨーレートF/B値とを足すことによりフロントステア要求ヨーレート最終値を求めている。また、リアステア要求ヨーレートF/F値とリアステア要求ヨーレートF/B値とを足すことによりリアステア要求ヨーレート最終値を求めている。さらに、ブレーキ要求ヨーレートF/F値とブレーキ要求ヨーレートF/B値とを足すことによりブレーキ要求ヨーレート最終値を求めている。そして、このように演算された各要求ヨーレート最終値が各種マネージャ9〜11に対して伝えられている。
各種マネージャ9〜11は、最終値演算制御許可判定部8から伝えられる実行要求および要求ヨーレート最終値に基づいて、ヨーレート最終値を各ACT16〜19にて実現すべき要求制御量(要求物理量)に換算し、それを各ECU12〜14に伝える。具体的には、フロントステアを制御対象として車両横方向運動制御を実行する場合には、フロントステア要求ヨーレート最終値に対応する要求前輪操舵角が演算され、これがECU12、13に伝えられる。また、リアステアを制御対象として車両横方向運動制御を実行する場合には、リアステア要求ヨーレート最終値に対応する要求後輪操舵角が演算され、これがECU14に伝えられる。さらに、ブレーキを制御対象として車両横方向運動制御を実行する場合には、ブレーキ要求ヨーレート最終値に対応する要求各輪加算トルクが演算され、これがECU15に伝えられる。
このとき、同じ制御対象を異なるACTの駆動によって制御する場合には、マネージャ9〜11にて、いずれのACTを駆動するか、もしくは、どのように制御量を分配するかなどを調停し、調停後の制御量を各ECU12〜15に伝えるようにしている。例えば、本実施形態では、フロントステアについては、後述するようにEPS16やギア比可変スタリングシステム(以下、VGRS(Variable Gear Ratio Steering)という)17にて制御しているため、これらのいずれか一方もしくは双方によってフロントステアを制御することになる。このような場合には、マネージャ9による調停後の要求前輪操舵角をEPS16やVGRS17を制御するための各ECU12、13に伝えるようにしている。
各種ECU12〜15は、各制御対象を制御するための制御出力を発生させるものであり、各種マネージャ9〜11から伝えられた要求制御量を実現すべく各種ACT16〜19を制御する。各種ACT16〜19は、EPS−ACT16、VGRS−ACT17、アクティブリアステアリング(以下、ARS(Active Rear Steering)という)−ACT18および横滑り防止制御(以下、ESC(Electronic Stability Control)という)−ACT19で構成されている。これら各種ACT16〜19が各種ECU12〜15にて制御されることにより、EPS−ACT16およびVGRS−ACT17では要求前輪操舵角が実現されるようにフロントステア制御がなされ、ARS−ACT18では要求後輪操舵角が実現されるようにリアステア制御がなされ、ESC−ACT19では要求各輪加算トルクが実現されるようにブレーキ制御がなされる。
また、各種ECU12〜15では、その時々の各種ACT16〜19の状態から、各種ACT16〜19のアベイラビリティを把握しているため、このアベイラビリティをアベイラビリティ演算部5に伝えることも行っている。アベイラビリティとしては、EPS−ACT16およびVGRS−ACT17にて制御されるフロントステア(前輪舵角)の制御可能範囲であるフロントステアアベイラビリティ、ARS−ACT18にて制御されるリアステア(後輪舵角)の制御可能範囲であるリアステアアベイラビリティ、および、ESC−ACT19にて制御されるブレーキ(各輪加算トルク)の制御可能範囲であるブレーキアベイラビリティが挙げられる。フロントステアアベイラビリティには、前輪舵角の絶対量に加えて前輪舵角の応答性を示す前輪舵角角速度(前輪舵角変化量)が含まれている。リアステアアベイラビリティには、後輪舵角の絶対量に加えて後輪舵角の応答性を示す後輪舵角角速度(後輪舵角変化量)が含まれている。ブレーキアベイラビリティには、各輪車軸トルクの絶対量に加えてブレーキの応答性を示す各輪車軸トルク変化量が含まれている。
以上のような構成により、制御要求部1からの要求信号が入力されると、各種ACT16〜19のアベイラビリティや車両状態に応じたアベイラビリティを演算している。そして、このアベイラビリティに基づいて各種ACT16〜19を制御することで、より最適な車両横方向運動制御を実行するようにしている。
続いて、上記したアベイラビリティ物理量変換部20やアベイラビリティ演算部5や制御対象選択部61、72の詳細について説明する。
図2は、アベイラビリティ演算部5およびアベイラビリティ物理量変換部20の詳細構造を示したブロック図である。この図に示されるように、アベイラビリティ演算部5は、制御対象のγアベイラビリティ算出部51、アプリ要求制限部52および車両情報制限部53を有した構成とされている。
アベイラビリティ物理量変換部20は、各種ECU12〜15より伝えられるアベイラビリティをヨーレート換算することで、各制御対象が発生させ得る限界としてのアベイラビリティを演算する。
このアベイラビリティ物理量変換部20は、フロントアベイラビリティγ換算部20a、リアアベイラビリティγ換算部20b、ブレーキアベイラビリティγ換算部20cを有した構成とされている。
フロントアベイラビリティγ換算部20aでは、フロントステアアベイラビリティをヨーレート換算したフロントステア−γアベイラビリティを算出する。リアアベイラビリティγ換算部20bでは、リアステアアベイラビリティをヨーレート換算したリアステア−γアベイラビリティを算出する。ブレーキアベイラビリティγ換算部20cでは、ブレーキアベイラビリティをヨーレート換算したブレーキ−γアベイラビリティを算出する。例えば、フロントステアアベイラビリティの場合、制御量が前輪舵角、制御量の変化量が前輪舵角角速度で表されているため、これらをヨーレート絶対量やヨーレート変化量dγ/dtに換算したものがフロントステア−γアベイラビリティとなる。リアステアアベイラビリティやブレーキアベイラビリティについても同様であり、後輪舵角や後輪舵角角速度もしくは各輪車軸トルクや各輪車軸トルク勾配をヨーレート絶対量やヨーレート変化量dγ/dtに換算したものがリアステア−γアベイラビリティもしくはブレーキ−γアベイラビリティとなる。
アベイラビリティ演算部5が有する制御対象のγアベイラビリティ算出部51では、アベイラビリティ物理量変換部20の上記各換算部20a〜20cにて演算されたフロントステア−γアベイラビリティとリアステア−γアベイラビリティおよびブレーキ−γアベイラビリティの和を求めることにより、各制御対象のトータルのアベイラビリティ(制御対象の限界値)のヨーレート換算値である制御対象のγアベイラビリティを算出する。
アプリ要求制限部52は、アプリ情報に含まれる要求モードや制御対象の優先度に基づいて、アプリケーションからの要求に応じた制限であるアプリ要求制限を行う。例えば、アプリケーションの要求として、ブレーキを用いたくないという要求が有る場合には、ブレーキ−γアベイラビリティを0にするなどの制限を掛ける。具体的には、アプリ要求制限部52は、フロントステアアプリ要求制限部52a、リアステアアプリ要求制限部52bおよびブレーキアプリ要求制限部52cを有した構成とされている。これら各アプリ要求制限部52a〜52cにより、アベイラビリティ物理量変換部20で演算された各γアベイラビリティに対してアプリ要求制限を行うことにより、フロントステア−γアベイラビリティとリアステア−γアベイラビリティおよびブレーキ−γアベイラビリティのアプリ要求制限を行った値を設定している。
車両情報制限部53は、車両情報に含まれる車両走行に関する情報に基づいて、車両情報に応じた制限である車両情報制限を行う。例えば、走行路面が低μ路面である場合には、車輪スリップを回避するためにブレーキの使用を避ける方が好ましい。このため、例えば路面μがしきい値より低い場合には、低μ路面であるとして、ブレーキ−γアベイラビリティを0にするなどの制限を掛ける。具体的には、車両情報制限部53は、フロントステア車両情報制限部53a、リアステア車両情報制限部53b、ブレーキ車両情報制限部53cおよび車両限界値算出部53dとを有した構成とされている。各車両情報制限部53a〜53cにより、各アプリ要求制限部52a〜52cで演算されたアプリ要求制限後のγアベイラビリティに対して更に車両情報制限を行う。これにより、最終的にVLPとして出力し得る各制御対象でのγアベイラビリティ、すなわちフロントステアVLP−γアベイラビリティとリアステアVLP−γアベイラビリティおよびブレーキVLP−γアベイラビリティを設定している。
また、車両限界値算出部53dでは、最終的にVLPとして出力し得るトータルのγアベイラビリティを算出している。具体的には、車両限界値算出部53dでは、車両情報制限部53a〜53cにて演算されたフロントステアVLP−γアベイラビリティとリアステアVLP−γアベイラビリティおよびブレーキVLP−γアベイラビリティの和を求めることにより、最終的に出力し得るトータルのVLP−γアベイラビリティ(車両限界値)を算出する。
このようにして、アベイラビリティ演算部5では、各制御対象でのACT16〜19が発生させ得る限界を加味した各制御対象のアベイラビリティをアベイラビリティ物理量変換部20を介してヨーレート換算した値を、さらにアプリ要求や車両情報を加味して補正したVLPとしてのアベイラビリティを演算する。そして、VLPとしてのアベイラビリティに関する情報をF/F演算部6やF/B演算部7に対して伝えている。なお、アプリ要求とは、アプリ情報に示されるアプリ要求モードや制御対象の優先度に加えて、アプリ要求値を含むアプリケーションの要求を意味している。
次に、F/F演算部6に備えられた制御対象選択部61の詳細について説明する。図3は、制御対象選択部61の詳細構造を示したブロック図である。この図に示されるように、制御対象選択部61は、アベイラビリティ値算出部61a、比較部61bおよび選択部61cを有した構成とされている。
アベイラビリティ値算出部61aでは、アプリ要求値やアプリ情報およびアベイラビリティ演算部5から伝えられた各アベイラビリティ、すなわちフロントステアVLP−γアベイラビリティとリアステアVLP−γアベイラビリティおよびブレーキVLP−γアベイラビリティから、各制御対象で実現し得るヨーレート絶対量とヨーレート変化量dγ/dtの値を算出する。具体的には、アベイラビリティ演算部5から伝えられた各アベイラビリティが制御量の絶対量およびその変化量を含んでいることから、それらがヨーレート絶対量とヨーレート変化量dγ/dtのマップとして表される。このマップを用いて、アプリ要求値やアプリ情報に対応するヨーレート絶対量とヨーレート変化量dγ/dtの値を算出している。
これについて、図4および図5を参照して説明する。図4は、アプリ要求モードがコンフォートの場合の選択パターンについて、アプリ要求ヨーレートをすべての制御対象で実現できる場合と、一部の制御対象でしか実現できない場合について示したものである。図5は、アプリ要求モードがセーフティの場合の選択パターンについて、アプリ要求変化量をすべての制御対象で実現できる場合と、一部の制御対象でしか実現できない場合について示したものである。
例えば、アベイラビリティ演算部5から伝えられた各アベイラビリティに基づいて、各制御対象のヨーレート絶対量とヨーレート変化量dγ/dtのマップが図4および図5のように表されたとする。
この場合において、アプリ要求モードがコンフォートである場合には、高い応答性よりもむしろ低い応答性で過度な負担を乗員にかけないようにアプリ要求値を実現できるようにしたり、より少ないACT数でそれを実現できるようにするのが好ましい。このため、この場合には、アプリ要求ヨーレートを基準にヨーレート絶対量およびヨーレート変化量dγ/dtを算出する。一方、アプリ要求モードがセーフティである場合には、緊急性を要するため、より高い応答性でアプリ要求値を実現できるようにするのが好ましい。このため、アプリ要求変化量を基準にヨーレート絶対量およびヨーレート変化量dγ/dtを算出する。
具体的には、図4(a)に示すように、アプリ要求ヨーレートをすべての制御対象で実現できる場合、つまりアプリ要求ヨーレートがすべての制御対象の最大制御量(アベイラビリティ最大値)より小さい場合には、各制御対象のヨーレート絶対量はすべてアプリ要求ヨーレートになる。そして、ヨーレート変化量dγ/dtについては、各制御対象のマップとアプリ要求ヨーレートとが交差する点となる。すなわち、フロントステアについては、ヨーレート絶対量がアプリ要求ヨーレートとなり、ヨーレート変化量dγ/dtはA点となる。ブレーキについては、ヨーレート絶対量がアプリ要求ヨーレートとなり、ヨーレート変化量dγ/dtはB点となる。リアステアについては、ヨーレート絶対量がアプリ要求ヨーレートとなり、ヨーレート変化量dγ/dtはC点となる。
一方、アプリ要求モードがコンフォートであり、かつ、図4(b)に示すように、アプリ要求ヨーレートを一部の制御対象でしか実現できない場合、つまりアプリ要求ヨーレートが一部の制御対象の最大制御量より大きい場合には、各制御対象のヨーレート絶対量やヨーレート変化量dγ/dtは次のようになる。すなわち、アプリ要求ヨーレートよりも制御対象の最大制御量が大きいフロントステアについては、ヨーレート絶対量がアプリ要求ヨーレートとなり、ヨーレート変化量dγ/dtはD点となる。リアステアおよびブレーキについては、ヨーレート絶対量がそれぞれの最大制御量となり、ヨーレート変化量dγ/dtはE、F点(E=F)となる。
また、アプリ要求モードがセーフティであり、かつ、図5(a)に示すように、アプリ要求変化量をすべての制御対象で実現できる場合、つまりアプリ要求変化量がすべての制御対象の制御量の最大変化量(アベイラビリティ最大変化量)より小さい場合には、各制御対象のヨーレート変化量dγ/dtはすべてアプリ要求変化量となる。そして、ヨーレート絶対量については、各制御対象のマップとアプリ要求変化量とが交差する点となる。すなわち、フロントステアについては、ヨーレート変化量dγ/dtがアプリ要求変化量となり、ヨーレート絶対量はA点となる。ブレーキについては、ヨーレート変化量dγ/dtがアプリ要求変化量となり、ヨーレート絶対量はB点となる。リアステアについては、ヨーレート変化量dγ/dtがアプリ要求変化量となり、ヨーレート絶対量はC点となる。
一方、アプリ要求モードがセーフティであり、かつ、図5(b)に示すように、アプリ要求変化量を一部の制御対象でしか実現できない場合、つまりアプリ要求変化量が一部の制御対象の制御量の最大変化量より大きい場合には、各制御対象のヨーレート絶対量やヨーレート変化量dγ/dtは次のようになる。すなわち、アプリ要求変化量よりも制御対象の制御量の最大変化量が大きいブレーキについては、ヨーレート変化量dγ/dtがアプリ要求変化量となり、ヨーレート絶対量はE点となる。フロントステアおよびリアステアについては、ヨーレート変化量dγ/dtがそれぞれの最大変化量となり、ヨーレート絶対量はD、F点(D=F)となる。
比較部61bでは、アプリ要求値、つまりアプリ要求ヨーレートやアプリ要求変化量とアベイラビリティ値算出部61aにて算出された各制御対象で実現し得るヨーレート絶対量やヨーレート変化量dγ/dtの値を比較する。例えば、アプリ要求値よりも各制御対象でのヨーレート絶対量やヨーレート変化量dγ/dtが大きいかの大小比較、つまり各制御対象によってアプリ要求値を達成できるか否かを比較し、どの制御対象が達成でき、どの制御対象が未達であるかを求める。例えば、アプリ要求値としてアプリ要求ヨーレートが5であった場合に、フロントステアやリアステアおよびブレーキのそれぞれのヨーレート絶対量が8、6、3であったとする。この場合には、フロントステアおよびリアステアについては達成となり、ブレーキについては未達となる。また、アプリ要求変化量が3であった場合に、フロントステアやリアステアおよびブレーキのそれぞれのヨーレート絶対量が5、6、7であったとする。この場合には、フロントステアやリアステアおよびブレーキすべてについては達成となる
このような比較を、アプリ要求ヨーレートとアベイラビリティ値算出部61aで算出されたヨーレート絶対値に対して行うと共に、アプリ要求変化量とアベイラビリティ値算出部61aで算出されたヨーレート変化量それぞれに対して行う。
選択部61cでは、比較部61bによる比較結果に基づいて制御対象を選択することで、制御対象を制御するための制御対象選択を行う。
制御対象選択では、アプリ要求モードに応じたアプリ要求値の実現が可能となるように、どの制御対象を制御するかを選択する。各制御対象の中で最も優先的に選択されるものを第1制御対象として、第1制御対象のみでアプリ要求モードに応じたアプリ要求値の実現が可能でない場合には第2制御対象を選択し、それでも実現が可能でない場合には第3制御対象を選択する。このときの第1〜第3制御対象の選択順序について、アプリ要求モードに応じて変えている。
この制御対象選択の考え方について、図6を参照して説明する。図6は、アプリ要求値と第1〜第3制御対象の選択順の一例を示した図であり、図6(a)は、アプリ要求モードがコンフォートの場合、図6(b)は、アプリ要求モードがセーフティの場合を示している。
図6(a)、(b)に示すように、アプリ要求ヨーレートに対して規範値が設定され、その規範値を満たすべく、制御対象選択を行う。アプリ要求モードがコンフォートの場合には、高い応答性が必要でないため、図6(a)に示すように、ヨーレート絶対量の大きい順に第1〜第3制御対象を選択する。このようにすれば、よりヨーレート絶対量の大きいものから順番に車両横方向運動制御に使用する制御対象を選択でき、より少ない制御対象数で車両横方向運動制御が行えるため、制御対象同士の干渉による車両横方向運動の振動発生量を最小限にすることが出来ることから、不必要に制御対象数を多くする場合と比較して快適性を増すことができる。
これに対して、アプリ要求モードがセーフティの場合には、高い応答性が必要とされるため、図6(b)に示すように、ヨーレート変化量dγ/dtが大きい順に第1〜第3制御対象を選択する。このようにすることで、快適性よりも安全性を重視して、より応答性の高い車両横方向運動制御が行えるようにすることが可能となる。ただし、ヨーレート変化量dγ/dtが大きかったとしても、その制御対象のヨーレート絶対量が小さいと緊急性に対応できないため、例えばヨーレート絶対量がアプリ要求ヨーレートの所定割合以下である場合には、選択順序を下げるようにすることもできる。
このような考え方に基づく制御対象選択の一例について、図7(a)〜(c)および図8(a)〜(c)に示すマップを参照して説明する。
図7(a)〜(c)は、アプリ要求モードがコンフォートである場合の制御対象選択用のマップであり、図8(a)〜(c)は、アプリ要求モードがセーフティである場合の制御対象選択用のマップである。図7(a)および図8(a)は、各制御対象の中で最も優先的に選択される第1制御対象の選択用マップであり、図7(b)、(c)および図8(b)、(c)は、第1制御対象が選択された後に、二番目、三番目に優先的に選択される第2、第3制御対象選択用マップである。
まず、図7(a)のマップを用いて、アプリ要求ヨーレートを満たしているか否かの比較結果について選択する。例えば、上記した例で言えば、「5:リアステアとフロントステアが達成」という項目が選択される。続いて、図7(a)のマップから、アプリ要求変化量を満たしているか否かの比較結果について選択する。上記した例でいれば、「7:すべて達成」という項目が選択される。そして、これら各項目の縦方向の欄と横方向の欄の交差する欄である「6:フロントステアとリアステアの最大値選択」が選択される。この場合には、フロントステアとリアステアのうちヨーレート絶対量が最大のものが第1制御対象として選択されることになる。
次に、図7(b)のマップを用いて、アプリ要求ヨーレートを満たしているか否かの比較結果について選択する。例えば、上記した例で言えば、「5:フロントステアとリアステアが達成」という項目が選択される。続いて、図7(b)のマップから、アプリ要求変化量を満たしているか否かの比較結果について選択する。上記した例でいれば、「7:すべて達成、※第1は勾配が最大の制御対象」という項目が選択される。そして、これら各項目の縦方向の欄と横方向の欄の交差する欄である「第2選択なし」が選択される。この場合には、第2制御対象の選択はないこととなる。
更に、図7(c)のマップを用いて、アプリ要求ヨーレートを満たしているか否かの比較結果について選択する。例えば、上記した例で言えば、「5:フロントステアとリアステアが達成」という項目が選択される。続いて、図7(c)のマップから、アプリ要求変化量を満たしているか否かの比較結果について選択する。上記した例でいえば、「7:すべて達成」という項目が選択される。そして、これら各項目の縦方向の欄と横方向の欄の交差する欄である「第2選択なし」が選択される。この場合には、第3制御対象の選択もないこととなる。
また、ここでは要求モードがコンフォートの場合の第1〜第3制御対象の選択手法について説明したが、要求モードがセーフティの場合の第1〜第3制御対象の選択手法についても、図7(a)〜(c)に代えて図8(a)〜(c)のマップを用いること以外は同様である。
なお、図7(a)〜(c)に示すマップでは、基本的に、ヨーレート絶対量が大きい制御対象から順に選択されるようにし、常時すべての制御対象を選択するのではなく、必要な制御対象のみが選択されるようにしている。また、アプリ要求ヨーレートもアプリ要求変化量も共に1つの制御対象で達成できるときは、単独の制御対象を選択制御対象としている。また、アプリ要求ヨーレートを2つ以上の制御対象で達成しているときにはヨーレート要求変化量を加味して選択する。さらに、アプリ要求ヨーレートをすべての制御対象で達成していて、かつ、アプリ要求変化量がすべての制御対象で未達の場合には、ヨーレート絶対量が最大のものではなく、ヨーレート変化量dγ/dtが最大の制御対象を選択することで、作動させる制御対象の数をより少なくできるようにしている。
一方、図8(a)〜(c)に示すマップでは、基本的に、ヨーレート変化量dγ/dtが大きい制御対象から順に選択されるようにし、常時すべての制御対象を選択するのではなく、必要な制御対象のみが選択されるようにしている。また、アプリ要求ヨーレートもアプリ要求変化量も共に1つの制御対象で達成できるときは、単独の制御対象を選択制御対象としている。また、アプリ要求変化量を2つ以上の制御対象で達成しているときにはヨーレート絶対量を加味して選択する。さらに、アプリ要求変化量をすべての制御対象で達成していて、かつ、アプリ要求ヨーレートがすべての制御対象で未達の場合には、ヨーレート変化量dγ/dtが最大のものではなく、ヨーレート絶対量が最大の制御対象を選択することで、作動させる制御対象の数をより少なくできるようにしている。
このようにして、制御対象選択部61による制御対象選択が完了すると、規範演算部62にて、アプリ要求ヨーレートおよび選択制御対象のアベイラビリティから選択制御対象の規範値を演算したり、F/F要求値演算部63にて、F/F要求値が演算される。
次に、F/B演算部7に備えられた制御対象選択部72の詳細について説明する。図9は、制御対象選択部72の詳細構造を示したブロック図である。この図に示されるように、制御対象選択部72は、アベイラビリティ値算出部72a、余裕度演算部72b、比較部72cおよび選択部72dを有した構成とされている。
アベイラビリティ値算出部72aは、アプリ要求値やアプリ情報およびアベイラビリティ演算部5から伝えられた各アベイラビリティに基づいて、各制御対象で実現し得るヨーレート絶対量とヨーレート変化量dγ/dtの値を算出する。このアベイラビリティ値算出部72aについては、上述したF/F演算部6に備えられたアベイラビリティ値算出部61aと同じ構成である。
余裕度演算部72bは、各制御対象のF/F要求値とアベイラビリティ値算出部72aで算出された各制御対象のアベイラビリティとを比較し、各制御対象の余裕度を演算する余裕度演算手段を構成する。余裕度とは、制御対象がまだ出力可能な制御量や制御量の変化量のマージンを意味している。この余裕度も、車両左旋回方向と右旋回方向の二方向に対して求められる。例えば、左右両旋回方向でのアベイラビリティが等しい場合において、右旋回方向へのF/F要求値が出されている場合には、右旋回方向への余裕度はアベイラビリティより小さくなり、左旋回方向への余裕度はアベイラビリティより大きくなる。以下、この余裕度の演算方法について説明する。
余裕度の演算を行う際には、まず、各制御対象のF/F要求値に基づいてF/F要求値変化量を演算する。具体的には、本実施形態の場合、F/F要求値が要求ヨーレートF/F値として表されていることから、要求ヨーレートF/F値に基づいて要求ヨーレートF/F値変化量を演算する。例えば、車両横方向運動制御を所定の演算周期毎に実行しているが、前回の制御周期でのF/F要求値を記憶しておき、今回の制御周期でのF/F要求値と前回の制御周期でのF/F要求値との差をサンプリング時間(ここでは制御周期の一周期分)で割ることにより、F/F要求値変化量を演算することができる。
続いて、アベイラビリティ値算出部72aで算出された各制御対象のアベイラビリティ(最大制御量と制御量の最大変化量)と先程演算されたF/F要求値やF/F要求値変化量との差を演算する。この差が制御対象の余裕度であり、最大制御量とF/F要求値との差が制御量の余裕度、制御量の最大変化量とF/F要求値変化量との差が制御量の変化量の余裕度となる。本実施形態の場合には、各制御対象のヨーレート絶対量の最大値およびヨーレート変化量dγ/dtの最大変化量と先程演算した要求ヨーレートF/F値や要求ヨーレートF/F値変化量との差を演算している。そして、ヨーレート絶対量の最大値と要求ヨーレートF/F値との差がヨーレートγの余裕度、ヨーレート変化量dγ/dtの最大変化量と要求ヨーレートF/F値変化量との差がヨーレート変化量dγ/dtの余裕度となる。
図10(a)、(b)は、それぞれ、ヨーレートγの余裕度やヨーレート変化量dγ/dtの余裕度の演算イメージを示した図である。
例えば、フロントステアとリアステアおよびブレーキの3つの制御対象のうちの任意の2つの制御対象1、2について、車両左旋回方向の車両横方向運動制御を行う場合における制御対象1、2のアベイラビリティのマップが図10(a)、(b)のように示されるとする。この場合において、制御対象1、2に車両左旋回方向の要求ヨーレートF/F値が出力されていれば、制御対象1、2それぞれについてヨーレート絶対量の最大値と要求ヨーレートF/F値との差が制御対象1、2のヨーレートγの余裕度となる。同様に、制御対象1、2それぞれについてヨーレート変化量dγ/dtの最大変化量と要求ヨーレートF/F値変化量との差が制御対象1、2のヨーレート変化量dγ/dtの余裕度となる。
例えば、制御対象1のヨーレート絶対量の最大値が0.5[rad/s]でヨーレート変化量dγ/dtの最大変化量が1.0[rad/s2]であり、要求ヨーレートF/F値が0.25[rad/s]で要求ヨーレートF/F値変化量が0.4[rad/s2]とする。この場合、制御対象1の余裕度は、ヨーレートγの余裕度が0.25[rad/s]となり、ヨーレート変化量dγ/dtの余裕度は0.6[rad/s2]となる。同様に、制御対象2のヨーレート絶対量の最大値が0.4[rad/s]でヨーレート変化量dγ/dtの最大変化量が0.8[rad/s2]であり、要求ヨーレートF/F値が0[rad/s]で要求ヨーレートF/F値変化量が0[rad/s2]とする。この場合、制御対象2の余裕度は、ヨーレートγの余裕度が0.4[rad/s]となり、ヨーレート変化量dγ/dtの余裕度は0.8[rad/s2]となる。
比較部72cは、各制御対象のF/B要求値と制御量の余裕度との大小比較、本実施形態の場合には各制御対象の要求ヨーレートF/B値とヨーレートγの余裕度とを大小比較する。ここで、要求ヨーレートF/B値よりもヨーレートγの余裕度の方が大きければ、要求ヨーレートF/B値を実現する余裕があるということを意味している。このため、要求ヨーレートF/B値とヨーレートγの余裕度とを大小比較することで、各制御対象が要求ヨーレートF/B値を実現する余裕があるか否かを判別する。例えば、制御対象1、2の余裕度が上記した例のようである場合において、要求ヨーレートF/B値が0.1[rad/s]であったとすると、制御対象1のヨーレートγの余裕度0.25[rad/s]と制御対象2のヨーレートγの余裕度0.4[rad/s]は、共に要求ヨーレートF/B値よりも大きな値となる。
選択部72dでは、余裕度演算部72bでの演算結果および比較部72cの比較結果に基づいて、選択制御対象の優先順位を決めるF/B制御対象選択を行うF/B制御対象選択手段を構成する。具体的には、比較部72cの比較結果により、F/B要求値よりも制御量の余裕度が大きいという条件、本実施形態の場合には要求ヨーレートF/B値よりもヨーレートγの余裕度が大きいという条件を満たす制御対象を優先的に選択制御対象とする。このとき、F/B要求値よりも制御量の余裕度が大きいという条件を満たす制御対象が複数有る場合がある。このような場合には、その条件を満たしている制御対象の制御量分解能(本実施形態の場合にはヨーレート分解能)を比較し、その分解能が高い順を優先順位として選択制御対象を設定する。なお、制御量分解能とは、単位時間当たりに出力できる制御量の最小変化量で表され、最小変化量が小さいほど制御量分解能が高いことを意味している。
図11は、選択制御対象となった制御対象1、2の分解能の比較例を示した図である。図11(a)に示されるように、例えば制御対象1の分解能が0.001rad/secであり、図11(b)に示されるように、例えば制御対象2の分解能が0.002rad/secであれば、より分解能が高い制御対象1を第1優先の制御対象とし、制御対象2を第2優先の制御対象とする。このように、分解能が高い制御対象の優先度をより高くすることで、制御目標値に至るまでによりきめ細かな車両横方向運動制御を行うことが可能となる。
このようにして、制御対象選択部72による制御対象選択が完了する。そして、制御対象選択が完了すると、F/B要求値演算部73にて、要求値演算部71の演算したF/B要求値を制御対象選択部72にて選択した各制御対象に分配し、制御対象それぞれのF/B要求値、具体的には要求ヨーレートF/B値を演算する。このとき、第1優先から順にF/B要求値を実現するための制御量を各制御対象に分配していき、すべての制御対象を駆動しなくてもF/B要求値を実現できる場合には、より少ない制御対象のみを駆動することでF/B要求値が実現されるようにする。
そして、F/F演算部6で要求F/F値が演算されると共にF/B演算部7で要求F/B値が演算されると、最終値演算制御許可判定部8および各種マネージャ9〜11が上記のような動作を行い、各種マネージャ9〜11から各種ECU12〜15に対して要求制御量が伝えられ、各種ECU12〜15が各ACT16〜19を駆動することで、アプリケーションの要求に応じた車両横方向運動を実現することが可能となる。
このようにして、各制御対象を制御するためのACT16〜19の機能的なアベイラビリティ(制御量およびその変化量)を加味してACT16〜19のいずれを用いて、どのように制御量を発生させるかを最適に選択することが可能となる。
以上説明したように、本実施形態にかかるVLPでは、異なる複数の制御対象を制御してアプリ要求値を実現する車両横方向運動制御を行う。この車両横方向運動制御を行う場合に、各制御対象のアベイラビリティ(最大制御量および制御量の変化量を含む制御可能範囲)をVLP、より詳しくはVLPのF/F演算部6やF/B演算部7に伝え、アベイラビリティに基づいて車両横方向運動制御に使用する制御対象の優先順位を決定し、その優先順位に基づいて選択制御対象を設定している。
このように、各制御対象のアベイラビリティを加味して車両横方向運動制御に使用する制御対象の優先順位を決定して選択制御対象を設定しているため、制御対象のアベイラビリティに応じて、より最適な制御対象を選択して車両横方向運動制御を行うことが可能となる。
また、アプリケーションからのコンフォートやセーフティ等の要求モードに基づいて、横方向運動制御に使用する制御対象の優先順位を決定して選択制御対象を設定している。このため、応答性を考慮せずに快適性を重視する場合や緊急性に対応して応答性を重視する場合など、状況ごとに適した優先順位で選択制御対象を設定することができる。
そして、F/B演算部7での制御対象の選択については、各制御対象のアベイラビリティである最大制御量から各制御対象のF/F要求値を引いた差から各制御対象の余裕度を演算し、この余裕度に基づいて行うようにしている。これにより、余裕度がF/B要求値よりも大きな制御対象を選択して車両横方向運動制御を実行することが可能となる。したがって、より最適な制御対象を選択して車両横方向運動制御を行うことが可能となる。すなわち、余裕度がF/B要求値よりも大きな制御対象が優先的に選択されるようにすると、1つの制御対象によってF/B要求値を満たすことができる。このため、駆動される制御対象の数を最少とすることが可能となる。このようなF/B制御対象の選択は、制御対象同士の干渉による車両横方向運動量の振動などを抑制することができることから、例えば緊急性よりも快適性を考慮する場合に好ましい。
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対してF/B演算部7に備えられた制御対象選択部72での制御対象選択の手法を変更したものであり、その他に関しては第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
本実施形態では、制御対象選択部72のうちアベイラビリティ値算出部72aと余裕度演算部72bについては第1実施形態と同様のことを行っているが、比較部72cおよび選択部72dにて第1実施形態と異なることを行っている。
具体的には、比較部72cでは、F/B要求値変化量と余裕度演算部72bで演算された制御量の変化量の余裕度との大小比較、本実施形態の場合には各制御対象の要求ヨーレートF/B値変化量とヨーレート変化量dγ/dtの余裕度との大小比較を行う。F/B要求値の変化量については、前回の制御周期でのF/B要求値と今回の制御周期でのF/B要求値の差として求めている。このため、本実施形態では、比較部72cがF/B要求値変化量演算手段としての役割も果たす。
ここで、要求ヨーレートF/B値変化量よりもヨーレート変化量dγ/dtの余裕度の方が大きければ、要求ヨーレートF/B値変化量を実現する余裕があるということを意味している。このため、要求ヨーレートF/B値変化量とヨーレート変化量dγ/dtの余裕度とを大小比較することで、各制御対象が要求ヨーレートF/B値変化量を実現する余裕があるか否かを判別する。例えば、第1実施形態で説明した制御対象1、2を想定し、これら制御対象1、2の余裕度について、第1実施形態で説明した例である場合において、要求ヨーレートF/B値変化量が0.2[rad/s2]であったとする。この場合には、制御対象1のヨーレート変化量dγ/dtの余裕度0.6[rad/s2]と制御対象2のヨーレート変化量dγ/dtの余裕度0.8[rad/s2]は、共に要求ヨーレートF/B値変化量よりも大きな値となる。
選択部72dでは、余裕度演算部72bでの演算結果および比較部72cの比較結果に基づいて、選択制御対象の優先順位を決める。具体的には、比較部72cの比較結果により、要求ヨーレートF/B値変化量よりもヨーレート変化量dγ/dtの余裕度が大きいという条件を満たす制御対象を優先的に選択制御対象とする。このとき、要求ヨーレートF/B値変化量よりもヨーレート変化量dγ/dtの余裕度が大きいという条件を満たす制御対象が複数有る場合がある。このような場合には、その条件を満たしている制御対象のヨーレートγの余裕度を比較し、その余裕度が高い順を優先順位として選択制御対象を設定する。
例えば、第1実施形態で説明した例のように、制御対象1のヨーレートγの余裕度が0.25rad/secであり、制御対象2のヨーレートγの余裕度が0.4rad/secであれば、より余裕度が高い制御対象2を第1優先の制御対象とし、制御対象2を第2優先の制御対象とする。このように、ヨーレートγの余裕度が高い制御対象の優先度をより高くすることで、制御対象が繰り返し変更されるようなハンチングが発生することを防止できる。
すなわち、アベイラビリティの低下もしくはF/F要求値の増大等によって、選択制御対象のアベイラビリティよりもF/F要求値の方が大きくなると、その選択制御対象をF/B制御に回せなくなり、F/B要求値を実現できなくなる可能性がある。この場合には、選択制御対象の数を増加させたり、選択制御対象の切り替えが必要になり、選択制御対象を固定することができなくなる。このため、ヨーレートγの余裕度の大きな制御対象の優先度を高くすることで、制御対象が繰り返し変更されるようなハンチングが発生することを防止できる。
このようにして、制御対象選択部72による制御対象選択が完了する。そして、制御対象選択が完了すると、F/B要求値演算部73にて、要求値演算部71の演算したF/B要求値を制御対象選択部72にて選択した各制御対象に分配し、制御対象それぞれのF/B要求値、具体的には要求ヨーレートF/B値を演算する。このとき、第1優先から順にF/B要求値を実現するための制御量を各制御対象に分配していき、すべての制御対象を駆動しなくてもF/B要求値を実現できる場合には、より少ない制御対象のみを駆動することでF/B要求値が実現されるようにする。
このように、F/B演算部7での制御対象の選択について、各制御対象の制御量の最大変化値から各制御対象のF/F要求値変化量を引いた差から各制御対象の変化量の余裕度を演算し、この余裕度に基づいて行うようにしている。これにより、余裕度がF/B要求値変化量よりも大きな制御対象を選択して車両横方向運動制御を実行することが可能となる。したがって、より最適な制御対象を選択して車両横方向運動制御を行うことが可能となる。すなわち、余裕度がF/B要求値変化量よりも大きな制御対象が優先的に選択されるようにすると、1つの制御対象によってF/B要求値変化量を満たすことができる。このため、駆動される制御対象の数を最少とすることが可能となる。このようなF/B制御対象の選択は、快適性を保ちつつ、最も応答性を高くすることができるため、第1実施形態の効果に加え、本来、快適性を犠牲にせざるを得ないセーフティモードであっても快適性を確保することができる。
(第3実施形態)
本発明の第3実施形態について説明する。本実施形態は、第1、第2実施形態に対してF/B演算部7に備えられた制御対象選択部72の構成を変更したものであり、その他に関しては第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
本実施形態では、制御対象選択部72にて、F/F演算部6に備えられた制御対象選択部61の選択結果に基づく制御対象選択を行う。具体的には、F/F演算部6に備えられた制御対象選択部61での選択制御対象がそのままF/B演算部7の制御対象選択部72でも選択制御対象となるようにする。このように、F/F制御用の選択制御対象とF/B制御用の選択制御対象を一致させるようにすれば、F/F制御用とF/B制御用とで異なる制御対象が選択されないようにすることができる。このため、駆動される制御対象の数をより少なくすることが可能となり、より最適な制御対象を選択して車両横方向運動制御を行うことが可能となる。
(他の実施形態)
上記実施形態では、車両運動制御の一例として車両横方向運動制御を行うVLPについて説明したが、車両前後方向運動制御や車両ロール方向運動制御などを行う車両運動制御装置についても、本発明を適用することができる。
すなわち、複数の制御対象を備え、それら複数の制御対象それぞれによって同じ方向の車両運動制御を行うことができる車両運動制御システムの制御を行う車両運動制御装置について、本発明を適用することができる。この場合であっても、各制御対象のアベイラビリティを車両運動制御装置に伝え、車両運動制御装置にて伝えられたアベイラビリティを加味して車両運動制御に使用する制御対象の優先順位を決定することで、制御対象のアベイラビリティに応じて、より最適な制御対象を選択して車両横方向運動制御を行うことが可能となる。
例えば、車両前後方向運動制御であれば制御対象としてブレーキや駆動力(エンジン出力もしくはモータ出力)などを挙げられ、車両ロール方向運動制御であれば制御対象としてサスペンションやアクティブスタビライザーなどが挙げられる。また、車両横方向運動制御についても、各制御対象を制御するためのACT例を挙げたが、他のACTを使用しても良い。例えば、上記実施形態ではブレーキ制御をESC−ACT19にて行ったが、駐車ブレーキを用いても良いし、インホイールモータなどの各輪車軸トルクを制御するものとして駆動力を制御するようにしても良い。
また、上記実施形態では、アプリケーションの内容に応じた要求モードに基づいて、車両運動制御を行う緊急度を判定するようにしているが、緊急度を数値などによって示し、その数値が閾値以上であるか否かに基づいて、緊急度が高いか否かを判定するようにしても良い。そして、緊急度が高い場合には、制御対象選択の際に制御量の変化量が大きいものを優先して選択するようにし、緊急度が高くない場合には、制御対象選択の際に最大制御量が大きいものを優先して選択するようにすることができる。
さらに、要求モードもしくは緊急度に応じて、上記第1実施形態に示した制御対象の制御量の余裕度に基づいてF/B制御対象を設定する場合と、上記第2実施形態に示した制御対象の制御量の余裕度に基づいてF/B制御対象を設定する場合とを場合分けしても良い。すなわち、要求モードがコンフォートもしくは緊急度が低い場合には、上記第1実施形態に示した制御対象の制御量の余裕度に基づいてF/B制御対象を設定する場合が選択され、要求モードがセーフティもしくは緊急度が高い場合には、上記第2実施形態に示した制御対象の制御量の余裕度に基づいてF/B制御対象を設定する場合が選択されるようにしても良い。このようにすれば、緊急度に応じたF/B制御対象を選択することが可能となる。