JP6003120B2 - 車両の制御装置及び制御方法 - Google Patents
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Description
図1は実施例1の車両の制御装置を表すシステム概略図である。車両には、動力源であるエンジン1と、各輪に摩擦力による制動トルクを発生させるブレーキ20(以下、個別の輪に対応するブレーキを表示するときには右前輪ブレーキ:20FR、左前輪ブレーキ:20FL、右後輪ブレーキ:20RR、左後輪ブレーキ:20RLと記載する。)と、各輪と車体との間に設けられ減衰力を可変に制御可能なショックアブソーバ3(以下、S/Aと記載する。個別の輪に対応するS/Aを表示するときには右前輪S/A:3FR、左前輪S/A:3FL、右後輪S/A:3RR、左後輪S/A:3RLと記載する。)と、を有する。
実施例1の車両の制御装置にあっては、ばね上に生じる振動状態を制御するために、3つのアクチュエータを使用する。このとき、それぞれの制御がばね上状態を制御するため、相互干渉が問題となる。また、エンジン1によって制御可能な要素と、ブレーキ20によって制御可能な要素と、S/A3によって制御可能な要素はそれぞれ異なり、これらをどのように組み合わせて制御するべきかが問題となる。
例えば、ブレーキ20はバウンス運動とピッチ運動の制御が可能であるが、両方を行なうと減速感が強く運転者に違和感を与えやすい。また、S/A3はロール運動とバウンス運動とピッチ運動の全てを制御可能であるが、S/A3によって全ての制御を広い範囲で行う場合、S/A3の製造コストの上昇を招き、また、減衰力が高くなる傾向があることから路面側からの高周波振動が入力されやすく、やはり運転者に違和感を与えやすい。言い換えると、ブレーキ20による制御は高周波振動の悪化を招くことは無いが減速感の増大を招き、S/A3による制御は減速感を招くことは無いが高周波振動の入力を招くというトレードオフが存在する。
(1)エンジン1及びブレーキ20による制御を優先的に行うことで、S/A3による制御量を抑制する。
(2)ブレーキ20の制御対象運動をピッチ運動に限定することで、ブレーキ20による制御での減速感を解消する。
(3)エンジン1及びブレーキ20による制御量を実際に出力可能な制御量よりも制限して出力することで、S/A3での負担を低減しつつ、エンジン1やブレーキ20の制御に伴って生じる違和感を抑制する。
(4)S/A3によるばね上制御を行なう際、スカイフック制御のようなベクトル制御では対応が困難な高周波振動の入力に対し、新たにスカラー制御(周波数感応制御)を導入する。
(5)走行状態に応じて、S/A3が実現する制御状態を適宜選択することで、走行状況に応じた適切な制御状態を提供する。
以上が、実施例において構成した全体の制御システムの概要である。以下、これらを実現する個別の内容について、順次説明する。
尚、実施例1では、コントローラとして、3つのコントローラを備えた構成を示したが、各コントローラを全て一つの統合コントローラから構成してもよく特に限定しない。実施例1において3つのコントローラを備えた構成としたのは、既存の車両におけるエンジンコントローラとブレーキコントローラをそのまま流用してエンジン制御部1a及びブレーキ制御部2aとし、別途S/Aコントローラ3aを搭載することで実施例1の車両の制御装置を実現することを想定したものである。
エンジンコントローラ1aは、主に上下加速度センサ15により検出されたばね上上下加速度によるフィードバック制御を行う。エンジンコントローラ1aは、後述するばね上制振制御部101aにおいて使用するピッチレイトを推定する第1走行状態推定部100と、エンジントルク指令であるエンジン姿勢制御量を演算するエンジン姿勢制御部101と、演算されたエンジン姿勢制御量に基づいてエンジン1の運転状態を制御するエンジン制御部102とを有する。尚、第1走行状態推定部100の推定処理は、サイドビューモデルに基づいて、前後の上下加速度の差からピッチレイトを算出するものであるが、他のモデルを用いて推定してもよく特に限定しない。
エンジン姿勢制御部101は、運転者に違和感を与えないためにエンジン姿勢制御量に応じたエンジントルク制御量を制限する制限値が設定されている。これにより、エンジントルク制御量を前後加速度に換算したときに所定前後加速度範囲内となるように制限している。よって、エンジン姿勢制御量(エンジントルク制御量)を演算し、制限値以上の値が演算された場合には、制限値によって達成可能な制御量をエンジン姿勢制御量を出力する。エンジン制御部102では、制限値に対応するエンジン姿勢制御量に基づいてエンジントルク制御量が演算され、エンジン1に対して出力する。
ブレーキコントローラ2aは、ストロークセンサ14により検出されたストローク速度に基づいてピッチレイトを推定する第2走行状態推定部200と、推定されたピッチレイトに基づいてスカイフック制御に基づくブレーキ姿勢制御量を演算するスカイフック制御部201(詳細については後述する。)と、演算されたブレーキ姿勢制御量に基づいてブレーキ20の制動トルクを制御するブレーキ制御部202とを有する。このように、ブレーキ20によってピッチ運動を抑制することで、S/A3では、減衰力制御量を低減できるため、高周波振動の悪化を回避できる。また、S/A3はロール運動の抑制に注力できるため、効果的にロール運動を抑制することができる。
S/Aコントローラ3aは、運転者の操作(ステアリング操作、アクセル操作及びブレーキペダル操作等)に基づいて所望の車両姿勢を達成するドライバ入力制御を行うドライバ入力制御部31と、各種センサの検出値(主にストロークセンサ14のストローク速度)に基づいて走行状態を推定する第3走行状態推定部32と、推定された走行状態に基づいてばね上の振動状態を制御するばね上制振制御部33と、推定された走行状態に基づいてばね下の振動状態を制御するばね下制振制御部34と、ドライバ入力制御部31から出力されたショックアブソーバ姿勢制御量と、ばね上制振制御部33から出力されたばね上制振制御量と、ばね下制振制御部34から出力されたばね下制振制御量とに基づいて、S/A3に設定すべき減衰力を決定し、S/Aの減衰力制御を行う減衰力制御部35とを有する。
一般に、エンジン1は制御指令に対して実際にトルクが変動するまでの応答性がブレーキ20やS/A3に比べて低い。そこで、上下加速度センサ15のように位相の早いセンサによりばね上状態を検出することで、より早くエンジン1に対する制御指令を出力する。一方、ブレーキ20やS/A3はエンジン1に比べて応答性が高いことから、仮に上下加速度センサ15に基づいて制御すると、エンジン側の制御とのバランスの悪化が懸念される。そこで、上下加速度センサ15よりも位相が遅いストロークセンサ14によりばね上状態を検出する。
まず、第2及び第3走行状態推定部について説明する。図4は実施例1の第3走行状態推定部の構成を表す制御ブロック図である。尚、第2走行状態推定部200における推定内容と第3走行状態推定部32における推定内容とは実質的に同じであることから第3走行状態推定部32について説明する。実施例1の第3走行状態推定部32では、ストロークセンサ14により検出されたストローク速度に基づいて、後述するばね上制振制御部33のスカイフック制御に使用する各輪のストローク速度、バウンスレイト、ロールレイト及びピッチレイトを算出する。ストロークセンサ14により各輪におけるストローク速度Vz_sFL、Vz_sFR、Vz_sRL、Vz_sRRが検出されると、ばね上速度演算部322においてスカイフック制御用のバウンスレイト、ロールレイト及びピッチレイトが演算される。
スカイフック制御とは、S/A3のストローク速度とばね上速度の関係に基づいて減衰力を設定し、ばね上を姿勢制御することでフラットな走行状態を達成するものである。ここで、スカイフック制御によってばね上の姿勢制御を達成するには、ばね上速度を推定モデルを用いて推定してフィードバックする必要がある。以下、推定モデルの課題及び採用すべきモデル構成について説明する。
(推定式1)
Ms・ddz2=−Ks(z2−z1)−Cs(dz2−dz1)
この関係式をラプラス変換して整理すると下記のように表される。
(推定式2)
dz2=−(1/Ms)・(1/s2)・(Cs・s+Ks)(dz2−dz1)
ここで、dz2−dz1はストローク速度(Vz_sFL、Vz_sFR、Vz_sRL、Vz_sRR)であることから、ばね上速度はストローク速度から算出できる。しかし、スカイフック制御によって減衰力が変更されると、推定精度が著しく低下するため、コンベ車両モデルでは大きな姿勢制御力(減衰力変更)を与えられないという問題が生じる。
(推定式3)
dz2=−(1/Ms)・(1/s2)・{(Cs+Cv)・s+Ks}(dz2−dz1)
ただし、
dz2・(dz2−dz1)≧0のとき Cv=Csky・{dz2/(dz2−dz1)}
dz2・(dz2−dz1)<0のとき Cv=0
すなわち、Cvは不連続な値となる。
dz2=−(1/s)・{1/(s+Csky/Ms)}・{(Cs/Ms)s+(Ks/Ms)}(dz2−dz1)
この場合、擬似微分項{(Cs/Ms)s+(Ks/Ms)}には不連続性が生じず、{1/(s+Csky/Ms)}の項はローパスフィルタで構成できる。よって、フィルタ応答が安定し、適切な推定精度を得ることができる。尚、ここで、アクティブスカイフックモデルを採用しても、実際にはセミアクティブ制御しかできないことから、制御可能領域が半分となる。よって、推定されるばね上速度の大きさはばね上共振以下の周波数帯で実際よりも小さくなるが、スカイフック制御において最も重要なのは位相であり、位相と符号との対応関係が維持できればスカイフック制御は達成され、ばね上速度の大きさは他の係数等によって調整可能であることから問題はない。
以上の関係式から、xsB、xsR、xsP、xsWの微分dxsB等は以下の式で表される。
dxsB=1/4(Vz_sFL+Vz_sFR+Vz_sRL+Vz_sRR)
dxsR=1/4(Vz_sFL−Vz_sFR+Vz_sRL−Vz_sRR)
dxsP=1/4(−Vz_sFL−Vz_sFR+Vz_sRL+Vz_sRR)
dxsW=1/4(−Vz_sFL+Vz_sFR+Vz_sRL−Vz_sRR)
dB=GB・dxsB
dR=GR・dxsR
dP=GP・dxsP
以上から、各輪のストローク速度に基づいて、実際の車両におけるばね上の状態推定が達成できる。よって、ブレーキ20及びS/A3にあっては、ストローク速度に基づいてばね上速度を推定し、これを用いてばね上挙動の推定を行う。
次に、ばね上制振制御部101a,スカイフック制御部201及びばね上制振制御部33において実行されるスカイフック制御構成について説明する。スカイフック制御では、上述のようにストローク速度に基づいて推定されたばね上状態を目標ばね上状態となるように制御する。言い換えると、ストローク速度はばね上状態に対応して変化するものであり、バウンス,ロール,ピッチといったばね上状態を目標ばね上状態に制御する場合、検出されたストローク速度が目標ばね上状態に対応するストローク速度となるように制御するものである。
実施例1の車両の制御装置にあっては、エンジンコントローラ1aにおけるばね上制振制御部101aにおいては、バウンスレイト、ピッチレイトの二つを制御対象とし、ブレーキコントローラ2aにおけるスカイフック制御部201においてはピッチレイトを制御対象とし、S/Aコントローラ3aにおけるスカイフック制御部33aでは、バウンスレイト、ロールレイト、ピッチレイトの3つを制御対象とする。
FB=CskyB・dB
ロール方向のスカイフック制御量は、
FR=CskyR・dR
ピッチ方向のスカイフック制御量は、
FP=CskyP・dP
となる。
(バウンス方向のスカイフック制御量FB)
バウンス方向のスカイフック制御量FBは、スカイフック制御部33aにおいてS/A姿勢制御量の一部として演算される。
(ロール方向のスカイフック制御量FR)
ロール方向のスカイフック制御量FRは、スカイフック制御部33aにおいてS/A姿勢制御量の一部として演算される。
(ピッチ方向のスカイフック制御量FP)
ピッチ方向のスカイフック制御量FPは、スカイフック制御部201においてブレーキ姿勢制御量として演算される。また、スカイフック制御部33aにおいてS/A姿勢制御量の一部として演算される。
ここで、ブレーキピッチ制御について説明する。一般に、ブレーキ20については、バウンスとピッチの両方を制御可能であることから、両方を行うことが好ましいとも言える。しかし、ブレーキ20によるバウンス制御は4輪同時に制動力を発生させるため、制御優先度が低い方向にも関わらず、制御効果が得にくい割には減速感が強く、運転者にとって違和感となる傾向があった。そこで、ブレーキ20についてはピッチ制御に特化した構成とした。図6は実施例1のブレーキピッチ制御を表す制御ブロック図である。車体の質量をm、前輪の制動力をBFf、後輪の制動力をBFr、車両重心点と路面との間の高さをHcg、車両の加速度をa、ピッチモーメントをMp、ピッチレイトをVpとすると、以下の関係式が成立する。
m・a・Hcg=Mp
Mp=(BFf+BFr)・Hcg
ここで、ピッチレイトVpが正、つまり前輪側が沈み込んでいるときには制動力を与えてしまうと、より前輪側が沈み込み、ピッチ運動を助長してしまうため、この場合は制動力を付与しない。一方、ピッチレイトVpが負、つまり前輪側が浮き上がっているときには制動ピッチモーメントが制動力を与えて前輪側の浮き上がりを抑制する。これにより、運転者の視界を確保し、前方を見やすくすることで、安心感、フラット感の向上に寄与する。以上から、
Vp>0(前輪沈み込み)のとき Mp=0
Vp≦0(前輪浮き上がり)のとき Mp=CskyP・Vp
の制御量を与えるものである。これにより、車体のフロント側の浮き上がり時のみ制動トルクを発生させるため、浮き上がりと沈み込み両方に制動トルクを発生する場合に比べて、発生する減速度を小さくすることができる。また、アクチュエータ作動頻度も半分で済むため、低コストなアクチュエータを採用できる。
次に、減速感低減処理について説明する。この処理は、ブレーキ姿勢制御量演算部334内で行なわれる上記制限値による制限に対応する処理である。2乗処理部3342aでは、ピッチレイト信号を2乗処理する。これにより符号を反転させると共に、制御力の立ち上がりを滑らかにする。ピッチレイト2乗減衰モーメント演算部3342bでは、2乗処理されたピッチレイトに2乗処理を考慮したピッチ項のスカイフックゲインCskyPを乗算してピッチモーメントMpを演算する。目標減速度算出部3342cでは、ピッチモーメントMpを質量m及び車両重心点と路面との間の高さHcgにより除算して目標減速度を演算する。
次に、ばね上制振制御部内における周波数感応制御処理について説明する。実施例1では、基本的にストロークセンサ14の検出値に基づいてばね上速度を推定し、それに基づくスカイフック制御を行うことでばね上制振制御を達成する。しかしながら、ストロークセンサ14では十分に推定精度が担保出来ないと考えられる場合や、走行状況や運転者の意図によっては積極的に快適な走行状態(車体フラット感よりも柔らかな乗り心地)を担保したい場合もある。このような場合には、スカイフック制御のようにストローク速度とばね上速度の符号の関係(位相等)が重要となるベクトル制御では僅かな位相ずれによって適正な制御が困難となる場合があることから、振動特性のスカラー量に応じたばね上制振制御である周波数感応制御を導入することとした。
車両振動系重み設定部353では、フワ領域、ヒョコ領域及びブル領域の各周波数帯の振動が実際に車両に伝播される重みを設定する。人間感覚重み設定部354では、フワ領域、ヒョコ領域及びブル領域の各周波数帯の振動が乗員に伝播される重みを設定する。
スカラー量演算部356では、ヒルベルト変換処理部352により算出された各周波数帯のスカラー量に重み決定手段355において算出された重みを乗算し、最終的なスカラー量を出力する。ここまでの処理は、各輪のストロークセンサ値に対して行なわれる。
これに対し、周波数感応制御のようにベクトルではなくスカラー量に基づいて制御する場合、図11に示すような路面にあってはフワ領域の比率が小さいことから低い減衰力が設定されることになる。これにより、ブル領域の振動の振幅が大きい場合であっても十分に振動伝達特性が減少するため、高周波振動の悪化を回避することができるものである。以上から、例え高価なセンサ等を備えてスカイフック制御を行ったとしても位相推定精度が悪化することで制御が困難な領域では、スカラー量に基づく周波数感応制御によって高周波振動を抑制できるものである。
次に、S/A側ドライバ入力制御部について説明する。S/A側ドライバ入力制御部31では、舵角センサ7や車速センサ8からの信号に基づいて運転者の達成したい車両挙動に対応するドライバ入力減衰力制御量を演算し、減衰力制御部35に対して出力する。例えば、運転者が旋回中において、車両のノーズ側が浮き上がると、運転者の視界が路面から外れやすくなることから、この場合にはノーズ浮き上がりを防止するように4輪の減衰力をドライバ入力減衰力制御量として出力する。また、旋回時に発生するロールを抑制するドライバ入力減衰力制御量を出力する。
ここで、S/A側ドライバ入力制御によって行われるロール抑制制御について説明する。図12は実施例1のロールレイト抑制制御の構成を表す制御ブロック図である。横加速度推定部31b1では、舵角センサ7により検出された前輪舵角δfと、車速センサ8により検出された車速VSPに基づいて横加速度Ygを推定する。この横加速度Ygには、車体プランビューモデルに基づいて以下の式より算出される。
Yg=(VSP2/(1+A・VSP2))・δf
ここで、Aは所定値である。
次に、ばね下制振制御部の構成について説明する。図5(a)のコンベ車両において説明したように、タイヤも弾性係数と減衰係数を有することから共振周波数帯が存在する。ただし、タイヤの質量はばね上の質量に比べて小さく、弾性係数も高いため、ばね上共振よりも高周波数側に存在する。このばね下共振成分により、ばね下においてタイヤがバタバタ動いてしまい、接地性が悪化するおそれがある。また、ばね下でのバタつきは乗員に不快感を与えるおそれもある。そこで、ばね下共振によるバタつきを抑制するために、ばね下共振成分に応じた減衰力を設定するものである。
次に、減衰力制御部35の構成について説明する。図15は実施例1の減衰力制御部の制御構成を表す制御ブロック図である。等価粘性減衰係数変換部35aでは、ドライバ入力制御部31から出力されたドライバ入力減衰力制御量と、スカイフック制御部33aから出力されたS/A姿勢制御量と、周波数感応制御部33bから出力された周波数感応減衰力制御量と、ばね下制振制御部34から出力されたばね下制振減衰力制御量と、走行状態推定部32により演算されたストローク速度が入力され、これらの値を等価粘性減衰係数に変換する。
次に、減衰係数調停部35bの調停内容について説明する。実施例1の車両の制御装置にあっては、4つの制御モードを有する。第1に一般的な市街地などを走行しつつ適度な旋回状態が得られる状態を想定したスタンダードモード、第2にワインディングロードなどを積極的に走行しつつ安定した旋回状態が得られる状態を想定したスポーツモード、第3に低車速発進時など、乗り心地を優先して走行する状態を想定したコンフォートモード、第4に直線状態の多い高速道路等を高車速で走行する状態を想定したハイウェイモードである。
スポーツモードでは、ドライバ入力制御部31によるドライバ入力制御を優先しつつ、スカイフック制御部33aによるスカイフック制御とばね下制振制御部34によるばね下制振制御とを実施する。
コンフォートモードでは、周波数感応制御部33bによる周波数感応制御を行いつつ、ばね下制振制御部34によるばね下制振制御を優先する制御を実施する。
ハイウェイモードでは、ドライバ入力制御部31によるドライバ入力制御を優先しつつ、スカイフック制御部33aによるスカイフック制御にばね下制振制御部34によるばね下制振制御の制御量を加算する制御を実施する。
以下、これら各モードにおける減衰係数の調停について説明する。
図16は実施例1のスタンダードモードにおける減衰係数調停処理を表すフローチャートである。
ステップS1では、S/A姿勢減衰係数k2がばね下制振減衰係数k4より大きいか否かを判断し、大きいときはステップS4に進んで減衰係数としてk2を設定する。
ステップS2では、周波数感応制御部33bにおいて説明したフワ領域、ヒョコ領域及びブル領域のスカラー量に基づいて、ブル領域のスカラー量比率を演算する。
ステップS3では、ブル領域の比率が所定値以上か否かを判断し、所定値以上の場合は高周波振動による乗り心地悪化が懸念されることからステップS4に進み、減衰係数として低い値であるk2を設定する。一方、ブル領域の比率が上記所定値未満の場合は減衰係数を高く設定しても高周波振動による乗り心地悪化の心配が少ないことからステップS5に進んでk4を設定する。
図17は実施例1のスポーツモードにおける減衰係数調停処理を表すフローチャートである。
ステップS11では、ドライバ入力制御により設定された4輪のドライバ入力減衰係数k1に基づいて4輪減衰力配分率を演算する。右前輪のドライバ入力減衰係数をk1fr、左前輪のドライバ入力減衰係数をk1fl、右後輪のドライバ入力減衰係数をk1rr、左後輪のドライバ入力減衰係数をk1rl、各輪の減衰力配分率をxfr、xfl、xrr、xrlとすると、
xfr=k1fr/(k1fr+k1fl+k1rr+k1rl)
xfl=k1fl/(k1fr+k1fl+k1rr+k1rl)
xrr=k1rr/(k1fr+k1fl+k1rr+k1rl)
xrl=k1rl/(k1fr+k1fl+k1rr+k1rl)
により算出される。
ステップS13では、ばね下制振減衰係数k4がドライバ入力減衰係数k1より大きいか否かを判断し、大きいと判断した場合はステップS15に進み、第1減衰係数kとしてk4を設定する。一方、ばね下制振減衰係数k4がドライバ入力減衰係数k1以下であると判断した場合はステップS14に進み、第1減衰係数kとしてk1を設定する。
ステップS17では、4輪のドライバ入力減衰係数k1の最大値がばね下制振減衰係数k4となり、かつ、減衰力配分率を満たす減衰係数を第1減衰係数kとして演算する。言い換えると、減衰力配分率を満たしつつ減衰係数が最も高くなる値を演算する。
ステップS18では、4輪のドライバ入力減衰係数k1がいずれもk4以上となる範囲で減衰力配分率を満たす減衰係数を第1減衰係数kとして演算する。言い換えると、ドライバ入力制御によって設定される減衰力配分率を満たし、かつ、ばね下制振制御側の要求をも満たす値を演算する。
図18は実施例1のコンフォートモードにおける減衰係数調停処理を表すフローチャートである。
ステップS30では、周波数感応減衰係数k3がばね下制振減衰係数k4より大きいか否かを判断し、大きいと判断した場合はステップS32に進んで周波数感応減衰係数k3を設定する。一方、周波数感応減衰係数k3がばね下制振減衰係数k4以下であると判断した場合はステップS32に進んでばね下制振減衰係数k4を設定する。
図19は実施例1のハイウェイモードにおける減衰係数調停処理を表すフローチャートである。尚、ステップS11からS18までは、スポーツモードにおける調停処理と同じであるため、説明を省略する。
ステップS40では、ステップS18までで調停された第1減衰係数kにスカイフック制御によるS/A姿勢減衰係数k2を加算して出力する。
次に、上記各走行モードを選択するモード選択処理について説明する。図21は実施例1の減衰係数調停部において走行状態に基づくモード選択処理を表すフローチャートである。
ステップS50では、舵角センサ7の値に基づいて直進走行状態か否かを判断し、直進走行状態と判断された場合にはステップS51に進み、旋回状態と判断された場合にはステップS54に進む。
ステップS51では、車速センサ8の値に基づいて高車速状態を表す所定車速VSP1以上か否かを判断し、VSP1以上と判断された場合にはステップS52に進んでスタンダードモードを選択する。一方、VSP1未満と判断された場合にはステップS53に進んでコンフォートモードを選択する。
ステップS54では、車速センサ8の値に基づいて高車速状態を表す所定車速VSP1以上か否かを判断し、VSP1以上と判断された場合にはステップS55に進んでハイウェイモードを選択する。一方、VSP1未満と判断された場合にはステップS56に進んでスポーツモードを選択する。
(1)ばね上の上下加速度を検出する上下加速度センサ15と、上下加速度センサ15により検出された加速度に基づいて第1走行状態推定部100により推定されたばね上状態が、安定したばね上状態(目標ばね上状態に対応する加速度)となるようにエンジン1(動力源)から出力される動力源姿勢制御量を演算し(エンジン姿勢制御部101)、エンジン1を制御するエンジンコントローラ1a(動力源姿勢制御手段)と、S/A3(減衰力可変ショックアブソーバ)のストローク速度を検出するストロークセンサ14と、ストロークセンサ14により検出されたストローク速度に基づいて第2走行状態推定部200により推定されたばね上状態が目標ばね上状態に対応するストローク速度となるようにブレーキ20(摩擦ブレーキ)から出力されるブレーキ姿勢制御量を演算し(スカイフック制御部201)、ブレーキ20を制御するブレーキコントローラ2aと、を備えた。
すなわち、エンジン1による車体姿勢制御に加えてブレーキ20による車体姿勢制御を行うことで、更に車体姿勢を制御できる。加えて、ブレーキ20よりも応答が遅いエンジン1におけるフィードバック制御系には、位相が早い上下加速度センサ15を採用し、エンジン1よりも応答が早いS/A3におけるフィードバック制御系には、位相が遅いストロークセンサ14を採用することで、各制御系の応答バランスを確保することができ、車両全体としての制御安定性を向上できる。
これにより、S/A3の減衰力制御量を低減できるため、高周波振動の悪化を回避できる。また、S/A3はロール運動の抑制に注力できるため、効果的にロール運動を抑制することができる。
一般に、ブレーキ20については、バウンスとピッチの両方を制御可能であることから、両方を行うことが好ましいとも言える。しかし、ブレーキ20によるバウンス制御は4輪同時に制動力を発生させるため、制御優先度が低い方向にも関わらず、制御効果が得にくい割には減速感が強く、運転者にとって違和感となる傾向があった。そこで、ブレーキ20については、バウンス運動の抑制よりもピッチ運動の抑制を優先することとし、特に実施例1ではピッチ制御に特化した構成とした。これにより、減速感を抑制することができ、乗員への違和感を低減することができる。
また、実施例1ではピッチ制御としてスカイフック制御を適用した例を示したが、ピッチレイトを抑制する制動トルクを出力する構成であれば、他の制御理論であっても構わない。
具体的には、ジャーク閾値制限部3342dにおいて、算出された目標減速度の変化率、すなわちジャークが予め設定された減速ジャーク閾値と抜きジャーク閾値の範囲内であるか否か、及び目標減速度が前後加速度制限値の範囲内であるか否かを判断し、いずれかの閾値を越える場合は、目標減速度をジャーク閾値の範囲内となる値に補正し、また、目標減速度が制限値を超える場合は、制限値内に設定する。これにより、運転者に違和感を与えないように減速度を発生させることができる。
すなわち、高周波振動特性の悪化と何ら関係の無いアクチュエータであるエンジン1及びブレーキ20によってS/A3の減衰力制御量を低下させることができ、高周波振動特性の悪化を回避しつつ車体姿勢の安定化を図ることができる。また、エンジン1及びブレーキ20によって減衰力制御量を減少させることができるため、S/A3の制御可能領域を比較的狭くすることができ、安価な構成により車体姿勢制御を達成することができる。
また、S/A3よりも応答が遅いエンジン1におけるフィードバック制御系には、位相が早い上下加速度センサ15を採用し、エンジン1よりも応答が早いS/A3におけるフィードバック制御系には、位相が遅いストロークセンサ14を採用する。これにより、各フィードバック制御系の応答バランスを確保することができ、車両全体としての制御安定性を図ることができる。
よって、フィルタ応答が安定し、適切な推定精度を得ることができる。尚、ここで、アクティブスカイフックモデルを採用しても、実際にはセミアクティブ制御しかできないことから、制御可能領域が半分となる。よって、推定されるばね上速度の大きさはばね上共振以下の周波数帯で実際よりも小さくなるが、スカイフック制御において最も重要なのは位相であり、位相と符号との対応関係が維持できればスカイフック制御は達成され、ばね上速度の大きさは他の係数等によって調整可能であることから問題はない。
すなわち、4輪のばね上速度からロール項、ピッチ項及びバウンス項にモード分解する際、対応する成分が一つ足りず、解が不定となる。そこで、対角輪の動きを表すワープ項を導入することで、上記各項を推定することができる。
すなわち、エンジン1による車体姿勢制御に加えてブレーキ20による車体姿勢制御を行うことで、更に車体姿勢を制御できる。加えて、ブレーキ20よりも応答が遅いエンジン1におけるフィードバック制御系には、位相が早い上下加速度センサ15を採用し、エンジン1よりも応答が早いS/A3におけるフィードバック制御系には、位相が遅いストロークセンサ14を採用することで、各制御系の応答バランスを確保することができ、車両全体としての制御安定性を向上できる。
すなわち、エンジン1による車体姿勢制御に加えてブレーキ20による車体姿勢制御を行うことで、更に車体姿勢を制御できる。加えて、ブレーキ20よりも応答が遅いエンジン1におけるフィードバック制御系には、位相が早い上下加速度センサ15を採用し、エンジン1よりも応答が早いS/A3におけるフィードバック制御系には、位相が遅いストロークセンサ14を採用することで、各制御系の応答バランスを確保することができ、車両全体としての制御安定性を向上できる。
1a エンジンコントローラ(エンジン制御部)
2 ブレーキコントロールユニット
2a ブレーキコントローラ(ブレーキ制御部)
3 S/A(減衰力可変ショックアブソーバ)
3a S/Aコントローラ
5 車輪速センサ
6 一体型センサ
7 舵角センサ
8 車速センサ
14 ストロークセンサ
15 上下加速度センサ
20 ブレーキ
31 ドライバ入力制御部
32 走行状態推定部
33 ばね上制振制御部
33a スカイフック制御部
33b 周波数感応制御部
34 ばね下制振制御部
35 減衰力制御部
331 第1目標姿勢制御量演算部
332 エンジン姿勢制御量演算部
333 第2目標姿勢制御量演算部
334 ブレーキ姿勢制御量演算部
335 第3目標姿勢制御量演算部
336 ショックアブソーバ姿勢制御量演算部
Claims (11)
- ばね上の上下加速度を検出する上下加速度センサと、
前記上下加速度センサにより検出された加速度が目標ばね上状態に対応する加速度となるように動力源から出力される動力源姿勢制御量を演算し、前記動力源を制御する動力源姿勢制御手段と、
ショックアブソーバのストローク速度を検出するストロークセンサと、
前記ストロークセンサにより検出されたストローク速度が目標ばね上状態に対応するストローク速度となるように摩擦ブレーキから出力されるブレーキ姿勢制御量を演算し、前記摩擦ブレーキを制御する摩擦ブレーキ姿勢制御手段と、
を備えたことを特徴とする車両の制御装置。 - 請求項1に記載の車両の制御装置において、
前記加速度センサの検出値と、前記ストロークセンサの検出値との位相ズレを補償する位相補償手段を備えたことを特徴とする車両の制御装置。 - 請求項1または2に記載の車両の制御装置において、
前記動力源姿勢制御手段は、車体のバウンス運動及びピッチ運動を抑制することを特徴とする車両の制御装置。 - 請求項1ないし3いずれか1つに記載の車両の制御装置において、
前記動力源姿勢制御手段は、前記動力源姿勢制御量を所定値に制限する制限値を有することを特徴とする車両の制御装置。 - 請求項1ないし4いずれか1つに記載の車両の制御装置において、
前記摩擦ブレーキ姿勢制御手段は、車体のピッチ運動を抑制することを特徴とする車両の制御装置。 - 請求項1ないし5いずれか1つに記載の車両の制御装置において、
前記摩擦ブレーキ姿勢制御手段は、車体減速度の変化率が所定値以下となるように前記ブレーキ姿勢制御量を所定値に制限する制限値を有することを特徴とする車両の制御装置。 - 請求項1ないし6いずれか1つに記載の車両の制御装置において、
前記ストロークセンサにより検出されたストローク速度が目標ばね上状態及び/又は目標ばね下状態に対応するストローク速度となるように減衰力可変ショックアブソーバの減衰力制御量を演算し、前記減衰力可変ショックアブソーバを制御する減衰力制御手段を備えたことを特徴とする車両の制御装置。 - 請求項7に記載の車両の制御装置において、
前記減衰力制御手段は、ばね上速度とストローク速度の符号によらず推定可能なアクティブスカイフックモデルに基づいて減衰力制御量を演算することを特徴とする車両の制御装置。 - 請求項8または9に記載の車両の制御装置において、
前記減衰力制御手段は、4輪の上下方向運動を表すバウンス項と、前後輪の上下方向運動を表すピッチ項と、左右輪の上下方向運動を表すロール項と、対角輪の上下方向運動を表すワープ項と、に基づいて4輪モデルに展開することで、走行状態を推定することを特徴とする車両の制御装置。 - ばね上の上下加速度を検出する上下加速度センサと、
ショックアブソーバのストローク速度を検出するストロークセンサと、
前記上下加速度センサにより検出された加速度が目標ばね上状態に対応する加速度となる動力源姿勢制御量を演算し、動力源に前記動力源姿勢制御量に応じた駆動力を要求すると共に、前記ストロークセンサにより検出されたストローク速度が目標ばね上状態及び/又は目標ばね下状態に対応するストローク速度となるブレーキ姿勢制御量を演算し、摩擦ブレーキに前記ブレーキ姿勢制御量に応じた制動力を要求するコントローラと、
を備える車両の制御装置。 - コントローラが、
ばね上の上下加速度を検出する上下加速度センサにより検出されたばね上上下加速度が目標ばね上状態に対応するばね上上下加速度となるように動力源から出力される動力源姿勢制御量を演算して前記動力源の駆動力を制御し、
ショックアブソーバのストローク速度を検出するストロークセンサにより検出されたストローク速度が目標ばね上状態及び/又は目標ばね下状態に対応するストローク速度となるように摩擦ブレーキのブレーキ姿勢制御量を演算し、前記摩擦ブレーキの制動力を制御することを特徴とする車両の制御方法。
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