JP7314902B2 - 車両の制御方法及び制御装置 - Google Patents
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Description
前記車輪が将来通過する位置を予測するための時間であって、現時点と未来の時点との間の差の時間である先読み時間(tpi)を決定するステップと、
前記車輪の現時点の位置(pai)、前記車両の速度(Vs)、及び、前記車両の進行方向(θ)を少なくとも含む特定車両情報と、前記先読み時間(tpi)と、を用いて、現時点から前記先読み時間が経過した時点にて前記車輪が通過すると予測される通過予測位置(pbi)を求めるステップと、
路面の位置を表す位置情報(63a)及び前記位置情報により表される前記位置における路面の上下変位に関連する路面変位関連値(63b)が関連付けられたデータである路面情報(63、64)から、前記通過予測位置における前記路面変位関連値を取得するステップと、
前記通過予測位置における前記路面変位関連値に基いて最終目標制御力(Fct)を演算するステップと、
前記最終目標制御力に基いて前記制御力発生装置を制御するプレビュー制振制御を実行するステップと、
を含む。
前記最終目標制御力を演算するステップは、
前記信頼性の前記レベルが前記第1レベルであるとき、第1目標制御力(Fct1)に基いて前記最終目標制御力を演算するステップと、
前記信頼性の前記レベルが前記第2レベルであるとき、前記第1目標制御力及び第2目標制御力(Fct2)に基いて前記最終目標制御力を演算するステップと、
を含む。
前記第1目標制御力は、前記通過予測位置における前記路面変位関連値に基いて演算された制御力(β2i×z1)である。前記第2目標制御力は、前記ばね上を制振するためのフィードバック制御力(γ0×dz2)と、前記車両に設けられたセンサによって取得された前記車輪の前方の前記路面変位関連値を用いて演算された制御力(β3×z0、β4×z1)と、の少なくとも1つを含む。
前記最終目標制御力を演算するステップは、更に、
前記信頼性の前記レベルが前記第2レベルである場合、前記第1目標制御力が前記最終目標制御力に及ぼす影響の度合が、前記信頼性の前記レベルが前記第1レベルである場合に比べて小さくなるように、前記最終目標制御力を演算するステップ
を含む。
前記通過予測位置を求めるステップは、
前記信頼性の前記レベルが前記第2レベルであるとき、前記特定車両情報として、前記車両の加速度(ax、ay)、前記車両のヨーレート(Yr)、及び、前記車両の車体スリップ角(β)の少なくとも1つを更に用いて、前記通過予測位置を求めるステップ
を含む。
前記先読み時間(tpi)が所定の時間閾値以下であるとき、前記信頼性の前記レベルが前記第1レベルであると推定するステップと、
前記先読み時間が前記時間閾値以下でないとき、前記信頼性の前記レベルが前記第2レベルであると推定するステップと、
を含む。
運転者による運転操作量に関する情報を取得するステップと、
前記運転操作量の大きさが所定の操作量閾値以下であるとき、前記信頼性の前記レベルが前記第1レベルであると推定するステップと、
前記運転操作量の大きさが前記操作量閾値以下でないとき、前記信頼性の前記レベルが前記第2レベルであると推定するステップと、
を含む。
前記車両の走行状態量に関する情報を取得するステップと、
前記走行状態量の大きさが所定の走行状態閾値以下であるとき、前記信頼性の前記レベルが前記第1レベルであると推定するステップと、
前記走行状態量の大きさが前記走行状態閾値以下でないとき、前記信頼性の前記レベルが前記第2レベルであると推定するステップと、
を含む。
前記車輪が現時点から前記先読み時間が経過した時点までに移動する移動距離(Dt)を予測するステップと、
前記移動距離が所定の距離閾値以下であるとき、前記信頼性の前記レベルが前記第1レベルであると推定するステップと、
前記移動距離が前記距離閾値以下でないとき、前記信頼性の前記レベルが前記第2レベルであると推定するステップと、
を含む。
前記通過予測位置を求めるステップは、
前記運転支援制御の作動状態がオフ状態であるとき、前記車両に搭載された情報取得装置(40、49)から、前記進行方向(θ)に関する情報を含む走行状態情報を取得し、当該走行状態情報を用いて前記通過予測位置を求めるステップと、
前記運転支援制御の作動状態がオン状態であるとき、前記進行方向として前記目標走行ラインを用いて、前記通過予測位置を求めるステップと、
を含む。
前記通過予測位置を求めるステップは、前記運転支援制御の前記作動状態が前記オン状態である場合において、
前記信頼性の前記レベルが前記第1レベルであるとき、前記走行状態情報を用いて前記通過予測位置を求めるステップと、
前記信頼性の前記レベルが前記第2レベルであるとき、前記目標走行ラインを用いて前記通過予測位置を求めるステップと、
を含む。
前記最終目標制御力を含む制御指令が前記制御力発生装置に送信される時点までの演算遅れ時間(ta1)、及び、前記制御指令が前記制御力発生装置に送信された時点から前記制御力発生装置が前記最終目標制御力に対応する前記制御力を実際に発生する時点までの応答遅れ時間(ta2)に基いて、前記先読み時間を演算するステップ
を含む。
車両のばね上を制振するための上下方向の制御力を、少なくとも1つの車輪と当該車輪の位置に対応する車体部位との間に発生するように構成された制御力発生装置(17)と、
前記制御力発生装置を制御する制御ユニット(30)と、
を備える。
前記制御ユニットは、
前記車輪が将来通過する位置を予測するための時間であって、現時点と未来の時点との間の差の時間である先読み時間(tpi)を決定し、
前記車輪の現時点の位置(pai)、前記車両の速度(Vs)、及び、前記車両の進行方向(θ)を少なくとも含む特定車両情報と、前記先読み時間(tpi)と、を用いて、現時点から前記先読み時間が経過した時点にて前記車輪が通過すると予測される通過予測位置(pbi)を求め、
路面の位置を表す位置情報(63a)及び前記位置情報により表される前記位置における路面の上下変位に関連する路面変位関連値(63b)が関連付けられたデータである路面情報(63、64)から、前記通過予測位置における前記路面変位関連値を取得し、
前記通過予測位置における前記路面変位関連値に基いて最終目標制御力(Fct)を演算し、
前記最終目標制御力に基いて前記制御力発生装置を制御するプレビュー制振制御を実行する
ように構成されている。
(制振制御装置の構成)
第1実施形態に係る制振制御装置(以下、「第1装置」と称呼される場合もある。)は、図1に示した車両10に適用される。図2に示したように、この制振制御装置は、以下、「制振制御装置20」とも称呼される。
ブレーキペダル操作量センサ42は、車両10のブレーキペダル42aの操作量を検出し、ブレーキペダル操作量BPを表す信号を出力する。
操舵トルクセンサ43は、操舵ハンドルSWに対する操作(操舵操作)によってステアリングシャフトUSに作用する操舵トルクを検出し、操舵トルクTrを表す信号を出力する。操舵トルクTrの値は、操舵ハンドルSWを所定の基準位置(中立位置)から第1方向(例えば、左方向)に回転させた場合に正の値となり、操舵ハンドルSWを基準位置から第1方向とは反対の第2方向(例えば、右方向)に回転させた場合に負の値になる。
第2加速度センサ45は、車両10の横方向の加速度(横加速度)である第2加速度ayを検出し、第2加速度ayを表す信号を出力する。
ヨーレートセンサ46は、車両10のヨーレートYrを検出し、ヨーレートYrを表す信号を出力する。
以下、制振制御装置20が実行する基本的なプレビュー制振制御の概要について説明する。図5は、路面75上の車両10の単輪モデルを示す。
m2ddz2=C(dz1-dz2)+K(z1-z2)-Fc・・・(1)
Fc=Cdz1+Kz1・・・(2)
Fc=α(Cdz1+Kz1)・・・(3)
m2ddz2=C(dz1-dz2)+K(z1-z2)-α(Cdz1+Kz1)・・・(4)
Fct= β1×dz1+β2×z1・・・(6)
Fct= β2×z1・・・(7)
次に、図6乃至図8を参照して、前輪及び後輪のプレビュー制振制御について、具体的に説明する。
図6は、現時点t1にて、矢印a1に示す方向に走行している車両10を示している。現時点t1にて、前輪11fの位置(接地点)は、pafである。ECU30は、前輪先読み時間tpfを決定する。前輪先読み時間tpfとは、前輪11fの通過予測位置pbfを予測するための、現時点t1と未来の時点との間の差の時間である。本例において、前輪先読み時間tpfは、所定時間(本例では、1s)以下の時間である。
Fctf = β2f×z1・・・(8)
図6に示すように、現時点t1にて、後輪11rの位置(接地点)は、parである。ECU30は、後輪先読み時間tprを決定する。後輪先読み時間tprとは、後輪11rの通過予測位置pbrを予測するための、現時点t1と未来の時点との間の差の時間である。本例において、後輪先読み時間tprは、所定時間(本例では、1s)以下の時間である。なお、後述するように、前輪先読み時間tpfと後輪先読み時間tprとは相違することがある。
Fctr = β2r×z1・・・(9)
以降において、プレビュー制振制御の対象となる車輪11を、「車輪11i」と表記する。添え字「i」は、「fl、fr、rl及びrr」の何れかを表す。他の要素に付された添え字「i」も同様である。
まず、ECU30は、車輪11iの現在位置paiを次に述べるように特定する。具体的には、ECU30は、情報取得装置40から操作量情報及び走行状態情報を取得する。ECU30は、走行状態情報から車両10の現在位置及び車両10の方位角θを取得する。ECU30のROM30bには、車両10におけるGNSS受信機の搭載位置と各車輪11の位置との関係を表す位置関係データが予め記憶されている。位置情報取得装置49から取得した車両10の現在位置は、GNSS受信機の搭載位置に相当する。従って、ECU30は、車両10の現在位置、車両10の方位角θ及び上記位置関係データに基いて、車輪11iの現在位置paiを特定する。
次に、ECU30は、以下の式(10)に従って、車輪11iの先読み時間tpiを演算する。ta1は後述する演算遅れ時間であり、ta2は後述する応答遅れ時間である。
tpi = ta1 + ta2 ・・・(10)
次に、ECU30は、車輪11iの通過予測位置pbiを次に述べるように演算により決定する。図11に示すように、車輪11iの現在位置paiを(Xt1i、Yt1i)と表し、車輪11iの通過予測位置pbiを(Xt2i、Yt2i)と表す。
ECU30は、特定車両情報(左前輪11flの現在位置pafl、速度Vs、方位角θ)及び先読み時間tpflを、式(11)及び式(12)に適用することにより、左前輪11flの通過予測位置pbfl(Xt2fl、Yt2fl)を演算する。
ECU30は、特定車両情報(右前輪11frの現在位置pafr、速度Vs、方位角θ)及び先読み時間tpfrを、式(13)及び式(14)に適用することにより、右前輪11frの通過予測位置pbfr(Xt2fr、Yt2fr)を演算する。
ECU30は、特定車両情報(左後輪11rlの現在位置parl、速度Vs、方位角θ)及び先読み時間tprlを、式(15)及び式(16)に適用することにより、左後輪11rlの通過予測位置pbrl(Xt2rl、Yt2rl)を演算する。
ECU30は、特定車両情報(右後輪11rrの現在位置parr、速度Vs、方位角θ)及び先読み時間tprrを、式(17)及び式(18)に適用することにより、右後輪11rrの通過予測位置pbrr(Xt2rr、Yt2rr)を演算する。
ECU30のCPU30a(以下、単に「CPU」と表記する。)は、図12にフローチャートにより示した制振制御ルーチンを所定時間が経過する毎に実行する。CPUは、車輪11のそれぞれについて、制振制御ルーチンを実行する。即ち、制振制御ルーチンの実行対象となる車輪11は、前述と同様に、「車輪11i」と表記される。
ステップ1202:CPUは、前述のように、車輪11iの現在位置paiを特定する。
ステップ1204:CPUは、第1演算方法に従って通過予測位置pbiを演算する。
ステップ1206:CPUは、ステップ1205にて取得されたばね下変位z1を用いて、前述のように目標制御力Fctiを演算する。
ステップ1207:CPUは、目標制御力Fctiを含む制御指令を、車輪11iに対応するアクティブアクチュエータ17iに送信する。
CPUは、ステップ1204にて、式(11)乃至式(18)を用いずに、通過予測位置pbiを演算してもよい。例えば、CPUは、速度Vsと方位角θから、速度Vsの大きさと進行方向とを表す速度ベクトルを演算する。CPUは、車輪11iの現在位置paiから速度ベクトルの方向に「Vs×tpi」だけ進んだ位置を、通過予測位置pbiとして演算してもよい。
CPUは、ステップ1204にて、特定車両情報として他の情報を更に用いて、通過予測位置pbiを演算してもよい。CPUは、第1演算方法の式(11)乃至(18)に対して、第1加速度ax、第2加速度ay、ヨーレートYr及び車体スリップ角βの少なくとも1つをパラメータとして加えた式に従って、通過予測位置pbiを演算してもよい。
CPUは、ステップ1205にて、通過予測位置pbiのばね下変位z1を以下のように取得してもよい。CPUは、通過予測位置pbiをサーバ61に送信する。サーバ61は、通過予測位置pbiに関連付けられているばね下変位(z1)63bを取得する。サーバ61は、ばね下変位(z1)63bをECU30に送信する。この場合、CPUがサーバ61と通信するので、当該通信において通信遅れ時間が生じる。従って、この構成において、CPUは、ステップ1203にて、通信遅れ時間を予測し、当該予測された通信遅れ時間を演算遅れ時間ta1に加えてもよい。
速度Vs及び車両10の進行方向は、GNSS信号以外の情報に基いて取得されてもよい。CPUは、各車輪11に設けられた図示しない車輪速度センサから速度Vsを演算してもよい。CPUは、前述したようにLiDAR及びカメラセンサ等を用いて特定した車両10の位置の履歴をRAM30cに一時的に記憶する。CPUは、当該位置の履歴から車両10の進行方向を演算してもよい。
次に、第2実施形態に係る制振制御装置20(以下、「第2装置」と称呼される場合がある。)の構成について説明する。上述のように、車両10の挙動(速度Vs及び進行方向等)が刻々と変化するので、状況によっては、通過予測位置pbiの信頼性が低下する場合がある。ここで、通過予測位置pbiの信頼性とは、通過予測位置pbiが、車輪11iが「現時点から先読み時間tpi後の時点」にて実際に通過する位置と一致する精度を意味する。
Fcti = β2i×z1・・・(51)
Fcti = β2i’×z1・・・(52)
ECU30のCPUは、図12に示したルーチンに代えて図13に示した制振制御ルーチンを実行する。図13のルーチンは、図12のルーチンにステップ1301乃至ステップ1306を追加したルーチンである。なお、図13に示したステップのうち図12に示したステップと同じ処理を行うステップには、図12にて使用した符号と同じ符号を付与して説明を省略する。
ステップ1304:CPUは、RAM30cに格納されている路面情報64から、ステップ1303にて演算された通過予測位置pbiでのばね下変位(z1)63bを取得する。
ステップ1305:CPUは、ステップ1303にて取得されたばね下変位z1を用いて、式(52)に従って、目標制御力Fctiを演算する。
CPUは、ステップ1305にて、先読み時間tpiに応じて、式(52)のゲインβ2i’を変化させてもよい。例えば、CPUは、先読み時間tpiが大きくなるほど、ゲインβ2i’が小さくなるように、ゲインβ2i’を設定してもよい。
CPUは、ステップ1303にて、第2演算方法乃至第5演算方法の何れかに従って、通過予測位置pbiを演算してもよい。この構成によれば、通過予測位置pbiの信頼性レベルが第2レベルである場合には、CPUは、第1演算方法よりも精度の高い演算方法に従って通過予測位置pbiを演算する。通過予測位置pbiと車輪11iが実際に通過する位置との間のずれが生じる可能性を低減できる。従って、ばね上71の振動が悪化する可能性を低減できる。この例において、CPUは、ステップ1305にて、式(51)に従って目標制御力Fctiを演算してもよい。
CPUは、ステップ1305にて、以下の式(53)に従って、目標制御力Fctiを演算してもよい。G1及びG2は、それぞれ、ゲインである。G1は「第1ゲイン」と称呼され、G2は「第2ゲイン」と称呼される。
Fcti = G1・Fct1 + G2・Fct2 ・・・(53)
Fct1 = β2i×z1 ・・・(54)
Fct2 = γ0×dz2 ・・・(55)
Fct2 = γ1×ddz2+γ2×dz2+γ3×z2+γ4×dz1+γ5×z1・・・(56)
Fct2 = γ0×dz2 + β3×z0 + β4×z1・・・(57)
第1条件及び第2条件は、通過予測位置pbiの信頼性レベルが推定できる限り、上記の例に限定されない。車両10が加速又は減速している場合、及び/又は、車両10が旋回している場合には、通過予測位置pbiと車輪11iが実際に通過する位置との間に比較的大きな誤差が生じ得る。即ち、このような場合、通過予測位置pbiの信頼性レベルが低下する。
(A1)アクセルペダル操作量APが第1アクセル操作量閾値AP1以下である。
(A2)ブレーキペダル操作量BPが第1ブレーキ操作量閾値BP1以下である。
(A3)操舵トルクTrの絶対値が第1操舵閾値Tr1以下である。
(B1)アクセルペダル操作量APが第2アクセル操作量閾値AP2以下である。第2アクセル操作量閾値AP2は、第1アクセル操作量閾値AP1よりも大きい。
(B2)ブレーキペダル操作量BPが第2ブレーキ操作量閾値BP2以下である。第2ブレーキ操作量閾値BP2は、第1ブレーキ操作量閾値BP1よりも大きい。
(B3)操舵トルクTrの絶対値が第2操舵閾値Tr2以下である。第2操舵閾値Tr2は、第1操舵閾値Tr1よりも大きい。
(A4)第1加速度axの絶対値が第1前後加速度閾値ax1以下である。
(A5)第2加速度ayの絶対値が第1横加速度閾値ay1以下である。
(A6)ヨーレートYrの絶対値が第1ヨーレート閾値Yr1以下である。
(B4)第1加速度axの絶対値が第2前後加速度閾値ax2以下である。第2前後加速度閾値ax2は、第1前後加速度閾値ax1よりも大きい。
(B5)第2加速度ayの絶対値が第2横加速度閾値ay2以下である。第2横加速度閾値ay2は、第1横加速度閾値ay1よりも大きい。
(B6)ヨーレートYrの絶対値が第2ヨーレート閾値Yr2以下である。第2ヨーレート閾値Yr2は、第1ヨーレート閾値Yr1よりも大きい。
通過予測位置pbiの信頼性レベルが、第1レベル及び第2レベルの2つのレベルのみを含んでもよい。この構成において、図13のルーチンにおいてステップ1302及びステップ1306が省略されてもよい。この場合、CPUは、ステップ1301にて「No」と判定したとき、ステップ1303乃至ステップ1305の処理を実行し、その後、ステップ1207の処理を実行する。
第1条件及び第2条件は、車輪11iの移動距離に関する条件であってもよい。車輪11が現時点から先読み時間tpi後の時点までに移動する距離が大きいと予測できる場合、通過予測位置pbiと車輪11iが実際に通過する位置との間に誤差が生じる可能性がある。
次に、第3実施形態に係る制振制御装置20(以下、「第3装置」と称呼される場合がある。)の構成について説明する。ECU30は、プレビュー制振制御に加えて、車両10が目標走行ラインに沿って走行するよう車両10の舵角を変更する操舵制御を実行するように構成されている。このような操舵制御として、車線維持制御及び車線変更支援制御等が挙げられる。
第3実施形態に係るCPUは、図12に示したルーチンに代えて図16に示した制振制御ルーチンを実行する。図16のルーチンは、図12のルーチンにステップ1601乃至ステップ1603を追加したルーチンである。なお、図16に示したステップのうち図12に示したステップと同じ処理を行うステップには、図12にて使用した符号と同じ符号を付与して説明を省略する。
ステップ1603:CPUは、車両10が目標走行ラインに沿って進行するとの前提にたって、車両10の進行方向として目標走行ラインを用いて、通過予測位置pbiを演算する(図15を参照。)。
CPUは、ステップ1603にて、以下のように通過予測位置pbiを演算してもよい。CPUは、目標走行ラインが延びる方向と基準線(方位の北方向に延びる線)との間の角度を、車両10の進行方向を表す方位角θ’として演算する。CPUは、目標走行ラインに基いて演算された方位角θ’を用いて、第1演算方法乃至第5演算方法の何れかに従って、通過予測位置pbiを演算する。
運転支援作動状態がオン状態である場合においても、ECU30は、位置情報取得装置49から取得した方位角θを用いて、通過予測位置pbiを演算してもよい。この構成において、ECU30は、前述のように、通過予測位置pbiの信頼性レベルを推定してもよい。ECU30は、信頼性レベルが第1レベルであるとき、位置情報取得装置49から取得した方位角θを用いて、通過予測位置pbiを演算する。
Claims (1)
- 車両のばね上を制振するための上下方向の制御力を、少なくとも1つの車輪と当該車輪の位置に対応する車体部位との間に発生するように構成された制御力発生装置を備える車両の制御方法であって、
前記車輪が将来通過する位置を予測するための時間であって、現時点と未来の時点との間の差の時間である先読み時間を決定するステップと、
前記車輪の現時点の位置、前記車両の速度、及び、前記車両の進行方向を少なくとも含む特定車両情報と、前記先読み時間と、を用いて、現時点から前記先読み時間が経過した時点にて前記車輪が通過すると予測される通過予測位置を求めるステップと、
路面の位置を表す位置情報及び前記位置情報により表される前記位置における路面の上下変位に関連する路面変位関連値が関連付けられたデータである路面情報から、前記通過予測位置における前記路面変位関連値を取得するステップと、
前記通過予測位置における前記路面変位関連値に基いて最終目標制御力を演算するステップと、
前記最終目標制御力に基いて前記制御力発生装置を制御するプレビュー制振制御を実行するステップと、
を含み、
前記車両が所定の目標走行ラインに沿って走行するように前記車両の舵角を変更する操舵制御を少なくとも含む運転支援制御を実行するステップを更に含み、
前記通過予測位置を求めるステップは、
前記運転支援制御の作動状態がオフ状態であるとき、前記車両に搭載された情報取得装置から、前記進行方向に関する情報を含む走行状態情報を取得し、当該走行状態情報を用いて前記通過予測位置を求めるステップと、
前記運転支援制御の作動状態がオン状態であるとき、前記進行方向として前記目標走行ラインを用いて、前記通過予測位置を求めるステップと、
を含む、
制御方法であって、
前記通過予測位置の信頼性のレベルを推定するステップを更に含み、
前記信頼性の前記レベルは、前記信頼性が高いと推定される第1レベル、及び、前記信頼性が前記第1レベルよりも低いと推定される第2レベルを少なくとも含み、
前記通過予測位置を求めるステップは、前記運転支援制御の前記作動状態が前記オン状態である場合において、
前記信頼性の前記レベルが前記第1レベルであるとき、前記走行状態情報を用いて前記通過予測位置を求めるステップと、
前記信頼性の前記レベルが前記第2レベルであるとき、前記目標走行ラインを用いて前記通過予測位置を求めるステップと、
を含む、
制御方法。
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