KR20220034194A - 차량 운동 제어 장치 - Google Patents

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KR20220034194A
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KR
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roll
vehicle
pitch
control
target
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KR1020227004472A
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Inventor
류스케 히라오
노부유키 이치마루
Original Assignee
히다치 아스테모 가부시키가이샤
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Abstract

차량은, 조타 시에 브레이크 액압 제어 장치 및 구동 장치로부터 제구동력을 발생시키는 것에 의해 GV 제어 및 M+ 제어가 행해진다. 컨트롤러는, 자세 추정부에서, M+ 제어의 모멘트 지령과 GV 제어의 전후 G 지령을 이용하여, 차량에 발생하는 피치·롤량(예측 피치레이트, 예측 롤레이트)을 추정(산출)한다. 컨트롤러는, 추정된 피치·롤량(예측 피치레이트, 예측 롤레이트)을 이용하여, 피치 제어부에 의한 피치량과 롤 억제부에 의한 롤량이 목표치에 근접하도록 감쇠력 가변 댐퍼의 감쇠력을 조정한다.

Description

차량 운동 제어 장치
본 개시는, 자동차 등의 차량에 이용되는 차량 운동 제어 장치에 관한 것이다.
예컨대, 특허문헌 1에는, 차량의 횡가가속도에 기초하여 산출되는 가감속 지령치에 기초하여 4륜 중의 좌우륜에 대략 동일한 구동력 또는 제동력을 발생시켜 가감속을 제어하는 GV 제어(G-Vectoring 제어)와, 횡가가속도에 기초하여 산출되는 차량 요우 모멘트 지령치에 기초하여 4륜 중의 좌우륜에 상이한 구동력 또는 제동력을 발생시켜 요우 모멘트를 제어하는 모멘트 제어(Moment+ 제어)를 행하는 차량이 기재되어 있다. 특허문헌 2에는, GV 제어(G-Vectoring 제어)의 지령에 의해 발생하는 차량의 피치 거동을 고려하여 감쇠력 가변 댐퍼를 제어하는 것에 의해, 롤 제어와 전방 하향 피치 지령을 양립시키는 차량 운동 제어 장치가 기재되어 있다.
특허문헌 1 : 일본특허공개 제2014-069766호 공보(일본특허 제5970322호 공보) 특허문헌 2 : 일본특허공개 제2013-071558호 공보(일본특허 제5809506호 공보)
특허문헌 2의 차량 운동 제어 장치는, 조타 시에 4륜 중의 좌우륜에 대략 동일한 구동력 또는 제동력을 발생시키는 GV 제어를 고려하여 감쇠력 가변 댐퍼를 제어한다. 그러나, 특허문헌 2의 차량 운동 제어 장치는, 조타 시에 좌우륜에 상이한 구동력 또는 제동력을 발생시키는 모멘트 제어를 고려하지 않는다. 이 때문에, 예컨대, 모멘트 제어를 행하는 차량에 특허문헌 2의 기술을 이용한 경우, 모멘트 제어에 기인하는 롤 모멘트에 의해, 롤 자세의 변화가 지나치게 커지거나 지나치게 작아질 가능성이 있다.
본 발명의 일실시형태의 목적은, 요우 모멘트를 제어하는 차량에서 롤 자세의 변화가 조장 또는 억제되는 것을 저감할 수 있는 차량 운동 제어 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 일실시형태는, 차량의 조타 시에 제구동력을 조정하는 제구동력 컨트롤러와, 상기 차량의 차체와 복수의 차륜 사이에 각각 개장(介裝)하여 설치되어, 상기 차체와 상기 각 차륜 사이의 힘을 조정 가능한 복수의 힘 발생 장치를 갖는 차량에 이용되고, 상기 각 힘 발생 장치의 힘을 조정하는 컨트롤부를 갖는 차량 운동 제어 장치로서, 상기 컨트롤부는, 상기 차체의 선회 상태로부터 목표가 되는 목표 롤량을 산출하고, 상기 차량의 횡가속도의 변화율과, 요우 모멘트를 발생시키는 요우 모멘트 지령치에 기초하여, 상기 차량에 발생하는 롤량을 추정하고, 그 추정한 롤량이 상기 목표 롤량에 근접하게 하는 지령치를 상기 힘 발생 장치에 출력한다.
본 발명의 일실시형태에 의하면, 요우 모멘트를 제어하는 차량에서 롤 자세의 변화가 조장 또는 억제되는 것을 저감할 수 있다.
도 1은 실시형태에 의한 차량 운동 제어 장치가 탑재된 4륜 자동차를 도시하는 사시도이다.
도 2는 제1 실시형태에 의한 차량 운동 제어 장치를 도시하는 제어 블록도이다.
도 3은 횡가속도(Gy)와 가감속 지령(Gx_GVC)과 모멘트 지령(M+)과 롤각과 피치각과 서스펜션 제어 지령(감쇠력 가변 댐퍼에 대한 감쇠력 지령)의 시간 변화의 일례를 도시하는 특성선도이다.
도 4는 제2 실시형태에 의한 차량 운동 제어 장치를 도시하는 제어 블록도이다.
이하, 실시형태에 의한 차량 운동 제어 장치를 4륜 자동차에 탑재한 경우를 예를 들어, 첨부 도면을 참조하여 설명한다.
도 1 내지 도 3은 제1 실시형태를 도시하고 있다. 도 1에 있어서, 차체(1)는 차량의 보디를 구성하고 있다. 차체(1)의 하측에는, 예컨대 좌, 우의 전륜(2)(차륜(2)이라고도 함)과 좌, 우의 후륜(3)(차륜(3)이라고도 함)이 설치되어 있다. 차량의 차체(1)와 복수의 차륜(2, 3) 사이에는, 복수의 감쇠력 조정식 쇼크 업소버(6, 9)가 각각 개장하여 설치되어 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 좌, 우의 전륜(2)측과 차체(1)의 사이에는, 전륜측의 서스펜션 장치(4, 4)가 개장하여 설치되어 있다. 각 서스펜션 장치(4)는, 좌, 우의 현가 스프링(5)(이하, 스프링(5)이라고 함)과, 각 스프링(5)과 병렬로 좌, 우의 전륜(2)측과 차체(1) 사이에 설치된 좌, 우의 감쇠력 조정식 쇼크 업소버(6)(이하, 감쇠력 가변 댐퍼(6)라고 함)로 구성되어 있다. 감쇠력 가변 댐퍼(6)는, 차체(1)와 각 차륜(2) 사이의 힘을 조정 가능한 힘 발생 장치를 구성하고 있다. 감쇠력 가변 댐퍼(6)는, 후술하는 컨트롤러(21)와 함께, 차량에 이용되는 서스펜션 제어 장치를 구성하고 있다.
한편, 좌, 우의 후륜(3)측과 차체(1)의 사이에는, 후륜측의 서스펜션 장치(7, 7)가 개장하여 설치되어 있다. 각 서스펜션 장치(7)는, 좌, 우의 현가 스프링(8)(이하, 스프링(8)이라고 함)과, 각 스프링(8)과 병렬로 좌, 우의 후륜(3)측과 차체(1) 사이에 설치된 좌, 우의 감쇠력 조정식 쇼크 업소버(9)(이하, 감쇠력 가변 댐퍼(9)라고 함)로 구성되어 있다. 감쇠력 가변 댐퍼(9)는, 차체(1)와 각 차륜(3) 사이의 힘을 조정 가능한 힘 발생 장치를 구성하고 있다. 감쇠력 가변 댐퍼(9)는, 후술하는 컨트롤러(21)와 함께, 차량에 이용되는 서스펜션 제어 장치를 구성하고 있다.
여기서, 각 서스펜션 장치(4, 7)의 감쇠력 가변 댐퍼(6, 9)는, 감쇠력 조정식의 유압 완충기를 이용하여 구성되어 있다. 감쇠력 가변 댐퍼(6, 9)에는, 그 감쇠력 특성을 하드한 특성(경특성)으로부터 소프트한 특성(연특성)으로 연속적으로 조정하기 위해, 감쇠력 조정 밸브, 비례 솔레노이드 등으로 이루어진 액츄에이터(도시하지 않음)가 부설되어 있다. 또, 감쇠력 조정용의 액츄에이터는, 감쇠력 특성을 반드시 연속적으로 변화시키는 구성일 필요는 없고, 2단계 또는 3단계 이상으로 단속적으로 조정하는 구성이어도 좋다. 또한, 감쇠력 가변 댐퍼(6, 9)는, 감쇠력을 전환할 수 있으면 되며, 예컨대, 공압 댐퍼 또는 전자 댐퍼(전동 댐퍼)이어도 좋다.
즉, 제1 실시형태에서는, 힘 발생 장치로서의 감쇠력 조정식 쇼크 업소버(감쇠력 가변 댐퍼(6, 9))를 구비한 세미 액티브 서스펜션을 예를 들어 설명하지만, 예컨대, ER 댐퍼(전기 점성 유체 댐퍼)를 구비한 세미 액티브 서스펜션, 공기 스프링(공압 액츄에이터)을 구비한 에어 서스펜션, 유압 액츄에이터를 구비한 유압 액티브 서스펜션, 유압 스태빌라이저 장치 등의 각종 실린더 장치(액츄에이터)를 이용하는 것도 가능하다. 또한, 직동식의 리니어 모터나 회전식의 모터 등의 전동 액츄에이터를 구비한 전자 서스펜션 장치나 전자식 스태빌라이저 장치를 이용하는 것도 가능하다. 요컨대, 힘 발생 장치는, 차체(1)와 차륜(2, 3) 사이에서 힘을 조정 가능한 장치라면, 각종 힘 발생 장치를 이용할 수 있다.
요우레이트 센서(11)는 차체(1)에 설치되어 있다. 요우레이트 센서(11)는, 예컨대 차량의 무게중심 둘레에 발생하는 자전 방향의 변화(요우레이트)를 검출하고, 그 검출 신호를 컨트롤러(21)에 출력한다. 조타각 센서(12)는 차체(1)에 설치되어 있다. 조타각 센서(12)는, 차량의 드라이버(운전자)가 선회 주행시 등에 스티어링 휠(핸들)을 조작할 때의 조타각을 검출하고, 그 검출 신호를 컨트롤러(21)에 출력한다. 차속 센서(13)는, 예컨대 차량의 주행 속도(차속)를 검출하고, 그 검출 신호를 컨트롤러(21)에 출력한다.
브레이크 액압 제어 장치(15)는 차체(1)에 탑재되어 있다. 브레이크 액압 제어 장치(15)는, 후술하는 컨트롤러(21)의 GVC 제어부(24), M+ 제어부(25), 목표 액압 산출부(26)(모두 도 2 참조) 등과 함께, 차량의 조타 시에 제동력을 발생시키는 제동력 제어 수단을 구성하고 있다. 브레이크 액압 제어 장치(15)는, 예컨대, 차량의 드라이버에 의한 브레이크 페달의 조작과 컨트롤러(21)로부터의 제어 신호(제동 신호)에 따라서 브레이크 액압을 발생시킴과 더불어, 이 브레이크 액압을 증가, 유지 또는 감소시키는 제어를 행한다.
각 전륜(2)측과 각 후륜(3)측에는, 디스크 브레이크 등으로 이루어진 휠 실린더(모두 도시하지 않음)가 설치되어 있다. 휠 실린더는, 브레이크 액압 제어 장치(15)에 의해 가변으로 제어된 브레이크 액압이 공급되면, 해당하는 차륜(각 전륜(2)과 각 후륜(3)의 어느 하나)에 제동력을 부여하는 것에 의해 차륜(2, 3)마다의 감속 제어를 실행한다. 브레이크 액압 제어 장치(15)는, 예컨대, 차륜(2, 3)마다의 휠 실린더에 브레이크 액압을 개별로 공급하는 ESC(액압 공급 장치)로 구성되어 있다.
또, 실시형태에서는, 차량에 제동력을 부여하는 브레이크 장치로서 유압으로 제동력을 발생시키는 액압 브레이크 장치를 예를 들고 있지만, 예컨대, 전동 모터에 의해 제동력을 발생시키는 전동 브레이크 장치를 이용해도 좋다. 이 경우, 브레이크 액압 제어 장치(15)는, 브레이크력 제어 장치가 되고, 목표 액압 산출부(26)는, 전동 모터의 제어 전류에 대응하는 목표 제동력을 구하는 목표 제동력 산출부가 된다.
구동 장치(16)(도 2에만 도시)는 차체(1)에 탑재되어 있다. 구동 장치(16)는, 후술하는 컨트롤러(21)의 GVC 제어부(24), 목표 구동력 산출부(27)(모두 도 2 참조) 등과 함께, 차량의 조타 시에 구동력을 발생시키는 구동력 제어 수단을 구성하고 있다. 구동 장치(16)는, 예컨대, 차량의 드라이버에 의한 액셀레이터 페달의 조작과 컨트롤러(21)로부터의 제어 신호(구동 신호)에 따라서 각 전륜(2)측에 구동력을 발생시키는 것에 의해 가속 제어를 실행한다. 구동 장치(16)는, 예컨대, 차량의 엔진, 주행용 전동 모터 등의 차륜을 구동시키는 원동기로 구성되어 있다. 실시형태에서는, 차량은, 예컨대, 전륜(2, 2)이 구동륜이 되는 전륜 구동 차량으로 하고 있다. 그리고, 브레이크 액압 제어 장치(15)와 구동 장치(16)는, 컨트롤러(21)와 함께, 차량의 조타 시에 제구동력(제동력과 구동력 중의 적어도 한쪽의 힘)을 발생시키는 제구동력 제어 수단(제동력 제어 수단 및/또는 구동력 제어 수단)을 구성하고 있다. 즉, 차량은, 제구동력 제어 수단(제동력 제어 수단과 구동력 제어 수단 중의 적어도 한쪽)을 갖고 있다. 또한, 컨트롤러(21)는, 차량의 조타 시에 제구동력(제동력과 구동력 중의 적어도 한쪽의 힘)을 조정하는 제구동력 컨트롤러(제동력 컨트롤러 및/또는 구동력 컨트롤러)를 구성하고 있다. 즉, 차량은, 제구동력 컨트롤러(제동력 컨트롤러와 구동력 컨트롤러 중의 적어도 한쪽)를 갖고 있다.
여기서, 브레이크 액압 제어 장치(15) 및 구동 장치(16)는, 후술하는 GVC 제어부(24)로부터의 전후 G 지령(즉, 차량의 횡가가속도에 기초하여 산출되는 가감속 지령치)에 기초하여, 4륜(전륜(2), 후륜(3)) 중의 좌우륜(2, 3)에 대략 동일한 구동력 또는 제동력을 발생시키는 것에 의해, 차량의 가감속을 제어하는 GV 제어(G-Vectoring 제어)가 행해진다. 또한, 브레이크 액압 제어 장치(15)는, 후술하는 M+ 제어부(25)로부터의 모멘트 지령(즉, 횡가가속도에 기초하여 산출되는 차량 요우 모멘트 억제 지령치)에 기초하여, 4륜(전륜(2), 후륜(3)) 중의 좌우륜(2, 3)에 상이한 구동력 또는 제동력을 발생시키는 것에 의해, 차량의 요우 모멘트를 제어하는 모멘트 제어(Moment+ 제어, M+ 제어, 요우 모멘트 제어)가 행해진다. 즉, 실시형태에서는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 차량이 선회할 때의 횡가속도의 변화에 따라서 GV 제어 및 모멘트 제어가 행해진다.
컨트롤러(21)는, 예컨대, 연산 처리 장치(CPU), 기억 장치(메모리) 등을 구비한 마이크로 컴퓨터를 포함하여 구성되어 있다. 컨트롤러(21)는, 브레이크 액압 제어 장치(15) 및 구동 장치(16)와 함께, 차량의 조타 시에 제구동력을 발생시키는 제구동력 제어 수단을 구성하고 있다. 컨트롤러(21)는, 차량의 조타 시에 제구동력을 조정하는 제구동력 컨트롤러에 상당한다. 또한, 컨트롤러(21)는, 각 감쇠력 가변 댐퍼(6, 9)의 힘을 조정하는 컨트롤부(감쇠력 조정 컨트롤부)를 갖는 차량 운동 제어 장치를 구성하고 있다. 컨트롤러(21)는, 차량의 횡가가속도에 기초하여 산출되는 전후 G 지령(가감속 지령치)에 의해 브레이크 액압 제어 장치(15) 및/또는 구동 장치(16)를 제어하는 것에 의해 GV 제어를 행한다. 즉, 컨트롤러(21)는, 차량의 횡가속도의 변화율(횡가가속도)에 기초하여 가감속 지령치(전후 G 지령)를 산출하고, 이 가감속 지령치에 의해 브레이크 액압 제어 장치(15) 및/또는 구동 장치(16)로 제구동력을 발생시키는 것에 의해, 차량에 가감속을 발생시킨다.
또한, 컨트롤러(21)는, 횡가가속도에 기초하여 산출되는 요우 모멘트 지령치에 의해 브레이크 액압 제어 장치(15)를 제어하는 것에 의해, 모멘트 제어를 행한다. 즉, 컨트롤러(21)는, 차량의 횡가속도의 변화율(횡가가속도)에 기초하여 요우 모멘트 지령치(모멘트 지령)를 산출하고, 이 요우 모멘트 지령치에 의해 브레이크 액압 제어 장치(15)로 제동력을 발생시키는 것에 의해, 차량에 요우 모멘트를 발생시킨다. 또, 차량에 탑재된 구동 장치(16)가 좌우륜에 상이한 구동력을 발생시키는 것이 가능한 전자 클러치 등의 구동력 배분 장치를 구비한 구성의 경우에는, 요우 모멘트 지령치에 의해 좌우륜에 상이한 구동력을 발생시키는 것에 의해, 차량에 요우 모멘트를 발생시켜도 좋다.
그런데, 전술한 특허문헌 2의 차량 운동 제어 장치는, 조타 시에 4륜 중의 좌우륜에 대략 동일한 구동력 또는 제동력을 발생시키는 GV 제어를 고려하여 감쇠력 가변 댐퍼를 제어한다. 그러나, 특허문헌 2의 차량 운동 제어 장치는, 조타 시에 좌우륜에 상이한 구동력 또는 제동력을 발생시키는 모멘트 제어를 고려하지 않는다. 이 때문에, 예컨대, 모멘트 제어를 행하는 차량, 또는, 모멘트 제어 및 GV 제어를 행하는 차량에, 특허문헌 2의 기술을 이용한 경우, 모멘트 제어에 기인하여 차량에 발생하는 롤 모멘트에 의해, 롤 자세의 변화가 지나치게 커지거나 지나치게 작아질 가능성이 있다. 이것에 의해, 차량의 자세 변화가 커져, 드라이버, 탑승자에게 위화감을 줄 가능성이 있다.
즉, 모멘트 제어는, 좌우륜에 상이한 구동력 또는 제동력을 발생시키는(예컨대, 편륜에 구동력 또는 제동력을 발생시키는) 것에 의해 차량의 요우 모멘트를 제어한다. 그러나, 이 모멘트 제어에 기인하는 롤 모멘트에 의해 롤이 불필요하게 조장 또는 억제되는 경우가 있다. 따라서, 실시형태에서는, 모멘트 제어에 따라서 힘 발생 장치(감쇠력 가변 댐퍼(6, 9))의 힘을 독립적으로 조정한다. 보다 구체적으로는, 실시형태에서는, 모멘트 제어와 GV 제어의 제어 지령에 따른 FF 제어에 의해 값에 따라서 서스펜션 제어 지령을 4륜 독립으로 증감한다. 이것에 의해, 모멘트 제어에 의한 롤의 조장 또는 억제를 상쇄하고, 일관된 차량 운동으로 함으로써 조종 안정성을 향상시킬 수 있도록 하고 있다.
이 때문에, 도 2에 도시하는 바와 같이, 컨트롤러(21)는, 입력측이 요우레이트 센서(11), 조타각 센서(12) 및 차속 센서(13)에 접속되고, 출력측이 감쇠력 가변 댐퍼(6, 9)(의 액츄에이터), 브레이크 액압 제어 장치(15) 및 구동 장치(16)에 접속되어 있다. 컨트롤러(21)는, 횡가속도·요우레이트 추정부(22), 미분부(23), GVC 제어부(24), M+ 제어부(25), 목표 액압 산출부(26), 목표 구동력 산출부(27), 자세 추정부(28), 피치 제어부(29), 롤 억제부(30), 한계 영역 판정부(31), 상대 속도 추정부(32), 가산부(33), 감쇠력 맵부(34)를 구비하고 있다.
컨트롤러(21)의 횡가속도·요우레이트 추정부(22)에는, 조타각 센서(12)로부터 조타각이 입력되고, 차속 센서(13)로부터 차속이 입력된다. 횡가속도·요우레이트 추정부(22)는, 조타각 센서(12)에서 검출한 조타각의 신호와 차속 센서(13)에서 검출한 차속의 신호에 기초하여, 횡가속도 및 요우레이트를 추정(산출)한다. 횡가속도·요우레이트 추정부(22)는, 예컨대, 조타각과 차속으로부터 차량 모델을 이용하여 횡가속도 및 요우레이트를 추정한다. 횡가속도·요우레이트 추정부(22)는, 추정한 횡가속도를 미분부(23) 및 피치 제어부(29)에 출력하고, 추정한 요우레이트를 한계 영역 판정부(31)에 출력한다. 횡가속도·요우레이트 추정부(22)는 필터부를 구비하고 있다. 필터부는, 횡가속도와 요우레이트에 대하여, 동적 특성을 재현하기 위한 필터 처리를 각각 행한다. 즉, 조타각과 차속으로부터 차량 모델을 이용하여 추정된 추정 횡가속도와 요우레이트는, 핸들이 조타되고 나서 실제로 차체(1)에 횡가속도와 요우레이트가 각각 발생할 때까지의 동적 특성을 무시한 신호가 된다. 이 때문에, 횡가속도·요우레이트 추정부(22)의 필터부는, 동적 특성을 근사한 LPF(로우패스 필터)에 의해 다이나믹스를 재현한다.
미분부(23)는, 횡가속도·요우레이트 추정부(22)로부터 횡가속도가 입력된다. 미분부(23)는, 횡가속도·요우레이트 추정부(22)에서 추정된 횡가속도를 미분하는 것에 의해 횡가가속도(저크)를 산출한다. 즉, 미분부(23)는, 「차량 모델」과 「차량 다이나믹스를 고려하기 위한 LPF」에 의해 횡가속도·요우레이트 추정부(22)에서 산출된 추정 횡가속도를 미분하고, 횡가가속도를 산출한다. 미분부(23)에서 산출된 횡가가속도는, 상대 속도 추정부(32), 롤 억제부(30), GVC 제어부(24) 및 M+ 제어부(25)에 출력된다.
GV 제어(G-Vectoring 제어)를 행하기 위한 GVC 제어부(24)는, 차량의 횡가가속도에 따라서 차량의 감속도를 제어한다. 즉, GVC 제어부(24)는, 미분부(23)에서 산출된 횡가가속도에 기초하여, 차량의 좌우륜(2, 3)에서 발생시켜야 하는 구동력 또는 제동력의 지령인 전후 G 지령 Gx_GVC(가감속 지령 Gx_GVC라고도 함)를 산출한다. 이 경우, 도 3에 도시하는 바와 같이, GV 제어에서는, 횡가속도(Gy)가 증가하는 핸들을 꺾었을 때에, 좌우륜(2, 3)에 동일한 제동력을 발생시킨다. 도 3에서는, 제동력 또는 구동력을 차륜(2, 3)에 검은색 화살표를 부여하여 도시하고 있다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 핸들을 꺾었을 때에는, 좌우의 전후륜(2, 3)에 가감속 지령 Gx_GVC(마이너스의 가속도 지령)에 따른 제동력이 부여된다. 또한, GV 제어에서는, 횡가속도(Gy)가 감소하는 핸들을 복귀시킬 때에 좌우륜(2, 3)에 동일한 구동력을 발생시킨다. 즉, 핸들을 복귀시킬 때에는, 좌우의 전륜(2, 2)에 가감속 지령 Gx_GVC(플러스의 가속도 지령)에 따른 구동력이 부여된다.
GVC 제어부(24)는, 예컨대, 필터부 및 게인 승산(乘算)부를 포함하여 구성되어 있다. GVC 제어부(24)는, 필터부에서 횡가가속도를 LPF 처리하고, 게인 승산부에서 게인을 곱함으로써, 목표 전후 가속도(가감속 지령 Gx_GVC)로 한다. 즉, GVC 제어부(24)의 필터부에서는, 미분부(23)에서 산출된 횡가가속도에 로우패스 필터 「LPF」를 이용한 필터 처리를 행한다. GVC 제어부(24)의 게인 승산부에서는, 필터 처리된 횡가가속도에 대하여 게인(-Cxy)을 곱하는 것에 의해, 전후 G 지령(가감속 지령)이 되는 목표 전후 가속도(Gx_GVC)를 구한다. 목표 전후 가속도(Gx_GVC)는, 예컨대 하기의 수식 1 로 표시된다.
[수식 1]
Figure pct00001
Figure pct00002
: 횡가가속도
목표 전후 가속도인 전후 G 지령은, GVC 제어부(24)로부터 자세 추정부(28)에 출력된다. 또한, 전후 G 지령은, GVC 제어부(24)로부터 목표 액압 산출부(26) 또는 목표 구동력 산출부(27)에 출력된다. 이 경우, 예컨대, 전후 G 지령이 마이너스의 값(마이너스의 목표 전후 가속도)인 감속 지령이면, 이 감속 지령은, GVC 제어부(24)로부터 목표 액압 산출부(26)에 출력된다. 전후 G 지령이 플러스의 값(플러스의 목표 전후 가속도)인 가속 지령이면, 이 가속 지령은, GVC 제어부(24)로부터 목표 구동력 산출부(27)에 출력된다.
목표 액압 산출부(26)는, GVC 제어부(24)로부터 출력되는 전후 G 지령(감속 지령)에 기초하여 목표로 해야 할 액압치(목표 액압치)를 산출하고, 브레이크 액압 제어 장치(15)에 출력한다. 즉, 목표 액압 산출부(26)는, 전후 G 지령(목표 전후 가속도)으로부터 목표의 액압을 산출하고, 브레이크 액압 제어 장치(15)에 의해 액압을 발생시킨다. 브레이크 액압 제어 장치(15)는, 목표 액압 산출부(26)에서 산출된 목표 액압치에 대응한 액압을 발생시킨다. 한편, 목표 구동력 산출부(27)는, GVC 제어부(24)로부터 출력되는 전후 G 지령(가속 지령)에 기초하여 목표로 해야 할 구동력(목표 구동력)을 산출하고, 구동 장치(16)에 출력한다. 즉, 목표 구동력 산출부(27)는, 전후 G 지령(목표 전후 가속도)으로부터 목표의 구동력을 산출하고, 구동 장치(16)에 의해 구동력을 발생시킨다. 구동 장치(16)는, 목표 구동력 산출부(27)에서 산출된 목표 구동력에 대응한 구동력을 발생시킨다. GVC 제어부(24), 목표 액압 산출부(26) 및 목표 구동력 산출부(27)는, 브레이크 액압 제어 장치(15)에 출력해야 할 목표 액압 및 구동 장치(16)에 출력해야 할 구동력의 산출을 행하는 것에 의해, 횡가속도와 전후가속도가 연성한 GV 제어를 실현한다.
모멘트 제어(Moment+ 제어)를 행하기 위한 M+ 제어부(25)는, 차량의 횡가가속도에 따라서 차량의 요우 모멘트를 제어한다. 즉, M+ 제어부(25)는, 미분부(23)에서 산출된 횡가가속도에 기초하여, 차량에서 발생시켜야 하는 요우 모멘트의 지령이 되는 모멘트 지령 M+을 산출한다. 이 경우, 도 3에 도시하는 바와 같이, 모멘트 제어에서는, 횡가속도(Gy)가 증가하는 핸들을 꺾었을 때에, 좌우륜(2, 3)에 상이한 제동력(예컨대, 편륜(2, 3)에만 제동력)을 발생시키는 것에 의해, 차량 선회 방향의 요우 모멘트 M+(플러스의 요우 모멘트)를 발생시킨다. 즉, 핸들을 꺾었을 때에는, 횡가가속도에 따라서 선회 외측의 차륜에 비교하여 선회 내측의 차륜에 대한 제동력을 증가시킨다(좌측의 차륜(2, 3)에만 제동력을 발생시킨다). 또한, 모멘트 제어에서는, 횡가속도(Gy)가 감소하는 핸들을 복귀시킬 때에, 좌우륜(2, 3)에 상이한 제동력(예컨대, 편륜(2, 3)에만 제동력)을 발생시키는 것에 의해, 차량 선회 방향과는 역방향의 요우 모멘트 M+(마이너스의 요우 모멘트)를 발생시킨다. 즉, 핸들을 복귀시킬 때에는, 횡가가속도에 따라서 선회 내측의 차륜에 비교하여 선회 외측의 차륜에 대한 제동력을 증가시킨다(우측의 차륜(2, 3)에만 제동력을 발생시킨다).
M+ 제어부(25)는, 예컨대, 필터부 및 게인 승산부를 포함하여 구성되어 있다. M+ 제어부(25)는, 필터부에서 횡가가속도를 LPF 처리하고, 게인 승산부에서 게인을 곱함으로써 모멘트 지령 M+로 한다. 즉, M+ 제어부(25)의 필터부에서는, 미분부(23)에서 산출된 횡가가속도에 로우패스 필터 「LPF」를 이용한 필터 처리를 행한다. M+ 제어부(25)의 게인 승산부에서는, 필터 처리된 횡가가속도에 대하여 게인(Cm)을 곱하는 것에 의해, 모멘트 지령(M+)을 구한다. 모멘트 지령(M+)은, 하기의 수식 2로 표시된다.
[수식 2]
Figure pct00003
Figure pct00004
: 횡가가속도
모멘트 지령은, M+ 제어부(25)로부터 자세 추정부(28)에 출력된다. 또한, 모멘트 지령은, M+ 제어부(25)로부터 목표 액압 산출부(26)에 출력된다. 목표 액압 산출부(26)는, M+ 제어부(25)로부터 출력되는 모멘트 지령에 기초하여 목표로 해야 할 액압치(목표 액압치)를 산출하고, 브레이크 액압 제어 장치(15)에 출력한다. 즉, 목표 액압 산출부(26)는, 산출한 모멘트 지령으로부터 목표의 액압을 산출하고, 브레이크 액압 제어 장치(15)에 의해 액압을 발생시킨다. 브레이크 액압 제어 장치(15)는, 목표 액압 산출부(26)에서 산출된 목표 액압치에 대응한 액압을 발생시킨다. M+ 제어부(25) 및 목표 액압 산출부(26)는, 브레이크 액압 제어 장치(15)에 출력해야 할 목표 액압의 산출을 행하는 것에 의해, 횡가속도와 요우 모멘트가 연성한 모멘트 제어를 실현한다. 실시형태에서는, 목표 액압 산출부(26)는, GVC 제어부(24)로부터의 전후 G 지령과 M+ 제어부(25)로부터의 모멘트 지령에 기초하여, 목표로 해야 할 액압치(목표 액압치)를 산출하고, 브레이크 액압 제어 장치(15)에 출력한다.
자세 추정부(28)에는, GVC 제어부(24)로부터 출력된 전후 G 지령과 M+ 제어부(25)로부터 출력된 모멘트 지령이 입력된다. 자세 추정부(28)는, 모멘트 지령(요우 모멘트 지령치)을 이용하여, 차량에 발생하는 피치·롤량을 추정한다. 실시형태에서는, 자세 추정부(28)는, 「전후 G 지령」과 「모멘트 지령」이라는 양쪽을 이용하여 차량에 발생하는 피치·롤량을 추정한다. 즉, 자세 추정부(28)는, 「GVC 제어부(24)로부터 출력되는 전후 G 지령」과 「M+ 제어부(25)로부터 출력되는 모멘트 지령」에 기초하여 차량의 자세를 추정한다. 이 경우, 자세 추정부(28)는, 차량의 자세(차량에 발생하는 피치·롤량)로서, 피치레이트와 롤레이트를 추정한다.
구체적으로는, 자세 추정부(28)는, 전후가속도, 즉, 「GVC 제어부(24)의 전후 G 지령인 전후가속도」와 「M+ 제어부(25)의 모멘트 지령으로부터 추정되는 전후가속도」로부터, 차체(1)에 발생하는 피치레이트를 추정한다. 이것에 의해, 전후 G 지령뿐만 아니라 요우 모멘트 지령치도 이용하여, 차량에 발생하는 피치량(피치 상태)에 상당하는 피치레이트를 추정한다. 이 경우, 피치레이트는, 예컨대 다음과 같이 추정한다. 즉, 전후가속도에 대하여, 피치각/전후가속도 게인을 곱하고, 또한, 동적 특성을 근사한 LPF 처리를 행함으로써 다이나믹스를 재현하는 것에 의해, 전후가속도로부터 피치각을 산출한다. 그리고, 이 산출된 피치각을 미분하는 것에 의해 피치레이트를 산출(추정)한다.
또한, 자세 추정부(28)는, 요우 모멘트 지령치, 즉, M+ 제어부(25)의 모멘트 지령으로부터, 차체(1)에 발생하는 롤레이트에 관해서도 추정한다. 이것에 의해, 요우 모멘트 지령치를 이용하여, 차량에 발생하는 롤량(롤 상태)에 상당하는 롤레이트를 추정한다. 이 경우, 롤레이트는, 예컨대, 모멘트 지령으로부터 추정되는 롤 모멘트로부터 롤각을 산출하고, 이 롤각을 미분하는 것에 의해 산출한다. 또한, 필요에 따라서 LPF 처리를 행한다. 자세 추정부(28)에서 산출된 피치레이트(추정 피치레이트)는 피치 제어부(29)에 출력된다. 자세 추정부(28)에서 산출된 롤레이트(추정 롤레이트)는 롤 억제부(30)에 출력된다.
피치 제어부(29)에는, 횡가속도·요우레이트 추정부(22)로부터 출력된 횡가속도(추정 횡가속도)와, 자세 추정부(28)로부터 출력된 피치레이트(추정 피치레이트)와, 한계 영역 판정부(31)로부터 출력된 피치 제어용 무게 계수가 입력된다. 피치 제어부(29)는, 차체의 선회 상태로부터 목표가 되는 목표 피치량(구체적으로는 피치레이트)을 산출(취득)하는 목표 피치량 산출 수단(목표 피치 상태 산출 수단)을 구성하고 있다. 피치 제어부(29)는, 자세 추정부(28)에서 산출된 피치레이트(추정 피치레이트)가 입력되는 것에 의해, GV 제어 및 모멘트 제어를 행하는 차량에 있어서도, 피치 제어부(29)에 의한 피치량(목표 피치레이트)이 목표치에 근접하도록 감쇠력 가변 댐퍼(6, 9)의 힘을 조정한다. 이 때문에, 피치 제어부(29)는, 횡가속도로부터 롤각을 추정하고, 이 추정된 롤각의 절대치에 게인을 곱하고, 미분하는 것에 의해, 목표 피치레이트를 산출한다. 그리고, 피치 제어부(29)는, 횡가속도로부터 산출한 목표 피치레이트와 자세 추정부(28)에서 추정한 피치레이트(예측 피치레이트)의 차분을 산출하고, 산출한 피치레이트 차로부터 FF 제어에 의해, 피치 방향의 다이나믹스를 고려한 다음, 목표 피치레이트가 되도록 각 바퀴의 목표 감쇠력을 산출한다. 이것에 의해, 컨트롤러(21)는, 차량에 발생하는 피치량을 추정하고, 그 추정한 피치량이 목표 피치량에 근접하게 하는 지령치를 감쇠력 가변 댐퍼(6, 9)에 출력할 수 있도록 하고 있다. 또한, 피치 제어부(29)는, 산출된 목표 감쇠력에 한계 영역 판정부(31)로부터 출력된 피치 제어용 무게 계수를 곱하는 것에 의해 목표 감쇠력에 대한 가중을 행하고, 무게 계수가 곱해진 목표 감쇠력을 가산부(33)에 출력한다.
여기서, 피치 제어부(29)는, 목표 피치레이트보다 GVC 제어부(24)의 전후가속도(전후 G 지령)에 의해 발생하는 예측 피치레이트가 큰 경우에는, 피치를 작게 하는 것이 목표가 된다. 따라서, 목표 피치레이트와 예측 피치레이트의 절대치의 차를 산출하여, 그 값이 플러스인 경우에는 목표 피치레이트가 크기 때문에, 피치 다이나믹스를 고려한 피치를 발생시키는 제어항을 살려 피치를 발생시킨다. 반대로 목표 피치레이트와 예측 피치레이트의 절대치의 차를 산출하여, 그 값이 마이너스인 경우에는 예측 피치레이트가 크기 때문에, 피치를 억제시키는 제어항을 살려 피치를 억제한다.
롤 억제부(30)에는, 미분부(23)로부터 출력된 횡가가속도와, 자세 추정부(28)로부터 출력된 롤레이트(추정 롤레이트)와, 한계 영역 판정부(31)로부터 출력된 롤 억제용 무게 계수가 입력된다. 롤 억제부(30)는, 차체의 선회 상태로부터 목표가 되는 목표 롤량(구체적으로는 롤레이트)을 산출(취득)하는 목표 롤량 산출 수단(목표 롤 상태 산출 수단)을 구성하고 있다. 롤 억제부(30)는, 자세 추정부(28)에서 산출된 롤레이트(추정 롤레이트)가 입력되는 것에 의해, GV 제어 및 모멘트 제어를 행하는 차량에 있어서도, 롤 억제부(30)에 의한 롤량(목표 롤레이트)이 목표치에 근접하도록 감쇠력 가변 댐퍼(6, 9)의 힘을 조정한다. 이 때문에, 롤 억제부(30)는, 미분부(23)에서 산출된 횡가가속도에 기초하여 롤레이트를 산출하고, 산출된 롤레이트에 대하여 게인을 곱하는 것에 의해, 롤을 억제하도록 목표 감쇠력을 산출한다.
즉, 롤 억제부(30)에서는, 롤 억제 제어를 행하기 위해 각 바퀴측의 감쇠력 가변 댐퍼(6, 9)에서 발생시켜야 하는 힘(감쇠력)이 되는 목표 감쇠력을 산출한다. 이 경우, 롤 억제부(30)는, 횡가가속도에 따라서 롤을 억제하도록 목표 감쇠력을 산출한다. 이 때, 롤 억제부(30)는, 예컨대, 횡가가속도로부터 산출한 목표 롤레이트와 자세 추정부(28)에서 추정한 롤레이트(예측 롤레이트)의 차분을 산출하고, 산출한 롤레이트 차로부터 목표 롤레이트가 되도록 각 바퀴의 목표 감쇠력을 산출한다. 이것에 의해, 컨트롤러(21)는, 횡가가속도와 요우 모멘트 지령치에 기초하여 차량에 발생하는 롤량을 추정하고, 그 추정한 롤량이 목표 롤량에 근접하게 하는 지령치를 감쇠력 가변 댐퍼(6, 9)에 출력할 수 있도록 하고 있다. 또한, 롤 억제부(30)는, 산출된 목표 감쇠력에 한계 영역 판정부(31)로부터 출력된 롤 억제용 무게 계수를 곱하는 것에 의해 목표 감쇠력에 대한 가중을 행하고, 무게 계수가 곱해진 목표 감쇠력을 가산부(33)에 출력한다.
여기서, 롤에 관해서는 모멘트 제어의 차량에 미치는 영향이 핸들을 꺾을 때와 복귀시킬 때에 상이하다. 이 때문에, 모멘트 제어의 지령치인 모멘트 지령에 따라서, 핸들을 꺾을 때에는 롤 제어 지령(목표 감쇠력)을 증가시키고, 핸들을 복귀시킬 때에는 롤 제어 지령(목표 감쇠력)을 감소시키는 것에 의해, 조타에 따른 일관된 롤 거동을 확보할 수 있도록 한다. 즉, 롤 억제부(30)는, M+ 제어부(25)의 모멘트 지령으로부터 자세 추정부(28)에서 추정한 롤레이트(예측 롤레이트)를 이용하여 모멘트 지령에 따른 롤 억제 제어를 행한다. 이 경우, 롤 억제부(30)는, 조타 시에 핸들을 꺾을 때에 롤 제어 지령(목표 감쇠력)을 증가시키고, 조타 시에 핸들을 복귀시킬 때에 롤 제어 지령(목표 감쇠력)을 감소시킨다.
한계 영역 판정부(31)에는, 요우레이트 센서(11)에서 검출된 요우레이트(실제 요우레이트)와 횡가속도·요우레이트 추정부(22)에서 산출된 추정 요우레이트가 입력된다. 한계 영역 판정부(31)는, 차량 주행시의 타이어의 접지력(그립력)이 상용 영역(선형 영역)으로부터의 한계 영역(비선형 영역)에 도달했는지 아닌지를 판정하고, 그 판정 결과에 따른 무게 계수, 즉, 차량의 자세의 제어량(목표 감쇠력)을 조정하기 위한 무게 계수를 출력한다. 이 경우, 한계 영역 판정부(31)는, 요우레이트 차에 따라서 롤 억제와 피치 제어의 제어량을 조정한다. 즉, 한계 영역 판정부(31)는, 횡가속도·요우레이트 추정부(22)에서 추정됨과 더불어 이 횡가속도·요우레이트 추정부(22)로부터 출력된 요우레이트(추정 요우레이트)와 요우레이트 센서(11)에서 검출한 실제 요우레이트의 차가 되는 요우레이트 차를 연산한다.
한계 영역 판정부(31)는, 요우레이트 차에 기초하여 롤 억제의 제어량을 조정하기 위한 롤 억제용 무게 계수와 피치 제어의 제어량을 조정하기 위한 피치 제어용 무게 계수를 산출한다. 한계 영역 판정부(31)는, 롤 억제용 무게 계수를 롤 억제부에 출력하고, 피치 제어용 무게 계수를 피치 제어부에 출력한다. 이것에 의해, 컨트롤러(21)는, 차량의 요우레이트의 추정치와 검출치의 차인 요우레이트 차에 기초하여 감쇠력 가변 댐퍼(6, 9)의 힘을 조정한다. 즉, 컨트롤러(21)는, 차량의 요우레이트의 추정치와 검출치의 차인 요우레이트 차에 기초하여, 힘 발생 장치가 되는 감쇠력 가변 댐퍼(6, 9)에 지령치를 출력한다. 이 경우, 한계 영역 판정부(31)는, 예컨대, 요우레이트 차가 커졌을 때에는, 차량 주행시의 타이어가 한계 영역에 가까운 상태에 있다고 판단하여, 이 경우에는 롤 억제부(30)측에서의 제어에 무게를 부여하도록 롤 억제용 무게 계수를 크게 하고, 피치 제어부(29)측에서의 제어를 상대적으로 작게 하기 위해, 피치 제어용 무게 계수를 「0」 또는 「0」에 근접하도록 작게 한다.
상대 속도 추정부(32)에는, 미분부(23)로부터 횡가가속도가 입력된다. 상대 속도 추정부(32)는, 미분부(23)에서 산출된 횡가가속도에 기초하여 각 바퀴의 감쇠력 가변 댐퍼(6, 9)에서의 상, 하 방향의 신축 속도(스트로크 속도)를 상대 속도로서 추정(산출)한다. 즉, 상대 속도 추정부(32)에서는, 횡가가속도로부터 산출한 롤레이트와 차량 제원으로부터, 기하학적 관계를 이용하여 각 바퀴의 상대 속도를 추정한다. 상대 속도 추정부(32)에서 추정된 상대 속도는 감쇠력 맵부(34)에 입력된다.
가산부(33)에는, 롤 억제부(30)로부터 출력된 목표 감쇠력과 피치 제어부(29)로부터 출력된 목표 감쇠력이 입력된다. 가산부(33)는, 롤 억제부(30)에서 산출된 롤 억제 제어량에 상당하는 감쇠력과 피치 제어부(29)에서 산출된 피치 제어량에 상당하는 감쇠력을 합하여, 이것을 각 바퀴의 목표 감쇠력으로서 감쇠력 맵부(34)에 출력한다.
감쇠력 맵부(34)에는, 상대 속도 추정부(32)로부터 출력된 상대 속도와 가산부(33)로부터 출력된 목표 감쇠력이 입력된다. 감쇠력 맵부(34)는, 목표 감쇠력과 추정된 상대 속도로부터, 미리 기억해 둔 감쇠력 특성의 맵(감쇠력과 지령 전류치와 상대 속도의 관계)으로부터 지령 전류치를 산출한다. 감쇠력 맵부(34)는, 산출한 지령 전류치를 도시하지 않은 전류 드라이버에 출력하고, 전류 드라이버를 통해 지령 전류치에 대응하는 전류를 감쇠력 가변 댐퍼(6, 9)에 공급한다. 이것에 의해, 감쇠력 가변 댐퍼(6, 9)의 감쇠력을 가변으로 조정한다.
이와 같이, 제1 실시형태에서는, 컨트롤러(21)의 자세 추정부(28)는, 「차량의 횡가속도의 변화율(횡가가속도)에 기초하여 차량에 요우 모멘트를 발생시키는 요우 모멘트 지령치(모멘트 지령)」 및/또는 「차량의 횡가속도의 변화율(횡가가속도)에 기초하여 차량에 가감속을 발생시키는 가감속 지령치(전후 G 지령)」를 이용하여, 차량에 발생하는 피치·롤량(예측 피치레이트, 예측 롤레이트)을 추정(산출)한다. 그리고, 컨트롤러(21)의 피치 제어부(29) 및 롤 억제부(30)에서는, 자세 추정부(28)에서 추정된 피치·롤량(예측 피치레이트, 예측 롤레이트)을 이용하여, 피치 제어부(29)에 의한 피치량과 롤 억제부(30)에 의한 롤량이 목표치에 근접하도록 감쇠력 가변 댐퍼(6, 9)의 감쇠력을 조정한다. 이 경우, 컨트롤러(21)는, 요우 모멘트 지령에 따라서, 조타 시에 핸들을 꺾을 때에 롤 제어 지령(목표 감쇠력)을 증가시키고, 조타 시에 핸들을 복귀시킬 때에 롤 제어 지령(목표 감쇠력)을 감소시킨다. 또, 모멘트 제어의 차량에 미치는 영향이 큰 롤량만이 목표치에 근접하도록 감쇠력 가변 댐퍼(6, 9)의 감쇠력을 조정해도 좋다. 바꿔 말하면, 차량에 발생하는 롤량을 추정하여, 목표 롤량 산출 수단으로서의 롤 억제부(30)의 롤량이 목표치에 근접하도록 하기만 해도 좋다. 즉, 피치 제어부(29)의 지령치를 감쇠력 맵부(34)에 입력하지 않아도 좋다.
이와 같이, 제1 실시형태에서는, 컨트롤러(21)는, 차체의 선회 상태로부터 목표가 되는 목표 롤량을 산출한다. 그리고, 컨트롤러(21)는, 차량의 횡가속도의 변화율과, 요우 모멘트를 발생시키는 요우 모멘트 지령치에 기초하여, 차량에 발생하는 롤량을 추정하고, 그 추정한 롤량이 목표 롤량에 근접하게 하는 지령치를, 힘 발생 장치가 되는 감쇠력 가변 댐퍼(6, 9)에 출력한다. 또한, 컨트롤러(21)는, 차체의 선회 상태로부터 목표가 되는 목표 피치량을 산출한다. 그리고, 컨트롤러(21)는, 차량에 발생하는 피치량을 추정하고, 그 추정한 피치량이 목표 피치량에 근접하게 하는 지령치를, 힘 발생 장치가 되는 감쇠력 가변 댐퍼(6, 9)에 출력한다. 이 경우, 컨트롤러(21)는, 차량의 횡가속도의 변화율에 기초하여, 가감속을 발생시키는 가감속 지령치와 요우 모멘트 지령치를 이용하여, 차량에 발생하는 피치·롤량을 추정하고, 그 추정한 피치·롤량이 목표 피치량과 목표 롤량에 근접하게 하는 지령치를, 힘 발생 장치가 되는 감쇠력 가변 댐퍼(6, 9)에 출력한다.
제1 실시형태에 의한 차량 운동 제어 장치는, 전술한 바와 같은 구성을 갖는 것이며, 다음으로, 컨트롤러(21)에 의한 차체(1)의 자세 제어 처리에 관해 설명한다.
우선, 미분부(23)는, 횡가속도·요우레이트 추정부(22)에서 차량 모델과 차량 다이나믹스를 고려하기 위한 LPF(로우패스 필터)에 의해 산출한 추정 횡가속도를 미분하여 횡가가속도를 산출한다. GVC 제어부(24)는, 횡가가속도를 LPF 처리하고, 게인을 곱함으로써 전후 G 지령인 목표 전후 가속도를 산출한다. 목표 액압 산출부(26)는, GVC 제어부(24)에서 산출한 전후 G 지령(목표 전후 가속도)으로부터 목표의 액압을 산출하고, 브레이크 액압 제어 장치(15)에 의해 각 차륜측의 휠 실린더(디스크 브레이크)에 액압을 발생시킨다. 또한, 목표 구동력 산출부(27)는, GVC 제어부(24)에서 산출한 전후 G 지령(목표 전후 가속도)으로부터 목표의 구동력을 산출하고, 구동 장치(16)에 의해 각 차륜(좌, 우의 전륜(2, 2))에 구동력을 부여한다. 이와 같이 제어함으로써 횡가속도와 전후가속도가 연성한 GV 제어를 실현할 수 있다. 한편, M+ 제어부(25)는, 횡가가속도를 LPF 처리하고, 게인을 곱함으로써 모멘트 지령(요우 모멘트 지령)을 산출한다. 목표 액압 산출부(26)는, M+ 제어부(25)에서 산출한 모멘트 지령으로부터 목표의 액압을 산출하고, 브레이크 액압 제어 장치(15)에 의해 각 차륜측의 휠 실린더(디스크 브레이크)에 액압을 발생시킨다. 이와 같이 제어함으로써 횡가속도와 요우 모멘트가 연성한 모멘트 제어(M+ 제어, 요우 모멘트 제어)를 실현할 수 있다.
다음으로, 롤 억제 제어 및 피치 제어에 관해 설명한다. 롤 억제부(30)에서는, 횡가가속도에 따라서 롤을 억제하도록 목표 감쇠력을 산출한다. 피치 제어부(29)에서는, 횡가속도에 따라서 롤감을 향상시키도록 목표 감쇠력을 산출한다. 여기서, 피치 제어부(29)에서는, 횡가속도로부터 추정되는 롤각의 절대치에 게인을 곱하여 목표 피치레이트를 산출한다. 이 경우, GV 제어 및 모멘트 제어에 대응한 피치 제어를 행하기 위해, 자세 추정부(28)에서는, 「GV 제어의 전후 G 지령」과 「모멘트 제어의 모멘트 지령으로부터 발생하는 전후가속도」에 의해 발생하는 피치레이트를 추정한다. 또한, 자세 추정부(28)에서는, 모멘트 제어의 모멘트 지령으로부터 발생하는 롤레이트에 관해서도 추정한다.
피치 제어부(29)에서는, 자세 추정부(28)에서 추정한 피치레이트(예측 피치레이트)와 목표 피치레이트의 차분을 산출하고, 산출한 피치레이트 차로부터 FF 제어에 의해, 피치 방향의 다이나믹스를 고려한 다음, 목표 피치레이트가 되도록 각 바퀴의 목표 감쇠력을 산출한다. 여기서, 목표 피치레이트보다 GV 제어 및 모멘트 제어의 전후가속도에 의해 발생하는 피치레이트가 큰 경우에는, 피치를 작게 하는 것이 목표가 된다. 따라서, 목표 피치레이트와 예측 피치레이트의 절대치의 차를 산출하고, 그 값이 플러스인 경우에는 목표 피치레이트가 크기 때문에, 피치 다이나믹스를 고려한 피치를 발생시키는 제어항을 살려 피치를 발생시킨다. 반대로 목표 피치레이트와 예측 피치레이트의 절대치의 차를 산출하고, 그 값이 마이너스인 경우에는 예측 피치레이트가 크기 때문에, 피치를 억제시키는 제어항을 살려 피치를 억제한다.
한편, 롤 억제부(30)에서는, 횡가가속도로부터 산출된 목표 롤레이트와 자세 추정부(28)에서 추정한 롤레이트(예측 롤레이트)의 차분을 산출하고, 산출한 롤레이트 차로부터 목표 롤레이트가 되도록 각 바퀴의 목표 감쇠력을 산출한다. 여기서, 롤에 관해서는 모멘트 제어의 차량에 미치는 영향이 핸들을 꺾을 때와 복귀시킬 때에 상이하기 때문에, 핸들을 꺾을 때에는 모멘트 제어 지령치(모멘트 지령)에 따라서 롤 제어 지령(목표 감쇠력)을 증가시키고, 핸들을 복귀시킬 때에는 롤 제어 지령(목표 감쇠력)을 감소시킨다. 이것에 의해, 조타 시에 일관된 롤 거동으로 할 수 있다.
또한, 한계 영역 판정부(31)에서는, 횡가속도·요우레이트 추정부(22)에서 산출된 요우레이트(추정 요우레이트)와 요우레이트 센서(11)에서 검출한 실제 요우레이트와의 차가 되는 요우레이트 차를 연산한다. 한계 영역 판정부(31)는, 요우레이트 차에 따라서 롤 억제와 피치 제어의 제어량을 조정한다. 구체적으로는, 요우레이트 차에 기초하여 롤 억제의 제어량을 조정하기 위한 롤 억제용 무게 계수와 피치 제어의 제어량을 조정하기 위한 피치 제어용 무게 계수를 산출한다. 한계 영역 판정부(31)는, 롤 억제용 무게 계수를 롤 억제부(30)에 출력하고, 피치 제어용 무게 계수를 피치 제어부(29)에 출력한다. 롤 억제부(30)에서는, 목표 감쇠력에 롤 억제용 무게 계수가 곱해지고, 피치 제어부(29)에서는, 목표 감쇠력에 피치 억제용 무게 계수가 곱해진다. 이것에 의해, 차량 주행시의 타이어의 접지력(그립력)에 따른 목표 감쇠력의 조정을 행할 수 있다.
또한, 상대 속도 추정부(32)에서는, 미분부(23)에서 산출된 횡가가속도로부터 롤레이트를 산출함과 더불어, 산출한 롤레이트와 차량 제원에 의해 기하학적 관계를 이용하여, 각 바퀴의 상대 속도를 추정한다. 한편, 가산부(33)에서는, 전술한 바와 같이 롤 억제부(30)에서 산출된 목표 감쇠력(롤 억제 제어량)과 피치 제어부(29)에서 산출된 목표 감쇠력(피치 제어량)을 합하여, 이것을 각 바퀴의 목표 감쇠력으로 한다. 감쇠력 맵부(34)에서는, 이 각 바퀴의 목표 감쇠력과 상대 속도 추정부(32)에서 추정된 상대 속도로부터, 미리 컨트롤러(21)에 기억해 둔 감쇠력 특성(감쇠력-지령 전류치-상대 속도)을 이용하여 지령 전류치를 산출한다. 컨트롤러(21)는, 산출한 전류치를 전류 드라이버로 발생시키고, 감쇠력 가변 댐퍼(6, 9)의 감쇠력을 가변한다.
도 3은, 횡가속도(Gy)와 가감속 지령(Gx_GVC)과 모멘트 지령(M+)과 롤각과 피치각과 서스펜션 제어 지령(감쇠력 가변 댐퍼(6, 9)에 대한 감쇠력 지령)의 시간 변화의 일례를 도시하고 있다. 도 3 중, 실선(41)은 횡가속도 Gy의 변화를 도시하고 있고, 실선(42)은 가감속 지령(전후 G 지령) Gx_GVC의 변화를 도시하고 있고, 실선(43)은 모멘트 지령 M+의 변화를 도시하고 있다. 또한, 도 3 중, 파선(44, 45, 46)은, 특허문헌 2에 기재된 기술과 같은, GV 제어를 행하는 차량에 있어서 GV 제어에 의한 자세 변화를 고려하여 감쇠력 가변 댐퍼(6, 9)의 감쇠력을 조정하는 경우의 롤각의 변화, 피치각의 변화, 서스펜션 제어 지령(감쇠력)의 변화를 도시하고 있다. 도 3 중, 이점쇄선(47, 48, 49)은, GV 제어 및 모멘트 제어를 행하는 차량에 있어서 GV 제어에 의한 자세 변화를 고려하여 감쇠력 가변 댐퍼(6, 9)의 감쇠력을 조정하는 경우의 롤각의 변화, 피치각의 변화, 서스펜션 제어 지령(감쇠력)의 변화를 도시하고 있다. 도 3 중, 실선(50, 51, 52)은, GV 제어 및 모멘트 제어를 행하는 차량에 있어서 GV 제어 및 모멘트 제어에 의한 자세 변화를 고려하여 감쇠력 가변 댐퍼(6, 9)의 감쇠력을 조정하는 경우, 즉, 본 실시형태의 롤각의 변화, 피치각의 변화, 서스펜션 제어 지령(감쇠력)의 변화를 도시하고 있다.
여기서, 모멘트 제어에 의한 자세 변화를 고려하지 않는 경우는, 롤각의 변화를 도시하는 이점쇄선(48)으로부터 명확한 바와 같이, 모멘트 제어에 의해 편륜에 브레이크가 부여되는 것에 의한 롤 모멘트에 기인하여 롤이 조장·억제되어 있다. 즉, 조타 시에 핸들을 꺾을 때에는 롤이 조장되고, 조타 시에 핸들을 복귀시킬 때에는 롤이 억제된다. 이것에 대하여, 도 3 중의 서스펜션 제어 지령(감쇠력)의 실선(52)과 이점쇄선(49)을 비교하면 분명한 바와 같이, 모멘트 제어에 의한 자세 변화를 고려한 본 실시형태에서는, 조타 시에 핸들을 꺾을 때에 서스펜션 제어 지령(감쇠력)이 증가하고 있고, 조타 시에 핸들을 복귀시킬 때에 서스펜션 제어 지령(감쇠력)이 감소하고 있다. 이것에 의해, 도 3 중의 피치각의 실선(51)과 이점쇄선(48)을 비교하면 분명한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 조타 시에 핸들을 꺾을 때 및 조타 시에 핸들을 복귀시킬 때에, 피치각의 변화를 억제할 수 있다.
또한, 도 3 중의 롤각의 실선(50)과 이점쇄선(48)을 비교하면 분명한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 조타 시에 핸들을 꺾을 때에 롤이 조장하는 것을 저감할 수 있고, 조타 시에 핸들을 복귀시킬 때에 롤이 억제되는 것을 저감할 수 있다. 즉, 실시형태에서는, GV 제어 및 모멘트 제어에 의해 발생하는 피치, 및, 모멘트 제어에 의해 발생하는 롤을 고려하여, 감쇠력 가변 댐퍼(6, 9)를 제어하는 것에 의해, 차량의 조종 안정성을 향상시킬 수 있다. 이 경우, 스티어링 복귀시(레인 체인지, 선회 탈출시)에 발생하는 피치·롤, 특히 롤을 억제할 수 있다. 즉, 선회 탈출시에 액셀레이터 조작에 의해, 피치를 발생시켜 피치를 조정할 수는 있지만, 롤을 발생시켜 조정할 수는 없다. 이것에 대하여, 실시형태에서는, 모멘트 제어에 의한 자세 변화를 고려하여 감쇠력 가변 댐퍼(6, 9)의 감쇠력을 조정하는 것에 의해 롤을 조정할 수 있다.
이상과 같이, 제1 실시형태에 의하면, 컨트롤러(21)는, 요우 모멘트 지령치(모멘트 지령)와 가감속 지령치(전후 G 지령)로부터 차량에 발생하는 피치·롤량(피치레이트, 롤레이트)을 추정하고, 피치 제어부(29)에 의한 피치량과 롤 억제부(30)에 의한 롤량이 목표치에 근접하도록 감쇠력 가변 댐퍼(6, 9)의 힘(감쇠력)을 조정한다. 이 때문에, 감쇠력 가변 댐퍼(6, 9)의 힘(감쇠력)은, 「모멘트 지령에 기초하여 발생하는 요우 모멘트에 의한 피치·롤량의 변화」와 「모멘트 지령 및 전후 G 지령에 기초하여 발생하는 피치 모멘트에 의한 피치·롤량의 변화」를 가미한 힘으로 조정된다.
이것에 의해, 모멘트 지령에 기초하여 발생하는 요우 모멘트에 의해 롤이 조장 또는 억제되는 것을 저감할 수 있다. 또한, 모멘트 지령과 전후 G 지령에 기초하여 발생하는 피치 모멘트에 의해 피치가 조장 또는 억제되는 것을 저감할 수 있다. 즉, 모멘트 지령에 기초하여 발생하는 요우 모멘트에 의한 롤 변화의 조장 또는 억제를 상쇄할 수 있어, 롤·피치 연성을 유지할 수 있다. 또한, 모멘트 지령과 전후 G 지령에 기초하여 발생하는 피치 모멘트에 의한 피치의 조장 또는 억제를 상쇄할 수 있고, 이 면에서도 롤·피치 연성을 유지할 수 있다. 이들에 의해, 불필요한 차량의 자세 변화를 억제할 수 있고, 요우 운동의 응답성, 수속성을 개선할 수 있다. 그 결과, 차량의 조타 시에 모멘트 지령 및 전후 G 지령에 기초하여 브레이크 액압 제어 장치(15) 및 구동 장치(16)로 제구동력을 발생시키는 차량에 있어서, 일관된 차량 운동으로 할 수 있고, 조종 안정성을 향상시킬 수 있다.
제1 실시형태에 의하면, 차량의 요우레이트의 추정치와 검출치의 차인 요우레이트 차에 기초하여, 감쇠력 가변 댐퍼(6, 9)의 힘(감쇠력)을 조정한다. 이 때문에, 요우레이트 차로부터 차량 주행시의 타이어의 접지력(그립력)이 상용 영역인지 한계 영역인지를 추정하고, 그 영역에 따라서 감쇠력 가변 댐퍼(6, 9)의 힘(감쇠력)을 조정할 수 있다. 즉, 타이어의 접지력의 상황을 고려하여 감쇠력 가변 댐퍼(6, 9)의 감쇠력을 조정할 수 있고, 이 면에서도 조종 안정성을 향상시킬 수 있다.
제1 실시형태에 의하면, 컨트롤러(21)는, 모멘트 지령에 따라서, 조타 시에 핸들을 꺾을 때에 롤 제어 지령(도 3의 서스펜션 제어 지령)을 증가시키고, 조타 시에 핸들을 복귀시킬 때에 롤 제어 지령(도 3의 서스펜션 제어 지령)을 감소시킨다. 이 때문에, 조타 시에 핸들을 꺾을 때에 롤이 조장되는 것을 저감할 수 있고, 조타 시에 핸들을 복귀시킬 때에 롤이 억제되는 것을 저감할 수 있다.
다음으로, 도 4는 제2 실시형태를 도시하고 있다. 제2 실시형태의 특징은, 차체의 자세 제어를 행하는 액츄에이터(힘 발생 기구)가 세미 액티브 서스펜션(예컨대, 감쇠력 조정식의 유압 완충기)이 아니라, 스스로 추진력을 발생시킬 수 있는 액티브 서스펜션(예컨대, 전자 서스펜션)을 이용하는 구성으로 한 것에 있다. 보다 구체적으로는, 제2 실시형태는, GV 제어와 모멘트 제어의 제어 지령으로부터 차체에 발생하는 힘을 FF 제어(피드 포워드 제어)에 의해 상쇄하고, 목표 자세를 실현하도록 FF 제어 및 FB 제어(피드백 제어)에 의해 전자 서스펜션(전동 액츄에이터)을 제어하는 구성으로 한 것에 있다. 또, 제2 실시형태에서는, 제1 실시형태와 동일한 구성 요소에 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.
제2 실시형태에서는, 차량의 차체(1)와 복수의 차륜(2, 3) 사이에는, 복수의 전자 서스펜션(61)이 각각 개장하여 설치되어 있다. 전자 서스펜션(61)은, 예컨대 전동 리니어 액츄에이터 등의 전동 액츄에이터(전자 댐퍼)를 포함하여 구성되어 있다. 전자 서스펜션(61)은, 차체(1)와 각 차륜(2) 사이의 힘을 조정 가능한 힘 발생 장치를 구성하고 있다. 전자 서스펜션(61)은, 후술하는 컨트롤러(63)와 함께, 차량에 이용되는 서스펜션 제어 장치를 구성하고 있다.
또한, 제2 실시형태에서는 차고 센서(62)를 구비하고 있다. 차고 센서(62)는 차체(1)에 설치되어 있다. 차고 센서(62)는, 예컨대, 좌, 우의 전륜(2)측과 좌, 우의 후륜(3)측에서 각각 개별로 차고를 검출하고, 그 검출 신호를 컨트롤러(63)에 출력한다. 컨트롤러(63)는, 입력측이 차고 센서(62), 조타각 센서(12) 및 차속 센서(13)에 접속되고, 출력측이 전자 서스펜션(61)의 액츄에이터(전동 리니어 액츄에이터), 브레이크 액압 제어 장치(15)에 접속되어 있다. 컨트롤러(63)는, 횡가속도 추정부(22A), GVC 제어부(64), M+ 제어부(65), 목표 액압 산출부(26), FF 제어부(66), 목표 자세 산출부(67), 자세 산출부(68), 차 연산부(69), FF 제어부(70), FB 제어부(71), 가산부(72)를 구비하고 있다. 또, 제1 실시형태에서는, 횡가속도 및 요우레이트를 추정하는 횡가속도·요우레이트 추정부(22)를 구비했던 데 비해, 제2 실시형태에서는, 횡가속도를 추정하는 횡가속도 추정부(22A)를 구비하고 있다.
컨트롤러(63)의 횡가속도 추정부(22A)는, 추정한 횡가속도를 목표 자세 산출부(67), GVC 제어부(64), M+ 제어부(65)에 출력한다. GVC 제어부(64)는, 횡가속도 추정부(22A)에서 추정된 횡가속도를 미분하는 것에 의해 횡가가속도(저크)를 산출하고, 산출된 횡가가속도에 기초하여 차량의 좌우륜(2, 3)에서 발생시켜야 하는 구동력 또는 제동력의 지령인 전후 G 지령을 산출한다. 즉, 제2 실시형태의 GVC 제어부(64)는, 제1 실시형태의 미분부(23)와 GVC 제어부(24)(모두 도 2 참조)로 구성되어 있다. M+ 제어부(65)는, 횡가속도 추정부(22A)에서 추정된 횡가속도를 미분하는 것에 의해 횡가가속도(저크)를 산출하고, 산출된 횡가가속도에 기초하여 차량에서 발생시켜야 하는 요우 모멘트의 지령이 되는 모멘트 지령을 산출한다. 즉, 제2 실시형태의 M+ 제어부(65)는, 제1 실시형태의 미분부(23)와 M+ 제어부(25)(모두 도 2 참조)로 구성되어 있다.
GVC 제어부(64)에서 산출된 전후 G 지령 및 M+ 제어부(65)에서 산출된 모멘트 지령은, 목표 액압 산출부(26)에 출력된다. 목표 액압 산출부(26)는, 제1 실시형태의 목표 액압 산출부(26)와 마찬가지로, GVC 제어부(64)로부터의 전후 G 지령과 M+ 제어부(65)로부터의 모멘트 지령에 기초하여, 목표로 해야 할 액압치(목표 액압치)인 각 바퀴의 브레이크 지령치를 산출하고, 브레이크 액압 제어 장치(15) 및 FF 제어부(66)에 출력한다.
FF 제어부(66)에는, 목표 액압 산출부(26)로부터 각 바퀴의 브레이크 지령치가 입력된다. FF 제어부(66)는, 모멘트 지령 및/또는 전후 G 지령에 기초하는 각 바퀴의 브레이크 지령치에 의해 발생하는 롤 모멘트 및 피치 모멘트(예측 롤 모멘트 및 예측 피치 모멘트)를 산출(추정)한다. 그리고, FF 제어부(66)는, 그 롤 모멘트 및 피치 모멘트를 상쇄하는 지령치(지령 롤 모멘트 및 지령 피치 모멘트)를 가산부(72)에 출력한다. 이와 같이, FF 제어부(66)는, 목표 액압 산출부(26)로부터의 각 바퀴의 브레이크 지령치를 이용하여, 차량에 발생하는 피치·롤량(예측 피치 모멘트, 예측 롤 모멘트)을 추정(산출)한다.
목표 자세 산출부(67), 자세 산출부(68), 차 연산부(69), FF 제어부(70), FB 제어부(71) 및 가산부(72)는, 목표 피치량 산출 수단 및 목표 롤량 산출 수단에 상당한다. 목표 자세 산출부(67)에는, 횡가속도 추정부(22A)에서 추정된 차체(1)의 횡가속도(추정 횡가속도)가 입력된다. 목표 자세 산출부(67)는, 추정 횡가속도로부터 목표 롤레이트 및 목표 피치레이트를 산출한다. 목표 자세 산출부(67)는, 목표 롤레이트 및 목표 피치레이트를 차 연산부(69) 및 FF 제어부(70)에 출력한다. 자세 산출부(68)에는, 차고 센서(62)에서 검출된 차고가 입력된다. 자세 산출부(68)는, 차고 센서(62)에서 검출된 차고(실제 차고)로부터 실제 롤레이트 및 실제 피치레이트를 산출한다. 자세 산출부(68)는, 실제 롤레이트 및 실제 피치레이트를 차 연산부(69)에 출력한다.
차 연산부(69)에서는, 목표 자세 산출부(67)에서 산출된 목표 롤레이트 및 목표 피치레이트와 자세 산출부(68)에서 산출된 실제 롤레이트 및 실제 피치레이트와의 차를 산출하고, 그 차(목표치에 대한 차)를 FB 제어부(71)에 출력한다. FF 제어부(70)는, 목표 자세 산출부(67)로부터 목표 롤레이트 및 목표 피치레이트가 입력되면, 피드 포워드 제어에 의한 목표 롤 모멘트 및 목표 피치 모멘트를 산출하고, 가산부(72)에 출력한다. FB 제어부(71)는, 차 연산부(69)에서 산출된 목표치에 대한 차에 따라서 피드백 제어에 의한 목표 롤 모멘트 및 목표 피치 모멘트를 산출하고, 가산부(72)에 출력한다.
가산부(72)는, FF 제어부(70)로부터의 목표 롤 모멘트 및 목표 피치 모멘트와, FB 제어부(71)로부터의 목표 롤 모멘트 및 목표 피치 모멘트와, FF 제어부(66)로부터의 GV 제어 및 모멘트 제어에 의해 발생하는 롤 모멘트 및 피치 모멘트를 상쇄하기 위한 지령치(지령 롤 모멘트, 지령 피치 모멘트)를 가산한다. 이것에 의해, 가산부(72)는, 최종적인 목표 롤 모멘트 및 목표 피치 모멘트를 산출하고, 전자 서스펜션(61)(의 액츄에이터)에 출력한다. 이 경우, 가산부(72)에서는, 각 차륜측에 나눠진 목표 피치 모멘트와 목표 롤 모멘트에 대응하는 목표 추진력 FR, FL, RR, RL을, 각 차륜측의 전자 서스펜션(61)에서 발생할 수 있도록 제어량을 산출하고, 산출한 제어량(목표 추진력 FR, FL, RR, RL)에 대응하는 제어 신호를 각 전자 서스펜션(61)에 개별로 출력한다.
이와 같이, 제2 실시형태에서는, 컨트롤러(63)의 가산부(72)는, FF 제어부(66)에서 추정된 피치·롤량(예측 피치 모멘트, 예측 롤 모멘트)으로부터 얻어지는 지령치(지령 롤 모멘트, 지령 피치 모멘트)를 이용하여, 목표 자세 산출부(67), 자세 산출부(68), 차 연산부(69), FF 제어부(70) 및 FB 제어부(71)에 의한 피치량(피치 모멘트)과 롤량(롤 모멘트)이 목표치에 근접하도록 전자 서스펜션(61)의 제어력을 조정한다. 즉, 컨트롤러(63)는, 차량의 횡가속도의 변화율에 기초하여, 가감속을 발생시키는 가감속 지령치와 요우 모멘트 지령치를 이용하여, 차량에 발생하는 피치·롤량을 추정하고, 그 추정한 피치·롤량이 목표 피치량과 목표 롤량에 근접하게 하는 지령치를, 힘 발생 장치가 되는 감쇠력 가변 댐퍼(6, 9)에 출력한다.
제2 실시형태는, 전술한 바와 같은 컨트롤러(63)에 의해 전자 서스펜션(61)의 힘(제어력)을 조정하는 것이며, 그 기본적 작용에 관해서는, 전술한 제1 실시형태에 의한 것과 각별한 차이는 없다. 제2 실시형태에 의하면, 컨트롤러(63)는, GV 제어 및 모멘트 제어에 의한 각 바퀴의 브레이크 지령치에 의해 발생하는 롤 모멘트, 피치 모멘트를 FF 제어부(66)에서 산출하고, 그 롤 모멘트, 피치 모멘트를 상쇄하는 지령치를 가산부(72)에 출력한다. 이것에 의해, GV 제어와 모멘트 제어에 의해 발생하는 롤·피치 거동을 억제하고, 목표 자세를 정밀하게 실현할 수 있다.
또, 제1 실시형태에서는, 브레이크 액압 제어 장치(15) 및 구동 장치(16)의 제어와 감쇠력 가변 댐퍼(6, 9)의 제어를 하나의 컨트롤러(21)로 행하는 구성으로 한 경우를 예를 들어 설명했다. 즉, 제1 실시형태에서는, 컨트롤러(21)는, 차량의 조타 시에 제구동력을 발생시키는 제구동력 제어 수단(제구동력 컨트롤러)의 일부를 구성하고, 또한, 힘 발생 장치(감쇠력 가변 댐퍼(6, 9))의 힘을 조정하는 힘조정 수단(컨트롤부)을 구성하고 있다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 예컨대, 브레이크 액압 제어 장치(15) 및 구동 장치(16)를 제어하는 컨트롤러(제구동력 컨트롤러)와 감쇠력 가변 댐퍼(6, 9)를 제어하는 컨트롤러(컨트롤부)를 따로따로 설치하고, 이들 컨트롤러를 통신선(신호선)으로 접속하는 구성으로 해도 좋다. 이것은, 제2 실시형태에 관해서도 동일하다.
제1 실시형태에서는, 차량에 제구동력을 발생시키는 제어로서 GV 제어와 모멘트 제어(차량 요우 모멘트 제어, M+ 제어)를 모두 행하는 것이 가능한 차량의 경우를 예를 들어 설명했다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 예컨대, GV 제어는 행하지 않고 모멘트 제어를 행하는 차량으로 해도 좋다. 또한, 제1 실시형태에서는, GV 제어로서 제동력과 구동력을 모두 발생시키는 것이 가능한 차량의 경우를 예를 들어 설명했다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 예컨대, 구동력은 발생시키지 않고 제동력을 발생시키는 GV 제어를 행하는 차량, 또는, 제동력은 발생시키지 않고 구동력을 발생시키는 GV 제어를 행하는 차량으로 해도 좋다. 또한, 제1 실시형태에서는, 모멘트 제어로서 제동력을 발생시키는 차량의 경우를 예를 들어 설명했다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 예컨대, 제동력은 발생시키지 않고 구동력을 발생시키는 모멘트 제어를 행하는 차량, 또는, 모멘트 제어로서 제동력과 구동력을 모두 발생시키는 것이 가능한 차량으로 해도 좋다. 이러한 것은, 제2 실시형태에 관해서도 동일하다.
각 실시형태에서는, 횡가속도는 조타각과 차속으로부터 차량 모델을 이용하여 추정하는 경우를 예를 들어 설명했다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 예컨대, 센서를 이용하여 횡가속도를 검출해도 좋고, 횡가속도의 산출 방법에 한정은 없다. 즉, 횡가속도의 변화율은, 조타각의 변화율, 요우레이트의 미분값, 곡률의 미분값, 내비데이터 등으로부터 구해도 좋다. 또한, 상대 속도의 추정에 관해 횡가속도(추정 횡가속도)로부터 추정하는 경우를 예를 들어 설명했지만, 차고 센서치를 미분하여 구하는 방법이나 스프링상 가속도 센서치와 스프링하 가속도 센서의 차를 적분 등으로부터 구해도 좋다. 또한, 각 실시형태는 예시이며, 상이한 실시형태에서 나타낸 구성이 부분적인 치환 또는 조합이 가능한 것은 말할 필요도 없다.
이상 설명한 실시형태에 기초하는 차량 운동 제어 장치로서, 예컨대 하기에 설명하는 양태의 것을 생각할 수 있다.
제1 양태로는, 차량의 조타 시에 제구동력을 조정하는 제구동력 컨트롤러와, 상기 차량의 차체와 복수의 차륜 사이에 각각 개장하여 설치되고, 상기 차체와 상기 각 차륜 사이의 힘을 조정 가능한 복수의 힘 발생 장치를 갖는 차량에 이용되고, 상기 각 힘 발생 장치의 힘을 조정하는 컨트롤부를 갖는 차량 운동 제어 장치로서, 상기 컨트롤부는, 상기 차체의 선회 상태로부터 목표가 되는 목표 롤량을 산출하고, 상기 차량의 횡가속도의 변화율과, 요우 모멘트를 발생시키는 요우 모멘트 지령치에 기초하여, 상기 차량에 발생하는 롤량을 추정하고, 그 추정한 롤량이 상기 목표 롤량에 근접하게 하는 지령치를 상기 힘 발생 장치에 출력한다. 이 제1 양태에 의하면, 컨트롤부는, 요우 모멘트 지령치를 가미하여 힘 발생 장치에 지령치를 출력하기 때문에, 요우 모멘트를 제어(발생)하는 차량에서 롤 자세의 변화가 조장 또는 억제되는 것을 저감할 수 있다.
제2 양태로는, 제1 양태에 있어서, 상기 컨트롤부는, 상기 차체의 선회 상태로부터 목표가 되는 목표 피치량을 산출하고, 상기 차량에 발생하는 피치량을 추정하고, 그 추정한 피치량이 상기 목표 피치량에 근접하게 하는 지령치를, 상기 힘 발생 장치에 출력한다. 이 제2 양태에 의하면, 피치량도 이용하여 힘 발생 장치의 힘을 조정할 수 있다.
다른 양태로는, 제2 양태에 있어서, 상기 컨트롤부는, 상기 차량의 횡가속도의 변화율에 기초하여, 요우 모멘트를 발생시키는 요우 모멘트 지령치를 이용하여, 상기 차량에 발생하는 피치·롤량을 추정하고, 그 추정한 피치·롤량이 상기 목표 피치량과 상기 목표 롤량에 근접하도록 상기 힘 발생 장치의 힘을 조정한다.
이 다른 양태에 의하면, 컨트롤부는, 요우 모멘트 지령치로부터 차량에 발생하는 피치·롤량을 추정하고, 그 추정한 피치·롤량이 목표 피치량과 목표 롤량에 근접하도록 힘 발생 장치의 힘을 조정한다. 이 때문에, 힘 발생 장치의 힘은, 요우 모멘트 지령치에 기초하여 발생하는 요우 모멘트에 의한 피치·롤량의 변화를 가미한 힘으로 조정된다. 이것에 의해, 요우 모멘트 지령치에 기초하여 발생하는 요우 모멘트에 의해 롤이 조장 또는 억제되는 것을 저감할 수 있다. 즉, 요우 모멘트 지령치에 기초하여 발생하는 요우 모멘트에 의한 롤의 조장 또는 억제를 상쇄할 수 있고, 롤·피치 연성을 유지할 수 있다. 그리고, 불필요한 자세 변화를 억제할 수 있고, 요우 운동의 응답성, 수속성을 개선할 수도 있다. 그 결과, 차량의 조타 시에 요우 모멘트 지령치에 기초하여 제구동력 컨트롤러에 의해 제구동력을 발생시키는 차량에 있어서, 일관된 차량 운동으로 할 수 있고, 조종 안정성을 향상시킬 수 있다.
제3 양태로는, 제2 양태에 있어서, 상기 컨트롤부는, 상기 차량의 횡가속도의 변화율에 기초하여, 가감속을 발생시키는 가감속 지령치와 상기 요우 모멘트 지령치를 이용하여, 상기 차량에 발생하는 피치·롤량을 추정하고, 그 추정한 피치·롤량이 상기 목표 피치량과 상기 목표 롤량과 근접하게 하는 지령치를 상기 힘 발생 장치에 출력한다.
이 제3 양태에 의하면, 컨트롤부는, 요우 모멘트 지령치와 가감속 지령치로부터 차량에 발생하는 피치·롤량을 추정하고, 그 추정한 피치·롤량이 목표 피치량과 목표 롤량과 근접하도록 힘 발생 장치의 힘을 조정할 수 있다. 이 때문에, 힘 발생 장치의 힘은, 요우 모멘트 지령치에 기초하여 발생하는 요우 모멘트에 의한 피치·롤량의 변화뿐만 아니라, 요우 모멘트 지령치 및 가감속 지령치에 기초하여 발생하는 피치 모멘트에 의한 피치·롤량의 변화도 가미한 힘으로 조정된다. 이것에 의해, 요우 모멘트 지령치에 기초하여 발생하는 요우 모멘트에 의해 롤이 조장 또는 억제되는 것을 저감할 수 있는 것에 더하여, 요우 모멘트 지령치와 가감속 지령치에 기초하여 발생하는 피치 모멘트에 의해 피치가 조장 또는 억제되는 것을 저감할 수 있다. 그 결과, 차량의 조타 시에 요우 모멘트 지령치 및 가감속 지령치에 기초하여 제구동력 컨트롤러에 의해 제구동력을 발생시키는 차량에 있어서, 롤·피치 연성을 유지할 수 있고, 조종 안정성을 향상시킬 수 있다.
제4 양태로는, 제2 양태에 있어서, 상기 차량의 요우레이트를 검출하는 요우레이트 센서를 더 구비하고, 상기 컨트롤부는, 상기 차량의 요우레이트의 추정치와 검출치의 차인 요우레이트 차에 기초하여 상기 힘 발생 장치에 출력한다. 이 제4 양태에 의하면, 요우레이트 차로부터 차량 주행시의 타이어의 접지력(그립력)이 상용 영역인지 한계 영역인지를 추정하고, 그 영역에 따라서 힘 발생 장치의 힘을 조정할 수 있다. 즉, 타이어의 접지력의 상황을 고려하여 힘 발생 장치의 힘을 조정할 수 있고, 이 면에서도 조종 안정성을 향상시킬 수 있다.
제5 양태로는, 제2 양태에 있어서, 상기 컨트롤부는, 상기 요우 모멘트 지령치에 따라서, 조타 시에 핸들을 꺾을 때에 롤 제어 지령을 증가시키고, 조타 시에 핸들을 복귀시킬 때에 롤 제어 지령을 감소시킨다. 이 제5 양태에 의하면, 조타 시에 핸들을 꺾을 때에 롤이 조장되는 것을 저감할 수 있고, 조타 시에 핸들을 복귀시킬 때에 롤이 억제되는 것을 저감할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니라, 여러가지 변형예가 포함된다. 예컨대, 상기 실시형태는 본 발명을 알기 쉽게 설명하기 위해 상세히 설명한 것이며, 반드시 설명한 모든 구성을 구비하는 것에 한정되는 것은 아니다. 또한, 어떤 실시형태의 구성의 일부를 다른 실시형태의 구성에 치환하는 것이 가능하고, 또한, 어떤 실시형태의 구성에 다른 실시형태의 구성을 더하는 것도 가능하다. 또한, 각 실시형태의 구성의 일부에 관해, 다른 구성의 추가·삭제·치환을 하는 것이 가능하다.
본원은, 2019년 9월 27일자 출원의 일본특허출원 제2019-177675호에 기초하는 우선권을 주장한다. 2019년 9월 27일자 출원의 일본특허출원 제2019-177675호의 명세서, 특허청구범위, 도면 및 요약서를 포함하는 모든 개시 내용은, 참조에 의해 본원에 전체로서 포함된다.
2 : 전륜(차륜)
3 : 후륜(차륜)
6, 9 : 감쇠력 가변 댐퍼(힘 발생 장치)
11 : 요우레이트 센서
15 : 브레이크 액압 제어 장치(제구동력 제어 수단)
16 : 구동 장치(제구동력 제어 수단)
21, 63 : 컨트롤러(제구동력 제어 수단, 힘조정 수단, 컨트롤부, 제구동력 컨트롤러)
29 : 피치 제어부(목표 피치량 산출 수단)
30 : 롤 억제부(목표 롤량 산출 수단)
61 : 전자 서스펜션(힘 발생 장치)

Claims (5)

  1. 차량 운동 제어 장치로서,
    상기 차량 운동 제어 장치는,
    차량의 조타 시에 제구동력(制驅動力)을 조정하는 제구동력 컨트롤러와,
    상기 차량의 차체와 복수의 차륜 사이에 각각 개장하여 설치되고, 차체와 각 차륜 사이의 힘을 조정 가능한 복수의 힘 발생 장치
    를 갖는 차량에 이용되고,
    상기 차량 운동 제어 장치는, 또한, 각 힘 발생 장치의 힘을 조정하는 컨트롤부를 갖고 있고,
    상기 컨트롤부는,
    상기 차체의 선회 상태로부터 목표가 되는 목표 롤량을 산출하고,
    상기 차량의 횡가속도의 변화율과, 요우 모멘트를 발생시키는 요우 모멘트 지령치에 기초하여, 상기 차량에 발생하는 롤량을 추정하고, 그 추정한 롤량이 상기 목표 롤량에 근접하게 하는 지령치를, 상기 힘 발생 장치에 출력하는 것을 특징으로 하는 차량 운동 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤부는,
    상기 차체의 선회 상태로부터 목표가 되는 목표 피치량을 산출하고,
    상기 차량에 발생하는 피치량을 추정하고, 그 추정한 피치량이 상기 목표 피치량에 근접하게 하는 지령치를, 상기 힘 발생 장치에 출력하는 것을 특징으로 하는 차량 운동 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 컨트롤부는,
    상기 차량의 횡가속도의 변화율에 기초하여, 가감속을 발생시키는 가감속 지령치와 상기 요우 모멘트 지령치를 이용하여, 상기 차량에 발생하는 피치·롤량을 추정하고, 그 추정한 피치·롤량이 상기 목표 피치량과 상기 목표 롤량과 근접하게 하는 지령치를, 상기 힘 발생 장치에 출력하는 것을 특징으로 하는 차량 운동 제어 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 차량의 요우레이트를 검출하는 요우레이트 센서
    를 더 구비하고,
    상기 컨트롤부는,
    상기 차량의 요우레이트의 추정치와 검출치의 차인 요우레이트 차에 기초하여, 상기 힘 발생 장치에 출력하는 것을 특징으로 하는 차량 운동 제어 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 컨트롤부는,
    상기 요우 모멘트 지령치에 따라서, 조타 시에 핸들을 꺾을 때에 롤 제어 지령을 증가시키고, 조타 시에 핸들을 복귀시킬 때에 롤 제어 지령을 감소시키는 것을 특징으로 하는 차량 운동 제어 장치.
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