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JP7247992B2 - 車両の制御装置 - Google Patents

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JP7247992B2 JP2020144472A JP2020144472A JP7247992B2 JP 7247992 B2 JP7247992 B2 JP 7247992B2 JP 2020144472 A JP2020144472 A JP 2020144472A JP 2020144472 A JP2020144472 A JP 2020144472A JP 7247992 B2 JP7247992 B2 JP 7247992B2
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Description

本開示は車両の制御装置に関する。
車両の旋回時に車体のロール角を取得し、ロール角に応じて車体のピッチ角を制御する、車体姿勢制御装置が公知である(例えば、特許文献1参照)。特許文献1では、ブレーキによる制動力を制御して車体の前後加速度を制御することにより、ピッチ角が制御される。
特開2007-237933号公報
しかしながら、特許文献1のように制動力が制御されると、ドライバがブレーキペダルを操作しなくても制動力が増大されるおそれがある。このため、操舵角が定常状態にあるときには、制動力が次第に大きくなり、ドライバが意図しない車速低下が生ずるおそれがある。
本開示によれば、以下が提供される。
[構成1]
車両の制御装置であって、
舵角を検出するように構成されているセンサと、
ピッチ角を目標ピッチ角にするための目標制動力を算出するように構成されている算出部であって、前記目標制動力は前記舵角が大きくなるにつれて大きくなる、算出部と、
操舵定常時であるか否かを判別するように構成されている判別部と、
操舵定常時であると判別されたときに前記目標制動力をオフセット量だけ減少補正するように構成されている補正部と、
補正された前記目標制動力を前記車両に与えるように構成されているアクチュエータと、
を備えた、制御装置。
[構成2]
前記補正部は、操舵定常時であると判別されたときに前記オフセット量をあらかじめ定められた変化割合でもって増大させるように構成されている、構成1に記載の制御装置。
[構成3]
前記補正部は、前記変化割合を前記舵角の加加速度に応じて定まる許容値に制限するように構成されている、構成2に記載の制御装置。
[構成4]
前記補正部は、前記オフセット量を前記目標制動力に制限するように構成されている、構成2又は3に記載の制御装置。
[構成5]
前記補正部は、操舵定常時であると判別されたときに、前記オフセット量を前記目標制動力の減少分だけ減少させるように構成されている、構成2から4までのいずれか一つに記載の制御装置。
[構成6]
前記補正部は、操舵定常時でないと判別されたときに前記オフセット量を維持するように構成されている、構成1から5までのいずれか一つに記載の制御装置。
[構成7]
前記判別部は、前記目標制動力の時間微分値の絶対値に基づいて操舵定常時であるか否かを判別するように構成されている、構成1から6までのいずれか一つに記載の制御装置。
操舵定常時において安定した車両姿勢を確保しつつドライバ又は乗員の意図しない車速低下を制限することができる。
車両の概略全体図である。 本開示による実施例の車両の制御装置の概略図である。 本開示による実施例を説明するためのタイムチャートである。 本開示による実施例を説明するためのタイムチャートである。 本開示による実施例を説明するためのタイムチャートである。 本開示による実施例を説明するためのタイムチャートである。 本開示による実施例を説明するためのタイムチャートである。 本開示による実施例のピッチ制御ルーチンを示すフローチャートである。 本開示による実施例のreqFxの算出ルーチンを示すフローチャートである。 本開示による実施例のαの決定ルーチンを示すフローチャートである。 本開示による実施例のofstFxの算出ルーチンを示すフローチャートである。 本開示による実施例の機能ブロック図である。
図1には、本開示による実施例の車両1の、互いに直交する長さ方向軸線X、幅方向軸線Y、及び高さ方向軸線Zがそれぞれ示される。長さ方向軸線X回りの車両1の角度又は姿勢はロール角φによって表される。ロール角φは、例えば、車両1の右側部及び左側部が互いに同じ高さ位置にあるとゼロとなり、右側部が左側部よりも低くなるにつれて大きくなり、右側部が左側部よりも高くなるにつれて小さくなる。一方、幅方向軸線Y回りの車両1の角度又は姿勢はピッチ角ψによって表される。ピッチ角ψは、例えば、車両1の前側部及び後側部が互いに同じ高さ位置にあるとゼロとなり、前側部が後側部よりも低くなるにつれて大きくなり、前側部が後側部よりも高くなるにつれて小さくなる。高さ方向軸線Z回りの車両1の角度又は姿勢はヨー角θによって表される。なお、本開示による実施例の車両1は4つ以上の車を備える。
図2を参照すると、本開示による実施例の車両1の制御装置10は、センサ20と、アクチュエータ30と、電子制御ユニット40と、を備える。
本開示による実施例のセンサ20は、例えば、車速を検出するための車速センサ、操舵角を検出するための操舵角センサ、などを含む。
本開示による実施例のアクチュエータ30は、車両1にピッチモーメントを与えるために車両1に制駆動力を与える。本開示による実施例のアクチュエータ30は、例えば、ブレーキを含む。例えば、ブレーキによる制動力が大きくなるとピッチ角が大きくなり、ブレーキによる制動力が小さくなるとピッチ角が小さくなる。別の実施例(図示しない)では、アクチュエータ30は、減衰力を制御可能なサスペンション、駆動力を制御可能な内燃機関又は電気モータ(モータジェネレータ)、などを含む。
本開示による実施例の電子制御ユニット40は、双方向性バスによって互いに通信可能に接続された1又は複数のプロセッサ41、1又は複数のメモリ42、及び、入出力(I/O)ポート43を備える。メモリ42は例えばROM、RAMなどを備える。メモリ42には種々のプログラムが記憶されており、これらプログラムがプロセッサ41で実行されることにより種々の機能が実現される。本開示による実施例の入出力ポート43には、上述のセンサ20及びアクチュエータ30が通信可能に接続される。また、本開示による実施例のプロセッサ1では、操舵角センサによって検出された操舵角に基づいて実舵角が算出される。
さて、車両1が走行中に例えば旋回すると、ロール角が変動又は振動し、車両1の走行安定性が低下するおそれがある。そこで本開示による実施例では、概略的に言うと、ロール角に応じてピッチ角を制御し、車両1の走行安定性を維持するようにしている。
本開示による実施例では、ピッチ角を制御するために車両1に制動力が付与される。この場合、操舵定常時にただ単に制動力を付与すると、冒頭で説明したように、車速が好ましくなく低下するおそれがある。そこで本開示による実施例では、概略的にいうと、操舵定常時に目標制駆動力を減少補正し、補正された目標制駆動力を車両1に付与するようにしている。その結果、操舵定常時において安定した車両姿勢が確保されつつドライバ又は乗員の意図しない車速低下が制限される。また、制動によるエネルギロスも制限される。
具体的には、本開示による実施例では、まず、実際のピッチ角を目標ピッチ角にするための目標制駆動力reqFx(N)が算出される。なお、制駆動力が正値のときには車両1に駆動力が作用し、制駆動力が負値のときには車両1に制動力が作用する。次いで、操舵定常時であるか否か、すなわち車両1の操舵操作が定常状態にあるか否かが判別される。次いで、オフセット量又は補正量ofstFx(N)が算出される。この場合、オフセット量ofstFxは、操舵定常時であると判別されたときにはあらかじめ定められた変化割合でもって増大され、操舵定常時でない又は操舵過渡時であると判別されたときには維持される。次いで、目標制駆動力reqFxにオフセット量ofstFxを加算することにより補正目標制駆動力stcutFx(N)が算出される(stcutFx=reqFx+ofstFx)。言い換えると、目標制駆動力reqFxをオフセット量ofstFxだけ補正することにより補正目標制駆動力stcutFxが算出される。次いで、実際の制駆動力が補正目標制駆動力stcutFxになるようにアクチュエータ30が制御される。
次に、図3を参照しながら本開示による実施例を更に説明する。図3に示される例では、時間ta1において操舵角SAがゼロから増大し、それに応じて目標制駆動力reqFxがゼロから減少する。この場合、操舵過渡(TR)時であると判別され、オフセット量ofstFxはゼロに維持される。その結果、補正目標制駆動力stcutFxは目標制駆動力reqFxのまま減少する。すなわち、制動力が増大する。
次いで時間ta2になると、操舵角SAが一定になり、目標制駆動力reqFxも一定になる。この場合、操舵定常(ST)時であると判別され、オフセット量ofstFxが変化割合dofstFxでもって増大される。その結果、補正目標制駆動力stcutFxが目標制駆動力reqFxに対し増大する。すなわち、制動力が減少する。したがって、操舵定常時における車速低下が制限される。
この場合、補正目標制駆動力stcutFxはオフセット量ofstFxの変化割合dofstFxでもって変化され、すなわち急激に変化されない。したがって、車両1の走行安定性が維持される。なお、補正目標制駆動力stcutFxが目標制駆動力reqFxと一致しないときには、実際のピッチ角は必ずしも目標ピッチ角に一致しない。別の実施例(図示しない)では、オフセット量ofstFxが一定値に設定される。
次いで、時間ta3になると、操舵角SAが変化し、目標制駆動力reqFxも変化する。この場合、操舵過渡(TR)時であると判別され、オフセット量ofstFxは維持され、すなわち変化されない。その結果、補正目標制駆動力stcutFxが目標制駆動力reqFx又は操舵角SAと同じ変化速度で変化する。したがって、実際のピッチ角も操舵角SAの変化に応じて変化する。別の実施例(図示しない)では、操舵過渡時であると判別されたときに、変化される。
本開示による実施例における目標制駆動力reqFxの算出は例えば次のようにして行われる。すなわち、まず実舵角(deg)及び車速(m/s)に基づいて、ロール角(rad)が推定される。一例では、操舵角に対するロール角の応答遅れを考慮してロール角が推定される。次いで、推定されたロール角に基づいて目標ピッチ角(rad)が算出される。一例では、ロール角にゲインを乗算することにより目標ピッチ角が算出される。次いで、実際のピッチ角を目標ピッチ角にするための目標ピッチモーメント(Nm)が算出される。一例では、ピッチモーメントに対するピッチ角の応答遅れを考慮しつつ、目標ピッチモーメントが算出される。次いで、実際のピッチモーメントを目標ピッチモーメントにするための目標制駆動力reqFxが算出される。次いで、目標制駆動力reqFxがフィルタ処理される。
本開示による実施例における操舵定常時であるかの判別は例えば次のようにして行われる。すなわち、まず、目標制駆動力reaFxの時間微分値の絶対値DFx(=|(reqFx-reqFxp)/Ts|)が算出される。ここで、reqFxpは目標制駆動力reqFxの前回値を、Tsは計算サイクル時間を、それぞれ表している。次いで、時間微分絶対値DFxが例えばローパスフィルタを用いて処理される。次いで、時間微分絶対値DFxがあらかじめ定められたしきい値thDFx(>0)以下であるか否かが判別される。DFx≦thDFxのときには、操舵定常時であると判別され、係数αが1に設定される。これに対し、DFx>thDFxのときには、操舵定常時でない又は操舵過渡時であると判別され、係数αがゼロに設定される。
別の実施例(図示しない)では、例えば、操舵角、実舵角などの時間微分値に基づいて、操舵定常時であるか否かが判別される。しかしながら、本開示による実施例では、操舵定常時であると判別されるとオフセット量ofstFxの増大が開始され、操舵過渡時であると判別されるとオフセット量ofstFxの増大が停止される。したがって、目標制駆動力reqFx又はその時間微分値に基づいて操舵定常時であるか操舵過渡時であるかを判別すれば、オフセット量ofstFxが目標制駆動力reqFxの変動に応じて速やかに変動される。その結果、補正目標制駆動力stcutFxが良好なタイミングで制御される。
操舵角SAが振動する場合、操舵角SAが極大値及び極小値となるときに、目標制駆動力reqFxの時間微分値はゼロを横切って変化する。このため、例えば、目標制駆動力reqFxの時間微分値がゼロ近傍であるときに操舵定常時であると判別する比較例では、操舵角SAが極大値及び極小値となるときに操舵定常時であると誤判定されるおそれがある。これに対し、本開示による実施例における、ローパスフィルタにより処理された時間微分絶対値DFxは、短時間にわたり小さくなるのが制限される。したがって、操舵角SAが極大値及び極小値となるときに時間微分絶対値DFxがしきい値thDFxを下回るのが制限され、誤判定が制限される。
本開示による実施例におけるオフセット量ofstFx(≧0)の算出は例えば次のようにして行われる。すなわち、オフセット量ofstFxの前回値ofstFxpにあらかじめ定められた変化割合dofstFx(N)(≧0)を加算することにより、オフセット量ofstFx(≧0)が算出される(ofstFx=ofstFxp+dofstFx)。
本開示による実施例では、オフセット量の変化割合dofstFxは、あらかじめ定められた許容値limDFx(N)(≧0)に上述の係数αを乗算することにより算出される(dofstFx=α・limDFx)。
上述したように、操舵定常時であると判別されると、係数αは1に設定され、したがって変化割合dofstFxは許容値limDFxに設定される。この場合、オフセット量ofstFxは許容値limDFxだけ増大される。これに対し、操舵過渡時であると判別されると、係数αはゼロに設定され、したがって変化割合dofstFxはゼロに設定される。この場合、オフセット量ofstFxは前回値ofstFxpに維持される。
車速低下の制限やエネルギロスの制限のことを考えると、変化割合dofstFxはできるだけ大きいのが好ましい。しかしながら、変化割合dofstFxが過度に大きくなると、ドライバ又は乗員に違和感を与えるおそれがある。そこで、本開示による実施例では、変化割合dofstFxが許容値limDFxに制限される。
本開示による実施例では、許容値limDFxは、操舵角の加加速度に応じて定められる。具体的には、許容値limDFxは操舵角の加加速度が大きくなるにつれて大きくなる。
ただし、操舵定常時であると判別されながらも目標制駆動力reqFxが増大する場合がある。この場合には、許容値limDFxが目標制駆動力reqFxの増加分(制動力の減少分)dltFxだけ減少される(limDFx=limDFx-dltFx)。その結果、オフセット量ofstFxも増加分dltFxだけ減少される。
すなわち、時間tb1の前後にわたり操舵定常時であると判別される図4の例において、時間tb1までは目標制駆動力reqFxは増大しない。この場合、オフセット量ofstFxは許容値limDFxで表される変化割合でもって変化し、補正目標制駆動力stcutFxも許容値limDFxで表される変化割合でもって変化する。
次いで、図4の例では、時間tb1において目標制駆動力reqFxがdltFxだけ増大する。この場合、オフセット量ofstFxが点線X1で示されるように許容値limDFxだけ増大すると、点線Y1で示されるように補正目標制駆動力stcutFxの変化割合が許容値limDFxよりも大きくなる。言い換えると、補正目標制駆動力stcutFxが急激に増大する。そこで本開示による実施例では、許容値limDFxが目標制駆動力reqFxの増加分dltFxだけ減少される。その結果、実線X2で示されるようにオフセット量ofstFxの変化割合が許容値limDFxに維持され、実線Y2で示されるように補正目標制駆動力stcutFxの変化割合が許容値limDFxに維持される。
本開示による実施例では更に、オフセット量ofstFxが目標制駆動力の絶対値|reqFx|、すなわち目標制動力、に制限される。言い換えると、オフセット量ofstFxは、上述のようにして算出されたofstFxと、目標制駆動力の絶対値|reqFx|とのうち、小さいほうに設定される。
すなわち、図5に示される例では、時間tc1まではオフセット量ofstFxが増大し、補正目標制駆動力stcutFxも増大する。次いで時間tc1において、補正目標制駆動力stcutFxがゼロとなる。このときオフセット量ofstFxが増大し続けると、すなわちオフセット量ofstFxが目標制駆動力の絶対値|reqFx|よりも大きくなると、補正目標制駆動力stcutFxがゼロよりも大きくなり、車両1に駆動力が作用することになる。そこで本開示による実施例では、オフセット量ofstFxが目標制駆動力の絶対値|reqFx|に制限される。
なお、図5に示される例では、次いで時間tc2になると、目標制駆動力reqFxが増大する。この場合も、オフセット量ofstFxは、目標制駆動力の絶対値|reqFx|に制限され、したがって減少する。続く時間tc3において目標制駆動力reqFxがゼロになると、オフセット量ofstFxもゼロとなる。言い換えると、操舵角がゼロに戻されると、補正目標制駆動力stcutFxが目標制駆動力reqFxに一致する。その結果、操舵角が再び変化されたときに、実際のピッチ角が目標ピッチ角となるように車両1に制駆動力が付与される。
すなわち、図6に示される例では、時間td1から時間td2において、操舵定常時であると判別され(α=1)、オフセット量ofstFxが増大され、補正目標制駆動力stcutFxは目標制駆動力reqFxに対し増大される。時間td3から時間td4及び時間td5から時間td6でも同様である。これに対し、時間td2から時間td3では、操舵過渡時であると判別され(α=0)、オフセット量ofstFxが維持され、補正目標制駆動力stcutFxは目標制駆動力reqFxの変化とともに変化する。時間td4から時間td5でも同様である。時間td6から時間dt7では、オフセット量ofstFxが目標制駆動力の絶対値|reqFx|に制限され、目標制駆動力reqFxの増大とともに減少する。時間td7では、オフセット量ofstFxがゼロに戻り、補正目標制駆動力stcutFxが目標制駆動力reqFxに一致する。
一方、図7に示される例では、時間te1までは操舵定常時と判別されるけれども(α=1)、時間te1になると操舵過渡時であると判別される(α=0)。時間te2では、操舵角SAが極大となり、目標制駆動力reqFxが極小となる。このとき、時間微分絶対値DFxはしきい値thDFxを下回らない。したがって、継続して操舵過渡時であると判別される。すなわち、操舵定常時であると誤判定されるのが制限される。
図8は本開示による実施例のピッチ制御ルーチンを示している。図8を参照すると、ステップ100では、目標制駆動力reqFxの算出ルーチンが実行される。このルーチンは図9に示されている。続くステップ200では、係数αの決定ルーチンが実行される。このルーチンは図10に示されている。続くステップ300では、オフセット量ofstFxαの算出ルーチンが実行される。このルーチンは図11に示されている。続くステップ400では補正目標制駆動力stcutFxが算出される(stcutFx=reqFx+ofstFx)。続くステップ500では、車両1に実際に付与される制駆動力が補正目標制駆動力stcutFxになるようにアクチュエータ30が制御される。
図9は、図8のステップ100で実行される目標制駆動力reqFxの算出ルーチンを示している。図9を参照すると、ステップ101では、センサ20により操舵角が検出される。ステップ102では、操舵角に基づいてロール角が推定される。続くステップ103では、推定されたロール角に基づいて目標ピッチ角が算出される。続くステップ104では、目標ピッチ角に基づいて目標ピッチモーメントが算出される。続くステップ105では、目標ピッチモーメントに基づいて目標制駆動力reqFxが算出される。続くステップ106では、目標制駆動力reqFxがフィルタ処理される。
図10は、図8のステップ200で実行される係数αの決定ルーチンを示している。図10を参照すると、ステップ201では、目標制駆動力reFxの時間微分値の絶対値DFxが算出される(DFx=|(reqFx-reqFxp)/Ts|)。続くステップ202では、時間微分絶対値DFxがフィルタ処理される。続くステップ203では、時間微分絶対値DFxがしきい値thDFx以下であるか否かが判別される。DFx≦thDFxのときには次いでステップ204に進み、係数αが1に設定される。これに対し、DFx>thDFxのときには次いでステップ205に進み、係数αがゼロに設定される。
図11は、図8のステップ300で実行されるオフセット量ofstFxの算出ルーチンを示している。図11を参照すると、ステップ301では、操舵角に基づいて許容値limDFxが算出される。続くステップ302では、目標制駆動力reqFxの変化量dltFxが算出される(dltFx=reqFx-reqFxp)。続くステップ303では、変化量dltFxがゼロよりも大きいか、すなわち目標制駆動力reqFxが増大したか否かが判別される。dltFx>0のときには次いでステップ304に進み、許容値limDFxが変化量dltFxだけ減少される(limDFx=limDFx-dltFx)。次いでステップ305に進む。これに対し、dltFx≦0のときには、許容値limDFxを変更することなくステップ305に進む。ステップ305では、オフセット量ofstFxの変化割合dofstFxが算出される(dofstFx=α・limDFx)。続くステップ306では、オフセット量ofstFxが算出される(ofstFx=ofstFxp+dofstFx)。続くステップ307では、オフセット量ofstFxが目標制駆動力の絶対値|reqFx|に制限される。
したがって、本開示による実施例によれば、図12の機能ブロック図に示されるように、車両1の制御装置10は、舵角を検出するように構成されているセンサ20と、ピッチ角を目標ピッチ角にするための目標制動力を算出するように構成されている算出部40aであって、目標制動力は舵角が大きくなるにつれて大きくなる、算出部40aと、操舵定常時であるか否かを判別するように構成されている判別部40bと、操舵定常時であると判別されたときに目標制動力をオフセット量だけ減少補正するように構成されている補正部40cと、補正された目標制動力を車両に与えるように構成されているアクチュエータ30と、を備える。
1 車両
10 制御装置
20 センサ
30 アクチュエータ
40 電子制御ユニット
40a 算出部
40b 判別部
40c 補正部

Claims (7)

  1. 車両の制御装置であって、
    舵角を検出するように構成されているセンサと、
    ピッチ角を目標ピッチ角にするための目標制動力であって前記舵角が大きくなるにつれて大きくなる目標制動力を算出するように構成されている算出部と
    前記目標制動力の時間微分値の絶対値があらかじめ定められたしきい値以下のときに操舵定常時であると判別し、前記絶対値が前記しきい値よりも大きいときに操舵定常時でないと判別するように構成されている判別部と、
    操舵定常時であると判別されたときに前記目標制動力をオフセット量だけ減少補正するように構成されている補正部と、
    補正された前記目標制動力を前記車両に与えるように構成されているアクチュエータと、
    を備えた、制御装置。
  2. 前記補正部は、操舵定常時であると判別されたときに前記オフセット量をあらかじめ定められた変化割合でもって増大させるように構成されている、請求項1に記載の制御装置。
  3. 前記補正部は、前記変化割合を前記舵角の加加速度に応じて定まる許容値に制限するように構成されている、請求項2に記載の制御装置。
  4. 前記補正部は、前記オフセット量を前記目標制動力に制限するように構成されている、請求項2又は3に記載の制御装置。
  5. 前記補正部は、操舵定常時であると判別されたときに、前記オフセット量を前記目標制動力の減少分だけ減少させるように構成されている、請求項2から4までのいずれか一項に記載の制御装置。
  6. 前記補正部は、操舵定常時でないと判別されたときに前記オフセット量を維持するように構成されている、請求項1から5までのいずれか一項に記載の制御装置。
  7. 前記判別部は、前記目標制動力の時間微分値の絶対値に基づいて操舵定常時であるか否かを判別するように構成されている、請求項1から6までのいずれか一項に記載の制御装置。
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