JP5262811B2 - 車両のバネ上制振制御装置 - Google Patents
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Description
本発明に係る車両のバネ上制振制御装置の実施例1を図1から図5に基づいて説明する。
a1=−(kf+kr)/M、
a2=−(cf+cr)/M、
a3=−(kf・Lf−kr・Lr)/M、
a4=−(cf・Lf−cr・Lr)/M、
b1=−(Lf・kf−Lr・kr)/I、
b2=−(Lf・cf−Lr・cr)/I、
b3=−(Lf2・kf+Lr2・kr)/I、
b4=−(Lf2・cf+Lr2・cr)/I
となる。
u(t)=T
であり、その式2aにて表されるシステムの入力である。
p1=h/(I・r)
となる。
J=∫(XTQX+uTRu)dt … (3a)
の値が最小になるとき、状態方程式(式2a)においてX(t)が安定的に収束し、評価関数Jを最小にする行列Kは、
K=R−1・BT・P
により与えられることが知られている。
−dP/dt=ATP+PA+Q−PBR−1BTP
の解である。このリカッティ方程式は、線形システムの分野において知られている任意の方法により解くことができ、これによりゲインKが決定される。
などと置いて、上記の式3aにおいて、状態変数ベクトルX(t)の成分の内の特定のもの(例えばdz/dt、dθ/dt)のノルム(大きさ)をその他の成分(例えばz、θ)のノルムより大きく設定すると、ノルムを大きく設定された成分が相対的に、より安定的に収束されることとなる。また、Qの成分の値を大きくすると、過渡特性重視、即ち状態変数ベクトルX(t)の値が速やかに安定値に収束し、Rの値を大きくすると、消費エネルギが低減される。
先ず、車両10の運転状態について説明する。
一般に、車両10においては、車輪速度取得手段(車輪速センサ)71FL,71FR,71RL,71RRで得た各車輪WFL,WFR,WRL,WRRの車輪速度に基づいて車速を推定する。従って、例えば車輪WFL,WFR,WRL,WRRと路面との間の状態によっては、車輪速度の検出精度が低くなり、結果として、推定される車速の値が実際の車速に対してずれてしまう可能性がある。そして、かかる可能性が見受けられるのは、低車速域においてである。これが為、本実施例1のバネ上制振制御装置においては、閾値たる所定車速(例えば8〜10km/h)よりも高速のときをバネ上制振制御許可条件とし、所定車速よりも低速のときをバネ上制振制御禁止条件とする。例えば、その具体例として、低車速域における車速の推定精度のばらつきを考慮して、車速が10km/h以上ならばバネ上制振制御許可条件に合致したとしてバネ上制振制御の実行を許可し、車速が8km/h以下ならばバネ上制振制御禁止条件に合致したとしてバネ上制振制御の実行を禁止させるようにバネ上制振制御実行要否判定手段を構成すればよい。尚、低車速域における車速を精度良く取得することができるのであれば、車速を条件にしてバネ上制振制御の実行要否を判定させなくてもよい。
図1で例示した車両10は、変速機30として有段自動変速機を搭載している。これが為、その変速機30には、現在の変速段の位置を把握可能な所謂シフトポジションセンサ31が用意されており、電子制御装置1は必要なときに現在の変速段の位置を知ることができる。一方、その変速機30が手動変速機の場合には、そのようなシフトポジションセンサが搭載されておらず、一般にエンジン20の出力値と変速機30の出力値とを比較して現在の変速段の位置を推定(判定)している。これが為、低速段のときには、高速段のときよりもエンジン20の出力変動等が大きいので、変速段の位置を誤判定してしまう可能性がある。従って、手動変速機が搭載された車両10のバネ上制振制御装置においては、誤判定の少ない第2速ギア段以上の高速段のときをバネ上制振制御許可条件とし、誤判定の可能性がある第1速ギア段のときをバネ上制振制御禁止条件とする。尚、手動変速機の現在の変速段の位置を正確に把握できる手段が車両に用意されているならば、第1速ギア段のときにもバネ上制振制御を実行させればよい。
変速機30からの出力は、入力が同じ大きさでもトルクコンバータの作動状態によって変わる。例えば、トルクコンバータのロックアップクラッチが完全係合状態(所謂ロックアップ中)のときには、変速機30の入力と出力の関係を把握しやすいが、そのロックアップクラッチが半係合状態(係合部材同士の接触はあるが滑っている状態)や解放状態(係合部材同士に接触がない)のときには、変動が大きくその関係を把握しがたい。その関係を正確に把握できないということは、バネ上制振制御によって駆動輪WRL,WRRに働く車輪トルク(車輪駆動力)を正確な大きさで発生させることができない可能性がある。これが為、このバネ上制振制御装置においては、そのロックアップクラッチが完全係合状態のときをバネ上制振制御許可条件とし、そのロックアップクラッチが半係合状態や解放状態のときをバネ上制振制御禁止条件とする。
駆動制御手段(エンジン制御手段)は、運転者のアクセル操作が行われているとき又は自動運転モードでアクセル制御中のときに、モータ44によってスロットルバルブ43を開け側に制御する。逆に言えば、その駆動制御手段(エンジン制御手段)は、アクセル操作を検知しなければ又は自動運転モードでアクセル制御中でなければ、そのスロットルバルブ43の開け側への制御を行わない。これが為、運転者がアクセル操作していないとき又は自動運転モードでアクセル制御中になっていないときには、スロットルバルブ43がISC(アイドル・スピード・コントロール)開度よりも小さくなっている。そして、スロットルバルブ43がISC開度よりも大きく開いていないときには、エンジン20の出力制御によるバネ上制振制御を行っても、減少側の出力(駆動トルク、駆動力)を適切な大きさで発生させることができない。これが為、このバネ上制振制御装置においては、スロットルバルブ43が開け側に制御されているとき(運転者のアクセル操作が行われているとき又は自動運転モードでアクセル制御中のとき)をバネ上制振制御許可条件とし、スロットルバルブ43が開閉何れにも制御されていないとき(運転者のアクセル操作が行われていないとき、又は運転者のアクセル操作が行われておらず且つ自動運転モードでアクセル制御されていないとき)をバネ上制振制御禁止条件とする。
駆動輪WRL,WRRがスリップ状態にあるときには、上述した制御モデルにずれが生じてしまうので、その駆動輪WRL,WRRにバネ上振動を抑制する為の適切な車輪トルク(車輪駆動力)を発生させることができない。これが為、このバネ上制振制御装置においては、駆動輪WRL,WRRがスリップ状態にないときをバネ上制振制御許可条件とし、駆動輪WRL,WRRがスリップ状態にあるときをバネ上制振制御禁止条件とする。スリップ状態か否かについては、車輪速度取得手段(車輪速センサ)71FL,71FR,71RL,71RRから取得した夫々の車輪WFL,WFR,WRL,WRRの車輪速度に基づいて判断すればよい。例えば、従動輪WFL,WFRと駆動輪WRL,WRRの車輪速差が所定速度以上あればスリップ状態と判断させ、その車輪速差が所定速度よりも低ければスリップ状態にないと判断させる。また、ここでは、スリップ状態にないとの判断が所定時間(例えば数秒)以上継続したならば最終的にバネ上制振制御許可条件と判定させ、スリップ状態にあるとの判断が所定時間(例えばコンマ数秒)以上継続したならば最終的にバネ上制振制御禁止条件と判定させてもよい。
ABS、VSCやTRC等が作動している状態では、これらの制御とバネ上制振制御とが干渉を起こし、相手側の制御に好ましくない影響を与えてしまう可能性がある。これが為、このバネ上制振制御装置においては、ABS、VSC又はTRC等の制御装置が作動していないときをバネ上制振制御許可条件とし、その制御装置が作動しているときをバネ上制振制御禁止条件とする。ここで、バネ上制振制御を実行している状態でその制御装置が作動し、これによってバネ上制振制御禁止条件と判定された場合には、直ちにバネ上制振制御を終了させる上述したバネ上制振制御終了形態をバネ上制振制御終了形態設定手段に設定させることが望ましい。これは、上述した制御間の干渉はできる限り早い段階で回避すべきだからである。
続いて、車両10の状態について説明する。
スロットルバルブ駆動用のアクチュエータ(モータ44)は、スロットルバルブ43の作動に伴って熱を持つ。従って、このモータ44は、バネ上制振制御の為に頻繁にスロットルバルブ43を作動させることによって温度上昇する可能性がある。しかしながら、例えばスロットルバルブ43の開度を大きく変化させるときのように、モータ44が高周波数且つ大振幅の制御電流でスロットルバルブ43を作動させようとすると、そのモータ44のブラシのブラケット部に熱が溜まってモータ44の応答性が低下し、好適なバネ上制振制御が行えなくなる可能性があるので、バネ上制振制御は、モータ44の温度に応じて禁止させてもよい。これが為、このバネ上制振制御装置においては、そのモータ44の温度が所定温度を超えていないときをバネ上制振制御許可条件とし、その温度が所定温度以上になったときをバネ上制振制御禁止条件とする。この場合の条件設定については、上述したフィードバック制御のときにのみ実行させることが好ましい。
バネ上制振制御に関連する装置や部品等に異常が検出されているときには、適切なバネ上制振制御が行えない可能性が高い。例えば、エンジン20にフェイルセーフ制御が介入しているときには、バネ上制振制御に所望のエンジン20の出力を得ることができず、適切なバネ上制振制御が行えない。また、車輪速度取得手段71FL,71FR,71RL,71RRに異常があれば、バネ上制振制御に係る演算処理結果にずれが生じてしまう。ここでの異常には、更に、ブレーキ制御の通信手段による通信が無効になった場合、変速機30の変速段又は変速比にずれが生じた場合、バネ上制振制御におけるミラー情報に異常が生じた場合等も該当する。尚、そのミラー情報とは、バネ上制振制御を行う際の制御指示の整合性を判定(所謂ミラーチェック)する為に用意されたものであり、その制御指示に係る制御信号との比較対象として当該制御信号が生成されたものである。従って、このバネ上制振制御装置においては、ここで例示したような異常が生じていないときをバネ上制振制御許可条件とし、そのような異常が生じたときをバネ上制振制御禁止条件とする。
一般に、電子制御装置1は、その負荷が高くなることによって制御周期が遅くなり、それに伴って、その制御周期に著しく大きなずれが生じると、正確な演算処理を行えなくなるという特徴を持っている。そして、バネ上制振制御は、上述したように各種の演算処理を行うことによって為されるものであり、制御モデルの演算処理やフィルタ演算処理等の定数として電子制御装置1の制御周期を使っている。これが為、電子制御装置1が正常な制御周期(例えば8ms前後)で作動していなければ、バネ上制振制御は、正確な演算結果を得ることができず、適切にバネ上振動を抑制することができなくなる。従って、このバネ上制振制御装置においては、電子制御装置1が正常な制御周期で作動しているとき(例えば12ms未満の制御周期が所定時間(数秒程度)継続されているとき)をバネ上制振制御許可条件とし、電子制御装置1が正常な制御周期で作動していないとき(例えば制御周期が12ms以上のとき)をバネ上制振制御禁止条件とする。
次に、運転者要求について説明する。
運転者によるブレーキペダル61の操作は、車両10を減速させたい又は停止させたいという運転者の意志を表している。これに反して、バネ上制振制御が実行された場合には、車両駆動装置の出力制御に伴って車両10に加速方向の力が作用することがある。このようなことから、運転者がブレーキペダル61を操作したときには、その運転者の減速等の意志を尊重してバネ上制振制御を実行させないように構成することが望ましい。従って、本実施例1のバネ上制振制御装置においては、運転者のブレーキ操作が検知されないときをバネ上制振制御許可条件とし、運転者のブレーキ操作が検知されたときをバネ上制振制御禁止条件とする。これにより、車両減速度が所望のものよりも小さくなる、加速感を覚える等の違和感を運転者に与えないものとなり、更に、ブレーキパッドの摩耗の抑制をも図ることができる。尚、そのブレーキ操作の有無は、例えばブレーキペダル操作量取得手段67の検出信号を電子制御装置1で受信したのか否かや、その検出信号の変化を電子制御装置1で関知したのか否かによって判断すればよい。
運転者によっては、バネ上制振制御の介入を望まない場合もある。例えば、バネ上制振制御で対処しきれない程に大きな入力が入る路面を走行する場合には、運転者がバネ上制振制御の介入を不要と考えることもあり得る。これが為、例えば、運転者が望んだときには、ディーラ等の指定工場においてダイアグスキャンツール等の設定変更装置を使って、バネ上制振制御が実行されないよう車両側の設定を変更できるように構成しておく。また、車両10にバネ上制振制御の介入停止用のスイッチ等を用意しておき、好みに応じて運転者が設定変更できるように構成しておく。このバネ上制振制御装置においては、バネ上制振制御の介入停止が設定されていないときをバネ上制振制御許可条件とし、バネ上制振制御の介入停止が設定されているときをバネ上制振制御禁止条件とする。この場合の条件設定については、上述したフィードバック制御のときにのみ実行させることが好ましい。
次に、本発明に係る車両のバネ上制振制御装置の実施例2を図6から図10に基づいて説明する。
2 駆動制御部(駆動制御手段)
3 バネ上制振制御部(バネ上制振制御手段)
3a 車輪トルク換算部
3b フィードフォワード制御部
3c フィードバック制御部
3d 駆動トルク換算部
10 車両
20 エンジン(車両駆動装置)
30 変速機(車両駆動装置)
41 アクセルペダル
42 アクセルペダル操作量取得手段
43 スロットルバルブ
44 モータ
61 ブレーキペダル
64 ブレーキアクチュエータ
66FL,66FR,66RL,66RR 制動力発生手段
67 ブレーキペダル操作量取得手段
71FL,71FR,71RL,71RR 車輪速度取得手段
WFL,WFR,WRL,WRR 車輪
Claims (7)
- 路面からの入力又は運転者要求トルクに伴い車体に発生するバネ上振動を抑制させる為のバネ上制振制御量の設定を行うバネ上制振制御手段と、該バネ上制振制御量を実現させるように車両駆動装置の出力を制御してバネ上制振制御を実行する駆動制御手段と、を備えた車両のバネ上制振制御装置において、
車両の運転状態、車両の状態又は運転者要求の内の少なくとも何れか1つに応じて、前記バネ上制振制御の実行が許可される許可条件であるのか当該実行が禁止される禁止条件であるのかの判断を行うものであり、車輪速度の検出精度が低い低車速のとき、変速機が手動変速機であるならば当該手動変速機が動力源の出力変動の大きい低速段のとき、車両が前進していないとき、駆動輪への動力伝達ができないとき、変速機が自動変速機であるならばトルクコンバータのロックアップクラッチが半係合状態又は解放状態のとき、スロットルバルブが開閉何れにも制御されていないとき、駆動輪がスリップ状態にあるとき、ABS制御が作動しているとき、車両挙動制御装置が作動しているとき、前記スロットルバルブの駆動用のモータが応答性の低下する所定温度以上になったとき、前記動力源にフェイルセーフ制御が介入しているとき、前記車輪速度の取得手段に異常があるとき、ブレーキ制御の通信手段による通信が無効になったとき、変速機の変速段又は変速比にずれが生じたとき、前記バネ上制振制御を行う際の制御指示の整合性判定の為のミラー情報に異常が生じたとき、前記バネ上制振制御を行うECUが正常な制御周期で作動していないとき、運転者のブレーキ操作が検知されたとき、自動ブレーキ制御における制動力の発生指令があったときの内の何れかに該当したときに、前記バネ上制振制御の禁止条件であると判断するバネ上制振制御の実行要否判定手段を設け、
前記バネ上制振制御手段は、前記許可条件の場合に前記バネ上制振制御を実行し、前記禁止条件の場合に前記バネ上制振制御の実行を禁止することを特徴とした車両のバネ上制振制御装置。 - 前記バネ上制振制御を実行していない状態で当該バネ上制振制御の実行が許可されたときに、車両の運転状態、車両の状態又は運転者要求の内の少なくとも何れか1つに応じて、直ちに前記バネ上制振制御量を実現させるバネ上制振制御開始形態又は徐々に前記バネ上制振制御量を実現させていくバネ上制振制御開始形態の内の何れかにバネ上制振制御開始時の制御形態を設定するバネ上制振制御開始形態設定手段を更に設け、
前記駆動制御手段は、前記バネ上制振制御開始形態設定手段の設定結果に基づいて前記車両駆動装置の出力の制御を行うよう構成したことを特徴とする請求項1記載の車両のバネ上制振制御装置。 - 前記バネ上制振制御を実行している状態で当該バネ上制振制御の実行が禁止されたときに、車両の運転状態、車両の状態又は運転者要求の内の少なくとも何れか1つに応じて、直ちに前記バネ上制振制御を終了させるバネ上制振制御終了形態又は徐々に前記バネ上制振制御を終了させていくバネ上制振制御終了形態の内の何れかにバネ上制振制御終了時の制御形態を設定するバネ上制振制御終了形態設定手段を更に設け、
前記駆動制御手段は、前記バネ上制振制御終了形態設定手段の設定結果に基づいて前記車両駆動装置の出力の制御を行うよう構成したことを特徴とする請求項1又は2に記載の車両のバネ上制振制御装置。 - 路面からの入力又は運転者要求トルクに伴い車体に発生するバネ上振動を抑制させる為のバネ上制振制御量の設定を行うバネ上制振制御手段と、該バネ上制振制御量を実現させるように車両駆動装置の出力を制御してバネ上制振制御を実行する駆動制御手段と、を備えた車両のバネ上制振制御装置において、
車両の運転状態、車両の状態又は運転者要求の内の少なくとも何れか1つに応じて、前記バネ上制振制御の実行が許可される許可条件であるのか当該実行が禁止される禁止条件であるのかの判断を行うものであり、車輪速度の検出精度が低い低車速のとき、変速機が手動変速機であるならば当該手動変速機が動力源の出力変動の大きい低速段のとき、車両が前進していないとき、駆動輪への動力伝達ができないとき、変速機が自動変速機であるならばトルクコンバータのロックアップクラッチが半係合状態又は解放状態のとき、スロットルバルブが開閉何れにも制御されていないとき、駆動輪がスリップ状態にあるとき、ABS制御が作動しているとき、車両挙動制御装置が作動しているとき、前記スロットルバルブの駆動用のモータが応答性の低下する所定温度以上になったとき、前記動力源にフェイルセーフ制御が介入しているとき、前記車輪速度の取得手段に異常があるとき、ブレーキ制御の通信手段による通信が無効になったとき、変速機の変速段又は変速比にずれが生じたとき、前記バネ上制振制御を行う際の制御指示の整合性判定の為のミラー情報に異常が生じたとき、前記バネ上制振制御を行うECUが正常な制御周期で作動していないとき、運転者のブレーキ操作が検知されたとき、自動ブレーキ制御における制動力の発生指令があったときの内の何れかに該当したときに、前記バネ上制振制御の禁止条件であると判断するバネ上制振制御の実行要否判定手段を設け、
前記駆動制御手段は、前記許可条件の場合に前記バネ上制振制御を開始させることを特徴とする車両のバネ上制振制御装置。 - 路面からの入力又は運転者要求トルクに伴い車体に発生するバネ上振動を抑制させる為のバネ上制振制御量の設定を行うバネ上制振制御手段と、該バネ上制振制御量を実現させるように車両駆動装置の出力を制御してバネ上制振制御を実行する駆動制御手段と、を備えた車両のバネ上制振制御装置において、
車両の運転状態、車両の状態又は運転者要求の内の少なくとも何れか1つに応じて、前記バネ上制振制御の実行が許可される許可条件であるのか当該実行が禁止される禁止条件であるのかの判断を行うものであり、車輪速度の検出精度が低い低車速のとき、変速機が手動変速機であるならば当該手動変速機が動力源の出力変動の大きい低速段のとき、車両が前進していないとき、駆動輪への動力伝達ができないとき、変速機が自動変速機であるならばトルクコンバータのロックアップクラッチが半係合状態又は解放状態のとき、スロットルバルブが開閉何れにも制御されていないとき、駆動輪がスリップ状態にあるとき、ABS制御が作動しているとき、車両挙動制御装置が作動しているとき、前記スロットルバルブの駆動用のモータが応答性の低下する所定温度以上になったとき、前記動力源にフェイルセーフ制御が介入しているとき、前記車輪速度の取得手段に異常があるとき、ブレーキ制御の通信手段による通信が無効になったとき、変速機の変速段又は変速比にずれが生じたとき、前記バネ上制振制御を行う際の制御指示の整合性判定の為のミラー情報に異常が生じたとき、前記バネ上制振制御を行うECUが正常な制御周期で作動していないとき、運転者のブレーキ操作が検知されたとき、自動ブレーキ制御における制動力の発生指令があったときの内の何れかに該当したときに、前記バネ上制振制御の禁止条件であると判断するバネ上制振制御の実行要否判定手段を設け、
前記駆動制御手段は、前記禁止条件の場合に前記バネ上制振制御を終了させることを特徴とする車両のバネ上制振制御装置。 - 前記バネ上制振制御手段は、車両を設定上限車速で抑える上限車速制限制御が実行される場合、前記バネ上制振制御の実行を禁止させる又は前記バネ上制振制御量を小さく抑えるように構成したことを特徴とする請求項1,4又は5に記載の車両のバネ上制振制御装置。
- 前記バネ上振動は、車両におけるバウンス方向又はピッチ方向の内の少なくとも何れか一方の振動を含むものである請求項1から6の内の何れか1つに記載の車両のバネ上制振制御装置。
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