JP7576426B2 - Vehicle control device and vehicle control method - Google Patents
Vehicle control device and vehicle control method Download PDFInfo
- Publication number
- JP7576426B2 JP7576426B2 JP2020177886A JP2020177886A JP7576426B2 JP 7576426 B2 JP7576426 B2 JP 7576426B2 JP 2020177886 A JP2020177886 A JP 2020177886A JP 2020177886 A JP2020177886 A JP 2020177886A JP 7576426 B2 JP7576426 B2 JP 7576426B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vehicle body
- force
- attitude
- jack
- vehicle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 10
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 38
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 claims description 29
- 238000013016 damping Methods 0.000 claims description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 13
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 4
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
- B60G17/00—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load
- B60G17/015—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements
- B60G17/018—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements characterised by the use of a specific signal treatment or control method
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W40/00—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
- B60W40/10—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to vehicle motion
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W40/00—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
- B60W40/10—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to vehicle motion
- B60W40/11—Pitch movement
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W40/00—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
- B60W40/10—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to vehicle motion
- B60W40/112—Roll movement
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W40/00—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
- B60W40/10—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to vehicle motion
- B60W40/114—Yaw movement
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Transportation (AREA)
- Vehicle Body Suspensions (AREA)
- Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)
Description
本発明は、異種のアクチュエータを統合制御することで、実車体姿勢を目標車体姿勢に近づける、車両制御装置、および、車両制御方法に関する。 The present invention relates to a vehicle control device and a vehicle control method that brings the actual vehicle body posture closer to the target vehicle body posture by integrated control of different types of actuators.
アクティブサスペンション、アクティブスタビライザ、インホイールモータ等のアクチュエータを制御して車体姿勢を制御する従来技術として、特許文献1の車両用ロール振動制振制御装置が知られている。
The roll vibration damping control device for vehicles described in
例えば、この文献の要約書には、「車体のロール振動を効果的に制振することができるよう改良されたロール振動制振制御装置を提供する」ための解決手段として、「制御ユニットは、ロール角加速度センサにより検出されたロール角加速度(φs2)とロール慣性モーメントとの積、ロール角加速度の一階積分値(φs)とロール減衰係数との積、ロール角加速度の二階積分値(φ)と等価ロール剛性との積の和を制御ロールモーメント(Mxc)として演算し、ロール運動時の車輪横力により発生するばね上の重心の周りのロールモーメントを補正ロールモーメント(Mxa)として演算し、制御ロールモーメントを補正ロールモーメントにて補正し制御ゲインを乗算して得られる目標ロールモーメントに基づいてアクチュエータを制御する。」との記載がある。 For example, the abstract of this document states that as a solution to "provide an improved roll vibration damping control device that can effectively damp roll vibration of a vehicle body," the control unit calculates, as a control roll moment ( Mxc ), the sum of the product of the roll angular acceleration (φs2) detected by the roll angular acceleration sensor and the roll moment of inertia, the product of the first-order integral of the roll angular acceleration (φs) and the roll damping coefficient, and the product of the second-order integral of the roll angular acceleration (φ) and the equivalent roll stiffness, calculates, as a corrected roll moment (Mxa), the roll moment around the center of gravity on the spring generated by the wheel lateral force during roll motion, and controls the actuator based on a target roll moment obtained by correcting the control roll moment with the corrected roll moment and multiplying it by a control gain."
しかしながら、特許文献1の車両用ロール振動抑制制御装置は、各々の実施形態で説明されるように、同種のアクチュエータを制御してロール振動を抑制するものでしかなく、異種のアクチュエータを併用する場合に、各種アクチュエータをどのように制御してロール振動を抑制するかについては具体的な説明が無い。
However, the vehicle roll vibration suppression control device in
そこで、本発明は、異種のアクチュエータを統合制御することで、車体のロール量やピッチ量を、その車両の運動状態に応じた最適な車体姿勢に少ないエネルギで近づける、車両制御装置および車両制御方法を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a vehicle control device and a vehicle control method that integrates and controls different types of actuators to bring the roll and pitch amounts of the vehicle body closer to the optimal vehicle body posture for the vehicle's motion state with less energy.
上記課題を解決するため、本発明の車両制御装置は、車体と、該車体を支持する複数の
車輪と、各車輪を回転させる複数のモータと、各車輪と車体の間に設置される複数のサス
ペンションアクチュエータと、を備えた車両の車両制御装置であって、各モータを個別に
制御するインバータと、各サスペンションアクチュエータに加える力または減衰力を調整
するアクチュエータを個別に制御するアクチュエータ制御部と、各車輪に生じる制駆動力
または横力によるジャッキアップ力が、実車体姿勢を目標車体姿勢に近づけるものである
かを判断する判断部と、を有しており、前記アクチュエータ制御部は、前記判断部が、前
記ジャッキアップ力が実車体姿勢を目標車体姿勢に近づけると判断した場合に、前記ジャ
ッキアップ力を妨げないように前記アクチュエータを制御し、前記判断部が、前記ジャッ
キアップ力が実車体姿勢を目標車体姿勢から遠ざけると判断した場合に、前記ジャッキア
ップ力を妨げるように前記アクチュエータを制御するものであり、さらに、前記アクチュエータ制御部に制御指令を出力する車両走行制御部と、所定の周期、振幅の交番成分を持った正弦波状の姿勢制御指令を出力する姿勢制御指令演算部と、を有しており、前記判断部は、車両走行制御部の出力する駆動トルクと姿勢制御指令トルクの合算指令に基づいて前記インバータが前記モータを回転させたときの前記ジャッキアップ力に基づいて判断を行うものとした。
In order to solve the above problems, the vehicle control device of the present invention is a vehicle control device for a vehicle including a vehicle body, a plurality of wheels supporting the vehicle body, a plurality of motors for rotating each wheel, and a plurality of suspension actuators installed between each wheel and the vehicle body, and includes an inverter for individually controlling each motor, an actuator control unit for individually controlling an actuator for adjusting the force or damping force applied to each suspension actuator, and a judgment unit for judging whether a jack-up force due to a braking/driving force or a lateral force generated on each wheel brings an actual vehicle body posture closer to a target vehicle body posture, and the actuator control unit judges whether the jack-up force brings the actual vehicle body posture closer to the target vehicle body posture. and when the judgment unit judges that the jacking-up force will move the actual vehicle body attitude away from the target vehicle body attitude, it controls the actuator so as not to impede the jacking-up force. Further, the judgment unit has a vehicle travel control unit which outputs a control command to the actuator control unit, and an attitude control command calculation unit which outputs a sine-wave-shaped attitude control command having alternating components with a predetermined period and amplitude, and the judgment unit makes a judgment based on the jacking-up force when the inverter rotates the motor based on a combined command of the drive torque and attitude control command torque output by the vehicle travel control unit .
本発明の車両制御装置および車両制御方法によれば、異種のアクチュエータを統合制御することで、車体のロール量やピッチ量を、その車両の運動状態に応じた最適な車体姿勢に少ないエネルギで近づけることができる。 The vehicle control device and vehicle control method of the present invention can integrate and control different types of actuators to bring the roll and pitch amounts of the vehicle body closer to the optimal vehicle body posture for the vehicle's motion state with less energy.
以下、本発明の車両制御装置の実施例を、図面を参照しながら説明する。 Below, an embodiment of the vehicle control device of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1から図10を用いて、本発明の実施例1に係る車両制御装置を説明する。 The vehicle control device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to Figures 1 to 10.
<車両1の概略構成>
図1は、本発明の実施例1に係る車両制御装置2を搭載した車両1の概略構成を示す平面図である。ここに示すように、本実施例の車両1は、車体10に、車輪11、モータ12、サスペンションアクチュエータ13、ステア14、ブレーキ15、及び、スタビライザ16を搭載したものである。なお、以下では、車両1の前後方向をx軸(前方向を正)、左右方向をy軸(左方向を正)、上下方向をz軸(上方向を正)とする。
<General configuration of
1 is a plan view showing a schematic configuration of a
車輪11は、車体10を支持し、路面に接してグリップ力を発揮するものであり、本実施例では、左前輪11FL、右前輪11FR、左後輪11RL、右後輪11RRの4輪を備えている。なお、以下では、左前輪11FLに対応する構成の符号にはFLを付し、右前輪11FRに対応する構成の符号にはFRを付し、左後輪11RLに対応する構成の符号にはRLを付し、右後輪11RRに対応する構成の符号にはRRを付すこととする。また、左前輪11FLと右前輪11FRの双方に対応する構成の符号にはFを付し、左後輪11RLと右後輪11RRの双方に対応する構成の符号にはRを付すこととする。
The
各々の車輪11には、インホイール型のモータ12(12FL、12FR、12RL、12RR)が取り付けられており、これらのモータ12によって各々の車輪11が独立して回転(正転、逆転)する。
An in-wheel type motor 12 ( 12FL , 12FR , 12RL , 12RR ) is attached to each
各々のモータ12と車体10の間には、サスペンションアクチュエータ13(13FL、13FR、13RL、13RR)が設けられており、これらのサスペンションアクチュエータ13によって、各々の車輪11に発生する振動や衝撃を吸収し、車体の安定性、乗り心地を良くする懸架装置(サスペンション)を構成している。なお、サスペンションアクチュエータ13は、バネとショックアブソーバーを有するコイルオーバーであり、例えば、粘性を変更可能なダンパとコイルスプリングを組み合わせたセミアクティブサスペンションや、長さを調節可能なダンパとコイルスプリングを組み合わせたアクティブサスペンション、また、リニアモータや回転モータと回転直動機構の組み合わせを用いた電気式のものなどであるが、以下では、サスペンションアクチュエータ13がアクティブサスペンションであるものとして説明する。
Suspension actuators 13 ( 13FL , 13FR , 13RL , 13RR ) are provided between each
ステア14は、車輪11を操舵し車両1の進行方向を決定するための装置であり、本実施例では、左前輪11FLを操舵するステア14FLと、右前輪11FRを操舵するステア14FRと、左後輪11RLおよび右後輪11RRを操舵するステア14Rの3つを備えている。
The steering wheel 14 is a device for steering the
ブレーキ15は、車輪11の回転を制動するための装置であり、本実施例では、左前輪11FL用のブレーキ15FLと、右前輪11FR用のブレーキ15FRと、左後輪11RL用のブレーキ15RLと、右後輪11RR用のブレーキ15RRの4つを備えている。
The
スタビライザ16は、左右の車輪の上下運動と連動して動き車両のロール量を抑える装置であり、本実施例のスタビライザ16は、そのねじれ角を電気式で調整できる制御スタビライザである。なお、本実施例では、前方用のスタビライザ16Fと、後方用のスタビライザ16Rの2つを備えている。 The stabilizer 16 is a device that moves in conjunction with the up and down movement of the left and right wheels to suppress the amount of roll of the vehicle, and the stabilizer 16 in this embodiment is a controlled stabilizer whose torsion angle can be adjusted electrically. Note that in this embodiment, two stabilizers, a front stabilizer 16F and a rear stabilizer 16R, are provided.
<制駆動力Fxによるジャッキアップ力Jx>
ここで、図2を用いて、加速中の車両1において、各輪の駆動力または制動力(以下、「制駆動力Fx」と称する)によって車体10に加わるジャッキアップ力Jxを説明する。なお、「ジャッキアップ力」の表現には、上向きの力である正方向のジャッキアップ力と、下向きの力である負方向のジャッキアップ力を含むものとする。
<Jack-up force Jx due to braking/driving force Fx>
Here, the jacking-up force Jx applied to the
図2は、加速中の車両1の側面図であり、前輪11Fと後輪11Rは図中の矢印方向に回転している。この場合、車輪11の回転の反作用として、路面は、前輪11Fに前方への制駆動力FxFを与え、後輪11Rにも前方への制駆動力FxRを与える。そして、前側の制駆動力FxFによって、車輪11Fが前側の瞬間回転中心OF周りに回転するため、車体10の前側では、下方向のジャッキアップ力JxFが発生する。一方、後側の制駆動力FxRによって、車輪11Rが後側の瞬間回転中心OR周りに回転するため、車体10の後側では、上方向のジャッキアップ力JxRが発生する。これらのジャッキアップ力Jxによって、加減速中の車体10にはピッチ量の変化が生じる。
2 is a side view of a
なお、前方の瞬間回転中心OFと前輪11Fの接地点を結んだ直線を仮想スイングアームSAFとし、仮想スイングアームSAFと路面の角度をθFとすると、ジャッキアップ力JxFの大きさは式1で計算される。
If the straight line connecting the front instantaneous rotation center OF and the ground contact point of the front wheel 11F is defined as a virtual swing arm SAF and the angle between the virtual swing arm SAF and the road surface is defined as θF , the magnitude of the jack-up force JxF is calculated by
同様に、後方の瞬間回転中心ORと後輪11Rの接地点を結んだ直線を仮想スイングアームSARとし、仮想スイングアームSARと路面の角度をθRとすると、ジャッキアップ力JxRの大きさは式2で計算される。
Similarly, if a straight line connecting the rear instantaneous rotation center OR and the ground contact point of the rear wheel 11R is defined as a virtual swing arm SA R , and the angle between the virtual swing arm SA R and the road surface is defined as θ R , the magnitude of the jack-up force Jx R is calculated by
<横力Fyによるジャッキアップ力Jy>
次に、図3Aと図3Bを用いて、車両1において、各輪の横力Fyによって車体10に加わるジャッキアップ力Jyと実車体姿勢の関係を説明する。
<Jack-up force Jy due to lateral force Fy>
Next, the relationship between the jack-up force Jy applied to the
図3Aは、横力Fyがない状況を説明する図であり、この状況下の車両1は、例えば左平面図に示すように直進している。この場合、右背面図に示すように、横力Fyは発生せず、車体10は略水平状態を維持する。なお、図3Aに示すように、本実施例の車両1では、モータ12の上端はサスペンションアクチュエータ13を介して車体10と接続されており、モータ12の下端はロアアーム17を介して車体10と接続されている。
Figure 3A is a diagram explaining a situation in which there is no lateral force Fy, and in this situation, the
一方、図3Bは、横力Fyがある状況を説明する図であり、この状況下の車両1は、例えば左平面図に示すように右旋回している。この場合、右背面図に示すように、車輪11の操舵の反作用として、路面は、左後輪11RLに右方向の横力FyRLを与え、右後輪11RRにも右方向の横力FyRRを与える。そして、左側の横力FyRLによって、ロアアーム17RLの車体10側の端部には、上方向のジャッキアップ力JyRLが発生する。一方、右側の横力FyRRによって、ロアアーム17RRの車体10側の端部には、下方向のジャッキアップ力JyRRが発生する。これらのジャッキアップ力Jyによって、旋回中の車体10にはロール量の変化が生じる。
3B is a diagram for explaining a situation where a lateral force Fy is applied, and the
<車両制御装置2の概略構成>
本実施例の車両制御装置2は、上記したジャッキアップ力Jx、Jyに起因するピッチ量やロール量の変化を活かして車体姿勢を制御することで、サスペンションアクチュエータ13やスタビライザ16の作動を抑制し、消費エネルギの低減を図った車体姿勢制御を実現するものである。以下、図4を用いて、本実施例の車両制御装置2の詳細を説明する。
<General configuration of
The
本実施例の車両制御装置2は、図4の機能ブロック図に示す、車両走行制御部20、目標車体姿勢演算部21、判断部22、アクチュエータ制御部23、インバータ24、ステア制御部25、ブレーキ制御部26、スタビライザ制御部27、および、姿勢制御指令演算部28を備えた制御装置である。なお、車両制御装置2は、具体的には、CPU等の演算装置、半導体メモリ等の記憶装置、および、通信装置などのハードウェアを備えたECU(Electronic Control Unit)等の計算機と各制御対象の駆動装置を持つ制御ユニットである。
The
車両走行制御部20は、外界情報と、操作情報と、センサ情報に基づいて、モータ12、サスペンションアクチュエータ13、ステア14、ブレーキ15、及び、スタビライザ16を制御する指令等を生成する制御部であり、例えば、先進運転支援システム(ADAS)である。なお、外界情報は、例えば、車体10に搭載した、車載カメラやLiDARやレーダ等の外界センサが取得した、車両1の周囲環境(道路、障害物など)の情報である。操作情報は、例えば、運転者による、ハンドル、アクセルペダル、ブレーキペダルの操作量等である。センサ情報は、車両センサが取得した、車両1の速度、加速度、および、ヨー、ピッチ、ヨーの各レート等である。
The vehicle
目標車体姿勢演算部21は、車両走行制御部20からの走行制御情報等に基づいて、運転状況に応じた適切な目標車体姿勢を演算する。例えば、制駆動力Fxに起因する車体10の前後傾斜や、横力Fyに起因する車体10の左右傾斜を放置すると、乗り心地や操作感が悪化するため、例えば、加減速中であれば車体10が水平となるような目標車体姿勢を設定し、旋回中であれば車体10を旋回方向に傾けるような目標車体姿勢を設定する。
The target vehicle body
判断部22は、目標車体姿勢演算部21で演算した目標車体姿勢と、車体10に設置した車体センサからの車体情報(実車体姿勢・制駆動力・横力)に基づいて、所定の判断を行う。ここでの処理の詳細は後述する。
The
アクチュエータ制御部23は、判断部22の出力と、車両走行制御部20からの制御指令に基づいて、各々のサスペンションアクチュエータ13を個別に制御し、実車体姿勢を目標車体姿勢に近づける。これにより、車両1の乗り心地や操作感が改善する。ここでの処理の詳細は後述する。
The
インバータ24は、車両走行制御部20からの駆動指令と、後述する姿勢制御指令演算部28からの姿勢制御指令に基づいて、各々のモータ12を個別に制御する。ここでの処理の詳細は後述する。
The
ステア制御部25は、車両走行制御部20からの舵角指令に基づいて、各々のステア14を個別に制御する。ブレーキ制御部26は、車両走行制御部20からの制動指令に基づいて、各々のブレーキ15を個別に制御する。スタビライザ制御部27は、車両走行制御部20からのスタビライザ指令に基づいて、各々のスタビライザ16を個別に制御する。
The
姿勢制御指令演算部28は、車両走行制御部20からの走行制御情報と、車体10からの車体情報(実車体姿勢・制駆動力・横力)に基づいて、適切な姿勢制御トルクを発生させるための姿勢制御指令を演算する。ここで演算された姿勢制御指令は、車両走行制御部20からの駆動指令に加算され、目標車体姿勢演算部21とインバータ24に入力される。ここでの処理の詳細は後述する。
The attitude control
<判断部22>
判断部22では、各々の車輪11について、制駆動力Fxによるジャッキアップ力Jxと横力Fyによるジャッキアップ力Jyを合算し、その合力が実車体姿勢を目標車体姿勢に近づけるか否かを判断する。
<
The
図5は、判断部22での処理を詳細に説明するための図である。ここに示すように、判断部22では、各輪の制駆動力Fxに基づいて、制駆動力Fxによる各輪のジャッキアップ力Jxを算出する(22a)。また、判断部22では、各輪の横力Fyに基づいて、横力Fyによる各輪のジャッキアップ力Jyを算出する(22b)。そして、各々の車輪11について、ジャッキアップ力Jxとジャッキアップ力Jyを合算する(22c)。
Figure 5 is a diagram for explaining the processing in the
一方、判断部22では、目標車体姿勢演算部21で演算した目標車体姿勢と、車体10が出力した実車体姿勢に基づいて、実車体姿勢を目標姿勢にするための各輪のサスペンションアクチュエータ13のアクチュエーションの方向が上方向か下方向かを計算する(22d)。
On the other hand, the
その後、判断部22では、22cで合算した各輪のジャッキアップ力の符号と、22dで計算した各輪の動作方向の符号の整合性を判断し、両符号が一致する場合は判断結果として「符号整合」を出力し、両符号が一致しない場合は「符号不整合」を出力する(22e)。
Then, the
<アクチュエータ制御部23>
アクチュエータ制御部23では、各輪の合算後のジャッキアップ力が、実車体姿勢を目標車体姿勢に近づける方向である場合には、そのジャッキアップ力を妨げないように各々のサスペンションアクチュエータ13を制御する。一方、合算後の各輪のジャッキアップ力が、実車体姿勢を目標車体姿勢から遠ざける方向である場合には、そのジャッキアップ力を妨げるように各々のサスペンションアクチュエータ13を制御する。
<
When the combined jack-up force of each wheel is in a direction that brings the actual vehicle body posture closer to the target vehicle body posture, the
図6は、アクチュエータ制御部23での処理の詳細を説明するための図である。ここに示すように、アクチュエータ制御部23では、まず、判断部22の判断結果が「符号整合」であるかを判定する(23a)。そして、「符号整合」であれば、アクチュエータ制御部23は、制駆動力Fxや横力Fyのジャッキアップ力Jによる車体姿勢変化を妨げないサスペンションアクチュエータ13のアクチュエーションを計算する(23b)。一方、「符号不整合」であれば、アクチュエータ制御部23は、制駆動力Fxや横力Fyのジャッキアップ力による車体姿勢変化を妨げるサスペンションアクチュエータ13のアクチュエーションを計算する(23c)。
Figure 6 is a diagram for explaining the details of the processing in the
その後、アクチュエータ制御部23は、23bまたは23cで計算したアクチュエーションに、車両走行制御部20からの制御指令を加味する混合計算を実行し、各々のサスペンションアクチュエータ13への指令として出力する。
Then, the
<姿勢制御指令演算部28の基本効果>
姿勢制御指令演算部28は、車両走行制御部20からの走行制御情報と、車体10からの車体情報(実車体姿勢・制駆動力・横力)に基づいて、所定の姿勢制御指令を出力する。以下、図7を用いて、姿勢制御指令演算部28の基本的な効果を説明する。なお、この図は、車両1が備える4輪のうち何れか1輪に対する制御を例示したものである。
<Basic Effects of the Attitude Control
The attitude control
図7(a)は、姿勢制御指令演算部28が出力する、所定の周期、振幅の交番成分を持った正弦波状の姿勢制御指令の一例である。なお、交番成分を持った姿勢制御指令の周期や振幅は、姿勢制御指令演算部28への入力に基づいて適宜演算される変数である。
Figure 7 (a) shows an example of a sine-wave posture control command with alternating components of a predetermined period and amplitude, output by the posture control
図7(b)は、車両走行制御部20がインバータ24に出力する駆動指令であり、ここでは、略一定値の駆動指令を例示している。
Figure 7 (b) shows the drive command that the vehicle driving
図7(c)は、図7(a)と図7(b)の指令を合算した指令に基づき、インバータ24がモータ12を制御することで発生した、姿勢制御指令と駆動指令の合算指令である。すなわち、図7(b)の駆動指令が正値であるため、図7(a)の姿勢制御指令を所定量正方向に移動させたものが図7(c)の合算指令となる。
Figure 7(c) shows a combined command of the posture control command and the drive command generated by the
図7(c)のような合算指令が発生した場合、合算指令が正値となる期間(第一期間)は、制駆動力Fxや横力Fyによるジャッキアップ力Jが実車体姿勢を目標車体姿勢に近づける状態にあり、合算指令が負値となる期間(第二期間)は、制駆動力Fxや横力Fyによるジャッキアップ力Jが実車体姿勢を目標車体姿勢から遠ざける状態にある。そして、図から明らかなように、第一期間は第二期間よりも長いため、過半以上の期間は、ジャッキアップ力Jが実車体姿勢を目標車体姿勢に近づける期間となっている。 When a combined command such as that shown in Figure 7 (c) is generated, during the period (first period) when the combined command is positive, the jack-up force J due to the braking/driving force Fx and lateral force Fy brings the actual vehicle body attitude closer to the target vehicle body attitude, and during the period (second period) when the combined command is negative, the jack-up force J due to the braking/driving force Fx and lateral force Fy moves the actual vehicle body attitude away from the target vehicle body attitude. And, as is clear from the figure, the first period is longer than the second period, so more than half of the period is a period in which the jack-up force J brings the actual vehicle body attitude closer to the target vehicle body attitude.
図7(d)は、アクチュエータ制御部23によるサスペンションアクチュエータ13の制御内容である。図7(c)で示したように、第一期間のジャッキアップ力Jは実車体姿勢を目標車体姿勢に近づけるものであり、第二期間のジャッキアップ力Jは実車体姿勢を目標車体姿勢から遠ざけるものであるため、本実施例のアクチュエータ制御部23は、第一期間中は、ジャッキアップ力Jを妨げないようにサスペンションアクチュエータ13を制御し、第二期間中は、ジャッキアップ力Jを妨げるようにサスペンションアクチュエータ13を制御する。これにより、相対的に長い第一期間中はジャッキアップ力Jを流用して車体姿勢を制御し、相対的に短い第二期間中にのみジャッキアップ力Jに抗う力をサスペンションアクチュエータ13で発生させる。これにより、第一期間中はサスペンションアクチュエータ13の消費エネルギを抑制できるため、ジャッキアップ力Jを考慮せずサスペンションアクチュエータ13の制御のみを利用して車体姿勢を制御する場合に比べ、サスペンションアクチュエータ13の消費エネルギを抑制することができる。第一期間中に十分なジャッキアップ力Jが得られる場合は、第一期間中はサスペンションアクチュエータ13を駆動しなくても良い。
Figure 7 (d) shows the control of the
<姿勢制御指令演算部28の応用効果>
上記した図7は、車両1が備える4輪のうち何れか1輪に対する制御に着目したものであった。仮に図7の制御を4輪全てに一律適用すれば、全輪が同様に挙動し、図7(a)の姿勢制御指令に同期した前後方向の振動が発生するなど、乗り心地や操作感の悪化を招くおそれがある。
<Effects of application of the attitude control
7 described above focuses on the control of one of the four wheels of the
そこで、本実施例の姿勢制御指令演算部28を実際に搭載した車両1では、各輪のモータ12によるトルク脈動を相殺できるよう、各輪のモータ12に位相の異なる姿勢制御指令を与えることが望ましい。
Therefore, in a
例えば、図8(a1)と図8(a2)に示すように、前輪側のモータ12Fに与える姿勢制御指令Fと、後輪側のモータ12Rに与える姿勢制御指令Rを逆位相にすることで、図8(d)のような略一定の駆動トルク合計値を得ることができるので、上記したような乗り心地や操作感を悪化させる前後方向の振動を抑制しつつ、実車体姿勢を目標車体姿勢に近づけることができる。 For example, as shown in FIG. 8(a1) and FIG. 8(a2), by making the attitude control command F given to the motor 12F on the front wheel side and the attitude control command R given to the motor 12R on the rear wheel side have opposite phases, it is possible to obtain a substantially constant total driving torque value as shown in FIG. 8(d). Therefore, it is possible to bring the actual vehicle body attitude closer to the target vehicle body attitude while suppressing the longitudinal vibrations that deteriorate the ride comfort and handling feel as described above.
図9は、前輪と後輪でモータ12に与える姿勢制御指令を逆位相にした場合の、制駆動力Fxの一例である。この例では、左前輪11FLと右後輪11RRに正方向の姿勢制御指令を与えるタイミングで、右前輪11FRと左後輪11RLに負方向の姿勢制御指令を与えている。これにより、前後方向の振動を相殺させつつ、図10のように、実車体姿勢を所望の目標車体姿勢(例えば、左傾斜)に近づけることができる。
Fig. 9 shows an example of the braking/driving force Fx when the attitude control commands given to the
<まとめ>
以上で説明したように、本実施例の車両制御装置および車両制御方法によれば、インホイールモータとサスペンションアクチュエータという異種のアクチュエータを統合制御することで、車体のロール量やピッチ量を、その車両の運動状態に応じた最適な車体姿勢に少ないエネルギで近づけることができる。
<Summary>
As described above, according to the vehicle control device and vehicle control method of the present embodiment, by controlling different types of actuators, namely the in-wheel motors and the suspension actuators in an integrated manner, it is possible to bring the roll amount and pitch amount of the vehicle body closer to the optimal vehicle body posture corresponding to the motion state of the vehicle with less energy.
なお、上記では、モータ12を制御して制動力を発生させる構成を例示したが、ブレーキ15を制御して制動力を発生させても良いし、モータとブレーキで分担しても良い。
In the above, an example of a configuration in which braking force is generated by controlling the
次に、図11と図12を用いて、本発明の実施例2に係る車両制御装置を説明する。なお、実施例1との共通点は重複説明を省略する。 Next, a vehicle control device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to Figures 11 and 12. Note that a duplicated description of the points common to the first embodiment will be omitted.
図4に示した実施例1の車両制御装置2では、判断部22の出力をアクチュエータ制御部23にのみ出力したが、図11に示す本実施例の車両制御装置2では、判断部22の出力をスタビライザ制御部27にも出力する。この結果、本実施例のスタビライザ制御部27は、姿勢制御トルクと駆動トルクの合算トルクに同期して、スタビライザ16を制御することができる。
In the
図12は、本実施例の姿勢制御指令演算部28の基本的な効果を説明する図である。なお、図12(a)~(c)は、図7(a)~(d)と同等であるので、説明を省略する。
Figure 12 is a diagram explaining the basic effect of the attitude control
本実施例では、図12(d)に示すように、第一期間においては、実車体姿勢を目標車体姿勢に近づける方向にスタビライザ16をねじり、第二期間においては、スタビライザ16を作動させない。これにより、スタビライザ16による車体姿勢制御にも、制駆動力Fxや横力Fyによるジャッキアップ力Jを流用することができ、スタビライザ16の消費エネルギを抑制することができる。 In this embodiment, as shown in FIG. 12(d), in the first period, the stabilizer 16 is twisted in a direction that brings the actual vehicle body attitude closer to the target vehicle body attitude, and in the second period, the stabilizer 16 is not operated. This allows the jack-up force J due to the braking/driving force Fx and the lateral force Fy to be used for vehicle body attitude control by the stabilizer 16, thereby reducing the energy consumption of the stabilizer 16.
1 車両
10 車体
11 車輪
12 モータ
13 サスペンションアクチュエータ
14 ステア
15 ブレーキ
16 スタビライザ
17 ロアアーム
2 車両制御装置
20 車両走行制御部
21 目標車体姿勢演算部
22 判断部
23 アクチュエータ制御部
24 インバータ
25 ステア制御部
26 ブレーキ制御部
27 スタビライザ制御部
28 姿勢制御指令演算部
Fx 制駆動力
Jx 制駆動力によるジャッキアップ力
Fy 横力
Jy 横力によるジャッキアップ力
REFERENCE SIGNS
Claims (6)
各モータを個別に制御するインバータと、
各サスペンションアクチュエータに加える力または減衰力を調整するアクチュエータを個別に制御するアクチュエータ制御部と、
各車輪に生じる制駆動力または横力によるジャッキアップ力が、実車体姿勢を目標車体姿勢に近づけるものであるかを判断する判断部と、を有しており、
前記アクチュエータ制御部は、
前記判断部が、前記ジャッキアップ力が実車体姿勢を目標車体姿勢に近づけると判断した場合に、前記ジャッキアップ力を妨げないように前記アクチュエータを制御し、
前記判断部が、前記ジャッキアップ力が実車体姿勢を目標車体姿勢から遠ざけると判断した場合に、前記ジャッキアップ力を妨げるように前記アクチュエータを制御するものであり、
さらに、前記アクチュエータ制御部に制御指令を出力する車両走行制御部と、
所定の周期、振幅の交番成分を持った正弦波状の姿勢制御指令を出力する姿勢制御指令演算部と、を有しており、
前記判断部は、車両走行制御部の出力する駆動トルクと姿勢制御指令トルクの合算指令に基づいて前記インバータが前記モータを回転させたときの前記ジャッキアップ力に基づいて判断を行うことを特徴とする車両制御装置。 A vehicle control device for a vehicle including a vehicle body, a plurality of wheels supporting the vehicle body, a plurality of motors for rotating each of the wheels, and a plurality of suspension actuators installed between each of the wheels and the vehicle body, comprising:
An inverter that controls each motor individually,
an actuator control unit that individually controls the actuators to adjust the force or damping force applied to each suspension actuator;
a determination unit that determines whether a jack-up force due to a braking/driving force or a lateral force generated on each wheel causes an actual vehicle body posture to approach a target vehicle body posture,
The actuator control unit includes:
When the determination unit determines that the jack-up force brings the actual vehicle body posture closer to the target vehicle body posture, the determination unit controls the actuator so as not to impede the jack-up force;
when the determination unit determines that the jack-up force causes the actual vehicle body posture to move away from the target vehicle body posture, the determination unit controls the actuator so as to impede the jack-up force,
a vehicle travel control unit that outputs a control command to the actuator control unit;
and an attitude control command calculation unit that outputs an attitude control command having a sine wave shape with an alternating component of a predetermined period and amplitude,
The vehicle control device according to claim 1, wherein the determination unit makes a determination based on the jack-up force when the inverter rotates the motor based on a combined command of a drive torque output by a vehicle driving control unit and a posture control command torque .
前記ジャッキアップ力が実車体姿勢を目標車体姿勢に近づけると判断される第一期間は、前記ジャッキアップ力が実車体姿勢を目標車体姿勢から遠ざけると判断される第二期
よりも相対的に長いことを特徴とする車両制御装置。 The vehicle control device according to claim 1 ,
A vehicle control device characterized in that a first period during which it is determined that the jack-up force brings the actual vehicle body attitude closer to the target vehicle body attitude is relatively longer than a second period during which it is determined that the jack-up force moves the actual vehicle body attitude away from the target vehicle body attitude.
前記姿勢制御指令演算部が、前輪用のモータに対応して出力する第一の姿勢制御指令と、後輪用のモータに対応して出力する第二の姿勢制御指令は、逆位相の関係にあることを特徴とする車両制御装置。 The vehicle control device according to claim 1 ,
a first attitude control command outputted by the attitude control command calculation unit corresponding to a motor for a front wheel and a second attitude control command outputted by the attitude control command calculation unit corresponding to a motor for a rear wheel are in an opposite phase relationship.
前記実車体姿勢は、前記車体に設置した車体センサが出力した姿勢であり、
前記目標車体姿勢は、走行制御情報に基づいて、目標車体姿勢演算部が演算した姿勢であることを特徴とする車両制御装置。 The vehicle control device according to claim 1 ,
the actual vehicle body posture is a posture output by a vehicle body sensor installed on the vehicle body,
A vehicle control device, wherein the target vehicle body attitude is an attitude calculated by a target vehicle body attitude calculation unit based on driving control information.
さらに、前記車両は、前記車体のロール量を調節できるスタビライザを備え、かつ、前記車両制御装置は、前記スタビライザを制御するスタビライザ制御部を有しており、
前記スタビライザ制御部は、
前記判断部が、前記ジャッキアップ力が実車体姿勢を目標車体姿勢に近づけると判断した場合に、実車体姿勢を目標車体姿勢に近づけるように前記スタビライザを制御し、
前記判断部が、前記ジャッキアップ力が実車体姿勢を目標車体姿勢から遠ざけると判断した場合に、前記スタビライザを作動させないことを特徴とする車両制御装置。 The vehicle control device according to any one of claims 1 to 4 ,
Furthermore, the vehicle includes a stabilizer that can adjust a roll amount of the vehicle body, and the vehicle control device includes a stabilizer control unit that controls the stabilizer,
The stabilizer control unit includes:
when the determination unit determines that the jack-up force brings the actual vehicle body posture closer to the target vehicle body posture, the determination unit controls the stabilizer so that the actual vehicle body posture comes closer to the target vehicle body posture;
A vehicle control device comprising: a vehicle control unit that, when the determination unit determines that the jack-up force causes an actual vehicle body attitude to move away from a target vehicle body attitude, does not operate the stabilizer.
各車輪に発生する制駆動力または横力によるジャッキアップ力が実車体姿勢を目標車体姿勢に近づけると判断した場合に、前記ジャッキアップ力を妨げないように前記サスペンションアクチュエータを制御し、
前記ジャッキアップ力が実車体姿勢を目標車体姿勢から遠ざけると判断した場合に、前記ジャッキアップ力を妨げるように前記サスペンションアクチュエータを制御するものであり、
前記判断は、
車両走行制御部が出力した駆動トルクと、
姿勢制御指令演算部が出力した所定の周期、振幅の交番成分を持った正弦波状の姿勢制御指令トルクと、
の合算指令に基づいてインバータが前記モータを回転させたときの前記ジャッキアップ力に基づいて行なわれることを特徴とする車両制御方法。 A vehicle control method for a vehicle including a vehicle body, a plurality of wheels supporting the vehicle body, a plurality of motors for rotating each of the wheels, and a plurality of suspension actuators installed between each of the wheels and the vehicle body, comprising the steps of:
when it is determined that a jack-up force due to a braking/driving force or a lateral force generated on each wheel brings the actual vehicle body posture closer to a target vehicle body posture, the suspension actuator is controlled so as not to impede the jack-up force;
when it is determined that the jack-up force causes the actual vehicle body posture to move away from the target vehicle body posture, the suspension actuator is controlled so as to impede the jack-up force ;
The above judgment is
The driving torque output by the vehicle driving control unit,
A sine-wave attitude control command torque having alternating components with a predetermined period and amplitude output from the attitude control command calculation unit;
and the vehicle control method is performed based on the jack-up force when the inverter rotates the motor based on the combined command of the above .
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020177886A JP7576426B2 (en) | 2020-10-23 | 2020-10-23 | Vehicle control device and vehicle control method |
PCT/JP2021/031548 WO2022085303A1 (en) | 2020-10-23 | 2021-08-27 | Vehicle control device and vehicle control method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020177886A JP7576426B2 (en) | 2020-10-23 | 2020-10-23 | Vehicle control device and vehicle control method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2022068997A JP2022068997A (en) | 2022-05-11 |
JP7576426B2 true JP7576426B2 (en) | 2024-10-31 |
Family
ID=81291259
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020177886A Active JP7576426B2 (en) | 2020-10-23 | 2020-10-23 | Vehicle control device and vehicle control method |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7576426B2 (en) |
WO (1) | WO2022085303A1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009173169A (en) | 2008-01-24 | 2009-08-06 | Toyota Motor Corp | Vehicle control device |
JP2019162909A (en) | 2018-03-19 | 2019-09-26 | トヨタ自動車株式会社 | Vehicle attitude control apparatus |
JP2020100249A (en) | 2018-12-21 | 2020-07-02 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Vehicle motion state estimation device, vehicle motion state estimation method, and vehicle |
-
2020
- 2020-10-23 JP JP2020177886A patent/JP7576426B2/en active Active
-
2021
- 2021-08-27 WO PCT/JP2021/031548 patent/WO2022085303A1/en active Application Filing
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009173169A (en) | 2008-01-24 | 2009-08-06 | Toyota Motor Corp | Vehicle control device |
JP2019162909A (en) | 2018-03-19 | 2019-09-26 | トヨタ自動車株式会社 | Vehicle attitude control apparatus |
JP2020100249A (en) | 2018-12-21 | 2020-07-02 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Vehicle motion state estimation device, vehicle motion state estimation method, and vehicle |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2022068997A (en) | 2022-05-11 |
WO2022085303A1 (en) | 2022-04-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20230116140A1 (en) | Roll vibration damping control system for vehicle and target roll moment computing method therefor | |
RU2421354C2 (en) | Automotive drive device | |
JP4887771B2 (en) | Traveling device | |
CN110281723B (en) | Vehicle attitude control device | |
JP5007775B2 (en) | Vehicle motion control system | |
US8718872B2 (en) | Vehicle attitude controller | |
JP2009273275A (en) | Controller for vehicle | |
US20170106755A1 (en) | Vehicle control apparatus | |
JP6296016B2 (en) | Electric vehicle | |
JP7576426B2 (en) | Vehicle control device and vehicle control method | |
WO2022181468A1 (en) | Vehicle motion control device, vehicle motion control system, and vehicle | |
JP2008154346A (en) | Vehicle attitude control device and traveling device | |
JP2007137107A (en) | Driving/braking force controller for vehicle | |
CN115871396A (en) | Behavior control device for vehicle | |
JP5082656B2 (en) | Method and apparatus for controlling turning behavior of vehicle | |
JP2022065602A (en) | Vehicle attitude control device and vehicle | |
JP2020117040A (en) | Vehicle attitude control device | |
JP2020131739A (en) | Vehicle posture control device | |
JP7460513B2 (en) | Vehicle motion control device and vehicle motion control method | |
WO2022080212A1 (en) | Vehicle attitude control device and vehicle | |
JP2011093478A (en) | Vehicle motion control system | |
JP2022129650A (en) | Vehicle motion control device, vehicle motion control system and vehicle | |
WO2022264932A1 (en) | Vehicle motion control device, vehicle motion control system, and vehicle | |
JP2008260440A (en) | Vehicle attitude control device and vehicle attitude controlling method | |
JP2009073239A (en) | Control device of suspension |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230901 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20240604 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20240730 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20241015 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20241021 |