專利名稱：車輛控制裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明例如涉及一種利用倒立擺的姿態(tài)控制的車輛的控制裝置，尤其是涉及一種 在多個車輛中進行自動跟蹤行駛的車輛控制裝置。
背景技術：
近年來，利用倒立擺的姿態(tài)控制的車輛(下面簡稱為倒立控制車輛)受到注目，例 如，在專利文獻1(日本專利特開2004-129435號公報)等提出了利用倒立擺的姿態(tài)控制的
傳送裝置。另一方面，以往就已有自動進行汽車等車輛的駕駛的自動駕駛系統(tǒng)。在這種自 動駕駛系統(tǒng)中，對于例如在高速公路等行駛的多個汽車車輛，從省力或緩解交通等的角度 來看，認為與個別行駛相比，更優(yōu)選形成隊列以車輛群的方式行駛。所以，在自動駕駛系統(tǒng) 中，如何使后續(xù)車輛相對于先行車輛形成隊列，相對于先行車輛如何自動地跟蹤行駛，正 在進行這方面的各種研究。對于這種跟蹤行駛的技術，例如在專利文獻2 (日本專利特開 2001-273588號公報)等中公開了相關技術。專利文獻1 日本專利特開2004-129435號公報專利文獻2 日本專利特開2001-273588號公報在倒立控制車輛中，當對車輛進行制動時，為了防止車身由于慣性力而傾倒，在制 動前先對車輪賦予加速轉(zhuǎn)矩，讓車身后傾，當達到預定的傾斜角度后，開始對車輪賦予制動 轉(zhuǎn)矩，進行制動。對于在制動時進行上述動作的倒立控制車輛，討論進行自動跟蹤行駛控制的情 況。在這里，為了簡化起見，以2臺車輛為例。即，考慮對于由搭乘人員的駕駛操作進行的 先行車輛進行自動跟蹤的后續(xù)車輛的情況。先行車輛開始制動時，如果開始進行用于使車身后傾的加速，先行車輛的車輪旋 轉(zhuǎn)加速度則增加。因此，由于先行車輛與后續(xù)車輛的車輪轉(zhuǎn)速差出現(xiàn)增加，因而后續(xù)車輛的 加速度指令值會大于剛才的加速度指令值。然后，如果先行車輛到達目標的車身傾斜角并 開始制動，后續(xù)車輛為了跟蹤其而被賦予減速指令，開始進行用于使車身后傾的加速。這樣，后續(xù)車輛的制動開始時機比先行車輛的制動開始時機延遲，從而降低了后 續(xù)車輛的自動跟蹤控制的精度，在最壞的情況下，會出現(xiàn)無法進行跟蹤行駛的情況。另外，先行車輛加速時等情況下，在后續(xù)車輛側(cè)也會出現(xiàn)同樣的問題。總結(jié)上述情況，在倒立控制車輛的加速、制動前的準備動作中，如果為了進行反 方向動作，即在制動準備時沿加速方向、在加速準備時沿減速方向所進行的一次擺動動作 (以后，該動作稱為“反動作”)，而利用倒立控制車輛進行自動跟蹤行駛控制，后續(xù)車輛會對 于先行車輛的制動、加速準備動作進行反應，從而在后續(xù)車輛的自動跟蹤行駛控制中出現(xiàn) 延遲，降低了控制的精度。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，技術方案1的發(fā)明的車輛控制裝置，其控制對進行倒立控制 的先行車輛跟蹤行駛的車輛，其特征在于，包括通信部，接收上述先行車輛的車輛速度和 操縱上述先行車輛的操縱裝置的操作量；車距傳感器，測定上述先行車輛與上述跟蹤行駛 的車輛之間的車距；和運算部，運算上述跟蹤行駛的車輛的加速度指令值，該運算部將根據(jù) 由上述通信部所接收的先行車輛的車輛速度和由該車距傳感器所測定的車距運算的第1 加速度指令值和根據(jù)由上述通信部所接收的操縱裝置的操作量運算的第2加速度指令值 中的任一個作為目標加速度指令值。并且，技術方案2的發(fā)明，在技術方案1所述的車輛控制裝置中，其特征在于，該運 算部，在根據(jù)上述操縱裝置的操作量判斷為對先行車輛發(fā)出了減速指示時，將該第1加速 度指令值和該第2加速度指令值中的較小值的加速度指令值作為目標加速度指令值。并且，技術方案3的發(fā)明，在技術方案1或2所述的車輛控制裝置中，其特征在于， 該運算部，在根據(jù)上述操縱裝置的操作量判斷為對先行車輛發(fā)出了加速指示時，將該第1 加速度指令值和該第2加速度指令值中的較大值的加速度指令值作為目標加速度指令值。并且，技術方案4的發(fā)明的車輛控制裝置，其控制對進行倒立控制的先行車輛跟 蹤行駛的車輛，其特征在于，包括通信部，接收上述先行車輛的車輛速度和操縱上述先行 車輛的操縱裝置的操作量；車距傳感器，測定上述先行車輛與上述跟蹤行駛的車輛之間的 車距；和運算部，運算上述跟蹤行駛的車輛的加速度指令值，該運算部將根據(jù)由上述通信部 所接收的先行車輛的車輛速度和由該車距傳感器所測定的車距運算的第1加速度指令值 和根據(jù)由上述通信部所接收的先行車輛的加速度指令值運算的第2加速度指令值中的任 一個作為目標加速度指令值。并且，技術方案5的發(fā)明，在技術方案4所述的車輛控制裝置中，其特征在于，該運 算部在判斷為上述先行車輛的加速度指令值為負時，將該第1加速度指令值和該第2加速 度指令值中的較小值的加速度指令值作為目標加速度指令值。并且，技術方案6的發(fā)明，在技術方案4或5所述的車輛控制裝置中，其特征在于， 該運算部在判斷為上述先行車輛的加速度指令值不為負時，將該第1加速度指令值和該第 2加速度指令值中的較大值的加速度指令值作為目標加速度指令值。并且，技術方案7的發(fā)明的車輛控制裝置，其控制對進行倒立控制的先行車輛跟 蹤行駛的車輛，其特征在于，包括通信部，接收上述先行車輛的車輛速度和操縱上述先行 車輛的操縱裝置的操作量；車距傳感器，測定上述先行車輛與上述跟蹤行駛的車輛之間的 車距；和運算部，運算上述跟蹤行駛的車輛的加速度指令值，該運算部將根據(jù)由上述通信部 所接收的先行車輛的加速度指令值運算的第2加速度指令值作為目標加速度指令值。并且，技術方案8的發(fā)明，在技術方案1至7中任一項所述的車輛控制裝置中，其 特征在于，根據(jù)車輪的轉(zhuǎn)速求出上述車輛速度。根據(jù)本發(fā)明的技術方案1所述的車輛控制裝置，由于將根據(jù)由上述通信部所接收 的先行車輛的車輛速度和由該車距傳感器所測定的車距運算的第1加速度指令值和根據(jù) 由上述通信部所接收的操縱裝置的操作量運算的第2加速度指令值中的任一個作為目標 加速度指令值，因此在后續(xù)車輛的自動跟蹤行駛控制中不會出現(xiàn)延遲，且將進行制動的信 息及時地傳送到后續(xù)車輛，從而可以事先避免碰撞的危險，可以實現(xiàn)高精度的自動跟蹤行駛控制。并且，根據(jù)本發(fā)明的技術方案2所述的車輛控制裝置，由于在判斷對先行車輛發(fā)出了減速指示時，將該第1加速度指令值和該第2加速度指令值中的較小值的加速度指令 值作為目標加速度指令值，因此作為后續(xù)車輛，可實現(xiàn)能事先避免與先行車輛碰撞的自動 跟蹤行駛控制。并且，根據(jù)本發(fā)明的技術方案3所述的車輛控制裝置，由于在判斷對先行車輛發(fā) 出了加速指示時，將該第1加速度指令值和該第2加速度指令值中的較大值的加速度指令 值作為目標加速度指令值，因此作為后續(xù)車輛，可實現(xiàn)能無延遲地跟蹤先行車輛的自動跟 蹤行駛控制。并且，根據(jù)本發(fā)明的技術方案4所述的車輛控制裝置，由于將根據(jù)由上述通信部 所接收的先行車輛的車輛速度和由該車距傳感器所測定的車距運算的第1加速度指令值 和根據(jù)由上述通信部所接收的先行車輛的加速度指令值運算的第2加速度指令值中的任 一個作為目標加速度指令值，因此在后續(xù)車輛的自動跟蹤行駛控制中不會出現(xiàn)延遲，且將 進行制動的信息及時地傳送到后續(xù)車輛，從而可以事先避免碰撞的危險，可以實現(xiàn)高精度 的自動跟蹤行駛控制。并且，根據(jù)本發(fā)明的技術方案5所述的車輛控制裝置，由于在判斷上述先行車輛 的加速度指令值為負時，將該第1加速度指令值和該第2加速度指令值中的較小值的加速 度指令值作為目標加速度指令值，因此后續(xù)車輛，可實現(xiàn)能事先避免與先行車輛碰撞的自 動跟蹤行駛控制。并且，根據(jù)本發(fā)明的技術方案6所述的車輛控制裝置，由于在判斷上述先行車輛 的加速度指令值不為負時，將該第1加速度指令值和該第2加速度指令值中的較大值的加 速度指令值作為目標加速度指令值，因此作為后續(xù)車輛，可實現(xiàn)能無延遲地跟蹤先行車輛 的自動跟蹤行駛控制。并且，根據(jù)本發(fā)明的技術方案7所述的車輛控制裝置，由于將由上述通信部所接 收的先行車輛的加速度指令值運算的第2加速度指令值作為目標加速度指令值，因此在特 別重視后續(xù)車輛相對于先行車輛的跟蹤性的情況下，例如以較短的車距進行跟蹤的情況， 顯得有效。


圖1是表示本實施方式中通過向前方移動搭乘部從而以小的傾斜角進行加速的 狀態(tài)的說明圖。圖2是例示在搭載本實施方式的車輛控制裝置的車輛中乘員乘車向前方行駛的 狀態(tài)的外觀結(jié)構(gòu)的圖。圖3是表示本發(fā)明實施方式的車輛控制裝置的控制系統(tǒng)方框結(jié)構(gòu)的圖。圖4是本發(fā)明實施方式的車輛控制裝置的行駛及姿態(tài)控制的流程圖。圖5是車輛目標加速度α * (橫軸)與目標車身傾斜角θ廣及搭乘部目標位置 入/的關系圖。圖6是本發(fā)明實施方式的車輛控制裝置的變形例的目標值確定處理的流程圖。圖7是表示車輛姿態(tài)控制系的力學模型的圖。
圖8是表示本發(fā)明實施方式的車輛控制裝置的控制模型的圖。圖9是表示本發(fā)明實施方式的車輛控制裝置的跟蹤行駛模式中的控制系統(tǒng)的方 框結(jié)構(gòu)的圖。圖10是表示本發(fā)明實施方式的車輛控制裝置的自動跟蹤控制處理的流程的圖。圖11是表示本發(fā)明第2實施方式的車輛控制裝置的自動跟蹤控制處理的流程的圖。圖12是表示本發(fā)明第3實施方式的車輛控制裝置的自動跟蹤控制處理的流程的 圖。標號說明
IlaUlb...驅(qū)動輪、12...驅(qū)動馬達、13...搭乘部、14...支承部件、16...控制 單元、20...控制E⑶、21...主控制E⑶、22...驅(qū)動輪控制E⑶、23...搭乘部控制E⑶、 25...通信部控制E⑶、30...輸入裝置、31...操縱桿、40...車身控制系統(tǒng)、41...車身 傾斜傳感器、42...車距傳感器、50...驅(qū)動輪控制系統(tǒng)、51...驅(qū)動輪傳感器、52...驅(qū)動 馬達、60...搭乘部控制系統(tǒng)、61...搭乘部傳感器、62...搭乘部馬達、63...移動機構(gòu)、 80...通信控制系統(tǒng)、81...通信部，131...接觸面部、132...靠背部、133頭枕
具體實施例方式以下，參照附圖，詳細說明本發(fā)明的實施方式。圖1用于表示本實施方式中通過搭 乘部的移動以小的傾斜角進行加速的狀態(tài)。在本實施方式中，通過沿車輛的前后方向相對 地平移移動包括搭乘人員的搭乘部，保持車身的平衡(倒立狀態(tài))。即，如圖1(a)所示，為 了按照基于搭乘人員操作的目標行駛狀態(tài)(加速、減速、停止等)進行加減速，以保持對于 作用在車身上的驅(qū)動輪的反轉(zhuǎn)矩與伴隨加速度的慣性力之間的平衡，將包括搭乘人員的搭 乘部沿加速度方向平移移動。這樣，可以減小相對于加減速度的車身的傾斜角，可以提供舒 適且安全的倒立型車輛。另外，在本實施方式中，說明了上述控制，但也可以進行如下控制即當根據(jù)目標 行駛狀態(tài)的加速度比較小時，可以只移動搭乘部來進行應對，而在加速度比較大時，除了搭 乘部的移動，還利用車身傾斜角來進行應對。圖2是例示在搭載有本實施方式的車輛控制裝置的車輛中乘員乘車向前方行駛 的狀態(tài)的外觀結(jié)構(gòu)的圖。在圖2中，11a、lib表示驅(qū)動輪，12表示驅(qū)動馬達，13表示搭乘部， 14表示支承部件，16表示控制單元，30表示輸入裝置，31表示操縱桿，42表示車距傳感器， 63表示移動機構(gòu)，81表示通信部，131表示接觸面部，132表示靠背部，133表示頭枕。如圖2所示，車輛具有配置在同一軸上的2個驅(qū)動輪11a、lib。利用驅(qū)動馬達12a、 12b分別驅(qū)動兩驅(qū)動輪lla、llb。另外，對于車輛的驅(qū)動輪和驅(qū)動馬達，不僅有在同一軸上 配置2個的情況，也可以配置1個、或3個以上。在驅(qū)動輪IlaUlb(在表示兩驅(qū)動輪IlaUlb時，稱為驅(qū)動輪11。以下的其他結(jié) 構(gòu)也一樣)和驅(qū)動馬達12的上部，配置有搭乘作為重量體的貨物、乘員等的搭乘部13 (座 椅)。搭乘部13由駕駛員乘坐的接觸面部131、靠背部132、和頭枕133構(gòu)成。搭乘部13經(jīng)由移動機構(gòu)63，受到支承部件14的支承。支承部件14被固定在收容 驅(qū)動馬達12的驅(qū)動馬達殼體上。
作為移動機構(gòu)63，采用例如線性引導裝置那樣的低阻力的線性移動機構(gòu)，利用搭 乘部驅(qū)動馬達的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，改變搭乘部13與支承部件14之間的相對位置。線性引導裝置具有固定在支承部件14上的導軌、固定在搭乘部驅(qū)動馬達上的滑 板和滾動體。
在導軌的左右側(cè)面上，沿長度方向形成有2條直線形狀的軌道槽?；宓慕孛娉识中螤睿谄湎嘞虻?個側(cè)面部內(nèi)側(cè)形成有2條分別與導軌的軌 道槽相向的軌道槽。滾動體被嵌入上述軌道槽之間，隨著導軌與滑板之間的相對直線滑動，在軌道槽 內(nèi)滾動。另外，在滑板上，形成有連接軌道槽兩端的退回通路，滾動體在軌道槽和退回通路 中進行循環(huán)。在線性引導裝置中，配置有固定線性引導裝置的運動的制動器(離合器)。當如車 輛停止時那樣不需要搭乘部動作時，利用該制動器將滑板固定在導軌上，從而保持導軌所 固定的支承部件14與固定有滑板的搭乘部13的相對位置。這樣，當需要動作時，解除該制 動器，以將支承部件14側(cè)的基準位置與搭乘部13側(cè)的基準位置之間的距離控制為預定值。在搭乘部13的旁邊配置有輸入裝置30，在輸入裝置30上配置有作為操縱裝置的 操縱桿31。駕駛員通過對操縱桿31的操作，進行車輛的加速、減速、轉(zhuǎn)彎、原地旋轉(zhuǎn)、停止、 制動等的指示。另外，在本實施方式中，舉例說明了利用操縱桿作為操縱裝置的情況，但也 可以利用其它輸入器件作為操縱裝置。本實施方式的輸入裝置30固定在接觸面部131上，但也可以通過以有線或無線方 式連接的遙控器來構(gòu)成。并且，也可以設置扶手部，并在其上部設置輸入裝置30。在搭載本實施方式的車輛控制裝置的車輛中，配置有輸入裝置30，通過讓搭乘人 員操作與該輸入裝置30有關的操縱桿31，對車輛進行控制，該車輛具有這種利用搭乘人員 操作的“通常行駛模式”和與搭乘人員操作無關的、跟蹤在前方行駛的車輛的“跟蹤行駛模 式”。在本實施方式中，舉例說明了具有“通常行駛模式”和“跟蹤行駛模式”這兩種行駛模 式的車輛的控制裝置，但本發(fā)明的車輛控制裝置也可以適用于只具有“跟蹤行駛模式”的車 輛。另外，以按照預先確定的行駛指令數(shù)據(jù)進行自動行駛的方式對車輛進行控制時， 設置行駛指令數(shù)據(jù)取得部，以取代輸入裝置30。行駛指令數(shù)據(jù)取得部也可以由從例如半導 體存儲器等各種存儲介質(zhì)中讀取行駛指令數(shù)據(jù)的讀取部所構(gòu)成，或者/以及，由利用無線 通信從外部取得行駛指令數(shù)據(jù)的通信控制部所構(gòu)成。另外，在圖2中，表示在搭乘部13搭乘人的情況，但并不局限于人駕駛的車輛，也 可以是只搭乘貨物的狀態(tài)下，或者是在沒有搭乘任何東西的狀態(tài)下，根據(jù)外部的遙控操作、 行駛指令數(shù)據(jù)，進行行駛、停止。車距傳感器42設置在控制單元16上，用于測定對象車輛與在前方行駛的車輛之 間的距離，由例如激光雷達、毫米波雷達、超聲波雷達等構(gòu)成。在本實施方式中，進行“跟蹤 行駛模式”的車輛控制時，采用由車距傳感器42所檢測的車距信息，但車距信息也可以用于 其它的車輛控制。通信部81為可以在車輛之間傳送信息的通信裝置，可以采用無線方式或有線方式任一種。在本實施方式中，在進行“跟蹤行駛模式”的車輛控制時，利用該通信部81，從先行車輛的通信部81取得與先行車輛的行駛狀態(tài)等有關的預定的信息，用于對象車輛的車 輛控制。在搭乘部13與驅(qū)動輪11之間，配置有控制單元16。在本實施方式中，控制單元 16安裝在支承部件14上。并且，控制單元16也可以安裝在搭乘部13的接觸面部131的下面。此時，控制單 元通過移動機構(gòu)63與搭乘部13 —起前后移動。本實施方式的車輛作為其它裝置，具有電池。電池配置于支承部件14上，向驅(qū)動 馬達12、搭乘部驅(qū)動馬達、控制E⑶20等供給驅(qū)動用和控制用的電力。在以下的說明中，設驅(qū)動輪11和固定在其上面與其一起旋轉(zhuǎn)的部分為“驅(qū)動輪”， 從包括搭乘人員的車輛整體除去驅(qū)動輪的部分為“車身”，搭乘部13和固定在其上面與其 一起平移移動的部分(包括搭乘人員)為“搭乘部”。本實施方式中，“搭乘部”由搭乘部13、輸入裝置30、移動機構(gòu)63 (線性引導)的一 部分構(gòu)成，由于控制單元16、電池13配置于搭乘部13上，故也可以加入“搭乘部”。這樣， 可以增加“搭乘部”的重量及其移動帶來的效果。圖3是表示本發(fā)明實施方式的車輛控制裝置的控制系統(tǒng)的方框結(jié)構(gòu)的圖。在圖3 中，20表示控制E⑶，21表示主控制E⑶，22表示驅(qū)動輪控制E⑶，23表示搭乘部控制E⑶， 25表示通信部控制ECU，30表示輸入裝置，31表示操縱桿，40表示車身控制系統(tǒng)，41表示車 身傾斜傳感器，42表示車距傳感器，50表示驅(qū)動輪控制系統(tǒng)，51表示驅(qū)動輪傳感器，52表示 驅(qū)動馬達，60表示搭乘部控制系統(tǒng)，61表示搭乘部傳感器，62表示搭乘部馬達，80表示通信 控制系統(tǒng)，81表示通信部。本實施方式車輛控制裝置的控制系統(tǒng)具有作為行駛姿態(tài)控制部的控制ECU(電子 控制裝置)20、操縱桿31、車身傾斜傳感器41、車距傳感器42、驅(qū)動輪傳感器51、驅(qū)動馬達 52 (與驅(qū)動馬達12相同)、搭乘部傳感器61、搭乘部馬達62 (搭乘部驅(qū)動馬達)、通信部81 以及其它裝置?？刂艵CU20具有主控制ECU21、驅(qū)動輪控制ECU22、搭乘部控制ECU23、通信部控制 ECU25，通過驅(qū)動輪控制、車身控制(倒立控制)等，進行車輛的行駛、姿態(tài)控制等的各種控 制?？刂艵CU20由具有下述部件的計算機系統(tǒng)構(gòu)成存儲本實施方式的行駛及姿態(tài)控 制處理程序程序等各種程序、數(shù)據(jù)的ROM、用作工作領域的RAM、外部存儲裝置、接口部等。在主控制E⑶21上，連接著驅(qū)動輪傳感器51、車身傾斜傳感器41、車距傳感器42、 搭乘部傳感器61以及作為輸入裝置30的操縱桿31。操縱桿31向主控制ECU21供給基于搭乘人員的操作的行駛指令(操縱操作量)。操縱桿31將直立狀態(tài)作為中立位置，通過向前后方向傾斜，指示加減速，通過向 左右方向傾斜，指示轉(zhuǎn)彎行駛時的橫方向加速度。請求加減速度、橫方向加速度隨著傾斜角 度的增加而增加。車身傾斜傳感器41作為檢測車身的傾斜角的傾斜角檢測部，檢測以驅(qū)動輪11的 車軸為旋轉(zhuǎn)中心的車身前后方向的傾斜狀態(tài)。車身傾斜傳感器41具有檢測加速度的加速度傳感器和檢測車身傾斜角速度的陀螺傳感器。從所檢測的加速度計算車身傾斜角G1，同時從所檢測的車身傾斜角速度計算車 身傾斜角G1，以提高其精度。另外，也可以配置其中某一個傳感器，從其檢測值計算車身傾 斜角、角速度。車距傳感器42檢測對象車輛與在前方行駛的車輛之間的距離，由例如激光雷達、 毫米波雷達、超聲波雷達等構(gòu)成，當車輛處于“跟蹤行駛模式”的狀態(tài)時，采用該車距傳感器 42所檢測的車距信息。主控制ECU21發(fā)揮取得作為目標的目標行駛狀態(tài)的目標行駛狀態(tài)取得部的功能。 另外，發(fā)揮根據(jù)所取得的目標行駛狀態(tài)，確定驅(qū)動輪的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩和搭乘部的移動推力的輸 出確定部的功能。主控制ECU21發(fā)揮根據(jù)來自操作桿31的信號的目標行駛狀態(tài)，確定作為目標的車 身傾斜角和作為目標的搭乘部位置的目標姿態(tài)確定部的功能。
并且，主控制E⑶21發(fā)揮根據(jù)目標行駛狀態(tài)和目標姿態(tài)(目標車身傾斜角和目標 搭乘部位置)，確定各促動器(驅(qū)動馬達52和搭乘部馬達62)的前饋輸出的前饋輸出確定 部的功能。另外，主控制ECU21發(fā)揮根據(jù)車身傾斜角的目標值與實測值的偏差確定驅(qū)動馬達 52的反饋輸出，同時根據(jù)搭乘部位置的目標值與實測值的偏差確定搭乘部馬達62的反饋 輸出的反饋輸出確定部的功能。并且，當車輛處于“跟蹤行駛模式”的狀態(tài)時，主控制ECU21根據(jù)先行車輛的行駛 狀態(tài)，確定加速度指令，并基于該加速度指令，確定驅(qū)動輪的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩指令。并且，當車輛處 于“跟蹤行駛模式”的狀態(tài)時，主控制ECU21根據(jù)先行車輛的行駛狀態(tài)等，確定加速度指令， 從而確定目標行駛狀態(tài)和目標姿態(tài)。主控制E⑶21與驅(qū)動輪控制E⑶22、驅(qū)動馬達52—起發(fā)揮驅(qū)動部的功能，另外包括 驅(qū)動輪傳感器51，構(gòu)成驅(qū)動輪控制系統(tǒng)50。驅(qū)動輪傳感器51檢測作為驅(qū)動輪11的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)角(旋轉(zhuǎn)角速度)， 并供給到主控制ECU21。本實施方式的驅(qū)動輪傳感器51由分相器或者旋轉(zhuǎn)編碼器等構(gòu)成， 檢測驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)角。從該驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)角計算旋轉(zhuǎn)角速度、車輛速度。主控制ECU21向驅(qū)動輪控制ECU22供給驅(qū)動轉(zhuǎn)矩指令值，驅(qū)動輪控制ECU22向驅(qū) 動馬達52供給相當于驅(qū)動轉(zhuǎn)矩指令值的輸入電壓(驅(qū)動電壓)。驅(qū)動馬達52發(fā)揮根據(jù)輸 入電壓向驅(qū)動輪11賦予驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的驅(qū)動輪促動器的功能。主控制E⑶21與搭乘部控制E⑶23、搭乘部傳感器61、搭乘部馬達62 —起構(gòu)成搭 乘部控制系統(tǒng)60。搭乘部傳感器61發(fā)揮檢測搭乘部的相對位置的功能，并將檢測的搭乘部位置(移 動速度)供給到主控制ECU21本實施方式的搭乘部傳感器由編碼器構(gòu)成，檢測搭乘部位置。 從該搭乘部位置的檢測值計算搭乘部的移動速度。主控制ECU21向搭乘部控制ECU23供給搭乘部推力指令值，搭乘部控制ECU23向 搭乘部馬達62供給相當于搭乘部推力指令值的輸入電壓(驅(qū)動電壓)。搭乘部馬達62發(fā) 揮根據(jù)輸入電壓賦予平移移動搭乘部13的推力的促動器的功能。并且，主控制E⑶21與通信部控制E⑶25、通信部81 —起構(gòu)成通信部控制系統(tǒng)80。 例如，利用無線方式進行車輛間的數(shù)據(jù)通信，經(jīng)由通信部控制E⑶25，向主控制E⑶21輸入所接收的數(shù)據(jù)，或發(fā)送從主控制ECU21輸出的預定的數(shù)據(jù)。下面說明如上所述地構(gòu)成的車輛中的行駛及姿態(tài)控制處理。圖4是本發(fā)明實施方 式的車輛控制裝置的行駛及姿態(tài)控制的流程圖。首先說明基于“通常行駛模式”的行駛及姿態(tài)控制處理的處理整體的概要。在本實施方式的行駛及姿態(tài)控制處理中，根據(jù)加減速、停止等作為目標的行駛狀 態(tài)，控制車身傾斜、搭乘部位置，保持車身的平衡，實現(xiàn)作為目標的行駛狀態(tài)。圖4中，在步驟SlOO開始進行流程后，主控制E⑶21最初根據(jù)搭乘人員的意志，確 定車輛如何動作，即確定車輛的行駛目標(步驟SlOl 步驟S103)。
接著，進入到步驟S104，主控制E⑶21相對于所確定的行駛目標，確定能夠保持車 身的平衡(取得倒立姿態(tài))的車身目標姿態(tài)(目標車身傾斜角和目標搭乘部位置)。這樣，通過優(yōu)化車身傾斜量和搭乘部位置，可以減小車身傾斜，防止乘坐感覺惡 化，對搭乘人員賦予適當?shù)募铀俑?。然后，在步驟S105至步驟S110，主控制E⑶21確定為實現(xiàn)作為目標的車輛行駛狀 態(tài)和車身姿態(tài)所必需的驅(qū)動馬達52、搭乘部馬達62的輸出值。根據(jù)該值，利用驅(qū)動輪控制 E⑶22和搭乘部控制E⑶23，控制驅(qū)動馬達52和搭乘部馬達62的實際的輸出。接著，詳細說明行駛及姿態(tài)控制處理。在步驟S101，主控制E⑶21取得搭乘人員對操縱桿31的操縱操作量(行駛指令)。然后，進入步驟S102，主控制E⑶21基于所取得的操作量，確定車輛加速度的目標 值(車輛目標加速度)α *。例如，將與操縱桿31的前后操作量成比例的值作為車輛目標 加速度α *的值。在步驟S103，主控制E⑶21從所確定的車輛目標加速度α *，計算驅(qū)動輪角速度的 目標值(驅(qū)動輪目標角速度)(θ ω其中，符號(η)表示η的時間微分。例如，對車輛目標加速度α *進行時間積分， 除以預定的驅(qū)動輪接地半徑后的值則計算為驅(qū)動輪目標角速度(θ ω *)。接著，在步驟S104，主控制E⑶21確定車身傾斜角和搭乘部位置的目標值。即，根 據(jù)在步驟S102確定的車輛目標加速度α *的大小，利用下面公式(1) 公式(3)，確定車身 傾斜角的目標值(目標車身傾斜角)θ工*。然后，基于所確定的目標車身傾斜角θ ^，根據(jù)車輛目標加速度α *的大小，利用 公式(4) 公式(6)確定搭乘部位置的目標值(搭乘部目標位置)λ/。θ Z= φ*-βΜ3χ+8 η-1(Υ8 ηΦ*οο8βΜ3Χ)(α *<-aMax)(1)θ^= (I-Csense) Φ *(_aMax 彡 α * 彡 α M J(2)θ Z= φ + βΜ3χ+8 η-1(γ8 ηΦ * cos β Max) ( α *> α ΜJ(3)As*=-As,Max (α *<-aMax)(4)As*= I1OVm2) {tan (Φ *-θ 1*) + y (sin Φ "cos (Φ *_θ 廣))}α α ΜJ(5)As*=-As,Max (α *> aMax)(6)在公式(1) 公式(6)中，Φ *、βΜΜ、Y、分別表示如下Φ * = tan-1 α *β Max = tan—1 (ms λ ^axAi1I1)
γ = M RwAi111^M-= m^nv+Iw/R/ α *為車輛目標加速度(G)。并且，λ s,Max為搭乘部移動量最大值，其是設定值。閾值aMax為公式(5)中設λ *= Xs,_時，g卩，將搭乘部移到極限時的車輛目標 加速度α 該閾值α Max為既定值，無法通過解析方法求出，但可以通過循環(huán)計算、近似公 式等來確定。圖5用于圖示利用公式⑴ 公式(6)給出的車輛目標加速度α * (橫軸)與目 標車身傾斜角θ廣及搭乘部目標位置λ/的關系。當車輛目標加速度α *處于閾值士 aMax的范圍時(_ α Max彡α aMax)，目標車 身傾斜角θ廣由公式⑵確定，搭乘部目標位置λ/由公式(5)確定。這樣，在-aMax彡α α Max的范圍內(nèi)，通過將車身傾斜到θ廣的同時將搭乘部 也移動到λ/，從而可以保持車身的平衡，使搭乘人員感覺到適當?shù)募铀俣?。這樣，在閾值士 aMax的范圍內(nèi)，為了實現(xiàn)車輛目標加速度α *，必須利用車身傾斜 和搭乘部移動二者來進行必要的重心位置的移動，但確定該重心移動的分擔是公式(2)和 公式(5)中的搭乘人員加速度感受系數(shù)CSmse。Csense的值為0 ( Csense ( 1，預先進行設定。對于某一車輛目標加速度α \增大設定值Csmse的值后，目標車身傾斜角θ廣增 大(公式(2))，搭乘部目標位置λ/減小(公式(5))。Csmse相當于搭乘人員感覺加速度的程度。g卩，如果(^·= 1，則目標車身傾斜角 θ廣=0(公式(2))，車身完全不傾斜，搭乘人員原樣感覺車輛的加減速所產(chǎn)生的慣性力。另一方面，如果Csense = 0，則θ廣=φ tan"1 α *，車身傾斜到平衡傾斜角(重 力與慣性力的合力的角度)，因而搭乘人員感覺不到慣性力(但是，對于搭乘人員來說向下 的力增加)。本實施方式中，作為搭乘人員感覺最佳的加速度的值，預先設定Csmse = ρ。例如，當Csense=I時，利用搭乘部13的移動來實現(xiàn)車輛目標加速度α *所必需的 重心位置的移動，因此進行控制以將車身維持直立狀態(tài)的同時行駛。當搭乘部移動量到達極限士 As,Max時，即車輛目標加速度α *<-aMax或者α * > α Max時，如圖5所示，使車身傾斜增大，以保持平衡(公式(1)、⑶)。另外，當搭乘部移動量存在余量時，也可以限制車身傾斜角。(確定目標車身傾斜 角θ工*和搭乘部目標位置λ s *的變形例)在上述實施方式的說明中，說明了從車輛目標加速度α *與閾值士 aMax的關系中 選擇公式(1) 公式(3)中的某一個以及公式(4) 公式(6)中的某一個來確定目標車身 傾斜角θ ！ *和搭乘部目標位置λ/的情況。相對于此，也可以利用圖6所示的目標值確定處理來確定目標車身傾斜角θ工*和 搭乘部目標位置λ/。圖6是表示目標值確定處理的內(nèi)容的流程圖。在圖6的步驟S201，主控制E⑶21 最初從公式(2)計算對應于車輛目標加速度α *的目標車身傾斜角Θ/。然后，在步驟S202，利用確定的θ廣，從公式(5)計算搭乘部目標位置λ/，在步 驟S203，判斷計算值λ /是否處于搭乘部可移動的-Xs,Max< As*^ As,Max的范圍內(nèi)。如果計算值λ/是處于搭乘部移動可能的范圍內(nèi)(步驟S203 :Υ)，主控制E⑶21 則分別將在步驟S201計算的θ廣確定為目標車身傾斜角，將在步驟S202計算的λ/確定為搭乘部目標位置(步驟S206)，然后結(jié)束處理。另一方面，如果計算值λ/處于搭乘部移動可能的范圍之外(步驟S203 :Ν)，主控 制E⑶21則將搭乘部移動量最大值士 λ s,Max確定為搭乘部目標位置λ / (步驟S204)。接著，利用公式(1)或公式(3)，再次計算對應于車輛目標加速度α *的θ廣，將 此確定為目標車身傾斜角θ廣(步驟S205)，然后結(jié)束處理。根據(jù)上述的目標值確定處理，不采用用來確定是否利用公式(1) 公式(3)、公式 (4) 公式(6)中的某一個的閾值α Max，就可以確定目標車身傾斜角θ廣和搭乘部目標位
置入s *。在本實施方式中，利用作為嚴密的理論公式的公式(1) 公式(6)，確定車身目 標姿態(tài)，但也可以利用更簡單的公式。例如，可以將公式(1) 公式(6)線性變化后使用。 并且，可以取代公式，而預先準備表示車輛目標加速度α *和車身目標姿態(tài)的關系的映象 (map)，利用該映象來確定車身目標姿態(tài)。另一方面，也可以利用更加復雜的關系式。例如，也可以設定關系式，使得當車輛 目標加速度α *的絕對值小于預定的閾值時，完全不傾斜車身，而只移動搭乘部，當超過該 閾值時，則開始傾斜車身。另外，在本實施方式中，從搭乘部的基準位置起的前方最大移動量和后方最大移 動量相等，但兩者也可以不相等。例如，通過增大后方最大移動量，可以使制動性能高于加 速性能。此時，通過修正閾值aMax使之與各自的極限值相對應，可以容易地實現(xiàn)同樣的控 制。回到行駛及姿態(tài)控制處理(圖4)的說明，在步驟S105，主控制E⑶21利用所確定 的各目標值，計算剩下的目標值。S卩，對各目標值進行時間微分，或進行時間積分，分別計算驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)角目標值 Θ/、車身傾斜角速度目標值[θ廣]、搭乘部移動速度目標值[λ/]。接著，在步驟S106，確定各促動器的前饋輸出。主控制E⑶21利用下面的公式(7)，確定預計實現(xiàn)車輛目標加速度α *所必需的驅(qū) 動馬達52的前饋輸出xw,FF。g卩，公式(7)中的M 為考慮了驅(qū)動輪的旋轉(zhuǎn)慣量的車輛的 總質(zhì)量。并且，利用公式(8)，從各目標值確定搭乘部馬達62的前饋輸出Ss, FF。該&皿相 當于對于目標車身傾斜角θ ^，搭乘部不因重力而移動而停留在目標位置所必需的搭乘部 推力。(數(shù)學式1)Twff = MRwga* (7)Sss, FF = -msgsin θ 工 *(8)其中，在這里，
(數(shù)學式2)M = Hi^mff 通過賦予公式(7)、(8)那樣的前饋輸出，可以進一步高精度地控制各狀態(tài)量。另外，該方法尤其對于減少狀態(tài)量的穩(wěn)態(tài)誤差有效，作為取代方法，也可以在反饋 控制(步驟S109)中賦予積分增益。接著，在步驟S107，主控制E⑶21從各傳感器取得各狀態(tài)量。即，從驅(qū)動輪傳感器 51取得驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)角(旋轉(zhuǎn)角速度)，從車身傾斜傳感器41取得車身傾斜角(傾斜角速 度)，從搭乘部傳感器61取得搭乘部位置(移動速度)。并且，在步驟S108，主控制E⑶21計算剩余的狀態(tài)量。即，通過對驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)角(旋 轉(zhuǎn)角速度)、車身傾斜角(傾斜角速度)、搭乘部位置(移動速度)進行時間積分或微分，計 算剩余的狀態(tài)量。接著，在步驟S109，主控制E⑶21確定各促動器的反饋輸出。即，從各目標值與實際的狀態(tài)量的偏差，分別利用公式(9)確定驅(qū)動馬達52的反 饋輸出Tw,fb，利用公式(10)確定搭乘部馬達62的反饋輸出Ss,FB。另外，公式(9)、公式(10)中各K的值為反饋增益，各反饋增益K預先設定為例如 最佳調(diào)節(jié)值。并且如上所述，為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，也可以導入積分增益。TffjFB = -Kffl( eff- 0ff * )-Kff2([ 0ff]-[ 0ff * ])-kW3( θ ^e1* )-Kff4([ θ J-[ θ : *])-ΚΙ5(λ5-λ5*)-ΚΙ6([λ5]-[λ5*]) (9)ss,FB = -Ksl(ew-0w* )-KS2([ew]-[ew* ])-KS3( Q1-O1 * )-Ks4([ Θ J-H1 *])-KS5(As-As*)-KS6([As]-[As*]) (10)另外，也可以通過將幾個反饋增益設定為0來進行簡化。例如，取代公式(9)， 可以采用tw,fb = -‘([Θ^-Η/Β-Κ^Θ^ΘΖ)，取代公式(10)，可以采用Ss, =-Ks5 ( λ s_ λ S * ) °最后，在步驟S110，主控制ECU21向各要素控制系統(tǒng)賦予指令值，然后返回主程序。S卩，主控制E⑶21將在步驟S106確定的前饋輸出τ W,FF與在步驟S109確定的反饋 輸出tw,fb之和(Tw,FF+Tw,FB)作為驅(qū)動轉(zhuǎn)矩指令值τ w，供給到驅(qū)動輪控制E⑶22。并且， 將前饋輸出Ss, FF與反饋輸出Ss,FB之和(Ss,FF+Ss,FB)作為搭乘部推力指令值Ss，供給到搭乘 部控制E⑶23。這樣，驅(qū)動輪控制E⑶22通過向驅(qū)動馬達52供給與驅(qū)動轉(zhuǎn)矩指令值τ 對應的輸 入電壓(驅(qū)動電壓)，向驅(qū)動輪賦予驅(qū)動轉(zhuǎn)矩τ w。并且，搭乘部控制ECU23通過向搭乘部馬達62供給與搭乘部推力指令值Ss對應 的輸入電壓(驅(qū)動電壓)，移動搭乘部。這里，將車輛姿態(tài)控制中的各參數(shù)整理如下。圖7是表示車輛姿態(tài)控制系的力學 模型的圖。(a)狀態(tài)量θ w 驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)角[rad]θ工車身傾斜角(鉛直軸基準)[rad]
λ s 搭乘部位置(車身中心點基準)[m](b)輸入τ ff 驅(qū)動轉(zhuǎn)矩(2輪合計)[Nm]Ss:搭乘部推力[N](c)物理常數(shù)g 重力加速度[m/s2]
(d)參數(shù)mff 驅(qū)動輪質(zhì)量(2輪合計)[kg]Rw 驅(qū)動輪接地半徑[m]Iff 驅(qū)動輪慣性力矩(2輪合計)[kgm2]Dff 相對于驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)的粘性衰減系數(shù)[Ns/rad]Hi1 車身質(zhì)量(包括搭乘部)[kg]I1 車身重心距離(自車軸起)[m]I1 車身慣性力矩(重心周圍)[kgm2]D1 相對于車身傾斜的粘性衰減系數(shù)[Ns/rad]ms:搭乘部質(zhì)量[kg]Is 搭乘部基準重心距離(自車軸起)[m]Is 搭乘部慣性力矩(重心周圍)[kgm2]Ds 相對于搭乘部平移的粘性衰減系數(shù)[Ns/m]接著，說明基于“跟蹤行駛模式”的車輛控制處理的整個處理的概要。圖8是表示 本發(fā)明實施方式的車輛控制裝置的控制模型的圖，圖9是表示本發(fā)明實施方式的車輛控制 裝置的跟蹤行駛模式中的控制系統(tǒng)的方框結(jié)構(gòu)的圖。另外，在本實施方式中，說明先行車輛和后續(xù)車輛雙方均為倒立控制車輛的情況， 但只要先行車輛為倒立控制車輛，對其進行跟蹤行駛的車輛即使為通常的4輪車輛，也可 以適用本發(fā)明的車輛控制裝置的控制。下面，說明相對于如圖8所示的以通常行駛模式行駛的先行車輛A，以“跟蹤行駛 模式”進行跟蹤的后續(xù)車輛B的車輛控制。在圖8中，設想先行車輛A受到搭乘人員的駕駛 操作，后續(xù)車輛B以“跟蹤行駛模式”自動(無駕駛操作)地跟蹤先行車輛A的情況。本實施方式的車輛控制裝置中，目的在于確定跟蹤行駛模式的目標加速度α /的 目標加速度指令值。在圖9中，上半部的控制系統(tǒng)方框圖表示先行車輛A的情況，下半部的控制系統(tǒng)方 框圖表示后續(xù)車輛B的情況。另外，圖9所示的控制系統(tǒng)的方框圖基于圖3所示的方框圖。在“跟蹤行駛模式”中，后續(xù)車輛B利用通信部81，從先行車輛A處取得先行車輛 A的行駛狀況數(shù)據(jù)。更具體來說，作為行駛狀況數(shù)據(jù)，取得先行車輛A的車輛速度信息、先行 車輛A的操縱桿31的操作量。并且，后續(xù)車輛B取得通過車距傳感器42的測定取得車距 cL本實施方式中，基于利用通信部81取得的先行車輛A的行駛狀況數(shù)據(jù)(車輛速 度、操縱桿操作量)和通過車距傳感器42的測定取得車距d，運算目標加速度，因此后續(xù)車 輛B能夠無延遲地跟蹤先行車輛A，從而實現(xiàn)高精度的自動跟蹤行駛控制。
另外，這里所說的車輛速度是根據(jù)車輪的旋轉(zhuǎn)角求出的。具體來說，檢測車輪旋轉(zhuǎn) 角，將對其進行微分后的值作為車輪的轉(zhuǎn)速，然后根據(jù)該轉(zhuǎn)速求出車輛速度。
后續(xù)車輛B的主控制ECU21取得以上參數(shù)后，基于第1加速度指令值計算公式 (11)和第2加速度指令值計算公式(12)，計算作為目標加速度指令值的候選的2個加速度 指令值。α 2為利用第1加速度指令值計算的加速度指令值，α 2’為利用第2加速度指令值 計算的加速度指令值。α 2 = α ^k1 (d-d * )+k2 (V1-V2)(11)α2' = k3 · J1(12)在公式(11)和(12)中，Ci1表示先行車輛A的加速度，1^表示車距增益，d表示由 車距傳感器42測定的車距，d *表示目標車距，k2表示速度增益，V1表示先行車輛A的車輛 速度，V2表示后續(xù)車輛B的車輛速度，k3表示操作量增益，J1表示先行車輛A的操縱桿操作量。主控制E⑶21計算出2個加速度指令值％和Ci2’，根據(jù)先行車輛A的預測行為 進行控制，從二者中采用適當?shù)闹怠８唧w來說，即使先行車輛A進行了 “加速”，也要根據(jù)先行車輛A的操縱桿操作 量，判斷該“加速”是通常的加速，還是由于制動準備的反動作而進行的加速，根據(jù)其結(jié)果， 從2個加速度指令值^2和α2’中采用適當?shù)募铀俣戎噶钪担瑢⑵渥鳛槟繕思铀俣鹊募铀?度指令值《 2 *。這樣，由于后續(xù)車輛B利用先行車輛A的操縱桿操作量信息來確定加速度指令值 α 2 \因此后續(xù)車輛B的自動跟蹤行駛控制中不會出現(xiàn)延遲，從而提高自動跟蹤行駛控制 的精度。并且，相反地，由于除了減速時以外，不使用先行車輛A的操縱桿操作量信息，因此 后續(xù)車輛B不會受到先行車輛的駕駛而產(chǎn)生的微妙的調(diào)整動作的影響，從而能夠穩(wěn)定地行 駛。并且，當先行車輛A進行制動時，通過從先行車輛A向后續(xù)車輛B傳送操縱桿操作 量，及時地將先行車輛A進行制動的信息傳送到后續(xù)車輛B，從而能夠避免碰撞的危險。如上所述，在本實施方式中，從先行車輛A向后續(xù)車輛B傳送先行車輛A的車輛速 度信息和先行車輛A的操縱桿31的操作量作為行駛狀況數(shù)據(jù)，從而能夠提高自動跟蹤行駛 控制的精度。接著，說明后續(xù)車輛B的“跟蹤行駛模式”的控制處理。圖10是表示本發(fā)明實施 方式的車輛控制裝置的自動跟蹤控制處理的流程的圖。在圖10中，當在步驟S300開始自動跟蹤控制處理時，接著進入步驟S301，利用通 信部81接收先行車輛A的車輛速度信息和操縱桿31的操作量(行駛狀況數(shù)據(jù))。在步驟S302，將接收的先行車輛A的車輛速度存儲在主控制ECU21的未圖示的存 儲部。在步驟S303，主控制ECU21從累積存儲在存儲部中的與車輛速度有關的信息中，計算 先行車輛A的加速度。在步驟S304，利用驅(qū)動輪傳感器51測定對象車輛(后續(xù)車輛B)的車輛速度。接 著，在步驟S305，利用車距傳感器42測定對象車輛(后續(xù)車輛B)與先行車輛A的車距。在步驟S306，從先行車輛A的加速度α工、車輛速度V1、對象車輛的車輛速度V2、車 距d，利用公式(11)計算對象車輛的第1加速度指令值d2。在步驟S307，基于先行車輛A的操縱桿操作量J1，利用公式(12)計算對象車輛的第2加速度指令值Ci2’。在步驟S308，基于先行車輛A的操縱桿操作量J1,判斷先行車輛A的操作是否為減速指示。如果步驟S308的判斷結(jié)果為“是”，則進入步驟S313，如果步驟S308的判斷結(jié) 果為“否”，則進入步驟S309。在步驟S313，判斷是否成立Ci2 > Ci2 ’。如果步驟S313的判斷結(jié)果為“是”，則進 入步驟S315，將第1加速度指令值α 2和第2加速度指令值α 2’中作為較小值的α 2’采用 為目標加速度指令值α/。如果步驟S313的判斷結(jié)果為“否”，則進入步驟S314，將第1加 速度指令值α 2和第2加速度指令值Ci2’中作為較小值的Ci2采用為目標加速度指令值Ci2 *。在步驟S311，基于所使用的加速度的指令值，執(zhí)行驅(qū)動轉(zhuǎn)矩指令。在步驟S311之后，回 到步驟S301，進入循環(huán)處理。本流程以求解出“跟蹤行駛模式”為止進行循環(huán)處理為前提。在步驟S309，判斷是否成立Ci2 > Ci2 ’。如果步驟S309的判斷結(jié)果為“是”，則進 入步驟S312，將第1加速度指令值Ci2和第2加速度指令值Ci2’中作為較大值的Ci2采用為 目標加速度指令值α/。如果步驟S309的判斷結(jié)果為“否”，則進入步驟S310，將第1加速 度指令值α 2和第2加速度指令值α 2’中作為較大值的α 2’采用為目標加速度指令值α 2 *。在步驟S311，基于所使用的加速度的指令值，執(zhí)行驅(qū)動轉(zhuǎn)矩指令。在步驟S311之后，回 到步驟S301，進入循環(huán)處理。本流程以求解出“跟蹤行駛模式”為止進行循環(huán)處理為前提。步驟S308的判斷是后續(xù)車輛B確認先行車輛A的加速動作是通常的加速動作，還 是用于制動準備的加速動作(反動作)的根據(jù)。如果步驟S308的判斷結(jié)果為“是”，由于是先行車輛A要進行制動的情況，因此將 第1加速度指令值α 2和第2加速度指令值α 2’中較小值采用為目標加速度指令值α 2 *。 這樣，作為后續(xù)車輛B，可以事先避免與先行車輛A碰撞的事態(tài)。如果步驟S308的判斷結(jié)果為“否”，由于是先行車輛A要進行加速的情況，因此將 第1加速度指令值α 2和第2加速度指令值α 2’中較大值采用為目標加速度的加速度指令 值α/。這樣，作為后續(xù)車輛B，可以無延遲地跟蹤先行車輛A。以上，根據(jù)本發(fā)明，從先行車輛A向后續(xù)車輛B傳送的先行車輛A的車輛速度信息 和先行車輛A的操縱桿31的操作量作為行駛狀況數(shù)據(jù)，從而能夠提高自動跟蹤行駛控制的 精度。另外，本實施方式中，舉例說明了在先行車輛后面跟車的車輛的情況，但在與先行 車輛并行地行駛的情況，也可以進行同樣的控制。接著，說明本發(fā)明的第2實施方式。在前一個實施方式中，在“跟蹤行駛模式”中， 后續(xù)車輛B利用通信部81取得先行車輛A的車輛速度信息和先行車輛A的操縱桿31的操 作量，但在本實施方式中，后續(xù)車輛B利用通信部81取得先行車輛A的車輛速度信息和先 行車輛A的加速度指令值ατ1。另外，在本實施方式中，后續(xù)車輛B利用車距傳感器42的 測定來取得車距d。在本實施方式中，取代操縱桿的操作量，取得的是先行車輛A為了生成行駛指令 而在內(nèi)部的主控制ECU21內(nèi)計算的加速度指令值ατ1。該加速度指令值根據(jù)先行車輛A的 操縱桿31的操作量來確定，因此通常利用與先行車輛A的操縱桿31的操作量成比例的函 數(shù)來表示，但也可以在途中具有彎曲點，或組合不同斜率的函數(shù)。另外，為了模擬利用通常 的轉(zhuǎn)矩指令的行駛車輛，也可以相對于輸入在時間上產(chǎn)生一定的衰減量。另外，該加速度指令值在先行車輛A、B中都作為用于在內(nèi)部參照驅(qū)動輪傳感器51的檢測值，被用作確定驅(qū)動轉(zhuǎn)矩指令值的反饋控制的指令值。在這種其它的本實施方式中，基于利用通信部81取得的先行車輛A的行駛狀況數(shù) 據(jù)(車輛速度、加速度指令值)和利用車距傳感器42測定的車距d，運算目標加速度，因此 后續(xù)車輛B能夠無延遲地跟蹤先行車輛A，從而實現(xiàn)高精度的自動跟蹤行駛控制。另外，這里所說的車輛速度是根據(jù)車輪的旋轉(zhuǎn)角求出的。具體來說，檢測車輪旋轉(zhuǎn) 角，將對其進行微分后的值作為車輪的轉(zhuǎn)速，然后根據(jù)該轉(zhuǎn)速求出車輛速度。 在本實施方式中，后續(xù)車輛B的主控制E⑶21在取得上述參數(shù)之后，基于與在前一 實施方式所采用的相同的第1加速度指令值計算公式(11)和本實施方式所特有的第2加 速度指令值計算公式(13)，計算作為目標加速度的指令值的候選的2個加速度指令值。在 這里，α 2為利用第1加速度指令值計算的加速度指令值，α 2a’為利用第2加速度指令值計 算的加速度指令值。α 2 = α ^k1 (d-d * )+k2 (V1-V2)(11)α 2a，= ki (d-d * ) +k2 (v「v2) +k4 · α n (13)在公式(11)和(13)中，Ci1表示先行車輛A的加速度，1^表示車距增益，d表示由 車距傳感器42測定的車距，d *表示目標車距，k2表示速度增益，V1表示先行車輛A的車輛 速度，V2表示后續(xù)車輛B的車輛速度，α T1表示所取得的先行車輛A的加速度指令值。并且，k4為加速度指令值增益，被設定為k4 > 1，該k4為定義為了可靠地停止的余 裕度，理論上為1時沒有問題，是用于確保實際安全的增益。主控制E⑶21計算2個加速度指令值α 2和α 2a’，根據(jù)先行車輛A的預測行為進 行控制，從二者中采用適當?shù)闹怠８唧w來說，即使先行車輛A進行了 “加速”，也要根據(jù)在主控制ECU21內(nèi)計算的加 速度指令值α T1判斷該“加速”是通常的加速，還是用于制動準備的反動作而進行的加速， 根據(jù)其結(jié)果，從2個加速度指令值％和Ci2a ’中采用適當?shù)募铀俣戎噶钪?，將其作為目?加速度的加速度指令值α/。這樣，由于后續(xù)車輛B利用先行車輛A的加速度指令值來確定加速度指令值Ci2 *，因此后續(xù)車輛B的自動跟蹤行駛控制中不會出現(xiàn)延遲，從而提高自動跟蹤行駛控制的精 度。并且，相反地，由于除了減速時以外，不使用先行車輛A的操縱桿操作量信息，因此后續(xù) 車輛B不會受到先行車輛的駕駛而產(chǎn)生的微妙的調(diào)整動作的影響，從而能夠穩(wěn)定地行駛。并且，當先行車輛A進行制動時，通過從先行車輛A向后續(xù)車輛B傳送加速度指令 值，及時地將先行車輛A進行制動的信息傳送到后續(xù)車輛B，從而能夠避免碰撞的危險。如上所述，在本實施方式中，從先行車輛A向后續(xù)車輛B傳送先行車輛A的車輛速 度信息和先行車輛A的加速度指令值作為行駛狀況數(shù)據(jù)，從而能夠提高自動跟蹤行駛控制 的精度和乘坐舒適度。接著，說明后續(xù)車輛B的“跟蹤行駛模式”的控制處理。圖11是表示本發(fā)明第2實 施方式的車輛控制裝置的自動跟蹤控制處理的流程的圖。在圖11中，當在步驟S400開始 自動跟蹤控制處理時，緊接著進入步驟S401，利用通信部81接收先行車輛A的車輛速度信 息和加速度指令值α T1 (行駛狀況數(shù)據(jù))。在步驟S402，將接收的先行車輛A的車輛速度存儲在主控制ECU21的未圖示的存儲部。在步驟S403，主控制ECU21從累積存儲在存儲部中的與車輛速度有關的信息中，計算 先行車輛A的加速度。在步驟S404，利用驅(qū)動輪傳感器51測定對象車輛(后續(xù)車輛B)的車輛速度。接 著，在步驟S405，利用車距傳感器42測定對象車輛(后續(xù)車輛B)與先行車輛A的車距d。在步驟S406，從先行車輛A的加速度α工、車輛速度V1、對象車輛的車輛速度V2、車 距d，利用公式(11)計算對象車輛的第1加速度指令值CI2。在步驟S407，基于車輛速度Vl、 對象車輛的車輛速度V2、車距d，先行車輛A的加速度指令值Cin，利用公式(13)計算對象 車輛的第2加速度指令值Ci2a’。在步驟S408，基于先行車輛A的加速度指令值α Τ1，判斷先行車輛A的操作是否為 負(減速)。如果步驟S408的判斷結(jié)果為“是”，則進入步驟S413，如果步驟S408的判斷結(jié) 果為“否”，則進入步驟S409。在步驟S413，判斷是否成立α2 > ci2a ’。如果步驟S413的判斷結(jié)果為“是”，則進 入步驟S415，將第1加速度指令值α 2和第2加速度指令值α 2a’中作為較小值的α 2a’采 用為目標加速度指令值α/。如果步驟S413的判斷結(jié)果為“否”，則進入步驟S414，將第 1加速度指令值α 2和第2加速度指令值α 2a’中作為較小值的α 2采用為目標加速度指令 值α/。在步驟S411，基于所采用的加速度的指令值，執(zhí)行驅(qū)動轉(zhuǎn)矩指令。在步驟S411之 后，回到步驟S401，進入循環(huán)處理。本流程以求解出“跟蹤行駛模式”為止進行循環(huán)處理為 前提。在步驟S409，判斷是否成立α 2 > α 2a，。如果步驟S409的判斷結(jié)果為“是”，則 進入步驟S412，將第1加速度指令值α 2和第2加速度指令值α 2a’中作為較大值的α 2采 用為目標加速度指令值α/。如果步驟S409的判斷結(jié)果為“否”，則進入步驟S410，將第1 加速度指令值α 2和第2加速度指令值α 2a’中作為較大值的α 2a’采用為目標加速度指令 值α/。在步驟S411，基于所采用的加速度的指令值，執(zhí)行驅(qū)動轉(zhuǎn)矩指令。在步驟S411之 后，回到步驟S401，進入循環(huán)處理。本流程以求解出“跟蹤行駛模式”為止進行循環(huán)處理為 前提。步驟S408的判斷是后續(xù)車輛B確認先行車輛A的加速動作是通常的加速動作，還 是用于制動準備的加速動作(反動作)的根據(jù)。如果步驟S408的判斷結(jié)果為“是”，由于是先行車輛A要進行制動的情況，因此將 第1加速度指令值α 2和第2加速度指令值α 2a’中較小值采用為目標加速度的加速度指 令值α/。這樣，作為后續(xù)車輛B，可以事先避免與先行車輛A碰撞的事態(tài)。如果步驟S408的判斷結(jié)果為“否”，由于是先行車輛A要進行加速的情況，因此將 第1加速度指令值α 2和第2加速度指令值α 2a’中較大值采用為目標加速度的加速度指 令值α/。這樣，作為后續(xù)車輛B，可以無延遲地跟蹤先行車輛A。以上，根據(jù)本發(fā)明，從先行車輛A向后續(xù)車輛B傳送先行車輛A的車輛速度信息和 先行車輛A的加速度指令值α T1作為行駛狀況數(shù)據(jù)，從而能夠提高自動跟蹤行駛控制的精 度。 另外，本實施方式中，舉例說明了在先行車輛后面跟車的車輛的情況，但在與先行 車輛并行地行駛的情況，也可以進行同樣的控制。接著，說明本發(fā)明的第3實施方式。在本實施方式中也一樣，后續(xù)車輛B利用通信部81取得先行車輛A的車輛速度信息和先行車輛A的加速度指令值ατ1。然后，根據(jù)從先 行車輛A取得的加速度指令值α Τ1，求出第2加速度指令值Ci2a’。此時，作為第2加速度指 令值計算公式，采用前面的公式(13)。
另一方面，在第2實施方式中，主控制E⑶21計算2個加速度指令值％和a2a ’作 為后續(xù)車輛B的目標加速度指令值α/，根據(jù)先行車輛A的預測的動作進行控制，以采用這 2個指令值中的適當?shù)囊粋€，但在本實施方式中，后續(xù)車輛B的加速度指令值α /總是采用 第2加速度指令值Ci2a ’。即，在第3實施方式中，a/= Ci2a ’，因此可以在不進行減速指 示的判斷的前提下，進行控制。接著，說明第3實施方式的后續(xù)車輛B的“跟蹤行駛模式”控制處理。圖12是表 示本發(fā)明第3實施方式的車輛控制裝置的自動跟蹤控制處理的流程的圖。在圖12中，當在 步驟S500開始自動跟蹤控制處理時，緊接著進入步驟S501，利用通信部81接收先行車輛A 的車輛速度信息和加速度指令值α T1 (行駛狀況數(shù)據(jù))。在步驟S502，利用驅(qū)動輪傳感器51測定對象車輛(后續(xù)車輛B)的車輛速度。接 著，在步驟S503，利用車距傳感器42測定對象車輛(后續(xù)車輛B)與先行車輛A的車距d。在步驟S504，基于車輛速度V1、對象車輛的車輛速度V2、車距d、先行車輛A的加速 度指令值α T1，利用公式(13)計算對象車輛的第2加速度指令值a2a，。在步驟S505，將第2加速度指令值α 2a’采用為目標加速度指令值α 2 *。在步驟S506，基于所采用的加速度的指令值，執(zhí)行驅(qū)動轉(zhuǎn)矩指令。在步驟S506之 后，回到步驟S501，進入循環(huán)處理。本流程以求解出“跟蹤行駛模式”為止進行循環(huán)處理為 前提。以上，根據(jù)本發(fā)明，在求解后續(xù)車輛B的加速度指令值α/時，只計算Ci2a ’，使Ci2 *= α 2a’，因此可以在不進行減速指示的判斷等的前提下，進行控制，因此在尤其重視后續(xù) 車輛B相對于先行車輛A的跟蹤性時，例如在短的車距進行跟蹤時，顯得有效。另外，本實施方式中，舉例說明了在先行車輛后面跟車的車輛的情況，但在與先行 車輛并行的行駛情況，也可以進行同樣的控制。工業(yè)實用性根據(jù)本發(fā)明的車輛控制裝置，在利用倒立擺的姿態(tài)控制的車輛進行自動跟蹤行駛 時，通過使后續(xù)車輛的自動跟蹤行駛控制中不出現(xiàn)延遲，且將進行制動的信息及時地傳送 到后續(xù)車輛，從而可以事先避免碰撞的危險，可以實現(xiàn)高精度的自動跟蹤行駛控制。對于由 多個車輛組成隊列作為車輛群進行行駛時，在多數(shù)情況下能夠具有省力化和緩和交通的優(yōu) 點，因此利用本發(fā)明的車輛控制裝置的車輛控制，工業(yè)實用性非常大。
權(quán)利要求
一種車輛控制裝置，其控制對進行倒立控制的先行車輛跟蹤行駛的車輛，其特征在于，包括通信部，接收上述先行車輛的車輛速度和操縱上述先行車輛的操縱裝置的操作量；車距傳感器，測定上述先行車輛與上述跟蹤行駛的車輛之間的車距；和運算部，運算上述跟蹤行駛的車輛的加速度指令值，該運算部將根據(jù)由上述通信部所接收的先行車輛的車輛速度和由該車距傳感器所測定的車距運算的第1加速度指令值和根據(jù)由上述通信部所接收的操縱裝置的操作量運算的第2加速度指令值中的任一個作為目標加速度指令值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛控制裝置，其特征在于，該運算部，在根據(jù)上述操縱裝置 的操作量判斷為對先行車輛發(fā)出了減速指示時，將該第1加速度指令值和該第2加速度指 令值中的較小值的加速度指令值作為目標加速度指令值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的車輛控制裝置，其特征在于，該運算部，在根據(jù)上述操縱 裝置的操作量判斷為對先行車輛發(fā)出了加速指示時，將該第1加速度指令值和該第2加速 度指令值中的較大值的加速度指令值作為目標加速度指令值。
4.一種車輛控制裝置，其控制對進行倒立控制的先行車輛跟蹤行駛的車輛，其特征在 于，包括通信部，接收上述先行車輛的車輛速度和操縱上述先行車輛的操縱裝置的操作量；車距傳感器，測定上述先行車輛與上述跟蹤行駛的車輛之間的車距；和運算部，運算上述跟蹤行駛的車輛的加速度指令值，該運算部將根據(jù)由上述通信部所接收的先行車輛的車輛速度和由該車距傳感器所測 定的車距運算的第1加速度指令值和根據(jù)由上述通信部所接收的先行車輛的加速度指令 值運算的第2加速度指令值中的任一個作為目標加速度指令值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的車輛控制裝置，其特征在于，該運算部在判斷為上述先行車 輛的加速度指令值為負時，將該第1加速度指令值和該第2加速度指令值中的較小值的加 速度指令值作為目標加速度指令值。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的車輛控制裝置，其特征在于，該運算部在判斷為上述先行 車輛的加速度指令值不為負時，將該第1加速度指令值和該第2加速度指令值中的較大值 的加速度指令值作為目標加速度指令值。
7.—種車輛控制裝置，其控制對進行倒立控制的先行車輛跟蹤行駛的車輛，其特征在 于，包括通信部，接收上述先行車輛的車輛速度和操縱上述先行車輛的操縱裝置的操作量；車距傳感器，測定上述先行車輛與上述跟蹤行駛的車輛之間的車距；和運算部，運算上述跟蹤行駛的車輛的加速度指令值，該運算部將根據(jù)由上述通信部所接收的先行車輛的加速度指令值運算的第2加速度 指令值作為目標加速度指令值。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的車輛控制裝置，其特征在于，根據(jù)車輪的轉(zhuǎn)速求 出上述車輛速度。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種提高倒立控制車輛中的自動跟蹤控制的精度的車輛控制裝置，本發(fā)明的車輛控制裝置，對于倒立控制車輛進行自動跟蹤行駛控制，以相對于先行車輛進行自動跟蹤，其特征在于，包括通信部(81)，從先行車輛接收與先行車輛的車輛速度和操縱桿操作量有關的行駛狀況數(shù)據(jù)；車距傳感器(42)，測定與先行車輛之間的車距；和主控制ECU(21)，計算用于跟蹤先行車輛的加速度指令值，主控制ECU(21)將根據(jù)由通信部(81)所取得的先行車輛的車輛速度和由車距傳感器(42)所測定的車距運算的第1加速度指令值和根據(jù)由通信部(81)所取得的操縱桿的操作量運算的第2加速度指令值中的任一個作為目標加速度指令值。
文檔編號B62K3/00GK101868392SQ20088011731
公開日2010年10月20日 申請日期2008年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月26日
發(fā)明者三宅隆文, 林弘毅 申請人:愛考斯研究株式會社