JP2005047376A

JP2005047376A - 操舵制御装置

Info

Publication number: JP2005047376A
Application number: JP2003281426A
Authority: JP
Inventors: Tsukasa Miyajima; 司宮島
Original assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Current assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Priority date: 2003-07-29
Filing date: 2003-07-29
Publication date: 2005-02-24

Abstract

【課題】操舵状態を操舵トルク値と操舵トルク微分値を用いて判別する。
【解決手段】操舵トルク値に応じた基本アシスト力を操舵機構に付与する操舵制御装置において、操舵状態判別手段は、操舵トルク値の絶対値が所定の第１しきい値よりも大きく操舵トルク微分値の絶対値が所定の第２しきい値よりも小さい場合には操舵機構が旋回中の保舵状態と判定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、操舵制御装置に関する。

運転者がステアリングホイールを操作するために必要な操舵トルクの一部を電動モータ等を用いてアシストする操舵制御装置が従来より広く知られている。

特許文献１には、操舵機構が保舵状態であるのか、切り込み状態もしくは切り戻し状態であるのか、を操舵トルク信号と操舵力をアシストする電動モータのモータ回転速度とを用いて判別し、この判別結果に基づいて、上記電動モータの制御ゲインを決定する電動パワーステアリング制御装置が開示されている。
特開２００１−２５３３５８号公報

上記の特許文献１に開示された構成では、実質的には、操舵機構が保舵状態か保舵状態でないかを判別しているに過ぎず、操舵機構が保舵状態でない場合に、切り込み状態なのか切り戻し状態であるのかというところまでの判別は行えないという問題がある。

また、パワーシリンダにモータを駆動源とする油圧ポンプで作動油を供給するいわゆる油圧式のパワーステアリング装置では、保舵状態であっても、油圧保持のために油圧ポンプを動かしておく場合がある。そのため、このような油圧式のパワーステアリング装置において、油圧ポンプを駆動するモータの挙動から操舵機構の操舵状態を判別しようとすると、モータの動きと実際の操舵輪の動きが必ずしも一致するとは限らず、モータの動きから操舵機構の操舵状態を判別するのが難しいという問題がある。

上述した課題を解決する手段として、この出願の発明は、操舵状態判別手段が、操舵トルク値の絶対値が所定の第１しきい値よりも大きく、操舵トルク微分値の絶対値が所定の第２しきい値よりも小さい場合には、操舵機構が旋回中の保舵状態であると判定し、操舵機構の操舵状態に応じて基本アシスト力を補正する。

これによって、操舵トルク検出手段によって検出された操舵トルクを用いるだけで、操舵機構の操舵状態が、保舵状態であるか判断することができ、操舵状態に応じて基本アシスト力を補正することができる。

あるいは、上述した課題を解決する手段として、操舵トルク検出手段で検出された操舵トルクに応じて、操舵機構の操舵力を補助する油圧パワーシリンダ内の第１，第２液圧室に電動機を駆動源とする油圧源から選択的に作動油を供給することによって、操舵トルク値に応じた基本アシスト力をパワーシリンダに発生させ、操舵機構にこの基本アシスト力を付与する操舵制御装置において、操舵状態判別手段が、操舵トルク値の絶対値が所定の第１しきい値よりも大きく、操舵トルク微分値の絶対値が所定の第２しきい値よりも小さい場合には、操舵機構が旋回中の保舵状態であると判定し、操舵機構の操舵状態に応じて基本アシスト力を補正する。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明に係る操舵制御装置が適用された車両のパワーステアリング装置の全体システム構成を示している。

ステアリングホイール１には操舵軸２が連結されている。操舵軸２の下端には、操舵トルクを検出するトルクセンサ３が設けられている。操舵軸２には、このトルクセンサ３よりも下側の位置にピニオン（図示せず）が設けられており、このピニオンがラック（図示せず）と噛み合うことで操舵機構４を構成している。この操舵機構４は、ステアリングホイール１の回転に伴うピニオンの回転運動を、ラックの直線運動に変換し、図示せぬ左右の操舵輪を動かすものである。ラックは、パワーシリンダ５を貫通するピストンロッド６と連係している。

パワーシリンダ５は、車体幅方向に延設された筒状シリンダ部７と、この筒状シリンダ部７内を貫通するピストンロッド６と、ピストンロッド６に固定され筒状シリンダ部７内を摺動するピストン８と、から大略構成されており、このピストン８によって筒状シリンダ部７内が左右の第１液圧室９、第２液圧室１０に分割されている。

パワーシリンダ５内の第１液圧室９及び第２液圧室１０には、油圧源としてのパワーユニット１１から第１通路１２及び第２通路１３を介して、作動油が供給されている。パワーユニット１１から第１液圧室９に作動油が供給されると第１液圧室９の圧力が上昇してピストン８が第２液圧室１０側に相対的に移動し、パワーユニット１１から第２液圧室１０に作動油が供給されると第２液圧室１０の圧力が上昇してピストン８が第１液圧室９側に相対的に移動する。このピストン８の移動に伴って、ピストンロッド６が筒状シリンダ部７の軸方向（車両幅方向）に沿った直線運動を行い、上述した操舵機構４によるラックの直線運動をアシストする。

尚、第１通路１２と第２通路１３とは、フェールセーフバルブ１４を介して連通しており、パワーユニット１１故障時等にこのフェールセーフバルブ１４をエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１５の指令により開弁することで第１液圧室９と第２液圧室１０とを連通させ、ステアリングホイール１による操舵力を操舵輪に容易に伝達させるよう構成されている。

パワーユニット１１は、トロコイド型の可逆ポンプ及びこの可逆ポンプを駆動するモータが一体化されたものであって、上記モータは、ＥＣＵ１５によって制御されている。

ＥＣＵ１５には、上述したトルクセンサ３からの信号が入力されており、このトルクセンサ３からの信号入力に応じて、パワーユニット１１を制御している。

ＥＣＵ１５は、図２に示すように、トルクセンサ３からの操舵トルク信号から操舵機構４に付与すべき基本アシスト力を演算する基本アシスト力演算手段と、トルクセンサ３からの操舵トルク信号にハイパスフィルタ等のフィルタ処理を施して操舵トルクの変化量に相当する操舵トルク微分値相当信号を演算する操舵トルク微分値演算手段と、操舵トルク信号と操舵トルク微分値相当信号を用いて操舵機構の操舵状態を判別する操舵状態判別手段と、操舵機構の操舵状態に応じて補正された基本アシスト力がパワーシリンダ１１に発生するよう上記可逆ポンプを駆動するモータの目標モータ電流を演算する目標モータ電流演算手段と、操舵機構が保舵状態のときに基本アシスト力に加算される保舵時補正力を演算する保舵時補正量演算手段と、操舵機構が切り戻し状態のときに基本アシスト力に加算される切り戻し保舵時補正力を演算する切り戻し時補正量演算手段と、有している。尚、操舵機構の操舵状態が中立もしくは切り込み状態である場合には、基本アシスト力の補正は行わないものとする。

操舵状態判別手段で実施される操舵機構４の操舵状態判別の制御の流れを、図３を用いて説明する。

ステップ（以下単にＳと記す）１では、トルクセンサ３で検出された操舵トルク値の変化量である操舵トルク微分値の絶対値が予め設定された第２しきい値Ａ₂よりも小さいか否かを判定し、小さい場合にはＳ２へ進み、そうでない場合にはＳ５へ進む。

Ｓ２では、操舵トルク値の絶対値が予め設定された第１しきい値Ａ₁よりも大きいか否かを判定し、操舵トルク値の絶対値が予め設定された第１しきい値Ａ₁よりも大きい場合にはＳ３へ進んで操舵機構４の操舵状態が保舵状態であると判定し、
操舵トルク値の絶対値が予め設定された第１しきい値Ａ₁以下の場合にはＳ４へ進んで操舵状態が中立状態であると判定する。

Ｓ５では、操舵トルク値と操舵トルク微分値の正負が同一であるか否かを判定し、同一である場合にはＳ６へ進んで操舵機構４の操舵状態が切り込み状態であると判定し、同一でない場合にはＳ７へ進んで操舵状態が切り戻し状態であると判定する。

図４に、ステアリングホイール１の舵角と略同じ傾向で変化する操舵トルク値と、この操舵トルク値の変化量である操舵トルク微分値との相関関係を示す。尚、図４における操舵トルク値及び操舵トルク微分値は、車両の右旋回方向側を正の値としている。より具体的には、ステアリングホイール１が右に切られている場合に発生する操舵トルク値を正の値とし、左に切られている場合に発生する操舵トルク値を負の値としている。

ステアリングホイール１が左右のどちらに切られていない状態、すなわち中立状態では、操舵トルクは発生せず（操舵トルク値は略０）、操舵トルク微分値も略０となり、操舵トルク値の絶対値が第１しきい値Ａ₁よりも小さくなると共に、操舵トルク微分値の絶対値が第２しきい値Ａ₂よりも小さくなる。

中立状態からステアリングホイール１を左に切ると（左転舵）、操舵トルク値が負の方向に増大し、操舵トルク微分値の絶対値が第２しきい値Ａ₂以上となり、かつ操舵トルク値及び操舵トルク微分値はともに負の値となる。

ステアリングホイール１を左に切った状態で保舵すると、操舵トルク値が略一定の状態に保たれるため、操舵トルク微分値の絶対値は、第２しきい値Ａ₂よりも小さくなる。

ステアリングホイール１を左に切って保舵した状態からステアリングホイール１を切り戻すと、操舵トルク値の絶対値が減少する。一方、操舵トルク微分値は、その符号が反転して正の値となる。つまり、操舵トルク値は負の値となり、操舵トルク微分値は正の値となる。

ステアリングホイール１を右に切ると（右転舵）、操舵トルク値が正の方向に増大し、操舵トルク微分値の絶対値が第２しきい値Ａ₂以上となり、かつ操舵トルク値及び操舵トルク微分値はともに正の値となる。

ステアリングホイール１を右に切った状態で保舵すると、操舵トルク値が略一定の状態に保たれるため、操舵トルク微分値の絶対値は、第２しきい値Ａ₂よりも小さくなる。

図５は、操舵トルク値を横軸、操舵トルク微分値を縦軸として、図４における操舵トルク値及び操舵トルク微分値と、操舵機構４の操舵状態の関係を模式的に示した説明図である。

操舵トルク値の絶対値が第１しきい値Ａ₁よりも小さく、かつ操舵トルク微分値の絶対値が第２しきい値Ａ₂よりも小さい場合には、操舵機構４は中立状態である。

操舵トルクの絶対値が第１しきい値Ａ₁以上で、かつ操舵トルク微分値の絶対値が第２しきい値Ａ₂よりも小さい場合に、操舵トルク値が正の値であれば、操舵機構４はステアリングホイール１を右に切った状態で保舵した状態である。

操舵トルクの絶対値が第１しきい値Ａ₁以上で、かつ操舵トルク微分値の絶対値が第２しきい値Ａ₂よりも小さい場合に、操舵トルク値が負の値であれば、操舵機構４はステアリングホイール１を左に切った状態で保舵した状態である。

操舵トルク微分値の絶対値が第２しきい値Ａ₂以上の場合に、操舵トルク値が正の値で、かつ操舵トルク微分値が正の値であれば、操舵機構４は右転舵している状態である。

操舵トルク微分値の絶対値が第２しきい値Ａ₂以上の場合に、操舵トルク値が正の値で、かつ操舵トルク微分値が負の値であれば、操舵機構４は右転舵から切り戻している状態である。

操舵トルク微分値の絶対値が第２しきい値Ａ₂以上の場合に、操舵トルク値が負の値で、かつ操舵トルク微分値が負の値であれば、操舵機構４は左転舵している状態である。

操舵トルク微分値の絶対値が第２しきい値Ａ₂以上の場合に、操舵トルク値が負の値で、操舵トルク微分値が正の値であれば、操舵機構４は左転舵から切り戻している状態である。

以上説明してきたように、操舵トルク値と操舵トルク微分値とを用いて操舵機構４の操舵状態を判別することによって、操舵機構４の操舵状態が、切り込み状態、切り戻し状態、保舵状態、中立状態のいずれの状態であるのかを、操舵の方向性を含めて簡便かつ確実に判別することができ、操舵トルクに応じてパワーシリンダに発生させる基本アシスト力を、操舵機構４の操舵状態に応じて補正することが可能となり、運転者の操作性を一層向上させることが可能となる。

次に、請求項に記載された発明以外に、上述した実施形態から把握し得る発明について、以下にその効果と共に記載する。
（イ）本願の特許請求の範囲に記載された請求項１または２の操舵制御装置において、操舵状態判別手段は、操舵トルク値の絶対値が第１しきい値以下で、操舵トルク微分値の絶対値が第２しきい値よりも小さい場合には、操舵機構が中立状態であると判定し、操舵トルク微分値の絶対値が第２しきい値以上で、操舵トルク値と操舵トルク微分値の正負が同一の場合には、操舵機構が切り込み状態であると判定し、操舵トルク微分値の絶対値が第２しきい値以上で、操舵トルク値と操舵トルク微分値の正負が異なる場合には、操舵機構が切り戻し状態であると判定することを特徴とする。この場合、操舵トルク検出手段によって検出された操舵トルクを用いるだけで、操舵機構の操舵状態が、切り込み、切り戻し、旋回中の保舵、中立、のうちのいずれの状態であるか判断することができ、操舵状態に応じて基本アシスト力を補正することができる。
（ロ）上記（イ）に記載の操舵制御装置において、操舵状態が保舵状態である場合には、保舵時補正力を基本アシスト力に加算することで基本アシスト力を補正し、操舵状態が切り戻し状態である場合には、切り戻し時補正力を基本アシスト力に加算することによって基本アシスト力を補正し、操舵状態が中立状態もしくは切り込み状態である場合には、基本アシスト力の補正を実施しないことを特徴とする操舵制御装置。

この場合、操舵機構が保舵状態のときに、操舵機構の操舵状態に関わらず操舵トルク値から一義的に演算される基本アシスト力に対して、保舵時補正力を加算することで基本アシスト力が補正されるので、運転者の好みに応じて保舵状態の時に操舵機構に付与されるアシスト力を設定することが可能となる。

また、操舵機構が切り戻し状態のときに、操舵機構の操舵状態に関わらず操舵トルク値から一義的に演算される基本アシスト力に対して、保舵時補正力とは独立した切り戻し時補正力を加算することで基本アシスト力が補正されるので、運転者の好みに応じて切り戻し状態の時に操舵機構に付与されるアシスト力を設定することが可能となる。

本発明に係る操舵制御装置が適用された車両のパワーステアリング装置の全体システム構成を示す説明図。本発明に係る操舵制御装置のブロック図。本発明に係る操舵制御装置の操舵状態判別の制御の流れを示すフローチャート。操舵トルク値と操舵トルク微分値との相関関係を示す説明図。操舵トルク値及び操舵トルク微分値と、操舵機構の操舵状態と、の関係を模式的に示した説明図。

符号の説明

１…ステアリングホイール
２…操舵軸
３…トルクセンサ
４…操舵機構
１５…エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）

Claims

車両の操舵機構に連係された操舵軸に発生する操舵トルクを操舵トルク検出手段で検出し、操舵トルク検出手段によって検出された操舵トルク値に応じた基本アシスト力を操舵機構に付与する操舵制御装置において、
操舵トルク検出手段で検出された操舵トルク値の変化量である操舵トルク微分値を算出する操舵トルク微分値算出手段と、
操舵トルク値と操舵トルク微分値とを用いて操舵機構の操舵状態を判定する操舵状態判別手段と、を備え、
操舵トルク検出手段は、左右の操舵方向のうちの一方を正値、他方を負値として操舵トルク値を検出するものであって、
操舵状態判別手段は、操舵トルク値の絶対値が所定の第１しきい値よりも大きく、操舵トルク微分値の絶対値が所定の第２しきい値よりも小さい場合には、操舵機構が旋回中の保舵状態であると判定し、
操舵機構の操舵状態に応じて基本アシスト力を補正することを特徴とする操舵制御装置。
車両の操舵機構に連係された操舵軸に発生する操舵トルクを操舵トルク検出手段で検出し、操舵トルク検出手段で検出された操舵トルクに応じて、操舵機構の操舵力を補助する油圧パワーシリンダ内の第１，第２液圧室に電動機を駆動源とする油圧源から選択的に作動油を供給することによって、操舵トルク値に応じた基本アシスト力をパワーシリンダに発生させ、操舵機構にこの基本アシスト力を付与する操舵制御装置において、
操舵トルク検出手段で検出された操舵トルク値の変化量である操舵トルク微分値を算出する操舵トルク微分値算出手段と、
操舵トルク値と操舵トルク微分値とを用いて操舵機構の操舵状態を判定する操舵状態判別手段と、を備え、
操舵トルク検出手段は、左右の操舵方向のうちの一方を正値、他方を負値として操舵トルク値を検出するものであって、
操舵状態判別手段は、操舵トルク値の絶対値が所定の第１しきい値よりも大きく、操舵トルク微分値の絶対値が所定の第２しきい値よりも小さい場合には、操舵機構が旋回中の保舵状態であると判定し、
操舵機構の操舵状態に応じて基本アシスト力を補正することを特徴とする操舵制御装置。