JP2005263182A - 車両制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数のバイワイヤシステムを搭載したとしてもコストアップやシステムの大型化を抑制可能な車両制御装置を提供すること。
【解決手段】 運転者の意図を検出する意図検出手段と、前記意図検出手段の出力に応じて電気的にアクチュエータを作動させる複数のバイワイヤシステムと、前記各バイワイヤシステムの異常を検出する異常検出手段と、前記異常検出手段により異常が検出されたバイワイヤシステムの作動を、他のバイワイヤシステムの作動により補完する補完手段とを備えた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、バイワイヤシステムに関し、特に複数のバイワイヤシステムを備えた車両制御装置に関する。

車両に制動力を発生させるブレーキバイワイヤシステムとして、特許文献１に記載の技術が開示されている。この技術では、電気的に制御するブレーキバイワイヤの系統と、ブレーキバイワイヤ系統に電気的失陥が生じた時に、制動力を確保するための機械式ブレーキの系統とを備えている。
特開平５−６５０６１号公報

しかしながら、上述の従来技術にあっては、ブレーキバイワイヤ失陥時に制動力を補償するための機械式ブレーキの系統を設けているため、１つのバイワイヤシステムを２重系とする必要があり、コストアップや１つのシステムにおける大型化を招くという問題があった。特に、複数のバイワイヤシステムを搭載する際にはそれぞれが２重系となり、上記問題点が更に顕著となる。

本発明は、上述の従来の問題点に着目して成されたもので、複数のバイワイヤシステムを搭載したとしてもコストアップやシステムの大型化を抑制可能な車両制御装置を提供することを目的としている。

上述の目的を達成するため、本発明の車両制御装置は、運転者の意図を検出する意図検出手段と、前記意図検出手段の出力に応じて電気的にアクチュエータを作動させる複数のバイワイヤシステムと、前記各バイワイヤシステムの異常を検出する異常検出手段と、前記異常検出手段により異常が検出されたバイワイヤシステムの作動を、他のバイワイヤシステムの作動により補完する補完手段とを備えた。

よって、１つのバイワイヤシステムを他のバイワイヤシステムにより補完することが可能となり、複数のバイワイヤシステムが互いに補完し合うことで、それぞれのバイワイヤシステムを２重系にする必要が無く、コストダウンを図りつつシステムのコンパクト化を図ることができる。これに伴い、搭載の自由度が向上し、バイワイヤシステムの普及、制御自由度、及び安全性の向上を図ることができる。

以下に、本発明を実施する最良の形態を実施例として図面に基づいて説明する。

まず、構成について図１を用いて説明する。図１はブレーキバイワイヤシステム１及びステアバイワイヤシステム１００の全体システムを表す概略図である。

（ブレーキバイワイヤシステム）
ブレーキバイワイヤシステム１には、後述するブレーキコントロールユニット５の演算結果に基づいて、対応する車輪に制動力を発生させるブレーキアクチュエータ２が各輪に設けられている。ブレーキコントロールユニット５からの指令信号はモータドライバ３に出力され、ブレーキアクチュエータ２を駆動する。ストロークシミュレータ４は、運転者のブレーキペダル操作をシミュレートし、運転者に対してブレーキペダルフィーリングを付与する。ブレーキペダルには、運転者の制動意図を表す操作量センサ７が設けられ、ブレーキペダル操作量をブレーキコントロールユニット５及びステアリングコントロールユニット１０５に対して出力する。ヨーレイトセンサ６は、車両の重心点回りに発生するヨーレイトを検出し、ヨーレイト信号をブレーキコントロールユニット５及びステアリングコントロールユニット１０５に対して出力する。

ブレーキコントロールユニット５は、操作量センサ７により検出された運転者の制動意図に基づいて、所望の制動力が得られるようにモータドライバ３に対し指令信号を出力する。また、ヨーレイトセンサ６により検出されたヨーレイトに応じて自動的に制動力を制御し、車両挙動制御に基づく制動力が得られるようにモータドライバ３に対し指令信号を出力する。また、ブレーキコントロールユニット５には、ステアリングコントロールユニット１０５のフェール状態を監視する異常検出部５ａが設けられ、ステアバイワイヤシステム１００のフェール時には、後述する旋回補完制御処理を実行する。

（ステアバイワイヤシステム）
ステアバイワイヤシステム１００には、後述するステアリングコントロールユニット１０５の演算結果に基づいて、対応する車輪を転舵させるステアリングアクチュエータ１０１が各輪に設けられている。尚、簡略のため前輪のみ図示するが特に限定するものではない。ステアリングアクチュエータ１０１は減速ギヤを備えたモータ１０１ａと、該モータ１０１ａのモータ軸に歯合するピニオンシャフト１０１ｂとから構成され、ピニオンシャフト１０１ｂの回転をラック軸１０１ｃに伝達し、各車輪を転舵する。ピニオンシャフト１０１ｂにはトルクセンサ１０１ｄが設けられ、ラック軸１０１ｃには実転舵角を検出する転舵角センサ１０１ｅが設けられている。ステアリングコントロールユニット１０５において目標転舵角が演算されると、転舵角センサ１０１ｅにより検出された実転舵角との偏差、及びトルクセンサ１０１ｄにより検出されたトルク（転舵負荷）に基づくフィードバック制御が実施される。

運転者の操作するステアリングホイール１０２には、操舵角を検出しブレーキコントロールユニット５及びステアリングコントロールユニット１０５に対して操舵角信号を出力する操舵角センサ１０３と、運転者に操舵反力を与える反力発生装置１０４が設けられている。反力発生装置１０４は、トルクセンサ１０１ｄにより検出された転舵負荷に基づいて反力を発生し、運転者に対してステアリングインフォメーションを提供するように制御される。尚、本実施例１では転舵負荷を検出するトルクセンサ１０１ｄを設けたが、例えば転舵角センサ１０１ｅとモータ１０１ａの電流値からトルクを推定してもよく、特に限定しない。

ステアリングコントロールユニット１０５は、操舵角センサ１０３により検出された運転者の操舵意図に基づいて、所望の転舵角が得られるようにモータ１０１ａに対し駆動信号を出力する。また、車両のヨーレイトに応じた前輪補助舵角もしくは後輪補助舵角を演算し、車両安定方向となる補助転舵角制御を実行する。また、各輪の転舵負荷に応じた操舵反力を演算し、所望の操舵反力が得られるように反力発生装置１０４に対し駆動信号を出力する。また、ステアリングコントロールユニット１０５には、ブレーキコントロールユニット５のフェール状態を監視する異常検出部１０５ａが設けられ、ブレーキバイワイヤシステム１のフェール時には、後述する制動補完制御処理を実行する。

（バイワイヤシステム間の補完制御処理）
次に、バイワイヤシステム間の補完制御処理について説明する。

（ブレーキバイワイヤシステムフェール時における制動補完制御処理）
図２はステアリングコントロールユニット１０５に設けられた制動補完制御処理の内容を表すフローチャートである。

ステップ１０１では、異常検出部１０５ａの監視に基づいてブレーキバイワイヤシステム１のフェール状態（故障したかどうか）を判断し、故障していないときは本制御フローを終了し、故障のときはステップ１０２へ進む。
ステップ１０２では、ブレーキバイワイヤシステム１内に設けられた操作量センサ７のセンサ信号を読み込む。
ステップ１０３では、操作量センサ７のセンサ信号に基づいて運転者の制動意図の有無を判断し、制動意図有りのときはステップ１０４へ進み、それ以外は本制御フローを終了する。
ステップ１０４では、ブレーキバイワイヤシステム１内に設けられたヨーレイトセンサ６の信号を読み込む。
ステップ１０５では、ステアバイワイヤシステム１００による補完制御処理を実行する。

図３はステアバイワイヤシステム１００における補完制御処理を表すフローチャートである。
ステップ２０１では、操舵角センサ１０３により運転者の操舵意志を判断し、直進のときは各ステアリングアクチュエータ１０１に対し、操作量センサ７の信号に応じて目標の制動力が得られるように前輪及び/又は後輪の転舵角をトーイン制御（ハの字）する。
ステップ２０２では、操舵角センサ１０３により運転者の操舵意志を判断し、直進したいにもかかわらず右旋回している、すなわち、ヨーレイトセンサ６の信号に基づいて右方向に旋回しているかどうかを判断し、右方向に旋回しているときはステップ２０４に進み、左方向に旋回していると判断されたときはステップ２０３へ進む。
ステップ２０３では、右転舵角（トー角）を小さく、左転舵角（トー角）を大きくするようにステアリングコントロールユニット１０５が各輪のステアリングアクチュエータ１０１に対し制御指令を出力する。尚、状況によっては後輪のみトーイン制御（ハの字）とし、前輪のみ左右のトー角を変更するよう制御しても良い。
ステップ２０４では、左転舵角（トー角）を小さく、右転舵角（トー角）を大きくするようにステアリングコントロールユニット１０５が各輪のステアリングアクチュエータ１０１に対し制御指令を出力する。尚、状況によっては後輪のみトーイン制御（ハの字）とし、前輪のみ左右のトー角を変更するよう制御しても良い。

すなわち、ブレーキバイワイヤシステム１がフェール状態となったときは制動力を確保できない虞がある。そのときは、各輪のトーイン制御を実行し、各輪のコーナリングフォースを制動力として使用する。直進走行時に制動補完制御による制動を行う場合には、車両の挙動を安定させるために、ヨーレイトセンサ６からのヨーレイト信号が低下する方向に左右輪のトー角を独立して制御することで、車両の制動安定性を確保することができる。

一方、車両旋回中に制動補完制御による制動を行う場合には、操舵角センサ１０３からの操舵角に基づいて運転者の操舵意図が検出できる。この操舵意図に応じた目標ヨーレイトを演算し、かつ、操作量センサ７からの制動意図に応じた目標制動力を演算し、これら目標値を達成するように前輪及び/又は後輪をトーイン制御することで、旋回制動を達成できる。

尚、上記制動補完制御では各輪をトーイン制御したが、トーアウト制御をしても同様の作用効果を達成することができる。

（ステアバイワイヤシステムフェール時における旋回補完制御処理）
図４はブレーキコントロールユニット５に設けられた旋回補完制御処理の内容を表すフローチャートである。

ステップ３０１では、異常検出部１０５ａの監視に基づいてステアバイワイヤシステム１００のフェール状態（故障したかどうか）を判断し、故障していないときは本制御フローを終了し、故障のときはステップ３０２へ進む。
ステップ３０２では、ステアバイワイヤシステム１００内に設けられた操舵角センサ１０３のセンサ信号を読み込む。
ステップ３０３では、操舵角センサ１０３のセンサ信号に基づいて運転者の操舵意図の有無を判断し、操舵意図有りのときはステップ３０４へ進み、それ以外は本制御フローを終了する。
ステップ３０４では、ブレーキバイワイヤシステム１による旋回補完制御処理を実行する。

図５はブレーキバイワイヤシステム１における旋回補完制御処理を表すフローチャートである。
ステップ４０１では、操舵角センサ１０３の信号に基づいて操舵方向及び操舵量を算出する。
ステップ４０２では、ヨーレイトセンサ６のヨーレイト信号を読み込む。
ステップ４０３では、ヨーレイト信号に基づいて旋回方向を判断し、旋回方向に応じた制動輪及び制動力を決定する。
ステップ４０４では、操舵方向が右方向かどうかを判断し、右方向の時はステップ４０５へ進み、左方向の時はステップ４０６へ進む。
ステップ４０５では、右前輪又は右前輪＋右後輪又は右前輪＋両後輪に所望のヨーレイトを発生する制動力を印加する。
ステップ４０６では、左前輪又は左前輪＋左後輪又は左前輪＋両後輪に所望のヨーレイトを発生する制動力を印加する。

すなわち、ステアバイワイヤシステム１００がフェール状態となったときは旋回性能を確保できない虞がある。そのときは、各輪の制動力制御を実行し、各輪の制動力差に基づくヨーレイト制御を行うことで旋回性能を確保することができる。

以上説明したように、実施例１の車両制御装置にあっては、ブレーキバイワイヤシステム１とステアバイワイヤシステム１００を備えた場合、それぞれのバイワイヤシステムがフェール状態に陥った場合であっても、他のバイワイヤシステムによって制動力や旋回性能を補完しあいながら確保することが可能となる。よって、それぞれのバイワイヤシステムを２重系とする必要が無いためコストの低減及びシステムの大型化の抑制を図ることができる。

また、他の実施例として、例えばシフトバイワイヤシステムを備えている例について説明する。シフトバイワイヤシステムは、運転者の操作するセレクトレバー信号に応じて、シフトアクチュエータを作動させる。油圧式の自動変速機にあっては、コントロールバルブユニットに設けられたマニュアルバルブの位置をシフトアクチュエータによりストロークさせることで、所望の摩擦締結要素を締結させ、車両の走行状態を制御する。

例えば、運転者がパーキングレンジを選択したときには、マニュアルバルブはどの摩擦締結要素にも液圧を供給しない位置にストロークする。更にパーキングポールを作動させ、駆動輪をロック状態とする。このとき、シフトバイワイヤシステムがフェール状態に陥り、運転者がセレクトレバーをセレクトした位置と、シフトアクチュエータがストロークしたマニュアルバルブ位置とが異なる場合が発生する。パーキングポールが駆動輪をロックしていないと、車両が移動する虞があり運転者に違和感を与える。このときは、ブレーキバイワイヤシステム１により各輪に制動力を発生させ、車両の移動を禁止する。これにより、シフトバイワイヤシステムを２重系とすることなく、安全性を確保することができる。尚、ステアバイワイヤシステム１００に車両の移動を禁止するべく、トーイン制御するように指令してもよく、特に限定しない。

一方、車両停止時においてブレーキバイワイヤシステムがフェール状態となったときには、シフトバイワイヤシステムに対し、パーキングレンジ位置にストロークするよう制御することで、安全性を確保しても良い。

更に、請求項２以下の効果、及び上記実施例から把握しうる請求項以外の技術的思想について、以下にその効果と共に記載する。

請求項２記載の車両制御装置においては、ブレーキバイワイヤシステム異常時にはステアバイワイヤシステムによって制動力を確保し、ステアバイワイヤシステム異常時にはブレーキバイワイヤシステムによって旋回性能を確保することで、バイワイヤシステム異常時であっても運転者の意図に応じた車両挙動制御を達成することができる。

請求項３記載の車両制御装置においては、転舵輪のコーナリングフォースを制動力として作用させることが可能となり、確実な制動力を得ることができる。

請求項４記載の車両制御装置においては、制動時のヨーレイト発生を抑制することで制動時の直進性を確保することが可能となり、安定した制動力を発生させることができる。

（イ）請求項２又は３に記載の車両制御装置において、
前記バイワイヤシステムは、運転者のシフト操作意図を検出しシフトアクチュエータを作動させるシフトバイワイヤシステムを有し、
前記補完手段は、前記異常検出手段により前記シフトバイワイヤシステムの異常（第３の異常）が検出されたときは、前記ブレーキバイワイヤシステムによりブレーキアクチュエータを作動、及び／又は前記ステアバイワイヤシステムによりステアリングアクチュエータを作動させることで車両の移動を禁止する制御を実行することを特徴とする車両制御装置。

よって、第３の異常が発生したときは、運転者のシフト操作意図と異なる車両の挙動を禁止することが可能となり、安全性を確保することができる。

実施例１のバイワイヤシステムを備えた車両の全体システム図である。 実施例１のステアリングコントロールユニットにおける補完制御処理を表すフローチャートである。 実施例１のステアバイワイヤ作動処理を表すフローチャートである。 実施例１のブレーキコントロールユニットにおける補完制御処理を表すフローチャートである。 実施例１のブレーキバイワイヤ作動処理を表すフローチャートである。

符号の説明

１ ブレーキバイワイヤシステム
２ ブレーキアクチュエータ
３ モータドライバ
４ ストロークシミュレータ
５ ブレーキコントロールユニット
６ ヨーレイトセンサ
７ 操作量センサ
１００ ステアバイワイヤシステム
１０１ ステアリングアクチュエータ
１０２ ステアリングホイール
１０３ 操舵角センサ
１０４ 反力発生装置
１０５ ステアリングコントロールユニット

Claims (4)

1. 運転者の意図を検出する意図検出手段と、
   前記意図検出手段の出力に応じて電気的にアクチュエータを作動させる複数のバイワイヤシステムと、
   前記各バイワイヤシステムの異常を検出する異常検出手段と、
   前記異常検出手段により異常が検出されたバイワイヤシステムの作動を、他のバイワイヤシステムの作動により補完する補完手段と、
   を備えたことを特徴とする車両制御装置。
2. 請求項１に記載の車両制御装置において、
   前記複数のバイワイヤシステムを、運転者のブレーキ操作意図を検出しブレーキアクチュエータを作動させるブレーキバイワイヤシステムと、運転者の操舵意図を検出しステアリングアクチュエータを作動させるステアバイワイヤシステムとし、
   前記補完手段は、前記異常検出手段により前記ブレーキバイワイヤシステムの異常（第１の異常）が検出されたときは、運転者のブレーキ操作意図に応じた制動力が得られるよう前記ステアバイワイヤシステムによりステアリングアクチュエータを作動させ、
   前記異常検出手段により前記ステアバイワイヤシステムの異常（第２の異常）が検出されたときは、運転者の操舵意図に応じた旋回性能が得られるよう前記ブレーキバイワイヤシステムによりブレーキアクチュエータを作動させることを特徴とする車両制御装置。
3. 請求項２に記載の車両制御装置において、
   前記ステアバイワイヤシステムは、少なくとも前輪または後輪系統の各輪を独立に転舵可能な転舵輪アクチュエータを備え、
   前記第１の異常検出時には、前記転舵輪アクチュエータにより、各輪をトーインまたはトーアウト状態に制御して制動力を得ることを特徴とする車両制御装置。
4. 請求項２または３に記載の車両制御装置において、
   車両のヨーレイトを検出するヨーレイト検出手段を設け、
   前記補完手段は、第１の異常検出時には、各転舵輪に対し前記ヨーレイト検出手段により検出されたヨーレイトを抑制方向としつつ制動力を得るトー制御を実行することを特徴とする車両制御装置。

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