JP2006224709A - 操舵制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 電動の操舵反力アクチュエータ2を有する操舵部と、電動の転舵アクチュエータ4を有する転舵部と、がバックアップ手段8,9を介して機械的に分離・連結が可能とされ、前記バックアップ手段8,9を切り離し、操舵状態に応じた転舵角とする前記転舵アクチュエータ4の制御と、転舵状態に応じた操舵反力を付与する前記操舵反力アクチュエータ2の制御と、によってSBW制御を行い、前記バックアップ手段8,9を連結し、前記操舵反力アクチュエータ2と前記転舵アクチュエータ4のうち少なくとも一方で、操舵補助力を付加するEPS制御を行う操舵制御装置において、車両の電源供給能力を推定し、SBW制御中に、推定される電源供給能力が設定値以下に低下すると、EPS制御へ移行する手段とした。
【選択図】 図2
Description
電動の操舵反力アクチュエータを有する操舵部と、電動の転舵アクチュエータを有する転舵部と、がバックアップ手段を介して機械的に分離・連結が可能とされ、
前記バックアップ手段を切り離し、操舵状態に応じた転舵角とする前記転舵アクチュエータの制御と、転舵状態に応じた操舵反力を付与する前記操舵反力アクチュエータの制御と、によってステアバイワイヤ制御を行うステアバイワイヤ制御手段と、
前記バックアップ手段を連結し、前記操舵反力アクチュエータと前記転舵アクチュエータのうち少なくとも一方をで、操舵補助力を付加する操舵補助制御を行う操舵補助制御手段と、
を備えた操舵制御装置において、
前記ステアバイワイヤ制御手段によるステアバイワイヤ制御と前記操舵補助制御手段による操舵補助制御とを切り替える制御切替手段と、
車両の電源供給能力を推定する電源供給能力推定手段と、を設け、
前記制御切替手段は、前記ステアバイワイヤ制御中に、前記電源供給能力が設定値以下に低下すると、前記操舵補助制御へ移行することを特徴とする。
図1は実施例1の操舵制御装置が適用されたステアバイワイヤシステム(以下、「SBWシステム」という。)を示す全体図である。
実施例1のSBWシステムは、図1に示すように、ステアリングホイール1と、操舵反力アクチュエータ2と、転舵輪3,3と、転舵アクチュエータ4と、操舵反力用コントローラ5と、転舵用コントローラ6と、通信ライン7と、メカバックアップ機構8(バックアップ手段)と、バックアップクラッチ9(バックアップ手段)と、を備えている。
図2〜図5は実施例1の操舵反力用コントローラ5および転舵用コントローラ6にて実行される制御切替処理の流れを示すフローチャートで、この処理は、所定の制御周期(例えば、10msec)で実行される。また、操舵反力用コントローラ5と転舵用コントローラ6の処理は基本的に同じであるが、SBW制御演算およびEPS制御演算の内容は異なる。本実施例1では、各ステップにおけるSBW制御およびEPS制御演算内容に関しては簡単な説明のみとし、詳細な説明は省略する。以下、各ステップについて説明する(制御切替手段)。
ここで、「電力供給能力低下量Vd」は、
Vd=基準電圧−電源電圧Vbat
の式により演算され、基準電圧は14V程度に設定する。
Iθ=Iθ+Absθ−Absθ100
Idθ=Idθ+Absdθ−Absdθ100
ここで、Absθ100,Absdθ100は制御周期100回前に演算した操舵角絶対値Absθ,舵角速度絶対値Absdθである。今回の操舵角絶対値Absθ,舵角速度絶対値Absdθを加算し、100回前の操舵角絶対値Absθ100,舵角速度絶対値Absdθ100を減算することで、所定時間前からの積算値Iθ,Idθが求まる。ちなみに、制御周期が10msecの場合は1秒前からの積算値となるが、この回数はこれに限られない。
Str_I=Str_I+Abs_Str_I_com− Abs_Str_I_com100
ここで、Abs_Str_I_com100は、制御周期100回前に演算した転舵アクチュエータ4への電流指令値絶対値Abs_Str_I_comである。今回の電流指令値絶対値Abs_Str_I_comを加算し、100回前の電流指令値絶対値Abs_Str_I_com100を減算することで、所定時間前からの積算値Str_Iが求まる。ちなみに、制御周期が10msecの場合は1秒前からの積算値となるが、この回数はこれに限られない。
Str_state=Iθ+Idθ+Str_I
操舵状態指標値Str_stateは、所定時間前からの操舵状態を反映した値であり、操舵角が大きく操舵速度が速いような場合ほど大きい値となる。また、本実施例1では、操舵角、操舵角速度、転舵アクチュエータ4への電流指令値に基づいて操舵状態指標値Str_stateを算出したが、必ずしも全ての値を用いる必要はなく、何れか1つの値を用いて算出しても良い。
Absθ100=Absθ99
Absθ99=Absθ98
Absθ98=Absθ97
………=………
Absθ2=Absθ1
Absθ1=Absθ
とする。
V2=V2− Vsys
であり、他のシステムの動作が多く、電力消費量が大きいと推定される場合は、第2しきい値V2は小さくなる方向へ補正されるため、EPS制御からSBW制御へ復帰しにくくなる。
F_state=F_state+AbsFr−AbsFr100
ここで、AbsFr100は制御周期100回前に演算したラック軸力絶対値AbsFrである。今回のラック軸力絶対値AbsFrを加算し、100回前のラック軸力絶対値AbsFr100を減算することで、所定時間前からの積算値F_stateが求まる。ちなみに、制御周期が10msecの場合は1秒前からの積算値となるが、この回数はこれに限られない。
AbsFr100=AbsFr99
AbsFr99=AbsFr98
AbsFr98=AbsFr97
………=………
AbsFr2=AbsFr1
AbsFr1=AbsFr
とする。
Str_I_EPS=Str_I_EPS+Abs_Str_I_com_EPS− Abs_Str_I_com_EPS100
ここで、Abs_Str_I_com_EPS100は制御周期100回前に演算したEPS制御中の転舵アクチュエータ4への電流指令値の絶対値Abs_Str_I_com_EPSである。今回の電流指令値の絶対値Abs_Str_I_com_EPSを加算し、100回前の電流指令値の絶対値Abs_Str_I_com_EPS 100を減算することで、所定時間前からの積算値Str_I_EPSが求まる。ちなみに、制御周期が10msecの場合は1秒前からの積算値となるが、この回数はこれに限られない。
Abs_Str_I_com_EPS100=Abs_Str_I_com_EPS99
Abs_Str_I_com_EPS99=Abs_Str_I_com_EPS98
Abs_Str_I_com_EPS98=Abs_Str_I_com_EPS97
………=………
Abs_Str_I_com_EPS2=Abs_Str_I_com_EPS1
Abs_Str_I_com_EPS1=Abs_Str_I_com_EPS
とする。
Ps=max{Ps_s、Ps_f、Ps_EPS}
本実施例1では、操舵状態から推定される電力消費量Ps_sと、外乱状態から推定される電力消費量Ps_fと、EPS制御中の電流指令値状態から推定される電力消費量Ps_EPSの3つの値に基づいて、SBW制御時の電力消費量Psを算出したが、必ずしも全ての値を用いる必要はなく、何れか1つの値を用いて算出しても良い。また、外乱状態から推定される電力消費量Ps_fの算出にはラック軸力を用いたが、転舵トルクを用いても同様に算出することができる。
本実施例では、図11に示す特性で遅延時間Tesを算出している。この特性によれば、SBW制御時の電力消費量Psが大きいほど、EPS制御からSBW制御に復帰しにくくするため、遅延時間Tesは大きく設定される。
ここで、通常のSBW制御演算では、操舵反力用コントローラ5で操舵反力アクチュエータ2への制御指令値を演算し、転舵用コントローラ6で転舵アクチュエータ4への制御指令値を演算する。
ここで、SBW制御演算では、操舵反力用コントローラ5で操舵反力アクチュエータ2への制御指令値を演算し、転舵用コントローラ6で転舵アクチュエータ4への制御指令値を演算する。ステップS13〜ステップS18の処理動作で、EPS制御からSBW制御への切り替え復帰を行う。
まず、電源供給能力低下量Vdが第1しきい値V1より小さく、電源供給能力が十分である場合には、図2のフローチャートにおいて、ステップS1→ステップS2→ステップS3→ステップS4→ステップS5→ステップS6→ステップS7→ステップS8→ステップS12へと進み、ステップS12では、SBW制御演算が行われ、SBW制御が継続される。
まず、従来は、車両の電源供給能力低下についてはSBW制御システムの異常と認識していないため、車両の電源供給能力が低下してもそのままSBW制御が維持される。
したがって、SBW制御中における操舵反力アクチュエータや転舵アクチュエータの動作応答遅れにより操縦性が低下するし、さらに、電源供給能力低下に加えて、SBW制御により消費電力が多くなることで、エンジン再始動ができなくなるおそれがある。
これにより、バッテリーの劣化が進んでいる可能性があると判断した場合は、制御状態を電力消費量の少ないEPS制御に固定することができ、安全の確保、および頻繁な制御状態切り替えによる違和感抑制を達成することができる。
実施例1の操舵制御装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
2 操舵反力アクチュエータ(操舵部)
3,3 転舵輪(転舵部)
4 転舵アクチュエータ(転舵部)
5 操舵反力用コントローラ
6 転舵用コントローラ
7 通信ライン
8 メカバックアップ機構(バックアップ手段)
9 バックアップクラッチ(バックアップ手段)
Claims (12)
- 電動の操舵反力アクチュエータを有する操舵部と、電動の転舵アクチュエータを有する転舵部と、がバックアップ手段を介して機械的に分離・連結が可能とされ、
前記バックアップ手段を切り離し、操舵状態に応じた転舵角とする前記転舵アクチュエータの制御と、転舵状態に応じた操舵反力を付与する前記操舵反力アクチュエータの制御と、によってステアバイワイヤ制御を行うステアバイワイヤ制御手段と、
前記バックアップ手段を連結し、前記操舵反力アクチュエータと前記転舵アクチュエータのうち少なくとも一方で、操舵補助力を付加する操舵補助制御を行う操舵補助制御手段と、
を備えた操舵制御装置において、
前記ステアバイワイヤ制御手段によるステアバイワイヤ制御と前記操舵補助制御手段による操舵補助制御とを切り替える制御切替手段と、
車両の電源供給能力を推定する電源供給能力推定手段と、を設け、
前記制御切替手段は、前記ステアバイワイヤ制御中に、前記電源供給能力が設定値以下に低下すると、前記操舵補助制御へ移行することを特徴とする操舵制御装置。 - 請求項1に記載された操舵制御装置において、
前記ステアバイワイヤ制御から前記操舵補助制御へ移行する際の第1しきい値を設定する第1しきい値設定手段と、
前記操舵補助制御から前記ステアバイワイヤ制御へ復帰する際の第2しきい値を設定する第2しきい値設定手段と、を設け、
前記制御切替手段は、前記ステアバイワイヤ制御中に、前記電源供給能力低下量が前記第1しきい値以上になると前記操舵補助制御へと移行し、前記操舵補助制御中に、前記電源供給能力低下量が前記第1しきい値に等しい、または、より小さな値の前記第2しきい値以下になると前記ステアバイワイヤ制御へ復帰することを特徴とする操舵制御装置。 - 請求項2に記載された操舵制御装置において、
前記操舵部での所定時間前からの操舵状態を反映した操舵状態指標値を検出する操舵状態指標値検出手段を設け、
前記第1しきい値設定手段は、操舵状態指標値が大きいほど前記第1しきい値を小さい値に設定することを特徴とする操舵制御装置。 - 請求項2または3に記載された操舵制御装置において、
前記操舵部での所定時間前からの操舵状態を反映した操舵状態指標値を検出する操舵状態指標値検出手段を設け、
前記第2しきい値設定手段は、操舵状態指標値が大きいほど前記第2しきい値を小さい値に設定することを特徴とする操舵制御装置。 - 請求項2乃至4の何れか1項に記載された操舵制御装置において、
車両に搭載されている他の電動システムの動作状態を検出するシステム動作状態検出手段を設け、
前記第2しきい値設定手段は、他の電動システム動作が多いほど前記第2しきい値を小さくする補正を行うことを特徴とする操舵制御装置。 - 請求項2乃至5の何れか1項に記載された操舵制御装置において、
前記操舵補助制御から前記ステアバイワイヤ制御へ切り替えるまでの遅延時間を設定する遅延時間設定手段を設け、
前記制御切替手段は、前記操舵補助制御中に、前記電源供給能力低下量が前記第2しきい値以下になると、その時点から設定された遅延時間を待って前記ステアバイワイヤ制御へと復帰することを特徴とする操舵制御装置。 - 請求項6に記載された操舵制御装置において、
前記ステアバイワイヤ制御時の電力消費量を推定する電力消費量推定手段を設け、
前記遅延時間設定手段は、前記推定される電力消費量が大きいほど遅延時間を大きく設定することを特徴とする操舵制御装置。 - 請求項7に記載された操舵制御装置において、
前記操舵部での所定時間前からの操舵状態を反映した操舵状態指標値を検出する操舵状態指標値検出手段を設け、
前記電力消費量推定手段は、操舵状態指標値が大きいほど大きな電力消費量を推定することを特徴とする操舵制御装置。 - 請求項7または8に記載された操舵制御装置において、
前記転舵部での所定時間前からの転舵トルク状態を反映した転舵トルク状態指標値を検出する転舵トルク状態指標値検出手段を設け、
前記電力消費量推定手段は、転舵トルク状態指標値が大きいほど大きな電力消費量を推定することを特徴とする操舵制御装置。 - 請求項7乃至9の何れか1項に記載された操舵制御装置において、
前記操舵補助制御中における前記転舵アクチュエータへの所定時間前からの電流指令値状態を反映した電流指令値状態指標値を検出する電流指令値状態指標値検出手段を設け、
前記電力消費量推定手段は、電流指令値状態指標値が大きいほど大きな電力消費量を推定することを特徴とする操舵制御装置。 - 請求項1乃至10の何れか1項に記載された操舵制御装置において、
前記ステアバイワイヤ制御と前記操舵補助制御との切り替え回数を検出する制御切替回数検出手段を設け、
前記制御切替手段は、設定時間内における制御切り替え回数が設定回数以上になると、その後、前記操舵補助制御を継続することを特徴とする操舵制御装置。 - 電動の操舵反力アクチュエータを有する操舵部と、電動の転舵アクチュエータを有する転舵部と、がバックアップ手段を介して機械的に分離・連結が可能とされ、
前記バックアップ手段を切り離し、操舵状態に応じた転舵角とする前記転舵アクチュエータの制御と、転舵状態に応じた操舵反力を付与する前記操舵反力アクチュエータの制御と、によってステアバイワイヤ制御を行い、
前記バックアップ手段を連結し、前記操舵反力アクチュエータと前記転舵アクチュエータのうち少なくとも一方で、操舵補助力を付加する操舵補助制御を行う操舵制御装置において、
車両の電源供給能力を推定し、ステアバイワイヤ制御中に、推定される電源供給能力が設定値以下に低下すると、操舵補助制御へ移行することを特徴とする操舵制御装置。
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