JP2006231947A

JP2006231947A - 反力装置の制御方法

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Publication number: JP2006231947A
Application number: JP2005045302A
Authority: JP
Inventors: Norio Yamazaki; 憲雄山崎; Shigenori Takimoto; 繁規滝本; Yoshimichi Kawamoto; 善通川本; Masato Yuda; 昌人湯田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2005-02-22
Filing date: 2005-02-22
Publication date: 2006-09-07
Anticipated expiration: 2025-02-22
Also published as: DE102006008301B4; JP4628819B2; DE102006008301A1; US20060185928A1; US7661507B2; DE102006008301B9

Abstract

【課題】アンチロックブレーキシステムなど作動時の走行安定性を向上する。
【解決手段】運転者がステアリングホイールを操作する際の反力を発生させる電動機１０の制御方法において、車両の挙動が大きいほど大きな挙動反力を発生させ、アンチロックブレーキシステムの作動時には前記挙動反力が大きくなるように補正する。
【選択図】図２

Description

この発明は、運転者が操作子を操作する際の反力を発生させる反力装置の制御方法に関するものである。

運転者の操舵力を軽減するための電動ステアリング装置には、車両に横風等の外乱が作用したときの車両偏向抑制性能を高めるために補助反力を発生させる反力装置を備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。
従来の反力装置は、車両の挙動をヨーレートなどから判定し、ヨーレート値などに応じて補助反力を決定している。
特許第３１７６９００号公報

ところで、車両には、雪上路など滑り易い路面状況下での急制動時に車輪ロックを防止するアンチロックブレーキシステム（以下、ＡＢＳと略す）や、自車の衝突の可能性を予測し衝突を回避するために自動的にブレーキを作動させる追突軽減ブレーキシステムや、雪上路など滑り易い路面状況下で発進時や加速時に生じ易い駆動輪の余分な空転をエンジン出力等の自動制御により防止するトラクション・コントロールシステム（以下、ＴＣＳと略す）や、後輪のブレーキ圧を制御することにより前後のブレーキ力を最適配分する電子制御前後ブレーキ配分装置などの各種支援システムを搭載したものがある。

しかしながら、従来は前記各種支援システムの作動と、前記反力装置による補助反力の決定処理を、それぞれ独立して制御していたため、前記各種支援システム作動時は車両偏向抑制性能を高めるための最適な補助反力の決定が困難になる。
そこで、この発明は、各種の支援システム作動時の車両状況にあっても車両偏向抑制性能を高めることができ、走行安定性を向上することができる反力装置の制御方法を提供するものである。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、運転者が操作子（例えば、後述する実施例におけるステアリングホイール３）を操作する際の反力を発生させる反力装置（例えば、後述する実施例における電動機１０）の制御方法において、車両の挙動が大きいほど大きな挙動反力を発生させ、衝突の可能性を予測して自動的にブレーキを作動させているときには、前記挙動反力が大きくなるように補正することを特徴とする。
このように構成することにより、衝突の可能性を予測して自動的にブレーキを作動させているときには、該ブレーキを作動させていないときよりも操作子に作用する挙動反力を大きくすることができ、車両偏向抑制性能を高めることができる。

請求項２に係る発明は、運転者が操作子（例えば、後述する実施例におけるステアリングホイール３）を操作する際の反力を発生させる反力装置（例えば、後述する実施例における電動機１０）の制御方法において、車両の挙動が大きいほど大きな挙動反力を発生させ、アンチロックブレーキシステムの作動時には、前記挙動反力が大きくなるように補正することを特徴とする。
このように構成することにより、アンチロックブレーキシステムが作動しているときには、該システムが作動していないときよりも操作子に作用する挙動反力を大きくすることができ、車両偏向抑制性能を高めることができる。

請求項３に係る発明は、運転者が操作子（例えば、後述する実施例におけるステアリングホイール３）を操作する際の反力を発生させる反力装置（例えば、後述する実施例における電動機１０）の制御方法において、車両の挙動が大きいほど大きな挙動反力を発生させ、トラクションコントロールシステムを作動させているときには、前記挙動反力が大きくなるように補正することを特徴とする。
このように構成することにより、トラクションコントロールシステムが作動しているときには、該システムが作動していないときよりも操作子に作用する挙動反力を大きくすることができ、車両偏向抑制性能を高めることができる。

請求項４に係る発明は、運転者が操作子（例えば、後述する実施例におけるステアリングホイール３）を操作する際の反力を発生させる反力装置（例えば、後述する実施例における電動機１０）の制御方法において、車両の挙動が大きいほど大きな挙動反力を発生させ、後輪のブレーキ圧を制御することにより前後のブレーキ力配分を自動的に行う電子制御前後ブレーキ配分装置を作動させているときには、前記挙動反力が大きくなるように補正することを特徴とする。
このように構成することにより、電子制御前後ブレーキ配分装置が作動しているときには、該装置が作動していないときよりも操作子に作用する挙動反力を大きくすることができ、車両偏向抑制性能を高めることができる。

請求項１に係る発明によれば、衝突の可能性を予測して自動的にブレーキを作動させているときに、車両の走行安定性を向上することができる。
請求項２に係る発明によれば、アンチロックブレーキシステムが作動しているときに、車両の走行安定性を向上することができる。
請求項３に係る発明によれば、トラクションコントロールシステムが作動しているときに、車両の走行安定性を向上することができる。
請求項４に係る発明によれば、電子制御前後ブレーキ配分装置が作動しているときに、車両の走行安定性を向上することができる。

以下、この発明に係る反力装置の制御方法の実施例を図１から図４の図面を参照して説明する。なお、以下の実施例においては、この発明を車両の電動パワーステアリング装置に適用した態様で説明する。
初めに、図１を参照して、電動パワーステアリング装置の構成を説明する。電動パワーステアリング装置は手動操舵力発生機構１を備えており、この手動操舵力発生機構１は、ステアリングホイール（操作子）３に一体結合されたステアリングシャフト４が、ユニバーサルジョイントを有する連結軸５を介してラック＆ピニオン機構のピニオン６に連結されて構成されている。ピニオン６は、車幅方向に往復動し得るラック軸７のラック７ａに噛合し、ラック軸７の両端には、タイロッド８，８を介して転舵輪としての左右の前輪９，９が連結されている。この構成により、ステアリングホイール３の操舵時に通常のラック＆ピニオン式の転舵操作が可能であり、前輪９，９を転舵させて車両の向きを変えることができる。ラック軸７とタイロッド８，８は転舵機構を構成する。

また、ラック軸７と同軸上に、手動操舵力発生機構１による操舵力を軽減するための補助操舵力を供給する電動機１０が配設されている。この電動機１０により供給される補助操舵力は、ラック軸７に対してほぼ平行に設けられたボールねじ機構１２を介して推力に変換され、ラック軸７に作用せしめられる。そのために、ラック軸７を挿通させた電動機１０のロータに駆動側ヘリカルギヤ１１を一体的設け、この駆動側ヘリカルギヤ１１に噛合する従動側ヘリカルギヤ１３を、ボールねじ機構１２のスクリューシャフト１２ａの一端に設け、ボールねじ機構１２のナット１４をラック７に固定している。

ステアリングシャフト４には、ステアリングシャフト４の操舵角速度（操舵速度）を検出するための操舵角速度センサ（操舵速度検出手段）１５が設けられ、前記ラック＆ピニオン機構（６，７ａ）を収容するステアリングギアボックス（図示略）内には、ピニオン６に作用する操舵トルクを検出するための操舵トルクセンサ（操舵トルク検出手段）１６が設けられている。操舵角速度センサ１５は検出した操舵角速度に対応する電気信号を、操舵トルクセンサ１６は検出した操舵トルクに対応する電気信号を、それぞれステアリング制御装置２０に出力する。

また、車体の適所には、車両のヨーレートを検出するためのヨーレートセンサ（ヨーレート検出手段）１８と、車体速を検出するための車体速センサ１９とが取り付けられている。ヨーレートセンサ１８は検出したヨーレートに対応する電気信号を、車体速センサ１９は検出した車体速に対応した電気信号を、それぞれステアリング制御装置２０に出力する。

また、この車両は、雪上路など滑り易い路面状況下での急制動時に車輪ロックを防止するアンチロックブレーキシステム（以下、ＡＢＳと略す）と、自車の衝突の可能性を予測し衝突を回避するために自動的にブレーキを作動させる追突軽減ブレーキシステム（以下、ＣＭＳと略す）と、雪上路など滑り易い路面状況下で発進時や加速時に生じ易い駆動輪の余分な空転をエンジン出力等の自動制御により防止するトラクション・コントロールシステム（以下、ＴＣＳと略す）と、後輪のブレーキ圧を制御することにより前後のブレーキ力を最適配分する電子制御前後ブレーキ配分装置（以下、ＥＢＤと略す）とを備えており、ステアリング制御装置２０には、ＡＢＳの作動状態を示すＡＢＳ作動信号と、ＣＭＳの作動状態を示すＣＭＳ作動信号と、ＴＣＳの作動状態を示すＴＣＳ作動信号と、ＥＢＤの作動状態を示すＥＢＤ作動信号が、それぞれ入力される。

そして、ステアリング制御装置２０は、これらセンサ１５，１６，１８，１９からの入力信号、および、ＡＢＳ作動信号、ＣＭＳ作動信号、ＴＣＳ作動信号、ＥＢＤ作動信号を処理して得られる制御信号により電動機１０に供給すべき目標電流を決定し、駆動回路２１を介して電動機１０に供給することにより電動機１０の出力トルクを制御し、ステアリング操作における補助操舵力を制御する。

次に、図２の制御ブロック図を参照して、この実施例における電動機１０の出力トルク制御を説明する。
ステアリング制御装置２０は、補助操舵トルク決定手段３１、補助反力トルク決定手段（反力装置）３２、目標電流決定手段３３，出力電流制御手段３４を備えている。
補助操舵トルク決定手段３１は、操舵角速度センサ１５、操舵トルクセンサ１６および車体速センサ１９の出力信号に基づいて、補助操舵トルクを決定する。補助操舵トルク決定手段３１における補助操舵トルクの決定方法は公知の電動パワーステアリングと同じであるので詳細説明は省略するが、概略、操舵角速度が大きくなるにしたがって補助操舵トルクが小さくなり、操舵トルクが大きくなるにしたがって補助操舵トルクが大きくなり、車体速が大きくなるにしたがって補助操舵トルクが小さくなるように設定される。

補助反力トルク決定手段３２は、操舵角速度センサ１５、ヨーレートセンサ１８、車体速センサ１９の各出力信号、およびＡＢＳ作動信号、ＥＢＤ作動信号、ＴＣＳ作動信号、ＣＭＳ作動信号に基づいて、補助反力トルクＴＡを決定する。補助反力トルクＴＡの決定処理については後で詳述する。
目標電流決定手段３３は、補助操舵トルク決定手段３１により決定された補助操舵トルクから、補助反力トルク決定手段３２により決定された補助反力トルクを減算して電動機１０の目標出力トルクを算出し、電動機１０の既知の出力特性に基づいて前記目標出力トルクに応じた目標電流を決定する。
出力電流制御手段３４は、電動機１０の実電流が目標電流決定手段３３により決定された目標電流に一致するように電動機１０への出力電流を制御し、駆動回路２１に出力する。
このように、この実施例では、補助操舵トルクから補助反力トルクを減じて電動機１０の目標出力トルクを決定し、この目標出力トルクになるように電動機１０を運転するので、電動機１０は、運転者が操作子を操作する際のアシスト力を発生させる操舵アシスト装置と、運転者が操作子を操作する際の反力を発生させる反力装置を兼ねていると言える。

次に、補助反力トルク決定手段３２において実行される補助反力トルク決定処理について、図３に示すフローチャートと図４に示すブロック図に従って説明する。なお、図３のフローチャートに示す補助反力トルク決定処理ルーチンは、ステアリング制御装置２０によって一定時間毎に繰り返し実行される。
まず、ステップＳ１０１において、図４に示す第１補助反力トルクテーブル４１を参照して、操舵角速度センサ１５と車体速センサ１９の各出力信号に基づき、操舵角速度ωに関する補助反力トルク（以下、補助反力トルク角速度成分という）Ｔ１を求める。第１補助反力トルクテーブル４１は、車体速Ｖ毎に設定された操舵角速度ωをアドレスとするテーブルからなり、操舵角速度ωが大きくなるほど補助反力トルク角速度成分Ｔ１が大きくなり、車体速Ｖが大きくなるほど補助反力トルク角速度成分Ｔ１が大きくなるように設定されている。

次に、ステップＳ１０２に進み、図４に示す第２補助反力トルクテーブル４２を参照して、ヨーレートセンサ１８と車体速センサ１９の各出力信号に基づき、ヨーレートγに関する補助反力トルク（以下、補助反力トルクヨーレート成分という）Ｔ２を求める。第２補助反力トルクテーブル４２は、車体速Ｖ毎に設定されたヨーレートγをアドレスとするテーブルからなり、ヨーレートγが大きくなるほど補助反力トルクヨーレート成分Ｔ２が大きくなり、車体速Ｖが大きくなるほど補助反力トルクヨーレート成分Ｔ２が大きくなるように設定されている。
つまり、この実施例では、ヨーレートγを車両挙動のパラメータとして、ヨーレートγが大きいほど、換言すると車両挙動が大きいほど補助反力トルク（挙動反力）Ｔ２が大きくなるようにしている。

次に、ステップＳ１０３に進み、ＴＣＳ作動信号、ＡＢＳ作動信号、ＥＢＤ作動信号、ＣＭＳ作動信号に基づいて、各作動状態に応じた補助反力トルク補正比Ａ，Ｂ，Ｃを求める。
詳述すると、ＴＣＳ作動信号に基づいて設定される補助反力トルク補正比Ａは、ＴＣＳが作動している状態（ＯＮ）か非作動の状態（ＯＦＦ）かを示すＴＣＳフラグ（ＴＣＳ＿Ｆ）に基づいて設定され、ＴＣＳフラグがＯＮのときに補助反力トルク補正比Ａは所定の一定値（例えば、Ａ＝０．１５）に設定され、ＴＣＳフラグがＯＦＦのときには補助反力トルク補正比Ａはゼロ（Ａ＝０）に設定される。

ＡＢＳ作動信号とＥＢＤ作動信号に基づいて設定される補助反力トルク補正比Ｂは、ＡＢＳが作動している状態（ＯＮ）か非作動の状態（ＯＦＦ）かを示すＡＢＳフラグ（ＡＢＳ＿Ｆ）と、ＥＢＤが作動している状態（ＯＮ）か非作動の状態（ＯＦＦ）かを示すＥＢＤフラグ（ＥＢＤ＿Ｆ）とに基づいて設定され、ＡＢＳフラグとＥＢＤフラグの少なくともいずれか一方がＯＮのときに補助反力トルク補正比Ｂは所定の一定値（例えば、Ｂ＝０．２）に設定され、ＡＢＳフラグとＥＢＤフラグが両方ともＯＦＦのときには補助反力トルク補正比Ｂはゼロ（Ｂ＝０）に設定される。

ＣＭＳ作動信号に基づいて設定される補助反力トルク補正比Ｃは、ＣＭＳが作動している状態（ＯＮ）か非作動の状態（ＯＦＦ）かを示すＣＭＳフラグ（ＣＭＳ＿Ｆ）に基づいて設定され、ＣＭＳフラグがＯＮのときに補助反力トルク補正比Ｃは所定の一定値（例えば、Ｃ＝０．１）に設定され、ＣＭＳフラグがＯＦＦのときには補助反力トルク補正比Ｃはゼロ（Ｃ＝０）に設定される。

次に、ステップＳ１０４に進み、ステップＳ１０３で求めた補助反力トルク補正比Ａ，Ｂ，Ｃから、総調整量Ｋを次式（１）により演算する。
Ｋ＝（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）＋１．０・・・（１）
次に、ステップＳ１０５に進み、ステップＳ１０１で求めた補助反力トルク角速度成分Ｔ１と、ステップＳ１０２で求めた補助反力トルクヨーレート成分Ｔ２と、ステップＳ１０４で求めた総調整量Ｋから、補助反力トルクＴＡを次式（２）により演算する。
ＴＡ＝（Ｔ１＋Ｔ２）Ｋ・・・（２）
このように補助反力トルクＴＡを演算すると、ＡＢＳ，ＥＢＤ，ＴＣＳ，ＣＭＳがいずれも作動していないときには、総調整量Ｋは１．０となるので、補助反力トルクＴＡは補助反力トルク角速度成分Ｔ１と補助反力トルクヨーレート成分Ｔ２の和（Ｔ１＋Ｔ２）となり、ＡＢＳ，ＥＢＤ，ＴＣＳ，ＣＭＳのいずれかが作動しているときには、総調整量Ｋは１以上となるので、補助反力トルクＴＡは「Ｔ１＋Ｔ２」よりも大となる。

次に、ステップＳ１０６に進み、ステップＳ１０５で演算された補助反力トルクＴＡが補助反力トルク最大値Ｔｍａｘよりも大きいか否かを判定し、ステップＳ１０６における判定結果が「ＮＯ」（ＴＡ≦Ｔｍａｘ）である場合はステップＳ１０７に進み、ステップＳ１０６における判定結果が「ＹＥＳ」（ＴＡ＞Ｔｍａｘ）である場合はステップＳ１０８に進み、補助反力トルク最大値Ｔｍａｘを補助反力トルクＴＡにして、ステップＳ１０７に進む。すなわち、ステップＳ１０７の処理は、補助反力トルクＴＡが補助反力トルク最大値Ｔｍａｘを超えないようにするリミッタとして機能する。

ステップＳ１０７においては、ステップＳ１０５で演算された補助反力トルクＴＡが補助反力トルク最小値−Ｔｍａｘよりも小さいか否かを判定し、ステップＳ１０７における判定結果が「ＮＯ」（ＴＡ≧−Ｔｍａｘ）である場合は本ルーチンの実行を一旦終了し、ステップＳ１０７における判定結果が「ＹＥＳ」（ＴＡ≦−Ｔｍａｘ）である場合はステップＳ１０９に進み、補助反力トルク最小値−Ｔｍａｘを補助反力トルクＴＡにして、本ルーチンの実行を一旦終了する。すなわち、ステップＳ１０９の処理は、補助反力トルクＴＡが補助反力トルク最小値−Ｔｍａｘより小さくならないようにするリミッタとして機能する。

このように補助反力トルクＴＡを決定すると、以下の作用・効果を得ることができる。
ＴＣＳが作動しているときは、タイヤと路面間の摩擦係数が小さい低μ路である可能性が高いときであり、車両の挙動が不安定になり易い状況にあるが、この実施例のように補助反力トルクＴＡを決定すると、ＴＣＳ作動時にはＴＣＳが作動していないときよりも補助反力トルクＴＡを大きくすることができ、車両偏向抑制性能を高めることができる。したがって、ＴＣＳ作動時に車両の走行安定性を向上することができる。

ＡＢＳが作動しているときは、タイヤと路面間の摩擦係数が小さい低μ路である可能性が高いときであり、車両の挙動が不安定になり易い状況にあるが、この実施例のように補助反力トルクＴＡを決定すると、ＡＢＳ作動時にはＡＢＳが作動していないときよりも補助反力トルクＴＡを大きくすることができ、車両偏向抑制性能を高めることができる。したがって、ＡＢＳ作動時に車両の走行安定性を向上することができる。

ＥＢＤが作動しているときは、後輪がスリップ傾向にあり、タイヤの横力が低下している可能性があって、車両の挙動が不安定になり易い状況にあるが、この実施例のように補助反力トルクＴＡを決定すると、ＥＢＤ作動時にはＥＢＤが作動していないときよりも補助反力トルクＴＡを大きくすることができ、車両偏向抑制性能を高めることができる。したがって、ＥＢＤ作動時に車両の走行安定性を向上することができる。

ＣＭＳが作動しているときは、衝突の可能性を予測して自動的にブレーキを作動させているときであり、車両の挙動が不安定になり易い状況にあるが、この実施例のように補助反力トルクＴＡを決定すると、ＣＭＳ作動時にはＣＭＳが作動していないときよりも補助反力トルクＴＡを大きくすることができ、車両偏向抑制性能を高めることができる。したがって、ＣＭＳ作動時に車両の走行安定性を向上することができる。

〔他の実施例〕
なお、この発明は前述した実施例に限られるものではない。
例えば、前述した実施例では、ＡＢＳ，ＥＢＤ，ＴＣＳ，ＣＭＳの総てを備えた車両で説明したが、この発明は、ＡＢＳ，ＥＢＤ，ＴＣＳ，ＣＭＳのうち少なくともいずれか１つを備えた車両に対して実施可能である。
前述した実施例における補助反力トルク補正比Ａ，Ｂ，Ｃは、その数値についても、あるいは、互いの大小関係についても、一例を示したに過ぎず、大小関係を含めて他の数値であってもよい。
この発明に係る反力装置の制御方法は、前述した実施例の電動パワーステアリング装置への適用に限るものではなく、ステア・バイ・ワイヤ・システムの操舵装置（ＳＢＷ）にも適用可能である。ＳＢＷは、操作子と転舵機構とが機械的に分離されていて、操作子に反力を作用させる反力モータ（反力装置）と、転舵機構に設けられて転舵輪を転舵させる力を発生させるステアリングモータとを備えた操舵システムである。

この発明に係る反力装置の制御方法の実施に好適な電動パワーステアリング装置の構成図である。前記電動パワーステアリング装置における電動機の出力トルク制御のブロック図である。前記電動機の出力トルク制御における補助反力トルク決定処理を示すフローチャートである。前記補助反力トルク決定処理のブロック図である。

符号の説明

３ステアリングホイール（操作子）
１０電動機（反力装置）

Claims

運転者が操作子を操作する際の反力を発生させる反力装置の制御方法において、
車両の挙動が大きいほど大きな挙動反力を発生させ、
衝突の可能性を予測して自動的にブレーキを作動させているときには、前記挙動反力が大きくなるように補正することを特徴とする反力装置の制御方法。
運転者が操作子を操作する際の反力を発生させる反力装置の制御方法において、
車両の挙動が大きいほど大きな挙動反力を発生させ、
アンチロックブレーキシステムの作動時には、前記挙動反力が大きくなるように補正することを特徴とする反力装置の制御方法。
運転者が操作子を操作する際の反力を発生させる反力装置の制御方法において、
車両の挙動が大きいほど大きな挙動反力を発生させ、
トラクションコントロールシステムを作動させているときには、前記挙動反力が大きくなるように補正することを特徴とする反力装置の制御方法。
運転者が操作子を操作する際の反力を発生させる反力装置の制御方法において、
車両の挙動が大きいほど大きな挙動反力を発生させ、
後輪のブレーキ圧を制御することにより前後のブレーキ力配分を自動的に行う電子制御前後ブレーキ配分装置を作動させているときには、前記挙動反力が大きくなるように補正することを特徴とする反力装置の制御方法。