JP2007515349A - 自動車の後輪の操舵制御装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、自動車の特性に応じて、前輪（３、４）と逆相または同相の位置に、自動車の後輪（５、６）を操舵可能な、自動車の後輪の操舵制御装置（１０）に関する。本発明は、自動車の後輪の操舵制御装置が、中央制御装置（１１）を含み、この中央制御装置（１１）の中で、低速ブロック（２０）が、自動車が後進中であるか、あるいはどのギヤ比にも係合されないで走行中であるときに、後輪の操舵角度（Ａ＿ａｒ）を計算することを特徴とする。

Description

本発明は、前進または後進の際に操舵可能な４輪が装備された自動車に適用される、低速における制御策に関する。

自動車の分野においては、一方では、運転の快適性と搭乗者の安楽さを、また他方では、障害物の回避や駐車時のような、様々な状態における自動車の運動を改良するために、自動車の運動を最適化することが望まれる。

これらの目標を満たすために、自動車に操舵可能な４輪が装備される。このシステムは、自動車の各速度について、運転者によるステアリングホイールの急操作に対する自動車の横方向の応答を最適化することを目的とする制御策によって制御される。最適化は、運転の快適性及び上述の要請に関する判断基準に従って達成される。目標の１つは、自動車の運動、特に低速領域における操作性を改良することにある。

文献ＵＳ ５３３７８５０には、前輪の小さい操舵角に対する後輪の同相操舵と、前輪の大きい操舵角に対する後輪の逆相操舵とからなる制御策が記載されており、これらの２つの操舵のタイプの間の遷移は、前輪の操舵角度の値におけるドリフトを考慮に入れるフィルタリングによって実行される。なお、この文献は、後進の場合に採用されるべき制御策は扱っていない。
ＵＳ ５３３７８５０

本発明は、操舵可能な４輪が装備された自動車のための、低速において装置を制御する、制御則を提供することを目的とする。この制御構造は、前進時の低速における自動車の操作可能性と、後進時の自動車の安定性を改良することを可能にする。

上記目的を達成するため、本発明は、自動車の特性に応じて、前輪と逆相または同相の位置に、上記自動車の後輪を操舵可能な、自動車の後輪の操舵制御装置において、中央制御装置を含み、上記中央制御装置の中で、いわゆる低速ブロックが、速度の符号に依存する様々な制御策に従って上記後輪の操舵角度を計算することを特徴とする、自動車の後輪の操舵制御装置を提供する。

本発明の１特徴によれば、上記いわゆる低速ブロックは、後進安定化モジュールと、第１遷移モジュールと、後進操作可能性モジュールと、ゼロへのリセットモジュールと、前進操作可能性モジュールと、第２遷移モジュールとを含み、これらの様々なモジュールは、速度が、大きい後進速度から大きい前進速度へ変化するときに、それぞれ起動される。

また本発明は、後輪の操舵制御装置と、自動車の速度及びその符号を推定することを可能にする少なくとも１つのセンサとを含む自動車において、中央制御装置を含み、上記中央制御装置は、上記後輪の上記操舵制御装置に連結され、いわゆる低速ブロックを含み、上記低速ブロックは、上記自動車が後進中であるか、あるいはどのギヤ比にも係合されないで走行中であるときに、上記後輪の操舵角度を計算することを特徴とする、自動車にも関する。

また本発明は、自動車の後輪の操舵制御方法において、上記自動車が後進中であるか、あるいはどのギヤ比にも係合されないで走行中であるときに、上記後輪の操舵角度を計算するために、いわゆる低速ブロックが起動されることを特徴とする、自動車の後輪の操舵制御方法も提供する。

本発明の様々な特徴によれば、上記低速ブロックは、入力として上記自動車の速度と、前輪の操舵角度の値と、係合中のギヤ比を示す値を受け、
上記低速ブロックは、上記自動車の速度に関連する信号を受け、上記後輪の上記操舵角度は、上記速度の絶対値が所定の閾値Ｖｏｐｐ＿ｐｈａｓｅよりも小さいときには、上記後輪の上記操舵角度が、前輪の操舵角度と符号が異なるものとなるように上記自動車の後進能力の全範囲に亘って計算され、
上記後輪の上記操舵角度は、後進中の上記速度の絶対値が所定の閾値Ｖｐｈａｓｅよりも大きいときには、上記後輪の上記操舵角度が、上記前輪の上記操舵角度と同じ符号のものとなるように上記自動車の上記後進能力の全範囲に亘って計算され、
上記後輪の上記操舵角度は、後進中の上記速度の絶対値が所定の１つの閾値Ｖｏｐｐ＿ｐｈａｓｅよりも大きく、所定の他の１つの閾値Ｖｐｈａｓｅよりも小さいときには、線形内挿による第１遷移制御策が、上記後輪の上記操舵角度を与えるように上記自動車の上記後進能力の全範囲に亘って計算され、
後進中の速度の絶対値が、上記低速ブロックの中にパラメータ化された正の最小速度よりも小さいときには、上記後輪の上記操舵角度はゼロであり、
前進中の上記自動車の速度が、自動車のいわゆる高速制御策に適合する速度になる傾向にあるときには、第２遷移制御策が、上記後輪の上記操舵角度を計算することを可能にする。

本発明は、以下の詳細な説明と添付図面を検討することによってよりよく理解されるであろう。これらの添付図面において：
−図１は、本発明の１局面による操舵装置が装備された自動車の略図であり；
−図２は、本発明による中央制御装置の図であり；
−図３は、本発明による低速計算ブロックの図であり；
−図４は、逆相操舵についての、前輪の操舵角の関数としての後輪の操舵角の曲線を表わし；
−図５は、同相操舵についての、前輪の操舵角の関数としての後輪の操舵角の曲線を表わす。

図１における例に見られるように、自動車１は、シャーシ２と、操舵可能な２つの前輪３、４と、操舵可能な２つの後輪５、６を有し、これらの車輪は、図示しないサスペンション機構によってシャーシ２に連結される。

後輪の操舵制御装置１０は、中央制御装置１１と、前輪操舵位置センサ１２と、自動車の速度Ｖを決定することを可能にする前輪回転速度センサ１３を有する。

図２に示すように、自動車の中央制御装置１１は、低速ブロック２０を有し、低速ブロック２０は、入力として少なくとも３つの信号、すなわち自動車の速度Ｖと、前輪３、４の操舵角度Ａ＿ａｖの値と、係合ギヤ比を示す値Ｓｉｇｎ＿Ｖを受ける。係合ギヤ比を示す値Ｓｉｇｎ＿Ｖは、正のギヤ比、すなわち自動車の前進を可能にするギヤ比が係合されていることを示す＋１の値と、後進またはアイドルギヤ比が係合されていることを示す−１の値をとることができる。

例として、自動車の速度は、ＡＢＳ計算機によって供給される自動車の縦方向の速度であり、前輪の操舵角度は、ステアリングホイール角度センサによって供給される信号から演繹され、係合ギヤ比を示す値は、例えばブレーキ計算機のような他の計算機から発生される。

いわゆる低速計算ブロック２０は、これらの少なくとも３つの入力に基づいて、後輪の操舵角度を計算し、この計算された後輪の操舵角度Ａ＿ａｒを表す値を出力として返送する。このＡ＿ａｒの値の計算は、例えば以下に記述する様々な計算ステップによって、正の最低速度Ｖｍｉｎ、正の最大後輪の操舵角度Ａ＿ａｒ＿ｍ、速度表｛Ｖｉ｝のような、低速計算ブロック２０のパラメータを介して実行される。

この表においては、各速度Ｖｉが、前輪の操舵角度の最小閾値Ａ＿ａｖ＿ｍ、前輪の操舵角度の最大閾値Ａ＿ａｖ＿Ｍ、操舵角度の傾斜の係数Ｓｌｏｐｅと、後輪５、６の操舵の前輪の操舵に対する相（ｐｈａｓｅ）を表す値Ａ＿ｓと関連付けられる。位相を表す値Ａ＿ｓは、逆相、すなわち、例えば前輪３、４が左に操舵されたときに、後輪５、６が右に操舵されるときに１に等しく、同相、すなわち、例えば前輪３、４が右に操舵されたときに、後輪５、６も右に操舵されるときに−１に等しい。

図３は、本発明による制御構造の機能図を表す。後輪の操舵角度Ａ＿ａｒの計算は、このように自動車の速度Ｖの関数として実行され、特に速度Ｖの符号（正または負の）に依存する。

−絶対値が、低速計算ブロックの中へパラメータ化された正の最小速度Ｖｍｉｎよりも小さい速度Ｖについては、制御構造は、ゼロモジュールへのリセットの制御策に従って、ゼロである後輪の操舵角度Ａ＿ａｒを出力として返送する（図３のモジュール３４参照）。

−絶対値が、正の速度Ｖｏｐｐ＿ｐｈａｓｅよりも小さい速度Ｖについては、制御構造は、「操作可能性」モジュールの制御策に従って計算された後輪の操舵角度Ａ＿ａｒを出力として返送する（図３のモジュール３３及び３５参照）。

−絶対値が、正の速度Ｖｐｈａｓｅよりも大きい後進速度については、制御構造は、「後進安定化」モジュールの制御策に従って計算された後輪の操舵角度Ａ＿ａｒを出力として返送する（図３のモジュール３１参照）。

−操作性モジュール３３と後進安定性モジュール３１の間にある後進速度については、制御構造は、「後進(第１)遷移」モジュールの制御策に従って計算された後輪の操舵角度Ａ＿ａｒを出力として返送する（図３のモジュール３２参照）。この第１遷移モジュール３２は、逆相における後輪の操舵角度Ａ＿ａｒの値と、同相における後輪の操舵角度Ａ＿ａｒの値との間の、内挿を実行することからなる。さらに、この制御策は、後輪の操舵角度の値の出力における飽和を可能にする。後輪の操舵角度の値の出力における飽和は、後輪の操舵角度の値が一定の後進速度から逆相になることを回避する。

操作可能性モジュール３３および３５と、後進安定化モジュール３１と、後進(第１)遷移モジュール３２においては、後輪の操舵角度Ａ＿ａｒの値の計算は、下記のステップに従うアルゴリズムに従って実行される：
第１速度閾値Ｖ＿ｓが、低速計算ブロック２０の入力における速度Ｖの値と、係合ギヤ比を示す値とを考慮に入れて計算される：
Ｖ＿ｓ＝Ｖ・Ｓｉｇｎ＿Ｖ
第１段階においては、第１の後輪の操舵角度Ａ＿ａｒ＿ｉが、速度表｛Ｖｉ｝の最大速度Ｖｉに基づいてＶｉ≦Ｖ＿ｓについて計算される。

上述のように、様々なパラメータ、すなわち例えば、前輪の操舵角度の最小閾値Ａ＿ａｖ＿ｍ、前輪の操舵角度の最大閾値Ａ＿ａｖ＿Ｍ、操舵角度の傾斜の係数Ｓｌｏｐｅが、この速度Ｖｉに対応する。さらに、絶対値が閾値Ｖｏｐｐ＿ｐｈａｓｅよりも小さい速度に対して、前輪と逆相の後輪の操舵がなされるように、後輪５、６の操舵の前輪の操舵に対する相を表す値Ａ＿ｓが、各速度Ｖｉと関連付けられる。

この後輪の操舵角度Ａ＿ａｒは、絶対値が、あらかじめ定められた前輪の操舵角度の最小閾値Ａ＿ａｖ＿ｍよりも小さい前輪の操舵角度に対しては、ゼロの値をとる。

Ａ＿ａｂｓをＡ＿ａｖの絶対値として（Ａ＿ａｂｓ＝ａｂｓｏｌｕｔｅ ｖａｌｕｅ（Ａ＿ａｖ））、
もし、Ａ＿ａｂｓ≦Ａ＿ａｖ＿ｍ
なら、Ａ＿ａｒ＿ｉ＝０
この後輪の操舵角度Ａ＿ａｒは、絶対値が、あらかじめ定められた前輪の操舵角度の最大閾値Ａ＿ａｖ＿Ｍよりも大きい前輪の操舵角度に対しては、一定値Ａ＿ａｒ＿Ｍの値をとる。

もし、Ａ＿ａｂｓ≧Ａ＿ａｖ＿Ｍ
なら、Ａ＿ａｒ＿ｉ＝Ａ＿ａｒ＿Ｍ
絶対値が、前輪の操舵角度の最大閾値Ａ＿ａｖ＿Ｍよりも小さいが、前輪の操舵角度の最小閾値Ａ＿ａｖ＿ｍよりも大きい前輪の操舵角度に対しては、後輪の操舵角度は、前輪の操舵角度の放物線関数を介して計算される。

もし、Ａ＿ａｖ＿ｍ≦Ａ＿ａｂｓ＜Ａ＿ａｖ＿Ｍ
なら、
ｄ＝Ａ＿ａｒ＿Ｍ／（Ａ＿ａｖ＿Ｍ−Ａ＿ａｖ＿ｍ）^２
ａ＝（１−Ｓｌｏｐｅ）・ｄ
ｂ＝ｄ・（Ｓｌｏｐｅ・（Ａ＿ａｖ＿Ｍ＋Ａ＿ａｖ＿ｍ）−２・Ａ＿ａｖ＿ｍ）
ｃ＝ａ・Ａ＿ａｖ＿ｍ^２−ｂ・Ａ＿ａｖ＿ｍ
Ａ＿ａｒ＿ｉ＝ａ・Ａ＿ａｂｓ^２＋ｂ・Ａ＿ａｂｓ＋ｃ
ゼロでない後輪の操舵角度Ａ＿ａｒが得られる後の２つの場合においては、この後で、この操舵角度の符号が決定される。この決定は、前輪の操舵角度の符号と、後輪が前輪と同相で操舵されるか逆相で操舵されるかに依存する。
もし、Ａ＿ａｂｓ≠０
なら、Ａ＿Ｓｉｇｎ＝Ａ＿ａｖ／Ａ＿ａｂｓ
そうでなければ、Ａ＿Ｓｉｇｎ＝０
Ａ＿ａｒ＿ｉ＝Ａ＿ａｒ＿ｉ・Ａ＿Ｓｉｇｎ・Ａ＿ｓ
第２段階においては、第２の後輪の操舵角度Ａ＿ａｒ＿ｊが、速度表｛Ｖｉ｝の最大速度Ｖｊに基づいて、Ｖｊ≧Ｖ＿ｓについて計算される。Ａ＿ａｒ＿ｊのこの後の計算は、先に見たＡ＿ａｒ＿ｉの計算に類似している。

Ａ＿ａｒ＿ｊとＡ＿ａｒ＿ｉとの２つの計算値に基づいて、後輪の操舵角度の最終値が、速度についての線形内挿によって得られる。

Ａ＿ａｒ＝Ａ＿ａｒ＿ｉ＋（Ａ＿ａｒ＿ｊ−Ａ＿ａｒ＿ｉ）・（Ｖｓ−Ｖｉ）／（Ｖｊ−Ｖｉ）
後輪の操舵角度の値、Ａ＿ａｒ＿ｊまたはＡ＿ａｒ＿ｉが逆相にあって、後輪の操舵角度の値、Ａ＿ａｒ＿ｉまたはＡ＿ａｒ＿ｊが同相にあるときには、後進(第１)遷移モジュール３２がこれらの２つの値の間の内挿を実行することを可能にする。

そこで、低速ブロック２０は、後輪の操舵角度Ａ＿ａｒの値を返送することができる。

図３に示す、第２遷移モジュール（図３のモジュール３６参照）は、前進能力に特有の高速法則に関する不連続性を回避することを可能にする。この遷移は、静的ゲインの計算を通じて行われる。

図３に示す制御構造は、自動車が停止に近づく際に、車輪の操舵角度を漸進的にゼロにリセットすることも可能にする（図３のモジュール３４参照）。このため、速度ゼロで車輪を操舵することがなく、停止時の操作性が改良され、従って、自動車の４輪操舵装置に特有のアクチュエータ、及びそのパワーエレクトロニクスを、より低価格の規模にすることが可能となる。この目的で、所定の値Ｖ＿ｍｉｎよりも小さい速度については、後輪の操舵角度はゼロの値を取る。

もし、Ｖ≦Ｖ＿ｍｉｎ なら、Ａ＿ａｒ＝０
このように、上記に説明した本発明は、後進から前進に亘る速度範囲について、後輪を操舵することによって、自動車の操作可能性を改良することを可能にする。また本発明は、後輪を操舵することによって、後進ギヤに係合されているとき、または惰性走行時、すなわちどのギヤ比にも係合されていないときに、自動車の安定性を改良することを可能にする。また本発明は、後進ギヤに係合されているとき、または惰性走行時に、操作性と安定性の制御策の間の遷移を保護することと、自動車が停止に近づく際に、車輪の操舵角度を漸進的にゼロにリセットすることを可能にする。

本発明は、後輪の操舵角度を、自動車の速度と、係合ギヤ比と、前輪の操舵角度の関数として計算するための革新的な方法を提供する。例えば速度閾値または最大操舵角度のような、関係する少ない数のパラメータによって、微調整が容易になされる。本発明の利点は、停止時に車輪を操舵することなく操作性を改良することにあり、このことは、アクチュエータ、及びそのパワーエレクトロニクスを、より低価格の規模にすることを可能とする。

Claims (10)

1. 自動車の特性に応じて、前輪（３、４）と逆相または同相の位置に、上記自動車の後輪（５、６）を操舵可能な、自動車の後輪の操舵制御装置（１０）において、中央制御装置（１１）を含み、上記中央制御装置（１１）の中で、いわゆる低速ブロック（２０）が、速度の符号に依存する様々な制御策に従って上記後輪の操舵角度（Ａ＿ａｒ）を計算することを特徴とする、自動車の後輪の操舵制御装置。
2. 上記いわゆる低速ブロック（２０）は、後進安定化モジュール（３１）と、第１遷移モジュール（３２）と、後進操作可能性モジュール（３３）と、ゼロへのリセットモジュール(３４)と、前進操作可能性モジュール（３５）と、第２遷移モジュール（３６）とを含み、これらの様々なモジュールは、速度が、大きい後進速度から大きい前進速度へ変化するときに、それぞれ起動されることを特徴とする、請求項１に記載の自動車の後輪の操舵制御装置。
3. 後輪（５、６）の操舵制御装置（１０）と、自動車の速度及びその符号を推定することを可能にする少なくとも１つのセンサ（１３）とを含む自動車において、中央制御装置（１１）を含み、上記中央制御装置（１１）は、上記後輪の上記操舵制御装置（１０）に連結され、いわゆる低速ブロック（２０）を含み、上記低速ブロック（２０）は、上記自動車が後進中であるか、あるいはどのギヤ比にも係合されないで走行中であるときに、上記後輪（５、６）の操舵角度（Ａ＿ａｒ）を計算することを特徴とする、自動車。
4. 自動車の後輪の操舵制御方法において、上記自動車が後進中であるか、あるいはどのギヤ比にも係合されないで走行中であるときに、上記後輪（５、６）の操舵角度（Ａ＿ａｒ）を計算するために、いわゆる低速ブロック（２０）が起動されることを特徴とする、自動車の後輪の操舵制御方法。
5. 上記低速ブロック（２０）は、入力として上記自動車の速度（Ｖ）と、前輪の操舵角度（Ａ＿ａｖ）の値と、係合中のギヤ比を示す値（Ｓｉｇｎ＿Ｖ）を受けることを特徴とする、請求項４に記載の自動車の後輪の操舵制御方法。
6. 上記低速ブロック（２０）は、上記自動車の速度（Ｖ）に関連する信号を受け、上記後輪（５、６）の上記操舵角度（Ａ＿ａｒ）は、上記速度（Ｖ）の絶対値が所定の閾値（Ｖｏｐｐ＿ｐｈａｓｅ）よりも小さいときには、上記後輪（５、６）の上記操舵角度（Ａ＿ａｒ）が、前輪の操舵角度（Ａ＿ａｖ）と符号が異なるものとなるように上記自動車の後進能力の全範囲に亘って計算されることを特徴とする、請求項４または５に記載の自動車の後輪の操舵制御方法。
7. 上記後輪の上記操舵角度（Ａ＿ａｒ）は、後進中の上記速度（Ｖ）の絶対値が所定の閾値（Ｖｐｈａｓｅ）よりも大きいときには、上記後輪（５、６）の上記操舵角度（Ａ＿ａｒ）が、上記前輪の上記操舵角度（Ａ＿ａｖ）と同じ符号のものとなるように上記自動車の上記後進能力の全範囲に亘って計算されることを特徴とする、請求項６に記載の自動車の後輪の操舵制御方法。
8. 上記後輪の上記操舵角度（Ａ＿ａｒ）は、後進中の上記速度（Ｖ）の絶対値が所定の１つの閾値（Ｖｏｐｐ＿ｐｈａｓｅ）よりも大きく、所定の他の１つの閾値（Ｖｐｈａｓｅ）よりも小さいときには、線形内挿による第１遷移制御策（３２）が、上記後輪の上記操舵角度（Ａ＿ａｒ）を与えるように上記自動車の上記後進能力の全範囲に亘って計算されることを特徴とする、請求項７に記載の自動車の後輪の操舵制御方法。
9. 後進中の速度（Ｖ）の絶対値が、上記低速ブロック（２０）の中にパラメータ化された正の最小速度（Ｖｍｉｎ）よりも小さいときには、上記後輪の上記操舵角度（Ａ＿ａｒ）はゼロであることを特徴とする、請求項４〜８のいずれか１つに記載の自動車の後輪の操舵制御方法。
10. 前進中の上記自動車の速度（Ｖ）が、所定の閾値（Ｖｐｈａｓｅ）に等しいかより大きくなる傾向にあるときには、第２遷移制御策（３６）が、上記後輪の上記操舵角度（Ａ＿ａｒ）を計算することを可能にすることを特徴とする、請求項４〜９のいずれか１つに記載の自動車の後輪の操舵制御方法。

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