JP2009113752A - 操舵力制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電動パワーステアリング(10)を備えた車両(1)において、前輪(2L,2R)の左右車輪速差、または後輪(4L,4R)の左右車輪速差が所定車輪速差αより大、または当該左右車輪速差の変化率が所定変化率βより大であるような場合に(S3)、所定時間の間(S9)低車輪速側に操舵補助力を付加する。
【選択図】図2
Description
当該電動パワーステアリングは、油圧パワーステアリング等に比べ電動モータの抵抗等によりフリクションが大きくステアリングが中立位置に戻りにくいことから、ステアリング操作時に操舵車輪の左右車輪速差を用いて、当該ステアリングを中立位置に戻す方向に操舵補助力を付加するよう電動パワーステアリングを制御する技術がある(特許文献1参照)。
また、実ヨーレートと目標ヨーレートの比較によりオーバーステア及びアンダーステアを判定し、目標の車両挙動に近づけるのに最適な車輪に制動力を付加することで、車両挙動を安定化させるスタビリティコントロール(以下ESCという)を備えた車両がある。そして、当該ESCを備えた車両における電動パワーステアリングの制御として、実ヨーレートと目標ヨーレートとの差が大きくなるほど電動パワーステアリングによる操舵補助力を抑制し、ESCによる制動力制御を優先させる構成が開示されている(特許文献2)。
また、上記特許文献2に開示された技術では、オーバーステア及びアンダーステアの傾向が大きくなるほど操舵補助力を抑制し、ESCによりオーバーステア及びアンダーステアを解消するものであるが、操舵補助力を低減すれば運転者による車両の姿勢の安定化操作がしにくくなり、運転者に違和感を与える等の問題がある。
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、最小限の構成による簡素な構成で、車両姿勢が不安定となったときに適切に操舵補助力を付加し、ステアリング操作による車両の姿勢の安定化を促進させることのできる操舵力制御装置を提供することにある。
請求項5の操舵力制御装置では、請求項1または2において、前記車輪速検出手段により検出される車輪速に基づき前記車両の車輪のロックを検出し、該ロックを防止しつつ制動力を付加するよう該車輪のブレーキを制御するアンチロックブレーキ制御手段を備え、前記操舵補助制御手段は、前記所定時間の間に、前記車輪の左右両輪に前記アンチロックブレーキ制御手段による制御が行われた場合には、前記操舵補助力の付加を終了することを特徴としている。
請求項7の操舵力制御装置では、請求項1乃至6のいずれかにおいて、前記操舵補助制御手段は、前記車輪速検出手段により検出される車輪速から左右一対の車輪における左右車輪速差を算出し、該左右車輪速差の大きさに応じて、前記操舵補助力の大きさを制御することを特徴としている。
つまり、例えば車両が高μ路面側、即ち高車輪速側に偏向するμスプリット路面での制動時等で左右の所定の車輪速差が生じたときに、低車輪速側となる低μ路面側に所定時間の間のみ、操舵補助力を付加する。
また、当該低車輪速側への操舵補助力付加を所定時間の間のみに限っていることで、運転者による車両挙動安定化方向への実際の操舵が過剰な操作となったり、その後の修正操舵を妨げたりすることを防止することができる。
さらに、当該操舵補助力制御手段は車輪速のみに基づく簡素な制御であることから、車輪速検出手段を備えた車両であればコストアップなく安価に適用することができる。
請求項2の操舵力制御装置によれば、操舵補助力を制御可能なパワーステアリングにおいてアンチロックブレーキ制御手段を備えており、当該アンチロックブレーキ制御手段による制御が一方の車輪に作用した場合には、当該一方の車輪側に所定時間の間、操舵補助力を付加する。
これにより、ステアリングインフォメーションにより運転者に姿勢安定化方向への操舵を促すことができるとともに、実際の姿勢安定化方向への操舵操作に対しては過剰に干渉しないことで、車両の姿勢を早期に安定化させることができる。
また、アンチロックブレーキ制御を利用した簡素な制御であることから、アンチロックブレーキ制御手段を備えた車両であればコストアップなく安価に適用することができる。
請求項3の操舵力制御装置によれば、操舵補助力を制御可能なパワーステアリングにおいてスタビリティコントロール手段を備えており、当該スタビリティコントロール手段による制御が一方の車輪に作用しているような場合には、所定時間の間、同じ方向である一方の車輪側に操舵補助力を付加する。
つまり、例えば車両旋回時におけるスピン挙動に対しては、スタビリティコントロールにより旋回外輪側の前輪に制動力が付加されるとともに、所定時間の間、当該旋回外輪側へ操舵補助力を付加する。
以上のことから、スタビリティコントロールと協調した簡素な構成で、車両姿勢が不安定となったときに適切な操舵補助力を付加し、ステアリング操作による車両の姿勢の安定化を促進させることができる。
つまり、当該操舵補助力の付加はステアリングインフォメーションに限ったものとし、実際に車両挙動を安定化させる方向に操舵されたときには、当該操舵補助力の付加を終了することで過剰に操舵補助力を付加することを確実に防止することができる。
請求項7の操舵力制御装置によれば、左右一対の車輪の車輪速差を算出し、当該車輪速差に応じて左右の車輪のうち車輪速が低い車輪側へ付加する前記操舵補助力の大きさを制御することで、路面μに応じた当該操舵補助力とすることができ、より適切に車両の姿勢を安定化させることができる。
まず、第1実施例について説明する。
図1を参照すると、本発明の第1実施例における操舵力制御装置の概略構成図が示されている。
同図に示すように、車両1には左前輪2L、右前輪2R、左後輪4L、及び右後輪4Rが設けられている。
当該電動パワーステアリング10は、主として、ステアリングギアボックス12、ステアリングシャフト14、ステアリングホイール16、電動モータ18から構成されている。
一方、各車輪2L、2R、4L、4Rには、当該各車輪2L、2R、4L、4Rに制動力を付加するブレーキ20L、20R、22L、22Rがそれぞれ設けられている。当該各ブレーキ20L、20R、22L、22Rは、車両に搭載されているブレーキ油圧ユニット24からの油圧の供給により各車輪2L、2R、4L、4Rへの制動力が調節される。
また、車両1には上記電動モータ18と電気的に接続されたステアリングECU30、及びブレーキ油圧ユニット24と電気的に接続された制動系ECU32が搭載されている。
また、当該各ECU30、32には、それぞれ上記各車輪速センサ26L、26R、28L、28Rが電気的に接続されている。さらに、当該ステアリングECU30及び制動系ECU32同士も互いに電気的に接続されている。なお、各ECU30、32が独立していても構わない。
また、制動系ECU32は、上記車輪速センサ26L、26R、28L、28Rより検出される各車輪速に基づき、車両1の急制動時や低μ路面上での制動時等において各車輪2L、2R、4L、4Rのロックを検出し、当該ロックを防止しつつ最適な制動力を与えるよう各ブレーキ20L、20R、22L、22Rを調節する所謂アンチスキッドシステム(ABS制御)を行う機能を有している。
制動系ECU32におけるABS制御では、上記各車輪速センサ26L、26R、28L、28Rより検出される車輪速から、各車輪2L、2R、4L、4Rのスリップ率を算出し、当該スリップ率が最適な値となるようにブレーキ油圧ユニット24から各ブレーキ20L、20R、22L、22Rへ供給する油圧を制御する。
また、当該ステアリング用ECU30は、車両1の姿勢が不安定になるような特定の運転状態にある場合には、電動パワーステアリング10により車両1の姿勢を安定させる方向に操舵補助力を付加する姿勢安定化EPS制御(操舵補助制御手段)を行う。
まず、図2に示すように、ステアリングECU30は、ステップS1において、車両1の旋回状態を検出する。当該旋回状態は、例えば後輪4L、4Rの車輪速センサ28L、28Rにより検出される車輪速差から検出する。つまり、左後輪4Lの車輪速と右後輪4Rの車輪速の差が一定値以下なら直進状態、一定値以上なら旋回状態と検出される。または、EPS10のトルクセンサ、あるいはEPS10のアシスト電流によって旋回状態を検出することもできる。
当該判別結果が偽(No)である場合、即ち運転者によりブレーキ操作がなされていない、所謂ブレーキオフ状態である場合にはステップS14に進む。
ステップS14では、姿勢安定化EPS制御を終了し、ステアリングECU30内にて計測されている姿勢安定化EPS制御開始からの継続時間Tと姿勢安定化EPS制御の終了回数Nをリセットし、当該ルーチンをリターンする。
ステップS3では、ステアリングECU30内にて計測されている姿勢安定化EPS制御の終了回数Nの値が1未満であるかを判別する。
当該判別結果が真(Yes)である場合、即ちステアリングECU30内にて計測されている姿勢安定化EPS制御の終了回数Nが1未満であるには、ステップS4に進む。
そして、ステップS5では、上記ステップS4において算出した前輪2L、2Rの左右車輪速差が予め設定された所定車輪速差αより大、または当該左右車輪速差の変化率が所定変化率βより大であるか否かを判別する。つまり、当該ステップS5では、前輪2L、2Rのうちのいずれか一方の路面摩擦係数が小さく、車両1の姿勢が不安定な状態にあるか否かを判別している。
ステップS6では、操舵補助力を算出する。このときの操舵補助力の方向は、左右前輪2L、2Rのうち車輪速が低い側へとする。つまり、例えば左前輪2Lの車輪速が右前輪2Rより低ければ、左方向への操舵に対する操舵補助力とする。また、このときの操舵補助力は前輪2L、2Rの左右車輪速差の大きさに応じたマップ等により設定されるものであり、例えば当該左右車輪速差が大きいほど操舵補助力が大きくなるよう設定されている。さらに、車輪速等から算出される車両制動時における減速度に応じて上記の操舵補助力の大きさをマップ等で調整しても良い。
続くステップS8では、上記制動系ECU32にて行われるABS制御が前輪2L、2Rの左右両輪に作用していないか否かを判別する。
さらに、ステップS9では、姿勢安定化EPS制御の制御継続時間Tが所定時間Ta以下であるか否かを判別する。
ステップS12では、ステアリングECU30内にて計測されている姿勢安定化EPS制御開始からの継続時間Tが0でないか否かを判別する。つまり、現在姿勢安定化制御を実行中であるのか否かを判別している。
一方、上記ステップS12の判別結果が真(Yes)である場合、即ち現在姿勢安定化EPS制御を実行中である場合には、ステップS13に進む。
ステップS13では、姿勢安定化EPS制御を終了し、ステアリングECU30内にて計測されている姿勢安定化EPS制御開始からの継続時間Tをリセットし、さらに姿勢安定化EPS制御の終了回数Nに1を加えた値を新たな終了回数Nとし、当該ルーチンをリターンする。
続くステップS11では、ステップS6で算出した当該操舵補助力を発生させる。
当該ステップS11後には、再び上記ステップS2に戻り、ステップS3、S5、S7〜S9の判別を繰り返し、各判別結果が真(Yes)である間はステップS5にて算出された操舵補助力をS11において継続して付加する。
当該図3に示す車両1は、μスプリット路面を直進走行しており、左輪2L、4Lが高μ路面、右輪2R、4Rが低μ路面に接地している。
また、前輪2L、2Rに作用する制動力は、高μ路面に接地している左前輪2Lの方が高くなり、車両1は当該高μ路面側、即ち左側に偏向する。
当該姿勢安定化EPS制御では、車輪速の低い右前輪2R側、即ち右方向へ操舵補助力を付加する。つまり、当該操舵補助力は車両1の偏向方向とは逆側の車両1の姿勢を安定化させる方向に付加される。
なお、姿勢安定化EPS制御が1回なされているとき(S3)、旋回操作等を行い当該旋回方向と同一方向に操舵補助力が付加されているような場合(S7)、右前輪2Rとともに高μ路側にある左前輪2LにもABS制御が作用したとき(S8)、姿勢安定化EPS制御の開始から所定時間Ta経過したとき(S9)には、当該姿勢安定化EPS制御を終了し通常のEPS制御に移行する。
また、当該第1実施例における構成では、ステアリングECU30及び制動系ECU32とも、各車輪速センサ26L、26R、28L、28Rのみを用いた簡素な制御であり、少なくとも車輪速センサ26L、26R、28L、28Rを備えた車両であればコストアップなく安価に搭載することができる。
さらに、所定時間Taの間であっても、旋回操作等を行い当該旋回方向と同一方向に操舵補助力が付加されているような場合や、右前輪2Rとともに高μ路側にある左前輪2LにもABS制御が作用したときに、当該姿勢安定化EPS制御を終了することで、過剰な操舵補助力の付加やABS制御との過度の干渉等を抑制させることができる。また、当該姿勢安定化EPS制御は、ステアリングインフォメーションとして車両の姿勢が不安定となる初期に作用すれば十分な効果を得ることができることから、運転者の1回のブレーキ操作中の姿勢安定化EPS制御の介入回数を1回に限定し、他の制御介入時や姿勢を安定化させる方向に操舵がされた場合には直ちに制御を終了させることで、当該姿勢安定化EPS制御が過度に影響し再度車両の姿勢が不安定をなることを防止することができる。
以上のことから、最小限の簡素な構成で、車両姿勢が不安定となったときに適切に操舵補助力を付加し、ステアリング操作による車両の姿勢の安定化を促進させることができる。
図4を参照すると、本発明の第2実施例における操舵力制御装置の概略構成図が示されている。なお、当該第2実施例において、上記第1実施例と同様の構成については同一の符号を付すとともに説明は省略する。
図4に示すように、当該第2実施例では、第1実施例の構成に加えて、ステアリングホイール16の操舵角を検出する舵角センサ40、車両1のヨーレートを検出するヨーレートセンサ42等が設けられている。
当該第2実施例における制動系ECU52には、上記舵角センサ40及びヨーレートセンサ42が電気的に接続されている。
以下、このように構成された本発明の第2実施例に係る操舵力制御装置の作用について説明する。
図5に示すように、当該第2実施例における姿勢安定化EPS制御では、ステップS2の判別結果が偽(No)である場合、即ちブレーキオフ状態である場合に、上記第1実施例の図2にはないステップS21が追加されている。これは、ESCは運転者のブレーキ操作に関わらず、作動することを考慮したものである。
また、当該第2実施例では、第1実施例の図2に示すステップS8における判別が、ABS制御またはESCが前輪2L、2Rの左右両輪に作用していないか否かの判別を行うステップS20に変更されている。
一方、前輪2L、2Rのうち左右一方にのみABS制御またはESCが作用しているような場合には判別結果は真(Yes)となり、ステップS9に進む。
ここで、図6を参照すると低μ路面旋回時において第2実施例における姿勢安定化EPS制御が行われた場合の車両の状態を示す模式図が示されており、以下同図に基づき当該第2実施例における姿勢安定化EPS制御を行ったときの具体的な車両挙動について説明する。
そして、例えば運転者がステアリングホイール16をさらに左方向へと操舵する等して、後輪4L、4Rが横滑りすると車両1は旋回内側へのスピン挙動に入る。
制動系ECU52は、ESCにより車両1が旋回内側にスピンするのを抑制するために右前輪2Rに制動力を付加する。
当該姿勢安定化EPS制御では、車輪速の低い右前輪2R側、即ち右方向へ操舵補助力を付加する。つまり、当該操舵補助力は車両1がスピン挙動とは逆側、即ち車両1の姿勢を安定化させる方向に付加される。
なお、右前輪2Rとともに旋回内輪側の左前輪2LにもESCが作用したとき、または前輪2L、2Rの左右両輪にABS制御がしたとき、減速度が所定減速度以上となったとき、姿勢安定化EPS制御の開始から所定時間Ta経過したときには、当該姿勢安定化EPS制御を終了し通常のEPS制御に移行する。
そして、ESCが前輪2L、2Rの左右一方に作用して左右車輪速差が生じた場合にも、上記第1実施例と同様の効果を奏することから、適切に操舵補助力を付加して車両1の姿勢を安定化させることができる。
上記実施形態では、前輪2L、2Rの左右車輪速差または当該左右車輪速差の変化率から車両1の姿勢状態を検出しているが、これに限られず、制動系ECU32、52によるABS制御やESCから車両1の姿勢状態を検出しても構わない。
2L 左前輪(操舵車輪)
2R 右前輪(操舵車輪)
10 電動パワーステアリング(操舵手段)
18 電動モータ(操舵補助手段)
20L、20R、22L、22R ブレーキ
24 ブレーキ油圧ユニット
26L、26R、28L、28R 車輪速センサ(車輪速検出手段、減速度検出手段)
30、50 ステアリングECU(操舵補助制御手段)
32、52 制動系ECU(アンチロックブレーキ制御手段、スタビリティコントロール手段)
Claims (8)
- 運転者の操作に応じて車輪の向きを変える操舵手段と、
該操舵手段の操作に対して操舵補助力を付加可能な操舵補助手段と、
前記車両の各車輪の車輪速を検出する車輪速検出手段と、
前記車輪速検出手段により検出される車輪速から、左右一対の車輪における左右車輪速差及び該左右車輪速差の変化率を算出し、該車輪の左右車輪速差が所定の車輪速差より大、または該左右車輪速差の変化率が所定の変化率より大となったときには、所定時間の間、前記左右の車輪のうち車輪速が低い車輪側へ前記操舵補助力を付加させるよう前記操舵補助手段を制御する操舵補助制御手段と、を備えたことを特徴とする操舵力制御装置。 - 運転者の操作に応じて車輪の向きを変える操舵手段と、
該操舵手段の操作に対して操舵補助力を付加可能な操舵補助手段と、
前記車両の各車輪の車輪速を検出する車輪速検出手段と、
該車輪速検出手段により検出される車輪速に基づき前記車両の車輪のロックを検出し、該ロックを防止しつつ制動力を付加するよう該車輪のブレーキを制御するアンチロックブレーキ制御手段と、
前記左右の車輪のうち一方の車輪のブレーキが前記アンチロックブレーキ制御手段により制御されたときには、所定時間の間、該一方の車輪側へ前記操舵補助力を付加させるよう前記操舵補助手段を制御する操舵補助制御手段と、を備えたことを特徴とする操舵力制御装置。 - 運転者の操作に応じて車輪の向きを変える操舵手段と、
該操舵手段の操作に対して操舵補助力を付加可能な操舵補助手段と、
前記車両の各車輪の車輪速を検出する車輪速検出手段と、
少なくとも該車輪速検出手段により検出される車輪速に基づき、実際の車両挙動を目標の車両挙動に近づけるよう前記車両の車輪の制動力を制御するスタビリティコントロール手段と、
前記左右の車輪のうち一方の車輪の制動力が前記スタビリティコントロール手段により制御されたときには、所定時間の間、該一方の車輪側へ前記操舵補助力を付加させるよう前記操舵補助手段を制御する操舵補助制御手段と、を備えたことを特徴とする操舵力制御装置。 - 前記操舵補助制御手段は、前記所定時間の間でも、前記操舵手段が前記操舵補助力を付加している方向と同一方向に操舵された場合には、該操舵補助力の付加を終了することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか記載の操舵力制御装置。
- 前記車輪速検出手段により検出される車輪速に基づき前記車両の車輪のロックを検出し、該ロックを防止しつつ制動力を付加するよう該車輪のブレーキを制御するアンチロックブレーキ制御手段を備え、
前記操舵補助制御手段は、前記所定時間の間に、前記車輪の左右両輪に前記アンチロックブレーキ制御手段による制御が行われた場合には、前記操舵補助力の付加を終了することを特徴とする請求項1または2のいずれか記載の操舵力制御装置。 - 前記操舵補助制御手段は、前記所定時間の間に、前記車輪の左右両輪に前記スタビリティコントロール手段による制御が行われた場合には、前記操舵補助力の付加を終了することを特徴とする請求項3に記載の操舵力制御装置。
- 前記操舵補助制御手段は、前記車輪速検出手段により検出される車輪速から左右一対の車輪における左右車輪速差を算出し、該左右車輪速差の大きさに応じて、前記操舵補助力の大きさを制御することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか記載の操舵力制御装置。
- 前記車両の旋回状態を検出する旋回状態検出手段を備え、
前記操舵補助制御手段は、前記旋回状態検出手段により検出される旋回状態が所定の旋回状態以上に旋回内側に旋回されている場合に、前記操舵補助力の旋回内側への付加を終了することを特徴とする請求項1または2に記載の操舵力制御装置。
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