JP2011201388A - 車両のパワーステアリング制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】直進付近での舵の戻りを良好に保ち、また、コーナリング時の保舵のし易さを確保して、更に、路面状態に応じたロードインフォメーションのドライバへの伝達を適切に行う。
【解決手段】操舵トルクＴｓが減少する際に、減少していく操舵トルクＴｓに対してアシストトルクＴａを一定に保持する操舵トルクの減少幅を目標付加ヒステリシスΔＴとして横加速度Ｇｙに応じて設定し、目標付加ヒステリシスΔＴに応じて操舵トルクＴｓを補正して操舵トルク参照値Ｔhcを設定し、該操舵トルク参照値Ｔhcと車速Ｖとに応じて予め設定しておいたアシストトルクの特性を参照してアシストトルクＴａを設定し、モータ駆動部２１に出力して電動モータ１２を駆動して操舵力をアシストする。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両の操舵状態や走行状態に応じてドライバの操舵トルクのアシストトルクを適切に制御する車両のパワーステアリング制御装置に関する。

近年、車両においては、ドライバの操舵トルクのアシストトルクを適切に制御する様々なパワーステアリング制御装置が提案されている。例えば、特開２００９−１２６２４４号公報（以下、特許文献１）では、車両状態に基づいてステアリングに付与すべき摩擦トルク値を設定し、摩擦トルク値に基づいて目標操舵角を設定し、目標操舵角と操舵角との偏差に基づいて付加摩擦トルク値を設定し、付加摩擦トルク値に基づいてアクチュエータによりステアリングに付与される摩擦トルクを制御する操舵制御装置の技術が開示されている。

特開２００９−１２６２４４号公報

ところで、ステアリング系のフリクションが一定では直進付近での舵の戻りが悪くなり、逆に、コーナリング時は保舵に気を遣う必要があったり、また、ロードインフォメーションがフリクションに埋もれたりすることがある。このような問題に対し、上述の特許文献１に開示されるように車両状態とハンドル操作に応じたフリクションを付加する技術を採用して対応することが考えられる。しかしながら、上述の特許文献１の技術では、低μ路で大きくハンドルを切った際のフリクションが路面状態を加味されずに大きくなりすぎて、タイヤグリップ状態のインフォメーションである舵力抜けが埋もれてしまい、ドライバが感じとれなくなるという課題がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、直進付近での舵の戻りを良好に保ち、また、コーナリング時の保舵のし易さを確保して、更に、路面状態に応じたロードインフォメーションのドライバへの伝達を適切に行うことができる車両のパワーステアリング制御装置を提供することを目的としている。

本発明は、操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、車輪のグリップ状態に影響を与える路面状態を検出する路面状態検出手段と、操舵トルクが減少する際に、減少していく操舵トルクに対してアシストトルクを一定に保持する操舵トルクの減少幅を目標付加ヒステリシスとして上記路面状態に応じて設定する目標付加ヒステリシス設定手段と、上記目標付加ヒステリシスに応じて上記操舵トルクを補正して、少なくとも該補正した操舵トルクに応じて操舵トルクのアシストトルクを設定するアシストトルク設定手段と、上記アシストトルクで操舵トルクをアシストするアクチュエータを駆動制御するステアリング制御手段とを備えたことを特徴としている。

本発明による車両のパワーステアリング制御装置によれば、直進付近での舵の戻りを良好に保ち、また、コーナリング時の保舵のし易さを確保して、更に、路面状態に応じたロードインフォメーションのドライバへの伝達を適切に行うことが可能となる。

本発明の実施の一形態に係る車両の操舵系の構成説明図である。 本発明の実施の一形態に係る操舵制御部の機能ブロック図である。 本発明の実施の一形態に係るパワーステアリング制御プログラムのフローチャートである。 本発明の実施の一形態に係る横加速度に対する目標付加ヒステリシス特性の一例を示す説明図である。 本発明の実施の一形態に係るアシストトルクの特性の一例を示す説明図である。 本発明の実施の一形態に係る目標付加ヒステリシスにより変更される操舵トルクとアシストトルクの関係を示す説明図である。 本発明の実施の一形態に係る目標付加ヒステリシスにより変更されるハンドル角と操舵トルクの関係を示す説明図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１において、符号１は電動パワーステアリング装置を示し、この電動パワーステアリング装置１は、ステアリング軸２が、図示しない車体フレームにステアリングコラム３を介して回動自在に支持されており、その一端が運転席側へ延出され、他端がエンジンルーム側へ延出されている。ステアリング軸２の運転席側端部には、ステアリングホイール４が固設され、また、エンジンルーム側へ延出する端部には、ピニオン軸５が連設されている。

エンジンルームには、車幅方向へ延出するステアリングギヤボックス６が配設されており、このステアリングギヤボックス６にラック軸７が往復移動自在に挿通支持されている。このラック軸７に形成されたラック（図示せず）に、ピニオン軸５に形成されたピニオン（図示せず）が噛合されて、ラックアンドピニオン式のステアリングギヤ機構が形成されている。

また、ラック軸７の左右両端はステアリングギヤボックス６の端部から各々突出されており、その端部に、タイロッド８を介してフロントナックル９が連設されている。このフロントナックル９は、操舵輪としての左右輪１０Ｌ，１０Ｒを回動自在に支持すると共に、キングピン（図示せず）を介して車体フレームに転舵自在に支持されている。

従って、ステアリングホイール４を操作し、ステアリング軸２、ピニオン軸５を回転させると、このピニオン軸５の回転によりラック軸７が左右方向へ移動し、その移動によりフロントナックル９がキングピン（図示せず）を中心に回動して、左右輪１０Ｌ，１０Ｒが左右方向へ転舵される。

また、ピニオン軸５にアシスト伝達機構１１を介して、電動モータ１２が連設されており、この電動モータ１２にてステアリングホイール４に加える操舵トルクをアシストする。電動モータ１２は、後述する操舵制御部２０で設定される制御量（本実施の形態ではアシストトルクＴａ）でモータ駆動部２１を介して駆動制御される。尚、制御量は、アシストトルクＴａに対応する電流値であっても良い。

操舵制御部２０には、車両の車速Ｖを検出する車速センサ３１、車輪のグリップ状態に影響を与える路面状態を推定する値として横加速度Ｇｙを検出する路面状態検出手段（横加速度検出手段）としての横加速度センサ３２、ステアリングホイール４に加えられた操舵トルクＴｓを検出する操舵トルク検出手段としての操舵トルクセンサ３３が接続されている。

操舵制御部２０は、操舵トルクＴｓが減少する際に、減少していく操舵トルクＴｓに対してアシストトルクＴａを一定に保持する操舵トルクの減少幅を目標付加ヒステリシスΔＴとして横加速度Ｇｙに応じて設定し、目標付加ヒステリシスΔＴに応じて操舵トルクＴｓを補正して操舵トルク参照値Ｔhcを設定し、該操舵トルク参照値Ｔhcと車速Ｖとに応じて予め設定しておいたアシストトルクの特性を参照してアシストトルクＴａを設定し、モータ駆動部２１に出力して電動モータ１２を駆動して操舵力をアシストするように構成されている。

すなわち、操舵制御部２０は、図２に示すように、目標付加ヒステリシス設定部２０ａ、操舵トルク参照値設定部２０ｂ、アシストトルク設定部２０ｃから主要に構成されている。

目標付加ヒステリシス設定部２０ａは、横加速度センサ３２から横加速度Ｇｙが入力される。そして、予め設定しておいた、図４に示すような、横加速度に対する目標付加ヒステリシス特性のマップを参照して目標付加ヒステリシスΔＴを設定し操舵トルク参照値設定部２０ｂに出力する。

ここで、図４に示す、横加速度に対する目標付加ヒステリシス特性は、横加速度Ｇｙの値が大きく、グリップ状態が高い路面状態であると推定されるほど目標付加ヒステリシスが大きな値に設定されるようになっている。このため、路面状態の推定は、横加速度Ｇｙに限ることなく、路面μ推定装置からの路面μ推定値等を用いても良い。こうように、目標付加ヒステリシス設定部２０ａは、目標付加ヒステリシス設定手段として設けられている。

操舵トルク参照値設定部２０ｂは、操舵トルクセンサ３３から操舵トルクＴｓが入力され、目標付加ヒステリシス設定部２０ａから目標付加ヒステリシスΔＴが入力される。そして、操舵トルクＴｓが減少する際に、操舵トルクＴｓの減少量が、目標付加ヒステリシスΔＴより小さい間は、アシストトルクＴａを一定に保持させるべく、操舵トルクＴｓの値を補正して操舵トルク参照値Ｔhcを設定し、アシストトルク設定部２０ｃに出力する。

アシストトルク設定部２０ｃは、車速センサ３１から車速Ｖが入力され、操舵トルク参照値設定部２０ｂから操舵トルク参照値Ｔhcが入力される。そして、予め設定しておいたマップ（例えば、図５に示す）を参照してアシストトルクＴａを設定して、モータ駆動部２１に出力して電動モータ１２を駆動して操舵トルクをアシストする。本実施の形態では、アシストトルクＴａが、図５に示すマップに基づいて、操舵トルク参照値Ｔhcが大きいほど、車速Ｖが低速であるほど大きな値（アシスト力が大きくなるよう）に設定されるようになっている。尚、このアシストトルクＴａの設定は、本実施の形態で示す設定に限るものではなく、他の公知の手法で設定するものであっても良い。このように、操舵トルク参照値設定部２０ｂ、アシストトルク設定部２０ｃはアシストトルク設定手段の機能を有して設けられ、アシストトルク設定部２０ｃはステアリング制御手段の機能を有して設けられている。

次に、上述の操舵制御部２０で実行されるパワーステアリング制御を、図３のフローチャートで説明する。
まず、ステップ（以下、「Ｓ」と略称）１０１で、必要なパラメータ、すなわち、車速Ｖ、横加速度Ｇｙ、操舵トルクＴｓが読み込まれる。

次いで、Ｓ１０２に進み、目標付加ヒステリシス設定部２０ａで、予め設定しておいた、図４に示すような、横加速度に対する目標付加ヒステリシス特性のマップを参照して目標付加ヒステリシスΔＴを設定する。

次に、Ｓ１０３に進み、操舵トルク参照値設定部２０ｂで、操舵トルクＴｓの絶対値は増加している（ハンドル操作が切り足し）か否か、判定される。この判定の結果、操舵トルクＴｓの絶対値が増加している場合は、Ｓ１０４に進み、操舵トルクＴｓの値を操舵トルク参照値Ｔhcとして設定する。

その後、Ｓ１０５に進み、アシストトルク設定部２０ｃで、予め設定しておいたマップ（例えば、図５に示す）を参照してアシストトルクＴａを設定して、モータ駆動部２１に出力して電動モータ１２を駆動して操舵トルクをアシストする。

そして、Ｓ１０６に進んで、操舵トルク参照値設定部２０ｂは、操舵トルク参照値Ｔhcを操舵トルクメモリ値Ｔhmとして設定してプログラムを抜ける。

一方、上述のＳ１０３の判定で、操舵トルクＴｓの絶対値が増加していない（ハンドル操作が切り足されていない）と判定された場合は、Ｓ１０７に進み、操舵トルクの変化（＝｜Ｔｓ−Ｔhm｜）が目標付加ヒステリシスΔＴ以下か否か判定する。

この判定の結果、操舵トルクの変化（＝｜Ｔｓ−Ｔhm｜）が目標付加ヒステリシスΔＴ以下の場合は、Ｓ１０８に進み、操舵トルクメモリ値Ｔhmを操舵トルク参照値Ｔhcとして設定し、Ｓ１０５、Ｓ１０６へと進む。

逆に、操舵トルクの変化（＝｜Ｔｓ−Ｔhm｜）が目標付加ヒステリシスΔＴよりも大きな場合は、Ｓ１０９に進んで、操舵トルクＴｓに対して目標付加ヒステリシスΔＴによる補正を行って、操舵トルク参照値Ｔhcとして設定し、Ｓ１０５、Ｓ１０６へと進む。具体的には、操舵トルクＴｓの符号が正の場合は、Ｔhc＝Ｔｓ＋ΔＴと補正し、操舵トルクＴｓの符号が負の場合は、Ｔhc＝Ｔｓ−ΔＴと補正するものである。

以上の本実施の形態によるパワーステアリング制御を実行した際の、目標付加ヒステリシスΔＴにより変更される操舵トルクＴｓとアシストトルクＴａの関係を、図６を例に説明する。図６では、ステアリング４を中立位置から左（図中＋）方向へ転舵していき、その後、所定操舵トルクの位置で戻していった場合の例である。

まず、図６中のａ点の位置からｂ点の位置まで舵を切り足していく状態では、上述の図３のフローチャート上、Ｓ１０３からＳ１０４への流れとなり、そのまま、操舵トルクセンサ３３からの操舵トルクＴｓを基にアシストトルクＴａが設定される。

次に、図６中のｂ点の位置からｃ点の操舵状態では、Ｓ１０７からＳ１０８への流れとなり、操舵トルクの変化（＝｜Ｔｓ−Ｔhm｜）が目標付加ヒステリシスΔＴを越えるまでｂ点におけるアシストトルクＴａが維持される。

上述のｃ点の操舵状態となって操舵トルクの変化（＝｜Ｔｓ−Ｔhm｜）が目標付加ヒステリシスΔＴよりも小さくなると、Ｓ１０７からＳ１０９の流れとなり、操舵トルクセンサ３３による操舵トルクＴｓの値から目標付加ヒステリシスΔＴの値を加算した値でマップが参照されてアシストトルクＴａが維持される。

従って、横加速度Ｇｙが大きな値であって、車輪のグリップ状態が良好である高μ路のような場合には、ｂ−ｃ点の幅が図４の特性により広く設定され、逆に、横加速度Ｇｙが小さな値であって、車輪のグリップ状態が低下している低μ路のような場合には、ｂ−ｃ点の幅が図４の特性により狭く設定されるので、ドライバは本実施の形態により設定される仮想的なフリクションによりロードインフォメーションを的確に得ることができる。尚、上述の例は、右操舵の場合でも同様に実行されることになる。

また、本実施の形態によるパワーステアリング制御を実行した際の、目標付加ヒステリシスにより変更されるハンドル角と操舵トルクの関係を、図７を例に説明する。図７では、ステアリング４を中立位置から左（図中＋）方向へ転舵していき（図中の実線矢印）、その後、所定操舵トルクの位置（所定ハンドル角位置）で戻していった（図中の破線矢印）場合の例である。

まず、ステアリング４を図中のθHAの角度まで切り足していき戻す場合には、図中、Ａのように戻す場合の操舵トルクＴｓが、設定される目標付加ヒステリシスΔＴにより、その幅が変更されることになる。同様に、ステアリング４を図中のθHBの角度まで切り足していき戻す場合には、図中、Ｂのように戻す場合の操舵トルクＴｓが、設定される目標付加ヒステリシスΔＴにより、その幅が変更されることになる。この変更される幅は、横加速度Ｇｙが大きな値であって、車輪のグリップ状態が良好である高μ路のような場合には、図４の特性により広く設定され、逆に、横加速度Ｇｙが小さな値であって、車輪のグリップ状態が低下している低μ路のような場合には、図４の特性により狭く設定されるので、ドライバは本実施の形態により設定される仮想的なフリクションによりロードインフォメーションを的確に得ることができる。尚、上述の例は、右操舵の場合でも同様に実行されることになる。

このように本実施の形態によれば、操舵トルクＴｓが減少する際に、減少していく操舵トルクＴｓに対してアシストトルクＴａを一定に保持する操舵トルクの減少幅を目標付加ヒステリシスΔＴとして横加速度Ｇｙに応じて設定し、目標付加ヒステリシスΔＴに応じて操舵トルクＴｓを補正して操舵トルク参照値Ｔhcを設定し、該操舵トルク参照値Ｔhcと車速Ｖとに応じて予め設定しておいたアシストトルクの特性を参照してアシストトルクＴａを設定するようになっている。このため、直進付近での舵の戻りを良好に保ち、また、コーナリング時の保舵のし易さを確保して、更に、路面状態に応じたロードインフォメーションのドライバへの伝達を適切に行うことが可能となる。

１ 電動パワーステアリング装置
４ ステアリングホイール
１１ アシスト伝達機構
１２ 電動モータ
２０ 操舵制御部
２０ａ 目標付加ヒステリシス設定部（目標付加ヒステリシス設定手段）
２０ｂ 操舵トルク参照値設定部（アシストトルク設定手段）
２０ｃ アシストトルク設定部（アシストトルク設定手段、ステアリング制御手段）
２１ モータ駆動部
３１ 車速センサ
３２ 横加速度センサ（路面状態検出手段、横加速度検出手段）
３３ 操舵トルクセンサ

Claims (3)

1. 操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
   車輪のグリップ状態に影響を与える路面状態を検出する路面状態検出手段と、
   操舵トルクが減少する際に、減少していく操舵トルクに対してアシストトルクを一定に保持する操舵トルクの減少幅を目標付加ヒステリシスとして上記路面状態に応じて設定する目標付加ヒステリシス設定手段と、
   上記目標付加ヒステリシスに応じて上記操舵トルクを補正して、少なくとも該補正した操舵トルクに応じて操舵トルクのアシストトルクを設定するアシストトルク設定手段と、
   上記アシストトルクで操舵トルクをアシストするアクチュエータを駆動制御するステアリング制御手段と、
   を備えたことを特徴とする車両のパワーステアリング制御装置。
2. 上記路面状態は車体の横加速度で推定し、上記路面状態検出手段は横加速度検出手段であることを特徴とする請求項１記載の車両のパワーステアリング制御装置。
3. 上記目標付加ヒステリシス設定手段は、グリップ状態が高い路面状態であるほど上記目標付加ヒステリシスを大きな値に設定することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の車両のパワーステアリング制御装置。

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