JP2017065322A - 車両用操舵装置 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1に係る車両用操舵装置によれば、カント路走行時や横風走行時などにおいて車両の片流れ現象を抑制するための片流れ対応制御を実行することにより、車両の片流れ現象が生じる状況下であっても、運転者に与える操舵感の快適性を確保することができる。
前記制御装置は、前記電動機に供給され前記車両の片流れ現象を抑制するための片流れ対応電流値を演算する片流れ対応制御部を更に備える。前記片流れ対応制御部は、前記操舵トルクの積算値であるトルク積算値を算出する積算部と、当該トルク積算値に応じて、前記車両の片流れ現象を抑制するための前記操舵系の中点舵角に相当する片流れ対応舵角値の変位量を算出する片流れ対応舵角値算出部と、前記片流れ対応舵角値の変位量に対応する前記片流れ対応電流値が関係付けられた関係情報を記憶する関係情報記憶部と、を有する。
前記片流れ対応制御部は、前記関係情報を参照して、前記片流れ対応舵角値の変位量に対応する前記片流れ対応電流値を演算し、前記巡航制御中、かつ、前記車速が所定の閾値未満の場合に、前記片流れ対応舵角値の変位量を、前記車速が前記所定の閾値以上の際のそれと比べて低減させる制御を行うことを最も主要な特徴とする。
また、片流れ対応制御部は、巡航制御中、かつ、車速が所定の閾値(例えば、時速40キロなど;第3の閾値Vth3 が相当する)未満の場合に、片流れ対応舵角値の変位量を、車速が所定の閾値以上の際のそれと比べて低減させる。その結果、(片流れ対応舵角値のブレが生じがちな)巡航制御中かつ車速が所定の閾値未満の場合において、片流れ対応舵角値のブレを抑制することができる。
なお、後記する実施形態では、片流れ対応制御部は、トルク積算値が所定の閾値を超える場合に片流れ対応制御を行わせる例をあげて説明する。
(全体構成)
図1に示すように、車両Cは、不図示の内燃機関を備え、車輪Wを4つ備える四輪自動車である。車輪WFは、転舵輪を示す。車両Cに搭載された車両用操舵装置Sは、電動パワーステアリング(Electric Power Steering:EPS)を制御するためのECU(Electronic Control Unit)であるEPS_ECU1や、転舵用の電動機3をはじめとした、電動パワーステアリング装置の構成を備えている。この電動パワーステアリング装置は、車輪Wを転舵する際に要する運転者の操舵力を、電動機3を駆動させることで軽減するようにアシストする周知の装置である。また、車両Cは、燃料噴射(Fuel Injection:FI)を制御するためのECUであるFI_ECU2を備える。
EPS_ECU1には、舵角センサ41、操舵トルクセンサ42、ヨーレートセンサ43、及び、車輪速センサ44を含む各種センサ4、並びに、巡航制御(クルーズコントロール:CC)スイッチ(以下、“巡航制御スイッチ”を“CCスイッチ”と省略する。)SWが接続されている。
車輪速センサ44は、車輪Wの回転速度を車輪速パルス信号として検出する。図1では、車輪速センサ44を1つの車輪Wにのみ記載しているが、実際には4つの車輪Wのそれぞれに備えられている。
車両Cの車速Vは、例えば、4つの車輪Wのそれぞれに備えられている車輪速センサ44の検出値の平均をとるか、又は、従動輪となる2つの車輪Wに備えられている車輪速センサ44の検出値の平均をとることで算出すればよい。車輪速センサ44は、本発明の“車速検出部”に相当する。
CCスイッチSWは、運転者によるブレーキペダルの踏み込み操作などの所定の条件を充足すると解除(オフ)される。
図2に示すように、EPS_ECU1は、EPS用の電動機3の駆動制御を行う機能を有する。EPS_ECU1は、EPS制御部11、本発明の“片流れ対応制御部”に相当する保舵支援制御部12、ゼロ電流値出力部13、切替器14、リミッタ15、加算器16、及び、電動機駆動部17を備えて構成される。
ゼロ電流値出力部13は、加算器16に供給するゼロ電流値を、後段の切替器14に出力する機能を有する。
このように構成すれば、過大な片流れ対応電流値に基づく、適正な移動量を超えた中点の移動(片流れ対応舵角値の修正)を伴う片流れ対応制御を抑制して、保舵力の制御を適切に行うことができる。
(FI_ECU)
なお、巡航制御部21によるクルーズコントロールとして、加減速に加えて制動制御をも自動化することで前方車両との車間距離を所定値(一定の値でもよいし、車速Vに応じて可変となる値でもよい。)に保つための制御を行うアダプティブ・クルーズ・コントロール(ACC)を適用してもよい。
一方、CCスイッチSWがオフ状態であれば、大きな操舵もなく、片流れ対応制御が運転者の快適性の支障になる場面を生じる蓋然性が低いとみなして、切替器14をゼロ電流出力部13の側に切り替えて、片流れ対応制御を無効とする。
次に、保舵支援制御部12の内部構成について、図3A、図3Bを参照して説明する。図3Aは、図2に示す保舵支援制御部の内部構成を表すブロック図である。図3Bは、車速Vに応じて可変となる車速レシオ特性の一例を表す説明図である。
図3Aに示すように、保舵支援制御部12は、中点移動制御部120、減算部121、保舵支援電流値設定部122、ローパスフィルタ(LPF)123、第1レシオ出力部124、乗算部131、ダンパ電流値設定部126、第2レシオ出力部127、乗算部128、加算部133などを備える。
また、前記とは逆に、ローパスフィルタ123のカットオフ周波数を、比較的高く設定すると、今度は、舵角信号に含まれる高周波雑音の除去が不十分となって、平坦路の直進走行時であっても、本来不要な場面で片流れ対応制御が行われるなど、片流れ対応制御の信頼性が損なわれてしまう。
このように構成すれば、片流れ対応制御の信頼性及び応答性を両立させることができる。また、ローパスフィルタ123のカットオフ周波数を設定する際の自由度を確保する効果を期待することもできる。
(中点移動制御部)
次に、中点移動制御部120の内部構成について、図4A、図4Bを参照して説明する。図4Aは、中点移動制御部120の内部構成を表すブロック図である。図4Bは、車速Vの高低に応じて反転する中点移動の許可又は禁止状態を表す図である。
なお、前記関係情報(トルク積算値−片流れ対応舵角値)を設定するに際しては、適正な片流れ対応制御が実行されるように、実車による実験やシミュレーションを通して適切な特性を適宜設定すればよい。
なお、中点舵角移動量設定部1206は、片流れ対応舵角値が初期値にリセットされる前記のタイミングを除いて、片流れ対応舵角値算出部91で算出された片流れ対応舵角値(所定の移動量だけ移動した後の値)を、逐次更新記憶する。
次に、本発明の実施形態に係る車両用操舵装置Sの動作について、図面を参照しつつ具体的に説明する。
図5A〜図5Cは、運転者が、車両Cを運転して道路を走行している場面での、車体の傾斜、操舵トルクの推移、及び、片流れ現象に対抗する運転者の操作の関係を表す図である。図5Aは、片流れ対応制御なしで平坦な直線路を走行している場面を表す。図5Bは、片流れ対応制御なし(片流れ対応制御のオン前)でカント路を走行している場面を表す。図5Cは、片流れ対応制御あり(片流れ対応制御のオン後)でカント路を走行している場面を表す。
図6Aは、カント路において車両Cに加わる外力と片流れ現象に対抗する運転者の操作の関係を表す図である。図6Bは、車線毎に傾斜が異なるカント路において車両Cに加わる外力と片流れ現象に対抗する運転者による操作の関係を表す図である。
図5Aに示す平坦な直線路を走行中に、車両Cの車体は、ロール方向に対してほぼ水平な姿勢をとる。この際の操向ハンドルHの舵角は、基本的に、ほぼ中央に位置する。操舵トルクの推移特性は、中点(操舵系の中立位置)を中心にして左右に微小振動を繰り返す特性を示す。
図5Bに示すように、幅方向に沿って傾斜した道路であるカント路では、車両Cに対し重力による片流れ現象が生じる。図5Bに示すような左下がりに傾斜したカント路では、車両Cに左側に向かう片流れ現象が生じる。この片流れ現象に対抗するために、運転者は、操向ハンドルHを右方向に傾けた舵角状態を維持する保舵操作を行うことになる。
図5Cに示すように、図5Bと同じカント路でも、EPS_ECU1の片流れ対応制御がオン状態の場合は、図3Aに示す保舵支援制御部12の中点移動制御部120が、中点を移動させる片流れ対応制御を行う。図2に示すEPS_ECU1において、加算器16は、図3Aに示す保舵支援制御部12が出力する片流れ対応電流値を、EPS制御部11が出力する目標電流値に加算する。その後、図2に示す電動機駆動部17は、電動機3へ供給する実電流を生成する。
次に、本実施形態に係る車両用操舵装置Sの動作について、図7Aを参照して説明する。図7Aは、本実施形態での巡航制御と片流れ対応制御との連係を概略的に示すフローチャートである。
次に、実施形態に係る車両用操舵装置Sの動作について、時系列を追って説明する。
図7B(a)は、CCスイッチ位置の時間推移を表すタイムチャートである。図7B(b)は、操向ハンドルHに係る実舵角の時間推移を表すタイムチャートである。図7B(c)は、時刻t2の時点での舵角θを初期値とした片流れ対応舵角の時間推移を表すタイムチャートである。図7B(d)は、時刻t2の時点での舵角ゼロを初期値とした片流れ対応舵角の時間推移を模式的に示す片流れ対応制御のタイムチャートである。
第1の観点(1)に係る車両用操舵装置Sは、操舵トルクに基づいて電動機3に係る駆動電流を制御することにより、操舵系にアシストトルクを付与する制御を行うEPS_ECU(制御装置)1を備える。
EPS_ECU1は、電動機3に供給され車両Cの片流れ現象を抑制するための片流れ対応電流値を演算する保舵支援制御部(片流れ対応制御部)12を備える。
保舵支援制御部(片流れ対応制御部)12は、操舵トルクの積算値であるトルク積算値を算出する積算部1205と、トルク積算値に応じて、車両の片流れ現象を抑制するための操舵系の中点舵角に相当する片流れ対応舵角値の変位量を算出する片流れ対応舵角値算出部91と、片流れ対応舵角値の変位量に対応する片流れ対応電流値が関係付けられた関係情報(舵角−電流特性)を記憶する保舵支援電流設定部(関係情報記憶部)122と、を有する。
保舵支援制御部(片流れ対応制御部)12は、前記関係情報(舵角−電流特性)を参照して、片流れ対応舵角値の変位量に対応する片流れ対応電流値を演算する。
以上説明した複数の実施形態は、本発明の具現化の例を示したものである。従って、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならない。本発明はその要旨又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形態で実施することができるからである。
ただし、中点舵角移動量設定部1206は、トルク積算値の大きさに応じて、又は、トルク加算値に係る移動平均値の大きさに応じて、それぞれの値が大きくなるほど、片流れ対応舵角値の移動量(変位量)を増大させる構成を採用してもよい。
この場合において、車両挙動に乱れが生じた場合(ヨーレートや舵角が急変した場合など)には、トルク積算値をゼロクリアしたり、トルク加算値に係る移動平均値をゼロクリアしたりすることで、片流れ対応舵角値の移動量(変位量)の設定誤差を除くように構成すればよい。
11 EPS制御部
12 保舵支援制御部(片流れ対応制御部)
122 保舵支援電流設定部(関係情報記憶部)
1205 積算部
1206 中点舵角移動量設定部(片流れ対応制御部)
21 巡航制御部
3 電動機
4 車輪速センサ(車速検出部)
41 舵角センサ(舵角検出部)
42 操舵トルクセンサ(操舵トルク検出部)
91 片流れ対応舵角値算出部
C 車両
S 車両用操舵装置
H 操向ハンドル
Claims (4)
- 車両の操舵系の操舵をアシストするためのアシストトルクを付与する電動機と、
前記操舵系の操舵に要する操舵トルクを検出する操舵トルク検出部と、
前記操舵系に係る舵角を検出する舵角検出部と、
車速を検出する車速検出部と、
前方車両との車間距離を所定値に保つための巡航制御を行う巡航制御部と、
前記操舵トルクに基づいて前記電動機に係る駆動電流を制御することにより、前記操舵系に前記アシストトルクを付与する制御を行う制御装置と、を備える車両用操舵装置において、
前記制御装置は、前記電動機に供給され前記車両の片流れ現象を抑制するための片流れ対応電流値を演算する片流れ対応制御部を更に備え、
前記片流れ対応制御部は、前記操舵トルクの積算値であるトルク積算値を算出する積算部と、当該トルク積算値に応じて、前記車両の片流れ現象を抑制するための前記操舵系の中点舵角に相当する片流れ対応舵角値の変位量を算出する片流れ対応舵角値算出部と、前記片流れ対応舵角値の変位量に対応する前記片流れ対応電流値が関係付けられた関係情報を記憶する関係情報記憶部と、を有し、
前記片流れ対応制御部は、
前記関係情報を参照して、前記片流れ対応舵角値の変位量に対応する前記片流れ対応電流値を演算し、
前記巡航制御中、かつ、前記車速が所定の閾値未満の場合に、前記片流れ対応舵角値の変位量を、前記車速が前記所定の閾値以上の際のそれと比べて低減させる制御を行う
ことを特徴とする車両用操舵装置。 - 請求項1に記載の車両用操舵装置において、
前記巡航制御部は、前方車両との車間距離を所定値に保つための巡航制御を行うものである
ことを特徴とする車両用操舵装置。 - 請求項1又は2に記載の車両用操舵装置において、
前記片流れ対応制御部は、前記車速が前記所定の閾値未満となった場合に、前記片流れ対応舵角値を、前記車速が前記所定の閾値未満となる直前の値に保持する
ことを特徴とする車両用操舵装置。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載の車両用操舵装置において、
前記片流れ対応制御部は、前記巡航制御中、かつ、前記車速が所定の閾値未満の場合に、前記片流れ対応制御に係る制御量を、前記車速が前記所定の閾値以上の場合の前記片流れ対応制御に係る制御量と比べて減少させる制御を行う
ことを特徴とする車両用操舵装置。
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