JP2017100647A - 車両用電子制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で、車両の進行方向に対して平行な方向の波状路であっても判定可能な車両用電子制御装置を提供することである。【解決手段】車両の進行方向を変更可能な操舵装置から操舵情報を取得する操舵情報取得装置を備え、前記操舵情報取得装置は電動パワーステアリング制御装置を有し、前記操舵情報は、前記電動パワーステアリング制御装置で取得した、ステアリングラックのピニオン軸トルクと、ステアリング操舵角と、を含む情報であり、波状路判定装置は、前記ピニオン軸トルクの変化量を求めるピニオン軸トルク変化量算出部と、前記ステアリング操舵角の変化量を求める操舵角変化量算出部と、前記ピニオン軸トルク変化量算出部で求めたピニオン軸トルクの変化量と前記操舵角変化量算出部で求めた操舵角の変化量とに基づいて、波状路走行中であるか否かを判定する、ことを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、車両用電子制御装置に関する。

路面に凹凸が繰り返し出現する波状路を車両で走行する場合、路面の凹凸によりハンドルをとられ、運転者は操舵の修正に追われ絶えず緊張して疲労が蓄積するという問題がある。この問題に対し、例えば車両用電子制御装置において波状路を走行中であることが分かれば、それに応じた処理をすることで、運転者の負担を軽減することが考えられる。

例えば、特開２００８−０７２８６８号公報では、モータを駆動源とする車両において波状路走行時のように車体が振動して共振が発生した場合の対策を開示しており、走行用モータの回転角を検出し、モータ回転角に基づいてモータの回転速度変化量を検出するとともに、回転速度変化量に基づいて車体共振発生の有無を判定し、車体共振が発生していると判定されるとモータトルク指令値を低減するようにしている。

特開２００８−０７２８６８号公報

しかしながら、特開２００８−０７２８６８号公報に記載の発明では、主に車両の進行方向に対して垂直な方向の路面の凹凸によって生じるトランスアクスルの共振に基づいて波状路を判定している。そのため、わだち路のように主に車両の進行方向に沿って凹部と凸部が延びる波状路（この場合、車両進行方向と凹凸の延在方向は略平行となる）のようにトランスアクスルの共振が発生し難い路面は、波状路と判定され難いという課題があった。

別な方法として、車両の進行方向に対して平行な方向の波状路を検知するために例えばレーダーを用いるシステムが考えられるが、この場合、新たにレーダーを搭載するなど高価になってしまうという問題があった。

本発明の目的は、簡易な構成で、車両の進行方向に沿って凹部及び凸部が延びる路面を波状路と判定可能な車両用電子制御装置を提供することにある。

本発明は上記の目的を達成するために、車両用電子制御装置において、車両の進行方向を変更可能な操舵装置から操舵情報を取得する操舵情報取得装置と、前記操舵情報取得装置で取得した操舵情報に基づいて波状路走行中であるか否かを判定する波状路判定装置と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、簡易な構成で、車両の進行方向に対して平行な方向の波状路であっても判定可能な車両用電子制御装置を提供することができる。

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の実施形態に係る車両用電子制御装置のブロック図。 本発明の実施例１に係る車両用電子制御装置の構成を示す概略構成図。 マイコン１１における波状路判定処理について説明する概略タイミングチャート。 マイコン１１における波状路判定処理の一例を示すフローチャート。 マイコン１１における波状路判定処理の一例を示すフローチャート。 マイコン１１における波状路判定処理の一例を示すフローチャート。 マイコン１１における波状路判定処理の一例を示すフローチャート。 マイコン１１における波状路判定処理の一例を示すフローチャート。

以下、図面を用いて、本発明の実施形態に係る車両用電子制御装置について詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る車両用電子制御装置のブロック図である。

本実施形態の車両用電子制御装置１００は、車両の進行方向を変更可能な操舵装置５００から操舵情報を取得する操舵情報取得装置２００と、操舵情報取得装置２００で取得した操舵情報に基づいて波状路走行中であるか否かを判定する波状路判定装置３００と、を備えている。

波状路を走行すると、その路面の凹凸により路面反力を受けタイヤの向きが変動し、運転者はこれを修正しようとハンドル（ステアリングホイール）を操作する。すなわち、波状路走行中には、路面反力やハンドル操作といった操舵に係る情報が、波状路以外を走行中であるときと異なる態様になる。そこで、本実施形態では、この操舵情報に基づいて波状路走行中であるか否かを判定する。

波状路判定装置３００で、波状路走行中であると判定した場合には、走行制御装置４００が走行装置を制御して走行状態を変更する。例えば、波状路走行中であると判定した場合には、走行装置６００としての自動変速機（不図示）を制御して駆動トルクを低下させる。また例えば、電動パワーステアリング装置を用いた構成において、操舵補助力を増大させ、運転者の負担を軽減するよう構成する場合がある。

なお、本発明が適用される車両は、電気駆動される車両であってもよいし、エンジン駆動される車両であってもよい。

以下、本発明の一実施例について図面を用いて説明する。

図２は、本発明の実施例１に係る車両用電子制御装置の構成を示す概略構成図である。本実施例では、電動パワーステアリング装置を有し、電動パワーステアリング装置からの操舵情報に基づいて波状路の判定を行う。

また本実施例では、操舵装置５００として、運転者が操作するステアリング１と、ステアリング１の操作方向、操作量に応じてラックアンドピニオン機構によって動作しタイヤの向きを変えるステアリングラック６と、を有し、このステアリングラック６の動作に対してモータ４の回転力で操舵補助力（アシスト力）を付与する、いわゆる電動パワーステアリング装置を有する。この電動パワーステアリング装置は、モータ４の駆動力を、減速ギア３を介してピニオンを有するステアリングシャフト２に伝達し、ステアリングラック６に操舵補助力を付与する。

また、電動パワーステアリング装置は、電動パワーステアリング制御装置（ＥＰＳ）７を有する。ＥＰＳ７は、制御処理を実行するマイコン８と、他の制御装置（例えば、ＡＴＣＵ９）との間でＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）通信を行うＣＡＮトランシーバ９と、を有して構成される。

操舵情報取得装置２００としてのマイコン８は、路面反力を検出するためのトルクセンサ５の出力であるステアリングラック６のピニオン軸トルクと、ステアリング１の操作方向及び操作量を示すステアリング操舵角と、モータ４が駆動している状態を測定したモータ駆動電流と、不図示の車速センサからの速度情報と、を取得し、これらの操舵情報に基づいて状況に適した操舵補助力をステアリングラック６に与えるようにモータ４を駆動するモータ駆動指示電流を出力する。例えば、マイコン８は、操舵補助力のトルクを正確に発生させるため、モータ駆動電流のフィードバック制御を行っている。マイコン８による電動パワーステアリング装置の処理は、既知の処理を用いればよいので、詳しい説明は省略する。

マイコン８は、少なくともピニオン軸トルク、ステアリング操舵角、モータ駆動電流といった操舵情報を、ＣＡＮトランシーバ９を介して他の制御装置に対して送信する。本実施例では、自動変速機制御装置（ＡＴＣＵ）１０が、ＣＡＮトランシーバ１２を介してそれらの操舵情報を受信する。

ＡＴＣＵ１０は、制御処理を実行するマイコン１１と、他の制御装置（例えば、ＥＰＳ７）との間でＣＡＮ通信を行うＣＡＮトランシーバ１２と、を有して構成される。

マイコン１１は波状路判定装置３００として機能する。例えば、マイコン１１は、ＥＰＳ７から受信したピニオン軸トルク、ステアリング操舵角、モータ駆動電流といった操舵情報を用いて、ピニオン軸トルクが発生した際、ステアリング操作がされていない、すなわちモータ駆動電流が発生していない、且つ、その後、ピニオン軸トルクが発生した方向と逆の方向へのステアリング１の操作がステアリング操舵角によって検知されてピニオン軸トルクがゼロ点に向かって遷移する状態が、所定回数（この回数は雪道、泥道など走行環境に応じて、波状路であると早目に判断したいときは例えば２回などと定めればよい。）以上連続で検知された場合、波状路を走行中である（特に、わだち路走行状態である）と判定する。マイコン１１における波状路判定処理（波状路判定装置３００を構成する）の詳細の一例は、図４〜図８を参照して後述する。

マイコン１１が波状路走行状態であると判定した場合には、走行制御装置４００としてのＡＴＣＵ１０は、走行装置６００としての自動変速機（不図示）を制御して駆動トルクを低下させる。このときの適正なトルクダウン量は、例えば、マイコン１１において、ピニオン軸トルク、ステアリング操舵角に加え、エンジン出力トルクや、不図示の車速センサからの速度情報も算出パラメータに加えて算出するのが望ましい。

図３は、マイコン１１における波状路判定処理について説明する概略タイミングチャートである。

車両が波状路の底部（路面の凹凸の低い箇所）を走行している状態から、波状路の上部（路面の凹凸の高い箇所）との段差に至ると、走行時の慣性力に起因して車両が底部から上部に駆け上がる現象が発生する。このとき、タイヤには外力（トルク）が伝わっているため、ピニオン軸トルクが立ち上がる。しかしながら、このとき運転者はステアリング操作していないためアシスト用モータであるモータ４のモータ駆動電流は発生していない。

一方で、上記のような状態から、運転者によってピニオン軸トルクに反発する方向にステアリング操作がなされた場合（波状路の底部に戻ろうとする操作がされた場合）は、モータ４のモータ駆動電流が上昇すると共にピニオン軸トルクも瞬時的に増加するが、波状路の上部から底部に移動するに従い、両者ともに減少傾向となる。

主に車両の進行方向に沿って凹部及び凸部が延びるわだち路のような波状路では、運転者が波状路の底部（凹部）を継続走行しようとして本能的に上記の操作を繰り返し行う可能性が高いため、マイコン１１は、ＥＰＳ７から、トルクセンサ５によるピニオン軸トルクとモータ４のモータ駆動電流を受信することで、波状路の判定が可能となる。また、モータ４のモータ駆動電流とステアリング操舵角とは相関があるため、マイコン１１は、ＥＰＳ７から、トルクセンサ５によるピニオン軸トルクとステアリング操舵角を受信することでも、波状路の判定が可能となる。

マイコン１１は、所定のタイミングでＥＰＳ７から得たモータ駆動電流と、その後の別の所定のタイミングでＥＰＳ７から得たモータ駆動電流とを比較し、その変化量を求めるモータ駆動電流変化量算出部（モータ駆動電流変化量算出処理）を有し、また、所定のタイミングでＥＰＳ７から得たピニオン軸トルクと、その後の別の所定のタイミングでＥＰＳ７から得たピニオン軸トルクとを比較し、その変化量を求めるピニオン軸トルク変化量算出部（ピニオン軸トルク変化量算出処理）を有し、モータ駆動電流変化量算出部で求めたモータ駆動電流の変化量とピニオン軸トルク変化量算出部で求めたピニオン軸トルクの変化量とに基づいて、波状路走行中であるか否かを判定してもよい。

なお、ＥＰＳ７から得たモータ駆動電流は、図２に示したようにモータ４からマイコン８が取得する電流であるが、これの代わりに、マイコン８がモータ４に対して出力するモータ駆動指示電流を用いて、波状路走行中であるか否かを判定してもよい。この場合、マイコン１１は、所定のタイミングでＥＰＳ７から得たモータ駆動指示電流と、その後の別の所定のタイミングでＥＰＳ７から得たモータ駆動指示電流とを比較し、その変化量を求めるモータ駆動指示電流変化量算出部（モータ駆動指示電流変化量算出処理）を有し、また、所定のタイミングでＥＰＳ７から得たピニオン軸トルクと、その後の別の所定のタイミングでＥＰＳ７から得たピニオン軸トルクとを比較し、その変化量を求めるピニオン軸トルク変化量算出部（ピニオン軸トルク変化量算出処理）を有し、モータ駆動指示電流変化量算出部で求めたモータ駆動指示電流の変化量とピニオン軸トルク変化量算出部で求めたピニオン軸トルクの変化量とに基づいて、波状路走行中であるか否かを判定してもよい。

また、マイコン１１は、所定のタイミングでＥＰＳ７から得たステアリング操舵角と、その後の別の所定のタイミングでＥＰＳ７から得たステアリング操舵角とを比較し、その変化量を求めるステアリング操舵角変化量算出部（ステアリング操舵角変化量算出処理）を有し、また、所定のタイミングでＥＰＳ７から得たピニオン軸トルクと、その後の別の所定のタイミングでＥＰＳ７から得たピニオン軸トルクとを比較し、その変化量を求めるピニオン軸トルク変化量算出部（ピニオン軸トルク変化量算出処理）を有し、操舵角変化量算出部で求めた操舵角の変化量とピニオン軸トルク変化量算出部で求めたピニオン軸トルクの変化量とに基づいて、波状路走行中であるか否かを判定してもよい。

図４〜図８は、マイコン１１における波状路判定処理の一例を示すフローチャートである。

この図４〜図８では、モータ駆動電流変化量算出部で求めたモータ駆動電流の変化量とピニオン軸トルク変化量算出部で求めたピニオン軸トルクの変化量とに基づいて、波状路走行中であるか否かを判定する例であって、車両用自動変速機の制御装置（ＡＴＣＵ１０）で、波状路検知からトルクダウン制御を実施するまでのフローチャートを示す。本実施例では、電動パワーステアリング制御装置（ＥＰＳ７）と車両用自動変速機の制御装置（ＡＴＣＵ１０）間の情報伝達手段はＣＡＮ通信を用いており、定時的に情報の送受信を行っているものとする。

図４のステップＳ１１０においては、電動パワーステアリング制御装置（ＥＰＳ７）からピニオン軸トルク、およびアシスト用モータであるモータ４の駆動電流の情報を受信し、変化量を算出する。ここで、変化量の算出方法は、前タスクで受信した情報との差分を算出し、ある一定期間の積算によって求めることが望ましいが、マイコンの処理負荷や車両に求められる安全要求の観点から、上記方法の限りではない。

図４のステップＳ１１１から図８のステップＳ１２０は波状路検知ロジックである。まずステップＳ１１１でピニオン軸トルクの反転判断（トルクの発生方向が反転したか否か）を行う。これは、わだち路において底部から上部へ、または上部から底部への車両の挙動変化をピニオン軸トルクの発生方向で検知するためのものである。

ピニオン軸トルクの発生方向が変化していない場合（反転無しの場合）、ステップＳ１１２へ移行する。ステップＳ１１２では、波状路検知カウンタのクリアを実行する。波状路検知カウンタは、ピニオン軸トルクの発生方向（ここでは順方向、逆方向と表す）毎に実行している波状路検知ロジックがどれだけ実行されたかを示すカウンタであり、これはピニオン軸トルクの発生方向が切り替わる毎にクリアしている。ここでは、順方方向をカウンタＡ、逆方向をカウンタＢと表現することにする。

次にステップＳ１１３では、ピニオン軸トルクの変化量が、あるしきい値以上であるか否かの判断を行う。わだち路におけるピニオン軸トルクの変化は、運転者が咄嗟にステアリング操作をしてしまうほど急峻であるため、ある一定の変化量以上を波状路検知の判断材料とすることで、誤検知を防止することができる。

ステップＳ１１３でピニオン軸トルクの変化量がしきい値以上である場合、図７のステップＳ１１４に進み、それが運転者によるステアリング操作で発生しているのか、または、車両の慣性力によりわだち路を底部から上部は駆け上がっているのか否かを判断する。ここで、電動パワーステアリング制御装置（ＥＰＳ７）からアシスト用モータであるモータ４に駆動指示がされていない場合は、わだち路において、底部から上部は駆け上がる際の運転手が反応できない不感帯であると判断し、波状路検知カウンタＡを加算する（ステップＳ１１５）。

また電動パワーステアリング制御装置（ＥＰＳ７）からアシスト用モータであるモータ４に駆動指示がされている（ステップＳ１１４）、且つモータ４への駆動指示がピニオン軸トルクの発生方向と逆方向、すなわちドライバーが車両を元の位置に戻そうとステアリング操作を行っている場合（ステップＳ１１６）は、波状路において運転手がフィードバック操作をしていると判定し、波状路検知カウンタＡを加算する（ステップＳ１１７）。

一方で、電動パワーステアリング制御装置（ＥＰＳ７）からアシスト用モータであるモータ４に駆動指示がされており（ステップＳ１１４）、その駆動指示がピニオン軸トルクの発生方向と同一である場合（ステップＳ１１６）は、例えば、運転手が意図してわだち路から抜けようと方向転換をしていると判断し、波状路検知カウンタＡをクリアする（ステップＳ１１８）。

続いて、図８のステップＳ１１９に進み、波状路検知カウンタＡの値を参照し、あるしきい値以上である、すなわちピニオン軸トルクが一方向にのみ長期間発生している場合（一定時間経過した場合）には、わだち路ではなく、例えば山のような斜面を斜めに横切っているような状態であるため、ステップＳ１２０に進み、波状路検知カウンタＡをクリアする。

以上、ステップＳ１１１からステップＳ１２０で波状路検知ロジックの核となる部分を説明したが、ステップＳ１１１のピニオン軸トルクの反転判断により、逆方向のピニオン軸トルクが発生した場合（反転有りの場合）には、図５および図６に示すステップＳ１２１からステップＳ１２９において、先に説明したステップＳ１１２からステップＳ１２０と同様の処理を行い、波状路検知カウンタの加算、クリア処理を行う。

上記、波状路検知ロジックによる波状路検知により波状路検知カウンタが加算され、あるしきい値以上になった場合には（ステップＳ１３０）、波状路走行中と判定しトルクダウン制御を実行する（ステップＳ１３１）。一方、波状路検知カウンタがあるしきい値以下の場合には（ステップＳ１３０）、通常制御を実行する（ステップＳ１３２）。

＜付記＞
なお、以上説明した本発明は、
１．
車両の進行方向を変更可能な操舵装置から操舵情報を取得する操舵情報取得装置と、
前記操舵情報取得装置で取得した操舵情報に基づいて波状路走行中であるか否かを判定する波状路判定装置と、
を備えたことを特徴とする車両用電子制御装置。
ことを特徴とする回転電機、としたので、
・簡易な構成で、車両の進行方向に対して平行な方向の波状路であっても判定可能な車両用電子制御装置を提供することができる。

また本発明は、
２．
１．に記載の車両用電子制御装置において、
前記操舵情報取得装置は電動パワーステアリング制御装置を有し、
前記操舵情報は、前記電動パワーステアリング制御装置で取得した、ステアリングラックのピニオン軸トルクと、アシスト用モータに流れるモータ駆動電流と、を含む情報であり、
前記波状路判定装置は、
前記ピニオン軸トルクの変化量を求めるピニオン軸トルク変化量算出部と、
前記モータ駆動電流の変化量を求めるモータ駆動電流変化量算出部と、
前記ピニオン軸トルク変化量算出部で求めたピニオン軸トルクの変化量と前記モータ駆動電流変化量算出部で求めたモータ駆動電流の変化量とに基づいて、波状路走行中であるか否かを判定する、
ことを特徴とする車両用電子制御装置、としたので、
・電動パワーステアリング制御装置を備えた構成において、電動パワーステアリング制御装置で従来から取得していたステアリングラックのピニオン軸トルクと、モータ駆動電流とに基づいて波状路走行中であるか否かを判定することができ、簡易な構成で波状路の判定が可能である。

また本発明は、
３．
１．に記載の車両用電子制御装置において、
前記操舵情報取得装置は電動パワーステアリング制御装置を有し、
前記操舵情報は、前記電動パワーステアリング制御装置で取得した、ステアリングラックのピニオン軸トルクと、ステアリング操舵角と、を含む情報であり、
前記波状路判定装置は、
前記ピニオン軸トルクの変化量を求めるピニオン軸トルク変化量算出部と、
前記ステアリング操舵角の変化量を求める操舵角変化量算出部と、
前記ピニオン軸トルク変化量算出部で求めたピニオン軸トルクの変化量と前記操舵角変化量算出部で求めた操舵角の変化量とに基づいて、波状路走行中であるか否かを判定する、
ことを特徴とする車両用電子制御装置、としたので、
・電動パワーステアリング制御装置を備えた構成において、電動パワーステアリング制御装置で従来から取得していたステアリングラックのピニオン軸トルクと、ステアリング操舵角とに基づいて波状路走行中であるか否かを判定することができ、簡易な構成で波状路の判定が可能である。

また本発明は、
４．
１．に記載の車両用電子制御装置において、
前記波状路判定装置が、波状路走行中であると判定した場合に、走行装置の駆動輪を駆動する駆動力を低下させる走行制御装置と、をさらに備えた、
ことを特徴とする車両用電子制御装置、としたので、
・波状路走行中であると判定した場合の安全性を高め、運転者の負担を軽減することができる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１００…車両用電子制御装置、２００…操舵情報取得装置、３００…波状路判定装置、４００…走行制御装置、５００…操舵装置、６００…走行装置。

Claims (4)

1. 車両の進行方向を変更可能な操舵装置から操舵情報を取得する操舵情報取得装置と、
   前記操舵情報取得装置で取得した操舵情報に基づいて波状路走行中であるか否かを判定する波状路判定装置と、
   を備えたことを特徴とする車両用電子制御装置。
2. 請求項１に記載の車両用電子制御装置において、
   前記操舵情報取得装置は電動パワーステアリング制御装置を有し、
   前記操舵情報は、前記電動パワーステアリング制御装置で取得した、ステアリングラックのピニオン軸トルクと、アシスト用モータに流れるモータ駆動電流と、を含む情報であり、
   前記波状路判定装置は、
   前記ピニオン軸トルクの変化量を求めるピニオン軸トルク変化量算出部と、
   前記モータ駆動電流の変化量を求めるモータ駆動電流変化量算出部と、
   前記ピニオン軸トルク変化量算出部で求めたピニオン軸トルクの変化量と前記モータ駆動電流変化量算出部で求めたモータ駆動電流の変化量とに基づいて、波状路走行中であるか否かを判定する、
   ことを特徴とする車両用電子制御装置。
3. 請求項１に記載の車両用電子制御装置において、
   前記操舵情報取得装置は電動パワーステアリング制御装置を有し、
   前記操舵情報は、前記電動パワーステアリング制御装置で取得した、ステアリングラックのピニオン軸トルクと、ステアリング操舵角と、を含む情報であり、
   前記波状路判定装置は、
   前記ピニオン軸トルクの変化量を求めるピニオン軸トルク変化量算出部と、
   前記ステアリング操舵角の変化量を求める操舵角変化量算出部と、
   前記ピニオン軸トルク変化量算出部で求めたピニオン軸トルクの変化量と前記操舵角変化量算出部で求めた操舵角の変化量とに基づいて、波状路走行中であるか否かを判定する、
   ことを特徴とする車両用電子制御装置。
4. 請求項１に記載の車両用電子制御装置において、
   前記波状路判定装置が、波状路走行中であると判定した場合に、走行装置の駆動輪を駆動する駆動力を低下させる走行制御装置と、をさらに備えた、
   ことを特徴とする車両用電子制御装置。

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