JP2020045004A - 補正装置及び補正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】パワーステアリングユニットに適切なアシスト力を出力させる。【解決手段】操舵力を特定する操舵力特定部１２３と、操舵を補助するモータアシスト力を発生させるモータに対する当該モータアシスト力の指示値を取得する指示値取得部１２２と、指示値取得部１２２が取得した指示値を、油圧アシスト部において当該操舵力の値と当該指示値とを合計した入力値に対して実際に出力されるアシスト力と、当該入力値に対して予め規定されているアシスト力との差分アシスト力と、当該指示値に基づくモータアシスト力とを合計した合計アシスト力をモータが出力するときの指示値に補正し、補正後の前記指示値を出力する補正部１２５とを備える。【選択図】図３

Description

本発明は、操舵を補助するモータに対するアシスト力の指示値を補正する補正装置及び補正方法に関する。

従来、車両の操舵補助を行うパワーステアリングユニットが知られている。例えば、特許文献１には、車両が走行車線を逸脱することを防止するように、油圧により操舵軸にアシスト力を付与するパワーステアリングユニットが開示されている。

特開２０１３−１０３８０号公報

ところで、油圧により操舵補助を行う複数のパワーステアリングユニットにおいて、パワーステアリングユニットへの入力値と、アシスト力との関係を示す入出力特性のばらつきが大きいという問題がある。これにより、車線維持制御等の自動運転を行う場合に、正確な制御が行えないという問題がある。

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、パワーステアリングユニットに適切なアシスト力を出力させることができる補正装置及び補正方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様に係る補正装置は、運転者による車両の操舵を油圧により補助する油圧アシスト力を発生させる油圧アシスト部と、前記操舵をモータにより補助するモータアシスト力を発生させるモータアシスト部とを有するアシスト部を備えた前記車両における、運転者による前記車両の操舵力を特定する操舵力特定部と、前記車両の操舵を補助するモータアシスト力を発生させるモータに対する当該モータアシスト力の指示値を取得する指示値取得部と、前記指示値取得部が取得した前記指示値を、前記油圧アシスト部において前記操舵力の値と前記指示値とを合計した入力値に対して実際に出力されるアシスト力と、当該入力値に対して予め規定されているアシスト力との差分アシスト力と、当該指示値に基づくモータアシスト力とを合計した合計アシスト力を前記モータが出力するときの指示値に補正し、補正後の前記指示値を出力する補正部と、を備える。

前記指示値は、前記モータアシスト力の値を示すトルク指示値であり、前記補正部は、前記指示値取得部が取得した前記トルク指示値を、当該トルク指示値に、前記差分アシスト力を示す差分トルク値を加算した値に補正してもよい。

前記補正装置は、複数の前記入力値としての入力トルク値のそれぞれと、当該入力トルク値に対応する前記差分トルク値とを関連付けた補正マップ情報を記憶する記憶部をさらに備え、前記補正部は、前記補正マップ情報において前記入力トルク値に関連付けられた前記差分トルク値を特定し、前記トルク指示値に前記差分トルク値を加算することにより前記トルク指示値を補正してもよい。

前記補正装置は、予め計測された前記油圧アシスト部の入出力特性を示す情報と、前記油圧アシスト部の予め規定されている入出力特性を示す情報とに基づいて前記補正マップ情報を生成して前記記憶部に記憶させる生成部をさらに備えてもよい。

前記補正装置は、前油圧アシスト部に供給される駆動油の流量を特定する流量特定部をさらに備え、前記補正部は、前記流量特定部が特定した前記駆動油の流量にさらに基づいて前記指示値を補正してもよい。

本発明の第２の態様に係る補正方法は、運転者による車両の操舵を油圧により補助する油圧アシスト力を発生させる油圧アシスト部と、前記操舵をモータにより補助するモータアシスト力を発生させるモータアシスト部とを有するアシスト部を備えた前記車両に搭載されたコンピュータが実行する、前記運転者による前記車両の操舵力を特定するステップと、前記車両の操舵を補助するモータアシスト力を発生させるモータに対する当該モータアシスト力の指示値を取得するステップと、取得された前記指示値を、前記油圧アシスト部において前記操舵力の値と前記指示値とを合計した入力値に対して実際に出力されるアシスト力と、当該入力値に対して予め規定されているアシスト力との差分アシスト力と、当該指示値に基づくモータアシスト力とを合計した合計アシスト力を前記モータが出力するときの指示値に補正し、補正後の前記指示値を出力する補正部と、を備える。

本発明によれば、パワーステアリングユニットに適切なアシスト力を出力させることができるという効果を奏する。

本実施形態に係る補正装置の概要を説明するための図である。 本実施形態に係る補正装置に係る車両の構成を模式的に示す図である。 本実施形態に係る車両ＥＣＵの構成を模式的に示す図である。 本実施形態に係る油圧アシスト部の入出力特性の一例を示す図である。 本実施形態に係る補正マップ情報の一例を示す図である。 本実施形態に係る車両ＥＣＵにおける処理の流れを示すフローチャートである。 本実施形態に係る補正処理に係る処理の流れを説明する図である。

＜補正装置の概要＞
図１は、本実施形態に係る補正装置の概要を説明するための図である。補正装置は車両Ｖに搭載される。限定はしないが、補正装置は、バスやトラック等の大型の車両Ｖに好適に用いられる。以下本明細書では、車両Ｖがバスやトラック等の大型の車両Ｖであることを前提に説明する。

車両Ｖは、アシスト部としてのパワーステアリングユニットを有しており、車両Ｖの運転者が車両Ｖに設けられているステアリング１を操舵することにより発生した操舵力に対し、油圧による油圧アシスト力及びモータによるモータアシスト力を発生させることにより、操舵補助を実現する。また、車両Ｖは、車両Ｖを車線内に維持して走行させるレーンキープアシスト（LKAS：Lane Keeping Assistance System）等の制御に応じて、油圧アシスト力及びモータアシスト力を発生させることにより、操舵補助を実現する。

ここで、パワーステアリングユニットにおける油圧アシスト部は、個体差が大きく、入出力特性のばらつきが大きいという問題がある。これに対し、本実施形態に係る補正装置は、油圧アシスト部の入出力特性のばらつきを抑制するようにモータアシスト力を発生させることにより、パワーステアリングユニットに適切なアシスト力を出力させ、ＬＫＡＳ等の正確な制御を実現する。

＜補正装置に係る車両Ｖの構成＞
図２は、本実施形態に係る補正装置に係る車両Ｖの構成を模式的に示す図である。図２に示すように、車両Ｖは、ステアリング１と、ステアリングシャフト２と、パワーステアリングユニット３と、補正装置としての車両ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１０とを備える。

ステアリングシャフト２は、一端がステアリング１に接続されているとともに、他端がスタブシャフト（不図示）を介して、パワーステアリングユニット３のパワーシリンダ部３４の入力軸に接続されている。ステアリングシャフト２は、ステアリング１に付与された操舵トルクをパワーシリンダ部３４に伝達する。

パワーステアリングユニット３は、トルクセンサ３１と、モータ３２と、モータＥＣＵ３３と、パワーシリンダ部３４と、ポンプユニット３５とを備える。
トルクセンサ３１は、ステアリングシャフト２に設けられており、ステアリングシャフト２に付与される操舵力としての操舵トルクを検出する。

モータ３２は、ステアリングシャフト２に取り付けられている。モータ３２は、モータＥＣＵ３３から供給される電力で回転駆動することにより、ステアリングシャフト２にモータアシスト力（アシストトルク）を付与して運転者の操舵操作を補助する。
モータＥＣＵ３３は、車両ＥＣＵ１０から出力されるモータアシスト力の指示値に基づいてモータ３２を回転させることにより、モータアシスト力を発生させる。

パワーシリンダ部３４及びポンプユニット３５は、油圧によるアシスト力である油圧アシスト力を発生させる油圧アシスト部として機能する。パワーシリンダ部３４は、車両Ｖの操舵輪（不図示）に駆動力を伝達する。ポンプユニット３５は、車両ＥＣＵ１０の制御の下、ステアリング１の動きや車両Ｖと車線との位置関係によってパワーシリンダ部３４に供給される駆動油の流量を制御することにより、パワーシリンダ部３４に伝達される操舵力と同方向の力である油圧アシスト力をパワーシリンダ部３４に伝達する。

車両ＥＣＵ１０は、補正装置として機能する他、撮像装置（不図示）が撮像した車両Ｖが走行する道路の写真及び速度センサ（不図示）が検出した車両Ｖの速度に基づいて、例えば、車両Ｖが車線内の走行を維持するためのアシスト力を特定する。車両ＥＣＵ１０は、パワーステアリングユニット３が備えるモータＥＣＵ３３、ポンプユニット３５を制御して、特定したアシスト力を発生させる。

上述したように、パワーステアリングユニット３の油圧アシスト部は、入出力特性のばらつきが大きいという問題がある。車両ＥＣＵ１０は、補正装置として機能し、油圧アシスト部の入出力特性のばらつきを抑制するようにモータアシスト力をモータ３２に発生させる。

＜車両ＥＣＵ１０の機能構成＞
図３は、本実施形態に係る車両ＥＣＵ１０の構成を模式的に示す図である。なお、図３では、補正装置に関する機能のみ示し、車両ＥＣＵ１０が備えるその他の機能については説明を省略する。図３に示すように、車両ＥＣＵ１０は、記憶部１１と、制御部１２とを備える。

記憶部１１は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）又はＲＡＭ（Random Access Memory）である。記憶部１１は、制御部１２を機能させるための各種のプログラムを記憶する。

制御部１２は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサを含む計算リソースである。制御部１２は、記憶部１１に記憶されているプログラムを実行することにより、生成部１２１、指示値取得部１２２、操舵力特定部１２３、流量特定部１２４、及び補正部１２５として機能する。

生成部１２１は、モータアシスト力の指示値を補正するための補正マップ情報を生成する。ここで、モータアシスト力の指示値は、具体的には、モータアシスト力の値を示すトルク指示値である。補正マップ情報は、トルク指示値と操舵力を示すトルク値とを合計した入力トルク値と、トルク指示値に対して加算する補正トルク値とを関連付けた情報である。補正トルク値は、油圧アシスト部への当該入力トルク値に対して実際に出力される出力トルク値と、当該入力トルク値に対して予め規定されている出力トルク値との差分を示す差分トルク値である。

モータＥＣＵ３３には、車両Ｖの出荷時に工場等で予め計測された、油圧アシスト部が複数の所定の油圧アシスト力を発生させたときの、油圧アシスト部への入力トルク値を示す入出力特性情報が記憶されている。

図４は、本実施形態に係る油圧アシスト部の入出力特性の一例を示す図である。図４に示す油圧アシスト部の入出力特性は、ある車両に搭載されたパワーステアリングユニット３が有する油圧アシスト部の入出力特性を示すものである。油圧アシスト部の入出力特性のばらつきが大きいため、複数のパワーステアリングユニット３のそれぞれが有する油圧アシスト部の入出力特性が、図４に示す入出力特性に一致しないことがある。モータＥＣＵ３３には、入出力特性情報として、油圧アシスト部の入出力特性を示すと所定の出力トルク値と、当該所定の出力トルク値が出力されるときの入力トルク値との関係を示す情報を複数（例えば図４に示す６つの点を示す情報）記憶している。ここで、操舵力が小さい場合に、精度良くアシスト力を出力させることが好ましいことから、操舵力（入力値）が小さい付近の複数の出力トルク値を所定の出力トルク値とすることが好ましい。

生成部１２１は、例えば、車両ＶのイグニッションキーがＯＮになったことに応じて、モータＥＣＵ３３に記憶されている入出力特性情報を取得する。そして、生成部１２１は、当該入出力特性情報と、パワーステアリングユニット３に対して予め規定されている入出力特性を示す情報とに基づいて、補正マップ情報を生成する。

例えば、生成部１２１は、予め規定されている入出力特性を参照し、モータＥＣＵ３３から取得した入出力特性情報が示す所定の出力トルク値が出力されるときの入力トルク値に対して予め規定されている出力トルク値を特定する。そして、所定の出力トルク値と、予め規定されている出力トルク値との差分である差分トルク値を、当該入力トルク値と関連付けて補正マップ情報を生成する。生成部１２１は、入出力特性情報に含まれていない入力トルク値と、当該入力トルク値に対応する差分トルク値との関係を、入出力特性情報に含まれている複数の入力トルク値と、当該差分トルク値との関係に基づいて線形補完することにより特定し、補正マップ情報を生成する。生成部１２１は、生成した補正マップ情報を記憶部１１に記憶させる。

このようにすることで、車両ＥＣＵ１０は、車両ＶのイグニッションキーがＯＮになったことに応じて、補正マップ情報を生成するので、車両Ｖの検査等が行われ、モータＥＣＵ３３に記憶されている入出力情報が変更された場合であっても、当該入出力情報に対応した補正マップ情報を記憶部１１に記憶させることができる。

図５は、本実施形態に係る補正マップ情報の一例を示す図である。上述したように、パワーステアリングユニット３の入出力特性のばらつきが大きいため、複数のパワーステアリングユニット３のそれぞれの補正マップ情報は、それぞれ異なるものとなる。

指示値取得部１２２は、車両Ｖの操舵を補助するモータアシスト力を発生させるモータ３２に対する、当該モータアシスト力の指示値としてのトルク指示値を取得する。例えば、車両ＥＣＵ１０の制御部１２は、レーンキープアシストを行う車両制御部（不図示）が設けられており、指示値取得部１２２は、当該車両制御部から出力されたトルク指示値を取得する。

操舵力特定部１２３は、トルクセンサ３１が検出した操舵トルクの値を取得することにより、運転者による車両Ｖの操舵力を特定する。
流量特定部１２４は、パワーステアリングユニット３に設けられ、ポンプユニット３５からパワーシリンダ部３４に供給される駆動油の流量を特定する。例えば、流量特定部１２４は、車両制御部からポンプユニット３５に出力される、パワーシリンダ部３４に供給される駆動油の流量の指示値を取得することにより、当該駆動油の流量を特定する。

補正部１２５は、指示値取得部１２２が取得した指示値を、油圧アシスト部において操舵力の値と当該指示値とを合計した入力値に対して実際に出力されるアシスト力と、当該入力値に対して予め規定されているアシスト力との差分アシスト力と、当該指示値に基づくモータアシスト力とを合計した合計アシスト力をモータ３２が出力するときの指示値に補正し、補正後の指示値を出力する。

具体的には、補正部１２５は、操舵力特定部１２３が特定した操舵力の値に、指示値取得部１２２が取得したトルク指示値を加算したトルク値を入力トルク値として算出する。そして、補正部１２５は、記憶部１１に記憶されている補正マップ情報において、当該入力トルク値に関連付けられた差分トルク値を特定する。補正部１２５は、指示値取得部１２２が取得したトルク指示値に当該差分トルク値を加算することによりトルク指示値を補正する。このように、補正部１２５は、補正マップ情報を参照して得られる差分トルク値を、指示値取得部１２２が取得したトルク指示値に加算するという簡単な処理によりトルク指示値を補正することができる。

ここで、パワーステアリングユニット３の入出力特性は、駆動油の流量によって変化する。したがって、補正部１２５は、流量特定部１２４が特定した流量にさらに基づいて、トルク指示値を補正する。例えば、補正部１２５は、流量特定部１２４が特定した流量に対応する係数値を算出し、差分トルク値に当該計数値を乗算することにより、差分トルク値を補正する。そして、補正部１２５は、指示値取得部１２２が取得したトルク指示値に、補正後の差分トルク値を加算することによりトルク指示値を補正する。このようにすることで、車両ＥＣＵ１０は、駆動油の流量により変化する油圧アシスト部の入出力特性に対応してトルク指示値を補正することができる。

＜車両ＥＣＵ１０における処理の流れ＞
続いて、図６を参照しながら、車両ＥＣＵ１０における処理の流れについて説明する。図６は、本実施形態に係る車両ＥＣＵ１０における処理の流れを示すフローチャートである。本フローチャートは、イグニッションキーがＯＮになったことに応じて開始されるものとする。

まず、生成部１２１は、モータＥＣＵ３３から、パワーステアリングユニット３の入出力特性情報を取得する（Ｓ１）。
続いて、生成部１２１は、取得した入出力特性情報に基づいて補正マップ情報を生成し、生成した補正マップ情報を記憶部１１に記憶させる（Ｓ２）。

続いて、操舵力特定部１２３は、運転者による車両Ｖの操舵力を特定する（Ｓ３）。
続いて、指示値取得部１２２は、モータ３２に発生させるアシスト力の値を示すトルク指示値を取得する（Ｓ４）。
続いて、流量特定部１２４は、ポンプユニット３５からパワーシリンダ部３４に供給される駆動油の流量を特定する（Ｓ５）。ここで、Ｓ３からＳ５の処理は、図６に示す順序とは異なる順序で実行されてもよいし、並列して実行されてもよい。

続いて、補正部１２５は、Ｓ４において取得されたトルク指示値を補正する補正処理を実行する（Ｓ６）。補正処理に係る処理の流れについては、図７において説明する。
続いて、補正部１２５は、補正後のトルク指示値をモータＥＣＵに出力する（Ｓ７）。
続いて、制御部１２は、イグニッションキーがＯＦＦであるか否かを判定する（Ｓ８）。制御部１２は、イグニッションキーがＯＦＦであると判定すると、本フローチャートに係る処理を終了し、イグニッションキーがＯＮであると判定するとＳ３に処理を移す。

＜補正部１２５の処理の流れ＞
続いて、補正部１２５が実行する補正処理に係る処理の流れについて説明する。図７は、本実施形態に係る補正処理に係る処理の流れを説明する図である。なお、記憶部１１には、補正マップ情報が記憶されているものとする。
まず、補正部１２５は、操舵力特定部１２３が特定した操舵力を示す値に、指示値取得部１２２が取得したトルク指示値を加算した値を入力トルク値とする（Ｓ６１）。

続いて、補正部１２５は、記憶部１１に記憶されている補正マップ情報を参照し、入力トルク値に関連付けられている差分トルク値を特定する（Ｓ６２）。
続いて、補正部１２５は、流量特定部１２４が特定した駆動油の流量値に基づいて、差分トルク値を補正するための係数を算出する（Ｓ６３）。ここで、Ｓ６３の処理は、Ｓ６１及びＳ６２の処理の前に実行されてもよいし、Ｓ６１及びＳ６２の処理と並列して実行されてもよい。

続いて、補正部１２５は、Ｓ６２において特定された差分トルク値と、Ｓ６３において算出された係数とを乗算することにより、差分トルク値を補正する（Ｓ６４）。
続いて、補正部１２５は、指示値取得部１２２が取得したトルク指示値に補正後の差分トルク値を加算することにより、トルク指示値を補正する（Ｓ６５）。

＜本実施形態の効果＞
以上説明したように、本実施形態に係る車両ＥＣＵ１０は、モータ３２に発生させるモータアシスト力の指示値を、油圧アシスト部において、操舵力と当該指示値とを合計した入力値に対して実際に出力されるアシスト力と、当該入力値に対して予め規定されているアシスト力との差分アシスト力と、当該指示値に基づくモータアシスト力とを合計した合計アシスト力をモータが出力するときの指示値に補正し、補正後の指示値をパワーステアリングユニット３のモータＥＣＵ３３に出力する。このようにすることで、車両ＥＣＵ１０は、パワーステアリングユニット３において適切なアシスト力を出力させることができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の分散・統合の具体的な実施の形態は、以上の実施の形態に限られず、その全部又は一部について、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を合わせ持つ。

１・・・ステアリング
２・・・ステアリングシャフト
３・・・パワーステアリングユニット
３１・・・トルクセンサ
３２・・・モータ
３３・・・モータＥＣＵ
３４・・・パワーシリンダ部
３５・・・ポンプユニット
１０・・・車両ＥＣＵ
１１・・・記憶部
１２・・・制御部
１２１・・・生成部
１２２・・・指示値取得部
１２３・・・操舵力特定部
１２４・・・流量特定部
１２５・・・補正部
Ｖ・・・車両

Claims (6)

1. 運転者による車両の操舵を油圧により補助する油圧アシスト力を発生させる油圧アシスト部と、前記操舵をモータにより補助するモータアシスト力を発生させるモータアシスト部とを有するアシスト部を備えた前記車両における、運転者による前記車両の操舵力を特定する操舵力特定部と、
   前記車両の操舵を補助するモータアシスト力を発生させるモータに対する当該モータアシスト力の指示値を取得する指示値取得部と、
   前記指示値取得部が取得した前記指示値を、前記油圧アシスト部において前記操舵力の値と前記指示値とを合計した入力値に対して実際に出力されるアシスト力と、当該入力値に対して予め規定されているアシスト力との差分アシスト力と、当該指示値に基づくモータアシスト力とを合計した合計アシスト力を前記モータが出力するときの指示値に補正し、補正後の前記指示値を出力する補正部と、
   を備える補正装置。
2. 前記指示値は、前記モータアシスト力の値を示すトルク指示値であり、
   前記補正部は、前記指示値取得部が取得した前記トルク指示値を、当該トルク指示値に、前記差分アシスト力を示す差分トルク値を加算した値に補正する、
   請求項１に記載の補正装置。
3. 複数の前記入力値としての入力トルク値のそれぞれと、当該入力トルク値に対応する前記差分トルク値とを関連付けた補正マップ情報を記憶する記憶部をさらに備え、
   前記補正部は、前記補正マップ情報において前記入力トルク値に関連付けられた前記差分トルク値を特定し、前記トルク指示値に前記差分トルク値を加算することにより前記トルク指示値を補正する、
   請求項２に記載の補正装置。
4. 予め計測された前記油圧アシスト部の入出力特性を示す情報と、前記油圧アシスト部の予め規定されている入出力特性を示す情報とに基づいて前記補正マップ情報を生成して前記記憶部に記憶させる生成部をさらに備える、
   請求項３に記載の補正装置。
5. 前油圧アシスト部に供給される駆動油の流量を特定する流量特定部をさらに備え、
   前記補正部は、前記流量特定部が特定した前記駆動油の流量にさらに基づいて前記指示値を補正する、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の補正装置。
6. 運転者による車両の操舵を油圧により補助する油圧アシスト力を発生させる油圧アシスト部と、前記操舵をモータにより補助するモータアシスト力を発生させるモータアシスト部とを有するアシスト部を備えた前記車両に搭載されたコンピュータが実行する、
   前記運転者による前記車両の操舵力を特定するステップと、
   前記車両の操舵を補助するモータアシスト力を発生させるモータに対する当該モータアシスト力の指示値を取得するステップと、
   取得された前記指示値を、前記油圧アシスト部において前記操舵力の値と前記指示値とを合計した入力値に対して実際に出力されるアシスト力と、当該入力値に対して予め規定されているアシスト力との差分アシスト力と、当該指示値に基づくモータアシスト力とを合計した合計アシスト力を前記モータが出力するときの指示値に補正し、補正後の前記指示値を出力する補正部と、
   を備える補正方法。

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