JP2020104540A - 車両用制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】操舵装置により転舵輪の転舵角を制御できなくなった場合に、車両の進行方向を制御できる車両用制御装置を提供する。【解決手段】操舵制御装置1は、左輪モータ42及び右輪モータ43の作動を制御するための左輪モータ制御信号Ml及び右輪モータ制御信号Mrを出力するマイコン71と、左輪モータ制御信号Mlに基づいて左輪モータ42に駆動電力を供給する左輪駆動回路72と、右輪モータ制御信号Mrに基づいて右輪モータ43に駆動電力を供給する右輪駆動回路73とを備える。マイコン71は、左右の転舵輪の車輪速Vl,Vr及びラック軸のストローク位置Praに基づいて車両の実進行方向θdを演算する実進行方向演算部83を備え、実進行方向θdが目標進行方向θd*に追従するように、左輪モータ42及び右輪モータ43から転舵輪に付与される制駆動力を制御する。【選択図】図2
Description
本発明は、車両用制御装置に関する。
従来、操舵装置の一種として、運転者により操舵される操舵部と運転者の操舵に応じて転舵輪を転舵させる転舵部との間の動力伝達が分離されたステアバイワイヤ式のものがある。こうした操舵装置では、通常、操舵側モータを有する操舵側アクチュエータにより操舵部に運転者の操舵に抗する操舵反力を付与するとともに、転舵側モータを有する転舵側アクチュエータにより転舵部に転舵輪を転舵させる転舵力を付与することで車両の進行方向を変更する。
転舵輪の転舵角(車両の進行方向)の制御について、例えば特許文献1には、ポテンショメータ等のセンサにより検出される転舵軸のストローク位置に基づいて転舵輪の転舵角を演算し、該転舵角がその目標値である目標転舵角に追従するように、転舵側モータの作動を制御する操舵制御装置が開示されている。
ここで、例えば転舵側モータへの通電不良等に起因して、転舵側アクチュエータにより転舵角を制御できなくなった場合を想定する。このような場合においても、車両の進行方向が制御できなくなることを避けるべく、例えば操舵部と転舵部とを機械的に連結するクラッチを設けることが提案されている(例えば、特許文献2)。しかし、クラッチが動作不良を生じないと言い切ることはできず、転舵側アクチュエータにより転舵角を制御できなくなった場合にも、車両の進行方向を制御できる新たな技術の開発が求められていた。
本発明の目的は、操舵装置により転舵輪の転舵角を制御できなくなった場合に、車両の進行方向を制御できる車両用制御装置を提供することにある。
上記課題を解決する車両用制御装置は、操舵部と、前記操舵部に入力される操舵に応じて転舵輪を転舵させる転舵部との間の動力伝達が分離した構造を有する操舵装置と、左右の前記転舵輪に対して互いに独立に制駆動力を付与可能な制駆動力生成装置と、前記転舵輪の転舵角に換算可能な転舵角状態量を検出する転舵角状態量センサと、左右の前記転舵輪の車輪速をそれぞれ検出する車輪速センサとを備えた車両を制御対象とし、前記制駆動力生成装置の作動を制御するものであって、前記左右の転舵輪の車輪速及び前記転舵角状態量に基づいて前記車両の実際の進行方向である実進行方向を演算する実進行方向演算部を備え、前記実進行方向が前記車両の進行方向の目標となる目標進行方向に追従するように前記制駆動力を制御する。
上記構成によれば、左右の転舵輪に独立に制駆動力を付与することで、操舵装置の異常時にも、車両の進行方向を制御できる。ここで、左右の車輪速に差がある場合には、転舵輪の転舵角に応じた進行方向と車両の実際の進行方向とが一致しない。この点を踏まえ、上記構成では、転舵角状態量に基づいて演算される転舵角と左右の車輪速とに基づいて車両の実進行方向を演算し、該実進行方向が目標進行方向に追従するように制駆動力を制御するため、車両の進行方向を精度良く制御できる。
本発明によれば、操舵装置により転舵輪の転舵角を制御できなくなった場合に、車両の進行方向を制御できる。
以下、車両用制御装置を操舵装置の作動を制御する操舵制御装置に具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図1に示すように、操舵制御装置1の制御対象となるステアバイワイヤ式の操舵装置2は、車両3の進行方向前側に搭載される。操舵装置2は、運転者により操舵される操舵部4と、運転者による操舵部4の操舵に応じて左右の転舵輪5L,5Rを互いに連動させて転舵させる転舵部6とを備えている。
図1に示すように、操舵制御装置1の制御対象となるステアバイワイヤ式の操舵装置2は、車両3の進行方向前側に搭載される。操舵装置2は、運転者により操舵される操舵部4と、運転者による操舵部4の操舵に応じて左右の転舵輪5L,5Rを互いに連動させて転舵させる転舵部6とを備えている。
操舵部4は、ステアリングホイール11が固定されるステアリングシャフト12と、ステアリングシャフト12に操舵反力を付与可能な操舵側アクチュエータ13とを備えている。操舵側アクチュエータ13は、駆動源となる操舵側モータ14と、操舵側モータ14の回転を減速してステアリングシャフト12に伝達する操舵側減速機15とを備えている。なお、本実施形態の操舵側モータ14には、例えば三相のブラシレスモータが採用されている。
転舵部6は、ピニオン軸21と、ピニオン軸21に連結された転舵軸としてのラック軸22と、ラック軸22を往復動可能に収容するラックハウジング23と、ピニオン軸21の回転をラック軸22の往復動に変換するラックアンドピニオン機構24とを備えている。ピニオン軸21とラック軸22とは、所定の交差角をもって配置されており、ラックアンドピニオン機構24は、ピニオン軸21に形成されたピニオン歯21aとラック軸22に形成されたラック歯22aとを噛合することにより構成されている。ラック軸22の両端には、ボールジョイントからなるラックエンド25を介してタイロッド26が連結されており、タイロッド26の先端は、それぞれ左右の転舵輪5L,5Rが組み付けられた図示しないナックルに連結されている。
また、転舵部6には、ラック軸22に転舵輪5L,5Rを転舵させる転舵力を付与する転舵側アクチュエータ31を備えている。転舵側アクチュエータ31は、駆動源となる転舵側モータ32と、伝達機構33と、変換機構34とを備えている。そして、転舵側アクチュエータ31は、転舵側モータ32の回転を伝達機構33を介して変換機構34に伝達し、変換機構34にてラック軸22の往復動に変換することで転舵部6に転舵力を付与する。なお、本実施形態の転舵側モータ32には、例えば三相のブラシレスモータが採用され、伝達機構33には、例えばベルト機構が採用され、変換機構34には、例えばボールネジ機構が採用されている。
このように構成された操舵装置2では、運転者によるステアリング操作に応じて転舵側アクチュエータ31からラック軸22に転舵力が付与されることで、転舵輪5L,5Rの転舵角θwが変更される。このとき、操舵側アクチュエータ13からは、運転者の操舵に抗する操舵反力がステアリングホイール11に付与される。
転舵輪5L,5Rには、フロントアクスル41を介して図示しない内燃機関等の原動機から車両3を走行させるための駆動力が付与される。また、転舵輪5L,5Rには、互いに独立に制駆動力を付与可能な制駆動力生成装置としての左輪モータ42及び右輪モータ43が設けられている。左輪モータ42及び右輪モータ43は、それぞれ転舵輪5L,5Rに内蔵されたインホイールモータとして構成されている。そして、左輪モータ42及び右輪モータ43は、遊星歯車機構等の差動機構を有しており、その回転方向に応じて原動機からの駆動力に重畳させる態様で転舵輪5L,5Rに独立に制駆動力を付与可能に構成されている。なお、本実施形態の左輪モータ42及び右輪モータ43には、例えば三相のブラシレスモータが採用されている。
次に、本実施形態の電気的構成について説明する。
操舵制御装置1は、操舵側モータ14、転舵側モータ32、左輪モータ42及び右輪モータ43に接続されており、これらの作動を制御する。なお、操舵制御装置1は、図示しない中央処理装置(CPU)やメモリを備えており、所定の演算周期ごとにメモリに記憶されたプログラムをCPUが実行することによって、各種制御を実行する。
操舵制御装置1は、操舵側モータ14、転舵側モータ32、左輪モータ42及び右輪モータ43に接続されており、これらの作動を制御する。なお、操舵制御装置1は、図示しない中央処理装置(CPU)やメモリを備えており、所定の演算周期ごとにメモリに記憶されたプログラムをCPUが実行することによって、各種制御を実行する。
操舵制御装置1には、ステアリングシャフト12に付与された操舵トルクThを検出するトルクセンサ51が接続されている。また、操舵制御装置1には、転舵輪5L,5Rをフロントアクスル41を介して回転可能に支持するハブユニット52に設けられた車輪速センサとしての左前輪センサ53L及び右前輪センサ53Rが接続されている。左前輪センサ53L及び右前輪センサ53Rは、左右の転舵輪5L,5Rの車輪速Vl,Vrをそれぞれ検出する。また、操舵制御装置1には、ラック軸22のストローク位置Praを検出するストロークセンサ54が接続されている。転舵角θwは、ストローク位置Praに応じて一義的に決まるため、ストローク位置Praは転舵角θwに変換可能である。つまり、ストローク位置Praは転舵角状態量に相当し、ストロークセンサ54が転舵角状態量センサに相当する。また、操舵制御装置1には、アクセル開度を示すアクセル信号Acを出力するアクセルセンサ55、及びブレーキ(図示略)の踏み込み量を示すブレーキ信号Bkを出力するブレーキセンサ56が接続されている。
操舵制御装置1には、操舵側モータ14の回転角θsを360°の範囲内の相対角で検出する操舵側回転センサ57、及び転舵側モータ32の回転角θtを相対角で検出する転舵側回転センサ58が接続されている。なお、上記操舵トルクTh及び回転角θs,θtは、一方向(本実施形態では、右)に操舵した場合に正の値、他方向(本実施形態では、左)に操舵した場合に負の値として検出する。また、操舵制御装置1には、左輪モータ42の回転角θlを相対角で検出する左輪回転角センサ59、及び右輪モータ43の回転角θrを相対角で検出する右輪回転角センサ60が接続されている。
さらに、操舵制御装置1は、その外部に設けられた運転支援制御装置61と通信可能に接続されている。本実施形態の運転支援制御装置61は、運転支援制御として、例えば車両が走行中の走行レーンを維持して走行し易くなるように運転者のステアリング操作を支援する車線逸脱防止支援制御(又はレーンキープ制御)を実行する。運転支援制御装置61は、車線逸脱防止支援制御の実行時において、カメラ62により撮像される画像データに基づいて車両が車線内の走行を維持し得る理想的な転舵角を演算し、この理想的な転舵角と転舵輪5L,5Rの実際の転舵角θwとの偏差に応じた運転支援指令角を演算する。なお、運転支援制御装置61には、車両の運転席近傍等に設けられる運転支援制御を実行するための操作スイッチ63に接続されており、運転支援制御装置61は、操作スイッチ63のオンオフに応じて運転支援制御として車線逸脱防止支援制御を実行する。そして、運転支援制御装置61は、運転支援制御を実行しているか否かを示す運転支援フラグFとともに、運転支援制御の実行時には運転支援指令角θad*を操舵制御装置1に出力する。
操舵制御装置1は、操舵側モータ14の回転角θs及び転舵側モータ32の回転角θtを、例えばステアリング中立位置からの回転数をカウントすることにより、360°を超える範囲の絶対角に換算して取得する。そして、操舵制御装置1は、操舵側モータ14の回転角θsに、操舵側減速機15の回転速度比に基づく換算係数を乗算することにより、ステアリングホイール11の回転角である操舵角θhを演算する。また、転舵側モータ32の回転角θtに、ラックアンドピニオン機構24のギア比、変換機構34のリード及び伝達機構33の減速比によって定まる換算係数を乗算することにより、転舵輪5L,5Rの転舵角θwに換算可能な回転軸であるピニオン軸21の回転角(転舵対応角θp)を演算する。なお、転舵対応角θpは、ステアリングシャフト12とピニオン軸21とが連結されていると仮定した場合における操舵角θhと等しい。
操舵制御装置1は、運転支援制御を実行しない通常時には、モデル式を利用して操舵トルクThに基づく目標操舵角θh*を演算する。そして、操舵制御装置1は、操舵角θhが目標操舵角θh*に追従するように電流フィードバック制御を実行することにより、操舵側モータ14に駆動電力を供給し、操舵部4(ステアリングホイール11)に操舵反力を付与する。なお、モデル式として、例えばステアリングホイール11と転舵輪5L,5Rとが機械的に連結されたものにおいて、ステアリングホイール11の回転に伴って回転する回転軸のトルクと回転角との関係を定めて表したものを用いることができる。また、操舵制御装置1は、転舵対応角θpが目標操舵角θh*に基づく目標転舵対応角θp*に追従するように電流フィードバック制御を実行することにより、転舵側モータ32に駆動電力を供給し、転舵部6に転舵力を付与する。一方、操舵制御装置1は、運転支援制御の実行時には、運転支援制御装置61から入力される運転支援指令角θad*に転舵対応角θpが追従するように電流フィードバック制御を実行することにより、転舵側モータ32に駆動電力を供給し、転舵部6に転舵力を付与する。
ここで、例えば転舵側モータ32への通電不良等に起因して、転舵側アクチュエータ31により転舵角θwを制御できなくなった場合を想定する。この場合、操舵制御装置1は、左右の転舵輪5L,5Rの車輪速Vl,Vr及びストローク位置Praに基づいて車両の実際の進行方向である実進行方向θdを演算し、実進行方向θdが車両3の進行方向の目標となる目標進行方向θd*に追従するように、左輪モータ42及び右輪モータ43が転舵輪5L,5Rに付与する制駆動力を制御する。なお、車両3の進行方向は、車両3の前後方向に対する角度であり、直進する進行方向をゼロとし、左右いずれか一方に進む場合を正、他方に進む場合を負とする。また、左右の転舵輪5L,5Rに付与する制駆動力を通じて車両の進行方向を制御する場合、運転支援制御装置61は、車速の目標値となる車速指令値V*、及び目標進行方向θd*を示す運転支援進行方向θes*を操舵制御装置1に出力する。一例として、運転支援制御装置61は、車両3を安全な位置に退避させるような進行方向を運転支援進行方向θes*として演算する。
次に、左輪モータ42及び右輪モータ43の制御に係る操舵制御装置1の構成について説明する。
図2に示すように、操舵制御装置1は、左輪モータ42及び右輪モータ43の作動を制御するための左輪モータ制御信号Ml及び右輪モータ制御信号Mrを出力するマイコン71を備えている。また、操舵制御装置1は、左輪モータ制御信号Mlに基づいて左輪モータ42に駆動電力を供給する左輪駆動回路72と、右輪モータ制御信号Mrに基づいて右輪モータ43に駆動電力を供給する右輪駆動回路73とを備えている。マイコン71には、左輪駆動回路72と左輪モータ42との間の接続線74を流れる各相電流値Iul,Ivl,Iwlを検出する電流センサ75、及び右輪駆動回路73と右輪モータ43との間の接続線76を流れる各相電流値Iur,Ivr,Iwrを検出する電流センサ77が接続されている。
図2に示すように、操舵制御装置1は、左輪モータ42及び右輪モータ43の作動を制御するための左輪モータ制御信号Ml及び右輪モータ制御信号Mrを出力するマイコン71を備えている。また、操舵制御装置1は、左輪モータ制御信号Mlに基づいて左輪モータ42に駆動電力を供給する左輪駆動回路72と、右輪モータ制御信号Mrに基づいて右輪モータ43に駆動電力を供給する右輪駆動回路73とを備えている。マイコン71には、左輪駆動回路72と左輪モータ42との間の接続線74を流れる各相電流値Iul,Ivl,Iwlを検出する電流センサ75、及び右輪駆動回路73と右輪モータ43との間の接続線76を流れる各相電流値Iur,Ivr,Iwrを検出する電流センサ77が接続されている。
本実施形態の左輪駆動回路72及び右輪駆動回路73には、複数のスイッチング素子(例えば、FET等)を有する周知のPWMインバータがそれぞれ採用されている。左輪モータ制御信号Ml及び右輪モータ制御信号Mrは、それぞれ各スイッチング素子のオンオフ状態を規定するゲートオンオフ信号となっている。そして、マイコン71は、左輪モータ制御信号Ml及び右輪モータ制御信号Mrを左輪駆動回路72及び右輪駆動回路73に出力することにより、車載電源Bから左輪モータ42及び右輪モータ43に駆動電力をそれぞれ供給する。これにより、マイコン71は、左輪モータ42及び右輪モータ43の作動、すなわち左右の転舵輪5L,5Rに独立に付与する制駆動力を制御する。
次に、マイコン71の構成について説明する。
マイコン71は、所定の演算周期毎に以下の各制御ブロックに示される各演算処理を実行して、左輪モータ制御信号Ml及び右輪モータ制御信号Mrを生成する。マイコン71には、車輪速Vl,Vr、操舵側モータ14の回転角θs、アクセル信号Ac、ブレーキ信号Bk、ストローク位置Pra、運転支援フラグF、車速指令値V*及び運転支援進行方向θes*が入力される。そして、マイコン71は、これら各状態量に基づいて左輪モータ制御信号Ml及び右輪モータ制御信号Mrを生成して出力する。
マイコン71は、所定の演算周期毎に以下の各制御ブロックに示される各演算処理を実行して、左輪モータ制御信号Ml及び右輪モータ制御信号Mrを生成する。マイコン71には、車輪速Vl,Vr、操舵側モータ14の回転角θs、アクセル信号Ac、ブレーキ信号Bk、ストローク位置Pra、運転支援フラグF、車速指令値V*及び運転支援進行方向θes*が入力される。そして、マイコン71は、これら各状態量に基づいて左輪モータ制御信号Ml及び右輪モータ制御信号Mrを生成して出力する。
詳しくは、マイコン71は、操舵角θhを演算する操舵角演算部81と、目標進行方向θd*を演算する目標進行方向演算部82と、実進行方向θdを演算する実進行方向演算部83とを備えている。また、マイコン71は、左右の転舵輪5L,5Rに付与する制駆動力の目標値となる左輪制駆動力指令値Tl*及び右輪制駆動力指令値Tr*を演算する制駆動力指令値演算部84と、左輪モータ制御信号Mlを演算する左輪モータ制御信号演算部85と、右輪モータ制御信号Mrを演算する右輪モータ制御信号演算部86とを備えている。
操舵角演算部81には、回転角θsが入力される。操舵角演算部81は、転舵側アクチュエータ31に異常がない場合と同様に、回転角θsに基づいて操舵角θhを演算する。
目標進行方向演算部82には、操舵角θh、運転支援フラグF及び運転支援進行方向θes*が入力される。目標進行方向演算部82は、運転支援フラグFが運転支援制御を実行中でないことを示す場合には、操舵角θhに基づいて目標進行方向θd*を演算する。なお、一例として本実施形態の目標進行方向演算部82には、操舵角θhと目標進行方向θd*との関係を示すマップが記憶されており、目標進行方向演算部82は、同マップを参照することにより、操舵角θhに応じた目標進行方向θd*を演算する。一方、目標進行方向演算部82は、運転支援フラグFが運転支援制御を実行中であることを示す場合には、入力された運転支援進行方向θes*をそのまま目標進行方向θd*として演算する。
目標進行方向演算部82には、操舵角θh、運転支援フラグF及び運転支援進行方向θes*が入力される。目標進行方向演算部82は、運転支援フラグFが運転支援制御を実行中でないことを示す場合には、操舵角θhに基づいて目標進行方向θd*を演算する。なお、一例として本実施形態の目標進行方向演算部82には、操舵角θhと目標進行方向θd*との関係を示すマップが記憶されており、目標進行方向演算部82は、同マップを参照することにより、操舵角θhに応じた目標進行方向θd*を演算する。一方、目標進行方向演算部82は、運転支援フラグFが運転支援制御を実行中であることを示す場合には、入力された運転支援進行方向θes*をそのまま目標進行方向θd*として演算する。
実進行方向演算部83には、ストローク位置Pra、及び車輪速Vl,Vrが入力される。実進行方向演算部83は、これらの状態量に基づいて車両3の実進行方向θdを演算する。
具体的には、実進行方向演算部83には、ストローク位置Praと転舵輪5L,5Rの転舵角θwとの関係を示すマップが記憶されており、実進行方向演算部83は、同マップを参照することにより、転舵輪5L,5Rの転舵角θwを演算する。続いて、図3(a)に示すように、実進行方向演算部83は、車輪速Vl,Vrが略等しい(車輪速差が略ゼロ)と仮定した場合に、演算した転舵角θwに基づく転舵角進行方向θdtを演算する。また、図3(b)に示すように、実進行方向演算部83は、車輪速Vl,Vr(の絶対値)に基づいて、単位時間あたりに転舵輪5L,5Rが進む距離の差に起因して生じる車輪速進行方向θdvを演算する。なお、実進行方向演算部83には、車輪速Vl,Vrが略等しい場合における転舵角θwと車両3との進行方向との関係、及び転舵輪5L,5Rの差に起因して生じる車両3の進行方向との関係が予め記憶されている。そして、図3(c)に示すように、実進行方向演算部83は、転舵角進行方向θdtと車輪速進行方向θdvとを重ね合わせた方向(角度)を実進行方向θdとして演算する。
図2に示すように、制駆動力指令値演算部84には、アクセル信号Ac、ブレーキ信号Bk、運転支援フラグF及び車速指令値V*に加え、加算器87において目標進行方向θd*から実進行方向θdを減算した方向(角度)偏差Δθdが入力される。制駆動力指令値演算部84は、これらの状態量に基づいて左輪制駆動力指令値Tl*及び右輪制駆動力指令値Tr*を演算する。
詳しくは、制駆動力指令値演算部84は、運転支援フラグFが運転支援制御を実行中でないことを示す場合には、アクセル信号Ac及びブレーキ信号Bkに基づいて左輪制駆動力指令値Tl*及び右輪制駆動力指令値Tr*の合計を演算する。具体的には、制駆動力指令値演算部84は、アクセル信号Acの示すアクセル開度が大きいほど、左輪制駆動力指令値Tl*及び右輪制駆動力指令値Tr*の示す駆動力が大きくなり、ブレーキ信号Bkの示す踏み込み量が大きいほど、左輪制駆動力指令値Tl*及び右輪制駆動力指令値Tr*の示す制動力が大きくなるように演算する。そして、制駆動力指令値演算部84は、方向偏差Δθdに基づいて左輪制駆動力指令値Tl*と右輪制駆動力指令値Tr*との差を決定し、当該差を有するとともにこれらの合計がアクセル信号Ac及びブレーキ信号Bkに基づく値となるように、左輪制駆動力指令値Tl*及び右輪制駆動力指令値Tr*を演算する。
一方、制駆動力指令値演算部84は、運転支援フラグFが運転支援制御を実行中であることを示す場合には、車速指令値V*に基づいて左輪制駆動力指令値Tl*及び右輪制駆動力指令値Tr*の合計を演算する。具体的には、制駆動力指令値演算部84は、車速指令値V*が大きいほど、左輪制駆動力指令値Tl*及び右輪制駆動力指令値Tr*の示す駆動力が大きくなるように演算する。そして、制駆動力指令値演算部84は、方向偏差Δθdに基づいて左輪制駆動力指令値Tl*と右輪制駆動力指令値Tr*との差を決定し、当該差を有するとともにこれらの合計が車速指令値V*に基づく値となるように、左輪制駆動力指令値Tl*及び右輪制駆動力指令値Tr*を演算する。
左輪モータ制御信号演算部85には、左輪制駆動力指令値Tl*に加え、回転角θl及び相電流値Iul,Ivl,Iwlが入力される。本実施形態の左輪モータ制御信号演算部85は、左輪制駆動力指令値Tl*に基づいて、d/q座標系におけるd軸上のd軸目標電流値Idl*及びq軸上のq軸目標電流値Iql*を演算する。目標電流値Idl*,Iql*は、d/q座標系におけるd軸上の目標電流値及びq軸上の目標電流値をそれぞれ示す。左輪モータ制御信号演算部85は、左輪制駆動力指令値Tl*の符号に応じてq軸目標電流値Iql*の符号を決定するとともに、左輪制駆動力指令値Tl*の絶対値が大きくなるほど、より大きな絶対値を有するq軸目標電流値Iql*を演算する。なお、本実施形態では、d軸上のd軸目標電流値Ids*は、基本的にゼロに設定される。そして、左輪モータ制御信号演算部85は、d/q座標系における電流フィードバック制御を実行することにより、上記左輪駆動回路72に出力する左輪モータ制御信号Mlを生成する。
具体的には、左輪モータ制御信号演算部85は、回転角θlに基づいて相電流値Iul,Ivl,Iwlをd/q座標上に写像することにより、d/q座標系における左輪モータ42の実電流値であるd軸電流値Idl及びq軸電流値Iqlを演算する。そして、左輪モータ制御信号演算部85は、d軸電流値Idlをd軸目標電流値Idl*に追従させるべく、またq軸電流値Iqlをq軸目標電流値Iql*に追従させるべく、d軸及びq軸上の各電流偏差に基づいて目標電圧値を演算し、該目標電圧値に基づくデューティ比を有する左輪モータ制御信号Mlを生成する。
右輪モータ制御信号演算部86には、右輪制駆動力指令値Tr*に加え、回転角θr及び相電流値Iur,Ivr,Iwrが入力される。本実施形態の右輪モータ制御信号演算部86は、右輪制駆動力指令値Tr*に基づいて、d/q座標系におけるd軸上のd軸目標電流値Idr*及びq軸上のq軸目標電流値Iqr*を演算する。右輪モータ制御信号演算部86は、右輪制駆動力指令値Tr*の符号に応じてq軸目標電流値Iqr*の符号を決定するとともに、右輪制駆動力指令値Tr*の絶対値が大きくなるほど、より大きな絶対値を有するq軸目標電流値Iqr*を演算する。なお、本実施形態では、d軸上のd軸目標電流値Ids*は、基本的にゼロに設定される。そして、右輪モータ制御信号演算部86は、左輪モータ制御信号演算部85と同様に、d/q座標系における電流フィードバック制御を実行することにより、上記右輪駆動回路73に出力する右輪モータ制御信号Mrを生成する。
このように演算された左輪モータ制御信号Mlは左輪駆動回路72に出力され、右輪モータ制御信号Mrは右輪駆動回路73に出力される。これにより、左輪モータ42には、左輪駆動回路72から左輪モータ制御信号Mlに応じた駆動電力が供給され、右輪モータ43には、右輪駆動回路73から右輪モータ制御信号Mrに応じた駆動電力が供給される。そして、左輪モータ42から左輪制駆動力指令値Tl*に示される制駆動力を左側の転舵輪5Lに付与し、右輪モータ43から右輪制駆動力指令値Tr*に示される制駆動力を右側の転舵輪5Rに付与することで、車両3の進行方向が制御される。
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。
(1)操舵制御装置1は、左右の転舵輪5L,5Rの車輪速Vl,Vr及びストローク位置Praに基づいて車両3の実進行方向θdを演算し、実進行方向θdが目標進行方向θd*に追従するように、左輪モータ42及び右輪モータ43から転舵輪5L,5Rに独立に付与する制駆動力を制御する。これにより、転舵側アクチュエータ31(操舵装置2)の異常時にも、車両3の進行方向を制御できる。ここで、左右の車輪速Vl,Vrに差がある場合には、転舵輪5L,5Rの転舵角θwに応じた進行方向と車両3の実際の進行方向とが一致しない。この点を踏まえ、本実施形態では、ストローク位置Praに基づいて演算される転舵角θwと、左右の車輪速Vl,Vrに基づいて実進行方向θdを演算し、該実進行方向θdが目標進行方向θd*に追従するように制駆動力を制御するため、車両3の進行方向を精度良く制御できる。
(1)操舵制御装置1は、左右の転舵輪5L,5Rの車輪速Vl,Vr及びストローク位置Praに基づいて車両3の実進行方向θdを演算し、実進行方向θdが目標進行方向θd*に追従するように、左輪モータ42及び右輪モータ43から転舵輪5L,5Rに独立に付与する制駆動力を制御する。これにより、転舵側アクチュエータ31(操舵装置2)の異常時にも、車両3の進行方向を制御できる。ここで、左右の車輪速Vl,Vrに差がある場合には、転舵輪5L,5Rの転舵角θwに応じた進行方向と車両3の実際の進行方向とが一致しない。この点を踏まえ、本実施形態では、ストローク位置Praに基づいて演算される転舵角θwと、左右の車輪速Vl,Vrに基づいて実進行方向θdを演算し、該実進行方向θdが目標進行方向θd*に追従するように制駆動力を制御するため、車両3の進行方向を精度良く制御できる。
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変形例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態では、ストローク位置Praに基づいて転舵角θwを演算したが、これに限らず、例えば転舵側モータ32の回転角θtに基づいて転舵角θwを演算してもよく、転舵輪5L,5Rの転舵角θwに換算可能な値であれば、他の状態量を用いてもよい。
・上記実施形態では、ストローク位置Praに基づいて転舵角θwを演算したが、これに限らず、例えば転舵側モータ32の回転角θtに基づいて転舵角θwを演算してもよく、転舵輪5L,5Rの転舵角θwに換算可能な値であれば、他の状態量を用いてもよい。
・上記実施形態では、インホイールモータからなる左輪モータ42及び右輪モータ43を用いて転舵輪5L,5Rに独立に付与する制駆動力を制御したが、これに限らず、例えばブレーキを用いて転舵輪5L,5Rに独立に付与する制駆動力を制御してもよい。また、モータや内燃機関等の原動機からの駆動力を左右の転舵輪5L,5Rに配分可能なトルクカップリング(電磁クラッチ)等を用いて転舵輪5L,5Rに独立に付与する制駆動力を制御してもよく、転舵輪5L,5Rに対して互いに独立に制駆動力を付与可能であれば、制駆動力生成装置として各種装置を採用可能である。
・上記実施形態において、操舵制御装置1に運転支援制御装置61から各種信号が入力されない構成としてもよい。
・上記実施形態では、操舵角θhに基づいて目標進行方向θd*を演算したが、これに限らず、例えば操舵トルクThに基づいて目標操舵角θh*を演算し、該目標操舵角θh*に基づいて目標進行方向θd*を演算してもよく、その演算態様は適宜変更可能である。
・上記実施形態では、操舵角θhに基づいて目標進行方向θd*を演算したが、これに限らず、例えば操舵トルクThに基づいて目標操舵角θh*を演算し、該目標操舵角θh*に基づいて目標進行方向θd*を演算してもよく、その演算態様は適宜変更可能である。
・上記実施形態では、転舵部6が駆動源として転舵側モータ32を用いる操舵装置2を操舵制御装置1の制御対象としたが、これに限らず、例えば転舵部6が駆動源として油圧アクチュエータを用いる操舵装置2を操舵制御装置1の制御対象としてもよい。
・上記実施形態では、車両用制御装置を操舵装置2の作動を制御する操舵制御装置に具体化したが、これに限らず、例えば操舵装置2を制御対象としない他の制御装置に具体化してもよい。
次に、上記実施形態及び変形例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
(イ)前記転舵部に前記転舵輪を転舵させる転舵力を付与可能な転舵側モータを有する転舵側アクチュエータの異常時に、前記実進行方向が前記目標進行方向に追従するように前記制駆動力を制御する車両用制御装置。
(イ)前記転舵部に前記転舵輪を転舵させる転舵力を付与可能な転舵側モータを有する転舵側アクチュエータの異常時に、前記実進行方向が前記目標進行方向に追従するように前記制駆動力を制御する車両用制御装置。
(ロ)前記目標進行方向は、前記操舵部に連結されるステアリングホイールの操舵角に基づいて演算される車両用制御装置。
(ハ)前記目標進行方向は、運転支援制御装置から入力される車両用制御装置。
(ハ)前記目標進行方向は、運転支援制御装置から入力される車両用制御装置。
(ニ)前記制駆動力生成装置は、前記転舵輪に内蔵されるインホイールモータである車両用制御装置。
1…操舵制御装置(車両用制御装置)、2…操舵装置、3…車両、4…操舵部、5L,5R…転舵輪、6…転舵部、42…左輪モータ(制駆動力生成装置)、43…右輪モータ(制駆動力生成装置)、53L…左前輪センサ(車輪速センサ)、53R…右前輪センサ(車輪速センサ)、54…ストロークセンサ(転舵角状態量センサ)、61…運転支援制御装置、71…マイコン、82…目標進行方向演算部、83…実進行方向演算部、84…制駆動力指令値演算部、Tl*…左輪制駆動力指令値、Tr*…右輪制駆動力指令値、V*…車速指令値、Vl,Vr…車輪速、Pra…ストローク位置、θd…実進行方向、θh…操舵角、θw…転舵角、Δθd…方向偏差、θdt…転舵角進行方向、θdv…車輪速進行方向、θd*…目標進行方向、θes*…運転支援進行方向。
Claims (1)
- 操舵部と、前記操舵部に入力される操舵に応じて転舵輪を転舵させる転舵部との間の動力伝達が分離した構造を有する操舵装置と、
左右の前記転舵輪に対して互いに独立に制駆動力を付与可能な制駆動力生成装置と、
前記転舵輪の転舵角に換算可能な転舵角状態量を検出する転舵角状態量センサと、
左右の前記転舵輪の車輪速をそれぞれ検出する車輪速センサとを備えた車両を制御対象とし、前記制駆動力生成装置の作動を制御する車両用制御装置であって、
前記左右の転舵輪の車輪速及び前記転舵角状態量に基づいて前記車両の実際の進行方向である実進行方向を演算する実進行方向演算部を備え、
前記実進行方向が前記車両の進行方向の目標となる目標進行方向に追従するように前記制駆動力を制御する車両用制御装置。
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