JP3730324B2 - 車両挙動制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヨーレイト値（ヨーイング角速度）に基づいて車両の旋回挙動をフィードバック制御する車両挙動制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ステアリングホイールの操舵角などから求めたモデルヨーレイトと、実際に車両に作用しているヨーレイトの検出値との偏差値に基づいて、車両の旋回挙動をフィードバック制御（以下Ｆ／Ｂ制御）するように構成された車両用操舵装置が知られている（例えば特開平８−３４３６０号公報等参照）。このようなヨーレイトＦ／Ｂ制御に於ける制御精度は、実ヨーレイトを検出するヨーレイトセンサの出力精度に大きく左右されるが、ヨーレイトセンサの出力には、零点の初期値がずれるオフセットと、温度変化などによって経時的に零点がずれるドリフトとが存在するため、高い精度を得るには、オフセット除去処理並びにドリフト除去処理を適時に行って零点を補正する必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
さて、オフセットによる零点のずれを考えてみると、制御装置に最初に電源を投入した時は、車両は静止状態で当然ヨーレイトは作用していない筈だから、その時のヨーレイトセンサの出力を零とする値をオフセット値とすることで、オフセットによる零点のずれを補正し得ると言える。ところが、単に電源投入をオフセット除去処理の実行条件にすると、例えば、概ね一定かつ大曲率のカーブを旋回中に瞬間的に電源が途切れた際にシステムが再起動した場合にも、その時のヨーレイトセンサの出力をオフセット信号と誤認識し、これをもってオフセット除去処理を実行してしまい、かえって零点がずれてしまう結果となることが起こり得る。
【０００４】
本発明は、このような従来技術の問題点、すなわち、何らかの理由で走行中に電源が瞬時切断すると、ヨーレイトセンサの零点が信頼できなくなるおそれがある点に鑑み案出されたものであり、その主な目的は、ヨーレイトセンサの零点が信頼できなくなった場合でも、車両挙動に影響を与えることがなく、しかも早期にヨーレイトセンサの出力に基づく車両制御の回復が行えるように構成された車両挙動制御装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このような目的を果たすために、ヨーレイトセンサの出力値と予め設定されたモデルヨーレイト値との偏差値に基づいて車両挙動をフィードバック制御するフィードバック制御手段と、ヨーレイトセンサの出力からオフセット除去並びにドリフト除去を行う零点補正手段とを有する車両挙動制御装置に於いて、運転中に電源の瞬時切断が発生した直後は、フィードバック制御を停止するものとした。そしてフィードバック制御が停止した状態でありかつ略直進状態でのヨーレイトセンサの出力値が零点補正値と略一致した時にヨーレイトセンサの零点補正を行い、その後ヨーレイトフィードバック制御を再開するものとした。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図面を参照して本発明の構成を詳細に説明する。
【０００７】
図１は、本発明が適用される４輪操舵車両ＶＣの全体構成を図式的に示している。図１に於いて、ステアリングホイール１が一端に固着されたステアリングシャフト２は、前輪転舵装置３の転舵ロッド４と機械的に連結されている。この転舵ロッド４の両端は、左右前輪５を支持する各ナックルアーム６にタイロッド７を介してそれぞれ連結されている。
【０００８】
後車軸側に配置された後輪転舵装置８は、車幅方向に延在する転舵ロッド９を電動モータ１０で駆動するようになっている。そして転舵ロッド９の両端は、前輪５側の転舵ロッド４と同様に、左右後輪１１を支持するナックルアーム１２にタイロッド１３を介してそれぞれ連結されている。
【０００９】
前後両転舵装置３・８には、各転舵ロッド４・９の位置を検知して各車輪５・１１の転舵量を検出するために、舵角センサ１４・１５がそれぞれ設けられている。また、ステアリングシャフト２には、ステアリングホイール１の操舵量を検知するための舵角センサ１６が設けられている。さらに、各車輪５・１１には車速センサ１７がそれぞれ設けられ、車体の適所にはヨーレイトセンサ１８が設けられ、ブレーキペダルにはブレーキ作動センサ１９が設けられている。
【００１０】
これらの各センサ１４〜１９は、電動モータ１０を駆動制御するコンピュータユニット２０に電気的に接続されている。
【００１１】
この４輪操舵車両ＶＣに於いては、ステアリングホイール１を運転者が操舵すると、前輪転舵装置３の転舵ロッド４が機械的に駆動され、それによって前輪５が転舵される。それと同時に、ステアリングホイール１の操舵量および転舵ロッド４の移動量が、各舵角センサ１４・１６を介してコンピュータユニット２０にそれぞれ入力される。そしてこれら前輪転舵角、車速、及びヨーレイトの各入力値に基づいて求めた車両ＶＣの走行状況に応じた後輪１１の最適転舵量がコンピュータユニット２０で決定され、それに従って電動モータ１０が駆動されて後輪１１が転舵されるようになっている。
【００１２】
上述した４輪操舵車両ＶＣに於ける車両挙動制御装置は、図２に示すように、ステアリングホイール３の操舵角θに対する理想的なヨーレイトγ_EST を予め設定した関数式（或いはマップ）に基づいて算出するモデルヨーレイト演算部２１と、予めタイヤのグリップ特性や車両の応答特性を加味して定めた関数式に基づいて操舵角θに対するフィードフォワード（以下Ｆ／Ｆ）制御量を出力するＦ／Ｆ制御部２２と、車両ＶＣに設けられたヨーレイトセンサ１７が出力する実際に車両ＶＣに作用している実ヨーレイト値γ_SENSと、モデルヨーレイト演算部２１が算出するモデルヨーレイト値γ_EST との偏差信号γ_ERからオフセット成分並びにドリフト成分を除去する零点補正部２３と、零点補正部２３にて処理された偏差信号γ_EVに基づいてＦ／Ｂ制御量を出力するＦ／Ｂ制御部２４とからなっており、Ｆ／Ｆ制御量とＦ／Ｂ制御量との加算値を指令値として駆動回路２０に入力し、後輪転舵用の電動機１０の発生トルクを制御するようになっている。
【００１３】
零点補正部２３には、ドリフト除去回路が組み込まれているが、これは図３に示すように、実ヨーレイト値γ_SENSとモデルヨーレイト値γ_EST との偏差γ_ERから、ドリフト成分γ_EV1 のみを抽出するローパスフィルタ３１と、ローパスフィルタ３１の作動を所定の条件に従って規制するスイッチ手段３２と、ローパスフィルタ３１が抽出したドリフト成分γ_EV1 を元の偏差信号γ_ERから差し引く減算手段３３とからなっている。これらにより、実ヨーレイト値γ_SENSとモデルヨーレイト値γ_EST との偏差γ_ER並びにステアリングホイール３の操舵角θが所定値以内であり、かつ車速Ｖが所定値以上の状態の時にスイッチ手段３２がオンされて、つまり直進走行時にのみドリフト除去処理が行われるようになっている。
【００１４】
次に本発明の処理フローについて、図４を参照して説明する。本アルゴリズムは、基本的に、オフセット除去処理並びにドリフト除去処理の２つの零点補正を行う。通常のシステム起動時、つまりステップ１で電源の瞬時切断はないと判定された時の自己診断処理に於いては、先ずオフセット除去処理を行い（ステップ２）、次にドリフト除去処理を行う（ステップ３）。
【００１５】
ステップ２のオフセット除去処理は、イグニッションスイッチのオン操作は車両静止状態で行われるので、この時のヨーレイトセンサ１７の符号付き出力を適宜な時間間隔をおいて複数回（例えば８回）計測し、これの平均値をとり、この値をオフセット値として零点補正することをもって行われる。
【００１６】
ステップ３のドリフト除去処理は、先に触れた通り、車両ＶＣが略直進している状態での実ヨーレイト値γ_SENSとモデルヨーレイト値γ_EST との偏差信号γ_ERから、ローパスフィルタ３１で抽出したドリフト成分γ_EV1 を減算することで行う。この際、上記の通り、ステアリングホイール３の操舵角θ、偏差値γ_ER、および車速Ｖをドリフト除去処理の実行条件に加味する。なお、このようにして、ヨーレイトセンサ１７の信号γ_SENSからモデルヨーレイト値γ_EST を差し引いた残りの値に対してドリフト除去処理を行うものとすれば、誤補正の量そのものを低減でき、しかも誤補正の確率を下げることができる。これに加えて、直進時や停車時のみならず、モデルヨーレイト値が正確であれば、ある程度の旋回時であってもドリフト除去処理を実行し得る。
【００１７】
一方、システムの電源が走行中に瞬時切断した場合は、Ｆ／Ｂ制御部２４の作動を停止し（ステップ４）、ドリフト除去処理のみを実行する（ステップ５）。但しこの時は、ドリフト除去処理の実行条件をキャンセルし、必ずドリフト除去処理を行わせる。
【００１８】
次に、ステアリングホイール３の操舵角θが所定値θｓ以下か否かをステップ６で判別し、現状が直進状態にあるものと判定されたならば、その時のヨーレイトセンサ１７の出力値γ_SENSを取り込み（ステップ７）、その値とステップ５で求めたドリフト値γ_EV1 とを比較し（ステップ８）、これらの値が概ね等しい場合は、ドリフト値γ_EV1 をもって、仮のオフセット値とする（ステップ９）。この際、ヨーレイトセンサ１７の出力値γ_SENSとドリフト値γ_EV1 との比較値の大きさの限度と継続時間も判断条件に加味しておくと良い。
【００１９】
その後、ドリフト値γ_EV1 をクリアした上で（ステップ１０）ドリフト除去処理ルーチンを除去処理の実行条件を加味した通常の状態に戻すと共に（ステップ１１）、Ｆ／Ｂ制御部２４の作動を復帰させる（ステップ１２）。
【００２０】
なお、上記実施例は、４輪操舵車両の後輪舵角制御に対する適用例についてのみ説明したが、本発明は、ヨーレイトに基づく全ての舵角フィードバック制御に適用可能である。
【００２１】
【発明の効果】
このように本発明によれば、電源の瞬時切断直後の零点が信頼できなくなったヨーレイト信号で操舵制御が行われることが防止されるので、走行中に電源の瞬時切断が発生した場合にも車両挙動に影響を与えずに済み、いかなる場合にも高い安定性を維持することができる。しかも電源復活後に直進となった時点のドリフト値をもってセンサの零点補正を行うので、ヨーレイトに基づく車両旋回挙動制御を早期に回復し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される４輪操舵車両の全体構成を図式的に示す平面図。
【図２】本発明が適用される車両挙動制御装置の基本的な制御ブロック図。
【図３】ドリフト除去に関する信号処理のブロック図。
【図４】本発明の制御フロー図。
【符号の説明】
１ ステアリングホイール
２ ステアリングシャフト
３ 前輪転舵装置
４ 転舵ロッド
５ 前輪
６ ナックルアーム
７ タイロッド
８ 後輪転舵装置
９ 転舵ロッド
１０ 電動モータ
１１ 後輪
１２ ナックルアーム
１３ タイロッド
１４〜１６ 舵角センサ
１７ 車速センサ
１８ ヨーレイトセンサ
１９ ブレーキ作動センサ
２０ コンピュータユニット
２１ モデルヨーレイト演算部
２２ Ｆ／Ｆ制御部
２３ 零点補正部
２４ Ｆ／Ｂ制御部
３１ ローパスフィルタ
３２ スイッチ手段
３３ 減算手段

Claims (4)

1. 予め設定されたモデルヨーレイト値とヨーレイトセンサの出力値との偏差値に基づいて車両挙動をフィードバック制御するフィードバック制御手段と、前記ヨーレイトセンサの出力からオフセット除去並びにドリフト除去を行う零点補正手段とを有する車両挙動制御装置であって、
   運転中に電源の瞬時切断が発生した直後は、前記フィードバック制御を停止することを特徴とする車両挙動制御装置。
2. 前記フィードバック制御が停止した状態でありかつ略直進状態での前記ヨーレイトセンサの出力値が零点補正値と略一致した時に前記ヨーレイトセンサの零点補正を行い、その後に前記フィードバック制御を再開することを特徴とする請求項１に記載の車両挙動制御装置。
3. 車両が略直進している状態での前記ヨーレイトセンサの出力値と前記モデルヨーレイト値との偏差値から、該偏差値をローパスフィルタを通すことで抽出したドリフト値を減算することでドリフト除去を行うことを特徴とする請求項１若しくは請求項２に記載の車両挙動制御装置。
4. 車両が略直進している状態での前記ヨーレイトセンサの出力値と前記モデルヨーレイト値との偏差値をローパスフィルタを通すことでドリフト値を抽出し、
   車両が略直進している状態での前記ヨーレイトセンサの出力値と前記ドリフト値とを比較し、これらの値が概ね等しい場合は前記ドリフト値をもってオフセット除去を行うことを特徴とする請求項２に記載の車両挙動制御装置。

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