JP4023017B2

JP4023017B2 - 操舵制御装置

Info

Publication number: JP4023017B2
Application number: JP671199A
Authority: JP
Inventors: 雅彦新堂; 隆博小城; 守弘松田; 巡児河室
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1999-01-13
Filing date: 1999-01-13
Publication date: 2007-12-19
Anticipated expiration: 2019-01-13
Also published as: JP2000203440A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハンドル操作に対する転舵輪の転舵動作を制御する操舵制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
操舵ハンドルの操舵速度が大の場合には、運転者がより早く車両を回頭させたい状況であり、このような要求に応じた操舵制御装置の一例が例えば特開平５−２２９４４２号に開示されている。この操舵制御装置では、操舵ハンドルの操舵速度の増加に伴って、転舵輪の転舵角変化量を増加させることで、操舵ハンドルの操作性を高めている。また、車両に対してヨーイングが過大に発生して車両挙動が不安定になるのを防止するため、操舵速度が所定速度より大となった状況では、操舵速度に対する転舵角変化量を抑制して、車両挙動の安定化を図っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来では、操舵速度が所定速度より大となった状況では、操舵速度に対する転舵角変化量を抑制しているが、例えば緊急回避時のように操舵速度が非常に速い場合にも、操舵速度に対する転舵角変化量が抑制されてしまう。
【０００４】
本発明は、このような課題を解決すべくなされたものであり、その目的は、通常操舵時の操作性を低下させることなく、緊急回避性を向上させる操舵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】
そこで、請求項１にかかる操舵制御装置は、ハンドル操作に対する転舵輪の転舵動作を制御する操舵制御装置であって、操舵ハンドルの操舵角を検知する検知手段と、検知手段の検知結果をもとに、操舵速度に対応する転舵輪の転舵角変化量を設定する設定手段とを備えており、この設定手段は、操舵速度が低速域では操舵速度の変化に対する転舵角変化量を大に設定し、操舵速度が中速域では操舵速度の変化に対する転舵角変化量を小に設定し、操舵速度が高速域では操舵速度の変化に対する転舵角変化量を大に設定することを特徴とする。
【０００６】
このように設定手段は、操舵速度が低速域では操舵速度の変化に対する転舵角変化量を大に設定して、通常操舵時の操作性・回頭性を高め、また、操舵速度がより速まった中速域では操舵速度の変化に対する転舵角変化量を小に設定して、車両挙動の安定化を図る。さらに、緊急回避時のように操舵速度が非常に速い高速域では操舵速度の変化に対する転舵角変化量を大に設定して、操作性・回頭性を高めて、緊急回避性を向上させる。
【０００７】
請求項２にかかる操舵制御装置は、請求項１における操舵制御装置において、操舵速度が高速域における転舵角変化量を車速に応じて変更することを特徴とする。
【０００８】
このように操舵速度が高速域における転舵角変化量を、車速に応じて変更することで、緊急回避時の車速に応じた好適な転舵角となるように操舵制御を実施することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態につき、添付図面を参照して説明する。
【００１０】
図１に実施形態にかかる操舵装置１００の構成を示す。
【００１１】
入力軸２０と出力軸４０とは伝達比可変機構３０を介して連結されており、入力軸２０には操舵ハンドル１０が連結されている。出力軸４０は、ラックアンドピニオン式のギヤ装置５０を介してラック軸５１に連結されており、ラック軸５１の両側には転舵輪ＦＷ１、ＦＷ２が連結されている。
【００１２】
また、入力軸２０には操舵ハンドル１０の操舵角を検出する入力角センサ２１を設け、出力軸４０には出力軸４０の回転角を検出する出力角センサ４１を設けている。この出力軸４０の回転角はラック軸５１のストローク位置に対応し、さらにラック軸５１のストローク位置は転舵輪ＦＷ１、ＦＷ２の転舵角に対応するため、出力角センサ４１によって出力軸４０の回転角を検出することで、転舵輪ＦＷ１、ＦＷ２の転舵角を検出している。
【００１３】
伝達比可変機構３０は、操舵ハンドル１０の操作に対する転舵輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵動作を制御する機構部となっており、入力軸２０と出力軸４０とを連結する所定のギヤ機構とこのギヤ機構を駆動するモータ３１とを備えている。そして、モータ３１によってギヤ機構を駆動することで、操舵ハンドル１０の操舵角が転舵輪ＦＷ１、ＦＷ２の転舵角として伝達される伝達比（出力角θｐ／入力角θｈ）を変化させる機能を有する。
【００１４】
伝達比可変機構３０の駆動制御は操舵制御装置７０によって実施され、操舵制御装置７０は、入力軸２０に設けた入力角センサ２１、出力軸４０に設けた出力角センサ４１及び車両の速度を検出する車速センサ６０の各検出信号を基に、モータ３１に対して制御電流Ｉｓを出力することで、伝達比可変機構３０の駆動制御を実施している。
【００１５】
ここで、操舵制御装置７０で実施される処理について、図２のフローチャートに沿って説明する。
【００１６】
このフローチャートはイグニションスイッチのオン操作によって起動する。まず、ステップ（以下、ステップを「Ｓ」と記す。）１０２に進み、入力角センサ２１で検出された入力角θｈ、出力角センサ４１で検出された出力角θｐ、車速センサ６０で検出された車速Ｖをそれぞれ読み込む。
【００１７】
続くＳ１０４では、図３に示す車速Ｖと伝達比Ｇとの関係を示すマップから、Ｓ１０２で読み込んだ車速Ｖをもとにマップ検索し、車速Ｖに応じた伝達比Ｇを設定する。
【００１８】
続くＳ１０６では、Ｓ１０２で読み込んだ入力角θｈと、前回のルーチンで記憶した前回入力角θｈoldとに基づき、入力角θｈの変化速度としての操舵速度ｄθｈ／ｄｔを設定する。なお、この入力角θｈの検出時間間隔が既知であるため、両入力角の偏差から直ちに操舵速度ｄθｈ／ｄｔを求めることができる。
【００１９】
続くＳ１０８では、操舵速度ｄθｈ／ｄｔに応じた補正角θαを設定する。例えば、図４に示すマップをもとに、Ｓ１０６で設定した操舵速度ｄθｈ／ｄｔに応じてマップ検索し、操舵速度ｄθｈ／ｄｔに応じた補正角θαを設定する。なお、この補正角θαの作用については後に説明する。
【００２０】
続くＳ１１０では、Ｓ１０２で読み込まれた入力角θｈ、Ｓ１０４で設定した伝達比Ｇ、Ｓ１０８で設定した補正角θαより、下記（１）式をもとに出力角目標値θｐｍを設定する。
【００２１】
θｐｍ＝（１／Ｇ）・θｈ＋θα …（１）
この（１）式より先のＳ１０８で設定した補正角θαは、出力角目標値θｐｍを増加させるように作用するため、この補正角θαは操舵速度ｄθｈ／ｄｔに応じた転舵角の増分となる。
【００２２】
そして、図４のマップより、操舵速度ｄθｈ／ｄｔが低い低速域Ｆｌでは、操舵速度ｄθｈ／ｄｔの増加に伴って補正角θαが増加するように設定されるため、これにより操舵速度ｄθｈ／ｄｔが低速域Ｆｌでは、操舵速度ｄθｈ／ｄｔの変化に対する転舵角の変化量が大となって、通常操舵時におけるハンドル操作性、車両の回頭性が高められる。
【００２３】
また、操舵速度ｄθｈ／ｄｔが速まった中速域Ｆｍでは、操舵速度ｄθｈ／ｄｔが増加した場合にも、補正角θαがほぼ一定値に設定される。従って、操舵速度ｄθｈ／ｄｔが速まった中速域Ｆｍでは、操舵速度ｄθｈ／ｄｔの変化に対する転舵角の変化量がほぼ一定となって、操舵速度ｄθｈ／ｄｔの増加に伴う急転舵が抑制され、車両挙動の安定化が図られる。
【００２４】
さらに、緊急回避時のように操舵速度ｄθｈ／ｄｔが非常に速い高速域Ｆｈでは、操舵速度ｄθｈ／ｄｔの増加に伴って補正角θαが増加するように設定される。従って、操舵速度ｄθｈ／ｄｔが非常に速い高速域Ｆｈでは、操舵速度ｄθｈ／ｄｔの変化に対する転舵角の変化量が大となって、ハンドル操作性、車両の回頭性が再び高められ、緊急回避性を向上させることができる。
【００２５】
なお、図４のマップでは、中速域Ｆｍにおいて、操舵速度ｄθｈ／ｄｔの変化に対する補正角θαがほぼ一定として例示したが、低速域Ｆｌ及び高速域Ｆｈに比べて、操舵速度ｄθｈ／ｄｔの変化に対する補正角θαの変化が小であればよい。
【００２６】
このように操舵速度ｄθｈ／ｄｔを考慮して出力角目標値θｐｍを設定した後、Ｓ１１２に進み、Ｓ１１０で設定された出力角目標値θｐｍと、出力角センサ４１で検出された出力角θｐとの偏差ｅを、ｅ＝θｐｍ−θｐとして演算する。
【００２７】
続くＳ１１４では、オーバーシュートすることなく偏差ｅを０にするように、モータ３１を制御する制御電流Ｉｓを決定する。この処理の一例としては、Ｉｓ＝Ｃ（ｓ）・ｅの演算式に基づいて、ＰＩＤ制御のパラメータを適切に設定することにより制御電流Ｉｓを決定することができる。なお、式中の「ｓ」はラプラス演算子である。
【００２８】
続くＳ１１６では、Ｓ１１４で決定された制御電流Ｉｓをモータ３１に出力し、制御電流Ｉｓに基づいてモータ３１を駆動する。
【００２９】
続くＳ１１８では、次回のルーチンに備えて、Ｓ１０２で読み込んだ入力角θｈを前回入力角θｈoldとして更新する。
【００３０】
この後Ｓ１２０に進み、イグニションスイッチ（ＩＧ）がオフ操作されたかを判断し、「Ｎｏ」の場合にはＳ１０２に戻り、Ｓ１２０で「Ｙｅｓ」と判断されるまで、前述したＳ１０２以降の処理が繰り返し実行される。
【００３１】
このような処理を繰り返し実行することにより、操舵ハンドル１０の操作に応じた転舵輪ＦＷ１、ＦＷ２の動作制御が実施される。
【００３２】
また、他の実施形態としては、Ｓ１１０で用いた（１）式に代えて、下記（２）式を採用することもできる。
【００３３】
θｐｍ＝（１／Ｇ）・θｈ＋ｋ（Ｖ）・θα …（２）
（２）式におけるｋ（Ｖ）は、車速Ｖに応じて設定される補正係数であり、例えば図５に示すマップをもとに車速Ｖに応じて設定する。このように車速Ｖの増加に伴って減少するように補正係数ｋ（Ｖ）を設定することにより、補正角θαは、車速Ｖが大きいほどより小さな値に補正されることとなる。これにより、特に操舵速度ｄθｈ／ｄｔが非常に速い高速域Ｆｈでは、緊急回避時における車速Ｖに応じて、補正角θαを厳密に設定でき、緊急回避時における転舵輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵角変化を車速Ｖに応じて最適に制御することが可能となる。
【００３４】
また、説明した（１）式、（２）式では、入力角θｈに応じて設定される目標値に対して補正角θαを付加する形で出力角目標値θｐｍを設定する場合を例示したが、この他にも、下記（３）式に示すように、補正角θαによって入力角θｈ自体を補正しても良い。なお、（３）式中、「ｋ」は所定の係数である。
【００３５】
θｐｍ＝１／Ｇ・（θｈ＋ｋ・θα） …（３）
さらに、伝達比Ｇを操舵速度ｄθｈ／ｄｔに応じて補正するなど、車速Ｖと操舵速度ｄθｈ／ｄｔとをもとに伝達比Ｇを設定することで、前述した実施形態と同様に、操舵速度ｄθｈ／ｄｔに応じて出力角目標値θｐｍを変化させることも可能である。
【００３６】
また、以上説明した実施形態では、操舵ハンドル１０の操作に対する転舵輪ＦＷ１、ＦＷ２の転舵動作を制御する装置として、伝達比可変機構を備えた操舵制御装置を例示したが、この例に限定するものではなく、例えば、操舵ハンドル１０と転舵輪ＦＷ１，ＦＷ２とが機械的に分離し、アクチュエータの駆動力をもとに転舵輪ＦＷ１、ＦＷ２の転舵制御を行う操舵制御装置にも適用することができる。
【００３７】
【発明の効果】
各請求項にかかる操舵制御装置によれば、操舵速度に対応する転舵輪の転舵角変化量を設定する設定手段において、特に、緊急回避時のような操舵速度が高速域では、操舵速度の変化に対する転舵角変化量を大に設定することとしたので、通常操舵時の操作性を低下させることなく、緊急回避時の操作性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態にかかる操舵装置の構成を示すブロック図である。
【図２】操舵制御装置で実行される処理を示すフローチャートである。
【図３】車速Ｖと伝達比Ｇとの関係を規定したマップである。
【図４】操舵速度ｄθｈ／ｄｔと補正角θαとの関係を規定したマップである。
【図５】補正角θαを補正する補正係数ｋ（Ｖ）と車速Ｖとの関係を規定したマップである。
【符号の説明】
１０…操舵ハンドル、２１…入力角センサ、３０…伝達比可変機構、４１…出力角センサ、１００…操舵装置。

Claims

ハンドル操作に対する転舵輪の転舵動作を制御する操舵制御装置であって、
操舵ハンドルの操舵角を検知する検知手段と、
前記検知手段の検知結果をもとに、操舵速度に対応する転舵輪の転舵角変化量を設定する設定手段とを備えており、
前記設定手段は、前記操舵速度が低速域では操舵速度の変化に対する転舵角変化量を大に設定し、前記操舵速度が中速域では操舵速度の変化に対する転舵角変化量を小に設定し、前記操舵速度が高速域では操舵速度の変化に対する転舵角変化量を大に設定することを特徴とする操舵制御装置。
前記操舵速度が高速域における転舵角変化量を、車速に応じて変更する請求項１記載の操舵制御装置。