JP4385267B2

JP4385267B2 - 車両用操舵制御装置

Info

Publication number: JP4385267B2
Application number: JP37426799A
Authority: JP
Inventors: 勝利西崎; 史郎中野; 孝修高松; 雅也瀬川
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 1999-12-28
Filing date: 1999-12-28
Publication date: 2009-12-16
Anticipated expiration: 2019-12-28
Also published as: JP2001187581A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ステアリングホイールなどの操作手段の操作に応じて、舵取り車輪を転舵するための駆動力を発生する操舵アクチュエータを制御する車両用操舵制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ステアリングホイールと舵取り車輪を転舵するための舵取り機構との機械的な結合をなくし、ステアリングホイールの操作角に基づいて、舵取り機構に電動モータからの駆動力を与えることにより、ステアリングホイールの操作角に応じた車両の操向を達成するようにした車両用操舵装置が提案されている。
このような車両用操舵装置には、ステアリングホイールの操作角を検出するための操作角センサと、舵取り車輪の転舵角を検出する転舵角センサとが設けられている。これらの操作角センサおよび転舵角センサの出力信号は、マイクロコンピュータを含む制御装置に入力されており、この制御装置が、センサからの入力信号に基づいて電動モータを制御するようになっている。すなわち、制御装置は、車速などに基づいてステアリングギヤ比を設定し、その設定したステアリングギヤ比をステアリングホイールの操作角に乗じることによって目標転舵角を設定し、この目標転舵角と転舵角センサで検出される転舵角との偏差に基づいて電動モータをフィードバック制御する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような制御系では、ステアリングホイールが操作されていない状態では、目標転舵角が零に設定され、電動モータには電流が流れないはずである。ところが、操作角センサや転舵角センサの出力に誤差を生じていたり、ステアリングホイールの操作角と舵取り車輪の転舵角との間に定常偏差が生じていたりすると、ステアリングホイールが操作されていない状態のときにも、目標転舵角と転舵角センサで検出される転舵角との間に偏差が生じ、この偏差を零にすべく電動モータに電流が供給されてしまう。そして、この電動モータに定常的に流れる電流により電動モータが発熱し、このことが、エネルギー効率を低下させる原因の１つとなっていた。
【０００４】
そこで、この発明の目的は、エネルギー効率の低下を抑制できる車両用操舵装置のための制御装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、操作手段（１）の操作に応じて、舵取り車輪（４）を転舵するための駆動力を発生する操舵アクチュエータ（２）を制御する車両用操舵制御装置であって、前記操作手段の操作量を検出する操作量検出手段（１１）と、この操作量検出手段によって検出される操作量に基づいて目標転舵角（δ*）を設定する目標転舵角設定手段（１４）と、前記舵取り車輪の転舵角（δ）を検出する転舵角検出手段（１３）と、前記目標転舵角設定手段によって設定される目標転舵角と前記転舵角検出手段によって検出される転舵角との偏差の積分値（∫(δ*−δ)ｄｔ）を車両が停止している状態でのみ演算する偏差積分手段（１４，Ｓ３）と、この偏差積分手段の演算結果が前記操作量検出手段や前記転舵角検出手段の出力に誤差を生じていたり、前記操作手段の操作量と前記舵取り車輪の転舵角との間に定常偏差が生じていたりする場合を判別するための予め定めるしきい値（ｄδ）以上である場合に、前記操舵アクチュエータの駆動力を制限する駆動力制限手段（１４，Ｓ４）とを含むことを特徴とする車両用操舵制御装置である。
【０００６】
なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じである。
この発明によれば、目標転舵角と転舵角との偏差の積分値がしきい値以上になると、操舵アクチュエータの発生する駆動力が一定量以下に制限される。これにより、操作量検出手段や転舵角検出手段の出力に誤差を生じていたり、操作手段の操作量と舵取り車輪の転舵角との間に定常偏差が生じていたりする場合であっても、操舵アクチュエータに定常電流が流れ続けることを防止でき、操舵アクチュエータの発熱を抑制することができる。その結果、操舵アクチュエータの発熱によるエネルギー効率の低下を抑制できる。
【０００７】
なお、前記偏差積分手段は、車両が停止している状態でのみ積分値の演算を行うものであることが好ましい。
また、請求項２に記載のように、前記駆動力制限手段は、前記操舵アクチュエータの駆動力を一定量以下に制限するものであってもよい。
さらに、前記駆動力制限手段は、車両の停止状態において前記操舵アクチュエータの駆動力を制限するものであることが好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る車両用操舵装置の構成を説明するための概念図である。この車両用操舵装置は、ステアリングホイール１の回転操作に応じて駆動される電動モータ２（操舵アクチュエータ）の動作をステアリングギヤ３によって前部左右車輪４（舵取り車輪）の転舵運動に変換することにより、ステアリングホイール１とステアリングギヤ３とを機械的に連結することなく、操舵を達成している。この場合に、電動モータ２およびステアリングギヤ３などにより、舵取り機構が構成されている。
【０００９】
電動モータ２は、たとえばブラシレスモータにより構成することができる。ステアリングギヤ３は、電動モータ２の出力シャフトの回転運動をステアリングロッド５の軸方向（車幅方向）の直線運動に変換する運動変換機構（ボールねじ機構など）を有する。ステアリングロッド５の運動は、タイロッド６を介してナックルアーム７に伝達され、このナックルアーム７の回動を引き起こす。これにより、ナックルアーム７に支持された車輪４の転舵が達成される。
【００１０】
ステアリングホイール１は、車体に対して回転可能に支持された回転シャフト８に連結されている。この回転シャフト８には、ステアリングホイール１に操舵反力を与えるための反力アクチュエータ９が付設されている。具体的には、反力アクチュエータ９は、回転シャフト８と一体の出力シャフトを有するブラシレスモータ等の電動モータにより構成することができる。
回転シャフト８のステアリングホイール１とは反対側の端部には、渦巻きばねなどからなる弾性部材１０が車体との間に結合されている。この弾性部材１０は、反力アクチュエータ９がステアリングホイール１にトルクを付加していないときに、その弾性力によって、ステアリングホイール１を直進操舵位置に復帰させる。
【００１１】
ステアリングホイール１の操作入力値を検出するために、回転シャフト８の回転角に対応する操作角δhを検出するための操作角センサ１１が設けられている。また、回転シャフト８には、ステアリングホイール１に加えられた操作トルクＴを検出するためのトルクセンサ１２が設けられている。
一方、電動モータ２の出力値を検出するための出力値センサとして、車輪４の転舵角δを検出する転舵角センサ１３が設けられている。この転舵角センサ１３は、電動モータ２によるステアリングロッド５の作動量を検出するポテンショメータなどで構成することができる。
【００１２】
操作角センサ１１、トルクセンサ１２および転舵角センサ１３は、コンピュータを含む制御装置１４に接続されている。この制御装置１４には、さらに、車速Ｖを検出する車速センサ１５が接続されている。制御装置１４は、トルクセンサ１２によって検出される操作トルクＴおよび操作角センサ１１によって検出される操作角δhなどに基づき、駆動回路１６を介して、ステアリングホイール１の操作方向と逆方向の適当な反力を発生するように反力アクチュエータ９を制御する。
【００１３】
また、制御装置１４は、転舵角センサ１３によって検出される転舵角δおよび車速センサ１５によって検出される車速Ｖなどに基づき、駆動回路１７を介して電動モータ２を制御する。すなわち、制御装置１４は、たとえば、車速Ｖに基づいてステアリングギヤ比Ｐを設定し、その設定したステアリングギヤ比を操作角δhに乗じることによって目標転舵角δ^*を求め、この目標転舵角δ^*と転舵角センサ１３によって検出される転舵角δに基づいて電動モータ２をフィードバック制御する。
【００１４】
図２は、制御装置１４が実行する処理について説明するためのフローチャートである。この図２に示す処理は、操作角センサ１１や転舵角センサ１３の出力に誤差を生じていたり、ステアリングホイール１の操作角と車輪４の転舵角との間に定常偏差が生じていたりする場合に、電動モータ２に定常的に電流が流れることを防止するための処理である。
すなわち、制御装置１４は、まず、車速センサ１５の検出信号に基づいて、車両が停止状態であるか否かを判断する（ステップＳ１）。車両が走行中であり、車両が停止状態でない場合には（ステップＳ１でＮＯ）、上記したように、車速Ｖおよび操作角δhに基づいて目標転舵角δ^*を求め、この目標転舵角δ^*と転舵角センサ１３によって検出される転舵角δとの偏差に基づいて電動モータ２をフィードバック制御するといった通常の舵角制御を行う（ステップＳ２）。
【００１５】
一方、車両が停止状態であれば（ステップＳ１でＹＥＳ）、車速Ｖおよび操作角δhに基づいて設定した目標転舵角δ^*と転舵角センサ１３によって検出される転舵角δとの偏差の時間積分値∫(δ^*−δ)ｄｔを求める。そして、その求めた積分値∫(δ^*−δ)ｄｔが予め定めるしきい値ｄδ以上であるか否かを判断する（ステップＳ３）。すなわち、この実施形態では、車両が停止している状態でのみ積分値∫(δ^*−δ)ｄｔが演算され、その演算結果が予め定めるしきい値ｄδ以上であるか否かが判断される。
【００１６】
たとえば、操作角センサ１１または転舵角センサ１３の出力誤差が大きい場合や、ステアリングホイール１の操作角と車輪４の転舵角との間に定常偏差が生じている場合には、目標転舵角δ^*と転舵角δとの偏差の積分値∫(δ^*−δ)ｄｔがしきい値ｄδを超える。このような場合に、上記した通常の舵角制御を行っていると、電動モータ２に定常電流が流れ、電動モータ２の発熱量が大きくなってしまう。そこで、制御装置１４は、積分値∫(δ^*−δ)ｄｔがしきい値ｄδ以上であれば（ステップＳ３でＹＥＳ）、車両の停止状態において電動モータ２に与える電流量を一定量以下に制限する（ステップＳ４）。そして、これまでに求めた積分値∫(δ^*−δ)ｄｔを零にリセット（消去）して（ステップＳ５）、この処理をリターンする。
【００１７】
一方、積分値∫(δ^*−δ)ｄｔがしきい値ｄδ未満であれば（ステップＳ３でＮＯ）、通常の舵角制御を続ける（ステップＳ２）。
以上のようにこの実施形態によれば、目標転舵角δ^*と転舵角δとの偏差の積分値∫(δ^*−δ)ｄｔがしきい値ｄδを超えると、電動モータ２に与える電流量が一定量以下に制限される。これにより、電動モータ２に定常電流が流れ続けることを防止でき、電動モータ２の発熱を抑制することができる。その結果、電動モータ２の発熱によるエネルギー効率の低下を抑制できる。
【００１８】
なお、上記一定量は零であってもよい。すなわち、積分値∫(δ^*−δ)ｄｔがしきい値ｄδ以上の場合に、車両停止状態における電動モータ２への通電が禁止されるようにしてもよい。
この発明の一実施形態の説明は以上のとおりであるが、この発明は、他の形態で実施することも可能である。たとえば、上述の実施形態では、車両が停止状態のときに積分値∫(δ^*−δ)ｄｔを演算するとしたが、車両の走行中に積分値∫(δ^*−δ)ｄｔの演算が行われてもよい。この場合、たとえば、車両のイグニッションスイッチがオンされたことに応答して積分値∫(δ^*−δ)ｄｔの演算を開始するようにしてもよい。
【００１９】
また、上述の実施形態では、電動モータ２の電流量が制限されると、積分値∫(δ^*−δ)ｄｔがリセットされるとしたが、たとえば、車両が停止している状態のみで積分値∫(δ^*−δ)ｄｔの演算を行い、車両が走行し始めると、積分値∫(δ^*−δ)ｄｔを零にリセットするようにしてもよい。
さらに、上述の実施形態では、積分値∫(δ^*−δ)ｄｔがしきい値ｄδを超えると、電動モータ２への通電量を一定量以下に制限するとしたが、たとえば、積分値∫(δ^*−δ)ｄｔがしきい値ｄδを超えた場合に、電動モータ２への通電量を、通常の舵角制御において目標転舵角δ^*と転舵角δとの偏差に基づいて設定される電動モータ２への通電量から予め定める量だけ減らした量に制限するようにしてもよい。
【００２０】
さらにまた、上述の実施形態では、操作手段としてステアリングホイール１が用いられる例について説明したが、この他にも、レバーやペダルなどの他の操作手段が用いられてもよい。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係る車両用操舵装置の構成を説明するための概念図である。
【図２】制御装置が実行する処理について説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１ステアリングホイール（操作手段）
２電動モータ（操舵アクチュエータ）
４車輪（舵取り車輪）
１１操作角センサ（操作量検出手段）
１３転舵角センサ（転舵角検出手段）
１４制御装置（目標転舵角設定手段、偏差積分手段、駆動力制限手段）

Claims

操作手段の操作に応じて、舵取り車輪を転舵するための駆動力を発生する操舵アクチュエータを制御する車両用操舵制御装置であって、
前記操作手段の操作量を検出する操作量検出手段と、
この操作量検出手段によって検出される操作量に基づいて目標転舵角を設定する目標転舵角設定手段と、
前記舵取り車輪の転舵角を検出する転舵角検出手段と、
前記目標転舵角設定手段によって設定される目標転舵角と前記転舵角検出手段によって検出される転舵角との偏差の積分値を車両が停止している状態でのみ演算する偏差積分手段と、
この偏差積分手段の演算結果が前記操作量検出手段や前記転舵角検出手段の出力に誤差を生じていたり、前記操作手段の操作量と前記舵取り車輪の転舵角との間に定常偏差が生じていたりする場合を判別するための予め定めるしきい値以上である場合に、前記操舵アクチュエータの駆動力を制限する駆動力制限手段とを含むことを特徴とする車両用操舵制御装置。
前記駆動力制限手段は、前記操舵アクチュエータの駆動力を一定量以下に制限するものであることを特徴とする請求項１記載の車両用操舵制御装置。