JP4520694B2 - 路上走行車両用の触覚制御装置 - Google Patents
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Description
車両のヨーレートまたは横加速度を推定することができる方法が幾つかある。定常状態の推定が最も単純であるが、低車速では信頼性がないことが分かっている。動的推定はより複雑であるが、今日まで、克服できないほどの問題に遭遇してはいない。最終的な解決策は、VSC内部からの情報を使用することである。他の1つの可能性のある解決策は、前段で説明したように、ヨーレートの代わりに横加速度を使用することである。ヨーレートまたは横加速度が推定されているとき、同時に車両が逆走行(バックで走行)していないかどうかを検出するためのチェックがなされる。車両が逆走行している場合は、ヨーレート誤差または横加速度誤差がゼロに設定される。これによって、車両の逆走行時にアンダステア制御装置が、運転者を混乱させる恐れがある操舵感覚に影響を及ぼさないようにする。ヨーレート推定と逆走行検出を図8に例示する。
本明細書で先に説明したように、ヨーレート推定は定常状態アンダステアの方程式に準拠可能である。
ヨーレート推定器は、ヨーレートフィードバックを備える2輪車モデルに基づくフルオーダ観測器を使用して改良することができる。図9を参照されたい。この2輪車モデルは次のように記述される。
図10は図9に対応する図であるが、推定器が横加速度推定器ブロックである場合を例示する。制御器は、ヨーレート推定器に関するものと実質的に同じであるが、下の横加速度方程式からの項目D’が追加されている。
好ましい逆走行検出アルゴリズムを図11に示す。ヨーレートが不感帯にあるかまたはそれらが異なる符号を有するとき、逆走行フラッグがゼロであり、車両が逆走行していることを示す。これらの不感帯40、42は、ヨーレート信号に対するノイズの効果を制限する。それらの不感帯は、静止車両に関して、ヨーレートに対するノイズが不感帯を超えないように設定されている。信号が不感帯にある間は、ブロックの出力はゼロである。符号ブロック44、46は入力信号の符号を取得する。入力信号がゼロの場合はその符号値もゼロであり、そうではなく入力が正であればその符号値が正であるか、あるいは入力信号が負であればその符号値はマイナス1である。飽和48は、入力が1以上であれば、出力は1であるように設定される。入力がゼロ以下であれば、出力はゼロである。これによって逆走行フラッグは0または1に制限される。逆走行検出は、推定横加速度と実際の横加速度を比較することによっても同じく適切に実現可能である。
アンダーステア制御は、図12に示すように幾つかのセクションを含む。スケーリングマップ52へのヨーレート誤差によって操舵感覚を制御すると共に、トルク制御54によって、パワーステアリングからの補助トルクを打ち消し、さらに運転者が加えるトルクを反転さえして、過剰なアンダーステアトルク(アンダステア状態に対する修正トルク)を防止する。ここでも、図12の制御構造は横加速度誤差の推定値に基づいてアンダーステアトルクを同じく適切に生成することができる。
ヨーレート誤差をルックアップ表へのインデックス入力として使用する。このルックアップの出力は運転者トルクのスケーリングである。ルックアップ表の要素は、図13に示すように、小さいヨーレート誤差に関して小さく、大きいヨーレート誤差に関して大きい(運転者トルクのスケーリングルックアップ表へのヨーレート誤差)。ここでも、図13の原理を横加速度誤差に同様に適用可能である。
アンダステア制御装置は、パワーステアリングシステムによって生成される補助トルクよりも大きいトルクを生成することができる。これが起こると、運転者が感じるトルクが反転することになる。これは不安感と混乱ばかりでなく、運転者がその手を離したとき、操舵が真っ直ぐ前方に戻るのではなくさらにロック状態に巻き込む恐れがある。このようなトルクの反転を防止するために、図14に示すアルゴリズム(トルク制御セクションのブロック図)を構成した。これは、実際の運転者トルクをトルク閾値と56で比較して、0と1の間でスケーリングを生成することによって実現される既定トルク閾値よりも上に運転者トルクを維持しようとするものである。このスケーリングをアンダステア制御装置の出力に適用することによって、アンダステア制御装置の効果を制御することができる。
このブロック58は、運転者トルクが下回らないことが望ましい水準に等しい定数である。十分な値は1Nmであることが分かっている。
MAXブロック60、62は、それらの2つの入力最大値を取得するだけである。両方の場合とも、それらは、負のスケーリング修正を引き起こす恐れのあるゼロを入力が下回るのを防止する。そのような負のスケーリング修正は運転者にトルク反転をもたらし、それは運転者を混乱させることになるので非常に望ましくない。
調整ゲインおよびフィルタブロック64は、運転者トルク信号を平滑化して、切換の少ないより円滑な制御を行う。調整ゲインを使用して次式によって説明される不感帯のサイズを制御する。
横加速度感覚制御、すなわち、図16は、車両の横加速度に比例して操舵システムにおけるトルクが増加するように設計されている。
横加速度センサによって供給された横加速度値は、補償アルゴリズムを通過する。これはノイズを除去するための単なるフィルタであるか、または横加速度センサ位置に関する修正の場合がある。前車軸における横加速度を使用すると最良の結果が得られる。センサをその位置に配置することが見込めないとき、補償要素を使用して、横加速度の測定値を測定することが好ましい前輪間の中間位置からセンサが物理的に変位する分を補償することができる。
ABSブロックは絶対値を取得するだけであり、それによってスケーリングが常に正であり、また横加速度トルクが常に運転トルクと同じ符号を有することが保証される。もし相対符号が変化することになったら、操舵感覚が混乱することになろう。
その横加速度に適用されるゲインは速度に依存し、かつルックアップ表において決定される。低速ではゲインはゼロであり、時速約10と40kmの間では、ゲインがピーク値に上昇し、さらにそれ以上の速度ではいずれもそのピーク値に留まる。典型的なゲインのピーク値は約0.3である。
これは、触覚トルクが既定の制限値を超過するのを防止する飽和である。その触覚トルクがこれらの制限値を超過することがあれば、それを制限値に保持するだけである。
ベースとなる車両以外に最小限のハードウェア要件がある。必要なものは1個または複数の安価な横加速度センサだけである。
Claims (19)
- 路上走行車両用の補力操舵システムであって、
運転者が加えるトルクと検知した車両速度とに応答して、操舵システムのために補助トルク信号を生成し、運転者の操舵力を軽減するように構成されている補助トルク信号生成手段と、
補助トルク信号に追加されるように構成されることで運転者の操舵感覚を変化させる触覚トルクを(a)車両ヨーレート誤差または(b)横加速度誤差に基づいて生成する手段とを具備し、
前記触覚トルクを生成する手段は、
操舵角と車両縦速度の測定値から導かれた推定ヨーレートまたは推定横加速度を、測定された車両のヨーレートまたは横加速度と比較することにより、ヨーレート誤差または横加速度誤差を確立する手段と、
ヨーレート誤差または横加速度誤差を数値化する手段であって、補助トルク信号生成手段からの補助トルク信号を増減させて運転者に対して操舵感覚を変化させるために、小さいヨーレート誤差または小さい横加速度誤差の入力に対しては相対的に小さい数値が出力され、かつ、大きいヨーレート誤差または大きい横加速度誤差の入力に対しては相対的に大きい数値が出力されるように、出力値がヨーレート誤差または横加速度誤差に従って制御される手段と、
数値化されたヨーレート誤差または横加速度誤差を操舵コラムトルクと掛け合わせることによって、触覚トルクを確立して電気モータを駆動するための出力を供給する補助トルク信号に追加する手段とを含み、
前記誤差の増大に伴って、補助トルク信号に追加された触覚トルクが道路からの反作用によって運転者がハンドルを通じて受け取る操舵時のトルクを低減させることにより、運転者が車両の操縦性を喪失する前に運転者に対して警告を与える補力操舵システム。 - 路上走行車両用の補力操舵システムであって、
運転者が加えるトルクと検知した車両速度とに応答して、操舵システムのために補助トルク信号を生成し、運転者の操舵力を軽減するように構成されている補助トルク信号生成手段と、
補助トルク信号に追加されるように構成されることで運転者の操舵感覚を変化させる触覚トルクを車両ヨーレート誤差に基づいて生成する手段とを具備し、
前記触覚トルクを生成する手段は、
操舵角と車両縦速度の測定値から導かれた推定ヨーレートを、測定された車両のヨーレートと比較することにより、ヨーレート誤差を確立する手段と、
ヨーレート誤差を数値化する手段であって、補助トルク信号生成手段からの補助トルク信号を増減させて運転者に対して操舵感覚を変化させるために、小さいヨーレート誤差の入力に対しては相対的に小さい数値が出力され、かつ、大きいヨーレート誤差の入力に対しては相対的に大きい数値が出力されるように、出力値がヨーレート誤差に従って制御される手段と、
数値化されたヨーレート誤差を操舵コラムトルクと掛け合わせることによって、触覚トルクを確立して電気モータを駆動するための出力を供給する補助トルク信号に追加する手段とを含み、
前記ヨーレート誤差の増大に伴って、補助トルク信号に追加された触覚トルクが道路からの反作用によって運転者がハンドルを通じて受け取る操舵時のトルクを低減させることにより、運転者が車両の操縦性を喪失する前に運転者に対して警告を与える補力操舵システム。 - 路上走行車両用の補力操舵システムであって、
運転者が加えるトルクと検知した車両速度とに応答して、操舵システムのために補助トルク信号を生成し、運転者の操舵力を軽減するように構成されている補助トルク信号生成手段と、
補助トルク信号に追加されるように構成されることで運転者の操舵感覚を変化させる触覚トルクを横加速度誤差に基づいて生成する手段とを具備し、
前記触覚トルクを生成する手段は、
操舵角と車両縦速度の測定値から導かれた推定横加速度を、測定された車両の横加速度と比較することにより、横加速度誤差を確立する手段と、
横加速度誤差を数値化する手段であって、補助トルク信号生成手段からの補助トルク信号を増減させて運転者に対して操舵感覚を変化させるために、小さい横加速度誤差の入力に対しては相対的に小さい数値が出力され、かつ、大きい横加速度誤差の入力に対しては相対的に大きい数値が出力されるように、出力値が横加速度誤差に従って制御される手段と、
数値化された横加速度誤差を操舵コラムトルクと掛け合わせることによって、触覚トルクを確立して電気モータを駆動するための出力を供給する補助トルク信号に追加する手段とを含み、
前記横加速度誤差の増大に伴って、補助トルク信号に追加された触覚トルクが道路からの反作用によって運転者がハンドルを通じて受け取る操舵時のトルクを低減させることにより、運転者が車両の操縦性を喪失する前に運転者に対して警告を与える補力操舵システム。 - 補助トルク信号生成手段が電気モータを備える、請求項1、2または3に記載の操舵システム
- ヨーレート誤差が、運転手による過剰なヨーレート要求にしたがって生成されないように飽和され、ゲインマップによってスケーリングされる、請求項1、2または3に記載の操舵システム。
- 複数のゲインマップが備わり、優勢な状態に適合するのに最も適切なマップが、測定データに基づく路面状態の評価から自動的に選択されるように構成されている、請求項5に記載の操舵システム。
- 前記触覚トルクを生成する手段が、操舵角、車両の横加速度またはヨーレート、および車両縦速度の測定値に基づいて横加速度誤差またはヨーレート誤差を生成するようになされている動的推定器を具備する、請求項1、2または3に記載の操舵システム。
- 動的推定器がヨーレート推定器である、請求項7に記載の操舵システム。
- 車両がバックで走行しているかどうかを検出するバック走行検出装置を具備し、かつ実際のヨーレートまたは推定ヨーレートが不感帯にある時点、またはそれらが異なる符号を有する時点を検出する手段を備える、請求項8に記載の操舵システム。
- 動的推定器が横加速度推定器である、請求項7に記載の操舵システム。
- 車両がバックで走行しているかどうかを検出するバック走行検出装置を具備し、かつ実際の横加速度または推定横加速度が不感帯にある時点、またはそれらが異なる符号を有する時点を検出する手段を備える、請求項10に記載の操舵システム。
- 動的推定器によって生成される誤差と運転者が加えるトルクとから修正トルクを生成するアンダステア制御を含む、請求項7から11のいずれか一つに記載の操舵システム。
- アンダステア制御による修正トルクが、補力システムのモータを駆動するための補助トルクに追加される触覚トルクを供給する、請求項12に記載の操舵システム。
- アンダステア制御による修正トルクが、測定された車両横加速度と車両縦速度に基づいて算出される横加速度基準の修正トルクに対応するフィードバック信号によって変更される、請求項13に記載の操舵システム。
- 横加速度基準の修正トルクに対応する前記フィードバック信号が、車両の測定された横加速度と車両縦速度に基づく、請求項14に記載の操舵システム。
- 横加速度基準の修正トルクが、運転者がステアリングホイールに対して加えるトルクにさらに依存する、請求項14または15に記載の操舵システム。
- 横加速度基準の修正トルクが、横加速度と縦速度に依存する関数の積に応じて算出される、請求項14または15に記載の操舵システム。
- アンダステア制御が、運転者が加えるトルクが小さいときに、ノイズによる誤差信号を修正するための修正ゲインを提供するトルク制御を含む、請求項12から17のいずれか一つに記載の操舵システム。
- 運転者トルクが小さいときに、補助トルクより大きいトルクをアンダステア制御が生成するのを防止するために、アンダステア制御の出力を無効にする値から、アンダステア制御の出力に影響を及ぼさない値までを、0と1の間で数値化し、この数値に対応した修正がアンダステア制御装置の出力に適用される、請求項18に記載の操舵システム。
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