JP5097165B2 - 車両制御装置 - Google Patents
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Description
この発明は、自動変速機の制御を行う車両制御装置に関するものであり、特に車両の旋回走行時に於ける自動変速機の変速比制御に関するものである。
従来、車両の旋回走行を検出し、旋回中は変速比を大きくする、つまり、シフトダウン側へ変更することでエンジンブレーキにより車両を減速させ、旋回走行を安全に行わせると共に、旋回終了時の加速性能を向上させるようにした車両制御装置が提案されている（例えば、特許文献１、２、３参照）。これらの従来の車両制御装置に於いては、車両の旋回走行を検出するために、ハンドル角センサーやヨーレートセンサー、横加速度センサーが用いられている。
例えば特許文献１に示すハンドル角センサーを用いた車両制御装置は、路面の状態に関係なくハンドルの角度変化のみに応じて変速比制御(シフトダウン)を行っている。ハンドル角はドライバーの操舵をハンドル角センサーにより計測した値であり、ドライバーの旋回目標を簡単に知ることができる。特許文献１ではこのドライバーの旋回目標に応じて変速比制御を行い、減速力発生による旋回時の減速感と、旋回から直線への移行時の再加速遅れ防止とを実現している。
特許文献１に示された従来の装置によれば、必ずしもドライバーの旋回目標に応じて変速比制御を行うことが車両制御として望ましいとは限らない場合がある。例えば、滑りやすい路面等、路面摩擦係数が低下した道路では、乾いた路面に比べタイヤが前後左右に発生可能な摩擦力の大きさを示したタイヤの摩擦円が縮小する(例えば、非特許文献１参照)。
一方、特許文献２及び３に示すヨーレートセンサーや横加速度センサーを用いた車両制御装置では、ヨーレート及び横加速度に応じて変速比制御(シフトダウン)を行っている。ヨーレート及び横加速度といった状態量は、車両の旋回に応じてヨーレートセンサー及び横加速度センサーにより計測される値である。一方、特許文献２及び３に示すヨーレートセンサーや横加速度センサーを用いた車両制御装置では、ヨーレート、横加速度に応じて変速比制御(シフトダウン)を行っている。ヨーレート、横加速度といった状態量は、車両の旋回に応じてヨーレートセンサー、横加速度センサーにより計測される値である。
特許文献２及び３に示された装置に用いられているヨーレート及び横加速度は、車両の慣性モーメントの影響により、ハンドル角入力に対し遅れて立ち上がることが知られている(例えば、非特許文献２参照)。
山海堂発行「自動車の運動と制御[第二版]」ISBN 4-381-08822-0 第２章 タイヤの力学 2.3タイヤのコーナリング特性(P.24)
山海堂発行「自動車の運動と制御[第二版]」ISBN 4-381-08822-0 第３章 車両運動の基礎 3.4車両運動の動的特性(P.84)
山海堂発行「自動車の運動と制御[第二版]」ISBN 4-381-08822-0 第２章 タイヤの力学 2.3タイヤのコーナリング特性(P.16)
特許文献１に示されたような従来の装置の場合、前述したように、例えば、滑りやすい路面等、路面摩擦係数が低下した道路では、乾いた路面に比べタイヤが前後左右に発生可能な摩擦力の大きさを示したタイヤの摩擦円が縮小するが、このような状況下でドライバーの旋回目標であるハンドル角のみに応じて乾いた路面と同じ大きさの変速比制御を行うと、減速力がタイヤの摩擦円にて発生可能な力のほとんどを消費してしまうため横力発生の余地がなく、旋回に必要な横力が不足し車両が旋回しない、つまりアンダーステアの状態に陥ってしまう危険性があった。
特許文献２及び特許文献３に示されたような従来の装置の場合、前述したように、ヨーレート及び横加速度は、車両の慣性モーメントの影響により、ハンドル角入力に対し遅れて立ち上がるので、ヨーレートセンサーや横加速度センサーを用いた旋回の検出は、ハンドル角センサーを用いたものより遅れて旋回が検出され、最終的にドライバーのハンドル操作に対し遅れて変速比制御(シフトダウン)開始されるため、ドライバーに違和感(遅延
感)を与える原因となっていた。
感)を与える原因となっていた。
又、特許文献１乃至特許文献３に示す従来の車両制御装置の全てに於いて、入力に対する変速比制御(シフトダウン)の制御量を決める必要がある。例えば特許文献１に示す従来の装置のようにハンドル角を入力とした場合、設計者自らドライバーとなり、ハンドル操作に対し必要となる変速比制御の制御量を決めることができる。しかし、特許文献２及び特許文献３に示すヨーレートセンサーや横加速度センサーを用いた従来の車両制御装置では、先ず目的とする車両の慣性モーメントを求め、更にドライバーのハンドル操作に対し車両がどのような応答をするか考慮した上で、ヨーレート及び横加速度に対する変速比制御の制御量を決める必要がある。そのため、特許文献２及び特許文献３に示す従来の車両制御装置では、この変速比制御の制御量を決める作業(マッチング作業)が複雑なものとなっていた。
この発明は、前述のような従来の装置の課題の解決を目的としてなされたものであり、ドライバーの旋回動作により前輪に発生するセルフアライニングトルクを検出し、このセルフアライニングと車速から演算した推定舵角を基に変速比制御を行うことで、ドライバーに制御の遅延による違和感を与えず、又、路面摩擦係数が低下した場合に於いても減速力過多により車両が不安定に陥ることがなく、従来の装置よりも高性能でかつ設計時に於いてもマッチングが容易な車両制御装置を提供するものである。
この発明による車両制御装置は、
車両の旋回時に前輪が路面から受けるセルフアライニングトルクを検出するセルフアライニングトルク検出手段と、車両の走行速度若しくは車輪速を検出する車速検出手段と、
前記検出されたセルフアライニングトルクと前記検出された走行速度若しくは車輪速とに基づき、推定舵角を演算する推定舵角演算手段と、自動変速機の変速比を制御する変速比制御手段とを備え、前記演算された推定舵角に基づき、前記自動変速機の変速比を制御するようにした車両制御装置であって、
前記セルフアライニングトルク検出手段は、ドライバーの操舵を電動モータによりアシストする電動パワーステアリング装置と、前記セルフアライニングトルクを演算により検出するセルフアライニングトルク演算手段とにより構成され、
前記電動パワーステアリング装置は、前記電動パワーステアリング装置に入力されるドライバーの操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、前記電動パワーステアリング装置に於ける電動モータのモータ電流を検出するモータ電流検出手段と、前記電動モータの回転角速度を検出するモータ回転角速度検出手段とを備え、少なくとも前記操舵トルク検出手段の出力と、前記モータ電流検出手段の出力と、前記モータ回転角速度検出手段の出力とを前記セルフアライニングトルク演算手段に入力するように構成され、
前記セルフアライニングトルク演算手段は、前記入力された前記操舵トルク検出手段の出力と、前記モータ電流検出手段の出力と、前記モータ回転角速度検出手段の出力と、前記車速検出手段の出力とに基づいて、前記セルフアライニングトルクを演算するように構成され、
前記推定舵角演算手段は、前記演算されたセルフアライニングトルクと前記検出された車両の走行速度若しくは車輪速とに基づいて前記セルフアライニングトルクと前記車両のハンドル角との比を求め、前記求めたセルフアライニングトルクと車両のハンドル角との比に基づいて推定操舵角を演算するように構成され、
前記変速比制御手段は、前記演算された推定舵角に基づいて目標シフトダウン量を演算し、前記自動変速機の通常の目標ベース変速比と、前記演算した目標シフトダウン量とに基づいて目標変速比を演算するように構成され、
前記変速比制御手段により演算された目標変速比に基づいて、前記自動変速機の変速比を制御するようにしたことを特徴とするものである。
又、この発明による車両制御装置は、
車両の旋回時に前輪が路面から受けるセルフアライニングトルクを検出するセルフアライニングトルク検出手段と、車両の走行速度若しくは車輪速を検出する車速検出手段と、
前記検出されたセルフアライニングトルクと前記検出された走行速度若しくは車輪速とに基づき、推定舵角を演算する推定舵角演算手段と、自動変速機の変速比を制御する変速比制御手段とを備え、前記演算された推定舵角に基づき、前記自動変速機の変速比を制御するようにした車両制御装置であって、
前記セルフアライニングトルク検出手段は、走行中のタイヤに発生するセルフアライニングトルクを計測するセルフアライニングトルク検出装置により構成され、
前記推定舵角演算手段は、前記計測されたセルフアライニングトルクと前記検出された車両の走行速度若しくは車輪速とに基づいて前記セルフアライニングトルクと前記車両のハンドル角との比を求め、前記求めたセルフアライニングトルクと車両のハンドル角との比に基づいて推定操舵角を演算するように構成され、
前記変速比制御手段は、前記演算された推定舵角に基づいて目標シフトダウン量を演算し、前記自動変速機の通常の目標ベース変速比と、前記演算した目標シフトダウン量とに基づいて目標変速比を演算するように構成され、
前記変速比制御手段により演算された目標変速比に基づいて、前記自動変速機の変速比を制御するようにしたことを特徴とするものである。
車両の旋回時に前輪が路面から受けるセルフアライニングトルクを検出するセルフアライニングトルク検出手段と、車両の走行速度若しくは車輪速を検出する車速検出手段と、
前記検出されたセルフアライニングトルクと前記検出された走行速度若しくは車輪速とに基づき、推定舵角を演算する推定舵角演算手段と、自動変速機の変速比を制御する変速比制御手段とを備え、前記演算された推定舵角に基づき、前記自動変速機の変速比を制御するようにした車両制御装置であって、
前記セルフアライニングトルク検出手段は、ドライバーの操舵を電動モータによりアシストする電動パワーステアリング装置と、前記セルフアライニングトルクを演算により検出するセルフアライニングトルク演算手段とにより構成され、
前記電動パワーステアリング装置は、前記電動パワーステアリング装置に入力されるドライバーの操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、前記電動パワーステアリング装置に於ける電動モータのモータ電流を検出するモータ電流検出手段と、前記電動モータの回転角速度を検出するモータ回転角速度検出手段とを備え、少なくとも前記操舵トルク検出手段の出力と、前記モータ電流検出手段の出力と、前記モータ回転角速度検出手段の出力とを前記セルフアライニングトルク演算手段に入力するように構成され、
前記セルフアライニングトルク演算手段は、前記入力された前記操舵トルク検出手段の出力と、前記モータ電流検出手段の出力と、前記モータ回転角速度検出手段の出力と、前記車速検出手段の出力とに基づいて、前記セルフアライニングトルクを演算するように構成され、
前記推定舵角演算手段は、前記演算されたセルフアライニングトルクと前記検出された車両の走行速度若しくは車輪速とに基づいて前記セルフアライニングトルクと前記車両のハンドル角との比を求め、前記求めたセルフアライニングトルクと車両のハンドル角との比に基づいて推定操舵角を演算するように構成され、
前記変速比制御手段は、前記演算された推定舵角に基づいて目標シフトダウン量を演算し、前記自動変速機の通常の目標ベース変速比と、前記演算した目標シフトダウン量とに基づいて目標変速比を演算するように構成され、
前記変速比制御手段により演算された目標変速比に基づいて、前記自動変速機の変速比を制御するようにしたことを特徴とするものである。
又、この発明による車両制御装置は、
車両の旋回時に前輪が路面から受けるセルフアライニングトルクを検出するセルフアライニングトルク検出手段と、車両の走行速度若しくは車輪速を検出する車速検出手段と、
前記検出されたセルフアライニングトルクと前記検出された走行速度若しくは車輪速とに基づき、推定舵角を演算する推定舵角演算手段と、自動変速機の変速比を制御する変速比制御手段とを備え、前記演算された推定舵角に基づき、前記自動変速機の変速比を制御するようにした車両制御装置であって、
前記セルフアライニングトルク検出手段は、走行中のタイヤに発生するセルフアライニングトルクを計測するセルフアライニングトルク検出装置により構成され、
前記推定舵角演算手段は、前記計測されたセルフアライニングトルクと前記検出された車両の走行速度若しくは車輪速とに基づいて前記セルフアライニングトルクと前記車両のハンドル角との比を求め、前記求めたセルフアライニングトルクと車両のハンドル角との比に基づいて推定操舵角を演算するように構成され、
前記変速比制御手段は、前記演算された推定舵角に基づいて目標シフトダウン量を演算し、前記自動変速機の通常の目標ベース変速比と、前記演算した目標シフトダウン量とに基づいて目標変速比を演算するように構成され、
前記変速比制御手段により演算された目標変速比に基づいて、前記自動変速機の変速比を制御するようにしたことを特徴とするものである。
この発明による車両制御装置は、ハンドル角センサー、ヨーレートセンサー、横加速度センサー等を必要とせず、ドライバーに制御遅延による違和感を与えることのない車両制御装置を安価に提供することができる。
又、セルフアライニングトルクから演算する推定舵角を変速比制御に用いることにより、滑りやすい路面など路面摩擦係数が低下した道路に於いても、減速力過多になり車両が不安定になるといった状況を防ぐことができる車両制御装置を提供することができる。
更に、ヨーレート、横加速度といった車両の慣性モーメントの影響を考慮する必要のある状態量ではなく、ハンドル角と同じ次元の推定舵角を用いることで、マッチング作業が複雑ではない車両制御装置を提供することができる。
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１に係る車両制御装置を図面に基づいて説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係る車両制御装置の構成を示すブロック図である。図１に於いて、セルフアライニングトルク検出手段１０１は、車両旋回時にタイヤと路面の間に発生するセルフアライニングトルクTalignを検出し出力する。車速検出手段１０２は、車両の前後方向の移動速度である車速を検出し車速信号Vを出力する。
以下、この発明の実施の形態１に係る車両制御装置を図面に基づいて説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係る車両制御装置の構成を示すブロック図である。図１に於いて、セルフアライニングトルク検出手段１０１は、車両旋回時にタイヤと路面の間に発生するセルフアライニングトルクTalignを検出し出力する。車速検出手段１０２は、車両の前後方向の移動速度である車速を検出し車速信号Vを出力する。
推定舵角演算手段１０３は、セルフアライニング検出手段１０１により検出したセルフアライニングトルクTalignと、車速検出手段１０２により検出した車速信号Vから、推定
舵角θestを演算し出力する。変速比制御手段１０４は、推定舵角θestに基づき、変速機１０５の変速比を制御する。
舵角θestを演算し出力する。変速比制御手段１０４は、推定舵角θestに基づき、変速機１０５の変速比を制御する。
尚、この実施の形態１では変速機１０５を無段変速機 (CVT: Continuously Variable Transmission) として説明するが、車両の原動機と車輪との間に於いて変速比制御手段１０４の制御信号に応じて出力トルクの変更が可能な機構(変速機)であれば、その種類は問わない。
次に、セルフアライニングトルク検出手段１０１の詳細について説明する。図２は、この発明の実施の形態１による車両制御装置に於けるセルフアライニングトルク検出手段の構成を示すブロック図である。図２に於いて、セルフアライニングトルク検出手段１０１は、ドライバーの操舵をアシストする電動パワーステアリング装置２０１と、セルフアライニングトルク演算手段２０２とから構成される。
次に、電動パワーステアリング装置２０１の詳細について説明する。図３は、この発明の実施の形態１による車両制御装置に於ける電動パワーステアリング装置を示す構成図である。図３に於いて、トルクセンサー３０３は、ハンドル３０１に加えられるドライバーの操舵トルクを検出し操舵トルク信号Tsを出力する。電動モータ３０４は、操舵アシストトルクTassistを発生する。
電流センサー３０５は、電動モータ３０４の電流を検出しモータ電流信号Imtrを出力する。回転角速度センサー３０６は、電動モータ３０４の回転角速度を検出しモータ角速度信号ωmtrを出力する。車速センサー３０７は、車両の走行速度を検出し車速信号Vを出力する。電動パワーステアリング制御器３０８は、前述の車速信号V、操舵トルク信号Ts、
モータ電流信号Imtr、モータ角速度信号ωmtrに基づいて演算した電圧Vsupplyを、電動モータ３０４に供給する。
モータ電流信号Imtr、モータ角速度信号ωmtrに基づいて演算した電圧Vsupplyを、電動モータ３０４に供給する。
ステアリング軸トルクTstrは、操舵トルクTsと操舵アシストトルクTassistとの合計値
と一致し、且つ、タイヤ３０２に加えられるセルフアライニングトルクTalignとステアリング機構摩擦Tfricとの合計値に釣り合うものである。ステアリング機構摩擦Tfricには、ステアリング単体で発生する摩擦と電動モータ３０４で発生する摩擦の両方が含まれる。
と一致し、且つ、タイヤ３０２に加えられるセルフアライニングトルクTalignとステアリング機構摩擦Tfricとの合計値に釣り合うものである。ステアリング機構摩擦Tfricには、ステアリング単体で発生する摩擦と電動モータ３０４で発生する摩擦の両方が含まれる。
尚、この発明の実施の形態１では、車速検出手段１０２と、電動パワーステアリング装置２０１に含まれる車速センサー３０７とを別個のものとして表記しているが、例えば１
つの車速センサーから通信ライン(例えば車載ネットワークCAN)を用いて伝送する、又は
共通のメモリに値を保管し相互にアクセスする等により、車速信号Vを共用するようにし
ても良い。
つの車速センサーから通信ライン(例えば車載ネットワークCAN)を用いて伝送する、又は
共通のメモリに値を保管し相互にアクセスする等により、車速信号Vを共用するようにし
ても良い。
次に、電動パワーステアリング制御器３０８の動作を説明する。図４は、この発明の実施の形態１による車両制御装置に於ける電動パワーステアリング制御器の動作を示すフローチャートである。電動パワーステアリング制御器３０８は、図４の動作フローを周期的に繰り返すものである。図４に於いて、先ず、ステップＳ４０１に於いて、操舵トルク信号Ts及び車速信号V、モータ角速度信号ωmtrを入力する。
次に、ステップＳ４０２に進み、操舵トルク信号Ts及び車速信号Vに基づいてアシスト
電流Iassistを演算し、電動モータ３０４の目標電流Itagを決定する。更に、ステップＳ
４０３に於いてモータ電流信号Imtrを入力し、ステップＳ４０４に進んでモータ電流信号Imtrが目標電流Itagに一致するようモータ供給電圧Vsupplyを制御し電動モータ３０４に
出力する。このようにして電動パワーステアリング制御器３０８は、電動モータ３０４による操舵アシストトルクTassistを制御する。
電流Iassistを演算し、電動モータ３０４の目標電流Itagを決定する。更に、ステップＳ
４０３に於いてモータ電流信号Imtrを入力し、ステップＳ４０４に進んでモータ電流信号Imtrが目標電流Itagに一致するようモータ供給電圧Vsupplyを制御し電動モータ３０４に
出力する。このようにして電動パワーステアリング制御器３０８は、電動モータ３０４による操舵アシストトルクTassistを制御する。
尚、電動パワーステアリング制御器３０８の動作に於いて、ステップＳ４０１〜Ｓ４０４までの処理は一般的な電動パワーステアリングに於いて行われている内容である。通常、ステップＳ４０２に於いて目標電流Itagを決定する際には、モータ角速度信号ωmtrより電動モータ３０４及びステアリング機構が有するの慣性モーメントによる影響を補償するための慣性補償電流や、ステアリング機構摩擦Tfricの影響を補償するための摩擦補償電流等、フィーリング向上等を目的とした各種補償電流を演算し、これら補償電流とアシスト電流Iassistから目標電流Itagを求める。
しかし、これら補償電流は、電動パワーステアリングの性能を向上させるための仕組みであり、この発明の車両制御装置の効果には直接関係しない。よってこの実施の形態１による電動パワーステアリング制御器３０８では、次に述べる図５に示すようなアシストマップを用い、操舵トルク信号Ts及び車速信号Vから直接、アシスト電流Iassistを求めることとする。
即ち、図５は、この発明の実施の形態１に係る車両制御装置の電動パワーステアリング制御器に於ける、アシスト電流を求める際に使用するアシストマップの一例を示すグラフである。図５に於いて、縦軸はアシスト電流Iassist、横軸は操舵トルク信号Tsを示し、
車速信号Vが増大するにつれて、同一の操舵トルク信号Tsに対するアシスト電流Iassistは小さくなる。
車速信号Vが増大するにつれて、同一の操舵トルク信号Tsに対するアシスト電流Iassistは小さくなる。
図４に戻り、この実施の形態１による電動パワーステアリング制御器３０８では、ステップＳ４０５に於いて、最終的に、セルフアライニングトルク演算手段２０２に対し、操舵トルク信号Ts及びモータ電流信号Imtr、モータ角速度信号ωmtr、車速信号Vを出力する。
次に、図２に示すセルフアライニングトルク検出手段１０１に於ける、セルフアライニングトルク演算手段２０２について説明する。セルフアライニングトルク演算手段２０２は、操舵トルク信号Ts、モータ電流信号Imtr、モータ角速度信号ωmtr及び車速信号Vを用いて、セルフアライニングトルクTalignを演算し出力する。セルフアライニングトルクTalignの演算方法については、周知の手法を用いることができる(例えば、特許文献４、５、６参照)が、この発明の実施の形態１では特許文献５に記載されている手法を用いて、セルフアライニングトルク演算手段２０２の動作を説明する。
図６は、この発明の実施の形態１による車両制御装置に於けるセルフアライニングトルク演算手段の動作を示すフローチャートである。セルフアライニングトルク演算手段２０２は、図６に示す処理を周期的に繰り返すものである。図６に於いて、始めに、ステップＳ６０１では、操舵トルク信号Ts及び車速信号V、モータ電流信号Imtr、モータ角速度信号ωmtrを入力し、次にステップＳ６０２に於いてモータ電流信号Imtrと、電動モータ３０４の減速ギア比Ggear及びトルク定数Ktを用いて、次式（１）に示す計算式に基づき電動モータ３０４が発生する操舵アシストトルクTassistを演算する。
Tassist = Ggear・Kt・Imtr ・・・・・・・・・・・・・・・・式（１）
ここで、減速ギア比Ggear及びトルク定数Ktは、電動モータ３０４固有の定数であり、
セルフアライニングトルク演算手段２０２に予め記憶されている。
Tassist = Ggear・Kt・Imtr ・・・・・・・・・・・・・・・・式（１）
ここで、減速ギア比Ggear及びトルク定数Ktは、電動モータ３０４固有の定数であり、
セルフアライニングトルク演算手段２０２に予め記憶されている。
次に、ステップＳ６０３に於いて、操舵アシストトルクTassistと、操舵トルク信号Ts
、電動モータ３０４の慣性モーメントJ及びモータ角速度ωmtrを用いて、次式（２）に示す計算式に基づき、ステアリング軸トルクTstrを演算する。
Tstr = Ts + Tassist - J・dωmtr/dt ・・・・・・・・・・・式（２）
ここで、慣性モーメントJは、電動モータ３０４のローター部が有している慣性モーメ
ントを示す定数であり、セルフアライニングトルク演算手段２０２に予め記憶されている。
、電動モータ３０４の慣性モーメントJ及びモータ角速度ωmtrを用いて、次式（２）に示す計算式に基づき、ステアリング軸トルクTstrを演算する。
Tstr = Ts + Tassist - J・dωmtr/dt ・・・・・・・・・・・式（２）
ここで、慣性モーメントJは、電動モータ３０４のローター部が有している慣性モーメ
ントを示す定数であり、セルフアライニングトルク演算手段２０２に予め記憶されている。
更に、ステップＳ６０４に於いて、車速信号Vに基づき、図７に示すマップからセルフ
アライニングトルクとハンドル角の比Kalignを演算する。即ち、図７は、乾いた路面に於ける車速に対するセルフアライニングトルクとハンドル角の比の関係を示すグラフであり、縦軸はセルフアライニングトルクとハンドル角との比Kalign、横軸は車速Vを示す。図７に示すように、車速Vが小さい場合、セルフアライニングトルクとハンドル角の比Kalignは小さく、車速Vが大きくなるに従って前述の比Talignは大きくなる。
アライニングトルクとハンドル角の比Kalignを演算する。即ち、図７は、乾いた路面に於ける車速に対するセルフアライニングトルクとハンドル角の比の関係を示すグラフであり、縦軸はセルフアライニングトルクとハンドル角との比Kalign、横軸は車速Vを示す。図７に示すように、車速Vが小さい場合、セルフアライニングトルクとハンドル角の比Kalignは小さく、車速Vが大きくなるに従って前述の比Talignは大きくなる。
次に、図６のステップＳ６０５に於いて、ステアリング機構摩擦Tfricと、電動モータ
３０４のモータ角速度信号ωmtr及び減速ギア比Ggear、セルフアライニングトルクとハンドル角の比Kalignを用いて、次式（３）に示す計算式に基づき時定数τestを演算する。
３０４のモータ角速度信号ωmtr及び減速ギア比Ggear、セルフアライニングトルクとハンドル角の比Kalignを用いて、次式（３）に示す計算式に基づき時定数τestを演算する。
最終的に、ステップＳ６０６に於いて、ステアリング軸トルクTstrを、図８に示す時定数τestの特性を有するローパスフィルターにて処理することにより、セルフアライニン
グトルクTalignを求める。即ち、図８は、この発明の実施の形態１による車両制御装置のセルフアライニングトルク演算手段に於いて用いる、時定数τestの特性を有するローパ
スフィルターを示すブロック図である。
グトルクTalignを求める。即ち、図８は、この発明の実施の形態１による車両制御装置のセルフアライニングトルク演算手段に於いて用いる、時定数τestの特性を有するローパ
スフィルターを示すブロック図である。
次に、推定舵角演算手段１０３の動作について説明する。図９は、この発明の実施の形態１による車両制御装置に於ける推定舵角演算手段の動作を示すフローチャートである。推定舵角演算手段１０３は、図９に示す処理を周期的に繰り返すものである。図９に於い
て、始めに、ステップＳ９０１に於いて、セルフアライニングトルクTalign及び車速信号Vを入力する。次に、ステップＳ９０２に進み、車速信号Vに基づき、図１０に示すマップからセルフアライニングトルクとハンドル角の比Kalignを演算する。
て、始めに、ステップＳ９０１に於いて、セルフアライニングトルクTalign及び車速信号Vを入力する。次に、ステップＳ９０２に進み、車速信号Vに基づき、図１０に示すマップからセルフアライニングトルクとハンドル角の比Kalignを演算する。
即ち、図１０は、乾いた路面に於ける車速に対するセルフアライニングトルクとハンドル角の比の関係を示すグラフであり、縦軸はセルフアライニングトルクとハンドル角との比Kalign、横軸は車速Vを示す。図１０に示すように、車速Vが小さい場合、セルフアライニングトルクとハンドル角の比Kalignは小さく、車速Vが大きくなるに従って前述の比Talignは大きくなる。尚、この実施の形態１に於いて、図７及び図１０は、どちらも乾いた路面に於ける車速Vに対するセルフアライニングトルクとハンドル角の比(セルフアライニングトルク／ハンドル角)の関係を示すものであり、同一のものである。
この実施の形態１では、セルフアライニングトルク演算手段２０２及び推定舵角演算手段１０３に、夫々、図７及び図１０に示す同一の特性を記録したマップを有し、ステップＳ６０４とステップＳ９０２の独立した動作フローにより、セルフアライニングトルクとハンドル角との比Kalignを求めているが、例えば、セルフアライニングトルク演算手段２０２の動作フローＳ６０４で求めたセルフアライニングトルクとハンドル角との比Kalignを、通信ライン(例えば車載ネットワークCAN)を用いて推定舵角演算手段103に伝送するか、又は相互にアクセス可能な共通のメモリに保管し、ステップＳ６０４の動作フローで求めたセルフアライニングトルクとハンドル角との比KalignをステップＳ９０２の動作フローの代わりに推定舵角演算手段１０３がアクセスする等の方法を用いても良い。
最後に、ステップＳ９０３に於いて、セルフアライニングトルクTalignと、セルフアライニングトルクとハンドル角の比Kalignとを用いて、次式（４）に示す計算式に基づいて推定舵角θestを求める。
θest = Talign / Kalign ・・・・・・・・・・・・・・・式（４）
θest = Talign / Kalign ・・・・・・・・・・・・・・・式（４）
次に、変速比制御手段１０４及び変速機１０５の動作について説明する。図１１は、この発明の実施の形態１による車両制御装置に於ける変速比制御手段の動作を説明するフローチャートである。図１１に於いて、始めに、ステップＳ１１０１に於いて、対象とする変速機の通常動作時の変速比である目標ベース変速比Rtag_baseを演算する。一般的に目標ベース変速比Rtag_baseは、エンジン回転数、車速(車輪速)、アクセルペダル開度等を基に求めることができる。目標ベース変速比Rtag_baseの演算方法は変速機により異なる。目標ベース変速比Rtag_baseの演算方法は、この発明には直接関係しないのでその演算方法の説明は省略する。
一般的な変速比制御手段ではこの目標ベース変速比Rtag_baseに基づいて、変速機１０
５の変速比制御を行うが、この実施の形態１に於ける変速比制御手段１０４では、旋回走行時の変速比制御を行うため、以降に説明する動作フローを行う。即ち、ステップＳ１１０２に於いて、先ず、推定舵角演算手段１０３より推定舵角θestを入力する。次に、ステップＳ１１０３に進み、推定舵角θestを基に目標シフトダウン量Rtag_downを演算する。
５の変速比制御を行うが、この実施の形態１に於ける変速比制御手段１０４では、旋回走行時の変速比制御を行うため、以降に説明する動作フローを行う。即ち、ステップＳ１１０２に於いて、先ず、推定舵角演算手段１０３より推定舵角θestを入力する。次に、ステップＳ１１０３に進み、推定舵角θestを基に目標シフトダウン量Rtag_downを演算する。
目標シフトダウン量は、例えば図１２に示すようなマップに基づき求めることができる。即ち、図１２は、この発明の実施の形態１による車両制御装置の変速比制御手段に於ける、推定舵角に対する目標シフトダウン量のマップの一例を示すグラフである。図１２に示すマップは、基本的に推定舵角θestの絶対値が大きいほど、目標シフトダウン量Rtag_downが大きくなるよう設定する。又、推定舵角の絶対値が、第１の所定値としての立ち上がり終了の推定舵角より大きい場合には変速比の変動を所定範囲に制限し、推定舵角の絶対値が、第２の所定値としての立ち上がり開始の推定舵角より小さい場合には変速比の変動を行わないようにする。尚、立ち上がり開始の推定舵角、立ち上がり終了の推定舵角、最大目標シフトダウン量などは、対象とする車両の構成や目的により個別に設定することができる。
例えば、スポーツ走行を趣とした場合は、立ち上がり開始の推定舵角と立ち上がり終了の推定舵角の間隔を狭めて推定舵角の増加に対する目標シフトダウン量の増加(つまり傾
き)を大きくし、さらに最大目標シフトダウン量を通常より大きくすることにより、急激
かつ大きな減速感を得るように設計することが考えられる。又、設計者の好みに応じて、推定舵角に対する目標シフトダウン量Rtag_downのマップを、放物線やその他曲線を描き
ながら増加するように設計するなどしても良い。
き)を大きくし、さらに最大目標シフトダウン量を通常より大きくすることにより、急激
かつ大きな減速感を得るように設計することが考えられる。又、設計者の好みに応じて、推定舵角に対する目標シフトダウン量Rtag_downのマップを、放物線やその他曲線を描き
ながら増加するように設計するなどしても良い。
次に、ステップＳ１１０４に於いて、目標ベース変速比Rtag_baseと目標シフトダウン
量Rtag_downを用いて、次式（５）に基づき目標変速比Rtagを演算する。
Rtag = Rtag_base + Rtag_down ・・・・・・・・・・・・式（５）
但し、演算された目標変速比Rtagが、変速機１０５が動作可能な変速比の範囲を超えないようにする必要がある。最終的に、ステップＳ１１０５にて、目標変速比Rtagに基づいて、変速機１０５の変速比制御を行う。変速比制御手段１０４は、これらの動作を周期的に繰り返すものである。
量Rtag_downを用いて、次式（５）に基づき目標変速比Rtagを演算する。
Rtag = Rtag_base + Rtag_down ・・・・・・・・・・・・式（５）
但し、演算された目標変速比Rtagが、変速機１０５が動作可能な変速比の範囲を超えないようにする必要がある。最終的に、ステップＳ１１０５にて、目標変速比Rtagに基づいて、変速機１０５の変速比制御を行う。変速比制御手段１０４は、これらの動作を周期的に繰り返すものである。
このように、この実施の形態１に於ける車両制御装置では、電動パワーステアリング制御器３０８から出力される操舵トルク信号Ts及びモータ電流信号Imtr、モータ角速度信号ωmtr、車速信号Vを基に、セルフアライニングトルク演算手段２０２に於いてセルフアライニングトルクTalignを演算し、さらに推定舵角演算手段１０３に於いてセルフアライニングトルクTalignから推定舵角θestを求め、この推定舵角θestを基に旋回時の変速比制御を行うようにしている。
このことにより、従来よりも早期に旋回意思を検出でき、違和感のない車両制御が可能になるだけでなく、従来のハンドル角やヨーレートセンサー、横加速度センサー等のセンサーに代えて、電動パワーステアリング制御器から得られる信号を用いるので、車両制御装置のコストダウンを実現することができる。尚、電動パワーステアリング装置は、従来の油圧パワーステアリング装置に比べ、約５［％］の燃費削減効果があり、環境・資源対策が重要な近年、ほぼ全車種に標準装備となりつつある装置である。
図１３は、路面の違いによる前輪横滑り角に対するセルフアライニングトルクの発生特性を示したグラフである。セルフアライニングトルク検出手段１０１により検出されるセルフアライニングトルクTalignには、図１３に示すように、前輪横滑り角βfが小さいと
きには比例して増加するが、横滑り角βfが大きくなると急激に飽和し、やがて減少する
特性を持っていることが知られている(例えば、非特許文献３参照)。この特性は、更に路面によって異なり、滑りやすい路面(例えば、雪道・氷路面など路面摩擦抵抗μが低い状
況)では、乾いた路面(例えばアスファルト路など路面摩擦抵抗μが高い状況)に対し、よ
り小さな横滑り角βfで飽和する特性があることが知られている。
きには比例して増加するが、横滑り角βfが大きくなると急激に飽和し、やがて減少する
特性を持っていることが知られている(例えば、非特許文献３参照)。この特性は、更に路面によって異なり、滑りやすい路面(例えば、雪道・氷路面など路面摩擦抵抗μが低い状
況)では、乾いた路面(例えばアスファルト路など路面摩擦抵抗μが高い状況)に対し、よ
り小さな横滑り角βfで飽和する特性があることが知られている。
この実施の形態１に於ける推定舵角θestは、セルフアライニングトルクTalignをその
まま、セルフアライニングトルクとハンドル角の比Kalignにて除算して求めているため、これらセルフアライニングトルクの有する特性をそのまま有している。よって、推定舵角θestを基に目標シフトダウン量Rtag_downを求めることで、車両制御装置は、滑りやすい路面では乾いた路面より目標シフトダウン量Rtag_downを小さく演算し変速制御するので
、減速力過多による駆動輪のスリップ、及び前輪の横力不足によるアンダーステアを防ぎ、車両が不安定になるといった状況を防ぐことができる。
まま、セルフアライニングトルクとハンドル角の比Kalignにて除算して求めているため、これらセルフアライニングトルクの有する特性をそのまま有している。よって、推定舵角θestを基に目標シフトダウン量Rtag_downを求めることで、車両制御装置は、滑りやすい路面では乾いた路面より目標シフトダウン量Rtag_downを小さく演算し変速制御するので
、減速力過多による駆動輪のスリップ、及び前輪の横力不足によるアンダーステアを防ぎ、車両が不安定になるといった状況を防ぐことができる。
図１４は、滑りやすい路面での旋回時に於けるハンドル切り込み時の、ハンドル角、推定舵角、セルフアライニングトルク、目標シフトダウン量を時系列データを示すグラフであり、横軸に時間、縦軸上段にハンドル角、縦軸中段にセルフアライニングトルク、縦軸下段に目標シフトダウン量を示している。図１４に於いて、縦軸上段のハンドル角が示すように、旋回中にハンドルを切り込んでいった場合、縦軸中段のセルフアライニングトルクTalignは、横滑り角βfが小さい範囲ではハンドル角に比例して増加するが、ある所を
境に飽和する。
境に飽和する。
この飽和を伴うセルフアライニングトルクTalignを基に推定舵角θestを演算すると、
縦軸上段に示すよう、セルフアライニングトルクTalignの飽和と同期して推定舵角θest
も飽和する。この推定舵角θestの飽和する時点は、路面状況により左右され、滑りやす
い路面では乾いた路面に比べ早期に飽和する。よって、この推定舵角θestを基に目標シ
フトダウン量Rtag_downを求めることで、縦軸下段に示すように滑りやすい路面では乾い
た路面に対しシフトダウン量が低下し、タイヤの前後方向に発生する減速力を減らすことで、タイヤの横力不足により車両が不安定になるといった状況を防ぎ安定した旋回を実現することができる。
縦軸上段に示すよう、セルフアライニングトルクTalignの飽和と同期して推定舵角θest
も飽和する。この推定舵角θestの飽和する時点は、路面状況により左右され、滑りやす
い路面では乾いた路面に比べ早期に飽和する。よって、この推定舵角θestを基に目標シ
フトダウン量Rtag_downを求めることで、縦軸下段に示すように滑りやすい路面では乾い
た路面に対しシフトダウン量が低下し、タイヤの前後方向に発生する減速力を減らすことで、タイヤの横力不足により車両が不安定になるといった状況を防ぎ安定した旋回を実現することができる。
更に、この出願の形態１では、変速比制御手段１０４に於いて、ハンドル角と同一の指標を持った推定舵角θestを基に目標シフトダウン量Rtag_downを求めている。このことにより、設計者が図１２に示すマップを設計する際に、ヨーレート、横加速度といった車両の慣性モーメントの影響を考慮する必要のある状態量ではなく、ドライバーの旋回動作をより反映しやすい推定舵角を用いることで、従来よりも車種ごとにおけるマッチング作業を簡素化できる。
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２に係る車両制御装置について説明する。実施の形態２による車両制御装置は、前述の実施の形態１による車両制御装置と同様に、図１に示す構成にて旋回時の変速比制御を行う。但し、実施の形態１では、図１のセルフアライニングトルク検出手段１０１を、図２に示す電動パワーステアリング装置２０１とセルフアライニングトルク演算手段２０２により構成していたが、実施の形態２ではセルフアライニングトルク検出装置に置き換えて構成している。
次に、この発明の実施の形態２に係る車両制御装置について説明する。実施の形態２による車両制御装置は、前述の実施の形態１による車両制御装置と同様に、図１に示す構成にて旋回時の変速比制御を行う。但し、実施の形態１では、図１のセルフアライニングトルク検出手段１０１を、図２に示す電動パワーステアリング装置２０１とセルフアライニングトルク演算手段２０２により構成していたが、実施の形態２ではセルフアライニングトルク検出装置に置き換えて構成している。
即ち、図１５は、この発明の実施の形態２に係る車両制御装置に於けるセルフアライニングトルク検出手段の構成を示すブロック図である。図１５に於いて、この実施の形態２では、セルフアライニングトルク検出手段１０１は、セルフアライニングトルク検出装置１５０１のみにより構成される。セルフアライニングトルク検出装置１５０１は、一般的なロードセルで構成することができる（例えば、特許文献７参照）。
セルフアライニングトルク検出装置１５０１の詳細について説明する。図１６は、この発明の実施の形態２に係る車両制御装置に於けるセルフアライニングトルク検出装置を示す構成図である。図１６に於いて、１６０１はハンドル、１６０２はタイヤ、１６０３はセルフアライニングトルクTalignを直接検出するロードセルである。ロードセル１６０３にて検出したセルフアライニングトルクTalignは、図１に示す推定舵角演算手段１０３に出力する。これ以降の制御については、前述の実施の形態１と同様であるため説明は省略する。
このように、この実施の形態２に於ける車両制御装置では、セルフアライニングトルク
検出装置１５０１から出力されるセルフアライニングトルクTalignから推定舵角θestを
求め、この推定舵角θestを基に旋回時の変速比制御を行うようにしている。これにより
、実施の形態２に於ける車両制御装置は、前述の実施の形態1に於けると車両制御装置と
同様の効果を得ることができる。
検出装置１５０１から出力されるセルフアライニングトルクTalignから推定舵角θestを
求め、この推定舵角θestを基に旋回時の変速比制御を行うようにしている。これにより
、実施の形態２に於ける車両制御装置は、前述の実施の形態1に於けると車両制御装置と
同様の効果を得ることができる。
１０１ セルフアライニングトルク検出手段
１０２ 車速検出手段
１０３ 推定舵角演算手段
１０４ 変速費制御手段
１０５ 変速機
２０１ 電動パワーステアリング装置
２０２ セルフアライニングトルク演算手段
３０１、１６０１ ハンドル
３０２、１６０２ タイヤ
３０３ トルクセンサー
３０４ 電動モータ
３０５ 電流センサー
３０６ 回転角速度センサー
３０７ 車速センサー
３０８ 電動パワーステアリング制御器
１０２ 車速検出手段
１０３ 推定舵角演算手段
１０４ 変速費制御手段
１０５ 変速機
２０１ 電動パワーステアリング装置
２０２ セルフアライニングトルク演算手段
３０１、１６０１ ハンドル
３０２、１６０２ タイヤ
３０３ トルクセンサー
３０４ 電動モータ
３０５ 電流センサー
３０６ 回転角速度センサー
３０７ 車速センサー
３０８ 電動パワーステアリング制御器
Claims (5)
- 車両の旋回時に前輪が路面から受けるセルフアライニングトルクを検出するセルフアライニングトルク検出手段と、車両の走行速度若しくは車輪速を検出する車速検出手段と、
前記検出されたセルフアライニングトルクと前記検出された走行速度若しくは車輪速とに基づき、推定舵角を演算する推定舵角演算手段と、自動変速機の変速比を制御する変速比制御手段とを備え、前記演算された推定舵角に基づき、前記自動変速機の変速比を制御するようにした車両制御装置であって、
前記セルフアライニングトルク検出手段は、ドライバーの操舵を電動モータによりアシストする電動パワーステアリング装置と、前記セルフアライニングトルクを演算により検出するセルフアライニングトルク演算手段とにより構成され、
前記電動パワーステアリング装置は、前記電動パワーステアリング装置に入力されるドライバーの操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、前記電動パワーステアリング装置に於ける電動モータのモータ電流を検出するモータ電流検出手段と、前記電動モータの回転角速度を検出するモータ回転角速度検出手段とを備え、少なくとも前記操舵トルク検出手段の出力と、前記モータ電流検出手段の出力と、前記モータ回転角速度検出手段の出力とを前記セルフアライニングトルク演算手段に入力するように構成され、
前記セルフアライニングトルク演算手段は、前記入力された前記操舵トルク検出手段の出力と、前記モータ電流検出手段の出力と、前記モータ回転角速度検出手段の出力と、前記車速検出手段の出力とに基づいて、前記セルフアライニングトルクを演算するように構成され、
前記推定舵角演算手段は、前記演算されたセルフアライニングトルクと前記検出された車両の走行速度若しくは車輪速とに基づいて前記セルフアライニングトルクと前記車両のハンドル角との比を求め、前記求めたセルフアライニングトルクと車両のハンドル角との比に基づいて推定操舵角を演算するように構成され、
前記変速比制御手段は、前記演算された推定舵角に基づいて目標シフトダウン量を演算し、前記自動変速機の通常の目標ベース変速比と、前記演算した目標シフトダウン量とに基づいて目標変速比を演算するように構成され、
前記変速比制御手段により演算された目標変速比に基づいて、前記自動変速機の変速比を制御するようにしたことを特徴とする車両制御装置。 - 車両の旋回時に前輪が路面から受けるセルフアライニングトルクを検出するセルフアライニングトルク検出手段と、車両の走行速度若しくは車輪速を検出する車速検出手段と、
前記検出されたセルフアライニングトルクと前記検出された走行速度若しくは車輪速とに基づき、推定舵角を演算する推定舵角演算手段と、自動変速機の変速比を制御する変速比制御手段とを備え、前記演算された推定舵角に基づき、前記自動変速機の変速比を制御するようにした車両制御装置であって、
前記セルフアライニングトルク検出手段は、走行中のタイヤに発生するセルフアライニングトルクを計測するセルフアライニングトルク検出装置により構成され、
前記推定舵角演算手段は、前記計測されたセルフアライニングトルクと前記検出された車両の走行速度若しくは車輪速とに基づいて前記セルフアライニングトルクと前記車両のハンドル角との比を求め、前記求めたセルフアライニングトルクと車両のハンドル角との比に基づいて推定操舵角を演算するように構成され、
前記変速比制御手段は、前記演算された推定舵角に基づいて目標シフトダウン量を演算し、前記自動変速機の通常の目標ベース変速比と、前記演算した目標シフトダウン量とに基づいて目標変速比を演算するように構成され、
前記変速比制御手段により演算された目標変速比に基づいて、前記自動変速機の変速比を制御するようにしたことを特徴とする車両制御装置。 - 前記変速比制御手段は、前記推定舵角演算手段により演算された推定舵角の絶対値が大きくなるにつれ、前記変速比も同様に大きくすることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両制御装置。
- 前記変速比制御手段は、前記推定舵角演算手段で演算された推定舵角の絶対値が第１の所定値より大きい場合に、前記変速比の変動を所定範囲に制限することを特徴とする請求項１乃至３のうち何れか1項に記載の車両制御装置。
- 前記変速比制御手段は、前記推定舵角演算手段で演算された推定舵角の絶対値が第２の所定値より小さい場合に、前記変速比の変動を行わないことを特徴とする請求項１乃至４のうち何れか1項に記載の車両制御装置。
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