JP5333802B2 - 操舵力制御装置 - Google Patents
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本発明は、操舵力制御装置に係り、詳しくは車両の姿勢が不安定となる場合における操舵補助力の制御技術に関する。
近年、車両のパワーステアリングにおいて、電動モータの力により操舵補助力を付加することで操舵力を制御可能な電動パワーステアリングが採用されている。
当該電動パワーステアリングは、油圧パワーステアリング等に比べ電動モータの抵抗等によりフリクションが大きくステアリングが中立位置に戻りにくいことから、ステアリング操作時に操舵車輪の左右車輪速差を用いて、当該ステアリングを中立位置に戻す方向に操舵補助力を付加するよう電動パワーステアリングを制御する技術がある(特許文献1参照)。
当該電動パワーステアリングは、油圧パワーステアリング等に比べ電動モータの抵抗等によりフリクションが大きくステアリングが中立位置に戻りにくいことから、ステアリング操作時に操舵車輪の左右車輪速差を用いて、当該ステアリングを中立位置に戻す方向に操舵補助力を付加するよう電動パワーステアリングを制御する技術がある(特許文献1参照)。
つまり、車両旋回時には内輪側の車輪速が小さく外輪側の車輪速が大きくなることから、当該技術では車輪速の大きい外輪側方向へ操舵補助力を付加するよう制御する。例えば、左方向にステアリングを操作している左旋回時においては、右方向への操舵補助力が付加される。
また、実ヨーレートと目標ヨーレートの比較によりオーバーステア及びアンダーステアを判定し、目標の車両挙動に近づけるのに最適な車輪に制動力を付加することで、車両挙動を安定化させるスタビリティコントロール(以下ESCという)を備えた車両がある。そして、当該ESCを備えた車両における電動パワーステアリングの制御として、実ヨーレートと目標ヨーレートとの差が大きくなるほど電動パワーステアリングによる操舵補助力を抑制し、ESCによる制動力制御を優先させる構成が開示されている(特許文献2)。
また、実ヨーレートと目標ヨーレートの比較によりオーバーステア及びアンダーステアを判定し、目標の車両挙動に近づけるのに最適な車輪に制動力を付加することで、車両挙動を安定化させるスタビリティコントロール(以下ESCという)を備えた車両がある。そして、当該ESCを備えた車両における電動パワーステアリングの制御として、実ヨーレートと目標ヨーレートとの差が大きくなるほど電動パワーステアリングによる操舵補助力を抑制し、ESCによる制動力制御を優先させる構成が開示されている(特許文献2)。
まず上記特許文献1に開示された技術では、例えば車両の左右で路面摩擦係数(μ)の異なる所謂μスプリット路面を走行中に制動を行った場合には、低摩擦係数(以下、低μという)路面と接地している車輪の車輪速が高摩擦係数(以下、高μという)路面と接地している車輪より先に低くなることから、操舵補助力は高μ路面側へ付加されることとなる。
しかし、高μ路面側の車輪には制動力が強く働くため、車両は高μ路面側へと偏向し、その上操舵補助力が高μ路面側へと付加されれば、当該高μ路面側への車両の偏向が助長されるおそれがある。
また、上記特許文献2に開示された技術では、オーバーステア及びアンダーステアの傾向が大きくなるほど操舵補助力を抑制し、ESCによりオーバーステア及びアンダーステアを解消するものであるが、操舵補助力を低減すれば運転者による車両の姿勢の安定化操作がしにくくなり、運転者に違和感を与える等の問題がある。
また、上記特許文献2に開示された技術では、オーバーステア及びアンダーステアの傾向が大きくなるほど操舵補助力を抑制し、ESCによりオーバーステア及びアンダーステアを解消するものであるが、操舵補助力を低減すれば運転者による車両の姿勢の安定化操作がしにくくなり、運転者に違和感を与える等の問題がある。
さらに、ESCはステアリング舵角センサやヨーレートセンサ等の比較的高価なセンサ類を必要とする制御であるため、このようなセンサ類を搭載しない車両には操舵補助力を付加する制御が適用できないという問題がある。
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、最小限の構成による簡素な構成で、車両姿勢が不安定となったときに適切に操舵補助力を付加し、ステアリング操作による車両の姿勢の安定化を促進させることのできる操舵力制御装置を提供することにある。
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、最小限の構成による簡素な構成で、車両姿勢が不安定となったときに適切に操舵補助力を付加し、ステアリング操作による車両の姿勢の安定化を促進させることのできる操舵力制御装置を提供することにある。
上記した目的を達成するために、請求項1の操舵力制御装置では、運転者の操作に応じて車輪の向きを変える操舵手段と、該操舵手段の操作に対して操舵補助力を付加可能な操舵補助手段と、前記車両の各車輪の車輪速を検出する車輪速検出手段と、少なくとも該車輪速検出手段により検出される車輪速に基づき、実際の車両挙動を目標の車両挙動に近づけるよう前記車両の車輪の制動力を制御するスタビリティコントロール手段と、前記左右の車輪のうち一方の車輪の制動力が前記スタビリティコントロール手段により制御されたときには、所定時間の間、該一方の車輪側へ前記操舵補助力を付加させるよう前記操舵補助手段を制御し、該所定時間の間に、前記車輪の左右両輪に前記スタビリティコントロール手段による制御が行われた場合には、前記操舵補助力の付加を終了する操舵補助制御手段と、を備えたことを特徴としている。
請求項2の操舵力制御装置では、請求項1において、前記操舵補助制御手段は、前記車輪速検出手段により検出される車輪速から左右一対の車輪における左右車輪速差を算出し、該左右車輪速差の大きさに応じて、前記操舵補助力の大きさを制御することを特徴としている。
上記手段を用いる本発明の請求項1の操舵力制御装置によれば、操舵補助力を制御可能なパワーステアリングにおいてスタビリティコントロール手段を備えており、当該スタビリティコントロール手段による制御が一方の車輪に作用しているような場合には、所定時間の間、同じ方向である一方の車輪側に操舵補助力を付加する。
ここで、各車輪にスタビリティコントロールによる制動力が作動したかどうかは、車輪速の低下または振動的な変化で検出することが可能であり、あるいはスタビリティコントロールのコントローラとの通信で検出することもできる。
ここで、各車輪にスタビリティコントロールによる制動力が作動したかどうかは、車輪速の低下または振動的な変化で検出することが可能であり、あるいはスタビリティコントロールのコントローラとの通信で検出することもできる。
つまり、例えば車両旋回時におけるスピン挙動に対しては、スタビリティコントロールにより旋回外輪側の前輪に制動力が付加されるとともに、所定時間の間、当該旋回外輪側へ操舵補助力を付加する。
また、当該操舵補助力付加を所定時間の間のみに限っていることで、運転者による車両挙動安定化方向への実際の操舵が過剰な操作となったり、その後の修正操舵を妨げたりすることを防止することができる。
また、当該操舵補助力付加を所定時間の間のみに限っていることで、運転者による車両挙動安定化方向への実際の操舵が過剰な操作となったり、その後の修正操舵を妨げたりすることを防止することができる。
さらに、車輪の左右両輪にスタビリティコントロール手段による制御が行われる場合には、所定時間の間であっても操舵補助力の付加を終了させることで、スタビリティコントロールへの過度の干渉を抑制することができる。
これにより、ステアリングインフォメーションにより運転者に姿勢安定化方向への操舵(所謂カウンターステア)を促すことができるとともに、実際の姿勢安定化方向への操舵操作に対しては過剰に干渉しないことで、車両の姿勢を早期に安定化させることができる。
これにより、ステアリングインフォメーションにより運転者に姿勢安定化方向への操舵(所謂カウンターステア)を促すことができるとともに、実際の姿勢安定化方向への操舵操作に対しては過剰に干渉しないことで、車両の姿勢を早期に安定化させることができる。
以上のことから、スタビリティコントロールと協調した簡素な構成で、車両姿勢が不安定となったときに適切な操舵補助力を付加し、ステアリング操作による車両の姿勢の安定化を促進させることができる。
請求項2の操舵力制御装置によれば、左右一対の車輪の車輪速差を算出し、当該車輪速差に応じて左右の車輪のうち車輪速が低い車輪側へ付加する前記操舵補助力の大きさを制御することで、路面μに応じた当該操舵補助力とすることができ、より適切に車両の姿勢を安定化させることができる。
請求項2の操舵力制御装置によれば、左右一対の車輪の車輪速差を算出し、当該車輪速差に応じて左右の車輪のうち車輪速が低い車輪側へ付加する前記操舵補助力の大きさを制御することで、路面μに応じた当該操舵補助力とすることができ、より適切に車両の姿勢を安定化させることができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
まず、第1実施例について説明する。
図1を参照すると、本発明の第1実施例における操舵力制御装置の概略構成図が示されている。
同図に示すように、車両1には左前輪2L、右前輪2R、左後輪4L、及び右後輪4Rが設けられている。
まず、第1実施例について説明する。
図1を参照すると、本発明の第1実施例における操舵力制御装置の概略構成図が示されている。
同図に示すように、車両1には左前輪2L、右前輪2R、左後輪4L、及び右後輪4Rが設けられている。
当該、左前輪2L及び右前輪2Rは車両1の操舵車輪であり、タイロッド6を介して電動パワーステアリング10(操舵手段、操舵補助手段)(以下EPS10という)に連結されている。
当該電動パワーステアリング10は、主として、ステアリングギアボックス12、ステアリングシャフト14、ステアリングホイール16、電動モータ18から構成されている。
当該電動パワーステアリング10は、主として、ステアリングギアボックス12、ステアリングシャフト14、ステアリングホイール16、電動モータ18から構成されている。
詳しくは、当該ステアリングギアボックス12には、ステアリングシャフト14を介してステアリングホイール16が連結されている。そして、運転者による当該ステアリングホイール16の操作がステアリングシャフト14を介してステアリングギアボックス12に伝達され、当該ステアリングギアボックス12を介してタイロッド8が作動して左右前輪2L、2Rの向きを変化させるよう構成されている。
また、電動モータ18はステアリングギアボックス12に設けられており、当該電動モータ18の回転がステアリングギアボックス12に入力され、ステアリングホイール16の操作に対して操舵補助力を発生させるよう構成されている。
一方、各車輪2L、2R、4L、4Rには、当該各車輪2L、2R、4L、4Rに制動力を付加するブレーキ20L、20R、22L、22Rがそれぞれ設けられている。当該各ブレーキ20L、20R、22L、22Rは、車両に搭載されているブレーキ油圧ユニット24からの油圧の供給により各車輪2L、2R、4L、4Rへの制動力が調節される。
一方、各車輪2L、2R、4L、4Rには、当該各車輪2L、2R、4L、4Rに制動力を付加するブレーキ20L、20R、22L、22Rがそれぞれ設けられている。当該各ブレーキ20L、20R、22L、22Rは、車両に搭載されているブレーキ油圧ユニット24からの油圧の供給により各車輪2L、2R、4L、4Rへの制動力が調節される。
さらに、各車輪2L、2R、4L、4Rには、車輪速を検出する車輪速センサ26L、26R、28L、28Rがそれぞれ設けられている。
また、車両1には上記電動モータ18と電気的に接続されたステアリングECU30、及びブレーキ油圧ユニット24と電気的に接続された制動系ECU32が搭載されている。
また、車両1には上記電動モータ18と電気的に接続されたステアリングECU30、及びブレーキ油圧ユニット24と電気的に接続された制動系ECU32が搭載されている。
当該各ECU30、32は、図示しない入出力装置、多数の制御プログラムを内蔵した記憶装置(ROM,RAM,BURAMなど)、中央処理装置(CPU)、タイマカウンタ等から構成されている。
また、当該各ECU30、32には、それぞれ上記各車輪速センサ26L、26R、28L、28Rが電気的に接続されている。さらに、当該ステアリングECU30及び制動系ECU32同士も互いに電気的に接続されている。なお、各ECU30、32が独立していても構わない。
また、当該各ECU30、32には、それぞれ上記各車輪速センサ26L、26R、28L、28Rが電気的に接続されている。さらに、当該ステアリングECU30及び制動系ECU32同士も互いに電気的に接続されている。なお、各ECU30、32が独立していても構わない。
ステアリングECU30は、運転者の操舵トルクを軽減するための操舵補助力を制御する一般的な電動パワーステアリング制御機能を有し、さらに上記各車輪速センサ26L、26R、28L、28Rにより検出される各車輪速や制動系ECU32の制御等に基づき操舵補助力を制御する機能を有している。
また、制動系ECU32は、上記車輪速センサ26L、26R、28L、28Rより検出される各車輪速に基づき、車両1の急制動時や低μ路面上での制動時等において各車輪2L、2R、4L、4Rのロックを検出し、当該ロックを防止しつつ最適な制動力を与えるよう各ブレーキ20L、20R、22L、22Rを調節する所謂アンチスキッドシステム(ABS制御)を行う機能を有している。
また、制動系ECU32は、上記車輪速センサ26L、26R、28L、28Rより検出される各車輪速に基づき、車両1の急制動時や低μ路面上での制動時等において各車輪2L、2R、4L、4Rのロックを検出し、当該ロックを防止しつつ最適な制動力を与えるよう各ブレーキ20L、20R、22L、22Rを調節する所謂アンチスキッドシステム(ABS制御)を行う機能を有している。
以下、このように構成された本発明の第1実施例に係る操舵力制御装置の作用について説明する。
制動系ECU32におけるABS制御では、上記各車輪速センサ26L、26R、28L、28Rより検出される車輪速から、各車輪2L、2R、4L、4Rのスリップ率を算出し、当該スリップ率が最適な値となるようにブレーキ油圧ユニット24から各ブレーキ20L、20R、22L、22Rへ供給する油圧を制御する。
制動系ECU32におけるABS制御では、上記各車輪速センサ26L、26R、28L、28Rより検出される車輪速から、各車輪2L、2R、4L、4Rのスリップ率を算出し、当該スリップ率が最適な値となるようにブレーキ油圧ユニット24から各ブレーキ20L、20R、22L、22Rへ供給する油圧を制御する。
ステアリングECU30におけるEPS制御では、通常走行時においては運転者のステアリングホイール16操作と同方向に操舵補助力を付加するよう電動パワーステアリング10を制御する。
また、当該ステアリング用ECU30は、車両1の姿勢が不安定になるような特定の運転状態にある場合には、電動パワーステアリング10により車両1の姿勢を安定させる方向に操舵補助力を付加する姿勢安定化EPS制御(操舵補助制御手段)を行う。
また、当該ステアリング用ECU30は、車両1の姿勢が不安定になるような特定の運転状態にある場合には、電動パワーステアリング10により車両1の姿勢を安定させる方向に操舵補助力を付加する姿勢安定化EPS制御(操舵補助制御手段)を行う。
詳しくは、図2には本発明の第1実施例における操舵力制御装置のステアリングECU30により行われる姿勢安定化EPS制御ルーチンがフローチャートで示されており、以下同図のフローチャートに沿って説明する。
まず、図2に示すように、ステアリングECU30は、ステップS1において、車両1の旋回状態を検出する。当該旋回状態は、例えば後輪4L、4Rの車輪速センサ28L、28Rにより検出される車輪速差から検出する。つまり、左後輪4Lの車輪速と右後輪4Rの車輪速の差が一定値以下なら直進状態、一定値以上なら旋回状態と検出される。または、EPS10のトルクセンサ、あるいはEPS10のアシスト電流によって旋回状態を検出することもできる。
まず、図2に示すように、ステアリングECU30は、ステップS1において、車両1の旋回状態を検出する。当該旋回状態は、例えば後輪4L、4Rの車輪速センサ28L、28Rにより検出される車輪速差から検出する。つまり、左後輪4Lの車輪速と右後輪4Rの車輪速の差が一定値以下なら直進状態、一定値以上なら旋回状態と検出される。または、EPS10のトルクセンサ、あるいはEPS10のアシスト電流によって旋回状態を検出することもできる。
続いてステップS2において、運転者によりブレーキ操作がなされているか否かを判別する。
当該判別結果が偽(No)である場合、即ち運転者によりブレーキ操作がなされていない、所謂ブレーキオフ状態である場合にはステップS14に進む。
ステップS14では、姿勢安定化EPS制御を終了し、ステアリングECU30内にて計測されている姿勢安定化EPS制御開始からの継続時間Tと姿勢安定化EPS制御の終了回数Nをリセットし、当該ルーチンをリターンする。
当該判別結果が偽(No)である場合、即ち運転者によりブレーキ操作がなされていない、所謂ブレーキオフ状態である場合にはステップS14に進む。
ステップS14では、姿勢安定化EPS制御を終了し、ステアリングECU30内にて計測されている姿勢安定化EPS制御開始からの継続時間Tと姿勢安定化EPS制御の終了回数Nをリセットし、当該ルーチンをリターンする。
一方、上記ステップS2の判別結果が真(Yes)である場合、即ち運転者によりブレーキ操作がなされている、所謂ブレーキオン状態である場合には、ステップS3に進む。
ステップS3では、ステアリングECU30内にて計測されている姿勢安定化EPS制御の終了回数Nの値が1未満であるかを判別する。
当該判別結果が真(Yes)である場合、即ちステアリングECU30内にて計測されている姿勢安定化EPS制御の終了回数Nが1未満であるには、ステップS4に進む。
ステップS3では、ステアリングECU30内にて計測されている姿勢安定化EPS制御の終了回数Nの値が1未満であるかを判別する。
当該判別結果が真(Yes)である場合、即ちステアリングECU30内にて計測されている姿勢安定化EPS制御の終了回数Nが1未満であるには、ステップS4に進む。
ステップS4では、前輪2L、2Rの車輪速センサ26L、26Rから検出される各車輪速から、当該前輪2L、2Rの左右車輪速差を算出するとともに、当該前輪左右車輪速差の変化率を算出する。
そして、ステップS5では、上記ステップS4において算出した前輪2L、2Rの左右車輪速差が予め設定された所定車輪速差αより大、または当該左右車輪速差の変化率が所定変化率βより大であるか否かを判別する。つまり、当該ステップS5では、前輪2L、2Rのうちのいずれか一方の路面摩擦係数が小さく、車両1の姿勢が不安定な状態にあるか否かを判別している。
そして、ステップS5では、上記ステップS4において算出した前輪2L、2Rの左右車輪速差が予め設定された所定車輪速差αより大、または当該左右車輪速差の変化率が所定変化率βより大であるか否かを判別する。つまり、当該ステップS5では、前輪2L、2Rのうちのいずれか一方の路面摩擦係数が小さく、車両1の姿勢が不安定な状態にあるか否かを判別している。
当該判別結果が真(Yes)である場合、即ち車両1の姿勢が不安定であるような場合にはステップS6に進む。
ステップS6では、操舵補助力を算出する。このときの操舵補助力の方向は、左右前輪2L、2Rのうち車輪速が低い側へとする。つまり、例えば左前輪2Lの車輪速が右前輪2Rより低ければ、左方向への操舵に対する操舵補助力とする。また、このときの操舵補助力は前輪2L、2Rの左右車輪速差の大きさに応じたマップ等により設定されるものであり、例えば当該左右車輪速差が大きいほど操舵補助力が大きくなるよう設定されている。さらに、車輪速等から算出される車両制動時における減速度に応じて上記の操舵補助力の大きさをマップ等で調整しても良い。
ステップS6では、操舵補助力を算出する。このときの操舵補助力の方向は、左右前輪2L、2Rのうち車輪速が低い側へとする。つまり、例えば左前輪2Lの車輪速が右前輪2Rより低ければ、左方向への操舵に対する操舵補助力とする。また、このときの操舵補助力は前輪2L、2Rの左右車輪速差の大きさに応じたマップ等により設定されるものであり、例えば当該左右車輪速差が大きいほど操舵補助力が大きくなるよう設定されている。さらに、車輪速等から算出される車両制動時における減速度に応じて上記の操舵補助力の大きさをマップ等で調整しても良い。
そして、ステップS7では、上記ステップS1にて検出した旋回方向と同一方向に操舵補助力が付加されていないか否かを判別する。
続くステップS8では、上記制動系ECU32にて行われるABS制御が前輪2L、2Rの左右両輪に作用していないか否かを判別する。
さらに、ステップS9では、姿勢安定化EPS制御の制御継続時間Tが所定時間Ta以下であるか否かを判別する。
続くステップS8では、上記制動系ECU32にて行われるABS制御が前輪2L、2Rの左右両輪に作用していないか否かを判別する。
さらに、ステップS9では、姿勢安定化EPS制御の制御継続時間Tが所定時間Ta以下であるか否かを判別する。
これら、ステップS3、S5、S7〜S9のうち、いずれか1つでも判別結果が偽(No)である場合には、ステップS12に進む。
ステップS12では、ステアリングECU30内にて計測されている姿勢安定化EPS制御開始からの継続時間Tが0でないか否かを判別する。つまり、現在姿勢安定化制御を実行中であるのか否かを判別している。
ステップS12では、ステアリングECU30内にて計測されている姿勢安定化EPS制御開始からの継続時間Tが0でないか否かを判別する。つまり、現在姿勢安定化制御を実行中であるのか否かを判別している。
当該判別結果が偽(No)である場合、即ち現在姿勢安定化EPS制御を実行中でない場合には、当該ルーチンをリターンする。
一方、上記ステップS12の判別結果が真(Yes)である場合、即ち現在姿勢安定化EPS制御を実行中である場合には、ステップS13に進む。
ステップS13では、姿勢安定化EPS制御を終了し、ステアリングECU30内にて計測されている姿勢安定化EPS制御開始からの継続時間Tをリセットし、さらに姿勢安定化EPS制御の終了回数Nに1を加えた値を新たな終了回数Nとし、当該ルーチンをリターンする。
一方、上記ステップS12の判別結果が真(Yes)である場合、即ち現在姿勢安定化EPS制御を実行中である場合には、ステップS13に進む。
ステップS13では、姿勢安定化EPS制御を終了し、ステアリングECU30内にて計測されている姿勢安定化EPS制御開始からの継続時間Tをリセットし、さらに姿勢安定化EPS制御の終了回数Nに1を加えた値を新たな終了回数Nとし、当該ルーチンをリターンする。
つまり、運転者によりブレーキ操作がなされている間において、姿勢安定化EPS制御が1回なされている場合(ステップS3)、前輪2L、2Rのうちのいずれか一方の路面摩擦係数が小さいμスプリット路面での走行等ではなく、車両1の姿勢が安定な状態にある場合(ステップS5)、通常の旋回操作等を行い当該旋回方向と同一方向に操舵補助力がすでに付加されているような場合(ステップS7)、前輪2L、2Rの左右両輪にABS制御が作用しているような場合(ステップS8)、姿勢安定化EPS制御が所定時間Ta継続された場合(ステップS9)には、姿勢安定化EPS制御を終了する。
一方、ステップS5〜S8の判別結果が全て真(Yes)であるような場合、即ち、運転者によりブレーキ操作がなされている間において、姿勢安定化EPS制御が1回もなされていない(ステップS3)、前輪2L、2Rのうちのいずれか一方の路面摩擦係数が小さく、車両1の姿勢が不安定な状態にある場合(ステップS5)、操舵補助力が付加されていない、または操舵補助力が車両の旋回方向とは逆側に付加されている場合(ステップS7)、前輪2L、2Rのうち左右一方にのみABS制御が作用しているような場合(ステップS8)、姿勢安定化EPS制御の継続時間Tが所定時間Ta内である場合(ステップS9)には、ステップS10に進む。
ステップS10では、姿勢安定化EPS制御の継続時間Tに制御周期時間Tsを加えた値を新たな制御継続時間Tとする。
続くステップS11では、ステップS6で算出した当該操舵補助力を発生させる。
当該ステップS11後には、再び上記ステップS2に戻り、ステップS3、S5、S7〜S9の判別を繰り返し、各判別結果が真(Yes)である間はステップS5にて算出された操舵補助力をS11において継続して付加する。
続くステップS11では、ステップS6で算出した当該操舵補助力を発生させる。
当該ステップS11後には、再び上記ステップS2に戻り、ステップS3、S5、S7〜S9の判別を繰り返し、各判別結果が真(Yes)である間はステップS5にて算出された操舵補助力をS11において継続して付加する。
ここで、図3を参照するとμスプリット路面制動時において本発明の第1実施例における姿勢安定化EPS制御が行われた場合の車両の状態を示す模式図が示されており、以下同図に基づき当該第1実施例における姿勢安定化EPS制御を行ったときの具体的な車両挙動について説明する。
当該図3に示す車両1は、μスプリット路面を直進走行しており、左輪2L、4Lが高μ路面、右輪2R、4Rが低μ路面に接地している。
当該図3に示す車両1は、μスプリット路面を直進走行しており、左輪2L、4Lが高μ路面、右輪2R、4Rが低μ路面に接地している。
当該車両1が急制動を行うと、前輪2L、2Rの車輪速は、まず低μ路側にある右前輪2Rの方が急激に低下し、ロックを防止するために制動系ECU32によるABS制御が作用する。
また、前輪2L、2Rに作用する制動力は、高μ路面に接地している左前輪2Lの方が高くなり、車両1は当該高μ路面側、即ち左側に偏向する。
また、前輪2L、2Rに作用する制動力は、高μ路面に接地している左前輪2Lの方が高くなり、車両1は当該高μ路面側、即ち左側に偏向する。
一方、ステアリングECU30は、右前輪2Rの急激な車輪速低下に伴い前輪2L、2Rに左右車輪速差が生じて、当該左右車輪速差が所定車輪速差α以上または当該車輪速差の変化率が所定変化率β以上となると、姿勢安定化EPS制御を開始する。
当該姿勢安定化EPS制御では、車輪速の低い右前輪2R側、即ち右方向へ操舵補助力を付加する。つまり、当該操舵補助力は車両1の偏向方向とは逆側の車両1の姿勢を安定化させる方向に付加される。
当該姿勢安定化EPS制御では、車輪速の低い右前輪2R側、即ち右方向へ操舵補助力を付加する。つまり、当該操舵補助力は車両1の偏向方向とは逆側の車両1の姿勢を安定化させる方向に付加される。
これにより、当該操舵補助力の付加によるステアリングインフォメーションから運転者に安定化方向への操舵が促される。
なお、姿勢安定化EPS制御が1回なされているとき(S3)、旋回操作等を行い当該旋回方向と同一方向に操舵補助力が付加されているような場合(S7)、右前輪2Rとともに高μ路側にある左前輪2LにもABS制御が作用したとき(S8)、姿勢安定化EPS制御の開始から所定時間Ta経過したとき(S9)には、当該姿勢安定化EPS制御を終了し通常のEPS制御に移行する。
なお、姿勢安定化EPS制御が1回なされているとき(S3)、旋回操作等を行い当該旋回方向と同一方向に操舵補助力が付加されているような場合(S7)、右前輪2Rとともに高μ路側にある左前輪2LにもABS制御が作用したとき(S8)、姿勢安定化EPS制御の開始から所定時間Ta経過したとき(S9)には、当該姿勢安定化EPS制御を終了し通常のEPS制御に移行する。
このように、本発明の第1実施例に係る操舵力制御装置では、μスプリット路面での制動等で車両1の姿勢が不安定となった場合に、ステアリングECU30による姿勢安定化EPS制御により、車両1の姿勢を安定化させる方向に操舵力が付加されることで、ステアリングインフォメーションにより運転者に安定化方向への操舵を促すことができる。
また、当該第1実施例における構成では、ステアリングECU30及び制動系ECU32とも、各車輪速センサ26L、26R、28L、28Rのみを用いた簡素な制御であり、少なくとも車輪速センサ26L、26R、28L、28Rを備えた車両であればコストアップなく安価に搭載することができる。
また、当該第1実施例における構成では、ステアリングECU30及び制動系ECU32とも、各車輪速センサ26L、26R、28L、28Rのみを用いた簡素な制御であり、少なくとも車輪速センサ26L、26R、28L、28Rを備えた車両であればコストアップなく安価に搭載することができる。
そして、当該姿勢安定化EPS制御による操舵補助力の付加は所定時間Taに限られていることで、長時間の操舵補助力付加による運転者の過剰な操作や、当該過剰操作に対する修正操舵等を妨げたりすることを防止することができる。
さらに、所定時間Taの間であっても、旋回操作等を行い当該旋回方向と同一方向に操舵補助力が付加されているような場合や、右前輪2Rとともに高μ路側にある左前輪2LにもABS制御が作用したときに、当該姿勢安定化EPS制御を終了することで、過剰な操舵補助力の付加やABS制御との過度の干渉等を抑制させることができる。また、当該姿勢安定化EPS制御は、ステアリングインフォメーションとして車両の姿勢が不安定となる初期に作用すれば十分な効果を得ることができることから、運転者の1回のブレーキ操作中の姿勢安定化EPS制御の介入回数を1回に限定し、他の制御介入時や姿勢を安定化させる方向に操舵がされた場合には直ちに制御を終了させることで、当該姿勢安定化EPS制御が過度に影響し再度車両の姿勢が不安定をなることを防止することができる。
さらに、所定時間Taの間であっても、旋回操作等を行い当該旋回方向と同一方向に操舵補助力が付加されているような場合や、右前輪2Rとともに高μ路側にある左前輪2LにもABS制御が作用したときに、当該姿勢安定化EPS制御を終了することで、過剰な操舵補助力の付加やABS制御との過度の干渉等を抑制させることができる。また、当該姿勢安定化EPS制御は、ステアリングインフォメーションとして車両の姿勢が不安定となる初期に作用すれば十分な効果を得ることができることから、運転者の1回のブレーキ操作中の姿勢安定化EPS制御の介入回数を1回に限定し、他の制御介入時や姿勢を安定化させる方向に操舵がされた場合には直ちに制御を終了させることで、当該姿勢安定化EPS制御が過度に影響し再度車両の姿勢が不安定をなることを防止することができる。
さらに、左右車輪の車輪速差及び変化率が所定値α、β以下であるときに当該操舵補助力の付加を終了することで、高μ路での操舵補助力の付加を防止したり、凹凸のある路面で制動を行った場合に一時的に生じた左右前輪2L、2Rの車輪速差等に当該姿勢安定化EPS制御が介入することを防止させることができる。
以上のことから、最小限の簡素な構成で、車両姿勢が不安定となったときに適切に操舵補助力を付加し、ステアリング操作による車両の姿勢の安定化を促進させることができる。
以上のことから、最小限の簡素な構成で、車両姿勢が不安定となったときに適切に操舵補助力を付加し、ステアリング操作による車両の姿勢の安定化を促進させることができる。
次に第2実施例について説明する。
図4を参照すると、本発明の第2実施例における操舵力制御装置の概略構成図が示されている。なお、当該第2実施例において、上記第1実施例と同様の構成については同一の符号を付すとともに説明は省略する。
図4に示すように、当該第2実施例では、第1実施例の構成に加えて、ステアリングホイール16の操舵角を検出する舵角センサ40、車両1のヨーレートを検出するヨーレートセンサ42等が設けられている。
図4を参照すると、本発明の第2実施例における操舵力制御装置の概略構成図が示されている。なお、当該第2実施例において、上記第1実施例と同様の構成については同一の符号を付すとともに説明は省略する。
図4に示すように、当該第2実施例では、第1実施例の構成に加えて、ステアリングホイール16の操舵角を検出する舵角センサ40、車両1のヨーレートを検出するヨーレートセンサ42等が設けられている。
そして、車両1にはEPS制御を行うステアリングECU50及びブレーキ油圧ユニット24を介して各ブレーキ20L、20R、22L、22Rを調節し車両1の制動力を制御する制動系ECU52が搭載されている。
当該第2実施例における制動系ECU52には、上記舵角センサ40及びヨーレートセンサ42が電気的に接続されている。
当該第2実施例における制動系ECU52には、上記舵角センサ40及びヨーレートセンサ42が電気的に接続されている。
また、当該制動系ECU52は、上記第1実施例と同様のABS制御機能を有している他、各ブレーキ20L、20R、22L、22Rによる制動力を調節し車両の姿勢を安定させつつ最適な制動力を確保する所謂スタビリティコントロール(ESC)機能を有している。
以下、このように構成された本発明の第2実施例に係る操舵力制御装置の作用について説明する。
以下、このように構成された本発明の第2実施例に係る操舵力制御装置の作用について説明する。
制動系ECU52におけるESCでは、上記各車輪速センサ26L、26R、28L、28Rより検出される車輪速、舵角センサ40より検出される操舵角、ヨーレートセンサ42より検出されるヨーレートから、実ヨーレート(実際の旋回軌跡)及び目標ヨーレート(目標の旋回軌跡)の差からオーバーステアやアンダーステア等を検出し、目標ヨーレートを実現するよう各車輪2L、2R、4L、4Rの制動力を調節する。また、当該ESCでは、スピン等の急激な旋回等を抑制するよう各車輪2L、2R、4L、4Rの制動力を調節する。
また、図5を参照すると、本発明の第2実施例における操舵力制御装置のステアリングECU50により行われる姿勢安定化EPS制御ルーチンがフローチャートで示されており、以下同図のフローチャートに沿って説明する。なお、ここでも、上記第1実施例と同様の制御内容については同一の符号を付すとともに説明は省略する。
図5に示すように、当該第2実施例における姿勢安定化EPS制御では、ステップS2の判別結果が偽(No)である場合、即ちブレーキオフ状態である場合に、上記第1実施例の図2にはないステップS21が追加されている。これは、ESCは運転者のブレーキ操作に関わらず、作動することを考慮したものである。
図5に示すように、当該第2実施例における姿勢安定化EPS制御では、ステップS2の判別結果が偽(No)である場合、即ちブレーキオフ状態である場合に、上記第1実施例の図2にはないステップS21が追加されている。これは、ESCは運転者のブレーキ操作に関わらず、作動することを考慮したものである。
つまり、ブレーキオフ状態の場合であっても、ESCが作動していることを検出した場合には、判別結果は真(Yes)となり、ステップS3に進む。
また、当該第2実施例では、第1実施例の図2に示すステップS8における判別が、ABS制御またはESCが前輪2L、2Rの左右両輪に作用していないか否かの判別を行うステップS20に変更されている。
また、当該第2実施例では、第1実施例の図2に示すステップS8における判別が、ABS制御またはESCが前輪2L、2Rの左右両輪に作用していないか否かの判別を行うステップS20に変更されている。
つまり、ABS制御及びESCが前輪2L、2Rに作用していない、またはABS制御またはESCが前輪2L、2Rの左右両輪に作用しているような場合には、判別結果は偽(No)となり、ステップS12に進む。
一方、前輪2L、2Rのうち左右一方にのみABS制御またはESCが作用しているような場合には判別結果は真(Yes)となり、ステップS9に進む。
一方、前輪2L、2Rのうち左右一方にのみABS制御またはESCが作用しているような場合には判別結果は真(Yes)となり、ステップS9に進む。
また、当該第2実施例のようにESCを備えた車両であれば、ステップS1における旋回方向の検出を、舵角センサ40やヨーレートセンサ42からの情報から車両の旋回状態を検出することも可能である。
ここで、図6を参照すると低μ路面旋回時において第2実施例における姿勢安定化EPS制御が行われた場合の車両の状態を示す模式図が示されており、以下同図に基づき当該第2実施例における姿勢安定化EPS制御を行ったときの具体的な車両挙動について説明する。
ここで、図6を参照すると低μ路面旋回時において第2実施例における姿勢安定化EPS制御が行われた場合の車両の状態を示す模式図が示されており、以下同図に基づき当該第2実施例における姿勢安定化EPS制御を行ったときの具体的な車両挙動について説明する。
図6に示す車両1は、低μ路面上を左旋回している。
そして、例えば運転者がステアリングホイール16をさらに左方向へと操舵する等して、後輪4L、4Rが横滑りすると車両1は旋回内側へのスピン挙動に入る。
制動系ECU52は、ESCにより車両1が旋回内側にスピンするのを抑制するために右前輪2Rに制動力を付加する。
そして、例えば運転者がステアリングホイール16をさらに左方向へと操舵する等して、後輪4L、4Rが横滑りすると車両1は旋回内側へのスピン挙動に入る。
制動系ECU52は、ESCにより車両1が旋回内側にスピンするのを抑制するために右前輪2Rに制動力を付加する。
一方、ステアリングECU50は、右前輪2RにESCにより制動力が付加されることに伴い、前輪2L、2Rに左右車輪速差が生じ、当該車輪速差が所定車輪速差α以上または当該車輪速差の変化率が所定変化率β以上となると、姿勢安定化EPS制御を開始する。
当該姿勢安定化EPS制御では、車輪速の低い右前輪2R側、即ち右方向へ操舵補助力を付加する。つまり、当該操舵補助力は車両1がスピン挙動とは逆側、即ち車両1の姿勢を安定化させる方向に付加される。
当該姿勢安定化EPS制御では、車輪速の低い右前輪2R側、即ち右方向へ操舵補助力を付加する。つまり、当該操舵補助力は車両1がスピン挙動とは逆側、即ち車両1の姿勢を安定化させる方向に付加される。
当該操舵補助力の付加により、運転者に安定化方向への操舵が促されるとともに、実際の操舵は円滑なものとなる。また、運転者が安定化方向に操舵することで車両の姿勢が安定化することでESCの制御量、即ち車輪に付加する制動力も減少する。
なお、右前輪2Rとともに旋回内輪側の左前輪2LにもESCが作用したとき、または前輪2L、2Rの左右両輪にABS制御がしたとき、減速度が所定減速度以上となったとき、姿勢安定化EPS制御の開始から所定時間Ta経過したときには、当該姿勢安定化EPS制御を終了し通常のEPS制御に移行する。
なお、右前輪2Rとともに旋回内輪側の左前輪2LにもESCが作用したとき、または前輪2L、2Rの左右両輪にABS制御がしたとき、減速度が所定減速度以上となったとき、姿勢安定化EPS制御の開始から所定時間Ta経過したときには、当該姿勢安定化EPS制御を終了し通常のEPS制御に移行する。
このように、本発明の第2実施例に係る操舵力制御装置では、ESCを備えた車両においても、上記第1実施例とほぼ同様に姿勢安定化EPS制御を適用することができる。
そして、ESCが前輪2L、2Rの左右一方に作用して左右車輪速差が生じた場合にも、上記第1実施例と同様の効果を奏することから、適切に操舵補助力を付加して車両1の姿勢を安定化させることができる。
そして、ESCが前輪2L、2Rの左右一方に作用して左右車輪速差が生じた場合にも、上記第1実施例と同様の効果を奏することから、適切に操舵補助力を付加して車両1の姿勢を安定化させることができる。
以上で本発明に係る操舵力制御装置の実施形態についての説明を終えるが、実施形態は上記実施形態に限られるものではない。
上記実施形態では、前輪2L、2Rの左右車輪速差または当該左右車輪速差の変化率から車両1の姿勢状態を検出しているが、これに限られず、制動系ECU32、52によるABS制御やESCから車両1の姿勢状態を検出しても構わない。
上記実施形態では、前輪2L、2Rの左右車輪速差または当該左右車輪速差の変化率から車両1の姿勢状態を検出しているが、これに限られず、制動系ECU32、52によるABS制御やESCから車両1の姿勢状態を検出しても構わない。
例えば、左右前輪2L、2Rのうち一方にABS制御またはESCが作用した場合に、制動系ECU32、52から左右前輪2L、2Rのうち一方にABS制御またはESCが作用したとの制御情報を受け取り、当該一方の前輪側に操舵補助力を付加するものとしても同様の効果を奏することができ、これにより他の制御と協調した一層簡素な構成とすることができる。
また、上記実施形態に加えて、車両の減速度を検出する減速度センサ等を設けたり、車輪速から車両の減速度を推定する等して(減速度検出手段)、当該減速度に応じて姿勢安定化EPS制御における操舵補助力を設定しても構わない。例えば、高μ路面を走行している場合等で制動時の減速度が所定値以上であるときには、操舵補助力を低く設定したり、操舵補助力の付加を終了させたりして、操舵に対する車両挙動の影響が強い高μ路面における制動時に過剰に操舵補助力が付加されることを防止することができる。
また、上記実施形態では、操舵補助力の大きさは左右車輪速差に応じたマップにより設定されているが、当該左右車輪速差に応じたものに限られない。例えば、当該左右車輪速差によらず、一定の操舵保助力を付加しても構わない。
1 車両
2L 左前輪(操舵車輪)
2R 右前輪(操舵車輪)
10 電動パワーステアリング(操舵手段)
18 電動モータ(操舵補助手段)
20L、20R、22L、22R ブレーキ
24 ブレーキ油圧ユニット
26L、26R、28L、28R 車輪速センサ(車輪速検出手段、減速度検出手段)
30、50 ステアリングECU(操舵補助制御手段)
32、52 制動系ECU(アンチロックブレーキ制御手段、スタビリティコントロール手段)
2L 左前輪(操舵車輪)
2R 右前輪(操舵車輪)
10 電動パワーステアリング(操舵手段)
18 電動モータ(操舵補助手段)
20L、20R、22L、22R ブレーキ
24 ブレーキ油圧ユニット
26L、26R、28L、28R 車輪速センサ(車輪速検出手段、減速度検出手段)
30、50 ステアリングECU(操舵補助制御手段)
32、52 制動系ECU(アンチロックブレーキ制御手段、スタビリティコントロール手段)
Claims (2)
- 運転者の操作に応じて車輪の向きを変える操舵手段と、
該操舵手段の操作に対して操舵補助力を付加可能な操舵補助手段と、
前記車両の各車輪の車輪速を検出する車輪速検出手段と、
少なくとも該車輪速検出手段により検出される車輪速に基づき、実際の車両挙動を目標の車両挙動に近づけるよう前記車両の車輪の制動力を制御するスタビリティコントロール手段と、
前記左右の車輪のうち一方の車輪の制動力が前記スタビリティコントロール手段により制御されたときには、所定時間の間、該一方の車輪側へ前記操舵補助力を付加させるよう前記操舵補助手段を制御し、該所定時間の間に、前記車輪の左右両輪に前記スタビリティコントロール手段による制御が行われた場合には、前記操舵補助力の付加を終了する操舵補助制御手段と、を備えたことを特徴とする操舵力制御装置。 - 前記操舵補助制御手段は、前記車輪速検出手段により検出される車輪速から左右一対の車輪における左右車輪速差を算出し、該左右車輪速差の大きさに応じて、前記操舵補助力の大きさを制御することを特徴とする請求項1記載の操舵力制御装置。
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