JP5817936B2 - 車両用操舵制御装置 - Google Patents
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Description
本発明は、操舵輪と転舵輪との間のトルク伝達経路を機械的に分離した状態で、転舵輪を、操舵輪の操作に応じた目標転舵角に転舵モータを介して転舵させる、車両用操舵制御装置に関する。
従来から、操舵輪(ステアリングホイール)と転舵輪との間のトルク伝達経路を機械的に分離した状態で、転舵輪を、操舵輪の操作に応じた目標転舵角に転舵モータを介して転舵させる操舵制御装置がある。このような操舵制御装置は、一般的に、ステア・バイ・ワイヤ(SBW:Steer By Wire、以降の説明では、「SBW」と記載する場合がある)と呼称するシステム(SBWシステム)を形成する装置であり、例えば、特許文献1に記載されている。
特許文献1に記載されている技術も含め、従来のSBWシステムでは、イグニッションスイッチがオフ状態となった時点で、操舵輪と転舵輪との間のトルク伝達経路が、クラッチにより機械的に連結される。そして、イグニッションスイッチがオン状態となると、トルク伝達経路がクラッチにより機械的に分離され、イグニッションスイッチがオフ状態となった時点で記憶した転舵輪の転舵角に応じて、SBWシステムの制御を開始する。
したがって、イグニッションスイッチがオフ状態である間に操舵輪が操舵されると、転舵輪も連動して転舵される。このため、イグニッションスイッチがオフ状態となった時点で記憶した転舵輪の転舵角と、イグニッションスイッチがオン状態となった時点における、実際の転舵輪の転舵角が異なる状態が発生し、SBWシステムの適切な制御が困難となるという問題がある。
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたもので、イグニッションスイッチがオフ状態である間に操舵輪が操舵された場合であっても、SBWシステムを適切に制御することが可能な車両用操舵制御装置を提供することを課題とする。
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたもので、イグニッションスイッチがオフ状態である間に操舵輪が操舵された場合であっても、SBWシステムを適切に制御することが可能な車両用操舵制御装置を提供することを課題とする。
上記課題を解決するために、本発明の一態様は、クラッチの開放状態への切り替え時に、クラッチ位相角及びステアリングホイールの操舵角に基づいて、転舵輪の転舵角を算出する。ここで、クラッチ位相角は、クラッチの連結状態への切り替え時に、ステアリングホイールの操舵角に応じて算出したクラッチの回転角度である操舵側クラッチ角と、転舵輪の転舵角に応じて算出したクラッチの回転角度である転舵側クラッチ角との位相差である。
本発明の一態様によれば、イグニッションスイッチがオン状態となった時点で、操舵輪の操舵角と、操舵側クラッチ角と転舵側クラッチ角との位相差であるクラッチ位相角に基づいて、転舵輪の転舵角を算出する。
このため、イグニッションスイッチがオフ状態である間に操舵輪が操作されて、イグニッションスイッチがオフ状態となった時点で記憶した転舵角と実際の転舵角が異なる状態であっても、実際の転舵角を算出する精度を向上させることが可能となる。
このため、イグニッションスイッチがオフ状態である間に操舵輪が操作されて、イグニッションスイッチがオフ状態となった時点で記憶した転舵角と実際の転舵角が異なる状態であっても、実際の転舵角を算出する精度を向上させることが可能となる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
(第一実施形態)
以下、本発明の第一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
(構成)
図1は、本実施形態の車両用操舵制御装置1(以下、「操舵制御装置」と記載する場合がある)を備えた車両の概略構成を示す図である。また、図2は、本実施形態の操舵制御装置1の概略構成を示すブロック図である。
(第一実施形態)
以下、本発明の第一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
(構成)
図1は、本実施形態の車両用操舵制御装置1(以下、「操舵制御装置」と記載する場合がある)を備えた車両の概略構成を示す図である。また、図2は、本実施形態の操舵制御装置1の概略構成を示すブロック図である。
本実施形態の操舵制御装置1を備えた車両は、SBWシステムを適用した車両である。
ここで、SBWシステムでは、車両の運転者が操舵操作する操舵輪の操作に応じて転舵モータを駆動制御して、転舵輪を転舵する制御を行うことにより、車両の進行方向を変化させる。転舵モータの駆動制御は、操舵輪と転舵輪との間に介装するクラッチを、通常状態である開放状態に切り替えて、操舵輪(ステアリングホイール)と転舵輪との間のトルク伝達経路を機械的に分離した状態で行う。
そして、例えば、断線等、SBWシステムの一部に異常が発生した場合には、開放状態のクラッチを締結状態に切り替えて、トルク伝達経路を機械的に接続することにより、運転者が操舵輪に加える力を用いて、転舵輪の転舵を継続する。
ここで、SBWシステムでは、車両の運転者が操舵操作する操舵輪の操作に応じて転舵モータを駆動制御して、転舵輪を転舵する制御を行うことにより、車両の進行方向を変化させる。転舵モータの駆動制御は、操舵輪と転舵輪との間に介装するクラッチを、通常状態である開放状態に切り替えて、操舵輪(ステアリングホイール)と転舵輪との間のトルク伝達経路を機械的に分離した状態で行う。
そして、例えば、断線等、SBWシステムの一部に異常が発生した場合には、開放状態のクラッチを締結状態に切り替えて、トルク伝達経路を機械的に接続することにより、運転者が操舵輪に加える力を用いて、転舵輪の転舵を継続する。
図1及び図2中に示すように、本実施形態の操舵制御装置1は、転舵モータ2と、転舵モータ制御部4と、クラッチ6と、反力モータ8と、反力モータ制御部10を備える。
転舵モータ2は、転舵モータ制御部4が出力する転舵モータ駆動電流に応じて駆動するモータであり、回転可能な転舵モータ出力軸12を有する。また、転舵モータ2は、転舵モータ駆動電流に応じて駆動することにより、転舵輪を転舵させるための転舵トルクを出力する。
転舵モータ出力軸12の先端側には、ピニオンギヤを用いて形成した転舵出力歯車12aを設けてある。
転舵出力歯車12aは、ステアリングラック14に挿通させたラック軸18の両端部間に設けたラックギヤ18aと噛合する。
転舵モータ2は、転舵モータ制御部4が出力する転舵モータ駆動電流に応じて駆動するモータであり、回転可能な転舵モータ出力軸12を有する。また、転舵モータ2は、転舵モータ駆動電流に応じて駆動することにより、転舵輪を転舵させるための転舵トルクを出力する。
転舵モータ出力軸12の先端側には、ピニオンギヤを用いて形成した転舵出力歯車12aを設けてある。
転舵出力歯車12aは、ステアリングラック14に挿通させたラック軸18の両端部間に設けたラックギヤ18aと噛合する。
また、転舵モータ2には、転舵モータ角度センサ16を設ける。
転舵モータ角度センサ16は、転舵モータ2の絶対角以外の角度、例えば、転舵モータ2の相対角に基づいて、転舵モータ2の回転角(転舵角)を検出する。そして、検出した回転角(以降の説明では、「転舵モータ回転角」と記載する場合がある)を含む情報信号を、転舵モータ制御部4を介して、反力モータ制御部10へ出力する。
ステアリングラック14は、円筒形状に形成してあり、転舵モータ出力軸12の回転、すなわち、転舵出力歯車12aの回転に応じて車幅方向へ変位するラック軸18を挿通させる。
転舵モータ角度センサ16は、転舵モータ2の絶対角以外の角度、例えば、転舵モータ2の相対角に基づいて、転舵モータ2の回転角(転舵角)を検出する。そして、検出した回転角(以降の説明では、「転舵モータ回転角」と記載する場合がある)を含む情報信号を、転舵モータ制御部4を介して、反力モータ制御部10へ出力する。
ステアリングラック14は、円筒形状に形成してあり、転舵モータ出力軸12の回転、すなわち、転舵出力歯車12aの回転に応じて車幅方向へ変位するラック軸18を挿通させる。
また、ステアリングラック14の内部には、ラック軸18の外径面を全周から覆うストッパ部14aを二つ設ける。二つのストッパ部14aは、それぞれ、ステアリングラック14の内部において、転舵出力歯車12aよりも車幅方向右側及び左側に設ける。なお、図1中では、二つのストッパ部14aのうち、転舵出力歯車12aよりも車幅方向右側に設けたストッパ部14aの図示を省略する。
ラック軸18の、ステアリングラック14に挿通させて内部に配置した部分のうち、ストッパ部14aよりも車幅方向右側及び左側の部分には、それぞれ、ストッパ部14aとラック軸18の軸方向で対向する端当て部材18bを設ける。なお、図1中では、二つの端当て部材18bのうち、ストッパ部14aよりも車幅方向右側に設けた端当て部材18bの図示を省略する。
ラック軸18の両端は、それぞれ、タイロッド20及びナックルアーム22を介して、転舵輪24に連結する。また、ラック軸18とタイロッド20との間には、タイヤ軸力センサ26を設ける。
タイヤ軸力センサ26は、ラック軸18の軸方向(車幅方向)に作用する軸力を検出し、この検出した軸力(以降の説明では、「タイヤ軸力」と記載する場合がある)を含む情報信号を、反力モータ制御部10へ出力する。
ラック軸18の両端は、それぞれ、タイロッド20及びナックルアーム22を介して、転舵輪24に連結する。また、ラック軸18とタイロッド20との間には、タイヤ軸力センサ26を設ける。
タイヤ軸力センサ26は、ラック軸18の軸方向(車幅方向)に作用する軸力を検出し、この検出した軸力(以降の説明では、「タイヤ軸力」と記載する場合がある)を含む情報信号を、反力モータ制御部10へ出力する。
転舵輪24は、車両の前輪(左右前輪)であり、転舵モータ出力軸12の回転に応じてラック軸18が車幅方向へ変位すると、タイロッド20及びナックルアーム22を介して転舵し、車両の進行方向を変化させる。なお、本実施形態では、転舵輪24を、左右前輪で形成した場合を説明する。これに伴い、図1中では、左前輪で形成した転舵輪24を、転舵輪24Lと示し、右前輪で形成した転舵輪24を、転舵輪24Rと示す。
転舵モータ制御部4は、反力モータ制御部10と、CAN(Controller Area Network)やFlexRayシステム等の通信ライン28を介して、情報信号の入出力を行う。なお、FlexRayシステムとしては、例えば、車載通信ネットワークのシステムがある。
転舵モータ制御部4は、反力モータ制御部10と、CAN(Controller Area Network)やFlexRayシステム等の通信ライン28を介して、情報信号の入出力を行う。なお、FlexRayシステムとしては、例えば、車載通信ネットワークのシステムがある。
また、転舵モータ制御部4は、転舵位置サーボ制御部30を有する。
転舵位置サーボ制御部30は、転舵モータ2を駆動させるための転舵モータ駆動電流を演算し、この演算した転舵モータ駆動電流を、転舵モータ2へ出力する。
ここで、転舵モータ駆動電流は、上述した転舵トルクを制御して、操舵輪の操作に応じた目標転舵角を算出し、この算出した目標転舵角に応じて転舵モータ2を駆動制御するための電流である。
転舵モータ駆動電流の演算は、反力モータ制御部10が出力する転舵モータ電流指令と、実際に転舵モータ2へ通電している電流(転舵モータ実電流)の指令値(以降の説明では、「転舵モータ電流指令It」と記載する場合がある)に基づいて行う。具体的には、転舵モータ電流指令Itを用いて転舵モータ電流指令を補正し、転舵モータ駆動電流を演算する。
転舵位置サーボ制御部30は、転舵モータ2を駆動させるための転舵モータ駆動電流を演算し、この演算した転舵モータ駆動電流を、転舵モータ2へ出力する。
ここで、転舵モータ駆動電流は、上述した転舵トルクを制御して、操舵輪の操作に応じた目標転舵角を算出し、この算出した目標転舵角に応じて転舵モータ2を駆動制御するための電流である。
転舵モータ駆動電流の演算は、反力モータ制御部10が出力する転舵モータ電流指令と、実際に転舵モータ2へ通電している電流(転舵モータ実電流)の指令値(以降の説明では、「転舵モータ電流指令It」と記載する場合がある)に基づいて行う。具体的には、転舵モータ電流指令Itを用いて転舵モータ電流指令を補正し、転舵モータ駆動電流を演算する。
また、転舵位置サーボ制御部30は、転舵モータ電流指令Itを計測し、この計測した転舵モータ電流指令Itに基づいて、転舵モータ2の温度Ttを推定する。そして、推定した転舵モータ2の温度Ttを含む情報信号を、反力モータ制御部10へ出力する。これは、電流の通電による抵抗発熱に起因するモータ類(転舵モータ2、反力モータ8)の過熱を推定するためである。
なお、転舵モータ電流指令Itは、例えば、転舵モータ2に基板温度センサ(図示せず)を内蔵し、この内蔵した基板温度センサを用いて計測する。
なお、転舵モータ電流指令Itは、例えば、転舵モータ2に基板温度センサ(図示せず)を内蔵し、この内蔵した基板温度センサを用いて計測する。
ここで、転舵モータ電流指令Itに基づいて転舵モータ2の温度Ttを推定する方法としては、例えば、大電流域では、計測した実際の電流値を用いて転舵モータ電流指令Itを求める。具体的には、計測した実際の電流値と予め記憶している電流閾値とを比較し、計測した実際の電流値が電流閾値よりも大きい場合は、計測した実際の電流値を、転舵モータ電流指令Itとして採用する。
一方、小電流域では、転舵モータ2の回転数とトルクとの関係を定めたモータNT特性を用い、転舵モータ2の回転数に基づいて、転舵モータ電流指令Itを推定する。具体的には、計測した実際の電流値を転舵モータ電流指令Itとして採用せず、モータNT特性を用い、転舵モータ2の回転数に基づいて推定した電流値を、転舵モータ電流指令Itとして採用する。
そして、上記のように採用した転舵モータ電流指令Itを用いて、転舵モータ2の温度Ttを推定する。
そして、上記のように採用した転舵モータ電流指令Itを用いて、転舵モータ2の温度Ttを推定する。
クラッチ6は、運転者が操作する操舵輪32(ステアリングホイール)と転舵輪24との間に介装し、反力モータ制御部10が出力するクラッチ駆動電流に応じて、開放状態または締結状態を切り替える。なお、クラッチ6は、通常状態では、開放状態である。
ここで、クラッチ6の状態を開放状態に切り替えると、操舵輪32と転舵輪24との間のトルク伝達経路を機械的に分離させて、操舵輪32の操舵操作が転舵輪24へ伝達されない状態とする。一方、クラッチ6の状態を締結状態に切り替えると、操舵輪32と転舵輪24との間のトルク伝達経路を機械的に連結させて、操舵輪32の操舵操作が転舵輪24へ伝達される状態とする。
ここで、クラッチ6の状態を開放状態に切り替えると、操舵輪32と転舵輪24との間のトルク伝達経路を機械的に分離させて、操舵輪32の操舵操作が転舵輪24へ伝達されない状態とする。一方、クラッチ6の状態を締結状態に切り替えると、操舵輪32と転舵輪24との間のトルク伝達経路を機械的に連結させて、操舵輪32の操舵操作が転舵輪24へ伝達される状態とする。
また、操舵輪32とクラッチ6との間には、操舵角センサ34と、操舵トルクセンサ36と、反力モータ8と、反力モータ角度センサ38を配置する。
操舵角センサ34は、例えば、操舵輪32を回転可能に支持するステアリングコラムに設ける。
また、操舵角センサ34は、操舵輪32の絶対角に基づいて、操舵輪32の現在の回転角度(操舵操作量)である現在操舵角を検出する。そして、操舵角センサ34は、検出した操舵輪32の現在操舵角を含む情報信号を、反力モータ制御部10へ出力する。なお、以降の説明では、現在操舵角を、「現在操舵角θ」と記載する場合がある。
操舵角センサ34は、例えば、操舵輪32を回転可能に支持するステアリングコラムに設ける。
また、操舵角センサ34は、操舵輪32の絶対角に基づいて、操舵輪32の現在の回転角度(操舵操作量)である現在操舵角を検出する。そして、操舵角センサ34は、検出した操舵輪32の現在操舵角を含む情報信号を、反力モータ制御部10へ出力する。なお、以降の説明では、現在操舵角を、「現在操舵角θ」と記載する場合がある。
ここで、近年の車両は、操舵輪32の操舵角を検出可能なセンサを、標準的に備えている場合が多い。このため、本実施形態では、操舵角センサ34として、車両に既存のセンサである、操舵輪32の操舵角を検出可能なセンサを用いた場合について説明する。
操舵トルクセンサ36は、操舵角センサ34と同様、例えば、操舵輪32を回転可能に支持するステアリングコラムに設ける。
また、操舵トルクセンサ36は、運転者が操舵輪32に加えているトルクである操舵トルクを検出する。そして、操舵トルクセンサ36は、検出した操舵トルクを含む情報信号を、反力モータ制御部10へ出力する。なお、以降の説明では、操舵トルクを、「トルクセンサ値Vts」と記載する場合がある。
なお、反力モータ8及び反力モータ角度センサ38に関する説明は、後述する。
操舵トルクセンサ36は、操舵角センサ34と同様、例えば、操舵輪32を回転可能に支持するステアリングコラムに設ける。
また、操舵トルクセンサ36は、運転者が操舵輪32に加えているトルクである操舵トルクを検出する。そして、操舵トルクセンサ36は、検出した操舵トルクを含む情報信号を、反力モータ制御部10へ出力する。なお、以降の説明では、操舵トルクを、「トルクセンサ値Vts」と記載する場合がある。
なお、反力モータ8及び反力モータ角度センサ38に関する説明は、後述する。
また、クラッチ6は、開放状態で互いに離間し、締結状態で互いに噛合する一対のクラッチ板40を有する。なお、図1中及び以降の説明では、一対のクラッチ板40のうち、操舵輪32側に配置するクラッチ板40を、「操舵輪側クラッチ板40a」とし、転舵輪24側に配置するクラッチ板40を、「転舵輪側クラッチ板40b」とする。
操舵輪側クラッチ板40aは、操舵輪32と共に回転するステアリングシャフト42に取り付けてあり、ステアリングシャフト42と共に回転する。
操舵輪側クラッチ板40aは、操舵輪32と共に回転するステアリングシャフト42に取り付けてあり、ステアリングシャフト42と共に回転する。
転舵輪側クラッチ板40bは、ピニオン軸44の一端に取り付けてあり、ピニオン軸44と共に回転する。
ピニオン軸44の他端は、ピニオン46内に配置してある。ピニオン46には、ラックギヤ18aと噛合するステアリングギヤ(図示せず)を内蔵する。
ステアリングギヤは、ピニオン軸44と共に回転する。すなわち、ステアリングギヤは、ピニオン軸44を介して、転舵輪側クラッチ板40bと共に回転する。
ピニオン軸44の他端は、ピニオン46内に配置してある。ピニオン46には、ラックギヤ18aと噛合するステアリングギヤ(図示せず)を内蔵する。
ステアリングギヤは、ピニオン軸44と共に回転する。すなわち、ステアリングギヤは、ピニオン軸44を介して、転舵輪側クラッチ板40bと共に回転する。
反力モータ8は、反力モータ制御部10が出力する反力モータ駆動電流に応じて駆動するモータであり、操舵輪32と共に回転するステアリングシャフト42を回転させて、操舵輪32へ操舵反力を出力可能である。ここで、反力モータ8が操舵輪32へ出力する操舵反力は、クラッチ6を開放状態に切り替えて、操舵輪32と転舵輪24との間のトルク伝達経路を機械的に分離させている状態で、転舵輪24に作用しているタイヤ軸力や操舵輪32の操舵状態に応じて演算する。これにより、操舵輪32を操舵する運転者へ、適切な操舵反力を伝達する。すなわち、反力モータ8が操舵輪32へ出力する操舵反力は、運転者が操舵輪32を操舵する操作方向とは反対方向へ作用する反力である。
反力モータ角度センサ38は、反力モータ8に設けるセンサである。
また、反力モータ角度センサ38は、反力モータ8の回転角度(転舵角度)を検出し、この検出した回転角度(以降の説明では、「反力モータ回転角」と記載する場合がある)を含む情報信号を、反力モータ制御部10へ出力する。
反力モータ制御部10は、転舵モータ制御部4と、通信ライン28を介して、情報信号の入出力を行う。これに加え、反力モータ制御部10は、通信ライン28を介して、車速センサ50及びエンジンコントローラ52が出力する情報信号の入力を受ける。
また、反力モータ角度センサ38は、反力モータ8の回転角度(転舵角度)を検出し、この検出した回転角度(以降の説明では、「反力モータ回転角」と記載する場合がある)を含む情報信号を、反力モータ制御部10へ出力する。
反力モータ制御部10は、転舵モータ制御部4と、通信ライン28を介して、情報信号の入出力を行う。これに加え、反力モータ制御部10は、通信ライン28を介して、車速センサ50及びエンジンコントローラ52が出力する情報信号の入力を受ける。
また、反力モータ制御部10は、通信ライン28を介して入力を受けた情報信号や、各種センサから入力を受けた情報信号に基づき、反力モータ8を駆動制御する。
車速センサ50は、例えば、公知の車速センサであり、車両の車速を検出し、この検出した車速を含む情報信号を、反力モータ制御部10へ出力する。
エンジンコントローラ52(エンジンECU)は、エンジン(図示せず)の状態(エンジン駆動、または、エンジン停止)を含む情報信号を、反力モータ制御部10へ出力する。
車速センサ50は、例えば、公知の車速センサであり、車両の車速を検出し、この検出した車速を含む情報信号を、反力モータ制御部10へ出力する。
エンジンコントローラ52(エンジンECU)は、エンジン(図示せず)の状態(エンジン駆動、または、エンジン停止)を含む情報信号を、反力モータ制御部10へ出力する。
また、反力モータ制御部10は、指令演算部54と、反力サーボ制御部56と、クラッチ制御部58を有する。
指令演算部54は、車速センサ50、操舵角センサ34、エンジンコントローラ52、操舵トルクセンサ36、反力モータ角度センサ38、タイヤ軸力センサ26及び転舵モータ角度センサ16が出力した情報信号の入力を受ける。
なお、指令演算部54の詳細な構成についての説明は、後述する。
指令演算部54は、車速センサ50、操舵角センサ34、エンジンコントローラ52、操舵トルクセンサ36、反力モータ角度センサ38、タイヤ軸力センサ26及び転舵モータ角度センサ16が出力した情報信号の入力を受ける。
なお、指令演算部54の詳細な構成についての説明は、後述する。
反力サーボ制御部56は、反力モータ8を駆動させるための反力モータ駆動電流を反力モータ8へ出力する。
また、反力サーボ制御部56は、実際に反力モータ8へ通電している電流(反力モータ実電流)の値(以降の説明では、「反力モータ電流値Ih」と記載する場合がある)を計測する。
ここで、反力モータ駆動電流の演算は、指令演算部54が出力する反力モータ電流指令(後述)と、反力モータ電流値Ihに基づいて行う。具体的には、反力モータ電流値Ihを用いて反力モータ電流指令を補正し、反力モータ駆動電流を演算する。
また、反力サーボ制御部56は、実際に反力モータ8へ通電している電流(反力モータ実電流)の値(以降の説明では、「反力モータ電流値Ih」と記載する場合がある)を計測する。
ここで、反力モータ駆動電流の演算は、指令演算部54が出力する反力モータ電流指令(後述)と、反力モータ電流値Ihに基づいて行う。具体的には、反力モータ電流値Ihを用いて反力モータ電流指令を補正し、反力モータ駆動電流を演算する。
また、反力サーボ制御部56は、計測した反力モータ電流値Ihに基づいて、反力モータ8の温度Thを推定する。なお、反力モータ8の温度Thの推定は、例えば、転舵位置サーボ制御部30が行う転舵モータ2の温度Ttの推定と、同様の手順で行う。
クラッチ制御部58は、指令演算部54が出力するクラッチ電流指令(後述)に基づいて、開放状態のクラッチ6を締結状態へ切り替えるために必要な電流を、クラッチ駆動電流として演算する。そして、演算したクラッチ駆動電流を、クラッチ6へ出力する。
クラッチ制御部58は、指令演算部54が出力するクラッチ電流指令(後述)に基づいて、開放状態のクラッチ6を締結状態へ切り替えるために必要な電流を、クラッチ駆動電流として演算する。そして、演算したクラッチ駆動電流を、クラッチ6へ出力する。
次に、図1及び図2を参照しつつ、図3を用いて、詳細なステアリング構造について説明する。
図3は、SBWシステムのステアリング構造を示す図である。
操舵輪32は、ステアリングシャフト42の一端に連結してある。
ステアリングシャフト42は、ステアリングコラム5によって回転自在に保持されている。
また、ステアリングシャフト42の他端は、ユニバーサルジョイント7を介して中間シャフト9の一端に連結している。
ステアリングコラム5には、ステアリングシャフト42に連結した反力モータ8を設けている。
図3は、SBWシステムのステアリング構造を示す図である。
操舵輪32は、ステアリングシャフト42の一端に連結してある。
ステアリングシャフト42は、ステアリングコラム5によって回転自在に保持されている。
また、ステアリングシャフト42の他端は、ユニバーサルジョイント7を介して中間シャフト9の一端に連結している。
ステアリングコラム5には、ステアリングシャフト42に連結した反力モータ8を設けている。
反力モータ8は、転舵角に応じて転舵輪側からステアリングホイール方向へ伝達される路面反力に応じた反力トルクをステアリングシャフト42へ付与する。これにより、クラッチ6が解放されているときであっても、運転者は、転舵状態に応じた路面反力を把握できる。
中間シャフト9の他端は、ユニバーサルジョイント11を介してクラッチ入力軸13の一端に連結してある。
クラッチ入力軸13の他端は、クラッチ6を介してクラッチ出力軸17の一端に同軸で対向しており、クラッチ6は、クラッチ入力軸13とクラッチ出力軸17との断続(締結及び遮断)を行う。
中間シャフト9の他端は、ユニバーサルジョイント11を介してクラッチ入力軸13の一端に連結してある。
クラッチ入力軸13の他端は、クラッチ6を介してクラッチ出力軸17の一端に同軸で対向しており、クラッチ6は、クラッチ入力軸13とクラッチ出力軸17との断続(締結及び遮断)を行う。
クラッチ出力軸17の他端は、ユニバーサルジョイント19を介して中間シャフト21の一端に連結してある。
中間シャフト21の他端は、ユニバーサルジョイント23を介してピニオンシャフト25の一端に連結してあり、ピニオンシャフト25の他端は、ラック&ピニオン式のステアリングギヤ27に連結してある。なお、図示は省略するが、ステアリングギヤ27の出力側となるラックの両端は、夫々、左右のタイロッドの一端に連結してあり、タイロッドの他端は、車輪に連結してある。
中間シャフト21の他端は、ユニバーサルジョイント23を介してピニオンシャフト25の一端に連結してあり、ピニオンシャフト25の他端は、ラック&ピニオン式のステアリングギヤ27に連結してある。なお、図示は省略するが、ステアリングギヤ27の出力側となるラックの両端は、夫々、左右のタイロッドの一端に連結してあり、タイロッドの他端は、車輪に連結してある。
したがって、クラッチ6を締結した状態では、操舵操作子1を回転させると、ステアリングシャフト42、中間シャフト9、クラッチ入力軸13、クラッチ出力軸17、及び中間シャフト21を介して、ピニオン46及びピニオンシャフト25が回転する。ピニオンシャフト25の回転運動は、ステアリングギヤ27によってラックの進退運動となり、ラックの進退に応じてタイロッドを押したり引いたりすることで、車輪が転舵される。
ステアリングシャフト42には、反力モータ8を連結してあり、クラッチ6を遮断した状態で、反力モータ8を駆動すると、ステアリングシャフト42に反力トルクが付与される。したがって、車輪を転舵したときに路面から受ける反力を検出又は推定し、検出又は推定した反力に応じて反力モータ8を駆動制御することで、運転者のステアリング操作に対して操作反力が付与される。
通常は、クラッチ6を遮断した状態で、転舵モータ31を駆動制御すると共に、反力モータ8を駆動制御することで、ステア・バイ・ワイヤを実行し、所望のステアリング特性や旋回挙動特性を実現し、且つ良好な操作フィーリングを実現する。一方、システムに異常が生じた場合には、ステア・バイ・ワイヤを中止し、フェールセーフとしてクラッチ6を締結状態に戻すことで、機械的なバックアップを確保する。
ステアリングコラム5は、チルトピボット41を介して揺動可能な状態で車体に支持してある。車体横方向から見て、ステアリングシャフト42及び中間シャフト9間のユニバーサルジョイント7の中心位置と、チルトピボット41の中心位置とは相違させたレイアウトとしている。
中間シャフト9、及び中間シャフト21は、夫々、軸方向に伸縮可能に構成してある。
クラッチ6は、ブラケット43を介してダッシュパネル45に固定してある。
中間シャフト9、及び中間シャフト21は、夫々、軸方向に伸縮可能に構成してある。
クラッチ6は、ブラケット43を介してダッシュパネル45に固定してある。
(指令演算部54の詳細な構成)
次に、図1から図3を参照しつつ、図4を用いて、指令演算部54の詳細な構成について説明する。
図4は、指令演算部54の構成を示すブロック図である。
図4中に示すように、指令演算部54は、クラッチ状態切り替え部60と、クラッチ位相角算出部62と、転舵角記憶部64と、転舵角算出部66を備える。
クラッチ状態切り替え部60は、エンジンコントローラ52からエンジンの状態を含む情報信号の入力を受ける。
次に、図1から図3を参照しつつ、図4を用いて、指令演算部54の詳細な構成について説明する。
図4は、指令演算部54の構成を示すブロック図である。
図4中に示すように、指令演算部54は、クラッチ状態切り替え部60と、クラッチ位相角算出部62と、転舵角記憶部64と、転舵角算出部66を備える。
クラッチ状態切り替え部60は、エンジンコントローラ52からエンジンの状態を含む情報信号の入力を受ける。
そして、クラッチ状態切り替え部60は、エンジンの状態を含む情報信号が、エンジン駆動の状態を含む場合、車両のイグニッションスイッチがオン状態であると判定し、クラッチ6を開放状態に切り替えるためのクラッチ電流指令を生成する。そして、生成したクラッチ電流指令を含む情報信号を、クラッチ位相角算出部62及びクラッチ制御部58へ出力する。
また、クラッチ状態切り替え部60は、エンジンの状態を含む情報信号が、エンジン停止の状態を含む場合、車両のイグニッションスイッチがオフ状態であると判定し、クラッチ6を連結状態に切り替えるためのクラッチ電流指令を生成する。そして、生成したクラッチ電流指令を含む情報信号を、クラッチ位相角算出部62及びクラッチ制御部58へ出力する。
クラッチ位相角算出部62は、クラッチ状態切り替え部60から、クラッチ電流指令を含む情報信号の入力をうける。これに加え、クラッチ位相角算出部62は、操舵角センサ34から、現在操舵角θを含む情報信号の入力を受ける。さらに、クラッチ位相角算出部62は、転舵モータ角度センサ16から、転舵モータ回転角を含む情報信号の入力を受ける。
クラッチ位相角算出部62は、クラッチ状態切り替え部60から、クラッチ電流指令を含む情報信号の入力をうける。これに加え、クラッチ位相角算出部62は、操舵角センサ34から、現在操舵角θを含む情報信号の入力を受ける。さらに、クラッチ位相角算出部62は、転舵モータ角度センサ16から、転舵モータ回転角を含む情報信号の入力を受ける。
そして、クラッチ位相角算出部62は、クラッチ6の連結状態への切り替え時に、操舵側クラッチ角と転舵側クラッチ角との位相差であるクラッチ位相角を算出し、この算出したクラッチ位相角を含む情報信号を、転舵角算出部66へ出力する。
ここで、操舵側クラッチ角は、操舵輪32の操舵角に応じて算出したクラッチ6の回転角度であり、操舵輪側クラッチ板40aの、予め設定した中立位置からの回転角度である。また、転舵側クラッチ角は、転舵輪24の転舵角に応じて算出したクラッチ6の回転角度であり、転舵輪側クラッチ板40bの、予め設定した中立位置からの回転角度である。
ここで、操舵側クラッチ角は、操舵輪32の操舵角に応じて算出したクラッチ6の回転角度であり、操舵輪側クラッチ板40aの、予め設定した中立位置からの回転角度である。また、転舵側クラッチ角は、転舵輪24の転舵角に応じて算出したクラッチ6の回転角度であり、転舵輪側クラッチ板40bの、予め設定した中立位置からの回転角度である。
転舵角記憶部64は、クラッチ状態切り替え部60から、クラッチ電流指令を含む情報信号の入力をうける。これに加え、転舵角記憶部64は、転舵モータ角度センサ16から、転舵モータ回転角を含む情報信号の入力を受ける。
そして、転舵角記憶部64は、イグニッションスイッチがオフ状態となった時点の、転舵輪24の転舵角を記憶する。
転舵角算出部66は、クラッチ状態切り替え部60から、クラッチ電流指令を含む情報信号の入力をうける。これに加え、転舵角算出部66は、クラッチ位相角算出部62から、クラッチ位相角を含む情報信号の入力を受ける。また、転舵角算出部66は、転舵モータ角度センサ16から、転舵モータ回転角を含む情報信号の入力を受ける。
そして、転舵角記憶部64は、イグニッションスイッチがオフ状態となった時点の、転舵輪24の転舵角を記憶する。
転舵角算出部66は、クラッチ状態切り替え部60から、クラッチ電流指令を含む情報信号の入力をうける。これに加え、転舵角算出部66は、クラッチ位相角算出部62から、クラッチ位相角を含む情報信号の入力を受ける。また、転舵角算出部66は、転舵モータ角度センサ16から、転舵モータ回転角を含む情報信号の入力を受ける。
そして、転舵角算出部66は、クラッチ6の開放状態への切り替え時に、クラッチ位相角算出部62が算出したクラッチ位相角及び操舵輪32の操舵角に基づいて、転舵輪24の転舵角を算出する。さらに、算出した転舵輪24の転舵角を含む情報信号を、転舵位置サーボ制御部30へ出力する。
なお、本実施形態では、一例として、転舵角算出部66の構成を、加算済回転角に基づいて、転舵輪24の転舵角を算出する構成とする。
ここで、加算済回転角は、上述した操舵側クラッチ角に、クラッチ位相角算出部62が算出したクラッチ位相角を加算した回転角である。
なお、本実施形態では、一例として、転舵角算出部66の構成を、加算済回転角に基づいて、転舵輪24の転舵角を算出する構成とする。
ここで、加算済回転角は、上述した操舵側クラッチ角に、クラッチ位相角算出部62が算出したクラッチ位相角を加算した回転角である。
また、本実施形態では、一例として、転舵角算出部66の構成を、イグニッションスイッチがオフ状態である間に、操舵輪32の操舵角が変化しない場合、転舵角記憶部64が記憶した転舵角を、転舵輪24の転舵角として算出する構成とする。なお、転舵角記憶部64が記憶した転舵角は、イグニッションスイッチがオフ状態である間に、操舵輪32の操舵角が変化しない場合に、転舵角記憶部64から取得する。
(指令演算部54が行なう処理)
次に、図1から図4を参照しつつ、図5から図7を用いて、指令演算部54が行なう処理について説明する。
図5は、指令演算部54が行なう処理を示すフローチャートである。なお、指令演算部54は、予め設定した周期(例えば、5[ms])で、以下に説明する処理を行う。
図5中に示すフローチャートでは、例えば、イグニッションスイッチがオフ状態からオン状態に切り替わると、指令演算部54が処理を開始(START)し、ステップS10の処理を行う。
ステップS10では、イグニッションスイッチがオフ状態である間に、操舵輪32の操舵角が変化しているか否かを判定する処理(図中に示す「IGN−OFF間に操舵操作有り?」)を行う。
次に、図1から図4を参照しつつ、図5から図7を用いて、指令演算部54が行なう処理について説明する。
図5は、指令演算部54が行なう処理を示すフローチャートである。なお、指令演算部54は、予め設定した周期(例えば、5[ms])で、以下に説明する処理を行う。
図5中に示すフローチャートでは、例えば、イグニッションスイッチがオフ状態からオン状態に切り替わると、指令演算部54が処理を開始(START)し、ステップS10の処理を行う。
ステップS10では、イグニッションスイッチがオフ状態である間に、操舵輪32の操舵角が変化しているか否かを判定する処理(図中に示す「IGN−OFF間に操舵操作有り?」)を行う。
なお、ステップS10における判定では、例えば、イグニッションスイッチがオフ状態となった時点における操舵角を操舵角センサ34で検出しておき、さらに、イグニッションスイッチがオン状態となった時点における操舵角を操舵角センサ34で検出する。そして、両者の偏差があれば、イグニッションスイッチがオフ状態である間に、操舵輪32の操舵角が変化していると判定する。
ステップS10において、イグニッションスイッチがオフ状態である間に、操舵輪32の操舵角が変化している(図中に示す「Yes」)と判定した場合、指令演算部54が行なう処理は、ステップS20へ移行する。
ステップS10において、イグニッションスイッチがオフ状態である間に、操舵輪32の操舵角が変化している(図中に示す「Yes」)と判定した場合、指令演算部54が行なう処理は、ステップS20へ移行する。
一方、ステップS10において、イグニッションスイッチがオフ状態である間に、操舵輪32の操舵角が変化していない(図中に示す「No」)と判定した場合、指令演算部54が行なう処理は、ステップS30へ移行する。
ステップS20では、後述する起動時の処理(図中に示す「起動時の処理」)を行い、ピニオン46(ステアリングギヤ27)の絶対角を算出する。ステップS20で起動時の処理によりピニオン46の絶対角を算出すると、指令演算部54が行なう処理は、ステップS50へ移行する。
ステップS20では、後述する起動時の処理(図中に示す「起動時の処理」)を行い、ピニオン46(ステアリングギヤ27)の絶対角を算出する。ステップS20で起動時の処理によりピニオン46の絶対角を算出すると、指令演算部54が行なう処理は、ステップS50へ移行する。
ステップS30では、現在の処理を行なう前(前回)に、イグニッションスイッチがオフ状態となった時点で、転舵モータ角度センサ16により検出した転舵モータ2の回転角度を取得(図中に示す「前回終了時の転舵モータ回転角度を取得」)する。ステップS30で転舵モータ2の回転角度を取得すると、指令演算部54が行なう処理は、ステップS40へ移行する。
ステップS40では、以下に示す式(1)を用いて、ピニオン46(ステアリングギヤ27)の絶対角を算出(図中に示す「ピニオン絶対角を算出」)する。ステップS40でピニオン46の絶対角を算出すると、指令演算部54が行なう処理は、ステップS50へ移行する。
θpin=M2P(θe+360*Nz) … (1)
ステップS40では、以下に示す式(1)を用いて、ピニオン46(ステアリングギヤ27)の絶対角を算出(図中に示す「ピニオン絶対角を算出」)する。ステップS40でピニオン46の絶対角を算出すると、指令演算部54が行なう処理は、ステップS50へ移行する。
θpin=M2P(θe+360*Nz) … (1)
ここで、上式(1)では、ピニオン46の絶対角を「θpin」で示し、初期状態・中立状態における転舵角に対するピニオン46の絶対角を示す係数を「M2P」で示す。これに加え、転舵モータ2の回転角度が0°(初期状態・中立状態)である場合の転舵モータ2の回転角度を「θe」で示す。さらに、ステップS30で取得した転舵モータ2の回転角度を「Nz」で示す。
なお、上述した係数M2Pと、回転角度θeは、予め設定して、指令演算部54に記憶しておく。
なお、上述した係数M2Pと、回転角度θeは、予め設定して、指令演算部54に記憶しておく。
ステップS50では、ステップS20またはステップS40で算出したピニオン46の絶対角を用いて、SBWシステムを制御する処理(図中に示す「ピニオン絶対角算出→SBW制御」)を行なう。ステップS50でSBWシステムを制御する処理を行なうと、指令演算部54が行なう処理は、ステップS60へ移行する。
ステップS60では、エンジンの状態を含む情報信号を参照し、エンジンの状態を含む情報信号がエンジン停止の状態を含む場合に、SBWシステムの制御を終了する処理(図中に示す「SBW制御終了(IGN−OFF)」)を行う。ステップS60でSBWシステムの制御を終了する処理を行なうと、指令演算部54が行なう処理は、ステップS70へ移行する。
ステップS60では、エンジンの状態を含む情報信号を参照し、エンジンの状態を含む情報信号がエンジン停止の状態を含む場合に、SBWシステムの制御を終了する処理(図中に示す「SBW制御終了(IGN−OFF)」)を行う。ステップS60でSBWシステムの制御を終了する処理を行なうと、指令演算部54が行なう処理は、ステップS70へ移行する。
ステップS70では、ステップS60でイグニッションスイッチがオフ状態となった時点で、転舵角記憶部64により、転舵モータ角度センサ16により検出した転舵モータ2の回転角度を記憶(図中に示す「終了時の転舵モータ回転角度を記憶」)する。
これに加え、ステップS70では、後述する終了時の処理(図中に示す「終了時の処理」)を行い、上述したクラッチ位相角を算出する。
ステップS70で、転舵角記憶部64によりイグニッションスイッチがオフ状態となった時点の転舵角を記憶するとともに、終了時の処理によりクラッチ位相角を算出すると、指令演算部54が行なう処理は、ステップS10へ復帰(RETURN)する。
これに加え、ステップS70では、後述する終了時の処理(図中に示す「終了時の処理」)を行い、上述したクラッチ位相角を算出する。
ステップS70で、転舵角記憶部64によりイグニッションスイッチがオフ状態となった時点の転舵角を記憶するとともに、終了時の処理によりクラッチ位相角を算出すると、指令演算部54が行なう処理は、ステップS10へ復帰(RETURN)する。
(起動時の処理)
以下、図1から図5を参照しつつ、図6を用いて、上述したステップS20で行なう起動時の処理について説明する。
図6は、起動時の処理を示すブロック図である。
図6中に示すように、起動時の処理では、まず、イグニッションスイッチがオン状態となった時点における操舵角(図中に示す「起動時の操舵角」)である、ユニバーサルジョイント7(図中に示す「JOINT1」)の入力側の操舵角θ1inを検出する。
そして、検出した操舵角をユニバーサルジョイント7の入力側の操舵角θ1inとしてマップMJ1に適合させ、ユニバーサルジョイント7の出力側の操舵角θ1outを算出する。
以下、図1から図5を参照しつつ、図6を用いて、上述したステップS20で行なう起動時の処理について説明する。
図6は、起動時の処理を示すブロック図である。
図6中に示すように、起動時の処理では、まず、イグニッションスイッチがオン状態となった時点における操舵角(図中に示す「起動時の操舵角」)である、ユニバーサルジョイント7(図中に示す「JOINT1」)の入力側の操舵角θ1inを検出する。
そして、検出した操舵角をユニバーサルジョイント7の入力側の操舵角θ1inとしてマップMJ1に適合させ、ユニバーサルジョイント7の出力側の操舵角θ1outを算出する。
操舵角θ1outを算出した後、ユニバーサルジョイント11(図中に示す「JOINT2)用のマップであるマップMJ2に、操舵角θ1outを、ユニバーサルジョイント11の入力側の操舵角θ2inとして適合させる。これにより、ユニバーサルジョイント11の出力側の操舵角θ2outを算出する。
操舵角θ2outを算出した後、ユニバーサルジョイント19(図中に示す「JOINT3)用のマップであるマップMJ3に、操舵角θ2outを、ユニバーサルジョイント19の入力側の操舵角θ3inとして適合させる。これにより、ユニバーサルジョイント19の出力側の操舵角θ3outを算出する。
操舵角θ2outを算出した後、ユニバーサルジョイント19(図中に示す「JOINT3)用のマップであるマップMJ3に、操舵角θ2outを、ユニバーサルジョイント19の入力側の操舵角θ3inとして適合させる。これにより、ユニバーサルジョイント19の出力側の操舵角θ3outを算出する。
ここで、前回の処理において、クラッチ位相角Δθclを算出・記憶している場合は、マップMJ3に対し、操舵角θ2outにクラッチ位相角Δθclを加算した値を適合させた値を、操舵角θ3inとして用いる。すなわち、図6中に示すΔθclは、前回の処理を終了した時点で記憶したクラッチ位相角(図中に示す「前回終了時に記憶したクラッチ位相角」)である。
操舵角θ3outを算出した後、ユニバーサルジョイント23(図中に示す「JOINT4)用のマップであるマップMJ4に、操舵角θ3outを、ユニバーサルジョイント23の入力側の操舵角θ4inとして適合させる。これにより、ユニバーサルジョイント23の出力側の操舵角θ4outを算出し、この算出した操舵角θ4outを、ピニオン46の絶対角(ピニオン絶対角)θpinとして算出し、起動時の処理を完了する。
以上説明したように、起動時の処理では、転舵角算出部66が、操舵角θ2outを、操舵輪32の操舵角に応じて算出したクラッチ6の回転角度(操舵輪側クラッチ板40aの回転角度)である操舵側クラッチ角として用いる。これに加え、操舵側クラッチ角(操舵角θ2out)にクラッチ位相角Δθclを加算した回転角である加算済回転角(θ2out+Δθcl)に基づいて、転舵輪24の転舵角を算出することとなる。
(終了時の処理)
以下、図1から図6を参照しつつ、図7を用いて、上述したステップS70で行なう終了時の処理について説明する。
図7は、終了時の処理を示すブロック図である。
図7中に示すように、終了時の処理では、まず、イグニッションスイッチがオフ状態となった時点における操舵角(図中に示す「シャットダウン時の操舵角」)を検出する。
以下、図1から図6を参照しつつ、図7を用いて、上述したステップS70で行なう終了時の処理について説明する。
図7は、終了時の処理を示すブロック図である。
図7中に示すように、終了時の処理では、まず、イグニッションスイッチがオフ状態となった時点における操舵角(図中に示す「シャットダウン時の操舵角」)を検出する。
そして、検出した操舵角をユニバーサルジョイント7の入力側の操舵角θ1inとしてマップMJ1に適合させ、ユニバーサルジョイント7の出力側の操舵角θ1outを算出する。
操舵角θ1outを算出した後、マップMJ2に、操舵角θ1outを、ユニバーサルジョイント11の入力側の操舵角θ2inとして適合させて、ユニバーサルジョイント11の出力側の操舵角θ2outを算出する。
操舵角θ1outを算出した後、マップMJ2に、操舵角θ1outを、ユニバーサルジョイント11の入力側の操舵角θ2inとして適合させて、ユニバーサルジョイント11の出力側の操舵角θ2outを算出する。
また、イグニッションスイッチがオフ状態となった時点における操舵角に基づいて、目標転舵角を算出(図中に示す「操舵角→目標転舵角」)する。
そして、イグニッションスイッチがオフ状態となった時点における操舵角に基づいて算出した目標転舵角を、マップMJ4に、ユニバーサルジョイント23の入力側の操舵角θ4inとして適合させる。これにより、ユニバーサルジョイント23の出力側の操舵角θ4outを算出する。
操舵角θ4outを算出した後、マップMJ3に、操舵角θ4outを、ユニバーサルジョイント19の入力側の操舵角θ3inとして適合させて、ユニバーサルジョイント19の出力側の操舵角θ3outを算出する。
そして、イグニッションスイッチがオフ状態となった時点における操舵角に基づいて算出した目標転舵角を、マップMJ4に、ユニバーサルジョイント23の入力側の操舵角θ4inとして適合させる。これにより、ユニバーサルジョイント23の出力側の操舵角θ4outを算出する。
操舵角θ4outを算出した後、マップMJ3に、操舵角θ4outを、ユニバーサルジョイント19の入力側の操舵角θ3inとして適合させて、ユニバーサルジョイント19の出力側の操舵角θ3outを算出する。
次に、上記のように算出した操舵角θ2outを、操舵側クラッチ角θcl_upperとして算出する。これに加え、上記のように算出した操舵角θ3outを、転舵側クラッチ角θcl_lowerとして算出する。そして、操舵側クラッチ角θcl_upperと転舵側クラッチ角θcl_lowerとの位相差を、クラッチ位相角Δθclとして算出し、終了時の処理を完了する。
(動作)
次に、図1から図7を参照しつつ、図8を用いて、本実施形態の操舵制御装置1を用いて行なう動作の一例を説明する。なお、図8は、本実施形態の操舵制御装置1を用いた車両の動作を示すタイムチャートである。
図8中に示すタイムチャートは、イグニッションスイッチがオフ状態であり、トルク伝達経路が機械的に連結している状態(図中に示す「シャットダウン中=ManualSteer」)からスタートする。
次に、図1から図7を参照しつつ、図8を用いて、本実施形態の操舵制御装置1を用いて行なう動作の一例を説明する。なお、図8は、本実施形態の操舵制御装置1を用いた車両の動作を示すタイムチャートである。
図8中に示すタイムチャートは、イグニッションスイッチがオフ状態であり、トルク伝達経路が機械的に連結している状態(図中に示す「シャットダウン中=ManualSteer」)からスタートする。
そして、イグニッションスイッチがオフ状態であり、トルク伝達経路が機械的に連結している状態において、例えば、車両のドア(フロントドア)を開錠する時点t1で、操舵制御装置1が起動(図中に示す「コントローラWakeUp」)する。
なお、操舵制御装置1を起動させる動作は、上述したドアの開錠以外に、例えば、イグニッションスイッチを、オフ状態からACC(アクセサリー電源)状態となる動作としてもよい。
なお、操舵制御装置1を起動させる動作は、上述したドアの開錠以外に、例えば、イグニッションスイッチを、オフ状態からACC(アクセサリー電源)状態となる動作としてもよい。
操舵制御装置1を起動させると、イグニッションスイッチがオフ状態である間に、操舵輪32の操舵角が変化しているか否かを判定する処理を行う(ステップS10参照)。
時点t1の後に、イグニッションスイッチがオン状態(図中に示す「IGN ON」)となった時点t2で、連結状態のクラッチ6を開放状態に切り替えて、SBWシステムの制御を開始する。
ここで、時点t2では、時点t1において、イグニッションスイッチがオフ状態である間に、操舵輪32の操舵角が変化していると判定すると、上述した起動時の処理(図中に示す「起動時の処理」)を行う(ステップS20参照)。これにより、前回の処理で算出・記憶しているクラッチ位相角Δθclと、マップMJ4を用いて算出した操舵角θ4outに基づいて、ピニオン46の絶対角(ピニオン絶対角)θpinを算出する。
時点t1の後に、イグニッションスイッチがオン状態(図中に示す「IGN ON」)となった時点t2で、連結状態のクラッチ6を開放状態に切り替えて、SBWシステムの制御を開始する。
ここで、時点t2では、時点t1において、イグニッションスイッチがオフ状態である間に、操舵輪32の操舵角が変化していると判定すると、上述した起動時の処理(図中に示す「起動時の処理」)を行う(ステップS20参照)。これにより、前回の処理で算出・記憶しているクラッチ位相角Δθclと、マップMJ4を用いて算出した操舵角θ4outに基づいて、ピニオン46の絶対角(ピニオン絶対角)θpinを算出する。
一方、時点t2では、時点t1において、イグニッションスイッチがオフ状態である間に、操舵輪32の操舵角が変化していないと判定すると、上式(1)を用いてピニオン46の絶対角を算出する(ステップS30、ステップS40参照)。
そして、時点t2以降は、上記のように算出したピニオン46の絶対角θpinを用いて、SBWシステムの制御を実施する(ステップS50参照)。ここで、SBWシステムの制御とは、例えば、高速走行時には低速走行時よりも操舵角に対する転舵角の変化度合いを減少させる制御(可変ギヤ制御)等、車速に応じた転舵角の制御である。
そして、時点t2以降は、上記のように算出したピニオン46の絶対角θpinを用いて、SBWシステムの制御を実施する(ステップS50参照)。ここで、SBWシステムの制御とは、例えば、高速走行時には低速走行時よりも操舵角に対する転舵角の変化度合いを減少させる制御(可変ギヤ制御)等、車速に応じた転舵角の制御である。
SBWシステムの制御を実施している状態(図中に示す「SBWシステム制御中」)において、車両の停車・駐車時等に、イグニッションスイッチがオフ状態(図中に示す「IGN OFF」)となった時点t3で、開放状態のクラッチ6を連結状態に切り替える。これにより、SBWシステムの制御を終了する(ステップS60参照)。また、時点t3では、操舵制御装置1の状態を、起動時よりも消費電力の少ない待機状態とする(図中に示す「コントローラSleep」)する。
時点3から、イグニッションスイッチの操作等が行なわれない状態で、予め設定した時間が経過すると、この時点t4において、操舵制御装置1を待機状態から停止状態(図中に示す「コントローラShutDown」)とする。
時点3から、イグニッションスイッチの操作等が行なわれない状態で、予め設定した時間が経過すると、この時点t4において、操舵制御装置1を待機状態から停止状態(図中に示す「コントローラShutDown」)とする。
また、時点t4では、上述した終了時の処理(図中に示す「終了時の処理」)を行う(ステップS70参照)。これにより、操舵側クラッチ角θcl_upperと転舵側クラッチ角θcl_lowerとの位相差を、クラッチ位相角Δθclとして算出・記憶する。
時点t4において、操舵制御装置1を停止状態とした後は、例えば、車両のドアを開錠する等の動作により、操舵制御装置1が起動するまで、イグニッションスイッチがオフ状態である状態を維持する。すなわち、時点t4から操舵制御装置1が起動するまでの間は、トルク伝達経路が機械的に連結している状態(図中に示す「シャットダウン中=ManualSteer」)を維持する。
時点t4において、操舵制御装置1を停止状態とした後は、例えば、車両のドアを開錠する等の動作により、操舵制御装置1が起動するまで、イグニッションスイッチがオフ状態である状態を維持する。すなわち、時点t4から操舵制御装置1が起動するまでの間は、トルク伝達経路が機械的に連結している状態(図中に示す「シャットダウン中=ManualSteer」)を維持する。
以上により、本実施形態の操舵制御装置1では、イグニッションスイッチがオフ状態である間に、操舵輪32の操舵角が変化している場合であっても、以下に説明するように、上述した車速に応じた転舵角の制御を、適切に実施することが可能となる。
すなわち、上述した車速に応じた転舵角の制御を行なう際には、操舵角に対する転舵角の変化度合いが、車速に応じて異なる(操舵角:転舵角=1:X 低速時には1<X、高速時にはX<1)。これに対し、イグニッションスイッチがオフ状態である間に、操舵輪32の操舵角が変化している場合、クラッチ6が連結状態であるため、操舵角の変化度合いと転舵角の変化度合いは等しい(操舵角:転舵角=1:1)。
すなわち、上述した車速に応じた転舵角の制御を行なう際には、操舵角に対する転舵角の変化度合いが、車速に応じて異なる(操舵角:転舵角=1:X 低速時には1<X、高速時にはX<1)。これに対し、イグニッションスイッチがオフ状態である間に、操舵輪32の操舵角が変化している場合、クラッチ6が連結状態であるため、操舵角の変化度合いと転舵角の変化度合いは等しい(操舵角:転舵角=1:1)。
したがって、例えば、車両の駐車時等の低速走行時においては、操舵角に対する転舵角の変化度合いを増加させて、転舵角の変化量が少なくても転舵角の変化量を増加させる。この場合、転舵角を中立位置から転舵した状態で、イグニッションスイッチがオフ状態となってクラッチ6を連結状態としている間に、操舵輪32の操舵角が変化すると、イグニッションスイッチがオフ状態となった時点における転舵角と操舵角との関係が変化する。そして、転舵角と操舵角との関係が変化した状態を基準として、上述した車速に応じた転舵角の制御を行なうと、転舵角と操舵角との関係が変化したままでSBWシステムを制御することとなり、SBWシステムの制御が不適切となる。
これに対し、本実施形態の操舵制御装置1では、クラッチ6の開放状態への切り替え時に、クラッチ位相角Δθcl及び操舵輪32の操舵角に基づいて、転舵輪24の転舵角を算出するため、転舵角と操舵角との関係を適切に算出することが可能となる。これにより、イグニッションスイッチがオフ状態である間に、操舵輪32の操舵角が変化している場合であっても、上述した車速に応じた転舵角の制御を、適切に実施することが可能となる。
(第一実施形態の効果)
本実施形態では、以下に記載する効果を奏することが可能となる。
(1)クラッチ位相角算出部62が、クラッチの開放状態から連結状態への切り替え時に、操舵側クラッチ角θcl_upperと転舵側クラッチ角θcl_lowerとの位相差であるクラッチ位相角Δθclを算出する。これに加え、転舵角算出部66が、クラッチの連結状態から開放状態への切り替え時に、クラッチ位相角算出部が算出したクラッチ位相角Δθcl及び操舵輪32の操舵角に基づいて、転舵輪24の転舵角を算出する。
本実施形態では、以下に記載する効果を奏することが可能となる。
(1)クラッチ位相角算出部62が、クラッチの開放状態から連結状態への切り替え時に、操舵側クラッチ角θcl_upperと転舵側クラッチ角θcl_lowerとの位相差であるクラッチ位相角Δθclを算出する。これに加え、転舵角算出部66が、クラッチの連結状態から開放状態への切り替え時に、クラッチ位相角算出部が算出したクラッチ位相角Δθcl及び操舵輪32の操舵角に基づいて、転舵輪24の転舵角を算出する。
このため、イグニッションスイッチがオフ状態である間に操舵輪32が操作されて、イグニッションスイッチがオフ状態となった時点で記憶した転舵角と実際の転舵角が異なる状態であっても、ピニオン46の絶対角の算出精度を向上させることが可能となる。
その結果、実際の転舵角を算出する精度を向上させることが可能となり、イグニッションスイッチがオフ状態である間に操舵輪32が操舵された場合であっても、SBWシステムを適切に制御することが可能となる。
その結果、実際の転舵角を算出する精度を向上させることが可能となり、イグニッションスイッチがオフ状態である間に操舵輪32が操舵された場合であっても、SBWシステムを適切に制御することが可能となる。
(2)転舵角算出部66が、操舵側クラッチ角θcl_upperにクラッチ位相角Δθclを加算した回転角である加算済回転角に基づいて、転舵輪24の転舵角を算出する。
このため、クラッチ6を連結状態としている状態では、SBWシステムの制御が終了した時点のクラッチ位相角Δθclと、クラッチ6よりも操舵輪32側で算出する操舵輪32の操舵角に基づいて、転舵角を算出することとなる。
その結果、イグニッションスイッチがオフ状態となった時点で記憶した転舵角と実際の転舵角が異なる状態であっても、実際の転舵角を算出する精度を向上させることが可能となる。
このため、クラッチ6を連結状態としている状態では、SBWシステムの制御が終了した時点のクラッチ位相角Δθclと、クラッチ6よりも操舵輪32側で算出する操舵輪32の操舵角に基づいて、転舵角を算出することとなる。
その結果、イグニッションスイッチがオフ状態となった時点で記憶した転舵角と実際の転舵角が異なる状態であっても、実際の転舵角を算出する精度を向上させることが可能となる。
(3)転舵角記憶部64が、イグニッションスイッチがオフ状態となった時点の転舵輪24の転舵角を記憶する。これに加え、転舵角算出部66が、イグニッションスイッチがオフ状態である間に操舵輪32の操舵角が変化しない場合、転舵角記憶部64が記憶した転舵角を、転舵輪24の転舵角として算出する。
その結果、イグニッションスイッチがオフ状態である間に操舵輪32の操舵角が変化しない場合は、転舵輪24の転舵角を算出する処理工程を減少させることが可能となる。
その結果、イグニッションスイッチがオフ状態である間に操舵輪32の操舵角が変化しない場合は、転舵輪24の転舵角を算出する処理工程を減少させることが可能となる。
(第二実施形態)
次に、本発明の第二実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
なお、上述した第一実施形態と同様の構成等については、同一の符号を使用する。
本実施形態は、本発明を、車両Cの車両用操舵制御装置1(以下、「操舵制御装置」と記載する場合がある)に適用したものである。
次に、本発明の第二実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
なお、上述した第一実施形態と同様の構成等については、同一の符号を使用する。
本実施形態は、本発明を、車両Cの車両用操舵制御装置1(以下、「操舵制御装置」と記載する場合がある)に適用したものである。
(全体構成)
まず、操舵制御装置1の構成を説明する。
図9は、操舵制御装置1を適用した車両Cの全体構成図である。
図9に示すように、車両Cは、前輪24FL、24FRと後輪24RL、24RRのうち、前輪24FL、24FRを、転舵を行う転舵輪(操向輪)とする。操舵制御装置1は、操舵輪32(ステアリングホイール)と前輪24FL、24FRとが機械的に分離され、操舵輪32の操舵状態に基づいて前輪24FL、24FRを転舵する転舵制御を行うステア・バイ・ワイヤシステムである。また、操舵制御装置1は、操舵角に対する転舵角の比である舵角比を可変に制御する。
まず、操舵制御装置1の構成を説明する。
図9は、操舵制御装置1を適用した車両Cの全体構成図である。
図9に示すように、車両Cは、前輪24FL、24FRと後輪24RL、24RRのうち、前輪24FL、24FRを、転舵を行う転舵輪(操向輪)とする。操舵制御装置1は、操舵輪32(ステアリングホイール)と前輪24FL、24FRとが機械的に分離され、操舵輪32の操舵状態に基づいて前輪24FL、24FRを転舵する転舵制御を行うステア・バイ・ワイヤシステムである。また、操舵制御装置1は、操舵角に対する転舵角の比である舵角比を可変に制御する。
(操舵側機構1a)
操舵制御装置1は、操舵側機構1aと、転舵機構1bと、バックアップ機構1cと、制御機構1dを備える。
操舵側機構1aは、運転者が操舵を行う操舵輪32と、操舵輪32に連結したステアリングシャフト42と、操舵輪32の操舵角(絶対角)を検出する操舵角センサ34を備える。操舵角は、操舵輪32を右方向に回転させる方向を正方向とし、左方向に回転させる方向を負方向とする。
操舵制御装置1は、操舵側機構1aと、転舵機構1bと、バックアップ機構1cと、制御機構1dを備える。
操舵側機構1aは、運転者が操舵を行う操舵輪32と、操舵輪32に連結したステアリングシャフト42と、操舵輪32の操舵角(絶対角)を検出する操舵角センサ34を備える。操舵角は、操舵輪32を右方向に回転させる方向を正方向とし、左方向に回転させる方向を負方向とする。
また、操舵側機構1aは、操舵輪32の操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ36を備える。操舵トルクは、操舵輪32を右方向に回転させる方向を正方向とし、左方向に回転させる方向を負方向とする。さらに、操舵側機構1aは、操舵輪32にステアリングシャフト42を介して接続され、ステアリングシャフト42を経由して操舵輪32に操舵反力を付与する反力モータ8を備える。また、操舵側機構1aは、反力モータ8の回転角を検出する反力モータ角度センサ38を備える。反力モータ角度センサ38としては、例えば、反力モータ8の回転角に応じて周期的に変化するアナログ信号を出力するレゾルバがある。
(転舵機構1b)
転舵機構1bは、前輪24FL、24FRを転舵駆動する転舵モータ2と、転舵モータ2の回転角(相対角)を検出する転舵モータ角度センサ16を備える。転舵モータ角度センサ16としては、例えば、反力モータ角度センサ38と同様に、転舵モータ2の回転角に応じて周期的に変化するアナログ信号を出力するレゾルバがある。
また、転舵機構1bは、転舵モータ2の転舵モータ出力軸12の端部に接続した転舵出力歯車12a(転舵モータ側ピニオン)と、転舵出力歯車12aと噛合するラックギヤ18aを備えるステアリングラック14を備える。さらに、転舵機構1bは、ステアリングラック14に入力された軸方向の力を前輪24FL、24FRに転舵力として伝達するラック軸18を備える。また、転舵機構1bは、ステアリングラック14に入力された軸方向の力を路面から前輪24FL、24FRに作用する転舵反力として検出するタイヤ軸力センサ26を備える。
転舵機構1bは、前輪24FL、24FRを転舵駆動する転舵モータ2と、転舵モータ2の回転角(相対角)を検出する転舵モータ角度センサ16を備える。転舵モータ角度センサ16としては、例えば、反力モータ角度センサ38と同様に、転舵モータ2の回転角に応じて周期的に変化するアナログ信号を出力するレゾルバがある。
また、転舵機構1bは、転舵モータ2の転舵モータ出力軸12の端部に接続した転舵出力歯車12a(転舵モータ側ピニオン)と、転舵出力歯車12aと噛合するラックギヤ18aを備えるステアリングラック14を備える。さらに、転舵機構1bは、ステアリングラック14に入力された軸方向の力を前輪24FL、24FRに転舵力として伝達するラック軸18を備える。また、転舵機構1bは、ステアリングラック14に入力された軸方向の力を路面から前輪24FL、24FRに作用する転舵反力として検出するタイヤ軸力センサ26を備える。
(レゾルバ)
ここで、転舵モータ角度センサ16に用いるレゾルバについて説明する。
図10は、極対数が3のレゾルバの電気角と機械角との関係を表すグラフである。
図10に示すように、極対数が3のレゾルバは、電気角360degの範囲で機械角120degの範囲を検出することが可能となっている。ここで、図10では、機械角0degのときに電気角0degを対応させているため、電気角0deg、180deg、360degは、レゾルバの検出値(アナログ信号)としては、それぞれ、0deg、60deg、120degを示す。
ここで、転舵モータ角度センサ16に用いるレゾルバについて説明する。
図10は、極対数が3のレゾルバの電気角と機械角との関係を表すグラフである。
図10に示すように、極対数が3のレゾルバは、電気角360degの範囲で機械角120degの範囲を検出することが可能となっている。ここで、図10では、機械角0degのときに電気角0degを対応させているため、電気角0deg、180deg、360degは、レゾルバの検出値(アナログ信号)としては、それぞれ、0deg、60deg、120degを示す。
また、極対数が3のレゾルバは、機械角120degの範囲を検出可能であるため、例えば、機械角が−720deg〜720degの範囲は、極対数が3のレゾルバでは、12周期分となる。すなわち、極対数が3のレゾルバは、機械角−720degから−600degが1周期、−600degから−480degが2周期、−480degから−360degが3周期となる。さらに、極対数が3のレゾルバは、−360degから−240degが4周期、−240degから−120degが5周期、−120degから0degが6周期となる。また、極対数が3のレゾルバは、機械角0degから120degが7周期、120degから240degが8周期、240degから360degが9周期となる。さらに、極対数が3のレゾルバは、360degから480degが10周期、480degから600degが11周期、600degから720degが12周期となる。このため、例えば、レゾルバの検出値(アナログ信号)が60degのとき、機械角は、−660deg、−540deg、−420deg、−300deg、−180deg、−60degのいずれかであることが分かるだけである。同様に、例えば、レゾルバの検出値(アナログ信号)が60degのとき、機械角は、60deg、180deg、300deg、420deg、540deg、660degのいずれかであることが分かるだけである。すなわち、極対数が3のレゾルバは、機械角120degの範囲で検出可能であるが、センサ値が、−660deg、−540deg、−420deg、−300deg、−180deg、−60degのいずれの角度であるかは検出できない。同様に、極対数が3のレゾルバは、機械角120degの範囲で検出可能であるが、センサ値が、60deg、180deg、300deg、420deg、540deg、660degのいずれの角度であるかは検出できない。以下では、レゾルバの検出値(アナログ信号)が表す0deg〜120deg未満の範囲内の機械角を相対角と呼ぶ。
(バックアップ機構1c)
図9に戻り、バックアップ機構1cは、操舵輪32と前輪24FL、24FRとを機械的に締結・分離可能なクラッチ6と、クラッチ6を介して操舵輪32の操舵トルクを伝達するピニオン軸44を備える。また、バックアップ機構1cは、ピニオン軸44の端部に接続するとともに、ステアリングラック14のラックギヤ18aと噛合される歯車であるピニオン46(ステアリング側ピニオン)を備える。
なお、ステアリングラック14のラックギヤ18aと噛合される歯車としては、転舵モータ2の転舵モータ出力軸12の端部に接続した転舵出力歯車12a(転舵モータ側ピニオン)を用いてもよい。
図9に戻り、バックアップ機構1cは、操舵輪32と前輪24FL、24FRとを機械的に締結・分離可能なクラッチ6と、クラッチ6を介して操舵輪32の操舵トルクを伝達するピニオン軸44を備える。また、バックアップ機構1cは、ピニオン軸44の端部に接続するとともに、ステアリングラック14のラックギヤ18aと噛合される歯車であるピニオン46(ステアリング側ピニオン)を備える。
なお、ステアリングラック14のラックギヤ18aと噛合される歯車としては、転舵モータ2の転舵モータ出力軸12の端部に接続した転舵出力歯車12a(転舵モータ側ピニオン)を用いてもよい。
(制御機構1d)
制御機構1dは、車速を検出する車速センサ50と、反力モータ8とクラッチ6を制御する反力モータ制御部10と、転舵モータ2とクラッチ6を制御する転舵モータ制御部4を備える。なお、反力モータ制御部10と転舵モータ制御部4とは、FlexRayシステム等の通信ライン28によって互いに通信可能に接続され、それぞれが入力した情報を共有可能な構成となっている。
反力モータ制御部10は、反力モータ8の制御、クラッチ6の制御、転舵指令角(後述)の算出、操舵輪32の操舵角(絶対角)の算出等を行っている。
制御機構1dは、車速を検出する車速センサ50と、反力モータ8とクラッチ6を制御する反力モータ制御部10と、転舵モータ2とクラッチ6を制御する転舵モータ制御部4を備える。なお、反力モータ制御部10と転舵モータ制御部4とは、FlexRayシステム等の通信ライン28によって互いに通信可能に接続され、それぞれが入力した情報を共有可能な構成となっている。
反力モータ制御部10は、反力モータ8の制御、クラッチ6の制御、転舵指令角(後述)の算出、操舵輪32の操舵角(絶対角)の算出等を行っている。
具体的には、反力モータ制御部10は、操舵角センサ34が検出した操舵角(絶対角)と、反力モータ角度センサ38が検出した反力モータ8の回転角と、タイヤ軸力センサ26が検出した転舵反力とを取得する。また、反力モータ制御部10は、車速センサ50が検出した車速と、反力モータ8が検出した反力モータモニタ値とを取得する。反力モータモニタ値としては、例えば、反力モータ8の駆動電流や温度等がある。そして、反力モータ制御部10は、タイヤ軸力センサ26が検出した転舵反力に基づいて操舵輪32へ付与する操舵反力(以下、操舵反力指令値とも呼ぶ)を算出する。続いて、反力モータ制御部10は、算出した操舵反力指令値に基づいて反力モータ8を制御する。これにより、反力モータ制御部10は、操舵輪32の操舵反力を制御する。
また、反力モータ制御部10は、イグニッションスイッチがオフ状態となった場合等、転舵制御を実行できなくなった場合には、操舵輪32と前輪24FL、24FRとを機械的に締結させる指令(以下、締結指令とも呼ぶ)をクラッチ6に出力する。また、反力モータ制御部10は、イグニッションスイッチがオン状態となった場合等、転舵制御が開始された場合には、操舵輪32と前輪24FL、24FRとを機械的に分離させる指令(以下、開放指令とも呼ぶ)をクラッチ6に出力する。
さらに、反力モータ制御部10は、操舵角センサ34が検出した操舵角(絶対角)と、車速センサ50が検出した車速とに基づいてピニオン46へ付与する転舵角(以下、転舵指令角とも呼ぶ)を算出する。転舵指令角の算出方法としては、例えば、可変舵角比マップを参照して、車速Vに応じた舵角比を設定し、設定した舵角比と操舵角(絶対角)との乗算結果を転舵指令角とする方法がある。可変舵角比マップとしては、例えば、車速Vが0である場合に舵角比を最大値とし、車速Vが高くなるほど舵角比を低くするマップがある。続いて、反力モータ制御部10は、算出した転舵指令角を転舵モータ制御部4に出力する。また、反力モータ制御部10は、操舵角センサ34が検出した操舵角(絶対角)と反力モータ角度センサ38が検出した反力モータ8の回転角とに基づいて操舵輪32の操舵角(絶対角)を算出する。続いて、反力モータ制御部10は、算出した操舵角(絶対角)を転舵モータ制御部4に出力する。
転舵モータ制御部4は、転舵モータ2の制御、クラッチ6の制御、ピニオン46の回転角の絶対角(以下、ピニオン絶対角とも呼ぶ)の算出等を行っている。
転舵モータ制御部4は、転舵モータ2の制御、クラッチ6の制御、ピニオン46の回転角の絶対角(以下、ピニオン絶対角とも呼ぶ)の算出等を行っている。
具体的には、転舵モータ制御部4は、操舵トルクセンサ36が検出した操舵輪32の操舵トルクと、転舵モータ2が検出した転舵モータモニタ値と、転舵モータ角度センサ16が検出した転舵モータ2の回転角(以下、転舵モータ角とも呼ぶ)とを取得する。また、転舵モータ制御部4は、反力モータ制御部10が算出した操舵角(絶対角)及び転舵指令角を取得する。転舵モータモニタ値としては、例えば、転舵モータ2の駆動電流や温度等がある。続いて、転舵モータ制御部4は、反力モータ制御部10が算出した操舵角(絶対角)と、転舵モータ角度センサ16が検出した転舵モータ角(相対角)とに基づいてピニオン絶対角を算出する。続いて、転舵モータ制御部4は、算出したピニオン絶対角と反力モータ制御部10が算出した転舵指令角との偏差に応じた転舵モータ駆動電流を転舵モータ2に出力する。これにより、転舵モータ制御部4は、ピニオン絶対角、つまり、前輪24FL、24FRの転舵角を制御する。
また、転舵モータ制御部4は、転舵モータモニタ値や、反力モータモニタ値が異常を表す値になった場合には、クラッチ6に締結指令を出力する。その際、転舵モータ制御部4は、操舵トルクセンサ36が検出した操舵輪32の操舵トルクに基づいて、運転者の操舵トルクを補助するように転舵モータ2を駆動制御する。
(制御ブロック)
次に、操舵制御装置1の制御ブロックを説明する。
図11は、操舵制御装置1の制御ブロック図である。図11では、反力モータ制御部10については操舵輪32の操舵角(絶対角)の算出、転舵モータ制御部4については転舵モータ2の制御、ピニオン絶対角の算出について記載している。
次に、操舵制御装置1の制御ブロックを説明する。
図11は、操舵制御装置1の制御ブロック図である。図11では、反力モータ制御部10については操舵輪32の操舵角(絶対角)の算出、転舵モータ制御部4については転舵モータ2の制御、ピニオン絶対角の算出について記載している。
(反力モータ制御部10)
反力モータ制御部10は、操舵絶対角算出部68と、ピニオン角指令値算出部70と、反力側偏差記憶部72と、を備える。
操舵絶対角算出部68は、操舵角精度向上処理を実行する。操舵角精度向上処理では、操舵角センサ34が検出した操舵角(絶対角)θhabsと、反力モータ角度センサ38が検出した反力モータ8の回転角θhmotとを取得する。そして、操舵角精度向上処理では、操舵絶対角算出部68は、取得した操舵角(絶対角)θhabsと反力モータ8の回転角θhmotとに基づいて、操舵角(絶対角)θhを算出する。
反力モータ制御部10は、操舵絶対角算出部68と、ピニオン角指令値算出部70と、反力側偏差記憶部72と、を備える。
操舵絶対角算出部68は、操舵角精度向上処理を実行する。操舵角精度向上処理では、操舵角センサ34が検出した操舵角(絶対角)θhabsと、反力モータ角度センサ38が検出した反力モータ8の回転角θhmotとを取得する。そして、操舵角精度向上処理では、操舵絶対角算出部68は、取得した操舵角(絶対角)θhabsと反力モータ8の回転角θhmotとに基づいて、操舵角(絶対角)θhを算出する。
なお、本実施形態では、操舵角センサ34が検出した操舵角(絶対角)θhabsと、反力モータ角度センサ38が検出した反力モータ8の回転角θhmotとに基づいて操舵角(絶対角)θhを算出する例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、操舵角センサ34が検出した操舵角(絶対角)θhabsの精度が十分に高い場合には、操舵角(絶対角)θhabsを、そのまま操舵角(絶対角)θhとする構成としてもよい。
ピニオン角指令値算出部70は、転舵指令角算出処理を実行する。転舵指令角算出処理では、ピニオン角指令値算出部70は、車速センサ50が検出した車速Vと、操舵絶対角算出部68が算出した操舵角(絶対角)θhとを取得する。そして、転舵指令角算出処理では、ピニオン角指令値算出部70は、取得した車速Vと操舵角(絶対角)θhとに基づいて転舵指令角θpcmdを算出する。
反力側偏差記憶部72は、転舵制御の終了時に、操舵絶対角算出部68が算出した操舵角(絶対角)θhとピニオン絶対角算出部74が算出したピニオン絶対角θpとの偏差(以下、ピニオン角−操舵角偏差とも呼ぶ)θphを算出する。そして、反力側偏差記憶部72は、算出したピニオン角−操舵角偏差θphを、不揮発性メモリに記憶する。これにより、転舵側偏差記憶部76は、イグニッションスイッチがオフ状態となり、反力側偏差記憶部72への電源供給が停止しても、前回の転舵制御の終了時のピニオン角−操舵角偏差θphを保持する。
(転舵モータ制御部4)
転舵モータ制御部4は、転舵側偏差記憶部76と、ピニオン絶対角算出部74と、転舵角制御部78と、電流制御ドライバ80と、バックアップモード切替部82を備える。
転舵側偏差記憶部76は、転舵制御の終了時に、操舵絶対角算出部68が算出した操舵角(絶対角)θhとピニオン絶対角算出部74が算出したピニオン絶対角θpとの偏差(ピニオン角−操舵角偏差)θphを算出する。そして、転舵側偏差記憶部76は、算出したピニオン角−操舵角偏差θphを不揮発性メモリに記憶する。これにより、転舵側偏差記憶部76は、イグニッションスイッチがオフ状態となり、転舵側偏差記憶部76への電源供給が停止しても、前回の転舵制御の終了時のピニオン角−操舵角偏差θphを保持する。
転舵モータ制御部4は、転舵側偏差記憶部76と、ピニオン絶対角算出部74と、転舵角制御部78と、電流制御ドライバ80と、バックアップモード切替部82を備える。
転舵側偏差記憶部76は、転舵制御の終了時に、操舵絶対角算出部68が算出した操舵角(絶対角)θhとピニオン絶対角算出部74が算出したピニオン絶対角θpとの偏差(ピニオン角−操舵角偏差)θphを算出する。そして、転舵側偏差記憶部76は、算出したピニオン角−操舵角偏差θphを不揮発性メモリに記憶する。これにより、転舵側偏差記憶部76は、イグニッションスイッチがオフ状態となり、転舵側偏差記憶部76への電源供給が停止しても、前回の転舵制御の終了時のピニオン角−操舵角偏差θphを保持する。
図12は、ピニオン絶対角算出部74の制御ブロック図である。
ピニオン絶対角算出部74は、A/D(Analog to Digital)変換回路、D/A(Digital to Analog)変換回路等から構成した集積回路を備える。これに加え、ピニオン絶対角算出部74は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)等から構成した集積回路を備える。ROMは、各種処理を実現する1または2以上のプログラムを記憶している。CPUは、ROMが記憶している1または2以上のプログラムに従って、各種処理(実施条件判定処理、推定角算出処理、候補角算出処理、ピニオン角初期値算出処理、ピニオン角−操舵角偏差記憶処理、ピニオン絶対角算出処理)を実行する。そして、CPUは、図12に示すように、推定角算出処理を実行する推定角算出部74aと、候補角算出処理を実行する候補角算出部74bと、ピニオン角初期値算出処理及びピニオン角−操舵角偏差記憶処理を実行するピニオン角初期値算出部74cを実現する。さらに、CPUは、ピニオン絶対角算出処理を実行する絶対角算出実行部74dを実現する。また、CPUは、各処理を実行することにより、操舵絶対角算出部68が算出した操舵角(絶対角)θhと、転舵モータ角度センサ16が検出した転舵モータ角(相対角)θmと、転舵側偏差記憶部76が記憶しているピニオン角−操舵角偏差θphとを取得する。そして、CPUは、取得した操舵角(絶対角)θhと転舵モータ角(相対角)とピニオン角−操舵角偏差θphとに基づいて、ピニオン絶対角θpを算出する。推定角算出処理、候補角算出処理、ピニオン角初期値算出処理、ピニオン角−操舵角偏差記憶処理、及びピニオン絶対角算出処理の詳細な内容については後述する。
ピニオン絶対角算出部74は、A/D(Analog to Digital)変換回路、D/A(Digital to Analog)変換回路等から構成した集積回路を備える。これに加え、ピニオン絶対角算出部74は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)等から構成した集積回路を備える。ROMは、各種処理を実現する1または2以上のプログラムを記憶している。CPUは、ROMが記憶している1または2以上のプログラムに従って、各種処理(実施条件判定処理、推定角算出処理、候補角算出処理、ピニオン角初期値算出処理、ピニオン角−操舵角偏差記憶処理、ピニオン絶対角算出処理)を実行する。そして、CPUは、図12に示すように、推定角算出処理を実行する推定角算出部74aと、候補角算出処理を実行する候補角算出部74bと、ピニオン角初期値算出処理及びピニオン角−操舵角偏差記憶処理を実行するピニオン角初期値算出部74cを実現する。さらに、CPUは、ピニオン絶対角算出処理を実行する絶対角算出実行部74dを実現する。また、CPUは、各処理を実行することにより、操舵絶対角算出部68が算出した操舵角(絶対角)θhと、転舵モータ角度センサ16が検出した転舵モータ角(相対角)θmと、転舵側偏差記憶部76が記憶しているピニオン角−操舵角偏差θphとを取得する。そして、CPUは、取得した操舵角(絶対角)θhと転舵モータ角(相対角)とピニオン角−操舵角偏差θphとに基づいて、ピニオン絶対角θpを算出する。推定角算出処理、候補角算出処理、ピニオン角初期値算出処理、ピニオン角−操舵角偏差記憶処理、及びピニオン絶対角算出処理の詳細な内容については後述する。
図11に戻り、転舵角制御部78は、ピニオン角指令値算出部70が算出した転舵指令角θpcmdと、ピニオン絶対角算出部74が算出したピニオン絶対角θpとを取得する。そして、転舵角制御部78は、取得した転舵指令角θpcmdとピニオン絶対角θpとの偏差に応じた電流指令値Ipcmdを算出する。
電流制御ドライバ80は、転舵角制御部78が算出した電流指令値Ipcmdと転舵モータ2の転舵モータモニタ値である駆動実電流Iprealとを取得する。そして、電流制御ドライバ80は、取得した電流指令値Ipcmdに駆動実電流Iprealが一致するように、転舵モータ2に供給する駆動電流Ipdriを制御する。
電流制御ドライバ80は、転舵角制御部78が算出した電流指令値Ipcmdと転舵モータ2の転舵モータモニタ値である駆動実電流Iprealとを取得する。そして、電流制御ドライバ80は、取得した電流指令値Ipcmdに駆動実電流Iprealが一致するように、転舵モータ2に供給する駆動電流Ipdriを制御する。
バックアップモード切替部82は、ピニオン絶対角算出部74が算出したピニオン絶対角θpを取得する。そして、バックアップモード切替部82は、ピニオン絶対角算出部74からピニオン絶対角θpを取得不可であった場合には、電流指令値Ipcmdの算出停止指令を転舵角制御部78に出力し、クラッチ6に締結指令を出力する。
(実施条件判定処理)
次に、ピニオン絶対角算出部74が実行する実施条件判定処理の詳細について説明する。実施条件判定処理は、イグニッションスイッチがオフ状態からオン状態となった場合、つまり、転舵制御が開始された場合に実行される割り込み処理である。
図13は、実施条件判定処理を表すフローチャートである。
図13に示すように、ステップS101では、ピニオン絶対角算出部74は、イグニッションスイッチがオン状態であるか否かを判定する。そして、ピニオン絶対角算出部74は、イグニッションスイッチがオン状態であると判定した場合には(Yes)ステップS102に移行する。一方、ピニオン絶対角算出部74は、イグニッションスイッチがオフ状態であると判定した場合には(No)この判定を再度実行する。
次に、ピニオン絶対角算出部74が実行する実施条件判定処理の詳細について説明する。実施条件判定処理は、イグニッションスイッチがオフ状態からオン状態となった場合、つまり、転舵制御が開始された場合に実行される割り込み処理である。
図13は、実施条件判定処理を表すフローチャートである。
図13に示すように、ステップS101では、ピニオン絶対角算出部74は、イグニッションスイッチがオン状態であるか否かを判定する。そして、ピニオン絶対角算出部74は、イグニッションスイッチがオン状態であると判定した場合には(Yes)ステップS102に移行する。一方、ピニオン絶対角算出部74は、イグニッションスイッチがオフ状態であると判定した場合には(No)この判定を再度実行する。
続いてステップS102に移行して、ピニオン絶対角算出部74は、操舵角センサ34の診断が完了したか否かを診断する。操舵角センサ34の診断としては、例えば、操舵角センサ34が正常に動作する状態(以下、「正常」とも呼ぶ)であるか、正常に動作しない状態(以下、「異常」とも呼ぶ)であるかの診断がある。そして、ピニオン絶対角算出部74は、操舵角センサ34の診断が完了したと判定した場合には(Yes)ステップS103に移行する。一方、ピニオン絶対角算出部74は、操舵角センサ34の診断が完了していないと判定した場合には(No)この判定を再度実行する。これにより、ピニオン絶対角算出部74は、操舵角センサ34の診断が完了するまで、つまり、操舵角センサ34について「正常」「異常」の診断結果が得られるまで待機状態となる。
前記ステップS103では、ピニオン絶対角算出部74は、操舵角センサ34の診断結果が「正常」であるか否かを判定する。そして、ピニオン絶対角算出部74は、操舵角センサ34の診断結果が「正常」であると判定した場合には(Yes)ステップS104に移行する。一方、ピニオン絶対角算出部74は、操舵角センサ34の診断結果が「異常」であると判定した場合には(No)ステップS107に移行する。
続いてステップS104に移行して、ピニオン絶対角算出部74は、FlexRayシステムの診断が完了したか否かを診断する。FlexRayシステムの診断としては、例えば、FlexRayシステムが正常に動作する状態(「正常」)であるか、正常に動作しない状態(「異常」)であるかの診断がある。そして、ピニオン絶対角算出部74は、FlexRayシステムの診断が完了したと判定した場合には(Yes)ステップS105に移行する。一方、ピニオン絶対角算出部74は、FlexRayシステムの診断が完了していないと判定した場合には(No)この判定を再度実行する。これにより、ピニオン絶対角算出部74は、FlexRayシステムの診断が完了するまで、つまり、FlexRayシステムについて「正常」「異常」の診断結果が得られるまで待機状態となる。
前記ステップS105では、ピニオン絶対角算出部74は、FlexRayシステムの診断結果が「正常」であるか否かを判定する。そして、ピニオン絶対角算出部74は、FlexRayシステムの診断結果が「正常」であると判定した場合には(Yes)ステップS106に移行する。一方、ピニオン絶対角算出部74は、FlexRayシステムの診断結果が「異常」であると判定した場合には(No)前記ステップS107に移行する。
図14は、各種診断結果と算出実施条件との関係を表すテーブルである。
前記ステップS106では、ピニオン絶対角算出部74は、推定角算出処理、候補角算出処理、及びピニオン角算出処理の実施条件(以下、算出実施条件とも呼ぶ)を満たすと判定した後、この演算処理を終了する。これにより、ピニオン絶対角算出部74は、図14に示すように、操舵絶対角センサの診断結果及びFlexRayシステムの診断結果の両方が「正常」である場合に、算出実施条件を満たすと判定する。そして、ピニオン絶対角算出部74は、推定角算出処理、候補角算出処理、及びピニオン角算出処理を実行する。
前記ステップS106では、ピニオン絶対角算出部74は、推定角算出処理、候補角算出処理、及びピニオン角算出処理の実施条件(以下、算出実施条件とも呼ぶ)を満たすと判定した後、この演算処理を終了する。これにより、ピニオン絶対角算出部74は、図14に示すように、操舵絶対角センサの診断結果及びFlexRayシステムの診断結果の両方が「正常」である場合に、算出実施条件を満たすと判定する。そして、ピニオン絶対角算出部74は、推定角算出処理、候補角算出処理、及びピニオン角算出処理を実行する。
一方、前記ステップS107では、ピニオン絶対角算出部74は、算出実施条件を満たさないと判定した後、この演算処理を終了する。これにより、ピニオン絶対角算出部74は、操舵絶対角センサの診断結果及びFlexRayシステムの診断結果の少なくとも一方が「異常」である場合に、算出実施条件を満たさないと判定する。そして、ピニオン絶対角算出部74は、推定角算出処理、候補角算出処理、及びピニオン角算出処理を実行しない。この場合、ピニオン絶対角算出部74は、ピニオン角初期値θpo(後述)として0を出力し、ピニオン絶対角検出結果(後述)の診断結果として「異常」を出力する。
(推定角算出処理)
次に、推定角算出部74aが実行する推定角算出処理の詳細について説明する。推定角算出処理は、算出実施条件が満たされた場合に実行される処理である。推定角算出処理では、推定角算出部74aは、イグニッションスイッチがオン状態となり、クラッチ6が開放された直後のピニオン絶対角θpの推定値(以下、推定角θestとも呼ぶ)を算出する。
次に、推定角算出部74aが実行する推定角算出処理の詳細について説明する。推定角算出処理は、算出実施条件が満たされた場合に実行される処理である。推定角算出処理では、推定角算出部74aは、イグニッションスイッチがオン状態となり、クラッチ6が開放された直後のピニオン絶対角θpの推定値(以下、推定角θestとも呼ぶ)を算出する。
図15は、推定角算出処理を表すフローチャートである。
図15に示すように、ステップS201では、推定角算出部74aは、イグニッションスイッチがオン状態であるか否かを判定する。そして、推定角算出部74aは、イグニッションスイッチがオン状態であると判定した場合には(Yes)ステップS202に移行する。一方、推定角算出部74aは、イグニッションスイッチがオフ状態であると判定した場合には(No)この判定を再度実行する。
図15に示すように、ステップS201では、推定角算出部74aは、イグニッションスイッチがオン状態であるか否かを判定する。そして、推定角算出部74aは、イグニッションスイッチがオン状態であると判定した場合には(Yes)ステップS202に移行する。一方、推定角算出部74aは、イグニッションスイッチがオフ状態であると判定した場合には(No)この判定を再度実行する。
前記ステップS202では、推定角算出部74aは、操舵角センサ34から操舵角(絶対角)θhを取得できたか否かを判定する。そして、推定角算出部74aは、操舵角(絶対角)θhを取得できたと判定した場合には(Yes)ステップS203に移行する。一方、推定角算出部74aは、操舵角(絶対角)θhを取得できなかったと判定した場合には(No)ステップS206に移行する。
前記ステップS203では、推定角算出部74aは、転舵モータ制御部4、つまり、転舵側偏差記憶部76からピニオン角−操舵角偏差θphを取得できたか否かを判定する。そして、推定角算出部74aは、転舵側偏差記憶部76からピニオン角−操舵角偏差θphを取得できたと判定した場合には(Yes)ステップS205に移行する。一方、推定角算出部74aは、転舵側偏差記憶部76からピニオン角−操舵角偏差θphを取得できなかったと判定した場合には(No)ステップS204に移行する。
前記ステップS204では、推定角算出部74aは、反力モータ制御部10、つまり、反力側偏差記憶部72からピニオン角−操舵角偏差θphを取得できたか否かを判定する。そして、推定角算出部74aは、反力側偏差記憶部72からピニオン角−操舵角偏差θphを取得できたと判定した場合には(Yes)前記ステップS205に移行する。一方、推定角算出部74aは、反力側偏差記憶部72からピニオン角−操舵角偏差θphを取得できなかったと判定した場合には(No)前記ステップS206に移行する。
前記ステップS205では、推定角算出部74aは、操舵角センサ34が検出した操舵角(絶対角)θhと反力側偏差記憶部72及び転舵側偏差記憶部76が記憶しているピニオン角−操舵角偏差θphに基づき、下記(2)式に従って推定角θestを算出する。その後、この演算処理を終了する。下記(2)式では、操舵角(絶対角)θhにピニオン角−操舵角偏差θph(つまり、イグニッションスイッチがオフ状態となり、クラッチ6が締結された直後のピニオン絶対角θpと操舵角(絶対角)θhとの偏差)を加算し、加算結果を推定角θestとする。これにより、推定角算出部74aは、イグニッションスイッチがオン状態となり、クラッチ6が開放された直後のピニオン絶対角θpの推定値(推定角)θestを算出する。
θest=θh+θph ………(2)
前記ステップS206では、推定角算出部74aは、推定角θestを算出することができないと判定した後、この演算処理を終了する。
θest=θh+θph ………(2)
前記ステップS206では、推定角算出部74aは、推定角θestを算出することができないと判定した後、この演算処理を終了する。
(候補角算出処理)
次に、候補角算出部74bが実行する候補角算出処理の詳細について説明する。候補角算出処理は、算出実施条件が満たされた場合に実行される処理である。候補角算出処理では、候補角算出部74bは、イグニッションスイッチがオン状態となり、クラッチ6が開放された直後のピニオン絶対角θpの候補値(以下、候補角θcandとも呼ぶ)を算出する。
次に、候補角算出部74bが実行する候補角算出処理の詳細について説明する。候補角算出処理は、算出実施条件が満たされた場合に実行される処理である。候補角算出処理では、候補角算出部74bは、イグニッションスイッチがオン状態となり、クラッチ6が開放された直後のピニオン絶対角θpの候補値(以下、候補角θcandとも呼ぶ)を算出する。
図16は、候補角算出処理を表すフローチャートである。
図16に示すように、ステップS301では、候補角算出部74bは、イグニッションスイッチがオン状態であるか否かを判定する。そして、候補角算出部74bは、イグニッションスイッチがオン状態であると判定した場合には(Yes)ステップS302に移行する。一方、候補角算出部74bは、イグニッションスイッチがオフ状態であると判定した場合には(No)この判定を再度実行する。
図16に示すように、ステップS301では、候補角算出部74bは、イグニッションスイッチがオン状態であるか否かを判定する。そして、候補角算出部74bは、イグニッションスイッチがオン状態であると判定した場合には(Yes)ステップS302に移行する。一方、候補角算出部74bは、イグニッションスイッチがオフ状態であると判定した場合には(No)この判定を再度実行する。
前記ステップS302では、候補角算出部74bは、転舵モータ角度センサ16から転舵モータ角(相対角)を取得できたか否かを判定する。すなわち、候補角算出部74bは、イグニッションスイッチがオン状態となり、クラッチ6が開放された直後の転舵モータ角(以下、初期転舵モータ角θmoとも呼ぶ)を取得できたか否かを判定する。そして、候補角算出部74bは、初期転舵モータ角θmoを取得できたと判定した場合には(Yes)ステップS303に移行する。一方、候補角算出部74bは、初期転舵モータ角θmoを取得できなかったと判定した場合には(No)ステップS305に移行する。
なお、本実施形態では、転舵モータ角度センサ16から取得した転舵モータ角(相対角)を初期転舵モータ角θmoとする例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、転舵モータ角度センサ16から取得した転舵モータ角(相対角)から車両Cの直進時の転舵モータ角(相対角)を減算した減算結果を、初期転舵モータ角θmoとしてもよい。
前記ステップS303では、候補角算出部74bは、転舵モータ角度センサ16から取得した転舵モータ角(相対角)、つまり、レゾルバが出力した信号に基づき、下記(3)式に従って、初期ピニオン角換算値(相対角)θpconvを算出する。下記(3)式では、初期転舵モータ角(相対角)θmoを、転舵出力歯車12aとピニオン46とのギヤ比Grで除算し、除算結果を初期ピニオン角換算値θpconvとする。これにより、候補角算出部74bは、イグニッションスイッチがオン状態となり、クラッチ6が開放された直後のピニオン絶対角θpの推定値(初期ピニオン角換算値)θpconvを算出する。ここで、初期転舵モータ角θmoは、図10に示すように、転舵モータ2の回転角が−720deg〜720degの範囲内で変化することに応じて、周期的に0deg〜120deg(=360deg/3)の範囲内で変化する。この変化は、上述したように、転舵モータ角度センサ16が極対数nが3のレゾルバである場合に発生する。それゆえ、例えば、ギヤ比Grが13.5である場合、初期ピニオン角換算値θpconvは、周期的に0deg〜8.888deg(=120/13.5:上限値)未満の範囲内で変化する。この変化は、転舵モータ2の回転角が−720deg〜720deg(−720deg以上で且つ720deg未満)の範囲内で変化することに応じて発生する。
θpconv=θmo/Gr ………(3)
θpconv=θmo/Gr ………(3)
続いてステップS304に移行して、候補角算出部74bは、i=0、±1、±2、±3、±4、±5、±6毎に、下記(4)式に従って候補角θcandを算出する。この算出は、前記ステップS303で算出した初期ピニオン角換算値θpconvと極対数nとギヤ比Grとに基づいて行う。下記(4)式では、初期ピニオン角換算値θpconvと該初期ピニオン角換算値θpconvの上限値(8.888deg)の整数倍値との加算結果または減算結果を候補角θcandとする。これにより、候補角算出部74bは、初期転舵モータ角θmo、つまり、ピニオン角と厳密な比例関係にあるセンサ値を基に複数の候補角θcandを算出する。それゆえ、複数の候補角θcandは、推定角θestと比較して、より精度が高い候補角θcandを含む。
θcand=θp+{(360/n/Gr)×i} ………(4)
一方、前記ステップS305では、候補角算出部74bは、候補角θcandを算出することができないと判定した後、この演算処理を終了する。
θcand=θp+{(360/n/Gr)×i} ………(4)
一方、前記ステップS305では、候補角算出部74bは、候補角θcandを算出することができないと判定した後、この演算処理を終了する。
(ピニオン角初期値算出処理)
次に、ピニオン角初期値算出部74cが実行するピニオン角算出処理の詳細について説明する。ピニオン角算出処理は、算出実施条件が満たされた場合に実行される処理である。ピニオン角算出処理では、ピニオン角初期値算出部74cは、イグニッションスイッチがオン状態となり、クラッチ6が開放された直後のピニオン絶対角θpの初期値(以下、ピニオン角初期値θpoとも呼ぶ)を算出する。
次に、ピニオン角初期値算出部74cが実行するピニオン角算出処理の詳細について説明する。ピニオン角算出処理は、算出実施条件が満たされた場合に実行される処理である。ピニオン角算出処理では、ピニオン角初期値算出部74cは、イグニッションスイッチがオン状態となり、クラッチ6が開放された直後のピニオン絶対角θpの初期値(以下、ピニオン角初期値θpoとも呼ぶ)を算出する。
図17は、ピニオン角初期値算出処理を表すフローチャートである。
図17に示すように、ステップS401では、ピニオン角初期値算出部74cは、イグニッションスイッチがオン状態であるか否かを判定する。そして、ピニオン角初期値算出部74cは、イグニッションスイッチがオン状態であると判定した場合には(Yes)ステップS402に移行する。一方、ピニオン角初期値算出部74cは、イグニッションスイッチがオフ状態であると判定した場合には(No)この判定を再度実行する。
図17に示すように、ステップS401では、ピニオン角初期値算出部74cは、イグニッションスイッチがオン状態であるか否かを判定する。そして、ピニオン角初期値算出部74cは、イグニッションスイッチがオン状態であると判定した場合には(Yes)ステップS402に移行する。一方、ピニオン角初期値算出部74cは、イグニッションスイッチがオフ状態であると判定した場合には(No)この判定を再度実行する。
前記ステップS402では、ピニオン角初期値算出部74cは、推定角算出部74aから推定角θestを取得する。続いて、ピニオン角初期値算出部74cは、推定角算出部74aから推定角θestを取得できたか否かを判定する。そして、ピニオン角初期値算出部74cは、推定角θestを取得できたと判定した場合には(Yes)ステップS403に移行する。一方、ピニオン角初期値算出部74cは、推定角θestを取得できなかったと判定した場合には(No)ステップS405に移行する。
前記ステップS403では、ピニオン角初期値算出部74cは、候補角算出部74bから複数の候補角θcandを取得する。続いて、ピニオン角初期値算出部74cは、複数の候補角θcandを取得できたか否かを判定する。そして、ピニオン角初期値算出部74cは、複数の候補角θcandを取得できたと判定した場合には(Yes)ステップS404に移行する。一方、ピニオン角初期値算出部74cは、複数の候補角θcandを取得できなかったと判定した場合には(No)ステップS405に移行する。
前記ステップS404では、ピニオン角初期値算出部74cは、前記ステップS403で取得した複数の候補角θcandのうちから、前記ステップS402で取得した推定角θestに最も近い候補角θcandを、ピニオン角初期値θpoとして抽出する。すなわち、推定角θestから候補角θcandを減算した場合の減算結果の絶対値|θest−θcand|が最も小さくなる候補角θcandを、ピニオン角初期値θpoとして抽出する。これにより、ピニオン角初期値算出部74cは、イグニッションスイッチがオン状態となり、推定角θestと比較して、より精度が高い候補角θcandをピニオン角初期値θpoとして抽出する。
一方、前記ステップS405では、ピニオン角初期値算出部74cは、ピニオン角初期値θpoを抽出することができないと判定した後、この演算処理を終了する。
一方、前記ステップS405では、ピニオン角初期値算出部74cは、ピニオン角初期値θpoを抽出することができないと判定した後、この演算処理を終了する。
(ピニオン絶対角算出処理)
次に、絶対角算出実行部74dが実行するピニオン絶対角算出処理の詳細について説明する。ピニオン絶対角算出処理は、イグニッションスイッチがオン状態である場合に、設定時間(例えば、5msec.)が経過するたびに実行される割り込み処理である。
図18は、ピニオン絶対角算出処理を表すフローチャートである。
図18に示すように、ステップS501では、絶対角算出実行部74dは、ピニオン角初期値算出部74cからピニオン角初期値θpoを取得する。続いて、絶対角算出実行部74dは、ピニオン角初期値θpoを取得できたか否かを判定する。そして、絶対角算出実行部74dは、ピニオン角初期値θpoを取得できたと判定した場合には(Yes)ステップS502に移行する。一方、絶対角算出実行部74dは、ピニオン角初期値θpoを取得できなかったと判定した場合には(Yes)ステップS503に移行する。
次に、絶対角算出実行部74dが実行するピニオン絶対角算出処理の詳細について説明する。ピニオン絶対角算出処理は、イグニッションスイッチがオン状態である場合に、設定時間(例えば、5msec.)が経過するたびに実行される割り込み処理である。
図18は、ピニオン絶対角算出処理を表すフローチャートである。
図18に示すように、ステップS501では、絶対角算出実行部74dは、ピニオン角初期値算出部74cからピニオン角初期値θpoを取得する。続いて、絶対角算出実行部74dは、ピニオン角初期値θpoを取得できたか否かを判定する。そして、絶対角算出実行部74dは、ピニオン角初期値θpoを取得できたと判定した場合には(Yes)ステップS502に移行する。一方、絶対角算出実行部74dは、ピニオン角初期値θpoを取得できなかったと判定した場合には(Yes)ステップS503に移行する。
前記ステップS502では、絶対角算出実行部74dは、この演算処理の前回実行時に算出したピニオン絶対角θpと現在のピニオン絶対角θpとの偏差(以下、ピニオン角偏差Δθpとも呼ぶ)を算出する。この算出は、転舵モータ角度センサ16が検出した転舵モータ角(相対角)に基づいて行う。続いて、絶対角算出実行部74dは、算出したピニオン角偏差Δθpとこの演算処理の前回実行時に算出したピニオン角(以下、前回ピニオン絶対角θpoldとも呼ぶ)とに基づき、下記(5)式に従って現在のピニオン絶対角θpを算出する。なお、絶対角算出実行部74dは、イグニッションキーがオン状態とされた後、この演算処理の最初の実行時には、前記ステップS501で取得したピニオン角初期値θpoを設定する。
θp=θpold+Δθp ………(5)
一方、前記ステップS503では、絶対角算出実行部74dは、ピニオン絶対角θpを算出することができないと判定した後、この演算処理を終了する。
θp=θpold+Δθp ………(5)
一方、前記ステップS503では、絶対角算出実行部74dは、ピニオン絶対角θpを算出することができないと判定した後、この演算処理を終了する。
(ピニオン角−操舵角偏差記憶処理)
次に、ピニオン角初期値算出部74cが実行するピニオン角−操舵角偏差記憶処理の詳細について説明する。ピニオン角−操舵角偏差記憶処理は、算出実施条件が満たされた場合に実行される処理である。ピニオン角−操舵角偏差記憶処理では、ピニオン角初期値算出部74cは、イグニッションスイッチがオフ状態となり、クラッチ6が締結された直後のピニオン角−操舵角偏差θphを、転舵側偏差記憶部76に記憶させる。
次に、ピニオン角初期値算出部74cが実行するピニオン角−操舵角偏差記憶処理の詳細について説明する。ピニオン角−操舵角偏差記憶処理は、算出実施条件が満たされた場合に実行される処理である。ピニオン角−操舵角偏差記憶処理では、ピニオン角初期値算出部74cは、イグニッションスイッチがオフ状態となり、クラッチ6が締結された直後のピニオン角−操舵角偏差θphを、転舵側偏差記憶部76に記憶させる。
図19は、ピニオン角初期値算出処理を表すフローチャートである。
図19に示すように、ステップS601では、ピニオン角初期値算出部74cは、イグニッションスイッチがオフ状態であるか否かを判定する。そして、ピニオン角初期値算出部74cは、イグニッションスイッチがオフ状態であると判定した場合には(Yes)ステップS602に移行する。一方、ピニオン角初期値算出部74cは、イグニッションスイッチがオン状態であると判定した場合には(No)この判定を再度実行する。
図19に示すように、ステップS601では、ピニオン角初期値算出部74cは、イグニッションスイッチがオフ状態であるか否かを判定する。そして、ピニオン角初期値算出部74cは、イグニッションスイッチがオフ状態であると判定した場合には(Yes)ステップS602に移行する。一方、ピニオン角初期値算出部74cは、イグニッションスイッチがオン状態であると判定した場合には(No)この判定を再度実行する。
前記ステップS602では、ピニオン角初期値算出部74cは、操舵絶対角算出部68から操舵角(絶対角)θhを取得する。続いて、ピニオン角初期値算出部74cは、ピニオン絶対角算出部74からピニオン絶対角(絶対値)θpを取得する。
続いてステップS603に移行して、ピニオン角初期値算出部74cは、前記ステップS602で取得した操舵角(絶対角)θhとピニオン絶対角θpとに基づき、下記(6)式に従って、ピニオン角−操舵角偏差θphを算出する。
θph=θp―θh ………(6)
続いてステップS603に移行して、ピニオン角初期値算出部74cは、前記ステップS602で取得した操舵角(絶対角)θhとピニオン絶対角θpとに基づき、下記(6)式に従って、ピニオン角−操舵角偏差θphを算出する。
θph=θp―θh ………(6)
続いてステップS604に移行して、ピニオン角初期値算出部74cは、前記ステップS603で算出したピニオン角−操舵角偏差θphを、反力モータ制御部10の反力側偏差記憶部72と転舵モータ制御部4の転舵側偏差記憶部76とに記憶させる。その後、この演算処理を終了する。これにより、イグニッションスイッチがオフ状態となり、クラッチ6が締結された直後の、ピニオン絶対角θpと操舵角(絶対角)θhとの偏差を記憶する。
(動作その他)
次に、操舵制御装置1の動作について説明する。
イグニッションスイッチがオフ状態、つまり、クラッチ6が締結状態であるときに、運転者が、イグニッションスイッチをオン状態にしたとする。すると、転舵モータ制御部4は、クラッチ6に開放指令を出力する。続いて、クラッチ6が、転舵モータ制御部4から開放指令が出力されると該クラッチ6を開放する。ここで、操舵角センサ34の診断結果及びFlexRayシステムの診断結果の両方が「正常」であったとする。この場合、ピニオン絶対角算出部74が、推定角算出処理、候補角算出処理、及びピニオン角算出処理の実施条件を満たすと判定する(図13のステップS101、S102、S103、S104、S105、S106、図14「算出実施条件:○」)。ここで、推定角算出処理、候補角算出処理、及びピニオン角算出処理の実施条件とは、つまり、算出実施条件である。そして、算出実施条件が満たされると、ピニオン絶対角算出部74が、操舵絶対角算出部68が算出した操舵角(絶対角)θhとピニオン角−操舵角偏差θphとに基づき、クラッチ6が開放された直後のピニオン絶対角θpの推定値(推定角)θestを算出する。これは、図15のステップS201、S202、S203、S205に対応する。
次に、操舵制御装置1の動作について説明する。
イグニッションスイッチがオフ状態、つまり、クラッチ6が締結状態であるときに、運転者が、イグニッションスイッチをオン状態にしたとする。すると、転舵モータ制御部4は、クラッチ6に開放指令を出力する。続いて、クラッチ6が、転舵モータ制御部4から開放指令が出力されると該クラッチ6を開放する。ここで、操舵角センサ34の診断結果及びFlexRayシステムの診断結果の両方が「正常」であったとする。この場合、ピニオン絶対角算出部74が、推定角算出処理、候補角算出処理、及びピニオン角算出処理の実施条件を満たすと判定する(図13のステップS101、S102、S103、S104、S105、S106、図14「算出実施条件:○」)。ここで、推定角算出処理、候補角算出処理、及びピニオン角算出処理の実施条件とは、つまり、算出実施条件である。そして、算出実施条件が満たされると、ピニオン絶対角算出部74が、操舵絶対角算出部68が算出した操舵角(絶対角)θhとピニオン角−操舵角偏差θphとに基づき、クラッチ6が開放された直後のピニオン絶対角θpの推定値(推定角)θestを算出する。これは、図15のステップS201、S202、S203、S205に対応する。
続いて、ピニオン絶対角算出部74が、転舵モータ角度センサ16から取得した転舵モータ角(相対角)に基づき、初期ピニオン角換算値θpconvを算出する(図16のステップS301、S302、S303)。続いて、ピニオン絶対角算出部74が、算出した初期ピニオン角換算値θpconvと極対数nとギヤ比Grとに基づき、複数の候補角θcandを算出する(図16のステップS304)。ここで、ピニオン絶対角算出部74は、初期転舵モータ角θmo、つまり、ピニオン角と厳密な比例関係にあるセンサ値を基に、複数の候補角θcandを算出する。それゆえ、複数の候補角θcandのうちには、推定角θestと比較して、より精度が高い候補値(候補角θcand)が含まれている。続いて、ピニオン絶対角算出部74が、算出した複数の候補角θcandのうち、推定角θestに最も近い候補角θcand、つまり、|θest−θcand|が最も小さい候補角θcandを、ピニオン角初期値θpoとして抽出する。これにより、ピニオン絶対角算出部74は、ピニオン角と厳密な比例関係にある初期転舵モータ角θmoを基に、複数の候補角θcandを算出する。それゆえ、複数の候補角θcandは、推定角θestと比較して、より精度が高い候補角θcandを、ピニオン角初期値θpoとして抽出する(図17のステップS401、S402、S403、S404)。
そして、ピニオン絶対角算出部74が、算出したピニオン角初期値θpoを基に、現在のピニオン絶対角θpを順次算出する(図18のステップS501、S502)。これにより、転舵角制御部78が、図11に示すように、算出したピニオン絶対角θpと、ピニオン角指令値算出部70が算出した転舵指令角θpcmdとの偏差に応じた電流指令値Ipcmdを算出する。続いて、電流制御ドライバ80が、算出した電流指令値Ipcmdに駆動実電流Iprealが一致するように、転舵モータ2に供給する駆動電流Ipdriを制御する。そして、転舵モータ2が、ピニオン絶対角θp(転舵角)を制御する。
本実施形態では、図9の前輪24FL、24FRが、操向輪を構成する。以下、同様に、操舵絶対角θhが、操舵状態を構成する。また、図9のピニオン46が、ラックギヤと噛合する歯車を構成する。さらに、ピニオン角−操舵角偏差θphが、操舵角と歯車の回転角との偏差を構成する。また、図9、図11の反力モータ制御部10、転舵モータ制御部4及び図11の、反力側偏差記憶部72及び転舵側偏差記憶部76が、偏差記憶部を構成する。また、図9、図11の転舵モータ制御部4、図11のピニオン絶対角算出部74、図11、図12の推定角算出部74a及び図15のステップS205が、角度推定値算出部を構成する。さらに、図9の転舵モータ角度センサ16が、レゾルバを構成する。さらに、図9、図11の転舵モータ制御部4、図11のピニオン絶対角算出部74、図11、図12の候補角算出部74b及び図16のステップS303が、角度換算値算出部を構成する。また、図9、図11の転舵モータ制御部4、図11のピニオン絶対角算出部74、図11、図12の候補角算出部74b、ピニオン角初期値算出部74c、図16のステップS304及び図17のステップS404が、初期値抽出部を構成する。さらに、図9、図11の転舵モータ制御部4、図11のピニオン絶対角算出部74、図11、図12の絶対角算出実行部74d、図18のステップS502が、回転角算出部を構成する。また、図9、図11の転舵モータ制御部4、図11の転舵角制御部78、電流制御ドライバ80が、転舵モータ制御部を構成する。
(第二実施形態の効果)
本実施形態は、次のような効果を奏する。
(1)候補角算出部74bが、転舵制御の開始時に、転舵モータ角度センサ16(レゾルバ)が出力した信号に基づいて、ピニオン46の回転角の換算値(初期ピニオン角換算値θpconv)を算出する。続いて、ピニオン角初期値算出部74cが、算出した換算値(初期ピニオン角換算値θpconv)と該換算値(初期ピニオン角換算値θpconv)の上限値(8.888deg)の整数倍値との加算または減算を行う。さらに、ピニオン角初期値算出部74cが、上記の加算結果または減算結果である候補値(候補角θcand)を算出する。続いて、ピニオン角初期値算出部74cが、算出した候補値(候補角θcand)のうちから、ピニオン絶対角の推定値(推定角θest)に最も近い候補値を、ピニオン46の回転角の初期値(ピニオン角初期値θpo)として抽出する。続いて、絶対角算出実行部74dが、転舵制御の実行中に、抽出した初期値(ピニオン角初期値θpo)及び転舵モータ角度センサ16(レゾルバ)が出力した信号に基づいて、ピニオン絶対角θpを算出する。そして、転舵角制御部78及び電流制御ドライバ80は、転舵制御の実行中に、算出したピニオン絶対角θpに基づいて転舵モータ2を制御する。
本実施形態は、次のような効果を奏する。
(1)候補角算出部74bが、転舵制御の開始時に、転舵モータ角度センサ16(レゾルバ)が出力した信号に基づいて、ピニオン46の回転角の換算値(初期ピニオン角換算値θpconv)を算出する。続いて、ピニオン角初期値算出部74cが、算出した換算値(初期ピニオン角換算値θpconv)と該換算値(初期ピニオン角換算値θpconv)の上限値(8.888deg)の整数倍値との加算または減算を行う。さらに、ピニオン角初期値算出部74cが、上記の加算結果または減算結果である候補値(候補角θcand)を算出する。続いて、ピニオン角初期値算出部74cが、算出した候補値(候補角θcand)のうちから、ピニオン絶対角の推定値(推定角θest)に最も近い候補値を、ピニオン46の回転角の初期値(ピニオン角初期値θpo)として抽出する。続いて、絶対角算出実行部74dが、転舵制御の実行中に、抽出した初期値(ピニオン角初期値θpo)及び転舵モータ角度センサ16(レゾルバ)が出力した信号に基づいて、ピニオン絶対角θpを算出する。そして、転舵角制御部78及び電流制御ドライバ80は、転舵制御の実行中に、算出したピニオン絶対角θpに基づいて転舵モータ2を制御する。
このような構成によれば、転舵制御の開始時に、上記の加算結果または減算結果である候補値(候補角θcand)のうちから、ピニオン絶対角θpの推定値(推定角θest)に最も近い候補値を、初期値(ピニオン角初期値θpo)として抽出する。そして、転舵制御の実行中には、抽出したピニオン絶対角(ピニオン角初期値θpo)及び転舵モータ角度センサ16(レゾルバ)が出力した信号に基づいて、ピニオン絶対角θpを算出する。これにより、前輪24FL、24FR側に設置するレゾルバの数を低減しつつ、ピニオン絶対角θpを取得可能とすることができる。
なお、ステアリングラック14のラックギヤ18aと噛合される歯車として、転舵モータ2の転舵モータ出力軸12の端部に接続した転舵出力歯車12a(転舵モータ側ピニオン)を用いてもよい。この場合、例えば、予め、車両組み立て時等における、ラックギヤ18aに対する転舵出力歯車12aとピニオン46との角度差(噛合した状態における角度差)に基づいて、ピニオン絶対角θpを取得可能としてもよい。
(第三実施形態)
次に、本発明の第三実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
なお、上述した第二実施形態と同様の構成等については、同一の符号を使用する。
本実施形態は、イグニッションスイッチがオフ状態のときの操舵方向に基づいて、より適切なピニオン角初期値θpoを抽出可能とした点が、第二実施形態と異なる。
図20は、ピニオン角初期値算出処理を表すフローチャートである。
具体的には、本実施形態は、反力側偏差記憶部72及び転舵側偏差記憶部76の記憶内容が、第二実施形態と異なっている。これに加え、本実施形態は、図20に示すように、図17のステップS404に代えて、ステップS701、S702、S703、S704、S705、S706、S707を備える点が、第二実施形態と異なっている。
次に、本発明の第三実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
なお、上述した第二実施形態と同様の構成等については、同一の符号を使用する。
本実施形態は、イグニッションスイッチがオフ状態のときの操舵方向に基づいて、より適切なピニオン角初期値θpoを抽出可能とした点が、第二実施形態と異なる。
図20は、ピニオン角初期値算出処理を表すフローチャートである。
具体的には、本実施形態は、反力側偏差記憶部72及び転舵側偏差記憶部76の記憶内容が、第二実施形態と異なっている。これに加え、本実施形態は、図20に示すように、図17のステップS404に代えて、ステップS701、S702、S703、S704、S705、S706、S707を備える点が、第二実施形態と異なっている。
反力側偏差記憶部72及び転舵側偏差記憶部76は、ピニオン角−操舵角偏差θphに加え、イグニッションスイッチがオフ状態になったときに操舵角センサ34が検出した操舵角(絶対角)θhを記憶する。これにより、反力側偏差記憶部72及び転舵側偏差記憶部76は、前回の転舵制御の終了時に操舵角センサ34が検出した操舵角(絶対角)θhを記憶している。
また、前記ステップS701では、ピニオン角初期値算出部74cは、推定角算出部74aが算出した推定角θestが、複数の候補角θcandのうちの互いに隣り合う2つの候補角θcandの中間に存在するか否かを判定する。すなわち、複数の候補角θcandのうちに、推定角θestに最も近い候補角θcandが2つ存在するか否かを判定する。そして、ピニオン角初期値算出部74cは、推定角θestに最も近い候補角θcandが2つ存在すると判定した場合には(Yes)前記ステップS702に移行する。一方、ピニオン角初期値算出部74cは、推定角θestに最も近い候補角θcandが1つしか存在しないと判定した場合には(No)前記ステップS706に移行する。
前記ステップS702では、ピニオン角初期値算出部74cは、イグニッションスイッチがオフ状態であるときに前輪24FL、24FRが右方向に転舵されたか否かを判定する。具体的には、ピニオン角初期値算出部74cは、操舵角センサ34が検出した操舵絶対角θhが、反力側偏差記憶部72及び転舵側偏差記憶部76が記憶している操舵絶対角θh以上であるか否かを判定する。これに加え、ピニオン角初期値算出部74cは、操舵トルクセンサ36が検出した操舵トルクが正方向のものであるか否かを判定する。すなわち、ピニオン角初期値算出部74cは、操舵絶対角θhの絶対値が前回の転舵制御の終了時の操舵絶対角θhの絶対値以上であり、且つ、操舵トルクセンサ36が検出したトルクが操舵絶対角θhの絶対値を増大させる方向のものであるか否かを判定する。そして、ピニオン角初期値算出部74cは、操舵絶対角θhの絶対値が前回の転舵制御の終了時の操舵絶対角θhの絶対値以上であると判定する。これに加え、操舵トルクセンサ36が検出したトルクが操舵絶対角θhの絶対値を増大させる方向のものであると判定した場合には(Yes)、前輪24FL、24FRが右方向に転舵されたと判定し、ステップS704に移行する。一方、ピニオン角初期値算出部74cは、操舵絶対角θhの絶対値が前回の転舵制御の終了時の操舵絶対角θhの絶対値以下であると判定した場合には(No)、前輪24FL、24FRが右方向に転舵されていないと判定し、ステップS703に移行する。または、操舵トルクセンサ36が検出したトルクが操舵絶対角θhの絶対値を低減させる方向のものであると判定した場合には(No)、前輪24FL、24FRが右方向に転舵されていないと判定し、ステップS703に移行する。
一方、前記ステップS703では、ピニオン角初期値算出部74cは、イグニッションスイッチがオフ状態であるときに前輪24FL、24FRが左方向に転舵されたか否かを判定する。具体的には、ピニオン角初期値算出部74cは、操舵角センサ34が検出した操舵絶対角θhが、反力側偏差記憶部72及び転舵側偏差記憶部76が記憶している操舵絶対角θh以下であるか否かを判定する。これに加え、ピニオン角初期値算出部74cは、操舵トルクセンサ36が検出した操舵トルクが負方向のものであるか否かを判定する。すなわち、ピニオン角初期値算出部74cは、操舵絶対角θhの絶対値が前回の転舵制御の終了時の操舵絶対角θhの絶対値以上であり、且つ、操舵トルクセンサ36が検出したトルクが操舵絶対角θhの絶対値を増大させる方向のものであるか否かを判定する。そして、ピニオン角初期値算出部74cは、操舵絶対角θhの絶対値が前回の転舵制御の終了時の操舵絶対角θhの絶対値以上であると判定する。これに加え、操舵トルクセンサ36が検出したトルクが操舵絶対角θhの絶対値を増大させる方向のものであると判定した場合には(Yes)、前輪24FL、24FRが左方向に転舵されたと判定し、前記ステップS704に移行する。一方、ピニオン角初期値算出部74cは、操舵絶対角θhの絶対値が前回の転舵制御の終了時の操舵絶対角θhの絶対値以下であると判定した場合には(No)、前輪24FL、24FRが左方向に転舵されていないと判定し、ステップS705に移行する。または、操舵トルクセンサ36が検出したトルクが操舵絶対角θhの絶対値を低減させる方向のものであると判定した場合には(No)、前輪24FL、24FRが左方向に転舵されていないと判定し、ステップS705に移行する。
前記ステップS704では、ピニオン角初期値算出部74cは、2つ存在する候補角θcandのうち、絶対値が小さい候補角θcandを転舵制御の開始時のピニオン絶対角(ピニオン角初期値)θpoとして抽出した後、この演算処理を終了する。ここで、イグニッションスイッチがオフ状態であるときに、前輪24FL、24FRが右方向または左方向に転舵された場合には、タイヤが捻られて、推定角θestよりも実際の転舵角は中立位置側となると考えられる。それゆえ、本実施形態では、イグニッションスイッチがオフ状態であるときに、前輪24FL、24FRが右方向または左方向に転舵された場合には、タイヤの捩れを考慮して、中立位置側の候補角θcandを、ピニオン角初期値θpoとして設定する。
前記ステップS705では、ピニオン角初期値算出部74cは、2つ存在する候補角θcandのうち、絶対値が大きい候補角θcandを、転舵制御の開始時のピニオン絶対角(ピニオン角初期値)θpoとして抽出した後、この演算処理を終了する。
一方、前記ステップS706では、ピニオン角初期値算出部74cは、2つ存在する候補角θcandのうち、絶対値が小さい候補角θcandを、転舵制御の開始時のピニオン絶対角(ピニオン角初期値)θpoとして抽出した後、この演算処理を終了する。
一方、前記ステップS706では、ピニオン角初期値算出部74cは、2つ存在する候補角θcandのうち、絶対値が小さい候補角θcandを、転舵制御の開始時のピニオン絶対角(ピニオン角初期値)θpoとして抽出した後、この演算処理を終了する。
本実施形態では、図11の反力側偏差記憶部72及び転舵側偏差記憶部76が、終了時操舵角記憶部を構成する。以下、同様に、図9の操舵トルクセンサ36が、操舵トルク検出部を構成する。また、図12のピニオン角初期値算出部74c及び図20のステップS701が、候補値判定部を構成する。さらに、図12のピニオン角初期値算出部74c及び図20のステップS703が、抽出実行部を構成する。
(第三実施形態の効果)
本実施形態は、第二実施形態の(1)の効果に加え、次のような効果を奏する。
(1)候補角算出部74bが、転舵制御の開始時に、ピニオン46の回転角の換算値(初期ピニオン角換算値θpconv)と該換算値の上限値(8.888deg)の整数倍値との加算結果または減算結果である候補値(候補角θcand)を算出する。続いて、候補角算出部74bが、操舵絶対角θhと偏差(ピニオン角−操舵角偏差θph)との加算結果(推定角θest)に最も近い加算結果または減算結果である候補値(候補角θcand)が2つ存在するか否かを判定する。この判定は、算出した候補値(候補角θcand)のうちに、候補値(候補角θcand)が2つ存在するか否かの判定である。続いて、候補角算出部74bが、操舵絶対角θhの絶対値が前回の転舵制御の終了時の操舵絶対角θhの絶対値以上であり、且つ、操舵トルクセンサ36が検出したトルクが操舵絶対角θhの絶対値を増大させる方向のものであるか否かを判定する。この判定は、候補値(候補角θcand)が2つ存在すると判定した場合に行う。さらに、操舵絶対角θhの絶対値が前回の転舵制御の終了時の操舵絶対角θhの絶対値以上であり、且つ、操舵トルクセンサ36が検出したトルクが操舵絶対角θhの絶対値を増大させる方向のものであると判定すると、候補値を抽出する処理を行う。ここで、候補値を抽出する処理とは、2つ存在する候補角θcandのうち、絶対値が小さい候補値(候補角θcand)をピニオン絶対角θpの初期値(ピニオン角初期値θpo)として抽出する処理である。
このような構成によれば、タイヤの捩れを考慮して、より適切な候補値(候補角θcand)を、初期値(ピニオン角初期値θpo)として抽出できる。この抽出は、例えば、ピニオン絶対角θpの推定値(推定角θest)に最も近い候補値(候補角θcand)が2つ存在する場合に行う。
本実施形態は、第二実施形態の(1)の効果に加え、次のような効果を奏する。
(1)候補角算出部74bが、転舵制御の開始時に、ピニオン46の回転角の換算値(初期ピニオン角換算値θpconv)と該換算値の上限値(8.888deg)の整数倍値との加算結果または減算結果である候補値(候補角θcand)を算出する。続いて、候補角算出部74bが、操舵絶対角θhと偏差(ピニオン角−操舵角偏差θph)との加算結果(推定角θest)に最も近い加算結果または減算結果である候補値(候補角θcand)が2つ存在するか否かを判定する。この判定は、算出した候補値(候補角θcand)のうちに、候補値(候補角θcand)が2つ存在するか否かの判定である。続いて、候補角算出部74bが、操舵絶対角θhの絶対値が前回の転舵制御の終了時の操舵絶対角θhの絶対値以上であり、且つ、操舵トルクセンサ36が検出したトルクが操舵絶対角θhの絶対値を増大させる方向のものであるか否かを判定する。この判定は、候補値(候補角θcand)が2つ存在すると判定した場合に行う。さらに、操舵絶対角θhの絶対値が前回の転舵制御の終了時の操舵絶対角θhの絶対値以上であり、且つ、操舵トルクセンサ36が検出したトルクが操舵絶対角θhの絶対値を増大させる方向のものであると判定すると、候補値を抽出する処理を行う。ここで、候補値を抽出する処理とは、2つ存在する候補角θcandのうち、絶対値が小さい候補値(候補角θcand)をピニオン絶対角θpの初期値(ピニオン角初期値θpo)として抽出する処理である。
このような構成によれば、タイヤの捩れを考慮して、より適切な候補値(候補角θcand)を、初期値(ピニオン角初期値θpo)として抽出できる。この抽出は、例えば、ピニオン絶対角θpの推定値(推定角θest)に最も近い候補値(候補角θcand)が2つ存在する場合に行う。
(第四実施形態)
次に、本発明の第四実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
なお、上述した第二実施形態と同様の構成等については、同一の符号を使用する。
本実施形態は、操舵トルクセンサ36が検出したトルクセンサ値Tに基づいて、より適切な推定角θestを算出可能とした点が、第二実施形態と異なる。
図21は、推定角算出処理を表すフローチャートである。
具体的には、本実施形態は、図21に示すように、図15のステップS205に代えて、ステップS801、S802を備える点が、第二実施形態と異なっている。
次に、本発明の第四実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
なお、上述した第二実施形態と同様の構成等については、同一の符号を使用する。
本実施形態は、操舵トルクセンサ36が検出したトルクセンサ値Tに基づいて、より適切な推定角θestを算出可能とした点が、第二実施形態と異なる。
図21は、推定角算出処理を表すフローチャートである。
具体的には、本実施形態は、図21に示すように、図15のステップS205に代えて、ステップS801、S802を備える点が、第二実施形態と異なっている。
図22は、トルクセンサ値Tと補正角θtrqとの関係を表す図である。
前記ステップS801では、推定角算出部74aは、操舵トルクセンサ36が検出したトルク(以下、トルクセンサ値とも呼ぶ)Tに基づき、図22の制御マップを参照して、推定角θestを算出するための補正角θtrqを算出する。図22の制御マップでは、トルクセンサ値Tが0以上で且つ設定値T1未満の範囲では、トルクセンサ値Tが増大するほど、補正角θtrqが増大する。また、トルクセンサ値Tが設定値−T1以上で且つ0未満の範囲では、トルクセンサ値Tが低減するほど、補正角θtrqが低減する。すなわち、図22の制御マップでは、トルクセンサ値Tの絶対値が大きくなるほど、補正角θtrqの絶対値が大きくなる。さらに、図22の制御マップでは、トルクセンサ値Tが設定値T1以上の範囲では、一定値θth(>0)を、補正角θtrqとして設定する。また、トルクセンサ値Tが設定値−T1未満の範囲では、一定値−θth(<0)を、補正角θtrqとして設定する。ここで、イグニッションスイッチがオン状態とされたときに、操舵輪32に運転者の操舵トルクが右方向または左方向に付与されていた場合には、ステアリングシャフト42、ピニオン軸44等の操舵輪32からピニオン46までの部材が捻られる。これにより、推定角θestよりも、実際の転舵角は中立位置側となる。それゆえ、本実施形態では、イグニッションスイッチがオン状態とされたときに、操舵輪32に運転者の操舵トルクが右方向または左方向に付与されていた場合には、操舵輪32からピニオン46までの部材の捻れを考慮して、推定角θestを中立位置側に設定する。
具体的には、操舵角(絶対角)θhと、ピニオン角−操舵角偏差θphと、補正角θtrqに基づき、下記(7)式に従って、推定角θestを算出する。
θest=θh+θph−θtrq ………(7)
本実施形態では、図9の操舵トルクセンサ36が、操舵トルク検出部を構成する。
前記ステップS801では、推定角算出部74aは、操舵トルクセンサ36が検出したトルク(以下、トルクセンサ値とも呼ぶ)Tに基づき、図22の制御マップを参照して、推定角θestを算出するための補正角θtrqを算出する。図22の制御マップでは、トルクセンサ値Tが0以上で且つ設定値T1未満の範囲では、トルクセンサ値Tが増大するほど、補正角θtrqが増大する。また、トルクセンサ値Tが設定値−T1以上で且つ0未満の範囲では、トルクセンサ値Tが低減するほど、補正角θtrqが低減する。すなわち、図22の制御マップでは、トルクセンサ値Tの絶対値が大きくなるほど、補正角θtrqの絶対値が大きくなる。さらに、図22の制御マップでは、トルクセンサ値Tが設定値T1以上の範囲では、一定値θth(>0)を、補正角θtrqとして設定する。また、トルクセンサ値Tが設定値−T1未満の範囲では、一定値−θth(<0)を、補正角θtrqとして設定する。ここで、イグニッションスイッチがオン状態とされたときに、操舵輪32に運転者の操舵トルクが右方向または左方向に付与されていた場合には、ステアリングシャフト42、ピニオン軸44等の操舵輪32からピニオン46までの部材が捻られる。これにより、推定角θestよりも、実際の転舵角は中立位置側となる。それゆえ、本実施形態では、イグニッションスイッチがオン状態とされたときに、操舵輪32に運転者の操舵トルクが右方向または左方向に付与されていた場合には、操舵輪32からピニオン46までの部材の捻れを考慮して、推定角θestを中立位置側に設定する。
具体的には、操舵角(絶対角)θhと、ピニオン角−操舵角偏差θphと、補正角θtrqに基づき、下記(7)式に従って、推定角θestを算出する。
θest=θh+θph−θtrq ………(7)
本実施形態では、図9の操舵トルクセンサ36が、操舵トルク検出部を構成する。
(第四実施形態の効果)
本実施形態は、第二実施形態の(1)の効果に加え、次のような効果を奏する。
(1)推定角算出部74aが、操舵角センサ34が検出した操舵角(絶対角)θhと反力側偏差記憶部72及び転舵側偏差記憶部76が記憶しているピニオン角−操舵角偏差θphとの加算結果(θh+θph)を算出する。続いて、推定角算出部74aが、算出した加算結果の絶対値が、操舵トルクセンサ36が検出した操舵トルク(トルクセンサ値T)の絶対値が大きくなるほど小さくなるように該加算結果を補正した補正結果(θh+θph−θtrq)を算出する。そして、算出した補正結果(θh+θph−θtrq)を、ピニオン絶対角θpの推定値(推定角θest)とする。
このような構成によれば、例えば、操舵輪32からピニオン46までの部材の捻れを考慮して、より適切な候補値(推定角θest)を算出でき、より適切な候補値(候補角θcand)を、初期値(ピニオン角初期値θpo)として抽出できる。
本実施形態は、第二実施形態の(1)の効果に加え、次のような効果を奏する。
(1)推定角算出部74aが、操舵角センサ34が検出した操舵角(絶対角)θhと反力側偏差記憶部72及び転舵側偏差記憶部76が記憶しているピニオン角−操舵角偏差θphとの加算結果(θh+θph)を算出する。続いて、推定角算出部74aが、算出した加算結果の絶対値が、操舵トルクセンサ36が検出した操舵トルク(トルクセンサ値T)の絶対値が大きくなるほど小さくなるように該加算結果を補正した補正結果(θh+θph−θtrq)を算出する。そして、算出した補正結果(θh+θph−θtrq)を、ピニオン絶対角θpの推定値(推定角θest)とする。
このような構成によれば、例えば、操舵輪32からピニオン46までの部材の捻れを考慮して、より適切な候補値(推定角θest)を算出でき、より適切な候補値(候補角θcand)を、初期値(ピニオン角初期値θpo)として抽出できる。
以上、本願が優先権を主張する日本国特許出願2012−216167(2012年9月28日出願)、日本国特許出願2012−216591(2012年9月28日出願)の全内容は、参照により本開示の一部をなす。
ここでは、限られた数の実施形態を参照しながら説明したが、権利範囲はそれらに限定されるものではなく、上記の開示に基づく各実施形態の改変は当業者にとって自明なことである。
ここでは、限られた数の実施形態を参照しながら説明したが、権利範囲はそれらに限定されるものではなく、上記の開示に基づく各実施形態の改変は当業者にとって自明なことである。
1 操舵制御装置
2 転舵モータ
4 転舵モータ制御部(偏差記憶部、角度推定値算出部、角度換算値算出部、初期値抽出部、回転角算出部、転舵モータ制御部)
6 クラッチ
8 反力モータ
10 反力モータ制御部(偏差記憶部)
16 転舵モータ角度センサ
24 転舵輪
32 操舵輪
34 操舵角センサ
40 クラッチ板
42 ステアリングシャフト
44 ピニオン軸
46 ピニオン
50 車速センサ
52 エンジンコントローラ
54 指令演算部
56 反力サーボ制御部
58 クラッチ制御部
60 クラッチ状態切り替え部
62 クラッチ位相角算出部
64 転舵角記憶部
66 転舵角算出部
72 反力側偏差記憶部(偏差記憶部、終了時操舵角記憶部)
74 ピニオン絶対角算出部(角度推定値算出部、角度換算値算出部、初期値抽出部、回転角算出部)
74a 推定角算出部(角度推定値算出部)
74b 候補角算出部(角度換算値算出部、初期値抽出部)
74c ピニオン角初期値算出部(初期値抽出部、候補値判定部、抽出実行部)
74d 絶対角算出実行部(回転角算出部)
76 転舵側偏差記憶部(偏差記憶部、終了時操舵角記憶部)
78 転舵角制御部(転舵モータ制御部)
80 電流制御ドライバ(転舵モータ制御部)
θh 操舵絶対角(操舵状態)
θph 操舵角偏差(操舵角と歯車の回転角との偏差)
S205(角度推定値算出部)
S303(角度換算値算出部)
S304(初期値抽出部)
S404(初期値抽出部)
S502(回転角算出部)
S701(候補値判定部)
S703(抽出実行部)
2 転舵モータ
4 転舵モータ制御部(偏差記憶部、角度推定値算出部、角度換算値算出部、初期値抽出部、回転角算出部、転舵モータ制御部)
6 クラッチ
8 反力モータ
10 反力モータ制御部(偏差記憶部)
16 転舵モータ角度センサ
24 転舵輪
32 操舵輪
34 操舵角センサ
40 クラッチ板
42 ステアリングシャフト
44 ピニオン軸
46 ピニオン
50 車速センサ
52 エンジンコントローラ
54 指令演算部
56 反力サーボ制御部
58 クラッチ制御部
60 クラッチ状態切り替え部
62 クラッチ位相角算出部
64 転舵角記憶部
66 転舵角算出部
72 反力側偏差記憶部(偏差記憶部、終了時操舵角記憶部)
74 ピニオン絶対角算出部(角度推定値算出部、角度換算値算出部、初期値抽出部、回転角算出部)
74a 推定角算出部(角度推定値算出部)
74b 候補角算出部(角度換算値算出部、初期値抽出部)
74c ピニオン角初期値算出部(初期値抽出部、候補値判定部、抽出実行部)
74d 絶対角算出実行部(回転角算出部)
76 転舵側偏差記憶部(偏差記憶部、終了時操舵角記憶部)
78 転舵角制御部(転舵モータ制御部)
80 電流制御ドライバ(転舵モータ制御部)
θh 操舵絶対角(操舵状態)
θph 操舵角偏差(操舵角と歯車の回転角との偏差)
S205(角度推定値算出部)
S303(角度換算値算出部)
S304(初期値抽出部)
S404(初期値抽出部)
S502(回転角算出部)
S701(候補値判定部)
S703(抽出実行部)
Claims (6)
- ステアリングホイールと転舵輪との間のトルク伝達経路を機械的に分離する開放状態と、前記トルク伝達経路を機械的に連結する連結状態と、を切り替えるクラッチを備え、前記クラッチを開放状態に切り替えた状態で前記ステアリングホイールの操舵角に応じた目標転舵角を算出し、当該算出した目標転舵角に応じて前記転舵輪を転舵制御する車両用操舵制御装置であって、
車両のイグニッションスイッチがオン状態となると前記クラッチを前記開放状態に切り替え、前記イグニッションスイッチがオフ状態となると前記クラッチを前記連結状態に切り替えるクラッチ状態切り替え部と、
前記クラッチの前記連結状態への切り替え時に、前記ステアリングホイールの絶対角に基づく操舵角に応じて算出した前記クラッチの回転角度である操舵側クラッチ角と、前記転舵輪の絶対角以外の角度に基づく転舵角に応じて算出した前記クラッチの回転角度である転舵側クラッチ角と、の位相差であるクラッチ位相角を算出するクラッチ位相角算出部と、
前記クラッチの前記開放状態への切り替え時に、前記クラッチ位相角算出部が算出したクラッチ位相角及び前記ステアリングホイールの操舵角に基づいて、前記転舵輪の転舵角を算出する転舵角算出部と、を備えることを特徴とする車両用操舵制御装置。 - 前記転舵角算出部は、前記操舵側クラッチ角に前記クラッチ位相角を加算した回転角である加算済回転角に基づいて、前記転舵輪の転舵角を算出することを特徴とする請求項1に記載した車両用操舵制御装置。
- 前記イグニッションスイッチがオフ状態となった時点の前記転舵輪の転舵角を記憶する転舵角記憶部を備え、
前記転舵角算出部は、前記イグニッションスイッチがオフ状態である間に前記ステアリングホイールの操舵角が変化しない場合、前記転舵角記憶部が記憶した転舵角を前記転舵輪の転舵角として算出することを特徴とする請求項1または請求項2に記載した車両用操舵制御装置。 - ステアリングホイールと操向輪とが機械的に分離され、前記ステアリングホイールの操舵状態に基づいて前記操向輪を転舵する転舵制御を行う車両用操舵制御装置であって、
前記ステアリングホイールの絶対角に基づく操舵角を検出する操舵角検出部と、
前記転舵制御の終了時の前記ステアリングホイールの操舵角とステアリングラックのラックギヤと噛合する歯車の回転角との偏差を記憶する偏差記憶部と、
前記操舵角検出部が検出した操舵角と前記偏差記憶部が記憶している前回の前記転舵制御の終了時の偏差との加算結果を前記歯車の回転角の推定値として算出する角度推定値算出部と、
前記操向輪を転舵駆動する転舵モータと、
前記転舵モータの絶対角以外の角度に基づく回転角に応じて周期的に変化する信号を出力するレゾルバと、
前記転舵制御の開始時に、前記レゾルバが出力した信号に基づいて前記歯車の回転角の換算値を算出する角度換算値算出部と、
前記転舵制御の開始時に、前記角度換算値算出部が算出した換算値と該換算値の上限値の整数倍値との加算結果または減算結果である候補値のうちから前記角度推定値算出部が算出した推定値に最も近い候補値を前記歯車の回転角の初期値として抽出する初期値抽出部と、
前記転舵制御の実行中に、前記レゾルバが出力した信号および前記初期値抽出部が抽出した初期値に基づいて前記歯車の回転角を算出する回転角算出部と、
前記転舵制御の実行中に、前記操舵角検出部が検出した操舵角および前記回転角算出部が算出した回転角に基づいて前記転舵モータを制御する転舵モータ制御部と、を備えたことを特徴とする車両用操舵制御装置。 - 前記転舵制御の終了時に前記操舵角検出部が検出した操舵角を記憶する終了時操舵角記憶部と、
前記ステアリングホイールの操舵トルクを検出する操舵トルク検出部と、を備え、
前記初期値抽出部は、
前記転舵制御の開始時に、前記角度換算値算出部が算出した換算値と該換算値の上限値の整数倍値との加算結果または減算結果である候補値のうちに、前記角度推定値算出部が算出した推定値に最も近い候補値が2つ存在するか否かを判定する候補値判定部と、
前記候補値判定部が候補値が2つ存在すると判定した場合には、前記操舵角検出部が検出した操舵角の絶対値が前記終了時操舵角記憶部が記憶している操舵角の絶対値以上であり、且つ、前記操舵トルク検出部が検出した操舵トルクが操舵角の絶対値を増大させる方向のものである場合に、2つ存在する候補値のうち、絶対値が小さい候補値を前記歯車の回転角の初期値として抽出する抽出実行部と、を備えたことを特徴とする請求項4に記載した車両用操舵制御装置。 - 前記ステアリングホイールの操舵トルクを検出する操舵トルク検出部を備え、
前記角度推定値算出部は、前記操舵角検出部が検出した操舵角と前記偏差記憶部が記憶している偏差との加算結果を算出し、算出した加算結果の絶対値が前記操舵トルク検出部が検出した操舵トルクの絶対値が大きくなるほど小さくなるように該加算結果を補正した補正結果を前記歯車の回転角の推定値とすることを特徴とする請求項4または請求項5に記載した車両用操舵制御装置。
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- 2013-08-09 JP JP2014538105A patent/JP5817936B2/ja active Active
- 2013-08-09 WO PCT/JP2013/004819 patent/WO2014049937A1/ja active Application Filing
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