JP5821653B2

JP5821653B2 - Vehicle control device

Info

Publication number: JP5821653B2
Application number: JP2012010122A
Authority: JP
Inventors: 岳史狩野; 山田　芳久; 芳久山田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-01-20
Filing date: 2012-01-20
Publication date: 2015-11-24
Anticipated expiration: 2032-01-20
Also published as: JP2013147182A

Description

本発明は、横加速度を利用する車両挙動制御技術に関する。 The present invention relates to a vehicle behavior control technique using lateral acceleration.

ＶＳＣ（Vehicle stability control）などの車両挙動制御技術では、車体に発生する横加速度を検出し、この横加速度を利用してブレーキ制御などが行われる。他の検出値を横加速度の代用とすることも知られている。例えば、特許文献１には、ＥＰＳ（Electric Power Steering）アシスト電流値と横加速度との間に比例関係に近い相関関係が認められることに基づき、ＥＰＳアシスト電流値と横加速度との対応関係を示すマップを記憶しておき、横加速度センサの検出精度が低くなる所定の状態では、車両の横加速度の代わりにＥＰＳアシスト電流値を利用して安定化制御を行うことが記載されている。 In vehicle behavior control technology such as VSC (Vehicle stability control), lateral acceleration generated in the vehicle body is detected, and brake control is performed using this lateral acceleration. It is also known to substitute other detected values for the lateral acceleration. For example, Patent Document 1 shows a correspondence relationship between an EPS assist current value and a lateral acceleration based on the fact that a correlation close to a proportional relationship is recognized between an EPS (Electric Power Steering) assist current value and a lateral acceleration. It is described that the stabilization control is performed using the EPS assist current value instead of the lateral acceleration of the vehicle in a predetermined state where the map is stored and the detection accuracy of the lateral acceleration sensor is low.

特開２００６−２７３１０２号公報JP 2006-273102 A

一般に、ステアリングホイールを切り込むときと切り戻すときではヒステリシス差が存在するので、切り込み時と切り戻し時とでＥＰＳアシスト電流値と横加速度との対応関係は異なる。特許文献１に記載の技術では一つのマップを用いてこの対応関係を表しているので、切り込み時または切り戻し時のいずれかで横加速度の推定精度が低下してしまうという問題がある。 In general, there is a hysteresis difference between when the steering wheel is turned and when it is turned back, so that the correspondence relationship between the EPS assist current value and the lateral acceleration is different between when turning and when turning back. In the technique described in Patent Document 1, since this correspondence is expressed using one map, there is a problem that the accuracy of estimation of the lateral acceleration is lowered at the time of cutting or at the time of switching back.

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、操舵トルクのヒステリシスを考慮することで、横加速度を精度良く推定する技術を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a technique for accurately estimating the lateral acceleration by considering the hysteresis of the steering torque.

本発明のある態様の車両制御装置は、車両の横加速度を検出する横加速度センサと、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センサと、前記横加速度センサが正常であるとき、前記横加速度センサおよび操舵トルクセンサでそれぞれ検出された横加速度と操舵トルクを対応させて記録するデータ記録部と、前記データ記録部に記録されたデータから、横加速度と操舵トルクとの比例係数を算出する比例係数算出部と、ステアリングホイールが切り込み時かまたは切り戻し時であるかに応じたマップに前記比例係数を記憶するマップ保持部と、前記横加速度センサが故障と判定されたときに、前記マップ保持部内の切り込み時または切り戻し時のいずれかのマップを参照して比例係数を取得し、操舵トルクを比例係数で除して横加速度を算出する横加速度算出部と、横加速度を利用した車両挙動制御を行う制御部と、を備える。 A vehicle control device according to an aspect of the present invention includes a lateral acceleration sensor that detects a lateral acceleration of a vehicle, a steering torque sensor that detects a steering torque of a steering wheel, and the lateral acceleration sensor when the lateral acceleration sensor is normal. And a data recording unit that records the lateral acceleration and steering torque detected by the steering torque sensor in association with each other, and a proportional coefficient that calculates a proportional coefficient between the lateral acceleration and the steering torque from the data recorded in the data recording unit. A calculation unit, a map holding unit that stores the proportionality coefficient in a map according to whether the steering wheel is turned or turned back, and when the lateral acceleration sensor is determined to be in failure, the map holding unit Refer to the map at the time of cutting or turning back to obtain the proportional coefficient, and divide the steering torque by the proportional coefficient Comprising a lateral acceleration calculation unit that calculates an acceleration, and a control unit for performing vehicle behavior control using the lateral acceleration, the.

この態様によると、横加速度センサが故障するなどして横加速度を直接測定できない場合でも、操舵トルクから横加速度を間接的に算出することができる。したがって、横加速度を用いた車両制御を継続して実行することができる。また、ステアリングホイールの切り込み時と切り戻し時とで別々のマップを参照して横加速度を算出するので、ヒステリシスが存在しても横加速度を高精度で推定することができる。 According to this aspect, the lateral acceleration can be indirectly calculated from the steering torque even when the lateral acceleration cannot be directly measured due to a failure of the lateral acceleration sensor or the like. Therefore, the vehicle control using the lateral acceleration can be continuously executed. In addition, since the lateral acceleration is calculated by referring to different maps when the steering wheel is turned and when the steering wheel is turned back, the lateral acceleration can be estimated with high accuracy even if hysteresis exists.

車速を検出する車速センサをさらに備え、前記比例係数算出部は、車速毎に前記比例係数を算出してもよい。操舵トルクと横加速度の対応関係は車速により変化するため、車速毎に比例係数を算出することで横加速度の推定精度が高まる。 A vehicle speed sensor for detecting a vehicle speed may be further provided, and the proportional coefficient calculation unit may calculate the proportional coefficient for each vehicle speed. Since the correspondence relationship between the steering torque and the lateral acceleration changes depending on the vehicle speed, the estimation accuracy of the lateral acceleration is increased by calculating the proportional coefficient for each vehicle speed.

予め定められた期間にわたり車速が所定の変動幅内に収まるか否かを判定する変動幅判定部をさらに備え、前記データ記録部は、車速が所定の変動幅内に収まっているときに横加速度と操舵トルクを対応させて記録してもよい。これによると、車速毎に比例係数を算出するために、操舵トルクと横加速度を記録するときの車速変動幅を一定範囲に抑えることができる。 The apparatus further comprises a fluctuation range determination unit that determines whether or not the vehicle speed falls within a predetermined fluctuation range over a predetermined period, and the data recording unit performs lateral acceleration when the vehicle speed is within the predetermined fluctuation range. And the steering torque may be recorded in correspondence. According to this, since the proportionality coefficient is calculated for each vehicle speed, it is possible to suppress the vehicle speed fluctuation range when recording the steering torque and the lateral acceleration within a certain range.

本発明によれば、横加速度センサが故障するなどして横加速度を直接測定できない場合でも、操舵トルクから横加速度を精度良く推定することができる。 According to the present invention, the lateral acceleration can be accurately estimated from the steering torque even when the lateral acceleration cannot be directly measured due to a failure of the lateral acceleration sensor or the like.

本発明の一実施形態に係る車両制御装置を備えた車両の概略構成を示す図である。It is a figure showing a schematic structure of a vehicle provided with a vehicle control device concerning one embodiment of the present invention. 図１のステアリングＥＣＵのうち、横加速度の推定に関与する部分の構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structure of the part in connection with estimation of lateral acceleration among steering ECU of FIG. 実施例１に対応するフローチャートである。3 is a flowchart corresponding to the first embodiment. 一周期分の操舵データに対して比例係数を求める方法を説明する図である。It is a figure explaining the method of calculating | requiring a proportionality coefficient with respect to the steering data for one period. マップ保持部に記録されるマップの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the map recorded on a map holding | maintenance part. 実施例２に対応するフローチャートである。10 is a flowchart corresponding to the second embodiment. 一周期分の操舵データに対して、実施例２にしたがって比例係数を求める方法を説明する図である。It is a figure explaining the method of calculating | requiring a proportionality coefficient according to Example 2 with respect to the steering data for one period.

図１は、本発明の一実施形態に係る車両制御装置を備えた車両１０の概略構成を示し、四輪の車両のうち前輪部分の模式図である。転舵輪である右前輪ＦＲおよび左前輪ＦＬを操舵することによって車両の進行方向が変更される。 FIG. 1 shows a schematic configuration of a vehicle 10 including a vehicle control device according to an embodiment of the present invention, and is a schematic diagram of a front wheel portion of a four-wheel vehicle. The traveling direction of the vehicle is changed by steering the right front wheel FR and the left front wheel FL which are steered wheels.

車両１０は電動パワーステアリング装置（以下「ＥＰＳ」と呼ぶ）を備える。ＥＰＳは、ドライバーにより操舵されるステアリングホイール１２と、ステアリングホイールに連結されたステアリングシャフト１４と、ステアリングシャフトの下端に設けられた減速機構４４と、出力軸が減速機構４４に接続された操舵アシスト用モータ２４とを備える。操舵アシスト用モータ２４は、ステアリングシャフト１４を回転駆動することで、ステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与する。 The vehicle 10 includes an electric power steering device (hereinafter referred to as “EPS”). The EPS is for steering assist in which a steering wheel 12 steered by a driver, a steering shaft 14 coupled to the steering wheel, a speed reduction mechanism 44 provided at the lower end of the steering shaft, and an output shaft connected to the speed reduction mechanism 44. And a motor 24. The steering assist motor 24 applies an assist force for assisting the steering operation by rotating the steering shaft 14.

ステアリングシャフト１４には、ステアリングシャフトに生じているトルクを検出する操舵トルクセンサ１６と、ステアリングホイール１２の操舵角を検出する操舵角センサ１８とが設置される。これらセンサの出力は、ステアリング電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」と呼ぶ）１００に送信される。 A steering torque sensor 16 that detects torque generated in the steering shaft and a steering angle sensor 18 that detects the steering angle of the steering wheel 12 are installed on the steering shaft 14. Outputs of these sensors are transmitted to a steering electronic control unit (hereinafter referred to as “ECU”) 100.

ステアリングシャフト１４は、自在継手３０、３２を介して、インターミディエイトシャフト１７、ピニオンシャフト１９に連結される。ピニオンシャフト１９は、車両の左右方向（車幅方向）に延設され軸長方向に摺動するラックバー２２を含むラックアンドピニオン機構２０と連結されている。ラックアンドピニオン機構２０は、ピニオンシャフト１９の一端に形成されたピニオン歯とラック軸とを噛合させることにより構成される。 The steering shaft 14 is connected to the intermediate shaft 17 and the pinion shaft 19 via universal joints 30 and 32. The pinion shaft 19 is connected to a rack and pinion mechanism 20 including a rack bar 22 that extends in the left-right direction (vehicle width direction) of the vehicle and slides in the axial direction. The rack and pinion mechanism 20 is configured by meshing pinion teeth formed at one end of the pinion shaft 19 with a rack shaft.

ドライバーがステアリングホイール１２を操作すると、ステアリングシャフト１４の回転がシャフト１７、１９を通してラックアンドピニオン機構２０に伝達され、ラックアンドピニオン機構２０によってラックバー２２の左右方向への直線運動に変換される。ラックバー２２の両端には、それぞれタイロッド（図示せず）の一端が接続される。タイロッドの他端は、右前輪ＦＲ、左前輪ＦＬを支持するナックルアーム（図示せず）に連結されている。ラックバー２２が直線運動をすると、右前輪ＦＲおよび左前輪ＦＬが転舵される。 When the driver operates the steering wheel 12, the rotation of the steering shaft 14 is transmitted to the rack and pinion mechanism 20 through the shafts 17 and 19, and the rack and pinion mechanism 20 converts the rack bar 22 into a linear motion in the left-right direction. One end of a tie rod (not shown) is connected to each end of the rack bar 22. The other end of the tie rod is connected to a knuckle arm (not shown) that supports the right front wheel FR and the left front wheel FL. When the rack bar 22 moves linearly, the right front wheel FR and the left front wheel FL are steered.

車輪の近傍には、車輪の回転数を検出して車速を出力する車速センサ３６が取り付けられる。車体の右方向の加速度を検出する横加速度センサ４２も車体に設けられる。これらのセンサによる検出値はステアリングＥＣＵ１００に送信される。 A vehicle speed sensor 36 that detects the rotational speed of the wheel and outputs the vehicle speed is attached in the vicinity of the wheel. A lateral acceleration sensor 42 that detects acceleration in the right direction of the vehicle body is also provided in the vehicle body. Values detected by these sensors are transmitted to the steering ECU 100.

ステアリングＥＣＵ１００は、各センサから検出値を受け取る。そして、これらの値に基づき操舵トルクのアシスト値を算出し、これに応じた制御信号を操舵アシスト用モータ２４に出力する。モータによりシャフトに与えられたトルクは、アシストトルクセンサ４６によって検出される。なお、このようなＥＰＳを含む操舵機構自体は周知であるため、本明細書ではこれ以上の詳細な説明を省略する。 The steering ECU 100 receives detection values from the sensors. Then, based on these values, an assist value for the steering torque is calculated, and a control signal corresponding to this is output to the steering assist motor 24. Torque applied to the shaft by the motor is detected by an assist torque sensor 46. In addition, since the steering mechanism itself including such EPS is well known, further detailed description is omitted in this specification.

ステアリングＥＣＵ１００は、横加速度センサ４２の故障などにより横加速度を直接測定できない場合に、操舵トルクを利用して横加速度を算出する。算出された横加速度は、車両制御ＥＣＵ１５０に送られて、ＶＳＣ（VeihicleStabilityControl）における制御作動許可判定や制御量演算などに利用される。 The steering ECU 100 calculates the lateral acceleration using the steering torque when the lateral acceleration cannot be directly measured due to a failure of the lateral acceleration sensor 42 or the like. The calculated lateral acceleration is sent to the vehicle control ECU 150 to be used for control operation permission determination or control amount calculation in VSC (Veihicle Stability Control).

上述のように、ＶＳＣなどの車両制御においては横加速度の値が必須であるため、従来の車両では、横加速度センサの無効時には制御を停止していた。しかしながら、この制御の停止は車両の運動性能の一時的な低下を招くおそれがある。 As described above, since the value of the lateral acceleration is essential in vehicle control such as VSC, in the conventional vehicle, the control is stopped when the lateral acceleration sensor is invalid. However, this stop of control may cause a temporary decrease in the vehicle performance.

そこで、本実施形態では、低μ路や不整地路などを走行中の場合を除き、ステアリング系から路面に伝達される実操舵トルクと横加速度とが比例関係にあることに着目し、横加速度センサの無効時でも、実操舵トルクの値から横加速度を算出するようにした。 Therefore, in the present embodiment, it is noted that the actual steering torque transmitted from the steering system to the road surface and the lateral acceleration are in a proportional relationship, except when traveling on a low μ road, an uneven road, or the like. The lateral acceleration is calculated from the actual steering torque value even when the sensor is disabled.

図２は、本実施形態に係るステアリングＥＣＵ１００のうち、横加速度の推定に関与する部分の構成を示す機能ブロック図である。ここに示す各ブロックは、ハードウェア的には、コンピュータのＣＰＵやメモリをはじめとする素子や電気回路で実現でき、ソフトウェア的にはコンピュータプログラム等によって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックとして描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウェア、ソフトウェアの組み合わせによっていろいろなかたちで実現できることは、当業者には理解されるところである。 FIG. 2 is a functional block diagram showing a configuration of a part related to estimation of the lateral acceleration in the steering ECU 100 according to the present embodiment. Each block shown here can be realized in terms of hardware by elements and electric circuits including a computer CPU and memory, and in terms of software by a computer program or the like. It is drawn as a functional block to be realized. Therefore, those skilled in the art will understand that these functional blocks can be realized in various forms by a combination of hardware and software.

車速幅判定部１０２は、車速センサ３６の検出値を所定期間取得して、車速の変動幅が予め定められた車速に対して所定の範囲内（例えば、５０ｋｍ／ｈに対して±５ｋｍ／ｈ）であるか否かを判定する。実操舵トルクと横加速度との関係は車速に応じて変化するので、速度変化の少ない状態で実操舵トルクと横加速度のデータを取得するために、この判定が行われる。 The vehicle speed range determination unit 102 acquires the detection value of the vehicle speed sensor 36 for a predetermined period, and the fluctuation range of the vehicle speed is within a predetermined range with respect to a predetermined vehicle speed (for example, ± 5 km / h for 50 km / h). ). Since the relationship between the actual steering torque and the lateral acceleration changes according to the vehicle speed, this determination is performed in order to acquire the data of the actual steering torque and the lateral acceleration with a small speed change.

車速幅判定部１０２によって車速の変動幅が一定範囲内であると判定された場合、データ記録部１０４は、実操舵トルクと横加速度の一周期分の操舵データを取得する。ここで、「実操舵トルク」とは、操舵トルクセンサ１６の検出値ＭＴとアシストトルクセンサ４６の検出値ＡＴの合計値のことを言う。また、「一周期分の操舵データ」とは、ステアリングホイール１２を中立位置から左右いずれかの方向に回転させ、その後元の中立位置までホイールを戻す間に各センサで検出された、横加速度と操舵トルクのデータのことを言う。例えば、車両が巡航中に直線路で車線変更を行う場合などに、一周期分の操舵データを取得することができる。 When the vehicle speed width determination unit 102 determines that the fluctuation range of the vehicle speed is within a certain range, the data recording unit 104 acquires the steering data for one cycle of the actual steering torque and the lateral acceleration. Here, “actual steering torque” refers to the total value of the detected value MT of the steering torque sensor 16 and the detected value AT of the assist torque sensor 46. “One-cycle steering data” refers to the lateral acceleration detected by each sensor while the steering wheel 12 is rotated in either the left or right direction from the neutral position and then returned to the original neutral position. Refers to steering torque data. For example, when the vehicle changes lanes on a straight road while cruising, steering data for one cycle can be acquired.

比例係数算出部１０５は、データ記録部１０４で取得されたデータに基づき、実操舵トルクと横加速度との比例係数すなわち傾きαを算出する。この比例係数αは車速によって変化するので、比例係数算出部１０５は、所定の速度域（例えば１０ｋｍ／ｈ刻み）毎に比例係数αを算出することが好ましい。比例係数αは車両の走行中に随時更新されていくため、横加速度の推定精度を高めることができる。算出された比例係数αは、速度域毎にマップ保持部１０６内に格納される。 The proportionality coefficient calculation unit 105 calculates a proportionality coefficient between the actual steering torque and the lateral acceleration, that is, the inclination α based on the data acquired by the data recording unit 104. Since the proportional coefficient α varies depending on the vehicle speed, the proportional coefficient calculation unit 105 preferably calculates the proportional coefficient α for each predetermined speed range (for example, in increments of 10 km / h). Since the proportionality coefficient α is updated at any time while the vehicle is traveling, the estimation accuracy of the lateral acceleration can be improved. The calculated proportionality coefficient α is stored in the map holding unit 106 for each speed range.

センサ故障判定部１０８は、横加速度センサ４２が正常に機能しているか否かを判定する。横加速度センサ自体に診断機能が組み込まれている場合は、その診断結果を参照してもよいし、ブレーキ制御システムにおける既知の故障検出技術や断線検出技術などに基づいて故障判定を行ってもよい。 The sensor failure determination unit 108 determines whether or not the lateral acceleration sensor 42 is functioning normally. When a diagnostic function is incorporated in the lateral acceleration sensor itself, the diagnosis result may be referred to, or a failure determination may be performed based on a known failure detection technique or disconnection detection technique in the brake control system. .

横加速度算出部１１０は、センサ故障判定部１０８によって横加速度センサ４２が故障と判定された場合、そのときの車速に応じた比例係数αをマップ保持部１０６から取得し、実操舵トルクをこの比例係数αで除した値を横加速度として算出する。算出された横加速度は、車両制御ＥＣＵ１５０に送られてＶＳＣなどの車両挙動制御に利用される。 When the sensor failure determination unit 108 determines that the lateral acceleration sensor 42 has failed, the lateral acceleration calculation unit 110 obtains a proportional coefficient α corresponding to the vehicle speed at that time from the map holding unit 106, and obtains the actual steering torque from this proportionality. The value divided by the coefficient α is calculated as the lateral acceleration. The calculated lateral acceleration is sent to the vehicle control ECU 150 and used for vehicle behavior control such as VSC.

以下、フローチャートを参照して、ステアリングＥＣＵ１００の作用を説明する。 Hereinafter, the operation of the steering ECU 100 will be described with reference to a flowchart.

図３は、実施例１に対応するフローチャートである。このフローは、車両の走行中に予め定められた頻度で繰り返し実行される。実施例１では、ステアリングホイールの切り込み時と切り戻し時の間に存在するヒステリシスの影響を無視して横加速度と操舵トルクとの関係を取得することで、比例係数の演算負荷を軽減する。 FIG. 3 is a flowchart corresponding to the first embodiment. This flow is repeatedly executed at a predetermined frequency while the vehicle is traveling. In the first embodiment, the calculation effect of the proportional coefficient is reduced by ignoring the influence of hysteresis that exists between the time when the steering wheel is turned and the time when the steering wheel is turned back, thereby obtaining the relationship between the lateral acceleration and the steering torque.

まず、車速幅判定部１０２は、車速センサ３６の検出値を所定期間取得して、車速の変動幅が予め定められた車速に対して所定の範囲内であるか否かを判定する（Ｓ１０）。この判定は、後続のＳ１４で車速に応じた比例係数αを算出するために行われるものであり、したがって所定の範囲の大きさは、車速に応じた比例係数αをどの程度の間隔でマップに記録するかによって変更することが好ましい。例えば、１０ｋｍ／ｈ毎に比例係数αを記録する場合は所定の範囲を±５ｋｍ／ｈにし、２０ｋｍ／ｈ毎に比例係数αを記録する場合は所定の範囲を±１０ｋｍ／ｈにしてもよい。車速変動幅が所定の範囲に収まらない場合（Ｓ１０のＮ）、比例係数αの算出に適していないので、Ｓ１６に進む。 First, the vehicle speed width determination unit 102 acquires the detection value of the vehicle speed sensor 36 for a predetermined period, and determines whether or not the fluctuation range of the vehicle speed is within a predetermined range with respect to a predetermined vehicle speed (S10). . This determination is performed in order to calculate the proportional coefficient α corresponding to the vehicle speed in the subsequent S14. Therefore, the size of the predetermined range is determined by mapping the proportional coefficient α corresponding to the vehicle speed at what interval. It is preferable to change depending on whether to record. For example, when the proportional coefficient α is recorded every 10 km / h, the predetermined range may be ± 5 km / h, and when the proportional coefficient α is recorded every 20 km / h, the predetermined range may be ± 10 km / h. . If the fluctuation range of the vehicle speed does not fall within the predetermined range (N in S10), the process proceeds to S16 because it is not suitable for calculating the proportionality coefficient α.

車速変動幅が所定の範囲内に収まる場合（Ｓ１０のＹ）、データ記録部１０４は、操舵角が所定値以上である、実操舵トルクと横加速度の一周期分の操舵データを取得する（Ｓ１２）。一周期分の操舵データの一例が、横加速度を横軸、実操舵トルクを縦軸にしたグラフとして図４に示されている。一般に、横加速度と操舵トルクとの関係は、摩擦等に起因するヒステリシス成分が存在するために、グラフ上で左下から右上方向に延びた長円環状になる。 When the fluctuation range of the vehicle speed is within the predetermined range (Y in S10), the data recording unit 104 acquires the steering data for one cycle of the actual steering torque and the lateral acceleration whose steering angle is equal to or larger than the predetermined value (S12). ). An example of the steering data for one cycle is shown in FIG. 4 as a graph with the horizontal acceleration on the horizontal axis and the actual steering torque on the vertical axis. In general, the relationship between the lateral acceleration and the steering torque has an elliptical shape extending from the lower left to the upper right on the graph because there is a hysteresis component due to friction or the like.

比例係数算出部１０５は、グラフ上の各データを最も良く近似する直線（図４に実線で示す）の傾きを比例係数αとして算出する（Ｓ１２）。一例として、横加速度と実操舵トルクが共に最大値になる点と、共に最小値となる点とを結んだ直線を求め、この直線の傾きを算出してもよいし、最小二乗誤差法を用いて直線を求めてもよい。 The proportional coefficient calculation unit 105 calculates the slope of a straight line (shown by a solid line in FIG. 4) that best approximates each data on the graph as the proportional coefficient α (S12). As an example, a straight line connecting the point where the lateral acceleration and the actual steering torque both have the maximum value and the point where both the minimum value is the minimum value may be obtained, and the slope of this line may be calculated, or the least square error method may be used. A straight line may be obtained.

マップ保持部１０６は、算出された比例係数αをそのときの車速とともにマップに記憶する（Ｓ１４）。既にその車速に対する比例係数αが記憶されている場合は、その値を更新する。記憶する車速は、Ｓ１０における予め定められた車速に対応しており、例えば１０ｋｍ／ｈ、２０ｋｍ／ｈ、３０ｋｍ／ｈ・・・のように１０ｋｍ／ｈ刻みであってもよい。 The map holding unit 106 stores the calculated proportionality coefficient α in the map together with the vehicle speed at that time (S14). If the proportional coefficient α for the vehicle speed has already been stored, the value is updated. The stored vehicle speed corresponds to the predetermined vehicle speed in S10, and may be in increments of 10 km / h, such as 10 km / h, 20 km / h, 30 km / h,.

続いて、センサ故障判定部１０８は、横加速度センサ４２が正常に機能しているか否かを判定する（Ｓ１６）。横加速度センサ４２が正常である場合（Ｓ１６のＹ）、横加速度センサの検出値そのものを使用して、車両制御ＥＣＵ１５０が各種の挙動制御を実行する（Ｓ１８）。横加速度センサ４２が正常でない場合（Ｓ１６のＮ）、横加速度算出部１１０は車速に応じた比例係数αをマップから取得し（Ｓ２０）、実操舵トルクを比例係数αで除した値を横加速度として算出する（Ｓ２２）。 Subsequently, the sensor failure determination unit 108 determines whether or not the lateral acceleration sensor 42 is functioning normally (S16). When the lateral acceleration sensor 42 is normal (Y in S16), the vehicle control ECU 150 executes various behavior controls using the detection value itself of the lateral acceleration sensor (S18). When the lateral acceleration sensor 42 is not normal (N in S16), the lateral acceleration calculation unit 110 acquires a proportional coefficient α corresponding to the vehicle speed from the map (S20), and obtains a value obtained by dividing the actual steering torque by the proportional coefficient α. (S22).

図５は、マップ保持部１０６に記録されるマップの一例である。図示するように、この例では、車速３０ｋｍ／ｈ、６０ｋｍ／ｈ、１００ｋｍ／ｈについてそれぞれ一つの比例係数αが記憶されている。 FIG. 5 is an example of a map recorded in the map holding unit 106. As shown in the figure, in this example, one proportional coefficient α is stored for each of vehicle speeds of 30 km / h, 60 km / h, and 100 km / h.

図６は、実施例２に対応するフローチャートである。このフローは、車両の走行中に予め定められた頻度で繰り返し実行される。 FIG. 6 is a flowchart corresponding to the second embodiment. This flow is repeatedly executed at a predetermined frequency while the vehicle is traveling.

実施例１では、ステアリングホイールの切り込み時と切り戻し時の間に存在するヒステリシスの影響を無視して横加速度と操舵トルクとの関係を取得したが、実施例２では、ヒステリシスの影響を考慮して、一周期分の操舵データを四分割して各部分別の横加速度と操舵トルクの関係を取得するようにした。 In the first embodiment, the relationship between the lateral acceleration and the steering torque is obtained by ignoring the influence of the hysteresis that exists between the turning and turning back of the steering wheel. In the second embodiment, the influence of the hysteresis is taken into consideration. Steering data for one cycle was divided into four to obtain the relationship between lateral acceleration and steering torque for each part.

まず、データ記録部１０４は、実操舵トルクが正であるか否かを判定する（Ｓ３０）。実操舵トルクが正である場合（Ｓ３０のＹ）、データ記録部１０４は、操舵角センサ１８の検出値に基づき、ステアリングホイールが切り込み中であるか、すなわち操舵角が大きくなる方向に回転中であるか否かを判定する（Ｓ３２）。切り込み中である場合（Ｓ３２のＹ）、データ記録部１０４はマップ１を選択する（Ｓ３４）。切り込み中でなく切り戻し中である場合（Ｓ３２のＮ）、データ記録部１０４はマップ２を選択する（Ｓ３６）。実操舵トルクが負である場合（Ｓ３０のＮ）、データ記録部１０４はステアリングホイールが切り込み中であるか否かを判定する（Ｓ３８）。切り込み中である場合（Ｓ３８のＹ）、データ記録部１０４はマップ３を選択する（Ｓ４０）。切り込み中でなく切り戻し中である場合（Ｓ３８のＮ）、データ記録部１０４はマップ４を選択する（Ｓ３６）。Ｓ３０〜Ｓ４２は、実操舵トルクと横加速度との関係が、後述するグラフ中のいずれの部分に対応するかを特定するために行われる。 First, the data recording unit 104 determines whether or not the actual steering torque is positive (S30). When the actual steering torque is positive (Y in S30), the data recording unit 104 is based on the detection value of the steering angle sensor 18 so that the steering wheel is being cut, that is, is rotating in the direction in which the steering angle is increased. It is determined whether or not there is (S32). When cutting is in progress (Y in S32), the data recording unit 104 selects the map 1 (S34). If the cut-back is not in progress (N in S32), the data recording unit 104 selects the map 2 (S36). When the actual steering torque is negative (N in S30), the data recording unit 104 determines whether or not the steering wheel is being cut (S38). When cutting is in progress (Y in S38), the data recording unit 104 selects the map 3 (S40). When the cut is not being performed but the switch is being performed (N in S38), the data recording unit 104 selects the map 4 (S36). S30 to S42 are performed in order to specify which part of the graph described later corresponds to the relationship between the actual steering torque and the lateral acceleration.

いずれかのマップが選択されると、実施例１の場合と同様に、車速幅判定部１０２は、車速センサの検出値を所定期間取得して、車速の変動幅が予め定められた車速に対して所定の範囲内であるか否かを判定する（Ｓ４４）。車速変動幅が所定の範囲に収まらない場合（Ｓ４４のＮ）、比例係数αの算出に適していないので、Ｓ５０に進む。 When any one of the maps is selected, the vehicle speed width determination unit 102 acquires the detection value of the vehicle speed sensor for a predetermined period, as in the case of the first embodiment, and the fluctuation range of the vehicle speed corresponds to a predetermined vehicle speed. It is then determined whether it is within a predetermined range (S44). If the fluctuation range of the vehicle speed does not fall within the predetermined range (N in S44), the process proceeds to S50 because it is not suitable for calculating the proportional coefficient α.

車速変動幅が所定の範囲内に収まる場合（Ｓ４４のＹ）、データ記録部１０４は、実操舵トルクと横加速度のデータを取得する（Ｓ４６）。これらのデータは、図７に示すように、Ｓ３０〜Ｓ４２で選択されたマップ１〜４のうちのいずれかの領域において、略直線状に分布する。言い換えると、Ｓ３０〜Ｓ４２は、ヒステリシス成分が存在するためにグラフ上で左下から右上方向に延びた長円環状に分布するデータを、操舵トルクの正負および操舵方向にしたがって、直線近似可能な四つの領域に分割するための処理である。 When the fluctuation range of the vehicle speed is within the predetermined range (Y in S44), the data recording unit 104 acquires data of the actual steering torque and the lateral acceleration (S46). As shown in FIG. 7, these data are distributed substantially linearly in any region of the maps 1 to 4 selected in S30 to S42. In other words, S30 to S42 are four data that can be linearly approximated according to the sign of the steering torque and the steering direction, with the data distributed in an oval shape extending from the lower left to the upper right on the graph due to the presence of a hysteresis component. This is a process for dividing the area.

比例係数算出部１０５は、いずれかの領域内で、横加速度と実操舵トルクのデータを最も良く近似する直線（図７内に実線で示す）の傾きを比例係数αとして算出する（Ｓ４４）。この場合も、横加速度と実操舵トルクが共に最大値になる点と、共に最小値となる点とを結んだ直線を求め、この直線の傾きを算出してもよいし、最小二乗誤差法を用いて直線を求めてもよい。 The proportional coefficient calculation unit 105 calculates, as a proportional coefficient α, the slope of a straight line (shown by a solid line in FIG. 7) that best approximates the data of the lateral acceleration and the actual steering torque in any region (S44). In this case as well, a straight line connecting the point where the lateral acceleration and the actual steering torque both have the maximum value and the point where both the minimum value is the minimum value may be obtained, and the slope of this line may be calculated, or the least square error method may be used. May be used to determine a straight line.

マップ保持部１０６は、そのときの車速とともに、算出された比例係数αをＳ３０〜Ｓ４２で選択されたマップに記憶する（Ｓ４８）。既にその車速に対する比例係数αが記憶されている場合は、その値を更新する。記憶する車速は、Ｓ４４における予め定められた車速に対応しており、例えば１０ｋｍ／ｈ、２０ｋｍ／ｈ、３０ｋｍ／ｈ・・・のように１０ｋｍ／ｈ刻みであってもよい。 The map holding unit 106 stores the calculated proportionality coefficient α together with the vehicle speed at that time in the map selected in S30 to S42 (S48). If the proportional coefficient α for the vehicle speed has already been stored, the value is updated. The stored vehicle speed corresponds to the predetermined vehicle speed in S44, and may be in increments of 10 km / h, such as 10 km / h, 20 km / h, 30 km / h.

続いて、センサ故障判定部１０８は、横加速度センサ４２が正常に機能しているか否かを判定する（Ｓ５０）。横加速度センサ４２が正常である場合（Ｓ５０のＹ）、横加速度センサの検出値そのものを使用して、車両制御ＥＣＵ１５０が各種の挙動制御を実行する（Ｓ５２）。横加速度センサが正常でない場合（Ｓ５０のＮ）、横加速度算出部１１０は、Ｓ３０〜Ｓ４２で選択されたマップから車速に応じた比例係数αを取得し（Ｓ５４）、実操舵トルクを比例係数αで除した値を横加速度として算出する（Ｓ５６）。 Subsequently, the sensor failure determination unit 108 determines whether or not the lateral acceleration sensor 42 is functioning normally (S50). When the lateral acceleration sensor 42 is normal (Y in S50), the vehicle control ECU 150 executes various behavior controls using the detection value itself of the lateral acceleration sensor (S52). If the lateral acceleration sensor is not normal (N in S50), the lateral acceleration calculation unit 110 acquires the proportional coefficient α corresponding to the vehicle speed from the map selected in S30 to S42 (S54), and converts the actual steering torque to the proportional coefficient α. The value divided by is calculated as the lateral acceleration (S56).

このように、実施例２では、ステアリングホイールの切り込み時と切り戻し時の間に存在するヒステリシスの影響を考慮して、横加速度と実操舵トルクとの関係を取得し、切り込み時と切り戻し時とで別々に比例係数αを算出することで、横加速度推定の精度を向上させる。 As described above, in the second embodiment, the relationship between the lateral acceleration and the actual steering torque is acquired in consideration of the effect of hysteresis existing between the turning time and the turning time of the steering wheel. By separately calculating the proportional coefficient α, the accuracy of lateral acceleration estimation is improved.

以上説明したように、本実施形態によれば、車両の巡航中に横加速度と実操舵トルクとの関係の近似直線を求めておくことによって、たとえ横加速度センサが故障するなどして横加速度を直接測定できなくなった場合でも、横加速度を間接的に算出することが可能になる。したがって、横加速度センサの故障時でも、横加速度を利用したＶＳＣなどの各種制御を継続して実行することができる。 As described above, according to the present embodiment, by obtaining an approximate straight line of the relationship between the lateral acceleration and the actual steering torque during the cruise of the vehicle, the lateral acceleration is reduced even if the lateral acceleration sensor fails. Even when direct measurement becomes impossible, the lateral acceleration can be indirectly calculated. Accordingly, even when the lateral acceleration sensor fails, various controls such as VSC using the lateral acceleration can be continuously executed.

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。これらの実施の形態はあくまで例示であり、実施の形態どうしの任意の組み合わせ、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスの任意の組み合わせなどの変形例もまた、本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。 The present invention has been described based on the embodiments. These embodiments are merely examples, and modifications such as any combination of the embodiments, each component of the embodiment, and any combination of each processing process are also within the scope of the present invention. It will be understood by those skilled in the art.

本発明は、上述の各実施形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能である。各図に示す構成は、一例を説明するためのもので、同様な機能を達成できる構成であれば、適宜変更可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications such as design changes can be added based on the knowledge of those skilled in the art. The configuration shown in each drawing is for explaining an example, and can be appropriately changed as long as the configuration can achieve the same function.

３６車速センサ、４２横加速度センサ、４６アシストトルクセンサ、４８ブレーキペダルセンサ、１００ＥＣＵ、１０２車速幅判定部、１０４データ記録部、１０５比例係数算出部、１０６マップ保持部、１０８センサ故障判定部、１１０横加速度算出部。 36 vehicle speed sensor, 42 lateral acceleration sensor, 46 assist torque sensor, 48 brake pedal sensor, 100 ECU, 102 vehicle speed width determination unit, 104 data recording unit, 105 proportional coefficient calculation unit, 106 map holding unit, 108 sensor failure determination unit, 110 Lateral acceleration calculation unit.

Claims

A lateral acceleration sensor for detecting the lateral acceleration of the vehicle;
A steering torque sensor for detecting the steering torque of the steering wheel;
When the lateral acceleration sensor is normal, a data recording unit that records the lateral acceleration and the steering torque detected by the lateral acceleration sensor and the steering torque sensor in association with each other, and
From the data recorded in the data recording unit, a proportional coefficient calculating unit that calculates a proportional coefficient between lateral acceleration and steering torque;
A map holding unit that stores the proportionality coefficient in a map according to whether the steering wheel is in turning or in turning back;
When it is determined that the lateral acceleration sensor is out of order, a proportional coefficient is obtained by referring to the map at the time of cutting or returning in the map holding unit, and the lateral acceleration is obtained by dividing the steering torque by the proportional coefficient. A lateral acceleration calculation unit for calculating
A control unit that performs vehicle behavior control using lateral acceleration;
A vehicle speed sensor for detecting the vehicle speed;
With
The proportional coefficient calculation unit calculates the proportional coefficient for each vehicle speed .

A fluctuation range determination unit that determines whether the vehicle speed falls within a predetermined fluctuation range over a predetermined period;
The vehicle control apparatus according to claim 1 , wherein the data recording unit records lateral acceleration and steering torque in association with each other when the vehicle speed is within a predetermined fluctuation range.