JPWO2014109037A1 - 車両制御装置 - Google Patents
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Abstract
車両制御装置(1)は、車両(2)の操舵系の回転角度を検出する角度センサ(53)と、車両(2)に搭載されるアクチュエータ(8)と、角度センサ(53)の検出結果に基づいてアクチュエータ(8)を制御し車両制御を実行する制御装置(7)とを備え、制御装置(7)は、角度センサ(53)が故障した際に、当該角度センサ(53)の故障時間と操舵系の回転速度とに基づいた推定角度誤差が予め設定された基準値以上である場合に車両制御を制限し、推定角度誤差が基準値より小さい場合に車両制御の制限を行なわないことを特徴とする。したがって、車両制御装置(1)は、適正に車両制御を継続することができる、という効果を奏する。
Description
本発明は、車両制御装置に関する。
車両に搭載され、種々の車両制御を実行する車両制御装置として、例えば、特許文献1には、車両の運動を制御するための車両挙動の1つを検出する共通センサの検出値に応じて車両の運動を制御する複数のデバイスを有する車両運動制御装置が開示されている。この車両運動制御装置は、当該複数のデバイスが共通センサの故障をそれぞれ診断し、複数のデバイスの内の1つが共通センサの故障を検出した場合には、複数のデバイスの内で共通センサの故障を検出していないものの制御ゲインを0よりは大きく正常な値よりは小さい値まで下げる。
ところで、上述のような特許文献1に記載の車両運動制御装置は、例えば、車両制御の継続の点で、更なる改善の余地がある。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、適正に車両制御を継続することができる車両制御装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係る車両制御装置は、車両の操舵系の回転角度を検出する角度センサと、前記車両に搭載されるアクチュエータと、前記角度センサの検出結果に基づいて前記アクチュエータを制御し車両制御を実行する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記角度センサが故障した際に、当該角度センサの故障時間と前記操舵系の回転速度とに基づいた推定角度誤差が予め設定された基準値以上である場合に前記車両制御を制限し、前記推定角度誤差が前記基準値より小さい場合に前記車両制御の制限を行なわないことを特徴とする。
また、上記車両制御装置では、前記操舵系の回転速度は、予め設定される想定最大回転速度に応じて設定されるものとすることができる。
また、上記車両制御装置では、前記制御装置は、前記角度センサの検出結果に基づいて前記車両制御とは異なる他の制御を実行可能であり、前記角度センサが故障した際に、当該他の制御を制限する一方、前記推定角度誤差が前記基準値より小さい場合に前記車両制御の制限を行なわないものとすることができる。
また、上記車両制御装置では、前記推定角度誤差は、前記角度センサの故障時間が相対的に長くなるほど相対的に大きくなり、前記操舵系の回転速度が相対的に速くなるほど相対的に大きくなるものとすることができる。
また、上記車両制御装置では、前記操舵系の回転角度の変化を規制可能である停止機構を備え、前記制御装置は、前記角度センサの故障時間と前記操舵系の回転速度とに基づいて前記推定角度誤差を算出可能であり、前記角度センサが故障した後、前記停止機構が前記操舵系の回転角度の変化を規制している状態では、当該算出される推定角度誤差の増加を抑制するものとすることができる。
また、上記車両制御装置では、前記角度センサが故障した際に、当該角度センサが回転角度を検出する部位の回転を制動する回転機を備えるものとすることができる。
また、上記車両制御装置では、前記制御装置は、前記角度センサが回転角度を検出する部位の回転を制動する際に前記回転機に発生する逆起電力に基づいて、前記推定角度誤差を算出可能であるものとすることができる。
また、上記車両制御装置では、前記制御装置は、前記角度センサが回転角度を検出する部位の回転を制動する際に前記回転機に発生する逆起電力に基づいて、前記角度センサの出力値を補正するものとすることができる。
また、上記車両制御装置では、前記制御装置は、前記補正された前記角度センサの出力値に基づいて推定される前記車両の挙動に関するパラメータと、実際に当該車両に生じる挙動に関するパラメータとに基づいて、前記角度センサの出力値の補正の適否を判定するものとすることができる。
また、上記車両制御装置では、前記角度センサは、前記操舵系の回転角度として前記車両の操舵部材の回転角度を検出する操舵角度センサ、前記操舵系の回転角度として前記操舵部材の操舵角度に対する操舵輪の転舵角を可変とするVGRS装置のVGRS角度を検出するVGRS角度センサ、又は、前記操舵系の回転角度として前記車両の後輪を操舵可能である後輪操舵装置の後輪操舵角度を検出する後輪操舵角度センサのうちのいずれか1つを含むものとすることができる。
また、上記車両制御装置では、前記車両制御は、前記車両の旋回状態を制御するVSC制御であるものとすることができる。
また、上記車両制御装置では、前記制御装置は、前記車両制御を禁止すること、あるいは、前記車両制御の制限を行なわない場合と比較して前記車両制御の目標制御量を相対的に小さな値に制限することで、前記車両制御を制限するものとすることができる。
本発明に係る車両制御装置は、適正に車両制御を継続することができる、という効果を奏する。
以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。
[実施形態1]
図1は、実施形態1に係る車両制御装置を搭載した車両の概略構成図である。図2は、実施形態1に係る車両制御装置におけるセンサ故障判定について説明する線図である。図3は、実施形態1に係るECUの概略構成の一例を示すブロック図である。図4は、実施形態1に係るECUによる制御の一例を示すフローチャートである。
図1は、実施形態1に係る車両制御装置を搭載した車両の概略構成図である。図2は、実施形態1に係る車両制御装置におけるセンサ故障判定について説明する線図である。図3は、実施形態1に係るECUの概略構成の一例を示すブロック図である。図4は、実施形態1に係るECUによる制御の一例を示すフローチャートである。
本実施形態の車両制御装置1は、図1に示すように、車両2に搭載される。車両制御装置1は、操舵装置6からなる車両2の操舵系において、典型的には、VGRS(Variable Gear Ratio Steering)システム、ARS(Active Rear Steering)システム等の作動角を入力角度センサとして使用している制御システムに適用される。そして、車両制御装置1は、例えば、センサの故障時等に、操舵速度、瞬断時間等に基づいて推定角度誤差(ずれ量)を推定し、当該推定角度誤差に応じて所定の制御(例えば、VSC(Vehicle Stability Control)制御や軌跡制御等)を変更する。ここでは、車両制御装置1は、例えば、当該推定角度誤差が相対的に大きいときに所定の制御を制限し、当該推定角度誤差が相対的に小さい場合に所定の制御を継続することで、制御の延命を図り、制御停止頻度を低減するものである。
以下、図1を参照して車両制御装置1の各構成を具体的に説明する。なおここでは、車両2は、図1の矢印Y方向に前進する。車両2が前進する方向は、車両2の運転者が座る運転席からステアリングホイール13へ向かう方向である。左右の区別は、車両2の前進する方向(図1の矢印Y方向)を基準とする。すなわち、「左」とは、車両2の前進する方向に向かって左側をいい、「右」とは、車両2の前進する方向に向かって右側をいう。また、車両2の前後は、車両2が前進する方向を前とし、車両2が後進する方向、すなわち車両2が前進する方向とは反対の方向を後とする。
車両2は、車輪3として、左前輪(左前側の車輪3)3FL、右前輪(右前側の車輪3)3FR、左後輪(左後側の車輪3)3RL、右後輪(右後側の車輪3)3RRを備える。なお、以下の説明では、左前輪3FL、右前輪3FR、左後輪3RL、右後輪3RRを特に分けて説明する必要がない場合には単に「車輪3」という場合がある。また、以下の説明では、左前輪3FL、右前輪3FRを特に分けて説明する必要がない場合には単に「前輪3F」という場合がある。同様に、以下の説明では、左後輪3RL、右後輪3RRを特に分けて説明する必要がない場合には単に「後輪3R」という場合がある。
具体的には、車両制御装置1は、図1に示すように、車両2に搭載され、駆動装置4と、制動装置5と、操舵装置6と、制御装置としてのECU(Electronic Control Unit)7とを備える。
駆動装置4は、車両2において、動力源、変速機等を含んだパワートレーンを構成し、駆動輪となる車輪3を回転駆動するものである。駆動装置4の動力源は、車両2を走行させる回転動力を発生させるものであり、内燃機関(機関)や電動機(回転機)などの走行用の動力源である。駆動装置4は、ECU7に電気的に接続され、このECU7によって制御される。車両2は、運転者によるアクセルペダルの操作(アクセル操作)に応じて駆動装置4が動力(トルク)を発生させ、この動力が車輪3に伝達され、車輪3に駆動力を発生させる。
制動装置5は、車両2において、車輪3に制動力を発生させるものである。車両2は、運転者によるブレーキペダルの操作(ブレーキ操作)に応じて制動装置7が作動することで車輪3に制動力を発生させる。制動装置5は、マスタシリンダからVSCアクチュエータ8を介してホイールシリンダ9に接続する油圧経路に、作動流体であるブレーキオイルが充填された種々の油圧ブレーキ装置である。制動装置5は、各車輪3にそれぞれ制動部10が設けられる。各制動部10は、車両2の各車輪3に摩擦による制動力を付与するものである。各制動部10は、ホイールシリンダ9に供給されるブレーキオイルによるホイールシリンダ圧に応じて作動し車輪3に圧力制動力を発生させる。制動装置5は、基本的には運転者がブレーキペダルを操作することで、ブレーキペダルに作用するペダル踏力(操作力)に応じてマスタシリンダによりブレーキオイルにマスタシリンダ圧(操作圧力)が付与される。そして、制動装置5は、このマスタシリンダ圧に応じた圧力、あるいは、VSCアクチュエータ8によって調圧された圧力が各ホイールシリンダ9にてホイールシリンダ圧として作用する。各制動部10は、ホイールシリンダ圧によってキャリパに支持されたブレーキパッドがディスクロータに当接し押し付けられることで、ブレーキパッドとディスクロータとの当接面が摩擦面となる。そして、各制動部10は、当該摩擦面に生じる摩擦力により、車輪3と共に回転するディスクロータに対して、ホイールシリンダ圧に応じた所定の回転抵抗力が作用し車輪3に摩擦による制動力を付与することができる。この間、制動装置5は、VSCアクチュエータ8によってホイールシリンダ圧が運転状態に応じて適宜調圧される。
ここで、VSCアクチュエータ8は、ホイールシリンダ圧を四輪独立に個別に増圧、減圧、保持を行うことで、各車輪3に生じる制動力を個別に調節するものである。VSCアクチュエータ8は、マスタシリンダとホイールシリンダ9とを接続するブレーキオイルの油圧経路上に設けられ、ブレーキペダルのブレーキ操作とは別にECU7による制御によって各ホイールシリンダ9内の液圧を増減し、各車輪3に付与する制動力を制御する。VSCアクチュエータ8は、例えば、複数の配管、オイルリザーバ、オイルポンプ、各車輪3にそれぞれ設けられた各ホイールシリンダ9に接続する各油圧配管、各油圧配管の油圧を各々に増圧、減圧、保持するための複数の電磁弁などを含んで構成され、ECU7により制御される。VSCアクチュエータ8は、ECU7の制御指令にしたがって油圧配管内の油圧(マスタシリンダ圧)をそのまま、又は、加圧、減圧して後述する各ホイールシリンダ9に伝える作動流体圧力調節部として機能する。
VSCアクチュエータ8は、通常の運転時には、例えば、ECU7の制御指令にしたがってオイルポンプや所定の電磁弁が駆動することで、運転者によるブレーキペダルの操作量(踏み込み量)に応じてホイールシリンダ9に作用するホイールシリンダ圧を調圧することができる。また、VSCアクチュエータ8は、後述するように車両2の挙動を安定化させる制御等を実行する場合には、例えば、ECU7の制御指令にしたがってオイルポンプや所定の電磁弁が駆動することで、ホイールシリンダ9に作用するホイールシリンダ圧を増圧する増圧モード、ほぼ一定に保持する保持モード、減圧する減圧モードなどで作動可能である。VSCアクチュエータ8は、ECU7による制御によって、車両2の走行状態に応じて各車輪3のホイールシリンダ9ごとに個別に上記モードを設定することができる。すなわち、VSCアクチュエータ8は、運転者によるブレーキペダルの操作とは無関係に車両2の走行状態に応じて各車輪3に作用する制動力を個別に調節することができる。これにより、制動装置5は、各車輪3に個別に制動力を付与可能である。
操舵装置6は、車両2の操舵系を構成するものであり、ここでは、前輪3F及び後輪3Rを操舵可能なものである。本実施形態の操舵装置6は、前輪操舵装置11と後輪操舵装置12とを含んで構成される。前輪操舵装置11は、車両2の前輪3Fを操舵可能であり、左前輪3FL、右前輪3FRを操舵輪として操舵する。後輪操舵装置12は、車両2の後輪3Rを操舵可能であり、左後輪3RL、右後輪3RRを操舵輪として操舵する。
典型的には、前輪操舵装置11は、運転者による操舵操作子である操舵部材としてのステアリングホイール(以下、単に「ステアリング」という場合がある)13、VGRS装置14、転舵角付与機構15、EPS(Electronic Power Steering)装置16等を含んで構成される。
ステアリング13は、アッパーステアリングシャフト17、VGRS装置14、ロアステアリングシャフト18、及び、転舵角付与機構15等を介して左前輪3FL、右前輪3FRとそれぞれ接続されている。アッパーステアリングシャフト17は、ステアリング13と連結された回転軸であり、ステアリング13と一体回転する。
VGRS装置14は、ステアリング13の操舵角度(ハンドル切れ角)に対する操舵輪(左前輪3FL、右前輪3FR)の転舵角を可変に制御するVGRSアクチュエータである。VGRS装置14は、アッパーステアリングシャフト17の回転量とロアステアリングシャフト18の回転量との比を無段階に変化させることができる。本実施形態のVGRS装置14は、アッパーステアリングシャフト17に連結されたステータと、ロアステアリングシャフト18に連結されたロータとを含むVGRSモータ19を有する。VGRS装置14は、VGRSモータ19によってアッパーステアリングシャフト17とロアステアリングシャフト18との相対回転量を予め定められた範囲内で可変に制御する。
転舵角付与機構15は、ステアリング13の操舵操作に伴い駆動し前輪3Fを転舵させるラックアンドピニオン機構等を用いることができるがこれに限らない。ここでは、転舵角付与機構15は、ピニオンギヤ20とラックバー21を有する。ピニオンギヤ20は、ロアステアリングシャフト18の端部に接続されており、ロアステアリングシャフト18の回転と連動して回転する。ラックバー21は、ピニオンギヤ20のギヤ歯と噛み合うギヤ歯を有している。ピニオンギヤ20の回転運動は、ラックバー21の車幅方向(図1の左右方向)の運動に変換される。ラックバー21の車幅方向の運動は、タイロッドやナックルを介して左前輪3FL、及び、右前輪3FRに伝達されて左前輪3FL、右前輪3FRを転舵する。
EPS装置16は、運転者からステアリング13に加えられた操舵力を、電動機等の動力(操舵補助力)により補助するいわゆる電動パワーステアリング装置(EPSアクチュエータ)である。さらに言えば、EPS装置16は、アシストトルクやダンピングトルク等の出力トルクを発生させ、発生させた出力トルクをロアステアリングシャフト18に作用させる転舵トルク出力装置である。EPS装置16は、ロアステアリングシャフト18に接続されたEPSモータ22を有しており、EPSモータ22により出力トルクを発生させる。EPSモータ22の回転は、図示しないウォームギヤによって減速されてロアステアリングシャフト18に伝達される。
後輪操舵装置12は、車両2の後輪3Rを操舵可能である。後輪操舵装置12は、電動機等の動力により駆動し後輪3Rを転舵させる後輪用のARS装置23を備えている。ARS装置23は、例えば、後輪3Rを転舵させるための動力を発生させるARSモータ24、このARSモータ24が発生させた動力を転舵力に変換して伝えるウォームギヤ等を含む転舵力伝達機構25等を有している。後輪操舵装置12は、例えば、このARS装置23によって、車両2の運転状態(例えば車速)に応じて、ハンドル操舵角度に対する後輪3Rの切れ角(以下、「後輪操舵角度」という場合がある。)を変更することができる。
ECU7は、車両2の各部の駆動を制御するものであり、CPU、ROM、RAM及びインターフェースを含む周知のマイクロコンピュータを主体とする電子回路を含んで構成される。ECU7は、例えば、種々のセンサ、検出器類が電気的に接続され、検出結果に対応した電気信号が入力される。また、ECU7は、駆動装置4、制動装置5のVSCアクチュエータ8、操舵装置6のVGRS装置14、EPS装置16、ARS装置23等の車両2の各部に電気的に接続される。ECU7は、各種センサ、検出器類等から入力された各種入力信号や各種マップに基づいて、格納されている制御プログラムを実行することにより、車両2の各部に駆動信号を出力しこれらの駆動を制御する。
本実施形態の車両制御装置1は、種々のセンサ、検出器類として、例えば、車輪速センサ50、ヨーレートセンサ51、横Gセンサ52、角度センサ53等を含んで構成される。車輪速センサ50は、各車輪3にそれぞれ設けられ、車輪3の回転速度である車輪速を検出する。ECU7は、例えば、各車輪速センサ50が検出する各車輪3の車輪速に基づいて、車両2の走行速度である車速を算出することができる。ヨーレートセンサ51は、車両2のヨーレートを検出する。横Gセンサ52は、車両2の車体に作用する横方向加速度を検出する。角度センサ53は、車両2の操舵系の回転角度を検出する。角度センサ53は、例えば、操舵角度センサ54、VGRS角度センサ55、後輪操舵角度センサ56等を含んで構成される。操舵角度センサ54は、車両2の操舵系の回転角度として、操舵部材であるステアリング13の回転角度である操舵角度(以下、「ハンドル操舵角度」という場合がある。)を検出する。VGRS角度センサ55は、車両2の操舵系の回転角度として、VGRS装置14のVGRS角度を検出する。ここでは、VGRS角度センサ55は、例えば、VGRS装置14におけるアッパーステアリングシャフト17とロアステアリングシャフト18との回転位相差であるVGRS相対回転角を検出する。後輪操舵角度センサ56は、車両2の操舵系の回転角度として、後輪操舵装置12の後輪操舵角度を検出する。なお、EPS装置16は、EPSモータ22の回転位置(回転角)を検出するセンサを有し、検出されたEPSモータ22の回転位置をECU7に出力してもよい。同様に、ARS装置23は、ARSモータ24の回転位置(回転角)を検出するセンサを有し、検出されたARSモータ24の回転位置をECU7に出力してもよい。
ECU7は、例えば、検出した車速、操舵系の回転角度(ハンドル操舵角度、VGRS角度、後輪操舵角度)等に基づいてVGRS装置14、EPS装置16、ARS装置23に対する制御指令値を決定する。そして、ECU7は、VGRS装置14、EPS装置16、ARS装置23に対して制御指令を出力し、これらを制御する。
また、ECU7は、角度センサ53(操舵角度センサ54、VGRS角度センサ55、後輪操舵角度センサ56等)の検出結果に基づいて、車両2に搭載されるアクチュエータを制御し各種車両制御を実行することができる。本実施形態のECU7は、アクチュエータとしてのVSCアクチュエータ8を制御し、車両制御として、車両2の旋回状態を制御するVSC制御を実行可能である。
本実施形態のECU7は、角度センサ53の検出結果に基づいて、VSCアクチュエータ8を制御し、各車輪3にそれぞれ設けられたホイールシリンダ9のホイールシリンダ圧を個別に増減し、各車輪3における制動力を個別に制御することでVSC制御機能等を実現することができる。これにより、車両制御装置1は、車両2の挙動を安定化させる制御を行うことができる。
ここで、上記VSC制御は、典型的には、制御対象輪の制動力や駆動力を制御して、アンダーステア方向又はオーバーステア方向のヨーモーメントを車体に発生させることで車体の横滑りを防ぐ車両安定化制御である。ECU7は、VSC制御では、車輪速センサ50、ヨーレートセンサ51、横Gセンサ52、角度センサ53(操舵角度センサ54、VGRS角度センサ55、後輪操舵角度センサ56)等の検出結果に基づいて、目標のヨーレートを算出し、目標のヨーレートと実ヨーレートとの偏差に基づいて、各車輪3の制動力を制御してモーメントを制御する。
例えば、ECU7は、VSC制御として、ハンドル操舵角度やVGRS角度に基づいて算出される前輪3Fの切れ角(以下、「前輪操舵角度」という場合がある。)、後輪操舵角度、各車輪3の車輪速、車速、ヨーレート、横方向加速度等に基づいて車両2の旋回時の挙動を判断する。そして、ECU7は、その判断の結果、過大なヨーモーメントが車体に働くことを検知したならば、その過大なヨーモーメントを抑えて安定した旋回動作を行わせるように目標制御量を決定し制御する。その際、ECU7は、VSCアクチュエータ8を制御して、例えば、その過大なヨーモーメントとは逆方向のヨーモーメントを車両2の車体に発生させるための要求制動力を旋回外輪、例えば、前側の旋回外輪(左前輪3FL又は右前輪3FR)に加え、つまり、個別にホイールシリンダ圧を増圧し制動力を増加させる。例えば、ECU7は、VSC制御において旋回外輪に対する増圧制動制御によって、旋回動作に伴い車体に作用しているヨーモーメントとは逆方向のヨーモーメントを車体に発生させ、旋回中の車両2に対してオーバーステアの抑制制御(いわゆるスピン制御)を行うことで、オーバーステア傾向を示す車体をニュートラルステアに近づける。
なお、本実施形態の車両制御装置1の制御装置は、上記ECU7によって兼用されるものとして説明するがこれに限らない。車両制御装置1の制御装置は、ECU7とは別個に構成され、ECU7と相互に検出信号や駆動信号、制御指令等の情報の授受を行う構成であってもよい。また、ECU7は、車両2の走行全般を制御する走行制御ECU、車両2の駆動装置4を制御する駆動制御ECU、車両2の制動装置5を制御するブレーキ制御ECU、車両2の操舵装置6を制御する操舵制御ECU等がそれぞれ別個に構成され、相互に検出信号や駆動信号、制御指令等の情報の授受を行う構成であってもよい。さらに言えば、ECU7は、VGRS装置14を制御するVGRSECU、EPS装置16を制御するEPSECU、ARS装置23を制御するARSECU等がそれぞれ別個に構成され、相互に検出信号や駆動信号、制御指令等の情報の授受を行う構成であってもよい。
また、以上で説明したECU7(VGRSECU)、ステアリング13、VGRS装置14、転舵角付与機構15、操舵角度センサ54、VGRS角度センサ55等は、いわゆるVGRSシステム(可変舵角制御装置)を構成する。また、以上で説明したECU7(ARSECU)、ステアリング13、ARS装置23、後輪操舵角度センサ56等は、いわゆるARSシステム(ARS制御装置)を構成する。また、以上で説明したECU7(ブレーキ制御ECU)、VSCアクチュエータ8、車輪速センサ50、ヨーレートセンサ51、操舵角度センサ54、VGRS角度センサ55、後輪操舵角度センサ56等は、いわゆるVSCシステム(VSC制御装置)を構成する。
ところで、上述した車両制御装置1は、例えば、操舵角度センサ54、VGRS角度センサ55、後輪操舵角度センサ56等の角度センサ53の瞬断故障時には、VGRSシステム、ARSシステム等の機能を速やかに停止させているものの、VSCシステムの機能はそのまま継続できる場合がある。
例えば、センサ故障(異常)により角度センサ53が検出する操舵系の回転角度がずれると、VSC制御における目標制御量に角度ずれ分の角度誤差が生じ、早期作動や作動遅れにより、狙いのVSC特性にならないおそれがある。このため、このような場合には、VSC制御を停止する場合がある。この場合、センサ故障を敏感に判定した場合、実際にはVSC制御が十分に効果を発揮できる状態であってもVSC制御を停止させてしまう場合がある。このため、十分な時間でセンサ異常判定を行うことも考えられるが、この場合、角度誤差が大きくなった場合に目標制御量が大きくずれてしまうおそれがあるという背反があり、意図しないVSC制御が作動してしまうおそれがある。このためここでは、ECU7は、例えば、図2に一例を示すように、リアルタイムに変化するセンサ信号を用いて、比較的に短いセンサ異常判定時間で速やかにセンサ故障(断線故障、地絡故障等)を判定している。なお、角度センサ53のうち操舵角度センサ54は、運転者の操舵方法によってステアリング13の回転速度が異なることから、想定される最大の回転速度でも適切な対応がとれるように、より短時間でのセンサ異常判定が要求される傾向にある。
これに対し、本実施形態の車両制御装置1のECU7は、角度センサ53が故障した際に、当該角度センサ53の故障時間と操舵系の回転速度とに基づいた推定角度誤差に応じて、所定の車両制御、ここでは、VSC制御を変更することで、適正にVSC制御(車両制御)を継続することができるようにしている。
具体的には、ECU7は、角度センサ53が故障した際に、当該角度センサ53の故障時間と操舵系の回転速度とに基づいた推定角度誤差が予め設定された基準値以上である場合にVSC制御を制限(抑制)し、推定角度誤差が基準値より小さい場合にVSC制御の制限を行なわない、すなわち、VSC制御を継続する。ここでは、ECU7は、角度センサ53を構成する操舵角度センサ54、VGRS角度センサ55、後輪操舵角度センサ56のうちの1つが故障した際に当該故障したセンサにおける推定角度誤差に基づいて上記のような制御を行うようにすればよい。
ここで、上記角度センサ53の故障時間とは、典型的には、センサ異常判定においてセンサが故障している判定されていた時間に相当する。ECU7は、例えば、センサ異常判定において角度センサ53のうちのいずれかのセンサの故障を判定した際に、当該故障したセンサのセンサ信号に基づいて故障時間を計測しておけばよい。
また、上記操舵系の回転速度とは、典型的には、角度センサ53が検出する回転角度の回転角速度(回転角度微分値)に相当する。当該操舵系の回転速度は、角度センサ53のうち操舵角度センサ54が故障した場合にはステアリング13の回転速度(ハンドル操舵角度微分値)に相当する。当該操舵系の回転速度は、角度センサ53のうちVGRS角度センサ55が故障した場合にはアッパーステアリングシャフト17とロアステアリングシャフト18との相対回転速度(VGRS角度微分値)に相当する。当該操舵系の回転速度は、角度センサ53のうち後輪操舵角度センサ56が故障した場合には後輪3Rの転舵速度(後輪操舵角度微分値)に相当する。そして、ECU7は、上記角度センサ53が故障した際の操舵系の回転速度として、各センサの故障直前の各回転速度を用いてもよいし、予め設定される回転速度を用いてもよい。ECU7は、予め設定される回転速度として、例えば、予め設定される想定最大回転速度を用いてもよい。想定最大回転速度は、上記各センサに対応する回転速度において、例えば、実車評価等に基づいて予め任意に設定されればよい。ここでは、ECU7は、予め設定される想定最大回転速度に応じて、上記角度センサ53が故障した際の操舵系の回転速度を設定する。この場合、ECU7は、上記角度センサ53が故障した際の操舵系の回転速度として、想定最大回転速度そのものを用いてもよいし、センサの故障直前の回転速度から一定増加量で想定最大回転速度となるように徐々に増加させるようにしてもよい。これにより、車両制御装置1は、操舵系の回転速度が想定最大回転速度に応じて設定されることから、より安全側でVSC制御の制限/継続の判定を行うことができる。
本実施形態のECU7は、例えば、図3に示すように、機能概念的に、ずれ角演算部7a、制御変更部7b等を含んで構成される。
ずれ角演算部7aは、角度センサ53が故障した際に、上述のように計測、設定される角度センサ53の故障時間(Δt)と、操舵系の回転速度としての想定最大回転速度(ACT−MaxSpeed)とに基づいて、当該故障したセンサにおける推定角度誤差を算出するものである。当該推定角度誤差は、典型的には角度センサ53が検出する操舵系の回転角度のセンサ故障によるずれ角分に相当する。当該推定角度誤差は、角度センサ53の故障時間が相対的に長くなるほど相対的に大きくなり、操舵系の回転速度が相対的に速くなるほど相対的に大きくなる。この推定角度誤差は、典型的には、相対的に大きな値になるほど、故障した角度センサ53が検出した回転角度のずれ角が相対的に大きく、信頼度が相対的に低いことを表す。
ずれ角演算部7aは、例えば、故障時間(Δt)と想定最大回転速度(ACT−MaxSpeed)との積[ACT−MaxSpeed×Δt]を算出し、当該積[ACT−MaxSpeed×Δt]と推定角度誤差マップ(あるいはこれに相当する数式モデル)とに基づいて、推定角度誤差を算出する。推定角度誤差マップは、積[ACT−MaxSpeed×Δt]と推定角度誤差との関係を記述したものである。推定角度誤差マップは、積[ACT−MaxSpeed×Δt]と推定角度誤差との関係が実車評価等を踏まえて予め設定された上で、ECU7の記憶部に予め格納されている。推定角度誤差マップでは、上述したように、推定角度誤差は、積[ACT−MaxSpeed×Δt]が相対的に大きくなるほど、すなわち、角度センサ53の故障時間が相対的に長くなるほど相対的に大きくなり、操舵系の回転速度が相対的に速くなるほど相対的に大きくなるように設定されている。ずれ角演算部7aは、故障時間、回転速度に関する信号が入力され、これらに基づいて推定角度誤差マップから推定角度誤差を算出する。ずれ角演算部7aは、角度センサ53のうち操舵角度センサ54が故障した場合には操舵角度センサ54における推定角度誤差を、VGRS角度センサ55が故障した場合にはVGRS角度センサ55における推定角度誤差を、後輪操舵角度センサ56が故障した場合には後輪操舵角度センサ56における推定角度誤差をそれぞれ算出する。ずれ角演算部7aは、算出した推定角度誤差に関する信号を制御変更部7bに出力する。
制御変更部7bは、ずれ角演算部7aから入力される推定角度誤差に関する信号に基づいてVSC制御(車両制御)を変更するものである。制御変更部7bは、当該推定角度誤差に関する信号に基づいた制御信号をVSCアクチュエータ8に出力し、当該VSCアクチュエータ8を制御し、VSC制御を変更する。
具体的には、制御変更部7bは、角度センサ53が故障した際に、当該角度センサ53の故障時間と操舵系の回転速度とに基づいた推定角度誤差が基準値以上である場合、言い換えれば、角度センサ53が検出した回転角度の信頼度が相対的に低いと推定できる場合に、VSC制御を制限する。一方、制御変更部7bは、推定角度誤差が基準値より小さい場合、言い換えれば、角度センサ53が検出した回転角度の信頼度が相対的に高いと推定できる場合に、VSC制御の制限を行なわない。ここで、基準値は、推定角度誤差に対して設定される閾値であり、例えば、実車評価等に基づいて、許容できるVSC特性の範囲内で設定されればよい。
制御変更部7bは、VSC制御を制限する場合、例えば、VSC制御自体を禁止するようにしてもよいし、目標制御量を相対的に小さな値に制限するようにしてもよい。また、制御変更部7bは、例えば、推定角度誤差に応じた不感帯設定により、当該VSC制御の介入量(影響度)を低減するようにしてもよい。また、制御変更部7bは、今回のVSC制御を行わないこととした上で、VSC制御における各回転角度の制御基準角度(例えば、車両2が直進している状態での回転角度)を再取得して、これを基準として次回以降のVSC制御を行うようにしてもよい。一方、制御変更部7bは、VSC制御を制限しない場合、故障直前に角度センサ53が検出した各回転角度に推定角度誤差を見込んで通常通りのVSC制御を継続する。
なお、本実施形態のECU7は、角度センサ53の検出結果に基づいてVSC制御(車両制御)とは異なる他の制御として、上述したようなVGRS装置14を用いたVGRS制御、ARS装置23を用いたARS制御を実行可能である。当該VGRS制御、ARS制御では、角度センサ53の検出結果をフィードバック制御等に用いているため、VSC制御と比較して、センサ故障の影響度が相対的に大きい傾向にある。
そこで、本実施形態のECU7は、角度センサ53が故障した際に、当該他の制御であるVGRS制御、ARS制御を速やかに制限する一方、上述したように推定角度誤差が基準値より小さい場合にはVSC制御の制限を行なわない。つまり、この車両制御装置1は、角度センサ53として操舵角度センサ54、VGRS角度センサ55を兼用しているVGRSシステムとVSCシステムとにおいて、操舵角度センサ54、VGRS角度センサ55の故障時にはVGRS制御を速やかに停止する一方、故障時間等に応じた推定角度誤差が所定の範囲内である状態ではVSC制御を継続するようにする。同様に、車両制御装置1は、角度センサ53として後輪操舵角度センサ56を兼用しているARSシステムとVSCシステムとにおいて、後輪操舵角度センサ56の故障時にはARS制御を速やかに停止する一方、故障時間等に応じた推定角度誤差が所定の範囲内である状態ではVSC制御を継続するようにする。
次に、図4のフローチャートを参照してECU7による制御の一例を説明する。なお、これらの制御ルーチンは、数msないし数十ms毎の制御周期で繰り返し実行される。
まず、ECU7は、角度センサ53(操舵角度センサ54、VGRS角度センサ55、後輪操舵角度センサ56等)のセンサ信号を監視し、センサ波形(例えば、図2参照)に異常がないか否かを判定する(ステップST1)。
ECU7は、センサ波形に異常がないと判定した場合(ステップST1:Yes)、すなわち、角度センサ53が故障していないと判定した場合、推定角度誤差を更新せずに(ステップST2)、処理をステップST4に移行させる。なお、推定角度誤差の初期値は、0であり、例えば、車両2のIG−OFF時、センサ故障が修理された場合等に初期値にリセットされる。
ECU7は、センサ波形に異常があると判定した場合(ステップST1:No)、すなわち、角度センサ53が故障していると判定した場合、角度センサ53の故障時間と操舵系の回転速度とに基づいて推定角度誤差を算出し、この周期以前の推定角度誤差に加算することで、当該推定角度誤差を増加させ(ステップST3)、処理をステップST4に移行させる。つまり、ECU7は、推定角度誤差を積算していく。
ECU7は、ステップST4では、現在の推定角度誤差が予め設定された基準値より小さいか否かを判定する(ステップST4)。
ECU7は、現在の推定角度誤差が予め設定された基準値より小さいと判定した場合(ステップST4:Yes)、VSC制御(車両制御)を制限せずに実行し(ステップST5)、今回の制御周期を終了して、次回の制御周期に移行する。なお、現在の推定角度誤差が予め設定された基準値より小さいと判定した場合とは、典型的には、角度センサ53が検出する回転角度のセンサ故障によるずれ角分が相対的に小さく、当該検出した回転角度の信頼度が相対的に高いものと推定できる場合である。
ECU7は、現在の推定角度誤差が予め設定された基準値以上であると判定した場合(ステップST4:No)、VSC制御(車両制御)を制限し(ステップST6)、今回の制御周期を終了して、次回の制御周期に移行する。なお、現在の推定角度誤差が予め設定された基準値以上であると判定した場合とは、典型的には、角度センサ53が検出する回転角度のセンサ故障によるずれ角分が相対的に大きく、当該検出した回転角度の信頼度が相対的に低いものと推定できる場合である。
上記のように構成される車両制御装置1は、角度センサ53が故障した際に、故障時間等に基づいた推定角度誤差が所定の範囲外になった場合にVSC制御を制限する一方、角度センサ53が故障した状態であっても当該推定角度誤差が所定の範囲内である場合にはVSC制御(車両制御)を可能な限り延命することができる。したがって、車両制御装置1は、VGRS制御、ARS制御等の他の制御において角度センサ53を兼用する装置構成にあって、当該角度センサ53が故障した際に当該VGRS制御、ARS制御等を停止した場合であっても、所定の範囲内で、適正にVSC制御(車両制御)を継続することができ、VSC制御停止頻度を低減することができる。この結果、この車両制御装置1は、角度センサ53が故障しても、所定の範囲で、車両2の挙動を安定化させる車両制御を継続させることができるので、車両2の挙動安定性を向上することができる。
ここで、本実施形態の車両制御装置1は、VGRS装置14、ARS装置23にそれぞれ停止機構26、27(図1参照)が設けられている。停止機構26、27は、ともに操舵系の回転角度の変化を規制可能な機構である。停止機構26は、VGRS装置14の一部を構成している。停止機構26は、例えば、ロック機構、減速機メカニズム等を含んで構成され、VGRS角度センサ55が故障した場合にこれらが作動しアッパーステアリングシャフト17とロアステアリングシャフト18との相対回転を機械的に規制することで、VGRS装置14の作動を停止しVGRS機能を停止する。停止機構27は、ARS装置23の一部を構成している。停止機構27は、例えば、セルフロック機構(例えば、台形ネジ逆効率摩擦機構等)を含んで構成され、後輪操舵角度センサ56が故障した場合にこれが作動し後輪3Rの転舵を機械的に規制することで、ARS装置23の作動を停止しARS機能を停止する。
そして、本実施形態のECU7は、停止機構26、27が作動している状態では、VGRS角度センサ55、後輪操舵角度センサ56におけるセンサ故障による実際のずれ角の増加がほぼなくなることから、VGRS角度センサ55、後輪操舵角度センサ56が故障した後、停止機構26、27が上記操舵系の回転角度の変化を規制している状態では、当該算出される推定角度誤差の増加を抑制するようにしてもよい。ここで、推定角度誤差の増加抑制とは、停止機構26、27が作動していないときと比較して推定角度誤差の増加分を少なくすること、及び、推定角度誤差の増加を0にすることを含む概念である。
例えば、ECU7は、VGRS角度センサ55が故障した場合、停止機構26が作動し実際にVGRS角度の変化が規制されるまでのVGRSロック応答時間経過後に、VGRS角度センサ55における推定角度誤差の増加を抑制する。VGRSロック応答時間は、例えば、実車評価等に基づいて予め設定される。同様に、ECU7は、後輪操舵角度センサ56が故障した場合、停止機構27が作動し実際に後輪操舵角度の変化が規制されるまでのARSロック応答時間経過後に、後輪操舵角度センサ56における推定角度誤差の増加を抑制する。ARSロック応答時間は、例えば、実車評価等に基づいて予め設定される。なお、セルフロック機構を用いた停止機構27は、後輪3Rの転舵を規制する際、速度が徐々に低下して完全な停止に至る傾向にあることから、これを踏まえてARSロック応答時間や推定角度誤差の増加抑制における増加分低減量を設定するようにするとよい。またさらに、ARSロック応答時間は、停止機構27によって後輪3Rの転舵を規制する際の初速に応じても変化する場合もあるので、当該初速に応じて設定されてもよい。
この場合、車両制御装置1は、停止機構26、27の作動後は、ECU7が算出する推定角度誤差の増加を抑制することができるので、推定角度誤差の算出精度を向上することができると共に、センサ故障による実際のずれ角が増加していないにもかかわらず、当該推定角度誤差が基準値以上になってしまうことを抑制することができる。したがって、車両制御装置1は、より精度よくVSC制御(車両制御)を延命し継続することができ、当該VSC制御停止頻度をさらに低減することができる。
以上で説明した実施形態に係る車両制御装置1によれば、車両2の操舵系の回転角度を検出する角度センサ53と、車両2に搭載されるVSCアクチュエータ8と、角度センサ53の検出結果に基づいてVSCアクチュエータ8を制御しVSC制御(車両制御)を実行するECU7とを備える。ECU7は、角度センサ53が故障した際に、当該角度センサ53の故障時間と操舵系の回転速度とに基づいた推定角度誤差が予め設定された基準値以上である場合にVSC制御を制限し、推定角度誤差が基準値より小さい場合にVSC制御の制限を行なわない。したがって、車両制御装置1は、角度センサ53が故障した状態であっても推定角度誤差が所定の範囲内である場合にはVSC制御を延命することができるので、適正にVSC制御を継続することができる。
[実施形態2]
図5は、実施形態2に係るECUによる制御の一例を示すフローチャートである。実施形態2に係る車両制御装置は、角度センサが故障した際に回転機により操舵系の回転を制動する点で実施形態1とは異なる。その他、上述した実施形態と共通する構成、作用、効果については、重複した説明はできるだけ省略する。なお、実施形態2に係る車両制御装置の各構成については、適宜、図1等を参照する(以下で説明する実施形態でも同様である。)。
図5は、実施形態2に係るECUによる制御の一例を示すフローチャートである。実施形態2に係る車両制御装置は、角度センサが故障した際に回転機により操舵系の回転を制動する点で実施形態1とは異なる。その他、上述した実施形態と共通する構成、作用、効果については、重複した説明はできるだけ省略する。なお、実施形態2に係る車両制御装置の各構成については、適宜、図1等を参照する(以下で説明する実施形態でも同様である。)。
本実施形態に係る車両制御装置201(図1参照)は、角度センサ53が故障した際に、当該角度センサ53が回転角度を検出する部位の回転を制動する回転機を備える。車両制御装置201は、VGRS角度センサ55が回転角度を検出する部位の回転を制動する回転機としてVGRSモータ19が兼用され、後輪操舵角度センサ56が回転角度を検出する部位の回転を制動する回転機としてARSモータ24が兼用される。
ここで、VGRSモータ19、ARSモータ24は、フリーモード、ブレーキモード、相固定モードなど様々のモードを有する回転電機である。これにより、VGRSモータ19、ARSモータ24は、ともにモータ(電動機)としての機能と、発電機としての機能とを備える。VGRSモータ19、ARSモータ24は、インバータなどを介してバッテリ等の蓄電装置から供給された電力を機械的動力に変換する力行機能と、入力された機械的動力を電力に変換しインバータなどを介して蓄電装置に充電する回生機能とを兼ね備える。
VGRSモータ19は、VGRS角度センサ55が故障した際に発電機として機能することで、当該VGRS角度センサ55が回転角度を検出する部位の回転を制動することができる。ARSモータ24は、後輪操舵角度センサ56が故障した際に発電機として機能することで、当該後輪操舵角度センサ56が回転角度を検出する部位の回転を制動することができる。
これにより、本実施形態の車両制御装置201は、VGRS角度センサ55が故障した場合に、VGRSモータ19がVGRS角度センサ55によって回転角度を検出する部位の回転を制動することで、早期に、アッパーステアリングシャフト17とロアステアリングシャフト18との相対回転を停止し、VGRS装置14の作動を停止しVGRS機能を停止することができる。すなわち、車両制御装置201は、上記VGRSロック応答時間を相対的に短くすることができ、センサ故障による実際のずれ角の増加を早期にほぼ0とすることができる。同様に、車両制御装置201は、後輪操舵角度センサ56が故障した場合に、ARSモータ24が後輪操舵角度センサ56によって回転角度を検出する部位の回転を制動することで、早期に、後輪3Rの転舵を停止しARS装置23の作動を停止しARS機能を停止することができる。すなわち、車両制御装置201は、上記ARSロック応答時間を相対的に短くすることができ、センサ故障による実際のずれ角の増加を早期にほぼ0とすることができる。この結果、車両制御装置201は、センサ故障による実際のずれ角自体を少なくすることができる。またこの場合、ECU7は、例えば、上述した想定最大回転速度(ACT−MaxSpeed)等も相対的に低く設定することができるので、実際のずれ角同様、算出される推定角度誤差も相対的に小さくすることができる。この結果、車両制御装置201は、センサ故障による実際のずれ角の増加を抑制することができると共に推定角度誤差が基準値以上になってしまうことを抑制することができるので、より精度よくVSC制御(車両制御)を延命し継続することができ、当該VSC制御停止頻度をさらに低減することができる。
またこの場合、ECU7は、角度センサ53が回転角度を検出する部位の回転を制動する際に回転機に発生する逆起電力に基づいて、推定角度誤差を算出可能である。
例えば、ECU7は、VGRS角度センサ55が故障した場合に、VGRSモータ19がVGRS角度センサ55によって回転角度を検出する部位の回転を制動する際にVGRSモータ19に発生する逆起電力に基づいて、VGRS角度センサ55における推定角度誤差を算出する。より詳細には、ECU7は、当該VGRSモータ19に発生する逆起電力に基づいて、VGRS角度センサ55が故障している状態でのアッパーステアリングシャフト17とロアステアリングシャフト18との実際の相対回転速度、回転方向を算出することができる。ECU7は、例えば、逆起電力の電圧値と当該相対回転速度との関係を予め記述した回転速度マップと、当該逆起電力の電圧値とに基づいて相対回転速度を算出する。ECU7は、典型的には、電圧計等に基づいて当該VGRSモータ19に発生する逆起電力の電圧値を監視し、回転速度マップに基づいて、当該電圧値が高いほど当該相対回転速度が相対的に高くなるように算出する。そして、ECU7は、VGRSモータ19に発生する逆起電力に基づいて算出された当該相対回転速度と、故障時間とに基づいて、VGRS角度センサ55における推定角度誤差を算出することができる。この結果、ECU7は、推定角度誤差の算出精度を向上することができ、より精度よくVSC制御(車両制御)を延命し継続することができ、当該VSC制御停止頻度をさらに低減することができる。
同様に、ECU7は、後輪操舵角度センサ56が故障した場合に、ARSモータ24が後輪操舵角度センサ56によって回転角度を検出する部位の回転を制動する際にARSモータ24に発生する逆起電力に基づいて、後輪操舵角度センサ56における推定角度誤差を算出する。より詳細には、ECU7は、当該ARSモータ24に発生する逆起電力に基づいて、後輪操舵角度センサ56が故障している状態での後輪3Rの実際の転舵速度、転舵方向を算出することができる。そして、ECU7は、ARSモータ24に発生する逆起電力に基づいて算出された当該転舵速度と、故障時間とに基づいて、後輪操舵角度センサ56における推定角度誤差を算出することができる。
次に、図5のフローチャートを参照してECU7による制御の一例を説明する。ここでも、図4の説明と重複する説明についてはできる限り省略する。
ECU7は、ステップST1にてセンサ波形に異常があると判定した場合(ステップST1:No)、故障した角度センサ53がVGRS角度センサ55、後輪操舵角度センサ56のいずれかである場合には、VGRSモータ19、又は、ARSモータ24により、故障した角度センサ53が回転角度を検出する部位の回転を制動する制動制御を実行し(ST201)、処理をステップST3に移行させる。この場合、ECU7は、ステップST3では、VGRSモータ19、又は、ARSモータ24の逆起電力に基づいて、推定角度誤差を算出し、この周期以前の推定角度誤差に加算することで、当該推定角度誤差を増加させる(ステップST3)。
以上で説明した実施形態に係る車両制御装置201は、角度センサ53が故障した状態であっても推定角度誤差が所定の範囲内である場合にはVSC制御を延命することができるので、適正にVSC制御を継続することができる。
さらに、以上で説明した実施形態に係る車両制御装置201によれば、角度センサ53、ここでは、VGRS角度センサ55、後輪操舵角度センサ56が故障した際に、当該VGRS角度センサ55、後輪操舵角度センサ56が回転角度を検出する部位の回転を制動するVGRSモータ19、ARSモータ24を備える。また、以上で説明した実施形態に係る車両制御装置201によれば、ECU7は、角度センサ53、ここでは、VGRS角度センサ55、後輪操舵角度センサ56が回転角度を検出する部位の回転を制動する際にVGRSモータ19、ARSモータ24に発生する逆起電力に基づいて、推定角度誤差を算出可能である。したがって、車両制御装置201は、より精度よくVSC制御(車両制御)を延命し継続することができ、当該VSC制御停止頻度をさらに低減することができる。
[実施形態3]
図6は、実施形態3に係るECUによる制御の一例を示すフローチャートである。実施形態3に係る車両制御装置は、角度センサの出力値を補正する点で実施形態2とは異なる。
図6は、実施形態3に係るECUによる制御の一例を示すフローチャートである。実施形態3に係る車両制御装置は、角度センサの出力値を補正する点で実施形態2とは異なる。
本実施形態に係る車両制御装置301(図1参照)のECU7は、角度センサ53が回転角度を検出する部位の回転を制動する際に回転機に発生する逆起電力に基づいて、角度センサ53の出力値を補正する。
例えば、ECU7は、VGRS角度センサ55が故障した場合に、VGRSモータ19がVGRS角度センサ55によって回転角度を検出する部位の回転を制動する際にVGRSモータ19に発生する逆起電力に基づいて、VGRS角度センサ55の出力値自体を補正する。より詳細には、ECU7は、当該VGRSモータ19に発生する逆起電力に基づいて、VGRS角度センサ55が故障している状態でのアッパーステアリングシャフト17とロアステアリングシャフト18との実際の相対回転速度、回転方向を算出する。ECU7は、典型的には、電圧計等に基づいて当該VGRSモータ19に発生する逆起電力の電圧値を監視し、回転速度マップに基づいて、当該電圧値が高いほど当該相対回転速度を相対的に高く算出する。また、ECU7は、さらに相電圧・電流の変動回数等にも基づいて相対回転速度、回転方向を算出するようにしてもよい。そして、ECU7は、VGRSモータ19に発生する逆起電力に基づいて算出された当該相対回転速度と、故障時間とに基づいて、VGRS角度センサ55におけるセンサ故障による実際のずれ角(言い換えれば、推定角度誤差に相当する)を算出する。そして、ECU7は、センサ故障による実際のずれ角に応じて、VGRS角度センサ55の出力値自体を補正し、補正後のVGRS角度センサ55の出力値を以降の制御で真値(正しい値)として用いるようにする。つまり、ECU7は、センサ故障による実際のずれ角を見込んで当該ずれ角を加減算することで、センサ出力値を補正する。この結果、車両制御装置301は、センサ故障による実際のずれ角自体を少なくすることができる。このとき、ECU7は、これまで積算していた推定角度誤差を一旦初期値にリセットし、今回の制御周期で算出される推定角度誤差だけに基づいてVSC制御を変更するとよい。この結果、車両制御装置301は、センサ故障による実際のずれ角の増加を抑制することができると共に推定角度誤差が基準値以上になってしまうことを抑制することができるので、より精度よくVSC制御(車両制御)を延命し継続することができ、当該VSC制御停止頻度をさらに低減することができる。
同様に、ECU7は、後輪操舵角度センサ56が故障した場合に、ARSモータ24が後輪操舵角度センサ56によって回転角度を検出する部位の回転を制動する際にARSモータ24に発生する逆起電力に基づいて、後輪操舵角度センサ56の出力値自体を補正する。より詳細には、ECU7は、当該ARSモータ24に発生する逆起電力に基づいて、後輪操舵角度センサ56が故障している状態での後輪3Rの実際の転舵速度、転舵方向を算出する。そして、ECU7は、ARSモータ24に発生する逆起電力に基づいて算出された当該転舵速度と、故障時間とに基づいて、後輪操舵角度センサ56におけるセンサ故障による実際のずれ角(言い換えれば、推定角度誤差に相当する)を算出する。そして、ECU7は、センサ故障による実際のずれ角に応じて、後輪操舵角度センサ56の出力値自体を補正し、補正後の後輪操舵角度センサ56の出力値を以降の制御で真値(正しい値)として用いるようにする。このとき、ECU7は、これまで積算していた推定角度誤差を一旦初期値にリセットし、今回の制御周期で算出される推定角度誤差だけに基づいてVSC制御を変更する。
なお、VGRSモータ19、ARSモータ24に発生する逆起電力は、回転速度が高いほどセンシング精度が高くなることから、ECU7は、逆起電力が予め設定される所定値より高い場合、すなわち、回転速度が所定よりも高い場合に、上記のようにセンサ検出値を補正し、逆起電力が所定値より低い場合には、当該センサ検出値を補正しないようにしてもよい。これにより、ECU7は、より適切に精度よくセンサ検出値を補正することができ、これを用いた制御の精度を向上することができる。
次に、図6のフローチャートを参照してECU7による制御の一例を説明する。ここでも、図4、図5の説明と重複する説明についてはできる限り省略する。
ECU7は、ステップST1にてセンサ波形に異常があると判定した場合(ステップST1:No)、故障した角度センサ53がVGRS角度センサ55、後輪操舵角度センサ56のいずれかである場合には、VGRSモータ19、又は、ARSモータ24の逆起電力に基づいて、故障したセンサの出力値を補正し(ST301)、処理をステップST3に移行させる。このとき、ECU7は、これまで積算していた推定角度誤差を一旦初期値にリセットしておく。そして、ECU7は、ステップST3では、VGRSモータ19、又は、ARSモータ24の逆起電力に基づいて、推定角度誤差を算出し、この周期以前の推定角度誤差に加算することで、当該推定角度誤差を増加させる(ステップST3)。この場合、ECU7は、上記で積算していた推定角度誤差を一旦初期値にリセットしていることから、実質的に今回の制御周期で算出される推定角度誤差に基づいてステップST4の判定を行うこととなる。
以上で説明した実施形態に係る車両制御装置301は、角度センサ53が故障した状態であっても推定角度誤差が所定の範囲内である場合にはVSC制御を延命することができるので、適正にVSC制御を継続することができる。
さらに、以上で説明した実施形態に係る車両制御装置301によれば、ECU7は、角度センサ53、ここでは、VGRS角度センサ55、後輪操舵角度センサ56が回転角度を検出する部位の回転を制動する際にVGRSモータ19、ARSモータ24に発生する逆起電力に基づいて、GRS角度センサ55、後輪操舵角度センサ56の出力値を補正する。したがって、車両制御装置301は、センサ故障による実際のずれ角の増加を抑制することができると共により精度よくVSC制御(車両制御)を延命し継続することができ、当該VSC制御停止頻度をさらに低減することができる。
なお、ECU7は、補正された角度センサ53の出力値に基づいて推定される車両2の挙動に関するパラメータと、実際に当該車両2に生じる挙動に関するパラメータとに基づいて、角度センサ53の出力値の補正の適否を判定するようにしてもよい。ECU7は、上記のように、VGRS角度センサ55、又は、後輪操舵角度センサ56の検出値をセンサ故障による実際のずれ角を見込んで補正した場合、当該補正した回転角度の検出値に基づいて車両2の挙動に関するパラメータを算出する。ECU7は、例えば、予め記憶部に記憶されている車両2の車両モデルを用いて、当該補正した回転角度の検出値から車両2の挙動に関するパラメータとして、ヨーレート、横方向加速度、EPS装置16の出力トルク等のうちの少なくとも1つを逆演算する。また、ECU7は、各種センサ、制御指令値等に基づいて、実際に当該車両2に生じる挙動に関するパラメータとして、実際のヨーレート、横方向加速度、EPS装置16の出力トルク等を取得する。
そして、ECU7は、当該補正した回転角度の検出値から車両2の挙動に関するパラメータ(ヨーレート、横方向加速度、EPS装置16の出力トルク等)と、実際に当該車両2に生じる挙動に関するパラメータとの一致度を判定する。ECU7は、当該一致度が所定よりも高い場合には、角度センサ53の出力値の補正が適正であるものと判定し、補正後の角度センサ53の出力値を以降の制御で用いることを許可する。ECU7は、当該一致度が所定以下である場合には、角度センサ53の出力値の補正が不適正であるものと判定し、補正後の角度センサ53の出力値を以降の制御で用いることを禁止し、例えば、制御で用いる角度センサ53の出力値を、補正前の角度センサ53の出力値に戻す。これにより、車両制御装置301は、角度センサ53による検出結果を用いた制御の信頼度を向上することができる。
なお、上述した本発明の実施形態に係る車両制御装置は、上述した実施形態に限定されず、請求の範囲に記載された範囲で種々の変更が可能である。本実施形態に係る車両制御装置は、以上で説明した各実施形態の構成要素を適宜組み合わせることで構成してもよい。
以上で説明したECU7は、角度センサ53の検出結果に基づいて実行する車両制御として、VSC制御に限らず、例えば、いわゆる軌跡制御を行うようにしてもよい。軌跡制御は、例えば、車両2に搭載されるカメラ等の前方検出装置による検出結果に基づいて目標軌跡を生成し、当該目標軌跡に基づいて操舵装置6の前輪操舵装置11、後輪操舵装置12を制御するものである。つまりこの場合、操舵装置6の前輪操舵装置11、後輪操舵装置12が車両制御におけるアクチュエータとなる。ECU7は、前方検出装置が検出した車両2の進行方向前方側の周辺物体の有無、周辺物体と車両2との相対物理量、車両2が走行する道路の形状、レーン等に基づいて、車両2の目標とする走行軌跡である目標軌跡を生成する。ECU7は、例えば、自車である車両2を現在の車線(レーン)内に維持したまま走行させる走行軌跡(レーンキーピングアシスト)、車両2の進行方向前方側の障害物を回避する走行軌跡、車両2を前走車に追従走行させる走行軌跡等に応じて、車両2の目標軌跡を生成する。そして、ECU7は、生成した目標軌跡に応じた進行方向及び姿勢で車両2が進行するように前輪操舵装置11、後輪操舵装置12を制御する。この場合、ECU7は、例えば、上述した操舵角度センサ54等が検出するハンドル操舵角、車速に加えて、生成した目標軌跡に関する指標(例えば、目標軌跡に応じた旋回半径、障害物までの距離、横方向目標移動距離等)に基づいて、目標ヨーレート及び目標車体スリップ角等を算出する。そして、ECU7は、算出した目標ヨーレート及び目標車体スリップ角に基づいた前輪操舵角、後輪操舵角の制御量と、操舵角度センサ54、VGRS角度センサ55、後輪操舵角度センサ56等の検出結果とに基づいて前輪操舵装置11、後輪操舵装置12を制御する。この結果、車両2は、前輪操舵装置11、後輪操舵装置12によって前輪3F、後輪3Rが車体スリップ角特性に応じて操舵されながら、目標軌跡に沿って走行することができる。
このような場合であっても、ECU7は、角度センサ53が故障した際に、当該角度センサ53の故障時間と操舵系の回転速度とに基づいた推定角度誤差が予め設定された基準値以上である場合に軌跡制御を制限し、推定角度誤差が基準値より小さい場合に軌跡制御の制限を行なわないようにすることで、適正に軌跡制御を継続することができる。なお、この軌跡制御は、高速道路などでは使用領域が相対的に小さく、車速が高速になるほど操舵速度が低くなる傾向にある。このことを踏まえて、ECU7は、車両2の車速等に応じて、推定角度誤差の算出に用いる想定最大回転速度(ACT−MaxSpeed)等の操舵系の回転速度を変更するようにしてもよい。
また、ECU7は、前方検出装置が検出した画像等の情報、上述した車両2の挙動に関するパラメータの変化、これまでの操舵パターン等に応じて、推定角度誤差の算出に用いる想定最大回転速度(ACT−MaxSpeed)等の操舵系の回転速度を変更するようにしてもよい。これにより、車両制御装置1、201、301は、さらに、推定角度誤差の算出精度を向上することができ、より精度よく車両制御を延命し継続することができる。
なお、車両制御装置1、201、301は、上記で説明したようなセンサ故障時における延命制御とは別に、角度センサ53による検出結果を補助的に補う各種情報(角度センサ53とは別個のサブセンサからの情報、EPSの角度情報、車輪速差情報等のバックアップ角度情報)を用いて車両制御を継続させるような制御と併用してもよいが、このような場合と比較して、本実施形態のECU7による制御は、既存のシステム構成の範囲内で、簡易的な演算で適正に車両制御を継続させることができる点でより好ましい。
1、201、301 車両制御装置
2 車両
3 車輪
4 駆動装置
5 制動装置
6 操舵装置
7 ECU(制御装置)
8 VSCアクチュエータ(アクチュエータ)
9 ホイールシリンダ
10 制動部
11 前輪操舵装置
12 後輪操舵装置
13 ステアリングホイール
14 VGRS装置
15 転舵角付与機構
16 EPS装置
19 VGRSモータ(回転機)
22 EPSモータ
23 ARS装置
24 ARSモータ(回転機)
25 転舵力伝達機構
26、27 停止機構
50 車輪速センサ
51 ヨーレートセンサ
52 横Gセンサ
53 角度センサ
54 操舵角度センサ
55 VGRS角度センサ
56 後輪操舵角度センサ
2 車両
3 車輪
4 駆動装置
5 制動装置
6 操舵装置
7 ECU(制御装置)
8 VSCアクチュエータ(アクチュエータ)
9 ホイールシリンダ
10 制動部
11 前輪操舵装置
12 後輪操舵装置
13 ステアリングホイール
14 VGRS装置
15 転舵角付与機構
16 EPS装置
19 VGRSモータ(回転機)
22 EPSモータ
23 ARS装置
24 ARSモータ(回転機)
25 転舵力伝達機構
26、27 停止機構
50 車輪速センサ
51 ヨーレートセンサ
52 横Gセンサ
53 角度センサ
54 操舵角度センサ
55 VGRS角度センサ
56 後輪操舵角度センサ
Claims (12)
- 車両の操舵系の回転角度を検出する角度センサと、
前記車両に搭載されるアクチュエータと、
前記角度センサの検出結果に基づいて前記アクチュエータを制御し車両制御を実行する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記角度センサが故障した際に、当該角度センサの故障時間と前記操舵系の回転速度とに基づいた推定角度誤差が予め設定された基準値以上である場合に前記車両制御を制限し、前記推定角度誤差が前記基準値より小さい場合に前記車両制御の制限を行なわないことを特徴とする、
車両制御装置。 - 前記操舵系の回転速度は、予め設定される想定最大回転速度に応じて設定される、
請求項1に記載の車両制御装置。 - 前記制御装置は、前記角度センサの検出結果に基づいて前記車両制御とは異なる他の制御を実行可能であり、前記角度センサが故障した際に、当該他の制御を制限する一方、前記推定角度誤差が前記基準値より小さい場合に前記車両制御の制限を行なわない、
請求項1又は請求項2に記載の車両制御装置。 - 前記推定角度誤差は、前記角度センサの故障時間が相対的に長くなるほど相対的に大きくなり、前記操舵系の回転速度が相対的に速くなるほど相対的に大きくなる、
請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の車両制御装置。 - 前記操舵系の回転角度の変化を規制可能である停止機構を備え、
前記制御装置は、前記角度センサの故障時間と前記操舵系の回転速度とに基づいて前記推定角度誤差を算出可能であり、前記角度センサが故障した後、前記停止機構が前記操舵系の回転角度の変化を規制している状態では、当該算出される推定角度誤差の増加を抑制する、
請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の車両制御装置。 - 前記角度センサが故障した際に、当該角度センサが回転角度を検出する部位の回転を制動する回転機を備える、
請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の車両制御装置。 - 前記制御装置は、前記角度センサが回転角度を検出する部位の回転を制動する際に前記回転機に発生する逆起電力に基づいて、前記推定角度誤差を算出可能である、
請求項6に記載の車両制御装置。 - 前記制御装置は、前記角度センサが回転角度を検出する部位の回転を制動する際に前記回転機に発生する逆起電力に基づいて、前記角度センサの出力値を補正する、
請求項6又は請求項7に記載の車両制御装置。 - 前記制御装置は、前記補正された前記角度センサの出力値に基づいて推定される前記車両の挙動に関するパラメータと、実際に当該車両に生じる挙動に関するパラメータとに基づいて、前記角度センサの出力値の補正の適否を判定する、
請求項8に記載の車両制御装置。 - 前記角度センサは、前記操舵系の回転角度として前記車両の操舵部材の回転角度を検出する操舵角度センサ、前記操舵系の回転角度として前記操舵部材の操舵角度に対する操舵輪の転舵角を可変とするVGRS装置のVGRS角度を検出するVGRS角度センサ、又は、前記操舵系の回転角度として前記車両の後輪を操舵可能である後輪操舵装置の後輪操舵角度を検出する後輪操舵角度センサのうちのいずれか1つを含む、
請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載の車両制御装置。 - 前記車両制御は、前記車両の旋回状態を制御するVSC制御である、
請求項1乃至請求項10のいずれか1項に記載の車両制御装置。 - 前記制御装置は、前記車両制御を禁止すること、あるいは、前記車両制御の制限を行なわない場合と比較して前記車両制御の目標制御量を相対的に小さな値に制限することで、前記車両制御を制限する、
請求項1乃至請求項11のいずれか1項に記載の車両制御装置。
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