KR101146963B1 - 차량 전향 제어 장치 - Google Patents

Abstract

차량 전향 제어 장치 (10) 는, 차량 승무원의 조향 조작에 따른 조향 토크 (MT) 에 기초하여 기본 보조 조향력 (AT) 을 산출하는 제 1 산출 수단 (30) 과, 전륜 (5, 6) 및 후륜 (7, 8) 의 각각의 횡력 (F_f, F_r) 을 취득하는 취득 수단 (30) 과, 후륜 횡력에 기초하여 기본 보조 조향력을 저감시키는 제 1 보정 조향력을 산출하고, 또한 전륜의 횡력에 기초하여 기본 보조 조향력을 증대시키는 제 2 보정 조향력을 산출하는 제 2 산출 수단 (30) 과, 기본 보조 조향력에 대해 제 1 보정 조향력 및 제 2 보정 조향력의 각각을 가산함으로써 얻어지는 목표 보조 조향력 (T) 을 부여하는 조향력 부여 수단 (10) 을 구비한다.

Description

차량 전향 제어 장치{VEHICLE STEERING CONTROL DEVICE}

본 발명은, 예를 들어 차량의 파워 스티어링 (Power Steering) 장치를 제어하기 위한 차량 전향(steering) 제어 장치 (파워 스티어링 장치용 제어 장치) 의 기술 분야에 관한 것이다.

자동차 등의 차량에 있어서, 운전자 (승무원) 에 의한 스티어링의 조작에 의해 가해지는 조향 토크에 따라 전동 모터를 구동시킴으로써, 전륜을 포함하는 스티어링 기구에 조향 보조 토크를 부여하는 전동식 파워 스티어링 장치가 사용되고 있다. 이와 같은 전동식 파워 스티어링 장치에 있어서는, 특허문헌 1 내지 3 에 기재되어 있는 바와 같이, 차량의 요레이트를 고려하여, 적절히 조향 보조 토크를 조정하는 기술이 있다. 또한, 특허문헌 4 에 기재되어 있는 바와 같이, 부여되는 조향 보조 토크에 따라 전동 모터에 공급되는 기본 보조 전류의 목표값에 대해, 위상 보상을 실시하는 (요컨대, 댐핑 제어를 실시하는) 구성이 있다. 이 구성에 의해, 감쇠 (댐핑) 성분을 고려할 수 있고, 그 결과 스티어링의 수속성을 향상시킬 수 있다.

특허문헌1:일본공개특허공보2005-193779호 특허문헌2:일본공개특허공보2006-131064호 특허문헌3:일본공개특허공보2006-160180호 특허문헌4:일본공개특허공보2004-203112호

이와 같이 차량의 수속성을 향상시키기 위해서는, 상기 댐핑 제어를 크게 하는 대책을 생각할 수 있다. 그러나, 댐핑 제어를 크게 하면, 운전자에 의한 핸들의 조향감이 악화되어 버린다. 보다 구체적으로는, 핸들의 조작에 있어서 뻣뻣한 인상을 주거나 운전자가 생각했던 대로 차량이 선회하지 않는다는 인상을 주거나 한다. 한편, 댐핑 제어를 작게 하면, 차량의 특성 (혹은, 구조 등) 에 따라서는, 스티어링의 진동과 차량의 요 진동이 서로 연성 (連成) 되어, 차량 전체의 수속성이 악화되어 버릴 수도 있다. 요컨대, 스티어링의 진동의 위상과 차량의 요 진동의 위상이 역상의 관계가 되어, 차량 전체에 주는 진동을 크게 할 수도 있다. 상기 서술한 요레이트를 고려한 각 구성에 있어서도, 스티어링의 진동과 차량의 요 진동의 연성을 고려하고 있지 않기 때문에, 이러한 기술적인 문제점은 해결되지 않았다.

본 발명은, 예를 들어 상기 서술한 종래의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 예를 들어 스티어링의 수속성을 향상시키면서, 차량의 수속성도 향상시킬 수 있게 하는 차량 전향 제어 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 차량 전향 제어 장치는, 차량 승무원의 조향 조작에 따른 조향 토크 및 조향각의 적어도 일방에 기초하여, 상기 조향 조작을 보조하기 위한 기본 보조 조향력을 산출하는 제 1 산출 수단과, 상기 차량의 전륜 및 후륜 각각의 횡력을 취득하는 취득 수단과, 상기 후륜 횡력에 기초하여 상기 기본 보조 조향력을 저감시키는 제 1 보정 조향력을 산출하고, 또한 상기 전륜의 횡력에 기초하여 상기 기본 보조 조향력을 증대시키는 제 2 보정 조향력을 산출하는 제 2 산출 수단과, 상기 기본 보조 조향력에 대해 상기 제 1 보정 조향력 및 상기 제 2 보정 조향력의 각각을 가산함으로써 얻어지는 목표 보조 조향력을 상기 차량에 부여하는 조향력 부여 수단을 구비한다.

본 발명의 차량 전향 제어 장치에 의하면, 예를 들어 전동 모터 등을 포함하여 구성되는 조향력 부여 수단의 동작에 의해, 제 1 산출 수단에 의해 산출되는 기본 보조 조향력이 스티어링 기구에 부여된다. 기본 보조 조향력은, 전형적으로는, 차량 승무원의 조향 조작 (요컨대, 스티어링 조작) 에 수반하여 검출되는 조향 토크 내지는 조향각에 기초하여 산출되는 조향력 (말하자면, 조향 조작을 보조하기 위한 베이스가 되는 조향력) 이다. 이로 인해, 차량 승무원의 조향 조작이 보조된다. 요컨대, 이른바 전동식 파워 스티어링 장치 (EPS : Electrical Power Steering) 의 동작이 제어된다.

본 발명에서는 특히, 취득 수단의 동작에 의해, 차량의 전륜 및 후륜 각각의 횡력이 취득된다. 여기서는, 전형적으로는, 전륜 및 후륜 횡력의 값이 적당한 주기로 샘플링됨으로써, 전륜 및 후륜 각각의 횡력이 취득된다. 또한, 본 발명에 있어서의 「전륜」이란, 차량의 진행 방향에 대해 상대적으로 전방측에 위치하는 차륜을 나타내는 취지이고, 본 발명에 있어서의 「후륜」이란, 차량의 진행 방향에 대해 상대적으로 후방측에 위치하는 차륜을 나타내는 취지이다. 전형적으로는, 전륜이, 보조 조향력이 부여됨으로써 전향되는 전향륜으로 되는데, 후륜이 전향륜으로 되어도 된다.

그 후, 제 2 산출 수단의 동작에 의해, 취득 수단에 의해 취득된 후륜 횡력 (예를 들어, 후에 상세히 서술하는 바와 같이, 후륜 횡력의 비례값 및 후륜 횡력의 미분값) 에 기초하여, 제 1 보정 조향력이 산출된다. 마찬가지로, 제 2 산출 수단의 동작에 의해, 취득 수단에 의해 취득된 전륜의 횡력 (예를 들어, 후에 상세히 서술하는 바와 같이, 전륜 횡력의 비례값) 에 기초하여, 제 2 보정 조향력이 산출된다. 제 1 보정 조향력은, 주로 제 1 산출 수단에 의해 산출되는 기본 보조 조향력을 저감시키도록 작용하는 조향력이다. 특히, 후에 상세히 서술하는 바와 같이, 제 1 보정 조향력은, 주로 예를 들어 차량이 선회 상태에 있는 경우 (특히, 과도 선회 상태에 있는 경우) 에 있어서, 차량의 요 진동을 수속시키는 방향에 전향륜을 전향시키도록 작용하는 조향력인 것이 바람직하다. 한편, 제 2 보정 조향력은, 주로 제 1 산출 수단에 의해 산출되는 기본 보조 조향력을 증대시키도록 작용하는 조향력이다. 특히, 후에 상세히 서술하는 바와 같이, 주로 제 2 보정 조향력은, 예를 들어 차량이 선회 상태에 있는 경우 (특히, 정상 선회 상태에 있는 경우) 에 있어서, 제 1 보정 조향력에 의한 기본 보조 조향력의 저감을 보충하기 위해서 기본 보조 조향력을 증대시키도록 작용하는 조향력인 것이 바람직하다. 그리고, 조향력 부여 수단의 동작에 의해, 기본 보조 조향력에 대해 제 1 보정 조향력 및 제 2 보정 조향력의 각각이 가산됨으로써 얻어지는 목표 보조 조향력이 스티어링 기구에 부여된다. 바꿔 말하면, 제 1 보정 조향력 및 제 2 보정 조향력에 기초하는 보정 내지는 조정이 기본 보조 조향력에 대해 실시된 후에, 보정 내지는 조정된 기본 보조 조향력 (요컨대, 목표 보조 조향력) 이 실제로 스티어링 기구에 부여된다.

이와 같이, 본 발명에 의하면, 제 1 보정 조향력 및 제 2 보정 조향력이 기본 보조 조향력에 가산됨으로써 얻어지는 목표 보조 조향력이 부여된다. 이 때문에, 특히 기본 보조 조향력을 저감시키는 제 1 보정 조향력이 기본 보조 조향력에 가산됨으로써, 스티어링의 진동과 차량의 요 진동의 연성을 바람직하게 억제할 수 있다. 요컨대, 상기 서술한 바와 같이, 단순히 조향 토크나 조향각에 따라 산출되는 기본 보조 조향력을 부여한 것만으로는, 특히 과도 선회 상태에 있어서 차량이 요 진동을 일으킬 수도 있는 바, 본 발명에서는 이와 같은 문제가 발생하는 것을 바람직하게 억제할 수 있다. 따라서, 전륜의 진동을 바람직하게 수속시킬 수 있고, 그 결과, 차량의 수속성을 향상시킬 수 있다. 추가로, 본 발명에서는, 댐핑 제어를 과도하게 크게 하지 않고, 제 1 보정 조향력 및 제 2 보정 조향력에 의해, 스티어링의 진동과 차량의 요 진동의 연성을 바람직하게 억제하고 있다. 따라서, 댐핑 제어가 과도하게 커지는 것에서 기인한 조향감의 악화가 발생하는 문제를 바람직하게 억제할 수 있다. 요컨대, 본 발명에 의하면, 상기 서술한 바와 같이 차량의 수속성을 향상시키면서도, 스티어링의 수속성도 향상시킬 수 있다.

한편, 예를 들어 차량이 정상 선회 상태에 있는 경우에는, 차량의 거동이 안정적이기 때문에, 스티어링의 진동과 차량의 요 진동의 연성이 발생할 가능성은 낮다. 한편, 차량이 정상 선회 상태에 있는 경우에도, 스티어링의 진동과 차량의 요 진동의 연성을 억제하기 위한 (바꿔 말하면, 기본 보조 조향력을 저감시키는) 제 1 보정 조향력이 가산되어 있다. 이 때문에, 단순히 제 1 보정 조향력의 가산에 의해 스티어링의 진동과 차량의 요 진동의 연성을 억제하는 것만을 중시하면, 예를 들어 차량이 정상 선회 상태에 있는 경우에는, 조향 조작이 무겁다고 승무원이 인식할 수도 있다. 그런데, 본 발명에 의하면, 제 1 보정 조향력 및 제 2 보정 조향력 (이 중, 특히, 기본 보조 조향력을 증대시키는 제 2 보정 조향력) 이 기본 보조 조향력에 가산됨으로써 얻어지는 목표 보조 조향력이 부여된다. 이 때문에, 예를 들어 차량이 정상 선회 상태에 있는 경우에, 조향 조작을 보조하기 위해서 부여되는 목표 보조 조향력의 저하를 바람직하게 억제할 수 있다. 따라서, 예를 들어 차량이 정상 선회 상태에 있는 경우에도, 승무원에게 조향 조작의 위화감을 인식시키는 경우는 거의 없다.

이와 같이, 본 발명에 의하면, 특히 과도 선회시에 있어서 발생하기 쉬운 스티어링의 진동과 차량의 요 진동의 연성의 발생을 바람직하게 억제하면서도 (바꿔 말하면, 차량의 수속성 및 스티어링의 수속성을 향상시키면서도), 특히 정상 선회시에 있어서 발생하기 쉬운 조향력의 부족을 바람직하게 보충할 수 있다.

본 발명의 차량 전향 제어 장치의 1 양태에서는, 상기 제 2 산출 수단은, 상기 차량이 정상 선회를 실시하고 있을 때에 상기 제 1 보정 조향력과 상기 제 2 보정 조향력의 합이 대략 제로가 되도록, 상기 제 1 보정 조향력 및 상기 제 2 보정 조향력의 각각을 산출한다.

이 양태에 의하면, 제 1 보정 조향력에 의한 기본 보조 조향력의 저감을, 제 2 보정 조향력에 의한 기본 보조 조향력의 증대에 의해 상쇄시킬 수 있다. 이로 인해, 예를 들어 차량이 정상 선회 상태에 있는 경우에, 조향 조작을 보조하기 위해서 부여되는 목표 보조 조향력의 저하를 바람직하게 억제할 수 있다. 요컨대, 승무원은, 기본 보조 조향력에 의해 조향 조작의 보조가 행해지고 있는 경우와 동일한 감(feeling)으로 조향 조작을 실시할 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서의 「대략 제로」란, 문자 그대로 제로 (0) 인 경우에 추가로, 승무원에게 느끼게 하는 조향 조작의 감을 고려하면 실질적으로 제로인 것으로 간주할 수 있는 경우도 포함하는 넓은 취지이다. 전형적으로는, 기본 보조 조향력에 의해 조향 조작의 보조가 행해지고 있는 경우와 동일한 감으로 조향 조작을 실시할 수 있을 정도로 제 1 보정 조향력과 제 2 보정 조향력이 서로 상쇄되는 상태이면, 본 발명에 있어서의 「대략 제로」의 범위에 포함해도 된다.

본 발명의 차량 전향 제어 장치의 다른 양태에서는, 상기 제 2 산출 수단은, 상기 후륜 횡력의 비례값에 기초하여 상기 기본 보조 조향력을 저감시키는 제 3 보정 조향력을 산출하고, 또한 상기 후륜 횡력의 미분값에 기초하여 상기 기본 보조 조향력을 저감시키는 제 4 보정 조향력을 산출하며, 그 산출된 상기 제 3 보정 조향력 및 상기 제 4 보정 조향력의 합을 상기 제 1 보정 조향력으로서 산출한다.

이 양태에 의하면, 제 3 보정 조향력 및 제 4 보정 조향력의 합인 제 1 보정 조향력에 의해, 상기 서술한 바와 같이, 차량의 수속성을 향상시키면서도, 스티어링의 수속성도 향상시킬 수 있다.

상기 서술한 바와 같이, 제 3 보정 조향력 및 제 4 보정 조향력의 합을 제 1 보정 조향력으로서 산출하는 차량 전향 제어 장치의 양태에서는, 상기 제 2 산출 수단은, 상기 차량이 정상 선회를 실시하고 있을 때에 상기 제 3 보정 조향력과 상기 제 2 보정 조향력의 합이 대략 제로가 되도록, 상기 제 3 보정 조향력 및 상기 제 2 보정 조향력의 각각을 산출하도록 구성해도 된다.

정상 선회시에 있어서는, 차량의 거동이 안정적이기 (바꿔 말하면, 차량의 거동 변화가 작거나 또는 대부분 없기) 때문에, 후륜 횡력의 미분값은, 후륜 횡력의 비례값과 비교하여, 작은 값이 되는 것으로 생각할 수 있다. 바꿔 말하면, 차량의 거동이 안정적인 경우에는, 후륜 횡력의 미분값은, 후륜 횡력의 비례값과 비교하여, 고려할 필요성이 없어지거나 또는 작아진다. 이 때문에, 후륜 횡력의 미분값에 기초하여 산출되는 제 4 보정 조향력은, 후륜 횡력의 비례값에 기초하여 산출되는 제 3 보정 조향력과 비교하여, 고려할 필요성이 없어지거나 또는 작아진다. 따라서, 이와 같이 구성하면, 제 1 보정 조향력 (정상 선회시에 있어서는, 제 3 보정 조향력과 대체로 일치한다) 에 의한 기본 보조 조향력의 저감을, 제 2 보정 조향력에 의한 기본 보조 조향력의 증대에 의해 상쇄시킬 수 있다. 이로 인해, 예를 들어 차량이 정상 선회 상태에 있는 경우에, 조향 조작을 보조하기 위해서 부여되는 목표 보조 조향력의 저하를 바람직하게 억제할 수 있다.

본 발명의 차량 전향 제어 장치의 다른 양태에서는, 상기 차량의 속도 및 상기 조향각을 검출하는 검출 수단을 추가로 구비하고, 상기 취득 수단은, 상기 검출 수단에 의해 검출된 상기 차량의 속도 및 상기 조향각에 기초하여 추정되는 요레이트 및 슬립각의 각각에 기초하여, 상기 전륜 및 상기 후륜 각각의 횡력을 추정함으로써, 상기 전륜 및 상기 후륜 각각의 횡력을 취득한다.

이 양태에 의하면, 전륜 및 후륜 횡력을 직접적으로 검출하는 것을 대신하여, 전륜 및 후륜 횡력을 추정할 수 있다. 요컨대, 전륜 및 후륜 각각의 횡력을 실제로 검출한 후에 제 1 보정 조향력 및 제 2 보정 조향력을 산출하는, 이른바 피드백 제어 대신에, 전륜 및 후륜 각각의 횡력을 미리 추정한 후에 제 1 보정 조향력 및 제 2 보정 조향력을 산출하는, 이른바 피드 포워드 제어를 실시할 수 있다. 일반적으로, 전륜 및 후륜 각각의 횡력을 실제로 검출하는 타이밍과, 그 검출된 횡력에 기초하여 산출되는 제 1 보정 조향력 및 제 2 보정 조향력을 고려한 목표 보조 조향력이 부여되는 타이밍 사이에는 일정한 지연이 발생한다. 따라서, 목표 보조 조향력이 부여된 시점에서, 이미 전륜 및 후륜 각각의 횡력이 변동했을 가능성이 높고, 그 결과, 조향 조작의 위화감을 일으킬 수도 있다. 그런데, 이 양태에 의하면, 전륜 및 후륜 각각의 횡력을 미리 추정할 수 있기 때문에, 피드백 제어의 지연에 의한 조향 조작의 위화감이 발생하는 문제를 상응하게 억제할 수 있다.

단, 전륜 및 후륜 각각의 횡력을 미리 추정한 후에 제 1 보정 조향력 및 제 2 보정 조향력을 산출하는 경우에도, 추정 동작 및 산출 동작에 필요로 하는 시간이 있기 때문에, 어느 정도의 지연이 생길 수도 있다. 따라서, 피드 포워드 제어를 실시하는 경우에도 (나아가서는, 피드백 제어를 실시하는 경우에도), 후술하는 바와 같이, 지연 보상을 추가로 실시하는 것이 바람직하다.

본 발명의 차량 전향 제어 장치의 다른 양태에서는, 상기 제 2 산출 수단은, 평면 방향에 있어서의 상기 차량의 운동 모델에 기초하여 산출되는 제 1 보정 계수 및 제 2 보정 계수와, 상기 후륜 횡력 및 상기 전륜 횡력의 곱셈 결과에 기초하여, 상기 제 1 보정 조향력 및 상기 제 2 보정 조향력을 산출한다.

이 양태에 의하면, 제 1 보정 조향력은, 제 1 보정 계수와 후륜 횡력의 곱셈 결과에 기초하여 산출된다. 마찬가지로, 제 2 보정 조향력은, 제 2 보정 계수와 전륜 횡력의 곱셈 결과에 기초하여 산출된다. 특히, 제 1 보정 계수 및 제 2 보정 계수가 차량의 운동 모델에 기초하여 산출되기 때문에, 제 1 보정 조향력 및 제 2 보정 조향력의 각각을, 비교적 용이하고 또한 고정밀도로 산출할 수 있다.

또한, 제 1 보정 계수 및 제 2 보정 계수는, 평면 방향에 있어서의 상기 차량의 운동 모델에 기초하여 산출된다. 특히, 제 1 보정 계수 및 제 2 보정 계수는, 상기 서술한 바와 같이, (i) 스티어링의 진동과 차량의 요 진동의 연성의 억제, 및 (ii) 정상 선회 상태시에 있어서의 목표 보조 조향력 저하의 억제의 각각이 달성되어야 함을 고려하면서, 운동 모델에 기초하는 방정식 (요컨대, 차량의 운동 방정식) 을 풀음으로써 얻어지는 것이 바람직하다.

또한, 제 3 보정 조향력 및 제 4 보정 조향력의 합을 제 1 보정 조향력으로서 산출하는 경우에는, 제 1 보정 계수는, 후륜 횡력의 비례값에 곱해지는 제 3 보정 계수와 후륜 횡력의 미분값에 곱해지는 제 4 보정 계수로 구성되는 것이 바람직하다. 이 경우, 제 3 보정 조향력은, 제 3 보정 계수와 후륜 횡력의 비례값의 곱셈 결과에 기초하여 산출된다. 마찬가지로, 제 4 보정 조향력은, 제 4 보정 계수와, 후륜 횡력의 미분값의 곱셈 결과에 기초하여 산출된다.

상기 서술한 바와 같이 제 1 보정 계수 및 제 2 보정 계수와 전륜의 횡력 및 후륜 횡력의 곱셈 결과에 기초하여 제 1 보정 조향력 및 제 2 보정 조향력을 산출하는 차량 전향 제어 장치의 양태에서는, 상기 제 1 보정 계수 및 상기 제 2 보정 계수는, 상기 차량의 속도에 대한 의존성을 가지고 있고, 상기 제 2 산출 수단은, 상기 차량의 속도가 소정 속도인 경우의 상기 제 1 보정 계수 및 상기 제 2 보정 계수에 대해, 상기 차량의 실제의 속도 그리고 상기 제 1 보정 계수 및 상기 제 2 보정 계수의 차속 의존성의 각각에 기초하여 설정되는 속도 계수를 곱함으로써 얻어지는 계수를 사용하여, 상기 제 1 보정 조향력 및 상기 제 2 보정 조향력의 각각을 산출하도록 구성해도 된다.

이와 같이 구성하면, 제 1 보정 계수 및 제 2 보정 계수의 차속 의존성을 이용하여, 제 1 보정 조향력 및 제 2 보정 조향력의 각각을 비교적 용이하게 산출할 수 있다. 특히, 차량의 속도가 소정 속도인 경우의 제 1 보정 계수 및 제 2 보정 계수 각각을, 예를 들어 메모리 등에 미리 저장해 두면, 보정 계수의 산출 동작을 더욱 간략화할 수 있다. 따라서, 제 1 보정 조향력 및 제 2 보정 조향력의 산출 동작을 대폭 간략화할 수 있다.

본 발명의 차량 전향 제어 장치의 다른 양태에서는, 상기 제 2 산출 수단은, 상기 제 1 보정 조향력 및 상기 제 2 보정 조향력을 산출하기까지 필요로 하는 시간을 고려한 지연 보상을, 상기 제 1 보정 조향력 및 상기 제 2 보정 조향력에 대해 실시하고, 상기 조향력 부여 수단은, 상기 지연 보상이 실시된 상기 제 1 보정 조향력 및 상기 제 2 보정 조향력의 각각을 상기 기본 보조 조향력에 대해 가산함으로써 얻어지는 상기 목표 보조 조향력을 부여한다.

일반적으로는, 제 1 보정 조향력 및 제 2 보정 조향력의 산출 동작을 개시하고 나서, 제 1 보정 조향력 및 제 2 보정 조향력을 고려한 목표 보조 조향력이 부여될 때까지는 일정한 시간을 필요로 한다. 따라서, 목표 보조 조향력이 부여된 시점에서의 차량의 거동이, 산출 동작을 개시한 시점에서의 차량의 거동과 비교하여 변동해 버릴 수도 있고, 그 결과, 조향 조작의 위화감을 일으킬 수도 있다. 그런데, 이 양태에 의하면, 제 1 보정 조향력 및 제 2 보정 조향력을 산출하기 위해서 필요로 하는 시간을 고려한 지연 보상이 실시되기 때문에, 지연에 의한 조향 조작의 위화감이 발생하는 문제를 상응하게 억제할 수 있다.

본 발명의 작용 및 다른 이득은 다음에 설명하는 실시형태로부터 더욱 명백해진다.

도 1 은 본 발명의 차량 전향 제어 장치에 관련된 실시형태의 기본적인 구성을 개념적으로 도시한 개략 구성도이다.
도 2 는 전동식 파워 스티어링 장치의 동작 전체를 개념적으로 도시한 플로우 차트이다.
도 3 은 기본 보조 토크를 도시한 그래프이다.
도 4 는 보정 토크를 산출할 때에 전륜의 횡력에 곱해지는 계수의 차속에 대한 상관을 도시한 그래프이다.
도 5 는 보정 토크를 산출할 때에 후륜 횡력의 비례값에 곱해지는 계수의 차속에 대한 상관을 도시한 그래프이다.
도 6 은 보정 토크를 산출할 때에 후륜 횡력의 미분값에 곱해지는 계수의 차속에 대한 상관을 도시한 그래프이다.
도 7 은 도 5 에 도시한 계수와, 도 6 에 도시한 계수의 곱셈값의 차속에 대한 상관을 도시한 그래프이다.
도 8 은 전후 가속도의 절대값에 대한 전후 가속도 계수의 값을 도시한 그래프이다.
도 9 는 전후 가속도가 변화하기 시작하고 나서의 경과 시간에 대한 전후 가속도 계수의 값을 도시한 그래프이다.
도 10 은 시간에 대한 ABS 계수의 값을 도시한 그래프이다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태에 대해 설명한다.

(1) 기본 구성

처음에, 도 1 을 참조하면서, 본 발명의 차량 전향 제어 장치에 관련된 실시형태의 기본적인 구성에 대해 설명한다. 여기에, 도 1 은 본 발명의 차량 전향 제어 장치에 관련된 실시형태를 채용한 차량의 기본적인 구성을 개념적으로 도시한 개략 구성도이다.

도 1 에 도시한 바와 같이, 차량 (1) 은, 전륜 (5 및 6), 그리고 후륜 (7 및 8) 을 구비하고 있다. 전륜 및 후륜의 적어도 일방이 엔진의 구동력을 얻음으로써 구동됨과 함께, 전륜이 조향됨으로써, 차량 (1) 은 원하는 방향으로 진행할 수 있다.

조향륜인 전륜 (5 및 6) 은, 운전자에 의한 스티어링 휠 (11) 의 조향에 따라 구동되는 전동식 파워 스티어링 장치 (10) 에 의해 조향된다. 구체적으로는, 전동식 파워 스티어링 장치 (10) 는, 예를 들어 랙 앤드 피니언식의 전동식 파워 스티어링 장치이고, 스티어링 휠 (11) 에 일방의 단부가 접속되는 스티어링 샤프트 (12) 와, 그 스티어링 샤프트 (12) 의 타방의 단부에 접속되는 랙 피니언 기구 (16) 와, 스티어링 휠 (12) 의 회전 각도인 조향각 (θ) 을 검출하는 타각 센서 (13) 와, 스티어링 휠 (11) 의 조향에 의해 스티어링 샤프트 (12) 에 가해지는 조향 토크 (MT) 를 검출하는 토크 센서 (14) 와, 운전자의 조향 부담을 경감시키는 보조 조향력을 발생시킴과 함께 도시 생략된 감속 기어를 개재하여 스티어링 샤프트 (12) 에 보조 조향력을 주는 전동 모터 (15) 를 구비하고 있다.

이와 같은 전동식 파워 스티어링 장치 (10) 에 있어서는, ECU (30) 에 의해, 타각 센서 (13) 로부터 출력되는 조향각 (θ), 토크 센서 (14) 로부터 출력되는 조향 토크 (MT) 및 차속 센서 (41) 로부터 출력되는 차속 (V) 에 기초하여, 전동 모터 (15) 가 발생하는 토크인 목표 보조 토크 (T) 가 산출된다.

목표 보조 토크 (T) 는 ECU (30) 로부터 전동 모터 (15) 에 출력되고, 목표 보조 토크 (T) 에 따른 전류가 전동 모터 (15) 에 공급됨으로써, 전동 모터 (15) 가 구동된다. 이로 인해, 전동 모터 (15) 로부터 스티어링 샤프트 (12) 에 조향 보조력이 가해지고, 그 결과, 운전자의 조향 부담이 경감된다. 또한, 랙 피니언 기구 (16) 에 의해, 스티어링 샤프트 (12) 의 회전 방향의 힘이, 랙바 (17) 의 왕복 운동 방향의 힘으로 변환된다. 랙바 (17) 의 양단 (兩端) 은, 타이 로드 (18) 을 개재하여 전륜 (5 및 6) 에 연결되어 있고, 랙바 (17) 의 왕복 운동에 따라, 전륜 (5 및 6) 의 방향이 바뀐다.

(2) 동작 원리

계속해서, 도 2 를 참조하여, 본 실시형태에 관련된 전동식 파워 스티어링 장치 (10) 의 동작에 대해 보다 상세하게 설명한다. 여기에, 도 2 는, 전동식 파워 스티어링 장치 (10) 의 동작 전체를 개념적으로 도시한 플로우 차트이다.

도 2 에 도시한 바와 같이, ECU (30) 의 동작에 의해, 전동 모터 (15) 로부터 가해지는 보조 조향력의 베이스가 되는 기본 보조 토크 (AT) 가 산출된다 (단계 S10). 기본 보조 토크 (AT) 를 산출하는 경우에는, 먼저, ECU (30) 에 의해, 기본 보조 토크 (AT) 를 산출하기 위해서 필요한 각종 신호 (예를 들어, 차속 (V) 이나 조향 토크 (MT) 등) 가 판독 입력된다. 계속해서, 판독 입력된 각종 신호에 기초하여, 기본 보조 토크 (AT) 가 산출된다.

여기서, 도 3 을 참조하여, 기본 보조 토크 (AT) 의 산출 동작의 일 구체예에 대해 설명한다. 여기에, 도 3 은 기본 보조 토크 (AT) 를 도시한 그래프이다.

도 3 에 도시한 바와 같이, 기본 보조 토크 (AT) 는, 예를 들어 조향 토크 (MT) 와 기본 보조 토크 (AT) 의 관계를 도시한 그래프 (혹은, 맵핑) 에 기초하여 산출되어도 된다. 보다 구체적으로는, 스티어링 휠 (11) 의 헐거움을 확보하기 위해서, 조향 토크 (MT) 가 상대적으로 작은 경우에는 기본 보조 토크를 0 으로 하여 산출한다. 조향 토크 (MT) 가 어느 정도의 크기가 된 경우에는, 조향 토크 (MT) 가 커짐에 따라 보다 큰 기본 보조 토크 (AT) 를 산출한다. 조향 토크 (MT) 가 소정 값보다 커진 경우에는, 조향 토크 (MT) 의 크기에 따라서도 변동하지 않는 일정 값의 기본 보조 토크 (AT) 를 산출한다. 이 때, 차속 (V) 이 빨라질수록, 기본 조향 토크의 값을 작게 하도록 구성해도 된다.

또한, 여기서 예시한 기본 보조 토크 (AT) 의 산출 동작은, 어디까지나 일례에 지나지 않고, 다른 방법을 이용하여 산출해도 되는 것은 말할 필요도 없다.

다시 도 2 에 있어서, 계속해서, ECU (30) 의 동작에 의해, 차속 (V) 과 조향각 (θ) 이 취득된다 (단계 S11). 구체적으로는, 차속 센서 (41) 에서 검출된 차속 (V) 및 타각 센서 (13) 에서 검출된 조향각 (θ) 이 ECU (30) 에 출력된다.

계속해서, ECU (30) 의 동작에 의해, 단계 S11 에서 취득된 차속 (V) 및 조향각 (θ) 의 각각에 기초하여, 차량 (1) 의 요레이트 (γ) 및 슬립각 (β) 이 추정 (산출) 된다 (단계 S12). 이러한 추정 동작은, 차량 (1) 의 평면 방향에 있어서의 운동 방정식에 기초하여 행해진다.

구체적으로는, 차량 (1) 의 중심 전 축간 거리를 L_f 로 하고, 차량 (1) 의 중심 후 축간 거리를 L_r 로 하고, 차량 (1) 의 요축 둘레의 관성 모멘트를 I 로 하고, 차량 (1) 의 프론트 코너링 파워를 K_f 로 하고, 차량 (1) 의 리어 코너링 파워를 K_r 로 하고, 차량 (1) 의 질량을 m 으로 하며, 차량의 타각을 δ 로 하면, 차량 (1) 의 운동 방정식은, 수학식 1 로 나타난다.

여기서, 차량 (1) 의 중심 전 축간 거리 (L_f), 차량 (1) 의 중심 후 축간 거리 (L_r), 차량 (1) 의 요축 둘레의 관성 모멘트 (I), 차량 (1) 의 프론트 코너링 파워 (K_f), 차량 (1) 의 리어 코너링 파워 (K_r), 및 차량 (1) 의 질량 (m) 의 각각은, 차량 (1) 에 고유의 값이기 때문에, 그 고유의 값 (공통 파라미터) 의 구체예를 수학식 1 에 입력함으로써, 수학식 1 은, 차속 (V) 및 타각 (δ) 의 함수가 된다. 또한, 타각 (δ) 은, 조향각 (θ) 과, 랙 앤드 피니언 기구의 기어비 등 (바꿔 말하면, 전동식 파워 스티어링 장치 (10) 의 사양) 으로부터 구해진다. 이 때문에, 수학식 1 에서 얻어지는 요레이트 (γ) 및 슬립각 (β) 의 각각의 미분값을 적분함으로써, 차속 (V) 및 조향각 (θ) 으로부터 요레이트 (γ) 및 슬립각 (β) 이 추정된다.

계속해서, ECU (30) 의 동작에 의해, 단계 S12 에서 추정된 요레이트 (γ) 및 슬립각 (β) 의 각각에 기초하여, 전륜 (5 및 6) 의 횡력 (F_f) 그리고 후륜 (7 및 8) 의 횡력 (F_r) 이 추정된다 (단계 S13). 이러한 추정 동작에 대해서도, 차량 (1) 의 평면 방향에 있어서의 운동 방정식에 기초하여 행해진다. 구체적으로는, 전륜 (5 및 6) 의 횡력 (F_f) 그리고 후륜 (7 및 8) 의 횡력 (F_r) 은, 수학식 2 및 수학식 3 을 이용하여 추정된다.

계속해서, ECU (30) 의 동작에 의해, 단계 S13 에서 추정된 전륜 (5 및 6) 의 횡력 (F_f) 그리고 후륜 (7 및 8) 의 횡력 (F_r) 의 각각에 기초하여, 단계 S10 에서 산출된 기본 보조 토크 (AT) 를 보정하기 위한 보정 토크 (FB_trq) 가 산출된다 (단계 S14). 구체적으로는, 보정 (FB_trq) 토크는, 수학식 4 에 의해 산출된다. 또한, 수학식 4 중에서, 차량 (1) 의 트레일을 L_t 로 하고, 전륜 (5 및 6) 의 횡력 (F_f) 그리고 후륜 (7 및 8) 의 횡력 (F_r) 이 추정되는 주기 (바꿔 말하면, 도 2 에 도시한 동작이 이루어지는 주기로서, 샘플링 주기) 를 T_smp 로 하고, 1 단계 전에 추정된 후륜 (7 및 8) 의 횡력 (F_r) 을 F_rz 로 하고 있다. 또한, k₀, k₁ 및 k₂ 는, 각각, 수학식 5 내지 수학식 7 에 의해 나타나는 소정 계수이다. 또한, 수학식 5 내지 수학식 7 중에서, 정규화된 차량 (1) 의 프론트 코너링 파워를 C_f 로 하고, 정규화된 차량 (1) 의 리어 코너링 파워를 C_r 로 한다.

여기서, 수학식 5 내지 수학식 7 에 나타내는 계수 (k₀, k₁ 및 k₂) 는, 이하에 나타내는 보정 토크 (FB_trq) 가 완수해야 할 작용을 고려하면서, 수학식 8 에 나타내는 차량 (1) 의 평면 방향에 있어서의 운동 방정식을 풀음으로써 구해진다. 또한, 수학식 8 중에서, 킹핀축 둘레의 관성 모멘트를 I_s 로 하고, 킹핀축 둘레의 감쇠 모멘트 계수를 C_s 로 한다.

먼저, 수학식 8 에서, 차량 (1) 의 요 진동을 억제하는 (바꿔 말하면, 차량 (1) 의 감쇠를 크게 하는) 것을 중시하면서 목표 보조 토크 (T) 를 구하면, 후륜 (7 및 8) 의 횡력 (F_r) 및 그 횡력 (F_r) 의 미분값에 기초하여 목표 보조 토크 (T) 를 설정하면 되는 것이 판명된다. 구체적으로는, 기본 보조 토크 (AT) 에 대해, 후륜 (7 및 8) 의 횡력 (F_r) 에 계수 (k₁) 를 곱한 값과, 후륜 (7 및 8) 의 횡력 (F_r) 의 미분값 (F_rs) 에 소정 계수 (k₂) (보다 구체적으로는, k₁ × k₂) 를 곱한 값의 합을 가산함으로써 얻어지는 토크를, 목표 보조 토크 (T) 로 하여 산출하면 되는 것이 판명된다. 이 결과, 기본 보조 토크 (AT) 를 보정하기 위한 보정 토크 (FB_trq) 중, 후륜 (7 및 8) 의 횡력 (F_r) 에 기초하는 보정 토크 성분 (요컨대, 후륜 (7 및 8) 의 횡력 (F_r) 의 비례값 (F_r) 에 기초하는 보정 토크 성분 (k₁F_r) 과, 후륜 (7 및 8) 의 횡력 (F_r) 의 미분값 (F_rs) 에 기초하는 보정 토크 성분 (k₁k₂F_rs)) 을 산출하기 위한, 계수 (k₁ 및 k₂) 가 구해진다.

이와 같은 관점에서 구해지는 후륜 (7 및 8) 의 횡력 (F_r) 에 기초하는 보정 토크 성분은, 주로 기본 보조 토크 (AT) 를 저감시키도록 작용하는 토크 성분이다. 바꿔 말하면, 후륜 (7 및 8) 의 횡력 (F_r) 에 기초하는 보정 토크 성분은, 예를 들어 차량 (1) 이 선회 상태에 있는 경우 (특히, 과도 선회 상태에 있는 경우) 에 있어서, 차량 (1) 의 요 진동을 수속시키는 방향에 전륜 (5 및 6) 을 전향시키도록 주로 작용하는 토크 성분이다.

한편, 예를 들어 차량 (1) 이 정상 선회 상태에 있는 경우에는, 차량 (1) 의 거동이 안정적이기 때문에, 차량 (1) 에 요 진동이 발생할 가능성은 낮다. 한편, 차량 (1) 이 정상 선회 상태에 있는 경우에도, 후륜 (7 및 8) 의 횡력 (F_r) 에 기초하는 보정 토크 성분이 기본 보조 토크 (AT) 에 가산되어 있다. 이 때문에, 단순히 후륜 (7 및 8) 의 횡력 (F_r) 에 기초하는 보정 토크 성분을 기본 보조 토크 (AT) 에 가산하는 것만으로는, 예를 들어 차량 (1) 이 정상 선회 상태에 있는 경우에, 조향 조작이 무겁다고 운전자가 인식할 수도 있다. 이 때문에, 후륜 (7 및 8) 의 횡력 (F_r) 에 기초하는 보정 토크 성분에 의한 기본 보조 토크 (AT) 의 저감 (특히, 예를 들어 차량 (1) 이 선회 상태에 있는 경우 (특히, 정상 선회 상태에 있는 경우) 에 있어서의 저감) 을 상쇄시키기 위한 토크 성분이, 기본 보조 토크 (AT) 에 추가로 가산되는 것이 바람직하다.

이러한 점을 감안하면, 본 실시형태에서는, 전륜 (5 및 6) 의 횡력 (F_f) 에 기초하여, 후륜 (7 및 8) 의 횡력 (F_r) 에 기초하는 보정 토크 성분에 의한 기본 보조 토크 (AT) 의 저감 (특히, 예를 들어 차량 (1) 이 선회 상태에 있는 경우 (특히, 정상 선회 상태에 있는 경우) 에 있어서의 저감) 을 상쇄시키기 위한 토크 성분이, 기본 보조 토크 (AT) 에 추가로 가산되면 되는 것이 판명된다. 요컨대, 특히 차량 (1) 이 정상 선회 상태에 있는 경우에, 전륜 (5 및 6) 의 횡력 (F_f) 에 기초하는 보정 토크 성분과 후륜 (7 및 8) 의 횡력 (F_r) 에 기초하는 보정 토크 성분의 합이 제로가 되는 것이 바람직하다. 그 결과, 보정 토크 (FB_trq) 중 전륜 (5 및 6) 의 횡력 (F_f) 에 기초하는 보정 토크 성분 (-k₀F_fL_t 의 항) 을 산출하기 위한 계수 (k₀) 가 구해진다.

이와 같은 관점에서 구해지는 전륜 (5 및 6) 의 횡력 (F_f) 에 기초하는 보정 토크 성분은, 주로 기본 보조 토크 (AT) 를 증대시키도록 주로 작용하는 토크 성분이다. 특히, 전륜 (5 및 6) 의 횡력 (F_f) 에 기초하는 보정 토크 성분은, 특히 차량 (1) 이 정상 선회 상태에 있는 경우에, 후륜 (7 및 8) 의 횡력 (F_r) 에 기초하는 보정 토크 성분에 의한 기본 보조 토크 (AT) 의 저감을 상쇄시키기 위한 토크 성분이다.

또한, 수학식 4 에 나타내는 보정 토크 (FB_trq) 중, 후륜 (7 및 8) 의 횡력 (F_r) 의 비례값 (F_r) 에 기초하는 보정 토크 성분 (k₁F_r) 이, 본 발명에 있어서의 「제 1 보정 조향력」의 일부 (요컨대, 본 발명에 있어서의 「제 3 보정 조향력」) 에 상당한다. 또한, 수학식 4 에 나타내는 보정 토크 (FB_trq) 중, 후륜 (7 및 8) 의 횡력 (F_r) 의 미분값 (F_rs) 에 기초하는 보정 토크 성분 (k₁k₂F_rs) 이, 본 발명에 있어서의 「제 1 보정 조향력」의 일부 (요컨대, 본 발명에 있어서의 「제 4 보정 조향력」) 에 상당한다. 또한, 수학식 4 에 나타내는 보정 토크 (FB_trq) 중, 전륜 (5 및 6) 의 횡력 (F_f) 에 기초하는 보정 토크 성분 (-k₀F_fL_t 의 항) 이, 본 발명에 있어서의 「제 2 보정 조향력」에 상당한다.

다시 도 2 에 있어서, 이와 같이 하여 보정 토크 (FB_trq) 가 산출된 후, ECU (30) 의 동작에 의해, 보정 토크 (FB_trq) 에 대해 지연 보상이 실시된다 (단계 S15). 여기서 실시되는 지연 보상은, 단계 S11 에서 단계 S15 까지의 동작에 필요로 한 시간 (요컨대, 차속 (V) 및 조향각 (θ) 을 취득하고 나서, 보정 토크 (FB_trq) 를 다 산출하기까지 필요로 한 시간) 의 지연을 보상한다. 구체적으로는, 수학식 9 에 나타내는 바와 같은 연산이 행해진다. 그 결과, 지연 보상 후 보정 토크 (FB_out) (요컨대, 보정 토크에 대해 지연 보상을 실시함으로써 얻어지는 결과) 가 산출된다. 또한, 수학식 9 중에서, 보상 전 보정 토크를 FB_in 으로 하고, 보상 후 보정 토크를 FB_out 으로 하고, 1 단계 전의 보상 전 보정 토크를 FB_inZ 로 하고, 1 단계 전의 보상 후 보정 토크를 FB_outZ 로 하고, 지연 보상 시간을 T₁ 로 하며, 지연 보상 시간의 분모를 T2 로 한다.

그 후, ECU (30) 의 동작에 의해, 단계 S10 에서 산출된 기본 보조 토크 (AT) 에 대해, 단계 S15 에서 지연 보상이 이루어진 보정 토크 (FB_trq) (요컨대, 지연 보상 후 보정 토크 (FB_out)) 가 가산됨으로써 얻어지는 토크가, 목표 보조 토크 (T) 로 설정된다 (단계 S16).

이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 의하면, 후륜 (7 및 8) 의 횡력 (F_r) 에 기초하는 보정 토크 성분 (요컨대, 기본 보조 토크 (AT) 를 저감시키는 보정 토크 성분) 이 기본 보조 토크 (AT) 에 가산됨으로써, 스티어링의 진동과 차량 (1) 의 요 진동의 연성을 바람직하게 억제할 수 있다. 따라서, 전륜 (5 및 6) 의 진동을 바람직하게 수속시킬 수 있고, 그 결과 차량 (1) 의 수속성을 향상시킬 수 있다. 추가로, 본 실시형태에서는, 댐핑 제어를 과도하게 크게 하지 않고, 보정 토크 (FB_trq) 에 의해, 스티어링의 진동과 차량 (1) 의 요 진동의 연성을 바람직하게 억제하고 있다. 따라서, 상기 서술한 바와 같이 차량 (1) 의 수속성을 향상시키면서도, 스티어링의 수속성도 향상시킬 수 있다.

한편, 전륜 (5 및 6) 의 횡력 (F_f) 에 기초하는 보정 토크 성분 (요컨대, 기본 보조 토크 (AT) 를 증대시키는 보정 토크 성분) 이 기본 보조 토크 (AT) 에 가산되기 때문에, 예를 들어 차량 (1) 이 정상 선회 상태에 있는 경우에, 조향 조작을 보조하기 위해서 부여되는 목표 보조 토크 (T) 의 저하를 바람직하게 억제할 수 있다. 따라서, 본 실시형태에 의하면, 예를 들어 차량 (1) 이 정상 선회 상태에 있는 경우에도, 승무원에게 조향 조작의 위화감을 인식시키는 경우는 거의 없다는 효과를 얻을 수 있다. 요컨대, 조향감의 향상을 도모할 수 있다.

이와 같이, 본 실시형태에 의하면, 특히 과도 선회시에서 발생하기 쉬운 스티어링의 진동과 차량 (1) 의 요 진동의 연성의 발생을 바람직하게 억제하면서도 (바꿔 말하면, 차량 (1) 의 수속성 및 스티어링의 수속성을 향상시키면서도), 특히 정상 선회시에서 발생하기 쉬운 조향력의 부족을 바람직하게 보충할 수 있다.

추가로, 본 실시형태에서는, 전륜 (5 및 6) 의 횡력 (F_f) 그리고 후륜 (7 및 8) 의 횡력 (F_r) 을 미리 추정한 후에 보정 토크 (FB_trq) 를 산출하는, 이른바 피드 포워드 제어를 실시하고 있다. 이 때문에, 전륜 (5 및 6) 의 횡력 (F_f) 그리고 후륜 (7 및 8) 의 횡력 (F_r) 을 실제로 검출한 후에 보정 토크 (FB_trq) 를 산출하는, 이른바 피드백 제어와 비교하여, 지연에 의한 조향 조작의 위화감이 발생하는 문제를 상응하게 억제할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 지연 보상을 실시하고 있기 때문에, 보정 토크 (FB_trq) 의 산출 동작을 개시하고 나서, 실제로 목표 보조 토크 (T) 가 부여될 때까지 필요로 하는 시간의 지연에 의한 조향 조작의 위화감 내지는 수속성의 악화를 방지할 수 있다.

또한, 상기 서술한 설명에서는, 전륜 (5 및 6) 의 횡력 (F_f) 에 기초하는 보정 토크 성분과 후륜 (7 및 8) 의 횡력 (F_r) 에 기초하는 보정 토크 성분이 서로 상쇄되는 양태에 대해 설명하고 있다. 그러나, 정상 선회시에 있어서의 조향감의 향상이라는 관점에서는, 전륜 (5 및 6) 의 횡력 (F_f) 에 기초하는 보정 토크 성분과 후륜 (7 및 8) 의 횡력 (F_r) 에 기초하는 보정 토크 성분이 완전하게 서로 상쇄되고 있지 않아도 된다. 바꿔 말하면, 적어도 조향감의 향상을 도모할 수 있는 한은, 전륜 (5 및 6) 의 횡력 (F_f) 에 기초하는 보정 토크 성분과 후륜 (7 및 8) 의 횡력 (F_r) 에 기초하는 보정 토크 성분의 합이 제로가 아니어도 된다.

또한, 계수 (k₀, k₁ 및 k₂) 에 대해서도, 상기 서술한 구체적인 수학식 (수학식 5 내지 수학식 7) 은 어디까지나 일 구체예로서, 차량 (1) 의 특성이나 사양, 전동식 파워 스티어링 장치 (10) 의 특성이나 사양 등을 포함하는 차량 조건을 고려하면서, 바람직한 계수가 설정되는 것이 바람직하다.

또한, 특히 과도 선회시에서 발생하기 쉬운 스티어링의 진동과 차량 (1) 의 요 진동의 연성의 발생을 바람직하게 억제하면서도, 특히 정상 선회시에서 발생하기 쉬운 조향력의 부족을 바람직하게 보충한다는 관점에서는, 반드시 피드 포워드 제어를 실시할 필요는 없다. 요컨대, 전륜 (5 및 6) 의 횡력 (F_f) 그리고 후륜 (7 및 8) 의 횡력 (F_r) 을 직접적으로 검출하고, 그 검출된 전륜 (5 및 6) 의 횡력 (F_f) 그리고 후륜 (7 및 8) 의 횡력 (F_r) 에 기초하여, 보정 토크를 산출하는 피드백 제어를 실시하도록 구성해도 된다. 이 경우에도, 특히 과도 선회시에 있어서 발생하기 쉬운 스티어링의 진동과 차량 (1) 의 요 진동의 연성의 발생을 바람직하게 억제하면서도, 특히 정상 선회시에 있어서 발생하기 쉬운 조향력의 부족을 바람직하게 보충할 수 있다. 단, 피드백 제어에 의한 지연을 바람직하게 보상하는 것이 바람직하다.

(3) 변형 동작예

계속해서, 도 4 내지 도 7 을 참조하여, 변형 동작예에 대해 설명한다. 여기에, 도 4 는 보정 토크 (FB_trq) 를 산출할 때에 전륜 (5 및 6) 의 횡력 (F_f) 에 곱해지는 계수 (k₀) 의 차속 (V) 에 대한 상관을 도시한 그래프이고, 도 5 는 보정 토크 (FB_trq) 를 산출할 때에 후륜 (7 및 8) 의 횡력의 비례값 (F_r) 에 곱해지는 계수 (k₁) 의 차속 (V) 에 대한 상관을 도시한 그래프이고, 도 6 은 보정 토크 (FB_trq) 를 산출할 때에 후륜 (7 및 8) 의 횡력의 미분값 (F_rs) 에 곱해지는 계수 (k₂) 의 차속 (V) 에 대한 상관을 도시한 그래프이며, 도 7 은 도 5 에 나타내는 계수 (k₁) 와, 도 6 에 나타내는 계수 (k₂) 의 곱셈값의 차속 (V) 에 대한 상관을 도시한 그래프이다.

차량 (1) 의 중심 전 축간 거리 (L_f), 차량 (1) 의 중심 후 축간 거리 (L_r), 정규화된 차량 (1) 의 프론트 코너링 파워 (C_f) 및 정규화된 차량 (1) 의 리어 코너링 파워 (C_r) 의 각각은, 차량 (1) 에 고유의 값이기 때문에, 그 고유의 값 (공통 파라미터) 의 구체예를 수학식 5 내지 수학식 7 에 입력함으로써, 수학식 5 내지 수학식 7 이 나타낸 계수 (k₀, k₁ 및 k₂) 는, 차속 (V) 의 함수로서 나타내어진다.

이 결과, 도 4 및 도 5 에 도시한 바와 같이, 계수 (k₀) 및 계수 (k₁) 의 각각은, 동일한 경향을 취하는 차속 의존성을 가지고 있는 것을 알 수 있다. 또한, 도 6 에 도시한 바와 같이, 계수 (k₂) 는 차속 의존성을 갖지는 않지만, 실제로 후륜 (7 및 8) 의 횡력 (F_r) 의 미분값에 곱해지는 곱셈값 (요컨대, k₁ × k₂) 은, 도 7 에 도시한 바와 같이, 계수 (k₀) 및 계수 (k₁) 의 각각과 동일한 경향을 취하는 차속 의존성을 가지고 있는 것을 알 수 있다.

변형 동작예에 있어서는, 이와 같은 계수의 차속 의존성에 주목하여, 상기 서술한 동작의 간략화를 도모하고 있다. 구체적으로는, 변형 동작예에 있어서는, 소정 차속 (V) 에 있어서의 계수 (k_0v, k_1v 및 k_2v) 를 미리 메모리 등에 저장해 둔다. 그 후, 실제로 보정 토크 (FB_trq) 를 산출할 때에는, 이들의 계수 (k_0v, k_1v 및 k_2v) 에 대해, 실제의 차속 (V) 에 따른 속도 계수 (K_p) 를 곱한 값을, 계수 (k₀, k₁ 및 k₂) 로서 사용한다. 이 결과, 수학식 4 는, 수학식 10 으로 나타내어진다.

이로 인해, 계수 (k₀, k₁ 및 k₂) 를 산출하기 위해서, 보정 토크 (FB_trq) 를 산출할 때마다 수학식 5 내지 수학식 7 을 이용하여 계수 (k₀, k₁ 및 k₂) 를 산출할 필요는 없고, 고정값인 계수 (k_0v, k_1v 및 k_2v) 에 대해, 차속 (V) 에 따른 속도 계수 (K_p) 를 곱하면 충분하다. 따라서, 계수 (k₀, k₁ 및 k₂) 를 산출하기 위한 처리 부하를 대폭 저감시킬 수 있다. 따라서, 보정 토크 (FB_trq) 의 산출 동작을 상대적으로 간략화할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 이하에 나타내는 양태에서, 보정 토크 (FB_trq) 를 더욱 보정하도록 구성해도 된다.

예를 들어, 악로 (惡路) 계수 (K_B) 가 설정되도록 구성해도 된다. 악로 계수 (K_B) 는, 0 내지 1 사이의 수치로 설정된다. 차량 (1) 이 악로 (예를 들어, 저 μ 로나, 요철로 등의 차속 (V) 이 크고, 불규칙하거나 또는 의도치 않게 변동하는 노면) 를 주행하고 있는 경우에는, 악로 계수 (K_B) 를 0 으로 설정한다. 혹은, 차량 (1) 이 악로를 주행하고 있는 경우에는, 악로 계수 (K_B) 를 0 보다 크고 또한 1 미만의 값으로 설정해도 된다. 한편, 차량 (1) 이 악로를 주행하고 있지 않은 경우 (즉, 포장로 등의 통상로를 주행하고 있는 경우) 에는, 악로 계수 (K_B) 를 1 로 설정한다.

이 악로 계수 (K_B) 는, 상기 서술한 계수 (k₂) 에 곱해진다. 이로 인해, 차량 (1) 이 악로를 주행하고 있는 경우에는, 노이즈가 큰 후륜 (7 및 8) 의 횡력 (F_r) 의 미분값 (F_rs) 의 보정 토크 (FB_trq) 의 산출에 대한 기여율을 낮추거나 또는 0 으로 할 (바꿔 말하면, 노이즈가 작은 후륜 (7 및 8) 의 횡력 (F_r) 에 기초하여 보정 토크 (FB_trq) 를 산출할) 수 있다. 그 결과, 악로에 의한 영향을 최대한 배제하면서, 보정 토크 (FB_trq) 를 바람직하게 산출할 수 있다.

또한, 전후 가속도 계수 (K_A) 가 설정되도록 구성해도 된다. 전후 가속도 계수 (K_A) 는, 0 내지 1 사이의 수치로 설정된다. 구체적으로는, 전후 가속도 계수 (K_A) 는, 도 8 에 도시한 그래프에 따라 설정된다. 도 8 은, 전후 가속도

의 절대값에 대한 전후 가속도 계수 (K_A) 의 값을 도시한 그래프이다. 도 8 에 도시한 바와 같이, 차량 (1) 의 전후 가속도

의 절대값이 소정값 이하인 경우에는, 전후 가속도 계수 (K_A) 를 1 로 설정한다. 차량 (1) 의 전후 가속도

의 절대값이 소정값 이하인 경우에는, 차량 (1) 의 전후 가속도

의 절대값이 크면 클수록, 전후 가속도 계수 (K_A) 를 보다 작은 값으로 설정한다. 혹은, 전후 가속도

의 절대값이 소정값 이상인 경우에는 또는 차량 (1) 에 피치가 발생한 경우에는, 전후 가속도 계수 (K_A) 를 0 으로 설정해도 된다.

또한, 도 9 에 도시한 바와 같이, 전후 가속도

가 변화하기 시작하고 나서의 경과 시간에 따라 전후 가속도 계수 (K_A) 를 설정하도록 구성해도 된다. 도 9 는, 전후 가속도

가 변화하기 시작하고 나서의 경과 시간에 대한 전후 가속도 계수 (K_A) 의 값을 도시한 그래프이다. 도 9 에 도시한 바와 같이, 전후 가속도

가 변화하기 시작한 경우에는, 차량 (1) 에 고유의 피치 주기에 상당하는 시간이 경과할 때까지는, 전후 가속도 계수 (K_A) 를 0 으로 설정해 두고, 피치 주기에 상당하는 시간이 경과한 후는, 시간의 경과와 함께 서서히 큰 값으로 설정하도록 구성해도 된다.

이 전후 가속도 계수 (K_A) 는, 상기 서술한 계수 (k₁) 에 곱해진다. 이로 인해, 차량 (1) 이 가감속하고 있는 경우에는, 가감속에서 기인하여 크게 변동하는 후륜 (7 및 8) 의 횡력의 비례값 (F_r) 의, 보정 토크 (FB_trq) 의 산출에 대한 기여율을 낮추거나 또는 0 으로 할 (바꿔 말하면, 가감속에 의해서도 그다지 크게 변동하지 않는 후륜 (7 및 8) 의 횡력의 미분값 (F_rs) 에 기초하여 보정 토크 (FB_trq) 를 산출한다) 수 있다. 그 결과, 가감속에 의한 영향을 최대한 배제하면서, 보정 토크 (FB_trq) 를 바람직하게 산출할 수 있다.

또한, ABS 계수 (K_X1 및 K_X2) 가 설정되도록 구성해도 된다. ABS 계수 (K_X1 및 K_X2) 는, 0 내지 1 사이의 수치로 설정된다. 구체적으로는, ABS 계수 (K_X1 및 K_X2) 는, 도 10 에 도시한 그래프에 따라 설정된다. 도 10 은, 시간에 대한 ABS 계수 (K_X1 및 K_X2) 의 값을 도시한 그래프이다. 도 10 에 도시한 바와 같이, ABS 제어를 하고 있는 경우에는, ABS 계수 (K_X1 및 K_X2) 의 각각을 0 으로 설정한다. ABS 제어를 하고 있는지 여부는, 도시 생략된 ABS 제어 회로로부터 출력되는 제어 신호에 의해 판정할 수 있다. 그 후, ABS 제어가 종료된 경우에는, 먼저 ABS 계수 (K_X2) 를 서서히 큰 값으로 설정해 간다. ABS 제어가 종료하고 나서 일정 시간이 경과한 후에는, 계속해서 ABS 계수 (K_X1) 를 서서히 큰 값으로 설정해 간다. 이 때, ABS 계수 (K_X2) 의 단위 시간당 증분은, ABS 계수 (K_X1) 의 단위 시간당 증분보다 크다. 바꿔 말하면, 도 10 에 도시한 ABS 계수 (K_X1) 에 관련된 그래프의 기울기는, 도 10 에 도시한 ABS 계수 (K_X2) 에 관련된 그래프의 기울기보다 완만하다.

또한, ABS 제어가 종료된 후에, ABS 계수 (K_X1) 및 ABS 계수 (K_X2) 를 서서히 크게 해 가는 동작을 대신하여, ABS 제어가 종료된 후의 일정 기간은 ABS 계수 (K_X2) 를 1 로 설정하고, 또한 ABS 계수 (K_X1) 를 0 으로 설정하며, 그 후 더욱 일정 기간 경과한 후에 ABS 계수 (K_X1) 를 1 로 설정하도록 구성해도 된다.

또한, VSC 나 TRC 등의 전후력 제어를 하고 있는 경우에 대해서도, ABS 제어의 경우와 동일한 양태로, ABS 계수 (K_X1 및 K_X2) 를 설정하는 것이 바람직하다.

이 ABS 계수 (K_X1) 는 상기 서술한 계수 (k₁) 에 곱해지고, 또한 ABS 계수 (K_X2) 는 상기 서술한 계수 (k₂) 에 곱해진다. 이로 인해, 전후력 제어에서 기인하여 크게 변동하는 후륜 (7 및 8) 의 횡력의 비례값 (F_r) 의, 보정 토크 (FB_trq) 의 산출에 대한 기여율을 낮추거나 또는 0 으로 할 (바꿔 말하면, 전후력 제어에 의해서도 그다지 크게 변동하지 않는 후륜 (7 및 8) 의 횡력의 미분값 (F_rs) 에 기초하여 보정 토크 (FB_trq) 를 산출할) 수 있다. 그 결과, 전후력 제어에 의한 영향을 최대한 배제하면서, 보정 토크 (FB_trq) 를 바람직하게 산출할 수 있다.

또한, 서스 계수 (K_Z) 가 설정되도록 구성해도 된다. 서스 계수 (K_Z) 는, 0 내지 1 사이의 수치로 설정된다. 구체적으로는, 서스펜션 제어가 행해지지 않은 경우에는, 서스 계수 (K_Z) 는 1 로 설정된다. 서스펜션 제어가 행해지고 있는지 여부는, 서스 제어 회로 (34) 로부터 출력되는 제어 신호 (S3) 에 의해 판정할 수 있다. 한편, 서스펜션 제어를 하고 있는 경우에는, 서스 계수 (K_Z) 는 0 또는 0 보다 크고 또한 1 미만의 값으로 설정된다.

또한, 스태빌라이져 제어 등의 접지 하중 가변 제어가 행해지고 있는 경우에 대해서도, 서스펜션 제어의 경우와 동일한 양태로, 서스 계수 (K_Z) 를 설정하는 것이 바람직하다.

이 가리키는 계수 (K_Z) 는, 상기 서술한 계수 (k₁) 에 곱해진다. 이로 인해, 접지 하중 제어에서 기인하여 크게 변동하는 후륜 (7 및 8) 의 횡력의 비례값 (F_r) 의, 보정 토크 (FB_trq) 의 산출에 대한 기여율을 낮추거나 또는 0 으로 할 (바꿔 말하면, 접지 하중 가변 제어에 의해서도 그다지 크게 변동하지 않는 후륜 (7 및 8) 의 횡력 (F_r) 의 미분값 (F_rs) 에 기초하여 보정 토크 (FB_trq) 를 산출할) 수 있다. 그 결과, 접지 하중 가변 제어에 의한 영향을 최대한 배제하면서, 보정 토크 (FB_trq) 를 바람직하게 산출할 수 있다.

또한, 차속 (V) 이 이상 (異常) 인 경우 (예를 들어, 하이드로플레이닝 현상 등이 발생하고 있는 경우 등) 에는, 상기 서술한 계수 (k₁) 를 0 으로 설정하는 것이 바람직하다. 이로 인해, 차속 (V) 의 이상에서 기인하여 변동이 커지는 후륜 (7 및 8) 의 횡력의 비례값 (F_r) 의 보정 토크 (FB_trq) 의 산출에 대한 기여율을 낮추거나 또는 0 으로 할 (바꿔 말하면, 변동이 작은 후륜 (7 및 8) 의 횡력의 미분값 (F_rs) 에 기초하여 보정 토크 (FB_trq) 를 산출할) 수 있다. 그 결과, 차속 (V) 의 이상에 의한 영향을 최대한 배제하면서, 보정 토크 (FB_trq) 를 바람직하게 산출할 수 있다.

또한, 상기 서술한 실시형태는, 조향 토크 (MT) 및 목표 조향 토크 (T) 에 기초하여 전륜 (5 및 6) 의 조향를 실시하고 있다. 그러나, 조향각 (θ) 에 기초하여 전륜 (5 및 6) 의 전향을 액츄에이터에 의해 실시하는, 이른바 액티브 스티어링의 경우에도, 상기 동작과 동일한 양태로 전향을 실시함으로써, 상기 서술한 각종 이익을 향수할 수 있는 것은 말할 필요도 없다.

본 발명은, 상기 서술한 실시예에 한정되는 것이 아니고, 청구의 범위 및 명세서 전체로부터 이해되는 발명의 요지 혹은 사상에 반하지 않는 범위에서 적절히 변경할 수 있고, 그러한 변경을 수반하는 차량 전향 제어 장치도 또한 본 발명의 기술적 범위에 포함되는 것이다.

1 차량
5, 6 전륜
7, 8 후륜
10 전동식 파워 스티어링 장치
11 스티어링 휠
13 타각 센서
14 토크 센서
15 전동 모터
30 ECU
41 차속 센서

Claims (8)

1. 차량 승무원의 조향 조작에 따른 조향 토크 및 조향각의 적어도 일방에 기초하여, 상기 조향 조작을 보조하기 위한 기본 보조 조향력을 산출하는 제 1 산출 수단과,
   상기 차량의 전륜 및 후륜 각각의 횡력을 취득하는 취득 수단과,
   상기 후륜 횡력에 기초하여 상기 기본 보조 조향력을 저감시키는 제 1 보정 조향력을 산출하고, 또한 상기 전륜의 횡력에 기초하여 상기 기본 보조 조향력을 증대시키는 제 2 보정 조향력을 산출하는 제 2 산출 수단과,
   상기 기본 보조 조향력에 대해 상기 제 1 보정 조향력 및 상기 제 2 보정 조향력의 각각을 가산함으로써 얻어지는 목표 보조 조향력을 상기 차량에 부여하는 조향력 부여 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 차량 전향 제어 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 2 산출 수단은, 상기 차량이 정상 선회를 실시하고 있을 때에 상기 제 1 보정 조향력과 상기 제 2 보정 조향력의 합이 제로가 되도록, 상기 제 1 보정 조향력 및 상기 제 2 보정 조향력의 각각을 산출하는 것을 특징으로 하는 차량 전향 제어 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 제 2 산출 수단은, 상기 후륜 횡력의 비례값에 기초하여 상기 기본 보조 조향력을 저감시키는 제 3 보정 조향력을 산출하고, 또한 상기 후륜 횡력의 미분값에 기초하여 상기 기본 보조 조향력을 저감시키는 제 4 보정 조향력을 산출하며, 그 산출된 상기 제 3 보정 조향력 및 상기 제 4 보정 조향력의 합을 상기 제 1 보정 조향력으로서 산출하는 것을 특징으로 하는 차량 전향 제어 장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 제 2 산출 수단은, 상기 차량이 정상 선회를 실시하고 있을 때에 상기 제 3 보정 조향력과 상기 제 2 보정 조향력의 합이 제로가 되도록, 상기 제 3 보정 조향력 및 상기 제 2 보정 조향력의 각각을 산출하는 것을 특징으로 하는 차량 전향 제어 장치.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 차량의 속도 및 상기 조향각을 검출하는 검출 수단을 추가로 구비하고,
   상기 취득 수단은, 상기 검출 수단에 의해 검출된 상기 차량의 속도 및 상기 조향각에 기초하여 추정되는 요레이트 및 슬립각의 각각에 기초하여, 상기 전륜 및 상기 후륜 각각의 횡력을 추정함으로써, 상기 전륜 및 상기 후륜 각각의 횡력을 취득하는 것을 특징으로 하는 차량 전향 제어 장치.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 제 2 산출 수단은, 평면 방향에 있어서의 상기 차량의 운동 모델에 기초하여 산출되는 제 1 보정 계수와 상기 후륜의 횡력의 곱셈 결과에 기초하여 상기 제 1 보정 조향력을 산출하고, 평면 방향에 있어서의 상기 차량의 운동 모델에 기초하여 산출되는 제 2 보정 계수와 상기 전륜의 횡력의 곱셈 결과에 기초하여 상기 제 2 보정 조향력을 산출하는 것을 특징으로 하는 차량 전향 제어 장치.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 제 1 보정 계수 및 상기 제 2 보정 계수는, 상기 차량의 속도에 대한 의존성을 가지고 있고,
   상기 제 2 산출 수단은, 상기 차량의 속도가 소정 속도인 경우의 상기 제 1 보정 계수 및 상기 제 2 보정 계수에 대해, 상기 차량의 실제의 속도 그리고 상기 제 1 보정 계수 및 상기 제 2 보정 계수의 차속 의존성의 각각에 기초하여 설정되는 속도 계수를 곱함으로써 얻어지는 계수를 사용하여, 상기 제 1 보정 조향력 및 상기 제 2 보정 조향력의 각각을 산출하는 것을 특징으로 하는 차량 전향 제어 장치.
8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 제 2 산출 수단은, 상기 제 1 보정 조향력 및 상기 제 2 보정 조향력을 산출하기까지 필요로 하는 시간을 고려한 지연 보상을, 상기 제 1 보정 조향력 및 상기 제 2 보정 조향력에 대해 실시하고,
   상기 조향력 부여 수단은, 상기 지연 보상이 실시된 상기 제 1 보정 조향력 및 상기 제 2 보정 조향력의 각각을 상기 기본 보조 조향력에 대해 가산함으로써 얻어지는 상기 목표 보조 조향력을 부여하는 것을 특징으로 하는 차량 전향 제어 장치.

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