KR20150110359A - 조향의사판정장치, 차량제어장치, 조향어시스트장치, 및 조향어시스트시스템 - Google Patents
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Abstract
본 조향의사판정장치는, 조향 각속도와 조향 토크의 곱 및 조향각과 조향 토크의 시간미분값들의 곱을 토대로 값을 산출하는 산출부(1), 및 상기 값이 소정값 이상인 경우에는, 상기 운전자가 턴-앤-스티어 조향 의사를 가지는 것으로 판정하고, 상기 값이 상기 소정값 미만이면서 상기 조향 각속도의 절대값이 소정의 각속도 미만인 경우에는, 상기 운전자가 조향 유지 의사를 가지는 것으로 판정하며, 상기 값이 상기 소정값 미만이면서 상기 조향 각속도의 상기 절대값이 상기 소정의 각속도 이상인 경우에는, 상기 운전자가 스위치백 조향 의사를 가지는 것으로 판정하는 판정부(1)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 운전자의 조향 의사를 판정하는 조향의사판정장치 및 상기 운전자의 조향 의사를 토대로 차량측에서의 제어를 행하는 차량제어장치에 관한 것이다.
종래 기술에 있어서, 판정되는 운전자의 조향 상태(턴-앤-스티어(turn-and-steer) 조향 상태, 스위치백(switchback) 조향 상태, 또는 조향 유지(steering holding) 상태)를 토대로 차량측에서의 제어를 행하기 위한 기술들이 공지되어 있다. 예를 들어, 일본특허출원공보 제2004-175122호에는, 조향 조작 시의 조향각의 시간미분값(조향 각속도)와 조향 토크의 곱을 적산하여 얻어지는 파워에 따라 스티어링휠(steering wheel)에 대한 운전자의 조향 상태를 판정하고, 상기 판정 결과를 이용하여 조향 제어를 행하기 위한 기술이 개시되어 있다. 일본특허출원공보 제특개평 6-219312호에는, 상기 조향 토크의 1차 미분값과 2차 미분값이 각각 소정값 이하인 경우, 운전자의 조향 상태가 조향 유지 상태인 것을 판정하기 위한 기술이 개시되어 있다.
상기 조향 조작이 행하여질 때, 상기 운전자는 상기 조향 상태에 따른 조향 의사(턴-앤-스티어 조향을 행하기 위한 의사, 스위치백 조향을 행하기 위한 의사, 또는 조향 유지를 행하기 위한 의사)를 가진다. 이에 따라, 판정되는 조향 상태의 변화 타이밍이 그/그녀의 조향 의사의 변화 타이밍과 상이한 경우에는, 운전자가 상기 조향 상태에 따라 수행되는 차량측에서의 제어에 의해 불편함을 느낄 수도 있게 된다. 따라서, 상기 운전자의 조향 의사를 정확하게 판정하여 불쾌감을 억제시키는 것이 바람직하다.
본 발명은 운전자의 조향 의사를 정확하게 판정할 수 있는 조향의사판정장치, 차량제어장치, 조향어시스트장치, 및 조향어시스트시스템을 제공한다.
본 발명의 제1형태는 조향의사판정장치에 관한 것이다. 상기 조향의사판정장치는, 운전자의 스티어링휠의 조향 조작 시의 조향 각속도와 조향 토크의 곱 및 상기 조향 조작 시의 조향각과 조향 토크의 시간미분값들의 곱을 토대로, 상기 스티어링휠에 대한 운전자의 조향 타입을 보여주는 조향 타입 판별값을 산출하도록 구성된 조향타입판별값산출부, 및 상기 조향 타입 판별값이 소정값 이상인 경우에는, 상기 운전자가 턴-앤-스티어 조향 의사를 가지는 것으로 판정하고, 상기 조향 타입 판별값이 상기 소정값 미만이면서 상기 조향 각속도의 절대값이 소정의 각속도 미만인 경우에는, 상기 운전자가 조향 유지 의사를 가지는 것으로 판정하며, 상기 조향 타입 판별값이 상기 소정값 미만이면서 상기 조향 각속도의 상기 절대값이 상기 소정의 각속도 이상인 경우에는, 상기 운전자가 스위치백 조향 의사를 가지는 것으로 판정하도록 구성된 조향의사판정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제2형태는 차량제어장치에 관한 것이다. 상기 차량제어장치는, 운전자의 스티어링휠의 조향 조작 시의 조향 각속도와 조향 토크의 곱 및 상기 조향 조작 시의 조향각과 상기 조향 토크의 시간미분값들의 곱을 토대로, 상기 스티어링휠에 대한 운전자의 조향 타입을 보여주는 조향 타입 판별값을 산출하도록 구성된 조향타입판별값산출부, 상기 조향 타입 판별값이 소정값 이상인 경우에는, 상기 운전자가 턴-앤-스티어 조향 의사를 가지는 것으로 판정하고, 상기 조향 타입 판별값이 상기 소정값 미만이면서 상기 조향 각속도의 절대값이 소정의 각속도 미만인 경우에는, 상기 운전자가 조향 유지 의사를 가지는 것으로 판정하며, 상기 조향 타입 판별값이 상기 소정값 미만이면서 상기 조향 각속도의 상기 절대값이 상기 소정의 각속도 이상인 경우에는, 상기 운전자가 스위치백 조향 의사를 가지는 것으로 판정하도록 구성된 조향의사판정부, 및 상기 판정된 운전자의 조향 의사를 토대로 차량측에서의 제어를 수행하도록 구성된 차량제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제3형태는 조향어시스트장치에 관한 것이다. 상기 조향어시스트장치는, 스티어링휠의 조향 각속도와 상기 스티어링휠에 관한 조향 토크의 곱 및 상기 스티어링휠의 조향각과 상기 스티어링휠에 관한 상기 조향 토크의 시간미분값의 곱을 토대로 판별값을 산출하고, 상기 판별값을 토대로 어시스트 토크(assist torque)를 산출하도록 구성된 ECU, 및 상기 어시스트 토크를 토대로 상기 스티어링휠을 어시스트하도록 구성된 조향어시스트부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제4형태는 조향어시스트시스템에 관한 것이다. 상기 조향어시스트시스템은, 스티어링휠의 조향 각속도와 상기 스티어링휠에 관한 조향 토크의 곱 및 상기 스티어링휠의 조향각과 상기 스티어링휠에 관한 상기 조향 토크의 시간미분값의 곱을 토대로 판별값을 산출하도록 구성된 산출부, 상기 판별값을 토대로 조향 타입을 판정하도록 구성된 조향판정부, 및 상기 조향판정부에 의해 판정된 상기 조향 타입을 토대로 차량측에서의 제어를 수행하도록 구성된 장치를 포함하되, 상기 조향 타입은, 상기 스티어링휠이 턴 앤 스티어되는 제1조향타입, 상기 스티어링휠의 상기 조향각이 유지되는 제2조향타입, 및 상기 스티어링휠이 스위치백되는 제3조향타입을 포함하며, 상기 조향판정부는, 상기 판별값이 소정값 이상인 경우에는, 상기 조향 타입이 상기 제1조향타입인 것으로 판정하고, 상기 판별값이 상기 소정값 미만이면서 상기 조향 각속도의 절대값이 소정값 미만인 경우에는, 상기 조향 타입이 상기 제2조향타입인 것으로 판정하며, 상기 판별값이 상기 소정값 미만이면서 상기 조향 각속도의 상기 절대값이 상기 소정값 이상인 경우에는, 상기 조향 타입이 상기 제3조향타입인 것으로 판정하는 것을 특징으로 한다.
상술된 형태에 있어서, 상기 조향의사판정부는, 상기 운전자가 상기 조향 유지 의사를 가지는 것으로 판정된 경우에는, 상기 조향각의 절대값이 소정의 각도 미만이면, 상기 운전자의 조향 의사가 직진 주행 시의 조향 유지 의사인 것으로 판정할 수도 있고, 상기 조향각의 절대값이 소정의 각도 이상이면, 상기 운전자의 조향 의사가 회전 시의 조향 유지 의사인 것으로 판정할 수도 있다.
상술된 형태에 있어서, 상기 조향각의 변화량에 대한 회전상태량의 변화량은, 상기 운전자의 조향 의사가 상기 조향 유지 의사인 것으로 판정되는 경우보다도, 상기 운전자의 조향 의사가 상기 턴-앤-스티어 조향 의사인 것으로 판정되는 경우에 더욱 커지도록 허용될 수도 있다.
상술된 형태에 있어서, 상기 차량측제어부는, 상기 운전자의 조향 의사가 상기 스위치백 조향 의사인 것으로 판정되는 경우, 상기 조향 유지 의사에서 상기 스위치백 조향 의사로의 전환 시점에서의, 상기 조향각에 대한 회전상태량 및 차량 특성에 따라, 상기 조향각의 변화량에 대한 상기 회전상태량의 변화량을 설정할 수도 있다.
상술된 형태에 있어서, 상기 차량측제어부는, 상기 운전자의 조향 의사가 상기 조향 유지 의사인 것으로 판정되는 경우보다도, 상기 운전자의 조향 의사가 상기 턴-앤-스티어 조향 의사인 것으로 판정되는 경우에, 전동파워스티어링장치(electric power steering device)의 어시스트 토크가 더욱 커지도록 할 수도 있다.
상술된 형태에 있어서, 상기 차량측제어부는, 상기 운전자의 조향 의사가 상기 스위치백 조향 의사인 것으로 판정되는 경우, 상기 조향 유지 의사에서 상기 스위치백 조향 의사로의 전환 시점에서의, 상기 조향각에 대한 회전상태량 및 차량 특성에 따라, 상기 조향각의 변화량에 대한 상기 전동파워스티어링장치의 상기 어시스트 토크의 변화량을 설정할 수도 있다.
상술된 형태들에 따르면, 운전자의 조향 의사를 정확하게 판정할 수 있는 조향의사판정장치, 차량제어장치, 조향어시스트장치, 및 조향어시스트시스템이 제공될 수 있다.
이하, 본 발명의 예시적인 실시예들의 특징, 장점, 그리고 기술적 및 산업적 현저성을, 동일한 부호들이 동일한 요소들을 나타내는 첨부 도면들을 참조하여 후술하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 조향의사판정장치 및 차량제어장치가 적용되는 차량의 일례를 예시한 도면;
도 2는 조향 의사 판정을 도시한 블럭도;
도 3은 조향 의사 판정을 도시한 플로우차트;
도 4는 조형 의사 판정의 구체예를 도시한 플로우차트;
도 5는 좌회전 시의 운전자의 조향 의사의 변이(transition)의 일례를 예시한 도면;
도 6은 조향 토크와 조향각 간의 대응 관계를 토대로 좌회전 시의 운전자의 조향 의사의 변이의 일례를 예시한 도면;
도 7은 어시스트 제어에 관한 블럭도;
도 8은 어시스트 제어를 도시한 플로우차트;
도 9는 어시스트 제어 시, 조향 토크에 대한 조향각의 게인 특성(gain characteristic)을 도시한 도면;
도 10은 어시스트 제어 시, 조향 토크에 대한 조향각의 위상(phase) 특성을 도시한 도면;
도 11은 전륜 회전 특성 제어(조향 특성 제어)에 관한 블럭도;
도 12는 전륜 회전 특성 제어(조향 특성 제어)을 도시한 플로우차트;
도 13은 전륜 회전 특성 제어 시, 턴-앤-스티어 조향 의사 시와 조향 유지 의사 시의 기어비(gear ratio) 맵들의 예시들을 나타낸 도면;
도 14는 전륜 회전 특성 제어 시, 턴-앤-스티어 조향 의사 시와 조향 유지 의사 시의 미분(differential) 게인 맵들의 예시들을 나타낸 도면;
도 15는 전륜 회전 특성 제어 시, 조향각에 대한 요 레이트(yaw rate)의 게인 특성을 도시한 도면;
도 16은 전륜 회전 특성 제어 시, 조향각에 대한 요 레이트의 위상 특성을 도시한 도면;
도 17은 전륜 회전 특성 제어 시, 스위치백 조향 의사 시의 조향각에 대한 목표 전륜 조향각의 특성의 일례를 예시한 도면;
도 18은 전륜 회전 특성 제어 시, 스위치백 조향 의사 시의 조향각에 대한 목표 전륜 조향각의 특성의 일례를 예시한 도면;
도 19는 전륜 회전 특성 제어 시, 스위치백 조향 의사 시의 조향각에 대한 목표 전륜 조향각의 특성의 일례를 예시한 도면;
도 20은 전륜 회전 특성 제어 시, 스위치백 조향 의사 시의 조향각에 대한 목표 전륜 조향각의 특성의 일례를 예시한 도면;
도 21은 전륜 회전 특성 제어 시, 스위치백 조향 의사 시의 조향각에 대한 목표 전륜 조향각의 특성의 일례를 예시한 도면;
도 22는 후륜 회전 제어(스티어 특성 제어)에 관한 블럭도;
도 23은 후륜 회전 제어(스티어 특성 제어)를 도시한 플로우차트; 및
도 24는 후륜 회전 제어 시, 턴-앤-스티어 조향 의사 시와 조향 유지 의사 시의 후륜 슬립각(slip angle) 맵들의 예시들을 도시한 도면이다.
도 1은 본 발명에 따른 조향의사판정장치 및 차량제어장치가 적용되는 차량의 일례를 예시한 도면;
도 2는 조향 의사 판정을 도시한 블럭도;
도 3은 조향 의사 판정을 도시한 플로우차트;
도 4는 조형 의사 판정의 구체예를 도시한 플로우차트;
도 5는 좌회전 시의 운전자의 조향 의사의 변이(transition)의 일례를 예시한 도면;
도 6은 조향 토크와 조향각 간의 대응 관계를 토대로 좌회전 시의 운전자의 조향 의사의 변이의 일례를 예시한 도면;
도 7은 어시스트 제어에 관한 블럭도;
도 8은 어시스트 제어를 도시한 플로우차트;
도 9는 어시스트 제어 시, 조향 토크에 대한 조향각의 게인 특성(gain characteristic)을 도시한 도면;
도 10은 어시스트 제어 시, 조향 토크에 대한 조향각의 위상(phase) 특성을 도시한 도면;
도 11은 전륜 회전 특성 제어(조향 특성 제어)에 관한 블럭도;
도 12는 전륜 회전 특성 제어(조향 특성 제어)을 도시한 플로우차트;
도 13은 전륜 회전 특성 제어 시, 턴-앤-스티어 조향 의사 시와 조향 유지 의사 시의 기어비(gear ratio) 맵들의 예시들을 나타낸 도면;
도 14는 전륜 회전 특성 제어 시, 턴-앤-스티어 조향 의사 시와 조향 유지 의사 시의 미분(differential) 게인 맵들의 예시들을 나타낸 도면;
도 15는 전륜 회전 특성 제어 시, 조향각에 대한 요 레이트(yaw rate)의 게인 특성을 도시한 도면;
도 16은 전륜 회전 특성 제어 시, 조향각에 대한 요 레이트의 위상 특성을 도시한 도면;
도 17은 전륜 회전 특성 제어 시, 스위치백 조향 의사 시의 조향각에 대한 목표 전륜 조향각의 특성의 일례를 예시한 도면;
도 18은 전륜 회전 특성 제어 시, 스위치백 조향 의사 시의 조향각에 대한 목표 전륜 조향각의 특성의 일례를 예시한 도면;
도 19는 전륜 회전 특성 제어 시, 스위치백 조향 의사 시의 조향각에 대한 목표 전륜 조향각의 특성의 일례를 예시한 도면;
도 20은 전륜 회전 특성 제어 시, 스위치백 조향 의사 시의 조향각에 대한 목표 전륜 조향각의 특성의 일례를 예시한 도면;
도 21은 전륜 회전 특성 제어 시, 스위치백 조향 의사 시의 조향각에 대한 목표 전륜 조향각의 특성의 일례를 예시한 도면;
도 22는 후륜 회전 제어(스티어 특성 제어)에 관한 블럭도;
도 23은 후륜 회전 제어(스티어 특성 제어)를 도시한 플로우차트; 및
도 24는 후륜 회전 제어 시, 턴-앤-스티어 조향 의사 시와 조향 유지 의사 시의 후륜 슬립각(slip angle) 맵들의 예시들을 도시한 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 조향의사판정장치 및 차량제어장치의 실시예들을 첨부 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명이 상기 실시예들로 제한되는 것은 아니다.
[실시예] 본 발명에 따른 조향의사판정장치 및 차량제어장치의 실시예들을 도 1 내지 도 24를 토대로 설명하기로 한다.
조향의사판정장치 및 차량제어장치가 적용되는 차량의 일례를 먼저 설명하기로 한다. 도 1에 예시된 바와 같이, 상기 차량에는 조향 ECU(1), 전륜 회전 ECU(2), 후륜 회전 ECU(3), 및 차량 제어 ECU(4)가 제공된다. 상기 조향 ECU(1)는, 조향 장치(10)의 제어에 관한 연산 처리를 행하는 전자제어장치이다. 상기 전륜 회전 ECU(2)는, 상기 조향 장치(10)와 전류 회전 장치(20) 사이에 배치되는 전륜 조향각 가변 장치(30)의 제어에 관한 연산 처리를 행하는 전자제어장치이다. 상기 후륜 회전 ECU(3)는, 후륜 회전 장치(40)의 제어에 관한 연산 처리를 행하는 전자제어장치이다. 상기 차량 제어 ECU(4)는, 차량에 있어서 전반적인 연산 처리를 행하는 전자제어장치이다.
상기 조향 장치(10)는, 운전자가 상기 차량의 회전 차륜들을 회전(turn)시킬 때에 사용되는 장치이다. 상기 조향 장치(10)에는, 스티어링휠(11) 및 상기 스티어링휠(11)에 연결되는 회전축(이하, "조향축"이라고 함)(12)이 제공된다.
본 실시예에 따른 상기 조향 장치(10)는, 운전자의 조향 조작 시에 도움을 주는 EPS(전동파워스티어링) 장치로서 구성되어 있다. 이에 따라, 상기 조향 장치(10)는, 상기 조향 조작 시에 어시스트 토크를 상기 조향축(12)에 작용시켜 운전자의 스티어링휠(11) 조작력을 저감시키기 위한 어시스트 제어를 실시할 수 있게 된다.
상기 어시스트 제어가 행하여지는 경우, 운전자에게 적절한 조향감(steering sensation)을 제공하기 위하여 각종 보상 제어가 실시된다. 상기 보상 제어의 예로는, 댐핑(damping) 제어, 마찰(friction) 제어, 및 리턴(return) 제어를 들 수 있다. 상기 댐핑 제어는, 댐핑 토크(보상 토크)를 이용하여 상기 스티어링휠(11)의 조향 각속도 θs'를 억제함으로써 상기 스티어링휠(11)의 회전을 보상하고 또한 조향 조작 시의 반응감(리턴감)을 보상하기 위한 제어이다. 상기 마찰 제어는, 예컨대 상기 조향 장치(10)의 슬라이딩 부분에서의 마찰에 기인하는 조향감의 열화를 억제하기 위하여 마찰 토크(보상 토크)를 이용하여 마찰을 보상하기 위한 제어이다. 상기 리턴 제어는, 리턴 토크(보상 토크)를 이용하여 중립 위치(조향각 θs=0)로 상기 스티어링휠(11)을 원활하게 리턴시키기 위한 제어이다.
상기 조향 장치(10)에 있어서, 상기 어시스트 제어는, 예컨대 기준 토크에 중첩되는 각각의 보상 토크들을 이용하여 실시되되, 이는 상기 어시스트 토크의 목표값(이하, "목표 어시스트 토크"라고 함)으로서 설정된다. 상기 목표 어시스트 토크를 산출하는 어시스트토크산출부가 상기 조향 ECU(1)에 배치된다.
상기 어시스트 제어가 행하여지는 경우, 상기 어시스트 토크는 조향어시스트부(13)에 의해 발생된다. 상기 조향 장치(10)의 액추에이터로서 배치되는 상기 조향어시스트부(13)에는, 예컨대 전동기 및 감속기(예시되지 않음)가 제공된다. 상기 감속기는, 예컨대 복수의 기어들을 구비하고 있고, 상기 기어들 가운데 하나는 상기 동심의 조향축(12)에 고정되어 있으며, 다른 기어는 상기 전동기의 출력축에 고정되어 있다. 상기 조향어시스트부(13)는, 상기 감속기를 통해 상기 전동기의 출력 토크를 상기 조향축(12)에 전달함으로써 상기 조향축(12)에서의 어시스트 토크를 발생시킨다. 상기 전동기의 동작은 상기 조향 ECU(1)의 어시스트제어부에 의해 제어된다.
상기 전륜 회전 장치(20)는, 전륜 Wf을 회전 차륜으로서 상기 전륜 조향각 가변 장치(30)의 출력축(32)(후술함)의 회전각에 대응하는 회전각(이하, "전륜 조향각"이라 함) θwf으로 회전시킨다. 상기 출력축(32)은, 기어비 가변부(gear ratio variable unit; 31)(후술함)를 통해 상기 조향축(12)에 연결되어 있다. 상기 전륜 회전 장치(20)에는, 상기 출력축(32)으로부터 전달되는 회전 토크를 회전력(축력)으로 변환하는 기어 기구(21)가 제공되어 있다. 상기 기어 기구(21)는, 예컨대 랙 기어(rack gear) 및 피니언 기어(pinion gear; 예시되지 않음)를 구비한 소위 랙-앤-피니언 기구(rack-and-pinion mechanism)이다. 상기 기어 기구(21)는, 각각의 좌우 타이 로드(tie rod; 22)들을 통해 회전력을 전륜 Wf에 전달함으로써 상기 전륜 Wf을 회전시킨다.
상기 전륜 조향각 가변 장치(30)는, 상기 스티어링휠(11)의 조향각 θs의 변화량에 대한 상기 전륜 Wf의 회전 특성을 변화시키는 장치로서, 예컨대 소위 가변 기어비 조향(VGRS) 시스템에 배치된다. 구체적으로, 상기 전륜 조향각 가변 장치(30)는, 상기 조향각 θs의 변화량에 대한 상기 전륜 조향각 θwf의 변화량을 조정할 수 있는 장치이다. 상기 전륜 조향각 가변 장치(30)는, 상기 전륜 Wf의 회전 특성의 변화를 이용하여 상기 조향각 θs의 변화량에 대한 상기 차량의 회전상태량의 변화량을 변경할 수 있다. 상기 회전상태량은, 예컨대 차체에 발생되는 요 레이트 γ 및 차체 슬립각 β이다.
상기 스티어링휠(11)과 상기 전륜 Wf 간의 조향 기어비(θs/θwf)를 변경하는 기어비 가변부(31)는, 상기 전륜 조향각 가변 장치(30)에 배치되어 있다. 상기 기어비 가변부(31)는, 상기 조향축(12)의 회전각(조향각 θs)에 대한 상기 출력축(32)의 회전각을 변경하여 상기 조향 기어비를 변경한다. 상기 출력축(32)은, 상기 전륜 회전 장치(20)의 상기 기어 기구(21)에 연결되어 있다. 상기 기어비 가변부(31)에는, 예컨대 전동기 및 기어 그룹(예시되지 않음)이 제공되고, 상기 기어 그룹을 통해 상기 조향축(12)을 상기 출력축(32)에 연결시킨다. 상기 전륜 회전 ECU(2)에는 전륜 회전 특성 제어부가 배치된다. 상기 전륜 회전 특성 제어부는, 상기 기어비 가변부(31)의 전동기를 제어하여 상기 조향 기어비를 변경하고, 상기 조향각 θs의 변화량에 대한 상기 전륜 Wf의 회전 특성에서의 제어(이하, "전륜 회전 특성 제어"라고 함)를 행한다.
여기서, 상기 전륜 회전 특성 제어부는, 상기 조향각 θs의 증분에 대한 상기 회전상태량의 증분을 증가시키고, 예컨대 중립 스티어 상태 시보다는 턴-앤-스티어 조향 시에 상기 조향각 θs의 증분에 대한 상기 전륜 조향각 θwf의 증분을 더 많이 증가시킴으로써, 오버스티어(oversteer)측 상으로 상기 차량의 스티어 특성(회전 특성)을 제어할 수 있다. 상기 전륜 회전 특성 제어부는, 상기 조향각 θs의 증분에 대한 상기 회전상태량의 증분을 증가시키고, 상기 중립 스티어 상태 시보다는 상기 턴-앤-스티어 조향 시에 상기 조향각 θs의 증분에 대한 상기 전륜 조향각 θwf의 증분을 더 많이 감소시킴으로써, 언더스티어(understeer)측 상으로 상기 차량의 스티어 특성을 제어할 수 있다. 이에 따라, 상기 전륜 회전 특성 제어부가, 상기 차량의 스티어 특성을 제어하는 스티어 특성 제어부로서의 기능을 한다고 말할 수 있게 된다.
상기 조향각 θs의 변화량에 대한 상기 전륜 조향각 θwf의 목표 변화량(즉, 목표 조향 기어비)을 산출하는 전륜 회전 특성 산출부는, 상기 전륜 회전 ECU(2)에 배치되어 있다. 상기 목표 조향 기어비는, 상기 조향각 θs의 변화량에 대한 상기 회전상태량의 목표 변화량을 토대로 결정된다. 본 실시예에 있어서, 상기 조향각 θs의 변화량에 대한 상기 회전상태량의 목표 변화량은, 상기 차량 제어 ECU(4)의 회전 특성 산출부에 의해 산출된다. 이에 따라, 상기 전륜 회전 상태 산출부가, 예컨대 상기 차량 제어 ECU(4)로부터 수신되는 상기 조향각 θs의 변화량에 대한 상기 회전상태량의 목표 변화량에 관한 정보를 토대로 상기 목표 조향 기어비의 산출을 행할 수 있게 된다.
여기서는, 상기 스티어링휠(11)의 중립 위치(조향각 θs=0)로부터 좌우 어느 쪽으로든 상기 조향각 θs을 증가시키기 위한 조향 조작을 턴-앤-스티어 조향이라 칭하고, 상기 턴-앤-스티어 상태로부터 상기 중립 위치를 향해 상기 조향각 θs을 감소시키기 위한 조향 조작을 스위치백 조향이라 칭하기로 한다. 또한, 여기서는, 상기 턴-앤-스티어 상태 및 상기 스티어링휠(11)이 상기 중립 위치에 유지되는 상태를 조향 유지(steering holding)라고 칭할 것이다.
여기서, 상기 전륜 회전 특성(상기 차량의 스티어 특성)의 변화는, 상기 조향각 θs에 대한 상기 전륜 조향각 θwf의 게인을 변화시켜 행하여질 수도 있다. 또한, 상기 전륜 회전 특성(상기 차량의 스티어 특성)의 변화는, 상기 조향각 θs에 대한 미분 스티어 게인(후술함)을 변화시켜 행하여질 수도 있다. 또한, 상기 전륜 회전 특성(상기 차량의 스티어 특성)의 변화는, 상기 조향각 θs에 대한 상기 전륜 조향각 θwf의 댐핑 제어량을 변화시켜 행하여질 수도 있다.
상기 후륜 회전 장치(40)는, 회전하는 차륜으로서 후륜 Wr을 회전시킬 수 있는 장치이다. 예를 들어, 상기 후륜 회전 장치(40)는, 소위 후륜 조향(ARS(active rear steer) 및 DRS(dynamic rear steering)) 시스템 등에 배치되는 장치이다. 상기 후륜 회전 장치(40)에는, 회전력(축력)을 발생시키는 회전력 발생 기구(41)가 제공된다. 상기 회전력 발생 기구(41)에는, 예컨대 전동기 및 기어 그룹(예시되지 않음)이 제공되고, 각각의 좌우 타이 로드(42)들을 통해 상기 전동기의 파워를 이용하여 발생되는 회전력(축력)을 상기 후륜 Wr으로 전달함으로써 상기 후륜 Wr을 회전시킨다. 또한, 상기 회전력 발생 기구(41)는, 상기 전륜 Wf의 회전 방향에 대하여 동위상 또는 역위상으로 상기 후륜 Wr의 회전 방향을 전환시킬 수 있다. 상기 후륜 회전 ECU(3)에는 후륜 회전 제어부가 배치된다. 상기 후륜 회전 제어부는, 상기 회전력 발생 기구(41)의 전동기를 제어하여 상기 후륜 Wr에서의 회전 제어(이하, "후륜 회전 제어"라고 함)를 행한다.
상기 차량에 있어서는, 상기 전륜 Wf 및 상기 후륜 Wr 양자 모두가 회전되므로, 상기 전륜 Wf만이 회전될 때에 비해, 상기 조향각 θs의 변화량에 대한 상기 회전상태량의 변화량이 변경될 수 있다. 예를 들어, 상기 후륜 회전 제어부는, 상기 전륜 Wf의 회전 방향에 대하여 역위상으로 상기 후륜 Wr을 회전시켜 상기 차량의 스티어 특성을 상기 오버스티어측 상으로 제어할 수 있다. 또한, 상기 후륜 회전 제어부는, 상기 전륜 Wf의 회전 방향에 대하여 동위상으로 상기 후륜 Wr을 회전시켜 상기 차량의 스티어 특성을 상기 언더스티어측 상으로 제어할 수 있다. 이에 따라, 상기 후륜 회전 제어부가, 상기 차량의 스티어 특성을 제어하는 스티어 특성 제어부로서의 기능을 한다고 말할 수 있다.
목표 후륜 조향각 θwrt(위상 방향 포함)을 산출하는 후륜 제어량 산출부는 상기 후륜 회전 ECU(3)에 배치되어 있다. 상기 목표 후륜 조향각 θwrt은, 상기 조향각 θs의 변화량에 대한 상기 회전상태량의 목표 변화량을 토대로 결정된다. 이에 따라, 상기 후륜 제어량 산출부가, 상기 차량 제어 ECU(4)로부터 수신되는 상기 조향각 θs의 변화량에 대한 상기 회전상태량의 목표 변화량을 토대로 상기 목표 후륜 조향각 θwrt의 산출을 행할 수 있게 된다.
여기서, 상기 차량의 스티어 특성의 변화는, 상기 조향각 θs에 대한 후륜 조향각 θwr의 게인을 변화시켜 행하여질 수도 있다. 또한, 상기 스티어 특성의 변화는, 상기 조향각 θs에 대한 미분 게인(후술함)을 변화시켜 행하여질 수도 있다.
상기 차량에 있어서, 상기 목표 조향 기어비 및 상기 목표 후륜 조향각 θwrt은, 상기 조향각 θs의 변화량에 대한 상기 회전상태량의 목표 변화량을 토대로 산출되고, 상기 조향각 θs의 변화량에 대한 상기 회전상태량의 변화량은, 상기 조향 기어비의 제어 및 상기 후륜 조향각 θwr 및 상기 후륜 Wr의 위상 방향의 제어를 서로 조합하여 이용함으로써 변화될 수 있다.
상술된 상기 조향 장치(10)의 어시스트 제어에 있어서, 운전자의 조향 상태들에 도시된 의사(이하, "조향 의사"라고 함)가 정확하게 반영되지 않으면, 상기 운전자가 불편한 조향감을 느낄 수도 있다. 또한, 상기 전륜 조향각 가변 장치(30) 및 상기 후륜 회전 장치(40)에 의한 상기 차량의 스티어 특성의 제어는, 상기 운전자의 조향 의사가 높은 응답성 및 정확성으로 반영되지 않으면, 상기 운전자가 불편하게 느끼는 차량 거동(vehicle behavior)을 초래할 수도 있다. 이에 따라, 상기 불편함을 제거하거나 저감시키기 위하여 상기 운전자의 조향 의사가 정확하게 파악되는 것이 바람직하다. 본 실시예에 따른 차량 제어 장치에는, 상기 운전자의 조향 의사를 판정하는 조향 의사 판정 장치가 제공된다.
상기 운전자의 조향 상태는, 턴-앤-스티어 조향 상태, 스위치백 조향 상태, 및 조향 유지 상태를 말한다. 이에 따라, 상기 운전자의 조향 의사가, 상기 턴-앤-스티어 조향 조향을 행하기 위한 의사(이하, "턴-앤-스티어 조향 의사"라고 함), 상기 스위치백 조향을 행하기 위한 의사(이하, "스위치백 조향 의사"라고 함), 및 상기 조향 유지를 행하기 위한 의사(이하, "조향 유지 의사"라고 함)로 폭넓게 나뉘어진다.
본 실시예에 있어서, 상기 조향 의사 판정 장치에 관한 연산 처리는 상기 조향 ECU(1)에 의해 실시된다. 상기 운전자의 조향 타입을 판정하는 조향 타입 판정부 및 상기 운전자의 조향 의사를 판정하는 조향 의사 판정부는 상기 조향 ECU(1)에 배치된다.
상기 운전자의 조향 타입은, 2가지 타입, 즉 하나는 능동 조향이고 다른 하나는 수동 조향으로 폭넓게 나뉘어질 수 있다.
상기 능동 조향은, 상기 운전자에 의해 의도적으로 행하여지는 적극적(능동적) 조향 조작이다. 구체적으로는, 상기 턴-앤-스티어 조향이 상기 능동 조향에 해당한다.
상기 수동 조향은, 상기 능동 조향 이외의 조향 타입이다. 구체적으로, 상기 수동 조향은, 상기 전륜 Wf의 셀프-얼라이닝 토크(self-aligning torque)에 기인하는 복원력 및 도로면 입력 등의 외부력이 상기 스티어링휠(11)에 전달될 때, 상기 운전자에 의해 행하여지는 조향 유지이다. 구체적으로, 상기 수동 조향은, 회전 시 상기 조향각 θs을 일정하게 유지(회전 반경 불변)하기 위하여 행하여지는 조향 유지 및 상기 스티어링휠(11)의 중립 위치에서 직진 주행 상태를 유지하도록 행하여지는 조향 유지이다. 또한, 상기 수동 조향은, 상기 외부력이 전달되지 않는 상태에서 상기 스티어링휠(11)의 중립 위치에서의 조향 유지를 포함한다. 상기 수동 조향은 또한 상기 셀프-얼라이닝 토크의 복원력에 의거하여 상기 운전자에 의해 행하여지는 스위치백 조향을 포함한다.
상기 조향 타입 판정부는, 상기 조향 조작의 파워 P(이하, "스티어링 파워(steering power)"라고 함)에 관한 값을 토대로 상기 운전자의 조향 타입이 능동 조향인 지 아니면 수동 조향인 지의 여부를 판정할 수 있다. 상기 스티어링 파워 P는, 상기 스티어링휠(11)에 대한 상기 운전자의 조향 타입을 나타내는 조향 타입 판별값이고, 상기 조향 조작 시 상기 조향각 θs에 관한 파라미터 및 조향 토크 Ts에 관한 파라미터를 토대로 산출된다. 상기 조향각 θs에 관한 파라미터는, 상기 조향각 θs 자체 및 상기 조향각 θs의 시간미분값인 조향 각속도 θs'를 말한다. 상기 조향 토크 Ts에 관한 파라미터는, 상기 조향 토크 Ts 자체 및 상기 조향 토크 Ts의 시간미분값 Ts'(이하, "조향 토크 미분값"이라고 함)을 말한다.
도 2 및 하기 수학식 1 내지 수학식 3에 예시된 바와 같이, 상기 스티어링 파워 P는, 제1스티어링파워 P1 및 제2스티어링파워 P2를 이용하여 산출된다. 상기 제1스티어링파워 P1은, 조향 조작 시의 상기 조향 각속도 θs'와 상기 조향 토크 Ts의 곱이다. 상기 제2스티어링파워 P2는, 조향 조작 시의 상기 조향각 θs과 상기 조향 토크 미분값 Ts'의 곱이다. 수학식 3에서의 "a" 및 "b"는 계수들이다. 다시 말해, 상기 스티어링 파워 P는, 상기 조향 조작 시의 상기 조향 각속도 θs'와 상기 조향 토크 Ts의 곱과 상기 조향 조작 시의 상기 조향각 θs과 상기 조향 토크 미분값 Ts'의 곱을 토대로 산출된다. 상기 스티어링 파워 P를 산출하는 스티어링 파워 산출부(조향 타입 판별값 산출부)는 상기 조향 ECU(1)에 배치된다.
[수학식 1]
P1=θs'*Ts
[수학식 2]
P2=θs*Ts'
[수학식 3]
P=a*P1+b*P2
상기 조향각 θs는, 조향각 검출부(51)에 의해 검출된다. 상기 조향각 검출부(51)는, 상기 조향각 θs으로서 상기 조향축(12)의 회전각을 검출하는 각도 센서이다. 상기 조향각 검출부(51)는, 상기 조향각 θs 뿐만 아니라 상기 스티어링휠(11)의 중립 위치에 대한 상기 조향각 θs의 방향을 검출할 수 있다. 상기 조향 각속도 θs'는, 상기 조향각 검출부(51)에 의해 검출되는 상기 조향각 θs의 시간미분값으로 얻어질 수도 있고, 조향 각속도 검출부(예시되지 않음)를 이용하여 검출될 수도 있다. 상기 조향 토크 Ts는, 조향 토크 검출부(52)에 의해 검출된다. 상기 조향 토크 검출부(52)는, 예컨대 상기 조향축(12) 상에 배치되는 리졸버 센서(resolver sensor)이고, 상기 토크의 크기 뿐만 아니라 상기 스티어링휠(11)의 중립 위치에 대한 상기 토크의 방향도 검출할 수 있다.
상기 조향 타입 판정부는, 예컨대 상기 스티어링 파워 P가 소정값 P0 이상인 경우에는 상기 능동 조향으로 상기 조향을 판정할 수 있고, 또한 예컨대 상기 스티어링 파워 P가 소정값 P0 미만인 경우에는 상기 수동 조향으로 상기 조향을 판정할 수 있다. 상기 소정값 P0은 앞서 행하여진 실험 또는 시뮬레이션을 토대로 설정될 수도 있다.
이에 따라, 상기 스티어링 파워 P가 상기 소정값 P0 이상인 경우에는, 상기 운전자의 조향 상태가 턴-앤-스티어 조향 상태인 것으로 판정될 수 있게 되므로, 상기 운전자의 조향 의사가 상기 턴-앤-스티어 조향 의사인 것으로 판정될 수 있다. 이에 따라, 상기 스티어링 파워 P가 상기 소정값 P0 이상인 경우에는, 상기 조향 의사 판정부가, 상기 운전자가 상기 턴-앤-스티어 조향 의사를 가지는 것으로 판정할 수 있게 된다.
상기 스티어링 파워 P가 상기 소정값 P0 미만인 경우에는, 상기 운전자의 조향 상태가 상기 스위치백 조향 상태와 상기 조향 유지 상태 중 어느 하나가 되는 것으로 판정되므로, 상기 운전자의 조향 의사가 상기 스위치백 조향 의사와 상기 조향 유지 의사 중 어느 하나인 것으로 판정되게 된다. 하지만, 상기 스티어링 파워 P 단독으로는, 상기 운전자의 조향 의사가 상기 스위치백 조향 의사인 지 또는 상기 조향 유지 의사인 지의 여부를 판정할 수 없다. 여기서는, 상기 스티어링 파워 P가 예컨대 상기 조향각 θs에 대한 정보와 조합하여 사용되는 경우에, 상기 운전자의 조향 의사가 상기 스위치백 조향 의사이거나 또는 상기 조향 유지 의사인 지의 여부를 어느 정도까지 판정할 수 있다. 하지만, 이러한 판정 시에는, 상기 조향 조작의 각각의 타이밍에서 사례별로 상기 조향 의사를 정확하게 판정하는 것이 곤란하다.
상기 조향 의사 판정부는, 상기 스티어링 파워 P 뿐만 아니라 상기 조향 조작 시의 상기 조향 각속도 θs'를 이용하여 상기 수동 조향 시의 운전자의 조향 의사를 정확하게 판정한다. 구체적으로는, 상기 스티어링 파워 P가 상기 소정값 P0 미만이면서 상기 조향 각속도 θs'의 절대값이 소정의 각속도 θs0' 미만인 경우에, 상기 운전자가 상기 조향 유지 의사를 가지는 것으로 판정된다. 상기 스티어링 파워 P가 소정값 P0 미만이면서 상기 조향 각속도 θs'의 절대값이 상기 소정의 각속도 θs0' 이상인 경우에는, 상기 운전자가 상기 스위치백 조향 의사를 가지는 것으로 판정된다. 상기 소정의 각속도 θs0'는, 앞서 행하여진 실험 또는 시뮬레이션을 토대로 설정될 수도 있다. 본 예시에 있어서, 상기 조향 유지는, 상기 조향 각속도 θs'의 절대값이 증가하여 상기 소정의 각속도 θs0'에 도달하는 경우에, 상기 스위치백 조향으로 전환된다.
이러한 조향 의사 판정이 행하여지는 경우, 상기 조향 ECU(1)는, 도 3의 플로우차트로 예시된 바와 같이 상기 판정에 필요한 정보를 획득한다. 상기 필요 정보는 조향각 θs, 조향 각속도 θs', 조향 토크 Ts, 및 조향 토크 미분값 Ts'을 말한다.
상기 스티어링 파워 산출부는, 상기 조향각 θs, 상기 조향 각속도 θs', 상기 조향 토크 Ts, 및 상기 조향 토크 미분값 Ts' 각각에 대한 노이즈 제거 처리를 행한다(단계 ST2). 예를 들어, 상기 스티어링 파워 산출부는, 예컨대 상기 조향각 θs, 상기 조향 각속도 θs', 상기 조향 토크 Ts, 및 상기 조향 토크 미분값 Ts'을 로우-패스 필터(LPF)를 통과시켜 검출 시에 노이즈를 제거한다.
상기 스티어링 파워 산출부는, 상기 노이즈-제거된 조향각 θs 등을 토대로 스티어링 파워 P를 산출한다(단계 ST3). 그리고, 상기 조향 의사 판정부는, 상기 스티어링 파워 P 및 상기 조향 각속도 θs'를 토대로 운전자의 조향 의사를 판정한다(단계 ST4).
이러한 조향 의사 판정에 관한 연산 처리는, 적어도 상기 차량의 주행 시에 반복해서 실시되는 것이 바람직하다. 다시 말해, 상기 운전자의 조향 의사가 적어도 상기 차량의 주행 시에 계속해서 판정되는 것이 바람직하다.
상기 스티어링 파워 P가 상기 소정값 P0을 초과하는 경우에는 상기 능동 조향이 판정되고, 상기 스티어링 파워 P가 상기 소정값 P0 이하인 경우 상기 수동 조향이 판정되도록 상기 소정값 P0가 설정된다면, 상기 조향 의사 판정부는, 상기 스티어링 파워 P가 상기 소정값 P0를 초과하는 경우에 상기 운전자가 상기 턴-앤-스티어 조향 의사를 가지는 것으로 판정할 수도 있다. 상기 조향 각속도 θs'의 절대값이 증가하여 상기 소정의 각속도 θs0'를 초과하게 되는 경우, 상기 조향 유지가 상기 스위치백 조향으로 전환되는 것으로 판정되도록 상기 소정의 각속도 θs0'가 설정된다면, 상기 조향 의사 판정부는, 상기 스티어링 파워 P가 상기 소정값 P0 이하이면서 상기 조향 각속도 θs'의 절대값이 상기 소정의 각속도 θs0' 이하인 경우에는, 상기 운전자가 상기 조향 유지 의사를 가지는 것으로 판정할 수도 있고, 상기 스티어링 파워 P가 상기 소정값 P0 이하이면서 상기 조향 각속도 θs'의 절대값이 상기 소정의 각속도 θs0'를 초과하는 경우에는, 상기 운전자가 상기 스위치백 조향 의사를 가지는 것으로 판정할 수도 있다.
여기서, 상기 조향 의사 판정부는, 상기 운전자의 조향 의사를 3가지 타입, 즉 상기 턴-앤-스티어 조향 의사, 상기 조향 유지 의사, 및 상기 스위치백 조향 의사로 판정한다. 하지만, 상기 조향 유지 의사의 판정은, 상기 셀프-얼라이닝 토크의 복원력에 의해 영향을 받지 않는 직진 주행 시의 것과 상기 복원력에 의해 영향을 받는 회전 시의 것으로 나뉘어지는 것이 바람직하다. 상기 조향 의사 판정부는, 이러한 판정도 수행하도록 구성된다.
구체적으로, 상기 조향 의사 판정부는, 상기 조향 조작 시의 상기 스티어링 파워 P 및 상기 조향 각속도 θs' 뿐만 아니라 상기 조향 조작 시의 상기 조향각 θs을 이용하여 상기 조향 유지 의사 시의 운전자의 조향 의사를 보다 세밀하게 판정한다. 상술된 바와 같이, 상기 조향 의사 판정부는, 상기 스티어링 파워 P가 상기 소정값 P0 미만이면서 상기 조향 각속도 θs'의 절대값이 상기 소정의 각속도 θs0' 미만인 경우에는, 상기 운전자가 상기 조향 유지 의사를 가지는 것으로 판정한다. 이에 따라, 상기 조향 의사 판정부는, 상기 조향각 θs의 절대값이 소정각 θs0 미만인 경우에는, 상기 운전자의 조향 의사가 상기 직진 주행 시의 조향 유지 의사인 것으로 판정하고, 상기 조향 유지 의사로 판정되고, 상기 조향각 θs의 절대값이 상기 소정각 θs0 이상이면, 상기 운전자의 조향 의사가 상기 회전 시의 조향 유지 의사인 것으로 판정한다. 상기 소정각 θs0은, 예컨대 상기 스티어링휠(11)이 상기 중립 위치에 있을 때에 좌우 중 어느 한 쪽으로의 행위(play)에 상응한다.
상기 조향 의사 판정의 일례를 도 4의 플로우차트를 토대로 설명하기로 한다.
상기 스티어링 파워 P가 산출된 후(단계 4A), 상기 조향 의사 판정부는, 상기 스티어링 파워 P가 상기 소정값 P0를 초과하는 지의 여부를 판정한다(단계 4B).
상기 스티어링 파워 P가 상기 소정값 P0를 초과하는 경우, 상기 조향 의사 판정부는, 상기 운전자가 상기 턴-앤-스티어 조향 의사를 가지는 것으로 판정한다(단계 4C).
상기 스티어링 파워 P가 상기 소정값 P0 이하인 경우, 상기 조향 의사 판정부는, 상기 조향 각속도 θs'의 절대값이 상기 소정의 각속도 θs0' 이하인 지의 여부를 판정한다(단계 4D).
상기 조향 각속도 θs'의 절대값이 상기 소정의 각속도 θs0' 이하인 경우, 상기 조향 의사 판정부는, 상기 운전자가 상기 조향 유지 의사를 가지는 것으로 판정한다(단계 4E). 상기 조향 각속도 θs'의 절대값이 상기 소정의 각속도 θs0'를 초과하는 경우, 상기 조향 의사 판정부는, 상기 운전자가 상기 스위치백 조향 의사를 가지는 것으로 판정한다(단계 4F).
상기 조향 유지 의사가 판정되는 경우, 상기 조향 의사 판정부는, 상기 조향 유지 의사가 직진 주행 시의 것인 지 또는 회전 시의 것인 지의 여부를 추가로 판정한다. 이에 따라, 상기 조향 의사 판정부는, 상기 조향각 θs의 절대값이 상기 소정각 θs0 미만인 지의 여부를 판정하게 된다(단계 4G).
상기 조향각 θs의 절대값이 상기 소정각 θs0 미만인 경우, 상기 조향 의사 판정부는, 상기 조향 유지 의사가 상기 직진 주행 시의 조향 유지 의사인 것으로 판정한다(단계 4H). 상기 조향각 θs의 절대값이 상기 소정각 θs0 이상인 경우, 상기 조향 의사 판정부는, 상기 조향 유지 의사가 상기 회전 시의 조향 유지 의사인 것으로 판정한다(단계 4I).
상기 조향 의사의 판정을 일례로서 좌회전을 이용하여 설명하기로 한다. 도 5는 좌회전 시의 운전자의 조향 의사의 변이의 일례를 예시하고 있다. 도 6은 조향 토크 Ts와 조향각 θs 간의 대응 관계를 기초로 한 변이를 예시하고 있다.
좌회전로에 진입하기 전의 직진 주행 상태에서는, 상기 스티어링 파워 P가 상기 소정값 P0 미만이면서 상기 조향 각속도 θs'의 절대값이 상기 소정의 각속도 θs0' 미만이다. 이에 따라, 상기 조향 의사 판정부는, 상기 운전자가 상기 조향 유지 의사를 가지는 것으로 판정하게 된다(도 5 및 도 6의 A 섹션). 이 경우, 상기 조향 의사 판정부는, 상기 조향각 θs의 절대값이 상기 소정각 θs0 이하이기 때문에, 상기 운전자의 조향 의사가 상기 직진 주행 시의 조향 유지 의사이고, 상기 운전자가 상기 직진 주행 시의 코스 유지 의사(course maintenance intention)를 가지는 것으로 판정할 수 있다.
상기 차량이 상기 직진 주행 상태에서 회전 동작을 개시할 때, 상기 스티어링 파워 P는 상기 소정값 P0 이상이 된다. 이에 따라, 상기 조향 의사 판정부는, 상기 운전자가 상기 턴-앤-스티어 조향 의사를 가지는 것으로 판정하게 된다(도 5 및 도 6의 B 섹션). 이 경우, 상기 조향 의사 판정부는, 예컨대 상기 메인 차량의 전방 공간을 촬영하는 촬영 장치(imaging device; 예시되지 않음)의 화상 정보를 토대로 좌회전 방식의 진로 변경 의사를 가진다고 판정할 수 있다. 상기 화상 정보에 따라, 상기 운전자가 차로 변경 의사를 가지는 것으로 판정될 수 있다.
상기 차량이 좌회전로를 이동하는 도중에, 상기 스티어링 파워 P는 상기 소정값 P0 미만이 되고 상기 조향 각속도 θs'의 절대값은 상기 소정의 각속도 θs0' 미만이 될 수도 있다. 이에 따라, 이 경우에는, 상기 조향 의사 판정부도 상기 운전자가 상기 조향 유지 의사를 가지는 것으로 판정하게 된다(도 5 및 도 6의 C 섹션). 이 경우, 상기 조향 의사 판정부는, 예컨대 상기 메인 차량의 전방 공간을 촬영하는 상기 촬영 장치의 화상 정보를 토대로, 상기 조향각 θs의 절대값이 상기 소정각 θs0을 초과하기 때문에, 상기 운전자가 상기 좌회전로에서의 지속 회전 시의 진로 유지 의사를 가지는 것으로 판정할 수 있다.
상기 차량이 좌회전로를 이동하는 도중에, 상기 조향 각속도 θs'의 절대값은, 상기 스티어링 파워 P를 상기 소정값 P0 미만으로 유지하면서, 상기 소정의 각속도 θs0' 이상이 될 수도 있다. 이에 따라, 이 경우에는, 상기 조향 의사 판정부가, 상기 운전자가 회전 동작 종료를 위한 상기 스위치백 조향 의사를 가지는 것으로 판정하게 된다(도 5 및 도 6의 D 섹션). 이 경우, 상기 조향 의사 판정부는, 예컨대 상기 메인 차량의 전방 공간을 촬영하는 상기 촬영 장치의 화상 정보를 토대로, 상기 운전자가 진로 변경 종료(회전 동작 종료) 의사를 가지는 것으로 판정할 수 있다.
상기 차량이 회전 동작을 종료한 후, 상기 조향 각속도 θs'의 절대값은, 상기 스티어링 파워 P를 상기 소정값 P0 미만으로 유지하면서, 상기 소정의 각속도 θs0' 미만이 될 수도 있다. 이에 따라, 이 경우에는, 상기 조향 의사 판정부가, 상기 운전자가 상기 조향 유지 의사를 가지는 것으로 판정하게 된다(도 5 및 도 6의 E 섹션). 이 경우, 상기 조향 의사 판정부는, 상기 조향각 θs가 상기 소정각 θs0 이하이기 때문에, 상기 운전자의 조향 상태가 상기 직진 주행 시의 조향 유지 상태이고, 상기 운전자가 상기 회전 동작 종료 후 상기 직진 주행 시의 진로 유지 의사를 가지는 것으로 판정할 수 있다.
이러한 방식으로, 상기 조향 의사 판정부는, 상기 조향 조작의 각각의 장면에 있어서 상기 운전자의 조향 의사를 정확하게 판정할 수 있다. 이에 따라, 상기 조향 의사 판정부 또한 상기 운전자의 상이한 조향 의사들로의 변화 타이밍을 정확하게 판정할 수 있게 된다. 상기 조향 의사 판정부에 의한 판정의 결과가 조향 의사 정보로서 출력된다(도 2).
본 실시예에 따른 조향 의사 판정부는, 상기 운전자가 상기 턴-앤-스티어 조향 의사를 가지는 것으로 판정되는 경우에 상기 스티어링 파워 P의 시간미분값 P'를 산출할 수도 있고, 상기 스티어링 파워 P의 시간미분값 P'가 소정값 P0' 이상이면, 상기 운전자가 계속해서 상기 턴-앤-스티어 조향 의사를 가지는 것으로 판정할 수도 있으며, 상기 시간미분값 P'가 상기 소정값 P0' 미만이 되면, 상기 운전자의 턴-앤-스티어 조향 의사가 쇠퇴하는 것으로 판정할 수도 있다. 이러한 방식으로, 상기 조향 의사 판정부는, 상기 운전자의 턴-앤-스티어 조향 의사의 의사 변화를 파악할 수 있다.
상기 조향 의사 판정부는, 상기 운전자가 상기 스위치백 조향 의사를 가지는 것으로 판정되는 경우에 상기 스티어링 파워 P의 시간미분값 P'를 산출할 수도 있고, 상기 스티어링 파워 P의 시간미분값 P'가 상기 소정값 P0' 이하이면, 상기 운전자가 계속해서 상기 스위치백 조향 의사를 가지는 것으로 판정할 수도 있으며, 상기 시간미분값 P'가 상기 소정값 P0'을 초과하면, 상기 운전자의 스위치백 조향 의사가 쇠퇴하는 것으로 판정할 수도 있다. 이러한 방식으로, 상기 조향 의사 판정부는, 상기 운전자의 스위치백 조향 의사의 의사 변화를 파악할 수 있다.
상기 어시스트 제어부는, 상기 운전자의 조향 의사 및 상기 조향 의사의 변화를 반영하는 상기 어시스트 제어를 실시하여, 상기 조향 의사 및 상기 조향 의사의 변화를 반영하는 조향감을 실현한다. 또한, 상기 전륜 회전 특성 제어부는, 상기 운전자의 조향 의사 및 상기 조향 의사의 변화를 반영하는 상기 전륜 회전 특성 제어를 실시함으로써, 상기 조향 의사 및 상기 조향 의사의 변화를 반영하는 상기 차량의 스티어 특성의 제어를 실시한다. 또한, 상기 후륜 회전 제어부는, 상기 운전자의 조향 의사 및 상기 조향 의사의 변화를 반영하는 상기 후륜 회전 제어를 실시함으로써, 상기 조향 의사 및 상기 조향 의사의 변화를 반영하는 상기 차량의 스티어 특성의 제어를 실시한다.
다음으로, 상기 어시스트 제어를 설명하기로 한다.
상기 어시스트 제어에 관한 블럭도가 도 7에 예시되어 있다. 상기 어시스트 제어에 관한 플로우차트의 일례가 도 8에 예시되어 있다.
도 3 및 도 4에 예시되어 있는 조향 의사 판정이 완료된 후(단계 ST11), 상기 조향 ECU(1)의 맵 설정부는, 상기 조향 의사의 판정 결과(조향 의사 정보) 및 현재의 조향각 θs을 토대로 상기 스위치백 조향 의사 시의 맵을 설정한다(단계 ST12).
단계 ST12에서, 상기 스위치백 조향 의사 시의 기준 토크 맵, 상기 스위치백 조향 의사 시의 댐핑 토크 맵, 상기 스위치백 조향 의사 시의 마찰 토크 맵, 및 상기 스위치백 조향 의사 시의 리턴 토크 맵이 설정된다.
상기 기준 토크 맵은, 상기 조향 토크 Ts 및 차속 V에 대응하는 기준 토크 Tab를 산출하기 위한 맵이다. 상기 기준 토크 맵은, 상기 턴-앤-스티어 조향 의사 시의 것, 상기 조향 유지 의사 시의 것, 및 상기 스위치백 조향 의사 시의 것을 포함한다. 단계 ST12에서, 상기 스위치백 조향 의사 시의 기준 토크 맵은, 상기 운전자의 조향 의사를 토대로 보정된다. 상기 차속 V는, 차속 검출부(53)에 의해 검출된다. 예를 들어, 동력전달장치(예시되지 않음)의 변속기의 출력축의 회전을 검출하는 회전 센서, 차륜 속도를 검출하는 차륜 속도 센서 등이 상기 차속 검출부(53)로서 사용된다.
상기 댐핑 토크 맵은, 상기 조향 각속도 θs' 및 상기 차속 V에 대응하는 댐핑 토크 Td를 산출하기 위한 맵이다. 상기 댐핑 토크 맵은, 상기 턴-앤-스티어 조향 의사 시의 것, 상기 조향 유지 의사 시의 것, 및 상기 스위치백 조향 의사 시의 것을 포함한다. 단계 ST12에서, 상기 스위치백 조향 의사 시의 댐핑 토크 맵은, 상기 운전자의 조향 의사를 토대로 보정된다.
상기 마찰 토크 맵은, 상기 조향각 θs 및 상기 차속 V에 대응하는 마찰 토크 Tf를 산출하기 위한 맵이다. 상기 마찰 토크 맵은, 상기 턴-앤-스티어 조향 의사 시의 것, 상기 조향 유지 의사 시의 것, 및 상기 스위치백 조향 의사 시의 것을 포함한다. 단계 ST12에서, 상기 스위치백 조향 의사 시의 마찰 토크 맵은, 상기 운전자의 조향 의사를 토대로 보정된다.
상기 리턴 토크 맵은, 상기 조향각 θs, 상기 조향 각속도 θs', 및 상기 차속 V에 대응하는 리턴 토크 Tr를 산출하기 위한 맵이다. 상기 리턴 토크 맵은, 상기 턴-앤-스티어 조향 의사 시의 것, 상기 조향 유지 의사 시의 것, 및 상기 스위치백 조향 의사 시의 것을 포함한다. 단계 ST12에서, 상기 스위치백 조향 의사 시의 리턴 토크 맵은, 상기 운전자의 조향 의사를 토대로 보정된다.
상기 어시스트 토크 산출부는, 상기 조향 토크 Ts 및 상기 차속 V를 토대로 상기 각각의 조향 의사들에 대한 상기 기준 토크 맵들로부터 각각의 기준 토크들 Tab1, Tab2, Tab3을 산출한다(단계 ST13). 여기서는, 상기 턴-앤-스티어 조향 의사 시의 상기 기준 토크 Tab1, 상기 조향 유지 의사 시의 상기 기준 토크 Tab2, 및 상기 스위치백 조향 의사 시의 상기 기준 토크 Tab3이 산출된다.
상기 어시스트 토크 산출부는, 상기 각각의 기준 토크들 Tab1, Tab2, Tab3 및 상기 조향 의사의 판정 결과(조향 의사 정보)를 토대로 목표 기준 토크 Tabt를 산출한다(단계 ST14). 다시 말해, 상기 운전자의 조향 의사를 반영하는 상기 목표 기준 토크 Tabt가 여기서 산출된다.
또한, 상기 어시스트 토크 산출부는, 상기 조향 각속도 θs' 및 상기 차속 V를 토대로 상기 각각의 조향 의사들에 대한 상기 댐핑 토크 맵들로부터 상기 각각의 댐핑 토크들 Td1, Td2, Td3을 산출한다(단계 ST15). 여기서, 상기 턴-앤-스티어 조향 의사 시의 상기 댐핑 토크 Td1, 상기 조향 유지 의사 시의 상기 댐핑 토크 Td2, 및 상기 스위치백 조향 의사 시의 상기 댐핑 토크 Td3이 산출된다.
상기 어시스트 토크 산출부는, 상기 각각의 댐핑 토크들 Td1, Td2, Td3 및 상기 조향 의사의 판정 결과(조향 의사 정보)를 토대로 목표 댐핑 토크 Tdt를 산출한다(단계 ST16). 다시 말해, 상기 운전자의 조향 의사를 반영하는 상기 목표 댐핑 토크 Tdt가 여기서 산출된다.
또한, 상기 어시스트 토크 산출부는, 상기 조향각 θs 및 상기 차속 V를 토대로 상기 각각의 조향 의사들에 대한 상기 마찰 토크 맵들로부터 상기 각각의 마찰 토크들 Tf1, Tf2, Tf3을 산출한다(단계 ST17). 여기서, 상기 턴-앤-스티어 조향 의사 시의 상기 마찰 토크 Tf1, 상기 조향 유지 의사 시의 상기 마찰 토크 Tf2, 및 상기 스위치백 조향 의사 시의 상기 마찰 토크 Tf3이 산출된다.
상기 어시스트 토크 산출부는, 상기 각각의 마찰 토크들 Tf1, Tf2, Tf3 및 상기 조향 의사의 판정 결과(조향 의사 정보)를 토대로 목표 마찰 토크 Tft를 산출한다(단계 ST18). 다시 말해, 상기 운전자의 조향 의사를 반영하는 상기 목표 마찰 토크 Tft가 여기서 산출된다.
또한, 상기 어시스트 토크 산출부는, 상기 조향각 θs, 상기 조향 각속도 θs', 및 상기 차속 V를 토대로 상기 각각의 조향 의사들에 대한 상기 리턴 토크 맵들로부터 상기 각각의 리턴 토크들 Tr1, Tr2, Tr3을 산출한다(단계 ST19). 여기서, 상기 턴-앤-스티어 조향 의사 시의 상기 리턴 토크 Tr1, 상기 조향 유지 의사 시의 상기 리턴 토크 Tr2, 및 상기 스위치백 조향 의사 시의 상기 리턴 토크 Tr3이 산출된다.
상기 어시스트 토크 산출부는, 상기 각각의 리턴 토크들 Tr1, Tr2, Tr3 및 상기 조향 의사의 판정 결과(조향 의사 정보)를 토대로 목표 리턴 토크 Trt를 산출한다(단계 ST20). 다시 말해, 상기 운전자의 조향 의사를 반영하는 상기 목표 리턴 토크 Trt가 여기서 산출된다.
상기 어시스트 토크 산출부는, 상기 목표 기준 토크 Tabt, 상기 목표 댐핑 토크 Tdt, 상기 목표 마찰 토크 Tft, 및 상기 목표 리턴 토크 Trt를 가산하여 목표 어시스트 토크 Tat를 산출한다(단계 ST21).
상기 어시스트 제어부는, 상기 목표 어시스트 토크 Tat에 대한 상기 조향 어시스트부(13)를 제어함으로써 상기 어시스트 제어를 실시한다(단계 ST22). 다시 말해, 상기 조향 어시스트부(13)는, 상기 목표 어시스트 토크 Tat를 토대로 상기 스티어링휠을 어시스트한다.
이러한 어시스트 제어는 상기 조향 조작 시 반복해서 실시된다.
상술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 차량제어장치는, 상기 운전자의 조향 의사를 정확하게 반영하는 상기 목표 어시스트 토크 Tat를 토대로 상기 스티어링휠에서의 상기 어시스트 제어를 행하므로, 상기 운전자의 조향 조작에 대한 어시스트 특성이 상기 운전자의 조향 의사에 따라 변화될 수 있게 된다. 예를 들어, 상기 어시스트 토크 산출부는, 상기 운전자의 조향 의사가 상기 조향 유지 의사인 경우보다는, 상기 운전자의 조향 의사가 상기 턴-앤-스티어 조향 의사인 경우에 보다 높은 목표 어시스트 토크 Tat를 획득한다. 이에 따라, 상기 운전자가 그/그녀의 조향 의사에 따라 조향감을 얻을 수 있게 된다.
구체적으로는, 상기 운전자의 조향 의사가 예컨대 상기 턴-앤-스티어 조향 의사인 경우, 상기 어시스트 토크 산출부는, 상기 운전자의 조향 의사가 상기 조향 유지 의사인 경우보다는, 상기 조향 토크 Ts에 대한 상기 조향각 θs의 게인 특성(θs/Ts)이 커지도록 상기 목표 어시스트 토크 Tat를 획득한다. 상기 운전자가 조향 의사가 상기 조향 유지 의사인 경우, 상기 어시스트 토크 산출부는, 상기 운전자의 조향 의사가 상기 턴-앤-스티어 조향 의사인 경우보다는, 상기 조향 토크 Ts에 대한 상기 조향각 θs의 게인 특성(θs/Ts)이 작아지도록 상기 목표 어시스트 토크 Tat를 획득한다. 도 9는 상기 게인 특성의 일례를 예시하고 있다. 이것에 따르면, 상기 운전자가 상기 턴-앤-스티어 조향 의사를 가질 때, 상기 운전자의 조향 의사에 따라 상기 운전자에게 고응답성 조향감이 제공될 수 있다. 상기 턴-앤-스티어 조향 의사 시의 상기 게인 특성은 느린 조향 조작 시에 유용하다.
상기 운전자의 조향 의사가 예컨대 상기 턴-앤-스티어 조향 의사인 경우, 상기 어시스트 토크 산출부는, 상기 운전자의 조향 의사가 상기 조향 유지 의사인 경우보다는, 상기 조향 토크 Ts에 대한 상기 조향각 θs의 위상 특성(phase characteristic)(θs/Ts)이 더 작은 위상 지연을 가지도록 상기 목표 어시스트 토크 Tat를 획득할 수도 있다. 상기 운전자의 조향 의사가 상기 조향 유지 의사인 경우, 상기 어시스트 토크 산출부는, 상기 운전자의 조향 의사가 상기 턴-앤-스티어 조향 의사인 경우보다는, 상기 조향 토크 Ts에 대한 상기 조향각 θs의 위상 특성(θs/Ts)이 더 큰 위상 지연을 가지도록 상기 목표 어시스트 토크 Tat를 획득할 수도 있다. 도 10은 상기 위상 특성의 일례를 예시하고 있다. 이것에 따르면, 상기 운전자가 상기 턴-앤-스티어 조향 의사를 가질 때, 상기 운전자의 조향 의사에 따라 상기 운전자에게 고응답성 조향감이 제공될 수 있게 된다. 상기 턴-앤-스티어 조향 의사 시의 상기 위상 특성은 빠른 조향 조작 시에 유용하다.
상기 운전자의 조향 의사가 예컨대 상기 턴-앤-스티어 조향 의사인 경우, 상기 어시스트 토크 산출부는, 상기 운전자의 조향 의사가 상기 조향 유지 의사인 경우보다 상기 기준 토크를 더 크게 할 수도 있다. 상기 운전자의 조향 의사가 상기 조향 유지 의사인 경우, 상기 어시스트 토크 산출부는, 상기 운전자의 조향 의사가 상기 턴-앤-스티어 조향 의사인 경우보다 상기 기준 토크를 더 작게 할 수도 있다. 이것에 따르면, 상기 운전자가 상기 턴-앤-스티어 조향 의사를 가질 때, 상기 운전자의 조향 의사에 따라 상기 조향 조작이 작은 힘으로 행하여지므로, 상기 조향 의사에 따라 만족할 만한 조향감이 얻어질 수 있게 된다. 상기 턴-앤-스티어 조향 의사 시의 상기 기준 토크는 상기 느린 조향 조작 시에 유용하다.
상기 운전자의 조향 의사가 예컨대 상기 턴-앤-스티어 조향 의사인 경우, 상기 어시스트 토크 산출부는, 상기 운전자의 조향 의사가 상기 조향 유지 의사인 경우보다 상기 댐핑 토크를 더 작게 할 수도 있다. 상기 운전자의 조향 의사가 상기 조향 유지 의사인 경우, 상기 어시스트 토크 산출부는, 상기 운전자의 조향 의사가 상기 턴-앤-스티어 조향 의사인 경우보다 상기 댐핑 토크를 더 크게 할 수도 있다. 이것에 따르면, 상기 운전자가 상기 턴-앤-스티어 조향 의사를 가질 때, 상기 운전자의 조향 의사에 따라 상기 조향 조작이 작은 힘으로 행하여지므로, 상기 조향 의사에 따라 만족할 만한 조향감이 얻어질 수 있게 된다. 상기 턴-앤-스티어 조향 의사 시의 상기 댐핑 토크는 상기 빠른 조향 조작 시에 유용하다.
상기 운전자의 조향 의사가 예컨대 상기 턴-앤-스티어 조향 의사인 경우, 상기 어시스트 토크 산출부는, 상기 운전자의 조향 의사가 상기 조향 유지 의사인 경우보다 상기 마찰 토크를 더 작게 할 수도 있다. 상기 운전자의 조향 의사가 상기 조향 유지 의사인 경우, 상기 어시스트 토크 산출부는, 상기 운전자의 조향 의사가 상기 턴-앤-스티어 조향 의사인 경우보다 상기 마찰 토크를 더 크게 할 수도 있다. 이것에 따르면, 상기 운전자가 상기 턴-앤-스티어 조향 의사를 가질 때, 상기 운전자의 조향 의사에 따라 상기 조향 조작이 작은 힘으로 행하여지므로, 상기 조향 의사에 따라 만족할 만한 조향감이 얻어질 수 있게 된다. 상기 운전자가 상기 조향 유지 의사를 가지는 경우, 상기 조향 유지 상태는 상기 운전자의 조향 의사에 따라 유지되기 쉬우므로, 상기 조향 의사에 따라 만족할 만한 조향감이 얻어질 수 있게 된다. 상기 턴-앤-스티어 조향 의사 시의 상기 마찰 토크는 상기 느린 조향 조작 시에 유용하다.
상기 운전자의 조향 의사가 예컨대 상기 턴-앤-스티어 조향 의사인 경우, 상기 어시스트 토크 산출부는, 상기 운전자의 조향 의사가 상기 조향 유지 의사인 경우보다 상기 시간미분값이 더 커지도록 상기 목표 어시스트 토크 Tat를 산출할 수도 있다. 상기 운전자의 조향 의사가 상기 조향 유지 의사인 경우, 상기 어시스트 토크 산출부는, 상기 운전자의 조향 의사가 상기 턴-앤-스티어 조향 의사인 경우보다 상기 어시스트 토크의 상기 시간미분값이 더 커지도록 상기 목표 어시스트 토크 Tat를 산출할 수도 있다. 이것에 따르면, 상기 운전자가 상기 턴-앤-스티어 조향 의사를 가질 때, 상기 운전자의 조향 의사에 따라 상기 조향 조작이 작은 힘으로 행하여지므로, 상기 조향 의사에 따라 상기 운전자에게 고응답성 조향감이 제공될 수 있게 된다. 상기 턴-앤-스티어 조향 의사 시의 상기 목표 어시스트 토크 Tat는 상기 빠른 조향 조작 시에 유용하다.
상기 운전자의 조향 의사가 예컨대 상기 스위치백 조향 의사인 경우, 상기 어시스트 토크 산출부는, 상기 조향 토크 Ts에 대한 상기 조향각 θs의 특성(상술된 게인 특성 또는 위상 특성)에 관하여 상기 조향각 θs이 제로일 때, 상기 조향 토크 Ts가 제로가 되도록 상기 목표 어시스트 토크 Tat를 얻을 수도 있다. 이것에 따르면, 상기 운전자가 상기 스위치백 조향 의사를 가진다면, 상기 스티어링휠(11)이 상기 중립 위치로 리턴할 때, 상기 조향 토크 Ts가 제로가 되므로, 편안하면서도 자연스럽게 리턴하는 조향감이 실현될 수 있게 된다.
상기 운전자의 조향 의사가 예컨대 상기 스위치백 조향 의사인 경우, 상기 어시스트 토크 산출부는, 예컨대 상기 셀프-얼라이닝 토크의 복원력에 대응하도록 상기 조향각 θs의 변화량에 대하여 상기 조향 각속도 θs'의 특성에 대한 상기 목표 어시스트 토크 Tat를 산출할 수도 있다. 이것에 따르면, 상기 운전자가 상기 스위치백 조향 의사를 가질 때, 상기 스위치백 조향이 자연스러운 리턴 속도로 행하여질 수 있으므로, 편안하면서도 자연스러운 리턴 조향감이 실현될 수 있게 된다.
상기 운전자의 조향 의사가 예컨대 상기 스위치백 조향 의사인 경우, 상기 어시스트 토크 산출부는, 상기 조향각 θs에 대한 상기 목표 어시스트 토크 Tat가 상기 턴-앤-스티어 조향 의사의 경우에서와 동일한 특성을 가지거나, 상기 조향 유지 의사의 경우에서와 동일한 특성을 가지거나, 또는 상기 턴-앤-스티어 조향 의사의 경우와 상기 조향 유지 의사의 경우 사이의 특성을 가지도록 상기 목표 어시스트 토크 Tat를 산출할 수도 있다. 이것에 따르면, 상기 운전자가 상기 스위치백 조향 의사를 가질 때, 앞서 행하여진 턴-앤-스티어 조향 또는 조향 유지의 것과 동등한 특성으로 상기 스위치백 조향이 행하여질 수 있으므로(즉, 상기 차량의 복원력 특성에 따른 상기 스위치백 조향이 행하여질 수 있음), 편안하면서도 자연스러운 리턴 조향감이 실현될 수 있게 된다.
여기서, 상기 어시스트 토크 산출부는, 상기 조향감의 특성의 전환이 상기 전환 타이밍에 원활하게 행하여지도록 상기 목표 어시스트 토크 Tat를 산출하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 목표 어시스트 토크 Tat는, 상기 특성이 점진적으로 변화하도록 산출될 수도 있다. 이것에 따르면, 상기 차량제어장치가 상기 조향감의 급변을 억제할 수 있게 되므로, 상기 운전자의 불편함이 억제될 수 있게 된다.
상기 운전자의 조향 의사가 상기 스위치백 조향 의사인 것으로 판정되는 경우, 상기 어시스트 토크 산출부는, 상기 조향 유지 의사에서 상기 스위치백 조향 의사로의 전환 시점에서의 상기 조향각 θs에 대한 상기 회전상태량 및 차량 특성(예컨대, 상기 스티어링휠(11)의 상기 중립 위치로의 빠르거나 느린 리턴))에 따라 상기 조향각 θs의 변화량에 대한 상기 목표 어시스트 토크 Tat의 변화량을 설정할 수도 있다. 이것에 따르면, 상기 차량제어장치는, 상기 스티어링휠(11)에 대한 편안하거나 또는 불편함을 억제한 자연스러운 리턴 조작을 실현할 수 있게 된다.
다음으로, 상기 전륜 회전 특성 제어(스티어 특성 제어)를 설명하기로 한다.
도 11에는 상기 전륜 회전 특성 제어에 관한 블럭도가 예시되어 있다. 도 12에는 상기 전륜 회전 특성 제어에 관한 플로우차트의 일례가 예시되어 있다. 본 예시에 있어서, 상기 조향 의사의 판정 결과(조향 의사 정보)는 상기 차량 제어 ECU(4)를 통해 상기 전륜 회전 ECU(2)에 의해 수신된다.
도 3 및 도 4에 예시되어 있는 상기 조향 의사 판정이 완료된 후(단계 ST31), 상기 전륜 회전 ECU(2)의 맵 설정부는, 상기 조향 의사의 판정 결과(조향 의사 정보), 현재의 조향각 θs, 및 목표 전륜 조향각 θwft을 토대로 상기 스위치백 조향 시의 맵을 설정한다(단계 ST32).
단계 ST32에서, 상기 스위치백 조향 의사 시의 기어비 맵 및 상기 스위치백 조향 의사 시의 미분 게인 맵이 설정된다.
상기 기어비 맵은, 상기 조향각 θs 및 상기 차속 V에 대응하는 기준 조향 기어비 γg를 산출하기 위한 맵이다. 상기 기어비 맵은, 상기 턴-앤-스티어 조향 의사 시의 것, 상기 조향 유지 의사 시의 것, 및 상기 스위치백 조향 의사 시의 것을 포함한다. 단계 ST32에서, 상기 스위치백 조향 의사 시의 상기 기어비 맵은, 상기 운전자의 조향 의사를 토대로 보정된다.
상기 미분 게인 맵은, 상기 조향 각속도 θs' 및 상기 차속 V에 대응하는 기준 미분 스티어 게인 θd를 산출하기 위한 맵이다. 상기 미분 게인 맵은, 상기 턴-앤-스티어 조향 의사 시의 것, 상기 조향 유지 의사 시의 것, 및 상기 스위치백 조향 의사 시의 것을 포함한다. 단계 ST32에서, 상기 스위치백 조향 의사 시의 상기 미분 게인 맵은, 상기 운전자의 조향 의사를 토대로 보정된다.
상기 전륜 회전 특성 산출부는, 상기 조향각 θs 및 상기 차속 V를 토대로 상기 각각의 조향 의사들에 대한 상기 기어비 맵들로부터 각각의 기준 조향 기어비들 γg1, γg2, γg3을 산출한다(단계 ST33). 여기서, 상기 턴-앤-스티어 조향 의사 시의 상기 기준 조향 기어비 γg1, 상기 조향 유지 의사 시의 상기 기준 조향 기어비 γg2, 및 상기 스위치백 조향 의사 시의 상기 기준 조향 기어비 γg3이 산출된다.
상기 턴-앤-스티어 조향 의사 시의 상기 기어비 맵과 상기 조향 유지 의사 시의 상기 기어비 맵의 예시들이 도 13에 예시되어 있다. 상기 턴-앤-스티어 조향 의사 시의 상기 기준 조향 기어비 γg1은, 상기 동일한 차속 V의 경우에 있어서 상기 조향 유지 의사 시의 상기 기준 조향 기어비 γg2를 초과한다. 이에 따라, 상기 조향 유지 의사 시보다도, 상기 턴-앤-스티어 조향 의사 시에 상기 조향각 θs에 대한 상기 전륜 조향각 θwf이 더욱 느리게 변화하게 된다(슬로우).
상기 전륜 회전 특성 산출부는, 상기 각각의 기준 조향 기어비들 γg1, γg2, γg3 및 상기 조향 의사의 판정 결과(조향 의사 정보)를 토대로 목표 조향 기어비 γgt를 산출한다(단계 ST34). 다시 말해, 상기 운전자의 조향 의사를 반영하는 상기 목표 조향 기어비 γgt가 여기서 산출된다.
상기 전륜 회전 특성 산출부는, 상기 목표 조향 기어비 γgt 및 상기 조향각 θs을 토대로 가목표(provisional target) 전륜 조향각 θwftt(=θs/γgt)를 산출한다(단계 ST35).
또한, 상기 전륜 회전 특성 산출부는, 상기 조향 각속도 θs' 및 상기 차속 V를 토대로 상기 각각의 조향 의사들에 대한 상기 미분 게인 맵들로부터 상기 각각의 기준 미분 스티어 게인들 θd1, θd2, θd3을 산출한다(단계 ST36). 여기서, 상기 턴-앤-스티어 조향 의사 시의 상기 기준 미분 스티어 게인 θd1, 상기 조향 유지 의사 시의 상기 기준 미분 스티어 게인 θd2, 및 상기 스위치백 조향 의사 시의 상기 기준 미분 스티어 게인 θd3이 산출된다.
상기 턴-앤-스티어 조향 의사 시의 상기 미분 게인 맵과 상기 조향 유지 의사 시의 상기 미분 게인 맵의 예시들이 도 14에 예시되어 있다. 상기 턴-앤-스티어 조향 의사 시의 상기 기준 미분 스티어 게인 θd1은, 상기 동일한 차속 V의 경우에 있어서 상기 조향 유지 의사 시의 상기 기준 미분 스티어 게인 θd2를 초과한다. 이에 따라, 상기 조향 유지 의사 시보다도 상기 턴-앤-스티어 조향 의사 시에 응답성이 보다 좋게 상기 전륜 Wf을 회전시킬 수 있게 된다.
상기 전륜 회전 특성 산출부는, 상기 각각의 기준 미분 스티어 게인들 θd1, θd2, θd3 및 상기 조향 의사의 판정 결과(조향 의사 정보)를 토대로 위상 보상을 위한 목표 미분 스티어 게인 θdt을 산출한다(단계 ST37). 다시 말해, 상기 운전자의 조향 의사를 반영하는 위상 보상을 위한 상기 목표 미분 스티어 게인 θdt이 여기서 산출된다.
상기 전륜 회전 특성 산출부는, 상기 목표 미분 스티어 게인 θdt을 상기 가목표 전륜 조향각 θwftt에 가산함으로써 위상-보상된 목표 전륜 조향각 θwft를 산출한다(단계 ST38).
상기 전륜 회전 특성 제어부는, 상기 목표 조향 기어비 γgt에 대하여 상기 기어비 가변부(31)를 제어함으로써 상기 조향 기어비를 변화시킨다(단계 ST39).
이러한 전륜 회전 특성 제어는 상기 조향 조작 시에 반복해서 실시된다.
상술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 상기 차량제어장치는, 상기 운전자의 조향 의사를 정확하게 반영하는 상기 목표 조향 기어비 γgt를 토대로 상기 전륜 회전 특성 제어를 행하므로, 상기 조향각 θs의 변화량에 대한 상기 차량의 회전상태량의 변화량이 상기 운전자의 조향 의사에 따라 변화될 수 있게 된다. 다시 말해, 상기 차량제어장치는, 상기 운전자의 조향 의사에 따라 상기 운전자의 조향 조작에 대한 상기 차량의 스티어 특성을 변화시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 운전자가 그/그녀의 조향 의사에 따라 차량 거동을 느낄 수 있게 된다.
상기 운전자의 조향 의사가 예컨대 상기 턴-앤-스티어 조향 의사인 경우, 상기 전륜 회전 특성 산출부는, 상기 운전자의 조향 의사가 상기 조향 유지 의사인 경우보다는, 상기 조향각 θs에 대한 상기 요 레이트 γ의 게인 특성(γ/θs)이 더 커지도록 상기 목표 조향 기어비 γgt를 획득한다. 상기 운전자의 조향 의사가 상기 조향 유지 의사인 경우, 상기 전륜 회전 특성 산출부는, 상기 운전자의 조향 의사가 상기 턴-앤-스티어 조향 의사인 경우보다는, 상기 조향각 θs에 대한 상기 요 레이트 γ의 게인 특성(γ/θs)이 더 작아지도록 상기 목표 조향 기어비 γgt를 획득한다. 도 15는 상기 게인 특성의 일례를 예시하고 있다. 다시 말해, 상기 운전자의 조향 의사가 상기 턴-앤-스티어 조향 의사인 경우, 상기 목표 조향 기어비 γgt는, 상기 운전자의 조향 의사가 상기 조향 유지 의사인 경우보다는, 상기 조향각 θs의 변화량에 대한 상기 회전상태량의 변화량이 더욱 커지도록 설정된다. 이것에 따르면, 상기 운전자가 상기 턴-앤-스티어 조향 의사를 가질 때, 상기 운전자의 조향 의사에 대응하는 고응답성 스티어 특성이 얻어질 수 있다. 상기 턴-앤-스티어 조향 의사 시의 상기 게인 특성은 상기 느린 조향 조작 시에 유용하다.
상기 운전자의 조향 의사가 예컨대 상기 턴-앤-스티어 조향 의사인 경우, 상기 전륜 회전 특성 산출부는, 상기 운전자의 조향 의사가 상기 조향 유지 의사인 경우보다는, 상기 조향각 θs에 대한 상기 요 레이트 γ의 위상 특성(γ/θs)이 더 작은 위상 지연을 가지도록 상기 목표 조향 기어비 γgt를 획득할 수도 있다. 상기 운전자의 조향 의사가 상기 조향 유지 의사인 경우, 상기 전륜 회전 특성 산출부는, 상기 운전자의 조향 의사가 상기 턴-앤-스티어 조향 의사인 경우보다는, 상기 조향각 θs에 대한 상기 요 레이트 γ의 위상 특성(γ/θs)이 더 큰 위상 지연을 가지도록 상기 목표 조향 기어비 γgt를 획득할 수도 있다. 도 16은 상기 위상 특성의 일례를 예시하고 있다. 이것에 따르면, 상기 운전자가 상기 턴-앤-스티어 조향 의사를 가질 때, 상기 운전자의 조향 의사에 대응하는 고응답성 스티어 특성이 얻어질 수 있게 된다. 상기 턴-앤-스티어 조향 의사 시의 상기 위상 특성은 빠른 조향 조작 시에 유용하다.
상기 운전자의 조향 의사가 예컨대 상기 스위치백 조향 의사인 경우, 상기 전륜 회전 특성 산출부는, 상기 조향각 θs에 대한 상기 요 레이트 γ의 특성(상술된 게인 특성 또는 위상 특성)에 관하여 상기 조향각 θs이 제로일 때, 상기 요 레이트 γ가 제로가 되도록 상기 목표 조향 기어비 γgt를 얻을 수도 있다. 도 17은 상기 조향각 θs에 대한 상기 목표 전륜 조향각 θwft의 관점에서 본 상기 특성의 일례를 예시하고 있다. 여기서, 상기 목표 조향 기어비 γgt는, 상기 운전자의 조향 의사가 상기 스위치백 조향 의사인 경우에 상기 조향각 θs이 제로일 때, 상기 목표 전륜 조향각 θwft이 제로가 되도록 설정된다. 다시 말해, 여기서는, 상기 조향각 θs의 변화량에 대한 상기 회전상태량의 변화량이, 상기 운전자의 조향 의사가 상기 스위치백 조향 의사인 것으로 판정되는 경우, 상기 조향 유지 의사로부터 상기 스위치백 조향 의사로의 전환 시점에, 상기 조향각 θs에 대한 상기 차량 특성 및 상기 회전상태량에 따라 설정된다. 이것에 따르면, 상기 운전자가 상기 스위치백 조향 의사를 가진다면, 상기 스티어링휠(11)이 상기 중립 위치로 리턴할 때, 상기 요 레이트 γ가 제로가 되므로, 상기 차량의 편안하면서도 자연스러운 리턴 거동이 실현될 수 있게 된다.
상기 운전자의 조향 의사가 예컨대 상기 스위치백 조향 의사인 경우, 상기 전륜 회전 특성 산출부는, 상기 조향각 θs에 대한 상기 요 레이트 γ의 특성(상술된 게인 특성 또는 위상 특성)에 관하여 제로로 리턴하기 전에, 상기 조향각 θs이 소정각인 상태에서 상기 요 레이트 γ가 제로가 되도록 상기 목표 조향 기어비 γgt를 획득할 수도 있다. 상기 소정각은, 상기 중립 위치 부근에서의 조향각 θs이다. 도 18은 상기 조향각 θs에 대한 상기 목표 전륜 조향각 θwft의 관점에서 본 상기 특성의 일례를 예시하고 있다. 여기서, 상기 목표 조향 기어비 γgt는, 상기 운전자의 조향 의사가 상기 스위치백 조향 의사인 경우, 제로로 리턴하기 전에 상기 조향각 θs이 상기 소정각인 상태에서, 상기 목표 전륜 조향각 θwft이 제로가 되도록 설정된다. 다시 말해, 여기서는, 상기 조향각 θs의 변화량에 대한 상기 회전상태량의 변화량이, 상기 운전자의 조향 의사가 상기 스위치백 조향 의사인 경우, 상기 조향 유지 의사로부터 상기 스위치백 조향 의사로의 전환 시점에, 상기 조향각 θs에 대한 상기 차량 특성 및 상기 회전상태량에 따라 설정된다. 이것에 따르면, 상기 운전자가 상기 스위치백 조향 의사를 가진다면, 상기 스티어링휠(11)이 상기 중립 위치로 리턴하기 쉽지 않은 상기 차량 특성의 경우에도, 상기 스티어링휠(11)이 상기 중립 위치 부근으로 리턴할 때, 상기 요 레이트 γ가 제로가 되므로, 상기 차량의 편안하면서도 자연스러운 리턴 거동이 실현될 수 있게 된다.
상기 운전자의 조향 의사가 예컨대 상기 스위치백 조향 의사인 경우, 상기 전륜 회전 특성 산출부는, 상기 조향각 θs에 대한 상기 요 레이트 γ의 특성(상술된 게인 특성 또는 위상 특성)에 관하여 제로로 리턴한 후에, 반대측을 향해 추가로 소정각만큼 상기 조향각 θs이 조향-조작될 때, 상기 요 레이트 γ가 제로가 되도록 상기 목표 조향 기어비 γgt를 획득할 수도 있다. 상기 소정각은, 상기 중립 위치 부근에서의 조향각 θs이다. 도 19는 상기 조향각 θs에 대한 상기 목표 전륜 조향각 θwft의 관점에서 본 상기 특성의 일례를 예시하고 있다. 여기서, 상기 목표 조향 기어비 γgt는, 상기 운전자의 조향 의사가 상기 스위치백 조향 의사인 경우 제로로 리턴한 후에, 반대측을 향해 추가로 상기 소정각만큼 상기 조향각 θs이 조향-조작될 때, 상기 목표 전륜 조향각 θwft이 제로가 되도록 설정된다. 다시 말해, 여기서, 상기 조향각 θs의 변화량에 대한 상기 회전상태량의 변화량은, 상기 운전자의 조향 의사가 상기 스위치백 조향 의사인 경우, 상기 조향 유지 의사로부터 상기 스위치백 조향 의사로의 전환 시점에, 상기 조향각 θs에 대한 상기 차량 특성 및 상기 회전상태량에 따라 설정된다. 이것에 따르면, 상기 운전자가 상기 스위치백 조향 의사를 가진다면, 상기 스티어링휠(11)이 상기 중립 위치로 신속하게 리턴하는 상기 차량 특성의 경우에도, 상기 스티어링휠(11)이 상기 중립 위치를 약간 지나간 후에 상기 요 레이트 γ가 제로가 되므로, 상기 중립 위치에서의 리버스(reverse) 요 레이트 γ의 발생(소위 상기 요 레이트 γ의 오버슛)이 억제될 수 있고, 상기 차량의 편안하면서도 자연스러운 리턴 거동이 실현될 수 있게 된다.
상기 운전자의 조향 의사가 예컨대 상기 스위치백 조향 의사인 경우, 상기 전륜 회전 특성 산출부는, 상기 스위치백 조향 의사 시의 특성이 이차함수의 곡선을 가지고, 상기 조향각 θs에 대한 상기 요 레이트 γ의 특성(상술된 게인 특성 또는 위상 특성)에 관하여 상기 조향각 θs이 제로일 때, 상기 요 레이트 γ가 제로가 되도록 상기 목표 조향 기어비 γgt를 획득할 수도 있다.
구체적으로, 상기 목표 조향 기어비 γgt는, 상기 스위치백 조향 의사 시의 큰 조향각 θs을 갖는 영역에서 상기 스위치백 조향 의사 전 상기 턴-앤-스티어 조향 의사 시보다는, 상기 조향각 θs의 변화량에 대한 상기 요 레이트 γ의 변화량이 작아지도록, 그리고 상기 스위치백 조향 의사 시의 작은 조향각 θs을 갖는 영역에서 상기 턴-앤-스티어 조향 의사 시보다는 커지도록 얻어진다. 다시 말해, 여기서, 상기 목표 조향 기어비 γgt는, 상기 특성이 상방으로 볼록한 이차함수를 가지도록 얻어진다. 도 20은 상기 조향각 θs에 대한 상기 목표 전륜 조향각 θwft의 관점에서 본 상기 특성의 일례를 예시하고 있다. 여기서, 상기 운전자의 조향 의사가 상기 스위치백 조향 의사인 경우, 상기 목표 조향 기어비 γgt는, 상기 스위치백 조향 의사 시의 큰 조향각 θs을 갖는 영역에서 상기 스위치백 조향 의사 전에 상기 턴-앤-스티어 조향 의사 시보다는, 상기 조향각 θs의 변화량에 대한 상기 목표 전륜 조향각 θwft의 변화량이 작아지도록, 상기 스위치백 조향 의사 시의 작은 조향각 θs을 갖는 영역에서 상기 턴-앤-스티어 조향 의사 시보다는 커지도록, 그리고 상기 조향각 θs이 제로일 때, 상기 목표 전륜 조향각 θwft이 제로가 되도록 산출된다. 다시 말해, 여기서, 상기 조향각 θs의 변화량에 대한 상기 회전상태량의 변화량은, 상기 운전자의 조향 의사가 상기 스위치백 조향 의사인 경우, 상기 조향 유지 의사로부터 상기 스위치백 조향 의사로의 전환 시점에, 상기 조향각 θs에 대한 상기 차량 특성 및 상기 회전상태량에 따라 설정된다. 이것에 따르면, 상기 스티어링휠(11)이 상기 중립 위치로 신속하게 리턴하는 상기 차량 특성의 경우에도, 상기 운전자가 상기 스위치백 조향 의사를 가진다면, 상기 스티어링휠(11)의 상기 중립 위치로의 리턴 시의 상기 요 레이트 γ의 오버슛이 억제될 수 있으므로, 상기 차량의 편안하면서도 자연스러운 리턴 거동이 실현될 수 있게 된다.
이와는 대조적으로, 상기 운전자의 조향 의사가 상기 스위치백 조향 의사인 경우, 상기 전륜 회전 특성 산출부는, 상기 스위치백 조향 의사 시의 큰 조향각 θs을 갖는 영역에서 상기 스위치백 조향 의사 전 상기 턴-앤-스티어 조향 의사 시보다는, 상기 조향각 θs의 변화량에 대한 상기 요 레이트 γ의 변화량이 더 커지도록, 그리고 상기 스위치백 조향 의사 시의 작은 조향각 θs을 갖는 영역에서 상기 턴-앤-스티어 조향 의사 시보다는 더 작아지도록 상기 목표 조향 기어비 γgt를 얻을 수도 있다. 다시 말해, 여기서, 상기 목표 조향 기어비 γgt는, 상기 특성이 하방으로 볼록한 이차함수를 가지도록 얻어진다. 도 21은 상기 조향각 θs에 대한 상기 목표 전륜 조향각 θwft의 관점에서 본 상기 특성의 일례를 예시하고 있다. 상기 운전자의 조향 의사가 여기서 상기 스위치백 조향 의사인 경우, 상기 목표 조향 기어비 γgt는, 상기 스위치백 조향 의사 시의 큰 조향각 θs을 갖는 영역에서 상기 스위치백 조향 의사 전에 상기 턴-앤-스티어 조향 의사 시보다는, 상기 조향각 θs의 변화량에 대한 상기 목표 전륜 조향각 θwft의 변화량이 더욱 커지도록, 상기 스위치백 조향 의사 시의 작은 조향각 θs을 갖는 영역에서 상기 턴-앤-스티어 조향 의사 시보다는 더욱 작아지도록, 그리고 상기 조향각 θs이 제로일 때, 상기 목표 전륜 조향각 θwft이 제로가 되도록 산출된다. 다시 말해, 여기서, 상기 조향각 θs의 변화량에 대한 상기 회전상태량의 변화량은, 상기 운전자의 조향 의사가 상기 스위치백 조향 의사인 경우, 상기 조향 유지 의사로부터 상기 스위치백 조향 의사로의 전환 시점에, 상기 조향각 θs에 대한 상기 차량 특성 및 상기 회전상태량에 따라 설정된다. 이것에 따르면, 상기 스티어링휠(11)이 상기 중립 위치로 천천히 리턴하는 상기 차량 특성의 경우에도, 상기 운전자가 상기 스위치백 조향 의사를 가진다면, 상기 스티어링휠(11)을 상기 중립 위치로 리턴시키기 위한 조작이 용이하게 행하여질 수 있으므로, 상기 차량의 편안하면서도 자연스러운 리턴 거동이 실현될 수 있게 된다.
여기서는, 상기 전륜 회전 특성 산출부가, 상기 특성들 간의 전환이 상기 전환 타이밍에 원활하게 행하여지도록 상기 목표 조향 기어비 γgt를 산출하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 목표 조향 기어비 γgt는, 상기 특성이 점진적으로 변화되도록 산출될 수도 있다. 이것에 따르면, 상기 차량제어장치가 상기 차량 거동의 급변을 억제할 수 있으므로, 상기 운전자의 불편함이 억제될 수 있게 된다.
또한, 상기 전륜 회전 특성 산출부는, 예컨대 상기 특성들 간의 상기 전환 타이밍에 상기 전환 전후의 상기 특성들의 변화가 거의 없거나 아예 없는 경우, 상기 특성이 즉시 전환되도록 상기 목표 조향 기어비 γgt를 산출할 수도 있다. 이것에 따르면, 상기 차량제어장치가 상기 특성을 신속하게 전환할 수 있으므로, 상기 운전자의 불편함이 억제될 수 있게 된다.
또한, 상기 전륜 회전 특성 산출부는, 예컨대 상기 조향 각속도 θs'가 제로이거나 또는 상기 조향 각속도 θs'가 근사적으로 제로일 때, 상기 특성들 간의 상기 전환이 실시되도록 상기 목표 조향 기어비 γgt를 산출할 수도 있다. 상기 전륜 조향각 가변 장치(30)는 조향 기어비 가변 제어를 행하므로, 상기 차량제어장치가 상기 조향 각속도 θs' 시의 상기 특성의 전환을 수행함으로써 상기 운전자의 불편함을 억제할 수 있게 된다.
또한, 상기 전륜 회전 특성 산출부는, 예컨대 상기 스티어링 파워 P가 제로이거나 또는 상기 스티어링 파워 P가 근사적으로 제로일 때, 상기 특성들 간의 상기 전환이 실시되도록 상기 목표 조향 기어비 γgt를 산출할 수도 있다. 이것에 따르면, 상기 차량제어장치가 상기 운전자의 조향 의사의 전환의 부분에서의 상기 특성을 변화시킬 수 있으므로, 상기 운전자의 불편함이 억제될 수 있게 된다.
또한, 상기 전륜 회전 특성 산출부는, 예컨대 상기 스티어링 파워 P가 감소하기 시작한다면 상기 특성들 간의 상기 전환이 즉시 또는 가능한 가장 빠른 단계에서 실시되도록 상기 목표 조향 기어비 γgt를 산출할 수도 있다. 이것에 따르면, 상기 차량제어장치는, 상기 운전자가 그 다음의 상이한 조향 의사를 가질 때까지 상기 특성을 변화시킬 수 있으므로, 상기 운전자의 조향 의사가 존중될 수 있고, 상기 운전자의 불편함이 억제될 수 있게 된다.
다음으로, 후륜 회전 제어(스티어 특성 제어)를 설명하기로 한다.
상기 후륜 회전 제어에 관한 블럭도가 도 22에 예시되어 있다. 상기 후륜 회전 제어에 관한 플로우차트가 도 23에 예시되어 있다. 본 예시에 있어서, 상기 조향 의사의 판정 결과(조향 의사 정보)는, 상기 차량 제어 ECU(4)를 통해 상기 후륜 회전 ECU(3)에 의해 수신된다.
도 3 및 도 4에 예시되어 있는 상기 조향 의사 판정이 완료된 후(단계 ST41), 상기 후륜 회전 ECU(3)의 맵 설정부는, 상기 조향 의사의 판정 결과(조향 의사 정보), 현재의 조향각 θs, 및 상기 목표 후륜 조향각 θwrt을 토대로 상기 스위치백 조향 시의 맵을 설정한다(단계 ST42).
단계 ST42에서, 상기 스위치백 조향 의사 시의 후륜 슬립각 맵 및 상기 스위치백 조향 의사 시의 미분 게인 맵이 설정된다.
상기 후륜 슬립각 맵은, 상기 조향각 θs 및 상기 차속 V에 대응하는 기준 후륜 슬립각 θslb를 산출하기 위한 맵이다. 상기 후륜 슬립각 맵은, 상기 턴-앤-스티어 조향 의사 시의 것, 상기 조향 유지 의사 시의 것, 및 상기 스위치백 조향 의사 시의 것을 포함한다. 단계 ST42에서, 상기 스위치백 조향 의사 시의 상기 후륜 슬립각 맵은, 상기 운전자의 조향 의사를 토대로 보정된다.
상기 미분 게인 맵은, 상기 조향 각속도 θs' 및 상기 차속 V에 대응하는 기준 미분 게인 θsld를 산출하기 위한 맵이다. 상기 미분 게인 맵은, 상기 턴-앤-스티어 조향 의사 시의 것, 상기 조향 유지 의사 시의 것, 및 상기 스위치백 조향 의사 시의 것을 포함한다. 단계 ST42에서, 상기 스위치백 조향 의사 시의 상기 미분 게인 맵은, 상기 운전자의 조향 의사를 토대로 보정된다.
상기 후륜 제어량 산출부는, 상기 조향각 θs 및 상기 차속 V를 토대로 상기 각각의 조향 의사들에 대한 상기 후륜 슬립각 맵들로부터 각각의 기준 후륜 슬립각들 θslb1, θslb2, θslb3을 산출한다(단계 ST43). 여기서, 상기 턴-앤-스티어 조향 의사 시의 상기 기준 후륜 슬립각 θslb1, 상기 조향 유지 의사 시의 상기 기준 후륜 슬립각 θslb2, 및 상기 스위치백 조향 의사 시의 상기 기준 후륜 슬립각 θslb3이 산출된다.
상기 턴-앤-스티어 조향 의사 시의 상기 후륜 슬립각 맵과 상기 조향 유지 의사 시의 상기 후륜 슬립각 맵의 예시들이 도 24에 예시되어 있다. 상기 도면에서 실선은, 상기 차속 V에 대응하는 상기 턴-앤-스티어 조향 의사 시의 상기 기준 후륜 슬립각 θslb1 및 상기 차속 V에 대응하는 상기 회전 시의 상기 조향 유지 의사 시의 상기 기준 후륜 슬립각 θslb2를 나타낸다. 도 24의 점선은, 상기 차속 V에 대응하는 상기 직선 주행 동안의 상기 조향 유지 의사 시의 상기 기준 후륜 슬립각 θslb2을 나타낸다.
상기 후륜 제어량 산출부는, 상기 각각의 기준 후륜 슬립각들 θslb1, θslb2, θslb3 및 상기 조향 의사의 판정 결과(조향 의사 정보)를 토대로 목표 후륜 슬립각 θslt을 산출한다(단계 ST44). 다시 말해, 상기 운전자의 조향 의사를 반영하는 상기 목표 후륜 슬립각 θslt가 여기서 산출된다.
상기 후륜 제어량 산출부는, 상기 목표 후륜 슬립각 θslt을 토대로 가목표 후륜 조향각 θwrtt을 산출한다(단계 ST45).
또한, 상기 후륜 제어량 산출부는, 상기 조향 각속도 θs' 및 상기 차속 V를 토대로 상기 각각의 조향 의사들에 대한 상기 미분 게인 맵들로부터 상기 각각의 기준 미분 게인들 θd1, θd2, θd3을 산출한다(단계 ST46). 여기서, 상기 턴-앤-스티어 조향 의사 시의 상기 기준 미분 게인 θd1, 상기 조향 유지 의사 시의 상기 기준 미분 게인 θd2, 및 상기 스위치백 조향 의사 시의 상기 기준 미분 게인 θd3이 산출된다.
상기 후륜 제어량 산출부는, 상기 각각의 기준 미분 게인들 θd1, θd2, θd3 및 상기 조향 의사의 판정 결과(조향 의사 정보)를 토대로 위상 보상을 위한 상기 목표 미분 게인 θwrdt을 산출한다(단계 ST47). 다시 말해, 상기 운전자의 조향 의사를 반영하는 위상 보상을 위한 상기 목표 미분 게인 θwrdt이 여기서 산출된다.
상기 후륜 제어량 산출부는, 상기 목표 미분 게인 θwrdt을 상기 가목표 후륜 조향각 θwrtt에 가산함으로써 위상-보상된 목표 후륜 조향각 θwrt를 산출한다(단계 ST48).
상기 후륜 회전 제어부는, 상기 목표 후륜 조향각 θwrt에 대하여 상기 회전력 발생 기구(41)를 제어함으로써 상기 후륜 Wr을 회전시킨다(단계 ST49).
상기 조향 조작 시, 상기 후륜 회전 제어는 상기 목표 후륜 조향각 θwrt이 제로를 초과하는 경우에 반복해서 실시된다.
상술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 상기 차량제어장치는, 상기 운전자의 조향 의사를 정확하게 반영하는 상기 목표 후륜 조향각 θwrt을 토대로 상기 후륜 회전 제어를 행하므로, 상기 조향각 θs의 변화량에 대한 상기 차량의 회전상태량(요 모멘트 γ 및 차체 슬립각 β)의 변화량이 상기 운전자의 조향 의사에 따라 변화될 수 있게 된다. 다시 말해, 상기 차량제어장치는, 상기 운전자의 조향 의사에 따라 상기 운전자의 조향 조작에 대한 상기 차량의 스티어 특성을 변화시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 운전자가 그/그녀의 조향 의사에 따라 차량 거동을 느낄 수 있게 된다.
상기 운전자의 조향 의사가 예컨대 상기 턴-앤-스티어 조향 의사인 경우, 상기 후륜 제어량 산출부는, 상기 운전자의 조향 의사가 상기 직진 주행 시의 상기 조향 유지 의사인 경우보다는, 상기 조향각 θs에 대한 상기 차량의 회전상태량의 게인 특성이 더 커지도록 상기 목표 후륜 조향각 θwrt를 획득한다. 상기 운전자의 조향 의사가 상기 직진 주행 시의 상기 조향 유지 의사인 경우, 상기 후륜 제어량 산출부는, 상기 운전자의 조향 의사가 상기 턴-앤-스티어 조향 의사인 경우보다는, 상기 조향각 θs에 대한 상기 차량의 회전상태량의 게인 특성이 더 작아지도록 상기 목표 후륜 조향각 θwrt를 획득한다. 이것에 따르면, 상기 운전자가 상기 턴-앤-스티어 조향 의사를 가질 때, 상기 운전자의 조향 의사에 대응하는 고응답성 차량 거동 변화로부터 상기 스티어 특성이 얻어질 수 있게 된다. 상기 턴-앤-스티어 조향 의사 시의 상기 게인 특성은 상기 느린 조향 조작 시에 유용하다.
상기 운전자의 조향 의사가 예컨대 상기 턴-앤-스티어 조향 의사인 경우, 상기 후륜 제어량 산출부는, 상기 운전자의 조향 의사가 상기 직진 주행 시의 상기 조향 유지 의사인 경우보다는, 상기 조향각 θs에 대한 상기 차량의 회전상태량의 위상 특성이 더 작은 위상 지연을 가지도록 상기 목표 후륜 조향각 θwrt를 획득할 수도 있다. 상기 운전자의 조향 의사가 예컨대 상기 직진 주행 시의 상기 조향 유지 의사인 경우, 상기 후륜 제어량 산출부는, 상기 운전자의 조향 의사가 상기 턴-앤-스티어 조향 의사인 경우보다는, 상기 조향각 θs에 대한 상기 차량의 회전상태량의 위상 특성이 더 큰 위상 지연을 가지도록 상기 목표 후륜 조향각 θwrt를 획득할 수도 있다. 이것에 따르면, 상기 운전자가 상기 턴-앤-스티어 조향 의사를 가질 때, 상기 운전자의 조향 의사에 대응하는 고응답성 차량 거동으로부터 상기 스티어 특성이 얻어질 수 있게 된다. 상기 턴-앤-스티어 조향 의사 시의 상기 위상 특성은 빠른 조향 조작 시에 유용하다.
상기 운전자의 조향 의사가 예컨대 상기 회전 시의 상기 조향 유지 의사인 경우, 상기 후륜 제어량 산출부는, 상기 운전자의 조향 의사가 상기 직진 주행 시의 상기 조향 유지 의사인 경우보다는, 상기 조향각 θs에 대한 상기 차량의 회전상태량의 게인 특성이 더 커지도록 상기 목표 후륜 조향각 θwrt를 획득할 수도 있다. 상기 운전자의 조향 의사가 예컨대 상기 직진 주행 시의 상기 조향 유지 의사인 경우, 상기 후륜 제어량 산출부는, 상기 운전자의 조향 의사가 상기 회전 시의 상기 조향 유지 의사인 경우보다는, 상기 조향각 θs에 대한 상기 차량의 회전상태량의 게인 특성이 더 작아지도록 상기 목표 후륜 조향각 θwrt를 획득할 수도 있다. 이것에 따르면, 상기 운전자가 상기 직진 주행 시의 상기 조향 유지 의사를 가질 때, 상기 차량이 상기 직진 주행 상태로 유지되기 쉽다. 상기 운전자가 상기 회전 시의 상기 조향 유지 의사를 가지는 경우, 상기 차량의 자세는 상기 회전 상태로 유지되기 쉽다. 이 경우, 상기 운전자의 조향 의사에 대응하는 상기 차량의 자세가 유지될 수 있다. 상기 조향 유지 의사 시의 상기 목표 후륜 조향각 θwrt은 느린 조향 조작 시에 유용하다.
상기 운전자의 조향 의사가 예컨대 상기 스위치백 조향 의사인 경우, 상기 후륜 제어량 산출부는, 상기 조향각 θs에 대한 상기 차량의 회전상태량의 상기 특성(상술된 게인 특성 또는 위상 특성)에 관하여 상기 조향각 θs이 제로일 때, 상기 회전상태량이 제로가 되도록 상기 목표 후륜 조향각 θwrt를 획득할 수도 있다. 이것에 따르면, 상기 운전자가 상기 스위치백 조향 의사를 가진다면, 상기 스티어링휠(11)이 상기 중립 위치로 리턴할 때, 상기 회전상태량이 제로가 되므로, 상기 차량의 편안하면서도 자연스러운 리턴 거동이 실현될 수 있게 된다.
여기서, 상기 후륜 제어량 산출부는, 상기 특성들 간의 전환이 상기 전환 타이밍에 원활하게 행하여지도록 상기 목표 후륜 조향각 θwrt을 산출하는 것이 바람직하다. 이것에 따르면, 상기 차량제어장치가 상기 차량 거동의 급변을 억제할 수 있으므로, 상기 운전자의 불편함이 억제될 수 있게 된다.
상술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 상기 조향의사판정장치 및 상기 차량제어장치는, 사례별로 상기 조향 조작의 모든 타이밍에 상기 운전자의 조향 의사를 정확하게 판정할 수 있다. 이에 따라, 상기 조향의사판정장치 및 상기 차량제어장치가 상기 운전자의 조향 의사에 따라 상기 차량측에서의 제어를 실시할 수 있고, 상기 차량측에서의 제어는 상기 운전자의 조향 의사에 따라 편안하거나 또는 불편함이 저감된 것일 수 있다.
여기서, 상기 조향 의사 판정부에 의해 행하여지는 상기 조향 의사 판정은, 상기 판정의 견고성(robustness)을 향상시키고 상기 차량측에서의 상기 제어의 불필요한 변화를 억제하기 위하여 히스테리시스적(hysteretic)일 수도 있다.
Claims (10)
- 조향의사판정장치로서,
운전자의 스티어링휠(11)의 조향 조작 시의 조향 각속도와 조향 토크의 곱 및 상기 조향 조작 시의 조향각과 상기 조향 토크의 시간미분값들의 곱을 토대로, 상기 스티어링휠(11)에 대한 상기 운전자의 조향 타입을 나타내는 조향 타입 판별값을 산출하도록 구성된 조향타입판별값산출부(1); 및
상기 조향 타입 판별값이 소정값 이상인 경우에는, 상기 운전자가 턴-앤-스티어 조향 의사를 가지는 것으로 판정하고, 상기 조향 타입 판별값이 상기 소정값 미만이면서 상기 조향 각속도의 절대값이 소정의 각속도 미만인 경우에는, 상기 운전자가 조향 유지 의사를 가지는 것으로 판정하며, 상기 조향 타입 판별값이 상기 소정값 미만이면서 상기 조향 각속도의 상기 절대값이 상기 소정의 각속도 이상인 경우에는, 상기 운전자가 스위치백 조향 의사를 가지는 것으로 판정하도록 구성된 조향의사판정부(1)를 포함하여 이루어지는 조향의사판정장치. - 제1항에 있어서,
상기 조향의사판정부(1)는, 상기 운전자가 상기 조향 유지 의사를 가지는 것으로 판정된 경우에는, 상기 조향각의 상기 절대값이 소정의 각도 미만이면, 상기 운전자의 조향 의사가 직진 주행 시의 상기 조향 유지 의사인 것으로 판정하고, 상기 조향각의 상기 절대값이 소정의 각도 이상이면, 상기 운전자의 조향 의사가 회전 시의 상기 조향 유지 의사인 것으로 판정하는 조향의사판정장치. - 차량제어장치로서,
운전자의 스티어링휠(11)의 조향 조작 시의 조향 각속도와 조향 토크의 곱 및 상기 조향 조작 시의 조향각과 조향 토크의 시간미분값들의 곱을 토대로, 상기 스티어링휠(11)에 대한 운전자의 조향 타입을 나타내는 조향 타입 판별값을 산출하도록 구성된 조향타입판별값산출부(1);
상기 조향 타입 판별값이 소정값 이상인 경우에는, 상기 운전자가 턴-앤-스티어 조향 의사를 가지는 것으로 판정하고, 상기 조향 타입 판별값이 상기 소정값 미만이면서 상기 조향 각속도의 절대값이 소정의 각속도 미만인 경우에는, 상기 운전자가 조향 유지 의사를 가지는 것으로 판정하며, 상기 조향 타입 판별값이 상기 소정값 미만이면서 상기 조향 각속도의 상기 절대값이 상기 소정의 각속도 이상인 경우에는, 상기 운전자가 스위치백 조향 의사를 가지는 것으로 판정하도록 구성된 조향의사판정부(1); 및
상기 판정된 운전자의 조향 의사를 토대로 차량측에서의 제어를 행하도록 구성된 차량제어부(4)를 포함하여 이루어지는 차량제어장치. - 제3항에 있어서,
상기 조향의사판정부(1)는, 상기 운전자가 상기 조향 유지 의사를 가지는 것으로 판정된 경우에는, 상기 조향각의 상기 절대값이 소정의 각도 미만이면, 상기 운전자의 조향 의사가 직진 주행 시의 상기 조향 유지 의사인 것으로 판정하고, 상기 조향각의 상기 절대값이 소정의 각도 이상이면, 상기 운전자의 조향 의사가 회전 시의 상기 조향 유지 의사인 것으로 판정하는 차량제어장치. - 제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 조향각의 변화량에 대한 회전상태량의 변화량은, 상기 운전자의 조향 의사가 상기 조향 유지 의사인 것으로 판정되는 경우보다도, 상기 운전자의 조향 의사가 상기 턴-앤-스티어 조향 의사인 것으로 판정되는 경우에 더욱 커지도록 되어 있는 차량제어장치. - 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 차량제어부(4)는, 상기 운전자의 조향 의사가 상기 스위치백 조향 의사인 것으로 판정되는 경우, 상기 조향 유지 의사로부터 상기 스위치백 조향 의사로의 전환 시점에서의, 상기 조향각에 대한 차량 특성 및 상기 회전상태량에 따라, 상기 조향각의 변화량에 대한 상기 회전상태량의 변화량을 설정하는 차량제어장치. - 제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 차량제어부(4)는, 상기 운전자의 조향 의사가 상기 조향 유지 의사인 것으로 판정되는 경우보다도, 상기 운전자의 조향 의사가 상기 턴-앤-스티어 조향 의사인 것으로 판정되는 경우에, 전동파워스티어링장치의 어시스트 토크를 더욱 커지도록 하는 차량제어장치. - 제3항, 제4항 및 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 차량제어부(4)는, 상기 운전자의 조향 의사가 상기 스위치백 조향 의사인 것으로 판정되는 경우, 상기 조향 유지 의사로부터 상기 스위치백 조향 의사로의 전환 시점에서의, 상기 조향각에 대한 차량 특성 및 회전상태량에 따라, 상기 조향각의 변화량에 대한 상기 전동파워스티어링장치의 상기 어시스트 토크의 변화량을 설정하는 차량제어장치. - 조향어시스트장치로서,
스티어링휠(11)의 조향 각속도와 상기 스티어링휠(11)에 관한 조향 토크의 곱 및 상기 스티어링휠(11)의 조향각과 상기 스티어링휠(11)에 관한 상기 조향 토크의 시간미분값의 곱을 토대로 판별값을 산출하고, 상기 판별값을 토대로 어시스트 토크를 산출하도록 구성된 ECU(1); 및
상기 어시스트 토크를 토대로 상기 스티어링휠을 어시스트하도록 구성된 조향어시스트부(13)를 포함하여 이루어지는 조향어시스트장치. - 조향어시스트시스템으로서,
스티어링휠(11)의 조향 각속도와 상기 스티어링휠(11)에 관한 조향 토크의 곱 및 상기 스티어링휠(11)의 조향각과 상기 스티어링휠(11)에 관한 상기 조향 토크의 시간미분값의 곱을 토대로 판별값을 산출하도록 구성된 산출부(1);
상기 판별값을 토대로 조향 타입을 판정하도록 구성된 조향판정부(1); 및
상기 조향판정부(1)에 의해 판정된 상기 조향 타입을 토대로 차량측에서의 제어를 행하도록 구성된 장치(4)를 포함하여 이루어지고,
상기 조향 타입은, 상기 스티어링휠이 턴 앤 스티어되는 제1조향타입, 상기 스티어링휠의 상기 조향각이 유지되는 제2조향타입, 및 상기 스티어링휠이 스위치백되는 제3조향타입을 포함하며,
상기 조향판정부는, 상기 판별값이 소정값 이상인 경우에는, 상기 조향 타입이 상기 제1조향타입인 것으로 판정하고, 상기 판별값이 상기 소정값 미만이면서 상기 조향 각속도의 절대값이 소정값 미만인 경우에는, 상기 조향 타입이 상기 제2조향타입인 것으로 판정하며, 상기 판별값이 상기 소정값 미만이면서 상기 조향 각속도의 상기 절대값이 상기 소정값 이상인 경우에는, 상기 조향 타입이 상기 제3조향타입인 것으로 판정하는 조향어시스트시스템.
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