WO2014108968A1 - 車両用走行制御装置、車両用走行制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の課題は、位置ずれに起因した制動力制御の誤作動を抑制することである。
《第1実施形態》
《構成》
先ずステアリングバイワイヤの構造について説明する。
図1は、ステアリング装置の概略構成図である。
ステアリングホイール11は、ステアリングシャフト12に連結され、車輪(転舵輪)13L及び13Rは、ナックルアーム14、タイロッド15、ラック軸16、及びピニヨンギヤ17を順に介して第一ピニヨンシャフト18に連結される。ステアリングシャフト12及び第一ピニヨンシャフト18は、クラッチ19を介して接続又は遮断の何れかに切替え可能な状態で連結されている。
ここで、クラッチ19の入力側に存在するステアリングホイール11、及びステアリングシャフト12は、運転者のステアリング操作によってステアリングシャフト12が回転する操舵入力機構StINである。また、クラッチ19の出力側に存在するナックルアーム14、タイロッド15、ラック軸16、ピニヨンギヤ17、及び第一ピニヨンシャフト18は、第一ピニヨンシャフト18の回転によって車輪13L及び13Rが転舵される転舵出力機構StOUTである。
クラッチ19は、無励磁締結形の電磁クラッチからなる。すなわち、電磁コイルが無励磁のときに、例えばカムローラ機構により、入力軸のカム面と出力軸の外輪との間にローラが噛み合い、入力軸と出力軸とが締結される。一方、電磁コイルを励磁するときに、アーマチュアの吸引により、入力軸のカム面と出力軸の外輪との間でローラの噛み合いが解除され、入力軸と出力軸とが遮断される。
第一ピニヨンシャフト18は、クラッチ側の入力軸と、ピニヨンギヤ側の出力軸とからなり、その出力軸には、例えばウォームギヤ32を介して第一転舵モータM1を連結してある。第一転舵モータM1には、モータ回転角を検出するレゾルバ33を設けてある。
ウォームギヤ32は、ウォームの回転によってウォームホイールが回転し、またウォームホイールの回転によってもウォームが回転するように、つまり逆駆動が可能となるように、ウォームのねじれ角を安息角(摩擦角)よりも大きくしてある。
上記のピニヨンギヤ17、第一ピニヨンシャフト18の出力軸、ウォームギヤ32、第一転舵モータM1、レゾルバ34、及びトルクセンサ34は、一体化した複合部品(アッセンブリ)として構成され、これを第一アクチュエータA1とする。第一アクチュエータA1は、電動パワーステアリング装置の構成部品と共通化される。
第一アクチュエータA1によれば、クラッチ19を遮断している状態で、第一転舵モータM1を駆動すると、ウォームギヤ32を介して第一ピニヨンシャフト18が回転するので、第一転舵モータM1の回転角に応じて車輪13L及び13Rの転舵角が変化する。したがって、クラッチ19を遮断しているときに、運転者のステアリング操作に応じて第一転舵モータM1を駆動制御することにより、ステアリングバイワイヤ機能として所望のステアリングコントロール特性が実現される。
ラック軸16の他方側(ここでは車体左側)には、ピニヨンギヤ35を介して第二ピニヨンシャフト36が連結されている。すなわち、ラック軸16の他方側(ここでは車体左側)にラックギヤ(歯)37を形成してあり、このラックギヤ37にピニヨンギヤ35を噛合させている。ラックギヤ37とピニヨンギヤ35との噛合状態はリテーナ機構によって調整される。
ウォームギヤ38は、第二ピニヨンシャフト36に連結されたウォームホイールと、第二転舵モータM2に連結されたウォームとからなり、ウォーム軸をウォームホイール軸に対して斜交させている。これは第二ピニヨンシャフト36に対する軸直角方向のモジュールを小さくするためである。
上記のピニヨンギヤ35、第二ピニヨンシャフト36の出力軸、ウォームギヤ38、第二転舵モータM2、及びレゾルバ39は、一体化された複合部品(アッセンブリ)として構成され、これを第二アクチュエータA2とする。
ステアリングシャフト12には、操舵角センサ53を設けてある。
上記がステアリング装置の構造である。
本実施形態では、第一転舵コントローラ(転舵ECU1)71と、第二転舵コントローラ(転舵ECU2)72と、反力コントローラ(反力ECU)73と、を備える。各コントローラは、例えばマイクロコンピュータからなる。
第一転舵コントローラ71は、レゾルバ33、トルクセンサ34、及び操舵角センサ53からの信号を入力し、駆動回路を介して第一転舵モータM1を駆動制御する。第二転舵コントローラ72は、レゾルバ39、及び操舵角センサ53からの信号を入力し、駆動回路を介して第二転舵モータM2を駆動制御する。反力コントローラ73は、レゾルバ52、及び操舵角センサ53からの信号を入力し、駆動回路を介して反力モータ52を駆動制御する。
同様に、第二転舵モータM2のモータ回転角θm2については、レゾルバ39を介して第二転舵コントローラ72で検出し、反力モータ51のモータ回転角θrについては、レゾルバ52を介して反力コントローラ73で検出する。
各コントローラは、通信線75によってクラッチ19に接続されている。この通信線75は、クラッチ19を接続又は遮断の何れかに切替え可能なクラッチ制御信号を出力する通信路である。クラッチ制御信号は、クラッチ19を遮断するための信号であり、各コントローラがクラッチ制御信号を出力しているときに、クラッチ19が遮断され、何れかのコントローラがクラッチ制御信号の出力を停止すると、クラッチ19が接続される。
上記が制御系統の構成である。
本実施形態では、2モータSBWモード(2M‐SBW)と、2モータEPSモード(2M‐EPS)と、1モータSBWモード(1M‐SBW)と、1モータEPSモード(1M‐EPS)と、マニュアルステアリングモード(MS)と、がある。
2モータSBWモードは、二つのモータでステアリングバイワイヤ制御を実行するモードであり、2モータEPSモードは、二つのモータで電動パワーステアリング制御を実行するモードである。また、1モータSBWモードは、一つのモータだけでステアリングバイワイヤ制御を実行するモードであり、1モータEPSモードは、一つのモータだけで電動パワーステアリング制御を実行するモードである。そして、マニュアルステアリングモードは、何れのステアリング制御も中止するモードである。
2モータSBWモードでは、クラッチ制御信号を出力してクラッチ19を遮断した状態で、第一転舵コントローラ71で第一転舵モータM1を駆動制御すると共に、第二転舵コントローラ72で第二転舵モータM2を駆動制御し、転舵角制御を実行する。すなわち、第一転舵モータM1及び第二転舵モータM2が協働し、必要とされる転舵力を分担して出力する。一方、反力コントローラ73で反力モータ52を駆動制御し、反力制御を実行する。これにより、ステアリングバイワイヤ機能として、所望のステアリング特性を実現し、且つ良好な操作フィーリングを実現する。
第一転舵コントローラ71及び第二転舵コントローラ72は、操舵角θsに対する目標転舵角θw*を設定すると共に、実際の転舵角θwを推定する。そして、モータ回転角θm1及びθm2を入力し、目標転舵角θw*に実際の転舵角θwが一致するように、例えばロバストモデルマッチング手法などを用いて第一転舵モータM1及び第二転舵モータM2を駆動制御する。
実転舵角θwの推定は、操舵角θs、モータ回転角θm1、モータ回転角θm2等に基づいて行う。
反力コントローラ73は、ステアリング操作時に路面から受ける反力に相当する目標反力トルクTr*を設定し、この目標反力トルクTr*に反力モータ52のトルクが一致するように、反力モータ52を駆動制御する。
目標反力トルクTr*の設定は、例えば操舵角θs、第一転舵モータM1に流れる電流Im1、第二転舵モータM2に流れる電流Im2等に基づいて行う。
2モータEPSモードでは、クラッチ制御信号の出力を停止してクラッチ19を接続した状態で、第一転舵コントローラ71で第一転舵モータM1を駆動制御すると共に、第二転舵コントローラ72で第二転舵モータM2を駆動制御し、アシスト制御を実行する。これにより、ステアリング系統を機械的に連結し、直接的なステアリング操作性を確保すると共に、さらに電動パワーステアリング機能として、運転者の操作負担を軽減する。
第一転舵コントローラ71及び第二転舵コントローラ72は、目標アシストトルクTa*を設定し、この目標アシストトルクTa*に第一転舵モータM1のトルクが一致するように、第一転舵モータM1及び第二転舵モータM2を駆動制御する。
一方、2モータEPSモードでは、反力モータ52のリレー回路が切断される。すなわち、運転者がステアリング操作を行い、且つ第一転舵コントローラ71で第一転舵モータM1を駆動制御すると共に、第二転舵コントローラ72で第二転舵モータM2を駆動制御するときに、ステアリングシャフト12の回転によって反力モータ52が駆動されることで、反力モータ52自体が負荷とならないようにするためである。
1モータSBWモードでは、クラッチ制御信号を出力してクラッチ19を遮断し、且つ第一転舵コントローラ71で第一転舵モータM1の駆動制御をしない(非駆動)状態で、第二転舵コントローラ72で第二転舵モータM2を駆動制御し、転舵角制御を実行する。すなわち、第二転舵モータM2が、必要とされる転舵力を単独で出力する。一方、反力コントローラ73で反力モータ52を駆動制御し、反力制御を実行する。これにより、ステアリングバイワイヤ機能として、所望のステアリング特性を実現し、且つ良好な操作フィーリングを実現する。
一方、1モータSBWモードでは、第一転舵モータM1のリレー回路が切断され、第一転舵モータM1が電路から遮断される。すなわち、第二転舵コントローラ72で第二転舵モータM2を駆動制御するときに、ラック軸16の進退によって第一転舵モータM1が駆動されることで、第一転舵モータM1自体が負荷とならないようにするためである。
1モータEPSモードでは、クラッチ制御信号の出力を停止してクラッチ19を接続し、且つ第二転舵コントローラ72で第二転舵モータM2の駆動制御をしない(非駆動)状態で、第一転舵コントローラ71で第一転舵モータM1を駆動制御し、アシスト制御を実行する。これにより、ステアリング系統を機械的に連結し、直接的なステアリング操作性を確保すると共に、さらに電動パワーステアリング機能として、運転者の操作負担を軽減する。
目標アシストトルクTa*の設定や第一転舵モータM1の制御手法については、2モータEPSモードと同様である。
マニュアルステアリングモードでは、クラッチ制御信号の出力を停止してクラッチ19を接続した状態で、第一転舵コントローラ71で第一転舵モータM1の駆動制御をせず(非駆動)、且つ第二転舵コントローラ72で第二転舵モータM2の駆動制御をしない(非駆動)。つまり、各コントローラによる何れのステアリング制御も中止する。これにより、ステアリング系統を機械的に連結し、直接的なステアリング操作性を確保する。
マニュアルステアリングモードでは、第一転舵モータM1のリレー及び第二転舵モータM2のリレー回路が切断され、第一転舵モータM1及び第二転舵モータM2が電路から遮断される。すなわち、運転者がステアリング操作を行うときに、ラック軸16の進退によって第一転舵モータM1及び第二転舵モータM2が駆動されることで、第一転舵モータM1及び第二転舵モータM2自体が負荷とならないようにするためである。同様の趣旨で、反力モータ52のリレー回路も切断され、反力モータ52が電路から遮断される。すなわち、運転者がステアリング操作を行うときに、ステアリングシャフト12の回転によって反力モータ52が駆動されることで、反力モータ52自体が負荷とならないようにするためである。
上記が制御モードの概要である。
各コントローラは、夫々、自らの制御系統に異常があるか否かの自己診断を行い、その診断結果に応じて制御モードを切替える。すなわち、第一転舵コントローラ71は、第一転舵コントローラ71自身や、トルクセンサ34を有する第一アクチュエータA1、また配線系統に異常があるか否かの診断を行う。また、第二転舵コントローラ72は、第二転舵コントローラ72自身や、トルクセンサのない第二アクチュエータA2、また配線系統に異常があるか否かの診断を行う。また、反力コントローラ73は、反力コントローラ73自身や、反力モータ52、また配線系統に異常があるか否かの診断を行う。
一方、第一転舵コントローラ71の制御系統、第二転舵コントローラ72の制御系統、及び反力コントローラ73の制御系統のうち、少なくとも一つで異常が発生した場合に、1モータSBWモード、1モータEPSモード、及びマニュアルステアリング(MS)モードの何れかへと切り替わる。
また、第一転舵コントローラ71の制御系統、及び反力コントローラ73の制御系統が正常であり、第二転舵コントローラ72の制御系統に異常が発生した場合である。この場合には、第二アクチュエータA2によるステアリングバイワイヤ機能に異常が生じているだけであり、第一アクチュエータA1による電動パワーステアリング機能は維持されているため、1モータEPSモードにする。
また、第一転舵コントローラ71の制御系統が正常であり、第二転舵コントローラ72の制御系統、及び反力コントローラ73の制御系統に異常が発生した場合である。この場合には、第二アクチュエータA2によるステアリングバイワイヤ機能、及び反力モータ52による反力生成機能に異常が生じているだけであり、第一アクチュエータA1による電動パワーステアリング機能は維持されているため、1モータEPSモードにする。
上記がフェイルセーフの概要である。
先ず、第一転舵コントローラ71の制御系統、第二転舵コントローラ72の制御系統、及び反力コントローラ73の制御系統の全てが正常である場合には、基本的には2モータSBWモードとなる。また、第一転舵モータM1及び第二転舵モータM2の低電圧時や過熱時、イグニッションをONにした起動時(クラッチ19が遮断されるまで)、転舵角θwが最大転舵角に達している端当て時等には、一時的な措置として2モータEPSモードとなる。そして、第一転舵モータM1及び第二転舵モータM2の低電圧や過熱が解消されたり、クラッチ19が遮断されたり、転舵角θが小さくなったりしたときには、2モータSBWモードとなる。このように、第一転舵コントローラ71の制御系統、第二転舵コントローラ72の制御系統、及び反力コントローラ73の制御系統の全てが正常に作動している限り、2モータSBWモードと2モータEPSモードとの間で遷移する。
なお、一時的な措置として2モータEPSモードにある状態から、第一転舵コントローラ71の制御系統に異常が発生した場合には、1モータEPSモードへの遷移が不可能となるため直にマニュアルステアリングモードへと遷移する。
上記が、制御モードの遷移である。
ステアリングバイワイヤ制御処理は、第一転舵コントローラ71、第二転舵コントローラ72、及び反力コントローラ73の夫々で個別に演算され、各コントローラの演算結果が一致するときに駆動制御の実行が許可される。なお、前述したように、第一転舵モータM1の駆動制御を司るのは第一転舵コントローラ71であり、第二転舵モータM2の駆動制御を司るのは第二転舵コントローラ72であり、反力モータ51の駆動制御を司るのは反力コントローラ73である。
ステアリングバイワイヤでは、ステアリング操作に対して路面から受ける反力に相当する目標反力トルクを設定し、この目標反力トルクを実現するための電流指令値に基づいて反力モータ51を駆動制御する。ここで、路面から受ける反力とは、例えば操舵角θs、車速V、転舵角θw、第一転舵モータM1に流れる電流Im1、第二転舵モータM2に流れる電流Im2等に基づいて判断する。また、操舵角θsに対する目標転舵角を設定し、この目標転舵角を実現するための電流指令値に基づいて第一転舵モータM1及び第二転舵モータM2を駆動制御する。ここで、目標転舵角とは、例えば操舵角θsと、車速Vに応じた舵角比とに基づいて設定する。
上記がステアリングバイワイヤの基本的な制御処理である。
ステアリングシャフト12とピニヨンシャフト18とが遮断されている状態で、ステアリングホイール11が操作され、且つ第一転舵モータM1及び第二転舵モータM2の双方を非駆動状態にしておくと、ステアリングシャフト12の回転角とピニヨンシャフト18の回転角とが変化する。すなわち、ステアリングシャフト12の中立位置と、ピニヨンシャフト18の中立位置とがずれてしまい、これを中立位置ずれと称す。前述したように、イグニッションスイッチがOFFのときには、クラッチ19を締結しておくため、このときステアリング操作が行われたとしても、ステアリングシャフト12の中立位置と、ピニヨンシャフト18の中立位置とがずれることはない。しかしながら、イグニッションスイッチをONからOFFにしたとき、クラッチ19に締結指令を出力してから、実際にクラッチ19が締結されるまでに、僅かなタイムラグがある。この間に、ステアリング操作がなされていると、中立位置ずれが生じることがあり、この中立位置ずれは、ステアリングバイワイヤが起動してから補正する必要がある。
ステアリングバイワイヤ処理では、イグニッションスイッチがOFFからONにされたときに、先ず中立位置ずれ検知処理を実行する。この中立位置ずれ検知処理は、第一転舵コントローラ71、第二転舵コントローラ72、及び反力コントローラ73で、起動時に一回のみ実行される。
図2は、中立位置ずれ検知処理を示すフローチャートである。
先ずステップS101では、イグニッションスイッチがONからOFFにされた時点の終了時操舵角θs(z)と、イグニッションスイッチがOFFからONにされた時点の起動時操舵角θs(n)とを読込む。なお、終了時操舵角θs(z)は、イグニッションスイッチがONからOFFにされた時点で、予め不揮発性のメモリに記憶しておく。
続くステップS102では、終了時操舵角θs(z)と起動時操舵角θs(n)との差分Δθs(=|θs(z)-θs(n)|)を算出する。
ステップS105では、検知フラグをfn=1にセットしてから所定のメインプログラムに復帰する。検知フラグは、fn=1のときに、中立位置ずれの発生している可能性がある(または高い)ことを表す。なお、検知フラグfnは、後述するスタビリティ制御に用いる。
上記が中立位置ずれ検知処理である。
図3は、中立位置ずれ補正処理を示すフローチャートである。
先ずステップS111では、ヨーレートの絶対値|γ|が、予め定めた閾値γthより小さいか否かを判定する。この閾値γthは、車両が略直進しているか否かを判断するための値であり、例えば0.4[deg/s]程度である。ここで、判定結果が|γ|≧γthであるときには、車両は直進しておらず、中立位置ずれの補正タイミングではないと判断してステップS112に移行する。一方、判定結果が|γ|<γthであるときには、車両が略直進していると判断してステップS113に移行する。
ステップS112では、タイマTCをクリアしてから所定のメインプログラムに復帰する。
ステップS114では、操舵角速度の絶対値|dθ|が、予め定めた閾値dθthより小さいか否かを判定する。この閾値dθthは、運転者が略保舵しているか否かを判断するための値であり、例えば10[deg/s]程度である。ここで、判定結果が|dθ|≧dθthであるときには、運転者が保舵しておらず、中立位置ずれの補正タイミングではないと判断してステップS112に移行する。一方、判定結果が|dθ|<dθthであるときには、運転者が保舵していると判断してステップS114に移行する。
続くステップS116では、タイマTCが予め定めた時間Tthより長いか否かを判定する。この時間Tthは、例えば3[sec]程度である。ここで、判定結果がTC≦Tthであるときには、略直進走行状態で運転者が保舵している可能性があると判断して、そのまま所定のメインプログラムに復帰する。一方、判定結果がTC>Tthであるときには、略直進走行状態で運転者が保舵しており、中立位置ずれの補正タイミングであると判断してステップS117に移行する。
ステップS117では、操舵角θsと転舵角θwとの中立位置ずれ量Δθ(=θs-θw)が、予め定めた閾値θ2よりも大きいか否かを判定する。この閾値θ2は、例えば6[deg]程度である。ここで、判定結果がΔθ≦θ2であるときには、中立位置ずれは生じていない、又は生じていても許容できる範囲であると判断してステップS118に移行する。一方、判定結果がΔθ>θ2であるときには、中立位置ずれが生じていると判断してステップS119に移行する。
ステップS119では、中立位置ずれの補正処理を実施してから所定のメインプログラムに復帰する。
中立位置ずれの補正処理では、先ず操舵角θsに応じた目標転舵角と実際の転舵角との乖離を低減させるための補正角を設定する。そして、この補正角に応じて電流指令値を補正し、補正した電流指令値に基づいて第一転舵モータM1及び第二転舵モータM2を駆動制御することにより、中立位置ずれを徐々に解消してゆく。
上記が中立位置ずれの補正処理である。
スタビリティ制御とは、路面が滑りやすかったり障害物の緊急回避を行ったりして、後輪の横滑り傾向(オーバーステア)や前輪の横滑り傾向(アンダーステア)を検知したときに、エンジン制御とブレーキ制御により、旋回走行時の安定性を向上させるものである。このスタビリティ制御は、VDC(Vehicle Dynamics Control)や、ESC(Electric Stability Control)等と呼ばれる。
図4は、スタビリティ制御のシステム構成図である。
スタビリティ制御では、VDCコントローラ81(VDC-ECU)91が各種センサからの検出値に応じて、スタビリティ制御を実行する。各種センサには、例えば、車輪速センサ82、ヨーレートセンサ83、加速度センサ84等が含まれる。また、VDCコントローラ81は、通信線74を介して第一転舵コントローラ71、第二転舵コントローラ72、反力コントローラ73等、他のコントローラと相互通信可能に接続されており、例えば操舵角信号も入力する。
ヨーレートセンサ83は、車体のヨーレートγを検出する。このヨーレートセンサ83は、バネ上となる車体に設けられ、例えば水晶音叉からなる振動子を交流電圧によって振動させ、そして角速度入力時のコリオリ力によって生じる振動子の歪み量を電気信号に変換してVDCコントローラ81に出力する。VDCコントローラ81は、入力された電気信号から車両のヨーレートγを判断する。なお、VDCコントローラ81は、右旋回を正の値として処理し、左旋回を負の値として処理する。
VDCコントローラ81は、スタビリティ制御処理を実行し、車両の旋回挙動が目標旋回挙動と一致するように、駆動力制御装置85を介して駆動力を制御すると共に、ブレーキ制御装置86を介して制動力を制御する。
駆動力制御装置85は、回転駆動源の駆動力を制御する。例えば、回転駆動源がエンジンであれば、スロットルバルブの開度、燃料噴射量、点火時期などを調整することで、エンジン出力(回転数やエンジントルク)を制御する。回転駆動源がモータであれば、インバータを介してモータ出力(回転数やモータトルク)を制御する。
図5は、電子制御スロットルのシステム構成図である。
吸気管路41(例えばインテークマニホールド)内には、径方向に延びるスロットルシャフト42を軸支してあり、このスロットルシャフト42に、吸気管路41の内径未満の直径を有する円盤状のスロットルバルブ43を固定してある。また、スロットルシャフト42には、減速機44を介してスロットルモータ45が連結してある。
スロットルセンサ49は、二系統としてあり、スロットルバルブ43のスロットル開度SPOを検出する。このスロットルセンサ49は、例えばポテンショメータであり、スロットルバルブ43のスロットル開度を電圧信号に変換してエンジンコントローラ48へ出力する。エンジンコントローラ48は、入力した電圧信号からスロットルバルブ43のスロットル開度SPOを判断する。なお、スロットルバルブ43が全閉位置にあるときに、スロットル開度SPOが0%となり、スロットルバルブ43が全開位置にあるときに、スロットル開度SPOが100%となる。
上記が、駆動力制御装置85の説明である。
ブレーキ制御装置86は、各車輪の制動力を制御する。例えば、アンチスキッド制御(ABS)、トラクション制御(TCS)等に用いられるブレーキアクチュエータにより、各車輪に設けられたホイールシリンダの液圧を制御する。
ブレーキ制御装置86の一例として、ブレーキアクチュエータの構成について説明する。
図6は、ブレーキアクチュエータの概略構成図である。
ブレーキアクチュエータ87は、マスターシリンダ88と各ホイールシリンダ89FL~89RRとの間に介装してある。
マスターシリンダ88は、運転者のペダル踏力に応じて2系統の液圧を作るタンデム式のもので、プライマリ側をフロント左・リア右のホイールシリンダ89FL・89RRに伝達し、セカンダリ側を右前輪・左後輪のホイールシリンダ89FR・89RLに伝達するダイアゴナルスプリット方式を採用している。
プライマリ側は、第1ゲートバルブ61Aと、インレットバルブ62FL(62RR)と、アキュムレータ63と、アウトレットバルブ64FL(64RR)と、第2ゲートバルブ65Aと、ポンプ66と、ダンパー室67と、を備える。
第1ゲートバルブ61A・61Bと、インレットバルブ62FL~62RRと、アウトレットバルブ64FL~64RRと、第2ゲートバルブ65A・65Bとは、夫々、2ポート2ポジション切換・シングルソレノイド・スプリングオフセット式の電磁操作弁である。また、第1ゲートバルブ61A・61B及びインレットバルブ62FL~62RRは、非励磁のノーマル位置で流路を開放し、アウトレットバルブ64FL~64RR及び第2ゲートバルブ65A・65Bは、非励磁のノーマル位置で流路を閉鎖するように構成してある。
また、ポンプ66は、負荷圧力に係りなく略一定の吐出量を確保できる歯車ポンプ、ピストンポンプ等、容積形のポンプで構成してある。
上記の構成により、プライマリ側を例に説明すると、第1ゲートバルブ61A、インレットバルブ62FL(62RR)、アウトレットバルブ64FL(64RR)、及び第2ゲートバルブ65Aが全て非励磁のノーマル位置にあるときに、マスターシリンダ88からの液圧がそのままホイールシリンダ89FL(89RR)に伝達され、通常ブレーキとなる。
また、第1ゲートバルブ61A、アウトレットバルブ64FL(64RR)、及び第2ゲートバルブ65Aが非励磁のノーマル位置にあるときに、インレットバルブ62FL(62RR)を励磁して閉鎖すると、ホイールシリンダ89FL(89RR)からマスターシリンダ88及びアキュムレータ63への夫々の流路が遮断され、ホイールシリンダ89FL(89RR)の液圧が保持される。
セカンダリ側に関しても、通常ブレーキ・増圧・保持・減圧の動作は、上記プライマリ側の動作と同様であるため、その詳細説明は省略する。
ブレーキコントローラ68は、第1ゲートバルブ61A・61Bと、インレットバルブ62FL~62RRと、アウトレットバルブ64FL~64RRと、第2ゲートバルブ65A・65Bと、ポンプ66とを駆動制御することによって、各ホイールシリンダ89FL~89RRの液圧を増圧・保持・減圧する。
また、本実施形態では、バネ形のアキュムレータ63を採用しているが、これに限定されるものではなく、各ホイールシリンダ89FL~89RRから抜いたブレーキ液を一時的に貯え、減圧を効率よく行うことができればよいので、重錘形、ガス圧縮直圧形、ピストン形、金属ベローズ形、ダイヤフラム形、ブラダ形、インライン形など、任意のタイプでよい。
上記が、ブレーキ制御装置86の説明である。
図7は、スタビリティ制御処理を示すフローチャートである。
先ずステップS131では、ヨーレートセンサ83で検出した実際のヨーレート(実ヨーレート)γを読込む。
続くステップS132では、車速V及び操舵角θsに応じて、車両の目標ヨーレートγ*を設定する。
続くステップS133では、目標ヨーレートγ*から実ヨーレートγを減算したヨーレート偏差Δγを算出する。
ステップS135では、ヨーレート偏差Δγに対する閾値Δγthとして、予め定めた値Δγ1を設定してからステップS137に移行する。予め定めた値Δγ1は、車両がオーバーステア傾向にもなく、アンダーステア傾向にもなく、略ニュートラルステアであるか否かを判断するための値である。
ステップS137では、ヨーレート偏差の絶対値が|Δγ|が、閾値Δγthより大きいか否かを判定する。ここで、判定結果が|Δγ|≦Δγthであるときには、車両がオーバーステア傾向にもなく、アンダーステア傾向にもなく、略ニュートラルステアであると判断して、スタビリティ制御(VDC機能)を非作動状態とし、そのまま所定のメインプログラムに復帰する。一方、判定結果が|Δγ|>Δγthであるときには、車両がオーバーステア傾向である、又はアンダーステア傾向であると判断してステップS138に移行する。
ステップS139では、車両のオーバーステア傾向を抑制するために、スタビリティ制御(VDC機能)を作動させてから所定のメインプログラムに復帰する。具体的には、エンジン出力を抑制し、且つ旋回外側の例えば前後輪でブレーキを作動させ、旋回外側へ回頭させる重心軸周りのモーメントを発生させてオーバーステア傾向を抑制する。エンジン出力の制御量や制動力の制御量は、ヨーレート偏差Δγと閾値Δγthとの差分に応じて決定する。
上記がスタビリティ制御処理である。
次に、第1実施形態の作用について説明する。
本実施形態では、転舵出力機構StOUTに駆動力を付与可能な第一転舵モータM1及び第二転舵モータM2を設け、これら二つのモータによって車輪13L及び13Rを転舵する2モータSBWモードを実行する。これにより、ステアリングバイワイヤ機能として、所望のステアリング特性を実現することができる。また、二つのモータによって車輪13L及び13Rを転舵する構成とするとすることで、転舵出力機構StOUTに必要とされる駆動力を分担することができる。したがって、一つのモータによって車輪13L及び13Rを転舵する構成と比べて、モータの大型化を抑制でき、レイアウト性にも優れる。
本実施形態では、旋回挙動としてヨーレートを用いているが、これに限定されるものではなく、例えば車体横滑り角を旋回挙動として用いてもよい。すなわち、横滑り角を検出すると共に、車速V及び操舵角θsから求まる規範横滑り角を設定し、双方の偏差が予め定めた閾値よりも大きいときに、スタビリティ制御を作動させる構成としてもよい。
本実施形態では、転舵出力機構StOUTに駆動力を付与するモータとして、第一転舵モータM1及び第二転舵モータM2の二つのモータを設けているが、これに限定されるものではなく、一つのモータだけを設けてもよい。このように、転舵出力機構StOUTに駆動力を付与するモータの数量を減らせば、部品点数の削減を図ることができる。
本実施形態では、転舵アクチュエータや反力アクチュエータに、電動モータを用いているが、これに限定されるものではない。すなわち、転舵出力機構StOUTへの転舵力の付与や、操舵入力機構StINへの操舵反力の付与を行うことが可能であれば、ソレノイドや動力シリンダ等、任意の駆動要素を用いることができる。
以上、操舵入力機構StINが「操舵機構」に対応し、転舵出力機構StOUTが「転舵機構」に対応し、ステアリングシャフト12が「入力軸」に対応し、第一ピニヨンシャフト18が「出力軸」に対応する。また、第一転舵モータM1及び第二転舵モータM2が「転舵アクチュエータ」に対応し、第一転舵コントローラ71、第二転舵コントローラ72が「操舵制御部」に対応する。また、ステップS133~S140の処理が「制動力制御部」に対応し、ステップS131の処理が「旋回挙動検出部」に対応し、ステップS132の処理が「目標旋回挙動設定部」に対応する。
次に、第1実施形態における主要部の効果を記す。
(1)本実施形態の車両用走行制御装置は、車両の実ヨーレートγが目標ヨーレートγ*に近づくように走行を制御するためのスタビリティ制御を作動させるものである。そして、運転者のステアリング操作によってステアリングシャフト12が回転する操舵入力機構StINと、ピニヨンシャフト18の回転によって車輪が転舵される転舵出力機構StOUTと、ステアリングシャフト12とピニヨンシャフト18とを断続可能に連結するクラッチ19と、を備える。転舵出力機構StOUTに転舵力を付与可能な第一転舵モータM1及び第二転舵モータM2を備え、クラッチ19を遮断した状態で、運転者のステアリング操作に応じた車輪の転舵角θwが実現されるように第一転舵モータM1及び第二転舵モータM2を駆動制御する。そして、ステアリングシャフト12の中立位置とピニヨンシャフト18の中立位置とが相違することを中立位置ずれと定義し、中立位置ずれが発生している間は、スタビリティ制御を作動しにくくする。
このように、中立位置ずれが発生している間、つまり車両の旋回挙動と目標旋回挙動とを適正に比較できない状況では、スタビリティ制御を作動しにくくするので、中立位置ずれに起因したスタビリティ制御の誤作動を抑制することができる。
このように、中立位置ずれが発生している間は、中立位置ずれが発生していないときよりも、閾値を大きくすることで、容易にスタビリティ制御を作動しにくくすることができる。
このように、中立位置ずれが解消されるように第一転舵モータM1及び第二転舵モータM2を駆動制御することで、いつまでも中立位置ずれが発生したままとはならない。したがって、通常のスタビリティ制御に復帰させることができる。
(4)本実施形態の車両用走行制御装置は、車両の実ヨーレートγが目標ヨーレートγ*に近づくように、少なくとも左右輪の制動力差を発生させる。
このように、左右輪の制動力差を利用することにより、車両の実ヨーレートγを容易に目標ヨーレートγ*に近づけることができる。
このように、終了時操舵角θs(z)と起動時操舵角θs(n)とを比較することにより、中立位置ずれが発生しているか否かを容易に且つ簡易的に把握することができる。したがって、スタビリティ制御の作動を速やかに抑制することができる。
このように、イグニッションスイッチがOFFのときに、クラッチ19を締結することにより、中立位置ずれの発生を最小限に抑制することができる。
このように、中立位置ずれが発生している間、つまり車両の旋回挙動と目標旋回挙動とを適正に比較できない状況では、スタビリティ制御を作動しにくくするので、中立位置ずれに起因したスタビリティ制御の誤作動を抑制することができる。
ここでは、限られた数の実施形態を参照しながら説明したが、権利範囲はそれらに限定されるものではなく、上記の開示に基づく実施形態の改変は、当業者にとって自明のことである。
12 ステアリングシャフト
13L及び13R 車輪
14 ナックルアーム
15 タイロッド
16 ラック軸
17 ピニヨンギヤ
18 第一ピニヨンシャフト
19 クラッチ
StIN 操舵入力機構
StOUT 転舵出力機構
31 ラックギヤ
32 ウォームギヤ
M1 第一転舵モータ
33 レゾルバ
34 トルクセンサ
A1 第一アクチュエータ
35 ピニヨンギヤ
36 第二ピニヨンシャフト
37 ラックギヤ
38 ウォームギヤ
M2 第二転舵モータ
39 レゾルバ
A2 第二アクチュエータ
51 反力モータ
52 レゾルバ
53 操舵角センサ
71 第一転舵コントローラ
72 第二転舵コントローラ
73 反力コントローラ
74 通信線
75 通信線
81 VDCコントローラ
82 車輪速センサ
83 ヨーレートセンサ
84 加速度センサ
85 駆動力制御装置
86 ブレーキ制御装置
Claims (6)
- 車両の旋回挙動を検出する旋回挙動検出部と、
車両の目標旋回挙動を設定する目標旋回挙動設定部と、
前記旋回挙動検出部で検出した旋回挙動と前記目標旋回挙動設定部で設定した目標旋回挙動との偏差が予め定めた閾値よりも大きいときに、前記偏差に応じて走行を制御するための制動力制御を作動させる制動力制御部と、
運転者によって操舵操作される操舵機構と、
車輪を転舵する転舵機構と、
前記操舵機構と前記転舵機構とを断続可能にするクラッチと、
前記転舵機構に転舵力を付与可能な転舵アクチュエータと、
前記クラッチを遮断した状態で、運転者の操舵操作に応じて前記車輪の目標転舵角を設定し、前記目標転舵角に応じて前記転舵アクチュエータを駆動制御する操舵制御部と、
前記車輪の転舵角を検出する転舵角検出部と、を備え、
前記制動力制御部は、
前記目標転舵角と前記転舵角とが相違する位置ずれが発生している間は、前記位置ずれが発生していないときよりも、前記閾値を大きくすることを特徴とする車両用走行制御装置。 - 前記操舵制御部は、
前記位置ずれが発生しているときに、前記位置ずれが解消されるように前記転舵アクチュエータを駆動制御することを特徴とする請求項1に記載の車両用走行制御装置。 - 前記制動力制御部は、
前記偏差に応じて、少なくとも左右輪の制動力差を発生させることを特徴とする請求項1又は2に記載の車両用走行制御装置。 - 前記制動力制御部は、
イグニッションがONからOFFになった時点の前記操舵機構の操舵角と、その後に初めてイグニッションがOFFからONになった時点の前記操舵機構の操舵角とが相違する場合に、前記操舵制御部が前記位置ずれを解消するまで、前記閾値を大きくすることを特徴とする請求項1~3の何れか一項に記載の車両用走行制御装置。 - 前記操舵制御部は、
イグニッションがONのときには、前記クラッチを遮断した状態で、前記目標転舵角に応じて前記転舵アクチュエータを駆動制御し、イグニッションがOFFのときには、前記クラッチを締結した状態で、前記転舵アクチュエータの駆動制御を停止することを特徴とする請求項1~4の何れか一項に記載の車両用走行制御装置。 - 車両の旋回挙動を検出し、車両の目標旋回挙動を設定し、前記旋回挙動と前記目標旋回挙動との偏差が予め定めた閾値よりも大きいときに、前記偏差に応じて走行を制御するための制動力制御を作動させるものであって、
運転者によって操舵操作される操舵機構と、車輪を転舵する転舵機構との間に、前記操舵機構と前記転舵機構とを断続可能にするクラッチを介装し、
前記転舵機構に転舵力を付与可能な転舵アクチュエータを設け、
運転者の操舵操作に応じて前記車輪の目標転舵角を設定し、前記目標転舵角に応じて前記転舵アクチュエータを駆動制御し、
前記車輪の転舵角を検出し、
前記目標転舵角と前記転舵角とが相違する位置ずれが発生している間は、前記位置ずれが発生していないときよりも、前記制動力制御を作動させるための前記閾値を大きくすることを特徴とする車両用走行制御方法。
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