特許 5767547 車両のパワーステアリング制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5767547

(24)【登録日】2015年6月26日

(45)【発行日】2015年8月19日

(54)【発明の名称】車両のパワーステアリング制御装置

(51)【国際特許分類】

   B62D 6/00 20060101AFI20150730BHJP

   B62D 5/04 20060101ALI20150730BHJP

   B62D 101/00 20060101ALN20150730BHJP

   B62D 113/00 20060101ALN20150730BHJP

   B62D 119/00 20060101ALN20150730BHJP

【ＦＩ】

   B62D6/00ZYW

   B62D5/04

   B62D101:00

   B62D113:00

   B62D119:00

【請求項の数】1

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2011-204887(P2011-204887)

(22)【出願日】2011年9月20日

(65)【公開番号】特開2013-63750(P2013-63750A)

(43)【公開日】2013年4月11日

【審査請求日】2014年5月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005348

【氏名又は名称】富士重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100076233

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 進

(72)【発明者】

【氏名】江副 志郎

【審査官】 粟倉 裕二

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−１４２９３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−１０２８７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２９２１８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０７８９３７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６２Ｄ ５／００−６／１０

Ｂ６２Ｄ １０１／００、１１３／００、１１９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両の運転状態に応じて操舵トルクのアシストトルクを基本アシストトルクとして演算する基本アシストトルク演算手段と、
車両挙動を示すヨーレートをパラメータとして、前記基本アシストトルクに対する基本アシスト補正量を演算する基本アシスト補正量演算手段と、
ドライバによる操舵状態が切り増し状態のときと切り戻し状態のときとで選択的に切り替わる操舵ゲインを生成する操舵ゲイン生成手段と、
前記操舵ゲインの立ち上り部分および立ち下がり部分に当該操舵ゲインが時間の経過ととともに変化する所定の傾きを付与する操舵ゲイン補正手段と、
前記操舵ゲイン補正手段による補正後の前記操舵ゲインを前記基本アシスト補正量に乗算してアシスト補正量を演算するアシスト補正量演算手段と、
前記アシスト補正量で前記基本アシストトルクを補正して最終的なアシストトルクを演算するアシストトルク演算手段と、を備えたことを特徴とする車両のパワーステアリング制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両の操舵系にアシストトルクを付与する車両のパワーステアリング制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、車両においては、ドライバの操舵に対して操舵系に付与するアシストトルクを制御するための様々なパワーステアリング制御装置が提案されている。

【0003】

この種のパワーステアリング制御装置において、ハンドル（操舵）の切り込み（切り増し）及び切り戻し時のアシストトルクのアンバランスを解消するための技術として、例えば、特許文献１には、ハンドルから車輪までの操舵トルク伝達機構中に介挿され、運転者による操舵トルクを補助するトルクを発生する電動モータを備えた電動パワーステアリング装置において、電動モータのロータのフリクションや車両及びステアリング系のフリクションを補正するハンドル戻り補正部と、ハンドルの切り込みと戻しを判別する操舵状態判別補償部とを備え、ハンドル戻り補正部の補正量をハンドルの切り込みと戻し方向によって異なった値に設定する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００２−２９４４１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上述の特許文献１に開示された技術のように、単に、操舵の切り増し時と切り戻し時とで異なった値を設定した場合、操舵状態の切り替わり時にアシストトルクの急変によるショックが発生し、ドライバに違和感を与える虞がある。

【0006】

これに対処し、アシストトルクの急変を抑制すべく、アシスト補正量を一次遅れ処理することも考えられるが、このような一次遅れ処理はアシスト補正量のピーク位相を遅らせることとなり、この場合にもドライバに違和感を与える虞がある。

【0007】

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、アシストトルクに対する補正量のピークの位相を遅らせることなく、操舵状態の切り替わり時の急激な変化を抑制することができる車両のパワーステアリング装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一態様による車両のパワーステアリング制御装置は、車両の運転状態に応じて操舵トルクのアシストトルクを基本アシストトルクとして演算する基本アシストトルク演算手段と、車両挙動を示すヨーレートをパラメータとして、前記基本アシストトルクに対する基本アシスト補正量を演算する基本アシスト補正量演算手段と、ドライバによる操舵状態が切り増し状態のときと切り戻し状態のときとで選択的に切り替わる操舵ゲインを生成する操舵ゲイン生成手段と、前記操舵ゲインの立ち上り部分および立ち下がり部分に当該操舵ゲインが時間の経過ととともに変化する所定の傾きを付与する操舵ゲイン補正手段と、前記操舵ゲイン補正手段による補正後の前記操舵ゲインを前記基本アシスト補正量に乗算してアシスト補正量を演算するアシスト補正量演算手段と、前記アシスト補正量で前記基本アシストトルクを補正して最終的なアシストトルクを演算するアシストトルク演算手段と、を備えたものである。

【発明の効果】

【0009】

本発明の車両のパワーステアリング制御装置によれば、アシストトルクに対する補正量のピークの位相を遅らせることなく、操舵状態の切り替わり時の急激な変化を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】車両の操舵系の概略構成図

【図2】パワーステアリング制御ルーチンを示すフローチャート

【図3】基本アシストトルクの特性の一例を示す説明図

【図4】ヨーレートに基づく基本アシスト補正量の特性の一例を示す説明図

【図5】レートリミット処理の概念図

【図6】操舵により入力された舵角の一例を示すタイムチャート

【図7】図６の操舵により発生したヨーレートに基づいて演算した基本アシスト補正量の一例を示すタイムチャート

【図8】（ａ）は図６の操舵状態に基づいて設定した操舵ゲインの一例を示すタイムチャートであって（ｂ）はレートリミット処理後の操舵ゲインの一例を示すタイムチャート

【図9】（ａ）は図６の操舵に対して演算したアシスト補正量の一例を示すタイムチャートであって（ｂ）及び（ｃ）はその比較例を示すタイムチャート

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照して本発明の形態を説明する。図面は本発明の一実施形態に係わり、図１は車両の操舵系の概略構成図、図２はパワーステアリング制御ルーチンを示すフローチャート、図３は基本アシストトルクの特性の一例を示す説明図、図４はヨーレートに基づく基本アシスト補正量の特性の一例を示す説明図、図５はレートリミット処理の概念図、図６は操舵により入力された舵角の一例を示すタイムチャート、図７は図６の操舵により発生したヨーレートに基づいて演算した基本アシスト補正量の一例を示すタイムチャート、図８（ａ）は図６の操舵状態に基づいて設定した操舵ゲインの一例を示すタイムチャートであって（ｂ）はレートリミット処理後の操舵ゲインの一例を示すタイムチャート、図９（ａ）は図６の操舵に対して演算したアシスト補正量の一例を示すタイムチャートであって（ｂ）及び（ｃ）はその比較例を示すタイムチャートである。

【0012】

図１において、符号１は電動パワーステアリング装置を示し、この電動パワーステアリング装置１は、ステアリング軸２が、図示しない車体フレームにステアリングコラム３を介して回動自在に支持されており、その一端が運転席側へ延出され、他端がエンジンルーム側へ延出されている。ステアリング軸２の運転席側端部には、ステアリングホイール４が固設され、また、エンジンルーム側へ延出する端部には、ピニオン軸５が連設されている。

【0013】

エンジンルームには、車幅方向へ延出するステアリングギヤボックス６が配設されており、このステアリングギヤボックス６にラック軸７が往復移動自在に挿通支持されている。このラック軸７に形成されたラック（図示せず）に、ピニオン軸５に形成されたピニオン（図示せず）が噛合されて、ラックアンドピニオン式のステアリングギヤ機構が形成されている。

【0014】

また、ラック軸７の左右両端はステアリングギヤボックス６の端部から各々突出されており、その端部に、タイロッド８を介してフロントナックル９が連設されている。このフロントナックル９は、操舵輪としての左右輪１０Ｌ，１０Ｒを回動自在に支持すると共に、キングピン（図示せず）を介して車体フレームに転舵自在に支持されている。

【0015】

従って、ステアリングホイール４を操作し、ステアリング軸２，ピニオン軸５を回転させると、このピニオン軸５の回転によりラック軸７が左右方向へ移動し、その移動によりフロントナックル９がキングピン（図示せず）を中心に回動して、左右輪１０Ｌ，１０Ｒが左右方向へ転舵される。

【0016】

また、ピニオン軸５にアシスト伝達機構１１を介して、電動モータ１２が連設されており、この電動モータ１２にてステアリングホイール４に加える操舵トルクをアシストする。電動モータ１２は、後述する操舵制御部２０で設定される制御量（本実施の形態ではアシストトルクＴａ）でモータ駆動部２１を介して駆動制御される。なお、制御量は、アシストトルクＴａに対応する電流値であってもよい。

【0017】

操舵制御部２０には、車速Ｖを検出する車速センサ３１、ハンドル角θＨを検出するハンドル角センサ３２、ステアリングホイール４に加えられた操舵トルクＴｓを検出する操舵トルクセンサ３３、車両挙動（例えば、車両の旋回挙動）を示すパラメータの一例としてのヨーレートγを検出するヨーレートセンサ３４が接続されている。

【0018】

そして、操舵制御部２０は、車速Ｖと操舵トルクＴｓを基に基本アシストトルクＴｂを演算する。また、操舵制御部２０は、基本アシストトルクＴｂに対する補正量の基本値である基本アシスト補正量ΔＴｂを車両挙動（例えば、ヨーレートγ）に応じて演算する。また、操舵制御部２０は、ハンドル角θＨに基づいて、ドライバによる操舵状態が切り増し状態のときと切り戻し状態のときとで選択的に切り替わる操舵ゲインＧ０を生成し、さらに、生成した操舵ゲインの立ち上がり部分および立ち下がり部分に所定の傾きを付与する補正を行う。具体的には、例えば、生成した操舵ゲインを無次元数に変換してレートリミット処理する。そして、操舵制御部２０は、レートリミット処理後の操舵ゲインＧを基本アシスト補正量ΔＴｂに乗算してアシスト補正量ΔＴａを演算し、演算したアシスト補正量ΔＴａを用いて基本アシストトルクＴｂを補正することにより最終的なアシスト補正量Ｔａを演算する。このように、本実施形態において、操舵制御部２０は、基本アシストトルク演算手段、基本アシスト補正量演算手段、操舵ゲイン生成手段、操舵ゲイン補正手段、アシスト補正量演算手段、及び、アシストトルク演算手段としての各機能を実現する。

【0019】

次に、上述の操舵制御部２０で実行されるパワーステアリング制御を、図２のパワーステアリング制御ルーチンのフローチャートに従って説明する。

【0020】

このルーチンは設定時間毎（例えば、１ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行されるもので、ルーチンがスタートすると、操舵制御部２０は、先ず、ステップＳ１０１において、必要なパラメータとして、車速Ｖ、ハンドル角θＨ、操舵トルクＴｓ、ヨーレートγ等を読み込む。

【0021】

続くステップＳ１０２において、操舵制御部２０は、予め設定しておいたマップ（例えば、図３に示す）を参照して、車速Ｖと操舵トルクＴｓを基に基本アシストトルクＴｂを演算する。

【0022】

続くステップＳ１０３において、操舵制御部２０は、予め設定しておいたマップ（例えば、図４に示す）を参照して、ヨーレートγを基に基本アシスト補正量ΔＴｂを演算する（例えば、図７参照）。ここで、本実施形態において、基本アシスト補正量ΔＴｂは、基本アシストトルクＴｂに対する減算量であり、ヨーレートγの絶対値が大きくなるほど、手応えを増して操舵フィーリングを向上させるべく、基本アシスト補正量ΔＴｂの絶対値が大きくなるよう設定される。

【0023】

続くステップＳ１０４において、操舵制御部２０は、ハンドル角θＨと、当該ハンドル角θＨの微分値（ｄθＨ／ｄｔ）とに基づいて、ドライバによる操舵の切り戻し判定を行い、この判定結果に基づき、例えば、「０」或いは「１」が選択的に切り替えられる操舵ゲインＧ０を生成する（例えば、図８（ａ）参照）。

【0024】

具体的に説明すると、操舵制御部２０は、ハンドル角θＨと、ハンドル角の微分値（ｄθＨ／ｄｔ）との積（θＨ・（ｄθＨ／ｄｔ））が「０」以上であるとき、ドライバによる操舵状態が切り増し状態（本実施形態においては保舵状態を含む）にあると判定し、ゲインＧ０＝１を生成する。一方、操舵制御部２０は、ハンドル角θＨと、ハンドル角の微分値（ｄθＨ／ｄｔ）との積（θＨ・（ｄθＨ／ｄｔ））が「０」未満であるとき、ドライバによる操舵状態が切り戻し状態にあると判定し、ゲインＧ０＝０を生成する。

【0025】

続くステップＳ１０５において、操舵制御部２０は、ゲインＧ０（「０」または「１」を、例えば、８ｂｉｔの無次元数（「０／２５６」または「２５５／２５６」）へと型変換する。

【0026】

そして、ステップＳ１０６に進むと、操舵制御部２０は、型変換後のゲインＧ０’に対して操舵ゲイン補正手段による操舵ゲインの補正処理を行う。具体的に説明すると、操舵制御部２０は、例えば、ゲインＧ０のレートリミット処理をソフト的或いはハード的に行うレートリミット処理部２３を有する。このレートリミット処理部２３は、例えば、図５に示すように、第１の減算部２４と、スイッチ部２５と、最小値選択部２６と、乗算部２７と、第２の減算部２８とを有して構成されている。

【0027】

レートリミット処理部２３において、ゲインＧ０’が入力されると、第１の減算部２４は、ゲインＧ０’の前回値との差分を出力する。これにより、第１の減算部２４からは、「−２５５／２５６」、「０／２５６」、或いは、「２５５／２５６」の何れかの値が生成される。

【0028】

スイッチ部２５は、第１の減算部２４からの出力値に基づき、現在入力されているゲインＧ０’が増加側の値（２５５／２５６）であるか或いは減少側の値（０／２５６）であるかを判定し、増加側の値である場合には予め設定された定数「Ｒ」を出力し、減少側の値である場合には予め設定された定数「Ｆ」を出力する。

【0029】

最小値選択部２６は、第１の減算部２４からの出力値の絶対値と、スイッチ部２５からの出力値にサンプリング周期を乗算した値（すなわち、例えば、サンプリング周期が１ｍｓｅｃである場合、定数「Ｒ」または「Ｆ」に０．００１を乗算した値）が入力され、これら入力値のうち何れか小値を出力する。

【0030】

乗算部２７は、第１の減算部２４からの出力値の符号と、最小値選択部２６からの出力値が入力され、これらの値の乗算値（すなわち、最小値選択部２６からの出力値を復号した値）を出力する。

【0031】

第２の減算部２８は、乗算部２７からの出力値が入力され、前回値との差分を出力する。このようなレートリミット処理により、矩形波からなる操舵ゲインＧ０の立ち上がり部分および立ち下がり部分に、立ち上がり部分および立ち下がり部分の始点は同じで、その後に所定の漸近的な傾きを有する操舵ゲインＧが生成される（図８（ｂ）参照）。

【0032】

なお、所定の漸近的な傾きは、定数「Ｆ」「Ｒ」で規定されるものである。ここで、立ち上がり部分と立ち下がり部分で傾きが同じでもよいし、違っていても良い。

【0033】

ステップＳ１０６からステップＳ１０７に進むと、操舵制御部２０は、基本アシスト補正量ΔＴｂに対して操舵ゲインＧの乗算した値（Ｇ・ΔＴｂ）を、アシスト補正量ΔＴａとして演算する（図９（ａ）参照）。

【0034】

そして、ステップＳ１０８に進むと、操舵制御部２０は、例えば、基本アシストトルクＴｂに対してアシスト補正量ΔＴａを減算することによって最終的なアシストトルクＴａ（＝Ｔｂ−ΔＴａ）を演算し、当該アシストトルクＴａをモータ駆動部２１に出力した後、ルーチンを抜ける。

【0035】

このような実施形態によれば、ドライバによる操舵状態が切り増し状態のときと切り戻し状態のときとで選択的に切り替わる操舵ゲインＧ０を生成し、当該操舵ゲインＧ０を無次元数Ｇ０’に変換してレートリミット処理を行い、レートリミット処理後の操舵ゲインＧを用いて基本アシストトルクＴｂを補正して最終的なアシストトルクＴａを演算することにより、基本アシストトルクＴｂに対するアシスト補正量ΔＴａのピークの位相を遅らせることなく、操舵状態の切り替わり時の急激な変化を抑制することができる。

【0036】

すなわち、例えば、図９（ｂ）に示すように、単に、操舵の切り増し時と切り戻し時に「１」と「０」との間でステップ的に変化するゲインＧ０を基本アシスト補正量ΔＴｂに乗算してアシスト補正量ΔＴａを求めた場合、操舵状態の切り替わり時にアシスト補正量ΔＴａが急変してしまう。また、例えば、図９（ｃ）に示すように、基本アシスト補正量ΔＴｂを一時遅れ処理した場合、アシスト補正量ΔＴａのピーク位相が実際の操舵の切換タイミングよりも遅れてしまう。これに対し、図９（ａ）に示すように、操舵ゲインＧ０を無次元数Ｇ０’に型変換してレートリミット処理を行うことにより、ドライバの操舵に対してアシスト補正量ΔＴａのピークの位相を遅らせることなく、且つ、操舵状態の切り替わり時の急激な変化を抑制することができる。

【0037】

なお、本発明は、以上説明した各実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲内である。例えば、上述の実施形態においては、ゲインＧ０を「０」或いは「１」に設定する一例について説明したが、本発明はこれに限定されるものでないことは勿論である。

【0038】

また、上述の実施形態においては、車両の旋回挙動を示すパラメータの一つであるヨーレートγを用いて基本アシスト補正量ΔＴｂを演算する一例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の車両挙動を示すパラメータに対しても別途の基本アシスト補正量を演算することも可能である。

【0039】

さらに、車両挙動を示すパラメータ以外のパラメータに対しても別途の基本アシスト補正量を演算することも可能であり、例えば、ハンドル角θＨに応じて基本アシスト補正量を演算することが可能である。この場合、例えば、ハンドル角θＨの切り増し側のみアシストトルクＴａを増加させるよう、ゲインＧを設定することが可能である。

【0040】

さらに、基本アシストトルクＴｂに対する補正は、単一の項目によるもの限定されず、例えば、複数の項目のアシスト補正量を用いて補正してもよいことは勿論である。

【符号の説明】

【0041】

１ … 電動パワーステアリング装置
２ … ステアリング軸
３ … ステアリングコラム
４ … ステアリングホイール
５ … ピニオン軸
６ … ステアリングギヤボックス
７ … ラック軸
８ … タイロッド
９ … フロントナックル
１０Ｌ，１０Ｒ … 左右輪
１１ … アシスト伝達機構
１２ … 電動モータ
２０ … 操舵制御部（基本アシストトルク演算手段、基本アシスト補正量演算手段、操舵ゲイン生成手段、操舵ゲイン補正手段、アシスト補正量演算手段、アシストトルク演算手段）
２１ … モータ駆動部
２３ … レートリミット処理部
２４ … 減算部
２５ … スイッチ部
２６ … 最小値選択部
２７ … 乗算部
２８ … 減算部
３１ … 車速センサ
３２ … ハンドル角センサ
３３ … 操舵トルクセンサ
３４ … ヨーレートセンサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】