説明

操舵制御装置及び方法

【課題】少なくとも左右の後輪を夫々、相互から独立して操舵可能な車両において、一方の後輪が失陥した場合でも車両の安定性を確保する。
【解決手段】操舵制御装置(1)は、車両における左右の後輪を相互から独立して夫々操舵する左及び右操舵アクチュエータ(40a,40b)と、左右の後輪の舵角を夫々検出する左及び右舵角検出手段(50a,50b)と、車両の速度を検出する車速検出手段(20)と、アクチュエータの異常を検知する異常検知手段(101)と、左右のアクチュエータのうち一方のアクチュエータの異常が検知された場合に、左右の舵角のうち一方のアクチュエータに対応した一方の舵角と車速とに基づいて、左右のアクチュエータのうち他方のアクチュエータが、操舵すべき舵角を算出する演算手段(102)と、算出された舵角で操舵するように、他方のアクチュエータを制御する制御手段(103)とを備える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、少なくとも左右の後輪を夫々、相互から独立して操舵可能な車両において、一方の後輪が失陥した場合に、他方の後輪を操舵する操舵制御装置及び方法に関する。
【背景技術】
【0002】
この種の操舵制御装置は、例えば、複数の車輪を独立して操舵可能な複数の操舵機構と、複数の車輪に独立して制動力を付与することが可能な制動力付与手段とを備える(特許文献1参照)。この操舵制御装置では、操舵機構のうちの一つの異常が検出されたとき、左右反対側の車輪を、異常の検出された車輪と左右反対方向に修正操舵する、又は、異常の検出された車輪以外の各車輪を、異常の検出された車輪と同一方向に修正操舵する。或いは、制動力付与手段を制御して四輪に対する制動力の付与を調整する。
【0003】
【特許文献1】特開2001−322557号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上述した背景技術によれば、車速に応じて車輪を修正操舵する方向を切換えていないので、車速によっては車両が不安定になる可能性があるという技術的問題点がある。例えば、異常の検出された車輪と同一方向に修正操舵した場合には、高速走行時の安定性は良いが、低速走行時の取り回しが困難であり、反対に左右反対方向に修正操舵した場合には、低速走行時の取り回しは良いが、高速走行時の安定性に欠ける。
【0005】
本発明は上述の問題点に鑑みて成されたものであり、少なくとも左右の後輪を夫々、相互から独立して操舵可能な車両において、一方の後輪が失陥した場合でも車両の安定性を確保することができる操舵制御装置及び方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の操舵制御装置は、上記課題を解決するために、車両における左右の後輪に夫々対応して設けられ、該左右の後輪を相互から独立して夫々操舵する左操舵アクチュエータ及び右操舵アクチュエータと、前記左右の後輪の舵角を夫々検出する左舵角検出手段及び右舵角検出手段と、前記車両の速度を検出する車速検出手段と、前記左操舵アクチュエータ及び前記右操舵アクチュエータの異常を検知する異常検知手段と、前記左操舵アクチュエータ及び前記右操舵アクチュエータのうち一方のアクチュエータの異常が検知された場合に、前記検出された左右の舵角のうち前記一方のアクチュエータに対応した一方の舵角と前記検出された車速とに基づいて、前記左操舵アクチュエータ及び前記右操舵アクチュエータのうち他方のアクチュエータが、操舵すべき舵角を算出する演算手段と、前記一方のアクチュエータの異常が検知された場合に、前記算出された舵角で操舵するように、前記他方のアクチュエータを制御する制御手段とを備える。
【0007】
本発明の操舵制御装置によれば、車両の走行中に、左操舵アクチュエータ及び右操舵アクチュエータは、左右の後輪を夫々、相互から独立して操舵する。例えば舵角センサである左舵角検出手段及び右舵角検出手段は、左右の後輪の舵角を夫々検出する。例えば車速センサである車速検出手段は、車両の速度を検出する。異常検知手段は、例えば、所定の異常判定方式に従って、左操舵アクチュエータ及び右操舵アクチュエータの異常の有無を検知する。
【0008】
異常検知手段によって左操舵アクチュエータ及び右操舵アクチュエータのうち一方の異常が検知された場合、例えばCPU(Central Processing Unit)である演算手段は、異常が検知された一方の操舵アクチュエータが操舵する後輪(以下、故障輪ともいう)に対応した舵角検出手段により検出された舵角と、車速検出手段により検出された速度とに基づいて、左操舵アクチュエータ及び右操舵アクチュエータのうち他方の操舵アクチュエータが操舵する後輪(以下、正常輪ともいう)を操舵すべき舵角を算出する。制御手段は、正常輪を算出された舵角で操舵するように、他方の操舵アクチュエータを制御する。ここで、演算手段により算出される操舵すべき舵角は、例えば、正常輪を車両の内側に操舵する場合には正の値で、外側に操舵する場合には負の値で算出される。
【0009】
このように本発明では、故障輪の舵角と車速とに基づいて、正常輪を操舵すべき舵角を算出し、該正常輪を操舵している。従って、本発明によれば、少なくとも左右の後輪を夫々、相互から独立して操舵可能な車両において、一方の後輪が失陥した場合でも車両の安定性を確保することができる。
【0010】
本発明の操舵制御装置の一態様では、前記操舵すべき舵角を、前記速度に応じて、前記一方の舵角と同一にすることが可能な、前記一方の舵角の境界値を定めるマップを格納する記憶手段を更に備え、前記演算手段は、前記検出された速度に応じた前記境界値を前記マップから読出し、前記一方の舵角と前記読み出された境界値とに基づいて、前記操舵すべき舵角を算出する。
【0011】
この態様によれば、例えばメモリである記憶手段は、正常輪を操舵すべき舵角を、速度に応じて故障輪の舵角と同一にすることが可能な、故障輪の舵角の境界値を定めるマップを格納している。ここで、正常輪の舵角を故障輪の舵角と同一にするとは、正常輪を故障輪と車両の進行方向を基準として左右反対側に同じ角度操舵することをいう。具体的には、故障輪が車両の内側を向いている場合は、正常輪が故障輪と同じ角度車両の内側を向くように操舵することをいう。
【0012】
演算手段は、検出された車速に応じた境界値をマップから読出す。境界値は、故障輪が車両の内側を向いている場合と外側を向いている場合との2つ舵角の境界値を定めている。故障輪の舵角が2つの境界値に挟まれた範囲内であれば、正常輪の舵角と故障輪の舵角とを同一にし、範囲外であれば、所定の演算式に従って正常輪を操舵すべき舵角を算出する。
【0013】
この態様によれば、正常輪の舵角を車速に応じて故障輪の舵角と同一にすることが可能な範囲を定めているので、高速走行時には車両の安定性を確保でき、低速走行時には車両の取り回し性を向上させることができる。
【0014】
本発明の操舵制御装置の他の態様では、前記制御手段は、前記車両の進行方向を基準として、前記左右の後輪のうち前記一方のアクチュエータが操舵する一方の後輪の操舵方向と同じ側に、前記操舵すべき舵角で操舵するように前記他方のアクチュエータを制御する。
【0015】
この態様によれば、制御手段は、車両の進行方向を基準として、故障輪の操舵方向と同じ側に、正常輪を操舵すべき舵角で操舵するように、正常輪に対応した操舵アクチュエータを制御する。具体的には、例えば故障輪が車両の外側を向いている場合は、正常輪を車両の内側に操舵する。これにより、高速走行時に車両の安定性を確保することができる。
【0016】
本発明の操舵制御装置の他の態様では、前記制御手段は、前記車両の進行方向を基準として、前記左右の後輪のうち前記一方のアクチュエータが操舵する一方の後輪の操舵方向と反対側に、前記操舵すべき舵角で操舵するように前記他方のアクチュエータを制御する。
【0017】
この態様によれば、制御手段は、車両の進行方向を基準として、故障輪の操舵方向と反対側に、正常輪を操舵すべき舵角で操舵するように、正常輪に対応した操舵アクチュエータを制御する。具体的には、例えば故障輪が車両の内側を向いている場合は、正常輪を車両の内側に操舵する。これにより、低速走行時に車両の取り回し性を向上させることができる。
【0018】
本発明の操舵制御方法は、上記課題を解決するために、車両における左右の後輪に夫々対応して設けられ、該左右の後輪を相互から独立して夫々操舵する左操舵アクチュエータ及び右操舵アクチュエータと、前記左右の後輪の舵角を夫々検出する左舵角検出手段及び右舵角検出手段と、前記車両の速度を検出する車速検出手段と、前記左操舵アクチュエータ及び前記右操舵アクチュエータの異常を検知する異常検知手段とを備える操舵制御装置における操舵制御方法であって、前記左操舵アクチュエータ及び前記右操舵アクチュエータのうち一方のアクチュエータの異常が検知された場合に、前記検出された左右の舵角のうち前記一方のアクチュエータに対応した一方の舵角と前記検出された車速とに基づいて、前記左操舵アクチュエータ及び前記右操舵アクチュエータのうち他方のアクチュエータが、操舵すべき舵角を算出する工程と、前記一方のアクチュエータの異常が検知された場合に、前記算出された舵角で操舵するように、前記他方のアクチュエータを制御する工程とを備える。
【0019】
本発明の操舵制御方法によれば、上述した本発明の操舵制御装置と同様に、少なくとも左右の後輪を夫々、相互から独立して操舵可能な車両において、一方の後輪が失陥した場合でも車両の安定性を確保することができる。
【0020】
尚、本発明の操舵制御方法においても、上述した本発明の操舵制御装置における各種態様と同様の各種態様を採ることが可能である。
【0021】
本発明の作用及びその他の利得は次に説明する実施するための最良の形態から明らかにされよう。
【発明を実施するための最良の形態】
【0022】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【0023】
本発明の操舵制御装置及び方法に係る実施形態を、図1から図4を参照して説明する。
【0024】
先ず、図1を参照して本実施形態に係る操舵制御装置の構成について説明する。図1は、本実施形態に係る操舵制御装置のブロック図である。
【0025】
図1において、操舵制御装置1は、マイクロコンピュータ10と、車速センサ20と、操舵アクチュエータ40a,40bと、舵角センサ50a,50bとを備えて構成されている。例えば、ECU(Electronic Control Unit)であるマイクロコンピュータ10は、判断部101と、演算部102と、出力部103と、メモリ104とを備えている。尚、本実施形態に係る、車速センサ20、操舵アクチュエータ40a、操舵アクチュエータ40b、舵角センサ50a及び舵角センサ50bは、夫々、本発明に係る「車速検出手段」、「左操舵アクチュエータ」、「右操舵アクチュエータ」、「左舵角検出手段」及び「右舵角検出手段」の一例である。
【0026】
車速センサ20は、例えば、前輪60bから車速を検出し、該車速を表す信号をマイクロコンピュータ10に送る。舵角センサ50a,50bは、夫々、対応する後輪30a,30bの舵角を検出し、該舵角を表す信号をマイクロコンピュータ10に送る。
【0027】
判断部101は、本発明に係る「異常検知手段」の一例である。判断部101は、例えば、舵角センサ50a,50bにより検出された舵角と、操舵アクチュエータ40a,40bが、夫々後輪30a,30bを操舵すべき舵角とに基づいて、所定の判断手続きにより、操舵アクチュエータ40a,40bの異常を検知する。操舵アクチュエータ40a,40bの異常が検知された場合、判断部101は異常を表す信号を出力する。
【0028】
例えば、操舵アクチュエータ40bの異常が検知された場合、演算部102は、車速センサ20により検出された車速と操舵アクチュエータ40bが操舵する後輪30bに対応した舵角センサ50bにより検出された舵角とに基づいて、正常な操舵アクチュエータ40aが操舵する後輪30aを操舵すべき舵角(以下、制御量ともいう)を算出する。制御量を算出する際は、先ず、車速に応じた境界値を、メモリ104に格納されている正常輪30aの制御量を、車速に応じて故障輪30bの舵角(以下、故障量ともいう)と同一にすることが可能な、故障輪30bの舵角の境界値を定めるマップから読み出す。境界値は、故障輪30bが車両の内側を向いている場合と外側を向いている場合との2つ舵角の境界値を定めている。
【0029】
次に、故障量が2つの境界値に挟まれた範囲内であれば、制御量を故障量と同一にし、範囲外であれば、所定の演算式に従って制御量を算出する。出力部103は、正常輪30aを所定の制御量で操舵するように、操舵アクチュエータ40aを制御する。尚、演算部102及び出力部103は、本発明に係る「演算手段」及び「制御手段」の一例である。また、メモリ104は、本発明に係る「記憶手段」の一例であり、例えば、EEPROM(Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory)、バックアップROM、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリである。
【0030】
ここで、演算部102における制御量の算出方法について、図2及び図3を参照して説明を加える。
【0031】
図2は、故障量に応じた制御量の一例を示す特性図である。図3は、制御量を車速に応じて、故障量と同一にすることが可能な故障量の境界値を定めるマップである。
【0032】
図2において、故障量及び制御量が、夫々、正の値の場合は後輪30a,30bが車両の内側を向いており、負の値の場合は後輪30a,30bが車両の外側を向いている。実線は、後述する演算式により算出された制御量を示している。故障量と制御量との交点Oは、正常輪30a及び故障輪30b夫々の初期位置であり、車両の内側向きに微少角度傾いている。
【0033】
破線A及びBは、夫々、正常輪30aの舵角及び故障輪30bの舵角が同一(即ち、正常輪30a及び故障輪30bが、車両の進行方向を基準として左右反対側に同じ角度傾いている状態)及び平行(即ち、正常輪30a及び故障輪30bが、車両の進行方向を基準として同じ側に同じ角度傾いている状態)になる場合を示している。
【0034】
K_din及びK_doutは、演算部102が車速に応じて図3に示すマップから読み出す、制御量を故障量と同一にすることが可能な故障量の境界値である。境界値K_dinは、故障輪30bが車両の内側を向いている場合の値であり、境界値K_doutは、故障輪30bが車両の外側を向いている場合の値である。尚、境界値K_doutは負の値であるが、比較のため図3では絶対値を示している。このようなマップは、例えば実験、シミュレーション等により構成すればよい。具体的には、例えば、車速及び後輪の舵角の条件を様々に設定したテスト走行を行い、ヨーレートセンサ等の各種センサからの信号により車両の姿勢等に関するデータを取得し、該データに基づいて制御量を故障量と同一にすることが可能な故障量の境界値を決定しマップを構成すればよい。
【0035】
図3からわかるように、制御量を故障量と同一にすることが可能な範囲は、車両の速度が大きくなるほど狭くなる。これは、高速走行時においては、正常輪30a及び故障輪30bが車両の進行方向を基準として同じ側を向くように制御したほうが、車両の安定性が増すためである。また、境界値K_doutは、境界値K_dinよりも小さく設定されている。従って、正常輪30a及び故障輪30bが共に車両の外側を向いている状態(即ち、トーアウト)である範囲は、正常輪30a及び故障輪30bが共に車両の内側を向いている状態(即ち、トーイン)である範囲よりも狭い。これは、トーアウトが過大であると直進安定性が悪化するためである。
【0036】
演算部102は、車速センサ20により検出された車速に応じた境界値K_din及びK_doutを図3に示すマップから読出す。次に、故障量と境界値とを比較し、故障量が境界値の範囲内(即ち、K_dout≦D≦K_din。ここで、Dは故障量を表す。)であれば、制御量を故障量と同一にする。比較の結果、故障量が境界値K_dinよりも大きい場合は、例えば、2×K_din−Dという演算式により制御量を算出し、故障量が境界値K_doutよりも小さい場合は、例えば、2×K_dout−Dという演算式により制御量を算出する。尚、故障量Dが境界値の範囲内にないときの演算において、故障量Dの一次式の代わりに、故障量Dの単調減少の関数を用いてもよい。
【0037】
次に、以上のように構成された操舵制御装置1の動作を、図4のフローチャートを用いて説明する。
【0038】
図4において、初期状態として車両が走行しているものとする。このとき先ず、操舵アクチュエータ40a及び40bのうち一方、例えば操舵アクチュエータ40bの異常が検知された場合、例えば操舵アクチュエータ40bのモーター電源を切り、対応する後輪30bを固定する(ステップS101)。次に、演算部102は、車速センサ20により検出された車速を読み込む(ステップS102)。次に、演算部102は、車速に応じた境界値K_din,K_doutを、メモリ104に格納されているマップから読み込む(ステップS103)。次に、演算部102は、故障輪30bに対応する舵角センサ50bにより検出された故障輪30bの舵角、即ち故障量を読み込む(ステップS104)。
【0039】
続いて、故障量が境界値K_din及びK_doutの範囲内にあるか否かが判定される(ステップS105)。故障量が境界値K_din及びK_doutの範囲内にあれば(ステップS105:Yes)、演算部102は、制御量を故障量と同一にする。(ステップS106)。次に、制御部103は、後輪30aを所定の制御量で操舵するように、操舵アクチュエータ40aを制御する(ステップS110)。
【0040】
故障量が境界値K_din及びK_doutの範囲内になければ(ステップS105:No)、故障量が境界値K_dinよりも大きいか否かが判定される(ステップS107)。故障量が境界値K_dinよりも大きければ(ステップS107:Yes)、演算部102は、例えば、2×K_din−Dという演算式に従って制御量を算出する(ステップS108)。次に、制御部103は、後輪30aを所定の制御量で操舵するように、操舵アクチュエータ40aを制御する(ステップS110)。
【0041】
このステップ107における結果、故障量が境界値K_dinよりも小さければ(ステップS107:No)、演算部102は、例えば、2×K_dout−Dという演算式に従って制御量を算出する(ステップS109)。次に、制御部103は、後輪30aを所定の制御量で操舵するように、操舵アクチュエータ40aを制御する(ステップS110)。
【0042】
前記ステップS110の処理後一旦この操舵制御処理の実行を終了する。このようにして、例えば、操舵アクチュエータ40bの異常が検知された場合に、演算部102において、車速センサ20により検出された車速、舵角センサ50bにより検出された故障輪30bの舵角及び境界値K_din,K_doutに基づいて、正常輪30aを操舵すべき舵角、即ち制御量が算出される。
【0043】
以上のように、本実施形態では、故障輪30bの舵角と車速とに基づいて、正常輪30aを操舵すべき舵角を算出し、該正常輪30aを操舵している。従って、少なくとも左右の後輪を夫々、相互から独立して操舵可能な車両において、一方の後輪が失陥した場合に、車両の安定性を確保することができる。
【0044】
尚、本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨、或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う操舵制御装置及び方法もまた、本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【0045】
【図1】本発明の実施形態に係る操舵制御装置のブロック図である。
【図2】故障量に応じた制御量の一例を示す特性図である。
【図3】制御量を車速に応じて故障量と同一にすることが可能な故障量の境界値を定めるマップである。
【図4】本発明の実施形態に係る操舵制御装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【0046】
1…操舵制御装置、10…マイクロコンピュータ、20…車速センサ、30…後輪、40…操舵アクチュエータ、50…舵角センサ、60…前輪、101…判断部、102…演算部、103…出力部、104…メモリ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
車両における左右の後輪に夫々対応して設けられ、該左右の後輪を相互から独立して夫々操舵する左操舵アクチュエータ及び右操舵アクチュエータと、
前記左右の後輪の舵角を夫々検出する左舵角検出手段及び右舵角検出手段と、
前記車両の速度を検出する車速検出手段と、
前記左操舵アクチュエータ及び前記右操舵アクチュエータの異常を検知する異常検知手段と、
前記左操舵アクチュエータ及び前記右操舵アクチュエータのうち一方のアクチュエータの異常が検知された場合に、前記検出された左右の舵角のうち前記一方のアクチュエータに対応した一方の舵角と前記検出された車速とに基づいて、前記左操舵アクチュエータ及び前記右操舵アクチュエータのうち他方のアクチュエータが、操舵すべき舵角を算出する演算手段と、
前記一方のアクチュエータの異常が検知された場合に、前記算出された舵角で操舵するように、前記他方のアクチュエータを制御する制御手段と
を備えることを特徴とする操舵制御装置。
【請求項2】
前記操舵すべき舵角を、前記速度に応じて、前記一方の舵角と同一にすることが可能な、前記一方の舵角の境界値を定めるマップを格納する記憶手段を更に備え、
前記演算手段は、前記検出された速度に応じた前記境界値を前記マップから読出し、前記一方の舵角と前記読み出された境界値とに基づいて、前記操舵すべき舵角を算出することを特徴とする請求項1に記載の操舵制御装置。
【請求項3】
前記制御手段は、前記車両の進行方向を基準として、前記左右の後輪のうち前記一方のアクチュエータが操舵する一方の後輪の操舵方向と同じ側に、前記操舵すべき舵角で操舵するように前記他方のアクチュエータを制御することを特徴とする請求項1又は2に記載の操舵制御装置。
【請求項4】
前記制御手段は、前記車両の進行方向を基準として、前記左右の後輪のうち前記一方のアクチュエータが操舵する一方の後輪の操舵方向と反対側に、前記操舵すべき舵角で操舵するように前記他方のアクチュエータを制御することを特徴とする請求項1又は2に記載の操舵制御装置。
【請求項5】
車両における左右の後輪に夫々対応して設けられ、該左右の後輪を相互から独立して夫々操舵する左操舵アクチュエータ及び右操舵アクチュエータと、前記左右の後輪の舵角を夫々検出する左舵角検出手段及び右舵角検出手段と、前記車両の速度を検出する車速検出手段と、前記左操舵アクチュエータ及び前記右操舵アクチュエータの異常を検知する異常検知手段とを備える操舵制御装置における操舵制御方法であって、
前記左操舵アクチュエータ及び前記右操舵アクチュエータのうち一方のアクチュエータの異常が検知された場合に、前記検出された左右の舵角のうち前記一方のアクチュエータに対応した一方の舵角と前記検出された車速とに基づいて、前記左操舵アクチュエータ及び前記右操舵アクチュエータのうち他方のアクチュエータが、操舵すべき舵角を算出する工程と、
前記一方のアクチュエータの異常が検知された場合に、前記算出された舵角で操舵するように、前記他方のアクチュエータを制御する工程と
を備えることを特徴とする操舵制御方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2008−94263(P2008−94263A)
【公開日】平成20年4月24日(2008.4.24)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−278631(P2006−278631)
【出願日】平成18年10月12日(2006.10.12)
【出願人】(000003207)トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Fターム(参考)】