(57)【要約】【課題】摩擦分のヒステリシスの影響を排除したセルフアライニングトルク（ＳＡＴ）の推定が可能になるセルフアライニングトルク推定装置を提供することを課題とする。【解決手段】本実施の形態にかかるＳＡＴ推定装置１００は、操舵力の変化量“ΔＦ”、スリップ角“α”およびスリップ角の差分“Δα”を所定の関数に代入してＳＡＴ差分推定値“ΔＳＡＴ”を求め、当該求めたＳＡＴ差分推定値“ΔＳＡＴ”と一演算前のＳＡＴ推定値“ＳＡＴＬａｓｔ”との和をＳＡＴ推定値“ＳＡＴ”として演算する。【選択図】図１
2010253988.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵力の時系列における変化量に基づいてセルフアライニングトルクの値を更新すること、
を特徴とするセルフアライニングトルク推定装置。
【請求項２】
検出した操舵力と前回検出した操舵力との差分を利用してセルフアライニングトルクの値を更新すること、
を特徴とする請求項１に記載のセルフアライニングトルク推定装置。
【請求項３】
前記セルフアライニングトルクの推定値の変化量に制限を設けること、
を特徴とする請求項２に記載のセルフアライニングトルク推定装置。
【請求項４】
減少側の勾配制限をゼロにして前記セルフアライニングトルクの推定値に上限ガードを設けること、
を特徴とする請求項３に記載のセルフアライニングトルク推定装置。
【請求項５】
操舵初期段階では操舵力とモデル値の差分を保持しガードをかけ、前記上限ガードと競合する時には前記上限ガードを優先すること、
を特徴とする請求項４に記載のセルフアライニングトルク推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セルフアライニングトルク（ＳＡＴ）推定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１や特許文献２には、操舵トルク情報からタイヤのＳＡＴを推定し、その非線形性を利用してタイヤのグリップ度合いと路面μの推定を行うことが開示されている。また、特許文献３には、摩擦トルクを推定した上でＳＡＴを演算することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−０１２１６０号公報
【特許文献２】特開２００５−００８０６２号公報
【特許文献３】特開２００３−３１２５１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＥＰＳのトルクセンサとアシスト電流から操舵トルクを推定する場合、ステア系の摩擦を含んだ値を使用することになるので、摩擦分のヒステリシスが存在する。そして、ＳＡＴの推定にはこの摩擦分を差し引く必要があるが、従来技術ではこの摩擦成分を固定値で与えていた。
【０００５】
しかし、この摩擦成分は温度や路面入力の影響で変化するので、摩擦成分を固定値で与えていては、路面μを誤判定する虞があるという問題点があった。例えば、高μ路において低μだと判定してしまうと、挙動安定化制御が早期に作動してしまうことが考えられる。
【０００６】
なお、摩擦によるヒステリシス分を推定してその分を差し引くことも考えられるが、摩擦によるヒステリシスは操舵の切り返し時にのみ発生するので、一操舵の切り増し中に摩擦成分を推定することは難しく、ヒステリシスを考慮したＳＡＴの推定には工夫が必要となる。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、摩擦分のヒステリシスの影響を排除したＳＡＴの推定が可能になるセルフアライニングトルク推定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】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるセルフアライニングトルク推定装置は、操舵力の時系列における変化量に基づいてセルフアライニングトルクの値を更新すること、を特徴とする。
【０００９】
また、本発明にかかるセルフアライニングトルク推定装置は、前記に記載のセルフアライニングトルク推定装置において、検出した操舵力と前回検出した操舵力との差分を利用してセルフアライニングトルクの値を更新すること、を特徴とする。
【００１０】
また、本発明にかかるセルフアライニングトルク推定装置は、前記に記載のセルフアライニングトルク推定装置において、前記セルフアライニングトルクの推定値の変化量に制限を設けること、を特徴とする。
【００１１】
また、本発明にかかるセルフアライニングトルク推定装置は、前記に記載のセルフアライニングトルク推定装置において、減少側の勾配制限をゼロにして前記セルフアライニングトルクの推定値に上限ガードを設けること、を特徴とする。
【００１２】
また、本発明にかかるセルフアライニングトルク推定装置は、前記に記載のセルフアライニングトルク推定装置において、操舵初期段階では操舵力とモデル値の差分を保持しガードをかけ、前記上限ガードと競合する時には前記上限ガードを優先すること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、摩擦分のヒステリシスの影響を排除したＳＡＴの推定が可能になるという効果を奏する。
【００１４】
また、本発明によれば、切り増しから切り戻しに変わる時の摩擦方向変化を吸収することができるという効果を奏する。
【００１５】
また、本発明によれば、摩擦方向変化に伴う誤判定を防止することができるという効果を奏する。
【００１６】
また、本発明によれば、ＳＡＴ推定値を安定させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、ＳＡＴを推定する処理の一例を示すフローチャートである。
【図２】図２は、ＳＡＴ推定値の変化量に制限を設けてＳＡＴ差分を推定する処理の一例を示すフローチャートである。
【図３】図３は、ＳＡＴ推定値を線形モデル値で置き換える処理の一例を示すフローチャートである。
【図４】図４は、減少側の勾配制限をゼロにしてＳＡＴ推定値を演算する処理の一例を示すフローチャートである。
【図５】図５は、操舵力と線形モデル値の差を保持し、上からガードをかけることを模式的に示す図である。
【図６】図６は、路面の違いによる摩擦の変化を表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明にかかるセルフアライニングトルク推定装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１９】
［１．構成および処理］
本実施の形態にかかるＳＡＴ推定装置（車両のグリップ状態推定装置）が行う各種処理の一例について、図１〜図５を参照して詳細に説明する。図１は、ＳＡＴを推定する処理の一例を示すフローチャートである。なお、図１において、符号１００は、検出した操舵力と当該操舵力の一演算前の値との差分を処理し推定ＳＡＴの値を更新する（ＥＰＳのトルクセンサ値とアシスト電流値から操舵輪に発生しているＳＡＴを推定し、ＳＡＴの非線形性を利用してタイヤのグリップ限界を検知する）本実施の形態にかかるＳＡＴ推定装置であり、符号１０１は、操舵力を検出する操舵力検出装置であり、符号１０２は、操舵輪のスリップ角を検出または推定する操舵輪スリップ角検出・推定装置である。
【００２０】
まず、ＳＡＴ推定装置１００は、操舵力検出装置１０１で検出した操舵力の値を保持するための変数“Ｆ”と一演算前の変数“Ｆ”の値との差分を、操舵力の差分の値を保持するための変数“ΔＦ”に代入する（ステップＳＡ１）。
【００２１】
また、ＳＡＴ推定装置１００は、操舵輪スリップ角検出・推定装置１０２で検出または推定したスリップ角を保持するための変数“α”の値と一演算前の変数“α”の値との差分を、スリップ角の差分の値を保持するための変数“Δα”に代入する（ステップＳＡ２）。
【００２２】
つぎに、ＳＡＴ推定装置１００は、変数“ΔＦ”の値、変数“α”の値および変数“Δα”の値を所定の関数“ｆ（ΔＦ，α，Δα）”に代入して得られた値を、ＳＡＴ差分推定値を保持するための変数“ΔＳＡＴ”に代入する（ステップＳＡ３）。つまり、ＳＡＴ推定装置１００は、数式“ΔＳＡＴ＝ｆ（ΔＦ，α，Δα）”に従って、変数“ΔＳＡＴ”の値を求める。
【００２３】
つぎに、ＳＡＴ推定装置１００は、変数“ΔＳＡＴ”の値と一演算前のＳＡＴ推定値を保持するための変数“ＳＡＴＬａｓｔ”の値との和（”ＳＡＴＬａｓｔ＋ΔＳＡＴ”の値）を、現演算でのＳＡＴ推定値を保持するための変数“ＳＡＴ”に代入する（ステップＳＡ４）。
【００２４】
つぎに、ＳＡＴ推定装置１００は、変数“ＳＡＴ”の値をＳＡＴ推定値とし（ステップＳＡ５）、変数“ＳＡＴ”の値を変数“ＳＡＴＬａｓｔ”に代入することで変数“ＳＡＴＬａｓｔ”の値を更新する（ステップＳＡ６）。
【００２５】
これにて、図１の説明を終了する。
【００２６】
ここで、本実施の形態によれば、“ΔＳＡＴ／Δα”の値に制限をかけてもよい。これにより、切り増しから切り戻しに変わる時の摩擦方向変化を吸収することができる。図２は、ＳＡＴ推定値の変化量に制限を設けてＳＡＴ差分を推定する処理の一例を示すフローチャートである。
【００２７】
まず、ＳＡＴ推定装置１００は、変数“ΔＦ”の値を変数“Δα”の値で割ったもの（“ΔＦ／Δα”の値）が、所定の勾配制限最大値が格納されている定数“ｇｒａｄＭａｘ”の値より大きい場合（ステップＳＢ１：Ｙｅｓ）、変数“Δα”の値と定数“ｇｒａｄＭａｘ”の値との積（“Δα＊ｇｒａｄＭａｘ”の値）を、変数“ΔＳＡＴ”に代入する（ステップＳＢ２）。
【００２８】
また、ＳＡＴ推定装置１００は、“ΔＦ／Δα”の値が定数“ｇｒａｄＭａｘ”の値より大きくない場合（ステップＳＢ１：Ｎｏ）であって所定の勾配制限最小値が格納されている定数“ｇｒａｄＭｉｎ”の値より小さいとき（ステップＳＢ３：Ｙｅｓ）、変数“Δα”の値と定数“ｇｒａｄＭｉｎ”の値との積（“Δα＊ｇｒａｄＭｉｎ”の値）を、変数“ΔＳＡＴ”に代入する（ステップＳＢ４）。
【００２９】
さらに、ＳＡＴ推定装置１００は、“ΔＦ／Δα”の値が定数“ｇｒａｄＭａｘ”の値より大きくない場合（ステップＳＢ１：Ｎｏ）であって定数“ｇｒａｄＭｉｎ”の値より小さくないとき（ステップＳＢ３：Ｎｏ）、変数“ΔＦ”の値を変数“ΔＳＡＴ”に代入する（ステップＳＢ５）。
【００３０】
これにて、図２の説明を終了する。
【００３１】
また、本実施の形態によれば、右操舵から左操舵、左操舵から右操舵に変わる時点で、そこまでのＳＡＴ演算値をリセットしてもよい。
【００３２】
また、スリップ角が小さい領域は低μ路でもＳＡＴは線形モデルと一致するので、本実施の形態によれば、ＳＡＴ推定値を線形モデル値で置き換えてもよい。これにより、Ｎ点付近での推定誤差を減らすことができる。図３は、ＳＡＴ推定値を線形モデル値で置き換える処理の一例を示すフローチャートである。
【００３３】
まず、ＳＡＴ推定装置１００は、変数“ΔＳＡＴ”の値と変数“ＳＡＴＬａｓｔ”の値との和を、変数“ＳＡＴ”に代入する（ステップＳＣ１）。
【００３４】
つぎに、ＳＡＴ推定装置１００は、変数“α”の絶対値“｜α｜”が所定のスリップ角（常に線形と見做すスリップ角）が格納されている定数“αｔｈ”の値より小さくない場合（ステップＳＣ２：Ｎｏ）、変数“ＳＡＴ”の値をＳＡＴ推定値とし（ステップＳＣ３）、絶対値“｜α｜”が定数“αｔｈ”の値より小さい場合（ステップＳＣ２：Ｙｅｓ）、変数“α”の値と所定の線形モデルのＳＡＴ勾配が格納されている定数“ｇｒａｄＳａｔＭｏｄｅｌ”の値との積（“α＊ｇｒａｄＳａｔＭｏｄｅｌ”の値）を、変数“ＳＡＴ”に代入する（ステップＳＣ４）。
【００３５】
つぎに、ＳＡＴ推定装置１００は、変数“ＳＡＴ”の値を変数“ＳＡＴＬａｓｔ”に代入することで変数“ＳＡＴＬａｓｔ”の値を更新する（ステップＳＣ５）。
【００３６】
これにて、図３の説明を終了する。
【００３７】
また、本実施の形態によれば、摩擦方向変化による影響をより小さくするため、減少側の勾配制限をゼロにしてもよい。これにより、切り戻し中のグリップ限界判定が出来なくなるが、切り込み〜保舵中は判定可能なため性能への影響は小さく、摩擦方向変化による誤判定を防止することが出来る。また、減少側の勾配制限をゼロにするとノイズによってＳＡＴ推定値が増加してしまうので、本実施の形態によれば、ＳＡＴ推定値に“α＊ｇｒａｄＳａｔＭｏｄｅｌ”で上限ガードをかけてもよい。図４は、減少側の勾配制限をゼロにしてＳＡＴ推定値を演算する処理の一例を示すフローチャートである。
【００３８】
まず、ＳＡＴ推定装置１００は、“ΔＦ／Δα”の値が定数“ｇｒａｄＭａｘ”の値より大きい場合（ステップＳＤ１：Ｙｅｓ）、変数“Δα”の値と定数“ｇｒａｄＭａｘ”の値との積（“Δα＊ｇｒａｄＭａｘ”の値）を、変数“ΔＳＡＴ”に代入する（ステップＳＤ２）。
【００３９】
また、ＳＡＴ推定装置１００は、“ΔＦ／Δα”の値が定数“ｇｒａｄＭａｘ”の値より大きくない場合（ステップＳＤ１：Ｎｏ）であってゼロより小さいとき（ステップＳＤ３：Ｙｅｓ）、ゼロを変数“ΔＳＡＴ”に代入する（ステップＳＤ４）。
【００４０】
また、ＳＡＴ推定装置１００は、“ΔＦ／Δα”の値が定数“ｇｒａｄＭａｘ”の値より大きくない場合（ステップＳＤ１：Ｎｏ）であってゼロより小さくないとき（ステップＳＤ３：Ｎｏ）、変数“ΔＦ”の値を変数“ΔＳＡＴ”に代入する（ステップＳＤ５）。
【００４１】
つぎに、ＳＡＴ推定装置１００は、変数“ΔＳＡＴ”の値と変数“ＳＡＴＬａｓｔ”の値の和を、変数“ＳＡＴ”に代入する（ステップＳＤ６）。
【００４２】
つぎに、ＳＡＴ推定装置１００は、変数“ＳＡＴ”の値が、変数“α”の値と定数“ｇｒａｄＳａｔＭｏｄｅｌ”の値との積（“α＊ｇｒａｄＳａｔＭｏｄｅｌ”の値）より大きい場合（ステップＳＤ７：Ｙｅｓ）、当該積を変数“ＳＡＴ”に代入する（ステップＳＤ８）。
【００４３】
つぎに、ＳＡＴ推定装置１００は、変数“ＳＡＴ”の値を変数“ＳＡＴＬａｓｔ”に代入することで変数“ＳＡＴＬａｓｔ”の値を更新する（ステップＳＤ９）。
【００４４】
これにて、図４で示す処理の説明を終了する。
【００４５】
また、本実施の形態によれば、減少勾配ガードにかかっているときは、ガードされた分の操舵力変化量を保持しておき、保持量を超えるまで変数“ΔＳＡＴ”に値を持たせなくてもよい。
【００４６】
また、本実施の形態によれば、操舵初期の段階で、図５に示すように、操舵力と線形モデル値の差を保持し、上からガードをかけてもよい。なお、減少勾配ガードと競合する状況では、減少勾配ガードの方を優先する。図５は、操舵力と線形モデル値の差を保持し、上からガードをかけることを模式的に示す図である。これにより、判定したい領域のＳＡＴ推定値を安定化させることが可能となる。
【００４７】
［２．まとめ］
以上、本実施の形態によれば、検出した操舵力と、操舵力の一演算前の値との差分を処理し（具体的には操舵トルクの差分を加算し）、推定ＳＡＴの値を更新する。これにより、摩擦分のヒステリシスの影響を排除したＳＡＴの推定が可能になる。換言すると、操舵トルク情報に乗ってくる操舵系の摩擦成分を除いてＳＡＴを推定することができる。
【００４８】
ここで、ＥＰＳのトルクセンサとアシスト電流から操舵トルクを推定する場合、ステア系の摩擦上の値（摩擦を含んだ値）を使用することになるので、摩擦分のヒステリシスが存在する。ＳＡＴの推定にはこの摩擦分を差し引く必要がある。しかし、この摩擦は路面状況や温度等によって変化するための、固定値で与えることが出来ない。図６は、路面の違いによる摩擦の変化を表した図である。
【００４９】
そこで、本実施の形態によれば、検出した操舵力に摩擦分の補正をかけるのではなく、一演算前の値との差分を処理して推定ＳＡＴの値を更新することにより、この摩擦の影響を排除することができ、安定したＳＡＴ推定が可能となる。換言すると、操舵トルクの差分を加算していくことによって摩擦変化による影響をなくし、ＳＡＴが非線形になる領域を安定して判定することができる。
【００５０】
また、本実施の形態によれば、ＳＡＴ推定値の変化量に制限を設けることで、切り増しから切り戻しに変わる時の摩擦方向変化を吸収することができる。
【００５１】
また、本実施の形態によれば、減少側の勾配制限をゼロにし、ＳＡＴ推定値に上限ガードを設けることで、摩擦方向変化に伴う誤判定を防止することができる。
【００５２】
また、本実施の形態によれば、操舵初期には操舵力とモデル値の差分を保持し、ガードをかけ、前記上限ガードと競合する時には当該上限ガードを優先することで、ＳＡＴ推定値を安定させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
以上説明したように、本発明にかかるセルフアライニングトルク推定装置は、特に自動車製造産業で好適に実施することができ、極めて有用である。
【符号の説明】
【００５４】
１００：ＳＡＴ推定装置
１０１：操舵力検出装置
１０２：操舵輪スリップ角検出・推定装置
【図１】
2010253988.tif 000003
【図２】
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【図３】
2010253988.tif 000005
【図４】
2010253988.tif 000006
【図５】
2010253988.tif 000007
【図６】
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