(57)【要約】      （修正有）【課題】車両のトー角制御装置において、アクチュエータの電源電圧の変動時においても適切な制御を可能にする。【解決手段】自動車の各車輪のトー角を変化させるアクチュエータ８と、自動車の運動状態量を検出する各種センサ１０，１１，１４，１７とを有し、操舵角、車速、ヨーレイトに基づいて電動アクチュエータ８の目標制御量を設定し、目標制御量に基づいて電動アクチュエータ８を駆動制御するトー角制御装置であって、バッテリのバッテリ電圧Ｖｂを検出するバッテリ電圧センサ１６と、バッテリ電圧センサ１６が検出したバッテリ電圧Ｖｂに基づいて、目標制御量を増減させる目標駆動電流補正部２６とを有することを特徴とする。【選択図】図２
2011005928.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の各車輪のトー角を変化させるアクチュエータと、前記車両の運動状態量を検出する運動状態量検出手段とを有し、前記運動状態量に基づいて前記アクチュエータの目標制御量を設定し、前記目標制御量に基づいて前記アクチュエータを駆動制御する車両のトー角制御装置であって、
前記アクチュエータの電源電圧を検出する電源電圧検出手段と、
前記電源電圧検出手段が検出した電源電圧に基づいて、前記目標制御量を増減させる目標制御量補正手段と
を有することを特徴とする車両のトー角制御装置。
【請求項２】
前記目標制御量補正手段は、前記電源電圧が低下するにつれて、前記目標制御量を増大させることを特徴とする、請求項１に記載の車両のトー角制御装置。
【請求項３】
車両の各車輪のトー角を変化させるアクチュエータと、前記車両の運動状態量を検出する運動状態量検出手段とを有し、前記運動状態量に基づいて前記アクチュエータの目標制御量を設定し、前記目標制御量に基づいて前記アクチュエータをデューティ制御する車両のトー角制御装置であって、
前記アクチュエータの電源電圧を検出する電源電圧検出手段と、
前記電源電圧検出手段が検出した電源電圧に基づいて、前記目標制御量に基づくデューティ比を増減させるデューティ補正手段と
を有することを特徴とする車両のトー角制御装置。
【請求項４】
前記デューティ補正手段は、前記電源電圧が低下するにつれて、前記デューティ比を増大させることを特徴とする、請求項３に記載の車両のトー角制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動アクチュエータによって車両のトー角制御を行うトー角制御装置に係り、詳しくは、電源電圧の変動時においても適切な制御を可能にする技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
４輪自動車には、車両の走行安定性の向上などを図る目的で、左右の後輪のトー角（舵角）を変化させる後輪トー角制御装置を備えたものがある。この種の後輪トー角制御装置では、左右後輪を支持するナックルと車体との間に直動型の電動アクチュエータをそれぞれ介装し、これら電動アクチュエータを伸縮させることによって左右両輪のトー角を個別に変化させるものが知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１に係る後輪トー角制御装置は、車速、操舵角、操舵角速度等に基づいて後輪の目標トー角を設定し、目標トー角と実トー角とに基づく位置フィードバック制御によって電動アクチュエータを駆動制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−３０４３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、位置フィードバック制御のみを行う場合、電動アクチュエータの電源電圧が変動すると電動アクチュエータの出力も変動し、トー角の制御性能が低下してしまう問題がある。そのため、電動アクチュエータに供給される駆動電流を電流センサによって検出し、その電流値に基づいて電流フィードバック制御を行うことが考えられる。しかしながら、電流フィードバック制御を行う場合には、電流センサが故障するとトー角の制御性能が低下するという問題がある。
【０００５】
本発明は以上の問題を鑑みてなされたものであって、電動アクチュエータの電源電圧の変動時においても適切な制御を可能にする車両のトー角制御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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の第１の発明は、車両（１００）の各車輪（３）のトー角を変化させるアクチュエータ（８）と、前記車両の運動状態量を検出する運動状態量検出手段（１０，１１，１４，１７）とを有し、前記運動状態量に基づいて前記アクチュエータの目標制御量を設定し、前記目標制御量に基づいて前記アクチュエータを駆動制御する車両のトー角制御装置（６）であって、前記アクチュエータの電源電圧を検出する電源電圧検出手段（１６）と、前記電源電圧検出手段が検出した電源電圧に基づいて、前記目標制御量を増減させる目標制御量補正手段（２６，２７）とを有することを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、アクチュエータの電源電圧に応じて、アクチュエータの目標制御量が補正されるため、電源電圧の変動時にも適切なトー角制御を行うことができる。
【０００８】
第２の発明は第１の発明において、前記目標制御量補正手段は、前記電源電圧が低下するにつれて、前記目標制御量を増大させることを特徴とする。
【０００９】
第３の発明は、車両（１００）の各車輪（３）のトー角を変化させるアクチュエータ（８）と、前記車両の運動状態量を検出する運動状態量検出手段（１０，１１，１４，１７）とを有し、前記運動状態量に基づいて前記アクチュエータの目標制御量を設定し、前記目標制御量に基づいて前記アクチュエータをデューティ制御する車両のトー角制御装置（６）であって、前記アクチュエータの電源電圧を検出する電源電圧検出手段（１６）と、前記電源電圧検出手段が検出した電源電圧に基づいて、前記目標制御量に基づくデューティ比を増減させるデューティ補正手段（２６，２７）とを有することを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、アクチュエータの電源電圧に応じて、アクチュエータのデューティ比が補正されるため、電源電圧の変動時にも適切なトー角制御を行うことができる。
【００１１】
第４の発明は第３の発明において、前記デューティ補正手段は、前記電源電圧が低下するにつれて、前記デューティ比を増大させることを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、電源電圧の低下によってアクチュエータの出力が低下するような場合にも、アクチュエータの出力低下が抑制されて適切なトー角制御を行うことができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上の構成によれば、車両のトー角制御装置は電源電圧の変動時にも適切な制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態に係る後輪トー角制御装置を備えた４輪自動車の概略構成図
【図２】実施形態に係るＥＣＵの要部を示すブロック図
【図３】バッテリ電圧に応じた目標電流補正係数を示すマップ
【図４】実施形態に係るリア操舵制御の手順を示すフロー図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を４輪自動車の後輪トー角制御装置に適用した実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。説明にあたり、４本の車輪やそれらに対して配置された部材、すなわち、タイヤやサスペンション等については、それぞれ数字の符号に前後左右を示す添字を付して、例えば、左前輪３ｆｌ、右前輪３ｆｒ、左後輪３ｒｌ、右後輪３ｒｒと記すとともに、総称する場合には車輪３と記す。
【００１６】
＜自動車の概略構成＞
図１に示すように、自動車１００の車体１にはタイヤ２が装着された車輪３が前後左右に設置されている。各車輪３は、ナックル７に軸支され、サスペンションアームやスプリング、ダンパ４等からなるサスペンション５によって車体１に懸架されている。
【００１７】
自動車１００には、ステアリングホイール１９の操舵により、ラックアンドピニオン機構を介して左右の前輪３ｆｌ，３ｆｒを直接転舵する前輪操舵装置９と、左右のリヤサスペンション５ｒｌ，５ｒｒに対して設けられた左右の電動アクチュエータ８ｌ，８ｒを駆動することにより、後輪３ｒｌ，３ｒｒのトー角を個別に変化させる左右一対の後輪トー角制御装置６ｌ，６ｒとが備わっている。
【００１８】
電動アクチュエータ８ｌ，８ｒは、ＤＣモータ（図示しない）と、ＤＣモータによって軸方向に進退移動させられる出力ロッドとを備えた直動型の電動アクチュエータである。各出力ロッドの先端はナックル７ｒｌ，７ｒｒにそれぞれ連結されており、電動アクチュエータ８ｌ、８ｒが伸縮作動することによって後輪３ｒｌ，３ｒｒのトー角が変化する。電動アクチュエータ８ｌ，８ｒのＤＣモータは、ＰＷＭ制御に供されるスイッチング回路を備え、車載バッテリ１５を電源として、後述するＥＣＵ２０によってＰＷＭ制御される。
【００１９】
後輪トー角制御装置６ｌ，６ｒは、左右の電動アクチュエータ８ｌ，８ｒを同時に対称的に変位させることにより、左右後輪３ｒｌ，３ｒｒのトーイン／トーアウトを適宜な条件の下に自由に制御することができる他、左右の電動アクチュエータ８ｌ，８ｒの一方を伸ばして他方を縮めれば、左右後輪３ｒｌ，３ｒｒを左右に転舵することができる。
【００２０】
後輪トー角制御装置６を含む各種システムは、自動車１００に設けられたＥＣＵ（Electronic Control Unit）２０によって制御される。ＥＣＵ２０は、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、周辺回路、入出力インタフェース、各種ドライバ等から構成されており、通信回線を介して後述する各センサや、ダンパ４、電動アクチュエータ８等と接続されている。
【００２１】
自動車１００には、ステアリングホイール１９の操舵角δを検出する操舵角センサ１０、車速ｖを検出する車速センサ１１、ヨーレイトγを検出するヨーレイトセンサ１４、バッテリ１５の電圧Ｖｂを検出するバッテリ電圧センサ（電源電圧検出手段）１６等が車体１の適所に設置されている。また、各電動アクチュエータ８には、その伸縮位置Ｐを検出するポジションセンサ（リニアエンコーダ）１７が設置されている。操舵角δ、車速ｖ、ヨーレイトγ、伸縮位置Ｐ等を車両の運動状態量といい、操舵角センサ１０、車速センサ１１、ヨーレイトセンサ１４、ポジションセンサ１７等を運動状態量検出手段という。
【００２２】
＜ＥＣＵの構成＞
図２は、第１実施形態に係るＥＣＵ２０の要部を示すブロック図である。ＥＣＵ２０は、各センサ１０，１１，１４，１６，１７の検出信号が入力する入力インタフェース２１、目標トー角設定部２３、目標駆動量設定部２４、目標駆動電流設定部２５、目標駆動電流補正部２６、電流補正係数設定部２７、駆動電流出力部２８、出力インタフェース２９を有している。
【００２３】
目標トー角設定部２３は、操舵角センサ１０や車速センサ１１、ヨーレイトセンサ１４の検出信号に基づき、公知の方法によって後輪の目標トー角Ａｔを設定する。目標駆動量設定部２４は、ポジションセンサ１７の検出信号から実際の後輪トー角（以下、実トー角という）Ａｒを算出し、目標トー角Ａｔと実トー角Ａｒとの差に所定の制御ゲインＧ（フィードバックゲイン）を乗じて電動アクチュエータ８の目標駆動量Ｄｔを設定する。なお、目標トー角Ａｔおよび実トー角Ａｒは、電動アクチュエータの目標伸縮位置および実伸縮位置と表してもよい。
【００２４】
目標駆動電流設定部２５は、目標駆動量Ｄｔに基づいて駆動電流ベース値Ｉｂを設定する。本実施形態では、駆動電流ベース値Ｉｂは、デューティ比（０〜１００％）で表される。
【００２５】
電流補正係数設定部２７は、バッテリ電圧センサ１６によって検出されたバッテリ１５のバッテリ電圧Ｖｂに基づいて、図３に示すマップを参照し、電流補正係数Ｋを設定する。図３は、バッテリ電圧Ｖｂに応じた電流補正係数Ｋを示すマップである。図３に示すマップでは、通常時の電圧である基準電圧Ｖ０（例えば、乗用車用のバッテリ（鉛蓄電池）では１２〜１６Ｖである）のとき、電流補正係数Ｋは１であり、バッテリ電圧Ｖｂが低下するにつれて電流補正係数Ｋが階段状に増加する。本実施形態では、バッテリ電圧Ｖｂが、性能限界電圧Ｖ１（ＥＣＵ２０が性能の低下を感じる電圧）、性能保証電圧Ｖ２（電動アクチュエータ８を駆動可能な電圧であり、例えば、乗用車用のバッテリでは１０Ｖである）を経てバッテリ電圧Ｖｂが低下する毎に補正係数が増大するようになっている。なお、ノイズ対策のため、バッテリ電圧Ｖｂの低下側と上昇側との間でヒステリシスを設け、性能限界電圧Ｖ１または性能保証電圧Ｖ２を越えても直ぐに電流補正係数Ｋが変化しないように、マップが設定されている。
【００２６】
目標駆動電流補正部２６は、駆動電流ベース値Ｉｂに電流補正係数Ｋを乗じ、目標駆動電流Ｉｔを算出する。本実施形態では、目標駆動電流Ｉｔは、デューティ比（０〜１００％）で表され、駆動電流ベース値Ｉｂに電流補正係数Ｋを乗じた値が１００を超える場合は１００に設定される。
【００２７】
駆動電流出力部２８は、目標駆動電流Ｉｔに基づいて電動アクチュエータ８に供給する駆動電流を制御する。
【００２８】
＜後輪トー角制御手順＞
次に、図４のフローチャートを参照して、実施形態に係る後輪トー角制御の手順について説明する。図４は、実施形態に係る後輪トー角制御の手順を示すフロー図である。自動車１００が運転を開始すると、ＥＣＵ２０は、所定の制御インターバル（例えば、２ｍｓ）をもって、図４に示す後輪トー角制御を実行する。なお、後輪トー角制御は、左右後輪３ｒｌ，３ｒｒに対して全く同一の手順で行われるため、ここでは左後輪３ｒｌに対してのみ言及する。
【００２９】
最初に、ＥＣＵ２０は、電流補正係数設定部２７において、バッテリ電圧センサ１６が検出したバッテリ電圧Ｖｂに基づき、図３に示す電流補正係数マップを参照して電流補正係数Ｋを設定する（ＳＴ１）。
【００３０】
次に、ＥＣＵ２０は、目標トー角設定部２３において、操舵角θと、車速ｖと、ヨーレイトγとに基づいて目標トー角Ａｔを設定する（ＳＴ２）。そして、ＥＣＵ２０は、目標駆動量設定部２４において、目標トー角Ａｔと実トー角Ａｒとの差に制御ゲインＧを乗じて目標駆動量Ｄｔを設定する（ＳＴ３）。
【００３１】
続いて、ＥＣＵ２０は、目標駆動電流設定部２５において、目標駆動量Ｄｔに基づいて駆動電流ベース値Ｉｂを設定し、目標駆動電流補正部２６において、駆動電流ベース値Ｉｂと電流補正係数Ｋとに基づいて目標駆動電流Ｉｔを設定する。そして、ＥＣＵ２０は、駆動電流出力部２８において、目標駆動電流Ｉｔに基づいて電動アクチュエータ８ｌに駆動電流を供給する（ＳＴ６）。
【００３２】
＜作用効果＞
上述した実施形態では、電動アクチュエータ８のバッテリ電圧Ｖｂに基づいて、電動アクチュエータ８に供給する駆動電流を補正するため、バッテリ電圧Ｖｂが所定の基準電圧Ｖ０から変動する場合にも、電動アクチュエータ８を適切に制御することができる。
【００３３】
デューティ比を変化させることによって電動アクチュエータ８を制御する場合、バッテリ電圧Ｖｂが変動すると、デューティ比が変化しなくても（同一の値であっても）電動アクチュエータ８に供給される電圧および電流が変化するため、電動アクチュエータ８の駆動量および駆動速度が変化する。例えば、バッテリ電圧Ｖｂが基準電圧Ｖ０よりも低下している場合、デューティ比が同一の値でも電動アクチュエータ８に供給される電圧および電流が低下するため、電動アクチュエータ８のＤＣモータのトルクおよび回転速度が低下し、電動アクチュエータ８の駆動量および駆動速度が低下する。すなわち、電動アクチュエータ８の目標駆動量に対する追従性および応答速度が低下する。
【００３４】
本実施形態では、目標駆動量Ｄｔに基づいて設定した駆動電流ベース値Ｉｂに、バッテリ電圧Ｖｂが低下するにつれて増大する電流補正係数Ｋを乗じて、目標駆動電流Ｉｔを補正するようにしたため、バッテリ電圧Ｖｂの低下に伴う電動アクチュエータ８の目標駆動量に対する追従性および応答速度の低下を抑制することができる。すなわち、電源電圧の変動に対するトー角制御装置６のロバスト性が向上する。
【００３５】
また、駆動電流ベース値Ｉｂに電流補正係数Ｋを乗じて目標駆動電流Ｉｔを設定する構成としたため、バッテリ電圧センサ１６が異常値を出力するような場合にも、電流補正係数Ｋは予めマップに設定された範囲内でしか変動しないため、電動アクチュエータ８に供給される駆動電流の変動は比較的限定的なものとなり、電動アクチュエータ８の異常動作を抑制することができる。この点で、モータ電流センサによってモータ電流を検出し、電流フィードバック制御を行う場合に対して、安定性が高いといえる。
【００３６】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、実施形態では、目標駆動量Ｄｔに基づいて設定された駆動電流ベース値Ｉｂに電流補正係数Ｋを乗じて補正する構成としたが、目標駆動量Ｄｔに、バッテリ電圧Ｖｂに基づいた補正係数を乗じて補正し、補正した目標駆動量に基づいて目標駆動電流を設定する構成としてもよい。また、バッテリ電圧Ｖｂに基づいて所定のマップから補正量を設定し、目標駆動量Ｄｔまたは駆動電流ベース値Ｉｂに補正量を加える構成としてもよい。
【００３７】
また、図３に示すマップは一例であって、バッテリ電圧Ｖｂと電流補正係数Ｋとの関係は任意に設定することができる。例えば、バッテリ電圧Ｖｂの低下に伴って電流補正係数Ｋが直線状に増加するように設定してもよい。また、性能保証電圧Ｖ２以下および基準電圧Ｖ０以上では、電流補正係数Ｋが一定となるように設定することによって、バッテリ電圧センサ１６の故障時にも電流補正係数が大きく変化しないようにすることができる。
【符号の説明】
【００３８】
１・・車体、３・・車輪、６・・後輪トー角制御装置、８・・電動アクチュエータ、１０・・操舵角センサ、１１・・車速センサ、１４・・ヨーレイトセンサ、１５・・バッテリ（電源）、１６・・バッテリ電圧センサ（電源電圧検出手段）、１７・・ポジションセンサ、２０・・ＥＣＵ、２３・・目標トー角設定部、２４・・目標駆動量設定部、２５・・目標駆動電流設定部、２６・・目標駆動電流補正部（目標制御量補正手段）、２７・・電流補正係数設定部、２８・・駆動電流出力部、１００・・自動車
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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