(57)【要約】【課題】定常状態の判定を全操舵角で正確に行い得ると共に、定常状態でない場合においても、できる限り舵角推定を行い得る車両用操舵角推定装置及びそれを内蔵した電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】車両の４輪それぞれが車輪回転速度センサを具備し、各車輪回転速度センサからの車輪回転速度に基づいて車両の操舵角を推定する車両用操舵角推定装置において、前の左右２輪の車輪回転速度の回転速比１と、後の左右２輪の車輪回転速度の回転速比２と、左の前後２輪の車輪回転速度の回転速比３と、右の前後２輪の車輪回転速度の回転速比４とを求め、回転速比１及び３、１及び４、２及び３、２及び４の組み合わせで比較することによって４輪のいずれかのスリップを検出する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の４輪それぞれが車輪回転速度センサを具備し、前記各車輪回転速度センサからの車輪回転速度に基づいて前記車両の操舵角を推定する車両用操舵角推定装置において、前の左右２輪の車輪回転速度の回転速比１と、後の左右２輪の車輪回転速度の回転速比２と、左の前後２輪の車輪回転速度の回転速比３と、右の前後２輪の車輪回転速度の回転速比４とを求め、前記回転速比１及び３、前記回転速比１及び４、前記回転速比２及び３並びに前記回転速比２及び４の組み合わせで比較することによって、前記４輪のいずれか１つのスリップを検出することを特徴とする車両用操舵角推定装置。
【請求項２】
前記４輪のうち１輪がスリップしていても、前記回転速比１〜４の前記比較によってスリップ車輪を特定し、前記スリップ車輪を除いて求められた前記回転速比１〜４のうちの少なくとも１つに基づいて前記操舵角を推定できるようになっている請求項１に記載の車両用操舵角推定装置。
【請求項３】
車両の４輪それぞれが車輪回転速度センサを具備し、前記各車輪回転速度センサからの車輪回転速度に基づいて前記車両の操舵角を推定する車両用操舵角推定装置において、前の左右２輪の車輪回転速度の回転速比１と、後の左右２輪の車輪回転速度の回転速比２と、左の前後２輪の車輪回転速度の回転速比３と、右の前後２輪の車輪回転速度の回転速比４とを求め、前記回転速比１及び３、前記回転速比１及び４、前記回転速比２及び３並びに前記回転速比２及び４の組み合わせで比較することによって、前記４輪のいずれか１つのスリップを検出する車両用操舵角推定装置を内蔵したことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
前記車両用操舵角推定装置が、前記４輪のうち１輪がスリップしていても、前記回転速比１〜４の前記比較によってスリップ車輪を特定し、前記スリップ車輪を除いて求められた前記回転速比１〜４のうちの少なくとも１つに基づいて前記操舵角を推定できるようになっている請求項３に記載の電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の車輪回転速度を用いて車両の操舵角を推定する車両用操舵角推定装置及びそれを内蔵した電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の車両用操舵角推定装置としては、例えば特許第２６１４３４８号（特許文献１）に開示されたものがあり、ハンドル操舵角を検出する操舵角検出センサと、左車輪速を検出する左車輪速センサと、右車輪速を検出する右車輪速センサと、前記左車輪速センサによる左車輪速と前記右車輪速センサによる右車輪速とから推定舵角を算出する推定舵角算出手段と、前記操舵角検出センサの信号と、前記推定舵角算出手段による推定舵角との間の位相差を考慮して前記ハンドル操舵角の中立位置を算出する中立位置算出手段とを備えたものである。
【０００３】
また、特開２００３−１４４５０（特許文献２）には、左右輪の回転状態をそれぞれ検出する一対の回転センサを用いて、車両の操舵角を推定する車両の操舵角推定装置において、一対の回転センサからの出力に基づいて、左右輪のそれぞれの回転速度を検出する速度検出手段と、前記速度検出手段により検出された左輪の回転速度と右輪の回転速度との回転速度比を算出する速度比演算手段と、前記速度比演算手段により算出された回転速度比に基づいて、車両の操舵角を算出する操舵角演算手段とを有する車両の操舵角推定装置が示されている。
【０００４】
更に、非特許文献１では、車輪の運動方程式と車体の運動方程式を求め、車輪速と車速を状態変数としてスリップ率を推定するようになっている
【特許文献１】特許第２６１４３４８号
【特許文献２】特開２００３−１４４５０
【非特許文献１】電気学会論文誌Ｄ  １２０巻２号  「電気自動車における車体速度情報不要の新しいタイヤ空転検出法」  平成１２年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載のものでは操舵の中立点を推定するのみで、推定可能範囲が狭いという問題がる。また、推定演算に左右１組の車輪速度のみを利用しているため、正確な推定を行い得ないという問題がある。
【０００６】
また、特許文献２の推定装置は、定常状態の判定を前輪２輪の回転速度比と後輪２輪の回転速度比の比較によって行っており、前輪と後輪の旋回半径の違いを正確には反映しておらず、定常判定精度が操舵角によっては正確でない場合がある。そして、1輪スリップしただけで、舵角の推定ができないという欠点がある。
【０００７】
更に、非特許文献１に記載のものは、タイヤを駆動するトルクを検出する必要があると共に、モータ駆動であるか、駆動トルクセンサが必要であるという問題がある。
【０００８】
本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、定常状態の判定を全操舵角で正確に行い得ると共に、１輪がスリップしているような定常状態でない場合においても、できる限り操舵角の推定を行い得る車両用操舵角推定装置を提供することにある。また、定常状態の判定を全操舵角で正確に行い得ると共に、定常状態でない場合においても、できる限り操舵角の推定を行い得る車両用操舵角推定装置を内蔵した電動パワーステアリング装置を提供することも目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、車両の４輪それぞれが車輪回転速度センサを具備し、前記各車輪回転速度センサからの車輪回転速度に基づいて前記車両の操舵角を推定する車両用操舵角推定装置に関し、本発明の上記目的は、前の左右２輪の車輪回転速度の回転速比１と、後の左右２輪の車輪回転速度の回転速比２と、左の前後２輪の車輪回転速度の回転速比３と、右の前後２輪の車輪回転速度の回転速比４とを求め、前記回転速比１及び３、前記回転速比１及び４、前記回転速比２及び３並びに前記回転速比２及び４の組み合わせで比較することによって、前記４輪のいずれか１つのスリップを検出することにより達成され、前記４輪のうち１輪がスリップしていても、前記回転速比１〜４の前記比較によってスリップ車輪を特定し、前記スリップ車輪を除いて求められた前記回転速比１〜４のうちの少なくとも１つに基づいて前記操舵角を推定することにより、より効果的に達成される。
【００１０】
また、本発明は、車両の４輪それぞれが車輪回転速度センサを具備し、前記各車輪回転速度センサからの車輪回転速度に基づいて前記車両の操舵角を推定する車両用操舵角推定装置を内蔵した電動パワーステアリング装置に関し、本発明の上記目的は、前記車両用操舵角推定装置が、前の左右２輪の車輪回転速度の回転速比１と、後の左右２輪の車輪回転速度の回転速比２と、左の前後２輪の車輪回転速度の回転速比３と、右の前後２輪の車輪回転速度の回転速比４とを求め、前記回転速比１及び３、前記回転速比１及び４、前記回転速比２及び３並びに前記回転速比２及び４の組み合わせで比較することによって、前記４輪のいずれか１つのスリップを検出することにより達成され、前記車両用操舵角推定装置が、前記４輪のうち１輪がスリップしていても、前記回転速比１〜４の前記比較によってスリップ車輪を特定し、前記スリップ車輪を除いて求められた前記回転速比１〜４のうちの少なくとも１つに基づいて前記操舵角を推定することにより、より効果的に達成される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の車両用操舵角推定装置によれば、定常状態の各輪旋回半径の比を正確に反映した関係式を用いることで、従来の方法に比べて正確に定常状態の判定を行うことができる。また、スリップしている車輪が１輪の場合、前左右輪、後左右輪、前後左輪、前後右輪の４組の推定舵角を比較することで、スリップしている車輪を特定することができ、それ以外の車輪から正しい推定舵角を選択することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明では図１に示すように、４輪ｆｌ，ｆｒ，ｒｌ，ｒｒの各旋回半径をＲｆｌ，Ｒｆｒ，Ｒｒｌ，Ｒｒｒとし、前輪ｆｌ，ｆｒの舵角をそれぞれαｌ，αｒとし、車両の車軸距離をＬとし、車幅をＥとする。また、前輪車軸中央の旋回半径をＲｆとし、後輪車軸中央の旋回半径をＲｒとする。そして、各車輪ｆｌ，ｆｒ，ｒｌ，ｒｒの車輪速（車輪角速度）として左前輪をωｆｌ、右前輪をωｆｒ、左後輪をωｒｌ、右後輪をωｒｒとすると、車体中心の舵角αと各車輪速ωｆｌ，ωｆｒ，ωｒｌ，ωｒｒは、以下のような関係を持つことが知られている。
【００１３】
【数１】
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【００１４】
【数２】
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上記数１又は数２のいずれかで、車輪速ωｆｌ，ωｆｒ，ωｒｌ，ωｒｒから舵角αが一様に求められることになる。つまり、舵角αを推定することができる。また、左右それぞれの前後輪と、左右それぞれの舵角αｌ，αｒは以下の関係を持つ。
【００１５】
【数３】
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【００１６】
【数４】
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前輪車軸中央の舵角αと、左前輪の舵角αｌ、右前輪の舵角αｒとの関係は車種により決まってくる。仮に以下の数５及び数６のような関係を持つとすれば、前記数１〜数４は共通の舵角αと車両の車軸距離L、車幅Eとで成立することになる。なお、ｋ１は舵角と内輪舵角の比であり、ｋ２は舵角と外輪舵角の比である。
[数５]
左折のとき、  αｌ＝ｋ１・α
αｒ＝ｋ２・α
[数６]
右折のとき、  αｌ＝ｋ２・α
αｒ＝ｋ１・α
車両が定常状態で旋回できているときは、各車輪速ωｆｌ，ωｆｒ，ωｒｌ，ωｒｒは前記数1〜数4を全て成立させるが、スリップしている車輪がある場合、成立しない式が生じる。成立しない式はスリップしている車輪を含んだ式であるため、数１〜数４の全てを確認することで、スリップ輪を特定することができる（スリップ輪が２輪以上の場合を除く）。例えば後輪と右前輪の関係が正しい場合、図３に示すように左前輪のみがスリップしていると判定できる。車輪は１輪からスリップし始めるのがほとんどであるから、本発明は最初にスリップした車輪を特定するには十分な方法である。
【００１７】
図４及び図５に推定演算のフローチャートを示し、本発明を説明する。なお、本発明では、4輪全てに車輪の回転速度を検出する車輪回転速度センサを装備した車両とする。
【００１８】
車両が所定速度ｖ０に加速されるまで（ステップＳ１）、条件を満たすまでの全継続時間をクリアする動作を繰返した後（ステップＳ２）、車輪が所定速度ｖ０に達したとき、車輪の回転速度ωｆｌ，ωｆｒ，ωｒｌ，ωｒｒを車輪回転速度センサから読出す（ステップＳ３）。そして、前輪の車輪回転速度ωｆｌ及びωｆｒ、後輪の車輪回転速度ωｒｌ及びωｒｒを用いて、数1及び数2からそれぞれの推定舵角αｆｒｏｎｔ、αｒｅａｒを算出する（ステップＳ４）。
【００１９】
これら推定舵角αｆｒｏｎｔ、αｒｅａｒから左右車輪のどちらが内輪又は外輪になっているかを判定し、予め設定された舵角と内輪舵角の比ｋ１、舵角と外輪舵角の比ｋ２を乗じて、左輪の舵角αｌ及び右輪の舵角αｒをそれぞれ推定し、更にそれらの余弦値を算出する（ステップＳ５、前輪からcosαｆｌ、cosαｆｒ、後輪からcosαｒｌ、cosαｒｒ）。なお、内外輪舵角の推定は、右折左折の判定と係数（ｋ１，ｋ２）の乗算でなくても、舵角に対するデータテーブルを予め用意しておき、そのデータテーブルから推定しても良い。また、前輪車軸中央の舵角αから直接内外輪の余弦値を求めるデータテーブルを利用するようにしても良い。
【００２０】
左右前後の車輪回転速度ωｆｌ、ωｆｒ、ωｒｌ、ωｒｒから前後の回転比ωｒｌ／ωｆｌ、ωｒｒ／ωｆｒを算出し（ステップＳ６）、上記で求めた余弦値cosαｆｌ、cosαｆｒ、cosαｒｌ、cosαｒｒと大小比較する（ステップＳ７）。即ち、下記数７を演算する。ｘは左のｌ又は右のｒを表わす。
[数７]
ｄｘ＝ｃｏｓαｘ−ωｒｘ／ωｆｘ
上記数７で求めた差ｄｘの絶対値|ｄｘ|、つまり絶対値|ｄｆｌ|、|ｄｆｒ|、|ｄｒｌ|、|ｄｒｒ|を求め、これら絶対値|ｄｆｌ|、|ｄｆｒ|、|ｄｒｌ|、|ｄｒｒ|のうち先ず後輪の推定舵角と右側車輪速から演算された余弦値の誤差の絶対値|ｄｒｒ|が、予め設定された設定値ｄ０以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０）。絶対値|ｄｒｒ|が設定値ｄ０以下であれば、条件（誤差小）を満たしているとしてｄｒｒ用のタイマをカウントアップし（ステップＳ１１）、絶対値|ｄｒｒ|が設定値ｄ０よりも大きい場合は、条件を満たしていないとしてｄｒｒ用のタイマをクリアし（ステップＳ１２）、次の動作に移行する。
【００２１】
即ち、後輪の推定舵角と左側車輪速から演算された余弦値の誤差の絶対値|ｄｒｌ|が、予め設定された設定値ｄ０以下であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。絶対値|ｄｒｌ|が設定値ｄ０以下であれば、条件（誤差小）を満たしているとしてｄｒｌ用のタイマをカウントアップし（ステップＳ１４）、絶対値|ｄｒｌ|が設定値ｄ０よりも大きい場合は、条件を満たしていないとしてｄｒｌ用のタイマをクリアし（ステップＳ１５）、次の動作に移行する。
【００２２】
即ち、前輪の推定舵角と右側車輪速から演算された余弦値の誤差の絶対値|ｄｆｒ|が、予め設定された設定値ｄ０以下であるか否かを判定する（ステップＳ２０）。絶対値|ｄｆｒ|が設定値ｄ０以下であれば、条件（誤差小）を満たしているとしてｄｆｒ用のタイマをカウントアップし（ステップＳ２１）、絶対値|ｄｆｒ|が設定値ｄ０よりも大きい場合は、条件を満たしているとしてｄｆｒ用のタイマをクリアし（ステップＳ２２）、次の動作に移行する。
【００２３】
即ち、前輪の推定舵角と右側車輪速から演算された余弦値の誤差の絶対値|ｄｆｌ|が、予め設定された設定値ｄ０以下であるか否かを判定する（ステップＳ２３）。絶対値|ｄｆｌ|が設定値ｄ０以下であれば、条件（誤差小）を満たしているとしてｄｆｌ用のタイマをカウントアップし（ステップＳ２４）、絶対値|ｄｆｌ|が設定値ｄ０よりも大きい場合は、条件を満たしていないとしてｄｆｌ用のタイマをクリアし（ステップＳ２５）、次の各継続時間処理に移行する。
【００２４】
なお、図４及び図５のフローチャートのモジュールは一定周期で繰返されるようになっており、継続して条件を満たしていれば、それぞれのタイマはカウントアップされ続け、条件を満たさない回があれば、直ちに０にクリアされる。
【００２５】
先ずｄｒｒ継続時間又はｄｒｌ継続時間が所定時間ｔ以上であるか否かを判定し（ステップＳ２６）、ｄｒｒ継続時間又はｄｒｌ継続時間が所定時間ｔ以上であれば推定舵角をαｒｅａｒとして終了し（ステップＳ２７）、ｄｒｒ継続時間又はｄｒｌ継続時間が所定時間ｔよりも小さければ、更にｄｆｒ継続時間又はｄｆｌ継続時間が所定時間ｔ以上であるか否かを判定し（ステップＳ２８）、ｄｆｒ継続時間又はｄｆｌ継続時間が所定時間ｔ以上であれば推定舵角をαｆｒｏｎｔとして終了する（ステップＳ２９）。ｄｒｒ継続時間又はｄｒｌ継続時間が所定時間ｔよりも小さければ、上記ステップＳ１にリターンして上記動作を繰返す。
【００２６】
上述のように、左右前後の車輪回転速度ωｆｌ、ωｆｒ、ωｒｌ、ωｒｒから前後の回転比ωｒｌ／ωｆｌ、ωｒｒ／ωｆｒを算出し、cosαｆｌ、cosαｆｒ、cosαｒｌ、cosαｒｒと比較し、その差の絶対値|ｄｆｌ|、|ｄｆｒ|、|ｄｒｌ|、|ｄｒｒ|が所定時間ｔの間、予め設定された設定値ｄ０より小さければ、その組み合わせ（ｄｆｌなら前輪と左輪）はスリップしていない定常状態と判定する。絶対値|ｄｒｌ|、|ｄｒｒ|のどちらかが定常状態と判定されれば、数2（後輪）で得られた値を舵角推定値として採用し、|ｄｒｌ|、|ｄｒｒ|のどちらもスリップと判定され、|ｄｆｌ|、|ｄｆｒ|のどちらかが定常判定されれば、数1（前輪）で得られた値を舵角推定値として採用する。
【００２７】
なお、上述の例では右後輪、左後輪、右前輪、左前輪の順に判定しているが、その順番は任意である。
【００２８】
本発明の車両用操舵角推定装置は、定常状態の判定を全操舵角について正確に行うことができるので、自動車等の車両に最適に適用できる。また、定常状態でない場合でも、できる限り操舵角の推定を行うことができるので、車両装置に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の原理を説明するための図である。
【図２】舵角を説明するための図である。
【図３】スリップ車輪を示す図である。
【図４】本発明の動作例を示すフローチャートの一部である。
【図５】本発明の動作例を示すフローチャートの一部である。
【符号の説明】
【００３０】
ｆｌ、ｆｒ          前輪
ｒｌ、ｒｒ          後輪
Ｌ                  車軸距離
Ｅ                  車幅
【図１】
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【図２】
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【図３】
2008249719.tif 000009
【図４】
2008249719.tif 000010
【図５】
2008249719.tif 000011