(57)【要約】【課題】タイヤの製造ばらつきに対応してパワーステアリング機構の操舵補助力を補正する。【解決手段】電動パワーステアリング機構は、ドライバーによる操舵トルクに応じて電動モータを駆動し、車両のステアリング機構に操舵補助力を与える。アシストマップ記憶部１０８は、操舵トルクと電動モータによる操舵補助力との対応関係を予め記録したアシストマップを保持する。制御部１０４は、アシストマップを参照して、操舵トルクに応じた操舵補助力を発生するように電動モータに供給する電流を制御する。情報取得部１１０は、車両に装着されたタイヤそれぞれについてタイヤ位置情報と予め準備されているタイヤ特性情報とを取得する。補正部１１２は、取得した情報に基づいて、アシストマップに定義されている操舵補助力を補正する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドライバーによる操舵量に応じて電動モータを駆動し、車両のステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリングの制御装置であって、
操舵量を検出する検出部と、
操舵量と電動モータによる操舵補助力との対応関係を予め記録したアシストマップを保持するマップ記憶部と、
前記アシストマップを参照して操舵量に応じた操舵補助力を発生するように前記電動モータに供給する電流を制御する制御部と、
車両に装着されたタイヤそれぞれについてタイヤ位置情報と予め準備されているタイヤ特性情報とを取得する情報取得部と、
取得した情報に基づいて前記アシストマップに定義されている操舵補助力を補正する補正部と、
を備えることを特徴とするパワーステアリング制御装置。
【請求項２】
前記タイヤ特性情報は、プライステア残留コーナリングフォースおよびコニシティフォースの少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項１に記載のパワーステアリング制御装置。
【請求項３】
前記補正部は、車両の左前輪のタイヤ特性情報とそのタイヤの回転方向とから求めた左前タイヤ残留コーナリングフォースと、車両の右前輪のタイヤ特性情報とそのタイヤの回転方向とから求めた右前タイヤ残留コーナリングフォースとに基づいて、前記操舵補助力を補正することを特徴とする請求項１または２に記載のパワーステアリング制御装置。
【請求項４】
前記タイヤ特性情報は各車輪に取り付けられたＩＣタグに記憶されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載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、車両のステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング機構の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ドライバーがステアリングホイールに与える操舵トルクに応じて電動モータを駆動することにより、車両のステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置（以下、「ＥＰＳ」とも表記する）が知られている。ＥＰＳでは、電動モータに流すべき電流の目標値と操舵トルクとの対応関係を表したアシストマップを参照して、電動モータに供給する電流を制御する。特許文献１には、車両に装着されているタイヤの種類を判別し、その種類に基づいて上記アシストマップの電流目標値を補正する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−３２２７０９号公報
【特許文献２】特開２００３−３３５２５２号公報
【特許文献３】特開２０００−１０３３４８号公報
【特許文献４】特開２００３−８１１１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、たとえ同じ種類のタイヤであっても製造のばらつきにより特性が異なる場合もある。したがって、タイヤの種類に基づいた電流目標値の補正だけでは、ＥＰＳにより良好な操舵性能が得られない場合もある。
【０００４】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、タイヤの製造ばらつきに対応して操舵補助力を補正する電動パワーステアリング制御技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のある態様は、ドライバーによる操舵量に応じて電動モータを駆動し、車両のステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング制御装置である。この装置は、操舵量を検出する検出部と、操舵量と電動モータによる操舵補助力との対応関係を予め記録したアシストマップを保持するマップ記憶部と、前記アシストマップを参照して操舵量に応じた操舵補助力を発生するように前記電動モータに供給する電流を制御する制御部と、車両に装着されたタイヤそれぞれについてタイヤ位置情報と予め準備されているタイヤ特性情報とを取得する情報取得部と、取得した情報に基づいて前記アシストマップに定義されている操舵補助力を補正する補正部と、を備える。
【０００６】
この態様によると、予めタイヤ毎に登録されたタイヤの製造ばらつきに関するタイヤ特性情報を読み出し、この情報に基づいてパワーステアリングの操舵補助力を補正するので、タイヤ特性情報を考慮したより的確な制御が可能になる。
【０００７】
前記タイヤ特性情報は、プライステア残留コーナリングフォースおよびコニシティフォースの少なくともいずれかを含んでもよい。プライステア残留コーナリングフォースおよびコニシティフォースはタイヤのアライメントに影響を与え、したがって車両の操舵性能にも影響を及ぼすので、これらを考慮することで車両の直進性能を向上させることができる。
【０００８】
前記補正部は、車両の左前輪のタイヤ特性情報とそのタイヤの回転方向とから求めた左前タイヤ残留コーナリングフォースと、車両の右前輪のタイヤ特性情報とそのタイヤの回転方向とから求めた右前タイヤ残留コーナリングフォースとに基づいて、前記操舵補助力を補正してもよい。
【０００９】
前記タイヤ特性情報は各車輪に取り付けられたＩＣタグに記憶されてもよい。これによると、タイヤ特性情報がタイヤ毎にＩＣタグに保持されるので、ＩＣタグの情報を車両に設けた受信機で受信するようにすれば、タイヤ特性情報を誤入力なく確実に取得することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、タイヤの製造ばらつきに対応して操舵補助力を補正してパワーステアリング機構を制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態に係る車両操舵装置１００の構成を示す。図１に示す車両は、図示されない車体と、走行用の複数（４体）の車輪とを有している（ただし、図１には、左前輪ＦＬおよび右前輪ＦＲのみが示される）。車輪は、鉄あるいはアルミ合金等により形成されたホイールと、このホイールに装着されるゴム製のタイヤとを含む。この車両は、操舵輪である左前輪ＦＬおよび右前輪ＦＲを操舵することによって進行方向が調節される。
【００１２】
左前輪ＦＬおよび右前輪ＦＲのホイールディスク側の側面には、ＩＣタグ５Ｌ、５Ｒ（以下、総称して「ＩＣタグ５」と呼ぶ）がそれぞれ固定されている。ＩＣタグ５は、図３で後述するように、車体に設けられた受信機６ＦＬ、６ＦＲ（以下、総称して「受信機６」と呼ぶ）と通信可能な例えばトランスポンダのような通信器５ｂと、左前輪または右前輪に関する情報を記憶可能な微少なＩＣチップ５ａとを含むものである。ＩＣタグ５に記憶されている情報は、通信器５ｂおよび車体側の受信機６を介して車体側の電子制御装置５０（以下、「ＥＣＵ５０」と表記する）に供給される。
【００１３】
車両操舵装置１００は、運転者によって操作されるステアリングホイール１２と、このステアリングホイールに連結されたステアリングシャフト１４と、ステアリングシャフトの下端に設けられたギヤボックス２０を備える。ステアリングシャフト１４の下端には、図示しないピニオンが設けられ、このピニオンがギヤボックス２０内において、車両の左右方向（車幅方向）に延設されて軸長方向に摺動する操舵軸（以下「ラックバー２２」という）に噛合されている。ラックバー２２の両端には、タイロッド２６Ｒ、２６Ｌの一端が接続される。タイロッド２６Ｒ、２６Ｌの他端は、右前輪ＦＲ、左前輪ＦＬを支持するナックルアーム３０Ｒ、３０Ｌに連結されている。ナックルアーム３０Ｒ、３０Ｌは、それぞれキングピン３２Ｒ、３２Ｌを支点として回転する。
【００１４】
ステアリングシャフト１４には、ステアリングシャフト１４の操舵トルクと操舵方向とを検出するトルクセンサ１６が設けられている。トルクセンサ１６により検出されたステアリングホイール１２の操舵トルクと操舵方向は、ＥＣＵ５０に入力される。なお、操舵トルクの代わりに操舵角や操舵速度を検出してもよい。
【００１５】
車両操舵装置１００には、ステアリング操作によるドライバーの負荷を軽減するための操舵補助力を発生させる電動モータ２８が設けられている。ＥＣＵ５０は、ステアリングホイール１２に加えられた操舵トルクに基づいて、電動モータ２８を制御する。電動モータ２８の回転は、図示しない減速ギヤを介してステアリングシャフト１４に伝達され、ギヤボックス２０によってラックバーの軸長方向の摺動に変換される。これらトルクセンサ１６、電動モータ２８、ギヤボックス２０、ＥＣＵ５０などによって、電動パワーステアリング機構６０が構成される。
【００１６】
運転者によりステアリングホイール１２が操作されてステアリングシャフト１４が回転されると、この回転がギヤボックス２０によってラックバー２２の車両の左右方向の直線運動に変換される。この直線運動は、タイロッド２６Ｒ、２６Ｌを介してナックルアーム３０Ｒ、３０Ｌのキングピン３２Ｒ、３２Ｌ回りの回動に変換され、操舵輪ＦＲ、ＦＬを左右に操舵させる。
【００１７】
車両には車速を検出する車速センサ４２と、車両の左右方向、すなわち車軸方向の傾きを検出する傾斜角センサ４４も設けられる。これらの検出値はＥＣＵ５０に入力される。
【００１８】
図２は、ＥＣＵ５０のうち本実施形態のパワーステアリング制御に関与する部分の構成を示す機能ブロック図である。ここに示す各ブロックは、ハードウェア的には、コンピュータのＣＰＵやメモリをはじめとする素子や機械装置で実現でき、ソフトウェア的にはコンピュータプログラム等によって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックとして描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウェア、ソフトウェアの組合せによっていろいろなかたちで実現できることは、当業者には理解されるところである。
【００１９】
検出部１０２は、トルクセンサ１６により検出された操舵トルク、および車速センサ４２により検出された車速を受け取る。アシストマップ記憶部１０８は、操舵トルクと電動モータ２８による操舵補助力との対応関係を予め記録したアシストマップを保持する。制御部１０４は、アシストマップを参照して操舵トルクに応じた操舵補助力を発生するように、電動モータ２８の目標電流値を出力する。モータ駆動回路１０６は、目標電流値にしたがって電動モータ２８を駆動する。なお、アシストマップを操舵量や操舵速度をパラメータとして構成してもよい。
【００２０】
情報取得部１１０は、左前輪ＦＬおよび右前輪ＦＲそれぞれについて、ＩＣタグ５から受信機６を介して予め登録されているタイヤ特性情報を取得する。情報取得部１１０は、傾斜角センサ４４から車両の傾斜角も取得する。補正部１１２は、取得したタイヤ特性情報と傾斜角とに基づいて、アシストマップに定義されている操舵補助力を補正する。
【００２１】
図３は、左前輪ＦＬおよび右前輪ＦＲに設置されるＩＣタグ５の構成を示す。ＩＣタグ５は、左前輪または右前輪のタイヤに関するタイヤ特性情報を格納するＩＣチップ５ａを備える。ＩＣチップ５ａには、図示しないリーダ／ライタを用いて対応する情報を登録することができる。図３に示すように、ＩＣチップ５ａには、装着される車輪の位置に対応させて、左前輪または右前輪の残留プライステア残留コーナリングフォース（以下、「ＰＲＣＦ」とも表記する）とコニシティフォース（以下、「ＣＯＦ」とも表記する）とが登録される。当然、タイヤに関する他の情報を登録してもよい。
ここで「プライステア残留コーナリングフォース」とは、プライステアトルクと、プライステアトルクから生じるスリップ角によって発生するコーナリングフォースによるモーメントとが釣り合った状態における、回転方向横向きの発生力のことをいう。プライステア残留コーナリングフォースは、タイヤの回転方向により発生する方向が変化する。
【００２２】
一般に、タイヤをスリップ角０度で一回転させた際の回転方向横向きの力の平均値（測定値）を「ラテラルフォースデビエイション（ＬＦＤ）」という。ＬＦＤのうち、タイヤ回転方向によって力の発生方向が変化する成分を「プライステアフォース（ＰＳＦ）」という。これは、正転時のＬＦＤと逆転時のＬＦＤの差を１／２にすることで求められる。また、ＬＦＤのうち、タイヤ回転方向によって力の発生方向が変化しない成分を「コニシティフォース（ＣＯＦ）」という。これは、正転時のＬＦＤと逆転時のＬＦＤの和を１／２にすることで求められる。「プライステアトルク」とは、ＰＳＦによって生じる鉛直軸回りのモーメントであり、測定値である。
なお、上述した「ラテラルフォースデビエイション」「プライステアフォース」「コニシティフォース」等の用語は当業者に周知であり、例えばタイヤ工学、グランプリ出版（ＩＳＢＮ４−８７６８７−２１９−８）に記載されている。
【００２３】
上述のタイヤ特性情報は、車輪に対してＩＣタグ５が装着された後、作業員によりリーダ／ライタを用いて書き込まれる。この場合、タイヤ特性情報は、メーカーから提示されるものであっても、測定により求めたものであってもよい。
【００２４】
後述する図５のルーチンの実行タイミングになると、車輪毎に設けられているＩＣタグ５の通信器５ｂに対して車体側に設けられたトリガ信号発生装置（図示せず）からトリガ信号が与えられる。トリガ信号を受け取った通信器５ｂにより、ＩＣチップ５ａに登録されているタイヤ特性情報が車体側の受信機６を介してＥＣＵ５０へと送信され、ＥＣＵ５０の所定の記憶領域にそれぞれ格納される。
【００２５】
図４は、路面に付けられた勾配が車両に与える影響を示す。一般に、路面には、雨天時の排水性を考慮して道路の左右いずれか、通常は車両の進行方向に対して左側に低下する傾斜αが付けられている。そのため、本実施形態のパワーステアリング機構では、車両の直進性を向上させるために、この傾斜αの一般的な値αＣを考慮して操舵保持力を発生するようにアシストマップが予め作成され、アシストマップ記憶部に格納されている。
【００２６】
ところで、タイヤの回転軸は、ホイールのアライメントにより変化する。そのため、タイヤのモーメントの釣り合い状態もホイールのアライメントにより変化することになる。したがって、パワーステアリング機構による車両の操舵を適切に実行するためには、各ホイールのアライメントを考慮する必要がある。
【００２７】
タイヤのアライメントに影響を与えるタイヤ特性値としては、タイヤのプライステア残留コーナリングフォースとコニシティフォースとがある。これらの値は、タイヤの製造過程でばらつきの出る値であるが、予め測定可能であり、一定の範囲に収まるタイヤを四輪集めて一つの車両に装着することも可能ではある。しかしながら、たとえそれらの値を測定して記録しておいたとしても、実際に各タイヤがいずれの車両に搭載されるかを管理しておかなくては測定値を制御に活用することはできない。これは、大変手間のかかる管理となる。
【００２８】
また、車両に装着済のタイヤのプライステア残留コーナリングフォースやコニシティフォースを車両に登録しておいても、後にユーザがタイヤを別のタイヤと交換してしまえば、登録された値は役立たないことになる。
【００２９】
そこで、本実施形態では、タイヤ毎に測定したプライステア残留コーナリングフォースおよびコニシティフォースを、各車輪に装着されたＩＣタグに予め記録しておき、車両の走行中にそれらの値を読み出すようにした。車両は、読み出したプライステア残留コーナリングフォースおよびコニシティフォースを利用して前輪の残留コーナリングフォースを算出し、この値にしたがって、車両の直進性を向上させるようにパワーステアリング機構の操舵補助力を補正する。
【００３０】
図５は、本実施形態の操舵保持力補正制御のフローチャートである。このフローは、車両の走行中に所定の間隔で繰り返し実行される。
【００３１】
まず、情報取得部１１０は、傾斜角センサ４４から車両の左右方向、すなわち車軸方向の傾きαを取得し、予め定められている値αＣと比較する（Ｓ１０）。α＝αＣであれば（Ｓ１０のＹ）、パワーステアリング機構の操舵補助力を補正する必要がないので、このフローを終了する。αがαＣと等しくなければ（Ｓ１０のＮ）、情報取得部１１０は、左右前輪のＩＣタグ５から受信機６を介してタイヤ特性情報を取得する（Ｓ１２）。具体的には、左前輪ＦＬのＩＣタグ５Ｌからは、左前輪プライステア残留コーナリングフォースＰＲＣＦＬと左前輪コニシティフォースＣＯＦＬを、右前輪ＦＲのＩＣタグ５Ｒからは、左前輪プライステア残留コーナリングフォースＰＲＣＦＲと左前輪コニシティフォースＣＯＦＲを取得する。
【００３２】
続いて、補正部１１２は、次式にしたがって左右前輪のＣＲＣＦを算出する（Ｓ１４）。
ＣＲＣＦＬ＝−ｆ(ＣＯＦＬ)・・・（１）
ＣＲＣＦＲ＝ｆ(ＣＯＦＲ)・・・（２）
【００３３】
ここで、ｆ()はコニシティフォース（ＣＯＦ）−コニシティ残留コーナリングフォース（ＣＲＣＦ）相関式であり、ＣＯＦからＣＲＣＦを予測するために用いる式である。相関式は、同一種類の多数のタイヤのＣＯＦとＣＯＣＦの実測データから導出する。
「コニシティ残留コーナリングフォース」とは、コニシティトルクと、コニシティトルクから生じるスリップ角によって発生するコーナリングフォースによるモーメントとが釣り合った状態における、回転方向横向きの発生力のことをいう。「コニシティトルク」とは、コニシティフォースによって生じる鉛直軸回りのモーメントであり、実測値である。
また、左右で正負が異なるのは、この式では車両の右方向に向かう力を正としているからである。
【００３４】
求めたＣＲＣＦと、Ｓ１２で取得したプライステア残留コーナリングフォースＰＲＣＦとから、補正部１１２は次式にしたがって左右前輪の残留コーナリングフォースＲＣＦＬ、ＲＣＦＲを算出する（Ｓ１４）。
ＲＣＦＬ＝ＰＲＣＦＬ＋ＣＲＣＦＬ・・・（３）
ＲＣＦＲ＝ＰＲＣＦＲ＋ＣＲＣＦＲ・・・（４）
「残留コーナリングフォース」とは、鉛直軸回りをフリーにした状態でタイヤを回転駆動させた場合に発生する進行方向横向きの力であり、ＰＲＣＦとＣＲＣＦの和で算出される。
【００３５】
さらに、ＲＣＦＬ、ＲＣＦＲを足し合わせて、前輪の合計残留コーナリングフォースＲＣＦＴを算出する（Ｓ１４）。
ＲＣＦＴ＝ＲＣＦＬ＋ＲＣＦＲ・・・（５）
【００３６】
補正部１１２は、次に、制御目標勾配αＣと車重Ｍを使用して、次式にしたがって必要横力ＲＣＦＩを算出する（Ｓ１６）。
ＲＣＦＩ＝Ｍ×ｓｉｎαＣ・・・（６）
「必要横力」とは、車体重量の路面勾配と平行な成分を打ち消すのに必要な車両進行方向横向きの力のことをいう。
【００３７】
補正部１１２は、Ｓ１４で算出した前輪の合計残留コーナリングフォースＲＣＦＴにアライメント補正係数Ａａを掛け合わせた値と、必要横力ＲＣＦＩとの差分Ｃを算出する（Ｓ１８）。
Ｃ＝ＲＣＦＴ×Ａａ−ＲＣＦＩ・・・（７）
アライメント補正係数Ａａは、タイヤ単体時と、タイヤを車両に装着したときとの回転軸の変化による力およびモーメントの釣り合い変化を補正するための係数であり、タイヤ単体時の発生力を車両装着状態での発生力に変換するために使用される。
【００３８】
補正部１１２は、求めた差分Ｃをアシストマップの操舵トルクのパラメータに換算し、換算したパラメータを元々のパラメータに加えたパラメータでアシストマップ記憶部１０８内のアシストマップを参照する（Ｓ２０）。これによって、アシストマップを補正する。
【００３９】
これにより、ＩＣタグ５に記憶されたタイヤ特性情報と路面の傾斜角情報とを用いて、パワーステアリング機構の操舵補助力を実態に即した値に補正していくことができる。したがって、本実施形態によれば、タイヤ特性情報に基づいて車両の直進性能を向上させることが可能となる。
【００４０】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。これらの実施の形態はあくまで例示であり、実施の形態どうしの任意の組合せ、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスの任意の組合せなどの変形例もまた、本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００４１】
ＩＣタグは、車輪に装着されるバランスウェイトに設けられてもよい。ＩＣタグをバランスウェイトに取り付けて一体化させることにより、ＩＣタグを容易に車輪に装着可能となり、また部品点数の増加を抑えることができる。また、ＩＣタグをタイヤに埋め込んでおいてもよい。
【００４２】
上述の実施形態では、毎回の制御時にＩＣタグからタイヤ特性情報を取得したが、情報取得部１１０がタイヤ特性情報を取得したらその情報を図示しないメモリに記憶し、以降の制御ではその情報を使用して制御を実施してもよい。この場合、ユーザによるタイヤの交換によるタイヤ特性情報の変更に対処するために、情報取得部が一定の間隔でＩＣタグからタイヤ特性情報を読み出してメモリに記憶された情報を更新することが好ましい。例えば、車両の始動時には必ずＩＣタグから情報を読み出すようにしてもよい。
【００４３】
また、上述の実施形態では、検出した車軸方向の傾きαを予め定められた値αＣと比較し、一致しない場合にのみ操舵補助力を補正しているが、アシストマップはαＣに基づいて定められている必要はなく、図５のフローが実行されるたびに、検出した傾きαとタイヤ特性情報とに基づいてアシスト力を補正するようにしてもよい。
【００４４】
上述の実施形態では、前輪操舵の車両について説明したが、後輪も操舵される４ＷＳの車両の場合には、後輪についても前輪と同様の制御を実施してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両操舵装置の構成を示す図である。
【図２】ＥＣＵのうち本実施形態のパワーステアリング制御に関与する部分の構成を示す機能ブロック図である。
【図３】車輪に設置されるＩＣタグの構成を示す図である。
【図４】路面に付けられた勾配が車両に与える影響を示す図である。
【図５】本実施形態の操舵保持力補正制御のフローチャートである。
【符号の説明】
【００４６】
５  ＩＣタグ、  ５ａ  ＩＣチップ、  ５ｂ  通信器、  ６  受信機、  １２  ステアリングホイール、  １４  ステアリングシャフト、  １６  トルクセンサ、  ２０  ギヤボックス、  ２２  ラックバー、  ２６  タイロッド、  ２８  電動モータ、  ３０  ナックルアーム、  ３２  キングピン、  ４２  車速センサ、  ４４  傾斜角センサ、  ５０  ＥＣＵ、  ６０  電動パワーステアリング機構、  １００  車両操舵装置、  １０２  検出部、  １０４  制御部、  １０６  モータ駆動回路、  １０８  アシストマップ記憶部、  １１０  情報取得部、  １１２  補正部。
【図１】
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【図２】
2007176299.tif 000004
【図３】
2007176299.tif 000005
【図４】
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【図５】
2007176299.tif 000007