(57)【要約】      （修正有）【課題】電流センサを用いることなく信頼性の高いパワーステアリング電流推定値を得る。【解決手段】車両用制御装置１０１に設けられたエンジン制御ユニット５１は、ＣＡＮ５３を介してパワーステアリング制御ユニット５２から車速、舵角及び加速度が入力し、車両の舵角と車速に基づいてベース電流を算出し、次いでバッテリ電圧及び加速度に基づいてベース電流を補正し、補正結果をパワーステアリング電流値として推定し、オルタネータ制御やエンジン制御等に供する。【選択図】図１
2017105230.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パワーステアリングの動作に必要な電流値を推定する電流値推定方法において、
制御ユニット（５１，５２）が、
車両の舵角及び車速に基づいてベース電流を算出する第１のステップと、
バッテリ電圧及び加速度に基づいて前記ベース電流を補正する第２のステップと、
補正後のベース電流を前記パワーステアリングの動作に必要な電流値として推定する第３のステップとを備える
ことを特徴とする電流値推定方法。
【請求項２】
前記第１のステップにおいて、
車速及び舵角の変化量に基づいて電流値が算出されるマップ（２１）を参照して、前記舵角及び車速に基づいて前記ベース電流を算出する
ことを特徴とする請求項１に記載の電流値推定方法。
【請求項３】
前記マップ（２１）は、
車速が減速するほど電流値が増加する単調減少関数及び舵角の変化量が増加するほど電流値が増加する単調増加関数により規定されている
ことを特徴とする請求項２に記載の電流値推定方法。
【請求項４】
前記第２のステップにおいて、
前記バッテリ電圧の増減に伴い増減する電流値を前記ベース電流に対して乗算して、前記ベース電流を補正する
ことを特徴とする請求項１に記載の電流値推定方法。
【請求項５】
前記第２のステップにおいて、
前記加速度に基づいて前記車両の重量のうちの前記車両の前輪が負担する割合を前輪配分情報として算出し、
前記前輪配分情報に基づいて前記ベース電流を補正する
ことを特徴とする請求項１に記載の電流値推定方法。
【請求項６】
前記第２のステップにおいて、
前輪の配分が増加するほど電流値が増加するように規定されているマップ（２３）を参照して、前記前輪配分情報に基づいて前記ベース電流を補正する
ことを特徴とする請求項５に記載の電流値推定方法。
【請求項７】
パワーステアリングの動作に必要な電流値を推定する制御ユニット（５１、５２）を備える車両用制御装置（１０１）において、
前記制御ユニット（５１，５２）は、
車両の舵角及び車速に基づいてベース電流を算出し、
バッテリ電圧及び加速度に基づいて前記ベース電流を補正し、
補正後のベース電流を前記パワーステアリングの動作に必要な電流値として推定する
ことを特徴とする車両用制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流値推定方法及び車両用制御装置に関し、特にパワーステアリング電流の推定値を算出する電流値推定方法及び車両用制御装置に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車両には電子回路が設けられ、エンジン制御が行われることは良く知られている。このような自動車両において、エンジン制御を行う際に必要とされる指示値や目標値の算出及び各種定数の決定において、電気負荷、すなわちバッテリ電流の把握が必要とされる。かかるバッテリ電流は、通常、主要部に設けられた電流センサにより検出された実際の電流値と、演算処理によって算出された推定電流値との和として把握されることが多い。
【０００３】
電流センサによる実際の電流検出が行われる装置としては、例えば電動パワーステアリングがある（例えば、特許文献１等参照）。電動パワーステアリングは、運転者のハンドル操作を電動モータを利用してアシストする機構として良く知られているものである。その電気系統において発生する電気負荷の電流値は、通常、専用の電流センサにより検出される。電流センサにより検出された電動パワーステアリングの電流値は、例えばオルタネータによる発電の制御を行うオルタネータ制御に利用される。
【０００４】
オルタネータ制御は、単に発電の要否判断に電流値を用いるだけではなく、オルタネータの原動力となるエンジン回転数がオルタネータの駆動に十分ではない場合に目標トルク値を引き上げてエンジン回転数の増大を図り、円滑な発電を確保する制御も含まれる。この目標トルク値の算出においてオルタネータに起因する負荷をトルク推算において考慮するため、トルク推算には電動パワーステアリングの電流値が必要とされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−５８６０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、自動車両においては様々な電子回路や機構部品が限られた空間に効率良く配置されることが所望される。特に電子回路においては電子部品の小型化やコスト低減、さらには削減が常に要請される。このような状況において、電流センサの中でも比較的検出電流が大きなものは、小電流検出用のセンサに比して高価格となるばかりでなく、小電流検出用のセンサに比して、より太い配線が必要とされる等の不都合がある。よって電流センサと同等の機能を果たし、しかも部品削減が可能な代替手段の使用が所望される。
【０００７】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、電流センサを用いることなく電動パワーステアリングにおける使用電流の信頼性の高い推算値を得ることができる電流値推定方法及び車両用制御装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記本発明の目的を達成するため、本発明に係る電流値推定方法は、パワーステアリングの動作に必要な電流値を推定する電流値推定方法において、制御ユニットが、車両の舵角及び車速に基づいてベース電流を算出する第１のステップと、バッテリ電圧及び加速度に基づいて前記ベース電流を補正する第２のステップと、補正後のベース電流を前記パワーステアリングの動作に必要な電流値として推定する第３のステップとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、パワーステアリング電流の発生の主要因となる舵角と車速に基づいてベース電流を推算し、さらにこのベース電流に影響を与えるバッテリ電圧と加速度に基づいてベース電流を補正することによりパワーステアリング電流の推定値を得るようにしたので、信頼性の高い推定値を得ることができる。また電流センサを不要として部品削減及び配線作業の削減による製造工程の簡素化が可能となり、従来に比して装置の低価格化を図ることができるという効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施の形態における車両用制御装置の主要部構成図である。
【図２】電流値推定処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図３】車両用制御装置における機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本実施の形態について、図１〜図３を参照して説明する。なお以下に説明する部材及び配置は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
【００１２】
図１は、本実施の形態における車両用制御装置１０１の主要部構成を示す。車両用制御装置１０１は、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）５１、パワーステアリング制御ユニット（ＥＳＣ）５２等を備える。そして車両のエンジン（ＥＮＧ）２０１及びオルタネータ（ＡＣＧ）２０２の動作制御処理を実行し、また本実施の形態における電流値推定処理を実行する。
【００１３】
エンジン制御ユニット５１は、例えばマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）１０を中心にＲＡＭやＲＯＭ等の記憶素子（図示省略）を有する。また燃料噴射弁を通電駆動するための回路（図示省略）を主たる構成要素として構成される。かかるエンジン制御ユニット５１には、エンジン回転数、アクセル開度、外気温度、大気圧などの各種の図示されないセンサによる検出信号が入力される。そして従来同様、エンジン２０１の様々な動作制御処理に供される。
【００１４】
さらに本実施の形態におけるエンジン制御ユニット５１には、パワーステアリング制御ユニット５２からＣＡＮ（Controller  Area  Network）５３を介して、車速、舵角及び加速度の各々の検出信号が入力される。そしてこれらの信号に基づいて電流値推定処理を実行する。
【００１５】
図１において、マイクロコンピュータ１０には、本発明の実施の形態における電流値推定処理が実行される際に、マイクロコンピュータ１０において概念的に形成される機能が機能ブロックで表されている。すなわちマイクロコンピュータ１０は、パワステ電流演算部（Ｉ−ＣＡＬ）１と、オルタ制御演算部（ＡＣＧ−ＣＡＬ）２と、エンジン回転数演算部（ＥＮ−ＣＡＬ）３とを備える。マイクロコンピュータ１０は、これら各部１〜３と協働して電流値推定処理やオルタネータ制御を実行する。
【００１６】
本実施の形態における車両用制御装置１０１が搭載される車両は、いわゆる電動パワーステアリングを装備したものであることを前提としたもので、パワーステアリング制御ユニット５２は、その電動パワーステアリングの動作制御を実行可能に構成されたもので、その構成は、基本的に従来と同様のものである。
【００１７】
かかるパワーステアリング制御ユニット５２は、車速センサ１１、舵角センサ１２及び加速度センサ１３等を備え、各種センサの検出信号がパワーステアリング制御に供されるようになっていると共に、少なくとも車速センサ１１、舵角センサ１２、及び、加速度センサ１３の各々検出信号がＣＡＮ５３を介してエンジン制御ユニット５１へ入力される。なお車速センサ１１、舵角センサ１２及び加速度センサ１３の各検出信号は、信号変換器（Ｓ／Ｃ）１４においてＣＡＮ５３に適合した信号形式、信号レベル等の必要な処理が施されてＣＡＮ５３に送出される。
【００１８】
次に図２及び図３を参照して、エンジン制御ユニット５１が実行する本実施の形態における電流値推定処理について説明する。なお以下の説明においては、図２に示されたフローチャートに基づく電流値推定処理の手順を説明しつつ、図３に示されたパワステ電流演算部１のより具体的な機能ブロック図を適宜参照することとする。
【００１９】
マイクロコンピュータ１０により電流値推定処理が開始されると、最初にベース電流算出が行われる（図２のステップＳ１０２参照）。パワーステアリング電流は、電動パワーステアリングが機能している際にパワーステアリング制御ユニット５２や図示されない電動パワーステアリングのための電子回路等において発生する電流である。
【００２０】
このパワーステアリング電流は、基本的には舵角と車速が電流変化を招く主たる要因であり、本実施の形態においては、この舵角と車速の変化によって生ずるパワーステアリング電流を特にベース電流と定義している。なお一般に舵角が変化している状態にあって、車速が比較的小さい場合、大きなアシスト力（補助力）を必要とするためパワーステアリング電流は大きな値となる傾向にある。本実施の形態において、ベース電流は予め設定されたベース電流算出マップ２１により得られる（図３参照）。
【００２１】
かかるベース電流算出マップ２１は、試験結果やシミュレーション結果に基づいて、舵角と車速の種々の組み合わせに対するベース電流値を舵角と車速を入力パラメータとして読み出し可能に構成され、エンジン制御ユニット５１の図示されない記憶領域に予め記憶されたものである。またこのベース電流算出マップ２１は、車速が減速するほど読み出される電流値が増加する単調減少関数及び蛇角の変化量が増加するほど読み出される電流値が増加する単調増加関数により規定される。
【００２２】
なおベース電流算出マップ２１からのベース電流の読み出しには、読み出しを行う時点の舵角と車速が用いられるが、これらは舵角センサ１２及び車速センサ１１により検出され、パワーステアリング制御ユニット５２からＣＡＮ５３を介して入力された実際の検出値に基づくものである。
【００２３】
上述のベース電流は、舵角と車速に応じて変化するのを基本としつつ、車両用制御装置１０１に電源電圧を供給するバッテリ１５のバッテリ電圧や加速度の変化の影響を受ける。よってこれらの影響を加味することでより精度の高いパワーステアリング電流の推定値（パワーステアリング電流推定値）を得るため、本実施の形態においては次述するような補正をベース電流に施し、その補正されたベース電流を最終的なパワーステアリング電流としている。
【００２４】
次のステップＳ１０４においては、ステップＳ１０２において求められたベース電流に対するバッテリ電圧の変化による影響を考慮したベース電流の補正（バッテリ電圧影響補正）が行われる。電動パワーステアリングの構成には、例えば一定のアシストトルクを得るために消費電力が一定に維持されるような構成のものや電子回路の出力抵抗が一定に維持されるよう構成されたものなど様々ある。
【００２５】
前者のような構成のものにあっては、回路に供給されている電圧が上昇すると電動パワーステアリングの消費電流は下がることがあり、また、後者のような構成にあっては、回路に供給されている電圧が上昇すると電動パワーステアリングの消費電流も上昇するが、いずれにしてもバッテリ電圧が電流の増減に影響を与えることには変わりは無く、バッテリ電圧はパワーステアリング電流推定値の算出に考慮されるべきものであるため、ステップＳ１０４の補正が必要とされることとなる。
【００２６】
本実施の形態において、バッテリ電圧影響補正は、バッテリ電圧に応じて定まる補正係数（以下、説明の便宜上「電圧変化補正係数」と称する）を用いて、ステップＳ１０２において算出されたベース電流を補正することで行われるものとなっている。かかる電圧変化補正係数は、本実施の形態においては、予め設定された電圧補正係数マップ２２により得られるものとなっている（図３参照）。
【００２７】
かかる電圧補正係数マップ２２は、試験結果やシミュレーション結果に基づいて、種々のバッテリ電圧に対する電圧変化補正係数が、バッテリ電圧を入力パラメータとして読み出し可能に構成され、エンジン制御ユニット５１の図示されない記憶領域に予め記憶されたものである。なおバッテリ電圧は、通常、エンジン制御ユニット５１等において常時、実際の値が検出されているので、電圧補正係数マップ２２による電圧変化補正係数の読み出しには、この実際のバッテリ電圧が用いられるものとなっている。
【００２８】
しかして、本実施の形態におけるバッテリ電圧影響補正は、ベース電流に、上述のようにして求められた電圧補正係数を乗ずることで行われるものとなっている（図３参照）。
なお補正の仕方は、上述のような電圧補正係数とベース電流の乗算に限定される必要はなく、電圧変化補正係数の特性等を考慮して、適宜、加減算や除算を用いても良いものである。なお上述のように電圧変化補正係数により補正されたベース電流を、以後、説明の便宜上「電圧補正ベース電流」と称する。
【００２９】
次に、電圧補正ベース電流に対する加速度の影響を考慮した補正（加速度影響補正）が行われる（図２のステップＳ１０６参照）。この加速度影響補正も、先の電圧影響補正同様、予め設定された加速度補正係数マップ２３から得られた加速度補正係数を用いて、電圧補正ベース電流の補正を行うものである（図３参照）。
【００３０】
かかる加速度補正係数マップ２３は、試験結果やシミュレーション結果に基づいて、種々の加速度に対する加速度補正係数が、加速度を入力パラメータとして読み出し可能に構成され、エンジン制御ユニット５１の図示されない記憶領域に予め記憶されたものである。なお加速度補正係数マップ２３からの加速度補正係数の読み出しに用いられる加速度は、加速度センサ１３により検出され、パワーステアリング制御ユニット５２からＣＡＮ５３を介して入力された実際の検出値に基づくものである。
【００３１】
加速度補正係数による補正は、先の電圧補正係数を用いた補正同様、乗算によるものである。すなわち加速度補正係数マップ２３から読み出された加速度補正係数と電圧補正ベース電流との乗算が行われ、その乗算結果が、最終的なパワーステアリング電流推定値とされることとなる（図２のステップＳ１０８参照）。この加速度影響補正は、先の電圧影響補正同様、乗算に限定される必要はなく、加速度補正係数の特性等を考慮して、適宜、加減算や除算を用いても良いものである。
【００３２】
なおステップＳ１０６のパワーステアリング電流の補正において、加速度に代えて、車両の重量の内、前記車両の前輪が負担する割合を用いても好適である。ここで、ベース電流の補正に、車両の重量の内、前記車両の前輪が負担する割合又は加速度を用いることができる理由について説明する。まず車両が前輪操舵であるとした場合、前輪が支持する車重が大きいと、前輪を動かす際の摩擦力が大きくなるため、パワーアシストに必要とされるトルクが上昇し、パワーステアリング電流が増加することとなる。
【００３３】
このため、前輪が負担する車両重量の割合の変化に応じて、パワーステアリング電流の補正が必要となる。そして加速度を前輪が負担する車両重量の割合に代えてパワーステアリング電流の補正に用いることができるのは、前輪が負担する車両重量の割合は、加速度の増加と共に増えるため、加速度の大きさ応じて補正を行っても、前輪が負担する車両重量の割合を補正に用いた場合と実質的に同質補正となるからである。
【００３４】
なお前輪が負担する車両重量の割合は、例えばパワーステアリング制御ユニット５２等において、パワーステアリング制御の実行のために加速度を基に算出されるようになっている場合があるので、その場合にはステップＳ１０６において別途改めて算出する必要はなく、上述のように他の処理において算出された値を流用するのが好適である。
【００３５】
前輪が負担する車両重量の割合を電流補正に用いる場合も、先に加速度を用いる場合について説明したと同様に予め設定されたマップを用いて、その際の前輪が負担する車両重量の割合に対する補正係数を求め、その求められた補正係数を電圧補正ベース電流に乗じ、補正された電流（以下、説明の便宜上「重量割合補正ベース電流」）を求めるのが好適である。
【００３６】
上述のようにして算出されたパワーステアリング電流推定値は、例えばエンジン制御ユニット５１において別途実行されるオルタネータ制御等に供されることとなる。ここで本実施の形態におけるオルタネータ制御は、車両全体の電流の使用量が多い場合に、オルタネータ２０２による発電を行うための制御であるが、単に電流の使用量によって発電を開始させるだけではなく、発電開始の際に、エンジン回転数が低いと判断された場合には、エンジン２０１の目標トルク値を増加させて発電に適するエンジン回転数の増加を図ることも含まれる概念である。
【００３７】
上述のオルタネータ２０２の発電制御は、マイクロコンピュータ１０におけるオルタ制御演算部２において、上述のようにしてパワステ電流演算部１から得られたパワーステアリング電流推定値に基づいて行われるものとなっている（図１参照）。
【００３８】
そしてこのようなオルタネータ制御においては、エンジントルクの推算が例えばマイクロコンピュータ１０のエンジン回転数演算部３において行われるが、その推算においては、オルタネータ２０２の負荷分を盛り込み、推算の精度向上を図る観点から、オルタネータ制御の要否の判断基準となるパワーステアリング電流値が用いられている。しかして、本実施の形態におけるパワーステアリング電流推定値は、従来、電流センサにより検出された電流値に代えて、上述のようなエンジントルクの推算に用いられることとなる。
【００３９】
なお上述した本実施の形態においては、電流値推定処理がエンジン制御ユニット５１において実行されるようにしたが、電流値推定処理が実行される制御ユニットは、エンジン制御ユニット５１に限定される必要はなく、車両用制御装置１０１に設けられている他の制御ユニットにおいて実行されるようにしても勿論良いものである。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
電流センサを用いることなく電動パワーステアリングにおける使用電流の信頼性の高い推算値の取得が所望される車両用制御装置に適用できる。
【符号の説明】
【００４１】
１０…マイクロコンピュータ
５１…エンジン制御ユニット
５２…パワーステアリング制御ユニット
２０１…エンジン
２０２…オルタネータ
【図１】
2017105230.tif 000003
【図２】
2017105230.tif 000004
【図３】
2017105230.tif 000005