(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トルクセンサにより検出されるトルクに基づいて制御回路が目標電流を算出し、モータを駆動し車両の転舵を行う電動パワーステアリング装置の制御において、
前記電動パワーステアリング装置は、トルクの変化量の絶対値を積分して得た積分値を検出し、前記積分値が所定値よりも小さいときには、前記制御装置の故障判断時間を短くすることを特徴とする車両用装置の制御方法。
【請求項２】
前記積分値が小さいときには、前記電動パワーステアリング装置の制御装置に含まれるダンパー制御要素の制御係数はダンピング作用が大きくなるように設定されることを特徴とする請求項１記載の車両用装置の制御方法。
【請求項３】
前記積分値が大きくかつ前記トルクが小さいときには、前記電動パワーステアリング装置の制御装置に含まれるダンパー制御要素の制御係数はダンピング作用が大きくなるように設定されることを特徴とする請求項１記載の車両用装置の制御方法。
【請求項４】
前記積分値が小さくかつ前記トルクが小さいときには、モータ電流を制御するトランジスタの故障判断を行うことを特徴とする請求項１記載の車両用装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用装置の制御方法、車両の操舵状態判定装置および操舵状態判定方法に関し、特に、トルクの変化量の絶対値を積分した積分値を用いた車両用装置の制御方法、車両の操舵状態判定装置および操舵状態判定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両用装置の制御は、トルクセンサや車速センサからの検出値により、制御対象に与える目標値を設定して、その目標値になるようにフィードバック制御を行って制御している。
【０００３】
特に、車両用装置が電動パワーステアリング装置である場合、ステアリング系にモータを備え、モータから供給する動力を、制御装置を用いてトルクセンサや車速センサからの検出値に基づいてモータに供給する目標電流を設定し制御することにより、ドライバーの操舵力を軽減している。
【０００４】
図１２は、電動パワーステアリング装置の構成図である。電動パワーステアリング装置１００は、ハンドル１０１に一体的に設けられたステアリング軸１０２に、自在継手１０３ａ、１０３ｂを有する連結軸１０３を介して、図示しないステアリングボックス内に設けられたラック・ピニオン機構１０５のピニオン１０５ａに連結されて、操舵トルク発生機構１０６を構成している。ピニオン１０５ａに噛み合うラック歯１０７ａを有し、これらの噛み合いにより軸方向に変換されて往復動するラック軸１０７は、その両端にタイロッド１０８を介して転動軸としての左右の前輪１０９に連結されている。このようにして、ハンドル操作時には、通常のラック・ピニオン式のステアリングを介して、前輪を揺動させて車両の向きを変えている。
【０００５】
この操舵トルク発生機構１０６による操舵トルクを軽減するために、アシスト（援助）トルクを供給するモータ１１０をラック軸１０７と同軸的に配設し、ラック軸１０７にほぼ平行に設けられたボールねじ機構１１１を介して推力に変換して、ラック軸１０７に作用させる。モータ１１０のロータには、駆動側ヘリカルギヤ１１０ａが一体的に設けられ、このギヤ１１０ａをボールねじ機構１１１のねじ軸１１１ａの軸端に一体的に設けられたヘリカルギヤ１１１ｂと噛み合いされている。ボールねじ機構１１１のナットは、ラック軸１０７に連結されている。
【０００６】
図示しないステアリングギヤボックス内には、ピニオン１０５ａに作用する操舵トルクＴを検出するための操舵トルク検出部（トルクセンサ）１１２を設け、その検出信号Ｔ１２ａを制御装置１１４へ入力している。制御装置１１４は、検出信号Ｔ１２ａを主信号として、モータ駆動信号１１５を出力してモータ１１０の出力パワーを制御する。
【０００７】
図１３は、制御装置を示す図である。制御装置１１４は、モータ１１０の電流信号を目標値として、電流信号を発生する目標電流決定部１１５と、この目標値に基づいてモータを駆動制御する制御部１１６とから構成され、検出信号Ｔ１２ａ（Ｔｄ）に基づいて目標電流決定部１１５から目標モータ駆動信号ＩＴを検索し、モータ１１０の出力パワーを駆動制御する。このようにして、ドライバーの操舵力は、操舵トルク発生機構１０６の操舵トルク検出部１１２により検出されて、制御部１１６より、モータ１１０の出力パワーを駆動制御してステアリングギヤボックスのラック軸１０７の推力をアシストする。
【０００８】
また、電動パワーステアリング装置の制御装置１１４には、モータ回転数に比例した反対方向のトルク、すなわちダンパートルクを発生するようにダンピング制御を行うための図示しないダンパー制御要素が設けられており、ハンドル収斂性を向上させ、突発的横風やトルクステアなどの影響を抑えるようにしてある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、車両用装置の制御は、トルクセンサや車速センサからの瞬時での検出値を用いて行われており、そのため、それらのセンサで検出する検出値、すなわちトルクセンサからのトルク値、車速センサからの車速を直接用い、それらセンサに及ぼす周辺の状態を特定して、それを制御に用いることはしていない。
【００１０】
例えば、トルクセンサには、ハンドルの回転がおよぼす影響と、車輪が接している路面の状態などの周辺の状態からの影響も間接的に、トルクセンサからの検出値に影響していることが考えられる。しかし、トルクセンサについて言えば、例えば、路面の状態が良好で直進している場合には、ハンドルを強く握っていようが、手放しであろうが、直進しているので、トルクセンサからの検出値は、どちらも０に近いものであると考えられる。また、路面の状態が悪く、ハンドルを強く握っているときも、トルクセンサからの検出値は大きくなると考えられるが、それがハンドルを強く握っているためなのか、それとも路面の状態が悪いのかを区別することはできなかった。
【００１１】
また、上記のことに関連して、車両装置が電動パワーステアリング装置の場合、ダンパー制御要素の作用によって、直進走行時において、ドライバーがハンドルを弱く保蛇しているときや、極端には、手放しのときには、ハンドル収斂性のために、安定した走行をすることができるが、ドライバーが強く保蛇して、操舵するときには、ハンドルを重く感じてしまうという問題点がある。そこで、ドライバーの操舵状態がどのようなものか判別して制御することが考えられるが、従来の電動パワーステアリング装置には、そのような機構はなかった。
【００１２】
そこで、その判別するために、従来の電動パワーステアリング装置でのトルクセンサーからの検出値を用いることが考えられる。しかしながら、上述のように、トルクセンサーからの操舵トルク値は、車両が直進走行のときには、ドライバーがハンドルを強く保蛇していても、弱く保蛇していようとも、極端に言えば、手放しであろうが保蛇していようが、操舵トルク値は小さいため、どの程度保蛇しているかは、トルクセンサーからのトルク値では、判別することができない。
【００１３】
また、上記問題点の他に、路面の状態が良好のときには、ハンドルの収斂性は、有効であるが、悪路の場合には、車輪の変動が激しいため、ハンドルが振動してしまい、走行を安定させることがしにくいという問題点がある。そこで、路面の状態がどのようなものか判別して制御することが考えられるが、従来の電動パワーステアリング装置には、そのような機構はなかった。
【００１４】
本発明の目的は、上記問題を解決するため、ドライバーのハンドルの保蛇状態が判定でき、路面の状態を判定でき、操舵状態と路面状態に応じて車両を制御できる車両用装置の制御方法、車両の操舵状態判定装置および操舵状態判定方法を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段および作用】
本発明に係る車両用装置の制御方法、車両の操舵状態判定装置および操舵状態判定方法は、上記の目的を達成するために、次のように構成される。
【００１６】
第１の車両用装置の制御方法（請求項１に対応）は、トルクセンサにより検出されるトルクに基づいて制御回路が目標電流を算出し、モータを駆動し車両の転舵を行う電動パワーステアリング装置の制御において、電動パワーステアリング装置は、トルクの変化量の絶対値を積分して得た積分値を検出し、積分値が所定値よりも小さいときには、制御装置の故障判断時間を短くすることで特徴づけられる。
【００１７】
第１の車両用装置の制御方法によれば、車両用装置は電動パワーステアリング装置であり、積分値が小さいとき、つまり、ドライバーによる操舵や路面による影響が少ないときに、故障判断時間を短くするため、故障検出精度を落とすことなくＥＣＵのチェック動作を実行できる。
【００１８】
第２の車両用装置の制御方法（請求項２に対応）は、上記の方法において、好ましくは積分値が小さいときには、電動パワーステアリング装置の制御装置に含まれるダンパー制御要素の制御係数はダンピング作用が大きくなるように設定されることで特徴づけられる。
【００１９】
第２の車両用装置の制御方法によれば、トルクの変化量の絶対値を積分して得た積分値を用いて電動パワーステアリング装置の制御を行うため、トルクの変化量の絶対値を積分して得た積分値により、ドライバーのグリップ状況と路面の状態を精度良く判定でき、その判定に基づき車両用装置を制御する方法であるので、最適な車両用装置の制御を行うことができる。また、積分値が小さいときは、ダンパー制御要素の制御係数がダンピング作用が大きくなるように設定するため、グリップ力が弱いときにハンドル収斂性を良くし、走行安定性を向上できる。また、操舵のときには、ハンドルを重く感じるようにはならなくすることができる。
【００２０】
第３の車両用装置の制御方法（請求項３に対応）は、上記の方法において、好ましくは積分値が大きくかつトルクが小さいときには、電動パワーステアリング装置の制御装置に含まれるダンパー制御要素の制御係数はダンピング作用が大きくなるように設定されることで特徴づけられる。
【００２１】
第３の車両用装置の制御方法によれば、積分値が大きくかつトルクが小さいときには、ダンパー制御要素の制御係数はダンピング作用が大きくなるように設定するため、悪路走行時にハンドル振動の軽減をすることができる。
【００２２】
第４の車両用装置の制御方法（請求項４に対応）は、上記の方法において、好ましくは積分値が小さくかつトルクが小さいときには、モータ電流を制御するトランジスタの故障判断を行うことで特徴づけられる。
【００２３】
第４の車両用装置の制御方法によれば、車両用装置は電動パワーステアリング装置であり、積分値が小さくかつトルクが小さいときには、モータ電流を制御するトランジスタの故障判断を行うため、ドライバーによる操舵の意思に合わせてＥＣＵのチェック動作を実行できる。
【００５０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００５１】
図１は、本発明の実施形態に係る車両装置の制御方法の原理を説明するためのステアリング系の模式図である。ステアリング系１０は、詳細には図１２で説明したように、ハンドル１１とトルクセンサ１２が介在するステアリング軸１３とピニオン１４とラック軸１５と車輪１６を備えている。通常、ハンドル１１に操舵力のモーメントＭｓを運転者によってかけられ、それによりハンドル１１が切られ、ステアリング軸１３にそのモーメントＭｓが伝えられピニオン１４が回転し、ラック軸１５に水平方向の運動に切り換えられ、車輪１６の方向が変えられる。その作用により、車両は、方向を変えることができる。このとき、電動パワーステアリング装置においては、モータにより、アシストするようになっている。
【００５２】
次に、トルクセンサ１２に作用するトルクについて言及する。ステアリング軸１３に介在するトルクセンサ１２には、ハンドル１１に操舵力のモーメントＭｓを加えることにより生じる角度θｓの回転によってステアリング軸１３を回転させることにより発生するトルクθｓ×ｋ（ｋは定数）と、車輪１６が路面から受けるラック軸１５の軸方向の力Ｆｒにより、ピニオン１４を角度θｒ回転させることにより発生するトルクθｒ×ｋとの差が、トルクＴ（＝（θｓ−θｒ）×ｋ）として作用し、トルクセンサはその値Ｔを検出する。
【００５３】
従来の車両用装置では、このトルクセンサ１２から検出されるトルク値Ｔを用いて車両の制御を行っている。
【００５４】
本発明の車両用装置の制御方法においては、このトルクの変化量の絶対値を積分して得た積分値（累積値）を用いて車両用装置の制御を行う。
【００５５】
すなわち、制御装置内で、図２で示すフローチャートに従って処理を行う。トルクセンサからの検出値Ｔ１２ａを取り込む（ステップＳ１０）。次に、トルク検出値Ｔ１２ａの変化量Ｔ１２ｂを（１）式により、算出する（ステップＳ１１）。
【００５６】
【数１】
0003789841.tif 000002
【００５７】
実際に用いる制御装置においては、デジタル処理であるため、（２）式により、演算する。
【００５８】
【数２】
0003789841.tif 000003
【００５９】
このとき、Ｚ変換を利用した手法による算出値が実際の算出値となる。この際、離散系の微分は完全微分ではなく、離散系でのサンプリング誤差などの影響により誤差成分を大きく含んだ値となる。そのため、後述のように算出値Ｔ１２ｂによりステアリンググリップ力の判定を行うことはできないため、（３）式に従ってＴ１２ｂの値を平滑化し平滑値（平均値）Ｔ１３’を算出する（ステップＳ１２）。
【００６０】
【数３】
0003789841.tif 000004
【００６１】
（３）式で算出した平滑値Ｔ１３’に（ｍ＋１）をかけることによりもしくはＺ変換を利用した手法により積分値（累積値）Ｔ１３を得る。制御装置ではトルク値と共に、この積分値Ｔ１３に基づいて制御するわけである（ステップＳ１３）。
【００６２】
次に、この積分値Ｔ１３とトルク値Ｔ１２ａの値に、ハンドルのグリップ状態と路面の状態によって、どのように違いが現れるかについての実験結果について説明する。
【００６３】
図３は、積分値を計算するようにした制御装置を有する電動パワーステアリング装置搭載の車両における、種々のハンドル状態、種々の路面状態で車両を直進走行したときの積分値Ｔ１３の時間変化を示す。時間領域Ａでは、アスファルト路においてハンドルを軽く保舵した状態での積分値Ｔ１３を示し、時間領域Ｂでは、アスファルト路でハンドルを強く保舵した状態での積分値Ｔ１３を示し、時間領域Ｃでは、アスファルト路でハンドルを手放し状態での積分値Ｔ１３を示し、時間領域Ｄは、悪路においてハンドルを保舵した状態での積分値Ｔ１３を示す。
【００６４】
時間領域Ｃで見られるように、アスファルト路でハンドルを手放し状態での積分値Ｔ１３は、最小で値ＴCであり、時間領域Ｂで見られるように、アスファルト路でハンドルを強く保舵した状態での積分値Ｔ１３は、値ＴBを示し、時間領域Ａで見られるように、アスファルト路においてハンドルを軽く保舵した状態での積分値Ｔ１３は、値ＴAを示し、アスファルト路においては中位の値を示した。時間領域Ｄで見られるように、悪路においてハンドルを保舵した状態での積分値Ｔ１３は、値ＴD以上を示した。
【００６５】
このように、積分値Ｔ１３には、路面の状態とハンドルのグリップ状態により、顕著に違いが現れることが明確になった。そこで、この積分値Ｔ１３に基づいて路面の状態、ハンドルのグリップの状態を判定することができる。
【００６６】
また、本発明では、この路面の状態、ハンドルの状態の判定に基づいて、車両用装置の制御を行う。
【００６７】
次に、本実施形態に係る車両の操舵状態判定方法について説明する。この判定方法においては、上記の制御原理と実験結果に基づいている。すなわち、ステアリング軸１３で生じるトルクの変化量に係る検出信号に基づいて所定機能を実現する車両用装置に適用され、トルクの変化量Ｔ１２ｂの絶対値を積分して得た積分値Ｔ１３に基づいて、ステアリング軸１３に作用する操舵ハンドル１１のグリップ力または路面状態を判定する。
【００６８】
操舵ハンドル１１のグリップ力の判定方法では、図３で示した実験結果より、時間領域Ｃでは、アスファルト路でハンドル１１を手放し状態での積分値Ｔ１３は、最小で値ＴCであり、時間領域Ｂではアスファルト路でハンドル１１を強く保舵した状態での積分値Ｔ１３は、値ＴBを示し、時間領域Ａでは、アスファルト路においてハンドル１１を軽く保舵した状態での積分値Ｔ１３は、値ＴAを示し、アスファルト路においては中位の値を示したことに基づいて、アスファルト路においては、積分値Ｔ１３が小さいときは手放しと判定し、積分値Ｔ１３が大きいときを手添えの状態と判定する。
【００６９】
走行路の路面状態の判定方法では、図３で説明した実験結果によると、時間領域Ｃでは、アスファルト路でハンドルを手放し状態での積分値Ｔ１３は、最小で値Ｔｃであり、時間領域Ｂではアスファルト路でハンドルを強く保舵した状態での積分値Ｔ１３は、値Ｔｂを示し、時間領域Ａでは、アスファルト路においてハンドルを軽く保舵した状態での積分値Ｔ１３は、値ＴＡを示し、アスファルト路においては中位の値を示した。時間領域Ｄでは、悪路においてハンドルを保舵した状態での積分値Ｔ１３は、値ＴＤ以上を示したことに基づいて、積分値Ｔ１３の値、トルク値Ｔ１２ａの値により直進時の悪路走行、滑らかな路面での走行を判断し、すなわち、Ｔ１２ａが小さく、積分値Ｔ１３の値が大きいときには、悪路走行と判定し、Ｔ１２ａが小さく、積分値Ｔ１３が小さいときには滑らかな路面での走行と判定する。
【００７０】
このように、車両の操舵状態判定方法によれば、ステアリング軸１３で生じるトルクの変化量に係る検出信号に基づいて所定機能を実現する車両用装置に適用され、トルクの変化量の絶対値を積分して得た積分値に基づいて、ステアリング軸に作用する操舵ハンドルのグリップ力または路面状態を判定するため、正確にグリップ力または路面状態を判定することができる。
【００７１】
次に、本実施形態に係る車両の操舵状態判定装置について説明する。図４は、制御ブロック図であり、制御装置１７は、目標電流決定部１８と車両の操舵状態判定装置１９と制御部２０を備えている。また、符号２１はトルク検出部を示し、符号２２はモータを示す。
【００７２】
目標電流決定部１８は、モータ２２の電流信号を目標値として電流信号を発生する。制御部２０は、この目標値に基づいてモータを駆動制御する。トルク検出部２１は、図１で説明したステアリング軸１３で生じるトルクを検出するトルクセンサ１２である。
【００７３】
車両の操舵状態判定装置１９は、トルク検出部２１から出力されるトルクに係る信号Ｔ１２ａに基づきトルクの変化量Ｔ１２ｂを算出し、出力するトルク変化量算出部２３と、トルクの変化量Ｔ１２ｂの絶対値を積分する積分部２４と、直進走行中の積分部２４から出力される積分値Ｔ１３およびその変化状態に基づき車両走行中の操舵に係る状態を判定する判定部２５と、を備えている。ここで、操舵に係る状態は、操舵ハンドルのグリップ力であり、あるいは走行路の路面状態である。
【００７４】
トルク変化量算出部２３は、トルク検出部２１から出力されるトルクに係る信号Ｔ１２ａに基づきトルクの変化量Ｔ１２ｂを算出し、出力する。
【００７５】
積分部２４は、トルク変化量算出部２３から出力されるトルクの変化量Ｔ１２ｂの絶対値を積分し、その積分値Ｔ１３を出力する装置である。
【００７６】
判定部２５は、直進走行中の積分部２４から出力される積分値Ｔ１３およびその変化状態に基づき車両走行中の操舵に係る状態を前述の車両の操舵状態判定方法に従って判定し、その結果を出力する装置である。すなわち、Ｔ１２ａが小さく、積分値Ｔ１３の値が大きいときには、悪路走行と判定し、Ｔ１２ａが小さく、積分値Ｔ１３が小さいときには滑らかな路面での走行と判定し、Ｔ１２ａが小さく、積分値Ｔ１３の値が大きいときには、悪路走行と判定し、Ｔ１２ａが小さく、積分値Ｔ１３が小さいときには滑らかな路面での走行と判定し、その結果あるいは、その結果に基づいて検索したダンパレシオなどを出力する装置である。
【００７７】
トルク検出部２１（トルクセンサ１２）から検出された検出値Ｔ１２ａ制御装置１７に入力される。トルク変化量算出部２３は、その入力された検出値Ｔ１２ａに基づいてトルク変化量Ｔ１２ｂを算出し、積分部２４は、トルクの変化量Ｔ１２ｂの絶対値を積分し、積分値Ｔ１３を出力する。そして、判定部２５において、前述の判定方法に従って、直進走行中の積分部２４から出力される積分値Ｔ１３およびその変化状態に基づき車両走行中の操舵に係る状態を判定し、判定結果あるいは、その結果に基づいて検索したダンパレシオなどを目標電流決定部１８に出力する。それに基づいて目標電流が決定され、制御部２０によってモータ２２を駆動制御する。これにより、操舵の状態を正確に判定し、操舵の状態に合わせた制御を行うことができる。
【００７８】
すなわち、車両の操舵状態判定装置１９は、操舵に係る状態としての操舵ハンドルのグリップ力を正確に判定することができ、操舵に係る状態としての走行路の路面状態を、正確に判定することができる。
【００７９】
また、前述の車両の操舵状態判定方法とその装置は、車両用装置の制御方法に応用することができ、その車両用装置の制御方法をステアリング軸で生じるトルクに係る検出信号に基づいて所定機能を実現する車両用装置に適用し、トルクの変化量の絶対値の平均値に基づいて、ステアリング軸に作用する操舵ハンドルのグリップ力または路面状態を判定し、車両用装置の制御を行い、これにより、操舵ハンドルのグリップ力、あるいは、路面状態に応じて最適な制御を行うことができる。
【００８０】
次に、本実施形態に係る車両装置として、電動パワーステアリングを用いたときの制御方法の第１実施例を説明する。図５は、制御装置のブロック図を示す。車両用装置は電動パワーステアリング装置であり、積分値が小さいときには、電動パワーステアリング装置の制御装置に含まれるダンパー制御要素の制御係数はダンピング作用が大きくなるように設定される。
【００８１】
制御装置２６は、目標電流決定部２７と操舵状態判定装置２８と制御部２０を備えている。また、符号２９はトルクセンサを示し、符号３０は回転速度センサを示す。制御部２０は、図４で示したものと同様である。
【００８２】
目標電流決定部２７は、トルク計測処理部３１と回転速度計測処理部３２とトルク値テーブル３３と回転速度テーブル３４と演算部３５と演算部３６を備えている。
【００８３】
操舵状態判定装置２８は、トルク変化量演算部３７と積分部３８と積分値テーブル３９を備えた判定部４０から成る。
【００８４】
目標電流決定部２７のトルク計測処理部３１は、トルクセンサ２９からの入力信号を計測処理し、その大きさと方向をそれぞれ、トルク値データＴとトルク方向データとして、データ化する。回転速度計測処理部３２は、回転速度センサ３０からの入力信号を計測処理し、その大きさと方向をそれぞれ、回転速度データと回転方向データとしてデータ化する。
【００８５】
操舵状態判定装置２８のトルク変化量算出部３７は、トルク値変化量Ｔ１２ｂを算出しデータ化する。積分部３８は、トルク変化量算出部３７から出力されるＴ１２ｂの絶対値を積分して積分値Ｔ１３を算出し、出力する。判定部４０は、積分部３８からの積分値Ｔ１３に基づいて積分値テーブル３９から対応するダンパレシオを検索し、出力する。
【００８６】
目標電流決定部２７のトルク値テーブル３３はトルク値に対する電流値のデータテーブルであり、トルクに対して電流が単調増加関数として変化するデータテーブルである。回転速度テーブル３４は、回転速度に対する電流値のデータテーブルである。判定部４０の積分値テーブル３９は、トルク変化量の絶対値の積分値に対してダンパレシオのデータテーブルであり、トルク変化量の絶対値の積分値に対してダンパレシオが単調減少関数で変化するデータテーブルである。
【００８７】
目標電流決定部２７と操舵状態判定装置２８の判定部４０の上記のテーブルから、トルク値データ、回転速度データ、トルク変化量データに基づいて電流値とダンパレシオが決定され、演算部２８，２９で演算することにより、目標電流が決定し、その目標電流に従って、制御部２０によりモータ２２が駆動制御される。
【００８８】
それにより、積分値が小さいときは、ダンパー制御要素の制御係数がダンピング作用が大きくなるように設定するため、グリップ力が弱いときにハンドル収斂性を良くし、走行安定性を向上できる。また、操舵のときには、ハンドルを重く感じるようにはならなくすることができる。また、上記の動作を駆動する回路をＥＣＵに配置し、駆動回路等の故障によりモータにドライバーの意思に反する出力により、ステアリングが取られることがなくなる。
【００８９】
次に、本実施形態に係る車両用装置として電動パワーステアリングを用いたときの制御方法の第２実施例を説明する。図６は、制御装置のブロック図を示す。車両用装置は電動パワーステアリング装置であり、積分値が大きくかつトルクが小さいときには、電動パワーステアリング装置の制御装置に含まれるダンパー制御要素の制御係数はダンピング作用が大きくなるように設定される。
【００９０】
制御装置４１は、目標電流決定部４２と操舵状態判定装置４３と制御部２０を備えている。また、符号２９はトルクセンサを示し、符号３０は回転速度センサを示す。制御部２０は、図４で示したものと同様である。
【００９１】
目標電流決定部４２は、トルク計測処理部４３と回転速度計測処理部４４とトルク値テーブル４５と回転速度テーブル４６と演算部４７と演算部４８を備えている。
【００９２】
操舵状態判定装置４３は、トルク変化量算出部４９と積分部５０と積分値テーブル５１とトルク値ダンパレシオテーブル５２と演算部５３を備えている。
【００９３】
トルク計測処理部４３は、トルクセンサからの入力信号を計測処理し、その大きさと方向をそれぞれ、トルク値データＴとトルク方向データとして、データ化する。回転速度計測処理部４４は、回転速度センサからの入力信号を計測処理し、その大きさと方向をそれぞれ、回転速度データと回転方向データとしてデータ化する。トルク変化量算出部４９は、トルク値変化量を算出しデータ化する。
【００９４】
トルク値テーブル４５はトルク値に対する電流値のデータテーブルであり、トルクに対して電流が単調増加関数として変化するデータテーブルである。回転速度テーブル４６は、回転速度に対する電流値のデータテーブルである。積分値テーブル５１は、トルク変化量の絶対値の積分値に対してダンパレシオのデータテーブルであり、トルク変化量の絶対値の積分値に対してダンパレシオが単調増加関数で変化するデータテーブルである。トルク値ダンパレシオテーブル５２は、トルク値に対するダンパレシオのデータテーブルであり、トルク値に対してダンパレシオが単調減少関数で変化するデータテーブルである。
【００９５】
目標電流決定部４２と操舵状態判定装置４３の上記のテーブルから、トルク値データ、回転速度データ、トルク変化量データに基づいて電流値とダンパレシオが決定され、演算部３８，３９，４０によって演算することにより目標電流が求まり、その目標電流に従って、制御部２０によりモータ２２が駆動制御される。
【００９６】
それにより、積分値が大きくかつトルクが小さいときには、ダンパー制御要素の制御係数はダンピング作用が大きくなるように設定するため、悪路走行時にハンドル振動の軽減をすることができる。
【００９７】
次に、本実施形態に係る車両用装置の制御方法のうちの電動パワーステアリング装置の調整および故障診断方法について説明する。第１の具体例として、車両用装置は電動パワーステアリング装置であり、積分値が小さいときには、故障判断時間を短くするという方法について説明する。
【００９８】
図７は、この故障診断処理のフローチャートを示す。先ず、トルク値Ｔが所定値Ａ１より小さいかどうか判断する（ステップＳ２０）。所定値Ａ１より小さい場合には、モータ電流Ｉｍが所定値Ｂ１より大きいかどうか判断する（ステップＳ２１）。モータ電流Ｉｍが所定値Ｂ１より大きいときには、カウンタαに１を加算して（ステップＳ２２）、トルク変化の絶対値の積分値Ｔ１３が所定値Ｅ１より小さいかどうか判断する（ステップＳ２３）。積分値Ｔ１３が所定値よりも小さいときには、カウンタαが所定値Ｆ１より大きいかどうかを判断し（ステップＳ２４）、αがＦ１より大きいときには故障判定を行う（ステップＳ２５）。これにより、チェック終了となる。トルク値Ｔが所定値Ａ１より小さいかどうか判断したときに（ステップＳ２０）、所定値Ａ１以上の場合には、トルク値Ｔが所定値Ｃ１よりも大きいかどうか判断する（ステップＳ２６）。トルク値Ｔが所定値Ｃ１より小さい場合には、モータ電流Ｉｍが所定値Ｄ１より小さいかどうか判断する（ステップＳ２７）。モータ電流Ｉｍが所定値Ｄ１よりも小さい場合には、ステップＳ２２を実行する。また、ステップＳ２６でトルク値Ｔが所定値Ｃ１よりも大きい場合は、カウンタαを０とし（ステップＳ２８）、終了する。また、ステップＳ２７でモータ電流Ｉｍが所定値Ｄ１以上のときステップＳ２８を実行し、終了する。また、ステップＳ２１において、モータ電流Ｉｍが所定値Ｂ以下のときは、ステップＳ２６を実行する。ステップＳ２３において、Ｔ１３が所定値Ｅ１以上の場合は、αが所定値Ｇ１より大きいかどうか判断する（ステップＳ２９）。αが所定値Ｇ１より大きい場合は、ステップＳ２５で故障判定を実行し、そうでない場合は、終了する。
【００９９】
これにより、故障ゾーンに所定時間入っていた場合に、故障と判断するものにおいて、積分値Ｔ１３が小さいとき、つまり、保舵していないときはこの所定時間を短くすることにより、すみやかに故障判定ができるようになる。このように、車両用装置は電動パワーステアリング装置であり、積分値が小さいときには、故障判断時間を短くするため、ドライバーによる操舵の意思に合わせてＥＣＵのチェック動作を実行できる。
【０１００】
次に、第２の具体例を説明する。この方法では、車両用装置は電動パワーステアリング装置であり、積分値が小さくかつトルクが小さいときには、モータ電流を制御するトランジスタの故障判断を行う。Ｔ１２が小さくＴ１３が小さく路面の安定した直進判定を行い、この状態が継続していれば、Ｈ型ブリッジ回路の４個のＦＥＴを全オフしモータの両端での電圧ＶＭＰ（もしくはＶＭＮ）および電圧ＶＭＰと電圧ＶＭＮの差分よりＦＥＴ故障判定する。チェック中に安定した直進判定が外れれば、通常制御に復帰する。
【０１０１】
図８は、この故障診断の処理のフローチャートを示す。まず、バッテリー電圧ＶＢＵが所定値（１４Ｖ）＃ＶＢＵＨより大きいかどうか判断する（ステップＳ３０）。大きい場合、変数Ｆ−ＦＥＴＣＡ，Ｆ−ＦＥＴＣ，ＣＦＳ０３Ｂに０を代入し（ステップＳ３１）、（ステップＳ３２）、（ステップＳ３３）分岐１にジャンプする。そして、変数ＣＦＳ０３Ｃに０を代入し（ステップＳ３４）、変数ＣＦＳ０４Ｃに０を代入し（ステップＳ３５）、終了となる。ステップＳ３０において、バッテリー電圧が所定値＃ＶＢＵＨ以下の場合、変数Ｆ−ＦＥＴＣＡに変数Ｆ−ＦＥＴＣの値を代入し（ステップＳ３６）、トルク絶対値ＡＢＳＴＲＱＢが所定値＃ＦＥＴＣＴＲＱよりも小さいかどうか判断する（ステップＳ３７）。トルク絶対値ＡＢＳＴＲＱＢが所定値＃ＦＥＴＣＴＲＱよりも小さい場合、積分値Ｔ１３（ＬＣＳＵＭ）が所定値＃ＦＥＴＣＳＵＭよりも小さいかどうか判断する（ステップＳ３８）。トルク絶対値ＡＢＳＴＲＱＢが大きく、積分値が大きい場合は、変数ＣＦＳ０３Ｂに０を代入し（ステップＳ３９）、変数Ｆ−ＦＥＴＣに０を代入し（ステップＳ４０）、ステップＳ４１を実行する。積分値Ｔ１３（ＬＣＳＵＭ）が所定値よりも小さい場合、変数ＣＦＳ０３Ｂに１を加えた値に変更する（ステップＳ４２）。変数ＣＦＳ０３Ｂが所定値＃ＣＦＳ０３Ｂよりも小さいかどうか判断する（ステップＳ４３）。変数ＣＦＳ０３Ｂが所定値＃ＣＦＳ０３Ｂより小さい場合、変数Ｆ−ＦＥＴＣＡが１ならば、ＦＥＴ全オフであり、電圧ＶＭＮ（ＡＤＶＭＮ）が所定値＃ＦＥＴＣＨよりも小さいかどうか判断する（ステップＳ４４）。ステップＳ４３で変数ＣＦＳ０３Ｂが所定値＃ＣＦＳ０３Ｂよりも大きい場合、変数ＣＦＳ０３Ｂに所定値＃ＣＦＳ０３Ｂを代入し（ステップＳ４５）、変数Ｆ−ＦＥＴＣに１を代入し、デューティー比０とする（ステップＳ４６）。そして、ステップＳ４１を実行。ステップＳ４１で変数Ｆ−ＦＥＴＣＡが０のときは制御中であり、ステップＳ３４とステップＳ３５を実行し終了する。ステップＳ４４で電圧ＡＤＶＭＮが所定値＃ＦＥＴＣＨよりも小さい場合は、電圧ＡＤＶＭＮが所定値＃ＦＥＴＣＬよりも大きいかどうか判断する（ステップＳ４７）。ステップＳ４４で電圧ＡＤＶＭＮが大きい場合、電圧ＡＤＶＭＰが所定値＃ＦＥＴＣＨより小さいかどうか判断する（ステップＳ４８）。ＡＤＶＭＰが小さい場合、ステップＳ４７を実行する。ステップＳ４８でＡＤＶＭＰが所定値＃ＦＥＴＣＨよりも大きい場合、変数ＣＦＳ０４Ｃに１を加算して変更（ステップＳ４９）、変数ＣＦＳ０４Ｃが所定値＃ＣＦＳ０４Ｃよりも大きいかどうか判断する（ステップＳ５０）。変数ＣＦＳ０４Ｃが所定値＃ＣＦＳ０４Ｃよりも大きい場合、変数ＣＦＳ０４Ｃに所定値＃ＣＦＳ０４Ｃを代入し（ステップＳ５１）、変数Ｕ−ＦＡＩＬに１を代入し（ステップＳ５２）、変数Ｕ−ＦＳＷＲＮに１を代入（ステップＳ５４）し、終了する。ステップＳ４８でＡＤＶＭＰが小さい場合、ＡＤＶＭＮが所定値＃ＦＥＴＣＬより大きいかどうかを判断（ステップＳ４７）、ＡＤＶＭＮが所定値＃ＦＥＴＣＬより大きい場合、ステップＳ３４とステップＳ３５を実行し終了。ＡＤＶＭＮが所定値＃ＦＥＴＣＬよりも小さい場合、ＡＤＶＭＰが所定値＃ＦＥＴＣＬよりも大きいかどうか判断する（ステップＳ５５）。ＡＤＶＭＰが所定値＃ＦＥＴＣＬよりも大きい場合、ステップＳ３４とステップＳ３５を実行して終了。ＡＤＶＭＰが所定値＃ＦＥＴＣＬよりも小さい場合、ＣＦＳ０３Ｃに１を加えて変更し（ステップＳ５６）、変数ＣＦＳ０３Ｃが所定値＃ＣＦＳ０３Ｃより大きいかどうか判断する（ステップＳ５７）。変数ＣＦＳ０３Ｃが所定値＃ＣＦＳ０３Ｃより小さい場合、終了する。変数ＣＦＳ０３Ｃが所定値＃ＣＦＳ０３Ｃよりも大きい場合、変数ＣＦＳ０３Ｃに所定値＃ＣＦＳ０３Ｃを代入し（ステップＳ５８）、変数Ｕ−ＦＡＩＬに１を代入し（ステップＳ５９）、変数Ｕ−ＦＳＷＲＮに１を代入し（ステップＳ６１）、終了となる。
【０１０２】
このように処理することにより、車両用装置は電動パワーステアリング装置であり、積分値が小さくかつトルクが小さいときには、モータ電流を制御するトランジスタの故障判断を行うため、ドライバーによる操舵の意思に合わせてＥＣＵのチェック動作を実行できる。
【０１０３】
次に、第３の具体例を示す。この具体例は、電流センサの調整に関するものであり、車両用装置は電動パワーステアリング装置であり、積分値が小さくかつトルクが小さいときには、モータに電流を流す電流路に設けられた電流センサのN点を補正するものである。Ｔ１２が小さく、Ｔ１３が小さく、路面の安定した直進判定を行い、この状態が継続していれば、ＦＥＴを全オフし、電流センサのＮ点を認識し外れていれば、Ｎ点を徐々に補正する。ただし、モータが回転している場合は、補正しない。
【０１０４】
図９は、この調整方法の処理のフローチャートを示す。まず、トルク値Ｔ１２が小さいかどうか判断する（ステップＳ７０）。Ｔ１２が小さくないときは終了。Ｔ１２が小さいときは、積分値Ｔ１３が小さいかどうか判断する（ステップＳ７１）。Ｔ１３が小さくない場合は終了。Ｔ１３が小さいとき、モータ回転数が小さいかどうか判断する（ステップＳ７２）。モータ回転数が小さくないとき、終了。モータ回転数が小さいとき、Ｈ型ブリッジ全オフ実行（ステップＳ７３）。電流値の絶対値が所定値以上かどうか判断（ステップＳ７４）。電流値が所定値以下のときは、補正する必要がないので終了。電流値の絶対値が所定値以上のときは、今回電流Ｎ点が前回電流Ｎ点より大きいかどうか判断（ステップＳ７５）。今回電流Ｎ点が大きい場合、前回Ｎ点に所定値αを減じてＮとし（ステップＳ７６）、終了。今回電流Ｎ点が小さい場合、前回Ｎ点にαを加えてＮとし（ステップＳ７７）、終了。これにより、Ｎ点補正が終了する。
【０１０５】
このように、車両用装置は電動パワーステアリング装置であり、積分値が小さくかつトルクが小さいときには、モータに電流を流す電流路に設けられた電流センサのN点を補正するため、路面の安定した直進時に電流センサーのN点補正が行える。
【０１０６】
次に、第４の具体例を示す。これは、車速センサの故障診断である。エンジン回転数が所定値以上で、車速センサからの出力が０近傍であるとともに積分値が所定値以上であるときに車速センサの故障であると判定する。
【０１０７】
図１０は、この処理のフローチャートを示す。まず、車速センサに基づく車速ＶＰが１ｋｍ／ｈよりも小さいかどうか判断する（ステップＳ８０）。小さい場合、エンジン回転数ＮＥが所定値よりも大きいか動か判断するステップを実行（ステップＳ８１）。大きい場合、トルク値Ｔ＝０とし（ステップＳ８２）、制御に使用する車速ＶＥＬに車速センサに基づく車速ＶＰを代入し（ステップＳ８３）、終了。ステップＳでエンジン回転数ＮＥが所定値以上である場合、積分値Ｔ１３が所定値Ｂより大きいかどうか判断する（ステップＳ８４）。ＮＥが所定値よりも小さい場合ステップＳ８２とステップＳ８３を実行して終了。ステップＳ８４でＴ１３が所定値Ｂより大きいとき、Ｔ＝Ｔ＋１とする（ステップＳ８５）。カウンタＴが所定値Ｔより大きいかどうか判断する（ステップＳ８６）。Ｔが所定値Ｃより大きいとき、ＶＥＬにＮＥｘＤを代入し（ステップＳ８７）、終了する。Ｔが所定値Ｃより小さいとき、終了する。
【０１０８】
この処理を行うことにより、エンジン回転数が所定値以上で、車速センサからの出力が０近傍であるとともに積分値が所定値以上であるときに車速センサの故障であると判定するため、トルク変化の平均値であるＴ１３が所定値よりも大きいことにより走行中であると推定することができ、これを行うことにより、暖気運転時または空ぶかし時に車速センサの故障であると誤認識してしまうことがない。
【０１０９】
次に、本実施形態に係る車両用装置の制御方法において、車両用装置がＶＳＡ（制動力を用いた車両挙動安定化システム）である場合の制御を説明する。車両用装置は制動力を利用した車両挙動安定化システムであり、積分値が小さいときには、車両挙動安定化システムの制御量を大きくしたものである。
【０１１０】
ＶＳＡにおいては、積分値が小さいとき、つまり保舵していないときは、強めの制御を行うことにより、車両の安定性を確保し、積分値が大きいときは、制御を強くせず、ドライバビリティを確保する。また、グリップ力に応じたブレーキトルクをコントロールする。
【０１１１】
図１１にＶＳＡ（制動力を用いた車両挙動安定化システム）の構成図を示す。ＶＳＡ（制動力を用いた車両挙動安定化システム）６０は、ＶＳＡ制御量決定部６１とトルク変化量処理部６２と積分部６３と積分値データテーブル６４ａを備えた判定部６４と演算部６５とＶＳＡ駆動部６６を備えている。
【０１１２】
ＶＳＡ制御量決定部６１は、トルクセンサからのトルク値に基づいて制御量を決定する手段であり、トルク変化量処理部６２は、トルク値変化量をデータ化する。積分部６３は、トルク値変化量の絶対値を積分し積分値を出力する。判定部６４の積分値データテーブル６４ａは、トルク変化量の絶対値の積分値に対するダンパレシオのデータテーブルであり、積分値が小さい領域では、単調減少関数とし、所定値以上では一定とするテーブルである。ＶＳＡ駆動部６６は、演算部６５から出力される制御量に従って、駆動する装置である。
【０１１３】
このＶＳＡ（制動力を用いた車両挙動安定化システム）６０においては、トルク変化量処理部６２でトルク値変化量をデータ化した後出力し、トルク値の変化量に基づいて積分部６３で平均値を算出し、出力し、判定部６４の積分値データテーブル６４ａに従って、ダンパレシオを決定し、ＶＳＡ制御量決定部６１により決定された制御量と、積分値データテーブル６４ａに従って決定されたダンパレシオとにより演算部６５で補正制御量が演算され出力され、ＶＳＡ駆動部６６を駆動制御する。
【０１１４】
これにより、車両用装置が制動力を利用した車両挙動安定化システムのとき、積分値が小さいときには、車両挙動安定化システムの制御量を大きくしたため、安定して車両挙動を制御することができる。
【０１１５】
なお、本実施形態では、車両用装置として、電動パワーステアリング装置とＶＳＡについて説明を行ったが、本発明の制御方法、判定方法、判定装置は、これらに限らず、他のトルクセンサからの値により制御する装置であれば、本方法を用いることができることは言うまでもない。例えば、ＶＧＳ（可変ギヤレシオ操舵システム）においては、通常の操舵システムと比べて、操舵量に対するタイヤの切れ角が大きいのでよりダンピング制御が必要となり、本発明の利用価値が高い。
【０１１６】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように本発明によれば、次の効果を奏する。
【０１１７】
トルク（操舵トルク）の変化量の絶対値を積分して得た積分値（累積値）を用いて車両用装置の制御を行うため、トルクの変化量の絶対値を積分して得た積分値により、ドライバーのグリップ状況と路面の状態を精度良く判定でき、その判定に基づき車両用装置を制御する方法であるので、最適な車両用装置の制御を行うことができる。また、上記の動作を駆動する回路をＥＣＵに配置し、駆動回路等の故障によりモータにドライバーの意思に反する出力により、ステアリングが取られることがなくなる。ＶＳＡ，ＶＧＳにおいてもグリップ力状況が簡単に検出でき、性能向上が図れる。
【０１１８】
トルクの変化量の絶対値を積分して得た積分値に基づいて、ステアリング軸に作用する操舵ハンドルのグリップ力または路面状態を判定し、車両用装置の制御を行うので、操舵ハンドルのグリップ力または路面状態に応じて、最適な制御を行うことができる。また、上記の動作を駆動する回路をＥＣＵに配置し、駆動回路等の故障によりモータにドライバーの意思に反する出力により、ステアリングが取られることがなくなる。
【０１１９】
積分値が小さいときは、ダンパー制御要素の制御係数がダンピング作用が大きくなるように設定するため、グリップ力が弱いときにハンドル収斂性を良くし、走行安定性を向上できる。また、操舵のときには、ハンドルを重く感じるようにはならなくすることができる。また、上記の動作を駆動する回路をＥＣＵに配置し、駆動回路等の故障によりモータにドライバーの意思に反する出力により、ステアリングが取られることがなくなる。
【０１２０】
積分値が大きくかつトルクが小さいときには、ダンパー制御要素の制御係数はダンピング作用が大きくなるように設定するため、悪路走行時にハンドル振動の軽減をすることができる。
【０１２１】
車両用装置は電動パワーステアリング装置であり、積分値が小さいときには、故障判断時間を短くするため、ドライバーによる操舵の意思に合わせてＥＣＵのチェック動作を実行できる。
【０１２２】
車両用装置は電動パワーステアリング装置であり、積分値が小さくかつトルクが小さいときには、モータ電流を制御するトランジスタの故障判断を行うため、ドライバーによる操舵の意思に合わせてＥＣＵのチェック動作を実行できる。
【０１２３】
車両用装置は電動パワーステアリング装置であり、積分値が小さくかつトルクが小さいときには、モータに電流を流す電流路に設けられた電流センサのN点を補正するため、路面の安定した直進時に電流センサーのN点補正が行える。
【０１２４】
エンジン回転数が所定値以上で、車速センサからの出力が０近傍であるとともに積分値が所定値以上であるときに車速センサの故障であると判定するため、トルク変化の積算値であるＴ１３が所定値よりも大きいことにより走行中であると推定することができ、これを行うことにより、暖気運転時または空ぶかし時に車速センサの故障であると誤認識してしまうことがない。
【０１２５】
車両用装置は制動力を利用した車両挙動安定化システムであり、積分値が小さいときには、車両挙動安定化システムの制御量を大きくしたため、安定して車両挙動を制御することができる。
【０１２６】
ステアリング軸で生じるトルクを検出するトルク検出手段と、トルク検出手段から出力されるトルクに係る信号に基づきトルクの変化量の絶対値を積分する積分手段と、直進走行中の積分手段から出力される積分値およびその変化状態に基づき車両走行中の操舵に係る状態を判定する判定手段と、を備えるため、操舵の状態を正確に判定することができる。
【０１２７】
操舵に係る状態は操舵ハンドルのグリップ力であるため、正確にグリップ力を判定することができる。また、操舵に係る状態は走行路の路面状態であるため、正確に路面状態を判定することができる。
【０１２８】
車両の操舵状態判定方法によれば、ステアリング軸で生じるトルクの変化量に係る検出信号に基づいて所定機能を実現する車両用装置に適用され、トルクの変化量の絶対値を積分して得た積分値に基づいて、ステアリング軸に作用する操舵ハンドルのグリップ力または路面状態を判定するため、正確にグリップ力または路面状態を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態に係る車両装置の制御方法の原理を説明するためのステアリング系の模式図である。
【図２】  制御装置内での処理を示すフローチャートである。
【図３】  積分値を計算するようにした制御部を有する電動パワーステアリング装置搭載の車両における、種々のハンドル状態、種々の路面状態で車両を直進走行したときの積分値Ｔ１３の時間変化を示す図である。
【図４】  制御ブロック図である。
【図５】  制御装置における目標電流決定部でのブロック図である。
【図６】  制御装置における目標電流決定部でのブロック図である。
【図７】  故障診断処理のフローチャートである。
【図８】  故障診断の処理のフローチャートである。
【図９】  調整方法の処理のフローチャートである。
【図１０】  処理のフローチャートである。
【図１１】  ＶＳＡ（制動力を用いた車両挙動安定化システム）の構成図である。
【図１２】  電動パワーステアリング装置の構成図である。
【図１３】  制御装置を示す図である。
【符号の説明】
１０          ステアリング系
１１          ハンドル
１２          トルクセンサ
１３          ステアリング軸
１４          ピニオン
１５          ラック軸
１６          車輪
Ｔ１２ａ      トルク検出信号
Ｔ１３        トルクの変化量の絶対値を積分した積分値
【図１】
0003789841.tif 000005
【図２】
0003789841.tif 000006
【図３】
0003789841.tif 000007
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
0003789841.tif 000016
【図１３】
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