JP2014141176A - 車両制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】幅寄せの運転操作を簡単に行えるようにする。
【解決手段】幅寄せスイッチ３０のオンなどの所定の入力操作があれば、車両制御ＥＣＵ２７により、車両１の前後および斜め方向それぞれへの移動の組み合わせによる所定量（例えば、５ｃｍ）の幅寄せを行うために予め求められた駆動モータ４の回転角およびトルクと車両１の舵角が記憶部２７ｃから読み出され、読み出された駆動モータ４の回転角およびトルクとＥＰＳモータ１７による車両１の舵角の制御データに基づき、駆動モータ４およびＥＰＳモータ１７が制御され、幅寄せ運転が自動で行われる。
【選択図】図１

Description

本発明は、いわゆる車両の幅寄せの際における運転操作を補助する車両制御装置に関する。

車両の運転において、幅寄せを苦手とする運転者が多いことから、幅寄せの際に運転補助を行って幅寄せの運転操作を簡単にすることが望まれている。このような運転補助を行うものとして、運転者が車両に設けられた平行移動スイッチを操作して手動ステアリングにより前輪を車体とを略直角にすると、制御装置により、後輪が前輪の操舵方向と同じ方向である車体と略直角に制御され、車両を左右方向に平行移動できるようにすることが考えられている（特許文献１参照）。

特開平３−２００４７９号公報（第４頁左下欄第１〜７行）

しかし、上記した特許文献１の装置では、前輪のみならず後輪も向きを可変して蛇角を切ることができる構造にしなければならないため、コストの上昇を招くという問題点がある。

さらに、平行移動の際に、運転者が前輪を車体と略直角に操舵する必要があるが、運転席から前輪が車体と略直角に操舵できているか視認することは困難であり、前輪の向きが車体と略直角になっていなければ、平行移動した際に移動前の元の位置に対して前後方向にも大きくずれてしまうため、思うような幅寄せができないおそれがある。

本発明は、幅寄せの運転操作を簡単に行えるようにすることを目的とする。

上記した目的を達成するために、本発明の車両制御装置は、車両を駆動する駆動モータと、所定の入力操作に応じて、前記車両の予め定められた前後および斜め方向それぞれへの移動の組み合わせによる幅寄せを行うべく、前記駆動モータの回転量およびトルクと車両の舵角を制御する幅寄せ制御手段とを備えることを特徴としている（請求項１）。

請求項１に係る発明によれば、例えば幅寄せスイッチのオンなどの所定の入力操作があると、幅寄せ制御手段により、車両の予め定められた前後および斜め方向それぞれへの移動の組み合わせによる幅寄せを行うように、駆動モータの回転量およびトルクと車両の舵角が制御される。このとき、車両の前後および斜め方向それぞれへの移動の組み合わせによる所定量（例えば、５ｃｍ）の幅寄せを行うために必要な駆動モータの回転量およびトルクと車両の舵角を予め求めてこれを何らかの記憶手段に記憶するなどしておけば、所定の入力操作があったときに、記憶しておいた所定量の幅寄せのための駆動モータの回転量およびトルクと車両の舵角を読み出し、読み出した駆動モータの回転量およびトルクと車両の舵角を再現するように駆動モータや蛇角の制御を行えばよい。

したがって、所定の入力操作を行うのみで、駆動モータおよび蛇角が制御されるため、従来のように複雑な車輪構造を必要とすることなく、予め定められた幅寄せ運転を自動的にかつ高精度に行うことができ、幅寄せ運転が苦手な運転者であっても幅寄せ運転を簡単に低コストで行うことが可能になる。

本発明に係る車両制御装置の一実施形態の概略構成図である。 図１の動作説明図である。 図１の動作説明図である。 図１の動作説明用フローチャートである。 図１の動作説明用フローチャートである。 図１の動作説明用フローチャートである。

本発明の車両制御装置を電動車両に適用した場合の一実施形態について、図１の概略構成図、図２ないし図６の動作説明図およびフローチャートを参照して詳細に説明する。

本実施形態における電動車両１は図１に示すように構成され、高圧バッテリ２の高圧直流がインバータ３により交流に変換されて駆動モータ４に供給されて駆動モータ４が駆動され、駆動モータ４の回転駆動力が減速機５および回転シャフト６を介して２個の後輪７，７に伝達されて駆動されるようになっている。

このとき、駆動モータ４にはレゾルバから成る回転角センサ８が設けられ、この回転角センサ８から駆動モータ４のモータ回転角θｍに応じた出力が、駆動モータ４のモータコイル電流センサの出力とともにインバータ３を介して後述するマイクロコンピュータ構成の車両制御ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｎｔｏｒｏｌｌ Ｕｎｉｔ）に取り込まれ、車両制御ＥＣＵから目標トルク指令値がインバータ３に出力され、回転角θｍから求められる駆動モータ４のモータ回転数とモータコイル電流とに基づく駆動モータの４の実際の実トルクが目標トルク指令値に一致するように、インバータ３による駆動モータ４への電流指令値がフィードバック制御される。

一方、前輪１０，１０には、操向ハンドル１１、ユニバーサルジョイントを備えるステアリングシャフト１２、ラック軸１３、タイロッド１４のほか、ハンドル操作に基づく操舵トルクＴｓを検出するトルクセンサ１６、このトルクセンサ１６により検出される操舵トルクＴｓに対して補助トルクＴａを発生する電動パワーステアリングアリングモータ（以下、ＥＰＳモータという）１７、ＥＰＳモータ１７の発生トルクをステアリングシャフト１２に加えてラック軸１３に伝達するウォームギヤ、ラック・ピニオン機構などから成る伝達機構１８から成るパワーステアリング装置２０が設けられている。

このパワーステアリング装置２０は、１２Ｖバッテリ２３の低圧直流がインバータ２２により交流に変換されてＥＰＳモータ１７に供給されてＥＰＳモータ１７が駆動され、ＥＰＳモータ１７の発生トルクがステアリングシャフト１２へのハンドル操作による操舵トルクに加えられて運転者の操舵が補助され、伝達機構１８を介して補助された操舵動作が前輪１０，１０に伝えられるようになっている。

このとき、駆動モータ４の制御と同様、ＥＰＳモータ１７にはレゾルバから成る回転角センサ２５が設けられ、この回転角センサ２５からＥＰＳモータ１７のモータ回転角θｓに応じた出力が、ＥＰＳモータ１７のモータコイル電流センサの出力とともにインバータ２２を介して車両制御ＥＣＵに取り込まれ、車両制御ＥＣＵから目標トルク指令値がインバータ２２に出力され、回転角θｓから求められるＥＰＳモータ１７のモータ回転数とモータコイル電流とに基づくＥＰＳモータ１７の実際の実トルクが目標トルク指令値に一致するように、インバータ２２によるＥＰＳモータ１７への電流指令値がフィードバック制御される。

ところで、車両制御ＥＣＵ２７は、入出力部２７ａ、演算部２７ｂおよび記憶手段としての記憶部２７ｃを備える。さらに、演算部２７ｂは、目標トルク指令値を算出するトルク指令値算出部２７ｂ１と、駆動モータ４のモータ回転数から車速Ｖを算出する車速算出部２７ｂ２と、回転角センサ２５によるＥＰＳモータ１７のモータ回転角θｓから運転者のハンドル操作に基づく車両１の舵角θｗを算出する舵角算出部２７ｂ３と、後述する幅寄せ制御時にトルク指令値算出部２７ｂ１による目標トルク指令値を補正するトルク補正部２７ｂ４とを備えている。

また、車両制御ＥＣＵ２７は、運転者の駆動操作であるアクセルペダルセンサ（図示せず）により検出される運転者の駆動操作であるアクセルペダル操作によるアクセル開度Ａｃ、および、ブレーキペダルセンサ（図示せず）により検出される運転者の駆動操作であるブレーキペダルの踏込み量Ｂｒ、シフトレバーの切替位置を示すシフト信号Ｓｈ等の車両状態に関する情報を取り込む。

そして、車両制御ＥＣＵ２７は、駆動モータ４の出力が、車速Ｖ、アクセル開度Ａｃおよびブレーキペダル踏込み量Ｂｒ、シフト信号Ｓｈに応じた出力となるように目標トルク指令値を演算し、目標トルク指令値に基づきインバータ３を制御して駆動モータ４への電流指令値を制御する。

一方、車両制御ＥＣＵ２７は、舵角θｗに応じ、ＥＰＳモータ１７の出力が操舵トルクＴｓに対応する所定の補助トルクＴａを発生する出力となるように目標トルク指令値を演算し、目標トルク指令値に基づきインバータ２２を制御してＥＰＳモータ１７への電流指令値を制御する。

また、車両１のインストルメントパネル等には、前後左右に対応した十字キーからなる幅寄せスイッチ３０および幅寄せ制御を解除するためのリセットスイッチ３１が設けられ、所定の入力操作である幅寄せスイッチ３０のオンにより、車両制御ＥＣＵ２７は本発明における幅寄せ制御手段として機能し、車両１の予め定められた前後および斜め方向それぞれへの移動の組み合わせによる幅寄せを行うように、駆動モータ４およびＥＰＳモータ１７を制御する。このとき、記憶部２７ｃには、例えば５ｃｍの幅寄せを実行するために必要な駆動モータ４およびＥＰＳモータ１７の制御データが予め格納されており、幅寄せスイッチ３０をオンすることにより、記憶部２７ｃから制御データが読み出され、読み出された制御データに従って駆動モータ４およびＥＰＳモータ１７が制御される。

ところで、例えば一旦後進してから前進して５ｃｍの幅寄せをするために記憶部２７ｃに記憶すべく制御データとして、図２（ａ）に示すように、駆動モータ４の回転角θｍが逆転方向に漸増して漸減した後、正転方向に漸増して漸減するデータ、同図（ｂ）に示すように、駆動モータ４のトルクがマイナス側の所定値からゼロに漸減した後、プラス側に所定値からゼロに漸減するデータ、同図（ｃ）に示すように、ＥＰＳモータ１７の回転角θｓが駆動モータ４が逆転している間に正転方向に所定量変化するデータ、同図（ｄ）に示すように、ＥＰＳモータ１７のトルクが同図（ｃ）の回転角θｓの増、減の間それぞれにプラス側、マイナス側に所定値となるデータを予め実験等に基づいて求めておく。そして、その他前進してから後進して５ｃｍの幅寄せをするための制御データや、同様にして１０ｃｍ、１５ｃｍなどの幅寄せをするための制御データをマップ化して記憶部２７ｃに格納しておく。

そして、図３に示すように、上記した構成の車両１が例えば車庫（駐車場）Ｐに前進入庫した後、右側に寄り過ぎて左側に幅寄せを行う必要が生じたときに、幅寄せスイッチ３０の「後」・「左」を同時に押してオンすると、記憶部２７ｃから、後進してから前進して５ｃｍの幅寄せをするための図２に示す制御データが読み出され、読み出された制御データに基づき駆動モータ４およびＥＰＳモータ１７が制御され、図３中の実線に示す当初の位置から蛇角を切りながら後進して図３中の１点鎖線の位置まで一旦後退した後、そのまま真っ直ぐ前進し、図３中の２点鎖線に示すように当初の位置から左方に５ｃｍ平行に移動した位置に移動し、左方への幅寄せ運転が自動的に行われる。なお、幅寄せスイッチ３０の「後」・「左」の同時オンに限らず、「後」・「左」を連続的にオンすることにより幅寄せ制御を行うようにしてもよい。

このとき、幅寄せ量が５ｃｍでは足りない場合には、幅寄せスイッチ３０をもう一度同様に操作することで、さらに５ｃｍ左方への幅寄せが行われ、上記した幅寄せスイッチ３０を操作するごとに、５ｃｍずつの幅寄せが行われる。

さらに、車庫（駐車場）に後進入庫した後、右側に寄り過ぎて左側に幅寄せを行う必要が生じたときに、幅寄せスイッチ３０の「前」・「左」を押してオンすることにより、記憶部２７ｃから前進してから後進して５ｃｍの幅寄せをするための制御データが読み出されて自動幅寄せ制御が実行される。さらに、前進入庫した後、左側に寄り過ぎて右側に幅寄せを行う必要が生じたときに、幅寄せスイッチ３０の「後」・「右」を押してオンすることにより、記憶部２７ｃから後進してから前進して５ｃｍの幅寄せをするための制御データが読み出されて自動幅寄せ制御が実行され、後進入庫した後、左側に寄り過ぎて右側に幅寄せを行う必要が生じたときに、幅寄せスイッチ３０の「前」・「右」を押してオンすることにより、記憶部２７ｃから前進してから後進して５ｃｍの幅寄せをするための制御データが読み出されて自動幅寄せ制御が実行される。

なお、記憶部２７ｃに記憶させておく制御データとして前述したものは、あくまでも一例であってこれらに限定されるものではなく、複数種類の幅寄せ量や幅寄せ制御の時間など、多数の組合せパターンのものを予め準備して記憶させておき、運転者が選択できるようにしておくのが望ましい。

ところで、記憶部２７ｃに記憶されている駆動モータ４のトルクの制御データは、例えば乗員が運転者のみで平地におけるデータであり、実際には、乗員数が多いときには駆動モータ４は大きなトルクを必要とし、路面の傾斜状況によっても駆動モータ４の必要トルクは平地の場合と異なり、様々な車両１の運転状態によって駆動モータ４の必要トルクは異なるため、記憶部２７ｃの記憶データに従ってそのまま駆動モータ４のトルクを制御したのでは、車両１の挙動として不自然で運転者に違和感を与えるおそれがある。そこで、トルク指令値算出部２７ｂ１により、記憶部２７ｃに記憶された駆動モータ４のトルクの制御データを補正し、運転状態に応じた適正なトルク指令値を駆動モータ４に与えるようにしている。

すなわち、上記した幅寄せ制御中のある時刻ｔ１における幅寄せ制御中におけるある時刻の駆動モータ４の実回転角をθ１とし、その時刻に対応する記憶部２７ｃに記憶された駆動モータ４の回転角θ２とすると、時刻ｔ１におけるθ２とθ１との差分値Δθ_ｔ１に比例した比例値、すなわち差分値Δθ_ｔ１に定数Ｋを掛けた値α_ｔ１（＝Ｋ×Δθ_ｔ１）と、時刻ｔ１の前の時刻ｔ０までの差分値Δθ_ｔ０に定数Ｋを掛けた値α_ｔ０（＝Ｋ×Δθ_ｔ０）の積分値Σ_ｔ０として、例えば時刻ｔ１におけるトルク補正値Σ_ｔ１として、トルク補正部２７ｂ４により、
Σ_ｔ１＝α_ｔ１×０．１＋Σ_ｔ０×０．９ …（１）
で表わされる式（１）の演算により求められる。ここで、第１項は比例項、第２項は積分項であるが、式（１）では比例項と積分項の比率を１：９に割り振って補正値を求めているが、式（１）は一例であって、この比率は１：９に限定されるものではない。

こうして、幅寄せ制御時において、そのときの乗員数や路面の傾斜状況等の実際の運転状態に応じて、記憶部２７ｃに記憶された駆動モータ４のトルクの制御データを補正することにより、様々な車両１の運転状態に応じたトルク指令値を駆動モータ４に与えて制御することができ、車両１の挙動を自然なものとして運転者への違和感を防止することができる。

続いて、上記した電動車両１を制御する車両制御ＥＣＵ２７の動作について、図４ないし図６のフローチャートを参照して説明する。

主たる制御手順である図４に示すように、車両制御ＥＣＵ２７は、駆動モータ４のモータ回転数に基づく車速Ｖやアクセル開度Ａｃ、ブレーキペダルの踏込み量Ｂｒ等に基づき、車両１が停止中であるかどうかの判定を行い（ステップＳ１）、この判定結果がＮＯであれば、通常走行モード処理の制御を実行し（ステップＳ２）、その後スタートに戻る。

一方、ステップＳ１の判定結果がＹＥＳであれば、幅寄せスイッチ３０がオンされたか否かの判定を行い（ステップＳ３）、この判定結果がＹＥＳであれば、幅寄せスイッチ３０のオン状態に応じて、車両制御ＥＣＵ２７が幅寄せモードに切り替わり、その後幅寄せモード処理中か否かの判定がなされ、この判定結果がＮＯであれば、幅寄せモード処理の制御を実行し（ステップＳ５）、その後スタートに戻る。

また、上記したステップＳ３の判定結果がＮＯ、および、ステップＳ４の判定結果がＹＥＳであれば、スタートに戻る。

次に、上記した図４におけるステップＳ２の通常走行モード処理について、図５を参照して説明する。

図５に示すように、通常走行モードにおいて車両制御ＥＣＵ２７は、駆動モータ４のモータ回転数に基づく車速Ｖ、アクセル開度Ａｃ、ブレーキペダルの踏込み量Ｂｒ、シフト信号Ｓｈ等を取り込み、駆動モータ４の出力を、車速Ｖ、アクセル開度Ａｃおよびブレーキペダル踏込み量Ｂｒに応じたものにするための目標トルク指令値をトルク指令値算出部２７ｂ１により算出し（ステップＳ１１）、インバータ３に送信する（ステップＳ１２）。インバータ３では、この目標トルク指令値に応じたモータ電流指令値を演算し、上記したフィードバック制御により駆動モータ４の実トルクを目標トルク指令値に一致させるようなトルク補正を行い、モータ電流指令値を演算して制御する。

続いて、上記した図４におけるステップＳ５の幅寄せモード処理について、図６を参照して説明する。

図６に示すように、幅寄せモードにおいて車両制御ＥＣＵ２７は、幅寄せスイッチ３の操作位置判別すなわち十字キー構成の幅寄せスイッチ前後左右の押された位置を判別し（ステップＳ２１）、取り込んだブレーキペダルの踏込み量Ｂｒに基づき、ブレーキペダルが踏まれているかどうかの判定を行い（ステップＳ２２）、この判定結果がＹＥＳであれば判定結果がＮＯになるまでステップＳ２２の判定を繰り返し、判定結果がＮＯになれば、例えば幅寄せ制御を解除するためにリセットスイッチ３１がオンされたか否かを判定し（ステップＳ２３）、この判定結果がＮＯであれば、記憶部２７ｃに記憶された制御データに基づく幅寄せ制御が終了したか否かの判定を行い（ステップＳ２４）、この判定結果がＹＥＳであれば、上記したステップＳ２３の判定結果がＹＥＳの場合とともにスタートに戻る。

一方、上記したステップＳ２４の判定結果がＮＯであれば、記憶部２７ｃからステップＳ２１で判別された幅寄せスイッチ３０の操作位置に基づく所定の幅寄せ制御データを読み出し（ステップＳ２５）、トルク補正部２７ｂ４により、現在の駆動モータ４の実回転角とこれに対応する記憶部２７ｃに記憶された駆動モータ４の回転角との差を算出し（ステップＳ２６）、算出した差から、上記した式（１）の演算により駆動モータ４のトルク補正値を算出する（ステップＳ２７）。

続いて、記憶部２７ｃから読み出した駆動モータ４のトルクを、ステップＳ２７において算出されたトルク補正値に補正することによって、駆動モータ４のトルク指令値を補正し、インバータ３，２２へ送信する（ステップＳ２８）。インバータ３，２２では駆動モータ４およびＥＰＳモータ１７のモータ電流指令値を演算して制御する。その後上記したステップＳ２２に戻って上記した動作を繰り返す。その結果、駆動モータ４、ＥＰＳモータ１７が自動制御されて記憶部２７ｃに記憶されている制御データの基づき車両１の幅寄せの自動運転が実行される。

以上のように、上記した実施形態によれば、幅寄せスイッチ３０をオンすることにより、記憶部２７ｃに記憶された幅寄せのための制御データが読み出されて駆動モータ４およびＥＰＳモータ１７が制御されるため、従来のように、前輪だけでなく後輪の向きも可変できる複雑な車輪構造を必要とすることなく、予め定められた幅寄せ運転を自動的にかつ高精度行うことができ、幅寄せ運転が苦手な運転者であっても幅寄せ運転を簡単に低コストで行うことが可能になる。

また、幅寄せ制御中におけるある時刻の駆動モータ４の実回転角と、その実回転角と時間的に対応する記憶部２７ｃの駆動モータ４の回転角との差に基づいて、記憶部２７ｃに記憶された駆動モータ４のトルク指令値を補正するため、実際の車両１の運転状態に応じたトルク指令値を駆動モータ４に与えて制御することができ、車両１の挙動を自然なものにして運転者に違和感を与えることを未然に防止できる。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行なうことが可能である。

例えば、上記した実施形態では、本発明を電動車両１に適用した場合について説明したが、本発明は、ハイブリッド車両などの駆動モータを備える車両すべてに適用することが可能であるのはいうまでもない。

また、上記した実施形態におけるリセットスイッチ３１のオンなどにより、幅寄せ制御の実行を禁止する機能を車両制御ＥＣＵ２７に付加してもよい。

また、上記した実施形態では、幅寄せのための多様な制御データをマップ化して記憶部２７ｃに記憶するようにしているが、一種類の制御データのみを記憶しておき、これを元に多様な幅寄せ量に応じた制御データをその都度演算するようにしてもよく、或いは、幅寄せ量を指定入力することにより、入力された幅寄せ量の制御に必要な駆動モータ４の回転量およびトルク並びにＥＰＳモータ１７による蛇角を演算するようにしてもよい。

また、上記した実施形態では、幅寄せのための制御データとして駆動モータ４の回転角θｍを記憶部２７ｃに記憶する場合につて説明したが、回転角のほか回転数を回転量として記憶するようにしてもよい。

１ …電動車両
４ …駆動モータ
２７ …車両制御ＥＣＵ（幅寄せ制御手段）

Claims (1)

1. 車両を駆動する駆動モータと、
   所定の入力操作に応じて、前記車両の予め定められた前後および斜め方向それぞれへの移動の組み合わせによる幅寄せを行うべく、前記駆動モータの回転量およびトルクと車両の舵角を制御する幅寄せ制御手段と
   を備えることを特徴とする車両制御装置。

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