JP5181836B2 - ロール角推定装置、及び電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Description
一方、車速とヨーレートとに応じて車体の横加速度を推定すると共に、横加速度センサで横加速度を検出し、横加速度の推定値と検出値との差分に応じて、車体のロール角を推定するものや(特許文献2参照)、左右輪位置での車高を検出し、左右の車高差から車体のロール角を算出するものもある(特許文献3参照)。
請求項2に係るロール角推定装置は、前記横力検出手段は、前記横力における、車輪進行方向に対する直角方向成分を検出することを特徴とする。
〔第1実施形態〕
先ず、本実施形態の構成について説明する。
図1は、電動パワーステアリング装置の概略構成である。ステアリングホイール1は、ステアリングシャフト2、ラックアンドピニオン3、タイロッド4を順に介して前輪5FL・5FRに連結されており、ステアリングシャフト2には、減速機6を介して電動モータ7が連結されている。この電動モータ7は、制御装置8によって駆動制御されることにより、運転者のステアリング操作に対してアシストトルクを付与する。
制御装置8は、操舵トルクT、垂直荷重WFL〜WRR、及び横力FFL〜FRRを入力し、操舵補助制御処理を実行する。
先ず、操舵トルクセンサ11から入力される操舵トルクTが操舵補助指令値演算部40及びセンタ応答性改善部41に入力され、これら操舵補助指令値演算部40及びセンタ応答性改善部41の出力が加算器42に入力され、その加算結果がトルク制御演算部43に入力されている。センタ応答性改善部41は、アシスト特性不感帯での安定性確保、静摩擦の補償を行う。トルク制御演算部43の出力信号はモータロス電流補償部44に入力され、その出力が加算器45を経て最大電流制限部46に入力され、最大電流制限部46で最大電流値が制限されて電流制御部50に入力される。モータロス電流補償部44は、モータ電流が流れてもモータ出力に現れない電流を上乗せして、モータ出力トルク0からの立ち上がりを改善し、最大電流制限部46は、電流指令値の最大値が定格電流となるように制限している。電流制御部50の出力は、Hブリッジ特性補償部51に入力され、これにより電流ドライブ回路52を介して電動モータ7を駆動する。
先ずステップS1では、前輪又は後輪で、左右輪に作用する垂直荷重WL及びWR、並びに横力FL及びFRを読込む。
ΔW=WL−(WL+WR)/2
=(WL−WR)/2 ………(1)
φ={ΔW・d−(FL+FR)h}/K ………(2)
φ:ロール角[rad] d:トレッド[m]
h:ロールセンタ高さ[m] K:ロール剛性[Nm/rad]
続くステップS6では、加算器45に操舵反力Trを出力してから所定のメインプログラムに復帰する。
車体のロール角φは、前記(2)式によって表され、トレッドdと、ロールセンタ高さhと、ロール剛性Kとは、車両によって定まるため、左右輪の荷重移動量ΔW、並びに左右に作用する横力FL及びFRに応じて、ロール角φを精度よく推定することができる。
また、本実施形態では、前輪又は後輪の何れか一方の、荷重移動量ΔW、並びに横力FL及びFRに応じて、車体のロール角φを算出しているが、これに限定されるものではない。例えば、前輪の荷重移動量ΔWFと後輪の荷重移動量ΔWRとの平均値や大きい方のセレクト値をΔWとしたり、前輪の横力FFL(又はFFR)と後輪の横力FRL(又はFRR)との平均値や小さい方のセレクト値をFL(又はFR)としたりしてもよい。ここで、荷重移動量ΔWについては前後輪のセレクトハイとし、横力FL(又はFR)については前後輪のセレクトローとしたのは、前後輪で差があるときに、ロール角φが大きくなる値をセレクトし、横転抑制を促進するためである。
本実施形態で実行する操舵補助制御処理を、図6に示すように、横転抑制処理部90には、垂直荷重WFL〜WRR、横力FFL〜FRR、車速V、操舵角δが入力される。
y”=(FFL+FFR+FRL+FRR)/m ………(3)
m:車体重量
γ’={LF(FFL+FFR)−LR(FRL+FRR)}/I
γ=∫〔{LF(FFL+FFR)−LR(FRL+FRR)}/I〕dt ………(4)
LF:重心から前軸までの距離 LR:重心から後軸までの距離
I:車体慣性モーメント
β=∫{(y”/V)−γ}dt ………(5)
βF+δ=β+(LF・γ/V)
βR=β+(LR・γ/V) ………(6)
FcFL=FFLcos(βF+δ)
FcFR=FFRcos(βF+δ)
FcRL=FRLcosβR
FcRR=FRRcosβR ………(7)
φF={ΔWF・d−(FcFL+FcFR)h}/K
φR={ΔWR・d−(FcRL+FcRR)h}/K ………(8)
以上より、ステップS21〜S26の処理が「推定手段」に含まれる。
前述した第1実施形態のように、左右輪の横力FL及びFRを用いて、ロール角φを推定すると、操舵角δが大きい領域では、誤差が大きくなる可能性がある。そこで、本実施形態では、コーナリングフォースFcFL〜FcRRを用いて、前後輪のロール角φF及びφRを算出する(ステップS21〜S25)。これにより、車体の横すべり角βの変化量が大きい領域であっても、また操舵角δが大きい領域であっても、より正確にロール角φF及びφRを推定することができる。
Claims (3)
- 左右輪に作用する垂直荷重を検出する垂直荷重検出手段と、左右輪に作用する横力を検出する横力検出手段と、前記垂直荷重検出手段で検出した左右輪の垂直荷重、及び前記横力検出手段で検出した左右輪の横力に応じて、車体のロール角を推定する推定手段と、を備えることを特徴とするロール角推定装置。
- 前記横力検出手段は、前記横力における、車輪進行方向に対する直角方向成分を検出することを特徴とする請求項1に記載のロール角推定装置。
- ステアリング系にアシストトルクを伝達可能な電動モータと、運転者の操舵トルクに応じて、前記電動モータを駆動制御する制御手段と、を備えた電動パワーステアリング装置であって、
前記請求項1又は2に記載のロール角推定装置を備え、
前記制御手段は、前記ロール角推定装置で推定したロール角が所定値を超えたときに、当該ロール角を抑制する方向に、前記電動モータを駆動制御することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
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