【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の後退走行を判定する車両の後退判定方法、及び、この方法を用いた車両制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、シフトレバーのシフト位置をもとに車両の後退走行を判定する手法の他、車両の挙動状態をもとに車両の後退走行を判定する手法が提案されている。 例えば、特開平６−１６７５０８号では、操舵ハンドルの舵角と車速から推定したヨー角速度と、実際に検出した実ヨー角速度とをもとに、車両の後退走行を判定している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、実際に検出される実ヨー角速度は、検出される舵角、すなわち実際のハンドル操作に対して位相遅れを有するため、操舵初期においては、推定ヨー角速度の方向と実ヨー角速度の方向が逆になる場合があり、このような場合には、車両の後退走行を誤って判定する可能性があった。
【０００４】
そこで本発明は、より確実に車両の後退走行を判定することができる車両の後退判定方法、及び、この方法を用いた車両制御装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１にかかる車両の後退判定方法は、車両の後退走行を判定する車両の後退判定方法であって、車両に作用する横加速度とヨー角速度とを検出し、車両に対して作用する横加速度の方向とヨー角速度の方向とをもとに、車両の後退走行を判定する。
【０００６】
操舵ハンドルを中立位置から所定舵角操作した状態で、車両が前進した場合と後退した場合を想定する。 この場合、車両に作用する横加速度の方向は、前進・後退とも同じ方向となるが、車両に作用するヨー角速度の方向は、前進と後退では逆方向となる。 従って、車両に作用する横加速度の方向とヨー角速度の方向をもとに、車両の後退走行を判定することができる。
【０００７】
請求項２にかかる車両制御装置は、検出されたヨー角速度を用いて所定の車両制御を行う車両制御装置において、車両に作用する横加速度を検出する横加速度検出手段と、車両に作用するヨー角速度を検出するヨー角速度検出手段と、車両に対して作用する横加速度の方向とヨー角速度の方向とをもとに、車両の後退走行を判定する判定手段とを備えて構成する。
【０００８】
車両に作用する横加速度の方向は、前進・後退とも同じ方向となるが、車両に作用するヨー角速度の方向は、前進と後退では逆方向となる。 そこで、判定手段において、車両に作用する横加速度の方向とヨー角速度の方向をもとに、車両の後退走行を判定する。
【０００９】
請求項３にかかる車両制御装置は、請求項２における車両制御装置において、判定手段によって後退走行と判定された場合に、ヨー角速度に基づく制御量の符号を反転させる反転手段をさらに備えて構成する。
【００１０】
車両制御として、例えば、検出されたヨー角速度に応じて操舵反力を調整する制御を実施する場合、検出されたヨー角速度をそのまま用いてヨー角速度に基づく制御量を設定すると、車両が後退する状況では、本来設定すべき制御量に対し、逆方向の制御量が設定されてしまうことになる。 そこで、反転手段において、後退走行の場合には、ヨー角速度に基づく制御量の符号を反転させ、制御量を適正化する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態につき、添付図面を参照して説明する。
【００１２】
まず、本実施形態にかかる車両の後退走行を判定する判定方法について説明する。 図１（ａ）では、車両１にヨーレート（ヨー角速度）センサ２及び横加速度センサ３が搭載され、操舵ハンドル４を舵角中立位置から右方向に操舵角θｎだけ操舵した状態を示している。 このような状態から、車両１が前進した場合、横加速度センサ３によって車両１に対して矢印ａで示す方向の横加速度が検出され、また、ヨーレートセンサ２によって車両に対して矢印ｂで示す方向にヨーレートが作用したものとして検出される。 これに対し、図１（ｂ）に示すように、同様に操舵ハンドル４を舵角中立位置から右方向に操舵角θｎだけ操舵した状態で、車両１が後退した場合、横加速度センサ３によって車両１に対して矢印ａで示す方向の横加速度が検出され、また、ヨーレートセンサ２によって車両に対して矢印ｄで示す方向にヨーレートが作用したものとして検出される。
【００１３】
また、図示は省略するが、操舵ハンドル４を舵角中立位置から左方向に操舵した状態で車両が前進・後退すると、前進時及び後退時とも、図１（ａ）、図１（ｂ）で示した各矢印と反対方向に作用するヨーレート及び横加速度が検出される。
【００１４】
このような関係を図２のマップに示す。 このマップでは、図１（ａ）で示した矢印ａ、ｂの方向を「＋」符号で示している。 すなわち、車両１に対して矢印ａ方向（図１（ａ））に作用する横加速度に「＋」符号を付し、矢印ａ方向とは反対の方向に作用する横加速度に「−」符号を付し、また、車両１に対して矢印ｂ方向（図１（ａ））に作用するヨーレートに「＋」符号を付し、反対の矢印ｄ方向（図１（ｂ））に作用するヨーレートに「−」符号を付している。
【００１５】
このマップより、検出されたヨーレートと横加速度との符号関係をもとに車両の前進・後退を確実に判定することができる。 この場合、例えば、検出された横加速度とヨーレートの符号を比較し、符号が一致している場合には前進走行であり、反転している場合には後退走行であるとして判定することも可能である。
【００１６】
ここで、このような車両の後退判定方法を実際の車両制御に適用した場合について説明する。
【００１７】
まず、操舵機構と転舵機構とが機械的に分離した操舵制御機構における反力制御に対し、前述した車両の後退判定方法を適用した場合について説明する。
【００１８】
図３に操舵制御機構の構成を概略的に示す。 この操舵制御機構は、運転者が操作する操舵機構１０、車輪２１を転舵させる転舵機構２０、これら操舵機構１０と転舵機構２０との連動制御を電気的に行う制御装置３０を備えて構成する。
【００１９】
操舵機構１０は、操舵反力を付与する反力モータ１１を備えており、反力モータ１１の出力軸には、操舵軸１２を介して操舵ハンドル１３を連結している。 また、駆動回路１５は制御装置３０から与えられた制御量Ｔｈに応じて反力モータ１１を駆動させる。 転舵機構２０は、車輪２１を転舵させる転舵モータ２２を備えており、転舵モータ２２によって、ラック軸２３をその軸線方向に沿って変位駆動させ、その両側に連結された車輪２１を転舵させる機構となっている。 また、駆動回路２７は制御装置３０から与えられた制御量Ｔｗに応じて転舵モータ２２を駆動させる。 制御装置３０には、操舵ハンドル１３の操舵角を検出する操舵角センサ１４、ラック軸２３のストローク位置を検出する位置センサ２６の他、車速センサ４１、ヨーレートセンサ４２、横加速度センサ４３の検出結果が与えられ、制御装置３０は、各センサの検出結果をもとに、転舵モータ２２に対する制御量Ｔｗと反力モータ１１に対する制御量Ｔｈとを設定する。
【００２０】
まず、転舵モータ２２に対する制御量Ｔｗの設定処理を概略的に説明すると、操舵角θと車速Ｖとをもとにラック軸２３の目標ストローク位置Ｘｔを設定すると共に、設定した目標ストローク位置Ｘｔと現在のストローク位置Ｘｒとを用いて、下記（１）式によって制御量Ｔｗを設定する。 なお、（１）式中、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３はそれぞれ該当する演算項のゲインを示すゲイン係数である。
【００２１】
また、反力モータ１１に対する制御量Ｔｈは、操舵角θと車速Ｖとに応じた制御量Ｔmap（θ、Ｖ）と、検出されたヨーレートγに比例する制御量Ｋｙ・γ（「Ｋｙ」は比例係数）との和として設定され、このようにして制御量Ｔｈを設定することで、車両の状態を操舵反力に反映させることができる。 そして、この制御量Ｔｈの設定に際し、前述した車両の後退判定を採用する。
【００２２】
ここで、反力モータ１１に対する制御処理の一例を、図４のフローチャートに示す。 まずステップ（以下、ステップを「Ｓ」と記す。）１０２に進み、検出された操舵角θ、車速Ｖ、ヨーレートγ及び横加速度Ｇｙの値を読み込む。 続くＳ１０４では、読み込まれたヨーレートγ及び横加速度Ｇｙが作用する方向をもとに、図２のマップより車両の進行方向を判定する。 続くＳ１０６では、Ｓ１０４で判定された車両の進行方向が前進か否かを判断し、車両の進行方向が前進の場合（Ｓ１０６で「Ｙｅｓ」）には、Ｓ１０８に進み、下記（２）式に示すように、操舵角θと車速Ｖに応じた制御量Ｔmap（θ、Ｖ）とヨーレートγに比例する制御量Ｋｙ・γとの和として、反力モータ１１に対する制御量Ｔｈを設定する。 これに対し、車両の進行方向が後退の場合（Ｓ１０６で「Ｎｏ」）には、作用するヨーレートγの方向が逆方向になるため、Ｓ１１０に進み、（２）式における右辺第２項の符号を反転させた下記（３）式をもとに反力モータ１１に対する制御量Ｔｈを設定する。
【００２３】
Ｔｈ＝Ｔmap（θ、Ｖ）＋Ｋｙ・γ …（２）
Ｔｈ＝Ｔmap（θ、Ｖ）−Ｋｙ・γ …（３）
そして、続くＳ１１２では、Ｓ１０８又はＳ１１０で設定された制御量Ｔｈを駆動回路１５へ出力し、駆動回路１５は制御量Ｔｈに応じて反力モータ１１を駆動させる。
【００２４】
このように車両が後退と判定された場合に、ヨーレートγに基づく制御量（演算項）の符号を反転させることで、車両の後退時にも好適な反力制御を継続して実行することができる。
【００２５】
次に、操舵のアシスト力を発生するパワーステアリング機構の駆動制御に対し、前述した車両の後退判定方法を適用した場合について説明する。 この場合、アシスト力を減少させることで操舵反力は増加し、アシスト力を増加させることで操舵反力は減少することになる。
【００２６】
図５に、パワーステアリング機構を搭載した操舵制御機構の一例を概略的に示す。 操舵軸５１と転舵軸５２とがギヤボックス５３を介して機械的に連結されており、アシストモータ５４の駆動力によって操舵のアシスト力を付与する機構となっている。 制御装置６０には、車速センサ５５、ヨーレートセンサ５６、横加速度センサ５７の他、操舵トルクＭｔを検出するトルクセンサ５８、アシストモータ５４に流れる電流値Ｉｒを検出する電流センサ５９の各検出結果が与えられる。 そして、制御装置６０は、これらの検出結果を基に、アシストモータ５４を駆動する目標電流値Ｉｐｓを設定し、駆動回路６１はアシストモータ５４に目標電流値Ｉｐｓが供給されるように駆動電流の制御を行う。
【００２７】
制御装置６０で実行される処理を図６のフローチャートに沿って説明する。 まずＳ２０２に進み、各センサで検出された車速Ｖ、ヨーレートγ、横加速度Ｇｙ、電流値Ｉｒ、操舵トルクＭｔをそれぞれ読み込む。 続くＳ２０４では、操舵ハンドル５０に作用する全操舵負荷を、下記（４）式より演算しその結果をトータル負荷（全操舵負荷）Ｍｔｔとして設定する。 なお、（４）式中、「Ｋｐｓ」はアシストモータ５４に流れる電流値Ｉｒが操舵トルクＭｔに及ぼす係数である。
【００２８】
Ｍｔｔ＝Ｋｐｓ・Ｉｒ＋Ｍｔ …（４）
続くＳ２０６では、Ｓ２０４で設定したトータル負荷Ｍｔｔと車速Ｖとをもとに、アシストモータ５４に対する制御電流値Ｍａｐ（Ｍｔｔ、Ｖ）を設定する。 この場合、例えば図７に示すように、トータル負荷Ｍｔｔ及び車速Ｖに対する制御電流値Ｍａｐ（Ｍｔｔ、Ｖ）の関係が予めマップ化されており、トータル負荷Ｍｔｔと車速Ｖとに応じてマップ検索し、対応する制御電流値Ｍａｐ（Ｍｔｔ、Ｖ）を設定する。
【００２９】
続く２０８では、前述と同様に、Ｓ２０２で読み込まれたヨーレートγ及び横加速度Ｇｙが作用する方向をもとに、図２のマップより車両の進行方向を判定する。 続くＳ２１０では、Ｓ２０８で判定された車両の進行方向が前進か否かを判断し、車両の進行方向が前進の場合（Ｓ２１０で「Ｙｅｓ」）には、Ｓ２１２に進み、下記（５）式に示すように、Ｓ２０６で設定した制御電流値Ｍａｐ（Ｍｔｔ、Ｖ）と、ヨーレートγに基づく制御量Ｋｙ・γとをもとに、アシストモータ５４に供給すべき目標電流値Ｉｐｓを設定する。 この場合、ヨーレートγが増加した場合に操舵反力を大きくするので、アシストモータ５４によるアシスト力を低下させればよく、このため、右辺第２項の符号は「−」となっている。 これに対し、車両の進行方向が後退の場合（Ｓ２１０で「Ｎｏ」）には、作用するヨーレートγの方向が逆方向になるため、Ｓ２１４に進み、（５）式における右辺第２項の符号を反転させた下記（６）式をもとに、アシストモータ５４に供給すべき目標電流値Ｉｐｓを設定する。
【００３０】
Ｉｐｓ＝Ｍａｐ（Ｍｔｔ、Ｖ）−Ｋｙ・γ …（５）
Ｉｐｓ＝Ｍａｐ（Ｍｔｔ、Ｖ）＋Ｋｙ・γ …（６）
そして、続くＳ２１６では、Ｓ２１２又はＳ２１４で設定された目標電流値Ｉｐｓを駆動回路６１へ出力し、駆動回路６１はアシストモータ５４に目標電流値Ｉｐｓが供給されるように駆動電流の制御を行う。
【００３１】
このように電気式パワーステアリング機構における操舵反力制御にも、前述した車両の後退判定方法を採用することができる。
【００３２】
以上説明した各実施形態では、先に説明した車両の後退判定方法を操舵反力の制御に用いる場合を例示したが、他の車両制御に用いることも勿論可能である。
【００３３】
また、車両が後退と判定された場合に、ヨーレートに基づく制御量（演算項）の符号を反転させる処理を例示したが、例えば車両が後退と判定された場合には、ヨーレートの検出値の符号を反転させる処理を実行し、反転させた後、制御装置に入力するように構成しても良い。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１にかかる車両の後退判定方法では、車両に対して作用する横加速度の方向とヨー角速度の方向とをもとに、車両の後退走行を判定するので、シフトレバーのシフト位置や運転者の運転操作によらず、実際の車両運動状態から車両の後退状態を判定することができ、誤判定を防止してより確実に車両の後退走行を判定することができる。
【００３５】
また、請求項２にかかる車両制御装置によれば、このような判定方法を採用した判定手段を備えるので確実に車両の後退走行を判定することができる。 また、請求項３にかかる車両制御装置では、車両が後退走行の場合に、反転手段において、ヨー角速度に基づく制御量の符号を反転させるので、後退時にヨー角速度に基づく制御量が逆方向に設定される事態を防止でき、後退走行時にも好適な制御量を設定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は舵角中立位置から右方向に操舵角θｎだけ操舵した状態で前進走行した際に、車両に作用するヨーレートと横加速度の方向を示す説明図、（ｂ）は同じ状態で後退走行した際に、車両に作用するヨーレートと横加速度の方向を示す説明図である。
【図２】車両の前進時と後退時において、操舵位置に対しヨーレート及び横加速度が作用する方向を示すマップである。 なお、図１（ａ）で示した矢印ａ、ｂの方向を「＋」符号で示す。
【図３】操舵制御機構の構成を示すブロック図である。
【図４】反力モータに対する制御処理を示すフローチャートである。
【図５】パワーステアリング機構を搭載した操舵制御機構を示すブロック図である。
【図６】アシストモータに対する制御処理を示すフローチャートである。
【図７】トータル負荷Ｍｔｔ及び車速Ｖに対する制御電流値Ｍａｐ（Ｍｔｔ、Ｖ）の関係を規定したマップである。
【符号の説明】
１…車両、２…ヨーレートセンサ、３…横加速度センサ、４…操舵ハンドル、１０…操舵機構、１１…反力モータ、２０…転舵機構、２２…転舵モータ、３０…制御装置、５４…アシストモータ。
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