JP6042039B1 - パワーステアリング調整装置 - Google Patents

Abstract

ステアリング制御情報算出部（２）は、調整情報入力部（１）で、フィーリング値の情報とステアリング制御情報のうち、いずれか一方の情報を取得した場合、取得した情報を用いて、ステアリングの制御特性を視覚的に示す制御特性グラフのデータを算出する。調整情報表示部（３）は、制御特性グラフのデータによる制御特性グラフと、フィーリング値を視覚的に示すフィーリング値操作部とを同一画面上に表示する。

Description

この発明は、例えば、ＥＰＳ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ：電動パワーステアリング）の調整時に用いるパワーステアリング調整装置に関する。

一般に、ＥＰＳでは、車両の運転者にとってハンドルの操舵フィーリングが最適となるよう、車両の開発工程において開発目標に合わせてステアリング制御に関する調整を行う。
従来、このような調整装置として、例えば、操舵特性線図を目視しながら操舵特性線図上で編集することにより、必要な編集量を直感的あるいは感覚的な量として把握し、開発工程における車両の開発目標やドライバの個性に合った操舵フィーリングに再設定するようにしたものがあった（例えば特許文献１参照）。

また、表示装置の操舵特性画面上に表示された操舵特性を、目視しながら操作スイッチ群を用いて、操舵特性の線図をクリックしたりドローしたりして操作特性を編集し、これを保存することにより運転者の個性に見合った多様な操舵フィーリングを得るようにしたものがあった（例えば、特許文献２参照）。

さらに、制御パラメータデータと操舵フィーリングとの関係を示すデータベースを構築し、所望する操作フィーリングを得るための制御パラメータの調整手法を提示するようにしたものがあった（例えば、特許文献３参照）。

特開２００５−２２５４３０号公報 特開２００２−２９３２５７号公報 特開２００２−１７３０４２号公報

しかしながら、上記特許文献１、２に記載された技術では、補償電流やモータ補償電流のステアリング制御に関するグラフ編集及び選択による調整であるため、所望の操舵フィーリングを実現するためには、複数のグラフを繰り返し調整しなければならず、調整に時間がかかってしまうという問題があった。また、調整には、操舵フィーリングに関連するグラフ形状を理解している走行経験豊富な専門家、例えばプロドライバの協力を必要とするという問題もあった。
また、特許文献３に記載された従来の調整方法では、制御パラメータの調整手法が示されるだけであるため、調整作業に不慣れな者では調整に時間を要し、従って調整に時間がかかるという問題点を解決するものではなかった。

この発明は、かかる問題を解決するためになされたもので、調整作業に熟達した者でなくても調整が可能で、かつ、調整時間の短縮化を図ることのできるパワーステアリング調整装置を提供することを目的とする。

この発明に係るパワーステアリング調整装置は、車両のハンドルの操舵感を示すフィーリング値の情報と、ステアリングのアシスト力の制御情報を示すステアリング制御情報のうち、少なくともいずれか一方の情報を取得する調整情報入力部と、調整情報入力部が取得した情報を用いて、ステアリングの制御特性を視覚的に示す制御特性グラフのデータを算出するステアリング制御情報算出部と、制御特性グラフのデータによる制御特性グラフと、フィーリング値を視覚的に示すフィーリング値操作部とを同一画面上に表示する調整情報表示部とを備え、フィーリング値は、ステアリング制御情報の操舵角度と操舵トルクとの関係から求めるものである。

この発明に係るパワーステアリング調整装置は、ステアリングの制御特性を視覚的に示す制御特性グラフと、フィーリング値を視覚的に示すフィーリング値操作部とを同一画面上に表示するようにしたものである。これにより、調整作業に熟達した者でなくても調整が可能で、かつ、調整時間の短縮化を図ることができる。

この発明の実施の形態１のパワーステアリング調整装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態１のパワーステアリング調整装置の調整情報入力部におけるフィーリング値操作部を示す説明図である。 この発明の実施の形態１のパワーステアリング調整装置の調整情報入力部におけるフィーリング値操作部の他の例を示す説明図である。 この発明の実施の形態１のパワーステアリング調整装置の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１のパワーステアリング調整装置のフィーリング値とステアリング制御情報の表示例を示す説明図である。 この発明の実施の形態１のパワーステアリング調整装置の調整入力を示す説明図である。 この発明の実施の形態１のパワーステアリング調整装置の車速に応じた操舵角度のグラフを示す説明図である。 この発明の実施の形態１のパワーステアリング調整装置の第１のレイアウト例を示す説明図である。 この発明の実施の形態１のパワーステアリング調整装置の第２のレイアウト例を示す説明図である。 この発明の実施の形態１のパワーステアリング調整装置の第３のレイアウト例を示す説明図である。

以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１は、本実施の形態によるパワーステアリング調整装置を示す構成図である。
本実施の形態によるパワーステアリング調整装置は、図１に示すように、調整情報入力部１、ステアリング制御情報算出部２、調整情報表示部３、表示変更部４、ＣＡＮデータ取得部５、ステアリング制御情報出力部６を備える。

調整情報入力部１は、車両のハンドルを操作したときに操作者が感じる操舵感を示す値であるフィーリング値の情報と、電動パワーステアリング装置におけるモータアシスト力の制御情報を示すステアリング制御情報のうち、少なくともいずれか一方の情報を調整情報としてその入力を受け付ける処理部である。図２及び図３に調整情報入力部１におけるフィーリング値操作部を示す。
フィーリング値は、キーボードなどの入力デバイスやタッチ入力によって値をそのまま入力しても良いし、図２に示すように、タッチ入力によって数値バーをスライド入力すること（図２（ａ））や、アイコン押下で値を変更する（図２（ｂ））ようにしてもよい。また、フィーリング値の表示は、図３に示すように、例えば、−３点〜０点〜＋３点の間で表される値のように、その時々に基準となりえる条件を０点とした差分を表示するようにしてもよい。なお、図３（ａ）はスライド入力、図３（ｂ）はアイコン押下で値を変更する場合である。ここで基準０点からの差分としては、例えば、ある程度の調整完了した制御を基準０点として付加するフィーリング値を差分とする、あるいは、繰り返し調整する中で前回保存した調整データを基準０点として付加するフィーリング値を差分とする、などが考えられる。このような構成により、直感的にフィーリング値の操作が可能になる。なお、オンセンタ感フィーリング値といった、フィーリング値については後で詳細に説明する。

ステアリング制御情報算出部２は、調整情報入力部１が取得した情報を用いて、ステアリングの制御特性を視覚的に示す制御特性グラフのデータを算出する処理部である。また、ステアリング制御情報算出部２は、ＣＡＮデータ取得部５からの車両情報に基づいて、車速に応じて制御特性グラフ軸の表示範囲を変更するよう構成されている。ここで、ステアリング制御情報は、単独の数値の場合や、二変数・三変数の配列データの場合があり、二変数・三変数の場合は、二次元・三次元のグラフで表現することが可能である。例えば「操舵角度−操舵トルク値」、「路面から受ける反力−モータ補償電流」、「操舵トルク−モータ補償電流」、「操舵角度−操舵トルク値−車速」、「路面から受ける反力−モータ補償電流−車速」、「操舵トルク−モータ補償電流−車速」などのグラフで表現することができる。

調整情報表示部３は、ステアリング制御情報算出部２からの制御特性グラフのデータによる制御特性グラフと、フィーリング値を視覚的に示すフィーリング値操作部とを同一画面上に表示する表示部である。また、調整情報入力部１及び調整情報表示部３は、車載ナビゲーション装置、スマートフォン及びタブレット端末といった画面表示と入力とを画面上で行うタッチパネルを有するデバイスを用いて構成されているが、調整情報入力部１と調整情報表示部３とが独立したデバイスであってもよい。表示変更部４は、調整者からの表示変更入力を受け付ける機能部であり、例えば調整情報入力部１と調整情報表示部３とを構成するタッチパネル表示部の同一画面内に設けられるが、独立したボタン等を設けても良い。ＣＡＮデータ取得部５は、調整対象とする車速やハンドル操舵角度といったＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）データを取得し、ステアリング制御情報算出部２に出力するための機能部である。また、ＣＡＮデータ取得部５は、車両シミュレータからの車速情報やハンドル操舵角度等のシミュレーション用データを取得する機能を有している。ステアリング制御情報出力部６は、ステアリング制御情報算出部２で算出されたステアリング制御情報をアシストモータといったパワーアシストの対象となるステアリング機構に与えるためのインタフェースである。

次に、このように構成された実施の形態１の動作について説明する。
図４は、実施の形態１のパワーステアリング調整装置の動作を示すフローチャートである。
先ず、車両のエンジンが起動されると（ステップＳＴ１）、パワーステアリング調整装置では、ＣＡＮデータ取得部５よりＣＡＮデータを取得する（ステップＳＴ２）。次に、パワーステアリング調整装置は、調整情報入力部１で新たな調整情報が入力されたかを判定し（ステップＳＴ３）、新たな調整情報が入力されていない場合はステップＳＴ２で取得した車速に応じたステアリング制御情報を調整情報表示部３に出力し、調整情報表示部３は、ステアリング制御情報算出部２から取得したステアリング制御情報と、このステアリング制御情報に対応したフィーリング値を同一画面上に表示する（ステップＳＴ５）。

図５は、フィーリング値とステアリング制御情報の表示例を示す説明図である。図示のように、４種のフィーリング値を示すフィーリング値操作部１０１と、操舵角度と操舵トルクとの関係を示す制御特性グラフ１０２と、各種の操舵パラメータとモータ補償電流の関係を示す制御特性グラフ１０３とを同一画面上に表示する。

ここで、４種のフィーリング値は、制御特性グラフ１０２に示す操舵角度と操舵トルクとの関係、または、制御特性グラフ１０３に示す各種の操舵パラメータとモータ補償電流の関係から求められる値であり、各フィーリング値は次のような値である。
・オンセンタフィーリング：ハンドルが操舵角度０°付近に留まろうとするフィーリング。ステアリング制御情報とは、操舵角度０°付近のハンドルの重さや、ハンドルの重さが０になるときの操舵角度と相関がある。
・ハンドル戻りフィーリング：操舵したときにハンドルが操舵角度０°付近に戻ろうとするフィーリング。例えば４０ｋｍ／ｈの場合、ステアリング制御情報とは、操舵角度６０°付近のハンドルの重さと相関がある。
・バネフィーリング：大きな角度操舵を行ったときにハンドルが跳ね返るようなフィーリング。例えば４０ｋｍ／ｈの場合、ステアリング制御情報とは、操舵角度１２０°付近のハンドルの切り増し時と切り戻し時の重さ（トルク値）の差分と相関がある。
・ビルドアップフィーリング：大きな角度から０°付近まで操舵したときにハンドルに感じる重さの変化のフィーリング。たとえば４０ｋｍ／ｈの場合、ステアリング制御情報とは、操舵角度０°〜１２０°付近でのハンドルの重さの変化量と相関がある。

また、操舵角度と操舵トルクとの関係を示す制御特性グラフ１０２は、例えば、「路面から受ける反力とモータ補償電流との関係」、「操舵トルクとモータ補償電流との関係」といった、各種パラメータとモータ補償電流の関係を示す制御特性グラフ１０３を集約して示す値である。すなわち、制御特性グラフ１０２は、走行経験豊富な専門家の感性に基づく複数の制御特性グラフ１０３を集約した値を示している。また、フィーリング値は、制御特性グラフ１０２に示す操舵角度と操舵トルクとの関係から求められる値であるため、フィーリング値を確認しながら調整することで、専門家でない調整者であっても調整が可能となる。

次に、ステップＳＴ３において、調整情報入力部１に新たな調整情報が入力された場合について説明する。例えば、図５のフィーリング値操作部１０１中の矢印に示すように、ハンドル戻りフィーリング値が＋方向に操作された場合、ステアリング制御情報算出部２は、これに対応したステアリング制御情報の値を算出する（ステップＳＴ４）。これにより、調整情報表示部３は、操作されたフィーリング値操作部１０１を表示すると共に、ステアリング制御情報算出部２が算出したステアリング制御情報、例えば図５の場合は、破線で示すような、新たな操舵角度と操舵トルクとの関係を示す制御特性グラフ１０２と、各種パラメータとモータ補償電流の関係を示す制御特性グラフ１０３とを同一画面上に表示する（ステップＳＴ５）。

また、調整情報の入力として、フィーリング値操作部１０１からだけではなく、操舵角度と操舵トルクとの関係を示す制御特性グラフ１０２や、各種パラメータとモータ補償電流の関係を示す制御特性グラフ１０３を操作することで行ってもよい。例えば、図６（ａ）は、制御特性グラフ１０２をスライド操作で編集する例を示している。図中の黒丸点が編集点であり、これをスライド操作することで調整入力が行える。また、図６（ｂ）では、アイコンタッチで調整入力する例である。この場合は、調整方向を示すアイコンが表示され、いずれかのアイコンをタッチすることでグラフ編集により調整入力を行う。

図６（ａ）（ｂ）に示す制御特性グラフ１０２への調整入力、または制御特性グラフ１０３への調整入力であっても、ステアリング制御情報算出部２は、この調整入力に対応したフィーリング値とステアリング制御情報を算出し、調整情報表示部３へ出力する。これにより、フィーリング値操作部１０１、制御特性グラフ１０２及び制御特性グラフ１０３のいずれを用いて調整入力を行う場合であっても、フィーリング値とステアリング制御情報を連動して変化させることができる。

次に、図示しない確定ボタンが押下される、といった調整情報表示部３による表示内容への確定操作が行われると（ステップＳＴ６）、ステアリング制御情報算出部２はステアリング制御情報をステアリング機構に対して出力する（ステップＳＴ７）。

また、ステップＳＴ６で確定操作が行われない場合は、ステップＳＴ２に戻ってＣＡＮデータを取得し、ステップＳＴ５において、車速に対応した表示を行う。例えば図７は車速による操舵角度と操舵トルクとの関係を示す制御特性グラフ１０２の変化を示している。図７（ａ）は車速４０ｋｍ／ｈの場合であり、操舵角度は−１２０゜〜＋１２０゜の範囲である。一方、図７（ｂ）は車速２０ｋｍ／ｈの場合であり、操舵角度は−１５０゜〜＋１５０゜の範囲が示されている。

次に、表示変更部４による表示変更動作について説明する。ステップＳＴ８で表示変更動作が行われると、調整情報表示部３は、レイアウト変更を行って（ステップＳＴ９）、ステップＳＴ５に戻る。図８〜図１０は、レイアウト例を示す説明図である。図８は調整情報表示部３が横長ディスプレイの場合であり、フィーリング値操作部１０１を上部に表示している。図９は各種パラメータとモータ補償電流の関係を示す制御特性グラフ１０３をタブ切替するようにした例である。また、図１０は縦長ディスプレイに適した表示であり、操舵角度と操舵トルクとの関係を示す制御特性グラフ１０２を上部に、フィーリング値操作部１０１を下部に配置している。

表示変更部４における表示変更動作としては、調整者による手動入力の他、加速度センサを用いて画面の向きに応じた自動変更であっても良く、また、画面の大きさ等に応じてレイアウトを切り替えるようにしてもよい。さらに、車両停止時はフィーリング値操作部１０１を上部に表示し、車両走行時は操舵角度と操舵トルクとの関係を示す制御特性グラフ１０２を上部に表示する、といったように、その状況で重要と思われる情報を見やすい位置に表示する、といった表示でもよい。また、表示をフィーリング値操作部１０１と操舵角度と操舵トルクとの関係を示す制御特性グラフ１０２のみとして、各種パラメータとモータ補償電流の関係を示す制御特性グラフ１０３の表示は行わない、といった表示変更も可能である。

また、以上説明した動作は、車両の実際の走行中に行う以外に、ＣＡＮデータ取得部５がシミュレーション用データを取得することで、停車中でも行うことができる。これにより、調整者は、車両を実際に走行させなくても、フィーリング値、操舵角度と操舵トルクの関係及び各種パラメータとモータ補償電流の関係がどのように変化するかを予測値として確認することができる。

以上説明したように、実施の形態１のパワーステアリング調整装置によれば、車両のハンドルの操舵感を示すフィーリング値の情報と、ステアリングのアシスト力の制御情報を示すステアリング制御情報のうち、少なくともいずれか一方の情報を取得する調整情報入力部と、調整情報入力部が取得した情報を用いて、ステアリングの制御特性を視覚的に示す制御特性グラフのデータを算出するステアリング制御情報算出部と、制御特性グラフのデータによる制御特性グラフと、フィーリング値を視覚的に示すフィーリング値操作部とを同一画面上に表示する調整情報表示部とを備えたので、調整作業に熟達した者でなくても調整が可能で、かつ、調整時間の短縮化を図ることができる。

また、実施の形態１のパワーステアリング調整装置によれば、ステアリング制御情報算出部は、フィーリング値またはステアリング制御情報のうち一方の情報が入力された場合は、一方の情報に連動して他方の情報を算出し、調整情報表示部は、一方の情報の値と、他方の情報の値とを表示するようにしたので、フィーリング値とステアリング制御情報との相関関係を容易に確認することができる。

また、実施の形態１のパワーステアリング調整装置によれば、制御特性グラフは複数であり、かつ、複数の制御特性グラフとフィーリング値操作部とのレイアウト表示の変更入力を取得する表示変更部を備え、調整情報表示部は、表示変更部でレイアウト表示の変更入力を取得した場合、変更入力されたレイアウト表示で複数の制御特性グラフとフィーリング値操作部とを表示するようにしたので、フィーリング値操作部と制御特性グラフとを表示レイアウトを自由に変更でき、その結果、調整作業の操作性を向上させることができる。

また、実施の形態１のパワーステアリング調整装置によれば、ステアリング制御情報算出部は、車速に応じて制御特性グラフ軸の表示範囲を変更するようにしたので、車速に応じて最適な表示を行うことができ、調整作業の操作性を向上させることができる。

また、実施の形態１のパワーステアリング調整装置によれば、フィーリング値操作部は、数値バーのスライド入力であるようにしたので、フィーリング値の調整を直感的に行うことができ、調整作業の操作性を向上させることができる。

また、実施の形態１のパワーステアリング調整装置によれば、フィーリング値操作部は、基準値を０としてその差分を入力するようにしたので、フィーリング値の調整を容易に行うことができる。

また、実施の形態１のパワーステアリング調整装置によれば、フィーリング値は、ステアリング制御情報の操舵角度と操舵トルクとの関係から求めるようにしたので、調整作業が容易に行え、かつ調整時間の短縮化を図ることができる。

また、実施の形態１のパワーステアリング調整装置によれば、フィーリング値は、操舵パラメータとステアリングのアシストを行うモータのモータ補償電流との関係から求めるようにしたので、調整作業が容易に行え、かつ調整時間の短縮化を図ることができる。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

以上のように、この発明に係るパワーステアリング調整装置は、車両のステアリング制御の調整を行う際の調整補助の構成に関するものであり、車両開発時や、ドライバが操舵特性を変更したい場合に、ステアリング制御の調整に用いるのに適している。

１ 調整情報入力部、２ ステアリング制御情報算出部、３ 調整情報表示部、４ 表示変更部、５ ＣＡＮデータ取得部、６ ステアリング制御情報出力部。

Claims (7)

1. 車両のハンドルの操舵感を示すフィーリング値の情報と、ステアリングのアシスト力の制御情報を示すステアリング制御情報のうち、少なくともいずれか一方の情報を取得する調整情報入力部と、
   前記調整情報入力部が取得した情報を用いて、ステアリングの制御特性を視覚的に示す制御特性グラフのデータを算出するステアリング制御情報算出部と、
   前記制御特性グラフのデータによる前記制御特性グラフと、前記フィーリング値を視覚的に示すフィーリング値操作部とを同一画面上に表示する調整情報表示部とを備え、
   前記フィーリング値は、前記ステアリング制御情報の操舵角度と操舵トルクとの関係から求めることを特徴とするパワーステアリング調整装置。
2. 前記ステアリング制御情報算出部は、前記フィーリング値または前記ステアリング制御情報のうち一方の情報が入力された場合は、当該一方の情報に連動して他方の情報を算出し、
   前記調整情報表示部は、前記一方の情報の値と、前記他方の情報の値とを表示することを特徴とする請求項１記載のパワーステアリング調整装置。
3. 前記制御特性グラフは複数であり、
   かつ、当該複数の制御特性グラフと前記フィーリング値操作部とのレイアウト表示の変更入力を取得する表示変更部を備え、
   前記調整情報表示部は、前記表示変更部でレイアウト表示の変更入力を取得した場合、当該変更入力されたレイアウト表示で前記複数の制御特性グラフと前記フィーリング値操作部とを表示することを特徴とする請求項１記載のパワーステアリング調整装置。
4. 前記ステアリング制御情報算出部は、車速に応じて制御特性グラフ軸の表示範囲を変更することを特徴とする請求項１記載のパワーステアリング調整装置。
5. 前記フィーリング値操作部は、数値バーのスライド入力であることを特徴とする請求項１記載のパワーステアリング調整装置。
6. 前記フィーリング値操作部は、基準値を０としてその差分を入力することを特徴とする請求項５記載のパワーステアリング調整装置。
7. 車両のハンドルの操舵感を示すフィーリング値の情報と、ステアリングのアシスト力の制御情報を示すステアリング制御情報のうち、少なくともいずれか一方の情報を取得する調整情報入力部と、
   前記調整情報入力部が取得した情報を用いて、ステアリングの制御特性を視覚的に示す制御特性グラフのデータを算出するステアリング制御情報算出部と、
   前記制御特性グラフのデータによる前記制御特性グラフと、前記フィーリング値を視覚的に示すフィーリング値操作部とを同一画面上に表示する調整情報表示部とを備え、
   前記フィーリング値は、操舵パラメータとステアリングのアシストを行うモータのモータ補償電流との関係から求めることを特徴とするパワーステアリング調整装置。

Images