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技術 操舵制御装置

出願人 株式会社デンソー
発明者 平手庸介渡部大治赤塚久哉
出願日 2016年8月25日 (4年5ヶ月経過) 出願番号 2016-164637
公開日 2018年3月1日 (2年11ヶ月経過) 公開番号 2018-030481
状態 特許登録済
技術分野 走行状態に応じる操向制御
主要キーワード 積分対象 状態閾値 PIDゲイン 内部値 目標角度θ 角速度閾値 遷移的 検出角速度
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (19)

課題

ドライバが行っている切り込み切り戻しなどの状態である操舵状態を区別し、操舵状態に応じた操舵感覚をドライバに対して与える操舵制御装置を提供する。

解決手段

操舵制御装置に備えられた介入検出部が行う介入検出処理は、S210及びS220にて、操舵トルクTsを変換特性に応じて介入係数αを算出する。S230、S250及びS270にて、介入検出部は操舵トルクTs、モータ角速度ω及び操舵状態量Qsに基づいて操舵状態を判定し、当該変換特性をS240、S260、S280及びS290にて、当該操舵状態に応じて変化させる。内部値演算部は介入係数αに応じて、自動操舵トルク及びアシストトルク比率を変化させる。

概要

背景

車両のドライバによる操舵のうち少なくとも一部を自動で行う自動操舵において、車両がレーンに沿って走行するように車両を制御するレーンキープ制御の技術が知られている。

例えば、特許文献1のモータ制御装置は、モータの制御により車両がレーンに沿って走行するように車両を制御するレーンキープ制御を行うための自動操舵トルク及びドライバによる操舵に対する負荷を軽減するアシストトルクを発生させる。この際、操舵トルクあらかじめ決められた変換情報により介入係数に変換する。そして、当該モータの制御に対してドライバ又はシステムが介入した際にドライバに違和感を与えないように、介入係数により車両の制御の切替を行う技術が開示されている。

概要

ドライバが行っている切り込み切り戻しなどの状態である操舵状態を区別し、操舵状態に応じた操舵感覚をドライバに対して与える操舵制御装置を提供する。操舵制御装置に備えられた介入検出部が行う介入検出処理は、S210及びS220にて、操舵トルクTsを変換特性に応じて介入係数αを算出する。S230、S250及びS270にて、介入検出部は操舵トルクTs、モータ角速度ω及び操舵状態量Qsに基づいて操舵状態を判定し、当該変換特性をS240、S260、S280及びS290にて、当該操舵状態に応じて変化させる。内部値演算部は介入係数αに応じて、自動操舵トルク及びアシストトルクの比率を変化させる。

目的

本開示は、ドライバが行っている切り込みや切り戻しなどの状態である操舵状態を区別し、操舵状態に応じた操舵感覚をドライバに対して与える操舵制御装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

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請求項1

車両に備えられたハンドルに対する操舵によって生じる操舵トルク検出値である検出トルクに応じて操舵負荷を軽減するアシストトルクを発生させるためのアシスト指令を生成するように構成されたアシスト制御演算部(20)と、操舵に関わる物理量の目標値を取得し、当該目標値に前記物理量の検出値を追従させる自動操舵トルクを発生させるための追従指令を生成するように構成された追従制御演算部(30)と、前記アシストトルク及び前記自動操舵トルクを発生させるモータ(6)を前記アシスト指令及び前記追従指令の加算値に基づいて駆動するように構成されたモータ駆動部(60)と前記検出トルク及び前記モータの角速度の検出値である検出角速度から、ドライバによる操舵の状態である操舵状態切り込みの状態にあるか、切り戻しの状態にあるかを少なくとも判定するように構成された状態判定部(40、S210、S220、S230、S250、S270)と、前記追従制御演算部による制御へのドライバからの介入又は前記アシスト制御演算部による制御への前記目標値の生成に関わるシステムからの介入の度合いを、前記状態判定部での判定結果に従って、変化させるように構成された介入算出部(40、S240、S260、S280、S290)と、前記介入算出部で導き出される介入の度合いに応じて前記自動操舵トルクに対する前記アシストトルクの比率が変化するように、前記アシスト制御演算部及び前記追従制御演算部のうち少なくとも一方で使用される内部値を変化するように構成された内部値演算部(34)と、を備える操舵制御装置

請求項2

請求項1に記載の操舵制御装置であって、前記状態判定部は、前記検出トルクがあらかじめ決められた値であるトルク閾値未満である場合には、前記操舵状態は手離しであると判定する、操舵制御装置。

請求項3

請求項1又は請求項2に記載の操舵制御装置であって、前記状態判定部は、前記検出角速度の大きさがあらかじめ決められた値である角速度閾値未満である場合には、前記検出トルクの値にかかわらず、前記操舵状態は保舵であると判定する、操舵制御装置。

請求項4

請求項1に記載の操舵制御装置であって、前記介入算出部は、前記介入の度合いを、前記検出トルクから前記介入の度合いへの変換特性を定義した変換情報を用いて導出し、かつ、前記変換情報を変更させるように構成された、操舵制御装置。

請求項5

請求項4に記載の操舵制御装置であって、前記介入算出部は、前記変換情報として、前記変換特性の異なる複数の変換マップを備え、前記状態判定部での判定結果に従って、前記介入の度合いの算出に用いる前記変換マップを切り替えることで、前記変換特性を変化させる操舵制御装置。

請求項6

請求項4に記載の操舵制御装置であって、前記介入算出部は、前記変換情報を用いて導出された介入の度合いに、前記状態判定部での判定結果に応じて設定される調整ゲインを乗じることで、前記変換特性を変化させる、操舵制御装置。

請求項7

請求項6に記載の操舵制御装置であって、ドライバによる操舵の状態が前記切り込みであると判定された場合に、前記調整ゲインを減少させる、操舵制御装置。

技術分野

0001

本開示は、車両の操舵制御を行う操舵制御装置に関する。

背景技術

0002

車両のドライバによる操舵のうち少なくとも一部を自動で行う自動操舵において、車両がレーンに沿って走行するように車両を制御するレーンキープ制御の技術が知られている。

0003

例えば、特許文献1のモータ制御装置は、モータの制御により車両がレーンに沿って走行するように車両を制御するレーンキープ制御を行うための自動操舵トルク及びドライバによる操舵に対する負荷を軽減するアシストトルクを発生させる。この際、操舵トルクあらかじめ決められた変換情報により介入係数に変換する。そして、当該モータの制御に対してドライバ又はシステムが介入した際にドライバに違和感を与えないように、介入係数により車両の制御の切替を行う技術が開示されている。

先行技術

0004

特開2015−20604号公報

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、特許文献1の介入検出部は、自動操舵が行われているときに操舵トルクが検出されるとこれをドライバによる介入として検出する。このため、切り込み切り戻しといったドライバの操舵状態を区別することができなかった。したがって、ドライバの操舵状態に応じた操舵感覚をドライバに対して与えることが困難であった。なお、ここでいう切り込みとは、自動操舵によりステアリングが切られている方向と同じ方向にドライバがトルクをかけている状態である。また、切り戻しとは、自動操舵によりステアリングが切られている方向と反対方向にドライバがトルクをかけている状態である。

0006

本開示は、ドライバが行っている切り込みや切り戻しなどの状態である操舵状態を区別し、操舵状態に応じた操舵感覚をドライバに対して与える操舵制御装置を提供する。

課題を解決するための手段

0007

本開示の操舵制御装置は、アシスト制御演算部(20)、追従制御演算部(30)、モータ駆動部(60)、状態判定部(40、S210、S220、S230、S250、S270)、介入算出部(40、S240、S260、S280、S290)及び内部値演算部(34)を備える。

0008

アシスト制御演算部は、車両に備えられたハンドルに対する操舵によって生じる操舵トルクの検出値である検出トルクに応じて操舵負荷を軽減するアシストトルクを発生させるためのアシスト指令を生成する。

0009

追従制御演算部は、操舵に関わる物理量の目標値を取得し、当該目標値に物理量の検出値を追従させる自動操舵トルクを発生させるための追従指令を生成する。
モータ駆動部は、アシストトルク及び自動操舵トルクを発生させるモータ(6)をアシスト指令及び追従指令の加算値に基づいて駆動する。

0010

状態判定部は、検出トルク及びモータの角速度の検出値である検出角速度から、ドライバによる操舵の状態が切り込みの状態にあるか、切り戻しの状態にあるかを少なくとも判定する。

0011

介入算出部は、追従制御演算部による制御へのドライバからの介入又はアシスト制御演算部による制御への目標値の生成に関わるシステムからの介入の度合いを、状態判定部での判定結果に従って、変化させる。

0012

内部値演算部は、介入算出部で導き出される介入の度合いに応じて自動操舵トルクに対するアシストトルクの比率が変化するように、アシスト制御演算部及び追従制御演算部のうち少なくとも一方で使用される内部値を変化させる。

0013

このような構成によれば、検出トルク及びモータ角速度を検出することで切り込みや切り戻しといったドライバによる操舵状態を区別することができる。これにより、当該操舵状態に応じて、車両の制御の切替を行うことで、ドライバに対して違和感のない操舵感覚をドライバに与えることができる。

0014

また、本開示は、前述した操舵制御装置の他、操舵制御装置を構成要素とするシステム、操舵制御装置を構成する各手段としてコンピュータを機能させるためのプログラム操舵制御方法など、種々の形態で実現できる。

図面の簡単な説明

0015

操舵制御装置の構成を示すブロック図である。
ECUの構成を示すブロック図である。
追従制御演算部の構成を示すブロック図である。
内部値演算部による内部値演算処理を示すフローチャートである。
介入検出部による介入検出処理を示すフローチャートである。
切り込み及び切り戻しを行った際の操舵状態量の変化を表すグラフである。
切り込み及び手離しを行った際の操舵状態量の変化を表すグラフである。
切り込み及び切り戻しを行った際の追従指令の変化を表すグラフである。
切り込み及び切り戻しを行った際の操舵トルクの変化を表すグラフである。
切り込み及び手離しを行った際の追従指令の変化を表すグラフである。
切り込み及び手離しを行った際の操舵トルクの変化を表すグラフである。
介入検出部の構成を表す図である。
第2実施形態における介入検出部の構成を表す図である。
第2実施形態における介入検出部による介入検出処理を表すフローチャートである。
変形例における変換マップを表すグラフである。
変形例における調整ゲインと操舵状態量の関係を表すグラフである。
変形例における追従指令の変化を表すグラフである。
変形例における操舵トルクを表すグラフである。

実施例

0016

以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態を説明する。
[1.第1実施形態]
[1−1.構成]
本実施形態の電動ステアリングシステム1は、図1に示すように、アシスト制御及び追従制御を実行するものである。ここでいうアシスト制御は、ドライバによる操舵をモータ6によってアシストする制御である。また、追従制御は、レーンキープ制御ともいい、走行レーンに設定された目標コースに沿った自動操舵をモータ6によって実現する。

0017

ハンドル2は、ステアリングシャフト3の一端に固定され、ステアリングシャフト3の他端にはトルクセンサ4が接続されており、このトルクセンサ4の他端には、インターミディエイトシャフト5が接続されている。なお、以下の説明では、ステアリングシャフト3からトルクセンサ4を経てインターミディエイトシャフト5に至る軸体全体を、まとめて操舵軸ともいう。

0018

トルクセンサ4は、操舵トルクTsを検出するためのセンサである。具体的には、ステアリングシャフト3とインターミディエイトシャフト5とを連結するトーションバーを有し、このトーションバーのねじれ角に基づいてそのトーションバーに加えられているトルクを検出する。

0019

モータ6は、アシスト制御に基づくアシストトルクや追従制御に基づく自動操舵トルクを発生させるためのものであり、減速機構6aを介してその回転がインターミディエイトシャフト5に伝達される。すなわち、減速機構6aは、モータ6の回転軸の先端に設けられたウォームギアと、このウォームギアと噛み合った状態でインターミディエイトシャフト5に同軸状に設けられたウォームホイールとにより構成されている。これにより、モータ6の回転がインターミディエイトシャフト5に伝達される。逆に、ドライバによる操舵や路面からの反力である路面反力によってインターミディエイトシャフト5が回転すると、その回転が減速機構6aを介してモータ6に伝達され、モータ6も回転することになる。

0020

また、モータ6は、例えばブラシレスモータからなり、内部にレゾルバ等の回転センサを備えている。回転センサは、少なくともモータ回転角θモータ角速度ωを出力する。但し、モータ回転角θやモータ角速度ωの代わりに、これらモータ回転角θやモータ角速度ωに減速機構6aのギア比を乗じることで求められる操舵角操舵角速度を用いてもよい。

0021

インターミディエイトシャフト5における、トルクセンサ4が接続された一端とは反対側の他端は、ステアリングギアボックス7に接続されている。ステアリングギアボックス7は、ラックとピニオンギアからなるギア機構にて構成されており、インターミディエイトシャフト5の他端に設けられたピニオンギアに、ラックの歯が噛み合っている。そのため、ドライバがハンドル2を回すと、インターミディエイトシャフト5が回転即ちピニオンギアが回転することにより、これによりラックが左右に移動する。ラックの両端にはそれぞれタイロッド8が取り付けられており、ラックとともにタイロッド8が左右の往復運動を行う。これにより、タイロッド8がその先のナックルアーム9を引っ張ったり押したりすることで、操舵輪である各タイヤ10の向きが変わる。

0022

また、車両における所定の部位には、車速Vを検出するための車速センサ11が設けられている。
以下では、ハンドル2から各タイヤ10に至る、ハンドル2の操舵力が伝達される機構全体を総称して、操舵系メカ100ともいう。

0023

このような構成を有する操舵系メカ100では、ドライバの操舵によるハンドル2の回転がステアリングシャフト3、トルクセンサ4及びインターミディエイトシャフト5を介してステアリングギアボックス7に伝達される。そして、ステアリングギアボックス7内で、インターミディエイトシャフト5の回転がタイロッド8の左右移動に変換される。当該タイロッド8が動くことによって、左右の両タイヤ10が操舵される。

0024

LKP−ECU16は、図示しない車載バッテリからの電力によって動作し、図示しない車載カメラによって撮像された車両前方の画像から、走行レーンや走行レーンにおける自車両の位置を検出する。検出された自車両の位置に基づいて目標コースを設定する。更に、車速や舵角の検出値等に基づいて、目標コースに沿って走行するためのモータ回転角あるいは操舵角の目標値である目標角度θtを設定し、この目標角度θtをEPS−ECU15に出力する。なお、ここでいうLKPはレーンキーピングの略であり、目標コースに沿って走行する制御である。また、このような目標角度θtを設定する処理は、レーンキープ制御において周知のものであるため、ここでは説明を省略する。

0025

EPS−ECU15は、図示しない車載バッテリからの電力によって動作する。EPS−ECU15は、目標角度θt、操舵トルクTs、モータ6のモータ回転角θ,モータ角速度ω及び車速センサ11にて検出された車速Vに基づいて、アシスト指令ACと追従指令TCを足し合わせた最終指令TLを演算する。なお、EPSは電動パワーステアリングの略であり、電気由来の力で操舵を補助する制御である。ここでいう目標速度θtは、LKP−ECU16で求められた値である。操舵トルクTsは、トルクセンサ4にて検出された値である。アシスト指令ACはアシストトルクを発生させるための電流指令値であり、追従指令TCは自動操舵トルクを発生させるための電流指令値である。
そして、その最終指令TLに応じた駆動電圧Vdをモータ6へ印加することにより、アシストトルク、及び自動操舵トルクを発生させる。

0026

つまり、EPS−ECU15は、駆動電圧Vdによってモータ6を制御することによって操舵特性を制御し、ひいてはモータ6により駆動される操舵系メカ100を制御する。ここでは追従制御すなわちレーンキープ制御に必要な応答性を確保するために、上記制御を任意の周期で実行し、この周期で駆動指令DCを更新するように構成されている。ここでいう任意の周期とは、例えば数百us〜数百msのいずれかで、レーンキープを実行する上で問題なければ何でも良い。なお図示しないが、EPS−ECU15は、駆動指令DCに基づいてモータ6への駆動電圧Vdに印加する際、モータ6が3相モータであれば3相分印加する。

0027

EPS−ECU15は、CPUと、RAM、ROM、フラッシュメモリ等の半導体メモリとを有する周知のマイクロコンピュータを中心に構成される。EPS−ECU15の各種機能は、CPUが非遷移的実体記録媒体に格納されたプログラムを実行することにより実現される。なおこの例では、半導体メモリが、プログラムを格納した非遷移的実体的記録媒体に該当する。また、このプログラムが実行されることで、プログラムに対応する方法が実行される。EPS−ECU15は、図2に示すように、後述するアシスト制御演算部20、追従制御演算部30、介入検出部40、加算器50、モータ駆動部60として機能する。なお、EPS−ECU15を構成するマイクロコンピュータの数は1つでも複数でもよい。ここでいう、加算器50は、アシスト指令ACと追従指令TCを加算することによりモータを駆動するための電流指令値となる駆動指令DCを生成する。また、EPS−ECU15を構成するこれらの要素を実現する手法はソフトウェアに限るものではなく、その一部又は全部の要素について、一つあるいは複数のハードウェアを用いて実現してもよい。例えば、上記機能がハードウェアである電子回路によって実現される場合、その電子回路は多数の論理回路を含むデジタル回路、又はアナログ回路、あるいはこれらの組合せによって実現してもよい。なお、EPS−ECU15が本開示における操舵制御装置に相当する。

0028

モータ駆動部60は、駆動指令DCに基づき、駆動指令DCに対応したアシストトルク及び自動操舵トルクが操舵軸に付与されるようにモータ6へ駆動電圧Vdを印加する。具体的には、駆動指令DCを目標電流とし、モータ6に流れる通電電流Imが目標電流と一致するように駆動電圧Vdをフィードバック制御することで、操舵軸に対して所望のトルクを発生させる。なお、このようなモータ駆動部60は、例えば特開2013−52793号公報により、公知の技術であるため、その詳細についての説明は省略する。

0029

アシスト制御演算部20は、操舵トルクTs、モータ角速度ω、車速Vに基づき、アシストトルクを発生させるための電流指令値を表すアシスト指令ACを生成する。なお、アシストトルクは、路面反力や路面負荷に応じた伝達感や、操舵状態に応じたフィールが実現されるようにドライバによる操舵をアシストする。具体的には、例えば、アシスト制御演算部20は、操舵トルクTs及び車速Vに基づき路面反力に応じた伝達感を得るための基本アシスト量を演算する。アシスト制御演算部20は、操舵トルクTs及びモータ角速度ωに応じて操舵状態に応じたアシスト補償量を演算する。アシスト制御演算部20は、そのアシスト補償量に、車速Vに応じたゲインを乗じたものを基本アシスト量に加算することでアシスト指令ACを生成する。但し、アシスト指令ACの演算方法は、これに限るものではなく、公知の任意の手法を使用することが可能である。

0030

介入検出部40は、ドライバによる追従制御への介入操作を検出する。すなわち、介入検出部40は操舵トルクTs及びモータ角速度ωを読み込み、当該操舵トルクTs及びモータ角速度ωに応じて、介入係数αを出力する。ここでいう介入係数αは、追従制御演算部による制御へのドライバからの介入又はアシスト制御演算部による制御への目標値の生成に関わるシステムからの介入の度合いをいう。この時、操舵トルクTsに対してローパスフィルタを作用させて、操舵トルクTsに重畳された路面外乱等、ドライバによる介入動作以外のノイズを除去するようにしてもよい。なお、介入検出部40における処理の詳細は、後述する。

0031

追従制御演算部30は、図3に示すように、目標角度θt、モータ回転角θに基づき、モータ回転角θを目標角度θtに追従させるのに必要な自動操舵トルクを発生させるための電流指令値を表す追従指令TCを生成する。具体的には、追従制御演算部30は、減算器31と、特性決定器32と、積分器33と、内部値演算部34とを備えている。
ここでいう減算器30は、目標角度θtに対するモータ回転角θの偏差を求める。特性決定器32は、減算器31で求めた偏差にPIDゲインを付与することで制御特性を決定づける。積分器33は、特性決定器32の出力である積分対象値TMを積分する。内部値演算部34は、介入係数αに従って、追従制御演算部30での演算に使用される内部値を変化させることによって、追従指令TCを変化させる。なお、特性決定器32と積分器33は、一般的なPID制御を表す数式を、離散化のために双一次変換し、その変換により得られた数式に基づく制御構造を実現する周知のものである。

0032

内部値演算部34は、積分器33において積分対象値TMと追従指令の前回値TC[n−1]とを加算する加算器の出力を変化対象値uとし、変化後の出力yが追従指令TC[n]となるように接続されている。

0033

ここで、内部値演算部34が実行する内部値演算処理の内容を図4に示すフローチャートに沿って説明する。
まずS110で内部値演算部34は、減算器31の出力である変化対象値u及び介入検出部40の出力である介入係数αを読み込む。

0034

S120で内部値演算部34は、予め設定された追従指令の上限値CLに介入係数αを乗じることでガード値LMを算出する。なお、上限値CLは、例えば、モータ6の定格電流に設定する。

0035

S130で内部値演算部34は、変化対象値の絶対値|u|がガード値LM以上であるか否かを判断する。つまり、−LM〜LMの範囲を、追従指令TCの許容範囲として、変化対象値uが許容範囲を超えているか否かを判断する。このときの許容範囲の境界値はガード値±LMである。

0036

S130で変化対象値uが許容範囲内である場合、S140で内部値演算部34は、変化対象値uを演算することなくそのまま出力yとして設定する。
S130で変化対象値uが許容範囲外である場合、S150で内部値演算部34は、変化対象値uが非負の値であるか否かを判断する。

0037

S150で変化対象値uが非負の値である場合、S160で内部値演算部34は、許容範囲の上限値であるガード値LMを出力yとして設定する。
S150で変化対象値uが負の値である場合、S170で内部値演算部34は、許容範囲の下限値である負のガード値−LMを出力yとして設定する。

0038

すなわち、変化対象値の絶対値|u|が許容範囲を超えて大きくなると、追従指令TCは、許容範囲のガード値±LMに制限される。LMは追従指令の上限値CLに介入係数αを乗じることで得られるので、上限値CLは定数であるから、介入係数αが小さくなるに従って、追従指令TCも減少する。

0039

[1−2.処理]
<介入検出部>
介入検出部40による介入検出処理の流れを、図5を用いて説明する。なお、介入検出処理は、任意の周期で行われる。

0040

まず、S210で介入検出部40は、操舵トルクTs及びモータ角速度ωを読み込む。
S220で介入検出部40は、読み込んだ操舵トルクTs及びモータ角速度ωを掛け合わせることで操舵状態量Qsを算出する。ここで、操舵トルクTs及びモータ角速度ωは、いずれもハンドル2を右回転させた場合に正の極性の値を、左回転させた場合に負の極性の値となる。具体的には、操舵トルクTsは、Ts=0となるハンドル2の位置を中立位置として、中立位置から右回転させた場合に正の極性の値を、左回転させた場合に負の極性の値となる。中立位置は、タイヤがグリップしている通常走行時には、車両を直進させる位置が中立位置となり、オーバステアによるスピン発生時にはタイヤが横滑りしている方向が中立位置となる。また、操舵状態量Qsの算出においては、操舵トルクTs及びモータ角速度ωはそれぞれの絶対値が一定以上となる場合に、正の場合には1に負の場合には−1になるように変換されてから掛け合わせられる。すなわち、操舵状態量Qsは、−1から+1までの値をとる。

0041

S230で介入検出部40は、モータ角速度ωの絶対値|ω|が角速度閾値a以下であるか否かを判定する。ここでいう角速度閾値aは、あらかじめ決められたモータ角速度ωの値である。S230で介入検出部40は、モータ角速度ωの絶対値|ω|が角速度閾値a以下であると判定した場合、介入検出部40は操舵状態が保舵であると判定する。ここでいう保舵とはドライバがハンドルを保持し、左右どちらにも動かさないようにしている状態を指す。

0042

介入検出部40により操舵状態が保舵であると判定されると、S240で介入検出部40は、保舵に対応した変換マップにより、介入係数αを算出し、処理が終了する。
S230で介入検出部40は、モータ角速度ωの絶対値|ω|が角速度閾値aよりも大きいと判定した場合、S250で介入検出部40は、操舵状態量Qsが0以上であるか否かを判定する。

0043

S250で介入検出部40は、操舵状態量Qsが0以上であると判定した場合、介入検出部40は操舵状態が切り込みであると判定する。すなわち、操舵トルクTsとモータ角速度ωの極性が同じとなることにより操舵状態量Qsが正の極性の値となる場合は、ドライバが切り込みを行うことによって生じた値であると判定する。

0044

介入検出部40により操舵状態が切り込みであると判定されると、S260で介入検出部40は、切り込みに対応した変換マップにより、介入係数αを算出し、処理が終了する。

0045

S250で介入検出部40は、操舵状態量Qsが0未満であると判定した場合、S270で介入検出部40は、操舵トルクTsの絶対値|Ts|がトルク閾値bより大きいか否かを判定する。ここでいうトルク閾値bはあらかじめ決められた操舵トルクTsの閾値である。

0046

S270で介入検出部40は、操舵トルクTsの絶対値|Ts|がトルク閾値bよりも大きいと判定した場合、介入検出部40は操舵状態が切り戻しであると判定する。
介入検出部40により操舵状態が切り戻しであると判定されると、S280で介入検出部40は、切り戻しに対応した変換マップにより、介入係数αを算出し、処理が終了する。

0047

S270で介入検出部40は、操舵トルクTsの絶対値|Ts|がトルク閾値b以下であると判定した場合、介入検出部40は操舵状態が手離しであると判定する。
介入検出部40により操舵状態が手離しであると判定されると、S290で介入検出部40は、手離しに対応した変換マップにより、介入係数αを算出し、処理が終了する。

0048

介入検出部40は当該算出された介入係数αを追従制御演算部30に供給する。
なお、S210、S220、S230、S250及びS270の処理が状態判定部による処理に相当し、S240、S260、S280及びS290の処理が介入算出部による処理に相当する。

0049

以下、保舵、切り込み、切り戻し及び手離しそれぞれの操舵状態に対応した変換マップについて説明する。なお以下、変換マップのパラメータとして操舵トルクの絶対値|Ts|を用いているが、操舵トルクTsそのものを用いてもよい。この場合、変換マップは、Ts=0の軸を挟んで左右対称の特性を示すものとなる。

0050

介入検出部40により操舵状態は保舵であると判定された場合、すなわちS240で使用される保舵に対応した変換マップは以下のようなものである。介入検出部40は、|Ts|≦Aではα=1を出力し、|Ts|≧Bではα=0を出力し、A<|Ts|<Bでは|Ts|の増大に伴い、α=1からα=0の範囲で単調減少する値を出力するように設定される。つまり、介入検出部40は、操舵トルクの絶対値|Ts|が大きいほど、すなわちドライバの操舵介入度合いが大きいほど、値が小さくなる介入係数αを生成する。これにより介入係数αが小さくなり追従指令が減少することで、ドライバへの負担が軽減される。|Ts|≦Aの範囲は不感帯であり、意図せずドライバがハンドルに触れてしまう等した場合に、これを介入操作として誤検出することがないようにするためのものである。Bは、例えば、意図的な操舵によって発生した操舵トルクTsであると確実に判断できる大きさに設定する。また、A<|Ts|<Bでは、αが減少していれば、その減少傾向は直線的なものに限るものではなく、例えば2次関数のような形を用いても、公知の任意の方法を用いても良い。

0051

介入検出部40により操舵状態は切り込みであると判定された場合、すなわちS260で使用される切り込みに対応した変換マップはS240で使用される保舵に対応した変換マップと同様のものである。すなわち切り込みに対応した変換マップは、保舵に対応した変換マップと同様に|Ts|≦Aの範囲は不感帯である。当該切り込み対応した変換マップは、保舵の場合と同じく意図せずドライバがハンドルに触れてしまう等した場合に、これを介入操作として誤検出することがないようにするためのものである。

0052

介入検出部40により操舵状態は切り戻しであると判定された場合、すなわちS280で使用される切り戻しに対応した変換マップは以下のようなものである。介入検出部40は、|Ts|=0では介入係数α=1、|Ts|≧Bでは介入係数α=0、B>|Ts|>0では、|Ts|が減少するほど、指数関数的にあるいは反比例して介入係数αが増加するように設定されている。

0053

介入検出部40により操舵状態は手離しであると判定された場合、すなわちS290で使用される手離しに対応した変換マップはS240で使用される保舵に対応した変換マップと同様のものである。すなわち手離しに対応した変換マップは保舵に対応した変換マップと同様に|Ts|≦Aの範囲は不感帯である。手離しに対応した変換マップは、保舵の場合と同じく意図せずドライバがハンドルに触れてしまう等した場合に、これを介入操作として誤検出することがないようにするためのものである。

0054

[1−3.効果]
以上説明したように、介入検出部40、操舵状態に応じて変換マップを切り替えることで、操舵状態に応じた介入係数αを算出する。このような構成によれば、操舵トルクTs及びモータ角速度ωを検出することで切り込みや切り戻しといったドライバの操舵状態を区別することができ、当該操舵状態に応じて、車両の制御の切替を行うことで、ドライバに対して違和感のない操舵感覚をドライバに与えることができる。

0055

例えば、本実施形態の操舵制御装置によれば、切り戻しと手離しを区別することができる。すなわち、本実施形態では、操舵トルクTsに対してトルク閾値bを設定し、操舵トルクTsがトルク閾値bより大きい場合に切り戻し、トルク閾値b以下である場合に手離しとして判定している。これにより、切り戻しと手離しを区別することができる。本実施形態では、切り戻しと手離しを区別した際に、それぞれの状態に応じた変換マップを設定する。これにより、前述のようなそれぞれの状態に応じた変換マップを設定することで切り戻し時のハンドルがドライバの意思よりも戻される戻され感と、手離し時の目標軌道への復帰の性能である追従性能とを両立することができる。

0056

次に、操舵状態が切り込みから切り戻し及び手離しに変化した場合の、具体的な操舵状態量Qs、追従指令TC及び操舵トルクTsについて図6から図11までの図を用いて説明する。

0057

なお、各図において横軸は時間を示し、縦軸は、操舵状態量Qs、追従指令TC及び操舵トルクTsの値を示す。また、0秒から2.5秒までにおいて切り込みを行い、2.5秒の時点から切り戻し又は手離しを行っている。

0058

操舵状態が切り込みから切り戻しに変化した場合の操舵状態量Qsについて図6を用いて説明する。切り込みを行っている0秒から2.5秒までの間には操舵状態量Qsは正の値を示している。これは、操舵トルクTs及びモータ角速度ωが同符号となることによる。これに対して、切り戻しを行っている2.5秒以降の操舵状態量Qsは、負の値を示している。これは、操舵トルクTs及びモータ角速度ωが異符号となることによる。この結果から、前述の通り、切り込みでは操舵状態量Qsが正の値を示し、切り戻しでは操舵状態量Qsが負の値を示すことがわかる。

0059

次に操舵状態が切り込みから手離しに変化した場合の操舵状態量Qsについて図7を用いて説明する。切り込みを行っている0秒から2.5秒までの間には操舵状態量Qsは正の値を示しているのに対し、手離しを行っている2.5秒以降の操舵状態量Qsの絶対値はあらかじめ決められた閾値以下に安定する。図6に示した切り戻しを行った場合の結果に比べて、操舵状態量Qsの絶対値の大きさは、小さいことがわかる。すなわちこれは、操舵状態が手離しになることにより、操舵トルクTsの絶対値があらかじめ決められたトルクの閾値以下になることで、操舵トルクTs及びモータ角速度ωを掛け合わせた値である操舵状態量Qsの絶対値があらかじめ決められた操舵状態量の閾値以下に安定することによる。すなわち本実施形態では、操舵トルクTsの絶対値があらかじめ決められたトルクの閾値以下であるか否かを判定することで手離しと切り戻しを区別することができる。

0060

次に操舵状態が切り込みから切り戻しに変化した場合の追従指令TCについて図8を用いて説明する。なお、以降の図では、従来技術の結果を点線で示し、本実施形態での結果を実線で示す。前述のとおり、追従指令TCは追従制御演算部30により生成されるモータ回転角θを目標角度θtに追従させるのに必要な自動操舵トルクを発生させるための電流指令値を表す。

0061

切り込みを行っている0秒から2.5秒までの間には、追従指令TCは従来技術の結果と本実施形態での結果は同様の結果を示す。これに対して、切り戻しを行っている2.5秒以降の追従指令TCの絶対値は従来技術に比べ、小さい値を示している。従来技術の追従指令TCが負の値を取り、絶対値が大きい。このことは、従来技術では、追従指令TCによりドライバの行う切り戻しに対して自動操舵が与える影響が大きく、ドライバに対してハンドルが戻される感覚を与えることを示している。一方、本実施形態の結果は従来技術に比べ追従指令TCの絶対値が小さい値を示している。従来技術に比べ追従指令TCが減少することに伴い、図9に示すように操舵トルクTsも低減されていることからドライバに対してハンドルが戻される感覚を与えることを低減することを示している。

0062

次に操舵状態が切り込みから手離しに変化した場合の追従指令TCについて図10を用いて説明する。従来技術の結果を点線で示し、本実施形態の操舵制御装置による結果を実線で示す。

0063

追従指令TCは手離しを行っている2.5秒以降において、従来技術と本実施形態との間で差異がない。追従指令TCに差異がないことに伴い、図11に示すように操舵トルクTsについても従来技術と本実施形態との間で差異がない。すなわち、従来技術と本実施形態とで追従性能が同等であることを示している。

0064

[2.第2実施形態]
[2−1.第1実施形態との相違点
第2実施形態は、基本的な構成は第1実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。

0065

前述した第1実施形態では、図12に示すように介入検出部40は、操舵状態に対応した変換マップを切り替えることにより介入係数αを算出した。これに対し、第2実施形態では、図13に示すように介入検出部40aは、操舵トルクTsに応じた介入係数基礎量αbに対して、操舵状態量Qsに対応する調整ゲインkを掛け合わせることで、介入係数αを導きだす点で、第1実施形態と相違する。ここでいう、介入係数基礎量αbとは、操舵トルクTsに応じて単一の変換マップを用いて導き出される値である。

0066

[2−2.処理]
次に、第2実施形態の介入検出部40aが、図5に示す第1実施形態の介入検出処理に代えて実行する第2実施形態の介入検出処理について、図14のフローチャートを用いて説明する。なお、図14におけるS310、S320及びS330の処理は、図5におけるS210、S240、S220の処理と同様であるため、説明を一部簡略化している。

0067

S310で、介入検出部40aは操舵トルクTs及びモータ角速度ωを読み込む。
S320で、介入検出部40aは読み込んだ操舵トルクTsと、あらかじめ決められた単一の変換マップに基づいて、介入係数基礎量αbを求める。なお、S320で使用される変換マップは、第1実施形態においてS240で使用される変換マップと同様である。

0068

S330で、介入検出部40aは読み込んだ操舵トルクTs及びモータ角速度ωを元に操舵状態量Qsを求める。なお、S330で操舵状態量Qsを求める方法は第1実施形態のS220と同様である。

0069

S340で、介入検出部40aは操舵状態量Qsとあらかじめ決められた調整ゲインkを算出するための変換マップを元に調整ゲインkを算出する。当該変換マップはある一定の負の値を状態閾値Cとして、操舵状態量Qsが状態閾値C未満である場合には調整ゲインk=0を出力し、操舵状態量Qsが0以上である場合には、調整ゲインk=1を出力する。操舵状態量Qsが状態閾値C以上0未満である場合には、調整ゲインkは、操舵状態量Qsが状態閾値Cから0までの変化に伴い、0から1まで増加する値を出力するように設定される。すなわち、介入検出部40aは、当該変換マップにより操舵状態量Qsが大きいほど値が大きくなる調整ゲインkを生成する。なお、ここで状態閾値Cは、操舵状態量Qsが状態閾値C未満の時には、操舵状態が切り戻しであるような値に設定される。

0070

S350で、算出した調整ゲインkと介入係数基礎量αbとを掛け合わせることで介入係数αを算出する。
[2−3.効果]
以上詳述した第2実施形態によれば、前述した第1実施形態の効果を奏し、さらに、以下の効果を奏する。

0071

第1実施形態では、操舵トルクTsから介入係数αを算出するための変換マップが操舵状態それぞれに対応した変換マップが必要となり、複数必要である。一方で調整ゲインkを掛け合わせることにより、介入係数αを算出するための変換マップを削減することができる。これにより、例えば、変換マップを保存するためのメモリの削減、また、変換マップを切り替える処理が簡略化されるため、処理負荷の低減ができる。また、マップそのものを切り替えることが無いため、操舵状態の切り替わる時に調整ゲインkを調整することで、介入係数αが急激に変化することを抑制することができ、ドライバに急激な操作感の変化を与えることを抑制することができる。

0072

[3.他の実施形態]
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。

0073

(3a)上記第1実施形態では、介入検出部40により操舵状態は切り込みであると判定された場合、すなわちS260で使用される切り込みに対応した変換マップはS240で使用される保舵に対応した変換マップと同様のものである。しかし、切り込みに対応した変換マップはこれに限定されるものではない。例えば図15に示すように以下のような変換マップであってもよい。すなわち、介入検出部40は、|Ts|≦0ではα=1を出力し、|Ts|≧Bではα=0を出力し、0<|Ts|<Bでは|Ts|の増大に伴い、α=1からα=0の範囲で単調減少する値を出力するように設定される。つまり、介入検出部40は、操舵トルクの絶対値|Ts|が大きいほど、すなわちドライバの操舵介入度合いが大きいほど、値が小さくなる介入係数αを生成する。このような変換マップによれば、S240で使用した変換マップに比べ、不感帯が存在しない。このため、介入係数が小さくなり、追従指令が減少し、自動操舵トルクが減少し、その結果、操舵トルクTsが減少することで、ドライバの行う切り込みに対して与える負担を抑制することができる。これによりスムーズな操作感を提供することができる。なお、前述の0<|Ts|<Bではαが減少していれば、その減少傾向は直線的なものに限るものではなく、例えば2次関数のような形を用いても、公知の任意の方法を用いても良い。

0074

(3b)また、上記第1実施形態では、不感帯は意図せずドライバがハンドルに触れてしまう等した場合に、これを介入操作として誤検出することがないようにするためのものであるとしたが、これに限定されるものではない。すなわち、不感帯が設定されるAの値は誤検出を抑制するために限定されるものではなく、設定されてもよい。例えば、保舵状態において、Aの値を上記実施形態で示した値より大きくし、ハンドルを握っている程度のトルクでも介入係数αが減少しないようにAを設定してもよい。この場合、操舵トルクTsが減少せず、ドライバは車両が自動操舵を行っていることを、ハンドルにかかる操舵トルクTsから通して認識することができる。すなわち、保舵状態において自動操舵を行っているか否かをドライバが判断することができる。

0075

(3b)上記第2実施形態では、操舵トルクTsから介入係数基礎量αbを算出するための変換マップは第1実施形態のS240のマップと同一であるとしたが、これに限定されるものではない。さらに、当該変換マップは、1つの変換マップにより変換されるものに限定されるものではなく、第1実施形態において、介入係数αを求めた処理と同様の処理により複数の変換マップを切り替えることにより介入係数基礎量αbを算出してもよい。すなわち、複数の変換マップの切替を行い、介入係数基礎量αbを算出するとともに、調整ゲインkを掛け合わせることで介入係数αを導き出してもよい。

0076

(3c)上記第2実施形態では、介入検出部40aは操舵状態量Qsからあらかじめ決められた調整ゲインkを算出するための変換マップは、操舵状態量Qsが0以上である場合には、調整ゲインk=1を出力する。しかし、介入検出部40aが操舵状態量Qsからあらかじめ決められた調整ゲインkを算出するための変換マップはこれに限定されるものではない。例えば、図16に示すように操舵状態量Qsのある一定の正の値を切り込み状態閾値Dとして、切り込み状態閾値D以上になった場合に減少し、0になるような変換マップであってもよい。この場合、操舵状態量Qsが切り込み状態閾値D以上になった場合に介入係数調整ゲインkが減少することにより、介入係数αが減少することで、切り込みの際の操舵トルクTsが低減され、切り込みの際にもドライバに対する操舵の負担を軽減することができる。図17に示すグラフにおいて、切り込みの際に追従指令TCが増加し、図18に示す操舵トルクTsが低減されていることがわかる。このことから、切り込みについてもドライバの負担が軽減されていることがわかる。なお、従来技術の結果を点線で示し、本実施形態の操舵制御装置による結果を実線で示す。

0077

(3d)上記各実施形態における操舵トルクTsは、トルクセンサの検出値に限定されるものではなく、操舵トルクTsに応じて変化する値である操舵トルクTs相当値であってもよい。例えば、アシストトルク検出値、操舵軸の負荷トルクラック推力、又はアシストトルク指令値や、電流指令値としてもよい。ここでいう、アシストトルク検出値は電流検出値などの検出値に基づいて演算される値であり、操舵軸の負荷トルクやラック推力は演算により推定される値である。アシストトルク指令値及び電流指令値は制御によって結果的に生じる目標または指令となる値である。

0078

(3e)上記各実施形態では、モータ角速度ωを用いて状態判定を行ったが、これに限定されるものではない。例えば、モータ角速度ωにギア比を掛け合わせた操舵速度や、操舵速度に応じて変化する他のパラメータに基づいて操舵状態の判定を行ってもよい。

0079

(3f)上記各実施形態では、モータ角速度ωの絶対値があらかじめ決められた閾値以下である場合には操舵状態は保舵であるとしたが、この場合に判定される操舵状態はこれに限定されるものではない。例えば静止状態もこれに含まれるとしてもよい。

0080

(3g)上記各実施形態では、介入検出部40での検出結果を表す介入係数αに基づいて、追従制御演算部30が追従指令TCを制限するように構成されているが、追従制御演算部30が制限を行う構成に限定されるものではない。例えば、β=1−αとなるような、即ち介入係数αに対して相補的な値をとる介入係数βを用いてアシスト制御演算部20に対して介入係数を供給する構成であってもよい。この場合、介入係数αの追従制御演算部30への供給及び介入係数βのアシスト制御演算部20への供給の少なくとも一方が行われればよい。なお、この場合、介入係数αと介入係数βの関係は、必ずしも前述のような関係に限定されるものではなく、α+β≦1を満たすような値であればよい。

0081

(3h)上記各実施形態における1つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、1つの構成要素が有する1つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、1つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される1つの機能を、1つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。

0082

(3i)上述した状態判定装置の他、当該状態判定装置を構成要素とするシステム、当該状態判定装置としてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した半導体メモリ等の非遷移的実態的記録媒体、状態判定方法など、種々の形態で本開示を実現することもできる。

0083

6…モータ、20…アシスト制御演算部、30…追従制御演算部、34…内部値演算部、40…介入検出部、60…モータ駆動部。

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