JP2015209140A - 走行支援装置及び車両 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】車両10の走行支援装置14は、誤検知回避制御を実行する。誤検知回避制御では、走行支援に要するモータ28の出力によりモータ出力パラメータImが異常判定出力閾値THexcを上回っている過大出力時間Texcが異常判定時間閾値THfixを超える前に、モータ28の出力を一時的に低下させてモータ出力パラメータImが異常判定出力閾値THexcを下回るようにする。その後、再度、モータ出力パラメータImが異常判定出力閾値THexcを上回るようにモータ28の出力を調整する。
【選択図】図10
Description
A1.全体的な構成の説明
[A1−1.全体構成]
図1は、本発明の一実施形態に係る車両10の概略構成図である。図1に示すように、車両10は、電動パワーステアリング装置12(以下「EPS装置12」という。)と、車線維持アシストシステム14(以下「LKAS14」という。)とを備える。
(A1−2−1.EPS装置12の全体)
EPS装置12は、ステアリングホイール20と、ステアリングコラム22と、中間ジョイント24と、ステアリングギアボックス26と、EPS装置12駆動用のモータ28(以下「EPSモータ28」ともいう。)と、インバータ30(以下「EPSインバータ30」ともいう。)と、車速センサ32と、センサユニット34と、電動パワーステアリング電子制御装置36(以下「EPS ECU36」又は「ECU36」という。)と、低電圧バッテリ38(以下「バッテリ38」ともいう。)とを有する。
ステアリング軸42は、その一端がステアリングホイール20に固定され、他端がユニバーサルジョイント60aに連結されている。ユニバーサルジョイント60aは、ステアリング軸42の一端と軸部62の一端とを連結する。ユニバーサルジョイント60bは、軸部62の他端とピニオン軸72の一端とを連結する。ピニオン軸72のピニオン74と、車幅方向に往復動可能なラック軸80のラック歯82とが噛合する。ラック軸80の両端はそれぞれタイロッド84を介して左右の前輪86(操舵輪)に連結されている。
(A1−2−3−1.アシスト駆動系)
EPSモータ28は、ウォームギア90及びウォームホイールギア92を介してステアリング軸42に連結されている。すなわち、EPSモータ28の出力軸は、ウォームギア90に連結されている。また、ウォームギア90と噛合するウォームホイールギア92は、ステアリング軸42自体に一体的に又は弾性的に形成されている。
トルクセンサ50、車速センサ32、EPSインバータ30、センサユニット34及びEPS ECU36は、アシスト駆動系を制御するアシスト制御系を構成する。以下では、アシスト駆動系、アシスト制御系及び低電圧バッテリ38を合わせて転舵アシスト系とも称する。本実施形態において、EPSモータ28の出力は、d軸及びq軸を用いるいわゆるベクトル制御により制御される。
トルクセンサ50は、ステアリング軸42に直接磁歪めっきを処理した曲げ・捩り両剛性の高い磁歪式であり、磁歪式の第1検出素子100及び第2検出素子102を有する。第1検出素子100及び第2検出素子102は、いずれも磁歪膜である。第1検出素子100は、運転者からステアリングホイール20に向かって時計回りの方向のトルク(右方向トルクTsr)に応じた電圧(右方向トルク電圧VT1)をEPS ECU36に出力する。第2検出素子102は、運転者からステアリングホイール20に向かって反時計回りの方向のトルク(左方向トルクTsl)に応じた電圧(左方向トルク電圧VT2)をEPS ECU36に出力する。
EPSインバータ30は、3相ブリッジ型の構成とされて、直流/交流変換を行い、低電圧バッテリ38からの直流を3相の交流に変換してEPSモータ28に供給する。
センサユニット34は、前記ベクトル制御においてトルク電流成分であるq軸電流(以下「モータ電流Im」という。)を検出する。本実施形態におけるモータ電流Imは、モータ28の回転方向が第1方向(例えば、車両10を右に回転させる方向)であるとき正の値とし、第2方向(例えば、車両10を左に回転させる方向)であるとき負の値とする。但し、第1方向及び第2方向を判定可能であれば、モータ電流Imを正の値のみで制御してもよい。
図1に示すように、EPS ECU36は、ハードウェアの構成として、入出力部110と、演算部112と、記憶部114とを有する。EPS ECU36は、各センサからの出力値に基づき、EPSインバータ30を介してEPSモータ28の出力を制御する。
低電圧バッテリ38は、低電圧(本実施形態では12ボルト)を出力可能な蓄電装置であり、例えば、鉛蓄電池等の2次電池を利用することができる。
図1に示すように、LKAS14は、前方カメラ130(以下「カメラ130」ともいう。)と、LKASスイッチ132と、LKAS電子制御装置134(以下「LKAS ECU134」という。)とを有する。
[A2−1.概要]
次に、本実施形態におけるEPS ECU36及びLKAS ECU134における制御について説明する。EPS ECU36は、操舵アシスト制御及び異常判定制御を実行する。操舵アシスト制御は、EPS ECU36の操舵アシスト部120が実行し、異常判定制御は、EPS ECU36の異常判定部122が実行する。また、LKAS ECU134は、車線維持制御及び誤検知回避制御を実行する。車線維持制御は、LKAS ECU134の車線維持部150が実行し、誤検知回避制御は、車線維持部150の誤検知回避部152が実行する。
図2は、本実施形態における操舵アシスト制御のフローチャートである。上記の通り、操舵アシスト制御は、運転者の操舵をアシストするための操舵アシスト力Fasiを制御する。操舵アシスト力Fasiは、トルクとして示され、運転者の操舵トルクTstrと同じ方向である。或いは、後述するように、操舵アシスト力Fasiは、運転者の操舵トルクTstrと反対方向とし、反力として作用させてもよい。EPS ECU36は、所定の第1演算周期(例えば、数マイクロ秒〜数百ミリ秒の周期)で図2の処理を繰り返す。
(A2−3−1.異常判定制御の全体的な流れ)
図4は、本実施形態における異常判定制御のフローチャートである。EPS ECU36は、所定の第2演算周期(例えば、数十マイクロ秒〜数秒の周期)で図4の処理を繰り返す。また、異常判定制御は、LKAS ECU134において車線維持制御が行われているか否かにかかわらず実行される。このため、異常判定制御は、LKAS14が搭載されていない車両においても利用することが可能である。
上記のように、図4のステップS13において、EPS ECU36は、操舵トルクTstr及びモータ電流Imの組み合わせが出力禁止領域170a、170b内にあるか否かを判定する。
(A2−4−1.車線維持制御の全体的な流れ)
図7は、本実施形態における車線維持制御のフローチャートである。上記の通り、車線維持制御は、車線162の間に車両10を維持する。LKAS ECU134は、所定の第3演算周期(例えば、数マイクロ秒〜数百ミリ秒の周期)で図7の処理を繰り返す。ステップS21において、LKAS ECU134は、カメラ130からカメラ画像を取得すると共に、EPS ECU36から操舵トルクTstr及びモータ電流Imを取得する。
上記のように、図7のステップS25において、LKAS ECU134は、操舵トルクTstr及びモータ電流Imの組み合わせが出力禁止領域170a、170b内にあるか否かを判定する。ここでの出力禁止領域170a、170bは、異常判定制御(図4)のステップS13で用いるものと同じである。
(A2−5−1.誤検知回避制御の全体の流れ)
図8及び図9は、本実施形態における誤検知回避制御の第1及び第2フローチャート(図7のS27の詳細)である。図10は、誤検知回避制御におけるモータ電流Imの波形を、第1比較例及び第2比較例でのモータ電流Imと比較して示す図である。図10において、実線は、本実施形態の誤検知回避制御を用いた場合のモータ電流Imを示す。また、一点鎖線は、第1比較例のモータ電流Imを示す。第1比較例では、誤検知回避制御を用いない。破線は、第2比較例のモータ電流Imを示す。第2比較例では、立ち上がり及び立ち下がり時にモータ電流Imを緩やかに変化させる制御を行わない。
上記のように、出力監視処理は、過大出力時間Texcが閾値THdeを超えないように監視する処理である。出力監視処理では、仮補正電流Icor_p(今回)をそのまま補正電流Icor(今回)として設定する(後述するS45)。図10では、時点t1〜t2、t7〜t8等が出力監視処理に対応する。
出力減少処理は、補正電流Icorを緩やかに減少させることで、モータ28の出力を緩やかに減少させる処理である。図10では、時点t2〜t5、t8〜t11が出力減少処理に対応する。
上記のように、復帰処理は、出力減少処理により減少したモータ電流Im(又はモータ28の出力)を緩やかに増加させてモータ電流Imを出力監視処理時と同等の値にまで復帰させる処理である。図10では、時点t5〜t7、t11〜t13が復帰処理に対応する。
上記のような出力監視処理、出力減少処理及び復帰処理を組み合わせることにより、目標モータ電流Imtar及びモータ電流Imは、矩形波を基調とし且つ立ち上がり時及び立ち下がり時の変化率を制限した連続波となる(図10)。これにより、正常な車線維持制御において、EPS ECU36の異常判定部122が過大異常と判定することを防止することが可能となると共に、モータ電流Imの急激な変化による運転者の違和感を回避することが可能となる。
以上説明したように、本実施形態によれば、走行支援としての車線維持制御(図7)に要するモータ28の出力(正常な車線維持制御におけるモータ28の出力)によりモータ電流Im(モータ出力パラメータ)が過大判定閾値THexc(異常判定出力閾値)を上回るとき(図7のS25:YES)、過大出力時間Texcが異常確定閾値THfix(異常判定時間閾値)を超える前に、モータ28の出力を一時的に低下させてモータ電流Imが閾値THexcを下回るようにする(図8のS34、図10のt2〜t5)。その後、再度、モータ電流Imが過大判定閾値THexcを上回るようにモータ28の出力を制御する(図9のS35、図10のt5〜t7、t11〜t13)。これにより、正常な車線維持制御によるモータ28の出力であるにもかかわらず、モータ28又はその関連部品に異常があると誤判定されることを避けることが可能となる。
なお、本発明は、上記実施形態に限らず、本明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、以下の構成を採用することができる。
上記実施形態では、LKAS14(走行支援装置)を車両10に搭載した(図1)。しかしながら、例えば、装置の操作支援による操作方向と、作業者の操作による実際の操作方向とが反対であることでモータ(EPSモータ28に限らない)の出力が過大になることに伴う異常の誤検知を回避する観点からすれば、これに限らない。例えば、操作レバーを備える移動体又は可動装置に本発明を適用してもよい。
[B2−1.EPS装置12の全体構成]
上記実施形態のEPS装置12は、EPSモータ28がステアリング軸42に操舵駆動力Fmを伝達する構成(いわゆるコラムアシスト式EPS装置)であった。しかしながら、操舵駆動力Fmを発生するものであれば、EPS装置12の構成はこれに限らない。例えば、ピニオンアシスト式EPS装置、デュアルピニオンアシスト式EPS装置、ラックアシスト式EPS装置及び電動油圧パワーステアリング装置のいずれかであってもよい。なお、電動油圧パワーステアリング装置では、電動ポンプで油圧をつくり、その油圧で操舵駆動力Fmを生成する。
上記実施形態では、EPSモータ28を3相交流ブラシレス式としたが、これに限らない。例えば、モータ28を3相交流ブラシ式、単相交流式又は直流式としてもよい。
上記実施形態では、走行支援装置として、車線維持制御(図7)を行うLKAS14を記載した(図1)。しかしながら、例えば、走行支援による操舵方向と、運転者による操舵方向とが反対であることでモータ28の出力が過大になることに伴う異常の誤検知を回避する観点からすれば、これに限らない。例えば、走行路160外への逸脱を防ぐようにEPSモータ28を制御する逸脱防止装置である走行支援装置としてもよい。
上記実施形態の操舵アシスト制御では、操舵アシスト力Fasiとして、運転者の操舵トルクTstrと同じ方向の駆動力(トルク)を生成した。しかしながら、例えば、ステアリングホイール20を用いての操舵を補助する観点からすれば、これに限らず、操舵トルクTstrと反対方向に働くもの(例えば、反力)であってもよい。
上記実施形態の異常判定制御では、モータ電流Imの異常値に基づいて異常を判定した(図4)。しかしながら、例えば、モータ28等の異常を判定する観点からすれば、これに限らず、例えば、モータ28の出力を示す検出値又は目標値であるモータ出力パラメータのうちモータ電流Im以外のものを用いることができる。例えば、目標モータ電流Imtarの異常値又はモータ28の消費電力の異常値に基づいて異常を判定してもよい。
上記実施形態の車線維持制御では、モータ電流Imを用いた処理を行った(図7のS25、図8のS51、図9のS61等)。しかしながら、例えば、モータ28の出力に応じた制御を行う観点からすれば、これに限らず、例えば、前記モータ出力パラメータのうちモータ電流Im以外のものを用いることができる。例えば、モータ電流Imの代わりに、目標モータ電流Imtar又は補正電流Icorを用いてもよい。
12…電動パワーステアリング(EPS)装置
14…LKAS(走行支援装置) 20…ステアリングホイール
28…EPSモータ(モータ) 122…異常判定部
Im…モータ電流(モータ出力パラメータ)
Imtar…目標モータ電流 Texc…過大出力時間
THexc…過大判定閾値(異常判定出力閾値、制御判定出力閾値)
THfix…異常確定閾値(異常判定時間閾値)
THstp…制御即時停止閾値(走行支援停止閾値)
THtstr…過大判定閾値(制御判定トルク閾値)
Tstr…操舵トルク β…変化量閾値
Claims (7)
- 操舵を補助するモータと、前記モータの出力を示す検出値又は目標値であるモータ出力パラメータが異常判定出力閾値を上回っている連続時間である過大出力時間が異常判定時間閾値を超えたとき、前記モータ又はその周辺部品に異常が発生していると判定する異常判定部とを有する電動パワーステアリング装置を用いて走行支援を行う走行支援装置であって、
前記走行支援に要する前記モータの出力により前記モータ出力パラメータが前記異常判定出力閾値を上回るとき、前記走行支援装置は、前記過大出力時間が前記異常判定時間閾値を超える前に、前記モータの出力を一時的に低下させて前記モータ出力パラメータが前記異常判定出力閾値を下回るようにした後、再度、前記モータ出力パラメータが前記異常判定出力閾値を上回るように前記モータの出力を調整する誤検知回避制御を実行する
ことを特徴とする走行支援装置。 - 請求項1記載の走行支援装置において、
前記モータの出力の制御を前記モータへの目標電流の制御を介して行い、
前記走行支援に要する前記モータの出力による前記モータ出力パラメータが前記異常判定出力閾値を上回るとき、矩形波を基調とし且つ立ち下がり時の低下率を制限した連続波として前記目標電流を設定する
ことを特徴とする走行支援装置。 - 請求項2記載の走行支援装置において、
前記目標電流のオン時間をオフ時間の倍よりも長く設定する
ことを特徴とする走行支援装置。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の走行支援装置において、
再度、前記モータ出力パラメータが前記異常判定出力閾値を上回らせるように前記モータの出力を制御する際、単位時間当たりの前記モータの出力の変化量が、変化量閾値以下となるように前記モータの出力を制御する
ことを特徴とする走行支援装置。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載の走行支援装置において、
ステアリングホイールを介して運転者が付与する操舵トルクについて、前記誤検知回避制御を実行するか否かを判定するための閾値である制御判定トルク閾値を設定すると共に、前記モータ出力パラメータについて、前記誤検知回避制御を実行するか否かを判定するための閾値である制御判定出力閾値を設定し、
前記操舵トルクが前記制御判定トルク閾値を超え且つ前記モータ出力パラメータが前記制御判定出力閾値を超えるとき、前記誤検知回避制御を実行し、
前記操舵トルクが前記制御判定トルク閾値を超えず又は前記モータ出力パラメータが前記制御判定出力閾値を超えないとき、前記誤検知回避制御を禁止する
ことを特徴とする走行支援装置。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載の走行支援装置において、
前記異常判定出力閾値よりも大きい値に設定された走行支援停止閾値を前記モータ出力パラメータが上回るとき、前記走行支援を即時に停止する
ことを特徴とする走行支援装置。 - 請求項1〜6のいずれか1項に記載の走行支援装置を備える車両。
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