JP2016016735A - Automatic steering system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動操舵装置に関するものである。 The present invention relates to an automatic steering apparatus.
従来、操舵モータを回転制御することにより操舵する自動操舵装置では、自動操舵中に運転者が手動操舵を行った場合には、自動操舵モードから手動操舵モードに切り替わることが一般的になされている。 2. Description of the Related Art Conventionally, in an automatic steering apparatus that performs steering by controlling rotation of a steering motor, when a driver performs manual steering during automatic steering, the automatic steering mode is generally switched to the manual steering mode. .
例えば、特許文献1に記載の自動操舵装置では、自動運転から運転者による手動運転に切り替わる際に、外界環境に応じて、移行時の操作分担比率を、時間的余裕を持たせて、滑らかに移行制御するものである。
For example, in the automatic steering device described in
しかし、上記方法では、自動操舵を行うために必要な状況データが得られなかった場合、即ち、運転者が予測していないタイミングで、自動運転が中止された場合の対処方法が記載されていない問題があった。 However, in the above method, there is no description of how to deal with the case where the situation data necessary for performing the automatic steering is not obtained, that is, when the automatic driving is stopped at a timing not predicted by the driver. There was a problem.
本発明の目的は、自動操舵を行うために必要な状況データが得られなかった場合でも、安全に自動操舵から手動操舵に移行できる自動操舵装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an automatic steering apparatus that can safely shift from automatic steering to manual steering even when situation data necessary for performing automatic steering is not obtained.
上記の課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、所定周期毎に入力される指令操舵角に基づいて操舵機構の操舵角制御を行う自動操舵装置において、実車速を検出する実車速検出手段と、前記指令操舵角の前記所定周期と同時にサンプリングされる2サンプルリング目以降の操舵角である予定指令操舵角を少なくとも2サンプル以上検出する予定指令操舵角検出手段と、前記予定指令操舵角検出手段により検出された前記予定指令操舵角を記憶する予定指令操舵角記憶手段と、前記実車速の前記所定周期と同時にサンプリングされる2サンプルリング目以降の車速である予定車速を前記予定指令操舵角と同一サンプル数検出する予定車速検出手段と、前記予定車速検出手段により検出された前記予定車速を記憶する予定車速記憶手段と、前記指令操舵角及び前記実車速が正常か異常かを判定する異常判定手段と、前記指令操舵角に基づいて、前記操舵機構の操舵角制御を行う制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記異常判定手段が前記所定周期毎にサンプリングされた前記指令操舵角及び前記実車速が正常と判定した場合には、1サンプリング目の前記指令操舵角に基づいて自動操舵を実行する一方、前記異常判定手段が前記所定周期毎にサンプリングされた前記指令操舵角が異常で、且つサンプリングされた前記実車速が正常と判定した場合には、前記予定車速記憶手段に記憶された前記予定車速及び前記サンプリングされた実車速に基づいて、前記予定指令操舵角記憶手段で記憶された2サンプル目以降の予定指令操舵角を補正する予定指令操舵角補正手段を有し、前記予定指令操舵角補正手段で補正された前記予定指令操舵角に基づいて自動操舵を実行すること、を要旨とする。
In order to solve the above-described problems, the invention according to
本請求項の自動操舵装置では、実車速を検出する実車速検出手段と、指令操舵角の所定周期と同時にサンプリングされる2サンプルリング目以降の操舵角である予定指令操舵角を少なくとも2サンプル以上検出する予定指令操舵角検出手段と、予定指令操舵角検出手段により検出された予定指令操舵角を記憶する予定指令操舵角記憶手段と、実車速の所定周期と同時にサンプリングされる2サンプルリング目以降の車速である予定車速を予定指令操舵角と同一サンプル数検出する予定車速検出手段と、予定車速検出手段により検出された予定車速を記憶する予定車速記憶手段と、指令操舵角及び実車速が正常か異常かを判定する異常判定手段と、指令操舵角に基づいて、操舵機構の操舵角制御を行う制御手段と、を備え、制御手段は、異常判定手段が所定周期毎にサンプリングされた指令操舵角及び実車速が正常と判定した場合には、1サンプリング目の指令操舵角に基づいて自動操舵を実行する一方、異常判定手段が所定周期毎にサンプリングされた指令操舵角が異常で、且つサンプリングされた実車速が正常と判定した場合には、予定車速記憶手段に記憶された予定車速及びサンプリングされた実車速に基づいて、予定指令操舵角記憶手段で記憶された2サンプル目以降の予定指令操舵角を補正する予定指令操舵角補正手段を有し、予定指令操舵角補正手段で補正された予定指令操舵角に基づいて自動操舵を実行する構成とした。 In the automatic steering device according to the present invention, the actual vehicle speed detecting means for detecting the actual vehicle speed and the scheduled command steering angle, which is the steering angle after the second sampling ring sampled simultaneously with the predetermined cycle of the command steering angle, are at least two samples or more. Schedule command steering angle detection means for detecting, schedule command steering angle storage means for storing the schedule command steering angle detected by the schedule command steering angle detection means, and the second and subsequent samplings sampled simultaneously with a predetermined cycle of the actual vehicle speed The planned vehicle speed detection means for detecting the same number of samples as the planned command steering angle, the planned vehicle speed storage means for storing the planned vehicle speed detected by the planned vehicle speed detection means, the command steering angle and the actual vehicle speed are normal An abnormality determination unit that determines whether the vehicle is abnormal or a control unit that performs steering angle control of the steering mechanism based on the command steering angle. When the means determines that the command steering angle and the actual vehicle speed sampled at a predetermined cycle are normal, automatic steering is executed based on the command steering angle at the first sampling, while the abnormality determination means samples at a predetermined cycle. If it is determined that the commanded steering angle is abnormal and the sampled actual vehicle speed is normal, the scheduled command steering angle storage means is based on the planned vehicle speed stored in the planned vehicle speed storage means and the sampled actual vehicle speed. And a scheduled command steering angle correction unit that corrects the scheduled command steering angle for the second and subsequent samples stored in the step, and performs automatic steering based on the scheduled command steering angle corrected by the scheduled command steering angle correction unit; did.
即ち、指令操舵角の所定周期と同時にサンプリングされる2サンプルリング目以降の操舵角である予定指令操舵角を少なくとも2サンプル以上検出する予定指令操舵角検出手段と、予定指令操舵角検出手段により検出された予定指令操舵角を記憶する予定指令操舵角記憶手段と、実車速の所定周期と同時にサンプリングされる2サンプルリング目以降の車速である予定車速を予定指令操舵角と同一サンプル数検出する予定車速検出手段を備え、指令操舵角及び実車速が正常か異常かを判定する異常判定手段が、所定周期毎にサンプリングされた指令操舵角及び実車速が正常と判定した場合には、1サンプリング目の指令操舵角に基づいて自動操舵を実行する。その結果、最新の指令操舵角で自動操舵を実行できるので、安全、且つ、正確な自動操舵装置となる。 That is, the scheduled command steering angle detection means for detecting at least two samples or more of the scheduled command steering angle, which is the steering angle after the second sample ring sampled simultaneously with the predetermined cycle of the command steering angle, and the scheduled command steering angle detection means. The scheduled command steering angle storage means for storing the scheduled command steering angle, and the scheduled vehicle speed, which is the vehicle speed after the second sampling that is sampled simultaneously with the predetermined cycle of the actual vehicle speed, to detect the same number of samples as the scheduled command steering angle When the abnormality determination means that includes vehicle speed detection means and determines whether the command steering angle and the actual vehicle speed are normal or abnormal determines that the command steering angle and the actual vehicle speed sampled every predetermined cycle is normal, the first sampling The automatic steering is executed based on the command steering angle. As a result, since automatic steering can be executed with the latest command steering angle, a safe and accurate automatic steering device is obtained.
一方、異常判定手段が所定周期毎にサンプリングされた指令操舵角が異常で、且つサンプリングされた実車速が正常と判定した場合には、予定車速記憶手段に記憶された予定車速及びサンプリングされた実車速に基づいて、予定指令操舵角記憶手段で記憶された2サンプル目以降の予定指令操舵角を補正する予定指令操舵角補正手段を有し、予定指令操舵角補正手段で補正された予定指令操舵角に基づいて自動操舵を実行する。その結果、信頼性のおける予定指令操舵角で自動操舵を実行できるので、安全な自動操舵装置を構築できる。 On the other hand, when the command determining angle sampled at every predetermined cycle is abnormal and the sampled actual vehicle speed is determined to be normal by the abnormality determining unit, the planned vehicle speed and the sampled actual vehicle stored in the planned vehicle speed storage unit are determined. The scheduled command steering angle correction means for correcting the scheduled command steering angle after the second sample stored in the scheduled command steering angle storage means based on the speed, and the scheduled command steering corrected by the scheduled command steering angle correction means. Performs automatic steering based on the angle. As a result, since automatic steering can be executed with a reliable scheduled command steering angle, a safe automatic steering device can be constructed.
本発明によれば、自動操舵を行うために必要な状況データが得られなかった場合でも、安全に自動操舵から手動操舵に移行できる自動操舵装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an automatic steering device that can safely shift from automatic steering to manual steering even when situation data necessary for performing automatic steering is not obtained.
以下、コラム型の電動パワーステアリング装置(以下、EPSという)を備えた自動操舵装置1に具体化した本発明の一実施形態を図面に従って説明する。
図1に示すように、所定周期毎に入力される指令操舵角θp*に基づいて操舵機構の操舵角制御を行う本実施形態の自動操舵装置1は、所定周期毎に入力される指令操舵角θp*、及び実車速検出手段である車速センサ25から検出される実車速Vを車内ネットワーク70(CAN)を介してEPSECU29に送信する、上位コントローラである自動操舵ECU28を有している。
Hereinafter, an embodiment of the present invention embodied in an
As shown in FIG. 1, the
次に、本実施形態のEPSについて説明する。図1に示すように、本実施形態のEPSにおいて、ステアリング2が固定されたステアリングシャフト3は、ラックアンドピニオン機構4を介してラック軸5と連結されている。ステアリング操作に伴うステアリングシャフト3の回転は、ラックアンドピニオン機構4によりラック軸5の往復直線運動に変換される。
Next, the EPS of this embodiment will be described. As shown in FIG. 1, in the EPS of the present embodiment, a
尚、本実施形態のステアリングシャフト3は、コラムシャフト8、インターミディエイトシャフト9、及びピニオンシャフト10を連結してなる。そして、このステアリングシャフト3の回転に伴うラック軸5の往復直線運動が、同ラック軸5の両端に連結されたタイロッド11を介して図示しないナックルに伝達されることにより、転舵輪12の操舵角が変更されるようになっている。
The
また、EPSは、モータ21を駆動源として操舵系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与する操舵力補助装置としてのEPSアクチュエータ24と、EPSアクチュエータ24の作動を制御するEPSECU29とを備えている。
The EPS also includes an
本実施形態のEPSアクチュエータ24は、コラム型のEPSアクチュエータであり、その駆動源であるモータ21は、減速機構23を介してコラムシャフト8と駆動連結されている。そして、同モータ21の回転を減速機構23により減速してコラムシャフト8に伝達することによって、そのモータトルクをアシスト力として操舵系に付与する構成となっている。
The
一方、EPSECU29には、トルクセンサ26、及び操舵角センサ27が接続されており、EPSECU29は、これら各センサの出力信号に基づいて、操舵トルクτ、及び実操舵角θpを検出する。
On the other hand, a
尚、トルクセンサ26はツインレゾルバ型のトルクセンサである。EPSECU29は、図示しないトーションバーの両端に設けられた一対のレゾルバの各出力信号に基づいて操舵トルクτを演算する。また、EPSECU29は、これら検出される各状態量に基づいて目標アシスト力を演算し、その駆動源であるモータ21への駆動電力の供給を通じて、EPSアクチュエータ24の作動、即ち操舵系に付与するアシスト力を制御する。
The
次に、本実施形態の自動操舵装置1における電気的構成について説明する。
図2は、本実施形態の自動操舵装置1の制御ブロック図である。同図に示すように、
EPSECU29は、指令操舵角θp*に基づいて、操舵機構の操舵角制御を行う制御手段であるマイコン30と、そのモータ制御信号に基づいて、EPSアクチュエータ24の駆動源であるモータ21に駆動電力を供給する駆動回路部31、及びモータ21に通電されるモータ実電流Imを検出するための電流センサ32とを備えている。
Next, the electrical configuration of the
FIG. 2 is a control block diagram of the
The EPS ECU 29 supplies drive power to the
駆動回路部31は、直列に接続された一対のスイッチング素子を基本単位(アーム)として各相に対応する2つのアームを並列接続してなる公知のPWMインバータ(図示せず)である。また、マイコン30の出力するモータ制御信号は、駆動回路部31を構成する各スイッチング素子のオンデューティ比を規定するものとなっている。モータ制御信号が各スイッチング素子のゲート端子に印加され、モータ制御信号に応答して、各スイッチング素子がオン/オフすることにより、バッテリ20の電源電圧に基づくモータ駆動電力を生成して、モータ21へと出力する構成になっている。
The
マイコン30は、各センサの出力信号に基づき検出されたモータ21のモータ実電流Im、操舵トルクτ、実車速V、及び実操舵角θpに基づいて、駆動回路部31にモータ制御信号を出力する。
The
以下に示す各制御ブロックは、マイコン30が実行するコンピュータプログラムにより実現されるものである。マイコン30は、所定のサンプリング周期で上記各状態量を検出し、所定周期毎に以下の各制御ブロックに示される各演算処理を実行することにより、モータ制御信号を生成する。
Each control block shown below is realized by a computer program executed by the
図2に示すように、マイコン30は、自動操舵の指令操舵角処理部33と、自動操舵切替部34と、駆動回路部31を制御するモータ制御信号を生成するモータ制御信号生成部35を備えている。
As shown in FIG. 2, the
自動操舵の指令操舵角処理部33については、図3の本実施形態における自動操舵の指令操舵角処理部33の制御ブロック図を用いて説明する。
自動操舵の指令操舵角処理部33は、自動操舵ECU28から車内ネットワーク70(CAN)を介して送信されてくる信号(指令操舵角θp*及び実車速V)が正常か異常かを判定する異常判定手段である異常判定部40と、自動操舵ECU28から送信されてくる予定車速V(k)を検出する予定車速検出手段である予定車速V(2)からV(n0)処理部41と、予定車速を記憶する予定車速記憶手段である予定車速記憶部42を有している。
The automatic steering command steering
The automatic steering command steering
更に、自動操舵の指令操舵角処理部33は、指令操舵角を補正する指令操舵角補正部43と、指令操舵角補正部43から出力された指令操舵角θp*と、実操舵角θpを減算する減算器45を有している。そして、減算器45は、指令操舵角θp*から、実操舵角θpを減算して操舵角偏差Δθpを生成する。生成された操舵角偏差Δθpは、位置制御部(PID制御)44によって自動操舵時モータ電流指令Im1*を生成する。
Further, the command steering
ここで、指令操舵角θp*、実車速V、予定指令操舵角θp*(k)及び予定車速V(k)について図8を用いて説明する。
EPSECU29は、自動操舵ECU28からの通信が正常時に、車両が地点P1において、所定周期で指令操舵角θp*及び実車速Vを取り込む。本実施形態では、更に、EPSECU29は、自動操舵ECU28で演算された地点P2の予定指令操舵角θp*(2)及び予定車速V(2)、地点P3の予定指令操舵角θp*(3)及び予定車速V(3)、更に、地点Pn0の予定指令操舵角θp*(n0)及び予定車速V(n0)を取り込み、それぞれの記憶部に記憶しておく。
Here, the command steering angle θp *, the actual vehicle speed V, the planned command steering angle θp * (k), and the planned vehicle speed V (k) will be described with reference to FIG.
When the communication from the
EPSECU29は、自動操舵ECU28が正常時には、所定周期で取り込まれる指令操舵角θp*及び実車速Vで自動操舵を実行する。一方、EPSECU29は、自動操舵ECU28が異常時(本実施形態では、地点P1と地点P2の間の地点で異常発生)には、記憶部で記憶された予定指令操舵角θp*(k)及び予定車速V(k)を用いて、予定指令操舵角θp*(k)を補正し、自動操舵を実行する。
The
次に、異常判定部40は、指令操舵角θp*及び実車速Vを入力し、指令操舵角θp*が異常の場合には、指令操舵角異常フラグFLGpaをセット(FLGpa←「1」)する。また、実車速Vが異常の場合には、実車速異常フラグFLGvaをセット(FLGva←「1」)する。
Next, the
予定車速V(2)からV(n0)処理部41は、実車速Vの所定周期と同時にサンプリングされる2サンプルリング目以降の車速である予定車速V(k)を少なくとも2サンプル以上検出する。そして、少なくとも2サンプル以上検出した予定車速V(k)は、予定車速記憶手段である予定車速記憶部42に記憶される。
The planned vehicle speed V (2) to V (n0)
指令操舵角補正部43は、異常判定部40において、指令操舵角θp*が正常であると判定した場合は、所定周期でサンプリングされた指令操舵角θp*を減算器45に出力するとともに、異常判定部40において、指令操舵角θp*が異常であると判定した場合には、指令操舵角の所定周期と同時にサンプリングされる2サンプルリング目以降の2サンプル以上の予定指令操舵角θp*(k)を補正して、指令操舵角θp*として減算器45に出力する。尚、指令操舵角補正部43の詳細については後述する。
When the
指令操舵角補正部43については、図4の本実施形態における自動操舵の指令操舵角補正部43の制御ブロック図を用いて説明する。
指令操舵角補正部43には、指令操舵角θp*、予定指令操舵角θp*(k)、実車速V、予定車速V(k)、指令操舵角異常フラグFLGpa、及び実車速異常フラグFLGvaが入力される。
The command steering
The command steering
指令操舵角補正部43は、予定車速V(k)と、実車速異常フラグFLGvaより予定走行距離を演算する予定走行距離演算部50と、予定走行距離xa(m)を記憶する予定走行距離記憶部51を有する。また、指令操舵角補正部43は、実車速Vと、指令操舵角異常後の推定走行距離xbと、予定走行距離記憶部51で記憶した予定走行距離xa(m)とからサンプリング時点を演算する指令操舵角異常後の走行距離推定及びサンプリング時点演算部52を有する。
The command steering
また、指令操舵角補正部43は、予定指令操舵角θp*(k)を検出する予定指令操舵角検出手段である予定指令操舵角θp*(2)から予定指令操舵角θp*(n0)処理部53と、予定指令操舵角θp*(k)を記憶する予定指令操舵角記憶手段である予定指令操舵角記憶部54を有する。
Further, the command steering
また、指令操舵角補正部43は、予定走行距離xa(m)、指令操舵角異常後の推定走行距離xb及び予定指令操舵角θp*(k)より、(1)式で補間演算される予定指令操舵角補間演算部55を有している。
θp*(k)=θp*(k−1)+(θp*(k)−θp*(k−1))*(xb−xa(k−1))/(xa(k)−xa(k−1))・・・(1)式
Further, the command steering
θp * (k) = θp * (k−1) + (θp * (k) −θp * (k−1)) * (xb−xa (k−1)) / (xa (k) −xa (k -1)) ... (1) Formula
更に、指令操舵角補正部43は、予定指令操舵角補間演算部55で補間演算した予定指令操舵角θp*(k)を(2)式で補正する予定指令操舵角補正手段である予定指令操舵角補正演算部56を有している。
θp*(k)=θp*(k)×(f(V)/f(V(k)))・・・(2)式
Further, the command steering
θp * (k) = θp * (k) × (f (V) / f (V (k))) (2)
そして、指令操舵角補正部43は、指令操舵角θp*または予定指令操舵角θp*(k)を指令操舵角異常フラグFLGpaで切り替える指令操舵角切替部58を有している。即ち、指令操舵角異常フラグFLGpaがリセット状態の場合は、指令操舵角切替部58は、指令操舵角切替部接点58a及び58cを接続し、指令操舵角θp*を出力する。一方、指令操舵角異常フラグFLGpaがセット状態の場合は、指令操舵角切替部58は、指令操舵角切替部接点58b及び58cを接続し、予定指令操舵角θp*(k)を出力する。
The command steering
次に、自動操舵切替部34は、トルク/モータ電流指令値マップ60と、モータ指令電流切替部61と、手動操舵介入判定部62で構成されている。そして、トルク/モータ電流指令値マップ60は、操舵トルクτ、及び実車速Vを入力として、手動操舵介入時モータ電流指令Im2*を生成する。尚、トルク/モータ電流指令値マップ60は、同じ操舵トルクτの場合、実車速Vが小さいほど、大きな手動操舵介入時モータ電流指令Im2*を決定するように構成されている。
Next, the automatic
手動操舵介入判定部62は、自動操舵中に運転者が手動操舵介入をしたか否かを判定する。即ち、所定以上の操舵トルクτが所定時間以上検出された場合には、自動操舵中に運転者が手動操舵介入をしたと判定し、手動操舵介入フラグFLGmaをセットして、モータ指令電流切替部61に出力する。
The manual steering
モータ指令電流切替部61は、手動操舵介入判定部62の判定によって、自動操舵時モータ電流指令Im1*と、手動操舵介入時モータ電流指令Im2*を切り替える。
即ち、手動操舵介入判定部62が手動操舵介入していないと判定した場合には、手動操舵介入フラグFLGmaをリセットし、モータ指令電流切替部接点61aと61cを接続する。そして、自動操舵時モータ電流指令Im1*をモータ電流指令Im*として出力する。
The motor command
That is, when the manual steering
一方、手動操舵介入判定部62が手動操舵介入していると判定した場合には、手動操舵介入フラグFLGmaをセットし、モータ指令電流切替部接点61bと61cを接続する。
そして、手動操舵介入時モータ電流指令Im2*をモータ電流指令Im*として出力する。
On the other hand, when the manual steering
Then, the motor current command Im2 * at the time of manual steering intervention is output as the motor current command Im *.
モータ制御信号生成部35は、モータ電流指令Im*からモータ実電流Imを減算する減算器65と、減算器65の出力であるモータ電流偏差ΔImをPID制御するモータ電流制御部63と、モータ電流制御部63の出力であるモータ電圧指令V*をモータ制御信号に変換し、駆動回路部31に出力するPWM出力部64で構成されている。
The motor control
次に、本実施形態におけるマイコン30による自動操舵の指令操舵角処理部33の処理手順について図5に基づいて説明する。
最初に、マイコン30は、自動操舵ECU28からの各種信号(指令操舵角θp*、実車速V)が正常か否かを判定する(ステップS101)。そして、マイコン30は、自動操舵ECU28からの各種信号(指令操舵角θp*、実車速V)が正常であると判定した場合(ステップS101:YES)には、予定指令操舵角及び予定車速データのカウンターkに「1」をセットする(ステップS102)。
Next, the processing procedure of the command steering
First, the
そして、マイコン30は、指令操舵角θp*を読み込む(ステップS103)。次に、マイコン30は、自動操舵ECU28から(n0−1)個の予定指令操舵角θp*(k)と、(n0−1)個の予定車速V(k)を読み取り、予定指令操舵角記憶部54及び予定車速記憶部42に記憶する(ステップS104)。そして、マイコン30は、指令操舵角θp*に基づいて自動操舵を実行する(ステップS105)。
Then, the
次に、マイコン30は、手動操舵が介入したか否かを判定する(ステップS106)。そして、マイコン30は、手動操舵が介入していないと判定した場合(ステップS106:NO)には、ステップS101に移行する。一方、マイコン30は、手動操舵が介入していると判定した場合(ステップS106:YES)には、自動操舵を停止する(ステップS107)。
Next, the
そして、マイコン30は、モータ指令電流切替部61を切り替えて、モータ指令電流切替部接点61bと61cを接続(ステップS108)、手動操舵を実行(ステップS109)し、処理を終える。ここで、手動操舵が介入したか否かの判定方法は、例えば、操舵トルクτが所定の操舵トルクτ0以上になった場合等で処理できる。
Then, the
一方、マイコン30は、自動操舵ECU28からの各種信号(指令操舵角θp*、実車速V)が正常でないと判定した場合(ステップS101:NO)には、指令操舵角切替部58を切り替えて、指令操舵角切替部接点58bと58cを接続する(ステップS110)。
On the other hand, when the
次に、マイコン30は、予定車速V(m)の積算により予定走行距離xa(m)を演算する(ステップS111)。尚、予定走行距離演算方法は後述する。次に、マイコン30は、実車速Vが正常か否かを判定する(ステップS112)。そして、マイコン30は、実車速Vが正常でないと判定した場合(ステップS112:NO)には、マイコン30は、予定指令操舵角及び予定車速データのカウンターkをインクリメントする(ステップS113)。
Next, the
次に、マイコン30は、予定指令操舵角θp*(k)を予定指令操舵角記憶部54から読み込む(ステップS114)。そして、マイコン30は、予定指令操舵角記憶部54から読み込まれた予定指令操舵角θp*(k)に基づいて自動操舵を実行する(ステップS115)。
Next, the
次に、マイコン30は、手動操舵が介入したか否かを判定する(ステップS116)。
そして、マイコン30は、手動操舵が介入していないと判定した場合(ステップS116:NO)には、マイコン30は、自動操舵ECU28からの各種信号(指令操舵角θp*、実車速V)が正常か否かを判定する(ステップS117)。一方、マイコン30は、手動操舵が介入していると判定した場合(ステップS116:YES)には、ステップS107に移行する。
Next, the
When the
次に、マイコン30は、自動操舵ECU28からの各種信号(指令操舵角θp*、実車速V)が正常でないと判定した場合(ステップS117:NO)には、予定指令操舵角及び予定車速データのカウンターkが自動操舵ECUから転送される所定の予定指令操舵角及び予定車速データ数n0より大きいか否かを判定する(ステップS118)。
Next, if the
一方、マイコン30は、自動操舵ECU28からの各種信号(指令操舵角θp*、実車速V)が正常であると判定した場合(ステップS117:YES)には、指令操舵角切替部58を切り替えて、指令操舵角切替部接点58aと58cを接続(ステップS119)し、ステップS102に移行する。
On the other hand, when the
そして、マイコン30は、予定指令操舵角及び予定車速データのカウンターkが自動操舵ECUから転送される所定の予定指令操舵角及び予定車速データ数n0より大きい場合(ステップS118:YES)には、ステップS107に移行する。
If the counter k of the planned command steering angle and the planned vehicle speed data is larger than the predetermined planned command steering angle and the planned vehicle speed data number n0 transferred from the automatic steering ECU (step S118: YES), the
一方、マイコン30は、予定指令操舵角及び予定車速データのカウンターkが自動操舵ECUから転送される所定の予定指令操舵角及び予定車速データ数n0未満の場合(ステップS118:NO)には、ステップS112に移行する。 On the other hand, if the counter k of the planned command steering angle and the planned vehicle speed data is less than the predetermined planned command steering angle and planned vehicle speed data number n0 transferred from the automatic steering ECU (step S118: NO), The process proceeds to S112.
次に、マイコン30は、実車速Vが正常であると判定した場合(ステップS112:YES)には、マイコン30は、実車速Vを読み込む(ステップS120)。そして、マイコン30は、指令操舵角異常後の推定走行距離xbを推定する(ステップS121)。
Next, when the
次に、マイコン30は、指令操舵角異常後の推定走行距離xbを予定走行距離xa(m)から推定し、サンプリング時点「j」を選定する(ステップS122)。尚、予定走行距離xa(k)の演算方法は後述する。
Next, the
次に、マイコン30は、予定指令操舵角θp*(j−1)と、予定指令操舵角θp*(j)のデータを予定指令操舵角記憶部54から読み込む(ステップS123)。
そして、マイコン30は、予定指令操舵角及び予定車速データのカウンターkにjをセットする(ステップS124)。
Next, the
Then, the
次に、マイコン30は、(1)式に基づいて、予定指令操舵角θp*の補間演算を行う(ステップS125)。更に、マイコン30は、(2)式に記載の実車速と、予定車速の関数に基づいて予定指令操舵角θp*の補正を行う(ステップS126)。そして、マイコン30は、補正された予定指令操舵角θp*に基づいて自動操舵を実行する(ステップS127)。
Next, the
次に、マイコン30は、手動操舵が介入したか否かを判定する(ステップS128)。そして、マイコン30は、手動操舵が介入していないと判定した場合(ステップS128:NO)には、マイコン30は、自動操舵ECU28からの各種信号(指令操舵角θp*、実車速V)が正常か否かを判定する(ステップS129)。一方、マイコン30は、手動操舵が介入していると判定した場合(ステップS128:YES)には、ステップS107に移行する。
Next, the
次に、マイコン30は、自動操舵ECU28からの各種信号(指令操舵角θp*、実車速V)が正常でないと判定した場合(ステップS129:NO)には、予定指令操舵角及び予定車速データのカウンターkが自動操舵ECUから転送される所定の予定指令操舵角及び予定車速データ数n0より大きいか否かを判定する(ステップS130)。
Next, when the
一方、マイコン30は、自動操舵ECU28からの各種信号(指令操舵角θp*、実車速V)が正常であると判定した場合(ステップS129:YES)には、指令操舵角切替部58を切り替えて、指令操舵角切替部接点58aと58cを接続(ステップS131)し、ステップS102に移行する。
On the other hand, when the
そして、マイコン30は、予定指令操舵角及び予定車速データのカウンターkが自動操舵ECUから転送される所定の予定指令操舵角及び予定車速データ数n0より大きい場合(ステップS130:YES)には、ステップS107に移行する。
If the counter k of the planned command steering angle and the planned vehicle speed data is larger than the predetermined planned command steering angle and the planned vehicle speed data number n0 transferred from the automatic steering ECU (step S130: YES), the
一方、マイコン30は、予定指令操舵角及び予定車速データのカウンターkが自動操舵ECUから転送される所定の予定指令操舵角及び予定車速データ数n0未満の場合(ステップS130:NO)には、ステップS112に移行する。 On the other hand, when the counter k of the planned command steering angle and the planned vehicle speed data is less than the predetermined planned command steering angle and planned vehicle speed data number n0 transferred from the automatic steering ECU (step S130: NO), The process proceeds to S112.
次に、本実施形態におけるマイコン30による予定走行距離演算部50の処理手順について図7を用いて説明する。
最初に、マイコン30は、予定走行距離演算部にて使用の予定指令操舵角及び予定車速データのカウンターm及び予定走行距離xa(0)の値をリセットする(ステップS201)。次に、マイコン30は、予定指令操舵角及び予定車速データのカウンターmをインクリメントする(ステップS202)。
Next, a processing procedure of the planned travel
First, the
そして、マイコン30は、予定走行距離xa(m−1)に予定車速V(m)を加算して予定走行距離xa(m)を演算する(ステップS203)。次に、マイコン30は、予定走行距離xa(m)を予定走行距離記憶部51に記憶する(ステップS204)。次に、マイコン30は、予定指令操舵角及び予定車速データのカウンターmが、自動操舵ECUから転送される所定の予定指令操舵角及び予定車速データ数n0より大きいか否かを判定する(ステップS205)。
Then, the
そして、マイコン30は、予定指令操舵角及び予定車速データのカウンターmが、自動操舵ECUから転送される所定の予定指令操舵角及び予定車速データ数n0未満の場合(ステップS205:NO)には、ステップS202に移行する。一方、マイコン30は、予定指令操舵角及び予定車速データのカウンターmが、自動操舵ECUから転送される所定の予定指令操舵角及び予定車速データ数n0より大きい場合(ステップS205:YES)には、処理を終える。
When the counter m of the planned command steering angle and the planned vehicle speed data is less than the predetermined planned command steering angle and the planned vehicle speed data number n0 transferred from the automatic steering ECU (step S205: NO), The process proceeds to step S202. On the other hand, when the counter m of the planned command steering angle and the planned vehicle speed data is larger than the predetermined planned command steering angle and the planned vehicle speed data number n0 transferred from the automatic steering ECU (step S205: YES), the
次に、上記のように構成された本実施形態の自動操舵装置の作用及び効果について説明する。
実車速Vを検出する車速センサ25と、指令操舵角θp*の所定周期と同時にサンプリングされる2サンプルリング目以降の操舵角である予定指令操舵角θp*(k)を少なくとも2サンプル以上検出する予定指令操舵角θp*(2)から予定指令操舵角θp*(n0)処理部53と、予定指令操舵角θp*(k)を記憶する予定指令操舵角記憶部54と、実車速Vの所定周期と同時にサンプリングされる2サンプルリング目以降の車速である予定車速V(k)を予定指令操舵角θp*(k)と同一サンプル数検出する予定車速V(2)からV(n0)処理部41と、予定車速V(k)を記憶する予定車速記憶部42と、指令操舵角θp*及び実車速Vが正常か異常かを判定する異常判定部40と、指令操舵角θp*に基づいて、操舵機構の操舵角制御を行うマイコン30と、を備え、マイコン30は、異常判定部40が所定周期毎にサンプリングされた指令操舵角θp*及び実車速Vが正常と判定した場合には、1サンプリング目の指令操舵角θp*に基づいて自動操舵を実行する一方、異常判定部40が所定周期毎にサンプリングされた指令操舵角θp*が異常で、且つサンプリングされた実車速Vが正常と判定した場合には、予定車速記憶部42に記憶された予定車速V(k)及びサンプリングされた実車速Vに基づいて、予定指令操舵角記憶部54で記憶された2サンプル目以降の予定指令操舵角θp*(k)を補正する予定指令操舵角補正演算部56を有し、予定指令操舵角補正演算部56で補正された予定指令操舵角θp*(k)に基づいて自動操舵を実行する構成とした。
Next, the operation and effect of the automatic steering apparatus of the present embodiment configured as described above will be described.
The
即ち、指令操舵角θp*の所定周期と同時にサンプリングされる2サンプルリング目以降の操舵角である予定指令操舵角θp*(k)を少なくとも2サンプル以上検出する予定指令操舵角θp*(2)から予定指令操舵角θp*(n0)処理部53と、予定指令操舵角θp*(k)を記憶する予定指令操舵角記憶部54と、実車速Vの所定周期と同時にサンプリングされる2サンプルリング目以降の車速である予定車速V(k)を予定指令操舵角θp*(k)と同一サンプル数検出する予定車速V(2)からV(n0)処理部41を備え、指令操舵角θp*及び実車速Vが正常か異常かを判定する異常判定部40が、所定周期毎にサンプリングされた指令操舵角θp*及び実車速Vが正常と判定した場合には、1サンプリング目の指令操舵角θp*に基づいて自動操舵を実行する。その結果、最新の指令操舵角θp*で自動操舵を実行できるので、安全、且つ、正確な自動操舵装置となる。
That is, the planned command steering angle θp * (2) for detecting at least two samples of the planned command steering angle θp * (k), which is the steering angle after the second sample ring that is sampled simultaneously with the predetermined cycle of the command steering angle θp *. To the scheduled command steering angle θp * (n0)
一方、異常判定部40が所定周期毎にサンプリングされた指令操舵角θp*が異常で、且つサンプリングされた実車速Vが正常と判定した場合には、予定車速記憶部42に記憶された予定車速V(k)及びサンプリングされた実車速Vに基づいて、予定指令操舵角記憶部54で記憶された2サンプル目以降の予定指令操舵角θp*(k)を補正する予定指令操舵角補正演算部56を有し、予定指令操舵角補正演算部56で補正された予定指令操舵角θp*(k)に基づいて自動操舵を実行する。その結果、信頼性のおける予定指令操舵角θp*(k)で自動操舵を実行できるので、安全な自動操舵装置を構築できる。
On the other hand, when the
その結果、自動操舵を行うために必要な状況データが得られなかった場合でも、安全に自動操舵から手動操舵に移行できる自動操舵装置を構成することができる。 As a result, it is possible to configure an automatic steering device that can safely shift from automatic steering to manual steering even when situation data necessary for automatic steering is not obtained.
尚、本実施形態は以下のように変更してもよい。
・本実施形態では、自動操舵ECU28から転送されてくる指令操舵角θp*が異常となった場合には、予定指令操舵角記憶部54で記憶している2サンプル目以降の指令操舵角θp*(2)から指令操舵角θp*(n0)を使用して自動操舵を継続したが、その時に指令操舵角θp*が異常という警告を発しても、表示してもよい。
In addition, you may change this embodiment as follows.
In the present embodiment, when the command steering angle θp * transferred from the
・本実施形態では、位置制御部44及びモータ電流制御部63ともPID制御としたが、位置制御部44及びモータ電流制御部63ともPI制御としてもよい。
In the present embodiment, both the
・本実施形態では、本発明をコラムアシストEPSに具体化したが、本発明をラックアシストEPSやピニオンアシストEPSに適用してもよい。 In the present embodiment, the present invention is embodied in the column assist EPS, but the present invention may be applied to a rack assist EPS or a pinion assist EPS.
・本実施形態では、本発明をEPSアクチュエータ24の駆動源であるモータ21として、DCモータに具体化したが、本発明を三相のブラシレスDCモータ、誘導モータ、及びステッピングモータとしてもよい。
In the present embodiment, the present invention is embodied as a DC motor as the
・本実施形態では、車速センサ25からの実車速Vを、自動操舵ECU28を介して、CAN信号に変換しているが、車速センサ25から直接実車速Vを、CAN70に送出してもよい。
In the present embodiment, the actual vehicle speed V from the
1:自動操舵装置、2:ステアリング、3:ステアリングシャフト、
4:ラックアンドピニオン機構、5:ラック軸、8:コラムシャフト、
9:インターミディエイトシャフト、10:ピニオンシャフト、11:タイロッド、
12:転舵輪、20:バッテリ、21:モータ、23:減速機構、
24:EPSアクチュエータ、25:車速センサ(実車速検出手段)、
26:トルクセンサ、27:操舵角センサ、28:自動操舵ECU、29:EPSECU、
30:マイコン(制御手段)、31:駆動回路部、32:電流センサ、
33:自動操舵の指令操舵角処理部、34:自動操舵切替部、
35:モータ制御信号生成部、40:異常判定部(異常判定手段)、
41:予定車速V(2)からV(n0)処理部(予定車速検出手段)、
42:予定車速記憶部(予定車速記憶手段)、43:指令操舵角補正部、
44:位置制御部(PID制御)、45、65:減算器、
50:予定走行距離演算部、51:予定走行距離記憶部、
52:指令操舵角異常後の走行距離推定及びサンプリング時点演算部、
53:予定指令操舵角θp*(2)から予定指令操舵角θp*(n0)処理部
(予定指令操舵角検出手段)、
54:予定指令操舵角記憶部(予定指令操舵角記憶手段)、
55:予定指令操舵角補間演算部、
56:予定指令操舵角補正演算部(予定指令操舵角補正手段)、
58:指令操舵角切替部、58a、58b、58c:指令操舵角切替部接点、
60:トルク/モータ電流指令値マップ、61:モータ指令電流切替部、
61a、61b、61c:モータ指令電流切替部接点、62:手動操舵介入判定部、
63:モータ電流制御部(PID制御)、64:PWM出力部、
70:車内ネットワーク(CAN)、
V:実車速、τ:操舵トルク、
Im1*:自動操舵時モータ電流指令、Im2*:手動操舵介入時モータ電流指令、
Im*:モータ電流指令、Im:モータ実電流、ΔIm:モータ電流偏差、
V*:モータ電圧指令、θp*:指令操舵角、θp*(k):予定指令操舵角、
θp:実操舵角、Δθp:操舵角偏差、
V(k):予定車速、V(m):予定車速(予定走行距離演算部にて使用)、
xa(m):予定走行距離、xb:指令操舵角異常後の推定走行距離、
k:予定指令操舵角及び予定車速データのカウンター、
m:予定指令操舵角及び予定車速データのカウンター(予定走行距離演算部にて使用)、
n0:自動操舵ECUから転送される所定の予定指令操舵角及び予定車速データ数、
FLGpa:指令操舵角異常フラグ(フラグセットにて異常)、
FLGva:実車速異常フラグ(フラグセットにて異常)、
FLGma:手動操舵介入フラグ(フラグセットにて手動操舵介入)
1: automatic steering device, 2: steering, 3: steering shaft,
4: rack and pinion mechanism, 5: rack shaft, 8: column shaft,
9: Intermediate shaft, 10: Pinion shaft, 11: Tie rod,
12: Steering wheel, 20: Battery, 21: Motor, 23: Deceleration mechanism,
24: EPS actuator, 25: Vehicle speed sensor (actual vehicle speed detection means),
26: Torque sensor, 27: Steering angle sensor, 28: Automatic steering ECU, 29: EPSECU,
30: Microcomputer (control means), 31: Drive circuit unit, 32: Current sensor,
33: Command steering angle processing unit for automatic steering, 34: Automatic steering switching unit,
35: Motor control signal generation unit, 40: Abnormality determination unit (abnormality determination means),
41: Planned vehicle speed V (2) to V (n0) processing unit (planned vehicle speed detection means),
42: Planned vehicle speed storage unit (planned vehicle speed storage means), 43: Command steering angle correction unit,
44: Position control unit (PID control), 45, 65: Subtractor,
50: Planned mileage calculation unit, 51: Planned mileage storage unit,
52: Travel distance estimation and sampling time calculation unit after command steering angle abnormality,
53: Scheduled command steering angle θp * (2) to scheduled command steering angle θp * (n0) processing unit (scheduled command steering angle detection means),
54: Schedule command steering angle storage unit (schedule command steering angle storage means),
55: Schedule command steering angle interpolation calculation unit,
56: Schedule command steering angle correction calculation unit (schedule command steering angle correction means),
58: Command steering angle switching unit, 58a, 58b, 58c: Command steering angle switching unit contact point,
60: Torque / motor current command value map, 61: Motor command current switching unit,
61a, 61b, 61c: motor command current switching unit contact, 62: manual steering intervention determination unit,
63: Motor current control unit (PID control), 64: PWM output unit,
70: In-vehicle network (CAN),
V: actual vehicle speed, τ: steering torque,
Im1 *: motor current command during automatic steering, Im2 *: motor current command during manual steering intervention,
Im *: motor current command, Im: actual motor current, ΔIm: motor current deviation,
V *: motor voltage command, θp *: command steering angle, θp * (k): scheduled command steering angle,
θp: actual steering angle, Δθp: steering angle deviation,
V (k): Planned vehicle speed, V (m): Planned vehicle speed (used in the planned mileage calculation unit),
xa (m): planned travel distance, xb: estimated travel distance after command steering angle abnormality,
k: Counter of planned command steering angle and planned vehicle speed data,
m: Counter of planned command steering angle and planned vehicle speed data (used in planned mileage calculation unit),
n0: predetermined scheduled command steering angle and planned vehicle speed data number transferred from the automatic steering ECU,
FLGpa: Command steering angle abnormality flag (abnormal in flag set),
FLGva: Actual vehicle speed abnormality flag (abnormal in flag set),
FLGma: Manual steering intervention flag (manual steering intervention with flag set)
Claims (1)
実車速を検出する実車速検出手段と、
前記指令操舵角の前記所定周期と同時にサンプリングされる2サンプルリング目以降の操舵角である予定指令操舵角を少なくとも2サンプル以上検出する予定指令操舵角検出手段と、
前記予定指令操舵角検出手段により検出された前記予定指令操舵角を記憶する予定指令操舵角記憶手段と、
前記実車速の前記所定周期と同時にサンプリングされる2サンプルリング目以降の車速である予定車速を前記予定指令操舵角と同一サンプル数検出する予定車速検出手段と、
前記予定車速検出手段により検出された前記予定車速を記憶する予定車速記憶手段と、
前記指令操舵角及び前記実車速が正常か異常かを判定する異常判定手段と、
前記指令操舵角に基づいて、前記操舵機構の操舵角制御を行う制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記異常判定手段が前記所定周期毎にサンプリングされた前記指令操舵角及び前記実車速が正常と判定した場合には、1サンプリング目の前記指令操舵角に基づいて自動操舵を実行する一方、前記異常判定手段が前記所定周期毎にサンプリングされた前記指令操舵角が異常で、且つサンプリングされた前記実車速が正常と判定した場合には、前記予定車速記憶手段に記憶された前記予定車速及び前記サンプリングされた実車速に基づいて、前記予定指令操舵角記憶手段で記憶された2サンプル目以降の予定指令操舵角を補正する予定指令操舵角補正手段を有し、前記予定指令操舵角補正手段で補正された前記予定指令操舵角に基づいて自動操舵を実行すること、
を特徴とする自動操舵装置。 In an automatic steering device that performs steering angle control of a steering mechanism based on a command steering angle that is input every predetermined cycle,
An actual vehicle speed detecting means for detecting the actual vehicle speed;
A scheduled command steering angle detection means for detecting at least two samples of a scheduled command steering angle that is a steering angle after the second sample ring that is sampled simultaneously with the predetermined period of the command steering angle;
Schedule command steering angle storage means for storing the schedule command steering angle detected by the schedule command steering angle detection means;
A planned vehicle speed detecting means for detecting a planned vehicle speed that is a vehicle speed after the second sampling sampled simultaneously with the predetermined cycle of the actual vehicle speed, and detecting the same number of samples as the planned command steering angle;
Planned vehicle speed storage means for storing the planned vehicle speed detected by the planned vehicle speed detection means;
An abnormality determining means for determining whether the command steering angle and the actual vehicle speed are normal or abnormal;
Control means for performing steering angle control of the steering mechanism based on the command steering angle,
The control means performs automatic steering based on the command steering angle at the first sampling when the abnormality determination means determines that the command steering angle and the actual vehicle speed sampled every predetermined cycle are normal. On the other hand, when the abnormality determining means determines that the command steering angle sampled at each predetermined cycle is abnormal and the sampled actual vehicle speed is normal, the stored stored in the planned vehicle speed storage means Based on the scheduled vehicle speed and the sampled actual vehicle speed, the scheduled command steering angle correcting means for correcting the scheduled command steering angle after the second sample stored in the scheduled command steering angle storage means is provided, and the scheduled command steering is performed. Performing automatic steering based on the scheduled command steering angle corrected by the angle correction means;
An automatic steering device characterized by this.
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