JP2016064799A - Electric power steering device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、モーターによりトルクを発生させ、ステアリングの操舵を補助する自動車用の電動パワーステアリング装置に係り、特にレーンキープ機能による操舵補助制御手段を備えた電動パワーステアリング装置に関するものである。 The present invention relates to an electric power steering apparatus for automobiles that generates torque by a motor and assists steering, and more particularly to an electric power steering apparatus that includes steering assist control means using a lane keeping function.
近年、車両前方に取り付けたカメラを用いて走行車線を検出し、電動パワーステアリングにより操舵角を制御することで、ドライバーの脇見運転や散漫運転、居眠り運転によって起こる操舵のふらつきや車線逸脱を防ぐ車線維持制御装置（レーンキープシステム）が開発されている。 In recent years, a lane that detects driving lanes using a camera attached to the front of the vehicle and controls the steering angle by electric power steering prevents swaying and lane departure caused by driver's side-view driving, diffuse driving, and dozing driving. Maintenance control devices (lane keep systems) have been developed.
レーンキープシステムには、大きく分けて目標ライン追従制御と車線逸脱防止制御の２つのタイプがある。目標ライン追従制御は、例えば特開平１１−１０５７２８号公報（特許文献１）に開示されているように、カメラにより検出した走行車線から目標走行ライン（通常は車線中央）を計算し、自車両をその目標走行ラインに追従させるように操舵アシストすることで、車線中央付近の走行維持を支援するタイプである。また、車線逸脱防止制御は、例えば特開平１１−９１６０６号公報（特許文献２）に開示されているように、ドライバーの誤操舵によって自車両が走行車線から逸脱しそうになった場合に走行車線内側へ操舵アシストを行い、ドライバーへの車線逸脱を警告すると共に、車線逸脱を防止するタイプである。 Lane keeping systems are roughly classified into two types: target line following control and lane departure prevention control. For example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-105728 (Patent Document 1), the target line following control calculates the target travel line (usually the center of the lane) from the travel lane detected by the camera, This is a type that assists in maintaining traveling near the center of the lane by assisting steering so as to follow the target traveling line. Further, the lane departure prevention control is performed, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-91606 (Patent Document 2), when the host vehicle is about to deviate from the traveling lane due to erroneous driver steering. This is a type that provides steering assist to warn the driver of lane departure and prevents lane departure.
また、前記のいずれのタイプにおいても、ドライバーの操舵とレーンキープシステムによる操舵アシストとの干渉が問題となり、例えば特開平１０−１５２０６３号公報（特許文献３）には、操舵ハンドルの操作状態からドライバーの操舵介入を検出してレーンキープ制御の制御量を減少補正する技術が開示されている。 In any of the above types, interference between the steering of the driver and the steering assist by the lane keeping system becomes a problem. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-152063 (Patent Document 3) describes the driver from the operating state of the steering wheel. A technique for detecting and correcting the steering intervention to decrease and correct the control amount of the lane keep control is disclosed.
前記レーンキープシステムにおける目標走行ライン追従制御は、電動パワーステアリング装置の操舵力介入により、ドライバーが特別意識をしなくても自動的にレーンのセンター付近を走行しやすくなるように制御する技術である。そのため、ドライバーに明確な運転意志が有る場合、つまりドライバーの操舵トルクが大きい場合に、ドライバーの操舵に対してレーンセンターに戻そうとする反力感が発生し、ドライバーが制御を煩わしく感じる場合があった。 The target driving line following control in the lane keeping system is a technique for automatically driving near the center of the lane by the steering force intervention of the electric power steering device without the driver's special awareness. . Therefore, when the driver has a clear driving intention, that is, when the driver's steering torque is large, a reaction force feeling to return to the lane center with respect to the driver's steering may occur, and the driver may feel troublesome control. there were.
一方、前記レーンキープシステムにおける車線逸脱防止制御は、レーン逸脱間際に電動パワーステアリングの操舵力介入により警告を兼ねた車両の進路修正を行う技術である。そのため、ドライバーの覚醒度が高く、ドライバーの操舵トルクが大きい場合、この車線逸脱防止制御による操舵力介入は、ドライバーに適切な警告を与え、制御による進路修正とドライバー自身による進路修正操舵が相まって、早期に車両の進路修正がなされる効果がある。しかし、居眠り運転等のように、ドライバーの覚醒度が低い場合、つまりドライバーの操舵トルクが小さい場合、レーン逸脱を防止するトルクは車線逸脱防止制御で発生させる制御トルクに限定され、介入タイミングが遅い場合にレーンを弱逸脱してしまうことがある。このようなドライバーの覚醒度が低い場合は、前記目標走行ライン追従制御を積極的に介入させ、半自動運転状態にした上でドライバーに警告を行った方が安全な場合が多い。 On the other hand, the lane departure prevention control in the lane keeping system is a technique for correcting the course of the vehicle that also serves as a warning by the intervention of the steering force of the electric power steering just before the lane departure. Therefore, when the driver's arousal level is high and the driver's steering torque is large, the steering force intervention by this lane departure prevention control gives an appropriate warning to the driver, and the course correction by the control and the course correction steering by the driver itself are combined, There is an effect that the course of the vehicle is corrected early. However, when the driver's arousal level is low, such as when driving asleep, that is, when the driver's steering torque is low, the torque that prevents lane departure is limited to the control torque generated by the lane departure prevention control, and the intervention timing is late. In some cases, it may deviate slightly from the lane. When the driver's arousal level is low, it is often safer to warn the driver after actively intervening the target driving line following control to enter the semi-automatic driving state.
つまり、目標走行ライン追従制御と車線逸脱防止制御を有するレーンキープシステムでは、同じレーンキープシステムの制御であっても、目標走行ライン追従制御と車線逸脱防止制御で、ドライバーの運転意志や覚醒度を示すドライバーの操舵トルクに対する制御介入量（効果域）が異なるものである。 In other words, in a lane keeping system with target lane tracking control and lane departure prevention control, even if the same lane keeping system control is used, the driver's driving intention and arousal level can be improved with target lane tracking control and lane departure prevention control. The control intervention amount (effect range) for the steering torque of the driver shown is different.
しかし、従来のレーンキープシステムにおいては、ドライバー操舵とレーンキープシステムによる操舵アシストとの干渉に対応するため、単純に操舵ハンドルの操作状態からドライバーの操舵介入を検出して最終的なレーンキープ制御の制御量を減少補正することしかしておらず、目標走行ライン追従制御と車線逸脱防止制御それぞれに対する最適な制御量の補正ができていないという問題があった。 However, in the conventional lane keeping system, in order to cope with the interference between the driver steering and the steering assist by the lane keeping system, the driver's steering intervention is simply detected from the operation state of the steering wheel and the final lane keeping control is performed. There has been a problem that the control amount is only corrected to decrease, and the optimal control amount for each of the target travel line following control and the lane departure prevention control cannot be corrected.
そのため、本来の目標走行ライン追従制御と車線逸脱防止制御が必要とされる領域でそれぞれの出力が相手方の影響で制限され、十分なレーンキープ能力が発揮されないという問題があった。 For this reason, there is a problem that the output of each of the areas where the original target travel line following control and the lane departure prevention control are necessary is limited by the influence of the opponent, and sufficient lane keeping ability is not exhibited.
さらには、従来の補正方法では、効果域の異なる目標走行ライン追従制御と車線逸脱防止制御に対し、単一な補正量を設定するため、設計時において双方に制御による不具合が発生せず、かつ他方の効果が最大限発生される補正量を見つけ出すのに時間がかかるという問題もあった。 Furthermore, in the conventional correction method, since a single correction amount is set for the target travel line follow-up control and the lane departure prevention control having different effect areas, there is no problem due to the control at the time of design, and There is also a problem that it takes time to find a correction amount that maximizes the other effect.
この発明は、目標走行ライン追従制御と車線逸脱防止制御を有するレーンキープシステムにおいて、目標走行ライン追従制御と車線逸脱防止制御のそれぞれがドライバーの操舵に応じて効果的に機能するように、ドライバーの操舵トルクに対する補正を行う電動パワーステアリング装置の提供を目的とするものである。 In the lane keeping system having the target travel line follow-up control and the lane departure prevention control, the driver travels the driver so that each of the target travel line follow-up control and the lane departure prevention control functions effectively according to the driver's steering. An object of the present invention is to provide an electric power steering apparatus that corrects steering torque.
この発明に係る電動パワーステアリング装置は、ドライバーの操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、前記ドライバーの操舵トルクをアシストする操舵アシスト電流を演算する操舵アシスト電流演算手段と、車両前方の映像より走行車線に対する自車両の位置を演算する自車位置演算手段と、前記自車両が走行車線内に設定した目標ラインを追従して走行するように制御する目標ライン追従制御手段と、前記自車両が前記走行車線から逸脱することを防止する車線逸脱防止制御手段と、前記操舵アシスト電流演算手段に基づくドライバーの操舵アシストと車両の目標ライン追従及び車線逸脱防止のためのレーンキープアシストとを行うアシストモーターと、を有し、前記ドライバーの操舵アシストとレーンキープアシストとを行う電動パワーステアリング装置において、
前記ドライバーの操舵トルクに基づき、前記目標ライン追従制御手段が出力する制御量を補正する目標ライン追従制御量補正手段と、前記ドライバーの前記操舵トルクに基づき、前記車線逸脱防止制御手段が出力する制御量を補正する車線逸脱防止制御量補正手段と、を備え、前記目標ライン追従制御量補正手段と前記車線逸脱防止制御量補正手段により、前記操舵トルクに応じて前記目標ライン追従制御手段と前記車線逸脱防止制御手段の出力を個別に補正することを特徴とする。
An electric power steering apparatus according to the present invention includes a steering torque detecting means for detecting a steering torque of a driver, a steering assist current calculating means for calculating a steering assist current for assisting the steering torque of the driver, and a vehicle front image. Vehicle position calculation means for calculating the position of the vehicle relative to the lane, target line tracking control means for controlling the vehicle to follow the target line set in the travel lane, and the vehicle A lane departure prevention control means for preventing departure from the driving lane, an assist motor for performing a steering assist of the driver based on the steering assist current calculation means, a lane keeping assist for following the target line of the vehicle and preventing the lane departure; , Which performs steering assist and lane keep assist of the driver In Lower steering device,
Target line following control amount correcting means for correcting the control amount output from the target line following control means based on the steering torque of the driver, and control output from the lane departure prevention controlling means based on the steering torque of the driver Lane departure prevention control amount correction means for correcting the amount, and the target line follow-up control amount correction means and the lane departure prevention control amount correction means according to the steering torque by the target line follow-up control amount correction means and the lane. The output of the departure prevention control means is individually corrected.
この発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、ドライバーの操舵トルクに応じて、目標ライン追従制御と車線逸脱防止制御のそれぞれを補正することで、本来の目標走行ライン追従制御と車線逸脱防止制御が必要とされるドライバー操舵介入領域でそれぞれの出力が相手方の影響で制限されることなく、十分なレーンキープ能力を発揮することが可能となり、設計時において、双方に制御による不具合が発生せず、かつ他方の効果が最大限発生される補正量を効率的に見つけ出すことが可能となる。 According to the electric power steering apparatus according to the present invention, the original target travel line following control and the lane departure preventing control can be performed by correcting each of the target line following control and the lane departure preventing control according to the steering torque of the driver. In the required driver steering intervention area, each output is not limited by the influence of the opponent, it is possible to demonstrate sufficient lane keeping ability, and at the time of design, both sides do not suffer from malfunction due to control, In addition, it is possible to efficiently find a correction amount that produces the maximum effect of the other.
以下、この発明に係る電動パワーステアリング装置の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図において、同一または相当する部分については同一符号を付して説明する。
実施の形態１．
Hereinafter, preferred embodiments of an electric power steering apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts will be described with the same reference numerals.
Embodiment 1 FIG.
図１は、この発明の実施の形態１に係る電動パワーステアリング装置のステアリング機構を示す構成図である。
図１において、ステアリング機構１は、ハンドル２と、ステアリング軸３と、ピニオンギア４と、操舵角検出手段５と、操舵トルク検出手段であるトルクセンサー６と、アシストモーター７と、モーターギア８と、ラック軸９と、タイヤ１０と、制御装置１１を有している。また、制御装置１１には、走行車速検出手段１２とカメラユニット１３が接続され、それぞれ車速信号Ｖｓと映像信号Ｐｓが入力される。
1 is a configuration diagram illustrating a steering mechanism of an electric power steering apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
In FIG. 1, a steering mechanism 1 includes a steering wheel 2, a steering shaft 3, a pinion gear 4, a steering angle detection means 5, a torque sensor 6 that is a steering torque detection means, an assist motor 7, and a motor gear 8. The rack shaft 9, the tire 10, and the control device 11 are included. Further, the traveling vehicle speed detecting means 12 and the camera unit 13 are connected to the control device 11, and a vehicle speed signal Vs and a video signal Ps are input thereto, respectively.
自動車のドライバーが操舵するハンドル２は、ステアリング軸３の一端に連結されている。また、ハンドル２には、操舵角θを検出して操舵角信号θｓを出力する操舵角検出手段５が取り付けられている。ステアリング軸３には、ドライバーの操舵による操舵トルクＴｄを検出して操舵トルク信号Ｔｓを出力するトルクセンサー６が取り付けられている。また、ステアリング軸３には、ドライバーの操舵トルクＴｄを補助するモータートルクＴｍを発生する電動のアシストモーター７が、モーターギア８を介して取り付けられている。 A steering wheel 2 that is steered by an automobile driver is connected to one end of a steering shaft 3. The steering wheel 2 is attached with a steering angle detection means 5 that detects the steering angle θ and outputs a steering angle signal θs. A torque sensor 6 is attached to the steering shaft 3 for detecting the steering torque Td by the driver's steering and outputting a steering torque signal Ts. An electric assist motor 7 that generates a motor torque Tm that assists the driver's steering torque Td is attached to the steering shaft 3 via a motor gear 8.
ステアリング軸３の他端には、ピニオンギア４が連結されており、このピニオンギア４は、操舵トルクＴｄとモータートルクＴｍとを加算して求められ、ステアリング軸３の回転方向に運動する合成トルクを直線方向の運動に変換している。また、ピニオンギア４には、ラック軸９を介してタイヤ１０が接続されている。 A pinion gear 4 is connected to the other end of the steering shaft 3. The pinion gear 4 is obtained by adding the steering torque Td and the motor torque Tm, and is a combined torque that moves in the rotational direction of the steering shaft 3. Is converted to linear motion. A tire 10 is connected to the pinion gear 4 via a rack shaft 9.
制御装置１１には、操舵角信号θｓ、操舵トルク信号Ｔｓ、車速信号Ｖｓ、映像信号Ｐｓ、アシストモーター７のモーター電流検出信号Ｉｓ、及び同じくアシストモーター７のモーター電圧検出信号Ｅｓが入力される。制御装置１１は、上記各入力に基づいてアシストモーター７を駆動させるための目標電流値を演算し、この目標電流値から生成した印加電圧Ｅをアシストモーター７に出力する。 The control device 11 receives a steering angle signal θs, a steering torque signal Ts, a vehicle speed signal Vs, a video signal Ps, a motor current detection signal Is of the assist motor 7, and a motor voltage detection signal Es of the assist motor 7. The control device 11 calculates a target current value for driving the assist motor 7 based on the above inputs, and outputs an applied voltage E generated from the target current value to the assist motor 7.
図２は、図１に示した電動パワーステアリング装置の制御装置１１を、周辺機器と共に示す機能ブロック図である。
図２において、制御装置１１は、自車位置演算手段１４と、目標ライン追従制御手段１５と、車線逸脱防止制御手段１６と、目標ライン追従補正係数演算手段１７と、車線逸脱防止補正係数演算手段１８と、車線維持電流演算手段１９と、操舵アシスト電流演算手段２０と、第１の乗算器２１と、第２の乗算器２２と、第１の加算器２３と、第２の加算器２４を有している。なお、必ずしも一般的な電動パワーステアリング装置がこれらをすべて有しているわけではなく、前記は本実施の形態を説明する上で必要な構成を記載したものである。
FIG. 2 is a functional block diagram showing the control device 11 of the electric power steering apparatus shown in FIG. 1 together with peripheral devices.
In FIG. 2, the control device 11 includes a host vehicle position calculation means 14, a target line following control means 15, a lane departure prevention control means 16, a target line following correction coefficient calculation means 17, and a lane departure prevention correction coefficient calculation means. 18, lane keeping current calculation means 19, steering assist current calculation means 20, first multiplier 21, second multiplier 22, first adder 23, and second adder 24. Have. Note that a general electric power steering apparatus does not necessarily have all of them, and the above describes the configuration necessary for explaining the present embodiment.
また、制御装置１１が有するこれらすべての機能を単一の制御ユニットにて構成する必要はなく、複数の制御ユニットに機能を分配し、演算結果を通信にて互いに取得しあうようにしても良い。また、制御装置１１の一部機能を入力側（例えば、カメラユニット１３等）にて前処理を行うように構成しても良い。本実施の形態の説明では、説明の都合上、これらの機能を制御装置１１に内包する形態として説明する。 Further, it is not necessary to configure all these functions of the control device 11 with a single control unit, but the functions may be distributed to a plurality of control units and the calculation results may be obtained from each other by communication. . Moreover, you may comprise so that the one part function of the control apparatus 11 may perform pre-processing by the input side (for example, camera unit 13 grade | etc.,). In the description of the present embodiment, for convenience of explanation, these functions will be described as being included in the control device 11.
また、制御装置１１は、ＣＰＵとプログラムを格納したメモリとを有するマイクロプロセッサ（図示せず）にて構成されており、制御装置１１の各機能ブロックは、メモリにソフトウェアとして記録され、前記ＣＰＵにて実行される。さらには、第２の加算器２４から出力された目標電流は、そのままアシストモーター７に出力されるのではなく、制御装置１１にて目標電流に応じた印加電圧Ｅを生成して出力される。 The control device 11 is configured by a microprocessor (not shown) having a CPU and a memory storing a program, and each functional block of the control device 11 is recorded as software in the memory, and is stored in the CPU. Executed. Further, the target current output from the second adder 24 is not output to the assist motor 7 as it is, but is generated and output by the control device 11 according to the target current E.
操舵アシスト電流演算手段２０は、操舵トルク信号Ｔｓ及び車速信号Ｖｓに基づいて、あらかじめ記憶された出力マップを参照して操舵アシスト電流Ｉａを演算して出力する。操舵アシスト電流演算手段２０における制御は一般的なドライバーの操舵を補助するための電動パワーステアリング装置の制御と同一であり、詳細については省略するが、実際にはこれ以外にも複数の補償制御が組み合わされて操舵アシスト電流Ｉａが演算される。またこのときアシストモーター７から出力されるモータートルクＴｍのうち、操舵アシスト電流Ｉａにより出力されるトルクがアシストトルクＴａとなる。 The steering assist current calculation means 20 calculates and outputs a steering assist current Ia with reference to an output map stored in advance based on the steering torque signal Ts and the vehicle speed signal Vs. The control in the steering assist current calculation means 20 is the same as the control of the electric power steering device for assisting general driver steering, and although details are omitted, in practice there are a plurality of other compensation controls. In combination, the steering assist current Ia is calculated. At this time, out of the motor torque Tm output from the assist motor 7, the torque output by the steering assist current Ia becomes the assist torque Ta.
自車位置演算手段１４は、カメラユニット１３から出力される映像信号Ｐｓより自車両の左右の白線を検出し、そこから、前記左右の白線に対する自車の相対位置を算出する。前記左右の白線の検出方法としては、入力される映像信号Ｐｓより自車両の前方の画像を取得し、２値化画像処理やエッジ検出処理を行い、ハフ変換等により自車の左右の白線を検出し、自車両に対する前記左右の白線の相対位置を検出し、これを走行車線情報Ｌｉとすることが一般的である。なお、路面上の白線を検出する方法はこれら以外にも様々な方法が提案されているが、本実施の形態ではどのような方法を用いて左右の白線を検出してもこの発明の効果には影響しない。 The own vehicle position calculation means 14 detects the left and right white lines of the own vehicle from the video signal Ps output from the camera unit 13, and calculates the relative position of the own vehicle with respect to the left and right white lines. As a method for detecting the left and right white lines, an image ahead of the host vehicle is acquired from the input video signal Ps, binarized image processing and edge detection processing are performed, and left and right white lines of the host vehicle are detected by Hough transform or the like. It is common to detect and detect the relative position of the left and right white lines with respect to the host vehicle and use this as travel lane information Li. Various methods other than these have been proposed for detecting the white line on the road surface. However, in this embodiment, any method can be used to detect the white line on the left and right sides to achieve the effect of the present invention. Has no effect.
目標ライン追従制御手段１５は、まず、図３に示す走行経路を車両前方の前方注視点付近で目標ライン上にあわせるための目標走行経路を決める。前方注視点は、通常ドライバーが車線維持を試みる際に目標としている点であり、自車両の現在位置からある秒数後に通過しようと目標にしている点である。このとき、自車位置と目標ラインの横方向の偏差を横位置偏差とする。
ここで走行経路は、操舵角信号θｓと車速信号Ｖｓより、自車両の現在の操舵角と車速を維持した場合、下記式（１）より求められる。
The target line follow-up control means 15 first determines a target travel route for aligning the travel route shown in FIG. 3 on the target line in the vicinity of the front gazing point in front of the vehicle. The forward gazing point is a point that the driver usually targets when trying to maintain the lane, and is a target that the driver wants to pass some seconds after the current position of the vehicle. At this time, the lateral deviation between the vehicle position and the target line is defined as the lateral positional deviation.
Here, when the current steering angle and vehicle speed of the host vehicle are maintained from the steering angle signal θs and the vehicle speed signal Vs, the travel route is obtained from the following equation (1).
ただし、ρは旋回半径、Ａはスタビリティファクタ、Ｖは車速、Ｌはホイールベース、Ｇｒｐはラックアンドピニオンギア比、θは操舵角を示す。このうちスタビリティファクタＡ、ホイールベースＬ、及びラックアンドピニオンギア比Ｇｒｐは車両の設計時に一意に決まる定数であり、製品出荷時に制御装置１１のメモリに記憶しておく。 However, ρ is a turning radius, A is a stability factor, V is a vehicle speed, L is a wheel base, Grp is a rack and pinion gear ratio, and θ is a steering angle. Among them, the stability factor A, the wheel base L, and the rack and pinion gear ratio Grp are constants uniquely determined at the time of vehicle design, and are stored in the memory of the control device 11 at the time of product shipment.
式（１）より、走行経路が旋回半径ρで旋回するための操舵角θから求められるので、目標走行経路を半径ρの弧とすることにより、前方注視点において横位置偏差をゼロにするために必要なライン追従目標操舵角θａを算出することができる。 Since the travel route is obtained from the steering angle θ for turning with the turning radius ρ from the equation (1), the lateral position deviation is made zero at the front gazing point by setting the target travel route to an arc with the radius ρ. The line following target steering angle θa necessary for the calculation can be calculated.
目標ライン追従制御手段１５は、更にライン追従目標操舵角θａからライン追従トルクＴｂを算出する。 The target line following control means 15 further calculates a line following torque Tb from the line following target steering angle θa.
このライン追従目標操舵角θａからライン追従トルクＴｂの算出にはあらかじめ決められた係数をかけて算出するいわゆるフィードフォワード制御を行う方法や、ライン追従目標操舵角θａと実際の操舵角θを用いてフィードバック制御を行う方法などが考えられるが、どちらの制御を用いてもこの発明の効果には影響しない。 The line following torque Tb is calculated from the line following target steering angle θa by using a so-called feed-forward control that is calculated by multiplying a predetermined coefficient, or by using the line following target steering angle θa and the actual steering angle θ. Although a method of performing feedback control is conceivable, whichever control is used, the effect of the present invention is not affected.
車線逸脱防止制御手段１６は、図４に示すように、横方向自車両位置が車線逸脱判定領域内にあり、自車両が走行車線から逸脱する方向にヨー角が発生している場合に作動する。ここで、車線逸脱判定領域は、例えば道路幅が３．５ｍ程度である場合１ｍ程度とするのが好ましい。また、車両がそのまま進んだ場合に車線から逸脱すると推定される位置を車線逸脱地点とする。 As shown in FIG. 4, the lane departure prevention control means 16 operates when the lateral vehicle position is within the lane departure determination area and the yaw angle is generated in the direction in which the vehicle departs from the traveling lane. . Here, the lane departure determination area is preferably about 1 m when the road width is about 3.5 m, for example. A position estimated to deviate from the lane when the vehicle travels as it is is defined as a lane departure point.
車線逸脱防止制御手段１６は、車線逸脱地点において車線と車体のなすヨー角が０°となる車線逸脱防止操舵角θｂを式（１）から算出し、更に車線逸脱防止操舵角θｂから車線逸脱防止トルクＴｃを算出する。 The lane departure prevention control means 16 calculates the lane departure prevention steering angle θb at which the yaw angle formed between the lane and the vehicle body becomes 0 ° at the lane departure point from the equation (1), and further prevents the lane departure from the lane departure prevention steering angle θb. Torque Tc is calculated.
この車線逸脱防止操舵角θｂから車線逸脱防止トルクＴｃの算出にはあらかじめ決められた係数をかけて算出するいわゆるフィードフォワード制御を行う方法や、車線逸脱防止操舵角θｂと実際の操舵角θを用いてフィードバック制御を行う方法などが考えられるが、どちらの制御を用いてもこの発明の効果には影響しない。 For calculating the lane departure prevention torque Tc from the lane departure prevention steering angle θb, a method of performing so-called feedforward control by multiplying by a predetermined coefficient, the lane departure prevention steering angle θb and the actual steering angle θ are used. Although a method of performing feedback control can be considered, either control will not affect the effect of the present invention.
目標ライン追従補正係数演算手段１７は、ドライバーの操舵トルクＴｄの大きさから、目標ライン追従補正係数Ｋａを演算する。操舵トルクＴｄに対する目標ライン追従補正係数Ｋａは、図５に示すように、操舵トルクＴｄがゼロの時最大とし、操舵トルクＴｄが大きくなるにつれて減少するように設定する。目標ライン追従補正係数Ｋａの取り得る値は０から１とし、この値を目標ライン追従制御手段１５から算出した目標操舵角と掛け合わせることで、目標ライン追従制御の制御量補正を行うことができる。これにより、操舵トルクＴｄが小さい状態は、ドライバーの操舵介入が小さいと判断して目標ライン追従制御量を強める。一方、操舵トルクＴｄが大きい場合は、ドライバーの操舵介入が大きいと判
断して目標ライン追従制御量を弱める。
The target line following correction coefficient calculating means 17 calculates a target line following correction coefficient Ka from the magnitude of the driver's steering torque Td. As shown in FIG. 5, the target line following correction coefficient Ka for the steering torque Td is set to the maximum when the steering torque Td is zero, and is set to decrease as the steering torque Td increases. The target line following correction coefficient Ka can take a value from 0 to 1, and by multiplying this value by the target steering angle calculated from the target line following control means 15, the control amount correction of the target line following control can be performed. . Accordingly, when the steering torque Td is small, it is determined that the driver's steering intervention is small, and the target line following control amount is increased. On the other hand, when the steering torque Td is large, it is determined that the driver's steering intervention is large, and the target line following control amount is weakened.
目標ライン追従補正係数Ｋａの演算方法は、数式を用いても良いし、操舵トルクＴｄに対する補正係数マップを用いても良い。本実施の形態では指数関数を用いた数式を用いる例にて説明する。例えば目標ライン追従補正係数Ｋａは、操舵トルクＴｄの関数として、式（２）の形で表すことができる。ここで、Ａａは操舵トルクＴｄの反映係数である。 As a calculation method of the target line following correction coefficient Ka, a mathematical formula may be used, or a correction coefficient map for the steering torque Td may be used. In this embodiment, an example using mathematical expressions using exponential functions will be described. For example, the target line follow-up correction coefficient Ka can be expressed in the form of equation (2) as a function of the steering torque Td. Here, Aa is a reflection coefficient of the steering torque Td.
この式では、目標ライン追従補正係数Ｋａは０に収束しないが、操舵トルクＴｄが車線逸脱防止補正係数演算手段１８の作動閾値以上になれば、目標ライン追従補正係数Ｋａを０とする条件式を用いればよい。 In this expression, the target line following correction coefficient Ka does not converge to 0, but if the steering torque Td becomes equal to or greater than the operating threshold of the lane departure prevention correction coefficient calculating means 18, the conditional expression for setting the target line following correction coefficient Ka to 0 is obtained. Use it.
車線逸脱防止補正係数演算手段１８は、ドライバーの操舵トルクＴｄの大きさから、車線逸脱防止補正係数Ｋｂを演算する。操舵トルクＴｄに対する補正値は、図５に示すように、操舵トルクＴｄが作動閾値と解除閾値の間の値をとる場合、車線逸脱防止補正係数Ｋｂを１とし、それ以外は０とする。また、作動閾値は解除閾値よりも小さいものとし、車線逸脱防止補正係数Ｋｂの立ち上がりと立下りは滑らかになるようにする。この値を車線逸脱防止制御手段１６から算出した車線逸脱防止トルクＴｃに掛け合わせることで、車線逸脱防止制御の制御量補正を行うことができる。これにより、作動閾値を超える操舵トルクＴｄによるドライバーの操舵介入が有る時のみ車線逸脱防止制御を作動させ、さらに解除閾値を超える操舵トルクＴｄによるドライバーの操舵介入がある場合には、車線逸脱防止制御を解除させ、ドライバーオーバーライド状態とする。 The lane departure prevention correction coefficient calculating means 18 calculates a lane departure prevention correction coefficient Kb from the magnitude of the driver's steering torque Td. As shown in FIG. 5, the correction value for the steering torque Td is set to 1 when the steering torque Td takes a value between the operation threshold value and the release threshold value, and is set to 0 otherwise. Further, the operation threshold value is set to be smaller than the release threshold value, and the rising and falling of the lane departure prevention correction coefficient Kb are made smooth. By multiplying this value by the lane departure prevention torque Tc calculated from the lane departure prevention control means 16, the control amount of the lane departure prevention control can be corrected. As a result, the lane departure prevention control is activated only when there is a driver's steering intervention with a steering torque Td exceeding the operation threshold, and when there is a driver's steering intervention with the steering torque Td exceeding the release threshold, the lane departure prevention control is performed. To cancel the driver override state.
第１の乗算器２１は、目標ライン追従制御手段１５から算出したライン追従トルクＴｂと目標ライン追従補正係数演算手段１７から算出した目標ライン追従補正係数Ｋａとをかけ合わせ、第１の加算器２３に出力する。 The first multiplier 21 multiplies the line following torque Tb calculated from the target line following control means 15 and the target line following correction coefficient Ka calculated from the target line following correction coefficient calculating means 17, and the first adder 23 Output to.
第２の乗算器２２は、車線逸脱防止制御手段１６から算出した車線逸脱防止トルクＴｃと車線逸脱防止補正係数演算手段１８から算出した車線逸脱防止補正係数Ｋｂとをかけ合わせ、第１の加算器２３に出力する。 The second multiplier 22 multiplies the lane departure prevention torque Tc calculated from the lane departure prevention control means 16 and the lane departure prevention correction coefficient Kb calculated from the lane departure prevention correction coefficient calculation means 18 to obtain a first adder. To 23.
第１の加算器２３は、第１の乗算器２１の出力トルク値と第２の乗算器２２の出力トルク値を加算し、車線維持電流演算手段１９に出力する。 The first adder 23 adds the output torque value of the first multiplier 21 and the output torque value of the second multiplier 22 and outputs the result to the lane keeping current calculating means 19.
車線維持電流演算手段１９は、第１の加算器２３の出力トルク値をアシストモーター７のトルク定数により電流値に変換し、車線維持電流Ｉｂを算出し、第２の加算器２４に出力する。 The lane keeping current calculation means 19 converts the output torque value of the first adder 23 into a current value by the torque constant of the assist motor 7, calculates the lane keeping current Ib, and outputs it to the second adder 24.
第２の加算器２４は、車線維持電流演算手段１９から出力される車線維持電流Ｉｂと、操舵アシスト電流演算手段２０から出力される操舵アシスト電流Ｉａを加算し、アシストモーター７を駆動させるための目標電流値を演算し、目標電流値から印加電圧Ｅを生成してアシストモーター７に出力する。 The second adder 24 adds the lane maintaining current Ib output from the lane maintaining current calculating means 19 and the steering assist current Ia output from the steering assist current calculating means 20 to drive the assist motor 7. A target current value is calculated, an applied voltage E is generated from the target current value, and output to the assist motor 7.
以上のように、実施の形態1では、目標ライン追従補正係数演算手段１７、及び車線逸脱防止補正係数演算手段１８にて、ドライバーの操舵トルクＴｄに対する目標ライン追従制御と車線逸脱防止制御の制御量補正を個別に行い、ドライバーの操舵状態によって双方の制御を切り分ける。これにより、本来レーンキープシステムにおいて目標走行ライン追従制御と車線逸脱防止制御が必要とされるドライバー操舵介入領域で、それぞれの出力が相手方の影響で制限されることなく、十分なレーンキープ能力を発揮することが可能となる。そして、設計時において、双方に制御による不具合が発生せず、かつ他方の効果が最大限発生される補正量を効率的に見つけ出すことが可能な、レーンキープ機能付き電動パワーステアリング装置を構成することができる。 As described above, in the first embodiment, the target line following correction coefficient calculating unit 17 and the lane departure preventing correction coefficient calculating unit 18 control amounts of the target line following control and the lane departure preventing control with respect to the steering torque Td of the driver. The correction is performed individually, and both controls are separated according to the steering state of the driver. As a result, in the driver steering intervention area where target lane keeping control and lane departure prevention control are originally required in the lane keeping system, each lane keep ability is demonstrated without being restricted by the influence of the opponent. It becomes possible to do. An electric power steering apparatus with a lane keeping function that can efficiently find a correction amount that does not cause a malfunction due to control in both sides and that the other effect is generated to the maximum at the time of design. Can do.
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２に係る電動パワーステアリング装置について説明する。
実施の形態２に係る電動パワーステアリング装置は、実施の形態１における目標ライン追従補正係数演算手段１７、及び車線逸脱防止補正係数演算手段１８において、更に車速を用いて演算方法を改善したものである。実施の形態２における目標ライン追従補正係数演算手段１７、及び車線逸脱防止補正係数演算手段１８について図６を用いて説明する。
Embodiment 2. FIG.
Next, an electric power steering apparatus according to Embodiment 2 of the present invention will be described.
The electric power steering apparatus according to the second embodiment is obtained by further improving the calculation method using the vehicle speed in the target line following correction coefficient calculation unit 17 and the lane departure prevention correction coefficient calculation unit 18 in the first embodiment. . The target line following correction coefficient calculation means 17 and the lane departure prevention correction coefficient calculation means 18 according to the second embodiment will be described with reference to FIG.
実施の形態２における目標ライン追従補正係数演算手段１７は、実施の形態１と同様に操舵トルクＴｄがゼロの時、目標ライン追従補正係数Ｋａを最大とし、操舵トルクＴｄが大きくなるにつれて減少するように設定する。さらに、図７に示すように、車速Ｖの増加に応じて、目標ライン追従補正係数Ｋａの減少量を大きくする。これにより、車速Ｖが大きくなるほど、ドライバーによる操舵介入がしやすくなる。操舵トルクＴｄと車速Ｖからの目標ライン追従補正係数演算方法は、数式を用いても良いし、操舵トルクＴｄに対する補正係数マップを用いても良い。 The target line follow-up correction coefficient calculating means 17 in the second embodiment maximizes the target line follow-up correction coefficient Ka when the steering torque Td is zero as in the first embodiment, and decreases as the steering torque Td increases. Set to. Further, as shown in FIG. 7, the decrease amount of the target line following correction coefficient Ka is increased as the vehicle speed V increases. Thereby, the higher the vehicle speed V, the easier the steering intervention by the driver. As a target line following correction coefficient calculation method from the steering torque Td and the vehicle speed V, a mathematical formula may be used, or a correction coefficient map for the steering torque Td may be used.
式（２）の例を用いると、操舵トルクＴｄの反映係数Ａａを式（３）のように、車速Ｖの関数にし、式（４）のように、目標ライン追従補正係数Ｋａを演算すればよい。ここで、Ａｂは車速の反映係数である。 Using the example of Expression (2), if the reflection coefficient Aa of the steering torque Td is made a function of the vehicle speed V as shown in Expression (3), the target line following correction coefficient Ka is calculated as shown in Expression (4). Good. Here, Ab is a vehicle speed reflection coefficient.
この式では、目標ライン追従補正係数Ｋａは０に収束しないが、操舵トルクＴｄが車線逸脱防止補正係数演算手段１８の作動閾値以上になれば、目標ライン追従補正係数Ｋａを０とする条件式を用いればよい。 In this expression, the target line following correction coefficient Ka does not converge to 0, but if the steering torque Td becomes equal to or greater than the operating threshold of the lane departure prevention correction coefficient calculating means 18, the conditional expression for setting the target line following correction coefficient Ka to 0 is obtained. Use it.
実施の形態２における車線逸脱防止補正係数演算手段１８は、操舵トルクＴｄに対する補正値は、図８に示すように操舵トルクＴｄが作動閾値と解除閾値の間の値をとる場合、補正係数を１とし、それ以外は０とする。さらに、車速Ｖの増加に応じて、作動閾値と解除閾値を低く設定する。これにより、車速Ｖが大きくなるほど車線逸脱制御が入りやすくなる。 In the second embodiment, the lane departure prevention correction coefficient calculation means 18 sets the correction coefficient for the steering torque Td to 1 when the steering torque Td takes a value between the operation threshold value and the release threshold value as shown in FIG. And 0 otherwise. Further, the operation threshold value and the release threshold value are set low as the vehicle speed V increases. Thereby, the lane departure control becomes easier as the vehicle speed V increases.
以上のように、実施の形態２では、実施の形態１に対し、更に車速Ｖの影響を補正係数に反映することで、実施の形態１の効果に加え、車速Ｖに応じて適切に、操舵トルクＴｄに対する目標走行ライン追従制御と車線逸脱防止制御の補正を掛けることが可能なレーンキープ機能付き電動パワーステアリング装置を構成することができる。 As described above, in the second embodiment, the effect of the vehicle speed V is further reflected in the correction coefficient with respect to the first embodiment, so that the steering is appropriately performed according to the vehicle speed V in addition to the effects of the first embodiment. An electric power steering apparatus with a lane keeping function capable of applying correction of the target travel line follow-up control and the lane departure prevention control with respect to the torque Td can be configured.
また、以上においてはこの発明を特定の実施の形態について詳細に説明したが、この発明は前記の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内にて他の種々の実施の形態が可能であることは当業者にとって明らかである。 Although the present invention has been described in detail with respect to specific embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various other embodiments are within the scope of the present invention. Those skilled in the art will appreciate that this is possible.
１ ステアリング機構、２ ハンドル、３ ステアリング軸、４ ピニオンギア、５ 操舵角検出手段、６ トルクセンサー、７ アシストモーター、８ モーターギア、９ ラック軸、１０ タイヤ、１１ 制御装置、１２ 走行車速検出手段、１３ カメラユニット、１４ 自車位置演算手段、１５ 目標ライン追従制御手段、１６ 車線逸脱防止制御手段、１７ 目標ライン追従補正係数演算手段、１８ 車線逸脱防止補正係数演算手段、１９ 車線維持電流演算手段、２０ 操舵アシスト電流演算手段、２１ 第１の乗算器、２２ 第２の乗算器、２３ 第１の加算器、２４ 第２の加算器。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Steering mechanism, 2 Handle, 3 Steering shaft, 4 Pinion gear, 5 Steering angle detection means, 6 Torque sensor, 7 Assist motor, 8 Motor gear, 9 Rack shaft, 10 Tire, 11 Control apparatus, 12 Traveling vehicle speed detection means, 13 camera unit, 14 own vehicle position calculation means, 15 target line following control means, 16 lane departure prevention control means, 17 target line following correction coefficient calculation means, 18 lane departure prevention correction coefficient calculation means, 19 lane maintaining current calculation means, 20 steering assist current calculation means, 21 first multiplier, 22 second multiplier, 23 first adder, 24 second adder.
この発明に係る電動パワーステアリング装置は、ドライバーの操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、前記ドライバーの操舵トルクをアシストする操舵アシスト電流を演算する操舵アシスト電流演算手段と、車両前方の映像より走行車線に対する自車両の位置を演算する自車位置演算手段と、前記自車両が走行車線内に設定した目標ラインを追従して走行するように制御する目標ライン追従制御手段と、前記自車両が前記走行車線から逸脱することを防止する車線逸脱防止制御手段と、前記操舵アシスト電流演算手段に基づくドライバーの操舵アシストと車両の目標ライン追従及び車線逸脱防止のためのレーンキープアシストとを行うアシストモーターと、を有し、前記ドライバーの操舵アシストとレーンキープアシストとを行う電動パワーステアリング装置において、
前記ドライバーの操舵トルクに基づき、前記目標ライン追従制御手段が出力する制御量を補正する目標ライン追従制御量補正手段と、前記ドライバーの前記操舵トルクに基づき、前記車線逸脱防止制御手段が出力する制御量を補正する車線逸脱防止制御量補正手段と、を備え、前記目標ライン追従制御量補正手段と前記車線逸脱防止制御量補正手段により、前記操舵トルクに応じて前記目標ライン追従制御手段と前記車線逸脱防止制御手段の出力を個別に補正するものであり、
前記目標ライン追従制御量補正手段は、前記ドライバーの前記操舵トルクの増加に応じて前記目標ライン追従制御手段が出力する制御量を減少させるように出力補正し、前記車線逸脱防止制御量補正手段は、前記ドライバーの操舵トルクに対する作動閾値と解除閾値を持ち、前記作動閾値と前記解除閾値の間においてのみ前記車線逸脱防止制御手段が出力する制御量を反映させることを特徴とする。
An electric power steering apparatus according to the present invention includes a steering torque detecting means for detecting a steering torque of a driver, a steering assist current calculating means for calculating a steering assist current for assisting the steering torque of the driver, and a vehicle front image. Vehicle position calculation means for calculating the position of the vehicle relative to the lane, target line tracking control means for controlling the vehicle to follow the target line set in the travel lane, and the vehicle A lane departure prevention control means for preventing departure from the driving lane, an assist motor for performing a steering assist of the driver based on the steering assist current calculation means, a lane keeping assist for following the target line of the vehicle and preventing the lane departure; , Which performs steering assist and lane keep assist of the driver In Lower steering device,
Target line following control amount correcting means for correcting the control amount output from the target line following control means based on the steering torque of the driver, and control output from the lane departure prevention controlling means based on the steering torque of the driver Lane departure prevention control amount correction means for correcting the amount, and the target line follow-up control amount correction means and the lane departure prevention control amount correction means according to the steering torque by the target line follow-up control amount correction means and the lane. The output of the deviation prevention control means is individually corrected ,
The target line follow-up control amount correction means corrects the output so as to decrease the control amount output by the target line follow-up control means in response to an increase in the steering torque of the driver, and the lane departure prevention control amount correction means The vehicle has an operation threshold value and a release threshold value for the steering torque of the driver, and reflects a control amount output by the lane departure prevention control means only between the operation threshold value and the release threshold value .
Claims (5)
前記ドライバーの操舵トルクをアシストする操舵アシスト電流を演算する操舵アシスト電流演算手段と、
車両前方の映像より走行車線に対する自車両の位置を演算する自車位置演算手段と、
前記自車両が走行車線内に設定した目標ラインを追従して走行するように制御する目標ライン追従制御手段と、
前記自車両が前記走行車線から逸脱することを防止する車線逸脱防止制御手段と、
前記操舵アシスト電流演算手段に基づくドライバーの操舵アシストと車両の目標ライン追従及び車線逸脱防止のためのレーンキープアシストとを行うアシストモーターと、
を有し、前記ドライバーの操舵アシストとレーンキープアシストとを行う電動パワーステアリング装置において、
前記ドライバーの操舵トルクに基づき、前記目標ライン追従制御手段が出力する制御量を補正する目標ライン追従制御量補正手段と、
前記ドライバーの前記操舵トルクに基づき、前記車線逸脱防止制御手段が出力する制御量を補正する車線逸脱防止制御量補正手段と、を備え、
前記目標ライン追従制御量補正手段と前記車線逸脱防止制御量補正手段により、前記操舵トルクに応じて前記目標ライン追従制御手段と前記車線逸脱防止制御手段の出力を個別に補正することを特徴とする電動パワーステアリング装置。 Steering torque detection means for detecting the steering torque of the driver;
Steering assist current calculating means for calculating a steering assist current for assisting the steering torque of the driver;
Own vehicle position calculating means for calculating the position of the own vehicle relative to the traveling lane from the image in front of the vehicle;
Target line follow-up control means for controlling the host vehicle to follow and follow the target line set in the travel lane;
Lane departure prevention control means for preventing the host vehicle from departing from the traveling lane;
An assist motor that performs a driver's steering assist based on the steering assist current calculation means and a lane keeping assist for vehicle target line tracking and lane departure prevention;
In the electric power steering device that performs steering assist and lane keep assist of the driver,
Target line following control amount correcting means for correcting the control amount output by the target line following control means based on the steering torque of the driver;
Lane departure prevention control amount correction means for correcting a control amount output by the lane departure prevention control means based on the steering torque of the driver,
The output of the target line following control means and the lane departure prevention control means is individually corrected according to the steering torque by the target line following control amount correction means and the lane departure prevention control amount correction means. Electric power steering device.
前記ドライバーの前記操舵トルクの増加に応じて前記目標ライン追従制御手段が出力する制御量を減少させるように出力補正することを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。 The target line following control amount correcting means is
2. The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein output correction is performed so as to decrease a control amount output by the target line following control unit in accordance with an increase in the steering torque of the driver.
前記ドライバーの操舵トルクに対する作動閾値と解除閾値を持ち、前記作動閾値と前記解除閾値の間においてのみ前記車線逸脱防止制御手段が出力する制御量を反映させることを特徴とする請求項１または２に記載の電動パワーステアリング装置。 The lane departure prevention control amount correction means includes:
3. The control amount output by the lane departure prevention control means is reflected only between the operation threshold and the release threshold, and has an operation threshold and a release threshold for the steering torque of the driver. The electric power steering apparatus as described.
前記自車両の車速の増加に応じて、前記操舵トルクの増加に対する前記目標ライン追従制御手段が出力する制御量の減少幅を拡げることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置。 The target line following control amount correcting means is
4. The reduction amount of the control amount output by the target line follow-up control unit with respect to the increase in the steering torque is expanded according to an increase in the vehicle speed of the host vehicle. Electric power steering device.
前記自車両の車速の増加に応じて、前記操舵トルクに対する前記作動閾値と前記解除閾値を下げることを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置。 The lane departure prevention control amount correction means includes:
5. The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the operation threshold value and the release threshold value for the steering torque are lowered according to an increase in a vehicle speed of the host vehicle.
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