JP2017149184A - 操舵アシスト装置及び操舵アシスト回路 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】操舵アシスト装置16の操舵アシスト手段38(又は操舵アシスト回路)は、手前側の第1カーブ区間210d及び奥側の第2カーブ区間210eが連続して進路200に存在すること及び第1カーブ区間210d及び第2カーブ区間210eの屈曲方向が異なることを進路情報Icvが示す場合、第2カーブ区間210eを通過する際と比較して、第1カーブ区間210dを通過する際は操舵アシスト量Rraの減少を早く終える。
【選択図】図5
Description
自車の進行方向の環境情報を取得する環境情報取得手段と、
前記環境情報取得手段が取得した前記環境情報に基づき、前記自車の操舵アシストを行う操舵アシスト手段と
を備えるものであって、
前記環境情報取得手段は、前記自車の進路の位置及び形状を示す進路情報を取得する進路情報取得手段を備え、
手前側の第1カーブ区間及び奥側の第2カーブ区間が連続して前記進路に存在すること及び前記第1カーブ区間及び前記第2カーブ区間の屈曲方向が異なることを前記進路情報が示す場合、前記操舵アシスト手段は、前記第2カーブ区間を通過する際と比較して、前記第1カーブ区間を通過する際は操舵アシスト量の減少を早く終える
ことを特徴とする。
前記操舵アシスト回路は、前記自車の横加速度の増減に応じて操舵アシスト量を増減させ、
手前側の第1カーブ区間及び奥側の第2カーブ区間が連続して前記進路に存在すること及び前記第1カーブ区間及び前記第2カーブ区間の屈曲方向が異なることを前記進路情報が示す場合、前記操舵アシスト回路は、前記第1カーブ区間の出口手前領域を走行する際、前記横加速度の減少度にかかわらず前記操舵アシスト量を減少させる、又は前記第2カーブ区間の出口手前領域を走行する際と比較して前記横加速度の減少度に対する前記操舵アシスト量の減少度を大きくする
ことを特徴とする。
<A−1.全体的な構成の説明>
[A−1−1.全体構成]
図1は、本発明の一実施形態に係る操舵アシスト装置としての電動パワーステアリング装置16(以下「EPS装置16」という。)を有する車両10の概略構成図である。図1に示すように、車両10(以下「自車10」ともいう。)は、EPS装置16に加え、GPSアンテナ12及び地図情報提供装置14を備える。後述するように、車両10は、図示しない前方カメラ等を備えてもよい。
GPSアンテナ12は、車両10の上空にある複数のGPS衛星からの信号(GPS信号)を受信し、地図情報提供装置14に出力する。
地図情報提供装置14(環境情報取得手段)は、GPSアンテナ12からの出力に基づき車両10の現在位置Pcを特定すると共に、現在位置Pc及びその周辺に関する情報(以下「地図情報Imap」ともいう。)をEPS装置16に提供する。地図情報Imapは、カーブ区間に関するカーブ区間情報Icvを含む。カーブ区間情報Icvは、カーブ区間の半径R(以下「カーブ半径R」ともいう。)と、カーブ区間の入り口までの距離Lin(以下「始点距離Lin」ともいう。)と、カーブ区間の出口までの距離Lout(以下「終点距離Lout」ともいう。)とを含む。
(A−1−4−1.EPS装置16の全体)
EPS装置16は、ステアリングホイール20(以下「ステアリング20」ともいう。)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16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、電流センサ34と、横加速度センサ36と、電動パワーステアリング電子制御装置38(以下「EPS ECU38」又は「ECU38」という。)と、低電圧バッテリ40(以下「バッテリ40」ともいう。)とを有する。
ステアリング軸52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70aに連結されている。ユニバーサルジョイント70aは、ステアリング軸52の他端と軸部72の一端とを連結する。ユニバーサルジョイント70bは、軸部72の他端とピニオン軸82の一端とを連結する。ピニオン軸82のピニオン84と、車幅方向に往復動可能なラック軸90のラック歯92とが噛合する。ラック軸90の両端はそれぞれタイロッド94を介して左右の前輪96(操舵輪)に連結されている。
(A−1−4−3−1.アシスト駆動系)
EPSモータ28は、ウォームギア100及びウォームホイールギア102を介してステアリング軸52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100に連結されている。また、ウォームギア100と噛合するウォームホイールギア102は、ステアリング軸52自体に一体的に又は弾性的に形成されている。
EPSインバータ30、車速センサ32、電流センサ34、横加速度センサ36、EPS ECU38、トルクセンサ60及び舵角センサ62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40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60は、ステアリング軸52にかかる操舵トルクTstrを検出してEPS ECU38に出力する。車速センサ32は、車速Vs[km/h]を検出してEPS ECU38に出力する。横加速度センサ36は、車両10に発生する横加速度Glatを検出してEPS ECU38に出力する。舵角センサ62は、ステアリングホイール20の操舵量を示す舵角θstr(舵角検出値θstr)[度]を検出してEPS ECU38に出力する。操舵トルクTstr、車速Vs、横加速度Glat及び舵角θstrは、EPS ECU38においてフィードフォワード制御に用いられる。
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40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。
電流センサ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 ECU38(操舵アシスト手段、操舵アシスト回路)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。入出力部110は、ECU38と外部機器(例えば地図情報提供装置14)との入出力を行う。演算部112は、中央演算装置(CPU)を含み、記憶部114に記憶されているプログラム及びデータを用いてEPS装置16を制御する。例えば、ECU38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。記憶部114は、揮発性メモリ及び不揮発性メモリを備え、演算部112で用いる各種のプログラム及びデータを記憶する。ECU38の詳細は、図2等を参照して後述する。
低電圧バッテリ40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。
[A−2−1.操舵アシスト制御の概要]
次に、本実施形態におけるEPS ECU38における制御について説明する。
(A−2−1−1−1.概要)
図2は、本実施形態におけるEPS ECU38の演算部112の機能的構成を示す図である。図2に示すように、演算部112は、基本アシストトルク算出部150と、旋回アシストトルク算出部152と、加算器154と、駆動信号出力部156とを有する。演算部112は、記憶部114に記憶されているプログラムを実行することにより、基本アシストトルク算出部150、旋回アシストトルク算出部152、加算器154及び駆動信号出力部156を実現する。但し、基本アシストトルク算出部150、旋回アシストトルク算出部152、加算器154及び駆動信号出力部156の一部の機能をハードウェア(電気回路等)により実現することも可能である。
基本アシストトルク算出部150(以下「算出部150」ともいう。)は、トルクセンサ60からの操舵トルクTstrと、舵角センサ62からの舵角θstrと、車速センサ32からの車速Vsとに基づいて基本アシストトルクTbを算出する。本実施形態では、操舵トルクTstr、舵角速度Vstr及び車速Vsの組合せと基本アシストトルクTbとを関連付けたマップを記憶部114に記憶している。算出部150は、舵角θstr[deg]に基づいて舵角速度Vstr[deg/s]を算出した上で、操舵トルクTstr、舵角速度Vstr及び車速Vsの組合せに対応する基本アシストトルクTbを特定する。
旋回アシストトルク算出部152(以下「算出部152」ともいう。)は、横加速度センサ36からの横加速度Glatと、地図情報提供装置14からの現在位置Pc及び地図情報Imapと、車速センサ32からの車速Vsとに基づいて旋回アシストトルクTra(操舵アシスト量)を算出する。図2に示すように、算出部152は、横加速度対応トルク算出部160と、旋回アシストレシオ設定部162と、乗算器164とを有する。
加算器154は、基本アシストトルク算出部150からの基本アシストトルクTbと、旋回アシストトルク算出部152からの旋回アシストトルクTraとを加算して操舵アシストトルクTasi(目標値)を算出する。
駆動信号出力部156(以下「出力部156」ともいう。)は、操舵アシストトルクTasiに対応する目標モータ電流Imtarを算出する。そして、出力部156は、目標モータ電流Imtarと、電流センサ34からのモータ電流Imとが一致するようにインバータ30の各スイッチング素子に対して駆動信号Sdを出力する。
(A−2−2−1.旋回アシストレシオRraの算出の概要)
車両10の進路200上にカーブ区間210a〜210eが存在する場合の3つの例(図3〜図5)を挙げて旋回アシストレシオRraの算出の概要について説明する。以下では、カーブ区間210a〜210eをカーブ区間210と総称する。また、カーブ区間210a〜210eの前後には直線区間212a〜212hが存在する。以下では、直線区間212a〜212hを直線区間212と総称する。
図3は、本実施形態において、車両10が単一のカーブ区間210aを走行する際の各種の情報及びデータの一例を示す図である。カーブ区間210aは、地点P11が入り口であり、地点P21が出口である。以下では、地点P11を入り口P11又はカーブ入り口P11ともいい、地点P21を出口P21又はカーブ出口P21ともいう。カーブ区間210aの前には直線区間212aが、カーブ区間210aの後には直線区間212bが存在する。
図4は、本実施形態において、屈曲方向が同じ第1カーブ区間210b及び第2カーブ区間210cを車両10が走行する際の各種の情報及びデータの一例を示す図である。第1カーブ区間210bは、地点P12が入り口であり、地点P22が出口である。第2カーブ区間210cは、地点P13が入り口であり、地点P23が出口である。以下では、地点P12、P13を入り口P12、P13又はカーブ入り口P12、P13ともいう。地点P22、P23を出口P22、P23又はカーブ出口P22、P23ともいう。
図5は、本実施形態において、屈曲方向が異なる第1カーブ区間210d及び第2カーブ区間210eを車両10が走行する際の各種の情報及びデータの一例を示す図である。また、第1カーブ区間210dは、地点P14が入り口であり、地点P24が出口である。第2カーブ区間210eは、地点P15が入り口であり、地点P25が出口である。以下では、地点P14、P15を入り口P14、P15又はカーブ入り口P14、P15ともいう。地点P24、P25を出口P24、P25又はカーブ出口P24、P25ともいう。
(A−2−2−2−1.旋回アシストレシオRraの算出の全体的な流れ)
図6及び図7は、本実施形態において旋回アシストレシオRraを算出する旋回アシストレシオ制御の第1及び第2フローチャートである。図6のステップS1において、EPS ECU38は、前方のカーブ区間210への第1予測到達時間Te1(以下「予測到達時間Te1」ともいう。)を算出する。
図8は、本実施形態において旋回アシストレシオRraの目標減少率ΔRtar1を設定するフローチャート(図7のS12の詳細)である。ステップS31において、EPS ECU38は、次のカーブ区間210に対する第2時間的余裕度Dt2(以下「時間的余裕度Dt2」、「余裕度Dt2」又は「第2余裕度Dt2」ともいう。)を算出する。時間的余裕度Dt2は、現在のカーブ区間210の基準位置Prefc(例えば出口P24)から次のカーブ区間210の基準位置Prefn(例えば入り口P15)までの距離L2を車速Vsで割った値L2/Vsとすることができる。後述するその他の方法で時間的余裕度Dt2を算出してもよい。また、第2時間的余裕度Dt2として、第1時間的余裕度Dt1と同じ指標を用いてもよい。
目標増加率ΔRtar2は、次のカーブ区間210に対する第2時間的余裕度Dt2に基づいて算出する。具体的には、ECU38は、余裕度Dt2が大きくなるほど、目標増加率ΔRtar2の絶対値を小さくする。なお、目標増加率ΔRtar2には上限値を設定してもよい。
以上説明したように、本実施形態によれば、屈曲方向が異なる第1カーブ区間210d及び第2カーブ区間210eが存在する場合(図5)、第2カーブ区間210eを通過する際と比較して、第1カーブ区間210dを通過する際は、旋回アシストレシオRra(操舵アシスト量)の減少を早く終える(図5のt35〜t36、t40〜t42)。これにより、自車10が奥側の第2カーブ区間210eに到達する時点で、第2カーブ区間210eのためのレシオRraを確実に発生させることが可能となる。従って、屈曲方向が異なる連続する第1カーブ区間210d及び第2カーブ区間210eにおいて操舵アシストを好適に行うことが可能となる。
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、EPS装置16(操舵アシスト装置)を車両10に搭載した(図1)。しかしながら、例えば、ステアリング20の操舵を支援する観点からすれば、これに限らない。例えば、ステアリング20(又は操作子)を備える移動物体又は可動装置に本発明を適用してもよい。
上記実施形態では、GPSアンテナ12及び地図情報提供装置14を車両10に搭載することを念頭に説明した(図1)。しかしながら、例えば、GPSアンテナ12及び地図情報提供装置14の一部又は全部を携帯端末に設け、当該携帯端末を車両10のネットワークに接続してもよい。
[B−3−1.EPS装置16の全体構成]
上記実施形態のEPS装置16は、EPSモータ28がステアリング軸52にモータトルクTm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、モータトルクTmを発生するものであれば、EPS装置16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、その油圧でモータトルクTm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、ECU38を車両10に搭載することを念頭に説明した(図1)。しかしながら、例えば、ECU38の一部を携帯端末に設け、当該携帯端末を車両10のネットワークに接続することでECU38を構成してもよい。
[B−4−1.旋回アシストトルクTra(操舵アシストトルク)]
上記実施形態の操舵アシスト制御では、操舵アシストトルクTasi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。
(B−4−2−1.旋回アシストレシオRra(操作アシスト量))
上記実施形態では、屈曲方向が異なる連続するカーブ区間210d、210eでは、横加速度Glatにかかわらず、第2カーブ区間210eの手前で旋回アシストレシオRraを低下させた(図5のt35〜t36、図7のS12、S13、図8のS31〜S33)。しかしながら、例えば、第2カーブ区間210eの旋回アシストに備える観点からすれば、これに限らない。例えば、第1カーブ区間210dのうち第2カーブ区間210eの手前以外の領域と比較して、第2カーブ区間210eの手前の領域では、横加速度Glatの減少度に対する旋回アシストレシオRra(操舵アシスト量)の減少度を大きくしてもよい。
上記実施形態では、連続するカーブ区間210b〜210eを判定するための第1時間的余裕度Dt1として、自車10の基準位置Prefv(例えば自車10の現在位置Pc)から次のカーブ区間210(第2カーブ区間210c、210e)の基準位置Prefn(例えば入り口P13、P15)までの距離L1を車速Vsで割った値L1/Vsとした(図7のS7)。代わりに、現在のカーブ区間210(第1カーブ区間210b、210d)の基準位置Prefc(例えば出口P22、P24)から次のカーブ区間210(第2カーブ区間210c、210e)の基準位置Prefn(例えば入り口P13、P15)までの距離L3を車速Vsで割った値L3/Vsとしてもよい。第2余裕度Dt2についても同様である。
上記実施形態の操舵アシスト制御では、カーブ半径R(Rc、Rh)を用いた。しかしながら、カーブ区間210の曲がり度合いを反映させる観点からすれば、例えば、カーブ区間210の曲率半径を用いることも可能である。
14…地図情報提供装置(環境情報取得手段)
16…EPS装置(操舵アシスト装置) 18…地図DB(進路情報取得手段)
38…EPS ECU(操舵アシスト手段、操舵アシスト回路)
200…進路 210b、210d…第1カーブ区間
210c、210e…第2カーブ区間 212d、212g…直線区間
Dt1…第1時間的余裕度 Dt2…第2時間的余裕度
Glat…横加速度 Icv…カーブ区間情報(進路情報)
Imap…地図情報(環境情報)
Prefc…現在のカーブ区間の基準位置(第1基準位置、第3基準位置)
Prefn…次のカーブ区間の基準位置(第2基準位置、第4基準位置)
Prefv…車両基準位置(第1基準位置、第3基準位置)
R…カーブ半径(屈曲度合い)
Rc…現在のカーブ区間の半径(屈曲度合い)
Rn…次のカーブ区間の半径(屈曲度合い)
Rra…旋回アシストレシオ(操舵アシスト量)
THdt1…第1余裕度閾値 THdt2…第2余裕度閾値
Tra…旋回アシストトルク(操舵アシスト量)
ΔRtar1…目標減少率(単位時間当たりの操舵アシスト量の減少量)
Claims (7)
- 自車の進行方向の環境情報を取得する環境情報取得手段と、
前記環境情報取得手段が取得した前記環境情報に基づき、前記自車の操舵アシストを行う操舵アシスト手段と
を備える操舵アシスト装置であって、
前記環境情報取得手段は、前記自車の進路の位置及び形状を示す進路情報を取得する進路情報取得手段を備え、
手前側の第1カーブ区間及び奥側の第2カーブ区間が連続して前記進路に存在すること及び前記第1カーブ区間及び前記第2カーブ区間の屈曲方向が異なることを前記進路情報が示す場合、前記操舵アシスト手段は、前記第2カーブ区間を通過する際と比較して、前記第1カーブ区間を通過する際は操舵アシスト量の減少を早く終える
ことを特徴とする操舵アシスト装置。 - 請求項1に記載の操舵アシスト装置において、
前記第1カーブ区間及び前記第2カーブ区間が連続して前記進路に存在する場合、前記操舵アシスト手段は、前記第1カーブ区間及び前記第2カーブ区間の屈曲方向が同じであるか又は異なるかにかかわらず、前記自車の横加速度が増加するほど前記操舵アシスト量を大きくする
ことを特徴とする操舵アシスト装置。 - 請求項2に記載の操舵アシスト装置において、
手前側の前記第1カーブ区間及び奥側の前記第2カーブ区間が連続して前記進路に存在すること及び前記第1カーブ区間及び前記第2カーブ区間の屈曲方向が異なることを前記進路情報が示す場合、前記操舵アシスト手段は、前記第1カーブ区間の出口手前領域において、前記横加速度が発生していても前記操舵アシスト量をゼロにする
ことを特徴とする操舵アシスト装置。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の操舵アシスト装置において、
前記第1カーブ区間と前記第2カーブ区間の間に直線区間が存在することを前記進路情報が示す場合、前記第1カーブ区間又は前記自車を基準とする第1基準位置から、前記第2カーブ区間を基準とする第2基準位置に至るまでの時間的又は距離的な第1余裕度が第1余裕度閾値を下回れば、前記操舵アシスト手段は、前記第1カーブ区間及び前記第2カーブ区間が連続すると判定する
ことを特徴とする操舵アシスト装置。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載の操舵アシスト装置において、
前記操舵アシスト手段は、前記第1カーブ区間又は前記自車を基準とする第3基準位置から、前記第2カーブ区間を基準とする第4基準位置に至るまでの時間的又は距離的な第2余裕度が大きくなるほど、単位時間当たりの前記操舵アシスト量の減少量を小さくする
ことを特徴とする操舵アシスト装置。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載の操舵アシスト装置において、
前記第1カーブ区間及び前記第2カーブ区間が連続して前記進路に存在すること及び前記第1カーブ区間及び第2カーブ区間の屈曲方向が異なることを前記進路情報が示すとき、前記操舵アシスト手段は、前記第2カーブ区間が前記第1カーブ区間よりも屈曲度合いが大きい場合と比較して、前記第1カーブ区間が前記第2カーブ区間よりも屈曲度合いが大きい場合には、単位時間当たりの前記操舵アシスト量の減少量を小さくする
ことを特徴とする操舵アシスト装置。 - 自車の進路の位置及び形状を示す進路情報に基づき、前記自車の操舵アシストを行う操舵アシスト回路であって、
前記操舵アシスト回路は、前記自車の横加速度の増減に応じて操舵アシスト量を増減させ、
手前側の第1カーブ区間及び奥側の第2カーブ区間が連続して前記進路に存在すること及び前記第1カーブ区間及び前記第2カーブ区間の屈曲方向が異なることを前記進路情報が示す場合、前記操舵アシスト回路は、前記第1カーブ区間の出口手前領域を走行する際、前記横加速度の減少度にかかわらず前記操舵アシスト量を減少させる、又は前記第2カーブ区間の出口手前領域を走行する際と比較して前記横加速度の減少度に対する前記操舵アシスト量の減少度を大きくする
ことを特徴とする操舵アシスト回路。
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