JP2018111425A - Steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、操舵装置に関する。 The present invention relates to a steering apparatus.
従来、ステアリングホイールと転舵輪とを機械的に分離した、いわゆるステアバイワイヤ(SBW)方式の操舵装置が知られている。たとえば特許文献1の操舵装置は、ステアリングホイールと転舵輪との間の動力伝達経路を断続するクラッチ、ステアリングシャフトに付与される操舵反力の発生源である反力モータ、および転舵輪を転舵させる転舵力の発生源である転舵モータを有している。
Conventionally, a so-called steer-by-wire (SBW) type steering device in which a steering wheel and a steered wheel are mechanically separated is known. For example, the steering device of
車両の走行時、操舵装置の制御装置は、クラッチを開放させてステアリングホイールと転舵輪との間を機械的に分離した状態に維持する。そして制御装置は、反力モータを通じて操舵反力を生成するとともに、転舵モータを通じて転舵輪を転舵させるSBW制御を実行する。これに対し、反力モータなどのSBW方式の操舵装置の一部に異常が発生したとき、制御装置はクラッチを接続させることにより、ステアリングホイールと転舵輪との間を機械的に連結する。反力モータおよび転舵モータのいずれか一方を動作させることができるとき、制御装置は、動作させることができる反力モータまたは転舵モータを通じて、操舵トルクに応じた操舵補助力を発生させるEPS(電動パワーステアリング装置)制御を実行する。 When the vehicle travels, the control device of the steering device releases the clutch and maintains the state in which the steering wheel and the steered wheels are mechanically separated. And a control apparatus performs SBW control which steers a steered wheel through a steering motor while producing | generating a steering reaction force through a reaction force motor. On the other hand, when an abnormality occurs in a part of the SBW-type steering device such as a reaction force motor, the control device mechanically connects the steering wheel and the steered wheel by connecting a clutch. When either one of the reaction force motor and the steering motor can be operated, the control device generates an EPS (a steering assist force corresponding to the steering torque) through the reaction force motor or the steering motor that can be operated. The electric power steering device) control is executed.
ところで、制御装置はSBW制御を実行しているときに、クラッチを開放させているにも関わらず、クラッチが誤って結合(誤結合)されてしまうことがある。この場合、制御装置は、クラッチが開放されているものとして、SBW制御を継続してしまう。なお、クラッチの誤結合とは、クラッチが誤って結合するか、クラッチの誤った結合と切断とが連続的に発生する場合である。 By the way, when the control device performs the SBW control, the clutch may be erroneously engaged (misconnected) even though the clutch is released. In this case, the control device assumes that the clutch is disengaged and continues the SBW control. The clutch misengagement is a case where the clutch is misengaged or the clutch misengagement and disconnection occur continuously.
このため、特許文献1では、SBW制御の実行中、操舵角度の時間変化から運転者のステアリングホイールの操作方向を算出するとともに、転舵モータに供給される電流の電流値の変化に基づいて転舵モータの駆動方向を算出し、これら算出される操作方向と駆動方向とが反対方向であるとき、クラッチが誤結合の状態であると判定される。
Therefore, in
SBW制御の実行中にクラッチが誤結合した場合には、ステアリングホイールと転舵輪との間が機械的に連結されることにより、反力モータの動作と転舵モータの動作とが干渉してしまう。たとえば、反力モータと転舵モータのうち、出力トルクの大きいモータにもう一方のモータが引きずられるなどした結果、ステアリングホイールが振動しながら回転してしまう。なお、モータが引きずられるとは、出力の大きいモータの回転によって、他方のモータの回転方向が、出力の大きいモータと同一の回転方向になることである。このため、操作方向と駆動方向とが一致してしまうことがある。すなわち、特許文献1に記載の方法では、的確にクラッチの誤結合を検出できない状況がある。
If the clutch is misengaged during execution of the SBW control, the operation of the reaction motor and the operation of the steered motor interfere with each other due to the mechanical connection between the steering wheel and the steered wheel. . For example, as a result of the other motor being dragged by a motor having a large output torque among the reaction force motor and the steering motor, the steering wheel rotates while vibrating. Note that the motor being dragged means that the rotation direction of the other motor becomes the same rotation direction as that of the motor having a large output due to the rotation of the motor having a large output. For this reason, the operation direction may coincide with the drive direction. That is, there is a situation in which the clutch disclosed in
本発明の目的は、さらに的確にクラッチの誤結合を検出できる操舵装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a steering device that can detect a clutch misengagement more accurately.
上記目的を達成しうる操舵装置は、自動運転制御および手動操舵制御の少なくとも一方を実行する操舵装置において、互いに分離された第1シャフトおよび第2シャフトからなる操舵シャフトを有し、運転者が回転操作可能な操舵部の回転を、前記操舵シャフトを介して車両の転舵シャフトに伝達することで、転舵輪を転舵させる操舵機構と、前記第1シャフトと前記第2シャフトとを機械的に断接するクラッチと、前記操舵部に操舵反力あるいはアシスト力を付与する操舵側モータと、前記転舵輪を転舵させる転舵力を前記転舵シャフトに付与する転舵側モータと、前記操舵側モータおよび前記転舵側モータの駆動を制御する制御部と、を備えている。前記制御部は、クラッチを開放させているとき、運転者の回転操作に伴い前記操舵部に付与される操舵トルク、および前記操舵側モータに供給される操舵側電流に基づいて、前記クラッチの誤結合か否かを判定する。 A steering device that can achieve the above object is a steering device that executes at least one of automatic driving control and manual steering control, and has a steering shaft composed of a first shaft and a second shaft separated from each other, and the driver rotates. By transmitting the rotation of the steerable steering unit to the turning shaft of the vehicle via the steering shaft, the steering mechanism for turning the steered wheels, and the first shaft and the second shaft are mechanically connected. A clutch for connecting / disconnecting, a steering side motor for applying a steering reaction force or an assisting force to the steering unit, a turning side motor for giving a turning force for turning the steered wheels to the turning shaft, and the steering side And a control unit that controls driving of the motor and the steered side motor. When the clutch is disengaged, the control unit detects an error in the clutch based on a steering torque applied to the steering unit and a steering-side current supplied to the steering-side motor in accordance with a driver's rotation operation. It is determined whether or not it is a combination.
この構成によれば、操舵部に付与される操舵トルクおよび操舵側モータに供給される操舵側電流に基づいて、クラッチの誤結合を判定することができる。自動運転制御中、クラッチを開放状態にしている場合、運転者のステアリング操作がないために正常時ならば、操舵トルクおよび操舵側電流は発生しない。これに対し、クラッチが誤結合する異常時には、第1シャフトと第2シャフトとが誤結合されると、反力アクチュエータの駆動により、操舵側電流が発生することがある。また、手動操舵制御中には、クラッチを開放状態にしている場合、操舵トルクは操舵側電流によって発生する反力と打ち消しあうはずである。しかし、クラッチが誤結合したときには、操舵トルクと操舵側電流に対応した反力とが十分に打ち消しあえなくなる。制御部は、これらの違いに基づいて、クラッチの誤結合を判定することが可能である。 According to this configuration, the erroneous coupling of the clutch can be determined based on the steering torque applied to the steering unit and the steering-side current supplied to the steering-side motor. When the clutch is in an open state during automatic driving control, the steering torque and the steering-side current are not generated under normal conditions because there is no driver's steering operation. On the other hand, when the first shaft and the second shaft are miscoupled at the time of an abnormal coupling of the clutch, a steering-side current may be generated by driving the reaction force actuator. Further, during manual steering control, when the clutch is disengaged, the steering torque should cancel the reaction force generated by the steering side current. However, when the clutch is misengaged, the steering torque and the reaction force corresponding to the steering-side current cannot be canceled sufficiently. The control unit can determine the clutch misengagement based on these differences.
上記の操舵装置において、前記操舵トルクを検出するトルクセンサは、前記操舵部と前記操舵側モータとの間に設けられることが好ましい。
この構成によれば、操舵部と操舵側モータとの間にトルクセンサが設けられることにより、より確実にクラッチの誤結合を検出することができる。クラッチの誤結合が発生した場合であっても、自動運転制御中であれば、操舵側電流のみでクラッチの誤結合を判定できるためである。
In the above steering apparatus, it is preferable that a torque sensor for detecting the steering torque is provided between the steering unit and the steering side motor.
According to this configuration, by providing the torque sensor between the steering unit and the steering-side motor, it is possible to detect the erroneous clutch coupling more reliably. This is because even when a clutch misengagement occurs, the clutch misengagement can be determined only by the steering-side current if automatic driving control is being performed.
上記の操舵装置において、前記制御部は、自動運転制御を実行するものであって、前記制御部は、自動運転制御中において、前記クラッチを開放状態にしている場合、前記操舵側電流が操舵側電流閾値よりも大きいとき、前記クラッチの誤結合である旨判定することが好ましい。 In the above steering apparatus, the control unit performs automatic driving control, and the control unit performs automatic driving control. When the clutch is in an open state during automatic driving control, the steering-side current is When it is larger than the current threshold, it is preferable to determine that the clutch is misconnected.
この構成によれば、自動運転制御中では、クラッチを開放状態にしている場合、操舵側電流は操舵側電流閾値以下(ほとんど「0」)のはずである。運転者のステアリング操作がないため、反力を生成する必要がないためである。このため、制御部は、自動運転制御中に、クラッチを開放状態にしているにも関わらず、操舵側電流が操舵側電流閾値よりも大きい場合には、クラッチの誤結合であると判定することができる。 According to this configuration, during the automatic operation control, when the clutch is disengaged, the steering-side current should be equal to or less than the steering-side current threshold (almost “0”). This is because there is no need to generate a reaction force because there is no steering operation by the driver. For this reason, the control unit determines that the clutch is erroneously coupled when the steering side current is larger than the steering side current threshold even though the clutch is disengaged during the automatic driving control. Can do.
上記の操舵装置において、前記制御部は、手動操舵制御を実行するものであって、前記制御部は、手動操舵制御中において、前記クラッチを開放状態にしている場合、前記操舵トルクと前記操舵側電流との和が判定閾値未満でないとき、前記クラッチの誤結合である旨判定することが好ましい。 In the steering apparatus, the control unit performs manual steering control, and the control unit is configured to perform the steering torque and the steering side when the clutch is in an open state during the manual steering control. When the sum with the current is not less than the determination threshold, it is preferable to determine that the clutch is erroneously coupled.
この構成によれば、手動操舵制御中では、クラッチを開放状態にしている場合、操舵トルクと操舵側電流とは互いに打ち消しあうはずである。このため、操舵トルクと操舵側電流との和は判定閾値未満になるはずである。しかし、クラッチの誤結合が生じた場合には、転舵側モータなどの影響により、操舵トルクと操舵側電流とが互いに打ち消しあうことができなくなる。このため、制御部は、操舵トルクと操舵側電流との和が判定閾値未満であるか否かに基づいて、クラッチの誤結合を判定することができる。 According to this configuration, during manual steering control, the steering torque and the steering-side current should cancel each other when the clutch is in the released state. For this reason, the sum of the steering torque and the steering-side current should be less than the determination threshold. However, when the clutch is erroneously coupled, the steering torque and the steering-side current cannot cancel each other due to the influence of the steering-side motor or the like. For this reason, the control unit can determine the erroneous coupling of the clutch based on whether or not the sum of the steering torque and the steering-side current is less than the determination threshold value.
上記の操舵装置において、前記制御部は、前記クラッチの誤結合である旨判定された状態が一定時間続いたときに誤結合である旨判定することが好ましい。
この構成によれば、瞬間的に誤ってクラッチの誤結合であると判定された場合であっても、直ちにクラッチの誤結合と判定されなくなる。そして、クラッチの誤結合と考えられる状況が一定時間続いたときに、クラッチの誤結合である旨判定するので、より確実な判定結果となる。
In the above steering apparatus, it is preferable that the control unit determines that the clutch is erroneously connected when the state determined that the clutch is erroneously connected continues for a predetermined time.
According to this configuration, even if it is instantaneously erroneously determined that the clutch is erroneously engaged, it is not immediately determined that the clutch is erroneously engaged. When a situation that is considered to be a clutch misengagement continues for a certain period of time, it is determined that the clutch is misengaged, so that a more reliable determination result is obtained.
本発明の操舵装置によれば、さらに的確にクラッチの誤結合を検出できる。 According to the steering apparatus of the present invention, it is possible to detect the clutch misengagement more accurately.
<第1実施形態>
以下、操舵装置の第1実施形態を説明する。
図1に示すように、操舵装置1は、操舵部としてのステアリングホイール10と転舵輪15とをクラッチ30を介して機械的に分離したステアバイワイヤシステムである。操舵装置1はステアリングホイール10の操作に基づいて転舵輪15を転舵させる操舵機構2を備えている。また、この操舵装置1には、ステアリングホイール10の操作に抗する力である反力を付与する反力アクチュエータ20、および転舵輪15を転舵させる転舵力を付与する転舵アクチュエータ40が設けられている。
<First Embodiment>
Hereinafter, a first embodiment of the steering device will be described.
As shown in FIG. 1, the
操舵機構2は、ステアリングホイール10と固定されるステアリングシャフト11を備えている。ステアリングシャフト11の下端部に設けられたピニオン歯11aは、ラックシャフト12に形成された第1ラック歯12aに噛み合っている。ステアリングシャフト11の回転運動は、ピニオン歯11aと第1ラック歯12aとの噛み合いを介してラックシャフト12の軸方向の往復移動に変換される。この往復直線運動が、ラックシャフト12の両端にそれぞれ連結されたタイロッド14を介して、左右の転舵輪15にそれぞれ伝達されることにより、これら転舵輪15の転舵角が変化する。
The steering mechanism 2 includes a
反力アクチュエータ20は、ステアリングシャフト11の途中に設けられている。反力アクチュエータ20は、反力の発生源である反力モータ21、反力モータ21の回転軸21aが連結された反力側減速機22、反力モータ21を駆動するインバータ23を備えている。反力モータ21は、操舵側モータとして設けられている。
The
転舵アクチュエータ40は、転舵側モータ41、転舵側減速機42、インバータ44、およびピニオンシャフト45を備えている。ピニオンシャフト45に形成されたピニオン歯45aは、ラックシャフト12の第2ラック歯12bに噛み合っている。転舵側モータ41の回転軸41aは、転舵側減速機42を介して、ピニオンシャフト45に接続されている。転舵側モータ41には、インバータ44が接続されている。なお、ラックシャフト12は、ラックハウジング46に収容されている。
The steered
ステアリングシャフト11は、クラッチ30により、ステアリングホイール10側の第1シャフト16と、転舵輪15側の第2シャフト17とに機械的に分離されている。クラッチ30の開閉により、第1シャフト16および第2シャフト17は、機械的に連結または分離される。
The steering
また、ステアリングホイール10には、スパイラルケーブル装置50が連結されている。スパイラルケーブル装置50は、第1ハウジング51、第2ハウジング52、筒状部材53、およびスパイラルケーブル54を有している。第1ハウジング51は、ステアリングホイール10に固定されている。第2ハウジング52は、車体に固定されている。筒状部材53は、第1ハウジング51および第2ハウジング52により形成される空間に収容されてかつ第2ハウジング52に固定されている。スパイラルケーブル54は、筒状部材53に巻きつけられている。スパイラルケーブル54は、ステアリングホイール10に固定されたホーン55などの電気機器と、車体に固定されたバッテリ56とを接続する電気配線である。
A
制御装置60は、反力モータ21を通じてステアリングホイール10の操作に応じた操舵反力を発生させる反力制御、および転舵側モータ41を通じてステアリングホイール10の操作に応じて転舵輪15を転舵させる転舵制御を実行する。制御装置60は、通常、クラッチ30を遮断した状態で、反力制御および転舵制御を実行する。
The
この際、制御装置60は、操舵側センサ70により検出される反力モータ21の回転軸21aの回転角度θs0、トルクセンサ71により検出されるステアリングシャフト11に加わる操舵トルクTrqs、転舵側センサ72により検出される転舵側モータ41の回転軸41aの回転角度θt0、および車速センサ73により検出される車速Vを取り込む。トルクセンサ71は、ステアリングホイール10と反力モータ21(ステアリングシャフト11における操舵側減速機22を介して反力モータ21が接続される部分)との間に設けられている。また、制御装置60は、舵角センサ74により検出される舵角θa、操舵側電流センサ75により検出される反力モータ21に流れる電流Ic、および転舵側電流センサ76により検出される転舵側モータ41を流れる電流Itを取り込む。
At this time, the
また、制御装置60は、CPU61(中央処理装置)およびメモリ62を備えている。制御装置60のCPU61は、メモリ62に記憶されたプログラムを実行することにより、反力モータ21および転舵側モータ41を制御する。
The
つぎに、制御装置60が実行する処理の一部を示す。
図2に示すように、積算処理部M2は、転舵側センサ72によって検出された回転角度θs0と、転舵側センサ72によって検出される回転角度θt0を、0〜360度よりも広い角度領域の数値に変換することで回転角度θs,θtとする。
Next, a part of the processing executed by the
As shown in FIG. 2, the integration processing unit M2 sets the rotation angle θs0 detected by the steered
変換部M4は、積算処理部M2により演算された回転角度θsに換算係数Ksを乗算することにより、転舵角θpを算出する。ここで、換算係数Ksは、反力側減速機22と反力モータ21の回転軸21aとの回転速度比に応じて定められている。このため、操舵角θhは、中立位置を基準とするステアリングホイール10の回転角度となる。また、換算係数Ktは、転舵側減速機42と転舵側モータ41の回転軸41aとの回転速度比、および第2シャフト17とピニオンシャフト45との回転速度比の積に応じて定められる。
The conversion unit M4 calculates the turning angle θp by multiplying the rotation angle θs calculated by the integration processing unit M2 by the conversion coefficient Ks. Here, the conversion coefficient Ks is determined according to the rotational speed ratio between the reaction force
なお、回転角度θs,θt、操舵角θh、および転舵角θpが所定方向の回転角度の場合に正、その逆方向の回転角度の場合に負とする。また、ここでは、回転角度θs,θt、操舵角θh、および転舵角θpが大きいとは、中立位置からの変化量が大きいこととする。すなわち、回転角度θs,θt、操舵角θh、および転舵角θpが大きいとは、正負の値を取りうるパラメータの絶対値が大きいこととする。 It is assumed that the rotation angles θs, θt, the steering angle θh, and the turning angle θp are positive when the rotation angle is in a predetermined direction, and negative when the rotation angle is in the opposite direction. In addition, here, the fact that the rotation angles θs, θt, the steering angle θh, and the turning angle θp are large means that the amount of change from the neutral position is large. That is, when the rotation angles θs, θt, the steering angle θh, and the turning angle θp are large, the absolute value of a parameter that can take a positive or negative value is large.
アシストトルク設定処理部M6は、操舵トルクTrqsに基づき、アシストトルクTrqa*を設定する。アシストトルクTrqa*は、操舵トルクTrqsが大きいほど大きい値に設定される。加算処理部M8は、アシストトルクTrqa*に操舵トルクTrqsを加算したものを出力する。 The assist torque setting processing unit M6 sets the assist torque Trqa * based on the steering torque Trqs. The assist torque Trqa * is set to a larger value as the steering torque Trqs is larger. The addition processing unit M8 outputs a value obtained by adding the steering torque Trqs to the assist torque Trqa *.
反力設定処理部M10は、ステアリングホイール10の回転に抗する力である反力Firを設定する。具体的には、反力設定処理部M10は、転舵角θpに基づいて、転舵角θpが大きい場合には転舵角θpが小さい場合よりも反力Firを大きい値に設定する。
The reaction force setting processing unit M10 sets a reaction force Fir that is a force that resists rotation of the
偏差算出処理部M12は、加算処理部M8の出力から反力Firを減算した値を出力する。
操舵角指令値算出処理部M20は、偏差算出処理部M12の出力値に基づき、操舵角指令値θh*を設定する。ここでは、偏差算出処理部M12の出力値Δと、操舵角指令値θh*とを関係づける以下の式(1)にて表現されるモデル式を利用する。
The deviation calculation processing unit M12 outputs a value obtained by subtracting the reaction force Fir from the output of the addition processing unit M8.
The steering angle command value calculation processing unit M20 sets the steering angle command value θh * based on the output value of the deviation calculation processing unit M12. Here, a model formula expressed by the following formula (1) that relates the output value Δ of the deviation calculation processing unit M12 and the steering angle command value θh * is used.
Δ=C・θh*’+J・θh*’’ …(1)
上記の式(1)にて表現されるモデルは、ステアリングホイール10と転舵輪15とが機械的に連結されたものにおいて、ラックシャフト12の軸力と操舵角θhとの関係を定めるモデルである。上記の式(1)において、粘性係数Cは、操舵装置1の摩擦等をモデル化したものであり、慣性係数Jは、操舵装置1の慣性をモデル化したものである。ここで、粘性係数Cおよび慣性係数Jは、車速Vに応じて可変に設定される。
Δ = C · θh * '+ J · θh *''(1)
The model expressed by the above formula (1) is a model that defines the relationship between the axial force of the
操舵角フィードバック制御部M22は、操舵角指令値θh*と操舵角θhとの偏差に基づくフィードバック制御を実行することにより、フィードバックトルクTrqr1*を演算する。具体的には、操舵角フィードバック制御部M22は、操舵角指令値θh*と操舵角θhとの偏差に基づいて変化する操作量である、比例要素、積分要素、および微分要素の総和を、フィードバックトルクTrqr1*として演算する。 The steering angle feedback control unit M22 calculates the feedback torque Trqr1 * by executing feedback control based on the deviation between the steering angle command value θh * and the steering angle θh. Specifically, the steering angle feedback control unit M22 feeds back the sum of the proportional element, the integral element, and the differential element, which is an operation amount that changes based on the deviation between the steering angle command value θh * and the steering angle θh. Calculated as torque Trqr1 *.
加算処理部M24は、操舵角フィードバック制御部M22により演算されるフィードバックトルクTrqr1*と、アシストトルク設定処理部M6により演算されるアシストトルクTrqa*との和を、反力モータ21に対する反力指令値Trqr*(トルク指令値)として演算する。 The addition processing unit M24 adds the sum of the feedback torque Trqr1 * calculated by the steering angle feedback control unit M22 and the assist torque Trqa * calculated by the assist torque setting processing unit M6 to the reaction force command value for the reaction force motor 21. Calculated as Trqr * (torque command value).
操作信号生成処理部M26は、反力指令値Trqr*に基づき、インバータ23の操作信号MSsを演算する。操作信号生成処理部M26は、反力指令値Trqr*に基づいて電流フィードバック制御を実行することにより、dq軸の電流指令値を演算する。
The operation signal generation processing unit M26 calculates the operation signal MSs of the
舵角比可変処理部M28は、操舵角指令値θh*および車速Vに基づき、操舵角θhと転舵角θpとの比である舵角比を可変設定するための目標動作角θv*を設定する。加算処理部M30は、操舵角指令値θh*に目標動作角θv*を加算することにより、転舵角指令値θp1*を演算する。 The steering angle ratio variable processing unit M28 sets a target operating angle θv * for variably setting the steering angle ratio, which is the ratio of the steering angle θh and the turning angle θp, based on the steering angle command value θh * and the vehicle speed V. To do. The addition processing unit M30 calculates the turning angle command value θp1 * by adding the target operating angle θv * to the steering angle command value θh *.
微分ステア処理部M32は、操舵角指令値θh*の変化速度にゲインKdを乗算することにより、ステア補正量θdを演算する。加算処理部M34は、転舵角指令値θp1*に、ステア補正量θdを加算することにより、転舵角指令値θp*を演算する。 The differential steering processing unit M32 calculates the steering correction amount θd by multiplying the change speed of the steering angle command value θh * by the gain Kd. The addition processing unit M34 calculates the turning angle command value θp * by adding the steering correction amount θd to the turning angle command value θp1 *.
自動運転処理部M100は、運転者のステアリングホイール10の操作とは別に転舵輪15を転舵させる自動運転処理のための指令値を算出する。詳しくは、自動運転処理部M100は、各種の検出値に基づいて、自動運転する際の転舵角の指令値である自動運転指令角θ*を演算する。なお、自動運転処理部M100は、自動運転制御装置100で行われる処理であるが、便宜上、図2に図示している。
The automatic driving processing unit M100 calculates a command value for automatic driving processing for turning the steered
自動運転処理部M100による自動運転指令角θ*の算出方法の一例について説明する。まずカメラなどにより車線を区画する白線の情報を取得し、当該白線の情報に基づいて車両走行の目標軌跡を設定する。そして、目標軌跡に基づいて、車両の軌跡を目標軌跡とするための転舵角の開ループ操作量を目標転舵角として設定する。自動運転処理部M100は、実際の転舵角を目標転舵角にフィードバック制御するためのフィードバック操作量として、自動運転指令角θ*を演算する。この目標転舵角は、開ループ操作量、車両のヨーレート、ヨー角、および車線中央に対する車両のずれ量などから決定される。 An example of a method for calculating the automatic operation command angle θ * by the automatic operation processing unit M100 will be described. First, information on a white line that divides a lane is acquired by a camera or the like, and a target locus for vehicle travel is set based on the information on the white line. Then, based on the target locus, an open-loop operation amount of the turning angle for setting the vehicle locus as the target locus is set as the target turning angle. The automatic driving processing unit M100 calculates the automatic driving command angle θ * as a feedback operation amount for feedback control of the actual turning angle to the target turning angle. This target turning angle is determined from the amount of open loop operation, the yaw rate of the vehicle, the yaw angle, the amount of vehicle deviation from the center of the lane, and the like.
切替処理部M35は、加算処理部M34により演算される転舵角指令値θp*、および自動運転処理部M100により演算される自動運転指令角θ*のいずれか一方を選択して出力する。切替処理部M35は、自動運転制御が実行されているときには、自動運転指令角θ*を選択し、手動操舵制御が実行されているときには、転舵角指令値θp*を選択する。なお、自動運転制御は運転者のステアリング操作なしに(ステアリング操作を加味してもよい)、カメラなどにより得られる車両の目標軌跡に基づいて車両の挙動を制御するものであり、手動操舵制御は運転者のステアリング操作に基づいて車両の挙動を制御するものである。自動運転制御と手動操舵制御の切り替えは、一例としては操舵トルクTrqsが閾値以上か否かに基づいて決定される。 The switching processing unit M35 selects and outputs either the turning angle command value θp * calculated by the addition processing unit M34 or the automatic driving command angle θ * calculated by the automatic driving processing unit M100. The switching processing unit M35 selects the automatic operation command angle θ * when the automatic operation control is being executed, and selects the turning angle command value θp * when the manual steering control is being executed. The automatic driving control is to control the behavior of the vehicle based on the target locus of the vehicle obtained by a camera or the like without the driver's steering operation (the steering operation may be taken into account). The vehicle behavior is controlled based on the steering operation of the driver. As an example, switching between automatic driving control and manual steering control is determined based on whether or not the steering torque Trqs is equal to or greater than a threshold value.
転舵角フィードバック制御部M36は、転舵角指令値θp*と転舵角θpとの偏差に基づくフィードバック制御を実行することにより、転舵側モータ41に対するトルク指令値として、転舵角トルク指令値Trqt*を演算する。具体的には、転舵角フィードバック制御部M36は、転舵角指令値θp*と転舵角θpとの偏差に基づいて出力される比例要素、積分要素、および微分要素の総和を、転舵角トルク指令値Trqt*として演算する。
The turning angle feedback control unit M36 executes a feedback control based on a deviation between the turning angle command value θp * and the turning angle θp, thereby providing a turning angle torque command as a torque command value for the turning
操作信号生成処理部M38は、転舵角フィードバック制御部M36により演算される転舵角トルク指令値Trqt*に基づいて、インバータ44の操作信号MStを演算する。
上記の処理によれば、クラッチ30の開放状態、すなわちステアリングホイール10と転舵輪15との間の動力伝達経路が遮断された状態において、運転者のステアリングホイール10の操作に応じて転舵輪15を転舵させることができる。
The operation signal generation processing unit M38 calculates the operation signal MSt of the inverter 44 based on the turning angle torque command value Trqt * calculated by the turning angle feedback control unit M36.
According to the above processing, the steered
また、転舵角フィードバック制御部M36は、切替処理部M35により自動運転指令角θ*が選択されているとき、自動運転指令角θ*と転舵角θpとの偏差に基づくフィードバック制御を実行することにより、転舵角トルク指令値Trqt*を演算する。これにより、クラッチ30の開放状態において、自動運転制御を実行しているとき、目標軌跡に基づいて転舵輪15を転舵させることができる。
Further, when the automatic operation command angle θ * is selected by the switching processing unit M35, the turning angle feedback control unit M36 executes feedback control based on the deviation between the automatic operation command angle θ * and the turning angle θp. Thus, the turning angular torque command value Trqt * is calculated. Thereby, when the automatic operation control is being executed in the released state of the clutch 30, the steered
また、舵角比可変処理部M28(ギヤ比可変部)により演算される目標動作角θv*は、高車速時(たとえば車速Vが閾値よりも大きいとき)には、操舵角θhが転舵角θpよりもより大きく変化するように設定される。また、目標動作角θv*は、低車速時(たとえば車速Vが閾値よりも小さいとき)には、操舵角θhよりも転舵角θpがより大きく変化するように設定され、中車速時(たとえば車速Vが閾値と等しいとき)には、操舵角θhと転舵角θpとが同じように変化するように設定されている。 Further, the target operating angle θv * calculated by the steering angle ratio variable processing unit M28 (gear ratio variable unit) is such that the steering angle θh is the steering angle at high vehicle speeds (for example, when the vehicle speed V is greater than the threshold value). It is set to change more greatly than θp. Further, the target operating angle θv * is set so that the turning angle θp changes more greatly than the steering angle θh when the vehicle speed is low (for example, when the vehicle speed V is smaller than the threshold value). When the vehicle speed V is equal to the threshold value), the steering angle θh and the turning angle θp are set to change in the same way.
制御装置60は、自動運転制御中に操舵トルクTrqsの大きさが所定値以上になった場合、自動操舵制御から手動操舵制御に切り替える。また、制御装置60は、各種の情報に基づいて、クラッチ30へ結合指令または解除指令を出力する。クラッチ30へ解除指令が出力されている場合、通常、クラッチ30は非結合状態(開放状態)にある。これに対し、結合指令が出力されている場合、通常、クラッチ30は結合状態にある。制御装置60は、クラッチ30へ出力されている指令が解除指令かどうかを判定する。
The
つぎに、自動運転制御中において、クラッチ30が開放状態である正常時、およびクラッチ30が誤結合状態である異常時における各種の情報の関係を説明する。
図3に示すように、正常時かつ高車速時の場合、舵角θaは回転角度θtよりも大きく、かつ回転角度θsは回転角度θtよりも大きい。また、舵角θaは回転角度θsと等しい。舵角比可変処理部M28により、操舵角θhが転舵角θpよりも大きく変化するように設定されるためである。また、操舵トルクTrqsは、自動運転制御中であるため、運転者のステアリング操作がないものと考えられるため、「0」付近である。また、電流Icは、運転者のステアリング操作がないため、手動操舵制御としてアシストトルクを生成する必要がなく、「0」付近である。
Next, during automatic operation control, the relationship between various types of information when the clutch 30 is in a normal state when the clutch 30 is in an open state and when the clutch 30 is in an abnormal state where the clutch 30 is in an erroneously connected state will be described.
As shown in FIG. 3, when the vehicle is normal and at a high vehicle speed, the steering angle θa is larger than the rotation angle θt, and the rotation angle θs is larger than the rotation angle θt. The steering angle θa is equal to the rotation angle θs. This is because the steering angle θh is set so as to change more greatly than the steering angle θp by the steering angle ratio variable processing unit M28. Further, the steering torque Trqs is in the vicinity of “0” because it is considered that there is no steering operation by the driver because the automatic driving control is being performed. Further, since the driver does not perform the steering operation, the current Ic does not need to generate assist torque as manual steering control, and is around “0”.
正常時かつ中車速時の場合、舵角θa、回転角度θs、および回転角度θtは、互いに等しい。舵角比可変処理部M28により、操舵角θhが転舵角θpと同じように変化するように設定されている。また、操舵トルクTrqsおよび電流Icは、高車速時の場合と同様に、「0」付近である。 When the vehicle speed is normal and the vehicle speed is medium, the steering angle θa, the rotation angle θs, and the rotation angle θt are equal to each other. The steering angle ratio variable processing unit M28 sets the steering angle θh to change in the same manner as the turning angle θp. Further, the steering torque Trqs and the current Ic are in the vicinity of “0” as in the case of the high vehicle speed.
正常時かつ低車速時の場合、舵角θaは回転角度θtよりも小さく、かつ回転角度θsは回転角度θtよりも小さい。また、舵角θaは回転角度θsと等しい。舵角比可変処理部M28により、操舵角θhが転舵角θpより大きく変化するように設定されているためである。また、操舵トルクTrqsおよび電流Icは、高車速時の場合と同様に、「0」付近である。 In normal times and at low vehicle speeds, the steering angle θa is smaller than the rotation angle θt, and the rotation angle θs is smaller than the rotation angle θt. The steering angle θa is equal to the rotation angle θs. This is because the steering angle θh is set so as to change more greatly than the steering angle θp by the steering angle ratio variable processing unit M28. Further, the steering torque Trqs and the current Ic are in the vicinity of “0” as in the case of the high vehicle speed.
これに対し、クラッチ30を開放状態に維持しようとしているにも関わらず、操舵装置1の一部に異常が発生することにより、クラッチ30が誤結合されてしまうことが懸念されることがある。
On the other hand, there is a concern that the clutch 30 may be erroneously coupled due to an abnormality occurring in a part of the
異常時かつ高車速時の場合、舵角θa、回転角度θs、および回転角度θtは、互いに等しい。これは、クラッチ30が誤結合されることにより、第1シャフト16と第2シャフト17とが一体的に回転することとなるので、操舵角θhの変化と転舵角θpの変化とが一対一に対応することとなるからである。また、操舵トルクTrqsは、自動運転制御中であるため、正常時の場合と同様に、「0」付近である。これに対し、正常時の場合と異なり、反力モータ21に流れる電流Icの絶対値は「0」よりも十分に大きくなる(電流Icの絶対値は電流閾値Ic0よりも大きい)。すなわち、異常時の場合、操舵トルクTrqsはほとんど「0」であるにも関わらず、電流Icが十分に大きい、言い換えると反力モータ21により反力が生成されている。クラッチ30の誤結合により第1シャフト16と第2シャフト17とが一体的に回転してしまう場合でも、操舵角θhを転舵角θpよりも大きくするために反力モータ21が駆動してしまうと考えられるためである。また、この場合には、反力モータ21および転舵側モータ41のうち、いずれかトルクの大きい方のモータに他のモータがつれ回ってしまうこともあるためである。
When the vehicle speed is abnormal and the vehicle speed is high, the steering angle θa, the rotation angle θs, and the rotation angle θt are equal to each other. This is because the first shaft 16 and the second shaft 17 rotate integrally when the clutch 30 is miscoupled, so that the change in the steering angle θh and the change in the turning angle θp are one-to-one. It is because it corresponds to. Further, the steering torque Trqs is in the vicinity of “0” as in the normal state because the automatic operation control is being performed. On the other hand, unlike the normal case, the absolute value of the current Ic flowing through the reaction motor 21 is sufficiently larger than “0” (the absolute value of the current Ic is larger than the current threshold Ic0). That is, in the case of abnormality, the steering torque Trqs is almost “0”, but the current Ic is sufficiently large, in other words, the reaction force is generated by the reaction force motor 21. Even when the first shaft 16 and the second shaft 17 rotate together due to the erroneous coupling of the clutch 30, the reaction force motor 21 is driven to make the steering angle θh larger than the turning angle θp. It is because it is considered. Moreover, in this case, it is because another motor may be rotated by the motor with the larger torque among the reaction force motor 21 and the steered
異常時かつ中車速時の場合、舵角θa、回転角度θs、および回転角度θtは、互いに等しい。また、操舵トルクTrqsは、正常時の場合と同様に、「0」付近である。これに対し、正常時の場合と異なり、電流Icの絶対値は「0」より十分に大きくなる。 When the vehicle speed is abnormal and the vehicle speed is middle, the steering angle θa, the rotation angle θs, and the rotation angle θt are equal to each other. Further, the steering torque Trqs is in the vicinity of “0” as in the normal case. On the other hand, unlike the normal case, the absolute value of the current Ic is sufficiently larger than “0”.
異常時かつ低車速時の場合、舵角θa、回転角度θs、および回転角度θtは、互いに等しい。また、操舵トルクTrqsは、正常時の場合と同様に、「0」付近である。また、電流Icは、正常時の場合と異なり、その絶対値が「0」よりも十分に大きくなる。 When the vehicle is abnormal and the vehicle speed is low, the steering angle θa, the rotation angle θs, and the rotation angle θt are equal to each other. Further, the steering torque Trqs is in the vicinity of “0” as in the normal case. In addition, the current Ic is sufficiently larger than “0” in its absolute value, unlike the normal case.
つぎに、手動操舵制御中における正常時および異常時での各種の情報の関係を説明する。
図4に示すように、正常時かつ高車速時の場合、舵角θaは回転角度θtよりも大きく、かつ回転角度θsは回転角度θtよりも大きい。また、舵角θaは回転角度θsと等しい。舵角比可変処理部M28により、操舵角θhが転舵角θpよりも大きく変化するように設定されるためである。つぎに、操舵トルクTrqsは、手動操舵制御が行われているので、自動運転制御中の場合と異なり、「0」付近ではないと考えられる。同様に、電流Icも「0」付近ではないと考えられる。この場合、運転者のステアリング操作に伴って生じる操舵トルクTrqsを打ち消すように反力モータ21による反力を発生させるため、電流Icに対応した反力Fcは操舵トルクTrqsと釣り合う。このため、操舵トルクTrqsと電流Icに対応した反力Fcとの和は、「0」となる。
Next, the relationship between various information during normal steering control and during normal operation will be described.
As shown in FIG. 4, in the normal time and at the high vehicle speed, the steering angle θa is larger than the rotation angle θt, and the rotation angle θs is larger than the rotation angle θt. The steering angle θa is equal to the rotation angle θs. This is because the steering angle θh is set so as to change more greatly than the steering angle θp by the steering angle ratio variable processing unit M28. Next, it is considered that the steering torque Trqs is not in the vicinity of “0” unlike the case of the automatic driving control because the manual steering control is performed. Similarly, the current Ic is considered not to be near “0”. In this case, since the reaction force by the reaction force motor 21 is generated so as to cancel the steering torque Trqs generated by the steering operation of the driver, the reaction force Fc corresponding to the current Ic is balanced with the steering torque Trqs. For this reason, the sum of the steering torque Trqs and the reaction force Fc corresponding to the current Ic is “0”.
正常時かつ中車速時の場合、舵角θa、回転角度θs、および回転角度θtは、互いに等しい。また、操舵トルクTrqsと反力Fcとの和は、「0」となる。
正常時かつ低車速時の場合、舵角θaは回転角度θtよりも小さく、かつ回転角度θsは回転角度θtよりも小さい。また、舵角θaは回転角度θsと等しい。また、操舵トルクTrqsと反力Fcとの和は、「0」となる。
When the vehicle speed is normal and the vehicle speed is medium, the steering angle θa, the rotation angle θs, and the rotation angle θt are equal to each other. Further, the sum of the steering torque Trqs and the reaction force Fc is “0”.
In normal times and at low vehicle speeds, the steering angle θa is smaller than the rotation angle θt, and the rotation angle θs is smaller than the rotation angle θt. The steering angle θa is equal to the rotation angle θs. Further, the sum of the steering torque Trqs and the reaction force Fc is “0”.
これらに対し、異常時かつ高車速時の場合、舵角θa、回転角度θs、および回転角度θtは、互いに等しい。また、操舵トルクTrqsと反力Fcとの和の絶対値は、「0」よりも大きくなる。なお、この場合、操舵トルクTrqsと同じ方向に電流Ic、すなわち反力Fcが発生する。 On the other hand, the steering angle θa, the rotation angle θs, and the rotation angle θt are equal to each other at the time of abnormality and at a high vehicle speed. The absolute value of the sum of the steering torque Trqs and the reaction force Fc is greater than “0”. In this case, a current Ic, that is, a reaction force Fc is generated in the same direction as the steering torque Trqs.
異常時かつ中車速時の場合、舵角θa、回転角度θs、および回転角度θtは、互いに等しい。また、操舵トルクTrqsは、反力Fcを負にしたものと等しい。
異常時かつ低車速時の場合、舵角θa、回転角度θs、および回転角度θtは、互いに等しい。また、操舵トルクTrqsの絶対値は、反力Fcの絶対値よりも小さくなる。なお、この場合、操舵トルクTrqsと反対方向に電流Ic、すなわち反力Fcが発生する。
When the vehicle speed is abnormal and the vehicle speed is middle, the steering angle θa, the rotation angle θs, and the rotation angle θt are equal to each other. Further, the steering torque Trqs is equal to the negative reaction force Fc.
When the vehicle is abnormal and the vehicle speed is low, the steering angle θa, the rotation angle θs, and the rotation angle θt are equal to each other. Further, the absolute value of the steering torque Trqs is smaller than the absolute value of the reaction force Fc. In this case, a current Ic, that is, a reaction force Fc is generated in a direction opposite to the steering torque Trqs.
制御装置60は、このように、正常時か異常時か、高車速か低車速かなどによって変化する各種の情報に基づいて、クラッチ30の誤結合を判定する。また、制御装置60は、トルクセンサ71による操舵トルクTrqsの検出限界を超えるトルクが入力され、反力モータ21により検出される電流Icも検出限界に近付いた場合には、クラッチ30を結合し、反力モータ21または転舵側モータ41により操舵補助力を発生させるEPS(電動パワーステアリング装置)制御を実行する。
In this way, the
つぎに、制御装置60で行われるクラッチ30の誤結合判定方法について説明する。
図5に示すように、制御装置60は、自動運転制御中か否かを判定する(ステップS1)。たとえば、自動運転スイッチが押されることにより自動運転制御に移行したときや、操舵トルクTrqsが閾値よりも小さいために運転者の自動操舵制御への介入操作がない場合に自動運転制御中であると判定される。
Next, an erroneous coupling determination method for the clutch 30 performed by the
As shown in FIG. 5, the
制御装置60は、自動運転制御中である場合(ステップS1のYES)、クラッチ30への指令が解除指令であるか否かを判定する(ステップS2)。
制御装置60は、クラッチ30への指令が解除指令である場合(ステップS2のYES)、電流Icの絶対値が「0」よりも十分に大きいか否かを判定する(ステップS3)。図3に示したように、電流Icが「0」付近である場合にはクラッチ30が開放状態にあると考えられるのに対し、電流Icが「0」よりも十分に大きいときには、誤結合状態にあるものと考えられる。このため、電流Icが「0」よりも十分に大きいか否かを判定することにより、誤結合状態にあるか否かを判定することができる。
When the automatic operation control is being performed (YES in step S1),
When the command to clutch 30 is a release command (YES in step S2),
制御装置60は、電流Icの絶対値が「0」よりも十分に大きい場合(ステップS3のYES)、カウント量Neをカウントアップし(ステップS4)、カウント量Neがカウント量閾値Ne0よりも大きいか否かを判定する(ステップS5)。カウント量Neは、クラッチ30の誤結合だと考えられる状況があった場合にカウントアップ(「+1」)され、誤結合だと考えられない状況があった場合にカウントダウン(「−1」)される。
When the absolute value of current Ic is sufficiently larger than “0” (YES in step S3),
そして、制御装置60は、カウント量Neがカウント量閾値Ne0よりも大きい場合(ステップS5のYES)、クラッチ30の誤結合(異常時)である旨判定する(ステップS6)。すなわち、クラッチ30の誤結合だと考えられる状況が一定時間継続した場合、クラッチ30の誤結合が検出される。カウント量閾値Ne0をより大きく設定するほど、クラッチ30の誤結合が生じているという判定結果はより確実なものとなる。
Then, when the count amount Ne is larger than the count amount threshold value Ne0 (YES in step S5), the
これに対し、制御装置60は、カウント量Neがカウント量閾値Ne0以下である場合(ステップS5のNO)、クラッチ30は開放状態(正常な状態)である旨判定する(ステップS7)。
In contrast, when the count amount Ne is equal to or less than the count amount threshold value Ne0 (NO in step S5), the
そして、制御装置60は、ステップS7によりクラッチ30が開放状態であると判定されたあと、再びステップS1から順に判定を繰り返す。
制御装置60は、クラッチ30への指令が解除指令でない場合(ステップS2のNO)、カウント量Neをカウントダウンし(ステップS8)、カウント量Neがカウント量閾値Ne0よりも大きいか否かを判定する(ステップS5)。誤結合されていたとしても、クラッチ30への指令が結合指令であるため、制御装置60のクラッチ30の結合状態についての誤認識はないので、カウントダウンする。なお、カウント量Neの下限値は、たとえば「0」である。
Then, after determining that the clutch 30 is in the released state in step S7, the
When the command to clutch 30 is not the release command (NO in step S2),
また、制御装置60は、電流Icの絶対値が「0」よりも十分に大きくないと判定する場合(ステップS3のNO)、カウント量Neをカウントダウンし(ステップS8)、カウント量Neがカウント量閾値Ne0よりも大きいか否かを判定する。
When determining that the absolute value of the current Ic is not sufficiently larger than “0” (NO in step S3), the
つぎに、制御装置60は、自動運転制御中でない場合(ステップS1のNO)、クラッチ30への指令が解除指令であるか否かを判定する(ステップS9)。自動運転制御中でない場合とは、操舵トルクTrqsが閾値以上であるために運転者の介入操作があるものとして、手動操舵制御に切り替えられた場合である。
Next, when the automatic operation control is not being performed (NO in Step S1), the
制御装置60は、クラッチ30への指令が解除指令である場合(ステップS9のYES)、操舵トルクTrqsおよび電流Icに対応した反力Fcの和が「0」であるか否かを判定する(ステップS10)。反力Fcは、電流Icが反力モータ21に供給されたときにステアリングシャフト11に作用するトルクである。操舵トルクTrqsおよび電流Icに対応した反力Fcの和が「0」であるか否かは、言い換えると、操舵トルクTrqsおよび反力Fcの和の絶対値が閾値βよりも小さいか否かである。図4に示したように、操舵トルクTrqsおよび反力Fcの和が「0」である場合にはクラッチ30が開放状態にあると考えられるのに対し、操舵トルクTrqsおよび反力Fcの和が「0」でないときには、誤結合状態にあるものと考えられる。このため、操舵トルクTrqsおよび反力Fcの和が「0」であるか否かを判定することにより、誤結合状態にあるか否かを判定することができる。
When the command to clutch 30 is a release command (YES in step S9),
制御装置60は、操舵トルクTrqsおよび反力Fcの和が「0」である場合(ステップS10のYES)、カウント量Neをカウントアップし(ステップS11)、カウント量Neがカウント量閾値Ne0よりも大きいか否かを判定する(ステップS12)。
When the sum of steering torque Trqs and reaction force Fc is “0” (YES in step S10),
制御装置60は、カウント量Neがカウント量閾値Ne0よりも大きい場合(ステップS12のYES)、クラッチ30の誤結合(異常時)である旨判定する(ステップS13)。
When the count amount Ne is larger than the count amount threshold value Ne0 (YES in step S12), the
これに対し、制御装置60は、カウント量Neがカウント量閾値Ne0よりも大きくない場合(ステップS12のNO)、クラッチ30が開放状態(正常時)である旨判定する(ステップS14)。
In contrast, when the count amount Ne is not greater than the count amount threshold value Ne0 (NO in step S12), the
そして、制御装置60は、ステップS14によりクラッチ30が開放状態であると判定されたあと、再びステップS1から順に判定を繰り返す。
制御装置60は、クラッチ30への指令が解除指令でない場合(ステップS9のNO)、カウント量Neをカウントダウンし(ステップS15)、カウント量Neがカウント量閾値Ne0よりも大きいか否かを判定する(ステップS12)。
Then, after determining that the clutch 30 is in the released state in step S14, the
When the command to clutch 30 is not a release command (NO in step S9),
また、制御装置60は、操舵トルクTrqsおよび反力Fcの和が「0」でない場合(ステップS10のNO)、カウント量Neをカウントダウンし(ステップS15)、カウント量Neがカウント量閾値Ne0よりも大きいか否かを判定する(ステップS12)。
When the sum of the steering torque Trqs and the reaction force Fc is not “0” (NO in step S10), the
本実施形態の作用および効果を説明する。
(1)比較例として、SBW制御の実行中、ステアリングホイール10の操作方向と転舵側モータ41の駆動方向に基づいてクラッチ30の誤結合を検出する場合、クラッチ30の誤結合が生じたときに反力モータ21と転舵側モータ41とが干渉してしまうので、的確にクラッチ30の誤結合を検出することができない。また、操作方向および駆動方向のいずれか一方が正確に検出できない場合、的確にクラッチ30の誤結合を検出できなくなる。
The operation and effect of this embodiment will be described.
(1) As a comparative example, when the misengagement of the clutch 30 occurs when the misengagement of the clutch 30 is detected based on the operation direction of the
この点、本実施形態では、制御装置60が、トルクセンサ71により検出される操舵トルクTrqsおよび操舵側電流センサ75により検出される電流Icに基づいて、クラッチ30の誤結合を検出している。たとえば、自動運転制御中では、クラッチ30が開放状態にある場合、電流Icが「0」よりも十分に大きいときにクラッチ30の誤結合を検出できる。自動運転制御中であれば運転者のステアリング操作はないものと考えられるため、クラッチ30が開放状態にあるときには、反力モータ21は反力Fcを生成する必要がなく、電流Icは「0」付近であると考えられる。しかし、この場合に、反力モータ21に流れる電流Icが「0」よりも十分に大きいということは、クラッチ30が誤結合することにより、転舵側モータ41の回転力が操舵側へと伝わってきていると考えられる。このため、制御装置60は、電流Icが「0」よりも十分に大きいか否かに基づいて、クラッチ30の誤結合か否かを判定できる。
In this regard, in the present embodiment, the
また、運転者がステアリング操作をする手動操舵制御中では、クラッチ30への指令が解除指令である場合、操舵トルクTrqsおよび電流Icに対応した反力Fcの和が「0」でない場合にクラッチ30の誤結合を検出できる。すなわち、正常時であれば、運転者のステアリング操作に伴う操舵トルクTrqsが、反力モータ21において電流Icに対応して生じる反力Fr(トルク)と釣り合っていると考えられる。このため、正常時であれば、操舵トルクTrqsおよび反力Fcの和は、「0」となるはずである。しかし、クラッチ30が誤結合した場合には、転舵側モータ41の駆動により生じるトルクもステアリングシャフト11に作用してしまうので、操舵トルクTrqsおよび電流Icの和は「0」ではなくなる。このため、制御装置60は、操舵トルクTrqsおよび反力Fcの和が「0」であるか否かに基づいて、クラッチ30の誤結合か否かを判定できる。
During manual steering control in which the driver performs steering operation, the clutch 30 is used when the command to the clutch 30 is a release command, or when the sum of the reaction force Fc corresponding to the steering torque Trqs and the current Ic is not “0”. Can be detected. In other words, it is considered that the steering torque Trqs accompanying the steering operation of the driver is balanced with the reaction force Fr (torque) generated in the reaction force motor 21 corresponding to the current Ic in the normal state. For this reason, in the normal state, the sum of the steering torque Trqs and the reaction force Fc should be “0”. However, when the clutch 30 is erroneously coupled, torque generated by driving the steered
このように、本実施形態では、操舵トルクTrqsおよび電流Icに基づいて、より確実にクラッチ30の誤結合を検出することができる。
(2)舵角θa、回転角度θs、および回転角度θtに基づいてクラッチ30の誤結合を検出する場合、すなわち操舵方向および転舵方向によってクラッチ30の誤結合を検出する場合には、車速に応じてこれらの角度の関係が変化する。この際、中車速時においては、クラッチ30が開放状態であっても、回転角度θsと回転角度θtとが一致、言い換えると反力モータ21の回転量と転舵側モータ41の回転量とが一致してしまうので、クラッチ30の誤結合を判定することができない。すなわち、中車速時においては、制御装置60は、舵角θa、回転角度θs、および回転角度θtが互いに一致しているか否かに基づいて、クラッチ30の誤結合を判定できない。
Thus, in the present embodiment, it is possible to detect the erroneous coupling of the clutch 30 more reliably based on the steering torque Trqs and the current Ic.
(2) When detecting erroneous coupling of the clutch 30 based on the steering angle θa, the rotational angle θs, and the rotational angle θt, that is, when detecting erroneous coupling of the clutch 30 based on the steering direction and the steering direction, The relationship between these angles changes accordingly. At this time, even at the middle vehicle speed, even if the clutch 30 is in the disengaged state, the rotation angle θs and the rotation angle θt coincide, in other words, the rotation amount of the reaction force motor 21 and the rotation amount of the steered
この点、本実施形態であれば、中車速時においても、操舵トルクTrqsおよび電流Icに対応した反力Fcに基づいてクラッチ30の誤結合をより確実に検出できる。
(3)図5により示される誤結合判定処理では、クラッチ30が誤結合状態にあると考えられる状況が一定時間継続したときに、クラッチ30が誤結合状態にあると判定している。たとえば、制御装置60は、電流Icが「0」よりも十分に大きい場合や、操舵トルクTrqsおよび反力Fcの和が「0」でない場合には、クラッチ30の誤結合が生じていると考えられる。しかし、システマチックエラーやノイズなどの影響により瞬間的にクラッチ30の誤結合状態と考えられる状況が生じたことも想定されるので、誤結合状態と考えられる状況が一定時間継続した場合に、クラッチ30の誤結合である旨判定する。これにより、より確実にクラッチ30の誤結合を検出できる。
In this regard, according to the present embodiment, it is possible to more reliably detect the erroneous coupling of the clutch 30 based on the reaction force Fc corresponding to the steering torque Trqs and the current Ic even at the middle vehicle speed.
(3) In the misengagement determination process shown in FIG. 5, it is determined that the clutch 30 is in the misengaged state when a situation in which the clutch 30 is considered to be in the misengaged state continues for a certain period of time. For example, when current Ic is sufficiently larger than “0” or when the sum of steering torque Trqs and reaction force Fc is not “0”,
(4)本実施形態では、電流Icにより反力モータ21で生じる反力Fc(トルク)や操舵トルクTrqsなどによってクラッチ30の誤結合を検出するため、ステアリングシャフト11が回転していない場合でもクラッチ30の誤結合を検出することができる。すなわち、制御装置60は、クラッチ30が誤結合して、反力モータ21の回転量と転舵側モータ41の回転量とが釣り合ってしまい、舵角θa、回転角度θs、および回転角度θtが変化しない場合であっても、操舵トルクTrqsおよび反力Fcに基づいてクラッチ30の誤結合を検出することができる。
(4) In the present embodiment, since the erroneous coupling of the clutch 30 is detected by the reaction force Fc (torque) generated by the reaction force motor 21 due to the current Ic, the steering torque Trqs, and the like, the clutch even when the steering
(5)クラッチ30の誤結合を検出するためのセンサを新たに設けなくても、元々設けられているトルクセンサ71および操舵側電流センサ75を用いることにより、さらに確実にクラッチ30の誤結合を検出することができる。
(5) Even if a sensor for detecting erroneous coupling of the clutch 30 is not newly provided, the erroneous coupling of the clutch 30 can be more reliably performed by using the
<第2実施形態>
以下、操舵装置の第2実施形態について説明する。ここでは、第1実施形態との違いを中心に説明する。
Second Embodiment
Hereinafter, a second embodiment of the steering apparatus will be described. Here, the difference from the first embodiment will be mainly described.
図5に示す誤結合判定処理により、クラッチ30の誤結合を判定したが、これに加えて図6に示される誤結合判定処理を実行してもよい。図5における電流Icを用いた誤結合判定処理を実行したあと、図6における舵角θa、回転角度θs、および回転角度θtを用いた誤結合判定処理を実行する。また、操舵側電流センサ75により電流Icを検出できなくなった場合に、舵角θa、回転角度θs、および回転角度θtを用いた誤結合判定処理を実行するようにしてもよい。以下に、図6に示される誤結合判定処理を簡潔に説明する。
Although the erroneous coupling determination process shown in FIG. 5 determines the erroneous coupling of the clutch 30, the erroneous coupling determination process shown in FIG. 6 may be executed in addition to this. After performing the erroneous coupling determination process using the current Ic in FIG. 5, the erroneous coupling determination process using the steering angle θa, the rotation angle θs, and the rotation angle θt in FIG. 6 is performed. Further, when the current Ic can no longer be detected by the steering-side
まず、制御装置60は、クラッチ30への指令が解除指令であるか否かを判定する(ステップS20)。
制御装置60は、クラッチ30への指令が解除指令でない旨判定される場合(ステップS20のNO)、クラッチ30は開放状態である旨判定し(ステップS21)、この誤結合判定処理の全ての処理を終了する。
First, the
When it is determined that the command to the clutch 30 is not a release command (NO in step S20), the
これに対し、制御装置60は、クラッチ30への指令が解除指令である旨判定される場合(ステップS20のYES)、高車速か否かを判定する(ステップS22)。
制御装置60は、高車速である旨判定する場合(ステップS22のYES)、舵角θaおよび回転角度θsが回転角度θtよりも大きく、かつ舵角θaおよび回転角度θsが等しいか否かを判定する(ステップS23)。
On the other hand, when it is determined that the command to the clutch 30 is a release command (YES in step S20), the
When determining that the vehicle speed is high (YES in step S22),
制御装置60は、舵角θaおよび回転角度θsが回転角度θtよりも大きく、かつ舵角θaおよび回転角度θsが等しい場合(ステップS23のYES)、開放状態である旨判定する(ステップS24)。また、制御装置60は、舵角θaおよび回転角度θsが回転角度θtよりも大きくない、あるいは舵角θaおよび回転角度θsが等しくない場合(ステップS23のNO)、誤結合である旨判定する(ステップS25)。
When the steering angle θa and the rotation angle θs are larger than the rotation angle θt and the steering angle θa and the rotation angle θs are equal (YES in step S23), the
制御装置60は、高車速でない旨判定する場合(ステップS22のNO)、低車速か否かを判定し(ステップS26)、低車速であるとき(ステップS26のYES)、舵角θaおよび回転角度θsが回転角度θtよりも小さく、かつ舵角θaおよび回転角度θsが等しいか否かを判定する(ステップS27)。
When determining that the vehicle speed is not high (NO in step S22), the
制御装置60は、舵角θaおよび回転角度θsが回転角度θtよりも小さく、かつ舵角θaおよび回転角度θsが等しい場合(ステップS27のYES)、開放状態である旨判定する(ステップS28)。また、制御装置60は、舵角θaおよび回転角度θsが回転角度θtよりも小さくない、あるいは舵角θaおよび回転角度θsが等しくない場合(ステップS27のNO)、誤結合である旨判定する(ステップS29)。
When the steering angle θa and the rotation angle θs are smaller than the rotation angle θt and the steering angle θa and the rotation angle θs are equal (YES in step S27), the
つぎに、制御装置60は、低車速でない旨判定する場合(ステップS26のNO)、中車速である旨判定し(ステップS30)、判定不能であると判定する(ステップS31)。すなわち、舵角θa、回転角度θs、および回転角度θtを用いた誤結合判定処理では、中車速の場合、クラッチ30の誤結合を検出できないため、他の誤結合判定処理を用いることにより、クラッチ30の誤結合を判定する。
Next, when determining that the vehicle speed is not low (NO in step S26), the
以上で、舵角θa、回転角度θs、および回転角度θtを用いた誤結合判定処理を終了する。なお、ステップS22およびステップS26を併せて一つの判定にしてもよい。この場合、たとえば中車速であるか否かを判定し、中車速でないとき、舵角θa、回転角度θs、および回転角度θtが互いに等しいか否かに基づいて、クラッチ30の誤結合を判定する。 This completes the erroneous coupling determination process using the steering angle θa, the rotation angle θs, and the rotation angle θt. Note that step S22 and step S26 may be combined into one determination. In this case, for example, it is determined whether or not the vehicle speed is medium. When the vehicle speed is not medium, the erroneous coupling of the clutch 30 is determined based on whether or not the steering angle θa, the rotation angle θs, and the rotation angle θt are equal to each other. .
本実施形態の作用および効果を説明する。
(1)図5における電流Icを用いた誤結合判定処理を実行したあと、図6における舵角θa、回転角度θs、および回転角度θtを用いた誤結合判定処理を実行することにより、より確実にクラッチ30の誤結合を判定することができる。2つの誤結合判定処理に基づいてクラッチ30の誤結合が判定される分、その判定結果がさらに確かなものとなる。
The operation and effect of this embodiment will be described.
(1) After performing the erroneous coupling determination process using the current Ic in FIG. 5, the erroneous coupling determination process using the steering angle θa, the rotation angle θs, and the rotation angle θt in FIG. In addition, the erroneous coupling of the clutch 30 can be determined. Since the erroneous coupling of the clutch 30 is determined based on the two erroneous coupling determination processes, the determination result is further certain.
<第3実施形態>
以下、操舵装置の第3実施形態について説明する。ここでは、第1実施形態との違いを中心に説明する。
<Third Embodiment>
Hereinafter, a third embodiment of the steering apparatus will be described. Here, the difference from the first embodiment will be mainly described.
図5に示すように、瞬間的にクラッチ30の誤結合と考えられる状況が生じたときであっても(ステップS3でYESおよびステップS11でYES)、ステップS4,S5,S11,S12によって、カウント量Neがカウント量閾値Ne0よりも大きくなるまではクラッチ30の誤結合と判定されないようになっている。しかし、図7に示すように、ステップS4,S5,S8,S11,S12,S15を設けずに、クラッチ30の誤結合と考えられる状況が生じたときに直ちに、クラッチ30の誤結合を判定するようにしてもよい。 As shown in FIG. 5, even when a situation that is considered to be an erroneous coupling of the clutch 30 occurs momentarily (YES in step S3 and YES in step S11), counting is performed by steps S4, S5, S11, and S12. Until the amount Ne becomes larger than the count amount threshold value Ne0, it is not determined that the clutch 30 is erroneously coupled. However, as shown in FIG. 7, without providing steps S4, S5, S8, S11, S12, and S15, an erroneous coupling of the clutch 30 is immediately determined when a situation considered to be an erroneous coupling of the clutch 30 occurs. You may do it.
具体的には、図7に示すように、制御装置60は、自動運転制御中であるか否かを判定する(ステップS40)。
つぎに、制御装置60は、自動運転制御中である場合(ステップS40のYES)、クラッチ30への指令が解除指令であるか否かを判定する(ステップS41)。
Specifically, as shown in FIG. 7, the
Next, when the automatic operation control is being performed (YES in Step S40), the
制御装置60は、クラッチ30への指令が解除指令である場合(ステップS41のYES)、電流Icの絶対値が「0」から十分に大きいか否かを判定する(ステップS42)。
When the command to clutch 30 is a release command (YES in step S41),
制御装置60は、電流Icの絶対値が「0」から十分に大きい場合(ステップS42のYES)、クラッチ30の誤結合である旨判定し(ステップS43)、電流Icの絶対値が「0」から十分に大きくない場合(ステップS42のNO)、クラッチ30の開放状態である旨判定する(ステップS44)。また、制御装置60は、クラッチ30への指令が解除指令でない場合(ステップS41のNO)、クラッチ30の開放状態である旨判定する(ステップS44)。
When the absolute value of current Ic is sufficiently large from “0” (YES in step S42),
制御装置60は、自動運転制御中でない場合(ステップS40のNO)、クラッチ30への指令が解除指令であるか否かを判定する(ステップS45)。
制御装置60は、クラッチ30への指令が解除指令である場合(ステップS45のYES)、操舵トルクTrqsおよび電流Icの和が「0」であるか否かを判定する(ステップS46)。
When the automatic operation control is not being performed (NO in step S40),
When the command to clutch 30 is a release command (YES in step S45),
制御装置60は、操舵トルクTrqsおよび電流Icの和が「0」である場合(ステップS46のYES)、クラッチ30の開放状態である旨判定し(ステップS47)、操舵トルクTrqsおよび電流Icの和が「0」でない場合(ステップS46のNO)、クラッチ30の誤結合である旨判定する(ステップS48)。また、制御装置60は、クラッチへの指令が解除指令でない場合(ステップS45のNO)、クラッチ30の開放状態である旨判定する(ステップS47)。
When the sum of steering torque Trqs and current Ic is “0” (YES in step S46),
本実施形態の作用および効果を説明する。
(1)瞬間的にクラッチ30が誤結合状態にあると考えられる状況が発生したときに、直ちにクラッチ30の誤結合状態を判定することができる。このため、さらに迅速にクラッチ30の誤結合を判定することができる。
The operation and effect of this embodiment will be described.
(1) When a situation where the clutch 30 is considered to be in an erroneously coupled state instantaneously occurs, the erroneously coupled state of the clutch 30 can be immediately determined. For this reason, the erroneous coupling of the clutch 30 can be determined more quickly.
なお、各実施形態は次のように変更してもよい。また、以下の他の実施形態は、技術的に矛盾しない範囲において、互いに組み合わせることができる。
・各実施形態では、トルクセンサ71をステアリングホイール10と反力モータ21との間に設けたが、これに限らない。たとえば、トルクセンサ71は、第1シャフト16における反力モータ21よりも下側の部分に設けてもよいし、第2シャフト17に設けてもよい。なお、この場合、正常時および異常時での各種の情報の関係は、図8に示される関係に変化する。図8は自動運転制御中の関係を示している。なお、手動操舵制御中の関係については、図4と同様である。ここでは、図8と図3との違いを説明する。
Each embodiment may be changed as follows. Further, the following other embodiments can be combined with each other within a technically consistent range.
-In each embodiment, although the
図8に示すように、異常時かつ高車速の場合、操舵トルクTrqsと電流Icとの和の絶対値は、「0」よりも大きくなる。なお、この場合、操舵トルクTrqsと同じ方向に電流Ic、すなわち反力が発生する。また、異常時かつ中車速時の場合、舵角θa、回転角度θs、および回転角度θtは、互いに等しい。このとき、操舵トルクTrqsは、電流Icを負にしたものと等しい。また、異常時かつ低車速時の場合、舵角θa、回転角度θs、および回転角度θtは、互いに等しい。このとき、操舵トルクTrqsの絶対値は、電流Icの絶対値よりも小さくなる。なお、この場合、操舵トルクTrqsと反対方向に電流Ic、すなわち反力が発生する。 As shown in FIG. 8, when the vehicle speed is abnormal and the vehicle speed is high, the absolute value of the sum of the steering torque Trqs and the current Ic is larger than “0”. In this case, a current Ic, that is, a reaction force is generated in the same direction as the steering torque Trqs. Further, in the case of an abnormality and at a medium vehicle speed, the steering angle θa, the rotation angle θs, and the rotation angle θt are equal to each other. At this time, the steering torque Trqs is equal to the negative current Ic. Further, when the vehicle is abnormal and the vehicle speed is low, the steering angle θa, the rotation angle θs, and the rotation angle θt are equal to each other. At this time, the absolute value of the steering torque Trqs is smaller than the absolute value of the current Ic. In this case, a current Ic, that is, a reaction force is generated in a direction opposite to the steering torque Trqs.
・第2実施形態では、図5における電流Icを用いた誤結合判定処理を実行したあとに、図6における舵角θa、回転角度θs、および回転角度θtを用いた誤結合判定処理を実行したが、これに限らない。たとえば、図5における電流Icを用いた誤結合判定処理を実行する前に、図6における舵角θa、回転角度θs、および回転角度θtを用いた誤結合判定処理を実行してもよい。 In the second embodiment, after performing the erroneous coupling determination process using the current Ic in FIG. 5, the erroneous coupling determination process using the steering angle θa, the rotation angle θs, and the rotation angle θt in FIG. 6 is performed. However, it is not limited to this. For example, the miscoupling determination process using the steering angle θa, the rotation angle θs, and the rotation angle θt in FIG. 6 may be performed before the miscoupling determination process using the current Ic in FIG.
・各実施形態では、転舵側モータ41を設けたが、転舵側モータ41に代えて油圧式のアクチュエータを設けてもよい。
・転舵側モータ41としては、ラックアンドピニオン型のものに限らず、たとえばラックシャフト12と回転軸41aが平行になるように転舵側モータ41を設けるものや、ラックシャフト12と回転軸41aが同軸になるように転舵側モータ41を設けるものであってもよい。
In each embodiment, the steered
The steered
1…操舵装置、2…操舵機構、3…操舵力付与機構、10…ステアリングホイール(操舵部)、11…ステアリングシャフト、11a…ピニオン歯、12…ラックシャフト、12a…第1ラック歯、12b…第2ラック歯、13…第1ラックアンドピニオン機構、14…タイロッド、15…転舵輪、16…第1シャフト、17…第2シャフト、20…反力アクチュエータ、21…反力モータ(操舵側モータ)、21a…回転軸、22…反力側減速機、23…インバータ、30クラッチ30…クラッチ、40…転舵アクチュエータ、41…転舵側モータ、42…転舵側減速機、43…第2ラックアンドピニオン機構、44…インバータ、45…ピニオンシャフト、46…ラックハウジング、50…スパイラルケーブル装置、51…第1ハウジング、52…第2ハウジング、53…筒状部材、54…スパイラルケーブル、55…ホーン、56…バッテリ、60…制御装置(制御部)、61…CPU、62…メモリ、70…操舵側センサ、71…トルクセンサ、72…転舵側センサ、73…車速センサ、74…舵角センサ、75…操舵側電流センサ、100…自動運転制御装置、M2…積算処理部、M4…変換部、M6…アシストトルク設定処理部、M8…加算処理部、M10…反力設定処理部、M12…偏差算出処理部、M20…操舵角指令値算出処理部、M22…操舵角フィードバック制御部、M24…加算処理部、M26…操作信号生成処理部、M28…舵角比可変処理部(ギヤ比可変部)、M30…加算処理部、M32…微分ステア処理部、M34…加算処理部、M35…切替処理部、M36…転舵角フィードバック制御部、M38…操作信号生成処理部、M100…自動運転処理部、△…出力値、C…粘性係数、Fir…反力、J…慣性係数、V…車速、θ*…自動運転指令角、θa…舵角、θd…ステア補正量、θh…操舵角、θp…転舵角、θs,θt…回転角度、θh*…転舵角指令値、θp*,θp1*…転舵角指令値、θs0,θt0…回転角度、θv*…目標動作角、Ic,It…電流、Kd…ゲイン、MSs,MSt…操作信号、Trqs…操舵トルク、Trqa*…アシストトルク、Trqr*…反力指令値、Trqt*…転舵角トルク指令値、Trqr1*…フィードバックトルク、Ne…カウント量、Ne0…カウント量閾値。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
互いに分離された第1シャフトおよび第2シャフトからなる操舵シャフトを有し、運転者が回転操作可能な操舵部の回転を、前記操舵シャフトを介して車両の転舵シャフトに伝達することで、転舵輪を転舵させる操舵機構と、
前記第1シャフトと前記第2シャフトとを機械的に断接するクラッチと、
前記操舵部に操舵反力あるいはアシスト力を付与する操舵側モータと、
前記転舵輪を転舵させる転舵力を前記転舵シャフトに付与する転舵側モータと、
前記操舵側モータおよび前記転舵側モータの駆動を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記クラッチを開放させているとき、運転者の回転操作に伴い前記操舵部に付与される操舵トルク、および前記操舵側モータに供給される操舵側電流に基づいて、前記クラッチの誤結合か否かを判定する操舵装置。 In a steering apparatus that executes at least one of automatic driving control and manual steering control,
A steering shaft having a first shaft and a second shaft that are separated from each other, and the rotation of the steering unit that can be rotated by the driver is transmitted to the steering shaft of the vehicle via the steering shaft. A steering mechanism that steers the steered wheels,
A clutch that mechanically connects and disconnects the first shaft and the second shaft;
A steering-side motor that applies a steering reaction force or assist force to the steering unit;
A steered side motor that imparts a steered force to the steered shaft to steer the steered wheels;
A control unit for controlling the driving of the steering side motor and the steered side motor,
The controller is configured to release the clutch based on a steering torque applied to the steering unit and a steering-side current supplied to the steering-side motor when the driver rotates. A steering device that determines whether or not the coupling is incorrect.
前記操舵トルクを検出するトルクセンサは、前記操舵部と前記操舵側モータとの間に設けられる操舵装置。 The steering apparatus according to claim 1, wherein
The torque sensor for detecting the steering torque is a steering device provided between the steering unit and the steering-side motor.
前記制御部は、自動運転制御を実行するものであって、
前記制御部は、自動運転制御中において、
前記クラッチを開放状態にしている場合、
前記操舵側電流が操舵側電流閾値よりも大きいとき、前記クラッチの誤結合である旨判定する操舵装置。 The steering apparatus according to claim 1 or 2,
The control unit executes automatic operation control, and
The control unit, during automatic operation control,
When the clutch is in an open state,
A steering device that determines that the clutch is erroneously coupled when the steering-side current is greater than a steering-side current threshold.
前記制御部は、手動操舵制御を実行するものであって、
前記制御部は、手動操舵制御中において、
前記クラッチを開放状態にしている場合、
前記操舵トルクと前記操舵側電流との和が判定閾値未満でないとき、前記クラッチの誤結合である旨判定する操舵装置。 In the steering device according to any one of claims 1 to 3,
The control unit performs manual steering control,
The control unit, during manual steering control,
When the clutch is in an open state,
A steering device that determines that the clutch is erroneously connected when the sum of the steering torque and the steering-side current is not less than a determination threshold.
前記制御部は、前記クラッチの誤結合である旨判定された状態が一定時間続いたときに誤結合である旨判定する操舵装置。 The steering apparatus according to claim 3 or 4,
The control unit is a steering device that determines that the clutch is erroneously connected when the state determined that the clutch is erroneously connected continues for a certain period of time.
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