JP2019014433A - 車両の操舵制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ドライバによる操舵入力と外乱による操舵入力とを区別して判定し、異常発生時のドライバの操舵に対する不要なフェールセーフ制御を防止するとともに、外乱入力に対して異常発生時のフェールセーフ制御を実行可能とする。【解決手段】トルクセンサ値の変化率が時間ｔsで設定値以上となったとき、そのときのトルクセンサ値を閾値ＴＱsとしてラッチする。そして、トルクセンサ値が閾値ＴＱsを設定時間ｔh以上連続して上回った場合、ドライバによる操舵介入と判定して、異常発生時のフェールセーフ制御を禁止し、トルクセンサ値が設定時間ｔh内に閾値ＴＱsより小さくなった場合は、外乱入力と判定して、異常発生時のフェールセーフ制御を許可する。【選択図】図５

Description

本発明は、ドライバによる操舵入力と独立してアクチュエータを介して操舵角を制御可能な車両の操舵制御装置に関する。

自動車等の車両においては、ドライバによる操舵入力と独立してアクチュエータを介して操舵角を制御可能な電動パワーステアリング（EPS;Electric Power Steering）装置等の操舵装置を備え、この操舵装置を介してドライバの操舵操作を支援する操舵支援制御が知られてる。

このような操舵支援制御では、走行中の車両に作用する外乱による車体の挙動変化に対応するための修正操舵が生じるため、この修正操舵の有無に応じて制御状態を変更する必要がある。

例えば、特許文献１には、ドライバによるパルス的な操舵トルク入力によって修正操舵の有無を判断し、不必要な旋回安定性確保のための自動的な制動力の入力を防止する技術が開示されている。

特開２００５−８１１０号公報

最近では、操舵支援制御において、カメラやレーダ装置等によって自車両が進行する目標経路を認識し、この目標経路に沿って走行するよう操舵角を自動的に制御する自動操舵制御システムが開発されている。

この自動操舵制御システムは、通常は、ドライがハンドルを操作することなく、操舵装置のアクチュエータを介して操舵する操舵角が目標経路への目標操舵角に一致するよう制御しており、操舵角を制御するための指示値に異常が発生した場合や、ドライバのハンドル操作による操舵介入があった場合、システムによる制御を中止するようにしている。

このため、ドライバのハンドル操作による操舵入力と外乱による操舵入力とを区別し、操舵角制御の指示値に異常が発生したときには、ドライバによるハンドル操作を妨げないよう、速やかにシステムの制御を停止させる必要がある。

しかしながら、特許文献１に開示されているような技術では、ドライバのハンドル操作による操舵入力か外乱による操舵入力かを区別することは困難である。このため、異常発生時のドライバによるハンドル操作を外乱による操舵入力と誤判断して、システムによるフェールセーフ制御を介入させてドライバに違和感を与えたり、逆に外乱による操舵入力をドライバの操舵介入と誤判断して、異常発生時のフェールセーフ制御が実行されないといった不具合を生じる虞がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ドライバによる操舵入力と外乱による操舵入力とを区別して判定し、異常発生時のドライバの操舵に対する不要なフェールセーフ制御を防止するとともに、外乱入力に対して異常発生時のフェールセーフ制御を実行可能とすることのできる車両の操舵制御装置を提供することを目的としている。

本発明の一態様による車両の操舵制御装置は、ドライバによる操舵入力と独立してアクチュエータを介して操舵角を制御可能な車両の操舵制御装置において、前記アクチュエータを駆動して操舵角を目標操舵角に制御するための指示値を生成する指示値生成部と、前記アクチュエータによる操舵角から求めた所定時間毎の舵角速度の移動平均値を算出する移動平均値算出部と、前記舵角速度の移動平均値と異常判定値とを比較し、前記指示値が異常か否かを判定する異常判定部と、前記指示値による操舵角の制御中に、操舵トルクの変化率が設定値以上のときの前記操舵トルクに基づいて閾値を設定し、前記操舵トルクの検出値が前記閾値を上回る状態が設定時間以上継続したとき、前記ドライバによる操舵入力があると判定して前記移動平均値をクリアして前記異常判定部の判定結果に基づくフェールセーフ制御を禁止し、前記操舵トルクの検出値が前記閾値を上回っても設定時間以上継続しないとき、外乱による操舵入力と判定して前記異常判定部の判定結果に基づくフェールセーフ制御を許可するドライバ操舵判定部とを備える。

本発明によれば、ドライバによる操舵入力と外乱による操舵入力とを区別して判定し、異常発生時のドライバの操舵に対する不要なフェールセーフ制御を防止するとともに、外乱入力に対して異常発生時のフェールセーフ制御を実行可能とすることができる。

車両操舵系の構成図 操舵制御系の構成を示すブロック図 舵角変化量の境界ラインを示す説明図 車両のヨーレートＦ／Ｂ制御を示す説明図 トルクセンサ値の変化を示す説明図 ドライバ操舵介入判定処理のフローチャート 異常判定処理のフローチャート

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１において、符号１は、ドライバによる操舵入力と独立してアクチュエータを介して操舵角を制御可能な操舵装置としての電動パワーステアリング（EPS;Electric Power Steering）装置を示す。このＥＰＳ装置１においては、図示しない自動車等の車両の車体フレームに、ステアリング軸２がステアリングコラム３を介して回動自在に支持されている。

ステアリング軸２の一端は運転席側へ延出され、他端がエンジンルーム側へ延出されている。ステアリング軸２の運転席側端部には、ステアリングホイール４が固設され、このステアリングホイール４が結合されるステアリング軸２の外周側に、舵角センサ２１が配設されている。

舵角センサ２１は、例えば、その内部に検知ギヤに内蔵された磁石の回転を検知する磁気抵抗素子を二組備えて構成されている。この舵角センサ２１は、ステアリングホイール４の基準となる回転位置（例えば、車両直進状態におけるステアリングホイール４上部の回転位置）を予め設定しておき、検知ギヤが回転することで生じる磁気変化に基づいて、予め設定した固定の基準位置からの回転角（舵角）及び回転方向（操舵方向）を検出することができる。

また、ステアリング軸２の中途には、トーションバー２ａが介装され、エンジンルーム側に延出される端部に、ピニオン軸５が連設されている。トーションバー２ａの外周側には、トルクセンサ２２が配設されている。トルクセンサ２２は、トーションバー２ａの捩れによってステアリング軸２の軸周りに生じるステアリングホイール４側とピニオン軸５側との変位を検出することにより、ドライバの操舵による操舵トルクを検出可能となっている。

一方、エンジンルーム内には、車幅方向へ延出するステアリングギヤボックス６が配設されており、このステアリングギヤボックス６にラック軸７が往復移動自在に挿通支持されている。このラック軸７に形成されたラック（図示せず）に、ピニオン軸５に形成されたピニオンが噛合されて、ラックアンドピニオン式のステアリングギヤ機構が形成されている。

また、ラック軸７の左右両端はステアリングギヤボックス６の端部から各々突出されており、その端部に、タイロッド８を介してフロントナックル９が連設されている。このフロントナックル９は、操舵輪としての左右輪１０Ｌ，１０Ｒを回動自在に支持すると共に、車体フレームに転舵自在に支持されている。ステアリングホイール４を操作し、ステアリング軸２、ピニオン軸５を回転させると、このピニオン軸５の回転によりラック軸７が左右方向へ移動し、その移動によりフロントナックル９がキングピン軸（図示せず）を中心に回動して、左右輪１０Ｌ，１０Ｒが左右方向へ転舵される。

また、ピニオン軸５に、減速ギヤ機構等からなるアシスト伝達機構１１を介して、ドライバの操舵操作に対するアシスト及び自動操舵を可能とするアクチュエータとしての電動パワーステアリングモータ（ＥＰＳモータ）１２が連設されている。ＥＰＳモータ１２は、例えばケースに固定されたステータとステータの内部で回転するロータとを有するＤＣブラシレスモータからなる電動モータであり、この電動モータのロータの回転がアシスト伝達機構１１を介してラック軸７の軸方向の動きに変換される。

ＥＰＳモータ１２には、ロータの回転角を検出する回転角センサ２３が内蔵されている。この回転角センサ２３は、例えば、ロータリエンコーダ等によって所定の零点位置からのロータの相対的な回転角を検出するセンサであり、回転角センサ２３からの信号が操舵制御装置５０に入力される。

尚、回転角センサ２３は、例えば、イグニッションＯＮ時に、舵角センサ２１による舵角とアシスト伝達機構１１の減速比とに基づいての零点位置が初期設定され、通常、回転角センサ２３で検出する回転角と舵角センサ２１で検出するステアリングホイール４の回転角とは、同じ舵角（操舵角）として扱うことができる。

操舵制御装置５０は、マイクロコンピュータを中心として構成される制御ユニットであり、モータ駆動部２０を介してＥＰＳモータ１２を駆動制御する。操舵制御装置５０には、舵角センサ２１、トルクセンサ２２、回転角センサ２３、その他、車速を検出する車速センサ２４、車両の鉛直軸回りの回転速度すなわちヨーレートを検出するヨーレートセンサ２５等のセンサ類や図示しないスイッチ類からの信号が入力される。

また、操舵制御装置５０は、車内ネットワークを形成する通信バス２００に接続されている。通信バス２００には、車両挙動を制御するビークルダイナミクス制御装置１００、車両の外部環境を認識して走行環境情報を取得する外部環境認識装置１５０、その他、図示しないエンジン制御装置、変速機制御装置、ブレーキ制御装置等の他の制御装置が接続され、各制御装置が通信バス２００を介して互いに制御情報を交換することができる。

ビークルダイナミクス制御装置１００には、舵角センサ２１、車速センサ２４、ヨーレートセンサ２５、各車輪の回転速度（車輪速）を検出する車輪速センサ２６、車両の横加速度を検出する横加速度センサ２７等からの信号が入力される。ビークルダイナミクス制御装置１００は、これらの信号に基づいて、エンジン制御装置、変速機制御装置、ブレーキ制御装置等を介して車両の挙動を制御し、旋回時等における車両の姿勢を安定化させる。尚、図１においては、代表して１つの車輪速センサ２６を示し、他の車輪速センサは図示を省略している。

外部環境認識装置１５０は、車載のカメラ、ミリ波レーダ、レーザレーダ等の各種デバイスによる自車両周囲の物体の検出情報、路車間通信や車車間通信等のインフラ通信によって取得した交通情報、ＧＰＳ衛星等からの信号に基づく自車両位置の測位情報、道路の曲率、車線幅、路肩幅等の道路形状データや、道路方位角、車線区画線の種別、レーン数等の走行制御用データを含む高精細の地図情報等により、自車両周囲の外部環境を認識する。

本実施の形態においては、外部環境認識装置１５０として、車載のカメラ及び画像認識装置による前方環境の認識を主として説明し、車載のカメラは、同一対象物を異なる視点から撮像する２台のカメラで構成されるステレオカメラとする。尚、ステレオカメラを構成する２台のカメラは、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を有するシャッタ同期のカメラであり、例えば、車室内上部のフロントウィンドウ内側のルームミラー近傍に所定の基線長で配置されている。

外部環境認識装置１５０におけるステレオカメラからの画像データの処理は、例えば以下のように行われる。まず、カメラで撮像した自車両の進行方向の１組のステレオ画像対に対し、対応する位置のずれ量から距離情報を有する距離画像を生成する。

白線等の車線区画線の認識では、車線区画線は道路面と比較して高輝度であるという知得に基づき、道路の幅方向の輝度変化を評価して、画像平面における左右の車線区画線の位置を画像平面上で特定する。この車線区画線の実空間上の位置（ｘ，ｙ，ｚ）は、画像平面上の位置（ｉ，ｊ）とこの位置に関して算出された視差とに基づいて、すなわち、距離情報に基づいて、周知の座標変換式より算出される。

自車両の位置を基準に設定された実空間の座標系は、本実施の形態では、例えば、図３に示すように、カメラの中央真下の道路面を原点として、車幅方向をｘ軸、車高方向をｙ軸、車長方向（距離方向）をｚ軸とする。このとき、ｘ−ｚ平面（ｙ＝０）は、道路が平坦な場合、道路面と一致する。道路モデルは、道路上の自車両の走行レーンを距離方向に複数区間に分割し、各区間における左右の車線区画線を所定に近似して連結することによって表現される。

外部環境認識装置１５０による外部環境の認識結果は、操舵制御装置５０や他の制御装置に送信される。操舵制御装置５０は、自車両の自動運転やドライバの運転を支援する運転支援制御において、外部環境の認識結果から自車両が走行する目標経路を設定し、この目標経路に追従して走行するよう、ＥＰＳモータ１２を駆動するモータ駆動部２０を介して操舵支援制御を実行し、ドライバのハンドル操作による操舵介入が検知された場合には、ＥＰＳモータ１２によりドライバの操舵操作をアシストする補助トルクを出力する。

操舵制御装置５０の操舵制御における目標経路は、外部環境認識装置１５０による外部環境の認識結果に基づいて設定される。すなわち、操舵制御装置５０は、自車両の追従走行の対象となる目標点の軌跡を算出し、この目標点の軌跡を目標経路として設定する。尚、この目標経路は、操舵制御装置５０ではなく、外部環境認識装置１５０等の他の制御装置で設定するようにしても良い。

例えば、自車両を車線に追従させて車線中央に維持する制御（車線維持制御）では、車線区画線としての左右の白線の道路幅方向の中央位置が追従走行の対象となる目標経路の目標点として設定される。また、自車両前方の先行車両に追従走行する制御（先行車追従制御）では、先行車両の背面領域の車幅方向の中央位置が追従走行の対象となる目標経路の目標点として設定される。

操舵制御装置５０は、自車両の車幅方向の中心位置を目標経路上の目標点に一致させる目標操舵角を設定し、操舵制御の舵角が目標操舵角となるよう、ＥＰＳモータ１２の駆動電流を制御する。この目標操舵角への操舵支援制御においては、外部環境認識装置１５０の誤認識や不安定化等によってＥＰＳモータ１２の駆動電流の指示値が異常となった場合、操舵支援制御を停止し、また、操舵支援制御停止時のヨーレートの影響による車両挙動の不安定化を防止する。

このため、操舵制御装置５０は、図２に示すように、指示電流生成部５１、アシスト電流生成部５２、モータ電流生成部５３による主機能部に加えて、異常発生時のフェールセーフ制御に係る機能部として、舵角速度算出部５４、移動平均算出部５５、異常判定値設定部５６、異常判定部５７、制御遮断部５８、カウンタ電流生成部５９、ドライバ操舵判定部６０を備えている。

操舵制御装置５０は、ＥＰＳモータ１２の駆動電流の指示値が異常となった場合、ドライバのオーバーライドによる操舵介入がない限り、フェールセーフ制御として、ＥＰＳモータ１２への指示値による電流を停止し、また、そのときのヨーレート変化率が所定の設定値を超えている場合、ＥＰＳモータ１２に逆方向の電流を流して車両の動きを抑制する。その際、トルクセンサ２２によって検出した操舵トルクの有無によってドライバの操舵介入を検出することができるが、路面等から操舵系に入力される外乱をドライバの操舵介入と誤判定する虞がある。このため、操舵制御装置５０は、操舵系に入力される外乱の影響を排除してドライバの操舵介入の有無を正確に判定し、フェールセーフ制御を有効に機能させる。

指示電流生成部５１は、ＥＰＳモータ１２を駆動して操舵角を制御するための指示値を生成する指示値生成部として機能し、詳細には、目標操舵角に対する実操舵角の偏差に基づくフィードバック（Ｆ／Ｂ）制御を主として、目標操舵角を実現する操舵トルク（目標操舵トルク）をＥＰＳモータ１２に発生させる駆動電流の指示値であるＥＰＳ電流指示値を生成する。このＥＰＳ電流指示値は、例えば、ドライバのハンドル操作によるオーバーライドがない場合、予め実験やシミュレーション等によって最適に設定された比例ゲイン、微分ゲイン、及び積分ゲインによるＰＩＤ制御によって生成される。

アシスト電流生成部５２は、トルクセンサ２２によって検出した操舵トルクに基づいて、ドライバの操舵操作をアシストする補助トルクをＥＰＳモータ１２に発生させるアシスト電流値を生成する。このアシスト電流値は、例えば、トルクセンサ２２によって検知されたステアリングホイール４に加えられたドライバによる操舵トルクの量に応じた操舵トルクをトルク変換処理して生成される。

ＥＰＳモータ電流生成部５３は、指示電流生成部５１から制御遮断部５８を介して入力されるＥＰＳ電流指示値と、アシスト電流生成部５２から入力されるアシスト電流値とを、ドライバの操舵操作の有無に応じて所定の比率で合算してＥＰＳモータ１２を駆動するモータ駆動電流値を生成し、モータ駆動部２０に出力する。モータ駆動部２０は、回転角センサ２３で検出されるロータの回転位置に応じてＥＰＳモータ１２の電流を制御し、モータ駆動電流値で所定の操舵トルクを発生させる。

本実施の形態においては、ドライバの操舵介入がない場合、アシスト電流値はゼロとされて、ＥＰＳ電流指示値によってＥＰＳモータ１２が駆動される。一方、ドライバの操舵介入があった場合には、ＥＰＳ電流指示値が制限されて略ゼロに低下し、アシスト電流値によってＥＰＳモータ１２が駆動される。

また、以下に説明するように、ＥＰＳ電流指示値に基づく自動操舵の制御中に異常が発生した場合、指示電流生成部５１からのＥＰＳ電流指示値は、制御遮断部５８によって遮断される。そして、ＥＰＳモータ電流生成部５３には、後述する条件に応じて、カウンタ電流生成部５９からＥＰＳ電流指示値とは逆向きの電流であるカウンタ電流値が入力される。

制御遮断部５８によるＥＰＳ電流指示値の遮断は、舵角速度算出部５４、移動平均算出部５５、異常判定値設定部５６からのデータにより、異常判定部５７でＥＰＳ電流指示値が異常であると判定されたときに実行される。このＥＰＳ電流指示値の異常判定は、ＥＰＳ電流指示値の急激な変化によって舵角が急激に変化して、自車両が走行車線から逸脱する等の不具合が発生する可能性が有るか否かを判定するものであり、舵角速度の変化状態を捉えた異常判定、具体的には舵角速度の移動平均値を用いた異常判定を行う。

このため、舵角速度算出部５４は、回転角センサ２３で検出したＥＰＳモータ１２の回転角を舵角として、この舵角の時間当たりの変化量である舵角速度を算出する。この舵角速度は、例えば、前回の舵角検出値と今回の舵角検出値との差分を検出周期で除算した値として算出することができ、算出された舵角速度が移動平均算出部５５に送られる。尚、舵角速度は、単なる前回と今回の検出値の差分とすることも可能であり、また、最新の３時点以上の検出値に基づいて算出するようにしても良い。

移動平均算出部５５は、所定時間Ｔ0における舵角速度の時系列データに対して移動平均値を算出する。この移動平均値を算出する所定時間Ｔ0は、例えば、異常発生によって自動操舵を停止してからドライバが手動操作によって操舵を引き継ぐまでの時間を想定して設定され、例えば、異常判定後の１秒間を想定して所定の制御周期毎に移動平均値を算出することで、舵角速度の変化状態を把握することができる。

尚、所定時間Ｔ0における舵角速度の移動平均は、直近のｎ個のデータに対して重み付けのない単純移動平均としても良く、或いは、例えば自己回帰移動平均のように、個々のデータに異なる重みを付けて平均する加重移動平均としても良い。

異常判定値設定部５６は、所定時間Ｔ0分における移動平均値に対して、自車両から車線（白線）までの距離と車速を考慮して、図３に示すように、時間を横軸、舵角速度を縦軸とするデータ平面上で車線逸脱に至る舵角速度の限界のライン（異常判定値ライン）Ｌを設定する。舵角速度の移動平均値が異常判定値ラインＬを超える領域ＲＡ，ＲＢは、舵角速度×時間による車線方向への移動量が車線を越えて逸脱する虞のある危険領域、舵角速度の移動平均値が異常判定値ラインＬ以下の領域ＲＣは、車線逸脱の虞がない安全領域となる。

この場合、単に所定時間Ｔ0における舵角速度を用いて、この平均値が異常判定値を超えるか否かによって異常の有無を判定すると、車線逸脱のある危険領域として、図３の領域ＲＡのみしか検出することができず、危険領域ＲＢを検出することはできない。これに対して、所定時間Ｔ0分の移動平均で舵角速度の過去の状態と現在の状態との相関を反映することにより、舵角速度が高い状態で推移する等の異常を確実に検出することができ、車線逸脱の虞がある危険領域をもれなく判別することが可能となる。

尚、異常判定値ラインＬは、詳細には車速によって特性が異なるが、図３は或る一定の車速で代表して示している。また、図３における領域ＲＤは、ドライバによって操舵がなされ、且つ舵角速度が低速の設定値ＳＴv0以下で車線逸脱の可能性が低いと判断される領域であるため、異常判定の対象外となる。

異常判定部５７は、移動平均算出部５５で算出した舵角速度の移動平均値と異常判定値設定部５６で設定した異常判定値（図３の異常判定値ラインＬ）とを比較し、移動平均値が異常判定値を超えた場合、ＥＰＳ電流指示値が異常であると判定する。ＥＰＳ電流指示値が異常であると判定した場合、異常判定部５７は、制御遮断部５８を介してＥＰＳモータ電流生成部５３へのＥＰＳ電流指示値を遮断すると共に、カウンタ電流生成部５９に異常発生を通知する。

カウンタ電流生成部５９は、ＥＰＳモータ１２をＥＰＳ電流指示値と逆方向に制御する逆指示値を生成する逆指示値生成部として機能し、異常判定部５７から異常発生を通知されたとき、ヨーレートセンサ２５によって検出したヨーレートの変化率が所定の設定値を超えているか否かを調べる。そして、ＥＰＳ電流指示値が異常となり、且つヨーレート変化率が設定値を超えているとき、カウンタ電流生成部５９は、ＥＰＳ電流指示値とは逆向きのカウンタ電流値を生成してＥＰＳモータ電流生成部５３に出力する。

すなわち、ＥＰＳ電流指示値に対する異常判定で、図３に示す時間Ｔ'における比較的速い舵角速度ＳＴv1のポイントで異常判定値ラインＬを超えた場合には、制御遮断部５８を介してＥＰＳモータ電流生成部５３へのＥＰＳ電流指示値を遮断しても、電流遮断時に残留するヨーレートによっては、車両挙動が不安定になる虞がある。特に、路面摩擦係数μが低い道路では、ＥＰＳモータ１２への電流を停止しただけでは、車両の回転方向の動きを止めることが困難となる場合がある。

このため、カウンタ電流生成部５９は、ＥＰＳ電流指示値が異常と判定されてＥＰＳモータ１２への電流が停止された時点での車両のヨーレートの変化率が設定値を超えている場合、ＥＰＳモータ１２にＥＰＳ電流指示値とは逆向きのカウンタ電流を一定時間流して、車両の回転方向の動きを抑制する。

例えば、図４に示すように、ＥＰＳ電流指示値を遮断したときに自車両ＣＲがＦ方向を向いた状態であるとき、異常と判定された時点での自車両ＣＲのヨーレート値に所定の定数αを加えた値となるＦ’方向に一致するよう、ヨーレートのフィードバック（Ｆ／Ｂ）制御によってカウンタ電流値を制御する。これにより、仮想的にＧ方向の自車両ＣＲ’を逆方向に操舵したのと同様の効果を得ることができ、図３中に破線で示すように、ＥＰＳ電流指示値を遮断しただけでカウンタ電流によるＥＰＳモータ１２の制御を行わない場合に自車両ＣＲがＦ方向を超えるスピン傾向の挙動となることを防止することができる。

このカウンタ電流のヨーレートによるＦ／Ｂ制御は、ビークルダイナミクス制御装置１００によるアンダーステア／オーバーステアの抑制制御が実行されている場合には、目標値との実ヨーレートとの偏差に対するフィードバックの比率を大きくする方向に強化する。また、このＦ／Ｂ制御は、目標値に達した時点で停止して、ドライバの操舵に対する通常のアシスト制御に移行する。更に、ドライバ操舵判定部６０でドライバによる操舵介入有りと判定されたときには、即座にＦ／Ｂ制御を解除する。

ドライバ操舵判定部６０は、トルクセンサ２２で検出したトルク検出値の時間変化に基づいて、自動操舵中のドライバによる操舵入力と外乱による操舵入力とを区別して、ドライバの操舵介入の有無を判定する。ドライバ操舵判定部６０は、自動操舵中にドライバによる操舵介入有りと判定した場合、異常判定部５７を介したフェールセーフ制御の介入を禁止し、外乱によるトルク入力と判定した場合、異常判定部５７を介したフェールセーフ制御の介入を許可する。

詳細には、ドライバ操舵判定部６０でドライバの操舵介入が有ると判定した場合、制御遮断部５８を介してＥＰＳ電流指示値を遮断するとともに、移動平均値算出部５５における舵角速度の移動平均値を０にクリアする。この移動平均値のクリアにより、実質的に異常判定部５７の異常判定が停止され、またカウンタ電流生成部５９が停止されて、自動操舵中のフェールセーフ制御が禁止される。一方、ドライバの操舵介入ではなく一時的な外乱入力であると判定した場合には、異常判定部５７の判定結果に応じて、制御遮断部５８を介したＥＰＳ電流指示値の遮断、カウンタ電流生成部５９からのカウンタ電流によるフェールセーフ制御が許可される。

ドライバの操舵によるトルク入力か外乱によるトルク入力かは、トルクセンサ２２によるトルク検出値（トルクセンサ値）が所定の変化率で変化したときを捉えて判定する。具体的には、図５に示すように、トルクセンサ２２のトルク検出値（トルクセンサ値）の変化率が或る時間ｔsで設定値以上となったとき、そのときのトルクセンサ値を閾値ＴＱsとしてレジスタ等にラッチする。そして、その後のトルクセンサ値が閾値ＴＱsを設定時間ｔh以上連続して上回った場合、ドライバのオーバーライドによる操舵介入と判定する。

尚、図５においては、右操舵のトルクセンサ値をプラス、左操舵のトルクセンサ値をマイナスとして、右操舵のトルクセンサ値の変化を図示している。

すなわち、ドライバがハンド操作を行わない自動操舵状態では、通常、トルクセンサ２２のトルク検出値は０であるが、路面等からの外乱が入力された場合には、ステアリングホイール４の慣性とトーションバー２ａの捩れによってトルクセンサ値が振動的になり、また、人間によるハンドル操作のように一方の方向に操舵され続けることはない。従って、トルクセンサ２２によるトルク検出値が所定の変化率で変化し、図５中に破線で示すように、その後のトルク検出値が設定時間ｔh内に閾値ＴＱsより小さくなった場合は、外乱とみなすことができる。

尚、このとき、閾値ＴＱsに所定の定数βを加えた値(ＴＱs＋β)を、実際の判定に用いる閾値とするようにしても良い。定数βは、閾値ＴＱsをラッチする際のノイズの影響により、ドライバ操作によるトルク検出値であってもラッチした閾値ＴＱsを下回る可能性があるため、基本的にβ＜０に設定される。

次に、操舵制御装置５０におけるドライバ操舵介入判定処理及び異常判定処理について、図６，図７のフローチャートを用いて説明する。

図６のドライバ操舵介入判定処理は、操舵制御装置５０によるＥＰＳ装置１を介した自動操舵の運転中に、ドライバの操舵介入があったか否かを判定する。このため、操舵制御装置５０は、先ず、最初のステップＳ１において、現在、自動操舵制御中であるか否かを調べる。そして、自動操舵制御中でない場合には、本処理を抜け、自動操舵制御中の場合、ステップＳ２へ進む。

ステップＳ２では、トルクセンサ２２のトルク検出値の変化率を調べ、トルク変化率が設定値以上となったときのトルクセンサ値をレジスタ等にラッチし、ステップＳ３でトルクセンサ値が閾値を上回っているか否かを調べる。このときの閾値は、前述したように、ラッチしたトルクセンサ値ＴＱsに定数β（β＜０）を加えた値とする。

ステップＳ３でトルクセンサ値が閾値を上回っていない場合、ステップＳ３からステップＳ７へ進み、自動操舵制御中のＥＰＳ電流指示値の異常判定によるフェールセーフ制御の介入を許可する。ステップＳ３でトルクセンサ値が閾値を上回っている場合、ステップＳ３からステップＳ４へ進み、トルクセンサ値が閾値を上回っている状態が設定時間以上継続しているか否かを調べる。そして、トルクセンサ値が閾値を上回っている状態が設定時間以上継続せず、設定時間内で閾値以下になった場合は、ステップＳ４からステップＳ７へ進んで外乱入力と判定し、自動操舵制御中のＥＰＳ電流指示値の異常判定によるフェールセーフ制御の介入を許可する。

一方、トルクセンサ値が閾値を上回っている状態が設定時間以上継続している場合は、ステップＳ４からステップＳ５へ進む。ステップＳ５では、ドライバにとる操舵介入と判定して、自動操舵制御中のＥＰＳ電流指示値の異常判定によるフェールセーフ制御の介入を禁止し、ステップＳ６で、通常のアシスト制御に移行する。このアシスト制御では、ドライバの操舵操作をアシストする補助トルクをＥＰＳモータ１２に発生させるアシスト電流値を生成し、このアシスト電流値でＥＰＳモータ１２を駆動する。

次に、自動操舵制御中にドライバの操舵介入がない場合に、ＥＰＳ電流指示値の異常を判定する図７の異常判定処理について説明する。この異常判定処理では、操舵制御装置５０は、先ず、最初のステップＳ１１において、所定の設定時間毎にＥＰＳモータ１２の回転角センサ２３の信号から舵角速度を算出し、この舵角速度の移動平均値を算出する。

次に、ステップＳ１２へ進み、操舵制御装置５０は、舵角速度の移動平均値が異常判定値を超えているか否かを調べる。舵角速度の移動平均値が異常判定値以下の場合、ＥＰＳ電流指示値は正常であるとして本処理を抜け、舵角速度の移動平均値が異常判定値を超えた場合、ＥＰＳ電流指示値は異常であると判定してステップＳ１３へ進む。

ステップＳ１３では、操舵制御装置５０は、ＥＰＳ電流指示値が異常であるとの判定結果を受けて、ＥＰＳ電流指示値を遮断する。そして、ステップＳ１４へ進み、ヨーレートセンサ２５からの信号に基づくヨーレート変化率が所定の設定値を超えているか否かを調べる。

ステップＳ１４において、ヨーレート変化率が設定値以下の場合、ステップＳ１７へジャンプして通常のアシスト制御に移行する。前述したように、アシスト制御では、ドライバの操舵操作をアシストする補助トルクをＥＰＳモータ１２に発生させるアシスト電流値でＥＰＳモータ１２を駆動する。

一方、ステップＳ１４において、ヨーレート変化率が設定値を超えている場合には、ステップＳ１５へ進み、操舵制御装置５０は、ＥＰＳ電流指示値とは逆向きのカウンタ電流値を生成し、このカウンタ電流値でＥＰＳモータ１２を駆動する。このときのカウンタ電流値は、舵角速度の移動平均値が異常判定値を超えたときの実ヨーレートに所定の定数αを加算した値を目標値として、実ヨーレートが目標値に一致するよう、カウンタ電流値が所定のＦ／Ｂゲインで制御される。

そして、ステップＳ１６でカウンタ電流のヨーレートＦ／Ｂ制御を終了するか否かを判断する。操舵制御装置５０は、カウンタ電流値のＦ／Ｂ制御で実ヨーレートが目標値に達した場合、又は前述した図６のドライバ操舵介入判定処理でドライバの操舵介入があると判定した場合、ヨーレートＦ／Ｂ制御の制御終了と判断し、ステップＳ１７で通常のアシスト制御に移行する。

このように本実施の形態においては、ＥＰＳモータ１２を介して操舵角を目標操舵角に制御する自動操舵制御の実行中に、トルクセンサ２２によるトルク検出値の変化率が設定値以上となったとき、そのときのトルク検出値を閾値ＴＱsとしてラッチする。そして、トルク検出値が閾値ＴＱsを上回る状態が設定時間以上継続するか否かによって、ドライバの操舵入力か外乱による操舵入力かを区別して判定するため、ドライバによる操舵介入と判定した場合には、異常発生時のフェールセーフ制御を禁止して不要な制御介入を防止することで、ドライバに違和感を与えることを回避することができる。一方、外乱による操舵入力と判定した場合には、フェールセーフ制御を許可することで、異常発生に確実に対応することができる。

１ 電動パワーステアリング装置
１２ 電動パワーステアリングモータ
２０ モータ駆動部
２１ 舵角センサ
２２ トルクセンサ
２３ 回転角センサ
２４ 車速センサ
２５ ヨーレートセンサ
５０ 操舵制御装置
５１ 指示電流生成部
５２ アシスト電流生成部
５３ モータ電流生成部
５４ 舵角速度算出部
５５ 移動平均算出部
５６ 異常判定値設定部
５７ 異常判定部
５８ 制御遮断部
５９ カウンタ電流生成部
６０ ドライバ操舵判定部
１５０ 外部環境認識装置

Claims (3)

1. ドライバによる操舵入力と独立してアクチュエータを介して操舵角を制御可能な車両の操舵制御装置において、
   前記アクチュエータを駆動して操舵角を目標操舵角に制御するための指示値を生成する指示値生成部と、
   前記アクチュエータによる操舵角から求めた所定時間毎の舵角速度の移動平均値を算出する移動平均値算出部と、
   前記舵角速度の移動平均値と異常判定値とを比較し、前記指示値が異常か否かを判定する異常判定部と、
   前記指示値による操舵角の制御中に、操舵トルクの変化率が設定値以上のときの前記操舵トルクに基づいて閾値を設定し、前記操舵トルクの検出値が前記閾値を上回る状態が設定時間以上継続したとき、前記ドライバによる操舵入力があると判定して前記移動平均値をクリアして前記異常判定部の判定結果に基づくフェールセーフ制御を禁止し、前記操舵トルクの検出値が前記閾値を上回っても設定時間以上継続しないとき、外乱による操舵入力と判定して前記異常判定部の判定結果に基づくフェールセーフ制御を許可するドライバ操舵判定部と
   を備えることを特徴とする車両の操舵制御装置。
2. 前記異常判定部の判定結果に基づくフェールセーフ制御は、前記指示値が異常と判定されたときに、前記アクチュエータへの前記指示値を遮断するとともに、前記アクチュエータを前記指示値と逆方向に制御する逆指示値を出力することを特徴とする請求項１に記載の車両の操舵制御装置。
3. 前記アクチュエータは、電動パワーステアリング装置の電動モータであり、前記指示値は、前記電動モータの電流指示値であることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両の操舵制御装置。

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