JP2023135040A - 操舵制御装置 - Google Patents

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佑人 神原
Yuto Kambara
祐輔 柿本
Yusuke KAKIMOTO
英次 外山
Eiji Toyama
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Abstract

【課題】転舵角の制御の操作量を定める変数の変化速度を運転者の操舵の意思に沿ったものにできるようにした転舵制御装置を提供する。【解決手段】PU72は、自動操舵モードから手動操舵モードに切り替わる場合、転舵角の目標値を自動操舵モードの値から手動操舵モードの値に徐変させる。PU72は、徐変速度を、操舵トルクThに応じて設定する。【選択図】図1

Description

本発明は、操舵制御装置に関する。
たとえば下記特許文献1には、転舵角を制御すべく、ラックアンドピニオン機構のピニオン軸の角度であるピニオン角を制御する装置が記載されている。この装置は、自動操舵制御と手動操舵制御との一方から他方へ切り替えられる場合、一方の制御の目標ピニオン角から他方の制御の目標ピニオン角へと徐々に移行させる処理を実行する。特にこの装置では、徐々に移行させる速度を、操舵角速度および車速に応じて設定する。
特開2020-185920号公報
上記装置では、徐々に移行させる速度が必ずしも運転者にとって適切な操作感とならない懸念がある。
以下、上記課題を解決するための手段およびその作用効果について記載する。
1.操舵角と転舵角との関係を変更可能な操舵系を備える車両に適用され、前記操舵角は、ステアリングホイールの回転角度であり、前記転舵角は、前記車両の転舵輪の切れ角であり、操作変数取得処理、操舵トルク取得処理、操作処理、徐変処理、およびトルク感応処理を実行するように構成され、前記操作変数取得処理は、前記操舵系の操作量を定めるための変数である操作変数の値を取得する処理であり、前記操作量は、前記転舵角を調整するための量であり、前記操舵トルク取得処理は、操舵トルクを取得する処理であり、前記操舵トルクは、前記ステアリングホイールに入力されるトルクであり、前記操作処理は、前記操作変数の値を入力とすることによって前記操舵系を操作する処理であり、前記徐変処理は、前記操作処理の入力となる前記操作変数の値の変化を小さい側に制限する処理であり、前記トルク感応処理は、前記徐変処理による前記操作変数の徐変速度を前記操舵トルクに応じて定める処理である転舵制御装置である。
上記構成では、徐変速度を操舵トルクに応じて定める。操舵トルクは、運転者の操舵の意思を反映する変数である。したがって、上記構成によれば、徐変速度を運転者の操舵の意思に応じた適切なものとすることができる。
2.前記トルク感応処理は、前記操舵トルクの大きさが大きい場合の前記徐変速度の大きさを小さい場合の前記徐変速度の大きさ以上とする処理である上記1記載の転舵制御装置である。
操舵トルクが大きい場合には小さい場合よりも操舵角および転舵角を早期に所望の角度に変化させることを運転者が望んでいると考えられる。そこで上記構成では、操舵トルクが大きい場合に徐変速度を大きくすることにより、運転者に違和感を与えることを抑制しつつ極力早期に操作変数の値を変更することができる。
3.前記操作変数取得処理は、前記操作変数としての目標転舵角変数の値を取得する処理であって且つ、切替処理を含み、前記目標転舵角変数は、転舵角の目標値を示す変数であって且つ、第1目標変数および第2目標変数を含み、前記切替処理は、前記操作処理の入力となる前記目標転舵角変数の値を、前記第1目標変数の値と前記第2目標変数の値との2つのうちのいずれか1つから残りの1つに変更する処理であり、前記切替処理によって前記いずれか1つから残りの1つに変更される場合に前記徐変処理を実行するように構成されている上記1または2記載の転舵制御装置である。
上記構成では、第1目標変数の値と第2目標変数の値とのいずれか1つから残りの1つに変更される場合に徐変処理を実行する。これにより、操作処理に入力される目標転舵角変数の値の急激な変化を抑制できる。しかも、その徐変速度を運転者の意思に応じた適切な速度とすることができる。
4.前記操作変数取得処理は、前記操作変数としての目標転舵角変数の値を取得する処理であり、前記目標転舵角変数は、転舵角の目標値を示す変数であり、前記徐変処理は、前記操作変数取得処理によって取得される前記目標転舵角変数の前回値と今回値との差を算出して前記今回値を前記差であるオフセット量に応じてずらした値を前記操作処理の入力とする処理と、前記オフセット量を前記操舵トルクの大きさに応じて漸減させる処理と、を含む上記1~3のいずれか1項に記載の転舵制御装置である。
上記構成では、目標転舵角変数の前回値と今回値との差であるオフセット量に応じて今回値をずらした値を操作処理の入力とし、オフセット量を漸減させる。そのため、前回値と今回値との差の大きさが大きい場合であっても、操作処理への入力となる目標転舵角変数の値の急激な変化を抑制できる。しかも、オフセット量の漸減速度を操舵トルクに応じて設定することにより、漸減速度を運転者の操舵の意思に応じた適切な速度にすることができる。
5.制御状態の切り替わりを検知する検知処理を実行するように構成され、前記徐変処理を、前記検知処理によって前記制御状態の切り替わりが検知されることを入力として実行するように構成されている上記4記載の転舵制御装置である。
上記構成では、制御状態の切り替わりが検知された場合に徐変処理を実行する。そのため、切り替わりの検知とは独立に徐変処理を実行する場合と比較して、不必要に操作処理への入力となる目標転舵角変数の値の変化速度の大きさが小さくなることを抑制できる。
6.前記操作変数取得処理は、前記操作変数としての目標転舵角変数の値を取得する処理であって且つ、制御車速に応じて前記目標転舵角変数の値を取得する処理であり、前記目標転舵角変数は、転舵角の目標値を示す変数であり、前記操作変数取得処理の入力となる前記制御車速を、複数の制御車速から選択する選択処理を実行し、前記徐変処理は、前記選択処理によって選択される前記制御車速が第1制御車速から第2制御車速へと変更される場合、前記操作変数取得処理の入力となる前記制御車速と前記第2制御車速との差の大きさを前記操舵トルクに応じて漸減させることによって、前記目標転舵角変数の値の変化を小さい側に制限する処理である上記1または2記載の転舵制御装置である。
第1車輪速度から第2車輪速度に切り替わる場合には、目標転舵角変数の値が急変するおそれがある。そこで上記構成では、上記切り替わる場合、操作変数算出処理の入力となる制御車速と第2制御車速との差を漸減させる。これにより、目標転舵角変数の値が急変することを抑制できる。しかも、漸減速度を操舵トルクの大きさに応じて定めることにより、漸減速度を、運転者の操舵の意思に応じた適切な速度とすることができる。
第1の実施形態にかかる車両の構成を示す図である。 同実施形態にかかる転舵制御装置が実行する処理の一部を示すブロック図である。 同実施形態にかかる転舵制御装置が実行する処理の手順を示す流れ図である。 第2の実施形態にかかる転舵制御装置が実行する処理の手順を示す流れ図である。 同実施形態にかかる転舵制御装置が実行する処理の手順を示す流れ図である。 第3の実施形態にかかる転舵制御装置が実行する処理の一部を示すブロック図である。 同実施形態にかかる転舵制御装置が実行する処理の手順を示す流れ図である。
<第1の実施形態>
以下、転舵制御装置の第1実施形態を図面に従って説明する。
「前提構成」
図1に示すように、車両の操舵装置10は、ステアバイワイヤ式の操舵装置である。操舵装置10は、反力アクチュエータArと、転舵アクチュエータAtとを備えている。本実施形態の操舵装置10は、ステアリングホイール12と、転舵輪44との間の動力伝達路が機械的に遮断された構造を有している。
ステアリングホイール12には、ステアリングシャフト14が連結されている。反力アクチュエータArは、ステアリングホイール12に操舵反力を付与するためのアクチュエータである。操舵反力とは、運転者によるステアリングホイール12の操作方向と反対方向へ向けて作用する力をいう。操舵反力をステアリングホイール12に付与することにより、運転者に適度な手応え感を与えることが可能である。反力アクチュエータArは、減速機構16、反力モータ20、および反力用インバータ22を備えている。
反力モータ20は、3相のブラシレスモータである。反力モータ20の回転軸は、減速機構16を介して、ステアリングシャフト14に連結されている。
一方、転舵シャフト40は、図1中の左右方向である車幅方向に沿って延びる。転舵シャフト40の両端には、それぞれタイロッド42を介して左右の転舵輪44が連結されている。転舵シャフト40が直線運動することにより、転舵輪44の転舵角が変更される。
転舵アクチュエータAtは、減速機構56、転舵モータ60、および転舵用インバータ62を備えている。転舵モータ60は、3相のブラシレスモータである。転舵モータ60の回転軸は、減速機構56を介してピニオンシャフト52に連結されている。ピニオンシャフト52のピニオン歯は、転舵シャフト40のラック歯54に噛み合わされている。ピニオンシャフト52とラック歯54が設けられた転舵シャフト40とによって、ラックアンドピニオン機構50が構成されている。転舵モータ60のトルクは、転舵力としてピニオンシャフト52を介して転舵シャフト40に付与される。転舵モータ60の回転に応じて、転舵シャフト40は図1中の左右方向である車幅方向に沿って移動する。
操舵装置10は、転舵ECU70を備えている。
転舵ECU70は、ステアリングホイール12を制御対象とする。転舵ECU70は、制御対象の制御量としての操舵反力を制御すべく、反力アクチュエータArを操作する。図1には、反力用インバータ22への操作信号MSsを記載している。また、転舵ECU70は、転舵輪44を制御対象とする。転舵ECU70は、制御対象の制御量としての転舵輪44の転舵角を制御すべく、転舵アクチュエータAtを操作する。図1には、転舵用インバータ62への操作信号MStを記載している。
転舵ECU70は、制御量を制御すべく、トルクセンサ80によって検出される、ステアリングシャフト14への入力トルクである操舵トルクThを参照する。また、転舵ECU70は、回転角センサ82によって検出される反力モータ20の回転軸の回転角θaを参照する。また、転舵ECU70は、反力モータ20に流れる電流iu1,iv1,iw1を参照する。電流iu1,iv1,iw1は、反力用インバータ22の各レッグに設けられたシャント抵抗の電圧降下量として定量化されている。転舵ECU70は、制御量を制御すべく、回転角センサ84によって検出される転舵モータ60の回転軸の回転角θbを参照する。また、転舵ECU70は、転舵モータ60に流れる電流iu2,iv2,iw2を参照する。電流iu2,iv2,iw2は、転舵用インバータ62の各レッグに設けられたシャント抵抗の電圧降下量として定量化されている。
転舵ECU70は、また、制動ECU90から出力される車輪速度ωwa~ωwdを参照する。制動ECU90は、車輪速度センサ100によって検出される右側の転舵輪44の車輪速度ωwaを取得する。また、制動ECU90は、車輪速度センサ102によって検出される左側の転舵輪44の車輪速度ωwbを取得する。また、制動ECU90は、車輪速度センサ104によって検出される右側の車輪46の車輪速度ωwcを取得する。また、制動ECU90は、車輪速度センサ106によって検出される左側の車輪46の車輪速度ωwdを取得する。
また、転舵ECU70は、ユーザインターフェース108の操作状態を参照する。ユーザインターフェース108は、運転者が、自動操舵モードと手動操舵モードとのうちのいずれかを指示するための操作部である。手動操舵モードは、運転者がステアリングホイール12を操作することによって転舵輪44を転舵させるモードである。自動操舵モードは、上位ECU110による指令に基づき転舵輪44が転舵されるモードである。上位ECU110は、転舵ECU70および制動ECU90に指令信号を出力する。
転舵ECU70は、PU72、記憶装置74および周辺回路76を備えている。PU72は、CPU、GPU、およびTPU等のソフトウェア処理装置である。ここで、周辺回路76は、内部の動作を規定するクロック信号を生成する回路、電源回路、およびリセット回路等を含む。転舵ECU70は、記憶装置74に記憶されたプログラムをPU72が実行することにより制御量を制御する。
「制御」
図2に、転舵ECU70によって実行される処理の一部を示す。
車速算出処理M10は、車輪速度ωwa~ωwdに基づき車速Vを算出する処理である。
操舵角算出処理M12は、回転角θaを入力として、ステアリングホイール12の回転角である操舵角θhを算出する処理である。操舵角算出処理M12は、回転角θaを、たとえば、車両が直進しているときのステアリングホイール12の位置であるステアリング中立位置からの反力モータ20の回転数をカウントすることにより、360°を超える範囲を含む積算角に換算する処理を含む。操舵角算出処理M12は、換算して得られた積算角に減速機構16の回転速度比に基づく換算係数を乗算することで、操舵角θhを演算する処理を含む。なお、操舵角θhは、たとえば、ステアリング中立位置よりも右側の角度である場合に正、左側の角度である場合に負とする。
ピニオン角算出処理M14は、回転角θbを入力として、ピニオンシャフト52の回転角度であるピニオン角θpを算出する処理である。ピニオン角算出処理M14は、たとえば、車両が直進しているときの転舵シャフト40の位置であるラック中立位置からの転舵モータ60の回転数をカウントすることにより、360°を超える範囲を含む積算角に換算する処理を含む。ピニオン角算出処理M14は、換算して得られた積算角に減速機構56の回転速度比に基づく換算係数を乗算することで、ピニオンシャフト52の実際の回転角であるピニオン角θpを演算する処理を含む。なお、ピニオン角θpは、ラック中立位置よりも、たとえば右側の角度である場合に正、左側の角度である場合に負とする。転舵モータ60と、ピニオンシャフト52とは、減速機構56を介して連動する。このため、転舵モータ60の回転角θbと、ピニオン角θpとの間には相関関係がある。この相関関係を利用して転舵モータ60の回転角θbからピニオン角θpを求めることができる。また、ピニオンシャフト52は、転舵シャフト40に噛合されている。このため、ピニオン角θpと転舵シャフト40の移動量との間にも相関関係がある。すなわち、ピニオン角θpは、転舵輪44の転舵角を示す変数である。
目標反力算出処理M16は、操舵トルクTh、車速V、およびピニオン角θpを入力として、ステアリングホイール12に加えるべき操舵反力に応じた、目標反力Tr*を算出する処理である。目標反力Tr*は、実際には反力モータ20に対する目標値である。目標反力Tr*に減速機構16による減速比に応じた係数を乗算した値が、操舵反力の目標値となる。
反力操作処理M18は、目標反力Tr*、電流iu1,iv1,iw1、および回転角θaを入力として、反力用インバータ22に対する操作信号MSsを出力する処理である。反力操作処理M18は、目標反力Tr*に基づきdq軸の電流指令値を算出する処理を含む。また、反力操作処理M18は、電流iu1,iv1,iw1および回転角θaに基づき、dq軸の電流を算出する処理を含む。そして、反力操作処理M18は、dq軸の電流が指令値となるように、反力用インバータ22を操作すべく操作信号MSsを算出する処理を含む。
目標ピニオン角算出処理M20は、操舵角θhおよび車速Vを入力として、目標ピニオン角θp*mを算出する処理である。目標ピニオン角θp*mは、運転者によるステアリングホイール12の操作に応じたピニオン角θpの目標値である。
選択処理M22は、上位ECU110からの目標ピニオン角θp*aと目標ピニオン角θp*mとのいずれかを選択して目標ピニオン角θp*0に代入する処理である。選択処理M22は、手動操舵モードにおいて、目標ピニオン角θp*mを目標ピニオン角θp*0に代入する処理を含む。また、選択処理M22は、自動操舵モードにおいて、目標ピニオン角θp*aを目標ピニオン角θp*0に代入する処理を含む。
オフセット量算出処理M24は、目標ピニオン角θp*0、操舵角θhおよび車速Vを入力として、目標ピニオン角θp*0のオフセット量Δθpを算出する処理である。
オフセット補正処理M26は、目標ピニオン角θp*0からオフセット量Δθpを減算することによって、目標ピニオン角θp*を算出する処理である。
ピニオン角フィードバック処理M28は、ピニオン角θpを目標ピニオン角θp*にフィードバック制御すべく、転舵モータ60のトルクの指令値である転舵トルク指令値Tt*を算出する処理である。
転舵操作処理M30は、転舵トルク指令値Tt*、電流iu2,iv2,iw2、および回転角θbを入力として、転舵用インバータ62に対する操作信号MStを出力する処理である。転舵操作処理M30は、転舵トルク指令値Tt*に基づきdq軸の電流指令値を算出する処理を含む。また、転舵操作処理M30は、電流iu2,iv2,iw2および回転角θbに基づき、dq軸の電流を算出する処理を含む。そして、転舵操作処理M30は、dq軸の電流が指令値となるように、転舵用インバータ62を操作すべく操作信号MStを算出する処理を含む。
図3に、オフセット量算出処理M24のうち、自動操舵モードから手動操舵モードへの切り替えに伴う処理の手順を示す。図3に示す処理は、記憶装置74に記憶されたプログラムをPU72がたとえば所定周期でくり返し実行することにより実現される。なお、以下では、先頭に「S」が付与された数字によって各処理のステップ番号を付与する。
図3に示す一連の処理において、PU72は、まず、操舵トルクTh、操舵角速度ωh、および車速Vを取得する(S10)。操舵角速度ωhは、PU72により、操舵角θhを入力として算出される。次にPU72は、自動操舵モードから手動操舵モードへと切り替わったときであるか否かを判定する(S12)。PU72は、切り替わったときであると判定する場合(S12:YES)、目標ピニオン角θp*a,θp*mを取得する(S14)。次にPU72は、目標ピニオン角θp*mから目標ピニオン角θp*aを減算した値をオフセット量初期値Δθpbに代入して且つ、オフセット量Δθpにオフセット量初期値Δθpbを代入する(S16)。
PU72は、S16の処理を完了する場合と、S12の処理において否定判定する場合と、には、減少量ベース値Δ0を算出する(S18)。PU72は、操舵角速度ωhの大きさが大きい場合の減少量ベース値Δ0を、小さい場合の減少量ベース値Δ0以上とする。また、PU72は、操舵トルクThの大きさが大きい場合の減少量ベース値Δ0を、小さい場合の減少量ベース値Δ0以上とする。この処理は、たとえば、記憶装置74にマップデータが記憶された状態でPU72によって減少量ベース値Δ0をマップ演算することによって実現できる。ここで、マップデータは、操舵角速度ωhの絶対値および操舵トルクThの絶対値を入力変数として且つ、減少量ベース値Δ0を出力変数とするデータである。
なお、マップデータとは、入力変数の離散的な値と、入力変数の値のそれぞれに対応する出力変数の値と、の組データである。また、マップ演算は、入力変数の値がマップデータの入力変数の値のいずれかに一致する場合、対応するマップデータの出力変数の値を演算結果とする処理とすればよい。また、マップ演算は、入力変数の値がマップデータの入力変数の値のいずれにも一致しない場合、マップデータに含まれる複数の出力変数の値の補間によって得られる値を演算結果とする処理とすればよい。また、これに代えて、マップ演算は、入力変数の値がマップデータの入力変数の値のいずれにも一致しない場合、マップデータに含まれる複数の出力変数の値のうちの最も近い値に対応するマップデータの出力変数の値を演算結果とする処理としてもよい。
次にPU72は、車速Vに応じてゲインGを算出する(S20)。PU72は、車速Vが大きい場合のゲインGを、小さい場合のゲインG以上とする。この処理は、たとえば、記憶装置74にマップデータが記憶された状態でPU72によってゲインGをマップ演算することによって実現できる。ここで、マップデータは、車速Vを入力変数として且つ、ゲインGを出力変数とするデータである。
次に、PU72は、減少量ベース値Δ0にゲインGを乗算した値を、オフセット減少量Δ1に代入する(S22)。そして、PU72は、オフセット減少量Δ1が、下限値ΔLよりも小さいか否かを判定する(S24)。PU72は、車速Vに応じて下限値ΔLを算出する。PU72は、車速Vが大きい場合の下限値ΔLを、小さい場合の下限値ΔL以上とする。この処理は、たとえば、記憶装置74にマップデータが記憶された状態でPU72によって下限値ΔLをマップ演算することによって実現できる。ここで、マップデータは、車速Vを入力変数として且つ、下限値ΔLを出力変数とするデータである。
PU72は、下限値ΔLよりも小さいと判定する場合(S24:YES)、オフセット減少量Δ1に下限値ΔLを代入する(S26)。PU72は、S26の処理を完了する場合と、S24の処理において否定判定する場合と、には、オフセット量初期値Δθpbが正であるか否かを判定する(S28)。PU72は、正であると判定する場合(S28:YES)、オフセット量Δθpからオフセット減少量Δ1を減算した値とゼロとのうちの大きい方を、オフセット量Δθpに代入する(S30)。一方、PU72は、オフセット量初期値Δθpbがゼロ以下であると判定する場合(S28:NO)、オフセット量Δθpにオフセット減少量Δ1を加算した値とゼロとのうちの小さい方を、オフセット量Δθpに代入する(S32)。
なお、PU72は、S30,S32の処理を完了する場合、図3に示す一連の処理を一旦終了する。ちなみに、手動操舵モードから自動操舵モードに切り替えられる場合、S12の処理を変更しつつ図3に示した処理と同様の処理を実行する。
「本実施形態の作用および効果」
PU72は、自動操舵モードから手動操舵モードに切り替えられる場合、目標ピニオン角θp*0を、目標ピニオン角θp*aから目標ピニオン角θp*mに徐々に変化させる。自動操舵モードから手動操舵モードに切り替えられた時点では、目標ピニオン角θp*aと目標ピニオン角θp*mとには、大きな差がある可能性がある。そのため、目標ピニオン角θp*aから目標ピニオン角θp*mへとステップ的に目標ピニオン角θp*0を切り替えたのでは、ピニオン角θpが急変するおそれがある。これに対し、目標ピニオン角θp*を目標ピニオン角θp*aから目標ピニオン角θp*mに徐々に変化させることにより、目標ピニオン角θp*の急激な変化を抑制できる。
しかも、PU72は、オフセット減少量Δ1を操舵トルクThの大きさに応じて設定する。換言すれば、PU72は、目標ピニオン角θp*aから目標ピニオン角θp*mへの徐変速度を、操舵トルクThの大きさに応じて設定する。操舵トルクThは、運転者の操舵の意思を反映する変数である。したがって、操舵トルクThに応じて徐変速度を設定することにより、徐変速度を運転者の操舵の意思に応じた適切なものとすることができる。
以上説明した本実施形態によれば、さらに以下に記載する作用および効果が得られる。
(1-1)操舵トルクThが大きい場合には小さい場合よりも操舵角θhを早期に所望の角度に変化させることを運転者が望んでいると考えられる。そこで、PU72は、操舵トルクThの大きさが大きい場合のオフセット減少量Δ1を小さい場合のオフセット減少量Δ1以上とした。これにより、操舵トルクThが大きい場合には目標ピニオン角θp*を目標ピニオン角θp*mに迅速に近づけることができる。そのため、運転者に違和感を与えることを抑制しつつ極力早期に目標ピニオン角θp*を目標ピニオン角θp*mに近づけることができる。
<第2の実施形態>
以下、第2の実施形態について、第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
上述したように、車速算出処理M10は、車輪速度ωw1~ωw4に基づき車速を算出する処理である。ここで、車輪速度ωw1~ωw4のいずれか1つに異常が生じる場合、制動ECU90がその旨を転舵ECU70に通知する。その場合、車速算出処理M10は、通知前とは異なる処理によって、車速Vを算出する。
本実施形態では、上記異常の通知に起因して車速Vが変化する際に目標ピニオン角θp*の変化速度の大きさを小さい側に制限する。
図4に、車速算出処理M10の手順を示す。図4に示す処理は、記憶装置74に記憶されたプログラムをPU72がたとえば所定周期でくり返し実行することにより実現される。
図4に示す一連の処理において、PU72は、車輪速度ωw1~ωw4を取得する(S40)。PU72は、S40の処理において新たに車輪速度ωw1~ωw4を取得する際、1輪の検出値が無効である旨の判定が制動ECU90によってなされたか否かを判定する(S42)。この処理は、制動ECU90が、車輪速度ωw1~ωw4のいずれか1つに異常がある旨を転舵ECU70に通知したか否かを判定する処理となる。PU72は、無効判定がないと判定する場合(S42:NO)、車速Vに、車輪速度ωwTを代入する(S46)。車輪速度ωwTは、車輪速度ωw1~ωw4のうちの3番目に大きい値である。一方、PU72は、無効判定がなされたと判定する場合(S42:YES)、車速Vに車輪速度ωwSを代入する(S44)。車輪速度ωwSは、車輪速度ωw1~ωw4のうちの2番目に大きい値である。
PU72は、S44,S46の処理を完了する場合、車速Vが車輪速度ωwTと車輪速度ωwSとのいずれか一方から他方に切り替わったときであるか否かを判定する(S48)。図4には、切り替わったときである場合に論理Hとなる論理式を例示した。
PU72は、切り替わったときであると判定する場合(S50:YES)、フラグFに「0」を代入する(S52)。これに対し、PU72は、切り替わったときではないと判定する場合(S80:NO)、フラグFに「1」を代入する(S54)。
なお、PU72は、S52,S54の処理を完了する場合には、図4に示す一連の処理を一旦終了する。
図5に、オフセット量算出処理M24の手順を示す。図5に示す処理は、手動操舵モードにおいて、記憶装置74に記憶されたプログラムをPU72がたとえば所定周期でくり返し実行することにより実現される。なお、図5において、図3に示した処理に対応する処理については、便宜上、同一のステップ番号を付与する。
図5に示す一連の処理において、PU72は、S10の処理を完了する場合、フラグFが「0」であるか否かを判定する(S12a)。この処理は、S44,S46の処理のいずれか1つが実行されている状態から他方が実行されている状態に切り替わったときであるか否かを判定する処理である。PU72は、「0」であると判定する場合(S12a:YES)、目標ピニオン角θp*0の今回値「θp*0(n)」と前回値「θp*0(n-1)」とを取得する(S14a)。そして、PU72は、目標ピニオン角θp*0の今回値「θp*0(n)」から前回値「θp*0(n-1)」を減算した値をオフセット量初期値Δθpbに代入して且つ、オフセット量Δθpにオフセット量初期値Δθpbを代入する(S16a)。なお、PU72は、S16aの処理を完了する場合と、S12aの処理において否定判定する場合と、には、S18の処理に移行する。
「第2実施形態の作用および効果」
PU72は、車輪速度ωma~ωmdに異常がない場合には、車輪速度ωwTを車速Vに代入する。一方、PU72は、車輪速度ωma~ωmdのいずれか1つに異常が生じる場合には、車輪速度ωwSを車速Vに代入する。PU72は、こうして算出された車速Vに応じて目標ピニオン角θp*mを算出する。そのため、車速Vが車輪速度ωwTと車輪速度ωwSとのいずれか一方から他方に切り替わる場合には、目標ピニオン角θp*mが急変するおそれがある。そこでPU72は、上記いずれか一方から他方に切り替わる場合、目標ピニオン角θp*0の今回値「θp*0(n)」から前回値「θp*0(n-1)」を減算した値に応じて、目標ピニオン角θp*0を今回値「θp*0(n)」に対してずらす。そして、このずらした量であるオフセット量Δθpの大きさをゼロへと漸減させる。これにより、目標ピニオン角θp*が急変することを抑制できる。しかも、オフセット減少量Δ1を操舵トルクThの大きさに応じて定めることにより、オフセット量ΔVの大きさの漸減速度を、運転者の操舵の意思に応じた適切な速度とすることができる。
以上説明した本実施形態によれば、さらに以下に記載する作用および効果が得られる。
(2-1)車速Vが車輪速度ωwTと車輪速度ωwSとのいずれか一方から他方に切り替わったことが検知された場合に、オフセット量Δθpによって目標ピニオン角θp*0を徐変させる処理を実行した。そのため、切り替わりの検知とは独立に徐変処理を実行する場合と比較して、不必要にピニオン角フィードバック処理M28への入力となる目標ピニオン角θp*の変化速度の大きさが小さくなることを抑制できる。
<第3の実施形態>
以下、第3の実施形態について、第2の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
図6に、本実施形態にかかる転舵ECU70によって実行される処理の一部を示す。図6に示す処理のうち、図2に示した処理に対応する処理については、便宜上、同一の符号を付している。
図6に示すように、車速算出処理M10が出力する車速Vは、オフセット補正処理M26aによってオフセット量ΔVが減算される。そしてオフセット補正処理M26aの出力が、目標反力算出処理M16および目標ピニオン角算出処理M20に入力される。
一方、オフセット量算出処理M24aは、車速Vのオフセット量ΔVを算出して、オフセット補正処理M26aに出力する処理である。
図7に、オフセット量算出処理M24aの手順を示す。図7に示す処理は、手動操舵モードにおいて、記憶装置74に記憶されたプログラムをPU72がたとえば所定周期でくり返し実行することにより実現される。なお、図7において、図5に示した処理に対応する処理については、便宜上、同一のステップ番号を付与する。
図7に示す一連の処理において、PU72は、S12aの処理において肯定判定する場合、S16bの処理に移行する。PU72は、S16bの処理において、車速Vの今回値「V(n)」から前回値「V(n-1)」を減算した値をオフセット量初期値ΔVbに代入して且つ、オフセット量ΔVにオフセット量初期値ΔVbを代入する。なお、PU72は、S16bの処理を完了する場合には、S18の処理に移行する。
また、PU72は、S24の処理において否定判定する場合と、S26の処理を完了する場合と、には、オフセット量初期値ΔVbが正であるか否かを判定する(S28a)。PU72は、正であると判定する場合(S28a:YES)、オフセット量ΔVからオフセット減少量Δ1を減算した値とゼロとのうちの大きい方を、オフセット量ΔVに代入する(S30a)。一方、PU72は、オフセット量初期値ΔVbがゼロ以下であると判定する場合(S28a:NO)、オフセット量ΔVにオフセット減少量Δ1を加算した値とゼロとのうちの小さい方を、オフセット量ΔVに代入する(S32a)。
なお、PU72は、S30a,S32aの処理を完了する場合、図7に示す一連の処理を一旦終了する。
<対応関係>
上記実施形態における事項と、上記「課題を解決するための手段」の欄に記載した事項との対応関係は、次の通りである。以下では、「課題を解決するための手段」の欄に記載した解決手段の番号毎に、対応関係を示している。[1,2]操作変数取得処理は、目標ピニオン角算出処理M20および選択処理M22に対応する。操作変数は、目標ピニオン角θp*m,θp*aに対応する。操作量は、転舵トルク指令値Tt*に対応する。操舵トルク取得処理は、S10の処理に対応する。操作処理は、ピニオン角フィードバック処理M28、および転舵操作処理M30に対応する。徐変処理は、図2のオフセット量算出処理M24の一部およびオフセット補正処理M26と、図6のオフセット量算出処理M24aの一部およびオフセット補正処理M26aと、に対応する。[3]第1目標変数の値および第2目標変数の値は、目標ピニオン角θp*m,θp*aに対応する。切替処理は、選択処理M22の処理に対応する。[4]図5の処理に対応する。[5]検知処理は、図5のS12aの処理に対応する。[6]図6の処理に対応する。第1制御車速および第2制御車速は、車輪速度ωwT、ωwSに対応する。
<その他の実施形態>
なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態および以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
「徐変処理について」
・S24,S26の処理を設けなくてもよい。
・オフセット量Δθp,ΔVの漸減速度を操舵トルク、操舵角速度および車速に応じて算出する処理としては、図3、図5および図7に例示した処理に限らない。たとえば操舵トルク、操舵角速度および車速を入力変数とし、オフセット減少量Δ1を出力変数とするマップデータを用いてオフセット減少量Δ1をマップ演算をしてもよい。また、S18の処理を、操舵角速度ωhに応じてオフセット量ベース値Δ0をマップ演算した後、その値に操舵トルクThに応じたゲインを乗算する処理としてもよい。
・オフセット量Δθp,ΔVの漸減速度を、操舵トルク、操舵角速度および車速に応じて算出することは必須ではない。たとえば、操舵角速度および車速の2つの変数に関しては、それらのうちのいずれか1つの変数のみに基づき漸減速度を算出してもよい。またたとえば、それら2つの変数に関しては、いずれにも依存することなく漸減速度を算出してもよい。
「第1目標変数、第2目標変数について」
・第1目標変数、および第2目標変数としては、ステアリングホイール12の操作に応じた目標ピニオン角θp*mと、自動操舵モード用の目標ピニオン角θp*aとに限らない。たとえば、運転者が指定する車両の操作の好みに応じた各別のモードのそれぞれ毎に、目標ピニオン角を算出することとし、それらのうちの2つを第1目標変数、および第2目標変数としてもよい。
「第1制御車速、第2制御車速について」
・第1制御速度、および第2制御速度としては、車輪速度ωwa~ωwdのうちの2番目に大きい値と3番目に大きい値とに限らない。たとえば、車輪速度ωwa~ωwdのうちの3番目に大きい値と、車輪速度ωwa~ωwdの平均値とであってもよい。
「検知処理について」
・検知処理としては、目標ピニオン角θp*の算出に用いられる車速Vが変更されることを検知する処理に限らない。換言すれば、制御状態の切り替わりとしては、目標ピニオン角θp*の算出に用いられる車速Vが変更されることに限らない。たとえば、「操作変数算出処理について」の欄に記載したように、ヨーレートセンサの検出値に応じて舵角比を可変とする場合において、ヨーレートセンサの検出値を参照できる制御状態と参照できない制御状態との切り替わりを検知してもよい。
「操作変数算出処理について」
・目標ピニオン角算出処理M20を、車速Vに加えて、ヨーレートセンサの検出値に応じて舵角比を可変設定する処理としてもよい。
「操作処理について」
・上記実施形態では、ピニオン角フィードバック処理M28が、ピニオン角θpを目標ピニオン角θp*にフィードバック制御するための操作量として転舵トルク指令値Tt*を算出する処理としたが、これに限らない。たとえば、ピニオン角θpの時間変化方向とは逆方向のトルクであるダンピングトルクを算出して、これを転舵トルク指令値Tt*に加える処理を含めてもよい。この処理は、ピニオン角θpの時間変化であるピニオン角速度と、目標ピニオン角θp*の時間変化である目標ピニオン角速度との少なくとも1つをさらに入力とする処理とすればよい。さらに、車速Vを入力に含めることによって、車速Vに応じてダンピングトルクを可変設定してもよい。
・ピニオン角フィードバック処理M28に代えて、転舵シャフト40の移動量の検出値を目標値にフィードバック制御する処理を用いてもよい。この場合、上記実施形態において、ピニオン角θpに関する制御量等は、転舵シャフト40の移動量に関する制御量等に置き換えられることになる。
・転舵トルク指令値Tt*等の操作量を算出する処理としては、ピニオン角θp等、転舵角を示す量をフィードバック制御するための操作量を算出する処理に限らない。たとえば、転舵角を示す量を目標値へと開ループ制御するための操作量を算出する処理であってもよい。またたとえば、開ループ制御のための操作量とフィードバック制御のための操作量との和を算出する処理であってもよい。
・転舵モータ60の制御手法としては、dq軸の電流フィードバック処理に限らない。たとえば、転舵モータ60として直流モータを採用して且つ、駆動回路をHブリッジ回路とする場合、単に転舵モータ60を流れる電流を制御すればよい。
「操作変数について」
・「操作量算出処理について」の欄に記載したように、転舵シャフト40の移動量をフィードバック制御する場合、移動量の目標値を操作変数とすればよい。
「転舵制御装置について」
・転舵制御装置としては、転舵アクチュエータAtを操作する装置と反力アクチュエータArを操作する装置とが一体となった装置に限らない。たとえば、転舵アクチュエータAtを操作する装置と反力アクチュエータArを操作する装置とを互いに通信可能な各別の筐体に収容された装置としてもよい。
・転舵制御装置としては、PU72と記憶装置74とを備えて、ソフトウェア処理を実行するものに限らない。たとえば、上記実施形態においてソフトウェア処理されたものの少なくとも一部を、ハードウェア処理するたとえばASIC等の専用のハードウェア回路を備えてもよい。すなわち、制御装置は、以下の(a)~(c)のいずれかの構成であればよい。(a)上記処理の全てを、プログラムに従って実行する処理装置と、プログラムを記憶する記憶装置等のプログラム格納装置とを備える。(b)上記処理の一部をプログラムに従って実行する処理装置およびプログラム格納装置と、残りの処理を実行する専用のハードウェア回路とを備える。(c)上記処理の全てを実行する専用のハードウェア回路を備える。ここで、処理装置およびプログラム格納装置を備えたソフトウェア実行装置や、専用のハードウェア回路は複数であってもよい。
「転舵アクチュエータについて」
・転舵アクチュエータAtとして、たとえば、転舵シャフト40の同軸上に転舵モータ60を配置するものを採用してもよい。またたとえば、ボールねじ機構を用いたベルト式減速機を介して転舵シャフト40に連結するものを採用してもよい。
「操舵系について」
・操舵角と転舵角との関係を変更可能な操舵系としては、ステアリングホイール12と転舵輪44との動力の伝達が遮断された操舵系に限らない。たとえば、ステアリングホイール12と転舵輪44との動力伝達を可能とするギアを、可変ギアとすることによって、操舵角と転舵角との関係を変更可能な操舵系を構成してもよい。
10…操舵装置
12…ステアリングホイール
14…ステアリングシャフト
16…減速機構
20…反力モータ
22…反力用インバータ
40…転舵シャフト
42…タイロッド
44…転舵輪
46…車輪
50…ラックアンドピニオン機構
52…ピニオンシャフト
54…ラック歯
56…減速機構
60…転舵モータ
62…転舵用インバータ
70…転舵ECU
90…制動ECU
110…上位ECU

Claims (6)

  1. 操舵角と転舵角との関係を変更可能な操舵系を備える車両に適用され、
    前記操舵角は、ステアリングホイールの回転角度であり、
    前記転舵角は、前記車両の転舵輪の切れ角であり、
    操作変数取得処理、操舵トルク取得処理、操作処理、徐変処理、およびトルク感応処理を実行するように構成され、
    前記操作変数取得処理は、前記操舵系の操作量を定めるための変数である操作変数の値を取得する処理であり、
    前記操作量は、前記転舵角を調整するための量であり、
    前記操舵トルク取得処理は、操舵トルクを取得する処理であり、
    前記操舵トルクは、前記ステアリングホイールに入力されるトルクであり、
    前記操作処理は、前記操作変数の値を入力とすることによって前記操舵系を操作する処理であり、
    前記徐変処理は、前記操作処理の入力となる前記操作変数の値の変化を小さい側に制限する処理であり、
    前記トルク感応処理は、前記徐変処理による前記操作変数の徐変速度を前記操舵トルクに応じて定める処理である転舵制御装置。
  2. 前記トルク感応処理は、前記操舵トルクの大きさが大きい場合の前記徐変速度の大きさを小さい場合の前記徐変速度の大きさ以上とする処理である請求項1記載の転舵制御装置。
  3. 前記操作変数取得処理は、前記操作変数としての目標転舵角変数の値を取得する処理であって且つ、切替処理を含み、
    前記目標転舵角変数は、転舵角の目標値を示す変数であって且つ、第1目標変数および第2目標変数を含み、
    前記切替処理は、前記操作処理の入力となる前記目標転舵角変数の値を、前記第1目標変数の値と前記第2目標変数の値との2つのうちのいずれか1つから残りの1つに変更する処理であり、
    前記切替処理によって前記いずれか1つから残りの1つに変更される場合に前記徐変処理を実行するように構成されている請求項1または2記載の転舵制御装置。
  4. 前記操作変数取得処理は、前記操作変数としての目標転舵角変数の値を取得する処理であり、
    前記目標転舵角変数は、転舵角の目標値を示す変数であり、
    前記徐変処理は、
    前記操作変数取得処理によって取得される前記目標転舵角変数の前回値と今回値との差を算出して前記今回値を前記差であるオフセット量に応じてずらした値を前記操作処理の入力とする処理と、
    前記オフセット量を前記操舵トルクの大きさに応じて漸減させる処理と、を含む請求項1~3のいずれか1項に記載の転舵制御装置。
  5. 制御状態の切り替わりを検知する検知処理を実行するように構成され、
    前記徐変処理を、前記検知処理によって前記制御状態の切り替わりが検知されることを入力として実行するように構成されている請求項4記載の転舵制御装置。
  6. 前記操作変数取得処理は、前記操作変数としての目標転舵角変数の値を取得する処理であって且つ、制御車速に応じて前記目標転舵角変数の値を取得する処理であり、
    前記目標転舵角変数は、転舵角の目標値を示す変数であり、
    前記操作変数取得処理の入力となる前記制御車速を、複数の制御車速から選択する選択処理を実行し、
    前記徐変処理は、前記選択処理によって選択される前記制御車速が第1制御車速から第2制御車速へと変更される場合、前記操作変数取得処理の入力となる前記制御車速と前記第2制御車速との差の大きさを前記操舵トルクに応じて漸減させることによって、前記目標転舵角変数の値の変化を小さい側に制限する処理である請求項1または2記載の転舵制御装置。
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