JP3311271B2 - 車両の操舵制御装置 - Google Patents
車両の操舵制御装置Info
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- Y10S388/00—Electricity: motor control systems
- Y10S388/907—Specific control circuit element or device
- Y10S388/915—Sawtooth or ramp waveform generator
Description
てステアリング操作を行う車両の操舵制御装置に関す
る。
ータによりアシストする電動パワーステアリング装置は
従来周知である。また従来周知の電動パワーステアリン
グ装置の電気モータを利用し,予め記憶した車両の移動
距離と転舵角との関係に基づいて前記電気モータを制御
することにより,バック駐車や縦列駐車を自動で行う車
両の自動操舵装置が,特開平3−74256号公報,特
開平4−55168号公報により既に知られている。
パワーステアリング装置は,そのアシスト力の大小等の
特性が制御装置の設計段階で決められており,その特性
を変更しようとすると,制御装置全体を交換する必要が
あるためにコストが嵩む問題があった。また電動パワー
ステアリング装置と自動操舵装置とはハード部分の多く
が共用可能であるが,電動パワーステアリング装置に自
動操舵装置の機能を追加しようとした場合,電動パワー
ステアリング装置用の制御装置を廃棄して電動パワース
テアリング装置兼自動操舵装置用の制御装置を取り付け
る必要があり,この場合にも新たな制御装置の開発に多
くの時間やコストを要する問題があった。
で,操舵制御装置を複数の制御態様に対応できるように
してコストの削減を図ることを目的とする。
に,請求項1に記載された発明は,車輪を転舵する電気
モータと,ドライバーのステアリング操作による操舵ト
ルクを検出する操舵トルク検出手段と,車速を検出する
車速検出手段と,電気モータの作動状態を検出する作動
状態検出手段と,ドライバーのステアリング操作を電気
モータでアシストし得るよう前記操舵トルク,前記車速
及び前記作動状態に基づいて電気モータを制御する第1
の制御手段とを備えた車両の操舵制御装置において,前
記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクを所定の関
係で補正して前記第1の制御手段に操舵トルクとして入
力すると共に,前記車速検出手段で検出した車速を所定
の関係で補正して前記第1の制御手段に車速として入力
することで該第1の制御手段の制御を行う第2の制御手
段が,該第1の制御手段に対して付加されることを特徴
とする。
転舵する電気モータと,ドライバーのステアリング操作
による操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と,車
速を検出する車速検出手段と,電気モータの作動状態を
検出する作動状態検出手段と,ドライバーのステアリン
グ操作を電気モータでアシストし得るよう前記操舵トル
ク,前記車速及び前記作動状態に基づいて電気モータを
制御する第1の制御手段とを備えた車両の操舵制御装置
において,車両の移動軌跡を記憶又は算出する移動軌跡
設定手段を備えた第2の制御手段が,前記第1の制御手
段に対して付加され,前記第2の制御手段は,車両を前
記移動軌跡に沿って移動させるべく前記第1の制御手段
を制御するために,前記操舵トルク検出手段及び前記車
速検出手段でそれぞれ検出した操舵トルク及び車速に代
えて前記第1の制御手段に出力すべき操舵トルク及び車
速を設定することを特徴とする。
ば,既存の電動パワーステアリング装置の制御手段をそ
のまま利用して電気モータを異なる態様で制御すること
が可能となり,制御手段の開発に要する時間やコストを
削減することができる。
ば,電動パワーステアリング装置のアシスト特性を容易
に変更することができる。
ば,ドライバーの操舵をアシストする電動パワーステア
リング装置と,設定された移動軌跡に沿って車両を移動
させる自動操舵装置とに共通の第1の制御手段を利用す
ることが可能となって制御手段の開発に要する時間やコ
ストを削減することができる。
2の発明の構成に加えて,前記移動軌跡は車両の移動距
離に対する車輪の規範転舵角の関係として表されてお
り,第2の制御手段は,車速に基づいて算出した車両の
移動距離と,電気モータの作動状態に基づいて推定した
車輪の転舵角と,前記移動軌跡とに基づいて,車両を前
記移動軌跡に沿って移動させるべく前記第1の制御手段
を制御することを特徴とする。
パワーステアリング装置の制御に使用する車速及び電気
モータの作動状態を自動操舵装置の制御に共用すること
ができる。
2の構成に加えて,前記移動軌跡は車両の移動距離に対
する車輪の規範転舵角の関係として表されており,第2
の制御手段は,車速に基づいて算出した車両の移動距離
と,転舵角検出手段で検出した車輪の転舵角と,前記移
動軌跡とに基づいて,車両を前記移動軌跡に沿って移動
させるべく前記第1の制御手段を制御することを特徴と
する。
の転舵角を転舵角検出手段で検出することにより,電気
モータの作動状態に基づいて車輪の転舵角を推定する場
合に比べて,転舵角を正確に検出して車両を前記移動軌
跡に沿って正確に移動させることができる。
付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
もので,図1は操舵制御装置を備えた車両の全体構成
図,図2は操舵制御装置の構成を示す図である。
f,Wf及び一対の後輪Wr,Wrを備える。ステアリ
ングホイール1と操舵輪である前輪Wf,Wfとが,ス
テアリングホイール1と一体に回転するステアリングシ
ャフト2と,ステアリングシャフト2の下端に設けたピ
ニオン3と,ピニオン3に噛み合うラック4と,ラック
4の両端に設けた左右のタイロッド5,5と,タイロッ
ド5,5に連結された左右のナックル6,6とによって
接続される。ドライバーによるステアリングホイール1
の操作をアシストすべく,ステアリングアクチュエータ
としての電気モータ7がウオームギヤ機構8を介してス
テアリングシャフト2に接続される。
置21には,ステアリングホイール1の操舵トルクTを
検出する操舵トルク検出手段S2 と,左右の前輪Wf,
Wfの回転角に応じて発生するパルスの時間間隔から車
速vを検出する車速検出手段S3 ,S3 と,電気モータ
7の通電電流iを検出する電流検出手段Siとが接続さ
れる。尚,車速vは図示しない変速機の入力軸や出力軸
の回転数から求めるようにしても良い。電流検出手段S
iは本発明における作動状態検出手段を構成する。
一般的な電動パワーステアリング装置の制御手段を構成
する第1の制御手段22と,この第1の制御手段22に
対して取り外し自在に付加された第2の制御手段23
と,前記第1の制御手段22の出力に基づいて電気モー
タ7の駆動をするパワードライブユニットよりなる駆動
手段24とから構成される。第2の制御手段23は操舵
トルクTを検出する操舵トルク検出手段S2 及び車速v
を検出する車速検出手段S3 ,S3 と,第1の制御手段
22との間に配置される。そして,第1の制御手段22
には,第2の制御手段23において変更された操舵トル
クT及び車速vが入力される。
制御装置21は,即ち操舵トルクT及び車速vが第2の
制御手段23を経ずに直接第1の制御手段22に入力さ
れるものでは,第1の制御手段22において以下のよう
な制御が行われる。ドライバーがステアリングホイール
1を操作すると,操舵トルク検出手段S2 で検出した操
舵トルクTに基づいて基準電流マップから電気モータ7
に印加すべき基準電流iREF が検索されるとともに,車
速検出手段S3 ,S3 で検出した車速vに基づいてゲイ
ンマップからゲインKI が検索され,それら基準電流i
REF 及びゲインKI は乗算回路により乗算される。一
方,電流検出手段Siで電気モータ7の通電電流iが検
出され,減算回路により前記基準電流iREF 及びゲイン
KI の積から前記通電電流iを減算することにより偏差
Eが算出される。そして,前記偏差Eをゼロに収束させ
るべくコントローラ26を介して駆動手段24が電気モ
ータ7をフィードバック制御することにより,ドライバ
ーのステアリング操作がアシストされる。
が,電動パワーステアリング装置に所望の特性を持たせ
るべく,操舵トルク検出手段S2 で検出した操舵トルク
Tを所定の関係式f1 によりT′=f1 (T)と補正す
るとともに,車速検出手段S3,S3 で検出した車速v
を所定の関係式f2 によりv′=f2 (v)と補正す
る。例えば,関係式f1 ,f2 を簡単に係数k1 ,k2
とした場合には,操舵トルク検出手段S2 で検出した操
舵トルクTに所定の係数k1 を乗算して該操舵トルクT
を補正するとともに,車速検出手段S3 ,S3 で検出し
た車速vに所定の係数k2 を乗算して該車速vを補正す
る。操舵トルクTが増加方向に変更されると,実際の操
舵トルクTに対して基準電流マップから検索された基準
電流iREF が増加するため,電気モータ7によるアシス
ト力が増加してドライバーが受ける操舵反力が減少し,
また操舵トルクTが減少方向に変更されると,実際の操
舵トルクTに対して基準電流マップから検索された基準
電流iREF が減少するため,電気モータ7によるアシス
ト力が減少してドライバーが受ける操舵反力が増加す
る。車速vが増加方向に変更されると,実際の操舵トル
クTに対してゲインマップから検索されたゲインKI が
減少するため,電気モータ7によるアシスト力が減少し
てドライバーが受ける操舵反力が増加し,また車速vが
減少方向に変更されると,実際の操舵トルクTに対して
ゲインマップから検索されたゲインKI が増加するた
め,電気モータ7によるアシスト力が増加してドライバ
ーが受ける操舵反力が減少する。
ング装置に設けられている第1の制御手段22に第2の
制御手段23を付加するだけで,前記第1の制御手段2
2をそのまま利用しながら電動パワーステアリング装置
の特性を任意に変更することができ,最小限のコストで
複数の制御態様に対応することが可能となる。
2実施例を説明する。
において前記第1実施例と異なっている。即ち,第2の
制御手段23は,電動パワーステアリング装置に所望の
特性を持たせるための第2の基準電流マップ及び第2の
ゲインマップを備えており,検出された操舵トルクTに
基づいて前記第2の基準電流マップから基準電流
iREF ′が検索されるとともに,検出された車速vに基
づいて前記第2のゲインマップからゲインKI ′が検索
される。
は,第1の制御手段22に記憶された第1の基準電流マ
ップ及び第1のゲインマップの軸を反転させたデータマ
ップを用いて,第1の制御手段22内で基準電流iREF
及びゲインKI が得られるような疑似操舵トルクT′及
び疑似車速v′に変換される。こうして,第1の制御手
段22において,前記疑似操舵トルクT′及び疑似車速
v′を第1の基準電流マップ及び第1のゲインマップに
適用することにより,基準電流iREF 及びゲインKI を
得ることができ,これにより電動パワーステアリング装
置に所望の特性を持たせることができる。但し,この方
法では,KI 0>KI ′0となるようなゲイン特性だけ
は持たせることができない。
2の基準電流マップ及び軸反転した第1の基準電流マッ
プを一纏めにし,且つ第2の制御手段23の第2のゲイ
ンマップ及び軸反転した第1のゲインマップを一纏めに
すると,図4に示すように2つのデータマップで電動パ
ワーステアリング装置に所望の特性を持たせることがで
きる。
を説明する。
て操舵トルクTを第2の基準電流マップ,第1のゲイン
マップ及び第2のゲインマップで補正した後,第1の基
準電流マップの軸を反転させたデータマップを用いて,
第1の制御手段22内で基準電流iREF が得られるよう
な疑似操舵トルクT′に変換する。このとき,第2の制
御手段23において車速vの補正は行わない。
ゲイン特性を持たせることが可能となる。
ので,図6は第4実施例に係る操舵制御装置の構成を示
す図,図7はバック駐車/左モードの作用説明図,図8
は電気モータのモデルを示す図である。第4実施例は,
第1実施例の電動パワーステアリング装置に自動操舵装
置の機能を付加したものである。
ワーステアリング装置の制御手段である第1の制御手段
22に付加される第2の制御手段23は記憶手段25を
備える。記憶手段25には,バック駐車/右モード,バ
ック駐車/左モード,縦列駐車/右モード及び縦列駐車
/左モード4種類の駐車モードのデータが,車両Vの移
動距離Xに対する規範転舵角θREF の関係を表すテーブ
ルとして記憶されている。車両Vの移動距離Xは,車速
検出手段S3 ,S3 で検出した車速vを積分して求めて
も良いし,車輪の回転に応じて発生するパルス数とタイ
ヤの半径とから求めても良い。
動状態検出手段を構成する電流検出手段Si及び電圧検
出手段Suで検出した電気モータ7の通電電流i及び端
子電圧uに基づいて該電気モータ7の回転角α,即ち該
回転角αと一定の関係にある前輪Wf,Wfの転舵角θ
を算出し,この転舵角θと記憶手段25から車両の移動
距離Xに応じて検索した規範転舵角θREF との偏差がゼ
ロになるように,電気モータ7を駆動するための駆動電
流iを求めてコントローラ27から出力する。次に,前
記駆動電流iを得るために第1の制御手段22へ出力す
べき操舵トルクTを基準トルクマップから検索する。ま
た自動駐車中の車速vは極低車速であるため,制御を簡
略化すべく車速vはゼロに設定する。次に操舵トルクT
及び車速vを第1の制御手段22に入力し,基準電流マ
ップ及びゲインマップに基づいて基準電流iREF 及びゲ
インKI を検索する。そして基準電流基準電流iREF 及
びゲインKI によりコントローラ26を介して駆動手段
24を駆動することにより,駆動電流i=KI ・iREF
を電気モータ7に供給する。このようにして,転舵角θ
が規範転舵角θREF に等しくなるように自動操舵が行わ
れる。
2の制御手段23は操舵トルクT及び車速vを補正する
ことなく第1の制御手段22に出力し,操舵制御装置2
1は操舵トルクT及び車速vに基づいて電気モータ7の
駆動を制御する一般的な電動パワーステアリング装置と
して機能する。
ク駐車/左モード(車両Vの左側にある駐車位置にバッ
クしながら駐車するモード)を行う場合には,先ず,図
7(A)に示すように,車両Vを駐車しようとする車庫
の近傍に移動させ,車体の左側面を車庫入口線にできる
だけ近づけた状態で,予め決められた基準(例えば左側
のサイドミラー)が車庫の中心線に一致する位置(スタ
ート位置)に車両Vを停止させる。そして,図示せぬ
モード選択スイッチを操作して4種類のモードからバッ
ク駐車/左モードを選択するとともに図示せぬ自動駐車
スタートスイッチをONすると,自動駐車制御が開始さ
れる。自動駐車制御が実行されている間,ドライバーが
車両Vをクリープ走行させるだけでステアリングホイー
ル1を操作しなくても,選択されたバック駐車/左モー
ドのデータに基づいて前輪Wf,Wfが自動操舵され
る。即ち,スタート位置から折り返し位置まで車両
Vが前進する間は前輪Wf,Wfは右に自動操舵され,
折り返し位置から駐車完了位置まで車両Vが後進す
る間は前輪Wf,Wfは左に自動操舵される。
が行われている間,第2の制御手段23は,記憶手段2
5に予め記憶されているバック駐車/左モードの規範転
舵角θREF と,電気モータ7の回転角αから算出した前
輪Wf,Wfの転舵角θとに基づいて偏差(=θREF −
θ)を算出し,その偏差がゼロになるように第1の制御
手段22を介して電気モータ7の作動を制御する。この
とき,規範転舵角θREF のデータは車両Vの移動距離X
に対応して設定されているため,クリープ走行の車速に
多少の変動があっても車両Vは常に前記移動軌跡上を移
動することになる。
電流iから該電気モータ7の回転角α(つまり転舵角
θ)を算出する手法を,図8を参照しながら説明する。
て,端子電圧をu,通電電流をi,抵抗をR,インダク
タンスをL,逆起電力をe,回転角をαとすると,端子
電圧uは,
の特性により決まる定数である。
は,
ダクタンスLは一般に小さいから省略可能であり,その
結果(3)式は次のようになる。
が定まれば端子電圧u及び通電電流iに基づいて電気モ
ータ7の回転角αを算出することができる。そして電気
モータ7の回転角αと前輪Wf,Wfの転舵角θとは一
定の関係があることから,電気モータ7の回転角αに基
づいて前輪Wf,Wfの転舵角θを算出することができ
る。しかも電圧検出手段Su及び電流検出手段Siは電
動パワーステアリング装置に標準的に装備されているた
め,それを装備するための特別のコストが不要である。
置に設けられている第1の制御手段22に第2の制御手
段23を付加するだけで,前記第1の制御手段22をそ
のまま利用しながら自動操舵装置の機能を付加すること
ができ,最小限のコストで複数の制御態様に対応するこ
とが可能となる。
を説明する。
流i及び端子電圧uに基づいて転舵角θを算出している
が,第5実施例は転舵角検出手段S1 により転舵角θを
直接検出するものである。転舵角検出手段S1 は,例え
ばステアリングホイール1と一体に回転するステアリン
グシャフトの回転角を検出するエンコーダ,或いはラッ
ク4の変位を検出するポテンショメータから構成されて
おり,ステアリングシャフトの回転角を知れば,それに
機械的に接続された前輪Wf,Wfの転舵角θを算出す
ることができる。このように前輪Wf,Wfの転舵角θ
を直接検出することにより,それを電気モータ7の通電
電流i及び端子電圧uから推定する場合に比べて,得ら
れる転舵角θの精度が高まって移動軌跡を一層正確に再
現することができる。
明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行う
ことが可能である。
れば,ドライバーのステアリング操作による操舵トルク
と,車速と,車輪を転舵する電気モータの作動状態とに
基づいて,ドライバーのステアリング操作を電気モータ
でアシストし得るよう電気モータを制御する第1の制御
手段を備えた車両の操舵制御装置において,前記第1の
制御手段の制御を行う第2の制御手段を,該第1の制御
手段に付加したことにより,既存の電動パワーステアリ
ング装置の制御手段(第1の制御手段)をそのまま利用
して電気モータを異なる態様で制御することが可能とな
り,制御手段の開発に要する時間やコストを削減するこ
とができる。
ワーステアリングの制御装置(第1 の制御手段)をその
まま利用しながら,電動パワーステアリング装置のアシ
スト特性を容易に変更することができる。
バーの操舵をアシストする電動パワーステアリング装置
と,設定された移動軌跡に沿って車両を移動させる自動
操舵装置とに共通の第1の制御手段を利用することが可
能となって制御手段の開発に要する時間やコストを削減
することができる。
前記移動軌跡は車両の移動距離に対する車輪の規範転舵
角の関係として表されており,第2の制御手段は,車速
に基づいて算出した車両の移動距離と,電気モータの作
動状態に基づいて推定した車輪の転舵角と,前記移動軌
跡とに基づいて,車両を前記移動軌跡に沿って移動させ
るべく前記第1の制御手段を制御するので,電動パワー
ステアリング装置の制御に使用する車速及び電気モータ
の作動状態を自動操舵装置の制御に共用することができ
る。
前記移動軌跡は車両の移動距離に対する車輪の規範転舵
角の関係として表されており,第2の制御手段は,車速
に基づいて算出した車両の移動距離と,転舵角検出手段
で検出した車輪の転舵角と,前記移動軌跡とに基づい
て,車両を前記移動軌跡に沿って移動させるべく前記第
1の制御手段を制御するので,車輪の転舵角を転舵角検
出手段で検出することにより,電気モータの作動状態に
基づいて車輪の転舵角を推定する場合に比べて,転舵角
を正確に検出して車両を前記移動軌跡に沿って正確に移
動させることができる。
全体構成図
Claims (4)
- 【請求項1】 車輪(Wf)を転舵する電気モータ
(7)と, ドライバーのステアリング操作による操舵トルク(T)
を検出する操舵トルク検出手段(S2 )と, 車速(v)を検出する車速検出手段(S3 )と, 電気モータ(7)の作動状態(i,u)を検出する作動
状態検出手段(Si,Su)と,ドライバーのステアリング操作を電気モータ(7)でア
シストし得るよう 前記操舵トルク(T),前記車速
(v)及び前記作動状態(i,u)に基づいて電気モー
タ(7)を制御する第1の制御手段(22)とを備えた
車両の操舵制御装置において,前記操舵トルク検出手段(S 2 )で検出した操舵トルク
(T)を所定の関係で補正して前記第1の制御手段(2
2)に操舵トルクとして入力すると共に,前記車速検出
手段(S 3 )で検出した車速(v)を所定の関係で補正
して前記第1の制御手段(22)に車速として入力する
ことで該 第1の制御手段(22)の制御を行う第2の制
御手段(23)が,該第1の制御手段(22)に対して
付加されることを特徴とする,車両の操舵制御装置。 - 【請求項2】 車輪(Wf)を転舵する電気モータ
(7)と, ドライバーのステアリング操作による操舵トルク(T)
を検出する操舵トルク検出手段(S 2 )と, 車速(v)を検出する車速検出手段(S 3 )と, 電気モータ(7)の作動状態(i,u)を検出する作動
状態検出手段(Si,Su)と, ドライバーのステアリング操作を電気モータ(7)でア
シストし得るよう前記操舵トルク(T),前記車速
(v)及び前記作動状態(i,u)に基づいて電気モー
タ(7)を制御する第1の制御手段(22)とを備えた
車両の操舵制御装置において, 車 両(V)の移動軌跡を記憶又は算出する移動軌跡設定
手段(25)を備えた第2の制御手段(23)が,前記
第1の制御手段(22)に対して付加され, 前記 第2の制御手段(23)は,車両(V)を前記移動
軌跡に沿って移動させるべく前記第1の制御手段(2
2)を制御するために,前記操舵トルク検出手段
(S 2 )及び前記車速検出手段(S 3 )でそれぞれ検出
した操舵トルク(T)及び車速(v)に代えて前記第1
の制御手段(22)に出力すべき操舵トルク及び車速を
設定することを特徴とする,車両の操舵制御装置。 - 【請求項3】 前記移動軌跡は車両(V)の移動距離
(X)に対する車輪(Wf)の規範転舵角(θREF )の
関係として表されており,第2の制御手段(23)は,
車速(v)に基づいて算出した車両(V)の移動距離
(X)と,電気モータ(7)の作動状態(i,u)に基
づいて算出した車輪(Wf)の転舵角(θ)と,前記移
動軌跡とに基づいて,車両(V)を前記移動軌跡に沿っ
て移動させるべく前記第1の制御手段(22)を制御す
ることを特徴とする,請求項2に記載の車両の操舵制御
装置。 - 【請求項4】 前記移動軌跡は車両(V)の移動距離
(X)に対する車輪(Wf)の規範転舵角(θREF )の
関係として表されており,第2の制御手段(23)は,
車速(v)に基づいて算出した車両(V)の移動距離
(X)と,転舵角検出手段(S1 )で検出した車輪(W
f)の転舵角(θ)と,前記移動軌跡とに基づいて,車
両(V)を前記移動軌跡に沿って移動させるべく前記第
1の制御手段(22)を制御することを特徴とする,請
求項2に記載の車両の操舵制御装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17546897A JP3311271B2 (ja) | 1997-07-01 | 1997-07-01 | 車両の操舵制御装置 |
US09/107,450 US6072293A (en) | 1997-07-01 | 1998-06-30 | Steering control system for vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
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