JP5946497B2 - 操舵制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、モータによりトルクを発生させ、ステアリング系の操舵を補助または実施する自動車用の操舵制御装置に関するもので、特に、自動操舵モード中に運転者が操舵介入を行う場合の制御に関するものである。

運転者の操舵力を補助する通常のアシスト機能（アシストモード）に加えて、運転者の操舵を必要としない自動操舵機能（自動操舵モード）を備え、自動操舵機能によって駐車支援や車線維持走行を可能にする操舵制御装置が近年、増加している。
これらの操舵制御装置では、自動操舵モード中に運転者が操舵介入を行った場合、即座に自動操舵モードを解除し、アシストモードに復帰するようにしており、自動操舵モード中に予期せぬ事態が生じても、運転者自身の運転によって対処できるようになっている。

特開平３−７４２５６号公報（第２〜３頁、第１図） 特開平６−３３６１７０号公報（第３〜５頁、第１図）

しかしながら、従来の操舵制御装置では、運転者の操舵介入有無を、操舵トルクセンサで検出する運転者の操舵トルクの大きさのみに基づいて判定している。具体的には、操舵トルクセンサの出力値が閾値を超える場合に操舵介入有り、閾値を超えない場合に操舵介入無しと判定する。
このため、自動操舵モードを解除する必要のない状況でも自動操舵モードを解除してしまい、自動操舵モードの再開を運転者が頻繁に要求する必要が生じるなど、使い勝手が悪い場合があるという問題があった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、運転者の操舵介入の有無の判定を精度良く行うことで、自動操舵モードの頻繁な解除を防止し、運転者にとって使い勝手の良い操舵制御装置を得ることを目的とする。

この発明に係わる操舵制御装置においては、車両を操舵または補助するためのトルクを発生するモータ、運転者の操舵力を補助するためのアシスト電流を演算するアシスト電流演算手段、車両の自動操舵を行うための自動操舵電流を演算する自動操舵電流演算手段、操舵制御モードをアシストモード及び自動操舵モードのいずれかに設定するモード設定手段、このモード設定手段により設定された操舵制御モードに応じるとともに自動操舵モード時の運転者の操舵介入の有無に応じて、アシスト電流及び自動操舵電流のいずれかに基づき、モータに供給するモータ電流を決定するモータ電流決定手段、モータ電流の回転方向及び大きさを検出するモータ電流検出手段、運転者の操舵トルクの回転方向及び大きさを検出する操舵トルク検出手段、及び操舵トルク検出手段により検出された操舵トルクの回転方向及び大きさと、モータ電流検出手段により検出されたモータ電流の回転方向及び大きさとを基にして、自動操舵モード時の運転者の操舵介入の有無を判定する運転者介入有無判定手段を備え、運転者介入有無判定手段は、操舵トルク検出手段により検出された操舵トルクの回転方向と、モータ電流検出手段により検出されたモータ電流の回転方向が同じ場合は、異なる場合に比べて、操舵トルク検出手段により検出される操舵トルクが、より大きくなるまで、運転者の操舵介入無しと判定するとともに、モータ電流が０の近傍の領域に設けられたマージン領域内では、運転者の操舵介入無しと判定するものである。

この発明によれば、車両を操舵または補助するためのトルクを発生するモータ、運転者の操舵力を補助するためのアシスト電流を演算するアシスト電流演算手段、車両の自動操舵を行うための自動操舵電流を演算する自動操舵電流演算手段、操舵制御モードをアシストモード及び自動操舵モードのいずれかに設定するモード設定手段、このモード設定手段により設定された操舵制御モードに応じるとともに自動操舵モード時の運転者の操舵介入の有無に応じて、アシスト電流及び自動操舵電流のいずれかに基づき、モータに供給するモータ電流を決定するモータ電流決定手段、モータ電流の回転方向及び大きさを検出するモータ電流検出手段、運転者の操舵トルクの回転方向及び大きさを検出する操舵トルク検出手段、及び操舵トルク検出手段により検出された操舵トルクの回転方向及び大きさと、モータ電流検出手段により検出されたモータ電流の回転方向及び大きさとを基にして、自動操舵モード時の運転者の操舵介入の有無を判定する運転者介入有無判定手段を備え、運転者介入有無判定手段は、操舵トルク検出手段により検出された操舵トルクの回転方向と、モータ電流検出手段により検出されたモータ電流の回転方向が同じ場合は、異なる場合に比べて、操舵トルク検出手段により検出される操舵トルクが、より大きくなるまで、運転者の操舵介入無しと判定するとともに、モータ電流が０の近傍の領域に設けられたマージン領域内では、運転者の操舵介入無しと判定するので、運転者の操舵介入有無の判定を精度良く行い、自動操舵モードの頻繁な解除を防止することができる。

この発明の実施の形態１による操舵制御装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１による操舵制御装置の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１による操舵制御装置の運転者介入有無判定手段の判定方法を示す図である。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１について、図に基づいて説明する。
図１は、この発明の実施の形態１による操舵制御装置の構成を示すブロック図である。
図１において、アシスト電流演算手段１０は、運転者の操舵力を補助するためのアシスト電流を演算する。自動操舵電流演算手段２０は、自動操舵を行うための自動操舵電流を演算する。モード設定手段３０は、操舵制御モードを、アシストモードまたは自動操舵モードのいずれかに設定する。運転者介入有無判定手段４０は、自動操舵に対する運転者の操舵介入の有無を判定する。

モータ電流決定手段５０は、アシスト電流演算手段１０の出力と、自動操舵電流演算手段２０の出力と、モード設定手段３０の出力と、運転者介入有無判定手段４０の出力から、モータ１００に供給する電流を決定する。
操舵トルク検出手段６０は、運転者の操舵トルクの向き及び大きさを検出する。モータ電流検出手段７０は、モータ１００に供給する電流の向き及び大きさとして、モータ電流決定手段５０が決定した値を取得する。
モータ１００は、車両の操舵を補助または実施するためのトルクを発生する。モータ電流制御手段１１０は、モータ１００に供給する電流を、モータ電流決定手段５０が決定したモータ電流に一致させる。

ここで、アシスト電流演算手段１０は、一般的な電動パワーステアリング制御装置で用いられるものである。図示しない操舵トルクセンサや車速センサ、ハンドル角センサ等からの入力を基にして、運転者の操舵を補助するために必要なモータ電流値を演算する。

また、自動操舵電流演算手段２０は、例えば、一般的な駐車支援装置で用いられるものであり、図示しない駐車スペース検出用カメラ、超音波センサ、車速センサ、ヨーレートセンサ、ハンドル角センサ等の入力を基にして、車両を駐車スペースへ誘導する操舵を行うために必要なモータ電流値を演算する。

また、モード設定手段３０は、基本的には運転者からの要求を操舵制御モードとして設定するものであるが、操舵制御や車両走行状況等にも応じて、操舵制御モードを適切に変更するものである。

運転者介入有無判定手段４０は、操舵トルクの向き及び大きさ、モータ電流の向き及び大きさを後述する図３のマップに照らし合わせることで、自動操舵に対する運転者の操舵介入の有無を判定する。

図３は、この発明の実施の形態１による操舵制御装置の運転者介入有無判定手段の判定方法を示す図である。
図３において、運転者の操舵介入の有無を判定するためのマップであり、運転者の操舵トルクの向き及び大きさと、モータ電流の向き及び大きさに基づいて、介入有り判定領域４１と介入無し判定領域４２が示されている。
図３のマップは、運転者の操舵トルクの方向とモータ電流の方向が同じ場合（矢印４４）は、異なる場合（矢印４５）に比べて、運転者の操舵トルクが、より大きい領域まで、操舵介入無しと判定されるように形成されている。
また、モータ電流０近傍領域には、安定した判定を行うためのマージン領域４３を設けている。このマージン領域では、運転者の操舵介入無しの判定を行う。

次に、実施の形態１における操舵制御装置の動作を、図２のフローチャートを用いて説明する。
図２のフローチャートは、操舵制御装置が周期的に実行するものである。
まず始めに、アシスト電流演算手段１０が、運転者の操舵を補助するために必要なモータ電流値を演算する（ステップ１）。次に、自動操舵電流演算手段２０が、車両を駐車スペースへ誘導する操舵を行うために必要なモータ電流値を演算する（ステップ２）。
次に、モータ電流決定手段５０が、モード設定手段３０から操舵制御モードを取得し、アシストモードか自動操舵モードかを判定する（ステップ３）。
ステップ３で、アシストモードと判定した場合、モータ電流決定手段５０は、モータ電流としてアシスト電流演算手段１０の演算結果を使用し（ステップ４）、モータ電流制御手段１１０が、モータ電流をモータ電流決定手段５０の出力に一致させて（ステップ８）、終了する。

一方、ステップ３で、自動操舵モードと判定した場合、モータ電流決定手段５０は、運転者介入有無判定手段４０から判定結果を取得する（ステップ５）。運転者介入有無判定手段４０での判定方法については後段で詳細に説明する。
ステップ５で、運転者介入有りの場合、モータ電流決定手段５０は、モータ電流としてアシスト電流演算手段１０の演算結果を使用し（ステップ６）し、モータ電流制御手段１１０が、モータ電流をモータ電流決定手段５０の出力に一致させて（ステップ８）、終了する。

また、ステップ５で、運転者介入無しの場合、モータ電流決定手段５０は、モータ電流として自動操舵電流演算手段２０の演算結果を使用し（ステップ７）、モータ電流制御手段１１０が、モータ電流をモータ電流決定手段５０の出力に一致させて（ステップ８）、終了する。

次に、運転者介入有無判定手段４０が、運転者の操舵介入の有無を判定する際の方法について、詳細に説明する。
運転者介入有無判定手段４０は、操舵トルク検出手段６０から運転者の操舵トルクの向き及び大きさを入力する。また、モータ１００に供給する電流の向き及び大きさ（ここでは、モータ電流決定手段５０の前回演算値とする）をモータ電流検出手段７０から入力する。そして、操舵トルクの向き及び大きさと、モータ電流の向き及び大きさとを、図３のマップに照らし合わせることで、運転者の操舵介入の有無を判定する。
図３のマップでは、運転者の操舵トルクの方向とモータ電流の方向が同じ場合（矢印４４）は、異なる場合（矢印４５）に比べて、運転者の操舵トルクが、より大きい領域まで運転者の操舵介入無しと判定するようになっている。

実施の形態１の操舵制御装置によれば、このようにして、操舵トルクの向き及び大きさ、モータ電流の向き及び大きさから運転者の操舵介入の有無を判定する。より具体的には、運転者の操舵トルクの方向とモータの発生トルクの方向が同じ場合は、異なる場合に比べて、運転者の操舵トルクがより大きい領域まで運転者の操舵介入無しと判定する。
このため、運転者の操舵トルクの方向とモータの発生トルクの方向が異なる場合（いわゆる、運転者にとって操舵フィーリングが悪いとされる逆アシスト状態）での運転者の操舵介入については、介入有りの判定の感度を上げ、運転者の操舵トルクの方向とモータの発生トルクの方向が同じ場合での運転者の操舵介入については、介入有りの判定の感度を下げることができる。
また、それぞれの感度が調整可能であるため、パラメータを適切に設定することで、自動操舵モードの頻繁な解除を防止することができ、運転者にとって使い勝手の良い操舵制御装置を提供することができる。

なお、本実施の形態１では、ステップ１及びステップ２において、アシスト電流の演算と自動操舵電流の演算の双方を行ったが、アシスト電流の演算は、ステップ４とステップ６のタイミング、自動操舵電流の演算は、ステップ７のタイミングで行っても良い。

また、本実施の形態１では、ステップ５で運転者の操舵介入有りと判定した場合、ステップ６でアシスト電流演算手段１０の演算結果を使用するのみとしたが、ステップ５で運転者の操舵介入有りと判定した場合は、操舵制御モードを自動操舵モードからアシストモードに変更し、次回の処理では、ステップ３からステップ４に進むようにしても良い。

また、本実施の形態１では、モータ電流検出手段７０は、モータ１００に供給する電流の向き及び大きさとして、モータ電流決定手段５０が決定した値を取得するようにしたが、モータ１００に実際に流れている電流の向き及び大きさをセンサにより計測するようにしても良い。

また、本実施の形態１では、操舵トルクの向き及び大きさと、モータ電流の向き及び大きさとを、図３のマップに照らし合わせ、運転者の操舵介入の有無を判定したが、図３のマップによる判定に限るものではなく、例えば、操舵トルクの向き及び大きさと、モータ電流の向き及び大きさとを入力とした条件式や関数から判定結果を得るようにすれば、図３のマップによる方法に比べて必要なメモリ容量を少なくでき、より良い。

また、本実施の形態１では、操舵トルクの向き及び大きさと、モータ電流の向き及び大きさとを図３のマップに照らし合わせて、瞬時に運転者の操舵介入の有無を判定したが、操舵トルクとモータ電流の図３のマップの介入有り判定領域４１にある状態が、所定時間継続した場合、もしくは所定時間内に所定回数発生したことなどにより、運転者の操舵介入有りを判定すれば、安定した操舵介入の有無の判定を行うことができ、より良い。

また、本実施の形態１では、操舵トルクの向き及び大きさと、モータ電流の向き及び大きさとを図３のマップに照らし合わせて、運転者の操舵介入の有無を判定したが、車速に応じて判定パラメータを変更するようにすれば、車速が高い場合には、低い場合よりも運転者の操舵介入の判定の感度を上げるなどの調整ができ、より良い。

また、本実施の形態１では、自動操舵モードが一つの場合を示したが、自動操舵電流演算手段２０は、駐車支援を行うための第一の自動操舵電流と、車線維持走行を行うための第二の自動操舵電流を演算するものとし、モード設定手段３０は、操舵制御モードを、アシストモードまたは駐車支援モードまたは車線維持走行モードのいずれかに設定するものとし、運転者介入有無判定手段４０は、操舵制御モードが駐車支援モードか車線維持走行モードかに応じて、運転者の操舵介入の有無を判定するためのパラメータを変更するようにすれば、複数の自動運転機能それぞれに最適に対応でき、なお良い。

以上、本発明の実施の形態１を示したが、自動操舵モード中に運転者が操舵介入を行ったことを判定するための発明であるため、自動操舵モードに対する通常操舵モードとしては、本実施の形態１に示した電動パワーステアリングによるアシストモードだけでなく、ステアバイワイヤや可変ギア操舵機構による通常操舵にも適用可能である。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１０ アシスト電流演算手段、２０ 自動操舵電流演算手段、３０ モード設定手段、
４０ 運転者介入有無判定手段、４１ 介入有り判定領域、４２ 介入無し判定領域、
４３ マージン領域、４４ 矢印、４５ 矢印、５０ モータ電流決定手段、
６０ 操舵トルク検出手段、７０ モータ電流検出手段、１００ モータ、
１１０ モータ電流制御手段。

Claims (4)

1. 車両を操舵または補助するためのトルクを発生するモータ、
   運転者の操舵力を補助するためのアシスト電流を演算するアシスト電流演算手段、
   上記車両の自動操舵を行うための自動操舵電流を演算する自動操舵電流演算手段、
   操舵制御モードをアシストモード及び自動操舵モードのいずれかに設定するモード設定手段、
   このモード設定手段により設定された上記操舵制御モードに応じるとともに自動操舵モード時の運転者の操舵介入の有無に応じて、上記アシスト電流及び上記自動操舵電流のいずれかに基づき、上記モータに供給するモータ電流を決定するモータ電流決定手段、
   上記モータ電流の回転方向及び大きさを検出するモータ電流検出手段、
   運転者の操舵トルクの回転方向及び大きさを検出する操舵トルク検出手段、
   及び上記操舵トルク検出手段により検出された操舵トルクの回転方向及び大きさと、上記モータ電流検出手段により検出されたモータ電流の回転方向及び大きさとを基にして、上記自動操舵モード時の運転者の操舵介入の有無を判定する運転者介入有無判定手段を備え、
   上記運転者介入有無判定手段は、上記操舵トルク検出手段により検出された操舵トルクの回転方向と、上記モータ電流検出手段により検出されたモータ電流の回転方向が同じ場合は、異なる場合に比べて、上記操舵トルク検出手段により検出される操舵トルクが、より大きくなるまで、運転者の操舵介入無しと判定するとともに、
   上記モータ電流が０の近傍の領域に設けられたマージン領域内では、上記運転者の操舵介入無しと判定することを特徴とする操舵制御装置。
2. 上記運転者介入有無判定手段は、上記操舵トルク検出手段により検出された操舵トルクの回転方向及び大きさと、上記モータ電流検出手段により検出されたモータ電流の回転方向及び大きさが、予め決められた所定範囲内にある状態が、所定時間継続した場合、もしくは所定時間内に所定回数発生した場合に、運転者の操舵介入有りと判定することを特徴とする請求項１記載の操舵制御装置。
3. 車両の走行速度を検出する車速検出手段を備え、
   上記運転者介入有無判定手段は、上記車速検出手段の出力に応じて判定パラメータを変更して、上記運転者の操舵介入の有無を判定することを特徴とする請求項１または請求項２記載の操舵制御装置。
4. 上記自動操舵モードは、駐車支援を行うための第一の自動操舵モード及び車線維持走行を行うための第二の自動操舵モードを有し、
   上記モード設定手段は、上記自動操舵モードとして、上記第一の自動操舵モード及び上記第二の自動操舵モードのいずれかに設定し、
   上記自動操舵電流演算手段は、上記第一の自動操舵モード及び上記第二の自動操舵モードのいずれかに設定された上記自動操舵モードに応じて、駐車支援を行うための第一の自動操舵電流または車線維持走行を行うための第二の自動操舵電流を演算するように構成され、
   上記運転者介入有無判定手段は、上記第一の自動操舵モード及び上記第二の自動操舵モードのいずれかに設定された上記自動操舵モードに応じて、運転者の操舵介入の有無を判定するためのパラメータを変更することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項記載の操舵制御装置。