JP6260815B2 - 操舵支援装置 - Google Patents
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Description
第1電流補正量Ir1を演算するために用いられる関数はyb1を含んでおり、b1の値は2以上である。このため、横偏差yの絶対値が大きくなるほど、第1電流補正量Ir1の絶対値が大きくなるとともに、横偏差yの絶対値が大きくなるほど平均変化率(第1電流補正量Ir1の絶対値の増加率)が大きくなる。これにより、車両を目標走行ライン側により迅速に誘導することができる。
第1電流補正量Ir1を演算するために用いられる関数はyb1を含んでおり、第2電流補正量Ir2を演算するために用いられる関数はdy/dtb2を含んでおり、b1はb2より大きい。このため、前記a1と前記a2とが等しい場合には、横偏差yの絶対値が1未満の範囲での第1電流補正量Ir1の平均変化率は、横偏差変化率dy/dtの絶対値が1未満の範囲での第2電流補正量Ir2の平均変化率に比べて小さくなり、横偏差yの絶対値が1より大きな範囲での第1電流補正量Ir1の平均変化率は、横偏差変化率dy/dtの絶対値が1より大きな範囲での第2電流補正量Ir2の平均変化率に比べて大きくなる。
請求項4記載の発明は、前記第1演算手段は、Ir1=a1・y3の関数で表される、yとIr1との関係に基いて、第1電流補正量Ir1を演算するように構成されており、前記第2演算手段は、Ir2=a2・(dy/dt)の関数で表される、dy/dtとIr2との関係に基いて、第2電流補正量Ir2を演算するように構成されている、請求項3に記載の操舵支援装置である。
図1は、本発明の一実施形態に係る操舵支援装置が適用された電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。
電動パワーステアリング装置(EPS:electric power steering)1は、車両を操向するための操舵部材としてのステアリングホイール2と、このステアリングホイール2の回転に連動して転舵輪3を転舵する転舵機構4と、運転者の操舵を補助するための操舵補助機構5とを備えている。ステアリングホイール2と転舵機構4とは、ステアリングシャフト6および中間軸7を介して機械的に連結されている。
ステアリングシャフト6の周囲には、トルクセンサ11が配置されている。トルクセンサ11は、入力軸8および出力軸9の相対回転変位量に基づいて、ステアリングホイール2に与えられた操舵トルクTを検出する。この実施形態では、トルクセンサ11によって検出される操舵トルクTは、たとえば、右方向への操舵のためのトルクが正の値として検出され、左方向への操舵のためのトルクが負の値として検出され、その絶対値が大きいほど操舵トルクの大きさが大きくなるものとする。
操舵補助機構5は、操舵補助力(アシスト力)を発生させるための操舵補助用の電動モータ18と、電動モータ18の出力トルクを転舵機構4に伝達するための減速機構19とを含む。減速機構19は、ウォーム軸20と、このウォーム軸20と噛み合うウォームホイール21とを含むウォームギヤ機構からなる。減速機構19は、伝達機構ハウジングとしてのギヤハウジング22内に収容されている。
電動モータ18によってウォーム軸20が回転駆動されると、ウォームホイール21が回転駆動され、ステアリングシャフト6が回転する。そして、ステアリングシャフト6の回転は、中間軸7を介してピニオン軸13に伝達される。ピニオン軸13の回転は、ラック軸14の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪3が転舵される。すなわち、電動モータ18によってウォーム軸20を回転駆動することによって、転舵輪3が転舵されるようになっている。つまり、電動モータ18は、転舵輪3を転舵させるための転舵用駆動力を発生させるためのモータである。
トルクセンサ11によって検出される操舵トルクT、車速センサ23によって検出される車速VおよびCCDカメラ24から出力される画像信号は、ECU(電子制御ユニット:Electronic Control Unit)12に入力される。ECU12は、これらの入力信号に基いて、電動モータ18を制御する。
ECU12は、電動モータ18を制御するためのマイクロコンピュータ31と、マイクロコンピュータ31によって制御され、電動モータ18に電力を供給する駆動回路(インバータ回路)32と、電動モータ18に流れるモータ電流(実電流値)Iを検出する電流検出回路33とを含んでいる。
目標電流値演算部44は、基本目標電流値設定部41によって設定された基本目標電流値Io*を、電流補正量演算部43によって演算された電流補正量Irを用いて補正することにより、目標電流値I*を演算する。具体的には、目標電流値演算部44は、基本目標電流値Io*から電流補正量Irを減算することにより、目標電流値I*を演算する。電流偏差演算部45は、目標電流値演算部44によって得られた目標電流値I*と電流検出回路33によって検出された実電流値Iとの偏差(電流偏差ΔI=I*−I)を演算する。
以下、電流補正量演算部43の動作について詳しく説明する。図2に示すように、電流補正量演算部43は、第1電流補正量演算部51と、第2電流補正量演算部52と、加算部53と、車速ゲイン設定部54と、乗算部55とを含んでいる。
第1電流補正量演算部51は、予め設定された横偏差yに対する第1電流補正量Ir1の関係を示すマップまたは演算式に基いて、第1電流補正量Ir1を演算する。第2電流補正量演算部52は、予め設定された横偏差変化率dy/dtに対する第2電流補正量Ir2の関係を示すマップまたは演算式に基いて、第2電流補正量Ir2を演算する。
つまり、第1電流補正量演算部51は、b1が奇数に設定される場合には、Ir1=a1・yb1の関数で表される、yとIr1との関係に基いて、第1電流補正量Ir1を演算し、b1が偶数に設定される場合には、y≧0の範囲では、Ir1=a1・yb1の関数で表され、y<0の範囲では、Ir1=−a1・yb1の関数で表される、yとIr1との関係に基いて、第1電流補正量Ir1を演算することが好ましい。
一方、基本目標電流値Io*の符号が前記実施形態と同様に設定され、かつ横偏差yの符号が前記実施形態とは逆に設定されている場合、または基本目標電流値Io*の符号が前記実施形態とは逆に設定され、かつ横偏差yの符号が前記実施形態と同様に設定されている場合には、定数a1およびa2は、負の値に設定される。
一般的に、aを定数とすると、f(x)=axb(bは自然数からなる次数)で表される関数においては、xの絶対値が大きくなるほどf(x)の絶対値は大きくなる。また、bの値が2以上である場合には、平均変化率は、xの絶対値が大きくなるほど大きくなる。平均変化率とは、(f(x)の変化量)/(xの変化量)をいう。
前記a1が前記a2と等しい場合、前記b1が前記b2より大きいと、横偏差yの絶対値が1未満の範囲での第1電流補正量Ir1の平均変化率は、横偏差変化率dy/dtの絶対値が1未満の範囲での第2電流補正量Ir2の平均変化率に比べて小さくなり、横偏差yの絶対値が1より大きな範囲での第1電流補正量Ir1の平均変化率は、横偏差変化率dy/dtの絶対値が1より大きな範囲での第2電流補正量Ir2の平均変化率に比べて大きくなる。
この実施形態では、第1電流補正量演算部51は、図5Aに示されている、横偏差yに対する第1電流補正量Ir1の関係を記憶したマップまたは当該関係を表す演算式に基いて、第1電流補正量Ir1を演算する。図5Aの例では、第1電流補正量Ir1は、a1を正の定数として、Ir1=a1・y3の3次関数で表される。つまり、この関数は、前記a1が正でかつ前記b1が3である場合に相当する。
以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。例えば、加算部53と乗算部55の間に、総電流補正量(Ir1+Ir2)の絶対値を所定範囲に限定するためのリミッタを設けてもよい。
また、前述の実施形態では、基本目標電流値設定部41は、操舵トルクTを用いて(具体的には操舵トルクTおよび車速Vに基づいて)、基本目標電流値Io*を設定しているが、操舵角を用いて基本目標電流値Io*を設定してもよい。
また、この発明は、ステアリングホイール2が操舵されない自動運転モードにおいても、適用することができる。
Claims (4)
- 車両の転舵機構に転舵用駆動力を与えるための電動モータと、
車速を検出するための車速検出手段と、
目標走行ラインからの車両の横偏差と、前記横偏差の単位時間当たりの変化率である横偏差変化率とを取得する情報取得手段と、
前記電動モータに対する基本目標電流値を設定する基本目標電流値設定手段と、
前記情報取得手段によって取得された横偏差および横偏差変化率に基いて、横偏差および横偏差変化率が零に近づくように、前記基本目標電流値を補正するための総電流補正量を演算し、前記車速検出手段によって検出される車速に応じたゲインを、前記総電流補正量に乗算することにより、電流補正量を演算する電流補正量演算手段と、
前記基本目標電流値を、前記電流補正量を用いて補正することにより、目標電流値を演算する目標電流値演算手段と、
前記目標電流値に基いて、前記電動モータを駆動制御する制御手段と、を含み、
前記電流補正量演算手段は、車速が高速時には、低速時に比べて、前記電流補正量を大きくする、操舵支援装置。 - 前記電流補正量演算手段は、
前記情報取得手段によって取得された横偏差に基いて第1電流補正量を演算する第1演算手段と、
前記情報取得手段によって取得された横偏差変化率に基いて第2電流補正量を演算する第2演算手段と、
前記第1電流補正量と前記第2電流補正量とを加算することによって、前記総電流補正量を演算する第3演算手段とを含む、請求項1に記載の操舵支援装置。 - 車両の転舵機構に転舵用駆動力を与えるための電動モータと、
目標走行ラインからの車両の横偏差と、前記横偏差の単位時間当たりの変化率である横偏差変化率とを取得する情報取得手段と、
前記電動モータに対する基本目標電流値を設定する基本目標電流値設定手段と、
前記情報取得手段によって取得された横偏差および横偏差変化率に基いて、横偏差および横偏差変化率が零に近づくように、前記基本目標電流値を補正するための電流補正量を演算する電流補正量演算手段と、
前記基本目標電流値を前記電流補正量を用いて補正することにより、目標電流値を演算する目標電流値演算手段と、
前記目標電流値に基いて、前記電動モータを駆動制御する制御手段とを含み、
前記電流補正量演算手段は、
前記情報取得手段によって取得された横偏差に基いて第1電流補正量を演算する第1演算手段と、
前記情報取得手段によって取得された横偏差変化率に基いて第2電流補正量を演算する第2演算手段と、
前記第1電流補正量と前記第2電流補正量とを加算することによって、前記電流補正量を演算する第3演算手段とを含み、
前記情報取得手段によって取得された横偏差をyとし、前記情報取得手段によって取得された横偏差変化率をdy/dtとし、前記第1電流補正量をIr1とし、前記第2電流補正量をIr2とし、a1,a2を同符号の定数とし、b1を2以上の自然数からなる次数とし、b2をb1より小さな自然数からなる次数とすると、
前記第1演算手段は、b1が奇数に設定される場合には、Ir1=a1・y b1 の関数で表される、yとIr1との関係に基いて、前記第1電流補正量Ir1を演算し、b1が偶数に設定される場合には、y≧0の範囲では、Ir1=a1・y b1 の関数で表され、y<0の範囲では、Ir1=−a1・y b1 の関数で表される、yとIr1との関係に基いて、前記第1電流補正量Ir1を演算するように構成されており、
前記第2演算手段は、b2が奇数に設定される場合には、Ir2=a2・(dy/dt) b2 の関数で表される、dy/dtとIr2との関係に基いて、前記第2電流補正量Ir2を演算し、b2が偶数に設定される場合には、dy/dt≧0の範囲では、Ir2=a2・(dy/dt) b2 の関数で表され、dy/dt<0の範囲では、Ir2=−a2・(dy/dt) b2 の関数で表される、dy/dtとIr2との関係に基いて、前記第2電流補正量Ir2を演算するように構成されている、操舵支援装置。 - 前記第1演算手段は、Ir1=a1・y 3 の関数で表される、yとIr1との関係に基いて、前記第1電流補正量Ir1を演算するように構成されており、
前記第2演算手段は、Ir2=a2・(dy/dt)の関数で表される、dy/dtとIr2との関係に基いて、前記第2電流補正量Ir2を演算するように構成されている、請求項3に記載の操舵支援装置。
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