JP6331784B2 - 自動操舵装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動操舵装置に関するものである。

従来、操舵モータを回転制御することにより操舵する自動操舵装置では、自動操舵中に運転者が手動操舵を行った場合には、自動操舵モードから手動操舵モードに切り替わることが一般的になされている。

例えば、特許文献１に記載の自動操舵装置では、自動運転から運転者による手動運転に切り替わる際に、外界環境に応じて、移行時の操作分担比率を、時間的余裕を持たせて、滑らかに移行制御するものである。

特開平１０−３０９９６１号公報

しかし、上記方法では、自動操舵を行うために必要な状況データが得られなかった場合、即ち、運転者が予測していないタイミングで、自動運転が中止された場合の対処方法が記載されていない問題があった。

本発明の目的は、自動操舵を行うために必要な状況データが得られなかった場合でも、安全に自動操舵から手動操舵に移行できる自動操舵装置を提供することにある。

上記の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、所定周期毎に入力される指令操舵角に基づいて操舵機構の操舵角制御を行う自動操舵装置において、実車速を検出する実車速検出手段と、前記指令操舵角の前記所定周期と同時にサンプリングされる２サンプルリング目以降の操舵角である予定指令操舵角を少なくとも２サンプル以上検出する予定指令操舵角検出手段と、前記予定指令操舵角検出手段により検出された前記予定指令操舵角を記憶する予定指令操舵角記憶手段と、前記実車速の前記所定周期と同時にサンプリングされる２サンプルリング目以降の車速である予定車速を前記予定指令操舵角と同一サンプル数検出する予定車速検出手段と、前記予定車速検出手段により検出された前記予定車速を記憶する予定車速記憶手段と、前記指令操舵角及び前記実車速が正常か異常かを判定する異常判定手段と、前記指令操舵角に基づいて、前記操舵機構の操舵角制御を行う制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記異常判定手段が前記所定周期毎にサンプリングされた前記指令操舵角及び前記実車速が正常と判定した場合には、１サンプリング目の前記指令操舵角に基づいて自動操舵を実行する一方、前記異常判定手段が前記所定周期毎にサンプリングされた前記指令操舵角が異常で、且つサンプリングされた前記実車速が正常と判定した場合には、前記予定車速記憶手段に記憶された前記予定車速及び前記サンプリングされた実車速に基づいて、前記予定指令操舵角記憶手段で記憶された２サンプル目以降の予定指令操舵角を補正する予定指令操舵角補正手段を有し、前記予定指令操舵角補正手段で補正された前記予定指令操舵角に基づいて自動操舵を実行すること、を要旨とする。

本請求項の自動操舵装置では、実車速を検出する実車速検出手段と、指令操舵角の所定周期と同時にサンプリングされる２サンプルリング目以降の操舵角である予定指令操舵角を少なくとも２サンプル以上検出する予定指令操舵角検出手段と、予定指令操舵角検出手段により検出された予定指令操舵角を記憶する予定指令操舵角記憶手段と、実車速の所定周期と同時にサンプリングされる２サンプルリング目以降の車速である予定車速を予定指令操舵角と同一サンプル数検出する予定車速検出手段と、予定車速検出手段により検出された予定車速を記憶する予定車速記憶手段と、指令操舵角及び実車速が正常か異常かを判定する異常判定手段と、指令操舵角に基づいて、操舵機構の操舵角制御を行う制御手段と、を備え、制御手段は、異常判定手段が所定周期毎にサンプリングされた指令操舵角及び実車速が正常と判定した場合には、１サンプリング目の指令操舵角に基づいて自動操舵を実行する一方、異常判定手段が所定周期毎にサンプリングされた指令操舵角が異常で、且つサンプリングされた実車速が正常と判定した場合には、予定車速記憶手段に記憶された予定車速及びサンプリングされた実車速に基づいて、予定指令操舵角記憶手段で記憶された２サンプル目以降の予定指令操舵角を補正する予定指令操舵角補正手段を有し、予定指令操舵角補正手段で補正された予定指令操舵角に基づいて自動操舵を実行する構成とした。

即ち、指令操舵角の所定周期と同時にサンプリングされる２サンプルリング目以降の操舵角である予定指令操舵角を少なくとも２サンプル以上検出する予定指令操舵角検出手段と、予定指令操舵角検出手段により検出された予定指令操舵角を記憶する予定指令操舵角記憶手段と、実車速の所定周期と同時にサンプリングされる２サンプルリング目以降の車速である予定車速を予定指令操舵角と同一サンプル数検出する予定車速検出手段を備え、指令操舵角及び実車速が正常か異常かを判定する異常判定手段が、所定周期毎にサンプリングされた指令操舵角及び実車速が正常と判定した場合には、１サンプリング目の指令操舵角に基づいて自動操舵を実行する。その結果、最新の指令操舵角で自動操舵を実行できるので、安全、且つ、正確な自動操舵装置となる。

一方、異常判定手段が所定周期毎にサンプリングされた指令操舵角が異常で、且つサンプリングされた実車速が正常と判定した場合には、予定車速記憶手段に記憶された予定車速及びサンプリングされた実車速に基づいて、予定指令操舵角記憶手段で記憶された２サンプル目以降の予定指令操舵角を補正する予定指令操舵角補正手段を有し、予定指令操舵角補正手段で補正された予定指令操舵角に基づいて自動操舵を実行する。その結果、信頼性のおける予定指令操舵角で自動操舵を実行できるので、安全な自動操舵装置を構築できる。

本発明によれば、自動操舵を行うために必要な状況データが得られなかった場合でも、安全に自動操舵から手動操舵に移行できる自動操舵装置を提供することができる。

本実施形態における自動操舵装置の概略構成図。 本実施形態における自動操舵装置の制御ブロック図。 本実施形態における自動操舵の指令操舵角処理部の制御ブロック図。 本実施形態における自動操舵の指令操舵角補正部の制御ブロック図。 本実施形態における自動操舵の指令操舵角処理部の処理手順を示すフローチャート図。 本実施形態における自動操舵の指令操舵角補正部の処理手順を示すフローチャート図。 本実施形態における予定走行距離演算部の処理手順を示すフローチャート図。 本実施形態における指令操舵角θｐ＊、実車速Ｖ、予定指令操舵角θｐ＊（ｋ）及び予定車速Ｖ（ｋ）の説明図。

以下、コラム型の電動パワーステアリング装置（以下、ＥＰＳという）を備えた自動操舵装置１に具体化した本発明の一実施形態を図面に従って説明する。
図1に示すように、所定周期毎に入力される指令操舵角θｐ＊に基づいて操舵機構の操舵角制御を行う本実施形態の自動操舵装置１は、所定周期毎に入力される指令操舵角θｐ＊、及び実車速検出手段である車速センサ２５から検出される実車速Ｖを車内ネットワーク７０（ＣＡＮ）を介してＥＰＳＥＣＵ２９に送信する、上位コントローラである自動操舵ＥＣＵ２８を有している。

次に、本実施形態のＥＰＳについて説明する。図1に示すように、本実施形態のＥＰＳにおいて、ステアリング２が固定されたステアリングシャフト３は、ラックアンドピニオン機構４を介してラック軸５と連結されている。ステアリング操作に伴うステアリングシャフト３の回転は、ラックアンドピニオン機構４によりラック軸５の往復直線運動に変換される。

尚、本実施形態のステアリングシャフト３は、コラムシャフト８、インターミディエイトシャフト９、及びピニオンシャフト１０を連結してなる。そして、このステアリングシャフト３の回転に伴うラック軸５の往復直線運動が、同ラック軸５の両端に連結されたタイロッド１１を介して図示しないナックルに伝達されることにより、転舵輪１２の操舵角が変更されるようになっている。

また、ＥＰＳは、モータ２１を駆動源として操舵系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与する操舵力補助装置としてのＥＰＳアクチュエータ２４と、ＥＰＳアクチュエータ２４の作動を制御するＥＰＳＥＣＵ２９とを備えている。

本実施形態のＥＰＳアクチュエータ２４は、コラム型のＥＰＳアクチュエータであり、その駆動源であるモータ２１は、減速機構２３を介してコラムシャフト８と駆動連結されている。そして、同モータ２１の回転を減速機構２３により減速してコラムシャフト８に伝達することによって、そのモータトルクをアシスト力として操舵系に付与する構成となっている。

一方、ＥＰＳＥＣＵ２９には、トルクセンサ２６、及び操舵角センサ２７が接続されており、ＥＰＳＥＣＵ２９は、これら各センサの出力信号に基づいて、操舵トルクτ、及び実操舵角θｐを検出する。

尚、トルクセンサ２６はツインレゾルバ型のトルクセンサである。ＥＰＳＥＣＵ２９は、図示しないトーションバーの両端に設けられた一対のレゾルバの各出力信号に基づいて操舵トルクτを演算する。また、ＥＰＳＥＣＵ２９は、これら検出される各状態量に基づいて目標アシスト力を演算し、その駆動源であるモータ２１への駆動電力の供給を通じて、ＥＰＳアクチュエータ２４の作動、即ち操舵系に付与するアシスト力を制御する。

次に、本実施形態の自動操舵装置１における電気的構成について説明する。
図２は、本実施形態の自動操舵装置１の制御ブロック図である。同図に示すように、
ＥＰＳＥＣＵ２９は、指令操舵角θｐ＊に基づいて、操舵機構の操舵角制御を行う制御手段であるマイコン３０と、そのモータ制御信号に基づいて、ＥＰＳアクチュエータ２４の駆動源であるモータ２１に駆動電力を供給する駆動回路部３１、及びモータ２１に通電されるモータ実電流Ｉｍを検出するための電流センサ３２とを備えている。

駆動回路部３１は、直列に接続された一対のスイッチング素子を基本単位（アーム）として各相に対応する２つのアームを並列接続してなる公知のＰＷＭインバータ（図示せず）である。また、マイコン３０の出力するモータ制御信号は、駆動回路部３１を構成する各スイッチング素子のオンデューティ比を規定するものとなっている。モータ制御信号が各スイッチング素子のゲート端子に印加され、モータ制御信号に応答して、各スイッチング素子がオン／オフすることにより、バッテリ２０の電源電圧に基づくモータ駆動電力を生成して、モータ２１へと出力する構成になっている。

マイコン３０は、各センサの出力信号に基づき検出されたモータ２１のモータ実電流Ｉｍ、操舵トルクτ、実車速Ｖ、及び実操舵角θｐに基づいて、駆動回路部３１にモータ制御信号を出力する。

以下に示す各制御ブロックは、マイコン３０が実行するコンピュータプログラムにより実現されるものである。マイコン３０は、所定のサンプリング周期で上記各状態量を検出し、所定周期毎に以下の各制御ブロックに示される各演算処理を実行することにより、モータ制御信号を生成する。

図２に示すように、マイコン３０は、自動操舵の指令操舵角処理部３３と、自動操舵切替部３４と、駆動回路部３１を制御するモータ制御信号を生成するモータ制御信号生成部３５を備えている。

自動操舵の指令操舵角処理部３３については、図３の本実施形態における自動操舵の指令操舵角処理部３３の制御ブロック図を用いて説明する。
自動操舵の指令操舵角処理部３３は、自動操舵ＥＣＵ２８から車内ネットワーク７０（ＣＡＮ）を介して送信されてくる信号（指令操舵角θｐ＊及び実車速Ｖ）が正常か異常かを判定する異常判定手段である異常判定部４０と、自動操舵ＥＣＵ２８から送信されてくる予定車速Ｖ（ｋ）を検出する予定車速検出手段である予定車速Ｖ（２）からＶ（ｎ０）処理部４１と、予定車速を記憶する予定車速記憶手段である予定車速記憶部４２を有している。

更に、自動操舵の指令操舵角処理部３３は、指令操舵角を補正する指令操舵角補正部４３と、指令操舵角補正部４３から出力された指令操舵角θｐ＊と、実操舵角θｐを減算する減算器４５を有している。そして、減算器４５は、指令操舵角θｐ＊から、実操舵角θｐを減算して操舵角偏差Δθｐを生成する。生成された操舵角偏差Δθｐは、位置制御部（ＰＩＤ制御）４４によって自動操舵時モータ電流指令Ｉｍ１＊を生成する。

ここで、指令操舵角θｐ＊、実車速Ｖ、予定指令操舵角θｐ＊（ｋ）及び予定車速Ｖ（ｋ）について図８を用いて説明する。
ＥＰＳＥＣＵ２９は、自動操舵ＥＣＵ２８からの通信が正常時に、車両が地点Ｐ１において、所定周期で指令操舵角θｐ＊及び実車速Ｖを取り込む。本実施形態では、更に、ＥＰＳＥＣＵ２９は、自動操舵ＥＣＵ２８で演算された地点Ｐ２の予定指令操舵角θｐ＊（２）及び予定車速Ｖ（２）、地点Ｐ３の予定指令操舵角θｐ＊（３）及び予定車速Ｖ（３）、更に、地点Ｐｎ０の予定指令操舵角θｐ＊（ｎ０）及び予定車速Ｖ（ｎ０）を取り込み、それぞれの記憶部に記憶しておく。

ＥＰＳＥＣＵ２９は、自動操舵ＥＣＵ２８が正常時には、所定周期で取り込まれる指令操舵角θｐ＊及び実車速Ｖで自動操舵を実行する。一方、ＥＰＳＥＣＵ２９は、自動操舵ＥＣＵ２８が異常時（本実施形態では、地点Ｐ１と地点Ｐ２の間の地点で異常発生）には、記憶部で記憶された予定指令操舵角θｐ＊（ｋ）及び予定車速Ｖ（ｋ）を用いて、予定指令操舵角θｐ＊（ｋ）を補正し、自動操舵を実行する。

次に、異常判定部４０は、指令操舵角θｐ＊及び実車速Ｖを入力し、指令操舵角θｐ＊が異常の場合には、指令操舵角異常フラグＦＬＧｐａをセット（ＦＬＧｐａ←「１」）する。また、実車速Ｖが異常の場合には、実車速異常フラグＦＬＧｖａをセット（ＦＬＧｖａ←「１」）する。

予定車速Ｖ（２）からＶ（ｎ０）処理部４１は、実車速Ｖの所定周期と同時にサンプリングされる２サンプルリング目以降の車速である予定車速Ｖ（ｋ）を少なくとも２サンプル以上検出する。そして、少なくとも２サンプル以上検出した予定車速Ｖ（ｋ）は、予定車速記憶手段である予定車速記憶部４２に記憶される。

指令操舵角補正部４３は、異常判定部４０において、指令操舵角θｐ＊が正常であると判定した場合は、所定周期でサンプリングされた指令操舵角θｐ＊を減算器４５に出力するとともに、異常判定部４０において、指令操舵角θｐ＊が異常であると判定した場合には、指令操舵角の所定周期と同時にサンプリングされる２サンプルリング目以降の２サンプル以上の予定指令操舵角θｐ＊（ｋ）を補正して、指令操舵角θｐ＊として減算器４５に出力する。尚、指令操舵角補正部４３の詳細については後述する。

指令操舵角補正部４３については、図４の本実施形態における自動操舵の指令操舵角補正部４３の制御ブロック図を用いて説明する。
指令操舵角補正部４３には、指令操舵角θｐ＊、予定指令操舵角θｐ＊（ｋ）、実車速Ｖ、予定車速Ｖ（ｋ）、指令操舵角異常フラグＦＬＧｐａ、及び実車速異常フラグＦＬＧｖａが入力される。

指令操舵角補正部４３は、予定車速Ｖ（ｋ）と、実車速異常フラグＦＬＧｖａより予定走行距離を演算する予定走行距離演算部５０と、予定走行距離ｘａ（ｍ）を記憶する予定走行距離記憶部５１を有する。また、指令操舵角補正部４３は、実車速Ｖと、指令操舵角異常後の推定走行距離ｘｂと、予定走行距離記憶部５１で記憶した予定走行距離ｘａ（ｍ）とからサンプリング時点を演算する指令操舵角異常後の走行距離推定及びサンプリング時点演算部５２を有する。

また、指令操舵角補正部４３は、予定指令操舵角θｐ＊（ｋ）を検出する予定指令操舵角検出手段である予定指令操舵角θｐ＊（２）から予定指令操舵角θｐ＊（ｎ０）処理部５３と、予定指令操舵角θｐ＊（ｋ）を記憶する予定指令操舵角記憶手段である予定指令操舵角記憶部５４を有する。

また、指令操舵角補正部４３は、予定走行距離ｘａ（ｍ）、指令操舵角異常後の推定走行距離ｘｂ及び予定指令操舵角θｐ＊（ｋ）より、（１）式で補間演算される予定指令操舵角補間演算部５５を有している。
θｐ＊（ｋ）＝θｐ＊（ｋ−１）＋（θｐ＊（ｋ）−θｐ＊（ｋ−１））＊（ｘｂ−ｘａ（ｋ−１））/（ｘａ（ｋ）−ｘａ（ｋ−１））・・・（１）式

更に、指令操舵角補正部４３は、予定指令操舵角補間演算部５５で補間演算した予定指令操舵角θｐ＊（ｋ）を（２）式で補正する予定指令操舵角補正手段である予定指令操舵角補正演算部５６を有している。
θｐ＊（ｋ）＝θｐ＊（ｋ）×（ｆ（Ｖ）/ｆ（Ｖ（ｋ）））・・・（２）式

そして、指令操舵角補正部４３は、指令操舵角θｐ＊または予定指令操舵角θｐ＊（ｋ）を指令操舵角異常フラグＦＬＧｐａで切り替える指令操舵角切替部５８を有している。即ち、指令操舵角異常フラグＦＬＧｐａがリセット状態の場合は、指令操舵角切替部５８は、指令操舵角切替部接点５８ａ及び５８ｃを接続し、指令操舵角θｐ＊を出力する。一方、指令操舵角異常フラグＦＬＧｐａがセット状態の場合は、指令操舵角切替部５８は、指令操舵角切替部接点５８ｂ及び５８ｃを接続し、予定指令操舵角θｐ＊（ｋ）を出力する。

次に、自動操舵切替部３４は、トルク／モータ電流指令値マップ６０と、モータ指令電流切替部６１と、手動操舵介入判定部６２で構成されている。そして、トルク／モータ電流指令値マップ６０は、操舵トルクτ、及び実車速Ｖを入力として、手動操舵介入時モータ電流指令Ｉｍ２＊を生成する。尚、トルク／モータ電流指令値マップ６０は、同じ操舵トルクτの場合、実車速Ｖが小さいほど、大きな手動操舵介入時モータ電流指令Ｉｍ２＊を決定するように構成されている。

手動操舵介入判定部６２は、自動操舵中に運転者が手動操舵介入をしたか否かを判定する。即ち、所定以上の操舵トルクτが所定時間以上検出された場合には、自動操舵中に運転者が手動操舵介入をしたと判定し、手動操舵介入フラグＦＬＧｍａをセットして、モータ指令電流切替部６１に出力する。

モータ指令電流切替部６１は、手動操舵介入判定部６２の判定によって、自動操舵時モータ電流指令Ｉｍ１＊と、手動操舵介入時モータ電流指令Ｉｍ２＊を切り替える。
即ち、手動操舵介入判定部６２が手動操舵介入していないと判定した場合には、手動操舵介入フラグＦＬＧｍａをリセットし、モータ指令電流切替部接点６１ａと６１ｃを接続する。そして、自動操舵時モータ電流指令Ｉｍ１＊をモータ電流指令Ｉｍ＊として出力する。

一方、手動操舵介入判定部６２が手動操舵介入していると判定した場合には、手動操舵介入フラグＦＬＧｍａをセットし、モータ指令電流切替部接点６１ｂと６１ｃを接続する。
そして、手動操舵介入時モータ電流指令Ｉｍ２＊をモータ電流指令Ｉｍ＊として出力する。

モータ制御信号生成部３５は、モータ電流指令Ｉｍ＊からモータ実電流Ｉｍを減算する減算器６５と、減算器６５の出力であるモータ電流偏差ΔＩｍをＰＩＤ制御するモータ電流制御部６３と、モータ電流制御部６３の出力であるモータ電圧指令Ｖ＊をモータ制御信号に変換し、駆動回路部３１に出力するＰＷＭ出力部６４で構成されている。

次に、本実施形態におけるマイコン３０による自動操舵の指令操舵角処理部３３の処理手順について図５に基づいて説明する。
最初に、マイコン３０は、自動操舵ＥＣＵ２８からの各種信号（指令操舵角θｐ＊、実車速Ｖ）が正常か否かを判定する（ステップＳ１０１）。そして、マイコン３０は、自動操舵ＥＣＵ２８からの各種信号（指令操舵角θｐ＊、実車速Ｖ）が正常であると判定した場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）には、予定指令操舵角及び予定車速データのカウンターｋに「１」をセットする（ステップＳ１０２）。

そして、マイコン３０は、指令操舵角θｐ＊を読み込む（ステップＳ１０３）。次に、マイコン３０は、自動操舵ＥＣＵ２８から（ｎ０−１）個の予定指令操舵角θｐ＊（ｋ）と、（ｎ０−１）個の予定車速Ｖ（ｋ）を読み取り、予定指令操舵角記憶部５４及び予定車速記憶部４２に記憶する（ステップＳ１０４）。そして、マイコン３０は、指令操舵角θｐ＊に基づいて自動操舵を実行する（ステップＳ１０５）。

次に、マイコン３０は、手動操舵が介入したか否かを判定する（ステップＳ１０６）。そして、マイコン３０は、手動操舵が介入していないと判定した場合（ステップＳ１０６：ＮＯ）には、ステップＳ１０１に移行する。一方、マイコン３０は、手動操舵が介入していると判定した場合（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）には、自動操舵を停止する（ステップＳ１０７）。

そして、マイコン３０は、モータ指令電流切替部６１を切り替えて、モータ指令電流切替部接点６１ｂと６１ｃを接続（ステップＳ１０８）、手動操舵を実行（ステップＳ１０９）し、処理を終える。ここで、手動操舵が介入したか否かの判定方法は、例えば、操舵トルクτが所定の操舵トルクτ０以上になった場合等で処理できる。

一方、マイコン３０は、自動操舵ＥＣＵ２８からの各種信号（指令操舵角θｐ＊、実車速Ｖ）が正常でないと判定した場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）には、指令操舵角切替部５８を切り替えて、指令操舵角切替部接点５８ｂと５８ｃを接続する（ステップＳ１１０）。

次に、マイコン３０は、予定車速Ｖ（ｍ）の積算により予定走行距離ｘａ（ｍ）を演算する（ステップＳ１１１）。尚、予定走行距離演算方法は後述する。次に、マイコン３０は、実車速Ｖが正常か否かを判定する（ステップＳ１１２）。そして、マイコン３０は、実車速Ｖが正常でないと判定した場合（ステップＳ１１２：ＮＯ）には、マイコン３０は、予定指令操舵角及び予定車速データのカウンターｋをインクリメントする（ステップＳ１１３）。

次に、マイコン３０は、予定指令操舵角θｐ＊（ｋ）を予定指令操舵角記憶部５４から読み込む（ステップＳ１１４）。そして、マイコン３０は、予定指令操舵角記憶部５４から読み込まれた予定指令操舵角θｐ＊（ｋ）に基づいて自動操舵を実行する（ステップＳ１１５）。

次に、マイコン３０は、手動操舵が介入したか否かを判定する（ステップＳ１１６）。
そして、マイコン３０は、手動操舵が介入していないと判定した場合（ステップＳ１１６：ＮＯ）には、マイコン３０は、自動操舵ＥＣＵ２８からの各種信号（指令操舵角θｐ＊、実車速Ｖ）が正常か否かを判定する（ステップＳ１１７）。一方、マイコン３０は、手動操舵が介入していると判定した場合（ステップＳ１１６：ＹＥＳ）には、ステップＳ１０７に移行する。

次に、マイコン３０は、自動操舵ＥＣＵ２８からの各種信号（指令操舵角θｐ＊、実車速Ｖ）が正常でないと判定した場合（ステップＳ１１７：ＮＯ）には、予定指令操舵角及び予定車速データのカウンターｋが自動操舵ＥＣＵから転送される所定の予定指令操舵角及び予定車速データ数ｎ０より大きいか否かを判定する（ステップＳ１１８）。

一方、マイコン３０は、自動操舵ＥＣＵ２８からの各種信号（指令操舵角θｐ＊、実車速Ｖ）が正常であると判定した場合（ステップＳ１１７：ＹＥＳ）には、指令操舵角切替部５８を切り替えて、指令操舵角切替部接点５８ａと５８ｃを接続（ステップＳ１１９）し、ステップＳ１０２に移行する。

そして、マイコン３０は、予定指令操舵角及び予定車速データのカウンターｋが自動操舵ＥＣＵから転送される所定の予定指令操舵角及び予定車速データ数ｎ０より大きい場合（ステップＳ１１８：ＹＥＳ）には、ステップＳ１０７に移行する。

一方、マイコン３０は、予定指令操舵角及び予定車速データのカウンターｋが自動操舵ＥＣＵから転送される所定の予定指令操舵角及び予定車速データ数ｎ０未満の場合（ステップＳ１１８：ＮＯ）には、ステップＳ１１２に移行する。

次に、マイコン３０は、実車速Ｖが正常であると判定した場合（ステップＳ１１２：ＹＥＳ）には、マイコン３０は、実車速Ｖを読み込む（ステップＳ１２０）。そして、マイコン３０は、指令操舵角異常後の推定走行距離ｘｂを推定する（ステップＳ１２１）。

次に、マイコン３０は、指令操舵角異常後の推定走行距離ｘｂを予定走行距離ｘａ（ｍ）から推定し、サンプリング時点「ｊ」を選定する（ステップＳ１２２）。尚、予定走行距離ｘａ（ｋ）の演算方法は後述する。

次に、マイコン３０は、予定指令操舵角θｐ＊（ｊ−１）と、予定指令操舵角θｐ＊（ｊ）のデータを予定指令操舵角記憶部５４から読み込む（ステップＳ１２３）。
そして、マイコン３０は、予定指令操舵角及び予定車速データのカウンターｋにｊをセットする（ステップＳ１２４）。

次に、マイコン３０は、（１）式に基づいて、予定指令操舵角θｐ＊の補間演算を行う（ステップＳ１２５）。更に、マイコン３０は、（２）式に記載の実車速と、予定車速の関数に基づいて予定指令操舵角θｐ＊の補正を行う（ステップＳ１２６）。そして、マイコン３０は、補正された予定指令操舵角θｐ＊に基づいて自動操舵を実行する（ステップＳ１２７）。

次に、マイコン３０は、手動操舵が介入したか否かを判定する（ステップＳ１２８）。そして、マイコン３０は、手動操舵が介入していないと判定した場合（ステップＳ１２８：ＮＯ）には、マイコン３０は、自動操舵ＥＣＵ２８からの各種信号（指令操舵角θｐ＊、実車速Ｖ）が正常か否かを判定する（ステップＳ１２９）。一方、マイコン３０は、手動操舵が介入していると判定した場合（ステップＳ１２８：ＹＥＳ）には、ステップＳ１０７に移行する。

次に、マイコン３０は、自動操舵ＥＣＵ２８からの各種信号（指令操舵角θｐ＊、実車速Ｖ）が正常でないと判定した場合（ステップＳ１２９：ＮＯ）には、予定指令操舵角及び予定車速データのカウンターｋが自動操舵ＥＣＵから転送される所定の予定指令操舵角及び予定車速データ数ｎ０より大きいか否かを判定する（ステップＳ１３０）。

一方、マイコン３０は、自動操舵ＥＣＵ２８からの各種信号（指令操舵角θｐ＊、実車速Ｖ）が正常であると判定した場合（ステップＳ１２９：ＹＥＳ）には、指令操舵角切替部５８を切り替えて、指令操舵角切替部接点５８ａと５８ｃを接続（ステップＳ１３１）し、ステップＳ１０２に移行する。

そして、マイコン３０は、予定指令操舵角及び予定車速データのカウンターｋが自動操舵ＥＣＵから転送される所定の予定指令操舵角及び予定車速データ数ｎ０より大きい場合（ステップＳ１３０：ＹＥＳ）には、ステップＳ１０７に移行する。

一方、マイコン３０は、予定指令操舵角及び予定車速データのカウンターｋが自動操舵ＥＣＵから転送される所定の予定指令操舵角及び予定車速データ数ｎ０未満の場合（ステップＳ１３０：ＮＯ）には、ステップＳ１１２に移行する。

次に、本実施形態におけるマイコン３０による予定走行距離演算部５０の処理手順について図７を用いて説明する。
最初に、マイコン３０は、予定走行距離演算部にて使用の予定指令操舵角及び予定車速データのカウンターｍ及び予定走行距離ｘａ（０）の値をリセットする（ステップＳ２０１）。次に、マイコン３０は、予定指令操舵角及び予定車速データのカウンターｍをインクリメントする（ステップＳ２０２）。

そして、マイコン３０は、予定走行距離ｘａ（ｍ−１）に予定車速Ｖ（ｍ）を加算して予定走行距離ｘａ（ｍ）を演算する（ステップＳ２０３）。次に、マイコン３０は、予定走行距離ｘａ（ｍ）を予定走行距離記憶部５１に記憶する（ステップＳ２０４）。次に、マイコン３０は、予定指令操舵角及び予定車速データのカウンターｍが、自動操舵ＥＣＵから転送される所定の予定指令操舵角及び予定車速データ数ｎ０より大きいか否かを判定する（ステップＳ２０５）。

そして、マイコン３０は、予定指令操舵角及び予定車速データのカウンターｍが、自動操舵ＥＣＵから転送される所定の予定指令操舵角及び予定車速データ数ｎ０未満の場合（ステップＳ２０５：ＮＯ）には、ステップＳ２０２に移行する。一方、マイコン３０は、予定指令操舵角及び予定車速データのカウンターｍが、自動操舵ＥＣＵから転送される所定の予定指令操舵角及び予定車速データ数ｎ０より大きい場合（ステップＳ２０５：ＹＥＳ）には、処理を終える。

次に、上記のように構成された本実施形態の自動操舵装置の作用及び効果について説明する。
実車速Ｖを検出する車速センサ２５と、指令操舵角θｐ＊の所定周期と同時にサンプリングされる２サンプルリング目以降の操舵角である予定指令操舵角θｐ＊（ｋ）を少なくとも２サンプル以上検出する予定指令操舵角θｐ＊（２）から予定指令操舵角θｐ＊（ｎ０）処理部５３と、予定指令操舵角θｐ＊（ｋ）を記憶する予定指令操舵角記憶部５４と、実車速Ｖの所定周期と同時にサンプリングされる２サンプルリング目以降の車速である予定車速Ｖ（ｋ）を予定指令操舵角θｐ＊（ｋ）と同一サンプル数検出する予定車速Ｖ（２）からＶ（ｎ０）処理部４１と、予定車速Ｖ（ｋ）を記憶する予定車速記憶部４２と、指令操舵角θｐ＊及び実車速Ｖが正常か異常かを判定する異常判定部４０と、指令操舵角θｐ＊に基づいて、操舵機構の操舵角制御を行うマイコン３０と、を備え、マイコン３０は、異常判定部４０が所定周期毎にサンプリングされた指令操舵角θｐ＊及び実車速Ｖが正常と判定した場合には、１サンプリング目の指令操舵角θｐ＊に基づいて自動操舵を実行する一方、異常判定部４０が所定周期毎にサンプリングされた指令操舵角θｐ＊が異常で、且つサンプリングされた実車速Ｖが正常と判定した場合には、予定車速記憶部４２に記憶された予定車速Ｖ（ｋ）及びサンプリングされた実車速Ｖに基づいて、予定指令操舵角記憶部５４で記憶された２サンプル目以降の予定指令操舵角θｐ＊（ｋ）を補正する予定指令操舵角補正演算部５６を有し、予定指令操舵角補正演算部５６で補正された予定指令操舵角θｐ＊（ｋ）に基づいて自動操舵を実行する構成とした。

即ち、指令操舵角θｐ＊の所定周期と同時にサンプリングされる２サンプルリング目以降の操舵角である予定指令操舵角θｐ＊（ｋ）を少なくとも２サンプル以上検出する予定指令操舵角θｐ＊（２）から予定指令操舵角θｐ＊（ｎ０）処理部５３と、予定指令操舵角θｐ＊（ｋ）を記憶する予定指令操舵角記憶部５４と、実車速Ｖの所定周期と同時にサンプリングされる２サンプルリング目以降の車速である予定車速Ｖ（ｋ）を予定指令操舵角θｐ＊（ｋ）と同一サンプル数検出する予定車速Ｖ（２）からＶ（ｎ０）処理部４１を備え、指令操舵角θｐ＊及び実車速Ｖが正常か異常かを判定する異常判定部４０が、所定周期毎にサンプリングされた指令操舵角θｐ＊及び実車速Ｖが正常と判定した場合には、１サンプリング目の指令操舵角θｐ＊に基づいて自動操舵を実行する。その結果、最新の指令操舵角θｐ＊で自動操舵を実行できるので、安全、且つ、正確な自動操舵装置となる。

一方、異常判定部４０が所定周期毎にサンプリングされた指令操舵角θｐ＊が異常で、且つサンプリングされた実車速Ｖが正常と判定した場合には、予定車速記憶部４２に記憶された予定車速Ｖ（ｋ）及びサンプリングされた実車速Ｖに基づいて、予定指令操舵角記憶部５４で記憶された２サンプル目以降の予定指令操舵角θｐ＊（ｋ）を補正する予定指令操舵角補正演算部５６を有し、予定指令操舵角補正演算部５６で補正された予定指令操舵角θｐ＊（ｋ）に基づいて自動操舵を実行する。その結果、信頼性のおける予定指令操舵角θｐ＊（ｋ）で自動操舵を実行できるので、安全な自動操舵装置を構築できる。

その結果、自動操舵を行うために必要な状況データが得られなかった場合でも、安全に自動操舵から手動操舵に移行できる自動操舵装置を構成することができる。

尚、本実施形態は以下のように変更してもよい。
・本実施形態では、自動操舵ＥＣＵ２８から転送されてくる指令操舵角θｐ＊が異常となった場合には、予定指令操舵角記憶部５４で記憶している２サンプル目以降の指令操舵角θｐ＊（２）から指令操舵角θｐ＊（ｎ０）を使用して自動操舵を継続したが、その時に指令操舵角θｐ＊が異常という警告を発しても、表示してもよい。

・本実施形態では、位置制御部４４及びモータ電流制御部６３ともＰＩＤ制御としたが、位置制御部４４及びモータ電流制御部６３ともＰＩ制御としてもよい。

・本実施形態では、本発明をコラムアシストＥＰＳに具体化したが、本発明をラックアシストＥＰＳやピニオンアシストＥＰＳに適用してもよい。

・本実施形態では、本発明をＥＰＳアクチュエータ２４の駆動源であるモータ２１として、ＤＣモータに具体化したが、本発明を三相のブラシレスＤＣモータ、誘導モータ、及びステッピングモータとしてもよい。

・本実施形態では、車速センサ２５からの実車速Ｖを、自動操舵ＥＣＵ２８を介して、ＣＡＮ信号に変換しているが、車速センサ２５から直接実車速Ｖを、ＣＡＮ７０に送出してもよい。

１：自動操舵装置、２：ステアリング、３：ステアリングシャフト、
４：ラックアンドピニオン機構、５：ラック軸、８：コラムシャフト、
９：インターミディエイトシャフト、１０：ピニオンシャフト、１１：タイロッド、
１２：転舵輪、２０：バッテリ、２１：モータ、２３：減速機構、
２４：ＥＰＳアクチュエータ、２５：車速センサ（実車速検出手段）、
２６：トルクセンサ、２７：操舵角センサ、２８：自動操舵ＥＣＵ、２９：ＥＰＳＥＣＵ、
３０：マイコン（制御手段）、３１：駆動回路部、３２：電流センサ、
３３：自動操舵の指令操舵角処理部、３４：自動操舵切替部、
３５：モータ制御信号生成部、４０：異常判定部（異常判定手段）、
４１：予定車速Ｖ（２）からＶ（ｎ０）処理部（予定車速検出手段）、
４２：予定車速記憶部（予定車速記憶手段）、４３：指令操舵角補正部、
４４：位置制御部（ＰＩＤ制御）、４５、６５：減算器、
５０：予定走行距離演算部、５１：予定走行距離記憶部、
５２：指令操舵角異常後の走行距離推定及びサンプリング時点演算部、
５３：予定指令操舵角θｐ＊（２）から予定指令操舵角θｐ＊（ｎ０）処理部
（予定指令操舵角検出手段）、
５４：予定指令操舵角記憶部（予定指令操舵角記憶手段）、
５５：予定指令操舵角補間演算部、
５６：予定指令操舵角補正演算部（予定指令操舵角補正手段）、
５８：指令操舵角切替部、５８ａ、５８ｂ、５８ｃ：指令操舵角切替部接点、
６０：トルク／モータ電流指令値マップ、６１：モータ指令電流切替部、
６１ａ、６１ｂ、６１ｃ：モータ指令電流切替部接点、６２：手動操舵介入判定部、
６３：モータ電流制御部（ＰＩＤ制御）、６４：ＰＷＭ出力部、
７０：車内ネットワーク（ＣＡＮ）、
Ｖ：実車速、τ：操舵トルク、
Ｉｍ１＊：自動操舵時モータ電流指令、Ｉｍ２＊：手動操舵介入時モータ電流指令、
Ｉｍ＊：モータ電流指令、Ｉｍ：モータ実電流、ΔＩｍ：モータ電流偏差、
Ｖ＊：モータ電圧指令、θｐ＊：指令操舵角、θｐ＊（ｋ）：予定指令操舵角、
θｐ：実操舵角、Δθｐ：操舵角偏差、
Ｖ（ｋ）：予定車速、Ｖ（ｍ）：予定車速（予定走行距離演算部にて使用）、
ｘａ（ｍ）：予定走行距離、ｘｂ：指令操舵角異常後の推定走行距離、
ｋ：予定指令操舵角及び予定車速データのカウンター、
ｍ：予定指令操舵角及び予定車速データのカウンター（予定走行距離演算部にて使用）、
ｎ０：自動操舵ＥＣＵから転送される所定の予定指令操舵角及び予定車速データ数、
ＦＬＧｐａ：指令操舵角異常フラグ（フラグセットにて異常）、
ＦＬＧｖａ：実車速異常フラグ（フラグセットにて異常）、
ＦＬＧｍａ：手動操舵介入フラグ（フラグセットにて手動操舵介入）

Claims (1)

1. 所定周期毎に入力される指令操舵角に基づいて操舵機構の操舵角制御を行う自動操舵装置において、
   実車速を検出する実車速検出手段と、
   前記指令操舵角の前記所定周期と同時にサンプリングされる２サンプルリング目以降の操舵角である予定指令操舵角を少なくとも２サンプル以上検出する予定指令操舵角検出手段と、
   前記予定指令操舵角検出手段により検出された前記予定指令操舵角を記憶する予定指令操舵角記憶手段と、
   前記実車速の前記所定周期と同時にサンプリングされる２サンプルリング目以降の車速である予定車速を前記予定指令操舵角と同一サンプル数検出する予定車速検出手段と、
   前記予定車速検出手段により検出された前記予定車速を記憶する予定車速記憶手段と、
   前記指令操舵角及び前記実車速が正常か異常かを判定する異常判定手段と、
   前記指令操舵角に基づいて、前記操舵機構の操舵角制御を行う制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記異常判定手段が前記所定周期毎にサンプリングされた前記指令操舵角及び前記実車速が正常と判定した場合には、１サンプリング目の前記指令操舵角に基づいて自動操舵を実行する一方、前記異常判定手段が前記所定周期毎にサンプリングされた前記指令操舵角が異常で、且つサンプリングされた前記実車速が正常と判定した場合には、前記予定車速記憶手段に記憶された前記予定車速及び前記サンプリングされた実車速に基づいて、前記予定指令操舵角記憶手段で記憶された２サンプル目以降の予定指令操舵角を補正する予定指令操舵角補正手段を有し、前記予定指令操舵角補正手段で補正された前記予定指令操舵角に基づいて自動操舵を実行すること、
   を特徴とする自動操舵装置。

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