JP6512440B2 - 操舵支援装置 - Google Patents
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Description
請求項4記載の発明は、前記補正手段は、前記情報取得手段によって取得される横偏差変化率と横偏差変化率の単位時間当たりの変化率との符号が一致している場合に、前記レーンキープアシスト電流値演算手段によって演算されたレーンキープアシスト電流値に、前記レーンキープアシスト電流値と同符号の補正値を加算することにより、当該レーンキープアシスト電流値を補正するように構成されている、請求項1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。
トーションバー10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(操舵アシストトルク)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。
図2に戻り、レーンキープアシスト電流値設定部43は、車速V、横偏差y、横偏差変化率dy/dtおよび横偏差yの二階微分値d2y/dt2に基いて、車両100を目標走行ラインLsに沿って走行させるためのレーンキープアシスト電流値Ir*を設定する。レーンキープアシスト電流値設定部43の詳細については、後述する。
以下、レーンキープアシスト電流値設定部43について詳しく説明する。図2に示すように、レーンキープアシスト電流値設定部43は、レーンキープアシスト電流値演算部51と、補正用ゲイン設定部52と、ゲイン乗算部53とを含む。
図5は、レーンキープアシスト電流値演算部51の電気的構成を示すブロック図である。レーンキープアシスト電流値演算部51は、第1電流値演算部61と、第2電流値演算部62と、加算部63と、車速ゲイン設定部64と、乗算部65とを含んでいる。
第1電流値演算部61は、予め設定された横偏差yに対する第1レーンキープアシスト電流値Ir1*の関係を示すマップまたは演算式に基いて、第1レーンキープアシスト電流値Ir1*を演算する。第2電流値演算部62は、予め設定された横偏差変化率dy/dtに対する第2レーンキープアシスト電流値Ir2*の関係を示すマップまたは演算式に基いて、第2レーンキープアシスト電流値Ir2*を演算する。
つまり、第1電流値演算部61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レーンキープアシスト電流値Ir1*を演算することが好ましい。一方、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レーンキープアシスト電流値Ir1*を演算することが好ましい。
一方、操舵アシスト電流値Is*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、または操舵アシスト電流値Is*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、正の値に設定される。
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レーンキープアシスト電流値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レーンキープアシスト電流値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レーンキープアシスト電流値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レーンキープアシスト電流値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電流値演算部61は、図6Aに示されている、横偏差yに対する第1レーンキープアシスト電流値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レーンキープアシスト電流値Ir1*を演算する。図6Aの例では、第1レーンキープアシスト電流値Ir1*は、a1を負の定数として、Ir1*=a1・y3の3次関数で表される。つまり、この関数は、前記a1が負でかつ前記b1が3である場合に相当する。
図2に戻り、補正用ゲイン設定部52は、情報取得部42によって取得された横偏差変化率dy/dtと横偏差yの二階微分値d2y/dt2とに基づいて、レーンキープアシスト電流値演算部51によって演算されたレーンキープアシスト電流値Iro*を補正するための補正用ゲインGを設定する。補正用ゲイン設定部52の動作の詳細は後述する。
補正用ゲイン設定部52は、横偏差変化率dy/dtと横偏差yの二階微分値d2y/dt2とを取得する(ステップS1)。そして、補正用ゲイン設定部52は、横偏差変化率dy/dtと横偏差yの二階微分値d2y/dt2との符号が一致しているか否かを判別する(ステップS2)。補正用ゲイン設定部52は、例えば、横偏差変化率dy/dtと横偏差yの二階微分値d2y/dt2との積が正のときに、両者の符号が一致していると判別し、横偏差変化率dy/dtと横偏差yの二階微分値d2y/dt2との積が零または負のときに、両者の符号が一致していないと判別してもよい。
横偏差yおよび横偏差変化率dy/dtの両方が零から遠ざかる方向に変化している状態は、目標走行ラインに対する車両の逸脱度が増加している状態であると考えることができる。横偏差yおよび横偏差変化率dy/dtの両方が零から遠ざかる方向に変化している状態では、横偏差yの一階微分値である横偏差変化率dy/dtと横偏差yの二階微分値d2y/dt2との符号が一致する。したがって、横偏差yの一階微分値である横偏差変化率dy/dtと横偏差yの二階微分値d2y/dt2との符号が一致するときに、目標走行ラインに対する車両の逸脱度が増加している状態であると判別できる。
補正用ゲイン設定部52は、横偏差変化率dy/dtと横偏差yの二階微分値d2y/dt2とを取得する(ステップS11)。そして、補正用ゲイン設定部52は、次式(1)に基づいて、第1補正用ゲインG1を演算する(ステップS12)。
前記式(1)において、K1,K2は、予め設定された正の係数である。
次に、補正用ゲイン設定部52は、第1補正用ゲインG1が1よりも大きいか否かを判別する(ステップS13)。
第1補正用ゲインG1が1以下である場合には(ステップS13:NO)、補正用ゲイン設定部52は、第1補正用ゲインG1を1よりも大きな所定値γに設定する(ステップS14)。そして、補正用ゲイン設定部52は、ステップS15に移行する。前記ステップS13において、第1補正用ゲインG1が1よりも大きいと判別された場合には(ステップS13:YES)、補正用ゲイン設定部52は、ステップS15に移行する。
前記ステップS15において、横偏差変化率dy/dtと横偏差yの二階微分値d2y/dt2との符号が一致すると判別された場合には(ステップS15:YES)、補正用ゲイン設定部52は、第1補正用ゲインG1の値を最終的な補正用ゲインGとして設定する (ステップS17)。そして、補正用ゲイン設定部52は、今演算周期の処理を終了する。
レーンキープアシスト電流値演算部51は、第1電流値演算部61と、第2電流値演算部62と、加算部63と、車速ゲイン設定部64と、乗算部65と、制御用操舵トルク設定部66と、切替部67とを含む。
第1電流値演算部61は、図5の第1電流値演算部61と同様な動作により、第1レーンキープアシスト電流値Ir1*を演算する。第2電流値演算部62は、図5の第2電流値演算部62と同様な動作により、第2レーンキープアシスト電流値Ir2*を演算する。加算部63は、第1レーンキープアシスト電流値Ir1*と第2レーンキープアシスト電流値Ir2*とを加算することにより第3レーンキープアシスト電流値Ir3*(=Ir1*+Ir2*)を演算する。
制御用操舵トルク設定部66は、トルクセンサ11によって検出された検出操舵トルクTに基づいて制御用操舵トルクTsを設定する。検出操舵トルクTに対する制御用操舵トルクTsの設定例は図12に示されている。検出操舵トルクTの絶対値が所定値T2(たとえば、T2=0.4N・m)以下の領域には、制御用操舵トルクTsが零となる不感帯が設定されている。検出操舵トルクTがT2より大きい領域および検出操舵トルクTが−T2より小さい領域では、制御用操舵トルクTsは検出操舵トルクTと同じ値となるように設定されている。
図13のECU12Aは、レーンキープアシスト電流値設定部43Aの構成が図2のECU12と異なっている。レーンキープアシスト電流値設定部43Aは、レーンキープアシスト電流値演算部51と、補正値設定部52Aと、補正値加算部53Aとを含む。レーンキープアシスト電流値演算部51は、図2のレーンキープアシスト電流値演算部51と同じ構成である。レーンキープアシスト電流値演算部51は、図11に示す変形例と同じ構成であってもよい。
補正値設定部52Aは、横偏差変化率dy/dtと横偏差yの二階微分値d2y/dt2とを取得する(ステップS21)。そして、補正値設定部52Aは、横偏差変化率dy/dtと横偏差yの二階微分値d2y/dt2との符号が一致しているか否かを判別する(ステップS22)。補正値設定部52Aは、例えば、横偏差変化率dy/dtと横偏差yの二階微分値d2y/dt2との積が正のときに、両者の符号が一致していると判別し、横偏差変化率dy/dtと横偏差yの二階微分値d2y/dt2との積が零または負のときに、両者の符号が一致していないと判別してもよい。
また、前述の実施形態では、乗算部65(図5,図11参照)が設けられているが、乗算部65を省略してもよい。乗算部65を省略する場合には、車速ゲイン設定部64は不要である。
また、前述のレーンキープアシスト電流演算部51の変形例(図11参照)では、制御用操舵トルク設定部66が設けられているが、制御用操舵トルク設定部66を省略してもよい。制御用操舵トルク設定部66を省略する場合には、制御用操舵トルクTsの代わりに、トルクセンサ11によって検出される検出操舵トルクTが切替部67に与えられる。この場合には、検出操舵トルクTの符号によって示される操舵方向と、第4レーンキープアシスト電流値Ir4*の符号によって示される転舵方向とが異なる場合には、切替部67は、第1入力端子に入力する第4レーンキープアシスト電流値Ir4*をレーンキープアシスト電流値Iro*として選択して出力する。一方、検出操舵トルクTの符号によって示される運転者の操舵方向と、第4レーンキープアシスト電流値Ir4*の符号によって示される転舵方向とが同じ場合には、切替部67は、第2入力端子に入力する零をレーンキープアシスト電流値Iro*として選択して出力する。
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、
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、横偏差変化率の単位時間当たりの変化率とを取得する情報取得手段と、
操舵アシストトルクの目標値に対応した操舵アシスト電流値を設定する操舵アシスト電流値設定手段と、
前記情報取得手段によって取得される横偏差および横偏差変化率に基いて、前記横偏差および前記横偏差変化率を零に近づけるためのレーンキープアシスト電流値を設定するレーンキープアシスト電流値設定手段と、
前記情報取得手段によって取得される横偏差変化率と横偏差変化率の単位時間当たりの変化率との符号が一致している場合に、前記レーンキープアシスト電流値設定手段によって設定されたレーンキープアシスト電流値を、その絶対値が大きくなるように補正する補正手段と、
前記操舵アシスト電流値設定手段によって設定される操舵アシスト電流値と、前記補正手段によって補正された後のレーンキープアシスト電流値とを用いて、目標電流値を演算する目標電流値演算手段と、
前記目標電流値演算手段によって演算される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、を含む操舵支援装置。 - 前記補正手段は、前記情報取得手段によって取得される横偏差変化率と横偏差変化率の単位時間当たりの変化率との符号が一致している場合に、前記レーンキープアシスト電流値設定手段によって設定されたレーンキープアシスト電流値に、1よりも大きな補正用ゲインを乗算することにより、当該レーンキープアシスト電流値を補正するように構成されている、請求項1に記載の操舵支援装置。
- 前記補正用ゲインは、前記情報取得手段によって取得される横偏差変化率と横偏差変化率の単位時間当たりの変化率とに基づいて演算される、請求項2に記載の操舵支援装置。
- 前記補正手段は、前記情報取得手段によって取得される横偏差変化率と横偏差変化率の単位時間当たりの変化率との符号が一致している場合に、前記レーンキープアシスト電流値設定手段によって設定されたレーンキープアシスト電流値に、前記レーンキープアシスト電流値と同符号の補正値を加算することにより、当該レーンキープアシスト電流値を補正するように構成されている、請求項1に記載の操舵支援装置。
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