JP6663767B2 - Vehicle steering assist device - Google Patents
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Description
本発明は、運転支援制御中、或いはオーバーライドにおいてステアリング系の摩擦力を補償する摩擦補償トルクを適正に設定することのできる車両の操舵支援装置に関する。 The present invention relates to a vehicle steering assist device capable of appropriately setting a friction compensation torque for compensating for a friction force of a steering system during driving assist control or during override.
従来、運転者がステアリングを操作した際の操舵力を電動モータによって補助する、いわゆる電動パワーステアリング装置(EPS)が知られている。又、近年では、例えば運転者が意図せず車線から逸脱し、或いは逸脱しようとする際に、運転者のハンドル操作とは独立した操舵制御により車両を車線内に戻して車線逸脱を防止する車線逸脱防止(LDP)制御が知られている。更に、車線の所定位置(例えば、車線中央)を目標走行軌跡として設定し、車両が目標走行位置に沿って走行するように操舵支援を行う車線維持支援(ALK)制御も知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a so-called electric power steering device (EPS) has been known in which a steering force when a driver operates a steering wheel is assisted by an electric motor. In recent years, for example, when a driver unintentionally deviates from the lane or attempts to deviate from the lane, the vehicle is returned into the lane by steering control independent of the steering operation of the driver to prevent lane departure. Departure prevention (LDP) control is known. Further, there is also known a lane keeping assist (ALK) control for setting a predetermined position of a lane (for example, the center of the lane) as a target traveling locus and performing steering assist so that the vehicle travels along the target traveling position.
ところで、運転者がハンドルを切り始めるとき、ステアリング系の摩擦力(静止摩擦力)の影響を受けて重たく(渋く)感じる。そのため、電動パワーステアリング装置には、例えば、特許文献1(再公表W02010/087295号公報)に開示されているような、運転者の操舵トルクを検出する操舵トルクセンサの出力値に基づいて摩擦力を補償する摩擦補償トルクを算出し、この摩擦補償トルクにて電動モータの操舵トルクを補助し、摩擦力を相殺することで、良好な操舵フィーリングを得ることができるようにした技術が多く採用されている。 By the way, when the driver starts to turn the steering wheel, he feels heavy (bitter) under the influence of the frictional force (static frictional force) of the steering system. For this reason, the electric power steering apparatus includes a frictional force based on an output value of a steering torque sensor that detects a driver's steering torque, as disclosed in, for example, Patent Literature 1 (Republished WO2010 / 087295). Many technologies have been adopted to calculate the friction compensation torque that compensates for the torque, and to assist the steering torque of the electric motor with this friction compensation torque and cancel out the frictional force to obtain a good steering feeling. Have been.
一方、車線逸脱防止(LDP)制御や車線維持支援(ALK)制御等の運転支援制御においても、電動モータを駆動させる際に、ハンドル側のステアリング系が同時に回動するので、当該ステアリング系の摩擦力の影響を受ける。そのため、例えば特許文献2(特開2015−189410号公報)に開示されているような、車線逸脱防止に必要な目標ヨーレートを算出し、この目標ヨーレートに対して車両の実ヨーレートが近づく方向の摩擦補償トルクを算出し、この摩擦補償トルクを、目標ヨーモーメントをトルク変換した値に加算して目標トルクを設定することで、ステアリング系の摩擦トルクを補償し、車両旋回時の応答性を向上させて、逸脱防止性能を向上させるようにした技術も知られている。 On the other hand, in driving assistance control such as lane departure prevention (LDP) control and lane keeping assistance (ALK) control, when the electric motor is driven, the steering system on the steering wheel rotates at the same time. Affected by power. Therefore, for example, a target yaw rate necessary for preventing lane departure is calculated as disclosed in Patent Document 2 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-189410), and the friction in the direction in which the actual yaw rate of the vehicle approaches the target yaw rate is calculated. Calculate the compensation torque, add this friction compensation torque to the value obtained by converting the target yaw moment, and set the target torque, thereby compensating for the friction torque of the steering system and improving the responsiveness when turning the vehicle. Therefore, a technique for improving the deviation prevention performance is also known.
上述した文献に開示されているように、ステアリング系の摩擦トルクを補償する手段として、電動パワーステアリング制御では、操舵トルクセンサの出力値に基づいて摩擦補償トルクを算出し、一方、操舵支援制御では、目標ヨーレートに実ヨーレートを近づけるための摩擦補償トルクを設定している。 As disclosed in the above-mentioned document, as means for compensating for the friction torque of the steering system, in electric power steering control, a friction compensation torque is calculated based on the output value of a steering torque sensor, while in steering assist control, The friction compensation torque for setting the actual yaw rate closer to the target yaw rate is set.
このように、電動パワーステアリング制御と操舵支援制御では、ステアリング系の摩擦力を補償する摩擦補償トルクをそれぞれ設定しているが、必要とするパラメータが相違しており、又、設定される摩擦補償トルクの補償方向や補償量も相違する。 As described above, in the electric power steering control and the steering assist control, the friction compensation torque for compensating the frictional force of the steering system is set. However, the required parameters are different, and the set friction compensation torque is different. The direction and amount of compensation of the torque are also different.
そのため、電動パワーステアリング装置を備える車両において、例えばALK制御を行った場合、運転者がハンドルを軽く把持した状態で、車両がカーブに進入するに際し、図6(a)に示すように、制御ユニットが電動パワーステアリング装置の電動モータに対してカーブの曲率に応じた操舵トルクを出力するに際し、同図(b)に示すように、ステアリング系の摩擦力を補償する摩擦補償トルク(ALK制御用摩擦補償トルク)を、ALK操舵トルクに加算して出力する。すると、ステアリング機構を介して操舵輪が転舵される。 Therefore, in a vehicle equipped with the electric power steering device, for example, when ALK control is performed, when the vehicle enters a curve with the driver holding the steering wheel lightly, as shown in FIG. As shown in FIG. 3B, when a motor outputs a steering torque corresponding to a curvature of a curve to an electric motor of an electric power steering device, a friction compensation torque for compensating a frictional force of a steering system (friction for ALK control). Compensation torque) is added to the ALK steering torque and output. Then, the steered wheels are steered via the steering mechanism.
電動モータにて操舵が行われると、ハンドル側のステアリング軸も同時に回動する。一般に、操舵トルクセンサはステアリング軸間に配設されているトーションバの捩れ角変位を検出して操舵トルクを検出するものである。そのため、電動モータによりステアリング軸を回動させると、運転者がハンドル操作をしていないにも拘わらず、図6(c)に示すように、トーションバは摩擦力の影響を受けて捩れが発生し、操舵トルクセンサが操舵トルクを検出してしまう。 When the steering is performed by the electric motor, the steering shaft on the steering wheel side simultaneously rotates. In general, a steering torque sensor detects a steering torque by detecting a torsional angle displacement of a torsion bar disposed between steering shafts. Therefore, when the steering shaft is rotated by the electric motor, the torsion bar is twisted under the influence of the frictional force as shown in FIG. 6C, even though the driver does not operate the steering wheel. Then, the steering torque sensor detects the steering torque.
電動モータにてステアリング軸を回動させた場合、トーションバは電動モータの回動方向へ捩れる。そのため、操舵トルクセンサで検出される操舵トルクは、図6(c)に示すように、あたかも、運転者がハンドルをALK操舵トルクによる操舵方向とは逆の方向へ転舵させたような値が検出される。その結果、同図(d)に示すように、電動パワーステアリング装置からは、操舵トルクセンサの検出値に対応して、運転者がハンドル操作した際の摩擦力を補償する摩擦補償トルク(EPS摩擦補償トルク)を電動モータへ出力してしまう。図6(b),(d)に示すように、ALK制御用摩擦補償トルクとESP摩擦補償トルクとは符号(方向)が逆の摩擦補償トルクであるため、互いに相殺されてしまい、運転支援制御では良好な操舵制御性を得ることが困難となる。 When the steering shaft is rotated by the electric motor, the torsion bar is twisted in the rotation direction of the electric motor. Therefore, the steering torque detected by the steering torque sensor is, as shown in FIG. 6C, a value as if the driver turned the steering wheel in the direction opposite to the steering direction by the ALK steering torque. Is detected. As a result, as shown in FIG. 3D, the electric power steering apparatus outputs a friction compensation torque (EPS friction) for compensating the friction force when the driver operates the steering wheel in accordance with the value detected by the steering torque sensor. Compensation torque) to the electric motor. As shown in FIGS. 6B and 6D, the friction compensation torque for ALK control and the ESP friction compensation torque are friction compensation torques having opposite signs (directions), and therefore cancel each other out, and the driving support control is performed. Then, it becomes difficult to obtain good steering controllability.
又、運転支援制御中に運転者がハンドル操作によりオーバーライドを行った場合、運転支援制御は中断されて手動運転に切り替わるが、タイムラグがあるため運転者がハンドル操作を行った瞬間は運転支援制御が継続されている。従って、運転者が切り戻し方向へオーバーライドさせた場合は上述同様、ALK制御用摩擦補償トルクとESP摩擦補償トルクとの符号は逆になり相殺される。 Also, if the driver overrides by operating the steering wheel during the driving assistance control, the driving assistance control is interrupted and switched to manual driving.However, due to the time lag, the driving assistance control is disabled at the moment when the driver performs the steering operation. Has been continued. Therefore, when the driver overrides in the return direction, the signs of the ALK control friction compensation torque and the ESP friction compensation torque are reversed and canceled as described above.
一方、運転者がハンドル操作により切り増し方向へオーバーライドさせた場合は運転支援制御による操舵方向と運転者のハンドル操作方向とが同一となり、トーションバはハンドル操作側へ捩れるため、ALK制御用摩擦補償トルクとESP摩擦補償トルクの符号(方向)は同一となり、重畳された摩擦補償トルクが電動モータから出力されてしまい、操舵フィーリングが悪化する不都合がある。 On the other hand, when the driver overrides the turning direction by operating the steering wheel, the steering direction by the driving support control is the same as the steering direction of the steering wheel of the driver, and the torsion bar is twisted toward the steering wheel operating side. The sign (direction) of the compensation torque and that of the ESP friction compensation torque are the same, and the superimposed friction compensation torque is output from the electric motor, resulting in a disadvantage that the steering feeling deteriorates.
本発明は、上記事情に鑑み、運転支援制御中はもとより、運転者がハンドル操作によりオーバーライドを行った場合であっても、アシスト制御両を摩擦補償する摩擦補償トルクを適正に設定して、運転支援制御時の操舵制御性、及びオーバーライド時の運転者の操舵フィーリングを改善することのできる車両の操舵支援装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and appropriately sets a friction compensation torque for frictionally compensating both assist control even when a driver performs an override by operating a steering wheel, not only during driving assistance control, but also during driving assistance control. It is an object of the present invention to provide a vehicle steering assist device capable of improving steering controllability at the time of assist control and a driver's steering feeling at the time of override.
本発明による車両の操舵支援装置は、運転者のハンドル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、前記操舵トルクに基づいてアシスト制御量を算出するアシスト制御量算出手段と、前記アシスト制御量を摩擦補償する第1摩擦補償トルクを設定する第1摩擦補償トルク設定手段と、運転者のハンドル操作とは独立してステアリング操作をアシストする目標アシスト制御量を算出する目標アシスト制御量算出手段と、前記目標アシスト制御量を摩擦補償する第2摩擦補償トルクを設定する第2摩擦補償トルク設定手段と、前記アシスト制御量算出手段と前記目標アシスト制御量算出手段との一方を車両の運転状態に応じてアクティブに設定すると共に、アクティブに設定された側の前記制御量に基づいて設定した前記摩擦補償トルクをアクティブトルク目標値として設定する摩擦補償切換制御手段と、アクティブに設定された前記制御量算出手段で算出した前記制御量に前記アクティブトルク目標値を加算してEPSモータを駆動するEPSトルクを設定するトルク加算手段とを備える。 A steering assist device for a vehicle according to the present invention includes a steering torque detecting unit that detects a steering torque by a driver's steering operation, an assist control amount calculating unit that calculates an assist control amount based on the steering torque, and the assist control amount. First friction compensation torque setting means for setting a first friction compensation torque for friction compensation, and target assist control amount calculation means for calculating a target assist control amount for assisting a steering operation independently of a driver's steering operation. A second friction compensation torque setting unit for setting a second friction compensation torque for frictionally compensating the target assist control amount, and setting one of the assist control amount calculation unit and the target assist control amount calculation unit to a driving state of the vehicle. And the friction compensation torque set based on the control amount on the side set active. EPS driving the friction compensation switching control means for setting a click as the active torque target value, the EPS motor by adding the active torque target value before Symbol control amount calculated by the control amount calculating means which is set active And torque adding means for setting torque.
本発明によれば、アシスト制御量算出手段と目標アシスト制御量算出手段との一方を車両の運転状態に応じてアクティブに設定し、アクティブに設定された側の制御量に基づいて設定した摩擦補償トルクをアクティブトルク目標値として設定し、アクティブに設定された制御量算出手段で算出したアシスト制御量にアクティブトルク目標値を加算してEPSモータを駆動するEPSトルクを設定するようにしたので、運転支援制御中はもとより、運転者がハンドル操作によりオーバーライドを行った場合であっても、第1摩擦補償トルクと第2摩擦補償トルクとが相殺され、或いは重畳されてしまうことがなく、アシスト制御量を摩擦補償する摩擦補償トルクを適正に設定することができ、運転支援制御時の操舵制御性、及びオーバーライド時の運転者の操舵フィーリングを改善することができる。 According to the present invention, one of the assist control amount calculation means and the target assist control amount calculation means is set to be active according to the driving state of the vehicle, and the friction compensation set based on the control amount on the side set to be active. Since the torque is set as the active torque target value, and the active torque target value is added to the assist control amount calculated by the active control amount calculation means, the EPS torque for driving the EPS motor is set. The first friction compensation torque and the second friction compensation torque are not offset or superimposed even when the driver performs the override by operating the steering wheel, as well as during the assist control. The friction compensation torque for friction compensation can be set appropriately, and the steering controllability during driving support control and override It is possible to improve the steering feeling of the driver.
以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。尚、以下においては、運転支援制御としてALK制御を例示して説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following, ALK control will be described as an example of the driving support control.
図1において、車両(自車両)1は、左右前輪FL,FRと左右後輪RL,RRとを有し、この左右前輪FL,FRが駆動輪であり、ラック&ピニオン機構等のステアリング機構2にタイロッド3を介して連設されている。又、このステアリング機構2に、先端にハンドル4を固設するステアリング軸5が連設されている。運転者がハンドル4を操作すると、ステアリング機構2を介して前輪FL,FRが転舵される。
In FIG. 1, a vehicle (own vehicle) 1 has left and right front wheels FL and FR and left and right rear wheels RL and RR. The left and right front wheels FL and FR are drive wheels, and a
又、ステアリング軸5に電動パワーステアリング(EPS)装置6のEPSモータ7が、図示しない伝達機構を介して連設されている。EPS装置6はEPSモータ7とEPS制御ユニット(EPS_ECU)8とを有しており、このEPS_ECU8にて、EPSモータ7がステアリング軸5に付加するアシストトルクを制御する。このEPS_ECU8は、例えば、CAN(Controller Area Network)通信等を用いた車内ネットワークを介して、運転支援装置(DSS_ECU)11と接続されている。
An
このEPS_ECU8は、DSS_ECU11からの駆動信号に従い、操舵支援制御が非アクティブ状態のときは運転者がハンドル4に加える操舵トルクをアシストするアシストトルクを設定する。一方、ALK制御がアクティブ状態のときは、DSS_ECU11にて設定したアシストトルクに対応する指令信号がEPS_ECU8に送信され、EPS_ECU8にてEPSモータ7に所定のアシストトルクを発生させて、自車両1が、後述する目標進行軌跡(例えば、車線中央)をトレースして走行するように制御する。尚、図示しないが、車内ネットワークには、EPS_ECU8、DSS_ECU11以外に、エンジン制御ユニット、変速機制御ユニット、ブレーキ制御を含む車両操安定制御(VDC:Vehicle Dynamics Control)ユニット等、自車両1の走行状態を制御するユニット類が相互通信自在に接続されており、これら制御ユニットはマイクロコンピュータを主体に構成されている。
The
このDSS_ECU11には、ALK制御を行う際に必要とする各種パラメータとして、ステアリング軸5に取り付けられてハンドル4の操舵角である操舵角を検出する操舵角センサ12、自車両1に作用するヨーレートを検出するヨーレートセンサ13、車速を検出する車速センサ14、EPSモータ7の回転角を検出するEPSモータ回転角センサ15、及び、ステアリング軸5に介装されているトーションバ5aの捩れ角から、運転者がハンドル4に加える操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段としての操舵トルクセンサ16等、自車両1の挙動を検出するセンサ類からの信号が受信される。
The
一方、符号21は前方認識装置であり、マイクロコンピュータを主体に構成されていると共に、メインカメラ22aとサブカメラ22bとからなるステレオカメラで構成された車載カメラを有し、この車載カメラ22で撮像した画像を画像処理して、ALK制御に必要な画像情報を生成する。
On the other hand,
両カメラ22a,22bは、例えば車内前部であって、フロントガラスに近接する位置の車幅方向中央から左右に等間隔を開けて水平な状態で設置されている。又、この各カメラ22a,22bにCCDやCMOS等の撮像素子が設けられており、この両撮像素子によって自車両が走行している走行レーンを含む進行方向前方の走行環境の三次元画像が撮影される。尚、本実施形態では、車載カメラ22で撮影した画像データに基づいて、自車両1の走行車線や先行車を含む立体物、障害物等を認識するものである。従って、これらを認識できるものであれば、車載カメラ22に代えて、ミリ波レーダ、赤外線レーザレーダ等を採用してもよく、更には、これらとの組み合わせであっても良い。
The two
前方認識装置21は、各カメラ22a,22bで撮影した一対のアナログ画像を所定輝度階調のデジタル画像に変換し、メインカメラ22aの出力信号から基準画像データを生成し、又、サブカメラ22bの出力信号から比較画像データを生成する。そして、この基準画像データ及び比較画像データとの視差に基づいて両画像中の同一対象物の三次元情報、すなわち自車両から対象物までの距離を算出する。前方認識装置21は、生成された画像データに基づき左右区画線を認識し、その区画線間の幅(斜線幅)Wを算出する。尚、車載カメラ22は単眼カメラであっても良く、この場合、周知のモーションステレオ法等を用いて三次元情報を得ることができる。
The
図2に示すように、DSS_ECU11はALK制御を実行する機能として、パワーステアリングアシスト制御部(以下、「PSA制御部」と称する)31、操舵支援制御部32、摩擦補償切換制御手段としての摩擦補償トルク切換制御部33、及びトルク加算手段としてのトルク加算部34を備えている。
As shown in FIG. 2, the
更に、PSA制御部31は、アシスト制御量算出手段としてのアシストトルク算出部31aと、第1摩擦補償トルク設定手段としてのパワステ用摩擦補償トルク(EPS摩擦補償トルク)算出部31bとで構成されており、一方、操舵支援制御部32は目標操舵角算出部32aと、目標アシスト制御量算出手段としての目標操舵トルク算出部32bと、オーバーライド判定手段としてのオーバーライド判定部32cと、第2摩擦補償トルク設定手段としての操舵制御用摩擦補償トルク(ALK摩擦補償トルク)算出部32dとで構成されている。
Further, the
PSA制御部31のアシストトルク算出部31aは、操舵支援制御が非アクティブ状態のときに、車速センサ14で検出した自車両1の車速、及び操舵トルクセンサ16で検出した操舵トルク、EPSモータ回転角センサ15で検出したEPSモータ7の回転角に基づき、運転者のハンドル操作に応じたアシスト制御量としてのアシストトルクを算出する。又、EPS摩擦補償トルク算出部31bは、運転者がハンドル操作を行う際に発生するステアリング系の摩擦力(静止摩擦力)を補償する第1摩擦補償トルクとしてのEPS摩擦補償トルクを、予め設定した基準摩擦補償値に基づいて設定する。
When the steering assist control is in an inactive state, the assist
又、操舵支援制御部32は、自車両1前方の走行車線に設定した目標走行軌跡に沿って自車両1が走行するように操舵支援制御(ALK制御)を行うものであり、目標操舵角算出部32aは、前方認識装置21からの画像データ、車速センサ14で検出した自車両1の車速、ヨーレートセンサ13で検出したヨーレートに基づき、自車両1が目標走行軌跡に沿って走行するのに必要な目標操舵角を算出する。
The steering
又、目標トルク算出部32bは、目標操舵角算出部32aで算出した目標操舵角に対応する、EPSモータ7を駆動させる目標アシスト制御量としての目標操舵トルクを算出する。更に、オーバーライド判定部32cは、操舵トルクセンサ16で検出した運転者のハンドル操作に伴う操舵トルクと、操舵角センサ12で検出した操舵角及び車速センサ14で検出した車速に基づいて設定した操舵反力トルクとを比較し、操舵トルクが操舵反力トルクを上回っている場合に、オーバーライドと判定する。
The
更に、ALK摩擦補償トルク算出部32dは、ALK制御においてEPSモータ7を駆動させる際に、ハンドル側のステアリング系が同時に回動することにより発生するステアリング系の摩擦力(静止摩擦力)を補償する、第2摩擦補償トルクとしての操舵制御用摩擦補償トルクを、予め設定した基準摩擦補償値に基づいて設定する。
Further, when driving the
一方、摩擦補償トルク切換制御部33は、ALK制御中か否か、或いはALK制御中であってオーバーライド中か否かを調べ、その結果に基づいて、EPS摩擦補償トルクと操舵制御用摩擦補償トルクとの一方をアクティブ、他方を非アクティブに設定する。尚、上述したアシストトルク算出部31a、目標操舵角算出部32a、目標操舵トルク算出部32b、オーバーライド判定部32cでの演算は周知であるため詳細な説明は省略する。
On the other hand, the friction compensation torque
DSS_ECU11のEPS摩擦補償トルク算出部31b、ALK摩擦補償トルク算出部32d、摩擦補償トルク切換制御部33で求める摩擦補償トルクは、具体的には、図3、図4に示す摩擦補償トルク設定ルーチンに従って処理される。
The friction compensation torque determined by the EPS friction compensation torque calculation unit 31b, the ALK friction compensation torque calculation unit 32d, and the friction compensation torque
このルーチンでは、先ず、ステップS1で、摩擦補償トルクを算出する際に必要とするパラメータを、各センサ12〜16からのセンサ信号から検出する。次いで、ステップS2へ進み、操舵トルクセンサ16で検出した操舵トルクから運転者の操舵状態を推定し、ステップS3へ進み、検出した操舵トルクに基づいてEPS摩擦補償トルクTp_f_epsを次の(1)式から算出する。
Tp_f_eps=Sgn(Ts)・Tp_f …(1)
ここで、Tsは操舵トルクセンサ16で検出した操舵トルク、Sgn(Ts)は運転者のハンドル操作方向を検出する符号関数であり、本実施形態では、便宜的に右旋回を正(+)、左旋回を負(−)としている。又、Tp_fはステアリング系の静止摩擦力を補償する基準摩擦補償トルクで、予め実験などから求めて設定された固定値である。尚、このステップS2,S3は、EPS摩擦補償トルク算出部31bで実行される処理に対応している。
In this routine, first, in step S1, parameters required for calculating the friction compensation torque are detected from the sensor signals from the
Tp_f_eps = Sgn (Ts) · Tp_f (1)
Here, Ts is the steering torque detected by the
一方、ステップS1からステップS4へ進むと、操舵角センサ12で検出した操舵角、ヨーレートセンサ13で検出したヨーレート、及び車速センサ14で検出した車速に基づき自車両1の走行を推定し、又、前方認識装置21で取得した画像データから自車両1前方の走行車線状態を推定する。尚、このステップS3,S4は、EPS摩擦補償トルク算出部31bで実行される処理に対応している。
On the other hand, when the process proceeds from step S1 to step S4, the travel of the
そして、ステップS5へ進み、自車両1を目標走行軌跡に沿って走行させるために設定した目標旋回量γ_refと、操舵角、ヨーレート、及び車速に基づいて設定した実際の旋回量(実旋回量)γsと、基準摩擦補償トルクTp_fに基づき、ALK制御用摩擦補償トルク(ALK摩擦補償トルク)Tp_f_alkを次の(2)式から算出する。
Tp_f_alk=Sgn(γ_ref−γs)・Tp_f …(2)
ここで、Sgn(γ_ref−γs)は、目標旋回量γ_refと実旋回量γsとの差分から旋回方向を検出する符号関数である。又、基準摩擦補償トルクTp_fは、ステアリング系の静止摩擦力であるため上述した(1)式と同じ値である。
Then, the process proceeds to step S5, and the actual turning amount (actual turning amount) set based on the target turning amount γ_ref set to cause the
Tp_f_alk = Sgn (γ_ref−γs) · Tp_f (2)
Here, Sgn (γ_ref−γs) is a sign function for detecting the turning direction from the difference between the target turning amount γ_ref and the actual turning amount γs. Further, the reference friction compensation torque Tp_f is the same value as the above equation (1) because it is the static friction force of the steering system.
尚、ALK制御時においてEPSモータ7から操舵トルクセンサ16へ伝達される操舵トルク(ALK操舵トルク)Tsは、次の(3)式から求めることができる。
Ts=Tp_alk・Kp …(3)
ここで、Tp_alkはALK操舵トルク、Kpはトーションバ5aの剛性である。ALK制御時、EPSモータ7がステアリング軸5を回動させると、そのトルクはトーションバ5aを介して操舵トルクセンサ16に伝達される。従って、操舵トルクセンサ16は、あたかも運転者がハンドルをALK操舵トルクによる操舵方向とは逆の方向へ転舵させたような操舵トルクTsを検出してしまう。
The steering torque (ALK steering torque) Ts transmitted from the
Ts = Tp_alk · Kp (3)
Here, Tp_alk is the ALK steering torque, and Kp is the rigidity of the
すなわち、例えば、図5(a)に示すように、ALK制御において、自車両1を右旋回させるべくALK操舵トルクTsを+方向へ付与した場合、同図(b)に示すように、当然、ステップS5では同方向のALK摩擦補償トルクTp_f_alkが算出される。そのため、同図(c)に示すように、操舵トルクセンサ16では、ALK摩擦補償トルクTp_f_alkとは逆方向の操舵トルクTsが検出される。従って、同図(d)に示すように、ステップS3では、ALK摩擦補償トルクTp_f_alkとは逆方向、すなわち、これを相殺する方向のEPS摩擦補償トルクTp_f_epsが算出される。尚、ALK制御が非アクティブ状態で、運転者がハンドル操作により自車両1を操舵している場合、ALK操舵トルクTsは0であるため、操舵トルクセンサ16からは運転者のハンドル操作による操舵トルクのみが検出される。ここで、ステップS4,S5は、ALK摩擦補償トルク算出部32dで実行される処理に対応している。
That is, for example, as shown in FIG. 5A, in the ALK control, when the ALK steering torque Ts is applied in the + direction to turn the
次いで、プログラムがステップS6へ進むと、操舵支援制御(ALK制御)が動作しているか否かを、例えば、図示しないALK実行スイッチがONか否かで判定する。そして、ALK実行スイッチがONの場合(アクティブ)、ステップS7へ進み、又、OFFの場合(非アクティブ)、ステップS11へジャンプする。尚、ALK制御部32がアクティブの場合、パワーステアリングアシスト制御部31は非アクティブとなり、又、ALK制御部32が非アクティブの場合、パワーステアリングアシスト制御部31はアクティブとなる。
Next, when the program proceeds to step S6, it is determined whether or not the steering support control (ALK control) is operating, for example, based on whether or not an ALK execution switch (not shown) is ON. When the ALK execution switch is ON (active), the process proceeds to step S7. When the ALK execution switch is OFF (inactive), the process jumps to step S11. When the
その後、ステップS6からステップS7へ進むと、オーバーライド判定を行う。例えば、運転者のハンドル操作により操舵トルクセンサ16が検出した操舵トルクと、操舵角センサ12で検出した操舵角及び車速センサ14で検出した車速からマップ参照等により設定した操舵反力トルクとを比較する。そして、操舵トルクが操舵反力トルクを超えている場合はオーバーライドと判定して、ステップS8へ進み、又、操舵トルクが操舵反力トルク以内の場合はALK制御継続と判定して、ステップS9へジャンプする。尚、このステップS7は、オーバーライド判定部32cで実行される処理に対応している。
Thereafter, when the process proceeds from step S6 to step S7, an override determination is made. For example, the steering torque detected by the
次いで、ステップS8へ進むと、ステップS3で算出したEPS摩擦補償トルクTp_f_epsと、ステップS5で算出したALK摩擦補償トルクTp_f_alkとの符号が同一か否かを調べ、同一の場合はステップS9へ進み、又、異なる場合はステップS11へジャンプする。ステップS9へ進むと、ALK摩擦補償トルクTp_f_alkをアクティブトルク目標値Tac_oとして設定し(Tac_o←Tp_f_alk)、ステップS10へ進み、EPS摩擦補償トルクTp_f_epsを非アクティブトルク初期値Tpa_oと設定して(Ppa_o←Tp_f_eps)、ステップS13へジャンプする。 Next, in step S8, it is checked whether the sign of the EPS friction compensation torque Tp_f_eps calculated in step S3 and the sign of the ALK friction compensation torque Tp_f_alk calculated in step S5 are the same. If not, the process jumps to step S11. In step S9, the ALK friction compensation torque Tp_f_alk is set as an active torque target value Tac_o (Tac_o ← Tp_f_alk), and the process proceeds to step S10, in which the EPS friction compensation torque Tp_f_eps is set as an inactive torque initial value Tpa_o (Ppa_o ←). Tp_f_eps), and jumps to step S13.
EPS摩擦補償トルクTp_f_epsとALK摩擦補償トルクTp_f_alkとの符号が同一の場合、運転者はハンドル操作を切り増し方向へオーバーライドさせたことになり、この場合、ALK摩擦補償トルクTp_f_alkにEPS摩擦補償トルクTp_f_epsが重畳されてEPSモータ7から出力されてしまう。そのため、ALK摩擦補償トルクTp_f_alkをアクティブトルク目標値Tac_oとして継続させ、一方、EPS摩擦補償トルクTp_f_epsを非アクティブトルク初期値Tpa_oと設定し、後述するステップS15で漸減することで、操舵フィーリングの悪化を防止する。
When the sign of the EPS friction compensation torque Tp_f_eps and the sign of the ALK friction compensation torque Tp_f_alk are the same, it means that the driver has overridden the steering operation in the increasing direction, and in this case, the EPS friction compensation torque Tp_f_eps is added to the ALK friction compensation torque Tp_f_alk. Are superimposed and output from the
尚、ステップS8からステップS9へ進んだ場合、ALK摩擦補償トルクTp_f_alkとEPS摩擦補償トルクTp_f_epsとの双方をアクティブトルク目標値Tac_oに設定することで、運転者のオーバーライドを迅速に実施させることが可能となる。この場合、ステップS10,S15での処理は省略される。 When the process proceeds from step S8 to step S9, the driver can be quickly overridden by setting both the ALK friction compensation torque Tp_f_alk and the EPS friction compensation torque Tp_f_eps to the active torque target value Tac_o. Becomes In this case, the processing in steps S10 and S15 is omitted.
一方、ステップS6、或いはステップS8からステップS11へ進むと、EPS摩擦補償トルクTp_f_epaをアクティブトルク目標値Tac_oとして設定し(Tac_o←Tp_f_eps)、ステップS12へ進み、ALK摩擦補償トルクTp_f_alkを非アクティブトルク初期値Tpa_oとして設定して(Ppa_o←Tp_f_alk)、ステップS13へ進む。EPS摩擦補償トルクTp_f_epsとALK摩擦補償トルクTp_f_alkとの符号が異なるオーバーライドでは、運転者は切り戻し方向へハンドル操作しているため、ALK制御が中断(或いはキャンセル)されて運転者のハンドル操作に沿った操舵が実行される。しかし、運転者がハンドル操作を行った直後は、タイムラグによりALK制御が実行されているため、ALK制御用摩擦補償トルクとESP摩擦補償トルクとの符号は逆になり相殺されてしまう。 On the other hand, when the process proceeds from step S6 or step S8 to step S11, the EPS friction compensation torque Tp_f_epa is set as the active torque target value Tac_o (Tac_o ← Tp_f_eps), and the process proceeds to step S12, where the ALK friction compensation torque Tp_f_alk is initialized to the inactive torque. The value is set as the value Tpa_o (Ppa_o ← Tp_f_alk), and the process proceeds to step S13. In an override in which the sign of the EPS friction compensation torque Tp_f_eps and the sign of the ALK friction compensation torque Tp_f_alk are different, the ALK control is interrupted (or canceled) due to the driver operating the steering wheel in the return direction, and the driver follows the steering wheel operation. Is performed. However, immediately after the driver operates the steering wheel, the ALK control is executed due to the time lag, so that the signs of the ALK control friction compensation torque and the ESP friction compensation torque are reversed and canceled.
そのため、ESP摩擦補償トルクTp_f_espをアクティブトルク目標値Tac_oとして設定して、一方、ALK摩擦補償トルクTp_f_alkを非アクティブトルク初期値Tpa_oと設定し、後述するステップS15で漸減することで、操舵フィーリングの悪化を防止する。 Therefore, the ESP friction compensation torque Tp_f_esp is set as the active torque target value Tac_o, while the ALK friction compensation torque Tp_f_alk is set as the inactive torque initial value Tpa_o, and is gradually reduced in step S15 described later, so that the steering feeling is reduced. Prevent deterioration.
その後、ステップS10,或いはステップS12からステップS13へ進むと、ステアリングが切り返しされた後の最初のルーチン、すなわち切り返し始めか否かを調べる。ステアリングの切り始めか否かは、例えば、ヨーレートセンサ13で検出したヨーレートに基づき、このヨーレートが予め設定した、切り始め判定閾値を超えたとき、切り始めと判定する。
Thereafter, when the process proceeds from step S10 or step S12 to step S13, it is checked whether or not the first routine after the steering has been turned back, that is, whether or not the turning has begun. Whether or not to start steering is determined, for example, based on the yaw rate detected by the
そして、切り始めと判定した場合、ステップS14へ進み、ステップS9、或いはステップS11で設定したアクティブトルク目標値Tac_oに達するまで、アクティブトルクTacを0トルクから漸増レートRfric_inc分だけ演算周期毎に漸増させてルーチンを抜ける。又、これに併行してステップS15において、ステップS10、或いはステップS12で設定した非アクティブトルク初期値Tpa_oから0トルクになるまで、非アクティブトルクTpaを漸減レートRfric_dec分だけ演算周期毎に漸減させてルーチンを抜ける。一方、切り始めでない場合、そのままルーチンを抜ける。尚、このステップS6,ステップS8〜S15が、摩擦補償トルク切換制御部33で実行される処理に対応している。
If it is determined that the cutting is to be started, the process proceeds to step S14, and the active torque Tac is gradually increased from 0 torque by the gradually increasing rate Rfric_inc every calculation cycle until the active torque target value Tac_o set in step S9 or step S11 is reached. Exit the routine. At the same time, in step S15, the inactive torque Tpa is gradually reduced by the gradually decreasing rate Rfric_dec every calculation cycle until the inactive torque initial value Tpa_o set in step S10 or step S12 becomes 0 torque. Exit the routine. On the other hand, if the cutting is not started, the routine exits from the routine. Steps S6 and S8 to S15 correspond to the processing executed by the friction compensation torque
その後、トルク加算部34において、目標操舵トルク算出部23bで算出した目標操舵トルクとアシストトルク算出部31aで算出したアシストトルクとを読込み、アクティブ状態にある方のトルクに摩擦補償トルク切換制御部33で算出したアクティブトルクTac、及び非アクティブトルクTpaを加算してEPSトルクを設定する。そして、このEPSトルクをEPS_ECU8へ送信し、EPSモータ7を駆動させて、自車両1の操舵制御を行う。
Thereafter, the
次に、図5に示すタイムチャートを参照し、上述した摩擦補償トルク設定ルーチンで設定されるALK摩擦補償トルクTp_f_alkとEPS摩擦補償トルクTp_f_epsの変化についての制御例を簡単に説明する。尚、オーバーライド中はALK制御が中断され、オーバーライド後にALK制御が復帰するものとする。 Next, a control example regarding changes in the ALK friction compensation torque Tp_f_alk and the EPS friction compensation torque Tp_f_eps set in the above-described friction compensation torque setting routine will be briefly described with reference to a time chart shown in FIG. The ALK control is interrupted during the override, and the ALK control returns after the override.
経過時間t1において、運転者が自らのハンドル操作によって自車両1を走行させるALK非作動状態からALK作動状態に切換えると、ALK制御が自車進行路上に設定した目標走行軌跡に沿って走行するように操舵が開始される。例えば、目標走行軌跡が右カーブに沿って設定されている場合、(a)に示すように、ALK操舵トルクTsは右旋回方向に作用するため、(b)に示すようにALK摩擦補償トルクTp_f_alkは同方向に付加される。
At the elapsed time t1, when the driver switches from the ALK inactive state in which the
すると、ステアリング軸5に介装されているトーションバ5aはステアリンク系の摩擦力の影響を受けて逆方向へ捩れるため、(c)に示すように操舵トルクセンサ16は逆方向の操舵トルクを検出する。その結果、上述したステップS3おいてEPS摩擦補償トルクTp_f_epsが算出され、それと併行してステップS5において、EPS摩擦補償トルクTp_f_epsとは逆方向のALK摩擦補償トルクTp_f_alkが算出される。
Then, the
自車両1はALK制御が行われているため、ステップS9においてALK摩擦補償トルクTp_f_alkがアクティブトルク目標値Tac_oとして設定され、一方、ステップS10においてEPS摩擦補償トルクTp_f_epsが非アクティブトルク初期値Tpa_oとして設定される。
Since the
そして、ステップS14でアクティブトルク目標値Tacに達するまでアクティブトルクTacが漸増レートRfric_decで漸増され、又、ステップS15で非アクティブトルクTpaが0トルクになるまで漸減される。尚、経過時間t2は切り戻し開始位置であり、ヨーレートは次第に小さくなり、自車両1は直進走行へ次第に移動する。
Then, the active torque Tac is gradually increased at a gradually increasing rate Rfric_dec until the active torque target value Tac is reached in step S14, and is gradually reduced until the inactive torque Tpa becomes zero in step S15. Note that the elapsed time t2 is the switchback start position, the yaw rate gradually decreases, and the
このように、本実施形態では、操舵トルクセンサ16がALK制御におけるEPSモータ7からの出力により操舵トルクを検出した場合であっても、或いはオーバーライドによりALK摩擦補償トルクTp_f_alkとEPS摩擦補償トルクTp_f_epsとの双方が算出されても、ALK摩擦補償トルクTp_f_alkにEPS摩擦補償トルクTp_f_epsとの一方のみをアクティブトルク目標値Tac_oとして設定するようにしたので、ALK援制御中はもとより、運転者がオーバーライドを行った場合であっても、両摩擦補償トルクTp_f_alk,Tp_f_epsが相殺され、或いは重畳されて出力されることがなく、ALK制御時の操舵制御性、及びオーバーライド時の運転者の操舵フィーリングを改善することができる。
As described above, in the present embodiment, even when the
更に、ステップS14,15において、ステアリングの切り始めは、アクティブトルク目標値Tac_oに達するまで、アクティブトルクTacを0トルクから漸増レートRfric_inc分だけ演算周期毎に漸増され、一方、非アクティブトルク初期値Tpa_oから0トルクになるまで、非アクティブトルクTpaを漸減レートRfric_dec分だけ演算周期毎に漸減されるため、急なトルク変動を回避して、摩擦補償トルクTp_f_epa,Tp_f_alkをスムーズに切換えることができる。 Further, in steps S14 and S15, at the start of steering, the active torque Tac is gradually increased from 0 torque by a gradually increasing rate Rfric_inc every calculation cycle until the active torque target value Tac_o is reached, while the inactive torque initial value Tpa_o is increased. From zero to zero torque, the inactive torque Tpa is gradually reduced by the gradually decreasing rate Rfric_dec in each calculation cycle, so that abrupt torque fluctuations can be avoided and the friction compensation torques Tp_f_epa and Tp_f_alk can be switched smoothly.
尚、本発明は、上述した実施形態に限るものではなく、例えば実施形態では、ALK制御を例示して説明したが、車線逸脱防止(LDP)制御に適用できることは言うまでも無い。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, in the embodiment, the ALK control is described as an example, but it is needless to say that the present invention can be applied to the lane departure prevention (LDP) control.
1…自車両、
2…ステアリング機構、
4…ハンドル、
5…ステアリング軸、
5a…トーションバ、
6…電動パワーステアリング装置、
7…EPSモータ、
12…操舵角センサ、
13…ヨーレートセンサ、
14…車速センサ、
15…モータ回転角センサ、
16…操舵トルクセンサ、
21…前方認識装置、
22…車載カメラ、
31…パワーステアリングアシスト制御部、
31a…アシストトルク算出部、
31b…パワステ用摩擦補償トルク算出部、
32…操舵支援制御部、
32a…目標操舵角算出部、
32b…目標トルク算出部、
32b…目標操舵トルク算出部、
32c…オーバーライド判定部、
32d…操舵制御用摩擦補償トルク算出部、
33…摩擦補償トルク切換制御部、
Rfric_dec…漸減レート、
Rfric_inc…漸増レート、
Tac…アクティブトルク、
Tpa…非アクティブトルク、
Tpa_o…非アクティブトルク初期値、
Tac_o…アクティブトルク目標値、
Tp_f…基準摩擦補償トルク、
Tp_f_alk…ALK制御用摩擦補償トルク、
Tp_f_eps…パワステ用摩擦補償トルク、
Ts…操舵トルク
1 ... own vehicle,
2. Steering mechanism,
4 ... steering wheel,
5. Steering axis,
5a ... torsion bar,
6. Electric power steering device,
7 ... EPS motor,
12 ... steering angle sensor,
13 ... Yaw rate sensor,
14… Vehicle speed sensor,
15 ... motor rotation angle sensor,
16 ... steering torque sensor,
21: Forward recognition device,
22… In-vehicle camera,
31 ... power steering assist control unit,
31a: Assist torque calculation unit,
31b: power steering friction compensation torque calculation unit
32 ... steering support control unit,
32a: target steering angle calculation unit,
32b: target torque calculation unit,
32b ... target steering torque calculation unit,
32c: Override determination unit,
32d: Steering control friction compensation torque calculator,
33: friction compensation torque switching control unit
Rfric_dec: gradually decreasing rate,
Rfric_inc: Incremental rate,
Tac: Active torque,
Tpa: Inactive torque,
Tpa_o: Inactive torque initial value,
Tac_o: Active torque target value,
Tp_f: Reference friction compensation torque,
Tp_f_alk: friction compensation torque for ALK control,
Tp_f_eps: friction compensation torque for power steering,
Ts: steering torque
Claims (6)
前記操舵トルクに基づいてアシスト制御量を算出するアシスト制御量算出手段と、
前記アシスト制御量を摩擦補償する第1摩擦補償トルクを設定する第1摩擦補償トルク設定手段と、
運転者のハンドル操作とは独立してステアリング操作をアシストする目標アシスト制御量を算出する目標アシスト制御量算出手段と、
前記目標アシスト制御量を摩擦補償する第2摩擦補償トルクを設定する第2摩擦補償トルク設定手段と、
前記アシスト制御量算出手段と前記目標アシスト制御量算出手段との一方を車両の運転状態に応じてアクティブに設定すると共に、アクティブに設定された側の前記制御量に基づいて設定した前記摩擦補償トルクをアクティブトルク目標値として設定する摩擦補償切換制御手段と、
アクティブに設定された前記制御量算出手段で算出した前記制御量に前記アクティブトルク目標値を加算してEPSモータを駆動するEPSトルクを設定するトルク加算手段と
を備えることを特徴とする車両の操舵支援装置。 Steering torque detection means for detecting a steering torque by a driver's steering wheel operation;
Assist control amount calculating means for calculating an assist control amount based on the steering torque;
First friction compensation torque setting means for setting a first friction compensation torque for frictionally compensating the assist control amount;
Target assist control amount calculation means for calculating a target assist control amount for assisting a steering operation independently of a driver's steering operation ;
Second friction compensation torque setting means for setting a second friction compensation torque for frictionally compensating the target assist control amount;
One of the assist control amount calculation means and the target assist control amount calculation means is set to be active according to the driving state of the vehicle, and the friction compensation torque is set based on the control amount on the side set to be active. Friction compensation switching control means for setting as an active torque target value,
Vehicle, characterized in that it comprises a torque adding means for setting the EPS torque for driving the EPS motor by adding the active torque target value before Symbol control amount calculated by the control amount calculating means active to the set Steering assist device.
前記トルク加算手段は、前記非アクティブトルクを更に加算して前記EPSトルクを設定する
ことを特徴とする請求項1記載の車両の操舵支援装置。 The friction compensation switching control means sets the friction compensation torque set based on the assist control amount calculated by the assist control amount calculation means on the inactive side as an inactive torque initial value, inactive for detecting a cut in the beginning, when detecting a cut beginning of the steering, it sets the active torque gradually increases until it reaches the active torque target value gradually decreases until further said inactive torque initial value is 0 torque Set the torque,
2. The vehicle steering assist system according to claim 1, wherein said torque adding means further sets said EPS torque by further adding said inactive torque.
ことを特徴とする請求項2記載の車両の操舵支援装置。 The friction compensation switching control means, if you set the target assist control amount calculating means active, said second friction compensation torque is set as the active torque target value, the said first friction compensation torque inactive torque Initial The vehicle steering assist device according to claim 2, wherein the value is set as a value.
ことを特徴とする請求項2記載の車両の操舵支援装置。 The friction compensation switching control means, if you set the assist control amount calculating means active, sets the first friction compensation torque as the active torque target value, the said second friction compensation torque inactive torque initial value The vehicle steering assist device according to claim 2, wherein the setting is made as:
前記摩擦補償切換制御手段は、前記オーバーライド判定手段でオーバーライドと判定し且つ前記第1摩擦補償トルクと前記第2摩擦補償トルクとの符合が同一の場合、該第1摩擦補償トルクと前記第2摩擦補償トルクとの双方を前記アクティブトルク目標値として設定する
ことを特徴とする請求項2記載の車両の操舵支援装置。 Further comprising an override determination means for determining an override of the driver,
The friction compensation switching control means determines that the override is determined by the override determination means and when the first friction compensation torque and the second friction compensation torque have the same sign, the first friction compensation torque and the second friction 3. The steering assist device for a vehicle according to claim 2, wherein both of the compensation torque and the compensation torque are set as the active torque target value .
前記摩擦補償切換制御手段は、前記オーバーライド判定手段でオーバーライドと判定し且つ前記第1摩擦補償トルクと前記第2摩擦補償トルクとの符合が異なる場合、該第1摩擦補償トルクを前記アクティブトルク目標値として設定し、前記第2摩擦補償トルクを前記非アクティブトルク初期値として設定する
ことを特徴とする請求項2記載の車両の操舵支援装置。 Further comprising an override determination means for determining an override of the driver,
The friction compensation switching control means, when said sign of the override determination means and override judgment and said first friction compensation torque and said second friction compensation torque is different, the first friction compensation torque the active torque target value set as, steering assist apparatus for a vehicle according to claim 2, wherein setting the second friction compensation torque as the inactive torque initial value.
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