WO2023148962A1 - 操舵制御装置及び操舵制御方法 - Google Patents

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WO2023148962A1
WO2023148962A1 PCT/JP2022/004659 JP2022004659W WO2023148962A1 WO 2023148962 A1 WO2023148962 A1 WO 2023148962A1 JP 2022004659 W JP2022004659 W JP 2022004659W WO 2023148962 A1 WO2023148962 A1 WO 2023148962A1
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WO
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steering
mode
condition
control
control device
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Application number
PCT/JP2022/004659
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English (en)
French (fr)
Inventor
敏明 應矢
由信 冷水
Original Assignee
株式会社ジェイテクト
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits

Definitions

  • the present disclosure relates to a steering control device and a steering control method.
  • a steer-by-wire steering system in which the power transmission path between the operation unit to which the steering wheel is connected and the steering unit that steers the steered wheels is separated.
  • a steering control device that controls such a steering device changes the angle ratio of the steering angle of the steered wheels to the steering angle of the steering wheel in accordance with the driving conditions of the vehicle.
  • Patent Document 2 discloses that a joystick is used in addition to or instead of the steering wheel as an operation member operated by the driver.
  • the joystick is the operating member, it is possible to reduce the amount of operation required to steer the steered wheels compared to the case where the steering wheel is the operating member, thereby improving convenience for the driver. can.
  • the joystick is the operating member as described above
  • the amount of change in the turning angle with respect to the amount of change in the amount of operation increases. That is, even if the amount of operation of the joystick is small, the steered angle of the steered wheels changes greatly. Therefore, even if the amount of operation of the joystick is small, it is necessary to make the operation effective. In this case, for example, when the driver unintentionally touches the joystick, the operation unintended by the driver may become effective.
  • Such a problem is not limited to the case where the joystick is the operation member, but can similarly occur in any steering device in which the amount of change in the steering angle relative to the amount of change in the amount of operation of the operation member is large.
  • One aspect of the present disclosure provides a steering control device that controls a steering device of a vehicle.
  • the steering device has a structure in which power transmission paths are separated between an operation unit having an operation member and a steering unit configured to steer steerable wheels.
  • the steering control device calculates a target steering corresponding value, which is a target value of a convertible value that can be converted into a turning angle of the steered wheels, based on the operation of the operating member, and calculates an operation amount of the operating member.
  • the vehicle includes an external control device that outputs instructions for automatic driving for realizing automatic driving that automatically changes the traveling direction of the vehicle.
  • the automatic driving control mode is a mode in which the instruction for automatic driving is reflected in control for operating the steering unit.
  • the manual operation control mode is a mode in which the instruction for automatic operation is not reflected in the control for operating the steering unit.
  • the mode switching unit includes, during the automatic driving control mode, an operation determination process for determining whether or not an operation condition for detecting a valid operation by the driver on the operation member is satisfied, and the operation condition is established, a mode switching process for switching from the automatic operation control mode to the manual operation control mode is executed.
  • the operation determination processing includes processing for determining that an operation unintended by the driver is invalid.
  • the steering device has a structure in which power transmission paths are separated between an operation unit having an operation member and a steering unit configured to steer steerable wheels.
  • the steering control method calculates a target steering corresponding value, which is a target value of a convertible value that can be converted into a turning angle of the steered wheels, based on the operation of the operating member, and calculates an operation amount of the operating member. calculating the target steering correspondence value so that the ratio of the amount of change in the steering angle to the amount of change in the steering angle is greater than 1; and operating the steering unit based on the target steering correspondence value.
  • the vehicle includes an external control device that outputs instructions for automatic driving for realizing automatic driving that automatically changes the traveling direction of the vehicle.
  • the automatic driving control mode is a mode in which the instruction for automatic driving is reflected in control for operating the steering unit.
  • the manual operation control mode is a mode in which the instruction for automatic operation is not reflected in the control for operating the steering unit.
  • Switching the control mode includes operation determination processing for determining whether or not an operation condition for detecting a valid operation by the driver on the operation member is satisfied during the automatic operation control mode; and a mode switching process of switching from the automatic operation control mode to the manual operation control mode when an operation condition is satisfied.
  • the operation determination process includes determining that an operation unintended by the driver is invalid.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a steering system of a first embodiment and a steering control system that controls the steering system;
  • FIG. 2 is a block diagram of the steering control device of FIG. 1;
  • FIG. 3 is a flowchart showing an example of a processing procedure for switching control modes by operating an operation lever by a mode switching unit of FIG. 2 in the first embodiment;
  • 3 is a flowchart showing an example of a processing procedure for switching control modes by voice input by the mode switching unit of FIG. 2;
  • FIG. 9 is a flowchart showing an example of a procedure of mode switching processing by a mode switching unit in FIG. 2 in the second embodiment;
  • a steering control device 1 controls a steer-by-wire steering device 2 .
  • the steering device 2 changes the traveling direction of the vehicle by steering the steerable wheels 3 according to the operation of the driver.
  • the steering device 2 includes an operation unit 4 operated by the driver and a steering unit 5 for steering the steered wheels 3 .
  • the steering device 2 has a structure in which the power transmission path between the operation unit 4 and the steering unit 5 is mechanically separated.
  • the operation unit 4 includes an operation lever 11 that is operated by the driver, and a base 12 that supports the operation lever 11 so that it can tilt.
  • the base 12 of this embodiment supports the operation lever 11 so as to be tiltable in the lateral direction of the vehicle, that is, in the left-right direction. That is, the amount of operation by the driver is represented by the tilt angle of the operating lever 11 (hereinafter referred to as lever tilt angle ⁇ l).
  • the base 12 may support the operation lever 11 so as to be tiltable in the longitudinal direction of the vehicle.
  • the operation unit 4 includes a tilt angle sensor 13 that detects the lever tilt angle ⁇ l.
  • the lever tilt angle ⁇ l is detected as a positive value when the operation lever 11 is tilted to the right and as a negative value when the operation lever 11 is tilted to the left.
  • the operation unit 4 also includes a reaction force mechanism 12a that applies an operation reaction force, which is a force that resists the operation of the operation lever 11 by the driver.
  • the reaction force mechanism 12 a is configured by a motor and/or a spring that generates an operation reaction force applied to the operation lever 11 .
  • the reaction force mechanism 12a applies an operation reaction force for maintaining the straight-ahead position of the operation lever 11 when no force is applied to the operation lever 11 by the driver.
  • the straight-ahead position is a position corresponding to the straight-ahead state of the vehicle.
  • reaction force mechanism 12a is designed to return the operation lever 11 to the straight-ahead position when the force is no longer applied after the force is applied to the operation lever 11 by the driver so that the operation lever 11 is no longer aligned with the straight-ahead position. Gives operation reaction force.
  • the operation unit 4 includes an operation disable switch 14 operated by the driver.
  • the operation disable switch 14 is used to disable any operation of the operating lever 11 by the driver, as will be described later. Invalidating any operation of the operating lever 11 means that when the driver operates the operating lever 11 , the operation is not reflected in the control of the steering device 2 .
  • Operation disable switch information Ss indicating the on/off state of the operation disable switch 14 is output to the steering control device 1 from the operation disable switch 14 .
  • the operation disable switch 14 of the present embodiment is a switch that continuously switches between on and off states when the driver presses it once.
  • the operation disable switch 14 is arranged, for example, on the operation lever 11, but is not limited to this, and may be arranged at any position where the driver can operate, such as the base 12 or near the driver's seat.
  • “lever operation” means operation of the operation lever 11 by the driver.
  • the steering unit 5 includes a pinion shaft 21, a rack shaft 22 connected to the pinion shaft 21, a rack housing 23 reciprocatingly housing the rack shaft 22, and a rack and pinion having the pinion shaft 21 and the rack shaft 22. a mechanism 24;
  • the rack and pinion mechanism 24 is configured by meshing pinion teeth 21 a formed on the pinion shaft 21 and rack teeth 22 a formed on the rack shaft 22 .
  • Tie rods 26 are connected to both ends of the rack shaft 22 via ball joints 25 .
  • the tip of the tie rod 26 is connected to a knuckle (not shown) to which the steered wheels 3 are assembled.
  • the steering unit 5 also includes a steering actuator 31 that imparts a steering force, which is a force for steering the steered wheels 3, to the rack shaft 22.
  • the steering actuator 31 includes a steering motor 32 and a power transmission mechanism 33 that transmits the torque of the steering motor 32 to the rack shaft 22 .
  • the power transmission mechanism 33 has a belt mechanism 34 and a ball screw mechanism 35 .
  • the steering actuator 31 transmits the rotation of the steering motor 32 to the ball screw mechanism 35 via the belt mechanism 34 , and converts the rotation to the reciprocating motion of the rack shaft 22 by the ball screw mechanism 35 , thereby steering the steered wheels 3 . give power.
  • the steering device 2 configured in this manner, a steering force is applied from the steering actuator 31 according to the lever operation.
  • the rack shaft 22 reciprocates, and the steering angle ⁇ i of the steerable wheels 3 is changed.
  • the steering actuator 31 steers the steered wheels 3 according to the lever operation.
  • the steering control device 1 is connected to the steering motor 32 and controls the operation of the steering motor 32 . Detection results of various sensors are input to the steering control device 1 .
  • Various sensors include the tilt angle sensor 13, the vehicle speed sensor 41, and the rotation angle sensor 42, for example.
  • a vehicle speed sensor 41 detects a vehicle speed V, which is the running speed of the vehicle.
  • the rotation angle sensor 42 detects the rotation angle ⁇ t of the rotation shaft of the steering motor 32 as a relative angle within the range of 360°.
  • the operation invalidation switch information Ss of the operation invalidation switch 14 is input to the steering control device 1 .
  • the detection results of these various sensors are examples of state variables. Then, the steering control device 1 controls the operation of the steering motor 32 based on the input state variables.
  • an automatic driving control device 44 is connected to the steering control device 1 via an in-vehicle network 43 such as CAN.
  • the automatic driving control device 44 is an external control device provided separately from the steering control device 1 in the vehicle on which the steering device 2 is mounted.
  • the automatic driving control device 44 controls the operation of the steering unit 5 so as to automatically change the traveling direction of the vehicle.
  • the automatic driving control device 44 finds the optimum control method based on the state of the vehicle at that time.
  • the automatic driving control device 44 controls the operation of the steering unit 5 according to the required control method. For example, the automatic driving control device 44 instructs to change the steering angle ⁇ i of the steerable wheels 3 so as to alternate driving while the vehicle is running.
  • the automatic driving control device 44 calculates an automatic driving control amount ⁇ ad as a control amount for instructing a change in the turning angle ⁇ i of the steerable wheels 3 .
  • the automatic driving control amount ⁇ ad corresponds to an instruction for automatic driving defined by an angle.
  • Various detection devices (not shown) for detecting the state of the vehicle are connected to the automatic driving control device 44 .
  • various detection devices include cameras and sensors for lane recognition.
  • the automatic driving control device 44 calculates an automatic driving control amount ⁇ ad for realizing automatic driving based on the state of the vehicle detected by the detecting device.
  • the automatic driving control amount ⁇ ad is a control amount for instructing a change in the turning angle ⁇ i of the steerable wheels 3 so as to change the traveling direction of the vehicle regardless of lever operation.
  • the automatic driving control amount ⁇ ad is output to the steering control device 1 .
  • the automatic driving control device 44 determines whether or not to realize automatic driving, for example, based on a driver's request through switch operation (not shown). Then, the automatic driving control device 44 may be configured to output the automatic driving control amount ⁇ ad to the steering control device 1 when realizing automatic driving based on a driver's request. Note that the automatic driving control device 44 may calculate the automatic driving control amount ⁇ ad regardless of whether or not automatic driving is realized.
  • the automatic driving control device 44 configured in this way need not output the automatic driving control amount ⁇ ad to the steering control device 1 when not realizing automatic driving.
  • the steering control device 1 is connected to a voice input device 45 that detects the voice of the driver.
  • the voice input device 45 is used to cancel the automatic operation while the automatic operation is being performed.
  • the voice input device 45 is request means different from the above-described switch operation for canceling the automatic operation while the automatic operation is being realized.
  • a detection signal Sem indicating the detection result of the driver's voice is output from the voice input device 45 to the steering control device 1 .
  • the voice input device 45 of the present embodiment is arranged, for example, on the operation lever 11, but is not limited to this, and may be placed at any position where the driver's voice can be detected, such as the base 12 or near the driver's seat. good.
  • the steering control device 1 includes a microcomputer 51 that outputs a control signal Mt, and a drive circuit 52 that supplies power to the steering motor 32 based on the control signal Mt.
  • the microcomputer 51 which is a processing circuit, includes (1) one or more processors that operate according to a computer program (software), (2) an application specific integrated circuit (ASIC) that executes at least part of various processes, and the like. or (3) a combination thereof.
  • the processor includes a CPU and memory, such as RAM and ROM, which stores program code or instructions configured to cause the CPU to perform processes.
  • Memory or non-transitory computer-readable media includes any available media that can be accessed by a general purpose or special purpose computer.
  • Various controls by the microcomputer 51 are executed by the CPU executing programs stored in the memory at predetermined calculation cycles.
  • a typical PWM inverter having a plurality of switching elements such as FETs and IGBTs is employed in the drive circuit 52 .
  • the control signal Mt is a gate on/off signal that defines the on/off state of each switching element.
  • the steering control device 1 controls the motor torque generated by the steering motor 32 by supplying electric power to the steering motor 32 to steer the steered wheels 3 .
  • the configuration of the microcomputer 51 will be described in detail below.
  • the microcomputer 51 outputs a control signal Mt as each of the following control blocks executes arithmetic processing for each predetermined arithmetic cycle.
  • the vehicle speed V, the lever inclination angle ⁇ l, the rotation angle ⁇ t, the operation disable switch information Ss, the detection signal Sem, and the automatic operation control amount ⁇ ad are inputted to the microcomputer 51 .
  • the microcomputer 51 generates and outputs a control signal Mt based on these state variables.
  • the microcomputer 51 includes a steering response angle calculator 61 that calculates the steering response angle ⁇ p, and a target steering response angle calculator 61 that calculates a target steering response angle ⁇ p* that is a target value of the steering response angle ⁇ p. It is provided with a computing unit 62, a mode switching unit 63 that switches control modes to determine whether or not automatic operation is to be realized, and a control signal generating unit 64 that generates a control signal Mt.
  • the rotation angle ⁇ t of the steering motor 32 is input to the steering corresponding angle calculator 61 .
  • the steering corresponding angle calculation unit 61 counts, for example, the number of rotations of the steering motor 32 from the midpoint, and calculates the integrated angle by integrating the rotation angle ⁇ t with the midpoint being zero degrees. Then, the steered corresponding angle calculator 61 multiplies this integrated angle by a conversion factor based on the reduction ratio of the belt mechanism 34, the lead of the ball screw mechanism 35, and the rotational speed ratio of the rack and pinion mechanism 24. Then, the steering corresponding angle ⁇ p is calculated.
  • the turning corresponding angle ⁇ p corresponds to the pinion angle, which is the rotation angle of the pinion shaft 21, and the midpoint is the rotation angle of the pinion shaft 21 when the vehicle travels straight. Since the pinion shaft 21 rotates according to the reciprocating motion of the rack shaft 22 as described above, the rotation angle of the pinion shaft 21, that is, the steered corresponding angle ⁇ p can be converted into the steered angle ⁇ i of the steered wheels 3. It corresponds to the steering corresponding value which is the actual value of the value, and the steering corresponding angle calculation section 61 corresponds to the steering corresponding value calculation section.
  • the steering corresponding angle ⁇ p calculated by the steering corresponding angle calculator 61 is output to the control signal generator 64 via the subtractor 65 .
  • the vehicle speed V and the lever inclination angle ⁇ l are input to the target steering corresponding angle calculation unit 62 .
  • the target steering corresponding angle calculation unit 62 calculates a target steering corresponding angle ⁇ p*, which is a target value of the steering corresponding angle ⁇ p, based on these state variables.
  • the target steering corresponding angle calculator 62 calculates a target steering corresponding angle ⁇ p* so as to change the angle ratio ⁇ of the steering angle ⁇ i of the steerable wheels 3 to the lever inclination ⁇ l of the operating lever 11 .
  • the angle ratio ⁇ is set to be greater than 1, and is set such that the absolute value of the target steering corresponding angle ⁇ p* increases as the absolute value of the lever inclination angle ⁇ l increases.
  • the angle ratio ⁇ may be a value obtained by dividing the target steering corresponding angle ⁇ p* by the lever inclination angle ⁇ l. This is because the steering angle ⁇ i is a state variable obtained as a result of being controlled by the target steering corresponding angle ⁇ p*, and thus has a correlation with the target steering corresponding angle ⁇ p*.
  • the angle ratio ⁇ is set such that the absolute value of the target steering corresponding angle ⁇ p* increases as the vehicle speed V decreases.
  • the target steering response angle ⁇ p* corresponds to a target steering response value that is a target value of a convertible value that can be converted into the steering angle ⁇ i of the steered wheels 3
  • the target steering response angle calculation unit 62 corresponds to a target steering correspondence value calculation unit. Calculation processing of the target steering corresponding angle ⁇ p* by the target steering corresponding angle calculator 62 will be described later.
  • the target steering corresponding angle ⁇ p* is output to the control signal generator 64 via the subtractor 65 and the adder 66 .
  • the mode switching unit 63 receives inputs of the lever tilt angle ⁇ l, the operation invalid switch information Ss, the detection signal Sem, and the automatic operation control amount ⁇ ad. Based on these state variables, the mode switching unit 63 determines whether or not to realize automatic driving using the automatic driving control amount ⁇ ad.
  • the mode switching unit 63 switches the control mode to the automatic operation control mode.
  • the steering unit 5 is controlled such that the automatic driving control amount ⁇ ad is reflected in the steering angle ⁇ i.
  • the automatic operation control amount ⁇ ad is output to the adder 66 .
  • the adder 66 receives the target steering corresponding angle ⁇ p* and the automatic driving control amount ⁇ ad.
  • the adder 66 calculates a target steering corresponding angle ⁇ pg* as a target value for the automatic driving control mode by adding the target steering corresponding angle ⁇ p* and the automatic driving control amount ⁇ ad.
  • the mode switching unit 63 determines not to realize automatic operation, it switches the control mode to the manual operation control mode.
  • the steering unit 5 is controlled such that the automatic operation control amount ⁇ ad is not reflected in the steering angle ⁇ i.
  • the automatic operation control amount ⁇ ad is not output to the adder 66 .
  • the adder 66 receives the target steering corresponding angle ⁇ p*.
  • the adder 66 uses the target steering response angle ⁇ p* as it is to calculate a target steering response angle ⁇ pg* as a target value for the manual operation control mode.
  • the target steering corresponding angle ⁇ pg* calculated by the adder 66 is output to the subtractor 65 .
  • the subtractor 65 calculates the deviation ⁇ p by subtracting the turning corresponding angle ⁇ p from the target turning corresponding angle ⁇ pg*, and outputs the deviation ⁇ p to the control signal generating section 64 .
  • the deviation ⁇ p is input to the control signal generator 64 .
  • the control signal generator 64 generates the control signal Mt based on this state variable.
  • the control signal generator 64 calculates the target turning torque by executing the F/B calculation based on the deviation ⁇ p.
  • the F/B calculation employs a PID control calculation, but is not limited to this, and may be a PI control calculation or the like.
  • the F/B control unit uses any well-known technique to generate a control signal Mt that causes the steering motor 32 to generate the target steering torque.
  • Mode switching unit 63 A control mode switching process by the mode switching unit 63 will be described in detail.
  • the mode switching unit 63 executes operation determination processing for determining whether or not an operation condition for detecting a valid lever operation is satisfied.
  • the operating condition is a condition for determining whether or not the automatic operation control mode should be canceled and switched to the manual operation control mode.
  • the operation condition is set from the viewpoint that it can be detected that the lever operation is an intentional operation by the driver. That is, when the operating condition is not satisfied, the lever operation is detected as an operation unintended by the driver.
  • Unintended operations by the driver that are detected as operations that do not satisfy the operating conditions are subject to the determination from the viewpoint of determining whether or not the situation is such that the automatic driving control mode should be canceled and switched to the manual driving control mode. is determined to be invalid.
  • the mode switching unit 63 executes a process of switching the control mode so as to switch to the automatic driving control mode.
  • the mode switching unit 63 cancels the automatic operation control mode and switches the control mode to the manual operation control mode.
  • the mode switching unit 63 cancels the automatic driving control mode and manually drives the automatic driving control mode even when the voice input device 45 detects the voice input by the driver for canceling the automatic driving during the automatic driving control mode. Switch the control mode to be the control mode.
  • the mode switching unit 63 outputs the automatic driving control amount ⁇ ad during the automatic driving control mode.
  • switching to the automatic operation control mode means switching to a state in which the automatic operation control amount ⁇ ad is output. Accordingly, the steering control device 1 controls the operation of the steering motor 32 using the target steering corresponding angle ⁇ pg* reflecting the automatic operation control amount ⁇ ad. That is, the automatic driving control mode is a mode in which the automatic driving control amount ⁇ ad for realizing automatic driving is reflected in the control for operating the steering unit 5 .
  • the mode switching unit 63 does not output the automatic operation control amount ⁇ ad during the manual operation control mode.
  • switching to the manual operation control mode means switching to a state in which the automatic operation control amount ⁇ ad is not output. Accordingly, the steering control device 1 controls the operation of the steering motor 32 using the target steering corresponding angle ⁇ pg* that does not reflect the automatic operation control amount ⁇ ad. That is, the manual driving control mode is a mode in which the automatic driving control amount ⁇ ad for realizing automatic driving is not reflected in the control for operating the steering unit 5 .
  • the mode switching unit 63 determines that the operation condition is satisfied when the following conditions are satisfied. (a1) The operation disable switch 14 is off.
  • the operation condition includes a condition based on the on/off state of the operation disable switch 14.
  • the conditions based on the ON/OFF state of the operation disable switch 14 include a disable condition that is satisfied when the operation disable switch 14 is in the ON state. That is, the mode switching unit 63 is in an operation permitting state in which the lever operation is determined to be valid and the operation conditions are permitted to be established while the operation invalidation switch 14 is in the OFF state, that is, the invalidation condition is not satisfied.
  • the operating conditions include conditions based on the mode of change of the lever tilt angle ⁇ l of the operating lever 11 .
  • the mode switching unit 63 determines that the operation condition is not satisfied when at least one of the above conditions is not satisfied. That is, with regard to the condition (a1), the mode switching unit 63 determines that the lever operation is invalid while the operation invalidation switch 14 is in the ON state, that is, while the invalidation condition is established, so that the operation condition is not established. . In this embodiment, while the invalid condition is satisfied, it is an operation invalid state in which it is determined that the lever operation is invalid. Regarding the condition (a2), if the mode switching unit 63 determines that the lever operation is the specific operation even if the invalidation condition is not satisfied, the operation condition is satisfied by determining that the operation is invalid. be treated so as not to In this embodiment, the specific operation is an example of an operation not intended by the driver.
  • the mode switching unit 63 determines that the lever operation is the specific operation when the following conditions are satisfied.
  • the result of leveling the time-series data Dt which is the result of continuously detecting the value of the lever tilt angle ⁇ l, which is the amount of operation of the operating lever 11, is equal to or greater than the change threshold Lth.
  • Sampling time is defined as a period from the present to the past by a predetermined unit time.
  • the time-series data Dt is data obtained by continuously detecting the value of the lever tilt angle ⁇ l during the sampling time.
  • the method of smoothing is to compute a moving average of the values of the lever tilt angle ⁇ l during the sampling time.
  • the change threshold value Lth is a value within a range in which it can be determined that the change in the lever tilt angle ⁇ l of the operating lever 11 appears in a manner that it is instantaneously contained.
  • the mode that is settled instantaneously is, for example, a change that occurs in a momentary peak shape.
  • the operating speed ⁇ l of the operating lever 11 is greater than or equal to the speed threshold ⁇ lth.
  • the speed threshold ⁇ lth is a value within a range in which it can be determined that the driver unintentionally touched the operating lever 11 .
  • the mode switching unit 63 of this embodiment calculates the operation speed ⁇ l by differentiating the lever inclination angle ⁇ l. In another embodiment, by providing a speed sensor in the operation unit 4, the operation speed ⁇ l may be detected from the speed sensor.
  • the result of leveling the time-series data obtained by continuously detecting the value of the lever tilt angle ⁇ l is compared with the threshold value.
  • determining that the operation is a specific operation includes a condition based on the results of magnitude comparison between the operation amount parameter indicating the state of change in the operation amount of the operation lever 11 and the threshold.
  • the mode switching unit 63 determines whether or not the automatic operation control mode is set (step 101), and the automatic operation control amount ⁇ ad is not input. (Step 101: NO), the process is terminated.
  • the mode switching unit 63 determines that the automatic operation control mode is set because the automatic operation control amount ⁇ ad is input (step 101: YES), it acquires the operation disable switch information Ss (step 102). Subsequently, the mode switching unit 63 determines whether or not the invalidation condition is satisfied based on the operation invalidation switch information Ss (step 103). At step 103, the mode switching unit 63 determines whether or not the operation disable switch 14 is on based on the operation disable switch information Ss.
  • the process ends. In this case, the mode switching unit 63 determines that the lever operation is invalid because the invalidation condition is satisfied.
  • the mode switching unit 63 determines that the invalidation condition is not satisfied because the operation invalidation switch information Ss indicates the OFF state (step 103: NO). It acquires the lever tilt angle ⁇ l (step 104). Subsequently, the mode switching unit 63 analyzes the acquired time-series data Dt of the value of the lever tilt angle ⁇ l (step 105). At step 105, the mode switching unit 63 calculates a moving average between sampling times based on the time-series data Dt. Subsequently, the mode switching unit 63 determines whether or not a specific operation has been detected (step 106).
  • the mode switching unit 63 determines whether or not the value of the moving average obtained based on the time-series data Dt is equal to or greater than the change threshold Lth. Also, in step 106, the mode switching unit 63 calculates the operation speed ⁇ l and determines whether or not the operation speed ⁇ l is equal to or greater than the speed threshold ⁇ lth.
  • the mode switching unit 63 satisfies the conditions (b1) and (b2) because the value of the moving average obtained based on the time-series data Dt is equal to or greater than the change threshold Lth and the operation speed ⁇ l is equal to or greater than the speed threshold ⁇ lth. If it is determined that the operation is a specific operation (step 106: YES), the process is terminated. In this case, the mode switching unit 63 determines that the lever operation, which is determined to be the specific operation even though the invalidation condition is not satisfied, is invalid.
  • the mode switching unit 63 determines that the moving average value obtained based on the time-series data Dt is less than the change threshold value Lth, or the operation speed ⁇ l is less than the speed threshold value ⁇ lth, so the condition (b1) or (b2) is satisfied. If it is determined that the operation is not established, that is, it is not a specific operation (step 106: NO), it is determined whether or not the operation condition is established (step 107). At step 107 , the mode switching unit 63 determines whether or not the lever tilt angle ⁇ l has changed based on the lever tilt angle ⁇ l acquired at step 104 .
  • the mode switching unit 63 determines whether the current value of the lever tilt angle ⁇ l acquired in the current cycle has changed from the previous value of the lever tilt angle ⁇ l acquired in the immediately preceding cycle (one cycle before). Note that, when reaching step 107, the mode switching unit 63 sets the condition (a1) that the invalid condition is not satisfied (step 103: NO), and the condition (a1) that the lever operation is not a specific operation (step 106: NO) ( Both the conditions of a2) are satisfied.
  • step 107 when the mode switching unit 63 determines that the condition (a3) is satisfied because the lever inclination angle ⁇ l has changed, that is, the operation condition is satisfied (step 107: YES), the automatic operation control mode is canceled. Then, the control mode is switched to the manual operation control mode (step 108). At step 108, the mode switching unit 63 performs processing so as not to output the automatic operation control amount ⁇ ad thereafter, regardless of whether the automatic operation control amount ⁇ ad is input.
  • the processing of step 107 corresponds to operation determination processing
  • the processing of step 108 corresponds to mode switching processing.
  • the mode switching unit 63 determines whether or not the voice input by the driver is detected (step 111), and determines that the voice input is not detected because the detection signal Sem is not input. (Step 111: NO), the process is terminated.
  • the mode switching unit 63 determines that the voice input is detected from the input of the detection signal Sem (step 111: YES), it determines whether or not it is the automatic driving control mode (step 112). . Subsequently, when the mode switching unit 63 determines that the automatic operation control mode is not set because the automatic operation control amount ⁇ ad is not input (step 112: NO), the process ends.
  • the mode switching unit 63 determines that the automatic operation control mode is set because the automatic operation control amount ⁇ ad is input (step 112: YES), the automatic operation control mode is canceled and the manual operation control mode is entered. Switch the control mode (step 113). At step 113, the mode switching unit 63 switches the control mode from the automatic operation control mode to the manual operation mode regardless of whether the conditions (a1) to (a3) are satisfied.
  • the mode switching unit 63 executes operation determination processing for determining whether or not an operation condition for detecting valid lever operation during the automatic operation control mode is satisfied.
  • the operation determination process includes a process of determining that the specific operation is invalid so that the operation condition is not satisfied due to the driver's unintended lever operation.
  • the operation determination process includes a process of determining whether the invalid condition is met. Accordingly, in the operation determination process, it is possible to determine that the lever operation is invalid when the invalidation condition is satisfied. Therefore, it is possible to easily realize a configuration for determining that the lever operation not intended by the driver is invalid.
  • the operation determination process includes a process of determining that a specific operation, which is a momentary operation by the driver, is invalid.
  • a momentary operation may be caused by the driver unintentionally touching the operation lever 11 or the like. This is effective in appropriately detecting unintended lever operations of the driver.
  • the mode switching unit 63 compares the result of leveling the time-series data Dt, which is the result of continuously detecting the lever tilt angle ⁇ l, which is the amount of operation of the operating lever 11, and the result of comparing the magnitude of the change threshold value Lth. Detect specific operations based on This is effective in appropriately detecting a momentary operation as a specific operation.
  • the mode switching unit 63 detects a specific operation based on a comparison result between the operation speed ⁇ l indicating the change state of the operation amount of the operation lever 11 and the speed threshold ⁇ lth. This is effective in appropriately detecting a momentary operation as a specific operation.
  • the mode switching unit 63 of the present embodiment sets the operation time Ts, which is the time during which the operation lever 11 is in a state that does not match the straight-ahead position, instead of the time-series data Dt of each of the above embodiments. It is configured to include processing to measure.
  • the mode switching unit 63 calculates the operation time Ts as processing corresponding to step 105 . Further, as a process corresponding to step 106, the mode switching unit 63 determines whether or not the operation time Ts is less than the time threshold Tth.
  • the mode switching unit 63 can determine that the specific operation has been detected (step 106: YES). On the other hand, when the operation time Ts is equal to or greater than the time threshold Tth, the mode switching unit 63 can determine not to detect the specific operation (step 106: NO).
  • the operation unit 4 includes a pressure sensor 15 that detects gripping of the operation lever 11 by the driver, instead of the operation disable switch 14 of the first embodiment.
  • the pressure sensor 15 is used to validate lever operation, as will be described later. In this embodiment, the lever operation becomes effective when the pressure sensor 15 detects that the driver grips the operation lever 11 .
  • the pressure sensor 15 outputs pressure sensor information Sst indicating the on/off state of the pressure sensor 15 to the steering control device 1 instead of the operation invalid switch information Ss of the first embodiment.
  • the pressure sensor 15 of this embodiment is a sensor that detects an on/off state according to whether the driver grips the operation lever 11 and touches the detection portion of the pressure sensor 15 .
  • the pressure sensor 15 detects an ON state when the driver grips the operating lever 11 and touches the detection portion of the pressure sensor 15 .
  • the ON state of the pressure sensor 15 can detect that the operation is intended by the driver when the lever is operated.
  • the pressure sensor 15 detects an OFF state when the driver does not grip the operating lever 11 and does not touch the detection portion of the pressure sensor 15 .
  • the pressure sensor 15 is arranged on the operating lever 11, for example.
  • the operating conditions of this embodiment include (a1r) instead of (a1) of the first embodiment.
  • the operating conditions of this embodiment include (a2) and (a3) of the first embodiment. That is, the operating conditions of this embodiment are (a1r), (a2), and (a3).
  • the condition (a1r) is that the pressure sensor 15 is on.
  • operating conditions include conditions based on the on/off state of pressure sensor 15 .
  • the conditions based on the ON/OFF state of the pressure sensor 15 include setting conditions that are satisfied when the pressure sensor 15 is in the ON state. That is, when the pressure sensor 15 is in the ON state, that is, when the set condition is satisfied, the mode switching unit 63 determines that the lever operation is valid and allows the operation condition to be satisfied.
  • the mode switching unit 63 determines that the operation condition is not satisfied when the above condition is not satisfied. That is, regarding the condition (a1r), when the pressure sensor 15 is in the OFF state, that is, when the set state is not established, the mode switching unit 63 determines that the lever operation is invalid, thereby processing so that the operation condition is not established. In this embodiment, when the set condition is not satisfied, it is an operation invalid state in which it is determined that the lever operation not intended by the driver is invalid. Regarding the condition (a2), the mode switching unit 63 invalidates the operation when determining that the lever operation is the specific operation even if the setting condition is satisfied when the pressure sensor 15 is in the ON state. By judging, processing is performed so that the operation condition is not established.
  • the mode switching unit 63 determines whether or not it is the automatic driving control mode (step 201). At step 201, the mode switching unit 63 performs the same processing as at step 101 in FIG. When the mode switching unit 63 determines that the automatic operation control mode is not set because the automatic operation control amount ⁇ ad is not input (step 201: NO), the process ends.
  • the mode switching unit 63 determines that it is in the automatic operation control mode because the automatic operation control amount ⁇ ad is input (step 201: YES), it acquires the pressure sensor information Sst (step 202). Subsequently, the mode switching unit 63 determines whether or not the setting condition is satisfied based on the pressure sensor information Sst (step 203). At step 203, the mode switching unit 63 determines whether the pressure sensor 15 is in the ON state based on the pressure sensor information Sst.
  • the mode switching unit 63 determines that the setting condition is not satisfied because the pressure sensor information Sst indicates the OFF state (step 203: NO), the process ends. In this case, the mode switching unit 63 determines that the lever operation is invalid because the pressure sensor 15 is in the OFF state.
  • the mode switching unit 63 determines that the setting condition is satisfied because the pressure sensor information Sst indicates the ON state (step 203: YES), it acquires the lever tilt angle ⁇ l (step 204). Subsequently, the mode switching unit 63 analyzes the obtained time-series data Dt of the lever tilt angle ⁇ l (step 205). At step 205, the mode switching unit 63 performs the same processing as at step 105 in FIG.
  • the mode switching unit 63 determines whether or not a specific operation has been detected (step 206). At step 206, the mode switching unit 63 performs the same processing as at step 106 in FIG. If the mode switching unit 63 determines that the operation is the specific operation (step 206: YES), the process ends. In this case, the mode switching unit 63 determines that the lever operation, which is determined to be the specific operation even though the setting condition is satisfied, is invalid.
  • step 207 the mode switching unit 63 determines whether or not the operation condition is satisfied.
  • step 207 the mode switching unit 63 performs the same processing as at step 107 in FIG.
  • step 207: NO the process ends.
  • the mode switching unit 63 determines that the operation condition is satisfied (step 207: YES), it cancels the automatic operation control mode and switches the control mode to the manual operation control mode (step 208).
  • the mode switching section 63 performs the same processing as at step 108 in FIG.
  • the operation determination process includes a process of determining whether or not the set conditions are met. Thereby, in the operation determination process, it is possible to determine that the lever operation is invalid when the set condition is not satisfied. Therefore, it is possible to easily realize a configuration for determining that the lever operation not intended by the driver is invalid.
  • the configuration of the operation disable switch 14 may be deleted.
  • the process of step 103 may be deleted from the process of FIG. -
  • processing corresponding to step 203 of FIG. 5 may be added before and after the processing of step 103.
  • the type of the operation disable switch 14 can be appropriately changed, for example, the type of touch sensor.
  • the processing procedure by the mode switching unit 63 is not limited to the procedure shown in FIGS. 3 and 4, and can be changed as appropriate.
  • the process of step 101 in FIG. 3 may be configured to be executed after the process of step 107: YES.
  • the process of step 201 in FIG. 5 may be configured to be executed after the process of step 207: YES.
  • step 106 in FIG. 3 may be deleted from the process by the mode switching unit 63 .
  • the processing of step 203 may be deleted from the processing of FIG. -
  • the type of the pressure sensor 15 can be appropriately changed, for example, a type in which the ON/OFF state is switched depending on whether or not the operation lever 11 is grasped and the lever is pushed.
  • the mode switching unit 63 may use other factors instead of the operation speed ⁇ l when detecting the specific operation, or may use other factors in combination.
  • Other factors include, for example, the operation acceleration, which is the amount of change in the operation speed ⁇ l, the steering corresponding angle ⁇ p, and the steering speed, which is the amount of change in the steering corresponding angle ⁇ p.
  • Another factor may be the driver's operating force on the operating lever 11 .
  • the operating lever 11 may be provided with a torque sensor that detects the driver's operating force on the operating lever 11 .
  • the mode switching unit 63 may determine detection of a specific operation when either of the conditions (b1) and (b2) is satisfied. In each of the above-described embodiments, when detecting a specific operation, the mode switching unit 63 may set only the condition (b1) and delete the condition (b2), or set only the condition (b2) to (b1). condition can be deleted.
  • the mode switching unit 63 uses both the time-series data Dt and the operation time Ts, which is the time during which the operation lever 11 is in a state that does not match the straight-ahead position, when detecting the specific operation. You may do so.
  • the value of the change threshold Lth may be changed according to the operation to be detected as the specific operation.
  • the specific operation it is possible to detect an operation that lengthens or shortens the time in which the change in lever operation by the driver subsides. The same applies to the time threshold Tth or speed threshold ⁇ lth.
  • the change threshold Lth may be changed according to the running state of the vehicle such as the vehicle speed V.
  • the automatic operation control device 44 may generate a torque control amount having a dimension of torque as the automatic operation control amount ⁇ ad.
  • the torque control amount having the dimension of torque may be converted into a value having the dimension of angle and then reflected in the steering angle ⁇ i.
  • automated driving can substitute for driving while the vehicle is running, and can also be realized as a function that provides various driving assistance to further improve the comfort of the vehicle.
  • Functions for assisting driving include, for example, functions for preventing the vehicle from departing from the lane and for assisting emergency avoidance.
  • the configuration of the voice input device 45 may be deleted. In this case, the processing in FIG. 4 may be deleted.
  • the emergency request means for canceling the automatic driving can be appropriately changed, for example, by providing a switch operated by the driver instead of the voice input device 45 .
  • the steering corresponding angle calculator 61 may be deleted.
  • the turning corresponding angle ⁇ p which is the rotation angle of the pinion shaft 21
  • the sensor may detect the rotation angle of the pinion shaft 21 as an absolute angle exceeding the range of 360°.
  • the lever inclination angle ⁇ l may be detected based on the rotation angle of the motor.
  • the convertible value that can be converted into the turning angle ⁇ i of the steered wheels 3 is the rotation angle of the pinion shaft 21, but is not limited to this, for example, the stroke amount of the rack shaft 22 or turning
  • the angle ⁇ i itself may be a convertible value.
  • the operation lever 11 is tiltably supported by the base 12 , but is not limited to this, and may be slidably supported by the base 12 , for example.
  • the amount of operation by the driver is represented by the amount of slide of the operation lever 11 .
  • the operating lever 11 may be used to control the driving/braking of the vehicle in addition to controlling the steering angle ⁇ i of the steered wheels 3 .
  • the operation unit 4 may be provided with a steering wheel operated by the driver instead of the operation lever 11 as an operation member.
  • the operating unit 4 may have a steering wheel in addition to the operating lever 11 .
  • the steering device 2 has a linkless structure in which the power transmission between the operation unit 4 and the steering unit 5 is separated. A structure capable of separating power transmission between the operation unit 4 and the steering unit 5 may be employed.
  • the steering actuator 31 transmits the rotation of the steering motor 32 to the ball screw mechanism 35 via the belt mechanism 34, but is not limited to this.
  • the steering actuator 31 may be configured to transmit to the ball screw mechanism 35 via.
  • the steering actuator 31 may be configured such that the steering motor 32 directly rotates the ball screw mechanism 35 .
  • the steering unit 5 is configured to include a second rack-and-pinion mechanism, and the rotation of the steering motor 32 is converted into reciprocating motion of the rack shaft 22 by the second rack-and-pinion mechanism.
  • the steering actuator 31 may be configured to apply a steering force to the .

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Abstract

操舵制御装置(1)は、操作部材(11)の操作量の変化量に対する転舵角(θi)の変化量の比(α)が1よりも大きくなるように目標転舵対応値(θp*)を演算する目標転舵対応値演算部(2)と、転舵ユニット(5)を作動させる制御信号を生成する制御信号生成部(64)と、前記転舵ユニット(5)を作動させる制御モードを切り替えるモード切替部(63)とを備える。前記モード切替部(63)は、自動運転制御モードの間、前記操作部材(11)に対してされた運転者による有効な操作を検出する操作条件が成立するか否かを判定する操作判定処理と、前記操作条件が成立する場合、手動運転制御モードに切り替えるモード切替処理と、を実行する。前記操作判定処理は、前記運転者の意図しない操作を無効と判定する処理を含む。

Description

操舵制御装置及び操舵制御方法
 本開示は、操舵制御装置及び操舵制御方法に関する。
 従来、ステアリングホイールが連結される操作ユニットと転舵輪を転舵させる転舵ユニットとの間の動力伝達路が分離されたステアバイワイヤ式の操舵装置がある。例えば特許文献1に記載されるように、こうした操舵装置を制御する操舵制御装置は、車両の走行状況に応じて、ステアリングホイールの操舵角に対する転舵輪の転舵角の角度比を変更する。
 特許文献2には、運転者が操作する操作部材として、ステアリングホイールに加えて又は代えて、ジョイスティックを採用したものが開示されている。ジョイスティックが操作部材である場合、ステアリングホイールが操作部材である場合に比べ、転舵輪を転舵させる際に必要な操作量を小さくすることが可能であり、運転者の利便性を向上させることができる。
特開2021-30837号公報 特開平8-34353号公報
 上記のようにジョイスティックが操作部材である場合において、転舵輪を転舵させる際に必要な操作量を小さくすることで、操作量の変化量に対する転舵角の変化量が大きくなる。すなわち、ジョイスティックの操作量が小さくても、転舵輪の転舵角が大きく変化する。そのため、ジョイスティックの操作量が小さくてもその操作を有効にする必要がある。この場合、例えば運転者が意図しないでジョイスティックに触れる場合、その運転者の意図しない操作が有効になる可能性がある。このような課題は、ジョイスティックが操作部材である場合に限らず、操作部材の操作量の変化量に対する転舵角の変化量が大きくなる操舵装置であれば同様に生じ得る。
 本開示の一態様では、車両の操舵装置を制御する操舵制御装置が提供される。前記操舵装置は、操作部材を有する操作ユニットと、転舵輪を転舵させるように構成される転舵ユニットとの間の動力伝達路が分離した構造を有する。前記操舵制御装置は、前記操作部材の操作に基づいて、前記転舵輪の転舵角に換算可能な換算可能値の目標値である目標転舵対応値を演算するとともに、前記操作部材の操作量の変化量に対する前記転舵角の変化量の比が1よりも大きくなるように前記目標転舵対応値を演算するように構成される目標転舵対応値演算部と、前記目標転舵対応値に基づいて、前記転舵ユニットを作動させる制御信号を生成するように構成される制御信号生成部と、前記転舵ユニットを作動させる制御モードを、自動運転制御モード又は手動運転制御モードに切り替えるモード切替部と、を備える。前記車両は、前記車両の進行方向を自動的に変化させる自動運転を実現するための自動運転用の指示を出力する外部の制御装置を備える。前記自動運転制御モードは、前記自動運転用の指示を、前記転舵ユニットを作動させる制御に反映させるモードである。前記手動運転制御モードは、前記自動運転用の指示を、前記転舵ユニットを作動させる制御に反映させないモードである。前記モード切替部は、前記自動運転制御モードの間、前記操作部材に対してされた運転者による有効な操作を検出する操作条件が成立するか否かを判定する操作判定処理と、前記操作条件が成立する場合、前記自動運転制御モードから前記手動運転制御モードに切り替えるモード切替処理と、を実行するように構成される。前記操作判定処理は、前記運転者の意図しない操作を無効と判定する処理を含む。
 本開示の別の態様では、車両の操舵装置を制御する操舵制御方法が提供される。前記操舵装置は、操作部材を有する操作ユニットと、転舵輪を転舵させるように構成される転舵ユニットとの間の動力伝達路が分離した構造を有する。前記操舵制御方法は、前記操作部材の操作に基づいて、前記転舵輪の転舵角に換算可能な換算可能値の目標値である目標転舵対応値を演算するとともに、前記操作部材の操作量の変化量に対する前記転舵角の変化量の比が1よりも大きくなるように前記目標転舵対応値を演算することと、前記目標転舵対応値に基づいて、前記転舵ユニットを作動させる制御信号を生成することと、前記転舵ユニットを作動させる制御モードを、自動運転制御モード又は手動運転制御モードに切り替えることと、を含む。前記車両は、前記車両の進行方向を自動的に変化させる自動運転を実現するための自動運転用の指示を出力する外部の制御装置を備える。前記自動運転制御モードは、前記自動運転用の指示を、前記転舵ユニットを作動させる制御に反映させるモードである。前記手動運転制御モードは、前記自動運転用の指示を、前記転舵ユニットを作動させる制御に反映させないモードである。前記制御モードを切り替えることは、前記自動運転制御モードの間、前記操作部材に対してされた運転者による有効な操作を検出する操作条件が成立するか否かを判定する操作判定処理と、前記操作条件が成立する場合、前記自動運転制御モードから前記手動運転制御モードに切り替えるモード切替処理と、を実行することを含む。前記操作判定処理は、前記運転者の意図しない操作を無効と判定することを含む。
第1実施形態の操舵装置及び当該操舵装置を制御する操舵制御装置の概略構成図である。 図1の操舵制御装置のブロック図である。 第1実施形態について、図2のモード切替部による操作レバーの操作によって制御モードを切り替えるための処理手順の一例を示すフローチャートである。 図2のモード切替部による音声入力によって制御モードを切り替えるための処理手順の一例を示すフローチャートである。 第2実施形態について、図2のモード切替部によるモード切替処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。
 (第1実施形態)
 以下、操舵制御装置の第1実施形態を図面に従って説明する。
 (全体構成)
 図1に示すように、操舵制御装置1は、ステアバイワイヤ式の操舵装置2を制御する。操舵装置2は、運転者の操作に応じて、転舵輪3を転舵させることにより車両の進行方向を変更する。操舵装置2は、運転者により操作される操作ユニット4と、転舵輪3を転舵させる転舵ユニット5とを備えている。操舵装置2は、操作ユニット4と、転舵ユニット5との間の動力伝達路が機械的に分離した構造を有している。
 操作ユニット4は、運転者により操作される操作レバー11と、操作レバー11を傾動可能に支持するベース12とを備えている。本実施形態のベース12は、操作レバー11を車両の横方向、すなわち左右方向に傾動可能に支持しており、操作レバー11は、運転者の操作により左右方向に傾動する。つまり、運転者の操作量は、操作レバー11の傾斜角(以下、レバー傾角θlという)によって表される。他の実施形態では、ベース12は、操作レバー11を車両の前後方向に傾動可能に支持してもよい。
 図示の例では、操作ユニット4は、レバー傾角θlを検出する傾斜角センサ13を備えている。レバー傾角θlは、操作レバー11の右方向の傾動を正の値、操作レバー11の左方向の傾動を負の値として検出されるが、逆であってもよい。
 また、操作ユニット4は、運転者による操作レバー11の操作に抗する力である操作反力を付与する反力機構12aを備えている。例えば反力機構12aは、操作レバー11に付与する操作反力を発生させるモータ及び/又はスプリングによって構成される。反力機構12aは、運転者によって操作レバー11に力が加えられていない場合、当該操作レバー11が直進位置を維持するための操作反力を付与する。直進位置は、車両の直進状態に対応する位置である。また、反力機構12aは、運転者によって操作レバー11に力が加えられて直進位置と一致しなくなった後、当該力が加えられなくなった場合、当該操作レバー11が直進位置に復帰するための操作反力を付与する。
 さらに、操作ユニット4は、運転者により操作される操作無効スイッチ14を備えている。操作無効スイッチ14は、後述するように、運転者による操作レバー11の如何なる操作も無効にするために用いられる。操作レバー11の如何なる操作も無効にするとは、運転者が操作レバー11を操作した場合、当該操作が操舵装置2の制御に反映されないことを意味する。操作無効スイッチ14からは、操作無効スイッチ14のオンオフ状態を示す操作無効スイッチ情報Ssが操舵制御装置1に出力される。本実施形態の操作無効スイッチ14は、運転者が一回押圧することにより、オンオフ状態が継続的に切り替わるタイプのスイッチである。操作無効スイッチ14は、例えば操作レバー11上に配置されるが、これに限らず、ベース12又は運転席近傍等、運転者が操作可能な任意の位置に配置してもよい。以下の説明では、「レバー操作」は、運転者による操作レバー11の操作を意味する。
 転舵ユニット5は、ピニオン軸21と、ピニオン軸21に連結されたラック軸22と、ラック軸22を往復動可能に収容するラックハウジング23と、ピニオン軸21及びラック軸22を有するラックアンドピニオン機構24とを備えている。ラックアンドピニオン機構24は、ピニオン軸21に形成されたピニオン歯21aとラック軸22に形成されたラック歯22aとが噛合されることで構成されている。これにより、ピニオン軸21は、ラック軸22の往復動に応じて回転する。ラック軸22の両端には、ボールジョイント25を介してタイロッド26が連結されている。タイロッド26の先端は、転舵輪3が組み付けられた図示しないナックルに連結されている。
 また、転舵ユニット5は、ラック軸22に転舵輪3を転舵させる力である転舵力を付与する転舵アクチュエータ31を備えている。図示の例では、転舵アクチュエータ31は、転舵モータ32と、転舵モータ32のトルクをラック軸22に伝達する動力伝達機構33とを備えている。動力伝達機構33は、ベルト機構34と、ボール螺子機構35とを備えている。転舵アクチュエータ31は、転舵モータ32の回転をベルト機構34を介してボール螺子機構35に伝達し、ボール螺子機構35にてラック軸22の往復動に変換することで転舵輪3に転舵力を付与する。
 このように構成された操舵装置2では、レバー操作に応じて転舵アクチュエータ31から転舵力が付与される。これにより、ラック軸22が往復動し、転舵輪3の転舵角θiが変更される。つまり、転舵アクチュエータ31は、レバー操作に応じて転舵輪3を転舵させる。
 操舵制御装置1は、転舵モータ32に接続されており、転舵モータ32の作動を制御する。操舵制御装置1には、各種のセンサの検出結果が入力される。各種のセンサには、例えば上記傾斜角センサ13、車速センサ41及び回転角センサ42が含まれる。車速センサ41は、車両の走行速度である車速Vを検出する。回転角センサ42は、転舵モータ32の回転軸の回転角θtを360°の範囲内の相対角で検出する。また、操舵制御装置1には、操作無効スイッチ14の操作無効スイッチ情報Ssが入力される。これら各種のセンサの検出結果は状態変数の一例である。そして、操舵制御装置1は、入力される状態変数に基づいて、転舵モータ32の作動を制御する。
 さらに、操舵制御装置1には、CAN等の車載ネットワーク43を介して自動運転制御装置44が接続されている。自動運転制御装置44は、操舵装置2が搭載された車両に操舵制御装置1とは別に設けられている外部の制御装置である。自動運転制御装置44は、車両の進行方向を自動的に変化させるべく転舵ユニット5の作動を制御するものである。自動運転制御装置44は、その時々の車両の状態に基づき最適な制御方法を求める。自動運転制御装置44は、求められる制御方法に応じて転舵ユニット5の作動を制御する。例えば自動運転制御装置44は、車両の走行中に運転を代替するように転舵輪3の転舵角θiの変更を指示する。
 自動運転制御装置44は、転舵輪3の転舵角θiの変更を指示するための制御量として自動運転制御量θadを演算する。自動運転制御量θadは、角度で定義される自動運転用の指示に相当する。自動運転制御装置44には、車両の状態を検出するための、図示しない各種の検出装置が接続されている。例えば各種の検出装置は、車線認識用のカメラやセンサを含む。自動運転制御装置44では、上記検出装置を通じて検出された車両の状態に基づいて、実現する自動運転についての自動運転制御量θadが演算される。自動運転制御量θadは、レバー操作に関係なく車両が走行する進行方向を変化させるべく転舵輪3の転舵角θiの変更を指示するための制御量である。自動運転制御量θadは、操舵制御装置1に出力される。自動運転制御装置44は、例えば図示しないスイッチ操作を通じた運転者による要求に基づいて、自動運転を実現するのか否かを判断する。そして、自動運転制御装置44は、運転者による要求に基づいて、自動運転を実現する場合に自動運転制御量θadを操舵制御装置1に出力するように構成されていればよい。なお、自動運転制御装置44は、自動運転を実現するか否かに関係なく、自動運転制御量θadを演算してもよい。このように構成された自動運転制御装置44は、自動運転を実現しない場合に自動運転制御量θadを操舵制御装置1に出力しなければよい。
 さらに、操舵制御装置1には、運転者による音声を検出する音声入力機器45が接続されている。音声入力機器45は、自動運転を実現している最中に当該自動運転を解除するために用いられる。音声入力機器45は、自動運転を実現している最中に当該自動運転を解除するための上記スイッチ操作とは別の要求手段である。音声入力機器45からは、運転者による音声の検出結果を示す検出信号Semが操舵制御装置1に出力される。本実施形態の音声入力機器45は、例えば操作レバー11上に配置されるが、これに限らず、ベース12又は運転席近傍等、運転者の音声を検出可能な任意の位置に配置してもよい。
 (操舵制御装置1)
 以下、操舵制御装置1の構成について詳細に説明する。
 図2に示すように、操舵制御装置1は、制御信号Mtを出力するマイクロコンピュータ51と、制御信号Mtに基づいて転舵モータ32に電力を供給する駆動回路52とを備えている。
 処理回路であるマイクロコンピュータ51は、(1)コンピュータプログラム(ソフトウェア)に従って動作する1つ以上のプロセッサ、(2)各種処理のうち少なくとも一部の処理を実行する特定用途向け集積回路(ASIC)等の1つ以上の専用のハードウェア回路、あるいは(3)それらの組み合わせによって構成することができる。プロセッサは、CPU並びに、RAMおよびROM等のメモリを含み、メモリは、処理をCPUに実行させるように構成されたプログラムコードまたは指令を格納している。メモリすなわち非一時的なコンピュータ可読媒体は、汎用または専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる利用可能な媒体を含む。マイクロコンピュータ51による各種制御は、メモリに記憶されたプログラムをCPUが所定の演算周期ごとで実行することによって実行される。
 駆動回路52には、例えばFETやIGBT等の複数のスイッチング素子を有する典型的なPWMインバータが採用されている。制御信号Mtは、各スイッチング素子のオンオフ状態を規定するゲートオンオフ信号である。
 マイクロコンピュータ51から駆動回路52に制御信号Mtが出力されることにより、車載電源から制御信号Mtに応じた電力が転舵モータ32に供給される。これにより、転舵モータ32が回転し、上記のように転舵輪3に転舵力が付与される。このように操舵制御装置1は、転舵モータ32への電力供給を通じて、転舵モータ32が発生するモータトルクを制御し、転舵輪3を転舵させる。
 (マイクロコンピュータ51)
 以下、マイクロコンピュータ51の構成について詳細に説明する。
 マイクロコンピュータ51は、所定の演算周期毎に以下の各制御ブロックが演算処理を実行することで、制御信号Mtを出力する。マイクロコンピュータ51には、上記車速V、レバー傾角θl、回転角θt、操作無効スイッチ情報Ss、検出信号Sem及び自動運転制御量θadが入力される。マイクロコンピュータ51は、これらの状態変数に基づいて制御信号Mtを生成して出力する。
 詳しくは、マイクロコンピュータ51は、転舵対応角θpを演算する転舵対応角演算部61と、転舵対応角θpの目標値である目標転舵対応角θp*を演算する目標転舵対応角演算部62と、自動運転を実現するか否かを制御モードを切り替えるモード切替部63と、制御信号Mtを生成する制御信号生成部64とを備えている。
 転舵対応角演算部61には、転舵モータ32の回転角θtが入力される。転舵対応角演算部61は、例えば中点からの転舵モータ32の回転数をカウントし、中点をゼロ度として回転角θtを積算することにより積算角を演算する。そして、転舵対応角演算部61は、この積算角に対して、ベルト機構34の減速比、ボール螺子機構35のリード、及びラックアンドピニオン機構24の回転速度比に基づく換算係数を乗算することにより、転舵対応角θpを演算する。つまり、転舵対応角θpは、ピニオン軸21の回転角であるピニオン角に相当し、中点は、車両が直進する際のピニオン軸21の回転角である。上記のようにピニオン軸21はラック軸22の往復動に応じて回転することから、ピニオン軸21の回転角、すなわち転舵対応角θpは転舵輪3の転舵角θiに換算可能な換算可能値の実際値である転舵対応値に相当し、転舵対応角演算部61は転舵対応値演算部に相当する。転舵対応角演算部61により演算された転舵対応角θpは、減算器65を介して制御信号生成部64に出力される。
 目標転舵対応角演算部62には、車速V及びレバー傾角θlが入力される。目標転舵対応角演算部62は、これらの状態変数に基づいて、転舵対応角θpの目標値である目標転舵対応角θp*を演算する。目標転舵対応角演算部62は、操作レバー11のレバー傾角θlに対する転舵輪3の転舵角θiの角度比αを変更するように目標転舵対応角θp*を演算する。角度比αは、転舵角θiをレバー傾角θlで除算することにより得られる値である(α=θi/θl)。角度比αは、1よりも大きく設定されているとともに、レバー傾角θlの絶対値が大きくなるほど、目標転舵対応角θp*の絶対値が大きくなるように設定されている。なお、角度比αは、目標転舵対応角θp*をレバー傾角θlで除算することにより得られる値であってもよい。これは、転舵角θiは、目標転舵対応角θp*によって制御される結果として得られる状態変数であるため、目標転舵対応角θp*と相関を有するからである。また、角度比αは、車速Vが小さくなるほど、目標転舵対応角θp*の絶対値は大きくなるように設定されている。本実施形態において、目標転舵対応角θp*は、転舵輪3の転舵角θiに換算可能な換算可能値の目標値である目標転舵対応値に相当し、目標転舵対応角演算部62は目標転舵対応値演算部に相当する。目標転舵対応角演算部62による目標転舵対応角θp*の演算処理については後述する。目標転舵対応角θp*は、減算器65及び加算器66を介して制御信号生成部64に出力される。
 モード切替部63には、レバー傾角θl、操作無効スイッチ情報Ss、検出信号Sem及び自動運転制御量θadが入力される。モード切替部63は、これらの状態変数に基づいて、自動運転制御量θadによる自動運転を実現するか否かを判定する。
 モード切替部63は、自動運転を実現することを判定する場合、制御モードを自動運転制御モードに切り替える。自動運転制御モードでは、自動運転制御量θadが転舵角θiに反映されるように転舵ユニット5が制御される。自動運転制御モードに切り替えられる場合、自動運転制御量θadは、加算器66に出力される。この場合、加算器66には、目標転舵対応角θp*及び自動運転制御量θadが入力される。加算器66は、目標転舵対応角θp*と自動運転制御量θadとを加算することにより、自動運転制御モード用の目標値として目標転舵対応角θpg*を演算する。
 一方、モード切替部63は、自動運転を実現しないことを判定する場合、制御モードを手動運転制御モードに切り替える。手動運転制御モードでは、自動運転制御量θadが転舵角θiに反映されないように転舵ユニット5が制御される。手動運転制御モードに切り替えられる場合、自動運転制御量θadは、加算器66に出力されない。この場合、加算器66には、目標転舵対応角θp*が入力される。加算器66は、目標転舵対応角θp*をそのまま用いて、手動運転制御モード用の目標値として目標転舵対応角θpg*を演算する。加算器66により演算された目標転舵対応角θpg*は、減算器65に出力される。減算器65は、目標転舵対応角θpg*から転舵対応角θpを減算することにより偏差Δθpを演算し、制御信号生成部64に出力する。
 制御信号生成部64には、偏差Δθpが入力される。制御信号生成部64は、この状態変数に基づいて、制御信号Mtを生成する。制御信号生成部64は、偏差Δθpに基づいて、F/B演算を実行することにより、目標転舵トルクを演算する。一例として、F/B演算には、PID制御演算が採用されるが、これに限らず、PI制御演算等であってもよい。そして、F/B制御部は、任意の周知技術を用いて、当該目標転舵トルクを転舵モータ32で発生させるような制御信号Mtを生成する。
 (モード切替部63)
 モード切替部63による制御モードの切り替え処理について詳細に説明する。
 モード切替部63は、自動運転制御モードの間、有効なレバー操作を検出する操作条件が成立するか否かを判定する操作判定処理を実行する。後述するように、操作条件は、自動運転制御モードを解除して手動運転制御モードに切り替えるべき状況であるか否かを判定するための条件である。操作条件は、レバー操作が運転者の意図的な操作であることを検出することができる観点で設定されている。つまり、操作条件が成立しない場合、レバー操作は、運転者の意図しない操作として検出される。操作条件が成立しない操作として検出される運転者の意図しない操作は、自動運転制御モードを解除して手動運転制御モードに切り替えるべき状況であるか否かを判定する観点で、当該判定の対象にされないように無効と判定される。
 モード切替部63は、自動運転制御装置44から自動運転制御量θadが入力される場合、自動運転制御モードとなるように制御モードを切り替える処理を実行する。モード切替部63は、自動運転制御モードの間、自動運転制御量θadが入力されなくなる又は操作条件が成立する場合、自動運転制御モードを解除して手動運転制御モードとなるように制御モードを切り替える。なお、モード切替部63は、自動運転制御モードの間、自動運転を解除するための運転者による音声入力が音声入力機器45により検出される場合も同様、自動運転制御モードを解除して手動運転制御モードとなるように制御モードを切り替える。
 モード切替部63は、自動運転制御モードの間、自動運転制御量θadを出力する。本実施形態において、自動運転制御モードに切り替えることは、自動運転制御量θadを出力する状態に切り替えることである。これにより、操舵制御装置1は、自動運転制御量θadが反映された目標転舵対応角θpg*を使用して転舵モータ32の作動を制御する。つまり、自動運転制御モードは、自動運転を実現するための自動運転制御量θadを、転舵ユニット5を作動させる制御に反映させるモードである。
 一方、モード切替部63は、手動運転制御モードの間、自動運転制御量θadを出力しない。本実施形態において、手動運転制御モードに切り替えることは、自動運転制御量θadを出力しない状態に切り替えることである。これにより、操舵制御装置1は、自動運転制御量θadが反映されない目標転舵対応角θpg*を使用して転舵モータ32の作動を制御する。つまり、手動運転制御モードは、自動運転を実現するための自動運転制御量θadを、転舵ユニット5を作動させる制御に反映させないモードである。
 (操作条件について)
 モード切替部63は、下記条件が成立する場合に、操作条件が成立すると判定する。
 (a1)操作無効スイッチ14がオフ状態である。
 (a2)操作レバー11のレバー傾角θlの変化が瞬時に収まる態様で現れる特定操作であると判定されない。
 (a3)操作レバー11のレバー傾角θlが変化した。
 (a1)のように、操作条件は、操作無効スイッチ14のオンオフ状態に基づく条件を含む。操作無効スイッチ14のオンオフ状態に基づく条件は、オン状態の場合に成立する無効条件を含む。つまり、モード切替部63は、操作無効スイッチ14がオフ状態、すなわち無効条件が成立しない間、レバー操作を有効と判定して操作条件の成立を許容する操作許容状態である。(a2)、(a3)のように、操作条件は、操作レバー11のレバー傾角θlの変化態様に基づく条件を含む。
 一方、モード切替部63は、上記条件の少なくとも1つが成立しない場合に、操作条件が成立しないと判定する。つまり、(a1)の条件に関して、モード切替部63は、操作無効スイッチ14がオン状態、すなわち無効条件が成立する間、レバー操作を無効と判定することにより、操作条件が成立しないように処理する。本実施形態において、無効条件が成立する間は、レバー操作を無効と判定する操作無効状態である。また、(a2)の条件に関して、モード切替部63は、無効条件が成立しなくても、レバー操作を特定操作であると判定する場合、当該操作を無効と判定することにより、操作条件が成立しないように処理する。本実施形態において、特定操作は、運転者の意図しない操作の一例である。
 (特定操作について)
 モード切替部63は、下記条件が成立する場合に、レバー操作を特定操作であると判定する。
 (b1)操作レバー11の操作量であるレバー傾角θlの値を連続的に検出した結果である時系列データDtを平準化した結果が変化閾値Lth以上である。
 現在から過去に所定の単位時間だけ遡った間をサンプリング時間とする。時系列データDtは、サンプリング時間の間のレバー傾角θlの値を連続的に検出したデータである。本実施形態において、平準化の方法は、サンプリング時間の間のレバー傾角θlの値の移動平均を演算することである。変化閾値Lthは、操作レバー11のレバー傾角θlの変化が瞬時に収まる態様で現れると判定できる範囲の値である。瞬時に収まる態様は、例えば瞬間的にピーク状に生じる変化のことである。
 (b2)操作レバー11の操作速度ωlが速度閾値ωlth以上である。
 速度閾値ωlthは、運転者が意図しないで操作レバー11に触れたと判定できる範囲の値である。本実施形態のモード切替部63は、レバー傾角θlを微分することにより、操作速度ωlを演算する。他の実施形態では、操作ユニット4に速度センサを設けることによって、当該速度センサから操作速度ωlを検出する構成としてもよい。
 (b1)のように、特定操作であることを判定するには、レバー傾角θlの値を連続的に検出して得られる時系列データを平準化した結果と閾値との大小比較の結果に基づく条件を含む。(b2)のように、特定操作であることを判定するには、操作レバー11の操作量の変化状態を示す操作量パラメータと閾値との大小比較の結果に基づく条件を含む。
 (操作レバーの操作によって制御モードを切り替える処理について)
 モード切替部63が自動運転制御モードの間にレバー操作によって制御モードを切り替える処理手順の一例について、図3に示すフローチャートに従って説明する。
 同図に示すように、モード切替部63は、自動運転制御モードであるか否かを判定し(ステップ101)、自動運転制御量θadが入力されないことから自動運転制御モードでないことを判定する場合(ステップ101:NO)、処理を終了する。
 一方、モード切替部63は、自動運転制御量θadが入力されることから自動運転制御モードであることを判定する場合(ステップ101:YES)、操作無効スイッチ情報Ssを取得する(ステップ102)。続いて、モード切替部63は、操作無効スイッチ情報Ssに基づいて、無効条件が成立するか否かを判定する(ステップ103)。ステップ103において、モード切替部63は、操作無効スイッチ情報Ssに基づいて、操作無効スイッチ14がオン状態であるか否かを判定する。
 モード切替部63は、操作無効スイッチ情報Ssがオン状態を示すことから無効条件が成立することを判定する場合(ステップ103:YES)、処理を終了する。この場合、モード切替部63は、無効条件が成立することからレバー操作を無効と判定することになる。
 一方、モード切替部63は、操作無効スイッチ情報Ssがオフ状態を示すことから無効条件が成立しないことを判定する場合(ステップ103:NO)、レバー傾角θlを取得する(ステップ104)。続いて、モード切替部63は、取得したレバー傾角θlの値の時系列データDtを分析する(ステップ105)。ステップ105において、モード切替部63は、時系列データDtに基づいて、サンプリング時間の間の移動平均を演算する。続いて、モード切替部63は、特定操作を検出したか否かを判定する(ステップ106)。ステップ106において、モード切替部63は、時系列データDtに基づき得られた移動平均の値が変化閾値Lth以上であるか否かを判定する。また、ステップ106において、モード切替部63は、操作速度ωlを演算し、操作速度ωlが速度閾値ωlth以上であるか否かを判定する。
 モード切替部63は、時系列データDtに基づき得られた移動平均の値が変化閾値Lth以上、且つ操作速度ωlが速度閾値ωlth以上であることから(b1)及び(b2)の条件が成立すること、すなわち特定操作であることを判定する場合(ステップ106:YES)、処理を終了する。この場合、モード切替部63は、無効条件が成立しないが特定操作であると判定するレバー操作を無効と判定する。
 一方、モード切替部63は、時系列データDtに基づき得られた移動平均の値が変化閾値Lth未満、又は操作速度ωlが速度閾値ωlth未満であることから(b1)又は(b2)の条件が成立しないこと、すなわち特定操作でないことを判定する場合(ステップ106:NO)、操作条件が成立するか否かを判定する(ステップ107)。ステップ107において、モード切替部63は、ステップ104で取得したレバー傾角θlに基づいて、レバー傾角θlが変化したか否かを判定する。この場合、モード切替部63は、今回周期で取得したレバー傾角θlの今回値が直前周期(1周期前)に取得したレバー傾角θlの前回値に対して変化したか否かを判定する。なお、モード切替部63は、ステップ107に到達する場合、無効条件が成立しないこと(ステップ103:NO)の(a1)の条件と、レバー操作が特定操作でないこと(ステップ106:NO)の(a2)の条件とが共に成立している。
 モード切替部63は、レバー傾角θlが変化しなかったことから(a3)の条件が成立しないこと、すなわち操作条件が成立しないことを判定する場合(ステップ107:NO)、処理を終了する。
 一方、モード切替部63は、レバー傾角θlが変化したことから(a3)の条件が成立すること、すなわち操作条件が成立することを判定する場合(ステップ107:YES)、自動運転制御モードを解除して手動運転制御モードに制御モードを切り替える(ステップ108)。ステップ108において、モード切替部63は、自動運転制御量θadが入力されることに関係なく、以後は自動運転制御量θadを出力しないように処理する。ステップ107の処理が操作判定処理に相当し、ステップ108の処理がモード切替処理に相当する。
 (音声入力によって制御モードを切り替えるための処理について)
 モード切替部63が自動運転制御モードの間に音声入力によって制御モードを切り替える処理手順の一例について、図4に示すフローチャートに従って説明する。
 同図に示すように、モード切替部63は、運転者による音声入力を検出したか否かを判定し(ステップ111)、検出信号Semが入力されないことから音声入力を検出しないことを判定する場合(ステップ111:NO)、処理を終了する。
 一方、モード切替部63は、検出信号Semが入力されることから音声入力を検出したことを判定する場合(ステップ111:YES)、自動運転制御モードであるか否かを判定する(ステップ112)。続いて、モード切替部63は、自動運転制御量θadが入力されないことから自動運転制御モードでないことを判定する場合(ステップ112:NO)、処理を終了する。
 一方、モード切替部63は、自動運転制御量θadが入力されることから自動運転制御モードであることを判定する場合(ステップ112:YES)、自動運転制御モードを解除して手動運転制御モードに制御モードを切り替える(ステップ113)。ステップ113において、モード切替部63は、(a1)~(a3)の条件の成立状態に関係なく自動運転制御モードから手動運転モードに制御モードを切り替える。
 次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。
 (1-1)モード切替部63は、自動運転制御モードの間の有効なレバー操作を検出する操作条件が成立するか否かを判定する操作判定処理を実行する。操作判定処理は、運転者の意図しないレバー操作によって操作条件が成立しないように、特定操作を無効と判定する処理を含んでいる。これにより、運転者が意図しないで操作レバー11に触れる場合、その運転者の意図しないレバー操作が有効になることが抑制される。これは、角度比αが1よりも大きくなるように構成された操舵装置2においては特に効果的である。したがって、自動運転制御モードの間の運転者の意図しないレバー操作によって、自動運転制御モードから手動運転制御モードに切り替えられることが抑制される。
 (1-2)操作判定処理は、無効条件の成否を判定する処理を含んでいる。これにより、操作判定処理では、無効条件が成立する場合、レバー操作を無効と判定することができる。したがって、運転者の意図しないレバー操作を無効と判定する構成を容易に実現することができる。
 (1-3)操作判定処理は、運転者の一瞬の操作である特定操作を無効と判定する処理を含んでいる。一瞬の操作は、運転者が意図しないで操作レバー11に触れる等したことが原因で生じた可能性がある。これは、運転者のレバー操作のうちの意図しない操作を適切に検出するのに効果的である。
 (1-4)モード切替部63は、操作レバー11の操作量であるレバー傾角θlを連続的に検出した結果である時系列データDtを平準化した結果と変化閾値Lthの大小比較の結果に基づいて特定操作を検出する。これは、特定操作として一瞬の操作を適切に検出するのに効果的である。
 (1-5)モード切替部63は、操作レバー11の操作量の変化状態を示す操作速度ωlと速度閾値ωlthとの大小比較の結果に基づいて特定操作を検出する。これは、特定操作として一瞬の操作を適切に検出するのに効果的である。
 (第1実施形態の別の実施形態)
 ここで、操舵制御装置の上記第1実施形態の別の実施形態を説明する。本実施形態のモード切替部63は、特定操作を検出する際、上記各実施形態の時系列データDtに代えて、操作レバー11の直進位置と一致しない状態とされた時間である操作時間Tsを計測する処理を含むように構成されている。
 詳しくは、モード切替部63は、ステップ105に対応する処理として、操作時間Tsを算出する。また、モード切替部63は、ステップ106に対応する処理として、操作時間Tsが時間閾値Tth未満であるか否かを判定する。
 モード切替部63は、操作時間Tsが時間閾値Tth未満の場合、特定操作を検出したことを判定する(ステップ106:YES)ことができる。一方、モード切替部63は、操作時間Tsが時間閾値Tth以上の場合、特定操作を検出しないことを判定する(ステップ106:NO)ことができる。
 このような本実施形態によれば、特定操作として一瞬の操作を適切に検出するのに効果的であることは、上記効果(1-4)と同様である。
 (第2実施形態)
 次に、操舵制御装置の第2実施形態を図面に従って説明する。なお、説明の便宜上、上記第1実施形態と同一の構成については上記第1実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。
 図1に二点鎖線で示すように、操作ユニット4は、上記第1実施形態の操作無効スイッチ14に代えて、運転者による操作レバー11の把持を検出する圧力センサ15を備えている。圧力センサ15は、後述するように、レバー操作を有効にするために用いられる。本実施形態において、レバー操作は、運転者による操作レバー11の把持が圧力センサ15により検出される場合に有効になる。
 図2に括弧で示すように、圧力センサ15からは、上記第1実施形態の操作無効スイッチ情報Ssに代えて、圧力センサ15のオンオフ状態を示す圧力センサ情報Sstが操舵制御装置1に出力される。本実施形態の圧力センサ15は、運転者が操作レバー11を把持して圧力センサ15の検出部に接触するか否かに応じてオンオフ状態を検出するセンサである。圧力センサ15は、運転者が操作レバー11を把持して圧力センサ15の検出部に接触する場合にオン状態を検出する。圧力センサ15のオン状態は、レバー操作があった場合に運転者が意図した操作であることを検出することができる。一方、圧力センサ15は、運転者が操作レバー11を把持しないで圧力センサ15の検出部に接触しない場合にオフ状態を検出する。圧力センサ15のオフ状態は、レバー操作があった場合に運転者が意図しない操作であることを検出することができる。圧力センサ15は、例えば操作レバー11上に配置される。
 (操作条件について)
 本実施形態の操作条件は、上記第1実施形態の(a1)に代えて(a1r)を含む。なお、本実施形態の操作条件は、上記第1実施形態の(a2)、(a3)を含む。つまり、本実施形態の操作条件は、(a1r)、(a2)、(a3)である。
 詳しくは、(a1r)の条件は、圧力センサ15がオン状態である。(a1r)のように、操作条件は、圧力センサ15のオンオフ状態に基づく条件を含む。圧力センサ15のオンオフ状態に基づく条件は、オン状態の場合に成立する設定条件を含む。つまり、モード切替部63は、圧力センサ15がオン状態、すなわち設定条件が成立する場合、レバー操作を有効と判定して操作条件の成立を許容する操作許容状態である。
 一方、モード切替部63は、上記条件が成立しない場合に、操作条件が成立しないと判定する。つまり、(a1r)の条件に関して、モード切替部63は、圧力センサ15がオフ状態、すなわち設定状態が成立しない場合、レバー操作を無効と判定することにより、操作条件が成立しないように処理する。本実施形態において、設定条件が成立しない場合は、運転者の意図しないレバー操作を無効と判定する操作無効状態である。また、(a2)の条件に関して、モード切替部63は、圧力センサ15がオン状態の場合、設定条件が成立していても、レバー操作を特定操作であると判定する場合、当該操作を無効と判定することにより、操作条件が成立しないように処理する。
 (操作レバーの操作によって制御モードを切り替える処理について)
 本実施形態のモード切替部63が自動運転制御モードの間にレバー操作によって制御モードを切り替える処理手順の一例について、図5に示すフローチャートに従って説明する。
 同図に示すように、モード切替部63は、自動運転制御モードであるか否かを判定する(ステップ201)。ステップ201において、モード切替部63は、図3のステップ101と同様に処理する。モード切替部63は、自動運転制御量θadが入力されないことから自動運転制御モードでないことを判定する場合(ステップ201:NO)、処理を終了する。
 一方、モード切替部63は、自動運転制御量θadが入力されることから自動運転制御モードであることを判定する場合(ステップ201:YES)、圧力センサ情報Sstを取得する(ステップ202)。続いて、モード切替部63は、圧力センサ情報Sstに基づいて、設定条件が成立するか否かを判定する(ステップ203)。ステップ203において、モード切替部63は、圧力センサ情報Sstに基づいて、圧力センサ15がオン状態であるか否かを判定する。
 モード切替部63は、圧力センサ情報Sstがオフ状態を示すことから設定条件が成立しないことを判定する場合(ステップ203:NO)、処理を終了する。この場合、モード切替部63は、圧力センサ15がオフ状態であることからレバー操作を無効と判定することになる。
 一方、モード切替部63は、圧力センサ情報Sstがオン状態を示すことから設定条件が成立することを判定する場合(ステップ203:YES)、レバー傾角θlを取得する(ステップ204)。続いて、モード切替部63は、取得したレバー傾角θlの時系列データDtを分析する(ステップ205)。ステップ205において、モード切替部63は、図3のステップ105と同様に処理する。
 続いて、モード切替部63は、特定操作を検出したか否かを判定する(ステップ206)。ステップ206において、モード切替部63は、図3のステップ106と同様に処理する。モード切替部63は、特定操作であることを判定する場合(ステップ206:YES)、処理を終了する。この場合、モード切替部63は、設定条件が成立するが特定操作であると判定するレバー操作を無効と判定する。
 一方、モード切替部63は、特定操作でないことを判定する場合(ステップ206:NO)、操作条件が成立するか否かを判定する(ステップ207)。ステップ207において、モード切替部63は、図3のステップ107と同様に処理する。モード切替部63は、操作条件が成立しないことを判定する場合(ステップ207:NO)、処理を終了する。
 一方、モード切替部63は、操作条件が成立することを判定する場合(ステップ207:YES)、自動運転制御モードを解除して手動運転制御モードに制御モードを切り替える(ステップ208)。ステップ208において、モード切替部63は、図3のステップ108と同様に処理する。
 このような本実施形態によれば、以下の作用及び効果を奏する。
 (2-1)操作判定処理は、設定条件の成否を判定する処理を含んでいる。これにより、操作判定処理では、設定条件が成立しない場合、レバー操作を無効と判定することができる。したがって、運転者の意図しないレバー操作を無効と判定する構成を容易に実現することができる。
 (その他の実施形態)
 上記各実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記各実施形態及び以下の変形例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
 ・上記第1実施形態では、操作無効スイッチ14の構成を削除してもよい。この場合、図3の処理では、ステップ103の処理を削除すればよい。
 ・上記第1実施形態では、上記第2実施形態の圧力センサ15の構成を追加してもよい。この場合、図3の処理では、ステップ103の処理の前後に図5のステップ203に対応する処理を追加すればよい。
 ・上記第1実施形態において、操作無効スイッチ14のタイプは、例えばタッチセンサのタイプ等、適宜変更可能である。
 ・上記第1実施形態において、モード切替部63による処理手順は、図3及び図4に示す手順に限らず、適宜変更可能である。例えば図3のステップ101の処理は、ステップ107:YESの処理後に実行する構成としてもよい。これは、上記第2実施形態についても同様である。つまり、図5のステップ201の処理は、ステップ207:YESの処理後に実行する構成としてもよい。
 ・上記第1実施形態において、モード切替部63による処理では、図3のステップ106の処理を削除してもよい。これは、上記第2実施形態についても同様である。つまり、図5のステップ206の処理を削除してもよい。
 ・上記第2実施形態において、圧力センサ15の構成を削除してもよい。この場合、図5の処理では、ステップ203の処理を削除すればよい。
 ・上記第2実施形態において、圧力センサ15のタイプは、例えば操作レバー11を把持してレバーを押すか否かでオンオフ状態が切り替わるタイプ等、適宜変更可能である。
 ・上記各実施形態において、モード切替部63は、特定操作を検出する際、操作速度ωlを用いる代わりに他の要素を用いてもよいし、他の要素を組み合わせて用いるようにしてもよい。他の要素は、例えば操作速度ωlの変化量である操作加速度や、転舵対応角θpや、転舵対応角θpの変化量である転舵速度等が考えられる。また、他の要素は、操作レバー11に対する運転者の操作力であってもよい。例えば操作レバー11は、当該操作レバー11に対する運転者の操作力を検出するトルクセンサを備えるようにすればよい。
 ・上記各実施形態において、モード切替部63は、(b1)及び(b2)の条件のいずれかが成立する場合に特定操作の検出を判定するようにしてもよい。
 ・上記各実施形態において、モード切替部63は、特定操作を検出する際、(b1)の条件のみとして(b2)の条件を削除してもよいし、(b2)の条件のみとして(b1)の条件を削除してもよい。
 ・上記各実施形態において、モード切替部63は、特定操作を検出する際、時系列データDtと、操作レバー11の直進位置と一致しない状態とされた時間である操作時間Tsとの何れも用いるようにしてもよい。
 ・上記各実施形態において、変化閾値Lthは、特定操作として検出したい操作に応じて値を変化させるようにしてもよい。例えば、特定操作として、運転者のレバー操作の変化が収まる態様の時間を長短させた操作を検出することができる。これは、時間閾値Tth又は速度閾値ωlthについても同様である。
 ・上記各実施形態では、変化閾値Lthを、車速V等の車両の走行状態に応じて変更してもよい。これは、時間閾値Tth又は速度閾値ωlthについても同様である。
 ・上記各実施形態において、自動運転制御装置44は、自動運転制御量θadとしてトルクの次元を有するトルク制御量を生成してもよい。この場合、トルクの次元を有するトルク制御量は、角度の次元を有する値に変換された後、転舵角θiに反映されるようにすればよい。
 ・上記各実施形態において、自動運転は、車両の走行中に運転を代替する他、車両の快適性をより向上させるための様々な運転支援をする機能として実現することもできる。運転支援をする機能としては、例えば、車両の車線逸脱の防止や緊急回避を支援したりする機能が考えられる。
 ・上記各実施形態において、音声入力機器45の構成を削除してもよい。この場合、図4の処理は、削除すればよい。
 ・上記各実施形態において、自動運転を解除するための非常の要求手段は、音声入力機器45に代えて、例えば運転者により操作されるスイッチを設ける等、適度変更可能である。
 ・上記各実施形態では、転舵対応角演算部61を削除してもよい。この場合、例えばピニオン軸21の回転角を検出するセンサから当該回転角である転舵対応角θpが入力されてもよい。当該センサは、ピニオン軸21の回転角を360°の範囲を超える絶対角で検出してもよい。
 ・上記各実施形態では、反力機構12aがモータによって構成される場合、当該モータの回転角に基づいて、レバー傾角θlを検出してもよい。
 ・上記各実施形態では、転舵輪3の転舵角θiに換算可能な換算可能値はピニオン軸21の回転角であったが、これに限らず、例えばラック軸22のストローク量、又は転舵角θiそのものが換算可能値であってよい。
 ・上記各実施形態において、操作レバー11は、ベース12に傾動可能に支持されたが、これに限らず、例えばベース12に対してスライド可能に支持されてもよい。この場合、運転者による操作量は、操作レバー11のスライド量で表される。操作レバー11は、転舵輪3の転舵角θiを制御することに加え、車両の駆動/制動を制御するために用いられてもよい。
 ・上記各実施形態では、操作部材として、操作レバー11の代わりに、運転者によって操作されるステアリングホイールを操作ユニット4が備えるようにしてもよい。この場合、操作ユニット4は、操作レバー11に加え、ステアリングホイールを備えてもよい。操舵装置2は、操作ユニット4と転舵ユニット5との間の動力伝達が分離したリンクレスの構造であったが、これに限らず、ステアリングホイールを備えた場合、操舵装置2は、クラッチにより操作ユニット4と転舵ユニット5との間の動力伝達を分離可能な構造であってもよい。
 ・上記各実施形態において、転舵アクチュエータ31は、転舵モータ32の回転をベルト機構34を介してボール螺子機構35に伝達したが、これに限らず、例えば転舵モータ32の回転を歯車機構を介してボール螺子機構35に伝達するように転舵アクチュエータ31を構成してもよい。また、転舵モータ32がボール螺子機構35を直接回転させるように転舵アクチュエータ31を構成してもよい。さらに、転舵ユニット5が第2のラックアンドピニオン機構を備える構成とし、転舵モータ32の回転を第2のラックアンドピニオン機構にてラック軸22の往復動に変換することで転舵ユニット5に転舵力を付与するように転舵アクチュエータ31を構成してもよい。

Claims (9)

  1.  車両の操舵装置を制御する操舵制御装置であって、
     前記操舵装置は、操作部材を有する操作ユニットと、転舵輪を転舵させるように構成される転舵ユニットとの間の動力伝達路が分離した構造を有し、
     前記操舵制御装置は、
      前記操作部材の操作に基づいて、前記転舵輪の転舵角に換算可能な換算可能値の目標値である目標転舵対応値を演算するとともに、前記操作部材の操作量の変化量に対する前記転舵角の変化量の比が1よりも大きくなるように前記目標転舵対応値を演算するように構成される目標転舵対応値演算部と、
      前記目標転舵対応値に基づいて、前記転舵ユニットを作動させる制御信号を生成するように構成される制御信号生成部と、
      前記転舵ユニットを作動させる制御モードを、自動運転制御モード又は手動運転制御モードに切り替えるモード切替部と、を備え、
     前記車両は、前記車両の進行方向を自動的に変化させる自動運転を実現するための自動運転用の指示を出力する外部の制御装置を備え、
     前記自動運転制御モードは、前記自動運転用の指示を、前記転舵ユニットを作動させる制御に反映させるモードであり、
     前記手動運転制御モードは、前記自動運転用の指示を、前記転舵ユニットを作動させる制御に反映させないモードであり、
     前記モード切替部は、
      前記自動運転制御モードの間、前記操作部材に対してされた運転者による有効な操作を検出する操作条件が成立するか否かを判定する操作判定処理と、
      前記操作条件が成立する場合、前記自動運転制御モードから前記手動運転制御モードに切り替えるモード切替処理と、を実行するように構成され、
     前記操作判定処理は、前記運転者の意図しない操作を無効と判定する処理を含む、操舵制御装置。
  2.  請求項1に記載の操舵制御装置であって、
     前記操作条件は、前記操作部材に対する前記運転者による操作とは別の条件で成立する無効条件の成否に基づく条件を含み、
     前記操作判定処理は、
      前記無効条件が成立する場合に前記運転者の操作を無効と判定する処理と、
      前記無効条件が成立しない場合に前記操作条件が成立するか否かを判定する処理と、を含む、操舵制御装置。
  3.  請求項1又は2に記載の操舵制御装置であって、
     前記操作条件は、前記操作部材に対する前記運転者による操作とは別の条件で成立する設定条件の成否に基づく条件を含み、
     前記操作判定処理は、
      前記設定条件が成立する場合に前記操作条件が成立するか否かを判定する処理と、
      前記設定条件が成立しない場合に前記運転者の操作を無効と判定する処理と、を含む、操舵制御装置。
  4.  請求項1~3のいずれか一項に記載の操舵制御装置であって、
     前記操作判定処理は、前記運転者の操作の変化が瞬時に収まる態様で現れる特定操作を無効と判定する処理を含む、操舵制御装置。
  5.  請求項4に記載の操舵制御装置であって、
     前記操作判定処理は、
      前記操作部材の操作量を連続的に検出した結果である時系列データを分析する処理と、
      前記時系列データを分析した結果に基づいて、前記特定操作を検出する処理を含む、操舵制御装置。
  6.  請求項5に記載の操舵制御装置であって、
     前記時系列データを分析する処理は、前記時系列データを平準化する処理を含み、
     前記特定操作を検出する処理は、前記平準化した結果と閾値との大小比較の結果に基づいて前記特定操作を検出する処理を含む、操舵制御装置。
  7.  請求項4に記載の操舵制御装置であって、
     前記操作判定処理は、
      前記操作部材の操作量が車両の直進状態に対応する位置である直進位置と一致しない状態とされた時間を計測する処理を含み、
     前記特定操作を検出する処理は、前記時間を計測した結果と閾値との大小比較の結果に基づいて前記特定操作を検出する処理を含む、操舵制御装置。
  8.  請求項5~7のいずれか一項に記載の操舵制御装置であって、
     前記特定操作を検出する処理は、前記操作量の変化状態を示す操作量パラメータと閾値との大小比較の結果に基づいて前記特定操作を検出する処理を含む、操舵制御装置。
  9.  車両の操舵装置を制御する操舵制御方法であって、
     前記操舵装置は、操作部材を有する操作ユニットと、転舵輪を転舵させるように構成される転舵ユニットとの間の動力伝達路が分離した構造を有し、
     前記操舵制御方法は、
      前記操作部材の操作に基づいて、前記転舵輪の転舵角に換算可能な換算可能値の目標値である目標転舵対応値を演算するとともに、前記操作部材の操作量の変化量に対する前記転舵角の変化量の比が1よりも大きくなるように前記目標転舵対応値を演算することと、
      前記目標転舵対応値に基づいて、前記転舵ユニットを作動させる制御信号を生成することと、
      前記転舵ユニットを作動させる制御モードを、自動運転制御モード又は手動運転制御モードに切り替えることと、を含み、
     前記車両は、前記車両の進行方向を自動的に変化させる自動運転を実現するための自動運転用の指示を出力する外部の制御装置を備え、
     前記自動運転制御モードは、前記自動運転用の指示を、前記転舵ユニットを作動させる制御に反映させるモードであり、
     前記手動運転制御モードは、前記自動運転用の指示を、前記転舵ユニットを作動させる制御に反映させないモードであり、
     前記制御モードを切り替えることは、
      前記自動運転制御モードの間、前記操作部材に対してされた運転者による有効な操作を検出する操作条件が成立するか否かを判定する操作判定処理と、
      前記操作条件が成立する場合、前記自動運転制御モードから前記手動運転制御モードに切り替えるモード切替処理と、を実行することを含み、
     前記操作判定処理は、前記運転者の意図しない操作を無効と判定することを含む、操舵制御方法。
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