JP2010012979A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】所定条件下において運転者によるハンドル操作を減らし、操舵負担をより低減することができる電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】運転者によって半自動操舵制御が実施許可状態に設定されていないときには、少なくとも操舵トルクTに基づいて電動モータ12を駆動制御することで、運転者の操舵操作に応じた操舵補助力を付与する通常の操舵補助制御を行う。一方、運転者によって半自動操舵制御が実施許可状態に設定されているときには、車両状態に基づいて運転者による車両の転回意思を検出したとき、上記操舵補助制御から、操舵角δ、車速V及びモータ角速度ωに応じて電動モータ12を駆動制御することで、半自動で車両を転回させる操舵補助力を付与する半自動操舵制御に切り換える。
【選択図】図2
【解決手段】運転者によって半自動操舵制御が実施許可状態に設定されていないときには、少なくとも操舵トルクTに基づいて電動モータ12を駆動制御することで、運転者の操舵操作に応じた操舵補助力を付与する通常の操舵補助制御を行う。一方、運転者によって半自動操舵制御が実施許可状態に設定されているときには、車両状態に基づいて運転者による車両の転回意思を検出したとき、上記操舵補助制御から、操舵角δ、車速V及びモータ角速度ωに応じて電動モータ12を駆動制御することで、半自動で車両を転回させる操舵補助力を付与する半自動操舵制御に切り換える。
【選択図】図2
Description
本発明は、操舵系に運転者の操舵負担を低減させる操舵補助力を付与する電動モータを備える電動パワーステアリング装置に関する。
従来、基準車線に沿った車両走行を実現するために操向手段を制御する自動操舵装置が普及している。
このような自動操舵装置として、自動操舵制御の開始後、車両状態に基づいて自動操舵制御の解除条件が満足したと判定したとき、解除準備段階として運転者に対して自動操舵制御の解除通知を行うと共に、所定の解除実行条件が満足されるまで、車線と車両との相対位置を求めると共に目標車線内位置を決定し、該目標車線内位置に基づいて操舵アクチュエータを制御するというものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
このような自動操舵装置として、自動操舵制御の開始後、車両状態に基づいて自動操舵制御の解除条件が満足したと判定したとき、解除準備段階として運転者に対して自動操舵制御の解除通知を行うと共に、所定の解除実行条件が満足されるまで、車線と車両との相対位置を求めると共に目標車線内位置を決定し、該目標車線内位置に基づいて操舵アクチュエータを制御するというものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
また、車線変更後に走行する第2車線での第2目標経路を設定し、第2車線に沿った車両走行を実現すべく操向手段に付与する第2誘導力を第2目標経路からの自車の偏位の大きさ及び方向に応じて設定し、車線変更時に基準誘導力ならびに第2誘導力の少なくとも一方を弱小化すると共に、車線変更の確認結果に応じて当該誘導力の弱小化状況を変化させるという車両用操舵支援装置も知られている(例えば、特許文献2参照)。
特開2004−114812号公報
特開2004−314967号公報
しかしながら、上記各従来装置にあっては、単に車両が車線内保持走行を行うべく操向手段を制御するものであり、基準車線内を走行しているときには自動操舵制御が作動されないため、例えば、交差点における右左折時やカーブ走行時などでは、運転者が必ずハンドル操作を行う必要がある。
そこで、本発明は、所定条件下において運転者によるハンドル操作を減らし、操舵負担をより低減することができる電動パワーステアリング装置を提供することを課題としている。
そこで、本発明は、所定条件下において運転者によるハンドル操作を減らし、操舵負担をより低減することができる電動パワーステアリング装置を提供することを課題としている。
上記課題を解決するために、請求項1に係る電動パワーステアリング装置は、操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、操舵系に運転者の操舵負担を軽減する操舵補助力を付与する電動モータと、少なくとも前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに基づいて、前記電動モータを駆動制御する操舵補助制御を行う操舵補助制御手段と、を備える電動パワーステアリング装置であって、
車両を半自動で転回させるように前記電動モータを駆動制御する半自動操舵制御を行う半自動操舵制御手段と、前記半自動操舵制御の実施の許可否を運転者が選択可能な選択手段と、車両状態を検出する車両状態検出手段と、該車両状態検出手段で検出した車両状態に基づいて運転者による車両の転回意思を検出する転回意思検出手段と、前記選択手段で半自動操舵制御の実施許可状態が選択されているときに、前記転回意思検出手段で運転者による車両転回意思を検出したとき、前記操舵補助制御手段による操舵補助制御から前記半自動操舵制御手段による半自動操舵制御に切り換える制御切換手段と、を備えることを特徴としている。
車両を半自動で転回させるように前記電動モータを駆動制御する半自動操舵制御を行う半自動操舵制御手段と、前記半自動操舵制御の実施の許可否を運転者が選択可能な選択手段と、車両状態を検出する車両状態検出手段と、該車両状態検出手段で検出した車両状態に基づいて運転者による車両の転回意思を検出する転回意思検出手段と、前記選択手段で半自動操舵制御の実施許可状態が選択されているときに、前記転回意思検出手段で運転者による車両転回意思を検出したとき、前記操舵補助制御手段による操舵補助制御から前記半自動操舵制御手段による半自動操舵制御に切り換える制御切換手段と、を備えることを特徴としている。
また、請求項2に係る電動パワーステアリング装置は、請求項1に係る発明において、前記車両状態検出手段は、前記車両状態として、少なくとも方向指示器の状態、操舵トルク及び車速を検出するものであって、前記転回意思検出手段は、所定車速以下の低車速領域にて、方向指示器の指示方向と同一方向への所定変化率以上の操舵トルク変化率を検出した後、すぐにハンドル手放し状態に相当する操舵トルクを検出したとき、運転者による車両転回意思があることを検出することを特徴としている。
また、請求項3に係る電動パワーステアリング装置は、請求項1又は2に係る発明において、前記選択手段は、運転席近傍に設けられ、オンオフを運転者が選択可能な半自動操舵制御選択スイッチにより構成されており、前記半自動操舵制御選択スイッチがオン状態であるときに前記半自動操舵制御が実施許可状態であるとすることを特徴としている。
さらに、請求項4に係る電動パワーステアリング装置は、請求項1又は2に係る発明において、前記選択手段は、運転席近傍に設けられ、ハンドルの回転方向を運転者が選択可能な回転方向選択スイッチにより構成されており、前記回転方向選択スイッチが操作されているときに前記半自動操舵制御が実施許可状態であるとすることを特徴としている。
さらに、請求項4に係る電動パワーステアリング装置は、請求項1又は2に係る発明において、前記選択手段は、運転席近傍に設けられ、ハンドルの回転方向を運転者が選択可能な回転方向選択スイッチにより構成されており、前記回転方向選択スイッチが操作されているときに前記半自動操舵制御が実施許可状態であるとすることを特徴としている。
また、請求項5に係る電動パワーステアリング装置は、請求項4に係る発明において、前記車両状態検出手段は、前記車両状態として方向指示器の状態を検出するものであって、前記転回意思検出手段は、前記方向指示器の指示方向と前記回転方向選択スイッチで選択したハンドルの回転方向とが同一方向であるとき、運転者による車両転回意思があることを検出することを特徴としている。
さらにまた、請求項6に係る電動パワーステアリング装置は、請求項1〜5の何れか1項に係る発明において、操舵角を検出する操舵角検出手段を有し、前記半自動操舵制御手段は、前記操舵角検出手段で検出した操舵角に基づいて、前記電動モータの駆動制御量を設定する半自動操舵制御量設定手段を備えることを特徴としている。
また、請求項7に係る電動パワーステアリング装置は、請求項6に係る発明において、車速を検出する車速検出手段と、前記車速検出手段で検出した車速が速いほど、前記半自動操舵制御量設定手段で設定した前記駆動制御量を減少補正する制御量補正手段とを備えることを特徴としている。
また、請求項7に係る電動パワーステアリング装置は、請求項6に係る発明において、車速を検出する車速検出手段と、前記車速検出手段で検出した車速が速いほど、前記半自動操舵制御量設定手段で設定した前記駆動制御量を減少補正する制御量補正手段とを備えることを特徴としている。
さらに、請求項8に係る電動パワーステアリング装置は、請求項6又は7に係る発明において、電動モータのモータ回転数を検出する回転数検出手段と、前記半自動操舵制御中に前記回転数検出手段で検出したモータ回転数が一定となるように、前記半自動操舵制御量設定手段で設定した前記駆動制御量を補正する制御量補正手段とを備えることを特徴としている。
また、請求項9に係る電動パワーステアリング装置は、請求項1〜8の何れか1項に係る発明において、電動モータのモータ回転数を検出する回転数検出手段を有し、前記制御切換手段は、前記半自動操舵制御中に、前記回転数検出手段で検出したモータ回転数が所定範囲外となったとき、当該半自動操舵制御を停止して前記操舵補助制御に切り換えることを特徴としている。
さらにまた、請求項10に係る電動パワーステアリング装置は、請求項1〜9の何れか1項に係る発明において、前記制御切換手段は、前記半自動操舵制御中に、運転者による操舵トルク入力を検出したとき、当該半自動操舵制御を停止して前記操舵補助制御に切り換えることを特徴としている。
また、請求項11に係る電動パワーステアリング装置は、請求項1〜10の何れか1項に係る発明において、操舵角を検出する操舵角検出手段を有し、前記制御切換手段は、前記操舵角検出手段で検出した操舵角が所定操舵角に達したとき、当該半自動操舵制御を停止して前記操舵補助制御に切り換えることを特徴としている。
また、請求項11に係る電動パワーステアリング装置は、請求項1〜10の何れか1項に係る発明において、操舵角を検出する操舵角検出手段を有し、前記制御切換手段は、前記操舵角検出手段で検出した操舵角が所定操舵角に達したとき、当該半自動操舵制御を停止して前記操舵補助制御に切り換えることを特徴としている。
本発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、例えば、運転者が半自動操舵制御選択スイッチや転回方向選択スイッチを操作して、半自動操舵制御が実施許可状態となっているときに、所要操舵に続けて瞬間的に"クッ"とトルクを加えた後に手放しするなど、運転者による車両転回意思を検出したときには、電動モータに所定電流を通電して車両を転回させるので、通常の操舵補助制御に加えて、交差点での信号待ち後や一時停止後の右左折等における特定条件下で半自動操舵制御を作動させることによって、運転者のハンドル操作を減らすことができ、操舵負担をより低減させることができるという効果が得られる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明に係る電動パワーステアリング装置の一実施形態を示す概略構成図である。
図中、符号SMはステアリング機構である。このステアリング機構SMは、ステアリングホイール1に運転者から作用される操舵力が伝達される入力軸2aと、この入力軸2aに図示しないトーションバーを介して連結された出力軸2bとを有するステアリングシャフト2を備えている。このステアリングシャフト2は、ステアリングコラム3に回転自在に内装され、入力軸2aの一端がステアリングホイール1に連結され、他端は図示しないトーションバーに連結されている。
図1は、本発明に係る電動パワーステアリング装置の一実施形態を示す概略構成図である。
図中、符号SMはステアリング機構である。このステアリング機構SMは、ステアリングホイール1に運転者から作用される操舵力が伝達される入力軸2aと、この入力軸2aに図示しないトーションバーを介して連結された出力軸2bとを有するステアリングシャフト2を備えている。このステアリングシャフト2は、ステアリングコラム3に回転自在に内装され、入力軸2aの一端がステアリングホイール1に連結され、他端は図示しないトーションバーに連結されている。
そして、出力軸2bに伝達された操舵力は、2つのヨーク4a,4bとこれらを連結する十字連結部4cとで構成されるユニバーサルジョイント4を介して中間シャフト5に伝達され、さらに、2つのヨーク6a,6bとこれらを連結する十字連結部6cとで構成されるユニバーサルジョイント6を介してピニオンシャフト7に伝達される。
このピニオンシャフト7に伝達された操舵力はステアリングギヤ機構8を介して左右のタイロッド9に伝達され、これらタイロッド9によって左右の転舵輪WL,WRを転舵させる。ここで、ステアリングギヤ機構8は、ギヤハウジング8a内に、ピニオンシャフト7に連結されたピニオン8bとこのピニオン8bに噛合するラック軸8cとを有するラックアンドピニオン形式に構成され、ピニオン8bに伝達された回転運動をラック軸8cで車幅方向の直進運動に変換し、タイロッド9に伝達する。
このピニオンシャフト7に伝達された操舵力はステアリングギヤ機構8を介して左右のタイロッド9に伝達され、これらタイロッド9によって左右の転舵輪WL,WRを転舵させる。ここで、ステアリングギヤ機構8は、ギヤハウジング8a内に、ピニオンシャフト7に連結されたピニオン8bとこのピニオン8bに噛合するラック軸8cとを有するラックアンドピニオン形式に構成され、ピニオン8bに伝達された回転運動をラック軸8cで車幅方向の直進運動に変換し、タイロッド9に伝達する。
ステアリングシャフト2の出力軸2bには、操舵補助力を出力軸2bに伝達する操舵補助機構10が連結されている。この操舵補助機構10は、出力軸2bに連結した減速ギヤ等の減速機11と、この減速機11に連結された操舵補助力を発生する電動機としての例えばブラシレスモータで構成される電動モータ12とを備えている。
また、減速機11のステアリングホイール1側に連接されたハウジング13内には、操舵トルクセンサ14が配設されている。この操舵トルクセンサ14は、ステアリングホイール1に付与されて入力軸2aに伝達された操舵トルクを検出するもので、例えば、操舵トルクを入力軸2a及び出力軸2b間に介挿した図示しないトーションバーの捩れ角変位に変換し、この捩れ角変位を磁気変化や抵抗変化として検出し、それを電気信号に変換するように構成されている。
また、減速機11のステアリングホイール1側に連接されたハウジング13内には、操舵トルクセンサ14が配設されている。この操舵トルクセンサ14は、ステアリングホイール1に付与されて入力軸2aに伝達された操舵トルクを検出するもので、例えば、操舵トルクを入力軸2a及び出力軸2b間に介挿した図示しないトーションバーの捩れ角変位に変換し、この捩れ角変位を磁気変化や抵抗変化として検出し、それを電気信号に変換するように構成されている。
図2は、第1の実施形態におけるステアリング機構SMの一部分を示す概略図である。この図2に示すように、運転席前方(ステアリングホイール1の近傍)には、運転者による車両転回意思に応じて、操舵系に半自動で車両を転回させるための操舵補助力を付与する半自動操舵制御の実施の許可否を切り換え可能な半自動操舵選択スイッチSWが設けられている。
そして、半自動操舵選択スイッチSWの選択スイッチ信号CSは、コントローラ(ECU)15に入力される。コントローラ15では、選択スイッチ信号CSに基づいて半自動操舵制御が実施許可状態であるか否かを判定すると共に、操舵トルクセンサ14で検出した操舵トルク検出値T、車速センサ16で検出した車速検出値V、方向指示器19から出力される方向指示スイッチ信号WS、及び操舵角センサ18で検出した操舵角δに基づいて運転者による車両転回意思の有無を判定するようになっている。
ここで、半自動操舵選択スイッチSWとコントローラ15との接続は、専用コネクタを介して行われており、コントローラ15は、半自動操舵選択スイッチSWとの接続有無や選択スイッチ信号CSを監視し、通常制御と半自動操舵制御とを切り替え可能としている。このように、別ユニット等を搭載することなく、コネクタの挿入のみの作業で半自動操舵制御の作動を実現している。
図3は、第1の実施形態におけるコントローラ15の構成を示すブロック図である。
コントローラ15には、図3に示すように、操舵トルクセンサ14で検出した操舵トルク検出値T、車速センサ16で検出した車速検出値V、電動モータ12に流れるモータ電流Iu〜Iw、レゾルバ、エンコーダ等で構成される回転角センサ17で検出した電動モータ12の回転角θ、半自動操舵選択スイッチSWから出力される選択スイッチ信号CS、方向指示器19から出力される方向指示スイッチ信号WS、操舵角センサ18で検出した操舵角δが入力される。
コントローラ15には、図3に示すように、操舵トルクセンサ14で検出した操舵トルク検出値T、車速センサ16で検出した車速検出値V、電動モータ12に流れるモータ電流Iu〜Iw、レゾルバ、エンコーダ等で構成される回転角センサ17で検出した電動モータ12の回転角θ、半自動操舵選択スイッチSWから出力される選択スイッチ信号CS、方向指示器19から出力される方向指示スイッチ信号WS、操舵角センサ18で検出した操舵角δが入力される。
そして、コントローラ15は、半自動操舵制御が実施許可状態でないとき、又は半自動操舵制御が実施許可状態となっているが非作動状態であるとき、入力されるトルク検出値T及び車速検出値Vに応じた操舵補助力を電動モータ12で発生させるための操舵補助トルク指令値IM *を算出し、算出した操舵補助トルク指令値IM *をd−q軸電流指令値Id*,Iq*に変換する。また、モータ電流Iu〜Iwを3相/d−q変換してd−q軸モータ電流Id,Iqを算出し、前記d−q軸電流指令値Id*,Iq*とd−q軸モータ電流Id,Iqとに基づいて電動モータ12に供給する駆動電流をフィードバック処理して、その結果をd−q/3相変換し、電動モータ12を駆動制御するモータ電流Iu,Iv及びIwを出力する。このようにして、運転者の操舵負担を軽減させる操舵補助制御を実施する。
一方、コントローラ15は、半自動操舵制御が実施許可状態となっているときに、車両状態(操舵トルク変化率ΔT、車速検出値V、モータ回転数ω、操舵角δ、選択スイッチ信号CS及び方向指示スイッチ信号WS)に基づいて、運転者による車両転回意思を検出したとき、上記操舵補助トルク指令値IM *に代えて、操舵角δ、車速V及びモータ回転数ωに応じた補正トルク指令値Isに基づいて電動モータ12を駆動制御することで、半自動で車両を転回させる半自動操舵制御を実施する。
すなわち、コントローラ15は、操舵トルクT及び車速Vに基づいて操舵補助トルク指令値IM *を演算する操舵補助トルク指令値演算部21と、算出された操舵補助トルク指令値IM *を補償する指令値補償部22と、指令値補償部22で補償された補償後トルク指令値It及び後述する補正トルク指令値Isの何れか一方をトルク指令値Irとして入力し、そのトルク指令値Irに基づいてd−q軸電流指令値Id*,Iq*を算出し、これら指令電流に基づいてモータ電流Iu〜Iwを生成するモータ電流制御部23と、を備えている。
また、コントローラ15は、操舵角δ、車速V及びモータ回転数ωに基づいて前記補正トルク指令値Isを演算する補正トルク指令値演算部51と、操舵トルクTを微分した操舵トルク変化率ΔTを出力する微分回路52と、運転者による車両転回意思の有無を判定する判定処理部53と、判定処理部53の判定結果に応じて補償後トルク指令値It及び補正トルク指令値Isの何れか一方を選択し、これをトルク指令値Irとしてモータ電流制御部23に出力する切換部54と、を備えている。
操舵補助トルク指令値演算部21では、先ず、トルク指令値演算部41で、操舵トルクT及び車速Vをもとに図4に示す操舵補助トルク指令値算出マップを参照して電流指令値となる操舵補助トルク指令値IM *を算出する。
この操舵補助トルク指令値算出マップは、図4に示すように、横軸に操舵トルクTをとり、縦軸に操舵補助トルク指令値IM *をとると共に、車速Vをパラメータとした放物線状の曲線で表される特性線図で構成され、操舵トルクTが"0"からその近傍の設定値Ts1までの間は操舵補助トルク指令値IM *が"0"を維持し、操舵トルクTが設定値Ts1を超えると最初は操舵補助トルク指令値IM *が操舵トルクTの増加に対して比較的緩やかに増加するが、さらに操舵トルクTが増加すると、その増加に対して操舵補助トルク指令値IM *が急峻に増加するように設定され、この特性曲線が車速の増加に従って傾きが小さくなるように設定されている。
この操舵補助トルク指令値算出マップは、図4に示すように、横軸に操舵トルクTをとり、縦軸に操舵補助トルク指令値IM *をとると共に、車速Vをパラメータとした放物線状の曲線で表される特性線図で構成され、操舵トルクTが"0"からその近傍の設定値Ts1までの間は操舵補助トルク指令値IM *が"0"を維持し、操舵トルクTが設定値Ts1を超えると最初は操舵補助トルク指令値IM *が操舵トルクTの増加に対して比較的緩やかに増加するが、さらに操舵トルクTが増加すると、その増加に対して操舵補助トルク指令値IM *が急峻に増加するように設定され、この特性曲線が車速の増加に従って傾きが小さくなるように設定されている。
そして、位相補償部42で、上記操舵補助トルク指令値IM *に対して位相補償を行い、位相補償後の操舵補助トルク指令値IM *を後述する加算器38に出力する。また、トルク微分回路43では、操舵トルクTを微分した操舵トルク変化率ΔTをもとに操舵トルクTに対する補償値を算出し、これを後述する加算器38に出力する。
指令値補償部22は、回転角センサ17で検出されるモータ回転角θを微分してモータ角速度ωを算出する角速度演算部31と、この角速度演算部31で算出されたモータ角速度ωを微分してモータ角加速度αを算出する角加速度演算部32と、角速度演算部31で算出されたモータ角速度ωに基づいてヨーレートの収斂性を補償する収斂性補償部33と、角加速度演算部32で算出されたモータ角加速度αに基づいて電動モータ12の慣性により発生するトルク相当分を補償して慣性感又は制御応答性の悪化を防止する慣性補償部34と、セルフアライニングトルク(SAT)を推定するSAT推定フィードバック部35とを少なくとも有する。
ここで、収斂性補償部33は、角速度演算部31で算出されたモータ角速度ωが入力され、車両のヨーの収斂性を改善するためにステアリングホイール1が振れ回る動作に対して、ブレーキをかけるように、収斂性補償値Icを算出する。
また、SAT推定フィードバック部35は、操舵トルクT、モータ角速度ω、モータ角加速度α及び操舵補助トルク指令値演算部21で算出した操舵補助トルク指令値IM *が入力され、これらに基づいてセルフアライニングトルクSATを推定演算する。
また、SAT推定フィードバック部35は、操舵トルクT、モータ角速度ω、モータ角加速度α及び操舵補助トルク指令値演算部21で算出した操舵補助トルク指令値IM *が入力され、これらに基づいてセルフアライニングトルクSATを推定演算する。
そして、慣性補償部34で算出された慣性補償値Ii及びSAT推定フィードバック部35で算出されたセルフアライニングトルクSATが加算器36で加算され、この加算器36の加算出力と収斂性補償部33で算出された収斂性補償値Icとが加算器37で加算されて指令補償値Icomが算出され、この指令補償値Icomが操舵補助トルク指令値演算部21から出力される操舵補助トルク指令値IM *に加算器38で加算されて補償後トルク指令値Itが算出される。
モータ電流制御部23は、電動モータ12の各相コイルLu、Lv及びLwに供給されるモータ電流Iu、Iv及びIwを検出するモータ電流検出器60と、トルク指令値Irからd−q軸電流指令値Id*,Iq*を算出する電流指令値算出部61と、モータ電流Iu、Iv及びIwをd−q軸モータ電流Id,Iqに変換する3相/d−q変換部62と、d−q軸電流指令値Id*,Iq*からd−q軸モータ電流Id,Iqを個別に減算して各相電流偏差ΔId,ΔIqを求める減算器61d,61qと、各相電流偏差ΔId,ΔIqに対して比例積分制御を行って電圧指令値Vd,Vqを算出する電流制御部63と、当該電圧指令値Vd,Vqが入力されて、3相の電圧指令値Vu,Vv,Vwが算出されるd−q/3相変換部64と、これら電圧指令値Vu、Vv及びVwに基づいてデューティ演算を行って各相のデューティ比Du、Dv及びDwを算出するDuty演算部65とを備えている。
さらに、モータ電流制御部23は、Duty演算部65から出力されるデューティ比に基づいてパルス幅変調を行ってパルス幅変調信号を求め、このパルス幅変調信号に基づいて3相モータ電流Iu、Iv及びIwを電動モータ12に出力するインバータ66を備えている。
図5は、補正トルク指令値演算部51の構成を示すブロック図である。
補正トルク指令値演算部51は、先ず、補正トルク指令値設定部51aで、操舵角センサ18で検出した操舵角δに基づいて、補正トルク指令値設定マップを参照して補正トルク指令値Is1を設定する。
また、車速感応補正値設定部51bでは、車速センサ16で検出した車速Vに基づいて、車速感応補正値設定マップを参照して車速感応補正値Is2を算出する。この車速感応補正値設定マップは、横軸に車速V、縦軸に車速感応補正値Is2をとり、車速Vが大きいほど車速感応補正値Is2が小さく設定されるようになっている。
補正トルク指令値演算部51は、先ず、補正トルク指令値設定部51aで、操舵角センサ18で検出した操舵角δに基づいて、補正トルク指令値設定マップを参照して補正トルク指令値Is1を設定する。
また、車速感応補正値設定部51bでは、車速センサ16で検出した車速Vに基づいて、車速感応補正値設定マップを参照して車速感応補正値Is2を算出する。この車速感応補正値設定マップは、横軸に車速V、縦軸に車速感応補正値Is2をとり、車速Vが大きいほど車速感応補正値Is2が小さく設定されるようになっている。
そして、補正トルク指令値Is1に車速感応補正値Is2を乗じた結果を、補正後の補正トルク指令値Is3とし、この補正トルク指令値Is3に基づいて、補正トルク指令値出力部51cで最終的な補正トルク指令値Isを設定し、出力する。
この補正トルク指令値出力部51cでは、補正トルク指令値Isによるモータ駆動制御中のモータ角速度ωが所定の角速度範囲内(ω1≦ω≦ω2)となるように、補正トルク指令値Is3を補正して出力する。ここでは、例えば、ω1=1000rpm、ω2=1500rpmとする。
この補正トルク指令値出力部51cでは、補正トルク指令値Isによるモータ駆動制御中のモータ角速度ωが所定の角速度範囲内(ω1≦ω≦ω2)となるように、補正トルク指令値Is3を補正して出力する。ここでは、例えば、ω1=1000rpm、ω2=1500rpmとする。
判定処理部53は、微分回路52から出力される操舵トルク変化率ΔT、車速V、選択スイッチ信号CS、操舵角δ、方向指示スイッチ信号WS、及び角速度演算部31から出力されるモータ角速度ωが入力されて、後述する制御切換判定処理を実行し、切換部54に対して切換信号Sを出力する。
切換部54は、判定処理部53から論理値"0"の切換信号Sが出力されているときには、図3のスイッチAを実線で示す状態に切り換え、加算器38から出力される補償後トルク指令値Itをそのままトルク指令値Irとして出力する。一方、判定処理部53から論理値"1"の切換信号Sが出力されているときには、図3のスイッチAを破線で示す状態に切り換え、補正トルク指令値演算部51から出力される補正トルク指令値Isをそのままトルク指令値Irとして出力する。
切換部54は、判定処理部53から論理値"0"の切換信号Sが出力されているときには、図3のスイッチAを実線で示す状態に切り換え、加算器38から出力される補償後トルク指令値Itをそのままトルク指令値Irとして出力する。一方、判定処理部53から論理値"1"の切換信号Sが出力されているときには、図3のスイッチAを破線で示す状態に切り換え、補正トルク指令値演算部51から出力される補正トルク指令値Isをそのままトルク指令値Irとして出力する。
図6は、判定処理部53で実行される制御切換判定処理手順を示すフローチャートである。
先ず、ステップS1で、判定処理部53は、半自動操舵選択スイッチSWから出力される選択スイッチ信号CSを読み込み、この選択スイッチ信号CSに基づいて、半自動操舵制御が実施許可状態であるか否かを判定する。そして、半自動操舵選択スイッチSWがオフ状態であり、半自動操舵制御が許可状態にないときにはステップS2に移行し、半自動操舵選択スイッチSWがオン状態であり、半自動操舵制御が許可状態にあるときには後述するステップS3に移行する。
先ず、ステップS1で、判定処理部53は、半自動操舵選択スイッチSWから出力される選択スイッチ信号CSを読み込み、この選択スイッチ信号CSに基づいて、半自動操舵制御が実施許可状態であるか否かを判定する。そして、半自動操舵選択スイッチSWがオフ状態であり、半自動操舵制御が許可状態にないときにはステップS2に移行し、半自動操舵選択スイッチSWがオン状態であり、半自動操舵制御が許可状態にあるときには後述するステップS3に移行する。
ステップS2では、判定処理部53は、操舵トルクT及び車速Vに基づいた通常の操舵補助制御を実施するものとして、論理値"0"の切換信号Sを切換部54に対して出力してから前記ステップS1に移行する。
ステップS3では、判定処理部53は、方向指示器19から出力される方向指示スイッチ信号WSを読み込み、この方向指示スイッチ信号WSがオン状態であるか否かを判定する。そして、方向指示スイッチ信号WSがオフ状態であるときには前記ステップS2に移行し、方向指示スイッチ信号WSがオン状態であるときにはステップS4に移行する。
ステップS3では、判定処理部53は、方向指示器19から出力される方向指示スイッチ信号WSを読み込み、この方向指示スイッチ信号WSがオン状態であるか否かを判定する。そして、方向指示スイッチ信号WSがオフ状態であるときには前記ステップS2に移行し、方向指示スイッチ信号WSがオン状態であるときにはステップS4に移行する。
ステップS4では、判定処理部53は、車速センサ16で検出した車速Vを読み込み、車速Vが所定車速V1(例えば、20km/h)以下の低車速領域内にあるか否かを判定し、V>V1であるときには前記ステップS2に移行し、V≦V1であるときにはステップS5に移行する。
ステップS5では、判定処理部53は、微分回路52から出力される操舵トルク変化率ΔTを読み込み、その操舵トルク変化率ΔTが、方向指示器19の指示方向と同一方向に所定変化率ΔT1以上であるか否かを判定する。なお、所定変化率ΔT1は、瞬間的に“クッ”と所定トルク(例えば、3Nm)を加えるなど、運転者が急操舵を行ったと判断できる程度の値に設定する。
ステップS5では、判定処理部53は、微分回路52から出力される操舵トルク変化率ΔTを読み込み、その操舵トルク変化率ΔTが、方向指示器19の指示方向と同一方向に所定変化率ΔT1以上であるか否かを判定する。なお、所定変化率ΔT1は、瞬間的に“クッ”と所定トルク(例えば、3Nm)を加えるなど、運転者が急操舵を行ったと判断できる程度の値に設定する。
そして、ΔT≧ΔT1であるときにはステップS6に移行し、半自動操舵フラグFLGをオン状態にセットしてから前記ステップS2に移行する。一方、前記ステップS5でΔT<ΔT1であると判定したときには、ステップS7に移行する。
ステップS7では、判定処理部53は、半自動操舵フラグFLGがオン状態にあるか否かを判定し、FLG=OFFであるときには前記ステップS2に移行し、FLG=ONであるときにはステップS8に移行する。
ステップS7では、判定処理部53は、半自動操舵フラグFLGがオン状態にあるか否かを判定し、FLG=OFFであるときには前記ステップS2に移行し、FLG=ONであるときにはステップS8に移行する。
ステップS8では、判定処理部53は、操舵トルクセンサ14で検出された操舵トルクTを読み込み、その操舵トルクTに基づいてハンドル手放し状態であるか否かを判定する。そして、運転者によるハンドル切り増しやハンドル切り返し、若しくはハンドル保舵のためのトルク変化を検出するなど、ハンドル手放し状態にないと判定したときには、半自動操舵制御を非作動とするものと判定してステップS9に移行し、半自動操舵フラグFLGをオフ状態にリセットしてから前記ステップS2に移行する。
一方、操舵トルクTが所定トルクT2(例えば、0.5Nm)以下である場合には、ハンドル手放し状態であると判定し、車両転回方向への急操舵後すぐにハンドル手放し状態とする、意図的に半自動操舵を指示する操舵が行われたものと判定してステップS10に移行する。
ステップS10では、判定処理部53は、半自動操舵制御を実施するものとして、論理値"1"の切換信号Sを切換部24に対して出力し、ステップS11に移行する。
ステップS10では、判定処理部53は、半自動操舵制御を実施するものとして、論理値"1"の切換信号Sを切換部24に対して出力し、ステップS11に移行する。
ステップS11では、判定処理部53は、回転速度演算部31で演算されたモータ角速度ωを読み込み、モータ角速度ωが所定の角速度範囲内にあるか否か、即ちω1≦ω≦ω2(例えば、ω1=1000rpm、ω2=1500rpm)であるか否かを判定する。そして、ω1≦ω≦ω2であるときにはステップS12に移行し、それ以外であるときには前記ステップS9に移行する。
ステップS12では、判定処理部53は、操舵角センサ18で検出した操舵角δを読み込み、操舵角δが所定操舵角δ1(例えば、360deg)を超えているか否かを判定する。そして、δ≦δ1であるときには、操舵角δが所定操舵角δ1を超えておらず、半自動操舵制御を継続可能であるものと判断して前記ステップS8に移行し、δ>δ1であるときには、半自動操舵の制限を越えているものと判断して前記ステップS9に移行する。
なお、図3において、操舵トルクセンサ14が操舵トルク検出手段に対応し、車速センサ16が車速検出手段に対応し、回転角センサ17が回転数検出手段に対応し、操舵角センサ18が操舵角検出手段に対応し、操舵補助トルク指令値演算部21、指令値補償部22及びモータ電流制御部23が操舵補助制御手段に対応し、補助トルク指令値演算部51が制御量設定手段に対応し、補助トルク指令値演算部51、指令値補償部22及びモータ電流制御部23が半自動操舵制御手段に対応し、切換部54が制御切換手段に対応し、半自動操舵選択スイッチSWが選択手段に対応している。
また、図5において、補正トルク指令値設定部51aが半自動操舵制御量設定手段に対応し、車速感応補正値設定部51b及び補正トルク指令値出力部51cが制御量補正手段に対応している。さらに、図6において、ステップS3〜S8の処理が転回意思検出手段に対応している。
次に、本発明の第1の実施形態における動作及び効果について説明する。
次に、本発明の第1の実施形態における動作及び効果について説明する。
今、車両の走行を開始するために、イグニッションスイッチをオン状態としたものとすると、コントローラ15に電源が投入されて、操舵トルクセンサ14で検出した操舵トルクT、車速センサ16で検出した車速V、モータ電流検出器60で検出したモータ電流検出値Iu〜Iw、回転角センサ17で検出したモータ回転角θ、選択スイッチ信号CS、方向指示スイッチ信号WS、操舵角センサ18で検出した操舵角δがコントローラ15に供給される。
このとき、運転者による半自動操舵選択スイッチSWの操作が行われておらず、半自動操舵選択スイッチSWがオフ状態であって、半自動操舵制御が実施許可状態となっていないものとすると、判定処理部53において、図6のステップS1でNoと判定されるため、ステップS2に移行して論理値"0"の切換信号Sが切換部54に対して出力され、切換部54のスイッチAが図3の実線に示す状態となる。
操舵補助トルク指令値演算部21では、操舵トルクTと車速Vとに基づいて図4に示す操舵補助トルク指令値算出マップを参照して操舵補助トルク指令値IM *が算出される。一方、回転角センサ17で検出したモータ回転角θが角速度演算部31に入力されてモータ角速度ωが算出され、このモータ角速度ωが角加速度演算部32に入力されてモータ角加速度αが算出される。
そして、収斂性補償部33でモータ角速度ωに基づいて収斂性補償値Icが算出され、慣性補償部34でモータ角加速度αに基づいて慣性補償値Iiが算出され、さらにSAT推定フィードバック部35でモータ角速度ω及びモータ角加速度αに基づいてセルフアライニングトルクSATが算出され、これらが加算器36及び37で加算されて指令値補償値Icomが算出され、これが加算器38で操舵補助トルク指令値IM *に加算されて補償後トルク指令値Itが算出される。ここで、切換部54のスイッチAは前述したように図3の実線に示す状態となっていることから、上記補正後トルク指令値Itがそのままトルク指令値Irとして出力される。
車両が停止状態にあって、ステアリングホイール1が操舵されていない状態では、操舵トルクセンサ14で検出される操舵トルクTが"0"であり、車速センサ16で検出される車速Vも"0"であるので、操舵補助トルク指令値演算部21で算出される操舵補助トルク指令値IM *も"0"となっている。また、角速度演算部32で演算されるモータ角加速度αも"0"となっている。そのため、インバータ66から出力されるモータ電流Iu〜Iwも"0"となって、電動モータ12は停止状態を継続する。
この状態から車両が発進し、運転者による操舵操作が行われると、操舵トルクセンサ14で操舵方向に応じた操舵トルクTが検出され、この操舵トルクTがコントローラ15に供給されると共に、車速センサ16で検出された車速Vもコントローラ15に供給される。そのため、操舵補助トルク指令値演算部21では、図4のマップをもとに操舵トルクT及び車速Vに応じた操舵補助トルク指令値IM *が算出され、この操舵補助指令値IM *が加算器38に出力される。また、操舵によりモータ角加速度αが出力される。
そして、指令値補償部22で算出される指令補償値Icomによって操舵補助指令値IM *に対する補償が行われ、補償後トルク指令値Itが算出される。このとき、スイッチAは図3の実線で示す状態を維持していることから、補償後トルク指令値Itがそのままトルク指令値Irとしてモータ電流制御部23に入力され、これに基づいて電動モータ12が駆動制御される。これにより、操舵トルクT及び車速Vに応じた最適な操舵補助トルクを発生させることができ、運転者の操舵負担を軽減させることができる。
次に、運転者による半自動操舵選択スイッチSWの操作によって半自動操舵制御が実施許可状態となっている場合の動作について、図7に示すタイムチャートをもとに説明する。
時刻t1で運転者が半自動操舵選択スイッチSWをオン状態として半自動操舵制御を実施許可状態とし、時刻t2で交差点を右折すべく方向指示器19を操作したものとすると、判定処理部53は、図6のステップS1でYes、ステップS3でYesと判定して、ステップS4に移行する。このとき、車両がV≦V1の低車速で走行しているため、ステップS4でYesと判定してステップS5に移行するが、ΔT<ΔT1であり運転者は半自動操舵を指示する操舵を行っていないため、ステップS7に移行する。半自動操舵フラグFLGはオフ状態であるため、ステップS7でNoと判定してステップS2に移行し、論理値"0"の切換信号Sが切換部54に対して出力される。これにより、切換部54のスイッチAは、図3の実線で示す状態を維持し、通常の操舵補助制御が継続される。
時刻t1で運転者が半自動操舵選択スイッチSWをオン状態として半自動操舵制御を実施許可状態とし、時刻t2で交差点を右折すべく方向指示器19を操作したものとすると、判定処理部53は、図6のステップS1でYes、ステップS3でYesと判定して、ステップS4に移行する。このとき、車両がV≦V1の低車速で走行しているため、ステップS4でYesと判定してステップS5に移行するが、ΔT<ΔT1であり運転者は半自動操舵を指示する操舵を行っていないため、ステップS7に移行する。半自動操舵フラグFLGはオフ状態であるため、ステップS7でNoと判定してステップS2に移行し、論理値"0"の切換信号Sが切換部54に対して出力される。これにより、切換部54のスイッチAは、図3の実線で示す状態を維持し、通常の操舵補助制御が継続される。
その後、時刻t3で車両転回方向である右方向へ操舵トルク変化率ΔT≧ΔT1となる急操舵を行うと、判定処理部53は、図6のステップS5でYesと判定してステップS6に移行し、半自動操舵フラグFLGをオン状態にセットする。そして、時刻t3での急操舵後すぐに時刻t4でハンドル手放し状態とし、時刻t5で操舵トルクTが所定トルクT2以下となるなど、ハンドル手放し状態を示す操舵トルクを検出すると、半自動操舵フラグFLG=ONであることから、判定処理部53は、図6のステップS7でYes、ステップS8でYesと判定してステップS10に移行し、論理値"1"の切換信号Sを切換部54に対して出力する。これにより、切換部54のスイッチAは、図3の破線で示す状態に切り換わるため、補正トルク指令値演算部51で演算される補正トルク指令値Isがトルク指令値Irとしてモータ電流制御部23に入力される。その結果、トルク指令値Irに基づいて電動モータ12が駆動制御され、半自動操舵制御が作動状態となって、車両が右方向に転回される。
つまり、この時刻t5では、操舵角センサ18で検出された操舵角δ、車速センサ16で検出された車速V、及びモータ角速度ωが補正トルク指令値演算部51に入力され、この補正トルク指令値演算部51で、図5の補正トルク指令値設定部51aのマップを参照して操舵角δに応じた補正トルク指令値Is1が算出され、この補正トルク指令値Is1が車速Vやモータ角速度ωに基づいて補正されて、最終的な補正トルク指令値Isが算出される。このとき、補正トルク指令値Isは、車速Vが大きいほど小さく算出されるようになっているため、車速Vが大きいほど電動モータ12の駆動制御量が小さくなって、操舵系に付与される操舵補助力は小さくなる。したがって、半自動操舵制御によって操舵補助力を付与したときの著しい車両挙動変化を抑制して走行安定性を向上させることができる。
その後は、時刻t6までハンドル手放し状態が継続されることにより半自動操舵制御が継続され、車両が運転者の意図した右方向へ徐々に旋回する。ここで、半自動操舵制御中は、補正トルク指令値出力部51cにて、モータ回転数が一定となるように補正トルク指令値Isが補正されるようになっているため、半自動操舵制御中のハンドルの回転速度を一定とすることができ、安定した旋回走行を実現することができる。
そして、時刻t6で、運転者がハンドル回転を停止させてハンドル保舵状態とすると、判定処理部53は、図6のステップS8で保舵トルクが検出されることから、ハンドル手放し状態にないと判定してステップS9に移行し、半自動操舵フラグFLGをオフ状態にリセットしてからステップS2に移行して、論理値"0"の切換信号Sを切換部54に出力することで、半自動操舵制御から通常の操舵補助制御に切り換わる。
このように、交差点にて方向指示器を操作し、車両減速又は停止状態からのゆっくりとした加速時に、車両転回方向への急操舵後すぐにハンドル手放し状態とするなど、運転者が意図的に半自動操舵を指示する操舵を行った場合には、電動モータ12を操舵角δ、車速V及びモータ角速度ωに応じて設定される補正トルク指令値Isに基づいて駆動制御することで、車両を転回させるような操舵補助力を付与することができ、運転者の操舵負担を適切に低減させることができる。
ところで、基準車線に沿った車両走行を実現するために操向手段を制御する自動操舵装置などが普及しているが、このような装置にあっては、車両が基準車線内を走行しているときには自動操舵制御が作動されないため、例えば、交差点における右左折時やカーブ走行時などでは、運転者が必ずハンドル操作を行う必要がある。
これに対して、本実施形態では、交差点における右左折時やカーブ走行時などで基準車線内を走行中であっても、半自動操舵制御を作動させることにより半自動で車両を転回させることができ、運転者のハンドル操作に伴う操舵負担を適切に低減させることができる。
これに対して、本実施形態では、交差点における右左折時やカーブ走行時などで基準車線内を走行中であっても、半自動操舵制御を作動させることにより半自動で車両を転回させることができ、運転者のハンドル操作に伴う操舵負担を適切に低減させることができる。
また、半自動操舵制御中に、ハンドル回転を停止させるような保舵トルクを検出したときには、半自動操舵制御を停止して通常の操舵補助制御に切り換えるので、運転者の操舵意思に適応した制御を実現することができる。
さらに、半自動操舵制御中に、運転者がハンドル切り増し操舵を行った場合、判定処理部53は、図6のステップS8で操舵切り増しのためのトルクを検出するため、ステップS8からステップS9に移行して半自動操舵フラグFLGをオフ状態とした後、ステップS2に移行して論理値“0”の切換信号Sを切換部54に対して出力して通常の操舵補助制御へ切り換える。このように、半自動操舵による車両転回の速度が遅く、運転者が切り増し操舵を行ったときには、半自動操舵制御を停止して通常の操舵補助制御に切り換えるので、運転者の操舵意思に適応した制御を実現することができる。
さらに、半自動操舵制御中に、運転者がハンドル切り増し操舵を行った場合、判定処理部53は、図6のステップS8で操舵切り増しのためのトルクを検出するため、ステップS8からステップS9に移行して半自動操舵フラグFLGをオフ状態とした後、ステップS2に移行して論理値“0”の切換信号Sを切換部54に対して出力して通常の操舵補助制御へ切り換える。このように、半自動操舵による車両転回の速度が遅く、運転者が切り増し操舵を行ったときには、半自動操舵制御を停止して通常の操舵補助制御に切り換えるので、運転者の操舵意思に適応した制御を実現することができる。
また、半自動操舵制御中に、操舵トルクの変化が検出されていない状態であるにもかかわらず、モータ角速度ωが所定の角速度範囲から外れた場合、判定処理部53は、図6のステップS11でNoと判定してステップS9に移行し、半自動操舵フラグFLGをオフ状態とした後、ステップS2に移行して論理値“0”の切換信号Sを切換部54に対して出力して通常の操舵補助制御へ切り換える。このように、モータ角速度ωが設定内の速度を維持できない場合には、半自動操舵制御を停止して通常の操舵補助制御に切り換えるので、運転者の意図しない車両挙動となることを防止して安定走行を確保することができる。
さらにまた、半自動操舵制御中に、操舵角δが所定操舵角δ1(例えば、360deg)を超えた場合、判定処理部53は、図6のステップS12でNoと判定してステップS9に移行し、半自動操舵フラグFLGをオフ状態とした後、ステップS2に移行して論理値“0”の切換信号Sを切換部54に対して出力して通常の操舵補助制御へ切り換える。このようにすることで、ハンドルの半自動操舵は最大で例えば1回転まで等の制限付き操舵制御を実施することができる。
このように、上記第1の実施形態では、運転者によって半自動操舵制御が実施許可状態に設定されていないときには、少なくとも操舵トルクに基づいて通常の操舵補助制御を実施することで運転者の操舵負担を軽減し、運転者によって半自動操舵制御が実施許可状態に設定されているときには、所要操舵に続けて瞬間的に"クッ"とトルクを加えた後に手放しするなど、運転者による車両転回意思を検出したときに、電動モータを駆動制御して車両を半自動で転回させる。これにより、通常の操舵補助制御に加えて、交差点での信号待ち後や一時停止後の右左折等における特定条件下で半自動操舵制御を作動させることによって、運転者のハンドル操作を減らすことができ、操舵負担をより低減させることができる。
また、半自動操舵制御の機能を半自動操舵選択スイッチにて選択後、交差点や一時停止にて方向指示器を操作し、車両の減速状態又は停止状態からのゆっくりとした加速時に、車両転回方向への急操舵後すぐに手放ししたときに、運転者による車両転回意思があると判断するので、運転者が意図的に半自動操舵を指示する操舵を行ったことを確実に検出することができる。
さらにまた、運転席前方に設けられた半自動操舵選択スイッチを運転者が操作するように構成するので、確実に半自動操舵制御の実施の許可否を切り換えることができる。
さらに、半自動操舵制御における電動モータの駆動制御量を操舵角に基づいて設定するので、操舵系に操舵角に応じた操舵補助力を付与することができ、運転者に違和感を与えることなく半自動操舵制御を実施することができる。
さらに、半自動操舵制御における電動モータの駆動制御量を操舵角に基づいて設定するので、操舵系に操舵角に応じた操舵補助力を付与することができ、運転者に違和感を与えることなく半自動操舵制御を実施することができる。
また、車速が早いほど半自動操舵制御のモータ駆動制御量を減少補正するので、車両が高速走行しているほど操舵系に付与される操舵補助力を小さくすることができ、半自動操舵を作動することに起因する車両挙動変化を抑制して、走行安定性を向上させることができる。
さらにまた、半自動操舵制御中のモータ回転数が一定となるように、電動モータの駆動制御量を補正するので、半自動操舵制御中のハンドルの回転速度を一定とすることができ、安定した旋回走行を実現することができる。
さらにまた、半自動操舵制御中のモータ回転数が一定となるように、電動モータの駆動制御量を補正するので、半自動操舵制御中のハンドルの回転速度を一定とすることができ、安定した旋回走行を実現することができる。
また、半自動操舵制御中にモータ回転数が所定範囲外となったときには、半自動操舵制御を停止して通常の操舵補助制御に切り換えるので、運転者の意図しない車両挙動となることを防止して安定走行を確保することができる。
さらに、半自動操舵制御中に運転者によるトルク入力を検出したとき、半自動操舵制御を停止して操舵補助制御に切り換えるので、運転者の操舵意思に適応した制御を実現することができる。
さらに、半自動操舵制御中に運転者によるトルク入力を検出したとき、半自動操舵制御を停止して操舵補助制御に切り換えるので、運転者の操舵意思に適応した制御を実現することができる。
また、半自動操舵制御中に操舵角が所定操舵角に達したときには、半自動操舵制御を停止して通常の操舵補助制御に切り換えるので、ハンドルの半自動操舵は最大で例えば1回転まで等の制限付き操舵制御を実施することができる。
なお、上記第1の実施形態においては、所定車速以下の低車速領域にて、方向指示器の指示方向と同一方向への所定変化率以上の操舵トルク変化率を検出した後、すぐにハンドル手放し状態に相当する操舵トルクを検出したときに、運転者による車両転回意思があることを検出する場合について説明したが、運転者が意図的に半自動操舵を指示する操舵を行ったものと判断できる操舵状況であればよい。
なお、上記第1の実施形態においては、所定車速以下の低車速領域にて、方向指示器の指示方向と同一方向への所定変化率以上の操舵トルク変化率を検出した後、すぐにハンドル手放し状態に相当する操舵トルクを検出したときに、運転者による車両転回意思があることを検出する場合について説明したが、運転者が意図的に半自動操舵を指示する操舵を行ったものと判断できる操舵状況であればよい。
次に、本発明における第2の実施形態について説明する。
この第2の実施形態は、上述した第1の実施形態における半自動操舵選択スイッチSWに代えて、運転席近傍(例えば、ハンドル)に設けられた転舵方向選択スイッチの操作によって、半自動操舵制御の実施の許可否を選択するようにしたものである。
この第2の実施形態は、上述した第1の実施形態における半自動操舵選択スイッチSWに代えて、運転席近傍(例えば、ハンドル)に設けられた転舵方向選択スイッチの操作によって、半自動操舵制御の実施の許可否を選択するようにしたものである。
図8は、第2の実施形態におけるステアリング機構SMの一部分を示す概略図である。この図8に示すように、ステアリングホイール1の内側円周上には、ステアリングホイール1の右転舵を選択する転舵方向選択スイッチSW1、及びステアリングホイール1の左転舵を選択する転舵方向選択スイッチSW2が設けられている。これら転舵方向選択スイッチSW1及びSW2が選択手段に対応しており、例えば、パドルスイッチから構成される。
そして、これら転舵方向選択スイッチの選択信号SR及びSLは、コントローラ15に入力され、該コントローラ15では、転舵方向選択スイッチの選択信号SR及びSLに基づいて半自動操舵制御が実施許可状態であるか否かを判定するようになっている。
ここで、転舵方向選択スイッチSW1及びSW2とコントローラ15との接続は、専用コネクタを介して行われており、コントローラ15は、転舵方向選択スイッチSW1及びSW2との接続有無や、転舵方向選択スイッチの選択信号SR及びSLを監視し、通常制御と半自動操舵制御とを切り替え可能としている。このように、別ユニット等を搭載することなく、コネクタの挿入のみの作業で半自動操舵制御の作動を実現している。
ここで、転舵方向選択スイッチSW1及びSW2とコントローラ15との接続は、専用コネクタを介して行われており、コントローラ15は、転舵方向選択スイッチSW1及びSW2との接続有無や、転舵方向選択スイッチの選択信号SR及びSLを監視し、通常制御と半自動操舵制御とを切り替え可能としている。このように、別ユニット等を搭載することなく、コネクタの挿入のみの作業で半自動操舵制御の作動を実現している。
図9は、第2の実施形態におけるコントローラ15の構成を示すブロック図である。
本実施形態におけるコントローラ15は、図3に示す前述した第1の実施形態におけるコントローラ15において、微分回路52を削除し、判定処理部53を判定処理部55に置換し、半自動操舵選択スイッチSWの選択スイッチ信号CSに代えて、転舵方向選択スイッチSW1,SW2の選択信号SR,SLを判定処理部55に入力するようにしたことを除いては図3と同様の構成を有するため、処理の異なる部分を中心に説明する。
本実施形態におけるコントローラ15は、図3に示す前述した第1の実施形態におけるコントローラ15において、微分回路52を削除し、判定処理部53を判定処理部55に置換し、半自動操舵選択スイッチSWの選択スイッチ信号CSに代えて、転舵方向選択スイッチSW1,SW2の選択信号SR,SLを判定処理部55に入力するようにしたことを除いては図3と同様の構成を有するため、処理の異なる部分を中心に説明する。
判定処理部55には、操舵トルクT、車速V、操舵角δ、モータ角速度ω、方向指示スイッチ信号WS、転舵方向選択スイッチの選択信号SR及びSLが入力される。そして、この判定処理部55は、後述する制御切換判定処理を実行し、切換部54に対して切換信号Sを出力するようになっている。
図10は、判定処理部55で実行される制御切換判定処理手順を示すフローチャートである。
先ず、ステップS21で、判定処理部55は、転舵方向選択スイッチSW1,SW2から出力される選択信号SR,SLを読み込み、この選択信号SR,SLに基づいて、転舵方向選択スイッチSW1及びSW2の何れか一方が選択状態であるか否か(半自動操舵制御が実施許可状態であるか否か)を判定する。そして、転舵方向選択スイッチSW1及びSW2が非選択状態であり、半自動操舵制御が実施許可状態にないときにはステップS22に移行し、転舵方向選択スイッチSW1が選択状態にあるときには後述するステップS23に移行し、転舵方向選択スイッチSW2が選択状態にあるときには後述するステップS24に移行する。
先ず、ステップS21で、判定処理部55は、転舵方向選択スイッチSW1,SW2から出力される選択信号SR,SLを読み込み、この選択信号SR,SLに基づいて、転舵方向選択スイッチSW1及びSW2の何れか一方が選択状態であるか否か(半自動操舵制御が実施許可状態であるか否か)を判定する。そして、転舵方向選択スイッチSW1及びSW2が非選択状態であり、半自動操舵制御が実施許可状態にないときにはステップS22に移行し、転舵方向選択スイッチSW1が選択状態にあるときには後述するステップS23に移行し、転舵方向選択スイッチSW2が選択状態にあるときには後述するステップS24に移行する。
ステップS22では、判定処理部55は、操舵トルクT及び車速Vに基づいた通常の操舵補助制御を実施するものとして、論理値"0"の切換信号Sを切換部54に対して出力してから前記ステップS21に移行する。
ステップS23では、判定処理部55は、方向指示器19から出力される方向指示スイッチ信号WSを読み込み、この方向指示スイッチ信号WSがオン状態であるか否かを判定すると共に、方向指示器19で指示した回転方向が右方向であるか否かを判定する。そして、方向指示スイッチ信号WSがオン状態であり、且つその方向が右方向であるときには後述するステップS25に移行し、それ以外のときには前記ステップS22に移行する。
ステップS23では、判定処理部55は、方向指示器19から出力される方向指示スイッチ信号WSを読み込み、この方向指示スイッチ信号WSがオン状態であるか否かを判定すると共に、方向指示器19で指示した回転方向が右方向であるか否かを判定する。そして、方向指示スイッチ信号WSがオン状態であり、且つその方向が右方向であるときには後述するステップS25に移行し、それ以外のときには前記ステップS22に移行する。
ステップS24では、判定処理部55は、方向指示器19から出力される方向指示スイッチ信号WSを読み込み、この方向指示スイッチ信号WSがオン状態であるか否かを判定すると共に、方向指示器19で指示した回転方向が左方向であるか否かを判定する。そして、方向指示スイッチ信号WSがオン状態であり、且つその方向が左方向であるときにはステップS25に移行し、それ以外のときには前記ステップS22に移行する。
ステップS25では、判定処理部55は、車速センサ16で検出した車速Vを読み込み、車速Vが所定車速V1(例えば、20km/h)以下の低車速領域内にあるか否かを判定し、V>V1であるときには前記ステップS22に移行し、V≦V1であるときにはステップS26に移行する。
ステップS26では、判定処理部55は、操舵トルクセンサ14で検出された操舵トルクTを読み込み、その操舵トルクTに基づいてハンドル手放し状態であるか否かを判定する。そして、運転者によるハンドル切り増しやハンドル切り返し、若しくはハンドル保舵のためのトルク変化を検出するなど、ハンドル手放し状態にないと判定したときには前記ステップS22に移行する。
ステップS26では、判定処理部55は、操舵トルクセンサ14で検出された操舵トルクTを読み込み、その操舵トルクTに基づいてハンドル手放し状態であるか否かを判定する。そして、運転者によるハンドル切り増しやハンドル切り返し、若しくはハンドル保舵のためのトルク変化を検出するなど、ハンドル手放し状態にないと判定したときには前記ステップS22に移行する。
一方、操舵トルクTが所定トルクT2(例えば、0.5Nm)以下である場合には、ハンドル手放し状態であると判定してステップS27に移行する。
ステップS27では、判定処理部55は、半自動操舵制御を実施するものとして、論理値"1"の切換信号Sを切換部24に対して出力し、ステップS28に移行する。
ステップS28では、判定処理部55は、回転速度演算部31で演算されたモータ角速度ωを読み込み、モータ角速度ωが所定の角速度範囲内にあるか否か、即ちω1≦ω≦ω2(例えば、ω1=1000rpm、ω2=1500rpm)であるか否かを判定する。そして、ω1≦ω≦ω2あるときにはステップS29に移行し、それ以外であるときには前記ステップS22に移行する。
ステップS27では、判定処理部55は、半自動操舵制御を実施するものとして、論理値"1"の切換信号Sを切換部24に対して出力し、ステップS28に移行する。
ステップS28では、判定処理部55は、回転速度演算部31で演算されたモータ角速度ωを読み込み、モータ角速度ωが所定の角速度範囲内にあるか否か、即ちω1≦ω≦ω2(例えば、ω1=1000rpm、ω2=1500rpm)であるか否かを判定する。そして、ω1≦ω≦ω2あるときにはステップS29に移行し、それ以外であるときには前記ステップS22に移行する。
ステップS29では、判定処理部55は、操舵角センサ18で検出した操舵角δを読み込み、操舵角δが所定操舵角δ1(例えば、360deg)を超えているか否かを判定する。そして、δ≦δ1であるときには、操舵角δが所定操舵角δ1を超えておらず、半自動操舵制御を継続可能であるものと判断して前記ステップS26に移行し、δ>δ1であるときには、半自動操舵の制限を越えているものと判断して前記ステップS22に移行する。
次に、本発明の第2の実施形態における動作及び効果について説明する。
今、運転者による転舵方向選択スイッチSW1の操作が行われており、右方向への半自動操舵制御が実施許可状態となっているものとすると、判定処理部55において、図10のステップS21からステップS23に移行する。このとき、交差点での停車状態で方向指示器19を操作したものとすると、ステップS27で、論理値"1"の切換信号Sを切換部54に対して出力する。
今、運転者による転舵方向選択スイッチSW1の操作が行われており、右方向への半自動操舵制御が実施許可状態となっているものとすると、判定処理部55において、図10のステップS21からステップS23に移行する。このとき、交差点での停車状態で方向指示器19を操作したものとすると、ステップS27で、論理値"1"の切換信号Sを切換部54に対して出力する。
これにより、切換部54のスイッチAは、図9の破線で示す状態に切り換わるため、補正トルク指令値演算部51で演算される補正トルク指令値Isがトルク指令値Irとしてモータ電流制御部23に入力される。その結果、トルク指令値Irに基づいて電動モータ12が駆動制御され、半自動操舵制御が作動状態となる。そのため、運転者が選択した転舵方向である右方向に車両を転回させるような操舵補助力が付与されて、運転者の操舵負担を適切に低減させることができる。
例えば、初心者や年配者、更に女性運転者などの場合、転舵速度がゆっくりであり、さらに転舵中のハンドル持ち替え動作でのハンドル保舵時間が多い傾向がある。そのため、本実施形態のような半自動操舵制御を実施しない場合には、転舵に必要なアシスト電流の通電時間が増加し、過熱保護機能が早めに作動してしまい、最終的にはアシスト電流が制限されて操舵力が増し、運転者の操舵負担が増えてしまうといった事態が生じる。
これに対して、本実施形態では、転舵方向選択スイッチを操作することで、短時間で効率良くハンドルを転舵することが可能となるため、消費電流を抑えることができる。
その結果、通常制御に移行した際にも、過熱保護による電流制限がかかり難くなるため、アシスト電流が制限されることに起因する運転者への操舵負担増大を抑制することができる。
その結果、通常制御に移行した際にも、過熱保護による電流制限がかかり難くなるため、アシスト電流が制限されることに起因する運転者への操舵負担増大を抑制することができる。
このように、上記第2の実施形態では、ハンドルに設けられた転舵方向選択スイッチを運転者が操作するように構成するので、確実に半自動操舵制御の実施の許可否を切り換えることができる。
なお、上記第2の実施形態においては、図10のステップS23,S24で、方向指示器19で指示した方向と転舵方向選択スイッチSW1,SW2で選択した転舵方向とが一致しているか否かを判定することにより、方向指示スイッチと連動させて半自動操舵制御を作動させる場合について説明したが、このステップS23及びS24の処理は省略することも可能である。
なお、上記第2の実施形態においては、図10のステップS23,S24で、方向指示器19で指示した方向と転舵方向選択スイッチSW1,SW2で選択した転舵方向とが一致しているか否かを判定することにより、方向指示スイッチと連動させて半自動操舵制御を作動させる場合について説明したが、このステップS23及びS24の処理は省略することも可能である。
これにより、例えば、駐車場での車両の出し入れ時に車両切り返しのための繰り返し操舵を行う場合など、方向指示器を操作しない状況下でも半自動操舵制御を作動させることができる。したがって、特に連続的なハンドル操作を煩わしく感じている運転者に対して、より効果的に操舵負担を軽減させることができる。
また、上記各実施形態においては、図5の補正トルク指令値設定部51aに示すマップをもとに操舵角δに応じた補正トルク指令値Is1を算出する場合について説明したが、このマップは非線形なマップとすることもできる。さらには、通常アシスト制御時に、運転者の操舵トルク分を電流指令値に変換する演算を行い(Im=Imax・(Ti/Gr比/η)/Tmmax+α)、ハンドル絶対角度と転舵に必要な電流指令値とを記憶装置(EEPROM等)に書き込み、それをもとに補正トルク指令値Is1を算出するようにしてもよい。
また、上記各実施形態においては、図5の補正トルク指令値設定部51aに示すマップをもとに操舵角δに応じた補正トルク指令値Is1を算出する場合について説明したが、このマップは非線形なマップとすることもできる。さらには、通常アシスト制御時に、運転者の操舵トルク分を電流指令値に変換する演算を行い(Im=Imax・(Ti/Gr比/η)/Tmmax+α)、ハンドル絶対角度と転舵に必要な電流指令値とを記憶装置(EEPROM等)に書き込み、それをもとに補正トルク指令値Is1を算出するようにしてもよい。
また、上記各実施形態においては、図6及び図10の制御切換判定処理で、半自動操舵制御中のモータ電流を監視し、当該モータ電流が所定値(例えば、最大電流の90%)を超えたとき、半自動操舵制御を停止して通常の操舵補助制御に切り換えることもできる。
なお、上記各実施形態においては、運転者が意図的に半自動操舵を指示する操舵を行って半自動操舵制御が開始されるときや、当該半自動操舵制御が解除されるとき、人工音声やブザー、チャイム等を用いて運転者に対してこれを報知するようにすることもできる。
なお、上記各実施形態においては、運転者が意図的に半自動操舵を指示する操舵を行って半自動操舵制御が開始されるときや、当該半自動操舵制御が解除されるとき、人工音声やブザー、チャイム等を用いて運転者に対してこれを報知するようにすることもできる。
さらに、上記各実施形態においては、d軸電流Id及びq軸電流Iqとd軸目標電流Id*及びq軸目標電流Iq*との偏差に対して比例積分制御を行う場合について説明したが、電流指令値算出部61の出力側に3相/2相変換部を設けて電流指令値Iu*、Iv*及びIw*に変換し、3つの減算部で電流指令値Iu*〜Iw*とモータ電流Iu〜Iwとの偏差に対して夫々比例積分制御を行うこともできる。
なおさらに、上記各実施形態においては、電動モータとしてブラシレスモータを適用する場合について説明したが、ブラシモータシステムを適用することもできる。この場合、例えば、モータの逆起電力からモータ角速度ωを推定すればよい。
SM…ステアリング機構、1…ステアリングホイール、2…ステアリングシャフト、3…ステアリングコラム、4,6…ユニバーサルジョイント、5…中間シャフト、8…ステアリングギヤ、10…操舵補助機構、11…減速機、12…電動モータ、14…操舵トルクセンサ、15…コントロールユニット、16…車速センサ、17…回転センサ、18…操舵角センサ、19…方向指示器、21…操舵補助トルク指令値演算部、22…指令値補償部、23…モータ電流制御部、51…補正トルク指令値演算部、52…微分回路、53…判定処理部、54…切換部、55…判定処理部
Claims (11)
- 操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、操舵系に運転者の操舵負担を軽減する操舵補助力を付与する電動モータと、少なくとも前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに基づいて、前記電動モータを駆動制御する操舵補助制御を行う操舵補助制御手段と、を備える電動パワーステアリング装置であって、
車両を半自動で転回させるように前記電動モータを駆動制御する半自動操舵制御を行う半自動操舵制御手段と、前記半自動操舵制御の実施の許可否を運転者が選択可能な選択手段と、車両状態を検出する車両状態検出手段と、該車両状態検出手段で検出した車両状態に基づいて運転者による車両の転回意思を検出する転回意思検出手段と、前記選択手段で半自動操舵制御の実施許可状態が選択されているときに、前記転回意思検出手段で運転者による車両転回意思を検出したとき、前記操舵補助制御手段による操舵補助制御から前記半自動操舵制御手段による半自動操舵制御に切り換える制御切換手段と、を備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 前記車両状態検出手段は、前記車両状態として、少なくとも方向指示器の状態、操舵トルク及び車速を検出するものであって、前記転回意思検出手段は、所定車速以下の低車速領域にて、方向指示器の指示方向と同一方向への所定変化率以上の操舵トルク変化率を検出した後、すぐにハンドル手放し状態に相当する操舵トルクを検出したとき、運転者による車両転回意思があることを検出することを特徴とする請求項1に記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記選択手段は、運転席近傍に設けられ、オンオフを運転者が選択可能な半自動操舵制御選択スイッチにより構成されており、前記半自動操舵制御選択スイッチがオン状態であるときに前記半自動操舵制御が実施許可状態であるとすることを特徴とする請求項1又は2に記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記選択手段は、運転席近傍に設けられ、ハンドルの回転方向を運転者が選択可能な回転方向選択スイッチにより構成されており、前記回転方向選択スイッチが操作されているときに前記半自動操舵制御が実施許可状態であるとすることを特徴とする請求項1又は2に記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記車両状態検出手段は、前記車両状態として方向指示器の状態を検出するものであって、前記転回意思検出手段は、前記方向指示器の指示方向と前記回転方向選択スイッチで選択したハンドルの回転方向とが同一方向であるとき、運転者による車両転回意思があることを検出することを特徴とする請求項4に記載の電動パワーステアリング装置。
- 操舵角を検出する操舵角検出手段を有し、前記半自動操舵制御手段は、前記操舵角検出手段で検出した操舵角に基づいて、前記電動モータの駆動制御量を設定する半自動操舵制御量設定手段を備えることを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の電動パワーステアリング装置。
- 車速を検出する車速検出手段と、前記車速検出手段で検出した車速が速いほど、前記半自動操舵制御量設定手段で設定した前記駆動制御量を減少補正する制御量補正手段とを備えることを特徴とする請求項6に記載の電動パワーステアリング装置。
- 電動モータのモータ回転数を検出する回転数検出手段と、前記半自動操舵制御中に前記回転数検出手段で検出したモータ回転数が一定となるように、前記半自動操舵制御量設定手段で設定した前記駆動制御量を補正する制御量補正手段とを備えることを特徴とする請求項6又は7に記載の電動パワーステアリング装置。
- 電動モータのモータ回転数を検出する回転数検出手段を有し、前記制御切換手段は、前記半自動操舵制御中に、前記回転数検出手段で検出したモータ回転数が所定範囲外となったとき、当該半自動操舵制御を停止して前記操舵補助制御に切り換えることを特徴とする請求項1〜8の何れか1項に記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記制御切換手段は、前記半自動操舵制御中に、運転者による操舵トルク入力を検出したとき、当該半自動操舵制御を停止して前記操舵補助制御に切り換えることを特徴とする請求項1〜9の何れか1項に記載の電動パワーステアリング装置。
- 操舵角を検出する操舵角検出手段を有し、前記制御切換手段は、前記操舵角検出手段で検出した操舵角が所定操舵角に達したとき、当該半自動操舵制御を停止して前記操舵補助制御に切り換えることを特徴とする請求項1〜10の何れか1項に記載の電動パワーステアリング装置。
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JP2013193490A (ja) * | 2012-03-16 | 2013-09-30 | Nsk Ltd | 電動パワーステアリング装置 |
JP2017094935A (ja) * | 2015-11-24 | 2017-06-01 | 株式会社ショーワ | 電動パワーステアリング装置 |
US20190276077A1 (en) * | 2016-11-22 | 2019-09-12 | Hitachi Automotive Systems, Ltd. | Steering control device |
-
2008
- 2008-07-04 JP JP2008175501A patent/JP2010012979A/ja active Pending
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JP2017094935A (ja) * | 2015-11-24 | 2017-06-01 | 株式会社ショーワ | 電動パワーステアリング装置 |
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US11685437B2 (en) * | 2016-11-22 | 2023-06-27 | Hitachi Astemo, Ltd. | Steering control device |
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