JP2011105103A - Electric power steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、運転者がステアリングホイールに付与する操舵トルクに基づいてモータにより操舵補助力を生じさせる電動パワーステアリング装置に関する。 The present invention relates to an electric power steering apparatus that generates a steering assist force by a motor based on a steering torque applied to a steering wheel by a driver.
自動車等の車両に搭載される電動パワーステアリング装置では、基本的に、運転者がステアリングホイールに付与する操舵トルクに基づいて、モータの駆動電流（駆動電力）が決定され、必要な操舵補助力を得るためのアシスト制御が行われる。操舵トルクに対する駆動電流（駆動電力）の関係は、アシストマップと呼ばれる特性により決まる。アシストマップは、車両の速度によって切り替えられ、同じ操舵トルクに対して、低速では比較的大きな操舵補助力を発生させ、逆に、高速では比較的小さな操舵補助力を発生させるようになっている（例えば、特許文献１参照。）。
In an electric power steering device mounted on a vehicle such as an automobile, basically, a driving current (driving power) of a motor is determined based on a steering torque applied to a steering wheel by a driver, and a necessary steering assist force is obtained. Assist control for obtaining is performed. The relationship between the drive current (drive power) and the steering torque is determined by a characteristic called an assist map. The assist map is switched according to the speed of the vehicle. For the same steering torque, a relatively large steering assist force is generated at a low speed, and on the contrary, a relatively small steering assist force is generated at a high speed ( For example, see
従来の電動パワーステアリング装置では、アシストマップは電動パワーステアリング装置に固有のものであり、運転者が誰であるかに関わらず、操舵トルク及び速度が同じ条件であればアシスト特性は同じである。しかしながら、このような一律のアシスト特性では、運転者の意図によっては、操舵しにくい場合もある。例えば、スポーティな運転を好む運転者であれば、操舵補助力は弱めで、手応えのある操舵感が適する。逆に、ゆったりとした快適な運転を好む運転者であれば、操舵補助力は相対的に強めで、軽い操舵感が適する。一律のアシスト特性では、両者を共に満足させることはできない。 In the conventional electric power steering apparatus, the assist map is unique to the electric power steering apparatus, and the assist characteristics are the same if the steering torque and speed are the same regardless of who the driver is. However, with this uniform assist characteristic, steering may be difficult depending on the driver's intention. For example, if the driver likes sporty driving, the steering assist force is weak and a responsive steering feeling is suitable. On the other hand, if the driver prefers a comfortable and comfortable driving, the steering assist force is relatively strong and a light steering feeling is suitable. Both of them cannot be satisfied with uniform assist characteristics.
かかる従来の問題点に鑑み、本発明は、操舵補助力に関して、運転者の意図に反応する電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。 In view of such conventional problems, an object of the present invention is to provide an electric power steering device that reacts to the driver's intention regarding the steering assist force.
（１）本発明は、車両に搭載され、操舵トルクに応じてモータにより必要な操舵補助力を生じさせる電動パワーステアリング装置であって、
横加速度を検出する検出部と、横方向への運転者の意図に基づく横加速度が生じている所定のタイミングを選んで、横加速度に基づいて横方向への運転者の意図を判定する意図判定部と、前記操舵補助力を生じさせるにあたって、前記意図判定部による判定結果に応じてアシスト特性を変更する制御部とを備えたものである。
(1) The present invention is an electric power steering device that is mounted on a vehicle and generates a necessary steering assist force by a motor according to a steering torque,
Intention determination that determines the driver's intention in the lateral direction based on the lateral acceleration by selecting a detection unit that detects the lateral acceleration and a predetermined timing at which the lateral acceleration is generated based on the driver's intention in the lateral direction And a control unit that changes assist characteristics in accordance with a determination result by the intention determination unit when generating the steering assist force.
上記のように構成された電動パワーステアリング装置では、意図判定部により、横加速度に基づいて運転者が横方向に関してどのような運転をしようとしているかについて意図を判定し、その判定結果に応じてアシスト特性を変更するので、運転者の意図に沿うように反応する操舵補助を行うことができる。また、意図判定はいつでも任意に行うのではなく、横方向への運転者の意図に基づく横加速度が生じている所定のタイミングを選んで行う。 In the electric power steering apparatus configured as described above, the intention determination unit determines the intention as to what kind of driving the driver is about in the lateral direction based on the lateral acceleration, and assists according to the determination result. Since the characteristics are changed, it is possible to perform steering assistance that reacts in line with the driver's intention. In addition, the intention determination is not performed arbitrarily at any time, but is performed by selecting a predetermined timing at which a lateral acceleration based on the driver's intention in the lateral direction occurs.
（２）上記（１）の電動パワーステアリング装置において、所定のタイミングとは、例えば、操舵トルクが閾値を超えるときである。
この場合、操舵トルクが閾値を超えることにより、運転に関して横方向への運転者の意図が現れる。従って、その状態で、横加速度に基づいて横方向への運転者の意図を判定することにより、的確に意図判定を行うことができる。
(2) In the electric power steering apparatus of (1), the predetermined timing is, for example, when the steering torque exceeds a threshold value.
In this case, when the steering torque exceeds the threshold value, the driver's intention in the lateral direction regarding the driving appears. Therefore, by determining the driver's intention in the lateral direction based on the lateral acceleration in this state, the intention can be accurately determined.
（３）上記（２）の電動パワーステアリング装置において、路面の摩擦係数を推定し、推定した摩擦係数に基づいて閾値を変更するようにしてもよい。
操舵トルクは摩擦係数の影響を受けるので、このように摩擦係数に基づいて閾値を適宜変更すれば、摩擦係数に応じて適切な操舵トルクの閾値を設定することができる。
(3) In the electric power steering apparatus according to (2), the friction coefficient of the road surface may be estimated, and the threshold value may be changed based on the estimated friction coefficient.
Since the steering torque is affected by the friction coefficient, if the threshold value is appropriately changed based on the friction coefficient in this way, an appropriate steering torque threshold value can be set according to the friction coefficient.
（４）上記（１）の電動パワーステアリング装置において、車速センサと、ヨーレートセンサと、車速及びヨーレートに基づいて車両の旋回半径及びその変化量を演算する手段とを備え、所定のタイミングとは、旋回中の旋回半径の変化量が０のとき、であってもよい。
この場合、操舵トルクやアシストトルクに影響されずに、運転者の意図が現れやすいタイミングで意図判定を行うことができる。
(4) In the electric power steering apparatus of (1), the vehicle includes a vehicle speed sensor, a yaw rate sensor, and a means for calculating a turning radius of the vehicle and a change amount thereof based on the vehicle speed and the yaw rate. It may be when the amount of change of the turning radius during turning is zero.
In this case, the intention determination can be performed at a timing at which the driver's intention is likely to appear without being influenced by the steering torque or the assist torque.
（５）上記（１）の電動パワーステアリング装置において、操舵角及び操舵角速度を検出する手段を備え、所定のタイミングとは、所定の操舵角以上で、かつ、操舵角速度が０となるとき、であってもよい。
この場合も、操舵トルクやアシストトルクに影響されずに、運転者の意図が現れやすいタイミングで意図判定を行うことができる。
(5) The electric power steering apparatus according to (1) includes a means for detecting a steering angle and a steering angular velocity, and the predetermined timing is equal to or greater than a predetermined steering angle and the steering angular velocity is zero. There may be.
Also in this case, the intention determination can be performed at a timing at which the driver's intention is likely to appear without being affected by the steering torque or the assist torque.
本発明の電動パワーステアリング装置によれば、運転者の意図に沿うように反応する操舵補助を行うことができ、操舵の快適性が向上する。また、意図判定はいつでも任意に行うのではなく、横方向への運転者の意図に基づく横加速度が生じている所定のタイミングを選んで行うので、意図が現れやすいタイミングで的確に意図判定を行うことができる。 According to the electric power steering apparatus of the present invention, it is possible to perform steering assistance that reacts in line with the driver's intention, and the steering comfort is improved. In addition, intention determination is not performed at any time, but is performed by selecting a predetermined timing at which lateral acceleration based on the driver's intention in the lateral direction is generated. be able to.
《全体構成》
図１は、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概略の全体構成を示す図である。図において、ステアリングホイール１は、第１ステアリングシャフト２と接続されている。第１ステアリングシャフト２は、トーションバー３を介して、第２ステアリングシャフト４と接続されている。第２ステアリングシャフト４には、減速機構５を介して、モータ６の回転による操舵補助力を付与することができる。
"overall structure"
FIG. 1 is a diagram showing a schematic overall configuration of an electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention. In the figure, the
減速機構５は、モータ６により回転駆動される駆動ギヤ５ａと、この駆動ギヤ５ａと噛み合い、操舵系（この例では第２ステアリングシャフト４）に操舵補助力を付与する従動ギヤ５ｂとを有している。第２ステアリングシャフト４の下端にはピニオン７が形成されており、このピニオン７が、ラック８と噛み合う。ラック８がその軸方向（紙面の横方向）に動くことにより、操向車輪（一般には前輪）９に転舵角を付与することができる。
The
トーションバー３の捻れ（第１ステアリングシャフト２と第２ステアリングシャフト４との相対回転角度差）すなわち、操舵トルクは、トルク検出装置１０Ａによって検出される。トルク検出装置１０Ａの出力は、ＥＣＵ（電子制御ユニット）１１に与えられる。ＥＣＵ１１には、その他、各検知部からセンサ信号が入力される。具体的には、操舵角を検出する舵角センサ１０Ｂ、車速を検出する車速センサ１２、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ１３、ブレーキ圧を検出するブレーキ圧センサ１４、車両の横Ｇを検出する横加速度センサ１５、及び、ヨーレートを検出するヨーレートセンサ１６からそれぞれ、検出量相応の信号がＥＣＵ１１に入力される。ＥＣＵ１１は、操舵トルクや車速に基づいて必要な操舵補助力を生じさせるべく、モータ６を駆動する。
Torsion of the torsion bar 3 (relative rotational angle difference between the
《制御の第１実施形態》
図２は、上記ＥＣＵ１１の内部機能と、入出力とを示すブロック図である。制御部１１ｄは、アシスト制御の中核を成す機能部分で、操舵トルク及び車速が入力され、モータ６を駆動する。また。ＥＣＵ１１は、制御部１１ｄの機能以外にも、運転者の運転に関する意図を判定する機能を備えており、そのために、アクセル開度、ブレーキ圧及び横加速度のセンサ出力がＥＣＵ１１に入力される。
<< First Embodiment of Control >>
FIG. 2 is a block diagram showing internal functions and input / output of the
ＥＣＵ１１は、アクセル開度及びブレーキ圧のそれぞれについて、微分器１１ａ及び１１ｂにより時間で微分した出力すなわち変化率を、意図判定部１１ｃに入力する。また、ＥＣＵ１１は、横加速度や操舵トルクも、意図判定部１１ｃに入力する。意図判定部１１ｃへの入力の具体的数値を例示すると、アクセル開度変化率は０〜３５［％／Ｓ］、ブレーキ圧変化率は０〜１．５［ＭＰａ／Ｓ］、横加速度は０〜４［ｍ／Ｓ2］である。意図判定部１１ｃでは、入力されたアクセル開度変化率、ブレーキ圧変化率、及び、横加速度のそれぞれの数値に対して、それぞれ所定の閾値以上を１、閾値未満を０とし、これを判定値とする。
The
図３は、意図判定部１１ｃとしてのＥＣＵ１１の動作を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、車両の横方向に関する運転者の意図を判定するものである。図において、ＥＣＵ１１は、車速が０より大きいか否かを判定する（ステップＳ１）。車速が０のときは、ＥＣＵ１１は、アクセル開度が０より大きいか否かを判定する（ステップＳ２）。アクセル開度が０であれば、ＥＣＵ１１は、運転者の意図判定値を、前回値（１又は０）に維持する（ステップＳ５）。
FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the
一方、車速及びアクセル開度のうち少なくとも１つが０より大きい値であれば、ＥＣＵ１１は、操舵トルクの絶対値が閾値Ｔより大きいか否かを判定する（ステップＳ３）。ここで、操舵トルクが閾値Ｔ以下であれば、ＥＣＵ１１はステップＳ５を実行し、意図判定値として前回値を維持する。逆に、操舵トルクの絶対値が閾値Ｔより大きい場合には、ＥＣＵ１１は、横加速度の絶対値が閾値Ｇより小さいか否かについての判定を行う（ステップＳ４）。ここで、ＥＣＵ１１は、横加速度の絶対値が閾値Ｇより小さい場合には意図判定値を０に設定し（ステップＳ７）、閾値Ｇ以上であれば意図判定値を１と設定する（ステップＳ６）。意図判定値１の場合、運転者は、スポーティな操舵を望んでいる。逆に、意図判定値０の場合、運転者はコンフォートな（快適な・楽な）運転を望んでいる。
On the other hand, if at least one of the vehicle speed and the accelerator opening is a value greater than 0, the
図４は、上記のように操舵トルクを予備的な条件として横加速度に基づいて運転者意図（横方向）を判定した結果の一例を示すグラフである。操舵トルクに関する閾値Ｔ、及び、横加速度に関する閾値Ｇが、図の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）、（ｄ）にそれぞれ太い点線で示されるラインとすると、操舵トルクが閾値Ｔに満たないときは横加速度も小さく、しかも、明確に現れにくい。しかしながら、操舵トルクが閾値Ｔを超えるときは、横加速度が大きくなり、明確に現れる。図の（ａ）、（ｃ）の場合には、横加速度が閾値Ｇを超えないため、運転者の意図判定値は、（ｅ）に示すように０となる。一方、図の（ｂ）、（ｄ）の場合には、操舵トルクが閾値Ｔを超え、かつ、横加速度が閾値Ｇを超えるとき意図判定値が１となり、また、操舵トルクが閾値を超えないときは前回値を維持するため、運転者の意図判定値は、概ね（ｆ）に示すように変化する。 FIG. 4 is a graph showing an example of the result of determining the driver intention (lateral direction) based on the lateral acceleration using the steering torque as a preliminary condition as described above. Assuming that the threshold T related to the steering torque and the threshold G related to the lateral acceleration are lines indicated by thick dotted lines in (a), (b), (c) and (d) of the figure, the steering torque satisfies the threshold T. When it is not, the lateral acceleration is small, and it is difficult to show clearly. However, when the steering torque exceeds the threshold value T, the lateral acceleration increases and appears clearly. In the case of (a) and (c) in the figure, since the lateral acceleration does not exceed the threshold value G, the driver's intention determination value is 0 as shown in (e). On the other hand, in the case of (b) and (d) in the figure, when the steering torque exceeds the threshold T and the lateral acceleration exceeds the threshold G, the intention determination value becomes 1, and the steering torque does not exceed the threshold. In some cases, since the previous value is maintained, the driver's intention determination value generally changes as shown in (f).
次に、図５は、車両の前後方向に関する運転者の意図を判定するためのフローチャートである。図において、ＥＣＵ１１は、ステップＳ１１，Ｓ１２でアクセル開度及びブレーキ圧のいずれも０であれば、運転者の意図判定値を、前回値（１又は０）に維持する（ステップＳ１３）。一方、アクセル開度及びブレーキ圧のうち少なくとも１つが０より大きい値であれば、ＥＣＵ１１は、アクセル開度変化率が所定の閾値Ａより大きいか否か（ステップＳ１４）、さらには、ブレーキ圧変化率が所定の閾値Ｂ以上であるか否か（ステップＳ１５）を判定する。
Next, FIG. 5 is a flowchart for determining the driver's intention regarding the front-rear direction of the vehicle. In the figure, if both the accelerator opening and the brake pressure are 0 in steps S11 and S12, the
ここで、ステップＳ１４，Ｓ１５のそれぞれにおいて閾値Ａ，Ｂ以下であれば、ＥＣＵ１１は、意図判定値を０に設定する（ステップＳ１７）。一方、アクセル開度変化率が閾値Ａより大きいときは、ブレーキ圧変化率に関わらず、ＥＣＵ１１は、意図判定値を１に設定する（ステップＳ１６）。また、アクセル開度が閾値Ａ以下であっても、ブレーキ圧変化率が閾値Ｂより大きければ、ＥＣＵ１１は、意図判定値を１に設定する（ステップＳ１６）
Here, if it is below threshold A and B in each of step S14 and S15, ECU11 will set an intention determination value to 0 (step S17). On the other hand, when the accelerator opening change rate is larger than the threshold value A, the
図６は、図３，図５の処理結果に基づく、最終的な意図判定値の決定処理を示すフローチャートである。ＥＣＵ１１は、横方向の意図判定値（ステップＳ２１）、及び、前後方向の意図判定値（ステップＳ２２）のうちいずれか１つでも１であれば、意図判定値は１である、とする（ステップＳ２３）。また、横方向の意図判定値（ステップＳ２１）、及び、前後方向の意図判定値（ステップＳ２２）がいずれも０であれば、意図判定値は０である、とする（ステップＳ２４）。すなわち、これは、論理回路で言えばＯＲ（オア）の処理である。
FIG. 6 is a flowchart showing final intention determination value determination processing based on the processing results of FIGS. 3 and 5. The
図７は、アシストマップの一例を示すグラフである（第１象限のみを示している。）。ＥＣＵ１１の制御部１１ｄ（図２）は、メモリ（図示せず。）に記憶された複数のアシストマップを読み出して用いることができ、さらに、補間により、有限個数のマップ間の任意のアシストマップを演算で作り出すことができる。
FIG. 7 is a graph showing an example of the assist map (only the first quadrant is shown). The
また、図８は、ある一定の車速におけるアシストマップが意図判定値によってどのように変化するかの一例を示すグラフである。図示のように、運転者意図の判定値が０のときは、相対的に操舵補助力の大きいコンフォートなアシスト特性となる。逆に、判定値が１のときは、相対的に操舵補助力の小さいスポーティなアシスト特性となる。
すなわち、アシストマップは車速によって変更され、さらに、意図判定値によっても、変更され、ＥＣＵ１１は、そのマップ上で、操舵トルクに対応した電流の指令信号を出力する。
FIG. 8 is a graph showing an example of how the assist map at a certain vehicle speed changes depending on the intention determination value. As shown in the figure, when the determination value of the driver's intention is 0, a comfortable assist characteristic having a relatively large steering assist force is obtained. On the other hand, when the determination value is 1, the sporty assist characteristic has a relatively small steering assist force.
That is, the assist map is changed depending on the vehicle speed, and further changed depending on the intention determination value, and the
以上のようにして、ＥＣＵ１１（意図判定部１１ｃ）により、運転者が横方向・前後方向に関してどのような運転をしようとしているかについて意図を判定し、その判定結果に応じてアシスト特性を変更することで、運転者の意図に沿うように反応する操舵補助を行うことができる。従って、操舵の快適性が向上する。
特に、横方向に関しては、横加速度に基づく意図判定をいつでも任意に行うのではなく、操舵トルクが閾値Ｔを超えているという、横方向への運転者の意図に基づく横加速度が生じているタイミングを選んで行うので、意図が現れやすいタイミングを選ぶことになり、従って、的確に意図判定を行うことができる。
As described above, the ECU 11 (
In particular, with respect to the lateral direction, the intention determination based on the lateral acceleration is not performed arbitrarily at any time, but the timing at which the lateral acceleration based on the driver's intention in the lateral direction occurs when the steering torque exceeds the threshold T. Therefore, the timing at which the intention is likely to appear is selected, and therefore the intention can be accurately determined.
なお、上記の場合には、横加速度をそのまま意図判定に使用しているが、これに加えて横加速度を微分した「横加加速度」を意図判定に使用することもできる。この場合、例えば、横加加速度が所定の閾値を超えるか否かを１／０とする論理を、横加速度についての上記判定とＯＲ論理で出力すればよい。 In the above case, the lateral acceleration is used as it is for intention determination, but in addition to this, “lateral jerk” obtained by differentiating the lateral acceleration can also be used for intention determination. In this case, for example, the logic that sets 1/0 whether or not the lateral jerk exceeds a predetermined threshold may be output by the above determination and OR logic for the lateral acceleration.
《制御の第２実施形態》
以下、横方向の意図判定に関しての制御の他の実施形態について説明する。なお、前後方向の意図判定に関しては、第１実施形態と同様であり、説明を省略する（以下、同様。）。
第２実施形態は、操舵トルクが、路面の摩擦抵抗μに影響されることに配慮したものである。
図９は、第２実施形態におけるＥＣＵ１１の内部機能と、入出力とを示すブロック図である。図２との違いは、意図判定部１１ｃに対して、車速、操舵角、アシストトルクの各信号を入力する点であり、その他は図２と同じである。なお、操舵角の信号は、舵角センサ１０Ｂ（図１）から得られる。
<< Second Embodiment of Control >>
Hereinafter, another embodiment of control relating to intention determination in the horizontal direction will be described. Note that the intention determination in the front-rear direction is the same as in the first embodiment, and a description thereof will be omitted (the same applies hereinafter).
The second embodiment takes into consideration that the steering torque is affected by the frictional resistance μ of the road surface.
FIG. 9 is a block diagram showing internal functions and input / output of the
図１０は、第２実施形態における意図判定部１１ｃとしてのＥＣＵ１１の動作を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、車両の横方向に関する運転者の意図を判定するものである。図において、ＥＣＵ１１は、車速が０より大きいか否かを判定する（ステップＳ３１）。車速が０のときは、ＥＣＵ１１は、アクセル開度が０より大きいか否かを判定する（ステップＳ３２）。アクセル開度が０であれば、ＥＣＵ１１は、運転者の意図判定値を、前回値（１又は０）に維持する（ステップＳ３６）。
FIG. 10 is a flowchart showing the operation of the
一方、車速及びアクセル開度のうち少なくとも１つが０より大きい値であれば、ＥＣＵ１１は、操舵トルクに関する閾値Ｔを、摩擦係数μに応じて変化させる演算を行う（ステップＳ３３）。ここで、摩擦係数μは、操舵角、操舵トルク、アシストトルク、車速の関係から推定することができる。
On the other hand, if at least one of the vehicle speed and the accelerator opening is a value greater than 0, the
例えば、ＥＣＵ１１は、操舵角θを微分して、舵角速度ｄθ／ｄｔを算出する。次に、ＥＣＵ１１は、操舵トルクＴを微分して、トルク変化ｄＴ／ｄｔを算出する。ＥＣＵ１１は、算出した舵角速度ｄθ／ｄｔ及びトルク変化ｄＴ／ｄｔにより、（ｄθ／ｄｔ）／（ｄＴ／ｄｔ）を演算し、演算した（ｄθ／ｄｔ）／（ｄＴ／ｄｔ）と摩擦係数μとの関係を示す所定の車両特性テーブルを参照して、操向車輪と路面との摩擦係数μを求めることができる（例えば特開２００１−１０６１０６号公報により既知の方法）。
そして、ＥＣＵ１１は、推定して求めた摩擦係数に応じて、μが相対的に小さければ閾値Ｔを小さくするように変化させ、また、μが相対的に大きければ閾値Ｔも大きくするように変化させる。
For example, the
Then, the
続いてＥＣＵ１１は、操舵トルクの絶対値が閾値Ｔより大きいか否かを判定する（ステップＳ３４）。ここで、操舵トルクが閾値Ｔ以下であれば、ＥＣＵ１１はステップＳ３６を実行し、意図判定値として前回値を維持する。逆に、操舵トルクが閾値Ｔより大きい場合には、ＥＣＵ１１は、横加速度の絶対値が閾値Ｇより小さいか否かについての判定を行う（ステップＳ３５）。ここで、ＥＣＵ１１は、横加速度の絶対値が閾値Ｇより小さい場合には意図判定値を０に設定し（ステップＳ３８）、閾値Ｇ以上であれば意図判定値を１と設定する（ステップＳ３７）。
Subsequently, the
上記のように、摩擦係数μを推定して閾値Ｔを適宜変更することで、摩擦係数μすなわち路面の状態に応じて、適切な操舵トルクの閾値Ｔを設定することができる。
図１１は、摩擦係数μに応じて閾値Ｔ（及び−Ｔ）を変化させる一例を示すグラフである。（ａ）に示す横加速度に基づいて横方向への運転者の意図判定を行うには、その判定を行うタイミングとして、ＥＣＵ１１は、操舵トルクが閾値Ｔを超えているときを選ぶ。例えば、（ａ）に示す斜線部の時間帯において操舵トルクが閾値Ｔを超えている。
As described above, by estimating the friction coefficient μ and appropriately changing the threshold value T, an appropriate steering torque threshold value T can be set according to the friction coefficient μ, that is, the road surface condition.
FIG. 11 is a graph showing an example of changing the threshold value T (and -T) according to the friction coefficient μ. In order to determine the intention of the driver in the lateral direction based on the lateral acceleration shown in (a), the
ここで、摩擦係数μが相対的に大きいときは（ｂ）に示すように閾値Ｔのレベルも相対的に上がる。一方、運転者の意図が（ｂ）の場合と全く同一であったとしても、摩擦係数μが相対的に小さいときは（ｃ）に示すように操舵トルクが相対的に下がる。しかし、このとき、図示のように閾値Ｔのレベルも相対的に下がる。従って、結果的に、（ｂ）、（ｃ）共に、操舵トルクが閾値を超えるタイミングは、ほぼ同じとなり、いずれも場合でも、（ｄ）に示すような同様の意図判定値が得られる。すなわち、斜線部の時間帯のみで判定している（斜線部以外は前回値を維持）。 Here, when the friction coefficient μ is relatively large, the level of the threshold T is also relatively increased as shown in FIG. On the other hand, even if the driver's intention is exactly the same as in the case of (b), when the friction coefficient μ is relatively small, the steering torque is relatively lowered as shown in (c). However, at this time, the level of the threshold T is also relatively lowered as shown in the figure. Therefore, as a result, the timing at which the steering torque exceeds the threshold is substantially the same in both (b) and (c), and in both cases, the same intention determination value as shown in (d) is obtained. That is, the determination is made only in the shaded portion of the time zone (the previous value is maintained except for the shaded portion).
なお、摩擦係数μの推定方法としては、他にも種々の方法がある。例えば、図１６は、制動力と減速度との関係の例を示すグラフである。制動力はブレーキ圧、減速度は車速に基づいて、それぞれ検出可能である。図示のように、路面の摩擦抵抗μが大きいときは減速度が大きく、逆に、路面の摩擦抵抗μが小さいときは減速度が小さくなる。従って、制動力に対する減速度の値から、摩擦係数μを推定することができる。
また、操舵角、車速、ヨーレート、横加速度、車高値に基づいて摩擦係数を推定する方法も知られている（特開２００８−１８９００６号公報、特開平１１−３２１６７０号公報。）。
There are various other methods for estimating the friction coefficient μ. For example, FIG. 16 is a graph showing an example of the relationship between braking force and deceleration. The braking force can be detected based on the brake pressure, and the deceleration can be detected based on the vehicle speed. As shown in the figure, the deceleration is large when the frictional resistance μ of the road surface is large, and conversely, the deceleration is small when the frictional resistance μ of the road surface is small. Therefore, the friction coefficient μ can be estimated from the deceleration value with respect to the braking force.
Also known is a method of estimating a friction coefficient based on a steering angle, a vehicle speed, a yaw rate, a lateral acceleration, and a vehicle height value (Japanese Patent Laid-Open Nos. 2008-189006 and 11-321670).
《制御の第３実施形態》
第３実施形態は、意図判定の条件として、操舵トルクに依存しないようにしたものである。
図１２は、第３実施形態におけるＥＣＵ１１の内部機能と、入出力とを示すブロック図である。図２との違いは、意図判定部１１ｃに対して、車速、ヨーレート、操舵角の各信号を入力し、操舵トルクを入力しない点であり、その他は図２と同じである。なお、ヨーレートの信号はヨーレートセンサ１６（図１）から得られ、また、操舵角の信号は舵角センサ１０Ｂ（図１）から得られる。
<< Third embodiment of control >>
In the third embodiment, the intention determination condition does not depend on the steering torque.
FIG. 12 is a block diagram showing internal functions and input / output of the
ここでヨーレートをΨ、車速をＶ、操舵角をθとすると、車両の旋回半径Ｒ［ｍ］は一般に、
Ｒ＝（Ｖ・Ψ）／θ
で表される。ＥＣＵ１１（意図判定部１１ｃ）は、この旋回半径Ｒを求め、さらに、これを時間で微分して、ｄＲ／ｄｔ、すなわち旋回半径変化量［ｍ／Ｓ］を求める。旋回半径変化量はアシストトルクの大きさの影響を受けず、安定旋回状態では０となる。そこで、旋回半径変化量が０のとき、横加速度を閾値と比較して意図判定を行うものとする。但し、直進走行状態でも旋回半径変化量は０となるため、操舵角θが所定値（例えば１５度）以上であるときに、意図判定を行う。
Here, when the yaw rate is Ψ, the vehicle speed is V, and the steering angle is θ, the turning radius R [m] of the vehicle is generally
R = (V · Ψ) / θ
It is represented by The ECU 11 (
図１３は、第３実施形態における横方向での意図判定の一例を示すグラフである。（ｂ）に示す旋回半径変化量は、操舵角θが０のとき不定値となるが、それ以外では０となるときがある。例えば、（ａ）に示す斜線部の時間帯が、旋回半径変化量０のときである。そこでＥＣＵ１１は、当該時間帯に横加速度を閾値と比較し、（ｃ）に示すような意図判定値を得る。すなわち、斜線部の時間帯のみで判定している（斜線部以外は前回値を維持）。
FIG. 13 is a graph illustrating an example of intention determination in the horizontal direction according to the third embodiment. The turning radius change amount shown in (b) is an indefinite value when the steering angle θ is 0, but may be 0 otherwise. For example, the time zone indicated by hatching in (a) is when the turning radius change amount is zero. Therefore, the
本実施形態の制御によれば、操舵トルクやアシストトルクに影響されずに、運転者の意図が現れやすいタイミングで意図判定を行うことができる。
アシストトルクが増加したときや、路面の摩擦係数μが低下したときは、操舵トルクが減少する。操舵トルクが減少すると、運転者の意図が現れにくい状態となる。このような状態では、操舵トルクに基づいて意図判定のタイミングを探り、意図判定しても、その精度を欠く場合がある。しかしながら、上記のような旋回半径変化量により意図判定のタイミングを探れば、操舵トルクに関係なく、精度良く意図判定を行うことができる。
According to the control of the present embodiment, intention determination can be performed at a timing at which the driver's intention is likely to appear without being affected by the steering torque or the assist torque.
When the assist torque increases or the road surface friction coefficient μ decreases, the steering torque decreases. When the steering torque decreases, the driver's intention becomes difficult to appear. In such a state, even when the intention determination timing is searched based on the steering torque and the intention determination is performed, the accuracy may be lacking. However, if the timing of intention determination is searched based on the amount of change in the turning radius as described above, the intention determination can be performed with high accuracy regardless of the steering torque.
《制御の第４実施形態》
第４実施形態は、第３実施形態とは別のやり方で、意図判定の条件として操舵トルクに依存しないようにしたものである。図１４は、第４実施形態におけるＥＣＵ１１の内部機能と、入出力とを示すブロック図である。図２との違いは、意図判定部１１ｃに対して、操舵角、及び、これを微分器１１ｅで微分した操舵角速度の各信号を入力し、操舵トルクを入力しない点であり、その他は図２と同じである。なお、操舵角の信号は舵角センサ１０Ｂ（図１）から得られる。
<< Fourth Embodiment of Control >>
The fourth embodiment is different from the third embodiment in that it does not depend on the steering torque as the intention determination condition. FIG. 14 is a block diagram showing internal functions and input / output of the
図１５は、第４実施形態における横方向での意図判定の一例を示すグラフである。（ｂ）に示す操舵角速度が０［ｄｅｇ／Ｓ］であるとき（好ましくはゼロクロス点）、ＥＣＵ１１は、（ａ）の横加速度を閾値と比較して意図判定を行う。但し、直進走行状態でも操舵角速度は０となるため、操舵角が所定値（例えば１５度）以上であるときに、意図判定を行うものとする。こうして、ＥＣＵ１１は、（ｃ）に示すような意図判定値を得る。すなわち、操舵角が所定値以上で、かつ、操舵角速度が０のときのみで判定している（それ以外は前回値を維持）。
FIG. 15 is a graph illustrating an example of intention determination in the horizontal direction according to the fourth embodiment. When the steering angular velocity shown in (b) is 0 [deg / S] (preferably zero cross point), the
第４実施形態の制御によれば、操舵トルクやアシストトルクに影響されずに、運転者の意図が現れやすいタイミングで意図判定を行うことができる。
アシストトルクが増加したときや、路面の摩擦係数μが低下したときは、操舵トルクが減少する。操舵トルクが減少すると、運転者の意図が現れにくい状態となる。このような状態では、操舵トルクに基づいて意図判定のタイミングを探り、意図判定しても、その精度を欠く場合がある。しかしながら、上記のような旋回半径変化量により意図判定のタイミングを探れば、操舵トルクに関係なく、精度良く意図判定を行うことができる。
According to the control of the fourth embodiment, the intention determination can be performed at a timing at which the driver's intention is likely to appear without being affected by the steering torque or the assist torque.
When the assist torque increases or the road surface friction coefficient μ decreases, the steering torque decreases. When the steering torque decreases, the driver's intention becomes difficult to appear. In such a state, even when the intention determination timing is searched based on the steering torque and the intention determination is performed, the accuracy may be lacking. However, if the timing of intention determination is searched based on the amount of change in the turning radius as described above, the intention determination can be performed with high accuracy regardless of the steering torque.
《その他》
なお、上記各実施形態において、ＥＣＵ１１内には、意図判定部１１ｃ、制御部１１ｄ、微分器１１ａ，１１ｂ等が存在するが、これらは機能として存在すればよいのであって、物理的には１つのチップであってもよいし、別々であってもよい。
<Others>
In each of the above embodiments, the
また、上記各実施形態において、意図判定値は、閾値に基づいて１／０（スポーティ／コンフォート）の２値としたが、これに限定されるものではなく、多値のものとしてもよい。その場合、図８に示すアシスト特性は多値に対応して細分化することができる。
例えば、アクセル開度変化率、ブレーキ圧変化率、横加速度の各値をそれぞれ０〜１の範囲の値に正規化し、これらの中から現在の最大値を求め、この最大値を判定値としてもよい。また、図４の（ｆ）に示すように、意図判定値が１から０に変化する場合において、意図判定値の急変を緩和（例えば、１→０．８→０．６・・・）するようにしてもよい。また、反対に、０から１に変化する場合も同様に、意図判定値の急変を緩和（例えば、０→０．２→０．４・・・）するようにしてもよい。
また、各実施形態における意図判定の考え方は、各駆動輪の駆動力を配分することにより車両挙動を制御する駆動力配分装置にも適用可能である。
Further, in each of the above-described embodiments, the intention determination value is 1/0 (sporty / comfort) based on the threshold value. In that case, the assist characteristics shown in FIG. 8 can be subdivided corresponding to multiple values.
For example, each value of the accelerator opening change rate, the brake pressure change rate, and the lateral acceleration is normalized to a value in the range of 0 to 1, and the current maximum value is obtained from these values, and this maximum value is also used as the determination value. Good. Further, as shown in FIG. 4F, when the intention determination value changes from 1 to 0, the sudden change in the intention determination value is reduced (for example, 1 → 0.8 → 0.6...). You may do it. On the contrary, when changing from 0 to 1, similarly, the sudden change of the intention determination value may be alleviated (for example, 0 → 0.2 → 0.4...).
The concept of intention determination in each embodiment can also be applied to a driving force distribution device that controls vehicle behavior by distributing the driving force of each driving wheel.
６：モータ、１０Ｂ：舵角センサ、１１：ＥＣＵ、１１ｃ：意図判定部、１１ｄ：制御部、１１ｅ：微分器、１２：車速センサ、１５：横加速度センサ（検出部）、１６：ヨーレートセンサ 6: motor, 10B: rudder angle sensor, 11: ECU, 11c: intention determination unit, 11d: control unit, 11e: differentiator, 12: vehicle speed sensor, 15: lateral acceleration sensor (detection unit), 16: yaw rate sensor
Claims (5)
横加速度を検出する検出部と、
横方向への運転者の意図に基づく横加速度が生じている所定のタイミングを選んで、横加速度に基づいて横方向への運転者の意図を判定する意図判定部と、
前記操舵補助力を生じさせるにあたって、前記意図判定部による判定結果に応じてアシスト特性を変更する制御部と
を備えたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。 An electric power steering device that is mounted on a vehicle and generates a necessary steering assist force by a motor according to a steering torque,
A detection unit for detecting lateral acceleration;
An intention determination unit that selects a predetermined timing at which lateral acceleration based on the driver's intention in the lateral direction occurs, and determines the driver's intention in the lateral direction based on the lateral acceleration;
An electric power steering apparatus comprising: a control unit that changes assist characteristics according to a determination result by the intention determination unit when the steering assist force is generated.
前記所定のタイミングとは、旋回中の旋回半径の変化量が０のときである請求項１記載の電動パワーステアリング装置。 A vehicle speed sensor, a yaw rate sensor, and a means for calculating the turning radius of the vehicle and the amount of change based on the vehicle speed and the yaw rate,
The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the predetermined timing is when the amount of change in the turning radius during turning is zero.
前記所定のタイミングとは、所定の操舵角以上で、かつ、操舵角速度が０となるときである請求項１記載の電動パワーステアリング装置。 Means for detecting the steering angle and the steering angular velocity,
The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the predetermined timing is when the steering angle is equal to or greater than a predetermined steering angle and the steering angular velocity becomes zero.
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|---|---|---|---|
| JP2009261191A JP2011105103A (en) | 2009-11-16 | 2009-11-16 | Electric power steering device |
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|---|---|---|---|---|
| JP2019189180A (en) * | 2018-04-27 | 2019-10-31 | トヨタ自動車株式会社 | Vehicle control system |
| KR20190139613A (en) * | 2018-06-08 | 2019-12-18 | 주식회사 만도 | Vehicle control apparatus and vehicle control method |
| JP2020192927A (en) * | 2019-05-29 | 2020-12-03 | 日本精工株式会社 | Vehicle steering device |
| US11400978B2 (en) | 2018-06-08 | 2022-08-02 | Mando Corporation | Vehicle control apparatus and vehicle control method |
| US11964713B2 (en) | 2019-05-29 | 2024-04-23 | Nsk Ltd. | Vehicle steering device |
-
2009
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| KR102115932B1 (en) * | 2018-06-08 | 2020-05-27 | 주식회사 만도 | Vehicle control apparatus and vehicle control method |
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