JP4014817B2 - 車両の操舵制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の操舵制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば特開平１１−７８９４８号公報に開示された車両用操舵装置のように、車両の操舵輪を操舵する操舵機構を駆動するモータに対して、運転者の操舵を補助するように駆動信号を与えるＥＰＳ（electric power steering system）制御装置（操舵力アシスト制御装置）と、車両が走行目標に沿って走行するように駆動信号を与えるＳＡＳ（steering assist system）制御装置（自動操舵制御装置）とを備え、車両が所定の走行領域から逸脱することを防止しつつ、運転者の操舵を補助することで、運転者の負担を低減する車両用操舵装置が知られている。
この車両用操舵装置においては、車両が道路上の走行区分線に沿って走行するように操舵トルクのアシスト量が自動操舵制御装置にて算出され、この操舵トルクのアシスト量が操舵力アシスト制御装置に入力されている。そして、操舵力アシスト制御装置は、入力された操舵トルクのアシスト量をモータに発生させるための駆動信号を出力するようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来技術に係る車両用操舵装置においては、運転者が意識的に操舵を行う場合、例えば運転者から入力される操舵トルクが所定の値を超えるような場合であっても、自動操舵制御装置から操舵力アシスト制御装置に対して操舵要求信号が出力されており、車両の走行状態によって運転者が操舵に違和感を感じたり、自動操舵制御装置から出力される操舵要求信号が運転者の操舵と干渉してしまう虞がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、自動操舵制御装置から要求される操舵トルクの補助が運転者の操舵と干渉してしまうことを防止して、運転者の意志を的確に反映した操舵制御を行うことが可能な車両の操舵制御装置を提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の本発明の車両の操舵制御装置は、車両の操舵輪（例えば、後述する実施の形態における操舵輪１９，１９）と該操舵輪を操舵する操舵機構（例えば、後述する実施の形態における手動操舵力発生機構１６）と、前記操舵機構を駆動するアクチュエータ（例えば、後述する実施の形態におけるモータ２０）と、運転者の操舵を補助するように前記アクチュエータに駆動信号を与える操舵力アシスト制御手段（例えば、後述する実施の形態におけるＥＰＳ制御装置２４）と、前記車両が走行目標に沿って走行するように前記アクチュエータに対して駆動信号を与える自動操舵制御手段（例えば、後述する実施の形態におけるＳＡＳ制御装置２３）とを備える車両の操舵制御装置であって、前記自動操舵制御手段は、前記操舵力アシスト制御手段により前記アクチュエータを駆動制御する操舵力アシストモード（例えば、後述する実施の形態におけるＥＰＳ制御モード）時に、前記アクチュエータに対する前記駆動信号に応じたトルク指令値をゼロに設定しており、前記操舵力アシストモードでの前記アクチュエータの駆動制御時に、前記自動操舵制御手段による前記駆動信号に応じた前記トルク指令値がゼロ以外の値となる場合に前記自動操舵制御手段が故障したと判定する故障判定手段（例えば、後述する実施の形態におけるステップＳ１０）を備えたことを特徴としている。
【０００５】
上記構成の車両の操舵制御装置によれば、自動操舵制御手段は、操舵力アシスト制御手段によりアクチュエータを駆動制御する操舵力アシストモード時に、アクチュエータに対する駆動信号の出力を停止する。すなわち、例えば運転者の操舵に係る操舵トルクが所定の値を超えるような場合に、この運転者の操舵を補助するようにして、操舵力アシスト制御手段によりアクチュエータが駆動制御される場合には、自動操舵制御手段からアクチュエータに対する駆動信号の出力が停止されて運転者の操舵が優先される。これにより、例えば運転者の操舵意志が明確な場合に、自動操舵制御手段の制御に係る操舵が運転者の操舵と干渉することを防止することができる。
しかも、ここで、自動操舵制御手段からアクチュエータに対する駆動信号の出力が停止しない場合には、操舵力アシスト制御手段側において、自動操舵制御手段が異常状態にあると判断することができ、例えば自動操舵制御手段の異常を検知するための特別な検知手段を設ける必要無しに、容易に、故障判定を行うことができる。
【０００６】
さらに、請求項２に記載の本発明の車両の操舵制御装置は、前記故障判定手段は、前記自動操舵制御手段の前記駆動信号に応じた前記トルク指令値をゼロに設定することが要求されてから所定時間以上に亘って前記トルク指令値がゼロ以外の値となる場合に、前記自動操舵制御手段が故障したと判定することを特徴としている。
【０００７】
上記構成の車両の操舵制御装置によれば、前述の請求項１に記載の本発明に関わる作用効果に加え、所定時間以内に駆動信号の出力が停止しない場合、自動操舵制御手段が故障したと判定するようにしたので、より正確に故障判定を行うことができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態に係る車両の操舵制御装置について添付図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施形態に係る車両の操舵制御装置１０の構成図である。
【０００９】
図１に示すように、この車両の操舵制御装置１０において、ステアリングホイール１１に一体に設けられたステアリング軸１２は、ユニバーサルジョイント１３ａ，１３ｂを有する連結軸１３を介して、ステアリングギアボックス１４内に設けられたラック・ピニオン機構１５のピニオン１５ａに連結されて手動操舵力発生機構１６を構成している。
ピニオン１５ａはラック軸７のラック歯１７ａに噛合っており、ステアリングホイール１１から入力された回転運動は、ピニオン１５ａを介してラック軸１７の往復運動に変換され、ラック軸１７の両端にタイロッド１８，１８を介して連結された２つの操舵輪１９，１９を転舵させる。
【００１０】
ラック軸１７と同軸にモータ２０が配設されており、モータ２０の回転力はラック軸１７にほぼ平行に設けられたボールねじ機構２１を介して推力に変換される。すなわち、モータ２０のロータ（図示略）には駆動側ヘリカルギア２０ａが一体に設けられ、この駆動側ヘリカルギア２０ａはボールねじ機構２１のねじ軸２１ａの軸端に一体に設けられたヘリカルギア２１ｂに噛合わされている。
ステアリングギアボックス１４内には、ピニオン１５ａに作用する操舵トルクを検出するためのトルクセンサ２２が設けられており、このトルクセンサ２２にて検出した操舵トルクの検出信号は、ＳＡＳ制御装置２３およびＥＰＳ制御装置２４に入力されている。
【００１１】
ＳＡＳ（steering assist system）制御装置２３は、ＳＡＳ制御モードとして、車両進行方向の道路上における走行区分線に沿って車両を走行させるために必要とされる操舵トルクのアシスト量を算出する。そして、後述する所定の条件下において、この操舵トルクのアシスト量をモータ２０に出力させるためのトルク指令をＥＰＳ制御装置２４に出力する、あるいは、このトルク指令の出力を停止する。
このため、ＳＡＳ制御装置２３には、トルクセンサ２２から出力される操舵トルクの検出信号に加えて、例えば車両のフロントウィンドウの内側にルームミラー（図示略）と一体に設けられ、車両前方の所定領域における走行区分線を撮影するカメラ２５から出力される画像データの信号と、車両重心の鉛直（重力）軸回りのヨーレート（回転角速度）を検出するヨーレートセンサ２６から出力される検出信号と、例えばステアリング軸１２に設けられたロータリエンコーダ等をなし、運転者が入力した操舵角度の方向と大きさを検出する舵角センサ２７から出力される検出信号とが入力されている。
【００１２】
さらに、ＳＡＳ制御装置２３には、ターンシグナルＳＷ２８から出力されるターンシグナルのＯＮ／ＯＦＦを通知する信号と、ブレーキＳＷ２９から出力されるブレーキのＯＮ／ＯＦＦを通知する信号と、ワイパーＳＷ３０から出力されるワイパーのＯＮ／ＯＦＦを通知する信号と、メインＳＷ３１から出力される例えばＳＡＳ制御装置２３の作動／停止を通知する信号とが入力されている。
すなわち、ＳＡＳ制御装置２３は、例えばターンシグナルＳＷ２８からターンシグナルのＯＮを通知する信号が入力されている場合、あるいは、ブレーキＳＷ２９からブレーキのＯＮを通知する信号が入力されている場合、あるいは、ワイパーＳＷ３０からワイパーのＯＮを通知する信号が入力されている場合、あるいは、メインＳＷ３１からＳＡＳ制御装置２３の停止を通知する信号が入力されている場合、あるいは、ＳＡＳ制御装置２３における走行区分線の抽出処理が困難な場合等には、ＥＰＳ制御装置２４へのトルク指令の出力を停止するように設定されている。
【００１３】
さらに、ＳＡＳ制御装置２３は、後述するように、ＳＡＳ制御モードにおける所定の状態、例えばトルクセンサ２２にて検出したトルクＴｑが所定のトルク値＃Ｔｑ（例えば、２０×９．８０６６５×１０^-2Ｎ・ｍ）を超える場合には、ＥＰＳ制御装置２４へ出力するトルク指令をゼロにする。
【００１４】
ＥＰＳ制御装置２４は、ＥＰＳ制御モードとして、車両の走行状態に応じた操舵トルクのアシスト量をモータ２０に出力させるためのモータ駆動電流を出力する。
このため、ＥＰＳ制御装置２４には、トルクセンサ２２から出力される操舵トルクの検出信号に加えて、例えば車輪の回転速度に基づいて所定の単位処理時間毎における車両移動距離つまり車両の速度を検出する車速センサ３２から出力される検出信号と、モータ２０の通電電流を検出するモータ電流センサ３３から出力される検出信号と、モータ２０の通電電圧を検出するモータ電圧センサ３４から出力される検出信号とが入力されている。
さらに、ＥＰＳ制御装置２４は、後述するように、所定条件下、例えばトルクセンサ２２にて検出したトルクＴｑが所定のトルク値＃Ｔｑ以下の場合には、ＳＡＳ制御モードに移行して、ＳＡＳ制御装置２３から入力されるトルク指令に応じたモータ駆動電流をモータ２０へと出力する。一方、この所定条件が満たされない場合、例えばトルクセンサ２２にて検出したトルクＴｑが所定のトルク値＃Ｔｑを超える場合には、ＥＰＳ制御モードに移行して、ＳＡＳ制御装置２３から入力されるトルク指令を無視する。
【００１５】
さらに、ＥＰＳ制御装置２４は、後述するように、ＳＡＳ制御モードにおける所定の状態、例えばトルクセンサ２２にて検出したトルクＴｑが所定のトルク値＃Ｔｑを超える場合には、ＳＡＳ制御装置２３から入力されるトルク指令がゼロか否かを判定して、この判定結果が「ＮＯ」の場合つまりトルク指令がゼロか以外の場合に、ＳＡＳ制御装置２３が異常状態にあると判定して、ＳＡＳ制御装置２３から入力されるトルク指令の受信を拒否して、ＥＰＳ制御モードに移行する。
【００１６】
本実施の形態による車両の操舵制御装置１０は上記構成を備えており、次に、この車両の操舵制御装置１０の動作について添付図面を参照しながら説明する。図２は車両の操舵制御装置１０の動作を示すフローチャートであり、図３はＳＡＳ制御装置２３からＥＰＳ制御装置２４へと出力されるＳＡＳ信号（トルク指令）の時間変化の一例を示すグラフ図であり、図４はトルクセンサ２２にて検出される操舵トルクの時間変化の一例を示すグラフ図である。
【００１７】
先ず、図２に示すステップＳ０１においては、ＳＡＳ制御装置２３が異常か否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ０２に進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０３に進み、ＥＰＳ制御モードに移行して、一連の処理を終了する。
【００１８】
ステップＳ０２においては、ＳＡＳ制御モードか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ０３に進む。一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０４に進む。
ステップＳ０４においては、トルクセンサ２２にて検出した操舵トルクＴｑが、所定のトルク値＃Ｔｑよりも大きいか否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、後述するステップＳ０７に進む。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ０５に進み、カウンターの計数値Ｎにゼロを設定する。そして、ステップＳ０６に進み、ＳＡＳ制御モードに移行して、一連の処理を終了する。
【００１９】
ステップＳ０７においては、ＳＡＳ出力、つまりＳＡＳ制御装置２３からＥＰＳ制御装置２４に出力されるトルク指令がゼロか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ０６に進む。一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０８に進む。
ステップＳ０８においては、カウンターの計数値Ｎに「１」を加算して得た値を、新たな計数値Ｎとして設定する。
【００２０】
そして、ステップＳ０９においては、カウンターの計数値Ｎが所定の計数値＃Ｎ（例えば、＃Ｎ＝２０）以上か否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ０６に進む。一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ１０に進む。
ステップＳ１０においては、ＳＡＳ制御装置２３が故障等により異常状態にあると判定して、ＳＡＳ制御装置２３から入力されるトルク指令の受信をＥＰＳ制御装置２４にて拒否するように設定して、ステップＳ０３に進み、一連の処理を終了する。
【００２１】
すなわち、ＳＡＳ制御装置２３によって車両が道路上における走行区分線に沿って走行するように制御されるＳＡＳ制御モードにおいて、例えば道路上の障害物を回避する等のために、運転者が所定のトルク値＃Ｔｑよりも大きい操舵トルクをステアリングホイール１１を介して入力した場合には、ＳＡＳ制御装置２３はＥＰＳ制御装置２４に入力するトルク指令をゼロとする。これにより、ＳＡＳ制御モードでありながら、擬似的にＥＰＳ制御モードに移行したような状態となる。
ここで、ＳＡＳ制御装置２３からＥＰＳ制御装置２４に入力されるトルク指令がゼロ以外の値となる状態が、カウンターの計数値Ｎが所定の計数値＃Ｎ以上となるまでの所定時間以上に亘って継続した場合に、ＳＡＳ制御モードからＥＰＳ制御モードへと移行する。
【００２２】
例えば図４に示す実線Ｔｑ１のように、トルクセンサ２２にて検出したトルクＴｑが所定のトルク値＃Ｔｑよりも小さい場合には、例えば図３に示す実線Ｓ１のように、所定のトルク値＃Ｔｑに対応する所定のＳＡＳ信号（トルク指令）＃Ｓよりも小さな値のＳＡＳ信号を、ＳＡＳ制御装置２３からＥＰＳ制御装置２４へと出力する。
この場合には、例えば図５に示すトルクに応じて変化するＳＡＳ制御モードとＥＰＳ制御モードとの制御比率を示すグラフ図のように、トルクセンサ２２にて検出したトルクＴｑが、所定のトルク値＃Ｔｑよりも小さい所定のトルク値＃Ｔｑ１よりも小さい場合には、ＥＰＳ制御モードの制御比率をゼロとして、ＳＡＳ制御モードの制御比率を１００％とする。
なお、図３、図４、図５においては、操舵角度の方向の何れ一方を「右」とし、何れか他方を「左」として、各方向におけるトルクを示した。
【００２３】
一方、図４に示す破線Ｔｑ２のように、トルクセンサ２２にて検出したトルクＴｑが所定のトルク値＃Ｔｑを超える場合には、例えば図３に示す時刻ｔ１から時刻ｔ２の期間、および、時刻ｔ３から時刻ｔ４の期間のように、所定のトルク値＃Ｔｑに対応する所定のＳＡＳ信号＃Ｓを超えるＳＡＳ信号（図３での破線Ｓ２）を出力することを停止して、例えば図３に示す太実線Ｓ３のように、ＳＡＳ信号（トルク指令）をゼロにする。
【００２４】
上述したように、本実施の形態による車両の操舵制御装置１０によれば、トルクセンサ２２にて検出したトルクＴｑが所定のトルク値＃Ｔｑを超える場合に、ＳＡＳ制御装置２３はＥＰＳ制御装置２４へ出力するトルク指令をゼロにするように設定されていることから、ＥＰＳ制御装置２４において受信したトルク指令がゼロ以外の値となっている場合には、ＳＡＳ制御装置２３が故障等の異常状態にあると判定することができる。すなわち、ＥＰＳ制御装置２４側においてＳＡＳ制御装置２３に発生した異常を検知することができ、例えばＳＡＳ制御装置２３の異常を検知するための新たな検知装置を設ける必要を無くして、車両の操舵制御装置１０を構築する際に要する費用を削減することが可能となる。
【００２５】
しかも、トルクセンサ２２にて検出したトルクＴｑが所定のトルク値＃Ｔｑを超える場合のように、運転者の意志による所定の大きさの操舵が行われた場合に、単にＥＰＳ制御装置２４側においてＳＡＳ制御装置２３から入力されるトルク指令を無視するだけではなく、さらに、ＳＡＳ制御装置２３からＥＰＳ制御装置２４へ出力されるトルク指令がゼロに設定されることから、運転者の操舵と干渉する不適切な操舵制御が行われることを確実に防止することができる。
【００２６】
なお、上述した本実施の形態においては、トルクセンサ２２にて検出したトルクＴｑが所定のトルク値＃Ｔｑを超える場合には、ＳＡＳ制御装置２３からＥＰＳ制御装置２４へと出力するトルク指令をゼロにするとしたが、この場合には、ＳＡＳ制御装置２３からＥＰＳ制御装置２４へのトルク指令の出力を停止しても良いし、あるいは、ＳＡＳ制御装置２３からＥＰＳ制御装置２４へのトルク指令としてゼロの値を出力するようにしても良い。
【００２７】
また、上述した本実施の形態においては、ＳＡＳ制御装置２３からＥＰＳ制御装置２４に入力されるトルク指令がゼロ以外の値となる状態が、カウンターの計数値Ｎが所定の計数値＃Ｎ以上となるまでの所定時間以上に亘って継続した場合に、ＳＡＳ制御モードからＥＰＳ制御モードへと移行するとしたが、これに限定されず、例えば、上述したステップＳ０５およびステップＳ０８およびステップＳ０９を省略して、ＳＡＳ制御装置２３からＥＰＳ制御装置２４に入力されるトルク指令がゼロ以外の値となった時点で直ちにＳＡＳ制御モードからＥＰＳ制御モードへと移行するようにしても良い。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の本発明の車両の操舵制御装置によれば、例えば運転者の操舵意志が明確な場合に、自動操舵制御手段の制御に係る操舵が運転者の操舵と干渉することを防止することができる。しかも、操舵力アシスト制御手段側において、自動操舵制御手段が異常状態にあると判断することができ、例えば自動操舵制御手段の異常を検知するための特別な検知手段を設ける必要無しに、容易に、故障判定を行うことができる。
さらに、請求項２に記載の本発明の車両の操舵制御装置によれば、所定時間以内に駆動信号の出力が停止しない場合、自動操舵制御手段が故障したと判定するようにしたので、より正確に故障判定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係る車両の操舵制御装置の構成図である。
【図２】 図１に示す車両の操舵制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】 図１に示すＳＡＳ制御装置からＥＰＳ制御装置へと出力されるＳＡＳ信号（トルク指令）の時間変化の一例を示すグラフ図である。
【図４】 図１に示すトルクセンサにて検出される操舵トルクの時間変化の一例を示すグラフ図である。
【図５】 トルクに応じて変化するＳＡＳ制御モードとＥＰＳ制御モードとの制御比率を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１０ 車両の操舵制御装置
１６ 操舵機構（手動操舵力発生機構）
１９ 操舵輪
２０ モータ（アクチュエータ）
２３ ＳＡＳ制御装置（自動操舵制御手段）
２４ ＥＰＳ制御装置（操舵力アシスト制御手段）
ステップＳ１０ 故障判定手段

Claims (2)

1. 車両の操舵輪と該操舵輪を操舵する操舵機構と、
   前記操舵機構を駆動するアクチュエータと、
   運転者の操舵を補助するように前記アクチュエータに駆動信号を与える操舵力アシスト制御手段と、
   前記車両が走行目標に沿って走行するように前記アクチュエータに対して駆動信号を与える自動操舵制御手段とを備える車両の操舵制御装置であって、
   前記自動操舵制御手段は、前記操舵力アシスト制御手段により前記アクチュエータを駆動制御する操舵力アシストモード時に、前記アクチュエータに対する前記駆動信号に応じたトルク指令値をゼロに設定しており、
   前記操舵力アシストモードでの前記アクチュエータの駆動制御時に、前記自動操舵制御手段による前記駆動信号に応じた前記トルク指令値がゼロ以外の値となる場合に前記自動操舵制御手段が故障したと判定する故障判定手段を備えたことを特徴とする車両の操舵制御装置。
2. 前記故障判定手段は、前記自動操舵制御手段の前記駆動信号に応じた前記トルク指令値をゼロに設定することが要求されてから所定時間以上に亘って前記トルク指令値がゼロ以外の値となる場合に、前記自動操舵制御手段が故障したと判定することを特徴とする請求項１に記載の車両の操舵制御装置。

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