JP6954506B1 - ステアリング装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2020年4月21日に出願された特願2020−075728号に基づいて優先権を主張し、その内容をここに援用する。
本発明の第一の態様に係るステアリング装置は、ステアリングを補助もしくは駆動するモータと、前記モータを制御する制御部を備え、前記制御部は、複数の運転支援機能に関するステアリング要求を受信し、前記ステアリング要求があった前記運転支援機能から、同時に動作させる前記運転支援機能を選択し、選択された前記運転支援機能ごとに前記モータに対する指令値を算出し、前記選択された前記運転支援機能の組み合わせに基づいて前記指令値を調整し、前記調整された指令値を用いて前記モータに対する最終指令値を算出する。
本発明の第一実施形態について、図1から図11を参照して説明する。
図1は、本実施形態に係るパワーステアリング装置200の構成を示す模式図である。パワーステアリング装置200は、コラム部(ステアリングシャフト)に電動モータと減速機構とが配置されるコラムアシスト式電動パワーステアリング装置である。
パワーステアリング装置(ステアリング装置)200は、図1に示すように、車両を操向するための操舵部材であるハンドル1と、ハンドル1の回転に連動して操向車輪を転舵する転舵機構2と、ドライバの操舵を補助する操舵補助機構3と、を備えている。
ピニオンは、中間軸25に連結しており、中間軸25の回転に連動して回転する。
ラックは、自動車の左右方向(直進方向に直交する方向)に沿って直線状に延びている。ラックは、ラックの軸方向の中間部付近において、ピニオンと噛み合う。ピニオンおよびラックは、ピニオンの回転をラックの軸方向移動に変換する。ラックを軸方向に移動させることにより、操向車輪が転舵される。
ECU(コントロールユニット)33は、図2に示すように、制御部34と、モータ駆動回路35と、を有する。
制御部34は、図3に示すように、CPU(Central Processing Unit)36と、メモリ37と、記憶部38と、入出力制御部39と、を備えるプログラム実行可能な装置(コンピュータ)である。所定のプログラムを実行することにより、後述するモータ制御モジュール120等の複数の機能ブロックとして機能する。なお、制御部34の少なくとも一部の機能を、専用の論理回路等によって構成してもよい。
制御部34は、複数の運転支援機能に関するステアリング要求を受信する。ステアリング要求とは、舵角や操舵トルクなどステアリングに関する制御要求である。制御部34は、操舵補助機能に関する基本ステアリング要求SR0と、自動運転機能群(第一機能群)に属する機能に関する第一ステアリング要求SR1と、操舵感向上機能群(第二機能群)に属する機能に関する第二ステアリング要求SR2と、その他の機能に関する第三ステアリング要求SR3と、を受信する。
運転支援サブシステム100は、基本ステアリング要求SR0以外のステアリング要求(SR1,SR2,SR3)を受信して、受信したステアリング要求を電動モータ30に対する指令値に変換して、モータ制御モジュール120に出力する。電動モータ30に対する指令値とは、電流指令値や操舵トルクや舵角や所定機能の有効化指令などである。
運転支援サブシステム100は、起動判定モジュール101と、運転支援モジュール102と、指令値出力モジュール103と、を有する。
図6は、調停モジュール110の機能ブロック図である。
調停モジュール110は、優先度判定モジュール111と、起動可否判定モジュール112と、指令値調整モジュール113と、を有する。
優先度判定モジュール111は、所定期間において複数の運転支援サブシステム100から新規に起動要求を受け取った場合、起動可能候補となる運転支援サブシステム100を判定する。
優先度判定モジュール111の入力は、複数の運転支援サブシステム100からの起動要求である。優先度判定モジュール111の出力は、起動可能と判定された運転支援サブシステム100である。
起動可否判定モジュール112は、優先度判定モジュール111で起動可能候補と判定された運転支援サブシステム100について、他の運転支援サブシステム100の動作状況も考慮して起動可能かどうか判定する。運転支援サブシステム100の動作状況とは、「動作中」と「停止中」のいずれかである。
起動可否判定モジュール112の入力は、全ての運転支援サブシステム100の動作状況(入力1)と、優先度判定モジュール111の出力である起動可能と判定された運転支援サブシステム100(入力2)である。起動可否判定モジュール112の出力は、起動可能と判定された運転支援サブシステム100の起動可否である。
指令値調整モジュール113は、自動運転機能群(第一機能群)に属する機能の運転支援サブシステム100(運転支援サブシステムPA,LKA,TJA)の出力する指令値や起動・停止状況を監視し、操舵感向上機能群(第二機能群)に属する機能の運転支援サブシステム100(運転支援サブシステムCDM,BRC,DRCC,SATC)に対する指令値調整量を決定する。
指令値調整モジュール113の入力は、自動運転機能群(第一機能群)に属する機能の運転支援サブシステム100(運転支援サブシステムPA,LKA,TJA)の出力する指令値や起動・停止状況である。指令値調整モジュール113の出力は、操舵感向上機能群(第二機能群)に属する機能の運転支援サブシステム100(運転支援サブシステムCDM,BRC,DRCC,SATC)に対する指令値調整量である。
次に、ステアリング要求(SR1,SR2,SR3)を受信した制御部34について詳しく説明する。図10は、ステアリング要求(SR1,SR2,SR3)を受信した制御部34の制御フローチャートである。
図11は、基本ステアリング要求SR0を受信した制御部34内のモータ制御モジュール120の機能ブロック図である。トルクセンサ29によって検出された操舵トルクTsと、車速センサ32によって検出された車速Velとは、電流指令値Iref1を演算する電流指令値演算部41に入力される。電流指令値演算部41は、入力された操舵トルクTsと車速Velに基づいてアシストマップ等を用いて、電動モータ30に供給する電流の制御目標値である電流指令値Iref1を演算する。
本発明の第二実施形態について、図12から図14を参照して説明する。以降の説明において、既に説明したものと共通する構成については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
指令値調整モジュール113Bは、自動運転機能群(第一機能群)に属する機能の運転支援サブシステム100(運転支援サブシステムPA,LKA,TJA)の出力する指令値や起動・停止状況を監視し、操舵感向上機能群(第二機能群)に属する機能の運転支援サブシステム100(運転支援サブシステムCDM,BRC,DRCC,SATC)に対する指令値調整量を決定する。
運転支援サブシステムPAの指令値Vが5%より大きい場合、指令値調整モジュール113Bは、運転支援サブシステムDRCCの出力ゲインを50%/sで漸減させ、最終的にゲイン50%とする指令値調整量を出力する。
運転支援サブシステムPAの指令値Vが20%以下で10%より大きい場合、指令値調整モジュール113Bは、運転支援サブシステムSATCの出力ゲインを50%/sで漸減もしくは漸増させ、最終的にゲイン50%とする指令値調整量を出力する。
運転支援サブシステムPAの指令値Vが20%より大きい場合、指令値調整モジュール113Bは、運転支援サブシステムSATCの出力ゲインを50%/sで漸減させ、最終的にゲイン0%とする指令値調整量を出力する。
運転支援サブシステムLKAの指令値Vが0%より大きい場合、指令値調整モジュール113Bは、運転支援サブシステムBRCの出力ゲインを10%/sで漸減させ、最終的にゲイン0%とする指令値調整量を出力する。
運転支援サブシステムLKAが起動して、運転支援サブシステムLKAの指令値Vが0%より大きくなった場合、指令値調整モジュール113Bは、運転支援サブシステムCDMのドライブモードが「Sportモード」から「Normalモード」に変更されるような指令値調整量を出力する(処理1)。
運転支援サブシステムLKAの指令値Vが0%となった場合、指令値調整モジュール113Bは、運転支援サブシステムCDMのドライブモードが「Sportモード」に戻るような指令値調整量を出力する(処理2)。
運転支援サブシステムTJAの指令値Vが0%より大きい場合、指令値調整モジュール113Bは、運転支援サブシステムBRCの出力ゲインを10%/sで漸減させ、最終的にゲイン0%とする指令値調整量を出力する。
運転支援サブシステムTJAの指令値Vが0%となった場合、指令値調整モジュール113Bは、運転支援サブシステムCDMのドライブモードが「Sportモード」に戻るような指令値調整量を出力する(処理2)。
運転支援サブシステムTJAの指令値Vが5%より大きい場合、指令値調整モジュール113Bは、運転支援サブシステムDRCCの出力ゲインを10%/sで漸減させ、最終的にゲイン50%とする指令値調整量を出力する。
運転支援サブシステムTJAの指令値Vが20%以下で10%より大きい場合、指令値調整モジュール113Bは、運転支援サブシステムSATCの出力ゲインを10%/sで漸減もしくは漸増させ、最終的にゲイン50%とする指令値調整量を出力する。
運転支援サブシステムTJAの指令値Vが20%より大きい場合、指令値調整モジュール113Bは、運転支援サブシステムSATCの出力ゲインを10%/sで漸減させ、最終的にゲイン0%とする指令値調整量を出力する。
また、表6に示す目標ゲイン、漸増率及び漸減率は一例であり、種々の車両試験等から調整される。また、漸増率及び漸減率を自動運転機能群(第一機能群)に属する機能が出力する指令値の大きさ(絶対値)によって変えてもよい。例えば、自動運転機能群(第一機能群)に属する機能が出力する指令値の大きさ(絶対値)が大きいほど速い漸減率、自動運転機能群(第一機能群)に属する機能が出力する指令値の大きさ(絶対値)が小さいほど、速い漸増率に設定してよい。
例えば、上記実施形態に係るパワーステアリング装置200は、コラムアシスト式の電動パワーステアリング装置であったが、電動パワーステアリング装置の態様はこれに限定されない。電動パワーステアリング装置は、下流式の電動パワーステアリング装置であってもよく、ステアバイワイヤ式の電動パワーステアリング装置であってもよい。また、パワーステアリング装置は、油圧式のパワーステアリング装置にも適用できる。
例えば、上記実施形態に係るパワーステアリング装置200は、基本ステアリング要求SR0から操舵トルクTsが小さくなるように電動モータ30の駆動を制御する操舵補助機能を有していたが、パワーステアリング装置の態様はこれに限定されない。パワーステアリング装置は、操舵補助機能を有しておらず、自動運転機能による操舵されるステアリング装置であってもよい。
本発明の第三実施形態について、図を参照して説明する。以降の説明において、既に説明したものと共通する構成については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。第三実施形態に係るパワーステアリング装置200Cは、操舵感向上機能群(第二機能群)に属する機能の運転支援サブシステム100起動または停止される場合に、自動運転機能群(第一機能群)に属する機能の運転支援サブシステム100の指令値が調整される点が第一実施形態と異なる。
第一実施形態において指令値調整モジュール113は、自動運転機能群(第一機能群)に属する機能の運転支援サブシステム100の起動・停止状況を監視していた。一方、第三実施形態において指令値調整モジュール113Cは操舵感向上機能群(第二機能群)に属する機能の運転支援サブシステム100の起動・停止状況を監視する。
1 ハンドル
2 転舵機構
20 ステアリングシャフト
29 トルクセンサ
3 操舵補助機構
30 電動モータ
31 減速機構
32 車速センサ
34 制御部
35 モータ駆動回路
100 運転支援サブシステム
101 起動判定モジュール
102 運転支援モジュール
103 指令値出力モジュール
110,110B 調停モジュール
111 優先度判定モジュール
112 起動可否判定モジュール
113,113B 指令値調整モジュール
120 モータ制御モジュール
121 トルク制御モジュール
122 電流制御モジュール
Claims (11)
- ステアリングを補助もしくは駆動するモータと、
前記モータを制御する制御部を備え、
前記制御部は、
複数の運転支援機能に関するステアリング要求を受信し、
前記ステアリング要求があった前記運転支援機能から、同時に動作させる前記運転支援機能を選択し、
選択された前記運転支援機能ごとに前記モータに対する指令値を算出し、
前記選択された前記運転支援機能の組み合わせに基づいて前記指令値を調整し、
前記調整された指令値を用いて前記モータに対する最終指令値を算出する、
ステアリング装置。 - 前記複数の運転支援機能は、第一機能群に属する第一運転支援機能と、第二機能群に属する第二運転支援機能と、を含み、
前記制御部は、同時に動作させる前記運転支援機能の選択において、前記第一機能群に属する前記第一運転支援機能から、優先度に基づいて前記第一運転支援機能を一つ選択する、
請求項1に記載のステアリング装置。 - 前記制御部は、同時に動作させる前記運転支援機能の選択において、前記第二機能群に属する前記第二運転支援機能から、前記ステアリング要求があった前記第二運転支援機能を全て選択する、
請求項2に記載のステアリング装置。 - 前記制御部は、
選択された前記第一運転支援機能による前記指令値である第一指令値を算出し、
選択された前記第二運転支援機能による前記指令値である第二指令値を算出し、
前記第一指令値を優先させるように前記第二指令値を調整して、
前記第一指令値と前記調整された第二指令値とを用いて前記最終指令値を算出する、
請求項2または請求項3に記載のステアリング装置。 - 前記制御部は、前記第二指令値を調整する際に、前記第一指令値の絶対値の移動平均値を使用する、
請求項4に記載のステアリング装置。 - 前記制御部は、
選択された前記第一運転支援機能による前記指令値である第一指令値を算出し、
選択された前記第二運転支援機能による前記指令値である第二指令値を算出し、
前記第二指令値を優先させるように前記第一指令値を調整して、
前記第二指令値と前記調整された第一指令値とを用いて前記最終指令値を算出する、
請求項2または請求項3に記載のステアリング装置。 - 前記制御部は、前記第一指令値を調整する際に、前記第二指令値の絶対値の移動平均値を使用する、
請求項6に記載のステアリング装置。 - 前記指令値は、前記モータに対する電流指令値、操舵トルク、車速、舵角、舵角速度、舵角加速度の少なくとも1つである、
請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のステアリング装置。 - 前記第一機能群に属する前記第一運転支援機能は、自動運転機能であり、
前記第二機能群に属する前記第二運転支援機能は、操舵感向上機能である、
請求項2から請求項7のいずれか1項に記載のステアリング装置。 - 前記自動運転機能は、駐車支援機能と車線維持支援機能と渋滞運転支援機能の少なくとも一つを含む、
請求項9に記載のステアリング装置。 - 前記操舵感向上機能は、ドライブモード切替機能とバンク路走行時補償機能と走行軌道収束性制御とセルフアライメントトルク補償の少なくとも一つを含む、
請求項9に記載のステアリング装置。
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