WO2018047591A1 - 車両制御装置、車両制御方法および電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a vehicle control device, a vehicle control method, and an electric power steering device.
- Patent Document 1 discloses a technique for determining the presence or absence of a driver's steering intervention based on a torque sensor value during automatic steering.
- An object of the present invention is to provide a vehicle control device, a vehicle control method, and an electric power steering device that can accurately estimate a steering torque during automatic steering.
- the vehicle control apparatus estimates an inertia torque estimation value that is a torque corresponding to the inertia moment of the steering wheel based on the rotational angular acceleration of the steering wheel, and based on the inertia torque estimation value and the torque sensor value. To obtain the estimated steering torque.
- the steering torque during automatic steering can be accurately estimated.
- FIG. 1 is a configuration diagram of an electric power steering device of Embodiment 1.
- FIG. It is a block diagram of the vehicle control apparatus of Embodiment 1.
- 2 is a block diagram of a first torque estimating unit 21, a second torque estimating unit 22, and a steering torque detecting unit 23 of Embodiment 1.
- FIG. 3 is a rigid torque model of the steering system according to the first embodiment.
- 4 is a time chart of a steering angle, a steering angular velocity, a steering angular acceleration, and a torque sensor value when the driver releases his hand from the steering wheel 2 during automatic steering.
- 3 is a time chart of a steering angle, a steering angular acceleration, a torque sensor value, and a steering torque estimated value when a driver operates the steering wheel 2 during automatic steering.
- FIG. 7 is a time chart of a steering angle, a steering angular acceleration, a torque sensor value, and a steering torque estimated value when the driver operates the steering wheel 2 and the torque sensor value is saturated during automatic steering. It is a block diagram of the vehicle control apparatus of Embodiment 2.
- FIG. 1 is a configuration diagram of the electric power steering apparatus according to the first embodiment.
- the steering mechanism 1 steers front wheels (steered wheels) 3 and 3 as the steering wheel 2 rotates, and includes a rack and pinion type steering gear 4.
- a pinion gear 5 of the steering gear 4 is provided on the pinion shaft 6.
- the pinion shaft 6 is connected to the column shaft 8 via a joint 7.
- the column shaft 8 is connected to the steering wheel 2.
- a joint 9 is provided in the middle of the column shaft 8.
- the rack gear 10 of the steering gear 4 is provided on the rack shaft 11. Both ends of the rack shaft 11 are connected to the front wheels 3 and 3 via tie rods 12 and 12.
- An electric motor (hereinafter referred to as a motor) 14 is connected to the pinion shaft 6 via a speed reducer 13.
- the rotational torque from the motor 14 is transmitted to the pinion shaft 6 via the speed reducer 13.
- a torque sensor 15 is provided on the pinion shaft 6.
- the torque sensor 15 detects the torque acting on the pinion shaft 6 based on the amount of twist of a torsion bar (not shown) provided on the pinion shaft 6.
- a resolver (pinion shaft rotation angle calculation unit) 16 is attached to the motor 14.
- the resolver 16 detects the rotation angle of the motor 14.
- the column shaft 8 is provided with a steering angle sensor (steering angle detector) 17.
- the steering angle sensor 17 detects the steering angle of the steering wheel 2.
- the EPS controller 18 executes assist control for applying assist torque to the steering mechanism 1 by controlling the drive of the motor 14 based on the torque sensor value from the torque sensor 15 and the running state (vehicle speed or the like).
- the EPS controller 18 receives a motor based on the automatic steering target, torque sensor value, resolver detection value from the resolver 16 and steering angle sensor value from the steering angle sensor 17 from the AD controller 19 (see FIG. 2).
- automatic steering control for automatically steering the front wheels 3, 3 is executed.
- FIG. 2 is a configuration diagram of the vehicle control device of the first embodiment.
- the AD controller 19 generates an automobile speed target and an automatic steering target for causing the vehicle to travel along the target route during automatic driving.
- the automatic steering target is a steering angle command.
- the vehicle speed target is transmitted to an engine controller and a brake controller (not shown), and the automatic steering target is transmitted to the EPS controller 18.
- the engine controller and the brake controller execute vehicle speed control for controlling the engine and the brake device so that the vehicle speed becomes a vehicle speed target.
- the EPS controller 18 includes a first torque estimation unit 21, a second torque estimation unit 22, a steering torque detection unit (steering torque estimation unit) 23, an assist control unit 24, an automatic steering cancellation determination unit 25, and a motor control unit (steering angle control). Part) 26.
- the first torque estimation unit 21 calculates an inertia moment equivalent torque that is a torque corresponding to the inertia moment of the steering wheel 2 from the steering angle sensor value (first torque estimation step).
- the second torque estimating unit 22 calculates a rigid torque that is a torque acting on the steering wheel 2 based on the steering angle sensor value and the resolver detection value (second torque estimating step).
- the steering torque detection unit 23 calculates a steering torque estimated value based on the inertia moment equivalent torque, the stiffness torque, and the torque sensor value (steering torque estimation step).
- the assist control unit 24 calculates an assist torque target based on the torque sensor value, the vehicle speed, and the like.
- the automatic steering cancellation determination unit 25 outputs an automatic steering cancellation flag corresponding to the comparison result between the estimated steering torque value and a preset threshold value.
- the motor control unit 26 controls the supply current to the motor 14 based on the assist torque target when the automatic steering target is not generated and when the automatic steering cancel flag is set.
- the motor control unit 26 calculates the torque target value of the motor 14 based on the torque conversion value of the automatic steering target (steering angle command) and the assist torque target, and the automatic steering target The current supplied to the motor 14 is controlled based on the converted torque value and the estimated steering torque value (steering angle control step).
- the torque target value is a value obtained by adding the torque conversion value of the automatic steering target and the assist torque target value. At this time, a predetermined weight may be applied to the torque conversion value of the automatic steering target and the assist torque target value.
- FIG. 3 is a block diagram of the first torque estimation unit 21, the second torque estimation unit 22, and the steering torque detection unit 23 of the first embodiment.
- the first torque estimation unit 21 includes a differentiator 21a, a differentiator 21b, and a multiplier 21c.
- the differentiator 21a calculates the steering angular velocity by differentiating the steering angle sensor value by the first order.
- the differentiator 21b calculates the steering angular acceleration by differentiating the steering angular velocity by the first order.
- the multiplier 21c calculates the inertia moment equivalent torque by multiplying the steering angular acceleration by the inertia moment -M of the steering wheel 2.
- the second torque estimation unit 22 includes an adder 22a, a multiplier 22b, a filter 22c, a filter 22d, a multiplier 22e, and an adder 22f.
- the adder 22a calculates an angle difference between the steering angle sensor value and the resolver detection value.
- the multiplier 22b calculates the stiffness torque by multiplying the angle difference between the steering angle sensor value and the resolver detection value by the gain Ksen .
- the gain K sen corresponds to the rigidity of the torsion bar.
- FIG. 4 is a rigid torque model of the steering system according to the first embodiment.
- the rigid torque has a shape in which a straight line having a slope Ksen and a straight line having a slope K else are combined.
- the inclination K else corresponds to the rigidity between the steering wheel 2 and the pinion shaft 6 in a state where the torsion bar is physically in contact with the stopper.
- Both torque limiter values are the upper and lower limits of the measurement range of the torque sensor 15, and are set in the area of the slope Ksen .
- the filter 22d passes the stiffness torque as it is only when the stiffness torque has not reached the torque limit value, and outputs the stiffness torque as 0 when the stiffness torque has reached the torque limit value.
- the multiplier 22e multiplies a gain K else / K sen rigidity torque.
- the adder 22f calculates the final stiffness torque by adding the output of the multiplier 22e and the output of the filter 22d.
- the steering torque detector 23 includes a torque selector 23a and an adder 23b.
- the torque selection unit 23a outputs a torque sensor value when the torque sensor value does not reach the torque limiter value, and outputs a rigid torque when the torque sensor value reaches the torque limiter value (torque selection step). .
- the adder 23b calculates the steering torque estimated value by subtracting the inertia moment equivalent torque from the output of the torque selector 23a.
- FIG. 5 is a time chart of the steering angle, the steering angular velocity, the steering angular acceleration, and the torque sensor value when the driver releases his hand from the steering wheel 2 during automatic steering.
- the pinion shaft 6 rotates and the pinion angle rises. Due to the inertia of the steering wheel 2, a member twist between the steering wheel 2 and the motor 14 occurs, the steering wheel 2 rotates behind the pinion shaft 6, and the steering angle rises. After that, the steering angle follows the pinion angle while moving up and down due to member twist, and converges to the same angle as the pinion angle when the pinion angle becomes constant.
- the driver does not operate the steering wheel 2, so the driver's steering torque is 0, but the torque sensor value is the torque for the moment of inertia of the steering wheel 2 (hereinafter referred to as the moment of inertia torque). included.
- the moment of inertia torque is proportional to the magnitude of the steering angular acceleration and has the opposite direction.
- the presence or absence of the steering intervention of the driver is determined from the torque sensor value during the automatic steering, and the automatic steering is canceled when the steering intervention is determined.
- “cancel” means shifting from automatic steering to manual steering by a driver.
- the inertia moment torque is erroneously determined as the driver's steering intervention and the automatic steering is canceled against the driver's intention.
- the erroneous determination can be suppressed by making the threshold value of the torque sensor value for determining steering intervention larger than the inertia moment torque, but the driver's steering cannot be recognized when the steering torque is smaller than the inertia moment torque.
- FIG. 6 is a time chart of the steering angle, the steering angular acceleration, the torque sensor value, and the steering torque estimated value when the driver operates the steering wheel 2 during automatic steering. If the driver operates the steering wheel 2 during automatic steering and the steering angle rises faster than the pinion angle, a member twist occurs between the steering wheel 2 and the motor 14, and the torque sensor value is greater than the moment of inertia torque than the steering torque. Shows a value that is larger by the minute.
- the steering torque estimated value is calculated by subtracting the inertia moment equivalent torque from the torque sensor value
- the steering torque The estimated value almost coincides with the steering torque. That is, in the first embodiment, the steering torque of the driver during automatic steering can be accurately estimated without being affected by the moment of inertia of the steering wheel 2. As a result, it is possible to improve the transition determination accuracy from automatic steering to manual steering by the driver. Further, since a steering torque smaller than the inertia moment torque can be recognized, the threshold value of the steering torque for canceling the automatic steering can be set to a value smaller than the inertia moment torque.
- the motor control unit 26 changes the steering angle of the vehicle (the steering angle of the front wheels 3 and 3) according to the automatic steering target and the estimated steering torque value during automatic steering. Thereby, it is possible to realize both the steering angle control according to the steering torque of the driver and the steering angle control by automatic steering.
- the automatic steering cancellation determination unit 25 determines cancellation of automatic steering when the estimated steering torque exceeds a threshold value. Thereby, the shift determination accuracy from automatic steering to manual steering by the driver can be improved.
- the automatic steering cancellation determination unit 25 performs automatic steering cancellation determination based on a change in the moment of inertia of the steering wheel 2.
- FIG. 7 is a time chart of the steering angle, the steering angular acceleration, the torque sensor value, and the steering torque estimated value when the torque sensor value is saturated by the driver operating the steering wheel 2 during automatic steering.
- a torque sensor used in an electric power steering apparatus is set with a measurement range that can detect a torque region used for normal assist control with high accuracy due to restrictions on resolution of an AD converter to be read. For this reason, if it is going to expand a measurement range, it will cause deterioration of detection accuracy or a significant cost increase. Therefore, in the measurement range for normal assist control, if the steering wheel 2 moves at high speed during automatic steering, or if a large torque is applied due to interference between automatic steering and the manual steering of the driver, the torque sensor value is saturated.
- the gain K is added to the angle difference between the steering angle sensor value and the resolver detection value.
- the steering torque estimated value is calculated by subtracting the inertia moment equivalent torque from the rigidity torque obtained by multiplying else .
- FIG. 8 is a configuration diagram of the vehicle control device of the second embodiment.
- calculation of the steering torque estimated value and determination of automatic steering cancellation are performed on the EPS controller 18 side
- calculation of the steering torque estimated value and automatic steering cancellation are performed on the AD controller 19 side. This is different from the first embodiment in that the determination is performed. Only differences from the first embodiment will be described below.
- the AD controller 19 according to the second embodiment includes a first torque estimation unit 21, a second torque estimation unit 22, a steering torque detection unit 23, an automatic steering cancellation determination unit 25, and an automatic steering target selection unit 27.
- the automatic steering target selection unit 27 outputs the automatic steering target as it is to the EPS controller 18 when the automatic steering cancellation flag is cleared, and sets the automatic steering target to 0 when the automatic steering cancellation flag is set. Output.
- the EPS controller 18 uses the value obtained by adding the torque conversion value of the automatic steering target and the assist torque target value as the torque target value, and controls the supply current to the motor 14 so that the output torque of the motor 14 matches the torque target value. To do. At this time, a predetermined weight may be applied to the torque conversion value of the automatic steering target and the assist torque target value. In the second embodiment, the same effects as those in the first embodiment are obtained.
- the automatic steering target may be a torque command.
- the motor of the electric power steering apparatus may be connected to the column shaft. Further, the motor and the rack shaft may be coupled via a second pinion shaft or a belt.
- the vehicle control device includes a torque sensor that detects a steering force of the steering wheel, and a steering rotation angle detection unit that detects a rotation angle based on the rotation of the steering wheel.
- a vehicle control device that performs automatic steering, based on a rotation angular acceleration of the steering wheel determined according to a steering wheel rotation angle detected by the steering rotation angle detection unit, Steering torque estimation for obtaining a steering torque estimated value based on a first torque estimating unit for estimating torque, an inertia torque estimated value estimated by the first torque estimating unit, and a torque value detected by the torque sensor A section.
- a pinion shaft rotation angle calculation unit for obtaining a rotation angle of the pinion shaft to which rotation of the steering wheel is transmitted, and a pinion shaft rotation angle calculated by the pinion shaft rotation angle calculation unit,
- a second torque estimator that estimates a torque applied to the steering wheel based on the rotation angle of the steering wheel, and the steering torque estimator estimates the inertia torque estimated by the first torque estimator.
- a steering torque estimated value based on the torque value detected by the torque sensor or the estimated torque value estimated by the second torque estimating unit.
- the steering torque estimation unit when the torque is within a range of the torque sensor, the inertia torque estimation value estimated by the first torque estimation unit, and the torque A steering torque estimated value is obtained based on the torque value detected by the sensor, and when the torque is out of the range of the torque sensor, the inertia torque estimated value estimated by the first torque estimating unit and the second A torque selection unit that performs selection control so as to obtain a steering torque estimation value based on the torque estimation value estimated by the torque estimation unit.
- the steering angle of the vehicle according to the automatic steering torque target value for automatic steering of the vehicle and the steering torque estimated value obtained by the steering torque estimating unit.
- a rudder angle control unit for changing the angle is provided.
- the steering torque estimating unit subtracts an inertia torque estimated value estimated by the first torque estimating unit from a torque value detected by the torque sensor. Obtain the estimated steering torque.
- an automatic steering cancellation determination that determines cancellation of the automatic steering when a steering torque estimated value obtained by the steering torque estimation unit exceeds a preset threshold value A part.
- the vehicle control method includes a torque sensor that detects a steering force of a steering wheel, and a steering rotation angle detection unit that detects a rotation angle based on the rotation of the steering wheel.
- a pinion shaft rotation angle calculation step for obtaining a rotation angle of a pinion shaft to which rotation of the steering wheel is transmitted, a pinion shaft rotation angle calculated by the pinion shaft rotation angle calculation step, and the steering
- a second torque estimating step for estimating a torque applied to the steering wheel based on a wheel rotation angle, and the steering torque estimating step includes an inertia torque estimated value estimated by the first torque estimating step;
- a steering torque estimated value is obtained based on the torque value detected by the torque sensor or the torque estimated value estimated by the second torque estimating step.
- the steering torque estimation step is a torque within a range of the torque sensor
- the inertia torque estimation value estimated by the first torque estimation step, and the torque A steering torque estimated value is obtained based on the torque value detected by the sensor
- the torque is out of the range of the torque sensor
- the steering angle of the vehicle according to the automatic steering torque target value for the automatic steering of the vehicle and the steering torque estimated value obtained by the steering torque estimation step.
- the steering torque estimating step subtracts the inertia torque estimated value estimated by the first torque estimating step from the torque value detected by the torque sensor. Obtain the estimated steering torque.
- the automatic steering is canceled when the estimated steering torque value obtained in the steering torque estimating step exceeds a preset threshold value.
- the electric power steering apparatus is an electric power steering apparatus that performs automatic steering, and detects a rotation angle based on a rotation of the steering wheel and a torque sensor that detects a steering force of the steering wheel.
- a torque corresponding to a moment of inertia of the steering wheel is estimated based on a steering rotation angle detection unit and a rotation angular acceleration of the steering wheel obtained according to the steering wheel rotation angle detected by the steering rotation angle detection unit.
- a steering torque estimating unit for obtaining a steering torque estimated value based on a first torque estimating unit, an inertia torque estimated value estimated by the first torque estimating unit, and a torque value detected by the torque sensor; Prepare.
- a pinion shaft rotation angle calculation unit for obtaining a rotation angle of a pinion shaft to which rotation of the steering wheel is transmitted, a pinion shaft rotation angle calculated by the pinion shaft rotation angle calculation unit, and the steering
- a second torque estimating unit that estimates a torque applied to the steering wheel based on a wheel rotation angle, and the steering torque estimating unit includes an inertia torque estimated value estimated by the first torque estimating unit, A steering torque estimated value is obtained based on the torque value detected by the torque sensor or the estimated torque value estimated by the second torque estimating unit.
- the steering torque estimation unit when the torque is within a range of the torque sensor, the inertia torque estimation value estimated by the first torque estimation unit, and the torque A steering torque estimated value is obtained based on the torque value detected by the sensor, and when the torque is out of the range of the torque sensor, the inertia torque estimated value estimated by the first torque estimating unit and the second A torque selection unit that performs selection control so as to obtain a steering torque estimation value based on the torque estimation value estimated by the torque estimation unit.
- the steering angle of the vehicle according to the automatic steering torque target value for automatic steering of the vehicle and the steering torque estimated value obtained by the steering torque estimating unit.
- a rudder angle control unit for changing the angle is provided.
- the steering torque establishment unit subtracts the inertia torque estimation value estimated by the first torque estimation unit from the torque value detected by the torque sensor. Obtain the estimated steering torque.
- an automatic steering cancellation determination unit that cancels the automatic steering when the estimated steering torque value obtained by the steering torque estimation unit exceeds a preset threshold value.
- the vehicle control device is a vehicle control device that performs automatic steering by an electric power steering device, and performs automatic steering cancellation based on a change in a moment of inertia of the steering wheel.
- a determination unit is provided.
- the automatic steering cancellation determination unit can cancel the automatic steering even when the steering torque input to the steering wheel is smaller than the torque corresponding to the moment of inertia.
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Abstract
自動操舵中の操舵トルクを精度よく推定できる車両制御装置、車両制御方法および電動パワーステアリング装置を提供する。 EPSコントローラ18は、ステアリングホイール2の回転角加速度に基づいてステアリングホイール2の慣性モーメント分のトルクである慣性トルク推定値を推定し、慣性トルク推定値とトルクセンサ15により検出されたトルクセンサ値とに基づいて操舵トルク推定値を求める。
Description
本発明は、車両制御装置、車両制御方法および電動パワーステアリング装置に関する。
特許文献１には、自動操舵中のトルクセンサ値に基づきドライバの操舵介入の有無を判定する技術が開示されている。
上記関連技術において、自動操舵中の操舵トルクを精度よく推定して欲しいとのニーズがあった。
本発明の目的の一つは、自動操舵中の操舵トルクを精度よく推定できる車両制御装置、車両制御方法および電動パワーステアリング装置を提供することにある。
本発明の目的の一つは、自動操舵中の操舵トルクを精度よく推定できる車両制御装置、車両制御方法および電動パワーステアリング装置を提供することにある。
本発明の一実施形態における車両制御装置は、ステアリングホイールの回転角加速度に基づいてステアリングホイールの慣性モーメント分のトルクである慣性トルク推定値を推定し、慣性トルク推定値とトルクセンサ値とに基づいて操舵トルク推定値を求める。
よって、本発明の一実施形態にあっては、自動操舵中の操舵トルクを精度よく推定できる。
〔実施形態１〕
図１は、実施形態１の電動パワーステアリング装置の構成図である。
操舵機構1は、ステアリングホイール2の回転に伴い前輪（転舵輪）3,3を転舵させるもので、ラック＆ピニオン式のステアリングギア4を有する。ステアリングギア4のピニオンギア5は、ピニオン軸6に設けられている。ピニオン軸6は、ジョイント7を介してコラム軸8と連結されている。コラム軸8はステアリングホイール2と連結されている。コラム軸8の途中にはジョイント9が設けられている。ステアリングギア4のラックギア10は、ラック軸11に設けられている。ラック軸11の両端は、タイロッド12,12を介して前輪3,3と連結されている。ピニオン軸6には、減速機13を介して電動モータ（以下、モータ）14が連結されている。モータ14からの回転トルクは、減速機13を介してピニオン軸6に伝達される。ピニオン軸6には、トルクセンサ15が設けられている。トルクセンサ15は、ピニオン軸6に設けられたトーションバー（不図示）の捩れ量に基づきピニオン軸6に作用するトルクを検出する。モータ14には、レゾルバ（ピニオン軸回転角演算部）16が取り付けられている。レゾルバ16は、モータ14の回転角を検出する。コラム軸8には、操舵角センサ（ステアリング回転角検出部）17が設けられている。操舵角センサ17は、ステアリングホイール2の操舵角を検出する。EPSコントローラ18は、トルクセンサ15からのトルクセンサ値や走行状態（車速等）に基づいてモータ14を駆動制御することにより、操舵機構1にアシストトルクを付与するアシスト制御を実行する。また、EPSコントローラ18は、自動操舵時、ADコントローラ19（図２参照）から自動操舵目標、トルクセンサ値、レゾルバ16からのレゾルバ検出値および操舵角センサ17からの操舵角センサ値に基づいてモータ14を駆動制御することにより、前輪3,3を自動的に操舵する自動操舵制御を実行する。
図１は、実施形態１の電動パワーステアリング装置の構成図である。
操舵機構1は、ステアリングホイール2の回転に伴い前輪（転舵輪）3,3を転舵させるもので、ラック＆ピニオン式のステアリングギア4を有する。ステアリングギア4のピニオンギア5は、ピニオン軸6に設けられている。ピニオン軸6は、ジョイント7を介してコラム軸8と連結されている。コラム軸8はステアリングホイール2と連結されている。コラム軸8の途中にはジョイント9が設けられている。ステアリングギア4のラックギア10は、ラック軸11に設けられている。ラック軸11の両端は、タイロッド12,12を介して前輪3,3と連結されている。ピニオン軸6には、減速機13を介して電動モータ（以下、モータ）14が連結されている。モータ14からの回転トルクは、減速機13を介してピニオン軸6に伝達される。ピニオン軸6には、トルクセンサ15が設けられている。トルクセンサ15は、ピニオン軸6に設けられたトーションバー（不図示）の捩れ量に基づきピニオン軸6に作用するトルクを検出する。モータ14には、レゾルバ（ピニオン軸回転角演算部）16が取り付けられている。レゾルバ16は、モータ14の回転角を検出する。コラム軸8には、操舵角センサ（ステアリング回転角検出部）17が設けられている。操舵角センサ17は、ステアリングホイール2の操舵角を検出する。EPSコントローラ18は、トルクセンサ15からのトルクセンサ値や走行状態（車速等）に基づいてモータ14を駆動制御することにより、操舵機構1にアシストトルクを付与するアシスト制御を実行する。また、EPSコントローラ18は、自動操舵時、ADコントローラ19（図２参照）から自動操舵目標、トルクセンサ値、レゾルバ16からのレゾルバ検出値および操舵角センサ17からの操舵角センサ値に基づいてモータ14を駆動制御することにより、前輪3,3を自動的に操舵する自動操舵制御を実行する。
図２は、実施形態１の車両制御装置の構成図である。
ADコントローラ19は、自動運転時に車両を目標経路に沿って走行させるための自動車速目標および自動操舵目標を生成する。実施形態１では、自動操舵目標を舵角指令とする。自動車速目標は図外のエンジンコントローラおよびブレーキコントローラに送信され、自動操舵目標はEPSコントローラ18へ送信される。エンジンコントローラおよびブレーキコントローラは、車速が自動車速目標となるようにエンジンおよびブレーキ装置を制御する自動車速制御を実行する。
EPSコントローラ18は、第１トルク推定部21、第２トルク推定部22、操舵トルク検出部（操舵トルク推定部）23、アシスト制御部24、自動操舵キャンセル判定部25およびモータ制御部（舵角制御部）26を有する。第１トルク推定部21は、操舵角センサ値からステアリングホイール2の慣性モーメント分のトルクである慣性モーメント相当トルクを算出する（第１トルク推定ステップ）。第２トルク推定部22は、操舵角センサ値とレゾルバ検出値とに基づいてステアリングホイール2に作用するトルクである剛性トルクを算出する（第２トルク推定ステップ）。操舵トルク検出部23は、慣性モーメント相当トルク、剛性トルクおよびトルクセンサ値に基づいて操舵トルク推定値を算出する（操舵トルク推定ステップ）。アシスト制御部24は、トルクセンサ値や車速等に基づいてアシストトルク目標を算出する。自動操舵キャンセル判定部25は、操舵トルク推定値と予め設定された閾値との比較結果に応じた自動操舵キャンセルフラグを出力する。自動操舵キャンセル判定部25は、操舵トルク推定値が閾値を超えた場合には自動操舵キャンセルフラグをセット(=1)し、操舵トルク推定値が閾値以下の場合には自動操舵キャンセルフラグをクリア（=0）する。モータ制御部26は、自動操舵目標が生成されていない場合および自動操舵キャンセルフラグがセットされている場合には、アシストトルク目標に基づいてモータ14への供給電流を制御する。モータ制御部26は、自動操舵キャンセルフラグがクリアされている場合、自動操舵目標（舵角指令）のトルク換算値とアシストトルク目標とに基づいてモータ14のトルク目標値を算出し、自動操舵目標のトルク換算値と操舵トルク推定値とに基づいてモータ14への供給電流を制御する（舵角制御ステップ）。トルク目標値は、自動操舵目標のトルク換算値とアシストトルク目標値とを加算した値とする。このとき、自動操舵目標のトルク換算値とアシストトルク目標値とに所定の重み付けを行ってもよい。
ADコントローラ19は、自動運転時に車両を目標経路に沿って走行させるための自動車速目標および自動操舵目標を生成する。実施形態１では、自動操舵目標を舵角指令とする。自動車速目標は図外のエンジンコントローラおよびブレーキコントローラに送信され、自動操舵目標はEPSコントローラ18へ送信される。エンジンコントローラおよびブレーキコントローラは、車速が自動車速目標となるようにエンジンおよびブレーキ装置を制御する自動車速制御を実行する。
EPSコントローラ18は、第１トルク推定部21、第２トルク推定部22、操舵トルク検出部（操舵トルク推定部）23、アシスト制御部24、自動操舵キャンセル判定部25およびモータ制御部（舵角制御部）26を有する。第１トルク推定部21は、操舵角センサ値からステアリングホイール2の慣性モーメント分のトルクである慣性モーメント相当トルクを算出する（第１トルク推定ステップ）。第２トルク推定部22は、操舵角センサ値とレゾルバ検出値とに基づいてステアリングホイール2に作用するトルクである剛性トルクを算出する（第２トルク推定ステップ）。操舵トルク検出部23は、慣性モーメント相当トルク、剛性トルクおよびトルクセンサ値に基づいて操舵トルク推定値を算出する（操舵トルク推定ステップ）。アシスト制御部24は、トルクセンサ値や車速等に基づいてアシストトルク目標を算出する。自動操舵キャンセル判定部25は、操舵トルク推定値と予め設定された閾値との比較結果に応じた自動操舵キャンセルフラグを出力する。自動操舵キャンセル判定部25は、操舵トルク推定値が閾値を超えた場合には自動操舵キャンセルフラグをセット(=1)し、操舵トルク推定値が閾値以下の場合には自動操舵キャンセルフラグをクリア（=0）する。モータ制御部26は、自動操舵目標が生成されていない場合および自動操舵キャンセルフラグがセットされている場合には、アシストトルク目標に基づいてモータ14への供給電流を制御する。モータ制御部26は、自動操舵キャンセルフラグがクリアされている場合、自動操舵目標（舵角指令）のトルク換算値とアシストトルク目標とに基づいてモータ14のトルク目標値を算出し、自動操舵目標のトルク換算値と操舵トルク推定値とに基づいてモータ14への供給電流を制御する（舵角制御ステップ）。トルク目標値は、自動操舵目標のトルク換算値とアシストトルク目標値とを加算した値とする。このとき、自動操舵目標のトルク換算値とアシストトルク目標値とに所定の重み付けを行ってもよい。
図３は、実施形態１の第１トルク推定部21、第２トルク推定部22および操舵トルク検出部23のブロック線図である。
第１トルク推定部21は、微分器21a、微分器21bおよび乗算器21cを有する。微分器21aは、操舵角センサ値を１階微分して操舵角速度を演算する。微分器21bは、操舵角速度を１階微分して操舵角加速度を演算する。乗算器21cは、操舵角加速度にステアリングホイール2の慣性モーメント-Mを乗じて慣性モーメント相当トルクを演算する。なお、慣性モーメント相当トルクによってトルクセンサ15にかかるトルクは操舵角加速度と向きが反対方向であるため、マイナスの符号を付している。
第２トルク推定部22は、加算器22a、乗算器22b、フィルタ22c、フィルタ22d、乗算器22eおよび加算器22fを有する。加算器22aは、操舵角センサ値とレゾルバ検出値との角度差を演算する。乗算器22bは、操舵角センサ値とレゾルバ検出値との角度差にゲインKsenを乗じて剛性トルクを演算する。ゲインKsenは、トーションバーの剛性に相当する。フィルタ22cは、剛性トルクがトルクセンサ15のトルクリミッタ値に達した場合にのみ剛性トルクをそのまま通過させ、剛性トルクがトルクリミッタ値に達していない場合には剛性トルクを0として出力する。図４は、実施形態１のステアリング系の剛性トルクモデルである。剛性トルクは、傾きKsenの直線と傾きKelseの直線とを組み合わせた形状を有する。傾きKelseはトーションバーがストッパと物理的に当接している状態でのステアリングホイール2およびピニオン軸6間の剛性に相当する。両トルクリミッタ値は、トルクセンサ15の測定レンジの上下限値であって、傾きKsenのエリアに設定されている。フィルタ22dは、剛性トルクがトルクリミッタ値に達していない場合にのみ剛性トルクをそのまま通過させ、剛性トルクがトルクリミッタ値に達した場合には剛性トルクを0として出力する。乗算器22eは、剛性トルクにゲインKelse/Ksenを乗じる。加算器22fは、乗算器22eの出力とフィルタ22dの出力とを加算して最終的な剛性トルクを演算する。
操舵トルク検出部23は、トルク選択部23aおよび加算器23bを有する。トルク選択部23aは、トルクセンサ値がトルクリミッタ値に達していない場合にはトルクセンサ値を出力し、トルクセンサ値がトルクリミッタ値に達した場合には剛性トルクを出力する（トルク選択ステップ）。加算器23bは、トルク選択部23aの出力から慣性モーメント相当トルクを減じて操舵トルク推定値を演算する。
第１トルク推定部21は、微分器21a、微分器21bおよび乗算器21cを有する。微分器21aは、操舵角センサ値を１階微分して操舵角速度を演算する。微分器21bは、操舵角速度を１階微分して操舵角加速度を演算する。乗算器21cは、操舵角加速度にステアリングホイール2の慣性モーメント-Mを乗じて慣性モーメント相当トルクを演算する。なお、慣性モーメント相当トルクによってトルクセンサ15にかかるトルクは操舵角加速度と向きが反対方向であるため、マイナスの符号を付している。
第２トルク推定部22は、加算器22a、乗算器22b、フィルタ22c、フィルタ22d、乗算器22eおよび加算器22fを有する。加算器22aは、操舵角センサ値とレゾルバ検出値との角度差を演算する。乗算器22bは、操舵角センサ値とレゾルバ検出値との角度差にゲインKsenを乗じて剛性トルクを演算する。ゲインKsenは、トーションバーの剛性に相当する。フィルタ22cは、剛性トルクがトルクセンサ15のトルクリミッタ値に達した場合にのみ剛性トルクをそのまま通過させ、剛性トルクがトルクリミッタ値に達していない場合には剛性トルクを0として出力する。図４は、実施形態１のステアリング系の剛性トルクモデルである。剛性トルクは、傾きKsenの直線と傾きKelseの直線とを組み合わせた形状を有する。傾きKelseはトーションバーがストッパと物理的に当接している状態でのステアリングホイール2およびピニオン軸6間の剛性に相当する。両トルクリミッタ値は、トルクセンサ15の測定レンジの上下限値であって、傾きKsenのエリアに設定されている。フィルタ22dは、剛性トルクがトルクリミッタ値に達していない場合にのみ剛性トルクをそのまま通過させ、剛性トルクがトルクリミッタ値に達した場合には剛性トルクを0として出力する。乗算器22eは、剛性トルクにゲインKelse/Ksenを乗じる。加算器22fは、乗算器22eの出力とフィルタ22dの出力とを加算して最終的な剛性トルクを演算する。
操舵トルク検出部23は、トルク選択部23aおよび加算器23bを有する。トルク選択部23aは、トルクセンサ値がトルクリミッタ値に達していない場合にはトルクセンサ値を出力し、トルクセンサ値がトルクリミッタ値に達した場合には剛性トルクを出力する（トルク選択ステップ）。加算器23bは、トルク選択部23aの出力から慣性モーメント相当トルクを減じて操舵トルク推定値を演算する。
次に、実施形態１の作用効果を説明する。
図５は、自動操舵中にドライバがステアリングホイール2から手を離している場合の操舵角、操舵角速度、操舵角加速度およびトルクセンサ値のタイムチャートである。
自動操舵においてモータ14により前輪3,3を操舵すると、ピニオン軸6が回転しピニオン角が立ち上がる。ステアリングホイール2の慣性によりステアリングホイール2およびモータ14間の部材ねじれが発生し、ピニオン軸6に遅れてステアリングホイール2が回転し、操舵角が立ち上がる。その後、操舵角はピニオン角に対して部材ねじれにより上下しながら追従し、ピニオン角が一定になるとピニオン角と同じ角度に収束する。この一連の動作中、ドライバはステアリングホイール2を操作していないため、ドライバの操舵トルクは0であるが、トルクセンサ値にはステアリングホイール2の慣性モーメント分のトルク（以下、慣性モーメントトルク）が含まれる。慣性モーメントトルクは、操舵角加速度の大きさに比例し、向きが反対方向となる。
ここで、従来の車両制御装置では、自動操舵中のトルクセンサ値からドライバの操舵介入の有無を判定し、操舵介入判定時には自動操舵をキャンセルしている。ここで、「キャンセル」とは、自動操舵からドライバによる手動操舵へ移行することをいう。このため、従来の車両制御装置では、慣性モーメントトルクをドライバの操舵介入と誤判断し、ドライバの意図に反して自動操舵がキャンセルされるおそれがあった。なお、操舵介入を判定するトルクセンサ値の閾値を慣性モーメントトルクよりも大きくすることで、上記誤判断を抑制できるが、操舵トルクが慣性モーメントトルクよりも小さい場合にはドライバの操舵を認識できない。
図５は、自動操舵中にドライバがステアリングホイール2から手を離している場合の操舵角、操舵角速度、操舵角加速度およびトルクセンサ値のタイムチャートである。
自動操舵においてモータ14により前輪3,3を操舵すると、ピニオン軸6が回転しピニオン角が立ち上がる。ステアリングホイール2の慣性によりステアリングホイール2およびモータ14間の部材ねじれが発生し、ピニオン軸6に遅れてステアリングホイール2が回転し、操舵角が立ち上がる。その後、操舵角はピニオン角に対して部材ねじれにより上下しながら追従し、ピニオン角が一定になるとピニオン角と同じ角度に収束する。この一連の動作中、ドライバはステアリングホイール2を操作していないため、ドライバの操舵トルクは0であるが、トルクセンサ値にはステアリングホイール2の慣性モーメント分のトルク（以下、慣性モーメントトルク）が含まれる。慣性モーメントトルクは、操舵角加速度の大きさに比例し、向きが反対方向となる。
ここで、従来の車両制御装置では、自動操舵中のトルクセンサ値からドライバの操舵介入の有無を判定し、操舵介入判定時には自動操舵をキャンセルしている。ここで、「キャンセル」とは、自動操舵からドライバによる手動操舵へ移行することをいう。このため、従来の車両制御装置では、慣性モーメントトルクをドライバの操舵介入と誤判断し、ドライバの意図に反して自動操舵がキャンセルされるおそれがあった。なお、操舵介入を判定するトルクセンサ値の閾値を慣性モーメントトルクよりも大きくすることで、上記誤判断を抑制できるが、操舵トルクが慣性モーメントトルクよりも小さい場合にはドライバの操舵を認識できない。
図６は、自動操舵中にドライバがステアリングホイール2を操作した場合の、操舵角、操舵角加速度、トルクセンサ値および操舵トルク推定値のタイムチャートである。
自動操舵中にドライバがステアリングホイール2を操作し、ピニオン角よりも操舵角が早く立ち上がると、ステアリングホイール2およびモータ14間に部材ねじれが発生し、トルクセンサ値は操舵トルクよりも慣性モーメントトルクの分だけ大きな値を示す。実施形態１のEPSコントローラ18では、ステアリングホイール２の操舵角加速度に基づいて慣性モーメント相当トルクを算出し、トルクセンサ値から慣性モーメント相当トルクを減じることで操舵トルク推定値を算出するため、操舵トルク推定値は操舵トルクにほぼ一致している。つまり、実施形態１では、ステアリングホイール２の慣性モーメントの影響を受けることなく、自動操舵中におけるドライバの操舵トルクを精度よく推定できる。この結果、自動操舵からドライバによる手動操舵への移行判定精度を向上できる。また、慣性モーメントトルクよりも小さな操舵トルクを認識できるため、自動操舵をキャンセルする操舵トルクの閾値を慣性モーメントトルクよりも小さな値に設定できる。つまり、操舵トルクが慣性モーメントトルクよりも小さい場合であってもドライバの操舵介入を判断できるため、自動操舵のキャンセルが可能である。
モータ制御部26は、自動操舵時、自動操舵目標と操舵トルク推定値とに応じて車両の舵角（前輪3,3の舵角）を変化させる。これにより、ドライバの操舵トルクに応じた舵角制御と自動操舵による舵角制御との両立を実現できる。
自動操舵キャンセル判定部25は、操舵トルク推定値が閾値を超えた場合、自動操舵のキャンセルを判定する。これにより、自動操舵からドライバによる手動操舵への移行判定精度を向上できる。ここで、ドライバがステアリングホイール2を握ると、ステアリングホイール2の見かけ上の質量が増加し、ステアリングホイール2の慣性モーメントが増加することにより、トルクセンサ値と慣性モーメント相当トルクとの間に差が生じる。つまり、自動操舵キャンセル判定部25は、ステアリングホイール2の慣性モーメントの変化に基づいて、自動操舵のキャンセル判定を行うものである。
自動操舵中にドライバがステアリングホイール2を操作し、ピニオン角よりも操舵角が早く立ち上がると、ステアリングホイール2およびモータ14間に部材ねじれが発生し、トルクセンサ値は操舵トルクよりも慣性モーメントトルクの分だけ大きな値を示す。実施形態１のEPSコントローラ18では、ステアリングホイール２の操舵角加速度に基づいて慣性モーメント相当トルクを算出し、トルクセンサ値から慣性モーメント相当トルクを減じることで操舵トルク推定値を算出するため、操舵トルク推定値は操舵トルクにほぼ一致している。つまり、実施形態１では、ステアリングホイール２の慣性モーメントの影響を受けることなく、自動操舵中におけるドライバの操舵トルクを精度よく推定できる。この結果、自動操舵からドライバによる手動操舵への移行判定精度を向上できる。また、慣性モーメントトルクよりも小さな操舵トルクを認識できるため、自動操舵をキャンセルする操舵トルクの閾値を慣性モーメントトルクよりも小さな値に設定できる。つまり、操舵トルクが慣性モーメントトルクよりも小さい場合であってもドライバの操舵介入を判断できるため、自動操舵のキャンセルが可能である。
モータ制御部26は、自動操舵時、自動操舵目標と操舵トルク推定値とに応じて車両の舵角（前輪3,3の舵角）を変化させる。これにより、ドライバの操舵トルクに応じた舵角制御と自動操舵による舵角制御との両立を実現できる。
自動操舵キャンセル判定部25は、操舵トルク推定値が閾値を超えた場合、自動操舵のキャンセルを判定する。これにより、自動操舵からドライバによる手動操舵への移行判定精度を向上できる。ここで、ドライバがステアリングホイール2を握ると、ステアリングホイール2の見かけ上の質量が増加し、ステアリングホイール2の慣性モーメントが増加することにより、トルクセンサ値と慣性モーメント相当トルクとの間に差が生じる。つまり、自動操舵キャンセル判定部25は、ステアリングホイール2の慣性モーメントの変化に基づいて、自動操舵のキャンセル判定を行うものである。
図７は、自動操舵中にドライバがステアリングホイール2を操作してトルクセンサ値が飽和した場合の、操舵角、操舵角加速度、トルクセンサ値および操舵トルク推定値のタイムチャートである。
一般的に、電動パワーステアリング装置に用いられるトルクセンサは、読み込むAD変換器の分解能の制約から、通常のアシスト制御に使用するトルク領域を高精度に検出できるような測定レンジが設定されている。このため、測定レンジを拡大しようとすると、検出精度の悪化または大幅なコストアップを招く。よって、通常のアシスト制御用の測定レンジでは、自動操舵中にステアリングホイール2が高速で動いたり、自動操舵とドライバの手動操舵とが干渉して大きなトルクが作用したりすると、トルクセンサ値が飽和するという問題があった。これに対し、実施形態１のEPSコントローラ18では、トルクセンサ値が飽和した場合、すなわち、トルクセンサ値がトルクリミッタ値に達した場合、操舵角センサ値とレゾルバ検出値との角度差にゲインKelseを乗じて求めた剛性トルクから慣性モーメント相当トルクを減じて操舵トルク推定値を算出する。これにより、トルクセンサ値が飽和した場合であっても、自動操舵中におけるドライバの操舵トルクを精度よく推定できる。この結果、トルクセンサ値が飽和した場合であっても、自動操舵からドライバによる手動操舵への移行判定精度を向上できる。また、従来のセンサ構成を使用できるため、アシスト制御時における検出精度の悪化やコストアップは生じない。
一般的に、電動パワーステアリング装置に用いられるトルクセンサは、読み込むAD変換器の分解能の制約から、通常のアシスト制御に使用するトルク領域を高精度に検出できるような測定レンジが設定されている。このため、測定レンジを拡大しようとすると、検出精度の悪化または大幅なコストアップを招く。よって、通常のアシスト制御用の測定レンジでは、自動操舵中にステアリングホイール2が高速で動いたり、自動操舵とドライバの手動操舵とが干渉して大きなトルクが作用したりすると、トルクセンサ値が飽和するという問題があった。これに対し、実施形態１のEPSコントローラ18では、トルクセンサ値が飽和した場合、すなわち、トルクセンサ値がトルクリミッタ値に達した場合、操舵角センサ値とレゾルバ検出値との角度差にゲインKelseを乗じて求めた剛性トルクから慣性モーメント相当トルクを減じて操舵トルク推定値を算出する。これにより、トルクセンサ値が飽和した場合であっても、自動操舵中におけるドライバの操舵トルクを精度よく推定できる。この結果、トルクセンサ値が飽和した場合であっても、自動操舵からドライバによる手動操舵への移行判定精度を向上できる。また、従来のセンサ構成を使用できるため、アシスト制御時における検出精度の悪化やコストアップは生じない。
〔実施形態２〕
図８は、実施形態２の車両制御装置の構成図である。
実施形態１では、EPSコントローラ18側で操舵トルク推定値の算出および自動操舵キャンセルの判定を行ったのに対し、実施形態２では、ADコントローラ19側で操舵トルク推定値の算出および自動操舵キャンセルの判定を行う点で実施形態１と相違する。以下、実施形態１との相違点のみを説明する。
実施形態２のADコントローラ19は、第１トルク推定部21、第２トルク推定部22、操舵トルク検出部23、自動操舵キャンセル判定部25および自動操舵目標選択部27を有する。自動操舵目標選択部27は、自動操舵キャンセルフラグがクリアされている場合には自動操舵目標をそのままEPSコントローラ18へ出力し、自動操舵キャンセルフラグがセットされている場合には自動操舵目標を0として出力する。
EPSコントローラ18は、自動操舵目標のトルク換算値とアシストトルク目標値とを加算した値をトルク目標値とし、モータ14の出力トルクがトルク目標値と一致するようにモータ14への供給電流を制御する。このとき、自動操舵目標のトルク換算値とアシストトルク目標値とに所定の重み付けを行ってもよい。
実施形態２においても、実施形態１と同様の作用効果を奏する。
図８は、実施形態２の車両制御装置の構成図である。
実施形態１では、EPSコントローラ18側で操舵トルク推定値の算出および自動操舵キャンセルの判定を行ったのに対し、実施形態２では、ADコントローラ19側で操舵トルク推定値の算出および自動操舵キャンセルの判定を行う点で実施形態１と相違する。以下、実施形態１との相違点のみを説明する。
実施形態２のADコントローラ19は、第１トルク推定部21、第２トルク推定部22、操舵トルク検出部23、自動操舵キャンセル判定部25および自動操舵目標選択部27を有する。自動操舵目標選択部27は、自動操舵キャンセルフラグがクリアされている場合には自動操舵目標をそのままEPSコントローラ18へ出力し、自動操舵キャンセルフラグがセットされている場合には自動操舵目標を0として出力する。
EPSコントローラ18は、自動操舵目標のトルク換算値とアシストトルク目標値とを加算した値をトルク目標値とし、モータ14の出力トルクがトルク目標値と一致するようにモータ14への供給電流を制御する。このとき、自動操舵目標のトルク換算値とアシストトルク目標値とに所定の重み付けを行ってもよい。
実施形態２においても、実施形態１と同様の作用効果を奏する。
〔他の実施形態〕
以上、本発明を実施するための実施形態を説明したが、本発明の具体的な構成は実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
自動操舵目標をトルク指令としてもよい。
電動パワーステアリング装置のモータは、コラム軸と連結してもよい。また、第２のピニオン軸またはベルトを介してモータとラック軸とを連結してもよい。
以上、本発明を実施するための実施形態を説明したが、本発明の具体的な構成は実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
自動操舵目標をトルク指令としてもよい。
電動パワーステアリング装置のモータは、コラム軸と連結してもよい。また、第２のピニオン軸またはベルトを介してモータとラック軸とを連結してもよい。
以上説明した実施形態から把握し得る技術的思想について、以下に記載する。
車両制御装置は、その一つの態様において、ステアリングホイールの操舵力を検出するトルクセンサと、前記ステアリングホイールの回転に基づいた回転角を検出するステアリング回転角検出部と、を有する電動パワーステアリング装置により自動操舵を行う車両制御装置であって、前記ステアリング回転角検出部により検出されたステアリングホイール回転角に応じて求められた前記ステアリングホイールの回転角加速度に基づいて、前記ステアリングホイールの慣性モーメント分のトルクを推定する第１トルク推定部と、前記第１トルク推定部により推定された慣性トルク推定値と、前記トルクセンサにより検出されたトルク値と、に基づいて操舵トルク推定値を求める操舵トルク推定部と、を備える。
より好ましい態様では、上記態様において、前記ステアリングホイールの回転が伝達されるピニオン軸の回転角を求めるピニオン軸回転角演算部と、前記ピニオン軸回転角演算部により演算されたピニオン軸回転角と、前記ステアリングホイール回転角と、に基づいて前記ステアリングホイールにかかるトルクを推定する第２トルク推定部と、を備え、前記操舵トルク推定部は、前記第１トルク推定部により推定された慣性トルク推定値と、前記トルクセンサにより検出されたトルク値または前記第２トルク推定部により推定されたトルク推定値と、に基づいて操舵トルク推定値を求める。
車両制御装置は、その一つの態様において、ステアリングホイールの操舵力を検出するトルクセンサと、前記ステアリングホイールの回転に基づいた回転角を検出するステアリング回転角検出部と、を有する電動パワーステアリング装置により自動操舵を行う車両制御装置であって、前記ステアリング回転角検出部により検出されたステアリングホイール回転角に応じて求められた前記ステアリングホイールの回転角加速度に基づいて、前記ステアリングホイールの慣性モーメント分のトルクを推定する第１トルク推定部と、前記第１トルク推定部により推定された慣性トルク推定値と、前記トルクセンサにより検出されたトルク値と、に基づいて操舵トルク推定値を求める操舵トルク推定部と、を備える。
より好ましい態様では、上記態様において、前記ステアリングホイールの回転が伝達されるピニオン軸の回転角を求めるピニオン軸回転角演算部と、前記ピニオン軸回転角演算部により演算されたピニオン軸回転角と、前記ステアリングホイール回転角と、に基づいて前記ステアリングホイールにかかるトルクを推定する第２トルク推定部と、を備え、前記操舵トルク推定部は、前記第１トルク推定部により推定された慣性トルク推定値と、前記トルクセンサにより検出されたトルク値または前記第２トルク推定部により推定されたトルク推定値と、に基づいて操舵トルク推定値を求める。
別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記操舵トルク推定部は、前記トルクセンサのレンジ内のトルクとなる場合は前記第１トルク推定部により推定された慣性トルク推定値と、前記トルクセンサにより検出されたトルク値と、に基づいて操舵トルク推定値を求め、前記トルクセンサのレンジ外のトルクとなる場合は前記第１トルク推定部により推定された慣性トルク推定値と、前記第２トルク推定部により推定されたトルク推定値と、に基づいて操舵トルク推定値を求めるように選択制御するトルク選択部を有する。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記車両の自動操舵に対する自動操舵トルク目標値と、前記操舵トルク推定部により求められた操舵トルク推定値と、に応じて前記車両の舵角を変化させる舵角制御部を備える。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記操舵トルク推定部は、前記トルクセンサにより検出されたトルク値から前記第１トルク推定部により推定された慣性トルク推定値を減じることで前記操舵トルク推定値を求める。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記操舵トルク推定部により求められた操舵トルク推定値が予め設定された閾値を超えた場合、前記自動操舵のキャンセルを判定する自動操舵キャンセル判定部を備える。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記車両の自動操舵に対する自動操舵トルク目標値と、前記操舵トルク推定部により求められた操舵トルク推定値と、に応じて前記車両の舵角を変化させる舵角制御部を備える。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記操舵トルク推定部は、前記トルクセンサにより検出されたトルク値から前記第１トルク推定部により推定された慣性トルク推定値を減じることで前記操舵トルク推定値を求める。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記操舵トルク推定部により求められた操舵トルク推定値が予め設定された閾値を超えた場合、前記自動操舵のキャンセルを判定する自動操舵キャンセル判定部を備える。
また、他の観点から、車両制御方法は、ステアリングホイールの操舵力を検出するトルクセンサと、前記ステアリングホイールの回転に基づいた回転角を検出するステアリング回転角検出部と、を有する電動パワーステアリング装置により自動操舵を行う車両制御方法であって、前記ステアリング回転角検出部により検出されたステアリングホイール回転角に応じて求められた前記ステアリングホイールの回転角加速度に基づいて、前記ステアリングホイールの慣性モーメント分のトルクを推定する第１トルク推定ステップと、前記第１トルク推定ステップにより推定された慣性トルク推定値と、前記トルクセンサにより検出されたトルク値と、に基づいて操舵トルク推定値を求める操舵トルク推定ステップと、を備える。
好ましくは、上記態様において、前記ステアリングホイールの回転が伝達されるピニオン軸の回転角を求めるピニオン軸回転角演算ステップと、前記ピニオン軸回転角演算ステップにより演算されたピニオン軸回転角と、前記ステアリングホイール回転角と、に基づいて前記ステアリングホイールにかかるトルクを推定する第２トルク推定ステップと、を有し、前記操舵トルク推定ステップは、前記第１トルク推定ステップにより推定された慣性トルク推定値と、前記トルクセンサにより検出されたトルク値または前記第２トルク推定ステップにより推定されたトルク推定値と、に基づいて操舵トルク推定値を求める。
好ましくは、上記態様において、前記ステアリングホイールの回転が伝達されるピニオン軸の回転角を求めるピニオン軸回転角演算ステップと、前記ピニオン軸回転角演算ステップにより演算されたピニオン軸回転角と、前記ステアリングホイール回転角と、に基づいて前記ステアリングホイールにかかるトルクを推定する第２トルク推定ステップと、を有し、前記操舵トルク推定ステップは、前記第１トルク推定ステップにより推定された慣性トルク推定値と、前記トルクセンサにより検出されたトルク値または前記第２トルク推定ステップにより推定されたトルク推定値と、に基づいて操舵トルク推定値を求める。
別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記操舵トルク推定ステップは、前記トルクセンサのレンジ内のトルクとなる場合は前記第１トルク推定ステップにより推定された慣性トルク推定値と、前記トルクセンサにより検出されたトルク値と、に基づいて操舵トルク推定値を求め、前記トルクセンサのレンジ外のトルクとなる場合は前記第１トルク推定ステップにより推定された慣性トルク推定値と、前記第２トルク推定ステップにより推定されたトルク推定値と、に基づいて操舵トルク推定値を求めるように選択制御するトルク選択ステップを有する。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記車両の自動操舵に対する自動操舵トルク目標値と、前記操舵トルク推定ステップにより求められた操舵トルク推定値と、に応じて前記車両の舵角を変化させる舵角制御ステップを備える。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記操舵トルク推定ステップは、前記トルクセンサにより検出されたトルク値から前記第１トルク推定ステップにより推定された慣性トルク推定値を減じることで前記操舵トルク推定値を求める。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記操舵トルク推定ステップにより求められた操舵トルク推定値が予め設定された閾値を超えた場合、前記自動操舵をキャンセルする。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記車両の自動操舵に対する自動操舵トルク目標値と、前記操舵トルク推定ステップにより求められた操舵トルク推定値と、に応じて前記車両の舵角を変化させる舵角制御ステップを備える。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記操舵トルク推定ステップは、前記トルクセンサにより検出されたトルク値から前記第１トルク推定ステップにより推定された慣性トルク推定値を減じることで前記操舵トルク推定値を求める。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記操舵トルク推定ステップにより求められた操舵トルク推定値が予め設定された閾値を超えた場合、前記自動操舵をキャンセルする。
さらに、他の観点から、電動パワーステアリング装置は、自動操舵を行う電動パワーステアリング装置であって、ステアリングホイールの操舵力を検出するトルクセンサと、前記ステアリングホイールの回転に基づいた回転角を検出するステアリング回転角検出部と、前記ステアリング回転角検出部により検出されたステアリングホイール回転角に応じて求められた前記ステアリングホイールの回転角加速度に基づいて、前記ステアリングホイールの慣性モーメント分のトルクを推定する第１トルク推定部と、前記第１トルク推定部により推定された慣性トルク推定値と、前記トルクセンサにより検出されたトルク値と、に基づいて操舵トルク推定値を求める操舵トルク推定部と、を備える。
好ましくは、上記態様において、前記ステアリングホイールの回転が伝達されるピニオン軸の回転角を求めるピニオン軸回転角演算部と、前記ピニオン軸回転角演算部により演算されたピニオン軸回転角と、前記ステアリングホイール回転角と、に基づいて前記ステアリングホイールにかかるトルクを推定する第２トルク推定部と、を備え、前記操舵トルク推定部は、前記第１トルク推定部により推定された慣性トルク推定値と、前記トルクセンサにより検出されたトルク値または前記第２トルク推定部により推定されたトルク推定値と、に基づいて操舵トルク推定値を求める。
好ましくは、上記態様において、前記ステアリングホイールの回転が伝達されるピニオン軸の回転角を求めるピニオン軸回転角演算部と、前記ピニオン軸回転角演算部により演算されたピニオン軸回転角と、前記ステアリングホイール回転角と、に基づいて前記ステアリングホイールにかかるトルクを推定する第２トルク推定部と、を備え、前記操舵トルク推定部は、前記第１トルク推定部により推定された慣性トルク推定値と、前記トルクセンサにより検出されたトルク値または前記第２トルク推定部により推定されたトルク推定値と、に基づいて操舵トルク推定値を求める。
別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記操舵トルク推定部は、前記トルクセンサのレンジ内のトルクとなる場合は前記第１トルク推定部により推定された慣性トルク推定値と、前記トルクセンサにより検出されたトルク値と、に基づいて操舵トルク推定値を求め、前記トルクセンサのレンジ外のトルクとなる場合は前記第１トルク推定部により推定された慣性トルク推定値と、前記第２トルク推定部により推定されたトルク推定値と、に基づいて操舵トルク推定値を求めるように選択制御するトルク選択部を有する。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記車両の自動操舵に対する自動操舵トルク目標値と、前記操舵トルク推定部により求められた操舵トルク推定値と、に応じて前記車両の舵角を変化させる舵角制御部を備える。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記操舵トルク制定部は、前記トルクセンサにより検出されたトルク値から前記第１トルク推定部により推定された慣性トルク推定値を減じることで前記操舵トルク推定値を求める。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記操舵トルク推定部により求められた操舵トルク推定値が予め設定された閾値を超えた場合、前記自動操舵をキャンセルする自動操舵キャンセル判定部を備える。
さらに、他の観点から、車両制御装置は、電動パワーステアリング装置により自動操舵を行う車両制御装置であって、ステアリングホイールの慣性モーメントの変化に基づいて、前記自動操舵のキャンセル判定を行う自動操舵キャンセル判定部を備える。
好ましくは、上記態様において、前記自動操舵キャンセル判定部は、前記ステアリングホイールに入力される操舵トルクが前記慣性モーメント分のトルクよりも小さい場合であっても、前記自動操舵をキャンセル可能である。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記車両の自動操舵に対する自動操舵トルク目標値と、前記操舵トルク推定部により求められた操舵トルク推定値と、に応じて前記車両の舵角を変化させる舵角制御部を備える。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記操舵トルク制定部は、前記トルクセンサにより検出されたトルク値から前記第１トルク推定部により推定された慣性トルク推定値を減じることで前記操舵トルク推定値を求める。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記操舵トルク推定部により求められた操舵トルク推定値が予め設定された閾値を超えた場合、前記自動操舵をキャンセルする自動操舵キャンセル判定部を備える。
さらに、他の観点から、車両制御装置は、電動パワーステアリング装置により自動操舵を行う車両制御装置であって、ステアリングホイールの慣性モーメントの変化に基づいて、前記自動操舵のキャンセル判定を行う自動操舵キャンセル判定部を備える。
好ましくは、上記態様において、前記自動操舵キャンセル判定部は、前記ステアリングホイールに入力される操舵トルクが前記慣性モーメント分のトルクよりも小さい場合であっても、前記自動操舵をキャンセル可能である。
以上、本発明の幾つかの実施形態のみを説明したが、本発明の新規の教示や利点から実質的に外れることなく例示の実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者には容易に理解できるであろう。従って、その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含むことを意図する。上記実施形態を任意に組み合わせても良い。
本願は、２０１６年９月９日付出願の日本国特許出願第２０１６－１７６１５７号に基づく優先権を主張する。２０１６年９月９日付出願の日本国特許出願第２０１６－１７６１５７号の明細書、特許請求の範囲、図面、及び要約書を含む全開示内容は、参照により本願に全体として組み込まれる。
2 ステアリングホイール15 トルクセンサ16 レゾルバ（ピニオン軸回転角演算部）17 操舵角センサ（ステアリング回転角検出部）21 第１トルク推定部22 第２トルク推定部23 操舵トルク検出部（操舵トルク推定部）23a トルク選択部25 自動操舵キャンセル判定部26 モータ制御部（舵角制御部）
Claims (20)
- 電動パワーステアリング装置により自動操舵を行う車両制御装置であって、
前記電動パワーステアリング装置は、
ステアリングホイールの操舵力を検出するトルクセンサと、
前記ステアリングホイールの回転に基づいた回転角を検出するステアリング回転角検出部と、
を有しており、
前記車両制御装置は、
前記ステアリング回転角検出部により検出されたステアリングホイール回転角に応じて求められた前記ステアリングホイールの回転角加速度に基づいて、前記ステアリングホイールの慣性モーメント分のトルクを推定する第１トルク推定部と、
前記第１トルク推定部により推定された慣性トルク推定値と、前記トルクセンサにより検出されたトルク値と、に基づいて操舵トルク推定値を求める操舵トルク推定部と、
を備えた車両制御装置。 - 請求項１に記載の車両制御装置において、
該車両制御装置は、さらに、
前記ステアリングホイールの回転が伝達されるピニオン軸の回転角を求めるピニオン軸回転角演算部と、
前記ピニオン軸回転角演算部により演算されたピニオン軸回転角と、前記ステアリングホイール回転角と、に基づいて前記ステアリングホイールにかかるトルクを推定する第２トルク推定部と、
を備え、
前記操舵トルク推定部は、前記第１トルク推定部により推定された慣性トルク推定値と、前記トルクセンサにより検出されたトルク値または前記第２トルク推定部により推定されたトルク推定値と、に基づいて操舵トルク推定値を求める車両制御装置。 - 請求項２に記載の車両制御装置において、
前記操舵トルク推定部は、トルク選択部を有しており、
該トルク選択部は、前記トルクセンサのレンジ内のトルクとなる場合は前記第１トルク推定部により推定された慣性トルク推定値と、前記トルクセンサにより検出されたトルク値と、に基づいて操舵トルク推定値を求め、前記トルクセンサのレンジ外のトルクとなる場合は前記第１トルク推定部により推定された慣性トルク推定値と、前記第２トルク推定部により推定されたトルク推定値と、に基づいて操舵トルク推定値を求めるように選択制御する車両制御装置。 - 請求項１に記載の車両制御装置において、
前記車両制御装置は、さらに、前記車両の自動操舵に対する自動操舵トルク目標値と、前記操舵トルク推定部により求められた操舵トルク推定値と、に応じて前記車両の舵角を変化させる舵角制御部を備えた車両制御装置。 - 請求項１に記載の車両制御装置において、
前記操舵トルク推定部は、前記トルクセンサにより検出されたトルク値から前記第１トルク推定部により推定された慣性トルク推定値を減じることで前記操舵トルク推定値を求める車両制御装置。 - 請求項１に記載の車両制御装置において、
前記車両制御装置は、前記操舵トルク推定部により求められた操舵トルク推定値が予め設定された閾値を超えた場合、前記自動操舵のキャンセルを判定する自動操舵キャンセル判定部を備えた車両制御装置。 - 電動パワーステアリング装置により自動操舵を行う車両制御方法であって、
前記電動パワーステアリング装置は、
ステアリングホイールの操舵力を検出するトルクセンサと、
前記ステアリングホイールの回転に基づいた回転角を検出するステアリング回転角検出部と、
を有しており、
前記車両制御方法は、
前記ステアリング回転角検出部により検出されたステアリングホイール回転角に応じて求められた前記ステアリングホイールの回転角加速度に基づいて、前記ステアリングホイールの慣性モーメント分のトルクを推定する第１トルク推定ステップと、
前記第１トルク推定ステップにより推定された慣性トルク推定値と、前記トルクセンサにより検出されたトルク値と、に基づいて操舵トルク推定値を求める操舵トルク推定ステップと、
を備えた車両制御方法。 - 請求項７に記載の車両制御方法において、
前記車両制御方法は、さらに、
前記ステアリングホイールの回転が伝達されるピニオン軸の回転角を求めるピニオン軸回転角演算ステップと、
前記ピニオン軸回転角演算ステップにより演算されたピニオン軸回転角と、前記ステアリングホイール回転角と、に基づいて前記ステアリングホイールにかかるトルクを推定する第２トルク推定ステップと、
を有し、
前記操舵トルク推定ステップは、前記第１トルク推定ステップにより推定された慣性トルク推定値と、前記トルクセンサにより検出されたトルク値または前記第２トルク推定ステップにより推定されたトルク推定値と、に基づいて操舵トルク推定値を求める車両制御方法。 - 請求項８に記載の車両制御方法において、
前記操舵トルク推定ステップは、トルク選択ステップを有しており、
該トルク選択ステップは、前記トルクセンサのレンジ内のトルクとなる場合は前記第１トルク推定ステップにより推定された慣性トルク推定値と、前記トルクセンサにより検出されたトルク値と、に基づいて操舵トルク推定値を求め、前記トルクセンサのレンジ外のトルクとなる場合は前記第１トルク推定ステップにより推定された慣性トルク推定値と、前記第２トルク推定ステップにより推定されたトルク推定値と、に基づいて操舵トルク推定値を求めるように選択制御する車両制御方法。 - 請求項７に記載の車両制御方法において、
前記車両制御方法は、さらに、前記車両の自動操舵に対する自動操舵トルク目標値と、前記操舵トルク推定ステップにより求められた操舵トルク推定値と、に応じて前記車両の舵角を変化させる舵角制御ステップを備える車両制御方法。 - 請求項７に記載の車両制御方法において、
前記操舵トルク推定ステップは、前記トルクセンサにより検出されたトルク値から前記第１トルク推定ステップにより推定された慣性トルク推定値を減じることで前記操舵トルク推定値を求める車両制御方法。 - 請求項７に記載の車両制御方法において、
前記車両制御方法は、前記操舵トルク推定ステップにより求められた操舵トルク推定値が予め設定された閾値を超えた場合、前記自動操舵をキャンセルする車両制御方法。 - 自動操舵を行う電動パワーステアリング装置であって、
前記電動パワーステアリング装置は、
ステアリングホイールの操舵力を検出するトルクセンサと、
前記ステアリングホイールの回転に基づいた回転角を検出するステアリング回転角検出部と、
前記ステアリング回転角検出部により検出されたステアリングホイール回転角に応じて求められた前記ステアリングホイールの回転角加速度に基づいて、前記ステアリングホイールの慣性モーメント分のトルクを推定する第１トルク推定部と、
前記第１トルク推定部により推定された慣性トルク推定値と、前記トルクセンサにより検出されたトルク値と、に基づいて操舵トルク推定値を求める操舵トルク推定部と、
を備えた電動パワーステアリング装置。 - 請求項１３に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記電動パワーステアリング装置は、さらに、
前記ステアリングホイールの回転が伝達されるピニオン軸の回転角を求めるピニオン軸回転角演算部と、
前記ピニオン軸回転角演算部により演算されたピニオン軸回転角と、前記ステアリングホイール回転角と、に基づいて前記ステアリングホイールにかかるトルクを推定する第２トルク推定部と、
を備え、
前記操舵トルク推定部は、前記第１トルク推定部により推定された慣性トルク推定値と、前記トルクセンサにより検出されたトルク値または前記第２トルク推定部により推定されたトルク推定値と、に基づいて操舵トルク推定値を求める電動パワーステアリング装置。 - 請求項１４に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記操舵トルク推定部は、トルク選択部を有しており、
該トルク選択部は、前記トルクセンサのレンジ内のトルクとなる場合は前記第１トルク推定部により推定された慣性トルク推定値と、前記トルクセンサにより検出されたトルク値と、に基づいて操舵トルク推定値を求め、前記トルクセンサのレンジ外のトルクとなる場合は前記第１トルク推定部により推定された慣性トルク推定値と、前記第２トルク推定部により推定されたトルク推定値と、に基づいて操舵トルク推定値を求めるように選択制御する電動パワーステアリング装置。 - 請求項１３に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記電動パワーステアリング装置は、前記車両の自動操舵に対する自動操舵トルク目標値と、前記操舵トルク推定部により求められた操舵トルク推定値と、に応じて前記車両の舵角を変化させる舵角制御部を備える電動パワーステアリング装置。 - 請求項１３に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記操舵トルク制定部は、前記トルクセンサにより検出されたトルク値から前記第１トルク推定部により推定された慣性トルク推定値を減じることで前記操舵トルク推定値を求める電動パワーステアリング装置。 - 請求項１３に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記電動パワーステアリング装置は、前記操舵トルク推定部により求められた操舵トルク推定値が予め設定された閾値を超えた場合、前記自動操舵をキャンセルする自動操舵キャンセル判定部を備える電動パワーステアリング装置。 - 電動パワーステアリング装置により自動操舵を行う車両制御装置であって、
前記車両制御装置は、ステアリングホイールの慣性モーメントの変化に基づいて、前記自動操舵のキャンセル判定を行う自動操舵キャンセル判定部を備えた車両制御装置。 - 請求項１９に記載の車両制御装置において、
前記自動操舵キャンセル判定部は、前記ステアリングホイールに入力される操舵トルクが前記慣性モーメント分のトルクよりも小さい場合であっても、前記自動操舵をキャンセル可能である車両制御装置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 17848535 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
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| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 17848535 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |