WO2023032010A1 - 操舵装置 - Google Patents
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Classifications
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
Definitions
- This invention relates to a steering device.
- Patent Document 1 discloses that the target driving lane in automatic driving is switched starting from the driver's steering intervention.
- the automated driving system senses at least the input of the direction change command and the driver's grip on the steering wheel, thereby causing the vehicle to steer the vehicle along the centerline of the adjacent lane in the direction corresponding to the direction change command value.
- the automatic steering command value is switched to the automatic steering command value for running the vehicle.
- the driver starts steering intervention after a direction change command is input, the lane center keeping torque for the current lane (the lane before the change) is invalidated. Torque in the direction to return the vehicle to the center is no longer generated.
- An object of the present invention is to provide a steering device capable of generating torque.
- An embodiment of the present invention includes a steering member, an electric motor that drives a steering mechanism, a manual steering command value generation unit that generates a manual steering command value using a steering torque, and an automatic steering command value.
- An integrated angle command value calculation unit that calculates an integrated angle command value by adding command values, and a motor control unit that controls the electric motor.
- FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an electric power steering system to which a motor control device according to an embodiment of the invention is applied.
- FIG. 2 is a block diagram for explaining the electrical configuration of the motor control ECU.
- FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the manual steering command value generator.
- FIG. 4 is a graph showing a setting example of the assist torque command value Tac with respect to the steering torque Td .
- FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of a reference EPS model used in the command value setting section.
- FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the angle control section.
- FIG. 7 is a schematic diagram showing a configuration example of a physical model of the electric power steering system.
- FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the disturbance torque estimator.
- FIG. 10 is a flow chart showing the procedure of command value selection processing performed by the host ECU.
- FIG. 11 is a schematic diagram for explaining the operation at the time of automatic lane change.
- FIG. 12A is a schematic diagram for explaining the operation at the time of automatic lane change in the comparative example.
- FIG. 12B is a schematic diagram for explaining the operation at the time of automatic lane change in the present embodiment.
- An embodiment of the present invention includes a steering member, an electric motor that drives a steering mechanism, a manual steering command value generation unit that generates a manual steering command value using a steering torque, and an automatic steering command value.
- An integrated angle command value calculation unit that calculates an integrated angle command value by adding command values, and a motor control unit that controls the electric motor.
- the reference position of the vehicle is moved to the predetermined position by the driver's steering intervention while the direction change command is being continuously input. to automatically drive the vehicle along the center line of the second traffic lane from the automatic steering command value for automatically driving the vehicle along the center line of the first traffic lane when the vehicle reaches the lateral position of The automatic steering command value is switched to the automatic steering command value of .
- the reference position of the vehicle is moved to the predetermined position by the driver's steering intervention while the direction change command is being continuously input. until the lateral position is reached, a torque is generated in the direction of returning the vehicle to the center of the first traffic lane.
- torque is generated in a direction to move the vehicle into the second travel lane.
- the predetermined lateral position is set between the center line of the first traffic lane and the boundary between the first traffic lane and the second traffic lane.
- An embodiment of the present invention includes a steering member, an electric motor that drives a steering mechanism, a manual steering command value generation unit that generates a manual steering command value using a steering torque, and an automatic steering command value.
- an integrated angle command value computing unit that adds command values to compute an integrated angle command value;
- a motor control unit that controls the electric motor based on the integrated angle command value; If the automatic steering command value is for running along the center line of the vehicle, the condition that the direction change command is input based on the driver's operation and the reference position of the vehicle has reached a predetermined lateral position is satisfied.
- a command value switching unit for switching the automatic steering command value to an automatic steering command value for causing the vehicle to travel along the center line of the adjacent lane corresponding to the direction indicated by the direction change command. , to provide the steering system.
- FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an electric power steering system to which a motor control device according to an embodiment of the present invention is applied.
- An electric power steering system 1 includes a steering wheel (steering wheel) 2 as a steering member for steering a vehicle, a steering mechanism 4 for steering steered wheels 3 in conjunction with the rotation of the steering wheel 2, and a driving mechanism. and a steering assist mechanism 5 for assisting a person's steering.
- the steering wheel 2 and steering mechanism 4 are mechanically connected via a steering shaft 6 and an intermediate shaft 7 .
- the steering shaft 6 includes an input shaft 8 connected to the steering wheel 2 and an output shaft 9 connected to the intermediate shaft 7.
- the input shaft 8 and the output shaft 9 are connected via a torsion bar 10 so as to be relatively rotatable.
- a torque sensor 12 is arranged near the torsion bar 10 .
- the torque sensor 12 detects steering torque (torsion bar torque) Td applied to the steering wheel 2 based on relative rotational displacement amounts of the input shaft 8 and the output shaft 9 .
- the steering torque Td detected by the torque sensor 12 is, for example, a positive value for torque for steering to the left and a negative value for torque for steering to the right. , and the larger the absolute value, the larger the magnitude of the steering torque Td .
- the steering mechanism 4 consists of a rack and pinion mechanism including a pinion shaft 13 and a rack shaft 14 as a steering shaft.
- the steered wheels 3 are connected to each end of the rack shaft 14 via tie rods 15 and knuckle arms (not shown).
- the pinion shaft 13 is connected to the intermediate shaft 7 .
- the pinion shaft 13 rotates in conjunction with steering of the steering wheel 2 .
- a pinion 16 is connected to the tip of the pinion shaft 13 .
- the rack shaft 14 extends linearly along the lateral direction of the vehicle.
- a rack 17 that meshes with the pinion 16 is formed in the axially intermediate portion of the rack shaft 14 .
- the pinion 16 and rack 17 convert the rotation of the pinion shaft 13 into axial movement of the rack shaft 14 .
- the steerable wheels 3 can be steered.
- the steering assist mechanism 5 includes an electric motor 18 for generating a steering assist force (assist torque) and a speed reducer 19 for amplifying the output torque of the electric motor 18 and transmitting it to the steering mechanism 4 .
- the speed reducer 19 comprises a worm gear mechanism including a worm gear 20 and a worm wheel 21 meshing with the worm gear 20 .
- the speed reducer 19 is accommodated in a gear housing 22 as a transmission mechanism housing.
- the reduction ratio (gear ratio) of the speed reducer 19 may be represented by N.
- the reduction ratio N is defined as the ratio ⁇ wg / ⁇ ww of the rotation angle ⁇ wg of the worm gear 20 to the rotation angle ⁇ ww of the worm wheel 21 .
- the worm gear 20 is rotationally driven by the electric motor 18 . Also, the worm wheel 21 is connected to the output shaft 9 so as to be rotatable together.
- the worm gear 20 When the worm gear 20 is rotationally driven by the electric motor 18, the worm wheel 21 is rotationally driven, motor torque is applied to the steering shaft 6, and the steering shaft 6 (output shaft 9) rotates. Rotation of the steering shaft 6 is transmitted to the pinion shaft 13 via the intermediate shaft 7 . Rotation of the pinion shaft 13 is converted into axial movement of the rack shaft 14 . As a result, the steerable wheels 3 are steered. That is, by rotationally driving the worm gear 20 with the electric motor 18, the steering assistance with the electric motor 18 and the steering of the steerable wheels 3 become possible.
- the electric motor 18 is provided with a rotation angle sensor 23 for detecting the rotation angle of the rotor of the electric motor 18 .
- the torque applied to the output shaft 9 includes motor torque by the electric motor 18 and disturbance torque other than the motor torque.
- the disturbance torque T lc other than the motor torque includes steering torque T d , road load torque (road surface reaction torque) T rl , friction torque T f and the like.
- the steering torque Td is torque applied to the output shaft 9 from the steering wheel 2 side due to force applied to the steering wheel 2 by the driver, force generated by steering inertia, or the like.
- the road load torque Trl is generated by the self-aligning torque generated in the tire, the force generated by the suspension and tire wheel alignment, the frictional force of the rack and pinion mechanism, and the like. is the torque applied to
- the vehicle has a CCD (Charge Coupled Device) camera 25 that captures the road in front of the vehicle, a GPS (Global Positioning System) 26 that detects the position of the vehicle, and a radar that detects road shapes and obstacles. 27, a map information memory 28 storing map information, a direction change input device 29 and the like are mounted.
- CCD Charge Coupled Device
- GPS Global Positioning System
- the CCD camera 25, GPS 26, radar 27, and map information memory 28 are connected to a host ECU (ECU: Electronic Control Unit) 201 for driving support control and automatic driving control. Based on the information and map information obtained by the CCD camera 25, GPS 26 and radar 27, the host ECU 201 recognizes the surrounding environment, estimates the position of the vehicle, and plans routes, and determines control target values for steering and drive actuators. .
- ECU Electronic Control Unit
- the host ECU 201 sets an automatic steering command value for automatic steering.
- the automatic steering control is, for example, control for running the vehicle along the target trajectory.
- the host ECU 201 sets a first automatic steering command value ⁇ adac1 , a second automatic steering command value ⁇ adac2 , and a third automatic steering command value ⁇ adac3 as automatic steering command values.
- the first automatic steering command value ⁇ adac1 is an automatic steering command value for causing the vehicle to travel along the center line of the lane in which the vehicle is currently traveling (hereinafter referred to as "current lane”).
- the second automatic steering command value ⁇ adac2 is an automatic steering command value for driving the vehicle along the center line of the lane adjacent to the right of the current lane (hereinafter referred to as the "right lane”).
- the third automatic steering command value ⁇ adac3 is an automatic steering command value for driving the vehicle along the center line of the lane adjacent to the left of the current lane (hereinafter referred to as the "left lane").
- the automatic steering command values ⁇ adac1 , ⁇ adac2 , and ⁇ adac3 are target steering angle values for automatically driving the vehicle along the center line of each lane. Since the processing for setting the automatic steering command values ⁇ adac1 , ⁇ adac2 , and ⁇ adac3 is well known, detailed description thereof will be omitted here.
- the second automatic steering command value ⁇ adac2 is not set.
- the third automatic steering command value ⁇ adac3 is not set.
- the direction change input device 29 has, for example, a blinker lever for operating the direction indicator.
- the driver When turning right or left or changing course, the driver inputs a direction change command by operating the turn signal lever.
- a direction change command to the left or a direction change command to the right is input by the driver operating the turn signal lever.
- the turn signal lever When the turn signal lever is tilted from the turn indicator off position, which is the normal position, to the turn indicator on position, the input of the direction change command starts, and when the turn signal lever is returned to the turn indicator off position, the input of the direction change command stops. be done. That is, the direction change command is continuously input while the winker lever is tilted to the direction indicator ON position.
- the host ECU 201 uses a direction change command or the like to perform command value selection processing for selecting one of the automatic steering command values ⁇ adac1 , adac2 , and ⁇ adac3 . Details of the command value selection process will be described later.
- the automatic steering command value selected by the command value selection process will be referred to as an automatic steering command value ⁇ adac .
- the automatic steering command value ⁇ adac selected by the host ECU 201 is given to the motor control ECU 202 via the vehicle-mounted network.
- the steering torque T d detected by the torque sensor 12 and the output signal of the rotation angle sensor 23 are input to the motor control ECU 202 .
- the motor control ECU 202 controls the electric motor 18 based on these input signals and information given from the host ECU 201 .
- FIG. 2 is a block diagram for explaining the electrical configuration of the motor control ECU 202. As shown in FIG.
- the motor control ECU 202 includes a microcomputer 40, a drive circuit (inverter circuit) 31 that is controlled by the microcomputer 40 and supplies power to the electric motor 18, and a current flowing through the electric motor 18 (hereinafter referred to as "motor current I"). ) and a current detection circuit 32 for detecting the current.
- the microcomputer 40 has a CPU and memory (ROM, RAM, non-volatile memory, etc.), and functions as a plurality of functional processing units by executing predetermined programs.
- the plurality of function processing units include a manual steering command value generation unit 41 , an integrated angle command value calculation unit 42 and a control unit 43 .
- the manual steering command value generator 41 converts the steering angle (more precisely, the rotation angle ⁇ of the output shaft 9) corresponding to the steering wheel operation to a manual steering command value ⁇ mdac. It is provided for setting as The manual steering command value generator 41 uses the steering torque Td detected by the torque sensor 12 to generate a manual steering command value ⁇ mdac .
- the integrated angle command value calculation unit 42 adds the manual steering command value ⁇ mdac to the automatic steering command value ⁇ adac set by the host ECU 201 to calculate the integrated angle command value ⁇ acmd .
- the controller 43 angle-controls the electric motor 18 based on the integrated angle command value ⁇ acmd . More specifically, the control unit 43 drives and controls the drive circuit 31 so that the steering angle ⁇ (the rotation angle ⁇ of the output shaft 9) approaches the integrated angle command value ⁇ acmd .
- Control unit 43 includes an angle control unit 44 and a torque control unit (current control unit) 45 .
- the angle control unit 44 calculates a motor torque command value Tm , which is a target value of the motor torque of the electric motor 18, based on the integrated angle command value ⁇ acmd .
- the torque control unit 45 drives the drive circuit 31 so that the motor torque of the electric motor 18 approaches the motor torque command value Tm .
- FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the manual steering command value generator 41. As shown in FIG. 3
- the manual steering command value generation section 41 includes an assist torque command value setting section 51 and a command value setting section 52 .
- the assist torque command value setting unit 51 sets an assist torque command value Tac , which is a target value of assist torque required for manual operation.
- the assist torque command value setting unit 51 sets the assist torque command value Tac based on the steering torque Td detected by the torque sensor 12 .
- a setting example of the assist torque command value Tac with respect to the steering torque Td is shown in FIG.
- the assist torque command value Tac is set to a positive value when the electric motor 18 should generate a steering assist force for left steering, and when the electric motor 18 should generate a steering assist force for right steering. Negative value.
- the assist torque command value Tac is positive for positive steering torque Td values and negative for negative steering torque Td values.
- the assist torque command value Tac is set such that its absolute value increases as the absolute value of the steering torque Td increases.
- the assist torque command value setting unit 51 may calculate the assist torque command value Tac by multiplying the steering torque Td by a preset constant.
- the command value setting unit 52 uses the reference EPS model to set the manual steering command value ⁇ mdac .
- FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of the reference EPS model used by the command value setting unit 52.
- FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of the reference EPS model used by the command value setting unit 52.
- This reference EPS model is a single inertia model that includes a lower column.
- a lower column corresponds to the output shaft 9 and the worm wheel 21 .
- Jc is the inertia of the lower column
- ⁇ c is the rotation angle of the lower column
- Td is the steering torque.
- a steering torque T d , a torque N ⁇ T m acting on the output shaft 9 from the electric motor 18 and a road load torque T rl are applied to the lower column.
- a road load torque Trl is expressed by the following equation (1) using a spring constant k and a viscous damping coefficient c.
- T rl ⁇ k ⁇ c ⁇ c(d ⁇ c /dt) (1)
- the spring constant k and the viscous damping coefficient c are set to predetermined values obtained in advance through experiments, analyses, or the like.
- J c ⁇ d 2 ⁇ c /dt 2 T d + N ⁇ T m ⁇ k ⁇ c ⁇ c(d ⁇ c /dt) (2)
- the command value setting unit 52 substitutes the steering torque Td detected by the torque sensor 12 for Td , and substitutes the assist torque command value Tac set by the assist torque command value setting unit 51 for N ⁇ Tm . Then, by solving the differential equation of equation (2), the rotation angle ⁇ c of the lower column is calculated. Then, the command value setting unit 52 sets the obtained rotation angle ⁇ c of the lower column as the manual steering command value ⁇ mdac .
- FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the angle control unit 44. As shown in FIG.
- the angle control unit 44 calculates the motor torque command value Tm based on the integrated angle command value ⁇ acmd .
- the angle control unit 44 includes a low-pass filter (LPF) 61, a feedback control unit 62, a feedforward control unit 63, a disturbance torque estimation unit 64, a torque addition unit 65, a disturbance torque compensation unit 66, a first deceleration It includes a ratio division section 67 , a reduction ratio multiplication section 68 , a rotation angle calculation section 69 and a second reduction ratio division section 70 .
- LPF low-pass filter
- the rotation angle calculator 69 calculates the rotor rotation angle ⁇ m of the electric motor 18 based on the output signal of the rotation angle sensor 23 .
- a second reduction ratio dividing unit 70 divides the rotor rotation angle ⁇ m calculated by the rotation angle calculation unit 69 by the reduction ratio N, thereby dividing the rotor rotation angle ⁇ m into the rotation angle (actual steering angle) of the output shaft 9. Convert to ⁇ .
- a low-pass filter 61 performs low-pass filter processing on the integrated angle command value ⁇ acmd .
- the integrated angle command value ⁇ cmd after low-pass filtering is given to the feedback control section 62 and the feedforward control section 63 .
- the feedback control section 62 is provided to bring the steering angle estimated value ⁇ calculated by the disturbance torque estimating section 64 closer to the integrated angle command value ⁇ cmd after the low-pass filter processing.
- the feedback controller 62 includes an angular deviation calculator 62A and a PD controller 62B.
- the angle deviation calculation unit 62A calculates the deviation ( ⁇ cmd - ⁇ ) between the integrated angle command value ⁇ cmd and the actual steering angle ⁇ calculated by the second reduction ratio division unit 70 as the angle deviation ⁇ . can be
- the PD control section 62B calculates the feedback control torque Tfb by performing PD calculation (proportional differential calculation) on the angular deviation ⁇ calculated by the angular deviation calculating section 62A.
- the feedback control torque T fb is applied to the torque addition section 65 .
- the feedforward control section 63 is provided to compensate for the response delay due to the inertia of the electric power steering system 1 and improve the control response.
- Feedforward control section 63 includes an angular acceleration calculation section 63A and an inertia multiplication section 63B.
- the angular acceleration calculator 63A calculates the target angular acceleration d 2 ⁇ cmd /dt 2 by second-order differentiating the integrated angle command value ⁇ cmd .
- the inertia J is obtained, for example, from a physical model (see FIG. 7) of the electric power steering system 1, which will be described later.
- the feedforward control torque Tff is given to the torque adder 65 as an inertia compensation value.
- the torque adder 65 calculates a basic torque command value (T fb +T ff ) by adding the feedforward control torque T ff to the feedback control torque T fb .
- the disturbance torque estimator 64 is provided for estimating nonlinear torque (disturbance torque: torque other than motor torque) generated as a disturbance in the plant (controlled object of the electric motor 18).
- Estimated values of disturbance torque T lc , steering angle ⁇ , and steering angle differential value (angular velocity) d ⁇ /dt are represented by ⁇ T lc , ⁇ , and d ⁇ /dt, respectively. Details of the disturbance torque estimator 64 will be described later.
- the disturbance torque estimation value ⁇ T lc calculated by the disturbance torque estimator 64 is given to the disturbance torque compensator 66 as a disturbance torque compensation value.
- the steering angle estimated value ⁇ calculated by the disturbance torque estimator 64 is provided to the angle deviation calculator 62A.
- T cmd tilt command value for the output shaft 9 in which the disturbance torque is compensated is obtained.
- the steering torque command value T cmd is given to the first reduction gear ratio dividing section 67 .
- the first speed reduction ratio dividing unit 67 divides the steering torque command value Tcmd by the speed reduction ratio N to calculate the motor torque command value Tm .
- This motor torque command value Tm is given to the torque control section 45 (see FIG. 2).
- the disturbance torque estimator 64 will be described in detail.
- the disturbance torque estimator 64 is composed of a disturbance observer that estimates the disturbance torque T lc , the steering angle ⁇ , and the angular velocity d ⁇ /dt using, for example, the physical model 101 of the electric power steering system 1 shown in FIG. .
- This physical model 101 includes a plant (an example of a motor driven object) 102 including an output shaft 9 and a worm wheel 21 fixed to the output shaft 9 .
- the plant 102 is provided with a steering torque Td from the steering wheel 2 through the torsion bar 10 and a road load torque Trl from the steered wheels 3 side.
- Tlc indicates disturbance torque other than the motor torque applied to the plant 102 .
- the disturbance torque Tlc is shown as the sum of the steering torque Td , the road load torque Trl , and the friction torque Tf . contains.
- the state equation for the physical model 101 in FIG. 7 is expressed by the following formula (4).
- x is a state variable vector
- u1 is a known input vector
- u2 is an unknown input vector
- y is an output vector (measured value).
- A is the system matrix
- B1 is the first input matrix
- B2 is the second input matrix
- C is the output matrix
- D is the feedthrough matrix.
- x e is a state variable vector of the extended system and is expressed by the following equation (6).
- a e is a system matrix of the extended system
- B e is a known input matrix of the extended system
- Ce is an output matrix of the extended system.
- a disturbance observer (extended state observer) represented by the following equation (7) is constructed from the extended state equation of equation (5) above.
- ⁇ x e represents the estimated value of x e .
- L is an observer gain.
- ⁇ y represents the estimated value of y.
- ⁇ x e is represented by the following equation (8).
- ⁇ is the estimated value of ⁇
- ⁇ Tlc is the estimated value of Tlc .
- the disturbance torque estimator 64 calculates the state variable vector ⁇ xe based on the equation (7).
- FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the disturbance torque estimator 64. As shown in FIG. 8
- the disturbance torque estimation unit 64 includes an input vector input unit 81, an output matrix multiplication unit 82, a first addition unit 83, a gain multiplication unit 84, an input matrix multiplication unit 85, a system matrix multiplication unit 86, a second It includes an addition section 87 , an integration section 88 and a state variable vector output section 89 .
- the input vector input unit 81 outputs an input vector u1 .
- the output of the integrator 88 is the state variable vector ⁇ x e (see equation (8) above).
- an initial value is given as the state variable vector ⁇ xe .
- the initial value of the state variable vector ⁇ x e is 0, for example.
- a system matrix multiplier 86 multiplies the state variable vector ⁇ x e by the system matrix A e .
- the output matrix multiplier 82 multiplies the state variable vector ⁇ x e by the output matrix C e .
- the gain multiplier 84 multiplies the output (y ⁇ y) of the first adder 83 by the observer gain L (see the above equation (7)).
- the input matrix multiplication unit 85 multiplies the input vector u1 output from the input vector input unit 81 by the input matrix Be .
- the second adder 87 outputs the output (Be ⁇ u 1 ) of the input matrix multiplier 85, the output (A e ⁇ x e ) of the system matrix multiplier 86, and the output of the gain multiplier 84 (L(y ⁇ ⁇ y)) is added to calculate the differential value d ⁇ x e /dt of the state variable vector.
- the integrator 88 calculates the state variable vector ⁇ x e by integrating the output (d ⁇ x e /dt) of the second adder 87 .
- a state variable vector output unit 89 calculates an estimated disturbance torque value ⁇ T lc , an estimated steering angle value ⁇ , and an estimated angular velocity value d ⁇ /dt based on the state variable vector ⁇ xe.
- a general disturbance observer consists of an inverse model of the plant and a low-pass filter.
- the equation of motion of the plant is expressed by Equation (3) as described above. Therefore, the inverse model of the plant becomes the following equation (9).
- Inputs to a general disturbance observer are J ⁇ d 2 ⁇ /dt 2 and N ⁇ T m . .
- the noise effect due to differentiation can be reduced.
- the disturbance torque estimator 64 a general disturbance observer composed of an inverse model of the plant and a low-pass filter may be used.
- FIG. 9 is a schematic diagram showing the configuration of the torque control unit 45. As shown in FIG.
- the torque control unit 45 (see FIG. 2) includes a motor current command value calculation unit 91, a current deviation calculation unit 92, a PI control unit 93, and a PWM (Pulse Width Modulation) control unit 94.
- the motor current command value calculation unit 91 divides the motor torque command value Tm calculated by the angle control unit 44 (see FIG. 2) by the torque constant Kt of the electric motor 18, thereby obtaining the motor current command value Icmd . Calculate.
- the PI control unit 93 performs PI calculation (proportional integral calculation) on the current deviation ⁇ I calculated by the current deviation calculation unit 92 to guide the motor current I flowing through the electric motor 18 to the motor current command value Icmd . Generate a drive command value.
- the PWM control section 94 generates a PWM control signal having a duty ratio corresponding to the drive command value, and supplies it to the drive circuit 31 . As a result, electric power corresponding to the drive command value is supplied to the electric motor 18 .
- FIG. 10 is a flowchart showing the procedure of command value selection processing by the host ECU 201 .
- step S1 determines whether or not a direction change command is input. If no direction change command has been input (step S1: NO), the host ECU 201 selects the first automatic steering command value ⁇ adac1 for the current lane as the automatic steering command value ⁇ adac (step S2). Then, the process returns to step S1.
- step S1 if it is determined that a direction change command has been input (step S1: YES), the center line of the adjacent lane corresponding to the direction indicated by the direction change command and the width center line of the vehicle is equal to or less than a predetermined distance ⁇ (step S3).
- a direction change command is input, although not shown, a direction indicator corresponding to the direction indicated by the direction change command blinks.
- the adjacent lane according to the direction indicated by the direction change command means the left lane if the direction change command is a change command to the left, and if the direction change command is a change command to the right. means right lane.
- the lateral deviation ⁇ y between the center line of the adjacent lane and the vehicle reference position means the distance in the Y direction between the vehicle reference position and the center line of the adjacent lane, assuming that the width direction of the adjacent lane is the Y direction.
- the adjacent lane corresponding to the direction indicated by the direction change command determined to have been input in step S1 will be referred to as the "adjacent lane of interest".
- step S3 If it is determined in step S3 that the lateral deviation ⁇ y is not equal to or less than the predetermined distance ⁇ (step S3: NO), the host ECU 201 returns to step S2.
- step S3 If it is determined in step S3 that the lateral deviation ⁇ y is equal to or less than the predetermined distance ⁇ (step S3: YES), the host ECU 201 automatically sets the automatic steering command value ⁇ adac2 or ⁇ adac3 corresponding to the adjacent lane of interest. It is selected as the steering command value ⁇ adac (step S4). Thereby, the automatic steering command value ⁇ adac is switched.
- the host ECU 201 sets the adjacent lane of interest as the current lane, sets the lane on the left side of the newly set current lane as the left lane, and sets the lane on the right side of the newly set current lane as the right lane. (step S5). That is, the current lane, left lane and right lane are updated. Then, the host ECU 201 returns to step S1.
- step S3 it is determined whether or not the lateral deviation ⁇ y between the center line of the adjacent lane corresponding to the direction indicated by the direction change command and the vehicle reference position is equal to or less than a predetermined distance ⁇ .
- the host ECU 201 determines that the vehicle reference position is on the side indicated by the direction change command with respect to the center line of the current lane, and that the lateral deviation ⁇ y between the center line of the current lane and the vehicle reference position is , or whether or not the command value switching condition of being equal to or greater than a predetermined distance ⁇ is satisfied.
- the host ECU 201 proceeds to step S3 if the command value switching condition is not satisfied, and proceeds to step S4 if the command value switching condition is satisfied.
- FIG. 11 is a schematic diagram for explaining the operation when changing an auto lane.
- the driver's steering intervention changes the traveling lane so that the vehicle automatically travels in the second traveling lane (right lane) 302 on the right side of the first traveling lane.
- the automatic steering command value ⁇ adac1 corresponding to the first driving lane 301 is selected as the automatic steering command value ⁇ adac .
- a dashed line L1 indicates the center line of the first lane 301
- a line L2 indicated by a dashed line indicates the center line of the second lane 302.
- a white line Lb which is spaced approximately in the center of the line, indicates the boundary line between the first traffic lane 301 and the second traffic lane 302 .
- the vehicle reference position in the example of FIG. 11, the front end of the width center of the vehicle
- the center of the second driving lane (right lane) 302
- the automatic steering command value ⁇ adac2 corresponding to the second traffic lane 302 is selected as the automatic steering command value ⁇ adac .
- the automatic steering command value ⁇ adac is switched from the first automatic steering command value ⁇ adac1 corresponding to the first driving lane 301 to the second automatic steering command value ⁇ adac2 corresponding to the second driving lane 302 . Then, the second driving lane 302 is updated to the current lane, and the first driving lane 301 is updated to the left lane. Thereby, the automatic lane change operation by the automatic driving system is started.
- the predetermined lateral position indicated by the straight line Lth may be set between the center line L1 of the first traffic lane 301 and the boundary (white line Lb) between the first traffic lane 301 and the second traffic lane 302. preferable.
- the automatic steering command value ⁇ adac2 corresponding to the second traffic lane 302 changes to the automatic steering command value ⁇ will be selected as adac .
- the predetermined lateral position may be a lateral position estimated from the driver torque, vehicle speed and time.
- the absolute value of the manual steering command value increases according to the driver's steering intervention.
- the first automatic steering command value ⁇ adac1 corresponding to the first driving lane 301 is selected as the automatic steering command value ⁇ adac , so the vehicle is positioned in the center of the first driving lane 301.
- Torque in the returning direction is generated. This torque increases as the lateral deviation from the center line of the first travel lane 301 to the vehicle reference position increases.
- the automatic steering command value ⁇ adac is switched from the first automatic steering command value ⁇ adac1 corresponding to the first driving lane 301 to the automatic steering command value ⁇ adac2 corresponding to the second driving lane 302.
- a torque (guidance torque) is generated in the direction of moving the vehicle into the second driving lane 302 . Therefore, the vehicle moves along the route indicated by the solid line Lp.
- the automatic steering command value is changed to an automatic steering command value for driving the vehicle along the center line of the adjacent lane (hereinafter referred to as "second lane") corresponding to the direction instructed by the direction change command. Therefore, when the driver starts steering intervention after inputting a direction change command and gripping the steering wheel, the lane center keeping torque for the first lane (the lane before the change) is nullified. The torque in the direction of returning to the center of one lane is no longer generated.
- FIG. 12A two sets of three lines drawn on the side of the vehicle indicate that the direction indicators (winkers) are blinking.
- the automatic steering command value is switched when the vehicle reference position reaches a predetermined lateral position Lth.
- the adjacent lane hereinafter referred to as "second lane" corresponding to the direction indicated by the direction change command.
- the automatic steering command value is switched to the automatic steering command value for driving the vehicle along the center line of the vehicle.
- the reference position of the vehicle reaches the predetermined lateral position Lth. Since the lane center keeping torque for the first lane is not nullified, a torque is generated in the direction of returning to the center of the first lane. Then, when the reference position of the vehicle reaches the predetermined lateral position Lth, torque is generated in the direction of moving the vehicle to the second lane. That is, after the reference position of the vehicle exceeds the predetermined lateral position Lth, it is possible to generate torque in the direction of guiding the vehicle to the center of the changed lane. This allows the driver to better recognize the intention of the automated driving system to change lanes from the torque.
- FIG. 12B two sets of three lines drawn on the side of the vehicle indicate that the direction indicators are blinking. Also, in FIG. 12B, the inclined surfaces on both sides of the road surface of the first lane represent that torque is generated in the direction from the high side to the low side. Similarly, the sloping surface of the road surface of the second lane indicates that torque is generated in the direction from high to low.
- the vehicle is maintained in the current lane as long as the vehicle does not reach a predetermined lateral position. Lane changes are less likely to occur.
- the command value setting unit 52 sets the manual steering command value ⁇ mdac based on the reference EPS model, but the command value setting unit 52 may manually A steering command value ⁇ mdac may be set.
- the command value setting unit 52 may set the manual steering command value ⁇ mdac using a map that stores the relationship between the steering torque Td and the manual steering command value ⁇ mdac . More specifically, the command value setting unit 52 includes the map for each combination of the spring constant k and the viscous damping coefficient c, and the spring constant k and the viscous damping coefficient c set in advance or calculated, and the torque sensor A manual steering command value ⁇ mdac corresponding to the steering torque T d detected by 12 may be obtained from the map. Further, the command value setting unit 52 may be configured to include the map for each vehicle speed or for each disturbance torque estimation value ⁇ Tlc calculated by the disturbance torque estimating unit 64 .
- the angle control section 44 (see FIG. 6) includes the feedforward control section 63, but the feedforward control section 63 may be omitted.
- the feedback control torque Tfb calculated by the feedback control section 62 becomes the basic target torque.
- the disturbance torque estimator 64 estimates the disturbance torque Tlc based on the motor torque command value Tm and the rotation angle ⁇ of the plant.
- a motor torque acquisition unit that acquires the motor torque applied to the motor may be provided, and the motor torque acquired by this motor torque acquisition unit may be used instead of the motor torque command value Tm .
Landscapes
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Abstract
操舵装置は、転舵機構を駆動する電動モータと、操舵トルクを用いて手動操舵指令値を生成する手動操舵指令値生成部と、自動操舵指令値に手動操舵指令値を加算して、統合角度指令値を演算する統合角度指令値演算部と、電動モータを制御するモータ制御部とを含む。車両が第1走行車線を自動走行しているときに、ドライバ操作によって方向変更指令の入力が開始されてから、ドライバの操舵介入により、車両が第2走行車線を自動走行するように走行車線が変更される場合、モータ制御部は、ドライバの操舵介入開始から車両の基準位置が所定の横位置に到達するまでの間、統合角度指令値に基づいて電動モータを制御する。
Description
この発明は、操舵装置に関する。
下記特許文献1には、ドライバの操舵介入を起点として、自動運転における目標走行車線を切り替えることが開示されている。
一般的な自動車線変更では、自動運転システムが、少なくとも方向変更指令の入力およびドライバのハンドルへの把持を検知することによって、方向変更指令値に応じた方向の隣接車線の中心線に沿って車両を走行させるための自動操舵指令値に、自動操舵指令値が切り替えられる。このような自動車線変更制御では、方向変更指令が入力された後にドライバが操舵介入を開始すると、現在の車線(変更前の車線)に対する車線中央維持トルクが無効化されるため、現在の車線の中央に車両を戻す方向のトルクが発生しなくなる。
また、このような自動車線変更では、ドライバが周囲の安全状況を確認するという前提に基づいているが、一度操舵介入を開始すると、車線変更が開始されるためドライバ自身による安全確認が十分でなく、機能を誤用してしまうことが懸念される。
この発明の目的は、操舵介入に基づいて車線が自動変更される際に、操舵介入が開始されてから車両が所定の横位置に達するまでは、変更前の車線の中央に車両を戻す方向のトルクを発生させることができる、操舵装置を提供することである。
本発明の一実施形態は、操舵部材と、転舵機構を駆動する電動モータと、操舵トルクを用いて手動操舵指令値を生成する手動操舵指令値生成部と、自動操舵指令値に前記手動操舵指令値を加算して、統合角度指令値を演算する統合角度指令値演算部と、前記電動モータを制御するモータ制御部とを含み、車両が第1走行車線を自動走行しているときに、ドライバ操作によって方向変更指令の入力が開始されてから、ドライバの操舵介入により、前記車両が第2走行車線を自動走行するように走行車線が変更される場合、前記モータ制御部は、前記ドライバの操舵介入開始から前記車両の基準位置が所定の横位置に到達するまでの間、前記統合角度指令値に基づいて前記電動モータを制御する、操舵装置を提供する。
この構成では、操舵介入に基づいて車線が自動変更される際に、操舵介入が開始されてから車両が所定の横位置に達するまでは、変更前の車線の中央に車両を戻す方向のトルクを発生させることができる。さらに、所定の横位置までは車線変更がドライバの手動操舵によって行われるため、この間、ドライバの操作への関与が高まり、手動操舵と同様にドライバによる周囲の安全確認動作が行われるため、車線変更時の安全性が向上する。これによって、自動車線変更機能の誤用を低減できる。
本発明における上述の、またはさらに他の目的、特徴および効果は、添付図面を参照して次に述べる実施形態の説明により明らかにされる。
[本発明の実施形態の説明]
本発明の一実施形態は、操舵部材と、転舵機構を駆動する電動モータと、操舵トルクを用いて手動操舵指令値を生成する手動操舵指令値生成部と、自動操舵指令値に前記手動操舵指令値を加算して、統合角度指令値を演算する統合角度指令値演算部と、前記電動モータを制御するモータ制御部とを含み、車両が第1走行車線を自動走行しているときに、ドライバ操作によって方向変更指令の入力が開始されてから、ドライバの操舵介入により、前記車両が第2走行車線を自動走行するように走行車線が変更される場合、前記モータ制御部は、前記ドライバの操舵介入開始から前記車両の基準位置が所定の横位置に到達するまでの間、前記統合角度指令値に基づいて前記電動モータを制御する、操舵装置を提供する。
本発明の一実施形態は、操舵部材と、転舵機構を駆動する電動モータと、操舵トルクを用いて手動操舵指令値を生成する手動操舵指令値生成部と、自動操舵指令値に前記手動操舵指令値を加算して、統合角度指令値を演算する統合角度指令値演算部と、前記電動モータを制御するモータ制御部とを含み、車両が第1走行車線を自動走行しているときに、ドライバ操作によって方向変更指令の入力が開始されてから、ドライバの操舵介入により、前記車両が第2走行車線を自動走行するように走行車線が変更される場合、前記モータ制御部は、前記ドライバの操舵介入開始から前記車両の基準位置が所定の横位置に到達するまでの間、前記統合角度指令値に基づいて前記電動モータを制御する、操舵装置を提供する。
この構成では、操舵介入に基づいて車線が自動変更される際に、操舵介入が開始されてから車両が所定の横位置に達するまでは、変更前の車線の中央に車両を戻す方向のトルクを発生させることができる。
本発明の一実施形態では、前記ドライバ操作によって方向変更指令の入力が開始されてから、前記方向変更指令の入力が継続している状態で前記ドライバの操舵介入によって前記車両の基準位置が前記所定の横位置に達すると、前記車両を前記第1走行車線の中心線に沿って自動走行させるための自動操舵指令値から、前記車両を前記第2走行車線の中心線に沿って自動走行させるための自動操舵指令値に、前記自動操舵指令値が切り替えられる。
本発明の一実施形態では、前記ドライバ操作によって方向変更指令の入力が開始されてから、前記方向変更指令の入力が継続している状態で前記ドライバの操舵介入によって前記車両の基準位置が前記所定の横位置に達するまでは、前記車両を前記第1走行車線の中央に戻す方向のトルクが発生される。
本発明の一実施形態では、前記車両が前記所定の横位置に達すると、前記第2走行車線内に前記車両を移動させる方向のトルクが発生される。
本発明の一実施形態では、前記所定の横位置は、前記第1走行車線の中心線と、前記第1走行車線と前記第2走行車線との境界との間位置に設定されている。
本発明の一実施形態は、操舵部材と、転舵機構を駆動する電動モータと、操舵トルクを用いて手動操舵指令値を生成する手動操舵指令値生成部と、自動操舵指令値に前記手動操舵指令値を加算して、統合角度指令値を演算する統合角度指令値演算部と、前記統合角度指令値に基づいて前記電動モータを制御するモータ制御部と、前記自動操舵指令値が、ある車線の中心線に沿って走行させるための自動操舵指令値である場合において、ドライバ操作に基づいて方向変更指令が入力されておりかつ車両の基準位置が所定の横位置に到達したという条件を満たしたときに、前記自動操舵指令値を、前記方向変更指令によって指示される方向に応じた隣接車線の中心線に沿って前記車両を走行させるための自動操舵指令値に切り替える指令値切替部とを含む、操舵装置を提供する。
[本発明の実施形態の詳細な説明]
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
[1]電動パワーステアリングシステムの概略構成
図1は、本発明の一実施形態に係るモータ制御装置が適用された電動パワーステアリングシステムの概略構成を示す模式図である。
図1は、本発明の一実施形態に係るモータ制御装置が適用された電動パワーステアリングシステムの概略構成を示す模式図である。
電動パワーステアリングシステム1は、車両を操向するための操舵部材としてのステアリングホイール(ハンドル)2と、このステアリングホイール2の回転に連動して転舵輪3を転舵する転舵機構4と、運転者の操舵を補助するための操舵補助機構5とを備えている。ステアリングホイール2と転舵機構4とは、ステアリングシャフト6および中間軸7を介して機械的に連結されている。
ステアリングシャフト6は、ステアリングホイール2に連結された入力軸8と、中間軸7に連結された出力軸9とを含む。入力軸8と出力軸9とは、トーションバー10を介して相対回転可能に連結されている。
トーションバー10の近傍には、トルクセンサ12が配置されている。トルクセンサ12は、入力軸8および出力軸9の相対回転変位量に基づいて、ステアリングホイール2に与えられた操舵トルク(トーションバートルク)Tdを検出する。この実施形態では、トルクセンサ12によって検出される操舵トルクTdは、例えば、左方向への操舵のためのトルクが正の値として検出され、右方向への操舵のためのトルクが負の値として検出され、その絶対値が大きいほど操舵トルクTdの大きさが大きくなるものとする。
転舵機構4は、ピニオン軸13と、転舵軸としてのラック軸14とを含むラックアンドピニオン機構からなる。ラック軸14の各端部には、タイロッド15およびナックルアーム(図示略)を介して転舵輪3が連結されている。ピニオン軸13は、中間軸7に連結されている。ピニオン軸13は、ステアリングホイール2の操舵に連動して回転するようになっている。ピニオン軸13の先端には、ピニオン16が連結されている。
ラック軸14は、車両の左右方向に沿って直線状に延びている。ラック軸14の軸方向の中間部には、ピニオン16に噛み合うラック17が形成されている。このピニオン16およびラック17によって、ピニオン軸13の回転がラック軸14の軸方向移動に変換される。ラック軸14を軸方向に移動させることによって、転舵輪3を転舵することができる。
ステアリングホイール2が操舵(回転)されると、この回転が、ステアリングシャフト6および中間軸7を介して、ピニオン軸13に伝達される。そして、ピニオン軸13の回転は、ピニオン16およびラック17によって、ラック軸14の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪3が転舵される。
操舵補助機構5は、操舵補助力(アシストトルク)を発生するための電動モータ18と、電動モータ18の出力トルクを増幅して転舵機構4に伝達するための減速機19とを含む。減速機19は、ウォームギヤ20と、このウォームギヤ20と噛み合うウォームホイール21とを含むウォームギヤ機構からなる。減速機19は、伝達機構ハウジングとしてのギヤハウジング22内に収容されている。以下において、減速機19の減速比(ギヤ比)をNで表す場合がある。減速比Nは、ウォームホイール21の回転角θwwに対するウォームギヤ20の回転角θwgの比θwg/θwwとして定義される。
ウォームギヤ20は、電動モータ18によって回転駆動される。また、ウォームホイール21は、出力軸9に一体回転可能に連結されている。
電動モータ18によってウォームギヤ20が回転駆動されると、ウォームホイール21が回転駆動され、ステアリングシャフト6にモータトルクが付与されるとともにステアリングシャフト6(出力軸9)が回転する。そして、ステアリングシャフト6の回転は、中間軸7を介してピニオン軸13に伝達される。ピニオン軸13の回転は、ラック軸14の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪3が転舵される。すなわち、電動モータ18によってウォームギヤ20を回転駆動することによって、電動モータ18による操舵補助や転舵輪3の転舵が可能となる。電動モータ18には、電動モータ18のロータの回転角を検出するための回転角センサ23が設けられている。
出力軸9(電動モータ18の駆動対象の一例)に加えられるトルクとしては、電動モータ18によるモータトルクと、モータトルク以外の外乱トルクとがある。モータトルク以外の外乱トルクTlcには、操舵トルクTd、路面負荷トルク(路面反力トルク)Trl、摩擦トルクTf等が含まれる。
操舵トルクTdは、運転者によってステアリングホイール2に加えられる力や、ステアリング慣性によって発生する力等によって、ステアリングホイール2側から出力軸9に加えられるトルクである。
路面負荷トルクTrlは、タイヤに発生するセルフアライニングトルク、サスペンションやタイヤホイールアライメントによって発生する力、ラックアンドピニオン機構の摩擦力等によって、転舵輪3側からラック軸14を介して出力軸9に加えられるトルクである。
車両には、車両の進行方向前方の道路を撮影するCCD(Charge Coupled Device)カメラ25、自車位置を検出するためのGPS(Global Positioning System)26、道路形状や障害物を検出するためのレーダー27、地図情報を記憶した地図情報メモリ28、方向変更入力装置29等が搭載されている。
CCDカメラ25、GPS26、レーダー27および地図情報メモリ28は、運転支援制御や自動運転制御を行うための上位ECU(ECU:Electronic Control Unit)201に接続されている。上位ECU201は、CCDカメラ25、GPS26およびレーダー27によって得られる情報および地図情報を元に、周辺環境認識、自車位置推定、経路計画等を行い、操舵や駆動アクチュエータの制御目標値の決定を行う。
この実施形態では、上位ECU201は、自動操舵のための自動操舵指令値を設定する。この実施形態では、自動操舵制御は、例えば、目標軌道に沿って車両を走行させるための制御である。この実施形態では、上位ECU201は、自動操舵指令値として、第1自動操舵指令値θadac1と、第2自動操舵指令値θadac2と、第3自動操舵指令値θadac3とを設定する。
第1自動操舵指令値θadac1は、現在走行中の車線(以下、「現在車線」という。)の中心線に沿って車両を走行させるための自動操舵指令値である。第2自動操舵指令値θadac2は、現在車線の右隣の車線(以下、「右車線」という。)の中心線に沿って車両を走行させるための自動操舵指令値である。第3自動操舵指令値θadac3は、現在車線の左隣の車線(以下、「左車線」という。)の中心線に沿って車両を走行させるための自動操舵指令値である。
つまり、自動操舵指令値θadac1,θadac2,θadac3は、車両をそれぞれの車線の中心線に沿って車両を自動走行させるための操舵角の目標値である。このような自動操舵指令値θadac1,θadac2,θadac3を設定する処理は、周知であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
なお、右車線が存在しない場合には、第2自動操舵指令値θadac2は設定されない。同様に、左車線が存在しない場合には、第3自動操舵指令値θadac3は設定されない。
方向変更入力装置29は、例えば、方向指示器を作動させるためのウインカ-レバーを備えている。ドライバは、右左折または進路変更を行う場合に、ウインカ-レバーを操作することにより、方向変更指令を入力する。ドライバがウインカ-レバーを操作することによって、左方向への方向変更指令または右方向への方向変更指令が入力される。ウインカーレバーが通常位置である方向指示器オフ位置から方向指示器オン位置に倒されると方向変更指令の入力が開始され、ウインカーレバーが方向指示器オフ位置に戻されると方向変更指令の入力が停止される。つまり、方向変更指令は、ウインカーレバーが方向指示器オン位置に倒されている間、継続して入力される。
上位ECU201は、方向変更指令等を用いて、自動操舵指令値θadac1,adac2,θadac3のうちの1つを選択するための指令値選択処理を行う。指令値選択処理の詳細については、後述する。指令値選択処理によって選択された自動操舵指令値を、自動操舵指令値θadacということにする。
上位ECU201によって選択された自動操舵指令値θadacは、車載ネットワークを介して、モータ制御用ECU202に与えられる。トルクセンサ12によって検出される操舵トルクTd、回転角センサ23の出力信号は、モータ制御用ECU202に入力される。モータ制御用ECU202は、これらの入力信号および上位ECU201から与えられる情報に基づいて、電動モータ18を制御する。
[2]モータ制御用ECU202の電気的構成
図2は、モータ制御用ECU202の電気的構成を説明するためのブロック図である。
図2は、モータ制御用ECU202の電気的構成を説明するためのブロック図である。
モータ制御用ECU202は、マイクロコンピュータ40と、マイクロコンピュータ40によって制御され、電動モータ18に電力を供給する駆動回路(インバータ回路)31と、電動モータ18に流れる電流(以下、「モータ電流I」という)を検出するための電流検出回路32とを備えている。
マイクロコンピュータ40は、CPUおよびメモリ(ROM、RAM、不揮発性メモリなど)を備えており、所定のプログラムを実行することによって、複数の機能処理部として機能するようになっている。この複数の機能処理部には、手動操舵指令値生成部41と、統合角度指令値演算部42と、制御部43とを含む。
手動操舵指令値生成部41は、運転者がステアリングホイール2を操作した場合に、当該ステアリングホイール操作に応じた操舵角(より正確には出力軸9の回転角θ)を手動操舵指令値θmdacとして設定するために設けられている。手動操舵指令値生成部41は、トルクセンサ12によって検出される操舵トルクTdを用いて手動操舵指令値θmdacを生成する。
統合角度指令値演算部42は、上位ECU201によって設定される自動操舵指令値θadacに手動操舵指令値θmdacを加算して、統合角度指令値θacmdを演算する。
制御部43は、統合角度指令値θacmdに基づいて、電動モータ18を角度制御する。より具体的には、制御部43は、操舵角θ(出力軸9の回転角θ)が統合角度指令値θacmdに近づくように、駆動回路31を駆動制御する。
制御部43は、角度制御部44とトルク制御部(電流制御部)45とを含む。角度制御部44は、統合角度指令値θacmdに基づいて、電動モータ18のモータトルクの目標値であるモータトルク指令値Tmを演算する。トルク制御部45は、電動モータ18のモータトルクがモータトルク指令値Tmに近づくように駆動回路31を駆動する。
[2.1] 手動操舵指令値生成部41の構成
図3は、手動操舵指令値生成部41の構成を示すブロック図である。
図3は、手動操舵指令値生成部41の構成を示すブロック図である。
手動操舵指令値生成部41は、アシストトルク指令値設定部51と、指令値設定部52とを含む。
アシストトルク指令値設定部51は、手動操作に必要なアシストトルクの目標値であるアシストトルク指令値Tacを設定する。アシストトルク指令値設定部51は、トルクセンサ12によって検出される操舵トルクTdに基づいて、アシストトルク指令値Tacを設定する。操舵トルクTdに対するアシストトルク指令値Tacの設定例は、図4に示されている。
アシストトルク指令値Tacは、電動モータ18から左方向操舵のための操舵補助力を発生させるべきときには正の値とされ、電動モータ18から右方向操舵のための操舵補助力を発生させるべきときには負の値とされる。アシストトルク指令値Tacは、操舵トルクTdの正の値に対しては正をとり、操舵トルクTdの負の値に対しては負をとる。そして、アシストトルク指令値Tacは、操舵トルクTdの絶対値が大きくなるほど、その絶対値が大きくなるように設定される。
なお、アシストトルク指令値設定部51は、操舵トルクTdに予め設定された定数を乗算することによって、アシストトルク指令値Tacを演算してもよい。
指令値設定部52は、この実施形態では、リファレンスEPSモデルを用いて、手動操舵指令値θmdacを設定する。
図5は、指令値設定部52で用いられるリファレンスEPSモデルの一例を示す模式図である。
このリファレンスEPSモデルは、ロアコラムを含む単一慣性モデルである。ロアコラムは、出力軸9およびウォームホイール21に対応する。図5において、Jcは、ロアコラムの慣性であり、θcはロアコラムの回転角であり、Tdは、操舵トルクである。ロアコラムには、操舵トルクTd、電動モータ18から出力軸9に作用するトルクN・Tmおよび路面負荷トルクTrlが与えられる。路面負荷トルクTrlは、ばね定数kおよび粘性減衰係数cを用いて、次式(1)で表される。
Trl=-k・θc-c(dθc/dt) …(1)
この実施形態では、ばね定数kおよび粘性減衰係数cとして、予め実験・解析等で求めた所定値が設定されている。
この実施形態では、ばね定数kおよび粘性減衰係数cとして、予め実験・解析等で求めた所定値が設定されている。
リファレンスEPSモデルの運動方程式は、次式(2)で表される。
Jc・d2θc/dt2=Td+N・Tm-k・θc-c(dθc/dt) …(2)
指令値設定部52は、Tdにトルクセンサ12によって検出される操舵トルクTdを代入し、N・Tmにアシストトルク指令値設定部51によって設定されるアシストトルク指令値Tacを代入して、式(2)の微分方程式を解くことにより、ロアコラムの回転角θcを演算する。そして、指令値設定部52は、得られたロアコラムの回転角θcを手動操舵指令値θmdacとして設定する。
指令値設定部52は、Tdにトルクセンサ12によって検出される操舵トルクTdを代入し、N・Tmにアシストトルク指令値設定部51によって設定されるアシストトルク指令値Tacを代入して、式(2)の微分方程式を解くことにより、ロアコラムの回転角θcを演算する。そして、指令値設定部52は、得られたロアコラムの回転角θcを手動操舵指令値θmdacとして設定する。
[2.2]角度制御部44の構成
図6は、角度制御部44の構成を示すブロック図である。
図6は、角度制御部44の構成を示すブロック図である。
角度制御部44は、統合角度指令値θacmdに基づいてモータトルク指令値Tmを演算する。角度制御部44は、ローパスフィルタ(LPF)61と、フィードバック制御部62と、フィードフォワード制御部63と、外乱トルク推定部64と、トルク加算部65と、外乱トルク補償部66と、第1減速比除算部67と、減速比乗算部68と、回転角演算部69と、第2減速比除算部70とを含む。
減速比乗算部68は、第1減速比除算部67によって演算されるモータトルク指令値Tmに減速機19の減速比Nを乗算することにより、モータトルク指令値Tmを出力軸9(ウォームホイール21)に作用する操舵トルク指令値Tcmd(=N・Tm)に換算する。
回転角演算部69は、回転角センサ23の出力信号に基づいて、電動モータ18のロータ回転角θmを演算する。第2減速比除算部70は、回転角演算部69によって演算されるロータ回転角θmを減速比Nで除算することにより、ロータ回転角θmを出力軸9の回転角(実操舵角)θに換算する。
ローパスフィルタ61は、統合角度指令値θacmdに対してローパスフィルタ処理を行う。ローパスフィルタ処理後の統合角度指令値θcmdは、フィードバック制御部62およびフィードフォワード制御部63に与えられる。
フィードバック制御部62は、外乱トルク推定部64によって演算される操舵角推定値^θを、ローパスフィルタ処理後の統合角度指令値θcmdに近づけるために設けられている。フィードバック制御部62は、角度偏差演算部62AとPD制御部62Bとを含む。角度偏差演算部62Aは、統合角度指令値θcmdと操舵角推定値^θとの偏差Δθ(=θcmd-^θ)を演算する。なお、角度偏差演算部62Aは、統合角度指令値θcmdと、第2減速比除算部70によって演算される実操舵角θとの偏差(θcmd-θ)を、角度偏差Δθとして演算するようにしてもよい。
PD制御部62Bは、角度偏差演算部62Aによって演算される角度偏差Δθに対してPD演算(比例微分演算)を行うことにより、フィードバック制御トルクTfbを演算する。フィードバック制御トルクTfbは、トルク加算部65に与えられる。
フィードフォワード制御部63は、電動パワーステアリングシステム1の慣性による応答性の遅れを補償して、制御の応答性を向上させるために設けられている。フィードフォワード制御部63は、角加速度演算部63Aと慣性乗算部63Bとを含む。角加速度演算部63Aは、統合角度指令値θcmdを2階微分することにより、目標角加速度d2θcmd/dt2を演算する。
慣性乗算部63Bは、角加速度演算部63Aによって演算された目標角加速度d2θcmd/dt2に、電動パワーステアリングシステム1の慣性Jを乗算することにより、フィードフォワード制御トルクTff(=J・d2θcmd/dt2)を演算する。慣性Jは、例えば、後述する電動パワーステアリングシステム1の物理モデル(図7参照)から求められる。フィードフォワード制御トルクTffは、慣性補償値として、トルク加算部65に与えられる。
トルク加算部65は、フィードバック制御トルクTfbにフィードフォワード制御トルクTffを加算することにより、基本トルク指令値(Tfb+Tff)を演算する。
外乱トルク推定部64は、プラント(電動モータ18の制御対象)に外乱として発生する非線形なトルク(外乱トルク:モータトルク以外のトルク)を推定するために設けられている。外乱トルク推定部64は、プラントへの入力値である操舵トルク指令値Tcmd(=N・Tm)と、プラントの出力である実操舵角θとに基づいて、外乱トルク(外乱負荷)Tlc、操舵角θおよび操舵角微分値(角速度)dθ/dtを推定する。外乱トルクTlc、操舵角θおよび操舵角微分値(角速度)dθ/dtの推定値を、それぞれ^Tlc、^θおよびd^θ/dtで表す。外乱トルク推定部64の詳細については、後述する。
外乱トルク推定部64によって演算された外乱トルク推定値^Tlcは、外乱トルク補償値として外乱トルク補償部66に与えられる。外乱トルク推定部64によって演算された操舵角推定値^θは、角度偏差演算部62Aに与えられる。
外乱トルク補償部66は、基本トルク指令値(Tfb+Tff)から外乱トルク推定値^Tlcを減算することにより、操舵トルク指令値Tcmd(=Tfb+Tff-^Tlc)を演算する。これにより、外乱トルクが補償された操舵トルク指令値Tcmd(出力軸9に対するトルク指令値)が得られる。
操舵トルク指令値Tcmdは、第1減速比除算部67に与えられる。第1減速比除算部67は、操舵トルク指令値Tcmdを減速比Nで除算することにより、モータトルク指令値Tmを演算する。このモータトルク指令値Tmが、トルク制御部45(図2参照)に与えられる。
外乱トルク推定部64について詳しく説明する。外乱トルク推定部64は、例えば、図7に示す電動パワーステアリングシステム1の物理モデル101を使用して、外乱トルクTlc、操舵角θおよび角速度dθ/dtを推定する外乱オブザーバから構成されている。
この物理モデル101は、出力軸9および出力軸9に固定されたウォームホイール21を含むプラント(モータ駆動対象の一例)102を含む。プラント102には、ステアリングホイール2からトーションバー10を介して操舵トルクTdが与えられるとともに、転舵輪3側から路面負荷トルクTrlが与えられる。
さらに、プラント102には、ウォームギヤ20を介して操舵トルク指令値Tcmd(=N・Tm)が与えられるとともに、ウォームホイール21とウォームギヤ20との間の摩擦によって摩擦トルクTfが与えられる。
プラント102の慣性をJとすると、物理モデル101の慣性についての運動方程式は、次式(3)で表される。
d2θ/dt2は、プラント102の角加速度である。Nは、減速機19の減速比である。Tlcは、プラント102に与えられるモータトルク以外の外乱トルクを示している。この実施形態では、外乱トルクTlcは、操舵トルクTdと路面負荷トルクTrlと摩擦トルクTfとの和として示されているが、実際には、外乱トルクTlcはこれら以外のトルクを含んでいる。
図7の物理モデル101に対する状態方程式は、次式(4)で表わされる。
前記式(4)において、xは、状態変数ベクトル、u1は、既知入力ベクトル、u2は、未知入力ベクトル、yは、出力ベクトル(測定値)である。前記式(4)において、Aは、システム行列、B1は、第1入力行列、B2は、第2入力行列、Cは、出力行列、Dは、直達行列である。
前記状態方程式を、未知入力ベクトルu2を状態の1つとして含めた系に拡張する。拡張系の状態方程式(拡張状態方程式)は、次式(5)で表される。
前記式(5)において、xeは、拡張系の状態変数ベクトルであり、次式(6)で表される。
前記式(5)において、Aeは、拡張系のシステム行列、Beは、拡張系の既知入力行列、Ceは、拡張系の出力行列である。
前記式(5)の拡張状態方程式から、次式(7)の方程式で表される外乱オブザーバ(拡張状態オブザーバ)が構築される。
式(7)において、^xeはxeの推定値を表している。また、Lはオブザーバゲインである。また、^yはyの推定値を表している。^xeは、次式(8)で表される。
式(8)において、^θはθの推定値であり、^TlcはTlcの推定値である。
外乱トルク推定部64は、前記式(7)の方程式に基づいて状態変数ベクトル^xeを演算する。
図8は、外乱トルク推定部64の構成を示すブロック図である。
外乱トルク推定部64は、入力ベクトル入力部81と、出力行列乗算部82と、第1加算部83と、ゲイン乗算部84と、入力行列乗算部85と、システム行列乗算部86と、第2加算部87と、積分部88と、状態変数ベクトル出力部89とを含む。
減速比乗算部68(図6参照)によって演算される操舵トルク指令値Tcmd(=N・Tm)は、入力ベクトル入力部81に与えられる。入力ベクトル入力部81は、入力ベクトルu1を出力する。
積分部88の出力が状態変数ベクトル^xe(前記式(8)参照)となる。演算開始時には、状態変数ベクトル^xeとして初期値が与えられる。状態変数ベクトル^xeの初期値は、たとえば0である。
システム行列乗算部86は、状態変数ベクトル^xeにシステム行列Aeを乗算する。出力行列乗算部82は、状態変数ベクトル^xeに出力行列Ceを乗算する。
第1加算部83は、第2減速比除算部70(図6参照)によって演算された実操舵角θである出力ベクトル(測定値)yから、出力行列乗算部82の出力(Ce・^xe)を減算する。つまり、第1加算部83は、出力ベクトルyと出力ベクトル推定値^y(=Ce・^xe)との差(y-^y)を演算する。ゲイン乗算部84は、第1加算部83の出力(y-^y)にオブザーバゲインL(前記式(7)参照)を乗算する。
入力行列乗算部85は、入力ベクトル入力部81から出力される入力ベクトルu1に入力行列Beを乗算する。第2加算部87は、入力行列乗算部85の出力(Be・u1)と、システム行列乗算部86の出力(Ae・^xe)と、ゲイン乗算部84の出力(L(y-^y))とを加算することにより、状態変数ベクトルの微分値d^xe/dtを演算する。積分部88は、第2加算部87の出力(d^xe/dt)を積分することにより、状態変数ベクトル^xeを演算する。状態変数ベクトル出力部89は、状態変数ベクトル^xeに基づいて、外乱トルク推定値^Tlc、操舵角推定値^θおよび角速度推定値d^θ/dtを演算する。
一般的な外乱オブザーバは、前述の拡張状態オブザーバとは異なり、プラントの逆モデルとローパスフィルタとから構成される。プラントの運動方程式は、前述のように式(3)で表される。したがって、プラントの逆モデルは、次式(9)となる。
一般的な外乱オブザーバへの入力は、J・d2θ/dt2およびN・Tmであり、実操舵角θの2階微分値を用いるため、回転角センサ23のノイズの影響を大きく受ける。これに対して、前述の実施形態の拡張状態オブザーバでは、積分型で外乱トルクを推定するため、微分によるノイズ影響を低減できる。
なお、外乱トルク推定部64として、プラントの逆モデルとローパスフィルタとから構成される一般的な外乱オブザーバを用いてもよい。
[2.3] トルク制御部45の構成
図9は、トルク制御部45の構成を示す模式図である。
図9は、トルク制御部45の構成を示す模式図である。
トルク制御部45(図2参照)は、モータ電流指令値演算部91と、電流偏差演算部92と、PI制御部93と、PWM(Pulse Width Modulation)制御部94とを含む。
モータ電流指令値演算部91は、角度制御部44(図2参照)によって演算されたモータトルク指令値Tmを電動モータ18のトルク定数Ktで除算することにより、モータ電流指令値Icmdを演算する。
電流偏差演算部92は、モータ電流指令値演算部91によって得られたモータ電流指令値Icmdと電流検出回路32によって検出されたモータ電流Iとの偏差ΔI(=Icmd-I)を演算する。
PI制御部93は、電流偏差演算部92によって演算された電流偏差ΔIに対するPI演算(比例積分演算)を行うことにより、電動モータ18に流れるモータ電流Iをモータ電流指令値Icmdに導くための駆動指令値を生成する。PWM制御部94は、前記駆動指令値に対応するデューティ比のPWM制御信号を生成して、駆動回路31に供給する。これにより、駆動指令値に対応した電力が電動モータ18に供給されることになる。
[3]上位ECU201による指令値選択処理
図10は、上位ECU201による指令値選択処理の手順を示すフローチャートである。
図10は、上位ECU201による指令値選択処理の手順を示すフローチャートである。
まず、上位ECU201は、方向変更指令が入力されているか否かを判定する(ステップS1)。方向変更指令が入力されていない場合には(ステップS1:NO)、上位ECU201は、現在車線に対する第1自動操舵指令値θadac1を、自動操舵指令値θadacとして選択する(ステップS2)。そして、ステップS1に戻る。
ステップS1において、方向変更指令が入力されていると判別されている場合には(ステップS1:YES)、方向変更指令によって指示される方向に応じた隣接車線の中心線と、車両の幅中心線上の所定位置(以下、「車両基準位置」という。)との横偏差Δyが、所定距離α以下であるか否かを判別する(ステップS3)。なお、方向変更指令が入力されている場合には、図示しないが、方向変更指令によって指示される方向に応じた方向指示器が点滅される。
方向変更指令によって指示される方向に応じた隣接車線とは、方向変更指令が左方向への変更指令である場合には左車線を意味し、方向変更指令が右方向への変更指令である場合には右車線を意味する。前記隣接車線の中心線と車両基準位置との横偏差Δyとは、前記隣接車線の幅方向をY方向とすると、車両基準位置と前記隣接車線の中心線との間のY方向距離をいう。以下において、ステップS1で入力されていると判別された方向変更指令によって指示される方向に応じた隣接車線を、「注目隣接車線」ということにする。
ステップS3において、横偏差Δyが所定距離α以下ではないと判別された場合には(ステップS3:NO)、上位ECU201は、ステップS2に戻る。
ステップS3において、横偏差Δyが所定距離α以下であると判別された場合には(ステップS3:YES)、上位ECU201は、注目隣接車線に対応する自動操舵指令値θadac2またはθadac3を、自動操舵指令値θadacとして選択する(ステップS4)。これにより、自動操舵指令値θadacが切り替えられる。
そして、上位ECU201は、注目隣接車線を現在車線に設定し、新たに設定された現在車線の左側の車線を左車線に設定し、新たに設定された現在車線の右側の車線を右車線に設定する(ステップS5)。つまり、現在車線、左車線および右車線が更新される。そして、上位ECU201は、ステップS1に戻る。
前記ステップS3では、方向変更指令によって指示される方向に応じた隣接車線の中心線と、車両基準位置との横偏差Δyが、所定距離α以下であるか否かを判別している。上位ECU201は、この判別に代えて、車両基準位置が現在車線の中心線に対して方向変更指令によって指示される方向側にあり、かつ現在車線の中心線と車両基準位置との横偏差Δyが、所定距離β以上であるという指令値切替条件を満たしている否かを判別するようにしてもよい。
この場合、上位ECU201は、指令値切替条件を満たしていなければ、ステップS3に移行し、指令値切替条件を満たしていれば、ステップS4に移行する。
[4]自動車線変更時の動作の説明
図11は、自動車線変更時の動作を説明するための模式図である。
図11は、自動車線変更時の動作を説明するための模式図である。
車両が第1走行車線301を自動走行しているときに、ドライバの操舵介入により、第1走行車線の右側にある第2走行車線(右車線)302を車両が自動走行するように走行車線が変更される場合について説明する。車両が第1走行車線301を自動走行しているときには、第1走行車線301に対応する自動操舵指令値θadac1が、自動操舵指令値θadacとして選択される。
図11において、一点鎖線で示す直線L1は、第1走行車線301の中央線を示し、一点鎖線で示す直線L2は、第2走行車線302の中央線を示し、直線L1と直線L2との間のほぼ中央に間隔を空けて配置された白線Lbは、第1走行車線301と第2走行車線302との境界線を示す。
第1走行車線301を車両が自動走行している時点t1において、ドライバによって右方向の方向変更指令が入力されると、車両の右方向指示器が点滅される。また、それとほぼ同時に、ドライバがハンドルの右方向操舵を開始する。つまり、操舵介入が開始される。これにより、車両が右方向に操舵されていく。
そして、前記右方向の方向変更指令が継続して入力されている状態で、車両基準位置(図11の例では、車両の幅中心の前端)と、第2走行車線(右車線)302の中心線との横偏差Δyが所定距離αに等しくなると(時点t2)、第2走行車線302に対応する自動操舵指令値θadac2が、自動操舵指令値θadacとして選択される。つまり、自動操舵指令値θadacが、第1走行車線301に対応する第1自動操舵指令値θadac1から、第2走行車線302に対応する第2自動操舵指令値θadac2に切り替えられる。そして、第2走行車線302が現在車線に更新され、第1走行車線301が左車線に更新される。これにより、自動運転システムによる自動車線変更動作が開始される。
なお、図11に二点鎖線で示す直線Lthは、第1走行車線301の中心線に平行な直線であって、第2走行車線302の中心線L2から所定距離αだけ第1走行車線301の中央線L1側に近い箇所を通過する直線を示している。直線Lthで示す所定の横位置は、第1走行車線301の中心線L1と、第1走行車線301と第2走行車線302との境界(白線Lb)との間位置に設定されることが好ましい。
この実施形態では、車両基準位置が、直線Lthで示す所定の横位置に達したときに(時点t2)、第2走行車線302に対応する自動操舵指令値θadac2が、自動操舵指令値θadacとして選択されることになる。なお、所定の横位置は、ドライバトルク、車速および時間から推定される横位置であってもよい。
時点t1で、操舵介入が開始されると、手動操舵指令値の絶対値がドライバの操舵介入に応じて大きくなる。しかし、時点t1から時点t2までは、第1走行車線301に対応する第1自動操舵指令値θadac1が、自動操舵指令値θadacとして選択されるので、第1走行車線301の中央に車両を戻す方向のトルク(反力トルク)が発生する。このトルクは、第1走行車線301の中心線から車両基準位置までの横偏差が大きくなるほど大きくなる。
時点t2に達すると、自動操舵指令値θadacが、第1走行車線301に対応する第1自動操舵指令値θadac1から、第2走行車線302に対応する自動操舵指令値θadac2に切り替えられるので、第2走行車線302内に車両を移動させる方向のトルク(ガイダンストルク)が発生する。したがって、車両は実線Lpで示す経路に沿って移動することになる。
以下において、自動運転システムが、方向変更指令の入力およびドライバのハンドルへの把持を検知することによって、自動操舵指令値が変更予定の車線に対応する自動操舵指令値に切り替えられる制御方法を比較例ということにする。
図12Aを参照して、比較例では、第1車線を車両が自動走行している場合において、方向変更指令が入力されかつ自動運転システムがドライバのハンドルへの把持を検知すると、自動操舵指令値が、方向変更指令によって指示される方向に応じた隣接車線(以下、「第2車線」という。)の中心線に沿って車両を走行させるための自動操舵指令値に変更される。このため、ドライバが、方向変更指令の入力およびハンドルの把持を行った後に、操舵介入を開始すると、第1車線(変更前の車線)に対する車線中央維持トルクが無効化されるため、車両を第1車線の中央に戻す方向のトルクは発生しなくなる。
なお、図12Aにおいて、車両の側方に描かれた2組の3本線は、方向指示器(ウインカー)が点滅されていることを示している。
一方、本実施形態では、図12Bに示すように、第1車線を車両が自動走行している場合において、ドライバ操作によって方向変更指令の入力が開始され、ドライバによる手動操舵が行われた後において、車両基準位置が所定の横位置Lthに達すると、自動操舵指令値が切り替えられる。具体的には、第1車線の中心線に沿って車両を走行させるための自動操舵指令値から、方向変更指令によって指示される方向に応じた隣接車線(以下、「第2車線」という。)の中心線に沿って車両を走行させるための自動操舵指令値に、自動操舵指令値が切り替えられる。
このため、第1車線を車両が自動走行している場合において、方向変更指令の入力が開始された後にドライバが操舵介入を開始しても、車両の基準位置が所定の横位置Lthに達するまでは、第1車線に対する車線中央維持トルクが無効化されないため、第1車線の中央に戻す方向のトルクが発生する。そして、車両の基準位置が所定の横位置Lthに達すると、第2車線に車両を移動させる方向のトルクが発生する。つまり、車両の基準位置が所定の横位置Lthを超えてからは、変更後の車線の中央に車両をガイドする方向のトルクを発生させることができる。このことで、ドライバは自動運転システムの車線変更の意図をトルクによってより認識することができる。
なお、図12Bにおいて、車両の側方に描かれた2組の3本線は、方向指示器が点滅されていることを示している。また、図12Bにおいて、第1車線の路面の両側の傾斜面は、高い方から低い方に向かう方向のトルクが発生していることを表している。同様に、第2車線の路面の傾斜面は、高い方から低い方に向かう方向のトルクが発生していることを表している。
本実施形態では、ドライバ操作によって方向変更指令の入力が開始された後も、所定の横位置に車両が移動するまでは、現在車線の中央に車両を戻す方向のトルクをハンドル2に与えることができる。これにより、車線変更したい方向へのドライバの手動操作による操作を誘発できるため、自動車線変更時の安全性が向上する。
また、短時間であれば、ドライバの不用意な操舵によって、操舵トルクが発生したとしても、所定の横位置に車両が達しない限りは、現在車線に車両が維持されるため、ドライバが意図しない車線変更が発生しにくくなる。
以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。例えば、前述の実施形態では、指令値設定部52(図3参照)は、リファレンスEPSモデルに基づいて手動操舵指令値θmdacを設定しているが、指令値設定部52は他の方法によって手動操舵指令値θmdacを設定してもよい。
例えば、指令値設定部52は、操舵トルクTdと手動操舵指令値θmdacとの関係を記憶したマップを用いて、手動操舵指令値θmdacを設定してもよい。より具体的には、指令値設定部52は、ばね定数kおよび粘性減衰係数cの組み合わせ毎に前記マップを備え、予め設定されるかまたは演算されるばね定数kおよび粘性減衰係数cならびにトルクセンサ12によって検出される操舵トルクTdに対応した手動操舵指令値θmdacを、前記マップから取得してもよい。また、指令値設定部52は、車速毎、または外乱トルク推定部64によって演算された外乱トルク推定値^Tlc毎に前記マップを備える構成であってもよい。
また、前述の実施形態では、角度制御部44(図6参照)は、フィードフォワード制御部63を備えているが、フィードフォワード制御部63を省略してもよい。この場合には、フィードバック制御部62によって演算されるフィードバック制御トルクTfbが基本目標トルクとなる。
また、前述の実施形態において、外乱トルク推定部64は、モータトルク指令値Tmとプラントの回転角θとに基づいて外乱トルク^Tlcを推定しているが、電動モータ18が発生しているモータトルクを取得するモータトルク取得部を設け、このモータトルク取得部で取得したモータトルクをモータトルク指令値Tmの代わりに用いてもよい。
また、前述の実施形態では、手動操舵指令値および自動操舵指令値が角度指令値である場合について説明したが、手動操舵指令値および自動操舵指令値がトルク指令値である場合にも、この発明を適用することができる。
また、前述の実施形態では、この発明をコラムタイプEPSのモータ制御に適用した場合の例を示したが、この発明は、コラムタイプ以外のEPSのモータ制御にも適用することができる。
本発明の実施形態について詳細に説明してきたが、これらは本発明の技術的内容を明らかにするために用いられた具体例に過ぎず、本発明はこれらの具体例に限定して解釈されるべきではなく、本発明の範囲は添付の請求の範囲によってのみ限定される。
1…電動パワーステアリング装置、3…転舵輪、4…転舵機構、18…電動モータ、29…方向変更指令入力装置、41…手動操舵指令値生成部、42…統合角度指令値演算部、43…制御部、44…角度制御部、45…トルク制御部、51…アシストトルク指令値設定部、52…指令値設定部、53…ばね定数演算部、54…粘性減衰係数演算部、61…ローパスフィルタ(LPF)、62…フィードバック制御部、63…フィードフォワード制御部、64…外乱トルク推定部(外乱オブザーバ)、65…トルク加算部、66…外乱トルク補償部、201…上位ECU、202…モータ制御用ECU
Claims (5)
- 操舵部材と、
転舵機構を駆動する電動モータと、
操舵トルクを用いて手動操舵指令値を生成する手動操舵指令値生成部と、
自動操舵指令値に前記手動操舵指令値を加算して、統合角度指令値を演算する統合角度指令値演算部と、
前記電動モータを制御するモータ制御部とを含み、
車両が第1走行車線を自動走行しているときに、ドライバ操作によって方向変更指令の入力が開始されてから、ドライバの操舵介入により、前記車両が第2走行車線を自動走行するように走行車線が変更される場合、前記モータ制御部は、前記ドライバの操舵介入開始から前記車両の基準位置が所定の横位置に到達するまでの間、前記統合角度指令値に基づいて前記電動モータを制御する、操舵装置。 - 前記ドライバ操作によって方向変更指令の入力が開始されてから、前記方向変更指令の入力が継続している状態で前記ドライバの操舵介入によって前記車両の基準位置が前記所定の横位置に達すると、前記車両を前記第1走行車線の中心線に沿って自動走行させるための自動操舵指令値から、前記車両を前記第2走行車線の中心線に沿って自動走行させるための自動操舵指令値に、前記自動操舵指令値が切り替えられる、請求項1に記載の操舵装置。
- 前記ドライバ操作によって方向変更指令の入力が開始されてから、前記方向変更指令の入力が継続している状態で前記ドライバの操舵介入によって前記車両の基準位置が前記所定の横位置に達するまでは、前記車両を前記第1走行車線の中央に戻す方向のトルクが発生される、請求項2に記載の操舵装置。
- 前記車両が前記所定の横位置に達すると、前記第2走行車線内に前記車両を移動させる方向のトルクが発生される、請求項2または3に記載の操舵装置。
- 前記所定の横位置は、前記第1走行車線の中心線と、前記第1走行車線と前記第2走行車線との境界との間位置に設定されている、請求項2~4のいずれか一項に記載の操舵装置。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
PCT/JP2021/031780 WO2023032010A1 (ja) | 2021-08-30 | 2021-08-30 | 操舵装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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PCT/JP2021/031780 WO2023032010A1 (ja) | 2021-08-30 | 2021-08-30 | 操舵装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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WO2023032010A1 true WO2023032010A1 (ja) | 2023-03-09 |
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ID=85412279
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PCT/JP2021/031780 WO2023032010A1 (ja) | 2021-08-30 | 2021-08-30 | 操舵装置 |
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WO (1) | WO2023032010A1 (ja) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005088806A (ja) * | 2003-09-18 | 2005-04-07 | Hitachi Unisia Automotive Ltd | 操舵制御装置 |
JP2005162015A (ja) * | 2003-12-03 | 2005-06-23 | Nissan Motor Co Ltd | 車線追従装置 |
JP2014118025A (ja) * | 2012-12-15 | 2014-06-30 | Mazda Motor Corp | 車線維持支援装置 |
-
2021
- 2021-08-30 WO PCT/JP2021/031780 patent/WO2023032010A1/ja unknown
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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