JP2021146919A - Power steering control device, power steering control method, program, and automatic steering system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、パワーステアリング制御装置、パワーステアリングの制御方法、プログラム、及び自動操舵システムに関する。 The present invention relates to a power steering control device, a power steering control method, a program, and an automatic steering system.
従来、パワーステアリング装置及び自動操舵システムが搭載されている車両が知られている。自動操舵システムにおいては、ドライバがハンドルを操作しているハンズオン状態であるか否かを判定することが知られている(例えば、特許文献1を参照)。また、パワーステアリング装置においては、ドライバが操作している場合の入力トルクを推定する装置等が知られている(例えば、特許文献2を参照)。 Conventionally, vehicles equipped with a power steering device and an automatic steering system are known. In an automatic steering system, it is known to determine whether or not the driver is in a hands-on state in operating the steering wheel (see, for example, Patent Document 1). Further, as a power steering device, a device for estimating an input torque when the driver is operating is known (see, for example, Patent Document 2).
自動操舵システムは、ドライバがステアリングホイールに力を付与しているか否かで、ドライバによる操舵と、自動操舵システムによる操舵との双方により操舵を行えるようにすることが望ましい。 It is desirable that the automatic steering system enables steering by both the steering by the driver and the steering by the automatic steering system, depending on whether or not the driver applies force to the steering wheel.
そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、ドライバによる操舵と、自動操舵システムによる操舵との双方により操舵を行うことができるようにすることを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of these points, and an object of the present invention is to enable steering by both steering by a driver and steering by an automatic steering system.
本発明の第1の態様においては、車両の自動操舵と、前記車両のドライバによる操舵とに基づいてパワーステアリングを制御するパワーステアリング制御装置であって、前記車両のステアリングホイールにかかる操舵トルクを取得するトルク取得部と、前記ステアリングホイールの操舵角を取得する操舵角取得部と、前記トルク取得部が取得した前記操舵トルクと、前記操舵角取得部が取得した前記操舵角とに基づいて、前記ドライバが前記ステアリングホイールに付与するトルクであるドライバ入力トルクを推定する推定部と、前記推定部が推定した前記ドライバ入力トルクに基づいて、前記ドライバが前記ステアリングホイールを操作しているハンズオン状態であるか否かを検知するハンズオン検知部と、前記推定部が推定した前記ドライバ入力トルクに基づいて、前記ドライバによる前記ステアリングホイールの操作に対応する操舵角である手動目標操舵角を算出する目標操舵角算出部と、前記ハンズオン検知部による前記ハンズオン状態の検知状態と、前記車両の自動操舵制御に係る自動目標操舵角と、前記目標操舵角算出部が算出した前記手動目標操舵角とに基づいて、前記パワーステアリングのモータを制御するモータ制御部と、を備える、パワーステアリング制御装置を提供する。 In the first aspect of the present invention, the power steering control device controls the power steering based on the automatic steering of the vehicle and the steering by the driver of the vehicle, and acquires the steering torque applied to the steering wheel of the vehicle. Based on the torque acquisition unit, the steering angle acquisition unit that acquires the steering angle of the steering wheel, the steering torque acquired by the torque acquisition unit, and the steering angle acquired by the steering angle acquisition unit. A hands-on state in which the driver is operating the steering wheel based on an estimation unit that estimates the driver input torque, which is the torque applied to the steering wheel by the driver, and the driver input torque estimated by the estimation unit. A target steering angle that calculates a manual target steering angle, which is a steering angle corresponding to the operation of the steering wheel by the driver, based on the hands-on detection unit that detects whether or not the steering wheel and the driver input torque estimated by the estimation unit. Based on the calculation unit, the detection state of the hands-on state by the hands-on detection unit, the automatic target steering angle related to the automatic steering control of the vehicle, and the manual target steering angle calculated by the target steering angle calculation unit. Provided is a power steering control device including a motor control unit for controlling the power steering motor.
前記目標操舵角算出部は、前記ハンズオン検知部が前記ハンズオン状態を検知している場合に前記手動目標操舵角を算出してもよい。 The target steering angle calculation unit may calculate the manual target steering angle when the hands-on detection unit detects the hands-on state.
前記モータ制御部は、前記自動目標操舵角と、前記手動目標操舵角とを合成した合成目標操舵角に基づいて前記モータを制御してもよい。 The motor control unit may control the motor based on a combined target steering angle obtained by combining the automatic target steering angle and the manual target steering angle.
前記パワーステアリング制御装置は、前記ドライバの異常を検出する異常検出部をさらに有し、前記モータ制御部は、前記異常検出部が前記ドライバの異常を検出すると、前記合成目標操舵角に含まれる前記手動目標操舵角の割合を、前記異常検出部が前記ドライバの異常を検出していない場合の前記合成目標操舵角に含まれる前記手動目標操舵角の割合に比べて低くしてもよい。 The power steering control device further includes an abnormality detection unit that detects an abnormality of the driver, and the motor control unit includes the combined target steering angle when the abnormality detection unit detects an abnormality of the driver. The ratio of the manual target steering angle may be lower than the ratio of the manual target steering angle included in the combined target steering angle when the abnormality detecting unit does not detect the abnormality of the driver.
前記パワーステアリング制御装置は、前記自動操舵制御の異常を検出する異常検出部をさらに有し、前記モータ制御部は、前記異常検出部が前記自動操舵制御の異常を検出すると、前記合成目標操舵角に含まれる前記自動目標操舵角の割合を、前記異常検出部が前記自動操舵制御の異常を検出していない場合の前記合成目標操舵角に含まれる前記自動目標操舵角の割合に比べて低くしてもよい。 The power steering control device further includes an abnormality detection unit that detects an abnormality in the automatic steering control, and the motor control unit further includes the combined target steering angle when the abnormality detection unit detects an abnormality in the automatic steering control. The ratio of the automatic target steering angle included in is lower than the ratio of the automatic target steering angle included in the combined target steering angle when the abnormality detecting unit does not detect an abnormality in the automatic steering control. You may.
前記目標操舵角算出部は、前記推定部が推定した前記ドライバ入力トルクが良好でないと判定した場合、前記トルク取得部が取得した前記操舵トルクに基づいて、前記手動目標操舵角を算出してもよい。 When the target steering angle calculation unit determines that the driver input torque estimated by the estimation unit is not good, the target steering angle calculation unit may calculate the manual target steering angle based on the steering torque acquired by the torque acquisition unit. good.
本発明の第2の態様においては、パワーステアリングを制御するコンピュータが実行する、車両のステアリングホイールにかかる操舵トルクを取得するステップと、前記ステアリングホイールの操舵角を取得するステップと、取得された前記操舵トルクと、取得された前記操舵角とに基づいて、前記車両のドライバが前記ステアリングホイールに付与するトルクであるドライバ入力トルクを推定するステップと、推定された前記ドライバ入力トルクに基づいて、前記ドライバが前記ステアリングホイールを操作しているハンズオン状態であるか否かを検知するステップと、推定された前記ドライバ入力トルクに基づいて、前記ドライバによる前記ステアリングホイールの操作に対応する操舵角である手動目標操舵角を算出するステップと、前記ハンズオン状態が検知されている場合に、前記車両の自動操舵制御に係る自動目標操舵角と、算出された前記手動目標操舵角とに基づいて、前記パワーステアリングのモータを制御するステップと、を有する、パワーステアリングの制御方法を提供する。 In the second aspect of the present invention, there are a step of acquiring the steering torque applied to the steering wheel of the vehicle, a step of acquiring the steering angle of the steering wheel, and the acquired steps, which are executed by a computer controlling the power steering. Based on the steering torque and the acquired steering angle, the step of estimating the driver input torque, which is the torque applied to the steering wheel by the driver of the vehicle, and the step of estimating the driver input torque based on the estimated driver input torque. A manual step that detects whether or not the driver is operating the steering wheel in a hands-on state, and a steering angle corresponding to the operation of the steering wheel by the driver based on the estimated driver input torque. The power steering is based on the step of calculating the target steering angle, the automatic target steering angle related to the automatic steering control of the vehicle when the hands-on state is detected, and the calculated manual target steering angle. Provided is a power steering control method having a step of controlling a motor of the power steering wheel.
本発明の第3の態様においては、コンピュータを、第1の態様の前記パワーステアリング制御装置として機能させる、プログラムを提供する。 In the third aspect of the present invention, there is provided a program that causes the computer to function as the power steering control device of the first aspect.
本発明の第4の態様においては、車両のステアリングホイールと、前記ステアリングホイールにかかる前記操舵トルクを検出する第1検出器と、前記ステアリングホイールの操舵角を検出する第2検出器とを有し、前記車両に搭載されているパワーステアリングと、前記パワーステアリングを制御する、第1の態様の前記パワーステアリング制御装置と、を備える、自動操舵システムを提供する。 In the fourth aspect of the present invention, the vehicle has a steering wheel, a first detector for detecting the steering torque applied to the steering wheel, and a second detector for detecting the steering angle of the steering wheel. Provided is an automatic steering system including a power steering mounted on the vehicle and the power steering control device of the first aspect for controlling the power steering.
本発明によれば、ドライバによる操舵と、自動操舵システムによる操舵との双方により操舵を行うことができるという効果を奏する。 According to the present invention, there is an effect that steering can be performed by both steering by a driver and steering by an automatic steering system.
<自動操舵システム10の構成例>
図1は、本実施形態に係る自動操舵システム10の構成例を示す。自動操舵システム10は、例えば、乗用車、トラック等の車両に搭載されるシステムである。自動操舵システム10は、車両のパワーステアリング20と、パワーステアリング制御装置100とを備える。
<Configuration example of
FIG. 1 shows a configuration example of the
パワーステアリング20は、ドライバがステアリングホイールをスムーズに操舵できるように、ステアリングホイールの回転動作を補助する。これにより、ドライバは、より小さい入力トルクでステアリングホイールを操舵することができる。パワーステアリング20は、ステアリングホイール21、モータ22、ウォーム23、ウォームホイール24、第1トーションバー25、第2トーションバー26、アクチュエータ27、車輪28、第1検出器31、及び第2検出器32を有する。
The power steering 20 assists the rotational operation of the steering wheel so that the driver can steer the steering wheel smoothly. This allows the driver to steer the steering wheel with less input torque. The
ドライバは、環状のステアリングホイール21を操作することにより車両の進行方向を調整する。ここで、ステアリングホイール21の角度を操舵角とする。また、ドライバがステアリングホイール21を操作している状態をハンズオン状態とし、ステアリングホイール21を操作していない状態をハンズオフ状態とする。
The driver adjusts the traveling direction of the vehicle by operating the
モータ22は、入力する駆動信号に応じてステアリングホイール21を駆動することにより、ステアリングホイール21にアシストトルクを付与する。アシストトルクは、ドライバの操舵力を軽減するためのトルクであり、ドライバがステアリングホイール21に付与したトルクであるドライバ入力トルクの符号と同符号のトルクである。駆動信号は、例えば、モータ22に流す電流値を指定する信号である。モータ22は、ウォーム23を回転させ、ウォーム23とかみ合うウォームホイール24を回転させる。ウォームホイール24の軸の一方の端部は、第1トーションバー25を介してステアリングホイール21に接続されている。
The
ウォームホイール24の軸の一方の端部とは反対側の端部は、第2トーションバー26を介してアクチュエータ27に接続されている。アクチュエータ27は、ウォームホイール24から伝わる力に応じて、車輪28の角度を変更する。アクチュエータ27は、一例として、油圧アクチュエータである。
The end of the
第1検出器31は、ステアリングホイール21にかかる操舵トルクを検出する。第1検出器31は、例えば、第1トーションバー25に設けられており、第1トーションバー25の復元力を操舵トルクとして検出する。
The
第2検出器32は、ステアリングホイール21の操舵角を検出する。第2検出器32は、例えば、ステアリングホイール21に設けられており、車両を直進させるステアリングホイール21の操舵角を基準とした角度を操舵角として検出する。一例として、基準の角度は0度である。これに代えて、第2検出器32は、モータ22に設けられていてもよい。この場合、第2検出器32は、例えば、モータ22がウォーム23を回転させている角度を検出し、検出された角度に対応するステアリングホイール21の角度を操舵角として出力する。
The
パワーステアリング制御装置100は、以上のようなパワーステアリング20を制御する。パワーステアリング制御装置100は、自動操舵制御に係る自動目標操舵角と、ドライバのステアリングホイール21の操作に係る手動目標操舵角とに基づき、モータ22を駆動させるための駆動信号をモータ22に供給する。パワーステアリング制御装置100は、例えば、車両に搭載されている自動操舵制御を行うECU(Engine Control Unit)等から自動操舵制御に係る操舵角である自動目標操舵角を取得する。以上のようなパワーステアリング制御装置100について、次に説明する。
The power
<パワーステアリング制御装置100の構成例>
図2は、本実施形態に係るパワーステアリング制御装置100の構成例を示す。パワーステアリング制御装置100は、トルク取得部110と、操舵角取得部120と、記憶部130と、推定部140と、ハンズオン検知部150と、目標操舵角算出部160と、異常検出部170と、モータ制御部180とを備える。
<Configuration example of power
FIG. 2 shows a configuration example of the power
トルク取得部110は、車両のステアリングホイール21にかかる操舵トルクを車両のパワーステアリング20から取得する。トルク取得部110は、例えば、第1検出器31から操舵トルクを取得する。また、トルク取得部110は、第1検出器31が検出してデータベース等に記憶した操舵トルクを、当該データベースから取得してもよい。この場合、トルク取得部110は、ネットワークを介して操舵トルクの情報を取得してもよい。
The torque acquisition unit 110 acquires the steering torque applied to the
操舵角取得部120は、ステアリングホイール21の操舵角をパワーステアリング20から取得する。操舵角取得部120は、例えば、第2検出器32から操舵角を取得する。また、操舵角取得部120は、第2検出器32が検出してデータベース等に記憶した操舵角を、当該データベースから取得してもよい。この場合、操舵角取得部120は、ネットワークを介して操舵角の情報を取得してもよい。
The steering
記憶部130は、トルク取得部110が取得した操舵トルク及び操舵角取得部120が取得した操舵角の情報を記憶する。また、記憶部130は、パワーステアリング制御装置100が動作の過程で生成する(又は利用する)中間データ、算出結果、閾値、及びパラメータ等を記憶する。記憶部130は、例えば、操舵トルク及び操舵角の値を、取得した時刻に対応付けて記憶する。また、記憶部130は、目標操舵角に対応付けて操舵トルク及び操舵角の値を記憶してもよい。記憶部130は、パワーステアリング制御装置100内の各部の要求に応じて、記憶したデータを要求元に供給してもよい。
The
記憶部130は、コンピュータがパワーステアリング制御装置100として動作する場合、パワーステアリング制御装置100として機能するOS(Operating System)、及びプログラムの情報を格納してもよい。また、記憶部130は、当該プログラムの実行時に参照されるデータベースを含む種々の情報を格納してもよい。
When the computer operates as the power
記憶部130は、ドライバがステアリングホイール21に付与するトルクであるドライバ入力トルクと、ドライバ入力トルクに対してモータ22がステアリングホイール21に付与するアシストトルクとを関連付けた情報であるトルクアシストマップを格納する。また、コンピュータは、記憶部130に記憶されたプログラムを実行することによって、パワーステアリング制御装置100として機能する。
The
記憶部130は、例えば、コンピュータ等のBIOS(Basic Input Output System)等を格納するROM(Read Only Memory)、及び作業領域となるRAM(Random Access Memory)を含む。また、記憶部130は、HDD(Hard Disk Drive)及び/又はSSD(Solid State Drive)等の大容量記憶装置を含んでもよい。また、コンピュータは、GPU(Graphics Processing Unit)等をさらに備えてもよい。
The
推定部140は、トルク取得部110が取得した操舵トルクと、操舵角取得部120が取得した操舵角とに基づいて、ドライバ入力トルクを推定する。
The
具体的には、推定部140は、ステアリングホイール21に付与されるトルクと、ステアリングホイール21の操舵角との関係を示すステアリングホイール21の運動方程式を解くことにより、ドライバ入力トルクの推定値を算出する。ステアリングホイール21の運動方程式は、一例として、次式のように示される。
ここで、ドライバ入力トルクをTd、トルク取得部110が取得した操舵トルクをTh、操舵角取得部120が取得した操舵角をθh、時間をtとした。また、(数1)式の左辺第一項は慣性項であり、Ihを慣性係数とした。(数1)式の左辺第2項は粘性項であり、Chを粘性係数とした。(数1)式の左辺には、さらに重力項等が加わってもよい。
Here, the driver input torque is T d , the steering torque acquired by the torque acquisition unit 110 is Th , the steering angle acquired by the steering
ハンズオン検知部150は、推定部140が推定したドライバ入力トルクに基づいて、ドライバがステアリングホイール21を操作しているハンズオン状態であるか否かを検知する。ハンズオン検知部150は、例えば、推定部140が推定したドライバ入力トルクの推定値が第1閾値を超えたことに応じて、ハンズオン状態であることを検知する。ハンズオン検知部150は、ドライバ入力トルクの推定値が第1閾値を超えた状態が予め定められた時間以上継続したことに応じて、ハンズオン状態であることを検知してもよい。ハンズオン検知部150は、ハンズオン状態であることを検知すると、推定部140が推定したドライバ入力トルクを目標操舵角算出部160に出力する。
The hands-on
目標操舵角算出部160は、推定部140が推定したドライバ入力トルクに基づいて、ドライバによるステアリングホイール21の操作に対応する操舵角である手動目標操舵角を算出する。目標操舵角算出部160は、ハンズオン検知部150がハンズオン状態を検知している場合に、手動目標操舵角を算出する。
The target steering
具体的には、目標操舵角算出部160は、記憶部130に格納されているトルクアシストマップを参照し、ハンズオン検知部150から出力されたドライバ入力トルクに関連付けられているアシストトルクを特定する。目標操舵角算出部160は、ハンズオン検知部150から出力されたドライバ入力トルクに、特定したアシストトルクを加算し、合成トルクを算出する。
Specifically, the target steering
なお、目標操舵角算出部160は、ハンズオン検知部150のドライバ入力トルクの推定精度が良好であるか否かを判定してもよい。この場合、推定部140が予め上述したステアリングホイール21の運動方程式の精度を特定しておき、目標操舵角算出部160が、運動方程式の精度に基づいて、ドライバ入力トルクの推定精度が良好であるか否かを判定する。また、推定部140によるドライバ入力トルクの推定遅れが大きいと、ドライバの操舵意思に対して修正値の算出が遅れ、操舵フィーリングが悪化する場合がある。このため、目標操舵角算出部160は、手動目標操舵角に対する操舵角の応答特性に基づいて操舵フィーリングが悪化しているか否かを判定することにより、ドライバ入力トルクの推定精度が良好であるか否かを判定してもよい。
The target steering
目標操舵角算出部160は、ドライバ入力トルクの推定精度が良好でない場合、ドライバ入力トルクの代わりにトルク取得部110が取得した操舵トルクに基づいてアシストトルクを特定し、当該操舵トルクに当該アシストトルクを加算して合成トルクとしてもよい。
When the estimation accuracy of the driver input torque is not good, the target steering
目標操舵角算出部160は、ステアリングホイール21の運動方程式に対して、合成トルクを入力し、運動方程式を解くことにより、手動目標操舵角を算出する。手動目標操舵角を算出する場合のステアリングホイール21の運動方程式は、一例として、次式のように示される。ここで、合成トルクをTdc、手動目標操舵角をθmとした。Im、Cm、及びKmは、操舵フィーリングが良好となるように予め設計者が調整するパラメータである。なお、Im及びCmは、設計者が調整するものとしたが、これに限らず、ステアリングホイール21の運動方程式に用いられているIh及びChと合わせるようにしてもよい。
異常検出部170は、ドライバの異常及び自動操舵制御の異常を検出する。例えば、異常検出部170は、推定部140が推定したドライバ入力トルクが第2閾値を超えた場合、又は推定部140が推定したドライバ入力トルクの時間変位が第3閾値を超えた場合、ドライバの異常を検出する。また、異常検出部170は、自動操舵制御を行うECUが、自動操舵制御に用いるセンサの異常や、明らかな車線逸脱を検出した場合に出力される自動操舵異常検出信号を受信したことに応じて、自動操舵制御の異常を検出する。
The
なお、異常検出部170は、ドライバ入力トルクに基づいてドライバの異常を検出したが、これに限らない。例えば、ドライバモニタリングシステム(不図示)から、ドライバの異常を検出した場合に出力されるドライバ異常検出信号を受信したことに応じて、ドライバの異常を検出してもよい。
The
モータ制御部180は、ハンズオン検知部150によるハンズオン状態の検知状態と、目標操舵角算出部160から出力される手動目標操舵角と、自動操舵制御を行うECU等から出力される自動目標操舵角とに基づき、パワーステアリング20のモータ22を制御する。
The
モータ制御部180は、自動操舵制御を行うECU等から出力される自動目標操舵角と、目標操舵角算出部160が算出した手動目標操舵角とを合成した合成目標操舵角を算出する。モータ制御部180は、算出した合成目標操舵角に対応する駆動信号を生成してモータ22に供給することにより、モータ22を制御する。モータ制御部180は、目標操舵角算出部160が手動目標操舵角を算出していない場合、自動操舵制御を行うECU等から出力される自動目標操舵角をそのまま合成目標操舵角とする。
The
モータ制御部180は、一例として、次式に示すように合成目標操舵角を算出する。
ここで、自動目標操舵角をθa、合成目標操舵角θref、重み係数をkとした。重み係数の最小値は0、最大値は1であるものとする。
Here, the automatic target steering angle is θ a , the combined target steering angle θ ref , and the weighting coefficient are k. It is assumed that the minimum value of the weighting coefficient is 0 and the maximum value is 1.
モータ制御部180は、ハンズオン検知部150がハンズオン状態を検知していない場合に、重み係数kを1とし、自動操舵制御に係る自動目標操舵角に基づいて、モータ22を制御する。モータ制御部180は、ハンズオン検知部150がハンズオン状態を検知している場合に、重み係数kを0とし、自動操舵制御に係る自動目標操舵角に基づいて、モータ22を制御する。なお、モータ制御部180は、ハンズオン検知部150がハンズオン状態を検知していない場合に、重み係数kを0.5よりも大きい値とし、自動目標操舵角を優先して、モータ22を制御してもよい。また、モータ制御部180は、ハンズオン検知部150がハンズオン状態を検知していない場合に、重み係数kを0.5よりも小さい値とし、手動目標操舵角を優先して、モータ22を制御してもよい。
When the hands-on
モータ制御部180は、ハンズオン検知部150がハンズオン状態を検知していない状態において、ハンズオン状態を検知すると、時間の経過に応じて、重み係数を1から0に徐々に変化させることにより、合成目標操舵角を算出する。例えば、重み係数を1から0に切り替える期間を第1切替期間とすると、モータ制御部180は、第1切替期間において、重み係数を1から単調減少させることにより、重み係数を1から0に変化させる。例えば、第1切替期間は0.1秒であるものとするが、これに限らず、0.1秒とは異なる期間であってもよい。
When the hands-on
また、モータ制御部180は、ハンズオン検知部150がハンズオン状態を検知している状態において、ハンズオン状態を検知しなくなると、時間の経過に応じて、重み係数を0から1に徐々に変化させることにより、合成目標操舵角を算出する。例えば、重み係数を0から1に切り替える期間を第2切替期間とすると、モータ制御部180は、第2切替期間において、重み係数を0から単調増加させることにより、重み係数を0から1に変化させる。例えば、第2切替期間は0.1秒であるものとするが、これに限らず、0.1秒とは異なる期間であってもよい。
Further, when the hands-on
図3は、自動目標操舵角、手動目標操舵角、及びステアリングホイール21の操舵角の関係を示す。図3に示す例では、破線が自動目標操舵角、一点鎖線が手動目標操舵角、実線がステアリングホイール21の操舵角を示している。また、横軸が時間、縦軸が角度を示している。
FIG. 3 shows the relationship between the automatic target steering angle, the manual target steering angle, and the steering angle of the
図3に示されるように、15秒付近においてハンズオン状態になると、ステアリングホイール21の操舵角が、手動目標操舵角に追従していることが確認できる。さらに、30秒付近において、ハンズオン状態からハンズオフ状態に変化すると、ステアリングホイール21の操舵角が、自動目標操舵角に追従していることが確認できる。このようにすることで、モータ制御部180は、ハンズオン状態か否かに基づいて、操舵をスムーズに切り替えて、安全な走行を維持することができる。
As shown in FIG. 3, when the hands-on state is reached in the vicinity of 15 seconds, it can be confirmed that the steering angle of the
また、モータ制御部180は、異常検出部170が自動操舵制御の異常を検出すると、合成目標操舵角に含まれる自動目標操舵角の割合を、異常検出部170がドライバの異常を検出していない場合の合成目標操舵角に含まれる自動目標操舵角の割合に比べて低くする。
Further, in the
例えば、モータ制御部180は、ハンズオン検知部150がハンズオン状態を検知していない状態において異常検出部170が自動操舵制御の異常を検出すると、自動操舵制御の異常を検出したタイミングから第3切替期間において、重み係数を1から単調減少させることにより、重み係数を1から0に変化させる。このようにすることで、モータ制御部180は、自動操舵制御の異常検出時に、早期にドライバによる操舵に切り替えることができる。
For example, when the
なお、ハンズオン検知部150がハンズオン状態を検知していない状態において、ドライバが即座に操舵を開始することができるとは限らない。このため、第3切替期間は、第1切替期間よりも長い期間であってもよい。
It should be noted that the driver may not always be able to immediately start steering when the hands-on
また、モータ制御部180は、異常検出部170がドライバの異常を検出すると、合成目標操舵角に含まれる手動目標操舵角の割合を、異常検出部170がドライバの異常を検出していない場合の合成目標操舵角に含まれる手動目標操舵角の割合に比べて低くする。
Further, when the
例えば、モータ制御部180は、異常検出部170がドライバの異常を検出すると、ハンズオン検知部150がハンズオン状態を検知しているか否かにかかわらず、重み係数を1又は1に近い値とする。
For example, when the
図4は、異常検出部170がドライバの異常を検出している場合における自動目標操舵角、手動目標操舵角、及びステアリングホイール21の操舵角の関係を示す。図4に示す例では、図3と同様に、破線が自動目標操舵角、一点鎖線が手動目標操舵角、実線がステアリングホイール21の操舵角を示している。また、横軸が時間、縦軸が角度を示している。なお、図3に示す横軸のスケールは、図4に示す横軸のスケールと同じであるものとする。また、図3に示す縦軸のスケールも、図4に示す縦軸のスケールと同じであるものとする。
FIG. 4 shows the relationship between the automatic target steering angle, the manual target steering angle, and the steering angle of the
異常検出部170がドライバの異常を検出している場合、自動目標操舵角によるモータ制御が優先されることから、図4に示されるように、15秒付近において手動目標操舵角が変化しても、ステアリングホイール21の操舵角が、自動目標操舵角に追従していることが確認できる。このようにすることで、モータ制御部180は、ドライバの異常検出時に、ドライバによる操舵をパワーステアリングに反映させず、安全な走行を維持することができる。
When the
<パワーステアリング制御装置100における処理の流れ>
図5は、本実施形態に係るパワーステアリング制御装置100の動作フローの一例を示す。パワーステアリング制御装置100は、図5のS300からS380の動作を実行することにより、パワーステアリング20を制御して、ステアリングホイール21を適切に操舵する。
<Processing flow in the power
FIG. 5 shows an example of the operation flow of the power
まず、モータ制御部180は、自動目標操舵角を取得する(S300)。モータ制御部180は、例えば、ECUから供給される自動目標操舵角を取得する。次に、トルク取得部110は、車両のステアリングホイール21にかかる操舵トルクを車両のパワーステアリング20から取得する(S310)。トルク取得部110は、パワーステアリング20に設けられている第1検出器31から操舵トルクの検出結果を取得する。次に、操舵角取得部120は、ステアリングホイール21の操舵角をパワーステアリング20から取得する(S320)。操舵角取得部120は、パワーステアリング20に設けられている第2検出器32から操舵角の検出結果を取得する。操舵トルク及び操舵角のサンプリングタイミング及びサンプリング時間は、略同一であることが望ましい。
First, the
次に、推定部140は、トルク取得部110が取得した操舵トルクと、操舵角取得部120が取得した操舵角とに基づいて、ドライバ入力トルクを推定する(S330)。次に、ハンズオン検知部150は、推定部140が推定したドライバ入力トルクに基づいて、ドライバがステアリングホイール21を操作しているハンズオン状態であるか否かを検知する。
Next, the
次に、目標操舵角算出部160は、重み係数設定処理を実行する(S340)。重み係数設定処理の詳細については後述する。次に、目標操舵角算出部160は、ハンズオン検知部150がハンズオン状態を検知しているか否かを判定する(S350)。目標操舵角算出部160は、ハンズオン検知部150がハンズオン状態を検知していると判定すると、S360に処理を移し、ハンズオン状態を検知していないと判定すると、S370に処理を移す。
Next, the target steering
次に、目標操舵角算出部160は、推定部140が推定したドライバ入力トルクに基づいて、ドライバによるステアリングホイール21の操作に対応する操舵角である手動目標操舵角を算出する(S360)。
Next, the target steering
次に、モータ制御部180は、自動操舵制御を行うECU等から出力される自動目標操舵角と、目標操舵角算出部160が算出した手動目標操舵角とを合成した合成目標操舵角を算出する(S370)。次に、モータ制御部180は、合成目標操舵角に対応する駆動信号を生成してモータ22に供給することにより、モータ22を制御し(S380)、S300に戻る。
Next, the
図6は、本実施形態に係る重み係数設定処理の動作フローの一例を示す。
まず、目標操舵角算出部160は、ハンズオン検知部150がハンズオン状態を検知しているか否かを判定する(S341)。目標操舵角算出部160は、ハンズオン検知部150がハンズオン状態を検知していると判定すると、S342に処理を移し、ハンズオン状態を検知していないと判定すると、S344に処理を移す。
FIG. 6 shows an example of the operation flow of the weighting coefficient setting process according to the present embodiment.
First, the target steering
目標操舵角算出部160は、S342において、重み係数が0よりも大きいか否かを判定する。目標操舵角算出部160は、重み係数が0よりも大きいと判定すると(S342のYES)、重み係数を所定値減算し(S343)、重み係数設定処理を終了する。目標操舵角算出部160は、重み係数が0であると判定すると(S342のNO)、重み係数設定処理を終了する。所定値は、例えば1よりも小さい値であるものとする。
The target steering
目標操舵角算出部160は、S344において、重み係数が1よりも小さいか否かを判定する。目標操舵角算出部160は、重み係数が1よりも小さいと判定すると(S344のYES)、重み係数を所定値加算し(S345)、重み係数設定処理を終了する。目標操舵角算出部160は、重み係数が1であると判定すると(S344のNO)、重み係数設定処理を終了する。
The target steering
[本実施形態の効果]
以上説明したように、本実施形態に係るパワーステアリング制御装置100は、車両のステアリングホイール21にかかる操舵トルクと、ステアリングホイール21の操舵角とに基づいて、ドライバがステアリングホイール21に付与するトルクであるドライバ入力トルクを推定し、ドライバ入力トルクに基づいて、ドライバがステアリングホイール21を操作しているハンズオン状態であるか否かを検知する。パワーステアリング制御装置100は、ドライバ入力トルクに基づいて、ドライバによるステアリングホイール21の操作に対応する操舵角である手動目標操舵角を算出し、ハンズオン状態の検知状態と、車両の自動操舵制御に係る自動目標操舵角と、算出した手動目標操舵角とに基づいて、パワーステアリング20のモータ22を制御する。このようにすることで、パワーステアリング制御装置100は、ドライバによる操舵と、自動操舵システムによる操舵との双方により操舵を行うことができる。
[Effect of this embodiment]
As described above, the power
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、実施の形態におけるパワーステアリング制御装置100は、ステアリングホイール21と車輪28とが機械的に接続されることとしたが、これに限らず、ステアリングホイール21と車輪28とが機械的に接続されないステアバイワイヤ方式の車両にも適用してもよい。また、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。
Although the present invention has been described above using the embodiments, the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist thereof. be. For example, in the power
10 自動操舵システム
20 パワーステアリング
21 ステアリングホイール
22 モータ
23 ウォーム
24 ウォームホイール
25 第1トーションバー
26 第2トーションバー
27 アクチュエータ
28 車輪
31 第1検出器
32 第2検出器
100 パワーステアリング制御装置
110 トルク取得部
120 操舵角取得部
130 記憶部
140 推定部
150 ハンズオン検知部
160 目標操舵角算出部
170 異常検出部
180 モータ制御部
10
Claims (9)
前記車両のステアリングホイールにかかる操舵トルクを取得するトルク取得部と、
前記ステアリングホイールの操舵角を取得する操舵角取得部と、
前記トルク取得部が取得した前記操舵トルクと、前記操舵角取得部が取得した前記操舵角とに基づいて、前記ドライバが前記ステアリングホイールに付与するトルクであるドライバ入力トルクを推定する推定部と、
前記推定部が推定した前記ドライバ入力トルクに基づいて、前記ドライバが前記ステアリングホイールを操作しているハンズオン状態であるか否かを検知するハンズオン検知部と、
前記推定部が推定した前記ドライバ入力トルクに基づいて、前記ドライバによる前記ステアリングホイールの操作に対応する操舵角である手動目標操舵角を算出する目標操舵角算出部と、
前記ハンズオン検知部による前記ハンズオン状態の検知状態と、前記車両の自動操舵制御に係る自動目標操舵角と、前記目標操舵角算出部が算出した前記手動目標操舵角とに基づいて、前記パワーステアリングのモータを制御するモータ制御部と、
を備える、パワーステアリング制御装置。 A power steering control device that controls power steering based on automatic steering of the vehicle and steering by the driver of the vehicle.
A torque acquisition unit that acquires the steering torque applied to the steering wheel of the vehicle, and
A steering angle acquisition unit that acquires the steering angle of the steering wheel, and a steering angle acquisition unit.
An estimation unit that estimates the driver input torque, which is the torque that the driver applies to the steering wheel, based on the steering torque acquired by the torque acquisition unit and the steering angle acquired by the steering angle acquisition unit.
Based on the driver input torque estimated by the estimation unit, a hands-on detection unit that detects whether or not the driver is in the hands-on state of operating the steering wheel, and
A target steering angle calculation unit that calculates a manual target steering angle, which is a steering angle corresponding to the operation of the steering wheel by the driver, based on the driver input torque estimated by the estimation unit.
The power steering of the power steering is based on the detection state of the hands-on state by the hands-on detection unit, the automatic target steering angle related to the automatic steering control of the vehicle, and the manual target steering angle calculated by the target steering angle calculation unit. The motor control unit that controls the motor and
A power steering control device.
請求項1に記載のパワーステアリング制御装置。 The target steering angle calculation unit calculates the manual target steering angle when the hands-on detection unit detects the hands-on state.
The power steering control device according to claim 1.
請求項1又は2に記載のパワーステアリング制御装置。 The motor control unit controls the motor based on a combined target steering angle obtained by combining the automatic target steering angle and the manual target steering angle.
The power steering control device according to claim 1 or 2.
前記モータ制御部は、前記異常検出部が前記ドライバの異常を検出すると、前記合成目標操舵角に含まれる前記手動目標操舵角の割合を、前記異常検出部が前記ドライバの異常を検出していない場合の前記合成目標操舵角に含まれる前記手動目標操舵角の割合に比べて低くする、
請求項3に記載のパワーステアリング制御装置。 Further having an abnormality detection unit for detecting an abnormality of the driver,
When the abnormality detecting unit detects an abnormality of the driver, the motor control unit does not detect the ratio of the manual target steering angle included in the combined target steering angle, and the abnormality detecting unit does not detect the abnormality of the driver. Lower than the ratio of the manual target steering angle included in the combined target steering angle in the case.
The power steering control device according to claim 3.
前記モータ制御部は、前記異常検出部が前記自動操舵制御の異常を検出すると、前記合成目標操舵角に含まれる前記自動目標操舵角の割合を、前記異常検出部が前記自動操舵制御の異常を検出していない場合の前記合成目標操舵角に含まれる前記自動目標操舵角の割合に比べて低くする、
請求項3又は4に記載のパワーステアリング制御装置。 Further having an abnormality detection unit for detecting an abnormality in the automatic steering control,
When the abnormality detection unit detects an abnormality in the automatic steering control, the motor control unit determines the ratio of the automatic target steering angle included in the combined target steering angle, and the abnormality detection unit detects the abnormality in the automatic steering control. It is lower than the ratio of the automatic target steering angle included in the combined target steering angle when it is not detected.
The power steering control device according to claim 3 or 4.
請求項1から5のいずれか1項に記載のパワーステアリング制御装置。 When the target steering angle calculation unit determines that the driver input torque estimated by the estimation unit is not good, the target steering angle calculation unit calculates the manual target steering angle based on the steering torque acquired by the torque acquisition unit.
The power steering control device according to any one of claims 1 to 5.
車両のステアリングホイールにかかる操舵トルクを取得するステップと、
前記ステアリングホイールの操舵角を取得するステップと、
取得された前記操舵トルクと、取得された前記操舵角とに基づいて、前記車両のドライバが前記ステアリングホイールに付与するトルクであるドライバ入力トルクを推定するステップと、
推定された前記ドライバ入力トルクに基づいて、前記ドライバが前記ステアリングホイールを操作しているハンズオン状態であるか否かを検知するステップと、
推定された前記ドライバ入力トルクに基づいて、前記ドライバによる前記ステアリングホイールの操作に対応する操舵角である手動目標操舵角を算出するステップと、
前記ハンズオン状態が検知されている場合に、前記車両の自動操舵制御に係る自動目標操舵角と、算出された前記手動目標操舵角とに基づいて、前記パワーステアリングのモータを制御するステップと、
を有する、パワーステアリングの制御方法。 Performed by the computer that controls the power steering,
Steps to obtain the steering torque applied to the steering wheel of the vehicle,
The step of acquiring the steering angle of the steering wheel and
A step of estimating a driver input torque, which is a torque applied to the steering wheel by the driver of the vehicle, based on the acquired steering torque and the acquired steering angle.
Based on the estimated driver input torque, a step of detecting whether or not the driver is in the hands-on state of operating the steering wheel, and
A step of calculating a manual target steering angle, which is a steering angle corresponding to the operation of the steering wheel by the driver, based on the estimated driver input torque.
When the hands-on state is detected, a step of controlling the motor of the power steering based on the automatic target steering angle related to the automatic steering control of the vehicle and the calculated manual target steering angle.
A method of controlling power steering.
前記パワーステアリングを制御する、請求項1から6のいずれか一項に記載の前記パワーステアリング制御装置と、
を備える、自動操舵システム。
A power steering mounted on the vehicle, having a steering wheel of the vehicle, a first detector for detecting the steering torque applied to the steering wheel, and a second detector for detecting the steering angle of the steering wheel. When,
The power steering control device according to any one of claims 1 to 6, which controls the power steering.
Equipped with an automatic steering system.
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