JP7488632B2 - 操舵制御装置 - Google Patents
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Description
このようなステアバイワイヤに関し、例えば、特許文献1に記載される技術が知られている。特許文献1には、操舵角検出部によって検出した操舵角と、角度ゲインに基づいて実舵角を算出する技術が提案されている。また、特許文献1には、ステレオカメラ、レーザレーダ、或いは赤外線レーダ等の監視センサによって自車両の前方に障害物が検出され、緊急回避が必要と判断された場合には、車輪角制御部が角度ゲインα11の値を標準値よりも大きく設定する。例えば、角度ゲインα11の標準値が1/15の車両の場合、障害物検出時には角度ゲインα11を1/10に設定する。これにより、障害物検出時には、通常走行時よりも1.5倍ほど車両が曲がりやすくなるため、操縦性(障害物の回避性)が向上する旨記載されている。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
図2は、図1のコース走破時の操舵トルクおよび操舵角の時間履歴と、これら操舵トルクおよび操舵角に基づいて演算される実舵角指令値の時間履歴を示す。また、ここでの実舵角指令値演算は、上述の操舵トルクと操舵角から直接演算する実舵角指令値に限定するものではない。例えば、上記操舵トルクと上記操舵角と車両モデルから目標ヨーレイト指令値を演算し、演算した目標ヨーレイト指令値に車両速度を掛け合わせて実舵角指令値を最終的に演算する方法でも良い。
時刻t=0~T1のとき、車両(自車両)は図1のP1区間にて直進状態であり、図2に示すようにドライバからの入力である操舵トルクおよび操舵角は0になる。したがって、この区間(P1区間)の実舵角指令値は0となる。
時刻t=T3~T4のとき、図1のP4区間にてドライバは操舵角を切り戻している。図2に示すように、操舵角は所定操舵角θ以上である時刻t=T3~t1では、実舵角指令値の演算は、例えば操舵角に操舵角ゲインを掛け合わせた実舵角指令値の演算を行う。また、操舵角は所定操舵角θ以下である時刻t=t1~T4では、操舵トルクが微小になるため、実舵角指令値の演算は操舵角に基づいた実舵角指令値の演算を行う。
図4は連続操舵によるコーナリングの概念図であり、連続S字コーナーにおいて時刻t=T1にてS字コーナリングを開始し、時刻t=T4にてS字コーナリングを終了する車両の概念図である。図5は連続操舵によるコーナリングにおける操舵反力指令値および操舵角および操舵角速度および操舵角加速度の時間履歴を示した図であり、図4のコース走破時における操舵反力指令値および操舵角および操舵角速度および操舵角加速度の時間履歴を示す。
本説明では、S字走行経路を図4に示すように以下4つの区間(P5,P6,P7,P8)に分け、それぞれの区間の終了時刻をT1,T2,T3,T4とする。
時刻t=0~T1のとき、図4のP5区間において、操舵角および操舵角速度および操舵角加速度が微小な場合、ドライバが操舵角を変化させず直進するシーンと判断し、操舵角が中立点で安定するように、操舵反力指令値を増加させる。増加方法は、直進走行時の車両速度に応じて増す方法であっても、正の前後加速度(加速)に応じて増やす方法であっても、直進走行時間に応じて増す方法であって良く、操舵角が直進走行時に中立点で安定するように操舵反力指令値が増加する方法であれば良い。
時刻t=T2~T3のとき、図4のP7区間において、図5の点線で囲われた領域51のように操舵角および操舵角加速度の符号が一致しない場合、ドライバが連続操舵しているシーンと判断し、連続操舵し易いように操舵反力指令値を維持する。
また、操舵制御装置61から送る信号は実舵角そのものではなく、実舵角アクチェータ610により、舵角制御を実現し得る制御指令値(信号)であれば良い。
通信ラインとして、信号によって異なる通信ラインおよび通信プロトコルを用いても良い。例えば、大容量のデータをやり取りする必要のある自車両走行路情報を取得するセンサとの通信にイーサネット(登録商標)を用い、各アクチェータとの通信にはController Area Network(CAN)を用いる構成であっても良い。
自車両運動状態情報取得部71は、上記車両運動状態の情報(車両速度,前後加速度,横加速度,など)を取得する。
ステップS804では、ステップS803で取得した実舵角指令値を指令値送信部75に出力し、一連の処理を終了する。
図9に示すように、ステップS901では、操舵トルクおよび車両運動状態の情報を取得し、ステップS902へ進む。
ステップS902では、ステップS901で取得した情報を用いて、操舵トルクより操舵トルクベース実舵角制御部72が舵角指令値を生成し、ステップS903へ進む。
ステップS903では、生成した舵角指令値を実舵角演算部74に出力し、一連の処理を終了する。
図10に示すように、ステップS1001では、操舵トルクと、操舵角と、を取得し、ステップS1002へ進む。
ステップS1002では、ステップS1001で取得した情報を用いて、操舵角より操舵角ベース実舵角制御部73が舵角指令値を生成し、ステップS1005へ進む。また、ここでの操舵角ベース実舵角制御部73による演算は、操舵角に応じた舵角指令値を生成できれば良く、上述の操舵角による入力パラメータに限定するものではない。例えば、操舵トルクに掛けるゲインKtrqを操舵角に応じて変更し、このゲインKtrqを操舵トルクに掛けることで舵角指令値を生成しても良い。
ステップS1003では、生成した舵角指令値を実舵角演算部74に出力し、一連の処理を終了する。
また、ドライバが車両に実舵角を生じさせようとステアリングホイールに力を入れたタイミングでの操舵角がまだ微小な場合において、操舵トルクに基づく実舵角指令値の演算により、ドライバが曲がろうとする意図に対して応答性の高い旋回運動を実現できる。また、操舵角が増加していくと、操舵角に基づく実舵角指令値の演算に遷移するため、ステアリングホイールを切ってコーナリングする従来の操作性を確保することが可能になる.
操舵トルクベース実舵角制御部72bは、ドライバ操作取得部70および自車両運動状態情報取得部71および自車両走行路情報取得部76により得られた情報に基づいて、操舵トルクおよび車両速度によって操舵トルクによる舵角指令値を演算し、その演算結果を実舵角演算部74に送る。ここでの舵角指令値は、目標実舵角指令値であっても、目標ヨーレイト指令値であっても良い。演算方法は、例えば上述の図1~図3で示した方法によって行われる。また、自車両走行路情報取得部76の自車両周辺情報および走行可能領域によって駐車時と判断した場合、操舵トルクに対するトルクゲインを増加する。
図14に示すように、ステップS1401では、操舵トルクと、自車両走行路情報と、を取得し、ステップS1402へ進む。
ステップS1402では、ステップS1401で取得した情報に基づいて、自車両走行路情報より走行シーンに合わせて上述のゲインKtrqを増減し、ステップS1403へ進む。ここでのゲイン設定において、例えば走行シーンが駐車時の場合、大舵角による操舵が必要になるため、ドライバが少ないハンドル操作で大きな実舵角を発生できるようにゲインを増加する。
ステップS1403では、ステップS1401およびステップS1402で取得した情報を用いて、操舵トルクおよび上述のゲインKtrqより操舵トルクベース実舵角制御部72bは舵角指令値を生成し、ステップS1404へ進む。
ステップS1404では、生成した舵角指令値を実舵角演算部74に出力し、一連の処理を終了する。
図15に示すように、ステップS1501では、操舵角と、記自車両走行路情報と、を取得し、ステップS1502へ進む。
ステップS1502では、ステップS1501で取得した情報に基づいて、自車両走行路情報より走行シーンに合わせて上述のゲインKstrを増減し、ステップS1503へ進む。ここでのゲイン設定において、例えば走行シーンが駐車時の場合、大舵角による操舵が必要になるため、ドライバが少ないハンドル操作で大きな実舵角を発生できるようにゲインを増加する。
ステップS1503では、ステップS1501およびステップS1502で取得した情報を用いて、操舵トルクおよび上述のゲインKstrより操舵トルクベース実舵角制御部73bは舵角指令値を生成し、ステップS1504へ進む。
ステップS1504では、生成した舵角指令値を実舵角演算部74に出力し、一連の処理を終了する。
操舵反力演算部170は、ドライバ操作取得部70および自車両運動状態情報取得部71により得られた情報に基づいて、操舵反力指令値を演算し、操舵反力送信部171に送る。演算方法は、例えば上述の図4,図5で示した方法によって行われる。
図18に示すように、ステップS1801では、ドライバからの操作情報,車両運動状態の情報を取得し、ステップS1802へ進む。
ステップS1802では、ステップS1801で取得した情報に基づいて、直進時であるか否かを判定し、直進時であると判定した場合はステップS1803へ進み、非直進時であると判定した場合はステップS1804へ進む。
一方、ステップS1804では、ステップS1801で取得した情報に基づいて、操舵角および操舵角速度および操舵角加速度が同符号か否かを判定する。同符号であると判定した場合はステップS1805へ進み、異符号であると判定した場合はステップS1806へ進む。
一方、ステップS1806では、ステップS1801で取得した情報に基づいて、操舵角および操舵角加速度が同符号かつ操舵角速度が異符号であるか否かを判定する。操舵角および操舵角加速度が同符号かつ操舵角速度が異符号である場合はステップS1807へ進み、それ以外の場合はステップS1808へ進む。
一方、ステップS1808では、操舵反力指令値を維持し、処理S1809へ進む。
ステップS1810では、ステップS1809で取得した操舵反力指令値に対して、操舵反力指令値を操舵反力最低所定値に補正して操舵反力送信部171に出力し、一連の処理を終了する。
また、ドライバが車両をコーナリングさせる場合において操舵反力指令値は操舵角に応じて減少するため、ステアリングホイールはドライバに対する手ごたえを軽減する。そのため、ドライバはステアリングホイールを切ってコーナリングする従来の操作性を確保することが可能になる。
操舵反力演算部170eは、ドライバ操作取得部70および自車両運動状態情報取得部71および実舵角演算部74および自車両走行路情報76eにより得られた情報に基づいて、操舵反力指令値を演算し、操舵反力送信部171に送る。演算方法は、例えば上述の図4,図5で示した方法によって行われる。また、自車両走行路情報取得部76eの自車両周辺情報および走行可能領域によって駐車時と判断した場合かつ実舵角演算部74の実舵角が所定値より大きい場合、ストロークエンドを模擬する操舵反力指令値を演算する。
図22に示すように、ステップS2201では、ドライバからの操作情報,車両運動状態の情報を取得し、ステップS2202へ進む。
ステップS2202では、ステップS2201で取得した情報に基づいて、駐車時かつ実舵角指令値が所定値より大きいか否かを判定する。駐車時かつ実舵角指令値が所定値より大きいと判定した場合はステップS2203へ進み、異なると判定した場合はステップS2204へ進む。
ステップS2203では、ストロークエンドを模擬する操舵反力指令値を生成し、ステップS2211へ進む。
ステップS2205では、ステップS2201で取得した情報を用いて、前後加速度に応じて操舵反力指令値を増加し、ステップS2211へ進む。
一方、ステップS2206では、ステップS2201で取得した情報に基づいて、操舵角および操舵角速度および操舵角加速度が同符号か否かを判定する。同符号であると判定した場合はステップS2207へ進み、異符号であると判定した場合はステップS2208へ進む。
一方、ステップS2208では、ステップS2201で取得した情報に基づいて、操舵角および操舵角加速度が同符号かつ操舵角速度が異符号であるか否かを判定する。操舵角および操舵角加速度が同符号かつ操舵角速度が異符号である場合はステップS2209へ進み、それ以外の場合はステップS2210へ進む。
一方、ステップS2210では、操舵反力指令値を維持し、ステップS2211へ進む。ステップS2211では、ステップS2203またはステップS2205またはステップS2207またはステップS2209またはステップS2210で取得した操舵反力指令値に対して、操舵反力最低所定値を下回る場合は処理S2212へ進み、上回る場合は取得した操舵反力指令値を操舵反力送信部171に出力し、一連の処理を終了する。なお、操舵反力最低所定値は車両速度に応じて変化するものとする。
62…加速度センサ
63…ジャイロセンサ
64…ステアリングホイール
65…操舵角センサ
66…操舵トルクセンサ
67…タイヤ
68…車輪速センサ
69…実舵角制御ユニット
70,70a,70d…ドライバ操作取得部
71…自車両運動状態情報取得部
72,72b…操舵トルクベース実舵角制御部
73,73b…操舵角ベース実舵角制御部
74,74a…実舵角演算部
75…指令値送信部
76,76e…自車両走行路情報取得部
170,170d,170e…操舵反力演算部
171…操舵反力送信部
610…実舵角アクチュエータ
612…疑似操舵反力発生装置
613…車両
1200…自車両位置検出センサ
1201…外界情報取得センサ
1600…操舵反力制御ユニット
1601…操舵反力アクチュエータ
Claims (9)
- ステアバイワイヤシステムを構成する操舵制御装置であって、
操舵角が所定値よりも小さい場合は操舵トルクに基づいて実舵角指令値を演算し、前記操舵角が所定値以上の場合は操舵角に基づいて実舵角指令値を演算する演算部を備えることを特徴とする操舵制御装置。 - 請求項1に記載の操舵制御装置であって、
前記演算部は、前記操舵角が所定値よりも小さい場合は操舵トルクベース実舵角制御部によって操舵トルクに基づき実舵角指令値を演算し、前記操舵角が所定値以上の場合は操舵角ベース実舵角制御部による舵角指令値に基づき実舵角指令値を演算することを特徴とする操舵制御装置。 - 請求項2に記載の操舵制御装置であって、
前記演算部は、前記操舵トルクまたは前記操舵角が一定のときにはヨーレイトが一定になるように実舵角指令値を演算することを特徴とする操舵制御装置。 - 請求項2に記載の操舵制御装置であって、
前記演算部は、前記操舵トルクまたは前記操舵角が一定のときには横加速度が一定になるように実舵角指令値を演算することを特徴とする操舵制御装置。 - 請求項1に記載の操舵制御装置であって、
車両の状態に応じて操舵反力を制御する操舵反力演算部を備え、
記操舵反力演算部は、前後加速度に基づき反力を制御することを特徴とする操舵制御装置。 - 請求項1に記載の操舵制御装置であって、
少なくとも、車両の状態および前記操舵角のうち、いずれか一方に応じて反力を制御する操舵反力演算部を備え、
反力の最低値は所定値以下にはならないことを特徴とする操舵制御装置。 - 請求項6に記載の操舵制御装置であって、
前記反力の最低所定値は車両速度に応じて変化することを特徴とする操舵制御装置。 - 請求項1に記載の操舵制御装置であって、
少なくとも、車両の状態および前記操舵角のうち、いずれか一方に応じて反力を制御する操舵反力演算部を備え、
前記操舵反力演算部は、前記操舵角、操舵角速度、操舵角加速度が同符号の時のみ反力を減少させることを特徴とする操舵制御装置。 - 請求項1に記載の操舵制御装置であって、
少なくとも、車両の状態および前記操舵角のうち、いずれか一方に応じて反力を制御する操舵反力演算部を備え、
前記操舵反力演算部は、前記操舵角、操舵角加速度が同符号、操舵角速度が異符号の時は反力を増加させることを特徴とする操舵制御装置。
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