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WO2015011996A1 - 車両用操舵制御装置および車両用操舵制御方法 - Google Patents

車両用操舵制御装置および車両用操舵制御方法 Download PDF

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WO2015011996A1
WO2015011996A1 PCT/JP2014/064856 JP2014064856W WO2015011996A1 WO 2015011996 A1 WO2015011996 A1 WO 2015011996A1 JP 2014064856 W JP2014064856 W JP 2014064856W WO 2015011996 A1 WO2015011996 A1 WO 2015011996A1
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WO
WIPO (PCT)
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steering
value
current command
angle
command value
Prior art date
Application number
PCT/JP2014/064856
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
明 森本
菊地　雅彦
大介 笈木
Original Assignee
日産自動車株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日産自動車株式会社 filed Critical 日産自動車株式会社
Priority to EP14830245.8A priority Critical patent/EP3025931B1/en
Priority to CN201480052276.2A priority patent/CN105579324B/zh
Priority to JP2015528182A priority patent/JP6056975B2/ja
Priority to US14/907,375 priority patent/US9731752B2/en
Publication of WO2015011996A1 publication Critical patent/WO2015011996A1/ja

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    • G16Z—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G16Z99/00—Subject matter not provided for in other main groups of this subclass

Definitions

  • the present invention relates to a vehicle steering control device and a vehicle steering control method.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2013-155401 filed on July 26, 2013. For designated countries that are allowed to be incorporated by reference, The contents described in the application are incorporated into the present application by reference and made a part of the description of the present application.
  • the steering mechanism when the steering is automatically performed in the automatic steering control, the steering mechanism reaches the limit point (mechanical limit) of the mechanical steerable range, and the steering mechanism is contrary to the driver's intention. In some cases, the steering operation by the vehicle suddenly stops, and the driver feels uncomfortable.
  • An object of the present invention is to provide a vehicle steering control device capable of appropriately executing automatic steering control.
  • the present invention reduces the upper limit value of the absolute value of the current command value as the absolute value of the steering angle increases when the absolute value of the steering angle becomes equal to or greater than the first threshold value during automatic steering control. Solve the problem. *
  • the upper limit value of the absolute value of the current command value is reduced as the absolute value of the steering angle is increased, so that the steering mechanism is mechanically limited.
  • the steering angle can be gradually changed just before reaching the position of the steering wheel, and the steering operation by the steering mechanism is suddenly stopped against the driver's intention during the automatic steering control. It can reduce the feeling of discomfort.
  • FIG. 1 is a figure which shows the relationship between the upper limit of the 2nd electric current command value and the steering possible angle in 1st control
  • B is the upper limit of the 2nd electric current command value in 2nd control
  • It is a figure which shows the relationship with a steerable angle.
  • A) is a figure which shows an example of the change of a steering possible angle
  • B) is a figure which shows an example of the change of a 2nd electric current command value in the scene shown to (A).
  • (A) is a figure which shows the other example of the change of a steerable angle
  • (B) is a figure which shows the other example of the change of a 2nd electric current command value in the scene shown to (A). It is a flowchart which shows the steering control process which concerns on this embodiment.
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing a steering control device 100 according to the present embodiment.
  • the steering control device 100 includes a steering device 10, a steering assist control device 20, an automatic steering control device 30, an automatic steering control switch 31, a display 32, and an electric motor. 40.
  • the steering device 10 has an electric power steering function, and steers a wheel (for example, left and right front wheels) 15 according to a steering angle of the steering wheel 11 when the steering wheel 11 is operated by a driver.
  • a wheel for example, left and right front wheels
  • the steering system between the steering wheel 11 and the wheel 15 of the steering device 10 is mechanically coupled, and mainly includes a steering shaft 12, a rack and pinion gear mechanism 13, and a tie rod 14. It is configured.
  • a steering wheel 11 is attached to the upper end of the steering shaft 12, and a rack and pinion type gear mechanism 13 is connected to the lower end thereof.
  • a pinion 13a is attached to the lower end of the pinion shaft connected to the steering shaft 12, and the pinion 13a meshes with a rack 13b provided extending in the vehicle width direction.
  • the rack and pinion gear mechanism 13 converts the rotational motion of the steering wheel 11 (steering shaft 12) into a straight motion (translational motion) of the rack 13b.
  • a knuckle arm (not shown) provided on the wheel 15 is connected to both ends of the rack 13b via a tie rod 14, and the wheel 15 is steered by the linear movement (translational movement) of the rack 13b.
  • the torque sensor 16 detects a steering torque that is a steering input by the driver.
  • the steering torque detected by the torque sensor 16 is output to the steering assist control device 20 and the automatic steering control device 30.
  • the steering angle sensor 17 is provided on the steering shaft 12, and detects the rotation angle of the steering shaft 12 as a steering angle.
  • the steering angle detected by the steering angle sensor 17 corresponds to the steering angle of the steering wheel 11.
  • the neutral position of the steering wheel 11 is set to “0”, and the steering angle at the time of right steering is set.
  • a positive value and a left steering angle are output as a negative value.
  • the steering angle detected by the steering angle sensor 17 is output to the steering assist control device 20 and the automatic steering control device 30.
  • the vehicle speed sensor 18 outputs a vehicle speed pulse corresponding to the rotation state of the vehicle 15 by detecting the rotation state of the wheel 15.
  • the vehicle speed sensor 18 can output a vehicle speed pulse by detecting rotation of a gear attached to the center of the wheel by a magnetic sensor (not shown).
  • the vehicle speed pulse output by the vehicle speed sensor 18 is output to the steering assist control device 20 and the automatic steering control device 30.
  • the electric motor 40 converts electric power supplied from an in-vehicle battery (not shown) into torque. As will be described later, the magnitude of the current supplied to the electric motor 40 is determined by the steering assist control device 20 or the automatic steering control device 30, and the current value determined by the steering assist control device 20 or the automatic steering control device 30. Thus, electric power is supplied from the in-vehicle battery to the electric motor 40.
  • the electric motor 40 When electric power is supplied from the in-vehicle battery to the electric motor 40, the electric motor 40 generates torque according to the magnitude of the current value supplied from the in-vehicle battery, and decelerates the torque generated by the electric motor 40. To the machine 19. The torque transmitted to the speed reducer 19 is converted into the rotational torque of the steering shaft 12, whereby steering power corresponding to the current value is applied to the steering device 10.
  • the steering assist control device 20 is a device for assisting the steering operation of the steering device 10 by the driver, and includes a microcomputer mainly composed of a CPU, a ROM, a RAM, and an I / O interface. And the steering assistance control apparatus 20 performs the steering assistance control which assists a driver
  • the steering assist control device 20 supplies a current to be supplied to the electric motor 40 based on a steering assist characteristic that defines a correspondence relationship between a steering torque, a vehicle speed, and a current command value (details will be described later).
  • the current command value which is the target value of is calculated.
  • the current command value calculated by the steering assist control device 20 will be described as the first current command value.
  • the steering assist control device 20 supplies power to the electric motor 40 from the in-vehicle battery (not shown) with the calculated current of the first current command value.
  • the steering assist control device 20 calculates the target value of the current supplied to the electric motor 40 as the first current command value based on the steering torque and the vehicle speed, and uses the calculated current of the first current command value.
  • the steering assist characteristic that defines the correspondence relationship between the steering torque, the vehicle speed, and the first current command value is stored in advance in the ROM of the steering assist control device 20 in the form of a map or an arithmetic expression. ing. Further, the steering assist characteristic is set such that the absolute value of the first current command value increases as the steering torque increases, and the absolute value of the first current command value decreases as the vehicle speed increases. . In addition, in this steering assist characteristic, the sign of the first current command value becomes a positive first current command value when the steering operation is performed in the right direction according to the steering angle and the steering angular velocity, and the steering in the left direction is performed. It is set to be a negative first current command value during operation.
  • the automatic steering control device 30 includes a microcomputer composed of a CPU, a ROM, a RAM, and an I / O interface, and controls the driving of the electric motor 40 in accordance with a control program stored in the ROM, thereby the steering device. Automatic steering control for automatically controlling 10 steering operations is performed.
  • the automatic steering control device 30 calculates a target steering angle required to guide the vehicle to the target position, and sends it to the electric motor 40.
  • the target value of the current that needs to be supplied is calculated as the second current command value.
  • an image captured by the camera is displayed on the screen of the display 32 disposed on the instrument panel, and the driver refers to the image displayed on the screen of the display 32 to display the display.
  • the target parking position can be set by operating the touch panel included in 32.
  • the automatic steering control device 30 calculates the positional relationship between the current vehicle position and the target parking position, and calculates the target travel route for parking at the target parking position. To do.
  • the automatic steering control device 30 calculates a required target steering angle based on the target travel route and the current vehicle position, and the current supplied to the electric motor 40 required to achieve the target steering angle. The value is calculated as the second current command value. Then, the second current command value calculated by the automatic steering control device 30 is output to the steering assist control device 20.
  • the automatic steering control device 30 outputs an automatic steering control start signal to the steering assist control device 20 when the automatic steering control switch 31 is turned on.
  • the steering assist control device 20 switches to the automatic steering control mode, and supplies the electric motor 40 with the current of the second current command value output by the automatic steering control device 30.
  • the electric motor 40 the current of the second current command value calculated by the automatic steering control device 30 is converted into steering torque and transmitted to the steering device 10 as steering force.
  • the sign of the second current command value becomes a positive second current command value when the steering operation is in the right direction, and the steering operation in the left direction is performed. Is set to be a negative second current command value.
  • the method for controlling the second current command value will be described in detail by exemplifying scenes during right steering.
  • the steering device 10 has a limit point (hereinafter referred to as a mechanical limit) at which the wheel 15 can be mechanically and physically steered due to the structure of the steering device 10. Therefore, conventionally, when the steering operation is performed so that the steering angle is increased in the automatic steering control, the steering operation by the steering device 10 is suddenly stopped at the mechanical limit, and the driver feels uncomfortable. There was a case.
  • the automatic steering control device 30 sets the steering angle slightly before the steering device 10 reaches the mechanical limit as the first threshold value ⁇ 1 in order to reduce such a driver's uncomfortable feeling.
  • it is determined whether or not the steering angle is equal to or greater than a first threshold value.
  • the automatic steering control device 30 reduces the upper limit value of the second current command value as the steering angle increases in order to moderate the change in the steering angle.
  • the upper limit value of the second current command value is controlled.
  • the automatic steering control device 30 calculates the angle difference between the current steering angle and the steering angle at the mechanical limit as the steerable angle, and the steering is performed when the steerable angle is less than the threshold ⁇ 1. By determining that the angle is equal to or greater than the first threshold, it is determined whether or not the steering angle is equal to or greater than the first threshold. Further, since the steering angle at which the steering device 10 reaches the mechanical limit can be determined for each vehicle type, the automatic steering control device 30 can calculate the steerable angle based on the current steering angle.
  • FIG. 2A is a diagram showing the relationship between the upper limit value of the second current command value and the steerable angle during right steering.
  • the horizontal axis indicates the steerable angle, and the steerable angle decreases from the left direction (direction opposite to the arrow direction) to the right direction (arrow direction). It has become.
  • the automatic steering control device 30 sets the upper limit value of the second current command value as an initial value and the steerable angle is less than the threshold value ⁇ 1. In this case, suppression of the upper limit value of the second current command value is started.
  • the automatic steering control device 30 increases the upper limit of the second current command value as the steerable angle decreases.
  • the upper limit value of the second current command value is set to zero.
  • the correspondence relationship between the steerable angle and the upper limit value of the second current command value is stored in advance in the RAM of the automatic steering control device 30 in the form of a table, a map, or the like.
  • the upper limit value of the second current command value can be calculated based on the steerable angle by referring to the correspondence relationship between the steerable angle and the upper limit value of the second current command value.
  • the upper limit value of the second current command value is reduced as the steering angle becomes larger (as the steerable angle becomes smaller).
  • the actual value of the second current command value can be suppressed, and as a result, the change in the steering angle can be moderated as shown in FIG.
  • the upper limit value of the second current command value is set to zero, and as a result, as shown in FIG.
  • the actual value of the second current command value is also zero.
  • the steering operation of the steering device 10 can be stopped before the steering device 10 reaches the mechanical limit.
  • 3A is a diagram illustrating an example of a change in the steerable angle
  • FIG. 3B is a diagram illustrating an example of a change in the second current command value.
  • a positive second current command value corresponding to rightward steering is calculated, and the positive second current command is sent to the electric motor 40. Value current is supplied.
  • a steering force in the right direction is applied to the steering device 10, and the steering angle in the right direction is increased.
  • the steerable angle that is the difference between the current steering angle and the steering angle at the mechanical limit decreases, and as a result, steering is possible at time t1.
  • the angle is less than the threshold value ⁇ 1.
  • the automatic steering control device 30 decreases the upper limit value of the second current command value in accordance with the steerable angle as shown in FIG. As a result, the actual value of the second current command value is suppressed as shown in FIG. Further, when the steerable angle becomes the threshold ⁇ 2 and the upper limit value of the second current command value becomes zero, as shown in FIG. 3B, the actual value of the second current command value becomes zero, As a result, as shown in FIG. 3A, the steering of the steering device 10 is stopped before the steering device 10 reaches the mechanical limit (before the steerable angle becomes zero).
  • the automatic steering control device 30 makes the steering angle gentle by changing the steering angle when the steering angle exceeds the predetermined first threshold (when the steerable angle is less than the threshold ⁇ 1). It effectively prevents the device 10 from reaching the mechanical / physical mechanical limit, causing the steering device 10 to stop suddenly against the driver's intention and causing the driver to feel uncomfortable. can do.
  • the automatic steering control device 30 repeatedly calculates the change speed of the steering angle, and determines whether or not the change speed of the steering angle is equal to or higher than a predetermined reference speed. Then, in the case where the steerable angle is less than the threshold value ⁇ 1, the automatic steering control device 30 determines the second current command value corresponding to the current steering direction when the change speed of the steering angle is equal to or higher than the reference speed.
  • the electric motor 40 is supplied with a current (reaction force current) having a reverse sign.
  • FIG. 4A is a diagram illustrating another example of the change in the steerable angle
  • FIG. 4B is a diagram illustrating the change in the second current command value in the scene illustrated in FIG. It is a figure which shows another example.
  • a current of a positive second current command value is supplied to the electric motor 40 in order to steer the vehicle in the right direction.
  • the steerable angle is less than the threshold value ⁇ 1.
  • the change speed of the steering angle is equal to or higher than the reference speed.
  • the automatic steering control device 30 has a negative second current command value as shown in FIG. Is supplied to the electric motor 40 as a reaction force current.
  • the second current command value corresponding to the current steering direction and the reaction current having the opposite sign are supplied to the electric motor 40, so that the first Even when the two-current command value is zero, it is possible to effectively prevent the steering device 10 from reaching the mechanical limit due to the inertial force of the electric motor 40 or the like.
  • the magnitude of the reaction force current is not particularly limited, the absolute value of the reaction force current can be increased as the change speed of the steering angle increases.
  • the reference speed is not particularly limited. For example, even if the reaction force current is not supplied to the electric motor 40 by an experiment or the like, the maximum speed of the steering angle changing speed at which the steering device 10 does not reach the mechanical limit is set. And the maximum speed can be set as the reference speed.
  • the automatic steering control device 30 is before the steerable angle is less than the threshold value ⁇ 1 and after the steerable speed is less than the threshold value ⁇ 1.
  • the control of the upper limit value of the second current command value is executed as the first control until the steerable speed becomes the threshold value ⁇ 2 smaller than the threshold value ⁇ 1, as shown in FIG.
  • the control of the upper limit value of the second current command value during the period from when the steerable angle becomes the threshold value ⁇ 2 until the steering operation in the reverse direction is performed and the steerable angle becomes the threshold value ⁇ 1 is referred to as second control. Execute.
  • the threshold values ⁇ 1 and ⁇ 2 in the second control are set to values larger than the threshold values ⁇ 1 and ⁇ 2 in the first control shown in FIG.
  • hysteresis can be given in the first control in which the steering device 10 approaches the mechanical limit and the second control in which the steering device 10 moves away from the mechanical limit.
  • the hunting of the steering device 10 due to noise or the like can be provided. Can be effectively prevented.
  • the automatic steering control device 30 determines that the second current command value when the steerable angle is less than the threshold ⁇ 2 that is larger than the threshold ⁇ 2. Set the upper limit value of to zero. Further, as shown in FIG. 2B, the automatic steering control device 30 increases the steerable angle when the steerable angle is equal to or greater than the threshold value ⁇ 2 and less than the threshold value ⁇ 1 that is greater than the threshold value ⁇ 1. The upper limit value of the second current command value is increased, and the upper limit value of the second current command value is set to the initial value when the steerable angle is equal to or greater than the threshold value ⁇ 1.
  • the scene at the time of right steering is illustrated and described, but the same control can be performed also at the scene at the time of left steering.
  • the steering angle at the time of right steering is output as a positive value
  • the steering angle at the time of left steering is output as a negative value
  • a second steering force is applied to the electric motor 40 in the right direction.
  • the current command value is output as a positive value
  • the second current command value that gives the left steering force in the right direction to the electric motor 40 is output as a negative value. Therefore, during left steering, the sign of the steering angle, steerable angle, second current command value, threshold values ⁇ 1, ⁇ 2, ⁇ 1, ⁇ 2, reaction force current, and the like is opposite to that during right steering. Further, regardless of whether the steering is right steering or left steering, the absolute value of the steering angle and the absolute value of the steerable angle are used to obtain the upper limit value of the absolute value of the second current command value. Also good.
  • the automatic steering control device 30 outputs an automatic steering control stop signal to the steering assist control device 20.
  • the steering assist control device 20 switches to the steering assist control mode, the automatic steering control based on the second current command value calculated by the automatic steering control device 30 is stopped, and the first calculated by the steering assist control device 20 is stopped. Steering support control based on one current command value is started.
  • the automatic steering control device 30 also stops the automatic steering control when the driver intervenes in the steering operation during the automatic steering control.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the steering control process according to the present embodiment.
  • a scene at the time of right steering will be described as an example, but the same can be applied at the time of left steering.
  • step S101 the automatic steering control device 30 determines whether or not automatic steering control is being executed. For example, in the automatic steering control device 30, when the automatic steering control switch 31 is turned on and the automatic steering control is not stopped due to the intervention of the steering operation by the driver or the like, the automatic steering control is being executed. It can be judged that there is. If it is determined that the automatic steering control is being executed, the process proceeds to step S102. On the other hand, if it is determined that the automatic steering control is not being executed, the process stands by in step S101.
  • step S102 the steerable angle is calculated by the automatic steering control device 30.
  • the automatic steering control device 30 periodically acquires the steering angle detected by the steering angle sensor 17, and the latest steering angle acquired from the steering angle sensor 17 and the steering device 10 are mechanically limited. The difference between the steering angle and the steering angle is calculated as a steerable angle.
  • step S103 the automatic steering control device 30 determines whether or not the first control is being executed. For example, as shown in FIG. 2 (A), the automatic steering control device 30 sets the steerable angle to the threshold value ⁇ 2 before the steerable angle becomes less than the threshold value ⁇ 1 or after the steerable angle becomes less than the threshold value ⁇ 1. Until it becomes, it is determined that the first control is being performed, and the process proceeds to step S104. On the other hand, as shown in FIG. 2B, the automatic steering control device 30 performs the second control after the steerable angle reaches the threshold value ⁇ 2 and before the steerable angle reaches the threshold value ⁇ 1. The process proceeds to step S112.
  • step S104 the automatic steering control device 30 determines whether the steerable angle is less than the threshold value ⁇ 1. For example, as shown in FIG. 2A, when the steerable angle is less than the threshold value ⁇ 1, the process proceeds to step S105. On the other hand, when the steerable angle is equal to or greater than the threshold value ⁇ 1, the process proceeds to step S110.
  • step S105 the automatic steering control device 30 calculates the upper limit value of the second current command value. Specifically, the automatic steering control device 30 calculates in step S102 by referring to the correspondence relationship between the steerable angle and the upper limit value of the second current command value stored in the RAM of the automatic steering control device 30.
  • the upper limit value of the second current command value can be calculated based on the steerable angle. As shown in FIG. 2A, when the steerable angle is larger than the threshold value ⁇ 2, the automatic steering control device 30 decreases the upper limit value of the second current command value as the steerable angle is larger. If the steerable angle is the threshold value ⁇ 2, the upper limit value of the second current command value is calculated as zero.
  • step S106 the automatic steering control device 30 calculates the second current command value within a range not exceeding the upper limit value of the second current command value set in step S105. For example, the automatic steering control device 30 calculates the target steering angle based on the target travel route to the target position and the current vehicle position, and the target value of the current supplied to the electric motor 40 to achieve the target steering angle. Is calculated as the second current command value. Then, the automatic steering control device 30 compares the calculated second current command value with the upper limit value of the second current command value set in step S105, and the calculated second current command value is equal to the second current command value. When larger than the upper limit value, the upper limit value of the second current command value is calculated as the second current command value.
  • step S107 the automatic steering control device 30 calculates the change speed of the steering angle.
  • the automatic steering control device 30 can calculate the change speed of the steering angle based on the steering angle detected during the previous process and the steering angle detected during the current process.
  • step S108 the automatic steering control device 30 determines whether or not the change speed of the steering angle calculated in step S107 is equal to or higher than a predetermined reference speed. If the change speed of the steering angle is less than the reference speed, the process proceeds to step S111, and the current of the second current command value calculated in step S106 is output to the steering assist control device 20. Thereby, the current of the second current command value calculated in step S106 is supplied to the electric motor 40, and the steering operation by the steering device 10 is performed. And after the electric current of the 2nd electric current command value is supplied to electric motor 40 at Step S111, the steering control processing shown in Drawing 5 is ended, and it returns to Step S101. On the other hand, when the change speed of the steering angle is equal to or higher than the reference speed, the process proceeds to step S109.
  • step S109 since it is determined that the change speed of the steering angle is equal to or higher than the reference speed, the automatic steering control device 30 sets the second current command value corresponding to the steering direction as shown in FIG. A reaction force current having a reverse sign is supplied to the electric motor 40. For example, in the example shown in FIG. 4B, a positive second current command value corresponding to steering in the right direction is calculated. Therefore, the automatic steering control device 30 generates a reaction force current having a negative current value. The electric motor 40 is supplied.
  • step S104 If it is determined in step S104 that the steerable speed is not less than the threshold value ⁇ 1, the process proceeds to step S110 without suppressing the upper limit value of the second current command value.
  • step S110 the second current command value is calculated within the range of the initial value of the upper limit value of the second current command value.
  • step S111 the current of the second current command value calculated in step S110 is It is supplied to the motor 40.
  • step S103 when it is determined in step S103 that the first control is not performed, the process proceeds to step S112, and in steps S112 to S115, the second control is performed as shown in FIG.
  • step S112 the automatic steering control device 30 determines whether or not the steerable angle is greater than or equal to a threshold value ⁇ 2. If the steerable angle is greater than or equal to the threshold value ⁇ 2, the process proceeds to step S113. On the other hand, if the steerable angle is less than the threshold value ⁇ 2, as shown in FIG. Is maintained at zero, the steering control process shown in FIG. 5 is terminated, and the process returns to step S101.
  • step S113 the automatic steering control device 30 refers to the correspondence relationship between the steerable angle and the upper limit value of the second current command value based on the steerable angle as shown in FIG. Calculation of the upper limit value of the two current command values is performed.
  • the steerable angle is such that the upper limit value of the second current command value increases from zero to the initial value.
  • the upper limit value of the second current command value are determined, and the automatic steering control device 30 calculates the upper limit value of the second current command value with reference to this correspondence relationship.
  • step S114 the automatic steering control device 30 calculates the second current command value based on the upper limit value of the second current command value calculated in step S113.
  • the calculation method of a 2nd electric current command value can be performed similarly to step S106.
  • step S115 the automatic steering control device 30 outputs the current of the second current command value calculated in step S114 to the steering assist control device 20, thereby the second current command calculated in step S114.
  • a value current is supplied to the electric motor 40.
  • the steering control process shown in FIG. 5 is periodically repeated, and as shown in FIGS. 2A and 2B, the upper limit of the second current command value is set according to the steerable angle.
  • the value of the steering angle can be controlled.
  • the steering angle changes before the steering device 10 reaches the mechanical limit. Can be relaxed.
  • step S103 Yes
  • the second current command value is calculated within the range of the initial value of the upper limit value of the second current command value so that the vehicle can be guided to the target position without being suppressed (step S110).
  • step S104 Yes
  • the upper limit value of the second current command value decreases as the steerable angle decreases.
  • the upper limit value of the second current command value is calculated based on the steerable angle (step S105), and the second current command value is calculated within the range of the calculated upper limit value of the second current command value. (Step S106).
  • the second current command value becomes smaller. As a result, as shown in FIG. .
  • step S103 Yes
  • step S104 Yes
  • step S108 Yes
  • step S109 a reaction force current having a sign opposite to the second current command value in the steering direction
  • step S103 No.
  • the upper limit value of the second current command value increases according to the steerable angle (step S113).
  • the second current command value corresponding to the target position is calculated within the range of the upper limit value of the second current command value set in step S113, thereby performing automatic steering control (steps S114 and S115). .
  • the steering device 10 when the steerable angle until the steering device 10 reaches the mechanical limit becomes less than the threshold value ⁇ 1, the upper limit value of the second current command value is suppressed, whereby the steering device 10 Before the vehicle reaches the mechanical limit, the change in the steering angle can be moderated.
  • the steering device 10 in the automatic steering control, the steering device 10 reaches the mechanical limit, and the steering device 10 is contrary to the driver's intention. It is possible to effectively prevent the steering of the vehicle from suddenly stopping and giving the driver an uncomfortable feeling.
  • the automatic steering control it is difficult for the driver to predict that the steering by the steering device 10 is stopped as compared with the case where the driver actually performs the steering operation, and the steering of the steering device 10 suddenly occurs. When the vehicle stops, the driver feels uncomfortable.
  • in the automatic steering control by making the change in the steering angle moderate before the steering device 10 reaches the mechanical limit, it is possible to achieve a remarkable effect of reducing the driver's uncomfortable feeling.
  • the second current command value when the steerable angle is less than the threshold ⁇ 1, the second current command value itself is not suppressed, but the upper limit value of the second current command value is suppressed. Since the second current command value can be appropriately calculated according to the target position of the automatic steering control within a range not exceeding the upper limit value of the command value, the vehicle can be appropriately guided to the target position. .
  • the sizes of the threshold values ⁇ 1, ⁇ 2 and the threshold values ⁇ 1, ⁇ 2 are made different in the first control shown in FIG. 2A and the second control shown in FIG. As a result, hysteresis can be given to the control of the upper limit value of the second current command value, and thereby hunting due to noise or the like can be effectively prevented.
  • the upper limit value of the second current command value is set to zero before the steerable angle becomes zero, that is, before the steering device 10 reaches the mechanical limit.
  • the threshold values ⁇ 1 and ⁇ 2 in the second control may be determined based on the self-aligning torque of the steering device 10.
  • the automatic steering control device 30 can calculate the self-aligning torque based on the tire turning angle and the mounting angle, and the upper limit of the second current command value by the amount of the self-aligning torque. The value can be increased. Thereby, hunting of the steering apparatus 10 can be prevented more appropriately.
  • the present invention has been described by exemplifying a scene in which the vehicle is guided to the parking target position.
  • the present invention is not applied only to the above-described scene.
  • the present invention can also be applied to scenes where automatic traveling is performed by automatically following a vehicle. That is, the present invention can be applied not only to a scene where a fixed position such as a parking target position is set as a target position for automatic steering control, but also to a scene where a variable position such as the position of a preceding vehicle is set. .
  • the steering device 10 of the above-described embodiment corresponds to the steering mechanism of the present invention
  • the electric motor 40 corresponds to the driving means of the present invention
  • the automatic steering control device 30 corresponds to the detection means and control means of the present invention.

Landscapes

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Abstract

　ステアリングの操舵角に応じて車輪を操舵する操舵機構１０と、操舵機構１０に車輪１５の操舵力を付与する駆動手段４０とを有する操舵装置を制御する車両用操舵制御装置において、操舵角を検出する検出手段３０と、駆動手段４０に供給する電流の目標値を電流指令値として算出し、駆動手段４０に電流指令値の電流を供給することで、車両の操舵を自動で制御する自動操舵制御を実行する制御手段３０と、を備え、制御手段３０は、自動操舵制御中に、操舵角の絶対値が所定の第１閾値以上となった場合には、操舵角の絶対値が大きくなるほど電流指令値を小さくすることを特徴とする車両用操舵制御装置。

Description

車両用操舵制御装置および車両用操舵制御方法
　本発明は、車両用操舵制御装置および車両用操舵制御方法に関するものである。
　本出願は、２０１３年７月２６日に出願された日本国特許出願の特願２０１３－１５５４０１に基づく優先権を主張するものであり、文献の参照による組み込みが認められる指定国については、上記の出願に記載された内容を参照により本出願に組み込み、本出願の記載の一部とする。
　従来より、車両の操舵を自動で制御する自動操舵制御を実行可能な車両用操舵制御装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
特開２００７－３３１４７９号公報
　しかしながら、従来技術では、自動操舵制御において操舵を自動で行った場合に、操舵機構が機構的な操舵可能範囲の限界点（メカニカルリミット）に達してしまい、運転者の意図に反して、操舵機構による操舵操作が突然に停止してしまい、運転者に違和感を与えてしまう場合があった。
　本発明の課題は、自動操舵制御を適切に実行可能な車両用操舵制御装置を提供することである。
　本発明は、自動操舵制御中に、操舵角の絶対値が第１閾値以上となった場合に、操舵角の絶対値が大きくなるほど電流指令値の絶対値の上限値を小さくすることで、上記課題を解決する。　
　本発明によれば、操舵角の絶対値が第１閾値以上となった場合に、操舵角の絶対値が大きくなるほど電流指令値の絶対値の上限値を小さくすることで、操舵機構がメカニカルリミットに達する手前において、操舵角の変化を緩やかにすることができ、これにより、自動操舵制御中に、運転者の意図に反して、操舵機構による操舵操作が突然に停止することで、運転者に違和感を与えてしまうことを軽減することができる。
本実施形態に係る操舵制御装置を示す構成図である。 （Ａ）は、第１制御における、第２電流指令値の上限値と操舵可能角度との関係を示す図であり、（Ｂ）は、第２制御における、第２電流指令値の上限値と操舵可能角度との関係を示す図である。 （Ａ）は、操舵可能角度の変化の一例を示す図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示す場面における、第２電流指令値の変化の一例を示す図である。 （Ａ）は、操舵可能角度の変化の他の例を示す図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示す場面における、第２電流指令値の変化の他の例を示す図である。 本実施形態に係る操舵制御処理を示すフローチャートである。
　《第１実施形態》
　以下、図面に基づいて、本発明の実施形態について説明する。なお、以下においては、車両に搭載され、運転者が操舵操作を行わずとも、操舵操作を自動で制御することで、車両を目標位置まで誘導することが可能な操舵制御装置を例示して、本発明を説明する。
　図１は、本実施形態に係る操舵制御装置１００を示す構成図である。本実施形態に係る操舵制御装置１００は、図１に示すように、ステアリング装置１０と、操舵支援制御装置２０と、自動操舵制御装置３０と、自動操舵制御スイッチ３１と、ディスプレイ３２と、電動モータ４０とを備える。
　ステアリング装置１０は、電動パワーステアリング機能を備え、運転者によりステアリングホイール１１が操作された場合に、ステアリングホイール１１の操舵角に応じて、車輪（たとえば左右前輪）１５を操舵する。
　具体的には、ステアリング装置１０のステアリングホイール１１と車輪１５との間の操舵系は、機械的に連結されており、ステアリングシャフト１２と、ラックアンドピニオン式ギヤ機構１３と、タイロッド１４とを主体に構成されている。ステアリングシャフト１２の上端には、ステアリングホイール１１が取り付けられており、その下端には、ラックアンドピニオン式ギヤ機構１３が接続されている。ステアリングシャフト１２と接続するピニオンシャフトの下端には、ピニオン１３ａが取り付けられており、このピニオン１３ａは、車幅方向に延在して設けられたラック１３ｂに噛合している。このラックアンドピニオン式ギヤ機構１３により、ステアリングホイール１１（ステアリングシャフト１２）の回転運動が、ラック１３ｂの直進運動（並進運動）へと変換される。ラック１３ｂの両端には、タイロッド１４を介して車輪１５に設けられたナックルアーム（図示せず）が接続されており、ラック１３ｂが直進運動（並進運動）することにより車輪１５が操舵される。
　トルクセンサ１６は、運転者による操舵入力であるステアリングトルクを検出する。トルクセンサ１６により検出されたステアリングトルクは、操舵支援制御装置２０および自動操舵制御装置３０に出力される。
　操舵角センサ１７は、ステアリングシャフト１２に設けられており、ステアリングシャフト１２の回転角を操舵角として検出する。操舵角センサ１７により検出された操舵角は、ステアリングホイール１１の操舵角に相当するものであり、本実施形態においては、ステアリングホイール１１の中立位置を「０」として、右操舵時の操舵角を正の値、左操舵時の操舵角を負の値として出力する。なお、操舵角センサ１７により検出された操舵角は、操舵支援制御装置２０および自動操舵制御装置３０に出力される。
　車速センサ１８は、車輪１５の回転状態を検出することにより、車両１５の回転状態に応じた車速パルスを出力する。たとえば、車速センサ１８は、車輪の中心に取り付けられた歯車の回転を磁気センサ（不図示）によって検出することで、車速パルスを出力することができる。車速センサ１８により出力された車速パルスは、操舵支援制御装置２０および自動操舵制御装置３０に出力される。
　電動モータ４０は、車載バッテリ（不図示）から供給された電力をトルクに変換する。電動モータ４０に供給される電流の大きさは、後述するように、操舵支援制御装置２０または自動操舵制御装置３０により決定され、操舵支援制御装置２０または自動操舵制御装置３０により決定された電流値にて、車載バッテリから電動モータ４０に電力が供給される。
　そして、車載バッテリから電動モータ４０に電力が供給されると、電動モータ４０は、車載バッテリから供給された電流値の大きさに応じてトルクを発生し、電動モータ４０で発生させたトルクを減速機１９に伝達する。減速機１９に伝達されたトルクは、ステアリングシャフト１２の回転トルクに変換され、これにより、ステアリング装置１０に、電流値に応じた操舵動力が付与されることなる。
　操舵支援制御装置２０は、運転者によるステアリング装置１０の操舵操作を支援するための装置であり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏインターフェースを主体に構成されたマイクロコンピュータを備えている。そして、操舵支援制御装置２０は、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従って、電動モータ４０の駆動を制御することで、運転者の操舵力を支援する操舵支援制御を行う。
　具体的には、操舵支援制御装置２０は、ステアリングトルクと、車速と、電流指令値（詳細は後述する。）との対応関係を定めた操舵支援特性に基づいて、電動モータ４０に供給する電流の目標値である電流指令値を算出する。なお、以下においては、操舵支援制御装置２０により算出された電流指令値を、第１電流指令値として説明する。
　そして、操舵支援制御装置２０は、第１電流指令値を算出した後に、算出した第１電流指令値の電流にて、車載バッテリ（不図示）から電動モータ４０に電力を供給する。このように、操舵支援制御装置２０は、ステアリングトルクと車速とに基づいて、電動モータ４０に供給する電流の目標値を第１電流指令値として算出し、算出した第１電流指令値の電流で、車載バッテリから電動モータ４０に電力を供給することで、運転者の操舵操作を支援するための操舵動力を、ステアリング装置１０に付与することができる。
　なお、本実施形態において、ステアリングトルクと、車速と、第１電流指令値との対応関係を定めた操舵支援特性は、マップまたは演算式の形式で、操舵支援制御装置２０のＲＯＭに予め格納されている。さらに、この操舵支援特性は、ステアリングトルクが大きいほど、第１電流指令値の絶対値が大きくなり、また、車速が大きいほど、第１電流指令値の絶対値が小さくなるように設定されている。加えて、この操舵支援特性は、第１電流指令値の正負が、操舵角および操舵角速度に応じて、右方向への操舵操作のときは正の第１電流指令値となり、左方向への操舵操作のときは負の第１電流指令値となるように設定されている。
　次に、自動操舵制御装置３０について説明する。自動操舵制御装置３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏインターフェースから構成されたマイクロコンピュータを備えており、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従って、電動モータ４０の駆動を制御することで、ステアリング装置１０の操舵操作を自動で制御する自動操舵制御を行う。
　具体的には、自動操舵制御装置３０は、運転者により自動操舵制御スイッチ３１がオンにされた場合に、車両を目標位置に誘導するために必要な目標操舵角を算出し、電動モータ４０に供給する必要がある電流の目標値を第２電流指令値として算出する。
　ここで、車両を目標駐車位置まで誘導する場面における、第２電流指令値の算出方法について説明する。たとえば、本実施形態では、カメラにより撮像された映像が、インストルメントパネルに配設されたディスプレイ３２の画面に表示され、運転者は、ディスプレイ３２の画面に表示された映像を参照して、ディスプレイ３２が備えるタッチパネルを操作することで、目標駐車位置を設定することができる。そして、運転者により目標駐車位置が設定されると、自動操舵制御装置３０は、現在の車両位置と目標駐車位置との位置関係を演算し、目標駐車位置に駐車するための目標走行経路を演算する。そして、自動操舵制御装置３０は、目標走行経路と現在の車両位置とに基づいて、必要な目標操舵角を演算し、この目標操舵角を達成するために必要な電動モータ４０に供給する電流の値を、第２電流指令値として算出する。そして、自動操舵制御装置３０により算出された第２電流指令値は、操舵支援制御装置２０に出力される。
　また、自動操舵制御装置３０は、自動操舵制御スイッチ３１がオンにされた場合に、自動操舵制御の開始信号を操舵支援制御装置２０に出力する。これにより、操舵支援制御装置２０は、自動操舵制御モードに切り替わり、自動操舵制御装置３０により出力された第２電流指令値の電流を、電動モータ４０に供給する。その結果、電動モータ４０において、自動操舵制御装置３０により算出された第２電流指令値の電流が、操舵トルクに変換され、ステアリング装置１０に操舵力として伝達される。
　また、本実施形態では、第１電流指令値と同様に、第２電流指令値の正負が、右方向への操舵操作のときは正の第２電流指令値となり、左方向への操舵操作のときは負の第２電流指令値となるように設定されている。以下においては、右操舵時における場面を例示して、第２電流指令値の制御方法について詳細に説明する。
　ここで、ステアリング装置１０には、ステアリング装置１０の構造上の理由から、機械的・物理的に車輪１５を操舵可能な限界点（以下、メカニカルリミットという）が存在する。そのため、従来では、自動操舵制御において操舵角が大きくなるように操舵操作が行われた場合に、メカニカルリミットにおいて、ステアリング装置１０による操舵操作が突然に停止してしまい、運転者に違和感を与えてしまう場合があった。
　そこで、本実施形態において、自動操舵制御装置３０は、このような運転者の違和感を軽減するために、ステアリング装置１０がメカニカルリミットに達する少し手前の操舵角を、第１閾値α１として設定し、自動操舵制御が開始された場合に、操舵角が第１閾値以上となったか否かを判断する。そして、自動操舵制御装置３０は、操舵角が第１閾値以上となった場合には、操舵角の変化を緩やかにするために、操舵角が大きいほど第２電流指令値の上限値が小さくなるように、第２電流指令値の上限値を制御する。
　なお、本実施形態において、自動操舵制御装置３０は、現在の操舵角と、メカニカルリミットにおける操舵角との角度差を操舵可能角度として算出し、操舵可能角度が閾値α１未満である場合に、操舵角が第１閾値以上であると判断することで、操舵角が第１閾値以上となったか否かを判断する。また、ステアリング装置１０がメカニカルリミットに達する操舵角は車種ごとに決定できるため、自動操舵制御装置３０は、現在の操舵角に基づいて、操舵可能角度を算出することができる。
　ここで、図２（Ａ）は、右操舵時における第２電流指令値の上限値と操舵可能角度との関係を示す図である。なお、図２（Ａ）においては、横軸に、操舵可能角度を示しており、左方向（矢印方向と反対の方向）側から右方向（矢印方向）側に向かって、操舵可能角度は小さくなっている。
　図２（Ａ）に示すように、自動操舵制御装置３０は、操舵可能角度が閾値α１以上である場合には、第２電流指令値の上限値を初期値とし、操舵可能角度が閾値α１未満となった場合に、第２電流指令値の上限値の抑制を開始する。そして、操舵可能角度が、閾値α１未満であり、かつ、閾値α１よりも小さい閾値α２以上である場合には、自動操舵制御装置３０は、操舵可能角度が小さいほど、第２電流指令値の上限値を小さくし、操舵可能角度が閾値α２となった場合に、第２電流指令値の上限値をゼロに設定する。
　なお、操舵可能角度と第２電流指令値の上限値との対応関係は、テーブルやマップなどの形式で、自動操舵制御装置３０のＲＡＭに予め記憶されており、自動操舵制御装置３０は、ＲＡＭに記憶された操舵可能角度と第２電流指令値の上限値との対応関係を参照することで、操舵可能角度に基づいて、第２電流指令値の上限値を算出することができる。
　このように、本実施形態では、ステアリング装置１０がメカニカルリミットに達する手前において、操舵角が大きくなるほど（操舵可能角度が小さくなるほど）、第２電流指令値の上限値を小さくすることで、図３（Ｂ）に示すように、第２電流指令値の実際の値を抑制することができ、これにより、図３（Ａ）に示すように、操舵角の変化を緩やかにすることができる。また、図２（Ａ）に示すように、操舵可能角度が閾値α２となった場合には、第２電流指令値の上限値はゼロに設定され、これにより、図３（Ｂ）に示すように、第２電流指令値の実際の値もゼロとなる。その結果、図３（Ａ）に示すように、ステアリング装置１０がメカニカルリミットに達する手前において、ステアリング装置１０の操舵操作を停止させることができる。なお、図３（Ａ）は、操舵可能角度の変化の一例を示す図であり、図３（Ｂ）は、第２電流指令値の変化の一例を示す図である。
　たとえば、図３（Ｂ）に示す例では、目標位置に車両を誘導するために、右方向の操舵に対応する正の第２電流指令値が算出され、電動モータ４０に正の第２電流指令値の電流が供給されている。これにより、ステアリング装置１０に右方向への操舵力が付与され、右方向の操舵角は大きくなる。一方、操舵角が大きくなると、図３（Ａ）に示すように、現在の操舵角とメカニカルリミットにおける操舵角との角度差である操舵可能角度は小さくなり、その結果、時刻ｔ１において、操舵可能角度が閾値α１未満となる。
　そして、時刻ｔ１において、操舵可能角度が閾値α１未満となると、自動操舵制御装置３０は、図２（Ａ）に示すように、操舵可能角度に応じて、第２電流指令値の上限値を小さくし、これにより、図３（Ｂ）に示すように、第２電流指令値の実際の値は抑制される。さらに、操舵可能角度が閾値α２となり、第２電流指令値の上限値がゼロとなった場合には、図３（Ｂ）に示すように、第２電流指令値の実際の値はゼロとなり、これにより、図３（Ａ）に示すように、ステアリング装置１０がメカニカルリミットに達する前（操舵可能角度がゼロとなる前）において、ステアリング装置１０の操舵が停止される。
　このように、自動操舵制御装置３０は、操舵角が所定の第１閾値を超えた場合（操舵可能角度が閾値α１未満となった場合）に、操舵角の変化を緩やかにすることで、ステアリング装置１０が機械的・物理的なメカニカルリミットに達してしまい、運転者の意図に反して、ステアリング装置１０の操舵が突然に停止してしまい、運転者に違和感を与えてしまうことを有効に防止することができる。
　また、本実施形態において、自動操舵制御装置３０は、操舵角の変化速度を繰り返し算出しており、操舵角の変化速度が所定の基準速度以上であるか否かを判断している。そして、自動操舵制御装置３０は、操舵可能角度が閾値α１未満である場合において、操舵角の変化速度が基準速度以上となった場合には、現在の操舵方向に対応する第２電流指令値と、正負符号が逆の電流（反力電流）を電動モータ４０に供給する。
　ここで、図４（Ａ）は、操舵可能角度の変化の他の例を示す図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）に示す場面における、第２電流指令値の変化の他の例を示す図である。たとえば、図４（Ｂ）に示す例では、車両を右方向に操舵するために、正の第２電流指令値の電流が電動モータ４０に供給されており、これにより、図４（Ａ）に示すように、操舵可能角度が閾値α１未満となる。また、図４に示す例では、操舵角の変化速度が基準速度以上となっており、これにより、自動操舵制御装置３０は、図４（Ｂ）に示すように、負の第２電流指令値の電流を、反力電流として電動モータ４０に供給する。このように、操舵角の変化速度が基準速度以上である場合に、現在の操舵方向に対応する第２電流指令値と正負符号が逆の反力電流を電動モータ４０に供給することで、第２電流指令値をゼロとした場合でも、電動モータ４０の慣性力などにより、ステアリング装置１０がメカニカルリミットに達してしまうことを有効に防止することができる。
　なお、反力電流の大きさは、特に限定されないが、操舵角の変化速度が速いほど、反力電流の電流値の絶対値を大きくすることができる。また、基準速度も、特に限定されず、たとえば、実験などにより、反力電流を電動モータ４０に供給しない場合でも、ステアリング装置１０がメカニカルリミットに達しない操舵角の変化速度のうち、最大速度を求め、この最大速度を基準速度として設定することができる。
　また、本実施形態において、自動操舵制御装置３０は、図２（Ａ）に示すように、操舵可能角度が閾値α１未満になる前、および、操舵可能速度が閾値α１未満となった後であり、かつ、操舵可能速度が閾値α１よりも小さい閾値α２となるまでの間における、第２電流指令値の上限値の制御を、第１制御として実行し、図２（Ｂ）に示すように、操舵可能角度が閾値α２になった後に、逆方向の操舵操作が行われて、操舵可能角度が閾値β１となるまでの間における、第２電流指令値の上限値の制御を、第２制御として実行する。
　図２（Ｂ）に示すように、第２制御における閾値β１，β２は、図２（Ａ）に示す、第１制御における閾値α１，α２よりも、それぞれ大きい値に設定されている。これにより、ステアリング装置１０がメカニカルリミットに近づく第１制御と、ステアリング装置１０がメカニカルリミットから離れる第２制御とにおいて、ヒステリシスを付与することができ、その結果、ノイズなどによる、ステアリング装置１０のハンチングを有効に防止することができる。
　具体的には、第２制御において、自動操舵制御装置３０は、図２（Ｂ）に示すように、操舵可能角度が閾値α２よりも大きい閾値β２未満である場合には、第２電流指令値の上限値をゼロのまま設定する。また、自動操舵制御装置３０は、図２（Ｂ）に示すように、操舵可能角度が閾値β２以上であり、かつ、閾値α１よりも大きい閾値β１未満である場合には、操舵可能角度が大きくなるほど、第２電流指令値の上限値を大きし、さらに、操舵可能角度が閾値β１以上となった場合に、第２電流指令値の上限値を初期値に設定する。
　なお、上述した実施例では、右操舵時における場面を例示して説明したが、左操舵時における場面においても、同様の制御を行うことができる。ただし、本実施形態では、右操舵時の操舵角を正の値、左操舵時の操舵角を負の値として出力しており、また、電動モータ４０に右方向の操舵力を付与する第２電流指令値を正の値、電動モータ４０に右方向の左舵力を付与する第２電流指令値を負の値として出力している。そのため、左操舵時においては、右操舵時と比べて、操舵角、操舵可能角度、第２電流指令値、閾値α１，α２，β１，β２、および反力電流などの正負符号は逆となる。また、右操舵時であるか、左操舵時であるかにかかわらず、操舵角の絶対値、操舵可能角度の絶対値を用いて、第２電流指令値の絶対値の上限値を求める構成としてもよい。
　また、自動操舵制御装置３０は、自動操舵制御スイッチ３１がオフにされた場合には、自動操舵制御の停止信号を、操舵支援制御装置２０に出力する。これにより、操舵支援制御装置２０が、操舵支援制御モードに切り替わり、自動操舵制御装置３０により算出された第２電流指令値に基づく自動操舵制御は中止され、操舵支援制御装置２０により算出された第１電流指令値に基づく操舵支援制御が開始される。また、自動操舵制御装置３０は、自動操舵制御中に、運転者がステアリング操作に介入した場合にも、自動操舵制御を中止する。
　次に、図５を参照して、本実施形態に係る操舵制御処理について説明する。図５は、本実施形態に係る操舵制御処理を説明するための図である。なお、以下においても、右操舵時における場面を例示して説明するが、左操舵時においても同様に実施することができる。
　まず、ステップＳ１０１では、自動操舵制御装置３０により、自動操舵制御が実行中であるか否かの判断が行われる。たとえば、自動操舵制御装置３０は、自動操舵制御スイッチ３１がオンにされており、運転者による操舵操作の介入などにより、自動操舵制御が中止されていない場合には、自動操舵制御が実行中であると判断することができる。自動操舵制御が実行中であると判断された場合には、ステップＳ１０２に進み、一方、自動操舵制御が実行中ではないと判断された場合には、ステップＳ１０１で待機する。
　ステップＳ１０２では、自動操舵制御装置３０により、操舵可能角度の算出が行われる。具体的には、自動操舵制御装置３０は、操舵角センサ１７により検出された操舵角を周期的に取得しており、操舵角センサ１７から取得した最新の操舵角と、ステアリング装置１０がメカニカルリミットに達した場合の操舵角との角度差を、操舵可能角度として算出する。
　ステップＳ１０３では、自動操舵制御装置３０により、第１制御を実行しているか否かの判断が行われる。たとえば、自動操舵制御装置３０は、図２（Ａ）に示すように、操舵可能角度が閾値α１未満になる前、または、操舵可能角度が閾値α１未満となった後に、操舵可能角度が閾値α２となる前までの間は、第１制御を実施していると判断して、ステップＳ１０４に進む。一方、自動操舵制御装置３０は、図２（Ｂ）に示すように、操舵可能角度が閾値α２となった後に、操舵可能角度が閾値β１となる前までの間は、第２制御を実施していると判断して、ステップＳ１１２に進む。
　ステップＳ１０４では、自動操舵制御装置３０により、操舵可能角度が閾値α１未満であるか否かの判断が行われる。たとえば、図２（Ａ）に示すように、操舵可能角度が閾値α１未満である場合には、ステップＳ１０５に進み、一方、操舵可能角度が閾値α１以上である場合には、ステップＳ１１０に進む。
　ステップＳ１０５では、自動操舵制御装置３０により、第２電流指令値の上限値の算出が行われる。具体的には、自動操舵制御装置３０は、自動操舵制御装置３０のＲＡＭに記憶された、操舵可能角度と第２電流指令値の上限値との対応関係を参照することで、ステップＳ１０２で算出された操舵可能角度に基づいて、第２電流指令値の上限値を算出することができる。また、図２（Ａ）に示すように、自動操舵制御装置３０は、操舵可能角度が閾値α２よりも大きい場合には、操舵可能角度が大きいほど、第２電流指令値の上限値を小さい値で算出し、また、操舵可能角度が閾値α２である場合には、第２電流指令値の上限値をゼロとして算出する。
　ステップＳ１０６では、自動操舵制御装置３０により、ステップＳ１０５で設定された第２電流指令値の上限値を超えない範囲で、第２電流指令値の算出が行われる。たとえば、自動操舵制御装置３０は、目標位置までの目標走行経路と現在の車両位置とに基づいて目標操舵角を演算し、目標操舵角を達成するために電動モータ４０に供給する電流の目標値を、第２電流指令値として算出する。そして、自動操舵制御装置３０は、算出した第２電流指令値と、ステップＳ１０５で設定した第２電流指令値の上限値とを比較し、算出した第２電流指令値が第２電流指令値の上限値よりも大きい場合には、第２電流指令値の上限値を第２電流指令値として算出する。
　ステップＳ１０７では、自動操舵制御装置３０により、操舵角の変化速度の算出が行われる。たとえば、自動操舵制御装置３０は、前回処理時に検出された操舵角と、今回処理時に検出した操舵角とに基づいて、操舵角の変化速度を算出することができる。
　そして、ステップＳ１０８では、自動操舵制御装置３０により、ステップＳ１０７で算出された操舵角の変化速度が所定の基準速度以上であるか否かの判断が行われる。操舵角の変化速度が基準速度未満である場合には、ステップＳ１１１に進み、ステップＳ１０６で算出された第２電流指令値の電流が、操舵支援制御装置２０に出力される。これにより、ステップＳ１０６で算出された第２電流指令値の電流が電動モータ４０に供給され、ステアリング装置１０による操舵操作が行われる。そして、ステップＳ１１１で、第２電流指令値の電流が電動モータ４０に供給された後は、図５に示す操舵制御処理を終了し、ステップＳ１０１に戻る。一方、操舵角の変化速度が基準速度以上である場合には、ステップＳ１０９に進む。
　ステップＳ１０９では、操舵角の変化速度が基準速度以上であると判断されているため、自動操舵制御装置３０により、図４（Ｂ）に示すように、操舵方向に対応する第２電流指令値と正負符号が逆の反力電流が、電動モータ４０に供給される。たとえば、図４（Ｂ）に示す例では、右方向の操舵に対応する正の第２電流指令値が算出されており、そのため、自動操舵制御装置３０は、負の電流値の反力電流を、電動モータ４０に供給する。
　また、ステップＳ１０４において、操舵可能速度が閾値α１未満ではないと判断された場合には、第２電流指令値の上限値を抑制することなく、ステップＳ１１０に進む。ステップＳ１１０では、第２電流指令値の上限値の初期値の範囲内において、第２電流指令値が算出され、続くステップＳ１１１において、ステップＳ１１０で算出された第２電流指令値の電流が、電動モータ４０に供給される。
　さらに、ステップＳ１０３において、第１制御が行われていないと判断された場合には、ステップＳ１１２に進み、ステップＳ１１２～Ｓ１１５において、図２（Ｂ）に示すように、第２制御が行われる。
　具体的には、まず、ステップＳ１１２において、自動操舵制御装置３０により、図２（Ｂ）に示すように、操舵可能角度が閾値β２以上であるか否かの判断が行われる。そして、操舵可能角度が閾値β２以上である場合には、ステップＳ１１３に進み、一方、操舵可能角度が閾値β２未満である場合には、図２（Ｂ）に示すように、第２電流指令値の上限値はゼロのままとされ、図５に示す操舵制御処理を終了し、ステップＳ１０１に戻る。
　ステップＳ１１３では、自動操舵制御装置３０により、図２（Ｂ）に示すように、操舵可能角度と第２電流指令値の上限値との対応関係を参照して、操舵可能角度に基づいて、第２電流指令値の上限値の算出が行われる。本実施形態では、図２（Ｂ）に示すように、操舵可能角度がβ２からβ１となる範囲において、第２電流指令値の上限値がゼロから初期値へと増加するように、操舵可能角度と第２電流指令値の上限値との対応関係が定められており、自動操舵制御装置３０は、この対応関係を参照して、第２電流指令値の上限値を算出する。
　そして、ステップＳ１１４では、自動操舵制御装置３０により、ステップＳ１１３で算出された第２電流指令値の上限値に基づいて、第２電流指令値の算出が行われる。なお、第２電流指令値の算出方法は、ステップＳ１０６と同様に行うことができる。そして、続くステップＳ１１５では、自動操舵制御装置３０により、ステップＳ１１４で算出された第２電流指令値の電流が操舵支援制御装置２０に出力され、これにより、ステップＳ１１４で算出された第２電流指令値の電流が電動モータ４０に供給される。
　そして、本実施形態では、図５に示す操舵制御処理を周期的に繰り返すことで、図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、操舵可能角度に応じて、第２電流指令値の上限値を制御することができ、これにより、図３（Ａ），（Ｂ）および図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、ステアリング装置１０がメカニカルリミットに達する手前で、操舵角の変化を緩やかにすることができる。
　すなわち、本実施形態では、第１制御が実行されており（ステップＳ１０３＝Ｙｅｓ）、操舵可能角度が閾値α１以上である場合には（ステップＳ１０４＝Ｎｏ）、第２電流指令値の上限値の抑制は行われず、車両を目標位置に誘導できるように、第２電流指令値の上限値の初期値の範囲内において、第２電流指令値の算出が行われる（ステップＳ１１０）。
　そして、操舵可能角度が閾値α１未満となった場合には（ステップＳ１０４＝Ｙｅｓ）、図２（Ａ）に示すように、操舵可能角度が小さくなるほど、第２電流指令値の上限値が小さくなるように、操舵可能角度に基づいて、第２電流指令値の上限値が算出され（ステップＳ１０５）、算出された第２電流指令値の上限値の範囲内で、第２電流指令値が算出される（ステップＳ１０６）。その結果、図３（Ｂ）に示すように、操舵可能角度が小さくなるほど、第２電流指令値は小さくなり、これにより、図３（Ａ）に示すように、操舵角の変化は緩やかになる。
　また、第１制御が実行されており（ステップＳ１０３＝Ｙｅｓ）、操舵可能角度が閾値α１未満である場合において（ステップＳ１０４＝Ｙｅｓ）、図４（Ａ）に示すように、操舵角の変化速度が所定の基準速度以上である場合には（ステップＳ１０８＝Ｙｅｓ）、図４（Ｂ）に示すように、操舵方向の第２電流指令値と正負符号が逆の反力電流が電動モータ４０に供給される（ステップＳ１０９）。
　さらに、図２（Ｂ）に示すように、操舵可能角度が閾値α２となった後は、第２制御が実行される（ステップＳ１０３＝Ｎｏ）。そして、操舵可能角度が閾値β２となるまでは、図２（Ｂ）に示すように、第２電流指令値はゼロのままとされ（ステップＳ１１２＝Ｎｏ）、操舵可能角度が閾値β２以上となった場合に、図２（Ｂ）に示すように、操舵可能角度に応じて、第２電流指令値の上限値は増加する（ステップＳ１１３）。そして、ステップＳ１１３で設定された第２電流指令値の上限値の範囲内で、目標位置に応じた第２電流指令値が算出され、これにより、自動操舵制御が行われる（ステップＳ１１４，Ｓ１１５）。
　以上のように、本実施形態では、ステアリング装置１０がメカニカルリミットに達するまでの操舵可能角度が閾値α１未満となった場合に、第２電流指令値の上限値を抑制することで、ステアリング装置１０がメカニカルリミットに達する手前で、操舵角の変化を緩やかにすることができ、これにより、自動操舵制御において、ステアリング装置１０がメカニカルリミットに達してしまい、運転者の意図に反して、ステアリング装置１０の操舵が突然に停止し、運転者に違和感を与えてしまうことを有効に防止することができる。特に、自動操舵制御では、運転者が実際に操舵操作を行う場合と比べて、運転者がステアリング装置１０による操舵が停止することを予測することが困難であり、ステアリング装置１０の操舵が突然に停止した場合に、運転者に与える違和感は大きくなる。本実施形態では、自動操舵制御において、ステアリング装置１０がメカニカルリミットに達する手前で、操舵角の変化を緩やかにすることで、運転者の違和感を軽減するという顕著な効果を奏することができる。
　また、本実施形態では、操舵可能角度が閾値α１未満となった場合に、第２電流指令値そのものを抑制するのではなく、第２電流指令値の上限値を抑制することで、第２電流指令値の上限値を超えない範囲において、自動操舵制御の目標位置に応じて、第２電流指令値を適切に演算することができるため、車両を目標位置まで適切に誘導することが可能となる。
　さらに、本実施形態では、操舵角の変化速度が基準速度以上である場合には、ステアリングの操舵方向に対応する第２電流指令値と正負符号が逆の電流を電動モータ４０に供給することで、第２電流指令値をゼロとした場合でも、電動モータ４０の慣性力などにより、ステアリング装置１０がメカリミットに達してしまうことを有効に防止することができる。
　加えて、本実施形態では、図２（Ａ）に示す第１制御と、図２（Ｂ）に示す第２制御とにおいて、閾値α１，α２と閾値β１，β２との大きさをそれぞれ異ならせることで、第２電流指令値の上限値の制御に、ヒステリシスを付与することができ、これにより、ノイズなどによるハンチングを有効に防止することができる。
　また、本実施形態では、図２（Ａ）に示すように、操舵可能角度がゼロとなる前、すなわち、ステアリング装置１０がメカニカルリミットに達する手前において、第２電流指令値の上限値をゼロにすることで、製造上の誤差により、同じ車種の車両間でメカニカルリミットに差が生じる場合でも、ステアリング装置１０がメカニカルリミットに達する手前において、操舵をより確実に停止させることができ、その結果、運転者に与える違和感を軽減することができる。
　以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
　たとえば、上述した実施形態では、第２制御における閾値β１，β２を、第１制御における閾値α１，α２よりも大きくすることで、本実施形態に係る自動操舵制御において、ヒステリシスを付与する構成を例示したが、この構成に加えて、ステアリング装置１０のセルフアライニングトルクに基づいて、第２制御における閾値β１，β２を決定する構成としてもよい。具体的には、自動操舵制御装置３０は、タイヤの切れ角と取り付け角とに基づいて、セルフアライニングトルクを算出することができ、セルフアライニングトルクの分だけ、第２電流指令値の上限値を大きくすることができる。これにより、ステアリング装置１０のハンチングをより適切に防止することができる。
　また、上述した実施形態においては、車両を駐車目標位置まで誘導する場面を例示して、本発明を説明したが、本発明は上記場面のみに適用されるものではなく、たとえば、自車両を前方車両に追従させて自動で走行させる自動走行を行う場面などにおいても適用することができる。すなわち、本発明は、自動操舵制御の目標位置として、駐車目標位置などの固定の位置を設定する場面だけではなく、前方車両の位置などの可変の位置を設定する場面においても適用することができる。
　なお、上述した実施形態のステアリング装置１０は本発明の操舵機構に、電動モータ４０は本発明の駆動手段に、自動操舵制御装置３０は本発明の検出手段および制御手段にそれぞれ相当する。
　　　１００…操舵制御装置
　　　　１０…ステアリング装置
　　　　　１６…トルクセンサ
　　　　　１７…操舵角センサ
　　　　　１８…車速センサ
　　　　２０…操舵支援制御装置
　　　　３０…自動操舵制御装置
　　　　３１…自動操舵制御スイッチ
　　　　３２…ディスプレイ
　　　　４０…電動モータ

Claims (6)

  1. 　ステアリングの操舵角に応じて車輪を操舵する操舵機構と、前記操舵機構に前記車輪の操舵力を付与する駆動手段とを有する操舵装置を制御する車両用操舵制御装置において、
    　前記操舵角を検出する検出手段と、
    　前記駆動手段に供給する電流の目標値を電流指令値として算出し、前記駆動手段に前記電流指令値の電流を供給することで、車両の操舵を自動で制御する自動操舵制御を実行する制御手段と、を備え、
    　前記制御手段は、前記自動操舵制御中に、前記操舵角の絶対値が所定の第１閾値以上となった場合には、前記操舵角の絶対値が大きくなるほど前記電流指令値の絶対値の上限値を小さくすることを特徴とする車両用操舵制御装置。
  2. 　請求項１に記載の車両用操舵制御装置において、
    　前記制御手段は、前記検出手段により検出された操舵角と、前記操舵機構が機構的な操舵可能範囲の限界点に達する場合の操舵角との角度差を、操舵可能角度として演算し、前記操舵可能角度の絶対値が所定の判定値未満となった場合に、前記操舵角の絶対値が前記第１閾値以上になったと判断することを特徴とする車両用操舵制御装置。
  3. 　請求項１または２に記載の車両用操舵制御装置において、
    　前記制御手段は、前記操舵角の絶対値が前記第１閾値以上となった場合に、前記操舵角が所定の基準速度以上の速度で変化している場合には、現在の操舵方向に対応する前記電流指令値と正負符号が逆の電流を前記駆動手段に供給することを特徴とする車両用操舵制御装置。
  4. 　請求項１～３のいずれかに記載の車両用操舵制御装置において、
    　前記制御手段は、
    　前記操舵角の絶対値が前記第１閾値未満である場合には、前記電流指令値の絶対値の上限値を初期値に設定し、前記操舵角の絶対値が前記第１閾値以上であり、かつ、前記操舵角の絶対値が前記第１閾値よりも大きい第２閾値未満である場合には、前記操舵角の絶対値が大きくなるほど、前記電流指令値の絶対値の上限値を小さくし、前記操舵角の絶対値が前記第２閾値になった場合に、前記電流指令値の絶対値の上限値をゼロとする第１制御と、
    　前記操舵角の絶対値が前記第２閾値になった後に、前記操舵角の絶対値が前記第２閾値よりも小さい第３閾値以上である場合には、記電流指令値の絶対値の上限値をゼロのままとし、前記操舵角の絶対値が前記第３閾値未満であり、かつ、前記第３閾値よりも小さい第４閾値以上である場合には、前記操舵角の絶対値が小さいほど、前記電流指令値の絶対値の上限値を大きくし、前記操舵角の絶対値が前記第４閾値未満になった場合に、前記電流指令値の絶対値の上限値を初期値に戻す第２制御とを実行することを特徴とする車両用操舵制御装置。
  5. 　請求項４に記載の車両用操舵制御装置において、
    　前記制御手段は、前記操舵機構に伝達されるセルフアライニングトルクに基づいて、前記第３閾値および／または前記第４閾値を設定することを特徴とする車両用操舵制御装置。
  6. 　ステアリングの操舵角に応じて車輪を操舵する操舵機構と、前記操舵機構に前記車輪の操舵力を付与する駆動手段とを有する操舵装置の制御を行う車両用操舵制御方法において、
    　前記操舵機構が機構的な操舵可能範囲の限界点に達する前に、前記操舵角の変化速度を小さくすることを特徴とする車両用操舵制御方法。
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