(57)【要約】【課題】自動操舵を行うために必要な状況データが得られなかった場合でも、安全に自動操舵から手動操舵に移行できる自動操舵装置を構成すること。【解決手段】指令操舵角θｐ＊が正常か異常かを判定する各種信号異常判定部４２と、指令操舵角θｐ＊を少なくとも２サンプル以上記憶する操舵角記憶部４４Ｍと、指令操舵角θｐ＊に基づいて、操舵機構の操舵角制御を行うマイコン３０とを備え、マイコン３０は、指令操舵角θｐ＊が正常な場合には、１サンプル目の指令操舵角θｐ＊（１）を使用する一方、指令操舵角θｐ＊が異常な場合には、操舵角記憶部４４Ｍで記憶している２サンプル目以降の指令操舵角θｐ＊（２）から指令操舵角θｐ＊（ｎ０）を使用する構成とした。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定周期毎に入力される指令操舵角に基づいて操舵機構の操舵角制御を行う自動操舵装置において、
前記指令操舵角が正常か異常かを判定する異常判定手段と、
前記指令操舵角を少なくとも２サンプル以上記憶する記憶手段と、
前記指令操舵角に基づいて、前記操舵機構の操舵角制御を行う制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記指令操舵角が正常な場合には、１サンプル目の指令操舵角を使用する一方、前記指令操舵角が異常な場合には、前記記憶手段で記憶している２サンプル目以降の指令操舵角を使用すること、
を特徴とする自動操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動操舵装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、操舵モータを回転制御することにより操舵する自動操舵装置では、自動操舵中に運転者が手動操舵を行った場合には、自動操舵モードから手動操舵モードに切り替わることが一般的になされている。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載の自動操舵装置では、自動運転から運転者による手動運転に切り替わる際に、外界環境に応じて、移行時の操作分担比率を、時間的余裕を持たせて、滑らかに移行制御するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３０９９６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記方法では、自動操舵を行うために必要な状況データが得られなかった場合、即ち、運転者が予測していないタイミングで、自動運転が中止された場合の対処方法が記載されていない問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、自動操舵を行うために必要な状況データが得られなかった場合でも、安全に自動操舵から手動操舵に移行できる自動操舵装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、所定周期毎に入力される指令操舵角に基づいて操舵機構の操舵角制御を行う自動操舵装置において、前記指令操舵角が正常か異常かを判定する異常判定手段と、前記指令操舵角を少なくとも２サンプル以上記憶する記憶手段と、前記指令操舵角に基づいて、前記操舵機構の操舵角制御を行う制御手段とを備え、前記制御手段は、前記指令操舵角が正常な場合には、１サンプル目の指令操舵角を使用する一方、前記指令操舵角が異常な場合には、前記記憶手段で記憶している２サンプル目以降の指令操舵角を使用すること、を要旨とする。
【０００８】
本請求項の自動操舵装置では、指令操舵角が正常か異常かを判定する異常判定手段と、指令操舵角を少なくとも２サンプル以上記憶する記憶手段と、指令操舵角に基づいて、操舵機構の操舵角制御を行う制御手段とを備え、制御手段は、指令操舵角が正常な場合には、１サンプル目の指令操舵角を使用する一方、指令操舵角が異常な場合には、記憶手段で記憶している２サンプル目以降の指令操舵角を使用する構成とした。
【０００９】
即ち、指令操舵角を少なくとも２サンプル以上記憶する記憶手段を備え、指令操舵角が正常か異常かを判定する異常判定手段が、指令操舵角を正常と判断した場合には、常時１サンプル目の指令操舵角を使用する。その結果、最新の指令操舵角で自動操舵を実行できるので、安全、且つ、正確な自動操舵装置となる。
【００１０】
一方、異常判定手段が、指令操舵角を異常と判断した場合には、記憶手段に記憶した２サンプル目以降の指令操舵角で使用する。その結果、ある程度信頼性のおける指令操舵角で自動操舵を実行できるので、安全な自動操舵装置を構築できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、自動操舵を行うために必要な状況データが得られなかった場合でも、安全に自動操舵から手動操舵に移行できる自動操舵装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態における自動操舵装置の概略構成図。
【図２】本実施形態における自動操舵装置の制御ブロック図。
【図３】本実施形態における自動運転操舵角処理部の処理手順を示すフローチャート図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、コラム型の電動パワーステアリング装置（以下、ＥＰＳという）を備えた自動操舵装置１に具体化した本発明の一実施形態を図面に従って説明する。
図1に示すように、所定周期毎に入力される指令操舵角に基づいて操舵機構の操舵角制御を行う本実施形態の自動操舵装置は、所定周期毎に入力される指令操舵角θｐ＊を車内ネットワーク７０（ＣＡＮ）を介して、ＥＰＳＥＣＵ２９に送信する上位コントローラである自動運転ＥＣＵ２８を有している。
【００１４】
次に、本実施形態のＥＰＳについて説明する。図1に示すように、本実施形態のＥＰＳにおいて、ステアリング２が固定されたステアリングシャフト３は、ラックアンドピニオン機構４を介してラック軸５と連結されている。ステアリング操作に伴うステアリングシャフト３の回転は、ラックアンドピニオン機構４によりラック軸５の往復直線運動に変換される。
【００１５】
尚、本実施形態のステアリングシャフト３は、コラムシャフト８、インターミディエイトシャフト９、及びピニオンシャフト１０を連結してなる。そして、このステアリングシャフト３の回転に伴うラック軸５の往復直線運動が、同ラック軸５の両端に連結されたタイロッド１１を介して図示しないナックルに伝達されることにより、転舵輪１２の操舵角が変更されるようになっている。
【００１６】
また、ＥＰＳは、モータ２１を駆動源として操舵系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与する操舵力補助装置としてのＥＰＳアクチュエータ２４と、ＥＰＳアクチュエータ２４の作動を制御するＥＰＳＥＣＵ２９とを備えている。
【００１７】
本実施形態のＥＰＳアクチュエータ２４は、コラム型のＥＰＳアクチュエータであり、その駆動源であるモータ２１は、減速機構２３を介してコラムシャフト８と駆動連結されている。そして、同モータ２１の回転を減速機構２３により減速してコラムシャフト８に伝達することによって、そのモータトルクをアシスト力として操舵系に付与する構成となっている。
【００１８】
一方、ＥＰＳＥＣＵ２９には、車速センサ２５、トルクセンサ２６、及び操舵角センサ２７が接続されており、ＥＰＳＥＣＵ２９は、これら各センサの出力信号に基づいて、車速Ｖ、操舵トルクτ、及び実操舵角θｐを検出する。
【００１９】
尚、トルクセンサ２６はツインレゾルバ型のトルクセンサである。ＥＰＳＥＣＵ２９は、図示しないトーションバーの両端に設けられた一対のレゾルバの各出力信号に基づいて操舵トルクτを演算する。また、ＥＰＳＥＣＵ２９は、これら検出される各状態量に基づいて目標アシスト力を演算し、その駆動源であるモータ２１への駆動電力の供給を通じて、ＥＰＳアクチュエータ２４の作動、即ち操舵系に付与するアシスト力を制御する。次に、本実施形態の自動操舵装置における電気的構成について説明する。
【００２０】
次に、本実施形態の自動操舵装置における電気的構成について説明する。
図２は、本実施形態の自動操舵装置の制御ブロック図である。同図に示すように、
ＥＰＳＥＣＵ２９は、指令操舵角に基づいて、操舵機構の操舵角制御を行う制御手段であるマイコン３０と、そのモータ制御信号に基づいて、ＥＰＳアクチュエータ２４の駆動源であるモータ２１に駆動電力を供給する駆動回路部３１、及びモータ２１に通電されるモータ実電流Ｉｍを検出するための電流センサ３２とを備えている。
【００２１】
駆動回路部３１は、直列に接続された一対のスイッチング素子を基本単位（アーム）として各相に対応する２つのアームを並列接続してなる公知のＰＷＭインバータ（図示せず）である。また、マイコン３０の出力するモータ制御信号は、駆動回路部３１を構成する各スイッチング素子のオンデューティ比を規定するものとなっている。モータ制御信号が各スイッチング素子のゲート端子に印加され、モータ制御信号に応答して、各スイッチング素子がオン／オフすることにより、バッテリ２０の電源電圧に基づくモータ駆動電力を生成して、モータ２１へと出力する構成になっている。
【００２２】
マイコン３０は、各センサの出力信号に基づき検出されたモータ２１のモータ実電流Ｉｍ、操舵トルクτ、車速Ｖ、及び実操舵角θｐに基づいて、駆動回路部３１にモータ制御信号を出力する。
【００２３】
以下に示す各制御ブロックは、マイコン３０が実行するコンピュータプログラムにより実現されるものである。マイコン３０は、所定のサンプリング周期で上記各状態量を検出し、所定周期毎に以下の各制御ブロックに示される各演算処理を実行することにより、モータ制御信号を生成する。
【００２４】
図２に示すように、マイコン３０は、自動運転操舵角処理部３３と、自動運転切替部３４と、駆動回路部３１を制御するモータ制御信号を生成するモータ制御信号生成部３５を備えている。
【００２５】
自動運転操舵角処理部３３は、自動運転ＥＣＵ２８から車内ネットワーク７０（ＣＡＮ）を介して送信されてくる各種信号を受信処理する各種信号受信処理部４１と、
各種信号（指令操舵角）が正常か異常かを判定する異常判定手段である各種信号異常
判定部４２を有している。また、自動運転操舵角処理部３３は、自動運転ＥＣＵ２８から送信されてくる指令操舵角θｐ＊（１）からθｐ＊（ｎ０）、即ち、指令操舵角を少なくとも２サンプル以上記憶する記憶手段である操舵角記憶部４４Ｍを有している。
【００２６】
指令操舵角θｐ＊（１）処理部４３は、操舵角記憶部４４Ｍに記憶された指令操舵角θｐ＊（１）を読み出し、操舵角指令切替部４５に出力する。一方、指令操舵角θｐ＊（２）から指令操舵角θｐ＊（ｎ０）処理部４４は、各種信号異常判定部４２から出力される信号異常フラグＦＬＧａｂがセットされている場合（信号異常）には、操舵角記憶部４４Ｍに記憶された、指令操舵角θｐ＊（２）から指令操舵角θｐ＊（ｎ０）を読み出し、操舵角指令切替部４５に出力する。
【００２７】
操舵角指令切替部４５は、各種信号異常判定部４２の出力する信号異常フラグＦＬＧａｂによって、操舵角指令切替部接点４５ａ、４５ｂ、４５ｃを切り替える。即ち、各種信号異常判定部４２の出力する信号異常フラグＦＬＧａｂがリセットされている場合（信号正常）には、操舵角指令切替部４５は、操舵角指令切替部接点４５ａと４５ｃを接続し、指令操舵角θｐ＊（１）処理部４３から指令操舵角θｐ＊（１）を後段の減算器４７へ出力する。
【００２８】
一方、各種信号異常判定部４２の出力する信号異常フラグＦＬＧａｂがセットされている場合（信号異常）には、操舵角指令切替部４５は、操舵角指令切替部接点４５ｂと４５ｃを接続し、指令操舵角θｐ＊（２）から指令操舵角θｐ＊（ｎ０）処理部４４から指令操舵角θｐ＊（２）から指令操舵角θｐ＊（ｎ０）を後段の減算器４７へ出力する。
【００２９】
そして、自動運転操舵角処理部３３は、減算器４７で、指令操舵角θｐ＊から実操舵角θｐを減算し、操舵角偏差Δθｐを生成する。更に、自動運転操舵角処理部３３は、生成された操舵角偏差Δθｐを位置制御部４６でＰＩＤ（比例＋積分＋微分）制御を行い、自動運転時モータ電流指令Ｉｍ１＊を生成する。
【００３０】
自動運転切替部３４は、トルク／モータ電流指令値マップ５０と、モータ指令電流切替部５１と、手動操舵介入判定部５２で構成されている。
【００３１】
トルク／モータ電流指令値マップ５０は、操舵トルクτ、及び車速Ｖを入力として、手動操舵介入時モータ電流指令Ｉｍ２＊を生成する。尚、トルク／モータ電流指令値マップ５０は、同じ操舵トルクτの場合、車速Ｖが小さいほど、大きな手動操舵介入時モータ電流指令Ｉｍ２＊を決定するように構成されている。
【００３２】
手動操舵介入判定部５２は、自動操舵中に運転者が手動操舵介入をしたか否かを判定する。即ち、所定以上の操舵トルクτが所定時間以上検出された場合には、自動操舵中に運転者が手動操舵介入をしたと判定し、手動操舵介入フラグＦＬＧｍａをセットして、モータ指令電流切替部５１に出力する。
【００３３】
モータ指令電流切替部５１は、手動操舵介入判定部５２の判定によって、自動運転時モータ電流指令Ｉｍ１＊と、手動操舵介入時モータ電流指令Ｉｍ２＊を切り替える。  
即ち、手動操舵介入判定部５２が手動操舵介入していないと判定した場合には、手動操舵介入フラグＦＬＧｍａをリセットし、モータ指令電流切替部接点５１ａと５１ｃを接続する。そして、自動運転時モータ電流指令Ｉｍ１＊をモータ電流指令Ｉｍ＊として出力する。
【００３４】
一方、手動操舵介入判定部５２が手動操舵介入していると判定した場合には、手動操舵介入フラグＦＬＧｍａをセットし、モータ指令電流切替部接点５１ｂと５１ｃを接続する。そして、手動操舵介入時モータ電流指令Ｉｍ２＊をモータ電流指令Ｉｍ＊として出力する。
【００３５】
モータ制御信号生成部３５は、モータ電流指令Ｉｍ＊からモータ実電流Ｉｍを減算する減算器６３と、減算器６３の出力であるモータ電流偏差ΔＩｍをＰＩＤ制御するモータ電流制御部６１と、モータ電流制御部６１の出力であるモータ電圧指令Ｖ＊をモータ制御信号に変換し、駆動回路部３１に出力するＰＷＭ出力部６２で構成されている。
【００３６】
次に、本実施形態のマイコン３０による自動運転操舵角処理部の処理手順について図３に基づいて説明する。
最初に、マイコン３０は、自動運転ＥＣＵ２８からの各種信号が正常か否かを判定する（ステップＳ１０１）。そして、マイコン３０は、自動運転ＥＣＵ２８からの各種信号（指令操舵角）が正常な場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）には、自動運転ＥＣＵ２８からｎ０個の指令操舵角データを読み取り、操舵角記憶部４４Ｍに記憶する（ステップＳ１０２）。
【００３７】
次に、マイコン３０は、指令操舵角データのカウンターＫに「１」をセットする（ステップＳ１０３）。そして、マイコン３０は、指令操舵角θｐ＊（１）を操舵角記憶部４４Ｍから指令操舵角θｐ＊（１）処理部４３に読み出す（ステップＳ１０４）。そして、マイコン３０は、自動操舵を実行する（ステップＳ１０５）。
即ち、制御手段であるマイコン３０は、指令操舵角θｐ＊が正常な場合には、１サンプル目の指令操舵角θｐ＊（１）を使用する。
【００３８】
次に、マイコン３０は、手動操舵が介入したか否かを判定する（ステップＳ１０６）。そして、マイコン３０は、手動操舵が介入していない場合（ステップＳ１０６：ＮＯ）には、ステップＳ１０１に移行する。一方、マイコン３０は、手動操舵が介入した場合（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）には、自動操舵を停止する（ステップＳ１０７）。そして、マイコン３０は、モータ指令電流切替部５１を切り替えて、モータ指令電流切替部接点５１ｂと５１ｃを接続（ステップＳ１０８）、手動操舵を実行（ステップＳ１０９）し、処理を終える。ここで、手動操舵が介入したか否かの判定方法は、例えば、操舵トルクτが所定の操舵トルクτ０以上になった場合等で処理できる。
【００３９】
一方、マイコン３０は、自動運転ＥＣＵ２８からの各種信号（指令操舵角）が正常でない場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）には、操舵角指令切替部４５を切り替えて、操舵角指令切替部接点４５ｂと４５ｃを接続する（ステップＳ１１０）。そして、マイコン３０は、指令操舵角データのカウンターＫをインクリメントする（ステップＳ１１１）。
【００４０】
次に、マイコン３０は、指令操舵角θｐ＊（Ｋ）を操舵角記憶部４４Ｍから指令操舵角θｐ＊（２）から指令操舵角θｐ＊（ｎ０）処理部４４に読み出す（ステップＳ１１２）。そして、マイコン３０は、自動操舵を実行する（ステップＳ１１３）。
即ち、制御手段であるマイコン３０は、指令操舵角θｐ＊が異常な場合には、記憶手段である操舵角記憶部４４Ｍで記憶している、２サンプル目以降の指令操舵角θｐ＊（２）から指令操舵角θｐ＊（ｎ０）を使用する。
【００４１】
次に、マイコン３０は、手動操舵が介入したか否かを判定する（ステップＳ１１４）。そして、マイコン３０は、手動操舵が介入していない場合（ステップＳ１１４：ＮＯ）には、自動運転ＥＣＵ２８からの各種信号が正常か否かを判定する（ステップＳ１１５）。
【００４２】
そして、マイコン３０は、自動運転ＥＣＵ２８からの各種信号が正常でない場合（ステップＳ１１５：ＮＯ）には、指令操舵角データのカウンターＫが、自動運転ＥＣＵ２８から転送される所定の指令操舵角データ数ｎ０以上か否かを判定する（ステップＳ１１６）。
【００４３】
そして、マイコン３０は、指令操舵角データのカウンターＫが、自動運転ＥＣＵ２８から転送される所定の指令操舵角データ数ｎ０以上の場合（ステップＳ１１６：ＹＥＳ）には、これ以上、自動操舵が安全に実行できないと判断してステップＳ１０７に移行する。一方、マイコン３０は、指令操舵角データのカウンターＫが、自動運転ＥＣＵ２８から転送される所定の指令操舵角データ数ｎ０より小さい場合（ステップＳ１１６：ＮＯ）には、まだ、自動操舵が安全に実行できると判断してステップＳ１１１に移行する。
【００４４】
また、マイコン３０は、自動運転ＥＣＵ２８からの各種信号が正常である場合（ステップＳ１１５：ＹＥＳ）には、自動運転ＥＣＵ２８からの各種信号が異常状態から正常状態に復帰したと判断して、操舵角指令切替部４５を切り替えて、操舵角指令切替部接点４５ａと４５ｃを接続した（ステップＳ１１７）後、ステップＳ１０２に移行する。更に、マイコン３０は、手動操舵が介入している場合（ステップＳ１１４：ＹＥＳ）には、自動操舵を停止すると判断して、ステップＳ１０７に移行する。
【００４５】
次に、上記のように構成された本実施形態の自動操舵装置の作用及び効果について説明する。
指令操舵角θｐ＊が正常か異常かを判定する各種信号異常判定部４２と、指令操舵角θｐ＊を少なくとも２サンプル以上記憶する操舵角記憶部４４Ｍと、指令操舵角θｐ＊に基づいて、操舵機構の操舵角制御を行うマイコン３０とを備え、マイコン３０は、指令操舵角θｐ＊が正常な場合には、１サンプル目の指令操舵角θｐ＊（１）を使用する一方、指令操舵角θｐ＊が異常な場合には、１サンプル目の指令操舵角θｐ＊（１）を使用した以降は、操舵角記憶部４４Ｍで記憶している２サンプル目以降の指令操舵角θｐ＊（２）から指令操舵角θｐ＊（ｎ０）を使用する構成とした。
【００４６】
このような構成としたことで、自動運転ＥＣＵ２８から転送されてくる指令操舵角θｐ＊が異常となった場合でも、直ちに自動運転を停止するのでなく、操舵角記憶部４４Ｍで記憶している２サンプル目以降の指令操舵角θｐ＊（２）から指令操舵角θｐ＊（ｎ０）を使用して自動操舵を継続することができる。そして、その間に自動運転ＥＣＵ２８から転送されてくる指令操舵角θｐ＊が正常となった場合には、直ちに、通常の自動運転に復帰できるとともに、指令操舵角θｐ＊が正常とならなかった場合でも、運転者が手動操舵の介入を行うことができる。
【００４７】
その結果、自動操舵を行うために必要な状況データが得られなかった場合でも、安全に自動操舵から手動操舵に移行できる自動操舵装置を構成することができる。
【００４８】
尚、本実施形態は以下のように変更してもよい。
・本実施形態では、自動運転ＥＣＵ２８から転送されてくる指令操舵角θｐ＊が異常となった場合には、操舵角記憶部４４Ｍで記憶している２サンプル目以降の指令操舵角θｐ＊（２）から指令操舵角θｐ＊（ｎ０）を使用して自動操舵を継続したが、その時に指令操舵角θｐ＊が異常という警告を発しても、表示してもよい。
【００４９】
・本実施形態では、位置制御部４６及びモータ電流制御部６１ともＰＩＤ制御としたが、位置制御部４６及びモータ電流制御部６１ともＰＩ制御としてもよい。
【００５０】
・本実施形態では、本発明をコラムアシストＥＰＳに具体化したが、本発明をラックアシストＥＰＳやピニオンアシストＥＰＳに適用してもよい。
【００５１】
・本実施形態では、本発明をＥＰＳアクチュエータ２４の駆動源であるモータ２１として、ＤＣモータに具体化したが、本発明を三相のブラシレスＤＣモータ、誘導モータ、及びステッピングモータとしてもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１：自動操舵装置、２：ステアリング、３：ステアリングシャフト、
４：ラックアンドピニオン機構、５：ラック軸、８：コラムシャフト、
９：インターミディエイトシャフト、１０：ピニオンシャフト、１１：タイロッド、１２：転舵輪、２０：バッテリ、２１：モータ、
２３：減速機構、２４：ＥＰＳアクチュエータ、２５：車速センサ、
２６：トルクセンサ、２７：操舵角センサ、２８：自動運転ＥＣＵ、
２９：ＥＰＳＥＣＵ、３０：マイコン（制御手段）、３１：駆動回路部、
３２：電流センサ、３３：自動運転操舵角処理部、３４：自動運転切替部、
３５：モータ制御信号生成部、４１：各種信号受信処理部、
４２：各種信号異常判定部（異常判定手段）、４３：指令操舵角θｐ＊（１）処理部、
４４：指令操舵角θｐ＊（２）から指令操舵角θｐ＊（ｎ０）処理部、
４４Ｍ：操舵角記憶部（記憶手段）、４５：操舵角指令切替部、
４５ａ、４５ｂ、４５ｃ：操舵角指令切替部接点、４６：位置制御部（ＰＩＤ制御）、４７、６３：減算器、５０：トルク／モータ電流指令値マップ、
５１：モータ指令電流切替部、５１ａ、５１ｂ、５１ｃ：モータ指令電流切替部接点、
５２：手動操舵介入判定部、６１：モータ電流制御部（ＰＩＤ制御）、
６２：ＰＷＭ出力部、７０：車内ネットワーク（ＣＡＮ）、
Ｖ：車速、τ：操舵トルク、
Ｉｍ１＊：自動運転時モータ電流指令、Ｉｍ２＊：手動操舵介入時モータ電流指令、
Ｉｍ＊：モータ電流指令、Ｉｍ：モータ実電流、ΔＩｍ：モータ電流偏差、
Ｖ＊：モータ電圧指令、θｐ＊：指令操舵角、θｐ：実操舵角、Δθｐ：操舵角偏差、
Ｋ：指令操舵角データのカウンター、
ｎ０：自動運転ＥＣＵ２８から転送される所定の指令操舵角データ数、
ＦＬＧａｂ：信号異常フラグ、ＦＬＧｍａ：手動操舵介入フラグ
【図１】
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【図２】
2015214250.tif 000004
【図３】
2015214250.tif 000005