JP6409554B2 - Automatic driving device - Google Patents
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Description
本発明は、自動運転装置に関するものである。 The present invention relates to an automatic driving apparatus.
従来自動運転を行う場合には、自動運転可能な乗用車の「自動」と「マニュアル」との切り替えには、スイッチ等が必要であった。しかし、このような構成では、「自動」から「マニュアル」へスイッチ等を切り替えるのは、機械誤動作等、緊急時に対応が遅れる可能性があり、また、「マニュアル」から「自動」にスイッチを切り替えるのは、そのスイッチ操作自体を運転操舵中におこなわなければならないこととなり、望ましくない。 Conventionally, when performing automatic driving, a switch or the like is required to switch between “automatic” and “manual” of a passenger car that can be driven automatically. However, in such a configuration, switching the switch from “automatic” to “manual” may cause a delay in response to an emergency such as a machine malfunction, and also switches the switch from “manual” to “automatic”. This is not desirable because the switch operation itself must be performed during driving and steering.
例えば、特許文献1に記載の自動操舵装置では、トルクセンサを備えており、自動操舵中に、操舵トルク値が所定値以上になった場合には、運転者が意図的に操舵したと判断して、自動運転から手動運転に切り替える。 For example, the automatic steering device described in Patent Document 1 includes a torque sensor, and determines that the driver has intentionally steered when the steering torque value exceeds a predetermined value during automatic steering. Switch from automatic operation to manual operation.
しかし、上記方法では、自動運転中に車両に何らかの異常が生じた場合には、運転者が操舵系を操作するしか、異常状態から抜け出す手段がない。そのため、運転者が何の異常により、車両状態が異常状態になったか判断できない場合でも、無闇に操舵を繰り返す虞があった。 However, in the above method, when an abnormality occurs in the vehicle during automatic driving, there is no means for getting out of the abnormal state only by the driver operating the steering system. For this reason, there is a possibility that the driver repeatedly repeats the steering operation even if the driver cannot determine whether the vehicle state has become abnormal due to any abnormality.
本発明の目的は、自動運転中に車両に何らかの異常状態が生じた場合には、その異常状態を判定して、自動運転システム自体が、最適な操舵系を構成することにより、車両の異常状態をできる限り早期に回避することができる、自動運転装置を提供することにある。 An object of the present invention is to determine an abnormal state when an abnormal state occurs in the vehicle during automatic driving, and the automatic driving system itself constitutes an optimum steering system, thereby enabling the abnormal state of the vehicle. It is an object of the present invention to provide an automatic driving device that can avoid the above as early as possible.
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状態量に基づいて、操舵機構のモータの状態量制御を実行する第1の制御手段、及び車両の状態判定条件に応じて前記状態量制御を選択する第2の制御手段を備え、前記第1の制御手段は、操舵機構のアクチュエータの位置制御部、速度制御部、及び電流制御部から構成される第1の構成手段と、操舵機構のアクチュエータの速度制御部、及び電流制御部から構成される第2の構成手段と、操舵機構のアクチュエータの電流制御部から構成される第3の構成手段の3つの構成手段を有し、前記第2の制御手段は、車両の状態判定条件に応じて、前記第1の構成手段、又は、前記第2の構成手段、又は、前記第3の構成手段を選択するとともに、所定周期毎に入力される指令状態量を生成する自動運転装置において、車速を検出する車速センサと、路面摩擦係数を推定する路面摩擦係数推定手段とを、更に備え、前記第2の制御手段は、前記指令状態量が自動運転指令モータ回転角度データの場合であって、前記自動運転指令モータ回転角度データに対して、前記路面摩擦係数推定手段で推定した前記路面摩擦係数が所定路面摩擦係数以下となる、前記車両の状態判定条件の場合には、前記路面摩擦係数が前記所定路面摩擦係数より大きくなるまで、前記第2の制御手段は、前記第2の構成手段を選択し、前記指令状態量を自動運転指令モータ回転速度データとするとともに、前記車速が大きい程、前記自動運転指令モータ回転速度データを小さくすることを、要旨とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is directed to a first control means for executing a state quantity control of a motor of a steering mechanism based on a command state quantity inputted every predetermined period, and a vehicle A second control unit that selects the state quantity control according to the state determination condition, and the first control unit includes an actuator position control unit, a speed control unit, and a current control unit of a steering mechanism. A first component means, a second component means comprising an actuator speed controller and a current controller, and a third component means comprising an actuator current controller of the steering mechanism. The second control means includes the first configuration means, the second configuration means, or the third configuration means according to a vehicle state determination condition. Select and at predetermined intervals In the automatic driving device that generates the command state quantity to be applied, the vehicle further includes a vehicle speed sensor that detects the vehicle speed, and a road surface friction coefficient estimating unit that estimates a road surface friction coefficient, and the second control unit includes the command state When the amount is automatic operation command motor rotation angle data, the road surface friction coefficient estimated by the road surface friction coefficient estimation means is less than or equal to a predetermined road surface friction coefficient with respect to the automatic operation command motor rotation angle data, In the case of a vehicle condition determination condition, the second control unit selects the second component unit and automatically operates the command state quantity until the road surface friction coefficient becomes larger than the predetermined road surface friction coefficient. The gist is that the command motor rotation speed data is used, and that the automatic operation command motor rotation speed data is reduced as the vehicle speed increases.
本請求項の自動運転装置では、第2の制御手段は、指令状態量が自動運転指令モータ回転角度データの場合であって、自動運転指令モータ回転角度データに対して、路面摩擦係数推定手段で推定した路面摩擦係数が所定路面摩擦係数以下となる、車両の状態判定条件の場合には、路面摩擦係数が所定路面摩擦係数より大きくなるまで、第2の制御手段は、第2の構成手段を選択し、指令状態量を自動運転指令モータ回転速度データとするとともに、車速が大きい程、自動運転指令モータ回転速度データを小さくする構成とした。 In the automatic driving device of the present invention, the second control means is a case where the command state quantity is automatic driving command motor rotation angle data, and the road surface friction coefficient estimating means is used for the automatic driving command motor rotation angle data. In the case of the vehicle condition determination condition in which the estimated road surface friction coefficient is equal to or less than the predetermined road surface friction coefficient, the second control unit changes the second constituent unit until the road surface friction coefficient becomes larger than the predetermined road surface friction coefficient. The command state quantity is selected as the automatic operation command motor rotation speed data, and the automatic operation command motor rotation speed data is reduced as the vehicle speed increases.
即ち、指令状態量が自動運転指令モータ回転角度データの場合であって、自動運転指令モータ回転角度データに対して、路面摩擦係数推定手段で推定した路面摩擦係数が所定路面摩擦係数以下となる、車両の状態判定条件の場合には、路面が氷結などして異常な状態であるので、早期に車両が自動運転指令モータ回転角度データに追従できる制御は、危険である。そのため、第2の制御手段によって、第1の構成手段から、第2の構成手段、即ち、速度制御部+電流制御部に切り替える。そして、車両が氷結した路面を通過し、路面摩擦係数が所定路面摩擦係数より大きくなるまで、第2の構成手段を継続する。そして、第2の構成手段を継続している間は、第2の制御手段は、指令状態量を自動運転指令モータ回転速度データとするとともに、車速が大きい程、自動運転指令モータ回転速度データを小さくすることにより、安定した車両状態を維持することができる。 That is, when the command state quantity is the automatic operation command motor rotation angle data, the road surface friction coefficient estimated by the road surface friction coefficient estimation means is equal to or less than a predetermined road surface friction coefficient with respect to the automatic operation command motor rotation angle data. In the case of the vehicle state determination condition, since the road surface is in an abnormal state due to freezing or the like, it is dangerous to control the vehicle at an early stage so as to follow the automatic operation command motor rotation angle data. Therefore, the second control unit switches from the first configuration unit to the second configuration unit, that is, the speed control unit + current control unit. Then, the second constituent means is continued until the vehicle passes through the frozen road surface and the road surface friction coefficient becomes larger than the predetermined road surface friction coefficient. While the second component means continues, the second control means sets the command state quantity as the automatic operation command motor rotation speed data, and the automatic operation command motor rotation speed data as the vehicle speed increases. By reducing the size, a stable vehicle state can be maintained.
本発明によれば、自動運転中に車両に何らかの異常状態が生じた場合には、その異常状態を判定して、自動運転システム自体が、最適な操舵系を構成することにより、車両の異常状態をできる限り早期に回避することができる、自動運転装置を提供することができる。 According to the present invention, when any abnormal state occurs in the vehicle during automatic driving, the abnormal state of the vehicle is determined by determining the abnormal state and the automatic driving system itself constitutes an optimum steering system. It is possible to provide an automatic driving device that can avoid the above as early as possible.
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)を備えた自動運転装置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自動運転指令モータ回転角度データ(指令状態量)に基づいて操舵機構のモータ回転角制御を行う本実施形態の自動運転装置は、所定周期毎に入力される自動運転指令モータ回転角度データθr*を車内ネットワーク90(CAN)を介して、EPSECU27に送信する上位コントローラである自動運転ECU29を有している。
Hereinafter, an embodiment of the present invention embodied in an automatic driving apparatus 1 having a column type electric power steering apparatus (hereinafter referred to as EPS) will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the automatic driving device of the present embodiment that performs motor rotation angle control of the steering mechanism based on automatic operation command motor rotation angle data (command state quantity) input at predetermined intervals is provided at predetermined intervals. The automatic operation ECU 29 is an upper controller that transmits the automatic operation command motor rotation angle data θr * input to the EPS ECU 27 via the in-vehicle network 90 (CAN).
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。
Next, the EPS of this embodiment will be described. As shown in FIG. 1, in the EPS of the present embodiment, a
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。
The
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EPSECU27とを備えている。
The EPS also includes an
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。
The
一方、EPSECU27には、車速センサ25、及びモータ回転角度センサ22が接続されており、EPSECU27は、これら各センサの出力信号に基づいて、車速V、及び実モータ回転角度θrを検出する。
On the other hand, a
次に、本実施形態の自動運転装置における電気的構成について説明する。
図2は、本実施形態の自動運転装置の自動運転ECU29の制御ブロック図である
同図に示すように、自動運転ECU29は、GPS又はカーナビ等から転送されて
くる上位位置情報θcon、自動運転車両異常判定部(電流制御)40の有効無効を判定する判定信号(本実施例では使用せず)を入力とする。
Next, an electrical configuration in the automatic driving apparatus of the present embodiment will be described.
FIG. 2 is a control block diagram of the
そして、自動運転ECU29は、指令状態量である自動運転指令モータ回転角度データθr*、自動運転指令モータ回転速度データωr1*、及び自動運転指令モータ電流データIr1*、自動運転モード切替フラグ(自動速度制御)FLG1、及び自動運転モード切替フラグ(自動電流制御)FLG2を車内ネットワーク90(CAN)を介して、EPSECU27に送信する。 Then, the automatic operation ECU 29 determines the automatic operation command motor rotation angle data θr *, the automatic operation command motor rotation speed data ωr1 *, the automatic operation command motor current data Ir1 *, and the automatic operation mode switching flag (automatic operation mode flag) which are the command state quantities. Control) FLG1 and automatic operation mode switching flag (automatic current control) FLG2 are transmitted to EPSECU 27 via in-vehicle network 90 (CAN).
次に、自動運転ECU29の各機能を詳述する。第2の制御手段である自動運転用マイコン30は、自動運転指令モータ回転角度データθr*生成部31において、上位位置情報θconを受信した後、自動運転車両路面摩擦係数異常フラグFLGAB1がOFF、且つ、自動運転車両異常フラグFLGAB2(今回、使用せず)がOFFの場合には、車両及び路面状態を正常と判断して、所定の周期で自動運転指令モータ回転角度データθr*を生成する。そして、自動運転用マイコン30は、生成された自動運転指令モータ回転角度データθr*を、自動運転指令モータ回転角度データθr*出力部32を介して、EPSECU27へ出力する。
Next, each function of the
次に、自動運転用マイコン30は、路面摩擦係数推定手段である路面摩擦係数推定部35において、路面摩擦係数μを推定する。そして、推定した路面摩擦係数μを用いて、路面摩擦係数判定部36において、自動運転車両路面摩擦係数異常を判定する。
尚、路面摩擦係数μは、特許文献2に記載の車両の路面摩擦係数推定装置に基づいて推定演算する。
Next, the
The road surface friction coefficient μ is estimated and calculated based on the vehicle road surface friction coefficient estimation device described in
そして、自動運転用マイコン30は、路面摩擦係数μが状態判定条件である所定路面摩擦係数μ1以下の場合には、自動運転指令モータ回転角度データθr*による自動運転継続が危険であると判定し、自動運転車両路面摩擦係数異常フラグFLGAB1をONにして、自動運転指令モータ回転角度データθr*生成部31の機能を停止し、自動運転モード切替部(速度制御+電流制御)37をアクテイブにする。更に、自動運転用マイコン30は、自動運転モード切替フラグ(自動速度制御)FLG1を、EPSECU27へ出力する。
Then, the
そして、自動運転用マイコン30は、所定の周期で最適な自動運転指令モータ回転速度データωr1*を自動運転指令モータ回転速度データωr1*生成部38で生成する。そして、自動運転用マイコン30は、自動運転指令モータ回転速度データωr1*生成部38で生成した自動運転指令モータ回転速度データωr1*を自動運転指令モータ回転速度データωr1*出力部39を介して、EPSECU27へ出力する。
Then, the
図3は、本実施形態のEPSECU27の制御ブロック図である
同図に示すように、EPSECU27は、自動運転時の制御系を構築する第1の制御手段であるEPS用マイコン50と、モータ21の実モータ電流Irを検出する電流センサ60で構成されている。
FIG. 3 is a control block diagram of the
EPSECU27は、自動運転ECU29よりCAN90を介して送信されてくる、指令状態量である自動運転指令モータ回転角度データθr*、自動運転指令モータ回転速度データωr1*、自動運転指令モータ電流データIr1*、及び自動運転モード切替フラグ(自動速度制御)FLG1、自動運転モード切替フラグ(自動電流制御)FLG2を入力し、モータ21を回転させるモータ回転制御指令を生成し、モータ21に出力する。
The
次に、EPSECU27の各機能を詳述する。EPS用マイコン50は、所定の周期で送信されてくる自動運転指令モータ回転角度データθr*と、実モータ回転角度θrを角度減算器70で減算し、モータ回転角度偏差値Δθrを生成する。
Next, each function of
そして、EPS用マイコン50は、モータ回転角度偏差値Δθrを後段の状態量制御を実行する位置制御部51に入力し、比例制御(P制御)を実行し、位置制御部51より生成された指令モータ回転速度データωr0*を自動運転モード切替部(速度制御)52に出力する。
Then, the
位置制御部より生成された指令モータ回転速度データωr0*は、後段の速度制御用の自動運転モード切替部(速度制御)52の自動運転モード切替部(速度制御)a接点52aに入力される。速度制御用の自動運転モード切替部(速度制御)52は、入力用として、自動運転モード切替部(速度制御)a接点52aと、自動運転モード切替部(速度制御)b接点52b、及び出力用として自動運転モード切替部(速度制御)c接点52cを有している。
The command motor rotational speed data ωr0 * generated by the position control unit is input to the automatic operation mode switching unit (speed control) a
位置制御部より生成された指令モータ回転速度データωr0*は、自動運転モード切替部(速度制御)a接点52aに入力され、自動運転ECU29からCAN90を介して、所定の周期で送信されてくる自動運転指令モータ回転速度データωr1*は、自動運転モード切替部(速度制御)b接点52bに入力される。
The command motor rotation speed data ωr0 * generated by the position control unit is input to the automatic operation mode switching unit (speed control) a
そして、自動運転モード切替部(速度制御)52は、自動運転ECU29からCAN90を介して送信されてくる自動運転モード切替フラグ(自動速度制御)FLG1にて切り替えられる。即ち、自動運転モード切替フラグ(自動速度制御)FLG1がONの場合は、自動運転モード切替部(速度制御)52は、自動運転モード切替部(速度制御)b接点52bと自動運転モード切替部(速度制御)c接点52cが接続される。
The automatic operation mode switching unit (speed control) 52 is switched by an automatic operation mode switching flag (automatic speed control) FLG1 transmitted from the
次に、EPS用マイコン50は、自動運転モード切替部(速度制御)52から入力される最終指令モータ回転速度データωr*と、モータ回転角度センサ22から検出された実モータ回転角度θrを、実モータ回転速度演算手段である微分器58で微分して得られた、実モータ回転速度ωrを速度減算器71で減算し、モータ回転速度偏差値Δωrを生成する。
Next, the
そして、EPS用マイコン50は、モータ回転速度偏差値Δωrを後段の速度制御部53に入力し、比例制御+積分制御+微分制御(PID制御)を実行し、速度制御部より生成された指令モータ電流データIr0*を出力する。
Then, the
速度制御部より生成された指令モータ電流データIr0*は、後段の電流制御用の自動運転モード切替部(電流制御)54の自動運転モード切替部(電流制御)a接点54aに入力される。電流制御用の自動運転モード切替部(電流制御)54は、入力用として、自動運転モード切替部(電流制御)a接点54aと、自動運転モード切替部(電流制御)b接点54b、及び出力用として自動運転モード切替部(電流制御)c接点54cを有している。
The command motor current data Ir0 * generated by the speed control unit is input to the automatic operation mode switching unit (current control) a
速度制御部より生成された指令モータ電流データIr0*は、自動運転モード切替部(電流制御)a接点54aに入力され、自動運転ECU29からCAN90を介して、所定の周期で送信されてくる自動運転指令モータ電流データIr1*は、自動運転モード切替部(電流制御)b接点54bに入力される。
The command motor current data Ir0 * generated by the speed control unit is input to the automatic operation mode switching unit (current control) a
そして、自動運転モード切替部(電流制御)54は、自動運転ECU29からCAN90を介して送信されてくる自動運転モード切替フラグ(自動電流制御)FLG2にて切り替えられる。即ち、自動運転モード切替フラグ(自動電流制御)FLG2がONの場合は、自動運転モード切替部(電流制御)54は、自動運転モード切替部(電流制御)b接点54bと自動運転モード切替部(電流制御)c接点54cが接続される。
The automatic operation mode switching unit (current control) 54 is switched by an automatic operation mode switching flag (automatic current control) FLG2 transmitted from the
次に、EPS用マイコン50は、自動運転モード切替部(電流制御)54から入力される最終指令モータ電流データIr*と、電流センサ60から検出された実モータ電流Irを電流減算器72で減算し、モータ電流偏差値ΔIrを生成する。
Next, the
そして、EPS用マイコン50は、モータ電流偏差値ΔIrを後段の電流制御部55に入力し、比例制御+積分制御+微分制御(PID制御)を実行し、モータ電圧指令V*を生成する。電流制御部55で生成されたモータ電圧指令V*は、後段のPWM出力部56に入力される。PWM出力部56は、後段の駆動回路部57を駆動するモータ制御信号を生成してモータ21に出力する。
Then, the
次に、本実施形態における自動運転用マイコン30による自動運転ECU29の処理手順について図4に基づいて説明する。
最初に、自動運転用マイコン30は、自動運転指令モータ回転角度データθr*を生成する(ステップS101)。次に、自動運転用マイコン30は、自動運転指令モータ回転角度データθr*を出力する(ステップS102)。次に、自動運転用マイコン30は、路面摩擦係数μを推定する(ステップS103)。
Next, the processing procedure of the
First, the
次に、自動運転用マイコン30は、路面摩擦係数μが所定路面摩擦係数μ1より大きいか否かを判定する(ステップS111)。そして、自動運転用マイコン30は、路面摩擦係数μが所定路面摩擦係数μ1より大きい場合(ステップS111:YES)には、次に、自動運転用マイコン30は、自動運転を継続する(位置制御+速度制御+電流制御、ステップS112)。
Next, the
一方、自動運転用マイコン30は、路面摩擦係数μが所定路面摩擦係数μ1以下の場合(ステップS111:NO)には、自動運転モードを切り替える(速度制御+電流制御、ステップS120)。そして、自動運転用マイコン30は、自動運転指令モータ回転速度データωr1*を生成(ステップS121)し、自動運転指令モータ回転速度データωr1*を出力(ステップS122)して、処理を終える。
On the other hand, when the road surface friction coefficient μ is equal to or less than the predetermined road surface friction coefficient μ1 (step S111: NO), the
次に、本実施形態における自動運転指令モータ回転速度データ生成マップ図について、図5を用いて説明する。
図5の横軸は路面摩擦係数μ、縦軸は自動運転指令モータ回転速度データωrk*である。路面摩擦係数μが、所定路面摩擦係数μ1以下の場合には、路面が氷結などして異常な状態であるので、早期に車両がモータ回転角の指令値に追従できる制御は、危険である。そのため、車両をモータ回転角の指令値で走行する位置制御から、小さな指令モータ回転速度データで走行する、速度制御に切り替えている。更に、指令モータ回転速度データも車速Vが大きい程、小さくなるようなマップで構成されている。
Next, the automatic operation command motor rotation speed data generation map in the present embodiment will be described with reference to FIG.
The horizontal axis in FIG. 5 is the road surface friction coefficient μ, and the vertical axis is the automatic operation command motor rotational speed data ωrk *. When the road surface friction coefficient μ is equal to or less than the predetermined road surface friction coefficient μ1, since the road surface is in an abnormal state due to freezing or the like, control that allows the vehicle to follow the command value of the motor rotation angle at an early stage is dangerous. For this reason, the position control for traveling the vehicle with the command value of the motor rotation angle is switched to the speed control for traveling with a small command motor rotation speed data. Further, the command motor rotation speed data is also configured as a map that decreases as the vehicle speed V increases.
次に、上記のように構成された本実施形態の自動運転装置1の作用及び効果について説明する。
所定周期毎に入力される指令状態量に基づいて、操舵機構のモータ21の状態量制御を実行するEPS用マイコン50(第1の制御手段)、及び車両の状態判定条件に応じて前記状態量制御を選択する自動運転用マイコン30(第2の制御手段)を備え、EPS用マイコン50は、操舵機構のアクチュエータ24の位置制御部51、速度制御部53、及び電流制御部55から構成される第1の構成手段と、操舵機構のアクチュエータ24の速度制御部53、及び電流制御部55から構成される第2の構成手段と、操舵機構のアクチュエータ24の電流制御部55から構成される第3の構成手段の3つの構成手段を有し、自動運転用マイコン30は、車両の状態判定条件に応じて、第1の構成手段、又は、第2の構成手段、又は、第3の構成手段を選択するとともに、所定周期毎に入力される指令状態量を生成する自動運転装置において、車速Vを検出する車速センサ25と、路面摩擦係数μを推定する路面摩擦係数推定手段35とを、更に備え、自動運転用マイコン30は、指令状態量が自動運転指令モータ回転角度データθr*の場合であって、自動運転指令モータ回転角度データθr*に対して、路面摩擦係数推定手段35で推定した路面摩擦係数μが所定路面摩擦係数μ1以下となる、車両の状態判定条件の場合には、路面摩擦係数μが所定路面摩擦係数μ1より大きくなるまで、自動運転用マイコン30は、第2の構成手段を選択し、指令状態量を自動運転指令モータ回転速度データωr1*とするとともに、車速Vが大きい程、自動運転指令モータ回転速度データωr1*を小さくする構成とした。
Next, the operation and effect of the automatic driving apparatus 1 of the present embodiment configured as described above will be described.
An EPS microcomputer 50 (first control means) that executes state quantity control of the
即ち、指令状態量が自動運転指令モータ回転角度データθr*の場合であって、自動運転指令モータ回転角度データθr*に対して、路面摩擦係数推定手段35で推定した路面摩擦係数μが所定路面摩擦係数μ1以下となる、車両の状態判定条件の場合には、路面が氷結などして異常な状態であるので、早期に車両が自動運転指令モータ回転角度データθr*に追従できる制御は、危険である。そのため、自動運転用マイコン30は、EPS用マイコン50内の構成手段を第1の構成手段から、第2の構成手段、即ち、速度制御部+電流制御部に切り替える。そして、車両が氷結した路面を通過し、路面摩擦係数μが所定路面摩擦係数μ1より大きくなるまで、第2の構成手段を継続する。そして、第2の構成手段を継続している間は、自動運転用マイコン30は、指令状態量を自動運転指令モータ回転速度データωr1*とするとともに、車速Vが大きい程、自動運転指令モータ回転速度データωr1*を小さくすることにより、安定した車両状態を維持することができる。
That is, in the case where the command state quantity is the automatic operation command motor rotation angle data θr *, the road surface friction coefficient μ estimated by the road surface friction coefficient estimation means 35 with respect to the automatic operation command motor rotation angle data θr * is the predetermined road surface. In the case of the vehicle condition determination condition that the friction coefficient is 1 or less, the road surface is in an abnormal state due to icing or the like, and therefore control that allows the vehicle to follow the automatic operation command motor rotation angle data θr * at an early stage is dangerous. It is. Therefore, the
その結果、自動運転中に車両に何らかの異常状態が発生した場合には、その異常状態を判定して、自動運転システム自体が、最適な操舵系を構成することにより、車両の異常状態をできる限り回避することができる。 As a result, if any abnormal state occurs in the vehicle during automatic driving, the abnormal state of the vehicle is determined as much as possible by determining the abnormal state and the automatic driving system itself configuring an optimal steering system. It can be avoided.
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、路面摩擦係数μの大きさにより、自動運転装置を第1の構成手段から第2の構成手段で制御する制御系に切り替えたが、ヨーレート、又は、横Gの大きさによって制御系を切り替えても良い。
In addition, you may change this embodiment as follows.
In the present embodiment, the automatic driving device is switched from the first constituent means to the control system controlled by the second constituent means depending on the magnitude of the road surface friction coefficient μ, but depending on the yaw rate or the lateral G magnitude The control system may be switched.
・本実施形態では、路面摩擦係数μの大きさが規定値から外れた時点で直ちに、制御系を切り替えたが、路面摩擦係数μの大きさが規定値から外れた時点から所定の時間が経過してから制御系を切り替えても良い。 In this embodiment, the control system is switched immediately when the magnitude of the road surface friction coefficient μ deviates from the specified value, but a predetermined time has elapsed since the time when the magnitude of the road surface friction coefficient μ deviated from the specified value. Then, the control system may be switched.
・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。 In the present embodiment, the present invention is embodied in the column assist EPS, but the present invention may be applied to a rack assist EPS or a pinion assist EPS.
・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。
In the present embodiment, the present invention is embodied as a DC motor as the
1:自動運転装置、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、21:モータ、22:モータ回転角度センサ、23:減速機構、
24:EPSアクチュエータ(操舵力補助装置)、
25:車速センサ、26:操舵角センサ、
27:EPSECU、29:自動運転ECU、
30:自動運転用マイコン(第2の制御手段)、
31:自動運転指令モータ回転角度データθr*生成部、
32:自動運転指令モータ回転角度データθr*出力部、
35:路面摩擦係数推定部(路面摩擦係数推定手段)、36:路面摩擦係数判定部、
37:自動運転モード切替部(速度制御+電流制御)、
38:自動運転指令モータ回転速度データωr1*生成部、
39:自動運転指令モータ回転速度データωr1*出力部、
40:自動運転車両異常判定部(電流制御)、
41:自動運転モード切替部(電流制御)、
42:自動運転指令モータ電流データIr1*生成部、
43:自動運転指令モータ電流データIr1*出力部、
50:EPS用マイコン(第1の制御手段)、
51:位置制御部(P制御)、52:自動運転モード切替部(速度制御)、
52a:自動運転モード切替部(速度制御)a接点、
52b:自動運転モード切替部(速度制御)b接点、
52c:自動運転モード切替部(速度制御)c接点、
53:速度制御部(PID制御)、54:自動運転モード切替部(電流制御)、
54a:自動運転モード切替部(電流制御)a接点、
54b:自動運転モード切替部(電流制御)b接点、
54c:自動運転モード切替部(電流制御)c接点、
55:電流制御部(PID制御)、56:PWM出力部、57:駆動回路部、
58:微分器(実モータ回転速度演算手段)、60:電流センサ、70:角度減算器、
71:速度減算器、72:電流減算器、90:車内ネットワーク(CAN)、
V:車速、θs:操舵角、θcon:上位位置情報(GPS、カーナビ等)、
μ:路面摩擦係数、μ1:所定路面摩擦係数、
θr*:自動運転指令モータ回転角度データ、θr:実モータ回転角度、
Δθr:モータ回転角度偏差値、
ωr1*:自動運転指令モータ回転速度データ、
ωr0*:位置制御部より生成された指令モータ回転速度データ、
ωr*:最終指令モータ回転速度データ、ωr:実モータ回転速度、
Δωr:モータ回転速度偏差値、
Ir1*:自動運転指令モータ電流データ、
Ir0*:速度制御部より生成された指令モータ電流データ、
Ir*:最終指令モータ電流データ、Ir:実モータ電流、
ΔIr:モータ電流偏差値、
V*:モータ電圧指令、
FLG1:自動運転モード切替フラグ(自動速度制御)、
FLG2:自動運転モード切替フラグ(自動電流制御)、
FLGAB1:自動運転車両路面摩擦係数異常フラグ(ONにて異常)、
FLGAB2:自動運転車両異常フラグ(ONにて異常)
1: automatic driving device, 2: steering, 3: steering shaft,
4: rack and pinion mechanism, 5: rack shaft, 8: column shaft,
9: Intermediate shaft, 10: Pinion shaft, 11: Tie rod, 12: Steering wheel, 21: Motor, 22: Motor rotation angle sensor, 23: Deceleration mechanism
24: EPS actuator (steering force assist device),
25: Vehicle speed sensor, 26: Steering angle sensor,
27: EPSECU, 29: Automatic operation ECU,
30: microcomputer for automatic operation (second control means),
31: Automatic operation command motor rotation angle data θr * generator,
32: Automatic operation command motor rotation angle data θr * output unit,
35: Road surface friction coefficient estimation unit (road surface friction coefficient estimation means), 36: Road surface friction coefficient determination unit,
37: Automatic operation mode switching part (speed control + current control),
38: Automatic operation command motor rotational speed data ωr1 * generator,
39: Automatic operation command motor rotation speed data ωr1 * output unit,
40: Automatic driving vehicle abnormality determination unit (current control),
41: Automatic operation mode switching part (current control),
42: Automatic operation command motor current data Ir1 * generator,
43: Automatic operation command motor current data Ir1 * output unit,
50: EPS microcomputer (first control means),
51: Position control unit (P control), 52: Automatic operation mode switching unit (speed control),
52a: automatic operation mode switching part (speed control) a contact,
52b: automatic operation mode switching part (speed control) b contact,
52c: automatic operation mode switching part (speed control) c contact,
53: Speed control unit (PID control), 54: Automatic operation mode switching unit (current control),
54a: automatic operation mode switching part (current control) contact a,
54b: automatic operation mode switching part (current control) b contact,
54c: automatic operation mode switching part (current control) c contact,
55: current control unit (PID control), 56: PWM output unit, 57: drive circuit unit,
58: Differentiator (actual motor rotation speed calculation means), 60: Current sensor, 70: Angle subtractor,
71: Speed subtractor, 72: Current subtractor, 90: In-vehicle network (CAN),
V: vehicle speed, θs: steering angle, θcon: upper position information (GPS, car navigation, etc.),
μ: road surface friction coefficient, μ1: predetermined road surface friction coefficient,
θr *: automatic operation command motor rotation angle data, θr: actual motor rotation angle,
Δθr: Motor rotation angle deviation value,
ωr1 *: Automatic operation command motor rotation speed data,
ωr0 *: command motor rotation speed data generated by the position control unit,
ωr *: final command motor speed data, ωr: actual motor speed,
Δωr: Motor rotation speed deviation value,
Ir1 *: Automatic operation command motor current data,
Ir0 *: Command motor current data generated by the speed control unit,
Ir *: Final command motor current data, Ir: Actual motor current,
ΔIr: Motor current deviation value,
V *: Motor voltage command,
FLG1: Automatic operation mode switching flag (automatic speed control),
FLG2: Automatic operation mode switching flag (automatic current control),
FLGAB1: Auto-driving vehicle road surface friction coefficient abnormality flag (abnormal when ON),
FLGAB2: Auto-driving vehicle abnormality flag (abnormal when ON)
Claims (1)
前記第1の制御手段は、操舵機構のアクチュエータの位置制御部、速度制御部、及び電流制御部から構成される第1の構成手段と、
操舵機構のアクチュエータの速度制御部、及び電流制御部から構成される第2の構成手段と、
操舵機構のアクチュエータの電流制御部から構成される第3の構成手段の3つの構成手段を有し、
前記第2の制御手段は、車両の状態判定条件に応じて、前記第1の構成手段、又は、前記第2の構成手段、又は、前記第3の構成手段を選択するとともに、所定周期毎に入力される指令状態量を生成する自動運転装置において、
車速を検出する車速センサと、
路面摩擦係数を推定する路面摩擦係数推定手段とを、更に備え、
前記第2の制御手段は、前記指令状態量が自動運転指令モータ回転角度データの場合であって、前記自動運転指令モータ回転角度データに対して、前記路面摩擦係数推定手段で推定した前記路面摩擦係数が所定路面摩擦係数以下となる、前記車両の状態判定条件の場合には、前記路面摩擦係数が前記所定路面摩擦係数より大きくなるまで、前記第2の制御手段は、前記第2の構成手段を選択し、前記指令状態量を自動運転指令モータ回転速度データとするとともに、前記車速が大きい程、前記自動運転指令モータ回転速度データを小さくすること、
を特徴とする自動運転装置。 Based on the command state quantity input every predetermined period, the first control means for executing the state quantity control of the motor of the steering mechanism, and the second control section for selecting the state quantity control according to the vehicle state determination condition With control means,
The first control means includes first configuration means including a position control unit, a speed control unit, and a current control unit of an actuator of a steering mechanism;
A second component comprising a speed controller of the actuator of the steering mechanism and a current controller;
Having three constituent means of the third constituent means composed of the current control unit of the actuator of the steering mechanism;
The second control means selects the first constituent means, the second constituent means, or the third constituent means according to a vehicle condition determination condition, and at predetermined intervals. In an automatic driving device that generates an input command state quantity,
A vehicle speed sensor for detecting the vehicle speed;
A road surface friction coefficient estimating means for estimating a road surface friction coefficient;
The second control means is the case where the command state quantity is automatic operation command motor rotation angle data, and the road surface friction estimated by the road surface friction coefficient estimation means with respect to the automatic operation command motor rotation angle data. In the case of the vehicle state determination condition in which a coefficient is equal to or less than a predetermined road surface friction coefficient, the second control unit is configured to perform the second configuration unit until the road surface friction coefficient becomes larger than the predetermined road surface friction coefficient. And the command state quantity as automatic operation command motor rotation speed data, and the greater the vehicle speed, the smaller the automatic operation command motor rotation speed data,
An automatic driving device characterized by.
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