转向操纵控制装置及车辆的制作方法

1.本发明涉及进行与转向角有关的运算处理的转向操纵控制装置及车辆。


背景技术：

2.以往，已知一种车道跟随行驶控制技术，针对设置于转向机构的转向致动器，根据基于车辆周围的状况的控制指令，使车辆跟随车道行驶。例如日本特开2003-30793号公报中公开了这样的技术。


技术实现要素：

3.发明要解决的问题
4.在专利文献1公开的那样的以往的车道跟随行驶控制技术中，基于由转向角传感器检测到的转向角的检测值、由车速传感器检测到的车速的检测值、由相机等检测到的与车道有关的信息等，决定转向致动器对转向机构赋予的转向转矩。这时，转向致动器的控制单元在基于传感器检测的转向角的检测值为0的情况下，以在车辆未发生横摆方向上的运动而车辆直行为前提，来决定转向转矩。
5.但是，实际上，有时会发生如下情况，即，在传感器的转向角的检测值与实际的转向角之间产生偏差，即使转向角的检测值为0，车辆也不直行。在这样的情况下，车辆难以跟随车道行驶。
6.根据这样的情况，本发明的目的在于，提供能够准确地获取车辆直行的转向角的转向操纵控制装置及车辆。
7.解决问题的方案
8.本发明的一方式的转向操纵控制装置具备：转向致动器控制部，对用于改变转向角的转向致动器以使所述转向角成为目标转向角的方式进行控制；存储部，保存与阈值转向角有关的阈值转向角信息，该阈值转向角是在使所述目标转向角周期性地且连续地变动的情况下，转向转矩成为规定阈值时的转向角；以及运算部，基于所述阈值转向角信息求出所述转向角的中立点。
9.本发明的一方式的车辆是具备上述的转向操纵控制装置和所述转向致动器的车辆，该车辆具备检测所述车辆的装载量的变化的检测部，在检测到所述车辆的装载量的变化的情况下，所述转向操纵控制装置在所述车辆的停止状态下自动地执行所述中立点的运算。
10.发明效果
11.根据本发明，提供能够准确地获取车辆直行的转向角的转向操纵控制装置及车辆。
附图说明
12.图1是示意性地表示具备转向操纵控制系统的车辆的结构的图。
13.图2是转向操纵控制装置的功能框图。
14.图3是用于说明转向操纵控制装置的跟随行驶动作的动作例的流程图。
15.图4是用于说明运算动作的图。
16.图5是用于说明转向操纵控制装置的运算动作的动作例的流程图。
17.附图标记说明
18.1 车辆
19.2 方向盘
20.3 转向轴
21.4 液压单元
22.5 转向臂
23.6 联杆机构
24.8 转向操纵轮
25.100 转向操纵控制系统
26.12 转向致动器
27.14 磁极位置传感器
28.22 车速传感器
29.24 转向角传感器
30.26 转向转矩传感器
31.28 车道识别相机
32.30 转向操纵控制装置
33.31 目标转向角运算部
34.32 转向致动器控制部
35.33 存储部
36.34 中立点运算部
具体实施方式
37.下面，参照附图对本发明的各实施方式详细地进行说明。但是，有时省略对已经众所周知的事项的详细说明、对实质上相同的结构的重复说明等。
38.《车辆的结构》
39.图1是示意性地表示具有本发明的实施方式的转向操纵控制系统100的车辆1的结构的图。
40.车辆1具备：方向盘2、转向轴3、液压单元4、转向臂5、联杆机构6、转向操纵轮8、和转向操纵控制系统100。
41.方向盘(转向盘)2经由设置于转向管柱(未图示)内的转向轴3与液压单元4连接。液压单元4具有：供给由液压泵(未图示)加压后的工作油的油缸(未图示)；由于工作油的压力而进行直线运动的活塞(未图示)；以及将活塞的直线运动转换为旋转运动，并将旋转运动传递到转向臂5的扇形齿轮轴(未图示)。
42.转向臂5经由联杆机构6等与转向操纵轮8连接。由此，例如在车辆的驾驶员旋转了方向盘2的情况下，转向转矩经由转向轴3被传递到液压单元4，并被液压赋予辅助转矩。由
于转向转矩与辅助转矩的合计转矩，使得转向臂5摆动，经由联杆机构6等对转向操纵轮8进行转向操纵。
43.另一方面，转向操纵控制系统100实现不依赖于驾驶员的操作的转向操纵轮8的转向操纵。转向操纵控制系统100具备：转向致动器12、磁极位置传感器14、车速传感器22、转向角传感器24、转向转矩传感器26、车道识别相机28、和转向操纵控制装置30。
44.转向致动器12配置于转向管柱。转向致动器12通过从作为电源的电池(未图示)供给电力而旋转，并将该旋转传递到转向轴3。转向致动器12例如是具有转子及定子的三相无刷电机(电动马达)。在转子固定有磁铁(未图示)。
45.磁极位置传感器14具有检测转向致动器12的转子(磁铁)的旋转位置的多个霍尔ic。多个霍尔ic以规定间隔配置于转子的圆周方向上。磁极位置传感器14的检测结果输出到转向操纵控制装置30的获取部(未图示)。
46.车速传感器22检测车辆1的速度。车速传感器22的检测结果输出到转向操纵控制装置30的获取部。
47.转向角传感器24输出与方向盘2的转向角相应的信号。转向角传感器24的输出信号表示方向盘2的实际转向角，并输出到转向操纵控制装置30的获取部。
48.转向转矩传感器26输出与施加到转向轴3的转向转矩相应的信号。转向转矩传感器26的输出信号输出到转向操纵控制装置30的获取部。
49.车道识别相机28搭载于车辆1，并拍摄车辆1的周边。车道识别相机28通过对拍摄到的影像进行图像处理，从而识别车辆1行驶中的车道(本车辆的行驶车道)、与车辆1邻接的邻接车道。车道识别相机28的识别结果输出到转向操纵控制装置30的获取部。
50.转向操纵控制装置30具备ecu(electronic control unit，电子控制单元)。ecu是具有微型计算机作为主要构成元件的电子控制电路，该微型计算机包含cpu(central processing unit，中央处理器)、rom(read only memory，只读存储器)、和作为工作存储器使用的ram(random access memory，随机存取存储器)。cpu通过执行rom所保存的程序来实现各种功能。
51.《转向操纵控制装置30的功能结构》
52.参照图2，对转向操纵控制装置30的功能方框进行说明。如图2所示，转向操纵控制装置30具备：目标转向角运算部31、转向致动器控制部32、存储部33、和中立点运算部34。
53.转向操纵控制装置30通过这些结构至少进行以下两种控制：在车辆1的公路行驶时进行的跟随行驶控制，该跟随行驶控制是使车辆1进行跟随车道的跟随行驶的控制；以及在车辆1停止时进行的运算控制，该运算控制是对作为在跟随行驶控制时使用的参数的转向角的实际的中立点及间隙范围进行运算的控制。
54.目标转向角运算部31在跟随行驶控制时基于车道识别相机28的识别结果(行驶车道、在周围行驶的其他车辆、障碍物等)，随时运算用于使车辆1跟随车道的目标转向角。关于目标转向角运算部31进行的目标转向角的运算方法，在本发明中不特别地限定，适当利用已知的技术即可。
55.转向致动器控制部32输出用于控制转向致动器12以使转向角成为目标转向角的控制信号。
56.存储部33在运算转向角的实际的中立点及间隙范围的运算控制时存储各种参数。
57.中立点运算部34在运算控制时进行转向角的实际的中立点及间隙范围的运算。
58.《转向操纵控制装置30的动作例》
59.下面，对具有上述结构的转向操纵控制装置30的动作例进行说明。转向操纵控制装置30至少进行以下两种动作：在车辆1的公路行驶时进行的跟随车道来自动行驶的跟随行驶动作；以及在车辆1停止时进行的运算转向角的实际的中立点及间隙范围的运算动作。跟随行驶动作是通过上述的跟随行驶控制进行的动作，运算动作是通过上述的运算控制进行的动作。
60.[跟随行驶动作]
[0061]
首先，对跟随行驶动作的动作例进行说明。图3是用于说明转向操纵控制装置30的跟随行驶动作的动作例的流程图。
[0062]
在步骤s11中，转向操纵控制装置30接受例如驾驶员进行的跟随行驶动作的开始操作。由驾驶员例如对设置于能够从车辆1的驾驶席操作的位置的开关、按钮、触摸面板等操作部进行开始操作。开始操作也可以是来自本车辆1外部的远程操作。
[0063]
在步骤s12中，转向操纵控制装置30确认车辆1是否为行驶中。在车辆1为行驶中的情况下，处理进入步骤s13，在车辆1不是行驶中的情况下，结束跟随行驶动作。
[0064]
在步骤s13中，转向操纵控制装置30从车速传感器22、车道识别相机28等获取跟随行驶控制所需要的信息(车速、车道的位置、在周围行驶的车辆、障碍物等的位置等)。
[0065]
在步骤s14中，转向操纵控制装置30基于在步骤s13中所获取的信息运算目标转向角。
[0066]
在步骤s15中，转向操纵控制装置30以使转向角成为目标转向角的方式对转向致动器12进行控制。这时，转向操纵控制装置30也可以使用在后述的运算动作中计算出的转向角的中立点，以使转向角准确地成为目标转向角的方式进行修正。之后，处理返回到步骤s13。
[0067]
通过直到跟随行驶结束为止反复进行从步骤s13到步骤s15的处理，从而，转向操纵控制装置30能够使车辆1进行跟随着车道的行驶。此外，在接受了驾驶员进行的跟随行驶的结束操作的情况下、或由于与障碍物碰撞的危险性提高而需要使驾驶员驾驶的情况下等，结束跟随行驶即可。
[0068]
[运算动作]
[0069]
接着，对运算动作的动作例进行说明。在运算动作中，转向操纵控制装置30的中立点运算部34运行转向角的实际的中立点及间隙范围。
[0070]
在详细的动作例的说明之前，对动作整体的流程进行说明。在运算动作中，首先，转向操纵控制装置30向转向致动器12输出周期性地且连续地使目标转向角变化的控制信号。周期性地且连续地使目标转向角变化具体而言是指，使目标转向角如正弦波、三角波、斜波(锯齿波)等那样变化。
[0071]
图4是用于说明运算动作的图。图4的(a)表示作为一例使目标转向角沿正弦波变化时的由转向致动器12进行变化的转向角的变化的图。在图4的(a)中，纵轴为转向角θ，横轴为时间t。在图4的(a)中，分别地，纵轴的正方向与转向角的左方向对应，负方向与转向角的右方向对应。即，图4的(a)示出转向致动器12按照转向操纵控制装置30的控制，多次(多周期)进行了使方向盘2向左方向最大限切转后经由中立点向右方向最大限切转的动作的
情形。
[0072]
图4的(b)是表示与图4的(a)所示的转向角的变化对应的转向转矩的变化的图。在图4的(b)中，纵轴为转向转矩t，横轴为时间t。分别地，纵轴的正方向与左方向的转向转矩对应，负方向与右方向的转向转矩对应。
[0073]
在车辆1中，对方向盘2设定了间隙范围，因此，若如图4的(a)所示周期性地且连续地使转向角变化，则如图4的(b)所示，直到转向角的绝对值超过某个值为止，转向转矩取接近0的值，在转向角的绝对值成为某个值的时间点，转向转矩急剧地增大。转向转矩急剧地变化后的值基本固定，若转向角的绝对值低于某个值，则转向转矩急剧地减少。此外，方向盘2的间隙范围是指，即使方向盘2旋转，转向操纵轮8也不被转向操纵的范围。转向转矩的绝对值急剧地增大是指，方向盘2超过间隙范围而开始了用于将转向操纵轮8转向操纵的转矩传递的情况。另外，转向转矩的绝对值急剧地减少是指，用于将转向操纵轮8转向操纵的转矩传递不被进行而进入了间隙范围的情况。
[0074]
在图4的(b)中，将转向转矩急剧地变化后的绝对值表示为阈值t
th
。一般而言，方向盘2的间隙范围是根据转向轴、转向臂5、联杆机构6等的咬合情况而每次微妙地变动的。因此，转向转矩的绝对值成为阈值t
th
时的转向角由于目标转向角进行变化的周期不同而微妙地不同。此外，在本发明中，将转向转矩的绝对值成为阈值t
th
时的转向角记载为“阈值转向角”。转向操纵控制装置30能够获取多个周围的、转向转矩的绝对值成为阈值t
th
时的阈值转向角，将这些平均来确定方向盘2的间隙范围。
[0075]
图4的(a)中示出在转向角的左方向上转向转矩成为阈值t
th
时的转向角θ
lh1
、θ
lh2
、θ
lh3
、θ
lh4
、θ
lh5
、θ
lh6
、θ
lh7
、θ
lh8
。另外，图4的(a)中示出在转向角的右方向上转向转矩成为阈值t
th
时的转向角θ
rh1
、θ
rh2
、θ
rh3
、θ
rh4
、θ
rh5
、θ
rh6
。
[0076]
在该情况下，转向操纵控制装置30如以下的式(1)、(2)那样，取多个周期的平均值，由此计算转向角的左方向、右方向各自的间隙边界值。
[0077]
[式1]
[0078][0079]
[式2]
[0080][0081]
由此，能够将方向盘2的间隙范围确定为从θ
lh_avg
到θ
rh_avg
之间。
[0082]
进而，转向操纵控制装置30能够如以下式(3)那样计算转向角的实际的中立点。此外，转向角的实际的中立点是使方向盘2成为中立(中心)位置时的实际的转向角。
[0083]
[式3]
[0084][0085]
如式(3)所示，将转向角的中立点作为多个周期的间隙边界值的中央值计算出。
[0086]
理想地，在将方向盘2设为中立位置的情况下，转向角应该为0，但是，实际上，根据
转向轴、转向臂5、联杆机构6等的咬合情况，即使将方向盘2设为中立位置，也有时转向角不为0。因此，转向操纵控制装置30通过运算动作计算转向角的实际的中立点，由此能够把握实际的转向角的偏差，能够在跟随行驶动作中的控制时根据偏差施加修正。
[0087]
图5是用于说明转向操纵控制装置30的运算动作的动作例的流程图。
[0088]
在步骤s21中，转向操纵控制装置30接受例如驾驶员进行的运算动作的开始操作。
[0089]
在步骤s22中，转向操纵控制装置30确认车辆1是否为停止中。此外，在本发明中，车辆1为停止中是指，例如车辆1的动力源已停止的、具体而言是发动机关闭或行驶电机关闭的状态。在车辆1为停止中的情况下，处理进入步骤s23，在车辆1不是停止中的情况下，结束运算动作。
[0090]
在步骤s23中，转向操纵控制装置30向转向致动器12输出周期性地且连续地使目标转向角变化的控制信号。
[0091]
在步骤s24中，转向操纵控制装置30在转向致动器12按照步骤s23的控制信号使转向角变化的情况下，获取多个周期的施加在转向轴3的转向转矩的绝对值超过阈值t
th
时的转向角并存储在存储部33。
[0092]
在步骤s25中，转向操纵控制装置30基于所存储的多个周期的转向角，使用上述式(1)至(3)计算间隙范围及转向角的中立点。计算出的间隙范围及中立点的值被存储在存储部33，在跟随行驶动作时被读取，用于提高精度。
[0093]
《作用、效果》
[0094]
如以上说明的那样，根据本发明的实施方式的转向操纵控制装置30，能够在车辆1的停止中，确定方向盘2的间隙范围，基于该间隙范围计算转向角的实际的中立点。由此，即使实际的转向角的中立点从方向盘2的中立位置偏离，在车道跟随动作时也能够修正该偏差，因此，能够进行精度更高的跟随行驶动作。
[0095]
《变形例》
[0096]
上述的实施方式是本发明的一方式，本发明除了上述的实施方式以外，能够得到各种变形。下面，关于变形例，举出具体例进行说明。
[0097]
在上述的实施方式中，以驾驶员在车辆停止时进行运算开始操作为契机，进行运算动作。但是，本发明不限于此，例如也可以转向操纵控制装置30自动地实施运算动作。
[0098]
例如，转向操纵控制装置30也可以在车辆的钥匙被设为打开，而制动器作动，且动力源已停止的情况下，向驾驶员告知开始运算动作，在此基础上自动地进行运算动作。另外，转向操纵控制装置30也可以在设置于车辆1的装载量检测传感器(检测部)检测到装载量的增减的情况下，如果制动器作动且动力源已停止，则自动地进行运算动作。在车辆1为卡车等大型车辆的情况下，由于装载量变化，从而转向轴、转向臂5、联杆机构6等的咬合情况变化，容易发生转向角的间隙范围、中立点的变化。通过这样的动作，在装载量变化而转向角的间隙范围、中立点发生变化的可能性较高的情况下，能够可靠地重新计算转向角的间隙范围、中立点，因此更优选。
[0099]
工业实用性
[0100]
本发明对于跟随车道行驶的车辆等是有用的。

技术特征：
1.一种转向操纵控制装置，其特征在于，具备：转向致动器控制部，对用于改变转向角的转向致动器以使所述转向角成为目标转向角的方式进行控制；存储部，保存与阈值转向角有关的阈值转向角信息，该阈值转向角是在使所述目标转向角周期性地且连续地变动的情况下，转向转矩成为规定阈值时的转向角；以及运算部，基于所述阈值转向角信息求出所述转向角的中立点。2.如权利要求1所述的转向操纵控制装置，其中，所述运算部基于使所述目标转向角进行了多个周期的变动的情况下的所述阈值转向角的平均值求出所述中立点。3.如权利要求2所述的转向操纵控制装置，其中，所述运算部对所述转向角的左方向和右方向分别计算所述阈值转向角的平均值，将从左方向的所述阈值转向角的平均值起到右方向的所述阈值转向角的平均值为止设为所述转向角的间隙范围，并将该间隙范围的中心值设为所述中立点。4.一种车辆，其是具备权利要求1至3中任意一项所述的转向操纵控制装置和所述转向致动器的车辆，该车辆的特征在于，具备检测所述车辆的装载量的变化的检测部，在检测到所述车辆的装载量的变化的情况下，所述转向操纵控制装置在所述车辆的停止状态下自动地执行所述中立点的运算。

技术总结
本发明提供能够准确地获取车辆直行的转向角的转向操纵控制装置及车辆。转向操纵控制装置具备：转向致动器控制部，对用于改变转向角的转向致动器以使所述转向角成为目标转向角的方式进行控制；存储部，保存与阈值转向角有关的阈值转向角信息，该阈值转向角是在使所述目标转向角周期性地且连续地变动的情况下，转向转矩成为规定阈值时的转向角；以及运算部，基于所述阈值转向角信息求出所述转向角的中立点。中立点。中立点。


技术研发人员：高野修一
受保护的技术使用者：五十铃自动车株式会社
技术研发日：2023.03.17
技术公布日：2023/9/26