JP4069530B2 - Vehicle control device - Google Patents

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JP4069530B2
JP4069530B2 JP35782098A JP35782098A JP4069530B2 JP 4069530 B2 JP4069530 B2 JP 4069530B2 JP 35782098 A JP35782098 A JP 35782098A JP 35782098 A JP35782098 A JP 35782098A JP 4069530 B2 JP4069530 B2 JP 4069530B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動操舵を行うようにした車両の制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
最近の車両では、運転者支援のために、走行車線に沿って自動操舵を行うものが提案されている。特開平9−142327号公報には、自動操舵を行うものにおいて、車両の運動性能限界に近い旋回時には、旋回レベルを低下させるべく、ブレーキ作動やエンジンの出力低下を行うものが提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、自動操舵を行う場合、自動操舵された通りに車両の向きが変更されるつまり旋回されること(自動操舵の制御目標値が実現される)が前提条件となる。この一方、自動操舵というものは、運転者の操舵意志にかかわらず操舵される関係上、自動操舵のときは、運転者がマニュアル操舵しているときに比して安全性をより十分に確保することが望まれる。すなわち、前記公報記載のように、車両の運動性能限界レベル近くで自動操舵を行うことは、特にマニュアル操舵により車両が不適正な状態に陥ることを防ぐために介入する自動操舵において、安全上好ましくないものとなる。
【0004】
本発明は以上のような事情を勘案してなされたもので、その目的は、自動操舵特に旋回時の自動操舵をより安全に行うことのできるようにした車両の制御装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明にあっては次のような解決手法を採択してある。すなわち、特許請求の範囲における請求項1に記載のように、
走行車線に沿って走行するように決定された操舵制御目標値でもって自動操舵の制御を行うようにした車両の制御装置において、
車両の駆動力を調整する駆動力調整手段と、
旋回に関する車両の運転状態に基づいて、前記自動操舵の制御による旋回を確保するのに要求される横力を目標横力として決定する目標横力決定手段と、
車両の走行状態に基づいて、実際に確保できる横力を決定する実横力決定手段と、
前記実横力決定手段で決定された実際の横力が、前記目標横力に所定分の余裕横力を加算した値よりも大きくなるように前記駆動力調整手段を制御して車両の駆動力を低減制御する駆動力制御手段と、
を備えているようにしてある。上記解決手法を前提とした好ましい態様は、特許請求の範囲における請求項2以下に記載のとおりである。
【0006】
【発明の効果】
請求項1によれば、実際の横力が、自動操舵に基づく旋回に必要な目標横力よりも所定分の余裕横力だけ大きい状態が確保され、この余裕横力分だけ余裕をもって旋回されて、安全上極めて好ましいものとなる。
【0007】
請求項2によれば、余裕横力を補正によってより最適な値として、安全確保と走行性能確保との両方を共に高い次元で満足させる上で好ましいものとなる。
請求項3によれば、コーナリングの際に好ましいとされているスローイン・ファストアウトとなって、安全にコーナに入りつつ、すみやかにコーナを脱出して、旋回終了付近からの加速性を満足させることができる。
請求項4によれば、自動操舵される度合いの強くなる走行車線からのずれ量が大きくなるほど余裕横力(の基本値)が大きくされて、安全上極めて好ましいものとなる。
【0008】
請不項5によれば、視界の良し悪しに応じて、すみやかな旋回と安全な旋回とを共に高い次元で満足させることができる。
請求項6によれば、視界不良となる夜間時での自動操舵による旋回を安全に行う上で好ましいものとなる。
請求項7によれば、視界不良となる雨天時での自動操舵による旋回を安全に行う上で好ましいものとなる。
請求項8によれば、走行車線逸脱の余裕の大小を示すこととなる車線幅の大きさに応じて余裕横力を補正して、すみやかな旋回と安全な旋回とを共に高い次元で満足させることができる。
請求項9によれば、運転者の積極的な加速要求を満足させることができる。
【0009】
請求項10によれば、運転者の積極的な安全確保の意志を満足させることができる。
請求項11によれば、旋回半径の変化に対応して、すみやかな旋回と安全な旋回とを共に高い次元で満足させることができる。
請求項12によれば、車両の不安定方向への挙動変化が大きくなる旋回初期時の安全性を十分確保しつつ、旋回中期でのすみやかな旋回と、旋回後期からの十分な加速性確保とをそれぞれ高い次元で満足させることができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
図1において、1は車両(自動車)であり、実施形態ではFF車とされている。走行車線が符号2で示され、その左側境界線(白線)が符号2Lで、また右側境界線が符号2Rで示される。実際の走行車線2には表示されていないが、走行車線2の中央線が、一点鎖線でかつ符号2Cが付されて示される。車両1は、中央線2Cを目標軌跡をとして自動操舵されるが、図1では車両1は中央線2Cに対して若干右側に偏向されていると共に、車体前部が右側に若干傾いている状態が示される。図1の状態では、自動操舵の際、操舵輪としての左右の前輪3が左に向くように操舵力が付与され、ステアリング部としてのステアリングハンドル4には左操舵に対応した操舵反力が付与される(ハンドル4に与えられる反力の方向は、操舵輪3が操舵される左方向とは反対方向となる右方向)。
【0011】
車両1の操舵系統と制御系統とが図2に示される。この図2において、操舵輪としての左右の前輪3が、左右一対のナックルアーム11、左右一対のタイロッド12、および左右のタイロッド12同士を連結する駆動機構(減速歯車機構)13を介して互いに機械的に連係されている。上記各構成要素11、12、13が、操舵部としての操舵機構を構成しており、駆動機構13には、操舵力付与手段としてのモータ(アクチュエ−タ)14が設けられている。前記ハンドル4は、操舵機構11〜13とは別個独立して構成されており、ハンドル4に付設されたステアリングシャフト4aに対して、操舵反力付与手段としてのモータ15が設けられている。
【0012】
自動操舵の際、後に詳述するように、モータ14によって左右の前輪3に対して操舵トルク(操舵力)が与えられる一方、モータ15によってハンドル4に対して操舵反力が付与される。なお、自動操舵でない通常のマニュアル操舵時、つまり運転者がハンドル4をマニュアル操作することに伴う操舵時は、ハンドル4の操舵量あるいは操舵トルクに応じてモータ14が駆動されてハンドル4の操作方向に前輪3が操舵され、また操舵量あるいは操舵トルクに応じた操舵反力がモータ15によって与えられる。
【0013】
前記各モータ14、15は、マイクロコンピュ−タを利用して構成されたコントロ−ラUによって、制御される。コントロ−ラUには、図3に示すように、各種センサ、スイッチ等からの信号が入力されて、次の各種状態が検出(あるいは演算)されるようになっている。検出(あるいは演算)される各種状態は、次のとおりである。まず、目標軌跡としての走行車線2の中央線2Cの位置が、例えば車両1に搭載されたカメラを利用してycとして検出される。また、車両1の前後方向中心線と中央線2Cとの現在の横方向偏差が、例えば上記カメラを利用してyoとして検出される。現在の車速が、車速センサによりvとして検出される。車両1のヨー角が、例えば上記カメラを利用してywとして検出される。操舵量(前輪3の実際の操舵量)が舵角センサによりθとして検出される。走行車線2の曲率が、上記カメラあるいはナビゲーションシステム、路面に沿って付設された道路情報発信装置からの信号を受信するビーコン、さらには路面に埋設された道路情報を示す磁気ネイル等を利用して検出される。車両の自動変速機EAT)22の現在の変速段を示す信号、ブレーキスイッチの作動状態を示す信号、ヘッドライトスイッチの作動状態を示す信号、車線幅を示す信号(上記カメラを利用)が入力される。なお、上記各種状態の検出手法は、従来既知の適宜の手法を採択し得るものである。
【0014】
目標軌跡としての中央線2Cに沿った走行を行うように自動操舵するため、T秒後の将来横偏差量y1が決定される。この将来横偏差量y1は、車両1が前方注視ポイントP(図1参照)に到達するまでにかかると予測される時間となる車頭時間をTとしたとき、T秒後の中央線位置ycと、現在の横方向偏差量yoと、車頭時間Tと、車速vと、ヨー角ywとに基づいて、次の式1により算出される。
【0015】
y1=yc−(yo+T×v×yw) ・・・・・(1)
【0016】
自動操舵のとき、操舵力を決定する第1制御目標値としての操舵トルクT2、および操舵反力を決定する第2制御目標値としてのステアリングトルクT1がそれぞれ、将来横偏差量y1に基づいて、図4に示すように決定される。操舵トルクT2は、ステアリングトルクT1よりも常に大きい値とされるが、その偏差は、操舵トルクT2が大きくなるほど大きくなるように設定される。また、各トルクT1、T2はそれぞれ、将来横偏差量y1が大きくなるほど大きくなるように設定されるが、上限値設定も行われる。
【0017】
なお、図4は、将来横偏差量y1をパラメ−タとして、マップ化して各トルクT1、T2があらかじめ作成、記憶されているが、制御定数(制御ゲイン)を用いて、y1に基づいて各トルクT1、T2を演算することもできる。すなわち、例えばT1=k1×y1として演算し、T2=k2×y1として演算することもできる(k1およびk2は制御定数で、k1<k2)。操舵トルクT2のモータ14に対する出力は、操舵反力T1のモータ15に対する出力に対して、所定分tだけ遅延して行うことが好ましく、この遅延の度合い(遅延時間)tを走行状態に応じて変更することもできる。
【0018】
コントロ−ラUは、走行車線に沿った走行となるように自動操舵の制御を行う他、この自動操舵通りに車両の向きが変更され、かつ自動操舵が安全に行われるように、駆動力制御(駆動輪への付与トルクの制御)を行い、このため、エンジンのスロットル弁を開閉駆動するスロットルアクチュエ−タ21の制御をも行う。また、オーバスピードでカーブ進入するのを防止するために、自動変速機の変速制御をも行う。
【0019】
コントロ−ラUの基本的な制御内容は、次のとおりである。すなわち、自動操舵を実現するために要求される目標横力Ffと、実際に確保できる横力Ftと、余裕横力αとを決定(推定)し、Ft>Ff+αの関係を満足するように、スロットルアクチュエ−タ21を制御する(Ft≦Ff+αとなったら、スロットル開度を提言する制御を行う)。なお、横力はタイヤの横方向グリップ力を示すものであるが、この横方向グリップ力に関連した値であれば横力として適宜利用できるものである。上記余裕横力αは、適宜補正されて、自動操舵による安全な旋回とすみやかな旋回とが共に高い次元で満足されるようにされる。
【0020】
図3に示すように、上述の目標横力Ftは、目標軌跡(目標旋回軌跡)と車速とに基づいて決定される。車両の横すべり角が車速と舵角とに基づいて推定され、エンジン回転数とスロットル開度と現在の変速段とから実際の駆動力が算出されて、このよこすべり角と実際の駆動力とから、実際の横力(確保できる最大横力)Ftが算出される(タイヤの前後方向グリップ力と横方向グリップ力との関係を示す摩擦円を利用)。
【0021】
前述した余裕横力αは、基本的に、前述した将来偏差量y1に基づいて決定され、y1が大きいほどαが大きく設定される。そして、y1に基づいて決定された基本の余裕横力αが、ブレーキ作動の有無、ヘッドライト点灯の有無、車線幅の大小、目標軌跡の曲率変化等に応じて補正される。
【0022】
カーブの手前の制御として、危険な速度でのカーブ進入を防止するために、横力を示す2つのしきい値F1、F2が設定される(F1<F2)。すなわち、カーブ進入する第1所定時間t1秒前に、目標横力Ffが第1しきい値F1よりも大きいときは、スロットル弁を全閉にする。また、カーブ進入する第2所定時間t2秒前(t1>t2)に、目標横力Ffが第2しきい値F2よりも大きいときは、自動変速機を1段だけシフトダウンさせる。このようなスロットル弁の全閉制御とシフトダウン制御とによって、危険な速度でカーブ進入されてしまう事態が防止される。
【0023】
次に、図5〜図7のフロ−チャ−トを参照しつつ、コントロ−ラUの制御内容について詳述するが、以下の説明でQはステップを示す。まず、図5のQ1において、図3に示す各種データが入力(演算)された後、Q2において、将来横偏差量y1が前述のようにして算出される。Q3では、将来横偏差量y1に基づいて、図4に示すマップから操舵トルクT2(操舵反力T1)が決定される。Q4では、将来横偏差量y1に基づいて、余裕横力αが決定される。
【0024】
Q5では、余裕横力αが、車線幅Wとヘッドライト点灯有無を示すdをパラメ−タとして、ここに示す式にしたがって補正される。すなわち、車線幅Wが大きいほどαが小さくなるように補正され、またdはヘッドライト点灯時に所定の正の値に設定され、ヘッドライト非点灯時にはdが0に設定される(ヘッドライト点灯時は、非点灯時に比して、余裕横力αが大きくされる)。
【0025】
Q6〜Q10において順次、横すべり角の推定、実駆動力の推定、実際の横力の推定、道路の曲率Rの推定、目標横力Ffの推定が行われる。Q10の後は、図6のQ21へ移行される。このQ21では、現在カーブの入口を走行中であるか、あるいは定常旋回中である否かが判別される。Q21の判別でYESのときは、Q22において、曲率Rの逆数(曲率半径)の変化率が0以上であるか否か、つまり道路の曲がり度合いがきつくなる方向であるか否かが判別される。このQ23の判別でYESのときは、Q23に移行する。
【0026】
前記Q21の判別でNOのとき、あるいはQ22の判別でNOのときは、それぞれQ24に移行して、危険な走行状態であるか否かが判別される。具体的には、Q24ではブレーキスイッチがONされたブレーキ時であるか否かが判別される。このQ24の判別でYESのときは、そのままQ23に移行し、Q24の判別でNOのときは、Q25において、余裕横力αが小さい値に補正される。このQ25の補正は、カーブ中の最大曲率Rmax と現在走行しているカーブ部分の曲率Rとの比に基づいて補正が行われる(αを小さくする方向の補正)。Q25の後も、Q23へ移行する。
【0027】
Q23では、駆動力の低減量(スロットル開度の低減量△TH)が、ここに示す式に基づいて算出される。式中kは制御定数(制御ゲイン)であり、Ftmax は実際の横力Ftの最大値である(実際には、Q8で設定される実際の横力Ftは、とり得る最大値となっており、Ft=Ftmax である)。この式から明らかなように、駆動力低減量△THは、Ftmax から「Ff+α」を差し引いた偏差が大きいほど大きくなるように算出される。Q23の後、Q24において、低減量△THが0よりも小さいか否かが判別される。このQ26の判別でYESのときは、Q27において、現在のスロットル開度THに低減量△THを加算して今回のスロットル開度THが算出される(スロットル開度の低減)。
【0028】
Q27の後、あるいはQ26の判別でNOのときはそれぞれ、Q28において、アクセル開度ACが所定値a以上であるか否かが判別される。Q28の判別でYESのときは、Q29において、アクセル開度ACを微分したアクセル開度の変化率△ACが所定値b以上であるか否かが判別される。Q29の判別でYESのときは、運転者による加速要求があるときであるとして、Q30において、ここに示す式にしたがって、スロットル開度の増加補正量△TH1が算出される。この後、Q31において、スロットル開度THに増加補正量△TH1を加算して、今回のスロットル開度THが算出される。
【0029】
Q28の判別でNOのとき、あるいはQ29の判別でNOのときは、Q30、Q31を経ることなくリタ−ンされる。なお、Q27あるいはQ31で設定されたスロットル開度(目標スロットル開度)THの実現は、例えばQ31の後のリタ−ンされる前のタイミングで行うことができ、あるいは所定時間毎の割り込み処理によって行うことができる(Q5で設定される操舵トルクの実現についても同じ)。
【0030】
図7のフロ−チャ−トは、カーブにオーバスピードで進入されてしまう事態を防止するための制御内容を示すものであり、スロットル全閉制御とシフトダウン制御とを行うためのものである。すなわち、Q41において、カーブの手前t1秒前であるか否かが判別されて、このQ41の判別でYESのときは、Q42において、目標横力Ffがしきい値F1よりも大きいか否かが判別される。このQ42の判別でYESのときは、Q43において、スロットル弁が全閉とされる。Q43の後、あるいはQ41の判別でNOのとき、さらにはQ42の判別でNOのときはそれぞれ、Q44において、カーブの手前t2秒前であるか否かが判別されて、このQ44の判別でYESのときは、Q45において、目標横力Ffがしきい値F2よりも大きいか否かが判別される。このQ45の判別でYESのときは、Q46において、シフトダウンが行われる。Q44の判別でNOのとき、あるいはQ45の判別でNOのときは、それぞれリタ−ンされる。
【0031】
以上実施形態について説明したが、本発明はこれに限らず、例えば次のような場合をも含むものである。目標軌跡追従のための自動操舵としては、目標軌跡から所定以上ずれた場合のみに目標軌跡に復帰するように自動操舵する場合をも含むものである。また、自動操舵としては、操舵輪3を実際に操舵する場合に限らず、運転者による操舵を促すために、操舵反力のみを付与する場合をも含むものである。
【0032】
実際の横力Ftを、路面μ(路面摩擦係数)をパラメ−タとして決定することもできる。また、余裕横力αを路面μによって補正することもできる(路面μが小さいほどαを大きく設定する)。Q21からQ25へ経るルートのときが、旋回後期での余裕横力αを小さく補正する制御に対応するが、例えばナビゲ−ションシステムを利用して、車両がカーブの後期に位置ことを検出して、余裕横力αを小さくする補正を行うようにすることもできる。また、カーブに進入したときからの経過時間に応じて、徐々に(連続可変式あるいは段階式)に余裕横力αを小さくするようにすることもできる。
【0033】
視界の悪くなる状況としては、雨天時があり、この雨天時には余裕横力αを大きくする補正を行うようにすることもできる。また、運転者による減速操作、例えばアクセル開度を全閉とする操作や、ブレーキ操作されたことが検出されたときは、余裕横力αを大きい値に補正することもできる。さらに、カーブの曲率Rが変化する毎に(所定以上の曲率Rの変化量があった場合に限定することもできる)、余裕横力αを補正するようにすることもできる。フロ−チャ−トに示す各ステップあるいはセンサ等の各種部材は、その機能の上位表現に手段の名称を付して表現することができる。また、本発明の目的は、明記されたものに限らず、実質的に好ましいあるいは利点として表現されたものを提供することをも暗黙的に含むものである。さらに、本発明は、制御方法として表現することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】目標軌跡追従のための自動操舵を説明するための図。
【図2】自動操舵に用いる操舵系統と制御系統との一例を示す図。
【図3】図2の制御系統をブロック図的に示す図。
【図4】操舵トルクとステアリングトルクとの設定例を示す図。
【図5】本発明の制御例を示すフロ−チャ−ト。
【図6】本発明の制御例を示すフロ−チャ−ト。
【図7】本発明の制御例を示すフロ−チャ−ト。
【符号の説明】
1:車両
2:走行車線
2C:中央線(目標軌跡yc)
3:前輪(操舵輪)
4:ステアリングハンドル(ステアリング部)
14:モータ(操舵トルク発生用)
15:モータ(操舵反力発生用)
U:コントロ−ラ
y1:将来横偏差量
T1:ステアリングトルク(操舵反力)
T2:操舵トルク(操舵力)
Ff:目標横力
Ft:実際の横力
α:余裕横力
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vehicle control apparatus that performs automatic steering.
[0002]
[Prior art]
In recent vehicles, there has been proposed a vehicle that performs automatic steering along a traveling lane for driver assistance. Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-142327 proposes an apparatus that performs automatic steering and performs a brake operation or a reduction in engine output in order to reduce the turning level when turning close to the vehicle performance limit.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the case of performing automatic steering, it is a precondition that the direction of the vehicle is changed, that is, the vehicle is turned as it is automatically steered (a control target value for automatic steering is realized). On the other hand, auto-steering is steered regardless of the driver's intention to steer. Therefore, in the case of auto-steering, safety is ensured more sufficiently than when the driver is manually steering. It is desirable. That is, as described in the above publication, it is not preferable in terms of safety to perform automatic steering near the motion performance limit level of the vehicle, particularly in automatic steering that intervenes to prevent the vehicle from entering an inappropriate state by manual steering. It will be a thing.
[0004]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a vehicle control apparatus that can perform automatic steering, in particular, automatic steering during turning more safely. .
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the following solution is adopted in the present invention. That is, as described in claim 1 in the claims,
In a vehicle control apparatus that performs automatic steering control with a steering control target value determined to travel along a traveling lane,
Driving force adjusting means for adjusting the driving force of the vehicle;
A target lateral force determining means for determining, as a target lateral force, a lateral force required to ensure the turning by the control of the automatic steering based on the driving state of the vehicle relating to the turning;
An actual lateral force determining means for determining a lateral force that can be actually secured based on the running state of the vehicle;
The driving force of the vehicle is controlled by controlling the driving force adjusting means so that the actual lateral force determined by the actual lateral force determining means is larger than a value obtained by adding a marginal lateral force to the target lateral force. Driving force control means for reducing the control,
It is supposed to be equipped with. A preferred mode based on the above solution is as described in claim 2 and the following claims.
[0006]
【The invention's effect】
According to claim 1, it is ensured that the actual lateral force is larger than the target lateral force required for turning based on automatic steering by a predetermined marginal lateral force, and the vehicle is turned with a margin by this marginal lateral force. This is extremely preferable for safety.
[0007]
According to the second aspect, the marginal lateral force is set to a more optimal value by correction, which is preferable in satisfying both safety ensuring and driving performance ensuring at a high level.
According to the third aspect, it becomes a throw-in / fast-out that is preferable in cornering, and while exiting the corner safely, exits the corner promptly and satisfies the acceleration performance near the end of the turn. be able to.
According to the fourth aspect of the present invention, the marginal lateral force (the basic value) is increased as the deviation amount from the travel lane where the degree of automatic steering becomes stronger is increased, which is extremely preferable for safety.
[0008]
According to claim 5, it is possible to satisfy both a quick turn and a safe turn at a high level in accordance with the visibility.
According to the sixth aspect, it is preferable to safely perform turning by automatic steering at night when visibility is poor.
According to the seventh aspect, it is preferable to safely perform turning by automatic steering in rainy weather where visibility is poor.
According to the eighth aspect, the marginal lateral force is corrected in accordance with the size of the lane width that indicates the margin of the lane departure, thereby satisfying both a quick turn and a safe turn at a high level. be able to.
According to claim 9, it is possible to satisfy the driver's aggressive acceleration request.
[0009]
According to the tenth aspect, it is possible to satisfy the driver's willingness to ensure safety.
According to the eleventh aspect, it is possible to satisfy both a quick turn and a safe turn at a high level in response to a change in the turning radius.
According to the twelfth aspect, while ensuring sufficient safety at the beginning of the turn when the behavior change in the unstable direction of the vehicle becomes large, a quick turn in the middle of the turn and sufficient acceleration from the latter part of the turn Can be satisfied at a high level.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a vehicle (automobile), which is an FF vehicle in the embodiment. The traveling lane is indicated by reference numeral 2, the left boundary line (white line) thereof is indicated by reference numeral 2L, and the right boundary line is indicated by reference numeral 2R. Although not displayed in the actual travel lane 2, the center line of the travel lane 2 is indicated by a one-dot chain line and denoted by reference numeral 2C. The vehicle 1 is automatically steered with the center line 2C as a target locus. In FIG. 1, the vehicle 1 is slightly deflected to the right with respect to the center line 2C, and the front of the vehicle body is slightly inclined to the right. Is shown. In the state of FIG. 1, during automatic steering, a steering force is applied so that the left and right front wheels 3 as steering wheels are directed to the left, and a steering reaction force corresponding to left steering is applied to the steering handle 4 as a steering unit. (The direction of the reaction force applied to the handle 4 is the right direction opposite to the left direction in which the steered wheels 3 are steered).
[0011]
A steering system and a control system of the vehicle 1 are shown in FIG. In FIG. 2, left and right front wheels 3 as steering wheels are mechanically connected to each other via a pair of left and right knuckle arms 11, a pair of left and right tie rods 12, and a drive mechanism (reduction gear mechanism) 13 that connects the left and right tie rods 12. Are linked together. Each of the constituent elements 11, 12, and 13 constitutes a steering mechanism as a steering section, and the drive mechanism 13 is provided with a motor (actuator) 14 as a steering force applying means. The handle 4 is configured separately and independently from the steering mechanisms 11 to 13, and a motor 15 is provided as a steering reaction force applying means for a steering shaft 4 a attached to the handle 4.
[0012]
During automatic steering, as will be described in detail later, a steering torque (steering force) is applied to the left and right front wheels 3 by the motor 14, while a steering reaction force is applied to the handle 4 by the motor 15. Note that, during normal manual steering that is not automatic steering, that is, during steering that the driver manually operates the handle 4, the motor 14 is driven in accordance with the steering amount or steering torque of the handle 4 to operate the handle 4. The front wheel 3 is steered and a steering reaction force corresponding to the steering amount or the steering torque is given by the motor 15.
[0013]
Each of the motors 14 and 15 is controlled by a controller U configured using a microcomputer. As shown in FIG. 3, the controller U receives signals from various sensors, switches, and the like, and detects (or calculates) the following various states. Various states to be detected (or calculated) are as follows. First, the position of the center line 2C of the travel lane 2 as the target locus is detected as yc using a camera mounted on the vehicle 1, for example. Further, the current lateral deviation between the center line 2C in the front-rear direction and the center line 2C of the vehicle 1 is detected as yo using the camera, for example. The current vehicle speed is detected as v by the vehicle speed sensor. The yaw angle of the vehicle 1 is detected as yw using the camera, for example. The steering amount (actual steering amount of the front wheels 3) is detected as θ by the steering angle sensor. The curvature of the traveling lane 2 uses the above-mentioned camera or navigation system, a beacon that receives a signal from a road information transmitting device attached along the road surface, and a magnetic nail that indicates road information embedded in the road surface. Detected. A signal indicating the current gear position of the automatic transmission EAT) 22 of the vehicle, a signal indicating the operating state of the brake switch, a signal indicating the operating state of the headlight switch, and a signal indicating the lane width (using the above camera) are input. The It should be noted that conventionally known appropriate methods can be adopted as the above-described various state detection methods.
[0014]
Since the automatic steering is performed so as to travel along the center line 2C as the target locus, the future lateral deviation amount y1 after T seconds is determined. This future lateral deviation amount y1 is calculated from the center line position yc after T seconds, where T is the vehicle head time, which is the time predicted for the vehicle 1 to reach the forward gaze point P (see FIG. 1). Based on the current lateral deviation amount yo, the vehicle head time T, the vehicle speed v, and the yaw angle yw, the following equation 1 is used.
[0015]
y1 = yc− (yo + T × v × yw) (1)
[0016]
During automatic steering, the steering torque T2 as the first control target value for determining the steering force and the steering torque T1 as the second control target value for determining the steering reaction force are respectively based on the future lateral deviation amount y1, It is determined as shown in FIG. The steering torque T2 is always larger than the steering torque T1, but the deviation is set so as to increase as the steering torque T2 increases. Each torque T1, T2 is set so as to increase as the future lateral deviation amount y1 increases, but an upper limit value is also set.
[0017]
In FIG. 4, the future lateral deviation amount y1 is mapped as a parameter, and torques T1 and T2 are created and stored in advance. However, based on y1 using a control constant (control gain), FIG. Torques T1 and T2 can also be calculated. That is, for example, it can be calculated as T1 = k1 × y1 and T2 = k2 × y1 (k1 and k2 are control constants, and k1 <k2). The output of the steering torque T2 to the motor 14 is preferably delayed by a predetermined amount t with respect to the output of the steering reaction force T1 to the motor 15, and the degree of delay (delay time) t is determined according to the running state. It can also be changed.
[0018]
The controller U controls the driving force so that the direction of the vehicle is changed according to the automatic steering and the automatic steering is performed safely in addition to controlling the automatic steering so as to travel along the traveling lane. (Control of torque applied to the drive wheels) is performed, and for this reason, the throttle actuator 21 that opens and closes the throttle valve of the engine is also controlled. In order to prevent the vehicle from entering the curve at an overspeed, the shift control of the automatic transmission is also performed.
[0019]
The basic control contents of the controller U are as follows. That is, the target lateral force Ff required for realizing the automatic steering, the lateral force Ft that can be actually secured, and the marginal lateral force α are determined (estimated), and the relationship of Ft> Ff + α is satisfied. The throttle actuator 21 is controlled (when Ft ≦ Ff + α is established, control for recommending the throttle opening is performed). The lateral force indicates the lateral grip force of the tire, but any value related to the lateral grip force can be appropriately used as the lateral force. The marginal lateral force α is appropriately corrected so that both safe turning by automatic steering and quick turning are satisfied at a high level.
[0020]
As shown in FIG. 3, the above-described target lateral force Ft is determined based on the target locus (target turning locus) and the vehicle speed. The side slip angle of the vehicle is estimated based on the vehicle speed and the rudder angle, and the actual driving force is calculated from the engine speed, the throttle opening, and the current gear position, and from this side slip angle and the actual driving force, The actual lateral force (maximum lateral force that can be secured) Ft is calculated (using a friction circle indicating the relationship between the longitudinal grip force and the lateral grip force of the tire).
[0021]
The marginal lateral force α described above is basically determined based on the above-described future deviation amount y1, and α is set to be larger as y1 is larger. Then, the basic marginal lateral force α determined based on y1 is corrected in accordance with the presence / absence of brake operation, the presence / absence of lighting of the headlight, the size of the lane width, the change in curvature of the target locus, and the like.
[0022]
As control before the curve, in order to prevent the curve from entering at a dangerous speed, two threshold values F1 and F2 indicating lateral force are set (F1 <F2). That is, when the target lateral force Ff is greater than the first threshold value F1 before the first predetermined time t1 seconds before entering the curve, the throttle valve is fully closed. Further, when the target lateral force Ff is larger than the second threshold value F2 before the second predetermined time t2 seconds before entering the curve (t1> t2), the automatic transmission is shifted down by one stage. Such a throttle valve fully-closed control and shift-down control prevent the vehicle from entering a curve at a dangerous speed.
[0023]
Next, the control contents of the controller U will be described in detail with reference to the flowcharts of FIGS. 5 to 7. In the following description, Q indicates a step. First, after the various data shown in FIG. 3 are input (calculated) in Q1 of FIG. 5, the future lateral deviation amount y1 is calculated as described above in Q2. In Q3, the steering torque T2 (steering reaction force T1) is determined from the map shown in FIG. 4 based on the future lateral deviation amount y1. In Q4, the marginal lateral force α is determined based on the future lateral deviation amount y1.
[0024]
In Q5, the marginal lateral force α is corrected according to the formula shown here, with the lane width W and d indicating whether or not the headlight is turned on as parameters. That is, α is corrected so as to decrease as the lane width W increases, d is set to a predetermined positive value when the headlight is turned on, and d is set to 0 when the headlight is not turned on (when the headlight is turned on). The marginal lateral force α is increased compared to when the lamp is not lit).
[0025]
In Q6 to Q10, the side slip angle is estimated, the actual driving force is estimated, the actual lateral force is estimated, the road curvature R is estimated, and the target lateral force Ff is estimated. After Q10, the process proceeds to Q21 in FIG. In Q21, it is determined whether the vehicle is currently traveling at the entrance of the curve or is in steady turning. If YES in Q21, it is determined in Q22 whether or not the rate of change of the reciprocal of the curvature R (curvature radius) is greater than or equal to 0, that is, whether or not the degree of road curvature is severe. . If the determination in Q23 is YES, the process proceeds to Q23.
[0026]
If NO in Q21 or NO in Q22, the process proceeds to Q24 to determine whether the vehicle is in a dangerous driving state. Specifically, in Q24, it is determined whether or not the brake is being turned on. If YES in Q24, the process proceeds to Q23, and if NO in Q24, the marginal lateral force α is corrected to a small value in Q25. The correction of Q25 is performed based on the ratio between the maximum curvature Rmax in the curve and the curvature R of the currently running curve portion (correction in the direction of decreasing α). After Q25, the process proceeds to Q23.
[0027]
In Q23, the driving force reduction amount (throttle opening reduction amount ΔTH) is calculated based on the equation shown here. In the equation, k is a control constant (control gain), and Ftmax is the maximum value of the actual lateral force Ft (in practice, the actual lateral force Ft set in Q8 is the maximum value that can be taken. Ft = Ftmax). As is apparent from this equation, the driving force reduction amount ΔTH is calculated so as to increase as the deviation obtained by subtracting “Ff + α” from Ftmax increases. After Q23, in Q24, it is determined whether or not the reduction amount ΔTH is smaller than zero. If YES in Q26, the current throttle opening TH is calculated by adding the reduction amount ΔTH to the current throttle opening TH (reduction of the throttle opening) in Q27.
[0028]
After Q27, or when NO is determined in Q26, it is determined in Q28 whether or not the accelerator opening degree AC is equal to or greater than a predetermined value a. If YES in Q28, it is determined in Q29 whether or not the change rate ΔAC of the accelerator opening obtained by differentiating the accelerator opening AC is equal to or greater than a predetermined value b. If YES in Q29, it is assumed that the driver has requested acceleration. In Q30, the throttle opening increase correction amount ΔTH1 is calculated according to the equation shown here. Thereafter, at Q31, the current throttle opening TH is calculated by adding the increase correction amount ΔTH1 to the throttle opening TH.
[0029]
If NO in Q28 or NO in Q29, the process returns without passing through Q30 and Q31. Note that the throttle opening (target throttle opening) TH set in Q27 or Q31 can be realized, for example, at a timing before the return after Q31, or by interruption processing every predetermined time. (The same applies to the realization of the steering torque set in Q5).
[0030]
The flow chart of FIG. 7 shows the contents of control for preventing a situation where the vehicle enters the curve at an overspeed, and is for performing throttle full-close control and shift-down control. That is, in Q41, it is determined whether it is t1 seconds before the curve. If YES in Q41, it is determined in Q42 whether the target lateral force Ff is greater than the threshold value F1. Determined. If YES in Q42, the throttle valve is fully closed in Q43. After Q43, or when NO is determined in Q41, and further when NO is determined in Q42, it is determined in Q44 whether or not it is t2 seconds before the curve, and YES in Q44 If it is, in Q45, it is determined whether or not the target lateral force Ff is larger than the threshold value F2. If the determination at Q45 is YES, a downshift is performed at Q46. When NO is determined in Q44 or NO in Q45, the process is returned.
[0031]
Although the embodiment has been described above, the present invention is not limited to this, and includes the following cases, for example. The automatic steering for tracking the target trajectory includes a case where automatic steering is performed so that the target trajectory is restored only when the target trajectory is deviated by a predetermined amount or more. In addition, the automatic steering is not limited to the case where the steered wheels 3 are actually steered, but includes the case where only the steering reaction force is applied to urge the driver to steer.
[0032]
The actual lateral force Ft can be determined using the road surface μ (road surface friction coefficient) as a parameter. Further, the marginal lateral force α can be corrected by the road surface μ (α is set to be larger as the road surface μ is smaller). The route from Q21 to Q25 corresponds to the control for correcting the marginal lateral force α in the latter half of the turn to be small. For example, the navigation system is used to detect that the vehicle is located in the latter half of the curve. Further, it is possible to perform correction for reducing the marginal lateral force α. Further, the marginal lateral force α can be gradually reduced (continuously variable or stepwise) in accordance with the elapsed time from the time when the vehicle entered the curve.
[0033]
As a situation where the visibility becomes worse, there is rainy weather, and it is possible to perform correction to increase the marginal lateral force α during rainy weather. Further, when it is detected that the driver performs a deceleration operation, for example, an operation for fully closing the accelerator opening or a brake operation, the marginal lateral force α can be corrected to a large value. Further, the marginal lateral force α can be corrected every time the curvature R of the curve changes (can be limited to the case where there is a change amount of the curvature R greater than or equal to a predetermined value). Various members such as each step or sensor shown in the flowchart can be expressed by adding the name of the means to the high-level expression of the function. Further, the object of the present invention is not limited to what is explicitly stated, but also implicitly includes providing what is substantially preferred or expressed as an advantage. Furthermore, the present invention can also be expressed as a control method.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram for explaining automatic steering for tracking a target locus.
FIG. 2 is a diagram showing an example of a steering system and a control system used for automatic steering.
FIG. 3 is a block diagram showing the control system of FIG. 2;
FIG. 4 is a diagram showing a setting example of steering torque and steering torque.
FIG. 5 is a flowchart showing a control example of the present invention.
FIG. 6 is a flowchart showing a control example of the present invention.
FIG. 7 is a flowchart showing a control example of the present invention.
[Explanation of symbols]
1: Vehicle 2: Traveling lane 2C: Center line (target locus yc)
3: Front wheel (steering wheel)
4: Steering handle (steering part)
14: Motor (for steering torque generation)
15: Motor (for steering reaction force generation)
U: Controller y1: Future lateral deviation amount T1: Steering torque (steering reaction force)
T2: Steering torque (steering force)
Ff: target lateral force Ft: actual lateral force α: marginal lateral force

Claims (12)

走行車線に沿って走行するように決定された操舵制御目標値でもって自動操舵の制御を行うようにした車両の制御装置において、
車両の駆動力を調整する駆動力調整手段と、
旋回に関する車両の運転状態に基づいて、前記自動操舵の制御による旋回を確保するのに要求される横力を目標横力として決定する目標横力決定手段と、
車両の走行状態に基づいて、実際に確保できる横力を決定する実横力決定手段と、
前記実横力決定手段で決定された実際の横力が、前記目標横力に所定分の余裕横力を加算した値よりも大きくなるように前記駆動力調整手段を制御して車両の駆動力を低減制御する駆動力制御手段と、
を備えていることを特徴とする車両の制御装置。
In a vehicle control apparatus that performs automatic steering control with a steering control target value determined to travel along a traveling lane,
Driving force adjusting means for adjusting the driving force of the vehicle;
A target lateral force determining means for determining, as a target lateral force, a lateral force required to ensure the turning by the control of the automatic steering based on the driving state of the vehicle relating to the turning;
An actual lateral force determining means for determining a lateral force that can be actually secured based on the running state of the vehicle;
The driving force of the vehicle is controlled by controlling the driving force adjusting means so that the actual lateral force determined by the actual lateral force determining means is larger than a value obtained by adding a marginal lateral force to the target lateral force. Driving force control means for reducing the control,
The vehicle control apparatus characterized by the above-mentioned.
請求項1において、
前記余裕横力の大きさを補正する補正手段を備えている、ことを特徴とする車両の制御装置。
In claim 1,
A vehicle control apparatus comprising: a correction unit that corrects the magnitude of the marginal lateral force.
請求項2において、
前記補正手段が、旋回後期には、旋回初期時に比して前記余裕横力を小さくするように設定されている、ことを特徴とする車両の制御装置。
In claim 2,
The vehicle control apparatus according to claim 1, wherein the correction means is set to make the marginal lateral force smaller in the latter half of the turn than in the early turn.
請求項2において、
前記操舵制御目標値が、現在走行している車線から将来予測される横方向へのずれ量となる予測横偏差量に基づいて決定され、
前記余裕横力が、前記予測横偏差量が大きいときは該予測横偏差量が小さいときに比して大きくなるように決定される、
ことを特徴とする車両の制御装置。
In claim 2,
The steering control target value is determined based on a predicted lateral deviation amount that is a laterally predicted lateral amount from the currently traveling lane,
The marginal lateral force is determined to be larger when the predicted lateral deviation amount is larger than when the predicted lateral deviation amount is smaller;
A control apparatus for a vehicle.
請求項2ないし請求項4のいずれか1項において、
前記補正手段が、視界に関する走行環境に応じて前記余裕横力を補正するように設定されている、ことを特徴とする車両の制御装置。
In any one of Claims 2 thru | or 4,
The vehicle control apparatus according to claim 1, wherein the correction unit is set to correct the marginal lateral force according to a traveling environment related to a field of view.
請求項5において、
前記補正手段が、夜間走行時には前記余裕横力が大きくなるように補正する、ことを特徴とする車両の制御装置。
In claim 5,
The vehicle control apparatus according to claim 1, wherein the correction unit corrects the marginal lateral force to increase during night driving.
請求項5において、
前記補正手段が、雨天走行時には前記余裕横力が大きくなるように補正する、ことを特徴とする車両の制御装置。
In claim 5,
The vehicle control apparatus according to claim 1, wherein the correction unit corrects the marginal lateral force so as to increase during a rainy run.
請求項2ないし請求項4のいずれか1項において、
前記補正手段が、走行車線の幅が小さいときは大きいときに比して前記余裕横力が大きくなるように補正する、ことを特徴とする車両の制御装置。
In any one of Claims 2 thru | or 4,
The vehicle control apparatus according to claim 1, wherein the correction means corrects the marginal lateral force to be larger when the width of the travel lane is small than when the width is large.
請求項2において、
前記補正手段が、運転者による加速要求があったときは前記余裕横力が小さくなるように補正する、ことを特徴とする車両の制御装置。
In claim 2,
The vehicle control apparatus according to claim 1, wherein the correction means corrects the marginal lateral force to be small when the driver requests acceleration.
請求項2において、
前記補正手段が、運転者による減速要求があったときは、前記余裕横力が大きくなるように補正する、ことを特徴とする車両の制御装置。
In claim 2,
The vehicle control apparatus according to claim 1, wherein the correction unit corrects the marginal lateral force to increase when a driver requests deceleration.
請求項2において、
前記補正手段が、旋回半径の変化に応じて前記余裕横力を補正する、ことを特徴とする車両の制御装置。
In claim 2,
The vehicle control apparatus, wherein the correction means corrects the marginal lateral force according to a change in a turning radius.
請求項2において、
前記補正手段が、時間の経過と共に前記余裕横力が小さくなるように補正する。
In claim 2,
The correction means corrects the marginal lateral force so that it decreases with time.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP4033037B2 (en) * 2003-05-12 2008-01-16 日産自動車株式会社 VEHICLE DRIVE OPERATION ASSISTANCE DEVICE AND VEHICLE HAVING THE DEVICE
JP3972204B2 (en) * 2003-10-28 2007-09-05 トヨタ自動車株式会社 Vehicle driving force control device
JP4341534B2 (en) * 2003-11-26 2009-10-07 日産自動車株式会社 Lane departure prevention device
JP4696671B2 (en) * 2005-05-09 2011-06-08 トヨタ自動車株式会社 Vehicle control device
JP4712020B2 (en) * 2007-11-21 2011-06-29 近藤科学株式会社 Radio controlled model car capable of stable running
JP5389360B2 (en) * 2008-01-09 2014-01-15 富士重工業株式会社 Lane tracking control device and lane tracking control method
JP5618767B2 (en) * 2010-10-29 2014-11-05 アイシン精機株式会社 Vehicle lateral motion control device
JP6229879B2 (en) * 2013-10-31 2017-11-15 マツダ株式会社 Vehicle behavior control device
JP6229878B2 (en) * 2013-10-31 2017-11-15 マツダ株式会社 Vehicle behavior control device
JP6332170B2 (en) * 2015-07-01 2018-05-30 トヨタ自動車株式会社 Automatic operation control device

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