JP2001001922A - 車両の操舵装置 - Google Patents

車両の操舵装置

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JP2001001922A
JP2001001922A JP11173362A JP17336299A JP2001001922A JP 2001001922 A JP2001001922 A JP 2001001922A JP 11173362 A JP11173362 A JP 11173362A JP 17336299 A JP17336299 A JP 17336299A JP 2001001922 A JP2001001922 A JP 2001001922A
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control
steering
control gain
driver
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JP11173362A
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Tetsuya Terada
哲也 寺田
Kenichi Okuda
憲一 奥田
Masafumi Yamamoto
雅史 山本
Masaki Chiba
正基 千葉
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Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】走行ラインをトレースする際に運転者に違和感
を与えないようにする。 【解決手段】ステップＳ１１で将来横偏差の絶対値|dy1
|が所定値Ａ未満ならば、ステップＳ１２でアクセル開
閉速度の絶対値|ΔAPS|が所定値Ａ以上か否かを判定す
る。ステップＳ１２でアクセル開閉速度の絶対値|ΔAPS
|が所定値Ａ以上ならば、ステップＳ１３で制御ゲイン
マップから制御ゲインKを設定する。ステップＳ１４で
は将来横偏差dy1と制御ゲインKを乗算して制御トルクD
を設定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両の走行軌跡が
目標軌跡に近づくようにステアリング装置を操舵補助す
る車両の操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】特開平９−２８２０３３号公報には、走
行車線の中央寄りの走行ライン、或いは右寄りの走行ラ
イン等、運転者の個人差による操舵特性の違いに応じ
て、誘導すべき走行ラインの基準位置を変更する技術が
提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、運転者
がアクセル操作により車両の横運動をコントロールしよ
うとしても、運転者の意図とは無関係に目標軌跡をトレ
ースするように操舵補助制御が実行されてしまうため、
運転者に違和感を与える可能性がある。
【０００４】本発明は、運転者の旋回操作意志に応じて
走行軌跡を目標軌跡に近づけるための制御ゲインを補正
し、走行ラインをトレースする際に運転者に違和感を与
えない車両の操舵装置の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明に係る車両の操舵装置は、車両のステアリン
グ装置に操舵補助力を付与する操舵補助手段と、運転者
のアクセル操作を検出するアクセル操作検出手段と、車
両の走行車線内における横位置、旋回状態及び車速を検
出し、該検出結果に基づいてその後の車両の走行軌跡を
推定する走行軌跡推定手段と、車両の走行路形状に基づ
いて目標軌跡を設定し、前記走行軌跡推定手段にて推定
された走行軌跡が該目標軌跡に近づくように前記操舵補
助手段を制御する制御手段と、運転者の前記アクセル操
作による旋回操作意志を判定する判定手段と、前記判定
手段にて判定された旋回操作意志に基づいて前記制御手
段による前記走行軌跡を前記目標軌跡に近づけるための
制御ゲインを補正する制御ゲイン補正手段とを具備す
る。
【０００６】また、好ましくは、アクセル操作速度が大
きいときには前記制御ゲインを小さくする。
【０００７】また、好ましくは、前記制御ゲインを小さ
くするとは、前記制御手段による制御介入時の不感帯を
大きくする。
【０００８】また、好ましくは、前記不感帯を大きくす
るとは、推定された走行軌跡と目標軌跡との偏差に応じ
た制御開始閾値を大きくする。
【０００９】また、好ましくは、前記制御ゲインを小さ
くするとは、推定された走行軌跡と目標軌跡との偏差に
応じた操舵補助力を小さくする。
【００１０】また、好ましくは、前記アクセル操作速度
が所定速度以上のときには、前記制御ゲインを小さくす
る。
【００１１】また、好ましくは、推定された走行軌跡と
目標軌跡との偏差が所定値以上ならば、前記制御ゲイン
補正手段による制御ゲインの変更を規制する。
【００１２】また、好ましくは、運転者によるカウンタ
ステア操作を判定するカウンタステア判定手段を更に具
備し、該カウンタステア操作がされたときには前記制御
ゲインを小さくする。
【００１３】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、運転者の旋回操作意志に基づいて制御手段によ
る走行軌跡を目標軌跡に近づけるための制御ゲインを補
正することにより、運転者の旋回操作意志に応じて走行
軌跡を目標軌跡に近づけるための制御ゲインを補正し、
走行ラインをトレースする際に運転者に違和感を与えな
い。
【００１４】請求項２の発明によれば、アクセル操作速
度が大きいときには制御ゲインを小さくすることによ
り、運転者のアクセルによる旋回操作意志に反して操舵
補助制御が介入するのを抑えることができる。
【００１５】請求項３の発明によれば、制御ゲインを小
さくするとは、制御手段による制御介入時の不感帯を大
きくすることにより、運転者のアクセルによる旋回操作
意志に反して操舵補助制御が介入するのを抑えることが
できる。
【００１６】請求項４の発明によれば、不感帯を大きく
するとは、推定された走行軌跡と目標軌跡との偏差に応
じた制御開始閾値を大きくすることであることにより、
操舵補助制御への介入度合が低くなるため、運転者のア
クセルによる旋回操作意志に反して操舵補助制御が介入
するのを抑えることができる。
【００１７】請求項５の発明によれば、制御ゲインを小
さくするとは、推定された走行軌跡と目標軌跡との偏差
に応じた操舵補助力を小さくすることであることによ
り、運転者のアクセルによる旋回操作意志に反して操舵
補助制御が介入するのを抑えることができる。
【００１８】請求項６の発明によれば、アクセル操作速
度が所定速度以上のときには、制御ゲインを小さくする
ことにより、運転者のアクセルによる旋回操作意志に反
して操舵補助制御が介入するのを抑えることができる。
【００１９】請求項７の発明によれば、推定された走行
軌跡と目標軌跡との偏差が所定値以上ならば、制御ゲイ
ン補正手段による制御ゲインの変更を規制することによ
り、運転者のアクセルによる旋回操作意志を優先しつ
つ、車線逸脱を防止できる。
【００２０】請求項８の発明によれば、カウンタステア
操作がされたときには制御ゲインを小さくすることによ
り、運転者のアクセルによる旋回操作意志に反して操舵
補助制御が介入するのを抑えることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る車両の操舵
装置を、代表的な車両である自動車に搭載した例につい
て添付図面を参照して詳細に説明する。
【００２２】本実施形態の車両の操舵装置は、自動車の
現在の走行軌跡と目標軌跡とを設定して、走行軌跡が目
標軌跡を逸脱した時に目標軌跡に戻るように（収束する
ように）強制的にステアリング装置に操舵補助力を付与
するもの、目標軌跡を逸脱しそうな状態を検出すると逸
脱方向へのステアリング操作をしないように強制的にス
テアリング装置に操舵補助力を付与するもの、目標軌跡
をトレースするようにステアリング装置に操舵補助力を
付与するもの、或いは目標軌跡をトレースするようにス
テアリング装置を自動制御するものを含んでいる。
【００２３】［第１実施形態］図１は、第１実施形態の
車両の操舵装置が搭載された車両のシステム構成を示す
図である。
【００２４】図１に示す自動車１において、２は操舵装
置全体を統括制御する制御器である。３は自動車１の前
方の撮像エリア３Ｆを撮像するＣＣＤ(Charge Coupled
Device)カメラ等の撮像デバイスである。６は自動車１
の車速を検出する車速センサである。７は自動車１の操
舵を実際に行う機構の一例として、操舵補助力を付与す
べく、ステアリングホイール８に連結されたステアリン
グシャフトを駆動するモータ等のステアリングアクチュ
エータ、９は自動車１のヨーレートを検出するヨーレー
トセンサ、１０は運転者によるアクセル操作を検出する
アクセル開度センサ、１１は運転者によるステアリング
ホイールの操舵を検出する操舵角センサである。
【００２５】図２は、第１実施形態の車両の操舵装置の
制御ブロック図であり、制御器２の内部に表わす各ブロ
ックは、制御器２が行う制御動作を入力信号の流れで表
現している。制御器２による実際の制御処理は、予めＲ
ＯＭ（不図示）等に格納されたソフトウエアに従って、
ＣＰＵ（不図示）が実行する（詳細は後述する）。ま
た、図３は、カーブ路走行中の自動車１と車両走行路Ｒ
との位置関係を説明する図である。図４は、直線路走行
中の自動車１と車両走行路Ｒとの位置関係を説明する図
である。
【００２６】図２に示すように、制御器２は、ＣＣＤカ
メラ３によって撮像した前方撮像エリア３Ｆの画像に基
づいて、一般的な手法により自動車１が進行すべき目標
軌跡Y1の推定演算、横偏差dy0及びヨー角yawの検出、車
速センサによる車速Vの検出、車速Vから前方注視距離Lの
推定演算、アクセル開度センサによるアクセル開閉速度
ΔAPSの演算、操舵角センサ及びヨーレートセンサによる
カウンタステア操作判定を行う。さらに、目標軌跡Y1、
横偏差dy0及びヨー角yawと、車速Vから将来横偏差dy1を
演算し、アクセル開閉速度ΔAPSとカウンタステア操作
に基づいて制御ゲインマップから制御ゲインKを設定し、
将来横偏差dy1と制御ゲインKからステアリングアクチュ
エータに対する制御トルクDを設定する。
【００２７】図３に示すカーブ路走行中では、グローバ
ル座標系において、自車両の現在の横位置y0、目標軌跡
（車線中央）の現在の横位置Y0、車両到達時間T後の自
車両の横位置y1、目標軌跡の横位置Y1とすると、車両到
達時間T後の目標軌跡と自車両の横位置の偏差（将来横
偏差）dy1は以下のように演算される。尚、車両到達時
間Tは自車両が前方注視点に到達するまでにかかる予測
される時間を表している。
【００２８】 dy1=Y1-y1 =(ΔY+Y0)-(y0-yaw×L) =ΔY+(Y0-y0)+yaw×L =ΔY+(dy0+yaw×L) 但し、L=T×V、ΔYは目標軌跡の横位置の変化量 また、図４に示す直線路走行中では車両到達時間T後の
目標軌跡と自車両の横位置の偏差（将来横偏差）dy1は
以下のように演算される。尚、図４中では図３と同一の
符号を参照している。
【００２９】 dy1=Y1-y1 =Y0-(y0-yaw×L) =(ΔY-y0)+yaw×L =(dy0+yaw×L) 但し、L=T×V、Y1=Y0 ここで、制御ゲインマップに設定する特性曲線として
は、図２に示すように、アクセル開閉速度|ΔAPS|が所
定値Ａまでは制御ゲインKが一定で、その後アクセル開
閉速度|ΔAPS|が大きくなるほど制御ゲインKが小さくな
るように設定しておけば、アクセル開閉速度|ΔAPS|が
大きいほどステアリングアクチュエータ７で発生する制
御トルクTは小さくなり、アクセル開閉速度|ΔAPS|が小
さいほど制御トルクTは大きくなるため、運転者がアク
セル操作により車両の横運動をコントロールしようとし
ているときに、操舵補助動作に対して違和感を感じるこ
とがなくなる。
【００３０】次に、制御器２の制御手順について、図５
を参照して説明する。
【００３１】図５は、第１実施形態の車両の操舵装置の
制御手順を示すフローチャートである。
【００３２】図５に示すように、ステップＳ１では、制
御器２はＣＣＤカメラ３により撮像された画像、車速セ
ンサ６、ヨーレートセンサ９、アクセル開度センサ１０
及び操舵角センサ１１からの検出信号を不図示のＲＡＭ
に格納して、最新のものに更新する。ステップＳ２では
目標軌跡Y1を推定演算し、ステップＳ３では横偏差dy0
を検出し、ステップＳ４ではヨー角yawを検出し、ステ
ップＳ５では運転者の視点から前方注視点までの距離で
ある前方注視距離Lを推定演算する。ここで、運転者が
前方を注視するポイントは、一般に、車速が遅いほど近
くに向けられ、速いほど遠くに向けられることが知られ
ている。そこで、前方注視距離Lは、車速Vに応じて長く
なる前方注視距離Lの特性曲線を、予め不図示のＲＯＭ
等にルックアップテーブル（ＬＵＴ）として格納してお
き、そのＬＵＴを車速センサ６により検出した車速Vに
応じて参照することにより求めればよい。
【００３３】ステップＳ６ではアクセル開閉速度ΔAPS
を検出する。
【００３４】ステップＳ７では操舵角センサ１１及びヨ
ーレートセンサ９により運転者によりカウンタステア操
作がされたか否かを判定する。ステップＳ７でカウンタ
ステア操作がされたと判定されたならば（ステップＳ７
でＹＥＳ）、ステップＳ８で制御ゲインKOを設定する。
ここで、制御ゲインKOは制御ゲインマップにおける制御
ゲインKの最小値Kminより十分小さな値である。一方、
ステップＳ７でカウンタステア操作がされてないと判定
されたならば（ステップＳ７でＮＯ）、ステップＳ１１
に進む。
【００３５】ステップＳ９では将来横偏差dy1と制御ゲ
インK0を乗算して制御トルクDを設定する（D=dy1×
K）。ステップＳ１０ではステアリングアクチュエータ
７に制御トルクDを出力する。
【００３６】また、ステップＳ１１では将来横偏差の絶
対値|dy1|が所定値Ｂ以上か否かを判定する。ステップ
Ｓ１１で将来横偏差の絶対値|dy1|が所定値Ｂ以上なら
ば（ステップＳ１１でＹＥＳ）、ステップＳ１５で制御
ゲインK1を設定する。ここで、制御ゲインK1は制御ゲイ
ンマップにおける制御ゲインKの最大値Kmaxと同じ値で
ある。
【００３７】ステップＳ１６では、将来横偏差dy1と制
御ゲインK1を乗算して制御トルクDを設定してステップ
Ｓ１０に進む。
【００３８】一方、ステップＳ１１で将来横偏差の絶対
値|dy1|が所定値Ａ未満ならば（ステップＳ１１でＮ
Ｏ）、ステップＳ１２でアクセル開閉速度の絶対値|ΔA
PS|が所定値Ａ以上か否かを判定する。
【００３９】ステップＳ１２でアクセル開閉速度の絶対
値|ΔAPS|が所定値Ａ以上ならば（ステップＳ１２でＹ
ＥＳ）、ステップＳ１３で制御ゲインマップから制御ゲ
インKを設定する。一方、ステップＳ１２でアクセル開
閉速度の絶対値|ΔAPS|が所定値Ａ未満ならば（ステッ
プＳ１２でＮＯ）、ステップＳ１５に進む。
【００４０】ステップＳ１４では将来横偏差dy1と制御
ゲインKを乗算して制御トルクDを設定する（D=dy1×
K）。
【００４１】ここで、図３及び図４に示す例では、目標
軌跡Y1を車両走行路Ｒのセンタラインに設定している
が、必要に応じてセンタラインから所定距離だけ離れた
位置に設定してもよい。
【００４２】上記第１実施形態において、制御器２は制
御トルクDを演算するのに先立って、運転者のアクセル
開閉速度ΔAPSにより制御ゲインKを補正し、運転者がア
クセル操作により車両の横運動をコントロールしようと
しているときに、操舵補助制御の介入により運転者に与
える違和感をなくすことができる。 ［第２の実施形態］第２実施形態では、上述した第１実
施形態における操舵装置を基本構成として、ステアリン
グアクチュエータ７に制御トルクDを出力するときに、
制御ゲインKの大きさを変更する代わりに、予めＲＯＭ
等に格納している不感帯マップを参照することにより操
舵補助制御への介入度合（制御開始閾値）を補正する。
【００４３】従って、以下では第２実施形態の特徴点を
説明して重複説明は省略する。
【００４４】図６は、第２実施形態の車両の操舵装置の
制御ブロック図である。
【００４５】図６に示すように、制御器２はアクセル開
閉速度ΔAPSに基づいて不感帯マップから不感帯幅wを設
定し、将来横偏差dy1と不感帯幅wの偏差から制御ゲインK
を補正してステアリングアクチュエータに対する制御ト
ルクTを設定する。
【００４６】ここで、不感帯マップに設定する特性曲線
としては、図６に示すように、アクセル開閉速度|ΔAPS
|が所定値Ａまでは不感帯幅wが一定で、その後アクセル
開閉速度|ΔAPS|が大きくなるほど不感帯幅wが大きくな
るように設定しておけば、アクセル開閉速度|ΔAPS|が
大きいほど不感帯幅wが広く設定されるため、操舵補助
制御への介入度合が少なくなる（制御開始閾値が大きく
なる）と共に、ステアリングアクチュエータ７で発生す
る制御トルクTが小さくなり、運転者自身によるステア
リング操作の自由度が大きくなる。従って、操舵補助動
作に対して運転者が違和感を感じることがなくなる。
【００４７】図７は、第２実施形態の車両の操舵装置の
制御手順を示すフローチャートのうち、図５と異なるス
テップを抜粋して示すフローチャートである。第２実施
形態の制御処理は、ステップＳ１〜Ｓ７，Ｓ１０〜Ｓ１
２までの処理が図５のフローチャートと同じである。
【００４８】図７に示すように、図５のステップＳ７の
後、ステップＴ８Ａでは不感帯幅WOを設定する。ここ
で、不感帯幅WOは不感帯マップにおける不感帯幅wの最
大値Wmaxより十分大きな値である。
【００４９】ステップＴ８Ｂでは、将来横偏差dy1が不
感帯幅WO以上か否かを判定する。ステップＴ８Ｂで将来
横偏差dy1が不感帯幅WO以上ならば（ステップＴ８Ｂで
ＹＥＳ）ステップＴ９へ進み、ステップＴ８Ｂで将来横
偏差dy1が不感帯幅WO以上でないならば（ステップＴ８
ＢでＮＯ）リターンする。
【００５０】ステップＴ９では制御トルクDを演算し（D
=(dy1-W0)×K)、ステップＳ１０で制御トルクDをステア
リングアクチュエータ７に出力する。
【００５１】また、ステップＴ１３Ａではアクセル開閉
速度|ΔAPS|に応じて不感帯マップから不感帯幅wを設定
し、ステップＴ１３Ｂでは図５のステップＳ６で演算し
た将来横偏差dy1が設定された不感帯幅w以上か否かを判
定する。
【００５２】ステップＴ１３Ｂで将来横偏差dy1が設定
された不感帯幅W以上ならば（ステップＴ１３ＢでＹＥ
Ｓ）、ステップＴ１４で制御トルクDを演算し（D=(dy1-
W)×K)、ステップＳ１０で制御トルクDをステアリング
アクチュエータ７に出力する。一方、ステップＴ１３Ｂ
で将来横偏差dy1が設定された不感帯幅w未満ならば（ス
テップＴ１３ＢでＮＯ）、操舵補助する必要がないため
制御トルクDを演算しないでリターンする。
【００５３】また、ステップＴ１５Ａでは不感帯W1を設
定する。ここで、不感帯幅W1は不感帯マップにおける不
感帯幅wの最小値Wminと同じ値である。
【００５４】ステップＴ１５Ｂでは、将来横偏差dy1が
不感帯幅W1以上か否かを判定する。ステップＴ１５Ｂで
将来横偏差dy1が不感帯幅W1以上ならば（ステップＴ１
５ＢでＹＥＳ）ステップＴ１６へ進み、ステップＴ１５
Ｂで将来横偏差dy1が不感帯幅W1以上でないならば（ス
テップＴ１５ＢでＮＯ）リターンする。
【００５５】ステップＴ１６では、制御トルクDを演算
し（D=(dy1-W1)×K)、ステップＳ１０で制御トルクDを
ステアリングアクチュエータ７に出力する。
【００５６】上記第２実施形態において、制御器２は制
御トルクDを演算するのに先立って、運転者のアクセル
開閉速度ΔAPSにより不感帯幅wを補正し、運転者がアク
セル操作により車両の横運動をコントロールしようとし
ているときに、操舵補助制御の介入により運転者に与え
る違和感をなくすことができる。
【００５７】尚、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲
で、上記実施形態を修正又は変形したものに適用可能で
ある。
【００５８】例えば、走行軌跡を推定するために、ヨー
角の代わりにステアリング舵角を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の車両の操舵装置が搭載された車
両のシステム構成を示す図である。
【図２】第１実施形態の車両の操舵装置の制御ブロック
図である。
【図３】カーブ路走行中の自動車１と車両走行路Ｒとの
位置関係を説明する図である。
【図４】直線路走行中の自動車１と車両走行路Ｒとの位
置関係を説明する図である。
【図５】第１実施形態の車両の操舵装置の制御手順を示
すフローチャートである。
【図６】第２実施形態の車両の操舵装置の制御ブロック
図である。
【図７】第２実施形態の車両の操舵装置の制御手順を示
すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 自動車 ２ 制御器 ３ ＣＣＤカメラ ６ 車速センサ ７ ステアリングアクチュエータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ６２Ｄ 113:00 137:00 (72)発明者 山本 雅史 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内 (72)発明者 千葉 正基 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内 Ｆターム(参考） 3D032 CC08 DA03 DA22 DA23 DA27 DA32 DA33 DA84 DA88 DA92 DC08 DC22 DC29 DC33 DC34 DC40 DD02 DD06 EA01 EB11 GG01 5H180 AA01 CC04 CC24 LL01 LL02 LL09 5H301 AA01 BB20 CC03 CC06 CC08 DD07 EE02 EE08 EE12 FF06 FF11 GG01 GG14 HH03 HH15 LL01 LL06 LL07 LL11 LL14 LL15 LL16

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 車両のステアリング装置に操舵補助力を
    付与する操舵補助手段と、 運転者のアクセル操作を検出するアクセル操作検出手段
    と、 車両の走行車線内における横位置、旋回状態及び車速を
    検出し、該検出結果に基づいてその後の車両の走行軌跡
    を推定する走行軌跡推定手段と、 車両の走行路形状に基づいて目標軌跡を設定し、前記走
    行軌跡推定手段にて推定された走行軌跡が該目標軌跡に
    近づくように前記操舵補助手段を制御する制御手段と、 運転者の前記アクセル操作による旋回操作意志を判定す
    る判定手段と、前記判定手段にて判定された旋回操作意
    志に基づいて前記制御手段による前記走行軌跡を前記目
    標軌跡に近づけるための制御ゲインを補正する制御ゲイ
    ン補正手段とを具備することを特徴とする車両の操舵装
    置。
  2. 【請求項２】 アクセル操作速度が大きいときには前記
    制御ゲインを小さくすることを特徴とする請求項１に記
    載の車両の操舵装置。
  3. 【請求項３】 前記制御ゲインを小さくするとは、前記
    制御手段による制御介入時の不感帯を大きくすることで
    あることを特徴とする請求項２に記載の車両の操舵装
    置。
  4. 【請求項４】 前記不感帯を大きくするとは、推定され
    た走行軌跡と目標軌跡との偏差に応じた制御開始閾値を
    大きくすることであることを特徴とする請求項３に記載
    の車両の操舵装置。
  5. 【請求項５】 前記制御ゲインを小さくするとは、推定
    された走行軌跡と目標軌跡との偏差に応じた操舵補助力
    を小さくすることであることを特徴とする請求項３に記
    載の車両の操舵装置。
  6. 【請求項６】 前記アクセル操作速度が所定速度以上の
    ときには、前記制御ゲインを小さくすることを特徴とす
    る請求項１に記載の車両の操舵装置。
  7. 【請求項７】 推定された走行軌跡と目標軌跡との偏差
    が所定値以上ならば、前記制御ゲイン補正手段による制
    御ゲインの変更を規制することを特徴とする請求項１に
    記載の車両の操舵装置。
  8. 【請求項８】 運転者によるカウンタステア操作を判定
    するカウンタステア判定手段を更に具備し、該カウンタ
    ステア操作がされたときには前記制御ゲインを小さくす
    ることを特徴とする請求項１に記載の車両の操舵装置。
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