JP2001151137A - 車両用操舵支援装置 - Google Patents
車両用操舵支援装置Info
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- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W2540/00—Input parameters relating to occupants
- B60W2540/18—Steering angle
Landscapes
- Auxiliary Drives, Propulsion Controls, And Safety Devices (AREA)
- Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
- Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)
- Power Steering Mechanism (AREA)
Abstract
舵支援を行う車両用操舵支援装置の提供。 【解決手段】 ワイパースイッチ4(または雨滴センサ
5)及びフォグランプスイッチ6の状態に基づいて自車
両前方の道路の視認性を推定し、視認性が良いと判断し
たときには、ドライバによるステアリングホイールの操
舵に応じて操舵トルクが発生する操舵特性変更制御を実
行し、視認性が悪いと判断したときには、ドライバによ
る操舵とは無関係に操舵トルクが発生するトルク付与制
御を実行する。直進路走行時の操舵状態(操舵の中心周
波数f0)と、現在の操舵状態(操舵の中心周波数f
1)との比からドライバの覚醒の度合を推測し、その推
測の結果、ドライバが低い覚醒状態にあるときには、推
定した自車両前方の道路の視認性が良いときであって
も、トルク付与制御を実行する。
Description
置に関し、例えば、代表的な車両である自動車に搭載し
て好適な操舵支援装置に関する。
おいては、走行中の車線を安全に走行すべくドライバの
運転操作(操舵)を支援する操舵支援システムが提案さ
れており、例えば、特開平9−66853号には、自車
両前方の撮像画像等に基づいて、走行中の車線からの逸
脱を抑制可能な方向に操舵反力を発生させる装置が提案
されている。
(補舵)の具体的な手段としては、上記の従来例の如く
車両の操舵機構に積極的に操舵トルクを付与する方式、
或いは、操舵特性を間接的に変更すべく、車両の操舵機
構のばね特性やダンピング特性を調整することによって
ドライバがステアリングホイールの操作に必要なトルク
を変更する(即ち、ハンドル操作の重さを変更する)方
法が従来より知られている。
従来の方式においては、走行中の道路の視認性に関らず
に操舵支援制御が行われるため、自車両前方の道路の視
認性の良い晴天時の昼間の時間帯等においては、自動的
な操舵支援が行われることにドライバが煩わしさを感じ
る、或いは、運転操作に違和感を感じることが予想され
る。
性に応じて適切な操舵支援を行う車両用操舵支援装置の
提供を目的とする。
め、本発明に係る車両用操舵支援装置は、以下の構成を
特徴とする。
る操舵反力付与手段と、前記車両前方の道路の視認性を
推定する視認性推定手段と、前記車両の走行車線に対す
るずれ量を検出する走行状態検出手段と、前記視認性推
定手段による推定結果と、前記走行状態検出手段による
検出結果とに基づいて、前記車両の前記走行車線に対す
るずれ量が小さくなるように前記操舵反力付与手段を制
御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記操舵反
力付与手段を制御するに際して、前記推定結果が前記車
両前方の道路の視認性が良いことを表わすときには前記
操舵機構の所定の操舵反力特性が疑似的に変化する操舵
特性変更制御を選択し、前記推定結果が前記車両前方の
道路の視認性が良くないことを表わすときには前記操舵
機構に前記ずれ量が小さくなる方向の操舵トルクを付与
する操舵トルク付与制御を選択することを特徴とする。
手段が前記車両前方の道路の視認性が良くないと推定す
る方法としては、前記車両のフォグランプスイッチの操
作状態を検出し、検出した操作状態がオン状態のとき、
或いは、前記車両のワイパースイッチの操作状態を検出
し、検出した操作状態がオン状態のときに、前記車両前
方の道路の視認性が良くないと推定すれば良い(或い
は、雨滴センサによって雨滴を検出したときに、視認性
が良くないと推定することもできる)。
与制御を選択しているときに付与すべき操舵トルクの大
きさを、前記車両前方の撮影画像に基づいて算出した目
標軌跡、その目標軌跡に対する前記車両の横偏差、並び
にヨー角に基づいて算出し、前記操舵特性変更制御を選
択しているときに前記所定の操舵反力特性を疑似的に変
化させるべき大きさを、前記車両前方の撮影画像に基づ
いて算出した道路曲率、並びに検出した自車速及び操舵
角度に基づいて算出すると良い。
覚醒状態を判定する覚醒状態判定手段を更に備え、前記
制御手段は、前記視認性推定手段による推定結果が前記
車両前方の道路の視認性が良いことを表わすときであっ
ても、前記覚醒度判定手段によってドライバの覚醒状態
が低いと判定されたときには、前記操舵トルク付与制御
を選択すると良い。
路の視認性に応じて適切な操舵支援を行う車両用操舵支
援装置の提供が実現する。
の運転操作を積極的に、または間接的に支援する制御機
能を、自車両前方の道路の視認性に応じて適切に切り替
えることができ、これにより、ドライバに違和感を与え
ることを最小限に抑制させた安全な操舵支援を実現する
ことができる。
ば、自動車等の車両には一般的に設けられている既存の
装置構成により、前方の道路の視認性を確実に推定する
ことができる。
き制御量を確実に算出することができる。
の覚醒状態が低いと判定されたときには、運転操作に対
して積極的な支援操作が施されるので、より安全に運転
支援を行うことができる。
援装置を、代表的な車両である自動車に適用した実施形
態として、図面を参照して詳細に説明する。
装置を搭載した自動車の全体構成を示す図である。
0)の前方を撮影するCCD(ChargeCoupled Device)カ
メラである。3は、自車速Vを検出する車速センサであ
る。4は、ドライバがワイパー(不図示)の作動速度
(周期)の調整及び作動オン・オフが可能なワイパース
イッチである。5は、車両100に接触する雨滴の圧力
を検出する雨滴センサである。6は、ドライバがフォグ
ランプ(不図示)を点灯・消灯可能なワイパースイッチ
である。7は、車両100の操舵角度を検出する操舵角
センサである。8は、車両100に発生するヨーレート
φを検出するヨーレートセンサである。尚、これらのセ
ンサ自体は現在では一般的であるため、本実施形態にお
ける詳細な説明は省略する。
サの検出結果に基づいて、図2に示す操舵機構に設けら
れたステアリングアクチュエータ(電動モータ)10に
制御トルクTを発生させる。
装置を搭載した自動車の操舵機構を例示する図であり、
車両100の操舵機構に制御トルクTを与えるための機
構を示す。
的な操舵機構であり、基本的な動作としては、ドライバ
によるステアリングホイール11の回転操作が、トーシ
ョンバー12及びステアリングコラム14を介してラッ
ク・アンド・ピニオン機構16にて車幅方向の動作に変
換され、これにより不図示の左右前輪の操舵が行われ
る。トルクセンサ13は、ステアリングホイール11の
回転操作により発生する操舵トルクを検出する。このよ
うな構成を有する操舵機構に対して、電動モータである
ステアリングアクチュエータ10の回転トルク(制御ユ
ニット1が出力する制御トルクTに相当)は、減速ギヤ
15を介してステアリングコラム14に対する回転トル
クとして伝達される。
テアリングアクチュエータ10の回転トルクをステアリ
ングコラム14に対する回転トルクとして伝達する構成
を採用するが、図2に示す操舵機構の何れかの部位に制
御トルクTを与えることが可能であれば良く、例えば、
ステアリングホイール11自体に、或いはラック・アン
ド・ピニオン機構16による車幅方向の動作に対して、
制御トルクTを与える構成であっても良い。
用して制御ユニット1が行うステアリングアクチュエー
タ10の制御処理について、図3を参照して説明する。
装置の制御ユニットにて行われる制御処理を説明するブ
ロック図であり、制御ユニット1に設けられた不図示の
マイクロコンピュータが、予め格納された制御プログラ
ムを実行することによって実現する機能を概説する図で
ある。
以下に説明するトルク付与制御と操舵特性変更制御とを
適宜切り替えながら、ドライバによる車両100の運転
操作を支援する。まず、トルク付与制御及び操舵特性変
更制御について説明する。
機構には、ステアリングホイール11に対して旋回操作
が行われた場合に前進状態に復帰しようとする操舵反力
特性が、例えば図5に示すように予め物理的に作り込ま
れている。トルク付与制御においては、ドライバによる
ステアリングホイールの操舵とは無関係に、この操舵反
力特性を有する操舵機構に対して操舵トルクを付与する
ことによって直接介入することになるため、ドライバは
違和感を感じ易い。
的な手順について説明する。トルク付与制御において
は、まず、CCDカメラ2による撮影画像に基づいて現
在走行中の車線の区分線(例えば白線)を一般的な画像
処理によって検出すると共に、その検出した区分線に基
づいて算出した現在の目標軌跡(例えば、走行中の車線
中央を結ぶ軌跡)TRに対する自車両の横位置偏差(即
ち、コースずれ)dy0、ヨー角φを検出し、前方注視
点y1における目標軌跡TRの変化分ΔYを推定する。
尚、これらの値の求め方自体は現在では一般的であるた
め、詳細な説明は省略する。
方注視点y1における横位置偏差dy0の予測値(将来
横偏差)dy1を算出する。例えば、図6に示すグロー
バル座標系X−Yにおける自車両100の現在の横位置
y0、目標軌跡TRの横位置Y0、車頭時間t経過後の
自車両の横位置(前方注視点)y1、その時点における
目標軌跡TRの横位置Y1としたとき、図6に示す車両
100の走行状態において、予測値dy1は、以下に示
す式により算出することができる。
(y0−φ×L)=ΔY+(Y0+y0)+φ×L=Δ
Y+(dy0+φ×L), 但し、上記の式において、前方注視距離L=自車速V×
t(tは前方注視点y1に自車両100が到達するまで
の所要時間(車頭時間)である。
ク(制御量)T1は、 T1=dy1×K1(但し、K1は制御ゲイン), である。
は、上述したトルク付与制御とは異なり、ドライバによ
るステアリングホイール11の操舵に応じて操舵トルク
が発生するため、ドライバは違和感を感じ難い。
体的な手順について説明する。操舵特性変更制御におい
ては、まず、CCDカメラ2による撮影画像に基づいて
現在走行中の車線の区分線(例えば白線)を一般的な画
像処理によって検出すると共に、その検出した区分線に
基づいて算出した走行中の道路の道路曲率1/Rと、検
出した自車速Vとに基づいて、その算出した道路形状
(曲率)を自車両が正確にトレースした場合に検出され
るべき規範ヨーレート(dφ/dt)0を、以下に示す
式により算出する。ここで、(dφ/dt)は、ヨー角
φの1次微分を表し、図7においては、φの上にドット
が付された記号で示す(θについても同様)。
t)0に対する実測値として、ヨーレートセンサ8によ
り実ヨーレート(dφ/dt)1を検出すると共に、操
舵角センサ7により操舵角速度(dθ/dt)を検出す
る。
と、実ヨーレート(dφ/dt)1との差分は、自車両
100の軌跡ずれの原因となるから、その差分に応じて
操舵特性のダンピング成分の変化分を制御する(ドライ
バの体感的には、所謂ハンドルの重さを制御する)こと
により、軌跡ずれの発生を抑制することができる。
舵特性変更制御における制御トルク(制御量)T2は、 T2=K2×(dθ/dt)×|(dφ/dt)0−
(dφ/dt)1|=K2×(dθ/dt)×|(1/
R)×V−(dφ/dt)1|(但し、K2は制御ゲイ
ン),である。
ースイッチ4(または雨滴センサ5)及びフォグランプ
スイッチ6の状態に基づいて、自車両前方の道路の視認
性を推定し、視認性が良いと判断したときには操舵特性
変更制御を実行し、視認性が悪いと判断したときにはト
ルク付与制御を実行する。
応じて制御方式を切り替える理由は、上述したように、
ドライバはトルク付与制御に対しては違和感を感じ易
く、操舵特性変更制御に対しては違和感を感じ難いた
め、ドライバが自らの判断(意思)で的確な運転操作が
容易な自車両前方の道路の視認性が十分に確保されてい
る走行状況下においてトルク付与制御が自動的に実行さ
れる場合には、ドライバは煩わしさを感じる、或いは、
運転操作に違和感を感じることが予想される。そこで、
本実施形態では、視認性が十分に確保されている走行状
況においては操舵特性変更制御を実行し、視認性が十分
な場合と比較して的確な運転操作が困難であり、ドライ
バが運転操作の自動支援を希望するであろう視認性が悪
い場合に限ってトルク付与制御を実行する。
前方の道路の視認性に応じて制御方式を適宜切り替える
に際して、直進路走行時の操舵状態(操舵の中心周波数
f0)と、現在の操舵状態(操舵の中心周波数f1)と
の比からドライバの覚醒の度合を推測し、その推測の結
果、ドライバが低い覚醒状態にあるときには、推定した
自車両前方の道路の視認性が良いときであっても、操舵
特性変更制御を中止してトルク付与制御を実行すること
により、ドライバの運転操作を直接的に支援する。ここ
で、ドライバのステアリングホイール11に対する操作
の中心周波数fは、例えば、操舵角センサ7の検出結果
を所定期間にわたって複数記憶し、それら検出結果に対
して一般的な演算処理(高速フーリエ変換処理等)を施
すことにより算出すれば良い。
制御トルク(制御量)Tとして算出されたトルク付与制
御における制御量T1または操舵特性変更制御における
制御量T2は、制御ユニット1内のステアリングドライ
ブ機能により、ステアリングアクチュエータ10に出力
される。
れたステアリングドライブ機構のブロック図である。
4に示す如く、制御ユニット1内においてステアリング
フリクション補正が施された後、その補正後の制御トル
クT’に応じた電流指令値に変換され、その電流指令値
に応じた電流Iが、モータドライブ回路から電動モータ
であるステアリングアクチュエータ10に通電される。
これらの補正及び変換は、予めメモリ内に格納したルッ
クアップテーブル等を参照することにより行えば良い。
御ユニット1の不図示のマイクロコンピュータが実行す
る制御処理の手順を、図8乃至図10を参照して説明す
る。
操舵支援装置の制御ユニットが実行する制御処理を示す
フローチャートであり、例えば車両100のイグニッシ
ョンキースイッチがオンに操作されることにより開始さ
れる。
2に示した各センサによる検出結果を更新する。
ルク付与制御における制御トルクT1の算出に使用すべ
く、前方注視距離L、横位置偏差dy0、並びに横位置
偏差dy0の標準偏差σ0を算出する。
画像に基づいて現在走行中の車線の区分線(例えば白
線)を一般的な画像処理によって検出すると共に、その
検出した区分線に基づいて算出した走行中の道路の道路
曲率1/Rを算出する。
略0であるかを判断することにより、現在走行している
道路が直線道路であるかを判断する。この判断でYES
(直線道路)のときにはステップS7に進み、NOのと
き(直線道路ではないとき)にはステップS9に進む。
6にて現在走行している道路が直線道路であると判断さ
れており、後述するステップにおいてドライバの覚醒度
を判定する際に基準値として使用する直進路走行時の操
舵の中心周波数f0を検出できる可能性がある。そこ
で、まず、ステップS4にて算出した自車両100の横
位置偏差dy0の標準偏差σ0が、直進状態を判定する
しきい値aより小さいかを判断し(ステップS7)、こ
の判断でYES(σ0≦a)のときには、車両100の
走行状態が目標軌跡TRに沿って略直進している状態で
あり、中心周波数f0を算出可能な状態であると判断で
きるので、ステップS8において操舵角センサ7の検出
結果を利用して当該中心周波数f0を算出し、その算出
値をメモリに記憶する。一方、ステップS7の判断でN
O(σ0>a)のときには、現在走行中の道路自体は略
直線であっても、その直線路に対する車両100の走行
状態が直進している状態とは判断できないため、当該中
心周波数f0は行わずにステップS9に進む。
を検出し、目標軌跡TRを算出し、将来横偏差dy1を
算出し(ステップS9〜ステップS11)、これらの検
出値及び算出値を利用して、上述した如くトルク付与制
御における制御トルクT1を算出する(ステップS1
2)。
ーレート(dφ/dt)0を算出し、実ヨーレート(d
φ/dt)1を検出し、操舵角速度(dθ/dt)を検
出し(ステップS13〜ステップS15)、これらの検
出値及び算出値を利用して、上述した如く操舵特性変更
制御における制御トルクT2を算出する(ステップS1
6)。
の道路の視認性を推定すべく、ワイパースイッチ4及び
/またはフォグランプスイッチ6がオンに操作されてい
るか、或いは雨滴センサ5により雨滴が検出されている
状態かを判断し、この判断でYESのときには自車両前
方の道路の視認性が悪いと判断できるため、トルク付与
制御を実行すべくステップS21に進み、NOのときに
は、自車両前方の道路の視認性は良いと判断できるが、
操舵特性変更制御を実行するのに先立って、ドライバの
覚醒度を判断すべくステップS18に進む。
センサ7の検出結果を利用して現時点における操舵の中
心周波数f1を算出し(ステップS18)、ステップS
8にて算出した中心周波数f0と当該中心周波数f1と
の差分を算出すると共に、その差分に応じたドライバの
覚醒度αを、図10に示すルックアップテーブルを参照
することによって推定する(ステップS19)。
したドライバのドライバの覚醒度αが、低覚醒状態と判
断するしきい値bより小さいかを判断し、この判断でY
ES(α≦b)のときには、ドライバは低覚醒状態と判
断することができ、ステップS17にて前方の道路の視
認性が良いと判断したもののトルク付与制御を実行する
ことが好ましいためステップS21に進み、NO(α>
b)のときには、ドライバは運転操作に十分な覚醒状態
にあると判断でき、且つステップS17にて前方の道路
の視認性が良いと判断しているので、操舵特性変更制御
を実行すべくステップS22に進む。
プS12にて算出した制御トルクT1によるトルク付与
制御、またはステップS10にて算出した制御トルクT
2による操舵特性変更制御を、今回の制御周期(ルー
プ)において出力すべき制御トルクTとして設定(決
定)する。
テップS22にて設定された制御トルクTに基づいて、
ステアリングアクチュエータ10に回転トルクを発生さ
せ、リターンする。
ば、自車両前方の道路の視認性に応じて適切な操舵支援
を行うことができ、ドライバに違和感を与えることを最
小限に抑えることができる。
方の道路の視認性が良いときであっても、ドライバの覚
醒度が運転操作に十分でないと判断したときには、トル
ク付与制御が行われるため、より安全に運転支援を行う
ことができる。
た自動車の全体構成を示す図である。
た自動車の操舵機構を例示する図である。
ニットにて行われる制御処理を説明するブロック図であ
る。
ングドライブ機構のブロック図である。
性を示す図である。
図である。
る図である。
ニットが実行する制御処理を示すフローチャートであ
る。
ニットが実行する制御処理を示すフローチャートであ
る。
るルックアップテーブルを例示する図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 車両の操舵機構に操舵反力を付与する操
舵反力付与手段と、 前記車両前方の道路の視認性を推定する視認性推定手段
と、 前記車両の走行車線に対するずれ量を検出する走行状態
検出手段と、 前記視認性推定手段による推定結果と、前記走行状態検
出手段による検出結果とに基づいて、前記車両の前記走
行車線に対するずれ量が小さくなるように、前記操舵反
力付与手段を制御する制御手段とを備え、 前記制御手段は、前記操舵反力付与手段を制御するに際
して、前記推定結果が前記車両前方の道路の視認性が良
いことを表わすときには前記操舵機構の所定の操舵反力
特性が疑似的に変化する操舵特性変更制御を選択し、前
記推定結果が前記車両前方の道路の視認性が良くないこ
とを表わすときには前記操舵機構に前記ずれ量が小さく
なる方向の操舵トルクを付与する操舵トルク付与制御を
選択することを特徴とする車両用操舵支援装置。 - 【請求項2】 前記視認性推定手段は、前記車両のフォ
グランプスイッチの操作状態を検出し、検出した操作状
態がオン状態のときに、前記車両前方の道路の視認性が
良くないと推定することを特徴とする請求項1記載の車
両用操舵支援装置。 - 【請求項3】 前記視認性推定手段は、前記車両のワイ
パースイッチの操作状態を検出し、検出した操作状態が
オン状態のときに、前記車両前方の道路の視認性が良く
ないと推定することを特徴とする請求項1記載の車両用
操舵支援装置。 - 【請求項4】 前記制御手段は、 前記操舵トルク付与制御を選択しているときに付与すべ
き操舵トルクの大きさを、前記車両前方の撮影画像に基
づいて算出した目標軌跡、その目標軌跡に対する前記車
両の横偏差、並びにヨー角に基づいて算出し、 前記操舵特性変更制御を選択しているときに前記所定の
操舵反力特性を疑似的に変化させるべき大きさを、前記
車両前方の撮影画像に基づいて算出した道路曲率、並び
に検出した自車速及び操舵角度に基づいて算出すること
を特徴とする請求項1記載の車両用操舵支援装置。 - 【請求項5】 更に、ドライバの運転操作に対する覚醒
状態を判定する覚醒状態判定手段を備え、 前記制御手段は、前記視認性推定手段による推定結果が
前記車両前方の道路の視認性が良いことを表わすときで
あっても、前記覚醒度判定手段によってドライバの覚醒
状態が低いと判定されたときには、前記操舵トルク付与
制御を選択することを特徴とする請求項1記載の車両用
操舵支援装置。
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---|---|---|---|
JP33444799A JP4340991B2 (ja) | 1999-11-25 | 1999-11-25 | 車両用操舵支援装置 |
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ID=18277499
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