JP2007039017A - 車両操作支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ドライバーのステアリング操作をアシストする車両操作支援装置において、車両が障害物に接触しそうになったときに過剰なアシストでステアリングホイールが軽くなり過ぎるのを防止する。
【解決手段】 衝突回避操作判定手段Ｍ２がドライバーによる衝突回避操作を判定すると、回避運動量算出手段Ｍ４が算出した回避運動量によって修正された規範ヨーレートγｔと実ヨーレートγとの偏差に基づいて、目標アシスト電流算出手段Ｍ７が目標アシスト電流を算出し、この目標アシスト電流がステアリングアクチュエータ１８に供給されてドライバーの衝突回避操作がアシストされる。このとき、ドライバーが入力する操舵トルクＴに応じて、目標アシスト電流規制手段Ｍ８が目標アシスト電流の上限値を規制するので、過剰なアシストによってステアリングホイールが軽くなり過ぎるのを阻止し、車両挙動の乱れを防止することができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、車両の走行時に障害物との衝突を回避すべくドライバーが行う衝突回避操作を支援する車両操作支援装置に関する。

車両の操舵に対するアシスト力を走行状態に応じて制御するパワーステアリング制御装置において、目標操舵角方向への操舵に対して与えられるアシスト力に比べて、目標操舵角方向と逆方向への操舵に対して与えられるアシスト力を小さく設定することで、目標操舵角方向と逆方向の操舵を抑制して車両が道路を逸脱しないようにするものが、下記特許文献１により公知である。

また車両がアンダーステアの旋回限界に近づいて、それ以上ステアリングホイールを切り増しすると車両挙動を乱す虞のあるときに、アシストトルクの増加を禁止したりアシストトルクを減少させたりすることで、ドライバーに車両が旋回限界に近づいたことを報知するとともに、ステアリングホイールの切り増しを抑制して車両挙動の乱れを防止するものが、下記特許文献２により公知である。
特開２０００−７２０２１号公報 特開２００４−３５２０３１号公報

ところで、ステアリングアクチュエータを作動させてドライバーのステアリング操作をアシストする車両操作支援装置において、車両が障害物に接触しそうになってドライバーがステアリングホイールを急激に操作して衝突回避を行った場合、ステアリングアクチュエータによる過剰なアシストが行われてしまうと、ステアリングホイールが軽くなり過ぎて車両挙動の乱れを誘発したり、ドライバーに違和感を与える可能性がある。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ドライバーのステアリング操作をアシストする車両操作支援装置において、車両が障害物に接触しそうになったときに過剰なアシストでステアリングホイールが軽くなり過ぎるのを防止することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、車両の走行時に障害物との衝突を回避すべくドライバーが行う衝突回避操作を支援する車両操作支援装置において、車両の規範ヨーレートを算出する規範ヨーレート算出手段と、ドライバーによる衝突回避操作を判定する衝突回避操作判定手段と、自車が衝突する可能性のある障害物を検知する障害物検知手段と、衝突回避操作判定手段がドライバーによる衝突回避操作を判定したときに、障害物検知手段で検知した障害物を回避するのに必要な回避運動量を算出する回避運動量算出手段と、規範ヨーレート算出手段で算出した規範ヨーレートを回避運動量算出手段で算出した回避運動量で修正する規範ヨーレート修正手段と、修正した規範ヨーレートと実ヨーレートとの偏差に基づいてステアリングアクチュエータに供給する目標アシスト電流を算出する目標アシスト電流算出手段と、衝突回避操作判定手段がドライバーによる衝突回避操作を判定したときに、ドライバーがステアリングホイールに入力する操舵トルクに応じて目標アシスト電流算出手段で算出した目標アシスト電流の上限値を規制する目標アシスト電流規制手段とを備えたことを特徴とする車両操作支援装置が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、車両の走行時に障害物との衝突を回避すべくドライバーが行う衝突回避操作を支援する車両操作支援装置において、ドライバーによる衝突回避操作を判定する衝突回避操作判定手段と、自車が衝突する可能性のある障害物を検知する障害物検知手段と、衝突回避操作判定手段がドライバーによる衝突回避操作を判定したときに、障害物検知手段で検知した障害物を回避するのに必要な回避運動量を算出する回避運動量算出手段と、回避運動量算出手段で算出した回避運動量に基づいてステアリングアクチュエータに供給する目標アシスト電流を算出する目標アシスト電流算出手段と、衝突回避操作判定手段がドライバーによる衝突回避操作を判定したときに、ドライバーがステアリングホイールに入力する操舵トルクに応じて目標アシスト電流算出手段で算出した目標アシスト電流の上限値を規制する目標アシスト電流規制手段とを備えたことを特徴とする車両操作支援装置が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、目標アシスト電流規制手段は、ドライバーがステアリングホイールに入力する操舵トルクの方向が目標アシスト電流の方向と同方向である場合に、逆方向である場合に比べて目標アシスト電流の上限値を低く設定することを特徴とする車両操作支援装置が提案される。

請求項１の構成によれば、ドライバーが障害物との衝突回避操作を行うと自車が障害物を回避するのに必要な回避運動量が算出され、この回避運動量によって修正された規範ヨーレートと実ヨーレートとの偏差に基づいてステアリングアクチュエータに供給する目標アシスト電流が算出され、この目標アシスト電流がステアリングアクチュエータに供給されてドライバーの衝突回避操作がアシストされる。ドライバーによる衝突回避操作が判定されると、ドライバーがステアリングホイールに入力する操舵トルクに応じて目標アシスト電流の上限値が規制されるので、過剰なアシストによってステアリングホイールが軽くなり過ぎるのを防止し、操舵フィーリングの悪化によるドライバーの違和感を解消するとともに、過剰なアシストによる車両挙動の乱れを防止することができる。

請求項２の構成によれば、ドライバーが障害物との衝突回避操作を行うと自車が障害物を回避するのに必要な回避運動量が算出され、この回避運動量に基づいてステアリングアクチュエータに供給する目標アシスト電流が算出され、この目標アシスト電流がステアリングアクチュエータに供給されてドライバーの衝突回避操作がアシストされる。ドライバーによる衝突回避操作が判定されると、ドライバーがステアリングホイールに入力する操舵トルクに応じて目標アシスト電流の上限値が規制されるので、過剰なアシストによってステアリングホイールが軽くなり過ぎるのを防止し、操舵フィーリングの悪化によるドライバーの違和感を解消するとともに、過剰なアシストによる車両挙動の乱れを防止することができる。

請求項３の構成によれば、ドライバーがステアリングホイールに入力する操舵トルクの方向が目標アシスト電流の方向と同方向である場合に目標アシスト電流の上限値が低くなるので、目標アシスト電流が過大なためにステアリングホイールが軽くなり過ぎるのを阻止し、ステアリングホイールの切り過ぎを防止することができる。またドライバーがステアリングホイールに入力する操舵トルクの方向が目標アシスト電流の方向と逆方向である場合に目標アシスト電流の上限値が高くなるので、逆方向の目標アシスト電流が過小なためにステアリングホイールの切り込みを阻止できなくなるのを防止し、ステアリングホイールの切り過ぎを防止することができる。

以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。

図１〜図５は本発明の第１実施例を示すもので、図１は操作支援装置を搭載した自動車の全体構成を示す図、図２は操舵装置の構成を示す図、図３は操作支援装置の制御系のブロック図、図４は目標横移動距離の説明図、図５は操舵トルクと補正電流の最大値との関係を示すグラフである。

図１および図２に示すように、本実施例の操作支援装置を搭載した四輪の車両は、エンジンＥの駆動力がトランスミッションＴを介して伝達される駆動輪たる左右の前輪ＷＦＬ，ＷＦＲと、車両の走行に伴って回転する従動輪たる左右の後輪ＷＲＬ，ＷＲＲとを備える。

ステアリングホイール１１の回転はステアリングシャフト１２、連結軸１３およびピニオン１４を介してラック１５に伝達され、更にラック１５の往復動が左右のタイロッド１６，１６を介して左右の前輪ＷＦＬ，ＷＦＲに伝達される。操舵装置に設けられたパワーステアリング装置１７は、ステアリングアクチュエータ１８の出力軸に設けた駆動ギヤ１９と、この駆動ギヤ１９に噛み合う従動ギヤ２０と、この従動ギヤ２０と一体のスクリューシャフト２１と、このスクリューシャフト２１に噛み合うとともに前記ラック１５に連結されたナット２２とを備える。従って、ステアリングアクチュエータ１８を駆動すれば、その駆動力を駆動ギヤ１９、従動ギヤ２０、スクリューシャフト２１、ナット２２、ラック１５および左右のタイロッド１６，１６を介して左右の前輪ＷＦＬ，ＷＦＲに伝達することができる。

電子制御ユニットＵには、車体前方に向けてミリ波等の電磁波を発信し、その反射波に基づいて障害物と自車との相対距離、障害物と自車との相対速度、障害物と自車とのオフセット距離および障害物の横幅を検知するレーダー装置Ｓａと、前輪ＷＦＬ，ＷＦＲおよび後輪ＷＲＬ，ＷＲＲの回転数を検出する車輪速センサＳｂ…と、ステアリングホイール１１の操舵角δを検出する操舵角センサＳｃと、ステアリングホイール１１に入力される操舵トルクＴを検出する操舵トルクセンサＳｄと、車両の実ヨーレートγを検出するヨーレートセンサＳｅとが接続される。

尚、ミリ波レーダーよりなる前記レーダー装置Ｓａに代えてレーザーレーダーを採用することができる。

電子制御ユニットＵは、レーダー装置Ｓａからの信号と、車輪速センサＳｂ…、操舵角センサＳｃ、操舵トルクセンサＳｄおよびヨーレートセンサＳｅからの信号とに基づいて、ステアリングアクチュエータ１８の作動を制御する。

図３に示すように、電子制御ユニットＵは、規範ヨーレート算出手段Ｍ１と、衝突回避操作判定手段Ｍ２と、障害物検知手段Ｍ３と、回避運動量算出手段Ｍ４と、規範ヨーレート修正手段Ｍ５と、目標アシスト操舵角算出手段Ｍ６と、目標アシスト電流算出手段Ｍ７と、目標アシスト電流規制手段Ｍ８と、目標電流算出手段Ｍ９とを備える。

次に、ドライバーが障害物の回避操作を行わない通常時の作用を説明する。

規範ヨーレート算出手段Ｍ１は、操舵角センサＳｃで検出した操舵角δと車輪速センサＳｂ…の出力から算出した自車の車速Ｖとに基づいて規範ヨーレートγｔを算出する。目標アシスト操舵角算出手段Ｍ６は、ヨーレートセンサＳｅで検出した実ヨーレートγと規範ヨーレートγｔとの偏差に基づいて目標アシスト操舵角を算出する。実ヨーレートγが規範ヨーレートγｔよりも大きいときに車両はオーバーステア状態にあり、また実ヨーレートγが規範ヨーレートγｔよりも小さいときに車両はアンダーステア状態にあるが、前記目標アシスト操舵角はこれらのオーバーステア状態およびアンダーステア状態を解消すべく、ドライバーが実際にステアリングホイール１１を操作する操舵角δに対してパワーステアリング装置１７が付加する操舵角に対応する。目標アシスト電流算出手段Ｍ７は、目標アシスト操舵角算出手段Ｍ６で算出した目標アシスト操舵角をステアリングアクチュエータ１８に供給する目標アシスト電流に変換する。

目標電流算出手段Ｍ９は、例えば操舵トルクセンサＳｄで検出した操舵トルクＴと車輪速センサＳｂ…の出力から算出した自車の車速Ｖとに基づいて、ステアリングアクチュエータ１８に供給する目標電流を算出する。そして目標電流算出手段Ｍ９で算出した目標電流に、目標アシスト電流算出手段Ｍ７で変換された目標アシスト電流を加算した電流値に基づいてステアリングアクチュエータ１８が駆動される。これにより、車両がオーバーステア傾向にあるときにはステアリングホイール１１を切り戻し方向に軽くし、車両がアンダーステア傾向にあるときにはステアリングホイール１１の切り込み易さを抑制して、ドライバーのステアリング操作を補助することができる。

次に、ドライバーが障害物の回避操作を行う回避時の作用を説明する。

衝突回避操作判定手段Ｍ２は、操舵角センサＳｃで検出したステアリングホイール１１の操舵角δに基づいて、ドライバーが障害物Ｏを回避するための操作を行ったか否かを判定する。具体的には、操舵角δを時間微分した操舵角速度ｄδ／ｄｔが所定値（例えば０．８５ｒａｄ／ｓｅｃ）以上、または操舵角センサＳｃが出力する操舵角δが所定値（例えば０．３ｒａｄ）以上のときに、ドライバーが障害物を回避するための操作を行ったと判定する。

図４に示すように、レーダー装置Ｓａは、障害物Ｏと自車との相対速度および相対距離に加えて、障害物Ｏの横幅ｗと、自車の中心線に対する障害物Ｏの中心のずれ、つまりオフセット距離Ｄｏを検出する。

障害物検知手段Ｍ３は、レーダー装置Ｓａによる検知結果に基づいて自車の予想進路上にある障害物Ｏを判定する。回避運動量算出手段Ｍ４は、衝突回避操作判定手段Ｍ２がドライバーによる回避操作を判定したときに、障害物Ｏの横幅ｗと、既知である自車の横幅Ｗと、所定のマージンαとにより、自車が障害物Ｏを回避するのに必要な回避運動量（目標横移動距離）Ｄｔを、
Ｄｔ＝（ｗ／２）＋（Ｗ／２）＋α−Ｄｏ
により算出する。

自車と障害物Ｏとの衝突を回避するのが最も困難なのは、自車の中心線上に障害物Ｏの中心がある場合、つまり自車の真正面に障害物Ｏがある場合であり、このような場合でも自車が上記目標横移動距離Ｄｔだけ横方向に移動すれば、マージンαに相当する余裕を残して障害物Ｏの横をすり抜けることができる。

規範ヨーレート修正手段Ｍ５は、規範ヨーレート算出手段Ｍ１で算出した規範ヨーレートγｔを、回避運動量算出手段Ｍ４で算出した回避運動量Ｄｔによって修正する。その結果、操舵角δおよび車速Ｖから算出した規範ヨーレートγｔが、自車が障害物Ｏを回避するのが困難なときほど大きくなるように修正される。これにより、ドライバーが障害物Ｏとの衝突を回避するためのステアリング操作を行ったときに、そのステアリング操作をパワーステアリング装置１７でアシストして衝突回避を効果的に行うことができる。

目標アシスト電流規制手段Ｍ８は、衝突回避操作判定手段Ｍ２がドライバーによる回避操作を判定したときに、操舵トルクセンサＳｄで検出した操舵トルクＴに基づいて目標アシスト操舵角の電流換算値である補正電流の最大値を規制する。

図５に示すように、ドライバーがステアリングホイール１１に入力する操舵トルクＴの方向と目標アシスト電流算出手段Ｍ７が算出するアシスト電流の方向とが同方向であるとき、補正電流の最大値は低い値に規制される。一方、ドライバーがステアリングホイール１１に入力する操舵トルクＴの方向と目標アシスト電流算出手段Ｍ７が算出するアシスト電流の方向とが逆方向であるとき、補正電流の最大値は高い値に規制される。

即ち、操舵トルクＴがＴ１（＞０）より大きいときに補正電流の最大値はＩｍａｘ１の一定値であり、操舵トルクＴがＴ２（＜０）より小さいときに補正電流の最大値はＩｍａｘ２（＞Ｉｍａｘ１）の一定値であり、操舵トルクＴがＴ２以上でＴ１以下のときに補正電流の最大値はＩｍａｘ２からＩｍａｘ１へとリニアに減少する。

これにより、ドライバーがステアリングホイール１１に入力する操舵トルクＴの方向と目標アシスト電流算出手段Ｍ７が算出するアシスト電流の方向とが同方向であるとき、パワーステアリング装置１７が発生する操舵補助力が過大になることを防止し、ステアリングホイール１１が軽くなり過ぎる不具合を回避することができる。逆にドライバーがステアリングホイール１１に入力する操舵トルクＴの方向と目標アシスト電流算出手段Ｍ７が算出するアシスト電流の方向とが逆方向であるとき、パワーステアリング装置１７に充分な操舵抵抗力を発生させ、操舵抵抗力が不足してステアリングホイール１１の戻しが悪くなるという不具合を回避することができる。

その結果、パワーステアリング装置１７の過剰なアシストによる車両挙動の乱れを防止するとともに、操舵フィーリングの悪化によるドライバーの違和感を解消することができる。またステアリングホイール１１が重くなることで、操舵が適切でない方向であることを報知してドライバーに切り戻しを促し、障害物の回避や車両挙動の安定化を行うことができる。

次に、図６に基づいて本発明の第２実施例を説明する。

上述した第１実施例では、図３に示すように、衝突回避操作判定手段Ｍ２がドライバーによる回避操作を判定すると、回避運動量算出手段Ｍ４が障害物検知手段Ｍ３で検知した障害物Ｏを回避するのに必要な回避運動量Ｄｔを算出し、規範ヨーレート修正手段Ｍ５が規範ヨーレート算出手段Ｍ１で算出した規範ヨーレートγｔを前記回避運動量Ｄｔによって修正する。そして目標アシスト操舵角算出手段Ｍ６が実ヨーレートγと規範ヨーレートγｔとの偏差に基づいて目標アシスト操舵角を算出し、目標アシスト電流算出手段Ｍ７が前記目標アシスト操舵角をステアリングアクチュエータ１８に供給する目標アシスト電流に変換する。

それに対して第２実施例は、図６に示すように、第１実施例の規範ヨーレート算出手段Ｍ１、規範ヨーレート修正手段Ｍ５および目標アシスト操舵角算出手段Ｍ６を備えておらず、回避運動量算出手段Ｍ４が算出した回避運動量Ｄｔに基づいて、目標アシスト電流算出手段Ｍ７が直接目標アシスト電流を算出している。その後に、目標アシスト電流規制手段Ｍ８が、ドライバーによる回避操作が判定されたときに、操舵トルクＴに基づいて目標アシスト操舵角の電流換算値である補正電流の最大値を規制する点は、第１実施例と同様である。

しかして、この第２実施例によれば、上述した第１実施例と同様の作用効果を達成しながら、規範ヨーレート算出手段Ｍ１、規範ヨーレート修正手段Ｍ５および目標アシスト操舵角算出手段Ｍ６を廃止して制御系の構造を簡素化することができる。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、実施例ではパワーステアリング装置１７が発生する前輪操舵角で障害物Ｏとの衝突回避を行っているが、左車輪の制動力と右車輪の制動力とに差を持たせることで発生するヨーモーメントで障害物Ｏとの衝突回避を行うことも可能である。

第１実施例に係る操作支援装置を搭載した自動車の全体構成を示す図 操舵装置の構成を示す図 操作支援装置の制御系のブロック図 目標横移動距離の説明図 操舵トルクと補正電流の最大値との関係を示すグラフ 第２実施例に係る操作支援装置の制御系のブロック図

符号の説明

Ｍ１ 規範ヨーレート算出手段
Ｍ２ 衝突回避操作判定手段
Ｍ３ 障害物検知手段
Ｍ４ 回避運動量算出手段
Ｍ５ 規範ヨーレート修正手段
Ｍ７ 目標アシスト電流算出手段
Ｍ８ 目標アシスト電流規制手段
Ｏ 障害物
Ｔ 操舵トルク
γ 実ヨーレート
γｔ 規範ヨーレート
１１ ステアリングホイール
１８ ステアリングアクチュエータ

Claims (3)

1. 車両の走行時に障害物（Ｏ）との衝突を回避すべくドライバーが行う衝突回避操作を支援する車両操作支援装置において、
   車両の規範ヨーレート（γｔ）を算出する規範ヨーレート算出手段（Ｍ１）と、
   ドライバーによる衝突回避操作を判定する衝突回避操作判定手段（Ｍ２）と、
   自車が衝突する可能性のある障害物（Ｏ）を検知する障害物検知手段（Ｍ３）と、
   衝突回避操作判定手段（Ｍ２）がドライバーによる衝突回避操作を判定したときに、障害物検知手段（Ｍ３）で検知した障害物（Ｏ）を回避するのに必要な回避運動量を算出する回避運動量算出手段（Ｍ４）と、
   規範ヨーレート算出手段（Ｍ１）で算出した規範ヨーレート（γｔ）を回避運動量算出手段（Ｍ４）で算出した回避運動量で修正する規範ヨーレート修正手段（Ｍ５）と、
   修正した規範ヨーレート（γｔ）と実ヨーレート（γ）との偏差に基づいてステアリングアクチュエータ（１８）に供給する目標アシスト電流を算出する目標アシスト電流算出手段（Ｍ７）と、
   衝突回避操作判定手段（Ｍ２）がドライバーによる衝突回避操作を判定したときに、ドライバーがステアリングホイール（１１）に入力する操舵トルク（Ｔ）に応じて目標アシスト電流算出手段（Ｍ７）で算出した目標アシスト電流の上限値を規制する目標アシスト電流規制手段（Ｍ８）と、
   を備えたことを特徴とする車両操作支援装置。
2. 車両の走行時に障害物（Ｏ）との衝突を回避すべくドライバーが行う衝突回避操作を支援する車両操作支援装置において、
   ドライバーによる衝突回避操作を判定する衝突回避操作判定手段（Ｍ２）と、
   自車が衝突する可能性のある障害物（Ｏ）を検知する障害物検知手段（Ｍ３）と、
   衝突回避操作判定手段（Ｍ２）がドライバーによる衝突回避操作を判定したときに、障害物検知手段（Ｍ３）で検知した障害物（Ｏ）を回避するのに必要な回避運動量を算出する回避運動量算出手段（Ｍ４）と、
   回避運動量算出手段（Ｍ４）で算出した回避運動量に基づいてステアリングアクチュエータ（１８）に供給する目標アシスト電流を算出する目標アシスト電流算出手段（Ｍ７）と、
   衝突回避操作判定手段（Ｍ２）がドライバーによる衝突回避操作を判定したときに、ドライバーがステアリングホイール（１１）に入力する操舵トルク（Ｔ）に応じて目標アシスト電流算出手段（Ｍ７）で算出した目標アシスト電流の上限値を規制する目標アシスト電流規制手段（Ｍ８）と、
   を備えたことを特徴とする車両操作支援装置。
3. 目標アシスト電流規制手段（Ｍ８）は、ドライバーがステアリングホイール（１１）に入力する操舵トルク（Ｔ）の方向が目標アシスト電流の方向と同方向である場合に、逆方向である場合に比べて目標アシスト電流の上限値を低く設定することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の車両操作支援装置。
   

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