JP2008162554A

JP2008162554A - 操舵制御装置及びその制御方法

Info

Publication number: JP2008162554A
Application number: JP2007000237A
Authority: JP
Inventors: Kiyoyuki Uchida; 清之内田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-01-04
Filing date: 2007-01-04
Publication date: 2008-07-17
Anticipated expiration: 2027-01-04
Also published as: JP5181476B2

Abstract

【課題】操舵反力による運転者の操舵操作の妨げを抑制すること。
【解決手段】操舵制御装置１０は、車両から所定範囲内の障害物Ｚを検出する障害物検出手段１ａと、車両が将来走行する走行軌跡を予測する走行軌跡予測手段１ｂと、障害物検出手段１ａにより検出された障害物Ｚと、走行軌跡予測手段１ｂにより予測された走行軌跡と、に基づいて、車両と障害物Ｚとが接触するか否かを判断する接触判断手段１ｃと、障害物検出手段１ａにより検出された障害物Ｚに対して、車両が接触する方向へ操舵操作されたとき、操舵操作に対する操舵反力を増加させるような制御を行う操舵反力制御手段１ｄと、を備えている。接触判断手段１ｃにより、障害物検出手段１ａにおいて最初に検出された障害物Ｚが、車両と接触すると判断されるとき、操舵反力制御手段１ｄは、操舵反力を増加させる制御を行わないのが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、車両が障害物に接触する方向に操舵されたとき、当該障害物との接触を回避するような操舵反力を発生させる操舵制御装置及びその制御方法に関するものである。

従来、障害物検出手段により検出された自車両の障害物に対するリスクポテンシャルに基づいて、車両操作機器に発生する操舵反力を制御する車両用運転操作補助装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。当該装置は、例えば、自車両が障害物に対して接触する方向へ操舵操作されたとき、この操舵操作に対して操舵反力を増加させることが想定される。
特開２００５−１４７１０号公報

しかしながら、上記従来の車両用運転操作補助装置において、障害物検出手段により最初に検出された障害物が、既に自車両と接触すると判断される場合でも、上記操舵反力を増加させる制御が行われる。この場合、運転者はいずれかの方向へ操舵操作を行い、この障害物を回避する必要があるが、上記操舵反力の増加によって障害物を回避するための操舵操作が妨げられる虞がある。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、操舵反力による運転者の操舵操作の妨げを抑制することを主たる目的とする。

上記目的を達成するための本発明の一態様は、車両から所定範囲内の障害物を検出する障害物検出手段と、車両が将来走行する走行軌跡を予測する走行軌跡予測手段と、障害物検出手段により検出された障害物と、走行軌跡予測手段により予測された走行軌跡と、に基づいて、車両と障害物とが接触するか否かを判断する接触判断手段と、障害物検出手段により検出された障害物に対して、車両が接触する方向へ操舵操作されたとき、操舵操作に対する操舵反力を増加させるような制御を行う操舵反力制御手段と、を備える操舵制御装置であって、接触判断手段により、障害物検出手段において最初に検出された障害物が、車両と接触すると判断されるとき、操舵反力制御手段は、操舵反力を増加させる制御を行わない、ことを特徴とする操舵制御装置である。この一態様によれば、操舵反力による運転者の操舵操作の妨げを抑制することができる。

また、上記目的を達成するための本発明の一態様は、車両から所定範囲内の障害物を検出する障害物検出手段と、車両が将来走行する走行軌跡を予測する走行軌跡予測手段と、障害物検出手段により検出された障害物と、走行軌跡予測手段により予測された走行軌跡と、に基づいて、車両と障害物とが接触するか否かを判断する接触判断手段と、障害物検出手段により検出された障害物に対して、車両が接触する方向へ操舵操作されたとき、操舵操作に対する操舵反力を増加させるような制御を行う操舵反力制御手段と、を備える操舵制御装置の制御方法であって、接触判断手段により、障害物検出手段において検出された障害物が、車両と接触しないと判断される非接触判断ステップと、非接触判断ステップ後、接触判断手段により、障害物検出手段において検出された障害物が、車両と接触すると判断される接触判断ステップと、接触判断ステップ後、操舵反力制御手段により、障害物に対して、車両が接触する方向へ操舵操作されたとき、操舵操作に対する操舵反力を増加させるような制御が行われる操舵反力増加ステップと、を含む、ことを特徴とする操舵制御装置の制御方法である。この一態様によれば、操舵反力による運転者の操舵操作の妨げを抑制することができる。

本発明によれば、操舵反力による運転者の操舵操作の妨げを抑制することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。

図１は、本発明の一実施例に係る操舵制御装置のシステム構成の一例を示すブロック図である。本実施例に係る操舵制御装置１０は、操舵ＥＣＵ（Electronic Control Unit、電子制御装置）１を中心に構成されている。

操舵ＥＣＵ１は、主として、マイクロコンピュータから構成されている。このマイクロコンピュータは、周知のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、Ｉ／Ｏ等から構成されている。

ＣＰＵは、ＲＯＭに格納されたプログラムに従い、後述する各種の制御処理を実行する。ＲＯＭには、後述の各プログラムの他、ＣＰＵが各種制御処理を実行する際に必要となる制御パラメータ等の各種情報が記憶されている。

操舵ＥＣＵ１は、障害物検出部１ａ、走行軌跡予測部１ｂ、接触判断部１ｃ、および操舵反力制御部１ｄを有している。また、これら障害物検出部１ａ、走行軌跡予測部１ｂ、接触判断部１ｃ、および操舵反力制御部１ｄは、例えば、上記ＲＯＭに記憶され、上記ＣＰＵによって実行されるプログラムによって実現されている。

障害物検出部１ａは、注意喚起範囲内（車両から所定範囲内）にあり、車両の走行を妨げ、回避が必要となる障害物Ｚを検出する。この障害物Ｚとしては、例えば、路面上の凹凸、側溝、車両、人、電柱、標識、ポール、ガードレール等の任意の物体が含まれる。また、上記注意喚起範囲とは、例えば、障害物Ｚがこの注意喚起範囲内に入ると運転者に対して警報を行うような範囲を指す。さらに、この注意喚起範囲内には、車両からの距離（車間距離）だけでなく、車間時間も含むものとする。

障害物検出部１ａには、車両前方の走行方向を撮影可能なカメラ２が接続されている。このカメラ２は、例えば、フロントウィンドウ上部に取り付けられたＣＣＤカメラ又はＣＭＯＳカメラである。

障害物検出部１ａは、カメラ２により撮影された走行方向の撮影画像に対して、周知の画像処理（例えば、パターンマッチング等）を行い、注意喚起範囲内の障害物Ｚを検出する。障害物検出部１ａは、例えば、注意喚起範囲内の障害物Ｚの撮影画像に基づいて、車両に対する障害物Ｚの相対的位置、相対的移動方向、及び相対的移動速度を所定の周期で検出する。

走行軌跡予測部１ｂは、車両が将来走行する走行軌跡を予測する。走行軌跡予測部１ｂには、車両の操舵角を検出する操舵角センサ３と、車速を検出する車速センサ４と、が接続されている。

操舵角センサ３は、例えば、ステアリングコラム又はステアリングホイール５付近に取り付けられた角度センサである。操舵角センサ３は、ステアリングシャフトの回転に基づいて、運転者によりステアリングホイール５が操舵操作されたときの操舵角を検出し、出力する。また、車速センサ４は、例えば、各車輪の回転数や自動変速機の出力側の回転数を計測することにより、車速を検出し、出力する。

走行軌跡予測部１ｂは、操舵角センサ３により検出された操舵角と、車速センサ４により検出された車速と、に基づいて、車両の走行軌跡を所定の周期で予測する。走行軌跡予測部１ｂは、例えば、車両の各車輪（右側前輪ＦＲ、左側前輪ＦＬ、右側後輪ＲＲ、左側後輪ＲＬ）の走行軌跡を算出する。

接触判断部（接触判断手段）１ｃは、障害物検出部１ａにより検出された障害物Ｚと、走行軌跡予測部１ｂにより予測された走行軌跡と、に基づいて、例えば、操舵状態にある車両と障害物Ｚとが接触するか否かを判断する。

例えば、図２に示す如く、車両が左側へ操舵される際に、その操舵方向の内側に電柱等の障害物Ｚがある場合が想定される。この場合、接触判断部１ｃは、例えば、操舵方向内側となる左側前輪ＦＬの走行軌跡と左側後輪ＲＬの走行軌跡とを夫々算出し、操舵方向で最も内側となる車両部分の軌跡（以下、最内側軌跡と称す）を算出する。また、接触判断部１ｃは、例えば、この最内側軌跡上（又はこの軌跡の手前）において、障害物検出部１ａにより検出された障害物Ｚが存在するとき、車両と障害物Ｚとが接触すると判断する。

なお、車両と障害物Ｚとが接触するとは、例えば、脱輪等の各車輪ＦＲ、ＦＬ、ＲＬ、ＲＲが路面上に形成された凹状部に落ちるような状況も含むものとする。また、接触判断部１ｂは、任意の計算手法を用いて、操舵状態にある車両と障害物Ｚとが接触するか否かを判断してもよい。

操舵反力制御部（操舵反力制御手段）１ｄは、運転者がステアリングホイール５を操舵操作する際に発生する操舵反力を制御する。操舵反力制御部１ｄは、車両の操舵輪を操舵するためのステアリング装置６を制御することで、操舵反力を制御することができる。

操舵反力制御部１ｄは、例えば、車両が操舵状態にあるときにおいて、一定の操舵反力Ｆ１を発生させる（図３（ｂ））。これにより、運転者は、適度な操舵感を感じつつ、ステアリングホイール５を安定的に操舵操作することができる。

ステアリング装置６は、例えば、電動式パワーステアリング装置が採用されている。また、ステアリング装置６は、ステアリングホイール５に連結されるステアリング機構６ａと、ステアリング機構６ａを介して、ステアリングホイール５に操舵反力を付加するためのサーボモータ６ｂと、を有している。

なお、ステアリング機構６ａとしては、例えば、ラック・アンド・ピニオン式の機構が採用されている。サーボモータ６ｂは、例えば、電動式のモータであり、操舵反力制御部１ｄからの反力指令値に応じて、ステアリング機構６ａを介して、ステアリングホイール５に操舵反力（操舵トルク）を発生させる。

操舵反力制御部１ｄは、ステアリング装置６のサーボモータ６ｂを制御することで、ステアリングホイール５に付加される操舵反力を制御することができる。なお、ステアリング装置６は周知の技術であるため、その詳細な構造、制御方法等の説明は省略する。

例えば、操舵反力制御部１ｄは、障害物検出部１ａにより検出された障害物Ｚに対して、車両が接触する方向へ操舵操作されたとき、この操舵操作に対する操舵反力を増加させるような制御（以下、操舵反力増加制御と称す）を行う。

この操舵反力の増加により、車両と障害物Ｚとが接触することを運転者は、予め認識することができ、この障害物Ｚを回避するための速やかな操舵操作を行うことができる。なお、この操舵反力増加制御における操舵反力の増加量ΔＦは、障害物Ｚを回避させるのに十分な反力が実験的に求められ、設定されている。

例えば、図２に示す如く、車両が左側へ操舵状態にある場合において、運転者により、いわゆる舵の切増しが行われ、車両の操舵角が増加するに従って、左側前輪ＦＬ及び左側後輪ＲＬの走行軌跡は、Ａ、Ｂ、Ｃへと、この順で、徐々に操舵方向内側へ遷移し、障害物Ｚに対して接近する。そして、走行軌跡がＣ近傍になると、上記最内側軌跡が障害物Ｚに接触し、接触判断部１ｃにより車両と障害物Ｚが接触すると判断される。

一方、この遷移過程において、操舵反力は、走行軌跡がＡ、Ｂとなり、Ｃ近傍となるまでは、一定の操舵反力Ｆ１がステアリングホイール５に付加されている（図３（ａ））。そして、最内側軌跡が障害物Ｚと接触し、接触判断部１ｃにより車両と障害物Ｚとが接触すると判断されるＣ近傍において、ステアリングホイール５の操舵反力を設定値Ｆ２まで大きく増加させる上記操舵反力増加制御が行われる。

この操舵反力の増加により、運転者は、例えば、ステアリングホイール５の切増しによる操舵操作で、車両が障害物Ｚに接触する虞があることを予め認識でき、この障害物Ｚを回避する操舵操作を速やかに行うことができる。これにより、例えば、ステアリングホイール５の切増し操作時において、車両の内輪差により、車両側面と障害物Ｚとの接触、又は内輪が溝等へ脱輪するのを防止することができる。

ところで、障害物Ｚが車両から注意喚起範囲外から注意喚起範囲内に入ったときに、この障害物Ｚが既に車両と接触すると予測させる接触軌跡上に存在することがある。すなわち、接触判断部１ｃにより、障害物検出部１ａにおいて最初に検出された障害物Ｚが、車両と接触すると判断されることがある。

この場合、車両が障害物Ｚを回避すべく、車両をいずれかの方向へ操舵操作する必要が生じる。このような状況下において、従来技術では、上記操舵反力増加制御が実行され、操舵反力が増加されることがある。この操舵反力の増加により、却って、障害物Ｚを回避すべく行われる操舵操作が妨げられる虞がある。

そこで、本実施例に係る操舵制御装置１０において、接触判断部１ｃにより、障害物検出部１ａにおいて最初に検出された障害物Ｚが、車両と接触すると判断されるとき、操舵反力制御部１ｄは、操舵反力増加制御を行わず、通常の操舵反力に維持する制御を行う（通常の操舵反力制御）。これにより、自車両が既に接触軌跡上にある障害物Ｚを回避する際において、操舵反力の増加による運転者の操舵操作の妨げを抑制することができる。

次に、本実施例に係る操舵制御装置１０の制御方法について、詳細に説明する。

本制御方法は、上述の如く、接触判断部１ｃにより、障害物検出部１ａにおいて最初に検出された障害物Ｚが、車両と接触すると判断されるとき、操舵反力制御部１ｄは、操舵反力増加制御を行わず、通常の操舵反力に維持する制御を行うものである。

換言すれば、本制御方法は、以下の如く、接触判断部１ｃにより、障害物検出部１ａにおいて検出された障害物Ｚが、車両と接触しないと判断される（非接触判断ステップ）。その後、接触判断部１ｃにより、障害物検出部１ａにおいて検出された上記同一の障害物Ｚが、車両と接触すると判断される（接触判断ステップ）。この場合に、操舵反力制御部１ｄは、この障害物Ｚに対して、車両が接触する方向へ操舵操作されたとき、操舵操作に対する操舵反力を増加させるような操舵反力増加制御を行う（操舵反力増加ステップ）。

図４は、上記制御処理フローの一例を示すフローチャートである。なお、図４に示す制御処理は、所定の微少時間毎（例えば、１０ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。

障害物検出部１ａは、カメラ２により撮影された車両前方の走行方向の撮影画像に基づいて、障害物Ｚを検出すると（Ｓ１０のＹｅｓ）、この障害物Ｚが注意喚起範囲内にあるか否かを判断する（Ｓ１１）。一方、障害物検出部１ａは障害物Ｚを検出しないとき（Ｓ１０のＮｏ）、注意喚起許可フラグ＝ＯＦＦに設定し（Ｓ１２）、後述の（Ｓ１７）処理に移行する。

障害物検出部１ａにより、障害物Ｚが注意喚起範囲内にあると判断されると（Ｓ１１のＹｅｓ）、接触判断部１ａは、走行軌跡予測部１ｂにより予測された走行軌跡に基づいて、車両と障害物Ｚが接触するか否かを判断する（Ｓ１３）。

一方、障害物検出部１ａにより、障害物Ｚが注意喚起範囲内にないと判断されると（Ｓ１１のＮｏ）、注意喚起許可フラグ＝ＯＦＦに設定し（Ｓ１２）、後述の（Ｓ１７）処理に移行する。

接触判断部１ｃにより、車両と障害物Ｚとが接触すると判断されると（Ｓ１３のＹｅｓ、接触判断ステップ）、操舵反力制御部１ｄは、注意喚起許可フラグ＝ＯＮであるか否かを判断する（Ｓ１４）。

一方、接触判断部１ｃにより、車両と障害物Ｚとが接触しないと判断されると（Ｓ１３のＮｏ、非接触判断ステップ）、操舵反力制御部１ｄは、注意喚起許可フラグ＝ＯＮに設定し（Ｓ１５）、後述の（Ｓ１７）処理に移行する。

操舵反力制御部１ｄは、注意喚起許可フラグ＝ＯＮであると判断すると（Ｓ１４のＹｅｓ）、後述の（Ｓ１６）処理に移行する。一方、操舵反力制御部１ｄは、注意喚起許可フラグ＝ＯＦＦであると判断すると（Ｓ１４のＮｏ）、後述の（Ｓ１７）処理に移行する。

（Ｓ１６）処理において、操舵反力制御部１ｄは、図３（ａ）に示す如く、障害物Ｚとの接触を回避するように操舵反力を増加させる上記操舵反力増加制御を実行させる（操舵反力増加ステップ）。これにより、例えば、運転者は車両と接触する虞のある障害物Ｚを、予め認識することができ、この障害物を回避するための操舵操作を速やかに行うことができる。

（Ｓ１７）処理において、操舵反力制御部１ｄは、図３（ｂ）に示す如く、通常の操舵反力を発生させる操舵反力制御を実行させる。これにより、例えば、運転者は、通常の操舵反力により適度な操舵感を感じつつ、ステアリングホイール５の操舵操作を安定的に行うことができる。すなわち、操舵反力の増加によって、運転者による障害物Ｚを回避するための操舵操作が妨げられるのを抑制することができる。

以上、本実施例に係る操舵制御装置１０において、接触判断部１ｃにより、障害物検出部１ａにおいて最初に検出された障害物Ｚが、車両と接触すると判断されるとき、操舵反力制御部１ｄは、操舵反力増加制御を行わず、通常の操舵反力を維持する。これにより、自車両が障害物Ｚを回避する際において、上記操舵反力の増加によって、運転者の操舵操作が妨げられるのを抑制することができる。

以上、本発明を実施するための最良の形態について一実施例を用いて説明したが、本発明はこうした一実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、上述した一実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

上記一実施例において、障害物検出部１ａは、カメラ２により撮影された走行方向の撮影画像に基づいて、注意喚起範囲内の障害物Ｚを検出しているが、電波式のミリ波レーダ、超音波式のソナー、光学式のレーザレーダ等を用いて、注意喚起範囲内の障害物Ｚを検出してもよい。

上記一実施例において、前進する車両が操舵操作される場合に適用されているが、後進する車両が操舵操作される場合にも適用可能である。なお、車両が後進する場合の制御処理は、上述の車両が前進する場合の制御処理と略同一であることから、詳細な説明は省略する。

上記一実施例において、走行軌跡予測部１ｂは、操舵角センサ３により検出された車両の操舵角と、車速センサ４により検出された車速と、に基づいて、車両の走行軌跡を予測しているが、車両の他のセンサ（例えば、ヨーレートセンサ、加速度センサ）からの出力信号、及び／又は他の制御装置からの出力信号に基づいて、車両の走行軌跡を予測してもよい。

上記一実施例において、操舵反力制御部１ｄは、障害物Ｚとの接触を回避するように操舵反力を増加させる上記操舵反力増加制御を実行させると共に、警報装置による警報を行ってもよい。

この警報装置による警報としては、例えば、音声出力器（クラクション）による警報音、ディスプレイ装置（メータ表示装置、ナビゲーション装置）による警報表示、ライト装置による警告灯の点灯／点滅、振動装置（ハンドル、シート、シートベルト等に内蔵された装置）による警報振動等が含まれる。

なお、上記一実施例において、障害物検出部１ａおよびカメラ２が、特許請求の範囲記載の障害物検出手段に相当している。また、走行軌跡予測部１ｂ、操舵角センサ３および車速センサ４が、特許請求の範囲記載の走行軌跡予測手段に相当している。

本発明は、例えば、車両が障害物に接触する方向に操舵されたとき、当該障害物との接触を回避するような操舵反力を発生させる操舵制御装置に利用できる。搭載される車両の外観、重量、サイズ、走行性能等は問わない。

本発明の一実施例に係る操舵制御装置のシステム構成の一例を示すブロック図である。車両左方向への操舵角が増加したときの、左側前輪及び左側後輪の走行軌跡が遷移する状態の一例を示す図であり、車両上方から見た図である。（ａ）回避操舵反力制御における操舵角と操舵反力との関係の一例を示す図である。（ｂ）通常操舵反力制御における操舵角と操舵反力との関係の一例を示す図である。本発明の一実施例に係る操舵制御装置の制御処理フローの一例を示すフローチャートである。

符号の説明

１操舵ＥＣＵ
１ａ障害物検出部
１ｂ走行軌跡予測部
１ｃ接触判断部
１ｄ操舵反力制御部
２カメラ
３操舵角センサ
４車速センサ
５ステアリングホイール
６ステアリング装置
１０操舵制御装置

Claims

車両から所定範囲内の障害物を検出する障害物検出手段と、
車両が将来走行する走行軌跡を予測する走行軌跡予測手段と、
前記障害物検出手段により検出された前記障害物と、前記走行軌跡予測手段により予測された前記走行軌跡と、に基づいて、車両と前記障害物とが接触するか否かを判断する接触判断手段と、
前記障害物検出手段により検出された前記障害物に対して、車両が接触する方向へ操舵操作されたとき、該操舵操作に対する操舵反力を増加させるような制御を行う操舵反力制御手段と、を備える操舵制御装置であって、
前記接触判断手段により、前記障害物検出手段において最初に検出された前記障害物が、車両と接触すると判断されるとき、前記操舵反力制御手段は、前記操舵反力を増加させる制御を行わない、ことを特徴とする操舵制御装置。
車両から所定範囲内の障害物を検出する障害物検出手段と、
車両が将来走行する走行軌跡を予測する走行軌跡予測手段と、
前記障害物検出手段により検出された前記障害物と、前記走行軌跡予測手段により予測された前記走行軌跡と、に基づいて、車両と前記障害物とが接触するか否かを判断する接触判断手段と、
前記障害物検出手段により検出された前記障害物に対して、車両が接触する方向へ操舵操作されたとき、該操舵操作に対する操舵反力を増加させるような制御を行う操舵反力制御手段と、を備える操舵制御装置の制御方法であって、
前記接触判断手段により、前記障害物検出手段において検出された前記障害物が、車両と接触しないと判断される非接触判断ステップと、
前記非接触判断ステップ後、前記接触判断手段により、前記障害物検出手段において検出された前記障害物が、車両と接触すると判断される接触判断ステップと、
前記接触判断ステップ後、前記操舵反力制御手段により、前記障害物に対して、車両が接触する方向へ操舵操作されたとき、該操舵操作に対する操舵反力を増加させるような制御が行われる操舵反力増加ステップと、を含む、ことを特徴とする操舵制御装置の制御方法。