JP2010083244A - 車両操舵制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置構成を簡素化でき且つ高精度にステアリング切り角に関する制御を行うことができる車両操舵制御装置を提供する。
【解決手段】レーダ４０によって検出される道路境界等の位置に基づいて、外側曲率半径Re、適正旋回半径Re-L、適正道路境界距離Dcを順に算出する。また、実道路境界距離Dもレーダ４０によって検出される道路境界等の位置から算出する。そして、適正道路境界距離Dcと実道路境界距離Dとの比較に基づいてステアリング切り角の適否を判断する。このようにすることで装置構成を簡素化することができる。また、ステアリング切り角の適否を判断するための情報としてレーダ４０によって実際に検出した道路境界等の位置を用いているので、地図情報に基づいて道路形状を判定し、判定した道路形状に基づいてステアリング切り角の適否を判定するよりも精度よくステアリング切り角の適否を判定することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両のステアリング切り角に関する制御を行う車両操舵制御装置に関する。

走行中の道路形状を推定し、その推定した道路形状と車両の走行軌跡との比較に基づいて、警報を発し、或いは、車両の走行制御を行う技術が知られている。たとえば、特許文献１では、車両の左右前方に配置される２台のＣＣＤカメラとステレオイメージプロセッサとを備えており、２台のＣＣＤカメラにより車両前方の風景や物体をステレオ式に撮像した画像信号を、ステレオ法による三角測量法で処理して距離を算出し、画面全体が三次元の距離分布の距離画像を作り、道路の三次元形状等を認識している。そして、この道路形状と車両の実際の速度とに基づいて、カーブ路への進入前にオーバスピードに起因する車線逸脱の可能性を予測して、警報を発している。

また、特許文献２では、複数のノードＮの座標の集合よりなる地図情報に基づいて道路形状を判定し、判定した道路形状に基づいて操舵角を制御している。
特許第３７２０１１７号公報 特許第３４３２８８１号公報

しかし、特許文献１のものは、２台のＣＣＤカメラとステレオイメージプロセッサを必要とすることから、装置構成が複雑となり、且つ、処理も煩雑であるという問題がある。

また、特許文献２のものは、航法装置が検出する自車位置の誤差、或いは、地図情報の精度不足により、必ずしも実際の道路形状に対する最適なステアリング切り角の制御とはならない可能性があった。

本発明は、この事情に基づいて成されたものであり、その目的とするところは、装置構成を簡素化でき且つ高精度にステアリング切り角に関する制御を行うことができる車両操舵制御装置を提供することにある。

その目的を達成するための請求項１記載の発明は、車両の前方に存在する道路の道路境界またはその付近に設けられた道路付帯物の位置を検出する位置検出センサと、その位置検出センサによって検出された道路境界または道路付帯物の位置に基づいて、道路の外側曲率半径を算出する道路曲率半径算出手段と、その道路曲率半径算出手段が算出した外側曲率半径に基づいて、前記道路を走行中の車両の適正旋回半径を算出する旋回半径算出手段と、それら外側曲率半径および適正旋回半径に基づいて、車両先端から車両正面に位置する道路外側境界までの適正距離を適正道路境界距離として算出する適正距離算出手段と、前記位置検出センサによって検出された道路境界またはその付近に設けられた道路付帯物の位置に基づいて、車両先端から車両正面に位置する道路外側境界までの実際の距離を実道路境界距離として算出する実距離算出手段と、前記適正道路境界距離と前記実道路境界距離との比較に基づいて、前記車両のステアリング切り角の適否を判断するステアリング切り角適否判断手段とを含むことを特徴とする。

本発明では、位置検出センサによって検出される道路境界または道路付帯物（以下、道路境界等）の位置に基づいて、外側曲率半径、適正旋回半径、適正道路境界距離を順に算出している。すなわち、これら外側曲率半径、適正旋回半径、適正道路境界距離をいずれも位置検出センサによって検出される道路境界等の位置から算出している。また、実道路境界距離も位置検出センサによって検出される道路境界等の位置から算出している。そのため、装置構成を簡素化することができ、且つ、処理も比較的簡易となる。また、ステアリング切り角の適否を判断するための情報として、位置検出センサによって実際に検出した道路境界または道路付帯物の位置を用いているので、地図情報に基づいて道路形状を判定し、判定した道路形状に基づいてステアリング切り角の適否を判定するよりも精度よくステアリング切り角の適否を判定することができる。

請求項２記載の発明は、道路外側境界と前記車両の車両幅方向中心線との交点である正面基準点と、車両幅方向中心線を車幅方向左側へ左側オフセット距離W_Lだけオフセットした左側オフセット線と前記道路外側境界との交点である左側基準点と、車両幅方向中心線を車幅方向右側へ右側オフセット距離W_Rだけオフセットした右側オフセット線と前記道路外側境界との交点である右側基準点とを前記位置検出センサを用いて検出する基準点検出手段をさらに備え、前記道路曲率半径算出手段は、(1)式から前記外側曲率半径を算出することを特徴とする。

D：車両から正面基準点までの距離
D_Ｌ：車両から左側基準点までの距離
D_Ｒ：車両から右側基準点までの距離
このように、車両前方に位置する３つの基準点を検出し、それら３つの基準点と車両との距離から外側曲率半径を算出することで、外側曲率半径を精度よく算出することができる。

請求項３記載の発明は、請求項２において、前記ステアリング切り角適否判断手段においてステアリング切り角が適切でないと判断された場合に、前記適正距離算出手段が算出した適正道路境界距離と(2)式から推定外側曲率半径Raを算出し、その推定外側曲率半径Raと(3)式からタイヤ切れ角θを算出し、そのタイヤ切れ角θと(4)式からステアリング切り角Θを算出し、そのステアリング切り角を目標ステアリング切り角として設定する目標角設定手段と、前記目標角設定手段が設定した目標タイヤ切れ角に基づいてステアリング切り角を制御するステアリング切り角制御手段とをさらに含むことを特徴とする。

Dc：適正道路境界距離
L：車両幅方向における車両幅方向中心線から道路境界までの距離

WB：車両ホイールベース[m]

N：ステアリング切り角Θとタイヤ切れ角θとの比率（定数）
このようにしてステアリング切り角を制御すれば、車両の走行軌道を道路の曲率半径に応じた適切な旋回半径とすることができる。

請求項４記載の発明は、請求項２または３において、前記基準点検出手段が前記正面基準点、左側基準点、右側基準点の少なくとも１つの基準点を検出できない場合、前記道路曲率半径算出手段は、前記正面基準点、左側基準点、右側基準点のうち検出できない基準点に代えて、道路外側境界の他の位置を基準点として用いて前記外側曲率半径を算出することを特徴とする。

このようにすれば、正面基準点、左側基準点、右側基準点のうち少なくとも１つの基準点が検出できない場合であっても外側曲率半径を算出することができる。その結果、正面基準点、左側基準点、右側基準点の少なくとも１つを検出できない場合であってもステアリング切り角の適否を判定することができる。

請求項５記載の発明は、請求項３または４において、前記ステアリング切り角適否判断手段は、前記基準点検出手段が３つの基準点を検出できた場合に、３つの距離Ｄ_L、D、D_Rの関係がＤ_L、D、D_Rの順に増加または減少する関係であるか否かを逐次判定する距離関係判定手段を備え、その距離関係判定手段により、３つの距離Ｄ_L、D、D_Rの関係がＤ_L、D、D_Rの順に増加または減少する関係ではないと判定された場合も、ステアリング切り角が適切ではないと判定し、前記目標角設定手段は、その距離関係判定手段により３つの距離Ｄ_L、D、D_Rの関係がＤ_L、D、D_Rの順に増加または減少する関係ではないと判定されている間は、それら３つの距離Ｄ_L、D、D_Rのうち最も短い距離を前記適正道路境界距離として用いて目標ステアリング切り角を設定し、その距離関係判定手段により３つの距離Ｄ_L、D、D_Rの関係が、Ｄ_L、D、D_Rの順に増加または減少する関係であると判定された場合には、前記適正距離算出手段が算出した適正道路境界距離を用いて目標ステアリング切り角を設定することを特徴とする。

距離関係判定手段において、３つの距離Ｄ_L、D、D_Rの関係が、Ｄ_L、D、D_Rの順に増加または減少する関係ではないと判定される場合というのは、左側基準点および右側基準点のいずれかが、カーブ道路の内側境界を検出している場合であると考えられる。この場合、まずはカーブ道路をカーブ内側へはみ出してしまうことを避ける必要がある。そのため、このように３つの距離Ｄ_L、D、D_Rのうち最も短い距離を適正道路境界距離として用いて目標ステアリング切り角を設定するのである。このようにすることにより、ステアリング切り角制御手段では、カーブ道路の内側境界から離れる側にステアリング切り角が制御されるので、カーブ道路をカーブ内側へはみ出してしまうことを回避できる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示すEPS_ECU１０は、EPSアクチュエータ２０を動作させることで、ステアリングの舵角（以下、ステアリング切れ角という）の制御を行う。EPSアクチュエータ２０は、EPS_ECU１０からの指令信号に基づいてステアリング切れ角を変化させる機構であり、たとえばインターミディエイトシャフトと一体回転する減速ギヤとその減速ギヤを回転させるモータからなる。

舵角センサ３０は、ステアリング切れ角の情報を検出するセンサであり、検出したステアリング切れ角を示す信号を車内LANに送信する。

レーダ４０は、請求項の位置検出センサに相当するものである。このレーダ４０は、レーザ光を自車正面を中心とする自車前方の所定範囲に照射し、その反射光を受信して、自車前方に存在する道路境界やその付近に設けられた道路付帯物の自車に対する位置および距離を検出し、検出結果を車両制御ECU７０へ出力する。上記道路付帯物は、たとえば、車両から照射するレーザ光に対して所定強度以上の反射光強度を示す反射板、デリニエータ等である。なお、このレーダ４０は、車両幅方向の検出範囲が車両の幅方向長さよりも長くなっている。

操作スイッチ５０は、ドライバが操作するスイッチ群であり、スイッチ群の操作情報は車両制御ECU７０へ出力される。

ナビゲーション装置６０は、何れも図示しない周知の地磁気センサ、ジャイロスコープ、距離センサ、及び衛星からの電波に基づいて自車の位置を検出するＧＰＳ（Global Positioning System ）のためのＧＰＳ受信機等から構成される位置検出部、道路地図データを記憶する道路地図データ記憶部、液晶やＣＲＴ等を用いたカラーディスプレイ、及び制御回路によって構成される。

道路地図データは、地図上の道路をリンクとノードによって表現するためのリンクデータ及びノードデータが含まれており、このリンクデータ及びノードデータは、リンクの始点及び終点座標、リンク長、通行区分幅、道路幅員、道路の曲率半径の情報を含んでいる。ナビゲーション装置６０は、車両制御ECU７０からの指令を受けて、自車の現在位置を特定し、自車前方の所定距離以内に存在するカーブ道路のリンクデータ及びノードデータを出力する。

車両制御ECU７０は、何れも周知のCPU、ROM、RAM、I/O、及びこれらを接続するバスによって構成される。この車両制御ECU７０は、車両走行中に所定周期で逐次ステアリング切れ角の適否を判断し、ステアリング切れ角が適切でない場合にはステアリング切れ角の自動制御を行う。

ステアリング切れ角の適否の判定は、適正道路境界距離Dcを算出し、その適正道路境界距離Dcと実道路境界距離Dとを比較することで行う。まず、適正道路境界距離Dcの算出方法について説明する。

この適正道路境界距離Dcは、道路の外側曲率半径Reおよび適正旋回半径Re-Lから算出する。外側曲率半径Reとは、走行中のカーブ道路の道路外側境界の曲率半径を意味している。なお、カーブ道路に限らず、直線道路でも外側曲率半径Reは算出可能であるが、直線道路の場合、後述するように、外側曲率半径Reは∞となる。

この外側曲率半径Reは次のようにして算出する。図２は、この外側曲率半径Reと適正旋回半径Re-Lを説明する図である。外側曲率半径Reは、図２に示す正面基準点P_O、左側基準点P_L、右側基準点P_Rの位置をレーダ４０によって検出する。ここで、正面基準点P_Oは、車両幅方向中心線L_Oと道路外側境界（図２のような右カーブ道路の場合、ラインL）との交点である。左側基準点P_Lは、車両幅方向中心線L_Oを車幅方向左側へ左側オフセット距離W_Lだけオフセットした左側オフセット線L_Lと道路外側境界との交点である。右側基準点P_Rは、車両幅方向中心線L_Oを車幅方向右側へ右側オフセット距離W_Rだけオフセットした右側オフセット線L_Rと道路外側境界との交点である。

なお、道路外側境界の付近に設けられた道路付帯物は、道路境界を示すものとして近似的に用いる。また、本実施形態では、左側オフセット距離W_L、右側オフセット距離W_Rはいずれも１ｍに設定されている。ただし、これら左側オフセット距離W_L、右側オフセット距離W_Rはこれに限られず、１ｍよりも長くてもよいし、１ｍよりも短くてもよい。また、左側オフセット距離W_L、右側オフセット距離W_Rが互いに同じ長さである必要もない。

本実施形態では、図２に示すように、正面基準点P_O、左側基準点P_L、右側基準点P_Rの位置を、車両先端における幅方向線LHと左側オフセット線L_Lとの交点を原点とする座標として検出する。

外側曲率半径Reは、これら正面基準点P_O、左側基準点P_L、右側基準点P_Rの座標を(1)式へ代入することで算出する。

この(1)式は、道路外側境界を円弧として含む円の中心をO（a、b）とすると、その点O−右側基準点P_Rを斜辺とし、他の２辺のうちの１辺が幅方向線LHと平行な直角三角形の三平方の定理を示す(5)式、点O−左側基準点P_Lを斜辺とし、他の２辺のうちの１辺が幅方向線LHと平行な直角三角形の三平方の定理を示す(6)式、点O−正面基準点P_Oを斜辺とし、他の２辺のうちの１辺が幅方向線LHと平行な直角三角形の三平方の定理を示す (7)式から導出できる。

(5)式と(6)式とからRe²を消去すると、次の(8)式が得られ、また、(6)式と(7)式とからRe²を消去すると、次の(9)式が得られる。

これら(8)式と(9)式とから2×aを消去すると、次の(10)式が得られる。

(8)式にこの(10)式を代入すると次の(11)式が得られ、さらに、(11)式と(10)式とを(7)式に代入すると(12)式が得られる。そして、(12)式の両辺の平方根をとると、(1)式が得られる。

適正旋回半径Re-Lは、(1)式から求めた外側曲率半径Reから、道路幅方向における道路境界から車両幅方向中心線L_Oまでの距離Lを引くことで求められる。なお、本実施形態では、この距離Lに予め設定した一定値（１．７５ｍ）を用いる。この値は、一般的な車線幅の１／２の値である。ただし、ナビゲーション装置６０に地図データとして記憶されている通行区分幅や道路幅員に基づいて、この一定値を走行道路に応じて変更してもよい。また、距離Lをレーザセンサ等で実測してもよい。

そして、適正道路境界距離Dcは次の(13)式から算出する。この(13)式は、(7)式と同様に、点O−正面基準点P_Oを斜辺とし、他の２辺のうちの１辺が幅方向線LHと平行な直角三角形の三平方の定理を示す式である。従って、適正道路境界距離Dcは、車両が適正曲率半径Re-Lの円軌道上を走行しているときの車両先端から車両正面に位置する道路外側境界までの距離を意味する。なお、直線道路ではRe²≒(Re-L)²となるため、Dc＝∞となるのである。

次に、ステアリング切れ角の適否判定について説明する。上述のように、適正道路境界距離Dcは、車両が適正曲率半径Re-Lの円軌道上を走行しているときの車両先端から車両正面に位置する道路外側境界までの距離を意味する。一方、実道路境界距離Dは、実際の車両先端から車両正面に位置する道路外側境界までの距離である。

図３は、カーブ道路を通過中の車両の適正道路境界距離Dcを示す図である。この図３に示す車両は適正曲率半径Re-Lにて走行している状態であり、このように、車両が適正曲率半径Re-Lにて走行している状態では実道路境界距離Dは適正道路境界距離Dcと等しい。これに対して、図４に示すように、車両が、適正曲率半径Re-Lの旋回軌道を外側へ外れる状態、すなわち、そのままでは車両が道路外側境界に衝突または道路を外側へはみ出してしまう状態では、実道路境界距離Dは適正道路境界距離Dcよりも短い。

従って、適正道路境界距離Dcと実道路境界距離Dとを比較して、実道路境界距離Dのほうが適正道路境界距離Dcよりも短い場合には、ステアリング切り角が不適切であると判定する。前述のように、直線道路では適正境界距離Dcが∞となることから、図５のように、直線道路において車両が道路境界へ向かう状態でもD<Dcとなる。そのため、図５の状態もステアリング切り角が不適切であると判定することになる。

次に、車両制御ECU７０が実行する処理内容を図６のフローチャートを用いて説明する。なお、この図６に示す処理は所定の繰り返し周期で繰り返し実行する。

まず、基準点検出手段としての処理であるステップＳ１０では、レーダ４０を用いて、正面基準点P_O、左側基準点P_L、右側基準点P_Rを検出する。ステップＳ１０においてこれら３つの基準点が必ず検出できるとは限らない。一方で、レーダ４０によって、道路外側境界の他の部分が検出できている場合がある。その場合には、検出できている道路外側境界の他の部分の位置を用いて基準点を決定する。

そこで、ステップＳ２０では、正面基準点P_O、左側基準点P_L、右側基準点P_Rを全て検出したか否かを判断する。３つの基準点を全て検出できた場合にはステップＳ２０を肯定判断してステップＳ４０へ進む。一方、３つの基準点のうち少なくとも１つの基準点を検出できなかった場合にはステップＳ２０を否定判断してステップＳ３０へ進む。

ステップＳ３０では、ステップＳ１０で検出した基準点と合わせて、基準点が３点となるように、不足分の基準点を決定する。たとえば、図７に示すように、右側オフセット線L_R上に道路境界がない場合には、右側基準点P_Rを検出することができない。この場合、車両幅方向中心線P_Oと左側オフセット線L_Lとの間を２等分する中間線と道路外側境界との交点P_{L_2}を、右側基準点PRに代わる基準点に決定する。なお、この交点P_{L_2}の位置はレーダ４０によって検出したものであるが、簡易的に、２つの基準点P_O、P_Lを用いた補間により、それら２つの基準点P_O、P_Lの中点を基準点としてもよい。このように、基準点が２つしか検出できなかった場合には、その２つの基準点間の検出点または補間点を３つ目の基準点とする。また、２つ以上の基準点が検出できなかった場合にも、実際に検出できた道路外側境界上の点から補間により基準点を作成すればよい。ステップＳ３０を実行後は、後述するステップＳ５０へ進む。

ステップＳ２０が肯定判断である場合に実行するステップＳ４０は距離関係判定手段としての処理であり、衝突回避が必要な状態か否かを判断する。衝突回避が必要な状態とは、図８に示すように、ステップＳ１０で検出した基準点のうちの１つが内側道路境界上の点である場合である。なお、図８では、内側道路境界上に検出した基準点、座標、曲率半径を、道路外側境界上の基準点と区別するため、符号に「’」を付している。

図８の状態の場合に、前方のカーブ道路形状に沿うようにステアリング切り角を制御してしまうと、道路内側境界に衝突し、あるいは、道路内側境界をはみ出してしまう。そのため、衝突回避のためのステアリング制御をまず行うのである。

ステップＳ４０は、具体的には、車両から左側基準点P_Lまでの距離D_L、車両から正面基準点P_Oまでの距離D、車両から右側基準点P_Rまでの距離D_Rの関係が、D_L、D、D_Rの順に増加する関係であるか、または、D_L、D、D_Rの順に減少する関係である場合には、３つの基準点は全て道路外側境界上の点であると考えられるので、衝突回避は必要ではないとしてステップＳ４０を否定判断する。この場合には、ステップＳ５０へ進む。一方、D_L、D、D_Rの関係が上記以外である場合にはステップＳ４０を肯定判断してステップＳ１１０へ進む。このステップＳ１１０の処理は後述することとし、まず、ステップＳ５０乃至Ｓ１００を説明する。

ステップＳ５０では、車両から左側基準点P_Lまでの距離D_L、車両から正面基準点P_Oまでの距離D、車両から右側基準点P_Rまでの距離D_Rを算出する。なお、距離Dは、車両先端から車両正面に位置する道路外側境界までの実際の距離、すなわち、実道路境界距離であるので、このステップＳ５０は請求項の実距離算出手段にも相当する。

そして、道路曲率半径算出手段としての処理であるステップＳ６０では、これら３つの距離D_L、D、D_Rと、左側オフセット距離W_L、右側オフセット距離W_Rを(1)式に代入することで、外側曲率半径Reを算出する。

続くステップＳ７０は旋回半径算出手段としての処理であり、上記ステップＳ６０で算出した外側曲率半径Reから、車両幅方向における車幅方向中心線から道路境界までの距離Lを引くことで、適正旋回半径Re-Lを算出する。

続くステップＳ８０は適正距離算出手段としての処理であり、ステップＳ６０で算出した外側曲率半径Re、ステップＳ７０で算出した適正旋回半径Re-Lを前述の(13)式に代入して、適正道路境界距離Dcを算出する。

続くステップＳ９０では、上記ステップＳ８０で算出した適正道路境界距離Dcと、ステップＳ５０で算出した実道路境界距離Ｄとを比較する。実道路境界距離Ｄが適正道路境界距離Dc以上である場合にはステップＳ９０を否定判断する。この場合には、ステアリング切り角は適切であるので、ステアリング切り角の制御を行うことなく図６の処理を終了する。

一方、実道路境界距離Ｄが適正道路境界距離Dcよりも短い場合には、ステップＳ９０を肯定判断してステップＳ１００へ進む。なお、このステップＳ９０と前述のステップＳ４０がステアリング切り角適否判断手段に相当する。

ステップＳ１００では、ステアリング切り角制御を実行する。図９は、ステアリング切り角制御を詳しく示すフローチャートである。ステップＳ２００では、推定外側曲率半径Raを前述の(2)式から算出する。この推定外側曲率半径Raは、ステアリング切り角制御用の外側曲率半径である。これに対して、前述の外側曲率半径Reは、ステアリング切り角の適否判定用の外側曲率半径である。ただし、ステアリング切り角の制御に前述の外側曲率半径Reを用いてもよい。なお、(2)式も、図１０に示す直角三角形の三平方の定理から導出できる式である。

ステップＳ２１０では、上記ステップＳ２００で算出した推定外側曲率半径Ra等を前述の(3)式に代入することで、タイヤ切れ角θを算出する。ステップＳ２２０では、ステップＳ２１０で算出したタイヤ切れ角θを前述の(4)式に代入することで得られる値を、目標ステアリング切り角Θに設定する。ここまでのステップＳ２００乃至Ｓ２２０が目標角設定手段に相当する処理である。

続くステップＳ２３０はステアリング切り角制御手段に相当し、ステアリング切り角を実際に変化させる。具体的には、ステップＳ２２０で設定した目標ステアリング切り角ΘをEPS_ESC１０へ送信する。EPS_ECU１０は、舵角センサ３０によってステアリング切り角を検出しつつEPSアクチュエータ２０を制御して、ステアリング切り角を所定の変化速度で目標ステアリング切り角Θに近づく方向に変化させる。

図６へ戻り、ステップＳ１１０以降を説明する。ステップＳ１１０では、３つの距離Ｄ_L、D、D_Rのうち最も短い距離（図８ではD_R'）を適正道路境界距離Dcとする。そして、ステップＳ１２０へ進んで、ステアリング切り角制御を実行する。このステアリング切り角制御は前述のステップＳ１００と同じである。ステップＳ１２０にてステアリング切り角制御を実行することで、車両の向きが少しずつ走行中の道路に沿った向きとなり、道路内側境界への衝突等が回避される。そして、３つの基準点がいずれも道路外側境界上の点となると、ステップＳ４０が否定判断となり、前述のステップＳ５０以降を実行することになる。

以上、説明した本実施形態によれば、レーダ４０によって検出される道路境界等の位置に基づいて、外側曲率半径Re、適正旋回半径Re-L、適正道路境界距離Dcを順に算出している。すなわち、これら外側曲率半径Re、適正旋回半径Re-L、適正道路境界距離Dcをいずれもレーダ４０によって検出される道路境界等の位置から算出している。また、実道路境界距離Dもレーダ４０によって検出される道路境界等の位置から算出している。そのため、装置構成を簡素化することができ、且つ、処理も比較的簡易となる。

また、ステアリング切り角の適否を判断するための情報として、レーダ４０によって実際に検出した道路境界等の位置を用いているので、地図情報に基づいて道路形状を判定し、判定した道路形状に基づいてステアリング切り角の適否を判定するよりも精度よくステアリング切り角の適否を判定することができる。

本発明の実施形態の車両操舵制御装置の全体構成を示すブロック図である。 外側曲率半径Reと適正旋回半径Re-Lを説明する図である。 カーブ道路を通過中の車両の適正道路境界距離Dcを示す図である。 車両が、適正曲率半径Re-Lの旋回軌道を外側へ外れる状態を示す図である。 直線道路において車両が道路境界へ向かう状態を示す図である。 車両制御ECU７０が実行する処理内容を示すフローチャートである。 右側オフセット線L_R上に道路境界がない場合を示す図である。 衝突回避が必要な状態を示す図である。 ステアリング切り角制御を詳しく示すフローチャートである。 推定外側曲率半径Raを算出する(2)式を導出する直角三角形を示す図である。

符号の説明

１０：EPS_ECU、 ２０：EPSアクチュエータ、 ３０：舵角センサ、 ４０：レーダ（位置検出センサ）、 ５０：操作スイッチ、 ６０：ナビゲーション装置、 ７０：車両制御ECU、 Ｓ１０：基準点検出手段、 Ｓ４０：距離関係判定手段、 Ｓ５０：実距離算出手段、 Ｓ６０：道路曲率半径算出手段、 Ｓ７０：旋回半径算出手段、 Ｓ８０：適正距離算出手段、 Ｓ４０、９０：ステアリング切り角適否判断手段、 Ｓ２００〜Ｓ２２０：目標角設定手段、 Ｓ２３０：ステアリング切り角制御手段

Claims (5)

1. 車両の前方に存在する道路の道路境界またはその付近に設けられた道路付帯物の位置を検出する位置検出センサと、
   その位置検出センサによって検出された道路境界または道路付帯物の位置に基づいて、道路の外側曲率半径を算出する道路曲率半径算出手段と、
   その道路曲率半径算出手段が算出した外側曲率半径に基づいて、前記道路を走行中の車両の適正旋回半径を算出する旋回半径算出手段と、
   それら外側曲率半径および適正旋回半径に基づいて、車両先端から車両正面に位置する道路外側境界までの適正距離を適正道路境界距離として算出する適正距離算出手段と、
   前記位置検出センサによって検出された道路境界またはその付近に設けられた道路付帯物の位置に基づいて、車両先端から車両正面に位置する道路外側境界までの実際の距離を実道路境界距離として算出する実距離算出手段と、
   前記適正道路境界距離と前記実道路境界距離との比較に基づいて、前記車両のステアリング切り角の適否を判断するステアリング切り角適否判断手段と
   を含むことを特徴とする車両操舵制御装置。
2. 請求項１において、
   道路外側境界と前記車両の車両幅方向中心線との交点である正面基準点と、車両幅方向中心線を車幅方向左側へ左側オフセット距離W_Lだけオフセットした左側オフセット線と前記道路外側境界との交点である左側基準点と、車両幅方向中心線を車幅方向右側へ右側オフセット距離W_Rだけオフセットした右側オフセット線と前記道路外側境界との交点である右側基準点とを前記位置検出センサを用いて検出する基準点検出手段をさらに備え、
   前記道路曲率半径算出手段は、(1)式から前記外側曲率半径を算出することを特徴とする車両操舵制御装置。
   

   

   D：車両から正面基準点までの距離
   D_Ｌ：車両から左側基準点までの距離
   D_Ｒ：車両から右側基準点までの距離
3. 請求項２において、
   前記ステアリング切り角適否判断手段においてステアリング切り角が適切でないと判断された場合に、前記適正距離算出手段が算出した適正道路境界距離と(2)式から推定外側曲率半径Raを算出し、その推定外側曲率半径Raと(3)式からタイヤ切れ角θを算出し、そのタイヤ切れ角θと(4)式からステアリング切り角Θを算出し、そのステアリング切り角を目標ステアリング切り角として設定する目標角設定手段と、
   前記目標角設定手段が設定した目標タイヤ切れ角に基づいてステアリング切り角を制御するステアリング切り角制御手段とをさらに含むことを特徴とする車両操舵制御装置。
   

   

   Dc：適正道路境界距離
   L：車両幅方向における車両幅方向中心線から道路境界までの距離
   

   

   WB：車両ホイールベース[m]
   

   

   N：ステアリング切り角Θとタイヤ切れ角θとの比率（定数）
4. 請求項２または３において、
   前記基準点検出手段が前記正面基準点、左側基準点、右側基準点の少なくとも１つの基準点を検出できない場合、前記道路曲率半径算出手段は、前記正面基準点、左側基準点、右側基準点のうち検出できない基準点に代えて、道路外側境界の他の位置を基準点として用いて前記外側曲率半径を算出することを特徴とする車両操舵制御装置。
5. 請求項３または４において、
   前記ステアリング切り角適否判断手段は、前記基準点検出手段が３つの基準点を検出できた場合に、３つの距離Ｄ_L、D、D_Rの関係がＤ_L、D、D_Rの順に増加または減少する関係であるか否かを逐次判定する距離関係判定手段を備え、その距離関係判定手段により、３つの距離Ｄ_L、D、D_Rの関係がＤ_L、D、D_Rの順に増加または減少する関係ではないと判定された場合も、ステアリング切り角が適切ではないと判定し、
   前記目標角設定手段は、その距離関係判定手段により３つの距離Ｄ_L、D、D_Rの関係がＤ_L、D、D_Rの順に増加または減少する関係ではないと判定されている間は、それら３つの距離Ｄ_L、D、D_Rのうち最も短い距離を前記適正道路境界距離として用いて目標ステアリング切り角を設定し、その距離関係判定手段により３つの距離Ｄ_L、D、D_Rの関係が、Ｄ_L、D、D_Rの順に増加または減少する関係であると判定された場合には、前記適正距離算出手段が算出した適正道路境界距離を用いて目標ステアリング切り角を設定することを特徴とする車両操舵制御装置。

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