JP2010221995A - 車両用運転操作補助装置、車両用運転操作補助方法および自動車 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明に係る自動車では、情報伝達制御手段が、運転者に入力される上下方向の動きを、リスクポテンシャルの大きさに応じて抑制して運転者に伝達し、リスク伝達手段が、リスクポテンシャルの大きさに応じて、操作反力付与手段における反力を付与する。
【選択図】図5
Description
例えば、特許文献1には、車両周囲の状況(障害物)を検出し、その時点におけるリスクポテンシャルを求め、算出したリスクポテンシャルに基づいて操舵補助トルクを制御する技術が記載されている。
このような制御を行うことにより、特許文献1に記載された技術においては、運転者に車両周囲の状況を認識させ、適切な運転を支援することととしている。
本発明の課題は、運転者に対し、より適切に車両の運転操作のための情報を伝達することである。
情報伝達制御手段が、自車両に生じている車両挙動を、リスクポテンシャルの大きさに応じて抑制して運転者に伝達し、リスク伝達手段が、リスクポテンシャルの大きさに応じて、操作反力付与手段における反力を付与する。
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係る車両用運転操作補助装置1を備えた自動車1Aの概略構成図である。
図1において、自動車1Aは、車輪2FR,2FL,2RR,2RLと、車体3と、車体3と各車輪との間に設置された能動型のサスペンション4FR,4FL,4RR,4RLと、ステアリングホイール5と、ステアリングホイール5と操向輪である車輪2FR,2FLとの間に設置されたステアリング装置6と、アクセルペダル7と、ブレーキペダル8と、車体3の前後左右それぞれに設置され、車両の周囲を撮影するカメラ9F,9R,9SR,9SLとを備えており、自動車1Aに搭載された各種機器からの信号は、後述するコントローラ50に入力されている。
図2において、自動車1Aの制御系統は、レーザレーダ10と、カメラ9F,9R,9SR,9SLと、車速センサ30と、コントローラ50と、操舵反力制御装置60と、サーボモータ61,81,91と、舵角センサ62と、アクセルペダル反力制御装置80と、ブレーキペダル反力制御装置90と、駆動力制御装置100と、制動力制御装置110と、能動型のサスペンション4FR,4FL,4RR,4RLそれぞれに備えられたアクチュエータ120FR,120FL,120RR,120RLおよび車体上下加速度検出器130FR,130FL,130RR,130RLと、車両状態検出器140とを備えている。
レーザレーダ10は、前方にある複数の反射物(通常、前方車の後端)で反射された赤外光パルスの反射波を検出し、反射波の到達時間より、複数の前方車までの車間距離とその存在方向を検出する。検出した車間距離および存在方向はコントローラ50へ出力される。
また、レーザレーダ10は、前方車両までの車間距離およびその存在方向だけでなく、自車前方に存在する歩行者等の障害物までの相対距離およびその存在方向を検出する。
車速センサ30は、車輪の回転数等から自車両の走行車速を検出し、検出した車速をコントローラ50へ出力する。
コントローラ50は、車速センサ30から入力される自車速と、レーザレーダ10から入力される距離情報と、カメラ9F,9R,9SR,9SLから入力される車両周辺の画像情報とから、自車両周囲の障害物状況を検出する。
なお、コントローラ50は、カメラ9F,9R,9SR,9SLから入力される画像情報を画像処理することにより自車両周囲の障害物状況を検出する。
即ち、コントローラ50には、車体上下加速度検出器130FR,130FL,130RR,130RLから出力された上下加速度検出信号X”2FL〜X”2RRが入力される。
また、コントローラ50は、車体上下加速度について設定されたゲインKnと車体上下加速度検出信号の積分値∫dtとを乗算する。さらに、コントローラ50は、これらの乗算結果を加算し、この加算結果を各能動型サスペンション4FR,4FL,4RR,4RLそれぞれのダンパにおける油圧制御用のアクチュエータ120FR,120FL,120RR,120RLの指令値とする。
ここで、コントローラ50は、リスクポテンシャルに応じた操舵反力制御を行うが、リスクポテンシャルに応じて操舵反力を付与する場合、図3に示す減衰力算出制御マップを用いることができる。
アクセルペダル7には、アクセルペダル7の踏み込み量(操作量)を検出するアクセルペダルストロークセンサ(不図示)が設けられている。アクセルペダルストロークセンサによって検出されたアクセルペダル操作量はコントローラ50に出力される。
ブレーキペダル反力制御装置90は、コントローラ50からの指令に応じて、ブレーキブースタで発生させるブレーキアシスト力を制御する。ブレーキブースタは、ブレーキペダル反力制御装置90からの指令値に応じて発生させるブレーキアシスト力を制御し、運転者がブレーキペダル8を操作する際に発生する踏力を目標値に制御することができる。ブレーキアシスト力が大きいほどブレーキペダル操作反力は小さくなり、ブレーキペダル8を踏み込みやすくなる。
制動力制御装置110は、ブレーキ液圧コントローラを有し、コントローラ50からの指令に応じてブレーキ液圧を制御する。
車両状態検出器140は、横加速度センサ、ヨーレートセンサ、アクセル開度センサ、ブレーキ圧センサ等、自車両の状態を検出する各種センサを備えており、検出した横加速度(以下、適宜「横G」と称する。)、ヨーレート、アクセル開度ACCおよびブレーキ圧BRK等の検出値を、コントローラ50に出力する。
図4は、自動車1Aが有する能動型サスペンション機構の具体的な構成を示す図である。
図4において、能動型サスペンション4FR,4FL,4RR,4RLは、それぞれ車体側部材12と各車輪2FR,2FL,2RR,2RLを個別に支持する車輪側部材14との間に介装された能動型サスペンションであって、アクチュエータ120FR,120FL,120RR,120RLと、コイルスプリング16FR,16FL,16RR,16RLと、アクチュエータ120FR,120FL,120RR,120RLに対する作動油圧をコントローラ50からの指令値にのみ応動して制御する圧力制御弁17FR,17FL,17RR,17RLとを備えている。また、能動型サスペンション4FR,4FL,4RR,4RLは、圧力制御弁17FL〜17RRと油圧源24との間の油圧配管25の途中に接続した高圧側アキュムレータ28Hと、圧力制御弁17FL〜17RRと油圧シリンダ15FL〜15RRとの間の油圧配管27に絞り弁28Vを介して連通した低圧側アキュムレータ28Lとを備えている。
一方、車体3には、各車輪2FR,2FL,2RR,2RLの直上部に車体上下加速度検出器130FR,130FL,130RR,130RLが配設され、これら車体上下加速度検出器130FR,130FL,130RR,130RLの車体上下加速度検出信号X”2FL〜X”2RRがコントローラ50に入力される。
サスペンション制御部は、車体上下加速度検出信号X”2FL〜X”2RRそれぞれに所定のゲインKmを乗算するゲイン調整機能と、所定のゲインKnと車体上下加速度検出信号X”2FL〜X”2RRそれぞれとの積分値∫dtとを乗算する車体上下速度算出兼ゲイン調整機能と、ゲイン調整機能および車体上下速度算出兼ゲイン調整機能の出力を加算する加算機能とを有しており、加算機能による加算出力が圧力制御弁17FL〜17RRの指令値V4FL〜V4RRとして各圧力制御弁17FL〜17RRに供給される。
次に、コントローラ50が実行する各種処理について説明する。
本実施形態において、自動車1Aは、リスクポテンシャルRPに応じて路面からのノイズを除去する度合いを変化させて、そのリスクポテンシャルRPに対応した車両前後方向および左右方向の運転操作補助を行う。
したがって、初めに、これらの制御において用いられるリスクポテンシャルRPを算出するためのリスクポテンシャル算出処理について説明する。
図5は、コントローラ50が実行するリスクポテンシャル算出処理を示すフローチャートである。
コントローラ50は、車両用運転操作補助装置1による運転操作補助の開始を運転者が指示入力することに対応して、リスクポテンシャル算出処理を開始する。
図5において、リスクポテンシャル算出処理を開始すると、コントローラ50は、まず、自車両の走行状態を読み込む(ステップS1)。
ここでは、前回の処理周期以前に検出し、不図示のメモリに記憶している自車両に対する各障害物の相対位置やその移動方向・移動速度と、ステップS1で得られた現在の走行状態データとにより、現在の各障害物の自車両に対する相対位置やその移動方向・移動速度を認識する。そして、自車両の走行に対して障害物となる他車両や白線が、自車両の周囲にどのように配置され、相対的にどのように移動しているかを認識する。
障害物kに対する余裕時間TTCkは、次式(1)で求めることができる。
TTCk=(Dk−σ(Dk))/(Vrk+σ(Vrk)) (1)
ここで、Dk:自車両から障害物kまでの相対距離、Vrk:自車両に対する障害物kの相対速度、σ(Dk):相対距離のばらつき、σ(Vrk):相対速度のばらつき、をそれぞれ示す。
レーザレーダ10は、カメラ、例えばCCD等によるカメラ9F,9R,9SR,9SLによる障害物の検出と比べて、検出距離、つまり自車両と障害物との相対距離の大きさによらず正しい距離を検出することができる。
一方、カメラ9F,9R,9SR,9SLで相対距離Dkを検出した場合は、相対距離Dkが大きくなるほどばらつきσ(Dk)が指数関数的に増加するように設定する。ただし、障害物kの相対距離Dkが小さい場合、レーザレーダで相対距離Dkを検出した場合に比べて、カメラによってより正確に相対距離を検出することができるので、相対距離のばらつきσ(Dk)を小さく設定する。
カメラ9F,9R,9SR,9SLによって障害物状況を検出した場合、検出画像に画像処理を行うことによって障害物の種別を認識することができる。そこで、カメラ9F,9R,9SR,9SLによって障害物状況を検出した場合は、認識される障害物の種別に応じて相対距離、相対速度のばらつきσ(Dk)、σ(Vrk)を設定する。
一方、相対速度のばらつきσ(Vrk)は、障害物k毎に想定される移動速度が大きいほど、ばらつきσ(Vrk)が大きくなるように設定する。つまり、四輪車両の移動速度は二輪車両や歩行者の移動速度よりも大きいと想定されるので、相対速度Vrkが同じ場合、障害物kが四輪車両である場合のばらつきσ(Vrk)は、二輪車両や歩行者の場合のばらつきσ(Vrk)に比べて大きく設定する。
次に、コントローラ50は、ステップS3で算出した余裕時間TTCkを用いて、各障害物kに対するリスクポテンシャルRPkを算出する(ステップS4)。
RPk=(1/TTCk)×wk (2)
ここで、wk:障害物kの重みを示す。
(2)式に示すように、リスクポテンシャルRPkは余裕時間TTCkの逆数を用いて、余裕時間TTCkの関数として表されており、リスクポテンシャルRPkが大きいほど障害物kへの接近度合が大きいことを示している。
前後方向リスクポテンシャルRPlongitudinalは、次式(3)で算出される。
RPlongitudinal=Σk(RPk×cosθk) (3)
ここで、θk:自車両に対する障害物kの存在方向を示し、障害物kが車両前方向、つまり自車正面に存在する場合、θk=0とし、障害物kが車両後方向に存在する場合、θk=180とする。
左右方向リスクポテンシャルRPlateralは、次式(4)で算出される。
RPlateral=Σk(RPk×sinθk) (4)
さらに、コントローラ50は、ステップS4で算出した障害物k毎のリスクポテンシャルRPkを全ての障害物kについて合計し、車両周囲の総合的なリスクポテンシャルRPを算出する(ステップS7)。
なお、コントローラ50は、リスクポテンシャル算出処理において算出したリスクポテンシャルRP等のパラメータを、不図示のメモリに格納し、他の処理において利用可能な状態とする。
次に、コントローラ50が実行する情報伝達制御処理について説明する。
情報伝達制御処理は、車両用運転操作補助装置1によって運転操作補助を行う場合に、リスクポテンシャルRPに応じて能動型サスペンション4FR,4FL,4RR,4RLによる情報伝達の度合い(ノイズの低減度合い)を変化させるための処理である。
コントローラ50は、運転者の指示入力に応じて情報伝達制御処理の実行を開始する。
図6において、情報伝達制御処理を開始すると、コントローラ50は、リスクポテンシャル算出処理において算出したリスクポテンシャルRPが、リスクポテンシャルについて設定された閾値RP0より大きいか否かの判定を行う(ステップS101)。
ステップS101において、リスクポテンシャルRPが閾値RP0より大きいと判定した場合、コントローラ50は、情報伝達制御の基準値α0を算出する(ステップS102)。
図7において、リスクポテンシャルRPが閾値RP0より大きくなると、リスクポテンシャルRPの増加に伴って、情報伝達制御の基準値α0も増加している。また、情報伝達制御の基準値α0は、最大値が1に設定されており、リスクポテンシャルRPの増加に対し、最大値1で飽和する。
ステップS101において、リスクポテンシャルRPが閾値RP0以下であると判定した場合、コントローラ50は、情報伝達制御の基準値α0を0に設定(α0=0)する(ステップS103)。
ステップS102およびステップS103において算出した情報伝達制御の基準値α0は、自動車1Aにおいて通常行っている能動型サスペンション4FR,4FL,4RR,4RLの制御に対し、付加的な制御を行う度合いを示すパラメータとしてコントローラ50が用いるものである。
情報伝達制御処理を実行することにより、コントローラ50は、情報伝達制御処理を実行していない場合における振動の軽減割合を変更し、情報伝達制御の基準値α0に対応する振動の軽減割合に能動型サスペンション4FR,4FL,4RR,4RLを制御する。
また、情報伝達制御の基準値α0は、リスクポテンシャルRPの増加に伴って増加する傾向に設定している。
そのため、本実施形態における自動車1Aは、リスクポテンシャルRPの増加に応じて、路面からの振動をより強く打ち消す制御を行う。
これにより、自車両周囲に、運転を行う上で高い注意を払う必要がある障害物が存在する場合に、路面からの振動が打ち消され、運転操作支援のために付与される操舵操作の反力等、運転者が運転を行う際に有用な情報を選択して伝達することができる。
図8は、車両前後方向の運転操作補助処理を示すフローチャートである。
コントローラ50は、車両用運転操作補助装置1による運転操作補助の開始を運転者が指示入力することに対応して、車両前後方向の運転操作補助処理を開始する。
図8において、車両前後方向の運転操作補助処理が開始されると、コントローラ50は、リスクポテンシャル算出処理で算出した前後方向のリスクポテンシャルRPlongitudinalに基づいて、目標制駆動力およびアクセルペダル反力制御指令値を算出する際に用いる制御反発力Fcを算出する(ステップS201)。
Fc=Kl・(RPlongitudinal−RPL1) (5)
(5)式は、前後方向のリスクポテンシャルRPlongitudinalを図9(a)における弾性体200の変位とみなし、弾性体200の変位に比例した制御反発力Fcを算出することを意味している。そのため、(5)式におけるKlは、弾性体200のばね定数に相当する係数である。
続いて、コントローラ50は、ステップS201で算出した制御反発力Fcに基づいて、アクセルペダル7に発生する操作反力の制御量、すなわちアクセルペダル反力制御指令値FAを算出する(ステップS203)。
これにより、駆動力制御装置100のエンジンコントローラが、コントローラ50からの指令に応じてエンジントルクを制御する。また、制動力制御装置110のブレーキ液圧コントローラが、コントローラ50からの指令に応じてブレーキ液圧を制御する。
これにより、アクセルペダル反力制御装置80が、アクセルペダル操作量SAに応じた通常の反力特性に、コントローラ50から入力される指令値に応じた反力を付加するようにアクセルペダル反力を制御する。
ステップS205の後、コントローラ50は、運転者が実行の停止を指示入力するまで、車両前後方向の運転操作補助処理を繰り返す。
図10は、車両左右方向の運転操作補助処理を示すフローチャートである。
コントローラ50は、車両用運転操作補助装置1による運転操作補助の開始を運転者が指示入力することに対応して、車両左右方向の運転操作補助処理を実行する。
図10において、車両左右方向の運転操作補助処理が開始されると、コントローラ50は、リスクポテンシャル算出処理で算出した車両左右方向のリスクポテンシャルRPlateralに基づいて、車両左右方向の成分を抽出して加算し、車両周囲に存在する全障害物に対する総合的な左右方向リスクポテンシャルを算出する(ステップS301)。
ここでは、車両左右方向のリスクポテンシャルRPlateralに応じて、リスクポテンシャルRPlateralが大きいほど、ハンドル操舵角を戻す方向、つまりハンドルを中立位置へと戻す方向へ大きな操舵反力を発生させる。
次いで、コントローラ50は、ステップS302で算出した左右方向制御指令値FSを操舵反力制御装置60に出力する(ステップS303)。
ステップS303の後、コントローラ50は、運転者が実行の停止を指示入力するまで、車両左右方向の運転操作補助処理を繰り返す。
次に、自動車1Aの動作を説明する。
自動車1Aは、その基本的な制御状態として、コントローラ50によって能動型サスペンション4FR,4FL,4RR,4RLで路面からの振動のうち一定割合(例えば70%)を軽減する制御を行っている。
ここで、自動車1Aを運転する運転者が、車両用運転操作補助装置1による運転操作補助の開始を指示入力したとする。
すると、コントローラ50がリスクポテンシャル算出処理を繰り返し実行し、車両前後方向のリスクポテンシャルRPlongitudinal、車両左右方向のリスクポテンシャルRPlateralおよび総合的なリスクポテンシャルRPを算出する。
即ち、コントローラ50は、車両上下方向の制御として、情報伝達制御処理を実行する。
コントローラ50が情報伝達制御処理を実行することにより、自動車1Aにおいては、リスクポテンシャルRPが大きいときほど、路面から入力される振動を打ち消す度合いが高くなる。
即ち、コントローラ50は、車両前後方向のリスクポテンシャルRPlongitudinalに応じて、駆動力制御装置100によってエンジントルクを制御し、制動力制御装置110によってブレーキ液圧を制御する。
そのため、運転者がアクセルペダル82を踏み込もうとした場合に、車両前後方向のリスクポテンシャルRPlongitudinalが大きいほど、アクセルペダル反力が大きくなり、アクセルペダル82を踏み込み難い状態となる。
そのため、運転者がステアリングホイール5を操作しようとした場合に、車両左右方向のリスクポテンシャルRPlateralが大きいほど、障害物に近づく方向への操舵操作をし難い状態となる。
そのため、車両前後方向および車両左右方向における操作の反力を付与して、運転者に障害物についての情報を伝達する場合に、運転者が運転を行う上で有用な情報となる操作の反力を適確に伝達することができる。
そのため、自動車1Aにおいては、自車両周囲の障害物状況に応じて車両上下方向のノイズを低減しつつ、車両前後および左右方向について、障害物に関する情報を伝達することができる。
したがって、運転者に対し、より適切に車両の運転操作のための情報を伝達することが可能となる。
(1)情報伝達制御手段が、自車両に生じている車両挙動を、リスクポテンシャルの大きさに応じて抑制して運転者に伝達し、リスク伝達手段が、リスクポテンシャルの大きさに応じて、操作反力付与手段における反力を付与する。
したがって、リスクポテンシャルに応じて自車両に生じている車両挙動を抑制して外乱情報を伝達した状態で、リスクポテンシャルに応じた操作反力を付与するため、運転者に対し、より適切に車両の運転操作のための情報を伝達することができる。
(3)リスクポテンシャルが大きいほど、自車両に生じている車両挙動を大きく抑制して運転者に伝達する。
そのため、自車両周囲の障害物状況が低下するほど、障害物を避けるための運転操作支援に関する反力を効果的に伝えることができる。
(4)能動型のサスペンションによってリスクポテンシャルに応じて車両挙動を抑制した状態で、リスクポテンシャルに応じた操作反力を付与するため、運転者に対し、より適切に車両の運転操作のための情報を伝達することができる。
そのため、自車両の状態と、自車両周囲の障害物の状態とに応じて、自車両に生じている車両挙動を抑制して伝達することができる。また、車両挙動を抑制して伝達した状態で、運転操作補助のために反力を付与することができる。
したがって、運転者に対し、より適切に車両の運転操作のための情報を伝達することが可能な車両用運転操作補助方法とできる。
したがって、運転者に対し、より適切に車両の運転操作のための情報を伝達することが可能な自動車とできる。
本実施形態における情報伝達の条件は、例えば以下のように設定することができる。
基本的な条件として、加減速時の加減速度およびピッチングと、旋回時のヨー運動および操舵反力は運転者に伝達することが望ましい。その他の情報は、運転者に伝えることが必ずしも有用ではないが、一部の情報については、下記の条件に従って運転者に伝達することができる。
2)視界が極端に悪い場合、路面からの振動を伝達する。視界が良い場合、絶対量を下げて路面からの振動を伝える。
3)夜間等、走行環境が暗い場合は路面からの振動を伝達し、走行環境が明るい場合には、絶対量を下げて路面からの振動を伝える。
これらの場合、視覚からの情報と車両挙動を一致させ、運転者に違和感を与えることを抑制できる。
4)高速道路では路面からの振動を遮断し、一般道および市街地では、絶対量を下げて路面からの振動を伝える。
本実施形態において、リスクポテンシャルRPと情報伝達制御の基準値α0との関係を図7に示す場合を例に挙げて説明したが、以下のような関係とすることができる。
図11は、リスクポテンシャルRPと情報伝達制御の基準値α0との関係の他の例を示す図である。
なお、図12は、リスクポテンシャルRPと操作反力(操舵反力およびペダルの操作反力)との関係を示す概念図である。
図11において、リスクポテンシャルRPが閾値RP0’以下の場合、α0=1として、路面からの振動を打ち消す度合いを高く設定している。また、リスクポテンシャルRPが閾値RP0’を超えると、リスクポテンシャルの増加に伴って情報伝達制御の基準値α0を減少させ、路面からの振動を打ち消す度合いを低下させている。
コントローラ50は、運転者の指示入力に応じて情報伝達制御処理の実行を開始する。
図13において、情報伝達制御処理を開始すると、コントローラ50は、リスクポテンシャル算出処理において算出したリスクポテンシャルRPが、リスクポテンシャルについて設定された閾値RP0’より大きいか否かの判定を行う(ステップQ1)。
ステップQ1において、リスクポテンシャルRPが閾値RP0’以下であると判定した場合、コントローラ50は、情報伝達制御の基準値α0を1に設定(α0=1)する(ステップQ3)。
これにより、リスクポテンシャルRPに応じて加えられる操作反力が小さい時(図12参照)は、路面からの振動を打ち消す度合いを高めることにより、小さい操作反力でも運転者に認識させることが可能になる。一方、リスクポテンシャルRPが大きく、付与される操作反力が大きい時(図12参照)は、路面からの振動を打ち消す度合いを低下させて、路面の情報を運転者に伝えつつ、運転者に操作反力を認識させることができる。
情報伝達制御手段が、リスクポテンシャルが第1の閾値以下である場合、自車両に生じている車両挙動を第1の制御量で抑制する。また、リスクポテンシャルが第1の閾値を超えている場合、情報伝達制御手段は、リスクポテンシャルが第1の閾値より大きくなるほど、自車両に生じている車両挙動を抑制する度合いを減少させる。
したがって、リスクポテンシャルに応じて加えられる操作反力が小さい時は、車両挙動を第1の制御量で抑制することにより、小さい操作反力でも運転者に認識させることが可能になる。一方、リスクポテンシャルが大きく、付与される操作反力が大きい時は、車両挙動を抑制する度合いを低下させて、外部からの情報を運転者に伝えつつ、運転者に操作反力を認識させることができる。
本実施形態において、車両用運転操作補助装置1が能動型サスペンション4FR,4FL,4RR,4RLを備えることとして説明したが、能動型サスペンション4FR,4FL,4RR,4RLに代えて、入力した振動に対する減衰力を可変とした減衰力制御装置を用いることができる。
図14は、能動型サスペンション4FR,4FL,4RR,4RLに代えて減衰力制御装置を備えた自動車1Aの概略構成図である。
また、図15は、減衰力制御装置の一例を示す一部を断面とした正面図である。
前記ステップモータ41FL〜41RRの回転角は、その回転角を位置Pとすると、図16に示すように、伸側の減衰力が最大減衰力となる位置Pが伸側最大位置PTMAXとなり、圧側の減衰力が最大減衰力となる位置Pが圧側最大位置PCMAXとなるが、ここでは便宜上、前記伸側減衰力も圧側減衰力も低減衰力に設定される範囲の中間値に相当する位置Pを“0”とし、伸側減衰力が高くなる方向への位置変化を正とし且つ圧側減衰力が高くなる方向への位置変化を負とすると、前記伸側最大位置PTMAXは正符号で単にPMAX と表され、圧側最大位置PCMAXは負符号で単に(−PMAX)と表される。ただし、これら各最大位置の絶対値|PMAX|は必ずしも同じ値である必要はない。
前記コントローラ50には、図17に示すように、その入力側に、各車輪位置に対応する車体側に設けられた、上下加速度に応じて上向きで正となり下向きで負となるアナログ電圧でなる上下加速度検出値(以下、単にバネ上上下加速度とも記す。)XFL″〜XRR″を出力する車体上下加速度検出器130FR,130FL,130RR,130RLが接続され、その出力側に、前記各減衰力可変ショックアブソーバ400FL〜400RRの減衰力を制御するステップモータ41FL〜41RRが接続されている。
このような構成の減衰力制御装置を備えることにより、第1実施形態と同様に、路面からの振動を抑制する制御を行うことができる。
なお、本応用例において、減衰力可変ショックアブソーバ400FL〜400RRが減衰力が可変な減衰力制御装置を備えたサスペンションに対応する。
減衰力制御装置によってリスクポテンシャルに応じて車両挙動を抑制した状態で、リスクポテンシャルに応じた操作反力を付与するため、運転者に対し、より適切に車両の運転操作のための情報を伝達することができる。
(応用例4)
本実施形態において、自動車1Aは、ステアリングホイール5と車輪2FR,2FLとがステアリングコラムで機械的に連結された操舵系統を備えるものとして説明した。
これに対し、本応用例においては、ステアリングホイール5と車輪2FR,2FLとが機械的に分離され、それぞれをアクチュエータによって制御する操舵系統(いわゆるステアバイワイヤ方式の操舵系統)を備える自動車1Aに本発明を適用するものである。
図18は、本応用例に係る自動車1Aの全体システム図である。
図18において、本応用例の自動車1Aに備えられる車両用操舵装置は、(1)操舵部、(2)バックアップ装置、(3)転舵部、(4)制御コントローラにより構成されている。
操舵部は、舵角センサ501、エンコーダ502、トルクセンサ503,503、反力モータ505とを有して構成される。
前記舵角センサ501は、ステアリングホイール506の操作角を検出する手段で、後述するケーブルコラム507とステアリングホイール506とを結合するコラムシャフト508aに設けられている。つまり、舵角センサ501は、ステアリングホイール506とトルクセンサ503,503との間に設置されており、トルクセンサ503,503の捩れによる角度変化の影響を受けることなく、操舵角を検出できるようになっている。この舵角センサ501には、アブソリュート型レゾルバ等を用いる。
バックアップ装置は、ケーブルコラム507とクラッチ509により構成されている。前記クラッチ509は、コラムシャフト508aとプーリシャフト508bとの間に介装され、ここでは電磁クラッチを用いている。このクラッチ509は、締結されたとき、入力軸であるコラムシャフト508aと出力軸であるプーリシャフト508bとが連結され、ステアリングホイール506に加えられた操舵トルクは、ステアリング機構515に機械的に伝達される。
転舵部は、エンコーダ510、舵角センサ511、トルクセンサ512,512、転舵モータ514,514、ステアリング機構515、操向輪516,516とを有して構成される。
前記舵角センサ511とトルクセンサ512,512とは、ケーブルコラム507のプーリが一端に取り付けられ、他端部にピニオンギアが形成されたピニオンシャフト517の軸上に設けられている。舵角センサ511としては、シャフトの回転数を検出するアブソリュート式レゾルバ等が用いられる。また、トルクセンサ512,512としては、上記トルクセンサ503,503 と同様に二重系を成し、インダクタンスの変化によりトルクを検出するものが用いられる。そして、ケーブルコラム507側に舵角センサ511を配置し、ステアリング機構515側にトルクセンサ512,512を配置することで、舵角センサ511による転舵角検出に際してトルクセンサ512,512の捩りによる角度変化の影響を受けないようにしている。
制御コントローラは、2つの電源518,518により処理演算等を行う2つの制御コントローラ519,519により二重系が構成されている。
前記制御コントローラ519は、操舵部の舵角センサ501、エンコーダ502、トルクセンサ503,503、ホールICと、転舵部のエンコーダ510、舵角センサ511、トルクセンサ512,512、ホールIC、車速センサ520からの検出値が入力される。
制御コントローラ519は、各センサの検出値に基づいて、反力モータ505および転舵モータ514の制御量を設定し、各モータ504,514を駆動制御する。また、制御コントローラ519は、システムが正常に作動している間は、クラッチ509を解放し、システムに異常が発生した場合には、クラッチ509を締結させ、ステアリングホイール506と操向輪516,516を機械的に連結させる。
[反力モータの制御量設定]
制御コントローラ519において、反力モータ505の制御量Thは、次式(6)に基づいて設定される。
Th=Kp×θ+Kd×dθ/d t+Kd d×d2θ/dt2+Dd×Kf×F (6)
ここで、θは操舵角、Kpは操舵角ゲイン、Kdは操舵角速度ゲイン、Kddは操舵角加速度ゲイン、Ddは路面反力係数、Kfは路面反力ゲイン、Fは路面反力値である。
このようなステアバイワイヤ方式の操舵系統を備える自動車1Aにおいて、通常の走行における操舵反力および転舵の制御を行い、さらに、本発明の制御を実行する。
即ち、リスクポテンシャルRPに応じて、第1実施形態における情報伝達制御の基準値α0に代えて、上記(6)式におけるパラメータDdを変化させる。
本応用例においては、図19の関係に従って、パラメータDdを変化させ、路面からの振動を抑制する度合いを変化させる。また、このような車両上下方向の制御を行いつつ、リスクポテンシャルRPに応じて、車両前後方向および車両左右方向における操作反力の制御を行う。
これにより、自車両周囲の障害物状況に応じて車両上下方向のノイズを低減しつつ、車両前後および左右方向について、障害物に関する情報を伝達することができる。
本実施形態において、路面からの振動を抑制する度合いを制御するために、能動型サスペンションを用いるものとして説明した。
これに対し、本応用例においては、運転席シートと車体との間に能動型の振動抑制機構を設置したサスペンションシートを備えることとし、この振動抑制機構における振動の抑制度合いを、リスクポテンシャルに応じて変化させる。
また、図21(a)は、シートの支持構造の拡大側面図、図21(b)は、シートの支持構造の平面図である。
図20,21において、サスペンションシート601は、シートクッション603とリクライニング可能なシートバック605とで構成されている。前記サスペンションシート601は昇降リンク607を介して車体フロア608に対し、昇降可能に支持されている。この昇降リンク607は、シート601の車幅方向左右に一対備えられているもので、連結ピン610で連結されX状に配置された第1レバー611と第2レバー613とで構成されている。
例えば、コントローラ50は、第1実施形態の図7に示す場合と同様に、リスクポテンシャルRPが閾値RP0より大きくなると、リスクポテンシャルRPの増加に伴って、路面からの振動の軽減割合を増加させるように駆動装置647に対する指令値を設定する。また、コントローラ50は、リスクポテンシャルRPがさらに増加した場合、路面からの振動の軽減割合が上限値で飽和するように駆動装置647に対する駆動指令値を設定する。
なお、本応用例において、サスペンションシート601が動作制御手段に対応する。
情報伝達制御手段が、運転者に入力される上下方向の振動を、リスクポテンシャルの大きさに応じて抑制し、リスク伝達手段が、リスクポテンシャルの大きさに応じて、操作反力付与手段における反力を付与する。
したがって、リスクポテンシャルに応じて運転者に入力される上下方向の振動を抑制した状態で、リスクポテンシャルに応じた操作反力および操舵反力を付与するため、運転者に対し、より適切に車両の運転操作のための情報を伝達することができる。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
本実施形態では、第1実施形態における情報伝達制御の基準値α0を車両の安定度に応じて補正する。
そのため、第1実施形態と異なる部分である情報伝達制御処理について説明する。
図22は、第2実施形態における情報伝達制御処理を示すフローチャートである。
コントローラ50は、運転者の指示入力に応じて情報伝達制御処理の実行を開始する。
ステップS401において、リスクポテンシャルRPが閾値RP0より大きいと判定した場合、コントローラ50は、情報伝達制御の基準値α0を算出する(ステップS402)。
このとき、コントローラ50は、第1実施形態の場合と同様に、図7に示す関係を基に、情報伝達制御の基準値α0を算出する。
ステップS402に続き、コントローラ50は、自車両の安定度を基に、情報伝達制御の基準値α0を補正する補正ゲインKαを算出する(ステップS403)。
図23において、補正ゲインKαは、自動車1Aの安定度が低下するほど、基準値α0をより大きくするように補正するものとなっている。
また、図24(a)〜図24(c)は、車両の状態と安定度との関係を示す図である。即ち、図24(a)は車速と車両の安定度(車速依存分)を示す図、図24(b)は加減速度の大きさと車両の安定度(加減速度依存分)を示す図、図24(c)は横加速度(横G)の大きさと車両の安定度(横G依存分)との関係を示す図である。
ここで、安定度は最大値1で不安定な状態、最小値0で安定な状態と定義している。
図24(a)〜図24(c)に示す図において、車速、加減速度の大きさおよび横Gの大きさそれぞれについての安定度(ST_v,ST_xg,ST_yg)を取得し、これらを乗算することにより、総合的な安定度ST(=ST_v×ST_xg×ST_yg)を取得する。
具体的には、コントローラ50は、ステップS404において、α0’=Kα・α0の演算を行い、算出したα0’を新たな情報伝達の基準値とする。
また、ステップS401において、リスクポテンシャルRPが閾値RP0以下であると判定した場合、コントローラ50は、情報伝達制御の基準値α0’を0に設定(α0’=0)する(ステップS405)。
ステップS404およびステップS405において算出した情報伝達制御の基準値α0’は、自動車1Aにおいて通常行っている能動型サスペンション4FR,4FL,4RR,4RLの制御に対し、付加的な制御を行う度合いを示すパラメータとしてコントローラ50が用いるものである。
情報伝達制御処理を実行することにより、コントローラ50は、情報伝達制御処理を実行していない場合における振動の軽減割合を変更し、情報伝達制御の基準値α0’に対応する振動の軽減割合に能動型サスペンション4FR,4FL,4RR,4RLを制御する。
また、情報伝達制御の基準値α0は、リスクポテンシャルRPの増加に伴って増加する傾向に設定している。
さらに、本実施形態における自動車1Aは、自車両の安定度に応じて、情報伝達制御の基準値α0を補正ゲインKαによって補正する。
具体的には、自車両の安定度が低下するほど、補正ゲインKαを大きくし、情報伝達制御の基準値α0に対して、より大きな基準値α0’を算出する。
このようにして算出した基準値α0’を基に、自動車1Aは、車両上下方向の制御を行いつつ、第1実施形態と同様に車両前後方向および車両左右方向の運転操作補助処理を実行する。
また、このとき、自車両の安定度が低いほど、情報伝達制御の基準値α0を補正する補正ゲインKαを大きくし、路面から入力される振動を打ち消す度合いを高める。
したがって、運転者に対し、より適切に車両の運転操作のための情報を伝達することが可能となる。
なお、本実施形態において、車速センサ30、車両状態検出器140およびコントローラ50が安定状態検出手段に対応する。
(1)自車両の安定状態に応じて、車両挙動を抑制する度合いを変化させるため、自車両の安定状態に応じたより適切な車両挙動の伝達制御を行うことができる。
(2)自車両の安定状態が不安定であるほど、車両挙動を抑制する度合いを大きくするため、リスクポテンシャルが高い状態において、リスクポテンシャルを低下させるための運転操作支援に関する情報を効果的に伝達することができる。
本実施形態において、図24を参照し、ST=ST_v×ST_xg×ST_ygとして車両の安定度STを求める場合について説明したが、車両の安定度STは、車速、加減速度の大きさ、横Gの大きさを重み付け加算し、加算結果を基に算出することができる。
具体的には、安定度ST=min(1、Kv×車速+Kxg×|加減速度|+Kyg×|横G|)として求めることができる。
この場合、車速、加減速度の大きさ、横Gの大きさそれぞれの影響をより適切に考慮して、安定度を算出することができる。
次に、本発明の第3実施形態について説明する。
本実施形態では、第1実施形態における情報伝達制御の基準値α0を車両の安定度に応じて補正する。
ただし、第2実施形態の場合とは反対に、自車両の安定度が低下するほど、情報伝達制御の基準値α0を補正する補正ゲインを小さくし、運転者に路面の状況をより直接的に伝達する。
図25は、第3実施形態における情報伝達制御処理を示すフローチャートである。
コントローラ50は、運転者の指示入力に応じて情報伝達制御処理の実行を開始する。
図25において、情報伝達制御処理を開始すると、コントローラ50は、リスクポテンシャル算出処理において算出したリスクポテンシャルRPが、リスクポテンシャルについて設定された閾値RP0より大きいか否かの判定を行う(ステップS501)。
このとき、コントローラ50は、第1実施形態の場合と同様に、図7に示す関係を基に、情報伝達制御の基準値α0を算出する。
ステップS502に続き、コントローラ50は、第2実施形態と同様に、自車両の安定度を基に、情報伝達制御の基準値α0を補正する補正ゲインKα’を算出する(ステップS503)。
図26において、補正ゲインKα’は、自動車1Aの安定度が低下するほど、基準値α0をより小さくするように補正するものとなっている。
ステップS503に続き、コントローラ50は補正ゲインKα’によって情報伝達の基準値α0を補正する(ステップS504)。
具体的には、コントローラ50は、ステップS404において、α0”=Kα’・α0の演算を行い、算出したα0”を新たな情報伝達の基準値とする。
また、ステップS501において、リスクポテンシャルRPが閾値RP0以下であると判定した場合、コントローラ50は、情報伝達制御の基準値α0”を0に設定(α0”=0)する(ステップS505)。
ステップS504およびステップS505において算出した情報伝達制御の基準値α0”は、自動車1Aにおいて通常行っている能動型サスペンション4FR,4FL,4RR,4RLの制御に対し、付加的な制御を行う度合いを示すパラメータとしてコントローラ50が用いるものである。
情報伝達制御処理を実行することにより、コントローラ50は、情報伝達制御処理を実行していない場合における振動の軽減割合を変更し、情報伝達制御の基準値α0”に対応する振動の軽減割合に能動型サスペンション4FR,4FL,4RR,4RLを制御する。
また、情報伝達制御の基準値α0は、リスクポテンシャルRPの増加に伴って増加する傾向に設定している。
さらに、本実施形態における自動車1Aは、自車両の安定度に応じて、情報伝達制御の基準値α0を補正ゲインKα’によって補正する。
具体的には、自車両の安定度が低下するほど、補正ゲインKα’を小さくし、情報伝達制御の基準値α0に対して、より小さな基準値α0”を算出する。
このようにして算出した基準値α0”を基に、自動車1Aは、車両上下方向の制御を行いつつ、第1実施形態と同様に車両前後方向および車両左右方向の運転操作補助処理を実行する。
また、このとき、自車両の安定度が高いほど、情報伝達制御の基準値α0を補正する補正ゲインKα’を大きくし、路面から入力される振動を打ち消す度合いを低下させる。
したがって、運転者に対し、より適切に車両の運転操作のための情報を伝達することが可能となる。
なお、本実施形態において、車速センサ30、車両状態検出器140およびコントローラ50が安定状態検出手段に対応する。
(第3実施形態の効果)
(1)自車両の安定状態が不安定であるほど、車両挙動を抑制する度合いを小さくするため、リスクポテンシャルが高い状態において、走行路面に関する情報を効果的に伝達することができる。
次に、本発明の第4実施形態について説明する。
本実施形態では、第1実施形態と同様の構成を有する自動車1Aにおいて、コントローラ50の制御則を異なるものとしている。
したがって、以下、コントローラ50における処理について説明する。
図27は、コントローラ50が実行する車両状態伝達量決定処理を示すフローチャートである。
コントローラ50は、運転者によって車両状態伝達量決定処理の実行が指示入力されることに対応して車両状態伝達量決定処理を開始する。
図27において、車両状態伝達量決定処理を開始すると、コントローラ50は、自車両の走行状態に関する情報を取得する(ステップS600)。
ステップS600においては、コントローラ50は、運転者の操作量(アクセル操作量、ブレーキ操作量、操舵角等)、センサ出力値(車速センサ、バネ下加速度センサ、車体上下加速度センサ等の出力値)、カーナビゲーションシステムからの情報、ワイパーの作動状態、ヘッドライトあるいはフォグランプの点灯の有無、外気温等の情報を取得する。
ステップS700においては、コントローラ50は、バネ下加速度センサの出力値、能動型サスペンション4FR,4FL,4RR,4RLのストローク、車輪速の変動等を基に、これらの値が設定された閾値以上の周波数変動および振幅変動がある場合に、悪路を走行しているものと判定する。
次に、コントローラ50は、自車両の車両挙動を判定する車両挙動判定処理を実行する(ステップS800)。
さらに、コントローラ50は、運転者に対する情報伝達を行う際の制御の基準値となる情報伝達度基準値を算出する情報伝達度基準値算出処理を実行する(ステップS900)。
次いで、コントローラ50は、運転者に対する情報伝達を行う際の自車両の状態を示すパラメータとなる情報伝達度最小値を算出する情報伝達度最小値算出処理を実行する(ステップS1000)。
ステップS1100においては、コントローラ50は、自車両の前後、左右および上下方向それぞれにおける情報伝達度と、運転者の操作に対する操作反力に関する情報伝達度を算出する。
なお、ステップS1100の後、コントローラ50は、運転者によって実行を停止させる指示入力があるまで、車両状態伝達量決定処理を繰り返し実行する。
次に、車両状態伝達量決定処理のステップS800における車両挙動判定処理について説明する。
図28は、コントローラ50が実行する車両挙動判定処理を示すフローチャートである。
図28において、車両挙動判定処理を開始すると、コントローラ50は、自車両が旋回中であるか否かを判定する旋回中判定処理を実行する(ステップS810)。
次に、コントローラ50は、自車両が加速中であるか否かを判定する加速中判定処理を実行する(ステップS820)。
さらに、コントローラ50は、自車両が減速中であるか否かを判定する減速中判定処理を実行する(ステップS830)。
そして、コントローラ50は、車両状態伝達量決定処理に戻る。
次に、車両挙動判定処理のステップS810における旋回中判定処理について説明する。
図29は、コントローラ50が実行する旋回中判定処理を示すフローチャートである。
図29において、旋回中判定処理を開始すると、コントローラ50は、横加速度YGを取得し(ステップS811)、取得した横加速度の大きさが、横加速度について設定した閾値YG0より大きいか否かの判定を行う(ステップS812)。
ステップS812において、横加速度の大きさが閾値YG0よりも大きいと判定した場合、コントローラ50は、旋回中であるか否かを示す旋回中フラグFlg_STRの値を1に設定(Flg_STR=1)し(ステップS813)、車両挙動判定処理に戻る。
一方、ステップS812において、横加速度の大きさが閾値YG以下であると判定した場合、コントローラ50は、旋回中フラグFlg_STRの値を0に設定(Flg_STR=0)し(ステップS814)、車両挙動判定処理に戻る。
次に、車両挙動判定処理のステップS320における加速中判定処理について説明する。
図30は、コントローラ50が実行する加速中判定処理を示すフローチャートである。
図30において、加速中判定処理を開始すると、コントローラ50は、アクセル開度ACCが、アクセル開度について設定した閾値ACC0より大きいか否かの判定を行う(ステップS821)。
ここで、アクセル開度について設定した閾値ACC0は、車速を一定に保つために必要なアクセル開度およびブレーキ圧と車速との関係を基に定めることができる。
図31において、車速が定まると、その車速を保つために必要なアクセル開度も定まり、そのアクセル開度をステップS821で用いる閾値ACC0とすることができる。
ステップS821において、アクセル開度ACCが閾値ACC0より大きいと判定した場合、コントローラ50は、加速中であることを示す加速中フラグFlg_ACCの値を1に設定(Flg_ACC=1)し(ステップS822)、車両挙動判定処理に戻る。
一方、ステップS821において、アクセル開度ACCが閾値ACC0以下であると判定した場合、コントローラ50は、加速中フラグFlg_ACCの値を0に設定(Flg_ACC=0)し(ステップS823)、車両挙動判定処理に戻る。
次に、車両挙動判定処理のステップS830における減速中判定処理について説明する。
図32は、コントローラ50が実行する減速中判定処理を示すフローチャートである。
図32において、減速中判定処理を開始すると、コントローラ50は、ブレーキ圧BRKが、ブレーキ圧について設定した閾値BRK0より大きいか否かの判定を行う(ステップS831)。
このとき、図30におけるアクセル開度の閾値ACC0と同様に、ブレーキ圧について閾値を定めることができる。
ステップS831において、ブレーキ圧BRKが閾値BRK0より大きいと判定した場合、コントローラ50は、減速中であることを示す減速中フラグFlg_BRKの値を1に設定(Flg_BRK=1)し(ステップS832)、車両挙動判定処理に戻る。
一方、ステップS831において、ブレーキ圧ACCが閾値BRK0以下であると判定した場合、コントローラ50は、減速中フラグFlg_BRKの値を0に設定(Flg_BRK=1)し(ステップS833)、車両挙動判定処理に戻る。
次に、車両状態伝達量決定処理のステップS900における情報伝達度基準値算出処理について説明する。
図33は、コントローラ50が実行する情報伝達度基準値算出処理を示すフローチャートである。
図33において、情報伝達度基準値算出処理を開始すると、コントローラ50は、車両左右方向の挙動を伝達する処理のための基準値を算出する左右挙動伝達度基準値算出処理を実行する(ステップS910)。
次に、コントローラ50は、車両上下方向の挙動を伝達する処理のための基準値を算出する上下挙動伝達度基準値算出処理を実行する(ステップS930)。
さらに、コントローラ50は、路面からステアリングホイール5に入力される操作力を伝達する処理のための基準値を算出する操作力伝達度基準値算出処理を実行する(ステップS940)。
ステップS940の後、コントローラ50は、車両状態伝達量決定処理に戻る。
次に、情報伝達度基準値算出処理のステップS910における左右挙動伝達度基準値算出処理について説明する。
図34は、コントローラ50が実行する左右挙動伝達度基準値算出処理を示すフローチャートである。
図34において、左右挙動伝達度基準値算出処理を開始すると、コントローラ50は、旋回中フラグFlg_STRの値が1に設定されているか否かの判定を行う(ステップS911)。
ステップS911において、旋回中フラグFlg_STRの値が1であると判定した場合、コントローラ50は、横Gの絶対値に基づいて、左右挙動伝達度基準値Kgy0を算出する(ステップS912)。
図35において、横Gの絶対値|YG|が第1の閾値|YG0|を超えると、横Gの絶対値|YG|が増加するにつれて、左右挙動伝達度基準値Kgy0は増加している。そして、左右挙動伝達度基準値Kgy0は、最大値1で飽和する。
ステップS911において、旋回中フラグFlg_STRの値が1に設定されていないと判定した場合、コントローラ50は、左右挙動伝達度基準値Kgy0の値を0に設定する(ステップS913)。
ステップS912およびステップS913の後、コントローラ50は、情報伝達度基準値算出処理に戻る。
次に、情報伝達度基準値算出処理のステップS920における前後挙動伝達度基準値算出処理について説明する。
図36は、コントローラ50が実行する前後挙動伝達度基準値算出処理を示すフローチャートである。
図36において、前後挙動伝達度基準値算出処理を開始すると、コントローラ50は、加速中フラグFlg_ACCの値が1に設定されているか否かの判定を行う(ステップS921)。
ステップS921において、加速中フラグFlg_ACCの値が1に設定されていると判定した場合、コントローラ50は、アクセル開度ACCに基づいて、前後挙動伝達度基準値Kgx0を算出する(ステップS922)。
図37において、アクセル開度ACCが第1の閾値ACC0を超えると、アクセル開度ACCが増加するにつれて、前後挙動伝達度基準値Kgx0は増加している。そして、前後挙動伝達度基準値Kgx0は、最大値1で飽和する。
また、図37において、ブレーキ圧BRKについても、ブレーキ圧BRKが第1の閾値BRK0を超えると、ブレーキ圧BRKが増加するにつれて、前後挙動伝達度基準値Kgx0は増加している。そして、前後挙動伝達度基準値Kgx0は、最大値1で飽和する。
ステップS923において、減速中フラグFlg_BRKの値が1に設定されていると判定した場合、コントローラ50は、ステップS922の処理に移行する。
一方、ステップS923において、減速中フラグFlg_BRKの値が1に設定されていないと判定した場合、コントローラ50は、前後挙動伝達度基準値Kgx0の値を0に設定する(ステップS924)。
ステップS922およびステップS924の後、コントローラ50は、情報伝達度基準値算出処理に戻る。
次に、情報伝達度基準値算出処理のステップS930における上下挙動伝達度基準値算出処理について説明する。
図38は、コントローラ50が実行する上下挙動伝達度基準値算出処理を示すフローチャートである。
図38において、上下挙動伝達度基準値算出処理を開始すると、コントローラ50は、加速中フラグFlg_ACCの値が1に設定されているか否かの判定を行う(ステップS931)。
ステップS931において、加速中フラグFlg_ACCの値が1に設定されていると判定した場合、コントローラ50は、アクセル開度ACCに基づいて、上下挙動伝達度基準値Kgz0を算出する(ステップS932)。
図39において、アクセル開度ACCが第1の閾値ACC0を超えると、アクセル開度ACCが増加するにつれて、上下挙動伝達度基準値Kgz0は増加している。そして、上下挙動伝達度基準値Kgz0は、最大値1で飽和する。
また、図39において、ブレーキ圧BRKについても、ブレーキ圧BRKが第1の閾値BRK0を超えると、ブレーキ圧BRKが増加するにつれて、上下挙動伝達度基準値Kgz0は増加している。そして、上下挙動伝達度基準値Kgz0は、最大値1で飽和する。
ステップS933において、減速中フラグFlg_BRKの値が1に設定されていると判定した場合、コントローラ50は、ステップS932の処理に移行する。
一方、ステップS933において、減速中フラグFlg_BRKの値が1に設定されていないと判定した場合、コントローラ50は、上下挙動伝達度基準値Kgz0の値を0に設定する(ステップS934)。
ステップS932およびステップS934の後、コントローラ50は、情報伝達度基準値算出処理に戻る。
次に、情報伝達度基準値算出処理のステップS940における操作力伝達度基準値算出処理について説明する。
図40は、コントローラ50が実行する操作力伝達度基準値算出処理を示すフローチャートである。
図40において、操作力伝達度基準値算出処理を開始すると、コントローラ50は、旋回中フラグFlg_STRの値が1に設定されているか否かの判定を行う(ステップS941)。
ステップS941において、旋回中フラグFlg_STRの値が1であると判定した場合、コントローラ50は、横Gの絶対値に基づいて、操作力伝達度基準値Kfy0を算出する(ステップS942)。
図41において、横Gの絶対値|YG|が第1の閾値|YG0|を超えると、横Gの絶対値|YG|が増加するにつれて、操作力伝達度基準値Kfy0は増加している。そして、操作力伝達度基準値Kfy0は、最大値1で飽和する。
ステップS941において、旋回中フラグFlg_STRの値が1に設定されていないと判定した場合、コントローラ50は、操作力伝達度基準値Kfy0の値を0に設定する(ステップS943)。
ステップS942およびステップS943の後、コントローラ50は、情報伝達度基準値算出処理に戻る。
次に、車両状態伝達量決定処理のステップS1000における情報伝達度最小値算出処理について説明する。
図42は、コントローラ50が実行する情報伝達度最小値算出処理を示すフローチャートである。
図42において、情報伝達度最小値算出処理を開始すると、コントローラ50は、車速に依存する情報伝達度Kv1を算出する(ステップS1010)。
図43において、車速が0から第1の閾値までは、車速に依存する情報伝達度Kv1は0.5で一定の値となっており、車速が第1の閾値を超えると、車速が増加するにつれて、車速に依存する情報伝達度Kv1は減少する。また、車速に依存する情報伝達度Kv1は、0が下限値となっている。
次に、コントローラ50は、車両周囲の明るさに依存する情報伝達度KbおよびKb1を算出する(ステップS1020)。
ここで、車両周囲の明るさに依存する情報伝達度Kbは悪路以外で用いる値、車両周囲の明るさに依存する情報伝達度Kb1は悪路で用いる値である。
図44において、車両周囲の明るさが第1の閾値を超えると、車両周囲の明るさが増加するほど、車両周囲の明るさに依存する情報伝達度Kbは増加している。そして、車両周囲の明るさに依存する情報伝達度Kbは、最大値0.5で飽和している。
また、図44において、車両周囲の明るさが第1の閾値を超えると、車両周囲の明るさが増加するほど、車両周囲の明るさに依存する情報伝達度Kb1は減少し、最小値0となる。さらに車両周囲の明るさが増加すると、車両周囲の明るさに依存する情報伝達度Kb1は増加し、最大値0.5で飽和している。
次に、コントローラ50は、ワイパーの作動状態に依存する情報伝達度KwおよびKw1を算出する(ステップS1030)。
ここで、ワイパーの作動状態に依存する情報伝達度Kwは悪路以外で用いる値、ワイパーの作動状態に依存する情報伝達度Kw1は悪路で用いる値である。
図46において、ワイパーの作動状態が、オフの場合、間欠動作している場合、通常速度で動作している場合、高速動作している場合のそれぞれについて、悪路以外で用いるワイパーの作動状態に依存する情報伝達度Kwと、悪路で用いるワイパーの作動状態に依存する情報伝達度Kw1とが設定されている。
次に、コントローラ50は、道路種別に依存する情報伝達度Krを算出する(ステップS1040)。
図47において、道路種別が、市街地、郊外路および高速道路のそれぞれについて道路種別に依存する情報伝達度Krが設定されている。
なお、コントローラ50は、カーナビゲーションシステムからの現在位置および地図情報と、信号の数等を基に、市街地、郊外路および高速道路のいずれを走行しているかを判定する。
ステップS1050の後、コントローラ50は、車両状態伝達量決定処理に戻る。
次に、車両状態伝達量決定処理のステップS1100における情報伝達度算出処理について説明する。
図48は、コントローラ50が実行する情報伝達度算出処理を示すフローチャートである。
図48において、情報伝達度算出処理を開始すると、コントローラ50は、車両左右方向の挙動を伝達する度合いを示す左右挙動伝達度Kgyを算出する左右挙動伝達度算出処理を実行する(ステップS1110)。
次に、コントローラ50は、車両前後方向の挙動を伝達する度合いを示す前後挙動伝達度Kgxを算出する前後挙動伝達度算出処理を実行する(ステップS1120)。
次に、コントローラ50は、路面からステアリングホイール5に入力される操作力を伝達する度合いを示す操作力伝達度Kfyを算出する操作力伝達度算出処理を実行する(ステップS1140)。
ステップS1140の後、コントローラ50は、車両状態伝達量決定処理に戻る。
次に、情報伝達度算出処理のステップS1110における左右挙動伝達度算出処理について説明する。
図49は、コントローラ50が実行する左右挙動伝達度算出処理を示すフローチャートである。
図49において、左右挙動伝達度算出処理を開始すると、コントローラ50は、左右挙動伝達度基準値Kgy0が情報伝達度最小値K_minより大きいか否かの判定を行う(ステップS1111)。
ステップS1111において、左右挙動伝達度基準値Kgy0が情報伝達度最小値K_minより大きいと判定した場合、コントローラ50は、左右挙動伝達度Kgyとして、左右挙動伝達度基準値Kgy0を設定する(ステップS1112)。
一方、ステップS1111において、左右挙動伝達度基準値Kgy0が情報伝達度最小値K_min以下であると判定した場合、コントローラ50は、左右挙動伝達度Kgyとして、情報伝達度最小値K_minを設定する(ステップS1113)。
ステップS1112およびステップS1113の後、コントローラ50は、情報伝達度算出処理に戻る。
次に、情報伝達度算出処理のステップS1120における前後挙動伝達度算出処理について説明する。
図50は、コントローラ50が実行する前後挙動伝達度算出処理を示すフローチャートである。
図50において、前後挙動伝達度算出処理を開始すると、コントローラ50は、前後挙動伝達度基準値Kgx0が情報伝達度最小値K_minより大きいか否かの判定を行う(ステップS1121)。
一方、ステップS1121において、前後挙動伝達度基準値Kgx0が情報伝達度最小値K_min以下であると判定した場合、コントローラ50は、前後挙動伝達度Kgxとして、情報伝達度最小値K_minを設定する(ステップS1123)。
ステップS1122およびステップS1123の後、コントローラ50は、情報伝達度算出処理に戻る。
次に、情報伝達度算出処理のステップS1130における上下挙動伝達度算出処理について説明する。
図51は、コントローラ50が実行する上下挙動伝達度算出処理を示すフローチャートである。
図51において、上下挙動伝達度算出処理を開始すると、コントローラ50は、上下挙動伝達度基準値Kgz0が情報伝達度最小値K_minより大きいか否かの判定を行う(ステップS1131)。
一方、ステップS1131において、上下挙動伝達度基準値Kgz0が情報伝達度最小値K_min以下であると判定した場合、コントローラ50は、上下挙動伝達度Kgzとして、情報伝達度最小値K_minを設定する(ステップS1133)。
ステップS1134において、走行路面の状況が悪路でないと判定した場合、コントローラ50は、情報伝達度算出処理に戻る。
一方、ステップS1134において、走行路面の状況が悪路であると判定した場合、コントローラ50は、悪路に対応した情報伝達度最小値K_min1を算出する(ステップS1135)。
次に、コントローラ50は、上下挙動伝達度KgzがK_min1より大きいか否かの判定を行う(ステップS1136)。
一方、ステップS1136において、上下挙動伝達度KgzがK_min1以下であると判定した場合、コントローラ50は、上下挙動伝達度Kgzとして、悪路に対応した情報伝達度最小値K_min1を設定する(ステップS1137)。
ステップS1137の後、コントローラ50は、情報伝達度算出処理に戻る。
次に、情報伝達度算出処理のステップS1140における操作力伝達度算出処理について説明する。
図52は、コントローラ50が実行する操作力伝達度算出処理を示すフローチャートである。
図52において、操作力伝達度算出処理を開始すると、コントローラ50は、操作力伝達度基準値Kfy0が情報伝達度最小値K_minより大きいか否かの判定を行う(ステップS1141)。
ステップS1141において、操作力伝達度基準値Kfy0が情報伝達度最小値K_minより大きいと判定した場合、コントローラ50は、操作力伝達度Kfyとして、操作力伝達度基準値Kfy0を設定する(ステップS1142)。
ステップS1142およびステップS1143の後、コントローラ50は、情報伝達度算出処理に戻る。
コントローラ50がこれらの制御を実行することにより、自動車1Aにおいては、路面状況および車両挙動に基づいて、能動型サスペンション4FR,4FL,4RR,4RLによって路面からの振動を抑制する度合いを適切に制御することができる。
(1)自車両の状態と、自車両周囲の障害物の状態とに基づいて、自車両に生じている車両挙動を抑制して伝達し、自車両の状態および自車両周囲の障害物の状態とに基づく操作反力を付与する。
そのため、自車両の状態と、自車両周囲の障害物の状態とに応じて、自車両に生じている車両挙動を抑制して伝達することができる。また、車両挙動を抑制して伝達した状態で、運転操作補助のために反力を付与することができる。
したがって、運転者に対し、より適切に車両の運転操作のための情報を伝達することが可能となる。
本実施形態において、上下挙動伝達度基準値算出処理では、加速中フラグが1であるか否か、および、減速中フラグが1であるか否かに基づいて、上下挙動伝達度基準値を設定するものとして説明した。
これに対し、本応用例では、上下挙動伝達度基準値算出処理において、走行路面の状況が悪路であるか否かに応じて、上下挙動伝達度基準値を設定する。
具体的には、加減速時における能動型サスペンション4FR,4FL,4RR,4RLの制御基準値として予め設定された値に対し、走行路面の状況が悪路である場合には、その制御基準値よりも大きい値(即ち、加減速による車両上下方向の挙動をより多く伝える値)に設定する。
このような処理により、走行路面の状況が悪路であり、路面から大きい振動が入力される場合に、加減速による車両上下方向の挙動を適確に運転者に伝達することができる。
Claims (12)
- 自車両の状態を検出する車両状態検出手段と、
自車両周囲に存在する障害物を検出する障害物検出手段と、
車両の運転操作を行う運転操作手段と、
該運転操作手段に操作反力を付与する操作反力付与手段と、
前記車両状態検出手段および前記障害物検出手段の検出結果に基づいて、前記自車両の周囲に存在する障害物に対するリスクポテンシャルを算出するリスクポテンシャル算出手段と、
前記リスクポテンシャルの大きさに応じて、前記操作反力付与手段を制御するリスク伝達手段と、
走行路の状態を検出する走行路状態検出手段と、
運転者に入力される上下方向の動きを制御する動作制御手段と、
前記走行路状態検出手段および前記車両状態検出手段の検出結果に基づいて、前記動作制御手段を制御して、自車両に生じている車両挙動を前記リスクポテンシャルに応じて抑制して、外乱情報を運転者に伝達する情報伝達制御手段と、
を備えることを特徴とする車両用運転操作補助装置。 - 前記情報伝達制御手段は、前記リスクポテンシャルの大きさに応じて、前記操作反力付与手段における車両前後方向あるいは左右方向の操作反力の少なくともいずれかと、前記動作制御手段とを制御することにより、自車両に生じている車両挙動を抑制して運転者に伝達することを特徴とする請求項1記載の車両用運転操作補助装置。
- 前記情報伝達制御手段は、前記リスクポテンシャルが大きいほど、自車両に生じている車両挙動を大きく抑制して運転者に伝達することを特徴とする請求項1または2記載の車両用運転操作補助装置。
- 自車両の安定状態を検出する安定状態検出手段を備え、
前記情報伝達制御手段は、前記安定状態検出手段が検出した自車両の安定状態に基づいて、前記車両挙動を抑制する度合いを変化させることを特徴とする請求項3記載の車両用運転操作補助装置。 - 前記情報伝達制御手段は、前記安定状態検出手段が検出した自車両の安定状態が不安定であるほど、前記車両挙動を抑制する度合いを大きくすることを特徴とする請求項4記載の車両用運転操作補助装置。
- 前記情報伝達制御手段は、前記安定状態検出手段が検出した自車両の安定状態が不安定であるほど、前記車両挙動を抑制する度合いを小さくすることを特徴とする請求項4記載の車両用運転操作補助装置。
- 前記情報伝達制御手段は、前記リスクポテンシャルが第1の閾値以下である場合、自車両に生じている車両挙動を第1の制御量で抑制し、前記リスクポテンシャルが前記第1の閾値を超えている場合、前記リスクポテンシャルが該第1の閾値より大きくなるほど、自車両に生じている車両挙動を抑制する度合いを減少させることを特徴とする請求項1または2記載の車両用運転操作補助装置。
- 前記動作制御手段は、車輪と車体との間に介在する能動型のサスペンションであることを特徴とする請求項1記載の車両用運転操作補助装置。
- 前記動作制御手段は、減衰力が可変な減衰力制御装置を備えたサスペンションであることを特徴とする請求項1記載の車両用運転操作補助装置。
- 前記動作制御手段は、運転席シートと車体との間に介在する制御型のサスペンションであることを特徴とする請求項1記載の車両用運転操作補助装置。
- 自車両の状態と、自車両周囲の障害物の状態とに基づいて、自車両に生じている車両挙動を抑制して伝達し、自車両の状態および自車両周囲の障害物の状態とに基づく操舵反力および制駆動操作反力を付与することを特徴とする車両用運転操作補助方法。
- 車体と、
自車両の状態を検出する車両状態検出手段と、
自車両周囲に存在する障害物を検出する障害物検出手段と、
車両の運転操作を行う運転操作手段と、
該運転操作手段に操作反力を付与する操作反力付与手段と、
前記車両状態検出手段および前記障害物検出手段の検出結果に基づいて、前記自車両の周囲に存在する障害物に対するリスクポテンシャルを算出するリスクポテンシャル算出手段と、
前記リスクポテンシャルの大きさに応じて、前記操作反力付与手段を制御するリスク伝達手段と、
走行路の状態を検出する走行路状態検出手段と、
運転者に入力される上下方向の動きを制御する動作制御手段と、
前記走行路状態検出手段および前記車両状態検出手段の検出結果に基づいて、前記動作制御手段を制御して、自車両に生じている車両挙動を前記リスクポテンシャルに応じて抑制して、外乱情報を運転者に伝達する情報伝達制御手段と、
を備えることを特徴とする自動車。
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