JP2015151086A - vehicle control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両制御装置に関する。 The present invention relates to a vehicle control device.
従来、レーンキープアシスト制御において、操舵トルクに基づき車線範囲内にて目標コースを変更する車両制御装置が知られている(例えば特許文献1)。 Conventionally, in lane keep assist control, a vehicle control device that changes a target course within a lane range based on steering torque is known (for example, Patent Document 1).
従来の車両制御装置では、ドライバの操舵意思を操舵トルクにて判定しており、実際に操舵トルクが変化するまでドライバの操舵意思を判定できないため、ドライバの運転意思を正確に判定することが困難である。そのため、設定した目標コースとドライバの意図する目標コースとの乖離が起きやすく、ドライバが違和感を感じやすい。 In the conventional vehicle control device, the driver's steering intention is determined by the steering torque, and the driver's steering intention cannot be determined until the steering torque actually changes. Therefore, it is difficult to accurately determine the driver's driving intention. It is. For this reason, a divergence between the set target course and the target course intended by the driver tends to occur, and the driver tends to feel uncomfortable.
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、レーンキープアシスト制御においてドライバの違和感を抑制できる車両制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a vehicle control device that can suppress a driver's uncomfortable feeling in lane keep assist control.
上記課題を解決するため、本発明に係る車両制御装置は、設定された目標コースに沿って車両が走行するように操舵支援を行うレーンキープアシスト制御を実行可能であり、前記レーンキープアシスト制御において、操舵角速度及び操舵トルクの積と、操舵角及び前記操舵トルクの微分値の積とを加算して算出される操舵仕事率が所定値以下となる走行位置を前記目標コースに設定することを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, the vehicle control device according to the present invention can execute lane keep assist control for assisting steering so that the vehicle travels along a set target course. In the lane keep assist control, The traveling position at which the steering power calculated by adding the product of the steering angular velocity and the steering torque and the product of the steering angle and the differential value of the steering torque is equal to or less than a predetermined value is set as the target course. And
本発明に係る車両制御装置は、レーンキープアシスト制御においてドライバの違和感を抑制できるという効果を奏する。 The vehicle control device according to the present invention has an effect that a driver's uncomfortable feeling can be suppressed in the lane keep assist control.
以下に、本発明に係る車両制御装置の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of a vehicle control device according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.
[実施形態]
まず図1,2を参照して、本発明の一実施形態に係る車両制御装置10の構成について説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る車両制御装置の概略構成を示すブロック図であり、図2は、能動受動状態量とレーンキープ目標軌道ずらし量との関係を示す図である。
[Embodiment]
First, the configuration of the
車両制御装置10は、設定された目標コース(目標走行路、目標軌跡とも言う)に沿って、この車両制御装置10を搭載する車両が走行するように操舵支援を行うレーンキープアシスト制御を実行可能である。レーンキープアシスト制御は、この車両制御装置10が搭載される車両の走行路を目標走行路に維持する制御とも言うことができる。図1に示すように、車両制御装置10は、このレーンキープアシスト制御に関する機能として、指標演算部11と、目標軌跡算出部12と、レーンキープ制御量算出部13と、微分器14とを備える。
The
指標演算部11は、能動受動状態量(操舵仕事率)Pを演算する。能動受動状態量Pは、車両のドライバの操舵操作の状態を表す指標である。能動受動状態量Pが小さいほど、ドライバの操舵意思の比較的弱い操舵操作が行われている状態である「受動状態」を示し、能動受動状態量Pが大きいほど、ドライバの操舵位置の比較的強い操舵操作が行われている「能動状態」を示す。
The
本実施形態では、この能動受動状態量Pとして、車両のハンドルに対するドライバの操舵操作における仕事率(単位時間当たりに使われているエネルギを表す物理量)を表す指標である操舵仕事率を用いる(以降では能動受動状態量Pを操舵仕事率Pとも表記する)。操舵仕事率Pは、例えば、操舵角速度(車両のハンドルの操舵角の時間微分)とドライバにより車両のハンドルに入力される操舵トルクとの積に基づく第一操舵仕事率P1と、操舵角と操舵トルクの時間微分(微分値)との積に基づく第二操舵仕事率P2とを加算して、下記の(1)式で算出することができる。
P=P1+P2
=a{θ(t)´*T(t)}+b{θ(t)*T(t)´} ・・・(1)
In the present embodiment, as the active passive state amount P, a steering work rate that is an index representing a work rate (physical amount representing energy used per unit time) in the steering operation of the driver with respect to the steering wheel of the vehicle is used (hereinafter referred to as “active passive state amount P”). Then, the active passive state quantity P is also expressed as a steering power P). The steering power P is, for example, the first steering power P1 based on the product of the steering angular velocity (the time derivative of the steering angle of the vehicle steering wheel) and the steering torque input to the vehicle steering wheel by the driver, the steering angle and the steering. It can be calculated by the following equation (1) by adding the second steering power P2 based on the product of the time derivative (differential value) of the torque.
P = P1 + P2
= A {θ (t) ′ * T (t)} + b {θ (t) * T (t) ′} (1)
ここで、θ(t)は操舵角であり、θ(t)´は操舵角速度を表す。T(t)は操舵トルクであり、T(t)´は操舵トルクの時間微分(微分値)である。tは時間を表す。a,bは、適宜設定可能なパラメータである。以下の説明では、これらを簡略化して、θ(t)をθ、θ(t)´をθ´、T(t)をT、T(t)´をT´と表す場合がある。なお、本実施形態では、操舵角θ及び操舵角速度θ´の方向は、左回転方向を正方向、右回転方向を負方向とする。 Here, θ (t) is a steering angle, and θ (t) ′ represents a steering angular velocity. T (t) is a steering torque, and T (t) ′ is a time derivative (differential value) of the steering torque. t represents time. a and b are parameters that can be set as appropriate. In the following description, these may be simplified, and θ (t) may be represented as θ, θ (t) ′ as θ ′, T (t) as T, and T (t) ′ as T ′. In the present embodiment, regarding the direction of the steering angle θ and the steering angular velocity θ ′, the left rotation direction is a positive direction and the right rotation direction is a negative direction.
上記の(1)式で用いる操舵角θ及び操舵速度θ´は、例えば車両に搭載される操舵角センサの検出信号に基づき取得され、指標演算部11に入力される。また、操舵トルクTは、例えば車両に搭載されるトルクセンサの検出信号に基づき取得され、指標演算部11に入力される。操舵トルクの微分値T´は、本実施形態では、操舵トルクTを微分器14に入力することで算出され、指標演算部11に入力される。指標演算部11は、これらの入力情報を用いて上記の(1)式により能動受動状態量Pを算出して、目標軌跡算出部12に出力する。
The steering angle θ and the steering speed θ ′ used in the above equation (1) are acquired based on, for example, a detection signal of a steering angle sensor mounted on the vehicle and input to the
目標軌跡算出部12は、指標演算部11により算出された能動受動状態量Pに応じて、レーンキープアシスト制御の目標軌跡を補正する。具体的には、目標軌跡算出部12は、まず、能動受動状態量Pに応じて、レーンキープアシスト制御の目標軌跡のずらし量(目標軌跡ずらし量)δを算出する。目標軌跡ずらし量δとは、予め設定されている目標軌跡を進行方向左側または右側にずらすための変更量である。一般的に、レーンキープアシスト制御で用いる目標軌跡は、走行レーンの中央に設定されることが多いが、この場合、車両制御装置10は、例えば目標軌跡ずらし量δに応じて、目標軌跡を走行レーン内の左寄りまたは右寄りに変更することができる。
The target
目標軌跡算出部12は、例えば図2に示す能動受動状態量Pと目標軌跡ずらし量δ(図2では「レーンキープ目標軌跡ずらし量」と表記)との対応関係に基づいて、能動受動状態量Pの値に応じて目標軌跡ずらし量δを設定する。図2の横軸は能動受動状態量Pを示し、縦軸は目標軌跡ずらし量δを示し、これらの対応関係を示すグラフが実線で表されている。
The target
目標軌跡算出部12は、図2に示すように、能動受動状態量Pが所定値A(例えばA=0)より大きい場合に、ドライバの操舵操作が能動状態であると判断する。そして、目標軌跡算出部12は、図2に示すように、能動受動状態量Pが所定値Aより大きい能動状態領域にある場合には、能動受動状態量Pが大きくなるほど、目標軌跡ずらし量δを正方向に増大させるよう設定されている。この場合、目標軌跡は左方向にずれる。ここで、上述のように、本実施形態では操舵角θ及び操舵角速度θ´も、正方向が操舵方向の左方向、負方向が操舵方向の右方向に設定されている。つまり、ドライバの操舵方向と、目標軌跡ずらし量δによる目標軌跡をずらす方向が一致しており、ドライバの操舵操作が能動状態である場合には、ドライバの操舵意思の方向に目標軌跡をずらすことになる。
As shown in FIG. 2, the target
一方、目標軌跡算出部12は、図2に示すように、能動受動状態量Pが所定値A以下の受動状態領域にある場合には、目標軌跡ずらし量δが0となるよう設定されている。つまり、ドライバの操舵意思の無い受動状態である場合には、その時点の実軌跡を目標軌跡として、目標軌跡をずらさない。
On the other hand, as shown in FIG. 2, the target
そして、目標軌跡算出部12は、このように導出した目標軌跡ずらし量δに基づき、レーンキープ制御の所定の目標軌跡(図1に「レーンキープ目標軌跡」と表記)を補正して、レーンキープ制御量算出部13に出力する。この「レーンキープ目標軌跡」は、例えば、車両の走行状態やドライバの操作状態等の各種情報に基づいて車両制御装置10が算出して、目標軌跡算出部12に入力される。以降の説明では、目標軌跡算出部12からレーンキープ制御量算出部13に出力される目標軌跡を「補正済み目標軌跡」とも表記する。補正済み目標軌跡は、例えばレーンキープ目標軌跡を、操舵方向に目標軌跡ずらし量δの分だけずれるように算出される。つまり、ドライバが能動的に操舵操作を行っている間は、操舵方向の目標軌跡ずらし量δの影響によって、補正済み目標軌跡は操舵方向に変更される。そして、ドライバの操舵操作が受動状態に遷移すると、新たに積算される目標軌跡ずらし量δが無くなるので、補正済み目標軌跡は能動状態時に変更された位置に収束する。
Then, the target
レーンキープ制御量算出部13は、目標軌跡算出部12により算出された補正済み目標軌跡に応じて、レーンキープアシスト制御の制御量(レーンキープ制御量)を調整する。レーンキープ制御量は、レーンキープアシスト制御に用いられる車載装置(例えば電動パワーステアリング装置(EPS)、フロントステア装置、リアステア装置など)に対して、車両の走行軌跡を目標軌跡に追従させるために要求される、これらの車載装置の制御量(例えば、駆動電流値や駆動デューティー比など)を含む。
The lane keep
レーンキープ制御量算出部13は、例えば、下記の(2)式でレーンキープ制御量を算出することができる。
レーンキープ制御量=目実偏差×レーンキープゲイン ・・・(2)
The lane keep control
Lane-keep control amount = Actual deviation x Lane-keep gain (2)
ここで、上記(2)式の「目実偏差」とは、目標軌跡算出部12から入力された補正済み目標軌跡に対する車両の実軌跡の偏差である。車両の実軌跡は、例えば車両に搭載される各種センサ類で計測され、レーンキープ制御量算出部13に入力される。なお、「目実偏差」は、現在のレーンキープ状態を示す情報の一例であり、他の情報と置き換えてもよい。また、上記(2)式の「レーンキープゲイン」とは、目実偏差に応じてレーンキープ制御量の大きさを決めるパラメータである。本実施形態では、レーンキープゲインは所定値とすることができる。
Here, the “real deviation” in the equation (2) is a deviation of the actual trajectory of the vehicle with respect to the corrected target trajectory input from the target
微分器14は、入力情報の微分値を出力する。本実施形態では、微分器14は、操舵トルクTが入力されると、操舵トルクの微分値T´を指標演算部11に出力する。
The
上記の車両制御装置10の各機能は、車両に搭載され車両の各部の駆動を制御する単数または複数のECU(Electronic Control Unit:電子制御ユニット)により実現することができる。ECUは、物理的には、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)及びインターフェースを含む周知のマイクロコンピュータを主体とする電子回路である。上記の車両制御装置10の各機能は、ECUにおいて、ROMに保持されるアプリケーションプログラムをRAMにロードしてCPUで実行することによって、CPUの制御のもとで車両内の各種装置を動作させると共に、RAMやROMにおけるデータの読み出し及び書き込みを行うことで実現される。
Each function of the
次に、図3を参照して、本実施形態に係る車両制御装置10の動作について説明する。図3は、本実施形態の車両制御装置におけるレーンキープアシスト制御の処理を示すフローチャートである。図3のフローチャートに示す一連の処理は、車両制御装置10により例えば所定周期ごとに実施される。
Next, the operation of the
ステップS1では、車両内の各種センサにより、操舵トルクT、操舵角速度θ´、及び操舵角θが計測される。ステップS1の処理が完了するとステップS2に移行する。 In step S1, the steering torque T, the steering angular velocity θ ′, and the steering angle θ are measured by various sensors in the vehicle. When the process of step S1 is completed, the process proceeds to step S2.
ステップS2では、微分器14により、ステップS1にて計測された操舵トルクTに基づいて、操舵トルクの微分値T´=dT/dtが演算される。ステップS2の処理が完了するとステップS3に移行する。
In step S2, the
ステップS3では、指標演算部11により、車両のドライバの操舵操作の状態を表す指標が演算される。具体的には、指標演算部11は、ステップS1にて計測された操舵トルクT、操舵角速度θ´、及び操舵角θと、ステップS2にて演算された操舵トルクの微分値T´とに基づいて、上記の(1)式を用いて今回の制御周期での能動受動状態量(操舵仕事率)Pを算出する。ステップS3の処理が完了するとステップS4に移行する。
In step S3, the
ステップS4では、目標軌跡算出部12により、ステップS3にて演算された能動受動状態量Pに基づいて、目標軌跡ずらし量δが演算される。目標軌跡算出部12は、例えば図2に示す能動受動状態量Pと目標軌跡ずらし量δとの対応関係に基づいて、今回の制御周期での能動受動状態量Pに対応するように目標軌跡ずらし量δを設定する。ステップS4の処理が完了するとステップS5に移行する。
In step S4, the target
ステップS5では、目標軌跡算出部12により、ステップS4で設定された目標軌跡ずらし量δを用いて、車両制御装置10内で算出されて入力されたレーンキープアシスト制御の所定の目標軌跡(レーンキープ目標軌跡)を補正して、補正済み目標軌跡を算出する。目標軌跡算出部12は、例えばステップS1で計測された操舵角θの情報に基づき、今回の制御周期における操舵方向を特定する。そして、目標軌跡算出部12は、レーンキープ目標軌跡をこの操舵方向に目標軌跡ずらし量δだけずらすように補正する。なお、本ステップにて算出された補正済み目標軌跡は、次回の制御周期におけるレーンキープ目標軌跡として保持される。つまり、目標軌跡ずらし量δに基づくレーンキープ目標軌跡の補正量は積算される。ステップS5の処理が完了するとステップS6に移行する。
In step S5, the target
ステップS6では、レーンキープ制御量算出部13により、レーンキープ制御量が演算される。レーンキープ制御量算出部13は、ステップS5にて演算された補正済み目標軌跡と、今回の制御周期の実軌跡との偏差(目実偏差)に基づき、上記の(2)式に示したように、目実偏差にレーンキープゲインを乗じることで算出したレーンキープ制御量を出力する。車両制御装置10は、このように出力したレーンキープ制御量を用いて、レーンキープアシスト制御を実行する。ステップS5の処理が完了すると、今回の制御周期での本制御フローの処理を終了する。
In step S6, the lane keep control
このように、本実施形態の車両制御装置10は、設定された目標コース(目標軌跡)に沿って車両が走行するように操舵支援を行うレーンキープアシスト制御を実行可能である。このレーンキープアシスト制御において、操舵角速度θ´及び操舵トルクTの積(第一操舵仕事率P1)と、操舵角θ及び操舵トルクの微分値T´の積(第二操舵仕事率P2)とを加算して算出される操舵仕事率P(能動受動状態量P)が、図2に示すように、所定値Aを超えるとき(すなわちP>A)、ドライバの操舵操作が、操舵意思のある能動状態であると判定する。この場合、車両制御装置10は、操舵仕事率Pに応じて導出される目標軌跡ずらし量δに基づいて、レーンキープアシスト制御の目標軌跡を操舵方向にずらすよう補正する。これにより、操舵操作が能動状態の場合には、ドライバの操舵意思に応じて補正された目標軌跡に追従していくように実軌道が遷移される。したがって、例えばドライバがレーンの端を走行したいなど、レーンキープアシスト制御とドライバの意思が反するような状況が生じても、目標コースをドライバの意思に合わせて適宜変更でき、操舵フィールの違和感を抑制できる。
As described above, the
一方、図2に示すように、操作仕事率Pが所定値A以下のとき(すなわちP≦A)、車両制御装置10は、ドライバの操舵操作が、操舵意思の無い受動状態と判定する。この場合、目標軌跡ずらし量δは0となるよう設定されているので、車両制御装置10は、目標軌跡を補正せずに実軌跡に合わせて維持する。
On the other hand, as shown in FIG. 2, when the operation power P is equal to or less than a predetermined value A (that is, P ≦ A), the
ところで、ドライバが能動状態で操舵を行い、車両の実軌跡を所望の走行位置(例えば走行レーンの左寄りまたは右寄りの位置)に遷移させた後には、ドライバはこの走行位置での走行を維持することを望むようになり、意図的な操舵を行わなくなって、操舵操作が受動状態に遷移するものと考えられる。つまり、本実施形態の車両制御装置10は、レーンキープアシスト制御において、ドライバの操舵操作を受動状態に収束させる。言い換えると、車両制御装置10は、レーンキープアシスト制御において、操舵仕事率Pが所定値A以下となる走行位置を目標コース(目標軌跡)に設定する。
By the way, after the driver steers in an active state and changes the actual trajectory of the vehicle to a desired travel position (for example, a position on the left or right side of the travel lane), the driver must maintain the travel at this travel position. Therefore, it is considered that the steering operation shifts to the passive state without intentional steering. That is, the
この構成により、操舵トルクTに関連する第一操舵仕事率P1に加えて、操舵トルクの微分値T´に関連する第二操舵仕事率P2による判定にて、ドライバの操舵意思(受動状態)を判定することで、ドライバの意図する走行位置と目標コースとの乖離を少なくすることができるため、レーンキープアシスト制御においてドライバの感じる違和感を抑制できる。 With this configuration, in addition to the first steering power P1 related to the steering torque T, the determination of the driver's steering intention (passive state) is made based on the determination based on the second steering power P2 related to the steering torque differential value T ′. By making the determination, it is possible to reduce the difference between the travel position intended by the driver and the target course, so that it is possible to suppress a sense of discomfort felt by the driver in the lane keep assist control.
以上、本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。上記実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, the said embodiment was shown as an example and is not intending limiting the range of invention. The above-described embodiment can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. The above-described embodiments and modifications thereof are included in the invention described in the claims and equivalents thereof, as long as they are included in the scope and gist of the invention.
10 車両制御装置
P 能動受動状態量(操舵仕事率)
10 Vehicle control device P Active passive state quantity (steering power)
Claims (1)
前記レーンキープアシスト制御において、操舵角速度及び操舵トルクの積と、操舵角及び前記操舵トルクの微分値の積とを加算して算出される操舵仕事率が所定値以下となる走行位置を前記目標コースに設定する
ことを特徴とする車両制御装置。
Lane keep assist control can be executed to assist steering so that the vehicle travels along the set target course,
In the lane keep assist control, the travel position where the steering power calculated by adding the product of the steering angular velocity and the steering torque and the product of the steering angle and the differential value of the steering torque becomes a predetermined value or less is determined as the target course. The vehicle control apparatus characterized by setting to.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2014028740A JP2015151086A (en) | 2014-02-18 | 2014-02-18 | vehicle control device |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2017061284A (en) * | 2015-09-25 | 2017-03-30 | トヨタ自動車株式会社 | Vehicular operation support apparatus |
-
2014
- 2014-02-18 JP JP2014028740A patent/JP2015151086A/en active Pending
Cited By (1)
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