JP2016094038A - Vehicular travel control system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、走行環境を認識し、自車両の走行情報を検出して自動運転制御を行う車両の走行制御システムに関する。 The present invention relates to a vehicle travel control system that recognizes a travel environment, detects travel information of a host vehicle, and performs automatic driving control.
近年、車両においては、ドライバの運転を、より快適に安全に行えるように自動運転の技術を利用した様々なシステムが開発され提案されており、このようなシステムでは、操舵系の故障に対する対策が重要となる。 In recent years, in vehicles, various systems using automatic driving technology have been developed and proposed so that drivers can drive more comfortably and safely, and in such systems, countermeasures against steering system failures have been proposed. It becomes important.
例えば、特許文献1には、パワーステアリング装置の異常が検知された場合に、ブレーキ制御で車両のヨーモーメントを補うことにより、パワーステアリング装置の失陥に伴う車両挙動の不安定化を抑制する技術が開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses a technique for suppressing instability of vehicle behavior due to failure of a power steering device by compensating for the yaw moment of the vehicle by brake control when an abnormality of the power steering device is detected. Is disclosed.
しかしながら、特許文献1に開示されるような従来の技術は、パワーステアリング装置が故障した場合、単にブレーキ制御でヨーモーメントを発生させるのみであり、ブレーキによるヨーモーメントで発生するステアトルクについては考慮していない。 However, the conventional technology disclosed in Patent Document 1 merely generates a yaw moment by brake control when the power steering device fails, and takes into account the steering torque generated by the yaw moment by the brake. Not.
このため、自動運転の際に異常が検出されてドライバに操縦を引き継ぐまでの間、ブレーキによるヨーモーメント制御で現在の車線を維持しようとしても、ステアトルクの影響によって必要なヨーモーメントに過不足が生じ、車線維持に必要な精度を得ることが困難となる。 For this reason, even if an attempt is made to maintain the current lane by controlling the yaw moment by the brake until an abnormality is detected during automatic driving and the driver takes over control, the necessary yaw moment is excessive or insufficient due to the effect of the steering torque. As a result, it becomes difficult to obtain the accuracy necessary for maintaining the lane.
例えば、カメラの撮像画像等から車線を認識して自動運転を行う場合、一時的な画像認識の停止や信頼性の低下等によって車線位置情報が更新されず、車線に対するヨー偏差及び横位置をフィードバック制御できなくなるような状況下で操舵系に異常が発生すると、ブレーキによるヨーモーメント制御で現在の車線を維持しようとしても、ステアトルクによる影響を無視できず、車線維持に必要な精度を得ることが困難となる。 For example, when performing automatic driving by recognizing a lane from a captured image of a camera, the lane position information is not updated due to a temporary stop of image recognition or a decrease in reliability, and the yaw deviation and lateral position with respect to the lane are fed back If an abnormality occurs in the steering system in a situation where it is impossible to control, even if trying to maintain the current lane by controlling the yaw moment with the brake, the influence of the steering torque cannot be ignored, and the accuracy necessary for maintaining the lane can be obtained. It becomes difficult.
更に、ブレーキによるヨーモーメント制御は、車両の減速を伴うことから、単にブレーキ制御でヨーモーメントを発生させるのみでは不要な減速が発生し、後続車等からの追突のリスクが高まる虞がある。 Furthermore, since the yaw moment control by the brake is accompanied by the deceleration of the vehicle, unnecessary deceleration is generated only by generating the yaw moment by the brake control, which may increase the risk of a rear-end collision from the following vehicle.
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、自動運転制御において、操舵系に異常が発生した場合のブレーキによるヨーモーメント制御を適正化し、ステアトルクの影響を抑制すると共に不要な減速を発生させることのない車両の走行制御システムを提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and in automatic operation control, the yaw moment control by the brake when an abnormality occurs in the steering system is optimized, the influence of the steering torque is suppressed, and unnecessary deceleration is generated. An object of the present invention is to provide a traveling control system for a vehicle that never happens.
本発明の一態様による車両の走行制御システムは、自車両が走行する環境の走行環境情報と自車両の走行情報とに基づいて自動運転制御を実行する車両の走行制御システムにおいて、前記自動運転制御の際に、少なくとも車両の操舵系に異常が検出された場合、ヨーブレーキ制御で車両に付加するヨーモーメントを算出する要求ヨーモーメント算出部と、前記ヨーブレーキ制御によって発生するハンドルのステアトルクを、車両諸元に応じて推定するステアトルク推定部と、前記操舵系の異常の状態に応じて、前記ステアトルクに基づく前記ヨーモーメントの補正量を算出し、該補正量で補正したヨーモーメントを発生させるよう前記ヨーブレーキ制御を補正するヨーブレーキ補正部とを備える。 A vehicle travel control system according to an aspect of the present invention is a vehicle travel control system that performs automatic operation control based on travel environment information of an environment in which the host vehicle travels and travel information of the host vehicle. In this case, if an abnormality is detected at least in the steering system of the vehicle, a required yaw moment calculating unit that calculates a yaw moment to be added to the vehicle by the yaw brake control, and a steering torque generated by the yaw brake control, A steer torque estimating unit that estimates according to vehicle specifications, and calculates a correction amount of the yaw moment based on the steer torque according to an abnormal state of the steering system, and generates a yaw moment corrected by the correction amount And a yaw brake correction unit for correcting the yaw brake control.
本発明によれば、自動運転制御において、操舵系に異常が発生した場合のブレーキによるヨーモーメント制御を適正化し、ステアトルクの影響を抑制すると共に不要な減速を発生させることなく、ヨーモーメント制御の精度向上や不要な減速による後続車からの追突リスクの低減を図ることができる。 According to the present invention, in the automatic operation control, the yaw moment control by the brake when the abnormality occurs in the steering system is optimized, the influence of the steering torque is suppressed, and unnecessary deceleration is not generated, and the yaw moment control is performed. It is possible to reduce the risk of rear-end collision from the following vehicle due to improved accuracy and unnecessary deceleration.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図1において、符号1は、走行制御装置10を中心として構成される車両の走行制御システムを示している。走行制御装置10には、周辺環境認識装置20、自車位置情報検出装置21、車車間通信装置22、道路交通情報通信装置23、エンジン制御装置24、ブレーキ制御装置25、ステアリング制御装置26、警報装置27等が車載ネットワークを形成する通信バス100を介して接続され、また、各種設定及び操作用のスイッチ群28が接続されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIG. 1, the code | symbol 1 has shown the traveling control system of the vehicle comprised centering on the
周辺環境認識装置20は、車両の外部環境を撮影して画像情報を取得する車室内に設けた固体撮像素子等を備えたカメラ装置(ステレオカメラ、単眼カメラ、カラーカメラ等:図示せず)と、車両の周辺に存在する立体物からの反射波を受信するレーダ装置(レーザレーダ、ミリ波レーダ、超音波レーダ等:図示せず)で構成されている。
The surrounding
周辺環境認識装置20は、カメラ装置で撮像した画像情報を基に、例えば、距離情報に対して周知のグルーピング処理を行い、グルーピング処理した距離情報を予め設定しておいた三次元的な道路形状データや立体物データ等と比較することにより、車線区画線データ、道路に沿って存在するガードレール、縁石等の側壁データ、車両等の立体物データ等を自車両からの相対的な位置(距離、角度)を、速度と共に抽出する。
The surrounding
また、周辺環境認識装置20は、レーダ装置で取得した反射波情報を基に、反射した立体物の存在する位置(距離、角度)を、速度と共に検出する。尚、本実施の形態では、周辺環境認識装置20で認識可能な最大距離(立体物までの距離、車線区画線の最遠距離)を視程としている。更に、周辺環境認識装置20では、例えば、カメラ装置、レーダ装置等の異常や、悪天候等により周辺環境認識の精度が低下した場合には、周辺環境認識装置20の異常を走行制御装置10に出力する。
The surrounding
自車位置情報検出装置21は、例えば、公知のナビゲーションシステムであり、例えば、GPS[Global Positioning System:全地球測位システム]衛星から発信された電波を受信し、その電波情報に基づいて現在位置を検出して、フラッシュメモリや、CD(Compact Disc)、DVD(Digital Versatile Disc)、ブルーレイ(Blu−ray;登録商標)ディスク、HDD( Hard disk drive)等に予め記憶しておいた地図データ上に自車位置を特定する。 The own vehicle position information detection device 21 is, for example, a known navigation system, and receives, for example, a radio wave transmitted from a GPS (Global Positioning System) satellite and determines the current position based on the radio wave information. Detected on map data stored in advance in flash memory, CD (Compact Disc), DVD (Digital Versatile Disc), Blu-ray (Blu-ray) disc, HDD (Hard disk drive), etc. Identify your vehicle position.
この予め記憶される地図データとしては、道路データおよび施設データを有している。道路データは、リンクの位置情報、種別情報、ノードの位置情報、種別情報、および、ノードとリンクとの接続関係の情報、すなわち、道路の分岐、合流地点情報と分岐路における最大車速情報等を含んでいる。施設データは、施設毎のレコードを複数有しており、各レコードは、対象とする施設の名称情報、所在位置情報、施設種別(デパート、商店、レストラン、駐車場、公園、車両の故障時の修理拠点の別)情報を示すデータを有している。そして、地図位置上の自車位置を表示して、操作者により目的地が入力されると、出発地から目的地までの経路が所定に演算され、ディスプレイへの画像表示やスピーカからの音声案内により誘導自在になっている。 The map data stored in advance includes road data and facility data. Road data includes link position information, type information, node position information, type information, and information on connection relations between nodes and links, that is, road branching, junction point information and maximum vehicle speed information on branch roads, etc. Contains. The facility data has a plurality of records for each facility, and each record includes the name information of the target facility, location information, facility type (department store, store, restaurant, parking lot, park, vehicle failure) It has data that shows information). Then, the vehicle position on the map position is displayed, and when the destination is input by the operator, the route from the departure point to the destination is calculated in advance, and the image display on the display and the voice guidance from the speaker Can be guided by.
車車間通信装置22は、例えば、所定の通信エリアを有する無線通信装置で構成され、他の車両と通信して情報の送受信を行うことが可能となっている。そして、他の車両との相互通信により、車両情報、走行情報、交通環境情報等を交換する。車両情報としては、車種(本形態では、乗用車、トラック、二輪車等の種別)を示す固有情報がある。また、走行情報としては車速、位置情報、ブレーキランプの点灯情報、右左折時に発信される方向指示器の点滅情報、緊急停止時に点滅されるハザードランプの点滅情報がある。更に、交通環境情報としては、道路の渋滞情報、工事情報等の状況によって変化する情報が含まれている。
The
道路交通情報通信装置23は、所謂、道路交通情報通信システム(VICS:Vehicle Information and Communication System:登録商標)であり、FM多重放送や道路上の発信機から、渋滞や事故、工事、所要時間、駐車場の道路交通情報をリアルタイムに受信し、この受信した交通情報を、上述の予め記憶しておいた地図データ上に表示する。 The road traffic information communication device 23 is a so-called road traffic information communication system (VICS: Vehicle Information and Communication System: registered trademark), and from FM multiplex broadcasting or a transmitter on the road, traffic jams, accidents, construction, required time, The road traffic information of the parking lot is received in real time, and the received traffic information is displayed on the previously stored map data.
スイッチ群28は、ドライバの運転支援制御に係るスイッチ群で、例えば、速度を予め設定しておいた一定速で走行制御させるスイッチ、或いは、先行車との車間距離、車間時間を予め設定しておいた一定値に維持して追従制御させるためのスイッチ、走行車線を設定車線に維持して走行制御するレーンキープ制御のスイッチ、走行車線からの逸脱防止制御を行う車線逸脱防止制御のスイッチ、先行車(追い越し対象車両)の追い越し制御を実行させる追い越し制御実行許可スイッチ、これら全ての制御を協調して行わせる自動運転制御を実行させるためのスイッチ、これら各制御に必要な車速、車間距離、車間時間、制限速度等を設定するスイッチ、或いは、これら各制御を解除するスイッチ等から構成されている。
The
エンジン制御装置24は、車両のエンジン(図示せず)の運転状態を制御する周知の制御ユニットであり、例えば、吸入空気量、スロットル開度、エンジン水温、吸気温度、空燃比、クランク角、アクセル開度、その他の車両情報に基づき、燃料噴射制御、点火時期制御、電子制御スロットル弁の開度制御等の主要な制御を行う。
The
ブレーキ制御装置25は、例えば、ブレーキスイッチ、4輪の車輪速、ハンドル角θH、ヨーレートγ、その他の車両情報に基づき、4輪のブレーキ装置(図示せず)をドライバのブレーキ操作とは独立して制御可能で、周知のアンチロック・ブレーキ・システム(Antilock Brake System)や、横すべり防止制御等の車両に付加するヨーモーメントを制
御するヨーモーメント制御、及び、ヨーブレーキ制御を行う周知の制御ユニットである。そして、ブレーキ制御装置25は、走行制御装置10から、各輪のブレーキ力が入力された場合には、該ブレーキ力に基づいて各輪のブレーキ液圧を算出し、ブレーキ駆動部(図示せず)を作動させる。
The
ステアリング制御装置26は、例えば、車速V、ドライバの操舵トルクTdrv、ハンドル角θH、ヨーレートγ、その他の車両情報に基づき、車両の操舵系に設けた電動パワーステアリングモータ(図示せず)によるアシストトルクを制御する、周知の制御装置である。また、ステアリング制御装置26は、上述の走行車線を設定車線に維持して走行制御するレーンキープ制御、走行車線からの逸脱防止制御を行う車線逸脱防止制御が可能となっており、これらレーンキープ制御、車線逸脱防止制御に必要な操舵角、或いは、操舵トルクが、走行制御装置10により算出されてステアリング制御装置26に入力され、入力された制御量に応じて電動パワーステアリングモータが駆動制御される。また、ステアリング制御装置26では、操舵機構を含む操舵系、操舵トルクセンサ、ハンドル角センサ等の異常を検出するようになっており、走行制御装置10により、これらの異常状態の発生が監視されている。
The steering control device 26, for example, assist torque by an electric power steering motor (not shown) provided in the vehicle steering system based on the vehicle speed V, the driver steering torque Tdrv, the steering wheel angle θH, the yaw rate γ, and other vehicle information. It is a known control device that controls In addition, the steering control device 26 can perform lane keeping control for performing traveling control while maintaining the above-described traveling lane at the set lane, and lane departure preventing control for performing departure preventing control from the traveling lane. A steering angle or steering torque necessary for lane departure prevention control is calculated by the
警報装置27は、車両の様々な装置に異常が生じた場合、警報を適宜発生する装置であり、例えば、モニタ、ディスプレイ、アラームランプ等の視覚的な出力と、スピーカ・ブザー等の聴覚的な出力との少なくとも一方を用いて、警告・報知を行う。
The
以上の各装置を有する走行制御システム1の中心となる走行制御装置10は、各装置20〜27からの入力情報や制御情報に基づいて、障害物等との衝突防止制御、定速走行制御、追従走行制御、レーンキープ制御、車線逸脱防止制御、その他追い越し制御等を協調させて自動運転制御等を実行する。
The
この自動運転制御の際に、少なくとも操舵系に異常が検知された場合、走行制御装置10は、所定の経路に沿って車両を走行させるに必要な車両のヨーモーメントを、ブレーキ制御装置25を介して発生させる異常時走行制御を実行する。以下では、自動運転を行うのに必要な走行環境情報を正常に取得できなくなるような異常(例えば、画像認識の停止や信頼性の低下、レーダ波送受信機能の低下等)が発生し、且つ操舵系に異常が検出された場合を想定して、自車両の運転を安全にドライバに引き継ぐまでの間、或いは異常が一時的なものであって自動運転に復帰するまでの間、自車両を現在の車線内に維持させるための異常時走行制御を実行する例について説明する。
In this automatic driving control, if an abnormality is detected at least in the steering system, the traveling
この異常時走行制御では、走行制御装置10は、走行環境情報の取得が異常になる前の最後に検出した走行環境情報に基づいて自車両の走行経路を設定し、設定した経路に沿って走行するために必要な車両のヨーモーメントを、ブレーキ制御装置25を介して発生させる。
In this abnormal time travel control, the
このとき、実際に車両に付加されるヨーモーメントは、操舵系の異常の程度に応じたステアリング状態によって左右される。例えば、電動パワーステアリングモータがロックしてハンドルが固定されたような異常が発生した場合、図2に示すように、単位ブレーキ制御量当たりの発生ヨーレートに対して、ハンドルのステアトルクは変化しないが、ステアリング制御装置26による舵角制御が不可となるような異常が発生した場合には、ブレーキによるヨーモーメントの影響を受けて車速に応じてステアトルクが発生し、舵角が変化してしまう。 At this time, the yaw moment actually applied to the vehicle depends on the steering state corresponding to the degree of abnormality of the steering system. For example, when an abnormality occurs such that the electric power steering motor is locked and the handle is fixed, the steering torque of the handle does not change with respect to the generated yaw rate per unit brake control amount as shown in FIG. When an abnormality occurs that makes it impossible to control the steering angle by the steering control device 26, a steering torque is generated according to the vehicle speed under the influence of the yaw moment by the brake, and the steering angle changes.
その結果、図3に破線で示すように、単位ブレーキ制御量当たりの発生ヨーレートに対して、必要とされるヨーレートに過不足が生じる。更に、ブレーキによるヨーモーメント制御は、車両の減速を伴うことから、後続車等による追突を回避するように考慮する必要がある。 As a result, as shown by a broken line in FIG. 3, the required yaw rate is excessive or insufficient with respect to the generated yaw rate per unit brake control amount. Furthermore, since the yaw moment control by the brake is accompanied by the deceleration of the vehicle, it is necessary to consider so as to avoid the rear-end collision by the following vehicle.
従って、走行制御装置10は、操舵系の異常の程度に応じてブレーキによるヨーモーメント制御を適正化し、必要とされるヨーモーメントに過不足が生じることを防止すると共に、不要な減速を発生させないようにしている。このため、走行制御装置10は、異常時走行制御の機能として、図1中に示すように、異常時経路設定部11、要求ヨーモーメント算出部12、前後配分調整部13、ステアトルク推定部14、ヨーブレーキ補正部15を備えている。
Therefore, the traveling
詳細には、異常時経路設定部11は、例えば、図4に示すように、走行環境情報の取得が異常になる前の最後に検出した走行環境情報取得可能範囲内において、先行車や後続車との接触を回避しつつ安全に現在の車線内を走行可能な経路を予測し、異常時の経路として設定する。図4の例では、左カーブにおいて、最後に認識した視程Lcの範囲内で、図中に破線で示すように、車線中央に経路が設定される例を示している。
Specifically, for example, as illustrated in FIG. 4, the abnormal-time
要求ヨーモーメント算出部12は、道路境界縁石や他車両等の障害物に接触することなく、安全に自車両が設定した経路に沿って走行するために車両に付加するヨーモーメントを算出する。ここで、経路の曲率をκcとすると、曲率κcの経路に沿って走行するのに必要な目標ハンドル角θHFは、以下の(1)式によって算出することができる。
θHF=(1+A・V2)・l・n・κc …(1)
但し、 A:車両固有のスタビリティファクタ
V:車速
l:ホイールベース
n:ステアリングギヤ比
The requested yaw
θHF = (1 + A · V 2 ) · l · n · κc (1)
A: Stability factor specific to the vehicle
V: Vehicle speed
l: Wheel base
n: Steering gear ratio
設定した経路に沿って走行するためには、目標ハンドル角θHFと走行環境情報取得及び操舵系が異常と判定されたときのハンドル角θH0との差分(θHF−θH0)を必要ハンドル角θH_vdcとして、この必要ハンドル角θH_vdcに応じた要求ヨーモーメントMztを、ブレーキ制御装置25を介したブレーキ制御によって発生させる必要がある。このブレーキ制御によって発生させる要求ヨーモーメントMztは、例えば、以下の(2)式により、算出することができる。
Mzt=(2・Kf・Kr)/(Kf+Kr)・(θH_vdc/n) …(2)
但し、 Kf:前輪の等価コーナリングパワー
Kr:後輪の等価コーナリングパワー
In order to travel along the set route, a difference (θHF−θH0) between the target handle angle θHF and the handle angle θH0 when the travel environment information acquisition and the steering system are determined to be abnormal is set as a required handle angle θH_vdc, The required yaw moment Mzt corresponding to the necessary handle angle θH_vdc needs to be generated by brake control via the
Mzt = (2 · Kf · Kr) / (Kf + Kr) · (θH_vdc / n) (2)
Kf: equivalent cornering power of the front wheels
Kr: Equivalent cornering power of rear wheel
尚、操舵系の異常によりθH0が変化する場合、時々刻々検出されるハンドル角θHを用いて、すなわち、θH_vdc=θHF−θHとして、要求ヨーモーメントMztを算出する。 When θH0 changes due to an abnormality in the steering system, the required yaw moment Mzt is calculated using the steering wheel angle θH detected every moment, that is, θH_vdc = θHF−θH.
前後配分調整部13は、要求ヨーモーメントMztを発生させるブレーキ力の前後軸配分を調整し、ブレーキ制御装置25に出力する。例えば、要求ヨーモーメントMztに応じたブレーキ力(左右輪ブレーキ力差の総和)をMy、ブレーキ制御による前後ヨーモーメント配分比(前軸のヨーモーメント/総ヨーモーメント)をKyとするとき、ヨーモーメントを発生させる前輪のブレーキ力Ftと後輪のブレーキ力Rrは、それぞれ、以下の(3),(4)式に示すように配分される。
Ft=Ky・My=Ky・Mzt/d …(3)
Rr=(1−Ky)・My=(1−Ky)・Mzt/d …(4)
但し、d:車両のトレッド
The front / rear
Ft = Ky · My = Ky · Mzt / d (3)
Rr = (1-Ky) .My = (1-Ky) .Mzt / d (4)
Where d: vehicle tread
尚、車両の減速・停止を必要とする場合には、目標減速度に応じたブレーキ力が前後輪に所定の配分比で付加され、ブレーキ力Ft,Rrは、旋回内輪側で+方向、旋回外輪側で−方向となるように付加される。 When it is necessary to decelerate and stop the vehicle, a braking force corresponding to the target deceleration is applied to the front and rear wheels at a predetermined distribution ratio, and the braking forces Ft and Rr turn in the + direction on the turning inner wheel side. It is added so as to be in the negative direction on the outer ring side.
本実施の形態においては、基本的にブレーキ力を前後に一定の割合で配分するものとして、前後ヨーモーメント配分比Kyは一定の値とする。但し、ブレーキ液圧に換算したときに前後の一方が大きくない過ぎないよう、予めリミッタ処理を行ってブレーキ制御装置25に出力する。
In the present embodiment, the front / rear yaw moment distribution ratio Ky is basically a constant value, assuming that the braking force is basically distributed at a constant rate. However, a limiter process is performed in advance and output to the
ステアトルク推定部14は、ヨーブレーキ制御で発生するヨーモーメントの影響によってハンドルに発生するステアトルクを推定する。このステアトルクは、車両諸元によって異なることから、本実施の形態においては、タイヤのスリップアングルを考慮したスリップアングル・ステアトルク推定部14aと、車両のサスペンションジオメトリーによるスクラブ半径を考慮したスクラブ・ステアトルク推定部14bとを備えている。
The steer torque estimating unit 14 estimates the steer torque generated in the steering wheel due to the influence of the yaw moment generated in the yaw brake control. Since this steer torque varies depending on vehicle specifications, in the present embodiment, a slip angle / steer
スリップアングル・ステアトルク推定部14aは、前後輪の総ヨーモーメント(要求ヨーモーメント)Mztで発生するタイヤのスリップアングルβからステアトルクTsを推定する。スリップアングルβは、例えば、ヨーレートγ、横加速度Gy、車速Vを用いた演算(Δβ/Δt=γ−Gy/V)によって推定することが可能であるが、このスリップアングルβによるステアトルクTsは、基本的には、ヨーモーメントMztに対して線形の特性を有している。従って、予め実験的に適合したヨーモーメントMztと車速Vのマップをシステムに保持しておき、このマップを参照してステアトルクTsを推定することができる。
The slip angle / steer
スクラブ・ステアトルク推定部14bは、前輪側に配分されたブレーキ力のヨーモーメント(Ky・Mzt)と、個々の車両のサスペンションジオメトリーによって定まるスクラブ半径とに基づいて、スクラブ半径によって異なるステアトルクTscrを推定する。スクラブ半径によるステアトルクTscrは、基本的には、前輪側のヨーモーメント(Ky・Mzt)に対して線形の特性を有しており、予め実験的に適合したヨーモーメント(Ky・Mzt)と車速Vのマップをシステムに保持しておき、このマップを参照してステアトルクTscrを推定することができる。
The scrub /
ヨーブレーキ補正部15は、ブレーキによるヨーモーメント制御の際にスリップアングル及びスクラブ半径に応じて発生するステアトルクと、操舵系で異常の程度に応じて出力可能な最大ステアトルクとの差に基づいて、ブレーキによるヨーモーメントを適切に車両に付加可能とするためのヨーモーメント補正量Mzhを算出する。そして、このヨーモーメント補正量Mzhで補正したヨーモーメントを発生するブレーキ力の制御量をブレーキ制御装置25に出力する。
The yaw brake correction unit 15 is based on the difference between the steer torque generated according to the slip angle and the scrub radius during the yaw moment control by the brake and the maximum steer torque that can be output according to the degree of abnormality in the steering system. Then, the yaw moment correction amount Mzh for appropriately adding the yaw moment by the brake to the vehicle is calculated. Then, the control amount of the braking force that generates the yaw moment corrected by the yaw moment correction amount Mzh is output to the
本実施の形態においては、後輪側に配分されたヨーモーメント(1−Ky)・Mztにヨーモーメント補正量Mzhを加算して後輪のブレーキ力Rrを補正することで、ステアトルクによるヨーモーメントの過不足を補償する。尚、前輪側のヨーモーメントにヨーモーメント補正量Mzhを加算するようにしても良い。 In the present embodiment, the yaw moment due to the steering torque is corrected by adding the yaw moment correction amount Mzh to the yaw moment (1-Ky) · Mzt distributed to the rear wheel to correct the braking force Rr of the rear wheel. Compensate for excess or deficiency. The yaw moment correction amount Mzh may be added to the yaw moment on the front wheel side.
具体的には、スリップアングルによるステアトルクTsにスクラブ半径によるステアトルクTscrを加算してステアトルクT1を求め、このステアトルクT1と操舵系で補償可能な操舵系の最大ステアトルクT2との差分(T1−T2)を用いた所定の関数Fにより、補正量を算出する。更に、以下の(5)式に示すように、補正量F(T1-T2)を車速ゲインGvで調整して、最終的な補正量Mzhを算出する。
Mzh=F(T1-T2)・Gv …(5)
Specifically, the steering torque T1 is obtained by adding the steering torque Tscr based on the scrub radius to the steering torque Ts based on the slip angle, and the difference between the steering torque T1 and the maximum steering torque T2 of the steering system that can be compensated by the steering system ( A correction amount is calculated by a predetermined function F using T1-T2). Further, as shown in the following equation (5), the correction amount F (T1-T2) is adjusted by the vehicle speed gain Gv to calculate the final correction amount Mzh.
Mzh = F (T1-T2) · Gv (5)
ここで、(5)式による補正量Mzhは、T1>T2の条件下で算出される。すなわち、操舵系が失陥して舵角制御が不能となった場合(T2=0)や、電動パワーステアリングモータの加熱保護等によりモータ出力が制限されてT1>T2となった場合に、ヨーモーメントを補正する。このような操舵系の故障状態では、モータトルク制御によるキックバック補償が併用可能となる。 Here, the correction amount Mzh according to the equation (5) is calculated under the condition of T1> T2. That is, when the steering system fails and the steering angle control becomes impossible (T2 = 0), or when the motor output is limited by the heating protection of the electric power steering motor and T1> T2, Correct the moment. In such a steering system failure state, kickback compensation by motor torque control can be used in combination.
一方、操舵系の一部故障でモータ出力制限の程度が比較的小さく、ステアトルクT1を補償可能である場合(T2≧T1)には、ヨーモーメント補正量Mzhは0とする。操舵系でT2≧T1の条件を満足可能な場合には、ブレーキで発生するヨーモーメントに対するステアトルクの補償は、操舵系に委ねることが可能となる。 On the other hand, the yaw moment correction amount Mzh is set to 0 when the motor output restriction is relatively small due to a partial failure of the steering system and the steering torque T1 can be compensated (T2 ≧ T1). When the condition of T2 ≧ T1 can be satisfied in the steering system, it is possible to leave the steering torque compensation for the yaw moment generated in the brake to the steering system.
尚、電動パワーステアリングモータがロックする等のステアリングロック状態が発生した場合には、ステアトルクは発生しない(T1=0)ものとして、ヨーブレーキ制御を行う(Mzh=0)。 When a steering lock state occurs such as the electric power steering motor is locked, the steering torque is not generated (T1 = 0), and the yaw brake control is performed (Mzh = 0).
一方、(5)式における車速ゲインGvは、ブレーキによるヨーモーメントの変化により、ステアトルクが変化することを考慮したものであり、ステアトルクによるヨーモーメントを打ち消すことのできるヨーモーメントを実験的に適合して設定する。すなわち、前述の図3で説明したようにステアトルクによって舵角が変化するとき、逆に、舵角変化が0となる車速V1を求め、この車速V1での補償量を0として車速に応じたゲインを実験的に適合したマップを用いて設定する。 On the other hand, the vehicle speed gain Gv in the equation (5) considers that the steering torque changes due to the change of the yaw moment by the brake, and experimentally adapts the yaw moment that can cancel the yaw moment by the steering torque. And set. That is, as explained in FIG. 3 above, when the steering angle changes due to the steering torque, conversely, the vehicle speed V1 at which the steering angle change becomes 0 is obtained, and the compensation amount at this vehicle speed V1 is set to 0 to respond to the vehicle speed. Set the gain using an experimentally adapted map.
車速ゲインGvのマップは、例えば、図5に示すような特性のマップを用いることができ、車速Vに応じて車速ゲインGvを設定する。図5の例では、車速VがV1よりも大きくなるにつれて車速ゲインGvが増加し、V1付近で単調増加、高車速(約200km/h)で飽和するように設定されている。 As the map of the vehicle speed gain Gv, for example, a map having characteristics as shown in FIG. 5 can be used, and the vehicle speed gain Gv is set according to the vehicle speed V. In the example of FIG. 5, the vehicle speed gain Gv increases as the vehicle speed V becomes higher than V1, and is set to monotonously increase near V1 and saturate at a high vehicle speed (about 200 km / h).
尚、以上では、ヨーブレーキ制御の前後配分を一定として説明したが、ヨーブレーキ制御による舵角変化が最小になるようにヨーモーメント配分比Kyを変化させてヨーブレーキ制御の前後配分を調整するようにしても良い。 In the above description, the front / rear distribution of the yaw brake control is described as being constant. However, the front / rear distribution of the yaw brake control is adjusted by changing the yaw moment distribution ratio Ky so that the steering angle change due to the yaw brake control is minimized. Anyway.
すなわち、ヨーブレーキ制御で発生するステアトルクは、スクラブ半径によって異なるが、発生するステアトルクを、ブレーキによるヨーモーメントの作用方向と同方向を+とすると、図6に示すように、同じ車速では、スクラブがネガティブ方向になる程、ブレーキによるヨーモーメントを打ち消す方向に作用するステアトルクとなる。従って、スクラブ半径に基づいて、ヨーブレーキ制御によるヨーモーメントの前後軸への配分を調整する車速の領域を設定することで、ヨーブレーキ制御による舵角変化を抑制することが可能となる。 That is, the steer torque generated by the yaw brake control varies depending on the scrub radius, but if the generated steer torque is + in the same direction as the direction of the yaw moment applied by the brake, as shown in FIG. The more the scrub is in the negative direction, the steer torque that acts in the direction to cancel the yaw moment caused by the brake. Therefore, by setting the vehicle speed region for adjusting the distribution of the yaw moment to the front and rear axes by the yaw brake control based on the scrub radius, it is possible to suppress the steering angle change by the yaw brake control.
例えば、車両のスクラブがネガティブスクラブである場合、図7に示すように、該当するネガティブスクラブの特性曲線L1においてステアトルクが0となる車速Vscr1とスクラブゼロの特性曲線L2においてステアトルクが0となる車速Vscr2との間の車速域では、ステアトルクが最小となるようにヨーブレーキ制御によるヨーモーメントの前後配分を調整する。また、車速Vscr2以上の領域では、ブレーキ力をリヤ側にのみ配分することでスクラブの影響を回避し、車速Vscr1以下の領域では、ブレーキ力をフロント側にのみ配分してスクラブによる影響を補正する。 For example, when the scrub of the vehicle is a negative scrub, as shown in FIG. 7, the steering torque becomes zero in the characteristic curve L2 of the vehicle speed Vscr1 and the scrub zero where the steering torque becomes zero in the characteristic curve L1 of the corresponding negative scrub. In the vehicle speed range between the vehicle speed Vscr2, the front-to-back distribution of the yaw moment by the yaw brake control is adjusted so that the steering torque is minimized. Also, in the region where the vehicle speed is Vscr2 or higher, the braking force is distributed only to the rear side to avoid the effect of scrub, and in the region where the vehicle speed is Vscr1 or lower, the braking force is distributed only to the front side to correct the effect of scrubbing. .
次に、走行制御装置10で実行される異常時走行制御のプログラム処理について、図8に示すフローチャートを用いて説明する。
Next, the program processing of the abnormal time traveling control executed by the traveling
この異常時走行制御では、先ず、最初のステップS101において、自動運転制御が実行されている自動運転状態か否かが判定される。自動運転状態ではない場合は、プログラムを抜け、自動運転状態の場合、S102に進み、自動運転を行うのに必要な走行環境情報取得に異常(例えば、画像認識の停止や信頼性の低下、レーダ波送受信機能の低下等)が発生しているか否か判定する。 In the abnormal time traveling control, first, in the first step S101, it is determined whether or not the automatic driving state in which the automatic driving control is being executed. If it is not in the automatic driving state, the program is exited. If it is in the automatic driving state, the process proceeds to S102, and there is an abnormality in obtaining the driving environment information necessary for performing the automatic driving (for example, stop of image recognition, deterioration of reliability, radar It is determined whether or not a wave transmission / reception function is degraded.
ステップS102の判定の結果、走行環境情報取得が正常であれば、プログラムを抜け、走行環境情報取得に異常が発生していれば、ステップS103に進む。ステップS103に進むと、操舵系の異常が検出されているか否かが判定され、操舵系の異常が検出されていない場合は、プログラムを抜け、操舵系の異常が検出されている場合、ステップS104に進む。 As a result of the determination in step S102, if the travel environment information acquisition is normal, the program exits, and if an abnormality has occurred in the travel environment information acquisition, the process proceeds to step S103. Proceeding to step S103, it is determined whether or not an abnormality in the steering system is detected. If no abnormality in the steering system is detected, the program exits, and if an abnormality in the steering system is detected, step S104 is performed. Proceed to
ステップS104に進むと、走行環境情報の取得が異常になる前の最後に検出した走行環境情報に基づいて自車両の現在の車線を維持するための走行経路を設定し、ステップS105で、設定された経路に沿って走行するのに必要な目標ハンドル角からブレーキ制御で発生させるヨーモーメント(必要ヨーモーメント)Mztを、前述の(2)式に基づいて算出する。 In step S104, a travel route for maintaining the current lane of the host vehicle is set based on the travel environment information detected last before the acquisition of the travel environment information becomes abnormal, and is set in step S105. The yaw moment (required yaw moment) Mzt generated by the brake control from the target handle angle necessary for traveling along the route is calculated based on the above-described equation (2).
次に、ステップS106に進んで要求ヨーモーメントMztの前後配分を調整し、ステップS107,S108で、ブレーキでヨーモーメントを発生させる際に車両諸元に応じて発生するステアトルクを推定する。この車両諸元に応じたステアトルクの推定は、ステップS107でスリップアングルによるステアトルクTsをマップを参照して設定し、ステップS108でスクラブ半径によるステアトルクTscrをマップを参照して設定することで行う。尚、便宜上、ステアトルクTsを設定してからステアトルクTscrを設定するものとしたが、どちらを先に行っても良い。 Next, the process proceeds to step S106 to adjust the front / rear distribution of the requested yaw moment Mzt, and in steps S107 and S108, the steering torque generated according to the vehicle specifications when the yaw moment is generated by the brake is estimated. In order to estimate the steering torque according to the vehicle specifications, the steering torque Ts based on the slip angle is set with reference to the map in step S107, and the steering torque Tscr based on the scrub radius is set with reference to the map in step S108. Do. For convenience, the steer torque Tscr is set after the steer torque Ts is set, but either may be performed first.
その後、ステップS109へ進み、スリップアングルによるステアトルクTsとスクラブ半径によるステアトルクTscrとを加算したステアトルクT1と、操舵系の異常の程度に応じて発生可能な最大ステアトルクT2とを比較する。そして、T1>T2の場合には、ステップS110で、ステアトルクT1によるヨーモーメントの過不足を補償するためのヨーモーメント補正量Mzhを、前述の(5)式に基づいて算出し、ステップS112へ進む。 Thereafter, the process proceeds to step S109, where the steer torque T1 obtained by adding the steer torque Ts based on the slip angle and the steer torque Tscr based on the scrub radius is compared with the maximum steer torque T2 that can be generated according to the degree of abnormality of the steering system. If T1> T2, in step S110, the yaw moment correction amount Mzh for compensating for the excess or deficiency of the yaw moment due to the steering torque T1 is calculated based on the above-described equation (5), and the process proceeds to step S112. move on.
一方、ステップS109において、T1≦T2であり、ステアトルクT1を操舵系で補償可能な場合には、ステップS111でヨーモーメント補正量Mzhを0として、ステップS112へ進む。ステップS112では、ヨーモーメント補正量Mzhで補正した要求ヨーモーメントMzt、或いは補正無しの要求ヨーモーメントMztに基づいて、ヨーブレーキ制御を実行し、自動運転からドライバによる運転に引き継がれるまでの間、或いは異常発生が一時的なものであって自動運転に復帰するまでの間、自車両を現在の車線内に維持して走行可能なように制御する。 On the other hand, if T1 ≦ T2 in step S109 and the steering torque T1 can be compensated by the steering system, the yaw moment correction amount Mzh is set to 0 in step S111, and the process proceeds to step S112. In step S112, the yaw brake control is executed based on the requested yaw moment Mzt corrected with the yaw moment correction amount Mzh or the requested yaw moment Mzt without correction until the operation is transferred from the automatic operation to the operation by the driver, or Control is performed so that the host vehicle can travel while maintaining the current lane until the occurrence of abnormality is temporary and the vehicle returns to automatic driving.
このように本実施の形態においては、自動運転制御下で少なくとも操舵系の異常が検出された場合、ヨーブレーキ制御で発生させるヨーモーメントに対して、車両諸元に基づくステアトルクT1と操舵系で補償可能なステアトルクT2との差分及び車速に応じたゲインGvを用いてブレーキ制御量を補正する。 As described above, in this embodiment, when at least a steering system abnormality is detected under automatic driving control, the steering torque T1 based on the vehicle specifications and the steering system with respect to the yaw moment generated by the yaw brake control are detected. The brake control amount is corrected using a difference from the steerable torque T2 that can be compensated and a gain Gv corresponding to the vehicle speed.
これにより、ステアトルクの影響を抑制して操舵系による補償が有効である場合と同等のヨーモーメントを車両に付加することができ、また、不要な減速を発生させることもなく、ヨーモーメント制御の精度向上、後続車からの追突リスクの低減を図ることができる。従って、たとえ自動運転下で異常が発生しても運転を安全にドライバに引き継ぐことができ、また、異常が一時的なものであった場合には、スムーズな自動運転への復帰が可能となる。例えば、カメラ画像等から認識した車線に基づく自動運転下で、一時的な画像認識の停止や信頼性の低下等によって車線位置情報が更新されず、車線に対するヨー偏差及び横位置をフィードバック制御できなくなるような状況下で操舵系に異常が発生した場合であっても、ヨーブレーキ制御に対するステアトルクの影響を抑制して車線維持精度を確保することができ、ドライバへの安全な運転の引き継ぎや、スムーズな自動運転への復帰が可能となる。 As a result, it is possible to suppress the influence of the steering torque and to add a yaw moment equivalent to that when the compensation by the steering system is effective to the vehicle, and without causing unnecessary deceleration, the yaw moment control can be performed. The accuracy can be improved and the risk of rear-end collision from the following vehicle can be reduced. Therefore, even if an abnormality occurs under automatic operation, the operation can be safely taken over by the driver, and if the abnormality is temporary, a smooth return to automatic operation is possible. . For example, under automatic driving based on a lane recognized from a camera image or the like, the lane position information is not updated due to a temporary stop of image recognition or a decrease in reliability, and the yaw deviation and lateral position with respect to the lane cannot be feedback controlled. Even if an abnormality occurs in the steering system under such circumstances, the influence of the steering torque on the yaw brake control can be suppressed and lane keeping accuracy can be secured, and safe driving can be taken over to the driver, A smooth return to automatic operation is possible.
1 走行制御システム
10 走行制御装置
11 異常時経路設定部
12 要求ヨーモーメント設定部
13 前後配分調整部
14 ステアトルク推定部
14a スリップアングル・ステアトルク推定部
14b スクラブ・ステアトルク推定部
15 ヨーブレーキ補正部
20 周辺環境認識装置
21 自車位置情報検出装置
22 車車間通信装置
23 道路交通情報通信装置
24 エンジン制御装置
25 ブレーキ制御装置
26 ステアリング制御装置
Mzh ヨーモーメント補正量
Mzt 要求ヨーモーメント
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (6)
前記自動運転制御の際に、少なくとも車両の操舵系に異常が検出された場合、ヨーブレーキ制御で車両に付加するヨーモーメントを算出する要求ヨーモーメント算出部と、
前記ヨーブレーキ制御によって発生するハンドルのステアトルクを、車両諸元に応じて推定するステアトルク推定部と、
前記操舵系の異常の状態に応じて、前記ステアトルクに基づく前記ヨーモーメントの補正量を算出し、該補正量で補正したヨーモーメントを発生させるよう前記ヨーブレーキ制御を補正するヨーブレーキ補正部と
を備えることを特徴とする車両の走行制御システム。 In a vehicle travel control system that performs automatic driving control based on travel environment information of an environment in which the host vehicle travels and travel information of the host vehicle,
During the automatic driving control, if an abnormality is detected at least in the steering system of the vehicle, a requested yaw moment calculating unit that calculates a yaw moment to be added to the vehicle by the yaw brake control;
A steering torque estimating unit that estimates a steering torque of the steering wheel generated by the yaw brake control according to vehicle specifications;
A yaw brake correction unit that calculates a correction amount of the yaw moment based on the steering torque in accordance with an abnormal state of the steering system and corrects the yaw brake control so as to generate a yaw moment corrected by the correction amount; A vehicle travel control system comprising:
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