JP2016147541A - 走行支援システム及び走行支援方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】走行支援システム14又は走行支援方法において、制御装置128は、車両10の現在位置及び地図情報に基づいて車両10の走行路300を推定し、走行路300に含まれ且つ地図情報に含まれるカーブ半径を地図情報記憶装置130から取得し、前方画像に基づいて検出したカーブ304の開始点に基づいてカーブ304に入る前の減速支援又は旋回支援を行い、地図情報に含まれるカーブ半径を用いてカーブ304の旋回支援を行う。
【選択図】図3
Description
A1.全体的な構成の説明
[A1−1.全体構成]
図1は、本発明の一実施形態に係る走行支援システム14(以下「支援システム14」ともいう。)を備える車両10の概略構成図である。図1に示すように、車両10は、支援システム14に加え、電動パワーステアリング装置12(以下「EPS装置12」という。)を有する。
(A1−2−1.EPS装置12の全体)
EPS装置12は、ステアリングホイール20(以下「ステアリング20」ともいう。)と、ステアリングコラム22と、中間ジョイント24と、ステアリングギアボックス26と、EPS装置12駆動用のモータ28(以下「EPSモータ28」ともいう。)と、インバータ30(以下「EPSインバータ30」ともいう。)と、車速センサ32と、センサユニット34と、電動パワーステアリング電子制御装置36(以下「EPS ECU36」又は「ECU36」という。)と、低電圧バッテリ38(以下「バッテリ38」ともいう。)とを有する。
ステアリング軸42は、その一端がステアリングホイール20に固定され、他端がユニバーサルジョイント60aに連結されている。ユニバーサルジョイント60aは、ステアリング軸42の一端と軸部62の一端とを連結する。ユニバーサルジョイント60bは、軸部62の他端とピニオン軸72の一端とを連結する。ピニオン軸72のピニオン74と、車幅方向に往復動可能なラック軸80のラック歯82とが噛合する。ラック軸80の両端はそれぞれタイロッド84を介して左右の前輪86(操舵輪)に連結されている。
(A1−2−3−1.アシスト駆動系)
EPSモータ28は、ウォームギア90及びウォームホイールギア92を介してステアリング軸42に連結されている。すなわち、EPSモータ28の出力軸は、ウォームギア90に連結されている。また、ウォームギア90と噛合するウォームホイールギア92は、ステアリング軸42自体に一体的に又は弾性的に形成されている。
トルクセンサ50、車速センサ32、EPSインバータ30、センサユニット34及びEPS ECU36は、アシスト駆動系を制御するアシスト制御系を構成する。以下では、アシスト駆動系、アシスト制御系及び低電圧バッテリ38を合わせて転舵アシスト系とも称する。本実施形態において、EPSモータ28の出力は、d軸及びq軸を用いるいわゆるベクトル制御により制御される。
トルクセンサ50は、ステアリング軸42に直接磁歪めっきを処理した曲げ・捩り両剛性の高い磁歪式であり、磁歪式の第1検出素子100及び第2検出素子102を有する。第1検出素子100及び第2検出素子102は、いずれも磁歪膜である。第1検出素子100は、運転者からステアリングホイール20に向かって時計回りの方向のトルク(右方向トルクTsr)に応じた電圧(右方向トルク電圧VT1)をEPS ECU36に出力する。第2検出素子102は、運転者からステアリングホイール20に向かって反時計回りの方向のトルク(左方向トルクTsl)に応じた電圧(左方向トルク電圧VT2)をEPS ECU36に出力する。
EPSインバータ30は、3相ブリッジ型の構成とされて、直流/交流変換を行い、低電圧バッテリ38からの直流を3相の交流に変換してEPSモータ28に供給する。
センサユニット34は、前記ベクトル制御においてトルク電流成分であるq軸電流(以下「モータ電流Im」という。)を検出する。本実施形態におけるモータ電流Imは、モータ28の回転方向が第1方向(例えば、車両10を右に回転させる方向)であるとき正の値とし、第2方向(例えば、車両10を左に回転させる方向)であるとき負の値とする。但し、第1方向及び第2方向を判定可能であれば、モータ電流Imを正の値のみで制御してもよい。
図1に示すように、EPS ECU36は、ハードウェアの構成として、入出力部110と、演算部112と、記憶部114とを有する。EPS ECU36は、各センサからの出力値に基づき、EPSインバータ30を介してEPSモータ28の出力を制御する。演算部112は、運転者の操舵をアシストするための操舵アシスト力Fm(=モータ駆動力Fm)を制御する操舵アシスト制御を実行する。
低電圧バッテリ38は、低電圧(本実施形態では12ボルト)を出力可能な蓄電装置であり、例えば、鉛蓄電池等の2次電池を利用することができる。
図1に示すように、走行支援システム14は、前方カメラ120(以下「カメラ120」ともいう。)と、GPSアンテナ122と、地図情報提供装置124と、走行支援スイッチ126と、走行支援電子制御装置128(以下「走行支援ECU128」又は「ECU128」という。)とを有する。
[A2−1.概要]
次に、本実施形態におけるEPS ECU36及び走行支援ECU128における制御について説明する。EPS ECU36は、操舵アシスト制御を実行する。また、走行支援ECU128は、カーブ旋回支援制御を含む走行支援制御を実行する。カーブ旋回支援制御は、走行支援力Fdaを調整して車両10によるカーブ304の旋回を支援する制御である。
図2は、本実施形態における操舵アシスト制御のフローチャートである。上記の通り、操舵アシスト制御は、運転者の操舵をアシストするための操舵アシスト力Fmを制御する。操舵アシスト力Fmは、入力増幅力Fampの成分と、走行支援力Fdaの成分を含み得る。操舵アシスト力Fmは、トルクとして示され、運転者の操舵トルクTstrと同じ方向である。或いは、後述するように、操舵アシスト力Fmは、運転者の操舵トルクTstrと反対方向とし、反力として作用させてもよい。EPS ECU36は、所定の第1演算周期(例えば、数マイクロ秒〜数百ミリ秒の周期)で図2の処理を繰り返す。
(A2−3−1.カーブ旋回支援制御の全体的な流れ)
図3は、本実施形態におけるカーブ旋回支援制御のフローチャートである。図4〜図6は、本実施形態におけるカーブ旋回支援制御を実行した際の各種数値の第1例〜第3例を、車両10の走行路300と共に示す図である。上記の通り、カーブ旋回支援制御は、走行支援力Fdaを調整して車両10によるカーブ304の旋回を支援する制御である。走行支援力Fdaは、トルクとして示され、運転者の操舵トルクTstrと同じ方向である。或いは、後述するように、操舵アシスト力Fmは、運転者の操舵トルクTstrと反対方向とし、反力として作用させてもよい。走行支援ECU128は、所定の第2演算周期(例えば、数マイクロ秒〜数百ミリ秒の周期)で図3の処理を繰り返す。
図7は、本実施形態における旋回準備処理のフローチャート(図3のS15の詳細)である。上記のように、旋回準備処理は、車両10が旋回を開始するまで(又は運転者がステアリング20の操作を開始するまで)に行う処理である。
図8は、本実施形態における旋回支援処理のフローチャート(図3のS17の詳細)である。上記のように、旋回支援処理は、車両10によるカーブ304の旋回を支援する処理である。
以上説明したように、本実施形態によれば、カメラ120(撮像装置)による前方画像Ifに基づいて検出したカーブ304の開始点Pin(図4〜図6)に基づいてカーブ304に入る前の減速処理(減速支援、図3のS14)及び旋回準備処理(旋回支援、S15)を行うと共に、地図情報Imapに含まれる半径Rの情報を用いてカーブ304の旋回支援処理(旋回支援、S17)を行う。これにより、前方画像Ifを用いて高精度に検出したカーブ304の開始点Pinを基準として好適な減速支援及び旋回支援を行うと共に、地図情報Imapに基づく高精度なカーブ304の旋回支援を行うことが可能となる。従って、例えば、カーブ304において車線308の一部が不鮮明である場合又はカーブ304の半径Rが小さく画像情報Icでは高精度に半径Rを検出できない場合に好適に用いることができる。
なお、本発明は、上記実施形態に限らず、本明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、以下の構成を採用することができる。
上記実施形態では、走行支援システム14(走行支援装置)を車両10に搭載した(図1)。しかしながら、例えば、前方画像Ifに基づいてカーブ304の開始点Pinを検出し、地図情報Imapに含まれるカーブ半径Rを用いてカーブ304の旋回支援を行う観点からすれば、これに限らない。例えば、ステアリング20(又は操作子)を備える移動物体又は可動装置に本発明を適用してもよい。
[B2−1.EPS装置12の全体構成]
上記実施形態のEPS装置12は、EPSモータ28がステアリング軸42に操舵アシスト力Fmを伝達する構成(いわゆるコラムアシスト式EPS装置)であった。しかしながら、操舵アシスト力Fmを発生するものであれば、EPS装置12の構成はこれに限らない。例えば、ピニオンアシスト式EPS装置、デュアルピニオンアシスト式EPS装置、ラックアシスト式EPS装置及び電動油圧パワーステアリング装置のいずれかであってもよい。なお、電動油圧パワーステアリング装置では、電動ポンプで油圧をつくり、その油圧で操舵アシスト力Fmを生成する。
上記実施形態では、EPSモータ28を3相交流ブラシレス式としたが、これに限らない。例えば、モータ28を3相交流ブラシ式、単相交流式又は直流式としてもよい。
上記実施形態では、ECU36を車両10に搭載することを念頭に説明した(図1)。しかしながら、例えば、ECU36の一部を携帯端末に設け、当該携帯端末を車両10のネットワークに接続することでECU36を構成してもよい。走行支援ECU128についても同様である。
上記実施形態では、カーブ304の旋回に必要な操舵力(操舵トルクTstr)の一部を走行支援システム14が生成した。しかしながら、例えば、前方画像Ifに基づいてカーブ304の開始点Pinを検出し、地図情報Imapに含まれるカーブ半径Rを用いてカーブ304の旋回支援を行う観点からすれば、これに限らない。例えば、走行支援システム14は、カーブ304の旋回に必要な操舵力(操舵トルクTstr)の全部を生成すること(換言すると、全自動運転)も可能である。
[B4−1.操舵アシスト力Fm]
上記実施形態の操舵アシスト制御では、操舵アシスト力Fmとして、運転者の操舵トルクTstrと同じ方向の駆動力(トルク)を生成した。しかしながら、例えば、ステアリングホイール20を用いての操舵を補助する観点からすれば、これに限らず、操舵トルクTstrと反対方向に働くもの(例えば、反力)であってもよい。
上記実施形態では、運転者によるステアリング20の操作が開始される前に操舵アシスト力Fm(走行支援力Fda)を発生させる誘導アシスト処理は、車両10がカーブ304の開始点Pinに到達してから行った(図7のS32:YES→S33)。しかしながら、例えば、地図情報Imapに含まれるカーブ半径Rを用いてカーブ304の旋回支援を行う観点からすれば、これに限らない。例えば、ECU128は、車両10がカーブ304に入る前に操舵アシスト力Fm(走行支援力Fda)を発生させてもよい。これにより、カーブ304において旋回支援が行われることを、運転者に対して予め通知することが可能となる。
20…ステアリングホイール
28…EPSモータ(アクチュエータ)
36…EPS ECU(制御装置の一部) 120…カメラ(撮像装置)
122…GPSアンテナ(位置検出装置の一部)
124…地図情報提供装置(位置検出装置の一部)
128…走行支援ECU(制御装置の一部)
130…地図DB(地図情報記憶装置) 150…車線検出部
152…走行支援部 300…走行路
304…カーブ 308…車線
Fm…操舵アシスト力 Ic…画像情報
If…前方画像 Imap…地図情報
I1cvref…第1基準カーブ電流(第1操舵アシスト力を示す)
I2cvref…第2基準カーブ電流(第2操舵アシスト力を示す)
Pc…車両の現在位置 Pin…カーブの開始点
Pout…カーブの終了点 R…カーブ半径
V…車速 Yr…車両ヨーレート
Ytar…目標ヨーレート
Claims (11)
- 車両の前方を撮像する撮像装置と、
前記撮像装置が取得した前方画像から前記車両の走行路上に標示された車線を検出する車線検出装置と、
前記車両の現在位置を検出する位置検出装置と、
地図情報を記憶する地図情報記憶装置と、
操舵アシスト力を生成するアクチュエータと、
前記アクチュエータに前記操舵アシスト力を生成させて前記車線の維持又は前記車線の逸脱回避を補助する制御装置と
を備える走行支援システムであって、
前記制御装置は、
前記車両の現在位置及び前記地図情報に基づいて前記車両の走行路を推定し、
前記走行路に含まれるカーブに関し、前記地図情報に含まれるカーブ半径を前記地図情報記憶装置から取得し、
前記前方画像に基づいて検出した前記カーブの開始点に基づいて前記カーブに入る前の減速支援及び旋回支援の少なくとも一方を行い、
前記地図情報に含まれる前記カーブ半径を用いて前記カーブの旋回支援を行う
ことを特徴とする走行支援システム。 - 請求項1に記載の走行支援システムにおいて、
前記制御装置は、運転者によるステアリングの操作があったとき、前記カーブ半径を用いる前記カーブの旋回支援を開始する
ことを特徴とする走行支援システム。 - 請求項2に記載の走行支援システムにおいて、
前記制御装置は、
前記カーブ半径及び車速に基づく目標ヨーレート及び目標横加速度の少なくとも一方を反映する前記操舵アシスト力である第1操舵アシスト力と、車両ヨーレート及び横加速度の少なくとも一方並びに前記車速を反映する前記操舵アシスト力である第2操舵アシスト力とを演算し、
前記第1操舵アシスト力による旋回支援を開始した後、前記第1操舵アシスト力から前記第2操舵アシスト力へと徐々に又は段階的に移行し、その後、前記第2操舵アシスト力により旋回支援を行う
ことを特徴とする走行支援システム。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の走行支援システムにおいて、
前記制御装置は、前記前方画像に基づいて検出した前記カーブの開始点を基準として前記操舵アシスト力を発生させる
ことを特徴とする走行支援システム。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載の走行支援システムにおいて、
前記制御装置は、前記地図情報に含まれる前記カーブ半径を用いて前記カーブの旋回支援を行っている際、前記前方画像に基づいて検出した前記カーブの終了点において前記旋回支援が終了するように前記操舵アシスト力を減少させる
ことを特徴とする走行支援システム。 - 車両の現在位置を検出する位置検出装置と、
地図情報を記憶する地図情報記憶装置と、
操舵アシスト力を生成するアクチュエータと、
前記アクチュエータに前記操舵アシスト力を生成させて車線の維持又は前記車線の逸脱回避を補助する制御装置と
を備える走行支援システムであって、
前記制御装置は、
前記車両の現在位置及び前記地図情報に基づいて前記車両の走行路を推定し、
前記走行路に含まれるカーブに関し、前記地図情報に含まれるカーブ半径を前記地図情報記憶装置から取得し、
前記車両に発生している車両ヨーレート及び横加速度の少なくとも一方を維持する電流に基づいて減速支援及び旋回支援の少なくとも一方を行い、
前記地図情報に含まれる前記カーブ半径を用いて前記カーブの旋回支援を行う
ことを特徴とする走行支援システム。 - 請求項1〜6のいずれか1項に記載の走行支援システムにおいて、
前記制御装置は、前記カーブに入る前に前記操舵アシスト力を発生させる
ことを特徴とする走行支援システム。 - 請求項1に従属する請求項7に記載の走行支援システムにおいて、
前記制御装置は、
前記カーブの開始点を基準とした操舵タイミングである基準操舵タイミングに対し、運転者による実際の操舵タイミングの遅れを判定し、
前記カーブに入る前の前記操舵アシスト力の開始タイミングを、前記実際の操舵タイミングの遅れに応じて早める
ことを特徴とする走行支援システム。 - 請求項2又は3に記載の走行支援システムにおいて、
前記制御装置は、前記地図情報に含まれる前記カーブの開始点を基準として設定した操舵必要位置を前記車両が超えても、前記運転者による前記ステアリングの操作が行われないとき、前記前方画像により前記車線からの逸脱又は逸脱可能性を認識すると、前記車線からの逸脱を回避するために前記操舵アシスト力を発生させる
ことを特徴とする走行支援システム。 - 車両の前方を撮像する撮像装置と、
前記撮像装置が取得した前方画像から前記車両の走行路上に標示された車線を検出する車線検出装置と、
前記車両の現在位置を検出する位置検出装置と、
地図情報を記憶する地図情報記憶装置と、
操舵アシスト力を生成するアクチュエータと、
前記アクチュエータに前記操舵アシスト力を生成させて前記車線の維持又は前記車線の逸脱回避を補助する制御装置と
を備える走行支援システムを用いる走行支援方法であって、
前記制御装置は、
前記車両の現在位置及び前記地図情報に基づいて前記車両の走行路を推定し、
前記走行路に含まれるカーブに関し、前記地図情報に含まれるカーブ半径を前記地図情報記憶装置から取得し、
前記前方画像に基づいて検出した前記カーブの開始点に基づいて前記カーブに入る前の減速支援又は旋回支援を行い、
運転者によるステアリングの操作があったとき、前記地図情報に含まれる前記カーブ半径を用いて前記カーブの旋回支援を行う
ことを特徴とする走行支援方法。 - 車両の前方を撮像する撮像装置と、
前記撮像装置が取得した前方画像から前記車両の走行路上に標示された車線を検出する車線検出装置と、
前記車両の現在位置を検出する位置検出装置と、
地図情報を記憶する地図情報記憶装置と、
操舵アシスト力を生成するアクチュエータと、
前記アクチュエータに前記操舵アシスト力を生成させて前記車線の維持又は前記車線の逸脱回避を補助する制御装置と
を備える走行支援システムを用いる走行支援方法であって、
前記制御装置は、
前記車両の現在位置及び前記地図情報に基づいて前記車両の走行路を推定し、
前記走行路に含まれるカーブに関し、前記地図情報に含まれるカーブ半径を前記地図情報記憶装置から取得し、
前記地図情報に含まれる前記カーブ半径を用いて前記カーブの旋回支援を行っている際、前記前方画像に基づいて検出した前記カーブの終了点において前記旋回支援が終了するように前記操舵アシスト力を減少させる
ことを特徴とする走行支援方法。
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