JP2016175570A - Traffic lane deviation prevention controller for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自車両が走行車線から逸脱しそうな場合に、アクチュエータを作動させて車線からの逸脱を防止する車両の車線逸脱防止制御装置に関する。 The present invention relates to a lane departure prevention control device for a vehicle that operates an actuator to prevent departure from a lane when the host vehicle is likely to depart from a traveling lane.
近年、車両においては、運転を支援する様々な装置が開発、実用化されており、車線からの逸脱を防止する車線逸脱防止制御装置もそのような装置の一つである。例えば、特開2012−96567号公報(以下、特許文献1)では、自車両の目標旋回量を目標ヨーレートとして算出し、目標ヨーレートに対するフィードフォワード制御と、目標ヨーレートに対して実ヨーレートが追従するようにフィードバック制御とを行う運動量制御方法の技術が開示されている。 In recent years, various devices that support driving have been developed and put into practical use in vehicles, and a lane departure prevention control device that prevents departure from a lane is one of such devices. For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 2012-96567 (hereinafter referred to as Patent Document 1), the target turning amount of the host vehicle is calculated as the target yaw rate, and the actual yaw rate follows the feedforward control with respect to the target yaw rate and the target yaw rate. Discloses a technique of a momentum control method for performing feedback control.
ところで、上述の特許文献1に開示されるような運動量制御方法を用いて車線逸脱防止制御を行う場合、逸脱する車線の形状、及び、車線からの車両の逸脱状態を適切に予測し、これらの情報に基づいて精度の良い制御を行う必要がある。例えば、車線からの車両の逸脱状態が、車両が車線から逸脱しようとしている状態で、この車線逸脱を防止する場合には、車両を反逸脱方向に制御する制御量が出力されている。その後、車線からの逸脱が防止できて車線逸脱防止制御を継続した際に反逸脱方向への制御量が残っていると、この制御量により、車線逸脱が防止された車両の応答が遅れたり、状況によって制御される車両挙動にばらつきが発生してしまう。 By the way, when performing the lane departure prevention control using the momentum control method as disclosed in the above-mentioned Patent Document 1, the shape of the lane that deviates and the departure state of the vehicle from the lane are appropriately predicted, and these It is necessary to perform accurate control based on the information. For example, when the vehicle deviating from the lane is in a state where the vehicle is about to deviate from the lane, the control amount for controlling the vehicle in the anti-departing direction is output. After that, if the control amount in the counter-deviation direction remains when the departure from the lane can be prevented and the lane departure prevention control is continued, the response of the vehicle in which the lane departure is prevented is delayed by this control amount, Variations in vehicle behavior controlled by the situation occur.
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、逸脱する車線の形状、及び、車線からの車両の逸脱状態を適切に予測し、これらの情報に基づいて応答性に優れ、ばらつきのない精度の良い車線逸脱防止制御を行うことができる車両の車線逸脱防止制御装置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 appropriately predicts the shape of the lane that deviates and the departure state of the vehicle from the lane, and is excellent in responsiveness and accuracy without variations based on these information. An object of the present invention is to provide a vehicle lane departure prevention control device that can perform good lane departure prevention control.
本発明の車両の車線逸脱防止制御装置の一態様は、自車両が走行する車線の情報を該車線に対する自車両の位置情報と共に車線情報として検出する車線情報検出手段と、自車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、上記車線情報と上記自車両の走行状態に基づいて上記車線に沿って走行するのに必要な第1の目標旋回量を算出する第1の目標旋回量算出手段と、上記車線情報と上記自車両の走行状態に基づいて自車両の上記車線からの逸脱状態を予測し、該逸脱状態に応じて上記車線からの逸脱を防止する第2の目標旋回量を算出する第2の目標旋回量算出手段と、上記第1の目標旋回量に基づき第1の制御量をフィードフォワード制御により算出する第1の制御量算出手段と、上記第2の目標旋回量に基づき第2の制御量をフィードフォワード制御により算出する第2の制御量算出手段と、上記第1の目標旋回量と上記第2の目標旋回量に基づいて第3の制御量をフィードバック制御により算出する第3の制御量算出手段と、上記第1の制御量と上記第2の制御量と上記第3の制御量とに基づいて上記車線からの逸脱を防止する第4の制御量を算出する第4の制御量算出手段とを備えた。 One aspect of the vehicle lane departure prevention control device according to the present invention includes a lane information detection unit that detects information on a lane in which the host vehicle is traveling as lane information together with position information of the host vehicle with respect to the lane, and a traveling state of the host vehicle. A traveling state detecting means for detecting, a first target turning amount calculating means for calculating a first target turning amount necessary for traveling along the lane based on the lane information and the traveling state of the host vehicle; Based on the lane information and the traveling state of the host vehicle, a departure state of the host vehicle from the lane is predicted, and a second target turning amount that prevents the departure from the lane is calculated according to the departure state. A second target turning amount calculating means; a first control amount calculating means for calculating a first control amount by feedforward control based on the first target turning amount; and a first control amount calculating means based on the second target turning amount. Feed control amount of 2 Second control amount calculating means for calculating by forward control, and third control amount calculating means for calculating a third control amount by feedback control based on the first target turning amount and the second target turning amount And a fourth control amount calculating means for calculating a fourth control amount for preventing deviation from the lane based on the first control amount, the second control amount, and the third control amount. Equipped with.
本発明による車両の車線逸脱防止制御装置によれば、逸脱する車線の形状、及び、車線からの車両の逸脱状態を適切に予測し、これらの情報に基づいて応答性に優れ、ばらつきのない精度の良い車線逸脱防止制御を行うことが可能となる。 According to the vehicle lane departure prevention control apparatus of the present invention, the shape of the lane that departs and the departure state of the vehicle from the lane are appropriately predicted, and the responsiveness is excellent based on these information and the accuracy without variation. It is possible to perform a good lane departure prevention control.
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
(実施の第1形態)
図1乃至図4は本発明の実施の第1形態を示す。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
1 to 4 show a first embodiment of the present invention.
図1において、符号1は操舵角をドライバ入力と独立して設定自在な電動パワーステアリング装置を示し、この電動パワーステアリング装置1は、ステアリング軸2が、図示しない車体フレームにステアリングコラム3を介して回動自在に支持されており、その一端が運転席側へ延出され、他端がエンジンルーム側へ延出されている。ステアリング軸2の運転席側端部には、ステアリングホイール4が固設され、また、エンジンルーム側へ延出する端部には、ピニオン軸5が連設されている。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an electric power steering device in which a steering angle can be set independently of a driver input. In the electric power steering device 1, a
エンジンルームには、車幅方向へ延出するステアリングギヤボックス6が配設されており、このステアリングギヤボックス6にラック軸7が往復移動自在に挿通支持されている。このラック軸7に形成されたラック(図示せず)に、ピニオン軸5に形成されたピニオンが噛合されて、ラックアンドピニオン式のステアリングギヤ機構が形成されている。 A steering gear box 6 extending in the vehicle width direction is disposed in the engine room, and a rack shaft 7 is inserted into and supported by the steering gear box 6 so as to be reciprocally movable. A rack (not shown) formed on the rack shaft 7 is engaged with a pinion formed on the pinion shaft 5 to form a rack and pinion type steering gear mechanism.
また、ラック軸7の左右両端はステアリングギヤボックス6の端部から各々突出されており、その端部に、タイロッド8を介してフロントナックル9が連設されている。このフロントナックル9は、操舵輪としての左右輪10L,10Rを回動自在に支持すると共に、車体フレームに転舵自在に支持されている。従って、ステアリングホイール4を操作し、ステアリング軸2、ピニオン軸5を回転させると、このピニオン軸5の回転によりラック軸7が左右方向へ移動し、その移動によりフロントナックル9がキングピン軸(図示せず)を中心に回動して、左右輪10L,10Rが左右方向へ転舵される。
The left and right ends of the rack shaft 7 protrude from the end of the steering gear box 6, and a front knuckle 9 is connected to the end via a
また、ピニオン軸5にアシスト伝達機構11を介して、電動パワーステアリングモータ(電動モータ)12が連設されており、この電動モータ12にてステアリングホイール4に加える操舵トルクのアシスト、及び、設定された目標旋回量(例えば、目標ヨーレートγref)となるような制御トルクTpの付加が行われる。電動モータ12は、後述する操舵制御部20から(第4の)制御量としての制御トルクTpがモータ駆動部21に出力されてモータ駆動部21により駆動される。
Further, an electric power steering motor (electric motor) 12 is connected to the pinion shaft 5 via an
操舵制御部20は、本実施の形態では、車線の車線区画線からの逸脱を防止する車線逸脱防止制御機能等を有して構成されるが、以下特に、車線逸脱防止制御機能の構成について説明する。
In the present embodiment, the
操舵制御部20には、車線区画線を検出し、自車両が走行する車線の情報(車線区画線の位置、曲率等)と該車線に対する自車両の位置情報(車線区画線までの距離、車線に対する車両の姿勢角(対車線ヨー角)等)とを車線情報として検出する前方認識装置31が接続され、車速Vを検出する車速センサ32、実ヨーレートγを検出するヨーレートセンサ33が接続されている。
The
前方認識装置31は、例えば、車室内の天井前方に一定の間隔をもって取り付けられ、車外の対象を異なる視点からステレオ撮像する1組のカメラと、このカメラからの画像データを処理するステレオ画像処理装置とから構成されている。
The
前方認識装置31のステレオ画像処理装置における、カメラからの画像データの処理は、例えば以下のように行われる。まず、カメラで撮像した自車両の進行方向の1組のステレオ画像対に対し、対応する位置のずれ量から距離情報を求め、距離画像を生成する。
The processing of image data from the camera in the stereo image processing device of the
白線等の車線区画線データの認識では、車線区画線は道路面と比較して高輝度であるという知得に基づき、道路の幅方向の輝度変化を評価して、画像平面における左右の車線区画線の位置を画像平面上で特定する。この車線区画線の実空間上の位置(x,y,z)は、画像平面上の位置(i,j)とこの位置に関して算出された視差とに基づいて、すなわち、距離情報に基づいて、周知の座標変換式より算出される。自車両の位置を基準に設定された実空間の座標系は、本実施の形態では、例えば、図4に示すように、カメラの中央真下の道路面を原点として、車幅方向をX軸(左方向を「+」)、車高方向をY軸(上方向を「+」)、車長方向(距離方向)をZ軸(前方向を「+」)とする。このとき、X−Z平面(Y=0)は、道路が平坦な場合、道路面と一致する。道路モデルは、道路上の自車両の車線を距離方向に複数区間に分割し、各区間における左右の車線区画線を所定に近似して連結することによって表現される。尚、本実施の形態では、車線の形状を1組のカメラからの画像を基に認識する例で説明したが、他に、単眼カメラ、カラーカメラからの画像情報を基に求めるものであっても良い。 In recognition of lane line data such as white lines, based on the knowledge that the lane line is brighter than the road surface, the luminance change in the width direction of the road is evaluated, and the left and right lane lines in the image plane are evaluated. The position of the line is specified on the image plane. The position (x, y, z) of the lane marking in the real space is based on the position (i, j) on the image plane and the parallax calculated with respect to this position, that is, based on the distance information. It is calculated from a known coordinate conversion formula. In the present embodiment, the coordinate system of the real space set based on the position of the host vehicle is, for example, as shown in FIG. 4, with the road surface directly below the center of the camera as the origin and the vehicle width direction as the X axis ( The left direction is “+”, the vehicle height direction is the Y axis (upward direction is “+”), and the vehicle length direction (distance direction) is the Z axis (front direction is “+”). At this time, the XZ plane (Y = 0) coincides with the road surface when the road is flat. The road model is expressed by dividing the lane of the host vehicle on the road into a plurality of sections in the distance direction, and connecting the left and right lane markings in each section to a predetermined approximation. In this embodiment, the example of recognizing the shape of the lane based on images from a set of cameras has been described. However, the lane shape is obtained based on image information from a monocular camera and a color camera. Also good.
前方認識装置31では、取得した左右車線区画線の近似処理を実行する。具体的には、自車両の左側の車線区画線は最小自乗法により、以下の(1)式により近似される。
The
x=AL・z2+BL・z+CL …(1)
また、自車両の右側の車線区画線は最小自乗法により、以下の(2)式により近似される。
x = AL · z 2 + BL · z + CL (1)
Further, the lane marking on the right side of the host vehicle is approximated by the following equation (2) by the method of least squares.
x=AR・z2+BR・z+CR …(2)
ここで、上述の(1)式、(2)式における、「AL」と「AR」は、それぞれの曲線における曲率を示し、左側の車線区画線の曲率κLは、2・ALであり、右側の車線区画線の曲率κRは、2・ARである。従って、車線の曲率κは、以下の(3)式となる。
x = AR · z 2 + BR · z + CR (2)
In the above equations (1) and (2), “AL” and “AR” indicate the curvature of each curve, the curvature κL of the left lane marking is 2 · AL, and the right side The curvature κR of the lane marking is 2 · AR. Therefore, the curvature κ of the lane is expressed by the following equation (3).
κ=(2・AL+2・AR)/2=AL+AR …(3)
また、(1)式、(2)式における、「BL」と「BR」は、それぞれの曲線の自車両の幅方向における傾きを示し、「CL」と「CR」は、それぞれの曲線の自車両の幅方向における位置を示す(図4参照)。
κ = (2 · AL + 2 · AR) / 2 = AL + AR (3)
In the equations (1) and (2), “BL” and “BR” indicate the inclinations of the respective curves in the width direction of the host vehicle, and “CL” and “CR” indicate the respective curves. The position in the width direction of the vehicle is shown (see FIG. 4).
更に、前方認識装置31は、自車両の対車線ヨー角θyawを、以下の(4)式により算出する。
Further, the
θyaw=tan−1((BL+BR)/2) …(4)
以上のように前方認識装置31で検出され、算出された車線情報は操舵制御部20に入力され、前方認識装置31は車線情報検出手段として設けられている。
θyaw = tan −1 ((BL + BR) / 2) (4)
As described above, the lane information detected and calculated by the
そして、操舵制御部20は、上述の各入力信号に基づいて、車線情報と自車両の走行状態に基づいて車線に沿って走行するのに必要な車線曲率旋回用目標ヨーレートγref_laneを算出し、車線情報と自車両の走行状態に基づいて自車両の車線からの逸脱状態を予測し、該逸脱状態に応じて車線からの逸脱を防止する逸脱防止挙動用目標ヨーレートγref_turnを算出し、車線曲率旋回用目標ヨーレートγref_laneに基づき車線曲率旋回用フィードフォワードトルクTp_ff_laneを算出し、逸脱防止挙動用目標ヨーレートγref_turnに基づき逸脱防止挙動用フィードフォワードトルクTp_ff_turnを算出し、車線曲率旋回用目標ヨーレートγref_laneと逸脱防止挙動用目標ヨーレートγref_turnに基づいて目標ヨーレートフィードバックトルクTp_fbを算出し、これら車線曲率旋回用フィードフォワードトルクTp_ff_lane、逸脱防止挙動用フィードフォワードトルクTp_ff_turn、目標ヨーレートフィードバックトルクTp_fbにより制御トルクTpを算出してモータ駆動部21に出力する。
Then, the
このため、操舵制御部20は、図2に示すように、車線曲率旋回用目標ヨーレート算出部20a、逸脱防止挙動用目標ヨーレート算出部20b、目標ヨーレート算出部20c、車線曲率旋回用フィードフォワードトルク算出部20d、逸脱防止挙動用フィードフォワードトルク算出部20e、目標ヨーレートフィードバックトルク算出部20f、制御トルク算出部20gから主要に構成されている。
Therefore, as shown in FIG. 2, the
車線曲率旋回用目標ヨーレート算出部20aは、前方認識装置31から車線の曲率κが入力され、車速センサ32から車速Vが入力される。そして、例えば、以下の(5)式により、車線に沿って走行するのに必要な車線曲率旋回用目標ヨーレートγref_laneを算出し、目標ヨーレート算出部20c、車線曲率旋回用フィードフォワードトルク算出部20dに出力する。
The lane curvature turning target yaw
γref_lane=κ・V …(5)
このように、本発明の実施の形態では、車線曲率旋回用目標ヨーレート算出部20aは、車線曲率旋回用目標ヨーレートγref_laneを第1の目標旋回量とする第1の目標旋回量算出手段として設けられている。
γref_lane = κ · V (5)
Thus, in the embodiment of the present invention, the lane curvature turning target yaw
逸脱防止挙動用目標ヨーレート算出部20bは、前方認識装置31から車線区画線の近似結果、自車両の対車線ヨー角θyawが入力され、車速センサ32から車速Vが入力される。そして、例えば、以下の(6)式、或いは、(10)式により、逸脱状態に応じて車線からの逸脱を防止する逸脱防止挙動用目標ヨーレートγref_turnを算出し、目標ヨーレート算出部20c、逸脱防止挙動用フィードフォワードトルク算出部20eに出力する。
・自車両の対車線ヨー角θyawが車線逸脱方向の場合
γref_turn=−θyaw/ttlc …(6)
ここで、ttlcは、現在の走行状態で車線から逸脱する車線逸脱予想時間であり、例えば、以下の(7)式により算出する。
The target yaw
・ When the lane yaw angle θyaw of the host vehicle is in the lane departure direction γref_turn = −θyaw / ttlc (6)
Here, ttlc is an expected lane departure time that deviates from the lane in the current traveling state, and is calculated by the following equation (7), for example.
ttlc=L/(V・sin(θyaw)) …(7)
ここで、Lは車線区画線から自車両までの距離(車線区画線車両距離)であり、以下の(8)式により算出できる。
ttlc = L / (V · sin (θyaw)) (7)
Here, L is the distance from the lane line to the host vehicle (lane line vehicle distance), and can be calculated by the following equation (8).
L=((CL−CR)−TR)/2−xv …(8)
この(8)式において、TRは車両のトレッドであり、本発明の実施の形態では、タイヤ位置を車線逸脱判定の基準に用いるものとする(図4参照)。また、xvは車線中央からの車線幅方向車両横位置であり、以下の(9)式により、算出できる。
L = ((CL-CR) -TR) / 2-xv (8)
In the equation (8), TR is a tread of a vehicle, and in the embodiment of the present invention, the tire position is used as a reference for determining lane departure (see FIG. 4). Further, xv is the vehicle lateral position in the lane width direction from the center of the lane, and can be calculated by the following equation (9).
xv=(CL+CR)/2 …(9)
・自車両の対車線ヨー角θyawが車線反逸脱方向の場合
γref_turn=−(θref_yaw−θyaw)/tref …(10)
ここで、θref_yawは予め実験・計算等により設定しておいたヨー角、trefは予め実験・計算等により設定しておいた制御目標時間である。
xv = (CL + CR) / 2 (9)
When the host vehicle's yaw angle θyaw to the lane is in the direction away from the lane γref_turn = − (θref_yaw−θyaw) / tref (10)
Here, θref_yaw is a yaw angle that has been set in advance by experiments and calculations, and tref is a control target time that has been set in advance by experiments and calculations.
このように、本発明の実施の形態では、逸脱防止挙動用目標ヨーレート算出部20bは、逸脱防止挙動用目標ヨーレートγref_turnを第2の目標旋回量とする第2の目標旋回量算出手段として設けられている。
Thus, in the embodiment of the present invention, the departure prevention behavior target yaw
目標ヨーレート算出部20cは、車線曲率旋回用目標ヨーレート算出部20aから車線曲率旋回用目標ヨーレートγref_laneが入力され、逸脱防止挙動用目標ヨーレート算出部20bから逸脱防止挙動用目標ヨーレートγref_turnが入力される。そして、以下の(11)式により、目標ヨーレートγrefを算出し、目標ヨーレートフィードバックトルク算出部20fに出力する。
The target yaw
γref=γref_lane+γref_turn …(11)
車線曲率旋回用フィードフォワードトルク算出部20dは、車線曲率旋回用目標ヨーレート算出部20aから車線曲率旋回用目標ヨーレートγref_laneが入力される。そして、例えば、以下の(12)式により、車線曲率旋回用フィードフォワードトルクTp_ff_laneを算出し、制御トルク算出部20gに出力する。
γref = γref_lane + γref_turn (11)
The lane curvature turning feedforward
Tp_ff_lane=Ktrq・γref_lane …(12)
ここで、Ktrqはトルク換算ゲインである。
Tp_ff_lane = Ktrq · γref_lane (12)
Here, Ktrq is a torque conversion gain.
このように、本発明の実施の形態では、車線曲率旋回用フィードフォワードトルク算出部20dは、車線曲率旋回用フィードフォワードトルクTp_ff_laneを第1の制御量とする第1の制御量算出手段として設けられている。
As described above, in the embodiment of the present invention, the lane curvature turning feedforward
逸脱防止挙動用フィードフォワードトルク算出部20eは、逸脱防止挙動用目標ヨーレート算出部20bから逸脱防止挙動用目標ヨーレートγref_turnが入力される。そして、例えば、以下の(13)式により、逸脱防止挙動用フィードフォワードトルクTp_ff_turnを算出し、制御トルク算出部20gに出力する。
The departure prevention behavior feedforward
Tp_ff_turn=Ktrq・γref_turn …(13)
このように、本発明の実施の形態では、逸脱防止挙動用フィードフォワードトルク算出部20eは、逸脱防止挙動用フィードフォワードトルクTp_ff_turnを第2の制御量とする第2の制御量算出手段として設けられている。
Tp_ff_turn = Ktrq · γref_turn (13)
As described above, in the embodiment of the present invention, the departure prevention behavior feedforward
目標ヨーレートフィードバックトルク算出部20fは、ヨーレートセンサ33から実ヨーレートγが入力され、目標ヨーレート算出部20cから目標ヨーレートγrefが入力される。そして、例えば、以下の(14)式により、目標ヨーレートフィードバックトルクTp_fbを算出し、制御トルク算出部20gに出力する。
The target yaw rate feedback torque calculator 20f receives the actual yaw rate γ from the
Tp_fb=Kp・(γref−γ)+Ki・∫(γref−γ)dt
+Kd・d(γref−γ)/dt …(14)
ここで、Kpは比例ゲイン、Kiは積分ゲイン、Kdは微分ゲインである。
Tp_fb = Kp · (γref−γ) + Ki ·) (γref−γ) dt
+ Kd · d (γref−γ) / dt (14)
Here, Kp is a proportional gain, Ki is an integral gain, and Kd is a differential gain.
このように、本発明の実施の形態では、目標ヨーレートフィードバックトルク算出部20fは、目標ヨーレートフィードバックトルクTp_fbを第3の制御量とする第3の制御量算出手段として設けられている。 Thus, in the embodiment of the present invention, the target yaw rate feedback torque calculator 20f is provided as a third control amount calculator that uses the target yaw rate feedback torque Tp_fb as the third control amount.
制御トルク算出部20gは、車線曲率旋回用フィードフォワードトルク算出部20dから車線曲率旋回用フィードフォワードトルクTp_ff_laneが入力され、逸脱防止挙動用フィードフォワードトルク算出部20eから逸脱防止挙動用フィードフォワードトルクTp_ff_turnが入力され、目標ヨーレートフィードバックトルク算出部20fから目標ヨーレートフィードバックトルクTp_fbが入力される。そして、以下の(15)式により、制御トルクTpを算出してモータ駆動部21に出力する。
The control
Tp=Tp_ff_lane+Tp_ff_turn+Tp_fb …(15)
このように、本発明の実施の形態では、制御トルク算出部20gは、制御トルクTpを第4の制御量とする第4の制御量算出手段として設けられている。
Tp = Tp_ff_lane + Tp_ff_turn + Tp_fb (15)
Thus, in the embodiment of the present invention, the control
次に、上述の操舵制御部20で実行される車線逸脱防止制御を、図3のフローチャートで説明する。
Next, the lane departure prevention control executed by the
まず、ステップ(以下「S」と略称)101で、車線曲率旋回用目標ヨーレート算出部20aは、前述の(5)式により、車線に沿って走行するのに必要な車線曲率旋回用目標ヨーレートγref_laneを算出する。
First, in step (hereinafter abbreviated as “S”) 101, the lane curvature turning target yaw
次いで、S102に進み、逸脱防止挙動用目標ヨーレート算出部20bは、例えば、前述の(6)式、或いは、(10)式により、逸脱状態に応じて車線からの逸脱を防止する逸脱防止挙動用目標ヨーレートγref_turnを算出する。
Next, the process proceeds to S102, and the target yaw rate calculation unit for
次に、S103に進んで、目標ヨーレート算出部20cは、前述の(11)式により、目標ヨーレートγrefを算出する。
Next, proceeding to S103, the target yaw
次いで、S104に進み、車線曲率旋回用フィードフォワードトルク算出部20dは、前述の(12)式により、車線曲率旋回用フィードフォワードトルクTp_ff_laneを算出する。
Next, in S104, the lane curvature turning feedforward
次に、S105に進んで、逸脱防止挙動用フィードフォワードトルク算出部20eは、前述の(13)式により、逸脱防止挙動用フィードフォワードトルクTp_ff_turnを算出する。
Next, proceeding to S105, the departure prevention behavior feedforward
次いで、S106に進み、目標ヨーレートフィードバックトルク算出部20fは、前述の(14)式により、目標ヨーレートフィードバックトルクTp_fbを算出する。 Next, in S106, the target yaw rate feedback torque calculation unit 20f calculates the target yaw rate feedback torque Tp_fb by the above-described equation (14).
そして、S107に進み、制御トルク算出部20gは、前述の(15)式により、制御トルクTpを算出してモータ駆動部21に出力し、プログラムを抜ける。
In step S107, the control
このように、本発明の実施の第1形態では、車線に沿って走行するのに必要な車線曲率旋回用目標ヨーレートγref_laneを算出し、自車両の車線からの逸脱状態を予測し、該逸脱状態に応じて車線からの逸脱を防止する逸脱防止挙動用目標ヨーレートγref_turnを算出し、車線曲率旋回用目標ヨーレートγref_laneに基づき車線曲率旋回用フィードフォワードトルクTp_ff_laneを算出し、逸脱防止挙動用目標ヨーレートγref_turnに基づき逸脱防止挙動用フィードフォワードトルクTp_ff_turnを算出し、車線曲率旋回用目標ヨーレートγref_laneと逸脱防止挙動用目標ヨーレートγref_turnに基づいて目標ヨーレートフィードバックトルクTp_fbを算出し、これら車線曲率旋回用フィードフォワードトルクTp_ff_lane、逸脱防止挙動用フィードフォワードトルクTp_ff_turn、目標ヨーレートフィードバックトルクTp_fbにより制御トルクTpを算出する。このため、車線曲率等の逸脱する車線の形状、及び、自車両の対車線ヨー角が車線逸脱方向の場合か、或いは、自車両の対車線ヨー角が車線反逸脱方向の場合かの車線からの車両の逸脱状態を適切に予測し、これらの情報に基づいて、走行する車線に沿った応答性に優れ、ばらつきのない精度の良い車線逸脱防止制御を行うことが可能となる。
(実施の第2形態)
図5乃至図7は本発明の実施の第2形態を示す。
Thus, in the first embodiment of the present invention, the target yaw rate for turning lane curvature γref_lane necessary to travel along the lane is calculated, the deviation state from the lane of the host vehicle is predicted, and the deviation state The target yaw rate γref_turn for the departure prevention behavior that prevents the departure from the lane is calculated according to the lane, the feed forward torque Tp_ff_lane for the lane curvature turning is calculated based on the target yaw rate γref_lane for the lane curvature turning, and the target yaw rate γref_turn for the departure prevention behavior is calculated. Based on the lane curvature turning target yaw rate γref_lane and the lane curvature turning target yaw rate γref_turn, the target yaw rate feedback torque Tp_fb is calculated based on the lane curvature turning feedforward torque Tp_ff_turn, and the lane curvature turning feedforward torque Tp_ff_lane, Feed forward torque Tp_ff_turn for deviation prevention behavior A control torque Tp is calculated from the target yaw rate feedback torque Tp_fb. Therefore, from the lane shape where the lane curvature deviates such as the lane curvature and the lane yaw angle of the host vehicle is in the lane departure direction or the lane yaw angle of the host vehicle is the lane departure direction. It is possible to appropriately predict the departure state of the vehicle, and to perform accurate lane departure prevention control with excellent responsiveness along the lane in which the vehicle travels and no variation based on such information.
(Second embodiment)
5 to 7 show a second embodiment of the present invention.
尚、本実施の第2形態は、自車両の車線からの逸脱状態が、車線逸脱防止後の自車両の姿勢角を設定する状態と判定される場合は、逸脱状態に応じて算出される逸脱防止挙動用目標ヨーレートγref_turnに基づく逸脱防止挙動用フィードフォワードトルクTp_ff_turnを略0に低減するようにしたことが前記第1形態と異なり、他の構成、作用は前記第1形態と同様であるので、同じ構成には同じ符号を記し、説明は省略する。 In the second embodiment, when the departure state of the host vehicle from the lane is determined to be a state of setting the attitude angle of the host vehicle after preventing the lane departure, the departure calculated according to the departure state is calculated. Unlike the first embodiment, since the feedforward torque Tp_ff_turn for departure prevention behavior based on the target yaw rate γref_turn for prevention behavior is reduced to substantially 0, the other configurations and operations are the same as those of the first embodiment. The same components are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
このため、図5に示すように、本実施の第2形態の操舵制御部20は、前記第1形態の20a〜20gの各構成に加え、逸脱防止制御判定部20hを有している。
For this reason, as shown in FIG. 5, the
逸脱防止制御判定部20hは、前方認識装置31から自車両の対車線ヨー角θyawが入力される。そして、該対車線ヨー角θyawが車線逸脱方向か否かを判定し、判定結果を逸脱防止挙動用フィードフォワードトルク算出部20eに出力する。
The departure prevention
逸脱防止挙動用フィードフォワードトルク算出部20eは、逸脱防止挙動用目標ヨーレート算出部20bから逸脱防止挙動用目標ヨーレートγref_turnが入力され、逸脱防止制御判定部20hから対車線ヨー角θyawが車線逸脱方向か否かの判定結果が入力される。そして、対車線ヨー角θyawが車線逸脱方向の場合には、前述の(13)式により、逸脱防止挙動用フィードフォワードトルクTp_ff_turnを算出する一方、対車線ヨー角θyawが車線反逸脱方向の場合には、逸脱防止挙動用フィードフォワードトルクTp_ff_turnを略0に低減する。尚、逸脱防止挙動用フィードフォワードトルクTp_ff_turnを略0に低減する際には、所定に漸近させて設定するようにしても良い。
The departure prevention behavior feedforward
以上のように構成される、本実施の第2形態による車線逸脱防止制御を、図6のフローチャートで説明する。 The lane departure prevention control according to the second embodiment configured as described above will be described with reference to the flowchart of FIG.
すなわち、S104で、前述の(12)式により、車線曲率旋回用フィードフォワードトルクTp_ff_laneを算出した後は、S201に進む。 That is, after calculating the lane curvature turning feedforward torque Tp_ff_lane by the above-described equation (12) in S104, the process proceeds to S201.
S201に進むと、逸脱防止制御判定部20hは、対車線ヨー角θyawが車線逸脱方向か否かを判定し、対車線ヨー角θyawが車線逸脱方向の場合には、S105に進み、逸脱防止挙動用フィードフォワードトルク算出部20eで、前述の(13)式により、逸脱防止挙動用フィードフォワードトルクTp_ff_turnを算出してS106に進む。
In S201, the departure prevention
一方、対車線ヨー角θyawが車線反逸脱方向の場合には、S202に進み、逸脱防止挙動用フィードフォワードトルク算出部20eは、逸脱防止挙動用フィードフォワードトルクTp_ff_turnを略0に低減してS106に進む。
On the other hand, when the lane yaw angle θyaw is in the lane departure direction, the process proceeds to S202, and the departure prevention behavior feedforward
S105、或いは、S202で逸脱防止挙動用フィードフォワードトルクTp_ff_turnを設定してS106に進むと、目標ヨーレートフィードバックトルク算出部20fは、前述の(14)式により、目標ヨーレートフィードバックトルクTp_fbを算出する。 When the feed forward torque Tp_ff_turn for departure prevention behavior is set in S105 or S202 and the process proceeds to S106, the target yaw rate feedback torque calculation unit 20f calculates the target yaw rate feedback torque Tp_fb by the above-described equation (14).
そして、S107に進み、制御トルク算出部20gは、前述の(15)式により、制御トルクTpを算出してモータ駆動部21に出力し、プログラムを抜ける。
In step S107, the control
すなわち、例えば、図7に示すように、前述の実施の第1形態による車線逸脱防止制御では、車線からの車両の逸脱状態が、車線から逸脱しようとしている状態では、この車線逸脱を防止する場合には、車両を反逸脱方向に制御する制御量が出力されている。その後、車線からの逸脱が防止できて車線逸脱防止制御を継続した際に反逸脱方向への制御量が残っていると、図7中のCes1のコースを走行することが望ましいにも関わらず、残っていた制御量によりCes2のコースのように、車両を反逸脱防止方向に制御し過ぎて車両挙動の応答性が遅れたり、状況によって制御される車両挙動にばらつきが発生してしまう虞がある。本実施の第2形態では、このような車線からの逸脱が防止できて車線逸脱防止制御を継続した際に、車線に沿って精度良く車線逸脱防止制御を実行しつつ、その後の反逸脱方向への過剰な制御を確実に抑制し、車両挙動の応答性を良好に保ち、車両挙動のばらつきを生じないように制御を実行させるものである。 That is, for example, as shown in FIG. 7, in the lane departure prevention control according to the first embodiment described above, in a state where the vehicle departure state from the lane is about to depart from the lane, this lane departure is prevented. The control amount for controlling the vehicle in the anti-departure direction is output. After that, if it is possible to prevent the departure from the lane and the control amount in the anti-departure direction remains when the lane departure prevention control is continued, it is desirable to travel on the course of Ces1 in FIG. Due to the remaining control amount, the vehicle may be controlled in the anti-departure prevention direction as in the course of Ces2, and the response of the vehicle behavior may be delayed, or the vehicle behavior controlled depending on the situation may vary. . In the second embodiment, when the departure from the lane can be prevented and the lane departure prevention control is continued, the lane departure prevention control is accurately executed along the lane, and the subsequent anti-departure direction is performed. The control is executed in such a manner that the excessive control of the vehicle is surely suppressed, the response of the vehicle behavior is kept good, and the vehicle behavior does not vary.
1 電動パワーステアリング装置
2 ステアリング軸
4 ステアリングホイール
5 ピニオン軸
10L、10R 車輪
12 電動モータ
20 操舵制御部
20a 車線曲率旋回用目標ヨーレート算出部(第1の目標旋回量算出手段)
20b 逸脱防止挙動用目標ヨーレート算出部(第2の目標旋回量算出手段)
20c 目標ヨーレート算出部
20d 車線曲率旋回用フィードフォワードトルク算出部(第1の制御量算出手段)
20e 逸脱防止挙動用フィードフォワードトルク算出部(第2の制御量算出手段)
20f 目標ヨーレートフィードバックトルク算出部(第3の制御量算出手段)
20g 制御トルク算出部(第4の制御量算出手段)
20h 逸脱防止制御判定部
21 モータ駆動部
31 前方認識装置(車線情報検出手段)
32 車速センサ(走行状態検出手段)
33 ヨーレートセンサ(走行状態検出手段)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electric
20b Target yaw rate calculation unit for departure prevention behavior (second target turning amount calculation means)
20c target yaw
20e Feed-forward torque calculator for departure prevention behavior (second control amount calculating means)
20f Target yaw rate feedback torque calculation unit (third control amount calculation means)
20g control torque calculation unit (fourth control amount calculation means)
20h Deviation prevention
32 Vehicle speed sensor (running state detection means)
33 Yaw rate sensor (running state detection means)
Claims (3)
自車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、
上記車線情報と上記自車両の走行状態に基づいて上記車線に沿って走行するのに必要な第1の目標旋回量を算出する第1の目標旋回量算出手段と、
上記車線情報と上記自車両の走行状態に基づいて自車両の上記車線からの逸脱状態を予測し、該逸脱状態に応じて上記車線からの逸脱を防止する第2の目標旋回量を算出する第2の目標旋回量算出手段と、
上記第1の目標旋回量に基づき第1の制御量をフィードフォワード制御により算出する第1の制御量算出手段と、
上記第2の目標旋回量に基づき第2の制御量をフィードフォワード制御により算出する第2の制御量算出手段と、
上記第1の目標旋回量と上記第2の目標旋回量に基づいて第3の制御量をフィードバック制御により算出する第3の制御量算出手段と、
上記第1の制御量と上記第2の制御量と上記第3の制御量とに基づいて上記車線からの逸脱を防止する第4の制御量を算出する第4の制御量算出手段と、
を備えたことを特徴とする車両の車線逸脱防止制御装置。 Lane information detection means for detecting information on the lane in which the host vehicle is traveling as lane information together with position information of the host vehicle with respect to the lane;
Traveling state detection means for detecting the traveling state of the host vehicle;
First target turning amount calculation means for calculating a first target turning amount necessary for traveling along the lane based on the lane information and the traveling state of the host vehicle;
A second target turning amount that predicts a departure state of the host vehicle from the lane based on the lane information and the traveling state of the host vehicle, and that prevents the departure from the lane according to the departure state. 2 target turning amount calculation means;
First control amount calculating means for calculating a first control amount by feedforward control based on the first target turning amount;
A second control amount calculating means for calculating a second control amount by feedforward control based on the second target turning amount;
Third control amount calculating means for calculating a third control amount by feedback control based on the first target turning amount and the second target turning amount;
Fourth control amount calculating means for calculating a fourth control amount for preventing deviation from the lane based on the first control amount, the second control amount, and the third control amount;
A lane departure prevention control device for a vehicle, comprising:
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JP2012096567A (en) * | 2010-10-29 | 2012-05-24 | Aisin Seiki Co Ltd | Momentum control apparatus |
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