JP2018020626A - 補助力制御装置及び補助力制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】道路の勾配を計測することなく、運転手が、横方向に勾配した道路で直進運転をしやすくする。
【解決手段】補助力制御装置１は、車両Ｖのハンドルの現在位置を特定する現在位置特定部１１１と、所定の期間内のハンドルの現在位置に基づいて、ハンドルの目標位置を決定する目標位置決定部１１２と、現在位置と目標位置との差分を算出する差分算出部１１４と、差分算出部１１４が算出した差分を小さくするように、ハンドルの操舵を補助するための補助力の大きさを制御する補助力制御部１１５と、を有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両の操舵を補助するための補助力を制御する補助力制御装置及び補助力制御方法に関する。

道路には、水が溜まらないように横方向に勾配が設けられている場合がある。車両は、水平面において直進するように設計されているため、道路に横方向の勾配がある場合には、車両を直進させることが困難になる。特許文献１においては、道路に横方向の勾配がある場合に直進させやすくするために、道路の傾斜角度を検出し、検出した傾斜角度に応じた大きさの補助力を発生する技術が開示されている。

特開２０１５−１８６９５５号公報

従来の技術においては、道路の勾配を検出した結果に基づいて補助力の大きさを決定する。しかしながら、車両の傾斜量は、右側の車輪と左側の車輪との間の高低差により決定し、道路の勾配と車両の傾斜量とが一致しないことがある。例えば、左側の車輪が接する道路面が水平であり、車両の中央付近から右側の車輪にかけて道路に勾配がある場合、道路の勾配の大きさよりも車両の傾斜量が小さくなる。このように、従来の技術では、道路の勾配と車両の傾斜量とが一致しない場合に適正な補助力が発生せず、運転に支障が生じるという問題があった。

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、道路の勾配を計測することなく、運転手が、横方向に勾配した道路で直進運転をしやすくするための補助力を発生させるようにする補助力制御装置及び補助力制御方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様の補助力制御装置は、車両のハンドルの現在位置を特定する現在位置特定部と、所定の期間内の前記ハンドルの現在位置に基づいて、前記ハンドルの目標位置を決定する目標位置決定部と、前記現在位置と前記目標位置との差分を算出する差分算出部と、前記差分算出部が算出した差分を小さくするように、前記ハンドルの操舵を補助するための補助力の大きさを制御する補助力制御部と、を有する。

前記目標位置決定部は、前記所定の期間内に前記ハンドルの現在位置が所定の範囲内に入っている場合に、前記所定の範囲内の位置に前記目標位置を決定してもよい。

前記補助力制御部は、前記目標位置決定部が決定した前記目標位置とハンドルの通常位置との差が所定の大きさ以上である場合に、前記補助力を発生させてもよい。

前記補助力制御部は、前記車両が所定の曲率以上のカーブを走行している間は、前記補助力を発生させないようにしてもよい。

前記目標位置決定部は、前記車両が所定の曲率以上のカーブの開始位置から所定の距離になった場合に、前記補助力を段階的に小さくしてもよい。

本発明の第２の態様の補助力制御方法は、車両のハンドルの現在位置を特定するステップと、前記ハンドルの目標位置を決定するステップと、前記現在位置と前記目標位置との差分を算出するステップと、算出した差分に基づいて、前記ハンドルの操舵を補助するための補助力の大きさを制御するステップと、を有する。

本発明によれば、道路の勾配を計測することなく、運転手が、横方向に勾配した道路で直進運転をしやすくすることができるという効果を奏する。

本実施形態に係る補助力制御装置の概要を説明するための図である。 補助力制御装置が発生させる補助力について説明するための図である。 補助力制御装置の構成を示す図である。 補助力制御装置が補助力を制御する処理のフローチャートである。

［補助力制御装置の概要］
図１は、本実施形態に係る補助力制御装置の概要を説明するための図である。図１（ａ）は、道路Ｒを走行中の車両Ｖを後ろから見た図である。図１（ｂ）は、道路Ｒを走行中の車両Ｖを上から見た図である。道路Ｒは、車両Ｖが走行している走行車線と、走行車線に隣接する隣接車線（例えば対向車線）を有している。走行車線の左側には左側車線区画線ＢＬが設けられており、走行車線の右側には右側車線区画線ＢＲが設けられている。車両Ｖは、走行車線の中央位置Ｃ付近を走行している。

図１（ａ）に示すように、道路Ｒは中央付近が最も高く、端に近づくほど低くなっている。このようなカント面を有する道路Ｒを車両Ｖが走行する場合、車両Ｖの運転手は、直進するために、右向きにハンドルを操作し続ける必要がある。車両Ｖがバスやトラックのような商用車である場合は大きな操舵力を要するので、車両Ｖに搭載された補助力制御装置が補助力を発生させることにより、運転手の操作を支援する。

補助力制御装置は、車両Ｖが、道路Ｒを所定の期間にわたって走行中のハンドルの操舵角に基づいて、道路Ｒを走行中に必要な操舵角の目標値を特定する。例えば、補助力制御装置は、車両Ｖが、道路Ｒにおける直線区間を所定の期間にわたって走行中のハンドルの操舵角の平均値に基づいて、道路Ｒを走行中に必要な操舵角の目標値を決定する。そして、補助力制御装置は、実際の操舵角と目標値との間に差がある場合、実際の操舵角を目標値に近づけるように補助力を発生させる。

図２は、補助力制御装置が発生させる補助力について説明するための図である。図２（ａ）は、車両Ｖが平坦で真直ぐな道路を走行中のハンドルの位置を示している。図２（ｂ）は、車両Ｖが図１に示した道路Ｒを走行中に、実際の操舵角が目標値αに一致している状態のハンドルの位置を示している。この状態で、補助力制御装置は補助力を発生させていない。

図２（ｃ）は、車両Ｖが図１に示した道路Ｒを走行中に、実際の操舵角がαよりも小さいβであり、操舵角の目標値との差がα―βである状態のハンドルの位置を示している。この状態で、補助力制御装置は、ハンドルを右側に操舵するための補助力ｋ×（α―β）を発生させる。ここで、ｋは操舵角に対応する補助力を算出するための係数である。

図２（ｄ）は、車両Ｖが図１に示した道路Ｒを走行中に、実際の操舵角がαよりも大きいγであり、操舵角の目標値との差がα―γである状態のハンドルの位置を示している。この場合、α―γの値は負の値となり、補助力制御装置は、ハンドルを左側に操舵するための補助力ｋ×（γ―α）を発生させる。

このように、補助力制御装置は、車両Ｖが、道路Ｒを所定の期間にわたって走行中のハンドルの操舵角に基づいて操舵角の目標値を決定し、実際の操舵角と目標値との差に基づく大きさの補助力を発生させる。その結果、補助力制御装置は、道路Ｒの傾斜角を算出した結果に基づいて操舵角の目標値を決定する場合のように、傾斜角の算出誤差の影響を受けることなく、適切な大きさの補助力を発生させることができる。

なお、補助力制御装置が実際の操舵角と目標値との差に基づいて発生させる補助力は、運転手の操作により生じるハンドルの操舵力と無関係に発生する力である。この点、この補助力は、運転手がハンドル操作をしやすくするために、運転手の操舵力によりハンドルが回転する向きと同じ向きにハンドルを回転させるためのパワーアシスト力とは異なる性質を有している。

そして、この補助力は、ステアリングシャフト及びギアを介してハンドルに接続された電動モーターにより発生する。これに対して、パワーアシスト力は、コントロールバルブが操舵量に基づいてオイルの流量及びオイルの流路を制御する油圧系統により発生する。補助力制御装置は、操舵角の目標値を決定した場合、運転手が必要以上にハンドルを動かさないように、パワーアシスト力を弱めるようにしてもよい。
以下、補助力制御装置の構成及び動作の詳細について説明する。

［補助力制御装置１の構成］
図３は、補助力制御装置１の構成を示す図である。補助力制御装置１は、制御部１１と、記憶部１２とを有する。制御部１１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）であり、記憶部１２に記憶されたプログラムを実行することにより、現在位置特定部１１１、目標位置決定部１１２、車両位置特定部１１３、差分算出部１１４及び補助力制御部１１５として機能する。記憶部１２は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びハードディスク等の記憶媒体を有する。記憶部１２は、制御部１１が実行するプログラムを記憶している。

現在位置特定部１１１は、車両Ｖのハンドルの現在位置を特定する。具体的には、現在位置特定部１１１は、操舵角を検出するセンサーから出力される信号に基づいてハンドルの操舵角を算出することにより、ハンドルの現在位置を特定する。現在位置特定部１１１は、所定の周期（例えば１００ミリ秒）ごとにハンドルの現在位置を特定する。現在位置特定部１１１は、特定した現在位置を、目標位置決定部１１２及び差分算出部１１４に通知する。

目標位置決定部１１２は、所定の期間内のハンドルの現在位置に基づいて、ハンドルの目標位置を決定する。例えば、目標位置決定部１１２は、所定の期間内にハンドルの現在位置が所定の範囲内に入っている場合に、所定の範囲内の位置に目標位置を決定する。具体的には、目標位置決定部１１２は、所定の期間として５秒間にわたって、現在位置特定部１１１が特定した現在位置の値を取得し、現在位置の値が±５度以内に入っている場合に、±５度の範囲内に目標位置を決定する。目標位置決定部１１２は、特定した目標位置を差分算出部１１４に通知する。

目標位置決定部１１２は、例えば、所定の期間内に取得した複数の現在位置の値の平均値又は中央値を目標位置に決定する。目標位置決定部１１２は、複数の現在位置の値のうち、最も多い値（すなわち最頻値）を目標位置に決定してもよい。

車両位置特定部１１３は、車両Ｖの前方の撮像画像に基づいて、車両Ｖの走行位置を特定する。また、車両位置特定部１１３は、撮像画像に基づいて、車両Ｖの前方の道路の曲率を特定する。車両位置特定部１１３は、特定した走行位置及び曲率を補助力制御部１１５に通知する。車両Ｖの走行位置及び曲率は、補助力制御部１１５において、補助力を発生するかどうかの判断に用いられる。

差分算出部１１４は、現在位置特定部１１１から取得した現在位置と目標位置決定部１１２から取得した目標位置との差分を算出する。差分算出部１１４は、現在位置特定部１１１から現在位置を取得するたびに、差分を算出する。差分算出部１１４は、算出した差分の値を補助力制御部１１５に通知する。

補助力制御部１１５は、差分算出部１１４が算出した差分に基づいて、ハンドルの操舵を補助するための補助力の大きさを制御する。具体的には、補助力制御部１１５は、差分を小さくするように、補助力の大きさを制御する。

補助力制御部１１５は、図２（ｃ）に示したように、現在位置βが、右向きに設定された目標位置αよりも小さい場合、ハンドルを右向きに動かすための補助力を、補助力発生用のモーターに発生させる。補助力制御部１１５は、目標位置と現在位置との差分が大きければ大きいほど補助力を大きくする。また、補助力制御部１１５は、図２（ｄ）に示したように、現在位置γが、目標位置αよりも大きい場合、ハンドルを左向きに動かすための補助力を、補助力発生用のモーターに発生させる。

このように、補助力制御部１１５が目標位置と現在位置との差分に基づく向き及び大きさの補助力を発生させることで、ハンドルの位置が目標位置に合いやすくなる。その結果、道路に傾斜がある場合であっても、車両Ｖが安定して走行しやすくなる。

補助力制御部１１５は、目標位置と現在位置との差分が所定の大きさ以上であることを条件として、補助力を発生させてもよい。このようにすることで、目標位置と現在位置との差分が小さく運転手が微調整すればよい場合に補助力を発生させることで、運転操作が不安定になることを防止できる。

また、補助力制御部１１５は、ハンドルの目標位置とハンドルの通常位置（すなわち、車両Ｖが傾斜のない平坦な直線道路を走行している時の位置）との差が所定の大きさ以上であることを条件として補助力を発生させてもよい。このようにすることで、補助力制御部１１５は、道路の傾斜角が大きく、補助力の必要性が高い場合に効果的に補助力を発生させることができる。

また、補助力制御部１１５は、車両Ｖが所定の曲率以上のカーブを走行している間は補助力を発生させないようにしてもよい。例えば、補助力制御部１１５は、車両位置特定部１１３が特定した曲率に基づいて、車両Ｖが所定の曲率以上のカーブから所定の距離以内に近づいた場合に補助力を段階的に小さくし、カーブに進入した時点では補助力の発生を停止させる。

なお、目標位置決定部１１２は、カーブに進入した時点、又はカーブに進入する前の所定の時間以内に目標位置を初期化してもよい。このようにすることで、補助力制御部１１５は、車両Ｖがカーブを走行している間に、カーブの曲率に合っていない補助力が発生することを防止できる。

また、補助力制御部１１５は、車両位置特定部１１３が、車両Ｖが車線の所定の領域を走行していると判定した場合に、補助力を発生させてもよい。例えば、補助力制御部１１５は、車両Ｖが車線区画線から所定の距離以内を走行している場合に補助力を発生させる。

［補助力制御装置１の処理のフローチャート］
図４は、補助力制御装置１が補助力を制御する処理のフローチャートである。
まず、現在位置特定部１１１は、ハンドルの現在位置を示す操舵角を特定する（Ｓ１１）。現在位置特定部１１１がハンドルの現在位置を特定する方法は任意であり、操舵角センサーが出力する信号を用いてもよく、ハンドルの撮像画像に基づいてハンドルの現在位置を特定してもよい。

目標位置決定部１１２は、現在位置特定部１１１がハンドルの現在位置を特定している間に、ハンドルの現在位置が所定の範囲に含まれている状態で所定の期間が経過したかどうかを監視する（Ｓ１２）。目標位置決定部１１２は、所定の期間が経過した場合（Ｓ１２においてＹＥＳ）、所定の期間内に特定された複数の現在位置に基づいて、ハンドルの目標位置を決定する（Ｓ１３）。

続いて、差分算出部１１４は、目標位置と現在位置と差分の大きさを算出する（Ｓ１４）。そして、補助力制御部１１５は、差分算出部１１４が算出した差分の大きさに基づいて、補助力の向き及び大きさを決定する（Ｓ１５）。補助力制御部１１５は、決定した向き及び大きさの補助力の発生を開始させる（Ｓ１６）。

補助力制御装置１は、エンジンが停止するまでの間、Ｓ１１からＳ１７までの処理を繰り返す。なお、ステップＳ１６で補助力制御部１１５が補助力の発生を開始させた後に、ステップＳ１２において、目標位置と現在位置との差が所定の大きさ以上の状態が所定の期間にわたって継続した場合、目標位置決定部１１２は目標位置を初期化する。このようにすることで、道路の傾斜角が変化して、運転手が意図的に目標位置と異なる位置にハンドルを操作した場合に、補助力の発生を解除することができるので、運転手が違和感を抱くことを防止できる。

［補助力制御装置１による効果］
以上説明したように、補助力制御装置１においては、目標位置決定部１１２が、所定の期間内のハンドルの現在位置に基づいて、ハンドルの目標位置を決定する。そして、補助力制御部１１５が、差分算出部１１４が算出した目標位置と現在位置との差分を小さくするように、ハンドルの操舵を補助するための補助力の大きさを制御する。このようにすることで、補助力制御装置１は、道路の勾配を計測することなく、運転手が、横方向に勾配した道路で直進運転をしやすくすることができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。例えば、上記の説明においては、電動モーターを用いて補助力を発生する例について説明したが、油圧を用いて補助力を発生してもよい。

１ 補助力制御装置
１１ 制御部
１２ 記憶部
１１１ 現在位置特定部
１１２ 目標位置決定部
１１３ 車両位置特定部
１１４ 差分算出部
１１５ 補助力制御部

Claims (6)

1. 車両のハンドルの現在位置を特定する現在位置特定部と、
   所定の期間内の前記ハンドルの現在位置に基づいて、前記ハンドルの目標位置を決定する目標位置決定部と、
   前記現在位置と前記目標位置との差分を算出する差分算出部と、
   前記差分算出部が算出した差分を小さくするように、前記ハンドルの操舵を補助するための補助力の大きさを制御する補助力制御部と、
   を有する補助力制御装置。
2. 前記目標位置決定部は、前記所定の期間内に前記ハンドルの現在位置が所定の範囲内に入っている場合に、前記所定の範囲内の位置に前記目標位置を決定する、
   請求項１に記載の補助力制御装置。
3. 前記補助力制御部は、前記目標位置決定部が決定した前記目標位置とハンドルの通常位置との差が所定の大きさ以上である場合に、前記補助力を発生させる、
   請求項１又は２に記載の補助力制御装置。
4. 前記補助力制御部は、前記車両が所定の曲率以上のカーブを走行している間は、前記補助力を発生させない、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の補助力制御装置。
5. 前記目標位置決定部は、前記車両が所定の曲率以上のカーブの開始位置から所定の距離になった場合に、前記補助力を段階的に小さくする、
   請求項４に記載の補助力制御装置。
6. 車両のハンドルの現在位置を特定するステップと、
   前記ハンドルの目標位置を決定するステップと、
   前記現在位置と前記目標位置との差分を算出するステップと、
   算出した差分に基づいて、前記ハンドルの操舵を補助するための補助力の大きさを制御するステップと、
   を有する補助力制御方法。
   
   
   
   

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