JP2019123276A - 操舵制御装置、電動パワーステアリング制御装置および操舵制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】操舵装置に供給する電流を、車両の操舵角に応じて適正に制限することが可能な操舵制御装置を提供する。【解決手段】操舵制御装置10は、走行予定経路生成部11、電流値算定部12および電流供給部13を備える。走行予定経路生成部11は、自車両の走行予定経路を生成する。電流値算定部12は、自車両を走行予定経路に沿って走行させるための操舵角を求め、その操舵角に対応する操舵電流値を算定するとともに、操舵角または操舵電流値が、走行予定経路の曲率に応じて設定される制限値を超えないように制限する。電流供給部13は、電流値算定部12が算定した操舵電流値に対応する電流を、自車両の操舵を行う操舵装置20に供給する。【選択図】図1
Description
本発明は、車両の操舵制御を行う操舵制御装置および電動パワーステアリング制御装置、ならびに、それらの装置で行われる操舵制御方法に関するものである。
運転者による操舵力(操舵トルク)および車両の速度に基づいて、運転者の操舵力を軽減するように操舵補助トルクを発生するモータに供給する電流を決定する電動パワーステアリング制御装置が知られている(例えば下記の特許文献1)。特許文献1の電動パワーステアリング制御装置は、コンピュータの異常などに起因するモータ電流の異常を検出するためのしきい値が設定されており、例えば、極低速でのみ機能する自動駐車制御が動作する場合には、しきい値を広げて自動駐車制御を可能にし、自動駐車制御が行われない走行時には、しきい値を元の値に戻して安全性を確保するように構成されている。
上記のとおり、特許文献1の電動パワーステアリング制御装置では、自動駐車制御が動作するときモータ電流のしきい値を広げ、モータ電流の制限が緩和される。このため、例えば自動駐車制御において大きなモータ電流を必要としない操舵(例えば、車両の姿勢を修正するための操舵など、操舵角が小さい操舵)が行われる場合などに、コンピュータの異常が生じると、モータに過大な電流が流れるおそれがある。
本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、操舵装置に供給する電流を、車両の操舵角に応じて適正に制限することが可能な操舵制御装置を提供することを目的とする。
本発明に係る操舵制御装置は、自車両の走行予定経路を生成する走行予定経路生成部と、前記自車両を前記走行予定経路に沿って走行させるための操舵角を求め、その操舵角に対応する操舵電流値を算定するとともに、前記操舵角または前記操舵電流値が、前記走行予定経路の曲率に応じて設定される制限値を超えないように制限する電流値算定部と、前記操舵電流値に対応する電流を、前記自車両の操舵を行う操舵装置に供給する電流供給部と、を備える。
本発明に係る操舵制御装置によれば、操舵角または操舵電流に、自車両の走行予定経路の曲率に応じた制限値が設けられるため、操舵装置に適正な電流を供給することができる。
<実施の形態1>
図1は、実施の形態1に係る操舵制御装置10の機能ブロック図である。操舵制御装置10は、車両の操舵トルクを発生するモータ等からなる操舵装置20に供給する電流を制御することによって、車両の自動操舵制御を行うものである。以下、操舵制御装置10が搭載された車両を「自車両」と称す。
図1は、実施の形態1に係る操舵制御装置10の機能ブロック図である。操舵制御装置10は、車両の操舵トルクを発生するモータ等からなる操舵装置20に供給する電流を制御することによって、車両の自動操舵制御を行うものである。以下、操舵制御装置10が搭載された車両を「自車両」と称す。
図1のように、操舵制御装置10は、走行予定経路生成部11、電流値算定部12、電流供給部13を備えている。
走行予定経路生成部11は、自車両が搭載するセンサの出力等に基づいて、自車両の走行予定経路を生成する。走行予定経路生成部11が生成する走行予定経路の情報には、少なくとも走行予定経路の曲率の情報が含まれている。
走行予定経路の生成方法は任意の方法でよい。例えば、測位用衛星(例えばGPS(Global Positioning System)衛星)からの測位信号に基づいて算出した自車両の位置の座標(緯度、経度)と、車線の中心位置の座標(緯度、経度)のデータを含む地図情報とを用いて、自車両が走行中の車線の中心位置の集合からなる線を走行予定経路とする方法が挙げられる。また、例えば、ナビゲーションシステムが自車両の推奨経路を設定している場合には、その推奨経路に沿った車線の中心位置の集合からなる線を走行予定経路とすることができる。さらに、自車両が自動駐車を行う場合には、自動駐車システムが設定した駐車位置までの軌道を走行予定経路とすることができる。
走行予定経路生成部11が生成する走行予定経路の例を、図2〜図7に示す。図2は、自車両100が曲率の小さい(曲率半径の大きい)道路を走行するときの走行予定経路102を示しており、図3は、自車両100が例えば高速道路のインターチェンジやジャンクションなど曲率の大きい(曲率半径の小さい)道路を走行するときの走行予定経路102を示している。図4は、自車両100が他車両101を回避するために車線変更を行うときの走行予定経路102を示しており、図5は、自車両100が合流車線から本線へ進入するときの走行予定経路102を示している。図6は、自車両100が交差点で右折するときの走行予定経路102と、左折するときの走行予定経路102を示している。図7は、自車両100が他車両101の駐車スペースへ自動駐車するときの走行予定経路102を示している。
電流値算定部12は、自車両を走行予定経路生成部11が生成した走行予定経路に沿って走行させるための操舵角を求め、その操舵角に対応する操舵電流値(その操舵角を実現するために操舵装置20に供給する電流値)を算定する。さらに、電流値算定部12は、走行予定経路生成部11が生成した走行予定経路の曲率に応じて、操舵角または操舵電流値の制限値(大きさの上限)を設定し、操舵角または操舵電流値が制限値を超えないように、操舵角または操舵電流値を制限する。
電流値算定部12は、図2、図4、図5の例のように走行予定経路の曲率が小さいときは制限値を小さくし、図3、図6の例のように走行予定経路の曲率が大きいときは制限値を大きくする。また、図7の例では、駐車スペースへの初期誘導時(A点からB点への走行時)や切り返し時(据え切り時)には制限値が大きくされ、自車両の姿勢を修正する程度の操舵が行われるとき(B点からC点への走行時およびC点からD点への走行時)には、制限値が小さくされる。
操舵角または操舵電流値が制限値の算出方法としては、例えば、走行予定経路の曲率と制限値との関係を示すマップまたはテーブルを予め準備しておき、走行予定経路生成部11が走行予定経路の生成したときに、当該マップまたはテーブルを用いて制限値を決定する方法が考えられる。図8は、走行予定経路の曲率と操舵角の制限値との関係を示すマップの例であり、図9は、走行予定経路の曲率と操舵電流の制限値との関係を示すマップの例である。例えば、曲率が0.0003[1/m]のとき操舵電流の制限値を3A、曲率が0.03[1/m]のとき操舵電流の制限値は20A、などと決定される。
電流供給部13は、電流値算定部12が算定した操舵電流値、すなわち制限値を超えないように制限された操舵電流値に対応する電流を、操舵装置20へ供給する。
図10は、操舵制御装置10の動作を示すフローチャートである。図10を参照しつつ、操舵制御装置10の動作を説明する。なお、図10のフローは、自車両が自動操舵モードで動作している間、一定時間ごと、あるいは自車両が一定距離走行するごとに実行される。
自車両の動作が自動操舵モードになると、操舵制御装置10が起動し、走行予定経路生成部11が自車両の走行予定経路を生成する(ステップS101)。次に、電流値算定部12が、走行予定経路生成部11が生成した走行予定経路に沿って自車両を走行させるための操舵角を求め、その操舵角に対応する操舵電流値を算定する(ステップS102)。このとき、電流値算定部12は、走行予定経路の曲率に応じて操舵角または操舵電流値の制限値を設定し、操舵角または操舵電流値がその制限値を超えないように制限する(ステップS103)。そして、電流供給部13が、電流値算定部12が算定した操舵電流値(ステップS103で制限された操舵電流値)に対応する電流を、操舵装置20へ供給する(ステップS104)。その結果、操舵装置20は、電流値算定部12が算定した操舵角で自車両の操舵を行い、自車両は走行予定経路生成部11が生成した走行予定経路に沿って走行することができる。
実施の形態1に係る操舵制御装置10によれば、操舵角または操舵電流に、自車両の走行予定経路の曲率に応じた制限値が設けられるため、操舵装置20に適正な電流を供給することができる。すなわち、走行予定経路の曲率が小さく、大きな操舵角が必要でないときは、制限値が小さくなり、コンピュータの異常などによって過大な電流が操舵装置20に供給されることを防止できる。逆に、走行予定経路の曲率が大きく、大きな操舵角が必要なときは、制限値が大きくなるため、大きな操舵角を実現することができる。
図11および図12は、それぞれ操舵制御装置10のハードウェア構成の例を示す図である。図1に示した操舵制御装置10の構成要素(走行予定経路生成部11、電流値算定部12および電流供給部13)の各機能は、例えば図11に示す処理回路50により実現される。すなわち、操舵制御装置10は、自車両の走行予定経路を生成し、自車両を走行予定経路に沿って走行させるための操舵角を求め、その操舵角に対応する操舵電流値を算定するとともに、操舵角または操舵電流値が、走行予定経路の曲率に応じて設定される制限値を超えないように制限し、操舵電流値に対応する電流を、自車両の操舵を行う操舵装置20に供給するための処理回路50を備える。処理回路50は、専用のハードウェアであってもよいし、メモリに格納されたプログラムを実行するプロセッサ(中央処理装置(CPU:Central Processing Unit)、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、DSP(Digital Signal Processor)とも呼ばれる)を用いて構成されていてもよい。
処理回路50が専用のハードウェアである場合、処理回路50は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、またはこれらを組み合わせたものなどが該当する。操舵制御装置10の構成要素の各々の機能が個別の処理回路で実現されてもよいし、それらの機能がまとめて一つの処理回路で実現されてもよい。
図12は、処理回路50がプログラムを実行するプロセッサ51を用いて構成されている場合における操舵制御装置10のハードウェア構成の例を示している。この場合、操舵制御装置10の構成要素の機能は、ソフトウェア等(ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせ)により実現される。ソフトウェア等はプログラムとして記述され、メモリ52に格納される。プロセッサ51は、メモリ52に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、各部の機能を実現する。すなわち、操舵制御装置10は、プロセッサ51により実行されるときに、自車両の走行予定経路を生成する処理と、自車両を走行予定経路に沿って走行させるための操舵角を求め、その操舵角に対応する操舵電流値を算定するとともに、操舵角または操舵電流値が、走行予定経路の曲率に応じて設定される制限値を超えないように制限する処理と、操舵電流値に対応する電流を、自車両の操舵を行う操舵装置20に供給する処理と、が結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ52を備える。換言すれば、このプログラムは、操舵制御装置10の構成要素の動作の手順や方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。
ここで、メモリ52は、例えば、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリー、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)などの、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、HDD(Hard Disk Drive)、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、DVD(Digital Versatile Disc)およびそのドライブ装置等、または、今後使用されるあらゆる記憶媒体であってもよい。
以上、操舵制御装置10の構成要素の機能が、ハードウェアおよびソフトウェア等のいずれか一方で実現される構成について説明した。しかしこれに限ったものではなく、操舵制御装置10の一部の構成要素を専用のハードウェアで実現し、別の一部の構成要素をソフトウェア等で実現する構成であってもよい。例えば、一部の構成要素については専用のハードウェアとしての処理回路50でその機能を実現し、他の一部の構成要素についてはプロセッサ51としての処理回路50がメモリ52に格納されたプログラムを読み出して実行することによってその機能を実現することが可能である。
以上のように、操舵制御装置10は、ハードウェア、ソフトウェア等、またはこれらの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。
<実施の形態2>
図13は、実施の形態2に係る操舵制御装置10の機能ブロック図である。図13の操舵制御装置10の構成は、図1の構成に対し、操舵制御装置10に障害物検出部14を追加したものである。
図13は、実施の形態2に係る操舵制御装置10の機能ブロック図である。図13の操舵制御装置10の構成は、図1の構成に対し、操舵制御装置10に障害物検出部14を追加したものである。
障害物検出部14は、走行予定経路生成部11が生成した走行予定経路上の障害物を検出するとともに、検出された障害物の位置(自車両から障害物までの距離および方向)を算出する。障害物検出部14が障害物を検出する方法は任意の方法でよい。例えば、自車両が搭載するミリ波レーダ、レーザーレーダ、超音波センサ、カメラ(単眼カメラ、ステレオカメラ、周辺監視カメラのいずれでもよい)などの測距センサを用いて、障害物の存在する位置を検出する技術が知られている。
また、実施の形態2では、障害物検出部14によって走行予定経路上の障害物が検出されると、走行予定経路生成部11が走行予定経路を再生成する。このとき走行予定経路生成部11は、障害物検出部14から障害物の位置の情報を取得し、障害物の位置を避けるように新たな走行予定経路を生成する。
図14は、実施の形態2に係る操舵制御装置10の動作を示すフローチャートである。図14を参照しつつ、操舵制御装置10の動作を説明する。なお、図14のフローは、自車両が自動操舵モードで動作している間、一定時間ごと、あるいは自車両が一定距離走行するごとに実行される。
自車両の動作が自動操舵モードになると、操舵制御装置10が起動し、走行予定経路生成部11が自車両の走行予定経路を生成する(ステップS201)。次に、電流値算定部12が、走行予定経路生成部11が生成した走行予定経路に沿って自車両を走行させるための操舵角を求め、その操舵角に対応する操舵電流値を算定する(ステップS202)。このとき、電流値算定部12は、走行予定経路の曲率に応じて操舵角または操舵電流値の制限値を設定し、操舵角または操舵電流値がその制限値を超えないように制限する(ステップS203)。そして、電流供給部13が、電流値算定部12が算定した操舵電流値(ステップS203で制限された操舵電流値)に対応する電流を、操舵装置20へ供給する(ステップS204)。その結果、操舵装置20は、電流値算定部12が算定した操舵角で自車両の操舵を行い、自車両は走行予定経路生成部11が生成した走行予定経路に沿って走行することができる。
ただし、実施の形態2では、障害物検出部14が、走行予定経路上に障害物が検出されたか否かを確認し(ステップS205)、障害物が検出されていれば(ステップS205でYES)、次の実行周期を待たずにステップS201へ戻り、走行予定経路生成部11が走行予定経路を再生成する。このとき生成される走行予定経路は、障害物を避けるように生成される。なお、障害物が検出された後は、その障害物が検出されなくなるまで、ステップS201では、障害物を回避する走行予定経路が生成され続ける。
実施の形態2によれば、実施の形態1と同様の効果に加え、自車両が障害物に接触することを回避できるという効果が得られる。
<実施の形態3>
実施の形態3では、実施の形態1に係る操舵制御装置10を、電動パワーステアリング制御装置へ適用する。
実施の形態3では、実施の形態1に係る操舵制御装置10を、電動パワーステアリング制御装置へ適用する。
図15は、実施の形態3に係る電動パワーステアリング制御装置30の機能ブロック図である。この電動パワーステアリング制御装置30は、実施の形態1の操舵制御装置10と、操舵力検出部31と、車速検出部32とを備えている。
操舵力検出部31は、例えば自車両の操舵トルクセンサの出力信号などに基づいて、自車両の運転者による操舵力を検出する。車速検出部32は、例えば自車両の車速センサの出力などに基づいて、自車両の速度を検出する。
また、電流供給部13は、運転者の操舵力および自車両の速度に基づいて、運転者が行った手動操舵に応じた操舵角を実現するための電流を、操舵装置20に供給することができる。ただし、実施の形態3の電流供給部13は、電流値算定部12が算定した操舵電流値に対応する電流と、運転者の操舵力および自車両の速度に基づいて決定される電流とを、切り替えて操舵装置20に供給する。具体的には、電流供給部13は、自車両が自動操舵モードのときは、電流値算定部12が算定した操舵電流値に対応する電流を操舵装置20に供給し、自車両が手動操舵モードのときは、運転者の操舵力および自車両の速度に基づいて決定される電流を、操舵装置20に供給する。
図16は、実施の形態3に係る電動パワーステアリング制御装置の機能ブロック図である。図16を参照しつつ、操舵制御装置10の動作を説明する。なお、図16のフローは、自車両が自動操舵モードか手動運転モードかにかかわらず、一定時間ごと、あるいは自車両が一定距離走行するごとに実行される。
自車両が起動すると、電動パワーステアリング制御装置30が起動し、走行予定経路生成部11が自車両の走行予定経路を生成する(ステップS301)。次に、電流値算定部12が、走行予定経路生成部11が生成した走行予定経路に沿って自車両を走行させるための操舵角を求め、その操舵角に対応する操舵電流値を算定する(ステップS302)。このとき、電流値算定部12は、走行予定経路の曲率に応じて操舵角または操舵電流値の制限値を設定し、操舵角または操舵電流値がその制限値を超えないように制限する(ステップS303)。
さらに、操舵力検出部31が運転者の操舵力を検出し(ステップS304)、車速検出部32が、車両の速度を検出する(ステップS305)。
そして、電流供給部13が、電流値算定部12が算定した操舵電流値(ステップS303で制限された操舵電流値)に対応する電流、または、運転者の操舵力および自車両の速度に基づいて決定される電流(運転者の手動操舵に応じた電流)を、自車両の動作モードに応じて切り替えて操舵装置に供給する(ステップS306)。すなわち、電流供給部13は、自車両が自動操舵モードのときは、電流値算定部12が算定した操舵電流値に対応する電流を操舵装置20に供給し、自車両が手動操舵モードのときは、運転者の操舵力および自車両の速度に基づいて決定される電流を、操舵装置20に供給する。
このように、実施の形態1に係る操舵制御装置10は、電動パワーステアリング制御装置に適用可能である。また、詳細な説明は省略するが、実施の形態2に係る操舵制御装置10も同様に、電動パワーステアリング制御装置に適用可能である。
なお、上の説明では、電流値算定部12が算定した操舵電流値のみに制限値が設定される構成としたが、運転者の操舵力および自車両の速度に基づいて決定される電流にも、それと同じ制限値(自車両の走行予定経路の曲率に応じた制限値)が設定されてもよい。その場合、電流供給部13が、運転者の操舵力および自車両の速度に基づいて決定される電流が制限値を超えないように、当該電流の大きさを制限する。それにより、手動操舵モードのときにも、実施の形態1と同様の効果が得られる。
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
10 操舵制御装置、11 走行予定経路生成部、12 電流値算定部、13 電流供給部、14 障害物検出部、15 操舵力検出部、16 車速検出部、20 操舵装置、30 電動パワーステアリング制御装置、31 操舵力検出部、32 車速検出部、100 自車両、101 他車両、102 走行予定経路、50 処理回路、51 プロセッサ、52 メモリ。
Claims (9)
- 自車両の走行予定経路を生成する走行予定経路生成部と、
前記自車両を前記走行予定経路に沿って走行させるための操舵角を求め、その操舵角に対応する操舵電流値を算定するとともに、前記操舵角または前記操舵電流値が、前記走行予定経路の曲率に応じて設定される制限値を超えないように制限する電流値算定部と、
前記操舵電流値に対応する電流を、前記自車両の操舵を行う操舵装置に供給する電流供給部と、を備える、
操舵制御装置。 - 前記走行予定経路上の障害物を検出する障害物検出部をさらに備え、
前記障害物が検出された場合に、前記走行予定経路生成部が、前記障害物を避けるように前記走行予定経路を再生成する
請求項1に記載の操舵制御装置。 - 請求項1または請求項2に記載の操舵制御装置と、
前記自車両の運転者の操舵力を検出する操舵力検出部と、
前記自車両の速度を検出する車速検出部と、を備え、
前記電流供給部は、前記操舵電流値に対応する電流と、前記運転者の操舵力および前記自車両の速度に基づいて決定される電流とを切り替えて前記操舵装置に供給する、
電動パワーステアリング制御装置。 - 前記電流供給部は、前記運転者の操舵力および前記自車両の速度に基づいて決定される電流が、前記操舵電流値の制限値を超えないように制限する、
請求項3に記載の電動パワーステアリング制御装置。 - 操舵制御装置における操舵制御方法であって、
前記操舵制御装置の走行予定経路生成部が、自車両の走行予定経路を生成する工程と、
前記操舵制御装置の電流値算定部が、前記自車両を前記走行予定経路に沿って走行させるための操舵角を求め、その操舵角に対応する操舵電流値を算定するとともに、前記操舵角または前記操舵電流値が、前記走行予定経路の曲率に応じて設定される制限値を超えないように制限する工程と、
前記操舵制御装置の電流供給部が、前記操舵電流値に対応する電流を、前記自車両の操舵を行う操舵装置に供給する工程と、を備える、
操舵制御方法。 - 前記操舵制御装置の障害物検出部が、前記走行予定経路上の障害物を検出する工程と、
前記障害物が検出された場合に、前記走行予定経路生成部が、前記障害物を避けるように前記走行予定経路を再生成する工程と、をさらに備える
請求項5に記載の操舵制御方法。 - 電動パワーステアリング制御装置における操舵制御方法であって、
前記電動パワーステアリング制御装置の走行予定経路生成部が、自車両の走行予定経路を生成する工程と、
前記電動パワーステアリング制御装置の電流値算定部が、前記自車両を前記走行予定経路に沿って走行させるための操舵角を求め、その操舵角に対応する操舵電流値を算定するとともに、前記操舵角または前記操舵電流値が、前記走行予定経路の曲率に応じて設定される制限値を超えないように制限する工程と、
前記電動パワーステアリング制御装置の操舵力検出部が、前記自車両の運転者の操舵力を検出する工程と、
前記電動パワーステアリング制御装置の車速検出部が、前記自車両の速度を検出する工程と、
前記電動パワーステアリング制御装置の電流供給部が、前記操舵電流値に対応する電流と、前記運転者の操舵力および前記自車両の速度に基づいて決定される電流とを切り替えて、前記自車両の操舵を行う操舵装置に供給する工程と、を備える、
操舵制御方法。 - 前記電流供給部が、前記運転者の操舵力および前記自車両の速度に基づいて決定される電流が、前記操舵電流値の制限値を超えないように制限する工程、をさらに備える、
請求項7に記載の操舵制御方法。 - 前記電動パワーステアリング制御装置の障害物検出部が、前記走行予定経路上の障害物を検出する工程と、
前記障害物が検出された場合に、前記走行予定経路生成部が、前記障害物を避けるように前記走行予定経路を再生成する工程と、をさらに備える
請求項7または請求項8に記載の操舵制御方法。
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