JP2023013637A - 車両用操舵ガイドトルク制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】車両がカーブ走行する際に、ドライバーが操舵ガイドトルクに起因して操舵反力が増大する違和感を覚える虞が低減されるよう改良された操舵ガイドトルク制御装置を提供する。【解決手段】ステアリングホイールに操舵ガイドトルクを付与する反力アクチュエータを制御する制御ユニットは、車両をカーブに沿って走行させるための目標操舵角を演算し、目標操舵角と実際の操舵との偏差に基づいて目標操舵ガイドトルクTsgtを演算しS70、S90、実際の操舵角の大きさと目標操舵角の大きさとの差が基準値を越えた回数及び積算時間の少なくとも一方を示す指標値Ninが大きいほど大きさが小さくなるよう、目標操舵ガイドトルクを修正しS40~S70、操舵ガイドトルクが目標操舵ガイドトルクになるように反力アクチュエータを制御するS140。【選択図】図3
Description
本発明は、自動車などの車両のための操舵ガイドトルク制御装置に係る。
自動車などの車両のための操舵反力トルク制御装置として、例えば下記の特許文献1に記載されているように、外部センサの検出結果に基づいてドライバーの適正操舵操作量を予測し、適正操舵操作量の予測時刻に対応するドライバーの操舵操作量が適正操舵操作量範囲内にないときには、操舵操作量が適正操舵操作量範囲内へ至るまでの操舵反力トルクを従来よりも大きくするよう構成された操舵反力トルク制御装置が知られている。
操舵反力トルクは、操舵操作量が適正操舵操作量範囲内から該範囲外へ変化するときには、操舵操作に抗する操舵反力トルクとして作用し、操舵操作量が適正操舵操作量範囲外から該範囲内へ至るときには、操舵操作を促す操舵トルクとして作用する。よって、下記の特許文献1に記載されている操舵反力トルク制御装置は、操舵ガイドトルク制御装置と呼ばれてもよい。
操舵ガイドトルク制御装置として、カメラセンサにより検出された車両の前方の走行路のカーブの曲率に基づいて、車両をカーブに沿って走行させるための目標操舵角を演算し、先読み時間を加味した目標操舵角と実際の操舵角との偏差に基づいて、実際の操舵操作量が目標操舵操作量を含む所定の操舵操作量の範囲内になるようにドライバーの操舵をガイドする目標操舵ガイドトルクを演算し、操舵ガイドトルクが目標操舵ガイドトルクになるようにトルク付与装置を制御する操舵ガイドトルク制御装置が知られている。
上述のような操舵反力トルク制御装置及び操舵ガイドトルク制御装置によれば、車両が走行路のカーブを走行する際に、実際の操舵角が目標操舵角になるようにドライバーが操舵操作することを促すことができる。よって、ドライバーの操舵の主体感を維持しつつ、ドライバーの操舵操作量が適切な操舵操作量になるように操舵支援を行うことができる。
〔発明が解決しようとする課題〕
操舵ガイドトルク制御装置においては、目標操舵角は、車両の前方の走行路のカーブの曲率に基づいて、車両をカーブに沿って走行させるための操舵角として演算される。しかし、ドライバーが、目標操舵角によるカーブ走行とは異なるカーブ走行を希望する場合がある。例えば、目標操舵角は、車両が車線の中央に沿ってカーブ走行するよう演算されるが、ドライバーがアウト・イン・アウト、大回りなどのパターンにてカーブ走行しようとする場合がある。
操舵ガイドトルク制御装置においては、目標操舵角は、車両の前方の走行路のカーブの曲率に基づいて、車両をカーブに沿って走行させるための操舵角として演算される。しかし、ドライバーが、目標操舵角によるカーブ走行とは異なるカーブ走行を希望する場合がある。例えば、目標操舵角は、車両が車線の中央に沿ってカーブ走行するよう演算されるが、ドライバーがアウト・イン・アウト、大回りなどのパターンにてカーブ走行しようとする場合がある。
ドライバーが、目標操舵角によるカーブ走行とは異なるカーブ走行を希望する場合には、実際の操舵角が目標操舵角とは異なるよう操舵操作する。そのため、ドライバーが実際の操舵角が目標操舵角から離れるよう切り増し操舵する際に、操舵ガイドトルクに起因して操舵反力が増大する違和感を覚えることが避けられない。
本発明の主要な課題は、車両がカーブ走行する際に、ドライバーが操舵ガイドトルクに起因して操舵反力が増大する違和感を覚える虞が低減されるよう改良された操舵ガイドトルク制御装置を提供することである。
〔課題を解決するための手段及び発明の効果〕
本発明によれば、ドライバーにより操舵操作される操舵入力部材(ステアリングホイール20)と、操舵入力部材に与えられる操舵操作量に応じて転舵輪(28FL、28FR)を転舵する転舵装置(18)と、操舵入力部材に操舵ガイドトルク(Tsg)を付与するトルク付与装置(反力アクチュエータ24)と、トルク付与装置を制御する制御ユニット(ECU14)と、車両の前方の画像を取得する撮影装置(カメラセンサ46)と、を含み、制御ユニットは、撮影装置により取得された画像に基づいて、車両を車線に沿って走行させるための車両の前方の車線の曲率(ρpre)を推定し、車線の曲率に基づいて目標操舵操作量(θt)を演算し、目標操舵操作量と実際の操舵操作量(θ)との偏差(Δθ)に基づいて、実際の操舵操作量が目標操舵操作量を含む所定の操舵操作量の範囲内になるようにドライバーの操舵をガイドする目標操舵ガイドトルク(Tsgt)を演算し、操舵ガイドトルクが目標操舵ガイドトルクになるようにトルク付与装置(反力アクチュエータ24)を制御する操舵ガイドトルク制御を行うよう構成された、車両用操舵ガイドトルク制御装置(10)が提供される。
本発明によれば、ドライバーにより操舵操作される操舵入力部材(ステアリングホイール20)と、操舵入力部材に与えられる操舵操作量に応じて転舵輪(28FL、28FR)を転舵する転舵装置(18)と、操舵入力部材に操舵ガイドトルク(Tsg)を付与するトルク付与装置(反力アクチュエータ24)と、トルク付与装置を制御する制御ユニット(ECU14)と、車両の前方の画像を取得する撮影装置(カメラセンサ46)と、を含み、制御ユニットは、撮影装置により取得された画像に基づいて、車両を車線に沿って走行させるための車両の前方の車線の曲率(ρpre)を推定し、車線の曲率に基づいて目標操舵操作量(θt)を演算し、目標操舵操作量と実際の操舵操作量(θ)との偏差(Δθ)に基づいて、実際の操舵操作量が目標操舵操作量を含む所定の操舵操作量の範囲内になるようにドライバーの操舵をガイドする目標操舵ガイドトルク(Tsgt)を演算し、操舵ガイドトルクが目標操舵ガイドトルクになるようにトルク付与装置(反力アクチュエータ24)を制御する操舵ガイドトルク制御を行うよう構成された、車両用操舵ガイドトルク制御装置(10)が提供される。
制御ユニット(ECU14)は、現在までの判定時間(Tc)内に実際の操舵操作量(θ)の大きさと目標操舵操作量(θt)の大きさとの差が基準値(θa)を越えた回数及び積算時間の少なくとも一方を示す指標値(Nin)を求め、指標値が大きいほど目標操舵ガイドトルク(Tsgt)の大きさが小さくなるよう、指標値に応じて目標操舵ガイドトルクを修正するよう構成される(S10~S40)。
上記の構成によれば、車両を車線に沿って走行させるための車両の前方の車線の曲率に基づいて目標操舵操作量が演算され、目標操舵操作量と実際の操舵操作量との偏差に基づいて、実際の操舵操作量が目標操舵操作量を含む所定の操舵操作量の範囲内になるようにドライバーの操舵をガイドする目標操舵ガイドトルクが演算され、操舵ガイドトルクが目標操舵ガイドトルクになるようにトルク付与装置が制御される。よって、車両を車線に沿って走行させるための操舵ガイドトルクを操舵入力部材に付与し、実際の操舵操作量が目標操舵操作量になるよう操舵操作することをドライバーに促すことができる。
更に、上記の構成によれば、現在までの判定時間内に実際の操舵操作量の大きさと目標操舵操作量の大きさとの差が基準値を越えた回数及び積算時間の少なくとも一方を示す指標値が求められる。更に、指標値が大きいほど目標操舵ガイドトルクの大きさが小さくなるよう、指標値に応じて目標操舵ガイドトルクが修正される。よって、指標値に応じて目標操舵ガイドトルクが修正されない場合に比して、車両がカーブ走行する際に、ドライバーが操舵ガイドトルクに起因して操舵反力が増大する違和感を覚える虞を低減することができる。
〔発明の態様〕
本発明の一つの態様においては、制御ユニット(ECU14)は、指標値(Nin)が大きいほど偏差(Δθ)に対する目標操舵ガイドトルク(Tsgt)の比率を低下させる(S50~S90)よう構成される。
本発明の一つの態様においては、制御ユニット(ECU14)は、指標値(Nin)が大きいほど偏差(Δθ)に対する目標操舵ガイドトルク(Tsgt)の比率を低下させる(S50~S90)よう構成される。
上記態様によれば、指標値が大きいほど偏差に対する目標操舵ガイドトルクの比率が低下される。よって、現在までの判定時間内に実際の操舵操作量の大きさと目標操舵操作量の大きさとの差が基準値を越えた回数及び積算時間の少なくとも一方が大きいほど、偏差に対する目標操舵ガイドトルクの比率を低下させることができる。従って、ドライバーが、目標操舵角によるカーブ走行とは異なるカーブ走行をする傾向が高いほど、目標操舵ガイドトルクの大きさを小さくすることができる。
本発明の他の一つの態様においては、制御ユニット(ECU14)は、指標値(Nin)が大きいほど大きくなる修正量(Δθa・signθt)にて目標操舵操作量(θt)の大きさを増大修正する(S60、S100)よう構成される。
上記態様によれば、指標値が大きいほど大きくなる修正量にて目標操舵操作量の大きさが増大修正される。よって、実際の操舵操作量の大きさが、増大修正されない目標操舵操作量の大きさよりも大きくなる場合の目標操舵ガイドトルクの大きさを小さくすることができる。
更に、本発明の他の一つの態様においては、制御ユニット(ECU14)は、車両(60)がカーブ走行する頻度が低いほど判定時間(Tc)が長くなるよう、車両がカーブ走行する頻度に応じて判定時間を可変設定する(S40)よう構成される。
上記態様によれば、車両がカーブ走行する頻度が低いほど判定時間が長くなるよう、車両がカーブ走行する頻度に応じて判定時間が可変設定される。よって、走行路にあるカーブの数の大小に関係なく、実際の操舵角が目標操舵角とは異なるようドライバーが操舵操作する傾向を示す値として指標値を演算することができる。
更に、本発明の他の一つの態様においては、制御ユニット(ECU14)は、車速(V)の情報を取得し、車速が高いほど基準値(θa)が小さくなるよう、基準値を車速に応じて可変設定する(S60)よう構成される。よって、
一般に、車両がカーブ走行する際の操舵角は、カーブの旋回半径が大きく車速が高いほど小さい。また、車速が高いほど、実際の操舵操作量の大きさと目標操舵操作量の大きさとの差が小さくなる。
上記態様によれば、車速が高いほど基準値が小さくなるよう、基準値が車速に応じて可変設定される。よって、カーブの旋回半径の大小に関係なく、実際の操舵角が目標操舵角とは異なるようドライバーが操舵操作する傾向を示す値として指標値を演算することができる。
更に、本発明の他の一つの態様においては、制御ユニット(ECU14)は、操舵入力部材(ステアリングホイール20)がドライバーにより操舵操作されなくても車両(60)が車線に沿って走行するよう、転舵装置(18)によって転舵輪(28FL、28FR)を自動的に転舵する自動転舵制御を実行するよう構成され、自動転舵制御の実行中にドライバーによる操舵入力部材の操舵操作が開始されたと判定したときには、自動転舵制御を中止すると共に、操舵ガイドトルク制御を開始する(S20、S40~S140)よう構成される。
上記態様によれば、操舵入力部材がドライバーにより操舵操作されなくても車両が車線に沿って走行するよう、転舵装置(18)によって転舵輪を自動的に転舵する自動転舵制御が実行される。更に、自動転舵制御の実行中にドライバーによる操舵入力部材の操舵操作が開始されたと判定されたときには、自動転舵制御が中止されると共に、操舵ガイドトルク制御が開始される。
よって、自動転舵制御の実行中にドライバーが操舵入力部材の操舵操作を開始したときには、自動的に自動転舵制御を中止すると共に、スイッチ操作などを要することなく、操舵ガイドトルク制御を自動的に開始させることができる。
上記説明においては、本発明の理解を助けるために、後述する実施形態に対応する発明の構成に対し、その実施形態で用いられる名称及び/又は符号が括弧書きで添えられている。しかし、本発明の各構成要素は、括弧書きで添えられた名称及び/又は符号に対応する実施形態の構成要素に限定されるものではない。本発明の他の目的、他の特徴及び付随する利点は、以下の図面を参照しつつ記述される本発明の実施形態についての説明から容易に理解されるであろう。
以下に添付の図を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
[第一の実施形態]
<構成>
第一の実施形態にかかる操舵ガイドトルク制御装置10は、図1に示されているように、ステアバイワイヤ式の操舵装置12と、これを制御する電子制御ユニット14とを含む操舵反力トルク制御装置として構成され、車両60に適用されている。第一の実施形態においては、後に詳細に説明するように、操舵ガイドトルク制御装置10は、車両60が車線に沿って走行するよう転舵輪を自動的に転舵する自動転舵制御としての車線維持制御も行う。
<構成>
第一の実施形態にかかる操舵ガイドトルク制御装置10は、図1に示されているように、ステアバイワイヤ式の操舵装置12と、これを制御する電子制御ユニット14とを含む操舵反力トルク制御装置として構成され、車両60に適用されている。第一の実施形態においては、後に詳細に説明するように、操舵ガイドトルク制御装置10は、車両60が車線に沿って走行するよう転舵輪を自動的に転舵する自動転舵制御としての車線維持制御も行う。
なお、これ以降の説明及び図面においては、「電子制御ユニット」は「ECU」と表記される。また、「LKA」は、Lane Keeping Assistの略であり、「車線維持制御」は、LKA制御と表記される。
操舵装置12は、機械的に互いに接続されていない操舵入力装置16及び転舵装置18を含んでいる。操舵入力装置16は、ステアリングホイール20と、ステアリングホイールの回転角度を操舵角θとして検出する操舵角検出装置22と、ステアリングホイールに操舵反力トルクTreを付与する反力アクチュエータ24と、を含んでいる。
ステアリングホイール20は、図示されていないドライバーにより操舵操作される操舵入力部材であり、操縦捍のような形態をなしていてもよい。反力アクチュエータ24は電動機を含み、該電動機の回転軸26はステアリングホイール20と一体的に連結されている。操舵角検出装置22は電動機に内蔵されたロータリエンコーダであってもよい。
転舵装置18は、転舵トルクTstを受けて転舵輪である左右の前輪28FL及び28FRを転舵するよう構成された転舵機構30と、転舵機構に転舵トルクを付与する転舵アクチュエータ32と、転舵輪の舵角δを検出する舵角検出装置34と、を含んでいる。
図示の実施形態においては、転舵機構30は、ラックバー36及びピニオンシャフト38を有するラックアンドピニオン装置40を含んでいる。ピニオンシャフト38は、図には示されていないが、ラックバー36のラック歯と噛合するピニオンを有し、ピニオンシャフト38の回転運動はラックバー36の往復運動に変換され、ラックバー36の往復運動はピニオンシャフト38の回転運動に変換される。なお、転舵機構は当技術分野において公知の任意の構造を有していてよい。
更に、転舵機構30はタイロッド42L及び42Rを含み、タイロッド42L及び42Rの内端はそれぞれラックバー36の左右の先端に枢着されている。タイロッド42L及び42Rの外端は、図には示されていないが、前輪28FL及び28FRのナックルアームに枢着されている。転舵アクチュエータ32は電動機を含み、該電動機の回転軸はピニオンシャフト38と一体的に連結されている。
よって、転舵機構30は、ピニオンシャフト38にて転舵アクチュエータ32からの転舵トルクを受けて前輪28FL及び28FRを転舵するよう構成されている。ピニオンシャフト38の回転角度φ(図示せず)と前輪28FL及び28FRの舵角δとの間には一定の関係がある。よって、図示の実施形態においては、舵角検出装置34はピニオンシャフト38又は転舵アクチュエータ32の電動機の回転軸の回転角度φを検出することにより前輪28FL及び28FRの舵角δを検出する。
図1には詳細に示されていないが、ECU14は、マイクロコンピュータ及び駆動回路を含んでいる。マイクロコンピュータは、CPU、ROM、RAM、及びインターフェース(I/F)などを有し、これらが双方向性のコモンバスにより互いに接続された一般的な構成を有している。
ECU14には、操舵角検出装置22により検出された操舵角θを示す信号が入力され、舵角検出装置34により検出された前輪28FL及び28FRの舵角δを示す信号が入力される。また、ECU14には、車速センサ44により検出された車速Vを示す信号が入力され、カメラセンサ46により取得された車両60の前方の車線の白線情報を示す信号が入力される。車速センサ44は、例えば車輪速度に基づいて車速Vを検出する。
更に、ECU14には、LKAスイッチ48より該スイッチがオンであるか否かを示す信号が入力される。ECU14は、LKAスイッチ48がオンであるときには、LKA制御を実行する。
図3に示されているように、カメラセンサ46は、車両60のフロントガラス50aの内面の上方部に固定され、車両60の基準位置である重心50bから前方へ距離Lca(正の定数)の撮影基準位置Pcaを中心に車両60の前方の画像を撮影する。距離Lcaを必要に応じて撮影基準距離Lcaと呼ぶ。車両60の基準位置は、前輪28FL及び28FRの位置、前後輪の中間位置などであってもよい。
LKAスイッチ48がオフであるときには、ECU14は、操舵ギヤ比Rstを標準の操舵ギヤ比Rstnに設定して操舵角検出装置22により検出される操舵角θに基づいて転舵アクチュエータ32を制御する。よって、前輪28FL及び28FRの舵角δはθ/Rstnになるよう制御される。なお、操舵角θ及び舵角δは、車両60が直進状態にあるときに0になり、車両60が左旋回するときに正の値になる。また、標準の操舵ギヤ比Rstnは、車速Vが高いほど大きくなるよう予め設定された正の値であるが、正の定数であってもよい。
更に、ECU14は、操舵角θ、操舵角θの微分値及び操舵角θの二階微分値に基づいて、ステアリングホイール20に付与されるべき基本操舵反力トルクTrebを演算する。基本操舵反力トルクTrebは、車速Vが高いほど大きくなるよう、車速に応じて可変設定される。なお、基本操舵反力トルクTrebは、当技術分野において公知の任意の要領にて制御されてよい。例えば、基本操舵反力トルクTrebは、ステアリングホイールが機械的に転舵輪に接続され、パワーステアリング装置により操舵アシストトルクが付与される車両において、ドライバーがステアリングホイールを介して感じる操舵トルクに対応するトルクであってよい。
また、ECU14は、後に詳細に説明するように、車両60が走行路のカーブを走行する際のドライバーの操舵をガイドする目標操舵ガイドトルクTsgtを演算する。更に、ECU14は、反力アクチュエータ24により発生されステアリングホイール20に付与される操舵反力トルクTreが、基本操舵反力トルクTrebと目標操舵ガイドトルクTsgtとの和である目標操舵反力トルクTretになるよう、反力アクチュエータ24を制御する。よって、反力アクチュエータ24は、目標操舵ガイドトルクTsgtに対応する操舵ガイドトルクTsgをステアリングホイール20に付与するトルク付与装置として機能する。なお、目標操舵ガイドトルクTsgtの大きさは、基本操舵反力トルクTrebの大きさの10分の1程度である。
なお、目標操舵ガイドトルクTsgtは、実際の操舵角θが目標操舵角θtから離れるようドライバーが切り増し操舵する際には、操舵を抑制する方向に作用する。これに対し、目標操舵ガイドトルクTsgtは、実際の操舵角θが目標操舵角θtに近づくようドライバーが切り戻し操舵する際には、操舵を促進する方向に作用する。よって、目標操舵ガイドトルクTsgtは、実際の操舵角θが目標操舵角θtを含む所定の操舵操作量の範囲内になるようドライバーの操舵をガイドする。
実施形態においては、ECU14は、カメラセンサ46により取得された車両60の前方の車線の白線情報に基づいて、撮影基準位置Pcaを中心とする領域について走行路のカーブ曲率ρcaを演算し、RAMに保存する。よって、カメラセンサ46及びECU14は、撮影基準位置Pcaを中心とする領域について走行路のカーブ曲率ρcaを検出する検出装置として機能する。
更に、ECU14は、RAMから先読み時間Δtに対応するカーブ曲率ρcaを先読みのカーブ曲率ρpreとして読み出し、そのカーブ曲率ρpreに基づいて目標操舵角θtを演算し、目標操舵角θtと実際の操舵角θとの偏差Δθに基づいて、操舵ガイドトルクTsgを演算する。目標操舵角θtは、車両60がカーブに沿って走行するよう実際の操舵角を適切な範囲内に留まり易くするための目標操舵角である。なお、実施形態においては、車両60が左旋回する方向の曲率が正である。
カーブ曲率ρca[1/m]は、下記の式(1)に従って演算される。なお、下記の式(1)において、Vは車速[m/s]であり、ρ0は車両60の重心50bにおける走行路のカーブ曲率[1/m]である。よって、ρ0は、車両60が図1に示された撮影基準距離Lcaを走行するに要する時間Lca/V前に演算されRAMに保存されたカーブ曲率ρcaである。Δρは、時間Lca/V前に演算されRAMに保存されたカーブ曲率ρcaの変化率[1/m/m]、即ちカーブ曲率の単位距離当りの変化量である。
ρca=ρ0+VΔtΔρ …(1)
ρca=ρ0+VΔtΔρ …(1)
図1に示されているように、車両60の重心50bと先読み位置Ppreとの間の距離(先読み距離)Lpreは、撮影基準距離Lcaよりも小さい。なお、先読み距離Lpreは一定でなくてもよい。以上の説明から解るように、カーブ曲率ρpreは、先読み位置Ppreにおけるカーブ曲率、即ち車両60の重心50bが先読み時間Δt後に到達する位置におけるカーブ曲率である。
目標操舵角θt[deg]は、下記の式(2)に従って演算される。なお、下記の式(2)において、Rstは前述のように操舵ギヤ比であり、Aは車両60のスタビリティファクタ[deg/(m2/s2)]であり、Lwは車両60のホイールベースである。スタビリティファクタA及びホイールベースLwは、車両60の仕様により定まる既知の一定値である。
θt=Rst(1+AV2)ρpreLw …(2)
θt=Rst(1+AV2)ρpreLw …(2)
また、ECU14は、実際の操舵角θと目標操舵角θtとの偏差θ-θtである操舵角の偏差Δθを演算し、操舵角の偏差Δθに基づいて図10に示されたマップを参照することにより、目標基本操舵ガイドトルクTsgtbを演算する。
特に、ECU14は、実際の操舵角θの絶対値と目標操舵角θtの絶対値との差が、現在までの判定時間Tc内に基準値θaを越えた回数を指標値Ninとして演算する。ECU14は、指標値Ninに基づいて図9に示されたマップを参照することにより、補正係数Ksを演算する。
なお、判定時間Tcは、一定であってもよいが、この実施形態及び後述の他の実施形態においては、車両60がカーブ走行する頻度が低いほど長くなるよう、車両がカーブ走行する頻度に応じて可変設定される。また、基準値θaは、一定であってもよいが、この実施形態及び後述の他の実施形態においては、車速Vが高いほど小さくなるよう、車速に応じて可変設定される。
更に、ECU14は、補正係数Ksと目標基本操舵ガイドトルクTsgtbとの積KsTsgtbとして、目標操舵ガイドトルクTsgtを演算する。更に、ECU14は、操舵反力トルクTreが目標操舵反力トルクTretになるよう、反力アクチュエータ24を制御する。
なお、ECU14は、LKAスイッチ48がオンであり且つドライバーにより操舵操作が行われていないときには、操舵ガイドトルク制御を実行することなく、LKA制御を実行する。更に、ECU14は、LKAスイッチ48がオンであり、LKA制御を実行している状況において、ドライバーにより操舵操作が行われたときには、LKA制御を中止し、操舵ガイドトルク制御を実行する。
<操舵反力トルクの制御ルーチン>
次に、第一の実施形態の操舵反力トルクの制御ルーチンについて説明する。ECU14のCPUは、図には示されていないイグニッションスイッチがオンであるときに、図3のフローチャートに示された操舵反力トルクの制御ルーチンを所定時間が経過する毎に実行する。なお、図3のフローチャートに対応する制御プログラムは、ECU14のROMに格納されている。
次に、第一の実施形態の操舵反力トルクの制御ルーチンについて説明する。ECU14のCPUは、図には示されていないイグニッションスイッチがオンであるときに、図3のフローチャートに示された操舵反力トルクの制御ルーチンを所定時間が経過する毎に実行する。なお、図3のフローチャートに対応する制御プログラムは、ECU14のROMに格納されている。
まず、ステップS10においては、CPUは、LKAスイッチ48がオンであるか否かを判別する。CPUは、否定判別をしたときには、操舵反力トルクの制御をステップS40へ進め、肯定判別をしたときには、操舵反力トルクの制御をステップS20へ進める。
ステップS20においては、CPUは、ドライバーによりLKA制御に介入する操舵操作が行われたか否かを判別する。CPUは、否定判別をしたときには、ステップS30において、LKA制御を実行し、肯定判別をしたときには、操舵反力トルクの制御をステップS40へ進める。なお、LKA制御は当技術分野において公知の任意の要領にて行われてよく、ドライバーによりLKA制御に介入する操舵操作が行われたか否かの判別も、当技術分野において公知の任意の要領にて行われてよい。
ステップS40においては、CPUは、前述のように車両60がカーブ走行する頻度に基づいて判定時間Tcを決定し、また前述のように車速Vに基づいて基準値θaを決定する。更に、CPUは、実際の操舵角θの絶対値と目標操舵角θtの絶対値との差が、現在までの判定時間Tc内に基準値θaを越えた回数を指標値Ninとして演算する。
ステップS50においては、CPUは、指標値Ninに基づいて図9に示されたマップを参照することにより、補正係数Ksを演算する。図9に示されているように、補正係数Ksは、指標値Ninが0であるときには1であり、指標値NinがNins(正の定数)未満であるときには、指標値Ninが大きいほど小さくなり、指標値NinがNins以上であるときには、Ksminの一定値になるよう演算される。
ステップS70においては、CPUは、図4に示されたフローチャートに従って目標基本操舵ガイドトルクTsgtbを演算する。
ステップS90においては、CPUは、補正係数Ksと目標基本操舵ガイドトルクTsgtbとの積KsTsgtbとして、車両60が走行路のカーブを走行する際のドライバーの操舵をガイドする目標操舵ガイドトルクTsgtを演算する。
ステップS120においては、CPUは、操舵角θ、操舵角θの微分値及び操舵角θの二階微分値及び車速Vに基づいて、当技術分野において公知の任意の要領にて、ステアリングホイール20に付与されるべき基本操舵反力トルクTrebを演算する。
ステップS130においては、CPUは、基本操舵反力トルクTrebと目標操舵ガイドトルクTsgtとの和Treb+Tsgtとして目標操舵反力トルクTretを演算する。
ステップS140においては、CPUは、反力アクチュエータ24により発生される操舵反力トルクTreが目標操舵反力トルクTretになるよう、反力アクチュエータ24を制御する。よって、目標操舵反力トルクTretに対応する操舵反力トルクがステアリングホイール20に付与されることにより、目標操舵ガイドトルクTsgtに対応する操舵ガイドトルクTsgがステアリングホイール20に付与される。
図4に示されたフローチャートのステップS72においては、CPUは、カメラセンサ46により取得された車両60の前方の車線の白線情報に基づいて、撮影基準位置Pcaを中心とする領域についてカーブ曲率の変化率Δρを演算し、RAMに保存する。
ステップS74においては、上記式(1)に従って、撮影基準位置Pcaを中心とする領域について走行路のカーブ曲率ρcaを演算し、RAMに保存する。なお、制御を開始してから時間Lca/Vが経過するまでの間は、カーブ曲率ρcaは0に設定されてよい。
ステップS76においては、CPUは、先読み時間Δt前に演算されRAMに保存されたカーブ曲率ρcaを、先読み位置Ppreにおけるカーブ曲率ρpreとしてRAMから読み出す。
ステップS78においては、CPUは、車速V及び先読み位置Ppreにおけるカーブ曲率ρpreに基づいて、上記式(2)に従って、車両60が走行路のカーブに沿って走行するための目標操舵操作量としての目標操舵角θtを演算する。
ステップS80においては、CPUは、操舵角検出装置22により検出された実際の操舵角θと目標操舵角θtとの偏差θ-θtである操舵角の偏差Δθを演算する。
ステップS82においては、CPUは、操舵角の偏差Δθに基づいて図10に示されたマップを参照することにより、目標基本操舵ガイドトルクTsgtbを演算する。図10に示されているように、目標基本操舵ガイドトルクTsgtbは、操舵角の偏差Δθの絶対値がΔθc(正の定数)未満であるときには、操舵角の偏差Δθの絶対値が大きいほど大きさが大きくなり、操舵角の偏差Δθの絶対値がΔθc以上であるときには、大きさがTsgtbmaxの一定値になるよう演算される。
[第二の実施形態]
図5は、第一の実施形態の変形例として構成された第二の実施形態における操舵反力トルクの制御ルーチンを示すフローチャートである。なお、図5において、図3に示されたステップと同一のステップには、図3において付されたステップ番号と同一のステップ番号が付されている。このことは後述の他の実施形態についても同様である。
図5は、第一の実施形態の変形例として構成された第二の実施形態における操舵反力トルクの制御ルーチンを示すフローチャートである。なお、図5において、図3に示されたステップと同一のステップには、図3において付されたステップ番号と同一のステップ番号が付されている。このことは後述の他の実施形態についても同様である。
第二の実施形態及び後述の第四の実施形態においては、LKA制御は実行されない。よって、図示されていないが、これらの実施形態にかかる操舵ガイドトルク制御装置10には、LKAスイッチ48は設けられていない。
図5と図3との比較から解るように、第一の実施形態におけるステップ10乃至30は実行されず、ステップ40乃至140が、第一の実施形態のそれぞれステップ40乃至140と同様に実行される。
第一及び第二の実施形態によれば、実際の操舵角θの絶対値と目標操舵角θtの絶対値との差が、現在までの判定時間Tc内に基準値θaを越えた回数が指標値Ninとして演算される(ステップS40)。指標値Ninに基づいて補正係数Ksが演算され(ステップS50)、目標基本操舵ガイドトルクTsgtbが演算される(ステップS70)。更に、補正係数Ksと目標基本操舵ガイドトルクTsgtbとの積KsTsgtbとして、目標操舵ガイドトルクTsgtが演算される(ステップS90)。
補正係数Ksは、指標値Ninが大きいほど小さくなるよう演算されるので(図9)、指標値Ninが大きいほど偏差Δθに対する目標操舵ガイドトルクTsgtの比率が低下する。従って、ドライバーが、目標操舵角によるカーブ走行とは異なるカーブ走行をする傾向が高いほど、目標操舵ガイドトルクの大きさを小さくすることができる。
図13は、実際の操舵角θの絶対値及び指標値Ninと目標操舵ガイドトルクTsgtの絶対値との関係を示している。図13に示されているように、指標値Ninが大きいほど、実際の操舵角θの大きさが目標操舵角θtの大きさを越える領域における目標操舵ガイドトルクTsgtの大きさが小さくなる。図13から解るように、実際の操舵角θの大きさが目標操舵角θtの大きさよりも大きくなるよう操舵操作される際に、操舵ガイドトルクに起因して生じる反力トルクを、指標値Ninが大きいほど小さくすることができる。
[第三の実施形態]
図6は、本発明の第三の実施形態における操舵反力トルクの制御ルーチンを示すフローチャートである。
図6は、本発明の第三の実施形態における操舵反力トルクの制御ルーチンを示すフローチャートである。
図6と図3との比較から解るように、第二の実施形態においては、ステップ10乃至40及びステップ120乃至140は、第一の実施形態と同様に実行される。ステップ40が完了すると、ステップ60及び100が実行される。
ステップS60においては、CPUは、指標値Ninに基づいて図11に示されたマップを参照することにより、補正操舵角Δθaを演算する。図11に示されているように、補正操舵角Δθaは、指標値Ninが0であるときには0であり、指標値NinがNina(正の定数)未満であるときには、指標値Ninが大きいほど大きくなり、指標値NinがNina以上であるときには、Δθamaxの一定値になるよう演算される。
ステップS100においては、CPUは、図7に示されたフローチャートに従って目標操舵ガイドトルクTsgtを演算する。
図7と図4との比較から解るように、ステップ102乃至108は、第一の実施形態のそれぞれステップ72乃至78と同様に実行される。
ステップS108の次に実行されるステップS110においては、signθtを目標操舵角θtの符号として、下記の式(3)に従って操舵角の偏差Δθを演算する。即ち、操舵角の偏差Δθは、操舵角検出装置22により検出された実際の操舵角θと、補正操舵角Δθaにて大きさが増大補正された目標操舵角θta(=θt+Δθa・signθt)との偏差θ-(θt+Δθa・signθt)として演算される。
Δθ=θ-(θt+Δθa・signθt)
=θ-θt-Δθa・signθt …(3)
Δθ=θ-(θt+Δθa・signθt)
=θ-θt-Δθa・signθt …(3)
ステップS112においては、CPUは、操舵角の偏差Δθに基づいて図12に示されたマップを参照することにより、目標操舵ガイドトルクTsgtを演算する。図12に示されているように、目標操舵ガイドトルクTsgtは、操舵角の偏差Δθの絶対値がΔθc未満であるときには、操舵角の偏差Δθの絶対値が大きいほど大きくなり、操舵角の偏差Δθの絶対値がΔθc以上であるときには、Tsgtmaxの一定値になるよう演算される。
[第四の実施形態]
図8は、第三の実施形態の変形例として構成された第四の実施形態における操舵反力トルクの制御ルーチンを示すフローチャートである。
図8は、第三の実施形態の変形例として構成された第四の実施形態における操舵反力トルクの制御ルーチンを示すフローチャートである。
図8と図6との比較から解るように、第三の実施形態におけるステップ10乃至30は実行されず、ステップ40乃至140が、第三の実施形態のそれぞれステップ40乃至140と同様に実行される。
第三及び第四の実施形態によれば、実際の操舵角θの絶対値と目標操舵角θtの絶対値との差が、現在までの判定時間Tc内に基準値θaを越えた回数が指標値Ninとして演算される(ステップS40)。指標値Ninに基づいて補正操舵角Δθaが演算され(ステップS60)、図7に示されたフローチャートに従って目標操舵ガイドトルクTsgtが演算される(ステップS100)。
操舵角の偏差Δθは、実際の操舵角θと、補正操舵角Δθaにて大きさが増大補正された目標操舵角θt+Δθa・signθtとの偏差として演算される(ステップS110)。よって、実際の操舵角θの大きさが、増大修正されない目標操舵角の大きさよりも大きくなる場合の目標操舵ガイドトルクTsgtの大きさを小さくすることができる。
なお、上述の第一及び第三の実施形態によれば、LKAスイッチ48がオンである状況において、ドライバーによりLKA制御に介入する操舵操作が行われると、ステップS10及びS20において肯定判別が行われ、ステップS40乃至S140が実行される。よって、LKA制御の実行中にドライバーが介入の操舵操作を開始したときには、自動的にLKA制御を中止すると共に、スイッチ操作などを要することなく、操舵ガイドトルク制御を自動的に開始させることができる。
<第一乃至第四の実施形態に共通の効果>
<第一乃至第四の実施形態に共通の効果>
以上の説明より解るように、上述の第一乃至第四の実施形態によれば、指標値Ninが大きいほど目標操舵ガイドトルクTsgtの大きさが小さくなるよう、指標値に応じて目標操舵ガイドトルクを修正することができる。よって、指標値に応じて目標操舵ガイドトルクが修正されない場合に比して、車両がカーブ走行する際に、ドライバーが操舵ガイドトルクに起因して操舵反力が増大する違和感を覚える虞を低減することができる。
また、第一乃至第四の実施形態によれば、判定時間Tcは、車両60がカーブ走行する頻度が低いほど長くなるよう、車両がカーブ走行する頻度に応じて可変設定される。よって、カーブの数の大小に関係なく、実際の操舵角が目標操舵角とは異なるようドライバーが操舵操作する傾向を示す値として指標値を演算することができる。
更に、第一乃至第四の実施形態によれば、基準値θaは、車速Vが高いほど小さくなるよう、車速に応じて可変設定される。よって、カーブの旋回半径の大小に関係なく、実際の操舵角が目標操舵角とは異なるようドライバーが操舵操作する傾向を示す値として指標値を演算することができる。
以上においては、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
例えば、上述の実施形態においては、指標値Ninは、実際の操舵角θの絶対値と目標操舵角θtの絶対値との差が、現在までの判定時間Tc内に基準値θaを越えた回数として演算される。しかし、指標値Ninは、実際の操舵角θの絶対値と目標操舵角θtの絶対値との差が、現在までの判定時間Tc内に基準値θaを越えた積算時間として演算されてもよい。また、上記回数及び積算時間をそれぞれNc及びTcとし、α及びβを正の定数として、指標値Ninは、上記回数及び積算時間の線形和αNc+βTcとして上記回数及び積算時間の両方に基づいて演算されてもよい。
上述の実施形態においては、操舵入力部材(ステアリングホイール20)がドライバーにより操舵操作されなくても車両(60)が車線に沿って走行するよう、転舵装置(18)によって転舵輪(28FL、28FR)を自動的に転舵する自動転舵制御は、LKA制御である。しかし、自動転舵制御は、例えば自動運転制御のように、当技術分野において公知の任意の自動転舵制御であってよい。
また、上述の第一及び第三の実施形態においては、ドライバーによりLKA制御に介入する操舵操作が行われると、LKA制御が中止されると共に、ステップS40~S140の操舵ガイドトルク制御が自動的に開始される。しかし、ドライバーによりLKA制御に介入する操舵操作が行われると開始される操舵ガイドトルク制御は、指標値に応じて目標操舵ガイドトルクが修正されない操舵ガイドトルク制御であってもよい。
更に、上述の実施形態においては、操舵ガイドトルク制御装置10は、ステアバイワイヤ式の操舵装置12を含む操舵反力トルク制御装置として構成されている。しかし、操舵ガイドトルク制御装置10は、ステアリングホイールと左右の前輪とが機械的に接続され、電動パワーステアリング装置を含む操舵反力トルク制御装置として構成されてもよい。その場合には、操舵トルク及び車速に基づいて演算される基本操舵アシストトルクTsabと目標操舵ガイドトルクTsgtとの和として目標操舵アシストトルクTsatが演算される。更に、電動パワーステアリング装置により発生される操舵アシストトルクTsaが目標操舵アシストトルクTsatになるように電動パワーステアリング装置が制御される。
10…車両用操舵支援トルク制御装置、12…操舵装置、14…ECU、20…ステアリングホイール、22…操舵角検出装置、24…反力アクチュエータ、28FL,28FR…前輪、30…転舵機構、44…車速センサ、46…カメラセンサ、48…LKAスイッチ、60…車両
Claims (6)
- ドライバーにより操舵操作される操舵入力部材と、前記操舵入力部材に与えられる操舵操作量に応じて転舵輪を転舵する転舵装置と、前記操舵入力部材に操舵ガイドトルクを付与するトルク付与装置と、前記トルク付与装置を制御する制御ユニットと、車両の前方の画像を取得する撮影装置と、を含み、
前記制御ユニットは、前記撮影装置により取得された画像に基づいて、前記車両を車線に沿って走行させるための前記車両の前方の車線の曲率を推定し、前記車線の曲率に基づいて目標操舵操作量を演算し、前記目標操舵操作量と実際の操舵操作量との偏差に基づいて、実際の操舵操作量が前記目標操舵操作量を含む所定の操舵操作量の範囲内になるようにドライバーの操舵をガイドする目標操舵ガイドトルクを演算し、操舵ガイドトルクが前記目標操舵ガイドトルクになるように前記トルク付与装置を制御する操舵ガイドトルク制御を行うよう構成された、車両用操舵ガイドトルク制御装置において、
前記制御ユニットは、現在までの判定時間内に実際の操舵操作量の大きさと前記目標操舵操作量の大きさとの差が基準値を越えた回数及び積算時間の少なくとも一方を示す指標値を求め、前記指標値が大きいほど前記目標操舵ガイドトルクの大きさが小さくなるよう、前記指標値に応じて前記目標操舵ガイドトルクを修正するよう構成された、車両用操舵ガイドトルク制御装置。 - 請求項1に記載の車両用操舵ガイドトルク制御装置において、前記制御ユニットは、前記指標値が大きいほど前記偏差に対する前記目標操舵ガイドトルクの比率を低下させるよう構成された車両用操舵ガイドトルク制御装置。
- 請求項2に記載の車両用操舵ガイドトルク制御装置において、前記制御ユニットは、前記指標値が大きいほど大きくなる修正量にて前記目標操舵操作量の大きさを増大修正するよう構成された車両用操舵ガイドトルク制御装置。
- 請求項1乃至3の何れか一項に記載の車両用操舵ガイドトルク制御装置において、前記制御ユニットは、前記車両がカーブ走行する頻度が低いほど前記判定時間が長くなるよう、前記車両がカーブ走行する頻度に応じて前記判定時間を可変設定するよう構成された車両用操舵ガイドトルク制御装置。
- 請求項4に記載の車両用操舵ガイドトルク制御装置において、前記制御ユニットは、車速の情報を取得し、車速が高いほど前記基準値が小さくなるよう、前記基準値を車速に応じて可変設定するよう構成された車両用操舵ガイドトルク制御装置。
- 請求項1乃至5の何れか一つに記載の車両用操舵ガイドトルク制御装置において、前記制御ユニットは、前記操舵入力部材がドライバーにより操舵操作されなくても前記車両が車線に沿って走行するよう、前記転舵装置によって前記転舵輪を自動的に転舵する自動転舵制御を実行するよう構成され、前記自動転舵制御の実行中にドライバーによる前記操舵入力部材の操舵操作が開始されたと判定したときには、前記自動転舵制御を中止すると共に、前記操舵ガイドトルク制御を開始するよう構成された車両用操舵ガイドトルク制御装置。
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