JP3577883B2 - 車両の操舵制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両の操舵制御装置に関し、特に車両前方の走行路を認識し、この走行路から逸脱しないように操舵制御を行う車両の操舵制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、車両を安定に走行させることを目的として、道路の白線等のガイドラインを認識して自車の走行路を認識し、この走行路から逸脱しないように操舵制御を行う車両の操舵制御装置が提案されている。
例えば、特開平６−２５５５１４号公報には、道路の白線を認識し、この白線認識情報に基づいて、安定走行ポテンシャルエネルギを白線の内側の走行レーン中央側では低く設定し、白線近傍では白線に近づくに従って高くなるよう設定し、安定走行ポテンシャルエネルギが高くなると安定走行ポテンシャルエネルギが低くなる側に車両を移動させるよう後輪の操舵制御を行うことが記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来装置はカメラの撮像画像から白線認識し、それに基づいて操舵制御を行うものであるが、操舵制御の開始時期及び終了時期については考慮がなされていない。つまり、運転者の意志が操舵制御に反映されていないという問題があった。
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、運転者の操作及び車両の走行状態から判定することにより、運転者の意志及び操舵制御に適した走行状態で操舵制御を開始させる車両の操舵制御装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、図１に示すように、車両の走行路上のガイドラインを認識するガイドライン認識手段Ｍ１を有し、前記ガイドラインの認識結果に基づいて走行路上の目標位置を設定し、この目標位置を走行するよう操舵制御手段Ｍ２で操舵制御を行う車両の操舵制御装置において、
操舵制御の開始の予備操作及び開始操作を運転者が行う操作手段Ｍ３と、
運転者の予備操作によりスタンバイスイッチがオンであり、かつ、運転者が操舵ハンドルを握ることによりハンドルタッチセンサがオンであり、かつ、車速が所定値以上であり、かつ、前記ガイドライン認識装置で走行路が認識できているとき、操舵制御の予備状態であると判定する予備判定手段Ｍ４と、
前記予備状態と判定され、かつ、運転者の操作によりセットスイッチがオンであり、かつ、操舵角が所定値以下で、かつ、前記ガイドライン認識装置で認識した道路の曲率半径が所定値以上であるとき操舵制御の開始状態であると判定して操舵制御を開始させる開始判定手段Ｍ５とを有する。
【０００５】
このように、運転者が行う予備操作及びそのときの走行状態から操舵制御開始の予備状態かどうかを判定し、予備状態のときに開始操作及びそのときの走行状態から開始状態かどうかを判定して操舵制御を開始させるため、運転者に対して段階を踏んだ制御の開始を意識づけることで、運転者の意志に反した不用意な操舵制御の開始を防止できる。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の車両の操舵制御装置において、
前記予備状態と判定されず、または、前記セットスイッチがオフであり、または、操舵角が所定値を超え、または、前記ガイドライン認識装置で認識した道路の曲率半径が所定値未満であるとき操舵制御を終了する状態と判定して操舵制御を終了させる終了判定手段を有する。
このように、車両の走行状態及び運転者の操作から操舵制御の終了を判定するため、運転者の操作を操舵制御より優先させることで運転者の意志を反映させることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図２は本発明装置の一実施例の構成図を示す。
同図中、前輪操舵機構１０は操舵ハンドル１１を有しており、この操舵ハンドル１１は操舵軸１２を介してステアリングギヤボックス１３内のピニオンギヤに接続されている。このピニオンギヤはラックバー１４と噛合し、操舵ハンドル１１の回転運動をラックバー１４の往復運動に変換して伝達するものである。ラックバー１４の両端には左右タイロッド１５ａ，１５ｂ及び左右ナックルアーム１６ａ，１６ｂを介して左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が操舵可能に連結されている。
【０００８】
後輪操舵機構２０は後輪を操舵するためのアクチュエータとしてのブラシレスモータなどの電動モータ２１を備えている。電動モータ２１の回転軸はステアリングギヤボックス２２内にて減速機構を介して軸方向に変位可能に支持されたリレーロッド２３に接続されており、リレーロッド２３は同モータ２１の回転に応じて軸方向に変位する。減速機構の逆効率は小さく設定されていて、リレーロッド２３側からの外部入力により電動モータ２１が回転駆動されることがないようになっている。リレーロッド２３の両端にはタイロッド２４ａ，２４ｂ及びナックルアーム２５ａ，２５ｂを介して左右後輪ＲＷ１，ＲＷ２が接続されていて、左右後輪ＲＷ１，ＲＷ２はリレーロッド２３の軸方向の変位に応じて操舵される。
【０００９】
電子制御回路（ＥＣＵ）３０には前輪操舵角センサ３２，後輪操舵角センサ３４，車速センサ３５，及びガイドライン認識装置３６，操舵トルクセンサ４１，ハンドルタッチセンサ４２，スタンバイスイッチ４３，セットスイッチ４４，ウインカスイッチ４５，ブレーキスイッチ４６が接続されている。前輪操舵角センサ３２は左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の操舵角を検出する。後輪操舵角センサ３４は左右後輪ＲＷ１，ＲＷ２の操舵角を検出する。車速センサ３５は自車の車速を検出する。操舵トルクセンサ４１は操舵軸１２に加わる操舵トルクを検出する。ハンドルタッチセンサ４２は操舵ハンドル１１を運転者が握っているかどうかを検出する。
【００１０】
図３，図４夫々にハンドルタッチセンサの各実施例を示す。図３において、ＮＰＮ形トランジスタＴＲのベースは操舵ハンドル１１の裏面に設けられた導体と接続されている。トランジスタＴＲのエミッタは接地され、コレクタは抵抗Ｒ１を介して電源ＶＣＣに接続されると共に出力端子７０に接続されている。運転者が操舵ハンドル１１を握っていなければトランジスタＴＲがオフで端子７０の出力レベルはハイレベル（オフ）である。運転者が操舵ハンドル１１を握るとトランジスタＴＲのベースがハイレベルとなってトランジスタＴＲがオンし、端子７０の出力レベルはローレベル（オン）となる。
【００１１】
図４において、容量Ｃ１は操舵ハンドル１２の静電容量である。この容量Ｃ１と共に容量Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４でブリッジを構成し、接続点Ａ１，Ａ２間に直流電源Ｅを接続し、接続点Ｂ１，Ｂ２間に接続したリレーコイルＬ１に電流が流れないよう平衡させる。常開のリレースイッチＲＳＷの両端は出力端子７２ａ，７２ｂに接続する。運転者が操舵ハンドル１１を握っていなければリレーコイルＬ１に電流が流れないのでリレースイッチＲＳＷは開成し端子７２ａ，７２ｂ間は開放（オフ）される。運転者が操舵ハンドル１１を握ると容量Ｃ１の静電容量が変化してブリッジの平衡が崩れ、リレーコイルＬ１に電流が流れリレースイッチＲＳＷが閉成し、これによって端子７２ａ，７２ｂ間は短絡（オン）される。
【００１２】
操作手段Ｍ３としてのスタンバイスイッチ４３は操舵制御を行う意志があるとき運転者によりオンとされるスイッチである。操作手段Ｍ３としてのセットスイッチ４４は操舵制御を開始するとき運転者によりオンとされるスイッチである。ウインカスイッチ４５は方向指示器を運転者が操作したときオンとなるスイッチである。ブレーキスイッチ４６は運転者がブレーキを踏み込んだときにオンとなるスイッチである。
【００１３】
ガイドライン認識手段Ｍ１としてのガイドライン認識装置３６は車両の進行方向前方の道路を撮像した道路画像をカメラ３８から供給され、この道路画像を処理して道路の中央又は路側の白線や黄色の追越し禁止線等のガイドラインを認識し、このガイドラインに基づいて走行車線を認識し、図５に破線で示す走行路中央線からの車両オフセット量Ｅ（ｎ）及び二重線で示すガイドラインＩからの距離Ｌ１ を検出すると共に、走行路のカーブの曲率半径Ｒを検出する。ここで、θは画像から得た車両の走行路に対する傾き角、１は前方注視点距離（一定値）、ｅは現在横ずれ量であり、
Ｅ（ｎ）＝ｅ＋Ｌ１ ・・・ （１）
Ｌ１ ≒１×θ ・・・ （２）
と表わされる。上記の傾き角θ，現在横ずれ量ｅ，車両オフセット量Ｅ（ｎ）及び曲率半径ＲはＥＣＵ３０に供給される。
【００１４】
ＥＣＵ３０は図６に示す如く、マイクロコンピュータで構成され、中央処理ユニット（ＣＰＵ）５０と、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）５２と、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）５４と、入力ポート回路５６と、出力ポート回路５８と、通信回路６０とを有し、これらは双方向性のコモンバス６２により互いに接続されている。
【００１５】
入力ポート回路５６には前輪操舵角センサ３２，後輪操舵角センサ３４，車速センサ３５，操舵トルクセンサ４１，ハンドルタッチセンサ４２夫々の出力する検出信号、及びスタンバイスイッチ４３，セットスイッチ４４，ウインカスイッチ４５，ブレーキスイッチ４６夫々の出力信号が供給される。また、通信回路６０にはガイドライン認識装置３６の出力する検出量θ，ｅ，Ｅ（ｎ），Ｒ夫々が供給される。
【００１６】
ＲＯＭ５２には制御プログラムが記憶されている。ＣＰＵ５０は制御プログラムに基づき、後述する種々の演算を行い、その際にＲＡＭ５４が作業領域として使用される。ＣＰＵ５０が制御プログラムを実行することにより発生した制御信号は出力ポート回路５８から駆動回路４０に供給され、この駆動回路４０は電動モータ２１を駆動して後輪ＲＷ１，ＲＷ２の操舵を行う。
【００１７】
図７はＣＰＵ３０が実行する予備判定手段Ｍ４としてのスタンバイ処理のフローチャートを示す。この処理は所定時間間隔で繰り返し実行される。同図中、ステップＳ１０でスタンバイスイッチ４３の出力がオンか否かを判別し、これがオフの場合は処理を終了する。オンの場合、つまり予備操作があった場合はステップＳ１２に進み、ハンドルタッチセンサ４２，車速センサ３５，ガイドライン認識装置３６夫々の出力を読み込む。
【００１８】
次にステップＳ１４でハンドルタッチセンサ４２出力がオンで運転者が操舵ハンドル１１を握っているか否かを判別し、操舵ハンドルを握っている場合にはステップＳ１６に進み、握っていない場合はステップＳ２２に進む。
ステップＳ１６では検出された車速Ｖが所定速度Ｖ０ （例えば４０ｋｍ／ｈ）以上か否かを判別し、Ｖ≧Ｖ０ の場合はステップＳ１８に進み、Ｖ＜Ｖ０ の場合はステップＳ２２に進む。ステップＳ１８ではガイドライン認識装置３６で走行路の認識ができて、車両オフセット量Ｅ（ｎ）が得られたかどうかを判別し、走行路認識ができた場合にはステップＳ２０に進み、認識できなかった場合はステップＳ２２に進む。
【００１９】
つまり、スタンバイスイッチ４３がオンとなって、運転者が操舵ハンドルを握っており、車速がＶ０ 以上で、走行路を認識できている場合には予備状態であるとしてステップＳ２０に進んでスタンバイフラグＦ１を１にセットし、これ以外の場合にはステップＳ２２に進んでスタンバイフラグＦ１を０にリセットし、この後、処理を終了する。
【００２０】
図８はＥＣＵ３０が実行する開始判定手段Ｍ５としてのセット処理のフローチャートを示す。この処理は所定時間間隔で繰り返し実行される。同図中、ステップＳ３０でスタンバイフラグＦ１が１か否かを判別し、Ｆ１＝１の場合はステップＳ３２でセットスイッチ４４がオンか否かを判別する。セットスイッチ４４がオンの場合、つまり開始操作があった場合はステップＳ３４に進み、セットスイッチがオフの場合、又はＦ１＝０の場合は処理を終了する。
【００２１】
ステップＳ３４では前輪操舵角センサ３２出力の操舵角θｓ及びガイドライン認識装置３６出力の道路の曲率半径Ｒ（カーブＲ）を読み込む。次にステップＳ３６で操舵角θｓの絶対値が所定値θ０ （例えば２０°）以下か否かを判別し、｜θｓ｜≦θ０ の場合はステップＳ３８に進み、｜θｓ｜＞θ０ の場合はステップＳ４２に進む。ステップＳ３８ではカーブＲが所定値Ｒ０ （例えば２００ｍ）以上か否かを判別し、Ｒ≧Ｒ０ の場合はステップＳ４０に進み、Ｒ＜Ｒ０ の場合はステップＳ４２に進む。
【００２２】
つまり、Ｆ１＝１でセットスイッチ４４がオンであり、操舵角θｓがθ０ 以下で小さく、かつ、カーブＲがＲ０ 以上であるとき開始状態であるとしてステップＳ４０に進んでセットフラグＦ２を１にセットし、これ以下の場合にはステップＳ４２でセットフラグＦ２を０にリセットし、この後、処理を終了する。
図９はＥＣＵ３０が実行する操舵制御手段Ｍ２としての操舵制御処理のフローチャートを示す。この処理は所定時間間隔で繰り返し実行される。同図中、ステップＳ５０でセットフラグＦ２が１か否かを判別し、Ｆ２＝１でなければ処理を終了する。Ｆ２＝１のときはステップＳ５２に進み、ガイドライン認識装置３６出力の車両オフセット量Ｅ（ｎ）を読み込む。次にステップＳ５４で次式により後輪操舵制御量Ｄ（ｎ）を算出する。
【００２３】
Ｄ（ｎ）＝Ｄ（ｎ−１）＋Ｋ・｛Ｅ（ｎ）−Ｅ（ｎ−１）｝ ・・・ （３）
但し、Ｄ（ｎ−１）は前回の後輪操舵制御量であり、Ｅ（ｎ−１）は前回の車両オフセット量であり、Ｋ１は後輪制御ゲイン（一定値）である。この後、ステップＳ５６で上記の後輪操舵制御量Ｄ（ｎ）を実際の後輪操舵制御量Ｄにセットし、ステップＳ５８で実際の後輪操舵制御量Ｄに基づいて駆動回路４０を駆動する。これによって電動モータ２１が回転駆動されて、後輪ＲＷ１，ＲＷ２の操舵が行われる。この後、処理を終了する。
【００２４】
図９はＥＣＵ３０が実行する終了判定手段としてのリセット処理のフローチャートを示す。この処理は所定時間間隔で繰り返し実行される。同図中、ステップＳ６０でセットフラグＦ２が１か否かを判別し、これがＦ２＝１でない場合は処理を終了する。Ｆ２＝１の場合はステップＳ６２に進み、ハンドルタッチセンサ４２出力を読み込んで、これがオンで運転者が操舵ハンドル１１を握っているか否かを判別し、操舵ハンドルを握っている場合にはステップＳ６４に進み、握っていない場合はステップＳ７４に進む。ステップＳ６４では検出された車速Ｖが所定速度Ｖ０ （例えば４０ｋｍ／ｈ）以上か否かを判別し、Ｖ≧Ｖ０ の場合はステップＳ６６に進み、Ｖ＜Ｖ０ の場合にはステップＳ７４に進む。ステップＳ６６ではガイドライン認識装置３６で走行路の認識ができて、車両オフセット量Ｅ（ｎ）が得られたかどうかを判別し走行路認識ができた場合にはステップＳ６８に進み、認識できなかった場合はステップＳ７４に進む。
【００２５】
つまり、スタンバイスイッチ４３がオンとなって、運転者が操舵ハンドルを握っており、車速がＶ０ 以上で、走行路を認識できている場合にはステップＳ６８に進み、これ以外の場合にはステップＳ７４に進んでセットフラグＦ２を０にリセットし、処理を終了する。
ステップＳ６８ではブレーキスイッチ４６がオンでブレーキが踏まれたか否かを判別し、ブレーキスイッチがオンならばステップＳ７４に進み、これがオフならばステップＳ７０に進む。ステップＳ７０では操舵角センサ３２出力の操舵角θｓを読み込んで、θｓの絶対値が所定値θ１ （例えば４０°）以上か否か、また操舵角θｓの微分値ｄθｓが所定値ｄθ１ （例えば２００ｄｅｇ／ｓｅｃ ）以上か否か、また操舵トルクセンサ４１から読み込んだ操舵トルクＴが所定値Ｔ１以上か否かを判別する。ここで、｜θｓ｜≧θ１ 又はｄθｓ≧ｄθ１ 又はＴ≧Ｔ１の場合は運転者が操舵を行ったと判定してステップＳ７４に進み、それ以外の場合はステップＳ７２に進む。ステップＳ７２ではウインカスイッチ４５の出力を読み込んで、これがオンか否かを判別し、オフならば処理を終了する。これがオンの場合は運転者が操舵しようとしているためステップＳ７４に進む。つまり、運転者が操舵を行った場合、又は操舵しようとした場合はステップＳ７４に進んでセットフラグＦ２を０にリセットし、処理を終了する。
【００２６】
このように、運転者が行う予備操作及びそのときの走行状態から操舵制御開始の予備状態かどうかを判定し、予備状態のときに開始操作及びそのときの走行状態から開始状態かどうかを判定して操舵制御を開始させるため、運転者に対して段階を踏んだ制御の開始を意識づけることで、運転者の意志に反した不用意な操舵制御の開始を防止できる。
【００２７】
また、車両の走行状態及び運転者の操作から操舵制御の終了を判定するため、運転者の操作を操舵制御より優先させることで運転者の意志を反映させることができる。
なお、上記実施例ではガイドライン認識装置３６で走行路の曲率半径Ｒを検出しているが、その他に前輪操舵角やヨーレートから曲率半径Ｒを求めても良く、更にはナビゲーションシステムの地図情報から曲率半径を得ても良い。また、後輪を操舵制御する代りに前輪又は前輪と後輪を操舵制御するものであっても良く、上記実施例に限定されない。
【００２８】
【発明の効果】
上述の如く、請求項１に記載の発明は、車両の走行路上のガイドラインを認識するガイドライン認識手段を有し、前記ガイドラインの認識結果に基づいて走行路上の目標位置を設定し、この目標位置を走行するよう操舵制御を行う車両の操舵制御装置において、
操舵制御の開始の予備操作及び開始操作を運転者が行う操作手段と、
運転者の予備操作によりスタンバイスイッチがオンであり、かつ、運転者が操舵ハンドルを握ることによりハンドルタッチセンサがオンであり、かつ、車速が所定値以上であり、かつ、前記ガイドライン認識装置で走行路が認識できているとき、操舵制御の予備状態であると判定する予備判定手段と、
前記予備状態と判定され、かつ、運転者の操作によりセットスイッチがオンであり、かつ、操舵角が所定値以下で、かつ、前記ガイドライン認識装置で認識した道路の曲率半径が所定値以上であるとき操舵制御の開始状態であると判定して操舵制御を開始させる開始判定手段とを有する。
【００２９】
このように、運転者が行う予備操作及びそのときの走行状態から操舵制御開始の予備状態かどうかを判定し、予備状態のときに開始操作及びそのときの走行状態から開始状態かどうかを判定して操舵制御を開始させるため、運転者に対して段階を踏んだ制御の開始を意識づけることで、運転者の意志に反した不用意な操舵制御の開始を防止できる。
【００３０】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１記載の車両の操舵制御装置において、
前記予備状態と判定されず、または、前記セットスイッチがオフであり、または、操舵角が所定値を超え、または、前記ガイドライン認識装置で認識した道路の曲率半径が所定値未満であるとき操舵制御を終了する状態と判定して操舵制御を終了させる終了判定手段を有する。
このように、車両の走行状態及び運転者の操作から操舵制御の終了を判定するため、運転者の操作を操舵制御より優先させることで運転者の意志を反映させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理図である。
【図２】本発明装置の構成図である。
【図３】ハンドルタッチセンサを説明するための図である。
【図４】ハンドルタッチセンサを説明するための図である。
【図５】車両オフセット量を説明するための図である。
【図６】ＥＣＵのブロック図である。
【図７】スタンバイ処理のフローチャートである。
【図８】セット処理のフローチャートである。
【図９】操舵制御処理のフローチャートである。
【図１０】リセット処理のフローチャートである。
【符号の説明】
１０ 前輪操舵機構
１１ 操舵ハンドル
１２ 操舵軸
１３，２２ ステアリングギヤボックス
１４ ラックバー
１５ａ，１５ｂ，２４ａ，２４ｂ タイロッド
１６ａ，１６ｂ，２５ａ，２５ｂ ナックルアーム
２０ 後輪操舵機構
２１ 電動モータ
２３ リレーロッド
３０ ＥＣＵ
３２ 前輪操舵角センサ
３４ 後輪操舵角センサ
３５ 車速センサ
３６ ガイドライン認識装置
３８ カメラ
４０ 駆動回路
Ｍ１ ガイドライン認識手段
Ｍ２ 操舵制御手段
Ｍ３ 操作手段
Ｍ４ 予備判定手段
Ｍ５ 開始判定手段
【発明の属する技術分野】
本発明は車両の操舵制御装置に関し、特に車両前方の走行路を認識し、この走行路から逸脱しないように操舵制御を行う車両の操舵制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、車両を安定に走行させることを目的として、道路の白線等のガイドラインを認識して自車の走行路を認識し、この走行路から逸脱しないように操舵制御を行う車両の操舵制御装置が提案されている。
例えば、特開平６−２５５５１４号公報には、道路の白線を認識し、この白線認識情報に基づいて、安定走行ポテンシャルエネルギを白線の内側の走行レーン中央側では低く設定し、白線近傍では白線に近づくに従って高くなるよう設定し、安定走行ポテンシャルエネルギが高くなると安定走行ポテンシャルエネルギが低くなる側に車両を移動させるよう後輪の操舵制御を行うことが記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来装置はカメラの撮像画像から白線認識し、それに基づいて操舵制御を行うものであるが、操舵制御の開始時期及び終了時期については考慮がなされていない。つまり、運転者の意志が操舵制御に反映されていないという問題があった。
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、運転者の操作及び車両の走行状態から判定することにより、運転者の意志及び操舵制御に適した走行状態で操舵制御を開始させる車両の操舵制御装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、図１に示すように、車両の走行路上のガイドラインを認識するガイドライン認識手段Ｍ１を有し、前記ガイドラインの認識結果に基づいて走行路上の目標位置を設定し、この目標位置を走行するよう操舵制御手段Ｍ２で操舵制御を行う車両の操舵制御装置において、
操舵制御の開始の予備操作及び開始操作を運転者が行う操作手段Ｍ３と、
運転者の予備操作によりスタンバイスイッチがオンであり、かつ、運転者が操舵ハンドルを握ることによりハンドルタッチセンサがオンであり、かつ、車速が所定値以上であり、かつ、前記ガイドライン認識装置で走行路が認識できているとき、操舵制御の予備状態であると判定する予備判定手段Ｍ４と、
前記予備状態と判定され、かつ、運転者の操作によりセットスイッチがオンであり、かつ、操舵角が所定値以下で、かつ、前記ガイドライン認識装置で認識した道路の曲率半径が所定値以上であるとき操舵制御の開始状態であると判定して操舵制御を開始させる開始判定手段Ｍ５とを有する。
【０００５】
このように、運転者が行う予備操作及びそのときの走行状態から操舵制御開始の予備状態かどうかを判定し、予備状態のときに開始操作及びそのときの走行状態から開始状態かどうかを判定して操舵制御を開始させるため、運転者に対して段階を踏んだ制御の開始を意識づけることで、運転者の意志に反した不用意な操舵制御の開始を防止できる。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の車両の操舵制御装置において、
前記予備状態と判定されず、または、前記セットスイッチがオフであり、または、操舵角が所定値を超え、または、前記ガイドライン認識装置で認識した道路の曲率半径が所定値未満であるとき操舵制御を終了する状態と判定して操舵制御を終了させる終了判定手段を有する。
このように、車両の走行状態及び運転者の操作から操舵制御の終了を判定するため、運転者の操作を操舵制御より優先させることで運転者の意志を反映させることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図２は本発明装置の一実施例の構成図を示す。
同図中、前輪操舵機構１０は操舵ハンドル１１を有しており、この操舵ハンドル１１は操舵軸１２を介してステアリングギヤボックス１３内のピニオンギヤに接続されている。このピニオンギヤはラックバー１４と噛合し、操舵ハンドル１１の回転運動をラックバー１４の往復運動に変換して伝達するものである。ラックバー１４の両端には左右タイロッド１５ａ，１５ｂ及び左右ナックルアーム１６ａ，１６ｂを介して左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が操舵可能に連結されている。
【０００８】
後輪操舵機構２０は後輪を操舵するためのアクチュエータとしてのブラシレスモータなどの電動モータ２１を備えている。電動モータ２１の回転軸はステアリングギヤボックス２２内にて減速機構を介して軸方向に変位可能に支持されたリレーロッド２３に接続されており、リレーロッド２３は同モータ２１の回転に応じて軸方向に変位する。減速機構の逆効率は小さく設定されていて、リレーロッド２３側からの外部入力により電動モータ２１が回転駆動されることがないようになっている。リレーロッド２３の両端にはタイロッド２４ａ，２４ｂ及びナックルアーム２５ａ，２５ｂを介して左右後輪ＲＷ１，ＲＷ２が接続されていて、左右後輪ＲＷ１，ＲＷ２はリレーロッド２３の軸方向の変位に応じて操舵される。
【０００９】
電子制御回路（ＥＣＵ）３０には前輪操舵角センサ３２，後輪操舵角センサ３４，車速センサ３５，及びガイドライン認識装置３６，操舵トルクセンサ４１，ハンドルタッチセンサ４２，スタンバイスイッチ４３，セットスイッチ４４，ウインカスイッチ４５，ブレーキスイッチ４６が接続されている。前輪操舵角センサ３２は左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の操舵角を検出する。後輪操舵角センサ３４は左右後輪ＲＷ１，ＲＷ２の操舵角を検出する。車速センサ３５は自車の車速を検出する。操舵トルクセンサ４１は操舵軸１２に加わる操舵トルクを検出する。ハンドルタッチセンサ４２は操舵ハンドル１１を運転者が握っているかどうかを検出する。
【００１０】
図３，図４夫々にハンドルタッチセンサの各実施例を示す。図３において、ＮＰＮ形トランジスタＴＲのベースは操舵ハンドル１１の裏面に設けられた導体と接続されている。トランジスタＴＲのエミッタは接地され、コレクタは抵抗Ｒ１を介して電源ＶＣＣに接続されると共に出力端子７０に接続されている。運転者が操舵ハンドル１１を握っていなければトランジスタＴＲがオフで端子７０の出力レベルはハイレベル（オフ）である。運転者が操舵ハンドル１１を握るとトランジスタＴＲのベースがハイレベルとなってトランジスタＴＲがオンし、端子７０の出力レベルはローレベル（オン）となる。
【００１１】
図４において、容量Ｃ１は操舵ハンドル１２の静電容量である。この容量Ｃ１と共に容量Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４でブリッジを構成し、接続点Ａ１，Ａ２間に直流電源Ｅを接続し、接続点Ｂ１，Ｂ２間に接続したリレーコイルＬ１に電流が流れないよう平衡させる。常開のリレースイッチＲＳＷの両端は出力端子７２ａ，７２ｂに接続する。運転者が操舵ハンドル１１を握っていなければリレーコイルＬ１に電流が流れないのでリレースイッチＲＳＷは開成し端子７２ａ，７２ｂ間は開放（オフ）される。運転者が操舵ハンドル１１を握ると容量Ｃ１の静電容量が変化してブリッジの平衡が崩れ、リレーコイルＬ１に電流が流れリレースイッチＲＳＷが閉成し、これによって端子７２ａ，７２ｂ間は短絡（オン）される。
【００１２】
操作手段Ｍ３としてのスタンバイスイッチ４３は操舵制御を行う意志があるとき運転者によりオンとされるスイッチである。操作手段Ｍ３としてのセットスイッチ４４は操舵制御を開始するとき運転者によりオンとされるスイッチである。ウインカスイッチ４５は方向指示器を運転者が操作したときオンとなるスイッチである。ブレーキスイッチ４６は運転者がブレーキを踏み込んだときにオンとなるスイッチである。
【００１３】
ガイドライン認識手段Ｍ１としてのガイドライン認識装置３６は車両の進行方向前方の道路を撮像した道路画像をカメラ３８から供給され、この道路画像を処理して道路の中央又は路側の白線や黄色の追越し禁止線等のガイドラインを認識し、このガイドラインに基づいて走行車線を認識し、図５に破線で示す走行路中央線からの車両オフセット量Ｅ（ｎ）及び二重線で示すガイドラインＩからの距離Ｌ１ を検出すると共に、走行路のカーブの曲率半径Ｒを検出する。ここで、θは画像から得た車両の走行路に対する傾き角、１は前方注視点距離（一定値）、ｅは現在横ずれ量であり、
Ｅ（ｎ）＝ｅ＋Ｌ１ ・・・ （１）
Ｌ１ ≒１×θ ・・・ （２）
と表わされる。上記の傾き角θ，現在横ずれ量ｅ，車両オフセット量Ｅ（ｎ）及び曲率半径ＲはＥＣＵ３０に供給される。
【００１４】
ＥＣＵ３０は図６に示す如く、マイクロコンピュータで構成され、中央処理ユニット（ＣＰＵ）５０と、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）５２と、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）５４と、入力ポート回路５６と、出力ポート回路５８と、通信回路６０とを有し、これらは双方向性のコモンバス６２により互いに接続されている。
【００１５】
入力ポート回路５６には前輪操舵角センサ３２，後輪操舵角センサ３４，車速センサ３５，操舵トルクセンサ４１，ハンドルタッチセンサ４２夫々の出力する検出信号、及びスタンバイスイッチ４３，セットスイッチ４４，ウインカスイッチ４５，ブレーキスイッチ４６夫々の出力信号が供給される。また、通信回路６０にはガイドライン認識装置３６の出力する検出量θ，ｅ，Ｅ（ｎ），Ｒ夫々が供給される。
【００１６】
ＲＯＭ５２には制御プログラムが記憶されている。ＣＰＵ５０は制御プログラムに基づき、後述する種々の演算を行い、その際にＲＡＭ５４が作業領域として使用される。ＣＰＵ５０が制御プログラムを実行することにより発生した制御信号は出力ポート回路５８から駆動回路４０に供給され、この駆動回路４０は電動モータ２１を駆動して後輪ＲＷ１，ＲＷ２の操舵を行う。
【００１７】
図７はＣＰＵ３０が実行する予備判定手段Ｍ４としてのスタンバイ処理のフローチャートを示す。この処理は所定時間間隔で繰り返し実行される。同図中、ステップＳ１０でスタンバイスイッチ４３の出力がオンか否かを判別し、これがオフの場合は処理を終了する。オンの場合、つまり予備操作があった場合はステップＳ１２に進み、ハンドルタッチセンサ４２，車速センサ３５，ガイドライン認識装置３６夫々の出力を読み込む。
【００１８】
次にステップＳ１４でハンドルタッチセンサ４２出力がオンで運転者が操舵ハンドル１１を握っているか否かを判別し、操舵ハンドルを握っている場合にはステップＳ１６に進み、握っていない場合はステップＳ２２に進む。
ステップＳ１６では検出された車速Ｖが所定速度Ｖ０ （例えば４０ｋｍ／ｈ）以上か否かを判別し、Ｖ≧Ｖ０ の場合はステップＳ１８に進み、Ｖ＜Ｖ０ の場合はステップＳ２２に進む。ステップＳ１８ではガイドライン認識装置３６で走行路の認識ができて、車両オフセット量Ｅ（ｎ）が得られたかどうかを判別し、走行路認識ができた場合にはステップＳ２０に進み、認識できなかった場合はステップＳ２２に進む。
【００１９】
つまり、スタンバイスイッチ４３がオンとなって、運転者が操舵ハンドルを握っており、車速がＶ０ 以上で、走行路を認識できている場合には予備状態であるとしてステップＳ２０に進んでスタンバイフラグＦ１を１にセットし、これ以外の場合にはステップＳ２２に進んでスタンバイフラグＦ１を０にリセットし、この後、処理を終了する。
【００２０】
図８はＥＣＵ３０が実行する開始判定手段Ｍ５としてのセット処理のフローチャートを示す。この処理は所定時間間隔で繰り返し実行される。同図中、ステップＳ３０でスタンバイフラグＦ１が１か否かを判別し、Ｆ１＝１の場合はステップＳ３２でセットスイッチ４４がオンか否かを判別する。セットスイッチ４４がオンの場合、つまり開始操作があった場合はステップＳ３４に進み、セットスイッチがオフの場合、又はＦ１＝０の場合は処理を終了する。
【００２１】
ステップＳ３４では前輪操舵角センサ３２出力の操舵角θｓ及びガイドライン認識装置３６出力の道路の曲率半径Ｒ（カーブＲ）を読み込む。次にステップＳ３６で操舵角θｓの絶対値が所定値θ０ （例えば２０°）以下か否かを判別し、｜θｓ｜≦θ０ の場合はステップＳ３８に進み、｜θｓ｜＞θ０ の場合はステップＳ４２に進む。ステップＳ３８ではカーブＲが所定値Ｒ０ （例えば２００ｍ）以上か否かを判別し、Ｒ≧Ｒ０ の場合はステップＳ４０に進み、Ｒ＜Ｒ０ の場合はステップＳ４２に進む。
【００２２】
つまり、Ｆ１＝１でセットスイッチ４４がオンであり、操舵角θｓがθ０ 以下で小さく、かつ、カーブＲがＲ０ 以上であるとき開始状態であるとしてステップＳ４０に進んでセットフラグＦ２を１にセットし、これ以下の場合にはステップＳ４２でセットフラグＦ２を０にリセットし、この後、処理を終了する。
図９はＥＣＵ３０が実行する操舵制御手段Ｍ２としての操舵制御処理のフローチャートを示す。この処理は所定時間間隔で繰り返し実行される。同図中、ステップＳ５０でセットフラグＦ２が１か否かを判別し、Ｆ２＝１でなければ処理を終了する。Ｆ２＝１のときはステップＳ５２に進み、ガイドライン認識装置３６出力の車両オフセット量Ｅ（ｎ）を読み込む。次にステップＳ５４で次式により後輪操舵制御量Ｄ（ｎ）を算出する。
【００２３】
Ｄ（ｎ）＝Ｄ（ｎ−１）＋Ｋ・｛Ｅ（ｎ）−Ｅ（ｎ−１）｝ ・・・ （３）
但し、Ｄ（ｎ−１）は前回の後輪操舵制御量であり、Ｅ（ｎ−１）は前回の車両オフセット量であり、Ｋ１は後輪制御ゲイン（一定値）である。この後、ステップＳ５６で上記の後輪操舵制御量Ｄ（ｎ）を実際の後輪操舵制御量Ｄにセットし、ステップＳ５８で実際の後輪操舵制御量Ｄに基づいて駆動回路４０を駆動する。これによって電動モータ２１が回転駆動されて、後輪ＲＷ１，ＲＷ２の操舵が行われる。この後、処理を終了する。
【００２４】
図９はＥＣＵ３０が実行する終了判定手段としてのリセット処理のフローチャートを示す。この処理は所定時間間隔で繰り返し実行される。同図中、ステップＳ６０でセットフラグＦ２が１か否かを判別し、これがＦ２＝１でない場合は処理を終了する。Ｆ２＝１の場合はステップＳ６２に進み、ハンドルタッチセンサ４２出力を読み込んで、これがオンで運転者が操舵ハンドル１１を握っているか否かを判別し、操舵ハンドルを握っている場合にはステップＳ６４に進み、握っていない場合はステップＳ７４に進む。ステップＳ６４では検出された車速Ｖが所定速度Ｖ０ （例えば４０ｋｍ／ｈ）以上か否かを判別し、Ｖ≧Ｖ０ の場合はステップＳ６６に進み、Ｖ＜Ｖ０ の場合にはステップＳ７４に進む。ステップＳ６６ではガイドライン認識装置３６で走行路の認識ができて、車両オフセット量Ｅ（ｎ）が得られたかどうかを判別し走行路認識ができた場合にはステップＳ６８に進み、認識できなかった場合はステップＳ７４に進む。
【００２５】
つまり、スタンバイスイッチ４３がオンとなって、運転者が操舵ハンドルを握っており、車速がＶ０ 以上で、走行路を認識できている場合にはステップＳ６８に進み、これ以外の場合にはステップＳ７４に進んでセットフラグＦ２を０にリセットし、処理を終了する。
ステップＳ６８ではブレーキスイッチ４６がオンでブレーキが踏まれたか否かを判別し、ブレーキスイッチがオンならばステップＳ７４に進み、これがオフならばステップＳ７０に進む。ステップＳ７０では操舵角センサ３２出力の操舵角θｓを読み込んで、θｓの絶対値が所定値θ１ （例えば４０°）以上か否か、また操舵角θｓの微分値ｄθｓが所定値ｄθ１ （例えば２００ｄｅｇ／ｓｅｃ ）以上か否か、また操舵トルクセンサ４１から読み込んだ操舵トルクＴが所定値Ｔ１以上か否かを判別する。ここで、｜θｓ｜≧θ１ 又はｄθｓ≧ｄθ１ 又はＴ≧Ｔ１の場合は運転者が操舵を行ったと判定してステップＳ７４に進み、それ以外の場合はステップＳ７２に進む。ステップＳ７２ではウインカスイッチ４５の出力を読み込んで、これがオンか否かを判別し、オフならば処理を終了する。これがオンの場合は運転者が操舵しようとしているためステップＳ７４に進む。つまり、運転者が操舵を行った場合、又は操舵しようとした場合はステップＳ７４に進んでセットフラグＦ２を０にリセットし、処理を終了する。
【００２６】
このように、運転者が行う予備操作及びそのときの走行状態から操舵制御開始の予備状態かどうかを判定し、予備状態のときに開始操作及びそのときの走行状態から開始状態かどうかを判定して操舵制御を開始させるため、運転者に対して段階を踏んだ制御の開始を意識づけることで、運転者の意志に反した不用意な操舵制御の開始を防止できる。
【００２７】
また、車両の走行状態及び運転者の操作から操舵制御の終了を判定するため、運転者の操作を操舵制御より優先させることで運転者の意志を反映させることができる。
なお、上記実施例ではガイドライン認識装置３６で走行路の曲率半径Ｒを検出しているが、その他に前輪操舵角やヨーレートから曲率半径Ｒを求めても良く、更にはナビゲーションシステムの地図情報から曲率半径を得ても良い。また、後輪を操舵制御する代りに前輪又は前輪と後輪を操舵制御するものであっても良く、上記実施例に限定されない。
【００２８】
【発明の効果】
上述の如く、請求項１に記載の発明は、車両の走行路上のガイドラインを認識するガイドライン認識手段を有し、前記ガイドラインの認識結果に基づいて走行路上の目標位置を設定し、この目標位置を走行するよう操舵制御を行う車両の操舵制御装置において、
操舵制御の開始の予備操作及び開始操作を運転者が行う操作手段と、
運転者の予備操作によりスタンバイスイッチがオンであり、かつ、運転者が操舵ハンドルを握ることによりハンドルタッチセンサがオンであり、かつ、車速が所定値以上であり、かつ、前記ガイドライン認識装置で走行路が認識できているとき、操舵制御の予備状態であると判定する予備判定手段と、
前記予備状態と判定され、かつ、運転者の操作によりセットスイッチがオンであり、かつ、操舵角が所定値以下で、かつ、前記ガイドライン認識装置で認識した道路の曲率半径が所定値以上であるとき操舵制御の開始状態であると判定して操舵制御を開始させる開始判定手段とを有する。
【００２９】
このように、運転者が行う予備操作及びそのときの走行状態から操舵制御開始の予備状態かどうかを判定し、予備状態のときに開始操作及びそのときの走行状態から開始状態かどうかを判定して操舵制御を開始させるため、運転者に対して段階を踏んだ制御の開始を意識づけることで、運転者の意志に反した不用意な操舵制御の開始を防止できる。
【００３０】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１記載の車両の操舵制御装置において、
前記予備状態と判定されず、または、前記セットスイッチがオフであり、または、操舵角が所定値を超え、または、前記ガイドライン認識装置で認識した道路の曲率半径が所定値未満であるとき操舵制御を終了する状態と判定して操舵制御を終了させる終了判定手段を有する。
このように、車両の走行状態及び運転者の操作から操舵制御の終了を判定するため、運転者の操作を操舵制御より優先させることで運転者の意志を反映させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理図である。
【図２】本発明装置の構成図である。
【図３】ハンドルタッチセンサを説明するための図である。
【図４】ハンドルタッチセンサを説明するための図である。
【図５】車両オフセット量を説明するための図である。
【図６】ＥＣＵのブロック図である。
【図７】スタンバイ処理のフローチャートである。
【図８】セット処理のフローチャートである。
【図９】操舵制御処理のフローチャートである。
【図１０】リセット処理のフローチャートである。
【符号の説明】
１０ 前輪操舵機構
１１ 操舵ハンドル
１２ 操舵軸
１３，２２ ステアリングギヤボックス
１４ ラックバー
１５ａ，１５ｂ，２４ａ，２４ｂ タイロッド
１６ａ，１６ｂ，２５ａ，２５ｂ ナックルアーム
２０ 後輪操舵機構
２１ 電動モータ
２３ リレーロッド
３０ ＥＣＵ
３２ 前輪操舵角センサ
３４ 後輪操舵角センサ
３５ 車速センサ
３６ ガイドライン認識装置
３８ カメラ
４０ 駆動回路
Ｍ１ ガイドライン認識手段
Ｍ２ 操舵制御手段
Ｍ３ 操作手段
Ｍ４ 予備判定手段
Ｍ５ 開始判定手段
Claims (2)
- 車両の走行路上のガイドラインを認識するガイドライン認識手段を有し、前記ガイドラインの認識結果に基づいて走行路上の目標位置を設定し、この目標位置を走行するよう操舵制御を行う車両の操舵制御装置において、
操舵制御の開始の予備操作及び開始操作を運転者が行う操作手段と、
運転者の予備操作によりスタンバイスイッチがオンであり、かつ、運転者が操舵ハンドルを握ることによりハンドルタッチセンサがオンであり、かつ、車速が所定値以上であり、かつ、前記ガイドライン認識装置で走行路が認識できているとき、操舵制御の予備状態であると判定する予備判定手段と、
前記予備状態と判定され、かつ、運転者の操作によりセットスイッチがオンであり、かつ、操舵角が所定値以下で、かつ、前記ガイドライン認識装置で認識した道路の曲率半径が所定値以上であるとき操舵制御の開始状態であると判定して操舵制御を開始させる開始判定手段とを有することを特徴とする車両の操舵制御装置。 - 請求項１記載の車両の操舵制御装置において、
前記予備状態と判定されず、または、前記セットスイッチがオフであり、または、操舵角が所定値を超え、または、前記ガイドライン認識装置で認識した道路の曲率半径が所定値未満であるとき操舵制御を終了する状態と判定して操舵制御を終了させる終了判定手段を有することを特徴とする車両の操舵制御装置。
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