JP4692403B2 - Vehicle steering device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To set an appropriate steering controlled variable in a case of controlling the steering using the both of a vehicle motion target value according to the steering operation of a driver and a vehicle motion target value by an automatic steering. <P>SOLUTION: This steering device calculates a first target value (&gamma;auto* and &beta;auto*) of the vehicle motion for automatically steering the vehicle (S27 and S28) and calculates a virtual steering angle of a steering wheel by a driver necessary for obtaining the first target value (S29). Secondly, this device calculates a second target value (&gamma;driv* and &beta;driv*) of the vehicle motion by the steering operation of the driver corresponding to a difference between the actual steering angle of the steering wheel and the calculated virtual steering angle (S32 and S33). Then, this device calculates a final target value of the vehicle motion based on the sum of the first target value and the second target value (S34 and S35), calculates the target steering angle of the wheels necessary for obtaining the final target value (S36) and drivingly controls the steering motor of the front/rear wheels (S37). <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、車輪を転舵する転舵アクチュエータを備え、転舵アクチュエータを駆動制御することにより所望の転舵角を得る車両の操舵装置に関する。   The present invention relates to a vehicle steering apparatus that includes a steering actuator that steers a wheel and obtains a desired turning angle by driving and controlling the steering actuator.

従来から、操舵ハンドルの操舵操作に応じた車両運動の目標値を算出し、その車両運動目標値が得られるように、前後輪の転舵アクチュエータを駆動制御する車両の操舵装置が知られている。
例えば、特許文献1のものでは、ハンドル操舵角と車速とを検出し、この2つの検出値に基づいて車両運動目標値としての目標ヨーレートおよび目標横速度を算出する。そして、この目標ヨーレートと目標横速度が得られるような目標前輪舵角と目標後輪舵角を算出し、前輪転舵アクチュエータと後輪転舵アクチュエータを目標舵角に駆動制御している。
特開2004−182197号公報
2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a vehicle steering apparatus that calculates a target value of vehicle motion according to a steering operation of a steering wheel and drives and controls a steering actuator for front and rear wheels so as to obtain the vehicle motion target value. .
For example, in Patent Document 1, a steering angle and a vehicle speed are detected, and a target yaw rate and a target lateral velocity are calculated as vehicle motion target values based on these two detection values. Then, a target front wheel steering angle and a target rear wheel steering angle at which the target yaw rate and target lateral velocity are obtained are calculated, and the front wheel steering actuator and the rear wheel steering actuator are driven and controlled to the target steering angle.
JP 2004-182197 A

しかし、こうしたハンドル操作に応じた車両運動目標値が得られるように前後輪の転舵角を制御する装置においては、車線維持支援機能といった自動操縦機能を付加しようとすると異常な車両挙動が発生してしまう。
例えば、カメラにより車両前方の道路を撮像し、その撮像画像から車線を認識して、その車線にそって車両が走行するような車両の運動目標値を演算し、その車両運動目標値が得られるように車輪の転舵角を制御する自動操縦機能を備えた場合を考える。この場合、車線形状に応じて転舵アクチュエータが駆動され、それにあわせて操舵ハンドルも回動することとなる。
However, in an apparatus that controls the turning angle of the front and rear wheels so that a vehicle movement target value corresponding to the steering wheel operation can be obtained, if an automatic steering function such as a lane keeping support function is added, abnormal vehicle behavior occurs. End up.
For example, an image of a road ahead of the vehicle is captured by a camera, a lane is recognized from the captured image, a motion target value of the vehicle that travels along the lane is calculated, and the vehicle motion target value is obtained. Let us consider a case in which an autopilot function for controlling the turning angle of a wheel is provided. In this case, the steering actuator is driven according to the lane shape, and the steering handle is also rotated accordingly.

一方、自動操縦中に運転者によるハンドル操作があった場合には、そのハンドル操作による転舵分も含めて車両運動目標値を算出して転舵制御する必要がある。ところが、運転者のハンドル操作に応じた車両運動目標値を算出するに際し、この自動操縦制御による操舵ハンドルの回動が運転者による回動操作によりなされたものと誤認識して、その分だけ上乗せされた必要以上の車両運動目標値が算出されてしまう。この結果、最終的な車両運動目標値が本来あるべき車両運動目標値と乖離してしまうのである。   On the other hand, if the driver operates the steering wheel during automatic steering, it is necessary to calculate the vehicle motion target value including the amount of steering by the steering wheel operation and perform the steering control. However, when calculating the vehicle motion target value according to the driver's steering wheel operation, the steering handle by the automatic steering control is misrecognized as being rotated by the driver's turning operation, and is added accordingly. The vehicle motion target value that is more than necessary is calculated. As a result, the final vehicle motion target value deviates from the original vehicle motion target value.

本発明は、こうした問題に対処するためになされたもので、運転者の操舵操作に応じた車両運動目標値と自動操縦による車両運動目標値との両方を使って転舵制御する場合においても、適正な転舵制御量を設定することを目的とする。   The present invention was made to cope with such problems, and even when steering control is performed using both the vehicle motion target value according to the driver's steering operation and the vehicle motion target value by automatic steering, The purpose is to set an appropriate steering control amount.

前記目的を達成するために、本発明の構成上の特徴は、運転者によって操作されて、操作量に応じた舵角に車輪を転舵するための操舵ハンドルと、前記車輪を転舵する転舵アクチュエータとを備えた車両の操舵装置において、前記操舵ハンドルの操舵角を検出する操舵角検出手段と、車両を自動操縦するために、前記操舵ハンドルの操作とは無関係に車両の走行状態に応じて車両運動の第1目標値を算出する第1車両運動目標値算出手段と、前記車両の運動の第1目標値を得るために必要な運転者による前記操舵ハンドルの仮想舵角を算出する仮想舵角算出手段と、前記操舵角検出手段により検出した操舵ハンドルの操舵角と前記仮想舵角算出手段により算出された仮想舵角との差分から、その差分に対応する運転者の操舵操作による車両運動の第2目標値を算出する第2車両運動目標値算出手段と、前記第1目標値と前記第2目標値との和に基づいて車両運動の最終目標値を算出する最終車両運動目標値算出手段と、前記最終目標値を得るために必要な車輪の目標転舵角を算出する転舵角算出手段と、前記転舵角算出手段により算出された目標転舵角に基づいて前記転舵アクチュエータを駆動制御して、前記算出された目標転舵角を実現するアクチュエータ制御手段とを備えたことにある。   In order to achieve the above object, the structural features of the present invention include a steering handle that is operated by a driver to steer a wheel to a rudder angle corresponding to an operation amount, and a steering wheel that steers the wheel. In a vehicle steering apparatus including a rudder actuator, a steering angle detection unit that detects a steering angle of the steering handle and a vehicle steering state in order to automatically steer the vehicle, regardless of the operation of the steering handle. A first vehicle motion target value calculating means for calculating a first target value of the vehicle motion and a virtual for calculating a virtual steering angle of the steering wheel by a driver necessary for obtaining the first target value of the motion of the vehicle. A vehicle by a steering operation of a driver corresponding to a difference between a steering angle calculating unit and a steering angle of a steering wheel detected by the steering angle detecting unit and a virtual steering angle calculated by the virtual steering angle calculating unit. luck Second vehicle motion target value calculation means for calculating the second target value of the vehicle, and final vehicle motion target value calculation for calculating a final target value of the vehicle motion based on the sum of the first target value and the second target value Means, a turning angle calculation means for calculating a target turning angle of a wheel necessary for obtaining the final target value, and the turning actuator based on the target turning angle calculated by the turning angle calculation means And an actuator control means for realizing the calculated target turning angle.

これによれば、第1車両運動目標値算出手段が車両運動の第1目標値を算出する。この車両の第1目標値は、車両を自動操縦するために、操舵ハンドルの操作とは無関係に車両の走行状態に応じて算出される。
一方、仮想舵角算出手段が車両の運動の第1目標値を得るために必要な運転者による操舵ハンドルの仮想舵角を算出する。つまり、車両運動の第1目標値を得るためには、運転者のハンドル操作に換算してどれだけの操舵角が必要なのか算出する。
According to this, the first vehicle motion target value calculation means calculates the first target value of the vehicle motion. The first target value of the vehicle is calculated in accordance with the traveling state of the vehicle regardless of the operation of the steering handle in order to automatically steer the vehicle.
On the other hand, the virtual rudder angle calculating means calculates the virtual rudder angle of the steering wheel by the driver necessary for obtaining the first target value of the vehicle motion. That is, in order to obtain the first target value of the vehicle motion, it is calculated how much steering angle is necessary in terms of the driver's steering wheel operation.

そして、第2車両運動目標値算出手段は、操舵角検出手段により検出された操舵ハンドルの操舵角と仮想舵角との差分を求める。この差分が、自動操縦による操舵に対して運転者が付加した操舵分となる。更に、第2車両運動目標値算出手段は、この差分に対応する運転者の操舵操作による車両運動の第2目標値を算出する。つまり、運転者がこの舵角差分を操舵したときの車両運動の目標値を第2目標値として算出する。   Then, the second vehicle motion target value calculation means obtains a difference between the steering angle of the steering wheel detected by the steering angle detection means and the virtual steering angle. This difference is the amount of steering added by the driver with respect to steering by autopilot. Further, the second vehicle motion target value calculation means calculates a second target value of vehicle motion by the driver's steering operation corresponding to this difference. That is, the target value of the vehicle motion when the driver steers the steering angle difference is calculated as the second target value.

車両運動の第1目標値と第2目標値とが算出されると、最終車両運動目標値算出手段は、2つの第1目標値と第2目標値との和を車両運動の最終目標値とする。
そして、転舵角算出手段は、この最終目標値を得るために必要な車輪の目標転舵角を算出し、転舵アクチュエータ制御手段は、この目標転舵角に基づいて転舵アクチュエータを駆動制御する。
こうして、車輪が目標転舵角に制御されることで、最終車両運動目標値が得られることになる。
When the first target value and the second target value of the vehicle motion are calculated, the final vehicle motion target value calculation means calculates the sum of the two first target values and the second target value as the final target value of the vehicle motion. To do.
Then, the turning angle calculation means calculates the target turning angle of the wheel necessary to obtain this final target value, and the turning actuator control means controls driving of the turning actuator based on this target turning angle. To do.
Thus, the final vehicle motion target value is obtained by controlling the wheel to the target turning angle.

本願発明の車両の操舵装置は、このようにして、運転者が自動操縦に対してハンドル操舵した舵角分を算出し、この舵角分に相当する第2目標値を自動操縦による第1目標値に加算することで、適正な最終車両運動目標値が得られる。
例えば、運転者が自動操縦にまかせてハンドル操作をしていない場合には、操舵ハンドルの操舵角と仮想舵角との差分がゼロとなり、第2目標値はゼロとなる。このため、自動操縦に対して車両運動の目標値が上乗せされないため、最終車両運動目標値は適正な値となる。また、運転者が自動操縦に対して操作を加えた場合には、その操作分が車両運動の第2目標値として設定されるため、運転者の意図した操舵状態が得られる。
従って、運転者の操舵操作に応じた車両運動目標値と自動操縦による車両運動目標値との両方を使って転舵制御する場合においても、適正な転舵制御量を設定することができる。
The vehicle steering apparatus according to the present invention thus calculates the steering angle for which the driver steered the steering with respect to the automatic steering, and sets the second target value corresponding to the steering angle to the first target by the automatic steering. By adding to the value, an appropriate final vehicle motion target value can be obtained.
For example, when the driver does not handle the steering wheel automatically, the difference between the steering angle of the steering wheel and the virtual steering angle is zero, and the second target value is zero. For this reason, since the target value of the vehicle motion is not added to the autopilot, the final vehicle motion target value is an appropriate value. Further, when the driver applies an operation to the autopilot, the operation amount is set as the second target value of the vehicle motion, so that the steering state intended by the driver can be obtained.
Therefore, even when steering control is performed using both the vehicle motion target value corresponding to the driver's steering operation and the vehicle motion target value by automatic steering, an appropriate steering control amount can be set.

本発明の他の特徴は、前記車両運動の第1目標値と第2目標値と最終目標値は、少なくとも車両のヨーレートを含むことにある。
また、前記車両運動の第1目標値と第2目標値と最終目標値は、少なくとも車体スリップ角を含むことにある。
Another feature of the present invention is that the first target value, the second target value, and the final target value of the vehicle motion include at least a yaw rate of the vehicle.
Further, the first target value, the second target value, and the final target value of the vehicle motion include at least a vehicle body slip angle.

これによれば、少なくとも車両のヨーレートあるいは車体スリップ角を目標値として目標転舵角を算出するため、車輪の適正な舵角制御が可能となる。   According to this, since the target turning angle is calculated using at least the yaw rate of the vehicle or the vehicle body slip angle as a target value, appropriate steering angle control of the wheel is possible.

以下、本発明の車両の操舵装置の一実施形態について説明する。図1は、同実施形態に係る車両の操舵装置を概略的に示している。   Hereinafter, an embodiment of a vehicle steering apparatus of the present invention will be described. FIG. 1 schematically shows a vehicle steering apparatus according to the embodiment.

この操舵装置10は、左右前輪Wfl,Wfrを転舵するための前輪転舵部20と、運転者の操舵操作に対してアシストトルクを発生する操舵アシスト部30と、左右後輪Wrl,Wrrを転舵するための後輪転舵部40と、これら前輪転舵部20,操舵アシスト部30,後輪転舵部40を制御するための転舵制御装置50とを備える。   This steering device 10 includes a front wheel steering unit 20 for steering the left and right front wheels Wfl, Wfr, a steering assist unit 30 that generates assist torque in response to a driver's steering operation, and left and right rear wheels Wrl, Wrr. A rear wheel turning unit 40 for turning, and a front wheel turning unit 20, a steering assist unit 30, and a turning control device 50 for controlling the rear wheel turning unit 40 are provided.

前輪転舵部20は、運転者によって回動操作される操舵ハンドル21を有する。操舵ハンドル21は、ステアリングシャフト22の上端に接続されている。ステアリングシャフト22の下端部にはピニオンギヤ23が設けられ、同ピニオンギヤ23にはラックバー24が噛み合っている。ラックバー24は左右に延設され、その両端にて左右前輪Wfl,Wfrを転舵可能に連結していて、軸線方向の変位により左右前輪Wfl,Wfrを転舵する。したがって、操舵ハンドル21の回動は、ステアリングシャフト22およびピニオンギヤ23を介してラックバー24に伝達されて、ラックバー24を軸線方向に変位させて、左右前輪Wfl,Wfrを転舵する。   The front wheel steering unit 20 includes a steering handle 21 that is rotated by a driver. The steering handle 21 is connected to the upper end of the steering shaft 22. A pinion gear 23 is provided at the lower end portion of the steering shaft 22, and a rack bar 24 is engaged with the pinion gear 23. The rack bar 24 is extended to the left and right, and the left and right front wheels Wfl and Wfr are connected to each other so that the left and right front wheels Wfl and Wfr can be steered, and the left and right front wheels Wfl and Wfr are steered by axial displacement. Therefore, the rotation of the steering handle 21 is transmitted to the rack bar 24 via the steering shaft 22 and the pinion gear 23, and the rack bar 24 is displaced in the axial direction to steer the left and right front wheels Wfl, Wfr.

ステアリングシャフト22には、ステアリングシャフト22の回転角度に基づいて操舵ハンドル21の操舵角δhを検出する操舵角センサ25と、運転者が操舵ハンドル21を操作することにより入力される入力トルクを操舵トルクThとして検出するトルクセンサ26とが設けられる。   The steering shaft 22 has a steering angle sensor 25 that detects a steering angle δh of the steering handle 21 based on the rotation angle of the steering shaft 22, and an input torque that is input when the driver operates the steering handle 21. A torque sensor 26 that detects Th is provided.

ラックバー24には、電動モータ27が組み付けられている。電動モータ27は、その回転に応じてボールねじ機構28を介してラックバー24を軸線方向に駆動することにより、左右前輪Wfl,Wfrに対して転舵力を付与する。電動モータ27には回転角センサ29が組みつけられている。
回転角センサ29は、本実施形態においてはレゾルバにより構成され、電動モータ27の回転角を検出して、検出した回転角を表す検出信号を転舵制御装置50の後述する前輪転舵ECU61に出力する。この回転角は、モータ位相制御用の信号として使用されるだけでなく、電動モータ27により転舵される左右前輪Wfl,Wfrの転舵角に換算できるため、転舵角センサとしても使用される。
以下、この電動モータを前輪転舵モータ27と呼ぶ。
An electric motor 27 is assembled to the rack bar 24. The electric motor 27 applies a steering force to the left and right front wheels Wfl and Wfr by driving the rack bar 24 in the axial direction via the ball screw mechanism 28 according to the rotation. A rotation angle sensor 29 is assembled to the electric motor 27.
The rotation angle sensor 29 is constituted by a resolver in the present embodiment, detects the rotation angle of the electric motor 27, and outputs a detection signal indicating the detected rotation angle to a front wheel steering ECU 61 described later of the steering control device 50. To do. This rotation angle is not only used as a signal for motor phase control, but can also be converted into the turning angle of the left and right front wheels Wfl, Wfr to be steered by the electric motor 27, so that it is also used as a turning angle sensor. .
Hereinafter, this electric motor is referred to as a front wheel steering motor 27.

また、ラックバー24には、前輪転舵モータ27と並んで、操舵アシスト部30としての電動モータ31が組み付けられる。電動モータ31は、前輪転舵モータ27と同様に、その回転に応じてボールねじ機構32を介してラックバー24を軸線方向に駆動することにより、運転者のハンドル操作に対してアシストトルクを付与する。電動モータ31には回転角センサ33が組みつけられている。
回転角センサ33は、本実施形態においてはレゾルバにより構成され、電動モータ31の回転角を検出して、検出した回転角を表す検出信号を転舵制御装置50の後述するアシストECU71に出力する。この回転角は、モータ位相制御用の信号として使用される。
以下、この電動モータをアシストモータ31と呼ぶ。
The rack bar 24 is assembled with an electric motor 31 as a steering assist unit 30 along with the front wheel steering motor 27. Similar to the front wheel steering motor 27, the electric motor 31 drives the rack bar 24 in the axial direction through the ball screw mechanism 32 according to the rotation thereof, thereby giving assist torque to the driver's handle operation. To do. A rotation angle sensor 33 is assembled to the electric motor 31.
The rotation angle sensor 33 is configured by a resolver in the present embodiment, detects the rotation angle of the electric motor 31, and outputs a detection signal representing the detected rotation angle to an assist ECU 71 described later of the steering control device 50. This rotation angle is used as a signal for motor phase control.
Hereinafter, this electric motor is referred to as an assist motor 31.

後輪転舵部40は、左右後輪Wrl,Wrrを転舵可能に連結する転舵バー41を備え、転舵バー41の軸線方向の変位により左右後輪Wrl,Wrrを転舵する。この転舵バー41には電動モータ42が組み付けられている。電動モータ42は、その回転に応じてボールねじ機構43を介して転舵バー41を軸線方向に駆動することにより、左右後輪Wrl,Wrrに対して転舵力を付与する。電動モータ42には回転角センサ44が組みつけられている。
回転角センサ44は、本実施形態においてはレゾルバにより構成され、電動モータ42の回転角を検出して、検出した回転角を表す検出信号を転舵制御装置50の後述する後輪転舵ECU81に出力する。この回転角は、モータ位相制御用の信号として使用されるだけでなく、電動モータ42により転舵される左右前輪Wfl,Wfrの転舵角に換算できるため、転舵角センサとして使用される。
以下、この電動モータを後輪転舵モータ42と呼ぶ。
The rear wheel steering unit 40 includes a steering bar 41 that connects the left and right rear wheels Wrl and Wrr so as to be steerable, and steers the left and right rear wheels Wrl and Wrr by displacement in the axial direction of the steering bar 41. An electric motor 42 is assembled to the steered bar 41. The electric motor 42 applies a turning force to the left and right rear wheels Wrl and Wrr by driving the turning bar 41 in the axial direction via the ball screw mechanism 43 according to the rotation. A rotation angle sensor 44 is assembled to the electric motor 42.
The rotation angle sensor 44 is constituted by a resolver in the present embodiment, detects the rotation angle of the electric motor 42, and outputs a detection signal representing the detected rotation angle to a rear wheel steering ECU 81 described later of the steering control device 50. To do. This rotation angle is used not only as a signal for motor phase control but also as a turning angle sensor because it can be converted into the turning angle of the left and right front wheels Wfl and Wfr to be turned by the electric motor 42.
Hereinafter, this electric motor is referred to as a rear wheel steering motor 42.

転舵制御装置50は、前輪転舵モータ27を駆動制御するための前輪転舵制御装置60と、アシストモータ31を駆動制御するためのアシスト制御装置70と、後輪転舵モータ42を駆動制御するための後輪転舵制御装置80と、車両の前方を撮像して車線情報を取得する車線検出装置90と、車線検出装置90からの車線情報および運転者の操舵情報に基づいて転舵制御量およびアシスト補正制御量を演算して制御指令を前輪転舵制御装置60,アシスト制御装置70,後輪転舵制御装置80に出力する電子制御ユニット100(以下、メインECU100と呼ぶ)とを備える。   The steering control device 50 drives and controls the front wheel steering control device 60 for driving and controlling the front wheel steering motor 27, the assist control device 70 for driving and controlling the assist motor 31, and the rear wheel steering motor 42. A rear wheel steering control device 80, a lane detection device 90 that captures the front of the vehicle and obtains lane information, a steering control amount based on lane information and driver steering information from the lane detection device 90, and An electronic control unit 100 (hereinafter referred to as a main ECU 100) that calculates an assist correction control amount and outputs a control command to the front wheel steering control device 60, the assist control device 70, and the rear wheel steering control device 80 is provided.

前輪転舵制御装置60は、前輪転舵モータ27の通電を制御する電子制御装置61(以下、前輪転舵ECU61と呼ぶ)と、前輪転舵ECU61からの通電指令に応じて前輪転舵モータ27を駆動するモータ駆動回路62とから構成される。前輪転舵ECU61は、CPU,ROM,RAMなどからなるマイクロコンピュータを主要部として構成され、メインECU100からの前輪転舵制御指令と前輪転舵モータ27の回転角を検出する回転角センサ29の回転角検出信号とに基づいて前輪転舵モータ27の通電を制御する。   The front wheel steering control device 60 is an electronic control device 61 (hereinafter referred to as a front wheel steering ECU 61) that controls energization of the front wheel steering motor 27, and the front wheel steering motor 27 in accordance with an energization command from the front wheel steering ECU 61. And a motor drive circuit 62 for driving the motor. The front wheel steering ECU 61 includes a microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, and the like as a main part, and rotates a rotation angle sensor 29 that detects a front wheel steering control command from the main ECU 100 and a rotation angle of the front wheel steering motor 27. Energization of the front wheel steering motor 27 is controlled based on the angle detection signal.

アシスト制御装置70は、アシストモータ31の通電を制御する電子制御装置71(以下、アシストECU71と呼ぶ)と、アシストECU71からの通電指令に応じてアシストモータ71を駆動するモータ駆動回路72とを備える。モータ駆動回路72には、アシストモータ31に流れる電流量を検出する電流センサ73が設けられ、この電流センサ73により検出した検出電流値iをアシストECU71に出力する。
アシストECU71は、CPU,ROM,RAMなどからなるマイクロコンピュータを主要部として構成され、操舵状態に応じた目標アシストトルクを算出すると共に、電流センサ73により検出した電流値iに基づいて、目標アシストトルクに対応する目標アシスト電流がアシストモータ31に流れるように、モータ駆動回路72を制御してモータ印加電圧を調整する。例えば、アシストモータ31として3相ブラシレスモータを用い、3相インバータにより構成したモータ駆動回路72にてモータ駆動制御する場合には、3相インバータのスイッチング素子のデューティ比をPWM制御して電圧を調整する。
The assist control device 70 includes an electronic control device 71 (hereinafter referred to as an assist ECU 71) that controls energization of the assist motor 31, and a motor drive circuit 72 that drives the assist motor 71 in response to an energization command from the assist ECU 71. . The motor drive circuit 72 is provided with a current sensor 73 that detects the amount of current flowing through the assist motor 31, and outputs a detected current value i detected by the current sensor 73 to the assist ECU 71.
The assist ECU 71 includes a microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, and the like as a main part. The assist ECU 71 calculates a target assist torque corresponding to the steering state, and based on the current value i detected by the current sensor 73, the target assist torque. The motor drive voltage 72 is controlled to adjust the motor applied voltage so that the target assist current corresponding to the? For example, when a three-phase brushless motor is used as the assist motor 31 and the motor drive control is performed by the motor drive circuit 72 configured by a three-phase inverter, the voltage is adjusted by PWM control of the duty ratio of the switching element of the three-phase inverter. To do.

後輪転舵制御装置80は、後輪転舵モータ42の通電を制御する電子制御装置81(以下、後輪転舵ECU81と呼ぶ)と、後輪転舵ECU81からの通電指令に応じて後輪転舵モータ42を駆動するモータ駆動回路82とから構成される。後輪転舵ECU81は、CPU,ROM,RAMなどからなるマイクロコンピュータを主要部として構成され、メインECU100からの後輪転舵制御指令と後輪転舵モータ42の回転角を検出する回転角センサ44の回転角検出信号とに基づいて後輪転舵モータ42の通電を制御する。   The rear wheel steering control device 80 is an electronic control device 81 (hereinafter referred to as a rear wheel steering ECU 81) that controls energization of the rear wheel steering motor 42, and the rear wheel steering motor 42 according to an energization command from the rear wheel steering ECU 81. And a motor drive circuit 82 for driving the motor. The rear wheel steering ECU 81 includes a microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, and the like as a main part, and rotates a rotation angle sensor 44 that detects a rear wheel steering control command from the main ECU 100 and a rotation angle of the rear wheel steering motor 42. The energization of the rear wheel steering motor 42 is controlled based on the angle detection signal.

車線検出装置90は、自車両の前方を撮像するステレオカメラ91と、このステレオカメラ91から出力された画像信号に対して各種の画像処理をほどこす画像処理装置92(以下、画像ECU92と呼ぶ)とを備える。   The lane detection device 90 includes a stereo camera 91 that captures the front of the host vehicle, and an image processing device 92 that performs various types of image processing on an image signal output from the stereo camera 91 (hereinafter referred to as an image ECU 92). With.

ステレオカメラ91は、光軸が互いに平行な2台のカメラ91a,91bを左右に配置した複眼カメラであり、この2つのカメラ91a,91bによる2つの視点から前方の道路状況を撮像する。このステレオカメラ91は、車体に固定され、車両から所定距離前方の範囲(例えば、前方17〜20メートルの範囲)における道路を注視領域として撮像し、左右の画像信号を所定の周期で画像ECU92に出力する。   The stereo camera 91 is a compound-eye camera in which two cameras 91a and 91b whose optical axes are parallel to each other are arranged on the left and right, and images the road condition ahead from two viewpoints by the two cameras 91a and 91b. The stereo camera 91 is fixed to the vehicle body, images a road in a range ahead of the vehicle (for example, a range of 17 to 20 meters ahead) as a gaze area, and the left and right image signals are sent to the image ECU 92 at a predetermined cycle. Output.

画像ECU92は、CPU,ROM,RAMなどからなるマイクロコンピュータを主要部として構成され、このステレオカメラ91にて撮像して得られた左右1対の画像信号を入力し、それぞれの画像信号に対して画像処理(エッジ抽出処理等)をほどこして特徴点を抽出することにより、前方の道路の白線等のレーンマーカー(以下、単に白線と呼ぶ)の形成状態を検出する。この場合、ステレオカメラ91で撮像された左右の画像上における対応点p1(x1,y1)とp2(x2,y2)とを照合し、その相関関係に基づいて、三角測量法により撮像対象物の三次元距離データ(x,y,z)を生成する。従って、道路に形成された白線の形成状態を自車両からの距離をも合わせて認識することができる。   The image ECU 92 includes a microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, and the like as a main part. The image ECU 92 inputs a pair of left and right image signals obtained by imaging with the stereo camera 91, and outputs each image signal. By performing image processing (edge extraction processing or the like) to extract feature points, the formation state of a lane marker (hereinafter simply referred to as a white line) such as a white line on the road ahead is detected. In this case, the corresponding points p1 (x1, y1) and p2 (x2, y2) on the left and right images captured by the stereo camera 91 are collated, and based on the correlation, the object to be imaged is obtained by triangulation. Three-dimensional distance data (x, y, z) is generated. Therefore, the formation state of the white line formed on the road can be recognized together with the distance from the own vehicle.

画像ECU92は、ステレオカメラ91により撮像して得られた画像信号を処理して前方の車線状況とその車線における車両の状態とを検出する。
ここで、画像ECU92が実行する車線車両状態検出処理について説明する。図2は、画像ECU92が実行する車線車両状態検出制御ルーチンを表し、この車線車両状態検出制御ルーチンは画像ECU92のROM内に制御プログラムとして記憶されている。
この車線車両状態検出制御ルーチンは、図示しないイグニッションスイッチの投入により起動し、所定の短い周期で繰り返し実行される。
The image ECU 92 processes an image signal obtained by imaging with the stereo camera 91 to detect a front lane situation and a vehicle state in the lane.
Here, the lane vehicle state detection process executed by the image ECU 92 will be described. FIG. 2 shows a lane vehicle state detection control routine executed by the image ECU 92, and this lane vehicle state detection control routine is stored in the ROM of the image ECU 92 as a control program.
This lane vehicle state detection control routine is started by turning on an ignition switch (not shown), and is repeatedly executed at a predetermined short cycle.

本制御ルーチンが起動すると、画像ECU92は、ステップS11において、ステレオカメラ91からの画像信号を入力する。続いて、ステップS12において、入力した画像信号に対してエッジ抽出処理等の画像処理をほどこすことにより、車両前方の道路の左右の白線の形成状態を認識する。
次に、ステップS13において、図3に示すように、その左右の白線LL、LRから車両Cの目標軌道となる道路中央線LCの位置を算出する。
When this control routine is activated, the image ECU 92 inputs an image signal from the stereo camera 91 in step S11. Subsequently, in step S12, image processing such as edge extraction processing is performed on the input image signal to recognize the formation state of the left and right white lines on the road ahead of the vehicle.
Next, in step S13, as shown in FIG. 3, the position of the road center line LC serving as the target track of the vehicle C is calculated from the left and right white lines LL and LR.

この例では、対向車線の無い一車線の道路を示しているが、車線が複数ある道路の場合には、右側に形成される最も車両に近い白線と、左側に形成される最も車両に近い白線とを抽出して、その左右の白線に囲まれた領域を走行車線として認識し、その走行車線における中央線を道路中央線として求めればよい。
この場合、画像ECU92は、左右の白線LL、LRの三次元距離データから道路中央線LCの三次元距離データを求めることにより、画像データ上における道路中央線LCの形成状態を三次元的に認識することができる。
In this example, a single lane road without an oncoming lane is shown, but in the case of a road with multiple lanes, the white line closest to the vehicle formed on the right side and the white line closest to the vehicle formed on the left side are shown. And the area surrounded by the left and right white lines is recognized as a travel lane, and the center line in the travel lane may be obtained as the road center line.
In this case, the image ECU 92 three-dimensionally recognizes the formation state of the road center line LC on the image data by obtaining the three-dimensional distance data of the road center line LC from the three-dimensional distance data of the left and right white lines LL and LR. can do.

続いて、画像ECU92は、ステップS14に処理を進め、現在車両位置における道路中央線LCの曲率半径R(図3参照)を計算する。本実施形態においては、車両重心位置Gから真横(車両前後軸線に対して直交する方向)に向けて引いた線と道路中央線LCとの交点Aを求め、この交点A部分における道路中央線LCにおける曲率半径R(カーブの半径R)を算出する。
この算出にあたっては、ステレオカメラ91が車両Cの前方(例えば、車両前方の17〜20メートル)を撮像することから、現時点の車両位置よりも所定距離だけ後方を走行していたときに撮像した画像に基づいて行えばよい。また、道路中央線LCの形状は、三次元距離データから把握されるため、交点A近傍における曲線を円弧に近似し、その円弧の半径を曲率半径Rとすればよい。
Subsequently, the image ECU 92 advances the processing to step S14, and calculates the curvature radius R (see FIG. 3) of the road center line LC at the current vehicle position. In the present embodiment, an intersection A of a road center line LC and a line drawn from the vehicle center of gravity position G toward the right side (a direction orthogonal to the vehicle longitudinal axis) is obtained, and the road center line LC at the intersection A portion is obtained. The radius of curvature R (the radius R of the curve) is calculated.
In this calculation, since the stereo camera 91 images the front of the vehicle C (for example, 17 to 20 meters ahead of the vehicle), an image captured when the vehicle is traveling a predetermined distance behind the current vehicle position. Based on the above. Further, since the shape of the road center line LC is grasped from the three-dimensional distance data, a curve in the vicinity of the intersection A may be approximated to an arc, and the radius of the arc may be a curvature radius R.

続いて、ステップS15において、道路中央線LC位置と車両Cの位置との横方向のずれを横方向変位量Dとして算出する。本実施形態においては、交点Aと車両重心位置Gとの距離を横方向変位量Dとしている。
次に、ステップS16において、道路中央線LCの形成方向(車両の現在位置における道路中央線の接線方向)と車両Cの向き(車両の前後軸方向)とのなす角度を車両姿勢角θとして算出する。本実施形態においては、交点Aにおける接線の方向に対する車両Cの向きを車両姿勢角θとしている。
尚、ステップS15,S16において、現時点における車両の道路中央線LCに対する横方向変位量Dや姿勢角θは、撮影画像上における道路中央線LCの座標位置および座標位置の推移から算出すればよい。
Subsequently, in step S15, a lateral shift between the position of the road center line LC and the position of the vehicle C is calculated as a lateral displacement amount D. In the present embodiment, the distance between the intersection point A and the vehicle gravity center position G is defined as the lateral displacement amount D.
Next, in step S16, the angle formed by the formation direction of the road center line LC (the tangential direction of the road center line at the current position of the vehicle) and the direction of the vehicle C (the longitudinal axis direction of the vehicle) is calculated as the vehicle attitude angle θ. To do. In the present embodiment, the vehicle attitude angle θ is the direction of the vehicle C with respect to the tangential direction at the intersection A.
Note that in steps S15 and S16, the lateral displacement amount D and posture angle θ of the vehicle with respect to the road center line LC at the present time may be calculated from the coordinate position of the road center line LC on the captured image and the transition of the coordinate position.

画像ECU92は、ステップS14〜S16にて曲率半径R、横方向変位量D、車両姿勢角θの算出処理が完了すると、これらの計算値R,D,θをメインECU100に出力して(S17)、本制御ルーチンを一旦終了する。この制御ルーチンは、所定の周期で繰り返されることから、常に、道路に対する車両の走行状態情報が画像ECU92からメインECU100に出力されることとなる。   When the calculation processing of the curvature radius R, the lateral displacement D, and the vehicle attitude angle θ is completed in steps S14 to S16, the image ECU 92 outputs these calculated values R, D, and θ to the main ECU 100 (S17). This control routine is once terminated. Since this control routine is repeated at a predetermined cycle, the traveling state information of the vehicle with respect to the road is always output from the image ECU 92 to the main ECU 100.

メインECU100は、CPU,ROM,RAMなどからなるマイクロコンピュータを主要構成部品とするもので、後述する前後輪転舵制御プログラムの実行により、車両を道路中央線に沿って走行させる自動運転(自動操縦)に運転者の操舵分を加えた転舵制御量を演算し、前輪転舵ECU61、後輪転舵ECU81に対して転舵制御指令を出力する。また、メインECU100は、前後輪転舵制御プログラムを実行するために車速センサ110を接続して車速信号Vを入力する。   The main ECU 100 includes a microcomputer including a CPU, ROM, RAM, and the like as main components, and performs automatic driving (automatic steering) in which a vehicle travels along a road center line by executing a front and rear wheel steering control program described later. The steering control amount obtained by adding the steering amount of the driver is calculated, and a steering control command is output to the front wheel steering ECU 61 and the rear wheel steering ECU 81. Further, the main ECU 100 connects the vehicle speed sensor 110 and inputs the vehicle speed signal V in order to execute the front and rear wheel steering control program.

次に、前後輪転舵制御処理について説明する。図4は、メインECU100が実行する前後輪転舵制御ルーチンを表し、この前後輪転舵制御ルーチンは、メインECU100のROM内に制御プログラムとして記憶されている。
この前後輪転舵制御ルーチンは、図示しないイグニッションスイッチの投入により起動し、所定の短い周期で繰り返し実行される。また、この制御ルーチンと並行して車線検出装置90による上述した車線車両状態検出処理が行われる。
Next, front and rear wheel turning control processing will be described. FIG. 4 shows a front / rear wheel steering control routine executed by the main ECU 100, and this front / rear wheel steering control routine is stored in the ROM of the main ECU 100 as a control program.
This front / rear wheel steering control routine is started by turning on an ignition switch (not shown), and is repeatedly executed at a predetermined short cycle. In parallel with this control routine, the lane vehicle state detection process described above by the lane detection device 90 is performed.

この前後輪転舵制御ルーチンは、基本的には、道路中央線に沿って車両を走行させる自動操縦を行うための車両運動の目標値と、運転者が操舵ハンドルを操舵した分の車両運動の目標値とを求め、それら目標値の和を最終車両運動の目標値として設定し、この最終車両運動の目標値が得られるような舵角にて前後輪Wfl,Wfr,Wrl,Wrrを転舵制御する。そして、本実施形態においては、この車両運動の目標値として、ヨーレートγと車体スリップ角βとを用いる。
以下、その具体的な制御処理について詳述する。
This front / rear wheel steering control routine basically includes a target value for vehicle motion for performing autopilot to drive the vehicle along the road center line, and a target for vehicle motion as much as the driver steers the steering wheel. And the sum of these target values is set as a target value for the final vehicle motion, and the front and rear wheels Wfl, Wfr, Wrl, Wrr are steered at a steering angle that provides the final vehicle motion target value. To do. In this embodiment, the yaw rate γ and the vehicle body slip angle β are used as target values for the vehicle motion.
Hereinafter, specific control processing will be described in detail.

本制御ルーチンが起動すると、まずステップS21において、車速センサ110から車速信号Vおよび操舵角センサ25から操舵角信号δhを読み込む。続いて、ステップS22において、操舵角δhに対するヨーレートゲインKyh(γ/δh)を算出する。このヨーレートゲインKyhは、運転者のハンドル操作から車両運動の目標値(目標ヨーレート)を生成するための瞬時ヨーレートゲインであって、図5に示すヨーレートゲイン算出マップMPyhを参照して算出する。この操舵角δhに対するヨーレートゲインKyhは、算出マップMPyhに示すように車速Vに応じた値に設定され、所定速度未満の範囲であれば車速Vの増加に伴って増加し、所定速度以上となる範囲では車速Vの増加に伴って減少するように設定される。   When this control routine is started, first, in step S21, the vehicle speed signal V is read from the vehicle speed sensor 110 and the steering angle signal δh is read from the steering angle sensor 25. Subsequently, in step S22, a yaw rate gain Kyh (γ / δh) with respect to the steering angle δh is calculated. The yaw rate gain Kyh is an instantaneous yaw rate gain for generating a vehicle motion target value (target yaw rate) from the driver's steering operation, and is calculated with reference to the yaw rate gain calculation map MPyh shown in FIG. The yaw rate gain Kyh with respect to the steering angle δh is set to a value corresponding to the vehicle speed V as shown in the calculation map MPyh. If the range is less than the predetermined speed, the yaw rate gain Kyh increases as the vehicle speed V increases and becomes equal to or higher than the predetermined speed. The range is set so as to decrease as the vehicle speed V increases.

続いて、ステップS23において、操舵角δhに対する車体スリップ角ゲインKbh(β/δh)を算出する。この車体スリップ角ゲインKbhは、運転者のハンドル操作から車両運動の目標値(目標車体スリップ角)を生成するための瞬時車体スリップ角ゲインであって、図6に示す車体スリップ角ゲイン算出マップMPbhを参照して算出する。この操舵角δhに対する車体スリップ角ゲインKbhは、算出マップMPbhに示すように車速Vに応じた値に設定され、所定速度未満の範囲であれば正の値をとり、所定速度以上となる範囲では負の値をとるように設定される。
尚、ヨーレートゲイン算出マップMPyhおよび車体スリップ角ゲイン算出マップMPbhは、メインECU100のROM内に記憶されている。
Subsequently, in step S23, a vehicle body slip angle gain Kbh (β / δh) with respect to the steering angle δh is calculated. The vehicle body slip angle gain Kbh is an instantaneous vehicle body slip angle gain for generating a vehicle movement target value (target vehicle body slip angle) from the driver's steering operation, and is a vehicle body slip angle gain calculation map MPbh shown in FIG. To calculate. The vehicle body slip angle gain Kbh with respect to the steering angle δh is set to a value corresponding to the vehicle speed V as shown in the calculation map MPbh. If the range is less than the predetermined speed, the vehicle body slip angle gain Kbh takes a positive value. Set to take a negative value.
The yaw rate gain calculation map MPyh and the vehicle body slip angle gain calculation map MPbh are stored in the ROM of the main ECU 100.

次に、ステップS24において、画像ECU92から車線情報(θ,D,R)を読み込む。画像ECU92は、上述したように、現在の車両位置と道路中央線との横方向変位量D情報、道路中央線の形成方向に対する車両の向きを表す車両姿勢角θ情報、車両位置における道路中央線の曲率半径R情報を所定の周期で出力しているため、メインECU100は、この画像ECU92からの最新出力情報を読み込む。   Next, in step S24, lane information (θ, D, R) is read from the image ECU 92. As described above, the image ECU 92 includes the lateral displacement amount D information between the current vehicle position and the road center line, the vehicle attitude angle θ information indicating the vehicle orientation with respect to the formation direction of the road center line, and the road center line at the vehicle position. Therefore, the main ECU 100 reads the latest output information from the image ECU 92.

続いて、ステップS25において、自動操縦による軌道修正を行うための目標ヨーレートΔγauto*を次式のように算出する。
Δγauto*=Kyauto・θ
Kyauto:自動操縦用ヨーレート制御ゲイン
次に、ステップS26において、自動操縦による軌道修正を行うための目標車体スリップ角Δβauto*を次式のように算出する。
Δβ*=θ+Kbauto・D
Kbauto:自動操縦用車体スリップ角制御ゲイン
Subsequently, in step S25, a target yaw rate Δγauto * for performing trajectory correction by autopilot is calculated as follows.
Δγauto * = Kyauto ・ θ
Kyauto: Yaw rate control gain for autopilot Next, in step S26, a target vehicle body slip angle Δβauto * for correcting a track by autopilot is calculated as follows.
Δβ * = θ + Kbauto · D
Kbauto: Auto body steering slip angle control gain

ここで、ステップS25,26における計算式について説明する。
本実施形態での自動操縦時においては、道路中央線を車両の目標軌道とし、車両がこの道路中央線に沿って走行するように前後輪Wfl,Wfr,Wrl,Wrrの転舵角を制御する。そして、この前後輪Wfl,Wfr,Wrl,Wrrの転舵角を制御するに当たって、車両に所定のヨーレート、車体スリップ角が生じるように各転舵角を制御する。そこで、横方向変位量Dおよび車両姿勢角θに応じた分の軌道修正用のヨーレートおよび車体スリップ角の目標値Δγauto*、Δβauto*を設定する。
Here, the calculation formula in steps S25 and S26 will be described.
At the time of automatic steering in the present embodiment, the road center line is set as the target track of the vehicle, and the turning angles of the front and rear wheels Wfl, Wfr, Wrl, Wrr are controlled so that the vehicle travels along the road center line. . In controlling the turning angles of the front and rear wheels Wfl, Wfr, Wrl, Wrr, the turning angles are controlled so that a predetermined yaw rate and vehicle body slip angle are generated in the vehicle. Therefore, the trajectory correction yaw rate and the vehicle slip angle target values Δγauto * and Δβauto * corresponding to the lateral displacement D and the vehicle attitude angle θ are set.

いま、図7に示す車両状態を考える。図7は、走行車両Cと道路中央線LCとの関係を表している。この車両Cは、道路中央線LCに対して横方向変位量Dおよび車両姿勢角θだけずれが生じている。また、車体の向きに対して車両の進行方向が角度βだけずれている。この角度βが車体スリップ角である。
この状態において、車両の運動方程式は、ヨーレートγ,車体スリップ角β,車速V,横方向変位量D,車両姿勢角θを使って、次式(1),(2)のように表すことができる。

Figure 0004692403
Figure 0004692403
従って、次式(3)が得られる。
Figure 0004692403
ここで
Figure 0004692403
Figure 0004692403
としたフィードバック制御を考えると(K1〜K4は制御ゲイン)、次式のように表すことができる。
Figure 0004692403
Figure 0004692403
そして、車両姿勢角θおよび横方向変位量Dを独立して制御するために、
K2=0,K3=1
とすると、車両の運動方程式を次式(8)のように表すことができる。
Figure 0004692403
従って、車両の運動方程式は、
Figure 0004692403
Figure 0004692403
となり、式(1)、(2)から最終的に、
Figure 0004692403
Figure 0004692403
という関係式が得られる。 Now, consider the vehicle state shown in FIG. FIG. 7 shows the relationship between the traveling vehicle C and the road center line LC. This vehicle C is displaced from the road center line LC by a lateral displacement amount D and a vehicle attitude angle θ. Further, the traveling direction of the vehicle is shifted by an angle β with respect to the direction of the vehicle body. This angle β is the vehicle body slip angle.
In this state, the equation of motion of the vehicle can be expressed as the following equations (1) and (2) using the yaw rate γ, the vehicle body slip angle β, the vehicle speed V, the lateral displacement D, and the vehicle attitude angle θ. it can.
Figure 0004692403
Figure 0004692403
Therefore, the following expression (3) is obtained.
Figure 0004692403
here
Figure 0004692403
Figure 0004692403
When the feedback control is considered (K1 to K4 are control gains), it can be expressed as the following equation.
Figure 0004692403
Figure 0004692403
In order to independently control the vehicle attitude angle θ and the lateral displacement D,
K2 = 0, K3 = 1
Then, the equation of motion of the vehicle can be expressed as the following equation (8).
Figure 0004692403
Therefore, the equation of motion of the vehicle is
Figure 0004692403
Figure 0004692403
And finally from equations (1) and (2),
Figure 0004692403
Figure 0004692403
Is obtained.

こうして、ヨーレートγおよび車体スリップ角βを、それぞれ横方向変位量Dおよび車両姿勢角θを用いて表すことができる。
従って、ステップS25,S26において算出する軌道修正用の目標ヨーレートΔγauto*および目標車体スリップ角Δβauto*は、この式(11),(12)を用いればよいが、車体スリップ角βに関しては、車両の横方向変位量Dに対する応答性が車速Vに依存してしまう。
ここで、車両姿勢角初期値θ(0)、横方向変位量初期値D(0)に対する応答について式で表すと下記式(13)のようになる。

Figure 0004692403
s…ラプラス演算子
従って、式(13)におけるV・K4の項から横方向変位量Dに対する応答性が車速Vに依存することがわかる。
そこで、ステップS26の算出式で用いる自動操縦用車体スリップ角制御ゲインKbautoは、この制御ゲインK4を車速Vで除算した値(K4/V)に設定する。また、ステップS25の算出式で用いる自動操縦用ヨーレート制御ゲインKyautoについては制御ゲインK1と同様のものでよい。 Thus, the yaw rate γ and the vehicle body slip angle β can be expressed using the lateral displacement D and the vehicle attitude angle θ, respectively.
Therefore, the target yaw rate Δγauto * and the target vehicle body slip angle Δβauto * for correcting the trajectory calculated in steps S25 and S26 may use these equations (11) and (12). Responsiveness to the lateral displacement amount D depends on the vehicle speed V.
Here, the response to the vehicle attitude angle initial value θ (0) and the lateral displacement initial value D (0) is expressed by the following equation (13).
Figure 0004692403
s... Laplace operator Therefore, it can be seen from the term V · K4 in the equation (13) that the response to the lateral displacement D depends on the vehicle speed V.
Therefore, the autopilot vehicle body slip angle control gain Kbauto used in the calculation formula of step S26 is set to a value (K4 / V) obtained by dividing the control gain K4 by the vehicle speed V. Further, the yaw rate control gain Kyauto for automatic steering used in the calculation formula in step S25 may be the same as the control gain K1.

更に、ステップS25,S26にて用いる自動操縦用ヨーレート制御ゲインKyautoおよび自動操縦用車体スリップ角制御ゲインKbautoは、車速Vと道路中央線の曲率半径Rに応じて変化するように設定する。
図8は自動操縦用ヨーレート制御ゲイン算出マップMPyautoを、図9は自動操縦用車体スリップ角制御ゲイン算出マップMPbautoを表す。
制御ゲインKyauto,Kbautoは、この算出マップMPyauto、MPbautoに示すように、車速Vが高いほど大きな値に設定される。従って、車両姿勢や車両横位置を修正するときの車両の旋回半径や修正距離を車速Vにかかわらず一定にすることができる。このため、自動操縦時においては、乗員に与える感覚が車速に応じて変化しないため、乗員に違和感を与えない。
更に、制御ゲインKyauto,Kbautoは、道路中央線の曲率半径Rが小さいほど大きな値に設定される。従って、曲線路面における即応性が確保され、例えば、運転者のハンドル操作なく道路中央線に追従させることが可能となる。また、直線路面における車両姿勢や車両位置の修正動作が抑えられて自然な感じの直線走行が可能となり、運転者に違和感を与えない。
Further, the automatic steering yaw rate control gain Kyauto and the automatic steering vehicle body slip angle control gain Kbauto used in steps S25 and S26 are set so as to change according to the vehicle speed V and the curvature radius R of the road center line.
FIG. 8 shows an automatic pilot yaw rate control gain calculation map MPyauto, and FIG. 9 shows an automatic pilot vehicle body slip angle control gain calculation map MPbauto.
The control gains Kyauto and Kbauto are set to larger values as the vehicle speed V is higher as shown in the calculation maps MPyauto and MPbauto. Therefore, the turning radius and the correction distance of the vehicle when correcting the vehicle posture and the vehicle lateral position can be made constant regardless of the vehicle speed V. For this reason, the feeling given to the occupant does not change according to the vehicle speed during autopilot, so the occupant does not feel uncomfortable.
Furthermore, the control gains Kyauto and Kbauto are set to larger values as the curvature radius R of the road center line is smaller. Therefore, quick response on the curved road surface is ensured, and for example, it is possible to follow the road center line without the driver's steering operation. In addition, the vehicle posture and vehicle position correction operation on the straight road surface is suppressed, and a natural feeling of straight running is possible, so that the driver does not feel uncomfortable.

こうした各算出マップMPyauto、MPbautoは、メインECU100のROM内に記憶されており、ステップS25、S26での軌道修正用の目標ヨーレートΔγauto*および目標車体スリップ角Δβauto*の算出にあたって参照される。   Each of these calculation maps MPyauto and MPbauto is stored in the ROM of the main ECU 100, and is referred to when calculating the target yaw rate Δγauto * and the target vehicle body slip angle Δβauto * for trajectory correction in steps S25 and S26.

続いて、メインECU100は、このようにして算出された軌道修正用の目標ヨーレートΔγauto*および目標車体スリップ角Δβauto*に基づいて、ステップS27およびステップS28において、自動操縦による目標ヨーレートγauto*および目標車体スリップ角βauto*を算出する。
つまり、ステップS25およびステップS26にて算出した軌道修正用の目標ヨーレートΔγauto*および目標車体スリップ角Δβauto*は、車両の道路中央線に対する位置および姿勢角のずれを修正するための車両運動目標値であって、車輪中立位置に対する転舵状態に対応した車両運動目標値ではない。
Subsequently, the main ECU 100, based on the target yaw rate Δγauto * and the target vehicle body slip angle Δβauto * for trajectory correction calculated in this way, in step S27 and step S28, the target yaw rate γauto * and the target vehicle body by autopilot. The slip angle βauto * is calculated.
That is, the trajectory correction target yaw rate Δγauto * and target vehicle body slip angle Δβauto * calculated in step S25 and step S26 are vehicle motion target values for correcting the deviation of the position and posture angle of the vehicle with respect to the road center line. Thus, it is not the vehicle motion target value corresponding to the steered state with respect to the wheel neutral position.

そのため、ステップS27においては、軌道修正用の目標ヨーレートΔγauto*の積分値を算出して、この算出値を現在の転舵状態における自動操縦用目標ヨーレートγauto*する。本制御ルーチンは、所定周期で繰り返し実行されることから、Δγauto*の初期値を値「0」に設定しておくことで、Δγauto*の積算値を目標ヨーレートγauto*とすることができる。
同様に、ステップS28においては、軌道修正用の目標車体スリップ角Δβauto*の初期値を値「0」に設定して積算していくことにより、この積算値を車輪中立位置に対する転舵状態に対応した自動操縦用目標車体スリップ角βauto*とする。
Therefore, in step S27, the integral value of the target yaw rate Δγauto * for trajectory correction is calculated, and this calculated value is used as the target yaw rate for automatic steering in the current steered state γauto *. Since this control routine is repeatedly executed at a predetermined cycle, the integrated value of Δγauto * can be set to the target yaw rate γauto * by setting the initial value of Δγauto * to the value “0”.
Similarly, in step S28, the initial value of the target vehicle body slip angle Δβauto * for correcting the track is set to the value “0” and integrated so that this integrated value corresponds to the steered state with respect to the wheel neutral position. The target body slip angle βauto * for autopilot is set.

このステップS27,S28にて算出した自動操縦用の目標ヨーレートγauto*および目標車体スリップ角βauto*が本発明における車両運動の第1目標値に相当する。   The target yaw rate for autopilot γauto * and the target vehicle body slip angle βauto * calculated in steps S27 and S28 correspond to the first target value for vehicle motion in the present invention.

こうして自動操縦による瞬時車両運動目標値である目標ヨーレートγauto*および目標車体スリップ角βauto*が算出されると、次に、ステップS29において、車両運動目標値(目標ヨーレートγauto*)を得るために必要な運転者による操舵ハンドル21の操舵角を仮想舵角δhautoとして算出する。つまり、この車両運動目標値を得るためには、運転者のハンドル操作に換算してどれだけの操舵角が必要なのか計算する。
そこで、このステップS29においては、仮想舵角δhautoを次式のように算出する。
δhauto=γauto*/Kyh
ここで、Kyhは、ステップS22にて算出した運転者のハンドル操作から車両運動の目標値を生成するための瞬時ヨーレートゲインである。
When the target yaw rate γauto * and the target vehicle body slip angle βauto *, which are instantaneous vehicle motion target values by autopilot, are calculated in this way, it is necessary to obtain the vehicle motion target value (target yaw rate γauto *) in step S29. A steering angle of the steering wheel 21 by a driver is calculated as a virtual steering angle δhauto. That is, in order to obtain this vehicle motion target value, it is calculated how much steering angle is required in terms of the driver's steering operation.
Therefore, in this step S29, the virtual steering angle δhauto is calculated as follows.
δhauto = γauto * / Kyh
Here, Kyh is an instantaneous yaw rate gain for generating a target value of vehicle motion from the driver's steering wheel operation calculated in step S22.

続いて、メインECU100は、処理をステップS30に進めて、この仮想舵角δhautoを表すデータをアシストECU71に出力する。アシストECU71は、アシスト制御ルーチンの実行時にこの仮想舵角δhautoに基づいて補正アシストトルクを算出するが、この処理については後述する。   Subsequently, the main ECU 100 advances the process to step S30, and outputs data representing the virtual steering angle δhauto to the assist ECU 71. The assist ECU 71 calculates the correction assist torque based on the virtual steering angle δhauto when executing the assist control routine. This process will be described later.

次に、ステップS31において、運転者が操作したハンドル操舵角δhdrivを次式により算出する。
δhdriv=δh−δhauto
つまり、操舵角センサ25により検出した実際のハンドル操舵角δhと自動操縦による仮想舵角δhautoとの差を、運転者が操作したハンドル操舵角δhdrivであると推定する。
Next, in step S31, the steering wheel steering angle δhdriv operated by the driver is calculated by the following equation.
δhdriv = δh−δhauto
That is, the difference between the actual steering angle δh detected by the steering angle sensor 25 and the virtual steering angle δhauto by automatic steering is estimated as the steering angle δhdriv operated by the driver.

続いて、ステップS32において、運転者が操作したハンドル操舵分の目標ヨーレートγdriv*を次式のように算出する。
γdriv*=Kyh・δhdriv
つまり、運転者がハンドル操作したと推定した操舵角δhdrivに、運転者のハンドル操作から車両運動の目標値を生成するための瞬時ヨーレートゲインKyh(ステップS22にて算出)を乗じることで、運転者が操作したハンドル操舵分の目標ヨーレートγdriv*を算出する。
Subsequently, in step S32, a target yaw rate γdriv * for steering the steering wheel operated by the driver is calculated as follows.
γdriv * = Kyh ・ δhdriv
That is, by multiplying the steering angle δhdriv estimated that the driver has operated the steering wheel by the instantaneous yaw rate gain Kyh (calculated in step S22) for generating the target value of the vehicle motion from the driver's steering operation, the driver The target yaw rate γdriv * for steering the steering wheel operated is calculated.

同様に、ステップS33において、運転者が操作したハンドル操舵分の目標車体スリップ角βdriv*を次式のように算出する。
βdriv*=Kbh・δhdriv
つまり、運転者がハンドル操作したと推定した操舵角δhdrivに、運転者のハンドル操作から車両運動の目標値を生成するための瞬時車体スリップ角ゲインKbh(ステップS23にて算出)を乗じることで、運転者が操作したハンドル操舵分の目標車体スリップ角βdriv*を算出する。
Similarly, in step S33, a target vehicle body slip angle βdriv * for steering the steering wheel operated by the driver is calculated as follows.
βdriv * = Kbh ・ δhdriv
That is, by multiplying the steering angle δhdriv estimated that the driver has operated the steering wheel by the instantaneous vehicle body slip angle gain Kbh (calculated in step S23) for generating the target value of the vehicle motion from the driver's steering operation, A target vehicle body slip angle βdriv * for steering the steering wheel operated by the driver is calculated.

このステップS33,S33にて算出した目標ヨーレートγdriv*および目標車体スリップ角βdriv*が、本発明における車両運動の第2目標値に相当する。   The target yaw rate γdriv * and the target vehicle body slip angle βdriv * calculated in steps S33 and S33 correspond to the second target value of the vehicle motion in the present invention.

続いて、メインECU100は、その処理をステップS34に進め、最終目標ヨーレートγ*を次式のように算出する。
γ*=γauto*+γdriv*
つまり、ステップS27にて算出した自動操縦による目標ヨーレートγauto*と、ステップS32にて算出した運転者が操作したハンドル操舵分の目標ヨーレートγdriv*との和を最終目標ヨーレートγ*として算出する。
Subsequently, the main ECU 100 advances the process to step S34, and calculates the final target yaw rate γ * as the following equation.
γ * = γauto * + γdriv *
In other words, the sum of the target yaw rate γauto * by automatic steering calculated in step S27 and the target yaw rate γdriv * for steering the steering wheel operated by the driver in step S32 is calculated as the final target yaw rate γ *.

同様に、メインECU100は、ステップS35において、最終目標車体スリップ角β*を次式のように算出する
β*=βauto*+βdriv*
つまり、ステップS28にて算出した自動操縦による目標車体スリップ角βauto*と、ステップS33にて算出した運転者が操作したハンドル操舵分の目標車体スリップ角βdriv*との和を最終目標車体スリップ角β*として算出する。
Similarly, in step S35, the main ECU 100 calculates the final target vehicle body slip angle β * as follows: β * = βauto * + βdriv *
In other words, the final target vehicle body slip angle β is calculated by adding the sum of the target vehicle body slip angle βauto * calculated by step S28 and the target vehicle body slip angle βdriv * for the steering wheel operated by the driver calculated in step S33. * Calculated as

このステップS34,S35において算出した最終目標ヨーレートγ*および最終目標車体スリップ角β*が、本発明の車両運動の最終目標値に相当する。   The final target yaw rate γ * and the final target vehicle body slip angle β * calculated in steps S34 and S35 correspond to the final target value of the vehicle motion of the present invention.

こうして車両運動の最終目標値(γ*,β*)が算出されると、続いて、ステップS36において、目標前輪転舵角δf*および目標後輪転舵角δr*を次式により算出する。

Figure 0004692403
Cf:前輪コーナリングパワー
Cr:後輪コーナリングパワー
I:車体重心回りの慣性モーメント
m:車体質量
V:車速
Lf:車体重心から前輪車軸までの前後方向の水平距離
Lr:車体重心から後輪車軸までの前後方向の水平距離
この式は、前後輪操舵2輪モデルにおける前後輪目標舵角の演算式である。 When the final target values (γ *, β *) of the vehicle motion are calculated in this way, subsequently, in step S36, the target front wheel turning angle δf * and the target rear wheel turning angle δr * are calculated by the following equations.
Figure 0004692403
Cf: Front wheel cornering power
Cr: Rear wheel cornering power
I: Moment of inertia around the center of gravity
m: Body mass
V: Vehicle speed
Lf: Horizontal distance in the front-rear direction from the center of gravity of the vehicle body to the front axle
Lr: Horizontal distance in the front-rear direction from the center of gravity of the vehicle body to the rear axle. This equation is an arithmetic expression for the front-rear wheel target rudder angle in the front-rear wheel steering two-wheel model.

続いて、メインECU100は、ステップS37において、先のステップS36で算出した目標前輪転舵角δf*および目標後輪転舵角δr*に応じた制御指令を前輪転舵ECU61および後輪転舵ECU81に出力する。
前輪転舵ECU61は、メインECU100からの制御指令を受けて、モータ駆動回路62に駆動信号を出力してこの目標前輪転舵角δf*となるように前輪Wfl,Wfrを転舵する。つまり、前輪転舵モータ27の回転角度を検出する回転角センサ29の信号を入力して転舵角δf(中立位置に対する舵角)を検出し、この検出転舵角δfが目標前輪転舵角δf*と一致するように前輪転舵モータ27をフィードバック制御する。
Subsequently, in step S37, the main ECU 100 outputs a control command corresponding to the target front wheel turning angle δf * and the target rear wheel turning angle δr * calculated in the previous step S36 to the front wheel turning ECU 61 and the rear wheel turning ECU 81. To do.
The front wheel steering ECU 61 receives a control command from the main ECU 100 and outputs a drive signal to the motor drive circuit 62 to steer the front wheels Wfl and Wfr so that the target front wheel steering angle δf * is obtained. That is, a signal of the rotation angle sensor 29 that detects the rotation angle of the front wheel steering motor 27 is input to detect the turning angle δf (steering angle with respect to the neutral position), and the detected turning angle δf is the target front wheel turning angle. The front wheel steering motor 27 is feedback-controlled so as to coincide with δf *.

また、後輪転舵ECU81は、メインECU100からの制御指令を受けて、モータ駆動回路82に駆動信号を出力してこの目標後輪転舵角δr*となるように後輪Wrl,Wrrを転舵する。つまり、後輪転舵モータ42の回転角度を検出する回転角センサ44の信号を入力して転舵角δr(中立位置に対する舵角)を検出し、この検出転舵角δrが目標後輪転舵角δr*と一致するように後輪転舵モータ42をフィードバック制御する。   Further, the rear wheel steering ECU 81 receives a control command from the main ECU 100 and outputs a drive signal to the motor drive circuit 82 to steer the rear wheels Wrl and Wrr so that the target rear wheel steering angle δr * is obtained. . That is, a signal of the rotation angle sensor 44 that detects the rotation angle of the rear wheel steering motor 42 is input to detect the steering angle δr (steering angle with respect to the neutral position), and the detected steering angle δr is the target rear wheel steering angle. The rear wheel steering motor 42 is feedback-controlled so as to coincide with δr *.

メインECU100は、前輪転舵ECU61および後輪転舵ECU81に対して制御指令を出力すると本制御ルーチンを一旦終了する。そして、所定の周期で本制御ルーチンを繰り返し実行する。
従って、車両走行中においては、常に、道路中央線を目標軌道とした自動操縦による車両運動目標値と、運転者の行ったハンドル操舵分による車両運動目標値との和に基づいて前後輪Wfl,Wfr,Wrl,Wrrが駆動制御されることとなる。
When the main ECU 100 outputs a control command to the front wheel steering ECU 61 and the rear wheel steering ECU 81, the control routine is temporarily terminated. Then, this control routine is repeatedly executed at a predetermined cycle.
Therefore, while the vehicle is traveling, the front and rear wheels Wfl, are always based on the sum of the vehicle motion target value by autopilot with the road center line as the target track and the vehicle motion target value by the steering by the driver. Wfr, Wrl, and Wrr are driven and controlled.

次に、アシストECU71が実行するアシスト制御処理について説明する。図10は、アシストECU71が実行するアシスト制御ルーチンを表し、このアシスト制御ルーチンは、アシストECU71のROM内に制御プログラムとして記憶されている。
このアシスト制御ルーチンは、図示しないイグニッションスイッチの投入により起動し、上述した前後輪転舵制御ルーチンと並行して所定の短い周期で繰り返し実行される。
Next, an assist control process executed by the assist ECU 71 will be described. FIG. 10 shows an assist control routine executed by the assist ECU 71. This assist control routine is stored in the ROM of the assist ECU 71 as a control program.
This assist control routine is started by turning on an ignition switch (not shown), and is repeatedly executed at a predetermined short period in parallel with the above-described front and rear wheel steering control routine.

このアシスト制御ルーチンが起動すると、まず、ステップS51において、トルクセンサ26からの検出信号を読み込んで、運転者が操舵ハンドル21に加えたトルク値を表す操舵トルクTh情報を取得するとともに、車速センサ110から検出信号を読み込んで車速V情報を取得する。
続いて、ステップS52において、図11に示す基本アシストマップMPa1を参照して、操舵トルクThと車速Vとから基本アシストトルクTa1を算出する。この基本アシストマップMPa1は、アシストECU71のROM内に記憶されており、複数の代表的な車速値ごとに、操舵トルクThに依存して複数の基本アシストトルクTa1が決められている。基本アシストトルクTa1は、運転者が行う操舵ハンドル21の操作に対して補助力を与えるためのもので、操舵トルクThが増加するにしたがって非線形に増加し、車速Vが低いほど大きな値に設定される。
When the assist control routine is started, first, in step S51, a detection signal from the torque sensor 26 is read to acquire the steering torque Th information indicating the torque value applied to the steering handle 21 by the driver, and the vehicle speed sensor 110 is obtained. The vehicle speed V information is acquired by reading the detection signal from the vehicle.
Subsequently, in step S52, the basic assist torque Ta1 is calculated from the steering torque Th and the vehicle speed V with reference to the basic assist map MPa1 shown in FIG. The basic assist map MPa1 is stored in the ROM of the assist ECU 71, and a plurality of basic assist torques Ta1 are determined depending on the steering torque Th for each of a plurality of representative vehicle speed values. The basic assist torque Ta1 is for giving an assisting force to the operation of the steering handle 21 performed by the driver. The basic assist torque Ta1 increases nonlinearly as the steering torque Th increases, and is set to a larger value as the vehicle speed V is lower. The

次に、ステップS53に処理を進め、自動操縦による仮想舵角δhauto情報を取得する。メインECU100は、上述したように前後輪転舵制御ルーチンの実行中に仮想舵角δhauto情報をアシストECU71に所定の周期で出力している(S30)。
従って、アシストECU71は、ステップS53において、このアシストECU71から出力される仮想舵角δhauto情報のうち最新のものを仮想舵角δhautoとして取得する。
Next, the process proceeds to step S53, and the virtual rudder angle δhauto information by automatic steering is acquired. As described above, the main ECU 100 outputs the virtual steering angle δhauto information to the assist ECU 71 at a predetermined cycle during the execution of the front and rear wheel steering control routine (S30).
Therefore, in step S53, the assist ECU 71 obtains the latest one of the virtual steering angle δhauto information output from the assist ECU 71 as the virtual steering angle δhauto.

続いて、ステップS54において、仮想舵角δhautoに対応する転舵角で前輪Wfl,Wfrを転舵したときに前輪Wfl,Wfrに働く反力(車輪を中立位置側に戻そうとする力)に応じた補助アシストトルクTa2を算出する。この補助アシストトルクTa2は、例えば、仮想舵角δhautoにステアリングギヤ比の逆数とコーナリングパワーとを乗じて得られる前輪コーナリングフォースに所定係数を乗じて算出すればよい。つまり、前輪Wfl,Wfrに働くコーナリングフォースに対抗するトルクを補助アシストトルクTa2として算出する。   Subsequently, in step S54, when the front wheels Wfl and Wfr are steered at the turning angle corresponding to the virtual steering angle δhauto, the reaction force acting on the front wheels Wfl and Wfr (force to return the wheels to the neutral position side) is applied. A corresponding assist assist torque Ta2 is calculated. The auxiliary assist torque Ta2 may be calculated, for example, by multiplying the front wheel cornering force obtained by multiplying the virtual steering angle δhauto by the reciprocal of the steering gear ratio and the cornering power by a predetermined coefficient. That is, the torque that opposes the cornering force acting on the front wheels Wfl, Wfr is calculated as the auxiliary assist torque Ta2.

こうして基本アシストトルクTa1と補助アシストトルクTa2が算出されると、続いて、ステップS55において、最終的な目標アシストトルクTa*をそれらの和として算出する。
Ta*=Ta1+Ta2
続いて、アシストECU71は、ステップS56において、目標アシストトルクTa*に応じたアシスト電流をアシストモータ31に通電するようにモータ駆動回路72に制御指令を出力する。従って、目標アシストトルクに対応する目標アシスト電流がモータ駆動回路72からアシストモータ31に流れ、操舵ハンドル21の操舵方向にアシストトルクが発生する。
When the basic assist torque Ta1 and the assist assist torque Ta2 are calculated in this way, the final target assist torque Ta * is then calculated as the sum of them in step S55.
Ta * = Ta1 + Ta2
Subsequently, in step S56, the assist ECU 71 outputs a control command to the motor drive circuit 72 so as to energize the assist motor 31 with an assist current corresponding to the target assist torque Ta *. Accordingly, a target assist current corresponding to the target assist torque flows from the motor drive circuit 72 to the assist motor 31, and assist torque is generated in the steering direction of the steering handle 21.

アシストECU71は、モータ駆動回路72に制御指令を出力すると、本制御ルーチンを一旦終了する。そして、所定の周期で本制御ルーチンを繰り返す。
従って、常に、運転者のハンドル操作に対する基本アシストトルクTa1だけでなく、自動操縦による転舵に対する補助アシストトルクTa2が働くこととなる。
When the assist ECU 71 outputs a control command to the motor drive circuit 72, the control routine is temporarily terminated. Then, this control routine is repeated at a predetermined cycle.
Therefore, not only the basic assist torque Ta1 for the driver's steering wheel operation, but also the assist assist torque Ta2 for the steering by automatic steering is always applied.

以上説明した本実施形態の車両の転舵装置によれば、メインECU100が前後輪転舵制御ルーチンを実行することにより、道路中央線に沿って車両を走行させる自動操縦を行うための車両運動の第1目標値(γauto*,βauto*)を算出し、その車両運動の目標値を得るための運転者によるハンドル舵角に換算した仮想舵角δhautoを求める。そして、実際のハンドル操舵角δhと仮想舵角δhautoとの舵角差を運転者の操作したハンドル操舵分と推定して、そのハンドル操舵分に対応する車両運動の第2目標値(γdriv*,βdriv*)を算出する。続いて、車両運動の第1目標値(γauto*,βauto*)と第2目標値(γdriv*,βdriv*)との和を車両運動の最終目標値(γ*,β*)として算出し、この最終目標値(γ*,β*)を得るために必要な前輪Wfl,Wfrと後輪Wrl,Wrrの目標転舵角(δf*,δr*)を算出して前輪転舵ECU、後輪転舵ECUに制御指令を出力する。   According to the vehicle steering device of the present embodiment described above, the main ECU 100 executes the front-rear wheel steering control routine, thereby performing the vehicle motion for performing the autopilot that causes the vehicle to travel along the road center line. One target value (γauto *, βauto *) is calculated, and a virtual steering angle δhauto converted to a steering wheel steering angle by the driver for obtaining the target value of the vehicle motion is obtained. Then, the difference in steering angle between the actual steering angle δh and the virtual steering angle δhauto is estimated as the steering amount operated by the driver, and the second target value (γdriv *, βdriv *) is calculated. Subsequently, the sum of the first target value (γauto *, βauto *) and the second target value (γdriv *, βdriv *) of the vehicle motion is calculated as the final target value (γ *, β *) of the vehicle motion, The target turning angles (δf *, δr *) of the front wheels Wfl, Wfr and the rear wheels Wrl, Wrr necessary for obtaining the final target values (γ *, β *) are calculated to calculate the front wheel steering ECU and the rear wheel rotation. A control command is output to the rudder ECU.

この結果、運転者の操舵操作に応じた車両運動目標値と自動操縦による車両運動目標値との両方を使って転舵制御する場合においても、自動操縦に運転者のハンドル操作分を適正に加味した車両運動の最終目標値が得られるため、最適に車輪を転舵することができる。従って、運転者の意図した操舵状態が得られ、操舵感覚、旋回運動感覚が極めて良好となる。
また、運転者がハンドル操作を行わない場合においても、適正な運動目標値にしたがって自動操縦されるため、安全であり運転者に不安感を抱かせない。
As a result, even when steering control is performed using both the vehicle motion target value according to the driver's steering operation and the vehicle motion target value by autopilot, the steering wheel operation of the driver is appropriately added to the autopilot. Since the final target value of the vehicle movement is obtained, the wheel can be steered optimally. Therefore, the steering state intended by the driver is obtained, and the steering feeling and the turning motion feeling are very good.
Even when the driver does not operate the steering wheel, the vehicle is automatically operated in accordance with an appropriate exercise target value, which is safe and does not cause the driver to feel uneasy.

また、自動操縦するにあたり、車両の走行状態に応じた最適なヨーレートと車体スリップ角を得るようにして車両を車線に沿って走行させるため、過剰なヨーモーメントや横加速度の発生を抑えて乗員に違和感を与えない。つまり、車両の旋回運動だけで横方向のずれと車両姿勢角のずれを修正しようとすると、過剰な旋回運動が行われるおそれがあるが、本実施形態においては、車両の走行状態に応じた最適なヨーレートと車体スリップ角を得るように舵角を制御しているためそうした不具合が生じない。   In addition, when driving automatically, the vehicle is driven along the lane so as to obtain the optimum yaw rate and vehicle body slip angle according to the driving state of the vehicle. Does not give a sense of incongruity. That is, if it is attempted to correct the lateral deviation and the vehicle attitude angle deviation only by the turning motion of the vehicle, an excessive turning motion may be performed, but in the present embodiment, the optimum according to the traveling state of the vehicle. Such a problem does not occur because the steering angle is controlled so as to obtain a stable yaw rate and vehicle body slip angle.

また、車両姿勢角θと横方向変位量Dとを独立して制御できるため、車両を効率よく目標軌道に沿って走行させることができる。
例えば、横風走行時や傾斜路面(車体幅方向に傾斜している路面)走行時においては、車両が道路に対して横方向に変位しやすい。しかし、このようなケースにおいても本実施形態の操舵装置10によれば、車両を旋回させずに横方向位置の修正を行うことができる。つまり、車両が道路中央線に対して横方向にのみ変位している場合(車両姿勢角θ=0)には、軌道修正用の目標ヨーレートΔγauto*が零に設定され、目標車体スリップ角Δβauto*が横方向変位量Dに応じた値に設定されるため、車両を旋回させずに横方向位置のみを修正することができる。
従って、過剰な旋回運動(蛇行運転)をしてしまうといった不具合がなく安定走行が可能である。また、後続車両の乗員に対しも不安感を抱かせない。
Further, since the vehicle attitude angle θ and the lateral displacement D can be controlled independently, the vehicle can be efficiently traveled along the target track.
For example, the vehicle is likely to be displaced laterally with respect to the road when traveling on a crosswind or traveling on an inclined road surface (a road surface inclined in the vehicle body width direction). However, even in such a case, according to the steering device 10 of the present embodiment, the lateral position can be corrected without turning the vehicle. That is, when the vehicle is displaced only laterally with respect to the road center line (vehicle attitude angle θ = 0), the target yaw rate Δγauto * for trajectory correction is set to zero and the target vehicle body slip angle Δβauto * Is set to a value corresponding to the lateral displacement amount D, so that only the lateral position can be corrected without turning the vehicle.
Therefore, there is no problem of excessive turning motion (meandering operation), and stable running is possible. In addition, the passengers in the following vehicles are not worried.

また、車両が道路中央線に対して横方向にはずれていなく方向のみがずれている場合には、車両を横移動させずに方向のみを修正することができる。この場合、横方向変位量DはD=0となり、軌道修正用の目標ヨーレートΔγauto*と目標車体スリップ角Δβauto*とが車両姿勢角θに応じた値に設定されるため、車両を横移動させることなくその向きを修正することができる。
これらの結果、車両を効率よく目標軌道に沿うように走行させることができ、過剰なヨーモーメントや横加速度の発生を抑えることができる。
Further, when the vehicle is not shifted laterally with respect to the road center line but only the direction is shifted, only the direction can be corrected without moving the vehicle laterally. In this case, the lateral displacement amount D is D = 0, and the target yaw rate Δγauto * for trajectory correction and the target vehicle body slip angle Δβauto * are set to values corresponding to the vehicle attitude angle θ. The orientation can be corrected without any change.
As a result, the vehicle can be efficiently traveled along the target track, and excessive yaw moment and lateral acceleration can be suppressed.

更に、横方向変位量Dと車両姿勢角θの制御応答性を可変にすることができる。
例えば、横方向変位量Dの応答性を遅く、車両姿勢角θの応答性を速くするなど、制御応答性を個別に調整することができる。
車両姿勢角θの応答性は、dθ/dt=K1・θ+K2Dとして表される。この場合、上述した計算例においては、K2=0としたが、K2に所定値(≠0)を与えることで横方向変位量Dの変化が車両姿勢角θの応答性に現れる。
また、横方向変位量Dの応答性は、dD/dt=V(K3−1)θ+K4・V・Dとして表される。この場合、上述した計算例においては、K3=1としたが、K3に所定値(≠1)を与えることで車両姿勢角θの変化が横方向変位量Dの応答性に現れる。
従って、制御ゲインK2,K3を調整することにより、横方向変位量Dと車両姿勢角θの制御応答性を自由に設定することができる。
Furthermore, the control responsiveness of the lateral displacement amount D and the vehicle attitude angle θ can be made variable.
For example, the control responsiveness can be individually adjusted such that the responsiveness of the lateral displacement amount D is slow and the responsiveness of the vehicle attitude angle θ is fastened.
The response of the vehicle attitude angle θ is expressed as dθ / dt = K1 · θ + K2D. In this case, in the calculation example described above, K2 = 0, but by giving a predetermined value (≠ 0) to K2, a change in the lateral displacement amount D appears in the response of the vehicle attitude angle θ.
Further, the response of the lateral displacement D is expressed as dD / dt = V (K3-1) θ + K4 · V · D. In this case, in the above calculation example, K3 = 1, but by giving a predetermined value (≠ 1) to K3, a change in the vehicle attitude angle θ appears in the response of the lateral displacement D.
Therefore, by adjusting the control gains K2 and K3, the control responsiveness of the lateral displacement amount D and the vehicle attitude angle θ can be freely set.

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。   Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the object of the present invention.

例えば、本実施形態では、ラックバー24に設けた前輪転舵モータ27により前輪Wfl,Wfrの舵角を調整したが、ステアリングバイワイヤ方式の操舵装置を用いて転舵角制御を行うようにしてもよい。また、ステアリングギヤ比を電動モータにより変更するギヤ比可変装置(VGRS)を用いて転舵角制御を行うようにしても良い。
また、本実施形態では、自動操縦運転を行うために、前方道路を撮像して車線状態を検出する構成を採用しているが、例えば、ナビゲーションシステムから車線情報を取得するとともに、GPS信号を入力して車線上における車両状態(横方向変位量と車両姿勢角)を演算して、前後輪の舵角制御を行うようにしてもよい。
また、本実施形態では、前輪Wfl,Wfrと後輪Wrl,Wrrとを独立して転舵する前輪転舵アクチュエータと後輪転舵アクチュエータとにより転舵アクチュエータを構成したが、前輪Wfl,Wfrのみに転舵アクチュエータを設けた構成であってもよい。
For example, in this embodiment, the steering angles of the front wheels Wfl and Wfr are adjusted by the front wheel steering motor 27 provided on the rack bar 24. However, the steering angle control may be performed using a steering-by-wire type steering device. Good. Further, the turning angle control may be performed using a gear ratio variable device (VGRS) that changes the steering gear ratio by an electric motor.
Further, in the present embodiment, in order to perform the autopilot operation, a configuration is adopted in which the road ahead is imaged and the lane state is detected. For example, lane information is acquired from the navigation system and a GPS signal is input. Then, the vehicle state (lateral displacement amount and vehicle attitude angle) on the lane may be calculated to control the steering angle of the front and rear wheels.
In the present embodiment, the front wheel Wfl, Wfr and the rear wheels Wrl, Wrr are independently steered by the front wheel steering actuator and the rear wheel steering actuator. However, only the front wheels Wfl, Wfr are configured. The structure which provided the steering actuator may be sufficient.

尚、本実施形態における前輪転舵モータ27および後輪転舵モータ42が本発明の転舵アクチュエータに相当し、本実施形態における操舵角センサ25が本発明の操舵角検出手段に相当する。また、本実施形態におけるメインECU100において行われるステップS27,S28の処理が本発明の第1車両運動目標値算出手段に相当し、本実施形態におけるメインECU100において行われるステップS29の処理が本発明の仮想舵角算出手段に相当し、本実施形態におけるメインECU100において行われるステップS31〜S33の処理が本発明の第2車両運動目標値算出手段に相当する。また、本実施形態におけるメインECU100において行われるステップS34,S35の処理が本発明の最終車両運動目標値算出手段に相当し、本実施形態におけるメインECU100において行われるステップS36の処理が本発明の転舵角算出手段に相当する。また、本実施形態における前輪転舵制御装置60および後輪転舵制御装置80が本発明のアクチュエータ制御手段に相当する。   The front wheel steering motor 27 and the rear wheel steering motor 42 in the present embodiment correspond to the steering actuator of the present invention, and the steering angle sensor 25 in the present embodiment corresponds to the steering angle detection means of the present invention. Further, the processing of steps S27 and S28 performed in the main ECU 100 in the present embodiment corresponds to the first vehicle motion target value calculation means of the present invention, and the processing of step S29 performed in the main ECU 100 in the present embodiment is the present invention. The process corresponds to the virtual rudder angle calculation means, and the processing of steps S31 to S33 performed in the main ECU 100 in the present embodiment corresponds to the second vehicle motion target value calculation means of the present invention. Further, the processing of steps S34 and S35 performed in the main ECU 100 in the present embodiment corresponds to the final vehicle motion target value calculation means of the present invention, and the processing of step S36 performed in the main ECU 100 in the present embodiment is the conversion of the present invention. This corresponds to the rudder angle calculation means. Further, the front wheel steering control device 60 and the rear wheel steering control device 80 in the present embodiment correspond to the actuator control means of the present invention.

本発明の一実施形態に係る車両の操舵装置の全体概略図である。1 is an overall schematic diagram of a vehicle steering apparatus according to an embodiment of the present invention. 画像ECUの行う車線車両状態検出制御ルーチンを表すフローチャートである。It is a flowchart showing the lane vehicle state detection control routine which image ECU performs. 道路上における車両状態を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the vehicle state on a road. メインECUの行う前後輪転舵制御ルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the front and rear wheel steering control routine performed by the main ECU. ヨーレートゲインKyhを算出するための算出マップである。It is a calculation map for calculating the yaw rate gain Kyh. 車体スリップ角ゲインKbhを算出するための算出マップである。5 is a calculation map for calculating a vehicle body slip angle gain Kbh. 横方向変位量D、車両姿勢角θ、車体スリップ角βを表す説明図である。It is explanatory drawing showing lateral direction displacement amount D, vehicle attitude angle (theta), and vehicle body slip angle (beta). ヨーレート制御ゲインKyautoを算出するため算出マップである。It is a calculation map in order to calculate the yaw rate control gain Kyauto. 車体スリップ角制御ゲインKbautoを算出するため算出マップである。7 is a calculation map for calculating a vehicle body slip angle control gain Kbauto. アシストECUの行うアシスト制御ルーチンを表すフローチャートである。It is a flowchart showing the assist control routine which assist ECU performs. 基本アシストトルクTa1を算出するための算出マップである。It is a calculation map for calculating basic assist torque Ta1.

符号の説明Explanation of symbols

10…操舵装置、20…前輪転舵部、21…操舵ハンドル、25…操舵角センサ、27…前輪転舵モータ、29…回転角センサ、30…操舵アシスト部、31…アシストモータ、40…後輪操舵部、42…後輪転舵モータ、44…回転角センサ、50…転舵制御装置、60…前輪転舵制御装置、61…前輪転舵ECU、62…モータ駆動回路、70…アシスト制御装置、71…アシストECU、72…モータ駆動回路、80…後輪転舵制御装置、81…後輪転舵ECU、82…モータ駆動回路、90…車線検出装置、91…ステレオカメラ、92…画像処理装置、100…メインECU、110…車速センサ、Wfl,Wfr…左右前輪、Wrl,Wrr…左右後輪。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Steering device, 20 ... Front wheel steering part, 21 ... Steering handle, 25 ... Steering angle sensor, 27 ... Front wheel steering motor, 29 ... Rotation angle sensor, 30 ... Steering assist part, 31 ... Assist motor, 40 ... Rear Wheel steering section, 42 ... rear wheel steering motor, 44 ... rotation angle sensor, 50 ... steering control device, 60 ... front wheel steering control device, 61 ... front wheel steering ECU, 62 ... motor drive circuit, 70 ... assist control device 71 ... Assist ECU, 72 ... Motor drive circuit, 80 ... Rear wheel steering control device, 81 ... Rear wheel steering ECU, 82 ... Motor drive circuit, 90 ... Lane detection device, 91 ... Stereo camera, 92 ... Image processing device, DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Main ECU, 110 ... Vehicle speed sensor, Wfl, Wfr ... Left and right front wheel, Wrl, Wrr ... Left and right rear wheel

Claims (3)

運転者によって操作されて、操作量に応じた舵角に車輪を転舵するための操舵ハンドルと、
前記車輪を転舵する転舵アクチュエータと
を備えた車両の操舵装置において、
前記操舵ハンドルの操舵角を検出する操舵角検出手段と、
車両を自動操縦するために、前記操舵ハンドルの操作とは無関係に車両の走行状態に応じて車両運動の第1目標値を算出する第1車両運動目標値算出手段と、
前記車両の運動の第1目標値を得るために必要な運転者による前記操舵ハンドルの仮想舵角を算出する仮想舵角算出手段と、
前記操舵角検出手段により検出した操舵ハンドルの操舵角と前記仮想舵角算出手段により算出された仮想舵角との差分から、その差分に対応する運転者の操舵操作による車両運動の第2目標値を算出する第2車両運動目標値算出手段と、
前記第1目標値と前記第2目標値との和に基づいて車両運動の最終目標値を算出する最終車両運動目標値算出手段と、
前記最終目標値を得るために必要な車輪の目標転舵角を算出する転舵角算出手段と、
前記転舵角算出手段により算出された目標転舵角に基づいて前記転舵アクチュエータを駆動制御して、前記算出された目標転舵角を実現するアクチュエータ制御手段と
を備えたことを特徴とする車両の操舵装置。
A steering handle that is operated by the driver to steer the wheel to a steering angle according to the operation amount;
In a vehicle steering apparatus comprising a steering actuator that steers the wheel,
Steering angle detection means for detecting a steering angle of the steering wheel;
First vehicle motion target value calculating means for calculating a first target value of vehicle motion in accordance with a traveling state of the vehicle irrespective of operation of the steering handle in order to automatically steer the vehicle;
Virtual steering angle calculation means for calculating a virtual steering angle of the steering wheel by a driver necessary for obtaining a first target value of the vehicle motion;
From the difference between the steering angle of the steering wheel detected by the steering angle detection means and the virtual steering angle calculated by the virtual steering angle calculation means, the second target value of the vehicle motion by the driver's steering operation corresponding to the difference Second vehicle motion target value calculating means for calculating
Final vehicle motion target value calculation means for calculating a final target value of vehicle motion based on the sum of the first target value and the second target value;
A turning angle calculation means for calculating a target turning angle of a wheel necessary for obtaining the final target value;
Actuator control means for driving the steering actuator based on the target turning angle calculated by the turning angle calculation means to realize the calculated target turning angle. Vehicle steering device.
前記車両運動の第1目標値と第2目標値と最終目標値は、少なくとも車両のヨーレートを含むことを特徴とする請求項1記載の車両の操舵装置。   2. The vehicle steering apparatus according to claim 1, wherein the first target value, the second target value, and the final target value of the vehicle motion include at least a yaw rate of the vehicle. 前記車両運動の第1目標値と第2目標値と最終目標値は、少なくとも車体スリップ角を含むことを特徴とする請求項1または請求項2記載の車両の操舵装置。
The vehicle steering apparatus according to claim 1 or 2, wherein the first target value, the second target value, and the final target value of the vehicle motion include at least a vehicle body slip angle.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109562779A (en) * 2016-07-29 2019-04-02 三菱电机株式会社 Electric power steering apparatus

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4069886B2 (en) 2004-03-15 2008-04-02 トヨタ自動車株式会社 Vehicle behavior control device
JP5327333B2 (en) * 2009-10-30 2013-10-30 トヨタ自動車株式会社 Vehicle travel control device
JP6330465B2 (en) * 2014-05-12 2018-05-30 株式会社デンソー Driving assistance device
JP2018047754A (en) * 2016-09-20 2018-03-29 三菱自動車工業株式会社 Lane-keep support apparatus
JP6548095B2 (en) 2017-12-28 2019-07-24 マツダ株式会社 Vehicle control device
JP2022142161A (en) * 2021-03-16 2022-09-30 日野自動車株式会社 Lane departure prevention system

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11328594A (en) * 1998-05-19 1999-11-30 Agency Of Ind Science & Technol Method and device for detecting deviation from lane during automobile drive
JP2001039325A (en) * 1999-08-02 2001-02-13 Nissan Motor Co Ltd Lane follow-up device
JP2002002519A (en) * 2000-06-27 2002-01-09 Mitsubishi Electric Corp Vehicle steering control device
JP2003154947A (en) * 2001-09-10 2003-05-27 Toyota Motor Corp Automatic steering device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11328594A (en) * 1998-05-19 1999-11-30 Agency Of Ind Science & Technol Method and device for detecting deviation from lane during automobile drive
JP2001039325A (en) * 1999-08-02 2001-02-13 Nissan Motor Co Ltd Lane follow-up device
JP2002002519A (en) * 2000-06-27 2002-01-09 Mitsubishi Electric Corp Vehicle steering control device
JP2003154947A (en) * 2001-09-10 2003-05-27 Toyota Motor Corp Automatic steering device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109562779A (en) * 2016-07-29 2019-04-02 三菱电机株式会社 Electric power steering apparatus
CN109562779B (en) * 2016-07-29 2021-09-14 三菱电机株式会社 Electric power steering apparatus
US11472480B2 (en) * 2016-07-29 2022-10-18 Mitsubishi Electric Corporation Electric power steering device

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