JP4696671B2 - 車両制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両制御装置に関する。

従来、路面カントなどに起因する車両流れの抑制は、主としてタイヤにより行われている。特許文献１には、略菱形ブロックの接地時に先着する側の頂部の剛性を高めることにより、ブロックにおける捻れトルクの発生を抑制し、車両流れを改善することができるタイヤが記載されている。
特開平１１−１１５４１８号公報

しかしながら、タイヤによって車両流れを抑制しようとした場合、タイヤの経年劣化などにより車両流れの抑制性能が低下するおそれがある。また、実際の路面カントが設計時点の設定値と異なる場合には、車両流れを抑制することができない。

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、車両流れを抑制することが可能な車両制御装置を提供することを目的とする。

本発明に係る車両制御装置は、車両が直進走行状態であるか否かを判定する判定手段と、車両が直進走行状態にあると判定された場合に、車両流れが起きない場合の車両の目標走行位置を設定する目標位置設定手段と、車両の実走行位置を検出する位置検出手段と、車両の車輪に横力を付与することにより、車両の走行位置を修正する修正手段と、目標走行位置と実走行位置との車両流れの発生による偏差を縮小するように修正手段を制御する制御手段と、を備え、判定手段は、車両が直線路を走行しているときに、車両が直進走行状態であるか否かを判定することを特徴とする。

本発明に係る車両制御装置によれば、車両が直進走行状態であると判定された場合に、車両の目標走行位置と実走行位置との偏差を縮小するように車輪に横力が付与される。それによって、車両の走行位置が修正され、車両流れを抑制することが可能となる。また、この車両制御装置によれば、例えば車両が旋回路を直進しているような状況、すなわち車両流れ以外の要因により実走行位置と目標走行位置とがずれる可能性があるような状況では直進走行状態であるか否かの判定が行われない。その結果、車両流れであるか否かを適切に判定することが可能となる。

上記判定手段は、ステアリングホイールの操舵角、車両のヨーレート、車両の横加速度、および車両の左右輪の速度差のうち、少なくともいずれか一つの値が所定値以下である場合に車両が直進走行状態であると判定することが好ましい。このようにすれば、車両が直進走行状態であるか否かを的確に判定することが可能となる。

本発明に係る車両制御装置では、制御手段が、目標走行位置と実走行位置との偏差が所定値よりも大きい場合に、目標走行位置と実走行位置との偏差を縮小するように修正手段を制御することが好ましい。この場合、目標走行位置と実走行位置との偏差が所定値よりも大きい場合に車両流れであると判定して、目標走行位置と実走行位置との偏差を縮小するように修正手段を制御することが可能となる。

また、制御手段は、目標走行位置と実走行位置との偏差に応じて、車輪に付与する目標横力を演算するとともに、該目標横力に基づいて修正手段を制御することが好ましい。このようにすれば、目標走行位置と実走行位置との偏差に応じた横力を車輪に付与することが可能となる。

本発明によれば、車両が直進走行状態にあるときに、車両の目標走行位置と実走行位置との偏差を縮小するように車輪に横力を付与することによって、車両の走行位置を修正する構成としたので、車両流れを抑制することが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。図中、同一又は相当部分には同一符号を用いることとする。まず、図１を用いて、実施形態に係る車両制御装置１の構成について説明する。図１は、車両制御装置１を搭載した車両Ｖの要部構成図である。

車両Ｖは、右前輪１０ＦＲ，左前輪１０ＦＬ，右後輪１０ＲＲ，左後輪１０ＲＬを備えている。各車輪１０には、車輪速を検出する車輪速センサ１２ＦＲ，１２ＦＬ，１２ＲＲ，１２ＲＬ（以下、四つの車輪速センサ１２ＦＲ，１２ＦＬ，１２ＲＲ，１２ＲＬをまとめて車輪速センサ１２ということもある）が取り付けられている。車輪速センサ１２ＦＲ〜１２ＲＬは電子制御装置（以下「ＥＣＵ」という）４０に接続されており、車輪速センサ１２ＦＲ〜１２ＲＬにより検出された車輪速信号はＥＣＵ４０に出力される。

右前輪１０ＦＲ，左前輪１０ＦＬは転舵輪であり、ステアリングホイール１４の操作に応答して駆動されるラック・アンド・ピニオン型のパワーステアリング装置１６によりラックバー１８およびタイロッド２０Ｌ，２０Ｒを介して転舵される。

ステアリングホイール１４は、アッパステアリングシャフト２２、転舵角可変装置２４、ロアステアリングシャフト２６、ユニバーサルジョイント２８を介してピニオンシャフト３０に接続されている。転舵角可変装置２４は、ハウジング２４Ａの側にてアッパステアリングシャフト２２の下端に連結されている。一方、転舵角可変装置２４を構成する補助転舵駆動用の電動モータ３２のロータ２４Ｂがロアステアリングシャフト２６の上端に連結されている。

転舵角可変装置２４は、アッパステアリングシャフト２２に対し相対的にロアステアリングシャフト２６を回転駆動することにより、ステアリングホイール１４の回転角度に対する左前輪１０ＦＬ，右前輪１０ＦＲの転舵角の比、すなわちステアリングギヤ比を変化させる。また、転舵角可変装置２４は、左前輪１０ＦＬ，右前輪１０ＦＲをステアリングホイール１４に対し相対的に補助転舵駆動することにより、車両流れを修正する。すなわち、転舵角可変装置２４は修正手段として機能する。転舵角可変装置２４は、ＥＣＵ４０により制御される。

転舵角可変装置２４は、通常時にはステアリングギヤ比が所定の操舵特性を達成するギヤ比になるよう電動モータ３２によりアッパステアリングシャフト２２に対し相対的にロアステアリングシャフト２６を回転させる。また、車両流れ修正制御による補助転舵駆動時には電動モータ３２によりアッパステアリングシャフト２２に対し相対的にロアステアリングシャフト２６を積極的に回転させ、これにより運転者の操舵操作に依存せずに左前輪１０ＦＬ，右前輪１０ＦＲを自動的に転舵する。

なお、パワーステアリング装置１６は油圧式パワーステアリング装置および電動式パワーステアリング装置の何れであってもよいが、転舵角可変装置２４による前輪の補助転舵駆動により発生されステアリングホイール１４に伝達される反力トルクを低減する補助操舵トルクが発生されるよう、例えば電動モータと、電動モータの回転トルクをラックバー１８の往復動方向の力に変換するボールねじ式の如き変換機構とを有するラック同軸型の電動式パワーステアリング装置であることが好ましい。

アッパステアリングシャフト２２には、該アッパステアリングシャフト２２の回転角度を操舵角として検出する操舵角センサ５０が設けられている。転舵角可変装置２４には、ハウジング２４Ａおよびロータ２４Ｂの相対回転角度をアッパステアリングシャフト２２に対するロアステアリングシャフト２６の相対回転角度として検出する回転角センサ５１が設けられている。操舵角センサ５０および回転角センサ５１は、ＥＣＵ４０に接続されており、両センサの検出信号はＥＣＵ４０に出力される。

ＥＣＵ４０には、車両Ｖのヨーレートを検出するヨーレートセンサ５２、および車両Ｖの横加速度を検出する横加速度センサ５３も接続されており、ヨーレートセンサ５２により検出されたヨーレート信号および横加速度センサ５３により検出された横加速度信号はＥＣＵ４０に出力される。

また、ＥＣＵ４０には、車両前方の風景を撮像して画像データを取得する撮像手段としてのカメラを有する画像処理装置４１が接続されている。このカメラは、例えばＣＣＤカメラであり、車両のフロントウィンドウ上部（例えばバックミラーの裏側）などに前方を向いて設置され、車両前方の風景を撮像して画像データを取得する。

画像処理装置４１は、カメラにより取得された画像データに対して画像処理及び演算処理等を施すことにより道路パラメータを求める。ここで、道路パラメータとしては、例えば、車線幅、車両Ｖの車線中央からの横変位（以下「横位置」という）、カメラの車線に対するヨー角、及びカメラのピッチ角などが挙げられる。すなわち、画像処理装置４１は、車両Ｖの実走行位置を検出する位置検出手段として機能する。

なお、ＥＣＵ４０と画像処理装置４１とは、例えばＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の通信回線で接続されることにより、相互にデータの交換が可能となるように構成されている。画像処理装置４１により求められた横位置などの実走行位置情報はこの通信回線を介してＥＣＵ４０に送信される。

ＥＣＵ４０は、車両を目的地まで誘導するカーナビゲーションシステム４２とも通信回線を介して接続されている。カーナビゲーションシステム４２は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）受信機によって受信されたＧＰＳ衛星信号に基づき自車位置を検出する。また、車速信号に基づいて走行距離を算出すると共に、ジャイロセンサからの信号に応じて車両進行方向を検出する。また、カーナビゲーションシステム４２は、内蔵しているハードディスクまたはＤＶＤディスクなどから、道路曲率、道路勾配や交差点の配置などの道路情報、及びその他の情報（例えば施設情報）などを取得する。なお、通信機能によって、車両外部に設置された基地局から道路情報などを取得してもよい。すなわち、カーナビゲーションシステム４２も位置検出手段として機能する。取得された道路情報や自車位置などは、通信回線を介してＥＣＵ４０に送信される。

ＥＣＵ４０は、内部に演算を行うマイクロプロセッサ、このマイクロプロセッサに各処理を実行させるためのプログラムを記憶するＲＯＭ、演算結果などの各種データを記憶するＲＡＭ、バッテリによってその記憶内容が保持されるバックアップＲＡＭ等を有している。

ＥＣＵ４０は、カーナビゲーションシステム４２により取得された道路曲率などの道路情報に基づいて走行中の道路が直線路であるか否かを判定するとともに、操舵角センサ５０により検出された操舵角、ヨーレートセンサ５２により検出された車両Ｖのヨーレート、横加速度センサ５３により検出された車両Ｖの横加速度、および左右輪の速度差のうちいずれか１つまたは各検出値の組み合わせに基づいて車両Ｖが直進状態であるか否かを判定する。すなわち、ＥＣＵ４０は、車両Ｖが直進走行状態であるか否か、すなわち直線路を直進しているか否かを判定する判定手段として機能する。

また、ＥＣＵ４０は、画像処理装置４１やカーナビゲーションシステム４２から取得した直進走行状態判定時の車両位置に基づき、車両流れが無く、走行中の直線路を例えば１００ｍ直進（理想走行軌跡）した場合の位置、すなわち目標走行位置を求め、設定する。すなわち、ＥＣＵ４０は目標位置設定手段としても機能する。

さらに、ＥＣＵ４０は、直進走行状態判定時の車両位置から直線路を１００ｍ走行したときの車両の実際の位置（実走行位置）を画像処理装置４１やカーナビゲーションシステム４２から取得する。そして、目標走行位置と実走行位置との偏差に応じて左右前輪１０ＦＬ，１０ＦＲに付与する目標横力を演算し、この目標横力に応じた制御信号（目標操舵角）を転舵角可変装置２４に出力する。すなわち、ＥＣＵ４０は、制御手段としても機能する。

なお、通常時には、ＥＣＵ４０は、車速に基づき所定の操舵特性を達成するためのステアリングギヤ比を演算し、運転者の操舵操作量を示す操舵角およびステアリングギヤ比に基づいて目標操舵角を演算し、左右前輪の舵角が目標舵角と一致するように転舵角可変装置２４を制御する。このようにして、運転者の操舵操作に応じて所定の操舵特性にて左右の前輪１０ＦＬおよび１０ＦＲを転舵する。

次に、図３を参照して、車両制御装置１による車両流れ修正制御について説明する。図３は、車両制御装置１による車両流れ修正制御の処理手順を示すフローチャートである。この処理は、ＥＣＵ４０によって実行されるものであり、ＥＣＵ４０の電源がオンされてからオフされるまでの間、所定のタイミングで繰り返し実行される。

ステップＳ１００では、カーナビゲーションシステム４２により取得された道路曲率などの道路情報、画像処理装置４１やカーナビゲーションシステム４２により取得された実走行位置、操舵角センサ５０により検出された操舵角、ヨーレートセンサ５２により検出された車両Ｖのヨーレート、横加速度センサ５３により検出された車両Ｖの横加速度、および車輪速センサ１２により検出された車輪速度などが読み込まれる。なお、ＥＣＵ４０では、車輪速センサ１２の出力に基づいて車両Ｖの速度が演算される。

続くステップＳ１０２では、まず、車両Ｖの速度が所定値（例えば１００ｋｍ／ｈ）より高いか否かについての判断が行われる。ここで、車両Ｖの速度が所定値以下の場合には、一旦本処理から抜ける。一方、車両Ｖの速度が所定値より高いときには、ステップＳ１００で読み込まれた各検出値に基づいて、車両Ｖが直進走行状態であるか否か、すなわち車両Ｖが直線路を直進しているか否かが判定される。

より具体的には、道路曲率などの道路情報に基づいて走行中の道路が直線路であるか否かが判定される。また、操舵角、ヨーレート、横加速度、および左右輪の速度差に基づいて車両Ｖが直進状態であるか否かが判断される。ここで、操舵角、ヨーレート、横加速度、および左右輪の速度差の絶対値が所定時間以上、所定値以下である場合には車両Ｖが直進していると判定される。なお、所定時間は誤検出の防止と制御応答性などを考慮して設定され、所定値は略０に設定される。ここで、直進走行状態ではないと判定された場合には、一旦本処理から抜ける。一方、直進走行状態であると判定されたときには、ステップＳ１０４に処理が移行する。

ステップＳ１０４では、ステップＳ１００で読み込まれた直進走行状態判定時の車両位置に基づき、車両流れが無く、走行中の直線路を１００ｍ直進した場合の位置、すなわち目標走行位置が求られ、設定される。なお、１００ｍという値は例示であり、直進距離が１００ｍに限られないことはいうまでもない。

続いて、ステップＳ１０６では、直進走行状態判定時の車両位置から直線路を１００ｍ走行したときの車両の実際の位置（実走行位置）が画像処理装置４１またはカーナビゲーションシステム４２から読み込まれる。そして、実走行位置とステップＳ１０４で設定された目標走行位置との偏差δが演算される（図２参照）。

次に、ステップＳ１０８では、ステップＳ１０６で演算された偏差δが７５ｃｍより大きいか否かについての判断が行われる。なお、７５ｃｍという値も例示であり、判定値が７５ｃｍに限られないことはいうまでもない。ここで、偏差δが７５ｃｍ以下の場合には、一旦本処理から抜ける。一方、偏差δが７５ｃｍより大きいとには、車両流れが発生していると判断され、ステップＳ１１０に処理が移行する。

ステップＳ１１０では、車両流れによる目標走行位置と実走行位置との偏差δを修正するため、偏差δに応じて左右前輪１０ＦＬ，１０ＦＲに付与する目標横力が演算される。続くステップＳ１１２では、目標横力に応じた制御量（目標操舵角）が転舵角可変装置２４に出力され、転舵角可変装置２４が駆動される。そして、転舵角可変装置２４が駆動され、左右前輪１０ＦＬ，１０ＦＲが転舵されることにより、車両流れが修正される。

本実施形態によれば、車両Ｖが直進走行状態であると判定され、かつ車両Ｖの目標走行位置と実走行位置との偏差δが所定値（７５ｃｍ）より大きい場合に、偏差δを縮小するように演算された目標横力に応じて左右前輪１０ＦＬ，１０ＦＲが転舵される。その結果、車両の走行位置が修正されるので、車両流れを抑制することが可能となる。

また、本実施形態では、操舵角、ヨーレート、横加速度、および左右輪の速度差の絶対値が所定時間以上、所定値（略０）以下である場合に車両Ｖが直進状態であると判定されるので、誤検出を防止しつつ応答性良く車両Ｖが直進状態であるか否かを判定することができる。

また、本実施形態では、車両Ｖが直線路を走行していることが直進走行状態であると判定されるための条件とされているので、例えば車両Ｖが旋回路を直進しているような状況、すなわち車両流れ以外の要因により実走行位置と目標走行位置とがずれる可能性があるような状況では直進走行状態であると判定されない。その結果、車両流れであるか否かを正確に判定することが可能となる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では転舵輪である左右前輪１０ＦＬ，１０ＦＲを転舵することにより車両流れを修正したが、４輪操舵システム（４ＷＳ）を備え、目標走行位置と実走行位置との偏差に応じて左右後輪を転舵することにより車両流れを修正してもよい。また、偏差に応じて、キャンバー角を調節（キャンバー角制御）することにより車両流れを修正することもできる。さらにスタビライザを電動モータなどで捩る（アクティブスタビ制御）ことや、左右輪の駆動力比を調節（左右駆動力制御）することにより車両流れを修正してもよい。なお、これら複数の手段を協調させて用いてもよい。

また、上記実施形態では、カーナビゲーションシステム４２により取得された道路曲率などの道路情報に基づいて走行中の道路が直線路であるか否かを判定したが、画像処理装置４１で検出された白線情報から道路曲率を求め、この道路曲率基づいて走行中の道路が直線路であるか否かを判定してもよい。

なお、左右前輪１０ＦＬ，１０ＦＲをステアリングホイールに対し相対的に補助転舵駆動する機構は上記実施形態に限られない。例えば、ステアリングホイールとラック軸とが機械的に分離されており、目標走行位置と実走行位置との偏差に応じ電動モータなどによりラック軸を駆動する形式のステアリング装置を用いてもよい。

実施形態に係る車両制御装置を搭載した車両の要部構成図である。 車両流れの判定手法を説明するための図である。 実施形態に係る車両制御装置による車両流れ修正制御の処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１…車両制御装置、１０ＦＲ，１０ＦＬ，１０ＲＲ，１０ＲＬ…車輪、１２ＦＲ，１２ＦＬ，１２ＲＲ，１２ＲＬ…車輪速センサ、１４…ステアリングホイール、１６…パワーステアリング装置、２４…転舵角可変装置、４０…ＥＣＵ、４１…画像処理装置、４２…カーナビゲーションシステム、５０…操舵角センサ、５１…回転角センサ、５２…ヨーレートセンサ、５３…横加速度センサ、Ｖ…車両。

Claims (4)

1. 車両が直進走行状態であるか否かを判定する判定手段と、
   前記車両が直進走行状態にあると判定された場合に、車両流れが起きない場合の前記車両の目標走行位置を設定する目標位置設定手段と、
   前記車両の実走行位置を検出する位置検出手段と、
   前記車両の車輪に横力を付与することにより、前記車両の走行位置を修正する修正手段と、
   前記目標走行位置と前記実走行位置との車両流れの発生による偏差を縮小するように前記修正手段を制御する制御手段と、を備え、
   前記判定手段は、前記車両が直線路を走行しているときに、前記車両が直進走行状態であるか否かを判定することを特徴とする車両制御装置。
2. 前記判定手段は、ステアリングホイールの操舵角、前記車両のヨーレート、前記車両の横加速度、および前記車両の左右輪の速度差のうち、少なくともいずれか一つの値が所定値以下である場合に前記車両が直進走行状態であると判定することを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
3. 前記制御手段は、前記目標走行位置と前記実走行位置との偏差が所定値よりも大きい場合に、前記目標走行位置と前記実走行位置との偏差を縮小するように前記修正手段を制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両制御装置。
4. 前記制御手段は、前記目標走行位置と前記実走行位置との偏差に応じて、前記車輪に付与する目標横力を演算するとともに、該目標横力に基づいて前記修正手段を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両制御装置。

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