JP6187090B2 - Vehicle operation control device and vehicle operation control method - Google Patents
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Description
本発明は、自車両を自動的に走行させる自動走行制御を行う自動運転モードと、運転者による手動運転を行う手動運転モードとを切り替え可能な車両用運転制御装置及び車両用運転制御方法に関する。 The present invention relates to a vehicular driving control apparatus and a vehicular driving control method capable of switching between an automatic driving mode for performing automatic driving control for automatically driving a host vehicle and a manual driving mode for performing manual driving by a driver.
従来、ステアリングホイールの操作に応じて舵取機構を動作する手動操舵と、ステアリングホイールの操作によらずに舵取機構を動作する自動操舵とが切替可能な舵取装置として、例えば特許文献1に記載の技術がある。この技術は、自動操舵の実施中に、トルクセンサの検出トルクが所定値を超えたとき、ドライバがオーバーライドしていると判定して手動操舵へ強制的に切り替えるものである。
Conventionally, as a steering device capable of switching between manual steering that operates a steering mechanism in accordance with the operation of a steering wheel and automatic steering that operates the steering mechanism without depending on the operation of the steering wheel, for example, in
上記特許文献1に記載の技術にあっては、操舵トルクを用いてドライバがオーバーライドしているか否かを判定しているため、操舵周波数が低い(操舵角速度が低い)場合には適切にオーバーライド判定を行うことが期待できる。しかしながら、操舵周波数が高い(操舵角速度が高い)場合には、タイヤの弾性によりステアリングホイールと機械的に連結されているタイヤホイールとタイヤの接地面との間の回転位相差が生じることにより、操舵角と操舵トルクとの位相差が大きくなるため、操舵トルクの大きさのみでは適切なオーバーライド判定は困難である。
In the technique described in
そこで、本発明は、ドライバのオーバーライドを適切に判定し、運転モードの切り替えを適切に行うことができる車両用運転制御装置及び車両用運転制御方法を提供することを課題としている。 Then, this invention makes it a subject to provide the driving control apparatus for vehicles and the driving control method for vehicles which can determine appropriately the override of a driver and can perform switching of driving mode appropriately.
上記課題を解決するために、本発明の一態様は、操舵トルク検出部で運転者がステアリングホイールに加えた操舵トルクを検出し、操舵角速度検出部で運転者が操舵した操舵角速度を検出する。また、操舵仕事量演算部で、操舵トルク検出部で検出した操舵トルクと、操舵角速度検出部で検出した操舵角速度とに基づいて、運転者がステアリングホイールを操舵したことによる操舵仕事量を演算する。そして、運転モード切替部は、ステアリングホイールと転舵輪との間のトルク伝達経路を機械的に分離した状態で自車両を自動的に走行させる自動走行制御を行う自動運転モード中に操舵仕事量演算部で演算した操舵仕事量が予め設定した判定閾値を越えたとき、前記自動走行制御を解除して、自動運転モードから運転者による手動運転を行う手動運転モードへ切り替える。 In order to solve the above problems, according to one aspect of the present invention, a steering torque detection unit detects a steering torque applied to a steering wheel by a steering torque detection unit, and a steering angular velocity detection unit detects a steering angular velocity steered by the driver. Further, the steering work amount calculation unit calculates the steering work amount when the driver steers the steering wheel based on the steering torque detected by the steering torque detection unit and the steering angular velocity detected by the steering angular velocity detection unit. . The driving mode switching unit calculates the steering work amount during the automatic driving mode in which automatic driving control is performed to automatically drive the host vehicle in a state where the torque transmission path between the steering wheel and the steered wheels is mechanically separated. When the steering work calculated by the unit exceeds a preset determination threshold, the automatic travel control is canceled and the automatic operation mode is switched to the manual operation mode in which the driver performs manual operation.
本発明によれば、操舵トルクと操舵角速度とに基づいて演算した操舵仕事量が予め設定した判定閾値を越えているとき、自動運転モードから手動運転モードへ切り替えることができる。したがって、操舵周波数が高く、操舵角と操舵トルクとの位相差が大きくなる状況であっても、運転者がオーバーライドした場合にはこれを適切に検知し、運転モードの切り替えを行うことができる。 According to the present invention, when the steering work calculated based on the steering torque and the steering angular velocity exceeds a preset determination threshold, the automatic operation mode can be switched to the manual operation mode. Therefore, even in a situation where the steering frequency is high and the phase difference between the steering angle and the steering torque is large, when the driver overrides it, this can be properly detected and the driving mode can be switched.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
(第1の実施の形態)
(構成)
図1は、本実施形態に係る車両用運転姿勢制御装置を搭載した車両のステアリングシステムを示す図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
(Constitution)
FIG. 1 is a diagram showing a vehicle steering system equipped with a vehicle driving posture control apparatus according to the present embodiment.
図中、符号1は運転者が操舵操作可能なステアリングホイールである。このステアリングホイール1は、転舵輪7とは機械的に切り離して設ける。ステアリングホイール1は、ステアリングシャフト2に連結する。ステアリングシャフト2には、反力モータ3を設ける。なお、特に図示しないが、ステアリングシャフト2には、後述する操舵角センサや、操舵トルクセンサも設ける。
In the figure,
反力モータ3は、ステアリングシャフト2にトルクを付加することにより、ステアリングホイール1に操舵反力を与えるためのものである。ここで、上記操舵反力は、タイヤ側からステアリング系に作用するねじりトルクの大きさに応じて決定するものである。この反力モータ3は、ブラシレスモータ等で構成し、コントローラ10が出力する反力モータ駆動電流に応じて駆動する。
The
また、ピニオンシャフト4の他端にはピニオンギア(不図示)を設け、当該ピニオンギアとラック軸5の両端部間に設けたラックギアとを噛合する。ラック軸5の両端は、それぞれタイロッド及びナックルアームを介して、転舵輪7に連結する。すなわち、転舵輪7は、ピニオンギアの回転に応じてラック軸5が車幅方向へ変位することで、タイロッド及びナックルアームを介して転舵し、車両の進行方向を変化可能となっている。
Further, a pinion gear (not shown) is provided at the other end of the
転舵モータ6は、反力モータ3と同様にブラシレスモータ等で構成し、コントローラ10が出力する転舵モータ駆動電流に応じて駆動する。この転舵モータ6は、転舵モータ駆動電流に応じて駆動することにより、転舵輪7を転舵するための転舵トルクを出力する。また、ラック軸力センサ8は、転舵に伴う路面反力を検出する。
コントローラ10は、ステアリングホイール1の操舵状態に応じて転舵モータ6を駆動制御し、転舵輪7を転舵する。これにより、転舵輪7の転舵角は、操舵状態に応じた転舵角に一致する。また同時に、コントローラ10は、転舵輪7の転舵状態に応じて反力モータ3を駆動制御し、ステアリングホイール1に操舵反力を付与する。これにより、ステアリングホイール1に路面反力を模擬した操舵反力を与える。このようにして、コントローラ10は、ステアバイワイヤ制御(SBW制御)を行う。
The steered
The
図2は、本実施形態に係る車両用運転姿勢制御装置の構成を示す概念図である。
図中、符号101は外部走行環境検出装置、符号102は自車両状態検出装置である。外部走行環境検出装置101は、例えばカメラやレーザーレーダ、GPSセンサなどを備え、前方車両との車間距離や自車走行位置などの走行中の自車両の外部状況を認識する。外部走行環境検出装置101で認識した外部状況の情報は、自動運転走行コントローラ103(図1のコントローラ10に対応)に入力する。
FIG. 2 is a conceptual diagram showing a configuration of the vehicle driving attitude control apparatus according to the present embodiment.
In the figure,
また、自車両状態検出装置102は、例えばGセンサや車速センサなどを備え、現在の自車両の走行状態情報を検出する。自車両状態検出装置102で検出した情報も、自動運転走行コントローラ103に入力する。
自動運転走行コントローラ103は、例えばCPUやメモリ等からなるマイクロコンピュータで構成する。
The own vehicle
The automatic
この自動運転走行コントローラ103は、外部走行環境検出装置101と自車両状態検出装置102とから受けとった情報に基づいて車内外の状況を判断し、その判断結果に応じて自車両が自動的に走行するように舵角や車速を制御する自動走行制御を行う。
具体的には、自動運転走行コントローラ103は、外部走行環境検出装置101と自車両状態検出装置102とから、目的地までのルートや交通状況、交通規制などの道路状況、他車両や障害物の有無などの走行環境の情報と共に、走行レーンの状況と自車両の位置や速度などを取得する。そして、自動運転走行コントローラ103は、これらの情報に基づいて走行軌跡を算出し、その走行軌跡に沿って走行するための目標舵角や目標車速を設定する。このとき、自車両前方に先行車両が存在する場合には、走行速度設定装置110で運転者が予め設定した速度を超えない範囲で、先行車両との車間距離を速度に応じて一定に保つような目標車速を設定する。一方、先行車両が存在しない場合には、走行速度設定装置110で設定した速度を保つように目標車速を設定する。
The automatic
Specifically, the automatic
自動運転走行コントローラ103は、自動走行制御の目標舵角や目標車速を実現するために、ブレーキ制御指令をブレーキ液圧制御アクチュエータ104に対して出力し、アクセル制御指令をスロットル開度制御アクチュエータ105に出力する。また、自動運転走行コントローラ103は、転舵制御指令を舵角制御アクチュエータ106(図1の転舵モータ6に対応)に出力する。
The automatic
これにより、ブレーキ液圧制御アクチュエータ104はブレーキ装置107を制御し、スロットル開度制御アクチュエータ105はアクセル装置108を制御する。また、舵角制御アクチュエータ106は転舵装置109を制御する。このように、ステアリングホイール1と転舵輪7とを機械的に切り離した状態で、アクセル、ブレーキ、或いはステアリングを自動的に作動して、運転者が運転操作をしなくても自車両が自律的に走行するようにする。
Thereby, the brake fluid
また、自動/手動走行切り替えスイッチ111は、運転者が操作可能なスイッチであって、自動走行制御を行う自動運転モードと運転者による手動運転を行う手動運転モードとを適宜切り替え可能となっている。手動運転モードでは、上述した通常のSBW制御を行い、運転者がタイヤの設置状態を常に感じ取りながら運転操作をすることができるようにする。
The automatic / manual
上記自動走行制御は、運転者が自動/手動走行切り替えスイッチ111を操作して自動運転モードを示す状態になっており、且つ自動運転走行コントローラ103が、種々の情報から自動走行制御が可能であると判断したときにのみ行う。ここで、自動走行制御が不可能な状況とは、運転者の都合による目的地や経路の変更、他車両の急な割り込み、天候の急変などがある。
The automatic travel control is in a state where the driver operates the automatic / manual
また、本実施形態では、高速道路の直進区間や大Rカーブ区間で自動走行制御を行い、一般道では運転者による手動運転を行うようにする。
さらに、自動運転走行コントローラ103は、緊急時や報知が必要な場合に、ブザーや警報装置などの報知装置112により、運転者および同乗者にこれを報知する。
さらに、自動運転走行コントローラ103は、ドライバ状態判定コントローラ113による判定結果も入力する。ここで、ドライバ状態判定コントローラ113は、操舵トルクセンサ114で検出した操舵トルクと、操舵角センサ115で検出した操舵角とに基づいて、運転者が自動走行制御中にオーバーライドしているか否かを判定するものである。
In this embodiment, automatic travel control is performed in a straight section or large R curve section of an expressway, and manual driving by a driver is performed on a general road.
Furthermore, the automatic
Furthermore, the automatic
そして、自動運転走行コントローラ103は、自動走行制御中に、ドライバ状態判定コントローラ113から運転者がオーバーライドしていることを示す判定結果を入力すると、自動運転モードから手動運転モードへ切り替えるようになっている。
ドライバ状態判定コントローラ113は、例えばCPUやメモリ等からなるマイクロコンピュータで構成する。当該ドライバ状態判定コントローラ113は、自動運転走行コントローラ103と同じコンピュータで共用することもできる。
When the automatic
The driver
図3は、ドライバ状態判定コントローラ113で実行するドライバ状態判定処理手順を示すフローチャートである。このドライバ状態判定処理は、自動走行制御中、予め設定したサンプリング時間毎に繰り返し実行する。
先ずステップS1で、ドライバ状態判定コントローラ113は、各種データを読込み、ステップS2に移行する。ここでは、具体的には、操舵トルクセンサ114で検出した操舵トルクTと、操舵角センサ115で検出した操舵角θとを読み込む。ここで、自動走行制御中は、ステアリングホイール1と転舵輪7とは機械的に切り離した状態となっているため、操舵トルクセンサ114で検出した操舵トルクTは運転者がステアリングホイール1に加えた操舵トルクである。また、操舵角センサ115で検出した操舵角θは運転者がステアリングホイール1を操作した操舵角である。
FIG. 3 is a flowchart showing a driver state determination processing procedure executed by the driver
First, in step S1, the driver
ステップS2では、ドライバ状態判定コントローラ113は、前記ステップS1で読み込んだ操舵角θに基づいて操舵角速度ωを演算し、ステップS3に移行する。
ステップS3では、ドライバ状態判定コントローラ113は、前記ステップS1で読み込んだ操舵トルクTと、前記ステップS2で演算した操舵角速度ωとに基づいて、運転者がステアリングホイールを操作したときの操舵仕事率W[Nm/s]を演算する。
In step S2, the driver
In step S3, the driver
図4は、ドライバの操舵力と操舵仕事との関係を示す図である。
操舵仕事率Wとは、単位時間あたりの操舵仕事量である。ここで、操舵仕事量は、運転者によるステアリング操作の仕事量であり、操舵仕事率Wは、ステアリングホイールに作用する運転者の操舵力F[N]と操舵速度V[m/s]との積として定義する(W=F×V)。ここで、操舵速度Vは、ステアリングホイールの半径をR[m]とすると、半径R[m]と操舵角速度ω[rad/s]との積となる(W=F×R×ω)。
FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between the steering force of the driver and the steering work.
The steering work rate W is a steering work amount per unit time. Here, the steering work amount is the work amount of the steering operation by the driver, and the steering work rate W is the difference between the steering force F [N] of the driver acting on the steering wheel and the steering speed V [m / s]. Define as product (W = F × V). Here, the steering speed V is a product of the radius R [m] and the steering angular speed ω [rad / s] where the radius of the steering wheel is R [m] (W = F × R × ω).
したがって、操舵仕事率Wは、結果として操舵トルクT[Nm]と操舵角速度ω[rad/s]との積で表すことができる(W=T×ω)。
一般に、運転者がステアリング操作を行い転舵輪が転舵すると、タイヤ側からステアリングホイールをニュートラル方向に戻そうとする復元トルクが生じる。このとき、図5(a)に示すように、ステアリングホイールの操作方向(実線)と、タイヤ側からの復元トルクの方向(破線)とが異なる場合、操舵トルクTと操舵角速度ωとは同符号となるため、操舵仕事率の符号は「正」となる。一方、図5(b)に示すように、ステアリングホイールの操作方向(実線)と、タイヤ側からの復元トルクの方向(破線)とが同じである場合、操舵仕事率の符号は「負」となる。
Therefore, the steering power W can be expressed as a product of the steering torque T [Nm] and the steering angular velocity ω [rad / s] as a result (W = T × ω).
Generally, when the driver performs a steering operation and the steered wheels are steered, a restoring torque is generated to return the steering wheel in the neutral direction from the tire side. At this time, as shown in FIG. 5A, when the steering wheel operating direction (solid line) is different from the direction of the restoring torque from the tire side (broken line), the steering torque T and the steering angular velocity ω have the same sign. Therefore, the sign of the steering power is “positive”. On the other hand, as shown in FIG. 5B, when the steering wheel operating direction (solid line) and the direction of the restoring torque from the tire side (broken line) are the same, the sign of the steering power is “negative”. Become.
すなわち、図6に示すように、運転者が、タイヤ側からの復元トルクに打ち勝つ方向にステアリングホイールを操作しているときに生じる操舵仕事率Wを、「正」の操舵仕事率Wと定義することができる。
ここで、図6は、運転者が周期的にステアリング操作を行ったときの操舵状態と操舵仕事率との関係を示している。本実施形態では、左右の方向性のあるデータは、左方向を正方向としている。このように、操舵トルクTと操舵角速度ωが共に正の値、或いは共に負の値であるとき、運転者は操舵の手応えを感じ、操舵仕事率Wは正の値となる。
That is, as shown in FIG. 6, the steering power W generated when the driver operates the steering wheel in a direction to overcome the restoring torque from the tire side is defined as “positive” steering power W. be able to.
Here, FIG. 6 shows the relationship between the steering state and the steering power when the driver periodically performs the steering operation. In the present embodiment, the left and right direction data has the left direction as the positive direction. As described above, when the steering torque T and the steering angular velocity ω are both positive values or negative values, the driver feels the steering response, and the steering power W becomes a positive value.
図3に戻って、ステップS4では、ドライバ状態判定コントローラ113は、自車両近傍の対象物までの到達時間TTCを演算する。ここで、到達時間TTCとは、一般的な自車両が前方車両に到達するまでの時間に限定するものではなく、側方車両、後方車両などを含む自車両の近傍に位置する車両、自転車、歩行者などの近傍対象物までの到達時間とする。この到達時間TTCは、近傍対象物との相対距離と相対速度とから換算した相対到達余裕時間と定義することができる。
Returning to FIG. 3, in step S <b> 4, the driver
次に、ステップS5で、ドライバ状態判定コントローラ113は、前記ステップS3で演算した操舵仕事率Wを積分するための積分時間を設定する。ここで、積分時間は、前記ステップS4で演算した到達時間TTCよりも短い時間に設定する。例えば、予め設定した積分時間を、前記ステップS4で演算した到達時間TTCを上限として制限するようにする。
Next, in step S5, the driver
ステップS6では、ドライバ状態判定コントローラ113は、前記ステップS3で演算した操舵仕事率Wを、前記ステップS5で設定した積分時間に亘って積分し、操舵仕事量ΣW[Nm]を演算する(ΣW=∫Wdt)。
次にステップS7では、ドライバ状態判定コントローラ113は、運転者のオーバーライド判定を行うための判定閾値ΣWTHを設定する。
In step S6, the driver
Next, in step S7, the driver
図7,図8は、所定の実験コースにおいて、うねりによって乱された車両姿勢(進路)を目標ラインに沿うように修正操舵したときの計測結果である。このうち、図7は、車両Aに乗車した運転者が「修正操舵しやすい」、「ライントレース性が高い」と回答した事例である。一方、図8は、車両Bに乗車した運転者が「操舵感が軽い」、「操舵に対してヨーが遅れる」、「修正操舵しにくい」と回答した事例である。 7 and 8 show the measurement results when the vehicle posture (track) disturbed by the swell is corrected and steered along the target line in a predetermined experimental course. Among these, FIG. 7 is an example in which the driver who has boarded the vehicle A replied that “correction steering is easy” and “the line trace performance is high”. On the other hand, FIG. 8 is an example in which the driver who has boarded the vehicle B replied that “steering feeling is light”, “yaw is delayed with respect to steering”, and “correction steering is difficult”.
これら2つの事例について、図示した時刻0秒〜6秒の区間にわたり操舵仕事率Wを積分し、それぞれ操舵仕事量ΣWを演算した結果、表1のようになった。 Table 2 shows the results obtained by integrating the steering power W over the illustrated time interval of 0 to 6 seconds and calculating the steering work ΣW.
この表1からも明らかなように、修正操舵しやすい車両Aは、修正操舵しにくい車両Bと比較して操舵仕事量ΣWの正の成分が大きく、負の成分が小さくなっている。
これにより、操舵仕事量ΣWの正の成分が大きいほど、運転者の修正操舵が、車両姿勢を目標ラインに沿うように修正するために費やされたと考えることができる。
そこで、判定閾値ΣWTHは正の値とし、運転者が修正操舵をしていると判断できる程度の大きさに設定する。また、判定閾値ΣWTHは、自車速が速いほど小さい値に設定する。
As is clear from Table 1, the vehicle A that is easy to correct and steer has a larger positive component of the steering work amount ΣW and a smaller negative component than the vehicle B that is difficult to correct and steer.
As a result, it can be considered that as the positive component of the steering work amount ΣW is larger, the driver's correction steering is spent to correct the vehicle posture so as to follow the target line.
Therefore, the determination threshold value ΣW TH is set to a positive value, and is set to a size that allows the driver to determine that the steering is being corrected. The determination threshold ΣW TH is set to a smaller value as the host vehicle speed is higher.
次にステップS8では、ドライバ状態判定コントローラ113は、前記ステップS6で演算した操舵仕事量ΣWが、前記ステップS7で設定した判定閾値ΣWTHよりも大きいか否かを判定する。
そして、このステップS8で、操舵仕事量ΣWが判定閾値ΣWTHよりも大きいと判定した場合、運転者がオーバーライドしたと判定してステップS9に移行し、その判定結果を自動運転走行コントローラ103へ出力してからドライバ状態判定処理を終了する。
Next, in step S8, the driver
Then, in this step S8, when the steering workload .SIGMA.W is determined to be greater than the determination threshold value .SIGMA.W TH, the process proceeds to step S9 it is determined that the driver has overridden outputs the determination result to the automatic
一方、前記ステップS8でΣW≦ΣWTHであると判定した場合には、運転者がオーバーライドしていないと判定してステップS10に移行し、その判定結果を自動運転走行コントローラ103へ出力してからドライバ状態判定処理を終了する。
On the other hand, when it is determined that the .SIGMA.W ≦ .SIGMA.W TH at step S8, it is determined that the driver does not override the process proceeds to step S10, after outputting the judgment result to the automatic
(動作)
次に、本実施形態の動作について説明する。
ここでは、高速道路を自動運転モードで直進走行しているときに、路面不整や路面カント(横断勾配)、横風などにより車両の姿勢(向き)が進行方向とずれた場合について説明する。
このとき、運転者がステアリングホイールを操作せず、自動走行制御車両に運転を任せているものとすると、操舵仕事量ΣWは0となる(図3のステップS8でNo)。そのため、この場合には、ドライバ状態判定コントローラ113は、運転者がオーバーライドしていないと判定し(ステップS10)、その判定結果を自動運転走行コントローラ103に出力する。
(Operation)
Next, the operation of this embodiment will be described.
Here, a case will be described in which the vehicle posture (orientation) deviates from the traveling direction due to road surface irregularities, a road surface cant (crossing gradient), a crosswind, or the like when traveling straight on an expressway in the automatic driving mode.
At this time, if the driver does not operate the steering wheel and leaves the driving to the automatic traveling control vehicle, the steering work amount ΣW becomes 0 (No in step S8 in FIG. 3). Therefore, in this case, the driver
すると、ドライバ状態判定コントローラ113からの判定結果を受けた自動運転走行コントローラ103は、運転モードの切り替えを行わず、そのまま自動走行制御を継続する。したがって、自動走行制御による自律走行によって、車両姿勢を目標ラインに沿うように修正することになる。
一方、車両姿勢が進行方向とずれたとき、これを修正するために運転者が修正操舵を行った場合には、操舵仕事量ΣWは正となる。例えば、図9の点線に示すように自車両が直進走行している状態から、実線に示すようにリアが左に流れた場合(自車両に時計回りのヨー角がついた場合)、その修正操舵は左向き(反時計回り)のカウンターステアとなる。
Then, the automatic
On the other hand, when the vehicle posture deviates from the traveling direction and the driver performs corrective steering to correct this, the steering work amount ΣW becomes positive. For example, when the rear vehicle flows to the left as shown by the solid line from the state where the host vehicle is running straight as shown by the dotted line in FIG. 9 (when the vehicle has a clockwise yaw angle), the correction is made. Steering is counter-steer counterclockwise (counterclockwise).
このとき、前輪の横力は紙面左向きに生じるため、タイヤ側からはステアリングホイールをニュートラル方向(時計回り)に戻す復元トルクが生じる。すなわち、このときのカウンターステア(左向き)は、タイヤ側からのトルク(右向き)に打ち勝つ方向の操舵であるため、操舵仕事率W(操舵仕事量ΣW)は「正」となる。
そして、ドライバ状態判定コントローラ113は、この操舵仕事量ΣWが判定閾値ΣWTHよりも大きいと判定すると(ステップS8でYes)、運転者がオーバーライドしたと判定し、その判定結果を自動運転走行コントローラ103に出力する(ステップS9)。
At this time, since the lateral force of the front wheel is generated in the left direction of the paper, a restoring torque is generated from the tire side to return the steering wheel to the neutral direction (clockwise). That is, the counter steer (leftward) at this time is steering in a direction that overcomes the torque (rightward) from the tire side, so the steering power W (steering work amount ΣW) becomes “positive”.
If the driver
すると、ドライバ状態判定コントローラ113からの判定結果を受けた自動運転走行コントローラ103は、運転モードを自動運転モードから手動運転モードへ切り替える。これにより、車両姿勢は、運転者による修正操舵によって目標ラインに沿うように修正することになる。
ここで、操舵仕事量ΣWの算出に際し、操舵仕事率Wを積分する積分時間は、自車両近傍の対象物に到達するまでの到達時間TTCよりも短く設定する。自車両近傍の対象物(例えば、前方車両)との車間距離が短くなった場面で自動運転モードから手動運転モードに移行する場合、オーバーライドの許容判定時間は、最大でも自車両が前方車両に到達するまでの時間よりも短くなるためである。
Then, the automatic
Here, in calculating the steering work amount ΣW, the integration time for integrating the steering work rate W is set to be shorter than the arrival time TTC until the object near the host vehicle is reached. When shifting from the automatic operation mode to the manual operation mode in a scene where the distance between the vehicle and the target object (for example, the vehicle ahead) is shortened, the vehicle can reach the vehicle ahead even if the maximum allowable judgment time is This is because the time is shorter than the time until.
このように、操舵仕事率Wの積分時間を到達時間TTCよりも短く設定することにより、適切なタイミングでの手動運転モードへの移行が可能となり、自車両近傍の対象物に接近した際の回避動作を確実に行うことができる。
また、オーバーライド判定に用いる判定閾値ΣWTHは、自車速が速いほど小さい値に設定する。すなわち、自車速が速いほどオーバーライドしていると判定し易くする。高速道路走行中は、自車速が速くなるほど前方車両や路上障害物などへの接近に対して注意が必要であり、オーバーライドを精度良く検出して、運転者が修正操舵した場合には確実に手動運転モードへ移行する必要があるためである。
Thus, by setting the integration time of the steering power W shorter than the arrival time TTC, it is possible to shift to the manual operation mode at an appropriate timing, and avoidance when approaching an object in the vicinity of the host vehicle. The operation can be performed reliably.
The determination threshold ΣW TH used for the override determination is set to a smaller value as the host vehicle speed is higher. That is, it is easier to determine that the vehicle is overridden as the host vehicle speed increases. When driving on an expressway, the higher the speed of the vehicle, the more attention is required to approach the vehicle ahead and obstacles on the road. This is because it is necessary to shift to the operation mode.
このように、自車速が速いほど判定閾値ΣWTHを小さい値に設定することで、より僅かなオーバーライドであっても検出することが可能となるため、運転者が修正操舵を行ってから、運転モードを手動運転モードへ切り替えるまでの時間を短縮することができる。
以上のように、本実施形態では、操舵トルクTと操舵角速度ωとの積を操舵仕事率Wとして演算し、これを自車両近傍の対象物までの到達時間TTCを考慮して設定した積分時間で積分することで、操舵仕事量ΣWを演算する。そして、操舵仕事量ΣWの正の成分が判定閾値ΣWTHよりも大きい場合、運転者がオーバーライドしていると判定する。したがって、運転者がオーバーライドしたことを適切に判定して、自動運転モードから手動運転モードへ切り替えることができる。
In this way, by setting the determination threshold ΣW TH to a smaller value as the host vehicle speed is faster, it is possible to detect even a slight override, so that the driver can perform driving after performing corrective steering. Time until the mode is switched to the manual operation mode can be shortened.
As described above, in the present embodiment, the product of the steering torque T and the steering angular velocity ω is calculated as the steering power W, and this is an integration time set in consideration of the arrival time TTC to the object in the vicinity of the host vehicle. The steering work amount ΣW is calculated by integrating at. When the positive component of the steering work amount ΣW is larger than the determination threshold value ΣW TH , it is determined that the driver is overriding. Therefore, it is possible to appropriately determine that the driver has overridden and switch from the automatic operation mode to the manual operation mode.
特に、直進区間や大Rカーブ区間を走行しているときのオーバーライド判定に効果的である。直進走行時における運転者のオーバーライドは、車両の進路を車線内にとどめるため、すなわち進路維持を目的とした修正操舵であると考えらえる。直進走行時は、タイヤのスリップ角の絶対値が小さいため、路面不整などによって容易にタイヤのスリップ角の向きが反転する。そのため、直進区間や大Rカーブ区間を走行しているときに運転者のオーバーライドを適切に判定し、自動運転モードから手動運転モードへ切り替えることで、運転者の修正操舵により自車両の姿勢や進路方向を適切に修正することができる。 In particular, it is effective for the override determination when traveling in a straight section or a large R curve section. It can be considered that the override of the driver at the time of the straight traveling is a correction steering for keeping the course of the vehicle in the lane, that is, maintaining the course. When traveling straight ahead, the absolute value of the tire slip angle is small, so the direction of the tire slip angle is easily reversed due to road surface irregularities. Therefore, when the vehicle is traveling in a straight section or a large R-curve section, the driver's override is appropriately determined, and the automatic driving mode is switched to the manual driving mode. The direction can be corrected appropriately.
また、直進走行時は、路面不整などにより車両姿勢が進行方向からずれた場合、運転者がステアリング操作を行ってそのずれ量を修正するが、このとき、操舵トルクは小さくても、修正操舵に必要な操舵角速度が大きくなることがある。本実施形態では、操舵トルクTと操舵角速度ωの双方の影響を考慮することができるので、このような状況であっても、運転者の修正操舵が、車両の姿勢を修正するために費やされたか否かを適切に判定することができる。 Also, during straight running, if the vehicle posture deviates from the direction of travel due to road surface irregularities, etc., the driver performs steering operation to correct the deviation amount. The required steering angular velocity may increase. In this embodiment, since the influence of both the steering torque T and the steering angular velocity ω can be taken into account, even in such a situation, the driver's corrective steering is spent for correcting the posture of the vehicle. It can be appropriately determined whether or not it has been done.
このように、運転者がタイヤ側からのトルクに打ち勝つ方向のステアリング操作を行っている場合に、運転者がオーバーライドしていると判定することができる。そのため、例えば、自車両が直進走行中に外乱によって車両姿勢(向き)が進行方向とずれた場合に、運転者が車両姿勢を修正するための操舵を行った場合には、この修正操舵を適切に検出することができる。 Thus, when the driver is performing a steering operation in a direction that overcomes the torque from the tire side, it can be determined that the driver is overriding. Therefore, for example, when the driver performs steering for correcting the vehicle posture when the vehicle posture (orientation) deviates from the traveling direction due to disturbance while the host vehicle is traveling straight ahead, this correction steering is appropriately used. Can be detected.
すなわち、自動運転モード中には、転舵モータ6が自動運転に必要なタイヤのステア操作を実行しながらも、運転者のオーバーライドの検出が可能となる。
なお、図2において、自動運転走行コントローラ103が運転モード切替部に対応している。さらに、操舵トルクセンサ114が操舵トルク検出部に対応している。
また、図3において、ステップS2が操舵角速度検出部に対応し、ステップS3が操舵仕事率演算部に対応し、ステップS4が到達時間演算部に対応している。また、ステップS3、S5及びS6が操舵仕事量演算部に対応し、ステップS7〜S10が運転モード切替部に対応している。
That is, during the automatic driving mode, the driver's override can be detected while the steered
In FIG. 2, the
In FIG. 3, step S2 corresponds to the steering angular velocity detection unit, step S3 corresponds to the steering power calculation unit, and step S4 corresponds to the arrival time calculation unit. Steps S3, S5, and S6 correspond to the steering work amount calculation unit, and steps S7 to S10 correspond to the operation mode switching unit.
(効果)
本実施形態では、以下の効果が得られる。
(1)ドライバ状態判定コントローラ113は、運転者がステアリングホイールに加えた操舵トルクTと運転者が操舵した操舵角速度ωとに基づいて、運転者がステアリングホイールを操舵したことによる操舵仕事量ΣWを演算する。そして、自動運転走行コントローラ103は、自動運転モード中に操舵仕事量ΣWがオーバーライド判定閾値ΣWTHを越えたとき、自動走行制御を行う自動運転モードから、運転者による手動運転を行う手動運転モードへ切り替える。
(effect)
In the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The driver
このように、操舵トルクと操舵角速度とに基づいて演算した操舵仕事量を用いて、運転者がオーバーライドしているか否かを判定する。したがって、操舵周波数が高く、操舵角と操舵トルクとの位相差が大きくなる状況であっても、適切に運転者がオーバーライドしているか否かを判定し、運転モードの切り替えを行うことができる。すなわち、運転者が車両姿勢や進行方向を修正するためにオーバーライドした場合には、運転者によるステアリング操作を優先することができる。 In this way, it is determined whether or not the driver is overriding using the steering work amount calculated based on the steering torque and the steering angular velocity. Therefore, even in a situation where the steering frequency is high and the phase difference between the steering angle and the steering torque is large, it is possible to determine whether or not the driver has properly overridden and switch the driving mode. That is, when the driver overrides the vehicle posture or the traveling direction to correct the steering operation by the driver, priority can be given.
(2)ドライバ状態判定コントローラ113は、操舵トルクTと操舵角速度ωとの積を、単位時間あたりの操舵仕事量ΣWである操舵仕事率Wとして演算し、これを積分することで、操舵仕事量ΣWを演算する。
このように、操舵トルクTと操舵角速度ωとの積を操舵仕事率Wとするので、操舵仕事率Wの符号から、運転者がタイヤ側からのトルクに打ち勝つ方向のステアリング操作を行っているか否かを判定することができる。また、瞬時瞬時に検出した操舵仕事率Wを時間積分して操舵仕事量ΣWを演算するので、操舵に要するエネルギーを適切に求めることができる。
(2) The driver
Thus, since the product of the steering torque T and the steering angular velocity ω is the steering power W, whether or not the driver performs a steering operation in a direction that overcomes the torque from the tire side based on the sign of the steering power W. Can be determined. Further, since the steering work amount ΣW is calculated by integrating the steering work rate W detected instantaneously and instantaneously, the energy required for steering can be obtained appropriately.
(3)ドライバ状態判定コントローラ113は、自車両が自車両近傍の対象物に到達するまでの到達時間TTCを演算する。そして、ドライバ状態判定コントローラ113は、操舵仕事率ΣWの演算に際し、操舵仕事率Wを積分する積分時間を、上記到達時間TTCよりも短く設定する。
これにより、自車両が自車両近傍の対象物に到達する前に、運転者がオーバーライドしているか否かの判定を終えることができる。
(3) The driver
Accordingly, it is possible to finish the determination as to whether or not the driver is overriding before the own vehicle reaches an object in the vicinity of the own vehicle.
(4)ドライバ状態判定コントローラ113は、自車速が速いほど、オーバーライド判定閾値ΣWTHを小さく設定する。
これにより、自車速が速いほど、より僅かなオーバーライドでも検出可能となる。また、その検出に要する時間を短縮することができる。
(5)運転者がステアリングホイールに加えた操舵トルクと運転者が操舵した操舵角速度とに基づいて、運転者がステアリングホイールを操舵したことによる操舵仕事量を演算する。そして、ステアリングホイールと転舵輪との間のトルク伝達経路を機械的に分離した状態で自車両を自動的に走行させる自動走行制御を行う自動運転モード中に演算した操舵仕事量が、オーバーライド判定閾値ΣWTHを越えたとき、自動運転モードから、自動走行制御を解除して運転者による手動運転を可能とする手動運転モードへ切り替える。
これにより、運転者のオーバーライドを適切に検出し、運転モードを適切に切り替えることができる。
(4) The driver
Thereby, it becomes possible to detect even a slight override as the vehicle speed increases. Further, the time required for the detection can be shortened.
(5) Based on the steering torque applied by the driver to the steering wheel and the steering angular velocity steered by the driver, the amount of steering work by the driver steering the steering wheel is calculated. Then, the steering work amount calculated during the automatic operation mode in which the automatic traveling control for automatically traveling the host vehicle with the torque transmission path between the steering wheel and the steered wheel mechanically separated is an override determination threshold value. When ΣW TH is exceeded, the automatic operation mode is switched from the automatic operation mode to the manual operation mode in which the driver can perform manual operation.
Thereby, a driver's override can be detected appropriately and a driving mode can be switched appropriately.
(応用例)
(1)上記実施形態においては、ドライバ状態判定コントローラ113で運転者のオーバーライドを検出したとき、自動運転走行コントローラ103で、自動運転モードから手動運転モードへ徐々に移行するようにすることもできる。この場合、自動走行制御で設定した目標経路を走行するために必要な運転操作量(ステアリング操作量、アクセル操作量、ブレーキ操作量)を、徐々に運転者による運転操作量に近づけるようにする。換言すると、目標経路を走行するために必要な運転操作量に対する自動運転モードの比率を、徐々に低下するようにする。
これにより、運転者のオーバーライドを検出した後、自動運転モードから手動運転モードへ滑らかに移行することができる。そのため、自動運転モードでの運転操作量と運転者による運転操作量とが異なる場合でも、運転者に違和感を与えるのを抑制する効果がある。
(Application examples)
(1) In the above embodiment, when the driver
Thereby, after detecting the driver's override, it is possible to smoothly shift from the automatic operation mode to the manual operation mode. Therefore, even when the driving operation amount in the automatic driving mode is different from the driving operation amount by the driver, there is an effect of suppressing the driver from feeling uncomfortable.
(2)上記実施形態においては、手動運転モードで通常のSBW制御を実施する場合について説明したが、これに限定されるものではない。ステアリングシャフト2とピニオンシャフト4との間に、操舵部と転舵部とを機械的に連結及び連結解除可能なクラッチを介挿したシステムの場合、手動運転モードでは当該クラッチを締結して運転者による手動運転を可能とするようにしてもよい。
(2) In the above embodiment, the case where the normal SBW control is performed in the manual operation mode has been described, but the present invention is not limited to this. In the case of a system in which a clutch capable of mechanically connecting and disconnecting the steering unit and the steered unit is interposed between the steering
10…運転席、101…外部走行環境検出装置、102…自車両状態検出装置、103…自動運転走行コントローラ、104…ブレーキ液圧制御アクチュエータ、105…スロットル開度制御アクチュエータ、106…舵角制御アクチュエータ、107…ブレーキ装置、108…アクセル装置、109…転舵装置、110…走行速度設定装置、111…自動/手動走行切り替えスイッチ、112…報知装置、113…ドライバ状態判定コントローラ、114…操舵トルクセンサ、115…操舵角センサ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
運転者がステアリングホイールに加えた操舵トルクを検出する操舵トルク検出部と、
運転者が操舵した操舵角速度を検出する操舵角速度検出部と、
前記操舵トルク検出部で検出した操舵トルクと、前記操舵角速度検出部で検出した操舵角速度とに基づいて、運転者がステアリングホイールを操舵したことによる操舵仕事量を演算する操舵仕事量演算部と、
前記自動走行制御を行う自動運転モード中に前記操舵仕事量演算部で演算した操舵仕事量の正の成分が予め設定した判定閾値を越えたとき、前記自動運転モードから前記手動運転モードへ切り替える運転モード切替部と、を備えることを特徴とする車両用運転制御装置。 There in the automatic and operation mode, the manual operation mode and vehicle driving control device capable of switching to allow manual operation by the driver to release the automatic travel control to perform automatic travel control to automatically travel vehicle And
A steering torque detector for detecting a steering torque applied by the driver to the steering wheel;
A steering angular velocity detection unit for detecting a steering angular velocity steered by the driver;
A steering work amount calculation unit for calculating a steering work amount when the driver steers the steering wheel based on the steering torque detected by the steering torque detection unit and the steering angular velocity detected by the steering angular velocity detection unit;
Driving that switches from the automatic driving mode to the manual driving mode when a positive component of the steering work calculated by the steering work calculating unit during the automatic driving mode in which the automatic driving control is performed exceeds a preset determination threshold. A vehicle operation control device comprising: a mode switching unit;
運転者がステアリングホイールに加えた操舵トルクを検出する操舵トルク検出部と、
運転者が操舵した操舵角速度を検出する操舵角速度検出部と、
前記操舵トルク検出部で検出した操舵トルクと、前記操舵角速度検出部で検出した操舵角速度とに基づいて、運転者がステアリングホイールを操舵したことによる操舵仕事量を演算する操舵仕事量演算部と、
前記自動走行制御を行う自動運転モード中に前記操舵仕事量演算部で演算した操舵仕事量が予め設定した判定閾値を越えたとき、前記自動運転モードから前記手動運転モードへ切り替える運転モード切替部と、
自車両が自車両近傍の対象物に到達するまでの到達時間を演算する到達時間演算部と、を備え、
前記操舵仕事量演算部は、
前記操舵トルク検出部で検出した操舵トルクと、前記操舵角速度検出部で検出した操舵角速度との積を、単位時間あたりの前記操舵仕事量である操舵仕事率として演算する操舵仕事率演算部を備え、
前記操舵仕事率演算部で演算した操舵仕事率を積分することで、前記操舵仕事量を演算し、
前記操舵仕事量演算部は、前記操舵仕事率演算部で演算した操舵仕事率を積分する積分時間を、前記到達時間演算部で演算した到達時間よりも短く設定することを特徴とする車両用運転制御装置。 A vehicle driving control device capable of switching between an automatic driving mode for performing automatic driving control for automatically driving the host vehicle and a manual driving mode for canceling the automatic driving control and enabling manual driving by the driver. And
A steering torque detector for detecting a steering torque applied by the driver to the steering wheel;
A steering angular velocity detection unit for detecting a steering angular velocity steered by the driver;
A steering work amount calculation unit for calculating a steering work amount when the driver steers the steering wheel based on the steering torque detected by the steering torque detection unit and the steering angular velocity detected by the steering angular velocity detection unit;
An operation mode switching unit that switches from the automatic operation mode to the manual operation mode when a steering work amount calculated by the steering work amount calculation unit exceeds a predetermined determination threshold during the automatic operation mode for performing the automatic traveling control; ,
An arrival time calculation unit that calculates an arrival time until the host vehicle reaches an object in the vicinity of the host vehicle,
The steering work calculation unit
A steering power calculation unit that calculates a product of the steering torque detected by the steering torque detection unit and the steering angular velocity detected by the steering angular velocity detection unit as a steering power that is the steering work amount per unit time; ,
By integrating the steering power calculated by the steering power calculation unit, the steering work is calculated ,
The steering work calculation unit sets an integration time for integrating the steering power calculated by the steering power calculation unit to be shorter than the arrival time calculated by the arrival time calculation unit. Control device.
前記運転モード切替部は、前記車速検出部で検出した車速が速いほど、前記判定閾値を小さく設定することを特徴とする請求項1又は2に記載の車両用運転制御装置。 It has a vehicle speed detector that detects the vehicle speed of the host vehicle,
The operation mode switching unit, the faster the vehicle speed detected by the vehicle speed detecting section, a vehicle driving control device according to claim 1 or 2, characterized in that smaller the determination threshold.
運転者がステアリングホイールに加えた操舵トルクと運転者が操舵した操舵角速度との積を操舵仕事率として演算し、The product of the steering torque applied by the driver to the steering wheel and the steering angular velocity steered by the driver is calculated as the steering power,
前記到達時間よりも短く設定された積分時間で前記操舵仕事率を積分することで、運転者がステアリングホイールを操舵したことによる操舵仕事量を演算し、By integrating the steering power with an integration time set shorter than the arrival time, a steering work amount due to the driver steering the steering wheel is calculated,
自車両を自動的に走行させる自動走行制御を行う自動運転モード中に演算した前記操舵仕事量が、予め設定した判定閾値を越えたとき、前記自動運転モードから、前記自動走行制御を解除して運転者による手動運転を可能とする手動運転モードへ切り替えることを特徴とする車両用運転制御方法。When the steering work calculated during the automatic driving mode for performing automatic driving control for automatically driving the host vehicle exceeds a predetermined determination threshold, the automatic driving control is canceled from the automatic driving mode. A vehicle driving control method, wherein switching to a manual driving mode enabling manual driving by a driver is provided.
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