JP6304785B2 - 走行支援装置及び走行支援装置の制御方法 - Google Patents
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Description
A1.全体的な構成の説明
[A1−1.全体構成]
図1は、本発明の一実施形態に係る走行支援装置としての道路逸脱軽減システム14(以下「RDMシステム14」ともいう。)を含む車両10(以下、「自車10」ともいう。)の概略構成図である(RDM:Road Departure Mitigation)。図1に示すように、車両10は、RDMシステム14に加え、電動パワーステアリング装置12(以下「EPS装置12」という。)を備える。
(A1−2−1.EPS装置12の全体)
EPS装置12は、ステアリングホイール20(ステアリング)と、ステアリングコラム22と、中間ジョイント24と、ステアリングギアボックス26と、EPS装置12駆動用のモータ28(以下「EPSモータ28」ともいう。)と、インバータ30(以下「EPSインバータ30」ともいう。)と、車速センサ32と、モータセンサユニット34、ヨーレートセンサ36と、電動パワーステアリング電子制御装置38(以下「EPS ECU38」又は「ECU38」という。)と、低電圧バッテリ39(以下「バッテリ39」ともいう。)とを有する。
ステアリング軸42は、その一端がステアリングホイール20に固定され、他端がユニバーサルジョイント60aに連結されている。ユニバーサルジョイント60aは、ステアリング軸42の一端と軸部62の一端とを連結する。ユニバーサルジョイント60bは、軸部62の他端とピニオン軸72の一端とを連結する。ピニオン軸72のピニオン74と、車幅方向に往復動可能なラック軸80のラック歯82とが噛合する。ラック軸80の両端はそれぞれタイロッド84を介して左右の前輪86(操舵輪)に連結されている。
(A1−2−3−1.アシスト駆動系)
EPSモータ28は、ウォームギア90及びウォームホイールギア92を介してステアリング軸42に連結されている。すなわち、EPSモータ28の出力軸は、ウォームギア90に連結されている。また、ウォームギア90と噛合するウォームホイールギア92は、ステアリング軸42自体に一体的に又は弾性的に形成されている。
車速センサ32、ヨーレートセンサ36、トルクセンサ50、舵角センサ52、EPSインバータ30、モータセンサユニット34及びEPS ECU38は、アシスト駆動系を制御するアシスト制御系を構成する。以下では、アシスト駆動系、アシスト制御系及び低電圧バッテリ39を合わせて転舵アシスト系とも称する。本実施形態において、EPSモータ28の出力は、d軸及びq軸を用いるいわゆるベクトル制御により制御される。
車速センサ32は、車両10の車速V[km/h]を検出し、EPS ECU38に出力する。ヨーレートセンサ36は、車両10のヨーレートγ[rad/s]を検出し、EPS ECU38に出力する。トルクセンサ50は、ステアリング軸42に直接磁歪めっきを処理した曲げ・捩り両剛性の高い磁歪式であり、運転者からステアリングホイール20に入力されるトルク(操舵トルクTstr)に応じた電圧をEPS ECU38に出力する。舵角センサ52は、ステアリングホイール20の操舵量を示す舵角θstr[度]を検出し、EPS ECU38に出力する。車速V、ヨーレートγ、操舵トルクTstr及び舵角θstrは、EPS ECU38においてフィードフォワード制御に用いられる。
EPSインバータ30は、3相フルブリッジ型の構成とされて、直流/交流変換を行い、低電圧バッテリ39からの直流を3相の交流に変換してEPSモータ28に供給する。
モータセンサユニット34は、前記ベクトル制御においてトルク電流成分であるq軸電流(以下「モータ電流Im」という。)を検出する。本実施形態におけるモータ電流Imは、モータ28の回転方向が第1方向(例えば、車両10を右に回転させる方向)であるとき正の値とし、第2方向(例えば、車両10を左に回転させる方向)であるとき負の値とする。但し、第1方向及び第2方向を判定可能であれば、モータ電流Imを正の値のみで制御してもよい。
図1に示すように、EPS ECU38は、ハードウェアの構成として、入出力部110と、演算部112と、記憶部114とを有する。EPS ECU38は、各センサからの出力値に基づき、EPSインバータ30を介してEPSモータ28の出力を制御する。
低電圧バッテリ39は、低電圧(本実施形態では12ボルト)を出力可能な蓄電装置であり、例えば、鉛蓄電池等の2次電池を利用することができる。
図1に示すように、RDMシステム14は、前方カメラ130(以下「カメラ130」ともいう。)と、RDMスイッチ132と、モニタ134と、スピーカ136と、ブレーキ機構138と、道路逸脱軽減電子制御装置140(以下「RDM ECU140」という。)とを有する。
[A2−1.概要]
次に、本実施形態におけるEPS ECU38及びRDM ECU140における制御について説明する。EPS ECU38は、操舵アシスト制御を実行する。また、RDM ECU140は、道路逸脱軽減制御を実行する。
上記の通り、操舵アシスト制御は、運転者の操舵をアシストするための操舵アシスト力Fasiを制御する。操舵アシスト力Fasiは、トルクとして示され、運転者の操舵トルクTstrと同じ方向である。或いは、操舵アシスト力Fasiは、運転者の操舵トルクTstrと反対方向とし、反力として作用させてもよい。
(A2−3−1.RDM制御の全体的な流れ)
図2は、本実施形態におけるRDM制御のフローチャートである。図2のフローチャートは、RDMスイッチ132がオンにされている場合に実行される。図3は、本実施形態のRDM制御を実行した場合の一例を示すタイムチャートである。上記の通り、RDM制御は、車両10が走行路200から逸脱すること(白線202l、202rのいずれかからはみ出ること)を軽減する。なお、図3で示す操舵支援量Dstは、RDM制御により運転者の操舵を支援する量[m/s2]である。減速支援量Dbrは、RDM制御における自動ブレーキでの支援量[m/s2]を意味する。
図4は、逸脱予測値Glatを算出するための各種数値を説明するための図である。図4では、2本の白線202l、202r(道路境界線)によって区切られる自車10の走行路200と、目標走行点列204と、現時点における予測走行軌跡206と、操舵支援による目標走行軌跡208とが示されている。目標走行点列204は、走行路200を走行する際の理想的な軌跡(仮想線)を示す。予測走行軌跡206は、現時点におけるヨーレートγ及び車速Vから算出される自車10の軌跡(仮想線)である。目標走行軌跡208は、現時点におけるヨーレートγ及び車速Vに基づいて、目標走行点列204上の到達目標点Ptarに到達するための自車10の軌跡(仮想線)である。なお、図4では、縦にX軸を取り、横にY軸を取っている。
Glat={(2EV/L2)−γ}×V ・・・(1)
E:自車10の前方点Pfと到達目標点Ptarとの距離[m]
V:自車10の車速[m/s]
L:自車10から前方点Pfまでの距離(以下「前方点距離L」という。)[m]
γ:自車10のヨーレート[rad/s]
(A2−3−3−1.警告振動発生処理の概要)
図5は、警告振動発生処理で利用する目標舵角速度Vθtarの一例を示す図である。図5の横軸は、時間[s]であり、縦軸は、目標舵角速度Vθtar(以下「目標速度Vθtar」ともいう。)[rad/s]である。目標速度Vθtarは、ステアリング舵角θstrの角速度(以下「舵角速度Vθ」ともいう。)の目標値である。図5に示すように、警告振動発生処理では、初期処理(時点t21〜t23)と連続波生成処理(時点t23〜t39)とを行う。
次に、連続波処理における目標舵角速度Vθtarの設定方法について詳細に説明する。図5に示すように、連続波処理における目標速度Vθtarを設定する際は、まず基準波形Wrefを設定する。基準波形Wrefは、鋸歯状をしている。基準波形Wrefは、基準波形上限値THrefmax及び基準波形下限値THrefminの範囲で鋸歯状の波形となる。ここで、上記のように、反逸脱方向又は逸脱方向を運転者に通知するため、基準波形上限値THrefmaxに向かう際は、目標速度Vθtarの傾きを大きくし、基準波形下限値THrefminに向かう際は、目標速度Vθtarの傾きを小さくする。
以上説明したように、本実施形態によれば、警告振動を発生させる際、反逸脱方向へのステアリングホイール20の舵角加速度aθ(図5の時点t23等)と、逸脱方向への舵角加速度aθ(時点t24〜t26)とを相違させることで、反逸脱方向又は逸脱方向を運転者に通知する。これにより、舵角加速度aθに基づいて反逸脱方向又は逸脱方向を運転者に通知することが可能となる。従って、運転者は、反逸脱方向又は逸脱方向を容易に認識することができる。
なお、本発明は、上記実施形態に限らず、本明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、以下の構成を採用することができる。
上記実施形態では、RDMシステム14(走行支援装置)を車両10に搭載した(図1)。しかしながら、例えば、舵角加速度aθにより反逸脱方向又は逸脱方向を運転者に通知する観点からすれば、これに限らない。例えば、操作レバーを備える移動物体又は可動装置に本発明を適用してもよい。
[B2−1.EPS装置12の全体構成]
上記実施形態のEPS装置12は、EPSモータ28がステアリング軸42に操舵駆動力Fmを伝達する構成(いわゆるコラムアシスト式EPS装置)であった。しかしながら、操舵駆動力Fmを発生するものであれば、EPS装置12の構成はこれに限らない。例えば、ピニオンアシスト式EPS装置、デュアルピニオンアシスト式EPS装置、ラックアシスト式EPS装置及び電動油圧パワーステアリング装置のいずれかであってもよい。なお、電動油圧パワーステアリング装置では、電動ポンプで油圧をつくり、その油圧で操舵駆動力Fmを生成する。
上記実施形態では、EPSモータ28を3相交流ブラシレス式としたが、これに限らない。例えば、モータ28を3相交流ブラシ式、単相交流式又は直流式としてもよい。
上記実施形態では、インバータ30とバッテリ39とを直接接続したが(図1)、インバータ30とバッテリ39の間に昇圧コンバータ(図示せず)を配置してもよい。その場合、警告振動を発生させる際、反逸脱方向に舵角加速度aθを変化させるとき(図5の時点t23、t27等)は前記昇圧コンバータを作動させ、逸脱方向に舵角加速度aθを変化させるとき(時点t24〜t26等)は前記昇圧コンバータを停止させてバッテリ39の電圧をそのままインバータ30に印加することも可能である。
上記実施形態では、走行支援装置として、道路逸脱軽減制御(図2)を行うRDMシステム14を記載した(図1)。しかしながら、例えば、舵角加速度aθにより反逸脱方向又は逸脱方向を運転者に通知する観点からすれば、これに限らない。
上記実施形態では、警告振動発生処理(図2のS2)の直後に操舵支援処理(S4)を必ず行うフローとした(図2)。しかしながら、例えば、舵角加速度aθにより反逸脱方向又は逸脱方向を運転者に通知する観点からすれば、これに限らない。例えば、警告振動発生処理を行うための判定(S1のGlat≧THglat1の判定)に加え、操舵支援処理を行うための判定(Glat≧THglat3の判定)を用いることも可能である。この場合、警告振動発生処理の後、逸脱予測値Glatが閾値THglat3以上になる前に逸脱予測値Glatが低下すれば、操舵支援処理は行われない。なお、閾値THglat3は、閾値THglat1(図2のS1)よりも大きく、閾値THglat2(S5)よりも小さい値とすることができる。
Claims (9)
- 自車(10)の走行路(200)を認識する走行路認識部(130)と、
前記走行路(200)に対する前記自車(10)の将来的な又は実際の逸脱の発生を判定する逸脱判定手段(160)と、
前記将来的な又は実際の逸脱の発生が判定されたとき、ステアリング(20)に警告振動を発生させて走行支援を行う走行支援制御装置(140)と
を有する走行支援装置(14)であって、
前記ステアリング(20)の舵角の時間微分値を舵角速度と定義し、前記舵角速度の時間微分値を舵角加速度と定義するとき、前記走行支援制御装置(140)は、前記警告振動を発生させる際、前記警告振動の1周期における反逸脱方向への前記舵角加速度を逸脱方向への前記舵角加速度よりも大きくすることで、前記反逸脱方向又は前記逸脱方向を運転者に通知する
ことを特徴とする走行支援装置(14)。 - 請求項1記載の走行支援装置(14)において、
前記走行支援制御装置(140)は、前記警告振動を発生させる際、前記ステアリング(20)の舵角を変化させるモータ(28)に対する目標電流を、矩形波を基調とする連続波により設定し、前記舵角速度を示す波形が鋸歯状となるように前記警告振動を発生させる
ことを特徴とする走行支援装置(14)。 - 請求項1又は2に記載の走行支援装置(14)において、
前記走行支援制御装置(140)は、
前記警告振動を発生させる際、前記舵角速度の目標値である目標舵角速度を設定し、
前記目標舵角速度は、鋸歯状の基準波形に沿って形成されると共に、前記基準波形の先端値よりも絶対値が小さい制限値を設定し、前記制限値を超えないように前記目標舵角速度を設定する
ことを特徴とする走行支援装置(14)。 - 請求項3記載の走行支援装置(14)において、
前記走行支援制御装置(140)は、前記逸脱の程度又は前記逸脱方向若しくは前記反逸脱方向に基づいて前記制限値の絶対値を徐々に低下させる
ことを特徴とする走行支援装置(14)。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載の走行支援装置(14)において、
前記警告振動を発生させた後、前記走行支援制御装置(140)は、前記自車(10)を前記走行路(200)に戻すよう誘導するトルクを前記ステアリング(20)に付与する
ことを特徴とする走行支援装置(14)。 - 請求項5記載の走行支援装置(14)において、
前記走行支援制御装置(140)は、前記警告振動後において前記自車(10)の将来的な又は実際の逸脱の発生が存在すると判定され続けている場合、前記自車(10)の制動装置を作動させる
ことを特徴とする走行支援装置(14)。 - 自車(10)の走行路(200)を認識する走行路認識部(130)と、前記走行路(200)に対する前記自車(10)の将来的な又は実際の逸脱の発生を判定する逸脱判定手段(160)と、前記将来的な又は実際の逸脱の発生が判定されたとき、ステアリング(20)に警告振動を発生させて走行支援を行う走行支援制御装置(140)とを有する走行支援装置(14)の制御方法であって、
前記ステアリング(20)の舵角の時間微分値を舵角速度と定義し、前記舵角速度の時間微分値を舵角加速度と定義するとき、前記走行支援制御装置(140)は、前記警告振動を発生させる際、前記警告振動における反逸脱方向への前記舵角加速度を逸脱方向への前記舵角加速度よりも大きくすることで、前記反逸脱方向又は前記逸脱方向を運転者に通知し、
前記警告振動を発生させる際、前記走行支援制御装置(140)は、
前記ステアリング(20)の舵角を変化させるモータ(28)に対する目標電流を、矩形波を基調とする連続波により設定し、
前記反逸脱方向への前記舵角加速度を前記逸脱方向への前記舵角加速度よりも大きくし、
前記舵角速度を示す波形が鋸歯状となるように前記警告振動を発生させる
ことを特徴とする走行支援装置(14)の制御方法。 - 請求項7に記載の走行支援装置(14)の制御方法において、
前記走行支援制御装置(140)は、
前記警告振動を発生させる際、前記舵角速度の目標値である目標舵角速度を設定し、
前記目標舵角速度は、鋸歯状の基準波形に沿って形成されると共に、前記基準波形の先端値よりも絶対値が小さい制限値を設定し、前記制限値を超えないように前記目標舵角速度を設定し、
前記逸脱の程度又は前記逸脱方向若しくは前記反逸脱方向に基づいて前記制限値の絶対値を徐々に低下させる
ことを特徴とする走行支援装置(14)の制御方法。 - 請求項7又は8記載の走行支援装置(14)の制御方法において、
前記警告振動を発生させた後、前記走行支援制御装置(140)は、
前記自車(10)を前記走行路(200)に戻すよう誘導するトルクを前記ステアリング(20)に付与し、
前記自車(10)の将来的な又は実際の逸脱の発生が存在すると判定され続けている場合、前記自車(10)の制動装置を作動させる
ことを特徴とする走行支援装置(14)の制御方法。
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