JP6497806B2 - Vehicle lane departure prevention control device - Google Patents
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Description
本発明は、自車両が走行車線から逸脱しそうな場合に、アクチュエータを作動させて車線からの逸脱を防止する車両の車線逸脱防止制御装置に関する。 The present invention relates to a lane departure prevention control device for a vehicle that operates an actuator to prevent departure from a lane when the host vehicle is likely to depart from a traveling lane.
近年、車両においては、運転を支援する様々な装置が開発、実用化されており、車線からの逸脱を防止する車線逸脱防止制御装置もそのような装置の一つである。例えば、特開2008−195402号公報(以下、特許文献1)では、走行中の車両が車線を逸脱すると判断したときに、車両に警報トルクを付加して車線逸脱を防止する運転支援装置において、自車における操舵トルクと横加速度との実特性から摩擦補償量を求め、印加トルクを設定する技術が開示されている。 In recent years, various devices that support driving have been developed and put into practical use in vehicles, and a lane departure prevention control device that prevents departure from a lane is one of such devices. For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 2008-195402 (hereinafter referred to as Patent Document 1), when it is determined that a running vehicle deviates from the lane, an alarm torque is added to the vehicle to prevent the lane departure. A technique for obtaining a friction compensation amount from actual characteristics of steering torque and lateral acceleration in the host vehicle and setting an applied torque is disclosed.
ところで、上述の特許文献1に開示されるような車線逸脱防止制御装置では、操舵系を回動させるための摩擦補償を制御目標値(目標旋回量)に追従させるように行うと、制御が目標値に到達した後も目標値周辺で摩擦補償値の切り替えが発生する。特にピニオンアシスト方式の電動パワーステアリングの場合、モータ出力がウォームギアを介してピニオントルクに変換され、ユニバーサルジョイントを介してステアリングホイールに伝達するトルクと、ラックを介して前輪の回動トルクとなるが、一般的に存在する摩擦が、後者に対して前者の方が小さい。そのため、前輪を回動させるために十分な摩擦補償を行った場合、車線逸脱防止制御中にドライバがステアリングホイールを把持していると、ドライバに制御量(例えば、制御トルク)の脈動感を感じさせてしまうという課題がある。
By the way, in the lane departure prevention control device as disclosed in
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ドライバに対し脈動感等の違和感を与えることなく自然なフィーリングで精度の良い車線逸脱防止制御を行うことができる車両の車線逸脱防止制御装置を提供することを目的としている。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a vehicle lane departure prevention control device capable of performing accurate lane departure prevention control with natural feeling without giving a driver a sense of incongruity such as pulsation. It is intended to provide.
本発明の車両の車線逸脱防止制御装置の一態様は、自車両が走行する車線の情報を該車線に対する該自車両の位置情報と共に車線情報として検出する車線情報検出手段と、上記自車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、上記自車両の実際の旋回量を検出する旋回量検出手段と、上記車線情報と上記自車両の走行状態に基づいて上記車線からの逸脱を防止する目標旋回量を算出する目標旋回量算出手段と、上記目標旋回量に基づき上記車線からの逸脱を防止するための電動パワーステアリングモータを動作させる制御トルクを算出する制御量算出手段と、上記目標旋回量と上記実際の旋回量とに基づき上記制御トルクに対する操舵系の摩擦を補償する摩擦補償値を算出する摩擦補償値設定手段とを備える車両の車線逸脱防止制御装置において、上記摩擦補償値設定手段は、上記操舵系の操舵輪側の摩擦力に応じて予め設定する第1の摩擦補償値と上記操舵系のステアリングホイール側の摩擦力に応じて予め設定する第2の摩擦補償値とを有し、上記目標旋回量と上記実際の旋回量との差分の絶対値が予め設定する閾値以上発生した場合に上記第1の摩擦補償値を上記摩擦補償値として選択設定する一方、上記目標旋回量と上記実際の旋回量との差分の絶対値が上記閾値未満の場合には上記第2の摩擦補償値を上記摩擦補償値として選択設定し、上記制御量算出手段は上記制御トルクに対する上記操舵系の摩擦を上記摩擦補償値で補償する。 One aspect of the lane departure prevention control device for a vehicle of the present invention, the lane information detecting means for detecting information on the lane on which the vehicle is traveling as the lane information with the position information of the vehicle with respect to the lane, the travel of the vehicle A driving state detecting means for detecting a state, a turning amount detecting means for detecting an actual turning amount of the host vehicle, and a target turning for preventing a departure from the lane based on the lane information and the driving state of the host vehicle. a target turning amount calculating means for calculating an amount and a control amount calculating means for calculating a control torque for operating the electric power steering motor of the order to prevent the departure from the lane based on the target turning amount, the target turning amount And a friction compensation value setting means for calculating a friction compensation value for compensating the friction of the steering system with respect to the control torque based on the actual turning amount. There are, the friction compensation value setting means, first set in advance according to the frictional force of the first friction compensation value and the steering system steering wheel side to be set in advance according to the frictional force of the steering wheel side of the steering system The first friction compensation value is selected as the friction compensation value when the absolute value of the difference between the target turning amount and the actual turning amount is greater than or equal to a preset threshold value. while setting, when the absolute value of the difference between the target turning amount and the actual turning amount is less than the threshold value is selected and set the second friction compensation value as the friction compensation value, the control amount calculation The means compensates the friction of the steering system with respect to the control torque with the friction compensation value .
本発明による車両の車線逸脱防止制御装置によれば、ドライバに対し脈動感等の違和感を与えることなく自然なフィーリングで精度の良い車線逸脱防止制御を行うことが可能となる。 According to the vehicle lane departure prevention control apparatus of the present invention, it is possible to perform accurate lane departure prevention control with natural feeling without giving the driver a feeling of strangeness such as pulsation.
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1において、符号1は操舵角をドライバ入力と独立して設定自在な電動パワーステアリング装置を示し、この電動パワーステアリング装置1は、ステアリング軸2が、図示しない車体フレームにステアリングコラム3を介して回動自在に支持されており、その一端が運転席側へ延出され、他端がエンジンルーム側へ延出されている。ステアリング軸2の運転席側端部には、ステアリングホイール4が固設され、また、エンジンルーム側へ延出する端部には、ピニオン軸5が連設されている。
In FIG. 1,
エンジンルームには、車幅方向へ延出するステアリングギヤボックス6が配設されており、このステアリングギヤボックス6にラック軸7が往復移動自在に挿通支持されている。このラック軸7に形成されたラック(図示せず)に、ピニオン軸5に形成されたピニオンが噛合されて、ラックアンドピニオン式のステアリングギヤ機構が形成されている。
A steering gear box 6 extending in the vehicle width direction is disposed in the engine room, and a
また、ラック軸7の左右両端はステアリングギヤボックス6の端部から各々突出されており、その端部に、タイロッド8を介してフロントナックル9が連設されている。このフロントナックル9は、操舵輪としての左右輪10L,10Rを回動自在に支持すると共に、車体フレームに転舵自在に支持されている。従って、ステアリングホイール4を操作し、ステアリング軸2、ピニオン軸5を回転させると、このピニオン軸5の回転によりラック軸7が左右方向へ移動し、その移動によりフロントナックル9がキングピン軸(図示せず)を中心に回動して、左右輪(操舵輪)10L,10Rが左右方向へ転舵される。
The left and right ends of the
また、ピニオン軸5にアシスト伝達機構11を介して、電動パワーステアリングモータ(電動モータ)12が連設されており、この電動モータ12にてステアリングホイール4に加える操舵トルクのアシスト、及び、設定された目標旋回量(例えば、目標ヨーレートγref)となるような制御トルクTpの付加が行われる。電動モータ12は、後述する操舵制御部20から制御トルクTpがモータ駆動部21に出力されてモータ駆動部21により駆動される。
Further, an electric power steering motor (electric motor) 12 is connected to the
操舵制御部20は、ドライバの操舵力を補助する電動パワーステアリング制御機能、車両を目標進行路に沿って走行させるレーンキープ制御機能、逸脱判定線として、本実施の形態では、車線の車線区画線からの逸脱を防止する車線逸脱防止制御機能等を有して構成されるが、以下特に、車線逸脱防止制御機能の構成について説明する。
The
操舵制御部20には、車線区画線を検出し、自車両が走行する車線の情報(車線区画線の位置、曲率等)を該車線に対する自車両の位置情報(車線区画線までの距離、車線に対する車両の姿勢角(対車線ヨー角)等)を車線情報として検出する前方認識装置31が接続され、車速Vを検出する車速センサ32、実際の旋回量である実ヨーレートγを検出する旋回量検出手段としてのヨーレートセンサ33、ドライバのステアリングホイールの保持、非保持を検出するステアリングホイール保持状態検出装置34が接続されている。
The
前方認識装置31は、例えば、車室内の天井前方に一定の間隔をもって取り付けられ、車外の対象を異なる視点からステレオ撮像する1組のカメラと、このカメラからの画像データを処理するステレオ画像処理装置とから構成されている。
The
前方認識装置31のステレオ画像処理装置における、カメラからの画像データの処理は、例えば以下のように行われる。まず、カメラで撮像した自車両の進行方向の1組のステレオ画像対に対し、対応する位置のずれ量から距離情報を求め、距離画像を生成する。
The processing of image data from the camera in the stereo image processing device of the
白線等の車線区画線データの認識では、車線区画線は道路面と比較して高輝度であるという知得に基づき、道路の幅方向の輝度変化を評価して、画像平面における左右の車線区画線の位置を画像平面上で特定する。この車線区画線の実空間上の位置(x,y,z)は、画像平面上の位置(i,j)とこの位置に関して算出された視差とに基づいて、すなわち、距離情報に基づいて、周知の座標変換式より算出される。自車両の位置を基準に設定された実空間の座標系は、本実施の形態では、例えば、図5に示すように、カメラの中央真下の道路面を原点Oとして、車幅方向をX軸(左方向を「+」)、車高方向をY軸(上方向を「+」)、車長方向(距離方向)をZ軸(前方向を「+」)とする。このとき、X−Z平面(Y=0)は、道路が平坦な場合、道路面と一致する。道路モデルは、道路上の自車両の車線を距離方向に複数区間に分割し、各区間における左右の車線区画線を所定に近似して連結することによって表現される。尚、本実施の形態では、車線の形状を1組のカメラからの画像を基に認識する例で説明したが、他に、単眼カメラ、カラーカメラからの画像情報を基に求めるものであっても良い。 In recognition of lane line data such as white lines, based on the knowledge that the lane line is brighter than the road surface, the luminance change in the width direction of the road is evaluated, and the left and right lane lines in the image plane are evaluated. The position of the line is specified on the image plane. The position (x, y, z) of the lane marking in the real space is based on the position (i, j) on the image plane and the parallax calculated with respect to this position, that is, based on the distance information. It is calculated from a known coordinate conversion formula. In the present embodiment, for example, as shown in FIG. 5, the coordinate system of the real space set based on the position of the host vehicle is the road surface directly below the center of the camera as the origin O, and the vehicle width direction is the X axis. (Left direction is “+”), vehicle height direction is Y-axis (upward direction is “+”), and vehicle length direction (distance direction) is Z-axis (front direction is “+”). At this time, the XZ plane (Y = 0) coincides with the road surface when the road is flat. The road model is expressed by dividing the lane of the host vehicle on the road into a plurality of sections in the distance direction, and connecting the left and right lane markings in each section to a predetermined approximation. In this embodiment, the example of recognizing the shape of the lane based on images from a set of cameras has been described. However, the lane shape is obtained based on image information from a monocular camera and a color camera. Also good.
前方認識装置31では、取得した左右車線区画線の近似処理を実行する。具体的には、自車両の左側の車線区画線は最小自乗法により、以下の(1)式により近似される。
The
x=AL・z2+BL・z+CL …(1)
また、自車両の右側の車線区画線は最小自乗法により、以下の(2)式により近似される。
x = AL · z 2 + BL · z + CL (1)
Further, the lane marking on the right side of the host vehicle is approximated by the following equation (2) by the method of least squares.
x=AR・z2+BR・z+CR …(2)
ここで、上述の(1)式、(2)式における、「AL」と「AR」は、それぞれの曲線における曲率を示し、左側の車線区画線の曲率κLは、2・ALであり、右側の車線区画線の曲率κRは、2・ARである。従って、車線の曲率κは、以下の(3)式となる。
x = AR · z 2 + BR · z + CR (2)
In the above equations (1) and (2), “AL” and “AR” indicate the curvature of each curve, the curvature κL of the left lane marking is 2 · AL, and the right side The curvature κR of the lane marking is 2 · AR. Therefore, the curvature κ of the lane is expressed by the following equation (3).
κ=(2・AL+2・AR)/2=AL+AR …(3)
また、(1)式、(2)式における、「BL」と「BR」は、それぞれの曲線の自車両の幅方向における傾きを示し、「CL」と「CR」は、それぞれの曲線の自車両の幅方向における位置を示す(図5参照)。
κ = (2 · AL + 2 · AR) / 2 = AL + AR (3)
In the equations (1) and (2), “BL” and “BR” indicate the inclinations of the respective curves in the width direction of the host vehicle, and “CL” and “CR” indicate the respective curves. The position in the width direction of the vehicle is shown (see FIG. 5).
更に、前方認識装置31は、自車両の対車線ヨー角θyawを、以下の(4)式により算出する。
Further, the
θyaw=tan−1((BL+BR)/2) …(4)
以上のように前方認識装置31で検出され、算出された車線情報は操舵制御部20に入力され、前方認識装置31は車線情報検出手段として設けられている。
θyaw = tan −1 ((BL + BR) / 2) (4)
As described above, the lane information detected and calculated by the
また、ステアリングホイール保持状態検出装置34は、例えば、特開2007−299048号公報に開示されるような、ステアリングホイール4に複数箇所設けて温度変化や振動(脈拍等による)、圧力変化、電圧変化等を検出することによりドライバのステアリングホイール4の保持、非保持を検出するステアリングタッチセンサである。尚、車内カメラ等によりドライバのステアリングホイール4の保持、非保持を検出するものであっても良い。
Further, the steering wheel holding
そして、操舵制御部20は、上述の各入力信号に基づいて、車線に沿って走行するのに必要な車線曲率旋回用目標ヨーレートγref_laneを算出し、自車両の車線からの逸脱状態を予測し、該逸脱状態に応じて車線からの逸脱を防止する逸脱防止挙動用目標ヨーレートγref_turnを算出し、車線曲率旋回用目標ヨーレートγref_laneと逸脱防止挙動用目標ヨーレートγref_turnとに基づき目標ヨーレートγrefを算出し、車線曲率旋回用目標ヨーレートγref_laneに基づき車線曲率旋回用フィードフォワードトルクTp_ff_laneを算出し、逸脱防止挙動用目標ヨーレートγref_turnに基づき逸脱防止挙動用フィードフォワードトルクTp_ff_turnを算出し、目標ヨーレートγrefに基づいて目標ヨーレートフィードバックトルクTp_fbを算出する。また、操舵系の操舵輪10L、10R側の摩擦力に応じて予め設定する第1の摩擦補償値Tp_fsaと操舵系のステアリングホイール4側の摩擦力に応じて予め設定する第2の摩擦補償値Tp_fswのどちらか一方を、車線情報と自車両の走行状態に基づいて操舵系の摩擦補償値Tp_fとして選択設定する。そして、これら車線曲率旋回用フィードフォワードトルクTp_ff_lane、逸脱防止挙動用フィードフォワードトルクTp_ff_turn、目標ヨーレートフィードバックトルクTp_fb、摩擦補償値Tp_fにより制御トルクTpを算出してモータ駆動部21に出力する。
Then, the
このため、操舵制御部20は、図2に示すように、車線曲率旋回用目標ヨーレート算出部20a、逸脱防止挙動用目標ヨーレート算出部20b、目標ヨーレート算出部20c、車線曲率旋回用フィードフォワードトルク算出部20d、逸脱防止挙動用フィードフォワードトルク算出部20e、目標ヨーレートフィードバックトルク算出部20f、摩擦補償値設定部20g、制御トルク算出部20hから主要に構成されている。
Therefore, as shown in FIG. 2, the
車線曲率旋回用目標ヨーレート算出部20aは、前方認識装置31から車線の曲率κが入力され、車速センサ32から車速Vが入力される。そして、例えば、以下の(5)式により、車線に沿って走行するのに必要な車線曲率旋回用目標ヨーレートγref_lane(第1の目標旋回量)を算出し、目標ヨーレート算出部20c、車線曲率旋回用フィードフォワードトルク算出部20dに出力する。
The lane curvature turning target yaw
γref_lane=κ・V …(5)
逸脱防止挙動用目標ヨーレート算出部20bは、前方認識装置31から車線区画線の近似結果、自車両の対車線ヨー角θyawが入力され、車速センサ32から車速Vが入力される。そして、例えば、以下の(6)式、或いは、(10)式により、逸脱状態に応じて車線からの逸脱を防止する逸脱防止挙動用目標ヨーレートγref_turn(第2の目標旋回量)を算出し、目標ヨーレート算出部20c、逸脱防止挙動用フィードフォワードトルク算出部20eに出力する。
・自車両の対車線ヨー角θyawが車線逸脱方向の場合
γref_turn=−θyaw/ttlc …(6)
ここで、ttlcは、現在の走行状態で車線から逸脱する車線逸脱予想時間であり、例えば、以下の(7)式により算出する。
γref_lane = κ · V (5)
The target yaw
・ When the lane yaw angle θyaw of the host vehicle is in the lane departure direction γref_turn = −θyaw / ttlc (6)
Here, ttlc is an expected lane departure time that deviates from the lane in the current traveling state, and is calculated by the following equation (7), for example.
ttlc=L/(V・sin(θyaw)) …(7)
ここで、Lは車線区画線から自車両までの距離(車線区画線車両距離)であり、以下の(8)式により算出できる。
ttlc = L / (V · sin (θyaw)) (7)
Here, L is the distance from the lane line to the host vehicle (lane line vehicle distance), and can be calculated by the following equation (8).
L=((CL−CR)−TR)/2−xv …(8)
この(8)式において、TRは車両のトレッドであり、本発明の実施の形態では、タイヤ位置を車線逸脱判定の基準に用いるものとする(図5参照)。また、xvは車線中央からの車線幅方向車両横位置であり、以下の(9)式により、算出できる。
L = ((CL-CR) -TR) / 2-xv (8)
In the equation (8), TR is a tread of the vehicle, and in the embodiment of the present invention, the tire position is used as a reference for determining lane departure (see FIG. 5). Further, xv is the vehicle lateral position in the lane width direction from the center of the lane, and can be calculated by the following equation (9).
xv=(CL+CR)/2 …(9)
・自車両の対車線ヨー角θyawが車線反逸脱方向の場合
γref_turn=−(θref_yaw−θyaw)/tref …(10)
ここで、θref_yawは予め実験・計算等により設定しておいたヨー角、trefは予め実験・計算等により設定しておいた制御目標時間である。
xv = (CL + CR) / 2 (9)
When the host vehicle's yaw angle θyaw to the lane is in the direction away from the lane γref_turn = − (θref_yaw−θyaw) / tref (10)
Here, θref_yaw is a yaw angle that has been set in advance by experiments and calculations, and tref is a control target time that has been set in advance by experiments and calculations.
目標ヨーレート算出部20cは、車線曲率旋回用目標ヨーレート算出部20aから車線曲率旋回用目標ヨーレートγref_laneが入力され、逸脱防止挙動用目標ヨーレート算出部20bから逸脱防止挙動用目標ヨーレートγref_turnが入力される。そして、以下の(11)式により、目標ヨーレートγrefを算出し、目標ヨーレートフィードバックトルク算出部20f、摩擦補償値設定部20gに出力する。
The target yaw
γref=γref_lane+γref_turn …(11)
このように、目標ヨーレート算出部20cは、目標旋回量算出手段として設けられている。
γref = γref_lane + γref_turn (11)
Thus, the target yaw
車線曲率旋回用フィードフォワードトルク算出部20dは、車線曲率旋回用目標ヨーレート算出部20aから車線曲率旋回用目標ヨーレートγref_laneが入力される。そして、例えば、以下の(12)式により、車線曲率旋回用フィードフォワードトルクTp_ff_laneを算出し、制御トルク算出部20hに出力する。
The lane curvature turning feedforward
Tp_ff_lane=Ktrq・γref_lane …(12)
ここで、Ktrqはトルク換算フィードフォワードゲインである。
Tp_ff_lane = Ktrq · γref_lane (12)
Here, Ktrq is a torque conversion feedforward gain.
逸脱防止挙動用フィードフォワードトルク算出部20eは、逸脱防止挙動用目標ヨーレート算出部20bから逸脱防止挙動用目標ヨーレートγref_turnが入力される。そして、例えば、以下の(13)式により、逸脱防止挙動用フィードフォワードトルクTp_ff_turnを算出し、制御トルク算出部20hに出力する。
The departure prevention behavior feedforward
Tp_ff_turn=Ktrq・γref_turn …(13)
目標ヨーレートフィードバックトルク算出部20fは、ヨーレートセンサ33から実ヨーレートγが入力され、目標ヨーレート算出部20cから目標ヨーレートγrefが入力される。そして、例えば、以下の(14)式により、目標ヨーレートフィードバックトルクTp_fbを算出し、制御トルク算出部20hに出力する。
Tp_ff_turn = Ktrq · γref_turn (13)
The target yaw rate feedback torque calculator 20f receives the actual yaw rate γ from the
Tp_fb=Kp・(γref−γ)+Ki・∫(γref−γ)dt
+Kd・d(γref−γ)/dt …(14)
ここで、Kpは比例ゲイン、Kiは積分ゲイン、Kdは微分ゲインである。
Tp_fb = Kp · (γref−γ) + Ki ·) (γref−γ) dt
+ Kd · d (γref−γ) / dt (14)
Here, Kp is a proportional gain, Ki is an integral gain, and Kd is a differential gain.
摩擦補償値設定部20gは、ヨーレートセンサ33から実ヨーレートγが入力され、ステアリングホイール保持状態検出装置34からドライバのステアリングホイール4の保持、非保持の判定結果が入力され、目標ヨーレート算出部20cから目標ヨーレートγrefが入力される。そして、目標ヨーレートγrefと該目標ヨーレートγrefに対するヨーレートγとに基づき操舵系の摩擦を補償する摩擦補償値Tp_fを設定し、例えば、目標ヨーレートγrefと実ヨーレートの偏差に応じて符号を付与し(γref>γの場合は「+」、γref≦γの場合は「−」)、制御トルク算出部20hに出力する。
The friction compensation
この摩擦補償値Tp_f設定は、具体的には、図4に示すフローチャートに従って実行され、初期値として第1の摩擦補償値Tp_fsaが操舵系の摩擦補償値Tp_fに設定された操舵系において、目標ヨーレートの絶対値|γref|に近づく実ヨーレートの絶対値|γ|が目標ヨーレートの絶対値|γref|を上回った場合には、操舵系の摩擦補償値Tp_fに第2の摩擦補償値Tp_fswが設定される。そして、摩擦補償値Tp_fが第2の摩擦補償値Tp_fswに設定されている状態から、目標ヨーレートγrefと実ヨーレートの偏差が予め設定しておいた閾値を超えた場合に、再度、第1の摩擦補償値Tp_fsaが操舵系の摩擦補償値Tp_fに設定される。 Specifically, the friction compensation value Tp_f is set according to the flowchart shown in FIG. 4. In the steering system in which the first friction compensation value Tp_fsa is set as the friction compensation value Tp_f of the steering system as an initial value, the target yaw rate is set. When the absolute value | γ | of the actual yaw rate approaching the absolute value of | γref | exceeds the absolute value | γref | of the target yaw rate, the second friction compensation value Tp_fsw is set to the friction compensation value Tp_f of the steering system. The Then, from the state where the friction compensation value Tp_f is set to the second friction compensation value Tp_fsw, when the deviation between the target yaw rate γref and the actual yaw rate exceeds a preset threshold value, the first friction is again performed. The compensation value Tp_fsa is set to the friction compensation value Tp_f of the steering system.
ここで、第1の摩擦補償値Tp_fsaは、予め実験、計算、学習等により設定しておいた操舵系の前輪を回動させるのに必要な摩擦補償値であり、第2の摩擦補償値Tp_fswは、予め実験、計算、学習等により設定しておいた操舵系のステアリングホイール側の摩擦力に応じた摩擦補償値であり、第1の摩擦補償値Tp_fsa>第2の摩擦補償値Tp_fswである。 Here, the first friction compensation value Tp_fsa is a friction compensation value necessary for turning the front wheel of the steering system, which has been set in advance through experiments, calculations, learning, and the like, and the second friction compensation value Tp_fsw. Is a friction compensation value according to the friction force on the steering wheel side of the steering system, which is set in advance by experiment, calculation, learning, etc., and the first friction compensation value Tp_fsa> the second friction compensation value Tp_fsw. .
上述の摩擦補償値Tp_fの設定を、図4のフローチャートで、以下説明する。 The setting of the friction compensation value Tp_f will be described below with reference to the flowchart of FIG.
まず、ステップ(以下、「S」と略称)201で、初期値若しくは前回値として第1の摩擦補償値Tp_fsaが操舵系の摩擦補償値Tp_fに設定されているか否か判定し、第1の摩擦補償値Tp_fsaが操舵系の摩擦補償値Tp_fに設定されている場合は、S202に進む。 First, in step (hereinafter abbreviated as “S”) 201, it is determined whether or not the first friction compensation value Tp_fsa is set to the friction compensation value Tp_f of the steering system as an initial value or a previous value, and the first friction is determined. When the compensation value Tp_fsa is set to the friction compensation value Tp_f of the steering system, the process proceeds to S202.
S202では、逸脱方向が左方向か右方向か判定され、左方向の場合はS203に進む。 In S202, it is determined whether the departure direction is the left direction or the right direction. If the departure direction is the left direction, the process proceeds to S203.
S203では、目標ヨーレートの絶対値|γref|に近づく実ヨーレートの絶対値|γ|が目標ヨーレートの絶対値|γref|を上回ったか否か、すなわち、γ<γrefか否か判定され、γ<γrefの場合は、S204に進み、第2の摩擦補償値Tp_fswを操舵系の摩擦補償値Tp_fに設定して(Tp_f=Tp_fsw)、プログラムを抜ける。 In S203, it is determined whether or not the absolute value | γ | of the actual yaw rate approaching the absolute value | γref | of the target yaw rate exceeds the absolute value | γref | of the target yaw rate, that is, whether γ <γref or not. In this case, the process proceeds to S204, the second friction compensation value Tp_fsw is set to the friction compensation value Tp_f of the steering system (Tp_f = Tp_fsw), and the program is exited.
逆に、目標ヨーレートの絶対値|γref|に近づく実ヨーレートの絶対値|γ|が目標ヨーレートの絶対値|γref|を未だ上回っていない場合、すなわち、γ≧γrefの場合は、そのままプログラムを抜ける。尚、この場合、Tp_f=Tp_fsaとなっている。 Conversely, if the absolute value | γ | of the actual yaw rate approaching the absolute value | γref | of the target yaw rate has not yet exceeded the absolute value | γref | of the target yaw rate, that is, if γ ≧ γref, the program is directly exited. . In this case, Tp_f = Tp_fsa.
一方、上述のS202で、右方向と判定されるとS205に進む。 On the other hand, if it is determined in the above-described S202 that the direction is rightward, the process proceeds to S205.
S205では、目標ヨーレートの絶対値|γref|に近づく実ヨーレートの絶対値|γ|が目標ヨーレートの絶対値|γref|を上回ったか否か、すなわち、γ>γrefか否か判定され、γ>γrefの場合は、S206に進み、第2の摩擦補償値Tp_fswを操舵系の摩擦補償値Tp_fに設定して(Tp_f=Tp_fsw)、プログラムを抜ける。 In S205, it is determined whether or not the absolute value | γ | of the actual yaw rate approaching the absolute value | γref | of the target yaw rate exceeds the absolute value | γref | of the target yaw rate, that is, whether γ> γref or not. In this case, the process proceeds to S206, the second friction compensation value Tp_fsw is set to the friction compensation value Tp_f of the steering system (Tp_f = Tp_fsw), and the program is exited.
逆に、目標ヨーレートの絶対値|γref|に近づく実ヨーレートの絶対値|γ|が目標ヨーレートの絶対値|γref|を未だ上回っていない場合、すなわち、γ≦γrefの場合は、そのままプログラムを抜ける。尚、この場合、Tp_f=Tp_fsaとなっている。 On the other hand, if the absolute value | γ | of the actual yaw rate approaching the absolute value | γref | of the target yaw rate has not yet exceeded the absolute value | γref | of the target yaw rate, that is, if γ ≦ γref, the program is directly exited. . In this case, Tp_f = Tp_fsa.
また、前述のS201で、初期値若しくは前回値として第1の摩擦補償値Tp_fsaが操舵系の摩擦補償値Tp_fに設定されていないと判定された場合、すなわち、第2の摩擦補償値Tp_fswが操舵系の摩擦補償値Tp_fに設定されている場合、S207に進み、ステアリングホイール4が保持状態か否か判定される。
In S201 described above, when it is determined that the first friction compensation value Tp_fsa is not set to the steering system friction compensation value Tp_f as the initial value or the previous value, that is, the second friction compensation value Tp_fsw is steered. When the friction compensation value Tp_f of the system is set, the process proceeds to S207 to determine whether or not the
そして、ステアリングホイール4が保持状態の場合は、そのままプログラムを抜け(すなわち、Tp_f=Tp_fsw)、逆に、ステアリングホイール4が保持状態ではない場合は、S208に進む。
If the
S208では、目標ヨーレートγrefと実ヨーレートγの偏差の絶対値|γref−γ|が予め実験、計算等により設定しておいた閾値γccと比較され、|γref−γ|≧γccの場合は、S209に進み、第1の摩擦補償値Tp_fsaを操舵系の摩擦補償値Tp_fに設定し(Tp_f=Tp_fsa)、プログラムを抜ける。 In S208, the absolute value | γref−γ | of the deviation between the target yaw rate γref and the actual yaw rate γ is compared with a threshold value γcc previously set by experiment, calculation, etc. If | γref−γ | ≧ γcc, S209 Then, the first friction compensation value Tp_fsa is set to the friction compensation value Tp_f of the steering system (Tp_f = Tp_fsa), and the program is exited.
逆に、|γref−γ|<γccの場合は、そのままプログラムを抜ける。尚、この場合、Tp_f=Tp_fswとなっている。 Conversely, if | γref−γ | <γcc, the program exits as it is. In this case, Tp_f = Tp_fsw.
このように、摩擦補償値設定部20gは、摩擦補償値設定手段として設けられている。
Thus, the friction compensation
制御トルク算出部20hは、車線曲率旋回用フィードフォワードトルク算出部20dから車線曲率旋回用フィードフォワードトルクTp_ff_laneが入力され、逸脱防止挙動用フィードフォワードトルク算出部20eから逸脱防止挙動用フィードフォワードトルクTp_ff_turnが入力され、目標ヨーレートフィードバックトルク算出部20fから目標ヨーレートフィードバックトルクTp_fbが入力され、摩擦補償値設定部20gから摩擦補償値Tp_fが入力される。そして、以下の(15)式により、制御トルクTpを算出してモータ駆動部21に出力する。
The control
Tp=Tp_ff_lane+Tp_ff_turn+Tp_fb+Tp_f …(15)
このように、本発明の実施の形態では、制御トルク算出部20hは制御量算出手段として設けられている。
Tp = Tp_ff_lane + Tp_ff_turn + Tp_fb + Tp_f (15)
Thus, in the embodiment of the present invention, the
次に、上述の操舵制御部20で実行される車線逸脱防止制御を、図3のフローチャートで説明する。
Next, the lane departure prevention control executed by the
まず、S101で、車線曲率旋回用目標ヨーレート算出部20aは、前述の(5)式により、車線に沿って走行するのに必要な車線曲率旋回用目標ヨーレートγref_laneを算出する。
First, in S101, the lane curvature turning target yaw
次いで、S102に進み、逸脱防止挙動用目標ヨーレート算出部20bは、例えば、前述の(6)式、或いは、(10)式により、逸脱状態に応じて車線からの逸脱を防止する逸脱防止挙動用目標ヨーレートγref_turnを算出する。
Next, the process proceeds to S102, and the target yaw rate calculation unit for
次に、S103に進んで、目標ヨーレート算出部20cは、前述の(11)式により、目標ヨーレートγrefを算出する。
Next, proceeding to S103, the target yaw
次いで、S104に進み、車線曲率旋回用フィードフォワードトルク算出部20dは、前述の(12)式により、車線曲率旋回用フィードフォワードトルクTp_ff_laneを算出する。
Next, in S104, the lane curvature turning feedforward
次に、S105に進んで、逸脱防止挙動用フィードフォワードトルク算出部20eは、前述の(13)式により、逸脱防止挙動用フィードフォワードトルクTp_ff_turnを算出する。
Next, proceeding to S105, the departure prevention behavior feedforward
次いで、S106に進み、目標ヨーレートフィードバックトルク算出部20fは、前述の(14)式により、目標ヨーレートフィードバックトルクTp_fbを算出する。 Next, in S106, the target yaw rate feedback torque calculation unit 20f calculates the target yaw rate feedback torque Tp_fb by the above-described equation (14).
次に、S107に進み、摩擦補償値設定部20gで摩擦補償値Tp_fを設定する。
Next, in S107, the friction compensation value Tp_f is set by the friction compensation
そして、制御トルク算出部20hは、前述の(15)式により、制御トルクTpを算出してモータ駆動部21に出力してプログラムを抜ける。
Then, the control
このように、本発明の実施の形態では、車線に沿って走行するのに必要な車線曲率旋回用目標ヨーレートγref_laneを算出し、自車両の車線からの逸脱状態を予測し、該逸脱状態に応じて車線からの逸脱を防止する逸脱防止挙動用目標ヨーレートγref_turnを算出し、車線曲率旋回用目標ヨーレートγref_laneと逸脱防止挙動用目標ヨーレートγref_turnとに基づき目標ヨーレートγrefを算出し、車線曲率旋回用目標ヨーレートγref_laneに基づき車線曲率旋回用フィードフォワードトルクTp_ff_laneを算出し、逸脱防止挙動用目標ヨーレートγref_turnに基づき逸脱防止挙動用フィードフォワードトルクTp_ff_turnを算出し、目標ヨーレートγrefに基づいて目標ヨーレートフィードバックトルクTp_fbを算出する。また、操舵系の操舵輪10L、10R側の摩擦力に応じて予め設定する第1の摩擦補償値Tp_fsaと操舵系のステアリングホイール4側の摩擦力に応じて予め設定する第2の摩擦補償値Tp_fswのどちらか一方を、車線情報と自車両の走行状態に基づいて操舵系の摩擦補償値Tp_fとして選択設定する。そして、これら車線曲率旋回用フィードフォワードトルクTp_ff_lane、逸脱防止挙動用フィードフォワードトルクTp_ff_turn、目標ヨーレートフィードバックトルクTp_fb、摩擦補償値Tp_fにより制御トルクTpを算出する。
As described above, in the embodiment of the present invention, the target yaw rate γref_lane for turning the lane curvature necessary for traveling along the lane is calculated, the deviation state from the lane of the own vehicle is predicted, and the deviation state is determined according to the deviation state. The target yaw rate γref_turn for departure prevention behavior that prevents deviation from the lane is calculated, and the target yaw rate γref is calculated based on the target yaw rate γref_lane for turning lane curvature and the target yaw rate γref_turn for departure prevention behavior, and the target yaw rate for turning lane curvature The feed forward torque Tp_ff_lane for turning lane curvature is calculated based on γref_lane, the feed forward torque Tp_ff_turn for departure prevention behavior is calculated based on the target yaw rate for departure prevention behavior γref_turn, and the target yaw rate feedback torque Tp_fb is calculated based on the target yaw rate γref . Also, a first friction compensation value Tp_fsa that is preset according to the friction force on the
図6(a)に示すように、例えば、右側の車線区画線からの逸脱防止を図るため車両を左方向に旋回させるため、γref≧0の目標ヨーレートγrefが出力されている場合(時刻t0〜t2)、車両の実ヨーレートγが目標ヨーレートγrefに追従して近づき、時刻t1で目標ヨーレートγrefを上回る。この時刻t0〜t1までは、図6(b)に示すように、操舵系の摩擦補償値Tp_fとして第1の摩擦補償値Tp_fsaが設定される。しかし、時刻t1で実ヨーレートγが目標ヨーレートγrefを上回ってからは、第2の摩擦補償値Tp_fswが操舵系の摩擦補償値Tp_fに設定される。そして、目標ヨーレートγrefを上回った実ヨーレートγが目標ヨーレートγrefに収束していき、時刻t2で、目標ヨーレートγrefとヨーレートγとの差が予め設定しておいた閾値を超えた場合に、再び、操舵系の摩擦補償値Tp_fとして第1の摩擦補償値Tp_fsaが設定される(尚、摩擦補償値Tp_fの符号は、目標ヨーレートγrefと実ヨーレートγとの偏差による)。その後、再び、車両の実ヨーレートγが目標ヨーレートγrefに追従して近づき、時刻t3で目標ヨーレートγrefを下回った場合からは、第2の摩擦補償値Tp_fswが操舵系の摩擦補償値Tp_fに設定される。このため、逸脱防止制御において、制御が目標値に到達した後は、操舵系の摩擦補償値Tp_fとして第1の摩擦補償値Tp_fsaよりも小さな第2の摩擦補償値Tp_fswが設定されるので、たとえ、逸脱防止制御中にドライバがステアリングホイール4を把持していたとしても、ドライバに制御トルクTpの脈動感を感じさせてしまうことを確実に防止でき、ドライバに対し違和感を与えることなく自然なフィーリングで精度の良い車線逸脱防止制御を行うことができる。特に、ピニオンアシスト方式の電動パワーステアリング装置では、ピニオン軸5からステアリングホイール4に至る摩擦力とピニオン軸5から操舵輪10L,10Rに至る摩擦力の差が大きく、ステアリングホイール4側の摩擦力が操舵輪10L,10R側の摩擦力よりも小さいため、操舵輪10L,10Rを制御するための制御トルクTpの脈動がステアリングホイール4側に顕著に表れてドライバに違和感を感じさせる虞がある。本願は、このような違和感の発生を確実に防止するものである。
As shown in FIG. 6A, for example, when the target yaw rate γref of γref ≧ 0 is output (time t0 to t0) in order to turn the vehicle to the left in order to prevent deviation from the right lane line. t2) The actual yaw rate γ of the vehicle approaches the target yaw rate γref and approaches the target yaw rate γref at time t1. From time t0 to time t1, as shown in FIG. 6B, the first friction compensation value Tp_fsa is set as the friction compensation value Tp_f of the steering system. However, after the actual yaw rate γ exceeds the target yaw rate γref at time t1, the second friction compensation value Tp_fsw is set to the steering system friction compensation value Tp_f. When the actual yaw rate γ that exceeds the target yaw rate γref converges to the target yaw rate γref, and the difference between the target yaw rate γref and the yaw rate γ exceeds a preset threshold at time t2, again, The first friction compensation value Tp_fsa is set as the friction compensation value Tp_f of the steering system (note that the sign of the friction compensation value Tp_f depends on the deviation between the target yaw rate γref and the actual yaw rate γ). Thereafter, when the actual yaw rate γ of the vehicle approaches and approaches the target yaw rate γref again and falls below the target yaw rate γref at time t3, the second friction compensation value Tp_fsw is set to the friction compensation value Tp_f of the steering system. The Therefore, in the departure prevention control, after the control reaches the target value, the second friction compensation value Tp_fsw smaller than the first friction compensation value Tp_fsa is set as the friction compensation value Tp_f of the steering system. Even if the driver grips the
1 電動パワーステアリング装置
2 ステアリング軸
4 ステアリングホイール
5 ピニオン軸
10L、10R 車輪(操舵輪)
12 電動モータ
20 操舵制御部
20a 車線曲率旋回用目標ヨーレート算出部
20b 逸脱防止挙動用目標ヨーレート算出部
20c 目標ヨーレート算出部(目標旋回量算出手段)
20d 車線曲率旋回用フィードフォワードトルク算出部
20e 逸脱防止挙動用フィードフォワードトルク算出部
20f 目標ヨーレートフィードバックトルク算出部
20g 摩擦補償値設定部(摩擦補償値設定手段)
20h 制御トルク算出部(制御量算出手段)
21 モータ駆動部
31 前方認識装置(車線情報検出手段)
32 車速センサ(走行状態検出手段)
33 ヨーレートセンサ(走行状態検出手段)
34 ステアリングホイール保持状態検出装置
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
20d Feed forward torque calculation unit for turning
20h Control torque calculation unit (control amount calculation means)
21
32 Vehicle speed sensor (running state detection means)
33 Yaw rate sensor (running state detection means)
34 Steering wheel holding state detection device
Claims (5)
上記自車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、
上記自車両の実際の旋回量を検出する旋回量検出手段と、
上記車線情報と上記自車両の走行状態に基づいて上記車線からの逸脱を防止する目標旋回量を算出する目標旋回量算出手段と、
上記目標旋回量に基づき上記車線からの逸脱を防止するための電動パワーステアリングモータを動作させる制御トルクを算出する制御量算出手段と、
上記目標旋回量と上記実際の旋回量とに基づき上記制御トルクに対する操舵系の摩擦を補償する摩擦補償値を算出する摩擦補償値設定手段と
を備える車両の車線逸脱防止制御装置において、
上記摩擦補償値設定手段は、上記操舵系の操舵輪側の摩擦力に応じて予め設定する第1の摩擦補償値と上記操舵系のステアリングホイール側の摩擦力に応じて予め設定する第2の摩擦補償値とを有し、上記目標旋回量と上記実際の旋回量との差分の絶対値が予め設定する閾値以上発生した場合に上記第1の摩擦補償値を上記摩擦補償値として選択設定する一方、上記目標旋回量と上記実際の旋回量との差分の絶対値が上記閾値未満の場合には上記第2の摩擦補償値を上記摩擦補償値として選択設定し、
上記制御量算出手段は上記制御トルクに対する上記操舵系の摩擦を上記摩擦補償値で補償する
ことを特徴とする車両の車線逸脱防止制御装置。 And lane information detecting means for detecting information on the lane on which the vehicle is traveling as the lane information with the position information of the vehicle with respect to the lane,
A running condition detecting means for detecting a running condition of the vehicle,
A turning amount detecting means for detecting an actual turning amount of the host vehicle;
Target turning amount calculation means for calculating a target turning amount for preventing deviation from the lane based on the lane information and the traveling state of the host vehicle;
And a control amount calculating means for calculating a control torque for operating the electric power steering motor of the order to prevent the departure from the lane based on the target turning amount,
Friction compensation value setting means for calculating a friction compensation value for compensating the friction of the steering system with respect to the control torque based on the target turning amount and the actual turning amount;
In a vehicle lane departure prevention control device comprising:
The friction compensation value setting means has a first friction compensation value set in advance according to the friction force on the steering wheel side of the steering system and a second value set in advance according to the friction force on the steering wheel side of the steering system. The first friction compensation value is selected and set as the friction compensation value when the absolute value of the difference between the target turning amount and the actual turning amount is greater than or equal to a preset threshold value. on the other hand, when the absolute value of the difference between the target turning amount and the actual turning amount is less than the threshold value is selected and set the second friction compensation value as the friction compensation value,
The control amount calculating means compensates the friction of the steering system with respect to the control torque with the friction compensation value.
Lane departure prevention control device for a vehicle, characterized and this.
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