JP6652401B2 - 車両走行制御装置 - Google Patents
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Description
自車の走行レーンを検出する走行レーン検出手段と、
前記自車が前記走行レーン内を継続して走行するように走行支援制御を行う走行支援手段と、
前記走行レーンがカーブ路であり且つ前記走行支援手段による前記走行支援制御が中断された場合、前記カーブ路の屈曲方向に操舵支援を行うカーブ路操舵支援手段と
を有し、
前記走行レーン検出手段は、
前記自車の前方画像を取得する撮像装置と、
前記前方画像から前記走行レーンを検出するレーン検出部と
を備え、
前記走行支援手段は、前記レーン検出部により検出された前記走行レーン内での走行を維持させる第1操舵支援量を算出して前記第1操舵支援量に基づく操舵支援としてのレーン維持制御を行うレーン維持支援手段を有し、
前記カーブ路操舵支援手段は、前記自車の横加速度の増大に伴って増大するように第2操舵支援量を算出して前記第2操舵支援量に基づく操舵支援を行い、
前記走行支援制御に必要な程度まで前記レーン検出部が前記走行レーンを検出できなくなったとき、前記第1操舵支援量に対して修正を加えることによって得られる修正操舵支援量が前記第2操舵支援量と一致するまで前記修正操舵支援量の減少を制限する、又は、前記第1操舵支援量が前記第2操舵支援量と一致するまで前記第1操舵支援量の減少を制限する減少制限部を更に有することを特徴とする。
<A−1.全体的な構成の説明>
[A−1−1.概要]
図1は、本発明の一実施形態に係る車両走行制御装置としての電子制御装置38(以下「ECU38」という。)を備える操舵装置12を有する車両10の概略構成図である。本実施形態の操舵装置12は、電動パワーステアリング装置14(以下「EPS装置14」という。)とレーンキープアシストシステム16(以下「LKAS16」という。)とを兼ねている。
(A−1−2−1.EPS装置14の全体)
操舵装置12のうちEPS装置14は、ECU38に加え、ステアリングホイール20(以下「ステアリング20」ともいう。)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14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、電流センサ34と、横加速度センサ36と、低電圧バッテリ40(以下「バッテリ40」ともいう。)とを有する。
ステアリング軸52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70aに連結されている。ユニバーサルジョイント70aは、ステアリング軸52の一端と軸部72の一端とを連結する。ユニバーサルジョイント70bは、軸部72の他端とピニオン軸82の一端とを連結する。ピニオン軸82のピニオン84と、車幅方向に往復動可能なラック軸90のラック歯92とが噛合する。ラック軸90の両端はそれぞれタイロッド94を介して左右の前輪96(操舵輪)に連結されている。
(A−1−2−3−1.アシスト駆動系)
EPSモータ28は、ウォームギア100及びウォームホイールギア102を介してステアリング軸52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100に連結されている。また、ウォームギア100と噛合するウォームホイールギア102は、ステアリング軸52自体に一体的に又は弾性的に形成されている。
EPSインバータ30、車速センサ32、電流センサ34、横加速度センサ36、ECU38、トルクセンサ60及び舵角センサ62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40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。
トルクセンサ60は、ステアリング軸52にかかる操舵トルクTstrを検出してECU38に出力する。車速センサ32は、車速Vs[km/h]を検出してECU38に出力する。横加速度センサ36は、車両10に発生する横加速度Glatを検出してECU38に出力する。舵角センサ62は、ステアリングホイール20の操舵量を示す舵角θstr(舵角検出値θstr)[度]を検出してECU38に出力する。操舵トルクTstr、車速Vs、横加速度Glat及び舵角θstrは、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40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。
電流センサ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、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。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。入出力部110は、ECU38と外部機器(例えば、車速センサ32、舵角センサ62)との入出力を行う。
低電圧バッテリ40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。
操舵装置12のうちLKAS16は、上述したEPSモータ28、ECU38等に加え、前方カメラ140(以下「カメラ140」ともいう。)と、LKASスイッチ142とを有する。
[A−2−1.概要]
図2は、本実施形態において、車両10が走行レーン200を走行している状態の一例を示す図である。走行レーン200は、左側レーンマーク202lと右側レーンマーク202rとにより規定される。以下では、左側レーンマーク202lと右側レーンマーク202rを合わせてレーンマーク202と総称する。なお、図2では、1車線のみを示しているが、複数の車線の道路にも適用可能である。この場合、レーンマーク202l、202rは、自車10の走行レーン200を規定するものとなる。
(A−2−2−1.概要)
図3は、本実施形態の車両10において基本アシスト制御、LKAS制御及び旋回アシスト制御を切り替えるフローチャートである。ここでは、特定のECU等の処理というよりはむしろ車両10全体の動きとして説明する。LKAS16がオン(作動中)であり(S1:YES)、ECU38がレーンマーク202l、202rを認識可能である場合(S2:YES)、ステップS3において、車両10は、LKAS制御を実行する。この場合、EPSモータ28は基本アシストトルクTb及びLKASトルクTlkasを出力する。
図4は、本実施形態の各種のトルクの例を示す図である。図4において、破線は、LKASトルクTlkasを示し、一点鎖線は、旋回アシストトルクTraを示し、実線は、追加アシストトルクTadを修正した修正追加アシストトルクTadrevを示している。追加アシストトルクTadは、EPSモータ28の操舵アシストトルクTasi(目標トルク)に含められるトルクである(詳細は図5を参照して後述する。)。理解を容易化するため、図4では、基本アシストトルクTbが省略されていることに留意されたい。
(A−2−2−3−1.概要)
図5は、本実施形態におけるECU38の演算部112の機能的構成を示す図である。図5に示すように、演算部112は、基本アシストトルク算出部160と、レーンマーク特徴点抽出部161と、レーン検出部162と、LKASトルク算出部164と、旋回アシストトルク算出部166と、出力切替部168と、変化制限部170と、加算器172と、駆動信号出力部174とを有する。
基本アシストトルク算出部160(以下「算出部160」ともいう。)は、トルクセンサ60からの操舵トルクTstrと、舵角センサ62からの舵角θstrと、車速センサ32からの車速Vsとに基づいて基本アシストトルクTbを算出する。本実施形態では、操舵トルクTstr、舵角速度Vstr及び車速Vsの組合せと基本アシストトルクTbとを関連付けたマップを記憶部114に記憶している。算出部160は、舵角θstr[deg]に基づいて舵角速度Vstr[deg/s]を算出した上で、操舵トルクTstr、舵角速度Vstr及び車速Vsの組合せに対応する基本アシストトルクTbを特定する。
レーンマーク特徴点抽出部161(以下「特徴点抽出部161」ともいう。)は、前方画像Ifからレーンマーク202l、202rの特徴点Pfを抽出する。そして、特徴点抽出部161は、特徴点Pfを示す特徴点情報Ifpをレーン検出部162及び旋回アシストトルク算出部166に出力する。
レーン検出部162は、特徴点抽出部161からの特徴点情報Ifpに基づいて走行レーン200を検出する。そして、レーン検出部162は、LKAS制御に用いるレーン200の位置及び形状を示すレーン情報Ilを、LKASトルク算出部164に対して出力する。レーンマーク特徴点抽出部161とレーン検出部162とカメラ140とを組み合わせてレーン検出装置176(レーン検出手段)を構成する。
LKASトルク算出部164(以下「算出部164」ともいう。)は、レーン検出部162からのレーン情報Ilと、車速センサ32からの車速Vsとに基づいてLKASトルクTlkasを算出する。
旋回アシストトルク算出部166(以下「算出部166」ともいう。)は、横加速度センサ36からの横加速度Glatと、特徴点抽出部161からの特徴点情報Ifpと、車速センサ32からの車速Vsとに基づいて旋回アシストトルクTraを算出する。図5に示すように、算出部166は、横加速度対応トルク算出部180と、カーブ路検出部182と、旋回アシストレシオ設定部184と、乗算器186とを有する。
出力切替部168は、LKASトルク算出部164からのLKASトルクTlkas又は旋回アシストトルク算出部166からの旋回アシストトルクTraを選択して追加アシストトルクTadとして出力する。
変化制限部170は、単位時間当たりの追加アシストトルクTadの変化量ΔTad(以下「追加アシストトルク変化速度ΔTad」又は「変化速度ΔTad」という。)の制限を追加アシストトルクTadに加えて修正追加アシストトルクTadrevを算出する。そして、変化制限部170は、算出した修正追加アシストトルクTadrevを加算器172に出力する。本実施形態の変化制限部170は、横加速度Glatが大きいほど、変化速度ΔTadを小さくする。
加算器172は、基本アシストトルク算出部160からの基本アシストトルクTbと、変化制限部170からの修正追加アシストトルクTadrevとを加算して操舵アシストトルクTasi(目標トルク)を算出する。
駆動信号出力部174(以下「出力部174」ともいう。)は、操舵アシストトルクTasiに対応する目標モータ電流Imtarを算出する。そして、出力部174は、目標モータ電流Imtarと、電流センサ34からのモータ電流Imとが一致するようにインバータ30の各スイッチング素子に対して駆動信号Sdを出力する。
上述した図4との関係で、LKASトルク算出部164と旋回アシストトルク算出部166の動作例について説明する。上記の通り、図4では、基本アシストトルク算出部160が算出する基本アシストトルクTbは図示を省略している。
図6は、本実施形態における旋回アシストトルクTraを説明するための図である。図6の横軸は舵角θstrを示し、縦軸は、運転者の操舵トルクTstrを示している。一点鎖線300は、旋回アシストトルクTraを用いない場合の舵角θstrと操舵トルクTstrの関係の一例を示す。実線302は、旋回アシストトルクTraを用いる場合の舵角θstrと操舵トルクTstrの関係の一例を示す。一点鎖線300及び実線302は、舵角θstrと操舵トルクTstrの関係が時計回りに変化する。θcは、運転者がステアリング20を停止させた際の舵角θstr(以下「停止時舵角θc」ともいう。)である。
以上説明したように、本実施形態によれば、LKAS制御(走行レーン200を継続して走行するように制御する走行支援制御)が中断された場合、旋回アシスト制御部134(カーブ路操舵支援手段)(図2)によりカーブ路206の屈曲方向に操舵支援を行う(図3のS4、図4、図5)。このため、LKAS制御が中断された後においても、カーブ路206の走行に適した舵角θstrに維持され易くなり、カーブ路206における走行支援性能を向上させることが可能となる。従って、カーブ路206の屈曲方向への操舵支援(旋回アシスト制御)を、LKAS制御と組み合わせて利用することが可能となる。
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、操舵装置12を車両10に搭載した(図1)。しかしながら、例えば、ステアリング20の操舵を支援する観点からすれば、これに限らない。例えば、ステアリング20(又は操作子)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。
[B−2−1.EPS装置14の全体構成]
上記実施形態のEPS装置14は、EPSモータ28がステアリング軸52にモータトルクTm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、モータトルクTmを発生するものであれば、EPS装置14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、その油圧でモータトルクTm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、ECU38を車両10に搭載することを念頭に説明した(図1)。しかしながら、例えば、ECU38の一部を携帯端末に設け、当該携帯端末を車両10のネットワークに接続することでECU38を構成してもよい。
[B−3−1.レーン検出装置176(走行レーン検出手段)]
上記実施形態では、走行レーン200を検出する走行レーン検出手段として、カメラ140、特徴点抽出部161及びレーン検出部162を有するレーン検出装置176を用いた(図5)。しかしながら、後述するように、地図情報を用いて走行レーン200を検出することも可能である。
上記実施形態では、自車10が走行レーン200内を継続して走行する走行支援制御を行う走行支援手段としてECU38のLKAS制御部132を挙げた(図1)。しかしながら、前記走行支援手段の観点からすれば、これに限らない。例えば、車両基準位置Prefvとレーン基準位置Preflとのずれを検出することなく、レーンマーク202l、202rに対する車両10の逸脱を防止する走行支援手段としての路外逸脱防止装置に本発明を適用することも可能である。
[B−4−1.旋回アシストトルクTra(操舵アシストトルクTasi)]
上記実施形態の旋回アシスト制御では、操舵アシストトルクTasiとして、運転者の操舵トルクTstrと同じ方向の駆動力(トルク)を生成した。しかしながら、例えば、ステアリングホイール20を用いての操舵を補助する観点からすれば、これに限らず、操舵トルクTstrと反対方向に働くもの(例えば、反力)であってもよい。
上記実施形態では、ECU38は、前方画像Ifに基づいてカーブ路情報Icvを取得したが(図5)、カーブ路情報Icvの取得方法はこれに限らない。例えば、ECU38は、地図情報に基づいてカーブ路情報Icvを取得してもよい。地図情報に基づいてカーブ路情報Icvを取得する場合、車両10の現在位置Pcを検出するグローバル・ポジショニング・システム・アンテナ(GPSアンテナ)と、地図情報提供装置を設ける。地図情報提供装置は、地図データベース(地図DB)を有し、現在位置Pcに基づいてカーブ路情報IcvをECU38に提供する。
上記実施形態では、レーン検出装置176がレーンマーク202l、202rを検出できずにLKASトルクTlkasの減少を制限する場合、変化制限部170は、横加速度Glatが大きいほど、単位時間当たりの修正追加アシストトルクTadrev(LKASトルクTlkas)の減少量を小さくした(図4の時点t2〜t3)。しかしながら、例えば、走行レーン200がカーブ路206であり且つLKAS制御部132による走行支援制御が中断された場合、カーブ路206の屈曲方向に操舵支援を行う観点からすれば、これに限らない。例えば、横加速度Glatにかかわらず、単位時間当たりの修正追加アシストトルクTadrev(LKASトルクTlkas)の減少量を一定としてもよい。
132…LKAS制御部(走行支援手段)
134…旋回アシスト制御部(カーブ路操舵支援手段)
140…カメラ(撮像装置) 162…レーン検出部
164…LKASトルク算出部(レーン維持支援手段)
166…旋回アシストトルク算出部
170…変化制限部(減少制限部)
176…レーン検出装置(走行レーン検出手段)
200…走行レーン 202l、202r…レーンマーク
206…カーブ路 Glat…横加速度
If…前方画像
Tadrev…修正追加アシストトルク(修正操舵支援量)
Tlkas…LKASトルク(第1操舵支援量)
Tra…旋回アシストトルク(第2操舵支援量)
Claims (2)
- 自車の走行レーンを検出する走行レーン検出手段と、
前記自車が前記走行レーン内を継続して走行するように走行支援制御を行う走行支援手段と、
前記走行レーンがカーブ路であり且つ前記走行支援手段による前記走行支援制御が中断された場合、前記カーブ路の屈曲方向に操舵支援を行うカーブ路操舵支援手段とを有し、
前記走行レーン検出手段は、
前記自車の前方画像を取得する撮像装置と、
前記前方画像から前記走行レーンを検出するレーン検出部と
を備え、
前記走行支援手段は、前記レーン検出部により検出された前記走行レーン内での走行を維持させる第1操舵支援量を算出して前記第1操舵支援量に基づく操舵支援としてのレーン維持制御を行うレーン維持支援手段を有し、
前記カーブ路操舵支援手段は、前記自車の横加速度の増大に伴って増大するように第2操舵支援量を算出して前記第2操舵支援量に基づく操舵支援を行い、
前記走行支援制御に必要な程度まで前記レーン検出部が前記走行レーンを検出できなくなったとき、前記第1操舵支援量に対して修正を加えることによって得られる修正操舵支援量が前記第2操舵支援量と一致するまで前記修正操舵支援量の減少を制限する、又は、前記第1操舵支援量が前記第2操舵支援量と一致するまで前記第1操舵支援量の減少を制限する減少制限部を更に有する
ことを特徴とする車両走行制御装置。 - 請求項1に記載の車両走行制御装置において、
前記修正操舵支援量の減少を制限する場合、前記減少制限部は、前記横加速度が大きいほど、単位時間当たりの前記修正操舵支援量の減少量を小さくし、
前記第1操舵支援量の減少を制限する場合、前記減少制限部は、前記横加速度が大きいほど、単位時間当たりの前記第1操舵支援量の減少量を小さくする
ことを特徴とする車両走行制御装置。
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