JP7488165B2 - 車両の旋回制御装置、及び、車両の旋回制御プログラム - Google Patents
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Description
図1には、旋回制御装置の一例である統合制御装置80を備える車両が示されている。当該車両は、複数の車輪10F,10Rと、前輪用転舵装置20と、後輪用転舵装置30とを備えている。本実施形態において、車両は、前輪10Fとして右前輪及び左前輪を備えているとともに、後輪10Rとして右後輪及び左後輪を備えている。
(a)コンピュータプログラムに従って各種処理を実行する一つ以上のプロセッサを備えている。プロセッサは、CPU並びに、RAM及びROMなどのメモリを含んでいる。メモリは、処理をCPUに実行させるように構成されたプログラムコード又は指令を格納している。メモリ、すなわちコンピュータ可読媒体は、汎用又は専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる利用可能な媒体を含んでいる。
(b)各種処理を実行する一つ以上の専用のハードウェア回路を備えている。専用のハードウェア回路としては、例えば、特定用途向け集積回路、すなわちASIC又はFPGAを挙げることができる。なお、ASICは、「Application Specific Integrated Circuit」の略記であり、FPGAは、「Field Programmable Gate Array」の略記である。
(c)各種処理の一部をコンピュータプログラムに従って実行するプロセッサと、各種処理のうちの残りの処理を実行する専用のハードウェア回路とを備えている。
制動装置40は、制動制御部41と、制動アクチュエータ42とを有している。制動制御部41が制動アクチュエータ42の作動を制御することにより、各車輪10F,10Rに対する制動力を調整できる。
車両は、車両の周辺を監視する周辺監視系60を備えている。周辺監視系60は、カメラなどの撮像手段、及び、レーダーなどを有している。周辺監視系60は、例えば、車両の周辺に存在する他の車両の数及び位置、及び、車両の進路上に障害物が存在しているか否かを監視する。ここでいう障害物とは、車両との衝突の回避を必要とするような大きさのものである。障害物としては、例えば、他の車両、ガードレール、歩行者を挙げることができる。
衝突予測時間TMxの取得処理の一例について説明する。図3に示す前後移動距離Xrは、車両100から障害物110までの前後方向における間隔の長さである。時間取得部81は、障害物110への車両100の接近速度Vxrを導出する。図3に示すように障害物110が先行車である場合、時間取得部81は、車両100の車速Vxeから先行車(障害物110)の車速Vxtを引いた値を接近速度Vxrとして導出する。そのため、車両100が障害物110に接近している場合、接近速度Vxrとして正の値が導出される。そして、時間取得部81は、前後移動距離Xrを接近速度Vxrで割ることにより、衝突予測時間TMxを取得する。なお、前後移動距離Xr及び先行車(障害物110)の車速Vxtは、例えば周辺監視系60による監視結果を基に導出される。
図5及び図6を参照し、判定予測時間TMxThの設定処理の一例について説明する。
図2に戻り、ステップS14において判定予測時間TMxThの設定が完了すると、統合制御装置80は、処理をステップS15に移行する。ステップS15において、統合制御装置80の制御部86は、ステップS11で取得された衝突予測時間TMxがステップS14で設定された判定予測時間TMxTh以下であるか否かを判定する。衝突予測時間TMxが判定予測時間TMxThよりも長い場合(S15:NO)、統合制御装置80は、一連の処理を一旦終了する。すなわち、統合制御装置80は、自動旋回制御を未だ実施しない。
その一方で、ステップS16において、目標横移動量YmTrの大きさが横移動量判定値YmThよりも小さい場合(NO)、統合制御装置80は、処理をステップS19に移行する。
当該指令が統合制御装置80から前輪転舵制御部21に入力されると、前輪転舵制御部21は、前輪転舵アクチュエータ22を制御することにより、各前輪10Fを転舵させる。
ステップS21において、統合制御装置80の横力限界判定部85は、制駆動力調整処理を実行するための条件が成立しているか否かを判定する。本実施形態では、横力限界判定部85は、複数の車輪10F,10Rの中に、車輪の横力が限界値以上となる車輪があるとの判定をなしていないときに、条件が成立しているとみなす。例えば、横力限界判定部85は、以下の関係式(式1)を満たしているときに、車輪の横力が限界値以上となるとの判定をなす。関係式(式1)において、「μ」は、車両100の走行する路面の摩擦係数である。「W」は、車輪に入力される垂直荷重である。「Fy」は、車輪の横力である。なお、垂直荷重Wは、路面の垂直方向で車輪に車体から入力される荷重である。例えば、各車輪10F,10Rの垂直荷重は、車両100の重量、前後加速度Axe及び横加速度Ayeを基に導出される。
制御部86は、同相処理において、後輪10Rの転舵角の指令値である後輪舵角指令値δrtgtを導出する。そして、制御部86は、各前輪10Fの転舵方向と同じ方向に各後輪10Rを転舵させる指令として後輪舵角指令値δrtgtを後輪転舵制御部31に出力する。
まずはじめに、図7を参照し、逆相処理を実行する場合の作用について説明する。
車両100が障害物110に接近しており、衝突予測時間TMxが判定予測時間TMxTh以下になると、自動旋回制御が開始される。すると、図7(a),(b),(c)に示すように、タイミングt11から前輪転舵処理が実行される。これにより、車両100と障害物110との衝突の回避を目的として各前輪10Fが転舵される。例えば図4に示す回避経路RTに沿って車両100を旋回させるとする。この場合、車両100を左方向に旋回させるように各前輪10Fが転舵される。すると、途中のタイミングt13で車両100の旋回方向が左方向から右方向に変わる。すなわち、タイミングt13を前後して、各前輪10Fの転舵方向が変わる。その後のタイミングt15で、車両100と障害物110との衝突を回避できたため、自動旋回制御が終了される。
本実施形態では、自動旋回制御において、制駆動力調整処理が実行される。すなわち、タイミングt11からタイミングt12までの期間では、各車輪10F,10Rの中に、車輪の横力が限界値以上となる車輪があるとの判定がなされないため、制駆動力調整処理の実行によって、左輪と右輪との制動力差が調整される。これにより、制駆動力調整処理を実行しない場合と比較し、車両100の横移動量Ymを大きくできる。
車両100が障害物110に接近しており、衝突予測時間TMxが判定予測時間TMxTh以下になると、自動旋回制御が開始される。すると、図8(a),(b),(c)に示すように、タイミングt21から前輪転舵処理が実行される。これにより、車両100と障害物110との衝突の回避を目的として各前輪10Fが転舵される。例えば図4に示す回避経路RTに沿って車両100を旋回させるとする。この場合、車両100を左方向に旋回させるように各前輪10Fが転舵される。すると、途中のタイミングt23で車両100の旋回方向が左方向から右方向に変わる。すなわち、タイミングt23を前後して、各前輪10Fの転舵方向が変わる。その後のタイミングt25で、車両100と障害物110との衝突を回避できたため、自動旋回制御が終了される。
本実施形態では、自動旋回制御において、制駆動力調整処理が実行される。すなわち、タイミングt21からタイミングt22までの期間では、各車輪10F,10Rの中に、車輪の横力が限界値以上となる車輪があるとの判定がなされないため、制駆動力調整処理の実行によって、左輪と右輪との制動力差が調整される。これにより、制駆動力調整処理を実行しない場合と比較し、車両100の横移動量Ymを大きくできる。
図5に示した同相時関係R1に基づいた目標横移動量YmTrに応じた衝突予測時間TMxを判定予測時間TMxThとして設定したとする。この場合、目標横移動量YmTrが比較的大きい場合、図5に示した逆相時関係R2に基づいた目標横移動量YmTrに応じた衝突予測時間TMxを判定予測時間TMxThとして設定する場合と比較し、判定予測時間TMxThが大きくなる。この場合、目標横移動量YmTrが比較的大きい場合、自動旋回制御が介入しやすくなってしまう。
・上記実施形態では、上記関係式(式1)を満たす車輪がある場合、当該車輪の横力が限界値以上になったとの判定をなすようにしているが、これに限らない。例えば、横加速度Ayeを基に導出できるヨーレートをヨーレート目標値とし、ヨーレート目標値とヨーレートγとの差分が閾値以上になったときには、車両100が横滑りする可能性がある。そのため、ヨーレート目標値とヨーレートγとの差分が閾値以上になったときに、車両100の各車輪10F,10Rの中に、車輪の横力が限界値以上になった車輪があるとの判定をなすようにしてもよい。
・制駆動力調整処理では、右後輪10Rと左後輪10Rとの制動力差を調整するのであれば、右前輪10Fと左前輪10Fとの制動力差を調整しなくてもよい。
・同相時関係R1に基づいた目標横移動量YmTrに応じた衝突予測時間TMxと、逆相時関係R2に基づいた目標横移動量YmTrに応じた衝突予測時間TMxとのうちの小さい方を基に判定予測時間TMxThを設定するのであれば、上記実施形態で説明した手法とは異なる手法で判定予測時間TMxThを設定してもよい。例えば、同相時関係R1に基づいた目標横移動量YmTrに応じた衝突予測時間TMxと、逆相時関係R2に基づいた目標横移動量YmTrに応じた衝突予測時間TMxとのうちの小さい方の値を基準値とし、当該基準値と所定のゲインとの積を判定予測時間TMxThとして設定してもよい。
・逆相時関係R2に基づいた目標横移動量YmTrに応じた衝突予測時間TMxを基に、判定予測時間TMxThを設定してもよい。
・旋回制御装置は、統合制御装置80及び後輪転舵制御部31を備えたものであってもよい。旋回制御装置は、制動制御部41及び駆動制御部51をさらに備えたものであってもよい。
・上記車両が備える後輪10Rは、1つのみであってもよい。
次に、上記実施形態及び変更例から把握できる技術的思想について記載する。
制御装置に、
前記車両が障害物に接近している場合、前記障害物に前記車両が衝突するまでに要する時間の予測値である衝突予測時間を取得する時間取得処理と、
前記車両と前記障害物との衝突を回避するために必要な当該車両の横方向への移動量である目標横移動量が横移動量判定値以上であるか否かを判定する判定処理と、
前記衝突予測時間が判定予測時間以下になったときに前記目標横移動量が前記横移動量判定値以上であるとの判定がなされている場合、前記車両と前記障害物との衝突回避を目的として前記前輪を転舵させる指令を前記前輪用転舵装置に出力し、且つ、前記前輪の転舵方向の逆方向に前記後輪を転舵させる指令を前記後輪用転舵装置に出力する逆相自動旋回処理と、を実行させる、車両の旋回制御方法。
10R…後輪
20…前輪用転舵装置
30…後輪用転舵装置
80…旋回制御装置の一例である統合制御装置
81…時間取得部
82…判定時間設定部
83…目標横移動量取得部
84…横移動量判定部
85…横力限界判定部
86…制御部
100…車両
110…障害物
Claims (5)
- 複数の車輪と、複数の前記車輪のうちの前輪の転舵角を調整する前輪用転舵装置と、複数の前記車輪のうちの後輪の転舵角を調整する後輪用転舵装置と、を備える車両に適用され、
前記車両が障害物に接近している場合、前記障害物に前記車両が衝突するまでに要する時間の予測値である衝突予測時間を取得する時間取得部と、
前記車両と前記障害物との衝突を回避するために必要な当該車両の横方向への移動量である目標横移動量が横移動量判定値以上であるか否かを判定する横移動量判定部と、
前記衝突予測時間が判定予測時間以下である場合、前記車両と前記障害物との衝突回避を目的として前記前輪を転舵させる指令を前記前輪用転舵装置に出力し、且つ、前記後輪を転舵させる指令を前記後輪用転舵装置に出力する自動旋回制御を実施する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記目標横移動量が前記横移動量判定値以上であるとの判定がなされている場合、前記自動旋回制御において、前記前輪の転舵方向の逆方向に前記後輪を転舵させる指令を前記後輪用転舵装置に出力する逆相処理を実行する
車両の旋回制御装置。 - 前記制御部は、前記目標横移動量が前記横移動量判定値以上であるとの判定がなされていない場合、前記自動旋回制御において、前記前輪の転舵方向と同じ方向に前記後輪を転舵させる指令を前記後輪用転舵装置に出力する同相処理を実行する
請求項1に記載の車両の旋回制御装置。 - 前記制御部が前記同相処理を実行した場合における、横方向への前記車両の移動量である車両横移動量と、前記衝突予測時間との関係である同相時関係と、前記制御部が前記逆相処理を実行した場合における、前記車両横移動量と前記衝突予測時間との関係である逆相時関係と、に基づいて前記判定予測時間を設定する判定時間設定部と、
前記車両と前記障害物との衝突を回避するために必要な前記車両の横方向の移動量である目標横移動量を取得する目標横移動量取得部と、を備え、
前記車両横移動量が小さい場合には、前記同相時関係に基づいた前記目標横移動量に応じた前記衝突予測時間が前記逆相時関係に基づいた前記目標横移動量に応じた前記衝突予測時間よりも短いものの、前記車両横移動量が大きくなると、前記同相時関係に基づいた前記目標横移動量に応じた前記衝突予測時間が前記逆相時関係に基づいた前記目標横移動量に応じた前記衝突予測時間よりも長くなるようになっており、
前記判定時間設定部は、前記同相時関係に基づいた前記目標横移動量に応じた前記衝突予測時間と、前記逆相時関係に基づいた前記目標横移動量に応じた前記衝突予測時間と、のうちの短い方を基に、前記判定予測時間を設定する
請求項2に記載の車両の旋回制御装置。 - 複数の前記車輪の中に、車輪の横力が限界値以上となる車輪があるか否かを判定する横力限界判定部を備え、
前記制御部は、前記自動旋回制御として、
複数の前記車輪の中に、車輪の横力が前記限界値以上となる車輪があるとの判定がなされていない場合では、複数の前記車輪に対する制動力及び駆動力のうちの少なくとも一方の力を調整することによって前記車両のヨーモーメントを大きくする制駆動力調整処理を実行する
請求項1~請求項3のうち何れか一項に記載の車両の旋回制御装置。 - 複数の車輪と、複数の前記車輪のうちの前輪の転舵角を調整する前輪用転舵装置と、複数の前記車輪のうちの後輪の転舵角を調整する後輪用転舵装置と、を備える車両の制御装置が実行する車両の旋回制御プログラムであって、
前記制御装置に、
前記車両が障害物に接近している場合、前記障害物に前記車両が衝突するまでに要する時間の予測値である衝突予測時間を取得する時間取得処理と、
前記車両と前記障害物との衝突を回避するために必要な当該車両の横方向への移動量である目標横移動量が横移動量判定値以上であるか否かを判定する判定処理と、
前記衝突予測時間が判定予測時間以下になったときに前記目標横移動量が前記横移動量判定値以上であるとの判定がなされている場合、前記車両と前記障害物との衝突回避を目的として前記前輪を転舵させる指令を前記前輪用転舵装置に出力し、且つ、前記前輪の転舵方向の逆方向に前記後輪を転舵させる指令を前記後輪用転舵装置に出力する逆相自動旋回処理と、を実行させる
車両の旋回制御プログラム。
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