JPH0550932A - 車両の自動操舵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 操舵パタ−ンに沿った操舵を確保し、障害物
との干渉回避を確実に行う。 【構成】 コントロ−ラ１５の操舵角検出手段１５Ａ
が、トルクセンサ９よりの信号を受けて運転者による操
舵角を検出する。操舵角検出手段１５Ａの出力を受けた
規制手段１５Ｂが、自動操舵中に、運転者が所定舵角以
上に操舵するときは、電動モ−タ８を制御して、操舵を
規制する。それによって、操舵パタ−ンに沿った操舵を
確保する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、障害物との干渉を回避
するための操舵を行う車両の自動操舵装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、平面上を移動する移動体同士の衝
突回避を操舵により実現する誘導装置として、例えば特
開平１−１２４００８号公報に記載されるように、自車
と、他の移動体の位置、進行方向及び速度から衝突位置
を求め、操舵によって衝突を回避する経路を演算し、操
舵を行うことは知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、そのよう
に、操舵によって衝突を回避する経路を演算し、自動操
舵を行う場合、その自動操舵中に、運転者が操舵する場
合があり、その操舵角が所定舵角以上に大きいと、障害
物との干渉回避のコントロ−ルが困難となることがあ
る。

【０００４】本発明は、操舵パタ−ンに沿った操舵を確
保し、障害物との干渉を確実に回避することができる車
両の自動操舵装置を提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、障害物との干
渉を回避するための操舵を行う車両の自動操舵装置を前
提とする。

【０００６】本発明は、運転者による操舵角を検出する
操舵角検出手段と、該操舵角検出手段の出力を受け、自
動操舵中に、運転者が所定舵角以上に操舵するときは、
その操舵を規制する規制手段を備える構成とする。

【０００７】

【作用】自動操舵中に、運転者が所定舵角以上に操舵す
るときは、その運転者による操舵が規制される。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に沿って詳細に
説明する。

【０００９】概略構成を示す図１において、１はステア
リングホイ−ルで、そのステアリングシャフト２の下端
のピニオン３が、車軸４のラック部５に噛合し、操舵で
きるようになっている。また、車軸４に対してはギヤ６
が噛合し、該ギヤ６がクラッチ手段７を介してモ−タ８
によって回転駆動され、自動操舵もできるようになって
いる。そして、ステアリングシャフト２の操舵トルクセ
ンサ９よりの信号、車軸４の位置を検出する位置センサ
１０よりの信号を受け、コントロ−ラ１５がクラッチ手
段７及び電動モ−タ８を制御してフィ−ドバック制御に
より自動操舵を行うことができるようになっている。そ
してコントロ−ラ１５は、トルクセンサ９よりの信号を
受けて運転者による操舵角を検出する操舵角検出手段１
５Ａと、該操舵角検出手段１５Ａの出力を受け、自動操
舵中に、運転者が所定舵角以上に操舵するときは、電動
モ−タ８を制御して、操舵を規制する規制手段１５Ｂを
備える。

【００１０】この自動操舵は、車両の走行条件（車間距
離、前方車両とガイドレ−ルとの距離等）から、路面の
摩擦係数や車両の運動特性を考慮した上で、障害物との
干渉回避のための操舵パタ−ンを設定し、必要に応じて
行い、自動操舵終了後、実際の車両特性と操舵パタ−ン
設定のために用いた車両特性とのずれ等によって生じる
誤差的な運動を補正するための、修正操舵を行い、車両
を安定させるようになっている。

【００１１】続いて、障害物としての先行車との干渉を
回避するための、上記コントロ−ラ７による自動操舵の
制御について説明する。

【００１２】図２において、スタ−トすると、先行車と
自車との車間距離Ｌ1、自車速度ｖ0 、先行車の速度ｖ1
、路面の摩擦係数μ、左許容範囲ｙL 、右許容範囲ｙR
、操舵角θ、運転者による操舵トルクＴを検出する
（ステップＳ1 ）。なお、自車速度ｖ0 、先行車の速度
ｖ1 は周知の方法で検出される。また、スキャン型のレ
−ザレ−ダ等の外部環境認識システムから、先行車１３
と自車１４との車間距離Ｌ1 、先行車と両側のガイドレ
−ルや白線等の道路境界線までの角度θR 、θLを検出
し（図３参照）、例えば、 ｙR 〓Ｌ1 ・tan θR ｙL 〓Ｌ1 ・tan θL 等の式に従って、右許容範囲ｙR 、左許容範囲ｙL を求
める。

【００１３】白線の検出については、白線上に設置され
たキャッツアイ等からの反射やビデオカメラ等を用いた
画像処理技術の応用によって可能である。

【００１４】それから、それらの検出値に基づいて、最
小車間距離Ｌ0 、自車と先行車との相対速度Ｖ（＝ｖ0
−ｖ1 ）、追越し時間Ｔ1、操舵角θH 、許容横Ｇを演
算する（ステップＳ2 ）。

【００１５】ここで、最小車間距離Ｌ0 は、次の数式に
よって計算される。

【００１６】

【数１】

【００１７】そして、横方向移動距離ｙ0 と、路面の摩
擦係数によって決定される許容最大横Ｇとによって、操
舵に要する時間Ｔ1 が、次の式に基づき決定される。

【００１８】

【数２】

【００１９】さらに、車両モデルを考慮して操舵角θH
が次の式に基づき決定される。

【００２０】

【数３】

【００２１】操舵角は、周知の方法で検出される路面の
摩擦係数も考慮して決定されている（図４参照）。即
ち、路面の摩擦係数μが小さいと、許容横Ｇが小さくな
る。一方、必要な横移動距離は略一定であるから、許容
横Ｇが小さくなると、操舵に要する時間も短くなり、そ
の結果操舵角も小さくなる。また、図５に示すように、
相対速度Ｖが大きくなるほど、自動操舵するのに必要な
最小車間距離Ｌ0 （＝Ｖ・Ｔ1 ）が大きくなる。

【００２２】そして、それらに基づき、図６に示すよう
に、自動操舵による操舵パタ−ンが定まる。すなわち、
この自動操舵は、先行車に追い付くまでに、所定量ｙ0
だけ横方向に移動できるだけの正弦の単波条の操舵パタ
−ンで操舵する。

【００２３】干渉する可能性があるか否かをチェックす
るために、相対速度Ｖ＞０であるか否かを判定する（ス
テップＳ3 ）。

【００２４】そして、相対速度Ｖが０を越えると、障害
物としての先行車と干渉する可能性があるので、車間距
離Ｌ1 が警報距離Ｌ2 より小さいか否かを判定する（ス
テップＳ4 ）。小さければ警報（例えば警報ランプ、警
報ブザ−）を発し（ステップＳ5 ）、小さくなければ、
リタ−ンする。

【００２５】警報を発した後、車間距離Ｌ1 が最小車間
距離Ｌ0 より小さいか否かを判定する（ステップＳ6
）。そして、小さい場合は、干渉を回避する必要があ
るので、まず、右許容範囲ｙR が必要な横移動量ｙ0 よ
りも小さいか否かを判定し（ステップＳ7 ）、小さけれ
ば、右方向への移動ができないので、左許容範囲ｙL が
必要な横移動量ｙ0 よりも小さいか否かを判定し（ステ
ップＳ8 ）、小さければ、右方向への移動ができない。
よって、リタ−ンする。

【００２６】また、右許容範囲ｙR が必要な横移動量ｙ
0 よりも小さくなければ、ｙフラグを１として（ステッ
プＳ9 ）、左許容範囲ｙLが必要な横移動量ｙ0 よりも
小さくなければ、そのまま、ステップＳ10に移り、操舵
トルクＴが操舵角θを増大させる方向であるか否かを判
定する。増大する方向であれば、自動操舵の操舵角θH
と運転者による操舵角θとの絶対値が最小となるように
電流値を決定する（ステップＳ11）。すなわち、運転者
による操舵トルクＴをトルクセンサ９により検出し、運
転者が操舵パタ−ン以上に切り足そうとしたとき、電動
パワ−ステアリング装置の電動モ−タ８への制御電流を
調整して、正確に操舵パタ−ンに従うように制御するも
のである。つまり、基本的には操舵パタ−ンを実現する
ために、必要な電流に加えて、運転者による操舵力を打
消す方向の電流値を設定する。

【００２７】そして、ステップＳ12で、ｙフラグ＝１で
あるか否かを判定する。

【００２８】ｙフラグ＝１であれば、右方向から左方向
へと変化する操舵パタ−ンの自動操舵を行って干渉を回
避し（ステップＳ13）、ｙフラグ＝１でなければ、左方
向から右方向へと変化する操舵パタ−ンで自動操舵を行
って干渉を回避する（ステップＳ14）。

【００２９】それから、追越し時間Ｔ1 が経過したかを
判定し（ステップＳ15）、経過するまで上記自動操舵を
継続し、経過後、修正操舵を行い（ステップＳ16）、リ
タ−ンする。

【００３０】そして、このステップＳ16における修正操
舵は、図７に示すようにして行われる。

【００３１】スタ−トすると、まず、自動操舵開始後の
ヨ−角θ2 を検出する（ステップＳ21）。この検出は、
ヨ−レ−トジャイロの出力を積算して行う。

【００３２】それから、自動操舵開始前のヨ−角θ1 と
自動操舵開始後のヨ−角θ2 との差θref を演算する
（ステップＳ22）。そして、その差θref に基づき、自
動操舵角θH を検出する（ステップＳ23）。

【００３３】そして、自動操舵角θH の絶対値が操舵角
の遊び分θ0 より小さいか否かを判定する（ステップＳ
24）。小さければ、操舵の必要がないので、そのまま終
了する一方、小さくなければ、自動操舵角θH が正であ
るか否かを判定する（ステップＳ25）。正であれば、左
に操舵角θH を操舵する（ステップＳ26）一方、正でな
ければ、右に操舵角θH を操舵する（ステップＳ27）。

【００３４】このようにして修正操舵が行われること
で、自動操舵開始時の進行方向と、自動操舵終了後の進
行方向とのずれが解消される。

【００３５】上記実施例は、電動式の自動操舵装置に適
用した例であるが、図８及び図９に示すように、油圧式
のものにも適用することができる。

【００３６】全体構成を図８に示すように、車軸４に設
けられ自動操舵と共通のパワ−ステアリング装置のパワ
−シリンダ２１に、自動操舵バルブ２２と共にパワ−バ
ルブ２３を通じて油ポンプ２４より圧油が供給されるよ
うになっている。そして、操舵トルクセンサ２５によっ
て検出される、運転者による操舵トルクが、必要以上に
増加させようとする場合に限り、コントロ−ラ２６によ
って流量制御弁２７を絞り、パワ−シリンダ２１に供給
される圧油量を制限し、アシスト量を減らすようになっ
ている。なお、２８はステアリングホイ−ル、２９は車
軸の位置を検出する位置センサ、３０は切替バルブ、３
１，３１は逆止弁である。

【００３７】そして、上記コントロ−ラ２６による制御
は次のようになる。

【００３８】図９において、スタ−トすると、先行車と
自車との車間距離Ｌ1、自車速度ｖ0 、路面の摩擦係数
μ、操舵角θ、運転者による操舵トルクＴを検出する
（ステップＳ31）。

【００３９】それから、それらの検出値に基づいて、最
小車間距離Ｌ0 、自車と先行車との相対速度Ｖ（＝ｖ0
−ｖ1 ）、追越し時間Ｔ1、操舵角θH 、許容横Ｇを演
算する（ステップＳ32）。

【００４０】干渉する可能性があるか否かをチェックす
るために、相対速度Ｖ＞０であるか否かを判定する（ス
テップＳ33）。

【００４１】そして、相対速度Ｖが０を越えると、障害
物としての先行車と干渉する可能性があるので、車間距
離Ｌ1 が警報距離Ｌ2 より小さいか否かを判定する（ス
テップＳ34）。相対速度Ｖが０を越えれば警報（例えば
警報ランプ、警報ブザ−）を発し（ステップＳ35）、０
を越えなければ、リタ−ンする。

【００４２】警報を発した後、車間距離Ｌ1 が最小車間
距離Ｌ0 より小さいか否かを判定する（ステップＳ3
6）。そして、小さければ、ステップＳ37に移り、小さ
くなければ、リタ−ンする。

【００４３】ステップＳ37では操舵トルクＴが操舵角θ
を増大させる方向であるか否かを判定する。増大する方
向であれば、パワ−ステアリングによるアシスト量をカ
ットする（ステップＳ38）。即ち、運転者による操舵ト
ルクＴが操舵角θを必要以上に増加させようとする場合
に限り、パワ−ステアリングによるアシスト量をカット
する（すなわち０とする）。また、増大する方向でなけ
れば、ステップＳ38を経ることなく、ステップＳ39に移
る。

【００４４】そして、ステップＳ39で操舵パタ−ンで操
舵角θH の自動操舵を行い、ステップＳ40で自動操舵が
終了したか否かを判定する。終了していれば、リタ−ン
し、終了していなければ、ステップＳ39に戻る。

【００４５】なお、障害物との干渉回避の初期に、ステ
アリングに回避方向のトルクを付与し、運転者にそれ以
後の操舵を行わせるようにすることもできる。

【００４６】

【発明の効果】本発明は、自動操舵中に、運転者が所定
舵角以上に操舵するときは、その操舵を規制するように
したので、操舵パタ−ンに沿った操舵が行われ、確実に
障害物との干渉を回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】車両の電動式の自動操舵装置の構成を示す概略
斜視図である。

【図２】障害物を回避するための制御のフロ−チャ−ト
図である。

【図３】先行車と自車との関係を示す図である。

【図４】操舵角算出のブロック図である。

【図５】操舵角、横方向移動距離及び追越し時間の関係
を示す図である。

【図６】相対速度と、最小車間距離との関係を示す図で
ある。

【図７】修正操舵の処理の流れを示すフロ−チャ−ト図
である。

【図８】車両の油圧式の自動操舵装置の構成を示す概略
斜視図である。

【図９】障害物を回避するための制御のフロ−チャ−ト
図である。

【符号の説明】

1 ステアリングホイ−ル 8 電動モ−タ 9 操舵トルクセンサ 15 コントロ−ラ 15A 操舵角検出手段 15B 規制手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ６２Ｄ 105:00 111:00 113:00 137:00 (72)発明者 河村 賢 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内 (72)発明者 宇都宮 昭則 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 障害物との干渉を回避するための操舵を
   行う車両の自動操舵装置において、 運転者による操舵角を検出する操舵角検出手段と、 該操舵角検出手段の出力を受け、自動操舵中に、運転者
   が所定舵角以上に操舵するときは、その操舵を規制する
   規制手段を備えることを特徴とする車両の自動操舵装
   置。