JPH09240502A - 車両操舵装置 - Google Patents
車両操舵装置Info
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- Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
- Power Steering Mechanism (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Abstract
して自動運転と手動運転とを切り替えること。 【解決手段】 運転者からの操舵力の大きさを検出する
トルクセンサ11と、このトルクセンサ出力が所定のし
きい値未満のときには自動操舵モードに設定すると共に
当該トルクセンサ11からの出力が所定のしきい値以上
のときにはパワーステアリングモードに設定する切換制
御部18と、この切換制御部18によってパワーステア
リングモードが設定されたときには自車の走行状態に応
じて運転者からの操舵力を加勢又は抑制する目標操舵量
を算出するパワーステアリング制御部14と、切換制御
部18によって設定された各モードに応じて自動操舵制
御部12によって算出された目標操舵量又はパワーステ
アリング制御部14によって算出された目標操舵量に基
づいてモータ2を駆動制御するモータ駆動制御部16と
を備えた。
Description
り、特に、自動運転機能を有する車両に用いる車両操舵
装置に関する。
電動の動力源を取付け、機械によって強制的に動かすも
のでる。従来の自動操舵の例としては、例えば、特開平
7−156818号公報に記載されたものがある。これ
は、道路状況を認識して、この道路状況の認識処理によ
り判明した偏向角に基づいて自動操舵を行うものであ
る。
スド・セーフティー・ビークル)構想に基づき、自ら危
険回避行動をとる乗用車や、高速道路等で一部自動運転
する車両の研究開発がなされている。
の中の要素であり、自動操舵装置だけでは成立しない。
また、自動運転についても、完全自動のものと、半自動
(ASV)とがあるが、ここでは、自動車に適用するこ
とを前提とし、半自動型の自動運転について説明する。
ラで撮像した白線や前走車を認識し、この白線や前走車
を追従する手法や、また、道路に埋め込まれた磁気テー
プを非接触式に読み、ステアリング機構を操作するもの
が提案されている。
ど、緊急時に限って外部センサ群によってステアリング
機構を操舵する手法も提案されている。この危険度は、
例えば、車間距離測定装置と、自車の車速と、ブレーキ
の状態とによって危険度を算出し、この危険度に基づい
て警報や自動操舵などの処理を行う手法が開発されてい
る。
12に示す。図12に示すように、自動運転制御装置
は、自車の走行状態を検出する走行状態センサ部71
と、GPS信号やVICS,FM多重放送等の位置情報
や道路状況情報を受信するチューナ72と、車両に装備
された各種装備の動作を制御する装備品コントローラ7
3と、車体の各部の動作を制御する車体コントローラ7
4と、メインコントローラ75とを備えている。
を捕捉する外界センサ76と、車体又は車内の状態を捕
捉する車両センサ77とを備えている。外界センサ76
としては、進行方向又は後方等を撮像するCCDカメラ
76Aや、前方障害物等との距離を測距するレーザ・レ
ーダ76Bや、走行中の道路との距離等を捕捉する超音
波センサ76Cや、三角測量の原理により自車前方等の
白線や障害物、また前方走行車両との距離を算出するた
めのステレオカメラ76D等からなる。
エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサや、ス
ロットル開度を捕捉するスロットル開度センサや、ギヤ
ポジションを捕捉するギヤポジションセンサや、車両の
舵角、姿勢(ジャイロ)、車室内温度、水温、油温等を
捕捉する各種センサからなる。
報を表示するディスプレイを制御するモニタ・コントロ
ーラ73Aや、衝突時にはドアロックを解除する等の駆
動制御をアクチュエータにより行うドアロックコントロ
ーラ73Bや、後方車を確認したときに自車の存在を示
す警報灯を表示する等の制御を行うシグナルランプ・コ
ントローラ73Cや、エアバックを制御するエアバック
コントローラ73Dなどがある。
トランスミッションを制御するトランスミッションコン
トローラ74Aや、EPIやバルブ制御等を行うエンジ
ンコントローラ74Bや、スロットルを制御するスロッ
トル・コントローラ74Cや、ABS等ブレーキを制御
するブレーキコントローラ74Dや、さらに、ステアリ
ングを制御するステアリング・コントローラ74E等が
ある。
出する各種センサからの出力や、またチューナー72で
受信した各種情報に基づいて、各種の制御間の調整をと
る。また、このメインコントローラ75には、CD−R
OM等のデータベース78が併設されている。
示す構成により、走行状態を捕捉して、GPSや他の公
共放送、さらに地図データ等のデータベースに基づい
て、装備品及び車体を駆動制御するものである。
グが用いられている。パワーステアリング機構は、ステ
アリングホイールに加えられた操舵力を加勢し、また抑
制するものである。操舵アシスト量を電子制御するパワ
ーステアリング装置としては、特開平7−186992
号公報に開示されたものがある。これは、車速と、ハン
ドル舵角に応じた係数とから目標アシスト量を算出する
ものである。
ラフ図である。パワーステアリング機構の動作中は、ハ
ンドルに加えられた操作量と、操舵に必要な必要量とか
ら、アシスト量を定めている。アシスト量は、舵角に対
して図示するような関係を有する。また、図13中、x
[度]の値は、いわゆるすえ切り時のアシスト量であ
る。
ハンドルに加えられた操作量を捕捉するためトルクセン
サが設けられている。図14は、トルクセンサ出力とア
シスト量との関係を示すグラフ図である。縦軸は、トル
クセンサ出力を示す直線についてはトルクセンサの電圧
出力であり、モータ出力を示す点線についてはアシスト
量(モータ出力)となる。
りアシスト量を変化させる制御が行われており、図14
に示す例では、低速走行ですえ切り操舵と判断される状
態では、図示するようにアシスト量を増加する。一方、
高速走行中では、アシスト量を減らす。このアシスト量
算出処理は、予め定められたアシスト量決定用のマップ
に従って行われる。
を設け、トルクセンサの電圧出力がしきい値Aを越えた
ときに、初めてモータ出力なされるようになっている。
る。図14の不感帯をさらに検討すると、従来のパワー
ステアリング機構では、不感帯を定めるしきい値Aに従
ってパワステ領域74aとノンパワーアシスト領域74
bとを切り替える構成を採っていることが判る。
ーステアリング制御の一例を示す説明図である。図示す
るように、加速中はアシスト量が大きく、一定速度での
走行中はアシスト量を小さくしている。
では、自動運転可能な乗用車の「自動」と「マニュア
ル」との切換には、スイッチ等が必要となるが、この場
合、「自動」から「マニュアル」へスイッチ等で切り替
えるのは、機械誤動作等、緊急時に対応が遅れる可能性
があり、また、「マニュアル」から「自動」にスイッチ
等で切り替えるのは、そのスイッチ操作自体を運転操舵
中に行わなければならないこととなり、望ましくない。
ドとを切り替える従来例としては、特開平7−2058
31号公報に開示されたものがある。これは、切換時に
所定のタイムラグを設けることで、切換直後にも安定し
た自動操舵を行うことを図るものである。
が、スイッチでは自動操舵の優先制御を行うことができ
ない。さらに、自動操舵を行うためのモータを、手動操
舵時にパワーステアリング機構の駆動用のモータとして
用いる提案は知られていない。
改善し、特に、スイッチによらず運転者の意図を的確に
捕捉して自動運転と手動運転とを切り替えることのでき
る車両操舵装置を提供することを、その目的とする。
1の手段(請求項1)として、操舵車輪の向きを変化さ
せるステアリング機構と、このステアリング機構に運転
者からの操舵力を伝達する操舵力伝達手段と、自車の車
速等の走行状態を捕捉する走行状態センサ部と、所定の
自動操舵モードが設定されているときには走行状態セン
サ部によって捕捉された自車の走行状態に基づいて目標
操舵量を算出する自動操舵制御部と、この自動操舵制御
部によって算出された目標操舵量に応じてステアリング
機構を駆動するモータとを備えている。しかも、走行状
態センサ部が、運転者からの操舵力の大きさを検出する
トルクセンサを備えている。さらに、自動操舵制御部
に、トルクセンサ出力が所定のしきい値未満のときには
自動操舵モードに設定すると共に当該トルクセンサから
の出力が所定のしきい値以上のときにはパワーステアリ
ングモードに設定する切換制御部と、この切換制御部に
よってパワーステアリングモードが設定されたときには
自車の走行状態に応じて運転者からの操舵力を加勢又は
抑制する目標操舵量を算出するパワーステアリング制御
部とを併設している。また、モータに、切換制御部によ
って設定された各モードに応じて自動操舵制御部によっ
て算出された目標操舵量又はパワーステアリング制御部
によって算出された目標操舵量に基づいてモータを駆動
制御するモータ駆動制御部を併設した、という構成を採
っている。
ンサ出力が所定のしきい値未満のときには自動操舵モー
ドに設定し、自動操舵制御部が、この自動操舵モード中
は自車の走行状態に応じて目標操舵量を算出し、一方、
切換制御部が、トルクセンサからの出力が所定のしきい
値以上のときにはパワーステアリングモードに設定し、
パワーステアリング制御部が、このパワーステアリング
モード中は車速等の自車の走行状態に応じて運転者から
の操舵力を加勢又は抑制する目標操舵量を算出するた
め、運転者からのステアリングホイールへの操舵力に応
じて、自動操舵と手動動作を切り替えることとなり、さ
らに、手動操舵中は自動操舵に用いるモータによりパワ
ーステアリング動作を行う。
を特定する事項に加え、切換制御部に、走行状態センサ
部によって捕捉された車速に応じてしきい値を変更する
しきい値変更部を併設した、という構成を採っている。
た目的を達成しようとするものである。
を参照して説明する。
を示すブロック図である。車両操舵装置は、操舵車輪の
向きを変化させるステアリング機構4と、このステアリ
ング機構に運転者からの操舵力を伝達する操舵力伝達手
段6と、自車の車速等の走行状態を捕捉する走行状態セ
ンサ部10と、所定の切換信号に応じて自動操舵モード
とされているときに走行状態センサ部10によって捕捉
された自車の走行状態に基づいて目標操舵量を算出する
自動操舵制御部12と、この自動操舵制御部12によっ
て算出された目標操舵量に応じてステアリング機構4を
駆動するモータ2とを備えている。
からの操舵力の大きさを検出するトルクセンサ11を備
えている。この走行状態センサ部10は、図12に示し
た従来の走行状態センサ部71と同様のものである。
ンサ出力が所定のしきい値未満のときには自動操舵制御
部12に切換信号を出力すると共に当該トルクセンサ1
1からの出力が所定のしきい値以上のときにはパワース
テアリングモードに設定する切換制御部18と、この切
換制御部18によってパワーステアリングモードが設定
されたときには自車の走行状態に応じて運転者からの操
舵力を加勢又は抑制する目標操舵量を算出するパワース
テアリング制御部14とを併設している。
された各モードに応じて自動操舵制御部12によって算
出された目標操舵量又はパワーステアリング制御部14
によって算出された目標操舵量に基づいてモータ2を駆
動制御するモータ駆動制御部16を併設した。
サ部10によって捕捉された車速に応じてしきい値を変
更するしきい値変更部20が併設されている。
力源並びに手動操舵時の補助動力源(パワーアシスト)
として兼用している。さらに、電動パワステに取り付け
られているトルクセンサを自動操舵モードとパワステモ
ードとの切換用のスイッチとしてしている。これによ
り、スイッチの切換動作をなくし、操作性を向上させ
る。
す斜視図であり、図2(B)はその概略図である。図示
するように、操舵力伝達手段6は、ステアリングホイー
ル(ハンドル)61と、回転軸(ステアリングコラム)
64と、このステアリングホイールに加えられた操舵力
を検出するトルクセンサ11と、ステアリングホイール
に加えられた操舵力やモータ2により加えられた駆動力
によるステアリングコラムの回転を捕捉する舵角センサ
63とを備えている。この舵角センサ63は、例えば、
ポテンショやロータリーエンコーダにより構成する。
較して大出力化する。このモータの回転力は、ウォーム
ホイールギヤ65を介して回転軸64に伝達される。
SVコントローラ12を採用している。また、パワース
テアリング制御部14、モータ駆動制御部16と切換制
御部18とは、ステアリングコントローラ22の機能と
して実現する。
ーラ22に、車速センサ31と、エンジン回転数センサ
32と、イグニッションスイッチ33とを接続する。さ
らに、舵角センサ(ポテンショメータ)63と、トルク
センサ11とをステアリングコントローラ22に接続す
る。また、上述したモータ2と、このモータ2の駆動制
御用の電流センサ64とが接続されている。
操舵モードの切換の一例を示す説明図である。切換制御
部18は、所定のしきい値Aに基づいて、トルクセンサ
出力がこのしきい値Aを越えたときには自動操舵を中止
して、マニュアル操作へ切り替える。さらに、マニュア
ル操作へ切り替えられた場合、パワーステアリング制御
部14は、パワステマップに基づいてトルク出力に応じ
たアシスト量(目標操舵量)を算出する。すると、モー
タ駆動制御部16はこの目標操舵量に基づいて、ハンド
ル61に加えられた操舵力を加勢し、又は抑制する制御
を行う。
可変としている。しきい値変更部20は、まず、走行状
態センサ部10から出力される車速に応じてしきい値を
変化させる。具体的には、高速走行中はしきい値を大き
くし、低速走行中はしきい値を小さくする。これは、高
速走行中は自動操舵モードとパワーステアリングモード
の切換を簡単には行わない制御となる。
度が大きいと判定されたときにも、自動操舵モードから
パワーステアリングモードへの切換を行うしきい値Aの
値を大きくする。これにより、危険度の高いときには自
動操舵を優先する制御を行う。
を参照して説明する。
データがない場合のトルクセンサ出力とモータ出力の関
係を示す説明図である。この図5に示す状態でのしきい
値をA1とする。ここでは、停車時又は車庫入れ時と考
えられるため、すえ切り用の操舵と判定しアシスト量
(モータ出力)を大きくしている。
データがない場合を示す説明図である。この図6に示す
状態では、しきい値A1をシフトさせてA2とする。図6
に示すように、自動操舵モードにおいてトルク出力が増
加しているときには、しきい値A1ではなく、しきい値
A2を越えたときにパワーステアリングモードに切り替
える。このため、ハンドルに加えられた小さい力で自動
操舵とマニュアル操舵とを切り替えることなく、ドライ
バーがより明確にハンドル操作を行うと判断できるトル
ク出力で切り替える制御となる。
タがある場合を示す説明図である。この図7に示す状態
では、自動操舵領域12aをさらに広げ、しきい値をA
3に変更する。このため、障害物を認識したときなど危
険度が一定値以上の場合には、このしきい値を変更する
ことで、能動的な危険回避動作(自動操舵)を行うこと
ができる。また、危険データがある場合には自動操舵を
優先すると共に、運転者から強い力での操舵力が加わっ
た場合にはその操舵により操舵車輪の向きを変更するこ
とを可能とする。
車速50[km/h]以下で、危険データがない場合を
示している。図示する例では、しきい値をさらに上げて
A4とし、高速走行時には簡単に自動操舵モードとパワ
ーステアリングモードとを切り替えないようにしてい
る。
ータ駆動制御タイミングを示すタイムチャートである。
また、図10はモータ2の駆動制御処理の一例を示すフ
ローチャートである。
1)、まず、走行状態センサ部10が捕捉している各種
センサデータを取り込む(ステップS2)。例えば、車
速、舵角、トルクセンサ値などであり、これらの値によ
り、自動操舵制御部12は自動操舵用データを生成する
と共に、車間距離データ、危険データを生成する。
3)、異常がある場合には警告を発してモータクラッチ
62をOFFにする(ステップS4)。
の値からしきい値Aを決定し(ステップS5)、さら
に、このしきい値Aとトルク値とを比較する(ステップ
S6)。しきい値Aの決定は、図5乃至図8に示したよ
うに、まず車速により決定し、さらにこれを危険データ
に応じて調整することにより行う。
アリングかが定まり(ステップS7,S8)、自動操舵
制御部12又はパワーステアリング制御部14からの目
標操舵量を算出する。次いで、モータ駆動制御部(モー
タドライバ)16は、モータ2を駆動する。
以下とするが、走行状態によって可変である。
行例を示す説明図である。
検出されない場合には、自動操舵を適用し、自動操舵制
御部12の指令に基づいて動作する。車速などが検出さ
れると、各種センサ10のデータから自動操舵制御部1
2は必要操舵角度を判断し、モータ駆動制御部16へ目
標操舵量を与える。
リングホイール)の操舵力が検出されると、切換制御部
18は、パワステ動作に切り替える。
度に応じて、トルクセンサ出力による切換制御のしきい
値Aを設定する。このため、トルクセンサ出力が、走行
状態に応じて設定されたしきい値以下の場合には、自動
操舵を継続する。
ので、これによると、トルクセンサが、運転者からの操
舵力の大きさを検出し、切換制御部が、トルクセンサ出
力が所定のしきい値未満のときには自動操舵モードに設
定し、自動操舵制御部が、この自動操舵モード中は自車
の走行状態に応じて目標操舵量を算出するため、ハンド
ルに加えられた操舵力を的確に検出することができ、ま
た、直線走行が継続するなどステアリングホイールに操
舵力が加わらない場合には手動操舵から自動操舵に切り
替えることができ、さらに、切換制御部が、トルクセン
サからの出力が所定のしきい値以上のときにはパワース
テアリングモードに設定するため、自動操舵中に運転者
がハンドルを操作したときには、この操舵力が一定値以
上のときには自動操舵を停止して手動操舵に切り替える
ことができる。さらに、、パワーステアリング制御部
が、パワーステアリングモード中は車速等の自車の走行
状態に応じて運転者からの操舵力を加勢又は抑制する目
標操舵量を算出するため、モータ駆動制御部は、自動操
舵用のモータを手動操舵時にはパワーステアリング動作
に用いることができ、このため、操作性が向上する。こ
のように、切換制御部が、トルクセンサ出力としきい値
変更部により設定されたしきい値との比較により自動操
舵と手動操舵とを切り替えるため、スイッチによらず運
転者の意図を的確に捕捉して自動運転と手動運転とを切
り替えることのできる従来にない優れた車両操舵装置を
提供することができる。
ある。
図であり、図2(A)は外観構成を示す図で、図2
(B)はその概略図である。
エア資源の構成を示すブロック図である。
とパワーステアリングモードとの切換の一例を示す説明
図である。
とモータ出力の関係を示すグラフ図である。
とモータ出力の関係を示すグラフ図である。
A3によるトルクセンサ出力とモータ出力の関係を示す
グラフ図である。
とモータ出力の関係を示すグラフ図である。
ングを示すタイムチャートである。
工程を示すフローチャートである。
行の一例を示す説明図である。
である。
を示すグラフ図である。
たモータ出力を示す説明図である。
す説明図である。
す説明図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 操舵車輪の向きを変化させるステアリン
グ機構と、このステアリング機構に運転者からの操舵力
を伝達する操舵力伝達手段と、自車の車速等の走行状態
を捕捉する走行状態センサ部と、所定の自動操舵モード
が設定されているときには前記走行状態センサ部によっ
て捕捉された自車の走行状態に基づいて目標操舵量を算
出する自動操舵制御部と、この自動操舵制御部によって
算出された目標操舵量に応じて前記ステアリング機構を
駆動するモータとを備えた車両操舵装置において、 前記走行状態センサ部が、前記運転者からの操舵力の大
きさを検出するトルクセンサを備え、 前記自動操舵制御部に、前記トルクセンサからの出力が
所定のしきい値未満のときには自動操舵モードに設定す
ると共に当該トルクセンサからの出力が所定のしきい値
以上のときにはパワーステアリングモードに設定する切
換制御部と、この切換制御部によってパワーステアリン
グモードが設定されたときには前記自車の走行状態に応
じて前記運転者からの操舵力を加勢又は抑制する目標操
舵量を算出するパワーステアリング制御部とを併設し、 前記モータに、前記切換制御部によって設定された各モ
ードに応じて前記自動操舵制御部によって算出された目
標操舵量又は前記パワーステアリング制御部によって算
出された目標操舵量に基づいて前記モータを駆動制御す
るモータ駆動制御部を併設したことを特徴とする車両操
舵装置。 - 【請求項2】 前記切換制御部に、前記走行状態センサ
部によって捕捉された車速に応じて前記しきい値を変更
するしきい値変更部を併設したことを特徴とする請求項
1記載の車両操舵装置。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP08098596A JP3622329B2 (ja) | 1996-03-08 | 1996-03-08 | 車両操舵装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP08098596A JP3622329B2 (ja) | 1996-03-08 | 1996-03-08 | 車両操舵装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09240502A true JPH09240502A (ja) | 1997-09-16 |
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ID=13733802
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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JP (1) | JP3622329B2 (ja) |
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