WO2022244233A1 - 車両用操舵システム - Google Patents
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- B62D6/003—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits computing target steering angles for front or rear wheels in order to control vehicle yaw movement, i.e. around a vertical axis
Definitions
- the present application relates to a vehicle steering system, and more particularly to a vehicle steering system that assists a steering operation so that the vehicle follows a target travel line.
- Patent Document 1 there is a technology for controlling steering so that the vehicle runs in the center of the lane by recognizing white lines on the road using a camera attached to the front of the vehicle, as in Patent Document 1 (hereinafter referred to as a lane keeping system). ).
- Patent Document 2 a target trajectory is calculated by grasping the vehicle position, a target point preset by the driver, map data, etc. from satellite information, and steering control is performed so as to follow the target trajectory.
- a target trajectory is calculated by grasping the vehicle position, a target point preset by the driver, map data, etc. from satellite information, and steering control is performed so as to follow the target trajectory.
- the vehicle steering system performs abrupt steering depending on the target travel line in order to assist steering so as to follow the target travel line based on camera or satellite information.
- the lateral acceleration of the vehicle increases, giving the driver a feeling of uneasiness or discomfort.
- the driver feels remarkably uneasy and uncomfortable.
- the present invention has been made in order to solve the above problems, and aims to provide a vehicle steering system that reduces the burden on the driver caused by the driver's anxiety and discomfort. do.
- a vehicle steering system disclosed in the present application includes a steering control amount calculation unit that calculates a steering control amount for bringing the vehicle closer to a target travel line, a lateral acceleration detection unit that detects the lateral acceleration of the vehicle, and a steering control unit based on the lateral acceleration.
- a steering control amount limit value calculation unit that calculates a steering control amount limit value that limits the lateral acceleration to the lateral acceleration limit value, and a limit determination unit that determines whether the steering control amount limit is valid or invalid based on at least the lateral acceleration.
- a steering control amount limiting section that limits the steering control amount when the limitation determination section determines that the limitation is effective based on the steering control amount limit value.
- the steering control amount limit value that limits the lateral acceleration of the vehicle to the lateral acceleration limit value is calculated, and the steering control amount is limited based on the steering control amount limit value. Therefore, it is possible to uniformly limit the lateral angular velocity of the vehicle generated by the system without depending on the driving environment such as the variation of the vehicle or the cant of the driving road. can reduce the burden on
- FIG. 1 is a functional block diagram showing a vehicle steering system according to Embodiment 1;
- FIG. 2 is a diagram showing a hardware configuration of a vehicle steering device in the vehicle steering system according to Embodiment 1;
- FIG. 4 is a flowchart for explaining the operation of a steering control amount limit value calculator in the vehicle steering system according to Embodiment 1;
- FIG. 2 is a functional block diagram showing a vehicle steering system that is a modification of Embodiment 1;
- FIG. FIG. 9 is a functional block diagram showing a vehicle steering system that is a modification of Embodiment 2;
- FIG. 1 is a functional block diagram showing the configuration of the vehicle steering system according to the first embodiment.
- the vehicle steering system includes a vehicle steering device 1 (hereinafter sometimes referred to as "steering device 1"), a lateral acceleration detection section 2, a roadway recognition section 3, and a steering actuator 4. It has In the following description, the vehicle equipped with the steering device 1 will be referred to as "own vehicle”.
- the steering system 1 includes a steering control amount calculator 10, a limit determination unit 11, a steering control amount limit value calculator 12, and a steering control amount limiter 13.
- the lateral acceleration detected by the lateral acceleration detector 2 is 11.
- the travel road information detected by the travel road recognition unit 3 is inputted to the steering control amount limit value calculation unit 12 and the steering control amount calculation unit 10, respectively, and the steering control amount is output.
- the steering system 1 may have a control function of a general electric power steering system.
- the lateral acceleration detection unit 2 is, for example, a lateral G sensor, detects the lateral acceleration of the own vehicle, and outputs it to the steering device 1.
- the lateral acceleration detector 2 may detect the yaw rate and vehicle speed of the own vehicle and output the values of the yaw rate and vehicle speed as the lateral acceleration, and any detection method may be used.
- the traveling road recognition unit 3 is, for example, a camera that captures an image in front of the vehicle, and recognizes lane boundary lines such as a roadway outer line, a roadway boundary line, and a roadway center line on the road ahead based on the captured image. . Then, from the position of the lane boundary line in the host vehicle coordinate system, the lane in which the host vehicle travels is recognized, and output to the steering device 1 as travel road information.
- the ego vehicle coordinate system is a coordinate system centered on a base point taken on the ego vehicle.
- the steering actuator 4 generates steering power (driving torque), which is a target torque corresponding to the steering control amount input from the steering device 1, and steers the steered wheels of the vehicle.
- the steering actuator 4 can be, for example, an electric motor for electric power steering or a hydraulic motor, and the type of motor is not particularly limited, and a DC motor and an AC motor can be used.
- the steering control amount calculation unit 10 sets a target driving line within the driving road for causing the vehicle to follow the driving road based on the driving road information in the own vehicle coordinate system, and sets the own vehicle on the target driving line. Outputs a steering control amount for following.
- the target travel line is set, for example, at a position a predetermined distance (for example, 1/2 of the travel road width) from the right lane boundary line in the own vehicle coordinate system, that is, at the center of the travel lane.
- the predetermined distance may be appropriately changed according to the driver's preference, the surrounding environment, and the like.
- the method of calculating the steering control amount of the steering control amount calculation unit 10 is well known in the art of assisting or automatically steering the steered wheels so as to follow the desired target travel line.
- the steering control amount may be the target torque for driving the steering actuator disclosed in JP-A-2003-200021, and the method is not limited.
- the limit determination unit 11 determines whether or not the steering control amount is limited by comparing the lateral acceleration of the host vehicle with an arbitrary preset lateral acceleration limit value, and outputs a limit determination flag to the steering control amount limit value calculation unit 12. .
- the limit determination flag is set to be limited, and when the lateral acceleration of the own vehicle is smaller than the lateral acceleration limit value, the limit determination flag is set to no limit. and set.
- the lateral acceleration limit value used to determine whether or not there is a limit is the same as the lateral acceleration limit value used to calculate the steering control amount limit value in the steering control amount limit value calculating section 12, which will be described later. May be set.
- the lateral acceleration limit values for determining whether there is a limit or not may be set to different values to provide hysteresis. Further, the determination may be made according to the magnitude relationship between the steering control amount limit value and the steering control amount in the steering control amount limit value calculation section 12 instead of making the determination based only on the lateral acceleration of the own vehicle.
- the restriction determination unit may determine the restriction determination flag as follows.
- the steering control amount limit value calculation unit 12 Based on the input lateral acceleration, steering control amount, and restriction determination flag, the steering control amount limit value calculation unit 12 performs steering such that the lateral acceleration generated in the host vehicle is equal to or less than an arbitrary lateral acceleration limit value set in advance. A control amount limit value is calculated and output to the steering control amount limiter 13 .
- the steering control amount limiter 13 limits the steering control amount to be equal to or less than the steering control amount limit value based on the input steering control amount and the steering control amount limit value, and outputs the result to the steering actuator 4 .
- each block of the steering system 1 shown in FIG. Processing Unit), DSP (Digital Signal Processor), etc. are used to configure the hardware configuration.
- the function of each block of the steering device 1 is realized by a combination of software or the like (software, firmware, or software and firmware).
- Software or the like is written as a program and stored in the memory 103 (storage device).
- An interface (I/F) 101 performs input/output control of signals with an external device such as the traveling path recognition unit 3 .
- FIG. 2 only shows a configuration in which the steering actuator 4 is connected via the I/F 101 .
- the CPU 102 implements the function of each block of the steering device 1 by executing various processes according to the programs stored in the memory 103 .
- These I/F 101, CPU 102, and memory 103 are connected to each other via a bus.
- FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation of the steering control amount limit value calculator 12.
- the steering control amount limit value calculation unit 12 calculates the lateral acceleration output by the lateral acceleration detection unit 2, the steering control amount output by the steering control amount calculation unit 10, and the limit determination output by the limit determination unit 11. read the flags.
- step S102 a conditional branch determination is made based on the restriction determination flag. If the restriction determination flag indicates that there is a restriction, proceed to step S103. Otherwise, proceed to step S104.
- step S103 conditional branch determination is further performed based on the control determination flag. If it reaches step S105, otherwise the process proceeds to step S106.
- steps S104 to S106 a steering control amount limit value corresponding to each limit determination flag is calculated.
- the limit determination flag indicates that there is no limit, that is, the lateral acceleration of the host vehicle is smaller than the lateral acceleration limit value, and it is not necessary to limit the steering control amount.
- the steering control amount limiter 13 clears the steering control amount to a value that does not limit the steering control amount, for example, a value larger than the steering control amount that the vehicle steering system can take. Any value may be used as long as the steering control amount is not limited by the steering control amount limiter 13 .
- step S105 when the limit determination flag changes from no limit to limit, i.e., when the lateral acceleration of the own vehicle reaches the lateral acceleration limit value from a value smaller than an arbitrary lateral acceleration limit value, the lateral acceleration of the own vehicle
- the steering control amount limit value is set to the steering control amount so as not to increase .
- the steering control amount limit value is set to a steering control amount such that the lateral acceleration of the host vehicle is equivalent to the lateral acceleration limit value.
- step S106 the limit determination flag is in the state of having a limit, and the lateral acceleration of the own vehicle is in a state in which it is desired to continue the limit. retains the value By holding the steering control amount at the time when the lateral acceleration of the vehicle reaches the lateral acceleration limit value in steps S105 and S106, it is possible to prevent the lateral acceleration of the vehicle from increasing further. Become.
- the steering control amount limit value that limits the lateral acceleration of the vehicle to the lateral acceleration limit value is calculated, and the steering control amount is limited based on the steering control amount limit value. It is possible to uniformly limit the lateral angular velocity of the vehicle generated by the system without depending on the driving environment such as, so that the driver's anxiety is suppressed regardless of the driving environment such as the variation of the vehicle or the cant of the driving road. , the burden on the driver caused by discomfort can be reduced.
- the steering control amount of the vehicle steering system is limited, it is easy to make the steering control amount behave continuously before and after the limitation, and the lateral acceleration does not become discontinuous, which makes the driver feel uneasy. , contributes to reducing the burden on the driver caused by discomfort.
- Embodiment 2 the steering control amount limit value at the time when the lateral acceleration of the own vehicle reaches the lateral acceleration limit value is held in the steering control amount limit value calculation unit 12, so that the own vehicle The lateral acceleration was limited to be below an arbitrary lateral acceleration limit value.
- the vehicle steering system 1a is provided with a steering control amount limit value calculator 12a that calculates the steering control amount limit value according to the deviation between the lateral acceleration limit value and the lateral acceleration of the host vehicle. The vehicle steering system used will be described.
- FIG. 4 is a functional block diagram showing the configuration of the vehicle steering system according to the second embodiment, where the same reference numerals as in the first embodiment are the same or correspond to them.
- the steering control amount limit value calculator 12a in the vehicle steering system 1a includes a deviation calculator 120, an integrator 121, and a gain multiplier 122.
- the limit determination flag calculated by the steering control amount calculation unit 11 and the steering control amount calculated by the steering control amount calculation unit 10 are input to the integrator 121, respectively, and the lateral acceleration generated in the host vehicle is arbitrarily set as a lateral acceleration limit value.
- a steering control amount limit value such as the following is calculated and output to the steering control amount limiter 13 .
- the deviation computing unit 15 Based on the lateral acceleration, the deviation computing unit 15 computes the deviation between an arbitrary lateral acceleration limit value and the absolute value of the lateral acceleration, and outputs it to the integrator 121 as a lateral acceleration deviation.
- the integrator 121 calculates and outputs a lateral acceleration integral value corresponding to the limit determination flag based on the limit determination flag, the steering control amount, and the lateral acceleration deviation.
- a gain multiplier 122 multiplies the lateral acceleration integral value by a preset arbitrary gain, and outputs it as a steering control amount limit value.
- the gain to be multiplied may be a value that can be changed according to the vehicle speed of the vehicle. In this case, for example, the gain may be obtained by referring to a map corresponding to the detected vehicle speed. good.
- the integrator 121 and gain multiplier 122 function as a deviation amplifier 123 that amplifies the output of the deviation calculator 120 .
- FIG. 5 shows a flowchart for explaining the operation of the steering control amount limit value calculator 12a.
- the steering control amount limit value calculation unit 12a calculates the lateral acceleration output by the lateral acceleration detection unit 2, the steering control amount output by the steering control amount calculation unit, and the limit determination flag output by the limit determination unit 11. load.
- step S202 the deviation computing unit 15 performs computation, and the deviation between the lateral acceleration limit value and the absolute value of the lateral acceleration is computed as the lateral acceleration deviation as shown in the following equation (1).
- dGy Gy_limit -
- Gy_limit Lateral acceleration limit value
- Gy Lateral acceleration
- step S203 the calculation in the integrator 121 is performed.
- step S203 conditional branch determination is performed based on the limit determination flag.
- step S205 the lateral acceleration integral value is calculated by lateral acceleration integral value calculation (A) according to the following equation (2).
- I_Gy I_Gy previous value + dGy ⁇ dT (2) however, I_Gy: Lateral acceleration integral value dT: Integration calculation cycle
- Gy_limit Lateral acceleration limit value
- Gy Lateral acceleration
- the lateral acceleration integral value is calculated by lateral acceleration integral value calculation (B) according to the following equation (3). That is, by setting the lateral acceleration integral value to a value such that the steering control amount limit value is equivalent to the steering control amount, the steering control amount limiter 13 limits the steering control amount when the control determination flag indicates no limit. Also, when the control determination flag changes from unrestricted to restricted and starting to limit the steering control amount, the steering control amount limit value becomes discontinuous with respect to the steering control amount, and the steering control amount becomes discontinuous. can prevent it from happening.
- I_Gy Q_ctr / KI (3) however, I_Gy: Lateral acceleration integral value Q_ctr: Steering control amount KI: Gain
- step S206 gain multiplier 122 performs calculation according to the following equation (4), multiplies the lateral acceleration integral value by a preset arbitrary gain, and calculates the steering control amount limit value.
- Q_limit KI ⁇ I_Gy (4) however, Q_limit: Steering control amount limit value
- the steering control amount limit value is adjusted based on the deviation between the lateral acceleration limit value and the lateral acceleration. In comparison with the case of holding It is possible to improve the effect of reducing the burden on the driver caused by the driver's anxiety and discomfort without depending on the driving environment such as cant.
- the steering control amount limit value calculator 12a calculates the steering control amount limit value based only on the integral element of the lateral acceleration deviation, which is the deviation between the lateral acceleration limit value and the absolute value of the lateral acceleration.
- a proportional element and a differential element of the lateral acceleration deviation For example, when the proportional element is added, the ability to follow the lateral acceleration limit value can be improved.
- the reset processing of the lateral acceleration integral value of equation (3) in step S205 is replaced with the following equation (5), and the gain multiplication processing of equation (4) in step S206 is replaced with the following equation (6).
- a camera is used as the travel path recognition unit 3, and the camera recognizes the travel path ahead.
- the travel path may be recognized by means other than the camera.
- the same effects as those of the vehicle steering system shown in the present embodiment can be obtained.
- the vehicle may be configured to recognize the road ahead of the vehicle, or may be configured to recognize the road ahead of the vehicle obtained by radar, camera, etc. It may be configured to recognize the traveling road ahead based on the trajectory of the vehicle, and any means may be used.
- the steering control amount is, for example, the target torque (driving torque) for driving the steering actuator 4.
- the target steering angle is used to steer the vehicle so that the vehicle follows the target travel line. may be
- a functional block diagram showing the configuration of the vehicle steering system according to the first embodiment in this case is, for example, as shown in FIG.
- the steering control amount and the steering control amount limit value are also the target steering angle and the target steering angle limit value, respectively.
- the steering angle detection unit 5 and the steering angle control unit 14 are included. Then, based on the steering control amount input from the steering control amount limiting section 13, that is, the target steering angle and the steering angle input from the steering angle detecting section 5, a target steering angle of the own vehicle follows the target steering angle.
- a torque (driving torque) is calculated and output to the steering actuator 4 .
- the calculation of the target torque (driving torque) in the steering angle control section 14 may be performed by a known control method based on the proportional element, the integral element, etc. of the deviation between the target steering angle and the steering angle, and any calculation means may be used.
- the steering control amount limit value calculator 12 holds the steering angle, which is the steering control amount at the time when the lateral acceleration of the host vehicle reaches the lateral acceleration limit value. It is possible to prevent the lateral acceleration of the own vehicle from increasing further, that is, limit the lateral acceleration of the own vehicle to the lateral acceleration limit value.
- a functional block diagram showing the configuration of the vehicle steering system according to the second embodiment in this case is, for example, as shown in FIG. 14.
- the steering control amount limit value calculator 12a calculates the steering angle, which is the steering control amount, based on the deviation between the lateral acceleration limit value and the lateral acceleration.
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Abstract
車両を目標走行ラインに近づけるための操舵制御量を演算する操舵制御量演算部（１０）と、車両の横加速度を検出する横加速度検出部（２）と、横加速度に基づいて横加速度を横加速度制限値に制限するような操舵制御量制限値を演算する操舵制御量制限値演算部（１２）と、横加速度に基づいて操舵制御量制限の有効、無効を判定する制限判定部（１１）と、操舵制御量制限値に基づいて制限判定部（１１）が制限有効と判定する場合に操舵制御量を制限する操舵制御量制限部（１３）を備えている。
Description
本願は、車両用操舵システムに関し、特に、車両が目標走行ラインに追従して走行するように操舵操作を補助する車両用操舵システムに関するものである。
従来、車両が所望の目標走行ラインに追従して走行するように転舵輪を操舵補助あるいは自動操舵を行う技術が知られている。
例えば第１に、特許文献１のように車両前方に取り付けたカメラを用いて道路の白線を認識することで車線中央を車両が走行するように操舵制御を行う技術がある（以下、レーンキープシステム）。第２に、特許文献２のように衛星情報によって自車位置、運転者が予め設定する目標地点、地図データ等を把握することで目標軌跡を演算し、その目標軌跡に追従するように操舵制御を行う技術がある。
特許文献１、２に記載の従来の車両用操舵システムでは、カメラ、あるいは衛星情報に基づく目標走行ラインに追従するよう操舵補助するため、車両用操舵システムは目標走行ライン次第では急な操舵を行って車両の横加速度が大きくなり、運転者に不安感あるいは不快感を与えてしまう問題がある。特に例えばカメラ、あるいは衛星情報が誤認識することにより、車両用操舵システム、及び運転者が意図しないような方向へ車両を操舵する場合は運転者に与える不安感、不快感は著しい。
本願は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、運転者の不安感、不快感に起因する運転者の負担を軽減するような車両用操舵システムを提供することを目的とする。
本願に開示される車両用操舵システムは、車両を目標走行ラインに近づけるための操舵制御量を演算する操舵制御量演算部と、車両の横加速度を検出する横加速度検出部と、横加速度に基づいて横加速度を横加速度制限値に制限するような操舵制御量制限値を演算する操舵制御量制限値演算部と、少なくとも横加速度に基づいて操舵制御量制限の有効、無効を判定する制限判定部と、操舵制御量制限値に基づいて制限判定部が制限有効と判定する場合に操舵制御量を制限する操舵制御量制限部を備えている。
本願に開示される車両用操舵システムによれば、車両の横加速度を横加速度制限値に制限するような操舵制御量制限値を演算し、操舵制御量制限値に基づいて操舵制御量を制限するため、車両のばらつきあるいは走行路のカント等の走行環境に依存せずにシステムにより発生する車両の横角速度を一律に制限することができるため、運転者の不安感、不快感に起因する運転者の負担を軽減することができる。
実施の形態１．
以下、本願に開示される車両用操舵システムを実施の形態に従って図面を用いて説明する。
図１は、本実施の形態１の車両用操舵システムの構成を示す機能ブロック図である。図１に示すように車両用操舵システムは、車両用操舵装置１（以下「操舵装置１」と呼称する場合あり）と、横加速度検出部２、走行路認識部３、および転舵用アクチュエータ４を備えている。なお、以下の説明では、操舵装置１を搭載した車両を「自車両」と呼称する。
以下、本願に開示される車両用操舵システムを実施の形態に従って図面を用いて説明する。
図１は、本実施の形態１の車両用操舵システムの構成を示す機能ブロック図である。図１に示すように車両用操舵システムは、車両用操舵装置１（以下「操舵装置１」と呼称する場合あり）と、横加速度検出部２、走行路認識部３、および転舵用アクチュエータ４を備えている。なお、以下の説明では、操舵装置１を搭載した車両を「自車両」と呼称する。
操舵装置１は、操舵制御量演算部１０、制限判定部１１、操舵制御量制限値演算部１２、操舵制御量制限部１３を備え、横加速度検出部２で検出した横加速度は、制限判定部１１、操舵制御量制限値演算部１２に、走行路認識部３で検出した走行路情報は操舵制御量演算部１０にそれぞれ入力され、操舵制御量を出力する。ここで、操舵装置１には一般的な電動パワーステアリング装置の制御機能を持たせていてもよい。
横加速度検出部２は、例えば横Gセンサであり、自車両の横加速度を検出し、操舵装置１へ出力する。尚、横加速度検出部２は自車両のヨーレートと車速を検出し、ヨーレートと車速の値を横加速度として出力してもよく、その検出方法は問わない。
走行路認識部３は、例えば車両の前方画像を撮影するカメラであり、撮像画像に基づいて前方の走行路の例えば、車道外側線、車道境界線、車道中央線等の車線境界線を認識する。そして、自車両座標系における車線境界線の位置から、自車両が走行する走行車線を認識し、走行路情報として操舵装置１へ出力する。自車両座標系は、自車両上にとられた基点を中心とする座標系である。
転舵用アクチュエータ４は、操舵装置１から入力される操舵制御量に相当する目標トルクである転舵用動力（駆動トルク）を発生し、自車両の転舵輪を転舵する。転舵用アクチュエータ４は、例えば、電動パワーステアリングの電動モータまたは油圧モータを用いることができ、モータの種類は特に限定されず、直流モータおよび交流モータを用いることができる。
次に、操舵装置１の内部構成について説明する。
操舵制御量演算部１０は自車両座標系における走行路情報に基づき、車両を走行路に追従して走行させるための目標となる目標走行ラインを走行路内に設定し、自車両を目標走行ラインに追従させるための操舵制御量を出力する。
操舵制御量演算部１０は自車両座標系における走行路情報に基づき、車両を走行路に追従して走行させるための目標となる目標走行ラインを走行路内に設定し、自車両を目標走行ラインに追従させるための操舵制御量を出力する。
ここで、目標走行ラインは、例えば自車両座標系における右側の車線境界線から所定の距離（例えば走行路幅の１／２）離れた位置、すなわち走行車線の中央に目標走行ラインを設定する。尚、所定の距離は運転者の好み、周辺環境などに応じて、適宜変更してもよい。また、操舵制御量演算部１０の操舵制御量の算出方法は、所望の目標走行ラインに追従して走行するように転舵輪を操舵補助または自動操舵を行う技術において周知であり、例えば特許第６０１２８２４号公報に開示されている転舵用アクチュエータを駆動するための目標トルクを操舵制御量とすればよく、その手段は問わない。
制限判定部１１は自車両の横加速度と予め設定された任意の横加速度制限値との比較により操舵制御量の制限有無を判定し、制限判定フラグとして操舵制御量制限値演算部１２に出力する。制限判定フラグは少なくとも自車両の横加速度が横加速度制限値以上の場合は制限判定フラグを制限有と設定し、少なくとも自車両の横加速度が横加速度制限値より小さい場合は制限判定フラグを制限無と設定する。
ここで、制限有無の判定に用いる横加速度制限値は後述する操舵制御量制限値演算部１２における操舵制御量制限値の演算に用いている横加速度制限値と同様としているが、それぞれ異なる値を設定してもよい。また、制限有と制限無しを判定する横加速度制限値をそれぞれ異なる値に設定し、ヒステリシスを設けてもよい。
また、自車両の横加速度のみに基づいて判定するのではなく、操舵制御量制限値演算部１２における操舵制御量制限値と操舵制御量の大小関係に応じて判定するようにしてもよい。この場合、例えば制限判定部は制限判定フラグを以下のように判定すればよい。
（ａ）自車両の横加速度が横加速度制限値以上、かつ操舵制御量制限値が操舵制御量より大きい場合は、制限判定フラグは制限有を出力する。
（ｂ）操舵制御量制限値が操舵制御量より小さい場合は、制限判定フラグは制限無を出力する。
（ｃ）上記以外の場合は、制限判定フラグは前回の出力値を保持する。
以上のような判定をすることによって、自車両の横加速度が横加速度制限値以下となった場合においても、操舵制御量制限値が減少し、操舵制御量の値に一致するまでは制限有を出力しつづけるため、制限有から制限無に切り替わった際の操舵制御量制限値と操舵制御量の差異に相当する操舵制御量の変動を抑制することができ、運転者の不安感、不快感に起因する運転者に対する負担の軽減に寄与する。
また、自車両の横加速度のみに基づいて判定するのではなく、操舵制御量制限値演算部１２における操舵制御量制限値と操舵制御量の大小関係に応じて判定するようにしてもよい。この場合、例えば制限判定部は制限判定フラグを以下のように判定すればよい。
（ａ）自車両の横加速度が横加速度制限値以上、かつ操舵制御量制限値が操舵制御量より大きい場合は、制限判定フラグは制限有を出力する。
（ｂ）操舵制御量制限値が操舵制御量より小さい場合は、制限判定フラグは制限無を出力する。
（ｃ）上記以外の場合は、制限判定フラグは前回の出力値を保持する。
以上のような判定をすることによって、自車両の横加速度が横加速度制限値以下となった場合においても、操舵制御量制限値が減少し、操舵制御量の値に一致するまでは制限有を出力しつづけるため、制限有から制限無に切り替わった際の操舵制御量制限値と操舵制御量の差異に相当する操舵制御量の変動を抑制することができ、運転者の不安感、不快感に起因する運転者に対する負担の軽減に寄与する。
操舵制御量制限値演算部１２は入力された横加速度、操舵制御量、及び制限判定フラグに基づいて自車両に発生する横加速度が予め設定された任意の横加速度制限値以下になるような操舵制御量制限値を演算して、操舵制御量制限部１３に出力する。
操舵制御量制限部１３は入力された操舵制御量、及び操舵制御量制限値に基づいて操舵制御量を操舵制御量制限値以下になるように制限し、転舵用アクチュエータ４に出力する。
図２には、図１に示した操舵装置１の各ブロック（操舵制御量演算部１０、制限判定部１１、操舵制御量制限値演算部１２、及び操舵制御量制限部１３）がＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等のプロセッサを用いて構成されている場合におけるハードウェア構成を示している。この場合、操舵装置１の各ブロックの機能は、ソフトウェア等（ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェア）との組み合わせにより実現される。ソフトウェア等はプログラムとして記述され、メモリ１０３（記憶装置）に格納される。
インタフェース（Ｉ／Ｆ）１０１は、走行路認識部３等の外部装置との信号の入出力制御を行う。なお、図２では、Ｉ／Ｆ１０１を介して転舵用アクチュエータ４が接続された構成のみを示している。
ＣＰＵ１０２はメモリ１０３に格納されたプログラムに従って各種処理を実行することで、操舵装置１の各ブロックの機能を実現する。これらのＩ／Ｆ１０１、ＣＰＵ１０２、メモリ１０３は互いにバス接続されている。
ＣＰＵ１０２はメモリ１０３に格納されたプログラムに従って各種処理を実行することで、操舵装置１の各ブロックの機能を実現する。これらのＩ／Ｆ１０１、ＣＰＵ１０２、メモリ１０３は互いにバス接続されている。
図３は、操舵制御量制限値演算部１２の動作を説明するフローチャートである。
まず、ステップＳ１０１において、操舵制御量制限値演算部１２は、横加速度検出部２が出力する横加速度、操舵制御量演算部１０が出力する操舵制御量、及び制限判定部１１が出力する制限判定フラグを読み込む。
まず、ステップＳ１０１において、操舵制御量制限値演算部１２は、横加速度検出部２が出力する横加速度、操舵制御量演算部１０が出力する操舵制御量、及び制限判定部１１が出力する制限判定フラグを読み込む。
次に、ステップＳ１０２において、制限判定フラグに基づく条件分岐判定を行い、制限判定フラグが制限有の場合はステップＳ１０３に、それ以外の場合はステップＳ１０４に進む。
ステップＳ１０３ではさらに制御判定フラグに基づく条件分岐判定を行い、制限判定フラグが制限無から制限有となった場合、すなわち自車両の横加速度が任意の横加速度制限値より小さい値から横加速度制限値に到達した場合はステップＳ１０５に、それ以外の場合はＳ１０６に進む。
ステップＳ１０４からステップＳ１０６ではそれぞれの制限判定フラグに応じた操舵制御量制限値を演算する。
ステップＳ１０４においては、制限判定フラグが制限無を示しており、すなわち自車両の横加速度が横加速度制限値より小さく、操舵制御量を制限する必要がない状態であるため、操舵制御量制限値は操舵制御量制限部１３において操舵制御量が制限されないような値、例えば車両用操舵システムが取りうる操舵制御量よりも大きな値にクリアする。尚、操舵制御量制限部１３において操舵制御量が制限されないような値であればよく、その設定値は問わない。
ステップＳ１０５においては、制限判定フラグが制限無から制限有となった場合、すなわち自車両の横加速度が任意の横加速度制限値より小さい値から横加速度制限値に到達した場合、自車両の横加速度をそれ以上増大させないよう、操舵制御量制限値は操舵制御量に設定する。換言すると、操舵制御量制限値を自車両の横加速度が横加速度制限値相当となるような操舵制御量に設定するといえる。
ステップＳ１０６においては、制限判定フラグが制限有の状態であり、自車両の横加速度の制限を継続させたいような状態であるため、操舵制御量制限値は前回値保持、すなわちステップＳ１０５の時点で設定した値を保持する。ステップＳ１０５、及びステップＳ１０６によって、自車両の横加速度が横加速度制限値に到達した時点の操舵制御量を保持することにより、自車両の横加速度がそれ以上に増大することを防ぐことが可能となる。
以上により、車両の横加速度を横加速度制限値に制限するような操舵制御量制限値を演算し、操舵制御量制限値に基づいて操舵制御量を制限するため、車両のばらつきあるいは走行路のカント等の走行環境に依存せずにシステムにより発生する車両の横角速度を一律に制限することができ、従って、車両のばらつきあるいは走行路のカント等の走行環境に依存せずに運転者の不安感、不快感に起因する運転者の負担を軽減することができる。
また、車両用操舵システムの操舵制御量を制限するため、制限前後で操舵制御量を連続的な挙動とすることが容易であり、横加速度も不連続になることがなく、運転者の不安感、不快感に起因する運転者に対する負担の軽減に寄与する。
実施の形態２．
実施の形態１では、操舵制御量制限値演算部１２において操舵制御量制限値を自車両の横加速度が横加速度制限値に到達した時点の操舵制御量を保持したものとすることにより、自車両の横加速度を任意の横加速度制限値以下となるよう制限した。
これに対し、本実施の形態２では横加速度制限値と自車両の横加速度の偏差に応じて操舵制御量制限値を演算する操舵制御量制限値演算部１２ａを備えた車両用操舵装置１ａを用いた車両用操舵システムについて説明する。
実施の形態１では、操舵制御量制限値演算部１２において操舵制御量制限値を自車両の横加速度が横加速度制限値に到達した時点の操舵制御量を保持したものとすることにより、自車両の横加速度を任意の横加速度制限値以下となるよう制限した。
これに対し、本実施の形態２では横加速度制限値と自車両の横加速度の偏差に応じて操舵制御量制限値を演算する操舵制御量制限値演算部１２ａを備えた車両用操舵装置１ａを用いた車両用操舵システムについて説明する。
図４は本実施の形態２における車両用操舵システムの構成を示す機能ブロック図であり、実施の形態１と同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものである。
車両用操舵装置１ａにおける操舵制御量制限値演算部１２ａは偏差演算器１２０、積分器１２１、利得乗算器１２２を備え、横加速度検出部２で検出した横加速度は偏差演算器１２０に、制限判定部１１で演算される制限判定フラグ、及び操舵制御量演算部１０で演算される操舵制御量は積分器１２１にそれぞれ入力され、自車両に発生する横加速度が任意に設定される横加速度制限値以下になるような操舵制御量制限値を演算して、操舵制御量制限部１３に出力する。
次に、操舵制御量制限値演算部１２ａの内部構成について説明する。
偏差演算器１５は横加速度に基づいて、任意の横加速度制限値と横加速度の絶対値の偏差を演算し、横加速度偏差として積分器１２１に出力する。
偏差演算器１５は横加速度に基づいて、任意の横加速度制限値と横加速度の絶対値の偏差を演算し、横加速度偏差として積分器１２１に出力する。
積分器１２１は制限判定フラグ、操舵制御量、及び横加速度偏差に基づいて制限判定フラグに応じた横加速度積分値を演算し、出力する。
利得乗算器１２２は横加速度積分値に予め設定された任意の利得を乗算し、操舵制御量制限値として出力する。ここで、乗算される利得は自車両の車速に応じて変更可能な値としてもよく、この場合、例えば検出された自車両の車速に応じたマップを参照して利得を取得するようにしてもよい。なお、積分器１２１、利得乗算器１２２によって、偏差演算器１２０の出力を増幅する偏差増幅器１２３としての機能を有する。
図５に、操舵制御量制限値演算部１２ａの動作を説明するフローチャートを示す。
まず、ステップＳ２０１において、操舵制御量制限値演算部１２ａは、横加速度検出部２が出力する横加速度、操舵制御量演算部が出力する操舵制御量、及び制限判定部１１が出力する制限判定フラグを読み込む。
まず、ステップＳ２０１において、操舵制御量制限値演算部１２ａは、横加速度検出部２が出力する横加速度、操舵制御量演算部が出力する操舵制御量、及び制限判定部１１が出力する制限判定フラグを読み込む。
次に、ステップＳ２０２では、偏差演算器１５における演算が実行され、下記の式（１）に示すように横加速度制限値と横加速度の絶対値の偏差が横加速度偏差として演算される。
dGy = Ｇy_limit - |Gy| ・・・・・（１）
但し、
dGy：横加速度偏差
Ｇy_limit：横加速度制限値
Ｇy：横加速度
dGy = Ｇy_limit - |Gy| ・・・・・（１）
但し、
dGy：横加速度偏差
Ｇy_limit：横加速度制限値
Ｇy：横加速度
続いて、ステップＳ２０３からステップＳ２０６では積分器１２１における演算が実行される。
まず、ステップＳ２０３において、制限判定フラグに基づく条件分岐判定を行い、制限判定フラグが制限有の場合、すなわち自車両の横加速度が横加速度制限値以上の場合はステップＳ２０４に、それ以外の場合はステップＳ２０５に進む。
ステップＳ２０４では下記の式（２）による横加速度積分値演算（Ａ）にて横加速度積分値を演算する。
Ｉ_Gy = I_Gy前回値 + dGy × dＴ ・・・・・（２）
但し、
Ｉ_Gy：横加速度積分値
dＴ：積分演算周期
Ｇy_limit：横加速度制限値
Ｇy：横加速度
まず、ステップＳ２０３において、制限判定フラグに基づく条件分岐判定を行い、制限判定フラグが制限有の場合、すなわち自車両の横加速度が横加速度制限値以上の場合はステップＳ２０４に、それ以外の場合はステップＳ２０５に進む。
ステップＳ２０４では下記の式（２）による横加速度積分値演算（Ａ）にて横加速度積分値を演算する。
Ｉ_Gy = I_Gy前回値 + dGy × dＴ ・・・・・（２）
但し、
Ｉ_Gy：横加速度積分値
dＴ：積分演算周期
Ｇy_limit：横加速度制限値
Ｇy：横加速度
ステップＳ２０５では下記の式（３）による横加速度積分値演算（Ｂ）にて横加速度積分値を演算する。すなわち、操舵制御量制限値が操舵制御量相当となるような値に横加速度積分値を設定することにより、制御判定フラグが制限無の場合は操舵制御量制限部１３において操舵制御量が制限されることなく、また、制御判定フラグが制限無から制限有となり、操舵制御量の制限を開始する場合に操舵制御量制限値が操舵制御量に対して不連続となり、操舵制御量が不連続となることを防ぐことができる。
Ｉ_Gy = Ｑ_ctr / KI ・・・・・（３）
但し、
Ｉ_Gy：横加速度積分値
Ｑ_ctr：操舵制御量
ＫI：利得
Ｉ_Gy = Ｑ_ctr / KI ・・・・・（３）
但し、
Ｉ_Gy：横加速度積分値
Ｑ_ctr：操舵制御量
ＫI：利得
次に、ステップＳ２０６では下記の式（４）にて利得乗算器１２２における演算が実行され、横加速度積分値に予め設定された任意の利得を乗算し、操舵制御量制限値として演算する。
Ｑ_limit = KI ×Ｉ_Gy ・・・・・（４）
但し、
Ｑ_limit： 操舵制御量制限値
Ｑ_limit = KI ×Ｉ_Gy ・・・・・（４）
但し、
Ｑ_limit： 操舵制御量制限値
以上により、自車両の横加速度が横加速度制限値より大きい場合は、横加速度制限値と横加速度の偏差に基づいて操舵制御量制限値を調整するため、実施の形態１において操舵制御量制限値を保持する場合と比較して、車両のばらつきあるいは走行路のカント等の走行環境の変化に対しても、より精度よく車両の横加速度を制限することができ、従って、車両のばらつきあるいは走行路のカント等の走行環境に依存せずに運転者の不安感、不快感に起因する運転者の負担を軽減するという効果を向上することができる。
ここで、本実施の形態２では、操舵制御量制限値演算部１２ａは横加速度制限値と横加速度の絶対値の偏差である横加速度偏差の積分要素のみに基づいて操舵制御量制限値を演算する構成としたが、横加速度偏差の比例要素、微分要素を加える構成としてもよく、例えば比例要素を加えた場合、横加速度制限値に対する追従性を向上することができる。比例要素を加える場合、ステップＳ２０５における式（３）の横加速度積分値のリセット処理を下記の式（５）に、ステップＳ２０６における式（４）の利得乗算処理を下記の式（６）に置き換えるとよい。
Ｉ_Gy = Ｑ_ctr / KI - ＫP × dGy ・・・・・（５）
但し、
ＫP：比例要素利得
Ｑ_limit = KI ×Ｉ_Gy + KP ×dGy ・・・・・（６）
Ｉ_Gy = Ｑ_ctr / KI - ＫP × dGy ・・・・・（５）
但し、
ＫP：比例要素利得
Ｑ_limit = KI ×Ｉ_Gy + KP ×dGy ・・・・・（６）
尚、実施の形態１、及び実施の形態２では走行路認識部３としてカメラを用い、カメラによって前方の走行路を認識するようにしたが、カメラ以外の手段により走行路を認識することでもよく、本実施の形態に示す車両用操舵装置と同様の効果を得ることができる。例えば、通信可能な衛星から受信した、車両の自車位置と地図情報に基づいて、車両前方の走行路を認識するように構成したり、あるいは、レーダ、カメラ等によって取得した前方を走行している車両の軌跡に基づいて前方の走行路を認識するよう構成してもよく、その手段は問わない。
＜実施の形態の変形例＞
また、操舵制御量は転舵用アクチュエータ４を駆動するための、例えば目標トルク（駆動トルク）としたが、車両が目標走行ラインに追従して走行するような車両を操舵するための目標舵角としてもよい。
また、操舵制御量は転舵用アクチュエータ４を駆動するための、例えば目標トルク（駆動トルク）としたが、車両が目標走行ラインに追従して走行するような車両を操舵するための目標舵角としてもよい。
この場合の本実施の形態１に関わる車両用操舵システムの構成を示す機能ブロック図は、例えば図６に示すようなものとなり、操舵制御量制限値演算部１２、及び操舵制御量制限部１３における操舵制御量、及び操舵制御量制限値もそれぞれ目標舵角、目標舵角制限値となる。また、この場合、舵角検出部５、舵角制御部１４を含む構成となり、舵角検出部５では自車両の舵角を検出して舵角制御部１４に出力し、舵角制御部１４では操舵制御量制限部１３より入力される操舵制御量、すなわち目標舵角と舵角検出部５より入力される舵角に基づいて、自車両の舵角が目標舵角に追従するような目標トルク（駆動トルク）を演算し、転舵用アクチュエータ４に出力する。
ここで、舵角制御部１４における目標トルク（駆動トルク）の演算は目標舵角と舵角の偏差の比例要素、積分要素等に基づく公知の制御手法によって行えばよく、その演算手段は問わない。このような構成により、操舵制御量制限値演算部１２では自車両の横加速度が横加速度制限値に到達した時点の操舵制御量である舵角を保持することにより、実施の形態１と同様に自車両の横加速度がそれ以上に増大することを防ぐ、すなわち自車両の横加速度を横加速度制限値に制限することが可能となる。
また、この場合の本実施の形態２に関わる車両用操舵システムの構成を示す機能ブロック図は、例えば図７に示すようなものとなり、図６と同様に舵角検出部５、舵角制御部１４を含む構成となる。
このような構成により、操舵制御量制限値演算部１２ａでは自車両の横加速度が横加速度制限値より大きい場合は、横加速度制限値と横加速度の偏差に基づいて操舵制御量である舵角を調整することにより、実施の形態２と同様に自車両の横加速度がそれ以上に増大することを防ぐ、すなわち自車両の横加速度を横加速度制限値により精度よく制限することが可能となる。
本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
１ 操舵装置、２ 横加速度検出部、３ 走行路認識部、４ 転舵用アクチュエータ、５ 舵角検出部、１０ 操舵制御量演算部、１１ 制限判定部、１２ 操舵制御量制限値演算部、１３ 操舵制御量制限部、１４ 舵角制御部
Claims (8)
- 車両が目標走行ラインに追従して走行するように操舵操作を補助する車両用操舵システムであって、前記車両を前記目標走行ラインに近づけるための操舵制御量を演算する操舵制御量演算部と、車両の横加速度を検出する横加速度検出部と、前記横加速度に基づいて横加速度を横加速度制限値に制限するような操舵制御量制限値を演算する操舵制御量制限値演算部と、少なくとも前記横加速度に基づいて操舵制御量制限の有効、無効を判定する制限判定部と、前記操舵制御量制限値に基づいて前記制限判定部が制限有効と判定する場合に操舵制御量を制限する操舵制御量制限部を備えたことを特徴とする車両用操舵システム。
- 前記制限判定部は少なくとも前記横加速度、前記操舵制御量制限値に基づいて操舵制御量制限の有効、無効を判定することを特徴とする請求項１に記載の車両用操舵システム。
- 前記操舵制御量制限値演算部は前記横加速度が前記横加速度制限値に到達した時点の操舵制御量を操舵制御量制限値とすることを特徴とする請求項１に記載の車両用操舵システム。
- 前記操舵制御量制限値演算部は前記横加速度制限値と前記横加速度との偏差を演算する偏差演算器と、前記偏差演算器の出力を増幅する偏差増幅器を具備し、前記偏差増幅器の出力に基づいて前記操舵制御量制限値を演算することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の車両用操舵システム。
- 前記偏差増幅器は、少なくとも前記偏差演算器の出力を積分する積分器を含むことを特徴とする請求項４に記載の車両用操舵システム。
- 前記偏差増幅器は前記制限判定部が制限無効と判定した場合に前記積分器の積分要素を操舵制御量制限値が操舵制御量と一致する値に設定することを特徴とする請求項５に記載の車両用操舵システム。
- 車両の転舵輪を転舵する転舵用アクチュエータを備え、前記操舵制御量は前記転舵用アクチュエータの駆動トルクであって、 前記操舵制御量制限値演算部が演算する操舵制御量制限値は駆動トルク制限値であり、前記操舵制御量制限部は前記転舵用アクチュエータの前記駆動トルクを前記駆動トルク制限値に制限することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の車両用操舵システム。
- 車両の転舵輪の舵角を検出する舵角検出部と、車両の転舵輪を転舵する転舵用アクチュエータと、前記操舵制御量は前記車両の目標舵角であって、前記舵角が前記目標舵角に追従するように転舵用アクチュエータを駆動する舵角制御部を備え、前記操舵制御量制限値演算部が演算する操舵制御量制限値は目標舵角制限値であり、前記操舵制御量制限部は前記目標舵角を目標舵角制限値に制限することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の車両用操舵システム。
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