JP2000198458A - 車両の制御装置 - Google Patents

車両の制御装置

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JP2000198458A
JP2000198458A JP11003274A JP327499A JP2000198458A JP 2000198458 A JP2000198458 A JP 2000198458A JP 11003274 A JP11003274 A JP 11003274A JP 327499 A JP327499 A JP 327499A JP 2000198458 A JP2000198458 A JP 2000198458A
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steering
vehicle
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traveling
travel
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JP11003274A
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Tetsuya Terada
哲也 寺田
Yasuo Kagawa
八州男 香川
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Mazda Motor Corp
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  • Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】走行車線に基づいて決定される目標走行軌跡に
沿って走行されるように自動操舵を行うことを前提に、
運転者の要求する要求走行軌跡に沿って自動操舵が行わ
れるようにする。 【解決手段】走行車線2の幅方向中央線2Cを目標走行
軌跡として、自車両1の将来横偏差量y1が算出され
る。中央線2cに対する自車両1の現在の横位置がyo
として検出される。y1の大きさに応じてハンドル4に
操舵反力T1が付与されて、y1が小さくなるように操
舵するように運転者が促される。操舵反力T1の特性に
は不感帯が設定されて、不感帯幅sを越えて将来横偏差
量y1が大きいときにのみ、操舵反力T1が付与され
る。y1の変化量が小さいこと操舵角の変化量が小さい
ことおよび操舵トルクの変化量が小さいことが、所定時
間継続されたとき、この所定時間内での横位置yoの積
算値が平均化された平均値Yabr が算出される。上記操
舵反力特性が、運転者の要求走行軌跡に合致するよう
に、平均値Yabr 分だけオフセットされる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は所望の走行軌跡に沿
った走行が行われるように自動操舵を行うようにした車
両の制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】運転者の負担軽減あるいは安全向上の一
環として、所定の目標走行軌跡に沿った走行が行われる
ように自動操舵を行うことが提案されている。特開平9
−66853号公報には、目標走行軌跡としての目標車
線に対する自車両の将来横偏差(予測される横偏差)を
抑制するように、ステアリングハンドルに操舵反力を付
与するようにしたものが開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、目標走行軌
跡としては、一般に、走行車線の幅方向中心位置が設定
されるが、運転者によっては、走行車線の左側寄りを走
行することを希望したり、あるいは右側寄りを走行する
ことを希望する場合ことがある。このように、目標走行
軌跡と運転者の希望する要求走行軌跡とが相違すると、
運転者が希望する要求走行軌跡にほぼ沿った走行を行っ
ているにもかかわらず、自動操舵が作動して目標走行軌
跡に沿った走行となるような制御が実行されてしまう機
会が多くなり、運転者にとってはかえって違和感を感じ
る等のことになる。
【0004】本発明は以上のような事情を勘案してなさ
れたもので、その目的は、運転者の要求する走行軌跡に
沿った自動操舵の制御が行われるようにした車両の制御
装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明にあっっては次のような解決手法を採択して
ある。すなわち、特許請求の範囲における請求項1に記
載のように、自動操舵手段と、走行車線を検出する走行
車線検出手段と、前記走行車線検出手段で検出された走
行車線に基づいて、走行すべき目標走行軌跡を決定する
目標走行軌跡決定手段と、前記目標走行軌跡決定手段で
決定された目標走行軌跡に基づいて前記自動操舵手段の
制御目標値を決定して、該決定された制御目標値でもっ
て前記自動操舵を制御する制御手段と、運転者が要求す
る走行車線に対する要求走行軌跡を推定する要求走行軌
跡推定手段と、前記要求走行軌跡推定手段で推定された
要求走行軌跡に基づいて、前記目標走行軌跡を補正する
補正手段と、を備えたものとしてある。上記解決手法を
前提とした好ましい態様は、特許請求の範囲における請
求項2以下に記載のとおりである。
【0006】
【発明の効果】請求項1によれば、目標走行軌跡が運転
者の要求する要求走行軌跡に基づいて補正されることに
より、運転者のほぼ要求に近い走行軌跡に沿った自動操
舵の制御が行われて、不用に自動操舵の制御が実行され
たり、違和感を与えてしまう事態が防止あるいは低減さ
れる。
【0007】請求項2によれば、要求走行軌跡の推定
を、走行車線に対する横位置が変化なく継続されてると
みなせる状態のときに行って、要求走行軌跡を運転者の
要求に近いものに設定する上で好ましいものとなる。請
求項3によれば、ほぼ請求項2に対応した効果と同様の
効果を得ることができる。請求項4によれば、操舵反力
を利用した自動操舵に本発明を適用することができる。
請求項5によれば、実際の操舵輪を操舵することなく、
操舵反力を利用して運転者自身による操舵を促すような
自動操舵を行う上で好ましいものとなる。
【0008】請求項6によれば、走行車線の幅内で自車
両がとり得る横位置の変化幅が小さいときは、補正を行
わないようにして、制御の簡単化等の上で好ましいもの
となる。請求項7によれば、要求走行軌跡が急激に左側
あるいは右側に偏ってしまう事態を防止する上で好まし
いものとなる。請求項8によれば、自車両の横位置に関
する値に基づく学習によって要求走行軌跡を推定するの
で、推定された要求走行軌跡を運転者の要求する実際の
要求走行軌跡に極力近いものに設定する上で好ましいも
のとなる。
【0009】請求項9によれば、所定時間経過するだけ
で、要求走行軌跡を簡単に推定することができる。請求
項10によれば、過去の横位置を加味して要求走行軌跡
が極端に変化するのを防止しつつ、推定された要求走行
軌跡を運転者が実際に要求している走行軌跡に近いもの
に設定することができる。請求項11によれば、推定さ
れた要求走行軌跡を、運転者が実際に要求する走行軌跡
に近いものに簡単かつすみやかに設定することができ
る。請求項12によれば、要求走行軌跡がむやみに大き
く左側あるいは右側に偏ってしまう事態を防止する上で
好ましいものとなる。
【0010】
【発明の実施の形態】図1において、1は車両(自動
車)であり、実施形態ではFF車とされている。走行車
線が符号2で示され、その左側境界線(白線)が符号2
Lで、また右側境界線が符号2Rで示される。実際の走
行車線2には表示されていないが、走行車線2の中央線
が、一点鎖線でかつ符号2Cが付されて示される。車両
1は、基本的に、中央線2Cを目標軌跡(目標走行軌
跡)として自動操舵されるが、図1では車両1は中央線
2Cに対して若干右側に偏向されていると共に、車体前
部が右側に若干傾いている状態が示される。図1の状態
では、自動操舵の際、操舵輪としての左右の前輪3が左
に向くように運転者の操舵を促すべく、ステアリングハ
ンドル4に左操作方向のステアリングトルク(右操舵反
力)が付与される。
【0011】車両1の操舵系統と制御系統とが図2に示
される。この図2において、操舵輪としての左右の前輪
3が、左右一対のナックルアーム11、左右一対のタイ
ロッド12、および左右のタイロッド12同士を連結す
る駆動機構(減速歯車機構)13を介して互いに機械的
に連係されている。上記各構成要素11、12、13
が、操舵部としての操舵機構を構成しており、駆動機構
13には、操舵力付与手段としてのモータ(アクチュエ
−タ)14が設けられている。前記ハンドル4は、操舵
機構11〜13とは別個独立して構成されており、ハン
ドル4に付設されたステアリングシャフト4aに対し
て、操舵反力付与手段としてのモータ15が設けられて
いる。
【0012】自動操舵の際、モータ15によってハンド
ル4に対して操舵反力が付与される。なお、自動操舵で
ない通常のマニュアル操舵時、つまり運転者がハンドル
4をマニュアル操作することに伴う操舵時は、ハンドル
4の操舵量あるいは操舵トルクに応じてモータ14が駆
動されてハンドル4の操作方向に前輪3が操舵され、ま
た操舵量および操舵速度に応じた操舵反力がモータ15
によって与えられる。
【0013】前記各モータ14、15は、マイクロコン
ピュ−タを利用して構成されたコントロ−ラUによっ
て、制御される。コントロ−ラUは、各種センサ等から
の信号が入力されて、次の各種状態が検出(あるいは演
算)されるようになっている。検出(あるいは演算)さ
れる各種状態は、次のとおりである。まず、目標軌跡と
しての走行車線2の中央線2Cの位置が、例えば車両1
に搭載されたカメラを利用してycとして検出される。
また、車両1の前後方向中心線と中央線2Cとの現在の
横方向偏差が、例えば上記カメラを利用してyoとして
検出される。現在の車速が、車速センサによりvとして
検出される。車両1のヨー角が、例えば上記カメラを利
用してywとして検出される。操舵角(前輪3の実際の
操舵角)が舵角センサによりθとして検出される。な
お、上記各種状態の検出手法は、従来既知の適宜の手法
を採択し得るものである。
【0014】目標軌跡としての中央線2Cに沿った走行
を行うように自動操舵するため、将来横偏差量y1が決
定される。この将来横偏差量y1は、車両1が前方注視
ポイントP(図1参照)に到達するまでにかかると予測
される時間となる車頭時間をTとしたとき、前方注視ポ
イントにおける中央線位置ycと、現在の横方向偏差量
yoと、車頭時間Tと、車速vと、ヨー角ywとに基づ
いて、次の式1により算出される。
【0015】 y1=yc−(yo+T×v×yw) ・・・・・(1)
【0016】自動操舵のとき、操舵反力を決定する制御
目標値としての操舵反力(ステアリングトルク)T1
が、将来横偏差量y1に基づいて、例えば図6に示すよ
うな特性として設定される。操舵反力T1は、将来横偏
差量y1が大きくなるほど大きくなるように設定される
が、上限値設定も行われる。この図6における操舵反力
の特性において、不感帯が設定される。すなわち、将来
横偏差量y1が、0から左右に所定の不感帯幅sの範囲
にあるときは、操舵反力T1が付与されないものとされ
る。なお、図3は、将来横偏差量y1をパラメ−タとし
て、マップ化して各トルクT1があらかじめ作成、記憶
されているが、制御定数(制御ゲイン)を用いて、y1
に基づいて各トルクT1を演算することもできる。
【0017】運転者の要求する要求走行軌跡が後述のよ
うにして推定されるが、この推定された要求走行軌跡が
中央線2Cから左右にかなり大きくずれているときは、
目標走行軌跡が補正される。そして、具体的な補正とし
ては、図6に示す操舵反力特性を補正するようにしてあ
る。すなわち、要求走行軌跡が中央線2Cから左にys
だけずれているときは、図7に示すように、このずれy
sの分だけ図6の特性線を全体的に左にオフセットする
ようにしてある(要求走行軌跡が右にysだけずれてい
るときは、図6の特性線が全体的に右にysだけオフセ
ットされる)。
【0018】また、上記補正において、次のような制限
が与えられる。すなわち、図3において、走行車線の幅
をWとすると、基本の目標走行軌跡となる中央線2cの
位置から、左右の境界線2L、2Rから所定の余裕分e
を差し引いた値(W/2−e)の範囲でもって補正を行
うようにしてある(極端な左寄りあるいは右寄りに要求
走行軌跡を推定することの禁止)。勿論、不感帯の幅s
は、(W/2−e)よりも十分小さいものに設定されて
いる。
【0019】コントロ−ラUによる自動操舵の制御内容
を、図4、図5のフロ−チャ−トを参照しつつ説明する
が、以下の説明でQはステップを示す。まず、図4のQ
1において、横位置偏差yoが検出された後、Q2にお
いて、後述のようにして、運転者の要求する横保持位置
つまり要求走行軌跡が推定される。Q3では、前述のよ
うにして将来横偏差量y1が算出される。
【0020】Q4では、将来横偏差量y1を図7に示す
マップに照合して(要求走行軌跡が中央線2Cであると
きは、図7のマップは図6のマップと一致する)、不感
帯の範囲であるか否かが判別される。このQ4の判別で
NOのときは、Q5において、右への偏差であるか否か
が判別される。このQ5の判別でYESのときは、Q6
において、自車両が左へ向きをかえることの操舵を運転
者に促すべく、右操舵反力(左方向へのステアリングト
ルク)が出力される。Q5の判別でNOのときは、自車
両が右へ向きをかえることの操舵を運転者に促すべく、
左操舵反力(右方向へのステアリングトルク)が出力さ
れる。Q4の判別でYESのときは、要求走行軌跡にほ
ぼ近い横位置にあるときなので、操舵反力は付与される
ことなくそのままリタ−ンされる。
【0021】前記Q2の詳細が、図5に示される。この
図5においては、要求走行軌跡すなわち図7に示すオフ
セット量ysが、学習によって推定される。まず、Q1
1〜Q16の処理において、走行車線に対する横位置が
殆ど変動しない状態が所定時間継続しているか否かが判
断される。すなわち、Q11で将来横偏差量y1の変化
量が所定値以下の小さいことが確認され、Q12で操舵
角θの変化量が所定値以下の小さいことが確認され、Q
13で操舵トルクの変化が所定値以下の小さいことが確
認されると、Q14に移行する。Q14では、タイマが
カウトアップされた後、Q15において、現在の中央線
2Cからの横偏差yoを前回の積算値(横偏差yoの積
算値)Ysum に加算して、今回の積算値Ysum が算出さ
れる。この後、Q16において、タイマのカウント値が
所定値以上になったことが確認されると、Q17におい
て、積算値Ysum をタイマカウント値でもって叙するこ
とにより、その平均値Yavr が算出される。
【0022】Q17の後、Q18において、上記平均値
Yavr が、図3で説明した所定範囲内の値(W/2−
e)であるか否かが判別される。このQ18の判別でY
ESのときは、Q19において、平均値Yavr がそのま
まオフセット量ysとして設定される。Q19の判別で
NOのときは、左右に大きく偏り過ぎているときなの
で、このときは、上限値であるW/2−eにオフセット
量ysが設定される。
【0023】上述のQ11〜Q20が、要求走行軌跡の
学習による推定であるが、Q11〜Q13が学習条件と
なる。前記Q16の判別でNOのときは、学習値を決定
するタイミングになっていないときなので、Q19、Q
20を経ることなくそのままリタ−ンされる。Q11〜
Q13のいずれかの判別でNOのときは、学習条件が満
足されていないときなので、Q21においてタイマのカ
ウント値がクリアされた後、Q22において積算値Ysu
m がクリアされる。
【0024】図8は、本発明の変形例を示すものであ
り、要求走行軌跡の補正を、操舵反力の不感帯の幅を変
更することにより行うようにした場合を示す。すなわ
ち、図5において推定された要求走行軌跡(オフセット
量ys)が、図6に示す不感帯の幅sを越えたときは、
ysが不感帯の範囲に入るように、不感帯幅sを拡大す
るようにしたものである。図8に示す例では、左右方向
共に不感帯幅を拡大する場合を示してあるが、オフセッ
ト量ysの方向にのみ不感帯を拡大するようにすること
もできる。
【0025】図9は、本発明の別の変形例を示すもので
あり、操舵反力の特性に不感帯を設定しないようにする
と共に、要求走行軌跡の補正を、推定された要求走行軌
跡(オフセット量ys)の分だけオフセットするように
したものである(図9実線が中央線2Cを要求走行軌跡
とした場合を、また破線が実線状態からysだけオフセ
ットした場合を示す)。
【0026】補正量つまりオフセット量ysの設定とし
て、次のようにすることもできる。すなわち、図5のQ
11〜Q13の判別で全てYESのときに、今回のオフ
セット量ysを次式 (2)でもって演算するようにして、
現在の横位置yoを随時オフセット量ysの推定に利用
するようにしてもよい。ただし、 (2)式中αは重み付け
係数で、0<α<1である。 今回ys=α・前回ys+(1−α)・yo ・・・・・ (2)
【0027】以上実施形態について説明したが、本発明
はこれに限らず、例えば次のような場合をも含むもので
ある。自動操舵の具体的な手法としては、運転者による
操舵を促すためにあるいは要求走行軌跡からずれている
ことを告知するためであれば適宜の手法を採択すること
ができ、例えば操舵反力の付与に代えてあるいは操舵反
力の付与に加えて、警報を発生したり、車速を低減する
ようにすることもできる。警報度合いや車速の低減度合
いを、将来横偏差量1が大きいほど大きくするように設
定することもできる。車速低減のためには、スロットル
アクチュエ−タ(図2参照)を制御したり、ブレーキア
クチュエ−タを制御して減速を行うようにすればよい。
また、操舵反力の付与に代えてあるいは操舵反力の付与
に加えて、実際に操舵輪3を、要求走行軌跡に沿って走
行される方向に操舵させるようにしてもよく、この場
合、モータ14から出力される操舵トルクは、例えば図
6〜図9に示す操舵反力と同じような傾向を示す特性と
することができる(ただし、操舵トルクの方が操舵反力
よりも大きい値とされる)。単位時間あたりの補正量y
sの変化量が所定値以上とならないように制限すること
もできる(特に前述の(2)式による補正量ysの推定の
場合)。
【0028】運転者によりマニュアル操作されるスイッ
チ(図2の横位置設定スイッチ参照)を設けて、要求走
行軌跡つまりysをマニュアル入力することもできる
(推定に相当で、連続可変式あるい段階式のマニュアル
設定)。走行車線の幅が所定値以下の小さいときは、補
正を禁止するようにすることもできる(ysを常時0に
設定)。
【0029】目標走行軌跡の要求走行軌跡に基づく補正
は、図6等に示す特性を補正する他、将来横偏差量y1
や現在横位置yoを決定する基礎となる走行車線の横方
向位置そのものを変更するようにしてもよい(y1やy
oを、基本となる目標走行軌跡となる中央線2Cよりも
補正量ys分だけずれた位置でもって決定する)。フロ
−チャ−トに示す各ステップあるいはセンサ等の各種部
材は、その機能の上位表現に手段の名称を付して表現す
ることができる。また、本発明の目的は、明記されたも
のに限らず、実質的に好ましいあるいは利点として表現
されたものを提供することをも暗黙的に含むものであ
る。さらに、本発明は、制御方法として表現することも
可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】目標軌跡追従のための自動操舵を説明するため
の図。
【図2】自動操舵に用いる操舵系統と制御系統との一例
を示す図。
【図3】操舵反力特性のオフセット量ysの変更可能範
囲を図式的に示すもの。
【図4】本発明の制御例を示すフロ−チャ−ト。
【図5】横保持位置ys の設定例を示すフロ−チャ−
ト。
【図6】操舵反力特性の基本を示す図。
【図7】図6の状態からysだけオフセットされた操舵
反力特性を示す図。
【図8】図6の状態から不感帯を拡大した操舵反力特性
を示す図。
【図9】操舵反力特性の別の設定例を示すもので、図6
に対応した図。
【符号の説明】
1:車両 2:走行車線 2C:中央線(目標走行軌跡yc) 3:前輪(操舵輪) 4:ステアリングハンドル 15:モータ(操舵反力発生用) U:コントロ−ラ y1:将来横偏差量 T1:ステアリングトルク(操舵反力) s:不感帯幅 ys:オフセット量
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B62D 137:00 Fターム(参考) 3D032 CC08 CC20 CC48 DA04 DA23 DA27 DA32 DA84 DA88 DC04 DC08 DC09 DC33 DC34 DD02 DD15 DE10 EA01 EB04 EB11 EB12 EC22 FF07 GG01 5J070 AC01 AE07 AF03 AK40 BD08

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】自動操舵手段と、 走行車線を検出する走行車線検出手段と、 前記走行車線検出手段で検出された走行車線に基づい
    て、走行すべき目標走行軌跡を決定する目標走行軌跡決
    定手段と、 前記目標走行軌跡決定手段で決定された目標走行軌跡に
    基づいて前記自動操舵手段の制御目標値を決定して、該
    決定された制御目標値でもって前記自動操舵を制御する
    制御手段と、 運転者が要求する走行車線に対する要求走行軌跡を推定
    する要求走行軌跡推定手段と、 前記要求走行軌跡推定手段で推定された要求走行軌跡に
    基づいて、前記目標走行軌跡を補正する補正手段と、を
    備えていることを特徴とする車両の制御装置。
  2. 【請求項2】請求項1において、 前記要求走行軌跡推定手段が、目標走行軌跡に対する横
    偏差の変動と総舵角の変化と操舵トルクの変化とがそれ
    ぞれ所定時間継続して小さいときに、走行車線に対する
    現在横位置を前記要求走行軌跡として推定する、ことを
    特徴とする車両の制御装置。
  3. 【請求項3】請求項1において、 前記要求走行軌跡推定手段が、目標走行軌跡に対する横
    偏差の変動と総舵角の変化と操舵トルクの変化との少な
    くとも1つが所定時間継続して小さいときに、走行車線
    に対する現在横位置を前記要求走行軌跡として推定す
    る、ことを特徴とする車両の制御装置。
  4. 【請求項4】請求項1において、 前記自動操舵手段が、ステアリングハンドルに操舵反力
    を付与するものとして設定され、 前記制御目標値が、目標走行軌跡に対する自車両の将来
    横偏差を抑制する方向の操舵反力として設定され、 前記補正手段が、前記操舵反力の付与特性を補正するも
    のとされている、ことを特徴とする車両の制御装置。
  5. 【請求項5】請求項4において、 ステアリングハンドルと操舵輪との機械的連係が遮断さ
    れていて、操舵輪への操舵力付与と、ステアリングハン
    ドルへの操舵反力付与とが別個独立して行われるように
    設定されている、ことを特徴とする車両の制御装置。
  6. 【請求項6】請求項1において、 走行車線の幅が小さいときに、前記補正手段による補正
    が禁止される、ことを特徴とする車両の制御装置。
  7. 【請求項7】請求項1において、 前記補正手段による補正が、補正量の変化率が所定値以
    上とならないように行われる、ことを特徴とする車両の
    制御装置。
  8. 【請求項8】請求項1において、 前記要求走行軌跡推定手段が、走行車線に対する横位置
    に関する値に基づいて、前記要求走行軌跡を学習によっ
    て決定するように設定されている、ことを特徴とする車
    両の制御装置。
  9. 【請求項9】請求項1において、 前記要求走行軌跡推定手段が、走行車線に対する所定時
    間に渡っての横位置の平均値を、前記要求走行軌跡とし
    て推定する、ことを特徴とする車両の制御装置。
  10. 【請求項10】請求項1において、 前記要求走行軌跡推定手段が、前回の横位置と今回の横
    位置とを所定の割合で重み付けすることにより、前記要
    求走行軌跡を推定する、ことを特徴とする車両の制御装
    置。
  11. 【請求項11】請求項1において、 前記要求走行軌跡推定手段が、運転者によってマニュア
    ル操作されるマニュアルスイッチによって、前記要求走
    行軌跡を推定する、ことを特徴とする車両の制御装置。
  12. 【請求項12】請求項1において、 走行車線の幅方向中心に対して左右方向に所定の許容幅
    が設定され、 前記要求走行軌跡推定手段により推定される前記要求走
    行軌跡が、前記所定の許容幅内となるようにされてい
    る、ことを特徴とする車両の制御装置。
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Cited By (40)

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