JP2007168660A - Steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、走行路の所定位置に沿って走行するように操舵機構を制御する操舵装置に関する。 The present invention relates to a steering apparatus that controls a steering mechanism so as to travel along a predetermined position on a traveling path.
操舵装置には、車両前方の走行路の撮像画像から車線を認識し、車両が車線中央に沿って走行するようにトルクを操舵機構に付加するレーンキープ装置がある(特許文献1参照)。レーンキープ装置では、認識した車線と車両から走行路のカーブ半径(道路曲率)、車線に対する車両のヨー角、車線中心からの車両のオフセットなどを求める。そして、レーンキープ装置では、道路曲率に基づいてフィードフォワード出力を求めるとともにヨー角とオフセットに基づいてフィードバック出力をそれぞれ求め、これらの出力から操舵機構に付加する出力トルクを設定する。さらに、レーンキープ装置には、オフセットを積分し、その積分項に基づくフィードバック出力も出力トルクに加味しているものがある。
道路には、排水やカーブの方向などを考慮し、道路の左右どちらかの方向に傾斜した路面カント(横断勾配)が設けられている。例えば、カーブ路の場合、通常、カーブ内側が低い傾斜の路面カントが設けられている。そのため、車両に対して左右方向に同じレーンキープによるトルクを与えたとしても、そのトルクによって車両に作用する横加速度(目標横加速度)に対して、トルクの方向が路面カントの傾斜方向と同方向の場合には車両に作用する横加速度が大きくなり(横加速度過大)、トルクの方向が路面カントの傾斜方向と逆方向の場合には車両に作用する横加速度が小さくなる(横加速度不足)。特に、路面カントの傾斜が急な場合、目標横加速度より過大な横加速度が作用することにより、車両の車線逸脱を招く可能性がある。また、路面カントの傾斜が緩やか場合、レーンキープによるトルクによってある程度その路面カントによる横加速度に抵抗できるので、車両がふらつきながら路面カントの傾斜方向に寄ってゆく。そのため、レーンキープによる車線追従性を向上させるためには、路面カントの有無や傾斜方向を考慮してレーンキープの出力トルクを設定する必要がある。 The road is provided with a road surface cant (transverse gradient) inclined in either the left or right direction of the road in consideration of the direction of drainage or the curve. For example, in the case of a curved road, an inclined road surface cant is usually provided on the inside of the curve. Therefore, even if the same lane keeping torque is applied to the vehicle in the left-right direction, the direction of the torque is the same as the inclination direction of the road surface cant with respect to the lateral acceleration (target lateral acceleration) acting on the vehicle due to the torque. In this case, the lateral acceleration acting on the vehicle is increased (excessive lateral acceleration), and when the torque direction is opposite to the inclination direction of the road surface cant, the lateral acceleration acting on the vehicle is reduced (insufficient lateral acceleration). In particular, when the slope of the road surface cant is steep, a lateral acceleration that is larger than the target lateral acceleration acts, which may cause a lane departure of the vehicle. Further, when the slope of the road surface cant is gentle, the lateral acceleration caused by the road surface cant can be resisted to some extent by the torque generated by the lane keep, so that the vehicle moves toward the inclination direction of the road surface cant while staggering. Therefore, in order to improve the lane following performance by lane keeping, it is necessary to set the output torque of the lane keeping in consideration of the presence / absence of the road surface cant and the inclination direction.
そこで、本発明は、走行路に道路横方向の傾きがある場合に適切な操舵制御を行うことができる操舵装置を提供することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a steering device that can perform appropriate steering control when the road is inclined in the lateral direction of the road.
本発明に係る操舵装置は、走行路検出手段により車両の走行路を検出し、車両が走行路の所定位置に沿って走行するように操舵機構を制御する操舵装置において、道路横方向の傾きを検出する傾き検出手段と、操舵制御方向を検出する操舵制御方向検出手段とを備え、カーブ路走行中に傾き検出手段で検出した道路横方向の傾きがカーブの内側に低い場合、操舵制御方向検出手段で検出した操舵制御方向がカーブの内側方向のときには操舵機構を制御するための出力の低減制御を行うことを特徴とする。 A steering device according to the present invention detects a road of a vehicle by a road detection unit, and controls a steering mechanism so that the vehicle travels along a predetermined position of the road. And a steering control direction detecting means for detecting a steering control direction. When the road lateral inclination detected by the inclination detecting means during traveling on a curved road is low inside the curve, the steering control direction is detected. When the steering control direction detected by the means is an inner direction of the curve, output reduction control for controlling the steering mechanism is performed.
この操舵装置では、走行路検出手段により車両の走行路を検出する。そして、操舵装置では、車両がその走行路の所定位置に沿って走行するように操舵機構を制御するための操舵出力を求め、その操舵出力により操舵機構を制御する。また、操舵装置では、傾き検出手段により道路横方向の傾きを検出するとともに、操舵制御方向検出手段により操舵出力を作用させる方向(操舵制御方向)を検出する。そして、操舵装置では、カーブ路走行中に、道路横方向の傾きがカーブ内側に低い傾きの場合、操舵制御方向がカーブ内側方向のときには操舵出力を通常制御時より低減し、その低減した操舵出力により操舵機構を制御する。つまり、カーブ路においてカーブ内側に低い道路横方向の傾きが存在する場合、車両にはその傾きによってカーブ内側方向の横加速度が作用するので、操舵制御方向がその傾きの方向と同方向のとき(切り増すとき)には通常制御時の操舵出力を車両に作用させると、カーブ内側に低い傾きがない場合より車両に作用する横加速度が大きくなり、車両がカーブ内側に寄ってゆく。そこで、この場合、操舵装置では、通常制御時より操舵出力を低減制御することにより、車両に作用する横加速度が大きくならないようにする。その結果、カーブ巻き込みが発生せず、車両が走行路の所定位置に沿って走行するようになる。このように、操舵装置では、カーブ路においてカーブ内側に低い道路横方向の傾きがある場合、その傾きの影響を補償し、適切な操舵制御を行うことができる。 In this steering apparatus, the travel path of the vehicle is detected by the travel path detection means. Then, the steering device obtains a steering output for controlling the steering mechanism so that the vehicle travels along a predetermined position on the traveling path, and controls the steering mechanism based on the steering output. Further, in the steering apparatus, the inclination detecting means detects the inclination in the lateral direction of the road, and the steering control direction detecting means detects the direction (steering control direction) in which the steering output is applied. In the steering device, when the vehicle is traveling on a curved road, if the slope in the lateral direction of the road is low on the inside of the curve, the steering output is reduced compared to the normal control when the steering control direction is the inside of the curve. To control the steering mechanism. In other words, when there is a low road lateral inclination inside the curve on the curved road, the lateral acceleration in the curve inner direction acts on the vehicle due to the inclination, so when the steering control direction is the same as the direction of the inclination ( When the steering output during normal control is applied to the vehicle at the time of further increase, the lateral acceleration acting on the vehicle becomes larger than when there is no low inclination inside the curve, and the vehicle approaches the inside of the curve. Therefore, in this case, in the steering device, the lateral output acting on the vehicle is prevented from increasing by controlling the steering output to be lower than that during normal control. As a result, no curb entrainment occurs and the vehicle travels along a predetermined position on the travel path. Thus, in the steering device, when there is a low road lateral direction inclination inside the curve on the curved road, it is possible to compensate for the influence of the inclination and perform appropriate steering control.
本発明の上記操舵装置では、カーブ路走行中に傾き検出手段で検出した道路横方向の傾きがカーブの内側に低い場合、操舵制御方向検出手段で検出した操舵制御方向がカーブの外側方向のときには操舵機構を制御するための出力の増加制御を行わない構成としてもよい。 In the above steering apparatus of the present invention, when the road lateral inclination detected by the inclination detecting means during traveling on a curved road is low on the inside of the curve, the steering control direction detected by the steering control direction detecting means is on the outside of the curve. It is good also as a structure which does not perform the increase control of the output for controlling a steering mechanism.
この操舵装置では、カーブ路走行中に、道路横方向の傾きがカーブ内側に低い傾きの場合、操舵制御方向がカーブ外側方向のときには操舵出力を通常制御時より増加させずに操舵機構を制御する。つまり、カーブ路においてカーブ内側に低い道路横方向の傾きが存在する場合、車両にはその傾きによってカーブ内側方向の横加速度が作用するので、操舵制御方向がその傾きの方向と逆方向のとき(切り戻すとき)には通常制御時の操舵出力を車両に作用させると、カーブ内側に低い傾きがない場合より車両に作用する横加速度が小さくなる。この場合、通常制御時より操舵出力を増加制御することにより、車両に作用する横加速度が小さくならないようにすることが考えられる。しかし、操舵制御方向がカーブ外側方向になることは、非常に少なく、走行路を検出する際の誤検出の可能性が高い。このような誤検出の可能性が高い状況において特別な制御を行うのは望ましくないので、操舵制御装置では、操舵出力に対する増加制御を行わない。 This steering device controls the steering mechanism without increasing the steering output compared with the normal control when the steering control direction is the curve outward direction when the road lateral inclination is a low slope inside the curve while traveling on a curved road. . In other words, when there is a low road lateral inclination inside the curve on the curved road, the lateral acceleration in the curve inner direction acts on the vehicle due to the inclination, so when the steering control direction is opposite to the inclination direction ( If the steering output during normal control is applied to the vehicle at the time of switching back, the lateral acceleration acting on the vehicle becomes smaller than when there is no low inclination inside the curve. In this case, it is conceivable that the lateral acceleration acting on the vehicle is not reduced by increasing the steering output from the normal control. However, it is very rare that the steering control direction becomes the curve outer direction, and there is a high possibility of erroneous detection when detecting the travel path. Since it is not desirable to perform special control in such a situation where there is a high possibility of erroneous detection, the steering control device does not perform increase control on the steering output.
本発明の上記操舵装置では、操舵機構を制御するための出力特性は、ヒステリシスを有する切り増し時の出力と切り戻り時の出力とで設定されており、低減制御を行う場合の切り増し時の出力を通常制御時より小さい値に設定する構成としてもよい。 In the above steering device of the present invention, the output characteristics for controlling the steering mechanism are set by the output at the time of increase with hysteresis and the output at the time of return, and at the time of increase when the reduction control is performed. The output may be set to a value smaller than that during normal control.
この操舵装置では、ヒステリシスを有する切り増し時の操舵出力と切り戻し時の操舵出力とからなる操舵出力特性を備えている。このヒステリシスは、例えば、操舵機構における摩擦を補償するためのものであり、切り増し時に摩擦分を補償するために操舵出力を増し、切り戻し時に摩擦分を補償するために操舵出力を減らす。したがって、切り増し時の操舵出力から切り戻し時の操舵出力に切り替わると、操舵出力が低下する。操舵装置では、操舵制御方向がカーブ内側方向のときには、切り増し時の操舵出力を通常制御時より小さい値とすることによって、操舵出力を通常制御時より低減させる。 This steering device is provided with a steering output characteristic comprising a steering output at the time of increase with hysteresis and a steering output at the time of return. This hysteresis is, for example, for compensating for friction in the steering mechanism, and increases the steering output to compensate for the friction when the switch is increased, and decreases the steering output to compensate for the friction when switching back. Accordingly, when the steering output at the time of switching is switched from the steering output at the time of switching back, the steering output decreases. In the steering device, when the steering control direction is the curve inner side direction, the steering output at the time of increase is set to a value smaller than that at the time of normal control, thereby reducing the steering output from that at the time of normal control.
本発明に係る操舵装置では、走行路検出手段により車両の走行路を検出し、車両が走行路の所定位置に沿って走行するように操舵機構を制御する操舵装置において、道路横方向の傾きを検出する傾き検出手段と、操舵制御方向を検出する操舵制御方向検出手段とを備え、直線路走行中に、傾き検出手段で検出した道路横方向の傾きが低くなる方向に対して、操舵制御方向検出手段で検出した操舵制御方向が逆方向から同方向に移行したときの操舵機構を制御するための出力の低減制御を抑制することを特徴とする。 In the steering apparatus according to the present invention, in the steering apparatus that detects the travel path of the vehicle by the travel path detection unit and controls the steering mechanism so that the vehicle travels along the predetermined position of the travel path, the inclination in the lateral direction of the road is determined. An inclination detecting means for detecting and a steering control direction detecting means for detecting a steering control direction, and the steering control direction with respect to the direction in which the inclination in the lateral direction of the road detected by the inclination detecting means decreases during traveling on a straight road. It is characterized by suppressing output reduction control for controlling the steering mechanism when the steering control direction detected by the detecting means shifts from the reverse direction to the same direction.
この操舵装置では、上記と同様に、走行路を検出し、車両が走行路の所定位置に沿って走行するように操舵機構を制御する。また、操舵装置では、傾き検出手段により道路横方向の傾きを検出するとともに、操舵制御方向検出手段により操舵制御方向を検出する。そして、操舵装置では、直線路走行中に、道路横方向の傾きが低くなる方向に対して操舵制御方向が逆方向から同方向に移行したときには操舵出力の通常制御時の低減制御を抑制し、その低減を抑制した操舵出力により操舵機構を制御する。直線路において道路横方向の傾きが存在する場合、車両にはその傾きによって道路横方向に低い方向の横加速度が作用するので、操舵装置では、その傾きによる横加速度と逆方向に操舵出力を作用させ、道路横方向の傾きに抵抗している。また、操舵装置では、通常制御の場合、切り増し方向から切り戻し方向に切り替わったときには、操舵機構における摩擦を補償するために、操舵出力を低減し、その低減させた操舵出力により操舵機構を制御する。そのため、道路横方向の傾きによる横加速度と逆方向に操舵出力を作用させている場合、切り増し方向から切り戻し方向に切り替わり、操舵出力が低減すると、道路横方向の傾きに対する抵抗が小さくなり、車両が道路横方向の傾きの低い側に寄ってゆく。そこで、この場合、操舵装置では、切り増し方向から切り戻し方向に切り替わったとき(道路横方向の傾きが低くなる方向に対して操舵制御方向が逆方向から同方向に移行したとき)には通常制御時より操舵出力の低減を抑制することにより、道路横方向の傾きに対する抵抗が小さくなるのを抑える。その結果、車両が傾きの低い側に寄っていかなくなり、車両が走行路の所定位置に沿って走行するようになる。このように、操舵装置では、直線路において道路横方向の傾きがある場合、その傾きの影響を補償し、適切な操舵制御を行うことができる。 In this steering apparatus, as described above, the travel path is detected, and the steering mechanism is controlled so that the vehicle travels along a predetermined position on the travel path. In the steering device, the inclination detection means detects the inclination in the lateral direction of the road, and the steering control direction detection means detects the steering control direction. And in the steering device, during the straight road traveling, when the steering control direction shifts from the reverse direction to the same direction with respect to the direction in which the lateral inclination of the road becomes low, the reduction control during the normal control of the steering output is suppressed, The steering mechanism is controlled by the steering output that suppresses the reduction. If there is a road lateral inclination on a straight road, a lateral acceleration in the low direction acts on the vehicle due to the inclination. Therefore, the steering device applies a steering output in a direction opposite to the lateral acceleration due to the inclination. And resists the lateral inclination of the road. Further, in the case of normal control, in the case of normal control, when switching from the additional direction to the return direction, the steering output is reduced in order to compensate for the friction in the steering mechanism, and the steering mechanism is controlled by the reduced steering output. To do. Therefore, when the steering output is applied in the opposite direction to the lateral acceleration due to the lateral inclination of the road, when the steering output is switched from the increasing direction to the returning direction, and the steering output is reduced, the resistance to the lateral inclination of the road is reduced. The vehicle is approaching the side with a low slope in the lateral direction of the road. Therefore, in this case, in the steering device, when switching from the increasing direction to the returning direction (when the steering control direction shifts from the reverse direction to the same direction with respect to the direction in which the inclination in the lateral direction of the road becomes lower), it is normal. By suppressing the reduction of the steering output from the time of control, it is possible to suppress a decrease in resistance to the lateral inclination of the road. As a result, the vehicle does not approach the low inclination side, and the vehicle travels along a predetermined position on the travel path. Thus, in the steering device, when there is a slope in the lateral direction of the road on the straight road, it is possible to compensate for the influence of the slope and perform appropriate steering control.
本発明の上記操舵装置では、操舵機構を制御するための出力特性は、ヒステリシスを有する切り増し時の出力と切り戻り時の出力とで設定されており、低減制御の抑制を行う場合の切り戻し時の出力を通常制御時の切り増し時の出力と切り戻し時の出力の中間の値に設定する構成としてもよい。 In the above steering device of the present invention, the output characteristics for controlling the steering mechanism are set by the output at the time of switching with hysteresis and the output at the time of switching back, and switching back when the reduction control is suppressed. The output at the time may be set to an intermediate value between the output at the time of increase during normal control and the output at the time of return.
この操舵装置では、上記と同様に、ヒステリシスを有する切り増し時の操舵出力と切り戻し時の操舵出力とからなる操舵出力特性を備えている。操舵装置では、道路横方向の傾きが低くなる方向に対して操舵制御方向が逆方向から同方向に移行したときには、切り戻し時の操舵出力を通常制御時の切り増し時の操舵出力と切り戻し時の操舵出力の中間の値(つまり、切り戻し時の操舵出力を通常制御時より大きい値)にすることによって、操舵出力の低減制御を抑制する。 Similar to the above, this steering device has a steering output characteristic composed of a steering output at the time of increase with hysteresis and a steering output at the time of return. In the steering device, when the steering control direction shifts from the reverse direction to the same direction with respect to the direction in which the inclination in the lateral direction of the road becomes low, the steering output at the time of switching back and the steering output at the time of increasing at the time of normal control are switched back. The steering output reduction control is suppressed by setting an intermediate value of the steering output at the time (that is, the steering output at the time of switching back to a value larger than that during the normal control).
なお、走行路としては、例えば、走行中の車線、車線のない場合には走行中の道路自体である。走行路の所定位置としては、例えば、走行路(車線)の中心である。操舵機構を制御する際の出力としては、操舵トルク、操舵角など操舵状態を変化させることができるものならよい。走行路検出手段としては、例えば、撮像手段で撮像した撮像画像に基づいて検出する場合、ナビゲーションシステムによる処理と地図情報に基づいて検出する場合、各種センサを用いて検出する場合、路車間通信などを利用して車外から情報を取得する場合がある。傾き検出手段としては、例えば、水平面に対する道路の傾斜や車両に作用する横加速度などの検出手段で検出する場合、道路横断勾配の情報も含む地図情報から取得する場合、車両挙動から道路横方向傾きを推測する場合がある。操舵制御方向は、操舵装置において出力として操舵トルクや操舵角などを作用させる方向であり、右方向と左方向である。 The traveling road is, for example, a traveling lane or a traveling road when there is no lane. The predetermined position of the travel path is, for example, the center of the travel path (lane). The output for controlling the steering mechanism may be any output that can change the steering state such as the steering torque and the steering angle. As the travel path detection means, for example, when detecting based on a captured image captured by the imaging means, when detecting based on processing by the navigation system and map information, when detecting using various sensors, road-to-vehicle communication, etc. Information may be obtained from outside the vehicle using. As the inclination detecting means, for example, when detecting by detecting means such as road inclination with respect to a horizontal plane or lateral acceleration acting on the vehicle, when acquiring from map information including road crossing gradient information, the road lateral inclination is determined from the vehicle behavior. May guess. The steering control direction is a direction in which a steering torque, a steering angle, or the like acts as an output in the steering device, and is a right direction and a left direction.
本発明は、走行路に道路横方向の傾きがある場合に必要に応じて操舵機構を制御するための出力を補正し、適切な操舵制御を行うことができる。 The present invention can correct the output for controlling the steering mechanism as necessary when the road has a slope in the lateral direction of the road, and perform appropriate steering control.
以下、図面を参照して、本発明に係る操舵装置の実施の形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of a steering apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
本実施の形態では、本発明に係る操舵装置を、レーンキープ装置に適用する。本実施の形態に係るレーンキープ装置は、ドライバによる操舵を支援するために、カメラによる撮像画像から白線を認識し、走行路である左右の白線(車線)の中央側への補助的な操舵トルクを付加する。 In the present embodiment, the steering device according to the present invention is applied to a lane keeping device. The lane keeping device according to the present embodiment recognizes a white line from an image captured by the camera and assists steering by the driver, and assists steering torque toward the center of the left and right white lines (lanes) that are the traveling road. Is added.
図1〜図4を参照して、本実施の形態に係るレーンキープ装置1について説明する。図1は、本実施の形態に係るレーンキープ装置の構成図である。図2は、図1のレーンキープ装置の制御ブロック図である。図3は、図1のレーンキープ装置における通常制御の場合とカーブ路の路面カントを考慮して補正した場合の目標横加速度に対する出力トルクのマップである。図4は、図1のレーンキープ装置における通常制御の場合と直線路の路面カントを考慮して補正した場合の目標横加速度に対する出力トルクのマップである。
A
レーンキープ装置1は、車線の中央を走行するために必要な出力トルクを設定し、電動パワーステアリング装置を利用してその出力トルクを操舵機構に付加する。その際、レーンキープ装置1では、道路曲率γ(カーブ半径R)、車線に対する車両の向き(ヨー角θ)、車線中心に対する車両位置のずれ量(オフセットD)及びそのオフセットの積分項に基づいて目標横加速度を設定し、その目標横加速度から出力トルクを求める。特に、レーンキープ装置1では、走行路に路面カントがある場合でも適切な出力トルクを付加するために、路面カントの有無及びその傾斜方向を考慮し、必要に応じて出力トルクを補正する。レーンキープ装置1は、操舵トルクセンサ10、車速センサ11、路面カントセンサ12、CCD[Charge Coupled Device]カメラ20、画像処理部21、ECU[Electronic Control Unit]30を備えており、電動パワーステアリング装置40を利用する。なお、本実施の形態では、路面カントセンサ12が特許請求の範囲に記載する傾き検出手段に相当する。
The
車両における操舵機構では、ドライバによるステアリングホイール2に対する操作に応じて転舵輪(左右前輪FR,FL)を転舵させる。ステアリングホイール2は、ステアリングシャフト3の一端に固定されている。ステアリングシャフト3は、ステアリングホイール2の回転に伴って回転する。ステアリングシャフト3の他端には、ステアリングギヤボックス4を介してラックバー5が連結されている。ステアリングギヤボックス4は、ステアリングシャフト3の回転運動をラックバー5の軸方向への直進運動に変換する機能を有している。ラックバー5の両端は、ナックルアーム6を介して車輪FL,FRの各ハブキャリアに連結されている。このように構成されているため、車輪FL,FRは、ステアリングホイール2が回転されると、ステアリングシャフト3やステアリングギヤボックス4(ラックバー5)を介して転舵される。
In a steering mechanism in a vehicle, steered wheels (left and right front wheels FR, FL) are steered in accordance with an operation on the
電動パワーステアリング装置40は、EPS[ElectricPower Steering]ECU41によってモータ42を駆動制御し、モータ42による駆動トルクによりドライバによる操舵をアシストする。EPSECU41では、ドライバの操舵による操舵トルクに基づいてアシストトルクを設定し、モータドライバによってそのアシストトルクを発生させるためにモータ42を駆動制御する。特に、EPSECU41では、ECU30からの出力トルク信号を受信すると、その出力トルク信号に示される出力トルクに所定の係数を乗算し、その乗算値(付加トルク)をアシストトルクに加算し、そのアシストトルク+付加トルクを発生させるためにモータ42を駆動制御する。モータ42による駆動トルクは操舵機構に付加され、操舵機構にはドライバによる操舵トルク以外にモータ42によるトルクが加わる。なお、操舵トルク、アシストトルク、出力トルク(付加トルク)は、プラス値/マイナス値で表され、その符号が方向を示す。各トルクは、プラス値が右方向へのトルク、マイナス値が左方向へのトルクを示す。
The electric
ラックバー5の一部外周面にはボールスクリュー溝が形成されており、モータ42のロータにはこのボールスクリュー溝に対応するボールスクリュー溝を内周面上に有するボールナットが固定されている。一対のボールスクリュー溝の間には複数のベアリングボールが収納されており、モータ42を駆動させるとロータが回転してラックバー5の軸方向の移動させることができる(すなわち、転舵をアシストすることができる)。この際、モータ42は、EPSECU41のモータドライバから供給された駆動電流に応じたトルクをラックバー5に付与する。
A ball screw groove is formed on a part of the outer peripheral surface of the
操舵トルクセンサ10は、ステアリングホイール2から入力された操舵トルクを検出するセンサである、操舵トルクセンサ10では、検出した操舵トルクを操舵トルク信号としてECU30に送信する。車速センサ11は、車両の速度を検出するセンサである。車速センサ11では、検出した車速を車速信号としてECU30に送信する。路面カントセンサ12は、走行路の路面カントを検出するセンサであり、例えば、水平面に対する道路の傾斜を検出するセンサ、車両に作用する横加速度を検出するセンサが利用される。路面カントセンサ12では、検出した路面カントを路面カント信号としてECU30に送信する。なお、路面カントセンサ12としては、少なくとも路面カントの有無及び路面カントがある場合にはその傾斜方向(低くなっている方向)が判る情報を検出できればよい。
The steering torque sensor 10 is a sensor that detects the steering torque input from the
CCDカメラ20は、レーンキープ装置1を搭載する車両の前方に取り付けられる(例えば、ルームミラーに内蔵)。この際、CCDカメラ20は、その光軸方向が車両の進行方向と一致するように取り付けられる。CCDカメラ20では、車両の前方の道路を撮像し、その撮像したカラー画像(例えば、RGB[Red Green Blue]による画像)を取得する。CCDカメラ20では、その撮像画像のデータを撮像信号として画像処理部21に送信する。CCDカメラ20は、左右方向に撮像範囲が広く、走行している車線を示す左右両側(一対)の白線を十分に撮像可能である。なお、CCDカメラ20はカラーであるが、道路上の白線を認識できる画像を取得できればよいので、白黒のカメラでもよい。
The
画像処理部21では、CCDカメラ20から撮像信号を取り入れ、撮像信号の撮像画像データから車両が走行している車線を示す一対の白線(道路区画線)を認識する。撮像画像では、路面とその上に描かれた白線との輝度差が大きいことから、走行レーンを区画する白線はエッジ検出などによって比較的検出しやすく、車両前方の車線を検出するのに都合がいい。
The
そして、画像処理部21では、認識した一対の白線から車線幅、一対の白線の中心を通る線(すなわち、車線の中心)を演算する。さらに、画像処理部21では、車線の中心の半径(カーブ半径R)を演算し、カーブ半径Rから道路曲率γ(=1/R)を演算する。また、画像処理部21では、車線の中心線と車両の前後方向の中心軸とのなす角度(ヨー角θ)及び車線の中心線に対する車両重心位置の横方向のずれ量(オフセットD)を演算する。そして、画像処理部21では、これら認識した一対の白線の情報や演算した各情報を画像信号としてECU30に送信する。
Then, the
なお、カーブ半径R、道路曲率γ、ヨー角θ、オフセットDは、プラス値/マイナス値で表され、その符号が方向を示す。カーブ半径R、道路曲率γは、プラス値が右方向、マイナス値が左方向を示す。したがって、カーブ路の曲がる方向はカーブ半径R、道路曲率γから判断でき、カーブ半径R、道路曲率γがプラス値の場合が右曲がりのカーブ路であり、マイナス値の場合が左曲がりのカーブ路である。ヨー角θは、プラス値が左方向であり、マイナス値が右方向である。オフセットD(オフセットDの積分値)は、プラス値が車線の左側であり、マイナス値が車線の右側である。本実施の形態では、CCDカメラ20及び画像処理部21が特許請求の範囲に記載する走行路検出手段に相当する。
The curve radius R, the road curvature γ, the yaw angle θ, and the offset D are represented by plus / minus values, and the sign indicates the direction. As for the curve radius R and the road curvature γ, a positive value indicates the right direction and a negative value indicates the left direction. Therefore, the direction of the curve road can be determined from the curve radius R and the road curvature γ. When the curve radius R and the road curvature γ are positive values, the curve road is a right turn, and when the curve radius is negative, the curve road is a left turn. It is. The yaw angle θ has a positive value in the left direction and a negative value in the right direction. The offset D (integrated value of the offset D) has a positive value on the left side of the lane and a negative value on the right side of the lane. In the present embodiment, the
ECU30は、CPU[Central ProcessingUnit]、ROM[Read Only Memory]、RAM[Random Access Memory]などからなり、レーンキープ装置1を統括制御する。ECU30では、一定時間毎に、画像処理部21からの画像信号を取り入れるとともに、各センサ10,11,12から検出信号を取り入れる。そして、ECU30では、ドライバによる操作によってレーンキープ装置1が起動されている場合、車両が車線の中央付近を走行するように、画像信号に示される各種情報(道路曲率γ、ヨー角θ、オフセットD)及び車速Vに基づいて出力トルク(目標横加速度)を設定し、出力トルクを示す出力トルク信号を電動パワーステアリング装置40(EPSECU41)に送信する。
The
図2を参照して、ECU30における出力トルクを求めるための基本的な処理について説明する。
With reference to FIG. 2, a basic process for obtaining the output torque in the
ECU30では、F/Fコントローラ31において道路曲率γと車速Vとの乗算値にゲインKγを乗算し、ヨーレートωγを演算する。ヨーレートωγは、車両をカーブに沿って走行させるために必要となる目標横加速度を発生させるヨーレートであり、直線路では0になる。また、ヨーレートωγは、レーンキープのフィードフォワード出力となる。なお、フィードフォワード出力には、上限が設定されている。
In
ECU30では、オフセットDと目標オフセットD0(例えば、0)との偏差ΔD=(D0−D)を演算する。そして、ECU30では、積分器32において偏差ΔDを時間積分し、オフセットの積分値IDを演算する。さらに、ECU30では、積分値IDにゲインKIDを乗算するとともに偏差ΔDにゲインKDを乗算し、その2つの乗算値を加算してヨーレートωDを演算する。ヨーレートωDは、オフセット(積分値)を収束させるために必要となる目標横加速度を発生させるヨーレートである。
The
ECU30では、ヨー角θと目標ヨー角θ0(例えば、0)との偏差Δθ=(θ0−θ)を演算する。そして、ECU30では、偏差ΔθにゲインKθを乗算し、ヨーレートωθを演算する。ヨーレートωθは、ヨー角を収束させるために必要となる目標横加速度を発生させるヨーレートである。ヨーレートωDとヨーレートωθは、レーンキープのフィードバック出力となる。
The
ECU30では、求めた3つのヨーレートωγ,ωD,ωθを合算し、目標ヨーレートωを演算する。そして、ECU30では、目標横加速度演算器33において目標ヨーレートωに車速Vを乗算し、目標横加速度Gを演算する。目標横加速度Gは、プラス値/マイナス値で表され、その符号が方向を示す。目標横加速度Gは、プラス値が右方向への横加速度、マイナス値が左方向への横加速度を示す。この目標横加速度Gの変化によって、レーンキープによる操舵機構に付加する出力トルクの方向(レーンキープ操舵方向)が決まる。例えば、目標横加速度が所定量以上増加する場合には右方向に出力トルクを付加し、目標横加速度が所定量以上減少する場合には左方向に出力トルクを付加する。したがって、本実施の形態では、CCDカメラ20、画像処理部21及びECU30における処理が特許請求の範囲に記載する操舵制御方向検出手段に相当する。
The
ECU30では、出力トルク演算器34において目標横加速度Gに応じた出力トルクTを求める。出力トルク演算器34には、図3に示す出力トルクマップが保持されており、出力トルクマップを参照し、出力トルクマップから目標横加速度Gに応じた出力トルクTを求める。出力トルクマップとしては、切り増し時のマップTIと切り戻し時のマップTRとが設定されており、2つのマップTI,TRとの間にはヒステリシスが設けられている。このヒステリシスは、操舵機構における摩擦を補償するためのものであり、切り増し時に出力トルクを増加させ、切り戻し時に出力トルクを減少させる。また、出力トルクマップは、出力トルクT(目標横加速度G)がプラス側に増加する方向がレーンキープの操舵方向が右方向であり、出力トルクT(目標横加速度G)がマイナス側に増加する方向がレーンキープの操舵方向が左方向である。出力トルク演算器34では、レーンキープ操舵方向と目標横加速度Gの符号によって切り増し時のマップTIかあるいは切り戻し時のマップTRかのいずれかのマップを選択する。そして、出力トルク演算器34では、選択したマップから、目標横加速度Gの値に応じた出力トルクTを抽出する。そして、ECU30では、出力トルクTを示す出力トルク信号をEPSECU41に送信する。
In the
特に、ECU30では、走行路の路面カントの有無及びその傾斜方向を考慮して、必要に応じて出力トルクを補正するために、通常制御時の切り増し時のマップTI、切り戻し時のマップTRを補正する。そのために、ECU30では、一定時間毎に、出力トルク演算器34においてカーブ旋回時マップ補正処理及び直線走行時マップ補正処理を行う。ここでは、ECU30におけるマップを補正するための処理の概要について説明し、上記した各処理の詳細についてはレーンキープ装置1の動作説明のときに説明する。
In particular, the
ECU30では、右カーブ時カント有無フラグ、左カーブ時カント有無フラグ、直線時右カント有無フラグ、直線時左カント有無フラグの4つのフラグを用いる。
The
右カーブ時カント有無フラグは、右カーブ路で路面カントがカーブ内側(車線右側)に低い傾斜であるか否かのフラグであり、右カーブ路で路面カントがカーブ内側に低い傾斜の場合にはONであり、それに該当しない場合にはOFFである。左カーブ時カント有無フラグは、左カーブ路で路面カントがカーブ内側(車線左側)に低い傾斜であるか否かのフラグであり、左カーブ路で路面カントがカーブ内側に低い傾斜の場合にはONであり、それに該当しない場合にはOFFである。 The right curve cant presence / absence flag is a flag indicating whether or not the road surface cant is low on the inside of the curve (right side of the lane) on the right curve road, and when the road surface cant is low on the inside of the curve on the right curve road If it is ON and not applicable, it is OFF. The left curve cant flag is a flag indicating whether the road surface cant has a low slope inside the curve (left side of the lane) on the left curve road. If the road surface cant has a low slope inside the curve on the left curve road, If it is ON and not applicable, it is OFF.
直線時右カント有無フラグは、直線路で路面カントが車線右側に低い傾斜であるか否かのフラグであり、直線路で路面カントが車線右側に低い傾斜の場合にはONであり、それに該当しない場合にはOFFである。直線時左カント有無フラグは、直線路で路面カントが車線左側に低い傾斜であるか否かのフラグであり、直線路で路面カントが車線左側に低い傾斜の場合にはONであり、それに該当しない場合にはOFFである。 The straight right cant presence flag is a flag indicating whether the road surface cant has a low slope on the right side of the lane on a straight road, and is ON when the road surface cant has a low slope on the right side of the lane. If not, it is OFF. The straight line left cant flag indicates whether the road surface cant has a low slope on the left side of the lane on a straight road, and is ON when the road surface cant has a low slope on the left side of the lane. If not, it is OFF.
ECU30では、カーブ半径R又は道路曲率γに基づいて、カーブ路かあるいは直線路かを判定し、更に、カーブ路の場合にはその曲がる方向を判定する。そして、ECU30では、カーブ路の場合、検出された路面カントの情報に基づいて、路面カントの有無及び路面カントがある場合には路面カントがカーブ内側に低い傾斜であるか否かを判定し、右カーブ時カント有無フラグ及び左カーブ時カント有無フラグを設定する。また、ECU30では、直線路の場合、検出された路面カントの情報に基づいて、路面カントの有無及び路面カントがある場合には路面カントが右側に低い傾斜かあるいは左側に低い傾斜かを判定し、直線時右カント有無フラグ及び直線時左カント有無フラグを設定する。
The
ECU30では、カーブ路と直線路を切り分けて出力トルクの補正を行う。これは、カーブ路では一般的に路面カントの傾斜方向がカーブ内側であるが、直線路では路面カントの傾斜方向が任意なので、切り分けて推定を行う。
The
カーブ路の場合、一般的に、路面カントはカーブ内側に低い傾斜である。そのため、車両には、路面カントによってカーブ内側方向への横加速度が作用する。したがって、目標横加速度Gの方向がカーブ内側方向となる場合(レーンキープによって切り増す場合)、通常制御のように目標横加速度Gに応じた出力トルクを車両に付加すると、車両に作用する横加速度が大きくなり、車両がカーブ内側に寄ってゆく。そこで、ECU30では、目標横加速度Gの方向がカーブ内側方向となる場合、切り増し時の出力トルクを通常制御時より低減する。そのために、ECU30では、通常制御時の切り増し時のマップTIを、目標横加速度に対して出力トルクの大きさとして小さい値が対応付けられるマップに補正する(図3参照)。このマップの補正方法としては、切り増し時のマップTIにおける出力トルク側マップ切片の初期値(K,−K)をカント補償トルクΔk分小さい値にし、切り増し時の補正マップTI’を設定する。つまり、プラス側の出力トルク側マップ切片を(K−Δk)として、プラス側の出力トルクをΔk分低減させるとともに、マイナス側の出力トルク側マップ切片を(−K+Δk)として、マイナス側の出力トルクをΔk分増加させる。これによって、切り増し時の補正マップTI’は、切り増し時のマップTIから切り戻し時のマップTR側にシフトする。カント補償トルクΔkは、カーブ路における路面カントの平均的な傾斜角度などに基づいて予め設定される。
In the case of a curved road, the road surface cant generally has a low slope inside the curve. Therefore, lateral acceleration in the curve inner direction acts on the vehicle by the road surface cant. Therefore, when the direction of the target lateral acceleration G is the inside of the curve (when increased by lane keeping), if an output torque corresponding to the target lateral acceleration G is added to the vehicle as in normal control, the lateral acceleration acting on the vehicle Becomes larger and the vehicle approaches the inside of the curve. In view of this, the
また、カーブ路で目標横加速度Gの方向がカーブ外側方向となる場合(レーンキープによって切り戻す場合)、ECU30では、出力トルクの補正を行わず、通常制御を行う。というのは、目標横加速度Gの方向がカーブ外側方向となるのは、目標横加速度Gを求めるための各パラメータが、撮像画像から認識された車線から求められるので、カメラノイズの影響を受けている場合があり、誤認識の可能性が極めて高いからである。カーブに沿って走行させるためのフィードフォワード出力に基づく目標横加速度の方向は必ずカーブ内側方向であり、通常、このフィードフォワード出力はフィードバック出力に比べて大きい値となる。しかし、目標横加速度Gの方向がカーブ外側方向となっているときにはフィードバック出力がフィードフォワード出力より大きくなっている場合であるから、このような状態になるのはカメラノイズによる誤認識と考えるのが妥当である。そこで、このような誤認識に対して過剰反応しないために、通常制御を行う。
Further, when the direction of the target lateral acceleration G on the curved road is the curve outward direction (when switching back by lane keeping), the
直線路の場合、目標横加速度Gの方向が路面カントの傾斜方向と逆方向となる場合、車両には路面カントによって傾斜の低い方向への横加速度が作用しているので、レーンキープによる大きな出力トルクによって、路面カントに抵抗する必要がある(路面カントから逃げる)。そこで、ECU30では、目標横加速度Gの方向が路面カントの傾斜方向と逆方向となる場合に切り増しのときには、大きな出力トルクが対応付けられている切り増し時のマップTIを用いているので、通常制御を行う。しかし、切り増しから切り戻しに切り替わった場合、通常制御では、切り戻し時のマップTRに切り替わるので、同じ目標横加速度Gに対して出力トルクが大きく低減する。そこで、ECU30では、目標横加速度Gの方向が路面カントの傾斜方向と逆方向となる場合に切り戻しに切り替わったときには、その出力トルクの低減を抑制する。そのために、ECU30では、通常制御時の切り戻し時のマップTRを、出力トルクに対して目標横加速度の大きさとして小さい値が対応付けられるマップに補正する(図4参照)。このマップの補正方法としては、切り戻し時のマップTRにおける横加速度側マップ切片の初期値(G,−G)をカント補償横加速度Δg分小さい値にし、切り戻し時の補正マップTR’を設定する。つまり、プラス側の横加速度側マップ切片を(G−Δg)として、プラス側の目標横加速度をΔg分低減させるとともに、マイナス側の横加速度側マップ切片を(−G+Δg)として、マイナス側の目標横加速度をΔg分増加させる。これによって、切り戻し時の補正マップTR’は、切り戻し時のマップTRから切り増し時のマップTI側にシフトし、プラス側の出力トルクを増加させるとともにマイナス側の出力トルクを増加させる。カント補償横加速度Δgは、直線路における路面カントの平均的な傾斜角度などに基づいて予め設定される。
In the case of a straight road, when the direction of the target lateral acceleration G is opposite to the inclination direction of the road surface cant, the vehicle is subjected to a lateral acceleration in a low inclination direction by the road surface cant. It is necessary to resist the road surface cant by the torque (escape from the road surface cant). In view of this, the
また、直線路で目標横加速度Gの方向が路面カントの傾斜方向となる場合、ECU30では、出力トルクの補正を行わず、通常制御を行う。というのは、路面カントのある直線路では、オフセットDの積分値に基づく目標横加速度が路面カントの傾斜方向と逆方向となるはずなので、目標横加速度Gの方向が路面カントの傾斜方向になるのは特殊な状況と考えられるからである。直線路で目標横加速度Gの方向が路面カントの傾斜方向となる状況としては、車両ヨー角θが路面カントの傾斜方向とは逆方向に大きくなったりあるいは車両オフセットDが車線中心を超えて傾斜の高い側に大きくなったりする状況が考えられる。この場合、車両が傾斜の高い側に大きくオーバシュートしている可能性があるので、出力トルクを更に低減すべきでないので、通常制御を行う。また、直線路で目標横加速度Gの方向が路面カントの傾斜方向となる状況としては、上記と同様に、カメラノイズによる誤認識が考えられる。このような誤認識に対して過剰反応しないために、通常制御を行う。
Further, when the direction of the target lateral acceleration G on the straight road is the inclination direction of the road surface cant, the
図1〜図4を参照して、レーンキープ装置1における動作について説明する。特に、ECU30におけるカーブ旋回時マップ補正処理について図5のフローチャートに沿って説明し、直線走行時マップ補正処理については図6のフローチャートに沿って説明する。図5は、図1のレーンキープ装置のECUにおけるカーブ旋回時マップ補正処理の流れを示すフローチャートである。図6は、図1のレーンキープ装置のECUにおける直線走行時マップ補正処理の流れを示すフローチャートである。
The operation of the
操舵トルクセンサ10では、ステアリングホイール2から入力される操舵トルクを検出し、その操舵トルクを示す操舵トルク信号をECU30に送信する。車速センサ11では、車速を検出し、その車速を示す車速信号をECU30に送信する。路面カントセンサ12では、路面カントを検出し、その路面カントを示す路面カント信号をECU30に送信する。
The steering torque sensor 10 detects the steering torque input from the
CCDカメラ20では、車両の前方を撮像し、その撮像画像のデータを撮像信号として画像処理部21に送信する。画像処理部21では、撮像画像から車線を区画する一対の白線を認識する。そして、画像処理部21では、一対の白線から車線幅、車線の中心線、車線中心のカーブ半径Rと道路曲率γ、ヨー角θ及び車両のオフセットDを演算する。さらに、画像処理部21では、これら一対の白線の情報や演算した各情報を画像信号としてECU30に送信する。
The
ECU30では、一定時間毎に、操舵トルク信号、車速信号、路面カント信号及び画像信号を受信する。そして、ECU30では、操舵トルク、車速、路面カント及び画像信号からカーブ半径R、道路曲率γ、ヨー角θ、オフセットDを取得し、これらの各入力データをそれぞれフィルタ処理する。そして、ECU30では、求められたカーブ半径R(道路曲率γ)に基づいてカーブ路かあるいは直線路か及びカーブ路の場合にはそのカーブの方向を判定する。さらに、ECU30では、検出された路面カントに基づいて路面カントの有無及び路面カントがある場合にはその傾斜方向を判定し、右カーブ時カント有無フラグ、左カーブ時カント有無フラグ、直線時右カント有無フラグ、直線時左カント有無フラグを設定する。
The
ECU30のF/Fコントローラ31では、一定時間毎に、道路曲率γと車速Vの乗算値にゲインKγを乗算してヨーレートωγを演算する。
The F /
また、ECU30では、ヨー角θと目標ヨー角θ0との偏差Δθ=(θ0−θ)を演算し、その偏差ΔθにゲインKθを乗算してヨーレートωθを演算する。
Further, the
また、ECU30では、オフセットDと目標オフセットD0との偏差ΔD=(D0−D)を演算する。そして、ECU30の積分器32では、偏差ΔDを時間積分し、オフセットの積分値IDを演算する。さらに、ECU30では、積分値IDにゲインKIDを乗算するとともに偏差ΔDにゲインKDを乗算し、その2つの乗算値を加算してヨーレートωDを演算する。
Further, the
ECU30では、求めた3つのヨーレートωγ,ωD,ωθを合算し、目標ヨーレートωを演算する。そして、ECU30の目標横加速度演算器33では、目標ヨーレートωに車速Vを乗算し、目標横加速度Gを演算する。さらに、ECU30では、この目標横加速度Gの変化からレーンキープ操舵方向を判定する。
The
カーブ半径Rから走行路がカーブ路と判定した場合、ECU30では、一定時間毎に、目標横加速度Gが0以上かつ右カーブ時カント有無フラグ=ONか否か(つまり、右カーブ路においてカーブ内側に低い路面カントがあり、目標横加速度Gの方向がカーブ内側方向か否か)を判定する(図5のS10)。S10の判定条件を満たす場合、ECU30では、カント補償トルクとしてΔkを設定する(図5のS13)。
When it is determined from the curve radius R that the traveling road is a curved road, the
S10の判定条件を満たさない場合、ECU30では、目標横加速度Gが0以下かつ左カーブ時カント有無フラグ=ONか否か(つまり、左カーブ路においてカーブ内側に低い傾斜の路面カントがあり、目標横加速度Gの方向がカーブ内側方向か否か)を判定する(図5のS11)。S11の判定条件を満たす場合、ECU30では、カント補償トルクとしてΔkを設定する(図5のS13)。S11の判定条件を満たさない場合、ECU30では、カント補償トルクとして0を設定する(図5のS12)。
If the determination condition of S10 is not satisfied, the
そして、ECU30では、出力トルク側マップ切片初期値(K)からカント補償トルクを減算し、その減算値をプラス側の出力トルク側マップ切片とするとともに(図5のS14)、出力トルク側マップ切片初期値(−K)にカント補償トルクを加算し、その加算値をマイナス側の出力トルク側マップ切片とする(図5のS15)。ここで、カント補償トルクとしてΔkが設定されている場合、切り増し時のマップにおける出力トルク側マップ切片が変更される。この場合、ECU30では、この変更された出力トルク側マップ切片に基づいて切り増し時のマップTIを補正し、切り増し時の補正マップTI’とする。この切り増し時補正マップTI’を用いた場合、切り増し時のマップTIを用いた場合より、目標横加速度Gに応じた出力トルクTの大きさが小さくなる。
Then, the
そして、ECU30では、S10の判定条件を満たす場合又はS11の判定条件を満たす場合には切り増し時の補正マップTI’を選択し、それ以外の場合にはレーンキープの操舵方向と目標横加速度Gの符号によって切り増し時のマップTIかあるいは切り戻し時のマップTRかを選択し、選択したマップを参照して目標横加速度Gの値に応じた出力トルクTを抽出する。そして、ECU30では、出力トルクTを示す出力トルク信号をEPSECU41に送信する。
Then, the
一方、カーブ半径Rから走行路が直線路と判定した場合、ECU30では、一定時間毎に、目標横加速度Gが0以下かつ直線時右カント有無フラグ=ONか否か(つまり、直線路において車線右側に低い路面カントがあり、目標横加速度Gの方向が車線左側方向か否か)を判定する(図6のS20)。S20の判定条件を満たす場合、ECU30では、カント補償横加速度としてΔgを設定する(図6のS23)。
On the other hand, when it is determined from the curve radius R that the traveling road is a straight road, the
S20の判定条件を満たさない場合、ECU30では、目標横加速度Gが0以上かつ直線時左カント有無フラグ=ONか否か(つまり、直線路において車線左側に低い傾斜の路面カントがあり、目標横加速度Gの方向が車線右側方向か否か)を判定する(図6のS21)。S21の判定条件を満たす場合、ECU30では、カント補償横加速度としてΔgを設定する(図6のS23)。S21の判定条件を満たさない場合、ECU30では、カント補償横加速度として0を設定する(図6のS22)。
If the determination condition of S20 is not satisfied, the
そして、ECU30では、横加速度側マップ切片初期値(G)からカント補償横加速度を減算し、その減算値をプラス側の横加速度側マップ切片とするとともに(図6のS24)、横加速度側マップ切片初期値(−G)にカント補償横加速度を加算し、その加算値をマイナス側の横加速度側マップ切片とする(図6のS25)。ここで、カント補償横加速度としてΔgが設定されている場合、切り戻し時のマップにおける横加速度側マップ切片が変更される。この場合、ECU30では、この変更された横加速度側マップ切片に基づいて切り戻し時のマップTRを補正し、切り戻し時の補正マップTR’とする。切り増しから切り戻しに切り替わったときに、切り戻し時補正マップTR’を用いた場合、切り戻し時のマップTRを用いた場合より、目標横加速度Gに応じた出力トルクTの大きさの低減量が少なくなる。
The
そして、ECU30では、S20の判定条件を満たす場合又はS21の判定条件を満たす場合にレーンキープの操舵方向と目標横加速度Gの符号によって切り増し方向から切り戻し方向に切り替わったときには切り戻し時の補正マップTR’を選択し、それ以外の場合にはレーンキープの操舵方向と目標横加速度Gの符号によって切り増し時のマップTIかあるいは切り戻し時のマップTRかを選択し、選択したマップを参照して目標横加速度Gの値に応じた出力トルクTを抽出する。そして、ECU30では、出力トルクTを示す出力トルク信号をEPSECU41に送信する。
Then, when the
EPSECU41では、出力トルク信号を受信し、その出力トルク信号に示される出力トルクに所定の係数を乗算する。そして、EPSECU41では、その乗算値(付加トルク)をアシストトルクに加算し、そのアシストトルク+付加トルクに応じてモータ42を駆動制御する。モータ42では、EPSECU41による制御によって所定のトルクを発生し、そのトルクを操舵機構に付加する。すると、操舵機構には、ドライバによる操舵トルクに応じたアシストトルクが加わるとともに、車両を車両中心に沿って走行させるための補助的な付加トルクが加わる。
The
図7には、路面カントが左側に低い傾斜の左カーブ路を旋回する場合の車両の走行軌跡ML1,ML1’を示している。走行軌跡ML1は、目標横加速度Gの方向がカーブ内側方向と同方向となるときに切り増し時のマップ(ひいては、レーンキープの出力トルク)をカーブ内側に低い傾斜の路面カントを考慮して補正した場合であり、切り増すときには通常制御時よりも出力トルクが低減されるので、車両が車線の中心線に沿った軌跡となっている。一方、走行軌跡ML1’は、レーンキープの出力トルクを補正しなかった場合であり、切り増すときに出力トルクが低減されないので、車両がカーブ内側にふらつきながら寄っていく軌跡となっている。 FIG. 7 shows the vehicle travel trajectories ML1 and ML1 'when the road surface cant turns on a left curved road with a low slope on the left side. The travel locus ML1 is corrected in consideration of the road surface cant with a low slope inside the curve when the direction of the target lateral acceleration G is the same as the inside direction of the curve (and thus the output torque of the lane keep). In this case, the output torque is reduced as compared with the normal control when turning up, so that the vehicle has a locus along the center line of the lane. On the other hand, the travel locus ML1 'is a case where the output torque of the lane keep is not corrected, and the output torque is not reduced when the lane keep is increased.
図20には、路面カントが左側に低い傾斜の直線路を走行する場合の車両の走行軌跡ML2,ML2’を示している。走行軌跡ML2は、目標横加速度Gの方向が路面カントの傾斜方向と逆方向となるときに切り戻し時のマップ(ひいては、レーンキープの出力トルク)を車線左側に低い傾斜の路面カントを考慮して補正した場合であり、切り戻しに切り替わったときに通常制御時より出力トルクが低減されないので、車両が車線の中心線に沿った軌跡となっている。一方、走行軌跡ML2’は、レーンキープの出力トルクを補正しなかった場合であり、切り戻しに切り替わったときに出力トルクが大きく低減されるので、車両が車線左側にふらつきながら寄っていく軌跡となっている。 FIG. 20 shows vehicle trajectories ML2 and ML2 'when the road surface cant travels on a straight road with a low slope on the left side. The travel trajectory ML2 takes into account a low slope road surface cant on the left side of the lane of the map at the time of switching back (when the output torque of the lane keep) when the direction of the target lateral acceleration G is opposite to the inclination direction of the road surface cant. In this case, the output torque is not reduced compared with the normal control when switching to the switch back, so that the vehicle has a locus along the center line of the lane. On the other hand, the travel locus ML2 ′ is a case where the output torque of the lane keep is not corrected, and the output torque is greatly reduced when switching back to the switch back. It has become.
このレーンキープ装置1によれば、路面カントの有無及びその傾斜方向を考慮して出力トルクを補正することにより、路面カントがある場合でも車両に適切な出力トルクを作用させることができ、車両を車線中心に沿って走行させる精度を向上させることができる。
According to this
特に、レーンキープ装置1では、カーブ内側に低い傾斜の路面カントをあるカーブ路において、目標横加速度Gの方向がカーブ内側方向の場合に出力トルクを低減制御するので、カーブ路において路面カントの影響を考慮する必要があるときにだけ適切な出力トルク補正を行うことができる。また、レーンキープ装置1では、路面カントのある直線路において、目標横加速度Gの方向が路面カントの傾斜方向と逆方向のときに切り増しから切り戻しに切り替わった場合に出力トルクの低減を抑制制御するので、路面カントの影響を考慮する必要があるときにだけ適切な出力トルク補正を行うことができる。
In particular, in the
以上、本発明に係る実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されることなく様々な形態で実施される。 As mentioned above, although embodiment which concerns on this invention was described, this invention is implemented in various forms, without being limited to the said embodiment.
例えば、本実施の形態ではレーンキープ装置に適用したが、他の装置にも適用可能であり、例えば、自動操舵装置に適用できる。 For example, although the present embodiment is applied to the lane keeping device, it can also be applied to other devices, for example, an automatic steering device.
また、本実施の形態では電動パワーステアリング装置を利用して操舵トルクを付加する構成としたが、レーンキープ装置にラックやピニオンをアシストするアクチュエータを備える構成としてもよい。したがって、パワーステアリング装置を備えない車両にも適用可能である。また、電動パワーステアリング装置ではなく、油圧式のパワーステアリング装置にも適用可能であり、油圧を調整するアクチュエータを制御することによって操舵トルクを付加する構成としてもよい。 In this embodiment, the steering torque is applied by using the electric power steering device. However, the lane keeping device may be provided with an actuator that assists the rack and pinion. Therefore, the present invention can be applied to a vehicle that does not include a power steering device. Further, the present invention can be applied not only to an electric power steering device but also to a hydraulic power steering device, and may be configured to add steering torque by controlling an actuator that adjusts hydraulic pressure.
また、本実施の形態では操舵機構にトルクを付加することによってレーンキープ制御を行う構成としたが、操舵角などの操舵状態を変化させることができる他のパラメータによってレーンキープ制御を行う構成としてもよい。 In this embodiment, the lane keep control is performed by adding torque to the steering mechanism. However, the lane keep control may be performed by another parameter that can change the steering state such as the steering angle. Good.
また、本実施の形態では一対の白線を認識することにより車線を検出する構成としたが、白線以外の黄線などの他の線も認識することにより車線を検出する構成としてもよいしあるいは路肩や車線と歩道とを区画するブロックなどを認識することにより車線を検出するなど他の方法により車線を検出する構成としてもよい。また、本実施の形態では車線がある道路に適用したが、車線がない道路に対しても適用可能である。この場合には、その道路の路肩などを検出する必要がある。 In the present embodiment, the lane is detected by recognizing a pair of white lines. However, the lane may be detected by recognizing other lines such as a yellow line other than the white line, or a road shoulder. Alternatively, the lane may be detected by another method such as detecting the lane by recognizing a block that partitions the lane and the sidewalk. Further, although the present embodiment is applied to a road having a lane, the present invention can also be applied to a road having no lane. In this case, it is necessary to detect the shoulder of the road.
また、本実施の形態ではカメラによる撮像画像に基づいて車線(走行路)を認識し、その認識した車線に基づいてカーブ半径(道路曲率)、車両のヨー角、車両のオフセットを演算する構成としたが、他の手法によって走行路やこれらのパラメータを求めてもよく、例えば、ナビゲーションシステムでの処理や地図情報に基づいて検出する場合、各種センサを用いて検出する場合、路車間通信などを利用して車外から情報を取得する場合がある。 In the present embodiment, a lane (traveling road) is recognized based on an image captured by a camera, and a curve radius (road curvature), a vehicle yaw angle, and a vehicle offset are calculated based on the recognized lane. However, the road and these parameters may be obtained by other methods, for example, when detecting based on processing in the navigation system and map information, when detecting using various sensors, road-to-vehicle communication, etc. In some cases, information is obtained from outside the vehicle.
また、本実施の形態では路面カントを検出するために路面カントセンサを用いたが、他の手法によって路面カントを検出してもよく、例えば、ナビゲーションなどの道路情報に路面カントの情報も含むものがあるときにはその道路情報を取得する場合、車両挙動から路面カントを推測する場合がある。 In this embodiment, the road surface cant sensor is used to detect the road surface cant. However, the road surface cant may be detected by other methods, for example, road information such as navigation including road surface cant information. When there is road information, the road surface cant may be estimated from the vehicle behavior.
また、本実施の形態では切り増し時、切り戻し時のマップを補正することによって出力トルクを補正する構成としたが、他の手法によって出力トルクを補正してもよく、例えば、各マップから抽出した目標横加速度に応じた出力トルク自体を路面カントの有無と傾斜方向に基づいて補正する場合がある。 Further, in the present embodiment, the output torque is corrected by correcting the map at the time of increase and return, but the output torque may be corrected by other methods, for example, extracted from each map The output torque itself corresponding to the target lateral acceleration may be corrected based on the presence / absence of the road surface cant and the inclination direction.
また、本実施の形態ではカント補償トルクΔk、カント補償横加速度Δgを固定値としたが、可変値としてもよく、例えば、路面カントの傾斜角度を検出できる場合には傾斜角度に応じてΔkやΔgの値を変化させてもよい。 In this embodiment, the cant compensation torque Δk and the cant compensation lateral acceleration Δg are fixed values, but may be variable values. For example, when the inclination angle of the road surface cant can be detected, Δk or The value of Δg may be changed.
また、本実施の形態ではカーブ路において目標横加速度の方向がカーブの外側方向の場合には通常制御を行う構成としたが、目標横加速度を求めるための各パラメータに対するカメラを用いた認識精度が高い場合や各パラメータをカメラ以外の他の高精度なセンサ類で検出できる場合(常時、高精度な目標横加速度を求めることができる場合)、カーブ路において目標横加速度の方向がカーブの外側方向の場合に出力トルクの増加制御を行うようにしてもよい。 In this embodiment, the normal lateral control is performed when the direction of the target lateral acceleration is on the outside of the curve on the curved road. However, the recognition accuracy using the camera for each parameter for obtaining the target lateral acceleration is improved. When it is high or when each parameter can be detected by other high-accuracy sensors other than the camera (when high-accuracy target lateral acceleration can be obtained at all times), the direction of the target lateral acceleration on the curve road is the direction outside the curve. In this case, output torque increase control may be performed.
1…レーンキープ装置、2…ステアリングホイール、3…ステアリングシャフト、4…ステアリングギヤボックス、5…ラックバー、6…ナックルアーム、10…操舵トルクセンサ、11…車速センサ、12…路面カントセンサ、20…CCDカメラ、21…画像処理部、30…ECU、31…F/Fコントローラ、32…積分器、33…目標横加速度演算器、34…出力トルク演算器、40…電動パワーステアリング装置、41…EPSECU、42…モータ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
道路横方向の傾きを検出する傾き検出手段と、
操舵制御方向を検出する操舵制御方向検出手段と
を備え、
カーブ路走行中に前記傾き検出手段で検出した道路横方向の傾きがカーブの内側に低い場合、前記操舵制御方向検出手段で検出した操舵制御方向がカーブの内側方向のときには操舵機構を制御するための出力の低減制御を行うことを特徴とする操舵装置。 In a steering device that detects a travel path of a vehicle by a travel path detection unit and controls a steering mechanism so that the vehicle travels along a predetermined position of the travel path.
An inclination detecting means for detecting the inclination in the lateral direction of the road;
Steering control direction detection means for detecting the steering control direction,
When the road lateral inclination detected by the inclination detection means is low on the inside of the curve while traveling on a curved road, the steering mechanism is controlled when the steering control direction detected by the steering control direction detection means is in the curve. A steering apparatus characterized by performing reduction control of the output of the engine.
前記低減制御を行う場合の切り増し時の出力を通常制御時より小さい値に設定することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載する操舵装置。 The output characteristics for controlling the steering mechanism are set by the output at the time of increase with hysteresis and the output at the time of return,
The steering apparatus according to claim 1 or 2, wherein an output at the time of addition when performing the reduction control is set to a value smaller than that during normal control.
道路横方向の傾きを検出する傾き検出手段と、
操舵制御方向を検出する操舵制御方向検出手段と
を備え、
直線路走行中に、前記傾き検出手段で検出した道路横方向の傾きが低くなる方向に対して、前記操舵制御方向検出手段で検出した操舵制御方向が逆方向から同方向に移行したときの操舵機構を制御するための出力の低減制御を抑制することを特徴とする操舵装置。 In a steering device that detects a travel path of a vehicle by a travel path detection unit and controls a steering mechanism so that the vehicle travels along a predetermined position of the travel path.
An inclination detecting means for detecting the inclination in the lateral direction of the road;
Steering control direction detection means for detecting the steering control direction,
Steering when the steering control direction detected by the steering control direction detecting means shifts from the reverse direction to the same direction with respect to the direction in which the road lateral inclination detected by the inclination detecting means decreases during traveling on a straight road. A steering apparatus characterized by suppressing output reduction control for controlling a mechanism.
前記低減制御の抑制を行う場合の切り戻し時の出力を通常制御時の切り増し時の出力と切り戻し時の出力の中間の値に設定することを特徴とする請求項4に記載する操舵装置。
The output characteristics for controlling the steering mechanism are set by the output at the time of increase with hysteresis and the output at the time of return,
The steering apparatus according to claim 4, wherein the output at the time of switching back when the reduction control is suppressed is set to an intermediate value between the output at the time of switching back at the normal control and the output at the time of switching back. .
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