JP2010076573A

JP2010076573A - 操舵制御装置

Info

Publication number: JP2010076573A
Application number: JP2008246576A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Shimizu; 政行清水
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-09-25
Filing date: 2008-09-25
Publication date: 2010-04-08
Anticipated expiration: 2028-09-25
Also published as: JP5359152B2

Abstract

【課題】車両のオフセットが大きい場合でも適切な操舵制御が行える操舵制御装置を提供すること。
【解決手段】車両の進行方向前方に目標位置を設定しその目標位置を車両が走行するように操舵制御を行う操舵制御装置であって、車両の車線中心位置からのオフセット量を演算し（Ｓ１２）、オフセット量が大きいほど車両から離れた位置に目標位置を設定し（Ｓ１４）、その目標位置に応じて制御トルクを演算して操舵制御を行う（Ｓ１８、Ｓ２０）。これにより、車両を操舵制御によって車線中心位置に戻す際、オフセット量が大きい場合に制御トルクが大きく設定されることが抑制され、操舵制御によって車両の運転者が違和感を覚えることを抑制できる。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両の操舵制御を行う操舵制御装置に関するものである。

従来、車両の操舵制御を行うものとして、例えば特開平１０−１６７１００号公報に記載されるように、車両より前方注視距離だけ前方の走行路上に目標位置を設定しその目標位置を走行するように操舵制御を行う装置が知られている。この装置は、走行路の曲率半径に応じて前方注視距離を可変させて適切な操舵制御を行おうというものである。
特開平１０−１６７１００号公報

しかしながら、上述した装置にあっても、適切に操舵制御を行うことが困難な場合がある。例えば、車両の位置が左右にずれて目標位置に対するオフセット量が大きい場合とオフセット量が大きくない場合に、前方注視距離を同じ距離に設定して操舵制御を実行すると、オフセット量が大きい場合には操舵制御によってハンドルの操舵量が大きくなり運転者が違和感を覚えることとなる。

そこで本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、車両のオフセットが大きい場合でも適切な操舵制御が行える操舵制御装置を提供することを目的とする。

すなわち、本発明に係る操舵制御装置は、車両の進行方向前方に目標位置を設定しその目標位置を車両が走行するように操舵制御を行う操舵制御装置において、前記車両の車線中心位置からのオフセット量を検出するオフセット検出手段と、前記オフセット量が大きいほど前記車両から離れた位置に前記目標位置を設定する設定手段とを備えて構成される。

この発明によれば、車両のオフセット量が大きいほど車両から離れた位置に目標位置を設定することにより、車両を操舵制御によって車線中心位置に戻す際、オフセット量が大きい場合に制御トルクが大きく設定されることが抑制され、操舵制御によって車両の運転者が違和感を覚えることを抑制することができる。

また本発明に係る操舵制御装置において、前記車両の運転者のハンドル操作による操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段を備え、前記設定手段は、ハンドル操作による操舵トルクが操舵制御における制御トルクの方向と異なり、かつ、予め設定される所定値以上である場合に、前記操舵トルクが大きいほど前記車両から離れた位置に前記目標位置を設定することが好ましい。

この発明によれば、ハンドル操作による操舵トルクが操舵制御における制御トルクの方向と異なり、かつ、予め設定される所定値以上である場合に、操舵トルクが大きいほど車両から離れた位置に前記目標位置を設定することにより、運転者が意図的に車両を車線中心位置から離れるようにハンドル操作している際、違和感を覚えることを抑制することができる。

本発明によれば、車両のオフセットが大きい場合でも操舵制御によって運転者が違和感を覚えることを抑制でき、適切な操舵支援が行える。

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１に本発明の第一実施形態に係る操舵制御装置の概略構成図を示す。

本実施形態に係る操舵制御装置１は、走行路である車線の中央位置に車両の位置を維持する車線維持（レーンキープ）制御を行い、車両が車線逸脱した際に操舵支援を行うものである。例えば、この操舵制御装置１は、車両の進行方向前方に目標位置を設定しその目標位置を車両が走行するように操舵制御を実行する。

図１に示すように、操舵制御装置１は、操舵制御すべき車両に搭載され、撮像部２、車速検出部３、操舵トルク検出部４、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５、操舵アクチュエータ６を備えて構成されている。

撮像部２は、車両の進行方向前方を撮像する撮像手段として機能するものであり、例えばＣＣＤカメラなどが用いられる。撮像部２で撮像された画像情報はＥＣＵ５に入力される。車速検出部３は、車両の走行速度を検出する車速検出手段として機能するものであり、例えば車速センサが用いられる。

操舵トルク検出部４は、車両の運転者によるハンドル操作の操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段として機能するものであり、例えば操舵力伝達系統に設けられるトルクセンサが用いられる。

ＥＣＵ５は、操舵制御装置１全体の制御処理を行うものであり、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit)、ＲＯＭ(Read Only Memory)、ＲＡＭ(Random Access Memory)を含むコンピュータを主体として構成されている。ＥＣＵ５は、操舵制御における目標位置を設定する設定手段として機能する。目標位置は、車両の進行方向前方に設定され、車両が走行する目標の位置となるものであって、前方注視時間又は前方注視距離と称されるものである。この目標位置は、例えば車速が速いほど大きい値、即ち車両から遠く離れた位置に設定される。また、目標位置は、車両の車線中心位置からのオフセット量が大きいほど車両から離れた位置に設定される。

また、ＥＣＵ５は、車両の車線中心位置からのオフセット量を検出するオフセット検出手段として機能する。例えば、ＥＣＵ５は、撮像部２の画像信号を入力し、その撮像画像を画像処理することにより、走行路の白線認識を行い、その白線との位置関係に基づいて車両のオフセット量を検出する。

また、ＥＣＵ５は、操舵制御トルクを演算し、操舵アクチュエータ６に操舵制御トルクに応じた制御信号を出力する操舵制御手段として機能する。例えば、次の式（１）により目標ヨー角速度γが演算され、式（２）により目標横加速度ｇが演算され、その目標横加速度ｇに応じた操舵制御トルクが演算される。

γ＝（２／Ｖ・Ｔ^２）・Ｄ＋（２／Ｔ）・θ …（１）

ｇ＝Ｖ・γ …（２）

式（１）、（２）において、Ｄは車両のオフセット量、Ｖは車速、Ｔは前方注視時間（目標位置）、θは車両のヨー角である。オフセット量Ｄは、例えば、白線認識を行って車線に対する車両の位置を演算することにより検出される。車速Ｖは、車速検出部３の出力信号に基づくものが用いられる。ヨー角θは、白線と車両の進行方向とのなす角により演算されるものが用いられる。前方注視時間Ｔは、オフセット量に応じて演算されるものが用いられる。

操舵アクチュエータ６は、ＥＣＵ５の制御信号に応じて作動し、車両の操舵力伝達系に制御トルクを与えるアクチュエータであり、例えば操舵力伝達系のラックに制御トルクを与えるモータが用いられる。この操舵アクチュエータ６は、車両の操舵力伝達系に制御トルクを与えられるものであれば、ラックアシスト式のものでなくてもよく、コラムアシスト式その他の形式のものであってもよい。

図２、３は、本実施形態に係る操舵制御装置における目標位置の演算マップの一例を示したものである。

図２に示すように、操舵制御装置１において、操舵制御における目標位置（前方注視時間又は前方注視距離）は、車両のオフセット量が大きくなるほど、大きい値とされ、車両から遠く離れるように演算され設定される。なお、操舵制御における目標位置は、車両のオフセット量が大きくなるほど車両から遠くなるように設定されていれば、図２に示すようなオフセット−目標位置の特性に限られるものではない。例えば、目標位置特性は、曲線を含んで設定されてもよいし、オフセット量に応じて段階的に変化するものであってもよい。

また、図３に示すように、操舵制御装置１において、車両の運転者のハンドル操作による操舵トルクが操舵制御における制御トルクの方向と異なり、かつ、予め設定される所定値以上である場合に、その操舵トルクが大きいほど目標位置を大きい値とし、車両から遠く離れるように演算し設定することが好ましい。この場合、操舵制御における目標位置は、操舵トルクが大きいほど車両から遠くなるように設定されていれば、図３に示すような操舵トルク−目標位置の特性に限られるものではない。例えば、目標位置特性は、曲線を含んで設定されてもよいし、操舵トルクに応じて段階的に変化するものであってもよい。

図４は、本実施形態に係る操舵制御装置の動作を示すフローチャートである。

図４における一連の制御処理は、例えば、ＥＣＵ５により所定の周期で繰り返し実行される。まず、図４のＳ１０に示すように、センサ読み込み処理が行われる。センサ読み込み処理は、撮像部２、車速検出部３、操舵トルク検出部４の撮像画像信号、検出信号を読み込む処理である。

そして、Ｓ１２に移行し、オフセット演算処理が行われる。オフセット演算処理は、車両の車線中央位置からのオフセット量を演算する処理である。例えば、撮像画像を画像処理して白線認識を行い、車線に対する車両の位置を演算することによりオフセット量が演算される。

そして、Ｓ１４に移行し、目標位置演算処理が行われる。目標位置演算処理は、操舵制御における目標位置を演算する処理である。目標位置は、車両の前方に設定され、オフセット量が大きいほど車両から離れた位置に設定される。例えば、目標位置は、まず車速に応じて演算され、オフセット量に応じて演算され設定される。さらに、車両の走行路の曲率に応じて目標位置を可変することが好ましい。この場合、走行路の曲率が大きいほど目標位置が近く設定することが好ましい。このように設定することにより、運転者に生ずる違和感を抑制して操舵制御が行える。

そして、Ｓ１６に移行し、目標横加速度演算処理が行われる。目標横加速度演算処理は、現在の車両の走行状態において、車両が目標位置を走行するための目標横加速度を演算する処理である。この目標横加速度演算処理は、例えば、上述した式（１）、（２）を用いて行えばよい。

そして、Ｓ１８に移行し、制御トルク演算処理が行われる。制御トルク演算処理は、操舵制御として操舵力伝達系に与える制御トルク（アシストトルク）を演算する処理である。制御トルクは、目標横加速度に応じて演算される。そして、Ｓ２０に移行し、制御トルクに応じた制御信号が操舵アクチュエータ６に出力されて、操舵制御処理が行われる。このＳ２０の操舵制御処理を終えたら、一連の制御処理を終了する。

以上のように、本実施形態に係る操舵制御装置１によれば、図５に示すように、車両Ｍのオフセット量Ｄが大きいほど車両Ｍから離れた位置に目標位置ｐが設定される。このため、近い位置ｐ１に目標位置が設定される場合と比べて、車両Ｍを操舵制御によって車線中心位置Ｏに戻すための制御トルクが小さくなり、車両Ｍが緩やかに車線中心位置Ｏに戻されることとなる。このため、操舵制御により車両の運転者が違和感を覚えることを抑制することができる。

また、本実施形態に係る操舵制御装置１において、運転者のハンドル操作による操舵トルクが操舵制御による制御トルクの方向と異なり、かつ、予め設定される所定値以上である場合に、操舵トルクが大きいほど車両から離れた位置に目標位置が設定される。これにより、運転者が意図的に車両を車線中心位置から離れるようにハンドル操作している際に、違和感を覚えることを抑制することができる。

なお、上述した実施形態は本発明に係る操舵制御装置の一例を説明したものであり、本発明に係る操舵制御装置は本実施形態に記載したものに限定されるものではない。本発明に係る操舵制御装置は、各請求項に記載した要旨を変更しないように実施形態に係る操舵制御装置を変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。例えば、上述の本実施形態では、車両の前方に目標位置を設定し車両が前進する際の操舵制御に適用した場合について説明したが、車両が後退する際の操舵制御に適用してもよい。この場合、車両の進行方向前方、すなわち車両の後方に目標位置を設定して操舵制御を行えばよい。

本発明の実施形態に係る操舵制御装置の構成概要図である。図１の操舵制御装置の目標位置演算マップの説明図である。図１の操舵制御装置の目標位置演算マップの説明図である。図１の操舵制御装置の動作を示すフローチャートである。図１の操舵制御装置の動作説明図である。

符号の説明

１…操舵制御装置、２…撮像部、３…車速検出部、４…ＥＣＵ、５…操舵アクチュエータ。

Claims

車両の進行方向前方に目標位置を設定しその目標位置を車両が走行するように操舵制御を行う操舵制御装置において、
前記車両の車線中心位置からのオフセット量を検出するオフセット検出手段と、
前記オフセット量が大きいほど前記車両から離れた位置に前記目標位置を設定する設定手段と、
を備えたことを特徴とする操舵制御装置。
前記車両の運転者のハンドル操作による操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段を備え、
前記設定手段は、ハンドル操作による操舵トルクが操舵制御における制御トルクの方向と異なり、かつ、予め設定される所定値以上である場合に、前記操舵トルクが大きいほど前記車両から離れた位置に前記目標位置を設定する、
請求項１に記載の操舵制御装置。