JP2022052258A - 車両の旋回支援装置、及び、車両の旋回支援プログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】運転者の操舵による車両の旋回によって車両と障害物との衝突を回避する場合において、車両の横方向への移動量をより大きくできるようにすること。【解決手段】統合制御装置80は、衝突予測時間を取得する時間取得部81と、横加速度目標値を取得する目標取得部82と、衝突予測時間が判定予測時間以下である状況下で操舵が行われている場合、後輪10Rを転舵させる指令を後輪用転舵装置30に出力する旋回支援制御を実施する制御部84とを備える。制御部84は、旋回支援制御として、前輪10Fの転舵方向と同じ方向に後輪10Rを転舵させる指令を後輪用転舵装置30に出力する同相処理を実行し、同相処理の実行中に横加速度の実値と横加速度目標値との差分が差分判定値よりも大きくなると、前輪10Fの転舵方向と逆方向に後輪10Rを転舵させる指令を後輪用転舵装置30に出力する逆相処理を実行する。【選択図】図1
Description
本発明は、車両の旋回支援装置、及び、車両の旋回支援プログラムに関する。
特許文献1には、車両の進路上に障害物が存在することが検出されている状況下で運転者が操舵を行う場合に、車両の旋回を支援する旋回支援装置の一例が記載されている。この旋回支援装置では、運転者の操舵に伴って転舵する前輪の向きと同じ方向に後輪を転舵させる同相制御が実施される。
運転者の操舵による車両の旋回によって車両と障害物との衝突を回避する場合においては、車両の横方向への移動量をより大きくすることが好ましい。
上記課題を解決するための車両の旋回支援装置は、複数の車輪と、複数の前記車輪のうちの後輪の転舵角を調整する後輪用転舵装置と、を備えるとともに、運転者の操舵に応じて複数の前記車輪のうちの前輪が転舵する車両に適用される。この旋回支援装置は、前記車両が障害物に接近している場合、前記障害物に前記車両が衝突するまでに要する時間の予測値である衝突予測時間を取得する時間取得部と、車速及び操舵角を基に、前記車両の横加速度の目標値である横加速度目標値を取得する目標取得部と、前記衝突予測時間が判定予測時間以下である状況下で操舵が行われている場合、前記後輪を転舵させる指令を前記後輪用転舵装置に出力することにより、前記車両の旋回をアシストする旋回支援制御を実施する制御部と、を備えている。前記制御部は、前記旋回支援制御として、前記前輪の転舵方向と同じ方向に前記後輪を転舵させる指令を前記後輪用転舵装置に出力する同相処理を実行し、前記同相処理の実行中に前記車両の横加速度の実値と前記横加速度目標値との差分が差分判定値よりも大きくなると、前記前輪の転舵方向と逆方向に前記後輪を転舵させる指令を前記後輪用転舵装置に出力する逆相処理を実行する。
同相処理によって後輪の転舵を制御する場合、逆相処理によって後輪の転舵を制御する場合と比較し、旋回支援制御の開始時点からの車両の前後方向の移動量が小さい制御初期では車両の横方向への移動量を大きくできる。しかし、車両の前後方向の移動量が大きくなると、逆相処理によって後輪の転舵を制御する場合における車両の横方向への移動量が、同相処理によって後輪の転舵を制御する場合における車両の横方向への移動量よりも大きくなる。
上記構成によれば、車両の前方に障害物が存在する状況下で衝突予測時間が判定予測時間以下である場合、操舵が行われているときに旋回支援制御が実施される。旋回支援制御の開始時にあっては、同相処理によって、前輪の転舵方向と同じ方向に後輪が転舵される。このように同相処理によって後輪の転舵が調整されている場合、車両の前後方向への移動量が大きくなると、車両の横加速度の実値と横加速度目標値との差分が徐々に大きくなる。そして、当該差分が差分判定値よりも大きくなると、処理が同相処理から逆相処理に切り替わる。すると、前輪の転舵方向と逆方向に後輪が転舵されるようになる。すなわち、上記構成によれば、旋回支援制御の初期では同相制御が実行され、その後に逆相制御が実行されるようになる。これにより、同相処理が実行され続ける場合と比較し、車両の横方向の移動量を大きくできる。
上記課題を解決するための車両の旋回支援プログラムは、複数の車輪と、複数の前記車輪のうちの後輪の転舵角を調整する後輪用転舵装置と、を備える車両の制御装置に実行されるものである。この旋回支援プログラムは、前記制御装置に、前記車両が障害物に接近している場合、前記障害物に前記車両が衝突するまでの時間の予測値である衝突予測時間を取得する時間取得処理と、前記衝突予測時間が判定予測時間以下である状況下で操舵が行われている場合、前記後輪を転舵させる指令を前記後輪用転舵装置に出力することにより、前記車両の旋回をアシストする旋回支援処理と、車速及び操舵角を基に、前記車両の横加速度の目標値である横加速度目標値を取得する目標値取得処理と、を実行させるようになっている。前記旋回支援処理は、前記前輪の転舵方向と同じ方向に前記後輪を転舵させる指令を前記後輪用転舵装置に出力する同相処理と、前記同相処理の実行中に前記車両の横加速度の実値と前記横加速度目標値との差分が差分判定値よりも大きくなったときに開始される処理であって、複数の前記車輪のうちの前輪の転舵方向と逆方向に前記後輪を転舵させる指令を前記後輪用転舵装置に出力する逆相処理と、を含む。
上記旋回支援プログラムを制御装置に実行させることにより、上記旋回支援装置と同等の効果を得ることができる。
以下、車両の旋回支援装置、及び、車両の旋回制御プログラムの一実施形態を図1~図8に従って説明する。
図1には、旋回支援装置の一例である統合制御装置80を備える車両が示されている。当該車両は、複数の車輪10F,10Rと、前輪用転舵装置20と、後輪用転舵装置30とを備えている。本実施形態において、車両は、前輪10Fとして右前輪及び左前輪を備えているとともに、後輪10Rとして右後輪及び左後輪を備えている。
図1には、旋回支援装置の一例である統合制御装置80を備える車両が示されている。当該車両は、複数の車輪10F,10Rと、前輪用転舵装置20と、後輪用転舵装置30とを備えている。本実施形態において、車両は、前輪10Fとして右前輪及び左前輪を備えているとともに、後輪10Rとして右後輪及び左後輪を備えている。
前輪用転舵装置20は、前輪転舵制御部21と、前輪転舵アクチュエータ22とを有している。前輪転舵制御部21は、運転者がステアリングホイール11を操作している場合、すなわち運転者が操舵している場合、その操舵の態様に基づいて前輪転舵アクチュエータ22の作動を制御する。これにより、運転者の操舵に応じて各前輪10Fの転舵角が調整される。
後輪用転舵装置30は、後輪転舵制御部31と、後輪転舵アクチュエータ32とを有している。後輪転舵制御部31が後輪転舵アクチュエータ32の作動を制御することにより、各後輪10Rの転舵角を調整できる。
前輪転舵制御部21及び後輪転舵制御部31は、以下(a)~(c)の何れかの構成であればよい。
(a)コンピュータプログラムに従って各種処理を実行する一つ以上のプロセッサを備えている。プロセッサは、CPU並びに、RAM及びROMなどのメモリを含んでいる。メモリは、処理をCPUに実行させるように構成されたプログラムコード又は指令を格納している。メモリ、すなわちコンピュータ可読媒体は、汎用又は専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる利用可能な媒体を含んでいる。
(b)各種処理を実行する一つ以上の専用のハードウェア回路を備えている。専用のハードウェア回路としては、例えば、特定用途向け集積回路、すなわちASIC又はFPGAを挙げることができる。なお、ASICは、「Application Specific Integrated Circuit」の略記であり、FPGAは、「Field Programmable Gate Array」の略記である。
(c)各種処理の一部をコンピュータプログラムに従って実行するプロセッサと、各種処理のうちの残りの処理を実行する専用のハードウェア回路とを備えている。
(a)コンピュータプログラムに従って各種処理を実行する一つ以上のプロセッサを備えている。プロセッサは、CPU並びに、RAM及びROMなどのメモリを含んでいる。メモリは、処理をCPUに実行させるように構成されたプログラムコード又は指令を格納している。メモリ、すなわちコンピュータ可読媒体は、汎用又は専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる利用可能な媒体を含んでいる。
(b)各種処理を実行する一つ以上の専用のハードウェア回路を備えている。専用のハードウェア回路としては、例えば、特定用途向け集積回路、すなわちASIC又はFPGAを挙げることができる。なお、ASICは、「Application Specific Integrated Circuit」の略記であり、FPGAは、「Field Programmable Gate Array」の略記である。
(c)各種処理の一部をコンピュータプログラムに従って実行するプロセッサと、各種処理のうちの残りの処理を実行する専用のハードウェア回路とを備えている。
車両は、制動装置40と駆動装置50とをさらに備えている。
制動装置40は、制動制御部41と、制動アクチュエータ42とを有している。制動制御部41が制動アクチュエータ42の作動を制御することにより、各車輪10F,10Rに対する制動力を調整できる。
制動装置40は、制動制御部41と、制動アクチュエータ42とを有している。制動制御部41が制動アクチュエータ42の作動を制御することにより、各車輪10F,10Rに対する制動力を調整できる。
駆動装置50は、駆動制御部51と、駆動アクチュエータ52とを有している。駆動アクチュエータ52は、エンジンや電気モータなどの車両の動力源と、動力源から出力された駆動力を車輪に伝達する動力伝達装置とを含んでいる。例えば車両が前輪駆動車である場合、動力源から出力された駆動力は、動力伝達装置を介して各前輪10Fに分配される。駆動アクチュエータ52の作動は、駆動制御部51によって制御される。
制動制御部41及び駆動制御部51は、上記(a)~(c)の何れかの構成であればよい。
車両は、車両の周辺を監視する周辺監視系60を備えている。周辺監視系60は、カメラなどの撮像手段、及び、レーダーなどを有している。周辺監視系60は、例えば、車両の周辺に存在する他の車両の数及び位置、及び、車両の進路上に障害物が存在しているか否かを監視する。ここでいう障害物とは、車両との衝突の回避を必要とするような大きさのものである。障害物としては、例えば、他の車両、ガードレール、歩行者を挙げることができる。
車両は、車両の周辺を監視する周辺監視系60を備えている。周辺監視系60は、カメラなどの撮像手段、及び、レーダーなどを有している。周辺監視系60は、例えば、車両の周辺に存在する他の車両の数及び位置、及び、車両の進路上に障害物が存在しているか否かを監視する。ここでいう障害物とは、車両との衝突の回避を必要とするような大きさのものである。障害物としては、例えば、他の車両、ガードレール、歩行者を挙げることができる。
車両は、複数種類のセンサを備えている。センサとしては、例えば、車速センサ61、前後加速度センサ62、横加速度センサ63、ヨーレートセンサ64、及び操舵角センサ65を挙げることができる。車速センサ61は、車両の前後方向における移動速度である車速Vxeを検出し、その検出結果に応じた検出信号を統合制御装置80に出力する。前後加速度センサ62は、車両の前後方向の加速度である前後加速度Axeを検出し、その検出結果に応じた検出信号を統合制御装置80に出力する。横加速度センサ63は、車両の横方向の加速度である横加速度Ayeを検出し、その検出結果に応じた検出信号を統合制御装置80に出力する。ヨーレートセンサ64は、車両のヨーレートγを検出し、その検出結果に応じた検出信号を統合制御装置80に出力する。操舵角センサ65は、ステアリングホイール11の回転角である操舵角STrを検出し、その検出結果に応じた検出信号を統合制御装置80に出力する。本実施形態では、操舵角センサ65は、ステアリングホイール11の所定の位置を基準とするステアリングホイール11の回転角を操舵角STrとして検出する。例えば、車両を直進させる際におけるステアリングホイール11の位置が、所定の位置として設定されている。
統合制御装置80は、周辺監視系60によって得られた情報、及び、各種のセンサ61~65からの検出信号に基づいた指令を、前輪転舵制御部21、後輪転舵制御部31、制動制御部41及び駆動制御部51に出力する。
統合制御装置80は、CPU、ROM及び記憶装置を備えている。ROMには、CPUが実行する制御プログラムが記憶されている。記憶装置には、CPUが制御プログラムを実行する際に算出された値が記憶される。すなわち、ROMには、車両と障害物との衝突を回避するためのプログラムである旋回制御プログラムが記憶されている。したがって、統合制御装置80が、当該旋回制御プログラムを実行する「制御装置」に対応する。
本実施形態において、統合制御装置80は、機能部として、時間取得部81、目標取得部82、横力限界判定部83及び制御部84を有している。
時間取得部81は、図3に示すように車両100の前方に存在する障害物110に車両100が接近している場合、障害物110に車両100が衝突するまでに要する時間の予測値である衝突予測時間TMxを取得する。衝突予測時間TMxの取得手法については後述する。
時間取得部81は、図3に示すように車両100の前方に存在する障害物110に車両100が接近している場合、障害物110に車両100が衝突するまでに要する時間の予測値である衝突予測時間TMxを取得する。衝突予測時間TMxの取得手法については後述する。
目標取得部82は、車速Vxe及び操舵角STrを基に、車両の横加速度の目標値である横加速度目標値Aytgtを取得する。横加速度目標値Aytgtの取得手法については後述する。
横力限界判定部83は、複数の車輪10F,10Rの中に、車輪の横力が限界値以上となる車輪があるか否かを判定する。限界値とは、車両旋回時に車輪が横滑りすると判断できる車輪の横力である。当該判定の具体的な内容については後述する。
制御部84は、衝突予測時間TMxが判定予測時間TMxTh以下になった状況下で操舵が行われている場合、車両100の旋回をアシストする旋回支援制御を実施する。旋回支援制御の具体的な内容については後述する。
次に、図2を参照し、本実施形態の統合制御装置80が実行する一連の処理の流れについて説明する。なお、一連の処理は、車両100の進路上に障害物110が存在しているときに実行される。走行している車両100の進路上に障害物110が存在している場合、統合制御装置80は、一連の処理を繰り返し実行する。
まずはじめに、ステップS11において、統合制御装置80の時間取得部81は、衝突予測時間TMxを取得する。
衝突予測時間TMxの取得処理の一例について説明する。図3に示す前後移動距離Xrは、車両100から障害物110までの前後方向における間隔の長さである。時間取得部81は、障害物110への車両100の接近速度Vxrを導出する。図3に示すように障害物110が先行車である場合、時間取得部81は、車両100の車速Vxeから先行車(障害物110)の車速Vxtを引いた値を接近速度Vxrとして導出する。そのため、車両100が障害物110に接近している場合、接近速度Vxrとして正の値が導出される。そして、時間取得部81は、前後移動距離Xrを接近速度Vxrで割ることにより、衝突予測時間TMxを取得する。なお、前後移動距離Xr及び先行車(障害物110)の車速Vxtは、例えば周辺監視系60による監視結果を基に導出される。
衝突予測時間TMxの取得処理の一例について説明する。図3に示す前後移動距離Xrは、車両100から障害物110までの前後方向における間隔の長さである。時間取得部81は、障害物110への車両100の接近速度Vxrを導出する。図3に示すように障害物110が先行車である場合、時間取得部81は、車両100の車速Vxeから先行車(障害物110)の車速Vxtを引いた値を接近速度Vxrとして導出する。そのため、車両100が障害物110に接近している場合、接近速度Vxrとして正の値が導出される。そして、時間取得部81は、前後移動距離Xrを接近速度Vxrで割ることにより、衝突予測時間TMxを取得する。なお、前後移動距離Xr及び先行車(障害物110)の車速Vxtは、例えば周辺監視系60による監視結果を基に導出される。
図2に戻り、衝突予測時間TMxの取得が完了すると、統合制御装置80は、処理を次のステップS12に移行する。ステップS12において、時間取得部81は、判定予測時間TMxThを取得する。例えば、時間取得部81は、図4に示すマップを用いて判定予測時間TMxThを取得する。
図4に示すマップを用いた判定予測時間TMxThの取得処理について説明する。図4に示すマップは、衝突回避横移動量Yrに基づいて判定予測時間TMxThを導出するためのマップである。衝突回避横移動量Yrは、図3に示すように、車両100の旋回によって車両100と障害物110との衝突を回避するために必要な車両100の横方向への移動量である。衝突回避横移動量Yrは、例えば周辺監視系60による監視結果を基に導出される。図4によれば、衝突回避横移動量Yrが大きいほど大きい値が判定予測時間TMxThとして設定される。これは、衝突回避横移動量Yrが大きいほど、車両100と障害物110との衝突を回避するための車両100の旋回動作を早期に開始することが好ましいためである。
図2に戻り、判定予測時間TMxThの取得が完了すると、統合制御装置80は、処理をステップS13に移行する。ステップS13において、統合制御装置80の制御部84は、衝突予測時間TMxが判定予測時間TMxTh以下であるか否かを判定する。衝突予測時間TMxが判定予測時間TMxTh以下である場合は、車両100を旋回させないと、車両100が障害物110に衝突する可能性がある。そのため、衝突予測時間TMxが判定予測時間TMxTh以下である場合(S13:YES)、統合制御装置80は、処理を次のステップS14に移行する。
一方、衝突予測時間TMxが判定予測時間TMxThよりも長い場合は、車両100と障害物110との衝突を回避するために後述する旋回支援制御の実施は必要ないと見なせる。そのため、衝突予測時間TMxが判定予測時間TMxThよりも長い場合(S13:NO)、統合制御装置80は、一連の処理を一旦終了する。すなわち、運手車によって操舵が行われているとしても旋回支援制御が実施されない。
ステップS14において、制御部84は、運転者によって操舵が行われているか否かを判定する。本実施形態では、制御部84は、以下に示す(A1)、(A2)及び(A3)の何れもが成立している場合には操舵が行われているとの判定をなす。一方、制御部84は、以下に示す(A1)、(A2)及び(A3)のうち、少なくとも1つが成立していない場合には操舵が行われているとの判定をなさない。
(A1)操舵角STrの大きさが操舵角判定値STrTh以上であること。
(A2)運転者によってステアリングホイール11に入力される操舵トルクSTrqの大きさが操舵トルク判定値STrqTh以上であること。
(A3)操舵角STrの変化速度である操舵速度SSpの大きさが操舵速度判定値SSpTh以上であること。
(A1)操舵角STrの大きさが操舵角判定値STrTh以上であること。
(A2)運転者によってステアリングホイール11に入力される操舵トルクSTrqの大きさが操舵トルク判定値STrqTh以上であること。
(A3)操舵角STrの変化速度である操舵速度SSpの大きさが操舵速度判定値SSpTh以上であること。
操舵角判定値STrThとして、車両100を旋回させる意志が運転者にあるか否かを操舵角STrを基に判断できるような値が設定されている。操舵トルク判定値STrqThとして、車両100を旋回させる意志が運転者にあるか否かを操舵トルクSTrqを基に判断できるような値が設定されている。操舵速度判定値SSpThは、車両100を旋回させる意志が運転者にあるか否かを操舵速度SSpを基に判断できるような値が設定されている。
図5には、車速Vxeを基に操舵トルク判定値STrqThを設定するためのマップの一例が図示されている。図5によれば、車速Vxeが高くなるほど、小さい値が操舵トルク判定値STrqThとして設定される。これは、車速Vxeが低いときには、操舵トルクSTrqの大きさを大きくしないとステアリングホイール11を回転させることができるためである。そして、車速Vxeがある程度高くなると、それ以降では車速Vxeが高くなるにつれ、大きい値が操舵トルク判定値STrqThとして設定される。これは、車速Vxeがある程度高い状態にあっては車速Vxeが高いほどセルフアライニングトルクが大きくなるためである。セルフアライニングトルクが大きい場合、セルフアライニングトルクが小さい場合と比較し、操舵トルクSTrqを大きくしないと操舵角STrの大きさを大きくしにくい。
図6には、車速Vxeを基に操舵速度判定値SSpThを設定するためのマップの一例が図示されている。図6によれば、車速Vxeが低いほど、大きい値が操舵速度判定値SSpThとして設定される。これは、車両100の旋回量を多くするためには車速Vxeが低いほど早期に操舵角STrを大きくする必要があるためである。
図2に戻り、ステップS14において、上記(A1)、(A2)及び(A3)のうち少なくとも1つが成立していない場合(NO)、制御部84は、操舵が行われているとの判定をなさない。そのため、統合制御装置80は、一連の処理を一旦終了する。一方、上記(A1)、(A2)及び(A3)の何れもが成立している場合(S14:YES)、制御部84は、操舵が行われているとの判定をなす。そのため、統合制御装置80は、処理を次のステップS15に移行する。
ステップS15において、統合制御装置80の目標取得部82は、横加速度目標値Aytgtを取得する。例えば、目標取得部82は、以下に示す関係式(式1)を基に、横加速度目標値Aytgtを導出する。関係式(式1)において、「Gin」は、車両100の諸元によって設定されたゲインであり、「1」よりも大きい値がゲインGinとして設定されている。「L」は車両100のホイールベース長である。「N」は、ステアリングホイール11のギア比である。「SF」は車両100のスタビリティファクタである。
ステップS16において、制御部84は、横加速度の検出値である横加速度Ayeと横加速度目標値Aytgtとの差分である横加速度差分ΔAyeが差分判定値ΔAyeTh以下であるか否かを判定する。本実施形態では、横加速度Ayeが、横加速度の実値に対応する。差分判定値ΔAyeThは、横加速度差分ΔAyeが大きいか否かの判断基準として設定されている。詳しくは後述するが、同相処理によって後輪10Rの転舵を制御している場合、初期のように旋回支援制御の開始時点からの車両100の前後方向への移動量が小さいときには横加速度差分ΔAyeがそれほど大きくならない。しかし、旋回支援制御の開始時点からの車両100の前後方向への移動量が大きくなると、横加速度差分ΔAyeが徐々に大きくなる。そのため、旋回支援制御の実施の初期では、横加速度差分ΔAyeが差分判定値ΔAyeTh以下となる。そして、横加速度差分ΔAyeが徐々に大きくなり、やがて、横加速度差分ΔAyeが差分判定値ΔAyeThよりも大きくなる。
横加速度差分ΔAyeが差分判定値ΔAyeTh以下である場合(S16:YES)、統合制御装置80は、処理をステップS17に移行する。ステップS17において、制御部84は、各前輪10Fの転舵方向と同じ方向に各後輪10Rを転舵させる指令を後輪用転舵装置30の後輪転舵制御部31に出力する同相処理を実行する。なお、同相処理の具体的な内容の一例については後述する。
当該指令が統合制御装置80から後輪転舵制御部31に入力されると、後輪転舵制御部31は、後輪転舵アクチュエータ32を制御することにより、各前輪10Fの転舵方向と同じ方向に各後輪10Rを転舵させる。
そして、上記の指令を後輪転舵制御部31に出力すると、統合制御装置80は、処理をステップS18に移行する。ステップS18において、統合制御装置80の横力限界判定部83は、複数の車輪10F,10Rの中に、車輪の横力が限界値以上となる車輪があるか否かを判定する。例えば、横力限界判定部83は、以下の関係式(式2)を満たしているときに、車輪の横力が限界値以上となるとの判定をなす。関係式(式2)において、「μ」は、車両100の走行する路面の摩擦係数である。「W」は、車輪に入力される垂直荷重である。「Fy」は、車輪の横力である。なお、垂直荷重Wは、路面の垂直方向で車輪に車体から入力される荷重である。例えば、各車輪10F,10Rの垂直荷重は、車両100の重量、前後加速度Axe及び横加速度Ayeを基に導出される。
複数の車輪10F,10Rの中に、車輪の横力が限界値以上となる車輪があるとの判定をなしている場合(S18:YES)、統合制御装置80は、処理をステップS21に移行する。この場合、制御部84は、後述する制駆動力調整処理を実行しない。一方、複数の車輪10F,10Rの中に、車輪の横力が限界値以上となる車輪があるとの判定をなしていない場合(S18:NO)、統合制御装置80は、処理をステップS19に移行する。
ステップS19において、制御部84は、制駆動力調整処理を実行する。本実施形態では、制御部84は、制駆動力調整処理において、各前輪10Fのうち、旋回時内側に位置する前輪10Fに対する制動力を旋回時外側に位置する前輪10Fに対する制動力よりも大きくする指令、及び、各後輪10Rのうち、旋回時内側に位置する後輪10Rに対する制動力を旋回時外側に位置する後輪10Rに対する制動力よりも大きくする指令を制動装置40の制動制御部41に出力する。なお、制駆動力調整処理の具体的な内容の一例については後述する。
当該指令が入力されると、制動制御部41は、制動アクチュエータ42を制御することにより、旋回時内側に位置する前輪10Fに対する制動力を旋回時外側に位置する前輪10Fに対する制動力よりも大きくする。また、制動制御部41は、制動アクチュエータ42を制御することにより、旋回時内側に位置する後輪10Rに対する制動力を旋回時外側に位置する後輪10Rに対する制動力よりも大きくする。これにより、車両100のヨーモーメントを大きくできる。
その一方で、ステップS16において、横加速度差分ΔAyeが差分判定値ΔAyeThよりも大きい場合(NO)、統合制御装置80は、処理をステップS20に移行する。
ステップS20において、制御部84は、各前輪10Fの転舵方向の逆方向に各後輪10Rを転舵させる指令を後輪用転舵装置30の後輪転舵制御部31に出力する逆相処理を実行する。なお、逆相処理の具体的な内容の一例については後述する。
ステップS20において、制御部84は、各前輪10Fの転舵方向の逆方向に各後輪10Rを転舵させる指令を後輪用転舵装置30の後輪転舵制御部31に出力する逆相処理を実行する。なお、逆相処理の具体的な内容の一例については後述する。
当該指令が統合制御装置80から後輪転舵制御部31に入力されると、後輪転舵制御部31は、後輪転舵アクチュエータ32を制御することにより、各前輪10Fの転舵方向の逆方向に各後輪10Rを転舵させる。
そして、上記の指令を後輪転舵制御部31に出力すると、統合制御装置80は、処理をステップS21に移行する。
ステップS21において、統合制御装置80は、旋回支援制御の終了条件が成立しているか否かを判定する。例えば、統合制御装置80は、操舵角STrの絶対値の減少を検知した場合、終了条件が成立しているとの判定をなす。この場合、操舵角STrが減少しており、且つ、操舵角STrの前回値と最新値との差が判定値以上である場合、統合制御装置80は、操舵角STrの絶対値が減少していると見なし、終了条件が成立しているとの判定をなせばよい。
ステップS21において、統合制御装置80は、旋回支援制御の終了条件が成立しているか否かを判定する。例えば、統合制御装置80は、操舵角STrの絶対値の減少を検知した場合、終了条件が成立しているとの判定をなす。この場合、操舵角STrが減少しており、且つ、操舵角STrの前回値と最新値との差が判定値以上である場合、統合制御装置80は、操舵角STrの絶対値が減少していると見なし、終了条件が成立しているとの判定をなせばよい。
終了条件が成立していない場合(S21:NO)、統合制御装置80は、処理をステップS15に移行する。すなわち、旋回支援制御が継続される。一方、終了条件が成立している場合(S21:YES)、統合制御装置80は、一連の処理を一旦終了する。すなわち、旋回支援制御が終了される。
本実施形態では、ステップS15が、車速Vxe及び操舵角STrを基に、横加速度目標値Aytgtを取得する「目標値取得処理」に対応する。また、ステップS16、S17、S19、S20、S21が、衝突予測時間TMxが判定予測時間TMxTh以下である状況下で運転者が操舵している場合、後輪10Rを転舵させる指令を後輪用転舵装置30に出力することにより、車両の旋回をアシストする「旋回支援処理」に対応する。また、ステップS17が、前輪10Fの転舵方向と同じ方向に後輪10Rを転舵させる指令を後輪用転舵装置30に出力する「同相処理」に対応する。ステップS20が、前輪10Fの転舵方向と逆方向に後輪10Rを転舵させる指令を後輪用転舵装置30に出力する「逆相処理」に対応する。
次に、同相処理の一例について説明する。
制御部84は、同相処理において、後輪10Rの転舵角の指令値である後輪舵角指令値δrtgtを導出する。そして、制御部84は、各前輪10Fの転舵方向と同じ方向に各後輪10Rを転舵させる指令として後輪舵角指令値δrtgtを後輪転舵制御部31に出力する。
制御部84は、同相処理において、後輪10Rの転舵角の指令値である後輪舵角指令値δrtgtを導出する。そして、制御部84は、各前輪10Fの転舵方向と同じ方向に各後輪10Rを転舵させる指令として後輪舵角指令値δrtgtを後輪転舵制御部31に出力する。
制御部84は、例えば、以下の関係式(式5)及び(式6)を基に後輪舵角指令値δrtgtを導出できる。すなわち、制御部84は、車速Vxe、ヨーレートγ、車体スリップ角β、前輪舵角δf及び後輪舵角δrを基に、後輪舵角指令値δrtgtを導出できる。
制御部84は、逆相処理において、後輪舵角指令値δrtgtを導出する。そして、制御部84は、各前輪10Fの転舵方向の逆方向に各後輪10Rを転舵させる指令として後輪舵角指令値δrtgtを後輪転舵制御部31に出力する。
制御部84は、例えば、以下の関係式(式7)、(式8)及び(式9)を基に後輪舵角指令値δrtgtを導出できる。関係式(式7)~(式9)において、「Gin1」は、車両100の諸元から設定されるゲインである。「γtgt」は、逆相処理を実行するに際しての車両100のヨーレートγの目標値、すなわちヨーレート目標値である。すなわち、制御部84は、車速Vxe、車体スリップ角β、前輪舵角δf及び後輪舵角δrを基に、後輪舵角指令値δrtgtを導出できる。
制御部84は、制駆動力調整処理において、制動力指令値Fxf*,Fxr*を導出する。そして、制御部84は、旋回時内側に位置する前輪10Fに対する制動力を旋回時外側に位置する前輪10Fに対する制動力よりも大きくする指令として、各制動力指令値Fxf*を制動制御部41に出力する。また、制御部84は、旋回時内側に位置する後輪10Rに対する制動力を旋回時外側に位置する後輪10Rに対する制動力よりも大きくする指令として、各制動力指令値Fxr*を制動制御部41に出力する。
なお、制動力指令値Fxf*における「*」を「l」とした場合、制動力指令値Fxflは、左前輪10Fに対する制動力の指令値である。制動力指令値Fxf*における「*」を「r」とした場合、制動力指令値Fxfrは、右前輪10Fに対する制動力の指令値である。制動力指令値Fxr*における「*」を「l」とした場合、制動力指令値Fxrlは、左後輪10Rに対する制動力の指令値である。制動力指令値Fxr*における「*」を「r」とした場合、制動力指令値Fxrrは、右後輪10Rに対する制動力の指令値である。
制御部84は、例えば、以下の関係式(式10)、(式11)、(式12)、(式13)及び(式14)を基に制動力指令値Fxf*,Fxr*を導出できる。関係式(式10)~(式14)において、「γtgt」は、制駆動力調整処理を実行する場合におけるヨーレートの目標値である。「Tdf*」及び「Tdr*」はトレッドベースである。すなわち、「Tdfl」は左前輪10F用のトレッドベースであり、「Tdfr」は右前輪10F用のトレッドベースである。「Tdrl」は左後輪10R用のトレッドベースであり、「Tdrr」は右後輪10R用のトレッドベースである。
第2パターンと第1パターンとを比較すると、前後移動量MVxeが小さい場合では、第2パターンにおける横移動量MVyeが第1パターンにおける横移動量MVyeよりも大きい。しかし、前後移動量MVxeがある程度大きくなると、第1パターンにおける横移動量MVyeのほうが第2パターンにおける横移動量MVyeよりも大きくなる。
第4パターンと第2パターンとを比較すると、前後移動量MVxeが小さい場合では、第2パターンにおける横移動量MVyeが第4パターンにおける横移動量MVyeよりも大きい。しかし、前後移動量MVxeがある程度大きくなると、第4パターンにおける横移動量MVyeのほうが第2パターンにおける横移動量MVyeよりも大きくなる。さらには、前後移動量MVxeがある程度大きい場合では、第4パターンにおける横移動量MVyeは、第1パターンにおける横移動量MVyeよりも大きい。
第3パターンと第1パターンとを比較すると、第3パターンでは、制御初期に同相処理が実行される。そのため、前後移動量MVxeが小さい場合では、第3パターンにおける横移動量MVyeのほうが第1パターンにおける横移動量MVyeよりも大きい。そして、第3パターンの場合、前後移動量MVxeが大きくなると、逆相処理が実行されるようになる。その結果、前後移動量MVxeが大きくなっても、第3パターンにおける横移動量MVyeのほうが第1パターンにおける横移動量MVyeよりも大きい。
第5パターンの場合には、制駆動力調整処理も実行されるため、第5パターンにおける横移動量MVyeは、前後移動量MVxeの大小に拘わらず、他の何れのパターンにおける横移動量MVyeよりも大きい。
次に、図8を参照し、本実施形態の作用について説明する。
車両100が障害物110に接近していて衝突予測時間TMxが判定予測時間TMxTh以下になった状況下で、障害物110と車両100との衝突を回避するべく運転者が操舵を開始すると、前輪舵角δfが徐々に大きくなる。そして、図8(a),(b),(c),(d)に示すように、タイミングt11で操舵が行われているとの判定がなされると、旋回支援制御が開始される。旋回支援制御の初期では、横加速度Ayeと横加速度目標値Aytgtとの差分である横加速度差分ΔAyeが差分判定値ΔAyeTh以下である。そのため、タイミングt11からは、同相処理によって後輪10Rの転舵角である後輪舵角δrが調整される。すなわち、前輪10Fの転舵方向と同じ方向に後輪10Rが転舵される。
車両100が障害物110に接近していて衝突予測時間TMxが判定予測時間TMxTh以下になった状況下で、障害物110と車両100との衝突を回避するべく運転者が操舵を開始すると、前輪舵角δfが徐々に大きくなる。そして、図8(a),(b),(c),(d)に示すように、タイミングt11で操舵が行われているとの判定がなされると、旋回支援制御が開始される。旋回支援制御の初期では、横加速度Ayeと横加速度目標値Aytgtとの差分である横加速度差分ΔAyeが差分判定値ΔAyeTh以下である。そのため、タイミングt11からは、同相処理によって後輪10Rの転舵角である後輪舵角δrが調整される。すなわち、前輪10Fの転舵方向と同じ方向に後輪10Rが転舵される。
なお、図8(b)には、本実施形態における横加速度Ayeの推移が実線で示されており、旋回支援制御を実施しない場合における横加速度Ayeの推移が破線で示されている。また、横加速度目標値Aytgtの推移が二点鎖線で示されている。
また、本実施形態では、旋回支援制御の開始時点では、各車輪10F,10Rの中に、横力が限界値以上となる車輪がない。そのため、制駆動力調整処理もまた実行される。これにより、制駆動力調整処理を実行しない場合と比較し、車両100のヨーモーメントを大きくできる。その結果、車両100の横加速度Ayeの大きさを大きくでき、ひいては車両100の横移動量MVyeを大きくできる。
同相処理が実行されている最中のタイミングt13で、横加速度差分ΔAyeが差分判定値ΔAyeThよりも大きくなる。すなわち、同相処理の実行中に横加速度差分ΔAyeが差分判定値ΔAyeThよりも大きくなったため、処理が同相処理から逆相処理に移行される。すると、各後輪10Rの転舵方向が各前輪10Fの転舵方向と逆方向となるように、後輪舵角δrが調整される。逆相処理の開始後におけるタイミングt14で、各後輪10Rの転舵方向が各前輪10Fの転舵方向と実際に逆方向となる。そのため、タイミングt14以降において、横加速度差分ΔAyeが小さくなり始める。
すなわち、本実施形態では、旋回支援制御の初期では同相制御が実行され、その後に逆相制御が実行されるようになる。これにより、同相処理が実行され続ける場合、及び、旋回支援制御を実施しない場合の何れよりも、車両100の横移動量MVyeを大きくできる。その結果、運転者は、余裕を持った操舵によって障害物110と車両100との衝突を回避できる。
なお、タイミングt15からは、操舵角STrの大きさが小さくなり始めている。その結果、前輪舵角δfの大きさが小さくなる。そして、タイミングt16で旋回支援制御の終了条件が成立するため、旋回支援制御が終了される、すなわち逆相処理が終了される。すると、後輪舵角δrが「0」に向かうように後輪舵角δrの縮退制御が実施される。そして、タイミングt17で後輪舵角δrが「0」になるため、縮退制御が終了される。
なお、本実施形態では、以下に示す効果をさらに得ることができる。
(1)本実施形態では、各車輪10F,10Rの中に、車輪の横力が限界値以上となる車輪があるとの判定がされていないときには、制駆動力調整処理が実行される。図8に示す例では、タイミングt12で、各車輪10F,10Rの中に、車輪の横力が限界値以上となる車輪があるとの判定がされるようになるため、制駆動力調整処理が終了される。すなわち、車輪の横力が限界値を超えない範囲で、各車輪10F,10Rに対する制動力が調整される。その結果、車両挙動の安定性を確保しつつ、車両100の横移動量MVyeを大きくできる。
(1)本実施形態では、各車輪10F,10Rの中に、車輪の横力が限界値以上となる車輪があるとの判定がされていないときには、制駆動力調整処理が実行される。図8に示す例では、タイミングt12で、各車輪10F,10Rの中に、車輪の横力が限界値以上となる車輪があるとの判定がされるようになるため、制駆動力調整処理が終了される。すなわち、車輪の横力が限界値を超えない範囲で、各車輪10F,10Rに対する制動力が調整される。その結果、車両挙動の安定性を確保しつつ、車両100の横移動量MVyeを大きくできる。
(2)本実施形態では、上記(A1)、(A2)、(A3)の何れもが成立している場合に、運転者が操舵を行っているとの判定をなすようにしている。これにより、(A1)、(A2)、(A3)のうち、少なくとも1つが成立したときに、操舵が行われているとの判定をなす場合と比較し、障害物110と車両100との衝突を回避するための操舵を開始していないにも拘わらず操舵が行われているとの判定がなされることを抑制できる。したがって、旋回支援制御の不要な介入を抑制できる。
上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態では、上記関係式(式2)を満たす車輪がある場合、当該車輪の横力が限界値以上になったとの判定をなすようにしているが、これに限らない。例えば、操舵角STrを基に導出できるヨーレートをヨーレート目標値とし、ヨーレート目標値とヨーレートγとの差分が閾値以上になったときには、車両100が横滑りする可能性がある。そのため、ヨーレート目標値とヨーレートγとの差分が閾値以上になったときに、車両100の各車輪10F,10Rの中に、車輪の横力が限界値以上になった車輪があるとの判定をなすようにしてもよい。
・上記実施形態では、上記関係式(式2)を満たす車輪がある場合、当該車輪の横力が限界値以上になったとの判定をなすようにしているが、これに限らない。例えば、操舵角STrを基に導出できるヨーレートをヨーレート目標値とし、ヨーレート目標値とヨーレートγとの差分が閾値以上になったときには、車両100が横滑りする可能性がある。そのため、ヨーレート目標値とヨーレートγとの差分が閾値以上になったときに、車両100の各車輪10F,10Rの中に、車輪の横力が限界値以上になった車輪があるとの判定をなすようにしてもよい。
・制駆動力調整処理では、右前輪10Fと左前輪10Fとの制動力差を調整するのであれば、右後輪10Rと左後輪10Rとの制動力差を調整しなくてもよい。
・制駆動力調整処理では、右後輪10Rと左後輪10Rとの制動力差を調整するのであれば、右前輪10Fと左前輪10Fとの制動力差を調整しなくてもよい。
・制駆動力調整処理では、右後輪10Rと左後輪10Rとの制動力差を調整するのであれば、右前輪10Fと左前輪10Fとの制動力差を調整しなくてもよい。
・制駆動力調整処理によって各車輪10F,10Rに対する制動力を調整する場合、車両全体として制動力が大きくなり、車両100が減速してしまうことがある。そのため、制駆動力調整処理の実行中にあっては、制駆動力調整処理の実行に伴う車両100の減速を補うことを目的として車両100の駆動力が大きくなるように駆動装置50を作動させてもよい。この場合、制駆動力調整処理に伴う車両100の減速を抑制できる。
・駆動装置50が、右輪に対する駆動力と、左輪に対する駆動力との差分を調整する機能を有している場合、制駆動力調整処理では、右輪に対する駆動力と、左輪に対する駆動力との差分を調整することによって、車両100のヨーモーメントを大きくしてもよい。
・旋回支援制御中に、制駆動力調整処理を実行しなくてもよい。
・上記(A1)が成立している場合には、(A2)及び(A3)が成立しているか否かに拘わらず、操舵が行われているとの判定をなすようにしてもよい。
・上記(A1)が成立している場合には、(A2)及び(A3)が成立しているか否かに拘わらず、操舵が行われているとの判定をなすようにしてもよい。
・上記(A2)が成立している場合には、(A1)及び(A3)が成立しているか否かに拘わらず、操舵が行われているとの判定をなすようにしてもよい。
・上記(A3)が成立している場合には、(A1)及び(A2)が成立しているか否かに拘わらず、操舵が行われているとの判定をなすようにしてもよい。
・上記(A3)が成立している場合には、(A1)及び(A2)が成立しているか否かに拘わらず、操舵が行われているとの判定をなすようにしてもよい。
・旋回支援装置は、上記(a)~(c)の何れかの構成であればよい。
・旋回支援装置は、統合制御装置80及び後輪転舵制御部31を備えたものであってもよい。旋回支援装置は、制動制御部41及び駆動制御部51をさらに備えたものであってもよい。
・旋回支援装置は、統合制御装置80及び後輪転舵制御部31を備えたものであってもよい。旋回支援装置は、制動制御部41及び駆動制御部51をさらに備えたものであってもよい。
・横加速度の実値は、横加速度センサ63の検出値に限らず、前輪舵角δf、後輪舵角δr、垂直荷重W、路面の摩擦係数μ、車速Vxeなどを用いて算出した算出値であってもよい。すなわち、横加速度の実値は、横加速度の検出値と算出値との双方を包含したものである。
・上記車両が備える前輪10Fは、1つのみであってもよい。
・上記車両が備える後輪10Rは、1つのみであってもよい。
次に、上記実施形態及び変更例から把握できる技術的思想について記載する。
・上記車両が備える後輪10Rは、1つのみであってもよい。
次に、上記実施形態及び変更例から把握できる技術的思想について記載する。
(イ)複数の車輪と、複数の前記車輪のうちの後輪の転舵角を調整する後輪用転舵装置と、を備える車両の旋回支援方法であって、
制御装置に、
前記車両が障害物に接近している場合、前記障害物に前記車両が衝突するまでの時間の予測値である衝突予測時間を取得する時間取得処理と、
前記衝突予測時間が判定予測時間以下である状況下で操舵が行われている場合、前記後輪を転舵させる指令を前記後輪用転舵装置に出力することにより、前記車両の旋回をアシストする旋回支援処理と、
車速及び操舵角を基に、前記車両の横加速度の目標値である横加速度目標値を取得する目標値取得処理と、を実行させるようになっており、
前記旋回支援処理は、
複数の前記車輪のうちの前輪の転舵方向と同じ方向に前記後輪を転舵させる指令を前記後輪用転舵装置に出力する同相処理と、
前記同相処理の実行中に前記車両の横加速度の実値と前記横加速度目標値との差分が差分判定値よりも大きくなったときに開始される処理であって、前記前輪の転舵方向と逆方向に前記後輪を転舵させる指令を前記後輪用転舵装置に出力する逆相処理と、を含む、車両の旋回支援方法。
制御装置に、
前記車両が障害物に接近している場合、前記障害物に前記車両が衝突するまでの時間の予測値である衝突予測時間を取得する時間取得処理と、
前記衝突予測時間が判定予測時間以下である状況下で操舵が行われている場合、前記後輪を転舵させる指令を前記後輪用転舵装置に出力することにより、前記車両の旋回をアシストする旋回支援処理と、
車速及び操舵角を基に、前記車両の横加速度の目標値である横加速度目標値を取得する目標値取得処理と、を実行させるようになっており、
前記旋回支援処理は、
複数の前記車輪のうちの前輪の転舵方向と同じ方向に前記後輪を転舵させる指令を前記後輪用転舵装置に出力する同相処理と、
前記同相処理の実行中に前記車両の横加速度の実値と前記横加速度目標値との差分が差分判定値よりも大きくなったときに開始される処理であって、前記前輪の転舵方向と逆方向に前記後輪を転舵させる指令を前記後輪用転舵装置に出力する逆相処理と、を含む、車両の旋回支援方法。
上記の各処理を制御装置に実行させることにより、上記旋回支援装置と同等の効果を得ることができる。
10F…前輪
10R…後輪
30…後輪用転舵装置
80…旋回支援装置の一例である統合制御装置
81…時間取得部
82…目標取得部
83…横力限界判定部
84…制御部
100…車両
110…障害物
10R…後輪
30…後輪用転舵装置
80…旋回支援装置の一例である統合制御装置
81…時間取得部
82…目標取得部
83…横力限界判定部
84…制御部
100…車両
110…障害物
Claims (4)
- 複数の車輪と、複数の前記車輪のうちの後輪の転舵角を調整する後輪用転舵装置と、を備えるとともに、運転者の操舵に応じて複数の前記車輪のうちの前輪が転舵する車両に適用され、
前記車両が障害物に接近している場合、前記障害物に前記車両が衝突するまでに要する時間の予測値である衝突予測時間を取得する時間取得部と、
車速及び操舵角を基に、前記車両の横加速度の目標値である横加速度目標値を取得する目標取得部と、
前記衝突予測時間が判定予測時間以下である状況下で操舵が行われている場合、前記後輪を転舵させる指令を前記後輪用転舵装置に出力することにより、前記車両の旋回をアシストする旋回支援制御を実施する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記旋回支援制御として、
前記前輪の転舵方向と同じ方向に前記後輪を転舵させる指令を前記後輪用転舵装置に出力する同相処理を実行し、
前記同相処理の実行中に前記車両の横加速度の実値と前記横加速度目標値との差分が差分判定値よりも大きくなると、前記前輪の転舵方向と逆方向に前記後輪を転舵させる指令を前記後輪用転舵装置に出力する逆相処理を実行する
車両の旋回支援装置。 - 前記制御部は、
前記衝突予測時間が前記判定予測時間以下である状況下で、
操舵トルクの大きさが操舵トルク判定値以上であること、操舵速度の大きさが操舵速度判定値以上であること、及び、操舵角の大きさが操舵角判定値以上であること、のうちの少なくとも1つが成立しているときに操舵が行われているとの判定をなし、前記旋回支援制御を開始する
請求項1に記載の車両の旋回支援装置。 - 複数の前記車輪の中に、車輪の横力が限界値以上となる車輪があるか否かを判定する横力限界判定部を備え、
前記制御部は、前記旋回支援制御として、
複数の前記車輪の中に、車輪の横力が前記限界値以上となる車輪があるとの判定がなされていない間では、複数の前記車輪に対する制動力及び駆動力のうちの少なくとも一方の力を調整することによって前記車両のヨーモーメントを大きくする制駆動力調整処理を実行する
請求項1又は請求項2に記載の車両の旋回支援装置。 - 複数の車輪と、複数の前記車輪のうちの後輪の転舵角を調整する後輪用転舵装置と、を備える車両の制御装置に実行される車両の旋回支援プログラムであって、
前記制御装置に、
前記車両が障害物に接近している場合、前記障害物に前記車両が衝突するまでの時間の予測値である衝突予測時間を取得する時間取得処理と、
前記衝突予測時間が判定予測時間以下である状況下で操舵が行われている場合、前記後輪を転舵させる指令を前記後輪用転舵装置に出力することにより、前記車両の旋回をアシストする旋回支援処理と、
車速及び操舵角を基に、前記車両の横加速度の目標値である横加速度目標値を取得する目標値取得処理と、を実行させるようになっており、
前記旋回支援処理は、
複数の前記車輪のうちの前輪の転舵方向と同じ方向に前記後輪を転舵させる指令を前記後輪用転舵装置に出力する同相処理と、
前記同相処理の実行中に前記車両の横加速度の実値と前記横加速度目標値との差分が差分判定値よりも大きくなったときに開始される処理であって、前記前輪の転舵方向と逆方向に前記後輪を転舵させる指令を前記後輪用転舵装置に出力する逆相処理と、を含む
車両の旋回支援プログラム。
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