JP3882318B2 - 車両の操舵制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の操舵制御装置に関し、特に車両前方の走行路を認識し、この走行路から逸脱しないように操舵制御を行う車両の操舵制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、車両を安全に走行させることを目的として、道路の白線等のガイドラインを認識して自車の走行路を認識し、この走行路から逸脱しないように操舵制御を行う車両の操舵制御装置が提案されている。
【０００３】
例えば、特開平５−２９４２５０号公報には、運転者の方向指示器操作があるときに、車両が走行する走行路から逸脱する動作により移動する側の後方車両の有無を検出し、後方車両があるときに警報を行い、また、運転者の方向指示操作がないときに車両が走行中の走行路を維持して走行するように操舵制御することが記載されている。
【０００４】
しかしながら、この従来装置では、方向指示操作がないとき走行中の走行路を維持して、この走行路から逸脱しないように操舵制御を行っているため、運転者が何らかの意図によりハンドル操作を行った場合には、運転者の実際のハンドル操作と操舵制御とが干渉する場合がある。これを防止すべく、本出願人は、特願平８−３１４９７８（未公知）により運転者のハンドル操作状態としての操舵角や操舵速度を検出し、この検出結果に応じて操舵制御の制御量を減少補正する技術を提案した。これによると、運転者の意識的なハンドル操作を直接操舵角や操舵速度から検出し、これに応じて制御量を減少補正することで、操舵制御との干渉を防止することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一般的に、この種の制御は運転者に対するアシスト機能という観点から、運転者のハンドル操作を優先してなされることが好ましい。また、走行路からの逸脱を防止するという本来の目的からいえば、極力逸脱防止の機能を維持することが望まれる。
【０００６】
以上の点から、運転者のハンドル操作と操舵制御との干渉を防止するためには、先ず実際に行われた運転者のハンドル操作がどのような意図によるものかを考慮する必要がある。しかしながら、上述の如く、操舵角や操舵速度のみでもって運転者のハンドル操作状態を検出し、これに応じて制御量を減少補正した場合、運転者の操作意思を検出しているに過ぎず、ハンドル操作の意図までをも考慮しているとは言い難い。従って、上述の技術では、運転者のハンドル操作と操舵制御との干渉防止を必ずしも十分に行えないという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、運転者のハンドル操作の意図を反映し、適切に運転者のハンドル操作と操舵制御との干渉を防止する車両の操舵制御装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、図１に示すように、請求項１に記載の、車両前方の走行路を認識する走行路認識手段Ｍ１を有し、該走行路の認識結果に基づき当該車両の走行路からの逸脱を防止すべく走行路の中心に向かい操舵制御手段Ｍ２で操舵制御を行う車両の操舵制御装置において、
操舵ハンドルの操作状態を検出するハンドル操作状態検出手段Ｍ３と、該検出されたハンドル操作状態及び前記走行路の認識結果に基づきハンドルの操作方向を検出するハンドル操作方向検出手段Ｍ４と、前記ハンドル操作状態及びハンドル操作方向に応じて前記操舵制御の制御量を減少補正する補正手段Ｍ５と、を有する車両の操舵制御装置により達成される。
【０００９】
本発明において、運転者の意識的なハンドル操作の有無はハンドル操作状態検出手段により検出するとともに、ハンドル操作方向検出手段から得られる走行路の認識結果、即ち自車の走行路上における位置と、前記ハンドル操作状態検出手段から得られるハンドルの操作状態とからハンドルの操作方向を検出する。ハンドルの操作方向は、運転者による車両の誘導方向を表すものであり、運転者の意図を反映する有効なパラメータとなり得る。従って、これら検出されたハンドル操作状態及びハンドル操作方向に基づき操舵制御の制御量を減少補正するため、より適切に運転者のハンドル操作と操舵制御との干渉を防止することができる。
尚、ハンドル操作状態検出手段により検出されるハンドル操作状態とは、ハンドルの操舵角、操舵速度、操舵トルクなど、運転者の意識的なハンドル操作を表すパラメータであれば良い。
【００１０】
運転者のハンドル操作の意図として、走行路から意識的に逸脱するものか、あるいは逸脱を積極的に防ぐものかに大別できる。これを識別した上で、運転者のハンドル操作と操舵制御との干渉を防止することがより好ましい。運転者のハンドル操作の意図をより反映させるという観点から、本発明は、請求項１に記載される如く、上記車両の操舵制御装置において、前記ハンドル操作方向検出手段は、該検出されたハンドル操作状態及び前記走行路の認識結果に基づき走行路中心に対するハンドルの操作方向を検出するよう構成することができる。
【００１１】
上記構成の如く、走行路中心に対するハンドル操作の方向を検出するようにしたことで、運転者のハンドル操作の意図が走行路から意識的に逸脱するものか、あるいは逸脱を積極的に防ぐものかに大別できる。その結果に応じて操舵制御の制御量を減少補正することで、より適切に運転者のハンドル操作と操舵制御との干渉を防止することができる。
【００１２】
運転者のハンドル操作と操舵制御との干渉を防止する上で、運転者の意識的なハンドル操作を正確に検出することが望ましく、本発明は、請求項３に記載される如く、上記車両の操舵制御装置において、前記ハンドル操作状態検出手段は、前記操舵制御による操舵速度と運転者のハンドル操作による操舵速度との差分を検出するよう構成することができる。
【００１３】
操舵制御による操舵速度と運転者のハンドル操作による操舵速度との差分、即ち両者の大小関係を検出することで、運転者の意識的なハンドル操作の有無、程度を反映した上での制御量の減少補正が可能となる。これにより、より適切に操舵制御と運転者のハンドル操作との干渉を防止することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図２は本発明の一実施例の構成図を示す。
同図中、前輪操舵機構１０は操舵ハンドル１１を有しており、この操舵ハンドル１１は操舵軸１２を介してステアリングギヤボックス１３内の図示しないピニオンギヤに接続されている。このピニオンギヤはラックバー１４と噛合し、操舵ハンドル１１の回転運動をラックバー１４の往復運動に変換して伝達するものである。ラックバー１４の両端には左右タイロッド１５ａ、１５ｂ及び左右ナックルアーム１６ａ、１６ｂを介して左右前輪ＦＷ１、ＦＷ２が操舵可能に連結されている。
【００１５】
後輪操舵機構２０は後輪を操舵するためのアクチュエータとしてのブラシレスモータなどの電動モータ２１を備えている。電動モータ２１の回転軸はステアリングギヤボックス２２内にて減速機構を介して軸方向に変位可能に指示されたリレーロッド２３に接続されており、リレーロッド２３は同モータ２１の回転に応じて軸方向に変位する。減速機構の逆効率は小さく設定されていて、リレーロッド２３側からの外部入力により電動モータ２１が回転駆動されることがないようになっている。リレーロッド２３の両端にはタイロッド２４ａ、２４ｂ及びナックルアーム２５ａ、２５ｂを介して左右後輪ＲＷ１、ＲＷ２が接続されていて、左右後輪ＲＷ１、ＲＷ２はリレーロッド２３の軸方向の変位に応じて操舵される。
【００１６】
電子制御装置（ＥＣＵ）３０には前輪操舵角センサ３２、操舵トルクセンサ３３、後輪操舵角センサ３４、及び走行路認識装置３６が接続されている。前輪操舵角センサ３２は左右前輪ＦＷ１、ＦＷ２の操舵角を検出する。操舵トルクセンサ３３は前輪の操舵トルクを検出する。後輪操舵角センサ３４は左右後輪ＲＷ１、ＲＷ２の操舵角を検出する。上記の前輪操舵角センサ３２及び操舵トルクセンサ３３がハンドル操作状態検出手段Ｍ３に対応する。
【００１７】
走行路認識手段Ｍ１としての走行路認識手段３６は車両の進行方向前方の走行路を撮像した走行路画像をカメラ３８から供給され、この走行路画像を処理して走行路の中央又は路側の白線や黄色の追越し禁止線等のガイドラインに基づいて走行車線を認識し、図４の破線で示す走行路中心線からの車両のオフセット量Ｅ（ｎ）及び二重線で示す走行路Ｉ、II夫々からの距離Ｌ1、Ｌ2夫々を検出する。ここで、θは画像から得た車両の走行路に対する傾き角、ｌは前方注視点距離（一定値）、ｅは現在横ずれ量であり、
Ｅ（ｎ）=ｅ＋Ｌ１
Ｌ１≒ｌ×θ
と表される。この車両オフセット量Ｅ（ｎ）はＥＣＵ３０に供給される。
【００１８】
ＥＣＵ３０は図３に示す如く、マイクロコンピュータで構成され、中央処理ユニット（ＣＰＵ）５０と、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）５２と、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）５４と、入力ポート回路５６と、出力ポート回路５８と、通信回路６０とを有し、これは双方向性のコモンバス６２により互いに接続されている。
【００１９】
入力ポート回路５６には前輪操舵角センサ３２、操舵トルクセンサ３３、後輪操舵角センサ３４夫々の出力する検出信号が供給される。また、通信回路６０には走行路認識装置３６の出力する車両オフセット量Ｅ（ｎ）等が供給される。
【００２０】
ＲＯＭ５２には制御プログラムが記憶されている。ＣＰＵ５０は制御プログラムに基づき、後述する種々の演算を行い、その際にＲＡＭ５４が作業領域として使用される。ＣＰＵ５０が制御プログラムを実行することにより発生した制御信号は出力ポート回路５８から駆動回路４０に供給され、この駆動回路４０は電動モータ２１を駆動して後輪ＲＷ１、ＲＷ２の操舵を行う。
【００２１】
図５はＥＣＵ３０が実行する操舵制御手段Ｍ２としての操舵制御処理の一実施例のフローチャートを示す。この処理は所定時間間隔で繰り返し実行される。同図中、ステップＳ１２では走行路認識装置３６で走行路が認識できたかどうかを判別する。走行路の認識ができた場合にはステップＳ１４に進み、認識できない場合には処理サイクルを終了する。
【００２２】
ステップＳ１４では走行路認識装置３６の出力する車両オフセット量Ｅ（ｎ）を読み込む。次にステップＳ１６で次式により後輪操舵制御量Ｄ（ｎ）を算出する。
Ｄ（ｎ）＝Ｄ（ｎ−１）＋Ｋ１×｛Ｅ（ｎ）−Ｅ（ｎ−１）｝ …（１）
但し、Ｄ（ｎ−１）は前回の後輪操舵制御量、Ｅ（ｎ−１）は前回の車両オフセット量であり、Ｋ１は後輪制御ゲイン（一定値）である。
【００２３】
この後、ステップＳ１８で前輪操舵角センサ３２で検出した操舵角θＦ、及び操舵トルクセンサ３３で検出した操舵トルクＴS夫々を読み込み、上記の操舵角θＦと前回の処理で読み込んだ操舵角θＦ０との差分を求め、この差分を処理間隔で割ることにより操舵速度ＳθＦを演算する。これら、操舵角θＦ、操舵速度ＳθＦ、操舵トルクＴSがハンドル操作状態に相当する。
【００２４】
ステップＳ２０では、走行路認識装置３６より得られる走行路の認識結果、即ち自車と走行路との相対関係と、ステップＳ１８で求めたハンドル操作状態とに基づき自車のハンドル操作方向を検出する。具体的には、図６に示す如く、上面視で見た場合、左図のように車両がそのまま直進すると走行路から逸脱する状態にあれば、車両の長手方向に対し左側へ操作されれば逸脱方向、右側に操作されれば復帰方向となる。また、右図のように逆の状態であれば、車両の長手方向に対し左側へ操作されれば復帰方向、右側に操作されれば逸脱方向となる。
【００２５】
次にステップＳ２２にて、上記操舵角θＦ及びハンドルの操作方向を用いて、図７に示すマップを参照し補正ゲインＫAを算出する。同様に、上記操舵速度ＳθＦ、操舵トルクＴSとハンドルの操作方向を用いて、夫々図８、図９に示すマップを参照し、補正ゲインＫS、ＫTを算出する。
【００２６】
補正ゲインＫAは操舵角θＦが小さいときは値が１であり、操舵角θＦが大となるに従い値が減少して最終的には０となる。補正ゲインＫS及びＫTは夫々操舵速度ＳθＦ及び操舵トルクＴSが小さいときは値が０であり、操舵速度ＳθＦ及び操舵トルクＴSがある所定の値を越えると徐々に減少し最終的には０になる。また、ハンドルの操作方向が逸脱方向であれば、夫々のマップは右半分を参照し、ハンドルの操作方向が復帰方向であれば、左半分を参照することになる。いずれの補正ゲインマップも逸脱方向に対し復帰方向の補正ゲインの減少割合が大きいため、同じハンドル操作状態（例えば操舵角θＦ）を示してもハンドルの操作方向によって補正ゲインの値は変化することになる。
【００２７】
ハンドルの操作方向が逸脱方向であれば、運転者は意識的にハンドル操作を行っているものの車両の状態としては走行路から逸脱する方向に向かっているため、逸脱防止というシステムの目的を優先させ、比較的補正ゲインの減少割合を小さく設定している。一方、ハンドルの操作方向が復帰方向であれば、運転者は走行路からの逸脱を防止すべく自ら走行路中央への復帰操作を行っていると考えられるため、運転者のハンドル操作と操舵制御との干渉防止を優先させ、早期に操舵制御の介入度を低減すべく、比較的補正ゲインの減少割合を大きく設定している。
【００２８】
次にステップＳ２４では次式により後輪操舵制御量Ｄ（ｎ）と、補正ゲインＫA，ＫS，ＫTを用いて実際の後輪操舵制御量Ｄを算出する。
Ｄ=Ｄ（ｎ）×ＭＡＸ（ＫA，ＫS，ＫT） …（２）
但し、ＭＡＸ（Ａ，Ｂ）はＡとＢのうちいずれか大きい方を選択することを表す。
【００２９】
この後、ステップＳ２６では、実際の後輪操舵制御量Ｄに基づいて駆動回路４０を駆動する。これによって、電動モータ２１が回転駆動されて、後輪ＲＷ１、ＲＷ２の操舵が行われ、処理を終了する。尚、上記のステップＳ２２、Ｓ２４が補正手段Ｍ４に対応する。
【００３０】
このように本実施例では、ハンドル操作状態としてハンドルの操舵角、操舵速度、操舵トルクを検出するとともに、運転者のハンドル操作方向を検出し、これら検出結果に基づき操舵制御の制御量を減少補正することで、運転者のハンドル操作と操舵制御との干渉を有効に防止することができる。
運転者の意識的なハンドル操作の有無を適切に検出し、これに基づき操舵制御の制御量を減少補正することで、より状況に適した制御が可能となる。運転者の意識的なハンドル操作の有無を適切に検出するという観点から、本発明においてより好適な他の実施例について以下に説明する。
【００３１】
各種装置の構成は図２、図３に示す構成と同一であり、その詳細については省略する。図１０はＥＣＵ３０が実行する操舵制御手段Ｍ２としての操舵制御処理のフローチャートを示す。この処理は所定時間間隔ｔで繰り返し実行される。同図中、ステップＳ４２〜Ｓ４８については、前述の実施例（図５）で示すステップＳ１２〜Ｓ１８と基本的に同一であるため説明は省略する。ステップＳ４８にて演算された操舵速度ＳθＦを用い、ステップＳ５０にて次式に基づき操舵速度差分Δを算出する。
Δ=ＳθＦ−（Ｄ（ｎ）−Ｄ（ｎ−１））×ｔ …（３）
但し、Ｄ（ｎ）は後述のステップＳ５６の前回の処理で算出された操舵制御量、Ｄ（ｎ−１）は同じく前々回の処理で算出された操舵制御量を表す。このことから、(３)式の右辺第二項の差分は操舵制御量の単位時間当たりの変化量であり、操舵制御による操舵速度に相当する。従って、操舵速度差分Δは、運転者による操舵速度と操舵制御による操舵速度との差分を表し、運転者による操舵速度が操舵制御による操舵速度を上回れば正の値をとり、下回れば負の値をとることになる。
【００３２】
次にステップＳ５２にて、前述の実施例と同様に逸脱方向若しくは復帰方向で表されるハンドル操作方向を検出する。その後、ステップＳ５４では、図１１で示す補正ゲインマップを参照し補正ゲインＫΔＳを算出する。具体的には、ステップＳ５２にてハンドル操作方向が逸脱方向の場合は（ａ）を参照し、復帰方向の場合は（ｂ）を参照する。（ａ）、（ｂ）いずれの場合も操舵速度差分ΔＳθが負のとき、即ち運転者による操舵速度が操舵制御による操舵速度を下回れば補正ゲインＫΔＳは１であり、基本的に操舵制御の制御量は減少補正されないこととなる。操舵速度差分ΔＳθが正のときは、（ａ）、（ｂ）いずれの場合もある所定の値までは補正ゲインＫΔＳは１であり、その値以上になると徐々に減少する。また、（ａ）逸脱方向に対して（ｂ）復帰方向は補正ゲインの減少割合が大きいため、同じハンドル操作状態（操舵速度差分ΔＳθ）を示してもハンドルの操作方向によって補正ゲインの値は変化することになる。
【００３３】
ハンドルの操作方向が逸脱方向の場合は、前述の実施例と同様、逸脱防止というシステムの目的を優先させ、比較的補正ゲインの減少割合は小さく設定され、一方、ハンドルの操作方向が復帰方向の場合は、運転者のハンドル操作と操舵制御との干渉防止を優先させ、早期に操舵制御の介入度を低減すべく、比較的補正ゲインの減少割合を大きく設定されている。
【００３４】
次にステップＳ５６では次式により後輪操舵制御量Ｄ（ｎ）と、補正ゲインＫΔＳを用いて実際の後輪操舵制御量Ｄを算出する。
Ｄ=Ｄ（ｎ）×ＫΔＳ …（４）
【００３５】
この後、ステップＳ５８では、実際の後輪操舵制御量Ｄに基づいて駆動回路４０を駆動する。これによって、電動モータ２１が回転駆動されて、後輪ＲＷ１、ＲＷ２の操舵が行われ、処理を終了する。尚、上記のステップＳ５４、Ｓ５６が補正手段Ｍ４に対応する。
【００３６】
このように本実施例では、ハンドル操作状態として操舵制御による操舵速度と運転者のハンドル操作による操舵速度との差分を検出するとともに、運転者のハンドル操作方向を検出し、これら検出結果に基づき操舵制御の制御量を減少補正することで、運転者のハンドル操作と操舵制御との干渉を有効に防止することができる。
【００３７】
以上、上記いずれの実施例においても、後輪を操舵制御する構成を例にとって説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、走行路からの逸脱を防止すべく前輪を制御するよう構成することも可能であり、本発明の基本的な作用効果は得られる。
【００３８】
【発明の効果】
以上、説明したように、請求項に記載された本発明によれば、走行路の認識結果に基づき車両の走行路からの逸脱を防止すべく走行路の中心に向かい操舵制御を行う車両の操舵制御装置において、操舵ハンドルの操作状態及びハンドル操作方向に応じて操舵制御の制御量を減少補正することで、運転者のハンドル操作の意図を考慮した制御が可能となり、運転者のハンドル操作と操舵制御との干渉をより適切に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る車両の操舵制御装置の基本的なブロック構成図である。
【図２】本発明に係る車両の操舵制御装置の基本的なシステム構成図である。
【図３】ＥＣＵのブロック図である。
【図４】車両のオフセット量を説明するための図である。
【図５】操舵制御処理の一実施例を示すフローチャートである。
【図６】ハンドル操作方向を説明するための図である。
【図７】マップを示す図である。
【図８】マップを示す図である。
【図９】マップを示す図である。
【図１０】操舵制御処理の一実施例を示すフローチャートである。
【図１１】マップを示す図である。
【符号の説明】
１０前輪操舵機構
１１ 操舵ハンドル
１２ 操舵軸
１３，２２ ステアリングギヤボックス
１４ ラックバー
１５ａ，１５ｂ，２４ａ，２４ｂ タイロッド
１６ａ，１６ｂ，２５ａ，２５ｂ ナックルアーム
２０ 後輪操舵機構
２１ 電動モータ
２３ リレーロッド
３０ ＥＣＵ
３２ 前輪操舵角センサ
３３ 操舵トルクセンサ
３４ 後輪操舵角センサ
３６ 走行路認識装置
３８ カメラ
４０ 駆動回路
Ｍ１ 走行路認識手段
Ｍ２ 操舵制御手段
Ｍ３ ハンドル操作状態検出手段
Ｍ４ 補正手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の操舵制御装置に関し、特に車両前方の走行路を認識し、この走行路から逸脱しないように操舵制御を行う車両の操舵制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、車両を安全に走行させることを目的として、道路の白線等のガイドラインを認識して自車の走行路を認識し、この走行路から逸脱しないように操舵制御を行う車両の操舵制御装置が提案されている。
【０００３】
例えば、特開平５−２９４２５０号公報には、運転者の方向指示器操作があるときに、車両が走行する走行路から逸脱する動作により移動する側の後方車両の有無を検出し、後方車両があるときに警報を行い、また、運転者の方向指示操作がないときに車両が走行中の走行路を維持して走行するように操舵制御することが記載されている。
【０００４】
しかしながら、この従来装置では、方向指示操作がないとき走行中の走行路を維持して、この走行路から逸脱しないように操舵制御を行っているため、運転者が何らかの意図によりハンドル操作を行った場合には、運転者の実際のハンドル操作と操舵制御とが干渉する場合がある。これを防止すべく、本出願人は、特願平８−３１４９７８（未公知）により運転者のハンドル操作状態としての操舵角や操舵速度を検出し、この検出結果に応じて操舵制御の制御量を減少補正する技術を提案した。これによると、運転者の意識的なハンドル操作を直接操舵角や操舵速度から検出し、これに応じて制御量を減少補正することで、操舵制御との干渉を防止することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一般的に、この種の制御は運転者に対するアシスト機能という観点から、運転者のハンドル操作を優先してなされることが好ましい。また、走行路からの逸脱を防止するという本来の目的からいえば、極力逸脱防止の機能を維持することが望まれる。
【０００６】
以上の点から、運転者のハンドル操作と操舵制御との干渉を防止するためには、先ず実際に行われた運転者のハンドル操作がどのような意図によるものかを考慮する必要がある。しかしながら、上述の如く、操舵角や操舵速度のみでもって運転者のハンドル操作状態を検出し、これに応じて制御量を減少補正した場合、運転者の操作意思を検出しているに過ぎず、ハンドル操作の意図までをも考慮しているとは言い難い。従って、上述の技術では、運転者のハンドル操作と操舵制御との干渉防止を必ずしも十分に行えないという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、運転者のハンドル操作の意図を反映し、適切に運転者のハンドル操作と操舵制御との干渉を防止する車両の操舵制御装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、図１に示すように、請求項１に記載の、車両前方の走行路を認識する走行路認識手段Ｍ１を有し、該走行路の認識結果に基づき当該車両の走行路からの逸脱を防止すべく走行路の中心に向かい操舵制御手段Ｍ２で操舵制御を行う車両の操舵制御装置において、
操舵ハンドルの操作状態を検出するハンドル操作状態検出手段Ｍ３と、該検出されたハンドル操作状態及び前記走行路の認識結果に基づきハンドルの操作方向を検出するハンドル操作方向検出手段Ｍ４と、前記ハンドル操作状態及びハンドル操作方向に応じて前記操舵制御の制御量を減少補正する補正手段Ｍ５と、を有する車両の操舵制御装置により達成される。
【０００９】
本発明において、運転者の意識的なハンドル操作の有無はハンドル操作状態検出手段により検出するとともに、ハンドル操作方向検出手段から得られる走行路の認識結果、即ち自車の走行路上における位置と、前記ハンドル操作状態検出手段から得られるハンドルの操作状態とからハンドルの操作方向を検出する。ハンドルの操作方向は、運転者による車両の誘導方向を表すものであり、運転者の意図を反映する有効なパラメータとなり得る。従って、これら検出されたハンドル操作状態及びハンドル操作方向に基づき操舵制御の制御量を減少補正するため、より適切に運転者のハンドル操作と操舵制御との干渉を防止することができる。
尚、ハンドル操作状態検出手段により検出されるハンドル操作状態とは、ハンドルの操舵角、操舵速度、操舵トルクなど、運転者の意識的なハンドル操作を表すパラメータであれば良い。
【００１０】
運転者のハンドル操作の意図として、走行路から意識的に逸脱するものか、あるいは逸脱を積極的に防ぐものかに大別できる。これを識別した上で、運転者のハンドル操作と操舵制御との干渉を防止することがより好ましい。運転者のハンドル操作の意図をより反映させるという観点から、本発明は、請求項１に記載される如く、上記車両の操舵制御装置において、前記ハンドル操作方向検出手段は、該検出されたハンドル操作状態及び前記走行路の認識結果に基づき走行路中心に対するハンドルの操作方向を検出するよう構成することができる。
【００１１】
上記構成の如く、走行路中心に対するハンドル操作の方向を検出するようにしたことで、運転者のハンドル操作の意図が走行路から意識的に逸脱するものか、あるいは逸脱を積極的に防ぐものかに大別できる。その結果に応じて操舵制御の制御量を減少補正することで、より適切に運転者のハンドル操作と操舵制御との干渉を防止することができる。
【００１２】
運転者のハンドル操作と操舵制御との干渉を防止する上で、運転者の意識的なハンドル操作を正確に検出することが望ましく、本発明は、請求項３に記載される如く、上記車両の操舵制御装置において、前記ハンドル操作状態検出手段は、前記操舵制御による操舵速度と運転者のハンドル操作による操舵速度との差分を検出するよう構成することができる。
【００１３】
操舵制御による操舵速度と運転者のハンドル操作による操舵速度との差分、即ち両者の大小関係を検出することで、運転者の意識的なハンドル操作の有無、程度を反映した上での制御量の減少補正が可能となる。これにより、より適切に操舵制御と運転者のハンドル操作との干渉を防止することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図２は本発明の一実施例の構成図を示す。
同図中、前輪操舵機構１０は操舵ハンドル１１を有しており、この操舵ハンドル１１は操舵軸１２を介してステアリングギヤボックス１３内の図示しないピニオンギヤに接続されている。このピニオンギヤはラックバー１４と噛合し、操舵ハンドル１１の回転運動をラックバー１４の往復運動に変換して伝達するものである。ラックバー１４の両端には左右タイロッド１５ａ、１５ｂ及び左右ナックルアーム１６ａ、１６ｂを介して左右前輪ＦＷ１、ＦＷ２が操舵可能に連結されている。
【００１５】
後輪操舵機構２０は後輪を操舵するためのアクチュエータとしてのブラシレスモータなどの電動モータ２１を備えている。電動モータ２１の回転軸はステアリングギヤボックス２２内にて減速機構を介して軸方向に変位可能に指示されたリレーロッド２３に接続されており、リレーロッド２３は同モータ２１の回転に応じて軸方向に変位する。減速機構の逆効率は小さく設定されていて、リレーロッド２３側からの外部入力により電動モータ２１が回転駆動されることがないようになっている。リレーロッド２３の両端にはタイロッド２４ａ、２４ｂ及びナックルアーム２５ａ、２５ｂを介して左右後輪ＲＷ１、ＲＷ２が接続されていて、左右後輪ＲＷ１、ＲＷ２はリレーロッド２３の軸方向の変位に応じて操舵される。
【００１６】
電子制御装置（ＥＣＵ）３０には前輪操舵角センサ３２、操舵トルクセンサ３３、後輪操舵角センサ３４、及び走行路認識装置３６が接続されている。前輪操舵角センサ３２は左右前輪ＦＷ１、ＦＷ２の操舵角を検出する。操舵トルクセンサ３３は前輪の操舵トルクを検出する。後輪操舵角センサ３４は左右後輪ＲＷ１、ＲＷ２の操舵角を検出する。上記の前輪操舵角センサ３２及び操舵トルクセンサ３３がハンドル操作状態検出手段Ｍ３に対応する。
【００１７】
走行路認識手段Ｍ１としての走行路認識手段３６は車両の進行方向前方の走行路を撮像した走行路画像をカメラ３８から供給され、この走行路画像を処理して走行路の中央又は路側の白線や黄色の追越し禁止線等のガイドラインに基づいて走行車線を認識し、図４の破線で示す走行路中心線からの車両のオフセット量Ｅ（ｎ）及び二重線で示す走行路Ｉ、II夫々からの距離Ｌ1、Ｌ2夫々を検出する。ここで、θは画像から得た車両の走行路に対する傾き角、ｌは前方注視点距離（一定値）、ｅは現在横ずれ量であり、
Ｅ（ｎ）=ｅ＋Ｌ１
Ｌ１≒ｌ×θ
と表される。この車両オフセット量Ｅ（ｎ）はＥＣＵ３０に供給される。
【００１８】
ＥＣＵ３０は図３に示す如く、マイクロコンピュータで構成され、中央処理ユニット（ＣＰＵ）５０と、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）５２と、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）５４と、入力ポート回路５６と、出力ポート回路５８と、通信回路６０とを有し、これは双方向性のコモンバス６２により互いに接続されている。
【００１９】
入力ポート回路５６には前輪操舵角センサ３２、操舵トルクセンサ３３、後輪操舵角センサ３４夫々の出力する検出信号が供給される。また、通信回路６０には走行路認識装置３６の出力する車両オフセット量Ｅ（ｎ）等が供給される。
【００２０】
ＲＯＭ５２には制御プログラムが記憶されている。ＣＰＵ５０は制御プログラムに基づき、後述する種々の演算を行い、その際にＲＡＭ５４が作業領域として使用される。ＣＰＵ５０が制御プログラムを実行することにより発生した制御信号は出力ポート回路５８から駆動回路４０に供給され、この駆動回路４０は電動モータ２１を駆動して後輪ＲＷ１、ＲＷ２の操舵を行う。
【００２１】
図５はＥＣＵ３０が実行する操舵制御手段Ｍ２としての操舵制御処理の一実施例のフローチャートを示す。この処理は所定時間間隔で繰り返し実行される。同図中、ステップＳ１２では走行路認識装置３６で走行路が認識できたかどうかを判別する。走行路の認識ができた場合にはステップＳ１４に進み、認識できない場合には処理サイクルを終了する。
【００２２】
ステップＳ１４では走行路認識装置３６の出力する車両オフセット量Ｅ（ｎ）を読み込む。次にステップＳ１６で次式により後輪操舵制御量Ｄ（ｎ）を算出する。
Ｄ（ｎ）＝Ｄ（ｎ−１）＋Ｋ１×｛Ｅ（ｎ）−Ｅ（ｎ−１）｝ …（１）
但し、Ｄ（ｎ−１）は前回の後輪操舵制御量、Ｅ（ｎ−１）は前回の車両オフセット量であり、Ｋ１は後輪制御ゲイン（一定値）である。
【００２３】
この後、ステップＳ１８で前輪操舵角センサ３２で検出した操舵角θＦ、及び操舵トルクセンサ３３で検出した操舵トルクＴS夫々を読み込み、上記の操舵角θＦと前回の処理で読み込んだ操舵角θＦ０との差分を求め、この差分を処理間隔で割ることにより操舵速度ＳθＦを演算する。これら、操舵角θＦ、操舵速度ＳθＦ、操舵トルクＴSがハンドル操作状態に相当する。
【００２４】
ステップＳ２０では、走行路認識装置３６より得られる走行路の認識結果、即ち自車と走行路との相対関係と、ステップＳ１８で求めたハンドル操作状態とに基づき自車のハンドル操作方向を検出する。具体的には、図６に示す如く、上面視で見た場合、左図のように車両がそのまま直進すると走行路から逸脱する状態にあれば、車両の長手方向に対し左側へ操作されれば逸脱方向、右側に操作されれば復帰方向となる。また、右図のように逆の状態であれば、車両の長手方向に対し左側へ操作されれば復帰方向、右側に操作されれば逸脱方向となる。
【００２５】
次にステップＳ２２にて、上記操舵角θＦ及びハンドルの操作方向を用いて、図７に示すマップを参照し補正ゲインＫAを算出する。同様に、上記操舵速度ＳθＦ、操舵トルクＴSとハンドルの操作方向を用いて、夫々図８、図９に示すマップを参照し、補正ゲインＫS、ＫTを算出する。
【００２６】
補正ゲインＫAは操舵角θＦが小さいときは値が１であり、操舵角θＦが大となるに従い値が減少して最終的には０となる。補正ゲインＫS及びＫTは夫々操舵速度ＳθＦ及び操舵トルクＴSが小さいときは値が０であり、操舵速度ＳθＦ及び操舵トルクＴSがある所定の値を越えると徐々に減少し最終的には０になる。また、ハンドルの操作方向が逸脱方向であれば、夫々のマップは右半分を参照し、ハンドルの操作方向が復帰方向であれば、左半分を参照することになる。いずれの補正ゲインマップも逸脱方向に対し復帰方向の補正ゲインの減少割合が大きいため、同じハンドル操作状態（例えば操舵角θＦ）を示してもハンドルの操作方向によって補正ゲインの値は変化することになる。
【００２７】
ハンドルの操作方向が逸脱方向であれば、運転者は意識的にハンドル操作を行っているものの車両の状態としては走行路から逸脱する方向に向かっているため、逸脱防止というシステムの目的を優先させ、比較的補正ゲインの減少割合を小さく設定している。一方、ハンドルの操作方向が復帰方向であれば、運転者は走行路からの逸脱を防止すべく自ら走行路中央への復帰操作を行っていると考えられるため、運転者のハンドル操作と操舵制御との干渉防止を優先させ、早期に操舵制御の介入度を低減すべく、比較的補正ゲインの減少割合を大きく設定している。
【００２８】
次にステップＳ２４では次式により後輪操舵制御量Ｄ（ｎ）と、補正ゲインＫA，ＫS，ＫTを用いて実際の後輪操舵制御量Ｄを算出する。
Ｄ=Ｄ（ｎ）×ＭＡＸ（ＫA，ＫS，ＫT） …（２）
但し、ＭＡＸ（Ａ，Ｂ）はＡとＢのうちいずれか大きい方を選択することを表す。
【００２９】
この後、ステップＳ２６では、実際の後輪操舵制御量Ｄに基づいて駆動回路４０を駆動する。これによって、電動モータ２１が回転駆動されて、後輪ＲＷ１、ＲＷ２の操舵が行われ、処理を終了する。尚、上記のステップＳ２２、Ｓ２４が補正手段Ｍ４に対応する。
【００３０】
このように本実施例では、ハンドル操作状態としてハンドルの操舵角、操舵速度、操舵トルクを検出するとともに、運転者のハンドル操作方向を検出し、これら検出結果に基づき操舵制御の制御量を減少補正することで、運転者のハンドル操作と操舵制御との干渉を有効に防止することができる。
運転者の意識的なハンドル操作の有無を適切に検出し、これに基づき操舵制御の制御量を減少補正することで、より状況に適した制御が可能となる。運転者の意識的なハンドル操作の有無を適切に検出するという観点から、本発明においてより好適な他の実施例について以下に説明する。
【００３１】
各種装置の構成は図２、図３に示す構成と同一であり、その詳細については省略する。図１０はＥＣＵ３０が実行する操舵制御手段Ｍ２としての操舵制御処理のフローチャートを示す。この処理は所定時間間隔ｔで繰り返し実行される。同図中、ステップＳ４２〜Ｓ４８については、前述の実施例（図５）で示すステップＳ１２〜Ｓ１８と基本的に同一であるため説明は省略する。ステップＳ４８にて演算された操舵速度ＳθＦを用い、ステップＳ５０にて次式に基づき操舵速度差分Δを算出する。
Δ=ＳθＦ−（Ｄ（ｎ）−Ｄ（ｎ−１））×ｔ …（３）
但し、Ｄ（ｎ）は後述のステップＳ５６の前回の処理で算出された操舵制御量、Ｄ（ｎ−１）は同じく前々回の処理で算出された操舵制御量を表す。このことから、(３)式の右辺第二項の差分は操舵制御量の単位時間当たりの変化量であり、操舵制御による操舵速度に相当する。従って、操舵速度差分Δは、運転者による操舵速度と操舵制御による操舵速度との差分を表し、運転者による操舵速度が操舵制御による操舵速度を上回れば正の値をとり、下回れば負の値をとることになる。
【００３２】
次にステップＳ５２にて、前述の実施例と同様に逸脱方向若しくは復帰方向で表されるハンドル操作方向を検出する。その後、ステップＳ５４では、図１１で示す補正ゲインマップを参照し補正ゲインＫΔＳを算出する。具体的には、ステップＳ５２にてハンドル操作方向が逸脱方向の場合は（ａ）を参照し、復帰方向の場合は（ｂ）を参照する。（ａ）、（ｂ）いずれの場合も操舵速度差分ΔＳθが負のとき、即ち運転者による操舵速度が操舵制御による操舵速度を下回れば補正ゲインＫΔＳは１であり、基本的に操舵制御の制御量は減少補正されないこととなる。操舵速度差分ΔＳθが正のときは、（ａ）、（ｂ）いずれの場合もある所定の値までは補正ゲインＫΔＳは１であり、その値以上になると徐々に減少する。また、（ａ）逸脱方向に対して（ｂ）復帰方向は補正ゲインの減少割合が大きいため、同じハンドル操作状態（操舵速度差分ΔＳθ）を示してもハンドルの操作方向によって補正ゲインの値は変化することになる。
【００３３】
ハンドルの操作方向が逸脱方向の場合は、前述の実施例と同様、逸脱防止というシステムの目的を優先させ、比較的補正ゲインの減少割合は小さく設定され、一方、ハンドルの操作方向が復帰方向の場合は、運転者のハンドル操作と操舵制御との干渉防止を優先させ、早期に操舵制御の介入度を低減すべく、比較的補正ゲインの減少割合を大きく設定されている。
【００３４】
次にステップＳ５６では次式により後輪操舵制御量Ｄ（ｎ）と、補正ゲインＫΔＳを用いて実際の後輪操舵制御量Ｄを算出する。
Ｄ=Ｄ（ｎ）×ＫΔＳ …（４）
【００３５】
この後、ステップＳ５８では、実際の後輪操舵制御量Ｄに基づいて駆動回路４０を駆動する。これによって、電動モータ２１が回転駆動されて、後輪ＲＷ１、ＲＷ２の操舵が行われ、処理を終了する。尚、上記のステップＳ５４、Ｓ５６が補正手段Ｍ４に対応する。
【００３６】
このように本実施例では、ハンドル操作状態として操舵制御による操舵速度と運転者のハンドル操作による操舵速度との差分を検出するとともに、運転者のハンドル操作方向を検出し、これら検出結果に基づき操舵制御の制御量を減少補正することで、運転者のハンドル操作と操舵制御との干渉を有効に防止することができる。
【００３７】
以上、上記いずれの実施例においても、後輪を操舵制御する構成を例にとって説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、走行路からの逸脱を防止すべく前輪を制御するよう構成することも可能であり、本発明の基本的な作用効果は得られる。
【００３８】
【発明の効果】
以上、説明したように、請求項に記載された本発明によれば、走行路の認識結果に基づき車両の走行路からの逸脱を防止すべく走行路の中心に向かい操舵制御を行う車両の操舵制御装置において、操舵ハンドルの操作状態及びハンドル操作方向に応じて操舵制御の制御量を減少補正することで、運転者のハンドル操作の意図を考慮した制御が可能となり、運転者のハンドル操作と操舵制御との干渉をより適切に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る車両の操舵制御装置の基本的なブロック構成図である。
【図２】本発明に係る車両の操舵制御装置の基本的なシステム構成図である。
【図３】ＥＣＵのブロック図である。
【図４】車両のオフセット量を説明するための図である。
【図５】操舵制御処理の一実施例を示すフローチャートである。
【図６】ハンドル操作方向を説明するための図である。
【図７】マップを示す図である。
【図８】マップを示す図である。
【図９】マップを示す図である。
【図１０】操舵制御処理の一実施例を示すフローチャートである。
【図１１】マップを示す図である。
【符号の説明】
１０前輪操舵機構
１１ 操舵ハンドル
１２ 操舵軸
１３，２２ ステアリングギヤボックス
１４ ラックバー
１５ａ，１５ｂ，２４ａ，２４ｂ タイロッド
１６ａ，１６ｂ，２５ａ，２５ｂ ナックルアーム
２０ 後輪操舵機構
２１ 電動モータ
２３ リレーロッド
３０ ＥＣＵ
３２ 前輪操舵角センサ
３３ 操舵トルクセンサ
３４ 後輪操舵角センサ
３６ 走行路認識装置
３８ カメラ
４０ 駆動回路
Ｍ１ 走行路認識手段
Ｍ２ 操舵制御手段
Ｍ３ ハンドル操作状態検出手段
Ｍ４ 補正手段
Claims (3)
- 車両前方の走行路を認識する走行路認識手段を有し、
該走行路の認識結果に基づき当該車両の走行路からの逸脱を防止すべく走行路の中心に向かい操舵制御を行う車両の操舵制御装置において、
操舵ハンドルの操作状態を検出するハンドル操作状態検出手段と、
該検出されたハンドル操作状態及び前記走行路の認識結果に基づきハンドルの操作方向を検出するハンドル操作方向検出手段と、
前記ハンドル操作状態及びハンドル操作方向に応じて前記操舵制御の制御量を減少補正する補正手段と、
を更に有し、
前記ハンドル操作方向検出手段は、
該検出されたハンドル操作状態及び前記走行路の認識結果に基づき走行路中
心に対するハンドルの操作方向を検出することを特徴とする車両の操舵制御装置。 - 請求項１記載の車両の操舵制御装置において、
前記ハンドル操作方向検出手段により検出されたハンドルの操作方向が、
走行路中心への復帰方向である場合には、
前記操舵制御の制御量の減少割合を大きく設定することを特徴とする車両の操舵制御装置。 - 請求項１又は２記載の操舵制御装置において、
前記ハンドル操作状態検出手段は、
前記操舵制御による操舵速度と運転者のハンドル操作による操舵速度との差分を検出することを特徴とする車両の操舵制御装置。
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