以下、本発明に係る車両操舵支援装置について好適な実施形態(第1乃至第3実施形態)を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
本発明の一実施形態に係る車両操舵支援装置10は、図1に示すように自車両12に搭載され、自車両12が走行路のカーブ(曲線区間)を走行する際に、自車両12内で種々の制御処理を行うことで、運転者の運転を支援する装置である。なお、車両操舵支援装置10は、図1に示す四輪自動車への適用に限定されず、適宜の改変を施すことにより種々の車両に適用することができる。
特に、車両操舵支援装置10は、自車両12が走行路のカーブを走行する際、運転者のステアリングホイール14(以下、ハンドル14という)の操舵を充分に軽減する操舵支援制御を行う。ここで、本明細書において「操舵」とは、運転者がハンドル14を回転操作する転舵と、運転者がハンドル14を保持して舵角θを維持する保舵とを含む意味で用いる。また「操舵支援制御」とは、運転者がハンドル14を操舵する際に、自車両12側が機械的及び電気的に支援を行う制御を指す。
〔カーブ走行時の自車両12の挙動〕
図2Aに示すように、自車両12は、カーブを走行する際に、自車両12が曲がる方向(旋回方向内側)と反対側(具体的には、旋回方向の曲線の法線方向)に遠心力、すなわち横加速度Gを受ける。横加速度Gは、自車量2の車速Vやカーブの曲率半径等により大きさが変化し、大きくなる程、運転者に強い操舵力を要求することになる。また、横加速度Gは、自車両12にセルフアライニングトルクをかけるため、運転者がハンドル14の保舵を弱めると、自車両12の舵角θを戻させる(旋回方向外側に誘導する)。
そして、従来の一般的な電動パワーステアリングシステム(以下、従来装置という)は、図2Bに示すように、操舵支援制御として運転者のハンドル14の転舵に応じて駆動力の付与を受動的に行うことで、転舵にかかる負担を適度に軽くする。よって、運転者は、カーブにおいて従来装置により転舵の支援がなされるものの、ハンドル14の舵角θが大きくなる程、強い操舵力(転舵力)が必要となる(図2Bの1点差線の上昇部分参照)。また、ハンドル14の転舵を任意の舵角θで止めた場合(図2Bの1点差線の舵角停止点St参照)、従来装置からの保舵の支援が殆どなされない。そのため、運転者は、保舵力が要求され、保舵力を弱めると舵角θが容易に戻ることになる。
〔本発明に係る操舵支援制御の概要〕
本発明に係る車両操舵支援装置10は、従来装置の操舵支援制御を踏襲しながら、カーブの走行時に受ける横加速度Gに応じて操舵支援制御(横加速度支援制御:図2Bの実線参照)を能動的に行う。そのため、車両操舵支援装置10の操舵支援制御では、従来装置よりも大きな操舵支援トルクをかける(操舵支援量を付与する)ことが可能であり、運転者は、弱い操舵力でハンドル14の転舵を行うことができる(図2Bの実線の上昇部分参照)。また、ハンドル14の転舵を任意の舵角θで止めた場合も(図2Bの実線の舵角停止点St参照)、自車両12に対する横加速度Gが継続されていることから、保舵の支援が行われ、運転者が保舵力を弱めても舵角θがある程度保持される。
また、上述したように横加速度Gが大きくなる程、運転者に操舵力が要求されることから、車両操舵支援装置10は、図2Cに示すように横加速度Gが大きくなる程、操舵支援量(操舵支援トルク)を増す、つまり操舵支援制御を増加させる構成となっている。よって、運転者は、急なカーブの走行時でもハンドル14を軽快に操舵することが可能となる。以下、この車両操舵支援装置10について具体的に説明する。
〔車両操舵支援装置10の全体構成〕
図1に示すように、車両操舵支援装置10は、電動パワーステアリングシステム16(第1操舵支援手段:以下、EPSシステム16という)と、自車両12の走行のための各種情報を取得するセンサ群18とを有する。また車両操舵支援装置10は、センサ群18の情報を用いて制御を行うブレーキシステム20及びクルーズコントロールシステム22(以下、CCシステム22という)を含み、操舵支援制御の実施時に相互のシステムを協働させて自車両12の走行全体を制御する。各構成は、自車両12内に設けられるCANやLIN等の車載ネットワーク24の通信線に接続され、相互に情報通信可能となっている。
EPSシステム16は、運転者の操舵時に、図2Bの実線に示す操舵支援制御を行う。このEPSシステム16は、図1に示すように、上記のハンドル14と、ハンドル14と車輪26(前輪)の間を連結し、運転者のハンドル14の操舵力を車輪26に伝達するステアリング機構28とを備える。また、EPSシステム16は、舵角センサ30及びトルクセンサ32を含み、さらにこれらセンサの信号に基づき操舵支援制御の処理を行うEPS電子制御装置34(以下、EPS_ECU34という)を有する。なお、EPSシステム16は後輪の操舵を補助する構成でもよい。
ステアリング機構28は、ステアリングシャフト28aとドライブシャフト28bとを接続するギア機構28cに、駆動力又は反力(操舵支援トルク)を付与してドライブシャフト28bを傾けるEPSモータ36を有する。EPSモータ36は、EPS_ECU34による供給電流の制御に基づき適宜の回転トルク(操舵支援トルク)を生じさせる。
舵角センサ30は、ステアリング機構28の舵角θを検出する舵角取得手段であり、その検出信号をEPS_ECU34に出力する。また、トルクセンサ32は、ステアリング機構28にかかるトルクTrを検出して、その検出信号をEPS_ECU34に出力する。舵角センサ30及びトルクセンサ32は、EPSシステム16が操舵支援を行うための情報を取得して提供することから、車両操舵支援装置10のセンサ群18とも言い得る。
EPS_ECU34は、ハードウェアとして入出力部及び演算処理部、並びに記憶部(共に図示せず)を有するコンピュータ(マイクロコントローラを含む)として構成されている。EPS_ECU34は、記憶部に記憶されている図示しないプログラムを、演算処理部が読み出して実行処理することで、操舵支援制御を行う。操舵支援制御を行うEPS_ECU34の具体的な機能部については、後に実施形態毎に詳述する。
センサ群18は、自車両12の状態を検出して、その検出信号を車載ネットワーク24に出力する。具体的には、センサ群18は、横加速度センサ38、車速センサ40、ヨーレートセンサ42、カメラ44及びレーダ46を含む。なお、車両操舵支援装置10は、カメラ44及びレーダ46が検出した画像情報を処理する画像処理ECU48を有し、画像処理ECU48により処理した情報を車載ネットワーク24に出力する。換言すれば、カメラ44、レーダ46及び画像処理ECU48は、車外の環境情報を取得及び処理する撮像処理システム50(環境取得手段)を構成している。また環境取得手段には、地図情報と共に自車両12の位置を検出及び提供することが可能なナビゲーション装置52が含まれてもよい。
横加速度センサ38は、自車両12の車幅方向に発生する加速度である横加速度Gを検出する横加速度取得手段であり、その検出信号を車載ネットワーク24に出力する。横加速度センサ38は、自車両12の下側の所定位置(例えば、座席の下側や車体の中心部等)に固定される。なお、横加速度センサ38は、横加速度Gだけでなく、車両の前後方向や上下方向の加速度を検出する3軸加速度センサを適用してもよい。
車速センサ40は、自車両12の走行時の速度である車速Vを検出して車載ネットワーク24に出力する。この車速センサ40は、例えば、車輪26やトランスミッションのカウンタシャフト付近に設けられる。
ヨーレートセンサ42は、自車両12の鉛直軸回りの回転角速度であるヨーレート(実ヨーレートYr)を検出する。すなわち、ヨーレートセンサ42は、走行中における自車両12の状態である環境情報を取得するヨーレート取得手段(環境取得手段)と言い得る。このヨーレートセンサ42は、例えば、自車両12の重心付近に設けられる。
カメラ44は、主に可視光や赤外光領域を撮像するCCDカメラやC−MOSカメラ等が適用される。レーダ46は、レーザ光やミリ波等の電磁波を発信し、物体からの反射波を受信、処理することにより物体を検知する。カメラ44及びレーダ46は、例えば、自車両12の少なくとも前方の状況を検知するため、自車両12のフロントノーズに取り付けられる。なお、撮像処理システム50は、カメラ44及びレーダ46のうちいずれか一方のみが設けられてもよく、或いはステレオタイプを構成する等のように同種のものが複数設けられてもよい。
画像処理ECU48は、カメラ44が取得した画像情報に対しフィルタリングや二値化等の画像処理を行い、また自車両12が走行する走行路及びその車線、写り込んだ物体等を検出する。また画像処理ECU48は、レーダ46が取得した画像情報(反射波)の位相差等を用いて物体までの距離や物体の2次元情報を得る。そして、画像処理ECU48は、カメラ44及びレーダ46の情報を統合して処理することで、走行路の状態(車線の位置等)、走行路上の物体の状態(他車両、他の障害物までの距離や動作等)を環境情報として出力する。
ナビゲーション装置52は、GPS(Global Positioning System)により自車両12の現在位置を検出して、保有する地図情報に現在位置を重ねると共に、自車両12の目的地までの経路を案内する。そして、ナビゲーション装置52は、自車両12の現在位置と、現在位置に応じた走行路の情報(カーブの位置等)を車載ネットワーク24に出力する。
車両操舵支援装置10のブレーキシステム20は、車両の走行時に、自車両12の4つの車輪26に制動力を付与して自車両12を減速又は停止させる。このブレーキシステム20は、操作機構であるフットブレーキ54と、制動力を車輪26に実際にかけるブレーキ機構56と、フットブレーキ54の操作信号(マスター圧Mp)に基づきブレーキ機構56の制動力を制御するブレーキ制御ECU58とを備える。また、ブレーキシステム20は、ブレーキ機構56を適宜動作させて車両挙動安定化制御(ESC)を行うESC装置60を備える。
ブレーキ機構56は、ブレーキ制御ECU58の制御下に、ブレーキ液を供給又は排出するモータシリンダ装置58a(図3参照)と、車輪26に設けられブレーキ液の供給により制動力をかけるホイールシリンダ58bとを含む。そして、モータシリンダ装置58aとホイールシリンダ58bの間に、上記のESC装置60が設けられている。
ESC装置60は、モータシリンダ装置58aとホイールシリンダ58bの間で、ブレーキ液の流動を制御するブレーキアクチュエータ60a(図3参照)と、ESC装置60の動作を制御する電子制御装置であるESC_ECU62とを備える。
ESC_ECU62は、ブレーキ時の車輪26のロックを防ぐABS(Antilock Braking System)機能と、加速時等の車輪26の空転を防ぐTCS(Traction Control System)機能と、旋回時の横すべり抑制する機能とを適宜コントロールする。ブレーキアクチュエータ60aは、車両挙動安定化制御時にESC_ECU62の制御下に制動力を配分する。この車両挙動安定化制御については、公知であるため、詳細な説明は省略する。
なお、ESC_ECU62は、車両挙動安定化制御のため、カーブにおいて自車両12が向くべき姿勢である規範ヨーレートYc(図14参照)を算出する図示しないヨーレート演算部を有する。規範ヨーレートYcの算出方法は、特に限定されないが、舵角センサ30の舵角θに基づき設定するとよい。例えば、ESC_ECU62は、舵角θと車速センサ40の車速Vとに基づき規範ヨーレートYcを算出することができる。そして、ESC_ECU62は、算出した規範ヨーレートYcを、他のECUの要求に応じて車載ネットワーク24に出力する。その意味でESC_ECU62も環境取得手段に含まれる。
ブレーキ制御ECU58は、他のECUと同様に、電子制御装置として構成され、ブレーキシステム20全体を制御する。このブレーキ制御ECU58は、フットブレーキ54の操作信号であるマスター圧Mpの他に、センサ群18(横加速度センサ38、舵角センサ30、車速センサ40)から信号を受信し、ESC_ECU62と共にブレーキ機構56を適切に動作させる。
一方、車両操舵支援装置10のCCシステム22は、運転者の運転時の疲労を軽減するため、自車両12の速度を一定に維持する、又は先行する他車両との車間距離を維持するオートクルーズ制御(以下、CC制御という)を行う。このCCシステム22の構成は、公知であるため、詳細な説明は省略する。
車両操舵支援装置10は、自車両12がカーブを走行する際に、以上の構成に基づき適切な操舵支援制御を実施し、運転者の操舵の快適性を一層向上させる。以下、自車両12がカーブを走行する際の制御、走行時の状況、カーブの環境等の幾つかの実施例をあげ、制御に関わる構成及び動作内容を説明していく。
〔第1実施形態に係る車両操舵支援装置10の構成〕
第1実施形態に係る車両操舵支援装置10は、カーブの走行時に、ブレーキシステム20により自車両12の旋回性を向上するように構成されている。つまり、ブレーキシステム20は、自車両12が走行路のカーブを走行する際に、自車両12の4つの車輪26に適宜の制動力を配分することで、カーブにおける自車両12の旋回性を高める旋回支援制御を実施する第2操舵支援手段として構成されている。
具体的には、ブレーキ制御ECU58は、図示しない旋回支援プログラムを実行処理することで、図3に示すように、その機能部として旋回制動制御部64及び動作切換部66を構築する。
旋回制動制御部64は、自車両12がカーブに進入した際に、ブレーキ機構56を動作させ、図4に示すように旋回方向内側の車輪26(前輪、後輪の一方又は両方)に制動力を緩くかける。これにより、自車両12は、ヨーモーメントがかかってカーブの旋回方向内側に曲がり易くなり、図4中の実線に示すように滑らかな曲線を描いて走行することができる。カーブの初期段階において、旋回制動制御部64は、フットブレーキ54のマスター圧Mpと、舵角センサ30の舵角θと、横加速度センサ38の横加速度Gとを受け(図3も参照)、FF制御により旋回方向内側の車輪26にかける制動力を算出する。算出する制動力は、前後の車輪26において相互に異なっていてもよく、同じでもよい。
また、旋回制動制御部64は、自車両12のカーブの走行中に、ヨーレートセンサ42から実ヨーレートYrを受信し、さらにマスター圧Mp、舵角θ、横加速度Gに基づき自車両12の曲がり状態をフィードバッグし、FB制御により制動力を再調整する。これにより自車両12はカーブを一層安定的に旋回する。
そして、ブレーキ制御ECU58の動作切換部66は、旋回制動制御部64の旋回支援制御と、ESC_ECU62の車両挙動安定化制御を切り換える機能を有している。すなわち、旋回支援制御は、制動力を弱くかけることにより旋回性を上げるものであり、旋回時に自車両12の挙動がぶれた場合には、車両挙動安定化制御を実施したほうが走行の安定化を図ることができる。動作切換部66は、旋回支援制御中の自車両12の挙動を監視して、旋回支援制御が限界を超えたことを判定すると、車両挙動安定化制御を実施させる。
一方、EPSシステム16は、プログラムの実行及び内部回路の構造により、自車両12がカーブを走行する際に、操舵支援制御を行う機能部として、基本支援部70、横加速度支援部72及び加算部74を構築する。
基本支援部70は、EPSシステム16としての基本機能を担う制御部であり、運転者のハンドル14の操作に基づいてステアリング機構28に駆動力を付与する従来装置の操舵支援(基本操舵支援)を行う。具体的に、基本支援部70には、トルクセンサ32が検出するトルクTr、車速センサ40が検出する車速V、及び舵角センサ30が検出する舵角θが入力される。基本支援部70は、これらトルクTr、車速V及び舵角θに基づき、EPSモータ36の回転トルク(操舵支援トルク)を算出し、回転トルクに応じた供給電流量を設定して加算部74に出力する。
一方、横加速度支援部72は、横加速度センサ38の横加速度Gに基づいてステアリング機構28に駆動力を付与する横加速度操舵支援を行う。詳細には、横加速度支援部72は、横加速度Gの大きさに応じて回転トルク(操舵支援トルク)を算出し、回転トルクに応じた供給電流量を加算部74に出力する。この操舵支援トルクは、例えば、図2Cに示すように横加速度Gが大きくなるに連れて、線形的又は略線形的に大きくなるように設定される。なお、横加速度支援部72は、予め横加速度Gと操舵支援トルクを関連付けるマップを用意し横加速度Gの取得時にマップを参照する、或いは横加速度Gと操舵支援トルクの相関関数を適用する等して操舵支援トルクを設定してもよい。
EPS_ECU34の加算部74は、基本支援部70と横加速度支援部72から出力される供給電流量を加算する。このEPSシステム16は、図示しないバッテリの電力を調整する電力調整部に加算部74の供給電流量を指示し、電力調整部から供給電流量に応じた電力をEPSモータ36に供給させる。これによりEPSモータ36は、適宜の回転トルクで動作し、ステアリング機構28に駆動力を付与する。
そして、第1実施形態に係る横加速度支援部72は、上述したブレーキシステム20による旋回支援制御の実施に伴い、この旋回支援制御を加味した操舵支援を行う。そのため図3に示すように、横加速度支援部72は、発生ヨーモーメント推定部76、演算部78、及び横加速度支援算出部80を内部に構築する。また、横加速度支援部72は、車載ネットワーク24を介して、ブレーキシステム20の信号及び車速センサ40の車速Vを受信する。
発生ヨーモーメント推定部76は、旋回支援制御時に、旋回制動制御部64から制動力(旋回支援制御の旋回量)を受信すると共に、車速センサ40から車速Vを受信する。なお、旋回制動制御部64から出力される制動力とは、推定横加速度、推定ヨーレート、ブレーキ液の液圧等の物理量(旋回量)であればよく、発生ヨーモーメント推定部76において算出に必要な次元に適宜変換するとよい。
発生ヨーモーメント推定部76は、旋回支援制御において旋回に要するヨーモーメントを推定する。旋回支援制御における自車両12にかかるヨーモーメントは、旋回方向内側の車輪26にかかる制動力と、自車両12の速度に基づき推定することができる。この推定ヨーモーメントは、横加速度Gにかかる成分が取り出されて、演算部78に出力される。なお、発生ヨーモーメント推定部76は、ヨーモーメントを推定するパラメータとして制動力(旋回量)や車速V以外にも、種々の要素(例えば、自車両12の重量等)を加えてもよい。これにより、ヨーモーメントを一層精度よく推定することができる。
演算部78は、横加速度センサ38の横加速度Gと、発生ヨーモーメント推定部76のヨーモーメントが入力されることで、補正後横加速度Cgを算出する。詳細には、横加速度センサ38が取得した横加速度Gから補正量である推定ヨーモーメントを減算することで、横加速度Gを小さくする補正を行う。演算部78は、算出した補正後横加速度Cgを横加速度支援算出部80に出力する。
横加速度支援算出部80は、基本的には、上述した横加速度Gに応じて操舵支援トルク(供給電流量)を算出する機能を有する。第1実施形態では、演算部78から取得した補正後横加速度Cgに基づき操舵支援トルクを算出する。補正後横加速度Cgは、横加速度Gを小さく補正した値であることから、横加速度支援算出部80は、小さく補正した供給電流量を算出する。そして、横加速度支援算出部80は、算出した供給電流量を加算部74に出力する。
これにより、EPSシステム16は、ブレーキシステム20の旋回支援制御に応じた供給電流量を指示し、EPSモータ36により回転トルクを付与する。よって、自車両12は、カーブにおいて、ブレーキシステム20による旋回支援を受けつつ、EPSシステム16による操舵支援(基本操舵支援、横加速度操舵支援)を効果的に受けることができる。本実施形態に係る車両操舵支援装置10は、基本的には以上のように構成されるものであり、以下、その動作及び効果について説明する。
〔第1実施形態に係る車両操舵支援装置10の動作及び効果〕
車両操舵支援装置10は、自車両12の走行時にEPSシステム16及びブレーキシステム20を動作させて、自車両12のカーブ走行を支援可能な状態で待機している。また、トルクセンサ32、車速センサ40、舵角センサ30、横加速度センサ38、フットブレーキ54及びヨーレートセンサ42は、一定期間毎に(又はECUの指示に応じて)トルクTr、車速V、舵角θ、横加速度G、マスター圧Mp、実ヨーレートYrを検出している。
そして、車両操舵支援装置10は、自車両12がカーブに進入する際に、操舵支援制御及び旋回支援制御を実施する。旋回支援制御において、ブレーキ制御ECU58の旋回制動制御部64は、舵角θ、横加速度G、マスター圧Mpに基づき、図5の(A)に示すように旋回方向内側の車輪26に自動的に制動力をかける。そして、自車両12は、ブレーキシステム20の旋回支援制御の開始(早い応答性)に伴い、図5の(B)に示すように旋回方向内側に積極的に傾いて、横加速度Gを検出する。
ここで、車両操舵支援装置10は、上記の旋回支援制御の横加速度Gに基づき、仮に図2B中の実線に示すような操舵支援制御を行うと、運転者のハンドル14の転舵を大幅に軽くすることになる。この場合、運転者は、図5の(C’)に示すように、カーブの進入時に、視認しているカーブの湾曲度合いとハンドル14の操舵に大きな齟齬を感じる(換言すれば、自車両12を旋回方向内側に曲げすぎる操作感が与えられる)可能性が生じる。つまり、ハンドル14の転舵に快適な操作感が得られなくなる。
これに対し、本実施形態に係るEPS_ECU34は、旋回支援制御の実施時に、ハンドル14の転舵を軽くしすぎないように制御する。具体的には、図6に示すように、横加速度支援部72は、横加速度センサ38から横加速度Gを取得し、車速センサ40から車速Vを取得している(ステップS1)。そして、自車両12のカーブ進入時には、ブレーキシステム20の旋回制動制御部64から旋回方向内側の車輪26にかかるに制動力を取得する(ステップS2)。
横加速度支援部72の発生ヨーモーメント推定部76は、取得した制動力と車速Vに基づき、カーブ進入時にかかる自車両12の推定ヨーモーメントを算出し、算出した推定ヨーモーメントを演算部78に出力する(ステップS3)。演算部78は、横加速度センサ38の横加速度Gから推定ヨーモーメント分を減算して、補正後横加速度Cgを算出し、この補正後横加速度Cgを横加速度支援算出部80に出力する(ステップS4)。すなわち、横加速度センサ38の横加速度Gは、EPS_ECU34が受信した際よりも減少して横加速度支援算出部80に入力される。
横加速度支援算出部80は、入力された補正後横加速度Cgに基づき、操舵支援トルク(EPSモータ36の供給電流量)を算出して、加算部74に出力する(ステップS5)。そして、EPS_ECU34は、加算部74の供給電流量をEPSモータ36に出力して、EPSモータ36を回転させステアリング機構28に駆動力を付与することで(ステップS6)、運転者のハンドル14の転舵を補助する。
以上のステップを繰り返すことにより、EPS_ECU34は、自車両12のカーブの進入時に、運転者の操舵支援を適切に行うことができる。すなわち、ブレーキシステム20により旋回支援がなされた場合には、図5の(C)に示すように、通常の横加速度Gを減少した補正後横加速度Cgとすることで、操舵支援制御においてステアリング機構28の駆動力を抑えることができる。その結果、カーブの進入時に、ハンドル14の転舵が軽くなりすぎず、運転者は、カーブの湾曲度合いに応じた快適な操作感を得て、カーブを走行することができる。
以上のように、第1実施形態に係る車両操舵支援装置10のEPSシステム16によれば、カーブを一層良好に走行させることができる。すなわち、EPSシステム16は、横加速度支援部72により横加速度Gが大きくなる程、運転者の操舵力を軽減する操舵支援制御を行う際に、横加速度G以外の要因を受けると操舵支援量を変更する。そのため、横加速度G以外の要因に基づく旋回支援時において、操舵支援量の過不足を調整して適切な操舵支援を行うことができる。
また、第1実施形態に係るブレーキシステム20は、舵角θに基づき左右の車輪26の制動力を配分することで、EPSシステム16よりも早い応答性をもって自車両12を旋回させる。この際、EPSシステム16は、横加速度Gが減少した補正後横加速度Cgにより操舵支援量を設定することで、必要以上に操舵が軽くなりすぎることを抑制することができ、応答性の高い旋回支援と、適切な操舵支援とを両立することができる。
なお、車両操舵支援装置10の構成は、上記構成に限定されず、種々の変形例及び応用例をとり得ることは勿論である。例えば、車両操舵支援装置10は、上記のように、ブレーキシステム20の旋回支援制御において操舵支援量(操舵支援トルク)を減少させるだけでなく、旋回時の自車両12による種々の旋回支援に応じて操舵支援量を変更することができる。
一変形例として、自車両12は、左右の車輪26が異なる動力源(右モータと左モータの2モータ機構)により駆動される構造であれば、カーブにおいて左右の動力源の駆動力配分を異ならせることで、旋回性を向上することができる。車両操舵支援装置10は、この駆動力配分が行われた際も、ヨーモーメントを推定し、横加速度Gを補正することで、操舵支援量を変更することができる。これにより、運転者の操舵力を適切に軽減して快適な操作感を提供することができる。
〔第1応用例〕
第1応用例に係る車両操舵支援装置10Aは、図7Aに示すようにカーブの走行時に、先行する他車両100(障害物)を避ける場合にも、適切な操舵支援制御を実施するように構成されている。なお、車両操舵支援装置10Aは、カーブの走行時に、第1実施形態に係るEPSシステム16の操舵支援制御、及びブレーキシステム20の旋回支援制御をそのまま実施することが可能である。
図8に示すように、車両操舵支援装置10AのEPSシステム16Aは、トルクセンサ32、車速センサ40、舵角センサ30の検出信号の他に、撮像処理システム50の情報及びナビゲーション装置52の情報を受信して処理を行う構成となっている。撮像処理システム50の画像処理ECU48は、カメラ44及びレーダ46で撮像した自車両12の進行方向前方の画像情報を処理する機能部として、障害物抽出部82(障害物取得手段)と、オーバーラップ量算出部84(オーバーラップ量取得手段)とを備える。
障害物抽出部82は、カメラ44及びレーダ46が取得した画像情報から走行路を走行する他車両100を抽出する。この抽出方法は、特に限定されず、自車両12と障害物の衝突を回避するために、画像情報から障害物を検出する公知の処理をそのまま用いてよい。なお、障害物抽出部82が抽出する障害物には、他車両100の他にも、人や動物等、種々の物体が含まれる。
オーバーラップ量算出部84は、障害物抽出部82が抽出した他車両100と、自車両12とのオーバーラップ量OLを算出する。図7Bに示すように、オーバーラップ量OLとは、自車両12の幅方向中心部から自車両12の進行方向に直線状に仮想的に延びる車軸Aと、他車両100の後部の幅方向中心部との幅方向の差(ズレ量)である。従って例えば、カーブにおいて自車両12の旋回方向外側にオーバーラップ量OLが大きい場合には、自車両12に対して先行する他車両100が旋回方向外側寄りを走行していると見なすことができる。オーバーラップ量算出部84は、算出したオーバーラップ量OLをEPSシステム16に出力する。
また図8に示すように、EPSシステム16Aの横加速度支援部72Aは、発生ヨーモーメント推定部76、加算部74、横加速度支援算出部80の他に、カーブ判別部86、補正後横加速度調整部88を備える。
カーブ判別部86は、センサ群18の検出信号に基づき自車両12がカーブを走行することを判別する。例えば、カーブ判別部86は、ナビゲーション装置52から自車両12の現在位置と、走行路の地図情報とを取得して、自車両12の現在位置又は前方がカーブに位置していることを判別する。なお、カーブ判別部86による走行路のカーブの判別方法は、種々の方法を採ることが可能であり、例えば、撮像処理システム50が取得した画像情報から車線を含む走行路、又は先行する他車両100を検出して、その曲がり具合からカーブを判別してもよい。或いは、カーブ判別部86は、横加速度G、舵角θ、車速V、実ヨーレートYr等に基づきカーブを判別する構成であってもよい。
補正後横加速度調整部88は、撮像処理システム50のオーバーラップ量算出部84が算出したオーバーラップ量OLに基づき、補正後横加速度Cgを調整する。具体的には、補正後横加速度調整部88は、オーバーラップ量OLが旋回方向内側に向かって増加する程、補正後横加速度Cgの補正量を小さくする。つまり、横加速度センサ38の横加速度Gを減少させた補正後横加速度Cgは、オーバーラップ量OLに比例して適度に増加される。そして、補正後横加速度調整部88は、この増加した(補正量が小さくなった)補正後横加速度Cgを横加速度支援算出部80に出力する。なお、補正後横加速度調整部88は、発生ヨーモーメント推定部76と加算部74の間に設けられ、発生ヨーモーメント推定部76から出力される推定ヨーモーメントを小さくするように調整してもよい。
横加速度支援算出部80は、補正量が小さい補正後横加速度Cgに基づき、操舵支援トルク(EPSモータ36への供給電流量)を算出する。EPSシステム16Aは、このEPS_ECU34Aの算出に基づく駆動力をステアリング機構28に付与することで、カーブの走行時に運転者の転舵を補助する。
すなわち、カーブの走行時では、自車両12と他車両100のオーバーラップ量OLが旋回方向内側に向かって増加する程、他車両100が走行路の内側に寄ってきていることになる。そのため、図7Aに示すように、自車両12の旋回方向内側への転舵を軽減するように支援を行うことで、自車両12を内側の走行路に容易に向かわせることが可能となり(図7A中の実線の矢印参照)、他車両100をスムーズに回避することができる。なお、車両操舵支援装置10Aは、撮像処理システム50やナビゲーション装置52により自車両12の旋回方向内側に走行路が存在しないことを検出した場合は、補正後横加速度調整部88の動作を停止してもよい。これにより、横加速度支援算出部80に補正後横加速度Cgをそのまま送り、走行路がない方向へのハンドル14の転舵を重いままとすることで、自車両12はカーブを良好に走行することができる。
以上のように、第1応用例に係る車両操舵支援装置10Aでは、他車両100が旋回方向内側に自車両12がオーバーラップしている場合に、ブレーキシステム20の旋回支援制御の制動力に基づく横加速度Gの補正量を小さくする。そのため、カーブの走行中に、他車両100を回避し易い旋回方向内側への操舵支援量を大きくすることができ、他車両100の回避性能を向上させることができる。なお、車両操舵支援装置10Aは、自車両12と他車両100のオーバーラップ量OLが旋回方向内側に向かって増加する場合には、図7B中の2点鎖線の矢印に示すように自車両12を回避するため、横加速度Gによる操舵支援制御を停止又は減少させてもよい。
〔第2応用例〕
第2応用例に係る車両操舵支援装置10Bは、図9A及び図9Bに示すように、カーブの走行路面が旋回方向内側から外側に向かって低くなるカント路Caを走行する場合にも、適切な操舵支援制御を実施するように構成されている。
車両操舵支援装置10Bは、図10に示すように、走行路面の傾斜度合いを算出する路面傾斜度算出部90(路面傾斜取得手段、環境取得手段)を有する。路面傾斜度算出部90の適用対象は、特に限定されず、例えば、図示しない車両制御ECUや車両の挙動を検出及び制御するESC装置60等に設けることができる。或いは、路面傾斜度算出部90はEPS_ECU34B内に構築されてもよい。
路面傾斜度算出部90は、舵角センサ30の舵角θに基づき、カント路Caの傾斜度合いを算出する。例えば、自車両12がカント路Caを走行する場合には、図9Aに示すように、自車両12が片流れする旋回方向外側に誘導されることになり、運転者は、自車両12の片流れと旋回方向内側へのハンドル14の転舵とを繰り返す操舵を行うことが想定される。このため、路面傾斜度算出部90は、舵角θの波形変化に基づきカント路Caの走行を判別することができる。また、カント路Caの傾斜度合いが大きい場合には、舵角θの振幅が大きくなるので、この振幅の大きさに応じてカント路Caの傾斜度合いを算出することが可能となる。
なお、路面傾斜度算出部90によるカント路Caの傾斜度合いの算出は、上記方法に限定されず、種々の方法をとり得る。例えば、路面傾斜度算出部90は、自車両12の実ヨーレートYrに基づきカント路Caの傾斜度合いを補正してもよい。また例えば、車両操舵支援装置10は、自車両12に傾斜センサ92を搭載しておき、傾斜センサ92の検出値からカント路Caの傾斜度合いを算出してもよい。傾斜センサ92は、3軸加速度センサとして横加速度センサ38と一体的に構成されてもよい。またナビゲーション装置52にカント路Caの情報が存在する場合には、路面傾斜度算出部90は、ナビゲーション装置52から情報を得てもよい。
一方、EPS_ECU34Bの横加速度支援部72Bは、第1応用例と同様に、発生ヨーモーメント推定部76、演算部78、横加速度支援算出部80、カーブ判別部86及び補正後横加速度調整部88を備えている。そして路面傾斜度算出部90が算出したカント路Caの傾斜度合いは、補正後横加速度調整部88に入力される。
補正後横加速度調整部88は、カント路Caの傾斜度合いが増加する(換言すれば、カント路Caが幅方向内側から外側へ向けてより低くなる)程、補正後横加速度Cgの補正量を小さくする。つまり、横加速度センサ38の横加速度Gを減少させている補正後横加速度Cgは、傾斜度合いに比例して増加される。そして、補正後横加速度調整部88は、この調整した補正後横加速度Cgを横加速度支援算出部80に出力する。
これにより、横加速度支援算出部80は、補正量が小さい補正後横加速度Cgに基づき、操舵支援トルクを算出し、EPSシステム16Bは、この算出結果に応じた駆動力を付与することで、カーブの走行時に運転者の転舵を補助する。従って、図9B中の実線の矢印に示すように、車両操舵支援装置10Bは、運転者による旋回方向内側への転舵を軽くする制御を行うことになり、運転者は、自車両12を内側の走行路に容易に向かわせることができる。
以上のように、第2応用例に係る車両操舵支援装置10BのEPSシステム16Bは、カント路Caの傾斜度合いに応じて、ブレーキシステム20の旋回支援の制動力に基づく横加速度Gの補正量を小さくする。すなわちカント路Caの傾斜度合いが増加すると、旋回方向内側に向けて操舵支援が必要となるため、車両操舵支援装置10Bは、旋回方向内側への操舵支援量を大きくすることで、カント路Caの走行においても良好な操舵を実施させることができる。
〔第2実施形態〕
第2実施形態に係る車両操舵支援装置10Cは、図11A及び図11Bに示すように、CC制御の実施中に、先行する他車両と自車両12の間に別の他車両(障害物)が割り込んできても適切な操舵支援制御を行う構成となっている。なお、以下では、走行路を先行する他車両を第1他車両102といい、この走行路に進入してくる他車両を第2他車両104という。
車両操舵支援装置10Cは、CC制御において、図11A中の1点差線に示すように第1他車両102に追従して走行路を走行している。そして、カーブの走行時には、運転者が旋回方向内側へステアリング機構28を転舵すると共に、EPSシステム16Cは操舵支援制御として、その舵角θを保舵している(つまり図2Bに示す舵角停止点Stの状態としている)。
この際、車両操舵支援装置10Cは、図12に示すように、車線検出部94(車線検出手段)及び障害物抽出部82(障害物取得手段)を画像処理ECU48内部に構築している。車線検出部94は、カメラ44及びレーダ46が取得した画像情報に基づき、走行路の車線を検出する。障害物抽出部82は、第1応用例のものと同じ構成であり、画像情報に基づき走行路の前方を走行する複数の他車両(第1及び第2他車両102、104)を検出する。
そして、EPSシステム16Cは、撮像処理システム50が検出した第1他車両102に自車両12が追従するようにステアリング機構28の舵角θを調整(保舵)している。このCC制御時に第2他車両104が割り込んできた場合、運転者は、減速を行う他に、第2他車両104との近接回避のため、自車両12を他の走行路に移動させる対応を図る可能性がある。
そのため、EPSシステム16Cは、EPS_ECU34C内に障害物割込判別部96を設けている。障害物割込判別部96は、自車両12が走行している走行路内に第2他車両104が侵入してくるか否かを判別する。障害物割込判別部96による判別方法は、特に限定されないが、例えば、障害物抽出部82から第2他車両104を連続的に検出し、第2他車両104の移動ベクトルを算出することで、第2他車両104が自車両12の走行路に割り込むことを判別する。障害物割込判別部96の判別結果は、横加速度支援部72に出力される。
横加速度支援部72は、障害物割込判別部96から第2他車両104の割り込みの判別結果を得ると、操舵支援トルク(ステアリング機構28の保舵力)を徐々に少なくする。すなわちカーブの走行中において、第2他車両104の割り込みに基づき回避のための転舵を行うと、操舵支援制御によりステアリング機構28を保舵していることから、運転者は、ハンドル14の操作感に左右差又は固着感を覚える可能性がある。そのため、車両操舵支援装置10Cは、第2他車両104の割り込み判別時に、ステアリング機構28の操舵支援トルクを徐々に小さくする、換言すれば操操舵支援制御をフェードアウトすることで、運転者に違和感のない操作を実現させることができる。
図11Bに示すように、CC制御の実施中に、自車両12の走行路に第2他車両104が割り込んできた際には、EPSシステム16Cによるステアリング機構28の保舵が小さくなる。従って、ハンドル14は自由状態となり、運転者は、例えば旋回方向内側の走行路に自車両12を移動するように、ハンドル14を簡単に転舵して、第2他車両104を回避することができる。なお、ハンドル14の転舵時には基本支援部70の操舵支援トルクが受けられる。
以上のように、第2実施形態に係る車両操舵支援装置10CのEPSシステム16Cは、自車両12の走行路に第2他車両104が侵入してくる場合に、操舵支援量(ステアリング機構28の保舵力)を少なくすることで、回避操作の違和感を低減することができる。すなわち、カーブの走行中に、横加速度Gに基づく操舵支援制御を行うことで、運転者のハンドル14の転舵に左右差や固着感等の違和感を与える可能性があるが、操舵支援量を少なくすることで、回避操作の違和感を低減することができる。
なお、車両操舵支援装置10Cは、第1応用例に係る車両操舵支援装置10Aのように、第2他車両104のオーバーラップに応じて、操舵支援制御の減少量を調整してもよい。
また、EPSシステム16Cは、第2他車両104の割り込み判別時に、操舵支援トルク(操舵支援量)を変化させればよく、操舵支援制御のフェードアウト以外の制御を行ってもよい。例えば、自車両12の回避動作を向上するため、運転者による旋回方向内側へのハンドル14の転舵を軽くするように、操舵支援トルクを大きくするように動作してもよい。或いは、EPSシステム16Cは、第2他車両104の割り込み判別時に、操舵支援制御を徐々に減少させるだけでなく、直ちに停止してもよい。
さらに、第2実施形態に係る車両操舵支援装置10Cによる操舵支援制御のフェードアウトは、CC制御の実施時に限定されるものではない。例えば、CC制御を実施していなくても、EPSシステム16Cがカーブの走行時に舵角θを保舵しているのであれば、第2他車両104の割り込み判別時に操舵支援制御をフェードアウトさせることで、自車両12の走行方向を簡単に変えることができる。
〔第3実施形態〕
第3実施形態に係る車両操舵支援装置10Dは、図13A及び図13Bに示すように、自車両12がカーブを曲がりすぎるオーバーステア、又はカーブを曲がりきれないアンダーステアを発生した時でも、適切な操舵支援制御を行う構成となっている。例えば、走行路面が雪道や凍結等により低μ路面(低摩擦路面)となっている場合には、走行路面に対し車輪26のグリップが容易に限界に達して、オーバーステアやアンダーステアが発生する。そして、オーバーステアやアンダーステアが発生した場合には、運転者はカウンターステアやハンドル戻し等の対応を採る。
そのため、車両操舵支援装置10DのEPSシステム16Dは、オーバーステアやアンダーステアの発生時に、カウンターステアやハンドル戻しを阻害しないように操舵支援制御を停止又は減少させる構成となっている。図14に示すように、EPS_ECU34Dは、自車両状態判別部98を内部に構築し、ヨーレートセンサ42(実ヨーレート取得手段)から実ヨーレートYrを受信し、ESC_ECU62(規範ヨーレート取得手段)から規範ヨーレートYcを受信する。上述したように規範ヨーレートYcは舵角θと車速Vに基づき適宜算出される。
自車両状態判別部98は、取得した実ヨーレートYrと規範ヨーレートYcに基づき、自車両12が正常状態であるニュートラルステアと、異常状態であるオーバーステア又はアンダーステアとを判別する。すなわち、規範ヨーレートYcに対する実ヨーレートYrの差分が所定以上に大きい又は小さい場合には、オーバーステア又はアンダーステアの状態と言える。自車両状態判別部98の判別結果は、横加速度支援部72に出力される。
横加速度支援部72は、自車両状態判別部98からオーバーステア又はアンダーステアの判別結果を受けると、操舵支援トルク(ステアリング機構28の保舵力)を停止する。すなわちカーブの走行中において、オーバーステアやアンダーステアが発生した際に操舵支援制御を停止することで、運転者は、カウンターステアやハンドル戻し等の転舵操作をスムーズに行うことができる。これにより自車両12の挙動を早期に安定化させることができる。
以上のように、第3実施形態に係る車両操舵支援装置10DのEPSシステム16Dは、規範ヨーレートYcと実ヨーレートYrとの差分が所定以上となった場合に、操舵支援制御を停止する(0にする)。そのため、雪道や凍結等の低μ路面において、自車両12がオーバーステアやアンダーステアとなる場合に、切り込み側へ操舵支援制御が行われることを防止することができ、自車両12の走行安定性を高めることができる。なお、車両操舵支援装置10Dは、規範ヨーレートYcと実ヨーレートYrとの差分が所定以上となった場合に、操舵支援制御を正常状態よりも減少させるだけでも、運転者の操舵を行い易くすることができる。
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能なことは言うまでもない。