JP2012025271A - Traveling control device of vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両の走行制御装置に係り、更に詳細には車両が目標軌跡(目標走行ライン)に沿って走行するよう操舵輪の舵角を修正制御する車両の走行制御装置に係る。 The present invention relates to a vehicle travel control device, and more particularly to a vehicle travel control device that corrects and controls a steering angle of a steered wheel so that the vehicle travels along a target locus (target travel line).
車両が目標軌跡に沿って走行するよう車両の軌跡を制御する車両の走行制御装置は従来種々提案されている。例えば下記の特許文献1には、車両前方の道路の車線情報に基づいて車両の目標軌跡を設定し、目標軌跡と車両の前方注視点との偏差が減少するよう自動操舵アクチュエータを制御する車線追従装置が記載されている。
Various vehicle travel control devices that control the trajectory of a vehicle so that the vehicle travels along a target trajectory have been proposed. For example, in
〔発明が解決しようとする課題〕
上記特許文献1に記載された車線追従装置によれば、車両が目標軌跡に沿って走行するよう操舵トルクの制御によって運転者の操舵操作を促したり操舵輪の舵角を修正したりすることができる。
[Problems to be Solved by the Invention]
According to the lane tracking device described in
しかし上記特許文献1に記載された車線追従装置に於いては、車両の目標軌跡を設定するための車両前方の道路の車線情報及び車両の実軌跡に対応する車両の前方注視点の情報を取得するカメラの如き車外情報取得手段が必須である。また目標軌跡は基本的には車線情報に基づいて決定されるため、車両の目標軌跡を必ずしも運転者の希望に則した軌跡に設定することができない。更に車両前方の道路の車線情報がない状況や車線情報を取得できない状況に於いては、目標軌跡を設定することができないため、車両を目標軌跡に沿って走行させることができない。
However, in the lane tracking device described in
尚、上記特許文献2には、操舵角及び車速に基づいて車両の目標軌跡を設定し、目標軌跡と車両の実軌跡との偏差が減少するよう操舵伝達比可変装置を制御する操舵制御装置が記載されている。この特許文献2に記載された操舵制御装置によれば、車両が目標軌跡に沿って走行するよう操舵輪の舵角を制御することができる。 In Patent Document 2, a steering control device that sets a target trajectory of a vehicle based on a steering angle and a vehicle speed and controls the steering transmission ratio variable device so as to reduce a deviation between the target trajectory and the actual trajectory of the vehicle is disclosed. Are listed. According to the steering control device described in Patent Document 2, the steering angle of the steered wheels can be controlled so that the vehicle travels along the target locus.
しかし特許文献2に記載された操舵制御装置に於いては、車両の実軌跡を求めるためのGPSの如き車外情報取得手段が必要である。また目標軌跡と実軌跡との偏差に基づいて操舵輪の舵角がフィードバック制御されるので、実軌跡が求められた後でなければ舵角を制御することができず、そのため制御の遅れに起因して車両を好ましく目標軌跡に沿って走行させることができない。 However, the steering control device described in Patent Document 2 requires vehicle information acquisition means such as GPS for obtaining the actual locus of the vehicle. In addition, since the steering angle of the steered wheels is feedback controlled based on the deviation between the target locus and the actual locus, the steering angle cannot be controlled unless the actual locus is obtained. Thus, the vehicle cannot preferably travel along the target locus.
上記問題を解消すべく、例えば運転者の操舵操作量及び車速に基づいて車両が目標進行方向にて目標到達位置に到達するに必要な目標軌跡に沿って車両を走行させるための操舵輪の目標舵角を演算し、目標舵角に基づいて操舵輪の舵角を制御することが考えられる。かかる操舵輪の舵角の制御によれば、車両の目標軌跡や実軌跡を求めるための車外情報の取得を要することなく、車両の軌跡が運転者の希望に則した軌跡になるよう操舵輪の舵角を遅れなく制御することができる。 In order to solve the above problem, for example, the target of the steered wheels for causing the vehicle to travel along the target locus necessary for the vehicle to reach the target arrival position in the target traveling direction based on the driver's steering operation amount and the vehicle speed. It is conceivable to calculate the rudder angle and control the rudder angle of the steered wheels based on the target rudder angle. According to the control of the steering angle of the steered wheels, the steered wheels are controlled so that the trajectory of the vehicle becomes a trajectory according to the driver's wishes without requiring acquisition of outside information for obtaining the target trajectory and actual trajectory of the vehicle. The rudder angle can be controlled without delay.
一般に運転者は周囲の状況を把握し、その把握結果に基づいて車両を運転する。従って例えば前方に停止車両があったり視界を遮る障害物があったりすると、周囲の状況を適確に把握することができなくなることがある。そのため操舵操作量や車速が走行路に適合しない値になり、その結果操舵操作量及び車速に基づいて演算される操舵輪の目標舵角が走行路に適合しない値になることがある。 Generally, the driver grasps the surrounding situation and drives the vehicle based on the grasped result. Therefore, for example, if there is a stopped vehicle in front of the vehicle or there is an obstacle that obstructs the field of view, the surrounding situation may not be accurately grasped. For this reason, the steering operation amount and the vehicle speed become values that do not conform to the traveling road, and as a result, the target steering angle of the steered wheel calculated based on the steering operation amount and the vehicle speed may become a value that does not conform to the traveling road.
よって操舵操作量及び車速に基づいて走行軌跡を制御する場合に於いて、目標軌跡の目標到達位置が走行路に適合していないときには、目標到達位置が走行路に適合するよう操舵輪の目標舵角を補正することが好ましい。 Therefore, when the travel locus is controlled based on the steering operation amount and the vehicle speed, when the target arrival position of the target locus is not suitable for the travel road, the target rudder of the steered wheel is adjusted so that the target arrival position fits the travel road. It is preferable to correct the corners.
本発明は、車両が目標軌跡に沿って走行するよう車両の軌跡を制御する従来の走行制御装置に於ける上述の如き問題に鑑みてなされたものである。そして本発明の主要な課題は、運転者の希望に則し且つ走行路に適合する目標軌跡に沿って車両が走行するよう車両の走行を制御することである。
〔課題を解決するための手段及び発明の効果〕
The present invention has been made in view of the above-described problems in a conventional travel control device that controls the trajectory of a vehicle so that the vehicle travels along a target trajectory. And the main subject of this invention is controlling driving | running | working of a vehicle so that a vehicle drive | works along the target locus | trajectory which suits a driver | operator's hope and fits a driving path.
[Means for Solving the Problems and Effects of the Invention]
上述の主要な課題は、本発明によれば、運転者の操舵操作量に対する操舵輪の舵角の関係を変更する舵角制御手段と、走行路の情報を取得する手段とを備え、予め設定された手順に従って車両の軌跡の制御を開始又は更新すべきと判定したときにはその時点に於ける運転者の操舵操作量及び車速に基づいて車両が目標進行方向にて目標到達位置に到達するに必要な目標軌跡に沿って車両を走行させるための操舵輪の目標舵角を演算し、前記目標舵角に基づいて前記舵角制御手段により操舵輪の舵角を制御する車両の走行制御装置であって、前記目標到達位置が走行路の所定の範囲内にないときには目標到達位置が走行路の所定の範囲内になるよう前記目標舵角を補正することを特徴とする車両の走行制御装置(請求項1の構成)によって達成される。 According to the present invention, the main problem described above is provided with a steering angle control means for changing the relationship of the steering angle of the steered wheel with respect to the steering operation amount of the driver, and a means for acquiring travel path information, which are set in advance. Necessary for the vehicle to reach the target arrival position in the target traveling direction based on the driver's steering operation amount and vehicle speed at that time when it is determined that the control of the vehicle trajectory should be started or updated according to the determined procedure A vehicle travel control apparatus that calculates a target rudder angle of a steered wheel for traveling a vehicle along a target trajectory and controls the rudder angle of the steered wheel by the rudder angle control means based on the target rudder angle. The target steering angle is corrected so that the target arrival position is within a predetermined range of the travel path when the target arrival position is not within the predetermined range of the travel path (claim). Achieved by item 1) It is.
後に詳細に説明する如く、運転者の操舵操作量は車両の現在の進行方向を基準に見て車両の現在位置から目標到達位置までの方向に関係し、車速は車両の現在位置から目標到達位置までの距離に関係している。また運転者の操舵操作量は車両が目標到達位置に到達する際の目標進行方向にも関係している。 As will be described in detail later, the amount of steering operation by the driver is related to the direction from the current position of the vehicle to the target arrival position with reference to the current traveling direction of the vehicle, and the vehicle speed is from the current position of the vehicle to the target arrival position. Is related to the distance. The driver's steering operation amount is also related to the target traveling direction when the vehicle reaches the target arrival position.
予め設定された手順に従って軌跡の制御を開始又は更新すべきと判定した時点を基準時点と呼ぶこととする。上記請求項1の構成によれば、基準時点の運転者の操舵操作量及び車速に基づいて車両が目標進行方向にて目標到達位置に到達するための目標軌跡に沿って車両が走行するための操舵輪の目標舵角が演算され、目標舵角に基づいて操舵輪の舵角が制御される。 The time point at which it is determined that the trajectory control should be started or updated according to a preset procedure is referred to as a reference time point. According to the configuration of the first aspect, the vehicle travels along the target locus for the vehicle to reach the target arrival position in the target traveling direction based on the steering operation amount and the vehicle speed of the driver at the reference time. The target rudder angle of the steered wheel is calculated, and the rudder angle of the steered wheel is controlled based on the target rudder angle.
従って車両の目標軌跡や実軌跡を求めるための車外情報の取得は不要であり、また車外情報に基づいて実際の軌跡を求めることも、目標軌跡と実際の軌跡との偏差に基づいて車両の軌跡をフィードバック制御することも必要でない。よって車両の軌跡が運転者の希望に則した軌跡になるよう操舵輪の舵角を遅れなく制御し、車両を運転者が希望する目標軌跡に沿って走行させることができる。 Accordingly, it is not necessary to obtain information on the outside of the vehicle for obtaining the target locus or actual locus of the vehicle, and it is also possible to obtain the actual locus based on the information on the outside of the vehicle based on the deviation between the target locus and the actual locus. It is not necessary to perform feedback control. Therefore, the steering angle of the steered wheels can be controlled without delay so that the vehicle trajectory becomes a trajectory in accordance with the driver's desire, and the vehicle can travel along the target trajectory desired by the driver.
また請求項1の構成によれば、走行路の情報を取得する手段によって走行路の情報が取得され、目標到達位置が走行路の所定の範囲内にないときには目標到達位置が走行路の所定の範囲内になるよう目標舵角が補正される。よって運転者が周囲の状況を適確に把握することができない状況が生じ、目標軌跡の目標到達位置が走行路に適合しないときには、目標到達位置が走行路に適合するよう操舵輪の目標舵角を補正することができる。従って運転者が周囲の状況を適確に把握することができない状況が生じても、車両の軌跡が走行路に適合しない目標軌跡に基づいて制御されることを防止することができる。 Further, according to the configuration of the first aspect, the travel path information is acquired by the means for acquiring the travel path information, and when the target arrival position is not within the predetermined range of the travel path, the target arrival position is The target rudder angle is corrected to be within the range. Therefore, when a situation occurs in which the driver cannot accurately grasp the surrounding situation and the target arrival position of the target locus does not match the travel path, the target steering angle of the steered wheels is adjusted so that the target arrival position matches the travel path. Can be corrected. Therefore, even when a situation occurs in which the driver cannot accurately grasp the surrounding situation, it is possible to prevent the vehicle trajectory from being controlled based on a target trajectory that does not match the travel path.
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項1の構成に於いて、目標到達位置が走行路の所定の範囲内になるよう前記時点に於ける車両から前記目標到達位置までの距離を補正するための補正係数を演算し、前記補正係数に基づいて前記目標舵角を補正するよう構成される(請求項2の構成)。
According to the present invention, in order to effectively achieve the main problems described above, in the configuration of
上記請求項2の構成によれば、目標到達位置が走行路の所定の範囲内になるよう上記時点に於ける車両から目標到達位置までの距離を補正するための補正係数が演算され、補正係数に基づいて目標舵角が補正される。従って車両から目標到達位置までの距離を補正することによって目標到達位置を走行路の所定の範囲内の位置に補正することができ、補正後の目標到達位置へ到達するよう車両の軌跡を制御することができる。 According to the configuration of the second aspect, the correction coefficient for correcting the distance from the vehicle to the target arrival position at the time point is calculated so that the target arrival position is within a predetermined range of the travel path, and the correction coefficient Based on this, the target rudder angle is corrected. Accordingly, by correcting the distance from the vehicle to the target arrival position, the target arrival position can be corrected to a position within a predetermined range of the travel path, and the vehicle trajectory is controlled so as to reach the corrected target arrival position. be able to.
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項2の構成に於いて、前記補正係数の大きさが基準値以上であるときには、前記軌跡の制御を終了するよう構成される(請求項3の構成)。 According to the present invention, in order to effectively achieve the above main problem, in the configuration of claim 2, when the magnitude of the correction coefficient is equal to or greater than a reference value, the control of the trajectory is terminated. (Structure of claim 3).
一般に運転者により把握される車両の周囲状況と実際の周囲状況との乖離が大きいほど車両から目標到達位置までの距離を補正するための補正係数が大きくなる。また運転者により把握される車両の周囲状況と実際の周囲状況との乖離が大きいときには、目標舵角の補正量が大きくなり、補正後の目標舵角に基づいて制御される車両の走行軌跡が運転者の希望する軌跡と大きく相違することになる虞れがある。 In general, the greater the difference between the vehicle surroundings and the actual surroundings as grasped by the driver, the larger the correction coefficient for correcting the distance from the vehicle to the target arrival position. In addition, when the difference between the vehicle surroundings and the actual surroundings recognized by the driver is large, the correction amount of the target rudder angle is large, and the travel locus of the vehicle controlled based on the corrected target rudder angle is There is a possibility that the trajectory desired by the driver is greatly different.
上記請求項3の構成によれば、補正係数の大きさが基準値以上であるときには、軌跡の制御が終了される。従って運転者により把握される車両の周囲状況と実際の周囲状況との乖離が大きい状況に於いて、大きい補正係数にて補正された目標舵角に基づいて車両の走行軌跡が制御されることを防止することができる。よって補正後の目標舵角に基づいて制御される車両の走行軌跡が運転者の希望する軌跡と大きく相違する軌跡になることを防止することができる。 According to the third aspect of the present invention, when the magnitude of the correction coefficient is greater than or equal to the reference value, the trajectory control is terminated. Therefore, in a situation where there is a large discrepancy between the surrounding situation of the vehicle and the actual surrounding situation that is grasped by the driver, the vehicle travel locus is controlled based on the target rudder angle corrected with a large correction coefficient. Can be prevented. Therefore, it is possible to prevent the traveling locus of the vehicle controlled based on the corrected target rudder angle from becoming a locus that is significantly different from the locus desired by the driver.
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項1の構成に於いて、前記目標軌跡は、前記目標進行方向を示す直線を時間の座標軸とし、前記時点に於ける車両の位置より前記時間の座標軸に下した垂線を距離の座標軸とする仮想の直交座標に於いて、前記時点からの経過時間を指数の変数とする指数関数の曲線であるよう構成される(請求項4の構成)。
According to the present invention, in order to effectively achieve the above main problem, in the configuration of
上記請求項4の構成によれば、目標進行方向を示す直線を時間の座標軸とし、基準時点に於ける車両の位置より時間の座標軸に下した垂線を距離の座標軸とする仮想の直交座標に於いて、基準時点からの経過時間を指数の変数とする指数関数の曲線として目標軌跡を求めることができる。 According to the configuration of the fourth aspect, in a virtual orthogonal coordinate system, a straight line indicating the target traveling direction is a time coordinate axis, and a perpendicular line drawn from the vehicle position at the reference time point to the time coordinate axis is a distance coordinate axis. Thus, the target trajectory can be obtained as an exponential function curve using the elapsed time from the reference time as an exponent variable.
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項1の構成に於いて、前記目標軌跡は、前記時点に於ける車両の位置に於いて前記時点に於ける車両の前後方向を示す直線に接し且つ前記目標到達位置に於いて前記目標進行方向を示す直線に接する円弧状の曲線であるよう構成される(請求項5の構成)。
Further, according to the present invention, in order to effectively achieve the above main problem, in the configuration of
上記請求項5の構成によれば、基準時点に於ける車両の位置に於いて基準時点に於ける車両の前後方向を示す直線に接し且つ目標到達位置に於いて目標進行方向を示す直線に接する円弧状の曲線として目標軌跡を求めることができる。 According to the fifth aspect of the present invention, the vehicle position at the reference time point is in contact with the straight line indicating the front-rear direction of the vehicle at the reference time point, and is in contact with the straight line indicating the target traveling direction at the target arrival position. The target locus can be obtained as an arcuate curve.
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項1乃至5の何れか一つの構成に於いて、前記時点に於ける操舵輪の舵角と前記目標舵角との偏差の大きさが小さくなるよう操舵輪の舵角を修正するよう構成される(請求項6の構成)。
According to the present invention, in order to effectively achieve the main problems described above, the steering angle of the steered wheel at the time point and the target rudder in the configuration according to any one of
上記請求項6の構成によれば、基準時点に於ける操舵輪の舵角と目標舵角との偏差の大きさが小さくなるよう操舵輪の舵角を修正される。よって操舵輪の舵角が目標舵角になるよう操舵輪の舵角をフィードフォワード式に効率的に制御することができ、また運転者の操舵操作を要することなく操舵輪の舵角を目標舵角にすることができる。 According to the configuration of the sixth aspect, the steering angle of the steered wheel is corrected so that the magnitude of the deviation between the steered angle of the steered wheel and the target steered angle at the reference time becomes small. Therefore, the steering angle of the steering wheel can be efficiently controlled in a feed-forward manner so that the steering angle of the steering wheel becomes the target steering angle, and the steering angle of the steering wheel can be set to the target steering without requiring the driver's steering operation. Can be horns.
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項1乃至5の何れか一つの構成に於いて、操舵輪の実際の舵角と前記目標舵角との偏差の大きさが小さくなるよう操舵輪の舵角を修正するよう構成される(請求項7の構成)。
According to the present invention, in order to effectively achieve the main problem described above, in the configuration according to any one of
上記請求項7の構成によれば、操舵輪の実際の舵角と目標舵角との偏差の大きさが小さくなるよう操舵輪の舵角が修正される。よって操舵輪の舵角が目標舵角になるよう操舵輪の舵角をフィードバック式に正確に制御することができ、また運転者によって操舵操作が行われても操舵輪の舵角を目標舵角にすることができる。 According to the configuration of the seventh aspect, the rudder angle of the steered wheels is corrected so that the magnitude of the deviation between the actual rudder angle of the steered wheels and the target rudder angle becomes small. Therefore, the steering wheel steering angle can be accurately controlled in a feedback manner so that the steering wheel steering angle becomes the target steering angle, and the steering wheel steering angle can be set to the target steering angle even if the steering operation is performed by the driver. Can be.
尚フィードバックの制御は操舵輪の舵角について行われるので、フィードバックの制御が車両の軌跡について行われる従来の車両の走行制御装置の場合に比して、操舵輪の舵角の制御の遅れは遥かに小さい。 Since the feedback control is performed on the steering angle of the steering wheel, the control of the steering angle of the steering wheel is far greater than in the case of the conventional vehicle travel control device in which the feedback control is performed on the trajectory of the vehicle. Small.
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項1乃至5の何れか一つの構成に於いて、前記目標到達位置は前記時点に於ける運転者の操舵操作量及び車速に基づいて決定され、前記目標進行方向は前記時点に於ける運転者の操舵操作量に基づいて決定されるよう構成される(請求項8の構成)。
Further, according to the present invention, in order to effectively achieve the above main problem, in the configuration according to any one of
上記請求項8の構成によれば、基準時点に於ける運転者の操舵操作量及び車速に基づいて目標到達位置を決定し、基準時点に於ける運転者の操舵操作量に基づいて目標進行方向を決定することができる。よって基準時点に於ける運転者の操舵操作量及び車速に基づいて車両が目標進行方向にて目標到達位置に到達するための車両の目標軌跡を求めることができる。
According to the configuration of the
また本発明によれば、上記請求項8の構成に於いて、前記時点に於ける運転者の操舵操作量に基づいて決定される角度を基準角度として、前記目標到達位置は前記時点に於ける車両の位置より車両の前後方向に対し前記基準角度傾斜した方向に引いた直線上に位置し、前記時点に於ける車両の位置から前記目標到達位置までの距離は車速に依存する値であるよう構成される(請求項9の構成)。
According to the present invention, in the configuration of
上記請求項9の構成によれば、基準時点に於ける運転者の操舵操作量に基づいて決定される角度を基準角度とし、基準時点に於ける車両の位置より車両の前後方向に対し基準角度傾斜した方向に引いた直線上に位置し且つ基準時点に於ける車両の位置から車速に依存する距離の位置として目標到達位置を決定することができる。 According to the ninth aspect of the present invention, the angle determined based on the steering operation amount of the driver at the reference time point is set as the reference angle, and the reference angle with respect to the vehicle front-rear direction is determined from the position of the vehicle at the reference time point. The target arrival position can be determined as a position located on a straight line drawn in the inclined direction and a distance depending on the vehicle speed from the position of the vehicle at the reference time point.
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項9の構成に於いて、前記時点に於ける車両の位置と前記目標到達位置とを結ぶ直線を方向の基準線として、前記目標進行方向は前記目標到達位置に於いて前記方向の基準線に対し前記基準角度傾斜した方向に決定されるよう構成される(請求項10の構成)。 According to the present invention, in order to effectively achieve the above main problem, in the configuration of claim 9, a straight line connecting the position of the vehicle at the time point and the target arrival position is As the reference line, the target traveling direction is determined in a direction inclined at the reference angle with respect to the reference line in the direction at the target arrival position (configuration of claim 10).
上記請求項10の構成によれば、基準時点に於ける車両の位置と目標到達位置とを結ぶ直線を方向の基準線として、目標到達位置に於いて方向の基準線に対し基準角度傾斜した方向を目標進行方向に決定することができる。
According to the configuration of
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項1乃至5の何れか一つの構成に於いて、前記軌跡の制御を行っていない状況に於いて、運転者の操舵操作量の変化率の大きさが制御開始判定の第一の基準値よりも大きくなった後に運転者の操舵操作量の変化率の大きさが制御開始判定の第二の基準値よりも小さくなったときに前記軌跡の制御を開始すべきと判定するよう構成される(請求項11の構成)。
According to the present invention, in order to effectively achieve the main problems described above, in the configuration according to any one of
一般に、運転者が車両の進路を変更する場合には、まず比較的速く操舵操作量を変化させ、しかる後操舵操作量の変化を穏やかにする。従って運転者の操舵操作量の変化率の大きさの推移に基づいて車両の軌跡の制御の開始又は更新の必要性を判定することができる。 Generally, when the driver changes the course of the vehicle, the steering operation amount is first changed relatively quickly, and then the change in the steering operation amount is moderated. Therefore, it is possible to determine the necessity of starting or updating the control of the vehicle trajectory based on the transition of the change rate of the steering operation amount of the driver.
上記請求項11の構成によれば、軌跡の制御が行われていない状況に於いて、運転者の操舵操作量の変化率の大きさが制御開始判定の第一の基準値よりも大きくなった後に制御開始判定の第二の基準値よりも小さくなったときには、その判定により軌跡の制御を開始すべきと判定することができる。 According to the configuration of the eleventh aspect, in the situation where the trajectory is not controlled, the magnitude of the change rate of the steering operation amount of the driver is larger than the first reference value for the control start determination. When it becomes smaller than the second reference value of the control start determination later, it can be determined that the control of the trajectory should be started by the determination.
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項1乃至5の何れか一つの構成に於いて、前記軌跡の制御を行っている状況に於いて、運転者の操舵操作量の変化率の大きさが制御更新判定の第一の基準値よりも大きくなった後に運転者の操舵操作量の変化率の大きさが制御更新判定の第二の基準値よりも小さくなったときに前記軌跡の制御を更新すべきと判定するよう構成される(請求項12の構成)。
Further, according to the present invention, in order to effectively achieve the main problem described above, in the situation where the trajectory is controlled in the configuration according to any one of
上記請求項12の構成によれば、軌跡の制御が行われている状況に於いて、運転者の操舵操作量の変化率の大きさが制御更新判定の第一の基準値よりも大きくなった後に制御更新判定の第二の基準値よりも小さくなったときには、その判定により軌跡の制御を更新すべきと判定することができる。
According to the configuration of
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項4の構成に於いて、前記時点に於ける車両から前記時間の座標軸までの距離を基準距離として、前記基準距離と前記時点からの経過時間を指数の変数とする自然指数関数との積として目標距離が求められ、前記目標軌跡は前記時間の座標軸から前記目標距離の位置を結ぶ線として求められるよう構成される(請求項13の構成)。 According to the present invention, in order to effectively achieve the above main problem, in the configuration of claim 4, the distance from the vehicle to the coordinate axis of the time at the time point is used as the reference distance. A target distance is obtained as a product of a reference distance and a natural exponential function having an elapsed time from the time point as an index variable, and the target locus is obtained as a line connecting the position of the target distance from the coordinate axis of the time. (Structure of claim 13).
上記請求項13の構成によれば、基準距離と基準時点からの経過時間を指数の変数とする自然指数関数との積として目標距離を求め、時間の座標軸から目標距離の位置を結ぶ線として目標軌跡求めることができる。 According to the structure of claim 13, the target distance is obtained as a product of the reference distance and a natural exponential function using the elapsed time from the reference time as an index variable, and the target is connected as a line connecting the position of the target distance from the time coordinate axis. The trajectory can be obtained.
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項13の構成に於いて、操舵操作の必要性に関連する車外の視覚情報の変化が発生してから人が当該視覚情報の変化を知覚するまでに要する一般的な時間をΔTとし、ウェバー比を−kとし、前記時点からの経過時間をtとして、前記自然指数関数の指数は−(k/ΔT)tであるよう構成される(請求項14の構成)。 Further, according to the present invention, in order to effectively achieve the above main problem, in the configuration of the above-mentioned claim 13, after the change of the visual information outside the vehicle related to the necessity of the steering operation occurs, Is a general time required to perceive the change of the visual information is ΔT, a Weber ratio is −k, an elapsed time from the time is t, and the natural exponential function is − (k / ΔT) It is comprised so that it may be set to t (structure of Claim 14).
上記請求項14の構成によれば、自然指数関数の指数は−(k/ΔT)tであるので、人の知覚特性に合った車両の目標距離を求め、これにより人の知覚特性に合った車両の目標軌跡を求めることができる。
According to the configuration of the above-described
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項1乃至5の何れか一つの構成に於いて、前記舵角制御手段は、運転者により操作される操舵入力手段に対し相対的に操舵輪を駆動することにより操舵伝達比を変化させる操舵伝達比可変手段と、前記操舵伝達比可変手段を制御する制御手段とを有するセミバイワイヤ式の舵角制御手段であるよう構成される(請求項15の構成)。
According to the present invention, in order to effectively achieve the main problems described above, in the structure according to any one of
上記請求項15の構成によれば、操舵伝達比可変手段を有するセミバイワイヤ式の舵角制御手段を備えた車両に於いて、操舵伝達比可変手段により操舵伝達比を変化させることにより操舵輪の舵角を制御することができる。 According to the configuration of the fifteenth aspect of the present invention, in a vehicle including a semi-by-wire type steering angle control means having a steering transmission ratio variable means, the steering transmission ratio of the steering wheel is changed by changing the steering transmission ratio by the steering transmission ratio variable means. The rudder angle can be controlled.
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項1乃至5の何れか一つの構成に於いて、前記舵角制御手段は、操舵輪の舵角を変化させる転舵手段と、前記操舵入力手段に対する運転者の操舵操作量を検出する手段と、通常時には運転者の操舵操作量に基づいて前記転舵手段を制御し、必要に応じて運転者の操舵操作に依存せずに前記転舵手段を制御する制御手段とを有するバイワイヤ式の舵角制御手段であるよう構成される(請求項16の構成)。
According to the present invention, in order to effectively achieve the above main problem, in the configuration according to any one of
上記請求項16の構成によれば、バイワイヤ式の舵角制御手段を備えた車両に於いて、転舵手段を制御することにより運転者の操舵操作に依存せずに操舵輪の舵角を制御することができる。
〔課題解決手段の好ましい態様〕
According to the configuration of the above aspect 16, in the vehicle provided with the by-wire type steering angle control means, the steering angle of the steered wheels is controlled without depending on the steering operation of the driver by controlling the steering means. can do.
[Preferred embodiment of problem solving means]
本発明の一つの好ましい態様によれば、上記請求項1乃至5の何れか一つの構成に於いて、所定の範囲は目標到達位置に於ける走行路の幅方向の範囲として設定されるよう構成される(好ましい態様1)。
According to one preferable aspect of the present invention, in the configuration according to any one of
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項1乃至5の何れか一つの構成に於いて、所定の範囲は車速が高いときには車速が低いときに比して狭くなるよう、車速に応じてか変節低されるよう構成される(好ましい態様2)。
According to another preferred embodiment of the present invention, in the configuration according to any one of
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項1乃至5の何れか一つの構成に於いて、走行路の所定の範囲内になるよう目標到達位置を補正し、車両が目標進行方向にて補正後の目標到達位置に到達するに必要な目標軌跡に沿って車両を走行させるための操舵輪の目標舵角を演算することにより目標舵角を補正するよう構成される(好ましい態様3)。
According to another preferred aspect of the present invention, in the configuration according to any one of
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項2の構成に於いて、目標到達位置が走行路の所定の範囲内になるよう車両の前後方向に対する前記目標到達位置の方向を補正することなく前記時点に於ける車両から前記目標到達位置までの距離を補正するための補正係数を演算するよう構成される(好ましい態様4)。 According to another preferred aspect of the present invention, in the configuration of claim 2, the direction of the target arrival position with respect to the longitudinal direction of the vehicle is corrected so that the target arrival position is within a predetermined range of the travel path. The correction coefficient for correcting the distance from the vehicle to the target arrival position at the time point is calculated without performing this (preferred aspect 4).
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項3の構成に於いて、軌跡の制御を終了すると共に警報を発するよう構成される(好ましい態様5)。 According to another preferred aspect of the present invention, in the configuration of claim 3 above, the control of the trajectory is terminated and an alarm is issued (preferred aspect 5).
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項1乃至5の何れか一つの構成に於いて、走行制御装置は運転者の操舵操作量及び車速と操舵輪の目標舵角との関係を記憶しており、車両の軌跡の制御を開始又は更新すべきと判定した時点に於ける運転者の操舵操作量及び車速に基づいて前記関係より操舵輪の目標舵角を演算するよう構成される(好ましい態様6)。 According to another preferred embodiment of the present invention, in the configuration according to any one of the first to fifth aspects, the travel control device includes a driver's steering operation amount and vehicle speed and a target steering angle of the steered wheel. The relationship is stored, and the target steering angle of the steered wheels is calculated from the relationship based on the driver's steering operation amount and vehicle speed at the time when it is determined that the control of the vehicle trajectory should be started or updated. (Preferred embodiment 6).
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項1乃至5の何れか一つの構成に於いて、走行制御装置は予め設定された軌跡の制御の終了条件が成立するまで操舵輪の舵角を制御するよう構成される(好ましい態様7)。 According to another preferred aspect of the present invention, in the configuration according to any one of the first to fifth aspects, the travel control device is configured to control the steering wheel until a preset condition for controlling the trajectory is satisfied. The steering angle is configured to be controlled (preferred aspect 7).
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項1乃至5の何れか一つの構成に於いて、走行制御装置は車両の軌跡の制御を開始又は更新すべきではないと判定したときには、予め設定された操舵伝達比が達成されるよう操舵輪の舵角を制御するよう構成される(好ましい態様8)。
According to another preferred embodiment of the present invention, in the configuration according to any one of
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項4の構成に於いて、走行制御装置は車両の軌跡の制御を開始又は更新すべきと判定した時点からの経過時間と運転者の操舵操作量及び車速と操舵輪の目標舵角との関係を記憶しており、車両の軌跡の制御を開始又は更新すべきと判定した時点からの経過時間と車両の軌跡の制御を開始又は更新すべきと判定した時点に於ける運転者の操舵操作量及び車速とに基づいて前記関係より操舵輪の目標舵角を演算するよう構成される(好ましい態様9)。 According to another preferred aspect of the present invention, in the configuration of claim 4 above, the travel control device determines the elapsed time from the time when it is determined that the control of the vehicle trajectory should be started or updated, and the driver's The relationship between the steering operation amount and the vehicle speed and the target steering angle of the steered wheel is stored, and the elapsed time from the time when it is determined that the control of the vehicle locus should be started or updated, and the control of the vehicle locus is started or updated. The target steering angle of the steered wheels is calculated from the above relationship based on the steering operation amount and the vehicle speed of the driver at the time when it is determined that it should be performed (preferred aspect 9).
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項5の構成に於いて、走行制御装置は運転者の操舵操作量及び車速と操舵輪の目標舵角との関係を記憶しており、車両の軌跡の制御を開始又は更新すべきと判定した時点からの経過時間に関係なく車両の軌跡の制御を開始又は更新すべきと判定した時点に於ける運転者の操舵操作量及び車速に基づいて前記関係より操舵輪の目標舵角を演算するよう構成される(好ましい態様10)。 According to another preferred aspect of the present invention, in the configuration of claim 5, the travel control device stores the relationship between the driver's steering operation amount and the vehicle speed and the target steering angle of the steered wheels. The amount of steering operation and the vehicle speed of the driver at the time when it is determined that the control of the vehicle trajectory should be started or updated regardless of the elapsed time from the time when it is determined that the control of the vehicle trajectory should be started or updated. Based on the above relationship, the target steering angle of the steered wheels is calculated (preferred aspect 10).
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項15の構成に於いて、車両は運転者による操舵操作を補助する補助操舵力を発生する補助操舵力発生手段と、運転者の操舵負担を軽減するための目標補助操舵力に基づいて補助操舵力発生手段を制御する補助操舵力制御手段とを有し、補助操舵力制御手段は軌跡の制御が行われている状況に於いては、舵角制御手段による操舵輪の舵角の制御に起因する操舵力の変動量を推定し、検出された操舵力を操舵力の変動量にて補正し、補正後の操舵力に基づいて運転者の操舵負担を軽減するために必要な補助操舵力を演算し、必要な補助操舵力と操舵力の変動量との和を目標補助操舵力とするよう構成される(好ましい態様11)。 According to another preferred aspect of the present invention, in the configuration of claim 15, the vehicle has an auxiliary steering force generating means for generating an auxiliary steering force for assisting the steering operation by the driver, and the driver's steering. An auxiliary steering force control means for controlling the auxiliary steering force generation means based on the target auxiliary steering force for reducing the burden, and the auxiliary steering force control means is in a situation where the trajectory is controlled. Estimating the amount of fluctuation of the steering force resulting from the control of the steering angle of the steered wheels by the steering angle control means, correcting the detected steering force with the amount of fluctuation of the steering force, and driving based on the corrected steering force The auxiliary steering force necessary for reducing the steering burden on the user is calculated, and the sum of the required auxiliary steering force and the fluctuation amount of the steering force is set as the target auxiliary steering force (preferred aspect 11).
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項16の構成に於いて、車両は操舵反力を発生する操舵反力発生手段と、目標操舵反力に基づいて操舵反力発生手段を制御する操舵反力制御手段とを有する操舵反力付与装置を備え、操舵反力制御手段は運転者の操舵操作量に基づいて舵角制御手段による操舵輪の舵角の制御の影響を受けない基本の操舵反力を演算し、基本の操舵反力から運転者の操舵負担を軽減するための操舵反力低減量を減算した値に基づいて目標操舵反力を演算するよう構成される(好ましい態様11)。 According to another preferred aspect of the present invention, in the configuration of claim 16, the vehicle generates a steering reaction force generating means for generating a steering reaction force, and a steering reaction force generating means based on the target steering reaction force. A steering reaction force imparting device having a steering reaction force control means for controlling the steering reaction force control means, the steering reaction force control means being influenced by the steering angle control means by the steering angle control means based on the steering operation amount of the driver. The basic steering reaction force is calculated, and the target steering reaction force is calculated based on a value obtained by subtracting the steering reaction force reduction amount for reducing the driver's steering burden from the basic steering reaction force ( Preferred embodiment 11).
実施形態の総括説明
具体的な実施形態の説明に先立ち、各実施形態に共通の技術的事項について総括的に説明する。
1)案内棒モデル
General Description of Embodiments Prior to the description of specific embodiments, technical matters common to the embodiments will be described generally.
1) Guide rod model
車両の軌跡に関する運転者の意図は、運転者の操舵操作量に反映されていると考えられるので、操舵輪である前輪の向き、即ち前輪の舵角が運転者の前方注視方向であると考えられてよい。そこで前輪に仮想の案内棒が設置された仮想の車両を定義し、運転者は案内棒の先端が希望の軌跡に沿って移動するように車両を運転していると仮定する。その場合前方注視距離、即ち車両から運転者が注視する位置までの距離は案内棒の長さに対応し、車速に応じて変化すると考えられる。 Since the driver's intention regarding the vehicle trajectory is considered to be reflected in the driver's steering operation amount, the direction of the front wheel that is the steering wheel, that is, the steering angle of the front wheel is considered to be the driver's forward gaze direction. May be. Therefore, a virtual vehicle having a virtual guide rod installed on the front wheel is defined, and it is assumed that the driver is driving the vehicle so that the tip of the guide rod moves along a desired locus. In that case, it is considered that the forward gaze distance, that is, the distance from the vehicle to the position where the driver gazes corresponds to the length of the guide rod and changes according to the vehicle speed.
本明細書に於いては、上述の仮想の案内棒を備えた車両のモデルを「案内棒モデル」と呼ぶこととする。案内棒モデルによれば、運転者が車両の進路を変更しようとしたときの運転者の操舵操作量及び車速に基づいて、案内棒の先端を通る軌跡として車両の好ましい目標軌跡を設定することができる。 In the present specification, a vehicle model provided with the above-described virtual guide rod is referred to as a “guide rod model”. According to the guide rod model, a preferable target trajectory of the vehicle can be set as a trajectory passing through the tip of the guide rod based on the driver's steering operation amount and vehicle speed when the driver tries to change the course of the vehicle. it can.
従って設定された目標軌跡に沿って車両が走行するよう前輪の舵角を制御することにより、車両周囲の情報を撮影や車外よりの通信等によって周囲の情報を取得することを要することなく、車両を好ましい目標軌跡に沿って走行させることができる。 Therefore, by controlling the rudder angle of the front wheels so that the vehicle travels along the set target trajectory, the vehicle surrounding information is not required to be acquired by photographing or communicating from outside the vehicle. Can be driven along a preferable target locus.
案内棒モデルに基づく車両の軌跡制御の理解が容易になるよう、図25に示されている如く、車両は前輪100及び後輪102を備えた2輪モデルの車両104であるとする。そして車両104がその前後方向を示す線106に対し角度φ傾斜した目標進路108へ進路を変更する場合について考える。尚角度の単位はradである。
In order to facilitate understanding of the vehicle trajectory control based on the guide rod model, it is assumed that the vehicle is a two-
図示の如く、前輪100の中心Oから目標進路108上の点Pまで前輪の前後方向に沿って車両の前方へ仮想の案内棒110が突き出ているものとし、車両の前後方向に対する案内棒110の傾斜角をβとする。そして案内棒110の長さ、即ち線分OPの長さをAとし、目標進路108と案内棒110とがなす角度をαとする。また前輪100の中心Oから目標進路108までの距離をxとし、前輪100の舵角をδとする(δ=β)。更に車両104のホイールベースをWBとし、車速をVとする。尚長さの単位はmであり、時間の単位はsecである。
As shown in the figure, it is assumed that a
舵角δ及び車速Vが変化せずに微小時間dtが経過することにより、車両104が実線にて示された位置より破線にて示された位置へ移動し、これに伴う角度φ及び距離xの変化をそれぞれdφ及び距離dxとすると、下記の式1〜式4が成立する。尚微小時間dtは非常に小さいので、図示の如く前輪100は案内棒110上の点に移動し、後輪102は移動前の車両の前後方向を示す線106上の点に移動すると考えられてよい。
When the minute time dt elapses without the steering angle δ and the vehicle speed V changing, the
β=φ−α ……(1)
x=A*sinα ……(2)
−WBdφ=Vdt*sinβ ……(3)
−dx=Vdt*sinα ……(4)
β = φ-α (1)
x = A * sinα (2)
-WBdφ = Vdt * sinβ (3)
-Dx = Vdt * sinα (4)
上記式2をαで微分すると、下記の式5が得られるので、dxは下記の式6により表される。
dx/dα=A*cosα ……(5)
dx=A*cosα*dα ……(6)
Differentiating Equation 2 by α yields Equation 5 below, so dx is expressed by Equation 6 below.
dx / dα = A * cosα (5)
dx = A * cosα * dα (6)
上記式4に式6を代入すると、下記の式7が得られるので、案内棒の長さAは下記の式8により表される。
−A*cosα*dα=Vdt*sinα ……(7)
A=−(Vdt*sinα)/(cosα*dα)
=−(Vdt*tanα)/dα
=−Vdt*{1/(cosα)2} ……(8)
By substituting Equation 6 into Equation 4 above, the following Equation 7 is obtained, so that the length A of the guide rod is expressed by
-A * cosα * dα = Vdt * sinα (7)
A =-(Vdt * sinα) / (cosα * dα)
=-(Vdt * tanα) / dα
= −Vdt * {1 / (cosα) 2 } (8)
また上記式3をVdtについて解くと、下記の式9が得られ、式9を式8に代入すると下記の式10が得られる。
Vdt=(−WBdφ)/sinβ ……(9)
A=−(−WBdφ)/sinβ*{1/(cosα)2} ……(10)
Further, when Equation 3 is solved for Vdt, the following Equation 9 is obtained, and when Equation 9 is substituted into
Vdt = (− WBdφ) / sinβ (9)
A = − (− WBdφ) / sinβ * {1 / (cosα) 2 } (10)
旋回の如き車両の非直進走行は定常円走行の組合せと考えることができ、軌跡が円弧である場合には角度α及びβは互いに同一である。またβは前輪の舵角δと同一である。よって式10の角度α及びβを舵角δに書き換えることにより、案内棒の長さAを式11にて表すことができる。
A=(WBdφ)/sinδ*{1/(cosδ)2} ……(11)
Non-straight running of the vehicle such as turning can be considered as a combination of steady circular running, and when the locus is an arc, the angles α and β are the same. Β is the same as the steering angle δ of the front wheels. Therefore, the length A of the guide rod can be expressed by Equation 11 by rewriting the angles α and β in
A = (WBdφ) / sinδ * {1 / (cosδ) 2 } (11)
式11のdφは車両のヨーレートYRであり、ヨーレートYRは下記の式12により表される。
YR=V/WB*δ ……(12)
In equation 11, dφ is the yaw rate YR of the vehicle, and the yaw rate YR is expressed by
YR = V / WB * δ (12)
よって式11のdφに式12を代入することにより、案内棒の長さAを式13にて表すことができる。
A=WB(V/WB*δ)/sinδ*{1/(cosδ)2}
=(V*δ)/sinδ*{1/(cosδ)2} ……(13)
Therefore, the length A of the guide rod can be expressed by Expression 13 by substituting
A = WB (V / WB * δ) / sinδ * {1 / (cosδ) 2 }
= (V * δ) / sinδ * {1 / (cosδ) 2 } (13)
尚車両の旋回方向が左旋回か右旋回かによって舵角δの符号が異なる場合には、車両の旋回方向が逆になることによって舵角δの符号が逆になると、sinδの符号も同様に逆になるので、案内棒の長さAは常に正の値である。 If the sign of the steering angle δ differs depending on whether the turning direction of the vehicle is a left turn or a right turn, if the sign of the steering angle δ is reversed by reversing the turning direction of the vehicle, the sign of sin δ is also the same. Therefore, the length A of the guide rod is always a positive value.
以上の説明に於いては、案内棒110は前輪100の中心Oを基準位置とし該基準位置から前輪の前後方向に沿って車両の前方へ突き出ているものとして案内棒モデルを説明した。しかし車両の軌跡は車両の重心の軌跡と考える方が好ましいので、これ以降の説明に於いては、案内棒は車両の重心を基準位置とし該基準位置から前輪の前後方向に沿って車両の前方へ突き出ているものとする。
In the above description, the guide rod model has been described on the assumption that the
2)円弧状の軌跡
次に図26に示されている如く、前輪の舵角δ及び車速Vがそれぞれ一定の値に設定されて車両104が定常円旋回し、位置P0より位置P1まで円弧状の軌跡Tcを描いて走行する場合について考える。この場合車両104の重心が位置P0にあるときの案内棒に対応する線分は、基準点P0より先端P1まで延在している。
2) Arc-shaped trajectory Next, as shown in FIG. 26, the steering angle δ and the vehicle speed V of the front wheels are set to constant values, and the
車両104の運動は定常円旋回運動であるので、車両のヨーレートYRは上記式12により表され、車両の横加速度LAは下記の式14により表される。
LA=YR*V ……(14)
Since the motion of the
LA = YR * V (14)
よって円弧状の軌跡Tcの半径Rは下記の式15により表される。
R=V2/LA
=V2/(YR*V)
=V/YR
=V/(V/WB*δ)
=WB/δ ……(15)
Therefore, the radius R of the arcuate trajectory Tc is expressed by the following Expression 15.
R = V 2 / LA
= V 2 / (YR * V)
= V / YR
= V / (V / WB * δ)
= WB / δ (15)
また図26に示されている如く、車両104の前後方向を示す線106及び目標進路を示す線108はそれぞれ位置P0及びP1に於いて円弧状の軌跡Tcに接する接線である。線106及び108の交点をQ1とし、円弧状の軌跡Tcの中心Ocより案内棒110に下した垂線の足をQ2とする。三角形P0OcP1は中心Ocを頂点とする二等辺三角形であるので、角度P0OcQ2及び角度P1OcQ2は互いに等しく、これらをγとする。また角度OcP0Q2及び角度OcP1Q2も互いに等しく、これらをλとする。
As shown in FIG. 26, a
図26より解る如く、下記の式16及び17が成立する。よって角度γは角度α及びδと同一である。
α+λ=δ+λ=π/2 ……(16)
γ+λ=π/2 ……(17)
As understood from FIG. 26, the following equations 16 and 17 are established. Thus, the angle γ is the same as the angles α and δ.
α + λ = δ + λ = π / 2 (16)
γ + λ = π / 2 (17)
また図26より解る如く、案内棒に対応する線分の長さA0は線分P0Q2の2倍であり、線分P0Q2の長さはR*sinγ=R*sinδである。よって案内棒に対応する線分の長さA0は式18にて表わされる。
A0=2R*sinδ
=2(WB/δ)*sinδ ……(18)
As can be seen from FIG. 26, the length A0 of the line segment corresponding to the guide rod is twice the line segment P0Q2, and the length of the line segment P0Q2 is R * sinγ = R * sinδ. Therefore, the length A0 of the line segment corresponding to the guide rod is expressed by Equation 18.
A0 = 2R * sinδ
= 2 (WB / δ) * sinδ (18)
式18により表される案内棒に対応する線分の長さA0は車速Vを含んでおらず、車速Vに依存しない。この線分の長さA0と式13により表される案内棒の長さAとの比較より、前輪の舵角δを修正しなければ、案内棒110の先端を通る円弧状の軌跡に沿って車両を走行させることができないことが解る。換言すれば、線分の長さA0を式13により表される案内棒の長さAと同一の値にするためには、運転者の操舵操作量及びステアリングギヤ比により定まる舵角(「本来の舵角」という)δとは異なる値に前輪の舵角を修正しなければならない。
The length A0 of the line segment corresponding to the guide rod expressed by Equation 18 does not include the vehicle speed V and does not depend on the vehicle speed V. From the comparison between the length A0 of this line segment and the length A of the guide rod represented by Equation 13, if the rudder angle δ of the front wheel is not corrected, it follows an arcuate path passing through the tip of the
図27に示されている如く、前輪の舵角が本来の舵角δから修正後の舵角δ′に修正されると、車両104が案内棒110の先端P1′を通る円弧状の軌跡Tc′に沿って走行することができるとする。また円弧状の軌跡Tc′の中心及び半径はそれぞれOc′、R′であるとする。
As shown in FIG. 27, when the rudder angle of the front wheels is modified from the original rudder angle δ to the modified rudder angle δ ′, the
半径R′は上記式15に対応する下記の式19により表される。
R′=WB/δ′ ……(19)
The radius R ′ is expressed by the following equation 19 corresponding to the above equation 15.
R ′ = WB / δ ′ (19)
三角形P0P1Oc及び三角形P0P1′Oc′は相似形であるので、下記の式20が成立する。
R/R′=A0/A ……(20)
Since the triangle P0P1Oc and the triangle P0P1'Oc 'are similar, the following
R / R '= A0 / A (20)
この式20にδがδ′に書き換えられた上記式13及び上記式15、18、19を代入すると、下記の式21が得られる。
δ′/δ=2WB*sinδ′*sinδ*(cosδ′)2/(V*δ′*δ)
……(21)
Substituting the above equation 13 and the above equations 15, 18, and 19 in which δ is rewritten into δ ′ into this
δ ′ / δ = 2WB * sinδ ′ * sinδ * (cosδ ′) 2 / (V * δ ′ * δ)
(21)
前輪の舵角δ及び修正後の舵角δ′が小さい値であるときには、sinδ及びsinδ′はそれぞれδ及びδ′であると看做されてよく、cosδ′は1であると看做されてよい。よって修正後の舵角δ′は上記式21が変形された下記の式22により表される。
δ′=(2WB/V)*δ ……(22)
When the steering angle δ of the front wheel and the corrected steering angle δ ′ are small values, sin δ and sin δ ′ may be regarded as δ and δ ′, respectively, and cos δ ′ is regarded as 1. Good. Therefore, the rudder angle δ ′ after correction is expressed by the following
δ ′ = (2WB / V) * δ (22)
運転者の操舵操作量としての操舵角をθとし、ステアリングギヤ比をNとすると、前輪の本来の舵角δは下記の式23により表される。尚ステアリングギヤ比Nは一定であってもよく、また例えば車速Vに応じて可変設定される値であってもよい。
δ=θ/N ……(23)
Assuming that the steering angle as the amount of steering operation of the driver is θ and the steering gear ratio is N, the original steering angle δ of the front wheels is expressed by the following Expression 23. The steering gear ratio N may be constant, or may be a value variably set according to the vehicle speed V, for example.
δ = θ / N (23)
よって修正後の舵角δ′は下記の式24により表される。
δ′=(2WB/V)*θ/N ……(24)
Therefore, the corrected steering angle δ ′ is expressed by the following
δ ′ = (2WB / V) * θ / N (24)
また前輪の舵角及び車速がそれぞれ一定のδ′及びVに維持された状態で車両が位置P0より位置P1′まで円弧状の軌跡Tc′に沿って走行するに要する時間をTaとする。時間Taは中心角が2γ=2δで半径がR′の扇形の円弧に沿って式25により表されるヨーレートYRにて円弧運動するに必要な時間である。よって時間Taは式26により表される通り、1[sec]であり、車速Vに依存しない。
YR=V/WB*δ′ ……(25)
Ta =2δ/YR
=2WB*δ/(V*δ′)
=2WB*δ/{V*(2WB/V)*δ}
=1 ……(26)
Further, Ta is the time required for the vehicle to travel along the arcuate trajectory Tc 'from the position P0 to the position P1' in a state where the steering angle and the vehicle speed of the front wheels are maintained at constant δ 'and V, respectively. The time Ta is a time required for the circular motion at the yaw rate YR expressed by the equation 25 along the fan-shaped circular arc having the central angle 2γ = 2δ and the radius R ′. Therefore, the time Ta is 1 [sec] as represented by the equation 26, and does not depend on the vehicle speed V.
YR = V / WB * δ ′ (25)
Ta = 2δ / YR
= 2WB * δ / (V * δ ′)
= 2WB * δ / {V * (2WB / V) * δ}
= 1 (26)
従って前輪の本来の舵角がδである状況に於いて、車速Vを一定の値に維持し目標舵角δatを修正後の舵角δ′に設定して前輪の舵角を制御することにより、案内棒110の先端P1′を通る円弧状の軌跡Tc′に沿って車両を走行させることができる。そして車速Vの値に関係なく車両は時間Ta=1[sec]が経過するときに位置P1′を通過する。
Therefore, in a situation where the original steering angle of the front wheels is δ, by controlling the steering angle of the front wheels by maintaining the vehicle speed V at a constant value and setting the target steering angle δat to the corrected steering angle δ ′. The vehicle can travel along an arcuate trajectory Tc ′ passing through the tip P1 ′ of the
3)指数関数の軌跡
上記式2より下記の式27が成立する。但し式1よりα=φ−βである。
x′=−V*sinα ……(27)
3) Exponential function locus From the above equation 2, the following equation 27 holds. However, from
x ′ = − V * sin α (27)
上記式2及び27より下記の式28が成立し、式28は距離xがウェバー則に則して変化する変数であることを示している。
x′=−(V/A)x ……(28)
From the above equations 2 and 27, the following
x '=-(V / A) x (28)
式28を解くと式29が得られる。よって距離xが式29に則して変化するよう制御することにより、距離xをウェバー則に則して制御することができる。尚x0は時間tが0であるときの距離xの値である。
x=x0*exp{−(V/A)*t} ……(29)
Solving
x = x 0 * exp {-(V / A) * t} (29)
次に上記式29に基づく距離xの制御を人間の知覚特性に適合させることを考える。図28に示されている如く、距離xの2回微分値である車両の水平加速度x″が増加する場合に於いて、人が水平加速度x″の変化を知覚できる最小量をΔx″とする。そして人が水平加速度x″の変化Δx″を知覚するに要する最小時間をΔTとする。水平加速度x″の変化率をx″′として最小量Δx″は下記の式30により表される。
Δx″=x″′*ΔT ……(30)
Next, let us consider adapting the control of the distance x based on the above equation 29 to human perceptual characteristics. As shown in FIG. 28, when the horizontal acceleration x ″ of the vehicle, which is the twice differential value of the distance x, increases, the minimum amount that a person can perceive the change in the horizontal acceleration x ″ is Δx ″. The minimum time required for a person to perceive the change Δx ″ of the horizontal acceleration x ″ is ΔT. The minimum amount Δx ″ is expressed by the following
Δx ″ = x ″ ′ * ΔT (30)
図28より解る如く、水平加速度x″の変化率x″′は下記の式31により表される。
x″′={(x″+Δx″)−x″}/{(T+ΔT)−T}
=Δx″/ΔT ……(31)
As can be seen from FIG. 28, the rate of change x ″ ″ of the horizontal acceleration x ″ is expressed by the following equation 31.
x ″ ′ = {(x ″ + Δx ″) − x ″} / {(T + ΔT) −T}
= Δx ″ / ΔT (31)
上記式28を2回微分すると下記の式32が得られるので、下記の式33が成立する。
x″′=−(V/A)*x″ ……(32)
x″′/x″=−(V/A) ……(33)
Since the following
x ″ ′ = − (V / A) * x ″ (32)
x ″ ′ / x ″ = − (V / A) (33)
上記式33に上記式31を代入して変形することにより、下記の式34が得られる。
Δx″/x″=−(V/A)*ΔT ……(34)
By substituting the equation 31 into the equation 33 and modifying it, the following
Δx ″ / x ″ = − (V / A) * ΔT (34)
上記式34はウェバー比の形をなす式であるので、ウェバー比を−kとして上記式34を下記の式35の通りに書き換えることができる。但しkは式36により表される正の値である。
Δx″/x″=−k ……(35)
k=(V/A)*ΔT ……(36)
Since the
Δx ″ / x ″ = − k (35)
k = (V / A) * ΔT (36)
尚最小時間ΔTは個人差のある値であるが、最小時間ΔTを平均的な一定の値とし、ウェバー比−kも一定の値であるとする。 The minimum time ΔT is a value with individual differences, but the minimum time ΔT is an average constant value, and the Weber ratio −k is also a constant value.
上記式35を下記の式37の通り変形し、式37を上記式30に代入して変形することにより、下記の式38が得られる。そして下記の式38を解くことにより、下記の式39が得られる。
Δx″=−k*x″ ……(37)
x″′*ΔT=−k*x″ ……(38)
x=x0*exp{−(k/ΔT)*t} ……(39)
The above equation 35 is modified as shown in the following equation 37, and the equation 37 is substituted into the
Δx ″ = − k * x ″ (37)
x ″ ′ * ΔT = −k * x ″ (38)
x = x 0 * exp {− (k / ΔT) * t} (39)
上記式29及び39は何れも距離xが時間tの指数関数であることを示しているが、式39によれば距離x、従って車両の好ましい指数関数の軌跡を車速Vに依存しないウェバー比−k及び最小時間ΔTにて表すことができる。 The above equations 29 and 39 both indicate that the distance x is an exponential function of the time t. According to the equation 39, the Weber ratio that does not depend on the vehicle speed V for the distance x, and hence the trajectory of the preferred exponential function of the vehicle. k and the minimum time ΔT.
よって上記式39を使用して車両の軌跡を制御することにより、車速Vに依存する上記式29を使用して車両の軌跡を制御する場合に比して、下記の利点がられる。
(1)上記式39は車速Vを含んでいないので、演算量を少なくし、制御を単純化することができる。
(2)車両の軌跡を人の知覚特性に適合した好ましい指数関数の軌跡に制御することができる。
Therefore, by controlling the vehicle trajectory using the above equation 39, the following advantages can be obtained as compared with the case where the vehicle locus is controlled using the above equation 29 depending on the vehicle speed V.
(1) Since the above equation 39 does not include the vehicle speed V, the amount of calculation can be reduced and the control can be simplified.
(2) The trajectory of the vehicle can be controlled to a preferable exponential function trajectory adapted to human perceptual characteristics.
以上の説明より解る如く、式39に従って距離xを制御することによって車両の軌跡を制御することにより、車両の軌跡を円弧状の軌跡よりも人の知覚特性にとって好ましい指数関数の軌跡にすることができる。 As can be understood from the above description, by controlling the vehicle trajectory by controlling the distance x according to Equation 39, the trajectory of the vehicle can be made an exponential function trajectory that is more favorable for human perception characteristics than an arc-shaped trajectory. it can.
しかし車両の軌跡が上記式39に従って指数関数の軌跡に設定されても、車両が位置P1′に到達するに要する時間Tbが車両の軌跡が円弧状の軌跡である場合の時間Taと同一になるとは限らない。 However, even if the trajectory of the vehicle is set as an exponential trajectory according to the above equation 39, if the time Tb required for the vehicle to reach the position P1 ′ is the same as the time Ta when the trajectory of the vehicle is an arc-shaped trajectory. Is not limited.
そこで時間Tbを時間Taと同一の値にするための補正係数をDとして上記式39を下記の式40の通りに書き換える。
x=x0*exp{−(k/ΔT)D*t} ……(40)
Therefore, the above equation 39 is rewritten as the following
x = x 0 * exp {− (k / ΔT) D * t} (40)
車両が位置P1′に到達するに要する時間Tbを時間Taとするためには、xbを0に近い正の定数として、式40に於いて時間tがTaであるときに距離xがxbになればよく、従って下記の式41が成立すればよい。Taは1[sec]であるので、補正係数Dについて式41を解くと、式42が得られる。
xb=x0*exp{−(k/ΔT)D*Ta} ……(41)
D=−(logexb−logex0)*ΔT/(k*Ta)
=−(logexb−logex0)*ΔT/k ……(42)
In order to set the time Tb required for the vehicle to reach the position P1 'as the time Ta, the distance x can be changed to xb when the time t is Ta in
xb = x 0 * exp {- (k / ΔT) D * Ta} ...... (41)
D = − (log e xb−log e x 0 ) * ΔT / (k * Ta)
=-(Log e xb-log e x 0 ) * ΔT / k (42)
図29に示されている如く、距離xが上記式40に則して変化するよう前輪の舵角δが制御されることにより、案内棒の基準位置P0より案内棒の先端位置P1′まで指数関数の軌跡Teを描いて走行する場合について考える。
As shown in FIG. 29, by controlling the rudder angle δ of the front wheels so that the distance x changes in accordance with the
案内棒の基準位置P0より目標進路を示す線108に下した垂線の足を交点Q3とする。上記式40により表される指数関数は、目標進路を示す線108を時間に関する座標軸とし、車両104の前後方向を示す線106を距離xに関する座標軸とし、交点Q3を原点とする直交座標に於ける関数である。
Assume that the perpendicular foot drawn from the reference position P0 of the guide rod to the
位置P1と交点Q3との間の距離及び位置P0と位置交点Q3との間の距離をそれぞれB及びCとすると、距離B及びCはそれぞれ下記の式43及び44により表される。
B=A*cosδ ……(43)
C=A*sinδ
=2R′*sinδ*sinδ
=2(WB/δ′)*(sinδ)2 ……(44)
Assuming that the distance between the position P1 and the intersection point Q3 and the distance between the position P0 and the position intersection point Q3 are B and C, respectively, the distances B and C are expressed by the following equations 43 and 44, respectively.
B = A * cosδ (43)
C = A * sinδ
= 2R '* sinδ * sinδ
= 2 (WB / δ ′) * (sinδ) 2 (44)
舵角δが小さいときにはsinδはδに等しいと看做されてよいので、上記式44に上記式22を代入すると共にsinδ=δとすることにより、距離Cは下記の式45により表される。また距離Cは時間tが0であるときの距離xの値x0であり、正の値である。よって式45に対応する下記の式46により距離x0を求めることができる。
C=(V/δ)*δ2
=V*δ ……(45)
x0=V*|δ| ……(46)
When the steering angle δ is small, it may be considered that sin δ is equal to δ. Therefore, the distance C is expressed by the following equation 45 by substituting the
C = (V / δ) * δ 2
= V * δ (45)
x 0 = V * | δ | (46)
従って補正係数D及び距離x0をそれぞれ式42及び46により求め、式40に従って距離xを制御することにより、時間Ta=1[sec]が経過するときに車両が実質的に位置P1′に到達するよう、車両を指数関数の軌跡Teに沿って走行させることができる。
Thus calculated correction coefficient D and the distance x 0 by the
次に距離xを上記式40、42及び46に則して変化させることにより、車両の軌跡を好ましい指数関数の軌跡Teに制御するための前輪の舵角の制御について説明する。
Next, the control of the steering angle of the front wheels for controlling the vehicle trajectory to a preferable exponential trajectory Te by changing the distance x according to the
まず前輪の舵角δ及び車速Vがそれぞれ一定のδ′及び一定の値に設定されて、車両が案内棒の基準位置P0より案内棒の先端位置P1′まで円弧状の軌跡Tc′を描いて走行する場合の車両の横加速度LAaについて考える。車両のスリップ角が0であるとすると、車両の横加速度LAaは式25により表されるヨーレートYRと車速Vとの積に等しいので、下記の式47により求められる値である。
LAa=YR*V
=V/WB*δ′*V
=V2/WB*δ′
=V2/WB*(2WB/V)*θ/N
=2V*θ/N ……(47)
First, the steering angle δ and the vehicle speed V of the front wheel are set to a constant δ ′ and a constant value, respectively, and the vehicle draws an arc-shaped trajectory Tc ′ from the guide rod reference position P0 to the guide rod tip position P1 ′. Consider the lateral acceleration LAa of the vehicle when traveling. If the slip angle of the vehicle is 0, the lateral acceleration LAa of the vehicle is equal to the product of the yaw rate YR and the vehicle speed V expressed by Equation 25, and is a value obtained by Equation 47 below.
LAa = YR * V
= V / WB * δ '* V
= V 2 / WB * δ ′
= V 2 / WB * (2WB / V) * θ / N
= 2V * θ / N (47)
また車速Vが一定の値に設定され、前輪の舵角δがδbに可変制御されることにより、車両が案内棒の基準位置P0より案内棒の先端位置P1′まで上記式40により表される指数関数の軌跡Teを描いて走行する場合の車両の横加速度LAbについて考える。
Further, when the vehicle speed V is set to a constant value and the steering angle δ of the front wheels is variably controlled to δb, the vehicle is expressed by the
図30及び図31に示されている如く、車両が基準位置P0と先端位置P1′との間の位置P3へ移動した状況について、車速Vを距離xに関する座標軸に平行な成分Vxと時間に関する座標軸に平行な成分Vyとに分解すると、式48が成立する。
V=(Vx2+Vy2)1/2 ……(48)
As shown in FIG. 30 and FIG. 31, in the situation where the vehicle has moved to the position P3 between the reference position P0 and the tip position P1 ', the vehicle speed V is a component Vx parallel to the coordinate axis related to the distance x and the coordinate axis related to time. 48, the following equation 48 is established.
V = (Vx 2 + Vy 2 ) 1/2 (48)
距離xに関する座標軸に平行な成分Vxは式40により表される距離の変化率に等しいので、下記の式49により成分Vxを求めることができる。
Vx=dx/dt
=|d[x0*exp{−(k/ΔT)D*t}]/dt
=|−V*δ*(k/ΔT*D)*exp{−(k/ΔT)D*t}| ……(49)
Since the component Vx parallel to the coordinate axis with respect to the distance x is equal to the change rate of the distance expressed by the
Vx = dx / dt
= | D [x 0 * exp {-(k / ΔT) D * t}] / dt
= | -V * δ * (k / ΔT * D) * exp {-(k / ΔT) D * t} | (49)
式48及び式49より、時間に関する座標軸に平行な成分Vyを下記の式50により求めることができることが解る。
Vy=(V2−Vx2)1/2 ……(50)
From Expression 48 and Expression 49, it can be seen that a component Vy parallel to the coordinate axis with respect to time can be obtained by
Vy = (V 2 −Vx 2 ) 1/2 (50)
図31に示されている如く、車両の前後方向を示す線106が距離xに関する座標軸に平行な線112に対しなす角度、即ち距離xに関する座標軸に平行な成分Vxが車速Vに対しなす角度をσとする。車両のスリップ角が0であるとすると、下記の式51が成立する。よって角度σは下記の式52により表される。
tanσ=Vy/Vx ……(51)
σ=tan−1(Vy/Vx) ……(52)
As shown in FIG. 31, the angle formed by the
tanσ = Vy / Vx (51)
σ = tan −1 (Vy / Vx) (52)
距離xに関する座標軸に平行な成分Vxの車両の横方向の成分をVxxとし、時間に関する座標軸に平行な成分Vyの車両の横方向の成分をVyxとする。車両の横方向の成分Vxx及びVyxはそれぞれ式53及び54により表される。
Vxx=Vx*sinσ ……(53)
Vyx=Vy*cosσ ……(54)
The vehicle lateral component of the component Vx parallel to the coordinate axis with respect to the distance x is defined as Vxx, and the vehicle lateral component of the component Vy parallel to the coordinate axis with respect to time is defined as Vyx. The components Vxx and Vyx in the lateral direction of the vehicle are expressed by
Vxx = Vx * sinσ (53)
Vyx = Vy * cosσ (54)
従って車両が指数関数の軌跡Teを描いて走行する場合の車両の横方向の速度Vzは下記の式55により表され、車両の横加速度LAbは下記の式56により表される。
Vz=Vyx−Vxx
=Vy*cosσ−Vx*sinσ ……(55)
LAb=d(Vz)/dt ……(56)
Therefore, the lateral speed Vz of the vehicle when the vehicle travels along an exponential function locus Te is expressed by the following equation 55, and the lateral acceleration LAb of the vehicle is expressed by the following
Vz = Vyx-Vxx
= Vy * cosσ-Vx * sinσ (55)
LAb = d (Vz) / dt (56)
車両が指数関数の軌跡Teを描いて走行する場合の車両の横加速度LAbと車両が円弧状の軌跡Tcを描いて走行する場合の車両の横加速度LAaとの偏差ΔLAは式57により表される。
ΔLA=LAb−LAa ……(57)
A deviation ΔLA between the lateral acceleration LAb of the vehicle when the vehicle travels along an exponential locus Te and the lateral acceleration LAa of the vehicle when the vehicle travels along an arcuate locus Tc is expressed by Expression 57. .
ΔLA = LAb−LAa (57)
車両のヨーレートYRは式25に於けるδ′をδbに置き換えた値であると共に、車両の横加速度LAbを車速Vにて除算した値であるので、式58が成立する。
V/WB*δb=LAb/V ……(58)
The yaw rate YR of the vehicle is a value obtained by replacing δ ′ in Equation 25 with δb, and is a value obtained by dividing the lateral acceleration LAb of the vehicle by the vehicle speed V, so
V / WB * δb = LAb / V (58)
よって指数関数の軌跡Teを描くよう車両を走行させるための前輪の舵角δbは下記の式59により求められる。
δb=(LAb/V)/(V/WB)
=(WB/V2)*LAb ……(59)
Therefore, the steering angle δb of the front wheel for driving the vehicle so as to draw the locus Te of the exponential function is obtained by the following equation 59.
δb = (LAb / V) / (V / WB)
= (WB / V 2 ) * LAb (59)
円弧状の軌跡Tc′を描くよう車両を走行させるための前輪の舵角δa(目標舵角δat=δ′)を基準にして、指数関数の軌跡Teを描くよう車両を走行させるために必要な前輪の舵角の修正量をΔδbとする。前輪の舵角の修正量Δδbは、左旋回時を正とすると、左旋回時については下記の式60により求められ、右旋回時については下記の式61により求められる。
Δδb=(WB/V2)*ΔLA ……(60)
Δδb=−(WB/V2)*ΔLA ……(61)
Necessary for driving the vehicle to draw an exponential function locus Te on the basis of the steering angle δa of the front wheels (target steering angle δat = δ ′) for running the vehicle so as to draw an arc-shaped locus Tc ′. Let Δδb be the amount of correction of the steering angle of the front wheels. The correction amount Δδb of the front wheel rudder angle is obtained by the following equation 60 when turning left, and is obtained by equation 61 below when turning left.
Δδb = (WB / V 2 ) * ΔLA (60)
Δδb = − (WB / V 2 ) * ΔLA (61)
円弧状の軌跡Tc′を描くよう車両を走行させるための前輪の舵角δaは式24により表される修正後の舵角δ′である。従って指数関数の軌跡Teを描くよう車両を走行させるための前輪の目標舵角δbtは、左旋回時については下記の式62により求められ、右旋回時については下記の式63により求められる。
δbt=δ′+Δδb
=(2WB/V)*θ/N+(WB/V2)*ΔLA ……(62)
δbt=δ′+Δδb
=(2WB/V)*θ/N−(WB/V2)*ΔLA ……(63)
The steering angle δa of the front wheels for driving the vehicle so as to draw an arcuate trajectory Tc ′ is the corrected steering angle δ ′ represented by
δbt = δ ′ + Δδb
= (2WB / V) * θ / N + (WB / V 2 ) * ΔLA (62)
δbt = δ ′ + Δδb
= (2WB / V) * θ / N- (WB / V 2 ) * ΔLA (63)
4)目標到達位置の補正
車両104がナビゲーション装置等からの走行路112の情報を取得し、走行路112に対する案内棒110の先端(目標到達位置)P1′の関係が妥当ではないと判定される場合について考える。尚道路の片側車線が複数である場合には、走行路は一つの車線であってよい。
4) Correction of target arrival position The
4−1)円弧状の軌跡
図32に示されている如く、目標到達位置を走行路112に対し適正な位置に設定するためには、目標到達位置が走行路112内の目標到達位置P1″になるよう案内棒110の長さAがKa(正の値)倍のA″(=Ka*A)に補正される必要があるものとする。そして目標到達位置が位置P1″であるときの円弧状の軌跡Tc″の中心及び半径をそれぞれOc″及びR″とし、前輪の舵角をδ″とする。半径R″は下記の式64により表される。
R″=Ka*R′
=Ka*WB/δ′ ……(64)
4-1) Circular Trajectory As shown in FIG. 32, in order to set the target arrival position to an appropriate position with respect to the
R ″ = Ka * R ′
= Ka * WB / δ '(64)
また半径R″は上記式15に対応する下記の式65により表される。
R″=WB/δ″ ……(65)
The radius R ″ is expressed by the following formula 65 corresponding to the above formula 15.
R ″ = WB / δ ″ (65)
上記式64及び65より前輪の舵角δ″は下記の式66により表される。よって下記の式66及び上記式24より前輪の舵角δ″は下記の式67により表される。
δ″=δ′/Ka ……(66)
δ″=(2WB/V)*δ/Ka
=(2WB/V)*θ/(Ka*N) ……(67)
From the above formulas 64 and 65, the steering angle δ ″ of the front wheels is represented by the following formula 66. Therefore, from the following
δ ″ = δ ′ / Ka (66)
δ ″ = (2 WB / V) * δ / Ka
= (2WB / V) * θ / (Ka * N) (67)
また前輪の舵角及び車速がそれぞれ一定のδ″及びVに維持された状態で車両が位置P0より位置P1″まで円弧状の軌跡Tc″に沿って走行するに要する時間をTa″とする。時間Ta″は中心角が2γ=2δで半径がR″の扇形の円弧に沿って下記の式68により表されるヨーレートYRにて円弧運動するに必要な時間である。よって時間Ta″は下記の式69により表される通り、Ka[sec]であり、車速Vに依存しない。
YR=V/WB*δ″ ……(68)
Ta″=2δ/YR
=2WB*δ/(V*δ″)
=2WB*δ/{V*(2WB/V)*δ/Ka}
=Ka ……(69)
Further, Ta ″ is the time required for the vehicle to travel along the arcuate trajectory Tc ″ from the position P0 to the position P1 ″ with the steering angle and vehicle speed of the front wheels maintained at constant δ ″ and V, respectively. The time Ta ″ is the time required for the circular motion at the yaw rate YR expressed by the following equation 68 along the fan-shaped arc having the central angle 2γ = 2δ and the radius R ″. Therefore, the time Ta ″ is Ka [sec] as represented by the following expression 69, and does not depend on the vehicle speed V.
YR = V / WB * δ ″ (68)
Ta ″ = 2δ / YR
= 2WB * δ / (V * δ ″)
= 2WB * δ / {V * (2WB / V) * δ / Ka}
= Ka (69)
従って前輪の本来の舵角がδである状況に於いて、車速Vを一定の値に維持し目標舵角δatを修正後の舵角δ″に設定して前輪の舵角を制御することにより、案内棒110の補正後の先端P1″を通る円弧状の軌跡Tc″に沿って車両を走行させることができる。そして車速Vの値に関係なく車両は時間Ta=Ka[sec]が経過するときに位置P1″を通過する。
Therefore, in the situation where the original steering angle of the front wheels is δ, by controlling the steering angle of the front wheels by maintaining the vehicle speed V at a constant value and setting the target steering angle δat to the corrected steering angle δ ″. The vehicle can travel along an arcuate trajectory Tc ″ passing through the corrected tip P1 ″ of the
4−2)指数関数の軌跡
図33に示されている如く、目標到達位置が道路112内の目標到達位置P1″になるよう案内棒110の長さAがKa(正の値)倍のA″(=Ka*A)に補正され、車両は指数関数の軌跡Te″に沿って目標到達位置P1″まで走行するものとする。距離B及びCにそれぞれ対応する距離B″及びC″はそれぞれ距離B及びCのKa倍になるので、式40のx0は上記式46に対応する下記の式70により表される。
x0=Ka*V*|δ| ……(70)
4-2) Exponential Function Trajectory As shown in FIG. 33, the length A of the
x 0 = Ka * V * | δ | (70)
また車両が位置P1″に到達するに要する時間Tbを時間Ta″とするためには、xbを0に近い正の定数として、式40に於いて時間tがTa″であるときに距離xがxbになればよく、従って下記の式71が成立すればよい。Ta″はKa[sec]であるので、補正係数Dについて式71を解くと、式72が得られる。
xb=x0*exp{−(k/ΔT)D*Ta″} ……(71)
D=−(logexb−logex0)*ΔT/(k*Ta″)
=−(logexb−logex0)*ΔT/(k*Ka) ……(72)
Further, in order to set the time Tb required for the vehicle to reach the position P1 ″ as the time Ta ″, the distance x is set when xb is a positive constant close to 0 and the time t is Ta ″ in the
xb = x 0 * exp {-(k / ΔT) D * Ta ″} (71)
D = − (log e xb−log e x 0 ) * ΔT / (k * Ta ″)
= − (Log e xb−log e x 0 ) * ΔT / (k * Ka) (72)
従って補正係数D及び距離x0をそれぞれ式72及び71により求め、式40に従って距離xを制御することにより、時間Ta″=Ka[sec]が経過するときに車両が実質的に位置P1″に到達するよう、車両を指数関数の軌跡Te″に沿って走行させることができる。
Thus calculated correction coefficient D and the distance x 0 by the respective formulas 72 and 71, by controlling the distance x according to the
次に距離xを上記式40、71及び72に則して変化させることにより、車両の軌跡を好ましい指数関数の軌跡Te″に制御するための前輪の舵角の制御について説明する。
Next, the control of the steering angle of the front wheels for controlling the vehicle trajectory to the trajectory Te ″ of the preferred exponential function by changing the distance x according to the
まず前輪の舵角δ及び車速Vがそれぞれ一定のδ″及び一定の値に設定されて、車両が円弧状の軌跡Tc″を描いて走行する場合の車両の横加速度LAaは、上記式47に対応する下記の式73により表される。
LAa=YR*V
=V/WB*δ″*V
=V2/WB*δ″
=V2/WB*(2WB/V)*θ/(Ka*N)
=2V*θ/(Ka*N) ……(73)
First, the lateral acceleration LAa of the vehicle when the steering angle δ and the vehicle speed V of the front wheel are set to a constant δ ″ and a constant value, respectively, and the vehicle travels along an arcuate locus Tc ″ is expressed by the above equation 47. It is represented by the following equation 73.
LAa = YR * V
= V / WB * δ ″ * V
= V 2 / WB * δ ″
= V 2 / WB * (2WB / V) * θ / (Ka * N)
= 2V * θ / (Ka * N) (73)
また円弧状の軌跡Tc″を描くよう車両を走行させるための前輪の舵角δa(目標舵角δat=δ″)を基準にして、指数関数の軌跡Te″を描くよう車両を走行させるために必要な前輪の舵角の修正量をΔδb″とする。前輪の舵角の修正量Δδb″は、左旋回時を正とすると、左旋回時については上記式60に対応する下記の式74により求められ、右旋回時については上記式61に対応する下記の式75により求められる。但しΔLA″は上記式57に従って演算される値、即ち上記式56により演算されるLAbと上記式73により演算されるLAaとの偏差である。
Δδb″=(WB/V2)*ΔLA″ ……(74)
Δδb″=−(WB/V2)*ΔLA″ ……(75)
In order to drive the vehicle to draw an exponential function locus Te ″ based on the steering angle δa of the front wheels (target steering angle δat = δ ″) for running the vehicle so as to draw an arcuate locus Tc ″. A necessary correction amount of the steering angle of the front wheels is Δδb ″. The correction amount Δδb ″ of the steering angle of the front wheels is obtained by the following equation 74 corresponding to the above equation 60 when turning left, and corresponds to the above equation 61 when turning right. It is obtained by the following equation 75, where ΔLA ″ is a value calculated according to the above equation 57, that is, a deviation between LAb calculated by the
Δδb ″ = (WB / V 2 ) * ΔLA ″ (74)
Δδb ″ = − (WB / V 2 ) * ΔLA ″ (75)
円弧状の軌跡Tc″を描くよう車両を走行させるための前輪の舵角δaは式67により表される修正後の舵角δ″である。従って指数関数の軌跡Te″を描くよう車両を走行させるための前輪の目標舵角δbtは、左旋回時については下記の式76により求められ、右旋回時については下記の式77により求められる。
δbt=δ″+Δδb″
=(2WB/V)*θ/(Ka*N)+(WB/V2)*ΔLA″ ……(76)
δbt=δ″+Δδ″
=(2WB/V)*θ/(Ka*N)−(WB/V2)*ΔLA″ ……(77)
The steering angle δa of the front wheels for driving the vehicle so as to draw the arc-shaped trajectory Tc ″ is the corrected steering angle δ ″ expressed by the equation 67. Accordingly, the target rudder angle δbt of the front wheels for driving the vehicle so as to draw the trajectory Te ″ of the exponential function is obtained by the following equation 76 when turning left, and by the following equation 77 when turning right. .
δbt = δ ″ + Δδb ″
= (2WB / V) * θ / (Ka * N) + (WB / V 2 ) * ΔLA ″ (76)
δbt = δ ″ + Δδ ″
= (2WB / V) * θ / (Ka * N) − (WB / V 2 ) * ΔLA ″ (77)
5)前輪の舵角の制御方法
以上の説明より解る如く、式24により表される舵角δ′を目標舵角δatとして前輪の舵角δを制御することにより、円弧状の軌跡Tc′を描くよう車両を走行させることができる。同様に式67により表される舵角δ″を目標舵角δatとして前輪の舵角δを制御することにより、円弧状の軌跡Tc″を描くよう車両を走行させることができる。また式62又は63により求められる目標舵角δbtになるよう前輪の舵角δを制御することにより、指数関数の軌跡Teを描くよう車両を走行させることができる。同様に式76又は77により求められる目標舵角δbtになるよう前輪の舵角δを制御することにより、指数関数の軌跡Te″を描くよう車両を走行させることができる。
5) Control method of rudder angle of front wheel As will be understood from the above explanation, by controlling the rudder angle δ of the front wheel with the rudder angle δ ′ represented by the
前輪の目標舵角がδatである場合及びδbtである場合の何れの場合にも、前輪の舵角δを目標舵角に制御する方法として、フィードフォワード制御及びフィードバック制御の何れも可能であり、それぞれに利点がある。 In both cases where the front wheel target rudder angle is δat and δbt, as a method of controlling the front wheel rudder angle δ to the target rudder angle, both feedforward control and feedback control are possible, Each has its advantages.
フィードフォワード制御は、軌跡の制御を開始すべきと判定したとき(制御開始時)に目標舵角を演算すると共に、制御開始後に前輪の舵角が運転者の操舵操作によって大きく変更されることがないことを前提に、前輪の舵角を目標舵角に制御するものである。 The feedforward control calculates the target rudder angle when it is determined that the trajectory control should be started (at the start of control), and the rudder angle of the front wheels may be largely changed by the driver's steering operation after the control is started. On the assumption that there is no such thing, the steering angle of the front wheels is controlled to the target steering angle.
フィードフォワード制御の場合には、運転者が操舵操作をしなくても車両の軌跡を目標の軌跡にすることができるので、この制御は車両運転の習熟度が高い運転者よりも車両運転の習熟度が低い運転者に適した制御である。 In the case of feedforward control, the vehicle trajectory can be made the target trajectory without the driver performing a steering operation, so this control is more proficient in vehicle driving than a driver with a high level of vehicle driving proficiency. This control is suitable for low-level drivers.
これに対しフィードバック制御は、制御開始時に目標舵角を演算すると共に、前輪の舵角が制御開始後に運転者の操舵操作によって変更される場合があることを前提に、実際の舵角と目標舵角との偏差を低減することにより前輪の舵角を目標舵角に制御するものである。 On the other hand, the feedback control calculates the target rudder angle at the start of control and assumes that the rudder angle of the front wheels may be changed by the steering operation of the driver after the start of control. The steering angle of the front wheels is controlled to the target steering angle by reducing the deviation from the angle.
フィードバック制御の場合には、運転者が操舵操作をしても車両の軌跡を目標の軌跡にすることができるので、この制御は車両運転の習熟度が低い運転者よりも車両運転の習熟度が高い運転者に適した制御である。 In the case of feedback control, the vehicle trajectory can be made the target trajectory even if the driver performs a steering operation, so this control has a vehicle driving proficiency level that is lower than that of a driver who has a low level of vehicle driving proficiency. This control is suitable for high drivers.
尚、前輪の舵角δを目標舵角に制御する方法がフィードフォワード制御及びフィードバック制御の何れである場合にも、予め設定された軌跡制御の更新条件が成立すると、目標軌跡が更新されることにより軌跡制御が更新される。 It should be noted that the target trajectory is updated when a preset trajectory control update condition is satisfied, regardless of whether feed-forward control or feedback control is used to control the steering angle δ of the front wheels to the target rudder angle. Thus, the trajectory control is updated.
6)前輪の舵角の制御装置
車両の軌跡を目標の軌跡に制御するためには、運転者の操舵操作とは独立に前輪を転舵することによって前輪の舵角を修正し目標舵角に制御することができる舵角制御装置が必要である。
6) Front wheel rudder angle control device To control the vehicle trajectory to the target trajectory, the front wheel is steered independently of the driver's steering operation to correct the front wheel rudder angle to the target rudder angle. There is a need for a rudder angle control device that can be controlled.
かかる舵角制御装置として、ステアリングホイールの如き操舵入力手段と操舵輪である前輪とが機械的に連結された機械的舵角制御装置と、操舵入力手段と前輪とが機械的に連結されていない非機械的舵角制御装置とがある。 As such a steering angle control device, a mechanical steering angle control device in which a steering input means such as a steering wheel and a front wheel as a steering wheel are mechanically connected, and a steering input means and a front wheel are not mechanically connected. There is a non-mechanical rudder angle control device.
機械的舵角制御装置はアクチュエータによって操舵入力手段に対し相対的に前輪を転舵駆動するものであり、例えばステアリングギヤ比可変装置(VGRS)を備えたセミステアバイワイヤ式の操舵装置がこれに属する。 The mechanical rudder angle control device drives the front wheels to be steered relative to the steering input means by an actuator. For example, a semi-steer-by-wire type steering device having a steering gear ratio variable device (VGRS) belongs to this. .
非機械的舵角制御装置は操舵入力手段と前輪を転舵駆動する駆動手段とが相互に独立し、両者が制御装置を介して電気的に接続されたものであり、例えばステアバイワイヤ式の操舵装置がこれに属する。 In the non-mechanical steering angle control device, the steering input means and the drive means for driving to steer the front wheels are independent from each other, and both are electrically connected via the control device. For example, steer-by-wire steering The device belongs to this.
7)軌跡の制御の分類と実施形態
以上の説明より解る如く、軌跡が円弧状であるか指数関数であるかによって、また舵角の制御がフィードフォワード(FF)制御であるかフィードバック(FB)制御であるかによって、本発明による軌跡の制御を制御1〜4に分類分けすることができる。また舵角制御装置が機械的舵角制御装置であるか非機械的舵角制御装置であるかによって、制御1〜4を更にそれぞれ二つに分類することができる。
7) Classification of trajectory control and embodiments As will be understood from the above description, whether the trajectory is an arc or an exponential function, and whether the steering angle control is feedforward (FF) control or feedback (FB) The trajectory control according to the present invention can be classified into
後述の第一乃至第八の実施形態は、上記分類項目に従ってそれぞれ下記の表1及び表2の通り分類されるものである。尚表1及び表2はそれぞれ舵角制御装置が機械的舵角制御装置である場合及び非機械的舵角制御装置である場合を示している。 The first to eighth embodiments described below are classified as shown in Table 1 and Table 2 below according to the classification items. Tables 1 and 2 show a case where the steering angle control device is a mechanical steering angle control device and a case where the steering angle control device is a non-mechanical steering angle control device, respectively.
尚後述の第一乃至第八の何れの実施形態に於いても、アンチスキッド制御等の他の車両の走行制御が実行されているときには、軌跡制御は開始されない。また軌跡制御が実行されている状況に於いてアンチスキッド制御等の他の車両の走行制御の開始条件が成立したときには、軌跡制御は終了され、当該他の車両の走行制御が開始される。 In any of the first to eighth embodiments described later, the trajectory control is not started when the traveling control of another vehicle such as the anti-skid control is being executed. Further, when the start condition of the travel control of other vehicles such as the anti-skid control is satisfied in the situation where the trajectory control is being executed, the trajectory control is ended and the travel control of the other vehicle is started.
8)機械的舵角制御装置の場合の操舵反力の制御
パワーアシストによって操舵反力を制御する方式として、操舵トルクを検出しない第一の方式と操舵トルクを検出する第二の方式とがある。
8) Control of steering reaction force in the case of a mechanical rudder angle control device As a method of controlling steering reaction force by power assist, there are a first method that does not detect steering torque and a second method that detects steering torque. .
8−1)第一の方式
車両が定常円旋回する場合の旋回半径Rは上記式15により表される。また車両の軌跡の曲率をρとすると、旋回半径Rは下記の式78により表される。
R=1/ρ ……(78)
8-1) The turning radius R when the first type vehicle turns in a steady circle is expressed by the above equation 15. Further, when the curvature of the vehicle trajectory is ρ, the turning radius R is expressed by the following equation 78.
R = 1 / ρ (78)
よって前輪の舵角δは下記の式79により表される。
δ=WB/R
=ρ*WB ……(79)
Therefore, the steering angle δ of the front wheels is expressed by the following formula 79.
δ = WB / R
= Ρ * WB (79)
前輪のキャスタートレールとニューマチックトレールとの和をLt[m]とし、前輪のコーナリングパワーをKf[Nm/rad]とすると、舵角がδ[rad]である前輪のキングピン軸周りのトルクTsは下記の式80により表される。
Ts =−2Lt*Kf*δ ……(80)
If the sum of the front wheel caster rail and the pneumatic trail is Lt [m], and the front wheel cornering power is Kf [Nm / rad], the torque Ts around the kingpin axis of the front wheel with a steering angle of δ [rad] is It is represented by the following
Ts = -2Lt * Kf * δ (80)
操舵入力手段としてのステアリングホイールに於けるトルク、即ち操舵トルクをThとすると、前輪のキングピン軸周りのトルクTsは、ステアリングギヤ比N(上記式23参照)を使用して下記の式81により表される。
Ts =Th*N ……(81)
When the torque at the steering wheel as the steering input means, that is, the steering torque is Th, the torque Ts around the kingpin shaft of the front wheel is expressed by the following equation 81 using the steering gear ratio N (see equation 23 above). Is done.
Ts = Th * N (81)
上記式80及び81より下記の式82が成立する。よって操舵トルクThは下記の式83により表される。
Th*N=−2Lt*Kf*δ ……(82)
Th=−2Lt*Kf*δ/N ……(83)
From the
Th * N = -2Lt * Kf * δ (82)
Th = -2Lt * Kf * δ / N (83)
式83はパワーアシストによって操舵トルクが軽減されない場合に於ける前輪の舵角δと操舵トルクThとの関係を示している。よって式83に式23を代入することにより得られる下記の式84により表されるThtは、前輪の舵角が本来の舵角δであるときの操舵トルク、即ち軌跡制御による前輪の舵角の修正が行われない場合の操舵トルクである。
Tht=−2Lt*Kf*θ/N2 ……(84)
Equation 83 shows the relationship between the steering angle δ of the front wheels and the steering torque Th when the steering torque is not reduced by the power assist. Therefore, Tht expressed by the following
Tht = -2Lt * Kf * θ / N 2 (84)
従って式84により表される操舵トルクThtを基準トルクとし、例えばトルクセンサにより検出される操舵トルクをThdとすると、下記の式85により表される操舵トルクの偏差ΔThは前輪の舵角の修正に起因する操舵トルクの変動分を表す。
ΔTh=Thd−Tht ……(85)
Accordingly, assuming that the steering torque Tht represented by the
ΔTh = Thd−Tht (85)
よって検出される操舵トルクThdから前輪の舵角の修正に起因する操舵トルクの変動分ΔThが除去された操舵トルク、即ち前輪の舵角の修正に起因する操舵トルクの変動分を含まない操舵トルクTh0は下記の式86により表される。
Th0=Thd−ΔTh
=Tht
=−2Lt*Kf*θ/N2 ……(86)
Therefore, the steering torque obtained by removing the steering torque fluctuation ΔTh resulting from the correction of the steering angle of the front wheels from the detected steering torque Thd, that is, the steering torque not including the fluctuation of the steering torque resulting from the correction of the steering angle of the front wheels. Th0 is expressed by
Th0 = Thd−ΔTh
= Tht
= -2Lt * Kf * θ / N 2 (86)
従って式86により表される操舵トルクTh0を補正後の検出操舵トルクとし、これに基づいて目標アシストトルクTpatを演算することにより、前輪の舵角の修正に起因する操舵トルクの変動の影響を受けることなく運転者の操舵負担を軽減することができる。尚目標アシストトルクTpatは、補正後の検出操舵トルクTh0の大きさが大きいほど大きくなり、車速Vが高いほど小さくなるよう、補正後の検出操舵トルクTh0及び車速Vに基づいて演算されてよい。
Therefore, the steering torque Th0 expressed by the
8−2)第二の方式
8−2−1)円弧状の目標軌跡
前述の如く、目標軌跡が円弧状である場合には、前輪の舵角は本来の舵角δであるべき状況に於いて目標舵角δat=δ′に制御される。従って前輪の舵角が目標舵角δatであるときの操舵トルクThatは下記の式87により表される。
That=−2Lt*Kf*δat/N
=−2Lt*Kf*δ′/N
=−2Lt*Kf*(2WB/V)*θ/N2 ……(87)
8-2) Second method
8-2-1) Arc Target Trajectory As described above, when the target trajectory is an arc, the target rudder angle δat = δ ′ in a situation where the rudder angle of the front wheels should be the original rudder angle δ. Controlled. Therefore, the steering torque That when the steering angle of the front wheels is the target steering angle δat is expressed by the following equation 87.
That = -2Lt * Kf * δat / N
= -2Lt * Kf * δ '/ N
= -2Lt * Kf * (2WB / V) * θ / N 2 (87)
よって軌跡制御に伴う前輪の舵角の制御による操舵トルクの変動量ΔThatは、式87により表される操舵トルクThatと式84により表される操舵トルクThとの偏差であるので、下記の式88により表される。
ΔThat=That−Th
=−2Lt*Kf*(2WB/V)*θ/N2−(−2Lt*Kf*θ/N2)
=−2Lt*Kf*(2WB/V−1)*θ/N2 ……(88)
Therefore, the steering torque fluctuation amount ΔThat due to the control of the steering angle of the front wheels accompanying the trajectory control is a deviation between the steering torque That represented by Expression 87 and the steering torque Th represented by
ΔThat = That-Th
= −2Lt * Kf * (2WB / V) * θ / N 2 − (− 2Lt * Kf * θ / N 2 )
= -2Lt * Kf * (2WB / V-1) * θ / N 2 (88)
下記の式89に従ってトルクセンサにより検出される操舵トルクThdから操舵トルクの変動量ΔThatを減算することにより求められる補正後の検出操舵トルクThdaは、前輪の舵角の制御による操舵トルクの変動分が排除された操舵トルクである。
Thda=Thd−ΔThat
=Thd+2Lt*Kf*(2WB/V−1)*θ/N2 ……(89)
The corrected detected steering torque Thda, which is obtained by subtracting the steering torque fluctuation amount ΔThat from the steering torque Thd detected by the torque sensor according to the following equation 89, is the amount of fluctuation in the steering torque due to the control of the steering angle of the front wheels. This is the steering torque eliminated.
Thda = Thd−ΔThat
= Thd + 2Lt * Kf * (2WB / V-1) * θ / N 2 (89)
従って補正後の検出操舵トルクThdaに基づいて運転者の操舵負担軽減トルクTpadを演算することにより、前輪の舵角の修正に起因する操舵トルクの変動の影響を排除することができる。そして運転者の操舵負担軽減トルクTpadと操舵トルクの変動量ΔThatとの和を目標アシストトルクTpatとすることにより、前輪の舵角の修正に起因する操舵トルクの変動の影響を排除しつつ運転者の操舵負担を軽減することができる。尚操舵負担軽減トルクTpadは、補正後の検出操舵トルクThdaの大きさが大きいほど大きくなり、車速Vが高いほど小さくなるよう、補正後の検出操舵トルクThda及び車速Vに基づいて演算されてよい。 Accordingly, by calculating the driver's steering burden reduction torque Tpad based on the corrected detected steering torque Thda, it is possible to eliminate the influence of fluctuations in the steering torque due to the correction of the steering angle of the front wheels. The sum of the driver's steering burden reduction torque Tpad and the steering torque fluctuation amount ΔThat is set as the target assist torque Tpat, thereby eliminating the influence of the steering torque fluctuation caused by the correction of the steering angle of the front wheels. The steering burden can be reduced. The steering burden reduction torque Tpad may be calculated on the basis of the corrected detected steering torque Thda and the vehicle speed V so that it increases as the corrected detected steering torque Thda increases and decreases as the vehicle speed V increases. .
8−2−2)指数関数の目標軌跡
前述の如く、目標軌跡が指数関数である場合には、前輪の舵角は本来の舵角δであるべき状況に於いて式62又は63又は式76又は77の目標舵角δbtに制御される。従って前輪の舵角が目標舵角δbtであるときの操舵トルクThbtは下記の式90により表される。
Thbt=−2Lt*Kf*δbt/N
=−2Lt*Kf*(δ′+Δδb)/N ……(90)
8-2-2) Target Trajectory of Exponential Function As described above, when the target trajectory is an exponential function, Expression 62 or 63 or Expression 76 in the situation where the steering angle of the front wheels should be the original steering angle δ. Alternatively, the target steering angle δbt of 77 is controlled. Therefore, the steering torque Thbt when the steering angle of the front wheels is the target steering angle δbt is expressed by the following
Thbt = -2Lt * Kf * δbt / N
= -2Lt * Kf * (δ '+ Δδb) / N (90)
よって軌跡制御に伴う前輪の舵角の制御による操舵トルクの変動量ΔThbtは、式90により表される操舵トルクThbtと式84により表される操舵トルクThとの偏差であるので、下記の式91により表される。
ΔThbt=Thbt−Th
=−2Lt*Kf*(δ′+Δδb)/N+2Lt*Kf*δ/N
=−2Lt*Kf*{(2WB/V)δ+Δδb}/N+2Lt*Kf*δ/N
=−2Lt*Kf*{(2WB/V+1)δ+Δδb}/N ……(91)
Therefore, the amount of change ΔThbt of the steering torque due to the control of the steering angle of the front wheels accompanying the trajectory control is a deviation between the steering torque Thbt expressed by
ΔThbt = Thbt−Th
= −2Lt * Kf * (δ ′ + Δδb) / N + 2Lt * Kf * δ / N
= -2Lt * Kf * {(2WB / V) δ + Δδb} / N + 2Lt * Kf * δ / N
= -2Lt * Kf * {(2WB / V + 1) δ + Δδb} / N (91)
下記の式92に従ってトルクセンサにより検出される操舵トルクThdから操舵トルクの変動量ΔThbtを減算することにより求められる補正後の検出操舵トルクThdbは、前輪の舵角の制御による操舵トルクの変動分が排除された操舵トルクである。
Thdb=Thd−ΔThbt
=Thd+2Lt*Kf*{(2WB/V+1)δ+Δδb}/N ……(92)
The corrected detected steering torque Thdb obtained by subtracting the steering torque fluctuation amount ΔThbt from the steering torque Thd detected by the torque sensor according to the following
Thdb = Thd−ΔThbt
= Thd + 2Lt * Kf * {(2WB / V + 1) δ + Δδb} / N (92)
従って補正後の検出操舵トルクThdbに基づいて運転者の操舵負担軽減トルクTpadを演算することにより、前輪の舵角の修正に起因する操舵トルクの変動の影響を排除することができる。そして運転者の操舵負担軽減トルクTpadと操舵トルクの変動量ΔThbtとの和を目標アシストトルクTpatとすることにより、前輪の舵角の修正に起因する操舵トルクの変動の影響を排除しつつ運転者の操舵負担を軽減することができる。尚操舵負担軽減トルクTpadは、補正後の検出操舵トルクThdbの大きさが大きいほど大きくなり、車速Vが高いほど小さくなるよう、補正後の検出操舵トルクThdb及び車速Vに基づいて演算されてよい。 Therefore, by calculating the driver's steering burden reduction torque Tpad based on the corrected detected steering torque Thdb, it is possible to eliminate the influence of fluctuations in the steering torque caused by the correction of the steering angle of the front wheels. The sum of the driver's steering burden reduction torque Tpad and the steering torque fluctuation amount ΔThbt is used as the target assist torque Tpat, thereby eliminating the influence of the steering torque fluctuation caused by the correction of the steering angle of the front wheels. The steering burden can be reduced. The steering load reduction torque Tpad may be calculated based on the corrected detected steering torque Thdb and the vehicle speed V so that it increases as the corrected detected steering torque Thdb increases and decreases as the vehicle speed V increases. .
上述の第一の方式によれば、操舵トルクThdを検出する必要がないが、操舵操作以外の要因(例えば路面の摩擦係数の変動)による操舵トルクの変動を反映させることができない。これに対し上述の第二の方式によれば、操舵トルクThdを検出する必要はあるが、操舵操作以外の要因による操舵トルクの変動を反映させることができる。よって舵角制御装置が機械的舵角制御装置である後述の第一乃至第四の実施形態に於いては、上述の第二の方式に従って目標アシストトルクTpatが演算され、アシストトルクが目標アシストトルクTpatになるよう制御される。 According to the first method described above, it is not necessary to detect the steering torque Thd, but it is not possible to reflect the fluctuation of the steering torque due to factors other than the steering operation (for example, fluctuation of the friction coefficient of the road surface). On the other hand, according to the second method described above, it is necessary to detect the steering torque Thd, but it is possible to reflect the fluctuation of the steering torque due to factors other than the steering operation. Therefore, in the first to fourth embodiments described later in which the rudder angle control device is a mechanical rudder angle control device, the target assist torque Tpat is calculated according to the second method described above, and the assist torque is calculated as the target assist torque. Controlled to be Tpat.
尚舵角制御装置が機械的舵角制御装置である場合には、軌跡制御が行われない状況に於いては、操舵反力の制御が第一及び第二の方式の何れであるかに関係なく、運転者の操舵負担軽減トルクTpadは検出される操舵トルクThdに基づいて演算される。 When the rudder angle control device is a mechanical rudder angle control device, it is related to whether the control of the steering reaction force is the first or second method in the situation where the trajectory control is not performed. The driver's steering burden reduction torque Tpad is calculated based on the detected steering torque Thd.
9)非機械的舵角制御装置の場合の操舵反力の制御
上述の如く、上記式86により表される補正後の検出操舵トルクTh0は、舵角制御装置が機械的舵角制御装置であり操舵角がθである場合に於いて前輪の舵角の修正に起因する操舵トルクの変動分を含まない操舵トルクである。よって補正後の検出操舵トルクTh0から操舵負担軽減トルクTpadを減算した値は、舵角制御装置が機械的舵角制御装置である場合に於いて運転者にとって好ましい操舵トルクである。尚この場合の操舵負担軽減トルクTpadは、補正後の検出操舵トルクTh0の大きさが大きいほど大きくなり、車速Vが高いほど小さくなるよう、補正後の検出操舵トルクTh0及び車速Vに基づいて演算されてよい。
9) Control of steering reaction force in case of non-mechanical rudder angle control device As described above, the detected steering torque Th0 after correction represented by the
従って舵角制御装置が非機械的舵角制御装置である場合に於いて好ましい操舵トルクThbtは下記の式93により演算される値である。この操舵トルクThbtがステアリングホイールに与えられれば、前輪の舵角の修正に起因する操舵トルクの変動の影響がなく且つ運転者が適度の操舵負担を感じる操舵反力トルクを実現することができる。
Thbt=Th0−Tpad ……(93)
Therefore, when the rudder angle control device is a non-mechanical rudder angle control device, a preferable steering torque Thbt is a value calculated by the following equation 93. If this steering torque Thbt is applied to the steering wheel, it is possible to realize a steering reaction torque that is not affected by the fluctuation of the steering torque due to the correction of the steering angle of the front wheels and that allows the driver to feel an appropriate steering load.
Thbt = Th0−Tpad …… (93)
よって舵角制御装置が非機械的舵角制御装置である後述の第五乃至第八の実施形態に於いては、目標操舵トルクTpbtが上記式93に従って演算され、操舵トルクが目標操舵トルクTpbtになるよう制御される。 Therefore, in the fifth to eighth embodiments described later in which the rudder angle control device is a non-mechanical rudder angle control device, the target steering torque Tpbt is calculated according to the above equation 93, and the steering torque becomes the target steering torque Tpbt. It is controlled to become.
尚舵角制御装置が非機械的舵角制御装置である場合には、軌跡制御が行われない状況に於ける操舵反力の制御は軌跡制御が行われる状況に於ける上記操舵反力の制御と同一である。換言すれば、軌跡制御が行われているか否かに関係なく操舵トルクは目標操舵トルクTpbtになるよう制御される。
止することができる。
When the rudder angle control device is a non-mechanical rudder angle control device, the steering reaction force control in the situation where the trajectory control is not performed is the control of the steering reaction force in the situation where the trajectory control is performed. Is the same. In other words, the steering torque is controlled to be the target steering torque Tpbt regardless of whether or not the trajectory control is being performed.
Can be stopped.
次に添付の図を参照しつつ、本発明を第一乃至第八の実施形態について順次説明する。 Next, the first to eighth embodiments of the present invention will be sequentially described with reference to the accompanying drawings.
第一の実施形態
この第一の実施形態は上記表1に示されている如く以下の特徴を有する。
舵角制御装置:セミバイワイヤ式
目標軌跡:円弧状
舵角の制御:フィードフォワード
操舵反力の制御:アシストトルクの制御(第二の方式)
First Embodiment As shown in Table 1 above, this first embodiment has the following features.
Rudder angle control device: Semi-by-wire type Target locus: Arc shape Rudder angle control: Feed forward Steering reaction force control: Assist torque control (second method)
図1は舵角可変装置及び電動式パワーステアリング装置が搭載された車両に適用された本発明による車両の走行制御装置の第一の実施形態を示す概略構成図である。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a first embodiment of a vehicle travel control device according to the present invention applied to a vehicle equipped with a steering angle varying device and an electric power steering device.
図1に於いて、符号10は本発明の第一の実施形態の走行制御装置を全体的に示している。走行制御装置10は車両12に搭載され、舵角可変装置14及びこれを制御する電子制御装置16を含んでいる。また図1に於いて、18FL及び18FRはそれぞれ車両12の左右の前輪を示し、18RL及び18RRはそれぞれ左右の後輪を示している。左右の前輪18FL及び18FRは操舵輪であり、運転者によるステアリングホイール20の操舵操作に応答して駆動されるラック・アンド・ピニオン型の電動式パワーステアリング装置22によりラックバー24及びタイロッド26L及び26Rを介して転舵される。
In FIG. 1, the code |
ステアリングホイール20は操舵入力手段として機能し、アッパステアリングシャフト28、舵角可変装置14、ロアステアリングシャフト30、ユニバーサルジョイント32を介してパワーステアリング装置22のピニオンシャフト34に駆動接続されている。図示の実施形態に於いては、舵角可変装置14はハウジング14Aの側にてアッパステアリングシャフト28の下端に連結され、回転子14Bの側にてロアステアリングシャフト30の上端に連結された補助転舵駆動用の電動機36を含んでいる。
The
かくして舵角可変装置14はアッパステアリングシャフト28に対し相対的にロアステアリングシャフト30を回転駆動することにより、左右の前輪18FL及び18FRをステアリングホイール20に対し相対的に補助転舵駆動する。よって舵角可変装置14は運転者の操舵操作に依存せずに左右の前輪の舵角を修正する手段として機能し、電子制御装置16の舵角制御部により制御される。
Thus, the steering
図示の実施形態に於いては、電動式パワーステアリング装置22はラック同軸型の電動式パワーステアリング装置であり、電動機38と、電動機38の回転トルクをラックバー24の往復動方向の力に変換する例えばボールねじ式の変換機構40とを有する。電動式パワーステアリング装置22は電子制御装置16の電動式パワーステアリング装置(EPS)制御部によって制御される。そして電動式パワーステアリング装置22はハウジング42に対し相対的にラックバー24を駆動する補助操舵力を発生することにより、運転者の操舵負担を軽減する補助操舵力発生装置として機能する。尚補助操舵力発生装置は当技術分野に於いて公知の任意の構成のものであってよい。
In the illustrated embodiment, the electric
図示の実施形態に於いては、アッパステアリングシャフト28には該アッパステアリングシャフトの回転角度を操舵角θとして検出する操舵角センサ50及び操舵トルクThdを検出する操舵トルクセンサ52が設けられており、操舵角θ及び操舵トルクThdを示す信号は電子制御装置16へ入力される。電子制御装置16には回転角度センサ54により検出された舵角可変装置14の相対回転角度θre、即ちアッパステアリングシャフト28に対するロアステアリングシャフト30の相対回転角度を示す信号が入力される。また電子制御装置16には車速センサ56により検出された車速Vを示す信号及びナビゲーション装置58よりナビゲーション情報が入力される。
In the illustrated embodiment, the
尚電子制御装置16の各制御部はそれぞれCPUとROMとRAMと入出力ポート装置とを有し、これらが双方向性のコモンバスにより互いに接続されたマイクロコンピュータを含むものであってよい。また操舵角センサ50、操舵トルクセンサ52、回転角度センサ54はそれぞれ車両の左旋回方向への操舵又は転舵の場合を正として操舵角θ、操舵トルクThd、相対回転角度θreを検出する。
Each control unit of the electronic control device 16 may include a microcomputer having a CPU, a ROM, a RAM, and an input / output port device, which are connected to each other via a bidirectional common bus. Further, the
後に詳細に説明する如く、電子制御装置16は図2乃至図6に示されたフローチャートに従って舵角可変装置14及び電動式パワーステアリング装置22を制御する。特に電子制御装置16は、操舵角θ及び車速Vに基づき車両の軌跡制御の必要性を判定する。そして電子制御装置16は、軌跡制御が不要であると判定したときには、車速Vが高いほど大きくなるよう、車速Vに基づき所定の操舵特性を達成するための目標ステアリングギヤ比Ntを演算する。
As will be described in detail later, the electronic control device 16 controls the steering
また電子制御装置16は、目標ステアリングギヤ比Ntとギヤ比係数Ks(正の定数)との積にて操舵角θを除算した値を目標ピニオン角θptとして演算する。更に電子制御装置16は、目標ピニオン角θptと操舵角θとの偏差として舵角可変装置14の目標相対回転角度θretを演算し、舵角可変装置14の相対回転角度θreが目標相対回転角度θretになるよう舵角可変装置14を制御する。
Further, the electronic control unit 16 calculates a value obtained by dividing the steering angle θ by the product of the target steering gear ratio Nt and the gear ratio coefficient Ks (positive constant) as the target pinion angle θpt. Further, the electronic control unit 16 calculates the target relative rotation angle θret of the rudder
また電子制御装置16は、軌跡制御が必要であると判定したときには、そのときの操舵角θ及び車速Vに基づき車両を円弧状の目標軌跡に沿って走行させるための目標到達位置P1′を特定する。そして電子制御装置16は、ナビゲーション装置58よりのナビゲーション情報に基づく走行路に対し目標到達位置P1′が所定の範囲内にあるか否かを判定する。
When the electronic control unit 16 determines that the trajectory control is necessary, the electronic control unit 16 specifies the target arrival position P1 ′ for causing the vehicle to travel along the arc-shaped target trajectory based on the steering angle θ and the vehicle speed V at that time. To do. Then, the electronic control unit 16 determines whether or not the target arrival position P1 ′ is within a predetermined range with respect to the travel path based on the navigation information from the
電子制御装置16は、目標到達位置P1′が所定の範囲内にあると判定したときには、車両を円弧状の目標軌跡に沿って走行させるための前輪の目標舵角δat=δ′を上記式24に従って演算する。そして電子制御装置16は、左右前輪の舵角が目標舵角δatになるよう舵角可変装置14をフィードフォワード式に制御し、これにより目標到達位置P1′まで車両を円弧状の目標軌跡に沿って走行させる。
When the electronic control unit 16 determines that the target arrival position P1 ′ is within the predetermined range, the target steering angle δat = δ ′ of the front wheels for causing the vehicle to travel along the arc-shaped target locus is expressed by the
また電子制御装置16は、目標到達位置P1′が所定の範囲内にないと判定したときには、目標到達位置を所定の範囲内の位置P1″に修正可能であるか否かを判定する。電子制御装置16は、目標到達位置を所定の範囲内の位置P1″に修正可能であると判定したときには、車両を円弧状の目標軌跡に沿って走行させるための前輪の目標舵角δat=δ″を上記式67に従って演算する。そして電子制御装置16は、左右前輪の舵角が目標舵角δatになるよう舵角可変装置14をフィードフォワード式に制御し、これにより修正後の目標到達位置P1″まで車両を円弧状の目標軌跡に沿って走行させる。
Further, when the electronic control unit 16 determines that the target arrival position P1 ′ is not within the predetermined range, the electronic control unit 16 determines whether the target arrival position can be corrected to a position P1 ″ within the predetermined range. When the device 16 determines that the target arrival position can be corrected to a position P1 ″ within a predetermined range, the device 16 sets the target steering angle δat = δ ″ of the front wheels for causing the vehicle to travel along the arc-shaped target locus. The electronic control unit 16 controls the steering
尚電子制御装置16は、目標到達位置P1′が所定の範囲内にないと判定し、目標到達位置を所定の範囲内の位置P1″に修正できないと判定したときには、車両の軌跡制御を終了する。 When the electronic control unit 16 determines that the target arrival position P1 ′ is not within the predetermined range and determines that the target arrival position cannot be corrected to the position P1 ″ within the predetermined range, the vehicle trajectory control is terminated. .
また電子制御装置16は、軌跡制御の実行中には上記式89に従って補正後の検出操舵トルクThdaを演算し、補正後の検出操舵トルクThdaに基づいて運転者の操舵負担軽減トルクTpadを演算する。また電子制御装置16は、上記式88に従って操舵トルクの変動量ΔThatを演算し、運転者の操舵負担軽減トルクTpadと操舵トルクの変動量ΔThatとの和を目標アシストトルクTpatとする。更に電子制御装置16は、アシストトルクが目標アシストトルクTpatになるよう電動式パワーステアリング装置22を制御し、これにより運転者の操舵負担を軽減すると共に舵角の修正に起因する操舵トルクの変動を低減する。
Further, the electronic control unit 16 calculates the corrected detected steering torque Thda according to the above equation 89 during the execution of the trajectory control, and calculates the driver's steering burden reducing torque Tpad based on the corrected detected steering torque Thda. . Further, the electronic control unit 16 calculates the steering torque fluctuation amount ΔThat according to the above equation 88, and sets the sum of the driver's steering burden reduction torque Tpad and the steering torque fluctuation amount ΔThat as the target assist torque Tpat. Further, the electronic control unit 16 controls the electric
尚、軌跡制御が不要であるときのステアリングギヤ比の制御やアシストトルクの制御自体は本発明の要旨をなすものではなく、これらの制御は当技術分野に於いて公知の任意の要領にて実行されてよい。このことは後述の他の実施形態についても同様である。 Note that the steering gear ratio control and assist torque control when the trajectory control is unnecessary do not form the gist of the present invention, and these controls are executed in any manner known in the art. May be. The same applies to other embodiments described later.
次に図2乃至図6に示されたフローチャートを参照して第一の実施形態に於ける車両の走行制御について説明する。尚図2に示されたフローチャートによる走行制御は、図には示されていないイグニッションスイッチの閉成により開始され、所定の時間毎に繰返し実行される。 Next, vehicle travel control according to the first embodiment will be described with reference to the flowcharts shown in FIGS. The travel control according to the flowchart shown in FIG. 2 is started by closing an ignition switch not shown in the figure, and is repeatedly executed every predetermined time.
まずステップ50に於いては車両の軌跡制御が実行されているか否かを示すフラグFcが1であるか否かの判別により、軌跡制御の実行中であるか否かの判別が行われる。軌跡制御が実行されていないと判別されたときには制御はステップ200へ進み、軌跡制御が実行されていると判別されたときには制御はステップ100へ進む。尚フラグFc及び後述のフラグFsは図2に示されたフローチャートによる走行制御の開始に先立ってそれぞれ0にリセットされる。
First, in
ステップ100に於いては車両の走行制御のうち軌跡制御の終了条件が成立しているか否かの判別が行われる。そして肯定判別が行われたときには制御はステップ150へ進み、否定判別が行われたときには制御はステップ300へ進む。尚この場合下記の(1)乃至(4)の何れかが成立するときに軌跡制御の終了条件が成立していると判定されてよい。
In
(1)軌跡制御の開始条件又は更新条件(これらについては後述する)が成立した時点より車両が目標到達地点に到達するに要する時間Ta=1[sec]以上が経過している。
(2)開始条件又は更新条件が成立した時点に於ける車速Vと現在の車速Vとの偏差ΔVの絶対値が基準値Ve(正の値)よりも大きい。
(3)開始条件又は更新条件が成立した時点に於ける操舵角θと現在の操舵角θとの偏差Δθの絶対値が基準値θe(正の値)よりも大きい。
(4)操舵角速度の絶対値、即ち操舵角θの変化率θdの絶対値が基準値θde(正の値)よりも大きい。
(1) A time Ta = 1 [sec] or more required for the vehicle to reach the target arrival point has elapsed since the time when the start condition or update condition (which will be described later) of the trajectory control is satisfied.
(2) The absolute value of the deviation ΔV between the vehicle speed V and the current vehicle speed V when the start condition or the update condition is satisfied is larger than the reference value Ve (positive value).
(3) The absolute value of the deviation Δθ between the steering angle θ and the current steering angle θ when the start condition or the update condition is satisfied is larger than the reference value θe (positive value).
(4) The absolute value of the steering angular velocity, that is, the absolute value of the rate of change θd of the steering angle θ is larger than the reference value θde (positive value).
尚基準値θe及びθdeは定数であってもよいが、例えば開始条件又は更新条件が成立した時点に於ける車速Vが高いほど小さくなるよう車速Vに応じて可変設定されてもよい。 The reference values θe and θde may be constants, but may be variably set according to the vehicle speed V, for example, so as to decrease as the vehicle speed V at the time when the start condition or update condition is satisfied.
ステップ150に於いては舵角可変装置14によって左右前輪の舵角を目標舵角δatにする制御が終了されることにより軌跡制御が終了される。また軌跡制御が実行されているか否かを示すフラグFcが0にリセットされ、しかる後制御はステップ700へ進む。
In
ステップ200に於いては図3に示されたフローチャートに従って軌跡制御の開始条件が成立しているか否かの判別が行われる。そして肯定判別が行われたときには制御はステップ400へ進み、否定判別が行われたときには制御はステップ700へ進む。
In
ステップ300に於いては図4に示されたフローチャートに従って軌跡制御の更新条件が成立しているか否かの判別が行われる。そして肯定判別が行われたときには制御はステップ400へ進み、否定判別が行われたときには制御はステップ600へ進む。
In
ステップ400に於いては図5に示されたフローチャートに従って目標到達位置P1′が所定の範囲内にあるか否かが判定されると共に、その判定結果に応じて前輪の目標舵角δatが演算される。
In
ステップ600に於いては図6に示されたフローチャートに従って前輪の舵角が目標舵角δatになるよう舵角可変装置14がフィードフォワード式に制御される。よって前輪の舵角はフィードフォワード制御によって目標舵角δatに制御される。
In
尚この場合、前輪の舵角の変化が急激にならないよう、前輪の舵角は予め設定された制限値以下の変化率にて目標舵角δatへ変化される。このことは後述の他の実施形態に於いても同様である。また前輪の舵角が目標舵角δatに制御されると、軌跡制御が終了又は更新されるまで軌跡制御のための相対回転角度の制御は行われない。 In this case, the steering angle of the front wheels is changed to the target steering angle δat at a rate of change equal to or less than a preset limit value so that the change of the steering angle of the front wheels does not become abrupt. The same applies to other embodiments described later. When the steering angle of the front wheels is controlled to the target steering angle δat, the control of the relative rotation angle for the trajectory control is not performed until the trajectory control is completed or updated.
ステップ700に於いては軌跡制御が実行されないときのステアリングギヤ比の制御が行われる。即ち車速Vに基づいて図7に示されたグラフに対応するマップより目標ステアリングギヤ比Ntが演算される。尚図7に於いて、N0は標準のステアリングギヤ比、即ちアッパステアリングシャフト28に対するロアステアリングシャフト30の相対回転角度が0であるときのステアリングギヤ比を示している。
In
また操舵角θとギヤ比係数Ks(左右前輪の舵角の変化量に対するピニオン34の回転角度の比に対応する正の定数)との積を目標ステアリングギヤ比Ntにて除算した値が目標ピニオン角θptとして演算される。更に目標ピニオン角θptと操舵角θとの偏差として舵角可変装置14の目標相対回転角度θretが演算され、舵角可変装置14の相対回転角度θreが目標相対回転角度θretになるよう舵角可変装置14が制御される。
A value obtained by dividing the product of the steering angle θ and the gear ratio coefficient Ks (a positive constant corresponding to the ratio of the rotation angle of the
尚軌跡制御が終了し、ステップ700によるステアリングギヤ比の制御へ移行するときには、前輪の舵角の急激な変化を防止すべく目標ステアリングギヤ比Ntへのステアリングギヤ比の変化が急激にならないよう舵角可変装置14が制御される。このことは後述の他の実施形態に於いても同様である。
When the trajectory control is completed and the process proceeds to the control of the steering gear ratio in
ステップ750に於いては軌跡制御が実行されないときのアシストトルクの制御が行われる。即ち検出された操舵トルクThdに基づき図8に示されたグラフに対応するマップより基本アシストトルクTpabが演算され、車速Vに基づき図9に示されたグラフに対応するマップより車速係数Kvが演算される。また車速係数Kvと基本アシストトルクTpabとの積として目標アシストトルクTpatが演算され、アシストトルクが目標アシストトルクTpatになるよう電動式パワーステアリング装置22が制御される。
In
尚基本アシストトルクTpabは操舵トルクThd及び車速Vに基づき図10に示されたグラフに対応するマップより演算されてもよい。 The basic assist torque Tpab may be calculated from a map corresponding to the graph shown in FIG. 10 based on the steering torque Thd and the vehicle speed V.
ステップ800に於いては上記式89に従って補正後の検出操舵トルクThdaが演算され、補正後の検出操舵トルクThdaに基づき図8に示されたグラフに対応するマップより基本アシストトルクTpabが演算される。また車速Vに基づき図9に示されたグラフに対応するマップより車速係数Kvが演算され、車速係数Kvと基本アシストトルクTpabとの積が操舵負担軽減トルクTpadとして演算される。そして上記式88に従って操舵トルクの変動量ΔThatが演算され、目標アシストトルクTpatが運転者の操舵負担軽減トルクTpadと操舵トルクの変動量ΔThatとの和に演算される。更にアシストトルクが目標アシストトルクTpatになるよう電動式パワーステアリング装置22が制御される。
In
次に図3に示されたフローチャートを参照して上記ステップ200に於いて実行される軌跡制御の開始条件の成立判定ルーチンについて詳細に説明する。
Next, with reference to the flowchart shown in FIG. 3, a routine for determining the establishment of the start condition of the trajectory control executed in
まずステップ205に於いては操舵角θがローパスフィルタ処理されることによりローパスフィルタ処理後の操舵角θlfが演算される。そしてローパスフィルタ処理後の操舵角θlfの絶対値が制御開始判定の基準値θs0(正の値)よりも大きいか否かの判別が行われる。否定判別が行われたときには制御はステップ240へ進み、肯定判別が行われたときには制御はステップ210へ進む。
First, in
ステップ210に於いては操舵角θの微分値として操舵角速度θdが演算されると共に、操舵角速度θdがローパスフィルタ処理されることによりローパスフィルタ処理後の操舵角速度θdlfが演算される。
In
ステップ215に於いてはローパスフィルタ処理後の操舵角速度θdlfの絶対値が制御開始判定の第一の基準値θds1(正の値)よりも大きいか否かの判別が行われる。否定判別が行われたときには制御はステップ225へ進み、肯定判別が行われたときにはステップ220に於いてフラグFsが開始条件の判定中であることを示すよう1にセットされた後制御はステップ225へ進む。
In
ステップ225に於いてはフラグFsが1であるか否かの判別、即ち開始条件の判定中であるか否かの判別が行われる。そして否定判別が行われたときには制御はステップ240へ進み、肯定判別が行われたときには制御はステップ230へ進む。
In
ステップ230に於いてはローパスフィルタ処理後の操舵角速度θdlfの絶対値が制御開始判定の第二の基準値θds2(θds1以下の正の値)よりも小さいか否かの判別が行われる。そして否定判別が行われたときには制御はステップ240へ進み、肯定判別が行われたときには制御はステップ235へ進む。
In
ステップ235に於いてはフラグFsが開始条件の判定が行われていないことを示すよう0にリセットされると共に、フラグFcが軌跡制御の実行中であることを示すよう1にセットされ、しかる後制御はステップ400へ進む。
In
ステップ240に於いてはフラグFsが開始条件の判定が行われていないことを示すよう0にリセットされると共に、フラグFcが軌跡制御が行われていないことを示すよう0にリセットされ、しかる後制御はステップ700へ進む。
In
尚基準値θs0、θds1、θds2は定数であってもよいが、これらの基準値も例えば車速Vが高いほど小さくなるよう車速Vに応じて可変設定されてもよい。 The reference values θs0, θds1, and θds2 may be constants, but these reference values may also be variably set according to the vehicle speed V, for example, so as to decrease as the vehicle speed V increases.
図4に示された軌跡制御の更新条件の成立判定ルーチンのステップ305〜340は基本的には上述の軌跡制御の開始条件の成立判定ルーチンのステップ205〜240とそれぞれ同様に実行される。
但しステップ305に於ける判定の基準値は制御更新判定の基準値θr0(正の値)である。ステップ315に於ける判定の基準値は制御更新判定の第一の基準値θdr1(正の値)であり、ステップ330に於ける判定の基準値は制御更新判定の第二の基準値θdr2(θdr1以下の正の値)である。尚基準値θr0、θdr1、θdr2は定数であってもよいが、これらの基準値も例えば車速Vが高いほど小さくなるよう車速Vに応じて可変設定されてもよい。
However, the reference value for determination in
またステップ320、325、335、340に於いては、フラグFsは更新判定が行われているか否かを示すフラグFrに置き換えられている。更にステップ335が完了すると制御はステップ600へ進み、ステップ340が完了すると制御はステップ400へ進む。
In
次に図5に示されたフローチャートを参照して上記ステップ400に於いて実行される前輪の目標舵角の演算ルーチンについて詳細に説明する。
Next, the calculation routine for the target rudder angle of the front wheels executed in
まずステップ405に於いては軌跡制御が開始又は更新されるときの操舵角θ及びステアリングギヤ比N(=Nt)に基づいて前輪の舵角δが演算される。また前輪の舵角δ及び軌跡制御が開始又は更新されるときの車速Vに基づいて、上記式13に従って案内棒の長さAが演算される。
First, at
ステップ410に於いては前輪の舵角δ及び案内棒の長さAに基づいてナビゲーション装置58よりのナビゲーション情報に基づいて車両が走行している走行路が特定されると共に、走行路に対する目標到達位置P1′が決定される。
In
ステップ415に於いては目標到達位置P1′が走行路に対し所定の範囲内にあるか否かの判別、即ち目標軌跡の修正が不要であるか否かの判別が行われる。そして肯定判別が行われたときには制御はステップ420へ進み、否定判別が行われたときには制御はステップ425へ進む。
In
この場合目標到達位置P1′が走行路に対し所定の範囲内にあるか否かの判別は、例えば図11に示された要領にて行われてよい。図11に示されている如く、目標到達位置P1′に於ける走行路112の幅をWとし、係数Kwを0よりも大きく且つ0.5よりも小さい正の値とする。また走行路112の中心線114よりKw*W半径方向内側の線を内側限界線116とし、中心線114よりKw*W半径方向外側の線を外側限界線118とする。そして内側限界線116と外側限界線118との間の範囲を所定の範囲として、目標到達位置P1′が所定の範囲内にあるか否かの判別が行われてよい。尚係数Kwは正の定数であってもよいが、車速Vが高いほど小さくなるよう、車速Vに応じて可変設定されることが好ましい。
In this case, it is possible to determine whether or not the target arrival position P1 ′ is within a predetermined range with respect to the travel path, for example, in the manner shown in FIG. As shown in FIG. 11, the width of the
ステップ420に於いては軌跡制御が開始又は更新されるときの操舵角θ、車速V及びステアリングギヤ比N(=Nt)に基づいて、車両を円弧状の目標軌跡Tcに沿って走行させるための前輪の目標舵角δat(=δ′)が上記式24に従って演算される。
In
ステップ425に於いては目標到達位置P1′を内側限界線116と外側限界線118との間の所定の範囲内の目標到達位置P1″に修正するに必要な案内棒110の長さAに対する補正係数Kaが演算される。
In
尚図12に示されている如く、目標到達位置P1′が所定の範囲に対し径方向外側にあるときには、補正係数Kaは1よりも小さい値になる。また図13に示されている如く、目標到達位置P1′が所定の範囲に対し径方向内側にあるときには、補正係数Kaは1よりも大きい値になる。また目標到達位置P1′が走行路112より予め設定された基準値以上外れた位置にあるときには、軌跡制御が終了されるよう補正係数Kaは0に設定される。
As shown in FIG. 12, when the target arrival position P1 ′ is radially outside the predetermined range, the correction coefficient Ka is a value smaller than 1. As shown in FIG. 13, when the target arrival position P1 'is radially inward with respect to the predetermined range, the correction coefficient Ka is a value larger than 1. When the target arrival position P1 ′ is at a position deviating from the traveling
ステップ430に於いては車速Vに基づいて図14に示されたグラフに対応するマップより下限基準値Ka1及び上限基準値Ka2が演算される。下限基準値Ka1は1よりも小さい正の値であり、車速Vが高いほど大きくなるよう演算され、上限基準値Ka2は1よりも大きい値であり、車速Vが高いほど小さくなるよう演算される。尚基準値Ka1及びKa2は定数であってもよい。
In
ステップ435に於いては補正係数Kaが下限基準値Ka1よりも大きく且つ上限基準値Ka2よりも小さいか否かの判別、即ち案内棒110の長さAが補正係数Kaにて補正されれば軌跡制御が実行されてよいか否かの判別が行われる。そして否定判別が行われたときには制御はステップ150へ進み軌跡制御が終了され、肯定判別が行われたときには制御はステップ440へ進む。
In
ステップ440に於いては軌跡制御が開始又は更新されるときの操舵角θ、車速V及びステアリングギヤ比N(=Nt)に基づいて、車両を円弧状の目標軌跡に沿って走行させるための前輪の目標舵角δat(=δ″)が上記式67に従って演算される。
In
次に図6に示されたフローチャートを参照して上記ステップ600に於いて実行される舵角の制御ルーチンについて詳細に説明する。
Next, the steering angle control routine executed in
まずステップ610に於いては軌跡制御のための初回の舵角制御であるか否かの判別、即ち軌跡制御が開始又は更新された直後の舵角制御であるか否かの判別が行われる。そして否定判別が行われたときには制御はステップ650へ進み、肯定判別が行われたときには制御はステップ620へ進む。
First, in
ステップ620に於いては軌跡制御が開始又は更新されるときの操舵角θ及び相対回転角度θreに基づいて前輪の舵角δが求められ、目標舵角δatと前輪の舵角δとの偏差として前輪の舵角の偏差Δδatが演算される。
In
ステップ630に於いては運転者により操舵操作が行われないと仮定して前輪の舵角を予め設定された制限値以下の変化率にて目標舵角δatへ変化させるために必要なサイクル毎の舵角制御量Δδatcが演算される。例えばNcサイクルかけて前輪の舵角を目標舵角δatへ変化させるとすると、舵角制御量ΔδatcはΔδat/Ncである。
In
ステップ640に於いてはアッパステアリングシャフト28に対するロアステアリングシャフト30のサイクル毎の相対回転角度制御量Δθrecが舵角制御量Δδatcとギヤ比係数Ksとの積に演算される。
In
ステップ650に於いては例えば軌跡制御が開始又は更新されてからの経過サイクル数をNallとして、NallがNcであるか否かの判別により、軌跡制御のための前輪の舵角制御が完了したか否かの判別が行われる。
In
そして肯定判別が行われたときにはロアステアリングシャフト30がアッパステアリングシャフト28に対し相対的に回転駆動されることなく舵角制御が一旦終了し、制御はステップ800へ進む。これに対し否定判別が行われたときにはステップ680に於いてロアステアリングシャフト30がアッパステアリングシャフト28に対し相対的に相対回転角度制御量Δθrec回転駆動され、しかる後制御はステップ800へ進む。
When an affirmative determination is made, the steering angle control is temporarily terminated without the
この第一の実施形態に於いて、軌跡制御が実行されていない状況に於いて軌跡制御の開始条件が成立すると、ステップ50に於いて否定判別が行われ、ステップ200に於いて肯定判別が行われる。そしてステップ400に於いて車両を円弧状の目標軌跡に沿って走行させるための前輪の目標舵角δatが演算され、ステップ600に於いて前輪の舵角がフィードフォワード制御によって目標舵角δatに制御される。
In the first embodiment, when the start condition of the trajectory control is satisfied in a situation where the trajectory control is not executed, a negative determination is made in
また軌跡制御が実行されている状況に於いて軌跡制御の更新条件が成立すると、ステップ50及び300に於いて肯定判別が行われる。そしてステップ400及び600が実行される。
Further, when the update condition of the trajectory control is satisfied in the situation where the trajectory control is being executed, an affirmative determination is made in
従って第一の実施形態によれば、軌跡制御が実行されるべき状況に於いては、前輪の舵角を目標舵角δatに制御し、これにより運転者の操舵操作を要することなく車両が円弧状の目標軌跡に沿って走行するよう車両の走行軌跡を制御することができる。 Therefore, according to the first embodiment, in a situation where the trajectory control is to be executed, the rudder angle of the front wheels is controlled to the target rudder angle δat, so that the vehicle can be rotated without requiring a driver's steering operation. The traveling locus of the vehicle can be controlled to travel along the arc-shaped target locus.
また第一の実施形態によれば、ステップ400に於いて実行される前輪の目標舵角演算ルーチンのステップ415に於いて、目標到達位置P1′が所定の範囲内にあり目標軌跡の修正が不要であるか否かの判別が行われる。
Further, according to the first embodiment, in
そして肯定判別が行われたときには、ステップ420に於いて目標軌跡の修正が行われることなく車両を円弧状の目標軌跡に沿って走行させるための前輪の目標舵角δat(=δ′)が演算される。これに対し否定判別が行われたときには、目標到達位置が所定の範囲内になるよう修正された円弧状の目標軌跡に沿って車両を走行させるための前輪の目標舵角δat(=δ″)が演算される。
If the determination is affirmative, the target rudder angle δat (= δ ′) of the front wheels for causing the vehicle to travel along the arc-shaped target locus is calculated in
従って第一の実施形態によれば、軌跡制御が開始又は更新されるときの操舵角θ及び車速Vに基づいて設定される円弧状の目標軌跡が実際の走行路に対し適正な目標軌跡であるか否かを判定することができる。そして設定された円弧状の目標軌跡が実際の走行路に対し適正な目標軌跡であるときには、車両がその目標軌跡に沿って走行するよう前輪の舵角を制御することができる。 Therefore, according to the first embodiment, the arc-shaped target trajectory set based on the steering angle θ and the vehicle speed V when the trajectory control is started or updated is an appropriate target trajectory for the actual travel path. It can be determined whether or not. When the set arc-shaped target locus is an appropriate target locus for the actual travel path, the steering angle of the front wheels can be controlled so that the vehicle travels along the target locus.
これに対し設定された円弧状の目標軌跡が実際の走行路に対し適正な目標軌跡ではないときには、目標軌跡を実際の走行路に対し適正な目標軌跡になるよう修正し、車両がその修正後の円弧状の目標軌跡に沿って走行するよう前輪の舵角を制御することができる。よって軌跡制御が開始又は更新されるべきと判定されたときの操舵角θ若しくは車速Vが実際の走行路に対し適正ではないことに起因して実際の走行路に対し適正ではない円弧状の目標軌跡が設定されることを防止することができる。また実際の走行路に対し適正ではない円弧状の目標軌跡に沿って車両が走行することを防止することができる。この作用効果は後述の第二、第五、第六の実施形態に於いても同様に得られる。 On the other hand, when the set arc-shaped target locus is not an appropriate target locus for the actual traveling path, the target locus is corrected to be an appropriate target locus for the actual traveling path, and the vehicle is The steering angle of the front wheels can be controlled so as to travel along the arc-shaped target locus. Therefore, the arc-shaped target that is not appropriate for the actual travel path because the steering angle θ or the vehicle speed V when it is determined that the trajectory control should be started or updated is not appropriate for the actual travel path. It is possible to prevent the locus from being set. Further, it is possible to prevent the vehicle from traveling along an arc-shaped target locus that is not appropriate for the actual travel path. This effect can be obtained in the second, fifth, and sixth embodiments described later.
特に第一の実施形態によれば、前輪の舵角の制御は軌跡制御が開始又は更新されるときの操舵角θ及び相対回転角度θreに基づいて行われるフィードフォワード制御である。また前輪の舵角が目標舵角δatに制御されると、軌跡制御が終了又は更新されるまで舵角可変装置14による相対回転角度の制御は行われない。よって後述の第二の実施形態の場合の如く、前輪の舵角の制御がフィードバック制御である場合に比して、円弧状の軌跡を目標軌跡とする軌跡制御を単純に実行することができる。
In particular, according to the first embodiment, the control of the steering angle of the front wheels is feedforward control performed based on the steering angle θ and the relative rotation angle θre when the trajectory control is started or updated. When the rudder angle of the front wheels is controlled to the target rudder angle δat, the relative rotation angle is not controlled by the rudder
第二の実施形態
この第二の実施形態は上記表1に示されている如く以下の特徴を有する。
舵角制御装置:セミバイワイヤ式
目標軌跡:円弧状
舵角の制御:フィードバック
操舵反力の制御:アシストトルクの制御(第二の方式)
Second Embodiment As shown in Table 1, the second embodiment has the following features.
Rudder angle control device: Semi-by-wire type Target locus: Arc shape Rudder angle control: Feedback Steering reaction force control: Assist torque control (second method)
この第二の実施形態に於ける車両の走行制御は基本的には上述の第一の実施形態と同様に実行されるが、ステップ600に於ける舵角制御に於いては前輪の舵角がフィードバック制御される。
The vehicle travel control in the second embodiment is basically executed in the same manner as in the first embodiment described above. However, in the steering angle control in
即ちサイクル毎に操舵角θ及び相対回転角度θreに基づいて前輪の現在の舵角δが求められ、前輪の目標舵角δatと現在の舵角δとの偏差として目標相対回転角度θretが演算される。そしてアッパステアリングシャフト28に対し相対的にロアステアリングシャフト30を目標相対回転角度θret回転させるよう舵角可変装置14が制御されることにより、前輪の舵角が目標舵角δatに制御される。よって前輪の舵角はフィードバック制御によって目標舵角δatに制御され、これにより車両は円弧状の目標軌跡に沿って走行する。
That is, for each cycle, the current steering angle δ of the front wheels is obtained based on the steering angle θ and the relative rotation angle θre, and the target relative rotation angle θret is calculated as a deviation between the target steering angle δat of the front wheels and the current steering angle δ. The Then, the rudder
従って第二の実施形態によれば、軌跡制御が実行されるべき状況に於いては、前輪の舵角を目標舵角δatに制御し、これにより運転者の操舵操作の有無に関係なく車両が円弧状の目標軌跡に沿って走行するよう車両の走行軌跡を制御することができる。 Therefore, according to the second embodiment, in a situation where the trajectory control is to be executed, the rudder angle of the front wheels is controlled to the target rudder angle δat, so that the vehicle can be operated regardless of the presence or absence of the driver's steering operation. The traveling locus of the vehicle can be controlled to travel along the arc-shaped target locus.
特に第二の実施形態によれば、目標相対回転角度θretは目標舵角δatと前輪の現在の舵角δとの偏差として演算される。従って軌跡制御が開始又は更新された後に運転者によって操舵操作が行われても、前輪の舵角を確実に目標舵角δatに制御することができる。また車両を円弧状の目標軌跡に沿って走行させるに適した舵角になるよう運転者によって操舵操作が行われる場合には、フィードバック制御量が小さくなる。よって運転者が運転操作に熟練している場合には、上述の第一の実施形態の場合に比して舵角可変装置14の制御量を低減し、その負荷を軽減することができる。
In particular, according to the second embodiment, the target relative rotation angle θret is calculated as a deviation between the target steering angle δat and the current steering angle δ of the front wheels. Therefore, even if the driver performs a steering operation after the start or update of the trajectory control, the steering angle of the front wheels can be reliably controlled to the target steering angle δat. Further, when the driver performs a steering operation so that the steering angle is suitable for traveling the vehicle along the arc-shaped target locus, the feedback control amount is reduced. Therefore, when the driver is skilled in driving operation, the control amount of the steering
第三の実施形態
この第三の実施形態は上記表1に示されている如く以下の特徴を有する。
舵角制御装置:セミバイワイヤ式
目標軌跡:指数関数
舵角の制御:フィードフォワード
操舵反力の制御:アシストトルクの制御(第二の方式)
Third Embodiment This third embodiment has the following features as shown in Table 1 above.
Rudder angle control device: Semi-by-wire type Target locus: Exponential function Rudder angle control: Feed forward Steering reaction force control: Assist torque control (second method)
図15に示されている如く、この第三の実施形態に於ける車両の走行制御は基本的には上述の第一の実施形態と同様に実行される。尚図15に於いて、図2に示されたステップに対応するステップには、図2に於いて付されたステップ番号と同一のステップ番号が付されている。 As shown in FIG. 15, the traveling control of the vehicle in the third embodiment is basically executed in the same manner as in the first embodiment. In FIG. 15, steps corresponding to the steps shown in FIG. 2 are given the same step numbers as the step numbers given in FIG.
しかしステップ200又は300に於いて肯定判別が行われると、ステップ400に於いて図16乃至図18に示されたフローチャートに従って車両を指数関数の軌跡に沿って走行させるための前輪の目標舵角δbtが演算される。
However, if an affirmative determination is made in
またこの第三の実施形態のステップ600に於いては、目標舵角δbtと前サイクルの前輪の舵角δfとの偏差として目標相対回転角度θretが演算される。そしてアッパステアリングシャフト28に対し相対的にロアステアリングシャフト30を目標相対回転角度θret回転させるよう舵角可変装置14が制御されることにより、前輪の舵角が目標舵角δbtに制御される。よって前輪の舵角はフィードフォワード制御によって目標舵角δbtに制御され、これにより車両は指数関数の目標軌跡に沿って走行する。
In
図16に示されている如く、目標舵角演算ルーチンのステップ405乃至415及びステップ425乃至435は上述の第一の実施形態と同様に実行される。しかしステップ415に於いて肯定判別が行われると、制御はステップ450へ進み、図17に示されたフローチャートに従って前輪の目標舵角δbtが演算される。またステップ435に於いて肯定判別が行われると、制御はステップ500へ進み、図18に示されたフローチャートに従って前輪の目標舵角δbtが演算される。
As shown in FIG. 16,
図17に示されている如く、ステップ455に於いては操舵角θ及び相対回転角度θreに基づいて前輪の舵角δが求められ、前輪の舵角δ及び車速Vに基づいて上記式46に従って距離x0が演算される。またステップ455に於いては最小時間ΔT及びウェバー比のkをそれぞれ一般的な運転者について予め設定された正の定数として、上記式42に従って補正係数Dが演算される。
As shown in FIG. 17, in
ステップ460に於いては、軌跡制御が開始又は更新されるときの操舵角θ及び車速Vに基づいて上記式47に従って車両が円弧状の軌跡を描いて走行する場合の車両の横加速度LAaが演算される。
In
ステップ465に於いては軌跡制御が開始又は更新されるときの前輪の舵角δ及び車速Vに基づいて上記式49に従って車速Vの成分の一つとして距離xに関する座標軸に平行な成分Vxが演算される。
In
ステップ470に於いては上記式50に従って車速Vの成分の一つとして時間に関する座標軸に平行な成分Vyが演算されると共に、上記式52に従って成分Vxが車速Vに対しなす角度σが演算される。
In
ステップ475に於いてはそれぞれ上記式53及び54に従って車両の横方向の成分Vxx及びVyxが演算されると共に、上記式55及び56に従って車両の横加速度LAbが演算される。
In
ステップ480に於いては車両が指数関数の軌跡を描いて走行する場合の車両の横加速度LAbと車両が円弧状の軌跡を描いて走行する場合の車両の横加速度LAaとの偏差ΔLAが上記式57に従って演算される。
In
ステップ485に於いては軌跡制御が開始又は更新されるときの操舵角θ、車速V、横加速度の偏差ΔLAに基づいて、指数関数の軌跡を描くよう車両を走行させるための前輪の目標舵角δbtが演算される。この場合目標舵角δbtは、左旋回時には上記式62に従って演算され、右旋回時には上記式63に従って演算される。
In
図18に示されている如く、ステップ505乃至535はそれぞれ上述のステップ455乃至485に対応しており、ステップ515乃至525は上述のステップ465乃至475と同様に実行される。
As shown in FIG. 18,
しかしステップ505に於いては前輪の舵角δ及び車速Vに基づいて上記式70に従って距離x0が演算される。またステップ505に於いては最小時間ΔT及びウェバー比のkをそれぞれ一般的な運転者について予め設定された正の定数として、上記式72に従って補正係数Dが演算される。
However, in
ステップ510に於いては軌跡制御が開始又は更新されるときの操舵角θ及び車速Vに基づいて上記式73に従って車両が円弧状の軌跡を描いて走行する場合の車両の横加速度LAaが演算される。
In
ステップ530に於いては車両が指数関数の軌跡を描いて走行する場合の車両の横加速度LAb(式56)と車両が円弧状の軌跡を描いて走行する場合の車両の横加速度LAa(式73)との偏差ΔLA″が演算される。
In
ステップ535に於いては軌跡制御が開始又は更新されるときの操舵角θ、車速V、横加速度の偏差ΔLA″に基づいて、指数関数の軌跡を描くよう車両を走行させるための前輪の目標舵角δbtが演算される。この場合目標舵角δbtは、左旋回時には上記式76に従って演算され、右旋回時には上記式77に従って演算される。
In
この第三の実施形態によれば、軌跡制御が実行されるべき状況に於いては、前輪の舵角を目標舵角δbtに制御し、これにより運転者の操舵操作を要することなく車両が指数関数の目標軌跡に沿って走行するよう車両の走行軌跡を制御することができる。 According to the third embodiment, in a situation where the trajectory control is to be executed, the steering angle of the front wheels is controlled to the target steering angle δbt, so that the vehicle can be indexed without requiring the driver's steering operation. The traveling locus of the vehicle can be controlled so as to travel along the target locus of the function.
また第三の実施形態によれば、軌跡制御が開始又は更新されるときの操舵角θ及び車速Vに基づいて設定される指数関数の目標軌跡が実際の走行路に対し適正な目標軌跡であるか否かを判定することができる。そして設定された指数関数の目標軌跡が実際の走行路に対し適正な目標軌跡であるときには、車両がその目標軌跡に沿って走行するよう前輪の舵角を制御することができる。 Further, according to the third embodiment, the target locus of the exponential function set based on the steering angle θ and the vehicle speed V when the locus control is started or updated is an appropriate target locus for the actual travel path. It can be determined whether or not. When the set target locus of the exponential function is an appropriate target locus for the actual travel path, the steering angle of the front wheels can be controlled so that the vehicle travels along the target locus.
これに対し設定された指数関数の目標軌跡が実際の走行路に対し適正な目標軌跡ではないときには、目標軌跡が実際の走行路に対し適正な目標軌跡になるよう修正され、車両がその修正後の指数関数の目標軌跡に沿って走行するよう前輪の舵角を制御することができる。よって軌跡制御が開始又は更新されるべきと判定されたときの操舵角θ若しくは車速Vが実際の走行路に対し適正ではないことに起因して実際の走行路に対し適正ではない指数関数の目標軌跡が設定されることを防止することができる。また実際の走行路に対し適正ではない指数関数の目標軌跡に沿って車両が走行することを防止することができる。この作用効果は後述の第四、第七、第八の実施形態に於いても同様に得られる。 On the other hand, when the target locus of the set exponential function is not an appropriate target locus for the actual traveling route, the target locus is corrected to be an appropriate target locus for the actual traveling route, and the vehicle is The steering angle of the front wheels can be controlled so as to travel along the target locus of the exponential function. Therefore, the target of the exponential function that is not appropriate for the actual traveling path because the steering angle θ or the vehicle speed V when it is determined that the trajectory control should be started or updated is not appropriate for the actual traveling path. It is possible to prevent the locus from being set. Further, it is possible to prevent the vehicle from traveling along a target locus of an exponential function that is not appropriate for the actual travel path. This effect can be obtained in the fourth, seventh and eighth embodiments described later.
特に第三の実施形態によれば、前輪の舵角の制御は上述の第一の実施形態と同様に軌跡制御が開始又は更新されるときの操舵角θ及び相対回転角度θreに基づいて行われるフィードフォワード制御である。よって後述の第四の実施形態の場合の如く、前輪の舵角の制御がフィードバック制御である場合に比して、指数関数の軌跡を目標軌跡とする軌跡制御を単純に実行することができる。 In particular, according to the third embodiment, control of the steering angle of the front wheels is performed based on the steering angle θ and the relative rotation angle θre when the trajectory control is started or updated as in the first embodiment described above. Feed forward control. Therefore, as in the case of the fourth embodiment described later, the trajectory control with the trajectory of the exponential function as the target trajectory can be simply executed as compared with the case where the control of the steering angle of the front wheels is feedback control.
第四の実施形態
この第四の実施形態は上記表1に示されている如く以下の特徴を有する。
舵角制御装置:セミバイワイヤ式
目標軌跡:指数関数
舵角の制御:フィードバック
操舵反力の制御:アシストトルクの制御(第二の方式)
Fourth Embodiment The fourth embodiment has the following features as shown in Table 1 above.
Rudder angle control device: Semi-by-wire type Target locus: Exponential function Rudder angle control: Feedback Steering reaction force control: Assist torque control (second method)
この第四の実施形態に於ける車両の走行制御は基本的には上述の第三の実施形態と同様に実行されるが、ステップ600に於ける舵角制御に於いては前輪の舵角がフィードバック制御される。
The vehicle running control in the fourth embodiment is basically executed in the same manner as in the third embodiment described above. However, in the steering angle control in
即ちサイクル毎に現在の操舵角θ及び相対回転角度θreに基づいて前輪の舵角δが求められ、目標舵角δbtと前輪の舵角δとの偏差として目標相対回転角度θretが演算される。そしてアッパステアリングシャフト28に対し相対的にロアステアリングシャフト30を目標相対回転角度θret回転させるよう舵角可変装置14が制御されることにより、前輪の舵角が目標舵角δbtに制御される。よって前輪の舵角はフィードバック制御によって目標舵角δbtに制御され、これにより車両は指数関数の目標軌跡に沿って走行する。
That is, for each cycle, the steering angle δ of the front wheels is obtained based on the current steering angle θ and the relative rotation angle θre, and the target relative rotation angle θret is calculated as a deviation between the target steering angle δbt and the steering angle δ of the front wheels. Then, the steering
従って第四の実施形態によれば、軌跡制御が実行されるべき状況に於いては、前輪の舵角を目標舵角δbtに制御し、これにより運転者の操舵操作の有無に関係なく車両が指数関数の目標軌跡に沿って走行するよう車両の走行軌跡を制御することができる。 Therefore, according to the fourth embodiment, in a situation where the trajectory control is to be executed, the rudder angle of the front wheels is controlled to the target rudder angle δbt, so that the vehicle can be operated regardless of the presence or absence of the driver's steering operation. The traveling locus of the vehicle can be controlled to travel along the target locus of the exponential function.
特に第四の実施形態によれば、目標相対回転角度θretは目標舵角δbtと前輪の現在の舵角δとの偏差として演算される。従って軌跡制御が開始又は更新された後に運転者によって操舵操作が行われても、前輪の舵角を確実に目標舵角δbtに制御することができる。また車両を指数関数の目標軌跡に沿って走行させるに適した舵角になるよう運転者によって操舵操作が行われる場合には、フィードバック制御量が小さくなる。よって運転者が運転操作に熟練している場合には、上述の第三の実施形態の場合に比して舵角可変装置14の制御量を低減し、その負荷を軽減することができる。
In particular, according to the fourth embodiment, the target relative rotation angle θret is calculated as a deviation between the target steering angle δbt and the current steering angle δ of the front wheels. Therefore, even if the driver performs a steering operation after the start or update of the trajectory control, the steering angle of the front wheels can be reliably controlled to the target steering angle δbt. In addition, when the driver performs a steering operation so that the steering angle is suitable for running the vehicle along the target locus of the exponential function, the feedback control amount becomes small. Therefore, when the driver is skilled in driving operation, the control amount of the steering
また上述の第一乃至第四の実施形態によれば、ステップ800に於いて軌跡制御に伴う前輪の舵角の制御に起因する操舵トルクの変動を相殺するための操舵トルクの変動量ΔThatが演算される。そして目標アシストトルクTpatが運転者の操舵負担軽減トルクTpadと操舵トルクの変動量ΔThatとの和に演算され、アシストトルクが目標アシストトルクTpatになるよう電動式パワーステアリング装置22が制御される。
Further, according to the first to fourth embodiments described above, in
従って運転者の操舵負担を軽減することができるだけでなく、軌跡制御に伴う前輪の舵角の制御に起因する操舵トルクの変動を相殺し、軌跡制御に起因して運転者が操舵トルクに違和感を覚えることを効果的に防止することができる。 Therefore, not only the driver's steering burden can be reduced, but also the fluctuation of the steering torque caused by the control of the steering angle of the front wheels associated with the trajectory control is offset, and the driver feels uncomfortable with the steering torque due to the trajectory control. It is possible to effectively prevent learning.
第五の実施形態
この第五の実施形態は上記表2に示されている如く以下の特徴を有する。
舵角制御装置:バイワイヤ式
目標軌跡:円弧状
舵角の制御:フィードフォワード
操舵反力の制御:非機械的舵角制御装置の操舵反力の制御
Fifth Embodiment As shown in Table 2, the fifth embodiment has the following features.
Steering angle control device: By-wire type Target locus: Arc shape Steering angle control: Feed forward Steering reaction force control: Non-mechanical steering angle control device steering reaction force control
図19はバイワイヤ式のステアリング装置が搭載された車両に適用された本発明による車両の走行制御装置の第五の実施形態を示す概略構成図である。 FIG. 19 is a schematic configuration diagram showing a fifth embodiment of a vehicle travel control device according to the present invention applied to a vehicle equipped with a by-wire type steering device.
図19に於いて、符号80は第五の実施形態の走行制御装置を全体的に示している。操舵入力手段としてのステアリングホイール20が運転者によって操舵操作されると、ラック・アンド・ピニオン型のステアリング機構82によりラックバー84及びタイロッド26L及び26Rが駆動され、これにより左右の前輪18FL及び18FRが転舵される。
In FIG. 19, the code |
ステアリングホイール20に連結されたステアリングシャフト86及びステアリング機構82のピニオンシャフト88は相互に連結されていない。ステアリングシャフト86には図12には示されていない減速歯車機構を介して操舵反力トルク付与用の電動機90が連結されている。電動機90は電子制御装置92の操舵反力制御部によって制御され、これによりステアリングホイール20に所要の操舵反力トルクが付与される。ピニオンシャフト88には図19には示されていない減速歯車機構を介して転舵駆動用の電動機94が連結されている。電動機94は電子制御装置92の舵角制御部によって制御され、これによりピニオンシャフト88が回転駆動される。
The steering
尚図示の実施形態に於いては、ピニオンシャフト88の回転は回転−直線運動変換機構としてのラック・アンド・ピニオン型のステアリング機構82によりラックバー84の直線運動に変換されるようになっているが、ステアリング機構は当技術分野に於いて公知の任意の構成のものであってよい。
In the illustrated embodiment, the rotation of the pinion shaft 88 is converted into a linear motion of the
かくしてステアリングホイール20、ステアリング機構82、電動機90、94等は、運転者の操舵操作に応じて左右の前輪18FL及び18FRを転舵すると共に、必要に応じて運転者の操舵操作に依存せずに左右の前輪の舵角を修正するバイワイヤ式の操舵装置96を構成している。
Thus, the
ステアリングシャフト86には操舵角θを検出する操舵角センサ50が設けられており、操舵角センサ50により検出された操舵角θを示す信号は電子制御装置92へ入力される。電子制御装置92には車速センサ56により検出された車速Vを示す信号及び回転角度センサ98により検出されたピニオンシャフト88の回転角度θpを示す信号も入力される。更に電子制御装置92にはナビゲーション装置58よりナビゲーション情報が入力される。
The steering
尚電子制御装置92の各制御部はそれぞれCPUとROMとRAMと入出力ポート装置とを有し、これらが双方向性のコモンバスにより互いに接続されたマイクロコンピュータを含むものであってよい。また操舵角センサ50及び回転角度センサ98はそれぞれ車両の左旋回方向への操舵の場合を正として操舵角θ及び回転角度θpを検出する。
Each control unit of the
後に詳細に説明する如く、電子制御装置92は図20及び図21に示されたフローチャートに従って操舵装置96の電動機90及び94を制御する。特に電子制御装置92も操舵角θ及び車速Vに基づき車両の軌跡制御の必要性を判定する。そして電子制御装置92は、軌跡制御が不要であると判定したときには、車速Vが高いほど大きくなるよう、車速Vに基づき所定の操舵特性を達成するための目標ステアリングギヤ比Ntを演算する。更に電子制御装置92はステアリングギヤ比が目標ステアリングギヤ比Ntになるよう操舵装置96の電動機94を制御する。
As will be described in detail later, the
また電子制御装置92は、軌跡制御が必要であると判定したときには、そのときの操舵角θ及び車速Vに基づき車両を円弧状の目標軌跡に沿って走行させるための前輪の目標舵角δat=δ′を上記式24に従って演算する。そして電子制御装置92は、運転者の操舵操作の有無に関係なく左右前輪の舵角が目標舵角δatになるよう操舵装置96の電動機94を制御する。
Further, when the
尚電子制御装置92は、左右前輪の舵角が目標舵角δatになると、軌跡制御の更新条件又は終了条件が成立しない限り、左右前輪の舵角を変更しない。
Note that when the steering angle of the left and right front wheels reaches the target steering angle δat, the
また電子制御装置92は、軌跡制御が実行されているか否かに関係なく、上記式86に従って補正後の検出操舵トルクTh0を演算すると共に、補正後の検出操舵トルクTh0及び車速Vに基づいて操舵負担軽減トルクTpadを演算する。そして電子制御装置92は、上記式93に従って目標操舵トルクThbtを演算し、操舵トルクが目標操舵トルクThbtになるよう操舵装置96の電動機90を制御する。
Further, the
次に図20及び図21に示されたフローチャートを参照して第五の実施形態に於ける車両の走行制御について説明する。尚図20に示されたフローチャートによる走行制御は、図には示されていないイグニッションスイッチの閉成により開始され、所定の時間毎に繰返し実行される。また図20及び図21に於いて、それぞれ図2及び図6に示されたステップに対応するステップには、図2及び図6に於いて付されたステップ番号と同一のステップ番号が付されている。 Next, vehicle travel control according to the fifth embodiment will be described with reference to the flowcharts shown in FIGS. Note that the travel control according to the flowchart shown in FIG. 20 is started by closing an ignition switch (not shown), and is repeatedly executed at predetermined time intervals. 20 and FIG. 21, steps corresponding to the steps shown in FIG. 2 and FIG. 6 are assigned the same step numbers as those shown in FIG. 2 and FIG. Yes.
図20と図2との比較より解る如く、この第五の実施形態に於いてはステップ50〜400及びステップ700は上述の第一の実施形態の場合と同様に実行される。しかし第一の実施形態に於けるステップ750及びステップ800に対応するステップは実行されず、ステップ800に代えてステップ900が実行される。
As understood from the comparison between FIG. 20 and FIG. 2, in the fifth embodiment, steps 50 to 400 and step 700 are executed in the same manner as in the first embodiment. However, steps corresponding to step 750 and step 800 in the first embodiment are not executed, and step 900 is executed instead of
またこの第五の実施形態に於けるステップ600に於いては、図21に示されたフローチャートに従って軌跡制御のための前輪の舵角の制御が行われる。
In
図21に示されたフローチャートのステップ610〜630及びステップ650は上述の第一の実施形態の場合と同様に実行されるが、第一の実施形態のステップ640に対応するステップは実行されない。
ステップ630の次に実行されるステップ645に於いては、軌跡制御が開始又は更新されるときのピニオンシャフト88の回転角度θpに基づいて前輪の舵角δが求められ、その値が後述のステップ660に於ける前輪の舵角の前回値δatfに設定される。
In
またステップ650に於いて否定判別が行われたときには、ステップ660に於いて現サイクルの前輪の舵角の目標値δatpが前輪の舵角の前回値δatfとステップ630に於いて演算された舵角制御量Δδatcとの和に設定される。これに対しステップ650に於いて肯定判別が行われたときには、ステップ670に於いて現サイクルの前輪の舵角の目標値δatpが前輪の舵角の前回値δatfに設定される。
If a negative determination is made in
ステップ680に於いては前輪の舵角が現サイクルの前輪の舵角の目標値δatpになるよう操舵装置96の電動機94が制御される。
In
ステップ690に於いては現サイクルの前輪の舵角の目標値δatpが次のサイクルに備えて前輪の舵角の前回値δatfに設定される。
In
よってこの第五の実施形態に於いては、車両を円弧状の目標軌跡に沿って走行させるための前輪の舵角の制御はフィードフォワード制御によって達成され、これにより車両は円弧状の目標軌跡に沿って走行する。 Therefore, in the fifth embodiment, the control of the steering angle of the front wheels for causing the vehicle to travel along the arc-shaped target locus is achieved by feedforward control, whereby the vehicle has an arc-shaped target locus. Drive along.
従って第五の実施形態によれば、軌跡制御が実行されるべき状況に於いては、前輪の舵角を目標舵角δatに制御し、これにより運転者の操舵操作を要することなく車両が円弧状の目標軌跡に沿って走行するよう車両の走行軌跡を制御することができる。 Therefore, according to the fifth embodiment, in the situation where the trajectory control is to be executed, the rudder angle of the front wheels is controlled to the target rudder angle δat, so that the vehicle does not require a steering operation by the driver. The traveling locus of the vehicle can be controlled to travel along the arc-shaped target locus.
また第五の実施形態によれば、ステップ400に於いて上述の第一の実施形態の場合と同様の要領にて前輪の目標舵角δatが演算される。よって第一の実施形態の場合と同様に軌跡制御が開始又は更新されるときの操舵角θ及び車速Vに基づいて設定される円弧状の目標軌跡が実際の走行路に対し適正な目標軌跡であるか否かを判定することができる。そして設定された円弧状の目標軌跡が実際の走行路に対し適正な目標軌跡ではないときには、目標軌跡を実際の走行路に対し適正な目標軌跡になるよう修正し、その修正後の円弧状の目標軌跡に沿って車両を走行させることができる。
Further, according to the fifth embodiment, in
特に第五の実施形態によれば、前輪の舵角の制御は軌跡制御が開始又は更新されるときの前輪の舵角δに基づいて行われるフィードフォワード制御である。また偏差Δδatに基づく前輪の舵角の制御が完了すると、軌跡制御が終了又は更新されるまで軌跡制御のための前輪の舵角の制御は行われない。よって後述の第六の実施形態の場合の如く、前輪の舵角の制御がフィードバック制御であり、サイクル毎に前輪の舵角の検出を要する場合に比して、円弧状の軌跡を目標軌跡とする軌跡制御を単純に実行することができる。 In particular, according to the fifth embodiment, the control of the steering angle of the front wheels is feedforward control that is performed based on the steering angle δ of the front wheels when the trajectory control is started or updated. When the control of the steering angle of the front wheels based on the deviation Δδat is completed, the control of the steering angle of the front wheels for the trajectory control is not performed until the trajectory control is completed or updated. Therefore, as in the case of the sixth embodiment described later, the control of the rudder angle of the front wheels is feedback control, and the arc-shaped trajectory is set as the target trajectory as compared with the case where detection of the rudder angle of the front wheels is required for each cycle. It is possible to simply execute the trajectory control.
また上述の第一乃至第四の実施形態に於けるステップ800に対応するステップ900に於いては、運転者が操舵反力として感じる操舵トルクの制御が行われる。まず操舵角θに基づいて上記式86に従って補正後の検出操舵トルクTh0が演算される。また補正後の検出操舵トルクTh0に基づいて図22に示されたグラフに対応するマップより基本操舵負担軽減トルクTpadbが演算され、車速Vに基づいて図9に示されたグラフに対応するマップより車速係数Kvが演算される。そして操舵負担軽減トルクTpadが基本操舵負担軽減トルクTpadbと車速係数Kvとの積に演算される。尚操舵負担軽減トルクTpadは図23に示されたグラフに対応するマップより演算されてもよい。
In
更に補正後の検出操舵トルクTh0及び操舵負担軽減トルクTpadに基づき上記式93に従って目標操舵トルクThbtが演算され、操舵トルクが目標操舵トルクThbtになるよう操舵装置96の電動機90が制御される。
Further, the target steering torque Thbt is calculated according to the above equation 93 based on the corrected detected steering torque Th0 and the steering burden reduction torque Tpad, and the
尚上述の電動機90の制御による操舵トルクの制御は、後述の第六乃至第八の実施形態に於いても同様に行われる。即ち舵角制御装置がバイワイヤ式のものである場合には、操舵トルクの制御は、目標軌跡が円弧状であるか否かや舵角の制御がフィードフォワード制御であるか否かに関係なく同一の要領にて行われる。
The control of the steering torque by the control of the
第六の実施形態
この第六の実施形態は上記表2に示されている如く以下の特徴を有する。
舵角制御装置:バイワイヤ式
目標軌跡:円弧状
舵角の制御:フィードバック
操舵反力の制御:非機械的舵角制御装置の操舵反力の制御
Sixth Embodiment As shown in Table 2 above, this sixth embodiment has the following features.
Steering angle control device: By-wire type Target locus: Arc shape Steering angle control: Feedback Steering reaction force control: Non-mechanical steering angle control device steering reaction force control
この第六の実施形態に於ける車両の走行制御は基本的には上述の第五の実施形態と同様に実行されるが、ステップ600に於ける舵角制御に於いては前輪の舵角がフィードバック制御される。
The vehicle running control in the sixth embodiment is basically executed in the same manner as in the fifth embodiment described above, but in the steering angle control in
即ちサイクル毎にピニオンシャフト88の回転角度θpに基づいて前輪の現在の舵角δが求められ、前輪の目標舵角δatと現在の舵角δとの偏差Δδatが演算される。そして舵角の偏差Δδatの大きさが小さくなるよう操舵装置96の電動機94が制御される。よって前輪の舵角はフィードバック制御によって目標舵角δatに制御され、これにより車両は円弧状の目標軌跡に沿って走行する。
That is, for each cycle, the current steering angle δ of the front wheels is obtained based on the rotation angle θp of the pinion shaft 88, and a deviation Δδat between the target steering angle δat of the front wheels and the current steering angle δ is calculated. Then, the
従って第六の実施形態によれば、軌跡制御が実行されるべき状況に於いては、前輪の舵角を目標舵角δatに制御し、これにより運転者の操舵操作の有無に関係なく車両が円弧状の目標軌跡に沿って走行するよう車両の走行軌跡を制御することができる。 Therefore, according to the sixth embodiment, in the situation where the trajectory control is to be executed, the rudder angle of the front wheels is controlled to the target rudder angle δat, so that the vehicle can be operated regardless of the driver's steering operation. The traveling locus of the vehicle can be controlled to travel along the arc-shaped target locus.
特に第六の実施形態によれば、舵角の偏差Δδatはサイクル毎に前輪の目標舵角δatと現在の舵角δとの偏差として演算される。従って前輪の舵角がフィードフォワード式に制御される上述の第五の実施形態の場合に比して正確に前輪の舵角を目標舵角δatに制御することができる。 In particular, according to the sixth embodiment, the steering angle deviation Δδat is calculated as the deviation between the target steering angle δat of the front wheels and the current steering angle δ for each cycle. Therefore, the steering angle of the front wheels can be accurately controlled to the target steering angle δat as compared with the fifth embodiment in which the steering angle of the front wheels is controlled in a feed forward manner.
第七の実施形態
この第七の実施形態は上記表2に示されている如く以下の特徴を有する。
舵角制御装置:バイワイヤ式
目標軌跡:指数関数
舵角の制御:フィードフォワード
操舵反力の制御:非機械的舵角制御装置の操舵反力の制御
Seventh Embodiment As shown in Table 2, the seventh embodiment has the following features.
Steering angle control device: By-wire type Target locus: Exponential function Steering angle control: Feed forward Steering reaction force control: Non-mechanical steering angle control device steering reaction force control
図24に示されている如く、この第七の実施形態に於ける車両の走行制御は基本的には上述の第五の実施形態と同様に実行される。しかしステップ200又は300に於いて肯定判別が行われると、ステップ400に於いて車両を指数関数の軌跡に沿って走行させるための前輪の目標舵角δbtが図16乃至図18に示されたフローチャートに従って演算される。
As shown in FIG. 24, the vehicle travel control in the seventh embodiment is basically executed in the same manner as in the fifth embodiment described above. However, if an affirmative determination is made at
またこの第七の実施形態のステップ600に於いては、前輪の舵角はサイクル毎に前輪の目標舵角δbtを目標としてフィードフォワード式に制御される。即ちサイクル毎に現サイクルの前輪の目標舵角δbtと前サイクルの前輪の目標舵角δbtとの偏差に基づいて操舵装置96の電動機94が制御される。よって前輪の舵角はフィードフォワード制御によって目標舵角δbtに制御され、これにより車両は指数関数の目標軌跡に沿って走行する。
In
尚軌跡制御が開始又は更新されるときの「前サイクルの前輪の目標舵角δbt」は、軌跡制御が開始又は更新されるときのピニオンシャフト88の回転角度θpに基づいて求められる前輪の舵角δに設定される。 The “target rudder angle δbt of the front wheel of the previous cycle” when the trajectory control is started or updated is the front wheel rudder angle obtained based on the rotation angle θp of the pinion shaft 88 when the trajectory control is started or updated. δ is set.
従って第七の実施形態によれば、軌跡制御が実行されるべき状況に於いては、前輪の舵角を目標舵角δbtに制御し、これにより運転者の操舵操作を要することなく車両が指数関数の目標軌跡に沿って走行するよう車両の走行軌跡を制御することができる。 Therefore, according to the seventh embodiment, in a situation where the trajectory control is to be executed, the rudder angle of the front wheels is controlled to the target rudder angle δbt, whereby the vehicle can be indexed without requiring the driver's steering operation. The traveling locus of the vehicle can be controlled so as to travel along the target locus of the function.
また第七の実施形態によれば、ステップ400に於いて上述の第三の実施形態の場合と同様の要領にて前輪の目標舵角δbtが演算される。よって第三の実施形態の場合と同様に軌跡制御が開始又は更新されるときの操舵角θ及び車速Vに基づいて設定される指数関数の目標軌跡が実際の走行路に対し適正な目標軌跡であるか否かを判定することができる。そして設定された指数関数の目標軌跡が実際の走行路に対し適正な目標軌跡ではないときには、目標軌跡を実際の走行路に対し適正な目標軌跡になるよう修正し、その修正後の指数関数の目標軌跡に沿って車両を走行させることができる。
According to the seventh embodiment, in
特に第七の実施形態によれば、前輪の舵角の制御は上述の第五の実施形態と同様に軌跡制御が開始又は更新されるときの前輪の舵角に基づいて行われるフィードフォワード制御である。よって後述の第八の実施形態の場合の如く、前輪の舵角の制御がフィードバック制御であり、サイクル毎に前輪の舵角の検出を要する場合に比して、指数関数の軌跡を目標軌跡とする軌跡制御を単純に実行することができる。 In particular, according to the seventh embodiment, the control of the steering angle of the front wheels is a feedforward control performed based on the steering angle of the front wheels when the trajectory control is started or updated as in the fifth embodiment described above. is there. Therefore, as in the case of the eighth embodiment to be described later, the control of the rudder angle of the front wheels is feedback control, and the trajectory of the exponential function is the target trajectory as compared with the case where detection of the rudder angle of the front wheels is required for each cycle. It is possible to simply execute the trajectory control.
第八の実施形態
この第八の実施形態は上記表2に示されている如く以下の特徴を有する。
舵角制御装置:バイワイヤ式
目標軌跡:指数関数
舵角の制御:フィードバック
操舵反力の制御:非機械的舵角制御装置の操舵反力の制御
Eighth Embodiment The eighth embodiment has the following features as shown in Table 2 above.
Steering angle control device: By-wire type Target locus: Exponential function Steering angle control: Feedback Steering reaction force control: Non-mechanical steering angle control device steering reaction force control
この第八の実施形態に於ける車両の走行制御は基本的には上述の第七の実施形態と同様に実行されるが、ステップ600に於ける軌跡制御に於いては前輪の舵角がフィードバック制御される。
The vehicle travel control in the eighth embodiment is basically executed in the same manner as in the seventh embodiment described above, but in the trajectory control in
即ちサイクル毎に操舵角θ及び相対回転角度θreに基づいて前輪の現在の舵角δが求められ、前輪の目標舵角δbtと現在の舵角δとの偏差に基づいて操舵装置96の電動機94が制御されることにより、前輪の舵角が目標舵角δbtに制御される。よって前輪の舵角はフィードバック制御によって目標舵角δbtに制御され、これにより車両は指数関数の目標軌跡に沿って走行する。
That is, for each cycle, the current steering angle δ of the front wheels is obtained based on the steering angle θ and the relative rotation angle θre, and the
従って第八の実施形態によれば、軌跡制御が実行されるべき状況に於いては、前輪の舵角を目標舵角δbtに制御し、これにより運転者の操舵操作の有無に関係なく車両が指数関数の目標軌跡に沿って走行するよう車両の走行軌跡を制御することができる。 Therefore, according to the eighth embodiment, in the situation where the trajectory control is to be executed, the rudder angle of the front wheels is controlled to the target rudder angle δbt, so that the vehicle can be operated regardless of the presence or absence of the driver's steering operation. The traveling locus of the vehicle can be controlled to travel along the target locus of the exponential function.
特に第八の実施形態によれば、前輪の舵角はサイクル毎に目標舵角δbtと現在の舵角δとの偏差に基づいて制御される。従って前輪の舵角がフィードフォワード式に制御される上述の第七の実施形態の場合に比して正確に前輪の舵角を目標舵角δbtに制御することができる。 In particular, according to the eighth embodiment, the steering angle of the front wheels is controlled based on the deviation between the target steering angle δbt and the current steering angle δ for each cycle. Therefore, the steering angle of the front wheels can be accurately controlled to the target steering angle δbt as compared with the case of the seventh embodiment in which the steering angle of the front wheels is controlled in a feed forward manner.
また上述の第五乃至第八の実施形態によれば、舵角制御装置がセミバアワイヤ式の舵角制御装置であり舵角制御装置により前輪の舵角が制御されない場合の操舵トルクに相当する値として、補正後の検出操舵トルクTh0が演算される。そして補正後の検出操舵トルクTh0及び車速Vに基づいて操舵負担軽減トルクTpadが演算される。更に補正後の検出操舵トルクTh0より操舵負担軽減トルクTpadを減算した値として目標操舵トルクTpbtが演算され、操舵トルクが目標操舵トルクTpbtになるよう操舵装置96の電動機90が制御される。
Further, according to the fifth to eighth embodiments described above, the steering angle control device is a semi-bias wire type steering angle control device, and the value corresponding to the steering torque when the steering angle of the front wheels is not controlled by the steering angle control device. Then, the corrected detected steering torque Th0 is calculated. Based on the corrected detected steering torque Th0 and the vehicle speed V, the steering burden reducing torque Tpad is calculated. Further, the target steering torque Tpbt is calculated as a value obtained by subtracting the steering burden reduction torque Tpad from the corrected detected steering torque Th0, and the
従って運転者に適度の操舵負担を与えることができるだけでなく、軌跡制御に伴う前輪の舵角の制御に起因する操舵トルクの変動を防止し、軌跡制御に起因して運転者が操舵トルクに違和感を覚えることを効果的に防止することができる。 Therefore, not only can the driver be given a moderate steering burden, but also fluctuations in the steering torque due to the control of the steering angle of the front wheels associated with the trajectory control can be prevented, and the driver feels uncomfortable with the steering torque due to the trajectory control. Can be effectively prevented.
以上の説明より、上述の各実施形態によれば、車両の目標軌跡や実軌跡を求めるための車外情報の取得を要することなく、車両を運転者が希望する軌跡に沿って走行させることができることが理解されよう。 From the above description, according to each of the above-described embodiments, the vehicle can be driven along a trajectory desired by the driver without requiring acquisition of out-of-vehicle information for obtaining the target trajectory and actual trajectory of the vehicle. Will be understood.
また上述の各実施形態によれば、設定される目標軌跡が実際の走行路に対し適正な目標軌跡ではないときには、目標軌跡を実際の走行路に対し適正な目標軌跡になるよう修正し、その修正後の目標軌跡に沿って車両を走行させることができる。 Further, according to each of the above-described embodiments, when the set target trajectory is not an appropriate target trajectory with respect to the actual travel path, the target trajectory is corrected to be an appropriate target trajectory with respect to the actual travel path. The vehicle can be driven along the corrected target locus.
この場合案内棒の傾斜角が補正されることなく案内棒の長さが補正されることによって目標到達位置が補正され、これにより目標軌跡が修正される。よって案内棒の傾斜角も補正される場合に比して、実際の走行路に適合させるための目標軌跡の修正を容易に行うことができる。また案内棒の傾斜角も補正される場合に比して、目標軌跡が運転者の希望する軌跡より乖離する度合を低減することができる。 In this case, the target arrival position is corrected by correcting the length of the guide rod without correcting the inclination angle of the guide rod, thereby correcting the target locus. Therefore, it is possible to easily correct the target trajectory for adapting to the actual travel path as compared with the case where the inclination angle of the guide rod is also corrected. Further, the degree of deviation of the target locus from the locus desired by the driver can be reduced as compared with the case where the inclination angle of the guide rod is also corrected.
また上述の各実施形態によれば、ステップ435に於いて補正係数Kaが所定の範囲内にないと判定されると、即ち目標軌跡を実際の走行路に対し適正な目標軌跡になるよう修正することができないと判定されると、軌跡制御が終了される。よってステップ435の判別が行われない場合に比して、目標軌跡が過剰に修正される虞れを低減することができる。また過剰に修正された目標軌跡に則して軌跡制御が実行される虞れ及びこれに起因して車両が実際の走行路に対し不適切な経路にて走行する虞れを低減ことができる。
Further, according to each of the above-described embodiments, when it is determined in
また上述の第一、第二、第五、第六の実施形態によれば、目標軌跡は円弧状の軌跡であるので、目標軌跡が指数関数の軌跡である場合に比して、必要な演算量を少なくし、車両の軌跡を容易に制御することができる。 In addition, according to the first, second, fifth, and sixth embodiments described above, the target locus is an arcuate locus, so that the necessary calculation is performed as compared with the case where the target locus is an exponential locus. The amount can be reduced and the trajectory of the vehicle can be easily controlled.
また上述の第三、第四、第七、第八の実施形態によれば、目標軌跡は指数関数の軌跡であるので、目標軌跡が円弧状の軌跡である場合に比して、車両の軌跡を車両の乗員にとって一層好ましい軌跡に制御することができる。特にこれらの実施形態によれば、距離xが上記式40に従って変化するよう指数関数の目標軌跡が設定される。よって目標軌跡が円弧状の軌跡である場合に比して、人の知覚特性にとって好ましい軌跡を達成することができる。
In addition, according to the third, fourth, seventh, and eighth embodiments described above, the target locus is an exponential locus, so that the vehicle locus is compared to the case where the target locus is an arcuate locus. Can be controlled to a more preferable trajectory for the vehicle occupant. In particular, according to these embodiments, the target locus of the exponential function is set so that the distance x changes according to the
以上に於いては本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかであろう。 Although the present invention has been described in detail with respect to specific embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various other embodiments are possible within the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art.
例えば案内棒は前輪の前後方向に沿って延在するものとされているが、車両の前後方向に対する案内棒の傾斜角は運転者の操舵操作量に基づいて設定される限り、前輪の前後方向に沿う方向とは異なる方向であってもよい。例えば案内棒の傾斜角は前輪の舵角δと方向の補正係数Kdとの積に設定されてもよい。 For example, the guide bar extends along the front-rear direction of the front wheel. However, as long as the inclination angle of the guide bar with respect to the front-rear direction of the vehicle is set based on the amount of steering operation by the driver, the front-rear direction of the front wheel The direction may be different from the direction along. For example, the inclination angle of the guide rod may be set to the product of the steering angle δ of the front wheels and the direction correction coefficient Kd.
また各実施形態に於いては、走行路の情報を取得する手段はナビゲーション装置58であるが、走行路の情報は走行路に沿って設置された走行路情報提供装置より無線式に取得されてもよい。
In each embodiment, the
また各実施形態に於いては、ステップ435に於いて否定判別が行われたときには、制御はステップ150へ進み軌跡制御が終了されるようになっているが、警報が発せられると共に軌跡制御が終了されるよう修正されてもよい。その場合には運転者に操舵角θ若しくは車速Vが走行路に適合していない可能性があることを警報によって警告することができる。
In each embodiment, when a negative determination is made in
また各実施形態に於いては、車両の走行制御は前輪の舵角の制御と操舵トルクの制御とを含んでいるが、操舵トルクの制御は任意の要領にて実行されてよい。例えば上述の第一乃至第四の実施形態に於いては、操舵反力の制御は上記第二の方式により制御されるようになっているが、上記第一の方式により制御されるよう修正されてもよい。 In each embodiment, the vehicle travel control includes the control of the steering angle of the front wheels and the control of the steering torque. However, the control of the steering torque may be executed in an arbitrary manner. For example, in the first to fourth embodiments described above, the control of the steering reaction force is controlled by the second method, but it is modified to be controlled by the first method. May be.
また各実施形態に於いては、前輪の舵角はフィードフォワード式又はフィードバック式に制御されるようになっているが、それぞれゲインが乗算されたフィードフォワード制御量とフィードバック制御量との和に基づいて制御されるよう修正されてもよい。 In each embodiment, the steering angle of the front wheels is controlled in a feedforward type or a feedback type, but based on the sum of the feedforward control amount multiplied by the gain and the feedback control amount, respectively. May be modified to be controlled.
また上述の第一及び第五の実施形態に於いては、サイクル毎の舵角の制御量が同一の値に設定されるようになっているが、舵角の制御量はサイクル毎に異なる値に設定されるよう修正されてもよい。 Further, in the first and fifth embodiments described above, the control amount of the steering angle for each cycle is set to the same value, but the control amount of the steering angle is a value that differs for each cycle. May be modified to be set to
10…走行制御装置、14…舵角可変装置、20…ステアリングホイール、22…電動式パワーステアリング装置、50…操舵角センサ、52…操舵トルクセンサ、54…回転角度センサ、56…車速センサ、58…ナビゲーション装置、80…走行制御装置、82…ステアリング機構、90、94…電動機、100…前輪、102…後輪、104…車両、108…目標進路、110…案内棒
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