JP2015151048A - Vehicle trajectory control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両が目標軌跡に沿って走行するよう操舵輪の舵角を自動的に制御する軌跡制御装置に係る。 The present invention relates to a trajectory control device that automatically controls the steering angle of a steered wheel so that a vehicle travels along a target trajectory.
軌跡制御装置は、車載カメラにより撮影された車両前方の画像に基づいて車両の目標軌跡を設定し、車両を目標軌跡に沿って走行させるための操舵輪の目標舵角を演算し、操舵輪の舵角を目標舵角になるよう制御することにより、軌跡制御を行う。軌跡制御においては、車両の前方に障害物がある場合や運転者が車両の進路を変更する場合のように、車両が現に設定されている目標軌跡に沿って走行しない方が好ましいと判定されると、目標軌跡が設定し直されることにより変更される。 The trajectory control device sets a target trajectory of the vehicle based on an image in front of the vehicle captured by the in-vehicle camera, calculates a target rudder angle of the steered wheels for causing the vehicle to travel along the target trajectory, Trajectory control is performed by controlling the rudder angle to be the target rudder angle. In the trajectory control, it is determined that it is preferable that the vehicle does not travel along the currently set target trajectory, such as when there is an obstacle ahead of the vehicle or when the driver changes the course of the vehicle. And the target locus is changed by resetting.
例えば、下記の特許文献1には、車両の周辺に障害物を検出すると、車両が障害物を回避するための複数の目標軌跡を生成し、複数の目標軌跡から運転者の操舵操作に基づいて一つの目標軌跡を選択して軌跡制御を行う軌跡制御装置が記載されている。この種の軌跡制御装置によれば、車両が障害物を回避する必要がある状況においても、軌跡制御を継続したまま障害物を回避することができる。 For example, in Patent Document 1 below, when an obstacle is detected around the vehicle, the vehicle generates a plurality of target trajectories for avoiding the obstacle, and based on the driver's steering operation from the plurality of target trajectories. A trajectory control device that performs trajectory control by selecting one target trajectory is described. According to this type of trajectory control device, it is possible to avoid an obstacle while continuing the trajectory control even in a situation where the vehicle needs to avoid the obstacle.
〔発明が解決しようとする課題〕
軌跡制御装置における目標軌跡は、車両が走行車線の中央に沿って走行する軌跡として設定される。そのため、特に湾曲した走行路において、車両が目標軌跡に対し旋回内側又は外側を通過することを好む運転者が、目標軌跡に対し横方向へずれて車両が走行するよう操舵することがある。
[Problems to be Solved by the Invention]
The target trajectory in the trajectory control device is set as a trajectory along which the vehicle travels along the center of the travel lane. Therefore, a driver who prefers the vehicle to pass inside or outside the turn with respect to the target trajectory may be steered so that the vehicle travels in a lateral direction with respect to the target trajectory, particularly on a curved road.
このように湾曲した走行路において、車両を目標軌跡に対し横方向へずれた状態にて走行させようとする場合の操舵量や操舵速度の大きさは大きくないため、従来の軌跡制御装置においては、運転者が目標軌跡を変更しようとしていると判定されない。そのため、運転者が目標軌跡に対し横方向へずれて車両が走行するよう操舵しても、車両は運転者が希望する軌跡を描いて走行せず、運転者の軌跡修正の要求が満たされない。 Since the magnitude of the steering amount and the steering speed when the vehicle is going to travel in a state shifted laterally with respect to the target trajectory on the curved traveling path in this way, in the conventional trajectory control device, It is not determined that the driver is going to change the target locus. For this reason, even if the driver steers the vehicle to move laterally with respect to the target locus, the vehicle does not travel along the locus desired by the driver, and the driver's request for locus correction is not satisfied.
また、上記問題に対処すべく、特許文献1に記載された技術にて運転者の軌跡修正の要求を満たそうとすることが考えられる。その場合には、車両の周辺に障害物が存在する訳ではないので、運転者の操舵操作がなくても常に複数の目標軌跡を演算し、運転者により操舵操作が行われたときに、複数の目標軌跡から操舵操作に応じて一つの目標軌跡を選択しなければならない。そのため、目標軌跡を演算する装置の演算負荷が過大になるだけでなく、運転者の軌跡修正の要求に合致する目標軌跡を演算し選択することが非常に困難である。よって、特許文献1に記載された技術にて運転者の様々な軌跡修正の要求を満たすことはできない。 In order to cope with the above problem, it is conceivable to satisfy the driver's request for correcting the locus with the technique described in Patent Document 1. In that case, since there are no obstacles around the vehicle, a plurality of target trajectories are always calculated without the driver's steering operation. One target locus must be selected from the target locus according to the steering operation. Therefore, not only the calculation load of the device for calculating the target locus becomes excessive, but it is very difficult to calculate and select the target locus that matches the driver's request for locus correction. Therefore, the technique described in Patent Document 1 cannot satisfy the driver's request for various trajectory corrections.
本発明は、車両を目標軌跡に沿って走行させるための操舵輪の目標舵角を演算し、操舵輪の舵角を目標舵角になるよう制御する従来の軌跡制御装置に於ける上述の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、目標軌跡の変更や多大な演算を要することなく、運転者の軌跡修正の要求を満たすことができる軌跡制御装置を提供することである。 The present invention calculates the target rudder angle of the steered wheels for causing the vehicle to travel along the target trajectory and controls the above-described problems in the conventional trajectory control device for controlling the steered angle of the steered wheels to be the target rudder angle. It was made in view of the above. And the main subject of this invention is providing the locus | trajectory control apparatus which can satisfy | fill the request | requirement of a driver | operator's locus | trajectory correction, without requiring the change of a target locus | trajectory and a big calculation.
〔課題を解決するための手段及び発明の効果〕
上述の主要な課題は、本発明によれば、車両前方の走行路の情報に基づいて車両の目標軌跡を設定し、車両を目標軌跡に沿って走行させるための操舵輪の目標舵角を演算し、操舵輪の舵角が目標舵角になるよう制御する軌跡制御を行う車両用軌跡制御装置において、前記軌跡制御を行っており全ての車輪がグリップ状態にあるときには、少なくとも運転者の操舵操作に基づいて車両の目標旋回状態量を演算し、車両の実際の旋回状態量が目標旋回状態量に近づくよう、目標旋回状態量と実際の旋回状態量との偏差に基づいて操舵輪の目標舵角を修正することを特徴とする車両用軌跡制御装置によって達成される。
[Means for Solving the Problems and Effects of the Invention]
According to the present invention, the main problem described above is that a target locus of a vehicle is set based on information on a traveling path ahead of the vehicle, and a target steering angle of a steered wheel for causing the vehicle to travel along the target locus is calculated. In the vehicle trajectory control apparatus that performs trajectory control for controlling the steering angle of the steered wheels to be the target rudder angle, when the trajectory control is performed and all the wheels are in the grip state, at least the steering operation of the driver Based on the difference between the target turning state amount and the actual turning state amount so that the actual turning state amount of the vehicle approaches the target turning state amount. This is achieved by a vehicle trajectory control device characterized by correcting a corner.
上記の構成によれば、少なくとも運転者の操舵操作に基づいて演算される車両の目標旋回状態量は、車両が運転者の希望する軌跡に沿って走行する場合の旋回状態量として演算される。また、車両の実際の旋回状態量が目標旋回状態量に近づくよう、目標旋回状態量と実際の旋回状態量との偏差に基づいて操舵輪の目標舵角が修正される。更に、目標軌跡が変更されることなく操舵輪の目標舵角が修正されるので、目標軌跡の変更や複数の目標軌跡の演算は不要である。従って、車両の実際の軌跡が運転者の希望する軌跡に近づくよう操舵輪の目標舵角を修正することができ、これにより目標軌跡の変更や多大な演算を要することなく、運転者の軌跡修正の要求を満たすことができる。 According to the above configuration, the target turning state amount of the vehicle calculated based on at least the driver's steering operation is calculated as a turning state amount when the vehicle travels along the trajectory desired by the driver. Further, the target rudder angle of the steered wheels is corrected based on the deviation between the target turning state amount and the actual turning state amount so that the actual turning state amount of the vehicle approaches the target turning state amount. Furthermore, since the target rudder angle of the steered wheels is corrected without changing the target trajectory, it is not necessary to change the target trajectory or calculate a plurality of target trajectories. Therefore, the target rudder angle of the steered wheels can be corrected so that the actual trajectory of the vehicle approaches the trajectory desired by the driver, thereby correcting the trajectory of the driver without requiring a change of the target trajectory or a large amount of calculation. Can meet the demands of.
また、非グリップ状態の車輪があるときには、目標旋回状態量と実際の旋回状態量との偏差に基づいて操舵輪の目標舵角を修正しても、必ずしも車両の実際の軌跡を運転者が希望する軌跡に近づけることができない。これに対し、上記の構成によれば、目標旋回状態量と実際の旋回状態量との偏差に基づく操舵輪の目標舵角の修正は、軌跡制御が行われており全ての車輪がグリップ状態にあるときに、行われる。よって、全ての車輪がグリップ状態にあるか否かが考慮されない場合に比して、適正に車両の実際の軌跡を運転者が希望する軌跡に近づけることができる。 In addition, when there is a wheel in a non-grip state, the driver does not necessarily want the actual trajectory of the vehicle even if the target rudder angle of the steered wheel is corrected based on the deviation between the target turning state amount and the actual turning state amount. It is impossible to get close to the trajectory. On the other hand, according to the above configuration, the correction of the target rudder angle of the steered wheel based on the deviation between the target turning state amount and the actual turning state amount is performed by trajectory control, and all the wheels are brought into the grip state. It is done when there is. Therefore, compared with the case where it is not considered whether all the wheels are in the grip state, the actual trajectory of the vehicle can be appropriately brought closer to the trajectory desired by the driver.
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を好ましい実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、車両12に搭載された本発明の実施形態に係る車両用軌跡制御装置10を示している。軌跡制御装置10は、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。車両12は、操舵輪である左右の前輪18FL及び18FRと、非操舵輪である左右の後輪18RL及び18RRとを有している。左右の前輪18FL及び18FRは、運転者によるステアリングホイール20の操作に応答して駆動される電動式パワーステアリング装置(EPS)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。
FIG. 1 shows a vehicle
操舵入力装置としてのステアリングホイール20は、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及び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に接続されている。舵角可変装置14は転舵駆動用の電動機36を含んでいる。電動機36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の側にて減速機構(図示せず)を介してロアステアリングシャフト30の上端に連結されている。
A
舵角可変装置14は、アッパステアリングシャフト28及びロアステアリングシャフト30を相対的に回転させることにより、ステアリングホイール20に対し左右の前輪18FL及び18FRを相対的に駆動して転舵する。よって、舵角可変装置14は、ステアリングギヤ比(操舵伝達比の逆数)を変化させるステアリングギヤ比可変装置(VGRS)として機能する。また、舵角可変装置14は、運転者の操舵操作の有無に関係なく左右の前輪の舵角を変化させることにより、前輪を自動的に操舵する。後に詳細に説明するように、舵角可変装置14は電子制御装置16の舵角制御部により制御される。
The steering
図示の実施形態においては、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40と、電動機40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42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EPS制御部によって制御される。電動式パワーステアリング装置22はハウジング44に対しラックバー24を相対的に駆動する補助的な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と共に舵角可変装置14の作動を補助する操舵アシスト力発生装置として機能する。
In the illustrated embodiment, the electric
なお、舵角可変装置14及び操舵アシスト力発生装置は、互いに共働して、運転者の操舵操作によらず左右前輪の舵角を変化させたり、ステアリングホイール20の回転角度を変化させたりすることができる限り、任意の構成を有する装置であってよい。図示の操舵入力装置はステアリングホイール20であるが、操舵入力装置はジョイスティック型の操舵レバーであってもよい。
The steering
各車輪の制動力は、制動装置50の油圧回路52によりホイールシリンダ54FL、54FR、54RL及び54RR内の圧力、すなわち制動圧が制御されることによって制御される。図1には示されていないが、油圧回路52はオイルリザーバ、オイルポンプ及び種々の弁装置等を含み、各ホイールシリンダの制動圧は通常時には運転者によるブレーキペダル56の踏み込み操作に応じて駆動されるマスタシリンダ58により制御される。さらに、各ホイールシリンダの制動圧は必要に応じて油圧回路52が電子制御装置16の制動力制御部によって制御されることにより個別に制御される。制動装置50は運転者の制動操作とは無関係に各車輪の制動力を個別に制御可能である。
The braking force of each wheel is controlled by controlling the pressure in the wheel cylinders 54FL, 54FR, 54RL and 54RR, that is, the braking pressure, by the
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MAとして検出する操舵角センサ60が設けられている。ピニオンシャフト34には、操舵トルクMTを検出する操舵トルクセンサ62が設けられている。舵角可変装置14には、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の回転角度を相対回転角度θreとして検出する回転角度センサ64が設けられている。操舵角センサ60、操舵トルクセンサ62及び回転角度センサ64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MA、操舵トルクMT、相対回転角度θreを検出する。
The
操舵角MAを示す信号、操舵トルクMTを示す信号及び相対回転角度θreを示す信号は、車速センサ66により検出された車速Vを示す信号と共に、電子制御装置16の舵角制御部、EPS制御部及び走行制御部へ入力される。電子制御装置16の走行制御部には、横それぞれ横加速度センサ68及びヨーレートセンサ70により検出された車両の横加速度Gy及びヨーレートYrを示す信号が入力され、更には変速装置72よりシフトポジジョンを示す信号が入力される。なお、ロアステアリングシャフト30の回転角度が検出され、相対回転角度θreは、操舵角MAとロアステアリングシャフト30の回転角度との差として求められてもよい。
The signal indicating the steering angle MA, the signal indicating the steering torque MT, and the signal indicating the relative rotation angle θre are a signal indicating the vehicle speed V detected by the
電子制御装置16のEPS制御部は、操舵トルクMT等に基づいてEPS22を制御することにより、運転者の操舵負担を軽減すると共に、舵角可変装置14による前輪舵角の制御やステアリングホイール20の回転位置の制御を補助する。
The EPS control unit of the
車両12には、車両の前方を撮影するCCDカメラ74及び車両の乗員により操作される選択スイッチ76が設けられている。選択スイッチ76は、車両を走行路に沿って走行させる軌跡制御(「LKA(レーンキープアシスト)制御」とも呼ばれる)を行うか否かを選択するために使用される。CCDカメラ74により撮影された車両の前方の画像情報を示す信号及び選択スイッチ76の位置を示す信号は、電子制御装置16の走行制御部へ入力される。CCDカメラ74は、車両の前方の対象物と自車との距離を計測可能なステレオカメラであることが好ましく、車両の前方の画像情報や走行路の情報は、CCDカメラ以外の手段により取得されてもよい。
The
選択スイッチ76がオンであるときには、操舵モードが自動操舵モードに設定され、図2及び図3に示されたフローチャートに従って軌跡制御が行われる。これに対し、選択スイッチ76がオフであるときには、操舵モードが手動操舵モードに設定され、前輪の舵角がステアリングホイール20の回転位置に応じて制御される。
When the
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んでいるが、他の構成を有していてもよい。電子制御装置16の走行制御部は、必要に応じて舵角制御部、EPS制御部、制動力制御部及び駆動力制御部を制御する。
Each control unit of the
次に、図2及び図3に示されたフローチャートを参照して、実施形態における軌跡制御について説明する。図2及び図3に示されたフローチャートによる軌跡制御は、電子制御装置16の走行制御部により所定の時間毎に繰り返し実行される。
Next, trajectory control in the embodiment will be described with reference to the flowcharts shown in FIGS. Trajectory control according to the flowcharts shown in FIGS. 2 and 3 is repeatedly executed at predetermined time intervals by the travel control unit of the
<メインルーチン>(図2)
まず、ステップ10に先立って、操舵角センサ60により検出された操舵角MAを示す信号等が読み込まれる。ステップ10においては、例えば選択スイッチ76がオンであるか否かの判別により、軌跡制御が実行されてい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一旦終了し、肯定判別が行われたときには制御はステップ20へ進む。
<Main routine> (Fig. 2)
First, prior to step 10, a signal or the like indicating the steering angle MA detected by the
ステップ20においては、図3に示されたフローチャートに従って、目標軌跡が設定され、車両を目標軌跡に沿って走行させるための前輪の目標舵角に対応する値として目標ピニオン角度θplkat、すなわちピニオンシャフト34の目標回転角度が演算される。
In
ステップ30においては、それぞれ操舵角センサ60及び回転角度センサ64により検出された操舵角MA及び相対回転角度θreに基づいて、実際のピニオン角度θpが演算される。更に、実際のピニオン角度θpと目標ピニオン角度θplkatとの差の絶対値が基準値Δθp0(0に近い正の定数)以下であるか否かの判別が行われる。すなわち、実際のピニオン角度θpが目標ピニオン角度θplkatと実質的に同一であり、前輪の舵角が実質的に軌跡制御の目標舵角であるか否かの判別が行われる。肯定判別が行われたときには、運転者は積極的に操舵操作を行っておらず、車両が目標軌跡に沿って走行することを望んでいると推定されるので、制御はステップ90へ進む。これに対し、否定判別が行われたときには、運転者は積極的に操舵操作を行っており、車両が目標軌跡とは異なる軌跡に沿って走行することを望んでいると推定されるので、制御はステップ40へ進む。
In
ステップ40においては、四輪がグリップ状態にあるか否かの判別が行われる。肯定判別が行われたときには、制御はステップ60へ進み、否定判別が行われたときには、制御はステップ50へ進む。
In
この場合、Gy0、Yr0及びθpd0をそれぞれ0に近い正の定数として、下記の条件a〜dの全てが成立するときに、ステップ40において全ての車輪がグリップ状態にあると判定されてよい。なお、θpdは実際のピニオン角度θpの変化率、すなわち前輪の舵角速度に対応するピニオンシャフト34の回転速度である。また、下記の条件dは、厳密には車輪のグリップ状態とは関係がないが、車両が後進であるときには、車両モデルに基づく車両の目標ヨーレートYrtの演算を行えないので、車両の後進時を除外するためである。
a.|Gy|≦Gy0
b.|Yr|≦Yr0
c.|θpd|≦θpd0
d.シフトポジションが後進でない
In this case, Gy0, Yr0, and θpd0 may be positive constants close to 0, respectively, and when all of the following conditions a to d are satisfied, it may be determined in
a. | Gy | ≦ Gy0
b. | Yr | ≦ Yr0
c. | Θpd | ≦ θpd0
d. Shift position is not reverse
上記条件a〜dの全てが成立する状況においては、全ての車輪がグリップ状態にあり、例えば図6に示されているように、車両のスリップ角βvの絶対値は車両の横加速度Gyの絶対値と線形の関係にある。従って、ステップ40における肯定判別は、車両の走行状況が、線形領域にあり、非線形領域にはない、すなわち路面の摩擦係数が低い状況において車両がスピン状態やドリフトアウト状態になり易い領域にはないことを意味する。なお、図6において、破線は車両モデルについて車両の横加速度Gyの絶対値と車両のスリップ角βvとの関係を示しており、車両モデルの関係に対する実際の車両のずれ量Δβvは、車両の横加速度Gyの絶対値が大きくなるほど大きくなる。
In a situation where all of the above conditions a to d are satisfied, all the wheels are in a grip state. For example, as shown in FIG. 6, the absolute value of the vehicle slip angle βv is the absolute value of the lateral acceleration Gy of the vehicle. It has a linear relationship with the value. Therefore, the affirmative determination in
ステップ50においては、予め設定された軌跡制御の終了条件が成立しているか否かの判別により、軌跡制御を終了すべきか否かの判別が行われる。この場合、運転者による操舵操作の速度大きさが基準値以上である場合や数サイクルに亘る運転者の操舵操作量の大きさが基準値以上である場合に、軌跡制御を終了すべきと判定されてよい。また、車輪が非グリップ状態になって、車両の挙動が安定ではなくなったときには、車輪の制駆動力の制御による車両の挙動安定化制御が実行されてよい。
In
ステップ60においては、操舵角MA及び車速Vに基づいて運転者の操舵操作に基づく車両の目標ヨーレートYrtが演算される。例えば、目標ヨーレートYrtは、ステアリングギヤ比をNとし、車両のホイールベースをLとし、スタビリティファクタをKhとし、操舵−ヨーレート過渡伝達関数をH(s)として、下記の式(1)に従って演算されてよい。
Yrt=V・(MA/N)・{L(1+Kh・V2)}・H(s) ……(1)
In
Yrt = V · (MA / N) · {L (1 + Kh · V 2 )} · H (s) (1)
ステップ70においては、目標ヨーレートYrtとヨーレートセンサ70により検出された車両の実際のヨーレートYrとの偏差ΔYr(=Yrt−Yr)が演算される。更に、ヨーレート偏差ΔYrに基づいて実際のヨーレートYrを目標ヨーレートYrtに近づけるためのピニオン角度の修正量Δθplkatが演算される。この場合、修正量Δθplkatは、ヨーレート偏差ΔYrの大きさが基準値ΔYr0(正の定数)以下であるときには0に演算される。
In
ステップ80においては、ステップ20において演算された目標ピニオン角度θplkatに修正量Δθplkatが加算されることにより、目標ピニオン角度θplkatが修正量Δθplkatにて修正される。ただし、ステップ50の場合と同様に、目標ピニオン角度θplkatが過剰な変化量にて変化しないようガード処理されてよい。
In
ステップ90においては、ピニオン角度θpが目標ピニオン角度θplkatになるよう舵角可変装置14及びEPS22が制御され、これにより車両を目標軌跡に沿って走行させる軌跡制御が実行されるよう、前輪18FL及び18FRの舵角が制御される。
In
<目標ピニオン角度θplkat演算ルーチン>(図3)
次に、図3を参照して、上述のステップ20において実行される軌跡制御の目標ピニオン角度θplkat演算ルーチンについて詳細に説明する。
<Target pinion angle θplkat calculation routine> (Fig. 3)
Next, the trajectory control target pinion angle θplkat calculation routine executed in
まず、ステップ22においては、CCDカメラ74により撮影された車両の前方の画像情報の解析等により、走行車線が特定され、例えば走行車線の中央を通る線として走行車線に沿う車両の目標軌跡が設定される。更に、その目標軌跡の曲率R(半径の逆数)、目標軌跡に対する車両の横方向の偏差Y及び車両のヨー角φが演算される。
First, in
なお、走行路の特定及び目標軌跡の決定は、図には示されていないナビゲーション装置よりの情報に基づいて行われてもよく、画像情報の解析とナビゲーション装置よりの情報との組合せに基づいて行われてもよい。また、目標軌跡の曲率R等は、車両を目標軌跡に沿って走行させる軌跡制御を行うために必要なパラメータであるが、それらの演算要領は本発明の要旨をなすものではないので、これらのパラメータは任意の要領にて演算されてよい。 Note that the identification of the travel path and the determination of the target trajectory may be performed based on information from a navigation device not shown in the figure, and based on a combination of analysis of image information and information from the navigation device. It may be done. The curvature R of the target trajectory is a parameter necessary for performing trajectory control for causing the vehicle to travel along the target trajectory. However, the calculation procedure does not form the gist of the present invention. The parameter may be calculated in an arbitrary manner.
ステップ24においては、上記軌跡制御のパラメータ(R、Y及びφ)に基づいて車両を目標軌跡に沿って走行させるための車両の目標旋回状態量として目標横加速度Gylkatが演算される。目標横加速度Gylkatは上記軌跡制御用パラメータの関数により演算されてよく、上記軌跡制御用パラメータと目標横加速度Gylkatとの関係を示すマップが設定され、上記軌跡制御用パラメータに基づいてマップより目標横加速度Gylkatが演算されてもよい。また、車両を目標軌跡に沿って走行させるための車両の目標旋回状態量は、目標ヨーレートであってもよい。
In
ステップ26においては、車両の目標横加速度Gylkat及び車速Vに基づいて図4に示されたマップより軌跡制御の目標ピニオン角度θplkatが演算される。
In
次に、実施形態の作動を運転者の操舵操作状況及び車輪のグリップ状態について場合を分けて説明する。以下の作動の説明においては、湾曲した走行路における目標軌跡及び種々の走行軌跡の例を示す図5を適宜参照する。 Next, the operation of the embodiment will be described separately for the driver's steering operation situation and the wheel grip state. In the following description of the operation, FIG. 5 showing examples of target trajectories and various travel trajectories on a curved travel path will be referred to as appropriate.
図5において、100は走行車線を示し、実線102は走行車線100の中央を通るよう設定された目標軌跡を示している。破線104は車両が目標軌跡102に沿って走行する場合の走行軌跡を示し、一点鎖線106及び108は、それぞれ車両が目標軌跡102に対し旋回内側寄り及び旋回外側寄りを走行する場合の走行軌跡を示している。二点鎖線110は、車両が目標軌跡102から大きく逸れるよう運転者により比較的急激な操舵操作が行われた場合の走行軌跡を示している。
In FIG. 5, 100 indicates a traveling lane, and a
A.<運転者が積極的に操舵操作をしていない場合>
軌跡制御により前輪18FL及び18FRが自動操舵されると、前輪の操舵に対応して
ステアリングホイール20が回転する。「運転者が積極的に操舵操作をしていない場合」とは、運転者がステアリングホイール20に手を添え、ステアリングホイールの回転に逆らうことなくステアリングホイールの回転に従って腕を動かす場合である。
A. <When the driver is not actively steering>
When the front wheels 18FL and 18FR are automatically steered by the trajectory control, the
運転者が積極的に操舵操作をしていないので、前輪の舵角は軌跡制御の目標舵角と同一である。よって、ステップ30において肯定判別が行われ、ステップ40〜80が実行されることなく、制御はステップ90へ進む。従って、目標ピニオン角度θplkatは修正されず、ステップ20において演算された目標ピニオン角度θplkatに基づいてピニオン角度が制御されることにより、軌跡制御が実行される。車両は目標軌跡102に沿って走行するので、車両の走行軌跡は、図5において破線104にて示された軌跡になる。
Since the driver is not actively steering, the steering angle of the front wheels is the same as the target steering angle of the trajectory control. Therefore, an affirmative determination is made in
B.<運転者が積極的に操舵操作をし、全ての車輪がグリップ状態にある場合>
四輪がグリップ状態にある場合には、車両の走行状態が安定であるので、車両の横加速度Gyと車両のスリップ角βvとの関係が図6の線形領域にある。よって、「運転者が積極的に操舵操作をし、全ての車輪がグリップ状態にある場合」とは、全ての車輪がグリップ状態にある状況にて、運転者により穏やかな操舵操作が行われる場合である。
B. <When the driver is actively steering and all wheels are in grip>
When the four wheels are in the grip state, the running state of the vehicle is stable, so the relationship between the lateral acceleration Gy of the vehicle and the slip angle βv of the vehicle is in the linear region of FIG. Therefore, “when the driver actively performs steering operation and all wheels are in the grip state” means that the driver performs a gentle steering operation in a state where all the wheels are in the grip state. It is.
運転者が積極的に操舵操作をしているので、前輪の舵角は軌跡制御の目標舵角とは異なり、ステップ30において否定判別が行われる。また、全ての車輪がグリップ状態にあるので、ステップ40において肯定判別が行われる。よって、ステップ60〜80が実行される。すなわち、ステップ60において、運転者の操舵操作に基づく車両の目標ヨーレートYrtが演算される。ステップ70において、目標ヨーレートYrtと実際のヨーレートYrとの偏差ΔYrに基づいて、実際のヨーレートYrを目標ヨーレートYrtに近づけるためのピニオン角度の修正量Δθplkatが演算される。更に、ステップ80において、ステップ20において演算された目標ピニオン角度θplkatが修正量Δθplkatにて修正される。
Since the driver actively performs the steering operation, the rudder angle of the front wheels is different from the target rudder angle of the trajectory control, and a negative determination is made in
例えば、図5において一点鎖線106にて示されているように、運転者が目標軌跡に対し旋回内側寄りを走行することを希望する場合には、走行路の湾曲部における操舵角MAの大きさは、車両が目標軌跡102に沿って走行する場合の値の大きさよりも小さくなる。その結果、操舵角MA及び車速Vに基づいて演算される目標ヨーレートYrtの大きさは、車両が目標軌跡102に沿って走行する場合の値の大きさよりも小さくなる。よって、ピニオン角度の修正量Δθplkatは、実際のヨーレートYrを目標ヨーレートYrtに近づける左旋回方向への修正量になるよう演算され、目標ピニオン角度θplkatは前輪の舵角の大きさが減少するよう、修正量Δθplkatにて修正される。
For example, as indicated by a one-
逆に、図5において一点鎖線108にて示されているように、運転者が目標軌跡に対し旋回外側寄りを走行することを希望する場合には、走行路の湾曲部における操舵角MAの大きさは、車両が目標軌跡102に沿って走行する場合の値の大きさよりも大きくなる。その結果、目標ヨーレートYrtの大きさは、車両が目標軌跡102に沿って走行する場合の値の大きさよりも大きくなる。よって、ピニオン角度の修正量Δθplkatは、実際のヨーレートYrを目標ヨーレートYrtに近づける右旋回方向への修正量になるよう演算され、目標ピニオン角度θplkatは前輪の舵角の大きさが増大するよう、修正量Δθplkatにて修正される。
On the other hand, as indicated by a one-
よって、全ての車輪がグリップ状態にある状況にて運転者が積極的に操舵操作をして車両の走行軌跡を目標軌跡からずれた軌跡に修正しようとする場合には、運転者の操舵操作に基づいて前輪の目標舵角を修正することができる。従って、運転者が目標軌跡に対し旋回内側寄り又は外寄りに走行することや、旋回走行の手前において外に膨らんで走行することを好むような場合にも、目標軌跡を変更することなく、旋回走行に関する運転者の好みが反映するよう、軌跡制御を行うことができる。 Therefore, when the driver actively performs a steering operation in a state where all the wheels are in the grip state and tries to correct the traveling locus of the vehicle to a locus that deviates from the target locus, Based on this, the target rudder angle of the front wheels can be corrected. Therefore, even if the driver prefers to drive inwardly or outwardly with respect to the target trajectory, or prefers to inflate and travel outward before turning, the target trajectory is not changed. Trajectory control can be performed so that the driver's preference regarding travel is reflected.
C.<運転者が積極的に操舵操作をし、非グリップ状態の車輪がある場合>
非グリップ状態の車輪がある場合には、車両の横加速度Gyと車両のスリップ角との関係が図6の非線形領域にある。従って、「運転者が積極的に操舵操作をし、非グリップ状態の車輪がある場合」とは、運転者により比較的早い操舵操作又は比較的操作量の大きさが大きい操舵操作が行われ、少なくとも一つの車輪が非グリップ状態になる場合である。
C. <When the driver is actively steering and there are non-grip wheels>
When there are non-grip wheels, the relationship between the lateral acceleration Gy of the vehicle and the slip angle of the vehicle is in the non-linear region of FIG. Therefore, “when the driver actively performs steering operation and there is a non-grip wheel” means that the driver performs a relatively quick steering operation or a steering operation with a relatively large amount of operation, This is the case when at least one wheel is in a non-grip state.
運転者が積極的に操舵操作をしているので、上記Bの場合と同様に、前輪の舵角は軌跡制御の目標舵角とは異なり、ステップ30において否定判別が行われる。しかし、非グリップ状態の車輪があるので、ステップ40において否定判別が行われ、これによりステップ50が実行される。すなわち、軌跡制御を終了すべきか否かの判別が行われる。
Since the driver is actively steering, the steering angle of the front wheels is different from the target steering angle of the trajectory control as in the case of B, and a negative determination is made in
軌跡制御を終了すべきであると判定されたときには、軌跡制御が終了し、操舵モードが手動モードへ移行する。軌跡制御を終了すべきではないと判定されたときには、軌跡制御は継続されるが、ステップ60〜80による目標ピニオン角度θplkatの修正は行われない。なお、この場合にも運転者は操舵操作により、車両に目標軌跡に沿う走行以外の走行をさせることは可能である。
When it is determined that the trajectory control should be terminated, the trajectory control is terminated and the steering mode is shifted to the manual mode. When it is determined that the trajectory control should not be terminated, the trajectory control is continued, but the target pinion angle θplkat is not corrected in
例えば、図5において二点鎖線110にて示されているように、運転者が目標軌跡102から積極的に逸脱して走行することを希望する場合には、運転者はステアリングホイール20を比較的高い操舵速度及び比較的大きい回転角度にて操作する。よって、ステップ30及び40において否定判別が行われ、ステップ50においても否定判別が行われる。その結果、軌跡制御は継続されるが、目標ヨーレートYrtと実際のヨーレートYrとの偏差ΔYrに基づく目標ピニオン角度θplkatの修正は行われない。
For example, as shown by a two-
以上の説明より解るように、上述の実施形態によれば、運転者により操舵操作が行われ、全ての車輪がグリップ状態にあるときに、実際のヨーレートYrが目標ヨーレートYrtに近づくよう、ヨーレート偏差ΔYrに基づく修正量にて前輪の舵角が修正される。従って、運転者は軌跡制御中にも操舵操作を行うことにより、目標軌跡の変更や複数の目標軌跡の設定を要することなく、旋回走行に関する運転者の好みを反映させて軌跡制御を行わせることができる。また、運転者が操舵操作を行っていない状況において、前輪の舵角が不必要に修正されることを防止することができる。更に、緊急事態が発生したり進路を変更したりするような場合には、運転者は積極的に速い操舵操作を行うことにより、軌跡制御を終了させ、操舵操作に基づいて車両の走行軌跡を制御することができる。 As can be understood from the above description, according to the above-described embodiment, when the steering operation is performed by the driver and all the wheels are in the grip state, the yaw rate deviation is adjusted so that the actual yaw rate Yr approaches the target yaw rate Yrt. The rudder angle of the front wheels is corrected with the correction amount based on ΔYr. Therefore, the driver can perform the trajectory control by reflecting the driver's preference regarding the turning without changing the target trajectory or setting a plurality of target trajectories by performing the steering operation even during the trajectory control. Can do. Further, it is possible to prevent the rudder angle of the front wheels from being unnecessarily corrected in a situation where the driver is not performing the steering operation. Furthermore, when an emergency situation occurs or the course is changed, the driver actively performs a fast steering operation to end the trajectory control, and the vehicle travel trajectory is determined based on the steering operation. Can be controlled.
また、上述の実施形態によれば、ステップ30において、運転者により操舵操作が行われていないか否かの判別が行われ、運転者により操舵操作が行われていない場合には、ステップ30において肯定判別が行われるので、ステップ40〜80は実行されない。よって、たとえ大きさが基準値ΔYr0以上のヨーレート偏差ΔYrが生じていても、ヨーレート偏差ΔYrに基づく修正量にて前輪の舵角が不必要に修正されることを防止することができる。
Further, according to the above-described embodiment, it is determined in
また、上述の実施形態によれば、CCDカメラ74により撮影された車両の前方の画像情報の解析等により、走行車線が特定され、走行車線に沿う車両の目標軌跡が決定される。また、前輪の目標舵角に対応する目標ピニオン角度θplkatは、目標軌跡の曲率R、目標軌跡に対する車両の横方向の偏差Y及び車両のヨー角φに基づいて演算される。よって、目標軌跡の曲率R、目標軌跡に対する車両の横方向の偏差Y及び車両のヨー角φの何れかが考慮されない場合に比して、車両が目標軌跡に対し好ましい関係をなす状態にて目標軌跡に沿って良好に走行させることができる。従って、目標軌跡の曲率R等の何れかが考慮されない場合に比して、運転者の操舵操作に基づく車両の目標旋回状態量と実際の旋回状態量との偏差に基づいて、運転者が希望する走行軌跡の修正の大きさに応じて目標舵角の修正量を正確に演算することができる。
Further, according to the above-described embodiment, the traveling lane is specified by analyzing image information in front of the vehicle photographed by the
以上においては、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. This will be apparent to those skilled in the art.
例えば、上述の実施形態においては、運転者により操舵操作が行われ、車両が安定な走行状態にあるときに、前輪の目標舵角を修正するための修正量は車両の目標ヨーレートYrtと実際のヨーレートYrとの偏差ΔYrに基づいて演算される。しかし、前輪の目標舵角を修正するための修正量は、車両の目標横加速度Gytと実際の横加速度Gyとの偏差ΔGyに基づいて演算されてもよい。その場合の車両の目標横加速度Gytは、例えば上記式(1)の右辺を車速Vにて除算した値として演算されてよい。 For example, in the above-described embodiment, when the steering operation is performed by the driver and the vehicle is in a stable running state, the correction amount for correcting the target rudder angle of the front wheels is the target yaw rate Yrt of the vehicle and the actual amount. Calculation is based on the deviation ΔYr from the yaw rate Yr. However, the correction amount for correcting the target steering angle of the front wheels may be calculated based on the deviation ΔGy between the target lateral acceleration Gyt of the vehicle and the actual lateral acceleration Gy. In this case, the target lateral acceleration Gyt of the vehicle may be calculated as a value obtained by dividing the right side of the equation (1) by the vehicle speed V, for example.
また、上述の実施形態においては、前輪の目標舵角に対応する目標ピニオン角度θplkatは、目標軌跡の曲率R、目標軌跡に対する車両の横方向の偏差Y及び車両のヨー角φに基づいて演算される。しかし、目標ピニオン角度θplkat、従って前輪の目標舵角は、車両を目標軌跡に沿って走行させることができる限り、任意の要領にて演算されてよい。 In the above-described embodiment, the target pinion angle θplkat corresponding to the target rudder angle of the front wheels is calculated based on the curvature R of the target locus, the lateral deviation Y of the vehicle with respect to the target locus, and the yaw angle φ of the vehicle. The However, the target pinion angle θplkat, and thus the target rudder angle of the front wheels, may be calculated in any manner as long as the vehicle can travel along the target locus.
また、上述の実施形態においては、前輪の目標舵角に対応する値として目標ピニオン角度θplkat演算される。しかし、前輪の目標舵角そのものが演算されてもよく、前輪の目標舵角に対応する値としてステアリングホイール20の回転角度が演算されてもよい。
In the above-described embodiment, the target pinion angle θplkat is calculated as a value corresponding to the target steering angle of the front wheels. However, the target steering angle of the front wheel itself may be calculated, or the rotation angle of the
また、上述の実施形態においては、ステップ30の判別の基準値Δθp0は一定の値である。しかし、運転者が車両の走行軌跡を修正するために行う操舵操作の量は車速Vが高いほど小さくなるので、基準値Δθp0は例えば車速Vが高いほど小さくなるよう、車速に応じて可変設定されてもよい。
In the above-described embodiment, the reference value Δθp0 for determination in
更に、上述の実施形態においては、操舵輪である左右の前輪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を回転駆動する舵角可変装置14及びEPS22により操舵されるようになっている。しかし、操舵輪を操舵するための操舵輪の駆動はEPS22のみにより行われてもよく、また操舵輪の操舵はバイワイヤ式の操舵装置により行われてもよい。
Furthermore, in the above-described embodiment, the left and right front wheels, which are steering wheels, are steered by the rudder
10…車両用軌跡制御装置、12…車両、14…舵角可変装置、16…電子制御装置、22…電動式パワーステアリング装置(EPS)、50…制動装置、60…操舵角センサ、70…ヨーレートセンサ、74…CCDカメラ
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記軌跡制御を行っており全ての車輪がグリップ状態にあるときには、少なくとも運転者の操舵操作に基づいて車両の目標旋回状態量を演算し、車両の実際の旋回状態量が目標旋回状態量に近づくよう、目標旋回状態量と実際の旋回状態量との偏差に基づいて操舵輪の目標舵角を修正することを特徴とする車両用軌跡制御装置。 A target trajectory of the vehicle is set based on information on a travel path ahead of the vehicle, a target rudder angle of a steered wheel for causing the vehicle to travel along the target trajectory is calculated, and the rudder angle of the steered wheel becomes the target rudder angle. In the vehicle trajectory control apparatus that performs trajectory control for controlling
When the trajectory control is performed and all the wheels are in the grip state, the target turning state amount of the vehicle is calculated based on at least the driver's steering operation, and the actual turning state amount of the vehicle approaches the target turning state amount. Thus, the vehicle trajectory control apparatus corrects the target rudder angle of the steered wheel based on the deviation between the target turning state quantity and the actual turning state quantity.
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