JP6489135B2 - 車両の運転支援装置 - Google Patents
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Description
[運転支援装置を備える車両の構成例]
図1は、本発明の実施の形態1に係る運転支援装置が適用される車両10の構成例を示す概略図である。図1に示すように、本実施形態の車両10は、2つの前輪12と2つの後輪14とを備えている。
本実施形態においてEPS装置40を用いて行われる操舵制御は、操舵トルクアシスト制御、舵角戻し制御、および自動操舵制御である。これらの制御のうち、操舵トルクアシスト制御と舵角戻し制御とは、非自動運転時に実行される。
1−1.操舵トルクアシスト制御
選択スイッチ72がオフされた時(すなわち、非自動運転時)には、運転者が車両10の運転の主体となり、運転者がステアリングホイール22を操作する。このため、前輪12の舵角は、運転者の操作によって決まる。
トルクアシスト制御部52は、EPS装置40を用いて「操舵トルクアシスト制御」を行う。具体的には、トルクアシスト制御部52は、操舵トルクセンサ60から、操舵トルク信号を受け取る。トルクアシスト制御部52は、操舵トルクTaに基づいてアシストトルクを算出し、アシストトルクが得られるようにEPSドライバ44を制御する。
図3は、舵角戻し制御部54によって実行される舵角戻し制御の概要を表したブロック図である。
舵角戻し制御部54は、目標舵角速度[deg/s]と角度偏差Δθ2[deg]との関係を定めた舵角速度マップ80を記憶している。図3には、舵角速度マップ80の設定例が表されている。なお、角度偏差Δθ2は、本発明における「第2角度偏差」に相当し、舵角戻し制御に用いられる目標舵角速度は、本発明における「第2目標舵角速度」に相当する。
舵角戻し制御部54は、舵角センサ62の出力に基づいて算出される前輪12の実舵角θaと目標舵角(中立点)θ2tとの差である角度偏差Δθ2を算出する。また、舵角戻し制御部54は、角度偏差Δθ2を入力パラメータとして舵角速度マップ80を参照することで、角度偏差Δθ2に応じた目標舵角速度を算出する。
選択スイッチ72がオンされた時(すなわち、自動運転時)には、操舵を含む運転の主体は、運転者から自動運転システムに移る。付け加えると、自動操舵制御は、運転者による操舵への介入を許容しているが、基本的には運転者による操舵を必要とせずに行われる。
自動操舵制御では、目標ラインに沿って車両10が走行するように車両10の実舵角θaが制御される。目標ラインは、運転環境検出装置70のステレオカメラからの画像データを基に検出した走行車線の中央付近に位置する走行ラインとして特定することができる。自動操舵制御部56は、自動操舵制御に要求される前輪12の目標舵角θ1tを算出する。目標舵角θ1tは、一例として次のように算出することができる。すなわち、自動操舵制御部56は、検出した走行車線に基づいて、走行車線の曲率半径、走行車線に対する車両10のオフセット量(より詳細には、走行車線の中心線に対する車両10の前後方向の中心線のずれ量)、およびヨー角を算出する。
自動操舵制御部56は、車両10の実際の走行ラインを目標ラインに追従させるための基本的な転舵制御の一例として、PI制御を実行する。より詳細には、自動操舵制御部56は、図4に示すように、このPI制御による転舵制御量を算出するPI制御量算出部90を含んでいる。なお、PI制御量算出部90により算出されるこの転舵制御量(より具体的には、後述の比例項および積分項)は、本発明における「基本転舵制御量」に相当する。
上述のPI制御量算出部90により算出される転舵制御量の比例項および積分項(基本転舵制御量)が用いられることで、車両10の実際の走行ラインの目標ラインへの基本的な追従性を確保することができる。そのうえで、自動操舵制御部56は、実際の走行ラインの目標ラインへのより速やかな追従の実現のために、図4に示すように、転舵制御量に関して舵角速度に応じた補正項M1を算出する補正項算出部92を含んでいる。なお、補正項M1は、本発明における「補正項」に相当する。
補正項算出部92は、目標舵角速度と角度偏差Δθ1との関係を定めた舵角速度マップ92aを記憶している。図4には、舵角速度マップ92aの設定例が表されている。より詳細には、図4では、舵角速度マップ92aにおける目標舵角速度と角度偏差Δθ1との関係は実線によって表されている。図4中に破線で表されている関係は、舵角速度マップ92aの設定との比較のために参照されるものであり、上述の舵角戻し制御に用いられる舵角速度マップ80における目標舵角速度と角度偏差Δθ2との関係(図3参照)である。なお、自動操舵制御に用いられる目標舵角速度は、本発明における「第1目標舵角速度」に相当する。
補正項算出部92は、角度偏差Δθ1を入力パラメータとして舵角速度マップ92aを参照することで、角度偏差Δθ1に応じた目標舵角速度を算出する。また、補正項算出部92は、微分器92bにおいて角度偏差Δθ1を時間で微分することによって角度偏差Δθ1の変化速度[deg/s]を算出する。そして、補正項算出部92は、目標舵角速度と角度偏差Δθ1の変化速度との差(より詳細には、目標舵角速度から角度偏差Δθ1の変化速度を引いて得られる差)である速度偏差を算出する。
本実施形態では、補正項M1の算出に用いられる比例ゲインK1は、舵角戻し制御において戻しアシスト制御量の算出に用いられる比例ゲインK2よりも大きな値となるように事前に決定されている。
自動操舵制御部56は、PI制御量算出部90によって算出された転舵制御量の比例項および積分項(基本転舵制御量)と、補正項算出部92によって算出された補正項M1とを足し合わせることにより、最終的な転舵制御量を算出する。そのうえで、自動操舵制御部56は、最終的な転舵制御量に応じた目標電流指令値を算出し、目標電流指令値をEPSドライバ44に出力してEPS装置40の電動モータ42を駆動する。その結果、EPS装置40による自動操舵機能によって、前輪12の実舵角θaが目標舵角θ1tとなるように制御される。より詳細には、前輪12の実舵角θaを目標舵角θ1tに収束させるフィードバック制御が行われる。
図6は、本発明の実施の形態1に係る舵角戻し制御および自動操舵制御に関連する特徴的な処理のルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンは、車両10の運転中に実行され得る舵角戻し制御と自動操舵制御とに関する処理に着目したものである。本ルーチンの処理は、車両10の運転中に所定の制御周期で繰り返し実行される。
以上説明した本実施形態によれば、自動操舵制御の実行中に運転者による操舵介入が行われた後に当該自動操舵制御に復帰して前輪12の実舵角θaを目標舵角θ1tに近づけるときには、前輪12の舵角速度が図4、5に示す舵角速度マップ92a(実線)の関係に従って制御される。
12 前輪
14 後輪
20 ステアリング装置
22 ステアリングホイール
24 操舵軸
40 電動パワーステアリング(EPS)装置
42 電動モータ
44 EPSドライバ
50 電子制御ユニット(ECU)
52 トルクアシスト制御部
54 舵角戻し制御部
56 自動操舵制御部
60 操舵トルクセンサ
62 舵角センサ
64 車速センサ
70 運転環境検出装置
72 選択スイッチ
80、92a 舵角速度マップ
90 PI制御量算出部
92 補正項算出部
Claims (3)
- 車輪の舵角を制御するために駆動される電動モータを有する電動パワーステアリング装置を備える車両の運転支援装置であって、
前記運転支援装置によって前記電動パワーステアリング装置を用いて行われる前記車輪の操舵制御は、
前記車輪の実舵角を目標舵角に近づけるための転舵トルクを生成するように前記電動モータを制御する自動操舵制御と、
前記自動操舵制御の非実行中に運転者による転舵が終了したときに、前記車輪の実舵角を中立点に戻すための戻しトルクを生成するように前記電動モータを制御する舵角戻し制御と、
を含み、
前記運転支援装置は、前記自動操舵制御における前記車輪の実舵角と前記目標舵角との第1角度偏差と前記舵角戻し制御における前記車輪の実舵角と前記中立点との第2角度偏差とが等しい条件で比較した場合に、前記自動操舵制御の実行中に前記運転者による操舵介入が行われた後に前記自動操舵制御に復帰して前記車輪の実舵角を前記目標舵角に近づけるときには、前記舵角戻し制御の実行中に前記車輪の実舵角を前記中立点に戻すときと比べて低い変化速度で前記車輪の実舵角を変化させる
ことを特徴とする車両の運転支援装置。 - 前記運転支援装置は、
前記自動操舵制御の実行中に、前記第1角度偏差をゼロに近づけるための基本転舵制御量と、前記第1角度偏差に基づく第1目標舵角速度と前記第1角度偏差の変化速度との偏差の絶対値を小さくする補正項とを算出し、算出した前記基本転舵制御量と前記補正項との和を最終的な転舵制御量として算出する自動操舵制御部と、
前記舵角戻し制御の実行中に、前記第2角度偏差に基づく第2目標舵角速度と前記車輪の実舵角速度との偏差の絶対値を小さくする戻し制御量を算出する舵角戻し制御部と、
を含み、
前記第1角度偏差の絶対値が所定値よりも大きい第1角度偏差範囲では、前記第1目標舵角速度は、前記第1角度偏差が前記第2角度偏差と同じ条件で比較した場合に、前記第2目標舵角速度よりも低く、
前記第1角度偏差の絶対値が前記所定値以下の第2角度偏差範囲では、前記第1目標舵角速度は、前記第1角度偏差と前記第2角度偏差とが等しい条件で比較した場合に、前記第2目標舵角速度よりも高く、
前記第1角度偏差範囲は、前記自動操舵制御の実行中に前記運転者による操舵介入が行われたときに使用され、
前記第2角度偏差範囲は、前記自動操舵制御の実行中に前記運転者による操舵介入なしに前記車輪の実舵角を前記目標舵角に追従させているときに使用される
ことを特徴とする請求項1に記載の車両の運転支援装置。 - 前記補正項は、前記第1目標舵角速度と前記第1角度偏差の変化速度との前記偏差に第1ゲインを乗じて得られる値であって、
前記戻し制御量は、前記第2目標舵角速度と前記車輪の実舵角速度との前記偏差に第2ゲインを乗じて得られる値であって、
前記第1ゲインは、前記第2ゲインよりも大きい
ことを特徴とする請求項2に記載の車両の運転支援装置。
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