(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
(実施の第1形態)
図1において、符号1は操舵角をドライバ入力と独立して設定自在な電動パワーステアリング装置を示し、この電動パワーステアリング装置1は、ステアリング軸2が、図示しない車体フレームにステアリングコラム3を介して回動自在に支持されており、その一端が運転席側へ延出され、他端がエンジンルーム側へ延出されている。ステアリング軸2の運転席側端部には、ステアリングホイール4が固設され、また、エンジンルーム側へ延出する端部には、ピニオン軸5が連設されている。
【0010】
エンジンルームには、車幅方向へ延出するステアリングギヤボックス6が配設されており、このステアリングギヤボックス6にラック軸7が往復移動自在に挿通支持されている。このラック軸7に形成されたラック(図示せず)に、ピニオン軸5に形成されたピニオンが噛合されて、ラックアンドピニオン式のステアリングギヤ機構が形成されている。
【0011】
また、ラック軸7の左右両端はステアリングギヤボックス6の端部から各々突出されており、その端部に、タイロッド8を介してフロントナックル9が連設されている。このフロントナックル9は、操舵輪としての左右輪10L,10Rを回動自在に支持すると共に、車体フレームに転舵自在に支持されている。従って、ステアリングホイール4を操作し、ステアリング軸2、ピニオン軸5を回転させると、このピニオン軸5の回転によりラック軸7が左右方向へ移動し、その移動によりフロントナックル9がキングピン軸(図示せず)を中心に回動して、左右輪10L,10Rが左右方向へ転舵される。
【0012】
また、ピニオン軸5にアシスト伝達機構11を介して、電動パワーステアリングモータ(電動モータ)12が連設されており、この電動モータ12にてステアリングホイール4に加える操舵トルクのアシスト、及び、設定された目標制御量の付加が行われる。電動モータ12は、後述する操舵制御部20から制御出力値としての電動パワーステアリングモータ電流値がモータ駆動部21に出力されてモータ駆動部21により駆動される。
【0013】
操舵制御部20は、図示しない自動運転制御装置の一部として、又は、自動運転制御装置と接続されており、車両が走行する目標コース(例えば、車線中央)を設定し、該目標コースに対して、周知のフィードフォワード制御、フィードバック制御等の制御を行って、設定される目標コースに沿って車両を走行制御する。
【0014】
このため、操舵制御部20には、車両の前方環境を認識して前方環境情報を取得する前方環境認識装置31、自車位置情報(緯度・経度、移動方向等)を検出して地図情報上に自車両位置の表示、及び、目的地までの経路誘導を行うナビゲーションシステム32、車速V、操舵角θH、操舵トルクTH等を検出し、また、自動運転に係る種々の設定(自動運転のON−OFF、速度の設定、先行車追従制御の設定(追従距離、追従発進、追従停止のON−OFF等)、加減速度の上下限値、その他機能の制限等)、ブレーキペダルのON−OFF、アクセルペダルのON−OFF等が入力されるセンサ・スイッチ33、前方環境認識装置31やナビゲーションシステム32からの情報や自動運転に係る情報を報知する液晶ディスプレイや音声スピーカ等の報知装置34が接続されている。
【0015】
前方環境認識装置31は、例えば、車室内の天井前方に一定の間隔をもって取り付けられ、車外の対象を異なる視点からステレオ撮像する1組のカメラと、このカメラからの画像データを処理するステレオ画像処理装置とから構成されている。
【0016】
前方環境認識装置31のステレオ画像処理装置における、カメラからの画像データの処理は、例えば以下のように行われる。まず、カメラで撮像した自車両の進行方向の1組のステレオ画像対に対し、対応する位置のずれ量から距離情報を求め、距離画像を生成する。
【0017】
白線等の車線区画線のデータの認識では、白線は道路面と比較して高輝度であるという知得に基づき、道路の幅方向の輝度変化を評価して、画像平面における左右の車線区画線の位置を画像平面上で特定する。この車線区画線の実空間上の位置(x,y,z)は、画像平面上の位置(i,j)とこの位置に関して算出された視差とに基づいて、すなわち、距離情報に基づいて、周知の座標変換式より算出される。自車両の位置を基準に設定された実空間の座標系は、本実施の形態では、カメラの中央真下の道路面を原点として、車幅方向をx軸、車高方向をy軸、車長方向(距離方向)をz軸とする。このとき、x−z平面(y=0)は、道路が平坦な場合、道路面と一致する。道路モデルは、道路上の自車両の走行レーンを距離方向に複数区間に分割し、各区間における左右の車線区画線を所定に近似して連結することによって表現される。
【0018】
また、前方環境認識装置31は、三次元の距離分布を表す距離画像のデータを基に、周知のグルーピング処理や、予め記憶しておいた三次元的な道路形状データ、立体物データ等と比較し、道路に沿って存在するガードレール、縁石、中央分離帯等の側壁データ、車両等の立体物データを抽出する。立体物データでは、立体物までの距離と、この距離の時間的変化(自車両に対する相対速度)が求められ、特に自車進行路上にあるもっとも近い車両で、自車両と略同じ方向に所定の速度(例えば、0km/h以上)で走行するものが先行車として抽出される。尚、先行車の中で速度が略0km/hである車両は、停止した先行車として認識される。
【0019】
また、ナビゲーションシステム32は、周知のシステムであり、例えば、GPS(Global Positioning System)衛星からの電波信号を受信して車両の位置情報(緯度、経度)を取得し、センサ33から車速を取得し、また、地磁気センサあるいはジャイロセンサ等により、移動方向情報を取得する。そして、ナビゲーションシステム32は、ナビゲーション機能を実現するための経路情報を生成するナビECUと、地図情報(サプライヤデータ、及び、所定に更新されたデータ)を記憶する地図データベース(以上、何れも図示せず)を備え、情報を報知装置34から出力する。
【0020】
ナビECUは、利用者によって指定された目的地までの経路情報を地図画像に重ねて報知装置34で表示させるとともに、検出された車両の位置、速度、走行方向等の情報に基づき、車両の現在位置を報知装置34上の地図画像に重ねて表示する。また、地図データベースには、ノードデータ、施設データ等の道路地図を構成するのに必要な情報が記憶されている。ノードデータは、地図画像を構成する道路の位置及び形状に関するものであり、例えば道路(車線)の幅方向中心点、道路の分岐点(交差点)を含む道路上の点(ノード点)の座標(緯度、経度)、当該ノード点が含まれる道路の方向、種別(例えば、高速道路、幹線道路、市道といった情報)、当該ノード点における道路のタイプ(直線区間、円弧区間(円弧曲線部)、クロソイド曲線区間(緩和曲線部))及びカーブ曲率(或いは、半径)のデータが含まれる。従って、車両の現在位置が重ねられた地図上の位置により自車両の走行路が特定され、該自車両の走行路を目標進行路として自車両の位置に最も近いノード点の情報により、道路のカーブ曲率(或いは、半径)、道路の方向等の走行路情報が取得される。更に、施設データは、各ノード点の付近に存在する施設情報に関するデータを含み、ノードデータ(或いは、当該ノードが存在するリンクデータ)と関連づけて記憶されている。
【0021】
そして、操舵制御部20は、上述の各入力信号に基づき、
図2に示す、自動運転制御プログラムのフローチャートに従って、自車両が走行する走行環境情報と自車両の走行情報を検出し、該走行環境情報と走行情報に基づいて自動運転を実行する。この際、操舵系の操舵角θHに対する操舵トルクTHの特性を第1の操舵角−操舵トルク特性(操舵系のθH−THリサージュ波形)として算出し、自動運転作動時における予め設定したドライバ入力による操舵角θHに対する操舵トルクTHの特性を第2の操舵角−操舵トルク特性(自動運転作動時におけるドライバ入力によるθH−TH特性)として、操舵系のθH−THリサージュ波形と自動運転作動時におけるドライバ入力によるθH−TH特性とを比較し、該比較結果に基づいて自動運転作動時にドライバによる操舵入力が生じたことを判定する操舵入力判定値(オーバーライド判定値)が操舵系のθH−THリサージュ波形上に一致するように補正し、ドライバ入力による操舵トルクと、補正されたオーバーライド判定値とを比較して自動運転の解除の判定を行う。このように、操舵制御部20は、第1の操舵角−操舵トルク特性算出手段、操舵特性比較手段、補正手段、自動運転解除判定手段としての機能を有して構成されており、また、後述するように転舵方向判定手段の機能も有している。
【0022】
すなわち、
図2の自動運転制御プログラムのフローチャートに示すように、まず、ステップ(以下、「S」と略称)101で、自動運転状態か否か判定し、自動運転状態ではない場合はプログラムを抜け、自動運転状態の場合は、S102に進む。
【0023】
S102では、後述するドライバによる操舵入力があり、ドライバによる操舵に移行すべきか否かのオーバーライド判定の結果を読み込む。
【0024】
そして、S103でオーバーライドが成立していると判定した場合には、S104に進み、ドライバに対して報知装置34により自動運転を解除する旨をインジケータにより報知し、自動運転を解除し、ドライバによる運転に移行してプログラムを抜ける。
【0025】
一方、S103でオーバーライドが成立していないと判定した場合は、S105に進み、そのまま自動運転を継続してプログラムを抜ける。
【0026】
次に、本実施の第1形態によるオーバーライド判定処理を、
図3のフローチャートで説明する。
【0027】
まず、S201で、操舵角θH、操舵トルクTHを検出し、また、必要に応じて車速V等で補正を行って、操舵系のθH−THリサージュ波形を設定する。尚、この際、ドライバの操舵と外乱による入力を区別するため、周知の方法、例えば、トルク値やトルク値の微分値やトルク周波数特性や時間により、ドライバの操舵を判別して実行することが望ましい。
【0028】
次いで、S202に進み、ドライバ操舵の切り増し、切り戻し判定処理を行う。この切り増し、切り戻し判定は、例えば、以下のように行う。
・操舵の切り増しと判定する条件
「θH≧0、且つ、(dTH/dt)≧0の場合」、或いは、
「θH<0、且つ、(dTH/dt)<0の場合」
・操舵の切り戻しと判定する条件
「θH≧0、且つ、(dTH/dt)<0の場合」、或いは、
「θH<0、且つ、(dTH/dt)≧0の場合」
次に、S203に進み、切り増しか否か判定し、切り増しの場合には、S204〜S207に進み、切り戻しの場合には、S208〜S211に進む。
【0029】
S203で切り増しと判定されてS204に進むと、操舵系のθH−THリサージュ波形に対する自動運転作動時におけるドライバ入力によるθH−TH特性の交点のトルク(切り増し時交点トルクTur)が算出される。
【0030】
次いで、S205に進み、自動運転作動時にドライバによる操舵入力が生じたことを判定するオーバーライド判定値TudをTurになるように補正する(Tud=Tur)。
【0031】
すなわち、
図4に示すように、切り増し時には、自動運転作動時におけるドライバ入力によるθH−TH特性Lu上のオーバーライド判定値Tudは、操舵系のθH−THリサージュ波形Liの外側Tuh、内側Tul、リサージュ波形Li上Turに設定されることがあり得る。
【0032】
自動運転作動時におけるドライバ入力によるθH−TH特性Lu上のオーバーライド判定値Tudが、操舵系のθH−THリサージュ波形Liの外側Tuhに設定されていると、自動運転作動時にドライバが操舵して、Tuhで手動操舵(リサージュ波形Li)に移行した際に、操舵力のヌケを感じ、違和感を生じてしまう。
【0033】
逆に、自動運転作動時におけるドライバ入力によるθH−TH特性Lu上のオーバーライド判定値Tudが、操舵系のθH−THリサージュ波形Liの内側Tulに設定されていると、自動運転作動時にドライバが操舵して、Tulで手動操舵(リサージュ波形Li)に移行した際に、操舵力のカベを感じ、違和感を生じてしまう。
【0034】
従って、自動運転作動時におけるドライバ入力によるθH−TH特性Lu上のオーバーライド判定値Tudをリサージュ波形Li上のTurに設定するようにして、違和感を感じることなく手動操舵(リサージュ波形Li)に移行できるようにするのである。
【0035】
次いで、S206に進み、ドライバの操舵トルクの絶対値|TH|がオーバーライド判定値の絶対値|Tud|以上か否か判定し、|TH|≧|Tud|の場合は、S207に進んで自動運転作動時にドライバによる操舵入力が生じたと判定し(オーバーライド成立)、ルーチンを抜ける。また、|TH|<|Tud|の場合は、そのままルーチンを抜ける。
【0036】
S203で切り戻しと判定されてS208に進むと、操舵系のθH−THリサージュ波形に対する自動運転作動時におけるドライバ入力によるθH−TH特性の交点のトルク(切り戻し時交点トルクTdr)が算出される。
【0037】
次いで、S209に進み、自動運転作動時にドライバによる操舵入力が生じたことを判定するオーバーライド判定値TddをTdrになるように補正する(Tdd=Tdr)。
【0038】
すなわち、
図4に示すように、切り戻し時には、自動運転作動時におけるドライバ入力によるθH−TH特性Ld上のオーバーライド判定値Tddは、操舵系のθH−THリサージュ波形Liの外側Tdh、内側Tdl、リサージュ波形Li上Tdrに設定されることがあり得る。
【0039】
自動運転作動時におけるドライバ入力によるθH−TH特性Ld上のオーバーライド判定値Tddが、操舵系のθH−THリサージュ波形Liの外側Tdhに設定されていると、自動運転作動時にドライバが操舵して、Tdhで手動操舵(リサージュ波形Li)に移行した際に、操舵力のヌケを感じ、違和感を生じてしまう。
【0040】
逆に、自動運転作動時におけるドライバ入力によるθH−TH特性Ld上のオーバーライド判定値Tddが、操舵系のθH−THリサージュ波形Liの内側Tdlに設定されていると、自動運転作動時にドライバが操舵して、Tdlで手動操舵(リサージュ波形Li)に移行した際に、操舵力のカベを感じ、違和感を生じてしまう。
【0041】
従って、自動運転作動時におけるドライバ入力によるθH−TH特性Ld上のオーバーライド判定値Tddをリサージュ波形Li上のTdrに設定するようにして、違和感を感じることなく手動操舵(リサージュ波形Li)に移行できるようにするのである。
【0042】
次いで、S210に進み、ドライバの操舵トルクの絶対値|TH|がオーバーライド判定値の絶対値|Tdd|以上か否か判定し、|TH|≧|Tdd|の場合は、S211に進んで自動運転作動時にドライバによる操舵入力が生じたと判定し(オーバーライド成立)、ルーチンを抜ける。また、|TH|<|Tdd|の場合は、そのままルーチンを抜ける。
(実施の第2形態)
次に、
図5、
図6は、本発明の実施の第2形態を示し、実施の第1形態では、オーバーライド判定値を、操舵系のθH−THリサージュ波形に対する自動運転作動時におけるドライバ入力によるθH−TH特性の交点のトルクとなるように増減補正する例を示したが、本発明の実施の第2形態では、オーバーライド判定値が、操舵系のθH−THリサージュ波形上の点となるように自動運転作動時におけるドライバ入力によるθH−TH特性の変更を行うようにしたもので、その他の構成、作用は第1形態と同様であるので、説明は省略する。
【0043】
本実施の第2形態によるオーバーライド判定処理を、
図5のフローチャートで説明する。
【0044】
まず、S301で、操舵角θH、操舵トルクTHを検出し、また、必要に応じて車速V等で補正を行って、操舵系のθH−THリサージュ波形を設定する。
【0045】
次いで、S302に進み、ドライバ操舵の切り増し、切り戻し判定処理を行う。この切り増し、切り戻し判定は、例えば、以下のように行う。
・操舵の切り増しと判定する条件
「θH≧0、且つ、(dTH/dt)≧0の場合」、或いは、
「θH<0、且つ、(dTH/dt)<0の場合」
・操舵の切り戻しと判定する条件
「θH≧0、且つ、(dTH/dt)<0の場合」、或いは、
「θH<0、且つ、(dTH/dt)≧0の場合」
次に、S303に進み、切り増しか否か判定し、切り増しの場合には、S304〜S306に進み、切り戻しの場合には、S307〜S309に進む。
【0046】
S303で切り増しと判定されてS304に進むと、現在設定されているオーバーライド判定値Tudにおける操舵系のθH−THリサージュ波形上の交点を算出し、この交点を通過するように自動運転作動時におけるドライバ入力によるθH−TH特性を変更する。例えば、自動運転作動時におけるドライバ入力によるθH−TH特性が、
図6に示すような、線形特性で設定されている場合は、操舵角θHに対応するゲインを変更して特性の傾きを変更する。
【0047】
すなわち、
図6に示すように、切り増し時には、自動運転作動時におけるドライバ入力によるθH−TH特性Lu上のオーバーライド判定値Tudは、操舵系のθH−THリサージュ波形Liの外側Tuh、内側Tul、リサージュ波形Li上Turに設定されることがあり得る。
【0048】
自動運転作動時におけるドライバ入力によるθH−TH特性Lu上のオーバーライド判定値Tudが、操舵系のθH−THリサージュ波形Liの外側Tuhに設定されていると、自動運転作動時にドライバが操舵して、Tudで手動操舵(リサージュ波形Li)に移行した際に、操舵力のヌケを感じ、違和感を生じてしまう。
【0049】
従って、現在の自動運転作動時におけるドライバ入力によるθH−TH特性Luの特性で操舵系のθH−THリサージュ波形Liの外側に設定されるTuhが、操舵系のθH−THリサージュ波形Liの外側とならないように、自動運転作動時におけるドライバ入力によるθH−TH特性Luの特性を変更し、自動運転作動時におけるドライバ入力によるθH−TH特性Lu上のオーバーライド判定値Tudからリサージュ波形Liに違和感を感じることなく手動操舵(リサージュ波形Li)に移行できるようにするのである。
【0050】
例えば、自動運転作動時におけるドライバ入力によるθH−TH特性Luが、
図6に示すような、線形特性で設定されている場合は、操舵角θHに対応するゲインを変更して特性の傾きを小さくする(特性Lua参照)。
【0051】
逆に、自動運転作動時におけるドライバ入力によるθH−TH特性Lu上のオーバーライド判定値Tudが、操舵系のθH−THリサージュ波形Liの内側Tulに設定されていると、自動運転作動時にドライバが操舵して、Tudで手動操舵(リサージュ波形Li)に移行した際に、操舵力のカベを感じ、違和感を生じてしまう。
【0052】
従って、現在の自動運転作動時におけるドライバ入力によるθH−TH特性Luの特性で操舵系のθH−THリサージュ波形Liの内側に設定されるTulが、操舵系のθH−THリサージュ波形Liの内側とならないように、自動運転作動時におけるドライバ入力によるθH−TH特性Luの特性を変更し、自動運転作動時におけるドライバ入力によるθH−TH特性Lu上のオーバーライド判定値Tudからリサージュ波形Liに違和感を感じることなく手動操舵(リサージュ波形Li)に移行できるようにするのである。
【0053】
例えば、自動運転作動時におけるドライバ入力によるθH−TH特性Luが、
図6に示すような、線形特性で設定されている場合は、操舵角θHに対応するゲインを変更して特性の傾きを大きくする(特性Lub参照)。
【0054】
次いで、S305に進み、ドライバの操舵トルクの絶対値|TH|がオーバーライド判定値の絶対値|Tud|以上か否か判定し、|TH|≧|Tud|の場合は、S306に進んで自動運転作動時にドライバによる操舵入力が生じたと判定し(オーバーライド成立)、ルーチンを抜ける。また、|TH|<|Tud|の場合は、そのままルーチンを抜ける。
【0055】
S303で切り戻しと判定されてS307に進むと、現在設定されているオーバーライド判定値Tddにおける操舵系のθH−THリサージュ波形上の交点を算出し、この交点を通過するように自動運転作動時におけるドライバ入力によるθH−TH特性を変更する。例えば、自動運転作動時におけるドライバ入力によるθH−TH特性が、
図6に示すような、線形特性で設定されている場合は、操舵角θHに対応するゲインを変更して特性の傾きを変更する。
【0056】
すなわち、
図6に示すように、切り戻し時には、自動運転作動時におけるドライバ入力によるθH−TH特性Ld上のオーバーライド判定値Tddは、操舵系のθH−THリサージュ波形Liの外側Tdh、内側Tdl、リサージュ波形Li上Tdrに設定されることがあり得る。
【0057】
自動運転作動時におけるドライバ入力によるθH−TH特性Ld上のオーバーライド判定値Tddが、操舵系のθH−THリサージュ波形Liの外側Tdhに設定されていると、自動運転作動時にドライバが操舵して、Tddで手動操舵(リサージュ波形Li)に移行した際に、操舵力のヌケを感じ、違和感を生じてしまう。
【0058】
従って、現在の自動運転作動時におけるドライバ入力によるθH−TH特性Ldの特性で操舵系のθH−THリサージュ波形Liの外側に設定されるTdhが、操舵系のθH−THリサージュ波形Liの外側とならないように、自動運転作動時におけるドライバ入力によるθH−TH特性Ldの特性を変更し、自動運転作動時におけるドライバ入力によるθH−TH特性Ld上のオーバーライド判定値Tddからリサージュ波形Liに違和感を感じることなく手動操舵(リサージュ波形Li)に移行できるようにするのである。
【0059】
例えば、自動運転作動時におけるドライバ入力によるθH−TH特性Ldが、
図6に示すような、線形特性で設定されている場合は、操舵角θHに対応するゲインを変更して特性の傾きを小さくする(特性Lda参照)。
【0060】
逆に、自動運転作動時におけるドライバ入力によるθH−TH特性Ld上のオーバーライド判定値Tddが、操舵系のθH−THリサージュ波形Liの内側Tdlに設定されていると、自動運転作動時にドライバが操舵して、Tddで手動操舵(リサージュ波形Li)に移行した際に、操舵力のカベを感じ、違和感を生じてしまう。
【0061】
従って、現在の自動運転作動時におけるドライバ入力によるθH−TH特性Ldの特性で操舵系のθH−THリサージュ波形Liの内側に設定されるTdlが、操舵系のθH−THリサージュ波形Liの内側とならないように、自動運転作動時におけるドライバ入力によるθH−TH特性Ldの特性を変更し、自動運転作動時におけるドライバ入力によるθH−TH特性Ld上のオーバーライド判定値Tddからリサージュ波形Liに違和感を感じることなく手動操舵(リサージュ波形Li)に移行できるようにするのである。
【0062】
例えば、自動運転作動時におけるドライバ入力によるθH−TH特性が、
図6に示すような、線形特性で設定されている場合は、操舵角θHに対応するゲインを変更して特性の傾きを大きくする(特性Ldb参照)。
【0063】
次いで、S308に進み、ドライバの操舵トルクの絶対値|TH|がオーバーライド判定値の絶対値|Tdd|以上か否か判定し、|TH|≧|Tdd|の場合は、S309に進んで自動運転作動時にドライバによる操舵入力が生じたと判定し(オーバーライド成立)、ルーチンを抜ける。また、|TH|<|Tdd|の場合は、そのままルーチンを抜ける。
【0064】
このように本発明の実施の形態によれば、自動運転において、操舵系のθH−THリサージュ波形を算出し、該操舵系のθH−THリサージュ波形と自動運転作動時におけるドライバ入力によるθH−TH特性とを比較し、該比較結果に基づいて自動運転作動時にドライバによる操舵入力が生じたことを判定するオーバーライド判定値が操舵系のθH−THリサージュ波形上に一致するように補正し、ドライバ入力による操舵トルクと、補正されたオーバーライド判定値とを比較して自動運転の解除の判定を行う。このため、自動操舵中にドライバが操舵のオーバーライドをしたときに、ドライバに違和感を与えることなく、ドライバが操舵する通常時の操舵力特性を維持して手動運転に移行させることが可能となる。また、操舵の切り増し時と切り戻し時とで、それぞれに最適なオーバーライド判定値を設定して、精度良くドライバのオーバーライドを判定することができる。
【0065】
尚、本発明の実施の第1、第2形態共に、切り増し時と切り戻し時とで、それぞれオーバーライド判定値を設定するようにしているが、車両の仕様、操舵系の特性によっては切り増し時と切り戻し時とで同じオーバーライド判定値を設定するようにしても良い。また、本発明の実施の第1形態ではオーバーライド判定値の増減補正のみを行い、本発明の実施の第2形態では自動運転作動時におけるドライバ入力によるθH−TH特性の変更のみ行う例を説明したが、これらを組み合わせて、オーバーライド判定値の増減補正を行いつつ、自動運転作動時におけるドライバ入力によるθH−TH特性の変更を行うようにしても良い。