(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024072645
(43)【公開日】2024-05-28
(54)【発明の名称】操舵制御装置
(51)【国際特許分類】
B62D 6/00 20060101AFI20240521BHJP
B60W 50/00 20060101ALI20240521BHJP
B62D 101/00 20060101ALN20240521BHJP
B62D 113/00 20060101ALN20240521BHJP
【FI】
B62D6/00
B60W50/00
B62D101:00
B62D113:00
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022183603
(22)【出願日】2022-11-16
(71)【出願人】
【識別番号】000001247
【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト
(71)【出願人】
【識別番号】000003207
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100105957
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100068755
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 博宣
(72)【発明者】
【氏名】岡田 光太郎
(72)【発明者】
【氏名】板摺 一貴
【テーマコード(参考)】
3D232
3D241
【Fターム(参考)】
3D232CC20
3D232CC26
3D232CC46
3D232DA03
3D232DA04
3D232DA10
3D232DA23
3D232DA63
3D232DA76
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3D232DC08
3D232DC10
3D232DC28
3D232DC33
3D232DC34
3D232DD01
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3D232DE03
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3D232GG01
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3D241BA33
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3D241BC02
3D241CC17
3D241CE05
3D241DA52Z
3D241DB02Z
3D241DC43Z
(57)【要約】
【課題】操舵の制御性が低下することを抑制できるようにした操舵制御装置を提供する。
【解決手段】PU62は、上位ECUが設定した目標角の変化が右操舵方向の場合、目標角を右あそび補償量だけ補正する。そして、PU62は、操舵角を制御量として且つ補正した目標角を制御量の目標値とする制御を実行する。PU62は、車線の逸脱する側へのあそび補償量の大きさを小さい側に制限する。
【選択図】
図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
操舵装置を制御対象とする操舵制御装置であって、
前記操舵装置は、
ステアリング軸と、
前記ステアリング軸の回転に伴って転舵する車両の転舵輪と、
前記ステアリング軸を回転させるモータと、
を備え、
目標舵角変数取得処理、留意情報取得処理、目標舵角補正処理、制限処理、および舵角制御処理を実行するように構成され、
前記目標舵角変数取得処理は、目標舵角変数の値を取得する処理であり、
前記目標舵角変数は、前記転舵輪の転舵角を示す変数であり、
前記留意情報取得処理は、前記車両を走行させる上で留意すべき情報を取得する処理であり、
前記目標舵角補正処理は、前記目標舵角変数の値を、操舵方向に応じたあそび補償量だけ補正する処理であり、
前記操舵方向は、前記目標舵角変数の値が変化する方向であり、
前記制限処理は、前記留意すべき情報に応じて前記あそび補償量による前記目標舵角変数の値の補正を制限する処理であり、
前記舵角制御処理は、前記ステアリング軸の回転角度に応じた操舵角を制御量として且つ、前記目標舵角変数の値を前記制御量の目標値とする制御によって前記モータを操作する処理である操舵制御装置。
【請求項2】
前記制限処理は、前記あそび補償量の大きさを小さい側に制限する処理を含む請求項1記載の操舵制御装置。
【請求項3】
徐変処理を実行するように構成され、
前記徐変処理は、前記操舵方向の変化に応じて前記あそび補償量を徐々に変化させる処理であり、
前記制限処理は、前記あそび補償量の大きさを変化させる速度を小さい側に制限する処理を含む請求項1記載の操舵制御装置。
【請求項4】
前記留意情報取得処理は、前記車両の走行する車線に関する情報、前記車両に近接する車両に関する情報、および前記車両の走行方向前方における走行を妨げる物体に関する情報の3つのうちの少なくとも1つの情報を取得する処理を含む請求項1記載の操舵制御装置。
【請求項5】
前記舵角制御処理を自動操舵モードにおいて実行するように構成されて且つ、あそび変位算出処理、および基本量設定処理を実行するように構成され、
前記あそび変位算出処理は、前記操舵角の都度の変化に応じてあそび変位を算出する処理であり、
前記あそび変位は、前記操舵角の変化に対して前記転舵角が変化しない領域における位置を特定する量であり、
前記基本量設定処理は、前記自動操舵モードとなった時点における前記あそび変位に応じて、右操舵方向に応じたあそび基本量と、左操舵方向に応じたあそび基本量と、を前記操舵角を前記領域の端部の値とするための量に設定する処理であり、
前記制限処理は、前記あそび補償量の大きさを、前記あそび基本量の大きさよりも小さい値に制限する処理を含む請求項1記載の操舵制御装置。
【請求項6】
前記留意情報取得処理は、前記車両が車線を逸脱する旨の情報を取得する処理を含み、
前記制限処理は、前記車線を逸脱する旨の情報が取得されている場合、前記車線を逸脱する操舵方向に応じた前記あそび補償量による前記目標舵角変数の値の補正を制限する処理を含む請求項1記載の操舵制御装置。
【請求項7】
前記留意情報取得処理は、前記車両に近接する車両に関する情報を取得する処理を含み、
前記制限処理は、前記近接する車両へと近づく前記操舵方向に応じた前記あそび補償量による前記目標舵角変数の値の補正を制限する処理を含む請求項1記載の操舵制御装置。
【請求項8】
前記留意情報取得処理は、前記車両の走行方向前方における走行を妨げる物体に関する情報を取得する処理を含み、
前記制限処理は、前記物体へと近づく前記操舵方向に関する前記あそび補償量による前記目標舵角変数の値の補正を制限する処理である請求項1記載の操舵制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、操舵制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
たとえば下記特許文献1には、操舵方向に応じて目標操舵角を補正する制御装置が記載されている。この装置では、操舵予定方向が右操舵方向の場合、目標操舵角を、右操舵方向の値であるあそび量だけ補正する。あそび量は、操舵角が変化しても転舵輪の転舵角が変化しない量の最大値である。
【0003】
一方、車線の逸脱回避、障害物の回避等を目的とした操舵介入をする技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、上記あそび量による補正がなされている状態で、上記操舵介入がなされる場合において、操舵介入の操舵方向があそび量とは逆方向であると、操舵介入の制御性が低下することが懸念される。
【課題を解決するための手段】
【0006】
以下、上記課題を解決するための手段およびその作用効果について記載する。
1.操舵装置を制御対象とする操舵制御装置であって、前記操舵装置は、ステアリング軸と、前記ステアリング軸の回転に伴って転舵する車両の転舵輪と、前記ステアリング軸を回転させるモータと、を備え、目標舵角変数取得処理、留意情報取得処理、目標舵角補正処理、制限処理、および舵角制御処理を実行するように構成され、前記目標舵角変数取得処理は、目標舵角変数の値を取得する処理であり、前記目標舵角変数は、前記転舵輪の転舵角を示す変数であり、前記留意情報取得処理は、前記車両を走行させる上で留意すべき情報を取得する処理であり、前記目標舵角補正処理は、前記目標舵角変数の値を、操舵方向に応じたあそび補償量だけ補正する処理であり、前記操舵方向は、前記目標舵角変数の値が変化する方向であり、前記制限処理は、前記留意すべき情報に応じて前記あそび補償量による前記目標舵角変数の値の補正を制限する処理であり、前記舵角制御処理は、前記ステアリング軸の回転角度に応じた操舵角を制御量として且つ、前記目標舵角変数の値を前記制御量の目標値とする制御によって前記モータを操作する処理である操舵制御装置である。
【0007】
上記構成では、留意すべき情報に応じてあそび補償量による目標舵角変数の値の補正を制限する。留意すべき情報は、目標舵角変数の値に影響する情報であることから、留意すべき情報に応じて補正を制限することによって、その後の目標舵角変数の設定に応じた制御の制御性が、あそび補償量による補正によって低下する事態が生じることを抑制できる。
【0008】
2.前記制限処理は、前記あそび補償量の大きさを小さい側に制限する処理を含む上記1記載の操舵制御装置である。
上記構成では、あそび補償量の大きさを小さい側に制限することによって、目標舵角変数の値の補正量の大きさが過度に大きくなることを抑制できる。
【0009】
3.徐変処理を実行するように構成され、前記徐変処理は、前記操舵方向の変化に応じて前記あそび補償量を徐々に変化させる処理であり、前記制限処理は、前記あそび補償量の大きさを変化させる速度を小さい側に制限する処理を含む上記1または2記載の操舵制御装置である。
【0010】
上記構成では、あそび補償量の変化速度を小さい側に制限することによって、目標舵角変数の値の補正量が急激に変化することを抑制できる。
4.前記留意情報取得処理は、前記車両の走行する車線に関する情報、前記車両に近接する車両に関する情報、および前記車両の走行方向前方における走行を妨げる物体に関する情報の3つのうちの少なくとも1つの情報を取得する処理を含む上記1~3のいずれか1つに記載の操舵制御装置である。
【0011】
5.前記舵角制御処理を自動操舵モードにおいて実行するように構成されて且つ、あそび変位算出処理、および基本量設定処理を実行するように構成され、前記あそび変位算出処理は、前記操舵角の都度の変化に応じてあそび変位を算出する処理であり、前記あそび変位は、前記操舵角の変化に対して前記転舵角が変化しない領域における位置を特定する量であり、前記基本量設定処理は、前記自動操舵モードとなった時点における前記あそび変位に応じて、右操舵方向に応じたあそび基本量と、左操舵方向に応じたあそび基本量と、を前記操舵角を前記領域の端部の値とするための量に設定する処理であり、前記制限処理は、前記あそび補償量の大きさを、前記あそび基本量の大きさよりも小さい値に制限する処理を含む上記1~4のいずれか1つに記載の操舵制御装置である。
【0012】
あそび基本量は、操舵角の変化に対して転舵角が変化しない領域の端部にまで目標舵角変数の値を補正するものであることから、操舵に応じて転舵角を制御するうえで適切な補償量である。ただし、あそび基本量の大きさが大きい場合、あそび補償量の設定後における目標舵角変数の値の設定に応じた制御と干渉する懸念がある。そこで上記構成では、あそび補償量の大きさをあそび基本量の大きさよりも小さくする。これにより、あそび補償量の設定後に、その設定が目標舵角変数の値の設定に応じた制御と干渉する事態を抑制できる。
【0013】
6.前記留意情報取得処理は、前記車両が車線を逸脱する旨の情報を取得する処理を含み、前記制限処理は、前記車線を逸脱する旨の情報が取得されている場合、前記車線を逸脱する操舵方向に応じた前記あそび補償量による前記目標舵角変数の値の補正を制限する処理を含む上記1~5のいずれか1つに記載の操舵制御装置。
【0014】
上記構成では、車線を逸脱する操舵方向に応じたあそび補償量による目標舵角変数の値の補正を制限する。これにより、車線を逸脱する操舵がなされることを抑制できる。
7.前記留意情報取得処理は、前記車両に近接する車両に関する情報を取得する処理を含み、前記制限処理は、前記近接する車両へと近づく前記操舵方向に応じた前記あそび補償量による前記目標舵角変数の値の補正を制限する処理を含む上記1~6のいずれか1つに記載の操舵制御装置である。
【0015】
上記構成では、近接する車両へと近づく操舵方向に応じたあそび補償量による目標舵角変数の値の補正を制限する。これにより、近接する車両に近づく操舵がなされることを抑制できる。
【0016】
8.前記留意情報取得処理は、前記車両の走行方向前方における走行を妨げる物体に関する情報を取得する処理を含み、前記制限処理は、前記物体へと近づく前記操舵方向に関する前記あそび補償量による前記目標舵角変数の値の補正を制限する処理である上記1~7のいずれか1つに記載の操舵制御装置である。
【0017】
上記構成では、物体へと近づく操舵方向に関するあそび補償量による目標舵角変数の値の補正を制限する。これにより、物体に近づく操舵がなされることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【
図1】第1の実施形態にかかる操舵システムの構成を示すブロック図である。
【
図2】同実施形態にかかる操舵角と転舵角との関係を示す図である。
【
図3】同実施形態にかかる制御装置が実行する処理の手順を示す流れ図である。
【
図4】同実施形態にかかる制御装置が実行する処理の手順を示す流れ図である。
【
図5】同実施形態にかかる逸脱回避制御を例示する図である。
【
図6】同実施形態にかかる制御装置が実行する処理の手順を示す流れ図である。
【
図7】第2の実施形態にかかる制御装置が実行する処理の手順を示す流れ図である。
【
図8】(a)および(b)は、近接車両が存在する例を示す図。
【
図9】第3の実施形態にかかる制御装置が実行する処理の手順を示す流れ図である。
【
図10】第4の実施形態にかかる制御装置が実行する処理の手順を示す流れ図である。
【
図11】同実施形態にかかる制御装置が実行する処理の手順を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
<第1の実施形態>
以下、第1の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
「前提構成」
図1に示す操舵装置10は、ステアリングホイール12を備える。ステアリングホイール12には、ステアリング軸14が連結されている。ステアリング軸14のうちのステアリングホイール12とは逆側の端部は、ベベルギア部16の入力軸に連結されている。ベベルギア部16の出力軸は、動力伝達軸18を介して油圧パワーステアリング装置20の入力軸に連結されている。油圧パワーステアリング装置20のセクター軸は、ピットマンアーム22の一方の端部に連結されている。ピットマンアーム22のもう一方の端部は、ドラッグリンク24の一方の端部に連結されている。ドラッグリンク24のもう一方の端部は、ナックルアーム26の一方の端部に連結されている。ナックルアーム26のもう一方の端部は、右の転舵輪40(R)のキングピン軸28に連結されている。右の転舵輪40(R)のキングピン軸28と、左の転舵輪40(L)のキングピン軸28とは、タイロッドアーム30およびタイロッド32によって連結されている。
【0020】
モータ50の回転動力は、ステアリング軸14に伝達される。モータ50は、一例として、同期電動機である。モータ50の端子には、インバータ52の出力電圧が印加される。
【0021】
操舵制御装置60は、操舵装置10を制御対象とする。操舵制御装置60は、制御対象の制御のために、回転角センサ70によって検出されるモータ50の回転角度θmを参照する。また、操舵制御装置60は、モータ50の各端子を流れる電流iu,iv,iwを参照する。電流iu,iv,iwは、たとえばインバータ52の各レッグに設けられたシャント抵抗の電圧降下量として検出されてもよい。操舵制御装置60は、ネットワーク72を介して、車速センサ84によって検出される車速Vを参照する。
【0022】
操舵制御装置60は、ネットワーク72を介して上位ECU80と通信可能となっている。上位ECU80は、ステアリングホイール12の操作による操舵の指示とは独立に、車両の操舵に介入するための指令を生成する処理を実行する。換言すれば、上位ECU80は、自動操舵処理を実行する。本実施形態の自動操舵処理は、運転者によるステアリングホイール12の操作によって車両が車線を逸脱しそうな場合に、その状況を解消すべく操舵介入をする処理である。上位ECU80は、自動操舵処理を実行するために、カメラ82によって撮影された車両の周囲の画像データを取得する。また、上位ECU80は、インターフェース86を介して運転者によって入力された自動操舵処理の実行の可否の意思表示等を把握する。
【0023】
操舵制御装置60は、PU62および記憶装置64を備えている。PU62は、CPU、GPU、およびTPU等のソフトウェア処理装置である。記憶装置64は、電気的に書き換え不可能な不揮発性メモリであってもよい。また記憶装置64は、電気的に書き換え可能な不揮発性メモリ、およびディスク媒体等の記憶媒体であってもよい。操舵制御装置60は、記憶装置64に記憶されたプログラムをPU62が実行することによって、制御対象を制御する処理を実行する。
【0024】
「操舵装置10の特性」
上述の操舵装置10は、複雑なリンク機構を有することに起因して、ステアリング軸14の回転に対して転舵輪40が回転しないいわゆるあそびが大きい。
【0025】
図2に、操舵角θhと転舵角θtとの関係を示す。ここで、操舵角θhは、ステアリング軸14の回転角度である。一方、転舵角θtは、転舵輪40に関するタイヤの切れ角である。また、
図2に記載の中立位置Oは、操舵角θhおよび転舵角θtの双方がゼロである点である。これは、操舵角θhおよび転舵角θtの双方ともに直進方向を示すことを意味する。なお、以下では、右旋回方向の回転角を正として且つ、左旋回方向の回転角を負とする。
【0026】
図2に示すように、中立位置Oから操舵角θhを右旋回方向に変化させても、点Aに到達するまでは転舵角θtは変化しない。そして、操舵角θhが点Aよりさらに大きい値となると、転舵角θtが増加する。
【0027】
また、点Bにおいて操舵角θhを減少させても、転舵角θtは変化しない。換言すれば、点Bにおいて操舵方向を左側に切り替えても、転舵角θtは変化しない。なお、操舵方向とは、ステアリング軸14の回転速度が示す方向である。そして操舵角θhが点Cを超えてさらに小さい値となると、転舵角θtが減少する。換言すれば、操舵角θhが、負の値であって、その絶対値を点Cを超えてさらに大きくすると、転舵角θtが減少する。
【0028】
そして、転舵角θtがゼロとなる点Dにおいて、操舵角θhは負の値となる。
点Eは、転舵角θtがゼロとなった後にも操舵角θhを左操舵方向にさらに変位させることによって得られた値である。操舵角θhを点Eにおいて増加させても、操舵角θhが点Fに到達するまでは転舵角θtは変化しない。操舵角θhが点Fを超えてさらに大きくなると、転舵角θtが増加する。
【0029】
このように、たとえば点Bに位置する場合、点Bと点Cとの間で操舵角θhが変化しても、転舵角θtは変化しない。またたとえば、点Eに位置する場合、点Eと点Fとの間で操舵角θhが変化しても、転舵角θtは変化しない。このように、操舵装置10のあそびに起因して、操舵角θhの変化に対して転舵角θtが変化しない領域が存在する。ただし、この領域は、操舵角θhの固定した値を有する領域ではなく、操舵角θhの変化の履歴によって変わり得る領域である。
【0030】
点Bから点Cへの操舵角θhの変位は、右旋回からの切り戻しにおいて生じる。また、点Eから点Fへの操舵角θhの変位は、左旋回からの切り戻しにおいて生じる。これらの切り戻し時における操舵角θhの変化に対して転舵角θtが変化しない領域の長さを、
図2には、「α」と記載している。「α」は、記憶装置64に予め記憶されている。「α」は、たとえば、固定値であってもよい。またたとえば、「α」は、都度更新される値であってもよい。「α」の更新処理は、たとえば以下のようにして実行できる。
【0031】
1.PU62は、車両の停止時に、モータ50の回転角を制御してステアリング軸14を回転させる。
2.PU62は、モータ50の回転に対してモータ50に流れる電流が閾値を超える直前におけるモータ50の回転角によって、上記領域の端部を特定する。
【0032】
PU62は、上記「1」および「2」のモータ50の回転角の制御を、右回転および左回転の双方に行うことによって、「α」を推定する。PU62は、推定した「α」によって、記憶装置64に記憶した「α」を更新する。PU62は、たとえば、推定した「α」を、記憶装置64に記憶してもよい。またたとえば、PU52は、推定した「α」と、記憶装置64に記憶されていた「α」との加重平均処理値を、記憶装置64に新たに記憶してもよい。
【0033】
「あそび基本量の設定」
上記領域は、操舵角θhの変化に対する転舵角θtの変化の応答性を低下させる要因となる。そのため、本実施形態では、あそび補償量によって応答性の低下の抑制を図る。ここでは、まず、あそび補償量を算出するための基本となる量であるあそび基本量の設定について説明する。
【0034】
図3に、あそび基本量の設定に関する処理の手順を示す。
図3に示す処理は、記憶装置64に記憶されたプログラムをPU62がたとえば所定周期で繰り返し実行することによって実現される。なお、以下では、先頭に「S」が付与された数字によって各処理のステップ番号を表現する。
【0035】
図3に示す一連の処理において、PU62は、操舵角θhを取得する(S10)。操舵角θhは、PU62によって回転角度θmの積算処理によって算出される。次にPU62は、あそび変位を算出するための変数Xを以下の式にて算出する(S12)。
【0036】
X←Δα(n-1)+(θh-θh(n-1))
上記の式において、「n-1」は、
図3に示す一連の処理の実行タイミングの前回の実行タイミングにおける値であることを意味する。すなわち、「Δα(n-1)」は、
図3に示す一連の処理の前回の実行タイミングにおけるあそび変位Δαであることを意味する。また、「θh(n-1)」は、
図3に示す一連の処理の前回の実行タイミングにおけるS10の処理において取得された値であることを意味する。
【0037】
図2に、あそび変位Δαを例示する。
図2には、中立位置Oから操舵角θhを右にあそび変位Δαだけ切ったことにより、操舵角θhが点Pの位置に達した状態を示している。
図3に戻り、PU62は、変数Xの値が「-α/2」以上であって且つ「α/2」以下であるか否かを判定する(S14)。PU62は、S14の処理において肯定判定する場合、あそび変位Δαに、変数Xの値を代入する(S16)。
【0038】
一方、PU62は、S14の処理において否定判定する場合、変数Xの値が「α/2」よりも大きいか否かを判定する(S18)。PU62は、変数Xの値が「α/2」よりも大きいと判定する場合(S18:YES)、あそび変位Δαに、「α/2」を代入する(S20)。この処理は、たとえば
図2において点Aを超えて操舵角θhが大きく右に切られた状況に対応する。その場合、あそび変位Δαは、操舵角θhの変化に対して転舵角θtが変化しない領域のうちの右操舵方向の端部に位置する。領域の長さが「α」であり、領域の中央を「0」と定義すると、上記領域のうちの右操舵方向の端部のあそび変位Δαは、「α/2」となる。
【0039】
一方、PU62は、S18の処理において否定判定する場合、あそび変位Δαに、「-α/2」を代入する(S22)。
PU62は、S16,S20,S22の処理を完了する場合、自動操舵モードに切り替わったか否かを判定する(S24)。自動操舵モードは、上述の自動操舵処理を実行するモードである。自動操舵モードにおいては、上位ECU80が操舵制御装置60に目標角θt*を出力する。目標角θt*は、転舵輪40の転舵角の目標値を示す変数である。ただし、目標角θt*の変化量は、
図2に示した点Fおよび点B間、または点Cおよび点E間において、操舵角θhの変化量と等しくなるように定量化されている。
【0040】
PU62は、切り替わったと判定する場合(S24:YES)、右あそび基本量αR0および左あそび基本量αL0を設定する(S26)。すなわち、PU62は、右あそび基本量αR0に、「α/2-Δα」を代入する。また、PU62は、左あそび基本量αL0に、「-α/2-Δα」を代入する。
【0041】
自動操舵モードに切り替わった時点で、たとえば、あそび変位Δαが
図2に示した点Pに位置する場合、目標角θt*の変化が右操舵方向であっても、操舵角θhが「α/2-Δα」だけ変化するまでは、転舵角は変化しない。そのため、目標角θt*の変化に対する転舵角の応答性を高める上では、目標角θt*の右操舵方向への変化に伴って、目標角θt*を開ループ制御によって、「α/2-Δα」だけ補正することが望ましい。そのため、PU62は、右あそび基本量αR0に「α/2-Δα」を代入する。また、あそび変位Δαが点Pに位置する場合、目標角θt*が左操舵方向に変化しても、操舵角θhが「-α/2-Δα」だけ変化するまでは、転舵角は変化しない。そのため、目標角θt*の変化に対する転舵角の応答性を高める上では、目標角θt*の左操舵方向への変化に伴って、目標角θt*を開ループ制御によって、「-α/2-Δα」だけ補正することが望ましい。そのため、PU62は、左あそび基本量αL0に「-α/2-Δα」を代入する。
【0042】
PU62は、S26の処理を完了する場合と、S24の処理において否定判定する場合と、には、
図3に示した一連の処理を一旦終了する。
「あそび補償量の設定」
図4に、あそび補償量の設定に関する処理の手順を示す。
図4に示す処理は、自動操舵モードにおいて、記憶装置64に記憶されたプログラムをPU62がたとえば所定周期で繰り返し実行することによって実現される。
【0043】
図4に示す一連の処理において、PU62は、まず、フラグF1が「1」であるか否かを判定する(S30)。フラグF1は、「1」である場合に、車両が車線を逸脱することを抑制するための操舵介入処理を実行していることを示す。フラグF1は、「0」である場合に、上記操舵介入処理を実行していないことを示す。
【0044】
PU62は、フラグF1が「0」であると判定する場合(S30:NO)、上位ECU80から逸脱回避制御の開始通知を受信したか否かを判定する(S32)。開始通知は、操舵介入によって車線の逸脱を抑制する制御を開始した際に通知される。なお、この際、上位ECU80は、逸脱回避の操舵方向をも通知する。PU62は、開始通知を受信したと判定する場合(S32:YES)、フラグF1に「1」を代入する(S34)。そして、PU62は、上位ECU80による逸脱回避の操舵方向が右操舵方向であるか否かを判定する(S36)。
【0045】
PU32は、右操舵方向であると判定する場合(S36:YES)、S38に移行する。PU62は、S38の処理において、右あそび補償量αRに右あそび基本量αR0を代入して且つ、左あそび補償量αLに「0」を代入する。一方、PU32は、左操舵方向であると判定する場合(S36:NO)、S40に移行する。PU62は、S40の処理において、右あそび補償量αRに「0」を代入して且つ、左あそび補償量αLに左あそび基本量αL0を代入する。
【0046】
一方、PU62は、フラグF1が「1」であると判定する場合(S30:YES)、上位ECU80から逸脱回避制御終了通知を受信したか否かを判定する(S42)。逸脱回避制御終了通知は、逸脱回避のための操舵介入が終了したときに上位ECU80から出力される。逸脱回避制御終了通知は、操舵介入自体が終了したことを通知するものではない。以下、
図5に基づきこれについて説明する。
【0047】
図5に、自車両VCが右側により過ぎて車線を逸脱しそうになった場合を示す。換言すれば、自車両VCが右側の白線100により過ぎた場合を示す。この場合、時刻t1に、上位ECU80から逸脱回避制御開始通知が出力される。時刻t2には、上位ECU80から逸脱回避制御終了通知が出力される。時刻t1~t2の期間は、操舵方向が左側であるか転舵角が左旋回側の値となって操舵角が一定となっている期間である。ただし、フィードバック制御による転舵角の微小な変動は無視する。時刻t2における転舵角を維持する場合、自車両VCは車線の左側へと近づくことになる。そこで、上位ECU80は、自車両VCを車線に沿って走行させるべく、時刻t2~t3までさらに操舵介入を実行する。ただし、時刻t2~t3の期間は、逸脱回避制御の終了後の処理となっている。すなわち、時刻t1~t2の期間は、上位ECU80が自車両VCを左側に寄せる制御を実行している期間を示す。一方、時刻t2~t3の期間は、上位ECU80が左側に寄せる制御の後に自車両VCを車線に対して真っすぐに走行させる制御を実行している期間を示す。
【0048】
図4に戻り、PU62は、逸脱回避制御終了通知を受信したと判定する場合(S42:YES)、フラグF1に「0」を代入する(S44)。PU42は、S44の処理を完了する場合と、S32の処理において否定判定する場合と、には、S46の処理に移行する。PU62は、S46の処理において、右あそび補償量αRに右あそび基本量αR0を代入して且つ、左あそび補償量αLに左あそび基本量αL0を代入する。
【0049】
なお、PU62は、S38,S40,S46の処理を完了する場合、
図4に示す一連の処理を一旦終了する。
「自動操舵モードにおける転舵角の制御」
図6に、転舵角の制御に関する処理の手順を示す。
図6に示す処理は、自動操舵モードにおいて、記憶装置64に記憶されたプログラムをPU62がたとえば所定周期で繰り返し実行することによって実現される。
【0050】
図6に示す一連の処理において、PU62は、まず上位ECU80が出力する目標角θt*を取得する(S50)。次にPU62は、目標角θt*の変化が正であるか否かを判定する(S52)。換言すれば、PU62は、目標角θt*の変化方向が、右操舵方向であるか否かを判定する。目標角θt*の変化方向が右操舵方向であることは、上位ECU80が目標角θt*を通じて右操舵を指示していることを意味する。
図6には、
図6にかかる一連の処理の1つ前の実行タイミングにおけるS50の処理によって取得した目標角θt*を、「θt*(n-1)」と記載している。
【0051】
PU62は、目標角θt*の変化が正であると判定する場合(S52:YES)、あそび補償量Δ0に、右あそび補償量αRを代入する(S54)。
一方、PU62は、S52の処理において否定判定する場合、目標角θt*の変化が負であるか否かを判定する(S56)。換言すれば、PU62は、目標角θt*の変化方向が、左操舵方向であるか否かを判定する。PU62は、目標角θt*の変化が負であると判定する場合(S56:YES)、あそび補償量Δ0に、左あそび補償量αLを代入する(S58)。
【0052】
PU62は、S56の処理において否定判定する場合、あそび補償量Δ0に「0」を代入する(S60)。
PU62は、S54,S58,S60の処理を完了する場合、あそび補償量Δ0の変化速度の大きさを小さい側に制限するガード処理を施す(S62)。ガード処理後の値が、あそび補償量Δである。
図6に示す一連の処理の前回の実行タイミングにおけるあそび補償量Δを、「Δ(n-1)」とすると、S62の処理の出力は、以下となる。
【0053】
(Δ0/|Δ0|)・MIN(Δth |Δ0-Δ(n-1)|)+Δ(n-1)
ここで、上限値Δthは、
図6に示す処理の実行周期当たりのあそび補償量Δの変化量の大きさの最大値を規定する。
【0054】
次にPU62は、目標角θt*にあそび補償量Δを加算した値を、目標角θt*に代入する(S64)。次にPU62は、操舵角θhを取得する(S66)。そして、PU62は、操舵角θhを制御量として且つ、目標角θt*を制御量の目標値とするフィードバック制御の操作量を算出する(S68)。操作量は、モータ50のトルクであってもよい。次にPU62は、操作量に応じてモータ50を制御すべく、インバータ52に操作信号MSを出力する(S70)。これにより、たとえば操作量がモータ50のトルクの場合、モータ50のトルクが操作量となるように、インバータ52の出力電圧が操作される。この処理は、たとえば電流iu,iv,iwを入力として実行されてもよい。
【0055】
なお、PU62は、S70の処理を完了する場合、
図6に示す一連の処理を一旦終了する。ちなみに、S50~S60の処理を実行する周期内に、S62~S70の処理を複数回実行するようにしてもよい。その場合、S62の処理の前回の実行タイミングにおけるあそび補償量Δを、「Δ(n-1)」とする。これにより、目標角θt*が変化しなくなる前にあそび補償量Δをあそび補償量Δ0に収束させる確実性を高めることができる。
【0056】
「本実施形態の作用および効果」
PU62は、自動操舵モードに切り替わった時点において、右あそび基本量αR0および左あそび基本量αL0を設定する。そして、目標角θt*が右操舵方向に変化する際に右あそび基本量αR0に応じた右あそび補償量αRに応じて目標角θt*を補正する。また、目標角θt*が左操舵方向に変化する際に左あそび基本量αL0に応じた左あそび補償量αLに応じて目標角θt*を補正する。
【0057】
右あそび補償量αRを右あそび基本量αR0として且つ、左あそび補償量αLを左あそび基本量αL0とするのであれば、操舵角θhを目標角θt*に制御することにより、転舵角を目標角θt*に応じて高精度に制御できる。ただし、たとえば、
図5に例示する時刻t1~t2の期間において、制御の微調整によって目標角θt*の変化が右操舵方向となる可能性がある。そしてその場合に、あそび補償量Δを右あそび基本量αR0としたのでは、車線の逸脱を抑制する制御をする上で安定性に欠ける懸念がある。そこで、PU62は、その場合の右あそび補償量αRをゼロとした。これにより、車線の逸脱を抑制する制御の安定性を確保できる。
【0058】
<第2の実施形態>
以下、第2の実施形態について、第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【0059】
本実施形態では、自動運転処理として、車両が車線に沿って走行するように、上位ECU80が常時操舵介入する処理を想定する。
図7に、本実施形態にかかるあそび補償量の設定に関する処理の手順を示す。
図7に示す処理は、記憶装置64に記憶されたプログラムをPU62がたとえば所定周期で繰り返し実行することにより実現される。
【0060】
図7に示す一連の処理において、PU62は、まずフラグF2が「1」であるか否かを判定する(S80)。フラグF2は、自車両に近接する車両が存在する場合に「1」となる。フラグF2は、自車両に近接する車両が存在しない場合に「0」となる。PU62は、フラグF2が「0」であると判定する場合(S80:NO)、上位ECU80から自車両に近接する車両に関する情報を取得したか否かを判定する(S82)。すなわち、本実施形態では、上位ECU80は、カメラ82による画像データ等に基づき、自車両に近接する車両の有無を常時監視している。そして、上位ECU80は、近接する車両が存在する場合、その旨、および近接する車両の位置情報を操舵制御装置60に通知する。
【0061】
PU62は、近接する車両に関する情報を取得する場合(S82:YES)、フラグF2に「1」を代入する(S84)。そして、PU62は、取得した情報に基づき、近接する車両が自車両の左側に存在するか否かを判定する(S86)。PU62は、近接する車両が自車両の左側に存在すると判定する場合(S86:YES)、S88の処理に移行する。PU62は、S88の処理において、右あそび補償量αRに、右あそび基本量αR0を代入して且つ、左あそび補償量αLに「0」を代入する。
【0062】
一方、PU62は、近接する車両が自車両の右側に存在すると判定する場合(S86:NO)、S90の処理に移行する。PU62は、S90の処理において、右あそび補償量αRに、「0」を代入して且つ、左あそび補償量αLに左あそび基本量αL0を代入する。
【0063】
一方、PU62は、フラグF2が「1」であると判定する場合(S80:YES)、上位ECU80からの通知に基づき、近接する車両が存在しなくなったか否かを判定する(S92)。ここで、上位ECU80は、たとえば、自車両の走行車線に隣接する車線において自車両から所定距離以内に車両が存在しない場合に、近接する車両が存在しなくなった旨を操舵制御装置60に通知するものとする。
【0064】
PU62は、近接する車両が存在しなくなったと判定する場合(S92:YES)、フラグF2に「0」を代入する(S94)。そしてPU62は、S94の処理を完了する場合と、S82の処理において否定判定する場合と、には、S96の処理に移行する。PU62は、S96の処理において、右あそび補償量αRに右あそび基本量αR0を代入して且つ、左あそび補償量αLに左あそび基本量αL0を代入する。
【0065】
PU62は、S88,S90,S96の処理を完了する場合と、S92の処理において否定判定する場合と、には、
図7に示す一連の処理を一旦終了する。
「本実施形態の作用および効果」
図8に、自車両VCが走行する車線L1に隣接する車線L2を近接車両VCnが走行している状況を示す。
図8(a)は、車線L1,L2が右方向にカーブしている場合を示す。
図8(b)は、車線L1,L2が直進走行経路である場合を示す。
図8(a)および
図8(b)のいずれも、自車両VCが走行する車線L1の右側の車線L2を近接車両VCnを走行している例である。
【0066】
この場合、上位ECU80は操舵制御装置60に、隣接する車両が存在する旨、およびその位置情報を送信する。これにより、PU62は、右あそび補償量αRをゼロとする。そのため、上位ECU80が車両を車線に沿って走行させるべく都度設定する目標角θt*が右操舵方向に変化した場合に、あそび補償量Δ0はゼロとされる。そのため、ステアリング軸14が、隣接する車両に近づく側に急激に回転することを抑制できる。
【0067】
<第3の実施形態>
以下、第3の実施形態について、第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【0068】
本実施形態では、自動運転処理として、車両が車線に沿って走行するように、上位ECU80が常時操舵介入する処理を想定する。
図9に、本実施形態にかかるあそび補償量の設定に関する処理の手順を示す。
図9に示す処理は、記憶装置64に記憶されたプログラムをPU62がたとえば所定周期で繰り返し実行することにより実現される。
【0069】
図9に示す一連の処理において、PU62は、まずフラグF3が「1」であるか否かを判定する(S100)。フラグF3は、「1」である場合に、自車両の走行方向前方に走行を妨げる物体が存在することを示す。フラグF3は、「0」である場合に、自車両の走行方向前方に走行を妨げる物体が存在しないことを示す。PU62は、フラグF3が「0」であると判定する場合(S100:NO)、上位ECU80から走行方向前方の障害物に関する情報を取得したか否かを判定する(S102)。すなわち、本実施形態では、上位ECU80は、カメラ82による画像データ等に基づき、自車両の走行方向前方に、車両の走行を妨げる物体が存在するか否かを常時監視している。そして、上位ECU80は、障害物が存在する場合、その旨、および障害物の位置情報を操舵制御装置60に通知する。
【0070】
PU62は、障害物に関する情報を取得する場合(S102:YES)、フラグF3に「1」を代入する(S104)。そして、PU62は、取得した情報に基づき、障害物が左側に存在するか否かを判定する(S106)。PU62は、障害物が左側に存在すると判定する場合(S106:YES)、S108の処理に移行する。PU62は、S108の処理において、右あそび補償量αRに、右あそび基本量αR0を代入して且つ、左あそび補償量αLに「0」を代入する。
【0071】
一方、PU62は、障害物が自車両の右側に存在すると判定する場合(S106:NO)、S110の処理に移行する。PU62は、S110の処理において、右あそび補償量αRに、「0」を代入して且つ、左あそび補償量αLに左あそび基本量αL0を代入する。
【0072】
一方、PU62は、フラグF3が「1」であると判定する場合(S100:YES)、上位ECU80からの通知に基づき、障害物が存在しなくなったか否かを判定する(S112)。ここで、上位ECU80は、たとえば、自車両の走行方向前方における所定距離以内と、自車両から側方に規定距離以内に障害物が存在しない場合に、障害物が存在しなくなった旨を操舵制御装置60に通知するものとする。
【0073】
PU62は、障害物が存在しなくなったと判定する場合(S112:YES)、フラグF3に「0」を代入する(S114)。そしてPU62は、S114の処理を完了する場合と、S102の処理において否定判定する場合と、には、S116の処理に移行する。PU62は、S116の処理において、右あそび補償量αRに右あそび基本量αR0を代入して且つ、左あそび補償量αLに左あそび基本量αL0を代入する。
【0074】
PU62は、S108,S110,S116の処理を完了する場合と、S112の処理において否定判定する場合と、には、
図9に示す一連の処理を一旦終了する。
<第4の実施形態>
以下、第4の実施形態について、第2の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【0075】
本実施形態では、近接する車両が存在する場合にあそび補償量Δの大きさを小さい側に制限する代わりに、あそび補償量Δの変化速度を小さい側に制限する。
図10に、本実施形態にかかるあそび補償量の設定に関する処理の手順を示す。
図10に示す処理は、記憶装置64に記憶されたプログラムをPU62がたとえば所定周期で繰り返し実行することにより実現される。なお、
図10において、
図7に示した処理に対応する処理については、便宜上、同一のステップ番号を付与する。
【0076】
図10に示す一連の処理において、PU62は、左側に近接車両が存在すると判定する場合(S86:YES)、フラグFLに「1」を代入する(S88a)。フラグFLは、左側に近接車両が存在する場合に「1」を示す。フラグFLは、左側に近接車両が存在しない場合に「0」を示す。一方、PU62は、右側に近接車両が存在すると判定する場合(S86:NO)、フラグFRに「1」を代入する(S90a)。フラグFRは、右側に近接車両が存在する場合に「1」を示す。フラグFRは、右側に近接車両が存在しない場合に「0」を示す。
【0077】
一方、PU62は、近接車両が存在しなくなったと判定する場合(S92:YES)、フラグF2,FL,FRに、それぞれ「0」を代入する(S94a)。
なお、PU62は、S88a,S90a,S94aの処理を完了する場合と、S82,S92の処理において否定判定する場合と、には、S96の処理に移行する。
【0078】
図11に、転舵角の制御に関する処理の手順を示す。
図11に示す処理は、自動操舵モードにおいて、記憶装置64に記憶されたプログラムをPU62がたとえば所定周期で繰り返し実行することによって実現される。なお、
図11に示す処理において、
図6に示した処理に対応する処理については、便宜上、同一のステップ番号を付与している。
【0079】
図11に示す一連の処理において、PU62は、目標角θt*の変化が右操舵方向であると判定する場合(S52:YES)、フラグFRが「1」であるか否かを判定する(S120)。PU62は、フラグFRが「1」であると判定する場合(S120:YES)、上限値Δthに、制限値Δsを代入する(S122)。一方、PU62は、フラグFRが「0」であると判定する場合(S120:NO)、上限値Δthに、通常値Δlを代入する(S124)。通常値Δlは、制限値Δsよりも大きい値に設定されている。
【0080】
PU62は、S122,S124の処理を完了する場合、S54の処理に移行する。
一方、PU62は、目標角θt*の変化が左操舵方向であると判定する場合(S56:YES)、フラグFLが「1」であるか否かを判定する(S126)。PU62は、フラグFLが「1」であると判定する場合(S126:YES)、上限値Δthに、制限値Δsを代入する(S128)。一方、PU62は、フラグFLが「0」であると判定する場合(S126:NO)、上限値Δthに、通常値Δlを代入する(S130)。
【0081】
PU62は、S128,S130の処理を完了する場合、S58の処理に移行する。
「本実施形態の作用および効果」
PU62は、右側に近接車両が存在する場合に目標角θt*の変化が右操舵方向の場合、あそび補償量Δをあそび補償量Δ0に近づける速さを小さい側に制限する。これにより、近接車両に近づく側への車両の制御が急激になされる事態を抑制できる。
【0082】
<対応関係>
上記実施形態における事項と、上記「課題を解決するための手段」の欄に記載した事項との対応関係は、次の通りである。以下では、「課題を解決するための手段」の欄に記載した解決手段の番号毎に、対応関係を示している。[1,4]目標舵角変数取得処理は、S50の処理に対応する。留意情報取得処理は、
図4のS32の処理、
図7および
図10のS82,S86の処理、
図9のS102,S106の処理に対応する。目標舵角補正処理は、S64の処理に対応する。制限処理は、
図4のS38,S40の処理、
図7のS88,S90の処理、
図9のS108,S110の処理、
図11のS122,128の処理に対応する。舵角制御処理は、S68,S70の処理に対応する。[2]制限処理は、
図4のS38,S40の処理、
図7のS88,S90の処理、
図9のS108,S110の処理に対応する。[3]制限処理は、
図11のS122,128の処理に対応する。[5]あそび変位算出処理は、S10~S22の処理に対応する。基本量設定処理は、S24,S26の処理に対応する。[6]制限処理は、
図4のS38,S40の処理に対応する。[7]制限処理は、
図7のS88,S90の処理、
図11のS122,128の処理に対応する。[8]
図9のS108,S110の処理に対応する。
【0083】
<その他の実施形態>
なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態および以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
【0084】
「留意情報取得処理について」
・留意情報取得処理によって取得される情報としては、上述した情報に限らない。たとえば、走行する路面の端部が崖に面している旨の情報であってもよい。
【0085】
「制限処理について」
・あそび補償量の大きさを小さい側に制限する処理としては、ゼロに制限する処理に限らない。たとえば、S38の処理において、左あそび補償量αLの大きさを、ゼロよりも大きく且つ左あそび基本量αL0の大きさよりも小さい値としてもよい。
【0086】
・
図7に例示した処理においては、自車両が走行する方向の車線の数を2個と想定したが、これに限らない。3個以上であってもよい。その場合、近接車両が自車両の右側および左側の双方に存在することもあり得る。その場合、右あそび補償量αRおよび左あそび補償量αLの双方を「0」としてもよい。ただし、これに限らない。たとえば、
図8(a)のように、右側にカーブした走行経路の場合、右あそび補償量αRについては、右あそび基本量αR0としてもよい。
【0087】
・近接車両の有無に応じた補正を、走行経路の曲率半径が直進閾値以上であるか否かで切り替えてもよい。すなわちたとえば、曲率半径が直進閾値未満である
図8(a)に示す例と、曲率半径が直進閾値以上である
図8(b)に示す例とで、制限の仕方を変更してもよい。すなわち、たとえば、
図8(b)に示す例の場合、右あそび補償量αRをゼロとしつつも、
図8(a)に示す例の場合、右あそび補償量αRの大きさをゼロよりも大きく右あそび基本量αR0の大きさよりも小さくしてもよい。
【0088】
・あそび補償量Δの変化速度の大きさを小さい側に制限する処理を、車線の逸脱回避制御を実行しているときに適用してもよい。
・あそび補償量Δの変化速度の大きさを小さい側に制限する処理を、車両の走行方向前方に障害物が存在する場合に適用してもよい。
【0089】
・あそび補償量Δの大きさを小さい側に制限する処理と、あそび補償量Δの変化速度の大きさを小さい側に制限する処理との双方を実行してもよい。
「目標舵角変数について」
・目標舵角変数としては、転舵輪40の転舵角を、ステアリング軸14の回転角度に換算した値に限らない。たとえば転舵角自体としてもよい。その場合、S68の処理においては、操舵角θhを転舵角に換算した値を制御量として且つ、目標角を制御量の目標値とする処理を実行すればよい。
【0090】
「徐変処理について」
・たとえば、目標角θt*が変化しなくなった時点で、あそび補償量Δがあそび補償量Δ0に到達していない場合、あそび補償量Δがあそび補償量Δ0に到達するまではあそび補償量Δを変化させてもよい。これは、たとえば、目標角θt*が右操舵方向に変化している状態から変化しなくなった状態に移行した場合に、あそび補償量Δを右あそび補償量αRまで変化させることを意味する。
【0091】
・S62の処理では、上限値Δthの変化速度を一定値としたが、これに限らない。たとえば、上限値Δthの変化加速度を予め定められた加速度としてもよい。またたとえば、目標角θt*の変化速度に応じて上限値Δthの変化加速度を変更してもよい。
【0092】
「自動操舵モードについて」
・自動操舵モードにおいて実行される自動操舵処理は、上記実施形態において例示した処理に限らない。たとえば、運運転者がステアリングホイール12を操作しているときに、車両が障害物に接触しそうになる場合に、上位ECU80が操舵に介入する処理であってもよい。
【0093】
「舵角制御処理について」
・舵角制御処理が、操舵角θhを制御量として且つ目標角θt*を制御量の目標値とするフィードバック制御の操作量を算出する処理を含むことは必須ではない。たとえば、操舵角θhを制御量として且つ目標角θt*を制御量の目標値とする開ループ制御の操作量を算出する処理を含んでもよい。またたとえば、フィードバック制御の操作量と開ループ制御の操作量との双方を算出する処理を含んでもよい。
【0094】
「操舵制御装置について」
・操舵制御装置としては、上位ECU80が設定した目標角θt*を取得する装置に限らない。たとえば、操舵制御装置60と上位ECU80とを一体化した装置としてもよい。
【0095】
・操舵制御装置60としては、PU62と記憶装置64とを備えて、ソフトウェア処理を実行するものに限らない。たとえば、上記実施形態においてソフトウェア処理されたものの少なくとも一部を、ハードウェア処理する専用のハードウェア回路(たとえばASIC等)を備えてもよい。すなわち、操舵制御装置は、以下の(a)~(c)のいずれかの構成であればよい。(a)上記処理の全てを、プログラムに従って実行する処理装置と、プログラムを記憶するROM等のプログラム格納装置とを備える。(b)上記処理の一部をプログラムに従って実行する処理装置およびプログラム格納装置と、残りの処理を実行する専用のハードウェア回路とを備える。(c)上記処理の全てを実行する専用のハードウェア回路を備える。ここで、処理装置およびプログラム格納装置を備えたソフトウェア処理回路や、専用のハードウェア回路は複数であってもよい。すなわち、上記処理は、1または複数のソフトウェア処理回路および1または複数の専用のハードウェア回路の少なくとも一方を備えた処理回路によって実行されればよい。
【符号の説明】
【0096】
10…操舵装置
12…ステアリングホイール
14…ステアリング軸
16…ベベルギア部
18…動力伝達軸
20…油圧パワーステアリング装置
22…ピットマンアーム
24…ドラッグリンク
26…ナックルアーム
28…キングピン軸
30…タイロッドアーム
32…タイロッド
40…転舵輪
50…モータ
52…インバータ
60…操舵制御装置
80…上位ECU