JPH0550933A - 車両の自動操舵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 下り勾配等でのスピン等の発生を防止する。 【構成】 コントロ−ラ７の勾配検出手段７Ａが、走行
している道路の勾配を検出する。勾配検出手段７Ａの出
力を受けた舵角設定手段７Ｂ又は操舵速度設定手段が、
勾配の大きさに応じて操舵角又は操舵速度を変更する。
これによって、下り勾配の時は、通常時よりも、舵角が
小さく、操舵速度が小さく抑制され、スピン等の発生が
防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、障害物との接触を回避
するための操舵を行う車両の自動操舵装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、平面上を移動する移動体同士の衝
突回避を操舵により実現する誘導装置として、例えば特
開平１−１２４００８号公報に記載されるように、自車
と、他の移動体の位置、進行方向及び速度から衝突位置
を求め、操舵によって衝突を回避する経路を演算し、操
舵を行うことは知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、そのよう
に、操舵によって接触を回避する経路を演算し、自動操
舵により衝突回避を行う場合、例えば道路の下り勾配等
の場合に、操舵角が大きいと、スピン等を生じるおそれ
がある。

【０００４】本発明は、下り勾配等でのスピン等の発生
を防止することができる車両の自動操舵装置を提供する
ものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、障害物との接
触を回避するための操舵を行う車両の自動操舵装置を前
提とする。

【０００６】請求項１の発明は、道路の勾配を検出する
勾配検出手段と、該勾配検出手段の出力を受け、道路の
勾配の大きさに応じて操舵角を変更する操舵角変更手段
を備える構成とする。

【０００７】また、請求項２の発明は、道路の勾配を検
出する勾配検出手段と、該勾配検出手段の出力を受け、
道路の勾配の大きさに応じて操舵速度を変更する操舵速
度変更手段を備える。

【０００８】

【作用】請求項１の発明によれば、道路の勾配の大きさ
に応じて操舵角が変更される。すなわち、車速が大きく
なれば、操舵角は小さくなるが、下り勾配のときは通常
の場合よりも、より操舵角が小さくなる。

【０００９】また、請求項２の発明によれば、道路の勾
配の大きさに応じて操舵速度が変更される。即ち、下り
勾配のときは通常の場合よりも操舵速度が抑制される。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に沿って詳細に
説明する。

【００１１】概略構成を示す図１において、１はステア
リングホイ−ルで、そのステアリングシャフト２の下端
のピニオン（図示せず）が、車軸４のラック部（図示せ
ず）に噛合し、操舵できるようになっている。また、車
軸４に対しては自動操舵シリンダ６が設けられ、自動操
舵もできるようになっている。そして、コントロ−ラ７
によって、車軸４の位置を検出する位置センサ８の出力
を受け、２つの切替バルブ９，１０と自動操舵バルブ１
１とを制御して、自動操舵シリンダ６に油ポンプ１２よ
り供給される圧油を供給して、フィ−ドバック制御によ
り自動操舵を行うことができるようになっている。

【００１２】上記コントロ−ラ７には、自車速度を検出
する第１車速センサ１００Ａよりの信号と、先行車の速
度を検出する第２車速センサ１００Ｂよりの信号が入力
される。また、走行している道路の勾配を検出する勾配
検出手段７Ａと、該勾配検出手段７Ａの出力を受け、勾
配の大きさに応じて操舵角を変更する操舵角変更手段７
Ｂを備える、この自動操舵は、車両の走行条件（車間距
離、前方車両とガイドレ−ルとの距離等）から、路面の
摩擦係数や車両の運動特性を考慮した上で、接触回避の
ための操舵パタ−ンを設定し、必要に応じて行い、自動
操舵終了後、実際の車両特性と操舵パタ−ン設定のため
に用いた車両特性とのずれ等によって生じる誤差的な運
動を補正するための、修正操舵を行い、車両を安定させ
るようになっている。

【００１３】続いて、先行車との接触を回避するため
の、上記コントロ−ラ７による自動操舵の制御について
説明する。

【００１４】図２において、スタ−トすると、先行車と
自車との車間距離Ｌ1、自車速度ｖ0 、路面の摩擦係数
μ、左許容範囲ｙL 、右許容範囲ｙR 、下り勾配φを検
出する（ステップＳ1 ）。なお、自車速度ｖ0 は周知の
方法で検出される。また、スキャン型のレ−ザレ−ダ等
の外部環境認識システムから、先行車１３と自車１４と
の車間距離Ｌ1 、先行車と両側のガイドレ−ルや白線等
の道路境界線までの角度θR 、θL を検出し（図３参
照）、例えば、 ｙR 〓Ｌ1 ・tan θR ｙL 〓Ｌ1 ・tan θL 等の式に従って、右許容範囲ｙR 、左許容範囲ｙL を求
める。白線の検出については、白線上に設置されたキャ
ッツアイ等からの反射やビデオカメラ等を用いた画像処
理技術の応用によって可能である。

【００１５】また、下り勾配φの検出は、鉛直ジャイロ
等で、車体姿勢角から検出される。それから、それらの
検出値に基づいて、最小車間距離Ｌ0 、自車と先行車と
の相対速度Ｖ（＝ｖ0 −ｖ1 ）、追越し時間Ｔ1 、操舵
角θH 、許容横Ｇを演算する（ステップＳ2 ）。

【００１６】ここで、最小車間距離Ｌ0 は、次の数式に
よって計算される。

【００１７】

【数１】

【００１８】そして、横方向移動距離ｙ0 と、路面の摩
擦係数によって決定される許容最大横Ｇとによって、操
舵に要する時間Ｔ1 が、次の式に基づき決定される。

【００１９】

【数２】

【００２０】さらに、車両モデルを考慮して操舵角θH
が次の式に基づき決定される。

【００２１】

【数３】

【００２２】操舵角は、周知の方法で検出される路面の
摩擦係数も考慮して決定されている（図４参照）。即
ち、路面の摩擦係数μが小さいと、許容横Ｇが小さくな
る。一方、必要な横移動距離は略一定であるから、許容
横Ｇが小さくなると、操舵に要する時間は大きくなり、
操舵角は小さくなる。また図５に示すように、相対速度
Ｖが大きくなるほど、自動操舵するのに必要な最小車間
距離Ｌ0 （＝Ｖ・Ｔ1 ）が大きくなる。

【００２３】また、図６に示すように、自車速ｖ0 が大
きくなれば、それに応じて操舵角θH が小さくなるが、
下り勾配の場合（Ｑ参照）は、スピン等しないように、
平地走行時（Ｐ参照）よりもより操舵角が小さく設定さ
れる。また、操舵角の代わりにあるいはそれと共に、操
舵速度を変更するようにすることもできる。

【００２４】そして、それらに基づき、図７に示すよう
に、自動操舵による操舵パタ−ンが定まる。即ち、この
自動操舵は、先行車に追い付くまでに、所定量ｙ0 だけ
横方向に移動できるだけの正弦の単波条の操舵パタ−ン
で操舵する。

【００２５】接触する可能性があるか否かをチェックす
るために、相対速度Ｖ＞０であるか否かを判定する（ス
テップＳ3 ）。

【００２６】相対速度Ｖが０を越えると、接触する可能
性があるので、車間距離Ｌ1 が警報距離Ｌ2 より小さい
か否かを判定する（ステップＳ4）。小さければ警報
（例えば警報ランプ、警報ブザ−）を発し（ステップＳ
5 ）、小さくなければ、リタ−ンする。

【００２７】そして、警報を発した後、車間距離Ｌ1 が
最小車間距離Ｌ0 より小さいか否かを判定する（ステッ
プＳ6 ）。小さい場合は、接触を回避する必要があるの
で、まず、右許容範囲ｙR が必要な横移動量ｙ0 よりも
小さいか否かを判定し（ステップＳ7 ）、小さければ、
右方向への移動ができないので、左許容範囲ｙL が必要
な横移動量ｙ0 よりも小さいか否かを判定し（ステップ
Ｓ8 ）、小さければ、右方向への移動ができない。よっ
て、リタ−ンする。

【００２８】また、右許容範囲ｙR が必要な横移動量ｙ
0 よりも小さくなければ、ｙフラグを１として（ステッ
プＳ9 ）、左許容範囲ｙLが必要な横移動量ｙ0 よりも
小さくなければ、そのまま、ステップＳ10に移り、ｙフ
ラグ＝１であるか否かを判定する。

【００２９】ｙフラグ＝１であれば、右方向から左方向
へと変化する操舵パタ−ンの自動操舵を行って接触を回
避し（ステップＳ11）、ｙフラグ＝１でなければ、左方
向から右方向へと変化する操舵パタ−ンで自動操舵を行
って接触を回避する（ステップＳ12）。

【００３０】それから、追越し時間Ｔ1 が経過したかを
判定し（ステップＳ13）、経過するまで上記自動操舵を
継続し、経過後、修正操舵を行い（ステップＳ14）、リ
タ−ンする。

【００３１】そして、このステップＳ14における修正操
舵は、図８に示すようにして行われる。

【００３２】スタ−トすると、まず、自動操舵開始後の
ヨ−角θ2 を検出する（ステップＳ21）。この検出は、
ヨ−レ−トジャイロの出力を積算して行う。

【００３３】それから、自動操舵開始前のヨ−角θ1 と
自動操舵開始後のヨ−角θ2 との差θref を演算する
（ステップＳ22）。そして、その差θref に基づき、自
動操舵角θH を検出する（ステップＳ23）。

【００３４】そして、自動操舵角θH の絶対値が操舵角
の遊び分θ0 より小さいか否かを判定する（ステップＳ
24）。小さければ、操舵の必要がないので、そのまま終
了する一方、小さくなければ、自動操舵角θH が正であ
るか否かを判定する（ステップＳ25）。正であれば、左
に操舵角θH を操舵する（ステップＳ26）一方、正でな
ければ、右に操舵角θH を操舵する（ステップＳ27）。

【００３５】上記実施例では、下り勾配を検出し、その
勾配に応じて、操舵角を直接的に図６に基づき決定する
ようにしているが、その代わりに、下り勾配の場合と通
常の場合とで、制御を変更するようにしてもよい。

【００３６】即ち、上下方向及び前後方向の２軸の加速
度計を用い、下向き加速度が減少しかつ前向き加速度が
増大する場合に下りと判断できる。なお、通常の水平走
行で一定車速の場合、下向き加速度はｇで、前向き加速
度は０である。

【００３７】そして、通常の場合は、図４に示す方法に
よるが、下り勾配の場合は、タイヤと路面の摩擦力が小
さいことから、許容最大横Ｇを通常時の場合よりも下げ
る必要がある。それによって、操舵に要する時間が増加
し、また、下り勾配であることにより車両前部の荷重が
増加し、後部の荷重が減少する。よって、式中のスタビ
リティファクタＡが減少し、通常の平地走行時よりも操
舵角が減少する。

【００３８】

【発明の効果】請求項１の発明は、道路の勾配の大きさ
に応じて操舵角を変更するようにしているので、下り勾
配のときの、スピン等を防止することができる。

【００３９】請求項２の発明は、操舵角に代えて、操舵
速度を変更するようにしたので、請求項１の発明と同様
に、下り勾配のときの、スピン等を防止することが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】車両の自動操舵装置の構成を示す概略斜視図で
ある。

【図２】前方の障害物を回避するための制御のフロ−チ
ャ−ト図である。

【図３】先行車と自車との関係を示す図である。

【図４】操舵角算出のブロック図である。

【図５】相対速度と、最小車間距離との関係を示す図で
ある。

【図６】自車速度と操舵角との関係を締め鈴である。

【図７】操舵角、横方向移動距離及び追越し時間の関係
を示す図である。

【図８】修正操舵の処理の流れを示すフロ−チャ−ト図
である。

【符号の説明】

1 ステアリングホイ−ル 7 コントロ−ラ 7A 勾配検出手段 7B 操舵角変更手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ６２Ｄ 105:00 111:00 113:00 117:00 137:00 (72)発明者 高木 毅 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内 (72)発明者 森岡 里志 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内 (72)発明者 松岡 悟 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内 (72)発明者 疋田 尚之 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 障害物との接触を回避するための操舵を
   行う車両の自動操舵装置において、 道路の勾配を検出する勾配検出手段と、 該勾配検出手段の出力を受け、勾配の大きさに応じて操
   舵角を変更する操舵角変更手段を備えることを特徴とす
   る車両の自動操舵装置。
2. 【請求項２】 障害物との接触を回避するための操舵を
   行う車両の自動操舵装置において、 道路の勾配を検出する勾配検出手段と、 該勾配検出手段の出力を受け、勾配の大きさに応じて操
   舵速度を設定する操舵速度変更手段を備えることを特徴
   とする車両の自動操舵装置。