JPH06247332A - 車両制御装置 - Google Patents
車両制御装置Info
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- JPH06247332A JPH06247332A JP5063426A JP6342693A JPH06247332A JP H06247332 A JPH06247332 A JP H06247332A JP 5063426 A JP5063426 A JP 5063426A JP 6342693 A JP6342693 A JP 6342693A JP H06247332 A JPH06247332 A JP H06247332A
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Abstract
転者の意図する目標到達点に近づけ得る車両制御装置を
提供する。 【構成】 目標到達点は運転者によるステアリングホイ
ールの操舵角に基づいて決定され、推定到達点は実際の
車両の走行状態を示す横加速度に基づいて推定される。
これら目標到達点と推定到達点との差が設定値より小さ
く、領域(n)に属す場合には制御は行われない。ま
た、領域(a)に属す場合には、推定到達点が目標到達
点に対して不足しているため、後輪が操舵角と逆位相に
転舵され、旋回性が向上させられる。領域(b)に属す
場合には、逆に後輪が操舵角と同位相に転舵される。領
域(c)に属す場合には、速度が低下させられる。この
ように、推定到達点と目標到達点との差に基づいて現在
の車両の走行状態が制御されるため、横すべりが生じて
も車両の将来の到達点が目標到達点に近づけられる。
Description
到達点と推定到達点との差に基づいて制御する車両制御
装置に関するものである。
ステアリングホイールの操舵角に基づいて目標ヨーレイ
トを決定する目標ヨーレイト決定手段と、(b) 車両の実
際のヨーレイトを検出する実ヨーレイト検出手段と、
(c) 車両の走行状態を変更する走行状態変更装置と、
(d) 走行状態変更装置を目標ヨーレイト検出手段によっ
て決定された目標ヨーレイトと実ヨーレイト検出手段に
よって検出された実ヨーレイトとの差に基づいて制御す
ることにより車両の走行状態を制御する走行状態制御手
段とを含む車両制御装置が記載されている。上記公報に
記載の車両制御装置によれば、実ヨーレイトが目標ヨー
レイトに対して不足している場合には、内輪の制動力が
大きくされ、前者が後者に対して大きい場合には、内輪
の制動力が小さくされる。このように制御することによ
って実ヨーレイトを目標ヨーレイトに近づけることがで
きる。
に、実ヨーレイトを目標ヨーレイトに近づけることがで
きても、車両を運転者の意図する目標到達点に近づける
ことができない場合がある。例えば、車両が横風によっ
て横方向に移動させられた場合である。この場合には、
実ヨーレイトを目標ヨーレイトに近づけても、車両を目
標到達点に近づけることはできない。車両が横方向に移
動し、かつ、実ヨーレイトが目標ヨーレイトに対して不
足している場合に、実ヨーレイトを目標ヨーレイトに近
づけるように制御しても、車両を運転者の意図する目標
到達点には近づけることはできず、逆に、制御したこと
によって目標到達点から離れてしまうのである。ここ
で、目標到達点はステアリングホイールの操舵角に基づ
いて設定される到達点である。運転者は通常、車両は操
舵角に応じて走行すると考えて操舵するため、操舵角に
基づいた到達点を目標到達点とみなすことができるので
ある。以上のように、本発明の目的は、車両を目標到達
点により近づけ得る車両制御装置を得ることにある。
ろは、車両制御装置を、図1に示すように、(1) ステア
リングホイールの操舵角に基づいて車両の目標到達点を
設定する目標到達点設定手段1と、(2) 車両の現在の走
行状態を検出する走行状態検出手段2と、(3)少なくと
も前記走行状態検出手段2により検出された走行状態に
基づいて車両の実際の到達点を推定する到達点推定手段
3と、(4) 車両の走行状態を変更可能な走行状態変更装
置4と、(5) その走行状態変更装置4を前記目標到達点
設定手段1によって設定された目標到達点と前記到達点
推定手段3によって推定された推定到達点との差に基づ
いて制御することにより、車両の走行状態を制御する走
行状態制御手段5とを含むものとすることにある。
た、複数個の到達点の集合を走行コースとみなして目標
コースや推定コースを定め、これらコースの差に基づい
て走行制御が行われるようにしてもよい。到達点推定手
段3は、車両の到達点を、現在の車両の走行状態のみに
基づいて推定しても、現在および過去の走行状態に基づ
いて推定してもよい。
定手段1によって設定された目標到達点と到達点推定手
段3によって推定された推定到達点との差に基づいて、
走行状態変更装置4が走行状態制御手段5によって制御
されることによって、車両の走行状態が制御される。
推定到達点との差が大きい場合にのみ走行状態変更装置
4を制御するように構成されてもよい。差が小さい場合
には、制御する必要は必ずしもなく、逆に過剰制御に感
じられることもあるからである。
来の到達点であり、ステアリングホイールの操舵角に基
づいて設定される。運転者は、通常、車両の横方向への
移動(以下、横すべりと称する)には鈍感で、車両の進
行方向の角度変化に対しては敏感であるため、一般的に
は、車両は操舵角に基づいて走行すると考えて、ステア
リングホイールを操舵するからである。それに対して、
推定到達点は、車両が将来到達すると推定される到達点
である。走行状態検出手段2によって検出された車両の
少なくとも現在の走行状態に基づいて推定される点であ
る。走行状態検出手段2によって、車両が横すべりして
いると検出される場合もある。このように、本発明の車
両制御装置においては、運転者が意図する車両の将来の
目標到達点と、車両の将来到達すると推定される推定到
達点との差に基づいて、現在の車両の走行状態が制御さ
れるため、車両の実際の到達点が目標到達点から外れる
ことが従来より少なくなる。
従来より確実に運転者の意図通りに走行させることが可
能になるのである。例えば、走行中に、車両が急な横
風、路面μの変化等の外乱によって横すべりさせられ、
推定到達点が目標到達点から外れ始めた場合には、それ
に応じて現在の車両の走行状態が制御され、車両の将来
の到達点の目標到達点からの外れが自動的に修正される
ため、運転者は上記外乱の発生を殆ど意識することなく
運転を継続することができるのである。
を図面に基づいて詳細に説明する。図2において、10
は車速センサ,14は横加速度センサ,16は操舵角セ
ンサである。これら各センサ10〜16はCPU,RA
M,ROM,入力部,出力部,バス等を備えたコンピュ
ータを主体とするECU18の入力部に接続されてい
る。また、ECU18の出力部には、後輪転舵アクチュ
エータ20,速度制御アクチュエータ22が接続されて
いる。
転数に基づいて車両の重心の速度Vを検出するものであ
る。車両の重心の速度Vは、車両の前後方向速度uとそ
れに直交する横方向速度vとに分解される。車両に横す
べりが生じていない場合、すなわち、横方向速度vが0
の場合には、重心の速度Vの方向は車両の前後方向に一
致するため、重心の速度Vと前後方向速度uとは同じに
なる。横すべりが生じている場合には、重心の速度Vと
前後方向速度uとは同じにはならないが、重心の速度V
の方向と車両の前後方向との差は僅かであるため、車速
センサ10の出力信号(重心の速度V)は、前後方向速
度uと同じであるとみなすことができる。以下、重心の
速度Vを車速Vと称し、横方向速度vを横すべり速度v
と称する。
速度Gyを検出するものである。後述するように、車両
が定常状態で半径が一定の円周上を旋回している場合に
は、横加速度Gyの方向は旋回中心に向かう方向とな
り、その大きさは車速Vとヨーレイトγとの積(Gy=
Vγ)になる。しかし、横風等車両の横方向に力が作用
する場合には、横加速度Gyは上記Vγと横方向加速度
v′との和(Gy=Vγ+v′)になる。操舵角センサ
16は、ステアリングホイールの回転角を検出するもの
で、ステアリングホイールのニュートル位置(車両の直
進状態おける位置)からの隔たりを検出するものであ
る。
図示しないリアステアリング機構のサーボ弁である。リ
アステアリング機構は、後輪を転舵するもので、このリ
アステアリング機構が液圧シリンダとその液圧室への作
動液の流出入を制御するサーボ弁とを備えたものである
場合に、サーボ弁がECU18に接続されるのである。
液圧シリンダはサーボ弁を介して図示しない液圧源に接
続され、サーボ弁がECU18により制御されることに
よって液圧シリンダの液圧室に作動液が流出入させら
れ、後輪が転舵される。
図示しないエンジンの吸気マニホールド内のサブスロッ
トルバルブ駆動装置である。吸気マニホールド内に、メ
インスロットルバルブとサブスロットルバルブとが直列
に配設され、メインスロットルバルブがアクセルペダル
に接続され、サブスロットルバルブがECU18に接続
されるのである。サブスロットルバルブの開度が小さく
されれば、エンジンの燃焼室に供給される気体と燃料と
の混合物の量がアクセルベダルの踏み込み(運転者の意
図)とは無関係に少なくされ、速度が小さくされるので
ある。
ラフで表されるテーブル、図4のフローチャートで表さ
れる走行状態制御プログラム等が格納されている。EC
U18は、各センサ10〜16の出力信号に基づいて目
標到達点および推定到達点を求め、これらの差に基づい
て後輪転舵アクチュエータ20あるいは速度制御アクチ
ュエータ22を制御するものである。
て説明する。本実施例において、目標到達点および推定
到達点は、時間τ後における車両の到達点であり、図5
に示すように、現時点(時間t=0)の車両に固定の座標
系、つまり、車両前後方向軸Xおよび車両横方向軸Yで
規定される直交座標系において、時間τ後における車両
前後方向軸Xからの車両横方向軸Y方向の変位で表され
る。したがって、以下、目標到達点を目標横変位y1 で
表し、推定到達点を推定横変位y2 で表す。また、時間
τの間においては、車速V,操舵角θ,ヨーレイトγ,
横加速度Gyは一定であるとみなし、車両は限界状態に
達していないとする。
わち、横すべりが生じない状態で走行する場合を想定
し、車両は運転者によるステアリングホイールの操舵角
θに基づいて半径Rの円周上を旋回すると仮定して求め
られる。そのため、目標横変位y1 は、次式で表され
る。 y1 =R(1−cos(γτ)) (1) ここで、時間τは、前方注視操舵モデルの予見時間(=
前方注視距離/車速)と考えることができ、その場合の
予見時間は0.1〜1.5秒である。したがって、旋回
半径Rに対して時間τおよびヨーレイトγは非常に小さ
いと考えることができるため、cos(γτ)は、1−(γ
τ)2 /2で近似される。したがって、目標横変位y1
は、 y1 =R(γτ)2 /2 (2) と近似される。
に基づいて求められる車両の将来の横方向移動量であ
る。横方向速度,すなわち、横すべり速度vは車両の走
行に伴って方向が変化するため、横すべり速度vをその
まま積分しても推定横変位量を求めることができない。
したがって、時間t=0と時間t=τとの間の任意の時
間tにおける横すべり速度vの、時間t=0における横
方向軸Y方向の速度成分を考えなければならない。この
場合の横方向軸Y方向の速度成分vyは、 vy=vcos(γt)+usin(γt) で表される。一方、前述のように、車両の前後方向速度
uは車速Vに近似され、ヨーレイトγ,時間tが小さい
場合には、sin(γt)をγtに、cos(γt)を1にそれぞれ
近似することができるため、速度成分vyを次式で近似
することができる。 vy=v+Vγt
から時間τ(将来)まで積分することによって、推定横
変位y2 を求めることができる。 y2 =vτ+Vγτ2 /2 しかし、本実施例においては、横すべり速度vを直接検
出することができないため、横加速度センサ16の出力
信号が利用される。横すべり速度は、横すべり速度セン
サによって検出することが可能であるが、本実施例の車
両制御装置には設けられていないからである。前述のよ
うに、横加速度センサ14の出力信号Gyは、車両が旋
回することによって生じる加速度Vγと、車両の横方向
の加速度v′とを加えた値であるため、この出力信号G
y(=Vγ+v′)を2回積分し、時間t=0(現在)
における車両の横方向変位および横すべり速度vを0と
すれば、推定横変位y2 は次式のようになる。 y2 =Gyτ2 /2 (3)
が共に0の場合には、横加速度GyはVγになるため、
推定横変位y2 はVγτ2 /2となる。また、V=Rγ
で表されるため、 y2 =R(γτ)2 /2 (4) となる。この(4)式は、前記(3)式と同じであっ
て、実ヨーレイトを目標ヨーレイトに近づければ、推定
横変位y2 を目標横変位y1 に近づけることができるこ
とを表している。
響を受ける場合や車両がアンダステア特性やオーバステ
ア特性を備えている場合には、横すべり速度vや横加速
度v′が0ではない。図6に示すように、ニュートラル
特性を備えた車両においては、車速Vの方向は車両の前
後方向に一致するが、オーバステア特性を備えた車両や
アンダステア特性を備えた車両においては、一致しない
ため、横方向速度成分vが0ではないのである。オーバ
ステア特性を備えた車両においては、横方向速度vが0
より小さくなり(横方向軸Yの負の方向になり)、アン
ダステア特性を備えた車両においては、0より大きくな
る(横方向軸Yの正の方向になる)。
速度v′が0でない場合には、実ヨーレイトを目標ヨー
レイトに近づけても、推定横変位y2 を目標横変位y1
に近づけることができない。それに対して、後述するよ
うに、本実施例の車両制御装置においては、横すべり速
度v,横すべり加速度v′が0でない場合においても、
走行状態が制御され、推定横変位y2 を目標横変位y1
に近づけ得る。現在、車両が限界状態に達していなくて
も走行状態が制御される場合もあるのである。
との差に基づく運転者の違和感を説明するための図であ
る。運転者は、通常、自車到達予想点の現時点の車両前
後方向軸に対する隔たりを認識してステアリングホイー
ルを操作する。すなわち、現時点において、運転者は、
自車到達予想点R1 を定め、注視距離Lp前方の横変位
y1 を認識してステアリングホイールを操作する。その
結果、車両が実線で示すコースに沿って走行したと仮定
すれば、地点R0 にあった車両重心は、地点R1 ,地点
R2 の順に移動する。運転者が地点R1 から地点R2 ま
での間ステアリング操作状態を一定に保っておれば、地
点R2 における運転者の自車到達予想点の認識(横変位
y1 )は地点R0 における認識と同じはずである。
スに沿って走行したと仮定すれば、地点R0 にあった車
両重心は、地点R3 に移動する。そして、地点R3 にお
ける運転者の認識は、地点R0 における認識とは異な
る。すなわち、注視距離Lp前方の横変位はy2 とな
り、差y2 −y1 だけ認識にずれが生じることになる。
この認識のずれは運転者に違和感を抱かせて運転フィー
リングを悪くするため、本実施例の車両制御装置におい
ては、後述するように、このような違和感を抱かせるこ
とを回避するよう車両の走行状態を制御するようにされ
ている。
図3に示すように、推定横変位y2 から目標横変位y1
を引いた値の絶対値|y2 −y1 |が設定値より小さい
場合には、領域(n)に属し、車両の走行制御は行われ
ない。設定値はレーン幅dのおよそ1/2の大きさに設
定されている。差の絶対値|y2 −y1 |がレーン幅d
の1/2より小さい場合には、車両がレーンを外れる恐
れがないため、そのような場合には、制御を行う必要が
ないとの考えからである。
共に正で、かつ、差y2 −y1 が設定値−d/2以下の
場合、およびこれら目標横変位y1 ,推定横変位y2 の
符号が共に負でかつ差y2 −y1 が設定値d/2以上の
場合には、領域(a)に属する。これらの場合には、後
輪転舵アクチュエータ20が駆動され、後輪がステアリ
ングホイールの操舵方向とは逆方向(逆位相)に転舵さ
れる。推定横変位y2が目標横変位y1 に対して不足し
ているため、車両の旋回性が向上させられるのである。
共に正で、かつ、差y2 −y1 が設定値d/2以上の場
合、およびこれら目標横変位y1 ,推定横変位y2 の符
号が共に負でかつ差y2 −y1 が設定値−d/2以下の
場合には、領域(b)に属す。後輪転舵アクチュエータ
20が駆動され、後輪がステアリングホイールの操舵方
向と同方向(同位相)に転舵される。推定横変位y2 が
目標横変位y1 に対して大きすぎるため、車両の旋回性
が低下させられるのである。
|y2 −y1 |の増加に伴って大きくなるよう予めテー
ブル化されている。
にも属さない場合、すなわち、領域(c)に属す場合に
は、速度制御アクチュエータ22が駆動され、サブスロ
ットルバルブの開度が小さくされ、車速が小さくされ
る。すなわち、目標横変位y1と推定横変位y2 との符
号が逆で、差の絶対値|y2 −y1 |が設定値d/2よ
り大きい場合は、車両の走行状態が不安定であると推定
されるため、安全性が向上させられるのである。
いては、目標横変位y1 と推定横変位y2 との差に基づ
いて、現在の車両の走行状態が制御されるようにされて
いるため、将来の車両の到達点を目標到達点に近づける
ことができる。従来の車両制御装置においては、車両に
横すべりが生じていても、実ヨーレイトを目標ヨーレイ
トに近づけるように制御されるため、逆に、推定到達点
が目標到達点から離れてしまう場合もあった。それに対
して、本実施例の車両制御装置においては、必ずしも、
実ヨーレイトを目標ヨーレイトに近づけるように制御さ
れるわけではなく、推定到達点を目標到達点に近づける
よう制御されるのである。
は、目標横変位y1 と推定横変位y2との差があって
も、車両がレーンを越えない範囲内であれば制御は行わ
れない。通常走行時においては、多少の操舵角の変化等
によって、差の絶対値|y2 −y1 |が設定値より大き
くなることは殆どない。不意の横風、路面μの急変等急
な外乱を受けた場合に設定値より大きくなる場合がある
のであり、その場合に制御が行われるのである。
ける実際の制御を図4のフローチャートに基づいて説明
する。ステップ1(以下、S1と略称する。他のステッ
プにおいても同様とする)において、現時点の操舵角
θ,横加速度Gy,車速Vが読み込まれる。S2におい
て、目標横変位y1 と推定横変位y2 とが演算され、そ
の差y2 −y1 が演算される。目標横変位y1 は上記
(2)式{y1 =R(γτ)2 /2}を用いて求めるこ
とができるのであるが、旋回半径Rは、スタビリティフ
ァクタK,ステアリングギア比N,ホイールベースL,
操舵角θ,車速Vを用いて、 R=LN(1+KV2 )/θ で表すことができ、ヨーレイトγは、(V/R)で表す
ことができるため、これらを(2)式に代入すれば、目
標横変位y1 は、 y1 =θ(Vτ)2 /2LN(1+KV2 ) (5) と、表すことができる。すなわち、目標横変位y1 は、
(5)式に、車速V,操舵角θを代入することによって
求められる。また、推定横変位y2 は、(3)式{y2
=Gyτ2 /2}に、時間τ,横加速度Gyを代入する
ことによって求められる。
より大きくd/2より小さいか否かが(差の絶対値|y
2 −y1 |がd/2より小さいか否かが)判定される。
YESと判定された場合には、領域(n)に属すことに
なるため制御は行われない。NOと判定された場合に
は、S4において目標横変位y1 の符号と推定横変位y
2 の符号とが同じか否かが判定される。同符号でYES
と判定された場合には、S5において差y2 −y1 の値
および符号に基づいて(a)に属するか(b)に属する
かの判定が行われる。前述のように(a)に属すると判
定された場合には、S6において、後輪転舵アクチュエ
ータ20が駆動され、後輪が操舵角θと逆位相に転舵さ
れ、領域(b)に属すると判定された場合には、S7に
おいて、後輪が操舵角θと同位相に転舵される。一方、
目標横変位y1 の符号と推定横変位y2 の符号とが異な
り、S4においてNOと判定された場合には、領域
(c)に属することになるため、S8において、速度制
御アクチュエータ22が駆動され、サブスロットルバル
ブの開度が小さくされる。
在の車両の走行状態を制御することによって、将来の車
両の横変位を目標横変位に近づけることができる。ま
た、車両の挙動が不安定な場合には、速度が自動的に低
下させられる。したがって、高速道路のトンネル出口付
近の横風によって車両に横すべりが生じた場合に運転者
が直ちに対応しなくても、車両がレーンを越えたりする
ことが良好に回避される。また、路面μの急激な変化に
よって車両に横すべりが生じても、車両の到達点が目標
到達点から大きく外れることが良好に回避される。さら
に、雪道、氷雪路等において車両の走行方向と運転者の
操舵方向とが逆になRI、これらの値が大きい場合には
速度が小さくされ、走行安定性が向上させられる。
および推定到達点が横変位量として表されていたが、横
変位量に限らず、例えば、車両の前後方向距離と横変位
量とで決まるtan φで表されるようにしてもよい。ま
た、到達点は1個に限らず、複数個でもよい。
0〜τの間は、車速V,横加速度Gy,操舵角θ,ヨー
レイトγ等が一定であると仮定されて、目標横変位y1
および推定横変位y2 が求められるようにされていた
が、これらの値が予め決められた関数に基づいて変化す
ると仮定して求められるようにしてもよい。その場合に
は、関数が過去のデータに基づいて決定されるようにし
てもよい。
は、車両の走行状態の制御がリアステアリング機構を利
用して行われるようにされていたが、ブレーキ制御装
置,駆動力制御装置,サスペンション制御装置等を利用
して行われるようにしてもよい。ブレーキ制御装置を利
用する場合には、例えば、各車輪毎にホイールシリンダ
の液圧を制御する、いわゆる制動力配分を行う。領域
(a)に属する場合には、後輪への制動力配分を大きく
して、旋回性を向上させる。また、左右輪への制動力配
分を制御することもできる。その場合に、アンチスキッ
ド制御装置の一部を利用すれば、専用の制動力配分制御
装置を備える必要がなくなるため、コストを下げること
ができる。
ば、中央差動装置の差動制限装置に供給する作動液を制
御することによって、前後輪にそれぞれ伝達される駆動
力の大きさを制御する。差動制限装置に供給する作動液
の供給量が多くなれば、前輪の回転と後輪の回転とがよ
り制限されるため、旋回性が低下させられる。作動液の
供給量が少なくなれば、旋回性が向上させられる。領域
(a)に属する場合には、前輪の回転と後輪の回転との
制限を小さくして、旋回性を向上させる。
は、例えば、各車輪のロール剛性を制御する。領域
(a)に属する場合には、各車輪のロール剛性を大きく
することによって車両をローリングし難くし、旋回性を
向上させる。また、後輪のロール剛性配分を小さくした
り、スタビライザバーのねじり剛性を小さくしても旋回
性を向上させることができる。
実施例においては、サブスロットルバルブの開度が小さ
くされるようにされていたが、自動変速機の減速比が大
きくされるようにしてもよい。減速比を車速,スロット
ルバルブの開度に対して大きくすれば速度が小さくな
る。
りセンサを設けてもよい。さらに、領域(n)を定める
dの値は、レーン幅の1倍でなくても、レーン幅の1.
5倍にする等、他の値にしてもよい。また、各到達点
を、横風、路面荒れの変化等の外乱の入力に対する車両
の走行状態変化の遅れを考慮して設定してもよい。
が、特許請求の範囲を逸脱することなく当業者の知識に
基づいて種々の変形,改良を施した態様で本発明を実施
することができる。
る。
概念的に表す図である。
た制御テーブルを表すグラフである。
ムを表すフローチャートである。
すグラフである。
しない場合に、運転者が抱く違和感を説明するための図
である。
Claims (1)
- 【請求項1】 ステアリングホイールの操舵角に基づい
て車両の目標到達点を設定する目標到達点設定手段と、 前記車両の現在の走行状態を検出する走行状態検出手段
と、 少なくとも前記走行状態検出手段により検出された走行
状態に基づいて前記車両の実際の到達点を推定する到達
点推定手段と、 前記車両の走行状態を変更可能な走行状態変更装置と、 その走行状態変更装置を前記目標到達点設定手段によっ
て設定された目標到達点と前記到達点推定手段によって
推定された推定到達点との差に基づいて制御することに
より、前記車両の走行状態を制御する走行状態制御手段
とを含むことを特徴とする車両制御装置。
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