JP3706669B2 - Vehicle steering system - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両用操舵装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
車両用操舵装置として、本出願人は、例えば特開平5−197423号公報において、車両などの移動体を滑らかな軌跡で目標経路に追従させる技術を提案している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来技術は車両を自動的に操縦する、いわゆる「自動運転車」に関するが、自動運転車の技術が熟成し普及する前の段階では、人が運転しつつ視覚センサやレーダなどを介して前方の道路状況を予見しつつ走行するという、マンマシーン協調型の車両用操舵装置が実現すると予想される。
【0004】
そのようなマンマシーン協調型の車両操舵装置の一つとして、本出願人は先に特願平7−310070号において、道路走行中に例えばカメラなどの視覚手段を用いてレーン(車線)と自車との関係を検知し、車両の操向装置にレーンに沿って走行するための指令を出力し、継続的にレーンに沿った走行を行わせる技術を提案している。
【0005】
かかる概念を実用化する際に、レーン追従制御用のアクチュエータとして、操向装置として既にあまねく用いられているパワーステアリングのアクチュエータを兼用することができれば、装置全体を小型軽量に設計することができ、その信頼性も確保しやすい。
【0006】
従って、この発明の第1の目的は、電動式パワーステアリングのアクチュエータなどをレーン追従制御のアクチュエータなどとして兼用することを可能とし、よって小型軽量で信頼性の高い車両用操舵装置を提案することにある。
【0007】
更にまた、対象となるパワーステアリングが電動式のものであって、その制御アルゴリズムが専らソフトウエア手法を用いて実現される場合、レーン追従走行のための制御アルゴリズムと、パワーアシストとしての制御アルゴリズムとを独立に取り扱うことができれば、各々を設計管理する上で都合良く、従って開発が容易となり、実際の使用での信頼性も高くすることができる。
【0008】
従って、この発明の第2の目的は、レーン誘導のための制御アルゴリズムと単なるパワーステアリングとしての制御アルゴリズムとを分離して記述・管理することを可能とし、よって開発を容易にすると共に、構成を簡易にして装置全体の信頼性を高めるようにした車両用操舵装置を提案することにある。
【0009】
更にまた、レーン追従機能は概して高速道路を走行するときなどの比較的走行速度の高いときに用いられ、これに対してパワーステアリングとしての機能、言い換えればパワーアシストの機能は本質的に低速走行のときに有用である。高速走行中にはわざわざパワーアシスト量を減じて、走行中の操舵力が軽くなり過ぎないような制御を行っていることから、以上の論理は理解できよう。このような視点に立てば、レーン追従とパワーステアリング機能の2つの制御アルゴリズムは、一層の分離が可能になる。
【0010】
従って、この発明の第3の目的は、パワーステアリング制御とレーン追従の制御とを時間的に完全に分離して管理することで、長年に渡って培われてきたパワーステアリング制御の信頼性はそのまま保持することを可能とし、よって装置全体の信頼性を一層高めるようにした車両用の操舵装置を提案することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、走行中の前方道路の車線状態を検知する第1の手段と、自車の運動状態を検知する第2の手段と、前記第1、第2の手段の出力から前方道路車線に対する自車の位置関係を維持するために必要な操舵量を算出する第3の手段と、車両の操舵車輪を作動させる操向手段と、前記第3の手段の出力に応じて前記操向手段に第1の操舵トルクを発生させる付勢手段と、およびステアリングホィールに加えられた第2の操舵トルクを検知する操舵力検出手段とを備えると共に、前記操舵力検出手段の出力に応じてステアリングホィールに加えられた前記第2の操舵トルクを減少させる方向に前記付勢手段を駆動するように構成した車両用操舵装置において、前記車両用操舵装置は、前記操向手段に前記第1の操舵トルクを発生させるための第1の制御アルゴリズムと、前記第2の操舵トルクを減少させる方向に前記付勢手段を駆動するための第2の制御アルゴリズムとを備えると共に、前記第1の制御アルゴリズムで決定される操作量と前記第2の制御アルゴリズムで決定される操作量を加算して得られた加算操作量に基づいて前記付勢手段を駆動する如く構成した。
【0012】
【作用】
第3の手段の出力に応じて操向手段に第1の操舵トルクを発生させる付勢手段を備えると共に、操舵力検出手段の出力に応じてステアリングホィールに加えられた操舵トルクを減少させる方向に前記付勢手段を駆動するように構成した車両用操舵装置において、車両用操舵装置は、操向手段に第1の操舵トルクを発生させるための第1の制御アルゴリズムと、第2の操舵トルクを減少させる方向に付勢手段を駆動するための第2の制御アルゴリズムとを備えると共に、第1の制御アルゴリズムで決定される操作量と第2の制御アルゴリズムで決定される操作量を加算して得られた加算操作量に基づいて付勢手段を駆動する如く構成した、即ち、パワーステアリングのアクチュエータなどをレーン追従制御のアクチュエータなどとして兼用するようにした車両用操舵装置において、レーン追従のための制御アルゴリズムとパワーステアリングとしての制御アルゴリズムを結合して実行する如く構成したので、車両用操舵装置を小型軽量にできると共に、信頼性を高めることができ、また常にパワーステアリングが動作して操舵力をアシストすることができると共に、常にパワーステアリングが動作しているので、レーンチェンジの際にも軽い操舵力でレーンチェンジを行うことができる。
【0013】
更に、レーン追従のための制御アルゴリズムと単なるパワーステアリングとしての制御アルゴリズムとを分離して記述・管理することを可能としたので、開発を容易にすることができる。
【0014】
更にまた、パワーステアリング制御とレーン追従制御とを時間的に完全に分離して管理することで、長年に渡って培われてきたパワーステアリング制御の信頼性はそのまま保持することを可能としたので、装置全体の信頼性を一層高めることができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に即してこの発明の実施の形態を説明する。
【0016】
図1において、外側の想像線10で表示した矩形は、この発明に係る車両用の操舵装置を搭載した車両の外形線で、操舵可能な前輪の片側12が示される。その前輪12を操舵する操舵機構としてラックアンドピニオン形式の操向装置14と、その操向装置14を操作するためのステアリングホィール16、ステアリングホィール16と操向装置を結合するコラム18が示されている。
【0017】
コラム18上にはこれと同芯に操舵力をトルクの形で検出して電気信号に変換するトーションバー形式の操舵トルクセンサ20と、コラムからベルトを介してその回転角度を検出して、電気信号に変換するポテンショ形式の操舵角度センサ22が設けられる。
【0018】
一方ラック上には後述するCPUの指令を受けてラックを図で上下に駆動する電動モータ24とボールスクリューを組み合わせた形式のアクチュエータ26が設けられる。この操舵トルクセンサは、一般にトーションバーの捩じれ変位をポテンショで計測、アナログで出力するものが公知公用に供されている。
【0019】
また車両走行の速度を検出して電気信号に変換する車速センサ28と、車両の運動の内、垂直軸回りの回転速度(ヨーレイト)を検出して電気信号に変換するヨーレイトセンサ30、及び車両室内に設けられて進行方向前方を撮像するCCDカメラ32とが設けられ、これらのセンサの電気信号を受け入れて前記モータ24の電流値を決定するCPUからなる制御ユニット34(CPUと示す)とが設けられる。
【0020】
図2はそのCPU(制御ユニット)の構成を詳細に示すもので、CCDカメラ32の撮像した画像は先ず画像処理部32aに送られ、そこで特徴点抽出、ハフ変換などの処理が行われる。処理結果は走行可能領域認識部32bに送られ、そこで走行可能な領域が探索される。その出力は、次いで目標経路設定部32cに送られ、そこでこれから走行しようとしているコースの計画が策定される。これらの処理結果がCPU34に入力される。
【0021】
また操舵角度センサ22はポテンショ形式で、その出力はA/D変換器22aを介してデジタル量に変換された後、CPU34に入力される。操舵トルクセンサ20の出力もA/D変換器20aを通してデジタル量に変換され、CPU34に入力される。
【0022】
CPU34はこれらの信号を入力されると、図3及び図4に示すアルゴリズムに従ってモータトルクを算出し、モータ24を駆動する。モータに出力する経路には公知のようにD/ A変換器24aとこの微弱な信号を電流値に変えるモータアンプ24bとが挿入される。
【0023】
尚、CPUは内部に計算に必要な各種のゲイン等を記憶しておく記憶装置ROMを備えており、必要に応じてROMの情報を読み出せるように構成される。レーン追従モードを運転者の意思で選択し得る、手動のスイッチSAS (Steer Assist Switch の略)36とレーン追従走行モードが動作していることを運転者に知らせるための追従表示灯38とが別に用意される(図1で図示省略)。
【0024】
上記構成において、パワーステアリングの際には公知のように、ステアリングホィールに加えられた操舵トルクをトルクセンサが感知して、操舵トルクが既定の量に納まるようにモータに電流を流し、運転者の操舵力を支援する。
【0025】
また後述の如く、レーン追従制御においては前記した従来技術に開示された如く、CCDカメラ、舵角センサ、車速センサ、ヨーレイトセンサからの情報に基づいてCPUの算出した目標舵角θd に操舵角度が一致するように、モータを駆動する。更に、レーン追従制御の間にあっても、モータの出力よりも大きな操舵トルクを運転者が入力すれば、CPUの決定にも係わらず、運転者の意思通りに車両の向きを変えることができ、レーンを変更したり、障害物を回避することができる。
【0026】
図3及び図4はこの操舵装置の動作を示すフロー・チャートである。
【0027】
尚、図示の制御においては、パワーステアリングを常に動作させるように構成した。即ち、レーン追従制御の有無に関わらず、所定の運転状態にあれば、パワーステアリング制御を行うようにした。
【0028】
以下説明すると、図示のプログラムは機関の始動に伴ってSTEP-41 でスタートし、次いでSTEP-42 に進んで前記した各種センサの情報が読み込まれる。
【0029】
次のSTEP-43 からSTEP-46 までがパワーステアリング用の制御アルゴリズムであり、パワーアシスト量としてのモータトルクT1 を算出する。
【0030】
具体的には、STEP-43 で検出操舵力τs が基準値τo を超えているかどうかを判断し、超えていると判断されるときはSTEP-44 に進んで操舵力の方向に応じて係数γの符号を決定する。例えば、ステアリングホィール16に加えられた操舵力が右方向であるとき正、左方向であるとき負とし、それによって+1または−1を係数γに置き換える。
【0031】
次いでSTEP-45 に進み、検出操舵トルクτs と上記基準値τo との差分を求め、それにゲインKo を乗じた量をモータトルクの指令値T1 (操作量)とする。そのとき、モータの許容トルクTmax に比べて算出トルクT1 が大きければ、指令値をその最大値Tmax に限定する。上記の係数γを用いることで、計算式を単純にすることができる。
【0032】
他方、STEP-43 で検出操舵力が基準値τo を超えていないと判断されるときはパワーアシスト量であるトルクは不要なので、STEP-46 に進んでモータトルクT1 の指令値を0に設定する。
【0033】
次いでSTEP-47 に進み、前記したSAS スイッチ36がオンされているかどうか判断する。このスイッチがオンされていないときはSTEP-49 に進み、Flag のビットから現在までにこのスイッチが押されたことがないかどうか判断する。
【0034】
Flag のビットが1ならば、以前にスイッチがオンされていたものと判断すると共に、Flag のビットが0ならば以前にオンされたことがなく、パワーステアリングの機能のみ働くことを運転者が望んでいると推定される。従ってSTEP-50 に進んでモータアンプに出力すべき最終のトルクをSTEP-45 またはSTEP-46 で算出したいずれかのトルク指令値T1 と決定する。
【0035】
これに対してSTEP-47 でSAS スイッチがオンと判断されるときはSTEP-48 に進んでFlag のビットを1にすると共に、表示灯を点灯し、STEP-51 に進む。STEP-49 でFlag のビットが1と判断されるときも同様である。
【0036】
STEP-51 からSTEP-62 までの処理は、先に本出願人が提案した前記した特開平5−197423号および特願平7−310070号に開示されている制御アルゴリズムに基づいている。以下、簡単に説明する。
【0037】
先ずSTEP-51 において座標上での自車(車両Wとする)の傾斜角度ΘW を算出し、STEP-52 に進んで車両Wの現在位置を算出する。これは車両Wのx−y相対座標の原点oのX−Y座標成分(XW,YW )を求めて行う。
【0038】
続いてSTEP-53 に進んで目標点Pを設定する。これは目標経路Mをx−y相対座標における点列として表現すると共に、車両Wの現在の車速Vでx軸方向に所定の予見時間Tだけ移動した距離xp(=VT)をx座標成分とする、目標経路M上の点として設定する。
【0039】
続いてSTEP-54 に進んで目標ヨーレートγm を算出する。
【0040】
これは先ず、目標点到達ヨーレートγm 、即ち、車両Wを現在位置(原点o)から目標点Pに到達させるための車両Wのヨーレートを適宜な式から求めることで行う。続いて目標点Pにおける車両Wと目標経路Mとの角度偏差ΔθP を求め、角度偏差ΔθP を解消するヨーレートの補正分ΔγP を求め、目標ヨーレートγP から求めたΔγP に補正係数Km を乗じて得た積を減算して目標ヨーレートγP を補正することで行う。
【0041】
補正係数Km は、図示のフロー・チャートではSTEP-51 以下の処理と平行して行われるSTEP-55 で走行可能経路A(前記した走行可能領域に同じ)の曲率ρ、道幅Dを求め、STEP-56 で曲率ρ、道幅D、車速Vからファジイ推論を用いて求める。
【0042】
続いてSTEP-60 に進んで目標ヨーレートγm を生ぜしめる舵角を適宜な式を用いて目標舵角δm として算出し、STEP-61 に進んで目標舵角δm となるようにモータ24の変位角度の目標値θD を算出し、STEP-62 に進んでモータ24の変位が目標値θD に一致するようにフィードバック制御する。
【0043】
続いてSTEP-63 に進み、STEP-45 またはSTEP-46 で求めたパワーステアリング制御用のモータトルク指令値T1 とレーン追従制御用のモータトルク指令値T2 とを合算し、最終的にアンプに出力するモータトルクの指令値Tとし、STEP-64 に進んで出力する。
【0044】
このとき、トルク指令値T1,T2 (操作量)を対等に評価して加えても良いが、この実施の形態ではパワーステアリングとしての必要トルクT1 に、ある1よりも小さい係数K2 を乗じてから指令値T1 とT2 を加算した。その理由は、レーン追従走行の際には、レーン内の目標コースから離れるに従って操舵力が目標コースに戻すように、レーン追従用のモータトルク指令値を決定するが、パワーステアリング制御用のモータトルク指令値が大きいと、レーン追従用のモータトルクが減少し、容易にレーンから逸脱するからである。
【0045】
次いでSTEP-65 に進んで前記したSWS スイッチ36がオフか否か判断し、肯定されるときはSTEP-66 に進んでFlag のビットを0にして表示灯を消灯してからSTEP-67 に進むと共に、STEP-65 で否定されるときは直ちにSTEP-67 に進む。STEP-67 では終了、具体的にはイグニッションキーがオフ( 機関が停止)したかどうか判断し、肯定されるときはSTEP-68 に進んでプログラムを終了すると共に、否定されるときはSTEP-42 に戻り、以上の処理を繰り返す。
【0046】
上記した実施の形態では、常にパワーステアリングが動作して操舵力をアシストすることができると共に、常にパワーステアリングが動作しているので、レーンチェンジの際にも軽い操舵力でレーンチェンジを行うことができる。
【0047】
他方、レーン追従制御も平行して行われ、運転者が大局的な操舵入力を行うだけで、自動的にレーンに追従した操舵が行われる。具体的には、上記の実施の形態ではレーン中央を走行するように目標舵角δm が決定されることから、ほぼ直線の道路で運転者はステアリングホィールを真っ直ぐに保持していた場合には画像情報に基づいた装置の出力によってレーンに沿うべく前輪は微少な操舵を与えられる。
【0048】
また、レーンからの逸脱に対して自動的な補正が加えられ、例えば横風や路面の凹凸などに起因する外乱が加えられて車両をコースから逸脱させようとしても、元のコースに自動的に復帰するように補正が加えられるので、運転者としては上記の外乱に対して殆ど何もしないでいることができる。
【0049】
更に、上記の実施の形態では、モータ(アクチュエータ)24をパワーステアリング制御とレーン追従制御とに兼用するようにしたので、装置全体を小型軽量にすることができ、信頼性も向上させることができる。
【0050】
更に、上記の実施の形態では、STEP-42 からSTEP-46 迄のパワーステアリング制御アルゴリズムと、STEP-51 からSTEP-61 迄のレーン追従制御アルゴリズムとを独立に構成したので、両者を別々に管理することができる。従って、開発・改変などが容易であると共に、間違いを犯す( 通称バグと言われるソフト記述ミス
)機会を減らすことができ、信頼性を向上させることができる。
【0051】
次いで、この発明の第2の実施の形態を説明する。
【0052】
図5は、第2の実施の形態に係る装置の全体図である。
【0053】
図において仮想線110で示されているのは、本装置を搭載した車両の外形線である。この車両は、操向車輪112と、これを転舵させるための操向装置114と、この操向装置を作動させるためのステアリングホィール116とを備える。ステアリングホィール116と操向装置とはコラム118を介して結合される。
【0054】
このコラム118上には、操舵トルクを検知する操舵トルクセンサ120と、後述するCPUからの指令を受けてコラムに回転トルクを与える電動モータ124と、モータの回転角度を検出するエンコーダからなる操舵角度センサ122とが設けられる。尚、モータ124には、それと一体となってアクチュエータ126を構成するウオーム形式の減速機(図示せず)が設けられる。
【0055】
更に、ステアリングホィール116とコラム118との間には、両者を相対回転可能に結合するウオーム形式の操舵角度補正装置132が設けられると共に、この補正装置を駆動する電動モータ130と、補正角度を検出するポテンショ形式の補正角度センサ128とが設けられる。尚、操舵角度補正装置132の詳細は先に本出願人が提案した特願平7−310070号に述べられている。
【0056】
他に、車速センサ134、ヨーレイトセンサ136、CCDカメラ138が用意され、これらのセンサからの情報に基づいて上記2つのモータを駆動するCPU(制御ユニット)140を備える。
【0057】
ここで第2の実施の形態のアクチュエータ126について言及すると、かかるコラム上にウォームギアを減速機に利用したアクチュエータは、主として軽量車両のパワーステアリングで公知公用に供されている。このような形式のパワーステアリングでは操舵トルクの検出を行うトルクセンサはウォームギアの近くで且つステアリングホィール側に設けられる。この実施の形態ではこのアクチュエータとトルクセンサの両方を、パワーステアリング制御用とレーン追従制御用とで兼用(共用)している。
【0058】
図6にCPU(制御ユニット)140の構成を詳細に示す。第1の実施の形態との違いは、モータの駆動系が2つ用意されていること、及び補正角度センサ128からの信号が、AD変換器128aを介してCPU140に入力されていることである。尚、図5で図示省略したが、第1の実施の形態と同じく SAS スイッチ135とレーン追従機能が作動中であることを表示する追従表示灯137とが用意される。
【0059】
図7及び図8は第2の実施の形態に係る装置の動作を示すフロー・チャートである。
【0060】
前記の如く、この実施の形態ではパワーステアリングとレーン追従の2つの機能を時間的に分けて動作させ、両者を一層独立に管理できるようにした。
【0061】
以下説明すると、STEP-161ではFlag のビットがオンしているか否か判断する。第1の実施の形態と同様に、このFlag は運転者がSAS スイッチをオンしたとき、そのビットをオンにセットされる。即ち、第2の実施の形態では最初にこのFlag を参照して、運転者が追従機能を選択したか、またはパワーステアリング機能を選択したかを判断するようにした。Flag のビットがオンされているときはレーン追従の機能を発揮させ、然らざる場合にはパワーステアリングの機能を発揮させる。
【0062】
STEP-162でFlag のビットがオンと判断されるときはSTEP-180以降に進んで前述したレーン追従制御を行うと共に、否定されるときはSTEP-162に進んでSAS スイッチがオンか否か判断し、肯定されるときはSTEP-163に進んでFlag のビットをオンすると共に表示灯を点灯し、STEP-180以降に進む。
【0063】
他方、STEP-162でも否定されるときはSTEP-170に進み、以下パワーステアリング制御がSTEP-177まで行われる。第2の実施の形態にパワーステアリング制御は第1の実施の形態のそれとは異なり、車速に応じてアシストの度合いを変更する、車速応動型とした。
【0064】
この概念も公知であり、本発明の要旨をなすものではないため、以下簡潔に述べると、STEP-171でゲインKを車速Vに関連付けて決定する。詳しくは、1.0から検出した車速V/上限車速V1の比を減じた値を基本値K0に乗じてゲインKとする。尚、検出車速が上限車速以上のときはゲインK0を零とする。そして第1の実施の形態と同じアルゴリズムでモータトルクTを求め、STEP-176で決定し、STEP-177でアンプ124bに出力する。
【0065】
他方、STEP-161または162 で肯定されたときは右側のSTEP-180以降に移り、レーン追従制御を行う。即ち、レーン追従制御に必要なモータトルク指令値T1 をSTEP-181からSTEP-189において第1の実施の形態と同様に算出し、後述するSTEP-192でアンプ124bに出力する。
【0066】
尚、第2の実施の形態では、操舵角度の補正制御も行っている。即ち、STEP-190で検出操舵トルクτs に適宜設定した係数(ゲイン)Kを乗じ、入力操舵トルクに比例した目標補正角度(モータ角度)αd を算出し、このαd になるようにフィードバック制御量を算出し、算出結果に基づいてモータトルク指令値T2 をSTEP-191で算出し、STEP-192に進んでモータアンプ130bに出力し、ステアリングホィール116内部に設けたモータ130などからなる操舵角度補正装置132を駆動し、舵角の補正を行う。
【0067】
これは、入力操舵トルクに比例したモータ変位を与えることで、モータ機構に一種のバネの機能、換言すればコンプライアンス機能を与えるためである。尚、その詳細は本出願人が先に提案した出願に詳述されており、また本発明の要旨とは直接の関係を持たないため、これ以上の説明は省略する。
【0068】
尚、パワーステアリング制御を行うときはSTEP-176でモータトルク指令値T2は零とした。これは図5のステアリングホィール116の内部に設けた操舵角度補正装置132がウォームギアで構成されていることによる。即ち、ウオームギアには不可逆性があるため、供給電力を停止することでステアリングホィール116とコラム118とを固着状態にすることができるからである。
【0069】
即ち、パワーステアリングとして機能させる場合には、ステアリングホィール内部にバネ作用を行う部位があると、剛性感が低下し、操縦安定感も低下するから、ロックすることが望ましいためである。
【0070】
第2の実施の形態においても、第1の実施の形態と同様に、パワーステアリング制御において必要な操舵力をアシストすると共に、レーン追従制御を可能としたことに加えて、モータ(アクチュエータ)124と操舵トルクセンサ120をパワーステアリング制御とレーン追従制御で兼用するようにしたので、装置全体を小型軽量にすることができ、信頼性を向上させることができる。
【0071】
更に、第2の実施の形態のように舵角補正機能を付与されたレーン追従制御においては操舵トルクセンサが必要となるが、この操舵トルクセンサもパワーステアリングのトルクセンサで共用化でき、一層簡易となる。
【0072】
更に、第2の実施の形態ではパワーステアリング制御とレーン追従制御を時間的に分けて行うようにした。言い換えれば、2つの制御概念を完全に別に管理できるように構成したので、例えばパワーステアリングの制御特性(車速応動型であると否とに関わらず)を、アルゴリズムの基本を変えることなく自在に改変することができ、一層信頼性を高くすることができる。
【0073】
またレーン追従機能についても、パワーステアリングの制御アルゴリズムに影響を与えることなく、第1の実施の形態になかった舵角補正の機能(STEP-190, STEP-191) を追加したり削除することができるなど、改変が自在となる。更に、本出願の中では述べないが、本出願人が別に出願しているように隣接レーンを走行する他車との衝突を予防する概念も、ここに示す手法を用いれば、パワーステアリングの制御アルゴリズムに影響を与えることなく容易に組み込めことができる。
【0074】
このように独立に各制御アルゴリズムを管理できるために、開発時に良く見られるソフトウエア記述時のバグ発生を効果的に抑えることができる。また長年に渡って蓄積されたパワーステアリングの制御ソフトをそのまま利用することができるので、開発を効率良く行うことができると共に、開発期間を短縮することができる。
【0075】
次いで、この発明に係る装置の第3の実施の形態を説明する。
【0076】
図9は、第3の実施の形態に係る装置のCPU(制御ユニット)240の全体図である。
【0077】
従前の実施の形態と相違する点は、ナビゲーションシステム244が追加されたことである。CPU240はナビゲーションシステム244からの情報を参照しつつ、自車が現在走行中の環境、例えば高速道路か否かなどを認識するように構成した。符合が200番台である点を除くと、残余は従前の実施の形態と同様である。
【0078】
図10及び図11は、第3の実施の形態に係る装置の動作を示すフロー・チャートである。
【0079】
以下説明すると、STEP-252で前記したナビゲーションシステム244からの情報に基づいて、現在、高速道路上を走行しているか否か判断し、否定されるときはSTEP-253に進んで前記Flag のビットをオフにすると共に、表示灯を消灯し、Flow-2に進む。Flow-2はパワーステアリング制御に関する。
【0080】
他方、STEP-252で高速道路上を走行していると判断されるときはSTEP-254に進んで現在の車速Vが所定車速V2(例えば50km/h)を超えているか否か判断する。そして現在の車速Vが所定車速V2を超えていないと判断されるときはSTEP-253以降に進んでパワーステアリング制御を行うと共に、現在の車速Vが所定車速V2を超えていると判断されるときはSTEP-261に進んでFlag のビットがオンか否か判断し、肯定されるときはFlow-1に進んでレーン追従制御を行う。
【0081】
このFlag は従前の実施の形態と同様に、運転者がレーン追従制御を希望してSAS スイッチをオンしたとき、そのビットをオンにセットされる(図示省略)。尚、STEP-261で否定されるときはSTEP-262に進んでSAS スイッチがオンされているか否か判断し、肯定されるときはSTEP-263を経てFlow-1に進むと共に、否定されるときはFlow-2に進む。
【0082】
尚、Flow-1,2のレーン追従制御およびパワーステアリング制御の詳細は第2の実施の形態と同様であるので、詳細な図示を省略した。
【0083】
第3の実施の形態は上記の如く構成したことから、高速道路に入って車速Vが所定車速V2を超えた時点でレーン追従制御が可能となり、運転者がSAS スイッチをオンしたとき、レーン追従制御が実行される。
【0084】
他方、一旦レーン追従制御が実行されていても、例えば車速が低下して上記した所定車速V2以下になれば、再び通常のパワーステアリング制御が行われる。高速道路から一般道路に下りたときも同様である。
【0085】
第3の実施の形態においても、従前の実施の形態と同様にパワーステアリング制御において必要な操舵力をアシストすると共に、レーン追従制御を可能としたことに加えて、モータ(アクチュエータ)224と操舵トルクセンサ220をパワーステアリング制御とレーン追従制御で兼用するようにしたので、装置全体を小型軽量にすることができ、信頼性も向上させることができる。更に、パワーステアリング制御アルゴリズムとレーン追従制御アルゴリズムを時間的に分けて行うようにしたことから、第2の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【0086】
尚、第1の実施の形態において、STEP-63での合算処理は開示したようなパワーステアリングとレーン追従の2つのコンセプトのトルクの合算に限定されることなく、本出願人が別に出願している隣接レーンを走行する他の車両との衝突予防のための操舵力トルクの制御アルゴリズムを別に用意しておき、そこで算出されたトルクを加え合わせても良い。
【0087】
その際には同じように衝突予防のための制御アルゴリズムを独立に構築して、衝突の危険生が生じたときのみ、そのアルゴリズムを記述したプログラムも通過するようにすれば良い。そのような処理は、開示した技術によって通常の知識を持つこの分野の技術者ならば容易に実施できるものである。
【0088】
また、第2の実施の形態などにおいて、パワーステアリングとして機能させる場合にはステアリングホィール116とコラム118とをロックするようにしたが、ウオームギアの代わりに、平歯車を用いるときは、ステアリングホィールとコラムの間を機械的に係合・開放するクラッチ手段などを設け、パワーステアリング制御時にはクラッチで係合すれば良い。
【0089】
尚、図5に示す第2の実施の形態においては、操向装置が114がマニアル式のものが示されているが、もしここで操向装置が油圧式のパワーステアリングであってもレーン追従の機能は達成することができる。そのときには、油圧によるパワーアシストがあるために、モータ124の容量は一段と小さなものでレーン追従を行うことができる。見方を変えて見ると、本発明によるときは、操向装置をマニアル式とし、コラム上のモータ124をパワーステアリング用に利用しているとも言える。
【0090】
また、第3の実施の形態において、高速道路は単なる一例であり、将来ナビゲーションシステムが進化し、レーン追従走行が可能なまでに整備された道路が特別にナビゲーション側で区別表示できるようになれば、高速道路に拘泥することなく、適用することが可能となる。
【0091】
また、第3の実施の形態において、SAS スイッチがオンされたことをレーン追従制御の条件としたが、発明の目的に関して述べたように、STEP-262の判断ステップを削除し、高速道路に入って車速Vが所定車速V2を超えた時点で直ちにレーン追従制御を実行しても良い。図10及び図11に示す制御アルゴリズムは一つの例示に過ぎない。
【0092】
この発明においては上記の如く、走行中の前方道路の車線状態を検知する第1の手段(CCDカメラ32,138,238)と、自車の運動状態を検知する第2の手段(画像処理部32a,138a,238a、走行可能領域認識部32b,138b,238b、目標経路設定部32c,138c,238c)と、前記第1、第2の手段の出力から前方道路車線に対する自車の位置関係を維持するために必要な操舵量δm を算出する第3の手段(CPU34,140,240)と、車両の操舵車輪を作動させる操向手段(操向装置14,114)と、前記第3の手段の出力に応じて前記操向手段に第1の操舵トルクT, T2 を発生させる付勢手段(アクチュエータ26(電動モータ24))と、ステアリングホィール16,116に加えられた第2の操舵トルクτs を検知する操舵力検出手段(操舵トルクセンサ20,120,220)とを有し、前記操舵力検出手段の出力に応じてステアリングホィールに加えられた前記第2の操舵トルクを減少させる方向に前記付勢手段を駆動できるように構成した。尚、具体的には前記付勢手段が電動モータ24である如く構成した。
【0093】
更に、前記操向装置が前記第3の手段の出力に応じて駆動されるとき、前記ステアリングホィールと前記操向装置の間に介在して前記操舵力検出手段の出力に応じて相対変位する舵角補正手段(操舵角度補正装置132)を設ける如く構成した。
【0094】
更に、切替え手段(SWS スイッチ36(STEP-47, STEP-162, STEP-262, STEP-252, STEP-254) が用意され、前記切替え手段の切替え動作によって、少なくとも前記付勢手段(アクチュエータ26(電動モータ24))に前記第1のトルクT1, T2 の発生を抑制する(STEP-47,STEP-162, STEP-262) ことができる如く構成した。
【0095】
更に、前記操向手段(14,114)に前記第1の操舵トルクδm を発生させるための第1の制御アルゴリズム(STEP-51 からSTEP-61,STEP-180からSTEP-188, Flow-1) と、前記操舵力検出手段の出力に応じてステアリングホィールに加えられた前記第2の操舵トルクτs を減少させる方向に前記付勢手段を駆動するための第2の制御アルゴリズム( STEP-43 からSTEP-46,STEP-171からSTEP-175,
Flow-2) と、切替え手段( STEP-47,STEP-162, STEP-252, STEP-254,262) とを備え、前記切替え手段の切替え動作によって前記第1及び第2の制御アルゴリズムの少なくともいずれかが前記付勢手段を駆動するように実行される如く構成した。
【0096】
更に、前記第2の制御アルゴリズムは前記第1の制御アルゴリズムと結合されて実行されるとき、決定される操作量T2 の重みK1 を、個別に実行されるときに比べて相違させる( STEP-62)如く構成した。
【0097】
更に、前記切替え手段が運転者によって操作されるスイッチ(SAS スイッチ36,135,235)を備え、前記スイッチを介して切替える如く構成した。
【0098】
更に、前記切替え手段が車速検出手段(車速センサ28,134,234)を備えると共に、検出車速が所定値を超えないときは前記切替え手段の入力を無効とする手段(STEP-254) を備える如く構成した。
【0099】
更に、前記切替え手段が走行環境を判定する走行環境判定手段(ナビゲーションシステム244)を備え、所定の環境を走行中と判定されるとき切替える(STEP-252) 如く構成した。
【0100】
更に、前記切替え手段が車速検出手段を備えると共に、検出車速が所定値を超えるとき切り替える(STEP-254) 如く構成した。
【0101】
また、上記した実施の形態において、前方の車線情報を得るのにCCDカメラを用いたが、それに限定されるべきではなく、他の手法による場合でも適用可能である。例えば近年道路側に磁気を帯びた目印を埋め込み、この磁気を頼りにレーン内を走行させる試みが提案されているが、この手法と現在よりも更に精密なナビゲーション情報が実用化されればCCDカメラ情報に変えてこれらの情報を用いることができる。
【0102】
【発明の効果】
パワーステアリングのアクチュエータなどをレーン追従制御のアクチュエータなどとして兼用するようにした車両用操舵装置において、レーン追従のための制御アルゴリズムで決定される操作量と単なるパワーステアリングとしての制御アルゴリズムで決定される操作量を加算して得られた加算操作量に基づいてアクチュエータを駆動する如く構成したので、車両用操舵装置を小型軽量にできると共に、信頼性を高めることができ、また常にパワーステアリングが動作して操舵力をアシストすることができると共に、常にパワーステアリングが動作しているので、レーンチェンジの際にも軽い操舵力でレーンチェンジを行うことができる。また、レーン追従のための制御アルゴリズムと単なるパワーステアリングとしての制御アルゴリズムとを分離して記述・管理することを可能としたので、開発を容易にすることができる。
【0103】
更にまた、パワーステアリング制御とレーン追従制御とを時間的に完全に分離して管理することで、長年に渡って培われてきたパワーステアリング制御の信頼性はそのまま保持することを可能としたので、装置全体の信頼性を一層高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1はこの発明に係る車両用操舵装置の全体を示す概略図である。
【図2】図1の装置中の制御ユニット(CPU)の構成の詳細を示すブロック図である。
【図3】図1の装置の動作を示すフロー・チャートの前半部分を示す、前半部フロー・チャートである。
【図4】図1の装置の動作を示すフロー・チャートの後半部分を示す、後半部フロー・チャートである。
【図5】この発明の第2の実施の形態に係る装置の全体を示す概略図である。
【図6】図5の装置中の制御ユニット(CPU)の構成の詳細を示すブロック図である。
【図7】第2の実施の形態に係る装置の動作を示すフロー・チャートの前半部を示す、前半部フロー・チャートである。
【図8】第2の実施の形態に係る装置の動作を示すフロー・チャートの後半部を示す、後半部フロー・チャートである。
【図9】この発明の第3の実施の形態に係る装置の制御ユニット(CPU)の構成の詳細を示すブロック図である。
【図10】第3の実施の形態に係る装置の動作を示すフロー・チャートの前半部を示す、前半部フロー・チャートである。
【図11】第3の実施の形態に係る装置の動作を示すフロー・チャートの後半部を示す、後半部フロー・チャートである。
【符号の説明】
10,110 車両
14,114 操向装置
16,116 ステアリングホィール
18,118 コラム
20,120,220 操舵トルクセンサ
22,122,222 操舵角度センサ
24,124,224 電動モータ
26,126 アクチュエータ
28,134,234 車速センサ
32,138,238 CCDカメラ
34,140,240 CPU(制御ユニット)
36,135,235 SAS スイッチ
38,137,237 追従表示灯
132 操舵角度補正装置
130,230 電動モータ
128,228 補正角度センサ
244 ナビゲーションシステム[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vehicle steering apparatus.
[0002]
[Prior art]
As a vehicle steering device, the present applicant has proposed a technique for causing a moving body such as a vehicle to follow a target route with a smooth trajectory in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 5-197423.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The above-described conventional technology relates to a so-called “automatic driving vehicle” for automatically maneuvering a vehicle. However, before the technology of the autonomous driving vehicle matures and spreads, it is possible to drive a person through a visual sensor or a radar while driving. It is expected that a man-machine cooperation type vehicle steering device that travels while predicting the road conditions ahead will be realized.
[0004]
As one of such man-machine cooperative vehicle steering devices, the present applicant previously described in Japanese Patent Application No. 7-31070, while using a visual means such as a camera while driving on the road, A technique for detecting a relationship with a vehicle, outputting a command for traveling along a lane to a steering device of the vehicle, and continuously traveling along the lane is proposed.
[0005]
When this concept is put into practical use, if the actuator for power steering that is already widely used as a steering device can be used as an actuator for lane tracking control, the entire device can be designed to be small and light, Its reliability is easy to secure.
[0006]
Accordingly, a first object of the present invention is to propose an electric power steering actuator or the like as a lane following control actuator or the like, and thus to propose a small and light vehicle steering apparatus with high reliability. is there.
[0007]
Furthermore, when the target power steering is an electric type and the control algorithm is realized exclusively using a software method, a control algorithm for lane following driving, a control algorithm for power assist, Can be handled independently, it is convenient in designing and managing each of them, so that development is facilitated and reliability in actual use can be increased.
[0008]
Therefore, the second object of the present invention is to separate and describe and manage the control algorithm for lane guidance and the control algorithm as mere power steering, thereby facilitating development and configuration. An object of the present invention is to propose a vehicle steering apparatus that is simple and increases the reliability of the entire apparatus.
[0009]
Furthermore, the lane following function is generally used when the traveling speed is relatively high, such as when driving on a highway, whereas the function as a power steering, in other words, the power assist function is essentially a low speed traveling. Sometimes useful. The above logic can be understood because the power assist amount is purposely reduced during high-speed driving so that the steering force during driving does not become too light. From this viewpoint, the two control algorithms of lane tracking and power steering function can be further separated.
[0010]
Therefore, the third object of the present invention is to manage power steering control and lane tracking control by separating them completely in time, thereby maintaining the reliability of power steering control cultivated over many years. An object of the present invention is to propose a steering apparatus for a vehicle that can be held, and thus further improves the reliability of the entire apparatus.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-described object, first means for detecting the lane condition of the traveling road ahead, second means for detecting the movement state of the own vehicle, and outputs of the first and second means Depending on the output of the third means for calculating the steering amount necessary for maintaining the positional relationship of the host vehicle with respect to the forward road lane, the steering means for operating the steering wheel of the vehicle, and the output of the third means The steering means includes an urging means for generating a first steering torque, and a steering force detection means for detecting a second steering torque applied to the steering wheel, and outputs the steering force detection means. Accordingly, in the vehicle steering apparatus configured to drive the urging means in a direction in which the second steering torque applied to the steering wheel is decreased, the vehicle steering apparatus is configured such that the steering means includes the first steering means. 1 steering torque A first control algorithm for generating, provided with a second control algorithm for driving the urging means in a direction to reduce the second steering torque, the first control algorithm Operation amount determined by And the second control algorithm Operation amount determined by The Addition do it The biasing means is driven based on the obtained addition operation amount It was configured as follows.
[0012]
[Action]
A biasing means for generating the first steering torque in the steering means according to the output of the third means is provided, and the steering torque applied to the steering wheel is reduced in accordance with the output of the steering force detection means. In the vehicle steering apparatus configured to drive the urging means, the vehicle steering apparatus uses a first control algorithm for causing the steering means to generate a first steering torque, and a second steering torque. A second control algorithm for driving the biasing means in a decreasing direction, and the first control algorithm Operation amount determined by And the second control algorithm Operation amount determined by The Addition do it Driving the biasing means based on the obtained amount of addition operation In a vehicle steering system that is configured as described above, that is, the power steering actuator is also used as the actuator for lane tracking control, etc., the control algorithm for lane tracking and the control algorithm for power steering are combined and executed. As a result, the vehicle steering device can be made smaller and lighter, reliability can be improved, and the power steering can always operate to assist the steering force, and the power steering always operates. As a result, lane changes can be made with light steering force even during lane changes.
[0013]
Furthermore, it is possible to separate and describe and manage the control algorithm for lane tracking and the control algorithm as mere power steering, so that development can be facilitated.
[0014]
Furthermore, since power steering control and lane tracking control are completely separated and managed in time, the reliability of power steering control cultivated over many years can be maintained as it is, The reliability of the entire apparatus can be further increased.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
[0016]
In FIG. 1, a rectangle indicated by an outer
[0017]
The
[0018]
On the other hand, an
[0019]
Also, a
[0020]
FIG. 2 shows the configuration of the CPU (control unit) in detail. An image captured by the
[0021]
The
[0022]
When these signals are input, the
[0023]
The CPU is provided with a storage device ROM for storing various gains necessary for calculation and the like, and is configured to be able to read ROM information as necessary. Separately from a manual switch SAS (abbreviation of Steer Assist Switch) 36, which can select the lane following mode at the driver's will, and a
[0024]
In the above configuration, as is well known in the case of power steering, the torque sensor senses the steering torque applied to the steering wheel, and a current is supplied to the motor so that the steering torque falls within a predetermined amount. Assist steering force.
[0025]
As will be described later, in the lane tracking control, as disclosed in the prior art, the steering angle is set to the target steering angle θd calculated by the CPU based on information from the CCD camera, the steering angle sensor, the vehicle speed sensor, and the yaw rate sensor. The motor is driven to match. Furthermore, even during the lane following control, if the driver inputs a steering torque larger than the output of the motor, the direction of the vehicle can be changed according to the driver's intention regardless of the CPU's decision. You can change or avoid obstacles.
[0026]
3 and 4 are flowcharts showing the operation of the steering apparatus.
[0027]
In the illustrated control, the power steering is always operated. That is, the power steering control is performed if the vehicle is in a predetermined driving state regardless of the presence or absence of the lane tracking control.
[0028]
In the following explanation, the program shown in the figure starts with STEP-41 as the engine starts, and then proceeds to STEP-42 to read the information of the various sensors described above.
[0029]
The following STEP-43 to STEP-46 are control algorithms for power steering, and a motor torque T1 is calculated as a power assist amount.
[0030]
Specifically, in STEP-43, it is determined whether or not the detected steering force τs exceeds the reference value τo. If it is determined that the detected steering force τs exceeds the value, the process proceeds to STEP-44 and the coefficient γ depends on the direction of the steering force. Is determined. For example, it is positive when the steering force applied to the
[0031]
Next, the routine proceeds to STEP-45, where the difference between the detected steering torque τs and the reference value τo is obtained, and an amount obtained by multiplying the difference by the gain Ko is set as a motor torque command value T1 (operation amount). At this time, if the calculated torque T1 is larger than the allowable torque Tmax of the motor, the command value is limited to the maximum value Tmax. By using the coefficient γ, the calculation formula can be simplified.
[0032]
On the other hand, when it is determined in STEP-43 that the detected steering force does not exceed the reference value τo, the torque that is the power assist amount is unnecessary, so the process proceeds to STEP-46 and the command value of the motor torque T1 is set to 0. .
[0033]
Next, the process proceeds to STEP-47, where it is determined whether the above-mentioned
[0034]
If the flag bit is 1, the driver determines that the switch has been previously turned on, and if the flag bit is 0, the driver has not turned on before and only wants the power steering function to work. It is estimated that Accordingly, the process proceeds to STEP-50, and the final torque to be output to the motor amplifier is determined as either the torque command value T1 calculated in STEP-45 or STEP-46.
[0035]
On the other hand, when the SAS switch is determined to be ON in STEP-47, the process proceeds to STEP-48, the flag bit is set to 1, the indicator lamp is turned on, and the process proceeds to STEP-51. The same applies when the flag bit is determined to be 1 in STEP-49.
[0036]
The processing from STEP-51 to STEP-62 is based on the control algorithm disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-197423 and Japanese Patent Application No. 7-31070 previously proposed by the present applicant. A brief description is given below.
[0037]
First, in STEP-51, the inclination angle ΘW of the vehicle (referred to as vehicle W) on the coordinates is calculated, and the process proceeds to STEP-52 to calculate the current position of the vehicle W. This is performed by obtaining the XY coordinate components (XW, YW) of the origin o of the XY relative coordinates of the vehicle W.
[0038]
Next, proceed to STEP-53 and set the target point P. This expresses the target route M as a sequence of points in the xy relative coordinates, and the distance xp (= VT) moved by a predetermined prediction time T in the x-axis direction at the current vehicle speed V of the vehicle W as an x coordinate component. Set as a point on the target route M.
[0039]
Next, proceed to STEP-54 to calculate the target yaw rate γm.
[0040]
First, the target point reaching yaw rate γm, that is, the yaw rate of the vehicle W for causing the vehicle W to reach the target point P from the current position (origin o) is obtained from an appropriate expression. Subsequently, an angular deviation ΔθP between the vehicle W and the target route M at the target point P is obtained, a yaw rate correction amount ΔγP for eliminating the angular deviation ΔθP is obtained, and ΔγP obtained from the target yaw rate γP is multiplied by a correction coefficient Km. This is done by subtracting the product and correcting the target yaw rate γP.
[0041]
The correction coefficient Km is obtained by calculating the curvature ρ and the road width D of the travelable route A (same as the travelable region described above) in STEP-55 performed in parallel with the processing below STEP-51 in the illustrated flow chart. -56 Using fuzzy inference from the curvature ρ, road width D, and vehicle speed V.
[0042]
Next, proceed to STEP-60, calculate the rudder angle that produces the target yaw rate γm as the target rudder angle δm using an appropriate formula, and proceed to STEP-61 to change the displacement angle of the
[0043]
Next, proceed to STEP-63, add the motor torque command value T1 for power steering control obtained in STEP-45 or STEP-46 and the motor torque command value T2 for lane tracking control, and finally output to the amplifier Set the motor torque command value T to go to STEP-64 and output.
[0044]
At this time, the torque command values T1, T2 (operation amounts) may be evaluated and added to each other, but in this embodiment, the necessary torque T1 as the power steering is multiplied by a coefficient K2 smaller than one. Command values T1 and T2 were added. The reason is that during lane following driving, the motor torque command value for lane following is determined so that the steering force returns to the target course as the distance from the target course in the lane increases. This is because, if the command value is large, the motor torque for lane tracking decreases and easily deviates from the lane.
[0045]
Next, proceeding to STEP-65, it is determined whether or not the
[0046]
In the above-described embodiment, the power steering can always operate to assist the steering force, and the power steering always operates, so that the lane change can be performed with a light steering force even at the lane change. it can.
[0047]
On the other hand, lane following control is also performed in parallel, and steering is automatically performed following the lane only by the driver performing a global steering input. Specifically, in the above embodiment, since the target rudder angle δm is determined so as to travel in the center of the lane, the image is displayed when the driver holds the steering wheel straight on a substantially straight road. The information output of the device gives the front wheels very little steering along the lane.
[0048]
In addition, an automatic correction is made for deviation from the lane. For example, even if a disturbance caused by crosswinds or road surface irregularities is applied to cause the vehicle to deviate from the course, it automatically returns to the original course. Therefore, the driver can do almost nothing against the above disturbance.
[0049]
Furthermore, in the above embodiment, since the motor (actuator) 24 is used for both power steering control and lane tracking control, the entire apparatus can be reduced in size and weight, and reliability can be improved. .
[0050]
Furthermore, in the above embodiment, the power steering control algorithm from STEP-42 to STEP-46 and the lane tracking control algorithm from STEP-51 to STEP-61 are configured independently, so both are managed separately. can do. Therefore, it is easy to develop and modify, and also makes mistakes (software description mistakes called bugs)
) Opportunities can be reduced and reliability can be improved.
[0051]
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
[0052]
FIG. 5 is an overall view of an apparatus according to the second embodiment.
[0053]
In the figure, an
[0054]
On this
[0055]
Further, a worm-type steering
[0056]
In addition, a
[0057]
Here, referring to the
[0058]
FIG. 6 shows the configuration of the CPU (control unit) 140 in detail. The difference from the first embodiment is that two motor drive systems are prepared, and a signal from the
[0059]
7 and 8 are flowcharts showing the operation of the apparatus according to the second embodiment.
[0060]
As described above, in this embodiment, the two functions of power steering and lane tracking are operated separately in time so that both can be managed more independently.
[0061]
As described below, STEP-161 determines whether or not the Flag bit is on. Similar to the first embodiment, this Flag is set to ON when the driver turns on the SAS switch. That is, in the second embodiment, it is first determined by referring to this Flag whether the driver has selected the following function or the power steering function. When the flag bit is on, the lane following function is exhibited, and when it is not, the power steering function is exhibited.
[0062]
If it is determined in STEP-162 that the Flag bit is on, the process proceeds to STEP-180 and the above-described lane tracking control is performed. If not, the process proceeds to STEP-162 to determine whether the SAS switch is on. If the result is affirmative, the program proceeds to STEP-163, turns on the Flag bit, lights up the indicator lamp, and proceeds to STEP-180 and thereafter.
[0063]
On the other hand, when the result is NO in STEP-162, the process proceeds to STEP-170, and power steering control is performed up to STEP-177. Unlike in the first embodiment, the power steering control in the second embodiment is a vehicle speed responsive type in which the degree of assist is changed according to the vehicle speed.
[0064]
Since this concept is also known and does not form the gist of the present invention, briefly described below, the gain K is determined in association with the vehicle speed V in STEP-171. Specifically, the gain K is obtained by multiplying the basic value K0 by a value obtained by subtracting the ratio of the vehicle speed V / the upper limit vehicle speed V1 detected from 1.0. When the detected vehicle speed is equal to or higher than the upper limit vehicle speed, the gain K0 is set to zero. Then, the motor torque T is obtained by the same algorithm as in the first embodiment, determined by STEP-176, and output to the
[0065]
On the other hand, when affirmative in STEP-161 or 162, the process moves to the right STEP-180 and the lane following control is performed. That is, the motor torque command value T1 necessary for the lane following control is calculated in STEP-181 to STEP-189 as in the first embodiment, and is output to the
[0066]
In the second embodiment, steering angle correction control is also performed. In other words, the target correction angle (motor angle) αd proportional to the input steering torque is calculated by multiplying the detected steering torque τs appropriately set in STEP-190 by a coefficient (gain) K, and the feedback control amount is set so as to be this αd. Steering angle correction
[0067]
This is because a motor displacement proportional to the input steering torque is given to give the motor mechanism a kind of spring function, in other words, a compliance function. The details are described in the application previously proposed by the present applicant, and are not directly related to the gist of the present invention.
[0068]
When power steering control is performed, the motor torque command value T2 is set to zero in STEP-176. This is because the steering
[0069]
That is, in the case of functioning as a power steering, if there is a portion that performs a spring action inside the steering wheel, the rigidity is lowered and the steering stability is also lowered.
[0070]
In the second embodiment, as in the first embodiment, in addition to assisting the steering force necessary for power steering control and enabling lane tracking control, the motor (actuator) 124 Since the
[0071]
Further, in the lane following control to which the steering angle correction function is added as in the second embodiment, a steering torque sensor is required. This steering torque sensor can also be shared by the power steering torque sensor, and is simpler. It becomes.
[0072]
Furthermore, in the second embodiment, the power steering control and the lane tracking control are performed separately in time. In other words, since the two control concepts can be managed completely separately, for example, the power steering control characteristics (whether or not it is a vehicle speed responsive type) can be freely changed without changing the basic algorithm. It is possible to increase the reliability.
[0073]
As for the lane tracking function, the steering angle correction function (STEP-190, STEP-191) that was not in the first embodiment can be added or deleted without affecting the power steering control algorithm. Can be modified freely. Furthermore, although not described in the present application, the concept of preventing a collision with another vehicle traveling in an adjacent lane as described in another application by the present applicant is also applied to the control of power steering. It can be easily incorporated without affecting the algorithm.
[0074]
Since each control algorithm can be managed independently in this way, it is possible to effectively suppress the occurrence of bugs at the time of software description often seen during development. In addition, since the power steering control software accumulated over many years can be used as it is, development can be performed efficiently and the development period can be shortened.
[0075]
Next, a third embodiment of the apparatus according to the present invention will be described.
[0076]
FIG. 9 is an overall view of a CPU (control unit) 240 of the apparatus according to the third embodiment.
[0077]
A difference from the previous embodiment is that a
[0078]
10 and 11 are flowcharts showing the operation of the apparatus according to the third embodiment.
[0079]
In the following, based on the information from the
[0080]
On the other hand, when it is determined in STEP-252 that the vehicle is traveling on the highway, the process proceeds to STEP-254, and it is determined whether or not the current vehicle speed V exceeds a predetermined vehicle speed V2 (for example, 50 km / h). When it is determined that the current vehicle speed V does not exceed the predetermined vehicle speed V2, the power steering control is performed after STEP-253, and when it is determined that the current vehicle speed V exceeds the predetermined vehicle speed V2. Advances to STEP-261, determines whether or not the Flag bit is on, and if affirmative, advances to Flow-1 to perform lane tracking control.
[0081]
As in the previous embodiment, this flag is set to ON when the driver turns on the SAS switch for lane following control (not shown). If NO in STEP-261, proceed to STEP-262 to determine whether the SAS switch is turned on.If YES, proceed to Flow-1 via STEP-263 and deny Proceed to Flow-2.
[0082]
The details of the lane tracking control and the power steering control of Flow-1 and 2 are the same as those in the second embodiment, and thus detailed illustration is omitted.
[0083]
Since the third embodiment is configured as described above, the lane following control can be performed when the vehicle speed V exceeds the predetermined vehicle speed V2 after entering the highway. When the driver turns on the SAS switch, the lane following control is possible. Control is executed.
[0084]
On the other hand, even if the lane following control is once executed, for example, if the vehicle speed decreases and becomes equal to or less than the predetermined vehicle speed V2, the normal power steering control is performed again. The same applies when descending from a highway to a general road.
[0085]
Also in the third embodiment, in addition to assisting the steering force required in power steering control and enabling lane follow-up control as in the previous embodiment, the motor (actuator) 224 and the steering torque are provided. Since the
[0086]
In the first embodiment, STEP-6 Three The summation process is not limited to the summation of the torques of the two concepts of power steering and lane following as disclosed, but the collision prevention with other vehicles traveling in the adjacent lane that the applicant has applied for separately A separate steering force torque control algorithm may be prepared, and the torque calculated there may be added together.
[0087]
In that case, a control algorithm for collision prevention is similarly constructed independently, and only when a danger of collision occurs, a program describing the algorithm is passed. Such processing can be easily performed by those skilled in the art having ordinary knowledge by the disclosed technology.
[0088]
In the second embodiment, the
[0089]
In the second embodiment shown in FIG. 5, the
[0090]
In the third embodiment, the highway is merely an example, and if the navigation system will evolve in the future, and the road that has been developed before the lane following operation can be performed, the navigation side can distinguish and display the road. It becomes possible to apply without being stuck to the highway.
[0091]
In the third embodiment, the lane follow-up control condition is that the SAS switch is turned on. However, as described regarding the object of the invention, the determination step of STEP-262 is deleted and the expressway is entered. Thus, the lane tracking control may be executed immediately when the vehicle speed V exceeds the predetermined vehicle speed V2. The control algorithm shown in FIGS. 10 and 11 is only an example.
[0092]
In the present invention, as described above, the first means (
[0093]
Further, when the steering device is driven according to the output of the third means, the rudder is interposed between the steering wheel and the steering device and is relatively displaced according to the output of the steering force detecting means. An angle correction means (steering angle correction device 132) is provided.
[0094]
Further, switching means (SWS switch 36 (STEP-47, STEP-162, STEP-262, STEP-252, STEP-254) is prepared, and at least the urging means (actuator 26 ( The electric motor 24)) is configured so that the generation of the first torques T1 and T2 can be suppressed (STEP-47, STEP-162, STEP-262).
[0095]
Further, a first control algorithm (STEP-51 to STEP-61, STEP-180 to STEP-188, Flow-1) for causing the steering means (14, 114) to generate the first steering torque δm. And a second control algorithm (from STEP-43 to STEP) for driving the urging means in a direction to decrease the second steering torque τs applied to the steering wheel according to the output of the steering force detecting means. -46, STEP-171 to STEP-175,
Flow-2) and switching means (STEP-47, STEP-162, STEP-252, STEP-254, 262), and at least one of the first and second control algorithms is performed by the switching operation of the switching means. The urging means is configured to be driven.
[0096]
Further, when the second control algorithm is executed in combination with the first control algorithm, the weight K1 of the determined operation amount T2 is different from that when it is executed individually (STEP-62). )
[0097]
Further, the switching means is provided with a switch (SAS switches 36, 135, 235) operated by the driver, and is configured to be switched via the switch.
[0098]
Further, the switching means includes vehicle speed detection means (
[0099]
Further, the switching means is provided with a traveling environment determining means (navigation system 244) for determining the traveling environment, and is configured to switch when it is determined that the predetermined environment is traveling (STEP-252).
[0100]
Further, the switching means includes vehicle speed detection means and is configured to switch when the detected vehicle speed exceeds a predetermined value (STEP-254).
[0101]
In the above-described embodiment, the CCD camera is used to obtain forward lane information. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to other methods. For example, in recent years, attempts have been made to embed magnetized landmarks on the road side and drive in the lane by relying on this magnetism. If this technique and more precise navigation information are put into practical use, CCD cameras Such information can be used instead of information.
[0102]
【The invention's effect】
A control algorithm for lane tracking in a vehicle steering system in which power steering actuators are also used as lane tracking control actuators Operation amount determined by And control algorithm as simple power steering Operation amount determined by The Addition do it Actuator is driven based on the obtained addition operation amount As a result, the vehicle steering device can be made smaller and lighter, reliability can be improved, and the power steering can always operate to assist the steering force, and the power steering always operates. As a result, lane changes can be performed with light steering force even during lane changes. In addition, the control algorithm for lane tracking and the control algorithm for simple power steering can be described and managed separately, so that development can be facilitated.
[0103]
Furthermore, since power steering control and lane tracking control are completely separated and managed in time, the reliability of power steering control cultivated over many years can be maintained as it is, The reliability of the entire apparatus can be further increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing an entire vehicle steering apparatus according to the present invention.
2 is a block diagram showing details of a configuration of a control unit (CPU) in the apparatus of FIG. 1;
FIG. 3 is a first half flow chart showing the first half of the flow chart showing the operation of the apparatus of FIG. 1;
FIG. 4 is a second half flow chart showing the second half of the flow chart showing the operation of the apparatus of FIG. 1;
FIG. 5 is a schematic view showing an entire apparatus according to a second embodiment of the present invention.
6 is a block diagram showing details of the configuration of a control unit (CPU) in the apparatus of FIG. 5. FIG.
FIG. 7 is a first half flow chart showing a first half of a flow chart showing the operation of the apparatus according to the second embodiment;
FIG. 8 is a second half flow chart showing the second half of the flow chart showing the operation of the apparatus according to the second embodiment;
FIG. 9 is a block diagram showing details of a configuration of a control unit (CPU) of an apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a first half flow chart showing a first half of a flow chart showing an operation of the apparatus according to the third embodiment.
FIG. 11 is a second half flow chart showing the second half of the flow chart showing the operation of the apparatus according to the third embodiment;
[Explanation of symbols]
10,110 vehicles
14,114 Steering device
16,116 Steering wheel
18, 118 columns
20, 120, 220 Steering torque sensor
22, 122, 222 Steering angle sensor
24, 124, 224 Electric motor
26,126 Actuator
28,134,234 Vehicle speed sensor
32, 138, 238 CCD camera
34, 140, 240 CPU (control unit)
36,135,235 SAS switch
38, 137, 237 Follow indicator light
132 Steering angle correction device
130,230 Electric motor
128,228 correction angle sensor
244 Navigation system
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20220281523A1 (en) * | 2021-03-04 | 2022-09-08 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Method and apparatus for lane control of a vehicle |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002079953A (en) * | 2000-09-06 | 2002-03-19 | Nissan Motor Co Ltd | Lane following control device |
GB0106925D0 (en) * | 2001-03-20 | 2001-05-09 | Lucas Industries Ltd | Steering control during ABS split MU operation |
JP4228875B2 (en) * | 2003-10-22 | 2009-02-25 | アイシン精機株式会社 | Vehicle lane travel support device |
JP4995029B2 (en) * | 2007-10-18 | 2012-08-08 | 富士重工業株式会社 | Vehicle driving support device |
JP6287767B2 (en) | 2014-11-10 | 2018-03-07 | 株式会社デンソー | Motor control device |
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JP6287768B2 (en) | 2014-11-10 | 2018-03-07 | 株式会社デンソー | Motor control device |
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DE102017215842B4 (en) * | 2017-09-08 | 2025-01-16 | Robert Bosch Gmbh | Method for operating a steering device and steering device |
-
1996
- 1996-02-16 JP JP5415396A patent/JP3706669B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20220281523A1 (en) * | 2021-03-04 | 2022-09-08 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Method and apparatus for lane control of a vehicle |
US11820370B2 (en) * | 2021-03-04 | 2023-11-21 | Dr. Ing. H. C. F. Porsche Ag | Method and apparatus for lane control of a vehicle |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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