JP7643297B2 - 車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は車両の制御装置に関する。

電動アクチュエータから操舵機構に操舵トルクを付与することにより、運転者による車両の運転における操舵操作を支援したり、車両の自動運転を制御したりすることができる制御装置が研究・開発されている。電動アクチュエータを用いた操舵機構の制御では、一般的には、舵角の変化に応じてセンサ値が変化する角度センサ、電動アクチュエータのモータの回転角を検出するセンサ等のセンサが用いられる。これらセンサ値は舵角中点と比較され、それらの間の差角が操舵制御の入力として用いられる。センサが相対角センサである場合、舵角中点の学習が行われる。

特許文献１には、舵角中点を推定する推定装置が記載されている。この推定装置は、ステアリング装置の状態に関するパラメータと、車両の運転状態に関するパラメータとのそれぞれについて逐次ベイズ推定を行い、得られた確率が所定の条件を充足した場合に現在の操舵角が舵角中点であると判定することで、舵角中点を推定する。

特開２０２１－０１７１２５号公報

例えばバッテリクリアなど、何らかの要因で、舵角中点の値が記憶されていない場合がある。このような場合、舵角中点が新たに学習されるまでの間、舵角中点を使用する操舵制御を行うことができない。従って、舵角中点が記憶されてない状態では、例えば、無人状態で停車した車両を、自動運転により発進させることはできない。この点、特許文献１に記載の方法により舵角中点を取得するためには、車両が、所定の条件で直進路などを走行している必要がある。従って、特許文献１の舵角中点の取得方法では、舵角中点の値が記憶されていない状態で停車した車両を、自動運転により発進させることはできない。

例えば、ＭａａＳ（Ｍｏｂｉｌｉｔｙ ａｓ ａ ｓｅｒｖｉｃｅ）向けの車両では、サービスの種別により無人状態で駐車位置から自動運転走行を開始するシーンが容易に想定される。従って、ＭａａＳ向けの車両の場合、舵角中点が格納されていない状態でも、自動運転により発進できるようにすることは重要である。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、舵角中点が記憶されていない状態で停車した車両の自動運転による発進を可能とする技術を提供することにある。

本発明に係る車両の制御装置は、車両の操舵機構の舵角を検出する角度センサと、操舵機構に操舵トルクを付与する電動アクチュエータと、を備える車両に適用される。制御装置は、車両が停車している状態で車両の自動運転の制御を開始する要求が検出された場合において、操舵機構の舵角中点が学習されていない場合、左右最大舵角まで据え切りを行う手段と、左最大舵角まで据え切りを行った場合の角度センサの値と、右最大舵角まで据え切りを行った場合の角度センサの値と、に基づいて、舵角中点を算出して学習する手段と、を備える。

本発明に係る車両の制御装置によれば、舵角中点が記憶されていない状態で車両が停車している場合でも、車両の発進前に舵角中点を取得することができ、自動運転により車両を発進させることができる。

本発明の実施の形態１における操舵中点の取得方法の概要を説明するための図である。 本発明の実施の形態１に係る制御装置により実行される、舵角中点取得時の制御手順の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２に係る制御装置により実行される、舵角中点取得時の制御手順の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態３に係る制御装置により実行される、舵角中点取得時の制御手順の一例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。ただし、以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造やステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。

実施の形態１．
本実施の形態に係る制御装置は車両の自動運転による走行を制御する機能と、運転者による車両の運転を支援する機能とを有する。制御装置は、少なくとも１つのメモリと少なくとも１つのプロセッサとを有するＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）である。メモリには、操舵制御を含む車両の制御に用いる各種のプログラムやマップを含む各種のデータが記憶されている。プロセッサがメモリからプログラムを読みだして実行することにより、車両の制御に関係する様々な機能が実現される。なお、制御装置は、複数のＥＣＵにより構成されたものであってもよい。

本実施の形態において、特に、制御装置は、車両の自動運転走行に際し、車両の操舵装置を制御する操舵制御を行う。操舵装置は、例えば、電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）であって、運転者による操作のための操舵ハンドルと、操舵ハンドルと転舵輪とを連結する操舵機構と、を備える。また、操舵装置は、操舵機構に操舵トルクを付与するように構成された電動アクチュエータを備える。電動アクチュエータは、電動モータと、電動モータのトルクを操舵機構に伝達する減速機とを含む。

操舵制御に際し、制御装置には、各種のセンサの検出結果が入力される。各種のセンサには、例えば、車速センサ、トルクセンサ、モータ回転角センサ、及び、ピニオン角センサ等が含まれる。ピニオン角センサは、舵角を検出する角度センサであって、転舵輪の転舵に応じて回転するピニオン軸の角度を検出する。制御装置は、モータ回転角センサの検出値に基づいて、電動モータの回転角度を取得する。電動モータの回転角度は、操舵ハンドルの回転角度と対応し、モータ回転角センサのセンサ値から、操舵ハンドルの舵角を求めることができる。

制御装置は、電動モータへのモータ電流の供給を制御することにより、電動アクチュエータから操舵機構に付与される操舵制御のための操舵トルクを制御するように構成されている。操舵制御では、舵角中点に対するモータ回転角センサのセンサ値の差角が入力として用いられる。つまり操舵制御実行のためには、舵角中点の値が必要となる。舵角中点は、例えば、所定の運転条件下でモータ回転角センサのセンサ値をサンプリングし、その統計処理によって算出することができ、算出された値が学習値として制御装置に格納される。

しかし、車両の停車中、バッテリクリアなどの何らかの要因によって、舵角中点が格納されていない状態となる場合がある。これに対し、本実施の形態に係る制御装置は、車両の停止状態から自動運転走行で発進する際に、舵角中点が格納されていない場合、舵角中点を取得するための制御を実行する。これにより、舵角中点が格納されていない場合にも、自動運転走行による車両の発信を可能とすることができる。

図１は、本実施の形態における舵角中点の取得方法の概要を示す図である。図１において、縦軸はピニオン角センサの値であり、左回転方向をプラス、右回転方向をマイナスとして示す。また、横軸は時間を示す。以下、図１を用いて、本実施の形態における舵角中点の取得方法を説明する。

舵角中点を取得する場合、図１に示されるように、まず左最大舵角まで据え切りを行う。つまり、ピニオン角センサの現在値が飽和するまで、目標値を増大させ左方向に据え切りを行う。そして、飽和した値を左最大値Ｌｍａｘとして取得する。ピニオン角センサの現在値が飽和した後、転舵方向を逆転させて、現在値が飽和するまで目標値を減少させ右方向に据え切りを行う。そして飽和した値を右最大値Ｒｍａｘとして取得する。制御装置は、このように取得された左最大値Ｌｍａｘ及び右最大値Ｒｍａｘの中間値を求め、この中間値を舵角中点として学習する。

舵角中点の取得に際する目標値の増大又は減少の停止の判断は、ピニオン角センサの現在値に加え、ピニオン角偏差や電流値などを参照して行ってもよい。これにより、据え切りによるＥＰＳへの負荷を低減することができる。

図２は、本実施の形態に係る制御装置により実行される舵角中点取得の制御手順の一例を示すフローチャートである。以下、図２を用いて舵角中点を取得する際の制御手順について説明する。

図２に示されるように、ステップＳ１１では、まず自動運転制御を開始する要求があるか否かが判別される。具体的には、例えば、車両内に搭載された自動運転制御のＯＮ／ＯＦＦスイッチの操作により自動運転制御がＯＮとされた場合に、自動運転制御の要求ありと判定される。また、車両が遠隔操作されるものである場合、遠隔から自動運転制御を要求する信号を受信した場合に、自動運転制御の要求あり、と判定される。

ステップＳ１１において、自動運転制御の要求がないと判定された場合には、今回の処理はこのまま終了する。一方、ステップＳ１１において自動運転制御の要求ありと判別された場合には、次に、ステップＳ１２の処理に進む。

ステップＳ１２では、舵角中点の格納の有無を除く自動運転制御の実行条件が成立しているか否かが判別される。自動運転制御の実行条件が成立していない場合には、今回の処理はこのまま終了とされる。一方、ステップＳ１２で自動運転制御の実行条件が成立していると判別された場合には、次に、ステップＳ１３の処理に進む。

ステップＳ１３では、舵角中点が未取得であるか否かが判別される。制御装置に舵角中点の値が格納されていない場合、ステップＳ１３で舵角中点は未取得と判別され、制御装置に舵角中点が格納されていれば、ステップＳ１３で舵角中点は未取得でないと判別される。ステップＳ１３で舵角中点が未取得でないと判別された場合には、ステップＳ１４に進み、自動運転制御はＯＮとされ、自動運転の制御が開始される。一方、ステップＳ１３で舵角中点が未取得と判別された場合には、次に、ステップＳ１５の処理に進む。

ステップＳ１５では、現在、車両が停車中であるか否かが判別される。車両が停車であることは、例えば、車輪値パルスセンサの値、ＧＰＳの速度観測結果、車輪速パルスセンサ値とＧＰＳの速度観測結果との複合により、判定することができる。車輪速パルスセンサ値に基づく判定をする場合には、例えば、パルス値が所定時間以上未更新であることを条件に車両が停車中と判定することができる。

ステップＳ１５で車両が停車中ではないと判別された場合には、今回の制御は終了とされる。一方、ステップＳ１５で車両が停車中であると判別された場合には、次に、ステップＳ１６の処理に進む。ステップＳ１６では、自動運転制御がＯＮとされ、自動運転の制御が開始される。

次に、処理はステップＳ１７に進む。ステップＳ１７では、自動運転による操舵制御により、操舵機構に操舵トルクが付与される。そして、上述のように左右の最大角まで据え切りが行われ、取得された左最大値Ｌｍａｘと右最大値Ｒｍａｘとから、舵角中点が算出される。その後、今回の処理は終了とされる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、何らかの理由で制御装置に舵角中点が格納されていない場合でも、車両の停止状態で舵角中点を取得することができ、自動運転により車両を発進させることができる。

実施の形態２．
実施の形態２に係る制御装置は、車両を徐行させた状態での操舵制御により舵角中点を取得する点を除き、実施の形態１の制御装置と同様の構成を有している。具体的に、実施の形態２における舵角中点の取得手順について、図３を参照して説明する。図３は、実施の形態２に係る制御装置により実行される、舵角中点取得の制御手順の一例を示すフローチャートである。

図３に示される制御は図２の処理に替えて実行される。図３のフローチャートは、ステップＳ１７に替えて、ステップＳ２１及びＳ２２の処理を有する点を除き、図２のフローチャートと同一である。

具体的に、図３に示される制御手順では、ステップＳ１５で、現在、車両が停車中であると判別された場合、次に、ステップＳ２１に進み、車両周囲に障害物がないかどうかが判別される。車両周囲の障害物の有無は、車両に搭載されたカメラやセンサ等により取得された情報に基づいて判定される。

次に、ステップＳ１６に進み、自動運転制御がＯＮとされる。次に、ステップＳ２２では、舵角中点が取得される。ステップＳ２２における舵角中点の取得に際しては、制御装置は、操舵可能な最低車速で車両を走行させる。この状態で、実施の形態１と同様に左右の最大舵角まで操舵して、ピニオン角センサ値の左最大値Ｌｍａｘ及び右最大値Ｒｍａｘを取得して、その中間値を求める。求められた中間値が舵角中点とされる。その後、今回の処理は終了とされる。

以上説明したように、本実施の形態では、自動運転制御がＯＮとされた後、据え切り可能な最低車速で車両を走行させて操舵制御を行うことで、舵角中点を取得することができる。例えばＥＰＳの軸力不足により据え切りできない車両でも、自動運転による車両の走行開始時に舵角中点を取得してから、自動運転による走行を開始することができる。

なお、実施の形態２では、舵角中点取得時に、操舵可能な最低車速で走行させる場合について説明した。しかし、舵角中点取得時の車速は、操舵可能な最低速度に限られず、他の速度に設定してもよい。ただしこの場合にも車両を直ちに停止できる速度とする。このように徐行させた状態で、舵角中点取得の制御を行うことで、タイヤにかかる負荷を低減することができる。

実施の形態３．
実施の形態３の制御装置は、実施の形態１は、舵角中点取得の制御の実行時に、予め周囲に通知する処理を行う。図４は実施の形態４に係る制御装置により実行される制御手順を説明するためのフローチャートである。図４の制御処理は、図２又は図３の制御に替えて実行される。図４のフローチャートは、図２のフローチャートのステップＳ１６の処理とステップＳ１７の処理との間に、ステップＳ３１の処理を有する点を除き、図２のフローチャートと同一である。

本実施の形態では、図４に示されるように、ステップＳ１６で自動運転制御がＯＮとされた後、ステップＳ３１で据え切りを行う旨が通知される。ここでの通知方法には限定はなく、例えば、音声での通知、及び、メータ画面及びナビ画面への表示による通知等のいずれか１以上による通知を行うことができる。

ステップＳ３１による通知の後、ステップＳ１７に進み、舵角中点が取得される。このように、実施の形態３では、据え切りが実行される前に、据え切りが行われる旨の通知がなされる。これにより、車両の搭乗者及び車両周囲の人の、車両の挙動に対する違和感を低減することができる。

なお、本実施の形態では、実施の形態１の据え切りによる舵角中点取得の制御に、据え切りを通知する処理を加えた構成について説明した。同様に、実施の形態２の制御に、舵角中点取得の制御の実行を通知する処理を加えた構成としてもよい。この場合、具体的には、図３のステップＳ１６で自動運転制御がＯＮとされた後、ステップＳ２２で最低車速での操舵を開始するステップＳ２２の処理の前に、左右方向への操舵制御により舵角中点を取得する旨を通知する処理を行えばよい。

Claims (1)

1. 車両の操舵機構の舵角を検出する角度センサと、前記操舵機構に操舵トルクを付与する電動アクチュエータと、を備える車両に適用される制御装置であって、
   前記車両が停車している状態で前記車両の自動運転の制御を開始する要求が検出された場合において、前記操舵機構の舵角中点が学習されていない場合、左右最大舵角まで据え切りを行う手段と、
   左最大舵角まで据え切りを行った場合の前記角度センサの値と、右最大舵角まで据え切りを行った場合の前記角度センサの値と、に基づいて、前記舵角中点を算出して学習する手段と、
   を備える制御装置。

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