(57)【要約】【課題】さまざまな走行路においてより適切な注視距離を設定すること。【解決手段】車両の平面運動の縦方向の動き及び横方向の動きに基づいて注視点距離を設定するようにした（ステップＳ１０２）。すなわち、車両の平面運動の縦方向の動きだけでなく、横方向の動きにも基づいて注視距離が設定されるので、さまざまな走行路においてより適切な注視距離を設定することができる。【選択図】  図４
2008059366.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の平面運動の縦方向の動き及び横方向の動きを検出する車両動作検出手段と、前記車両動作検出手段で検出された縦方向の動き及び横方向の動きに基づいて注視距離を設定する注視距離設定手段と、前記注視距離設定手段で設定された注視距離だけ車両前方に離れた位置を前方注視点とし、その前方注視点の位置と車両の目標軌跡との間の距離を算出する離間距離算出手段と、前記離間距離検出手段で算出された距離を小さくするための目標転舵角を算出する目標転舵角算出手段と、を備えたことを特徴とする操舵角決定装置。
【請求項２】
前記注視距離設定手段は、前記車両動作検出手段で検出された横方向の動きに基づいて、車両の旋回半径が小さくなると前記注視距離を一時的に長くすることを特徴とする請求項１に記載の操舵角決定装置。
【請求項３】
前記車両動作検出手段は、車両自体の動き、運転者の操作の少なくとも１つに基づいて車両の横方向の動きを検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の操舵角決定装置。
【請求項４】
前記車両動作検出手段は、車両の横滑り角を検出し、
前記注視距離設定手段は、前記車両動作検出手段で検出された横滑り角の大きさに比例して増加する成分と定常値との加算結果に基づいて前記注視距離を設定することを特徴とする請求項３に記載の操舵角決定装置。
【請求項５】
前記車両動作検出手段は、車両の横滑り角及びヨーレートを検出し、
前記注視距離設定手段は、前記車両動作検出手段で検出された横滑り角が大きくなるほど増加する成分と前記車両動作検出手段で検出されたヨーレートが大きくなるほど減少する成分と定常値との加算結果に基づいて前記注視距離を設定することを特徴とする請求項３に記載の操舵角決定装置。
【請求項６】
車体の前側に設けられた操舵輪と、車両の平面運動の縦方向の動き及び横方向の動きを検出する車両動作検出手段と、前記車両動作検出手段で検出された縦方向の動き及び横方向の動きに基づいて注視距離を設定する注視距離設定手段と、前記注視距離設定手段で設定された注視距離だけ車両前方に離れた位置を前方注視点とし、その前方注視点の位置と車両の目標軌跡との間の距離を算出する離間距離算出手段と、前記離間距離検出手段で算出された距離を小さくするための目標転舵角を算出する目標転舵角算出手段と、前記目標転舵角算出手段で算出された目標転舵角と実際の転舵角が一致するように前記操向輪を転舵する転舵制御手段と、を備えたことを特徴とする自動車。
【請求項７】
車両前方の前方注視点の位置と車両の目標軌跡との間の距離に基づいて前記距離を小さくするための目標転舵角を算出する転舵角決定方法であって、
車両の平面運動の縦方向の動き及び横方向の動きに基づいて車両から前記前方注視点までの距離を設定することを特徴とする操舵角決定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、前方注視点を設定して操舵量を決定する操舵角決定装置、自動車及び操舵角決定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の技術としては、例えば、車両の走行速度に一定の前方注視点時間を乗じて注視距離を設定し、その注視距離だけ車両前方に離れた位置を前方注視点とし、その前方注視点の位置と車両の目標軌跡との間の距離に基づいて前記距離を小さくするための目標転舵角を算出するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−２４２４８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来の技術にあっては、走行速度に応じた注視距離を設定できるものの、曲路等、走行路によっては前方注視点の位置が適切とならない恐れがあった。
本実施形態は、上記従来の技術に鑑みてなされたものであって、さまざまな走行路においてより適切な注視距離を設定可能な操舵角決定装置、自動車及び操舵角決定方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明の操舵角決定装置は、車両の平面運動の縦方向の動き及び横方向の動きを検出する車両動作検出手段と、前記車両動作検出手段で検出された縦方向の動き及び横方向の動きに基づいて注視距離を設定する注視距離設定手段と、前記注視距離設定手段で設定された注視距離だけ車両前方に離れた位置を前方注視点とし、その前方注視点の位置と車両の目標軌跡との間の距離を算出する離間距離算出手段と、前記離間距離検出手段で算出された距離を小さくするための目標転舵角を算出する目標転舵角算出手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００５】
また、本発明の自動車は、車体の前側に設けられた操舵輪と、車両の平面運動の縦方向の動き及び横方向の動きを検出する車両動作検出手段と、前記車両動作検出手段で検出された縦方向の動き及び横方向の動きに基づいて注視距離を設定する注視距離設定手段と、前記注視距離設定手段で設定された注視距離だけ車両前方に離れた位置を前方注視点とし、その前方注視点の位置と車両の目標軌跡との間の距離を算出する離間距離算出手段と、前記離間距離検出手段で算出された距離を小さくするための目標転舵角を算出する目標転舵角算出手段と、前記目標転舵角算出手段で算出された目標転舵角と実際の転舵角が一致するように前記操向輪を転舵する転舵制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００６】
さらに、本発明の操舵角決定方法は、車両前方の前方注視点の位置と車両の目標軌跡との間の距離に基づいて前記距離を小さくするための目標転舵角を算出する転舵角決定方法であって、車両の平面運動の縦方向の動き及び横方向の動きに基づいて車両から前記前方注視点までの距離を設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
したがって、本発明の操舵角決定装置にあっては、車両の平面運動の縦方向の動きだけでなく、横方向の動きにも基づいて注視距離が設定されるので、さまざまな走行路においてより適切な注視距離を設定することができる。
また、本発明の自動車にあっては、車両の平面運動の縦方向の動きだけでなく、横方向の動きにも基づいて注視距離が設定されるので、さまざまな走行路においてより適切な注視距離を設定することができる。
さらに、本発明の操舵角決定方法にあっては、車両の平面運動の縦方向の動きだけでなく、横方向の動きにも基づいて注視距離が設定されるので、さまざまな走行路においてより適切な注視距離を設定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
＜操舵角決定装置の構成＞
図1は、本実施形態の操舵角決定装置の概略構成を示す構成図である。この図１に示すように、操舵角決定装置は、車両状態検出部１、車線・車両位置関係検出部２、制御装置部３及び前輪転舵装置４を含んで構成される。
車両状態検出部１は、車両運動制御に関する各種車両状態量（車速、ヨーレート、横加速度、操舵角等）を検出し、その検出結果を制御装置部３に出力する。
【０００９】
車線・車両位置関係検出部２は、走行車線と車両との位置関係（車両に対する走行車線両端の境界線の位置等）を検出し、その検出結果を制御装置部３に出力する。
なお、走行車線と車両との位置関係の検出方法としては、車両前方を撮影するカメラを用いて検出する方法や、ＧＰＳ(Global Positioning System)又は慣性航法装置を用いて検出する方法が挙げられる。
制御装置部３は、運転者の選択操作により、操向輪５の転舵を自動で行う自動操縦モードと、操向輪５の転舵を運転者に行わせる手動操縦モードとを切り換える。
【００１０】
また、制御装置部３は、自動操縦モードであるときに、車両状態検出部１で検出される各種車両状態及び車線・車両位置関係検出部２で検出される走行車線と車両との位置関係に基づいて操向輪５の目標転舵角を算出し、その目標転舵角と実際の転舵角が一致するように操向輪５を転舵する制御指令を前輪転舵装置４に出力する転舵指令処理（後述）を行う。
具体的には、制御装置部３は、基準前方注視時間Ｔdef[s]、比例定数Ｋ禺-]、車両横滑り角β[rad]、最大横滑り角βmax[rad] 、比例定数Kγ[-]、ヨーレートγ[rad/s]、最大ヨーレートγmax[rad/s]に基づき下記（１）式に従って前方注視時間Ｔを算出する。
【００１１】
【数１】
2008059366.tif 000003
【００１２】
すなわち、車両の旋回半径が小さくなり、横滑り角βが大きくなったときに前方注視時間Ｔは大きな値となる。
また、本実施形態では、前方注視時間Ｔを設定する方法として、横滑り角βに基づいて設定する方法を示したが、例えば、車両の横方向の動きに対応する運転者の操作に基づいて設定する方法や、運転者の意図に基づいて設定する方法も挙げられる。
ここで、基準前方注視時間Ｔdefは、車両の走行状態により変化しない値である（例えば、０．５７程度）。
【００１３】
最大横滑り角βmaxは、安定旋回状態（スピン状態を含まない走行状態）での最大横滑り角である（一定車速で舵角を徐々に切り増したときに発生する横滑り角の最大値）。
最大ヨーレートγmaxは、安定旋回状態での最大ヨーレートである（一定車速で舵角を徐々に切り増したときに発生するヨーレートの最大値）。
例えば、車速１８[m/s]（６５[km/h]）である場合には、最大横滑り角βmaxは０．０５[rad]程度となり、最大ヨーレートγmaxは０．４５[rad/s]程度となる。
また、比例定数Ｋβ、Ｋγは、図２に示すように、それぞれ０．２７程度、０．０３程度とする。
【００１４】
また、制御装置部３は、車線・車両位置関係検出部２で検出された走行車線と車両との位置関係と注視時間Ｔと車速Ｖとに基づき、図３に示すように、注視距離Ｌ（＝Ｔ・Ｖ）だけ車両前方に離れた位置（前方注視点の位置）と車両の目標軌跡（例えば、走行車線両端の境界線間の中心）との間の距離（前方注視点の位置から車両の目標軌道に下ろした垂線の長さ）を前方注視誤差εとして算出する。
【００１５】
なお、図２では、走行車線両端の境界線間の中心に目標軌跡を設定する例を示したが、例えば、走行車線の形状やその他の周辺状況に応じて目標軌跡を設定してよい。
さらに、制御装置部３は、微分ゲインKd[-]（０．１５程度）、車速V[m/s]、ヨーレートゲインK[1/s]（車速Ｖに応じて変化する変数）、前方注視誤差ε[m]に基づき、下記（２）式に従って前方注視誤差εを小さくするための目標転舵角δf*を算出する。
【００１６】
【数２】
2008059366.tif 000004
【００１７】
前輪転舵装置４は、制御装置部３から出力される制御指令に従って、前方注視誤差εが小さくなるように操向輪５を転舵する。
＜制御装置部の動作＞
次に、制御装置部３で実行される転舵指令処理を図４のフローチャートに基づいて説明する。この転舵指令処理は、所定時間（例えば、１０msec.）が経過するたびに実行される処理であって、まず、そのステップＳ１０１で、自動操縦モードであるか否かを判定する。そして、自動操縦モードである場合には（Ｙｅｓ）ステップＳ１０２に移行し、自動操縦モードでない場合には（Ｎｏ）この演算処理を終了する。
【００１８】
前記ステップＳ１０２では、車両状態検出部１から出力される各種車両状態量及び車線・車両位置関係検出部２から出力される走行車線と車両との位置関係を取得する。
次にステップＳ１０３に移行して、前記ステップＳ１０２で取得された各種車両状態量及び走行車線と車両との位置関係に基づき前記（１）式に従って前方注視誤差εを算出する。
【００１９】
次にステップＳ１０４に移行して、前記ステップＳ１０３で算出された前方注視誤差εに基づき前記（２）式に従って目標転舵角δf*を算出する。
次にステップＳ１０５に移行して、前記ステップＳ１０４で生成された目標転舵角δf*に実際の転舵角が一致するように操向輪５を転舵する制御指令を生成して前輪転舵装置４に出力してから、この演算処理を終了する。
【００２０】
＜操舵角決定装置の具体的動作＞
次に、本発明の操舵角決定装置の動作を具体的状況に基づいて説明する。
まず、自動操縦モード中、図５に示すように、車両がカーブ路に沿って右旋回し、緩曲線区間から急曲線区間へ進入し、操向輪５の転舵が自動的に行われ、操向輪の切り増しによって一時的に横滑り角βが増加したときに、制御装置部３によって、転舵指令処理が実行されたとする。
【００２１】
すると、図４に示すように、まず、そのステップＳ１０１の判定が「Ｙｅｓ」となり、ステップＳ１０２で、車両状態検出部１から出力される各種車両状態量及び車線・車両位置関係検出部２から出力される走行車線と車両との位置関係が取得され、ステップＳ１０３で、図６の時刻ｔ1に実線で示すように、その各種車両状態量に基づき前記（１）式に従って前方注視時間Ｔが増大され、その前方注視時間Ｔと走行車線と車両との位置関係とに基づき、図７の時刻ｔ1に示すように、注視距離Ｌ（＝Ｔ・Ｖ）だけ車両前方に離れた位置と車両の目標軌跡との間の距離（前方注視誤差ε1）が増大される。また、ステップＳ１０４で、その増大された前方注視誤差ε1に基づき前記（２）式に従って目標転舵角δf*が増大され、ステップＳ１０５で、その目標転舵角δf*に実際の転舵角が一致するように操向輪５を転舵する制御指令が前輪転舵装置４に出力された後、この演算処理を終了する。
そして、前輪転舵装置４によって、制御装置部３から出力された制御指令に従って、前方注視誤差ε1が小さくなるように操向輪５の転舵角が増大される。
【００２２】
上記フローが繰り返し実行されるうちに、横滑り角の増加が収まった後、前記操向輪の切り増しによってヨーレートγが増加したとする。すると、前記ステップＳ１０３で、図６の時刻ｔ2に実線で示すように、そのヨーレートγに基づき前記（１）式に従って前方注視時間Ｔが減少され、その前方注視時間Ｔと走行車線と車両との位置関係とに基づき、図７の時刻ｔ2に示すように、注視距離Ｌだけ車両前方に離れた位置と車両の目標軌跡との間の距離（前方注視誤差ε2）が減少される。また、前記ステップＳ１０４で、その減少された前方注視誤差ε2に基づき前記（２）式に従って目標転舵角δf*が算出され、前記ステップＳ１０５で、その目標転舵角δf*に実際の転舵角が一致するように操向輪５を転舵する制御指令が前輪転舵装置４に出力された後、この演算処理を終了する。
そして、前輪転舵装置４によって、制御装置部３から出力された制御指令に従って、前方注視誤差ε1が小さくなるように操向輪５の転舵角が制御される。
【００２３】
以上、図１の車両状態検出部１が特許請求の範囲に記載の車両動作検出手段を構成し、以下同様に、図１の制御装置部３及び図４のステップＳ１０３が注視距離設定手段及び離間距離算出手段を構成し、図１の制御装置部３及び図４のステップＳ１０４が目標転舵角算出手段を構成する。
（１）このように、本実施形態の操舵角決定装置にあっては、車両の平面運動の縦方向の動き及び横方向の動きに基づいて注視点距離を設定するようにした。すなわち、車両の平面運動の縦方向の動きだけでなく、横方向の動きにも基づいて注視距離が設定されるので、さまざまな走行路においてより適切な注視距離を設定することができる。
【００２４】
（２）さらに、車両の横方向の動きに基づいて、車両の旋回半径が小さくなると注視距離を一時的に長くするようにした。そのため、緩旋回区間から急旋回区間に進入する場合には、急旋回区間に入る直前に、注視距離が一時的に伸びるので、前方注視点の位置と車両の目標軌跡との間の距離を増加でき、目標転舵角を大きくすることができる。その結果、目標転舵角に実際の転舵角を一致させることで、実際の転舵角を大きくすることができ、急旋回区間に入ったときに車両軌跡が旋回外側に膨らむことを防止できる。
【００２５】
すなわち、図６に実線で示すように、操向輪５の転舵角の立ち上がるタイミングを早め、転舵角がピークとなるタイミングを早め、転舵角の最大値を小さくすることができる。そのため、車両の旋回外側へのふくらみを小さくし、図７及び図８の実線で示すように、目標軌跡内側への変位のピークと目標軌跡外側への変位のピークとの差を低減できる。
【００２６】
ちなみに、前方注視時間Ｔを一定時間（０．５７sec.）とする従来の方法にあっては、図６に破線で示すように、操向輪５の転舵角の立ち上がりが鈍く、転舵角がピークとなるタイミングが遅く、転舵角の最大値が大きくなってしまう。そのため、車両の旋回外側へのふくらみが大きくなっており、図８の破線及び図９に示すように、目標軌跡内側への変位のピークと目標軌跡外側への変位のピークとの差が増大してしまう。
【００２７】
（３）また、車両自体の動き、運転者の操作の少なくとも１つに基づいて車両の横方向の動きを検出するようにしたため、車両の横方向の動きを容易に検出することができる。
（４）さらに、車両の横滑り角の大きさに比例して増加する成分と定常値との加算結果に基づいて注視距離を設定するようにした。そのため、操向輪の切り増しによって一時的に横滑り角が大きくなった場合に、直線走行時や一定緩旋回区間走行時、一定急旋回区間走行時等、横滑り角が変化しない場合に比べ、注視距離を長くすることができる。
【００２８】
（５）また、車両の横滑り角が大きくなるほど増加する成分とヨーレートが大きくなるほど減少する成分と定常値との加算結果に基づいて注視距離を設定するようにした。そのため、操向輪の切り増しによって一時的に横滑り角が大きくなった場合に、直線走行時や一定緩旋回区間走行時、一定急旋回区間走行時等、横滑り角が変化しない場合に比べ、注視距離を長くすることができる。
また、横滑り角の増加が収まった後、前記操向輪の切り増しによってヨーレートが増加した場合に、ヨーレートの増加に応じて注視距離を短くすることができる。その結果、図１０に示すように、急旋回区間で注視距離を短くすることができ、車線追従性能の劣化を抑えることができる。
【００２９】
（６）さらに、本実施形態の自動車にあっては、車両の平面運動の縦方向の動き及び横方向の動きに基づいて注視点距離を設定するようにした。すなわち、車両の平面運動の縦方向の動きだけでなく、横方向の動きにも基づいて注視距離が設定されるので、さまざまな走行路においてより適切な注視距離を設定することができる。
【００３０】
（７）また、本実施形態の操舵角決定方法にあっては、車両の平面運動の縦方向の動き及び横方向の動きに基づいて注視点距離を設定するようにした。すなわち、車両の平面運動の縦方向の動きだけでなく、横方向の動きにも基づいて注視距離が設定されるので、さまざまな走行路においてより適切な注視距離を設定することができる。
【００３１】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態を図面に基づいて説明する。
この第２実施形態は、自動操縦に代えて、目標転舵角δf*に基づいて警報を行うようにした点が前記第１実施形態と異なる。
具体的には、この第２実施形態では、図１１に示すように、逸脱防止警報装置６を備え、図１２に示すように、制御装置部３によって逸脱防止警報装置６に制御指令を出力する。
【００３２】
＜操舵角決定装置の構成＞
すなわち、制御装置部３は、車両状態検出部１で検出される各種車両状態及び車線・車両位置関係検出部２で検出される走行車線と車両との位置関係に基づいて操向輪５の目標転舵角を算出し、その目標転舵角と実際の転舵角との差が設定閾値以上である場合には警報を行う制御指令を前輪転舵装置４に出力する警報指令処理（後述）を行う。
逸脱防止警報装置６は、制御装置部３から出力される制御指令に従って、車線逸脱傾向にあることを知らせる警報音を車室内に発生する。
【００３３】
＜制御装置部の動作＞
次に、制御装置部３で実行される警報指令処理を図１２のフローチャートに基づいて説明する。この警報指令処理は、所定時間（例えば、１０msec.）が経過するたびに実行される処理であって、まず、そのステップＳ２０１で、車両状態検出部１から出力される各種車両状態量及び車線・車両位置関係検出部２から出力される走行車線と車両との位置関係を取得する。
【００３４】
次にステップＳ２０２に移行して、前記ステップＳ２０１で取得された各種車両状態量及び走行車線と車両との位置関係に基づき前記（１）式に従って前方注視誤差εを算出する。
次にステップＳ２０３に移行して、前記ステップＳ２０２で算出された前方注視誤差εに基づき前記（２）式に従って目標転舵角δf*を算出する。
次にステップＳ２０４に移行して、前記ステップＳ２０１で取得された各種車両状態量（操舵角）に基づいて操向輪５の実際の転舵角を算出する。
【００３５】
次にステップＳ２０５に移行して、前記ステップＳ２０３で算出された目標転舵角δf*と前記ステップＳ２０４で算出された実際の転舵角との差が設定閾値以上であるか否かを判定する。そして、設定閾値以上である場合には（Ｙｅｓ）ステップＳ２０６に移行し、設定閾値より小さい場合には（Ｎｏ）この演算処理を終了する。
前記ステップＳ２０６では、車線逸脱傾向にあることを知らせる警報音を発生させる指令を逸脱防止警報装置６に出力してから、この演算処理を終了する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】第１実施形態の操舵角決定装置の概略構成を示す構成図である。
【図２】比例係数Ｋβ、Ｋγを説明するための説明図である。
【図３】前方注視誤差を説明するための説明図である。
【図４】転舵指令処理を示すフローチャートである。
【図５】第１実施形態の具体的動作を説明するための走行路の平面図である。
【図６】第１実施形態の具体的動作を説明するためのタイムチャートである。
【図７】第１実施形態の具体的動作を説明するための走行軌跡の平面図である。
【図８】第１実施形態の具体的動作を説明するためのタイムチャートである。
【図９】比較例の具体的動作を説明するための走行軌跡の平面図である。
【図１０】第１実施形態の具体的動作を説明するための走行軌跡の平面図である。
【図１１】第２実施形態の操舵角決定装置の概略構成を示す構成図である。
【図１２】警報指令処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３７】
１は車両状態検出部、２は車線・車両位置関係検出部、３は制御装置部、４は前輪転舵装置、４は前輪転舵装置、５は操向輪、６は逸脱防止警報装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2008059366.tif 000012
【図９】
2008059366.tif 000013
【図１０】
2008059366.tif 000014
【図１１】
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【図１２】
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