車両の自動操舵制御装置
【課題】車両を目標走行線に追従させるための操舵角修正が頻繁になることを防止すると共に乗り心地を快適に維持する車両の自動操舵制御装置を提供する。
【解決手段】道路に配置された指標から自車が走行するべき目標走行線を設定して自動操舵を行う車両の自動操舵制御装置であって、各タイヤにタイヤ圧力センサを備え、各サスペンションに該サスペンションを駆動するサスペンションアクチュエータを備え、上記各タイヤのタイヤ圧力の関数で定義される操舵安定状態量が所定値となるように上記各サスペンションアクチュエータを制御するコントローラを備える。
【解決手段】道路に配置された指標から自車が走行するべき目標走行線を設定して自動操舵を行う車両の自動操舵制御装置であって、各タイヤにタイヤ圧力センサを備え、各サスペンションに該サスペンションを駆動するサスペンションアクチュエータを備え、上記各タイヤのタイヤ圧力の関数で定義される操舵安定状態量が所定値となるように上記各サスペンションアクチュエータを制御するコントローラを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両を目標走行線に追従させるための操舵角修正が頻繁になることを防止すると共に乗り心地を快適に維持する車両の自動操舵制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両にはさまざまな制御装置が搭載されるようになってきた。自動操舵制御装置とサスペンション制御装置とを搭載した車両についても多くの提案がなされている。
【０００３】
特許文献１には、自車両と障害物とが接触する可能性があると判断したとき接触回避の自動操舵を行う接触回避装置において、自動操舵による接触回避時に車両のロールを抑えるようにサスペンション特性を変更する技術が開示されている。
【０００４】
特許文献２には、車両の状態を検出し、運転者による操舵を車速に応じた速さの操舵に補正する自動操舵制御装置とサスペンション制御装置とを強調して作動させ、車両の運動性能や乗り心地を保つ技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−７７６２７号公報
【特許文献２】特開２００８−９４２１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１，２の自動操舵制御では、車体のロール（横揺れ）のみを抑える制御を行っており、車両の旋回時に生じるタイヤの横荷重移動が自動操舵制御に与える影響を考慮していない。自動操舵制御で走行しているときに、強風に車体が煽られたり、車両がカーブを旋回したりすると、車体にはロールが発生する。ロールがなければ横荷重移動はないので横力は変わらないが、ロールによって操舵輪タイヤ等のタイヤの横荷重移動が生じ、横荷重移動によってタイヤに働く横力が変化する。
【０００７】
この場合に、車両を目標走行線に追従させようとして操舵角を制御しようとすると、頻繁に操舵角が修正されることになる。頻繁に操舵角が修正されると、乗員には、ふらつきが感じられ、好ましくない。
【０００８】
また、サスペンション制御は、乗り心地を快適にするために導入されるが、サスペンションとロールは密接な関係があるので、前述した自動操舵制御の旋回時に生じる車体のロールを抑えて乗り心地を快適に維持することができるのが望ましい。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、車両を目標走行線に追従させるための操舵角修正が頻繁になることを防止すると共に乗り心地を快適に維持する車両の自動操舵制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明は、道路に配置された指標から自車が走行するべき目標走行線を設定して自動操舵を行う車両の自動操舵制御装置であって、各タイヤにタイヤ圧力センサを備え、各サスペンションに該サスペンションを駆動するサスペンションアクチュエータを備え、上記各タイヤのタイヤ圧力の関数で定義される操舵安定状態量が所定値となるように上記各サスペンションアクチュエータを制御するコントローラを備えるものである。
【００１１】
本発明は、道路に配置された指標を撮像する撮像装置と、自車のヨー角変化速度を測定するヨーレートセンサと、車速を測定する車速センサと、上記指標の映像に基づいて指標の曲率を演算すると共に自車が走行するべき目標走行線を設定し、上記目標走行線に対する自車の道路幅方向の距離偏差と距離変化速度とを演算し、上記ヨー角変化速度からヨー角を演算し、これらの測定値及び演算値から目標走行線に沿う旋回に必要な操舵角を演算する自動操舵コントローラと、演算された操舵角に対して２次遅れを有する制御電流を演算する補正演算器と、上記制御電流に応じて操舵軸を駆動する操舵アクチュエータと、車輪ごとのサスペンションに生じる上下加速度を測定する上下加速度センサと、車輪ごとのサスペンションのストロークを測定する複数のストロークセンサと、タイヤごとの圧力を測定する複数のタイヤ圧力センサと、上記サスペンションの加速度に基づいてサスペンションの上下位置を演算し、上記タイヤごとの圧力に基づいてタイヤごとの圧縮量を演算し、車輪ごとのサスペンションのストロークと上記タイヤごとの圧縮量との差分を演算し、これらの測定値及び演算値から車輪ごとのサスペンションに必要な駆動出力を演算するサスペンションコントローラと、上記指標の曲率に応じてサスペンション制御を能動型か半能動型に切り替える切替制御器と、上記車輪ごとのサスペンションに対して減衰係数を与える半能動型制御器と、上記車輪ごとのサスペンションに対して駆動出力に応じた制御電流を与える能動型制御器と、減衰係数に応じて実際の減衰係数が変化する減衰要素を有すると共に制御電流に応じてサスペンションを駆動する駆動要素を有するサスペンションアクチュエータとを備えてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、車両を目標走行線に追従させるための操舵角修正が頻繁になることを防止すると共に乗り心地を快適に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の自動操舵制御装置を実装する車両の側面図である。
【図２】本発明の自動操舵制御装置における自動操舵コントローラとその周辺の制御系を示すブロック線図である。
【図３】本発明の自動操舵制御装置におけるサスペンションコントローラとその周辺の制御系を示すブロック線図である。
【図４】本発明の自動操舵制御装置におけるサスペンションアクチュエータの配置を示す斜視図である。
【図５】本発明の自動操舵制御装置における自動操舵コントローラが行う制御の手順を示すフローチャートである。
【図６】本発明の自動操舵制御装置におけるサスペンションコントローラが行う制御の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１５】
本発明の自動操舵制御装置は、道路に配置された指標から自車が走行するべき目標走行線を設定して自動操舵を行う車両の自動操舵制御装置である。簡単に説明すると、道路の白線などの指標にしたがって走行するよう、道路の白線をカメラで撮像して、白線に対する横方向の自車位置を演算し、ハンドルの操作角度を電流で制御する操舵アクチュエータに対して、白線に対する横方向の自車位置が一定になるように制御電流を与えるものである。
【００１６】
このような自動操舵制御により旋回する際に、タイヤがスリップしながら曲がるが、前輪と後輪のスリップ角度が違うために車両が不安定になる。本発明は前後のスリップ角度の差がなくなるようサスペンションアクチュエータを制御するものである。このために、本発明の自動操舵制御装置は、各タイヤにタイヤ圧力センサを備え、各サスペンションに該サスペンションを駆動するサスペンションアクチュエータを備え、各タイヤのタイヤ圧力の関数で定義される操舵安定状態量Ｇstrが所定値（例えば、０）となるように各サスペンションアクチュエータを制御するコントローラを備える。以下、詳しい構成を説明する。
【００１７】
図１に示されるように、本発明に係る自動操舵制御装置を実装する車両１は、道路に配置された指標（図示せず）を撮像するための撮像装置２を備える。指標は、車両１が道路の幅方向所定位置を保持して走行するための位置情報を提供するものであり、例えば、道路両端に引かれた白線を指標として利用できる。自動操舵制御装置は、道路両端に引かれた白線間の幅に対して片側の白線から所定割合となる位置に目標走行線を設定し、車両が目標走行線を走行するように自動操舵を行う。撮像装置２は、例えば、ＣＣＤカメラで構成され、車両前方の所定遠近範囲内にある道路の全幅がフレーム内に収まるよう、運転室内又はルーフ３上に前方を向けて設置される。なお、ここでは、車両１は、トラックとして描いているが、本発明は全ての車種に適用できる。撮像装置２が撮像した指標の映像から指標を抽出する方法、指標と自車との道路幅方向距離ｙとその変化速度Δｙドット（後述の図中、数式中では、ｙの上に・を付して示す。他の変数についても同様）を演算する方法、指標に基づいて道路のカーブの曲率を演算する方法等については、公知の画像処理技術によるので、ここでは詳しい説明は省く。
【００１８】
車両１は、ヨーレートセンサ４を備える。ヨーレートセンサ４は、例えば、角速度センサであり、出力であるヨー角速度φドットを積分することによりヨー角φが演算できる。ヨーレートセンサ４として角加速度センサを用いても本発明は実施できる。ヨーレートセンサ４は、上面視で車両１の重心に比較的近い場所、例えば、運転席後部に設置される。
【００１９】
車両１は、ハンドル角度センサ５を備える。ハンドル角度センサ５は、ハンドル（ステアリングホイール）６又はハンドル６によって回動される操舵軸７に取り付けられ、その回動角を運転者が操作した操作量として測定することができる。また、車両１は、ハンドルトルクセンサ８を備える。ハンドルトルクセンサ８は、操舵軸７に加わる回動トルクを操作トルクとして測定することができる。また、車両１は、操舵軸７を動力によって回動させる操舵アクチュエータ９を備える。
【００２０】
車両１は、車速Ｖを測定するための車速センサ１０を備える。
【００２１】
車両１は、各タイヤ１１にそれぞれタイヤ圧力センサ１２を備える。タイヤ１１の個数は４輪に限定されない。また、車両１は、各サスペンション（図示せず）にそれぞれ、車両上下方向の加速度を測定する上下加速度センサ１３と、サスペンション内のダンパ（図示せず）のストロークを測定するダンパストロークセンサ１４と、車両上下方向に能動的なストローク力を働かせるサスペンションアクチュエータ（図示せず）とを備える。
【００２２】
車両１は、ピッチ角を測定する手段として、車両前部と後部に取り付けられた２つの車両高センサ１５を備える。車両高センサ１５は、例えば、光、電波、音波などにより道路面と当該センサとの離間距離を測定する距離センサである。車両高センサ１５間の前後方向距離と道路面からそれぞれの車両高センサ１５までの距離とから、車両１のピッチ角を演算することができる。
【００２３】
車両１は、コントローラ１６を備える。コントローラ１６は、後述する各種のコントローラ及び演算器を含んでいるもので、例えば、プログラム式のデジタル演算装置で実現される。
【００２４】
本発明の自動操舵制御装置を実装する車両１は、図１には示されない公知のあらゆるセンサ、アクチュエータ、演算手段を備えるものとする。
【００２５】
図２に示されるように、本発明の自動操舵制御装置は、道路に配置された指標を撮像する撮像装置２と、自車のヨー角変化速度φドットを測定するヨーレートセンサ４と、車速Ｖを測定する車速センサ１０と、指標の映像に基づいて指標の曲率ρを演算すると共に自車が走行するべき目標走行線を設定し、目標走行線に対する自車の道路幅方向の距離偏差ｙと距離変化速度Δｙとを演算し、ヨー角変化速度φドットからヨー角φを演算し、これらの測定値及び演算値から目標走行線に沿う旋回に必要な操舵角δを演算する自動操舵コントローラ２１と、演算された操舵角δに対して２次遅れを有する制御電流Ｉautoを演算する補正演算器２２と、制御電流Ｉautoに応じて操舵軸７を駆動する操舵アクチュエータ９とを備える。
【００２６】
図３に示されるように、本発明の自動操舵制御装置は、車輪ごとのサスペンションに生じる上下加速度を測定する上下加速度センサ１３と、車輪ごとのサスペンションのストロークＺbi（ｉは自然数で車輪の番号を示す）を測定する複数のダンパストロークセンサ１４と、タイヤ１１ごとの圧力を測定する複数のタイヤ圧力センサ１２と、サスペンションの上下加速度に基づいてサスペンションの上下位置（車体上下位置）Ｚbを演算し、タイヤ１１ごとの圧力に基づいてタイヤごとの圧縮量Ｚwriを演算し、車輪ごとのサスペンションのストロークＺbiと上記タイヤ１１ごとの圧縮量Ｚwriとの差分を演算し、これらの測定値及び演算値から車輪ごとのサスペンションに必要な駆動出力Ｆiを演算するサスペンションコントローラ３１と、指標の曲率ρに応じてサスペンション制御を能動型か半能動型に切り替える切替制御器３２と、車輪ごとのサスペンションに対して減衰係数Ｃd（車輪ごとに区別するときはＣdi）を与える半能動型制御器３３と、車輪ごとのサスペンションに対して駆動出力Ｆiに応じた制御電流ｉαを与える能動型制御器３４と、減衰係数Ｃdに応じて実際の減衰係数が変化する減衰要素３５を有すると共に制御電流ｉαに応じてサスペンションを駆動する駆動要素３６を有するサスペンションアクチュエータ３７とを備える。
【００２７】
本発明におけるサスペンション制御は、前輪の高さと後輪の高さの差がなくなると安定であるという原理に基づいており、この原理は後述する式２６に反映されている。すなわち、前輪（ｉ＝１，３）の高さの差と後輪（ｉ＝１，３）の高さの差とが同じになるよう制御する。タイヤ１１が圧縮されたことによる車輪の高さは、測定したタイヤ１１の圧力と既知であるタイヤ１１の剛性とから演算することができる。
【００２８】
図４に示されるように、本発明の自動操舵制御装置を実装した車両１にあっては、各車輪にサスペンションアクチュエータ３７を備える。車輪の番号ｉは、前左輪を１番、後左輪を２番、前右輪を３番、後右輪を４番と定義する。ｘは車両の前後方向、ｙは車両の横方向、ｚは上下方向を示す。
【００２９】
次に、本発明における自動操舵制御の原理を説明する。
【００３０】
まず、操舵系の状態方程式は、式１で示される。φはヨー角、ｙは横変位、Δδは後述する補正操舵角である。Ａ，Ｂは定数である。
【００３１】
【数１】
【００３２】
なお、道路曲率ρが一定である道路曲線部を車両１が走行する際、重心点（図示せず）の横変位ｙが定常的に０である状態をその道路曲率ρに対する平衡状態と定義する。
【００３３】
式２に示されるように、補正操舵角Δδは、自動操舵コントローラ２１で演算された操舵角δから基準実舵角δ0を引いたものである。
【００３４】
【数２】
【００３５】
式３に示されるように、目標走行線に対する基準実舵角δ0は、車両１の前後長さ（ホイルベース長）Ｌと曲率ρと前後スリップ角度差の関数である。前後スリップ角度差は、車両１の前部におけるスリップ角度αf0と後部におけるスリップ角度αr0との差である。
【００３６】
【数３】
【００３７】
式４に示されるように、車両１が旋回するときのヨー角速度φ0ドットは、曲率ρと車速Ｖの関数である。ここで、前後スリップ角度差は、横荷重移動がないものとした理想状態における前後スリップ角度差である。また、式１中の定数Ａ，Ｂは、前輪軸と重心の距離Ｌf、後輪軸と重心の距離Ｌr、前軸コーナリングパワーＫf、後軸コーナリングパワーＫr、車体の質量Ｍb、各車輪にかかる重量Ｍwi、重力加速度ｇ、ｖ、曲率ρ、ＶＩ、Ｉ、ＭＶ、Ｍ、δfから定義できる。
【００３８】
【数４】
【００３９】
式５に示されるように、目標走行線に沿って車両１を走行させるための車線追従制御則として、評価関数Ｊを定義する。評価関数Ｊは、ｘTＱｘとｕTＲｕの和を時間積分して求まる。
【００４０】
【数５】
【００４１】
式６に示されるように、評価関数Ｊを最小化する最適レギュレータの操舵角制御入力は、補正操舵角Δδである。Ｋ1、Ｋ2、Ｋ3、Ｋ4は定数である。
【００４２】
【数６】
【００４３】
式７に示されるように、演算された操舵角δは、基準実舵角δ0に補正操舵角Δδを加えたものである。操舵角δは、操舵アクチュエータ９への入力電流と２次遅れ系の関係を有する。ｓ、ζ、ωは、２次遅れ系を記述する変数である。これにより、式４に入力するべき基準実舵角δ0を制御入力電流に換算することができる。操舵アクチュエータ９は、制御電流Ｉautoに応じて操舵軸７を駆動することになる。
【００４４】
【数７】
【００４５】
なお、車両１が直進時には、式４における曲率ρが０であると共に、式３における目標走行線に対する基準実舵角δ0が０である。
【００４６】
次に、本発明におけるサスペンション制御（アクティブサスペンション）の原理を説明する。
【００４７】
アクティブサスペンションにおける制御力の演算には、アクティブサスペンション乗り心地と操縦安定性のモデルを用いる。このモデルにおける各軸の運動方程式について説明する。なお、変数、定数、関数等は、以下の通りである。以下に示されない変数、定数、関数等は一般的に知られているものである。
【００４８】
Ｍb ；車体の質量
Ｚb ；車体上下位置
Ｚwi ；各車輪の上下位置（ｉは車輪の番号）
Ｊp ；ピッチングイナーシャルモーメント
Ｊr ；ロールイナーシャルモーメント
θp ；ピッチング角度
θr ；ロール角度
Ｋsi ；サスペンションバネ計数（ｉは車輪の番号）
Ｃdi ；サスペンション減衰係数（ｉは車輪の番号）
Ｌf ；前輪軸と重心の距離
Ｌr ；後輪軸と重心の距離
ｄL ；左車輪から左右中心までの距離
ｄr ；右車輪から左右中心までの距離
Ｆi ；サスペンションアクチュエータによる駆動力（ｉは車輪の番号）
Ｍr ；旋回時に遠心力により発生するロールモーメント
Ｚi ；荷重移動ありの場合の各輪の荷重
Ｚi0 ；荷重移動なしの場合の各輪の荷重
Ｋf ；前軸コーナリングパワー
Ｋr ；後軸コーナリングパワー
Ｋw ；タイヤバネ定数
Ｚwri ；タイヤ圧縮量
上下軸の運動方程式は、式８のようになる。
【００４９】
【数８】
【００５０】
ピッチ軸の運動方程式は、式９のようになる。
【００５１】
【数９】
【００５２】
ロール軸の運動方程式は、式１０のようになる。
【００５３】
【数１０】
【００５４】
番号ｉ＝１の車輪の運動方程式は、式１１のようになる。
【００５５】
【数１１】
【００５６】
番号ｉ＝２の車輪の運動方程式は、式１２のようになる。
【００５７】
【数１２】
【００５８】
番号ｉ＝３の車輪の運動方程式は、式１３のようになる。
【００５９】
【数１３】
【００６０】
番号ｉ＝４の車輪の運動方程式は、式１４のようになる。
【００６１】
【数１４】
【００６２】
ところで、車両１が旋回するとき、横荷重移動が生じることは避けられない。横荷重移動の影響を以下に考察する。ここでは、車両１が円旋回したものとする。車両１が円旋回するとき発生したロールモーメントの前後軸への配分は、ηＭrと（１−η）Ｍrである。ηは、η∈（０，１）となる実数である。前軸における横荷重移動ＺΔｆと後軸における横荷重移動ＺΔrに関して式１５を定義することができる。Ｍrはロールモーメント、Ｍbは車体の質量、Ｍwiは各車輪にかかる重量、ｖ、ｈｆ、ｒはＭbを記述する変数である。Ｚi0は、負荷移動なしの場合の荷重である。
【００６３】
【数１５】
【００６４】
前軸で発生した横力ＦLfは、式１６のようになる。Ｃ2、ＮΔfは、コーナリングパワーＫf、Ｋrに負荷する力を演算するのに用いる要素である。
【００６５】
【数１６】
【００６６】
後軸で発生した横力ＦLrは、式１７のようになる。
【００６７】
【数１７】
【００６８】
式１６と式１７から、前後軸間のスリップ角度の差は、式１８のようになる。
【００６９】
【数１８】
【００７０】
目標前後スリップ角度の差は、式１９のようになる。
【００７１】
【数１９】
【００７２】
よって、式２０が導かれる。
【００７３】
【数２０】
【００７４】
式２１が満たされるものとすると、式２２が得られる。
【００７５】
【数２１】
【００７６】
【数２２】
【００７７】
タイヤをバネでモデル化したとき、式２３を定義できる。したがって、式２４が得られる。
【００７８】
【数２３】
【００７９】
【数２４】
【００８０】
式２１と式２４とから、式２５が導かれる。
【００８１】
【数２５】
【００８２】
車両１の応答が安定な状態とするため、式２６のように操舵安定状態量Ｇstrを定義する。
【００８３】
【数２６】
【００８４】
操舵安定状態量Ｇstrが０であれば、車両１が旋回したとき、ロールが発生した場合にも、横荷重の変化でもって操舵のふらつきを低減することができる。すなわち、本発明は、操舵安定状態量Ｇstrが０となるようにサスペンション制御を行うものである。
【００８５】
操舵安定状態量Ｇstrについてさらに考察すると、式２７、式２８、式２９、式３０を定義することができる。操舵安定状態量ＧstrをＹとおく。
【００８６】
【数２７】
【００８７】
【数２８】
【００８８】
【数２９】
【００８９】
【数３０】
【００９０】
ここで、ＣとＤの定義は、式３１、式３２の通りである。
【００９１】
【数３１】
【００９２】
【数３２】
【００９３】
Ｙで定義される式３３の超平面について解析する。
【００９４】
【数３３】
【００９５】
リアプノフ関数の半負定条件から式３４が得られる。
【００９６】
【数３４】
【００９７】
式３４を満たす状態は漸近安定である。
【００９８】
出力フィードバックの制御入力は式３５となる。
【００９９】
【数３５】
【０１００】
ここで、μは設計パラメータである。
【０１０１】
曲率ρが正のとき、式３６に示されるように、アクティブサスペンション力は、サスペンションアクチュエータへの入力電流と２次遅れ系の関係を有する。
【０１０２】
【数３６】
【０１０３】
曲率ρが負のとき、もし上下方向の車体速度と車輪速度が同じ符号なら、アクティブサスペンション力と可変ダンパーの減衰係数の式３７が得られる。もし上下方向の車体速度と車輪速度が異符号なら、式３８が得られる。
【０１０４】
【数３７】
【０１０５】
次に、本発明の自動操舵コントローラ２１における制御手順を説明する。
【０１０６】
ステップＣ１０１；パラメータを読み込む。例えば、ハンドル角度センサ５からハンドル操作量、ハンドルトルクセンサ８から操舵軸７のトルク、車速センサ１０から車速、ヨーレートセンサ４からヨー角速度を読み込む。その他のセンサからも必要なパラメータを読み込む。撮像装置２が撮像した道路前方の映像を読み込む。
【０１０７】
ステップＣ１０２；目標走行線を設定する。道路の映像より、道路両端に引かれた白線間の幅に対して片側の白線から所定割合となる位置に目標走行線を設定する。例えば、片側の白線から５０％の距離とすれば、両白線間の中央が目標走行線となる。
【０１０８】
ステップＣ１０３；上限車速を演算する。道路の映像より、白線の曲率を抽出し道路の曲率（目標走行線の曲率）とする。この曲率に対して車両１が通過可能な上限車速を演算する。
【０１０９】
ステップＣ１０４；現在車速Ｖと上限車速を比較する。もし、現在車速Ｖが上限車速より大きいなら、ステップＣ１０５へ進み、現在車速Ｖが上限車速より小さいなら、ステップＣ１０６へ進む。
【０１１０】
ステップＣ１０５；車速を減速し、ステップＣ１０６へ進む。
【０１１１】
ステップＣ１０６；道路の曲線部を通過するために必要な基準実舵角δ0を演算する。
【０１１２】
ステップＣ１０７；道路の曲線部を走行するために必要な基準ヨーレートを演算する。
【０１１３】
ステップＣ１０８；自車と白線との離間距離から求めた自車位置と目標走行線との偏差を演算すると共に、ヨーレートセンサ４で測定したヨーレートと基準ヨーレートとの偏差を演算し、これらの偏差を目標偏差とする。
【０１１４】
ステップＣ１０９；目標偏差を減少させるために、修正舵角Δδを演算する。
【０１１５】
ステップＣ１１０；必要な総操舵角（トータル実舵角）δを演算する。
【０１１６】
ステップＣ１１１；操舵アクチュエータ９に出力するための指示電流（制御電流Ｉauto）を演算する。
【０１１７】
ステップＣ１１２；操舵アクチュエータ９に指示電流を出力する。
【０１１８】
次に、本発明のサスペンションコントローラ３１における制御手順を説明する。
【０１１９】
ステップＣ２０１；パラメータを読み込む。例えば、各車輪の上下加速度センサ１３から上下加速度、各ダンパストロークセンサ１４からダンパストロークを読み込む。その他のセンサからも必要なパラメータを読み込む。撮像装置２が撮像した道路前方の映像を読み込む。
【０１２０】
ステップＣ２０２；乗り心地及び操縦安定性を保持するためのサスペンション力（制御力）を演算する。すなわち、操舵安定状態量が０になるようにする。
【０１２１】
ステップＣ２０３；道路の曲率から道路がカーブかどうかを判定する。カーブであればＣ２０６へ進み、カーブでなければＣ２０４へ進む。
【０１２２】
ステップＣ２０４；ダンパーの減衰係数を演算する。
【０１２３】
ステップＣ２０５；減衰係数を可変ダンパーに出力する。
【０１２４】
ステップＣ２０６；指示電流を演算する。
【０１２５】
ステップＣ２０７；サスペンションアクチュエータに指示電流を出力する。
【符号の説明】
【０１２６】
１ 車両
２ 撮像装置
３ ルーフ
４ ヨーレートセンサ
５ ハンドル角度センサ
６ ハンドル
７ 操舵軸
８ ハンドルトルクセンサ
９ 操舵アクチュエータ
１０ 車速センサ
１１ タイヤ
１２ タイヤ圧力センサ
１３ 上下加速度センサ
１４ ダンパストロークセンサ
１５ 車両高センサ
１６ コントローラ
２１ 自動操舵コントローラ
２２ 補正演算器
３１ サスペンションコントローラ
３２ 切替制御器
３３ 半能動型制御器
３４ 能動型制御器
３５ 減衰要素
３６ 駆動要素
３７ サスペンションアクチュエータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両を目標走行線に追従させるための操舵角修正が頻繁になることを防止すると共に乗り心地を快適に維持する車両の自動操舵制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両にはさまざまな制御装置が搭載されるようになってきた。自動操舵制御装置とサスペンション制御装置とを搭載した車両についても多くの提案がなされている。
【０００３】
特許文献１には、自車両と障害物とが接触する可能性があると判断したとき接触回避の自動操舵を行う接触回避装置において、自動操舵による接触回避時に車両のロールを抑えるようにサスペンション特性を変更する技術が開示されている。
【０００４】
特許文献２には、車両の状態を検出し、運転者による操舵を車速に応じた速さの操舵に補正する自動操舵制御装置とサスペンション制御装置とを強調して作動させ、車両の運動性能や乗り心地を保つ技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−７７６２７号公報
【特許文献２】特開２００８−９４２１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１，２の自動操舵制御では、車体のロール（横揺れ）のみを抑える制御を行っており、車両の旋回時に生じるタイヤの横荷重移動が自動操舵制御に与える影響を考慮していない。自動操舵制御で走行しているときに、強風に車体が煽られたり、車両がカーブを旋回したりすると、車体にはロールが発生する。ロールがなければ横荷重移動はないので横力は変わらないが、ロールによって操舵輪タイヤ等のタイヤの横荷重移動が生じ、横荷重移動によってタイヤに働く横力が変化する。
【０００７】
この場合に、車両を目標走行線に追従させようとして操舵角を制御しようとすると、頻繁に操舵角が修正されることになる。頻繁に操舵角が修正されると、乗員には、ふらつきが感じられ、好ましくない。
【０００８】
また、サスペンション制御は、乗り心地を快適にするために導入されるが、サスペンションとロールは密接な関係があるので、前述した自動操舵制御の旋回時に生じる車体のロールを抑えて乗り心地を快適に維持することができるのが望ましい。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、車両を目標走行線に追従させるための操舵角修正が頻繁になることを防止すると共に乗り心地を快適に維持する車両の自動操舵制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明は、道路に配置された指標から自車が走行するべき目標走行線を設定して自動操舵を行う車両の自動操舵制御装置であって、各タイヤにタイヤ圧力センサを備え、各サスペンションに該サスペンションを駆動するサスペンションアクチュエータを備え、上記各タイヤのタイヤ圧力の関数で定義される操舵安定状態量が所定値となるように上記各サスペンションアクチュエータを制御するコントローラを備えるものである。
【００１１】
本発明は、道路に配置された指標を撮像する撮像装置と、自車のヨー角変化速度を測定するヨーレートセンサと、車速を測定する車速センサと、上記指標の映像に基づいて指標の曲率を演算すると共に自車が走行するべき目標走行線を設定し、上記目標走行線に対する自車の道路幅方向の距離偏差と距離変化速度とを演算し、上記ヨー角変化速度からヨー角を演算し、これらの測定値及び演算値から目標走行線に沿う旋回に必要な操舵角を演算する自動操舵コントローラと、演算された操舵角に対して２次遅れを有する制御電流を演算する補正演算器と、上記制御電流に応じて操舵軸を駆動する操舵アクチュエータと、車輪ごとのサスペンションに生じる上下加速度を測定する上下加速度センサと、車輪ごとのサスペンションのストロークを測定する複数のストロークセンサと、タイヤごとの圧力を測定する複数のタイヤ圧力センサと、上記サスペンションの加速度に基づいてサスペンションの上下位置を演算し、上記タイヤごとの圧力に基づいてタイヤごとの圧縮量を演算し、車輪ごとのサスペンションのストロークと上記タイヤごとの圧縮量との差分を演算し、これらの測定値及び演算値から車輪ごとのサスペンションに必要な駆動出力を演算するサスペンションコントローラと、上記指標の曲率に応じてサスペンション制御を能動型か半能動型に切り替える切替制御器と、上記車輪ごとのサスペンションに対して減衰係数を与える半能動型制御器と、上記車輪ごとのサスペンションに対して駆動出力に応じた制御電流を与える能動型制御器と、減衰係数に応じて実際の減衰係数が変化する減衰要素を有すると共に制御電流に応じてサスペンションを駆動する駆動要素を有するサスペンションアクチュエータとを備えてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、車両を目標走行線に追従させるための操舵角修正が頻繁になることを防止すると共に乗り心地を快適に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の自動操舵制御装置を実装する車両の側面図である。
【図２】本発明の自動操舵制御装置における自動操舵コントローラとその周辺の制御系を示すブロック線図である。
【図３】本発明の自動操舵制御装置におけるサスペンションコントローラとその周辺の制御系を示すブロック線図である。
【図４】本発明の自動操舵制御装置におけるサスペンションアクチュエータの配置を示す斜視図である。
【図５】本発明の自動操舵制御装置における自動操舵コントローラが行う制御の手順を示すフローチャートである。
【図６】本発明の自動操舵制御装置におけるサスペンションコントローラが行う制御の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１５】
本発明の自動操舵制御装置は、道路に配置された指標から自車が走行するべき目標走行線を設定して自動操舵を行う車両の自動操舵制御装置である。簡単に説明すると、道路の白線などの指標にしたがって走行するよう、道路の白線をカメラで撮像して、白線に対する横方向の自車位置を演算し、ハンドルの操作角度を電流で制御する操舵アクチュエータに対して、白線に対する横方向の自車位置が一定になるように制御電流を与えるものである。
【００１６】
このような自動操舵制御により旋回する際に、タイヤがスリップしながら曲がるが、前輪と後輪のスリップ角度が違うために車両が不安定になる。本発明は前後のスリップ角度の差がなくなるようサスペンションアクチュエータを制御するものである。このために、本発明の自動操舵制御装置は、各タイヤにタイヤ圧力センサを備え、各サスペンションに該サスペンションを駆動するサスペンションアクチュエータを備え、各タイヤのタイヤ圧力の関数で定義される操舵安定状態量Ｇstrが所定値（例えば、０）となるように各サスペンションアクチュエータを制御するコントローラを備える。以下、詳しい構成を説明する。
【００１７】
図１に示されるように、本発明に係る自動操舵制御装置を実装する車両１は、道路に配置された指標（図示せず）を撮像するための撮像装置２を備える。指標は、車両１が道路の幅方向所定位置を保持して走行するための位置情報を提供するものであり、例えば、道路両端に引かれた白線を指標として利用できる。自動操舵制御装置は、道路両端に引かれた白線間の幅に対して片側の白線から所定割合となる位置に目標走行線を設定し、車両が目標走行線を走行するように自動操舵を行う。撮像装置２は、例えば、ＣＣＤカメラで構成され、車両前方の所定遠近範囲内にある道路の全幅がフレーム内に収まるよう、運転室内又はルーフ３上に前方を向けて設置される。なお、ここでは、車両１は、トラックとして描いているが、本発明は全ての車種に適用できる。撮像装置２が撮像した指標の映像から指標を抽出する方法、指標と自車との道路幅方向距離ｙとその変化速度Δｙドット（後述の図中、数式中では、ｙの上に・を付して示す。他の変数についても同様）を演算する方法、指標に基づいて道路のカーブの曲率を演算する方法等については、公知の画像処理技術によるので、ここでは詳しい説明は省く。
【００１８】
車両１は、ヨーレートセンサ４を備える。ヨーレートセンサ４は、例えば、角速度センサであり、出力であるヨー角速度φドットを積分することによりヨー角φが演算できる。ヨーレートセンサ４として角加速度センサを用いても本発明は実施できる。ヨーレートセンサ４は、上面視で車両１の重心に比較的近い場所、例えば、運転席後部に設置される。
【００１９】
車両１は、ハンドル角度センサ５を備える。ハンドル角度センサ５は、ハンドル（ステアリングホイール）６又はハンドル６によって回動される操舵軸７に取り付けられ、その回動角を運転者が操作した操作量として測定することができる。また、車両１は、ハンドルトルクセンサ８を備える。ハンドルトルクセンサ８は、操舵軸７に加わる回動トルクを操作トルクとして測定することができる。また、車両１は、操舵軸７を動力によって回動させる操舵アクチュエータ９を備える。
【００２０】
車両１は、車速Ｖを測定するための車速センサ１０を備える。
【００２１】
車両１は、各タイヤ１１にそれぞれタイヤ圧力センサ１２を備える。タイヤ１１の個数は４輪に限定されない。また、車両１は、各サスペンション（図示せず）にそれぞれ、車両上下方向の加速度を測定する上下加速度センサ１３と、サスペンション内のダンパ（図示せず）のストロークを測定するダンパストロークセンサ１４と、車両上下方向に能動的なストローク力を働かせるサスペンションアクチュエータ（図示せず）とを備える。
【００２２】
車両１は、ピッチ角を測定する手段として、車両前部と後部に取り付けられた２つの車両高センサ１５を備える。車両高センサ１５は、例えば、光、電波、音波などにより道路面と当該センサとの離間距離を測定する距離センサである。車両高センサ１５間の前後方向距離と道路面からそれぞれの車両高センサ１５までの距離とから、車両１のピッチ角を演算することができる。
【００２３】
車両１は、コントローラ１６を備える。コントローラ１６は、後述する各種のコントローラ及び演算器を含んでいるもので、例えば、プログラム式のデジタル演算装置で実現される。
【００２４】
本発明の自動操舵制御装置を実装する車両１は、図１には示されない公知のあらゆるセンサ、アクチュエータ、演算手段を備えるものとする。
【００２５】
図２に示されるように、本発明の自動操舵制御装置は、道路に配置された指標を撮像する撮像装置２と、自車のヨー角変化速度φドットを測定するヨーレートセンサ４と、車速Ｖを測定する車速センサ１０と、指標の映像に基づいて指標の曲率ρを演算すると共に自車が走行するべき目標走行線を設定し、目標走行線に対する自車の道路幅方向の距離偏差ｙと距離変化速度Δｙとを演算し、ヨー角変化速度φドットからヨー角φを演算し、これらの測定値及び演算値から目標走行線に沿う旋回に必要な操舵角δを演算する自動操舵コントローラ２１と、演算された操舵角δに対して２次遅れを有する制御電流Ｉautoを演算する補正演算器２２と、制御電流Ｉautoに応じて操舵軸７を駆動する操舵アクチュエータ９とを備える。
【００２６】
図３に示されるように、本発明の自動操舵制御装置は、車輪ごとのサスペンションに生じる上下加速度を測定する上下加速度センサ１３と、車輪ごとのサスペンションのストロークＺbi（ｉは自然数で車輪の番号を示す）を測定する複数のダンパストロークセンサ１４と、タイヤ１１ごとの圧力を測定する複数のタイヤ圧力センサ１２と、サスペンションの上下加速度に基づいてサスペンションの上下位置（車体上下位置）Ｚbを演算し、タイヤ１１ごとの圧力に基づいてタイヤごとの圧縮量Ｚwriを演算し、車輪ごとのサスペンションのストロークＺbiと上記タイヤ１１ごとの圧縮量Ｚwriとの差分を演算し、これらの測定値及び演算値から車輪ごとのサスペンションに必要な駆動出力Ｆiを演算するサスペンションコントローラ３１と、指標の曲率ρに応じてサスペンション制御を能動型か半能動型に切り替える切替制御器３２と、車輪ごとのサスペンションに対して減衰係数Ｃd（車輪ごとに区別するときはＣdi）を与える半能動型制御器３３と、車輪ごとのサスペンションに対して駆動出力Ｆiに応じた制御電流ｉαを与える能動型制御器３４と、減衰係数Ｃdに応じて実際の減衰係数が変化する減衰要素３５を有すると共に制御電流ｉαに応じてサスペンションを駆動する駆動要素３６を有するサスペンションアクチュエータ３７とを備える。
【００２７】
本発明におけるサスペンション制御は、前輪の高さと後輪の高さの差がなくなると安定であるという原理に基づいており、この原理は後述する式２６に反映されている。すなわち、前輪（ｉ＝１，３）の高さの差と後輪（ｉ＝１，３）の高さの差とが同じになるよう制御する。タイヤ１１が圧縮されたことによる車輪の高さは、測定したタイヤ１１の圧力と既知であるタイヤ１１の剛性とから演算することができる。
【００２８】
図４に示されるように、本発明の自動操舵制御装置を実装した車両１にあっては、各車輪にサスペンションアクチュエータ３７を備える。車輪の番号ｉは、前左輪を１番、後左輪を２番、前右輪を３番、後右輪を４番と定義する。ｘは車両の前後方向、ｙは車両の横方向、ｚは上下方向を示す。
【００２９】
次に、本発明における自動操舵制御の原理を説明する。
【００３０】
まず、操舵系の状態方程式は、式１で示される。φはヨー角、ｙは横変位、Δδは後述する補正操舵角である。Ａ，Ｂは定数である。
【００３１】
【数１】
【００３２】
なお、道路曲率ρが一定である道路曲線部を車両１が走行する際、重心点（図示せず）の横変位ｙが定常的に０である状態をその道路曲率ρに対する平衡状態と定義する。
【００３３】
式２に示されるように、補正操舵角Δδは、自動操舵コントローラ２１で演算された操舵角δから基準実舵角δ0を引いたものである。
【００３４】
【数２】
【００３５】
式３に示されるように、目標走行線に対する基準実舵角δ0は、車両１の前後長さ（ホイルベース長）Ｌと曲率ρと前後スリップ角度差の関数である。前後スリップ角度差は、車両１の前部におけるスリップ角度αf0と後部におけるスリップ角度αr0との差である。
【００３６】
【数３】
【００３７】
式４に示されるように、車両１が旋回するときのヨー角速度φ0ドットは、曲率ρと車速Ｖの関数である。ここで、前後スリップ角度差は、横荷重移動がないものとした理想状態における前後スリップ角度差である。また、式１中の定数Ａ，Ｂは、前輪軸と重心の距離Ｌf、後輪軸と重心の距離Ｌr、前軸コーナリングパワーＫf、後軸コーナリングパワーＫr、車体の質量Ｍb、各車輪にかかる重量Ｍwi、重力加速度ｇ、ｖ、曲率ρ、ＶＩ、Ｉ、ＭＶ、Ｍ、δfから定義できる。
【００３８】
【数４】
【００３９】
式５に示されるように、目標走行線に沿って車両１を走行させるための車線追従制御則として、評価関数Ｊを定義する。評価関数Ｊは、ｘTＱｘとｕTＲｕの和を時間積分して求まる。
【００４０】
【数５】
【００４１】
式６に示されるように、評価関数Ｊを最小化する最適レギュレータの操舵角制御入力は、補正操舵角Δδである。Ｋ1、Ｋ2、Ｋ3、Ｋ4は定数である。
【００４２】
【数６】
【００４３】
式７に示されるように、演算された操舵角δは、基準実舵角δ0に補正操舵角Δδを加えたものである。操舵角δは、操舵アクチュエータ９への入力電流と２次遅れ系の関係を有する。ｓ、ζ、ωは、２次遅れ系を記述する変数である。これにより、式４に入力するべき基準実舵角δ0を制御入力電流に換算することができる。操舵アクチュエータ９は、制御電流Ｉautoに応じて操舵軸７を駆動することになる。
【００４４】
【数７】
【００４５】
なお、車両１が直進時には、式４における曲率ρが０であると共に、式３における目標走行線に対する基準実舵角δ0が０である。
【００４６】
次に、本発明におけるサスペンション制御（アクティブサスペンション）の原理を説明する。
【００４７】
アクティブサスペンションにおける制御力の演算には、アクティブサスペンション乗り心地と操縦安定性のモデルを用いる。このモデルにおける各軸の運動方程式について説明する。なお、変数、定数、関数等は、以下の通りである。以下に示されない変数、定数、関数等は一般的に知られているものである。
【００４８】
Ｍb ；車体の質量
Ｚb ；車体上下位置
Ｚwi ；各車輪の上下位置（ｉは車輪の番号）
Ｊp ；ピッチングイナーシャルモーメント
Ｊr ；ロールイナーシャルモーメント
θp ；ピッチング角度
θr ；ロール角度
Ｋsi ；サスペンションバネ計数（ｉは車輪の番号）
Ｃdi ；サスペンション減衰係数（ｉは車輪の番号）
Ｌf ；前輪軸と重心の距離
Ｌr ；後輪軸と重心の距離
ｄL ；左車輪から左右中心までの距離
ｄr ；右車輪から左右中心までの距離
Ｆi ；サスペンションアクチュエータによる駆動力（ｉは車輪の番号）
Ｍr ；旋回時に遠心力により発生するロールモーメント
Ｚi ；荷重移動ありの場合の各輪の荷重
Ｚi0 ；荷重移動なしの場合の各輪の荷重
Ｋf ；前軸コーナリングパワー
Ｋr ；後軸コーナリングパワー
Ｋw ；タイヤバネ定数
Ｚwri ；タイヤ圧縮量
上下軸の運動方程式は、式８のようになる。
【００４９】
【数８】
【００５０】
ピッチ軸の運動方程式は、式９のようになる。
【００５１】
【数９】
【００５２】
ロール軸の運動方程式は、式１０のようになる。
【００５３】
【数１０】
【００５４】
番号ｉ＝１の車輪の運動方程式は、式１１のようになる。
【００５５】
【数１１】
【００５６】
番号ｉ＝２の車輪の運動方程式は、式１２のようになる。
【００５７】
【数１２】
【００５８】
番号ｉ＝３の車輪の運動方程式は、式１３のようになる。
【００５９】
【数１３】
【００６０】
番号ｉ＝４の車輪の運動方程式は、式１４のようになる。
【００６１】
【数１４】
【００６２】
ところで、車両１が旋回するとき、横荷重移動が生じることは避けられない。横荷重移動の影響を以下に考察する。ここでは、車両１が円旋回したものとする。車両１が円旋回するとき発生したロールモーメントの前後軸への配分は、ηＭrと（１−η）Ｍrである。ηは、η∈（０，１）となる実数である。前軸における横荷重移動ＺΔｆと後軸における横荷重移動ＺΔrに関して式１５を定義することができる。Ｍrはロールモーメント、Ｍbは車体の質量、Ｍwiは各車輪にかかる重量、ｖ、ｈｆ、ｒはＭbを記述する変数である。Ｚi0は、負荷移動なしの場合の荷重である。
【００６３】
【数１５】
【００６４】
前軸で発生した横力ＦLfは、式１６のようになる。Ｃ2、ＮΔfは、コーナリングパワーＫf、Ｋrに負荷する力を演算するのに用いる要素である。
【００６５】
【数１６】
【００６６】
後軸で発生した横力ＦLrは、式１７のようになる。
【００６７】
【数１７】
【００６８】
式１６と式１７から、前後軸間のスリップ角度の差は、式１８のようになる。
【００６９】
【数１８】
【００７０】
目標前後スリップ角度の差は、式１９のようになる。
【００７１】
【数１９】
【００７２】
よって、式２０が導かれる。
【００７３】
【数２０】
【００７４】
式２１が満たされるものとすると、式２２が得られる。
【００７５】
【数２１】
【００７６】
【数２２】
【００７７】
タイヤをバネでモデル化したとき、式２３を定義できる。したがって、式２４が得られる。
【００７８】
【数２３】
【００７９】
【数２４】
【００８０】
式２１と式２４とから、式２５が導かれる。
【００８１】
【数２５】
【００８２】
車両１の応答が安定な状態とするため、式２６のように操舵安定状態量Ｇstrを定義する。
【００８３】
【数２６】
【００８４】
操舵安定状態量Ｇstrが０であれば、車両１が旋回したとき、ロールが発生した場合にも、横荷重の変化でもって操舵のふらつきを低減することができる。すなわち、本発明は、操舵安定状態量Ｇstrが０となるようにサスペンション制御を行うものである。
【００８５】
操舵安定状態量Ｇstrについてさらに考察すると、式２７、式２８、式２９、式３０を定義することができる。操舵安定状態量ＧstrをＹとおく。
【００８６】
【数２７】
【００８７】
【数２８】
【００８８】
【数２９】
【００８９】
【数３０】
【００９０】
ここで、ＣとＤの定義は、式３１、式３２の通りである。
【００９１】
【数３１】
【００９２】
【数３２】
【００９３】
Ｙで定義される式３３の超平面について解析する。
【００９４】
【数３３】
【００９５】
リアプノフ関数の半負定条件から式３４が得られる。
【００９６】
【数３４】
【００９７】
式３４を満たす状態は漸近安定である。
【００９８】
出力フィードバックの制御入力は式３５となる。
【００９９】
【数３５】
【０１００】
ここで、μは設計パラメータである。
【０１０１】
曲率ρが正のとき、式３６に示されるように、アクティブサスペンション力は、サスペンションアクチュエータへの入力電流と２次遅れ系の関係を有する。
【０１０２】
【数３６】
【０１０３】
曲率ρが負のとき、もし上下方向の車体速度と車輪速度が同じ符号なら、アクティブサスペンション力と可変ダンパーの減衰係数の式３７が得られる。もし上下方向の車体速度と車輪速度が異符号なら、式３８が得られる。
【０１０４】
【数３７】
【０１０５】
次に、本発明の自動操舵コントローラ２１における制御手順を説明する。
【０１０６】
ステップＣ１０１；パラメータを読み込む。例えば、ハンドル角度センサ５からハンドル操作量、ハンドルトルクセンサ８から操舵軸７のトルク、車速センサ１０から車速、ヨーレートセンサ４からヨー角速度を読み込む。その他のセンサからも必要なパラメータを読み込む。撮像装置２が撮像した道路前方の映像を読み込む。
【０１０７】
ステップＣ１０２；目標走行線を設定する。道路の映像より、道路両端に引かれた白線間の幅に対して片側の白線から所定割合となる位置に目標走行線を設定する。例えば、片側の白線から５０％の距離とすれば、両白線間の中央が目標走行線となる。
【０１０８】
ステップＣ１０３；上限車速を演算する。道路の映像より、白線の曲率を抽出し道路の曲率（目標走行線の曲率）とする。この曲率に対して車両１が通過可能な上限車速を演算する。
【０１０９】
ステップＣ１０４；現在車速Ｖと上限車速を比較する。もし、現在車速Ｖが上限車速より大きいなら、ステップＣ１０５へ進み、現在車速Ｖが上限車速より小さいなら、ステップＣ１０６へ進む。
【０１１０】
ステップＣ１０５；車速を減速し、ステップＣ１０６へ進む。
【０１１１】
ステップＣ１０６；道路の曲線部を通過するために必要な基準実舵角δ0を演算する。
【０１１２】
ステップＣ１０７；道路の曲線部を走行するために必要な基準ヨーレートを演算する。
【０１１３】
ステップＣ１０８；自車と白線との離間距離から求めた自車位置と目標走行線との偏差を演算すると共に、ヨーレートセンサ４で測定したヨーレートと基準ヨーレートとの偏差を演算し、これらの偏差を目標偏差とする。
【０１１４】
ステップＣ１０９；目標偏差を減少させるために、修正舵角Δδを演算する。
【０１１５】
ステップＣ１１０；必要な総操舵角（トータル実舵角）δを演算する。
【０１１６】
ステップＣ１１１；操舵アクチュエータ９に出力するための指示電流（制御電流Ｉauto）を演算する。
【０１１７】
ステップＣ１１２；操舵アクチュエータ９に指示電流を出力する。
【０１１８】
次に、本発明のサスペンションコントローラ３１における制御手順を説明する。
【０１１９】
ステップＣ２０１；パラメータを読み込む。例えば、各車輪の上下加速度センサ１３から上下加速度、各ダンパストロークセンサ１４からダンパストロークを読み込む。その他のセンサからも必要なパラメータを読み込む。撮像装置２が撮像した道路前方の映像を読み込む。
【０１２０】
ステップＣ２０２；乗り心地及び操縦安定性を保持するためのサスペンション力（制御力）を演算する。すなわち、操舵安定状態量が０になるようにする。
【０１２１】
ステップＣ２０３；道路の曲率から道路がカーブかどうかを判定する。カーブであればＣ２０６へ進み、カーブでなければＣ２０４へ進む。
【０１２２】
ステップＣ２０４；ダンパーの減衰係数を演算する。
【０１２３】
ステップＣ２０５；減衰係数を可変ダンパーに出力する。
【０１２４】
ステップＣ２０６；指示電流を演算する。
【０１２５】
ステップＣ２０７；サスペンションアクチュエータに指示電流を出力する。
【符号の説明】
【０１２６】
１ 車両
２ 撮像装置
３ ルーフ
４ ヨーレートセンサ
５ ハンドル角度センサ
６ ハンドル
７ 操舵軸
８ ハンドルトルクセンサ
９ 操舵アクチュエータ
１０ 車速センサ
１１ タイヤ
１２ タイヤ圧力センサ
１３ 上下加速度センサ
１４ ダンパストロークセンサ
１５ 車両高センサ
１６ コントローラ
２１ 自動操舵コントローラ
２２ 補正演算器
３１ サスペンションコントローラ
３２ 切替制御器
３３ 半能動型制御器
３４ 能動型制御器
３５ 減衰要素
３６ 駆動要素
３７ サスペンションアクチュエータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
道路に配置された指標から自車が走行するべき目標走行線を設定して自動操舵を行う車両の自動操舵制御装置であって、
各タイヤにタイヤ圧力センサを備え、
各サスペンションに該サスペンションを駆動するサスペンションアクチュエータを備え、
上記各タイヤのタイヤ圧力の関数で定義される操舵安定状態量が所定値となるように上記各サスペンションアクチュエータを制御するコントローラを備えることを特徴とする車両の自動操舵制御装置。
【請求項２】
道路に配置された指標を撮像する撮像装置と、
自車のヨー角変化速度を測定するヨーレートセンサと、
車速を測定する車速センサと、
上記指標の映像に基づいて指標の曲率を演算すると共に自車が走行するべき目標走行線を設定し、上記目標走行線に対する自車の道路幅方向の距離偏差と距離変化速度とを演算し、上記ヨー角変化速度からヨー角を演算し、これらの測定値及び演算値から目標走行線に沿う旋回に必要な操舵角を演算する自動操舵コントローラと、
演算された操舵角に対して２次遅れを有する制御電流を演算する補正演算器と、
上記制御電流に応じて操舵軸を駆動する操舵アクチュエータと、
車輪ごとのサスペンションに生じる上下加速度を測定する上下加速度センサと、
車輪ごとのサスペンションのストロークを測定する複数のストロークセンサと、
タイヤごとの圧力を測定する複数のタイヤ圧力センサと、
上記サスペンションの加速度に基づいてサスペンションの上下位置を演算し、上記タイヤごとの圧力に基づいてタイヤごとの圧縮量を演算し、車輪ごとのサスペンションのストロークと上記タイヤごとの圧縮量との差分を演算し、これらの測定値及び演算値から車輪ごとのサスペンションに必要な駆動出力を演算するサスペンションコントローラと、
上記指標の曲率に応じてサスペンション制御を能動型か半能動型に切り替える切替制御器と、
上記車輪ごとのサスペンションに対して減衰係数を与える半能動型制御器と、
上記車輪ごとのサスペンションに対して駆動出力に応じた制御電流を与える能動型制御器と、
減衰係数に応じて実際の減衰係数が変化する減衰要素を有すると共に制御電流に応じてサスペンションを駆動する駆動要素を有するサスペンションアクチュエータとを備えることを特徴とする請求項１記載の自動操舵制御装置。
【請求項１】
道路に配置された指標から自車が走行するべき目標走行線を設定して自動操舵を行う車両の自動操舵制御装置であって、
各タイヤにタイヤ圧力センサを備え、
各サスペンションに該サスペンションを駆動するサスペンションアクチュエータを備え、
上記各タイヤのタイヤ圧力の関数で定義される操舵安定状態量が所定値となるように上記各サスペンションアクチュエータを制御するコントローラを備えることを特徴とする車両の自動操舵制御装置。
【請求項２】
道路に配置された指標を撮像する撮像装置と、
自車のヨー角変化速度を測定するヨーレートセンサと、
車速を測定する車速センサと、
上記指標の映像に基づいて指標の曲率を演算すると共に自車が走行するべき目標走行線を設定し、上記目標走行線に対する自車の道路幅方向の距離偏差と距離変化速度とを演算し、上記ヨー角変化速度からヨー角を演算し、これらの測定値及び演算値から目標走行線に沿う旋回に必要な操舵角を演算する自動操舵コントローラと、
演算された操舵角に対して２次遅れを有する制御電流を演算する補正演算器と、
上記制御電流に応じて操舵軸を駆動する操舵アクチュエータと、
車輪ごとのサスペンションに生じる上下加速度を測定する上下加速度センサと、
車輪ごとのサスペンションのストロークを測定する複数のストロークセンサと、
タイヤごとの圧力を測定する複数のタイヤ圧力センサと、
上記サスペンションの加速度に基づいてサスペンションの上下位置を演算し、上記タイヤごとの圧力に基づいてタイヤごとの圧縮量を演算し、車輪ごとのサスペンションのストロークと上記タイヤごとの圧縮量との差分を演算し、これらの測定値及び演算値から車輪ごとのサスペンションに必要な駆動出力を演算するサスペンションコントローラと、
上記指標の曲率に応じてサスペンション制御を能動型か半能動型に切り替える切替制御器と、
上記車輪ごとのサスペンションに対して減衰係数を与える半能動型制御器と、
上記車輪ごとのサスペンションに対して駆動出力に応じた制御電流を与える能動型制御器と、
減衰係数に応じて実際の減衰係数が変化する減衰要素を有すると共に制御電流に応じてサスペンションを駆動する駆動要素を有するサスペンションアクチュエータとを備えることを特徴とする請求項１記載の自動操舵制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−２５４１８５（Ｐ２０１０−２５４１８５Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１０８１２５（Ｐ２００９−１０８１２５）
【出願日】平成２１年４月２７日（２００９．４．２７）
【出願人】（００００００１７０）いすゞ自動車株式会社 (1,721)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月２７日（２００９．４．２７）
【出願人】（００００００１７０）いすゞ自動車株式会社 (1,721)
【Ｆターム（参考）】
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