CN108995645A - 车道变更辅助装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种车道变更辅助装置。使当本车辆与行驶在目标车道上的其它车辆发生碰撞的可能性较高时被执行的第一横摆角返回控制中的方向盘的转向角对应值以及转向角速度对应值的保护值，大于车道变更辅助控制中的方向盘的转向角对应值以及转向角速度对应值的保护值。

Description

车道变更辅助装置
技术领域
本发明涉及一种能够执行对用于实施车道变更的转向操作进行辅助的车道变更辅助控制的车道变更辅助装置。
背景技术
专利文献1公开了一种在车辆实施车道变更时能够执行对方向盘的转向操作进行辅助的车道变更辅助控制的车道变更辅助装置。
该车道变更辅助装置能够对用于使搭载有车道变更辅助装置的车辆(以下，称为“本车辆”)的行驶车道从当前正在行驶的车道(以下，称为原车道)向与原车道相邻的车道(以下，称为目标车道)变更的目标轨道进行运算。此外，车道变更辅助装置能够对本车辆的转向轮的转向角进行控制，以使本车辆沿着运算出的目标轨道而行驶。
此外，该车道变更辅助装置在使本车辆沿着运算出的目标轨道而向目标车道移动的情况下，对行驶在目标车道上的其它车辆与本车辆发生碰撞的可能性是否较高进行判断。换言之，车道变更辅助装置对预定的不允许条件是否成立进行判断。
并且，车道变更辅助装置在判断为不允许条件成立时，不执行车道变更辅助控制。
另一方面，车道变更辅助装置在不允许条件不成立时，执行车道变更辅助控制。
即，在该情况下，车道变更辅助装置对本车辆的转向轮的转向角进行控制，以使本车辆沿着运算出的目标轨道而行驶。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016-126360号公报
发明内容
专利文献1并未公开在开始实施车道变更辅助控制之后不允许条件成立时的由车道变更辅助装置实现的本车辆的控制方式。
本发明是为了应对所述课题而完成的发明。即，本发明的目的之一在于，提供一种当开始实施车道变更辅助控制之后不允许条件成立时，能够恰当地对搭载有车道变更辅助装置的车辆进行控制的车道变更辅助装置。
为了达成上述目的，本发明的车道变更辅助装置的特征在于，具备：
周边监视单元(11)，其对本车辆(C)的周边进行监视；
车道识别单元(10、12)，其对规定所述本车辆正在行驶的车道的侧缘部的划分线(WL)进行识别，且根据所述划分线与所述本车辆的位置关系，而对所述本车辆相对于所述本车辆正在行驶的所述车道在车道宽度方向上的相对位置、以及所述本车辆相对于所述本车辆正在行驶的所述车道的延长方向的横摆角(θy)进行检测；
作动器(22)，其能够产生使转向角对应值以及转向角速度对应值发生变化的驱动力，其中，所述转向角对应值为所述本车辆的方向盘的转向角、或者与转向角对应的转矩，所述转向角速度对应值为每单位时间的转向角的变化量即转向角速度、或者与转向角速度对应的转矩的每单位时间的变化量即转矩变化率；
车道变更辅助控制单元(10、20)，其根据所述车道识别单元检测出的所述相对位置而在预定的车道变更开始时刻(t0)开始实施车道变更辅助控制(LCA)，在所述车道变更辅助控制中，对所述作动器进行控制，以使所述本车辆从正在行驶的所述车道即原车道向与所述原车道相邻的车道即目标车道侧进行车道变更；
车道变更时限制单元(10)，其通过规定所述转向角对应值的上限值的车道变更时转向角对应值保护，而对所述车道变更辅助控制被执行时的所述转向角对应值进行限制，且通过规定所述转向角速度对应值的上限值的车道变更时转向角速度对应值保护，而对所述车道变更辅助控制被执行时的所述转向角速度对应值进行限制；
第一中断条件判断单元(10)，其在预定的第一中断条件于所述车道变更辅助控制开始之后成立时，使所述车道变更辅助控制单元中断所述车道变更辅助控制，所述第一中断条件在根据所述周边监视单元的监视结果而被判断为所述本车辆与行驶在所述目标车道上的其它车辆发生碰撞的可能性较高时成立；
第一目标值运算单元(10)，其对用于执行第一横摆角返回控制的所述转向角对应值以及所述转向角速度对应值的各自的目标值即第一目标转向角对应值以及第一目标转向角速度对应值进行运算，所述第一横摆角返回控制在所述第一中断条件成立时于预定的第一开始时刻(t1a)开始，在所述第一横摆角返回控制中，对所述作动器进行控制，以使在从所述第一开始时刻起经过了预定的第一控制执行时间(TC1)的第一结束时刻(t3a)处的所述横摆角成为与所述第一开始时刻处的所述横摆角相比更接近所述车道变更开始时刻处的所述横摆角的值；
第一限制单元，其通过规定所述转向角对应值的上限值且与所述车道变更时转向角对应值保护相比而较大的第一转向角对应值(CumaxG1)保护，来对所述第一目标转向角对应值进行限制，且通过规定所述转向角速度对应值的上限值且与所述车道变更时转向角速度对应值保护相比而较大的第一转向角速度对应值(Cu’maxG1)保护，来对所述第一目标转向角速度对应值进行限制；
第一横摆角返回控制用作动器控制单元(20)，其对所述作动器进行控制以所述方向盘以如下方式进行动作，即，使所述转向角对应值成为由所述第一限制单元所限制的所述第一目标转向角对应值，且使所述转向角速度对应值成为由所述第一限制单元所限制的所述第一目标转向角速度对应值。
划分线是例如被描绘在道路上的白线。此外，白线例如包括实线以及点划线。
在本发明中，当车道识别单元对规定车道的侧缘部的划分线进行识别时，车道识别单元根据划分线与本车辆的位置关系而对本车辆相对于本车辆正在行驶的车道在车道宽度方向上的相对位置进行检测。
于是，车道变更辅助控制单元在车道变更开始时刻开始实施车道变更辅助控制，所述车道变更辅助控制为，对使方向盘的转向角变化的作动器进行控制，以使正行驶在原车道上的本车辆从原车道向目标车道进行车道变更的控制。
此外，车道变更时限制单元通过规定转向角对应值的上限值的车道变更时转向角对应值保护，来对车道变更辅助控制被执行时的转向角对应值进行限制，且通过规定转向角速度对应值的上限值的车道变更时转向角速度对应值保护，来对车道变更辅助控制被执行时的转向角速度对应值进行限制。
此外，在开始实施车道变更辅助控制之后，第一中断条件判断单元根据周边监视单元的监视结果，而对预定的第一中断条件是否成立进行判断，所述预定的第一中断条件在本车辆与行驶在目标车道上的其它车辆发生碰撞的可能性较高时成立。
此外，在判断为第一中断条件成立时，第一中断条件判断单元使车道变更辅助控制单元中断车道变更辅助控制。
此外，当在第一中断条件成立时车道变更辅助控制单元中断车道变更辅助控制时，第一横摆角返回控制被执行。第一横摆角返回控制在预定的第一开始时刻开始。而且，在第一横摆角返回控制中，对作动器进行控制，以使从第一开始时刻起经过了预定的第一控制执行时间的第一结束时刻的横摆角成为与第一开始时刻的横摆角相比更接近车道变更开始时刻处的横摆角的值。
另外，用于执行第一横摆角返回控制的转向角对应值以及转向角速度对应值的各自的目标值即第一目标转向角对应值以及第一目标转向角速度对应值通过第一目标值运算单元而被运算出。
但是，当考虑到本车辆的乘员的乘坐感受时，不优选为，在第一目标转向角对应值以及第一目标转向角速度对应值的值极大的情况下，根据第一目标转向角对应值以及第一目标转向角速度对应值而执行第一横摆角返回控制。与其相反，当第一目标转向角对应值以及第一目标转向角速度对应值的值过小时，无法迅速地执行第一横摆角返回控制。
因此，本发明具备第一限制单元。
第一限制单元通过第一转向角对应值保护而对第一目标转向角对应值进行限制，且通过第一转向角速度对应值保护而对所述第一目标转向角速度对应值进行限制。
而且，当在本车辆与其它车辆发生碰撞的可能性较高时被执行的第一横摆角返回控制用的保护、即第一转向角对应值保护以及第一转向角速度对应值保护被设定为，均大于车道变更时转向角对应值保护以及车道变更时转向角速度对应值保护的值。
因此，在执行第一横摆角返回控制时，第一目标转向角对应值以及第一目标转向角速度对应值不会变为较小的值。因此，能够迅速地执行第一横摆角返回控制。
本发明的一个侧面的特征具备：
第二中断条件判断单元(10)，其在预定的第二中断条件于所述车道变更辅助控制开始之后成立时，使所述车道变更辅助控制单元中断所述车道变更辅助控制，所述第二中断条件在所述车道识别单元无法检测出所述相对位置时成立；
第二目标值运算单元(10)，其对用于执行第二横摆角返回控制的所述转向角以及所述转向角速度的各自的目标值即第二目标转向角以及第二目标转向角速度进行运算，所述第二横摆角返回控制在所述第二中断条件成立时于预定的第二开始时刻(t1b)开始，在所述第二横摆角返回控制中，对所述作动器进行控制，以使在从所述第二开始时刻起经过了与所述第一控制执行时间相比较长的预定的第二控制执行时间(TC2)的第二结束时刻(t3b)处的所述横摆角成为与所述第二开始时刻处的所述横摆角相比更接近所述车道变更开始时刻处的所述横摆角的值；
第二限制单元(10)，其通过规定所述转向角的上限值且与所述第一转向角对应值保护相比而较小的第二转向角保护(CumaxG2)，来对所述第二目标转向角进行限制，且通过规定所述转向角速度的上限值且与所述第一转向角速度对应值保护相比而较小的第二转向角速度保护(Cu’maxG2)，来对所述第二目标转向角速度进行限制；
第二横摆角返回控制用作动器控制单元(20)，其对作动器进行控制以使方向盘以如下方式进行动作，即，使所述转向角成为由所述第二限制单元所限制的所述第二目标转向角，且使所述转向角速度成为由所述第二限制单元所限制的所述第二目标转向角速度。
另外，在开始实施车道变更辅助控制之后，第二中断条件判断单元对预定的第二中断条件于是否成立进行判断，所述第二中断条件在车道识别单元无法检测出本车辆相对于本车辆正在行驶的车道在车道宽度方向上的相对位置时成立。
此外，当判断为第二中断条件成立时，第二中断条件判断单元使车道变更辅助控制单元中断车道变更辅助控制。
此外，当在第二中断条件成立时车道变更辅助控制单元中断车道变更辅助控制时，第二横摆角返回控制被执行。第二横摆角返回控制在预定的第二开始时刻开始。而且，在第二横摆角返回控制中，对作动器进行控制，以使从第二开始时刻起经过了预定的第二控制执行时间后的第二结束时刻的横摆角成为与第二开始时刻的横摆角相比更接近车道变更开始时刻的横摆角的值。
另外，用于执行第二横摆角返回控制的转向角以及转向角速度的各自的目标值即第二目标转向角以及第二目标转向角速度通过第二目标值运算单元而被运算出。
但是，当考虑到本车辆的乘员的乘坐感受时，不优选为，在第二目标转向角以及第二目标转向角速度的值较大的情况下，根据第二目标转向角以及第二目标转向角速度而执行第二横摆角返回控制。
因此，本方式具备第二限制单元。
第二限制单元通过第二转向角保护而对第二目标转向角进行限制，且通过第二转向角速度保护而对所述第二目标转向角速度进行限制。
当在本车辆与其它车辆碰撞的可能性不高时被执行的第二横摆角返回控制用的保护、即第二横摆角保护以及第二横摆角速度保护，分别小于当在本车辆与其它车辆碰撞的可能性较高时被执行的第一横摆角返回控制用的保护、即第一横摆角对应值保护以及第二横摆角速度对应值保护。
因此，在执行第二横摆角返回控制时，第二目标转向角以及第二目标转向角速度不会变为较大的值。因此，在执行第二横摆角返回控制中，本车辆的乘员的乘坐感受不易变差。
在所述说明中，为了有助于理解本发明，对于与后述的实施方式对应的发明结构，而对在该实施方式中所使用的名称和/或符号标注括号。然而，本发明的各结构要素并不限定于由所述符号所规定的实施方式。关于本发明的其他的目的、其他的特征以及附随的优点，根据以下的附图的同时所记载的对于本发明的实施方式的说明，应该会容易被理解。
附图说明
图1是本发明的实施方式所涉及的转向辅助装置的示意结构图。
图2是表示周边传感器以及摄像机传感器的安装位置的俯视图。
图3是用于对车道关联车辆信息进行说明的图。
图4是用于对转向灯操作杆的动作进行说明的图。
图5是表示转向辅助控制程序的流程图。
图6是表示子程序A的流程图。
图7是表示子程序B的流程图。
图8是表示显示器的LTA画面、LCA画面的图。
图9是表示目标轨道的图。
图10是表示目标轨道函数的图。
图11是表示执行第一横摆角返回控制时的目标曲率的曲线的图。
图12是表示执行第一横摆角返回控制时的显示器的画面的图。
图13是表示目标轨道和原车道返回目标轨道的图。
图14是表示执行第二横摆角返回控制时的目标曲率的曲线的图。
图15是表示执行第二横摆角返回控制时的显示器的画面的图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的实施方式所涉及的转向辅助装置进行说明。
本发明的实施方式所涉及的转向辅助装置被应用于车辆(以下，为了与其它车辆进行区分，有时被称为“本车辆”)中，并且如图1所示，具备驾驶辅助ECU10、电动助力转向ECU20、仪表ECU30、转向盘ECU40、发动机ECU50、制动器ECU60、以及导航ECU70。
这些ECU是具备微型计算机以作为主要部分的电气控制装置(Electric ControlUnit：电子控制单元)，并且经由CAN(Controller Area Network：控制器区域网络)100而以能够相互发送以及接收信息的方式被连接在一起。在本说明书中，微型计算机包括CPU(Control processing unit：中央处理单元)、ROM(Read only memory：只读存储器)、RAM(Random access memory：随机存取存储器)、非易失性存储器以及接口I/F等。CPU通过执行被存储于ROM的指令(进程、程序)，从而实现各种功能。这些ECU中的几个或全部也可以被统合为一个ECU。
对车辆状态进行检测的多种的车辆状态传感器80、以及对驾驶操作状态进行检测的多种的驾驶操作状态传感器90与CAN100连接。车辆状态传感器80为，对车辆的行驶速度进行检测的车速传感器、对车辆的前后方向上的加速度进行检测的前后G传感器、对车辆的横向上的加速度进行检测的横G传感器、以及对车辆的横摆率进行检测的横摆率传感器等。
驾驶操作状态传感器90为，对加速器踏板的操作量进行检测的加速器操作量传感器、对制动器踏板的操作量进行检测的制动器操作量传感器、对制动器踏板的操作的有无进行检测的制动器开关、对转向角进行检测的转向角传感器、对转向转矩进行检测的转向转矩传感器、以及对变速箱的挡位进行检测的挡位传感器等。
通过车辆状态传感器80、以及驾驶操作状态传感器90而检测出的信息(称为传感器信息)被发送至CAN100。在各ECU中，能够恰当地利用被发送至CAN100的传感器信息。另外，传感器信息为与特定的ECU连接的传感器的信息，并且也存在从该特定的ECU被发送至CAN100的情况。例如，加速器操作量传感器也可以与发动机ECU50连接。在该情况下，表示加速器操作量的传感器信息从发动机ECU50被发送至CAN100。例如，转向角传感器也可以与转向盘ECU40连接。在该情况下，表示转向角的传感器信息从转向盘ECU40被发送至CAN100。在其它传感器中也是同样的。另外，也可以采用如下结构，即，无需经由CAN100，而通过特定的ECU之间的直接的通信，从而实施传感器信息的授受的结构。
驾驶辅助ECU10为作为实施驾驶员的驾驶辅助的中枢的控制装置，并实施车道变更辅助控制、车道维持辅助控制、以及追随车距控制。如图2所示，驾驶辅助ECU10与中央前方周边传感器11FC、右前方周边传感器11FR、左前方周边传感器11FL、右后方周边传感器11RR、以及左后方周边传感器11RL连接。各周边传感器11FC、11FR、11FL、11RR、11RL为雷达传感器，并且除了其检测区域相互不同以外，基本上是彼此相同的结构。以下，在无需逐个地区分各周边传感器11FC、11FR、11FL、11RR、11RL的情况下，将它们称为周边传感器11。
周边传感器11具备雷达收发部和信号处理部(省略图示)，雷达收发部放射出毫米波带的电波(以下称呼为“毫米波”)，并接收由存在于放射范围内的立体物(例如其它车辆、行人、自行车、建筑物等)所反射出的毫米波(即、反射波)。信号处理部根据已发送的毫米波与已接收的反射波的相位差、从发送反射波的衰减级别以及毫米波起至接收反射波为止的时间等，而在每经过预定时间时，取得表示本车辆与立体物的距离、本车辆与立体物的相对速度、立体物相对于本车辆的相对位置(方向)等的信息(以下，称为周边信息)，并将其供给至驾驶辅助ECU10。根据该周边信息，从而能够对本车辆与立体物的距离中的前后方向分量和横向分量、以及本车辆与立体物的相对速度中的前后方向分量和横向分量进行检测。
如图2所示，中央前方周边传感器11FC被设置于车体的前中央部处，并对存在于本车辆的前方区域内的立体物进行检测。右前方周边传感器11FR被设置于车身的右前角部处，并主要对存在于本车辆的右前方区域内的立体物进行检测，左前方周边传感器11FL被设置于车身的左前角部处，并主要对存在于本车辆的左前方区域内的立体物进行检测。右后方周边传感器11RR被设置于车身的右后角部处，并主要对存在于本车辆的右后方区域内的立体物进行检测，左后方周边传感器11FL被设置于车身的左后角部处，并主要对存在于本车辆的左后方区域内的立体物进行检测。
虽然周边传感器11在本实施方式中为雷达传感器，但也能够采用例如余隙声纳(clearance sonar)以及波导传感器等其它传感器。
此外，摄像机传感器12与驾驶辅助ECU10连接。摄像机传感器12具备摄像机部、以及车道识别部，所述车道识别部对由摄像机部拍摄而获得的图像数据进行分析，从而对道路的白线进行识别。摄像机传感器12(摄像机部)对本车辆的前方的风景进行拍摄。摄像机传感器12(车道识别部)以预定的运算周期而反复取得与识别出的白线相关的信息，并将其供给至驾驶辅助ECU10。
摄像机传感器12对表示由白线所划分出的区域的车道进行识别，并能够根据白线与本车辆的位置关系而对本车辆相对于车道的相对位置关系进行检测。此处，本车辆的位置是指本车辆的重心位置。另外，后文所述的本车辆的横向位置表示本车辆的重心位置在车道宽度方向上的位置，本车辆的横向速度表示本车辆的重心位置在车道宽度方向上的速度，本车辆的横向加速度表示本车辆的重心位置在车道宽度方向上的加速度。这些是根据由摄像机传感器12检测出的白线与本车辆的相对位置关系而被求出的。另外，虽然在本实施方式中将本车辆的位置设为重心位置，但并不一定限于重心位置，能够采用预先被设定的特定的位置(例如俯视观察时的中心位置等)。
如图3所示，摄像机传感器12决定本车辆正在行驶的车道中的作为左右的白线WL的宽度方向上的中心位置的车道中心线CL。该车道中心线CL作为后文所述的车道维持辅助控制中的目标行驶线而被利用。另外，摄像机传感器12对车道中心线CL的曲线的曲率Cu进行运算。
另外，摄像机传感器12对由左右的白线WL所划分出的车道中的本车辆的位置以及朝向进行运算。例如，如图3所示，摄像机传感器12对本车辆C的重心点P与车道中心线CL之间的车道宽度方向上的距离Dy(m)、即本车辆C相对于车道中心线CL而在车道宽度方向上偏移的距离Dy进行运算。将该距离Dy称为横向偏差Dy。另外，摄像机传感器12对车道中心线CL的方向与本车辆C所朝向的方向所成的角度、即本车辆C相对于车道中心线CL的方向所朝向的方向在水平方向上偏移的角度θy(rad)进行运算。将该角度θy称为横摆角θy。由于在车道弯曲的情况下，车道中心线CL也弯曲，因此，横摆角θy以该弯曲的车道中心线CL为基准而表示本车辆C所朝向的方向所偏移的角度。以下，将表示曲率Cu、横向偏差Dy、以及横摆角θy的信息(Cu、Dy、θy)称为车道关联车辆信息。另外，关于横向偏差Dy以及横摆角θy，相对于车道中心线CL的左右方向由符号(正负)来确定。另外，关于曲率Cu，曲线所弯曲的方向(右或左)由符号(正负)来确定。
另外，摄像机传感器12并不限于本车辆的车道，也包括相邻的车道，并且将检测出的白线的种类(实线、虚线)、相邻的左右白线间的距离(车道宽度)、白线的形状等与白线相关的信息以预定的运算周期供给至驾驶辅助ECU10。在白线为实线的情况下，禁止车辆横跨该白线而进行车道变更。另一方面，在白线为虚线(以一定的间隔而断续地形成的白线)的情况下，允许车辆横跨该白线而进行车道变更。将这样的车道关联车辆信息(Cu、Dy、θy)、以及与白线相关的信息统称为车道信息。
另外，虽然在本实施方式中，摄像机传感器12对车道关联车辆信息(Cu、Dy、θy)进行运算，但是也可以代替此而采用如下方式，即，驾驶辅助ECU10对摄像机传感器12所输出的图像数据进行分析，从而取得车道信息。
另外，由于摄像机传感器12也能够根据图像数据而对存在于本车辆的前方的立体物进行检测，因此，除了车道信息之外，也可以通过运算而取得前方的周边信息。在该情况下，例如，也可以设置合成处理部(省略图示)，并将由该合成处理部生成的周边信息作为本车辆的前方的周边信息而供给至驾驶辅助ECU10，其中，所述合成处理部对由中央前方周边传感器11FC、右前方周边传感器11FR、以及左前方周边传感器11FL取得的周边信息与由摄像机传感器12取得的周边信息进行合成，从而生成检测精度较高的前方的周边信息。
如图1所示，蜂鸣器13与驾驶辅助ECU10连接。蜂鸣器13在接收到来自驾驶辅助ECU10的蜂鸣器鸣动信号时进行鸣动。驾驶辅助ECU10在向驾驶员告知驾驶辅助状况、以及向驾驶员提醒注意等的情况下，使蜂鸣器13鸣动。
另外，虽然蜂鸣器13在本实施方式中与驾驶辅助ECU10连接，但蜂鸣器13也可以被构成为，与其它的ECU、例如被设置为告知专用的告知ECU(省略图示)连接，并通过告知ECU而使所述蜂鸣器13鸣动。在该情况下，驾驶辅助ECU10向告知ECU发送蜂鸣器鸣动指令。
另外，代替蜂鸣器13、或者除了设置蜂鸣器13之外，也可以设置向驾驶员传递注意提醒用的振动的振动器。例如，振动器被设置于方向盘中，并通过使方向盘振动而向驾驶员发出注意提醒。
驾驶辅助ECU10根据从周边传感器11被供给的周边信息、基于摄像机传感器12的白线识别而获得的车道信息、由车辆状态传感器80检测出的车辆状态、以及由驾驶操作状态传感器90检测出的驾驶操作状态等，而实施车道变更辅助控制、车道维持辅助控制、以及追随车距控制。
由驾驶员操作的设定操作器14与驾驶辅助ECU10连接。设定操作器14为，用于进行关于是否分别实施车道变更辅助控制、车道维持辅助控制、以及追随车距控制的设定等的操作器。驾驶辅助ECU10输入设定操作器14的设定信号，并决定各控制的实施的有无。在该情况下，在追随车距控制的实施未被选择的情况下，以也不实施车道变更辅助控制以及车道维持辅助控制的方式而自动设定。另外，在车道维持辅助控制的实施未被选择的情况下，以也不实施车道变更辅助控制的方式而自动设定。
另外，设定操作器14也具备当实施上述控制时输入表示驾驶员的喜好的参数等的功能。
电动助力转向ECU20为电动助力转向装置的控制装置。以下，将电动助力转向ECU20称为EPS·ECU(Electric Power Steering ECU)20。EPS·ECU20与电动机驱动器21连接。电动机驱动器21与转向用电动机22连接。转向用电动机22被装入至未图示的车辆的“包括方向盘、与方向盘连结的转向轴以及转向用齿轮机构等在内的转向机构”中。EPS·ECU20通过被设置于转向轴的转向转矩传感器，而对驾驶员输入至方向盘(未图示)的转向转矩进行检测，并根据该转向转矩对电动机驱动器21的通电进行控制，从而对转向用电动机22进行驱动。通过该辅助电动机的驱动而向转向机构施加转向转矩，从而对驾驶员的转向操作进行辅助。
另外，EPS·ECU20在从驾驶辅助ECU10经由CAN100而接收到转向指令的情况下，以由转向指令所确定的控制量而对转向用电动机22进行驱动，以产生转向转矩。该转向转矩与为了减轻上述驾驶员的转向操作(方向盘操作)而被施加的转向辅助转矩不同，其表示无需驾驶员的转向操作而根据来自驾驶辅助ECU10的转向指令即被施加于转向机构的转矩。
另外，即便在从驾驶辅助ECU10接收到转向指令的情况下，当驾驶员的方向盘操作所产生的转向转矩被检测出时，在该转向转矩大于阈值的情况下，EPS·ECU20也会使驾驶员的方向盘转向优先，并产生减轻该方向盘操作的转向辅助转矩。
仪表ECU30与显示器31、以及左右转向灯32(winker)(转向灯，有时也称为转弯灯)连接。显示器31为例如被设置于驾驶席的正面的多媒体显示器，并且除了显示车速等仪表类的测量值之外，还对各种信息进行显示。例如，当从驾驶辅助ECU10接收到与驾驶辅助状态相应的显示指令时，仪表ECU30使显示器31显示出由该显示指令所指定的画面。另外，作为显示器31，也能够代替多媒体显示器、或者除了多媒体显示器之外，也能够采用平视显示器(head up display)(省略图示)。在采用平视显示器的情况下，最好设置对平视显示器的显示进行控制的专用的ECU。
另外，仪表ECU30具备转向灯驱动电路(省略图示)，并在经由CAN100而接收到转向灯闪烁指令的情况下，使由转向灯闪烁指令所指定的方向(右、左)的转向灯32闪烁。另外，仪表ECU30在使转向灯32闪烁的期间，将表示转向灯32为闪烁状态的转向灯闪烁信息发送至CAN100。因此，其它的ECU能够掌握转向灯32的闪烁状态。
转向盘ECU40与转向灯操作杆41连接。转向灯操作杆41为用于使转向灯32工作(闪烁)的操作器，且被设置于转向柱上。转向灯操作杆41被设置为，能够针对左转操作方向、以及右转操作方向的各自，绕着支轴而以两阶的操作行程进行摆动。
本实施方式的转向灯操作杆41也被兼用为驾驶员要求车道变更辅助控制的操作器。如图4所示，转向灯操作杆41被构成为，能够针对左转操作方向、以及右转操作方向的各自，以支轴O为中心而选择性地对第一行程位置P1L(P1R)和第二行程位置P2L(P2R)进行操作，其中，所述第一行程位置P1L(P1R)为从中立位置PN起转动了第一角度θW1后的位置，所述第二行程位置P2L(P2R)为从中立位置PN起转动了第二角度θW2(＞θW1)后的位置。在转向灯操作杆41通过驾驶员的杆操作而移动至第一行程位置P1L(P1R)的情况下，当驾驶员的杆操作力被解除时，转向灯操作杆41返回至中立位置PN。此外，在转向灯操作杆41通过驾驶员的杆操作而移动至第二行程装置P2L(P2R)的情况下，即便杆操作力被解除，转向灯操作杆41也会因锁定机构而被保持于该第二行程位置P2L(P2R)上。另外，在转向灯操作杆41被保持于第二行程位置P2L(P2R)的状态下，当方向盘进行逆旋转而返回至中立位置的情况下，或者，当驾驶员将转向灯操作杆41向中立位置方向进行返回操作的情况下，基于锁定机构的锁定被解除而使转向灯操作杆41返回至中立位置PN。
转向灯操作杆41具备：第一开关411L(411R)，其仅在转向灯操作杆41的位置处于第一行程位置P1L(P1R)的情况下进行导通(产生导通信号)；第二开关412L(412R)，其仅在转向灯操作杆41的位置处于第二行程位置P2L(P2R)的情况下进行导通(产生导通信号)。
转向盘ECU40根据来自第一开关411L(411R)、以及第二开关412L(412R)的导通信号的有无，而对转向灯操作杆41的操作状态进行检测。转向盘ECU40在将转向灯操作杆41分别推向第一行程位置P1L(P1R)的状态、以及推向第二行程位置P2L(P2R)的状态下，分别将包括表示该操作方向(左右)的信息在内的转向灯闪烁指令发送至仪表ECU30。
另外，在检测出转向灯操作杆41以持续预先设定的设定时间(车道变更要求确定时间：例如一秒)以上的方式被保持在第一行程位置P1L(P1R)的情况下，转向盘ECU40向驾驶辅助ECU10输出包括表示该操作方向(左右)的信息在内的车道变更辅助要求信号。因此，在驾驶员欲于驾驶过程中接受车道变更辅助的情况下，只要将转向灯操作杆41推向车道变更方向的第一行程位置P1L(P1R)，并将该状态保持设定时间以上即可。将这样的操作称为车道变更辅助要求操作。
另外，虽然在本实施方式中，使用了转向灯操作杆41以作为驾驶员要求车道变更辅助的操作器，但是也可以将专用的车道变更辅助要求操作器设置于方向盘等，以代替该转向灯操作杆41。
图1所示的发动机ECU50与发动机作动器51连接。发动机作动器51是用于对内燃机52的驾驶状态进行变更的作动器。在本实施方式中，内燃机52为汽油燃料喷射·火花点火式·多气缸发动机，并具备用于对吸入空气量进行调节的节气阀。发动机作动器51至少包括对节气阀的开度进行变更的节气阀作动器。发动机ECU50通过对发动机作动器51进行驱动，从而能够改变内燃机52所产生的转矩。内燃机52所产生的转矩经由未图示的变速箱而被传递至未图示的驱动轮。因此，发动机ECU50通过对发动机作动器51进行控制，从而能够对本车辆的驱动力进行控制以改变加速状态(加速度)。
制动器ECU60与制动器作动器61连接。制动器作动器61被设置于未图示的主气缸与摩擦制动器机构62之间的液压电路上，其中，所述主气缸通过制动器踏板的踩踏力而对工作油进行加压，所述摩擦制动器机构62被设置于左右前后轮上。摩擦制动器机构62具备：制动盘62a，其被固定于车轮上；制动钳62b，其被固定于车身上。制动器作动器61根据来自制动器ECU60的指示而对供给至被内置于制动钳62b中的车轮制动缸的液压进行调节，并通过利用该液压而使车轮制动缸工作，从而将制动块按压于制动盘62a而产生摩擦制动力。因此，制动器ECU60通过对制动器作动器61进行控制，从而能够对本车辆的制动力进行控制以改变减速状态(减速度)。
导航ECU70具备：GPS接收器，其接收用于对本车辆的当前位置进行检测的GPS信号；地图数据库72，其存储有地图信息等；以及触摸面板(触摸面板式显示器)73。导航ECU70根据GPS信号而确定当前时间点的本车辆的位置，并且根据本车辆的位置以及被存储于地图数据库72中的地图信息等而实施各种的运算处理，并使用触摸面板73而实施路径导向。
在被存储于地图数据库72内的地图信息中包含有道路信息。在道路信息中，包括表示该道路的位置以及形状的参数(例如，道路的曲率半径或者曲率、道路的车道宽度、车道数、各车道的中央线的位置等)。另外，在道路信息中，也包括可区分是否为汽车专用道路的道路类别信息等。
＜驾驶辅助ECU10所实施的控制处理＞
接着，对驾驶辅助ECU10所实施的控制处理进行说明。驾驶辅助ECU10在同时实施车道维持辅助控制以及追随车距控制这两种控制的状况中接收到车道变更辅助要求的情况下，实施车道变更辅助控制。因此，首先对车道维持辅助控制以及追随车距控制进行说明。
＜车道维持辅助控制(LTA)＞
车道维持辅助控制为，以本车辆的位置被维持在“该本车辆正在行驶的车道”内的目标行驶线附近的方式而对转向机构施加转向转矩从而对驾驶员的转向操作进行辅助的控制。虽然在本实施方式中目标行驶线为车道中心线CL，但也能够采用从车道中心线CL起在车道宽度方向上偏离了预定距离的线。
以下，将车道维持辅助控制称为LTA(车道跟踪辅助(Lane Tracing Assist))。虽然LTA被称为各种名称，但其自身是众所周知的(例如日本特开2008-195402号公报、日本特开2009-190464号公报、日本特开2010-6279号公报、以及日本专利第4349210号说明书等)。因此，以下，简单地进行说明。
驾驶辅助ECU10在通过设定操作器14的操作而要求LTA的情况下执行LTA。驾驶辅助ECU10在要求LTA的情况下，根据上述的车道关联车辆信息(Cu、Dy、θy)，并通过下述的(1)式而以预定的运算周期对目标转向角θlta*进行运算。
θlta*＝Klta1·Cu+Klta2·θy+Klta3·Dy+Klta4·∑Dy
…(1)
此处，Klta1、Klta2、Klta3、Klta4为控制增益。右边第一项为根据道路的曲率Cu而被决定的前馈式地起作用的转向角分量。右边第二项为以减小横摆角θy的方式(以减小本车辆的方向相对)＝于车道中心线CL的偏差的方式)而反馈式地起作用的转向角分量。即，所述右边第二项为，通过将横摆角θy的目标值设为零的反馈控制而被运算出的转向角分量。右边第三项为，以减小本车辆的车道宽度方向位置相对于车道中心线CL的偏移(位置偏差)即横向偏差Dy的方式而反馈式地起作用的转向角分量。即，所述右边第三项为，通过将横向偏差θy的目标值设为零的反馈控制而被运算出的转向角分量。右边第四项为，以减小横向偏差Dy的积分值∑Dy的方式而反馈式地起作用的转向角分量。即，所述右边第四项为，通过将积分值∑Dy的目标值设为零的反馈控制而被运算出的转向角分量。
例如，在车道中心线CL向左方向弯曲的情况下，在本车辆相对于车道中心线CL而向右方向产生横向偏移的情况下，以及在本车辆相对于车道中心线CL而朝向右方向的情况下，以目标转向角θlta*成为左方向的转向角的方式来设定目标转向角θlta*。另外，在车道中心线CL向右方向弯曲的情况下，在本车辆相对于车道中心线CL而向左方向产生横向偏移的情况下，以及在本车辆相对于车道中心线CL而朝向左方向的情况下，以目标转向角θlta*成为右方向的转向角的方式来设定目标转向角θlta*。因此，驾驶辅助ECU10使用分别与左方向以及右方向相应的符号来实施基于上述式(1)的运算。
驾驶辅助ECU10将运算结果即表示目标转向角θlta*的指令信号输出至EPS·ECU20。EPS·ECU20以转向角追随目标转向角θlta*的方式而对转向用电动机22进行驱动控制。另外，虽然在本实施方式中，驾驶辅助ECU10将表示目标转向角θlta*的指令信号输出至EPS·ECU20，但也可以对获得目标转向角θlta*的目标转矩进行运算，并将运算结果即表示目标转矩的指令信号输出至EPS·ECU20。
另外，在本车辆处于可能偏离至车道外的状态的情况下，驾驶辅助ECU10通过使蜂鸣器13鸣动等方式发出车道偏离警报。
以上为LTA的概要。
＜追随车距控制(ACC)＞
追随车距控制为，根据周边信息，在存在有正在行驶于本车辆的前方的预试车的情况下，在将该预试车与本车辆的车距维持在预定的距离的同时，使本车辆追随预试车，而在不存在预试车的情况下，使本车辆以设定车速而恒速行驶的控制。以下，将追随车距控制称为ACC(adaptive cruise control：自适应巡航控制)。ACC自身是众所周知的(例如，日本特开2014-148293号公报、日本特开2006-315491号公报、日本专利第4172434号说明书、以及日本专利第4929777号说明书等)。因此，以下，简单地进行说明。
驾驶辅助ECU10在通过设定操作器14的操作而要求ACC的情况下执行ACC。在要求ACC的情况下，驾驶辅助ECU10根据从周边传感器11被供给的周边信息，而对追随对象车辆进行选择。例如，驾驶辅助ECU10对在被预先规定的追随对象车辆区域内是否存在有其它车辆进行判断。
在其它车辆于追随对象车辆区域内存在预定时间以上的情况下，驾驶辅助ECU10选择该其它车辆以作为追随对象车辆，并以本车辆相对于追随对象车辆而维持预定的车距的同时进行追随的方式设定目标加速度。在追随对象车辆区域内不存在其它车辆的情况下，驾驶辅助ECU10以本车辆的车速与设定车速一致的方式，根据设定车速和检测车速(由车速传感器检测出的车速)来设定目标加速度。
驾驶辅助ECU10以使本车辆的加速度与目标加速度一致的方式，使用发动机ECU50而对发动机作动器51进行控制，并且根据必要而使用制动器ECU60来对制动器作动器61进行控制。
另外，在ACC中由驾驶员实施了加速操作的情况下，加速操作被优先，从而不实施用于维持预试车辆与本车辆的车距的自动减速控制。
以上为ACC的概要。
＜车道变更辅助控制(LCA)＞
车道变更辅助控制为，在监视本车辆的周围而被判断为能够完全地进行车道变更之后，以对本车辆的周围进行监视的同时从本车辆当前正在行驶的车道向相邻的车道移动的方式而对转向机构施加转向转矩，从而对驾驶员的转向操作(车道变更操作)进行辅助的控制。因此，根据车道变更辅助控制，从而无需驾驶员的转向操作(方向盘操作)即能够对本车辆所行驶的车道进行变更。以下，将车道变更辅助控制称为LCA(变道辅助(lane changeassist))。
与LTA同样，LCA为本车辆的相对于车道的横向位置的控制，并在LTA以及ACC的实施过程中接收到车道变更辅助要求的情况下，代替LTA而实施LCA。以下，将LTA、LCA、后文所述的原车道返回控制、后文所述的第一横摆角返回控制、以及后文所述的第二横摆角返回控制集一并统称为转向辅助控制，并将转向辅助控制的状态称为转向辅助控制状态。
另外，转向辅助装置为对驾驶员的转向操作进行辅助的控制。因此，在实施转向辅助控制(LTA、LCA、车道返回控制、第一横摆角返回控制、以及第二横摆角返回控制)的情况下，驾驶辅助ECU10以使驾驶员的方向盘操作的方式而产生转向辅助控制用的转向力。因此，驾驶员也能够在转向辅助控制中通过自身的方向盘操作使本车辆向期望的方向行进。
图5表示驾驶辅助ECU10所实施的转向辅助控制程序。转向辅助控制程序在LTA实施允许条件成立的情况下被实施。LTA实施允许条件为，通过设定操作器14而选择了LTA的实施的情况、ACC被实施的情况、通过摄像机传感器12识别到白线的情况等。
当开始实施转向辅助控制程序时，驾驶辅助ECU10在步骤S11中将转向辅助控制状态设定为LTA·开启(ON)状态。LTA·开启状态为表示LTA被实施的控制状态。
接着，驾驶辅助ECU10在步骤S12中对LCA开始条件是否成立进行判断。
LCA开始条件例如在以下条件全部成立的情况下成立。
1.检测出车道变更辅助要求操作(车道变更辅助要求信号)。
2.通过设定操作器14而选择了LCA的实施。
3.摄像机传感器12识别出本车辆相对于车道的车道宽度方向上的相对位置，且信号装置操作方向的白线(作为原车道与目标车道的分界的白线)是虚线。
4.周边监视的可否实施LCA判断结果为可实施(根据由周边传感器11获得的周边信息而未检测出在车道变更时作为障碍的障碍物(其它车辆等)，并被判断为能够安全地进行车道变更)。
5.道路为汽车专用道路(由导航ECU70取得的道路种类信息表示汽车专用道路)。
6.本车辆的车速收敛于LCA所允许的LCA允许车速范围。
例如，条件4在根据本车辆与行驶在目标车道上的其它车辆的相对速度而推断为恰当地确保了车道变更后的两者的车距的情况下成立。
另外，例如，当摄像机传感器12同时识别出本车辆正在行驶的车道的左右两侧缘部的白线时，摄像机传感器12能够对本车辆相对于车道的车道宽度方向上的相对位置进行识别。另外，当摄像机传感器12识别出本车辆行驶的道路的各车道的车道宽度且识别出至少一个白线时，摄像机传感器12能够对本车辆相对于车道的车道宽度方向上的相对位置进行识别。另一方面，在摄像机传感器12未能识别出规定本车辆正在行驶的车道的左右两侧缘部的一对白线的情况下，摄像机传感器12无法对本车辆相对于车道的车道宽度方向上的相对位置进行识别。另外，在虽然摄像机传感器12识别出白线但识别状态不明确的情况下(例如在白线模糊不清的情况下)，在本实施方式中也处理为“摄像机传感器12未能识别出白线”。
另外，LCA开始条件并未被限于这样的条件，其能够任意地进行设定。
驾驶辅助ECU10在LCA开始条件不成立的情况下，将该处理返回至步骤S11而继续实施LTA。
在LTA正在被实施时，当LCA开始条件成立时(S12：是)，驾驶辅助ECU10在步骤S13中开始实施LCA。当开始实施LCA时，驾驶辅助ECU10向仪表ECU30发送LCA实施显示指令。由此，在显示器31上显示出LCA的实施状况。
图8表示在LTA的实施过程中显示器31所显示的画面31a(称为LTA画面31a)、以及在LCA的实施过程中所显示的画面31b(称为LCA画面31b)的一个示例。在LTA画面31a以及LCA画面31b的任意一个画面中，示出了本车辆正在行驶于左右的白线之间的图像。在LTA画面31a中，在左右的白线显示GWL的外侧显示出假想的壁GW。驾驶员能够通过该壁GW而识别出本车辆被控制为行驶在车道内的状态。
另一方面，在LCA画面31b中，消除了该壁GW的显示，取而代之，显示出LCA的轨道Z。驾驶辅助ECU10根据转向辅助控制状态而在LTA画面31a与LCA画面31b之间对显示器31所显示的画面进行切换。由此，驾驶员能够容易地对转向辅助控制的实施状况是LTA还是LCA进行判断。
LCA只是为对用于车道变更的驾驶员的转向操作进行辅助的控制，而对于驾驶员而言，具有监视周围的义务。因此，在LCA画面31b中，显示出“请直接确认周围”这样的用于使驾驶员监视周围的消息GM。
在开始实施LCA时，首先，驾驶辅助ECU10在图5所示的程序的步骤S13中对目标轨道进行运算。此处，对LCA的目标轨道进行说明。
在实施LCA的情况下，驾驶辅助ECU10对决定本车辆的目标轨道的目标轨道函数进行运算。目标轨道为，花费目标车道变更时间以使本车辆从当前正在行驶的车道(称为原车道)移动至与原车道相邻的车道变更辅助要求方向的车道(称为目标车道)的宽度方向中心位置(称为最终目标横位置)的轨道，该目标车道例如成为图9所示的形状。
如后文所述，目标轨道函数为，以本车道的车道中心线CL为基准，将从LCA的开始时间点(即、LCA开始条件成立的时间点)起的经过时间t设为变量，从而对与经过时间t相对应的本车辆的横向位置的目标值(即、目标横向位置)进行计算的函数。此处，本车辆的横向位置表示以车道中心线CL为基准的车道宽度方向(有时也称为横向)上的本车辆的重心位置。
目标车道变更时间被设定为能够与使本车辆从LCA的开始位置(LCA的开始时间点处的本车辆的横向位置)即初始位置起在横向上移动至最终目标横位置为止的距离(以下称为必要横向距离)成比例地进行变化。当作为一个示例而在车道宽度为通常的3.5m的情况下，目标车道变更时间被设定为例如8.0秒。该示例为LCA的开始时的本车辆位于原车道的车道中心线CL上的情况。目标车道变更时间与车道宽度的大小成比例地被调节。因此，车道宽度越宽，则目标车道变更时间被设定为越大的值，相反地，车道宽度越窄，则目标车道变更时间被设定为越小的值。
另外，在LCA的开始时的本车辆的横向位置与原车道的车道中心线CL相比而向车道变更侧偏移的情况下，目标车道变更时间被设定为，该偏移量(横向偏差Dy)越多，目标车道变更时间则越减少。相反地，在LCA的开始时的本车辆的横向位置与原车道的车道中心线CL相比而向与车道变更侧相反的一侧偏移的情况下，目标车道变更时间被设定为，该偏移量(横向偏差Dy)越多，则目标车道变更时间越增加。例如，若偏移量为0.5m，则只要将目标车道变更时间的增减调节量设为1.14秒(＝8.0×0.5/3.5)即可。另外，此处所示的用于设定目标车道变更时间的值只不过是一个示例，其能够采用被任意设定的值。
在本实施方式中，目标横向位置y通过下式(2)所示的目标轨道函数y(t)而被运算出。该目标轨道函数y(t)为将经过时间t设为变量的五次函数。
y(t)＝c0+c1·t+c2·t2+c3·t3+c4·t4+c5·t5
…(2)
该目标轨迹函数y(t)被设定为使本车辆平滑地移动至最终目标横位置这样的函数。
此处，系数c0、c1、c2、c3、c4、c5根据LCA开始时的本车辆的状态(初始横向状态量)和LCA完成时的本车辆的目标状态(最终目标横向状态量)来决定。
例如，如图10所示，目标轨道函数y(t)为，以当前时间点的本车辆C正在行驶的车道(原车道)的车道中心线CL为基准，从而对与从LCA的开始时间点(目标轨道的运算时间点)起的经过时间t(有时也称为当前时刻t)相对应的本车辆C的目标横向位置y(t)进行计算的函数。虽然在图10中，车道被形成为直线，但在车道被形成为曲线的情况下，目标轨道函数y(t)为，以被形成为曲线的车道中心线CL为基准，从而对本车辆相对于车道中心线CL的目标横向位置进行计算的函数。
为了决定该目标轨道函数y(t)的系数c0、c1、c2、c3、c4、c5，驾驶辅助ECU10以如下的方式对目标轨道运算参数进行设定。目标轨道运算参数是以下的七个(P1～P7)。
P1.本车辆相对于LCA开始时的原车道的车道中心线的横向位置(称为初始横向位置)。
P2.LCA开始时的本车辆的横向方向上的速度(称为初始横向速度)。
P3.LCA开始时的本车辆的横向方向上的加速度(称为初始横向加速度)。
P4.本车辆相对于结束LCA的时间点(称为LCA完成时)处的原车道的车道中心线的目标横向位置(称为最终目标横向位置)。
P5.LCA完成时的本车辆的横向方向上的目标速度(称为最终目标横向速度)。
P6.LCA完成时的本车辆的横向方向上的目标加速度(称为最终目标横向加速度)。
P7.实施LCA的时间(从LCA开始时到LCA结束时为止的时间)的目标值即目标时间(称为目标车道变更时间)。
如上文所述，横向为车道宽度方向。因此，横向速度表示车道的宽度方向上的本车辆的速度，横向加速度表示车道的宽度方向上的本车辆的加速度。
将设定该七个目标轨道运算参数的处理称为初始化处理。在该初始化处理中，以如下方式而设定目标轨道运算参数。即，初始横向位置被设定为，与LCA开始时的由摄像机传感器12检测出的横向偏差Dy相等的值。初始横向速度被设定为，将LCA开始时的由车速传感器检测出的车速v与由摄像机传感器12检测出的横摆角θy的正弦值(sin(θy))相乘而得到的值(v·sin(θy))。初始横向加速度被设定为，将LCA开始时的由横摆率传感器检测出的横摆率γ(rad/s)与车速v相乘而得到的值(v·γ)。但是，也可以将初始横向加速度设定为上述初始横向速度的微分值。将初始横向位置、初始横向速度、以及初始横向加速度一并统称为初始横向状态量。
另外，本实施方式的驾驶辅助ECU10将目标车道的车道宽度视为与由摄像机传感器12检测出的原车道的车道宽度相同。因此，最终目标横向位置被设定为与原车道的车道宽度相同的值(最终目标横向位置＝原车道的车道宽度)。此外，驾驶辅助ECU10的最终目标横向速度以及最终目标横向加速度的值均被设定为零。将该最终目标横向位置、最终目标横向速度、以及最终目标横向加速度一并统称为最终目标横向状态量。
如上文所述，目标车道变更时间根据车道宽度(也可以是原车道的车道宽度)、以及LCA开始时的本车辆的横向偏移量而被计算出。
例如，目标车道变更时间tlen通过下式(3)而被计算出。
tlen＝Dini·A…(3)
此处，Dini为，使本车辆从LCA开始位置(初始横向位置)在横向上移动至LCA完成位置(最终目标横向位置)的必要距离。因此，若在LCA开始时本车辆位于原车道的车道中心线CL上，则Dini被设定为与车道宽度相等的值，而在本车辆从原车道的车道中心线CL偏移了的情况下，成为以加上该偏移量或减去该偏移量的方式而被调节后的值。A为表示使本车辆在横向上移动单位距离所耗费的目标时间的常数(称为目标时间设定常数)，例如被设定为(8sec/3.5m＝2.29sec/m)。在该示例中，例如在使本车辆于横向上移动的必要距离Dini为3.5m的情况下，目标车道变更时间tlen被设定为8秒。
另外，该目标时间设定常数A并不限于上述值，其能够任意地进行设定。此外，例如也可以采用如下方式，即，使用设定操作器14，并根据驾驶员的喜好而以多种方式选择目标时间设定常数A。或者，目标车道变更时间也可以是固定值。
驾驶辅助ECU10根据通过目标轨道运算参数的初始化处理而被求出的初始横向状态量、最终目标横向状态量、以及目标车道变更时间，而对由式(2)所表示的目标轨道函数y(t)的系数c0、c1、c2、c3、c4、c5进行计算，以确定目标轨道函数y(t)。
根据由上述式(2)所表示的目标轨道函数y(t)，能够利用下式(4)来表示本车辆的横向速度y’(t)，并能够利用下式(5)来表示本车辆的横向加速度y”(t)。
y’(t)＝c1+2c2·t+3c3·t2+4c4·t3+5c5·t4
…(4)
y’(t)＝2c2+6c3·t+12c4·t2+20c5·t3
…(5)
此处，当将初始横向位置设为y0，将初始横向速度设为vy0，将初始横向加速度设为ay0，并将最终目标横向位置设为y1，将最终目标横向速度设为vy1，将最终目标横向加速度设为ay1，将原车道的车道宽度设为W时，根据上述目标轨道运算参数而获得以下的关系式。
y(0)＝c0＝y0…(6)
y’(0)＝c1＝vy0…(7)
y”(0)＝2c2＝ay0…(8)
y(tlen)＝c0+c1·tlen+c2·tlen2+c3·tlen3+c4·tlen4+c5·tlen5＝y1＝W…(9)
y’(tlen)＝c1+2c2·tlen+3c3·tlen2+4c4·tlen3+5c5·tlen4＝vy1＝0…(10)
y”(tlen)＝2c2+6c3·tlen+12c4·tlen2+20c5·tlen3＝ay1＝0…(11)
因此，能够由该六个式(6)～(11)而计算出目标轨道函数y(t)的系数c0、c1、c2、c3、c4、c5的值。此外，通过将被计算出的系数c0、c1、c2、c3、c4、c5的值代入式(2)中，从而计算出目标轨道函数y(t)。驾驶辅助ECU10直至LCA结束为止而对该目标轨道函数y(t)进行存储维持。另外，驾驶辅助ECU10与该目标轨道函数y(t)的计算同时地启动计时器(初始值为零)，并开始实施从LCA开始起的经过时间t的累计。
当以此方式而计算出目标轨道函数时，驾驶辅助ECU10在后续的步骤S14中，根据目标轨道函数而实施转向控制。对该转向控制进行具体说明。
首先，驾驶辅助ECU10对当前时间点的本车辆的目标横向状态量进行运算。目标横向状态量包括：本车辆的车道宽度方向上的横向位置的目标值即目标横向位置；本车辆的车道宽度方向上的速度(横向速度)的目标值即目标横向速度；本车辆的车道宽度方向上的加速度(横向加速度)的目标值即目标横向加速度。将横向速度以及横向加速度一并统称为横向运动状态量，将目标横向速度以及目标横向加速度一并统称为目标横向运动状态量。
在该情况下，驾驶辅助ECU10根据在步骤S13中所确定的目标轨道函数y(t)和当前时刻t，而对当前时间点的目标横向位置、目标横向速度、以及目标横向加速度进行运算。当前时刻t为在步骤S13中确定了目标轨道函数y(t)之后的经过时间，其与从LCA的开始起的经过时间相等。驾驶辅助ECU10在步骤S13中对目标轨道函数y(t)进行计算时，将计时器复位并开始实施从LCA开始起的经过时间t(＝当前时刻t)的累计。目标横向位置通过向目标轨道函数y(t)代入当前时刻t而被计算出，目标横向速度通过向对目标轨道函数y(t)进行了一阶微分后得到的函数y’(t)代入当前时刻t而被计算出，目标横向加速度通过向对目标轨道函数y(t)进行了二阶微分后得到的函数y”(t)代入当前时刻t而被计算出。驾驶辅助ECU10读入由计时器测量出的经过时间t，并根据该测量时间t和上述函数而对目标横向状态量进行运算。
以下，将当前时刻的目标横向位置表示为y*，将当前时刻的目标横向速度表示为vy*，将当前时刻的目标横向加速度表示为ay*。
接着，驾驶辅助ECU10对与改变本车辆的朝向的运动相关的目标值即目标横摆状态量进行运算。目标横摆状态量表示当前时间点的本车辆的目标横摆角θy*、本车辆的目标横摆率γ*、以及目标曲率Cu*。目标曲率Cu*为使本车辆变更车道的轨道的曲率、即不包括车道的曲线曲率在内的车道变更所涉及的曲线分量的曲率。
驾驶辅助ECU10读入当前时间点的车速v(由车速传感器检测出的当前车速)，并根据该车速v、目标横向速度vy*、目标横向加速度ay*，且使用以下的式(12)、(13)、(14)而对当前时间点的目标横摆角θy*、目标横摆率γ*、以及目标曲率Cu*进行运算。
θy*＝sin－1(vy*/v)…(12)
γ*＝ay*/v…(13)
Cu*＝ay*/v2…(14)
即，目标横摆角θy*通过将目标横向速度vy*除以车速v而得到的值代入至反正弦函数中从而被计算出。另外，目标横摆率γ*通过目标横向加速度ay*除以车速v而被计算出。目标曲率Cu*通过目标横向加速度ay*除以车速v的平方值而被计算出。
接着，驾驶辅助ECU10对LCA的目标控制量进行运算。在本实施方式中，作为目标控制量而对目标转向角lca*进行运算。目标转向角lca*根据以如上方式而被运算出的目标横向位置y*、目标横摆角θy*、目标横摆率γ*、目标曲率Cu*、以及曲率Cu，而由下式(15)计算出。
θlca*＝Klca1·(Cu*+Cu)+Klca2·(θy*－θy)+Klca3·(y*－y)+Klca4·(γ*－γ)+Klca5·Σ(y*－y)…(15)
此处，Klca1、Klca2、Klca3、Klca4、Klca5为控制增益。Cu为由摄像机传感器12检测出的当前时间点(运算时)的曲率。y相当于由摄像机传感器12检测出的当前时间点(运算时)的横向位置、即Dy。θy为由摄像机传感器12检测出的当前时间点(运算时)的横摆率。另外，γ表示由横摆率传感器检测出的当前时间点的本车辆的横摆率。另外，γ也能够使用横摆角θy的微分值。
右边第一项为根据目标曲率Cu*与曲率Cu(车道的曲线)的加法运算值而被决定的前馈控制量。Klca1·Cu*为用于实施车道变更的前馈控制量，Klca1·Cu为用于使本车辆沿着车道的曲线而行驶的前馈控制量。因此，由右边第一项所表示的控制量被设定为如下值，即，若利用该控制量而控制转向角，则基本上能够使本车辆沿着作为目标的线路行驶的值。在该情况下，控制增益Klca1被设定为与车速v相应的值。例如，控制增益Klca1最后根据轴距L、刚性系数Ksf(由每个车辆所决定的固定值)而以下式(16)的方式被设定。此处，K为固定的控制增益。
Klca1＝K·L·(1+Ksf·v2)…(16)
右边第二项～第五项为前馈控制量。右边第二项为，以减小目标横摆角θy*与实际横摆角θy的偏差的方式而反馈式地起作用的转向角分量。右边第三项为，以减小目标横位置y*与实际横位置y的偏差的方式而反馈式地起作用的转向角分量。右边第四项为，以减小目标横摆率γ*与实际横摆率γ的偏差的方式而反馈式地起作用的转向角分量。右边第五项为，以减小目标横位置y*与实际横位置y的偏差的积分值Σ(y*－y)的方式而反馈式地起作用的转向角分量。
目标转向角θlca*并不限于通过上述五个转向角分量而被运算出，既可以仅使用其中的任意转向角分量而被运算出，也可以追加其它转向角分量而被运算出。例如，关于与横摆运动相关的反馈控制量，也可以使用横摆角的偏差或者横摆率的偏差中的任意一方。另外，也能够省略使用了目标横向位置y*与实际横向位置y的偏差的积分值Σ(y*－y)而获得的反馈控制量。
此外，驾驶辅助ECU10在步骤S13中对运算出的目标转向角θlca*实施保护处理。
即，驾驶辅助ECU10对由目标轨道函数y(t)所规定的本车辆的目标轨道的曲率(目标曲率)的绝对值的上限值以及曲率(目标曲率)的变化梯度(每单位时间的变化率)的绝对值的上限值进行规定。该曲率(目标曲率)与本车辆的转向角(目标转向角)相对应，且曲率的变化梯度与本车辆的转向角速度(目标转向角速度)相对应。
此处，LCA的目标轨道的曲率(转向角)的绝对值的上限值由预定的车道变更时转向角保护(的绝对值)所限制，且曲率的变化梯度(转向角速度)的绝对值由预定的车道变更时转向角速度保护(的绝对值)所限制。
因此，在与目标转向角θlca*对应的目标曲率(目标转向角)的绝对值大于车道变更时转向角保护的绝对值的情况下，驾驶辅助ECU10对目标转向角θlca*进行补正(再次运算)，以使目标曲率(目标转向角)成为与车道变更时转向角保护相同的大小。因此，在与目标转向角θlca*对应的目标曲率的变化梯度(目标转向角速度)的绝对值大于车道变更时转向角保护的绝对值的情况下，驾驶辅助ECU10对目标转向角θlca*进行补正(再次运算)，以使目标曲率的变化梯度(目标转向角速度)成为与车道变更时转向角保护相同的大小。
另一方面，在与目标转向角θlca*对应的目标曲率(目标转向角)的绝对值为车道变更时转向角保护的绝对值以下，且与目标转向角θlca*对应的目标曲率的变化梯度(目标转向角速度)的绝对值为车道变更时转向角速度保护的绝对值以下的情况下，由驾驶辅助ECU10再次运算出的目标转向角θlca*成为与再运算前的目标转向角θlca*相同的大小。即，在该情况下，驾驶辅助ECU10不对目标转向角θlca*进行补正。
当以这种方式对目标控制量进行运算(或者补正)时，驾驶辅助ECU10将表示目标控制量的转向指令发送至EPS·ECU20。虽然在本实施方式中，驾驶辅助ECU10对目标转向角θlca*进行运算以作为目标控制量，但也可以对可获得目标转向角θlca*的目标转矩进行运算，并将表示该目标转矩的转向指令发送至EPS·ECU20。
以上是步骤S14的处理。
EPS·ECU20在经由CAN100而从驾驶辅助ECU10接收到转向指令时，以转向角追随通过驾驶辅助ECU10而被运算出(或者补正了)的目标转向角θlca*的方式对转向用电动机22进行驱动控制。
接着，驾驶辅助ECU10在步骤S15中对预定的LCA中断条件是否成立进行判断。
LCA中断条件在以下的第一中断条件至第三中断条件的任意一方被满足时成立。
第一中断条件：在执行LCA的情况下，从当前时间点起至本车辆与其它车辆发生碰撞为止的预测时间(碰撞时间TTC)小于阈值TTCth。
第二中断条件：摄像机传感器12未能识别出本车辆相对于车道在车道宽度方向上的相对位置。
第三中断条件：由转向转矩传感器检测出的输入至方向盘的转向转矩超过预定值。
驾驶辅助ECU10在步骤S15中对第一中断条件是否成立进行判断。即，驾驶辅助ECU10根据与“存在于原车道和/或与原车道相邻的目标车道的其它车辆”的相对速度、以及本车辆与其它车辆的距离，而对从当前时刻起至本车辆与其它车辆发生碰撞为止的预测时间(碰撞时间TTC：Time to Collision)进行运算。此外，驾驶辅助ECU10对碰撞时间TTC是否为阈值TTCth以上进行判断。在碰撞时间TTC为阈值TTCth以上的情况下，第一中断条件不成立。另一方面，在碰撞时间TTC小于阈值TTCth的情况下，第一中断条件成立。此外，驾驶辅助ECU10输出周边监视结果。若监视时间TTC为阈值TTCth以上，则周边监视结果为“不存在接近车辆”，若碰撞时间TTC小于阈值TTCth，则周边监视结果为“存在接近车辆”。
此外，驾驶辅助ECU10在步骤S15中对第二中断条件是否成立进行判断。即，驾驶辅助ECU10在当前时刻对摄像机传感器12是否能够识别出本车辆相对于车道在车道宽度方向上的相对位置进行判断。例如，在摄像机传感器12同时识别出规定本车辆正在行驶的车道的左右两侧缘部的一对白线WL的情况下，第二中断条件不成立。另一方面，在摄像机传感器12未能同时识别出规定本车辆行驶的车道的左右两侧缘部的一对白线WL的情况下，第二中断条件成立。
此外，驾驶辅助ECU10在步骤S15中对第三中断条件是否成立进行判断。即，驾驶辅助ECU10在当前时刻处对由转向转矩传感器检测出的方向盘的转向转矩是否超过预定值进行判断。当方向盘的转向转矩未超过预定值时，第三中断条件不成立。另一方面，当方向盘的转向转矩超过预定值时，第三中断条件成立。
驾驶辅助ECU10在步骤S15中判断为“否”时，将该处理转移至步骤S16，并对LCA完成条件是否成立进行判断。在本实施方式中，LCA完成条件在本车辆的横向位置y到达最终目标横向位置y*时成立。在LCA完成条件不成立的情况下，驾驶辅助ECU10将该处理返回至步骤S14，并以预定的运算周期而反复实施上述步骤S14～S16的处理。以此方式，LCA被继续。
在LCA的实施过程中，与经过时间t相应的目标横向状态量(y*、vy*、ay*)被运算出。此外，根据该被运算出的目标横向状态量(y*、vy*、ay*)和车速v而对目标横摆状态量(θy*、γ*、Cu*)进行运算，并根据该被运算出的目标横摆状态量(θy*、γ*、Cu*)而对目标控制量(θlca*)进行运算。此外，每当目标控制量(θlca*)被运算出，表示目标控制量(θlca*)的转向指令被发送至EPS·ECU20。以此方式，本车辆沿着目标轨道而行驶。
另外，在LCA的实施过程中，当本车辆的行驶位置从原车道被切换为目标车道时，从摄像机传感器12被供给至驾驶辅助ECU10的车道关联车辆信息(Cu、Dy、θy)从原车道所涉及的车道关联车辆信息切换为目标车道所涉及的车道关联车辆信息。因此，无法就此使用在LCA的开始之初运算出的目标轨道函数y(t)。在本车辆所在的车道被切换的情况下，横向偏差Dy的符号反转。因此，当检测出摄像机传感器12所输出的横向偏差Dy的符号(正负)被切换时，驾驶辅助ECU10使目标轨道函数y(t)偏移原车道的车道宽度W。由此，能够将以原车道的车道中心线CL为原点而被运算出的目标轨道函数y(t)转换为以目标车道的车道中心线CL为原点的目标轨道函数y(t)。
驾驶辅助ECU10在步骤S16中判断为LCA完成条件成立的情况下，在步骤S17中，将转向辅助控制状态设定为LTA·开启状态。即，结束LCA，并再次开始LTA。由此，实施转向控制，以使本车辆沿着目标车道中的车道中心线CL而行驶。驾驶辅助ECU10在步骤S17中将转向辅助控制状态设定为LTA·开启状态时，将该处理返回至步骤S11，并使上述转向辅助控制程序就此继续。
当LCA完成而将转向辅助控制状态设定为LTA·开启状态时，显示器31所显示的画面如图8所示从LCA画面31b被切换为LTA画面31a。
另外，驾驶辅助ECU10在开始LCA起至结束本转向辅助控制程序为止的期间，向仪表ECU30发送转向灯操作方向的转向灯32的闪烁指令。转向灯32从LCA开始之前起伴随着转向灯操作杆41向第一行程位置P1L(P1R)的操作，并根据从转向盘ECU40被发送的闪烁指令而进行闪烁。即便从转向盘ECU40被发送的闪烁指令停止，在从驾驶辅助ECU10发送闪烁指令的期间，仪表ECU30也使转向灯32继续闪烁。
接着，对驾驶辅助ECU10在步骤S15中判断为“是”的情况进行说明。在该情况下，驾驶辅助ECU10使该处理转移至步骤S60。图6为表示步骤S60的处理(子程序A)的流程图。
驾驶辅助ECU10首先在步骤S61中对第三中断条件是否成立进行判断。
驾驶辅助ECU10在步骤S61中判断为“是”时，向步骤S62转移。
在该情况下，由于被认为驾驶员希望中断LCA而亲自对方向盘进行转向，因此，驾驶辅助ECU10立即结束LCA。
此外，驾驶辅助ECU10将原车道回位标记设定为“0”。另外，原车道回位标记的初始值为“0”。
结束了步骤S62的处理的驾驶辅助ECU10暂时结束子程序A的处理。
另一方面，驾驶辅助ECU10在步骤S61中判断为“否”时，转移至步骤S63。
在LCA的实施过程中，如图13所示，可考虑其他车辆c2从目标车道的后方以设想外的相对速度急速接近本车辆C1的情况、或者其它车辆C3从目标车道的另一相邻的车道(相对于原车道偏离了两条车道的车道)进入目标车道而异常地接近本车辆C1的情况等。另外，也可以考虑处于周边传感器11的死角范围内的其它车辆异常地接近本车辆的情况。
如此，当在例如其它车辆C3异常地接近的情况下碰撞时间TTC小于阈值TTCth时，驾驶辅助ECU10在步骤S63中判断为“是”并向步骤S64转移。此外，驾驶辅助ECU10在步骤S64中向驾驶员发出警报，并且以本车辆不会移动至目标车道的宽度方向中央侧的方式而短时间地改变本车辆的运动，从而执行避免辅助与其它车辆碰撞的处理。
驾驶辅助ECU10在步骤S64中将转向辅助控制状态设定为第一横摆角返回控制状态。当转向辅助控制状态被设定为第一横摆角返回控制状态时，使LCA结束。
此外，驾驶辅助ECU10在步骤S64中对用于将本车辆的横摆角返回至即将开始实施LCA之前的状态的第一横摆角返回目标轨道(参照图13)进行运算。
此处，对第一横摆角返回目标轨道进行说明。第一横摆角返回目标轨道表示用于将本车辆的横摆角在不影响车辆的行驶稳定性的范围内尽可能短时间地设为零的目标轨道(换言之，用于将本车辆的车道变更方向上的横速度在不影响车辆的行驶稳定性的范围内尽可能短时间地设为零的目标轨道)。在即将开始实施LCA之前实施LTA。因此，在开始实施LCA时，横摆角被推断为成为接近零的值。因此，驾驶辅助ECU10通过将在LCA中产生的横摆角返回至LCA的开始时刻即车道变更开始时刻的状态，从而对使根据LCA的目标轨道函数而运算出的目标横速度vy*抵消这样的(目标横速度vy*为零这样的)第一横摆角返回目标轨道进行运算。
虽然上述的LCA中的目标轨道表示相对于从车道变更开始时刻起的经过时间的目标横向位置，但第一横摆角返回目标轨道由相对于从接近车辆被检测出的时间点起的经过时间的目标曲率而被规定。最终被输入至EPS·ECU20的目标控制量被设定为，在该目标曲率与由摄像机传感器12检测出的曲率(车道的曲线曲率)相加而得到的值上乘以控制增益(也可以是将曲率转换为转向角的系数、即上述控制增益Klca1)而得到的值。
此处，参照图11，对沿着第一横摆角返回目标轨道将横摆角返回至车道变更开始时刻t0的状态的方法进行说明。LCA的目标控制量由目标转向角θlca*表示。如上述的式(15)所表示的那样，在该目标转向角θlca*中包括根据目标曲率Cu*而被运算出的前馈控制项(Klca1·Cu*)。
目标曲率的变化能够对应于转向角的变化，而作为横摆角的变化来掌握。因此，在接近车辆被检测出的情况下，通过对从LCA的开始时刻即车道变更开始时刻t0起至接近车辆被检测出为止的期间内的目标曲率Cu*的积分值进行运算，并将与该目标曲率Cu*的积分值相对应的控制量以反转符号的方式而输出至EPS·ECU20，从而将横摆角返回至车道变更开始时刻t0的状态。
例如，图11的曲线图示出了在时刻t1a处检测出接近车辆的情况。换言之，图11的曲线图示出了在时刻t1a处第一中断条件成立的情况。在时刻t1a处检测出接近车辆的情况下，从LCA开始的时刻即车道变更开始时刻t0起至时刻t1a为止的目标曲率Cu*的积分值相当于该图11的由灰色填涂的部分的面积。因此，若将与该面积相对应的前馈控制量以反转符号的方式(以反转左右方向的方式)而向EPS·ECU20发出指令，则能够在前馈控制量的输出完成的时间点将横摆角返回至车道变更开始时刻t0的状态。将从该车道变更开始时刻t0起至时刻t1a为止的目标曲率Cu*的积分值即第一积分值Int1的符号(正负)反转后的值称为第一反转积分值Intr1。该第一反转积分值Intr1相当于在图11的时刻t2a-1与时刻t3a之间被形成于横轴(时间轴)的下方的梯形部分的面积。将从车道变更开始时刻t0起至时刻t1a为止的目标曲率Cu*的第一积分值Int1与该第一反转积分值Intr1相加而得到的值成为零。
在时刻t1a检测出接近车辆(可能在目标车道中异常地接近本车辆的其它车辆)的情况下，由于如图13所示本车辆的一部分正在进入目标车道或者距目标车道的距离变短，因此处于紧急状态。因此，需要尽可能地在短时间内使横摆角返回至零，从而使本车辆与车道的形成方向平行。另一方面，作为转向辅助装置中的控制系统，决定了车辆的横向加速度(作用于车辆的横向加速度、且与车道宽度方向上的横向加速度不同)的大小的上限值、以及能够使横向加速度发生变化的变化率的大小(每单位时间的横向加速度的变化量的大小)的上限值。
因此，如图11中的粗线所示，驾驶辅助ECU10对时刻t1a以后的目标曲率即第一目标曲率Cuemergency1*进行运算。该第一目标曲率Cuemergency1*由图11的时刻t2a-1与时刻t3a之间的第一积分值Int1(梯形形状)的外形线所规定。第一目标曲率Cuemergency1*使用最大值(Cumax)以及最大变化梯度(Cu’max)而被运算出。该最大值(Cumax)被设定为在转向辅助装置的控制系统中被允许的车辆的横向加速度的上限值。另外，最大变化梯度(Cu’max)表示使第一目标曲率Cuemergency1*向最大值Cumax增加的变化梯度、以及从最大值Cumax向零降低的变化梯度，并被设定为在控制系统中被允许的上限值。例如，最大值Cumax被设定为车辆的横向加速度为0.2G(G：重力加速度)的值。作用于车辆的横向加速度YG能够作为车速的平方值(V2)与曲率(Cu)相乘而得到的值(YG＝v2·Cu)而被计算出。因此，能够根据该关系式而求出最大值Cumax。另外，最大值Cumax以及最大变化梯度Cu’max的符号由第一反转积分值Intr1的符号所决定。
驾驶辅助ECU10根据第一反转积分值Intr1的大小、目标曲率的最大值Cumax、和目标曲率的最大变化梯度Cu’max，而对相对于从检测出接近车辆的时间点(图11的时刻t1a)起的经过时间t的、第一目标曲率Cuemergency1*进行运算。换言之，驾驶辅助ECU10通过根据最大值Cumax以及最大变化梯度Cu’max而对从时刻t2a-1起至时刻t3a为止的经过时间(梯形形状的上底)以及最大值Cumax被维持的时间ΔT(梯形形状的下底)进行运算，从而决定第一反转积分值Intr1的外形形状。此外，驾驶辅助ECU10通过延长第一目标曲率Cuemergency1*为最大值(Cumax)的时刻t2a-2与时刻t2a-1之间的第一反转积分值Intr1的外形形状即倾斜直线，从而对时刻t1a与时刻t2a-1之间的第一目标曲率Cuemergency1*进行运算。以下，有时也将相对于经过时间t的第一目标曲率Cuemergency1*称为第一目标曲率函数Cuemergency1*(t)。第一目标曲率函数Cuemergency1*(t)决定本车辆的目标轨道。因此，该第一目标曲率函数Cuemergency1*(t)相当于第一横摆角返回目标轨道。
某一时刻处的第一目标曲率Cuemergency1*与该时刻处的目标转向角θlca*相互对应。此外，该时刻处的第一目标曲率Cuemergency1*的变化梯度与该时刻处的每单位时间的转向角的变化量即转向角速度(即、目标转向角速度)相互对应。因此，最大值Cumax决定时刻t1a与时刻t3a之间的目标转向角θlca*的最大值，且最大变化梯度Cu’max决定时刻t1a与时刻t3a之间的目标转向角速度的最大值。
虽然第一反转积分值Intr1也能够通过在LCA的实施过程中每当运算出目标曲率Cu*时即对该值进行积分而使该积分值的符号反转从而被计算出，但在本实施方式中，以如下的方式被计算出。
LCA中的目标曲率Cu*能够使用目标横向加速度ay*和车速v并如式(19)那样来表示。
Cu*＝ay*/v2…(19)
因此，从车道变更开始时刻t0(即、经过时间t＝0)起至时刻t1a(即、经过时间t＝t1a)为止对该目标曲率Cu*进行了积分而得到的值能够使用车速v和目标横向速度vy*并如式(20)那样来表示。另外，式(20)以能够视为车速v在LCA实施过程中为恒定为前提。
数学式1
因此，第一反转积分值Intr1通过使由式(20)得到的积分值的符号反转而被计算出。若计算出第一反转积分值Intr1，则如上文所述，能够根据第一反转积分值Intr1的大小、目标曲率的最大值Cumax、目标曲率的最大变化梯度Cu’max，而对相对于从检测出接近车辆的时间点起的经过时间t的、第一目标曲率Cuemergency1*进行运算。如此，驾驶辅助ECU10在最大值Cumax和最大变化梯度Cu’max的限制下，在最短时间内，对使从车道变更开始时刻t0起至时刻t1a为止的目标曲率Cu*的积分值即第一积分值Int1返回至零的第一目标曲率Cuemergency1*进行运算。
以上为第一横摆角返回目标轨道(第一目标曲率Cuemergency1*)的运算的说明。
在图6的步骤S64中，驾驶辅助ECU10在对第一横摆角返回目标轨道进行运算的同时，实施用于向驾驶员告知LCA中途结束以及检测出接近车辆的警报。例如，驾驶辅助ECU10对蜂鸣器13进行驱动而产生警报声(例如“哔哔哔哔”这样的声音)，并且将LCA接近警报指令发送至仪表ECU30。该警报声以注意提醒级别最高的形态而产生。
当接收到LCA接近警报指令时，如图12所示，仪表ECU30将LCA接近警报画面31d显示于显示器31中。在LCA接近警报画面31d中，至此被显示出的轨道Z(参照图8)消失，并且在车道变更方向侧(在该例中为右侧)的白线显示GWL的旁边，与白线显示GWL平行地闪烁显示警报标识GA。驾驶员能够通过蜂鸣器13的鸣动和显示器31所显示的LCA接近警报画面13d，而识别出LCA中途结束、以及在目标车道中其它车辆异常地接近本车辆的情况。在该情况下，也可以通过声音广播而产生警报消息。另外，也可以使振动器(省略图示)振动而向驾驶员发出警报。另外，LCA接近警报画面31d被显示直至预定条件成立为止。
结束了步骤S64的处理的驾驶辅助ECU10向步骤S65转移，并将原车道回位标记设定为“1”。
结束步骤S65的处理的驾驶辅助ECU10向步骤S65A转移，并执行第一横摆角返回控制用保护处理。即，驾驶辅助ECU10使用由图11中的虚线所示的梯形形状所规定的第一保护G1，而对完成运算的第一目标曲率Cuemergency1*(第一目标曲率函数Cuemergency1*(t))进行再次运算。
该第一保护G1由与最大值Cumax对应的一个第一转向角保护CumaxG1和与最大变化梯度Cu’max对应的两个第一转向角速度保护Cu’maxG1所规定。第一转向角保护CumaxG1对应于车道变更时转向角保护，且第一转向角速度保护Cu’maxG1对应于车道变更时转向角速度保护。
此外，驾驶辅助ECU10使用第一转向角保护CumaxG1以代替最大值Cumax，且使用第一转向角速度保护Cu’maxG1以代替最大变化梯度Cu’max，从而对第一目标曲率Cuemergency1*进行再次运算。即，驾驶辅助ECU10对第一目标曲率Cuemergency1*(第一目标曲率函数Cuemergency1*(t))的再次运算值、即第一目标曲率Cuemergency1G*(第一目标曲率函数Cuemergency1G*(t))进行运算。
但是，在本实施方式中，第一转向角保护CumaxG1的绝对值大于最大值Cumax的绝对值，且第一转向角速度保护Cu’maxG1的绝对值大于最大变化梯度Cu’max的绝对值。因此，第一目标曲率Cuemergency1G*(第一目标曲率函数Cuemergency1G*(t))与第一目标曲率Cuemergency1*(第一目标曲率函数Cuemergency1*(t))相同。换言之，并未通过第一转向角保护CumaxG1以及第一转向角速度保护Cu’maxG1而对第一目标曲率Cuemergency1*(第一目标曲率函数Cuemergency1*(t))进行补正。
另外，在最大值Cumax的绝对值与第一转向角保护CumaxG1的绝对值相比而较大的情况下，或者/以及，在最大变化梯度Cu’max的绝对值与第一转向角速度保护Cu’maxG1的绝对值相比而较大的情况下，第一目标曲率Cuemergency1*(第一目标曲率函数Cuemergency1*(t))并未通过第一保护G1而被补正。即，第一目标曲率Cuemergency1G*(第一目标曲率函数Cuemergency1G*(t))的最大值Cumax的绝对值或者/以及最大变化梯度Cu’max的绝对值与第一目标曲率Cuemergency1*的各自所对应的值相比而较小。
另外，如后文所述，第一横摆角返回控制为前馈控制，并且在第一横摆角返回控制中，仅利用了式(15)的第一项。即，第一转向角保护CumaxG1对式(15)的第一项进行限制。
接着，驾驶辅助ECU10在图6所示的程序的步骤S66中，根据在之前的步骤S65A中计算出的第一目标曲率函数Cuemergency1*(t)(第一目标曲率函数Cuemergency1G(t))而实施转向控制。在该情况下，驾驶辅助ECU10对计时器t进行复位(清零后启动)，并根据从检测出接近车辆的时刻t1a起的经过时间t和第一目标曲率函数Cuemergency1*(t)而对当前时间点的第一目标曲率Cuemergency1*进行运算。驾驶辅助ECU10根据第一目标曲率Cuemergency1*和当前时间点的由摄像机传感器12检测出的曲率Cu，而对当前时间点的目标转向角θemergency*进行运算。该目标转向角θemergency*被称为第一目标控制量。如下式(21)所示，目标转向角θemergency*通过将当前时间点的第一目标曲率Cuemergency1*和由摄像机传感器12检测出的曲率Cu的相加值与控制增益Klca1相乘而被计算出。
θemergency*＝Klca1·(Cuemergency1*+Cu)…(21)
驾驶辅助ECU10在每次对目标转向角θemergency*进行运算时，将表示目标转向角θemergency*的转向指令发送至EPS·ECU20。EPS·ECU20在接收到转向指令时，以转向角追随目标转向角θemergency*的方式而对转向用电动机22进行驱动控制。虽然在本实施方式中，驾驶辅助ECU10对目标转向角θemergency*进行运算以作为目标控制量，但也可以对可获得目标转向角θemergency*的目标转矩进行运算，并将表示该目标转矩的转向指令发送至EPS·ECU20。
以下，将使用基于第一目标曲率Cuemergency1*的目标转向角θemergency*的转向控制称为第一横摆角返回控制。在第一横摆角返回控制中，仅通过使用第一目标曲率Cuemergency1*和由摄像机传感器12检测出的曲率Cu的相加值的前馈控制项而对转向角进行控制。即，不实施使用由摄像机传感器12检测出的横摆角θy的反馈控制。另外，关于这一点，后文所述第二横摆角返回控制也是相同的。
另外，也可以采用如下方式，即，驾驶辅助ECU10对在即将检测出接近车辆的时间点(时刻t1a)之前被运算出的反馈控制量(式(15))的右边第二项～第五项)的值进行保持，并将该保持了的值(固定值)在第一横摆角返回控制中作为前馈控制量的一部分而相加到式(21)的右边。
接着，驾驶辅助ECU10在步骤S67中对第一横摆角返回控制是否完成进行判断。在第一目标曲率Cuemergency1*实质上为零的时间点(图11中为时刻t3a)，第一横摆角返回控制完成。另外，在本实施方式中，在开始第一反转积分值Intr1的形成时刻即时刻t2a-1与检测出接近车辆的时刻(第一中断条件成立的时刻)即时刻t1a之间存在差。然而，由于该差极小，因此，时刻t3a处的横摆角实质上与车道变更开始时刻t0处的横摆角相同。在本实施方式中，从时刻t1a起至时刻t3a为止的时间被称为第一控制执行时间TC1。在当前时刻未到达时刻t3a的情况下，驾驶辅助ECU10将该处理返回至步骤S66，并实施相同的处理。通过以预定的运算周期而反复实施这样的处理，从而横摆角以较快的速度被降低。
当这样的处理被反复实施而在时刻t3a处完成第一横摆角返回控制时(S67B：是)，驾驶辅助ECU10向图5的流程图的步骤S18转移。
另外，在时刻t3a处，横摆角被降低至大致为零。即，本车辆的横向速度大致为零。因此，能够使本车辆不会移动至目标车道的宽度方向中央侧，从而避免了与接近车辆的碰撞。实施该第一横摆角返回控制(S64～S67)的驾驶辅助ECU10的功能部相当于本发明的碰撞回避辅助控制单元。
驾驶辅助ECU10在步骤S18中对原车道回位标记是否为“1”进行判断。
在该情况下，驾驶辅助ECU10在步骤S18中判断为“是”，从而向步骤S19转移。
驾驶辅助ECU10在步骤S19中对碰撞时间TTCr是否为预定的阈值TTCthr以上进行判断。
此处，碰撞时间TTCr为，在执行原车道返回控制的情况下，从当前时刻起至本车辆在原车道上与其它车辆发生碰撞为止的预测时间。该碰撞时间TTCr通过驾驶辅助ECU10根据与上述碰撞时间TTC相同的方法而进行运算。例如，阈值TTCthr被设定为四秒。
当驾驶辅助ECU10在步骤S19中判断为“否”时，暂时结束图5的流程图的处理。即，驾驶辅助ECU10暂时结束转向辅助控制。
当驾驶辅助ECU10在步骤S19中判断为“是”时，向步骤S70转移。图7为表示步骤S70的处理(子程序B)的流程图。基于该子程序B的控制被称为原车道返回控制。
在步骤S71中，驾驶辅助ECU10对用于使本车辆从当前位置(第一横摆角返回控制完成的瞬间的本车辆的位置)移动至原车道线的中央位置的目标轨道进行运算。以下，将该目标轨道称为原车道返回目标轨道。关于该原车道返回目标轨道，也使用式(2)所示的函数y(t)。将表示原车道返回目标轨道的函数称为原车道返回目标轨道函数y(t)。在计算原车道返回目标轨道函数y(t)时，为了决定式(2)所示的函数y(t)的系数c0、c1、c2、c3、c4、c5，而以如下的方式设定原车道返回目标轨道运算参数。原车道返回目标轨道运算参数为以下的七项(P21～P27)。
P21.当前时间点(第一横摆角返回控制完成时)的本车辆的横向位置
P22.当前时间点(第一横摆角返回控制完成时)的本车辆的横向速度
P23.当前时间点(第一横摆角返回控制完成时)的本车辆的横向加速度
P24.使本车辆移动的横向位置的目标值即目标横向位置(在本例中为原车道的中央位置，以下，称为原车道返回完成目标横向位置)
P25.使本车辆移动至原车道返回完成目标横向位置时的本车辆的目标横向速度(称为原车道返回完成目标横向速度)
P26.使本车辆移动至原车道返回完成目标横向位置时的本车辆的目标横向加速度(称为原车道返回完成目标横向加速度)
P27.为了使本车辆从当前位置移动至原车道返回完成目标横向位置所需的时间的目标值即目标时间(称为原车道返回目标时间)
此处，将当前时间点(第一横摆角返回控制完成时)的本车辆的横向位置设为yreturn，将横向速度设为vyreturn，将横向加速度设为ayreturn，并将第一横摆角返回控制完成的时刻重新设为t＝0，将原车道返回目标时间设为treturn。原车道返回目标轨道运算参数被设定为y(0)＝yreturn、y’(0)＝vyreturn、y”(0)＝ayreturn、y(treturn)＝W(根据车道变更方向而设定符号)、y’(treturn)＝0、y”＝(treturn)＝0。
横向位置yreturn、横向速度vyreturn、横向加速度ayreturn为当前时间点处的检测值，并能够通过与用于求出上述初始横向状态量的方法相同的方法而运算出。即，横向位置yreturn为当前时间点的横向偏差Dy。横向速度vyreturn由当前时间点的车速v以及当前时间点的横摆角θy而求出(vyreturn＝v·sin(θy))。横向加速度ayreturn为将当前时间点的横摆率γ与当前时间点的车速v相乘而得到的值(v·γ)。另外，y(treturn)被设定为原车道返回结束目标横向位置、即原车道中央位置。在该情况下，在第一横摆角返回控制完成的时间点由摄像机传感器12输出原车道的车道信息的情况下，y(treturn)＝0。y’(treturn)表示原车道返回完成目标横向速度，y”(treturn)表示原车道返回完成目标横向加速度，它们均被设定为零。
另外，原车道返回目标时间treturn使用目标时间设定常数Areturn并由下式(22)而运算出，所述目标时间设定常数Areturn为，与在LCA的开始时运算出目标车道变更时间tlen之际所使用的目标时间设定常数A相同程度的值。
treturn＝Dreturn·Areturn…(22)
此处，Dreturn是使本车辆从第一横摆角返回控制完成的时间点的本车辆的横向位置起在横向上移动至原车道返回完成目标横向位置(原车道的中央位置)的必要距离。在第一横摆角返回控制完成的时间点处，避免了与其它车辆的碰撞。因此，由于使本车辆的位置向旁边移动的速度最好是与LCA同等程度，因此，目标时间设定常数Areturn被设定为与实施LCA的情况下的目标时间设定常数A同等程度的值。
驾驶辅助ECU10根据原车道返回目标轨道运算参数的设定值，并通过与步骤S13相同的方法而对式(2)所示的函数y(t)的系数c0、c1、c2、c3、c4、c5的值进行计算。此外，通过将计算出的系数c0、c1、c2、c3、c4、c5的值代入式(2)中，从而计算出原车道返回目标轨道函数y(t)。
当驾驶辅助ECU10在步骤S71中计算出原车道返回目标轨道函数时，将该处理转移至步骤S72。在步骤S72中，驾驶辅助ECU10根据在之前的步骤S71中计算出的原车道返回目标轨道函数而实施转向控制。在该情况下，驾驶辅助ECU10对计时器t进行复位(清零后启动)，并根据从第一横摆角返回控制完成的时间点起的经过时间t和原车道返回目标轨道函数y(t)，而与步骤S14同样地实施目标横向运动状态量(y*、vy*、ay*)的运算、目标横摆状态量(θy*、γ*、Cu*)的运算，从而运算出最终的目标转向角θreturn*。例如，能够将式(15)的左边置换为θreturn*而对目标转向角θreturn*进行运算。
驾驶辅助ECU10在对目标控制量(目标转向角θreturn*)进行运算时，将表示目标控制量的转向指令发送至EPS·ECU20。虽然在本实施方式中，驾驶辅助ECU10对目标转向角θreturn*进行运算以作为目标控制量，但也可以对可获得目标转向角θreturn*的目标转矩进行运算，并将表示该目标转矩的转向指令发送至EPS·ECU20。
接着，驾驶辅助ECU10在步骤S73中对原车道返回控制的结束条件是否成立进行判断。在该情况下，当检测出通过步骤S72的转向控制而使本车辆的横向位置到达原车道返回完成目标横向位置(原车道的中央位置)时，驾驶辅助ECU10判断为原车道返回控制的结束条件成立。
驾驶辅助ECU10在判断为原车道返回控制的结束条件不成立的情况下(S73：否)，将该处理返回至步骤S72。因此，实施步骤S72的转向控制直至原车道返回控制的结束条件成立为止。由此，本车辆开始朝向原车道的中央位置行驶。
当反复实施这样的处理从而原车道返回控制的结束条件成立时，驾驶辅助ECU10结束图7的子程序B，并将该处理转移至主程序(转向辅助控制程序)的步骤S17。由此，转向辅助控制状态被切换为LTA·开启状态。实施步骤S71～步骤S73的处理的驾驶辅助ECU10的功能部相当于本发明的原车道返回辅助控制单元。
图13的虚线表示本车辆C1与其它车辆C3接近的情况下的原车道返回目标轨道。
另一方面，当在图6的子程序A的步骤S63中驾驶辅助ECU10判断为“否”的情况下，驾驶辅助ECU10向步骤S68转移。即，在第二中断条件成立的情况下，驾驶辅助ECU10向步骤S68转移。在步骤S68中，驾驶辅助ECU10将转向辅助控制状态设定为第二横摆角返回控制状态且结束LCA。
此外，在步骤S68中，驾驶辅助ECU10对用于将本车辆的横摆角返回至即将开始实施LCA之前的状态的第二横摆角返回目标轨道(参照图13)进行运算。
第二横摆角返回目标轨道的运算方法与第一横摆角返回目标轨道的运算方法类似。
例如，在图14的时刻t0为LCA的车道变更开始时刻的情况下，假定在时刻t1b处第二中断条件成立的情况。第二横摆角返回目标轨道由相对于从第二中断条件成立的时间点起的经过时间的目标曲率所规定。
在该情况下，与第一横摆角返回控制的情况同样，从车道变更开始时刻t0起至时刻t1b为止的目标曲率Cu*的积分值也相当于图14的由灰色填涂的部分的面积。因此，若将与该面积相对应的前馈控制量以反转符号的方式(以反转左右方向的方式)向EPS·ECU20发出指令，则能够在前馈控制量的输出完成的时间点处将横摆角返回至车道变更开始时刻t0的状态。将从该车道变更开始时刻t0起至时刻t1b为止的目标曲率Cu*的积分值即将第二积分值Int2的符号(正负)反转了的值称为第二反转积分值Intr2。该第二反转积分值Intr2相当于在图14的时刻t2b-1与基于第二横摆角返回目标轨道的控制的结束时刻即时刻t3b之间被形成于横轴(时间轴)的下方的梯形部分的面积。将从车道变更开始时刻t0起至时刻t1b为止的目标曲率Cu*的第二积分值Int2与该第二反转积分值Intr2相加而得到的值成为零。
在对第二横摆角返回目标轨道进行运算的情况下，时刻t1b与时刻t3b之间的时间即第二控制执行时间TC2被设定为与第一控制执行时间TC1相比而较长。此外，从时刻t2b-1起至与梯形形状(第二反转积分值Intr2)的水平的下端部的始点相对应的时刻即时刻t2b-2为止的时间被设定为TC2a(例如0.5秒)。从时刻t2b-2起至与梯形形状的下端部的终点相对应的时刻即时刻t2b-3为止的时间被设定为TC2b(例如3.0秒)。此外，从时刻t2b-3起至时刻t3b为止的时间被设定为TC2c(例如0.5秒)。
此外，驾驶辅助ECU10使用第二反转积分值Intr2的大小、TC2a、TC2b、以及TC2c，而对相对于从时刻t1b起的经过时间t的目标曲率即第二目标曲率Cuemergency2*进行运算。换言之，驾驶辅助ECU10通过根据第二反转积分值Intr2(梯形形状)的上底即TC2a、TC2b、以及TC2c的总计值、以及第二反转积分值Intr2(梯形形状)的下底即TC2b而对第二目标曲率Cuemergency2*的最大值(梯形形状的下端位置)进行运算，从而决定第二积分值Int2的外形形状。此外，驾驶辅助ECU10通过延长时刻t2b-1与时刻t2b-2之间的第二积分值Int2的外形形状即倾斜直线，从而对时刻t1b与时刻t2b-1之间的第二目标曲率Cuemergency2*进行运算。
以此方式而被运算出的相当于梯形形状的下端部的第二目标曲率Cuemergency2*的最大值与第一目标曲率Cuemergency1*的最大值(Cumax)相比而较小。另外，在时刻t2b-1与时刻t2b-2之间的第二目标曲率Cuemergency2*的斜率、以及时刻t2b-3与时刻t3b之间的第二目标曲率Cuemergency2*的斜率均与第一目标曲率Cuemergency1*的最大变化梯度(Cu’max)相比而较小。
以下，有时也将相对于经过时间t的第二目标曲率Cuemergency2*称为第二目标曲率函数Cuemergency2*(t)。第二目标曲率函数Cuemergency2*(t)决定本车辆的目标轨道。因此，该第二目标曲率函数Cuemergency2*(t)相当于第二横摆角返回目标轨道。
以上为第二横摆角返回目标轨道(第二目标曲率Cuemergency2*)的运算的说明。
在图6的步骤S68中，驾驶辅助ECU10在对第二横摆角返回目标轨道进行运算的同时，实施用于向驾驶员告知LCA中途结束以及摄像机传感器12未能检测出本车辆相对于车道在车道宽度方向上的相对位置的警报。
当仪表ECU30在步骤S68中从驾驶辅助ECU10接收到指令时，如图15所示，在显示器31上对相对位置不识别警报画面31e进行显示。在相对位置不识别警报画面31e中，至此被显示的轨道Z消失。
结束了步骤S68的处理的驾驶辅助ECU10向步骤S69转移，并将原车道回位标记设定为“0”。
结束步骤S69的处理的驾驶辅助ECU10向步骤S69A转移，并执行第二横摆角返回控制用保护处理。即，驾驶辅助ECU10使用由图14中的虚线所示的梯形形状所规定的第二保护G2，而对运算结束的第二目标曲率Cuemergency2*(第二目标曲率函数Cuemergency2*(t))进行再次运算。
该第二保护G2由与第一转向角保护GumaxG1(以及车道变更时转向角保护)对应的一个第二转向角保护CumaxG2、和与第一转向角速度保护Cu’maxG1(以及车道变更时转向角速度保护)对应的两个第二转向角速度保护Cu’maxG2所规定。
但是，第二转向角保护CumaxG2的绝对值与第一转向角保护GumaxG1的绝对值相比而较小，且第二转向角速度保护Cu’maxG2的绝对值与第一转向角速度保护GumaxG1的绝对值相比而较小。此外，第二转向角保护CumaxG2的绝对值与车道变更时转向角保护的绝对值相同，且第二转向角速度保护Cu’maxG2的绝对值与车道变更时转向角速度保护的绝对值相同。
此外，驾驶辅助ECU10使用第二转向角保护CumaxG2以及第二转向角速度保护Cu’maxG2而对第二目标曲率Cuemergency2*进行再次运算。即，驾驶辅助ECU10对第二目标曲率Cuemergency2*(第二目标曲率函数Cuemergency2*(t))的再次运算值、即第二目标曲率Cuemergency2G*(第二目标曲率函数Cuemergency2G*(t))进行运算。
在图14所示的示例中，第二转向角保护CumaxG2的绝对值与第二目标曲率Cuemergency2*的最大值的绝对值相比而较小，且第二转向角速度保护Cu’maxG2的绝对值与第二目标曲率Cuemergency2*的最大变化梯度的绝对值相比而较小，因此，除了时刻t2b－1以及时刻t3b之外的各个时刻处的第二目标曲率Cuemergency2G*的最大值的绝对值、以及由第二目标曲率Cuemergency2G*所求出的目标转向角速度的最大值的绝对值分别小于第二目标曲率Cuemergency2*的最大值的绝对值、以及由第二目标曲率Cuemergency2*求出的目标转向角速度的最大值的绝对值。
另外，在第二转向角保护CumaxG2的绝对值与第二目标曲率Cuemergency2*的最大值的绝对值相比而较大，且第二转向角速度保护Cu’maxG2的绝对值与第二目标曲率Cuemergency2*的最大变化梯度的绝对值相比而较大的情况下，并未通过第二转向角保护CumaxG2以及第二转向角速度保护Cu’maxG2而对第二目标曲率Cuemergency2*(第二目标曲率函数Cuemergency2*(t))进行补正。
另外，如上文所述，第二横摆角返回控制是前馈控制，在第二横摆角返回控制中，仅利用了式(15)的第一项。即，第二转向角保护CumaxG2对式(15)的第一项进行限制。
接着，在步骤S66中，驾驶辅助ECU10根据在之前的步骤S69A中计算出的第二目标曲率Cuemergency2*而实施转向控制。基于该第二目标曲率Cuemergency2G*的转向控制实质上与基于上述第一目标曲率函数Cuemergency1*(t)的转向控制相同。即，驾驶辅助ECU10对计时器t进行复位(清零后启动)，并根据从摄像机传感器12未能识别出本车辆的相对位置的时刻t1b起的经过时间t和第二目标曲率函数Cuemergency2G*(t)而对当前时间点的第二目标曲率Cuemergency2G*进行运算。驾驶辅助ECU10根据第二目标曲率Cuemergency2G*和在时刻t1b之前由摄像机传感器12最后检测出的曲率Cu而对当前时间点的目标转向角θemergency*进行运算。该目标转向角θemergency*被称为第二目标控制量。
此外，驾驶辅助ECU10在每次运算出目标转向角θemergency*时，将表示目标转向角θemergency*的转向指令发送至EPS·ECU20。EPS·ECU20在接收到转向指令时，以转向角追随目标转向角θemergency*的方式而对转向用电动机22进行驱动控制。
以下，将使用基于第二目标曲率Cuemergency2G*的目标转向角θemergency*的转向控制称为第二横摆角返回控制。在第二横摆角返回控制中，也仅通过使用第二目标曲率Cuemergency2G*和由摄像机传感器12检测出的曲率Cu的相加值的前馈控制项而对转向角进行控制。
接着，驾驶辅助ECU10在步骤S67中对第二横摆角返回控制是否完成进行判断。在第二目标曲率Cuemergency2G*实质上为零的时间点(图14中为时刻t3b)，第二横摆角返回控制完成。另外，在开始第二反转积分值Intr2的形成的时刻即时刻t2b-1与摄像机传感器12变得不能识别出本车辆在车道宽度方向上的相对位置的时刻(第二中断条件成立的时刻)即时刻t1b之间存在差。此外，在第二目标曲率Cuemergency2*与第二目标曲率Cuemergency2G*之间存在差。然而，由于上述差极其小，因此，第二横摆角返回控制完成时的横摆角实质上与车道变更开始时刻t0的横摆角相同。
当第二横摆角返回控制完成时(S67：是)，驾驶辅助ECU10向图5的流程图的步骤S18转移，并在步骤S18中判断为“否”。
此外，驾驶辅助ECU10暂时结束图5的流程图的处理。即，驾驶辅助ECU10暂时结束转向辅助控制。
在该情况下，例如在本车辆位于目标车道上的状态下，暂时结束转向辅助控制。换言之，驾驶员可能会感觉到转向辅助控制突然结束。因此，在转向辅助控制结束时，驾驶员可能无法立即恰当地对转向方向盘进行转向。
然而，在第二转向角返回控制的结束时刻即时刻t3b处，转向角被降低至大致为零。因此，由于本车辆不会移动至目标车道的宽度方向中央侧，因此，本车辆不可能与接近车辆发生碰撞。
根据以上所说明的本实施方式的转向辅助装置，在LCA过程中第一中断条件成立时，执行第一转向角返回控制，且在LCA过程中第二中断条件成立时，执行第二转向角返回控制。此外，通过执行第一转向角返回控制或者第二转向角返回控制，因此，防止了本车辆移动至目标车道的宽度方向中央侧。
另外，第一中断条件在执行了LCA的情况下从当前时刻起至本车辆与其它车辆发生碰撞为止的碰撞时间TTC小于阈值TTCth时成立。即，在本车辆执行LCA直至LCA完成条件成立为止的情况下，当本车辆与其它车辆发生碰撞的可能性较高时，执行第一横摆角返回控制。
因此，在执行第一横摆角返回控制的情况下，需要使本车辆的横摆角快速地返回至与车道变更开始时刻t0相同的大小或者大致相同的大小。
因此，第一横摆角返回控制的第一控制执行时间TC1被设定为与第二横摆角返回控制的第二控制执行时间TC2相比而较短。
另一方面，第二中断条件在摄像机传感器12未能识别出本车辆在车道宽度方向上的相对位置时成立。换言之，在第二中断条件成立的情况下，当本车辆执行LCA直至LCA完成条件成立为止时的本车辆与其它车辆发生碰撞的可能性不高。
因此，在该情况下，无需使本车辆的横摆角快速地返回至与车道变更开始时刻t0相同的大小或者大致相同的大小。
因此，第二横摆角返回控制的第二控制执行时间TC2被设定为与第一横摆角返回控制的第一控制执行时间TC1相比而较长。
因此，第二横摆角返回控制中的本车辆的横摆角的每单位时间的变化率与第一横摆角返回控制中的本车辆的横摆角的每单位时间的变化率相比而较小。因此，在第二横摆角返回控制中，本车辆的乘员不易感觉到不适。
如此，根据本实施方式，能够根据LCA的中断原因而使本车辆的横摆角以恰当的方式返回至与车道变更开始时刻t0相同的大小或者大致相同的大小。
另外，本车辆的摄像机传感器12取得横摆角。即，摄像机传感器12能够取得车道变更开始时刻处的横摆角以及第一横摆角返回控制的开始时刻即时刻t1a的横摆角。
因此，例如在时刻t1a处由摄像机传感器12取得的横摆角大于零的情况下，在理论上能够对转向用电动机22进行前馈控制或者反馈控制，以使第一横摆角返回控制的结束时刻的横摆角成为与车道变更开始时刻t0的横摆角相同的大小或者大致相同的大小。
然而，摄像机传感器12通过对白线WL进行拍摄，并对所取得的拍摄数据进行图像处理，进而根据被图像处理后的数据而实施运算，由此取得横摆角。即，从摄像机传感器12拍摄白线WL起至对横摆角进行运算为止的期间，经过了长达无法忽视的程度的预定时间。换言之，在时刻t1a由摄像机传感器12取得的横摆角与时刻t1a的实际的横摆角之间产生了无法忽视的程度的大小的误差。因此，在通过该方法而执行第一横摆角返回控制的情况下，第一横摆角返回控制的结束时刻处的横摆角不会成为与车道变更开始时刻t0的横摆角相同的大小或者大致相同的大小的可能性较大。
因此，在本实施方式的第一横摆角返回控制中，通过基于从车道变更开始时刻t0起至第一中断条件成立的时刻(t1a)为止的目标曲率Cu*的积分值(第一积分值Int1)的前馈控制，从而将横摆角返回至与车道变更开始时刻t0相同的大小或者大致相同的大小。
在该积分值中包含有因摄像机传感器12而导致的上述误差。因此，能够以使第一横摆角返回控制的结束时刻即时刻t3a处的横摆角成为与车道变更开始时刻t0处的横摆角相同的大小或者大致相同的大小的方式而高精度地执行第一横摆角返回控制。
此外，与第一横摆角返回控制同样，第二横摆角返回控制也是以结束时刻即时刻t3b处的横摆角成为与车道变更开始时刻t0处的横摆角相同的大小或者大致相同的大小的方式而高精度地被执行。
另外，虽然在第一横摆角返回控制以及第二横摆角返回控制的前馈控制量中含有表示道路的曲线形状的曲率Cu的分量(Klca1·Cu)，但该分量为使本车辆沿着道路形状而行驶的控制量，并且由于该变化极其缓慢，因此，不会对横摆角返回控制带来不良影响。
此外，当本车辆与其它车轮发生碰撞的可能性较高时被执行的第一横摆角返回控制用的保护、即第一横摆角保护CumaxG1的绝对值以及第一横摆角速度保护Cu’maxG1的绝对值被设定为，均大于碰撞的可能性不高时被执行的第二横摆角返回控制用的保护、即第二横摆角保护CumaxG2(以及车道变更时转向角保护)的绝对值以及第二横摆角速度保护Cu’maxG2(以及车道变更时转向角保护)的绝对值的值。
因此，在执行第一横摆角返回控制时，目标转向角θlca*以及目标转向角速度不会变为较小的值。因此，能够迅速地执行第一横摆角返回控制。
另一方面，当碰撞的可能性不高时被执行的第二横摆角返回控制的保护、即第二横摆角保护CumaxG2以及第二横摆角速度保护Cu’maxG2分别小于第一转向角保护CumaxG1以及第一转向角速度保护Cu’maxG1。
因此，在执行第二横摆角返回控制时，目标转向角θlca*以及目标转向角速度不会变为较大的值。因此，在执行第二横摆角返回控制中，本车辆的乘员的乘坐感受不易变差。
以上，虽然对本实施方式所涉及的转向辅助装置进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，只要不脱离本发明的目的，则能够进行各种各样的变更。
例如，也可以使第一转向角保护CumaxG1的绝对值小于最大值Cumax的绝对值。同样地，也可以使第一转向角保护Cu’maxG1的绝对值小于最大变化梯度Cu’max的绝对值。
但是，在该情况下，第一转向角保护CumaxG1的绝对值也与第二转向角保护CumaxG2(以及车道变更时转向角保护)的绝对值相比而较大，且第一转向角速度保护Cu’maxG1的绝对值与第二转向角速度保护Cu’maxG2(以及车道变更时转向角速度保护)的绝对值相比而较大。
也可以将车道变更时转向角保护的绝对值设为与第二转向角保护CumaxG2的绝对值不同的大小。
另外，也可以将车道变更时转向角速度保护的绝对值设为与第二转向角速度保护Cu’maxG2的绝对值不同的大小。
也可以分别使用用于对LTA中的转向角的最大值进行限制的LTA用转向角保护、以及用于对转向角速度的最大值进行限制的LTA用转向角速度保护，而在LTA执行中对转向用电动机22进行控制。
此外，也可以将LTA用转向角保护的绝对值设为与第二转向角保护CumaxG2的绝对值相同的大小。
另外，也可以将LTA用转向角保护的绝对值设为与第二转向角保护CumaxG2的绝对值不同的大小。
此外，也可以将LTA用转向角速度保护的绝对值设为与第二转向角速度保护Cu’maxG2的绝对值相同的大小。
另外，也可以将LTA用转向角保护的绝对值设为与第二转向角保护Cu’maxG2的绝对值不同的大小。
另外，驾驶辅助ECU10也可以在对可获得目标转向角θlca*的目标转矩进行运算，并将表示该目标转矩的转向指令发送至EPS·ECU20的情况下，在以下的改变例中实施本发明。
即，通过对规定方向盘的转矩的上限值的车道变更时转矩保护，而对在执行车道变更辅助控制时的方向盘的转矩进行限制，且通过对与转向角速度对应的转矩的每单位时间的变化量、即规定转矩变化率的上限值的车道变更时转矩变化率保护，而对在执行车道变更辅助控制时的方向盘的转矩变化率进行限制。
此外，对用于执行第一横摆角返回控制的转矩以及转矩变化率的各自的目标值、即第一目标转矩以及第一目标转矩变化率进行运算。
此外，通过对方向盘的转矩的上限值进行规定且与车道变更时转矩保护相比而较大的第一转矩保护，来对第一目标转矩进行限制，且通过对转矩的上限值进行规定且与车道变更时转矩变化率保护相比而较大的第一转矩变化率保护，来对第一目标转矩变化率进行限制。
另外，车道变更时转向角保护以及车道变更时转矩保护均为“车道变更时转向角对应值保护”的一个示例，且车道变更时转向角速度保护以及车道变更时转矩变化率保护均为“车道变更时转向角速度对应值保护”的一个示例。
此外，第一转向角保护以及第一转矩保护均为“第一转向角对应值保护”的一个示例，且第一转向角速度保护以及第一转矩变化率保护均为“第一转向角速度对应值保护”的一个示例。
另外，也可以分别使用用于限制原车道返回控制中的转向角或者转矩的最大值的原车道返回控制用转向角对应值保护、以及用于限制转向角速度或者转矩变化率的最大值的原车道返回控制用转向角速度对应值保护，而在原车道返回控制中对转向用电动机22进行控制。
在该情况下，原车道返回控制用转向角对应值保护的绝对值与第一转向角对应值保护的绝对值相比而较小，且原车道返回控制用转向角速度对应值保护的绝对值与第一转向角速度对应值保护的绝对值相比而较小。
但是，也可以在刚刚结束第一横摆角返回控制之后执行原车道返回控制时，在原车道返回控制的初始阶段暂时使原车道返回控制用转向角对应值保护的绝对值与第一转向角对应值保护的绝对值相同，且使原车道返回控制用转向角速度对应值保护的绝对值与第一转向角速度对应值保护的绝对值相同。若采用这种方式，则在刚刚结束第一横摆角返回控制之后执行原车道返回控制时，本车辆的乘员不易感到不适。
另外，虽然在上述实施方式中，在原车道返回控制中，最终的目标横向位置被设定为原车道的中央位置，但也未必一定要设为该位置，例如也可以是原车道内的任意的横向位置。
另外，虽然在上述实施方式中，转向辅助控制状态为LTA·开启状态(LTA正被实施的状态)成为用于实施LCA的前提，但未必一定需要这样的前提。另外，也可以不设置ACC为正被实施的状态这样的前提。另外，虽然在本实施方式中，LCA以本车辆所行驶的道路为汽车专用道路作为条件而被实施，但未必一定需要设置这样的条件。
另外，虽然在上述实施方式中，以通过摄像机传感器12而对车道进行识别的方式被构成，但是例如也可以通过导航ECU70而对本车辆相对于车道的相对位置关系进行检测。
符号说明
10…驾驶辅助ECU；11…周边传感器；12…摄像机传感器；20…EPS·ECU；21…电动机驱动器；22…转向用电动机；40…转向盘ECU；41…转向灯操作杆；80…车辆状态传感器；90…驾驶操作状态传感器；CL…车道中心线；WL…白线；Cu…曲率；Dy…横向偏差；θy…横摆角；y(t)…目标轨道函数。

Claims (2)

1.一种车道变更辅助装置，具备：
周边监视单元，其对本车辆的周边进行监视；
车道识别单元，其对规定所述本车辆正在行驶的车道的侧缘部的划分线进行识别，且根据所述划分线与所述本车辆的位置关系，而对所述本车辆相对于所述本车辆正在行驶的所述车道在车道宽度方向上的相对位置、以及所述本车辆相对于所述本车辆正在行驶的所述车道的延长方向的横摆角进行检测；
作动器，其能够产生使转向角对应值以及转向角速度对应值发生变化的驱动力，其中，所述转向角对应值为所述本车辆的方向盘的转向角、或者与转向角对应的转矩，所述转向角速度对应值为每单位时间的转向角的变化量即转向角速度、或者与转向角速度对应的转矩的每单位时间的变化量即转矩变化率；
车道变更辅助控制单元，其根据所述车道识别单元检测出的所述相对位置而在预定的车道变更开始时刻开始实施车道变更辅助控制，在所述车道变更辅助控制中，对所述作动器进行控制，以使所述本车辆从正在行驶的所述车道即原车道向与所述原车道相邻的车道即目标车道侧进行车道变更；
车道变更时限制单元，其通过规定所述转向角对应值的上限值的车道变更时转向角对应值保护，而对所述车道变更辅助控制被执行时的所述转向角对应值进行限制，且通过规定所述转向角速度对应值的上限值的车道变更时转向角速度对应值保护，而对所述车道变更辅助控制被执行时的所述转向角速度对应值进行限制；
第一中断条件判断单元，其在预定的第一中断条件于所述车道变更辅助控制开始之后成立时，使所述车道变更辅助控制单元中断所述车道变更辅助控制，所述第一中断条件在根据所述周边监视单元的监视结果而被判断为所述本车辆与行驶在所述目标车道上的其它车辆发生碰撞的可能性较高时成立；
第一目标值运算单元，其对用于执行第一横摆角返回控制的所述转向角对应值以及所述转向角速度对应值的各自的目标值即第一目标转向角对应值以及第一目标转向角速度对应值进行运算，所述第一横摆角返回控制在所述第一中断条件成立时于预定的第一开始时刻开始，在所述第一横摆角返回控制中，对所述作动器进行控制，以使在从所述第一开始时刻起经过了预定的第一控制执行时间的第一结束时刻处的所述横摆角成为与所述第一开始时刻处的所述横摆角相比更接近所述车道变更开始时刻处的所述横摆角的值；
第一限制单元，其通过规定所述转向角对应值的上限值且与所述车道变更时转向角对应值保护相比而较大的第一转向角对应值保护，来对所述第一目标转向角对应值进行限制，且通过规定所述转向角速度对应值的上限值且与所述车道变更时转向角速度对应值保护相比而较大的第一转向角速度对应值保护，来对所述第一目标转向角速度对应值进行限制；
第一横摆角返回控制用作动器控制单元，其对所述作动器进行控制以使所述方向盘以如下方式进行动作，即，使所述转向角对应值成为由所述第一限制单元所限制的所述第一目标转向角对应值，且使所述转向角速度对应值成为由所述第一限制单元所限制的所述第一目标转向角速度对应值。
2.如权利要求1所述的车道变更辅助装置，其具备：
第二中断条件判断单元，其在预定的第二中断条件于所述车道变更辅助控制开始之后成立时，使所述车道变更辅助控制单元中断所述车道变更辅助控制，所述第二中断条件在所述车道识别单元无法检测出所述相对位置时成立；
第二目标值运算单元，其对用于执行第二横摆角返回控制的所述转向角以及所述转向角速度的各自的目标值即第二目标转向角以及第二目标转向角速度进行运算，所述第二横摆角返回控制在所述第二中断条件成立时于预定的第二开始时刻开始，在所述第二横摆角返回控制中，对所述作动器进行控制，以使在从所述第二开始时刻起经过了与所述第一控制执行时间相比而较长的预定的第二控制执行时间的第二结束时刻处的所述横摆角成为与所述第二开始时刻处的所述横摆角相比更接近所述车道变更开始时刻处的所述横摆角的值；
第二限制单元，其通过规定所述转向角的上限值且与所述第一转向角对应值保护相比而较小的第二转向角保护，来对所述第二目标转向角进行限制，且通过规定所述转向角速度的上限值且与所述第一转向角速度对应值保护相比而较小的第二转向角速度保护，来对所述第二目标转向角速度进行限制；
第二横摆角返回控制用作动器控制单元，其对作动器进行控制以使方向盘以如下方式进行动作，即，使所述转向角成为由所述第二限制单元所限制的所述第二目标转向角，且使所述转向角速度成为由所述第二限制单元所限制的所述第二目标转向角速度。
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