JP2005165743A - 車線逸脱防止装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 自車両が車線逸脱傾向にあることを検出した場合には(ステップS1〜S8)、ヨー角φが零でない間は車線逸脱を回避する方向に逸脱量に応じたヨーモーメントを発生させて(ステップS10、S12)車線逸脱を回避する。ヨー角φが零となる状態まで自車両の走行車線に対する向きが回復した場合には、このときの操舵角δに応じた操舵モーメントと同じ大きさで逆方向のヨーモーメントを発生させる(ステップS11)。自車両は走行車線と平行に走行する状態に維持され、逸脱防止制御によって、自車両が車線中央よりを走行する状態にまでは回復されないから、ドライバは操舵操作を行わざるを得ない状態となって、操舵操作を行わせることができる。
【選択図】 図2
Description
そこで、この発明は、上記従来の未解決の問題点に着目してなされたものであり、車線逸脱を回避しつつ、ドライバに対して車線逸脱を認識させドライバ自身に車線逸脱回避操作を行わせることの可能な車線逸脱防止装置を提供することを目的としている。
このため、ドライバが操舵操作を行わない限りは、自車両は走行車線と平行な状態で走行し続けることになり車線逸脱傾向は回避されないから、ドライバは操舵操作を行わざるを得ない状況となる。
図1は、第1の実施の形態における車線逸脱防止装置の一例を示す車両概略構成図である。なお、この車両は、自動変速機及びコンベンショナルディファレンシャルギヤを搭載した後輪駆動車両であり、制動装置は、前後輪とも、左右輪の制動力を独立に制御可能としている。
図1中の符号1はブレーキペダル、2はブースタ、3はマスタシリンダ、4はリザーバであり、通常は、ドライバによるブレーキペダル1の踏込み量に応じて、マスタシリンダ3で昇圧された制動流体圧が、各車輪5FL〜5RRの各ホイールシリンダ6FL〜6RRに供給されるようになっているが、このマスタシリンダ3と各ホイールシリンダ6FL〜6RRとの間には制動流体圧制御回路7が介挿されており、この制動流体圧制御回路7内で、各ホイールシリンダ6FL〜6RRの制動流体圧を個別に制御することも可能となっている。
また、この車両には、自車両の走行車線逸脱防止判断用に走行車線内の自車両の位置を検出するための前方外界認識センサとして、CCDカメラ等で構成される単眼カメラ13及びカメラコントローラ14を備えている。このカメラコントローラ14では、単眼カメラ13で捉えた自車両前方の撮像画像から、例えば白線等のレーンマーカを検出して走行車線を検出すると共に、その走行車線に対する自車両のヨー角φ、すなわち車線に対する自車両の向き、走行車線中央からの自車両の横変位X、走行車線の曲率β等を算出することができるように構成されている。
なお、このカメラコントローラ14は、レーンマーカ等を検出するための走行車線検出エリアを用いて走行車線検出を行い、その検出された走行車線に対して前記各データを算出する。走行車線の検出には、例えば特開平11−296660号公報に記載される手法を用いることができる。
次に、前記車両状態コントロールユニット8で行われる演算処理の処理手順を図2のフローチャートに従って説明する。この演算処理は、所定サンプリング時間ΔT毎にタイマ割込によって実行される。なお、このフローチャートでは通信のためのステップを設けていないが、演算処理によって得られた情報は随時記憶装置に更新記憶されると共に、必要な情報は随時記憶装置から読出される。
なお、ここでは、前左右輪速度VwFL、VwFRに基づいて走行速度Vを算出するようにした場合について説明したが、例えば、車両に公知のアンチスキッド制御を行うABS制御手段が搭載されており、このABS制御手段によりアンチスキッド制御が行われている場合には、このアンチスキッド制御での処理過程で推定される推定車体速を用いるようにすればよい。
XS=Tt×V×(φ+Tt×V×β)+X ……(1)
Xw=Xc−Xm ……(2)
そして、前記ステップS4で設定された車線変更判断フラグがFLC=0であり、且つ、XS>Xw(左逸脱時)又はXS<−Xw(右逸脱時)の場合に警報を発生させる必要があると判断し、モニタ23を作動し警報を発生させる。
また、一旦、警報を発生させた場合には、XS≦Xw−Xh(左逸脱時)又はXS≧−(Xw−Xh)(右逸脱時)を満足する状態となったときに警報を停止させる。ここで、Xhは、警報のハンチングを避けるためのヒステリシスである。
ここでは、前記ステップS3で算出した逸脱推定値としての将来の推定横変位XSと横変移限界値Xcとの比較結果に応じて判断する。
具体的には、推定横変位XSと横変移限界値Xcとが、XS≧Xcである場合には、左に逸脱すると判断し、逸脱判断フラグをFLD=1に設定する。また、XS≦−Xcである場合には、右に逸脱すると判断し、逸脱判断フラグをFLD=−1に設定する。また、XS≧Xc及びXS≦−Xcのいずれも満足しない場合には、逸脱していないと判断し、逸脱判断フラグをFLD=0に設定する。
つまり、前記逸脱判断フラグがFLD=0であって逸脱傾向にない場合には操舵モーメントはMos=0とする。また、前記逸脱判断フラグがFLD=1、つまり左逸脱時には、操舵角がδ≧0であって左方向への操舵が行われているときには、操舵モーメントMos=f(δ,V)とし、操舵角がδ<0であって逸脱方向とは逆の右方向への操舵が行われているときには操舵モーメントMos=0とする。同様に、前記逸脱判断フラグFLD=−1、つまり右逸脱時には、操舵角がδ<0であって右方向への操舵が行われているときには、操舵モーメントMos=f(δ,V)とし、操舵角がδ≧0であって左方向への操舵が行われているときには操舵モーメントMos=0とする。
なお、図3において、横軸は操舵角δ、縦軸は操舵ヨーモーメントf(δ、V)であって、操舵ヨーモーメントは、操舵角δが増加するほど増加し、且つ、操舵角δが小さい領域ではその変化量がより大きくなるように設定される。また、走行速度Vが大きいほど、操舵ヨーモーメントはより大きな値に設定される。
前記ステップS9では、車線逸脱しておらず車線逸脱の制御を行う必要はないため目標ヨーモーメントMsをMs=0に設定する。
一方、前記ステップS10では、ヨー角φが零又は零近傍の値であって零とみなすことの可能な状態であるかどうかを判定する。そして、ヨー角φが略零である場合にはステップS11に移行し、逆にヨー角φが略零でない場合にはステップS12に移行する。
Ms=−K1×K2×(XS−Xc) ……(3)
なお、(3)式において、K1は車両諸元から決まる比例係数、K2は、図4に示す自車両の走行速度Vに応じて設定される比例係数である。
また、前記逸脱判断フラグFLDが“0”である場合には、目標ヨーモーメントはMs=0に設定する。
このようにして、ステップS9、S11、S12で目標ヨーモーメントMsを設定したならばステップS13に移行し、各車輪への目標制動力及び駆動輪の目標駆動力を算出する。
まず、各車輪への目標制動流体圧PSiを算出する。具体的には、前記ステップS1で読み込んだマスタシリンダ圧Pmに対し、前後制動力配分に基づく後輪用マスタシリンダ圧をPmRとしたとき、前記逸脱判断フラグがFLD=0である場合には、前左右輪5FL、5FRのホイールシリンダ6FL、6FRへの目標制動流体圧PsFL、PsFRは共に、マスタシリンダ圧Pmとなり、後左右輪5RL、5RRのホイールシリンダ6RL、6RRへの目標制動流体圧PsRL、PsRRは共に後輪用マスタシリンダ圧PmRとなる。
同様に、目標ヨーモーメントの絶対値|Ms|が所定値Ms0以上であるときの前左右輪目標制動流体圧差ΔPsFは次式(5)で、また後左右輪目標制動流体圧差ΔPsRは次式(6)で与えられる。
ΔPsF=2×KbF×(|Ms|−Ms0)/T ……(5)
ΔPsR=2×KbR×Ms0/T ……(6)
なお、式(4)〜(6)中のTは、トレッド(前後輪で同じとする)、KbF、KbRはそれぞれ、制動力を制動流体圧に換算するための換算係数であり、ブレーキ諸元によって決まる。
したがって、前記目標ヨーモーメントMsが負値であるとき、すなわち、前記逸脱判断フラグFLDが“1”に設定され、自車両が左方向に車線逸脱しようとしているときの各ホイールシリンダ6FL〜6RRへの目標制動流体圧Psiは次式(7)で与えられる。
PsFL=Pm
PsFR=Pm+ΔPsF
PsRL=PmR
PsRR=PmR+ΔPsR ……(7)
PsFL=Pm+ΔPsF
PsFR=Pm
PsRL=PmR+ΔPsR
PsRR=PmR ……(8)
つまり、逸脱防止制御が作動中は、前記ステップS1で読み込んだアクセル開度Accに応じた値から、前記前後輪の目標制動流体圧差ΔPsF、ΔPsRに応じた値を減じた値を、前記目標駆動トルクTrqDSとする。前記アクセル開度Accに応じた値とは、当該アクセル開度Accに応じて自車両を加速する駆動トルクであり、前後輪の目標制動流体圧差ΔPsF、ΔPsRに応じた値とは、目標制動流体圧差ΔPsF、ΔPsRによって生じる制動トルクである。したがって、逸脱防止制御中は、この逸脱防止制御によって発生する制動トルク分だけ、エンジンのトルクが低減されることになる。
次いで、ステップS14に移行し、前記ステップS13で算出された各車輪の目標制動流体圧を前記制動流体圧制御回路7に向けて出力すると共に、駆動輪の目標駆動トルクを前記駆動トルクコントロールユニット12に向けて出力してからメインプログラムに復帰する。
今、自車両が走行車線中央を走行している場合には、前記ステップS3で算出される逸脱推定値XSが、XS>Xw及びXS<−Xwの何れも満足しないから、ステップS5で警報は発生されず、また、XS≧Xc及びXS≦−Xcのいずれも満足しないから、逸脱判断フラグはFLD=0に設定される(ステップS6)。
また、このときの操舵角δに基づいて操舵モーメントの推定が行われるが(ステップS7)、このとき、車線逸脱していないから、ステップS8からステップS9に移行し、逸脱判断フラグがFLD=0であって自車両は車線逸脱傾向にないから、目標ヨーモーメントはMs=0に設定される。したがって、逸脱防止制御によるヨーモーメントは発生されず、つまり、自車両が車線逸脱傾向にない場合には、逸脱防止制御によるヨーモーメントが作用することはなく、ドライバの運転操作に即した車両挙動となる。
なお、このとき、ドライバが方向指示スイッチ20を操作している場合には、ステップS4の処理で車線変更フラグFLCが“1”に設定されるから警報が発生されることはなく、ドライバに車線変更意思がある状態で警報が発生されることはない。
したがって、車線逸脱中ではないことから、ステップS8からステップS9に移行し、目標ヨーモーメントはMs=0に設定される。このため、車線逸脱が回復した後は、逸脱防止制御による制御は行われないから、ドライバの操舵操作に関わらずヨーモーメントが発生されることはない。
しかしながら、上述のように、車線逸脱制御においては、自車両を車線逸脱しない程度に制御するまでを行うようにしたから、ドライバは自車両を車線中央まで戻す操作を必然的に行わなければならない状態となって、ドライバに車線逸脱傾向にあることを認識させることができると共に車線逸脱の回避操作を実行させることができる。
なお、上記第1の実施の形態においては、左方向に車線逸脱をする場合について説明したが、右方向に車線逸脱する場合も同様であって、この場合も上記と同等の作用効果を得ることができる。
この第2の実施の形態は、上記第1の実施の形態において、車両状態コントロールユニット8で実行される演算処理の処理手順が異なること以外は同様であるので同一部の詳細な説明は省略する。
この第2の実施の形態では、車両状態コントロールユニット8では図6に示す演算処理を行う。なお、上記第1の実施の形態における演算処理と同一部には同一符号を付与しその詳細な説明は省略する。
このランブルストリップは、例えば図7に示すように、車線区分線上(図7(a))又は車線区分線近傍(図7(b))に人工的に凹部又は凸部(以後、凹凸部という。)を設けたものであって、車輪がその上にはみ出て走行した場合に振動や音が発生することで、ドライバに車線逸脱を認識させるようにしたものである。通常、この凹部又は凸部は等間隔に配設されている。
ここで、前述のように凹凸部は、ほぼ一定の間隔をもって設置されているため、その上を車輪が通過した場合には、車輪速度が一定の周期で変動するため、その加速度も図8の区間Dに示すように一定の周期で変動する。なお、図8は、車両が車線から逸脱しかけて、凹凸部上を左車輪が通過する場合の、左輪(図8(a)及び右輪(図8(b)の車輪速の変動を表したものであって、縦軸は車輪加速度である。この車輪速度の変動は、凹凸部の間隔、車輪速度センサの分解能(例えば、コイル式の車輪速度センサの場合には、車輪1回転当たりに発生するパルスの数、つまり歯数に依存する。)、タイヤやサスペンションの特性等により定まる。
dVwi=Kg×〔Vwi(k−1)−Vwi(k)〕/ΔT ……(9)
なお、(9)式において、iはFL又はFRであって前左右輪を特定する変数である。また、Vwi(k)は今回計測した車輪速度、Vwi(k−1)は1演算周期前に計測した車輪速度、Kgは単位換算係数、ΔTは演算周期であって例えば20msecである。
そして、前記凹凸判断タイマTrsiが判断しきい値Trslmt以上になったとき、周期的な凹凸があると判断し、凹凸判断フラグをFoti=1にセットする。また、前記凹凸判断タイマがTrsi=0となった場合には周期的な凹凸はないと判断し、凹凸判断フラグをFoti=0にセットする。また、前記路面判断開始フラグをFrsi=0にセットする。
このステップS6aでは、まず、上記第1の実施の形態におけるステップS6の処理と同様にして車線認識による逸脱判断を行って逸脱判断フラグFLDを設定する。そして、車線変更判断フラグFLCに応じて前記逸脱判断フラグFLD及び前記道路端判断フラグFdwの補正を行う。つまり、前記車線変更判断フラグがFLC=1である場合には、ドライバに車線変更の意思があるものとして、前記逸脱判断フラグFLD及び前記道路端判断フラグFdwを零に補正する。
このステップS23では、ステップS6aで補正を行った道路端判断フラグFdwが“1又は−1”である場合、つまり、道路端にいると判断されるときにはステップS10に移行し、前記道路端判断フラグがFdw=0である場合、つまり道路端にいないと判断されるときにはステップS12に移行する。
そして、ステップS9、ステップS11、S12の何れかで目標ヨーモーメントMsを設定したならば、ステップS13に移行し、以後、上記第1の実施の形態と同様にして、目標ヨーモーメントMsを発生するよう各部を駆動制御する。
今、自車両が図13(a)に示すように、車線区分線上或いはその近傍に凹凸部が配設された走行路を走行しているものとすると、自車両が走行車線中央を走行している場合には、前記ステップS3で算出される逸脱推定値XSが、XS>Xw及びXS<−Xwの何れも満足しないから、ステップS5で警報は発生されず、また、XS≧Xc及びXS≦−Xcのいずれも満足しないから、逸脱判断フラグはFLD=0に設定される(ステップS6a)。そして、自車両のいずれの車輪も凹凸部上を走行していないから、その車輪加速度dViが周期的に振動することはなく、凹凸判断フラグFot1、Fot2は共に“0”となり、自車両は道路端にいないと判断されて、道路端判断フラグはFdw=0に設定される(ステップS21、S22)。
そして、この状態から、自車両が例えば左に逸脱する傾向となり、逸脱推定値XSが増加すると、この逸脱推定値XSがXS>Xwとなった時点で警報が発生され(ステップS5)、自車両が逸脱傾向にあることがドライバに警告されるが、この時点では、逸脱判断フラグは、FLD=0に設定されるから、逸脱防止制御によるヨーモーメントは発生されない。
この状態からさらに逸脱推定値XSが増加し、XS≧Xcとなると、逸脱判断フラグがFLD=1に設定される(ステップS6a)。そして、このとき、自車両が左方向に車線逸脱傾向にあるが、まだ車線区分線内を走行しており、自車両のいずれの車輪も凹凸部上を走行する状態になっていない場合には、左前輪5FLの車輪加速度dViに振動が生じないから、道路端ではないと判断され、道路端フラグはFdw=0を維持する(ステップS22)。
そして、車線逸脱中であり且つ自車両が道路端に位置することから、ステップS8からステップS23を経てステップS10に移行するがヨー角φが零ではない間、つまり、自車両の走行車線に対する向きが、車線逸脱が増加する方向にある場合にはステップS12に移行し、引き続き、このときの逸脱量に応じた目標ヨーモーメントが発生される。
また、上記第2の実施の形態においては、前左右輪5FL、5FRの車輪速度VFL、VFRに基づいて道路端判断フラグFdwを設定するようにした場合について説明したが、これに限るものではなく、例えば、後輪5RL、5RRの車輪速度VRL、VRRに基づいて道路端判断フラグFdwを設定するようにしてもよい。また、前後左右輪のうちの何れかが凹凸部上を走行していると判定されるとき、これに応じて道路端判断フラグFdwを設定するようにしてもよい。
6FL〜6RR ホイールシリンダ
7 制動流体圧制御回路
8 車両状態コントロールユニット
9 エンジン
12 駆動トルクコントロールユニット
13 単眼カメラ
14 カメラコントローラ
15 加速度センサ
16 ヨーレートセンサ
17 マスタシリンダ圧センサ
18 アクセル開度センサ
19 操舵角センサ
20 方向指示スイッチ
22FL〜22RR 車輪速度センサ
23 モニタ
31 自動操舵制御装置
Claims (11)
- 自車両が走行車線から逸脱傾向にあるときに自車両の走行車線からの逸脱を防止するようにした車線逸脱防止装置において、
自車両が走行車線から逸脱傾向にあるとき、自車両を走行車線と平行な状態となるように制御した後、自車両の走行車線に対するヨー角の、前記逸脱傾向が大きくなる方向への増加を防止する制御を行うようにしたことを特徴とする車線逸脱防止装置。 - 自車両が走行車線から逸脱傾向にあるときに自車両の走行車線からの逸脱を防止するようにした車線逸脱防止装置において、
自車両が走行車線から逸脱傾向にあるかどうかを検出する逸脱傾向検出手段と、
当該逸脱傾向検出手段で自車両が走行車線から逸脱傾向にあることが検出されたとき、自車両を走行車線と平行な状態となるように制御した後、自車両の走行車線に対するヨー角の、前記逸脱傾向が大きくなる方向への増加を防止する制御を行う逸脱回避制御手段と、を備えることを特徴とする車線逸脱防止装置。 - 前記逸脱回避制御手段は、前記逸脱傾向検出手段で自車両が走行車線から逸脱傾向にあることが検出されたとき、車線逸脱方向への走行車線に対する自車両のヨー角が小さくなる方向にヨーモーメントを発生させる逸脱低減制御手段と、
前記自車両のヨー角が零とみなすことが可能となったとき、前記ヨー角の車線逸脱方向への増加を防止可能なヨーモーメントを発生させる車両方向維持制御手段と、を備えることを特徴とする請求項2記載の車線逸脱防止装置。 - 自車両の操舵量を検出する操舵量検出手段と、
当該操舵量検出手段で検出した操舵量によって自車両に生じる操舵ヨーモーメントを推定する操舵ヨーモーメント推定手段と、を備え、
前記車両方向維持制御手段は、前記操舵ヨーモーメント推定手段で推定した、車線逸脱方向への操舵ヨーモーメントを打ち消すヨーモーメントを発生するようになっていることを特徴とする請求項3記載の車線逸脱防止装置。 - 自車両が車線区分線近傍又は車線区分線上に設けられている路面凹凸の上を走行していることを検出する路面凹凸検出手段、を備え、
前記車両方向維持制御手段は、前記路面凹凸検出手段で自車両が路面凹凸の上を走行していると判断され且つ前記自車両のヨー角が零とみなすことが可能となったとき、前記ヨー角の車線逸脱方向への増加を防止可能なヨーモーメントを発生させるようになっていることを特徴とする請求項3又は4記載の車線逸脱防止装置。 - 自車両の車輪速度を検出する車輪速度検出手段を備え、前記路面凹凸検出手段は、前記車輪速度検出手段で検出された車輪速度に基づいて自車両が前記路面凹凸の上を走行しているかどうかを検出するようになっていることを特徴とする請求項5記載の車線逸脱防止装置。
- 前記車輪速度検出手段は左輪及び右輪の車輪速を検出し、
前記路面凹凸検出手段は、前記左輪及び右輪のうちの何れか一方の車輪速のみが変動するときに、前記路面凹凸の上を走行していると判断するようになっていることを特徴とする請求項6記載の車線逸脱防止装置。 - 前記路面凹凸検出手段は、前記車輪速度検出手段で検出された車輪速度が自車両の走行速度に応じた予め設定した周期で変動するときに、前記路面凹凸の上を走行していると判断するようになっていることを特徴とする請求項6又は7記載の車線逸脱防止装置。
- 自車両のサスペンションの上下動の状態を検出するサスペンション状態検出手段を備え、
前記路面凹凸検出手段は、前記サスペンション状態検出手段で検出されたサスペンションの上下動の状態に基づいて、自車両が前記路面凹凸の上を走行しているかどうかを検出するようになっていることを特徴とする請求項5記載の車線逸脱防止装置。 - 自車両前方の画像を撮像する撮像手段と、
当該撮像手段で撮像された画像から車線区分線を検出する車線区分線検出手段と、を備え、
前記逸脱傾向検出手段は、前記車線区分線検出手段で検出された車線区分線に基づいて自車両の走行車線からの逸脱量を検出し、当該逸脱量に基づいて自車両が走行車線から逸脱傾向にあるかどうかを検出するようになっていることを特徴とする請求項2から9のいずれか1項に記載の車線逸脱防止装置。 - 自車両の走行速度、自車両の走行車線に対するヨー角、自車両の走行車線に対する横変位、自車両の走行車線の曲率を検出する横変位推定用走行状態検出手段を備え、
前記逸脱傾向検出手段は、前記横変位推定用走行状態検出手段の検出結果に基づいて将来の自車両の走行車線に対する横変位を前記逸脱量として推定し、当該将来の自車両の走行車線に対する横変位が予め設定した横変位限界値以上であるときに、自車両が走行車線から逸脱傾向にあると判断するようになっていることを特徴とする請求項10記載の車線逸脱防止装置。
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