JP2005343300A - 運転支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明の目的は、車速に左右されずに的確な運転支援制御を実現することのできる運転支援装置を提供することにある。
【解決手段】 本発明の運転支援装置は、車両転舵輪を転舵させるアクチュエータによる転舵を用いて車両の運転を支援するもので、車両前方を撮像する撮像手段（１００）と、撮像した前方画像に基づいて走行経路に対する車両のオフセットを検出する検出手段（１０１）と、検出されたオフセットに基づいて、オフセットを所定値とするために必要なアクチュエータの制御量を決定する決定手段（１０３、１０５、１０９、１１５〜１１６）と、アクチュエータを制御する制御手段（１１６）とを備えており、決定手段は、オフセットが同一であれば、上述した制御量分の転舵に起因して発生する車両横加速度が車速によらずに一定となるようにこの制御量を決定する（１０９）ことを特徴としている。
【選択図】 図５

Description

本発明は、車両転舵輪を転舵させるアクチュエータを備え、このアクチュエータを用いてこの車両の運転を支援する運転支援装置に関する。

車両前方をカメラなどで撮像し、撮像した画像や映像に基づいて車両の走行経路を検出し、車両が走行経路を逸脱しないように運転を支援する運転支援装置が知られており、市販車への搭載も始まっている。このような運転支援装置はレーンキープ（アシスト）システムなどと呼ばれ、走行経路を逸脱した際に注意を喚起するだけのものや、走行経路を逸脱した際には転舵輪をアクチュエータで転舵させ（転舵を補助し）、走行経路逸脱を修正するものがある。後者の例としては、下記［特許文献１］に記載のものなどが知られている。
特開２００１−１０５１８号公報

［特許文献１］に記載の発明では、車両前方を撮像した画像や映像に基づいて、車両前方のカーブ曲率や、車両のオフセット（オフセット量）・ヨー角を求める。そして、これらのカーブ曲率や、オフセット、ヨー角に基づいて、アクチュエータを用いて転舵輪を転舵させ、走行経路からの逸脱を抑制する。なお、オフセットは、横ズレ量などとも呼ばれ、走行経路に対する車両の横方向のズレ（オフセット）を示す値である。なお、オフセットは、センターラインや走行車線の中心線など、適当な基準に基づいて求められる。また、ヨー角は、偏向角とも呼ばれ、走行経路に対して車両の進んでいる方向を示す値である。

しかし、上述した［特許文献１］に記載の発明においては、車速による車両特性の変化を考慮せずにコントローラが設計されており、高速での走行経路（車線）維持機能の性能と低速での同性能との両立ができていない。従って、本発明の目的は、車速に左右されずに的確な運転支援制御を実現することのできる運転支援装置を提供することにある。

請求項１に記載の運転支援装置は、車両転舵輪を転舵させるアクチュエータ備え、該アクチュエータによる転舵を用いて車両の運転を支援するもので、車両前方を撮像する撮像手段と、撮像手段によって取得した前方画像に基づいて、車両前方の走行経路に対する車両のオフセットを含む車両走行情報を検出する検出手段と、検出手段によって検出されたオフセットに基づいて、該オフセットを所定値とするために必要なアクチュエータの制御量を決定する決定手段と、決定手段の決定に基づいてアクチュエータを制御する制御手段とを備えており、決定手段は、検出手段によって検出されたオフセットが同一であれば、上述した制御量分の転舵に起因して発生する車両横加速度が、車速によらずに一定となるように該制御量を決定することを特徴としている。

請求項２に記載の運転支援装置は、車両転舵輪を転舵させるアクチュエータ備え、該アクチュエータによる転舵を用いて車両の運転を支援するもので、車両の車速を検出する車速検出手段と、車両前方を撮像する撮像手段と、撮像手段によって取得した前方画像に基づいて、車両前方の走行経路に対する車両のオフセットを含む車両走行情報を検出する検出手段と、検出手段によって検出されたオフセットに基づいて、該オフセットを所定値とするために必要なアクチュエータの制御量を決定する決定手段と、決定手段の決定に基づいてアクチュエータを制御する制御手段とを備えており、決定手段は、車速検出手段によって検出された車速が所定車速以上である場合は、検出手段によって検出されたオフセットが同一であれば、上述した制御量分の転舵に起因して発生する車両横加速度が、車速によらずに一定となるように制御量を決定し、車速検出手段によって検出された車速が所定車速未満である場合は、検出手段によって検出されたオフセットが同一であれば、上述した制御量分の転舵に起因して発生する車両横加速度が、車速が低いほど小さくなるように該制御量を決定することを特徴としている。

請求項３に記載の運転支援装置は、車両転舵輪を転舵させるアクチュエータ備え、該アクチュエータによる転舵を用いて車両の運転を支援するもので、車両の車速を検出する車速検出手段と、車両前方を撮像する撮像手段と、撮像手段によって取得した前方画像に基づいて、車両前方の走行経路に対する車両のヨー角を含む車両走行情報を検出する検出手段と、検出手段によって検出されたヨー角に基づいて、該ヨー角を所定値とするために必要なアクチュエータの制御量を決定する決定手段と、決定手段の決定に基づいてアクチュエータを制御する制御手段とを備えており、決定手段は、車速検出手段によって検出された車速が所定車速以上である場合は、検出手段によって検出されたヨー角が同一であれば、上述した制御量分の転舵に起因して発生する車両横加速度が、車速が高いほど大きくなるように制御量を決定し、車速検出手段によって検出された車速が所定車速未満である場合は、検出手段によって検出されたヨー角が同一であれば、上述した制御量分の転舵に起因して発生する車両横加速度が、車速によらずに一定となるように該制御量を決定することを特徴としている。

請求項４に記載の運転支援装置は、車両転舵輪を転舵させるアクチュエータ備え、該アクチュエータによる転舵を用いて車両の運転を支援するもので、車両前方を撮像する撮像手段と、撮像手段によって取得した前方画像に基づいて、車両前方の走行経路に対する車両のオフセットを含む車両走行情報を検出する検出手段と、検出手段によって検出されたオフセットに基づいて、該オフセットを所定値とするために必要なアクチュエータの制御量を決定する決定手段と、決定手段の決定に基づいてアクチュエータを制御する制御手段とを備えており、決定手段は、検出手段によって検出されたオフセットが同一であれば、上述した制御量分の転舵に起因して発生する車両ヨーレートが、車速が高いほど小さくなるように該制御量を決定することを特徴としている。

請求項５に記載の運転支援装置は、車両転舵輪を転舵させるアクチュエータ備え、該アクチュエータによる転舵を用いて車両の運転を支援するもので、車両の車速を検出する車速検出手段と、車両前方を撮像する撮像手段と、撮像手段によって取得した前方画像に基づいて、車両前方の走行経路に対する車両のオフセットを含む車両走行情報を検出する検出手段と、検出手段によって検出されたオフセットに基づいて、該オフセットを所定値とするために必要なアクチュエータの制御量を決定する決定手段と、決定手段の決定に基づいてアクチュエータを制御する制御手段とを備えており、決定手段は、車速検出手段によって検出された車速が所定車速以上である場合は、検出手段によって検出されたオフセットが同一であれば、上述した制御量分の転舵に起因して発生する車両ヨーレートが、車速が高いほど小さくなるように制御量を決定し、車速検出手段によって検出された車速が所定車速未満である場合は、検出手段によって検出されたオフセットが同一であれば、上述した制御量分の転舵に起因して発生する車両ヨーレートが、車速によらずに一定となるように該制御量を決定することを特徴としている。

請求項６に記載の運転支援装置は、車両転舵輪を転舵させるアクチュエータ備え、該アクチュエータによる転舵を用いて車両の運転を支援するもので、車両の車速を検出する車速検出手段と、車両前方を撮像する撮像手段と、撮像手段によって取得した前方画像に基づいて、車両前方の走行経路に対する車両のヨー角を含む車両走行情報を検出する検出手段と、検出手段によって検出されたヨー角に基づいて、該ヨー角を所定値とするために必要なアクチュエータの制御量を決定する決定手段と、決定手段の決定に基づいてアクチュエータを制御する制御手段とを備えており、決定手段は、車速検出手段によって検出された車速が所定車速以上である場合は、検出手段によって検出されたヨー角が同一であれば、上述した制御量分の転舵に起因して発生する車両ヨーレートが、車速によらずに一定となるように制御量を決定し、車速検出手段によって検出された車速が所定車速未満である場合は、検出手段によって検出されたヨー角が同一であれば、上述した制御量分の転舵に起因して発生する車両ヨーレートが、車速が低いほど大きくなるように該制御量を決定することを特徴としている。

請求項１に記載の運転支援装置によれば、車速によらず、オフセットを所定値とするために必要となる横加速度の値は一定となる。特に、高車速域では横加速度の値が高くなると車両の挙動が急激に変化しやすくなるため、オフセットを所定値とするために必要となる横加速度を一定とすることで車両の急激な挙動変化を抑止することができる。

請求項２に記載の運転支援装置によれば、高車速域では、オフセットを所定値とするために必要となる横加速度の値は一定となる。高車速域では横加速度の値が高くなると車両の挙動が急激に変化しやすくなるため、オフセットを所定値とするために必要となる横加速度を一定とすることで車両の急激な挙動変化を抑止することができる。さらに、低車速域では、オフセットを所定値とするために必要となる横加速度は車速に比例することとなり、安定した車両挙動のもとでオフセットを所定値に収束させることができる。

請求項３に記載の運転支援装置によれば、低車速域では、ヨー角を所定値とするために必要となる横加速度の値は一定となる。低車速域では、ある程度のヨー角を確保して横加速度を発生してやらないと、ヨー角を所定値に収束させることが困難である。そこで、低車速域では、車速によらずにヨー角を収束させるために必要な一定の横加速度を確保することでヨー角を確実に収束させる。高車速域では、ヨー角を所定値とするために必要となる横加速度は車速に比例することとなり、安定した車両挙動のもとでヨー角を所定値に収束させることができる。

請求項４に記載の運転支援装置によれば、車速によらず、オフセットを所定値とするために必要となるヨーレートの値は車速の増加と共に小さくなる。特に、高車速域ではヨーレートの値が大きいと車両の挙動が急激に変化しやすくなるため、オフセットを所定値とするために必要となるヨーレートを車速に応じて変化させる、即ち、車速が高くなるほどオフセットを所定値とするために必要となるヨーレートを小さく設定することで車両の急激な挙動変化を抑止することができる。

請求項５に記載の運転支援装置によれば、高車速域では、オフセットを所定値とするために必要となるヨーレートの値は車速の増加と共に小さくなる。高車速域ではヨーレートの値が大きいと車両の挙動が急激に変化しやすくなるため、オフセットを所定値とするために必要となるヨーレートを車速に応じて変化させる、即ち、車速が高くなるほどオフセットを所定値とするために必要となるヨーレートを小さく設定することで車両の急激な挙動変化を抑止することができる。さらに、低車速域では、オフセットを所定値とするために必要となるヨーレートは車速によらず一定とされるので、ヨーレートが過大となるようなことが抑止され、安定した車両挙動のもとでオフセットを所定値に収束させることができる。

請求項６に記載の運転支援装置によれば、低車速域では、ヨー角を所定値とするために必要となるヨーレートの値は車速の減少と共に大きくなる。低車速域では、ある程度のヨー角を確保して横加速度（＝車速×ヨーレート／重力加速度）を発生してやらないと、ヨー角を所定値に収束させることが困難である。そこで、低車速域では、車速の減少と共にヨー角を収束させるために必要なヨーレートを増加させることで一定の横加速度を確保し、ヨー角を確実に収束させる。高車速域では、ヨー角を所定値とするために必要となるヨーレートは車速によらず一定、即ち、横加速度が車速に比例することとなり、安定した車両挙動のもとでヨー角を所定値に収束させることができる。

本発明の運転支援装置の一実施形態について以下に説明する。本実施形態の運転支援装置を備えた車両１の構成図を図１に示す。車両１は、電子制御ユニット（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｏｒｏｌ Ｕｎｉｔ）２を備えており、ＥＣＵ２によって運転支援（車線維持制御）が制御される。図１に示されるように、車両１は、ステアリングホイール３を備えている。ステアリングホイール３は、車両１の車室内に配設されており、運転者によって操作されることで転舵輪（ここでは左右前輪ＦＲ，ＦＬ）を転舵させる。ステアリングホイール３は、ステアリングシャフト４の一端に固定されている。ステアリングシャフト４は、ステアリングホイール３の回転に伴って回転する。

ステアリングシャフト４の他端には、ステアリングギヤボックス５を介してラックバー６が連結されている。ステアリングギヤボックス５は、ステアリングシャフト４の回転運動をラックバー６の軸方向への直進運動に変換する機能を有している。ラックバー６の両端は、ナックルアーム７を介して車輪ＦＬ，ＦＲの各ハブキャリアに連結されている。このように構成されているため、車輪ＦＬ，ＦＲは、ステアリングホイール３が回転されると、ステアリングシャフト４やステアリングギヤボックス５（ラックバー６）を介して転舵される。

また、前方を撮像するＣＣＤカメラ８が、ルームミラーに内蔵されている。ＣＣＤカメラ８は、車両１の前方の所定領域内の周辺状況を撮影する。ＣＣＤカメラ８には、画像処理部９が接続されている。ＣＣＤカメラ８が撮影した周辺状況の画像データは、画像処理部９に供給される。画像処理部９は、ＣＣＤカメラ８による画像データを画像処理し、車両１が走行する道路上に描かれた白線などを基に車線（レーン：走行経路）を検出する。撮像した画像や映像内では、路面とその上に描かれた白線との輝度差が大きく、白線は比較的検出しやすく、車両前方の車線を検出するのに都合がいい。

画像処理部９は、上述したＥＣＵ２に接続されている。画像処理部９は、検出した車線に基づいて、前方走行経路のカーブ曲率（１／Ｒ）や、車線に対する車両１のオフセットＤ及びヨー角θを演算によって検出し、結果をＥＣＵ２に送出する。画像に基づいて、前方走行経路の各種情報量（カーブ曲率（１／Ｒ）や自車のオフセットＤ・ヨー角θ）を検出する方法は、公知の方法を用いることができる。なお、オフセットＤやヨー角θがどういう値であるかはについては既に説明したとおりである。ここでは、ＣＣＤカメラ８が撮像手段として機能し、画像処理部９が検出手段として機能している。あるいは、画像処理部９は、画像をある程度処理した後にＥＣＵ２に送出し、ＥＣＵ２によってカーブ曲率（１／Ｒ）・オフセットＤ・ヨー角θを演算してもよい。この場合は、ＥＣＵ２が検出手段として機能する。

ＥＣＵ２には、舵角センサ１０及び車速センサ１１も接続されている。舵角センサ１０は、ステアリングホイール３の操舵角に応じた信号を出力する。また、車速センサ１１は、各車輪に取り付けられた車輪速センサであり車両１の速度に応じた周期でパルス信号を発生する。車速センサ１１は、車速検出手段として機能している。なお、車速検出手段として車体前後加速度を検出するセンサを取り付け、この出力を時間積分することで車速を得るようにすることも可能である。舵角センサ１０の出力信号および車速センサ１１の出力信号は、それぞれＥＣＵ２に供給されている。ＥＣＵ２は、舵角センサ１０の出力信号に基づいてステア角を検出すると共に、車速センサ１１の出力信号に基づいて車速を検出する。

また、ＥＣＵ２には、ヨーレートセンサ１２やナビゲーションシステム１３も接続されている。ヨーレートセンサ１２は、車両１の重心近傍に配置され、重心鉛直軸回りのヨーレートを検出し、検出結果をＥＣＵ２に送出する。また、ナビゲーションシステム１３は、ＧＰＳ等を利用して車両１の位置を検出するための装置である。ナビゲーションシステム１３は、車両１前方のカーブ曲率（１／Ｒ）や勾配等の状況を検知する機能をも有している。ＥＣＵ２は、ナビゲーションシステム１３を用いて車両１の位置及び走行すると予想される道路の状況を把握する。

さらに、ＥＣＵ２には、モータドライバ１４も接続されている。モータドライバ１４には、上述したステアリングギヤボックス５に配設されたモータ（アクチュエータ）１５が接続されている。図示されていないが、ラックバー６の一部外周面にはボールスクリュー溝が形成されており、モータ１５のロータにはこのボールスクリュー溝に対応するボールスクリュー溝を内周面上に有するボールナットが固定されている。一対のボールスクリュー溝の間には複数のベアリングボールが収納されており、モータ１５を駆動させるとロータが回転してラックバー６の軸方向の移動、即ち、転舵をアシストすることができる。

モータドライバ１４は、ＥＣＵ２の指令信号に従ってモータ１５に駆動電流を供給する。モータ１５は、モータドライバ１４から供給された駆動電流に応じた操舵トルクをラックバー６に付与する。ＥＣＵ２は、後述する論理に従ってモータドライバ１４に指令信号を供給し、モータ１５を駆動することにより，ラックバー６を変位させ、車輪ＦＬ，ＦＲを転舵させる。

また、ＥＣＵ２には、警告ランプ１６及び警報ブザー１７が接続されている。警告ランプ１６は、車室内に搭乗した乗員が視認可能な位置に配置されており、ＥＣＵ２からの指令信号に従って点灯する。また、警報ブザー１７は、ＥＣＵ２からの指令信号に従って車室内へ音声を発する。ＥＣＵ２は、後述する論理に従って警告ランプ１６及び警報ブザー１７を駆動し、乗員に対して注意を喚起する。

車線維持制御（運転支援制御）について簡単に説明する。まず、概要を説明する。車両１前方のカーブ曲率（１／Ｒ）及び車速Ｖに基づいて、車両１をこのカーブに沿って走行させるために必要なヨーレートω_ｒを求める。また、自車両１の現在のオフセットＤを目標オフセットＤ_０とするために必要なヨーレートω_ｄを求める。同様に、自車両１の現在のヨー角θを目標ヨー角θ_０とするために必要なヨーレートω_θを求める。これらのω_ｒ，ω_ｄ，ω_θを合算した目標ヨーレートωを求める。車両に目標ヨーレートωを発生させることで、車両１を前方カーブに沿って走行させると共に、そのオフセットＤとヨー角θとを目標値に収束させることができる。

なお、ヨーレートωと横加速度Ｇとの間には、Ｇ＝Ｖω／ｇ（ｇは重力加速度）の関係が成立し、車速Ｖが一定であれば両者は一対一に対応する。このため、従来は、ある決定されたヨーレートωを発生させる転舵を行った場合に高速域にあるか低速域にあるかで発生する横加速度Ｇが異なり、広い車速域での車線維持性能を担保することができなかった。そこで、本実施形態では、車速Ｖに応じて車線維持制御の制御量を適切に設定し、広い車速域で車線維持性能を担保することができるようにしている。

以下、具体的に説明する。まず、ＣＣＤカメラ８による画像データに基づいて道路上の車線を検出する。次に、検出された車線に沿って車両１が走行するようにモータ１５を駆動して車輪ＦＬ，ＦＲを転舵させる。具体的には、ＣＣＤカメラ８による画像データに基づいて検出された道路上の車線と車両１との現実の位置関係を把握する（上述したカーブ曲率（１／Ｒ）やオフセットＤ、ヨー角θなどによって把握）。

次いで、所定の目標とする位置関係（前方走行経路に対する自車両の位置関係）を成立させるために必要な車両１を移動させる制御量（目標ヨーレートωであり、目標横Ｇであり、モータ１５の制御量となる）を算出する。そして、算出された制御量に基づいて、モータ１５を駆動させ、ラックバー６に操舵トルクを付与して車輪ＦＬ，ＦＲを転舵させる。この転舵によって、乗員がステアリングホイール３を操作することなく、あるいは、乗員のステアリングホイール３の操作を補助して、車両１を道路上の車線に沿って走行させることが可能となる。

このときの運転支援装置の動作を示すブロック図を図２に示す。まず、ＣＣＤカメラ８によって、車両１の前方状況を撮像し（図２中１００）、撮像した画像に基づいて画像処理部９やＥＣＵ２などによって、前方走行経路の状況（カーブ曲率（１／Ｒ））と、自車両１のオフセットＤ及びヨー角θとが算出される（図２中１０１，１０２）。なお、カーブ曲率（１／Ｒ）は、撮像された画像から前方カーブの曲率Ｒを幾何学的に求め、この逆数を取ることで求められる。

走行経路に対して目標となるオフセットやヨー角は、目標オフセットＤ_０及び目標ヨー角θ_０として予め決定されている（図２中１０３，１０４）。撮像画像から求められた車両１の現在のオフセットＤと目標オフセットＤ_０との偏差が求められると共に、ヨー角θと目標ヨー角θ_０との偏差が求められる（図２中１０５，１０６）。ここで、本実施形態では、そのときの車速Ｖが車速センサ１１によって検出され、検出された車速Ｖが予め決定された車速Ｖ_０以上であるか否かを判定する（図２中１０７，１０８）。

まず、オフセットＤを補償する（目標値に収束させる）ために必要となるヨーレートについて説明する。上述したオフセットＤと目標オフセットＤ_０との偏差（Ｄ_０−Ｄ）に係数をかけてオフセットを補償する分のヨーレートを算出するが、ここでは、車速Ｖが所定車速Ｖ_０以上である場合は、車速が大きくなるほど小さくなる係数（Ｋ_ｄ／Ｖ）を用いる（図２中１０９）。一方、車速Ｖが所定車速Ｖ_０未満である場合は、一定の値の係数（Ｋ_ｄ／Ｖ_０）を用いる（図２中１１０）。Ｋ_ｄ／Ｖ_０は車速Ｖ＝所定車速Ｖ_０であるときの係数といえる。この係数（Ｋ_ｄ／Ｖ）は、車速Ｖに応じて変更されるが、車速Ｖが基準車速Ｖ_０未満であるときには変更されないように切り替えられると言える。

このようにすると、オフセットＤが同一（一定）であれば、車速Ｖと目標ヨーレートとの関係は、図３（ａ）に示されるようになる。所定車速Ｖ_０〜高車速域では、車速Ｖの増加と共にオフセット補償のための目標ヨーレートは小さくなる。切り替えない場合には、高速になればなるほど横加速度に対する車両の挙動変化が敏感になるため、これを抑制する意味がある。特に、本実施形態では、図３（ｂ）に示されるように、設定された目標ヨーレートによって発生する横加速度（目標横加速度）が一定となるように、ヨーレートが設定される。

一方、低車速域〜所定車速Ｖ_０では、車速Ｖによらずにオフセット補償のための目標ヨーレートは、車速に応じて変更されずに一定（車速Ｖ_０時のヨーレート相当）とされる。この結果、設定された目標ヨーレートによって発生する横加速度（目標横加速度）は車速に比例する。このようにすることで、低車速域〜所定車速Ｖ_０では車速に対して目標横加速度を比例させ、安定した車両挙動のもとでオフセットを目標値に収束させる。

次に、ヨー角θを補償する（目標に収束させる）ために必要となるヨーレートについて説明する。上述したヨー角θと目標ヨー角θ_０との偏差（θ_０−θ）に係数をかけてヨー角を補償する分の目標ヨーレートを算出するが、ここでは、車速Ｖが所定車速Ｖ_０以上である場合は、一定の値の係数Ｋ_θを用いる（図２中１１１）。一方、車速Ｖが所定車速Ｖ_０未満である場合は、車速が小さくなるほど大きくなる係数（Ｋ_θ・Ｖ_０／Ｖ）を用いる（図２中１１２）。この係数（Ｋ_θ・Ｖ_０／Ｖ）は、車速Ｖに対する基準車速Ｖ_０の比率に応じて変更され、この変更は車速Ｖが基準車速Ｖ_０未満であるときに有効にされると言える。

このようにすると、ヨー角θが同一（一定）であれば、車速Ｖと目標ヨーレートとの関係は、図４（ａ）に示されるようになる。低車速域〜所定車速Ｖ_０では、車速Ｖの減少と共にヨー角補償のための目標ヨーレートは大きくなる。これは、ヨー角はある程度大きくないと車両１を旋回させて車線を維持させることができないからである。これは、ヨー角が小さすぎると、車両１を旋回させるために必要な横力を発生させる横加速度が十分に発生しないことなどによる。特に、本実施形態では、図４（ｂ）に示されるように、設定された目標ヨーレートによって発生する横加速度（目標横加速度）が一定（車線維持制御のために必要な横加速度が確保されている）となるように、目標ヨーレートが設定される。

一方、所定車速Ｖ_０〜高車速域では、車速Ｖによらずにヨー角補償のための目標ヨーレートは、車速に応じて変更されずに一定（車速Ｖ_０時のヨーレート相当）とされる。この結果、設定された目標ヨーレートによって発生する横加速度（目標横加速度）は車速に比例する。このようにすることで、所定車速Ｖ_０〜高車速域では車速に対して横加速度を比例させ、安定した車両挙動のもとでヨー角を目標値に収束させる。換言すれば、上述した所定車速Ｖ_０は、目標ヨーレートを設定する上で高車速域と低車速域との境界となる速度として設定される。

また、上述したカーブ曲率（１／Ｒ）に基づいて、車両１をカーブに沿って走行させるために必要なヨーレートが算出される。このとき、カーブ曲率（１／Ｒ）及び車速Ｖがフィードフォワードコントローラに入力され（図２中の１１３）、入力されたカーブ曲率（１／Ｒ）及び車速Ｖから所定の特性に従ってカーブ曲率（１／Ｒ）に関するヨーレートが算出される。このようにして算出された３つのヨーレートは合算され（図２中の１１４）、目標ヨーレートωが算出される。この目標ヨーレートωは、車速センサ１１によって検出された車速Ｖ（図２中の１１５）を用いて目標横加速度Ｇに変換され、この目標横加速度Ｇを発生させるために必要な、転舵量＝モータ１５の駆動トルクが算出される（図２中の１１６）。

算出されたトルクを発生するようにＥＰＳ（電子制御パワーステアリング）、即ち、モータ１５が駆動され（図２中の１１７）、。その結果、左右前輪ＦＲ，ＦＬが転舵され、車両１は車線を維持すべく旋回される（図２中の１１８）。車両１が旋回すると、再度ＣＣＤカメラ８によって前方の状況が撮像され（図２中の１００）、上述したことが繰り返される。

なお、上述した実施形態では、オフセットＤを補償する（目標値に収束させる）際に、車速Ｖが予め決定された車速Ｖ_０以上であるか否かを判定し、その判定結果によって、ヨーレート算出時の係数を車速Ｖに応じて変更するか、車速によらずに一定とする（変更しない）かを選択した。上述したように、このようにすることが好ましいが、図５に示されるように、全ての車速域において、オフセットの補償に必要なヨーレートを車速に応じて変更するようにしてもよい。

この場合の図３相当図を図６に示す。この場合は、低車速域でも、オフセット補償のための横加速度が一定となるため、車速のより低い領域で多少車両挙動が敏感になりがちであるが、車速が低いため破綻するわけではなく、高車速域で得られる効果が有効である。なお、図５に関しては、同一又は同等の部分には図２に付した符号と同一の符号を付して詳しい説明を省略する。

なお、図３（ａ）及び図４（ａ）の各グラフの縦軸は同尺度であるとは限らない。同様に、図３（ｂ）及び図４（ｂ）の各グラフの縦軸も同尺度であるとは限らない。オフセットを補償するために必要なヨーレート（横加速度）とヨー角を補償するために必要なヨーレート（横加速度）とは絶対的な大きさが異なる場合が多い。さらに、どの程度のカーブ曲率（１／Ｒ）であるかにもよるが、カーブ曲率（１／Ｒ）に関して算出されるヨーレートが最も支配的である場合が多い。

本発明の運転支援装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、図２に示される実施形態では、一つの所定車速Ｖ_０をオフセットＤの補償とヨー角θの補償との双方に適用したが、オフセットＤとヨー角θとで異なる所定車速を用いてもよい。また、上述したように、オフセットの補償とヨー角の補償とを同時に行うことが好ましいが、何れか一方のみで行ってもよい。

本発明の運転支援装置の一実施形態を備えた車両の構成図である。 本発明の運転支援装置の一実施形態による運転支援制御のブロック図である。 オフセット一定条件下での（ａ）車速−ヨーレート、（ｂ）車速−横加速度の関係を示すグラフである。 ヨー角一定条件下での（ａ）車速−ヨーレート、（ｂ）車速−横加速度の関係を示すグラフである。 本発明の運転支援装置の他の実施形態による運転支援制御のブロック図である。 他の実施形態における、オフセット一定条件下での（ａ）車速−ヨーレート、（ｂ）車速−横加速度の関係を示すグラフである。

符号の説明

１…車両、２…ＥＣＵ、３…ステアリングホイール、４…ステアリングシャフト、５…ステアリングギヤボックス、６…ラックバー、７…ナックルアーム、８…カメラ、９…画像処理部、１０…舵角センサ、１１…車速センサ、１２…ヨーレートセンサ、１３…ナビゲーションシステム、１４…モータドライバ、１５…モータ、１６…警告ランプ、１７…警報ブザー、ＦＬ，ＦＲ…操舵輪。

Claims (6)

1. 車両転舵輪を転舵させるアクチュエータ備え、該アクチュエータによる転舵を用いて前記車両の運転を支援する運転支援装置において、
   前記車両の前方を撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段によって取得した前方画像に基づいて、前記車両前方の走行経路に対する前記車両のオフセットを含む車両走行情報を検出する検出手段と、
   前記検出手段によって検出されたオフセットに基づいて、該オフセットを所定値とするために必要な前記アクチュエータの制御量を決定する決定手段と、
   前記決定手段の決定に基づいて前記アクチュエータを制御する制御手段とを備えており、
   前記決定手段は、前記検出手段によって検出された前記オフセットが同一であれば、前記制御量分の転舵に起因して発生する車両横加速度が、車速によらずに一定となるように該制御量を決定することを特徴とする運転支援装置。
2. 車両転舵輪を転舵させるアクチュエータ備え、該アクチュエータによる転舵を用いて前記車両の運転を支援する運転支援装置において、
   前記車両の車速を検出する車速検出手段と、
   前記車両の前方を撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段によって取得した前方画像に基づいて、前記車両前方の走行経路に対する前記車両のオフセットを含む車両走行情報を検出する検出手段と、
   前記検出手段によって検出されたオフセットに基づいて、該オフセットを所定値とするために必要な前記アクチュエータの制御量を決定する決定手段と、
   前記決定手段の決定に基づいて前記アクチュエータを制御する制御手段とを備えており、
   前記決定手段は、前記車速検出手段によって検出された車速が所定車速以上である場合は、前記検出手段によって検出された前記オフセットが同一であれば、前記制御量分の転舵に起因して発生する車両横加速度が、車速によらずに一定となるように前記制御量を決定し、前記車速検出手段によって検出された車速が所定車速未満である場合は、前記検出手段によって検出された前記オフセットが同一であれば、前記制御量分の転舵に起因して発生する車両横加速度が、車速が低いほど小さくなるように該制御量を決定することを特徴とする運転支援装置。
3. 車両転舵輪を転舵させるアクチュエータ備え、該アクチュエータによる転舵を用いて前記車両の運転を支援する運転支援装置において、
   前記車両の車速を検出する車速検出手段と、
   前記車両の前方を撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段によって取得した前方画像に基づいて、前記車両前方の走行経路に対する前記車両のヨー角を含む車両走行情報を検出する検出手段と、
   前記検出手段によって検出されたヨー角に基づいて、該ヨー角を所定値とするために必要な前記アクチュエータの制御量を決定する決定手段と、
   前記決定手段の決定に基づいて前記アクチュエータを制御する制御手段とを備えており、
   前記決定手段は、前記車速検出手段によって検出された車速が所定車速以上である場合は、前記検出手段によって検出された前記ヨー角が同一であれば、前記制御量分の転舵に起因して発生する車両横加速度が、車速が高いほど大きくなるように前記制御量を決定し、前記車速検出手段によって検出された車速が所定車速未満である場合は、前記検出手段によって検出された前記ヨー角が同一であれば、前記制御量分の転舵に起因して発生する車両横加速度が、車速によらずに一定となるように該制御量を決定することを特徴とする運転支援装置。
4. 車両転舵輪を転舵させるアクチュエータ備え、該アクチュエータによる転舵を用いて前記車両の運転を支援する運転支援装置において、
   前記車両の前方を撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段によって取得した前方画像に基づいて、前記車両前方の走行経路に対する前記車両のオフセットを含む車両走行情報を検出する検出手段と、
   前記検出手段によって検出されたオフセットに基づいて、該オフセットを所定値とするために必要な前記アクチュエータの制御量を決定する決定手段と、
   前記決定手段の決定に基づいて前記アクチュエータを制御する制御手段とを備えており、
   前記決定手段は、前記検出手段によって検出された前記オフセットが同一であれば、前記制御量分の転舵に起因して発生する車両ヨーレートが、車速が高いほど小さくなるように該制御量を決定することを特徴とする運転支援装置。
5. 車両転舵輪を転舵させるアクチュエータ備え、該アクチュエータによる転舵を用いて前記車両の運転を支援する運転支援装置において、
   前記車両の車速を検出する車速検出手段と、
   前記車両の前方を撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段によって取得した前方画像に基づいて、前記車両前方の走行経路に対する前記車両のオフセットを含む車両走行情報を検出する検出手段と、
   前記検出手段によって検出されたオフセットに基づいて、該オフセットを所定値とするために必要な前記アクチュエータの制御量を決定する決定手段と、
   前記決定手段の決定に基づいて前記アクチュエータを制御する制御手段とを備えており、
   前記決定手段は、前記車速検出手段によって検出された車速が所定車速以上である場合は、前記検出手段によって検出された前記オフセットが同一であれば、前記制御量分の転舵に起因して発生する車両ヨーレートが、車速が高いほど小さくなるように前記制御量を決定し、前記車速検出手段によって検出された車速が所定車速未満である場合は、前記検出手段によって検出された前記オフセットが同一であれば、前記制御量分の転舵に起因して発生する車両ヨーレートが、車速によらずに一定となるように該制御量を決定することを特徴とする運転支援装置。
6. 車両転舵輪を転舵させるアクチュエータ備え、該アクチュエータによる転舵を用いて前記車両の運転を支援する運転支援装置において、
   前記車両の車速を検出する車速検出手段と、
   前記車両の前方を撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段によって取得した前方画像に基づいて、前記車両前方の走行経路に対する前記車両のヨー角を含む車両走行情報を検出する検出手段と、
   前記検出手段によって検出されたヨー角に基づいて、該ヨー角を所定値とするために必要な前記アクチュエータの制御量を決定する決定手段と、
   前記決定手段の決定に基づいて前記アクチュエータを制御する制御手段とを備えており、
   前記決定手段は、前記車速検出手段によって検出された車速が所定車速以上である場合は、前記検出手段によって検出された前記ヨー角が同一であれば、前記制御量分の転舵に起因して発生する車両ヨーレートが、車速によらずに一定となるように前記制御量を決定し、前記車速検出手段によって検出された車速が所定車速未満である場合は、前記検出手段によって検出された前記ヨー角が同一であれば、前記制御量分の転舵に起因して発生する車両ヨーレートが、車速が低いほど大きくなるように該制御量を決定することを特徴とする運転支援装置。

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