JP2008024041A - 車線逸脱防止装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】乗員への車線逸脱可能性があることの報知効果を高くする。
【解決手段】車線逸脱防止装置は、走行車線に対する車両の逸脱傾向の度合いに基づいて、車両に付与するヨーモーメントを算出し(ステップS9)、逸脱傾向の度合いが高い場合、算出したヨーモーメントを車両に付与し、走行車線に対する車両の逸脱を防止する(ステップS17)。この車線逸脱防止装置は、算出したヨーモーメントが所定値よりも小さい場合、該ヨーモーメントを増加補正するとともに、車両へのヨーモーメントの付与時間を短縮する補正をする(ステップS12〜ステップS14)。
【選択図】図2

Description

本発明は、車両が走行車線から逸脱しそうになったときに、その逸脱を防止する車線逸脱防止装置に関する。
従来の車線逸脱防止制御として、特許文献1では、車両が走行車線を逸脱する可能性がある場合に、左右車輪に制動力差を付与し、車両にヨーモーメントを付与することで、車両が走行車線から逸脱するのを防止するとともに、その車両挙動を介して、車両が逸脱する可能性があることを乗員に報知している。ここで、車両に付与するヨーモーメントを走行車線に対する車両のヨー角に応じた値としている。
特開2003−112540号公報
しかしながら、車両に付与するヨーモーメントを前記ヨー角に応じた値にしているので、車両が走行車線を逸脱する可能性がある場合でも、ヨー角が小さいと、ヨーモーメントも小さくなることで、車線逸脱防止制御時の車両挙動が小さくなり、乗員への車線逸脱可能性があることの報知効果が小さくなってしまう。
本発明の課題は、乗員への車線逸脱可能性があることの報知効果を高くすることである。
前記課題を解決するために、本発明に係る車線逸脱防止装置は、走行車線に対する車両の逸脱傾向を判定する車線逸脱傾向判定手段と、前記車線逸脱傾向判定手段が判定した逸脱傾向の度合いに基づいて、車両に付与するヨーモーメントを算出するヨーモーメント算出手段と、前記車線逸脱傾向判定手段が逸脱傾向の度合いが高いと判定した場合、前記ヨーモーメント算出手段が算出したヨーモーメントを車両に付与し、走行車線に対する車両の逸脱を防止する制御手段と、を備え、前記ヨーモーメント算出手段が算出したヨーモーメントが所定値よりも小さい場合、該ヨーモーメントを増加補正するとともに、前記制御手段による車両へのヨーモーメントの付与時間を短縮する補正を補正手段により行う。
本発明によれば、車両に付与するヨーモーメントが所定値に満たない場合、該ヨーモーメントを増加補正することで、そのヨーモーメントの付与により変化する車両挙動を介して行う乗員への車線逸脱可能性の報知効果が高くなる。
本発明を実施するための最良の形態(以下、実施形態という。)を図面を参照しながら詳細に説明する。
(構成)
本実施形態は、本発明に係る車線逸脱防止装置を搭載した後輪駆動車両である。この後輪駆動車両は、自動変速機とコンベンショナルディファレンシャルギヤとを搭載し、前後輪とも左右輪の制動力を独立制御可能な制動装置を搭載している。
図1は、本実施形態を示す概略構成図である。
図中の符号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、通常は運転者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を各車輪5FL〜5RRの各ホイールシリンダ6FL〜6RRに供給する。また、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部7が介装されており、制動流体圧制御部7によって、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。
制動流体圧制御部7は、例えばアンチスキッド制御やトラクション制御に用いられる制動流体圧制御部を利用したものである。制動流体圧制御部7は、単独で各ホイールシリンダ6FL〜6RRの制動流体圧を制御することも可能であるが、後述する制駆動力コントロールユニット8から制動流体圧指令値が入力されたときには、その制動流体圧指令値に応じて制動流体圧を制御するようにもなっている。
例えば、制動流体圧制御部7は、液圧供給系にアクチュエータを含んで構成されている。アクチュエータとしては、各ホイールシリンダ液圧を任意の制動液圧に制御可能な比例ソレノイド弁が挙げられる。
また、この車両には、駆動トルクコントロールユニット12が設けられている。駆動トルクコントロールユニット12は、エンジン9の運転状態、自動変速機10の選択変速比及びスロットルバルブ11のスロットル開度を制御することにより、駆動輪である後輪5RL,5RRへの駆動トルクを制御する。駆動トルクコントロールユニット12は、燃料噴射量や点火時期を制御したり、同時にスロットル開度を制御したりすることで、エンジン9の運転状態を制御する。駆動トルクコントロールユニット12は、制御に使用した駆動トルクTwの値を制駆動力コントロールユニット8に出力する。
なお、駆動トルクコントロールユニット12は、単独で後輪5RL,5RRの駆動トルクを制御することも可能であるが、制駆動力コントロールユニット8から駆動トルク指令値が入力されたときには、その駆動トルク指令値に応じて駆動輪トルクを制御するようにもなっている。
また、この車両には、画像処理機能付きの撮像部13が設けられている。撮像部13は、車両の車線逸脱傾向検出用として、走行車線内の車両の位置を検出するために備えられている。例えば、撮像部13は、CCD(ChargeCoupled Device)カメラからなる単眼カメラで撮像するように構成されている。撮像部13は車両前部に設置されている。
撮像部13は、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、その検出したレーンマーカに基づいて走行車線を検出している。さらに、撮像部13は、その検出した走行車線に基づいて、車両の走行車線と車両の前後方向軸とのなす角(ヨー角)φ、走行車線中央からの横変位X及び走行車線曲率β等を算出する。撮像部13は、算出したこれらヨー角φ、横変位X及び走行車線曲率β等を制駆動力コントロールユニット8に出力する。
なお、本発明においては画像処理以外の検出手段でレーンマーカを検出するものであっても良い。例えば、車両前方に取り付けられた複数の赤外線センサによりレーンマーカを検出し、その検出結果に基づいて走行車線を検出しても良い。
また、本発明は走行車線を白線に基づいて決定する構成に限定されるものではない。すなわち、走行車線を認識させるための白線(レーンマーカ)が走路上にない場合、画像処理や各種センサによって得られる道路形状や周囲環境等の情報から、車両が走行に適した走路範囲や、運転者が車両を走行させるべき走路範囲を推測し、走行車線として決定しても良い。例えば、走路上に白線がなく、道路の両側ががけになっている場合には、走路のアスファルト部分を走行車線として決定する。また、ガードレールや縁石等がある場合は、その情報を考慮して走行車線を決定すれば良い。
また、走行車線曲率βを後述のステアリングホイール21の操舵角δに基づいて算出しても良い。
また、この車両には、ナビゲーション装置14が設けられている。ナビゲーション装置14は、車両に発生する前後加速度Yg或いは横加速度Xg、又は車両に発生するヨーレイトφ´を検出する。ナビゲーション装置14は、検出した前後加速度Yg、横加速度Xg及びヨーレイトφ´(=dφ/dt)を、道路情報とともに、制駆動力コントロールユニット8に出力する。ここで、道路情報としては、車線数や一般道路か高速道路かを示す道路種別情報がある。
なお、専用のセンサにより各値を検出するようにしても良い。すなわち、加速度センサにより前後加速度Yg及び横加速度Xgを検出し、ヨーレイトセンサによりヨーレイトφ´を検出するようにしても良い。
また、この車両には、レーザ光を前方に掃射して先行障害物からの反射光を受光することで、自車両と前方障害物との間の距離等を計測するためのレーダ16が設けられている。
そして、レーダ16は、前方障害物の位置の情報を制駆動力コントロールユニット8に出力する。レーダ16による検出結果は、追従走行制御(クルーズコントロール)や追突速度低減ブレーキ装置等における処理のために使用される。
また、この車両には、マスタシリンダ3の出力圧、すなわちマスタシリンダ液圧Pmf,Pmrを検出するマスタシリンダ圧センサ17、アクセルペダルの踏込み量、すなわちアクセル開度θtを検出するアクセル開度センサ18、ステアリングホイール21の操舵角(ステアリング舵角)δを検出する操舵角センサ19、方向指示器による方向指示操作を検出する方向指示スイッチ20、及び各車輪5FL〜5RRの回転速度、所謂車輪速度Vwi(i=fl,fr,rl,rr)を検出する車輪速度センサ22FL〜22RRが設けられている。そして、これらセンサ等が検出した検出信号は制駆動力コントロールユニット8に出力される。
なお、検出された車両の走行状態データに左右の方向性がある場合には、いずれも右方向を正方向とする。すなわち、ヨーレイトφ´、横加速度Xg及びヨー角φは、右旋回時に正値となり、横変位Xは、走行車線中央から右方にずれているときに正値となる。また、前後加速度Ygは、加速時に正値となり、減速時に負値となる。
次に、制駆動力コントロールユニット8で行う演算処理を説明する。
図2は、制駆動力コントロールユニット8で行う演算処理手順を示す。この演算処理は、例えば10msec.毎の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、図2に示す処理内には通信処理を設けていないが、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。
図2に示すように、処理を開始すると、先ずステップS1において、前記各センサやコントローラ、コントロールユニットから各種データを読み込む。具体的には、路面μ検出装置23が得た路面μ、ナビゲーション装置14が得た前後加速度Yg、横加速度Xg、ヨーレイトφ´及び道路情報、各センサが検出した、各車輪速度Vwi、操舵角δ、アクセル開度θt、マスタシリンダ液圧Pmf,Pmr及び方向スイッチ信号、並びに駆動トルクコントロールユニット12からの駆動トルクTw、撮像部13からヨー角φ、横変位X(X0)及び走行車線曲率βを読み込む。
続いてステップS2において、車速Vを算出する。具体的には、前記ステップS1で読み込んだ車輪速度Vwiに基づいて、下記(1)式により車速Vを算出する。
前輪駆動の場合
V=(Vwrl+Vwrr)/2
後輪駆動の場合
V=(Vwfl+Vwfr)/2
・・・(1)
ここで、Vwfl,Vwfrは左右前輪それぞれの車輪速度であり、Vwrl,Vwrrは左右後輪それぞれの車輪速度である。すなわち、この(1)式では、従動輪の車輪速の平均値として車速Vを算出している。なお、本実施形態では、後輪駆動の車両であるので、後者の式、すなわち前輪の車輪速度により車速Vを算出する。
また、このように算出した車速Vは好ましくは通常走行時に用いる。例えば、ABS(Anti-lock Brake System)制御等が作動している場合には、そのABS制御内で推定している推定車体速度を前記車速Vとして用いるようにする。また、ナビゲーション装置14でナビゲーション情報に利用している値を車速Vとして用いても良い。
続いてステップS3において、車両の逸脱角度φtとして、前記ステップS1で得たヨー角φ及び走行車線曲率βを用いて、下記(2)式により、走行車線に対する車両のヨー角φtを算出する。
φt=φ+β ・・・(2)
続いてステップS4において、走行路の凹凸状態(走行路面の凹凸度合い)を示す走行路状態指標値Nを下記(3)式により算出する。
N=f(φ´,φ0´) ・・・(3)
ここで、関数fは、各処理タイミングにおけるヨーレイトφ´を標本値とし、φ0´を標本平均として、ヨーレイトφ´についての分散値を算出する関数である。すなわち、ヨーレイトφ´の変動と走行路の凹凸状態とが密接に関連することを前提として、ヨーレイトφ´についての分散値から走行路の凹凸状態を示す走行路状態指標値Nを推定している。具体的には、分散値が大きくなるほど、走行路の凹凸度合いが大きく(高く)なるとして、走行路状態指標値Nが大きくなる。
続いてステップS5において、車線逸脱傾向の判定を行う。具体的には、前記ステップS1で得たヨー角φ、走行車線曲率β及び現在の車両の横変位X0、及び前記ステップS2で得た車速Vを用いて、先ず下記(4)式により将来の推定横変位Xsを算出する(図3参照)。
Xs=Tt・V・(φ+Tt・V・β)+X0 ・・・(4)
ここで、Ttは前方注視距離算出用の車頭時間であり、この車頭時間Ttに自車速Vを乗じると前方注視点距離になる。すなわち、車頭時間Tt後の走行車線中央からの横変位推定値が将来の推定横変位Xsとなる。
この(4)式によれば、推定横変位Xsは、例えばヨー角φに着目した場合、ヨー角φが大きくなるほど、大きくなる。
そして、このような推定横変位Xsと所定の逸脱傾向判定用しきい値(横変位限界距離)Xとを比較して、車線逸脱傾向を判定する。ここで、逸脱傾向判定用しきい値Xは、一般的に車両が車線逸脱傾向にあると把握できる値であり、実験等で得る。例えば、逸脱傾向判定用しきい値Xは、走行路の境界線の位置を示す値であり、例えば下記(5)式により算出する(図3参照)。
=(L−H)/2 ・・・(5)
ここで、Lは車線幅であり、Hは車両の幅である。車線幅Lについては、撮像部13が撮像画像を処理することで得ている。また、ナビゲーション装置14から車両の位置を得たり、ナビゲーション装置14の地図データから車線幅Lを得たりしても良い。
なお、図3において、逸脱傾向判定用しきい値Xは、車両の走行車線内に設定されているが、本発明はこれに限らず、走行車線の外側に設定されていても良い。また、車両が走行車線から逸脱する前に逸脱傾向判定されるものに限らず、例えば車輪の少なくとも1つが車線から逸脱した後に逸脱傾向判定されるように、逸脱傾向判定用しきい値Xが設定されても良い。
ここで、下記(6)式が成立すれば、車線逸脱傾向がある(又は車線逸脱傾向の度合いが高い)と判定して、逸脱判断フラグFoutをONにする(Fout=ON)。
|Xs|≧X ・・・(6)
一方、下記(7)式が成立すれば、車線逸脱傾向がない(又は車線逸脱傾向の度合いが低い)と判定して、逸脱判断フラグFoutをOFFにする(Fout=OFF)。
|Xs|<X ・・・(7)
また、ここで、横変位Xに基づいて逸脱方向Doutを判定する。具体的には、車線中央から左方向に横変位している場合、その方向を逸脱方向Doutにし(Dout=left)、車線中央から右方向に横変位している場合、その方向を逸脱方向Doutにする(Dout=right)。
続いてステップS6において、運転者の車線変更の意思を判定する。具体的には、前記ステップS1で得た方向スイッチ信号及び操舵角δに基づいて、次のように運転者の車線変更の意思を判定する。
方向スイッチ信号が示す方向(ウインカ点灯側)と、前記ステップS5で得た逸脱方向Doutが示す方向とが同じである場合、運転者が意識的に車線変更していると判定し、逸脱判断フラグFoutをOFFに変更する(Fout=OFF)。すなわち、車線逸脱傾向なしとの判定結果に変更する。
また、方向スイッチ信号が示す方向(ウインカ点灯側)と、前記ステップS5で得た逸脱方向Doutが示す方向とが異なる場合、逸脱判断フラグFoutを維持し、逸脱判断フラグFoutをONのままにする(Fout=ON)。すなわち、車線逸脱傾向ありとの判定結果を維持する。
また、方向指示スイッチ20が操作されていない場合には、操舵角δに基づいて運転者の車線変更の意思を判定する。すなわち、運転者が逸脱方向に操舵している場合において、その操舵角δとその操舵角の変化量(単位時間当たりの変化量)Δδとの両方が設定値以上のときには、運転者が意識的に車線変更していると判定し、逸脱判断フラグFoutをOFFに変更する(Fout=OFF)。
なお、操舵トルクに基づいて運転者の意思を判定しても良い。
このように、逸脱判断フラグFoutがONである場合において運転者が意識的に車線変更していないときには、逸脱判断フラグFoutをONに維持している。
続いてステップS7において、前記逸脱判断フラグFoutがONの場合、車線逸脱回避のための警報として、音出力又は表示出力をする。
なお、後述するように、逸脱判断フラグFoutがONの場合、車線逸脱防止制御として車両へのヨーモーメント付与を開始するから、この車両へのヨーモーメント付与と同時に当該警報出力がされる。しかし、警報の出力タイミングは、これに限定されるものではなく、例えば、前記ヨーモーメント付与の開始タイミングよりも早くしても良い。
続いてステップS8において、車線逸脱防止制御として車両を減速させる減速制御(以下、車線逸脱防止用減速制御という。)を行うか否かを判定する。具体的には、前記ステップS5で算出した推定横変位Xsから横変位限界距離Xを減じて得た減算値(|Xs|−X)が減速制御判定用しきい値Xβ以上か否かを判定する。
ここで、減速制御判定用しきい値Xβは、走行車線曲率βに応じて設定される値であり、その関係は、例えば図4に示すようになる。図4に示すように、走行車線曲率βが小さいときには、減速制御判定用しきい値Xβはある一定の大きい値となり、走行車線曲率βがある値より大きくなると、走行車線曲率βの増加に対して、減速制御判定用しきい値Xβが減少し、走行車線曲率βがさらに大きくなると、減速制御判定用しきい値Xβはある一定の小さい値となる。
そして、前記減算値(|Xs|−X)が減速制御判定用しきい値Xβ以上の場合(|Xs|−X≧Xβ)、減速制御を行うと決定するとともに、減速制御作動判断フラグFgsをONにして、前記減算値(|Xs|−X)が減速制御判定用しきい値Xβ未満の場合(|Xs|−X<Xβ)、減速制御を行わない決定をするとともに、減速制御作動判断フラグFgsをOFFにする。
なお、前記ステップS5で設定する逸脱判断フラグFoutとの関係では、前記ステップS5において推定横変位Xsが逸脱傾向判定用しきい値X以上の場合(|Xs|≧X)、逸脱判断フラグFoutをONに設定することと、前記減算値(|Xs|−X)が減速制御判定用しきい値Xβ以上の場合、減速制御作動判断フラグFgsをONに設定することとの関係上、逸脱判断フラグFoutがONに設定されるとしても、その設定は、減速制御作動判断フラグFgsがONに設定された後になる。すなわち、後述する逸脱判断フラグFoutがONになった場合に実施する車両へのヨーモーメント付与との関係では、車両の減速制御を実施した後、ヨーモーメントを付与するようになる。
続いてステップS9において、車線逸脱防止制御として車両に付与する基準ヨーモーメント(基準目標ヨーモーメント)Mを算出する。
具体的には、前記ステップS3で得た推定横変位Xsと横変位限界距離Xとを用いて、下記(8)式により基準ヨーモーメントMを算出する。
=K1・K2・(|Xs|−X) ・・・(8)
ここで、K1は車両諸元から決まる比例ゲインであり、K2は車速Vに応じて変動するゲインである。図5はそのゲインK2の例を示す。図5に示すように、低速域では、ゲインK2は、ある一定の大きい値となり、車速Vがある値よりも大きくなると、車速Vの増加に対してゲインK2は減少し、その後ある車速Vに達するとゲインK2はある一定の小さい値となる。
この(8)式によれば、推定横変位Xsと横変位限界距離Xとの差分が大きくなるほど、基準ヨーモーメントMは大きくなる。
続いてステップS10において、前記ステップS3で算出した逸脱角度φtを用いて、下記(9)式により、後述のステップS11で初期制御時間Tcを算出するためのゲインgtを算出する。
gt=f(φt) ・・・(9)
ここで、関数fは、逸脱角度φtに基づいてゲインgtを得る関数であり、例えば、図6に示すような特性を有する。図6に示すように、関数fは、逸脱角度φtが小さいとき、ゲインgtをある一定の小さい値にし(gt=1)、逸脱角度φtがある値よりも大きくなると、逸脱角度φtとともにゲインgtを増加させ、その後、逸脱角度φtがある値に達すると、それ以降ゲインgtをある一定の大きい値にする。
続いてステップS11において、前記ステップS10で算出したゲインgtを用いて、下記(10)式により初期制御時間Tcを算出する。
Tc=gt・T0 ・・・(10)
ここで、T0は、初期制御時間Tcの初期値である。
この(10)式及び前記(9)式との関係によれば、逸脱角度φtが大きくなるほど、初期制御時間Tcが長くなる。
続いてステップS12において、車線逸脱防止制御として車両に付与する最小の目標ヨーモーメント(以下、最小目標ヨーモーメントという。)を設定する。具体的には、下記(11)式及び(12)式に示すように、初期制御時間Tcに応じて、最小目標ヨーモーメントMminを設定する。
Ti<Tcの場合
min=Mmin1 ・・・(11)
Ti≧Tcの場合
min=Mmin2 ・・・(12)
ここで、Tiは、車線逸脱防止制御の開始(逸脱判断フラグFoutがONに設定されて)からの経過時間である。また、Mmin1及びMmin2はそれぞれ、第1最小目標ヨーモーメント及び第2最小目標ヨーモーメントであり、車両に付与されることにより運転者の覚醒度を高めることができる程度の値である。また、第1最小目標ヨーモーメントMmin1は、第2最小目標ヨーモーメントMmin2よりも大きい(Mmin1>Mmin2)。例えば、最小目標ヨーモーメントMmin1,Mmin2及び初期制御時間Tcは実験値又は経験値等として得られる。
続いてステップS13において、走行路状態指標値Nに基づいて、下記(13)式に示すように、後述のステップS14で用いるゲインgrを算出する。
gr=f(N) ・・・(13)
ここで、関数fは、走行路状態指標値Nに基づいてゲインgrを得る関数であり、例えば、走行路状態指標値Nが大きくなるほど、ゲインgrを大きくする関数である。すなわち、前記(3)式との関係から、走行路の凹凸度合いが大きくほど、ゲインgrが大きくなる。
続いてステップS14において、前記ステップS9で算出した基準ヨーモーメントMと前記ステップS12で設定した最小目標ヨーモーメントMminとを比較し、すなわち、最小目標ヨーモーメントMminをしきい値として、基準ヨーモーメントMの大きさを判定し、その比較結果(判定結果)に応じて、下記(14)式及び(15)式に示すように、補正ヨーモーメントMを算出する。
≧Mminの場合
=M ・・・(14)
<Mminの場合
=gr・Mmin ・・・(15)
ここで、(14)式中のgrは、前記ステップS13((13)式)で設定した最小目標ヨーモーメントMminの補正用のゲインである。この(14)式及び(15)式により、少なくとも最小目標ヨーモーメントMminよりも大きい値(M(≧Mmin)又はgr・Mmin)に補正ヨーモーメントMを設定している。
また、(15)式と前記(13)式との関係では、基準ヨーモーメントMが最小目標ヨーモーメントMmin未満となる場合には、走行路状態指標値Nが大きくなるほど、補正ヨーモーメントM(>M)は大きくなる。
続いてステップS15において、最終的な目標ヨーモーメントMsを算出する。具体的には、前記ステップS14で算出した補正ヨーモーメントMと、前回の処理(1ステップ前の処理)において算出した当該最終的な目標ヨーモーメントMs(−1)とを用いて、下記(16)式により、今回の処理における最終的な目標ヨーモーメントMs(0)を算出する。
Ms(0)=f(M,Ms(−1)) ・・・(16)
ここで、関数fは、今回の処理で算出した値である補正ヨーモーメントMと、前回の処理において算出した目標ヨーモーメントMs(−1)とを連続的(線形性を持たせて又は滑らか)に繋げるための関数である。
なお、逸脱判断フラグFoutがONの場合に前述のような目標ヨーモーメントMs(0)の演算が実行され、逸脱判断フラグFoutがOFFの場合に目標ヨーモーメントMs(0)は0に設定される。
続いてステップS16において、車線逸脱防止用減速制御における減速度を算出する。すなわち、車両を減速させる目的として左右両輪に与える制動力を算出する。ここでは、そのような制動力を左右両輪に与える目標制動液圧Pgf,Pgrとして算出する。前輪用の目標制動液圧Pgfについては、前記ステップS4で算出した推定横変位Xs及び横変位限界距離X、並びに前記ステップS8で得た減速制御判定用しきい値Xβを用いて、下記(14)式により算出する。
Pgf=Kgv・Kgx・(|Xs|−X−Xβ) ・・・(17)
ここで、Kgvは車速Vに応じて設定される換算係数であり、Kgxは車両諸元により定まる換算係数である。図7は換算係数Kgvの例を示す。図7に示すように、低速域では、換算係数Kgvは、ある一定の小さい値となり、車速Vがある値よりも大きくなると、車速Vとともに換算係数Kgvが増加し、その後ある車速Vに達すると換算係数Kgvはある一定の大きい値となる。
さらに、以上のように算出した前輪用の目標制動液圧Pgfに基づいて、前後配分を考慮した後輪用の目標制動液圧Pgrを算出する。
このようにステップS16において、逸脱回避用の減速度(具体的には目標制動液圧Pgf,Pgr)を得る。
続いてステップS17において、各車輪の目標制動液圧を算出する。すなわち、車線逸脱防止の制動制御の有無に基づいて最終的な制動液圧を算出する。具体的には次のように算出する。
逸脱判断フラグFoutがOFFの場合、すなわち車線逸脱傾向がないとの判定結果を得た場合、下記(18)式及び(19)式に示すように、各車輪の目標制動液圧Psi(i=fl,fr,rl,rr)を制動液圧Pmf,Pmrにする。
Psfl=Psfr=Pmf ・・・(18)
Psrl=Psrr=Pmr ・・・(19)
ここで、Pmfは前輪用の制動液圧である。また、Pmrは後輪用の制動液圧であり、前後配分を考慮して前輪用の制動液圧Pmfに基づいて算出した値になる。例えば、運転者がブレーキ操作をしていれば、制動液圧Pmf,Pmrはそのブレーキ操作の操作量に応じた値になる。
一方、逸脱判断フラグFoutがONの場合、すなわち車線逸脱傾向があるとの判定結果を得た場合、先ず目標ヨーモーメントMs(今回の処理における目標ヨーモーメントMs(0))に基づいて、前輪目標制動液圧差ΔPsf及び後輪目標制動液圧差ΔPsrを算出する。具体的には、下記(20)式〜(23)式により目標制動液圧差ΔPsf,ΔPsrを算出する。
|Ms|<Ms1の場合
ΔPsf=0 ・・・(20)
ΔPsr=Kbr・Ms/LTR ・・・(21)
|Ms|≧Ms1の場合
ΔPsf=Kbf・(Ms/|Ms|)・(|Ms|−Ms1)/LTR ・・・(22)
ΔPsr=Kbr・(Ms/|Ms|)・Ms1/LTR ・・・(23)
ここで、Ms1は設定用しきい値を示す。なお、トレッドLTRは、便宜上前後で同じ値にする。また、Kbf,Kbrは、制動力を制動液圧に換算する場合の前輪及び後輪についての換算係数であり、ブレーキ諸元により定まる。
このように、目標ヨーモーメントMsの大きさに応じて車輪に発生させる制動力を配分している。そして、目標ヨーモーメントMsが設定用しきい値Ms1未満のときには、前輪目標制動液圧差ΔPsfを0として、後輪目標制動液圧差ΔPsrに所定値を与えて、左右後輪で制動力差を発生させ、また、目標ヨーモーメントMsが設定用しきい値Ms1以上のときには、各目標制動液圧差ΔPsr,ΔPsrに所定値を与え、前後左右輪で制動力差を発生させる。
そして、以上のように算出した目標制動液圧差ΔPsf,ΔPsr及び減速用の目標制動液圧Pgf,Pgrを用いて最終的な各車輪の目標制動液圧Psi(i=fl,fr,rl,rr)を算出する。具体的には、前記ステップS8で設定している減速制御作動判断フラグFgsをも参照して、最終的な各車輪の目標制動液圧Psi(i=fl,fr,rl,rr)を算出する。
すなわち、逸脱判断フラグFoutがONの場合、すなわち車線逸脱傾向があるとの判定結果を得ているが、減速制御作動判断フラグFgsがOFFの場合、すなわち車両へのヨーモーメント付与だけを行う場合、下記(24)式により各車輪の目標制動液圧Psi(i=fl,fr,rl,rr)を算出する。
Psfl=Pmf
Psfr=Pmf+ΔPsf
Psrl=Pmr
Psrr=Pmr+ΔPsr
・・・(24)
また、逸脱判断フラグFoutがONであり、かつ減速制御作動判断フラグFgsがONの場合、すなわち車両にヨーモーメントを付与しつつも、車両を減速させる場合、下記(25)式により各車輪の目標制動液圧Psi(i=fl,fr,rl,rr)を算出する。
Psfl=Pmf+Pgf/2
Psfr=Pmf+ΔPsf+Pgf/2
Psrl=Pmr+Pgr/2
Psrr=Pmr+ΔPsr+Pgr/2
・・・(25)
また、この(24)式及び(25)式が示すように、運転者によるブレーキ操作、すなわち制動液圧Pmf,Pmrを考慮して各車輪の目標制動液圧Psi(i=fl,fr,rl,rr)を算出している。そして、制駆動力コントロールユニット8は、このようにして算出した各車輪の目標制動液圧Psi(i=fl,fr,rl,rr)を制動流体圧指令値として、制動流体圧制御部7に出力する。
なお、前記(20)式〜(25)式に示した各車輪の目標制動液圧等は、逸脱方向Doutがleftの場合(Dout=left)、すなわち左側車線に対して車線逸脱傾向がある場合のものであるが、逸脱方向Doutがrightの場合(Dout=right)、すなわち右側車線に対して車線逸脱傾向がある場合の前記(20)式〜(25)式に対応する式の説明については省略する。なお、逸脱方向Doutがrightの場合の、前記(24)式に対応する各車輪の目標制動液圧Psi(i=fl,fr,rl,rr)は、下記(26)式により算出される。
Psfl=Pmf+ΔPsf
Psfr=Pmf
Psrl=Pmr+ΔPsr
Psrr=Pmr
・・・(26)
(動作)
動作は次のようになる。
車両走行中、各種データを読み込むとともに(前記ステップS1)、車速Vを算出する(前記ステップS2)。そして、将来の推定横変位(逸脱推定値)Xsに基づいて車線逸脱傾向の判定(逸脱判断フラグFoutの設定)を行うとともに(前記ステップS5)、その車線逸脱傾向の判定結果(逸脱判断フラグFout)を、運転者の車線変更の意思に基づいて修正する(前記ステップS6)。そして、車線逸脱傾向の判定結果に基づいて、警報出力を行う(前記ステップS7)。
また、推定横変位Xsから逸脱傾向判定用しきい値Xを減じて得た減算値(|Xs|−X)と減速制御判定用しきい値Xβとの比較結果に基づいて、減速制御作動判断フラグFgsを設定するとともに(前記ステップS8)、車線逸脱防止制御として車両に減速させるための減速度(目標制動液圧Pgf)とを算出する(前記ステップS16)。
また、車両の逸脱角度φtを算出し(前記ステップS3)、算出した逸脱角度φtに基づいてゲインgtを算出し(前記ステップS10)、算出したゲインgtに基づいて初期制御時間Tcを算出し(前記ステップS11)、算出した初期制御時間Tcに応じて最小目標ヨーモーメントMminを設定する(前記ステップS12)。さらに、走行路の凹凸状態を示す走行路状態指標値Nを算出し(前記ステップS4)、算出した走行路状態指標値Nに基づいてゲインgrを算出する(前記ステップS13)。さらにまた、基準ヨーモーメント(基準目標ヨーモーメント)Mを算出する(前記ステップS9)。そして、最小目標ヨーモーメントMminと基準ヨーモーメントMとの比較結果に応じて、補正ヨーモーメントMを算出し(前記ステップS14)、算出した補正ヨーモーメントMと、前回の処理(1ステップ前の処理)において算出した目標ヨーモーメントMs(−1)とを用いて、今回の処理における目標ヨーモーメントMs(0)を算出する(前記ステップS15)。
そして、逸脱判断フラグFout及び減速制御作動判断フラグFgsの状態に基づいて、目標ヨーモーメントMs(目標ヨーモーメントMs(0))及び減速度(目標制動液圧Pgf)に基づく各車輪の目標制動液圧Psi(i=fl,fr,rl,rr)の算出を行い、算出した各車輪の目標制動液圧Psi(i=fl,fr,rl,rr)を制動流体圧制御部7に出力する(前記ステップS16)。これにより、車両の車線逸脱傾向に応じて車両にヨーモーメントが付与され、場合により、車両は減速される。
(作用及び効果)
作用及び効果は次のようになる。
前述のように、推定横変位Xsと横変位限界距離Xとに基づいて算出される基準ヨーモーメントMと、初期制御時間Tcに応じて第1最小目標ヨーモーメントMmin1及び第2最小目標ヨーモーメントMmin2の何れかに設定される最小目標ヨーモーメントMminとを比較して、少なくとも最小目標ヨーモーメントMminよりも大きい値(Ms(≧Mmin)又はgr・Mmin)に補正ヨーモーメントMを設定している(前記ステップS14)。すなわち、最小目標ヨーモーメントMminよりも基準ヨーモーメントMの方が大きければ、該基準ヨーモーメントMで補正ヨーモーメントMを設定している。
これにより、少なくとも最小目標ヨーモーメントMminよりも大きい値となる補正ヨーモーメントM(より具体的には目標ヨーモーメントMs(0))となるように、車両にヨーモーメントが付与される。ここで、車両に付与するヨーモーメントが大きくなると、早期に車線逸脱の回避が完了する、すなわち車線逸脱防止制御が完了する。このようなことから、ヨーモーメントの付与時間を短縮しつつ、所定の大きさに維持されたヨーモーメントを車両に付与していることになる。
このように所定の大きさのヨーモーメントを車両に付与することで、車線逸脱を防止しつつも、ヨーモーメントの付与により変化する車両挙動を介して運転者に自車両が車線逸脱する可能性が高いことを知らせることができる。
例えば、車線逸脱傾向の度合い(推定横変位Xs)が小さく、本来であれば、車両に付与されるヨーモーメントが小さくなるところを、所定の大きさのヨーモーメントを車両に付与することで、運転者に自車両が車線逸脱する可能性が高いことを知らせることができる。
その一方で、最小目標ヨーモーメントMminよりも、推定横変位Xsと横変位限界距離Xとに基づいて算出される基準ヨーモーメントMの方が大きい場合には、補正ヨーモーメントMに基準ヨーモーメントMを設定しているので、運転者に自車両が車線逸脱する可能性が高くなっていることを報知することを可能にしつつ、確実に車線逸脱を防止できるヨーモーメントを確保している。
また、前述のように、基準ヨーモーメントMが最小目標ヨーモーメントMmin未満となる場合、最小目標ヨーモーメントMminとゲインgrとの乗算値として補正ヨーモーメントMを算出している(前記(15)式)。よって、走行路の凹凸度合いが大きくほど、ゲインgrが大きくなるので、補正ヨーモーメントMも大きくなる。走行路の凹凸度合いが大きくなると、ヨーモーメントの付与により変化する車両挙動を運転者が感じにくくなる、すなわち自車両が車線逸脱する可能性が高いことを運転者は認識しにくくなるが、走行路の凹凸度合いが大きくなるほど、補正ヨーモーメントM(より具体的には目標ヨーモーメントMs(0))を大きくしているので、走行路の凹凸度合いが大きい場合でも、運転者は、ヨーモーメントの付与により変化する車両挙動を介して自車両が車線逸脱する可能性が高いことを認識できるようになる。
なお、最小目標ヨーモーメントMminとゲインgrとの乗算値として補正ヨーモーメントMを得ることは、ゲインgr、すなわち、走行路の凹凸度合いに応じて、基準ヨーモーメントMに対するしきい値相当の最小目標ヨーモーメントMminを大きくして、補正ヨーモーメントMを得ることに相当する。
また、前述のように、初期制御時間Tcに応じて、最小目標ヨーモーメントMminを設定している(前記ステップS12)。具体的には、初期制御時間Tc内(Ti<Tc)では、最小目標ヨーモーメントMminに第1最小目標ヨーモーメントMmin1を設定し、初期制御時間Tc経過後(Ti≧Tc)では、最小目標ヨーモーメントMminに、第1最小目標ヨーモーメントMmin1よりも小さい第2最小目標ヨーモーメントMmin1を設定している。これにより、初期制御時間Tc内(Ti<Tc)では、少なくとも第1最小目標ヨーモーメントMmin1よりも大きい値(Ms(≧Mmin1)又はgr・Mmin1)に補正ヨーモーメントMが設定され、初期制御時間Tc経過後(Ti≧Tc)では、少なくとも第2最小目標ヨーモーメントMmin2よりも大きい値(Ms(≧Mmin2)又はgr・Mmin2)に補正ヨーモーメントMが設定される(前記ステップS14)。
図8は、補正ヨーモーメントMの設定例を示す。
例えば、車線逸脱防止制御の作動期間中、基準ヨーモーメントMが常に最小目標ヨーモーメントMmin未満であった場合(前記(15)式を用いる場合)、図8に示すように、初期制御時間Tc内(Ti<Tc)では、補正ヨーモーメントMに第1最小目標ヨーモーメントMmin1(より具体的にはgr・Mmin1)が設定され、初期制御時間Tc経過後(Ti≧Tc)から車線逸脱防止制御が終了する時まで、補正ヨーモーメントMに第2最小目標ヨーモーメントMmin2(より具体的にはgr・Mmin1)が設定される。これにより、車両に付与されるヨーモーメントは2段階で変化するようになり、運転者は、このようなヨーモーメントの付与により変化する車両挙動を介して自車両が車線逸脱する可能性が高いことを認識できるようになる。
なお、本発明は、図8のような2段階に限らず、3段階以上の多段階であっても良く、また、第1最小目標ヨーモーメントMmin1と初期制御時間Tcのみ設定された1段階の設定であっても良い。
また、図8に示すように、本発明を適用した車線逸脱防止制御の制御期間(作動期間)は、従来の車線逸脱防止制御の制御期間よりも短くなる。
また、前述のように、逸脱角度φtが大きくなるほど、初期制御時間Tcを長く設定している(前記ステップS10、ステップS11)。これにより、逸脱角度φtが大きくなるほど、補正ヨーモーメントMが少なくとも第1最小目標ヨーモーメントMmin1よりも大きい値に設定される期間を長くすることで、大きい値のヨーモーメントを車両に付与する期間を長くし、運転者に自車両が車線逸脱する可能性が高いことを確実に知らせることができる。
また、前述のように、今回の処理で算出した値である補正ヨーモーメントMと、前回の処理において算出した目標ヨーモーメントMs(−1)とが連続的(線形性を持たせて又は滑らか)に繋がるように、今回の処理における最終的な目標ヨーモーメントMs(0)を算出している(前記ステップS15)。これにより、図9に実線で示すように、目標ヨーモーメントMs(0)は、滑らかに変化するようになる。
なお、前記実施形態を次のような構成により実現することもできる。
すなわち、前記実施形態では、走行路の凹凸度合いに応じて最小目標ヨーモーメントMminを変化させている。これに対して、運転者の覚醒度に応じて最小目標ヨーモーメントMminを変化させることもできる。具体的には、運転者の覚醒度が低くなるほど、最小目標ヨーモーメントMminを大きくする。すなわち、運転者の覚醒度が低くなるほど、補正ヨーモーメントMが大きくなるようにする。これにより、運転者の覚醒度が低くなるほど、車両に付与されるヨーモーメントが大きくなるので、運転者の覚醒度が低い状態の運転者にも、自車両が車線逸脱する可能性が高いことを気づかせることができる。
なお、車両は、図1に示すように、覚醒度検出部31を備え、覚醒度検出部31が、ステアリングホイールの操舵トルクの変化やカメラで撮像した運転者の状態(例えば目の瞬き回数、頭の上下動の程度)に基づいて、運転者の覚醒度を検出(推定)する。
なお、前記実施形態の説明において、制駆動力コントロールユニット8のステップS5(及びステップS6)の処理は、走行車線に対する車両の逸脱傾向を判定する車線逸脱傾向判定手段を実現しており、制駆動力コントロールユニット8のステップS9の処理は、前記車線逸脱傾向判定手段が判定した逸脱傾向の度合いに基づいて、車両に付与するヨーモーメントを算出するヨーモーメント算出手段を実現しており、制駆動力コントロールユニット8のステップS17の処理は、前記車線逸脱傾向判定手段が逸脱傾向の度合いが高いと判定した場合、前記ヨーモーメント算出手段が算出したヨーモーメントを車両に付与し、走行車線に対する車両の逸脱を防止する制御手段を実現しており、制駆動力コントロールユニット8のステップS12〜ステップS14の処理は、前記ヨーモーメント算出手段が算出したヨーモーメントが所定値よりも小さい場合、該ヨーモーメントを増加補正するとともに、前記制御手段による車両へのヨーモーメントの付与時間を短縮する補正をする補正手段を実現している。
本発明の実施形態の車両を示す概略構成図である。 車両の車線逸脱防止装置のコントロールユニットの処理内容を示すフローチャートである。 推定横変位Xsや逸脱傾向判定用しきい値Xの説明に使用した図である。 走行車線曲率βと減速制御判定用しきい値Xβとの関係を示す特性図である。 車速VとゲインK2との関係を示す特性図である。 逸脱角度φtとゲインgtとの関係を示す特性図である。 車速Vと換算係数Kgvとの関係を示す特性図である。 補正ヨーモーメントMの経時変化を示す特性図である。 目標ヨーモーメントMs(0)の経時変化を示す特性図である。
符号の説明
6FL〜6RR ホイールシリンダ、7 制動流体圧制御部、8 制駆動力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 撮像部、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、22FL〜22RR 車輪速度センサ

Claims (5)

  1. 走行車線に対する車両の逸脱傾向を判定する車線逸脱傾向判定手段と、
    前記車線逸脱傾向判定手段が判定した逸脱傾向の度合いに基づいて、車両に付与するヨーモーメントを算出するヨーモーメント算出手段と、
    前記車線逸脱傾向判定手段が逸脱傾向の度合いが高いと判定した場合、前記ヨーモーメント算出手段が算出したヨーモーメントを車両に付与し、走行車線に対する車両の逸脱を防止する制御手段と、
    前記ヨーモーメント算出手段が算出したヨーモーメントが所定値よりも小さい場合、該ヨーモーメントを増加補正するとともに、前記制御手段による車両へのヨーモーメントの付与時間を短縮する補正をする補正手段と、
    を備えることを特徴とする車線逸脱防止装置。
  2. 前記補正手段は、前記所定値を、前記制御手段による車両へのヨーモーメントの付与経過時間に応じて、第1の所定値と、前記第1の所定値よりも小さい第2の所定値とで切り替えており、前記ヨーモーメントの付与開始から所定期間内では、前記ヨーモーメントが第1の所定値よりも小さい場合、該ヨーモーメントを増加補正し、前記所定期間経過後では、前記ヨーモーメントが前記第2の所定値よりも小さい場合、該ヨーモーメントを増加補正することを特徴とする請求項1に記載の車線逸脱防止装置。
  3. 前記逸脱傾向の度合いが高くなるほど、前記所定期間を長く設定することを特徴とする請求項2に記載の車線逸脱防止装置。
  4. 車両の走行路の凹凸状態を検出する路面凹凸状態検出手段をさらに備え、前記補正手段は、前記路面凹凸状態検出手段が検出した凹凸度合いが高くなるほど、大きくした前記所定値を用いて、前記補正をすることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の車線逸脱防止装置。
  5. 運転者の覚醒度を検出する覚醒度検出手段をさらに備え、前記補正手段は、前記覚醒度検出手段が検出した運転者の覚醒度の度合いが低くなるほど、大きくした前記所定値を用いて、前記補正をすることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の車線逸脱防止装置。
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