JP2008024041A - 車線逸脱防止装置 - Google Patents
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Abstract
【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。
(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。
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、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。
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、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。
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。
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。
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)
N=f1(φ´,φ0´) ・・・(3)
ここで、関数f1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。
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。
XL=(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。
|Xs|≧XL ・・・(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|<XL ・・・(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)。
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)。
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。
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XLを減じて得た減算値(|Xs|−XL)が減速制御判定用しきい値Xβ以上か否かを判定する。
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XLとを用いて、下記(8)式により基準ヨーモーメントM1を算出する。
M1=K1・K2・(|Xs|−XL) ・・・(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。
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=f2(φt) ・・・(9)
ここで、関数f2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f2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。
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。
Ti<Tcの場合
Mmin=Mmin1 ・・・(11)
Ti≧Tcの場合
Mmin=Mmin2 ・・・(12)
gr=f3(N) ・・・(13)
ここで、関数f3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。
M1≧Mminの場合
M2=M1 ・・・(14)
M1<Mminの場合
M2=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(M1(≧Mmin)又はgr・Mmin)に補正ヨーモーメントM2を設定している。
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M2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)=f4(M2,Ms(−1)) ・・・(16)
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。
Pgf=Kgv・Kgx・(|Xs|−XL−Xβ) ・・・(17)
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。
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。
|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。
Psfl=Pmf
Psfr=Pmf+ΔPsf
Psrl=Pmr
Psrr=Pmr+ΔPsr
・・・(24)
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。
Psfl=Pmf+ΔPsf
Psfr=Pmf
Psrl=Pmr+ΔPsr
Psrr=Pmr
・・・(26)
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)。
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XLとに基づいて算出される基準ヨーモーメントM1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(Ms1(≧Mmin)又はgr・Mmin)に補正ヨーモーメントM2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M1の方が大きければ、該基準ヨーモーメントM1で補正ヨーモーメントM2を設定している。
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。
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M2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M1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M2を得ることに相当する。
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M1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M2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M2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。
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M2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。
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M2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。
Claims (5)
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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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