JP2009006880A - 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、走行車線に対して車両の逸脱傾向が高くなったと判定した場合、走行車線に対して車両が逸脱するのを防止する車線逸脱防止制御を行うものであり(ステップS5、ステップS10)、車両が走行車線に対し、該走行車線の外側方向になすヨー角を取得し(ステップS3)、その取得したヨー角が、所定のしきい値以上になった場合、車線逸脱防止制御を制限する(ステップS7)。そして、所定のしきい値を、車速及び走行車線の車線幅のうちの少なくとも一方に応じて補正する(ステップS6)。
【選択図】図2
Description
本発明の課題は、運転者に違和感を与えないタイミングで車線逸脱防止制御を制限することである。
(第1の実施形態)
先ず第1の実施形態を説明する。
(構成)
本発明の第1の実施形態は、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になっている。
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。
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。撮像部13は、車両前方を撮像するように設置されたCCD(Charge Coupled 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(フロントカメラ)13は車両前部に設置されている。
このように、撮像部13は、走行車線をなす白線を検出して、その検出した白線に基づいて、ヨー角φfrontを算出している。撮像部13は、算出したこれらヨー角φfront、横変位Xfront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。
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、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´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。
なお、専用のセンサにより各値を検出しても良い。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´を検出しても良い。
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、ヨー角φfrontを算出する。具体的には、撮像部13が検出した遠方に延びる白線に対する車両のヨー角φfrontを算出する。
φfront=tan-1(V/dX´(=dY/dX)) ・・・(2)
ここで、dXは、横変位Xの単位時間当たりの変化量であり、dYは、単位時間当たりの進行方向の変化量であり、dX´は、前記変化量dXの微分値である。
Xs=Tt・V・(φfront+Tt・V・β)+Xfront ・・・(3)
ここで、Ttは前方注視距離算出用の車頭時間である。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になる。この(3)式によれば、ヨー角φfrontが大きくなるほど、推定横変位Xsが大きくなる。
逸脱傾向判定用しきい値XL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、経験値、実験値等として得る。例えば、逸脱傾向判定用しきい値XLは、走行車線の境界線の位置を示す値であり、下記(4)式により算出される。
XL=(L−H)/2 ・・・(4)
ここで、推定横変位(絶対値)Xsが逸脱傾向判定用しきい値XL以上の場合(|Xs|≧XL)、車線逸脱傾向ありと判定して、逸脱判断フラグFoutをONに設定し、推定横変位Xsが逸脱傾向判定用しきい値XL未満の場合(|Xs|<XL)、車線逸脱傾向なしと判定して、逸脱判断フラグFoutをOFFに設定する。
また、逸脱判断フラグFoutをONに設定可能とする条件としては、逸脱判断フラグFoutをOFFに設定した後に車両が逸脱状態でない状態((|Xs|<XL)又は(|Xfront|<XL))となった場合とする。また、逸脱判断フラグFoutをONに設定可能とする条件として、逸脱判断フラグFoutをOFFに設定した後、所定時間経過した後とするなどの、時間的な条件を加えることもできる。
なお、アンチスキッド制御(ABS)、トラクション制御(TCS)又はビークルダイナミックスコントロール(VDC)が作動している場合には、車線逸脱防止制御を作動させないようにするために、逸脱判断フラグFoutをOFFに設定しても良い。
続いてステップS6において、車線逸脱防止制御における車両へのヨーモーメントの出力(付与)の終了タイミング(制限タイミング)を補正する。
前記ステップS5による逸脱傾向の判定に基づけば、車両が走行車線に戻ったり、車両が運転者の意思で車線変更したりすることで、車線逸脱傾向が解消するとされており(Fout=OFF)、これにより、車線逸脱防止制御が終了、すなわち車両へのヨーモーメントの出力(付与)が終了するようになっている。
このステップS6では、以上のような車線逸脱防止制御を制限するタイミング、すなわち、第1及び第2の制御制限判定用ヨー角φlim1,φlim2を補正している。具体的には、自車速に基づいて、第1及び第2の制御制限判定用ヨー角φlim1,φlim2を補正している。
図5に示すように、同一値の自車速Vでは、第2の制御制限判定用ヨー角φlim2の方が、第1の制御制限判定用ヨー角φlim1よりも大きくなる。そして、第1及び第2の制御制限判定用ヨー角φlim1,φlim2はともに、自車速Vが大きくなるほど、小さくなる。
なお、第1及び第2の制御制限判定用ヨー角φlim1,φlim2は、実験値や経験値等により設定される。また、ヨー角φfrontは、直線、カーブ、低摩擦路面、逸脱方向(道路端向きや道路中央向き)等の環境に影響される値になるので、その環境を要因としたヒステリシスを考慮して、第1及び第2の制御制限判定用ヨー角φlim1,φlim2を設定することもできる。
ここでは、前記ステップS6で設定(補正)した第1及び第2の制御制限判定用ヨー角φlim1,φlim2とヨー角φfrontとを比較して、車線逸脱防止制御を制限するタイミングを判定する。この判定により、ヨー角φfrontが第1の制御制限判定用ヨー角φlim1に達した場合(|φfront|≧φlim1)、制御制限フラグ(又は制御終了準備フラグ)Fout1をONに設定し(Fout1=ON)、それ以外(|φfront|<φlim1)は、制御制限フラグFout1をOFFに設定する(Fout1=OFF)。そして、ヨー角φfrontがさらに大きくなり、第2の制御制限判定用ヨー角φlim2に達した場合(|φfront|≧φlim2)、逸脱判断フラグFoutをONに設定し(Fout=ON)、それ以外(|φfront|<φlim2)は、逸脱判断フラグFoutをOFFに設定する(Fout=OFF、このとき、制御制限フラグFout1は通常、ONに設定されている)。
具体的には、前記ステップS4で得た推定横変位Xsと、前記ステップS5で逸脱傾向の判定に用いた逸脱傾向判定用しきい値XLである横変位限界距離XLとに基づいて下記(5)式により目標ヨーモーメントMsを算出する。
Ms=K1・K2・(|Xs|−XL) ・・・(5)
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6はゲインK2の例を示す。図6に示すように、低速域でゲインK2は小さい値になり、車速Vがある値になると、車速Vの増加とともにゲインK2も増加し、その後ある車速Vに達するとゲインK2は、ある大きい値で一定値となる。
先ず、逸脱判断フラグFoutがONの場合、目標ヨーモーメントMsを前記(5)式により算出する。
また、制御制限フラグFout1がONの場合、すなわち、ヨー角φfrontが第1の制御制限判定用ヨー角φlim1以上の場合(具体的にはφlim2>|φfront|≧φlim1)、推定横変位Xsを固定して、前記(5)式により目標ヨーモーメントMsを算出する。具体的には、推定横変位Xsの変数となるヨー角φfrontを、ヨー角φfrontが第1の制御制限判定用ヨー角φlim1に達した時点の値に固定して(φfront=φlim1)、推定横変位Xsを算出し、その算出した推定横変位Xsを用いて前記(5)式により目標ヨーモーメントMsを算出する。
続いてステップS9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。
逸脱判断フラグFoutがOFFの場合、すなわち、目標ヨーモーメントMsが0の場合(車線逸脱防止制御を実施しない場合)、下記(6)式及び(7)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 ・・・(6)
Psrl=Psrr=Pmr ・・・(7)
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(マスタシリンダ液圧Pm)に応じた値になる。
|Ms|<Ms1の場合
ΔPsf=0 ・・・(8)
ΔPsr=Kbr・|Ms|/T ・・・(9)
|Ms|≧Ms1の場合
ΔPsf=Kbf・(|Ms|−Ms1)/T ・・・(10)
ΔPsr=Kbr・Ms1/T ・・・(11)
ここで、Ms1は設定用しきい値を示す。また、Tはトレッドを示す。なお、トレッドT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
・・・(12)
Psfl=Pmf+ΔPsf
Psfr=Pmf
Psrl=Pmr+ΔPsr
Psrr=Pmr
・・・(13)
この(12)式及び(13)式によれば、車線逸脱回避側の車輪の制動力が大きくなるように、左右輪の制動力差が発生する。
また、ここでは、(12)式及び(13)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。
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及びヨー角φfrontを算出する(前記ステップS2、ステップS3)。続いて、推定横変位(逸脱推定値)Xsを算出し(前記ステップS4)、その算出した推定横変位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、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S5)。
作用及び効果は次のようになる。
前述のように、車線逸脱防止制御中に、ヨー角φfrontが拡大し、そのヨー角φfrontが、第1及び第2の制御制限判定用ヨー角φlim1,φlim2に達したとき、車線逸脱防止制御を制限している。具体的には、ヨー角φfrontが拡大していく過程で、ヨー角φfrontが第1の制御制限判定用ヨー角φlim1に達した時点で、車線逸脱防止のために車両に付与するヨーモーメント(目標ヨーモーメントMs)が増加するのを抑制し(ヨー角φfrontにかかわらずヨーモーメントを一定にして)、さらに、ヨー角φfrontが第2の制御制限判定用ヨー角φlim2に達したとき、車線逸脱防止のために車両に付与するヨーモーメント(目標ヨーモーメントMs)を零にしている(車線逸脱防止制御を終了させている)。これにより、ヨー角φfrontが拡大していく場合でも、車線逸脱防止制御を制限して、車線逸脱防止制御の制御量(ヨーモーメント)が過大になってしまうのを防止できる。
例えば、本実施形態のように、ヨー角φfrontが制御制限判定用ヨー角以上のときに車線逸脱防止制御を制限することを前提とした場合、自車速が高速になっているのにもかかわらず、自車速が低速のときと同様なヨー角(制御制限判定用ヨー角)で車線逸脱防止制御を制限してしまうと、運転者に違和感を与えてしまう。すなわち、ヨー角φfrontを基に車線逸脱防止制御を制限するのであれば、運転者は、自車速が高速であるほど、早い時期(ヨー角φfrontがまだ拡大していない小さい時期)に車線逸脱防止制御を制限してほしいと思うからである。
また、前述のように、車線逸脱防止制御を制限することとして、車線逸脱防止制御を終了、すなわち、ヨーモーメントを零にする場合でも、減少割合に制限をかけて該ヨーモーメントを零にしている。これにより、運転者に違和感を与えることなく、車線逸脱防止制御を制限できるようになる。
次に第2の実施形態を説明する。
(構成)
第2の実施形態は、前記第1の実施形態と同様に、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。
第2の実施形態では、制駆動力コントロールユニット8で行う演算処理の処理手順について、前記図2に示す処理手順と同じであり、前記第1の実施形態と同様な処理手順になるが、前記ステップS6における制御制限判定用ヨー角の補正手法(設定手法)が異なっている。
すなわち、第2の実施形態におけるステップS6では、唯一の制御制限判定用ヨー角(以下、第3の制御制限判定用ヨー角という。)φlim3により車線逸脱防止制御を制限するタイミングを判定することを前提として、該第3の制御制限判定用ヨー角φlim3を、走行車線の車線幅に基づいて補正している。
図7に示すように、走行車線の車線幅が狭くなるほど、第3の制御制限判定用ヨー角φlim3を小さくしている。
そして、第2の実施形態におけるステップS7では、前記ステップS6で設定(補正)した第3の制御制限判定用ヨー角φlim3とヨー角φfrontとを比較して、車線逸脱防止制御を制限するタイミングを判定する。この判定により、ヨー角φfrontが第3の制御制限判定用ヨー角φlim3に達した場合(|φfront|≧φlim3)、逸脱判断フラグFoutをOFFに設定する。
動作、作用及び効果は次のようになる。
特に第2の実施形態では、走行車線の車線幅に応じて第3の制御制限判定用ヨー角φlim3を設定(補正)、具体的には、走行車線の車線幅が狭くなるほど、第3の制御制限判定用ヨー角φlim3を小さくしている。これにより、車線逸脱防止制御を制限するタイミングは、走行車線の車線幅が狭くなるほど早くなる。
例えば、本実施形態のように、ヨー角φfrontが制御制限判定用ヨー角以上のときに車線逸脱防止制御を制限することを前提とした場合、走行車線の車線幅が狭くなっているのにもかかわらず、走行車線が広いときと同様なヨー角(制御制限判定用ヨー角)で車線逸脱防止制御を制限してしまうと、運転者に違和感を与えてしまう。すなわち、ヨー角φfrontを基に車線逸脱防止制御を制限するのであれば、運転者は、走行車線が狭くなるほど、早い時期(ヨー角φfrontがまだ拡大していない小さい時期)に車線逸脱防止制御を制限してほしいと思うからである。
次に第3の実施形態を説明する。
(構成)
第3の実施形態は、前記第1及び第2の実施形態と同様に、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。
第3の実施形態では、制駆動力コントロールユニット8で行う演算処理の処理手順について、前記図2に示す処理手順と同じであり、前記第1及び第2の実施形態と同様な処理手順になるが、前記ステップS6における制御制限判定用ヨー角の補正手法(設定手法)が異なっている。
すなわち、第3の実施形態におけるステップS6では、唯一の制御制限判定用ヨー角(以下、第4の制御制限判定用ヨー角という。)φlim4により車線逸脱防止制御を制限するタイミングを判定することを前提として、該第4の制御制限判定用ヨー角φlim3を、自車速V及び走行車線の車線幅に基づいて補正している。
図8に示すように、自車速Vが大きくなるほど、又は走行車線の車線幅が狭くなるほど、第4の制御制限判定用ヨー角φlim4を小さくしている。
そして、第3の実施形態におけるステップS7では、前記ステップS6で設定(補正)した第4の制御制限判定用ヨー角φlim4とヨー角φfrontとを比較して、車線逸脱防止制御を制限するタイミングを判定する。この判定により、ヨー角φfrontが第4の制御制限判定用ヨー角φlim4に達した場合(|φfront|≧φlim4)、逸脱判断フラグFoutをOFFに設定する。
動作、作用及び効果は次のようになる。
特に第3の実施形態では、自車速V及び走行車線の車線幅に応じて第4の制御制限判定用ヨー角φlim4を設定(補正)、具体的には、自車速Vが大きくなるほど、又は車線幅が狭くなるほど、第4の制御制限判定用ヨー角φlim4を小さくしている。これにより、車線逸脱防止制御を制限するタイミングは、自車速Vが大きくなるほど、又は走行車線の車線幅が狭くなるほど早くなる。このようにすることで、前記第1及び第2の実施形態で説明したのと同様な理由から、運転者に違和感を与えないタイミングで車線逸脱防止制御を制限できるようになる。
次に第4の実施形態を説明する。
(構成)
第4の実施形態は、前記第1〜第3の実施形態と同様に、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。
第4の実施形態では、制駆動力コントロールユニット8で行う演算処理の処理手順について、前記図2に示す処理手順と同じであり、前記第1の実施形態と同様な処理手順になるが、前記ステップS6における制御制限判定用ヨー角の補正手法(設定手法)が異なっている。
すなわち、第4の実施形態におけるステップS6では、前記第1の実施形態と同様に、第1及び第2の制御制限判定用ヨー角φlim1,φlim2により車線逸脱防止制御を制限するタイミングを判定することを前提として、該第1及び第2の制御制限判定用ヨー角φlim1,φlim2を、走行車線の車線幅をも考慮した補正をしている。
図9に示すように、自車速Vが大きくなる場合の他に、走行車線の車線幅が狭くなる場合にも、第1及び第2の制御制限判定用ヨー角φlim1,φlim2をともに小さくしている。
そして、第4の実施形態では、そのように設定(補正)した第1及び第2の制御制限判定用ヨー角φlim1,φlim2を用いて、車線逸脱防止制御を制限するタイミングを判定するとともに(前記ステップS7)、目標ヨーモーメントMsを算出している(前記ステップS8)。
動作、作用及び効果は次のようになる。
特に第4の実施形態では、自車速V及び走行車線の車線幅に応じて第1及び第2の制御制限判定用ヨー角φlim1,φlim2を設定(補正)、具体的には、自車速Vが大きくなるほど、又は車線幅が狭くなるほど、第1及び第2の制御制限判定用ヨー角φlim1,φlim2をともに小さくしている。これにより、車線逸脱防止制御を制限するタイミングは、自車速Vが大きくなる場合の他に、走行車線の車線幅が狭くなる場合にも早くなる。このようにすることで、前記第1〜第3の実施形態で説明したのと同様な理由から、運転者に違和感を与えないタイミングで車線逸脱防止制御を制限できるようになる。
すなわち、前記実施形態では、車線逸脱防止制御を制限するものとして、車線逸脱防止制御を開始した後に、動作している車線逸脱防止制御を終了(解除)させている。しかし、これに限定されるものではない。すなわち、車線逸脱防止制御の開始(作動)を制限することもできる。すなわち、走行車線に対して車両の逸脱傾向が高くなったと判定した場合でも、ヨー角φfrontが制御制限判定用ヨー角以上のときには、車線逸脱防止制御を作動させないようにする。
Claims (6)
- 走行車線に対して車両の逸脱傾向が高くなったと判定した場合、走行車線に対して車両が逸脱するのを防止する車線逸脱防止制御を行う制御手段と、
車両が走行車線に対し、該走行車線の外側方向になすヨー角を取得するヨー角取得手段と、
前記ヨー角取得手段が取得したヨー角が、所定のしきい値以上になった場合、前記車線逸脱防止制御を制限する制御制限手段と、
前記所定のしきい値を、車速及び走行車線の車線幅のうちの少なくとも一方に応じて補正する補正手段と、
を備えることを特徴とする車線逸脱防止装置。 - 前記制御制限手段は、前記車線逸脱防止制御の作動開始又は動作中の車線逸脱防止制御を制限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。
- 前記補正手段は、前記車速が大きくなるほど、前記所定のしきい値を小さくする補正をすることを特徴とする請求項1又は2に記載の車線逸脱防止装置。
- 前記補正手段は、前記走行車線の車線幅が狭くなるほど、前記所定のしきい値を小さくする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。
- 前記制御手段は、前記ヨー角取得手段が取得したヨー角が大きくなるほど、その制御量を大きくして前記車線逸脱防止制御を行うものであり、前記所定のしきい値は、第1のしきい値及び該第1のしきい値よりも大きい第2のしきい値からなり、
前記制御制限手段は、前記ヨー角が前記第1のしきい値以上の場合、前記ヨー角にかかわらず動作中の車線逸脱防止制御の制御量を一定にし、前記ヨー角が前記第2のしきい値以上の場合、動作している車線逸脱防止制御を終了させ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。 - 前記制御制限手段は、前記車線逸脱防止制御を制限することとして、動作している車線逸脱防止制御の制御量を零にするものであり、減少割合に制限をかけて該制御量を零にすることを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の車線逸脱防止装置。
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