JP2009248664A

JP2009248664A - 車両制御装置

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Publication number: JP2009248664A
Application number: JP2008096920A
Authority: JP
Inventors: Van Quy Hung Nguyen; ヴァンクイフングエン
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-04-03
Filing date: 2008-04-03
Publication date: 2009-10-29
Anticipated expiration: 2028-04-03
Also published as: JP5233371B2

Abstract

【課題】運転者の意思を正確に反映した車線維持制御を実現することができる車両制御装置を提供すること。
【解決手段】本発明による車両制御装置１は、車両の前方の車線の車線中央からの車両のオフセット距離Ｄを含む前方情報を取得する前方情報取得手段２ａと、オフセット距離Ｄを所定距離ＤＣに維持するようにＥＰＳ３の転舵トルクを制御する転舵トルク制御手段５ａと、ＥＰＳ３に入力される操舵トルクＴｄを検出する操舵トルク検出手段４ａと、ＥＰＳ３に入力される操舵速度φを検出する操舵速度検出手段４ｂと、操舵トルクＴｄが所定操舵トルクＭより大きく、かつ、操舵速度φが所定操舵速度αよりも小さい状態である場合に、転舵トルク制御手段５ａによる転舵トルクの制御を停止する停止手段５ｂを備えることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、走行中の車線に対する相対的な車両の位置と前方情報に基づいて、車両を車線内の所定位置に維持する車両制御装置に関する。

従来、走行中の車線中央に対するオフセット距離、曲線半径、車両の偏向角等の前方情報をカメラモジュールにより測定し、その前方情報を用いて車両を車線中央に維持するよう操舵支援を行う車両制御装置（ＬＫＡ：Lane Keep Assist）においては以下のような制御が行われている。すなわち、車両を車線中央に維持するための旋回加速度を、転舵トルクに換算して、ＥＰＳ（Electric Power Steering：電動パワーステアリング装置）の転舵トルクを制御している。

ところが、運転者が車線中央に対してどの程度のオフセット距離を有して車両を位置させるかは運転者の嗜好により異なる事項であり、常に車両を車線中央に位置させる制御を行っていては、運転者の嗜好と制御との間に乖離が生じて、運転者に違和感を与えてしまう事態に陥る。このような事態が頻発すると、運転者が車両制御装置を利用しなくなり装置としての有用性や商品性が低下する可能性が高い。

このような不都合を回避するため、例えば特許文献１に記載されているように、運転者が車線中央に対して任意のオフセット距離を有して車両を位置させて、車線内における車両の車線中央に対して垂直な方向の位置すなわちトレースラインを、運転者の意思に基づいて選択することが提案されている。
特許第３１８５７２６号公報

しかしながら、このような従来技術においては、運転者がトレースラインを選択する意思の有無を、操舵装置の操舵輪、すなわちステアリングホイールにより入力される操舵トルクのみに基づいて判定していたため、例えば定常旋回時において運転者がステアリングホイールを単に操舵している場合や、車線の横勾配すなわちロードキャンバや横風等の外乱に対抗して運転者が操舵している場合等の、運転者がトレースラインを選択する意思を有していない場合においても、運転者がトレースラインを選択する意思を有していると判定してしまい、運転者の意思を正確に反映した車線維持制御が実現できていないという問題があった。

本発明は、上記問題に鑑み、運転者の意思を正確に反映した車線維持制御を実現することができる車両制御装置を提供することを目的とする。

上記の問題を解決するため、本発明による車両制御装置は、
車両の前方の車線の車線中央からの前記車両の距離を含む前方情報を取得する前方情報取得手段と、前記距離を所定距離に維持するように操舵装置の転舵トルクを制御する転舵トルク制御手段と、前記操舵装置に入力される操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、前記操舵装置に入力される操舵速度を検出する操舵速度検出手段と、前記操舵トルクが所定操舵トルクより大きく、かつ、前記操舵速度が所定操舵速度よりも小さい状態である場合に、前記転舵トルク制御手段による前記転舵トルクの制御を停止する停止手段を備えることを特徴とする。

ここで、前記転舵トルクとは前記操舵装置が実際に車輪を転舵する転舵トルクであり、ＥＰＳ（Electronic Power Steering）においては、アシスト力発生部内の電動モータの発生する転舵トルクに該当する。

また、前記操舵トルクとは前記操舵装置において運転者がステアリングホイール等の操舵輪により入力した操舵トルクを示し、前記操舵トルク検出手段は例えば前記操舵装置のトーションバーの近傍に設けられた操舵トルクセンサとその出力を受信するＥＰＳＥＣＵ（Electronic Control Unit）に該当する。

さらに、前記操舵速度とは前記操舵装置において運転者がステアリングホイール等の操舵輪により入力した操舵角の速度を示し、前記操舵速度検出手段は例えば前記操舵装置のステアリングシャフトのいずれかの箇所に設けられたエンコーダ等のセンサとその出力を受信するＥＰＳＥＣＵに該当する。

なお、前記距離とは、前記車線中央から前記車両の上方視における中心までの前記車線中央に垂直な方向のオフセット距離である。また、前記前方情報は、車両前方の車線の曲線半径、車両の前後方向軸の車線中央に対する偏向角等を含んでいて良い。

ここで、前記車両制御装置においては、前記距離は、前記車両が前記車線中央から右側にオフセットした場合に正値となり、左側にオフセットした場合に負値となる。また、前記偏向角は前記車両の前後方向軸が車線中央に対して右側に傾斜している場合に正値となり、左側に傾斜している場合に負値となる。なお、この正負関係は適宜逆としても良い。

ここで、前記車両制御装置において、
前記操舵トルクが前記所定操舵トルクより大きく、かつ、前記操舵速度が前記所定操舵速度よりも小さい状態が終了した場合に、前記状態が終了した時点の前記距離に基づいて前記所定距離を設定する設定手段を備えることが好ましい。

これによれば、前記操舵トルクが前記所定操舵トルクより大きく、かつ前記操舵速度が前記所定操舵速度よりも小さい状態が終了した場合には、運転者が前記操舵輪を操作して、前記車線の前記車線中央から運転者が所望する距離の位置に前記車両を移動させて、車両のトレースラインを選択したとみなせるので、前記終了した時点において前記前方情報取得手段により取得された前記距離を、新たな前記所定距離として設定して、運転者の選択意思に基づいて、トレースラインを運転者の所望する位置に設定することができる。

加えて、前記操舵トルクが前記所定操舵トルクより大きく、かつ前記操舵速度が前記所定操舵速度よりも小さい状態である場合には、前記車線の前記車線中央から運転者が所望する距離の位置に前記車両を移動させて、車両のトレースラインを選択する操作を運転者が行っている期間であるとみなせるので、その期間においては、前記停止手段により前記転舵トルク制御手段による前記転舵トルクの制御を停止することとしている。

これによれば、前記転舵トルク制御手段により前記距離を所定距離に維持するように操舵装置の転舵トルクを制御すること、つまりは、車線維持制御を、運転者がトレースラインを選択する意思を有している期間においては停止して、運転者の意思を正確に反映した車線維持制御を実現することができる。

また、運転者がトレースラインを選択する意思の有無を、前記操舵トルクと前記操舵速度の二つのパラメータを用いて判定しているので、前記操舵トルクのみを用いて判定することに比べて、例えば定常旋回時において運転者がステアリングホイールを単に操舵している場合や、車線の横勾配すなわちロードキャンバや横風等の外乱に対抗して運転者が操舵している場合等の、運転者がトレースラインを選択する意思を有していない場合を、運転者がトレースラインを選択する意思がある場合に含めてしまうことを防止することができる。

すなわち、定常旋回時や外乱に対抗している場合においては、前記操舵速度は運転者がトレースラインを選択する意思を有している場合においてよりも一般に大きくなることを利用して、前記判定に用いるパラメータに前記操舵速度を追加して、前記操舵トルクが前記所定操舵トルクより大きい場合でも、前記操舵速度が前記所定操舵速度以上である場合には、運転者がトレースラインを選択する意思を有していないと判定して、継続して車線維持制御を行い、運転者の意思を正確に反映した車線維持制御を実現することができる。

ここで、前記車両制御装置において、
前記距離の絶対値が増加する場合の前記所定操舵トルクを、前記距離の絶対値が減少する場合の前記所定操舵トルクよりも大きくする変更手段を備えることが好ましい。さらに、前記変更手段が、前記距離の絶対値が増加する場合の前記所定操舵速度を、前記距離の絶対値が減少する場合の前記所定操舵速度よりも小さくすることが好ましい。

これによれば、運転者がトレースラインを選択する意思の有無を判定するにあたり用いる前記所定操舵トルクを、運転者が前記車両を前記車線中央から離隔する方向に移動させて前記距離の絶対値が増加する場合においては、接近する方向に移動させて前記距離の絶対値が減少する場合よりも大きくし、かつ、前記所定操舵速度を、運転者が前記車両を前記車線中央から離隔する方向に移動させて前記距離の絶対値が増加する場合においては、接近する方向に移動させて前記距離の絶対値が減少する場合よりも小さくすることができる。

すなわち、運転者が前記車両を前記車線中央から離隔させて、前記車線の両側に位置する白線に対して車両が接近する場合においては、運転者がトレースラインを選択するにあたりより細心の注意を払うべき場面であることから、運転者が前記操舵トルクをより大きくしかつ前記操舵速度をより小さくすること、すなわち前記トレースラインを選択するにあたっての前記操舵輪の操作をより丁寧に行うことを促すことができる。

これとは逆に、運転者が前記車両を前記車線中央に接近させて、前記車線の両側に位置する白線に対して車両が離隔する場合においては、車両がより安全な走行を実現できる場面への移行であり、運転者がトレースラインを選択するにあたり車両が白線に接近する場合に比べると細心の注意を払うべき場面ではない。

このことから、運転者が前記操舵トルクをより大きくしかつ前記操舵速度をより小さくすること、すなわち前記トレースラインを選択するにあたっての前記操舵輪の操作をより丁寧に行うことは促さないとともに、運転者のトレースラインを選択する意思があることを判定しやすくして、運転者のより安全な側へのトレースラインの選択を促すことができる。

あるいは、前記車両制御装置において、
前記前方情報が前記車両の前記車線中央に対する偏向角を含み、前記距離が正値であって前記偏向角が正値である場合又は前記距離が負値であって前記偏向角が負値である場合の前記所定操舵トルクを、前記距離が正値であって前記偏向角が負値である場合又は前記距離が負値であって前記偏向角が正値である場合の前記所定操舵トルクよりも大きくする変更手段を備えることとしてもよい。

この場合においては、前記変更手段が、前記距離が正値であって前記偏向角が正値である場合又は前記距離が負値であって前記偏向角が負値である場合の前記所定操舵速度を、前記距離が正値であって前記偏向角が負値である場合又は前記距離が負値であって前記偏向角が正値である場合の前記所定操舵速度よりも小さくすることが好ましい。

これによっても、運転者がトレースラインを選択する意思の有無を判定するにあたり用いる前記所定操舵トルクを、運転者が前記車両を前記車線中央から離隔する方向に移動させて、前記距離と前記偏向角の正負が同じとなる場合においては、接近する方向に移動させて前記距離と前記偏向角が正負逆となる場合よりも大きくし、かつ、前記所定操舵速度を、運転者が前記車両を前記車線中央から離隔する方向に移動させて前記距離と前記偏向角の正負が同じとなる場合においては、接近する方向に移動させて前記距離と前記偏向角が正負逆となる場合よりも小さくすることができる。

つまり、運転者が前記車両を前記車線中央から離隔させて、前記車線の両側に位置する白線に対して車両が接近する場合においては、運転者がトレースラインを選択するにあたりより細心の注意を払うべき場面であることから、運転者が前記操舵トルクをより大きくしかつ前記操舵速度をより小さくすること、すなわち前記トレースラインを選択するにあたっての前記操舵輪の操作をより丁寧に行うことを促すことができる。

このため、運転者が前記操舵トルクをより大きくしかつ前記操舵速度をより小さくすること、すなわち前記トレースラインを選択するにあたっての前記操舵輪の操作をより丁寧に行うことは促さないとともに、運転者のトレースラインを選択する意思があることを判定しやすくして、運転者のより安全な側へのトレースラインの選択を促すことができる。

本発明によれば、運転者の意思を正確に反映した車線維持制御を実現することができる車両制御装置を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明に係る車両制御装置の一実施形態を示すブロック図であり、図２は、本発明に係わる車両制御装置の一実施形態において用いられる前方情報を示す模式図である。図３は、本発明に係わる車両制御装置の一実施形態において用いられる制御パラメータを示す模式図である。

図1に示すように、本実施例１の車両制御装置１は、カメラモジュール２と、ＥＰＳ３（Electronic Power Steering）と、ＥＰＳＥＣＵ４（Electronic Power Steering Electronic Control Unit）と、ＬＫＡＥＣＵ５とを備えて構成される。ＥＰＳＥＣＵ４とＬＫＡＥＣＵ５はＣＡＮ（Controller Area Network）等の通信規格により接続される。ＥＰＳ３とＥＰＳＥＣＵ４とは直接的に接続される。

カメラモジュール２は、前方認識カメラと画像処理ＥＣＵ(Electronic Control Unit)を備え、この前方認識カメラは、例えばＣＣＤカメラあるいはＣＭＯＳカメラであり、例えば車両室内のウインドシールド中央上部に、車両前方に光軸が合致するように配設され、車両の前方の路面を撮像する。

なお、画像処理ＥＣＵは例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびそれらを接続するデータバスから構成され、ＲＯＭに格納されたプログラムに従い、ＣＰＵが所定の処理を行うものであり、前方認識カメラにより撮像された画像内の図２に示すような路面の、車両Ｘが位置する車線の両側に位置する白線Ｗ１、Ｗ２を、二植化処理等を行って検知して、両側の白線Ｗ１、Ｗ２から車線中央Ｃを演算する。

これとともに、画像処理ＥＣＵは前方の車線の曲線半径Ｒ、車両の車線中央Ｃからのオフセット距離Ｄ、偏向角θ等の前方情報を取得する。すなわち、カメラモジュール２は前方情報を取得する前方情報取得手段２ａを構成する。

ここで図２に示すように、オフセット距離Ｄは特許請求の範囲に記載の距離に該当し、車線中央Ｃから車両の上方視における中心までの車線中央に垂直な方向のオフセット距離である。また、オフセット距離Ｄは、車両Ｘが車線中央Ｃから右側にオフセットした場合に正値となり、左側にオフセットした場合に負値となる。また、偏向角θは車両の前後方向軸が車線中央Ｃに対して右側に傾斜している場合に正値となり、左側に傾斜している場合に負値となる。

ＥＰＳ３は、例えばラックアンドピニオン式かつピニオンアシスト式のものであり、運転者がステアリングホイールにより入力した操舵トルクに基づいてＥＰＳＥＣＵ４が演算した目標転舵トルク又は後述するＬＫＡＥＣＵ５が演算した目標転舵トルクに、ＥＰＳ３のアシスト力発生部の電動モータの発生する転舵トルクを合致させるように電動モータを駆動する操舵装置を構成するものである。

また、ＥＰＳ３は内蔵するトーションバー近傍に操舵トルクＴｄ（Ｎｍ）を検出する図示しない操舵トルクセンサを備え、操舵トルクセンサはＥＰＳＥＣＵ４に検出結果を出力する。ステアリングホイールに連結されたステアリングシャフトのトーションバーよりもステアリングホイール側においては、図示しないエンコーダが設けられ運転者がステアリングホイールにより入力した操舵速度φ（ｒａｄ／ｓ）を検出して、検出結果をＥＰＳＥＣＵ４に出力する。

これとともに、ＥＰＳ３はステアリングシャフトに連結されるピニオン軸と車幅方向に延びるラック軸とを備え、ピニオン軸とラック軸とは相互に噛み合わされており、アシスト力発生部の電動モータの発生した転舵トルクをピニオン軸からラック軸に伝達し、ラック軸は車幅方向にストロークされる。

さらに、ラック軸の両端にはタイロッドが接続され、ラック軸の車幅方向のストロークにより、タイロッドに接続された図示しない前輪が操舵される。なお、操舵トルクＴｄもピニオン軸からラック軸に伝達されＥＰＳ３又はＥＰＳＥＣＵ４の制御系統がフェールした場合でも運転者の操舵力Ｔｄのみによる転舵が可能となっている。

ＥＰＳＥＣＵ４は例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびそれらを接続するデータバスから構成され、ＲＯＭに格納されたプログラムに従い、ＣＰＵが所定の処理を行うものであり、操舵装置のステアリングホイールに運転者により入力された操舵トルクＴｄに基づいた目標転舵トルク、又はＬＫＡＥＣＵ５が演算した目標転舵トルクを発生させるように、ＥＰＳ３のアシスト力発生部の電動モータを駆動して制御する。

また、ＥＰＳＥＣＵ４は、ＥＰＳ３に内蔵された操舵トルクセンサの出力に基づいて、操舵トルクＴｄを検出する操舵トルク検出手段４ａを構成するとともに、ＥＰＳ３に内蔵されたエンコーダの出力に基づいて、操舵速度φを検出する操舵速度検出手段４ｂを構成する。

ＬＫＡＥＣＵ５(Lane Keep Assist Electronic Control Unit)も例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびそれらを接続するデータバスから構成され、ＲＯＭに格納されたプログラムに従い、ＣＰＵが以下に述べる所定の処理を行うものである。

すなわち、ＬＫＡＥＣＵ５は、カメラモジュール２により取得した前方情報すなわち、曲線半径Ｒ、車線中央からのオフセット距離Ｄ、車両の偏向角θと、ＣＡＮ上で取得した車速から、車両を車線中央から所定距離ＤＣに維持するための目標旋回加速度を求め、その目標旋回加速度から右又は左の転舵方向を演算し、図示しないトルクマップから目標転舵トルクを演算する。なお、右操舵と左操舵とでは目標転舵トルクを異ならせており、タイヤの路面との摩擦及びにＥＰＳ３内部の電動モータを始めとするアクチュエータ内部の摩擦に起因する制御誤差を解消している。

さらに、ＬＫＡＥＣＵ５は、目標転舵トルクを、ＥＰＳＥＣＵ４に出力し、ＥＰＳＥＣＵ４は、ＥＰＳ３の電動モータの発生する転舵トルクが目標転舵トルクとなるようにＥＰＳ３をＰＩＤ制御する。つまり、ＬＫＡＥＣＵ５は、前方情報に基づいて車両を車線中央から所定距離ＤＣの位置に維持するようにＥＰＳ３の転舵トルクを制御する転舵トルク制御手段５ａを構成する。

加えて、ＬＫＡＥＣＵ５は、ＥＰＳ３に入力される操舵トルクＴｄを検出する操舵トルク検出手段４ａすなわちＥＰＳＥＣＵ４から操舵トルクＴｄをＣＡＮにより取得し、ＥＰＳ３に入力される操舵速度φを検出する操舵速度検出手段４ｂすなわちＥＰＳＥＣＵ４から操舵速度φを取得して、操舵トルクＴｄが所定操舵トルクＭより大きく、かつ、操舵速度φが所定操舵速度αよりも小さい状態である場合に、転舵トルク制御手段５ａによる転舵トルクの制御を停止する停止手段５ｂを構成する。

さらに、ＬＫＡＥＣＵ５は、操舵トルクＴｄが所定操舵トルクＭより大きく、かつ、操舵速度φが所定操舵速度αよりも小さい状態が終了した場合に、状態が終了した時点ＴＥのオフセット距離ＤＴをカメラモジュール２から受信し取得して、状態が終了した時点つまりは運転者による新たな所望のトレースラインを選択する操作が終了した時点ＴＥのオフセット距離ＤＴに基づいて所定距離ＤＣを設定する設定手段５ｃを構成する。ここでは、所定距離ＤＣを前回値からオフセット距離ＤＴとする。

加えて、ＬＫＡＥＣＵ５は、オフセット距離Ｄの絶対値ＡＢＳ（Ｄ）が増加する所定操舵トルクＭ２を、オフセット距離Ｄの絶対値ＡＢＳ（Ｄ）が減少する場合の所定操舵トルクＭ１よりも大きくする変更手段５ｄを構成する。つまり所定操舵トルクＭは、図３に示すように二つの値をとり、時間微分値ΔＡＢＳ（Ｄ）が正値である場合にはＭ２の値をとり、時間微分値ΔＡＢＳ（Ｄ）が負値である場合にはＭ１の値をとり、Ｍ２＞Ｍ１に設定される。

さらに、変更手段５ｄは、オフセット距離Ｄの絶対値ＡＢＳ（Ｄ）が増加する場合の所定操舵速度α２を、オフセット距離Ｄの絶対値ＡＢＳ（Ｄ）が減少する場合の所定操舵速度α１よりも小さくする。つまり所定操舵速度αは、図３に示すように二つの値をとり、ΔＡＢＳ（Ｄ）が正値である場合にはα２の値をとり、ΔＡＢＳ（Ｄ）が負値である場合にはα１の値をとり、α２＜α１に設定される。

以下に本実施例１の車両制御装置１の詳細な制御内容についてフローチャートを用いて説明する。図４は、本実施例１の車両制御装置１の一実施形態の制御内容を示すフローチャートである。

図４のＳ１に示すように、本実施例１の車両制御装置１のＬＫＡＥＣＵ５は、車室内に位置するＬＫＡスイッチを運転者がオンとして、車線維持制御を選択しているかを判定し、肯定であればＳ２以下の処理を実行し、否定であればＳ１の手前に戻る。

つづいて、Ｓ２に示すように、カメラモジュール２により構成される前方情報取得手段２ａは、前方認識カメラにより撮像された車両前方の画像を画像処理ＥＣＵにより主に二植化処理することにより、図２に示した車両Ｘの位置する車線の両側の白線Ｗ１、Ｗ２と車線中央Ｃを認識し、曲線半径Ｒ、オフセット距離Ｄ、偏向角θを取得する。

さらに、Ｓ３において、ＥＰＳＥＣＵ４の操舵トルク検出手段４ｄは操舵トルクセンサの出力から操舵トルクＴｄを検出し、ＥＰＳＥＣＵ４の操舵速度検出手段４ｂは、エンコーダの出力から操舵速度φを検出して、検出結果をＣＡＮ送信し、ＬＫＡＥＣＵ５の変更手段５ｄは、操舵トルクＴｄと操舵速度φの検出結果をＣＡＮ受信により取得する。

つづいて、Ｓ４において、ＬＫＡＥＣＵ５の変更手段５ｄは、Ｓ１でカメラモジュール２が取得したオフセット距離Ｄを取得して、絶対値ＡＢＳ（Ｄ）及びその微分値ΔＡＢＳ（Ｄ）を演算する。

次に、Ｓ５においてＬＫＡＥＣＵ５の変更手段５ｄは、微分値ΔＡＢＳ（Ｄ）＞０であるかを判定し、肯定である場合にはＳ６にすすみ、所定操舵トルクＭをＭ２とし、所定操舵速度αをα２とし、否定である場合には、Ｓ７にすすみ、所定操舵トルクＭをＭ１とし、所定操舵速度αをα１とする。

さらに、Ｓ８において、ＬＫＡＥＣＵ５の転舵トルク制御手段５ａは、操舵トルクＴｄの絶対値ＡＢＳ（Ｔｄ）と、操舵速度φの絶対値ＡＢＳ（φ）を演算して、ＡＢＳ（Ｔｄ）＞Ｍであり、かつ、ＡＢＳ（φ）＜αであるかどうかを判定し、肯定であればＳ１２にすすみ、否定であればＳ９にすすむ。

つづいてＳ９において、ＬＫＡＥＣＵ５の設定手段５ｃは、カメラモジュール２からＳ８において否定と判定された時点ＴＥのオフセット距離ＤＴを新たに取得し、Ｓ１０にすすんで、制御に用いる所定距離ＤＣを前回値からこのオフセット距離ＤＴとして新たに設定する。

さらに、Ｓ１１において、ＬＫＡＥＣＵ５の転舵トルク制御手段５ａは通常の車線維持制御を行う。すなわち、ＬＫＡＥＣＵ５の転舵トルク制御手段５ａは、カメラモジュール２により取得した前方情報すなわち、曲線半径Ｒ、車線中央からのオフセット距離Ｄ、車両の偏向角θと、ＣＡＮ上で取得した車速から、車両を車線中央から所定距離ＤＣ＝オフセット距離ＤＴに維持するための目標旋回加速度を求め、その目標旋回加速度から右又は左の転舵方向を演算し、トルクマップから目標転舵トルクを演算する。

さらに、ＬＫＡＥＣＵ５は、目標転舵トルクをＥＰＳＥＣＵ４にＣＡＮにより送信し、ＥＰＳＥＣＵ４は、ＥＰＳ３の電動モータの発生する転舵トルクが目標転舵トルクとなるようにＥＰＳ３をＰＩＤ制御する。つまり、ＬＫＡＥＣＵ５の転舵トルク制御手段５ａは、前方情報に基づいて車両を車線中央から所定距離ＤＣ＝オフセット距離ＤＴの位置に維持するようにＥＰＳ３の転舵トルクを制御する車線維持制御を行う。

Ｓ８において肯定と判定された場合には、Ｓ１２にすすみ、ＬＫＡＥＣＵ５の停止手段５ｂは、上述した転舵トルク制御手段５ａによる車線維持制御を停止して、運転者がステアリングホイールを、所定操舵トルクＭより大きい操舵トルクＴｄで、かつ、所定操舵速度αよりも小さい操舵速度φで操作して、運転者が車両を車線中央から自分の所望する新たな所定距離ＤＣにおいて位置させて、新たなトレースラインを選択する意思を有している期間においては、車線維持制御を行わないことにより、運転者の意思に反した転舵トルクを発生させることを回避する。

以上述べた制御内容により実現される本実施例１の車両制御装置１によれば、以下のような作用効果を得ることが出来る。すなわち、操舵トルクＴｄが所定操舵トルクＭより大きく、かつ操舵速度φが所定操舵速度αよりも小さい状態が終了した場合、つまり、図４のＳ８において否定と判定された場合には、運転者がステアリングホイールを操作して、車線の車線中央から運転者が新たに所望する距離の位置に車両を移動させて、車両のトレースラインを選択する操作が終了したとみなせるので、終了した時点ＴＥにおいて、カメラモジュール２により取得されたオフセット距離ＤＴを、所定距離ＤＣの前回値に換えて新たな所定距離ＤＣとして設定して、運転者の選択意思に基づいて、トレースラインを運転者の所望する位置に設定することができる。

加えて、操舵トルクＴｄが所定操舵トルクＭより大きく、かつ操舵速度φが所定操舵速度αよりも小さい状態である場合には、車線の車線中央から運転者が所望するオフセット距離Ｄの位置に車両を移動させて、車両のトレースラインを選択する操作を運転者が行っている期間であるとみなせるので、その期間においては、ＬＫＡＥＣＵ５の停止手段５ｂにより転舵トルク制御手段５ａによる転舵トルクの制御を停止して、車線維持制御を停止している。

これによれば、ＬＫＡＥＣＵ５の転舵トルク制御手段５ａによりオフセット距離Ｄを所定距離ＤＣに維持するようにＥＰＳ３のアシスト力発生部の電動モータの転舵トルクを制御すること、つまりは、車線維持制御を、運転者がトレースラインを選択する意思を有して操舵を行っている期間においては停止して、運転者の意思を正確に反映した車線維持制御を実現することができる。

また、運転者がトレースラインを選択する意思の有無を、操舵トルクＴｄと操舵速度φの二つのパラメータを用いて判定しているので、操舵トルクＴｄのみを用いて判定することに比べて、例えば定常旋回時において運転者がステアリングホイールを単に操舵している場合や、車線の横勾配すなわちロードキャンバや横風等の外乱に対抗して運転者が操舵している場合等の、運転者がトレースラインを選択する意思を有していない場合を、運転者がトレースラインを選択する意思がある場合に含めてしまうことを防止することができる。

すなわち、定常旋回時や外乱に対抗している場合においては、操舵速度φは運転者がトレースラインを選択する意思を有している場合においてよりも一般に大きくなると考えられることから、これを利用して、選択意思の有無の判定に用いるパラメータに操舵速度φを追加して、操舵トルクＴｄが所定操舵トルクＭより大きい場合でも、操舵速度φが所定操舵速度α以上である場合には、運転者がトレースラインを選択する意思を有していないと判定して、ＬＫＡＥＣＵ５の転舵トルク制御手段５ａにより継続して車線維持制御を行い、運転者の意思を正確に反映した車線維持制御を実現することができる。

また、ＬＫＡＥＣＵ５の変更手段５ｄにより、オフセット距離Ｄの絶対値ＡＢＳ（Ｄ）が増加する場合の所定操舵トルクＭ２を、オフセット距離Ｄの絶対値ＡＢＳ（Ｄ）が減少する場合の所定操舵トルクＭ１よりも大きくして、オフセット距離Ｄの絶対値ＡＢＳ（Ｄ）が増加する場合の所定操舵速度α２を、オフセット距離Ｄの絶対値ＡＢＳ（Ｄ）が減少する場合の所定操舵速度α１よりも小さくすることにより、以下のような作用効果を得ることができる。

すなわち、運転者がトレースラインを選択する意思の有無を判定するにあたり用いる所定操舵トルクＭを、運転者が車両を車線中央から離隔する方向に移動させてオフセット距離Ｄの絶対値ＡＢＳ（Ｄ）が増加する場合においては、接近する方向に移動させてオフセット距離Ｄの絶対値ＡＢＳ（Ｄ）が減少する場合よりも大きくし、かつ、所定操舵速度αを、運転者が車両を車線中央から離隔する方向に移動させてオフセット距離Ｄの絶対値ＡＢＳ（Ｄ）が増加する場合においては値α２とし、接近する方向に移動させてオフセット距離Ｄの絶対値ＡＢＳ（Ｄ）が減少する場合の値α１よりも値α２を小さくすることができる。

以下この場合の運転者のトレースラインの選択操作について図を用いて説明する。図５は、本発明に係わる車両制御装置の一実施形態の制御結果を示す模式図である。つまり、図５に示すように、運転者が車両Ｘを車線中央Ｃから右側に離隔させて、車線の右側に位置する白線Ｗ２に対して車両が接近する場合においては、運転者がトレースラインを選択するにあたりより細心の注意を払うべき場面であることから、運転者が操舵トルクＴｄをより大きくしかつ操舵速度φをより小さくすること、すなわち新たに所望するトレースラインを選択するにあたってのステアリングホイールの操作をより丁寧に行うことを促すことができる。

これとは逆に、運転者が車両Ｘを車線中央Ｃに接近させて、車線の両側に位置する白線ここでは右側の白線Ｗ２に対して車両が離隔する場合においては、車両がより安全な走行を実現できる場面への移行であり、運転者がトレースラインを選択するにあたり車両が白線に接近する場合に比べると細心の注意を払うべき場面ではないので、運転者に細心の注意を促す必要はない。

つまり、運転者が操舵トルクＴｄをより大きくしかつ操舵速度φをより小さくすること、すなわち新たに所望するトレースラインを選択するにあたってのステアリングホイールの操作をより丁寧に行うことは促さないとともに、運転者のトレースラインを選択する意思があることを判定しやすくして、運転者のより安全な側へのトレースラインの選択を促すことができる。

このように、図５で示す車線中央Ｃから所定距離ＤＣだけ離隔した位置をトレースラインとして、運転者が操舵トルクＴｄをより大きくしかつ操舵速度φをより小さくすることを検出することにより、運転者が新たな所望のトレースラインを選択する意思を有していることを判定して、判定している期間において車線維持制御を停止し、終了時点ＴＥにおけるオフセット距離ＤＴを取得して、所定距離ＤＣの前回値をこのオフセット距離ＤＴに更新する処理を繰り返して行うことにより、図５に示すように、トレースラインは車線中央Ｃに位置するＳ（ｋ）からここでは右側のトレースラインＳ（ｋ＋１）に自動的に遷移され、運転者は所望のトレースラインを格別の操作を伴うことなく選択することができる。

なお、図５中Ｓ（ｎ）に示すトレースラインは、運転者によるトレースラインの選択の限界を示すものであり、これ以上右側に運転者が車両Ｘを移動させようとした場合に、車両を反対側に移動させる転舵トルクをＬＫＡＥＣＵ５の転舵トルク制御手段５ａが発生することにより、運転者にこれ以上右側に車両を移動させることは好ましくないことを示唆する。

以上述べた実施例１に示した車両制御装置１においては、車両が車線中央から離隔して車線の両側の白線に接近することと、車両が車線中央に接近して車線の両側の白線から離隔することを、オフセット距離Ｄの絶対値ＡＢＳ（Ｄ）の時間微分値ΔＡＢＳ（Ｄ）を演算して場合分けを行ったが、オフセット距離Ｄの正負と、偏向角θの正負の組合せを判定することにより場合分けを行うこともできる。以下これについての実施例２について述べる。

本実施例２においても車両制御装置の基本的な構成要素は実施例１に示したものと同様であるため、車両制御装置及び個々の構成要素については同一の符号を付し、重複する個々の構成要素の説明は割愛する。

ＬＫＡＥＣＵ５の変更手段５ｄは、オフセット距離Ｄと偏向角θがともに正値である又は負値である場合の所定操舵トルクＭ２を、それ以外の場合の所定操舵トルクＭ１よりも大きくする。つまりここでも所定操舵トルクＭは、図３に示すように二つの値をとり、オフセット距離Ｄ及び偏向角θがともに正値である場合にはＭ２の値をとり、それ以外の場合にはＭ１の値をとり、Ｍ２＞Ｍ１に設定される。

さらに、変更手段５ｄは、オフセット距離Ｄと偏向角θがともに正値である又はともに負値である場合の所定操舵速度α２を、それ以外の場合の所定操舵速度α１よりも小さくする。つまりここでも、所定操舵速度α、図３に示すように二つの値をとり、オフセット距離Ｄと偏向角θがともに正値又は負値である場合にはα２の値をとり、それ以外の場合にはα１の値をとり、α２＜α１に設定される。

以下に本実施例２の車両制御装置１の詳細な制御内容についてフローチャートを用いて説明する。図６は、本実施例２の車両制御装置１の制御内容を示すフローチャートである。

図６のＳ２１に示すように、本実施例１の車両制御装置１のＬＫＡＥＣＵ５は、車室内に位置するＬＫＡスイッチを運転者がオンとして、車線維持制御を選択しているかを判定し、肯定であればＳ２２以下の処理を実行し、否定であればＳ２１の手前に戻る。

つづいて、Ｓ２２に示すように、カメラモジュール２により構成される前方情報取得手段２ａは、前方認識カメラにより撮像された車両前方の画像を、画像処理ＥＣＵが主に二植化処理することにより、車両の位置する車線の両側の白線と車線中央を認識し、曲線半径Ｒ、オフセット距離Ｄ、偏向角θを取得する。

さらに、Ｓ２３において、ＥＰＳＥＣＵ４の操舵トルク検出手段４ｄは操舵トルクセンサの出力から操舵トルクＴｄを検出し、ＥＰＳＥＣＵ４の操舵速度検出手段４ｂは、エンコーダの出力から操舵速度φを検出して、検出結果をＣＡＮ送信し、ＬＫＡＥＣＵ５の変更手段５ｄは、操舵トルクＴｄと操舵速度φの検出結果をＣＡＮ受信により取得する。

つづいて、Ｓ２４において、ＬＫＡＥＣＵ５の変更手段５ｄは、Ｓ１でカメラモジュール２が取得したオフセット距離Ｄ及び偏向角θを取得して、オフセット距離Ｄと偏向角θがともに正値である、またはともに負値であるかを判定する。Ｓ２４の判定において肯定である場合にはＳ２５にすすみ、所定操舵トルクＭをＭ２とし、所定操舵速度αをα２とし、否定である場合には、Ｓ２６にすすみ、所定操舵トルクＭをＭ１とし、所定操舵速度αをα１とする。

さらに、Ｓ２７において、ＬＫＡＥＣＵ５の転舵トルク制御手段５ａは、操舵トルクＴｄの絶対値ＡＢＳ（Ｔｄ）と、操舵速度φの絶対値ＡＢＳ（φ）を演算して、ＡＢＳ（Ｔｄ）＞Ｍであり、かつ、ＡＢＳ（φ）＜αであるかどうかを判定し、肯定であればＳ３１にすすみ、否定であればＳ２８にすすむ。

つづいてＳ２８において、ＬＫＡＥＣＵ５の設定手段５ｃは、カメラモジュール２からＳ２７において否定と判定された時点ＴＥのオフセット距離ＤＴを新たに取得し、Ｓ２９にすすんで、制御に用いる所定距離ＤＣを前回値からこの時点ＴＥにおけるオフセット距離ＤＴとして新たに設定する。

さらに、Ｓ３０において、ＬＫＡＥＣＵ５の転舵トルク制御手段５ａは通常の車線維持制御を行う。すなわち、ＬＫＡＥＣＵ５の転舵トルク制御手段５ａは、カメラモジュール２により取得した前方情報すなわち、曲線半径Ｒ、車線中央からのオフセット距離Ｄ、車両の偏向角θと、ＣＡＮ上で取得した車速から、車両を車線中央から所定距離ＤＣ＝オフセット距離ＤＴに維持するための目標旋回加速度を求め、その目標旋回加速度から右又は左の転舵方向を演算し、トルクマップから目標転舵トルクを演算する。

さらに、ＬＫＡＥＣＵ５は、目標転舵トルクを、ＥＰＳＥＣＵ４に出力し、ＥＰＳＥＣＵ４は、ＥＰＳ３の電動モータの発生する転舵トルクが目標転舵トルクとなるようにＥＰＳ３をＰＩＤ制御する。つまり、ＬＫＡＥＣＵ５の転舵トルク制御手段５ａは、前方情報に基づいて車両を車線中央から所定距離ＤＣ＝オフセット距離ＤＴの位置に維持するようにＥＰＳ３の転舵トルクを制御する車線維持制御を行う。

Ｓ２７において肯定と判定された場合には、Ｓ３１にすすみ、ＬＫＡＥＣＵ５の停止手段５ｂは、上述した転舵トルク制御手段５ａによる車線維持制御を停止して、運転者がステアリングホイールを、所定操舵トルクＭより大きい操舵トルクＴｄで、かつ、所定操舵速度αよりも小さい操舵速度φで操作して、運転者が車両を車線中央から自分の所望する新たな所定距離ＤＣにおいて位置させて、新たなトレースラインを選択する意思を有している期間においては、車線維持制御を行わないことにより、運転者の意思に反した転舵トルクを発生させることを回避する。

以上述べた制御内容により実現される本実施例２の車両制御装置１によれば、以下のような作用効果を得ることが出来る。すなわち、操舵トルクＴｄが所定操舵トルクＭより大きく、かつ操舵速度φが所定操舵速度αよりも小さい状態が終了した場合、つまり、図６のＳ２７において否定と判定された場合には、運転者がステアリングホイールを操作して、車線の車線中央から運転者が新たに所望する距離の位置に車両を移動させて、車両のトレースラインを選択する操作を終了したとみなせるので、終了した時点ＴＥにおいて、カメラモジュール２により取得されたオフセット距離ＤＴを、新たな所定距離ＤＣとして設定して、運転者の選択意思に基づいて、トレースラインを運転者の所望する位置に設定することができる。

加えて、操舵トルクＴｄが所定操舵トルクＭより大きく、かつ操舵速度φが所定操舵速度αよりも小さい状態である場合には、車線の車線中央から運転者が所望する距離の位置に車両を移動させて、車両のトレースラインを選択する操作を運転者が行っている期間であるとみなせるので、その期間においては、ＬＫＡＥＣＵ５の停止手段５ｂにより転舵トルク制御手段５ａによる転舵トルクの制御を停止して、車線維持制御を停止している。

すなわち実施例２においても実施例１に示したものと同様に、定常旋回時や外乱に対抗している場合においては、操舵速度φは運転者がトレースラインを選択する意思を有している場合においてよりも一般に大きくなると考えられることから、これを利用して、選択意思の有無の判定に用いるパラメータに操舵速度φを追加して、操舵トルクＴｄが所定操舵トルクＭより大きい場合でも、操舵速度φが所定操舵速度α以上である場合には、運転者がトレースラインを選択する意思を有していないと判定して、ＬＫＡＥＣＵ５の転舵トルク制御手段５ａにより継続して車線維持制御を行い、運転者の意思を正確に反映した車線維持制御を実現することができる。

すなわち、運転者がトレースラインを選択する意思の有無を判定するにあたり用いる所定操舵トルクＭを、運転者が車両を車線中央から離隔する方向に移動させてオフセット距離Ｄと偏向角θがともに正値又はともに負値である場合においては、接近する方向に移動させてオフセット距離Ｄ及び偏向角θの正負関係がともに正値又はともに負値でない場合よりも大きくし、かつ、所定操舵速度αを、運転者が車両を車線中央から離隔する方向に移動させてオフセット距離Ｄ及び偏向角θがともに正値又はともに負値である場合においては値α２とし、接近する方向に移動させてオフセット距離Ｄ及び偏向角θの正負関係がともに正値又はともに負値でない場合の値α１よりも小さくすることができる。

つまり実施例２においても実施例１と同様に、運転者が車両を車線中央から離隔させて、車線の両側に位置する白線に対して車両が接近する場合においては、運転者がトレースラインを選択するにあたりより細心の注意を払うべき場面であることから、運転者が操舵トルクＴｄをより大きくしかつ操舵速度φをより小さくすること、すなわち新たに所望するトレースラインを選択するにあたってのステアリングホイールの操作をより丁寧に行うことを促すことができる。

これとともに、実施例２においても、運転者が車両を車線中央に接近させて、車線の両側に位置する白線に対して車両が離隔する場合においては、車両がより安全な走行を実現できる場面への移行であり、運転者がトレースラインを選択するにあたり車両が白線に接近する場合に比べると細心の注意を払うべき場面ではないことは変わらない。

このことから、実施例２においても、運転者が操舵トルクＴｄをより大きくしかつ操舵速度φをより小さくすること、すなわち新たに所望するトレースラインを選択するにあたってのステアリングホイールの操作をより丁寧に行うことは促さないとともに、運転者のトレースラインを選択する意思があることを判定しやすくして、運転者のより安全な側へのトレースラインの選択を促すことができる。

以上本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明は上述した実施例に制限されることなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形および置換を加えることができる。

なお、上述した実施例１及び実施例２のいずれを選択するかは、カメラモジュール２の前方認識カメラ及び画像処理ＥＣＵの処理能力、ＬＫＡＥＣＵ５の処理能力等により適宜決定することが好ましい。

本発明は、運転者の意思を正確に反映した車線維持制御を実現することができる車両制御装置を提供することができるので、乗用車、トラック、バス等の様々な車両に適用して有益なものである。

本発明に係る車両制御装置の一実施形態を示すブロック図である。本発明に係わる車両制御装置の一実施形態において用いられる前方情報を示す模式図である。本発明に係わる車両制御装置の一実施形態において用いられる制御パラメータを示す模式図である。本発明に係る車両制御装置の一実施形態の制御内容を示すフローチャートである。本発明に係る車両制御装置の一実施形態の制御結果を示す模式図である。本発明に係る車両制御装置の一実施形態の制御内容を示すフローチャートである。

符号の説明

１車両制御装置
２カメラモジュール
２ａ前方情報取得手段
３ＥＰＳ
４ＥＰＳＥＣＵ
４ａ操舵トルク検出手段
４ｂ操舵速度検出手段
５ＬＫＡＥＣＵ
５ａ転舵トルク制御手段
５ｂ停止手段
５ｃ設定手段
５ｄ変更手段
Ｔｄ操舵トルク
φ 操舵速度
Ｍ所定操舵トルク（Ｍ２、Ｍ１）
α 所定操舵速度（α２、α１）
Ｄオフセット距離
ＴＥ選択操作が終了した時点
ＤＴ選択操作が終了した時点のオフセット距離
ＤＣ所定距離
θ 偏向角

Claims

車両の前方の車線の車線中央からの前記車両の距離を含む前方情報を取得する前方情報取得手段と、前記距離を所定距離に維持するように操舵装置の転舵トルクを制御する転舵トルク制御手段と、前記操舵装置に入力される操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、前記操舵装置に入力される操舵速度を検出する操舵速度検出手段と、前記操舵トルクが所定操舵トルクより大きく、かつ、前記操舵速度が所定操舵速度よりも小さい状態である場合に、前記転舵トルク制御手段による前記転舵トルクの制御を停止する停止手段を備えることを特徴とする車両制御装置。
前記操舵トルクが前記所定操舵トルクより大きく、かつ、前記操舵速度が前記所定操舵速度よりも小さい状態が終了した場合に、前記状態が終了した時点の前記距離に基づいて前記所定距離を設定する設定手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
前記距離の絶対値が増加する場合の前記所定操舵トルクを、前記距離の絶対値が減少する場合の前記所定操舵トルクよりも大きくする変更手段を備えることを特徴とする請求項２に記載の車両制御装置。
前記変更手段が、前記距離の絶対値が増加する場合の前記所定操舵速度を、前記距離の絶対値が減少する場合の前記所定操舵速度よりも小さくすることを特徴とする請求項３に記載の車両制御装置。
前記前方情報が前記車両の前記車線中央に対する偏向角を含み、前記距離が正値であって前記偏向角が正値である場合又は前記距離が負値であって前記偏向角が負値である場合の前記所定操舵トルクを、前記距離が正値であって前記偏向角が負値である場合又は前記距離が負値であって前記偏向角が正値である場合の前記所定操舵トルクよりも大きくする変更手段を備えることを特徴とする請求項２に記載の車両制御装置。
前記変更手段が、前記距離が正値であって前記偏向角が正値である場合又は前記距離が負値であって前記偏向角が負値である場合の前記所定操舵速度を、前記距離が正値であって前記偏向角が負値である場合又は前記距離が負値であって前記偏向角が正値である場合の前記所定操舵速度よりも小さくすることを特徴とする請求項５に記載の車両制御装置。