JP2009248685A - 運転支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】違和感の少ない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。
【解決手段】運転支援装置は、車輪を転舵させるアクチュエータ１５と、車両の運転支援制御のためにアクチュエータの制御値を決定する決定手段２，９と、決定手段によって決定された制御値の時間変化が所定範囲外である場合に、制御値の時間変化を制限するための制限値を決定する制限手段２と、決定手段により決定された制御値または制限手段により決定された制限値に基づいて、アクチュエータを制御する制御手段１４と、を備え、制限手段は、運転支援制御の開始時または終了時に適用する制限値を、車両走行状態または車両運転状態に応じて異ならせる。
【選択図】図１

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、走行路に沿って走行できるように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、下記の特許文献１に記載される従来技術が知られている。

上述した走行経路逸脱を修正する運転支援装置では、運転者が介入したときや諸条件によって前方経路の検出ができなくなったときは、支援制御は一旦終了される。このため、運転支援制御は、終了と開始を繰り返すこととなる。従来の運転支援装置においては、運転支援制御が開始されるとき、あるいは、終了されるときに、転舵輪を転舵させることによる操舵反力が急激に変動されることとなり、運転者に与える違和感が大きい。これに対して、従来技術に係る運転支援装置では、運転支援制御の開始時または終了時に、車線維持制御における転舵トルクの時間変化を制限することで違和感を低減している。
特開２００５‐３４３２１０号公報

従来技術に係る運転支援装置では、車線維持制御における転舵トルクの時間変化を制限するための制限値は一定に固定されている。このため、制限値を一定に固定した場合には、車両の走行状態や運転状態によっては運転者が違和感を持つことがあった。すなわち、従来技術に係る運転支援装置では、運転者の持つ違和感を十分に低減することができない場合があった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、違和感の少ない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を目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明の運転支援装置は、車輪を転舵させるアクチュエータと、車両の運転支援制御のためにアクチュエータの制御値を決定する決定手段と、決定手段によって決定された制御値の時間変化が所定範囲外である場合に、制御値の時間変化を制限するための制限値を決定する制限手段と、決定手段により決定された制御値または制限手段により決定された制限値に基づいて、アクチュエータを制御する制御手段と、を備え、制限手段は、運転支援制御の開始時または終了時に適用する制限値を、車両走行状態または車両運転状態に応じて異ならせることを特徴とする。

本発明の運転支援装置によれば、運転支援制御の開始時または終了時に適用する、アクチュエータの制御値の時間変化を制限するための制限値を、車両走行状態または車両運転状態に応じて異ならせる。このため、車両走行状態または車両運転状態に応じてアクチュエータの制御値の時間変化を適度に制限することができ、運転支援制御の開始時または終了時における車両の挙動を滑らかにして、運転者に与える違和感を低減することができる。

ここで、車両走行状態とは、車両の走行状態を示す様々な指標値であり、例えば、車両の速度、加速度、ピッチレート、ヨーレート、ロールレート、運転支援制御の制御状態などである。また、車両運転状態とは、車両の運転状態を示す様々な指標値であり、例えば、ハンドルの操舵角、操舵トルク、アクセルペダルの踏込み量、ブレーキペダルの踏込み量、ギヤの段数などである。

また、本発明の運転支援装置は、運転者がハンドルに与える操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段を、さらに備え、制限手段は、操舵トルク検出手段により検出される操舵トルクが大きいほど、運転支援制御の開始時または終了時に適用する制限値を小さくすることが好ましい。

運転者がハンドルを操舵している時に、アクチュエータによる転舵制御が開始または終了すると、ハンドルから運転者に作用する操舵反力が変化するため、運転者は違和感を持つこととなる。特に、運転者がハンドルに与える操舵トルクが大きい場合に、運転者の持つ違和感が大きい。上記の構成によれば、運転支援制御の開始時または終了時において、操舵トルク検出手段により検出される操舵トルクが大きいほど、アクチュエータの制御値の時間変化を制限する制限値を小さくする。このため、運転者がハンドルに与える操舵トルクが大きい場合に、アクチュエータの制御値を緩やかに変化させるため、運転者に与える違和感を低減することができる。

また、本発明の運転支援装置は、車速を検出する車速検出手段を、さらに備え、制限手段は、車速検出手段により検出される車速が大きいほど、運転支援制御の開始時または終了時に適用する制限値を小さくすることが好ましい。

車両が走行している時に、アクチュエータによる転舵制御が開始または終了すると、車輪のスリップ角が変化して車両にヨーレートが作用するため、運転者は違和感を持つこととなる。特に、車速が大きい場合に、車両のヨーレートが大きくなるため、運転者の持つ違和感が大きい。上記の構成によれば、運転支援制御の開始時または終了時において、車速検出手段により検出される車速が大きいほど、アクチュエータの制御値の時間変化を制限する制限値を小さくする。このため、運転支援制御の開始時または終了時において、車速が大きいほどアクチュエータの制御値を緩やかに変化させるため、運転者に与える違和感を低減することができる。

また、本発明の運転支援装置は、車両の前方を撮像して画像データを出力する撮像手段を、さらに備え、決定手段は、撮像手段からの画像データを取り込んで、当該画像データに基づいてアクチュエータの制御値を決定するものであり、制限手段は、画像データが出力される状態から出力されない状態に移行した場合に、画像データが出力される場合と比較して制限値を大きくすることが好ましい。

画像データが出力される状態から出力されない状態に移行した場合には、操舵支援制御は終了する。このとき、操舵支援制御状態から非制御状態に移行するまでの間、画像データが存在しないにも拘らずアクチュエータが制御されるため、運転者の持つ違和感が大きい。上記の構成によれば、画像データが出力されなくなった場合には、画像データが出力される場合と比較して、アクチュエータの制御値の時間変化を制限する制限値を大きくする。このため、画像データが出力されなくなった場合に、操舵支援制御状態から非制御状態に速やかに移行するため、運転者に与える違和感を低減することができる。

本発明によれば、違和感の少ない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ができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素または同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

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によって操舵支援制御（車線維持制御）が実行される。図１に示されるように、車両１は、ハンドル３を備えている。ハンドル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。ハンドル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、ハンドル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、ハンドル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、前方を撮像する撮像手段である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およびヨー角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。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、操舵トルクセンサ１０および車速センサ１１も接続されている。操舵トルクセンサ１０は、運転者がハンドル３に与える操舵トルク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。操舵トルクセンサ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、操舵トルクセンサ１０の出力信号に基づいて操舵トルクを検出すると共に、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の位置およ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および警報ブザー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、警告ランプ１６および警報ブザー１７を駆動し、乗員に対して注意を喚起する。

車線維持制御の概要を説明する。まず、ＣＣＤカメラ８で車両１の前方画像を取得し、画像からカーブ曲率（１／Ｒ）、オフセットＤ、ヨー角θを検出する。オフセットＤは、横ズレ量などとも呼ばれ、走行経路に対する車両１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Ｄ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θは、偏向角とも呼ばれ、走行経路に対して車両１の進んでいる方向を示す値である。

車両１前方のカーブ曲率（１／Ｒ）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ωｒ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Ｄ０とするために必要なヨーレートωｄ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θ０とするために必要なヨーレートωθを求める。これらのωｒ，ωｄ，ωθを合算した目標ヨーレートωを求める。車両１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。決定されたヨーレートω（あるいは、これに対応する横加速度Ｇ）を発生させるための操舵トルク、即ち、モータ１５の制御値を算出し、これに基づいてモータ１５を駆動する。この結果、車両１は、車線の逸脱が抑制され、車線を維持して走行する。なお、本実施形態では、画像処理部９およびＥＣＵ２が、モータ１５の制御値を算出して決定する決定手段として機能している。

本実施形態の車線維持制御では、車線維持制御時に急激な転舵が行われないように、モータ１５の制御値の時間変化が所定の範囲外となる場合は、これを制限するようにしている。本実施形態では、ＥＣＵ２が、制御値の時間変化を制限するための制限手段として機能している。また、上述したように、車線維持制御中に運転者が操舵に介入したときや諸条件によって前方経路の検出ができなくなったときは支援制御は一旦終了（停止）されるため、操舵支援制御は終了と開始を繰り返すこととなる。上述したように、モータ１５の制御値の時間変化は上限が制限されているが、操舵支援制御が開始されたときや終了されるときは、操舵反力に変化が生じるため、即ち、ハンドル３の操作が急に軽くなったり重くなり、運転者が違和感を持ってしまう。

そこで、本実施形態では、この違和感を解消あるいは低減するために、モータ１５の制御値の時間変化を制限する制限値を、操舵支援制御開始・終了時と操舵支援制御継続時とで異ならせている。特に、操舵支援制御の継続時に適用する制限値に対して、操舵支援制御の開始時または終了時に適用する制限値を、車両走行状態または車両運転状態に応じて異ならせている。以下、図２〜図５のフローチャートを参照して、本実施形態に係る操舵支援制御を説明する。

なお、図２〜図５の操舵支援制御では、車両走行状態または車両運転状態として、操舵トルク、車速、ＣＣＤカメラ８の画像データ出力の有無を採用した処理である。但し、車両走行状態および車両運転状態は、これらに限られるものではない。例えば、車両走行状態は、車両の加速度、ピッチレート、ヨーレート、ロールレート、操舵支援制御の制御状態などの他の車両の走行状態であってもよい。また、車両運転状態は、例えば、ハンドルの操舵角、アクセルペダルの踏込み量、ブレーキペダルの踏込み量、ギヤの段数などの他の車両の運転状態であってもよい。

図２、図３および図４のそれぞれは、モータ１５の制御値の時間変化を制限する制限値を決定するための処理を示している。モータ１５の制御値の時間変化を制限する制限値は、モータ１５の制御値の時間変化が所定範囲外である場合に、前記制御値の時間変化を制限するための値であり、絶対値として規定されている。ＥＣＵ２において制限値は予め設定されているのであるが、図２、図３および図４の処理が実行された場合には、予め設定された制限値は車両走行状態または車両運転状態に応じた値に設定し直される。なお、ＥＣＵ２において予め設定されている制限値は、車線維持制御の開始時用の制限値Ｃ_startと車線維持制御の継続時用の制限値Ｃ_continueと車線維持制御の終了時用の制限値Ｃ_closeであり、予め設定されている制限値Ｃ_start，Ｃ_continue，Ｃ_closeは一定に固定された値である。

図２に示される制限値の第１決定処理について説明する。ＥＣＵ２は、車線維持制御が開始時なのか継続時なのか終了時なのかを判定する。ＥＣＵ２は、モータ１５の出力状態を示す出力フラグの状態に基づいてこの判定を行う。この出力フラグは、車線維持制御のためにモータ１５の駆動が開始される場合、および、駆動が継続される場合にＯＮとされるフラグである。また、この出力フラグは、車線維持制御のためのモータ１５の駆動が終了される場合、および、終了状態が継続される場合にＯＦＦとされるフラグである。出力フラグがＯＮとなると、開始遷移状態となり、モータ１５の駆動が開始される。一方、出力フラグがＯＦＦとなると、終了遷移状態となり、モータ１５の駆動が終了される。

まず、ＥＣＵ２は、出力フラグの現在値がＯＮで、前回値がＯＦＦであるかどうかを判定する（ステップ２０１）。ステップ２０１が肯定される場合は、車線維持制御の開始遷移状態にあると判断できる。一方、ステップ２０１が否定された（制御開始遷移状態ではない）場合は、ＥＣＵ２は、出力フラグの現在値がＯＦＦで、前回値がＯＮであるかどうかを判定する（ステップ２０２）。ステップ２０２が肯定される場合は、車線維持制御の終了遷移状態にあると判断できる。

車線維持制御の開始遷移状態または終了遷移状態である場合には、ＥＣＵ２は、操舵トルクセンサ１０により検出される操舵トルクＴがトルク判定用の閾値Ｔ_ｔｈより大きいか否かを判定する（ステップ２０３）。このトルク判定用の閾値Ｔ_ｔｈは、運転者がハンドルに与える操舵トルクＴが、車線維持制御の開始時または終了時に運転者が違和感を持つ程度に大きな操舵トルクＴ_ｔｈであるか否かを判定するためのものである。操舵トルクＴがトルク判定用の閾値Ｔ_ｔｈより大きい場合には、車線維持制御の開始時または終了時に運転者がハンドルの操舵に関して違和感を持つ傾向がある。

操舵トルクＴがトルク判定用の閾値Ｔ_ｔｈより大きい場合には、ＥＣＵ２は、車線維持制御の開始時用の制限値Ｃ_startに操舵トルク過大時用の制限値Ｄ_start1を設定して、車線維持制御の開始時用の制限値Ｃ_startを変更する。また、ＥＣＵ２は、車線維持制御の終了時用の制限値Ｃ_closeに操舵トルク過大時用の制限値Ｄ_close1を設定して、車線維持制御の終了時用の制限値Ｃ_closeを変更する（ステップ２０４）。

変更後の車線維持制御開始時用の制限値Ｃ_start（＝Ｄ_start1）は、変更前の通常時用の制限値Ｃ_startと比較して小さな値である。より詳しくは、変更後の車線維持制御開始時用の制限値Ｃ_start（＝Ｄ_start1）は、運転者がハンドルに与える操舵トルクＴに反比例し、操舵トルクＴが大きくなるほど小さくなる値である。また、変更後の車線維持制御終了時用の制限値Ｃ_close（＝Ｄ_close1）は、変更前の通常時用の制限値Ｃ_closeと比較して小さな値である。より詳しくは、変更後の車線維持制御終了時用の制限値Ｃ_close（＝Ｄ_close1）は、運転者がハンドルに与える操舵トルクＴに反比例し、操舵トルクＴが大きいほど小さくなる値である。

運転者がハンドルを操舵している時に、アクチュエータによる転舵制御が開始または終了すると、ハンドルから運転者に作用する操舵反力が変化するため、運転者は違和感を持つこととなる。特に、運転者がハンドルに与える操舵トルクが大きい場合に、運転者の持つ違和感が大きい。上記の制限値の第１決定処理によれば、操舵支援制御の開始時または終了時において、操舵トルクセンサ１０により検出される操舵トルクが大きいほど、アクチュエータの制御値の時間変化を制限する制限値を小さくする。このため、運転者がハンドルに与える操舵トルクが大きい場合に、アクチュエータの制御値を緩やかに変化させるため、運転者に与える違和感を低減することができる。

なお、ステップ２０２が否定される場合には、ＥＣＵ２は、車線維持制御の開始時用の制限値Ｃ_startを変更せず、また、車線維持制御の終了時用の制限値Ｃ_closeを変更しない（ステップ２０５）。ステップ２０３が否定される場合にも、ＥＣＵ２は、車線維持制御の開始時用の制限値Ｃ_startを変更せず、また、車線維持制御の終了時用の制限値Ｃ_closeを変更しない（ステップ２０５）。

図３に示される制限値の第２決定処理について説明する。ＥＣＵ２は、車線維持制御が開始時なのか継続時なのか終了時なのかを判定する。ＥＣＵ２は、モータ１５の出力状態を示す出力フラグの状態に基づいてこの判定を行う。

まず、ＥＣＵ２は、出力フラグの現在値がＯＮで、前回値がＯＦＦであるかどうかを判定する（ステップ３０１）。ステップ３０１が肯定される場合は、車線維持制御の開始遷移状態にあると判断できる。一方、ステップ３０１が否定された（制御開始遷移状態ではない）場合は、ＥＣＵ２は、出力フラグの現在値がＯＦＦで、前回値がＯＮであるかどうかを判定する（ステップ３０２）。ステップ３０２が肯定される場合は、車線維持制御の終了遷移状態にあると判断できる。

車線維持制御の開始遷移状態または終了遷移状態である場合には、ＥＣＵ２は、車速センサ１１により検出される車速Ｖが車速判定用の閾値Ｖ_ｔｈより大きいか否かを判定する（ステップ３０３）。この車速判定用の閾値Ｖ_ｔｈは、車速Ｖが、車線維持制御の開始時または終了時に運転者が違和感を持つ程度に大きな車速Ｖ_ｔｈであるか否かを判定するためのものである。車速Ｖが車速判定用の閾値Ｖ_ｔｈより大きい場合には、車線維持制御の開始時または終了時に運転者が車両挙動に関して違和感を持つ傾向がある。

車速Ｖが車速判定用の閾値Ｖ_ｔｈより大きい場合には、ＥＣＵ２は、車線維持制御の開始時用の制限値Ｃ_startに車速過大時用の制限値Ｄ_start2を設定して、車線維持制御の開始時用の制限値Ｃ_startを変更する。また、ＥＣＵ２は、車線維持制御の終了時用の制限値Ｃ_closeに車速過大時用の制限値Ｄ_close2を設定して、車線維持制御の終了時用の制限値Ｃ_closeを変更する（ステップ３０４）。

変更後の車線維持制御開始時用の制限値Ｃ_start（＝Ｄ_start2）は、変更前の通常時用の制限値Ｃ_startと比較して小さな値である。より詳しくは、変更後の車線維持制御開始時用の制限値Ｃ_start（＝Ｄ_start2）は、車速Ｖに反比例し、車速Ｖが大きくなるほど小さくなる値である。また、変更後の車線維持制御終了時用の制限値Ｃ_close（＝Ｄ_close2）は、変更前の通常時用の制限値Ｃ_closeと比較して小さな値である。より詳しくは、変更後の車線維持制御終了時用の制限値Ｃ_close（＝Ｄ_close2）は、車速Ｖに反比例し、車速Ｖが大きいほど小さくなる値である。

車両１が走行している時に、アクチュエータによる転舵制御が開始または終了すると、車輪のスリップ角が変化して車両１にヨーレートが作用するため、運転者は違和感を持つこととなる。特に、車速が大きい場合に、車両１のヨーレートが大きくなるため、運転者の持つ違和感が大きい。上記の制限値の第２決定処理によれば、操舵支援制御の開始時または終了時において、車速検出手段により検出される車速が大きいほど、アクチュエータの制御値の時間変化を制限する制限値を小さくする。このため、操舵支援制御の開始時または終了時において、車速が大きいほどアクチュエータの制御値を緩やかに変化させるため、運転者に与える違和感を低減することができる。

なお、ステップ３０２が否定される場合には、ＥＣＵ２は、車線維持制御の開始時用の制限値Ｃ_startを変更せず、また、車線維持制御の終了時用の制限値Ｃ_closeを変更しない（ステップ３０５）。ステップ３０３が否定される場合にも、ＥＣＵ２は、車線維持制御の開始時用の制限値Ｃ_startを変更せず、また、車線維持制御の終了時用の制限値Ｃ_closeを変更しない（ステップ３０５）。

図４に示される制限値の第３決定処理について説明する。ＥＣＵ２は、車線維持制御が継続時なのか終了時なのかを判定する。ＥＣＵ２は、モータ１５の出力状態を示す出力フラグの状態に基づいてこの判定を行う。ＥＣＵ２は、出力フラグの現在値がＯＦＦで、前回値がＯＮであるかどうかを判定する（ステップ４０１）。ステップ４０１が肯定される場合は、車線維持制御の終了遷移状態にあると判断できる。

車線維持制御の終了遷移状態である場合には、ＥＣＵ２は、ＣＣＤカメラ８からの画像データ（ＣＣＤカメラ８により生成される画像データそのもの、画像処理部９において画像データを処理して生成された車線維持制御に供される情報を含む）の出力の有無を判定する（ステップ４０２）。ＣＣＤカメラ８からの画像データの出力が無くなったことが判定される場合には、画像データの出力が無くなったことに起因して車線維持制御が終了遷移状態となっていると判断できる。ＣＣＤカメラ８からの画像データの出力が無くなった場合には、車線維持制御が完全に終了するまでに時間がかかるため、運転者は違和感を持つ傾向がある。

ＣＣＤカメラ８からの画像データの出力が無くなった場合には、ＥＣＵ２は、車線維持制御の終了時用の制限値Ｃ_closeに画像データ非出力時用の制限値Ｄ_close3を設定して、車線維持制御の終了時用の制限値Ｃ_closeを変更する（ステップ４０３）。変更後の車線維持制御終了時用の制限値Ｃ_close（＝Ｄ_close3）は、変更前の通常時用の制限値Ｃ_closeと比較して大きな値である。より詳しくは、変更後の車線維持制御終了時用の制限値Ｃ_close（＝Ｄ_close3）は、モータ駆動用の制御値に比例し、モータ駆動用の制御値が大きいほど大きくなる値である。

画像データが出力される状態から出力されない状態に移行した場合には、操舵支援制御は終了する。このとき、操舵支援制御状態から非制御状態に移行するまでの間、画像データが存在しないにも拘らずモータ１５が制御されるため、運転者の持つ違和感が大きい。上記の制限値の第３決定処理によれば、画像データが出力されなくなった場合には、画像データが出力される場合と比較して、モータ１５の制御値の時間変化を制限する制限値を大きくする。このため、画像データが出力されなくなった場合に、操舵支援制御状態から非制御状態に速やかに移行するため、運転者に与える違和感を低減することができる。

なお、ステップ４０１が否定される場合には、ＥＣＵ２は、車線維持制御の終了時用の制限値Ｃ_closeを変更しない（ステップ４０４）。ステップ４０２が否定される場合にも、ＥＣＵ２は、車線維持制御の終了時用の制限値Ｃ_closeを変更しない（ステップ４０４）。

図２〜図４に示される３種類の制限値の決定処理は、同時に実行される。３種類の決定処理のうち２種類の決定処理により制限値が同時に決定された場合、または３種類の決定処理により３種類の制限値が同時に決定された場合には、（１）〜（４）の規則に従って制限値を決定する。（１）第１決定処理および第２決定処理により制限値が同時に決定された場合には、２種類の制限値のうち小さい方の制限値を採用する。（２）第１決定処理、第２決定処理および第３決定処理により制限値が同時に決定された場合には、３種類の制限値の中で最小の制限値を採用する。（３）第１決定処理および第３決定処理により制限値が同時に決定された場合には、第１決定処理により決定された制限値を採用する。（４）第２決定処理および第３決定処理により制限値が同時に決定された場合には、第２決定処理により決定された制限値を採用する。

次に、図５のフローチャートを参照して、制限値Ｃを利用したモータ１５の制御方法について説明する。なお、以下の説明では、車線維持制御の開始時用の制限値Ｃ_startと継続時用の制限値Ｃ_continueと終了時用の制限値Ｃ_closeを代表して、制限値Ｃと表記している。

まず、画像処理部９が、ＣＣＤカメラ８による画像データ中の白線を検出し、前方経路（車線）を検出する（ステップ５０１）。次に、ＥＣＵ２が、検出された車線に基づいて、車線維持のための目標操舵トルク（モータ１５の制御値）を算出する（ステップ５０２）。この目標トルクの算出は、上述したように、カーブ曲率（１／Ｒ）、オフセットＤ、ヨー角θに基づいて決定される。車両１の前方走行経路に基づいて、車線維持のための制御値を算出する方法は、公知の方法を用いることができる。なお、車線維持制御の開始時には、目標操舵トルクは急激に増大する。また、車線維持制御の終了時には、目標操舵トルクは急激に減少して０となる。

次に、ＥＣＵ２は、ステップ５０２で算出された目標操舵トルクを採用した場合に、操舵トルクの前回値と今回値との偏差を算出する（ステップ５０３）。この偏差の絶対値が大きければ、操舵トルクの変動が大きく、即ち、操舵反力の変動が大きく、運転者が違和感を持ちやすいと言える。ステップ２３５で偏差が算出されたら、まず、この偏差が制限値Ｃよりも大きいか否かを判定する（ステップ５０４）。

ステップ５０４が肯定される場合は、偏差が設定された制限値Ｃよりも大きい。この場合は、許容し得る変動幅（＝設定された制限値Ｃ）を超えて増加されるように設定されていると判断できるため、操舵出力トルクを前回値＋Ｃに制限して設定する（ステップ５０６）。ここで、上述したように、車線維持制御の開始時・終了時の制御値Ｃは車両走行状態または車両運転状態に応じて決定されているため、操舵反力の変動幅が状況に応じて適度に調整されており、運転者が違和感を持たないように（あるいは、持ちにくくなるように）されている。

ステップ５０４が否定される場合は、次に、この偏差が−Ｃよりも小さいか否かを判定する（ステップ５０５）。ステップ５０５が肯定される場合は、偏差が設定された制限値Ｃに対応する負の値である−Ｃよりも小さい。この場合は、許容し得る変動幅（＝設定された制限値Ｃ）を超えて減少されるように設定されていると判断できるため、操舵出力トルクを前回値−Ｃに制限して設定する（ステップ５０７）。ここでも、車線維持制御の開始時・終了時の制御値Ｃは車両走行状態または車両運転状態に応じて決定されているため、操舵反力の変動幅が状況に応じて適度に調整されており、運転者が違和感を持たないように（あるいは、持ちにくくなるように）されている。

ステップ５０５が否定される場合は、偏差が増加側にも減少側にも許容された変動幅（＝設定された制限値Ｃ）に収まっているので、ステップ５０２で算出された目標操舵トルクを制限することなくそのまま出力トルクとして設定する（ステップ５０８）。ステップ５０６，５０７，５０８において出力トルクが決定されたら、決定された出力トルクに応じてモータ１５を駆動し、車両１が車線を逸脱しないように操舵輪ＦＲ，ＦＬを操舵させる（ステップ５０９）。

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、上述した実施形態では、モータ１５の制御値の時間変化を判断する際の制御値として、操舵トルクをもとに判断した。しかし、操舵トルク以外にも、上述した目標ヨーレートや目標横加速度、あるいは、モータ１５への供給電力量など、アクチュエータの制御値と対応する情報量であれば、モータ１５の制御値の時間変化を判断することが可能である。

本発明の実施形態に係る運転支援装置を備えた車両の構成図である。 本発明の実施形態に係る運転支援装置における制限値の第１決定処理のフローチャートである。 本発明の実施形態に係る運転支援装置における制限値の第２決定処理のフローチャートである。 本発明の実施形態に係る運転支援装置における制限値の第３決定処理のフローチャートである。 本発明の実施形態に係る運転支援装置における車線維持制御のフローチャートである。

符号の説明

１…車両、２…ＥＣＵ、３…ハンドル、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…操舵トルクセンサ、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 (4)

1. 車輪を転舵させるアクチュエータと、
   車両の操舵支援制御のために前記アクチュエータの制御値を決定する決定手段と、
   前記決定手段によって決定された前記制御値の時間変化が所定範囲外である場合に、前記制御値の時間変化を制限するための制限値を決定する制限手段と、
   前記決定手段により決定された前記制御値または前記制限手段により決定された前記制限値に基づいて、前記アクチュエータを制御する制御手段と、
   を備え、
   前記制限手段は、前記操舵支援制御の開始時または終了時に適用する前記制限値を、車両走行状態または車両運転状態に応じて異ならせることを特徴とする運転支援装置。
2. 運転者がハンドルに与える操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段を、さらに備え、
   前記制限手段は、前記操舵トルク検出手段により検出される操舵トルクが大きいほど、前記操舵支援制御の開始時または終了時に適用する前記制限値を小さくすることを特徴とする請求項１に記載の運転支援装置。
3. 車速を検出する車速検出手段を、さらに備え、
   前記制限手段は、前記車速検出手段により検出される車速が大きいほど、前記操舵支援制御の開始時または終了時に適用する前記制限値を小さくすることを特徴とする請求項１に記載の運転支援装置。
4. 前記車両の前方を撮像して画像データを出力する撮像手段を、さらに備え、
   前記決定手段は、前記撮像手段からの画像データを取り込んで、当該画像データに基づいて前記アクチュエータの制御値を決定するものであり、
   前記制限手段は、前記画像データが出力される状態から出力されない状態に移行した場合に、前記画像データが出力される場合と比較して前記制限値を大きくすることを特徴とする請求項１に記載の運転支援装置。
   

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