JP2009280077A - Lane deviation prevention device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lane deviation prevention device capable of properly determining a steering retaining state by a driver in a short time. <P>SOLUTION: The lane deviation prevention device includes a lane setting means 110 setting a traveling lane for one's own vehicle, a steering angle detection means 150 detecting a steering angle by the steering operation of the driver, a torque detection means 140 detecting input torque by the steering operation of the driver, a deviation determination means 130 determining the inclination of the one's own vehicle to deviate from the traveling lane, a steering control means 170 imparting steering torque in the form of pulse to a steering mechanism 10 in the direction of preventing a deviation when the inclination toward deviation is determined by the deviation determination means, and a steering retaining state detection means 160 determining the deterioration of the steering retaining state by the driver in the case where the displacement amount of the steering angle in imparting the steering torque in the form of pulse is not less than a predetermined threshold value or the input torque is not more than a predetermined threshold value. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、自動車等の車両に設けられる車線逸脱防止装置に関し、特に走行車線(レーン)からの自車両の逸脱傾向を判定した際にパルス状の操舵トルクを発生するものに関する。   The present invention relates to a lane departure prevention apparatus provided in a vehicle such as an automobile, and more particularly to a device that generates a pulsating steering torque when a departure tendency of a host vehicle from a traveling lane (lane) is determined.

車線逸脱防止装置は、自車両前方の車線形状を認識し、自車両の車線からの逸脱傾向が判定された場合に、警報を出力したり、自車両を車線中央側へ戻す方向の操舵トルクを操舵機構に付与するものである。
例えば、特許文献1には、ステレオカメラによって認識された車線から自車両の推定進行路が逸脱する場合に、車線中央側に走行目標位置を設定して操舵制御を行うことが記載されている。
The lane departure prevention device recognizes the shape of the lane ahead of the host vehicle, and outputs a warning or returns a steering torque in a direction to return the host vehicle to the center of the lane when a tendency to depart from the lane of the host vehicle is determined. It is given to the steering mechanism.
For example, Patent Document 1 describes that when the estimated traveling path of the host vehicle deviates from a lane recognized by a stereo camera, a steering target position is set on the lane center side to perform steering control.

また、車線逸脱防止装置には、運転者による操作自由度を高めるため、逸脱傾向の判定時に例えばパルス状の操舵トルクを発生させて、ステアリングホイールの振動によって運転者に逸脱傾向を知らしめ、車線中央側へ戻す操舵操作は運転者自身によって行わせるようにしたものがある。   Further, the lane departure prevention device, in order to increase the degree of freedom of operation by the driver, generates, for example, a pulsed steering torque at the time of determination of the departure tendency, and informs the driver of the departure tendency by vibration of the steering wheel. Some steering operations for returning to the center are performed by the driver himself.

しかし、このようなパルス状の操舵トルクの大きさは、運転者がステアリングホイールを把持する状態(保舵状態)が正常であることを前提として設定される。このため、例えば運転者が手放しする等、保舵状態が低下している際に操舵トルクを発生すると、操舵機構に大きな操舵角が発生し、車両の挙動及び進路が大きく乱れることが懸念される。   However, the magnitude of such a pulsed steering torque is set on the assumption that the state in which the driver holds the steering wheel (steering state) is normal. For this reason, for example, if the steering torque is generated when the steered state is lowered, such as when the driver releases it, there is a concern that a large steering angle is generated in the steering mechanism, and the behavior and the course of the vehicle are greatly disturbed. .

これに対し、運転者の保舵状態低下を判定できれば上述した問題は解決できると考えられる。
例えば、特許文献2には、ステアバイワイヤシステムにおいて、ステアリングホイールに接続された反力モータの電流値がステアリングホイールのイナーシャ及びフリクションと釣り合う所定電流値が所定時間だけ継続した場合に、手放しを判定することが記載されている。
また、特許文献3には、操舵角の微分値と操舵入力トルクとの積である仕事量に基づいて、運転者によるハンドルの操舵状態を検出することが記載されている。
特開2007−261449号公報 特開2007−15529号公報 特開2004−175122号公報
On the other hand, it can be considered that the above-described problem can be solved if it is possible to determine a decrease in the steering state of the driver.
For example, in Patent Literature 2, in a steer-by-wire system, when a current value of a reaction force motor connected to a steering wheel continues a predetermined current value that balances inertia and friction of the steering wheel for a predetermined time, release is determined. It is described.
Patent Document 3 describes that the steering state of the steering wheel by the driver is detected based on the work amount that is the product of the differential value of the steering angle and the steering input torque.
JP 2007-261449 A JP 2007-15529 A JP 2004-175122 A

しかし、上述した保舵状態の判定方法は、いずれも判定にある程度の時間を要するため、検出判定中に車線逸脱防止制御による操舵トルクの発生が行われ、検出判定が完了するまでに車両の挙動等が乱れてしまうおそれがある。
本発明の課題は、運転者による保舵状態を短時間で適切に判定できる車線逸脱防止装置を提供することである。
However, since all of the above-described methods for determining the steered state require a certain amount of time for the determination, the steering torque is generated by the lane departure prevention control during the detection determination, and the vehicle behavior until the detection determination is completed. Etc. may be disturbed.
The subject of this invention is providing the lane departure prevention apparatus which can determine appropriately the steering state by a driver | operator in a short time.

本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項1の発明は、自車両の走行車線からの逸脱を防止するよう操舵機構に操舵トルクを付与する車線逸脱防止装置において、自車両前方の環境情報を取得して自車両の走行車線を設定する車線設定手段と、運転者の操舵操作による操舵角を検出する操舵角検出手段と、前記走行車線からの自車両の逸脱傾向を判定する逸脱判定手段と、前記逸脱判定手段が前記逸脱傾向を判定した場合に、逸脱を防止する方向へ前記操舵機構にパルス状の操舵トルクを付与する操舵制御手段と、前記パルス状の操舵トルクを付与した際の前記操舵角の変位量が所定の閾値以上の場合に運転者による保舵状態低下を判定する保舵状態判定手段とを備えることを特徴とする車線逸脱防止装置である。
The present invention solves the above-described problems by the following means.
The invention according to claim 1 is a lane departure prevention apparatus that applies steering torque to a steering mechanism so as to prevent a departure from the traveling lane of the host vehicle, and obtains environmental information in front of the host vehicle and sets the traveling lane of the host vehicle. Lane setting means for detecting, a steering angle detecting means for detecting a steering angle by a driver's steering operation, a departure determining means for determining a departure tendency of the host vehicle from the traveling lane, and the departure determining means exhibit the departure tendency. And a steering control means for applying a pulsed steering torque to the steering mechanism in a direction to prevent deviation when determined, and a displacement amount of the steering angle when the pulsed steering torque is applied is a predetermined threshold value or more. In this case, a lane departure prevention device comprising: a steered state determining unit that determines a decrease in the steered state by the driver.

請求項2の発明は、自車両の走行車線からの逸脱を防止するよう操舵機構に操舵トルクを付与する車線逸脱防止装置において、自車両前方の環境情報を取得して自車両の走行車線を設定する車線設定手段と、運転者の操舵操作による入力トルクを検出するトルク検出手段と、前記走行車線からの自車両の逸脱傾向を判定する逸脱判定手段と、前記逸脱判定手段が前記逸脱傾向を判定した場合に、逸脱を防止する方向へ前記操舵機構にパルス状の操舵トルクを付与する操舵制御手段と、前記パルス状の操舵トルクを付与した際の前記入力トルクが所定の閾値以下の場合に前記運転者による保舵状態低下を判定する保舵状態判定手段とを備えることを特徴とする車線逸脱防止装置である。   According to a second aspect of the present invention, in a lane departure prevention apparatus that applies steering torque to a steering mechanism so as to prevent a departure from the traveling lane of the host vehicle, environmental information in front of the host vehicle is acquired to set the traveling lane of the host vehicle. A lane setting means for detecting, a torque detecting means for detecting an input torque due to a steering operation by the driver, a departure determining means for determining a departure tendency of the host vehicle from the traveling lane, and the departure determining means for determining the departure tendency. A steering control means for applying a pulsed steering torque to the steering mechanism in a direction to prevent deviation, and the input torque when the pulsed steering torque is applied is equal to or less than a predetermined threshold value. A lane departure prevention apparatus comprising: a steered state determining unit configured to determine a decrease in a maintained steered state by a driver.

請求項3の発明は、自車両の走行車線からの逸脱を防止するよう操舵機構に操舵トルクを付与する車線逸脱防止装置において、自車両前方の環境情報を取得して自車両の走行車線を設定する車線設定手段と、運転者の操舵操作による操舵角を検出する操舵角検出手段と、運転者の操舵操作による入力トルクを検出するトルク検出手段と、前記走行車線からの自車両の逸脱傾向を判定する逸脱判定手段と、前記逸脱判定手段が前記逸脱傾向を判定した場合に、逸脱を防止する方向へ前記操舵機構にパルス状の操舵トルクを付与する操舵制御手段と、前記パルス状の操舵トルクを付与した際の前記操舵角の変位量が所定の閾値以上でありかつ前記入力トルクが所定の閾値以下の場合に前記運転者による保舵状態低下を判定する保舵状態検出手段とを備えることを特徴とする車線逸脱防止装置である。   According to a third aspect of the present invention, in a lane departure prevention apparatus that applies steering torque to a steering mechanism so as to prevent a departure from the traveling lane of the host vehicle, environmental information in front of the host vehicle is acquired and the traveling lane of the host vehicle is set. Lane setting means for detecting, steering angle detecting means for detecting a steering angle by a driver's steering operation, torque detecting means for detecting an input torque by a driver's steering operation, and a deviation tendency of the own vehicle from the traveling lane. A departure determining means for determining, a steering control means for applying a pulsed steering torque to the steering mechanism in a direction to prevent departure when the departure determining means determines the departure tendency, and the pulsed steering torque Steered state detecting means for determining a decrease in the steered state by the driver when the amount of displacement of the steering angle when the value of A lane departure prevention apparatus, characterized in that it comprises.

請求項4の発明は、前記操舵制御手段は、前記保舵状態検出手段が前記保舵状態低下を判定した場合に、前記パルス状の操舵トルクを低減し又は停止することを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の車線逸脱防止装置である。
請求項5の発明は、前記保舵状態検出手段は、少なくとも所定の閾値の設定により第1の保舵状態低下と第1の保舵状態低下よりさらに保舵状態の低い第2の保舵状態低下を判定し、前記操舵制御手段は、前記第1の保舵状態低下が判定された場合に前記パルス状の操舵トルクを付与しつつ警報を出力する第1の保舵状態低下制御を実行し、さらに前記第2の保舵状態低下を判定した場合は前記パルス状の操舵トルクを低減し又は停止する第2の保舵状態低下制御を実行することを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の車線逸脱防止装置である。
The invention according to claim 4 is characterized in that the steering control means reduces or stops the pulsed steering torque when the steered state detecting means determines that the steered state is lowered. The lane departure prevention device according to any one of claims 1 to 3.
According to a fifth aspect of the present invention, the steered state detecting means includes a first steered state lowering and a second steered state having a steered state lower than the first steered state lowered by setting a predetermined threshold value. The steering control means executes first steering state reduction control that outputs a warning while applying the pulse-shaped steering torque when the first steering state reduction is determined. Further, when it is determined that the second steered state lowering is performed, second steered state lowering control for reducing or stopping the pulsed steering torque is executed. It is a lane departure prevention apparatus of any one of the above.

本発明によれば、以下の効果を得ることができる。
(1)パルス状の操舵トルクを付与した際に、運転者による保舵状態が良好であれば操舵角の変位は比較的小さいのに対し、手放し時等のように保舵状態が低下している場合は操舵角の変位が大きくなる。このため、本発明によれば、パルス状の操舵トルクを付与した際の操舵角の変位量が所定の閾値以上の場合に運転者による保舵状態低下を判定することによって、操舵トルクを付与した直後に保舵状態の低下を適切に判定することができる。
(2)パルス状の操舵トルクを付与した際に、運転者による保舵状態が良好であれば操舵トルクの反力が入力トルクに比較的大きく反映されるのに対し、保舵状態が低下している場合は操舵トルクによる反力が入力トルクに反映されにくくなり、手放し状態の場合には入力トルクが実質的にゼロとなる。このため、本発明によれば、パルス状の操舵トルクを付与した際の入力トルクが所定の閾値以下の場合に運転者による保舵状態低下を判定することによって、操舵トルクを付与した直後に保舵状態の低下を適切に判定することができる。
(3)パルス状の操舵トルクを付与した際の操舵角の変位量が所定の閾値以上でありかつ入力トルクが所定の閾値以下の場合に運転者による保舵状態低下を判定することによって、保舵状態判定の精度をより向上できる。
According to the present invention, the following effects can be obtained.
(1) When pulsed steering torque is applied, if the driver's steering state is good, the steering angle displacement is relatively small, but the steering state is lowered as when the hand is released. If so, the displacement of the steering angle increases. For this reason, according to the present invention, the steering torque is applied by determining the decrease in the steering holding state by the driver when the displacement amount of the steering angle when the pulsed steering torque is applied is equal to or greater than a predetermined threshold. Immediately after that, it is possible to appropriately determine the decrease in the steered state.
(2) When a pulsed steering torque is applied, if the steering state by the driver is good, the reaction force of the steering torque is reflected relatively large in the input torque, whereas the steering state is lowered. If it is, the reaction force due to the steering torque is less likely to be reflected in the input torque, and the input torque is substantially zero in the hand-off state. For this reason, according to the present invention, when the input torque when the pulsed steering torque is applied is equal to or less than the predetermined threshold value, it is determined immediately after the steering torque is applied by determining that the steering state is lowered by the driver. A decrease in the rudder state can be appropriately determined.
(3) When the amount of displacement of the steering angle when the pulsed steering torque is applied is equal to or greater than a predetermined threshold value and the input torque is equal to or smaller than the predetermined threshold value, it is determined by determining that the steering state is lowered by the driver. The accuracy of rudder state determination can be further improved.

(4)保舵状態低下が判定された場合に、パルス状の操舵トルクを低減し又は停止することによって、操舵角が大きく変化して車両の挙動や進路が乱れることを防止し、安全性を向上できる。
(5)所定の閾値の設定により、第1の保舵状態低下と、これよりさらに保舵状態の低い第2の保舵状態低下を判定し、第1の保舵状態低下が判定された場合にパルス状の操舵トルクを付与しつつ警報を出力する第1の保舵状態低下制御を実行し、さらに第2の保舵状態低下を判定した場合はパルス状の操舵トルクを低減し又は停止する第2の保舵状態低下制御を実行することによって、パルス状の操舵トルクを低減し又は停止する必要はない程度の保舵状態低下時に、運転者の注意を喚起して意識を向上させ、逸脱防止のための操舵操作を促すことができる。
(4) By reducing or stopping the pulsed steering torque when it is determined that the steered state has been lowered, it is possible to prevent the steering angle from changing greatly and disturbing the behavior and course of the vehicle, thereby improving safety. It can be improved.
(5) When the first steered state lowering and the second steered state lowering lower in the steered state are determined by setting the predetermined threshold, and the first steered state lowering is determined. The first steered state lowering control that outputs a warning while applying the pulsed steering torque to the vehicle is executed, and when the second steered state lowering is determined, the pulsed steering torque is reduced or stopped. By executing the second steering wheel state lowering control, the driver's attention is raised and the consciousness is raised when the steering state is lowered to such an extent that it is not necessary to reduce or stop the pulsed steering torque. Steering operation for prevention can be urged.

本発明は、運転者による保舵状態を短時間で適切に判定できる車線逸脱防止装置を提供する課題を、逸脱防止制御によりパルス状の操舵トルクを操舵機構に付与した際の入力トルクセンサ値とハンドル角との少なくとも一方の変化に基づいて保舵状態低下を判定することによって解決した。   An object of the present invention is to provide a lane departure prevention device that can appropriately determine the state of steering maintained by a driver in a short time, an input torque sensor value when a pulsed steering torque is applied to a steering mechanism by departure prevention control, and The problem was solved by determining a decrease in the steering holding state based on a change in at least one of the steering wheel angle.

以下、本発明を適用した車線逸脱防止装置の実施例について説明する。
実施例において、車線逸脱防止装置が設けられる車両は、例えば前二輪を操舵する四輪の乗用車等の自動車である。
図1は、実施例の車線逸脱防止装置を有する車両のシステム構成を示す図である。
車線逸脱防止装置は、自車両の走行車線からの逸脱傾向が判定された場合に、運転者に逸脱を警報しかつ車両を車線中央方向へ戻すため、操舵機構10にパルス状の操舵トルク(操舵力)を付与するものである。
操舵機構10は、前輪FWを支持するハウジングHを所定の操向軸線(キングピン)回りに回転させて操舵を行うものである。
Embodiments of a lane departure prevention apparatus to which the present invention is applied will be described below.
In the embodiment, the vehicle provided with the lane departure prevention device is, for example, an automobile such as a four-wheel passenger car that steers the front two wheels.
FIG. 1 is a diagram illustrating a system configuration of a vehicle having a lane departure prevention apparatus according to an embodiment.
The lane departure prevention device alerts the driver of the departure and returns the vehicle to the center of the lane when a tendency of the vehicle to depart from the driving lane is determined. Power).
The steering mechanism 10 performs steering by rotating the housing H that supports the front wheel FW about a predetermined steering axis (king pin).

操舵機構10は、ステアリングホイール11、ステアリングシャフト12、ステアリングギアボックス13、タイロッド14等を備えて構成されている。
ステアリングホイール11は、運転者が操舵操作を入力する環状の操作部材である。
ステアリングシャフト12は、ステアリングホイール11の回転をステアリングギアボックス13に伝達する回転軸である。
ステアリングギアボックス13は、ステアリングシャフト12の回転運動を車幅方向の直進運動に変換するラックアンドピニオン機構を備えている。
タイロッド14は、一方の端部をステアリングギアボックス13のラックに連結され、他方の端部をハウジングHのナックルアームに連結された軸状の部材である。タイロッド14は、ハウジングHのナックルアームを押し引きすることによってハウジングHを回転させ、操舵を行う。
The steering mechanism 10 includes a steering wheel 11, a steering shaft 12, a steering gear box 13, a tie rod 14, and the like.
The steering wheel 11 is an annular operation member through which a driver inputs a steering operation.
The steering shaft 12 is a rotating shaft that transmits the rotation of the steering wheel 11 to the steering gear box 13.
The steering gear box 13 includes a rack and pinion mechanism that converts the rotational movement of the steering shaft 12 into a straight movement in the vehicle width direction.
The tie rod 14 is a shaft-like member having one end connected to the rack of the steering gear box 13 and the other end connected to the knuckle arm of the housing H. The tie rod 14 steers by rotating the housing H by pushing and pulling the knuckle arm of the housing H.

また、車両は、電動パワーステアリング(EPS)制御ユニット20、操安制御ユニット30、エンジン制御ユニット40、トランスミッション制御ユニット50、車両統合ユニット60等を備えている。   The vehicle also includes an electric power steering (EPS) control unit 20, a steering control unit 30, an engine control unit 40, a transmission control unit 50, a vehicle integration unit 60, and the like.

EPS制御ユニット20は、運転者の操舵操作に応じて操舵アシスト力を発生する電動パワーステアリング装置を統括的に制御するものである。EPS制御ユニット20には、電動アクチュエータ21、舵角センサ22、トルクセンサ23等が接続されている。
電動アクチュエータ21は、例えば、ステアリングシャフト12の途中に設けられ、減速機構を介して操舵機構10に対して操舵トルク(操舵力)を付与する電動モータである。
舵角センサ22は、ステアリングシャフト12の角度位置(ステイリングホイール11の角度位置と実質的に等しい)を検出するエンコーダを備えている。
トルクセンサ23は、電動アクチュエータ21とステアリングホイール11との間でステアリングシャフト12に挿入され、ステアリングシャフト12に作用するトルクを検出するものである。トルクセンサ12は、ステアリングシャフト12に作用するトルクによって捩れるトーションバーを有し、このトーションバーのねじれ角を検出することによってトルクを検出する。通常、トルクセンサ23が検出するトルクは、運転者がステアリングホイール11に入力する操舵トルクと実質的に等しくなる。
The EPS control unit 20 comprehensively controls the electric power steering apparatus that generates a steering assist force in accordance with the driver's steering operation. The EPS control unit 20 is connected to an electric actuator 21, a steering angle sensor 22, a torque sensor 23, and the like.
The electric actuator 21 is, for example, an electric motor that is provided in the middle of the steering shaft 12 and applies a steering torque (steering force) to the steering mechanism 10 via a speed reduction mechanism.
The steering angle sensor 22 includes an encoder that detects the angular position of the steering shaft 12 (substantially equal to the angular position of the staying wheel 11).
The torque sensor 23 is inserted into the steering shaft 12 between the electric actuator 21 and the steering wheel 11 and detects torque acting on the steering shaft 12. The torque sensor 12 has a torsion bar that is twisted by the torque acting on the steering shaft 12, and detects the torque by detecting the torsion angle of the torsion bar. Normally, the torque detected by the torque sensor 23 is substantially equal to the steering torque input to the steering wheel 11 by the driver.

操安制御ユニット30は、各車輪のブレーキの制動力を個別に制御する車両操安性制御及びABS制御を行うものである。車両操安性制御は、アンダーステア又はオーバーステアの発生時に、旋回内輪側と外輪側の制動力を異ならせて復元方向のヨーモーメントを発生させるものである。ABS制御(アンチロックブレーキ制御)は、車輪のロック傾向を検出した際に、当該車輪の制動力を低減して回復させるものである。
操安制御ユニット30には、ハイドロリックコントロールユニット(HCU)31、車速センサ32、ヨーレートセンサ33、横加速度(横G)センサ34等が接続されている。
The steering control unit 30 performs vehicle steering control and ABS control for individually controlling the braking force of each wheel brake. In vehicle stability control, when understeer or oversteer occurs, the braking force on the turning inner wheel side and the outer wheel side is made different to generate a yaw moment in the restoring direction. ABS control (anti-lock brake control) is for reducing and recovering the braking force of a wheel when the tendency of the wheel to lock is detected.
The steering control unit 30 is connected to a hydraulic control unit (HCU) 31, a vehicle speed sensor 32, a yaw rate sensor 33, a lateral acceleration (lateral G) sensor 34, and the like.

HCU31は、各車輪の液圧式サービスブレーキに付与されるブレーキフルード液圧を個別に制御する装置である。HCU31は、ブレーキフルードを加圧するモータポンプ、及び、各車輪のキャリパシリンダへ付与される圧力を調整するソレノイドバルブ等を備えている。
車速センサ32は、各車輪のハブベアリングを保持するハウジングに設けられ、車輪速に応じた車速パルス信号を出力する。この車速パルス信号は、所定の処理を施すことによって、車両の走行速度を求めることができる。
ヨーレートセンサ33及び横Gセンサ34は、車体の鉛直軸回りの回転速度及び横方向の加速度をそれぞれ検出するMEMSセンサを備えている。
The HCU 31 is a device that individually controls the brake fluid hydraulic pressure applied to the hydraulic service brake of each wheel. The HCU 31 includes a motor pump that pressurizes the brake fluid, a solenoid valve that adjusts the pressure applied to the caliper cylinder of each wheel, and the like.
The vehicle speed sensor 32 is provided in a housing that holds the hub bearing of each wheel, and outputs a vehicle speed pulse signal corresponding to the wheel speed. The vehicle speed pulse signal is subjected to predetermined processing, whereby the traveling speed of the vehicle can be obtained.
The yaw rate sensor 33 and the lateral G sensor 34 include a MEMS sensor that detects a rotational speed around the vertical axis of the vehicle body and a lateral acceleration, respectively.

エンジン制御ユニット40は、車両の走行用動力源であるエンジン及びその補器類を統括的に制御するものである。
トランスミッション制御ユニット50は、エンジンの出力を変速して前後のディファレンシャルへ伝達するオートマティックトランスミッションを統括的に制御するものである。
車両側ユニット60は、上記各ユニットに関連する以外の車両の電装品を統括的に制御するものである。
The engine control unit 40 controls the engine, which is a driving power source for the vehicle, and its auxiliary equipment.
The transmission control unit 50 controls the automatic transmission that shifts the output of the engine and transmits it to the front and rear differentials.
The vehicle-side unit 60 controls the electrical components of the vehicle other than those related to each unit.

また、実施例の車線逸脱防止装置は、以下説明する逸脱防止制御ユニット100を備えている。
逸脱防止制御ユニット100は、上述したEPS制御ユニット20、操安制御ユニット30、エンジン制御ユニット40、トランスミッション制御ユニット50、車両統合ユニット60と、例えばCAN通信システム等の車載LANを介して接続され、各種情報や信号を取得可能となっている。
また、逸脱防止制御ユニット100は、車線設定手段110、自車横位置検出手段120、逸脱判定手段130、入力トルク検出手段140、操舵角検出手段150、保舵状態検出手段160、操舵制御手段170等を備えて構成されている。なお、これらの各手段は、それぞれ独立したハードウェアとして構成されてもよく、また、一部又は全部を共通したハードウェアとした構成としてもよい。
The lane departure prevention apparatus of the embodiment includes a departure prevention control unit 100 described below.
The departure prevention control unit 100 is connected to the above-described EPS control unit 20, the operation control unit 30, the engine control unit 40, the transmission control unit 50, and the vehicle integration unit 60 via an in-vehicle LAN such as a CAN communication system, for example. Various information and signals can be acquired.
The departure prevention control unit 100 includes a lane setting unit 110, a vehicle lateral position detection unit 120, a departure determination unit 130, an input torque detection unit 140, a steering angle detection unit 150, a steering state detection unit 160, and a steering control unit 170. Etc. are provided. Each of these means may be configured as independent hardware, or a part or all of them may be configured as common hardware.

車線設定手段110は、自車両前方を撮像した画像情報に基づいて、自車両前方の環境を認識し、自車両の走行車線を設定するものである。
車線設定手段110は、ステレオカメラ111、画像処理部112等が接続されている。
The lane setting unit 110 recognizes the environment ahead of the host vehicle based on image information obtained by imaging the front of the host vehicle, and sets the traveling lane of the host vehicle.
The lane setting unit 110 is connected to a stereo camera 111, an image processing unit 112, and the like.

ステレオカメラ111は、例えば車両のフロントウインドウ上端部のルームミラー基部付近に設けられた一対のメインカメラ及びサブカメラを備えている。メインカメラ及びサブカメラは、それぞれCCDカメラを有して構成されている。メインカメラ及びサブカメラは、車幅方向に離間して設置されている。メインカメラ及びサブカメラは、それぞれ基準画像及び比較画像を撮像し、これらに係る画像データを画像処理部112に出力する。
画像処理部112は、ステレオカメラ111が出力した基準画像及び比較画像の画像データをA/D変換した後、所定の画像処理を施して車線設定手段110に出力するものである。この画像処理には、例えば、各カメラの取付位置誤差の補正や、ノイズ除去、階調の適切化などが含まれる。デジタル化された画像は、例えば、垂直方向及び水平方向にマトリクス状に配列された複数の画素を有する。これらの各画素は、それぞれ被写体の明るさに応じた輝度値を有する。
The stereo camera 111 includes, for example, a pair of main cameras and sub-cameras provided near the room mirror base at the upper end of the front window of the vehicle. Each of the main camera and the sub camera has a CCD camera. The main camera and the sub camera are installed apart from each other in the vehicle width direction. The main camera and the sub camera capture a reference image and a comparative image, respectively, and output image data related to these images to the image processing unit 112.
The image processing unit 112 performs A / D conversion on the image data of the reference image and the comparison image output from the stereo camera 111, performs predetermined image processing, and outputs the processed image data to the lane setting unit 110. This image processing includes, for example, correction of an attachment position error of each camera, noise removal, gradation optimization, and the like. The digitized image has, for example, a plurality of pixels arranged in a matrix in the vertical direction and the horizontal direction. Each of these pixels has a luminance value corresponding to the brightness of the subject.

車線設定手段110は、基準画像及び比較画像のデータに基づいて、基準画像上の任意の画素又は複数の画素からなるブロックである画素群の視差を検出する。この視差は、ある画素又は画素群の基準画像上の位置と比較画像上の位置とのずれ量である。この視差を用いると、三角測量の原理により、自車両から当該画素に対応する被写体までの距離を算出することができる。   The lane setting unit 110 detects parallax of a pixel group that is a block composed of an arbitrary pixel or a plurality of pixels on the reference image based on the data of the reference image and the comparison image. This parallax is the amount of deviation between the position on the reference image and the position on the comparison image of a certain pixel or pixel group. Using this parallax, the distance from the vehicle to the subject corresponding to the pixel can be calculated based on the principle of triangulation.

車線設定手段110は、自車両前方の車線両端部に配置された白線の形状を認識することによって、自車両の走行車線を設定する。なお、本明細書、特許請求の範囲等において、白線とは、車線の幅方向における端部に引かれた連続線又は破線を示すものとし、実際の色彩が白色以外(例えば燈色など)の線も含むものとする。
車線設定手段110は、基準画像のデータから、路面上に相当する箇所の各画素の輝度データに基づいて白線L部分を検出する。自車両に対する白線L部分の画素群の方位は、画像データ上の画素位置に基づいて検出される。具体的には、垂直方向における画素位置が路面上に相当する領域を水平方向に走査し、輝度値が急変する箇所を車線の輪郭として認識する。そして、上述した視差を用いて当該白線部分の画素群の距離を算出することによって、白線の位置を検出する。
そして、車線設定手段110は、白線位置の検出を連続的に行なって車両の進行方向に複数の車線候補点を設定し、整合のとれない車線候補点を無視するとともに、車線候補点を設定できなかった領域は所定の補完処理を行うことによって、自車両前方の車線形状を認識する。
The lane setting unit 110 sets the travel lane of the host vehicle by recognizing the shape of the white lines arranged at both ends of the lane ahead of the host vehicle. In this specification, claims, etc., a white line means a continuous line or a broken line drawn at the end in the width direction of the lane, and the actual color is other than white (for example, amber) Includes lines.
The lane setting means 110 detects the white line L portion from the reference image data based on the luminance data of each pixel corresponding to the location on the road surface. The orientation of the pixel group of the white line L portion with respect to the host vehicle is detected based on the pixel position on the image data. Specifically, an area corresponding to a pixel position in the vertical direction on the road surface is scanned in the horizontal direction, and a portion where the luminance value changes suddenly is recognized as a lane outline. And the position of a white line is detected by calculating the distance of the pixel group of the said white line part using the parallax mentioned above.
The lane setting means 110 can continuously detect white line positions to set a plurality of lane candidate points in the traveling direction of the vehicle, ignore lane candidate points that cannot be matched, and set lane candidate points. The area that does not exist is subjected to a predetermined complement process to recognize the lane shape ahead of the host vehicle.

自車横位置検出手段120は、車線設定手段110が設定した車線内における自車両の横位置を検出するものである。自車両横位置の検出は、車線設定手段110からの情報、舵角センサ21、車速センサ32、ヨーレートセンサ33等によって検出される車両の走行状態、及び、既知の車両諸元等に基づいて、自車両の進行路を推定するものである。   The own vehicle lateral position detecting means 120 detects the lateral position of the own vehicle in the lane set by the lane setting means 110. The detection of the lateral position of the host vehicle is based on information from the lane setting means 110, the running state of the vehicle detected by the steering angle sensor 21, the vehicle speed sensor 32, the yaw rate sensor 33, and the known vehicle specifications. This is to estimate the traveling path of the host vehicle.

自車進行路の推定は、例えば、車両前方の所定の距離である注視距離Zにおける自車両の横位置を算出する。注視距離Zは、自車両前方の所定の距離であって、例えば自車両が数秒後(例えば約2秒程度)に到達する位置に設定される。
自車両の重心位置を原点とし、車幅方向へ延びるX軸、及び、車体前方側へ延びるZ軸を有する座標系を用いて以下説明する。
注視距離Zにおける自車進行路の横位置Xeは、以下の式1によって求められる。

Figure 2009280077
Xe[m]:注視距離における自車両重心の推定横位置
α[rad]:ハンドル角度
A:スタビリティファクタ
V[km/h]:車速
[m]:ホイールベース
sgr:ステアリングギアレシオ
The vehicle traveling path is estimated by, for example, calculating the lateral position of the vehicle at a gaze distance Z that is a predetermined distance ahead of the vehicle. The gaze distance Z is a predetermined distance in front of the host vehicle, and is set, for example, at a position where the host vehicle reaches several seconds later (for example, about 2 seconds).
The following description will be made using a coordinate system having the center of gravity of the host vehicle as the origin, the X axis extending in the vehicle width direction, and the Z axis extending forward of the vehicle body.
The lateral position Xe of the own vehicle traveling path at the gaze distance Z is obtained by the following formula 1.
Figure 2009280077
Xe [m]: Estimated lateral position of the center of gravity of the vehicle at the gaze distance α [rad]: Steering angle A: Stability factor V [km / h]: Vehicle speed l w [m]: Wheel base n sgr : Steering gear ratio

逸脱判定手段130は、自車横位置検出手段120を用いて、車線設定手段110が設定した走行車線からの自車両の逸脱傾向を判定するものである。
逸脱判定手段130は、自車横位置検出手段120が推定した注視距離Zにおける自車両の横位置Xeに基づいて自車両側端部位置を求め、この自車両側端部位置が車線設定手段110が設定した車線から逸脱する場合に逸脱判定を成立させる。
The departure determination unit 130 uses the host vehicle lateral position detection unit 120 to determine the departure tendency of the host vehicle from the traveling lane set by the lane setting unit 110.
The departure determination means 130 obtains the own vehicle side end position based on the lateral position Xe of the own vehicle at the gaze distance Z estimated by the own vehicle lateral position detection means 120, and the own vehicle side end position is the lane setting means 110. The departure determination is established when the vehicle departs from the set lane.

入力トルク検出手段140は、EPS制御ユニット20とCAN通信してトルクセンサ23の出力値を取得する。入力トルク検出手段140は、トルクセンサ23の出力値に基づいて、運転者がステアリングホイール11に対して入力した操舵操作の入力トルクを検出する。   The input torque detection means 140 acquires the output value of the torque sensor 23 through CAN communication with the EPS control unit 20. Based on the output value of the torque sensor 23, the input torque detection means 140 detects the input torque of the steering operation input to the steering wheel 11 by the driver.

操舵角検出手段150は、EPS制御ユニット20とCAN通信して舵角センサ22の出力値を取得する。操舵角検出手段150は、舵角センサ22の出力値に基づいて、操舵機構10における操舵角(ステアリングホイール11の回転角度(ハンドル角))を検出する。   The steering angle detection means 150 acquires the output value of the steering angle sensor 22 through CAN communication with the EPS control unit 20. The steering angle detection means 150 detects the steering angle (the rotation angle (steering wheel angle) of the steering wheel 11) in the steering mechanism 10 based on the output value of the steering angle sensor 22.

保舵状態検出手段160は、電動アクチュエータ21が操舵機構10にパルス状の操舵トルクを付与した際の入力トルク及びハンドル角に基づいて、運転者によるステアリングホイール11の保舵状態の低下を検出するものである。保舵状態の低下とは、例えば、運転者がステアリングホイール11から完全に手を放している状態のほか、運転者の運転に対する意識低下により保舵力が低下している状態も含む。
この保舵状態の検出については、後に詳しく説明する。
The steered state detection means 160 detects a decrease in the steered state of the steering wheel 11 by the driver based on the input torque and the handle angle when the electric actuator 21 applies a pulsed steering torque to the steering mechanism 10. Is. The decrease in the steered state includes, for example, a state in which the driver has completely released his hand from the steering wheel 11 and a state in which the steered force is reduced due to the driver's consciousness of driving.
The detection of the steered state will be described in detail later.

操舵制御手段170は、車線設定手段110、自車横位置検出手段120、逸脱判定手段130、入力トルク検出手段140、操舵角検出手段150、保舵状態検出手段160等を用いて、車線逸脱判定の成立時にEPS制御ユニット20を介して電動アクチュエータ21にパルス状の出力操舵トルクを発生させるものである。   The steering control means 170 uses the lane setting means 110, the own vehicle lateral position detection means 120, the departure determination means 130, the input torque detection means 140, the steering angle detection means 150, the steered state detection means 160, etc. When the above is established, the electric actuator 21 is caused to generate a pulse-like output steering torque via the EPS control unit 20.

以下、実施例の車線逸脱防止装置における逸脱防止制御について説明する。
図2は、逸脱防止制御を示すフローチャートである。以下、ステップ毎に順を追って説明する。
<ステップS01:車線内自車位置検出>
逸脱判定手段130は、自車横位置検出手段120が算出する注視距離Z前方での自車両の横位置Xeを取得し、その後、ステップS02に進む。
<ステップS02:車線逸脱判定成立判断>
逸脱判定手段130は、注視距離Z前方において、自車両の側端部が車線から逸脱する場合は、逸脱判定が成立したものとしてステップS03に進み、その他の場合はステップS12に進む。
Hereinafter, departure prevention control in the lane departure prevention apparatus of the embodiment will be described.
FIG. 2 is a flowchart showing departure prevention control. Hereinafter, the steps will be described step by step.
<Step S01: Self-vehicle position detection in lane>
The departure determination unit 130 acquires the lateral position Xe of the host vehicle in front of the gaze distance Z calculated by the host vehicle lateral position detection unit 120, and then proceeds to step S02.
<Step S02: Judgment of establishment of lane departure determination>
When the side end of the host vehicle departs from the lane in front of the gazing distance Z, the departure determination unit 130 proceeds to step S03 assuming that the departure determination has been established, and otherwise proceeds to step S12.

<ステップS03:手放しフラグ判断>
操舵制御手段170は、現在の手放しフラグを確認する。手放しフラグは、保舵状態検出手段160が運転者による手放し状態(本発明にいう第2の保舵状態低下状態)を検出した場合に1にセットされ、その他の場合は0にセットされるフラグである。
手放しフラグが1である場合はステップS04に進み、0である場合はステップS06に進む。
<Step S03: Determine release flag>
The steering control means 170 confirms the current release flag. The hand release flag is set to 1 when the steered state detection means 160 detects the hand release state by the driver (second steered state lowered state according to the present invention), and is set to 0 in other cases. It is.
If the release flag is 1, the process proceeds to step S04, and if it is 0, the process proceeds to step S06.

<ステップS04:操舵トルク発生停止>
操舵制御手段170は、逸脱判定成立時におけるパルス状の操舵トルクの発生を停止する。その後、ステップS05に進む。
<ステップS05:警報出力>
操舵制御手段170は、例えば光や音によって運転者に逸脱傾向を警報する図示しない警報装置を作動させる。その後、処理を終了(リターン)し、ステップS01に戻る。
<Step S04: Steering torque generation stop>
The steering control means 170 stops generating the pulsed steering torque when the departure determination is established. Thereafter, the process proceeds to step S05.
<Step S05: Alarm output>
The steering control means 170 activates an alarm device (not shown) that warns the driver of a departure tendency by, for example, light or sound. Thereafter, the process ends (returns), and the process returns to step S01.

<ステップS06:パルス状操舵トルク発生>
操舵制御手段170は、EPS制御ユニット20とCAN通信してパルス指示値を出力し、電動アクチュエータ21を駆動させて操舵機構10に単発の矩形パルス状の操舵トルクを付与させる。パルス指示値は、パルス状の操舵トルクを発生するタイミング及び操舵トルクの大きさに関する情報を含む。パルス状の操舵トルクは、その大きさがステアリングシャフト12の軸上で例えば1.0N・m程度であって、付与開始から終了までの時間は例えば100msec程度である。
その後、ステップS07に進む。
<Step S06: Generation of pulsed steering torque>
The steering control means 170 performs CAN communication with the EPS control unit 20 to output a pulse instruction value, and drives the electric actuator 21 to give the steering mechanism 10 a single rectangular pulse-like steering torque. The pulse instruction value includes information regarding the timing for generating the pulsed steering torque and the magnitude of the steering torque. The magnitude of the pulsed steering torque is, for example, about 1.0 N · m on the axis of the steering shaft 12, and the time from the start to the end of application is, for example, about 100 msec.
Thereafter, the process proceeds to step S07.

<ステップS07:手放し状態判定成立判断>
保舵状態検出手段160は、運転者による手放し状態(第2の保舵状態低下)を判定する。
手放し状態の判定は、ステップS06において操舵機構10にパルス状の操舵トルクを付与した際の入力トルク及びハンドル角に基づいて行う。
以下、入力トルク及びハンドル角に基づいた保舵状態検出の原理について説明する。
<Step S07: Determination of release state determination>
The steered state detection means 160 determines a hand release state (second steered state decrease) by the driver.
The determination of the release state is performed based on the input torque and the handle angle when the pulsed steering torque is applied to the steering mechanism 10 in step S06.
Hereinafter, the principle of steering state detection based on the input torque and the steering wheel angle will be described.

図3は、保舵状態が正常である場合の運転者と操舵機構との関係を示す模式図である。
図3(a)は運転者がステアリングホイールを保持した状態を上方から見た模式図であり、図3(b)はその力学的模式図である。
図3(a)に示すように、運転者Drは、その腕Aによりステアリングホイール11を保持している。電動アクチュエータ21によってステアリングシャフト12にパルス状の操舵トルクを付与した場合、運転者Drは通常ステアリングホイール11の角度維持を保持するため、変位に応じた復元力をステアリングホイール11に与えることから、運転者Drは力学モデル中ではバネとして表現することができる。
FIG. 3 is a schematic diagram showing the relationship between the driver and the steering mechanism when the steering holding state is normal.
FIG. 3A is a schematic view of the state in which the driver holds the steering wheel as viewed from above, and FIG. 3B is a dynamic schematic view thereof.
As shown in FIG. 3A, the driver Dr holds the steering wheel 11 with his arm A. When a pulsed steering torque is applied to the steering shaft 12 by the electric actuator 21, the driver Dr normally applies a restoring force corresponding to the displacement to the steering wheel 11 in order to maintain the angle of the steering wheel 11. The person Dr can be expressed as a spring in the dynamic model.

図4は、保舵状態が正常である場合のパルス指示値、トルクセンサ値、ハンドル角値の履歴の一例を示すグラフである。
運転者Drがステアリングホイールを正常に保持している場合には、パルス状の操舵トルクを付与すると、運転者Drがステアリングホイール11の角度位置を維持しようとする結果、ハンドル角の変化は所定の判定閾値よりも小さい。また、このときトルクセンサ23には、運転者がステアリングホイール11の角度位置を維持するために加えたトルク(出力操舵トルクに対する反力)が検出されるため、トルクセンサ値は所定の判定閾値よりも大きい。
FIG. 4 is a graph showing an example of a history of a pulse instruction value, a torque sensor value, and a steering wheel angle value when the steered state is normal.
When the driver Dr is normally holding the steering wheel, when the pulsed steering torque is applied, the driver Dr tries to maintain the angular position of the steering wheel 11, so that the change in the steering wheel angle is a predetermined value. It is smaller than the determination threshold. At this time, the torque sensor 23 detects the torque applied by the driver to maintain the angular position of the steering wheel 11 (reaction force against the output steering torque), so the torque sensor value is determined from a predetermined determination threshold. Is also big.

図5は、手放し状態における運転者と操舵機構との関係を示す模式図である。
図5(a)は運転者がステアリングホイールを手放した状態を上方から見た模式図であり、図5(b)はその力学模式図である。
手放し状態においては、運転者Drの腕Aがステアリングホイール11から離れることによって、図5(b)に示す力学的モデルでは、図3(b)における運転者Drに相当するバネがなくなっており、ステアリングホイール11はステアリングシャフト12のみと接続される。
FIG. 5 is a schematic diagram showing the relationship between the driver and the steering mechanism in the released state.
FIG. 5A is a schematic view of the state where the driver has let go of the steering wheel as viewed from above, and FIG. 5B is a dynamic schematic view thereof.
In the released state, the driver A's arm A is separated from the steering wheel 11, so that in the mechanical model shown in FIG. 5B, the spring corresponding to the driver Dr in FIG. The steering wheel 11 is connected only to the steering shaft 12.

図6は、手放し状態におけるパルス指示値、トルクセンサ値、ハンドル角値の履歴の一例を示すグラフである。
手放し状態においては、パルス状の操舵トルクを付与すると、運転者Drが保持していないためステアリングホイール11の角度位置は所定の判定閾値よりも大きく変位する。また、このときトルクセンサ23には、実質的にステアリングホイール11の慣性力と回転支持部のフリクションのみが検出されるため、トルクセンサ値は所定の判定閾値よりも小さい。
なお、図6に示す場合においては、一回目のパルス状の操舵トルクが付与された後、直ちに手放し状態が判定され、操舵トルクの発生が中止されることによって、二回目以降の操舵トルクは発生されない。
FIG. 6 is a graph showing an example of the history of the pulse instruction value, torque sensor value, and steering wheel angle value in the released state.
In the hand-off state, when a pulsed steering torque is applied, the angular position of the steering wheel 11 is displaced more than a predetermined determination threshold value because the driver Dr does not hold it. At this time, the torque sensor value is smaller than a predetermined determination threshold because the torque sensor 23 detects substantially only the inertial force of the steering wheel 11 and the friction of the rotation support portion.
In the case shown in FIG. 6, after the first pulsed steering torque is applied, the hand-off state is immediately determined and the generation of the steering torque is stopped, so that the second and subsequent steering torques are generated. Not.

以上説明した原理に基づいて、保舵状態検出手段160は、操舵トルク付与時の入力トルクが所定の判定閾値以下であり、かつ、ハンドル角が所定の判定閾値以上である場合に手放し判定を成立させる。
手放し判定が成立した場合はステップS11に進み、不成立の場合はステップS08に進む。
On the basis of the principle described above, the steered state detection means 160 establishes the hand release determination when the input torque at the time of applying the steering torque is equal to or smaller than a predetermined determination threshold and the steering wheel angle is equal to or larger than the predetermined determination threshold. Let
If the hand release determination is established, the process proceeds to step S11, and if not, the process proceeds to step S08.

<ステップS08:手放しフラグ←0>
操舵制御手段170は、手放しフラグを0にセットする。その後、ステップS09に進む。
<Step S08: Release flag ← 0>
The steering control means 170 sets the hand release flag to 0. Thereafter, the process proceeds to step S09.

<ステップS09:弱保舵判定成立判断>
保舵状態検出手段は、通常の保舵状態と手放し状態との中間に位置付けられる弱保舵状態(第1の保舵状態低下)を判定する。
弱保舵状態の判定は、手放し状態判定と同様にステップS06において操舵機構10にパルス状の操舵トルクを付与した際の入力トルク及びハンドル角に基づいて行う。
ここで、弱保舵状態判定における入力トルクの判定閾値は、手放し状態判定における判定閾値よりも大きく設定されている。また、弱保舵状態判定におけるハンドル角の判定閾値は、手放し状態判定における判定閾値よりも小さくされている。
弱保舵状態判定が成立した場合はステップS10に進み、不成立の場合は処理を終了しステップS01に戻る。
<ステップS10:警報出力>
操舵制御手段170は、上述した警報装置を作動させる。その後、処理を終了し、ステップS01に戻る。
<Step S09: Determination of establishment of weak steering determination>
The steered state detection means determines a weak steered state (first steered state drop) positioned between the normal steered state and the hand-off state.
The determination of the weak steering state is performed based on the input torque and the steering wheel angle when the pulsed steering torque is applied to the steering mechanism 10 in step S06 as in the case of the hand release state determination.
Here, the determination threshold value of the input torque in the weak steering state determination is set to be larger than the determination threshold value in the hand-off state determination. In addition, the steering angle determination threshold in the weak steering state determination is smaller than the determination threshold in the hand-off state determination.
If the weak steering state determination is established, the process proceeds to step S10. If not established, the process is terminated and the process returns to step S01.
<Step S10: Alarm output>
The steering control means 170 operates the alarm device described above. Thereafter, the process ends, and the process returns to step S01.

<ステップS11:手放しフラグ←1>
操舵制御手段170は、手放しフラグを1にセットする。その後、処理を終了し、ステップS01に戻る。
<ステップS12:手放しフラグ←0>
操舵制御手段170は、手放しフラグを0にセットする。その後、処理を終了し、ステップS01に戻る。
<Step S11: Release flag ← 1>
The steering control means 170 sets the hand release flag to 1. Thereafter, the process ends, and the process returns to step S01.
<Step S12: Release flag ← 0>
The steering control means 170 sets the hand release flag to 0. Thereafter, the process ends, and the process returns to step S01.

以上説明した実施例によれば、以下の効果を得ることができる。
(1)パルス状の操舵トルクを付与した際のハンドル角の変位量が所定の閾値以上でありかつトルクセンサ値が所定の閾値以下の場合に、運転者Drによる手放し状態(第2の保舵状態低下)を判定することによって、パルス状の操舵トルク付与後短時間で正確に保舵状態を判定することができる。
(2)手放し状態が判定された場合に、パルス状の操舵トルクを低減し又は停止することによって、操舵角が大きく変化して車両の挙動や進路が乱れることを防止し、安全性を向上できる。
(3)所定の閾値の設定により、正常な保舵状態と手放し状態の中間に位置付けられる弱保舵状態(第1の保舵状態低下)を判定し、弱保舵状態が判定された場合にパルス状の操舵トルクを付与しつつ警報を出力することによって、パルス状の操舵トルクを停止する必要はない程度の保舵状態低下時に、運転者の注意を喚起して意識を向上させ、逸脱防止のための操舵操作を促すことができる。
According to the embodiment described above, the following effects can be obtained.
(1) When the displacement amount of the steering wheel angle when the pulse-shaped steering torque is applied is equal to or greater than a predetermined threshold and the torque sensor value is equal to or smaller than the predetermined threshold, By determining (state reduction), the steered state can be accurately determined in a short time after applying the pulsed steering torque.
(2) When the released state is determined, by reducing or stopping the pulsed steering torque, it is possible to prevent the steering angle from changing greatly and disturbing the behavior and the course of the vehicle, thereby improving safety. .
(3) When a weakly steered state is determined by determining a weakly steered state (first steered state drop) positioned between the normal steered state and the hand-off state by setting a predetermined threshold. By outputting an alarm while applying pulsed steering torque, the driver's attention is raised and the driver's consciousness is improved when the steered state is lowered to the extent that it is not necessary to stop the pulsed steering torque. Steering operation for can be urged.

(変形例)
本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
(1)実施例は、入力トルク及び操舵角の両方を用いて保舵状態の低下を判定しているが、これらのいずれか一方を用いて保舵状態の低下を判定するようにしてもよい。
(2)実施例は、手放しによる保舵状態の低下が判定された際に、パルス状の操舵トルクの付与を停止しているが、本発明は操舵トルクの付与を完全に停止するものに限らず、操舵トルクを低減したうえでパルス状の操舵トルクの発生を継続してもよい。
(3)実施例ではステレオカメラによって環境認識を行う構成としたが、本発明はこれに限らず、例えば自車両の走行車線に関する情報を、例えばナビゲーション装置用として準備された地図データ及びGPS等の測位装置から取得する構成としてもよい。
(4)操舵機構に操舵トルクを付与するアクチュエータの構成は、実施例のようなコラムアシストタイプのものに限らず、例えば、ステアリングシャフトに接続されたピニオン軸を駆動するピニオンアシストタイプ、ステアリングシャフトに接続されたピニオンと独立したピニオンを駆動するダブルピニオンタイプ、ステアリングラック自体を直進方向に駆動するラック直動タイプ等であってもよい。
(5)実施例の逸脱判定手段は、自車進行路を推定し、この自車進行路が自車両の前方で車線から逸脱する場合に逸脱判定を成立させているが、これに限らず、他の手法によって逸脱判定を行ってもよい。例えば、現在の自車両の車線内横位置が所定の逸脱判定範囲に入った場合に逸脱判定を成立させるようにしてもよい。また、自車進行路の推定方法も実施例のものには限定されず、例えばヨーレートから推定する等、他の手法を用いてもよい。
(Modification)
The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications and changes are possible, and these are also within the technical scope of the present invention.
(1) Although the embodiment determines the decrease in the steered state using both the input torque and the steering angle, any one of these may be used to determine the decrease in the steered state. .
(2) Although the embodiment stops applying the pulsed steering torque when it is determined that the steered state has been lowered due to handing off, the present invention is not limited to completely stopping the application of the steering torque. Alternatively, the generation of pulsed steering torque may be continued after the steering torque is reduced.
(3) In the embodiment, the environment is recognized by the stereo camera. However, the present invention is not limited to this, and for example, information on the traveling lane of the host vehicle such as map data and GPS prepared for the navigation device is used. It is good also as a structure acquired from a positioning apparatus.
(4) The configuration of the actuator that applies the steering torque to the steering mechanism is not limited to the column assist type as in the embodiment. For example, the pinion assist type that drives the pinion shaft connected to the steering shaft, the steering shaft A double pinion type that drives a pinion that is independent of the connected pinion, a rack direct-acting type that drives the steering rack itself in a straight direction, or the like may be used.
(5) The departure determination means of the embodiment estimates the own vehicle traveling path, and establishes the departure determination when the own vehicle traveling path deviates from the lane in front of the own vehicle. The departure determination may be performed by other methods. For example, the departure determination may be established when the current lateral position of the host vehicle enters a predetermined departure determination range. Also, the method for estimating the traveling path of the vehicle is not limited to that in the embodiment, and other methods such as estimation from the yaw rate may be used.

本発明を適用した車線逸脱防止装置の実施例を備える車両のシステム構成を示す図である。It is a figure which shows the system configuration | structure of a vehicle provided with the Example of the lane departure prevention apparatus to which this invention is applied. 図1の車線逸脱防止装置の逸脱防止制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the departure prevention control of the lane departure prevention apparatus of FIG. 運転者による保舵状態が正常である場合の運転者と操舵機構との関係を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the relationship between a driver | operator and a steering mechanism in case the steering state by a driver | operator is normal. 運転者による保舵状態が正常である場合のパルス指示値、トルクセンサ値、ハンドル角値の履歴の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the history of a pulse directions value, a torque sensor value, and a steering wheel angle value when a steering maintenance state by a driver is normal. 運転者が手放しした保舵状態低下状態における運転者と操舵機構との関係を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the relationship between a driver | operator and a steering mechanism in the steering-holding state fall state which the driver | operator released. 運転者が手放しした保舵状態低下状態におけるパルス指示値、トルクセンサ値、ハンドル角値の履歴の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the history of a pulse directions value, a torque sensor value, and a steering wheel angle value in a steering maintenance state fall state which a driver gave up.

符号の説明Explanation of symbols

10 操舵機構 11 ステアリングホイール
12 ステアリングシャフト 13 ステアリングギアボックス
14 タイロッド FW 前輪
H ハウジング
20 電動パワーステアリング(EPS)制御装置
21 電動アクチュエータ 22 舵角センサ
23 トルクセンサ 30 操安制御ユニット
31 ハイドロリックコントロールユニット(HCU)
32 車速センサ 33 ヨーレートセンサ
34 横加速度(横G)センサ 40 エンジン制御ユニット
50 トランスミッション制御ユニット
60 車両統合ユニット
100 逸脱防止制御ユニット 110 車線設定手段
120 自車横位置検出手段 130 逸脱判定手段
140 入力トルク検出手段 150 操舵角検出手段
160 保舵状態検出手段 170 操舵制御手段
Dr 運転者 A 腕
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Steering mechanism 11 Steering wheel 12 Steering shaft 13 Steering gear box 14 Tie rod FW Front wheel H Housing 20 Electric power steering (EPS) control device 21 Electric actuator 22 Steering angle sensor 23 Torque sensor 30 Steering control unit 31 Hydraulic control unit (HCU) )
32 Vehicle speed sensor 33 Yaw rate sensor 34 Lateral acceleration (lateral G) sensor 40 Engine control unit 50 Transmission control unit 60 Vehicle integrated unit 100 Deviation prevention control unit 110 Lane setting means 120 Own vehicle lateral position detection means 130 Deviation judgment means 140 Input torque detection Means 150 Steering angle detecting means 160 Steering state detecting means 170 Steering control means Dr Driver A Arm

Claims (5)

自車両の走行車線からの逸脱を防止するよう操舵機構に操舵トルクを付与する車線逸脱防止装置において、
自車両前方の環境情報を取得して自車両の走行車線を設定する車線設定手段と、
運転者の操舵操作による操舵角を検出する操舵角検出手段と、
前記走行車線からの自車両の逸脱傾向を判定する逸脱判定手段と、
前記逸脱判定手段が前記逸脱傾向を判定した場合に、逸脱を防止する方向へ前記操舵機構にパルス状の操舵トルクを付与する操舵制御手段と、
前記パルス状の操舵トルクを付与した際の前記操舵角の変位量が所定の閾値以上の場合に運転者による保舵状態低下を判定する保舵状態判定手段と
を備えることを特徴とする車線逸脱防止装置。
In a lane departure prevention device for applying a steering torque to a steering mechanism so as to prevent a departure from the traveling lane of the host vehicle,
Lane setting means for acquiring environmental information in front of the host vehicle and setting the traveling lane of the host vehicle;
Steering angle detection means for detecting the steering angle by the steering operation of the driver;
Deviation determination means for determining a deviation tendency of the host vehicle from the traveling lane;
Steering control means for applying a pulsed steering torque to the steering mechanism in a direction to prevent departure when the departure determining means determines the departure tendency;
A lane departure characterized by comprising: a steered state determining means for determining a decrease in the steered state by the driver when the amount of displacement of the steering angle when the pulsed steering torque is applied is equal to or greater than a predetermined threshold. Prevention device.
自車両の走行車線からの逸脱を防止するよう操舵機構に操舵トルクを付与する車線逸脱防止装置において、
自車両前方の環境情報を取得して自車両の走行車線を設定する車線設定手段と、
運転者の操舵操作による入力トルクを検出するトルク検出手段と、
前記走行車線からの自車両の逸脱傾向を判定する逸脱判定手段と、
前記逸脱判定手段が前記逸脱傾向を判定した場合に、逸脱を防止する方向へ前記操舵機構にパルス状の操舵トルクを付与する操舵制御手段と、
前記パルス状の操舵トルクを付与した際の前記入力トルクが所定の閾値以下の場合に前記運転者による保舵状態低下を判定する保舵状態判定手段と
を備えることを特徴とする車線逸脱防止装置。
In a lane departure prevention device for applying a steering torque to a steering mechanism so as to prevent a departure from the traveling lane of the host vehicle,
Lane setting means for acquiring environmental information in front of the host vehicle and setting the traveling lane of the host vehicle;
Torque detection means for detecting an input torque due to the steering operation of the driver;
Deviation determination means for determining a deviation tendency of the host vehicle from the traveling lane;
Steering control means for applying a pulsed steering torque to the steering mechanism in a direction to prevent departure when the departure determining means determines the departure tendency;
A lane departure prevention device, comprising: a steered state determining unit that determines a decrease in the steered state by the driver when the input torque when the pulsed steering torque is applied is equal to or less than a predetermined threshold value. .
自車両の走行車線からの逸脱を防止するよう操舵機構に操舵トルクを付与する車線逸脱防止装置において、
自車両前方の環境情報を取得して自車両の走行車線を設定する車線設定手段と、
運転者の操舵操作による操舵角を検出する操舵角検出手段と、
運転者の操舵操作による入力トルクを検出するトルク検出手段と、
前記走行車線からの自車両の逸脱傾向を判定する逸脱判定手段と、
前記逸脱判定手段が前記逸脱傾向を判定した場合に、逸脱を防止する方向へ前記操舵機構にパルス状の操舵トルクを付与する操舵制御手段と、
前記パルス状の操舵トルクを付与した際の前記操舵角の変位量が所定の閾値以上でありかつ前記入力トルクが所定の閾値以下の場合に前記運転者による保舵状態低下を判定する保舵状態検出手段と
を備えることを特徴とする車線逸脱防止装置。
In a lane departure prevention device for applying a steering torque to a steering mechanism so as to prevent a departure from the traveling lane of the host vehicle,
Lane setting means for acquiring environmental information in front of the host vehicle and setting the traveling lane of the host vehicle;
Steering angle detection means for detecting the steering angle by the steering operation of the driver;
Torque detection means for detecting an input torque due to the steering operation of the driver;
Deviation determination means for determining a deviation tendency of the host vehicle from the traveling lane;
Steering control means for applying a pulsed steering torque to the steering mechanism in a direction to prevent departure when the departure determining means determines the departure tendency;
A steered state for determining a decrease in the steered state by the driver when a displacement amount of the steering angle when the pulsed steering torque is applied is equal to or greater than a predetermined threshold and the input torque is equal to or smaller than a predetermined threshold. A lane departure prevention device comprising: a detecting means.
前記操舵制御手段は、前記保舵状態検出手段が前記保舵状態低下を判定した場合に、前記パルス状の操舵トルクを低減し又は停止すること
を特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の車線逸脱防止装置。
The steering control means reduces or stops the pulse-like steering torque when the steered state detecting means determines that the steered state is lowered. 4. The lane departure prevention apparatus according to any one of the preceding claims.
前記保舵状態検出手段は、少なくとも所定の閾値の設定により第1の保舵状態低下と第1の保舵状態低下よりさらに保舵状態の低い第2の保舵状態低下を判定し、
前記操舵制御手段は、前記第1の保舵状態低下が判定された場合に前記パルス状の操舵トルクを付与しつつ警報を出力する第1の保舵状態低下制御を実行し、さらに前記第2の保舵状態低下を判定した場合は前記パルス状の操舵トルクを低減し又は停止する第2の保舵状態低下制御を実行すること
を特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の車線逸脱防止装置。
The steered state detecting means determines at least a first steered state decrease and a second steered state lower lower steered state than the first steered state decrease by setting a predetermined threshold,
The steering control means executes first steered state lowering control that outputs a warning while applying the pulsed steering torque when it is determined that the first steered state lowering is performed, and further the second 4. Any one of claims 1 to 3, wherein, when it is determined that the steered state of the vehicle is lowered, the second steered state lowering control is executed to reduce or stop the pulsed steering torque. The lane departure prevention device according to item.
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