JP2010076539A - 車両逸脱防止装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】車線の認識が困難な場合であっても適切な車両逸脱防止制御を行える車両逸脱防止装置を提供する。
【解決手段】自車両ＯＶと先行車ＬＶの位置関係に基づきドライバに逸脱防止警報を行う車両逸脱防止装置を、先行車を含む自車両前方の環境を認識する環境認識手段１１０と、環境認識手段を用いて自車両と先行車との位置関係を演算する先行車位置演算手段１２０と、自車両と先行車の位置関係に基づいて先行車の走行軌跡に沿って自車両を進行させるのに必要な目標操舵量を演算する目標操舵量演算手段１３０と、自車両の実操舵量を検出する実操舵量検出手段１５０と、目標操舵量と実操舵量との偏差Δｅが所定の閾値Δｅ＿ｔｈ以上となった際に、逸脱防止警報を行う警報制御手段１６０、１７０とを備える構成とする。
【選択図】図１
【解決手段】自車両ＯＶと先行車ＬＶの位置関係に基づきドライバに逸脱防止警報を行う車両逸脱防止装置を、先行車を含む自車両前方の環境を認識する環境認識手段１１０と、環境認識手段を用いて自車両と先行車との位置関係を演算する先行車位置演算手段１２０と、自車両と先行車の位置関係に基づいて先行車の走行軌跡に沿って自車両を進行させるのに必要な目標操舵量を演算する目標操舵量演算手段１３０と、自車両の実操舵量を検出する実操舵量検出手段１５０と、目標操舵量と実操舵量との偏差Δｅが所定の閾値Δｅ＿ｔｈ以上となった際に、逸脱防止警報を行う警報制御手段１６０、１７０とを備える構成とする。
【選択図】図１
Description
本発明は、自動車等の車両に設けられる車両逸脱防止装置に関し、特に自車両と自車両前方の先行車との位置関係に基づきドライバに対して逸脱防止警報を行い、また、操舵機構に操舵力を付与するものに関する。
車両逸脱防止制御を行う車両逸脱防止装置は、カメラ等の環境認識手段を用いて自車両の走行車線を認識し、この走行車線からの自車両の逸脱傾向を判定した場合に、ドライバに対して逸脱防止警報を行ったり、復元方向への操舵力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、カメラを用いて車線又は道路を認識するとともに、道路中央位置等からの横ずれ量が交通環境に応じて設定される所定の閾値を超えた量に比例するアシスト操舵トルクを付与する運転支援装置が記載されている。
また、特許文献２には、走行車線上に障害物が存在する場合や白線が検出できない場合でも車線に基づく運転支援を継続するため、先行車両の移動軌跡を中心線として左右に所定の幅をもたせた領域を走行車線とみなして仮想白線を設定することが記載されている。
特開２００７−３３１７１４号公報
特開２００７−８２８１号公報
例えば、特許文献１には、カメラを用いて車線又は道路を認識するとともに、道路中央位置等からの横ずれ量が交通環境に応じて設定される所定の閾値を超えた量に比例するアシスト操舵トルクを付与する運転支援装置が記載されている。
また、特許文献２には、走行車線上に障害物が存在する場合や白線が検出できない場合でも車線に基づく運転支援を継続するため、先行車両の移動軌跡を中心線として左右に所定の幅をもたせた領域を走行車線とみなして仮想白線を設定することが記載されている。
特許文献２に記載された技術では、通常は白線を検出することによって車線の認識を行い、車線の検出が不可能となった場合に先行車の走行軌跡に基づいた仮想白線の設定を開始する。このため、車線の検出が不可能となった時点から、先行車軌跡の必要な時系列データが蓄積されるまでは仮想白線の設定ができず、制御に空白部分が生じてしまう。
また、仮に時系列データを車線検出が可能なうちから予め蓄積していたとしても、先行車までの車間距離が長い場合には、先行車の位置検出精度及び仮想白線の設定精度にばらつきが生じることが懸念される。
本発明の課題は、車線の認識が困難な場合であっても適切な車両逸脱防止制御を行える車両逸脱防止装置を提供することである。
また、仮に時系列データを車線検出が可能なうちから予め蓄積していたとしても、先行車までの車間距離が長い場合には、先行車の位置検出精度及び仮想白線の設定精度にばらつきが生じることが懸念される。
本発明の課題は、車線の認識が困難な場合であっても適切な車両逸脱防止制御を行える車両逸脱防止装置を提供することである。
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、自車両と自車両前方の先行車との位置関係に基づきドライバに対して逸脱防止警報を行う車両逸脱防止装置において、先行車を含む自車両前方の環境を認識する環境認識手段と、前記環境認識手段を用いて自車両と前記先行車との位置関係を演算する先行車位置演算手段と、自車両と前記先行車の位置関係に基づいて前記先行車の走行軌跡に沿って自車両を進行させるのに必要な目標操舵量を演算する目標操舵量演算手段と、自車両の実操舵量を検出する実操舵量検出手段と、前記目標操舵量と前記実操舵量との偏差が所定の閾値以上となった際に、ドライバに対して前記逸脱防止警報を行う警報制御手段とを備える車両逸脱防止装置である。
請求項１の発明は、自車両と自車両前方の先行車との位置関係に基づきドライバに対して逸脱防止警報を行う車両逸脱防止装置において、先行車を含む自車両前方の環境を認識する環境認識手段と、前記環境認識手段を用いて自車両と前記先行車との位置関係を演算する先行車位置演算手段と、自車両と前記先行車の位置関係に基づいて前記先行車の走行軌跡に沿って自車両を進行させるのに必要な目標操舵量を演算する目標操舵量演算手段と、自車両の実操舵量を検出する実操舵量検出手段と、前記目標操舵量と前記実操舵量との偏差が所定の閾値以上となった際に、ドライバに対して前記逸脱防止警報を行う警報制御手段とを備える車両逸脱防止装置である。
請求項２の発明は、自車両と自車両前方の先行車との位置関係に基づきドライバに対して逸脱防止警報を行う車両逸脱防止装置において、先行車を含む自車両前方の環境を認識する環境認識手段と、自車両の推定進行路を演算する自車進行路推定手段と、前記環境認識手段を用いて演算された前記先行車の位置と前記推定進行路とに基づいて前記先行車の位置における前記先行車と前記推定進行路との横方向の偏差を演算する先行車位置演算手段と、前記横方向の偏差が所定の閾値以上となった際に、ドライバに対して前記逸脱防止警報を行う警報制御手段とを備える車両逸脱防止装置である。
請求項３の発明は、前記逸脱防止警報は、操舵機構に操舵力を付与することでドライバに対して警報を行うものであり、前記警報制御手段は、前記偏差が所定の閾値以上となった際に、前記偏差を低減する方向の操舵力を前記操舵機構に付与することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両逸脱防止装置である。
請求項４の発明は、前記閾値が自車両の車速に応じて変更され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項に記載の車両逸脱防止装置である。
請求項５の発明は、前記閾値が前記先行車と自車両との車間距離に応じて変更されることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の車両逸脱防止装置である。
請求項６の発明は、車両がカーブ走行中であることを検出するカーブ検出手段を備え、カーブ走行中であることが検出された際に前記閾値が変更されることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の車両逸脱防止装置である。
請求項７の発明は、前記警報制御手段が付与する前記操舵力は、パルス状の出力波形を有するパルス成分を含むことを特徴とする請求項３に記載の車両逸脱防止装置である。
請求項４の発明は、前記閾値が自車両の車速に応じて変更され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項に記載の車両逸脱防止装置である。
請求項５の発明は、前記閾値が前記先行車と自車両との車間距離に応じて変更されることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の車両逸脱防止装置である。
請求項６の発明は、車両がカーブ走行中であることを検出するカーブ検出手段を備え、カーブ走行中であることが検出された際に前記閾値が変更されることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の車両逸脱防止装置である。
請求項７の発明は、前記警報制御手段が付与する前記操舵力は、パルス状の出力波形を有するパルス成分を含むことを特徴とする請求項３に記載の車両逸脱防止装置である。
請求項８の発明は、自車両と自車両前方の先行車との位置関係に基づき操舵機構に操舵力を付与する車両逸脱防止装置において、先行車を含む自車両前方の環境を認識する環境認識手段と、前記環境認識手段を用いて自車両と前記先行車との位置関係を演算する先行車位置演算手段と、自車両と前記先行車の位置関係に基づいて前記先行車の走行軌跡に沿って自車両を進行させるのに必要な目標操舵量を演算する目標操舵量演算手段と、自車両の実操舵量を検出する実操舵量検出手段と、前記目標操舵量と前記実操舵量との偏差に基づいて前記偏差を低減する方向の操舵力を前記操舵機構に付与する操舵制御手段とを備える車両逸脱防止装置である。
請求項９の発明は、自車両と自車両前方の先行車との位置関係に基づき操舵機構に操舵力を付与する車両逸脱防止装置において、先行車を含む自車両前方の環境を認識する環境認識手段と、自車両の推定進行路を演算する自車進行路推定手段と、前記環境認識手段を用いて演算された前記先行車の位置と前記推定進行路とに基づいて前記先行車の位置における前記先行車と前記推定進行路との横方向の偏差を演算する先行車位置演算手段と、前記横方向の偏差に基づいて前記偏差を低減する方向の操舵力を前記操舵機構に付与する操舵制御手段とを備える車両逸脱防止装置である。
請求項９の発明は、自車両と自車両前方の先行車との位置関係に基づき操舵機構に操舵力を付与する車両逸脱防止装置において、先行車を含む自車両前方の環境を認識する環境認識手段と、自車両の推定進行路を演算する自車進行路推定手段と、前記環境認識手段を用いて演算された前記先行車の位置と前記推定進行路とに基づいて前記先行車の位置における前記先行車と前記推定進行路との横方向の偏差を演算する先行車位置演算手段と、前記横方向の偏差に基づいて前記偏差を低減する方向の操舵力を前記操舵機構に付与する操舵制御手段とを備える車両逸脱防止装置である。
本発明によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）先行車の走行軌跡に沿って自車両を進行させる目標操舵量と実操舵量との偏差が所定の閾値以上となった際にドライバに逸脱防止警報を行うことによって、制御の空白期間や仮想白線の設定誤差が生じうる仮想白線の設定をすることなく先行車に基づいた適切な車両逸脱防止制御（仮想的な車線逸脱防止制御）を行うことができる。
（２）先行車の位置における先行車と自車両の推定進行路との横方向の偏差が所定の閾値以上となった際にドライバに逸脱防止警報を行うことによって、制御の空白期間や仮想白線の設定誤差が生じうる仮想白線の設定をすることなく先行車に基づいた適切な車両逸脱防止制御（仮想的な車線逸脱防止制御）を行うことができる。
（３）警報制御手段は、偏差が所定の閾値以上となった際に偏差を低減する方向の操舵力を操舵機構に付与することによって、ドライバに自車両の逸脱傾向を警報するとともに、逸脱防止方向への操舵操作を促すことができる。
（４）閾値が自車両の車速に応じて変更されることによって、車速に応じた適切な車両逸脱防止制御を行うことができる。例えば、車速が高い場合には、偏差が小さくても短時間で逸脱に至る可能性があることから、閾値を小さくすることによって逸脱を未然に防止することができる。これに対し、車速が低い場合には、偏差が存在しても逸脱に至るまでの時間に余裕があることから、閾値を大きくしてドライバによる自車進行路選択の自由度を高めることができる。
（５）閾値が先行車と自車両との車間距離に応じて変更されることによって、車間距離に応じた適切な車両逸脱防止制御を行うことができる。例えば、車間距離が長い場合には、自車両と先行車との間で部分的にカーブが存在したり、あるいはカーブの曲率が変化する可能性があることから、ほぼ一様の旋回半径で先行車の位置へ向かう目標舵角を設定した場合、カーブをインカット傾向になる等の問題が生じることが懸念される。このような場合に、閾値を大きく設定してドライバによる自車進行路の選択自由度を高めることによって、車線逸脱を防止できる。
（６）カーブ走行中であることが検出された際に閾値が変更されることによって、カーブ路に応じた適切な車両逸脱防止制御を行うことができる。例えば、曲率半径の減少に応じて閾値を大きくすることによって、カーブ路途中の曲率半径の変化等によって逸脱傾向が生じることを防止できる。
（１）先行車の走行軌跡に沿って自車両を進行させる目標操舵量と実操舵量との偏差が所定の閾値以上となった際にドライバに逸脱防止警報を行うことによって、制御の空白期間や仮想白線の設定誤差が生じうる仮想白線の設定をすることなく先行車に基づいた適切な車両逸脱防止制御（仮想的な車線逸脱防止制御）を行うことができる。
（２）先行車の位置における先行車と自車両の推定進行路との横方向の偏差が所定の閾値以上となった際にドライバに逸脱防止警報を行うことによって、制御の空白期間や仮想白線の設定誤差が生じうる仮想白線の設定をすることなく先行車に基づいた適切な車両逸脱防止制御（仮想的な車線逸脱防止制御）を行うことができる。
（３）警報制御手段は、偏差が所定の閾値以上となった際に偏差を低減する方向の操舵力を操舵機構に付与することによって、ドライバに自車両の逸脱傾向を警報するとともに、逸脱防止方向への操舵操作を促すことができる。
（４）閾値が自車両の車速に応じて変更されることによって、車速に応じた適切な車両逸脱防止制御を行うことができる。例えば、車速が高い場合には、偏差が小さくても短時間で逸脱に至る可能性があることから、閾値を小さくすることによって逸脱を未然に防止することができる。これに対し、車速が低い場合には、偏差が存在しても逸脱に至るまでの時間に余裕があることから、閾値を大きくしてドライバによる自車進行路選択の自由度を高めることができる。
（５）閾値が先行車と自車両との車間距離に応じて変更されることによって、車間距離に応じた適切な車両逸脱防止制御を行うことができる。例えば、車間距離が長い場合には、自車両と先行車との間で部分的にカーブが存在したり、あるいはカーブの曲率が変化する可能性があることから、ほぼ一様の旋回半径で先行車の位置へ向かう目標舵角を設定した場合、カーブをインカット傾向になる等の問題が生じることが懸念される。このような場合に、閾値を大きく設定してドライバによる自車進行路の選択自由度を高めることによって、車線逸脱を防止できる。
（６）カーブ走行中であることが検出された際に閾値が変更されることによって、カーブ路に応じた適切な車両逸脱防止制御を行うことができる。例えば、曲率半径の減少に応じて閾値を大きくすることによって、カーブ路途中の曲率半径の変化等によって逸脱傾向が生じることを防止できる。
（７）警報制御手段が付与する操舵力は、パルス状の出力波形を有するパルス成分を含むことによって、ステアリングホイールを振動させてドライバに逸脱傾向を警報することができる。
（８）先行車の走行軌跡に沿って自車両を進行させる目標操舵量と実操舵量との偏差に基づいて、偏差を低減する方向の操舵力を付与することによって、制御の空白期間や仮想白線の設定誤差が生じうる仮想白線の設定をすることなく先行車に基づいた適切な車両逸脱防止制御を行うことができる。
（９）先行車の位置における先行車と自車両の推定進行路との横方向の偏差に基づいて、偏差を低減する方向の操舵力を付与することによって、制御の空白期間や仮想白線の設定誤差が生じうる仮想白線の設定をすることなく先行車に基づいた適切な車両逸脱防止制御を行うことができる。
（８）先行車の走行軌跡に沿って自車両を進行させる目標操舵量と実操舵量との偏差に基づいて、偏差を低減する方向の操舵力を付与することによって、制御の空白期間や仮想白線の設定誤差が生じうる仮想白線の設定をすることなく先行車に基づいた適切な車両逸脱防止制御を行うことができる。
（９）先行車の位置における先行車と自車両の推定進行路との横方向の偏差に基づいて、偏差を低減する方向の操舵力を付与することによって、制御の空白期間や仮想白線の設定誤差が生じうる仮想白線の設定をすることなく先行車に基づいた適切な車両逸脱防止制御を行うことができる。
本発明は、車線の認識が困難な場合であっても適切な車両逸脱防止制御を行える車両逸脱防止装置を提供する課題を、先行車に追従するための目標操舵量と実操舵量との偏差が所定の閾値以上となった際に警報パルスを含む操舵力を付与することによって解決した。
また、本発明は、上述した課題を、先行車位置と自車進行路との横方向の偏差が所定の閾値以上となった際に警報パルスを含む操舵力を付与することによって解決した。
また、本発明は、上述した課題を、先行車位置と自車進行路との横方向の偏差が所定の閾値以上となった際に警報パルスを含む操舵力を付与することによって解決した。
以下、本発明を適用した車両逸脱防止装置の実施例１について説明する。
実施例１の車両逸脱防止装置は、例えば、前２輪を操舵する乗用車等の４輪自動車に備えられる。
図１は、実施例１の車両逸脱防止装置を含む車両のシステム構成を示す図である。この車両逸脱防止装置は、操舵機構１０に操舵トルク（操舵力）を付与する車線逸脱防止制御を行うものである。この車線逸脱防止制御は、ステレオカメラによって車線の認識が可能である場合は、認識された車線と自車進行路に基づいて行われる。また、車線の認識が不可能である場合は、先行車追従による仮想的な車線逸脱防止制御（車両逸脱防止制御）が行われる。この点については後に詳しく説明する。
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。
実施例１の車両逸脱防止装置は、例えば、前２輪を操舵する乗用車等の４輪自動車に備えられる。
図１は、実施例１の車両逸脱防止装置を含む車両のシステム構成を示す図である。この車両逸脱防止装置は、操舵機構１０に操舵トルク（操舵力）を付与する車線逸脱防止制御を行うものである。この車線逸脱防止制御は、ステレオカメラによって車線の認識が可能である場合は、認識された車線と自車進行路に基づいて行われる。また、車線の認識が不可能である場合は、先行車追従による仮想的な車線逸脱防止制御（車両逸脱防止制御）が行われる。この点については後に詳しく説明する。
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。
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、ドライバ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。
ステアリングホイール１１は、ドライバ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。
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。
ＥＰＳ制御ユニット２０は、ドライバ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。通常、トルクセンサ２３が検出するトルクは、ドライバ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。
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。通常、トルクセンサ２３が検出するトルクは、ドライバ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。
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。
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。
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。
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。
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駆動輪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。
車両統合ユニット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。
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駆動輪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。
車両統合ユニット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。
また、実施例１の車両逸脱防止装置は、以下説明する車両逸脱防止制御ユニット１００を備えている。
車両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。
車両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、車両逸脱防止制御ユニット１００は、環境認識手段１１０、先行車位置演算手段１２０、目標操舵量演算手段１３０、自車進行路推定手段１４０、実操舵量検出手段１５０、目標操舵力設定手段１６０、操舵力制御手段１７０等を備えている。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。
環境認識手段１１０は、自車両前方を撮像した画像情報に基づいて、自車両の走行車線の形状、先行車両等を認識するものである。
環境認識手段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。
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環境認識手段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。
環境認識手段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。
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環境認識手段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。
環境認識手段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。
また、環境認識手段１１０は、自車両前方の車線両端部に配置された白線の形状等を認識する。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。
環境認識手段１１０は、基準画像のデータから画素の輝度データに基づいて白線部分の画素群を検出する。自車両に対する白線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、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、環境認識手段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。環境認識手段１１０は、車線形状を認識することにより、自車両がカーブ路走行中であることを検出する、本発明にいうカーブ検出手段として機能する。
また、環境認識手段１１０は、先行車の位置及び車間距離に関する情報を検出し、先行車位置演算手段１２０に提供する。
環境認識手段１１０は、基準画像のデータから画素の輝度データに基づいて白線部分の画素群を検出する。自車両に対する白線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、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、環境認識手段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。環境認識手段１１０は、車線形状を認識することにより、自車両がカーブ路走行中であることを検出する、本発明にいうカーブ検出手段として機能する。
また、環境認識手段１１０は、先行車の位置及び車間距離に関する情報を検出し、先行車位置演算手段１２０に提供する。
先行車位置演算手段１２０は、環境認識手段１１０から提供される情報を用いて、自車両に対する先行車の位置を演算するものである。
図２は、自車両と先行車との平面的配置の一例を示す模式図である。以下の説明においては、自車両ＯＶの重心位置を原点とし、車体前方側に延びたＺ軸、及び、車幅方向に延びたＸ軸を有する座標系を用いる。
ここで演算される先行車ＬＶの位置は、自車両ＯＶの進行方向に沿った軸（Ｚ軸）に対する先行車の横位置Ｘｃ、及び、車間距離Ｚを含む。
また、先行車位置演算手段１２０は、先行車位置の履歴に基づいて、先行車ＬＶの走行軌跡ＰＬを認識する機能を備えている。
図２は、自車両と先行車との平面的配置の一例を示す模式図である。以下の説明においては、自車両ＯＶの重心位置を原点とし、車体前方側に延びたＺ軸、及び、車幅方向に延びたＸ軸を有する座標系を用いる。
ここで演算される先行車ＬＶの位置は、自車両ＯＶの進行方向に沿った軸（Ｚ軸）に対する先行車の横位置Ｘｃ、及び、車間距離Ｚを含む。
また、先行車位置演算手段１２０は、先行車位置の履歴に基づいて、先行車ＬＶの走行軌跡ＰＬを認識する機能を備えている。
目標操舵量演算手段１３０は、先行車ＬＶの走行軌跡ＰＬに沿って自車両ＯＶを走行させるのに必要な目標操舵量である目標ステア角を演算するものである。
目標ステア角の演算は、以下の式１を用いて行う。
目標ステア角の演算は、以下の式１を用いて行う。
自車進行路推定手段１４０は、環境認識手段１１０からの情報、舵角センサ２２、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、自車進行路である自車両走行軌跡Ｐｏを推定するものである。この自車進行路推定手段１４０は、本発明にいう自車横位置認識手段として機能する。
自車進行路の推定は、例えば、車両前方の注視距離Ｚにおける自車両ＯＶの横位置Ｘｅを算出することによって行う。
注視距離Ｚにおける自車両重心の推定横位置Ｘｅは、ステア角（ハンドル角度）αを用いて、以下の式２によって求められる。
自車進行路の推定は、例えば、車両前方の注視距離Ｚにおける自車両ＯＶの横位置Ｘｅを算出することによって行う。
注視距離Ｚにおける自車両重心の推定横位置Ｘｅは、ステア角（ハンドル角度）αを用いて、以下の式２によって求められる。
また、自車進行路推定手段１４０は、上述したステア角αを用いた横位置Ｘｅの推定に代えて、以下の式３の通り、ヨーレートセンサ３３が検出したヨーレートγを用いて横位置Ｘｅを推定することができる。
Ｘｅ＝Ｚ２γ／２Ｖ ・・・（式３）
Ｚ：注視距離［ｍ］
γ：車両のヨーレート［ｒａｄ／ｓｅｃ］
Ｖ：車速[ｋｍ／ｈ]
Ｘｅ＝Ｚ２γ／２Ｖ ・・・（式３）
Ｚ：注視距離［ｍ］
γ：車両のヨーレート［ｒａｄ／ｓｅｃ］
Ｖ：車速[ｋｍ／ｈ]
実操舵量検出手段１５０は、ＥＰＳ制御ユニット２０を介して舵角センサ２２の出力値を取得し、操舵機構１０のステアリングホイール１１等の実際の角度位置である実ステア角を検出するものである。
目標操舵力設定手段１６０は、環境認識手段１１０、先行車位置演算手段１２０、目標操舵量演算手段１３０、自車進行路推定手段１４０、実操舵量検出手段１５０等を用いて、操舵機構１０に付与すべき操舵力である目標操舵トルクを演算するものである。
目標操舵力設定手段１６０は、環境認識手段１１０による車線の認識が可能である場合には、走行車線の中央部に設定される目標走行位置Ｘｃと、注視距離Ｚにおける自車両の推定横位置Ｘｅとの横方向の偏差Δｅに基づいて、偏差Δｅを低減する方向への目標操舵トルクの設定を行う。
また、目標操舵力設定手段１６０は、環境認識手段１１０による車線の認識が不可能である場合には、目標操舵量演算手段１３０が算出した目標ステア角と、実操舵量検出手段１５０が検出した実ステア角との差分を偏差Δｅとし、この偏差Δｅに基づいて目標操舵トルクの設定を行う。
目標操舵力設定手段１６０は、環境認識手段１１０による車線の認識が可能である場合には、走行車線の中央部に設定される目標走行位置Ｘｃと、注視距離Ｚにおける自車両の推定横位置Ｘｅとの横方向の偏差Δｅに基づいて、偏差Δｅを低減する方向への目標操舵トルクの設定を行う。
また、目標操舵力設定手段１６０は、環境認識手段１１０による車線の認識が不可能である場合には、目標操舵量演算手段１３０が算出した目標ステア角と、実操舵量検出手段１５０が検出した実ステア角との差分を偏差Δｅとし、この偏差Δｅに基づいて目標操舵トルクの設定を行う。
目標操舵力設定手段１６０が設定する目標操舵トルクは、以下説明するステア支援トルクＴｃ及び逸脱警報トルクＴｐを含む。
ステア支援トルクＴｃは、自車両ＯＶが車線逸脱に至らない状態であっても設定され、車線逸脱を未然に防止することを目的としたものである。
逸脱警報トルクＴｐは、自車両ＯＶが車線逸脱した場合等に、ステアリングホイール１１を振動させてドライバに警報することを目的としたものである。
ステア支援トルクＴｃは、自車両ＯＶが車線逸脱に至らない状態であっても設定され、車線逸脱を未然に防止することを目的としたものである。
逸脱警報トルクＴｐは、自車両ＯＶが車線逸脱した場合等に、ステアリングホイール１１を振動させてドライバに警報することを目的としたものである。
図３は、横位置又はステア角の偏差Δｅと、目標操舵トルクとの相関を示すグラフである。図３（ａ）はステア支援トルクＴｃを示し、図３（ｂ）は逸脱警報トルクＴｐを示している。各図とも横軸は偏差Δｅを示し、縦軸はトルクを示している。
図３（ａ）に示すように、ステア支援トルクＴｃは、偏差Δｅが閾値Δｅ＿ｔｈ未満の領域では、偏差Δｅの三乗に比例して増加する。また、ステア支援トルクＴｃは、偏差Δｅが閾値Δｅ＿ｔｈ以上の領域では、一定値Ｔ＿ｌｉｍに維持される。
このステア支援トルクＴｃは、パルス状の逸脱警報トルクＴｐと異なり、継続的に設定される。
図３（ａ）に示すように、ステア支援トルクＴｃは、偏差Δｅが閾値Δｅ＿ｔｈ未満の領域では、偏差Δｅの三乗に比例して増加する。また、ステア支援トルクＴｃは、偏差Δｅが閾値Δｅ＿ｔｈ以上の領域では、一定値Ｔ＿ｌｉｍに維持される。
このステア支援トルクＴｃは、パルス状の逸脱警報トルクＴｐと異なり、継続的に設定される。
図３（ｂ）に示すように、逸脱警報トルクＴｐは、偏差Δｅが閾値Δｅ＿ｔｈ未満の領域ではゼロとなっている。また、逸脱警報トルクＴｐは、偏差Δｅが閾値Δｅ＿ｔｈ以上の領域では一定値に設定され、かつ、周期的にオンオフされることによって、出力波形がパルス状となるように設定されている。
目標操舵力設定手段１６０は、上述したステア支援トルクＴｃと逸脱警報トルクＴｐとを加算することによって、目標操舵トルクを設定する。
目標操舵力設定手段１６０は、上述したステア支援トルクＴｃと逸脱警報トルクＴｐとを加算することによって、目標操舵トルクを設定する。
図４は、自車両と先行車の平面的配置の一例であって、目標ステア角と実ステア角とが一致した状態を示す図である。この場合、自車両ＯＶの推定走行軌跡Ｐｏは、先行車ＬＶの走行軌跡ＰＬと実質的に一致している。
図５は、自車両と先行車との平面的配置の他の例であって、目標ステア角に対して実ステア角が不足している状態を示す図である。自車両ＯＶが先行車ＬＶの走行軌跡ＰＬに沿って走行しない場合、目標ステア角と実ステア角との偏差Δｅが徐々に大きくなる。この場合、実ステア角を目標ステア角と一致するまでさらに増加させなければ、自車両走行軌跡Ｐｏを図５に示すように先行車ＬＶに追従させることができなくなる。このような場合であってかつ白線の認識が不可能である場合には、目標操舵力設定手段１６０は、目標ステア角と実ステア角の偏差Δｅに応じて、図３に示す目標操舵トルクの設定を行う。
図５は、自車両と先行車との平面的配置の他の例であって、目標ステア角に対して実ステア角が不足している状態を示す図である。自車両ＯＶが先行車ＬＶの走行軌跡ＰＬに沿って走行しない場合、目標ステア角と実ステア角との偏差Δｅが徐々に大きくなる。この場合、実ステア角を目標ステア角と一致するまでさらに増加させなければ、自車両走行軌跡Ｐｏを図５に示すように先行車ＬＶに追従させることができなくなる。このような場合であってかつ白線の認識が不可能である場合には、目標操舵力設定手段１６０は、目標ステア角と実ステア角の偏差Δｅに応じて、図３に示す目標操舵トルクの設定を行う。
操舵力制御手段１７０は、目標操舵力設定手段１６０が設定した目標操舵トルクに基づいて、以下の式４を用いて目標指示電流ｉｉｎｄを算出する。操舵力制御手段１７０は、ＥＰＳ制御ユニット２０を介して電動アクチュエータ２１を制御して操舵機構１０への操舵トルクの付与を行わせる。
目標操舵力設定手段１６０及び操舵力制御手段１７０は、協働して本発明にいう操舵制御手段として機能する。
また、目標操舵力設定手段１６０及び操舵力制御手段１７０は、ドライバに対して逸脱防止警報を行う、本発明の警報制御手段としても機能する。
また、目標操舵力設定手段１６０及び操舵力制御手段１７０は、ドライバに対して逸脱防止警報を行う、本発明の警報制御手段としても機能する。
以下、実施例１の車両逸脱防止装置で車線検出が不可能な場合に実行される先行車追従による車両逸脱防止制御について説明する。
図６は、先行車追従による車両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：先行車相対位置検出＞
先行車位置演算手段１２０は、環境認識手段１１０のステレオカメラ１１１を用いて、自車両ＯＶに対する先行車ＬＶの相対位置（図２における車間距離Ｚ、横位置Ｘｃ）を算出する。
その後、ステップＳ０２に進む。
図６は、先行車追従による車両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：先行車相対位置検出＞
先行車位置演算手段１２０は、環境認識手段１１０のステレオカメラ１１１を用いて、自車両ＯＶに対する先行車ＬＶの相対位置（図２における車間距離Ｚ、横位置Ｘｃ）を算出する。
その後、ステップＳ０２に進む。
＜ステップＳ０２：目標ステア角算出＞
目標操舵量演算手段１３０は、先行車ＬＶに追従するための目標ステア角を、上述した式１を用いて算出する。
その後、ステップＳ０３に進む。
目標操舵量演算手段１３０は、先行車ＬＶに追従するための目標ステア角を、上述した式１を用いて算出する。
その後、ステップＳ０３に進む。
＜ステップＳ０３：ステア支援トルク設定＞
目標操舵力設定手段１６０は、上述したステア支援トルクＴｃを設定する。
操舵力制御手段１７０は、設定されたステア支援トルクＴｃに基づいて、ＥＰＳ制御ユニット２０を介して電動アクチュエータ２１により操舵機構１０に操舵トルクの付与を行なわせる。
その後、ステップＳ０４に進む。
目標操舵力設定手段１６０は、上述したステア支援トルクＴｃを設定する。
操舵力制御手段１７０は、設定されたステア支援トルクＴｃに基づいて、ＥＰＳ制御ユニット２０を介して電動アクチュエータ２１により操舵機構１０に操舵トルクの付与を行なわせる。
その後、ステップＳ０４に進む。
＜ステップＳ０４：実ステア角と目標ステア角の偏差判断＞
目標操舵力設定手段１６０は、実操舵量検出手段１５０が検出した実ステア角と、目標操舵量演算手段１３０が算出した目標ステア角との偏差Δｅが所定の閾値Δｅ＿ｔｈ以上である場合は、先行車走行軌跡ＰＬに基づいた仮想的な車線逸脱判定が成立したものとしてステップＳ０４に進み、偏差Δｅが閾値Δｅ＿ｔｈ未満である場合は、車線逸脱判定が非成立であるとして、ステップＳ０４をスキップし、一連の処理を終了（リターン）する。
この閾値Δｅ＿ｔｈは、車速Ｖ、車間距離Ｚ、及び、自車両ＯＶが走行中のカーブ路の曲率半径Ｒに応じて変更される。
目標操舵力設定手段１６０は、実操舵量検出手段１５０が検出した実ステア角と、目標操舵量演算手段１３０が算出した目標ステア角との偏差Δｅが所定の閾値Δｅ＿ｔｈ以上である場合は、先行車走行軌跡ＰＬに基づいた仮想的な車線逸脱判定が成立したものとしてステップＳ０４に進み、偏差Δｅが閾値Δｅ＿ｔｈ未満である場合は、車線逸脱判定が非成立であるとして、ステップＳ０４をスキップし、一連の処理を終了（リターン）する。
この閾値Δｅ＿ｔｈは、車速Ｖ、車間距離Ｚ、及び、自車両ＯＶが走行中のカーブ路の曲率半径Ｒに応じて変更される。
図７は、車速Ｖと閾値Δｅ＿ｔｈとの相関を示すグラフである。図７において、横軸は車速を示し、縦軸は閾値Δｅ＿ｔｈを示している。
図７に示すように、閾値Δｅ＿ｔｈは車速Ｖの増加に応じて減少するよう設定されている。これは、車速Ｖが高い場合には、目標ステア角と実ステア角との偏差Δｅが小さくても短時間で逸脱に至る可能性があるが、車速Ｖが低い場合には、比較的大きい偏差Δｅがあっても逸脱に至るまでの時間に余裕があるためである。
図７に示すように、閾値Δｅ＿ｔｈは車速Ｖの増加に応じて減少するよう設定されている。これは、車速Ｖが高い場合には、目標ステア角と実ステア角との偏差Δｅが小さくても短時間で逸脱に至る可能性があるが、車速Ｖが低い場合には、比較的大きい偏差Δｅがあっても逸脱に至るまでの時間に余裕があるためである。
図８は、車間距離Ｚと閾値Δｅ＿ｔｈとの相関を示すグラフである。図８において、横軸は自車両ＯＶと先行車ＬＶとの車間距離Ｚを示し、縦軸は閾値Δｅ＿ｔｈを示している。
図８に示すように、閾値Δｅ＿ｔｈは、車間距離Ｚが所定値以下の領域では一定であるが、所定値よりも大きい領域では、車間距離Ｚの増加に比例して増加するよう設定されている。これは、例えば、車間距離Ｚが長い場合には、自車両ＯＶと先行車ＬＶとの間で部分的にカーブが存在したり、あるいはカーブの曲率が変化する可能性があることから、ほぼ一様の旋回半径で先行車ＬＶの位置へ向かう目標舵角を設定した場合、カーブをインカット傾向になる等の問題が生じることが懸念されるためである。
図８に示すように、閾値Δｅ＿ｔｈは、車間距離Ｚが所定値以下の領域では一定であるが、所定値よりも大きい領域では、車間距離Ｚの増加に比例して増加するよう設定されている。これは、例えば、車間距離Ｚが長い場合には、自車両ＯＶと先行車ＬＶとの間で部分的にカーブが存在したり、あるいはカーブの曲率が変化する可能性があることから、ほぼ一様の旋回半径で先行車ＬＶの位置へ向かう目標舵角を設定した場合、カーブをインカット傾向になる等の問題が生じることが懸念されるためである。
図９は、自車両、先行車及び車線の平面的配置の一例を示す図である。
図９に示すように、自車両ＯＶと先行車ＬＶとの間の走行車線Ｌの一部にカーブが存在する場合を想定する。ここで仮に自車両ＯＶに対する先行車ＬＶの相対位置Δｅのみに基づいて、自車両ＯＶがほぼ一定のステア角、ヨーレートで走行するように自車両ＯＶの進行路を設定した場合、自車両ＯＶが走行車線端に接近したり、あるいは逸脱することが懸念される。このようなリスクは、車間距離Ｚが大きいほど高くなる。
これに対し、実施例１では、上述したように車間距離Ｚが所定値以上の場合には閾値Δｅ＿ｔｈを増加させることによって、ドライバによる自車進行路の選択自由度を高めることによって、車線逸脱を防止している。
図９に示すように、自車両ＯＶと先行車ＬＶとの間の走行車線Ｌの一部にカーブが存在する場合を想定する。ここで仮に自車両ＯＶに対する先行車ＬＶの相対位置Δｅのみに基づいて、自車両ＯＶがほぼ一定のステア角、ヨーレートで走行するように自車両ＯＶの進行路を設定した場合、自車両ＯＶが走行車線端に接近したり、あるいは逸脱することが懸念される。このようなリスクは、車間距離Ｚが大きいほど高くなる。
これに対し、実施例１では、上述したように車間距離Ｚが所定値以上の場合には閾値Δｅ＿ｔｈを増加させることによって、ドライバによる自車進行路の選択自由度を高めることによって、車線逸脱を防止している。
図１０は、自車両が走行中のカーブ路の曲率半径Ｒと閾値Δｅ＿ｔｈとの相関を示すグラフである。
図１０に示すように、曲率半径Ｒが所定値以下の領域では、目標操舵力設定手段１６０は、閾値Δｅ＿ｔｈを増加させるカーブ制御をオンにする。カーブ制御がオンの場合には、閾値Δｅ＿ｔｈは、カーブ制御がオフの場合よりも一定量だけ増加させる。
これは、曲率半径Ｒが小さいカーブ路では、先行車への追従度合を強めると曲率半径Ｒの変化等によって逸脱傾向が生じる場合があるためである。
図１０に示すように、曲率半径Ｒが所定値以下の領域では、目標操舵力設定手段１６０は、閾値Δｅ＿ｔｈを増加させるカーブ制御をオンにする。カーブ制御がオンの場合には、閾値Δｅ＿ｔｈは、カーブ制御がオフの場合よりも一定量だけ増加させる。
これは、曲率半径Ｒが小さいカーブ路では、先行車への追従度合を強めると曲率半径Ｒの変化等によって逸脱傾向が生じる場合があるためである。
＜ステップＳ０５：逸脱警報トルク設定＞
目標操舵力設定手段１６０は、逸脱警報トルクＴｐの設定を行なう。
操舵力制御手段１７０は、設定された逸脱警報トルクＴｐに基づいて、ＥＰＳ制御ユニット２０を介して電動アクチュエータ２１により操舵機構１０に操舵トルクの付与を行なわせる。
その後、一連の処理を終了（リターン）する。
目標操舵力設定手段１６０は、逸脱警報トルクＴｐの設定を行なう。
操舵力制御手段１７０は、設定された逸脱警報トルクＴｐに基づいて、ＥＰＳ制御ユニット２０を介して電動アクチュエータ２１により操舵機構１０に操舵トルクの付与を行なわせる。
その後、一連の処理を終了（リターン）する。
以上説明した実施例１によると、以下の効果を得ることができる。
（１）目標操舵量と実操舵量との偏差Δｅが所定の閾値Δｅ＿ｔｈ以上となった際に、操舵機構１０に逸脱警報トルクＴｐを付与することによって、制御の空白期間や仮想白線の設定誤差が生じうる仮想白線の設定をすることなく先行車ＬＶに基づいた適切な車両逸脱防止制御（仮想的な車線逸脱防止制御）を行うことができる。
（２）閾値Δｅ＿ｔｈが自車両ＯＶの車速Ｖ増加に応じて減少することによって、車速Ｖに応じた適切な車両逸脱防止制御を行うことができる。
（３）閾値Δｅ＿ｔｈが先行車ＬＶと自車両ＯＶとの車間距離Ｚに応じて変更されることによって、車間距離Ｚに応じた適切な車両逸脱防止制御を行うことができる。
（４）カーブ路の曲率半径Ｒが所定値以下である場合に、閾値Δｅ＿ｔｈを減少させることによって、カーブ路に応じた適切な車両逸脱防止制御を行うことができる。
（５）目標操舵トルクがパルス状の出力波形を有する逸脱警報トルクＴｐを含むことによって、ステアリングホイール１１を振動させてドライバに逸脱傾向を警報することができる。
（６）目標操舵トルクが偏差Δｅの３乗値に比例するステア支援トルクＴｃを含むことによって、偏差Δｅが小さい領域では目標操舵トルクを小さくしてドライバに違和感を感じさせないとともにドライバの操舵操作の自由度を高めることができる。また、偏差Δｅが大きく逸脱傾向が増加している領域では操舵力を大きくして逸脱を未然に防止できる。
（１）目標操舵量と実操舵量との偏差Δｅが所定の閾値Δｅ＿ｔｈ以上となった際に、操舵機構１０に逸脱警報トルクＴｐを付与することによって、制御の空白期間や仮想白線の設定誤差が生じうる仮想白線の設定をすることなく先行車ＬＶに基づいた適切な車両逸脱防止制御（仮想的な車線逸脱防止制御）を行うことができる。
（２）閾値Δｅ＿ｔｈが自車両ＯＶの車速Ｖ増加に応じて減少することによって、車速Ｖに応じた適切な車両逸脱防止制御を行うことができる。
（３）閾値Δｅ＿ｔｈが先行車ＬＶと自車両ＯＶとの車間距離Ｚに応じて変更されることによって、車間距離Ｚに応じた適切な車両逸脱防止制御を行うことができる。
（４）カーブ路の曲率半径Ｒが所定値以下である場合に、閾値Δｅ＿ｔｈを減少させることによって、カーブ路に応じた適切な車両逸脱防止制御を行うことができる。
（５）目標操舵トルクがパルス状の出力波形を有する逸脱警報トルクＴｐを含むことによって、ステアリングホイール１１を振動させてドライバに逸脱傾向を警報することができる。
（６）目標操舵トルクが偏差Δｅの３乗値に比例するステア支援トルクＴｃを含むことによって、偏差Δｅが小さい領域では目標操舵トルクを小さくしてドライバに違和感を感じさせないとともにドライバの操舵操作の自由度を高めることができる。また、偏差Δｅが大きく逸脱傾向が増加している領域では操舵力を大きくして逸脱を未然に防止できる。
次に、本発明を適用した車両逸脱防止装置の実施例２について説明する。なお、上述した実施例１と実質的に同様の箇所については同じ符号を付して説明を省略し、主に相違点について説明する。
実施例２の車両逸脱防止装置の車両逸脱防止制御ユニット１００においては、実施例１における目標操舵量演算手段１３０は用いず、白線の検出が不可能な場合には、先行車位置演算手段１２０が算出する先行車ＬＶの横位置Ｘｃと、自車進行路推定手段１４０が算出する、自車両ＯＶが先行車位置Ｚまで到達したときの推定横位置Ｘｅとの横方向の偏差Δｅ（＝Ｘｃ−Ｘｅ）に基づいて、実施例１の図３と同様にして目標操舵トルクの設定を行なう。
実施例２の車両逸脱防止装置の車両逸脱防止制御ユニット１００においては、実施例１における目標操舵量演算手段１３０は用いず、白線の検出が不可能な場合には、先行車位置演算手段１２０が算出する先行車ＬＶの横位置Ｘｃと、自車進行路推定手段１４０が算出する、自車両ＯＶが先行車位置Ｚまで到達したときの推定横位置Ｘｅとの横方向の偏差Δｅ（＝Ｘｃ−Ｘｅ）に基づいて、実施例１の図３と同様にして目標操舵トルクの設定を行なう。
図１１は、自車両と先行車との平面的配置の一例を示す図である。
実施例２においては、目標操舵力設定手段１６０は、先行車の横位置Ｘｅと自車両の推定横位置Ｘｅとの偏差Δｅが所定の閾値Δｅ＿ｔｈ以上となった場合に、仮想的な車線逸脱判定が成立したものとして、逸脱警報トルクＴｐを設定する。
実施例２においては、目標操舵力設定手段１６０は、先行車の横位置Ｘｅと自車両の推定横位置Ｘｅとの偏差Δｅが所定の閾値Δｅ＿ｔｈ以上となった場合に、仮想的な車線逸脱判定が成立したものとして、逸脱警報トルクＴｐを設定する。
図１２は、実施例２の車両逸脱防止装置で車線検出が不可能な場合に実行される先行車追従による車両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Ｓ１１：先行車相対位置検出＞
先行車位置演算手段１２０は、環境認識手段１１０のステレオカメラ１１１を用いて、自車両に対する先行車の相対位置（図２における車間距離Ｚ、横位置Ｘｃ）を算出する。
その後、ステップＳ１２に進む。
＜ステップＳ１１：先行車相対位置検出＞
先行車位置演算手段１２０は、環境認識手段１１０のステレオカメラ１１１を用いて、自車両に対する先行車の相対位置（図２における車間距離Ｚ、横位置Ｘｃ）を算出する。
その後、ステップＳ１２に進む。
＜ステップＳ１２：先行車Ｚ位置での自車Ｘ位置推定＞
自車進行路推定手段１４０は、自車両ＯＶのＺ軸上の位置が、現在先行車ＬＶが存在する位置Ｚまでの進行した際のＸ軸方向の推定位置（自車両推定横位置Ｘｅ）を算出する。
その後、ステップＳ１３に進む。
自車進行路推定手段１４０は、自車両ＯＶのＺ軸上の位置が、現在先行車ＬＶが存在する位置Ｚまでの進行した際のＸ軸方向の推定位置（自車両推定横位置Ｘｅ）を算出する。
その後、ステップＳ１３に進む。
＜ステップＳ１３：ステア支援トルク設定＞
目標操舵力設定手段１６０は、上述したステア支援トルクＴｃを設定する。
操舵力制御手段１７０は、設定されたステア支援トルクＴｃに基づいて、ＥＰＳ制御ユニット２０を介して電動アクチュエータ２１により操舵機構１０に操舵トルクの付与を行なわせる。
その後、ステップＳ１４に進む。
目標操舵力設定手段１６０は、上述したステア支援トルクＴｃを設定する。
操舵力制御手段１７０は、設定されたステア支援トルクＴｃに基づいて、ＥＰＳ制御ユニット２０を介して電動アクチュエータ２１により操舵機構１０に操舵トルクの付与を行なわせる。
その後、ステップＳ１４に進む。
＜ステップＳ１４：先行車横位置Ｘｃと自車両推定横位置Ｘｅとの偏差判断＞
目標操舵力設定手段１６０は、先行車ＬＶの横位置Ｘｃと、自車両推定横位置Ｘｅとの差分である偏差Δｅが、所定の閾値Δｅ＿ｔｈ以上である場合は、先行車走行軌跡に基づいた仮想的な車線逸脱判定が成立したものとしてステップＳ１５に進み、偏差Δｅが閾値Δｅ＿ｔｈ未満である場合は、車線逸脱判定が非成立であるとして、ステップＳ１５をスキップし、一連の処理を終了（リターン）する。
目標操舵力設定手段１６０は、先行車ＬＶの横位置Ｘｃと、自車両推定横位置Ｘｅとの差分である偏差Δｅが、所定の閾値Δｅ＿ｔｈ以上である場合は、先行車走行軌跡に基づいた仮想的な車線逸脱判定が成立したものとしてステップＳ１５に進み、偏差Δｅが閾値Δｅ＿ｔｈ未満である場合は、車線逸脱判定が非成立であるとして、ステップＳ１５をスキップし、一連の処理を終了（リターン）する。
＜ステップＳ１５：逸脱警報トルク設定＞
目標操舵力設定手段１６０は、逸脱警報トルクＴｐの設定を行なう。
操舵力制御手段１７０は、設定された逸脱警報トルクＴｐに基づいて、ＥＰＳ制御ユニット２０を介して電動アクチュエータ２１により操舵機構１０に操舵トルクの付与を行なわせる。
その後、一連の処理を終了（リターン）する。
目標操舵力設定手段１６０は、逸脱警報トルクＴｐの設定を行なう。
操舵力制御手段１７０は、設定された逸脱警報トルクＴｐに基づいて、ＥＰＳ制御ユニット２０を介して電動アクチュエータ２１により操舵機構１０に操舵トルクの付与を行なわせる。
その後、一連の処理を終了（リターン）する。
上述した実施例２によれば、先行車ＬＶの位置Ｚにおける先行車ＬＶと自車両ＯＶの推定進行路との横方向の偏差Δｅが所定の閾値Δｅ＿ｔｈ以上となった際にパルス状の逸脱警報トルクＴｐを付与することによって、制御の空白期間や仮想白線の設定誤差が生じうる仮想白線の設定をすることなく先行車に基づいた適切な車両逸脱防止制御（仮想的な車線逸脱防止制御）を行うことができる。
（変形例）
本発明は、以上説明した各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）各実施例では、先行車の位置を例えばステレオカメラによって検出したが、本発明はこれに限らず、ミリ波レーダ、レーザレーダ等のレーダや、レーダとカメラとを組み合わせて用いることにより先行車の位置を検出してもよい。また、レーダ等の測距手段を有する場合には、ステレオカメラではなく単眼のカメラを用いることもできる。
（２）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、各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。
（３）目標操舵トルク及び閾値の設定手法及び補正手法は、上述した各実施例のものに限定されず、適宜変更することができる。例えば、逸脱警報のために設定されるパルス状のトルクは、各実施例のように周期的に繰り返される継続パルスに限らず、単発のパルスであってもよい。
（４）各実施例では、逸脱防止警報として操舵機構を用いた例を説明したが、本発明はこれに限らず、車室内に設けたスピーカにより警報音を発生したり、警告灯を点灯、点滅させる等の構成としてもよい。
本発明は、以上説明した各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）各実施例では、先行車の位置を例えばステレオカメラによって検出したが、本発明はこれに限らず、ミリ波レーダ、レーザレーダ等のレーダや、レーダとカメラとを組み合わせて用いることにより先行車の位置を検出してもよい。また、レーダ等の測距手段を有する場合には、ステレオカメラではなく単眼のカメラを用いることもできる。
（２）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、各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。
（３）目標操舵トルク及び閾値の設定手法及び補正手法は、上述した各実施例のものに限定されず、適宜変更することができる。例えば、逸脱警報のために設定されるパルス状のトルクは、各実施例のように周期的に繰り返される継続パルスに限らず、単発のパルスであってもよい。
（４）各実施例では、逸脱防止警報として操舵機構を用いた例を説明したが、本発明はこれに限らず、車室内に設けたスピーカにより警報音を発生したり、警告灯を点灯、点滅させる等の構成としてもよい。
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）制御ユニット
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 車両逸脱防止制御ユニット
１１０ 環境認識手段 １１１ ステレオカメラ
１１２ 画像処理部 １２０ 先行車位置演算手段
１３０ 目標操舵量演算手段 １４０ 自車進行路推定手段
１５０ 実操舵量検出手段 １６０ 目標操舵力設定手段
１７０ 操舵力制御手段
ＯＶ 自車両 ＬＶ 先行車
ＰＬ 先行車軌跡 Ｐｏ 自車両推定軌跡
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）制御ユニット
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 車両逸脱防止制御ユニット
１１０ 環境認識手段 １１１ ステレオカメラ
１１２ 画像処理部 １２０ 先行車位置演算手段
１３０ 目標操舵量演算手段 １４０ 自車進行路推定手段
１５０ 実操舵量検出手段 １６０ 目標操舵力設定手段
１７０ 操舵力制御手段
ＯＶ 自車両 ＬＶ 先行車
ＰＬ 先行車軌跡 Ｐｏ 自車両推定軌跡
Claims (9)
- 自車両と自車両前方の先行車との位置関係に基づきドライバに対して逸脱防止警報を行う車両逸脱防止装置において、
先行車を含む自車両前方の環境を認識する環境認識手段と、
前記環境認識手段を用いて自車両と前記先行車との位置関係を演算する先行車位置演算手段と、
自車両と前記先行車の位置関係に基づいて前記先行車の走行軌跡に沿って自車両を進行させるのに必要な目標操舵量を演算する目標操舵量演算手段と、
自車両の実操舵量を検出する実操舵量検出手段と、
前記目標操舵量と前記実操舵量との偏差が所定の閾値以上となった際に、ドライバに対して前記逸脱防止警報を行う警報制御手段と、
を備える車両逸脱防止装置。 - 自車両と自車両前方の先行車との位置関係に基づきドライバに対して逸脱防止警報を行う車両逸脱防止装置において、
先行車を含む自車両前方の環境を認識する環境認識手段と、
自車両の推定進行路を演算する自車進行路推定手段と、
前記環境認識手段を用いて演算された前記先行車の位置と前記推定進行路とに基づいて前記先行車の位置における前記先行車と前記推定進行路との横方向の偏差を演算する先行車位置演算手段と、
前記横方向の偏差が所定の閾値以上となった際に、ドライバに対して前記逸脱防止警報を行う警報制御手段と
を備える車両逸脱防止装置。 - 前記逸脱防止警報は、操舵機構に操舵力を付与することでドライバに対して警報を行うものであり、
前記警報制御手段は、前記偏差が所定の閾値以上となった際に、前記偏差を低減する方向の操舵力を前記操舵機構に付与すること
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両逸脱防止装置。 - 前記閾値が自車両の車速に応じて変更されること
を特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の車両逸脱防止装置。 - 前記閾値が前記先行車と自車両との車間距離に応じて変更されること
を特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の車両逸脱防止装置。 - 車両がカーブ走行中であることを検出するカーブ検出手段を備え、
カーブ走行中であることが検出された際に前記閾値が変更されること
を特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の車両逸脱防止装置。 - 前記警報制御手段が付与する前記操舵力は、パルス状の出力波形を有するパルス成分を含むこと
を特徴とする請求項３に記載の車両逸脱防止装置。 - 自車両と自車両前方の先行車との位置関係に基づき操舵機構に操舵力を付与する車両逸脱防止装置において、
先行車を含む自車両前方の環境を認識する環境認識手段と、
前記環境認識手段を用いて自車両と前記先行車との位置関係を演算する先行車位置演算手段と、
自車両と前記先行車の位置関係に基づいて前記先行車の走行軌跡に沿って自車両を進行させるのに必要な目標操舵量を演算する目標操舵量演算手段と、
自車両の実操舵量を検出する実操舵量検出手段と、
前記目標操舵量と前記実操舵量との偏差に基づいて前記偏差を低減する方向の操舵力を前記操舵機構に付与する操舵制御手段と
を備える車両逸脱防止装置。 - 自車両と自車両前方の先行車との位置関係に基づき操舵機構に操舵力を付与する車両逸脱防止装置において、
先行車を含む自車両前方の環境を認識する環境認識手段と、
自車両の推定進行路を演算する自車進行路推定手段と、
前記環境認識手段を用いて演算された前記先行車の位置と前記推定進行路とに基づいて前記先行車の位置における前記先行車と前記推定進行路との横方向の偏差を演算する先行車位置演算手段と、
前記横方向の偏差に基づいて前記偏差を低減する方向の操舵力を前記操舵機構に付与する操舵制御手段と
を備える車両逸脱防止装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008245681A JP2010076539A (ja) | 2008-09-25 | 2008-09-25 | 車両逸脱防止装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2008245681A JP2010076539A (ja) | 2008-09-25 | 2008-09-25 | 車両逸脱防止装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2010076539A true JP2010076539A (ja) | 2010-04-08 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2008245681A Pending JP2010076539A (ja) | 2008-09-25 | 2008-09-25 | 車両逸脱防止装置 |
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- 2008-09-25 JP JP2008245681A patent/JP2010076539A/ja active Pending
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