JP2018012444A - 補助力制御装置及び補助力制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】車両が車線を逸脱しにくくする。【解決手段】補助力制御装置１は、車線における車両Ｖの位置を特定する位置特定部１１１と、位置特定部１１１が特定した車両Ｖの位置が、車線の車線区画線から所定の距離以内の補助開始位置になった場合に、車両Ｖを車線の中央位置に戻す向きに、車両Ｖの重量に応じた大きさの補助力を発生させる補助力制御部１１４と、を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、車両の操舵力を補助する補助力を制御するための補助力制御装置及び補助力制御方法に関する。

従来、車両の運転手がハンドルを操作しやすくするために、運転手によるハンドルの操舵力を補助するパワーアシスト力を発生する技術が知られている。特許文献１には、車両の重量が大きくなるほど、パワーアシスト力を大きくする技術が開示されている。

特開平０１−０７４１６４号公報

パワーアシスト力は、運転手がハンドルを操作する向きと同じ向きにハンドルを動かす力である。したがって、運転手が車線から逸脱する方向にハンドルを操作している場合に、パワーアシスト力によって、車両が車線から逸脱しやすくなってしまうという問題があった。

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、車両が車線を逸脱しにくくするように操舵力を補助する補助力の大きさを制御する補助力制御装置及び補助力制御方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様の補助力制御装置は、車線における車両の位置を特定する位置特定部と、前記位置特定部が特定した前記車両の位置が、前記車線の車線区画線から所定の距離以内の補助開始位置になった場合に、前記車両を前記車線の中央位置に戻す向きに、前記車両の重量に応じた大きさの補助力を発生させる補助力制御部と、を有する。

前記補助力制御部は、例えば、前記車両の位置が前記補助開始位置になった後に、前記車両の向きが前記車線の中央位置に戻る向きになった時点で前記補助力の発生を停止させる。

前記補助力制御部は、前記車両の位置が前記補助開始位置になった後に、前記車両の位置が前記中央位置になった時点で前記補助力の発生を停止させてもよい。
また、前記補助力制御部は、前記車両の重量が大きければ大きいほど前記補助力を大きくしてもよい。

補助力制御装置は、前記車両の走行速度を特定する車速特定部をさらに有し、前記補助力制御部は、前記車速が大きければ大きいほど前記補助力を大きくしてもよい。

また、補助力制御装置は、前記車両の操舵速度を特定する操舵速度特定部をさらに有し、前記補助力制御部は、前記操舵速度が所定の値よりも大きい場合に、前記補助力を小さくしてもよい。

本発明の第２の態様の補助力制御方法は、コンピュータが実行する、車線における車両の位置を特定するステップと、特定した前記車両の位置が、前記車線の車線区画線から所定の距離以内の補助開始位置になった場合に、前記車両を前記車線の中央位置に戻す向きに、前記車両の重量に応じた大きさの補助力を発生するステップと、を有する。

本発明によれば、車両が車線を逸脱しにくくすることができるという効果を奏する。

本実施形態に係る補助力制御装置の概要を説明するための図である。 補助力制御装置の構成を示す図である。 補助力制御装置における動作の流れを示すフローチャートである。

［補助力制御装置の概要］
図１は、本実施形態に係る補助力制御装置の概要を説明するための図である。図１は、道路を走行中の車両Ｖを示している。道路は走行車線と隣接車線を有しており、車両Ｖは走行車線を走行している。

図１には、走行車線の左側区画線ＢＬ、走行車線の右側区画線ＢＲ、走行車線の中央位置Ｃ、車線維持支援開始位置ＳＬ（以下、補助開始位置ＳＬという）及び車線維持支援開始位置ＳＲ（以下、補助開始位置ＳＲという）を示している。車両Ｖは、車線維持支援機能を有しており、車両Ｖが補助開始位置ＳＬを越えて左側区画線ＢＬに近づいた場合、又は補助開始位置ＳＲを越えて右側区画線ＢＲに近づいた場合に補助力を発生させて、車両Ｖを中央位置Ｃに戻すように動作する。

車線維持支援時に生じる補助力は、運転手の操作により生じるハンドルの操舵力によりハンドルが回転する向きと逆の向きにハンドルを回転させるための力であり、運転手の操作により生じる操舵力を打ち消す向きに発生する力である。この点、本実施形態における補助力は、運転手がハンドル操作をしやすくするために、運転手の操舵力によりハンドルが回転する向きと同じ向きにハンドルを回転させるためのパワーアシスト力とは異なる性質を有している。

なお、車線維持支援時に生じる補助力は、ステアリングシャフト及びギアを介してハンドルに接続された電動モーターにより発生する。これに対して、パワーアシスト力は、コントロールバルブが操舵量に基づいてオイルの流量及びオイルの流路を制御する油圧系統により発生する。

図１（ａ）は、車両Ｖが左側区画線ＢＬに向かう向きに走行しており、車両Ｖの先端が補助開始位置ＳＬに達した状態を示している。この状態で、車両Ｖは、車線維持支援機能を始動する。

図１（ｂ）は、車両Ｖの一部が補助開始位置ＳＬと左側区画線ＢＬとの間に入っており、車線維持支援機能による右向きの補助力が発生している状態を示している。本実施形態の補助力制御装置は、この補助力の大きさを制御する装置であり、車両の重量に応じた補助力を発生するように制御する。車両Ｖにおいては、運転手がハンドルを操舵しやすくするための補助力であるパワーアシスト力は、車両重量によらず一定の大きさであるが、車線維持支援機能が作動している間に発生する補助力は、車両重量が大きくなればなるほど大きくなる点を特徴としている。

図１（ｃ）は、補助力によって車両Ｖが向かう向きが変化して、車両Ｖが中央位置Ｃを向いている状態を示している。補助力制御装置は、このように車両の向きが車線の中央位置Ｃに戻る向きになった時点で、補助力の発生を停止させる。
以下、補助力制御装置の構成及び動作を詳細に説明する。

［補助力制御装置１の構成］
図２は、補助力制御装置１の構成を示す図である。補助力制御装置１は、制御部１１と、記憶部１２とを有する。制御部１１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）である。制御部１１は、記憶部１２に記憶されたプログラムを実行することにより、位置特定部１１１、車速特定部１１２、操舵速度特定部１１３及び補助力制御部１１４として機能する。

記憶部１２は、例えばＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びハードディスク等の記憶媒体を有している。記憶部１２は、制御部１１が実行する補助力制御用プログラムを記憶している。また、記憶部１２は、制御部１１が補助力の大きさを制御するために必要なデータを記憶している。

位置特定部１１１は、車線における車両Ｖの位置を特定する。位置特定部１１１は、例えば、車両Ｖに搭載されたカメラが車両の前方を撮影することにより生成された撮像画像を取得し、撮像画像に写っている車線区画線と車両Ｖとの位置関係に基づいて、車両Ｖの位置を特定する。位置特定部１１１は、特定した車両Ｖの位置を補助力制御部１１４に通知する。

車速特定部１１２は、車両Ｖの走行速度（以下、車速という）を特定する。車速特定部１１２は、例えば、車輪の回転速度を検出するセンサーから出力された信号を取得し、車輪の回転速度に基づいて車両Ｖの車速を算出する。車速特定部１１２は、算出した車速を補助力制御部１１４に通知する。

操舵速度特定部１１３は、車両Ｖの操舵速度を特定する。操舵速度特定部１１３は、例えば、ハンドルの操舵角を検出するセンサーから出力された操舵角を示す情報を取得し、単位時間あたりの操舵角の変化量を算出することにより操舵速度を特定する。操舵速度特定部１１３は、特定した操舵速度を補助力制御部１１４に通知する。

補助力制御部１１４は、位置特定部１１１が特定した車両Ｖの位置が、車線の車線区画線（例えば、図１における左側区画線ＢＬ及び右側区画線ＢＲ）から所定の距離以内の補助開始位置（例えば、図１における補助開始位置ＳＬ及び補助開始位置ＳＲ）になった場合に、車両Ｖを車線の中央位置（例えば、図１における中央位置Ｃ）に戻す向きに、車両Ｖの重量に応じた大きさの補助力を補助力発生部に発生させる。補助力発生部は、例えば電動モーターを有しており、補助力制御部１１４から入力された補助力制御信号に基づく大きさ及び向きの補助力を発生する。なお、補助力制御部１１４は、補助力を発生させるタイミングで、油圧を下げることによりパワーアシスト力を低下させるように制御してもよい。

補助力制御部１１４は、車両Ｖの重量が大きければ大きいほど補助力を大きくする。車両Ｖの重量が大きければ大きいほど、車両Ｖの向きを変化させるまでに要する時間が大きくなるところ、補助力制御部１１４が、車両Ｖの重量が大きければ大きいほど補助力を大きくすることにより、車両Ｖの重量によらず、車両Ｖの向きが変化するまでの反応時間を所定の範囲内にすることができる。トラックやバス等の商用車においては、積載量が変化することにより重量が大きく変化するが、このように、補助力制御部１１４が、車両Ｖの重量に応じて補助力の大きさを変化させることで、積載量によらず安定した車線維持支援効果を得ることができる。

補助力制御部１１４は、補助力を発生させている間、パワーアシスト力を発生させる油圧を大きくして、車両Ｖを車線の中央位置Ｃに戻すためのパワーアシスト力が大きくなるように制御してもよい。このようにすることで、車両Ｖが車線の中央位置Ｃに戻りやすくなる。

なお、補助力制御部１１４は、車両Ｖが中央位置Ｃに戻るまでの間、車両Ｖを車線の中央位置Ｃから離れる向き（図１の例における左側区画線ＢＬの向き）にするためのパワーアシスト力が小さくなるように制御してもよい。そして、補助力制御部１１４は、車両Ｖが中央位置Ｃから所定の範囲内に戻った時点で、左向きのパワーアシスト力と右向きのパワーアシスト力を等しく発生させてもよい。

補助力制御部１１４は、車両Ｖの位置が補助開始位置になった後に、車両Ｖの向きが車線の中央位置に戻る向きになった時点で、補助力発生部に補助力の発生を停止させる。このようにすることで、必要以上に車両Ｖが向きを変化し過ぎることを抑制することができる。

補助力制御部１１４は、さらに、車速特定部１１２から通知された車速が大きければ大きいほど補助力を大きくしてもよい。操舵角が一定の場合、車速が大きいと、車速が小さい場合に比べて車両Ｖが車線を逸脱するまでの時間が短くなるが、補助力制御部１１４が、車速の大きさに応じて補助力を大きくすることにより、車速によらず同程度の補助力の効果を得ることができる。

また、補助力制御部１１４は、操舵速度特定部１１３から通知された操舵速度が所定の値よりも大きい場合に補助力を小さくしてもよい。この際、補助力制御部１１４は、操舵速度が大きければ大きいほど補助力を小さくしてもよい。操舵速度が大きいということは、運転手が意識的に操舵をしていると考えられるので、補助力制御部１１４が、操舵速度が大きい場合に補助力を小さくすることにより、運転手による意識的な操作を阻害することを防止できる。なお、補助力制御部１１４は、操舵速度に代えて、運転手による操舵力が所定の値よりも大きい場合に補助力を小さくしてもよい。

［補助力制御装置１における動作フローチャート］
図３は、補助力制御装置１における動作の流れを示すフローチャートである。
まず、補助力制御部１１４は、車両Ｖの重量を特定する（Ｓ１１）。補助力制御部１１４は、例えば、重量センサーが出力する信号に基づいて重量を特定する。補助力制御部１１４は、運転手等により手動で入力されたデータに基づいて重量を特定してもよい。

続いて、車両Ｖの走行中、位置特定部１１１は、撮像画像に基づいて車線における車両Ｖの位置を特定する（Ｓ１２）。補助力制御部１１４は、位置特定部１１１から車両Ｖの位置の通知を受けると、車両Ｖの位置が、補助力の発生を開始させる位置（例えば図１における補助開始位置ＳＬ）に達しているかどうかを監視する（Ｓ１３）。

補助力制御部１１４は、車両Ｖの位置が補助開始位置に達している場合、車速特定部１１２が特定した車速を取得する（Ｓ１４）。また、補助力制御部１１４は、操舵速度特定部１１３が特定した操舵速度を取得する（Ｓ１５）。

補助力制御部１１４は、車速及び操舵速度を取得すると、車両Ｖの重量、車速及び操舵速度に基づいて、補助力の大きさ及び向きを決定する（Ｓ１６）。補助力制御部１１４は、例えば、記憶部１２に格納された、重量、車速及び操舵速度の組み合わせごとに補助力の大きさが関連付けられた補助力算出テーブルを参照することにより、補助力の大きさを決定してもよい。

その後、補助力制御部１１４は、大きさを決定した補助力の発生を開始する（Ｓ１７）。補助力制御部１１４は、補助力の発生を開始した後に、車速及び操舵速度を監視し、車速及び操舵速度に基づいて補助力の大きさをリアルタイムに変更してもよい。

補助力制御部１１４は、補助力を発生している間に車両Ｖの向きを監視する。補助力制御部１１４は、例えば、車速特定部１１２が特定した車両Ｖの位置の変化状態に基づいて、車両Ｖの位置が車線の中央位置Ｃに向かうように変化した場合に、車両Ｖが中央位置Ｃに戻る向きになったと判定する。そして、補助力制御部１１４は、車両Ｖが中央位置Ｃの方を向いたと判定した場合（Ｓ１８においてＹＥＳ）、補助力発生部の電動モーターに、補助力の発生を停止させるための指示信号を出力する（Ｓ１９）。補助力制御部１１４は、車両Ｖのエンジンが停止するまでの間、すなわちステップＳ２０における判定がＮＯである間、ステップＳ１２〜Ｓ１９までの処理を繰り返す。

（変形例）
以上の説明においては、補助力制御部１１４が、車両Ｖの向きが車線の中央位置に戻る向きになった時点で、補助力発生部に補助力の発生を停止させるものとしたが、補助力の発生を停止するタイミングはこれに限らない。車両Ｖが車線を逸脱しないことを確実にするために、補助力制御部１１４は、車両Ｖの位置が補助開始位置になった後に、車両Ｖの位置が中央位置Ｃに到達した時点で、補助力発生部に補助力の発生を停止させてもよい。

［補助力制御装置１による効果］
以上説明したように、補助力制御部１１４は、位置特定部１１１が特定した車両Ｖの位置が、車線の車線区画線から所定の距離以内の補助開始位置になった場合に、車両Ｖを車線の中央位置Ｃに戻す向きに、車両Ｖの重量に応じた大きさの補助力を補助力発生部に発生させる。このようにすることで、補助力制御部１１４は、積載量によらず安定した車線維持支援効果を生じさせることができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。例えば、上記の説明においては、電動モーターを用いて補助力を発生する例について説明したが、油圧を用いて補助力を発生してもよい。

１ 補助力制御装置
１１ 制御部
１２ 記憶部
１１１ 位置特定部
１１２ 車速特定部
１１３ 操舵速度特定部
１１４ 補助力制御部

Claims (7)

1. 車線における車両の位置を特定する位置特定部と、
   前記位置特定部が特定した前記車両の位置が、前記車線の車線区画線から所定の距離以内の補助開始位置になった場合に、前記車両を前記車線の中央位置に戻す向きに、前記車両の重量に応じた大きさの補助力を発生させる補助力制御部と、
   を有する補助力制御装置。
2. 前記補助力制御部は、前記車両の位置が前記補助開始位置になった後に、前記車両の向きが前記車線の中央位置に戻る向きになった時点で前記補助力の発生を停止させる、
   請求項１に記載の補助力制御装置。
3. 前記補助力制御部は、前記車両の位置が前記補助開始位置になった後に、前記車両の位置が前記中央位置になった時点で前記補助力の発生を停止させる、
   請求項１に記載の補助力制御装置。
4. 前記補助力制御部は、前記車両の重量が大きければ大きいほど前記補助力を大きくする、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の補助力制御装置。
5. 前記車両の走行速度を特定する車速特定部をさらに有し、
   前記補助力制御部は、前記車速が大きければ大きいほど前記補助力を大きくする、
   請求項１から４のいずれか一項に記載の補助力制御装置。
6. 前記車両の操舵速度を特定する操舵速度特定部をさらに有し、
   前記補助力制御部は、前記操舵速度が所定の値よりも大きい場合に、前記補助力を小さくする、
   請求項１から５のいずれか一項に記載の補助力制御装置。
7. コンピュータが実行する、
   車線における車両の位置を特定するステップと、
   特定した前記車両の位置が、前記車線の車線区画線から所定の距離以内の補助開始位置になった場合に、前記車両を前記車線の中央位置に戻す向きに、前記車両の重量に応じた大きさの補助力を発生するステップと、
   を有する補助力制御方法。
   
   
   

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