JP2019089522A

JP2019089522A - 車両の車線逸脱防止制御装置

Info

Publication number: JP2019089522A
Application number: JP2017221584A
Authority: JP
Inventors: 亮羽鹿; Ryo Hajika; 雅仁瀧澤; Masahito Takizawa; 裕紀青山; Yuki Aoyama; 大祐増山; Daisuke Masuyama
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2017-11-17
Filing date: 2017-11-17
Publication date: 2019-06-13
Anticipated expiration: 2037-11-17
Also published as: US20190152476A1; JP6611275B2; US10647318B2

Abstract

【課題】車線逸脱防止制御における目標旋回量の切り換えタイミングを車両応答の遅れや車線情報の検出遅れを考慮して判定し、制御終了時の車両姿勢を適正化する。【解決手段】自車両が第１目標点に到達する第１目標点到達時間Ｔtgtを算出し（Ｓ１２)、第１目標点到達時間Ｔtgtが閾値Ｔset以下か否かを調べる（Ｓ１３）。Ｔtgt＞Ｔsetの場合、車線内復帰制御の第１逸脱防止挙動生成目標ヨーレートから姿勢制御の第２逸脱防止挙動生成目標ヨーレートへの切り換えはＮＧであると判定し（Ｓ１５）、Ｔtgt≦Ｔsetの場合、Ｔtgt≦Ｔsetの状態である継続時間が予め設定した一定時間以上になったか否かを調べる（Ｓ１４）。Ｔtgt≦Ｔsetの状態が一定時間以上になった場合、第１逸脱防止挙動生成目標ヨーレートから第２逸脱防止挙動生成目標ヨーレートへの切り換えはＯＫと判定する（Ｓ１６）。【選択図】図６

Description

本発明は、車両の走行車線からの逸脱を防止する車線逸脱防止制御を実行する車両の車線逸脱防止制御装置に関する。

自動車等の車両においては、例えば特許文献１に開示されているように、車両が現在の挙動だと車線を逸脱すると推定されるとき、電動パワーステアリング（EPS;Electric Power Steering）装置等の操舵装置に制御指示を出力して自車両の走行車線外への逸脱を防止する車線逸脱防止制御の技術が知られている。

この車線逸脱防止制御では、一般に、逸脱側車線に対して自車両の対車線ヨー角が０になる地点を第１目標点、第１目標点から制御終了となる地点を第２目標点として、当初の第１目標点までの車線逸脱を防止するための目標旋回量による制御と、第１目標点から第２目標点までの自車両の姿勢を制御するための目標旋回量による制御との２つの制御によって車線逸脱防止制御を実現している。２つの制御を切り換えるタイミングは、逸脱側車線に対して自車両が車線内復帰方向へ連続して一定時間向いているか否かで判断し、また、操舵支援制御の制御終了は、逸脱側車線から一定距離車線内に復帰できたときを条件としている。

特開２０１６−６４７９９号公報

操舵支援制御の制御終了時には、逸脱防止を実施した方向とは反対側の車線に対しての逸脱を考慮し、反対側の車線に対して自車両の姿勢を比較的浅いヨー角で制御終了させる必要がある。

しかしながら、実際には、制御指示に対して車両応答の遅れや車線情報の検出遅れが存在するため、目標旋回量の切り換え直後の制御指示が車両動作に反映されるときには、既に目標とするヨー角に対して、より大きなヨー角が発生した状態となってしまう。このため、車線逸脱防止制御の終了時に、自車両の姿勢が目標とするヨー角よりも大きいヨー角となってしまい、逸脱防止を実施した方向とは反対側の車線に対して逸脱誘発方向の挙動となることが懸念される。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、車線逸脱防止制御における目標旋回量の切り換えタイミングを車両応答の遅れや車線情報の検出遅れを考慮して判定し、制御終了時の車両姿勢を適正化することのできる車両の車線逸脱防止制御装置を提供することを目的としている。

本発明の一態様による車両の車線逸脱防止制御装置は、自車両が走行する車線からの逸脱を防止する車線逸脱防止制御を実行する車両の車線逸脱防止制御装置であって、自車両が前記車線を逸脱するまでの時間と自車両のヨー角とに基づいて、前記車線逸脱防止制御を開始してから第１目標点に達するまでの第１目標旋回量を算出する第１目標旋回量算出部と、前記第１目標点から前記車線逸脱防止制御の終了点となる第２目標点に達するまでの時間と自車両のヨー角とに基づいて、前記第１目標点から前記第２目標点までの自車両の姿勢を決定するための第２目標旋回量を算出する第２目標旋回量算出部と、前記車線の曲率と自車両のヨー角とに基づいて、前記車線逸脱防止制御を開始してから前記第１目標点に達するまでの到達時間を推定し、推定した到達時間を閾値と比較して前記第１目標旋回量から前記第２目標旋回量への切り換えタイミングを判定する目標旋回量切換判定部とを備える。

本発明によれば、車線逸脱防止制御における目標旋回量の切り換えタイミングを車両応答の遅れや車線情報の検出遅れを考慮して判定し、制御終了時の車両姿勢を適正化することができる。

車両操舵系の構成図操舵制御系の機能を示すブロック図自車両及び車線と各パラメータを示す説明図車線逸脱防止制御の目標点を示す説明図車線逸脱防止制御のメインルーチンを示すフローチャート逸脱防止挙動生成目標ヨーレート切換判定ルーチンを示すフローチャート

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１において、符号１は、ドライバによる操舵入力と独立してアクチュエータを介して操舵角を制御可能な操舵装置としての電動パワーステアリング（EPS;Electric Power Steering）装置を示す。このＥＰＳ装置１においては、図示しない自動車等の車両の車体フレームに、ステアリング軸２がステアリングコラム３を介して回動自在に支持されている。

ステアリング軸２の一端は運転席側へ延出され、他端がエンジンルーム側へ延出されている。ステアリング軸２の運転席側端部には、ステアリングホイール４が固設され、このステアリングホイール４が結合されるステアリング軸２の外周側に、舵角センサ２１が配設されている。

舵角センサ２１は、例えば、その内部に検知ギヤに内蔵された磁石の回転を検知する磁気抵抗素子を二組備えて構成されている。この舵角センサ２１は、ステアリングホイール４の基準となる回転位置（例えば、車両直進状態におけるステアリングホイール４上部の回転位置）を予め設定しておき、検知ギヤが回転することで生じる磁気変化に基づいて、予め設定した固定の基準位置からの回転角（舵角）及び回転方向（操舵方向）を検出することができる。

また、ステアリング軸２の中途には、トーションバー２ａが介装され、エンジンルーム側に延出される端部に、ピニオン軸５が連設されている。トーションバー２ａの外周側には、トルクセンサ２２が配設されている。トルクセンサ２２は、トーションバー２ａの捩れによってステアリング軸２の軸周りに生じるステアリングホイール４側とピニオン軸５側との変位を検出することにより、ドライバの操舵による操舵トルクを検出可能となっている。

一方、エンジンルーム内には、車幅方向へ延出するステアリングギヤボックス６が配設されており、このステアリングギヤボックス６にラック軸７が往復移動自在に挿通支持されている。このラック軸７に形成されたラック（図示せず）に、ピニオン軸５に形成されたピニオンが噛合されて、ラックアンドピニオン式のステアリング機構が形成されている。

また、ラック軸７の左右両端はステアリングギヤボックス６の端部から各々突出されており、その端部に、タイロッド８を介してフロントナックル９が連設されている。このフロントナックル９は、操舵輪としての左右輪１０Ｌ，１０Ｒを回動自在に支持すると共に、車体フレームに転舵自在に支持されている。ステアリングホイール４を操作し、ステアリング軸２、ピニオン軸５を回転させると、このピニオン軸５の回転によりラック軸７が左右方向へ移動し、その移動によりフロントナックル９がキングピン軸（図示せず）を中心に回動して、左右輪１０Ｌ，１０Ｒが左右方向へ転舵される。

また、ピニオン軸５に、ウォームギヤ等の減速ギヤ機構からなるアシスト伝達機構１１を介して、ドライバの操舵操作に対するアシスト及び自動操舵を可能とするアクチュエータとしての電動パワーステアリングモータ（ＥＰＳモータ）１２が連設されている。ＥＰＳモータ１２は、例えばケースに固定されたステータとステータの内部で回転するロータとを有するＤＣブラシレスモータからなる電動モータであり、この電動モータのロータの回転がアシスト伝達機構１１を介してラック軸７の軸方向の動きに変換される。

ＥＰＳモータ１２には、ロータの回転角を検出する回転角センサ２３が内蔵されている。この回転角センサ２３は、例えば、ロータリエンコーダ等によって所定の零点位置からのロータの相対的な回転角を検出するセンサであり、回転角センサ２３からの信号が操舵制御装置５０に入力される。

尚、回転角センサ２３は、例えば、イグニッションＯＮ時に、舵角センサ２１による舵角とアシスト伝達機構１１の減速比とに基づいての零点位置が初期設定され、通常、回転角センサ２３で検出する回転角と舵角センサ２１で検出するステアリングホイール４の回転角とは、同じ舵角（操舵角）として扱うことができる。

操舵制御装置５０は、マイクロコンピュータを中心として構成される制御ユニットであり、モータ駆動部２０を介してＥＰＳモータ１２を駆動制御する。操舵制御装置５０には、舵角センサ２１、トルクセンサ２２、回転角センサ２３、その他、車速を検出する車速センサ２４、車両の鉛直軸回りの回転速度すなわちヨーレートを検出するヨーレートセンサ２５等のセンサ類や図示しないスイッチ類からの信号が入力される。

また、操舵制御装置５０は、車内ネットワークを形成する通信バス２００に接続されている。通信バス２００には、車両の外部環境を認識して走行環境情報を取得する外部環境認識装置１５０をはじめとして、その他、図示しないエンジン制御装置、変速機制御装置、ブレーキ制御装置等の他の制御装置が接続され、各制御装置が通信バス２００を介して互いに制御情報を交換することができる。

外部環境認識装置１５０は、前方認識用のカメラやミリ波レーダ、側方認識用のサイドカメラや側方レーダ等の各種デバイスによる自車両周囲の物体の検出情報、路車間通信や車車間通信等のインフラ通信によって取得した交通情報、ＧＰＳ衛星等からの信号に基づく自車両位置の測位情報、道路の曲率、車線幅、路肩幅等の道路形状データや、道路方位角、車線区画線の種別、レーン数等の走行制御用データを含む高精細の地図情報等により、自車両周囲の外部環境を認識する。

本実施の形態においては、外部環境認識装置１５０は、車載のカメラ及び画像認識装置による自車両の前方環境の認識を主として、前方認識用のカメラは、同一対象物を異なる視点から撮像する２台のカメラで構成されるステレオカメラを用いる。このステレオカメラを構成する２台のカメラは、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を有するシャッタ同期のカメラであり、例えば、車室内上部のフロントウィンドウ内側のルームミラー近傍に所定の基線長で配置されている。

ステレオカメラからの画像データの処理は、例えば以下のように行われる。まず、ステレオカメラで撮像した自車両の進行方向の１組のステレオ画像対に対し、対応する位置のずれ量から距離情報を有する距離画像を生成し、この距離画像の距離情報を用いて、白線等の車線区画線の認識、先行車両や対向車両等の立体物の認識処理を行う。

白線等の車線区画線の認識では、車線区画線は道路面と比較して高輝度であるという知得に基づき、道路の幅方向の輝度変化を評価して、画像平面における左右の車線区画線の位置を画像平面上で特定する。この車線区画線の実空間上の位置（ｘ，ｙ，ｚ）は、画像平面上の位置（ｉ，ｊ）とこの位置に関して算出された視差とに基づいて、すなわち、距離情報に基づいて、周知の座標変換式より算出される。

自車両の位置を基準に設定された実空間の座標系は、本実施の形態では、例えば、図３に示すように、カメラの中央真下の道路面を原点として、車幅方向をｘ軸、車高方向をｙ軸、車長方向（距離方向）をｚ軸とする。このとき、ｘ−ｚ平面（ｙ＝０）は、道路が平坦な場合、道路面と一致する。道路モデルは、道路上の自車両の走行レーンを距離方向に複数区間に分割し、各区間における左右の車線区画線を所定に近似して連結することによって表現される。

左右車線区画線の近似処理は、例えば、車線区画線を最小自乗法によって近似する処理が採用される。具体的には、自車両の左側の車線区画線は、最小自乗法により、以下の（１）式により近似され、自車両の右側の車線区画線は、最小自乗法により、以下の（２）式により近似される。
ｘ＝ＡＬ・ｚ²＋ＢＬ・ｚ＋ＣＬ …（１）
ｘ＝ＡＲ・ｚ²＋ＢＲ・ｚ＋ＣＲ …（２）

ここで、上述の（１）式、（２）式における、「ＡＬ」と「ＡＲ」は、それぞれの曲線における曲率を示し、左側の車線区画線の曲率κＬは、２・ＡＬであり、右側の車線区画線の曲率κＲは、２・ＡＲである。従って、車線の曲率κは、以下の（３）式となる。
κ＝（２・ＡＬ＋２・ＡＲ）／２＝ＡＬ＋ＡＲ …（３）

また、（１）式、（２）式における、「ＢＬ」と「ＢＲ」は、それぞれの曲線の自車両の幅方向における傾きを示し、「ＣＬ」と「ＣＲ」は、それぞれの曲線の自車両の幅方向における位置を示す（図３参照）。

更に、外部環境認識装置１５０は、自車両の対車線ヨー角θyawを、以下の（４）式により算出する。
θyaw＝ｔａｎ^-1((ＢＬ＋ＢＲ)／２） …（４）

外部環境認識装置１５０による外部環境の認識結果は、操舵制御装置５０や他の制御装置に送信される。操舵制御装置５０は、自車両の自動運転やドライバの運転を支援する運転支援制御において、外部環境の認識結果から自車両が走行する目標コースを設定し、この目標コースに追従して走行するよう、ＥＰＳモータ１２を駆動するモータ駆動部２０を介して操舵支援制御を実行し、ドライバのハンドル操作による操舵介入が検知された場合には、ＥＰＳモータ１２によりドライバの操舵操作をアシストする補助トルクを出力する。

操舵制御装置５０の操舵制御における目標コースは、外部環境認識装置１５０による外部環境の認識結果に基づいて設定される。例えば、自車両を車線に追従させて車線中央に維持する車線維持制御では、車線区画線としての左右の白線の道路幅方向の中央位置が目標コースとして設定される。操舵制御装置５０は、自車両の車幅方向の中心位置を目標コースに一致させる目標操舵角を設定し、操舵制御の舵角が目標操舵角となるよう、ＥＰＳモータ１２の駆動電流を制御する。尚、目標コースは、操舵制御装置５０ではなく、外部環境認識装置１５０等の他の制御装置で設定するようにしても良い。

また、操舵制御装置５０は、自車両を車線中央に維持する車線維持制御に加えて、自車両の車線から逸脱を防止する車線逸脱防止制御を実行する。具体的には、操舵制御装置５０は、外部環境認識装置１５０からの情報及び自車両の運転状態に基づいて、自車両の対車線ヨー角が逸脱方向を向いている場合、自車両が逸脱方向の車線を跨ぐまでの車線逸脱推定時間Ｔtlcを算出し、車線逸脱推定時間Ｔtlcが自車両の車速Ｖと車線曲率κとによって決定される閾値Ｔth以下の場合、車線逸脱防止制御を開始する。

車線逸脱推定時間Ｔtlcは、以下の（５）式に示すように、自車両から逸脱方向の車線までの距離Ｌを、自車両の車速Ｖの対車線ヨー角θyawに応じた速度成分で除算して求めることができる。
Ｔtlc＝Ｌ／(Ｖ・ｓｉｎθyaw) …（５）

この車線逸脱防止制御では、図４に示すように、自車両が逸脱側車線と並行する姿勢になる地点を第１目標点として、当初、第１目標点に到達するまでは自車両を車線内に復帰させるための挙動を制御する。そして、第１目標点に達した後は、制御終了とする第２目標点へ向けて自車両の姿勢を制御する。本実施の形態においては、車線逸脱防止制御の制御開始から第１目標点までの制御を、車線内に復帰させるための車線内復帰制御、第１目標点から第２目標点までの制御を、車線内復帰後から制御終了までの姿勢を制御する姿勢制御と記載する。

このため、操舵制御装置５０は、車線逸脱防止制御に係る機能部として、図２に示すように、自車両が目標コースに沿って走行するための目標旋回量としての目標ヨーレートを算出する目標ヨーレート量算出部６０、目標ヨーレートを実現するためのＥＰＳモータ１２への指示トルクとなる目標操舵トルクを算出する目標操舵トルク算出部７０を主要構成として、目標ヨーレート量算出部６０に、車線内復帰制御と姿勢制御とを判定して目標旋回量を切り換える機能を備えている。

詳細には、目標ヨーレート算出部６０は、車線の曲率に応じた目標旋回量となる車線曲率旋回目標ヨーレートγtgt_laneを算出する車線曲率旋回目標ヨーレート算出部６１、車線逸脱防止制御開始時の車線内復帰制御における第１目標旋回量となる第１逸脱防止挙動生成目標ヨーレートγtgt_turn_1を算出する第１目標旋回量算出部としての第１逸脱防止挙動生成目標ヨーレート算出部６２ａ、車線内復帰制御後の姿勢制御における第２目標旋回量となる第２逸脱防止挙動生成目標ヨーレートγtgt_turn_2を算出する第２目標旋回量算出部としての第２逸脱防止挙動生成目標ヨーレート算出部６２ｂ、車線内復帰制御から姿勢制御に切り換えるタイミングを判定して第１逸脱防止挙動生成目標ヨーレートγtgt_turn_1から第２逸脱防止挙動生成目標ヨーレートγtgt_turn_2への切換えを指示する目標旋回量切換判定部としての逸脱防止挙動生成目標ヨーレート切換判定部６３を備えている。

車線曲率旋回目標ヨーレート算出部６１は、以下の（６）式に示すように、自車両の車速Ｖと車線の曲率κとにより、車線曲率旋回目標ヨーレートγtgt_laneを算出する。
γtgt_lane＝κ・Ｖ …（６）

第１逸脱防止挙動生成目標ヨーレート算出部６２ａは、自車両の対車線ヨー角θyawと横位置とに応じて、逸脱防止制御開始時の車線内復帰制御において車線内に復帰させるための挙動を発生させる第１逸脱防止挙動生成目標ヨーレートγtgt_turn_1を、以下の（７）式に示すように、自車両の対車線ヨー角θyawと車線逸脱推定時間Ｔtlcに基づいて算出する。
γtgt_turn_1＝θyaw／Ｔtlc …（７）

尚、ヨーレート及び曲率は、正の符号で左旋回を表し、対車線ヨー角は、正の符号で逸脱方向を表すものとする。また、横位置は、正の符号で車線内側を表すものとする。

第２逸脱防止挙動生成目標ヨーレート算出部６２ｂは、姿勢制御中の第２逸脱防止挙動生成目標ヨーレートγtgt_turn_2を、以下の（８）式に示すように、制御終了時の目標対車線ヨー角θendと姿勢制御中の対車線ヨー角θyawとの偏差に所定のフィードバックゲインＫyawfbを乗算した値を、姿勢制御の終了点（第２目標点）に到達するまでの目標時間Ｔendで除算して算出する。
γtgt_turn_2＝−Ｋyawfb・(θend−θyaw)／Ｔend …（８）

第１逸脱防止挙動生成目標ヨーレート算出部６２ａによる第１逸脱防止挙動生成目標ヨーレートγtgt_turn_1と、第２逸脱防止挙動生成目標ヨーレート算出部６２ｂによる第２逸脱防止挙動生成目標ヨーレートγtgt_turn_2とは、逸脱防止挙動生成目標ヨーレート切換判定部６３によって判定されたタイミングで選択的に切り換えられ、逸脱防止挙動生成目標ヨーレートγtgt_turnとして目標操舵トルク算出部７０に出力される。

逸脱防止挙動生成目標ヨーレート切換判定部６３は、自車両が第１目標点に達すると推定される第１目標点到達時間Ｔtgtを算出し、この第１目標点到達時間Ｔtgtに基づいて第１逸脱防止挙動生成目標ヨーレートγtgt_turn_1から第２逸脱防止挙動生成目標ヨーレートγtgt_turn_2への切換えタイミングを判定する。

第１目標点に達するまでの時間Ｔは、以下の（９）式に示すように、第１目標点での対車線ヨー角θtgtと、第１目標点に達するまでの対車線ヨー角推定値θとの差を、自車両のヨーレートγと車線の曲率に応じたヨーレートκ・Ｖ（前述の（６）式参照）との差で除算して求めることができる。
Ｔ＝(θtgt−θ)／(γーκ・Ｖ) …（９）

第１目標点での対車線ヨー角θtgtは０であるため、（９）式においてθtgt＝０とした以下の（１０）式により、第１目標点到達時間Ｔtgtを算出することができる。
Ｔtgt＝−θ／(γーκ・Ｖ) …（１０）

第１目標点に達するまでの対車線ヨー角推定値θは、以下の（１１）式に示すように、カメラ画像から認識した対車線ヨー角θyawを、自車両のヨーレートγと車線の曲率に応じたヨーレートκ・Ｖとの差分を所定時間で積分した値によって補正し、図４中に破線で示すように実際の車両挙動と制御指示値とのずれによって制御終了時のヨー角が不適正に大きくなることを防止する。
θ＝θyaw＋∫(γーκ・Ｖ)ｄｔ …（１１）

すなわち、対車線ヨー角推定値θは、自車両のヨーレートγと車線の曲率に応じたヨーレートκ・Ｖとの差分の積分時間により、カメラ画像から検出した対車線ヨー角θyawに対して、ヨー角の検出値の出力遅延時間分を補正したヨー角、若しくは車両のヨー応答時間経過後のヨー角として求める。更には、対車線ヨー角推定値θは、ヨー角の検出値の出力遅延時間と車両のヨー応答時間とを合算した時間後のヨー角として求めても良い。

これにより、自車両が第１目標点に達する前に、予めヨー角の検出値の出力遅れや車両のヨー応答の遅れを考慮したタイミングで車線内復帰制御から姿勢制御への切り換えを指示することができ、自車両が実際に第１目標点に達した時点で姿勢制御を開始することが可能となる。その結果、姿勢制御の制御時間を確保して、適切な車両姿勢(ヨー角）で車線逸脱防止制御を終了させることができる。

具体的には、逸脱防止挙動生成目標ヨーレート切換判定部６３は、第１目標点到達時間Ｔtgtが予め設定した閾値Ｔset以下となり、且つ閾値以下（Ｔtgt≦Ｔset）である時間が一定時間以上継続したとき、車線内復帰制御から姿勢制御に切り換えるタイミングに達したと判定する。そして、第１逸脱防止挙動生成目標ヨーレート算出部６２ａ及び第２逸脱防止挙動生成目標ヨーレート算出部６２ｂに指示して、目標操舵トルク算出部７０に出力する逸脱防止挙動生成目標ヨーレートγtgt_turnを、第１逸脱防止挙動生成目標ヨーレートγtgt_turn_1から第１逸脱防止挙動生成目標ヨーレートγtgt_turn_2に切り換える。

以上の逸脱防止挙動生成目標ヨーレートγtgt_turn（γtgt_turn_1又はγtgt_turn_2）と車線曲率旋回目標ヨーレートγtgt_laneとは、以下の（１２）式に示すように、互いに加算されて最終的な目標ヨーレートγtgtとして算出される。
γtgt＝γtgt_lane＋γtgt_turn …（１２）

目標操舵トルク算出部７０は、フィードフォワード制御によるフィードフォワードトルクを算出するフィードフォワードトルク算出部７１、フィードバック制御によるフィードバックトルクを算出するフィードバックトルク算出部７２を備え、フィードフォワードトルクとフィードバックトルクとを加算した目標操舵トルクをＥＰＳモータ１２の指示トルクとして出力する。

フィードフォワードトルク算出部７１は、車線曲率旋回目標ヨーレートγtgt_laneを発生させるためのフィードフォワードトルクＴp_ff_laneを算出し、また、逸脱防止挙動生成目標ヨーレートγtgt_turnを発生させるためのフィードフォワードトルクＴp_ff_turnを算出する。

各フィードフォワードトルクＴp_ff_lane,Ｔp_ff_turnは、例えば、ヨーレート／トルク変換ゲインのマップを予め作成しておき、マップ参照によって得られたトルク変換ゲインＫyawr_to_trqを用いて算出する。すなわち、以下の（１３），（１４）式に示すように、トルク変換ゲインＫyawr_to_trqを、車線曲率旋回目標ヨーレートγtgt_lane、逸脱防止挙動生成目標ヨーレートγtgt_turnに乗算することで、フィードフォワードトルクＴp_ff_lane,Ｔp_ff_turnを算出する。
Ｔp_ff_lane＝Ｋyawr_to_trq・γtgt_lane …（１３）
Ｔp_ff_turn＝Ｋyawr_to_trq・γtgt_turn …（１４）

フィードバックトルク算出部７２は、最終的な目標ヨーレートγtgtとヨーレートセンサ２５で検出した自車両の実ヨーレートγとの偏差に基づくフィードバックトルクＴp_fbを算出する。具体的には、フィードバックトルクＴp_fbは、以下の（１５）式に示すように、目標ヨーレートγtgtと実ヨーレートγとの偏差（γtgt−γ）に対するＰＩＤ制御によって求める。
Ｔp_fb＝Ｋp・(γtgt−γ)＋Ｋi・∫(γtgt−γ)ｄｔ＋Ｋd・ｄ(γtgt−γ)／ｄｔ…（１５）

（１５）式におけるＰＩＤ制御の比例ゲインＫp、積分ゲインＫi、微分ゲインＫdは、ドライバのハンドル操作の有無に応じて設定される。ドライバのハンドル操作がない場合（トルクセンサ２２によって操舵トルクが検出されない場合）、各ゲインＫp，Ｋi，Ｋdは、予め最適に設定された特性に従って設定される、一方、トルクセンサ２２によって逸脱抑制方向にドライバの操舵操作が検出された場合には、各ゲインＫp，Ｋi，Ｋdが零とされ、以下の（１６）式に示すように、フィードバックトルクＴp_fbは零となる。
Ｔp_fb＝０ …（１６）

フィードフォワードトルク算出部７１からのフィードフォワードトルクＴp_ff_lane,Ｔp_ff_turnと、フィードバックトルク算出部７２からのフィードバックトルクＴp_fbは、以下の（１７）式に示すように互いに加算され、目標操舵トルクＴpが算出される。この目標操舵トルクＴpがＥＰＳモータ１２の指示トルクとして出力される。
Ｔp＝Ｔp_ff_lane＋Ｔp_ff_turn＋Ｔp_fb …（１７）

次に、以上の操舵制御装置５０で実行される車線逸脱防止制御に係るプログラム処理について、図５及び図６のフローチャートを用いて説明する。図５のフローチャートは、車線逸脱防止制御のメインルーチンを示し、図６のフローチャートは、メインルーチンにおいて逸脱防止挙動生成目標ヨーレートの切換タイミングを判定する逸脱防止挙動生成目標ヨーレート切換判定ルーチンを示す。

先ず、図５の車線逸脱防止制御のメインルーチンについて説明する。このメインルーチンでは、最初のステップＳ１において、操舵制御装置５０は、センサ信号、認識情報、制御情報等を入力する入力処理を行う。例えば、操舵制御装置５０は、舵角センサ２１、トルクセンサ２２、回転角センサ２３、車速センサ２４、ヨーレートセンサ２５等のセンサ類や図示しないスイッチ類からの信号、外部環境認識装置１５０からのカメラによる認識情報、通信バス２００を介した他の制御装置からの制御情報を入力する。

次に、ステップＳ２へ進み、車線逸脱防止制御を開始するか否かを判定する。例えば、現在の自車両の対車線ヨー角θyawがθyaw≧０で車線逸脱方向を向いている条件、自車両が車線を逸脱するまでの車線逸脱推定時間Ｔtlcが車速Ｖと車線曲率κとによって決定される閾値Ｔth以下の条件が成立する場合、車線逸脱防止制御を開始すると判定してステップＳ２からステップＳ３へ進み、条件が成立しない場合には、車線逸脱防止制御を開始しないと判定して、本ルーチンを抜ける。

ステップＳ３では、図６の逸脱防止挙動生成目標ヨーレート切換判定ルーチンを実行し、逸脱防止挙動生成目標ヨーレートの切換タイミングを判定する。そして、ステップＳ４で切換タイミングの判定結果を参照し、逸脱防止挙動生成目標ヨーレートの切換タイミングでない場合には、ステップＳ５へ進んで車線内復帰制御の第１逸脱防止挙動生成目標ヨーレートγtgt_turn_1を算出する。一方、ステップＳ４で逸脱防止挙動生成目標ヨーレートの切換タイミングとなった場合には、ステップＳ６進み、姿勢制御の第２逸脱防止挙動生成目標ヨーレートγtgt_turn_2を算出する。

その後、ステップＳ７へ進んで目標ヨーレートγtgtを算出する。目標ヨーレートγtgtは、車線内復帰制御中は、車線の曲率に応じた車線曲率旋回目標ヨーレートγtgt_laneと、第１逸脱防止挙動生成目標ヨーレートγtgt_turn_1とを加算したヨーレートとなり、姿勢制御中は、車線曲率旋回目標ヨーレートγtgt_laneと第２逸脱防止挙動生成目標ヨーレートγtgt_turn_2とを加算したヨーレートとなる。

次に、ステップＳ７からステップＳ８へ進み、目標操舵トルクＴpを算出する。目標操舵トルクＴpは、車線曲率旋回目標ヨーレートγtgt_lane、逸脱防止挙動生成目標ヨーレートγtgt_turnをトルク変換したフィードフォワードトルクＴp_ff_lane，Ｔp_ff_turnと、目標ヨーレートγtgtへのフィードバックトルクＴp_fbとを加算したトルクとなる。但し、ドライバの逸脱抑制方向への操舵操作が検出された場合には、フィードバックトルクＴp_fbは零とされる。

そして、目標操舵トルクＴpを算出した後は、ステップＳ９へ進み、目標操舵トルクＴpを、ＥＰＳモータ１２を駆動するモータ駆動部２０に出力する出力処理を行う。この出力処理により、でＥＰＳ装置１を介した所定の操舵制御が実施される。

次に、以上のメインルーチンにおけるステップＳ３で実行される逸脱防止挙動生成目標ヨーレート切換判定ルーチンについて、図６のフローチャートを用いて説明する。

この逸脱防止挙動生成目標ヨーレート切換判定ルーチンは、最初のステップＳ１１において、自車両が既に第１目標点を過ぎて車線内復帰制御から切り換わって姿勢制御中であるか否かを調べる。そして、既に姿勢制御に切り換わっている場合には、本ルーチンを抜け、未だ姿勢制御に切り換わっていない場合、ステップＳ１２へ進む。

ステップＳ１２では、自車両が第１目標点に到達する第１目標点到達時間Ｔtgtを算出する。次いでステップＳ１３へ進み、第１目標点到達時間Ｔtgtが予め設定した閾値Ｔset以下か否かを調べる。Ｔtgt＞Ｔsetの場合、ステップＳ１３からステップＳ１５へ進み、第１逸脱防止挙動生成目標ヨーレートγtgt_turn_1から第２逸脱防止挙動生成目標ヨーレートγtgt_turn_2への切り換えは不可（ＮＧ）であると判定する。

一方、ステップＳ１３においてＴtgt≦Ｔsetの場合には、ステップＳ１３からステップＳ１４へ進み、Ｔtgt≦Ｔsetの状態である継続時間が予め設定した一定時間以上経過したか否かを調べる。そして、Ｔtgt≦Ｔsetの状態が一定時間に達していない場合、ステップＳ１４からステップＳ１５へ進み、逸脱防止挙動生成目標ヨーレートの切り換えはＮＧと判定する。

その後、Ｔtgt≦Ｔsetの状態が一定時間以上になった場合、ステップＳ１４からステップＳ１６へ進み、逸脱防止挙動生成目標ヨーレートの切り換えは可（ＯＫ）と判定する。この切り換えＯＫの判定により、車線逸脱防止制御において、車線内復帰制御の第１逸脱防止挙動生成目標ヨーレートγtgt_turn_1から姿勢制御の第２逸脱防止挙動生成目標ヨーレートγtgt_turn_2に切り換えられる。

このように本実施の形態においては、自車両の車線からの逸脱を防止する車線逸脱防止制御の実行に際して、第１目標点に達するまでの到達時間を車線の曲率と自車両のヨー角とに基づいて推定し、推定した到達時間を閾値と比較して第１目標旋回量から第２目標旋回量への切り換えタイミングを判定するため、従来の車線逸脱防止制御のように車両応答の遅れや車線情報の検出遅れによって制御終了時の車両のヨー角が目標とするヨー角よりも大きくなることがない。これにより、逸脱防止を実施した方向とは反対側の車線に対して自車両の姿勢を適正なヨー角で終了させることができ、逸脱誘発方向の挙動となることを防止することができる。

１電動パワーステアリング装置
１１アシスト伝達機構
１２電動パワーステアリングモータ（ＥＰＳモータ）
２１舵角センサ
２２トルクセンサ
２３回転角センサ
２４車速センサ
２５ヨーレートセンサ
５０操舵制御装置
６０目標ヨーレート算出部
６１車線曲率旋回目標ヨーレート算出部
６２ａ第１逸脱防止挙動生成目標ヨーレート算出部（第１目標旋回量算出部）
６２ｂ第２逸脱防止挙動生成目標ヨーレート算出部（第２目標旋回量算出部）
６３逸脱防止挙動生成目標ヨーレート切換判定部（目標旋回量切換判定部）
７０目標トルク算出部
７１フィードフォワードトルク算出部
７２フィードバックトルク算出部
１５０外部環境認識装置

Claims

自車両が走行する車線からの逸脱を防止する車線逸脱防止制御を実行する車両の車線逸脱防止制御装置であって、
自車両が前記車線を逸脱するまでの時間と自車両のヨー角とに基づいて、前記車線逸脱防止制御を開始してから第１目標点に達するまでの第１目標旋回量を算出する第１目標旋回量算出部と、
前記第１目標点から前記車線逸脱防止制御の終了点となる第２目標点に達するまでの時間と自車両のヨー角とに基づいて、前記第１目標点から前記第２目標点までの自車両の姿勢を決定するための第２目標旋回量を算出する第２目標旋回量算出部と、
前記車線の曲率と自車両のヨー角とに基づいて、前記車線逸脱防止制御を開始してから前記第１目標点に達するまでの到達時間を推定し、推定した到達時間を閾値と比較して前記第１目標旋回量から前記第２目標旋回量への切り換えタイミングを判定する目標旋回量切換判定部と
を備えることを特徴とする車両の車線逸脱防止制御装置。
前記目標旋回量切換判定部は、前記ヨー角を、前記ヨー角の検出値の出力遅延時間分で補正することを特徴とする請求項１に記載の車両の車線逸脱防止制御装置。
前記目標旋回量切換判定部は、前記ヨー角を、前記ヨー角の検出値に対して車両のヨー応答時間経過後のヨー角として推定することを特徴とする請求項１に記載の車両の車線逸脱防止制御装置。
前記目標旋回量切換判定部は、前記ヨー角を、前記ヨー角の検出値の出力遅延時間と車両のヨー応答時間とを合算した時間後のヨー角として推定することを特徴とする請求項１に記載の車両の車線逸脱防止制御装置。