JP4496759B2 - 車線逸脱防止装置 - Google Patents
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Description
例えば特許文献1では、走行車線の基準位置からの車両の走行位置の横ずれ状態を横ずれ状態検出手段により検出して、その検出した横ずれ状態に基づいて車輪に制動力を与えている。
そこで、本発明は、前述の問題に鑑みてなされたものであり、システムの作動スイッチをオフにした状態で、運転者が運転操作以外のものに意識が集中しているような場合でも、車線逸脱を回避することができる車線逸脱防止装置の提供を目的とする。
これにより、本発明に係る車線逸脱防止装置は、前記逸脱回避制御指示手段により逸脱を回避するための制動制御が非作動状態になっており、かつ運転者の状態が自車両が逸脱する傾向を認識できない状態であることを検出した場合でも、自車両が逸脱する傾向がある場合、自車両の逸脱を回避する制動制御が作動するようになる。
図1は、本発明の車線逸脱防止装置の第1実施形態を示す概略構成図である。
また、この車両には、画像処理機能付きの撮像部13が設けられている。撮像部13は、自車両の車線逸脱傾向検出用に走行車線内の自車両の位置を検出するためのものである。例えば、撮像部13は、CCD(ChargeCoupled Device)カメラからなる単眼カメラで撮像するように構成されている。この撮像部13は車両前部に設置されている。
制駆動力コントロールユニット8は、車両を構成する各部を制御するように構成されている。すなわち、制駆動力コントロールユニット8は、前述したようにセンサ等から入力される信号等に基づいて、各部を制御するように構成されている。具体的には、制駆動力コントロールユニット8による制御には、車両が走行車線から逸脱傾向がある場合に自車両が走行車線から逸脱してしまうことを回避する制御がある。このように、制駆動力コントロールユニット8の制御により、逸脱を回避するためのシステムが構築されている。ここで、車両には、そのようなシステムをON及びOFFするためのシステム作動スイッチ32が設けられている。これにより、運転者は、システム作動スイッチ32をONにすることで、逸脱を回避するためのシステムを作動可能状態にすることができ、システム作動スイッチ32をOFFにすることで、逸脱を回避するためのシステムを停止させることができる。
また、この車両には、警報音出力部35が設けられている。この警報音出力部35は制駆動力コントロールユニット8からの駆動信号により駆動されるようになっている。この警報音出力部35の駆動タイミング等については後で詳述する。
ステップS3では、ハザードスイッチ31が所定時間TH、オンになっているか否かを判定する。例えば、ハザードスイッチ31からの信号に基づいてその判定をする。ここで、ハザードスイッチ31が所定時間TH、オンになっている場合、ステップS4に進み、ハザードスイッチ31が所定時間TH、オンになっていない場合、前記ステップS1から再び処理を行う。
ステップS5では、車速Vを算出する。具体的には、前記ステップS1で読み込んだ車輪速度Vwiに基づいて、下記(1)式により車速Vを算出する。
前輪駆動の場合
V=(Vwrl+Vwrr)/2
後輪駆動の場合
V=(Vwfl+Vwfr)/2
・・・(1)
ここで、Vwfl,Vwfrは左右前輪それぞれの車輪速度であり、Vwrl,Vwrrは左右後輪それぞれの車輪速度である。すなわち、この(1)式では、従動輪の車輪速の平均値として車速Vを算出している。なお、本実施の形態では、後輪駆動の車両であるので、後者の式、すなわち前輪の車輪速度により車速Vを算出する。
続いてステップS6において、走行環境を判定する。具体的には、自車両が走行している道路の種類、自車両の走行車線を検出する。そして、その検出結果から、安全度に基づいた方向の判定をする。判定は、道路情報、すなわち車線数や一般道路か高速道路かを示す道路種別情報や撮像部13が得た画像情報に基づいて行う。図3はその走行環境判定の具体的な処理手順を示す。
続いてステップS23において、撮像部13が得た撮像画像から白線部分(車線区分線部分)を抽出する。ここで、図4に示すように自車両が片側3車線の道路を走行している場合を例に挙げて説明する。この図4に示すように、道路は、左側から第1乃至第4白線LI1,LI2,LI3,LI4により区分されることで、片側3車線の道路として構成されている。このような道路を自車両が走行する場合、車線毎で得られる撮像画像は異なる。さらにその画像中から白線を抽出して構成される画像も、走行車線に応じて異なるものになる。
また、右側車線を自車両100Cが走行している場合、左方向、すなわち隣車線に逸脱するときよりも、右方向、すなわち対向車線に逸脱したときの方が安全度が低くなる。よって、この場合、右側車線を自車両100Cが走行している場合、障害物等存在方向Soutが右方向であると判定する(Sout=right)。
また、車線数で比較した場合、左方向が路肩になり、右方向が対向車線になる片側1車線のときがより安全度が低くなる。この場合には、左右両方向が障害物等存在方向Soutであると判定する(Sout=both)。
続いてステップS7において、車線逸脱傾向の判定を行う。この判定の処理の処理手順は具体的には図6に示すようになる。
先ずステップS31において、逸脱予測時間Toutを算出する。具体的には、dxを前記横変位Xの変化量(単位時間当たりの変化量)とし、Lを車線幅とし、横変位Xを用いて、下記(2)式により逸脱予測時間Toutを算出する(X,dx,Lの値については図7を参照)。
この(2)式によれば、車線中央(X=0)からXだけ横変位している車両100が、その位置から距離L/2だけ離れた外側位置領域(例えば路肩)に至るまでの逸脱予測時間Toutを求めることができる。
なお、車線幅Lについては、撮像部13が撮像画像を処理することで得ている。また、ナビゲーション装置15から車両の位置を得たり、ナビゲーション装置15の地図データから車線幅Lを得てもよい。
続いてステップS33において、横変位Xに基づいて逸脱方向Doutを判定する。具体的には、車線中央から左方向に横変位している場合、その方向を逸脱方向Doutにし(Dout=left)、車線中央から右方向に横変位している場合、その方向を逸脱方向Doutにする(Dout=right)。
続いてステップS8において、運転者の車線変更の意図を判定する。具体的には、前記ステップS1で得た方向スイッチ信号及び操舵角δに基づいて、次のように運転者の車線変更の意図を判定する。
方向スイッチ信号が示す方向(ウインカ点灯側)と、前記ステップS4で得た逸脱方向Doutが示す方向とが同じである場合、運転者が意識的に車線変更していると判定し、逸脱判断フラグFoutをOFFに変更する(Fout=OFF)。すなわち、逸脱しないとの判定結果に変更する。
また、方向指示スイッチ20が操作されていない場合には、操舵角δに基づいて運転者の車線変更の意図を判定する。すなわち、運転者が逸脱方向に操舵している場合において、その操舵角δ及びその操舵角の変化量(単位時間当たりの変化量)Δδが設定値以上のときには、運転者が意識的に車線変更していると判定し、逸脱判断フラグFoutをOFFに変更する(Fout=OFF)。
例えば、前記ステップS8で得た逸脱判断フラグFoutのON及びOFFの状態に応じて、警報音出力部35から警報を鳴らす。例えば、逸脱判断フラグFoutがON(Tout<Ts)になっているが、運転者による操舵操作等により車線逸脱しないと判断できるときには、警報音出力部35から警報を鳴らす。
また、逸脱判断フラグFoutがONの場合(Tout<Ts)において、前記ステップS6で得た障害物等存在方向Sout及びステップS7で得た逸脱方向Doutに基づいて逸脱回避の制動制御方法も決定する。これについては、後で詳述する。
具体的には、前記ステップS1で得た横変位Xと前記変化量dxとに基づいて、下記(3)式により目標ヨーモーメントMsを算出する。
Ms=K1・X+K2・dx ・・・(3)
ここで、K1,K2は車速Vに応じて変動するゲインである。例えば、図8はその例を示す。この図8に示すように、例えばゲインK1,K2は、低速域で小さい値になり、車速Vがある値になると、車速Vの増加に対応して大きくなり、その後ある車速Vに達すると一定値になる。
Pgf=Kgv・V+Kgx・dx ・・・(4)
ここで、Kgv,Kgxはそれぞれ、車速V及び横変化量dxに基づいて設定する、制動力を制動液圧に換算するための換算係数である。例えば、図9はその例を示す。この図9に示すように、例えば換算係数Kgv,Kgxは、低速域で大きい値になり、車速Vがある値になると、車速Vの増加に対応して小さくなり、その後ある車速Vに達すると一定値になる。
このようにステップS11において、逸脱回避用の減速度(具体的には目標制動液圧Pgf,Pgr)を得る。
続いてステップS12において、各車輪の目標制動液圧を算出する。すなわち、逸脱回避の制動制御の有無に基づいて最終的な制動液圧を算出する。具体的には次のように算出する。
Psfl=Psfr=Pmf ・・・(5)
Psrl=Psrr=Pmr ・・・(6)
ここで、Pmfは前輪用のマスタシリンダ液圧である。また、Pmrは後輪用のマスタシリンダ液圧であり、前後配分を考慮して前輪用のマスタシリンダ液圧Pmfに基づいて算出した値になる。
Ms<Ms1の場合
ΔPsf=0 ・・・(7)
ΔPsr=2・Kbr・Ms/T ・・・(8)
Ms≧Ms1の場合
ΔPsf=2・Kbf・(Ms−Ms1)/T ・・・(9)
ΔPsr=2・Kbr・Ms1/T ・・・(10)
ここで、Ms1は設定用しきい値を示す。また、Tはトレッドを示す。なお、このトレッドTは、簡単のため前後で同じ値にする。また、Kbf,Kbrは、制動力を制動液圧に換算する場合の前輪及び後輪についての換算係数であり、ブレーキ諸元により定まる。
前記ステップS9では、逸脱判断フラグFoutがONである場合において、前記障害物等存在方向Soutと前記逸脱方向Doutに基づいて制動制御方法を決定しており、これについて、障害物等存在方向Soutと逸脱方向Doutとの状態で場合分け(第1のケース〜第3のケース)して制動制御方法を説明する。
ここで、逸脱を回避するために車両に付与するヨーモーメントの大きさが前記目標ヨーモーメントMsになる。そして、車両へのヨーモーメントの付与は、左右の車輪に与える制動力に差をつけることで行う。具体的には、前述したように、目標ヨーモーメントMsが設定用しきい値Ms1未満のときには、左右後輪で制動力差を発生させて、車両に当該目標ヨーモーメントMsを付与し、また、目標ヨーモーメントMsが設定用しきい値Ms1以上のときには、前後左右輪で制動力差を発生させて、車両に当該目標ヨーモーメントMsを付与する。
また、逸脱判断フラグFoutがONからOFFになる場合とは、逸脱傾向がある場合に、逸脱回避のための制動制御が実施されたり、或いは運転者自身が回避操作をしたようなときである。
さらに、前記第1逸脱判断しきい値Ts未満の第2逸脱判断しきい値Tr(Ts>Tr>0)を定義して、この第2逸脱判断しきい値Trよりも逸脱予測時間Toutが小さくなったときに(Tout<Tr)、逸脱回避用ヨー制御に加えて、車両を減速させるための制動制御(以下、逸脱回避用減速制御という。)を行う。この逸脱回避用減速制御は、左右両車輪に同程度の制動力を与えて行う。
さらに、この場合、逸脱予測時間Toutが0になったときに、逸脱回避用ヨー制御に加えて、逸脱回避用減速制御を行う。
なお、この第3のケースの場合において、前記第2のケースと同様に、第2逸脱判断しきい値Trよりも逸脱予測時間Toutが小さくなったときにも、逸脱回避用減速制御を行ってもよい。この場合、例えば、逸脱予測時間Toutが0になったときに、逸脱回避用減速制御による自車両の減速度をさらに大きくする。これにより、第2逸脱判断しきい値Trよりも逸脱予測時間Toutが小さくなったとき、さらには逸脱予測時間Toutが0になったときに、逸脱回避用減速制御が作動するようになる。そして、この場合、逸脱予測時間Toutが0になったときに、より自車両の減速度が大きくなる。
例えば、前記第1のケース〜第3のケースの場合における逸脱回避用ヨー制御では、下記(11)式により各車輪の目標制動液圧Psi(i=fl,fr,rl,rr)を算出する。
Psfl=Pmf
Psfr=Pmf+ΔPsf
Psrl=Pmr
Psrr=Pmr+ΔPsr
・・・(11)
Psfl=Pmf+Pgf/2
Psfr=Pmf+ΔPsf+Pgf/2
Psrl=Pmr+Pgr/2
Psrr=Pmr+ΔPsr+Pgr/2
・・・(12)
また、この(11)式及び(12)式が示すように、運転者による減速操作、すなわちマスタシリンダ液圧Pmf,Pmrを考慮して各車輪の目標制動液圧Psi(i=fl,fr,rl,rr)を算出している。
以上が、制駆動力コントロールユニット8による演算処理である。そして、制駆動力コントロールユニット8は、前記ステップS12で算出した各車輪の目標制動液圧Psi(i=fl,fr,rl,rr)を制動流体圧指令値として、制動流体圧制御部7に出力する。
先ず、各センサやコントローラ、コントロールユニットから各種データを読み込む(前記ステップS1)。
そして、システム作動スイッチ32とハザードスイッチ31との操作状態を判定する(前記ステップS2、ステップS3)。ここで、システム作動スイッチ32がオンになっている場合、又はシステム作動スイッチ32がオフになっているが、ハザードスイッチ31が所定時間TH、オンになっている場合、後段の処理(前記ステップS5以降の処理)に進み、システム作動スイッチ32がオフで、かつハザードスイッチ31が所定時間TH、オンでない場合、再び最初の処理(前記ステップS1の処理)から行う。
システム作動スイッチ32がオンになっている場合、又はシステム作動スイッチ32がオフになっているが、ハザードスイッチ31が所定時間TH、オンになっている場合に進む最初の処理では、車速Vを算出する(前記ステップS5)。
また、逸脱予測時間Toutに基づいて逸脱判断フラグFoutを設定するとともに、横変位Xに基づいて逸脱方向Doutを判定する(前記ステップS7、図6)。
例えば、方向スイッチ信号が示す方向(ウインカ点灯側)と逸脱方向Doutが示す方向とが同じである場合、運転者が意識的に車線変更していると判定する。この場合、逸脱判断フラグFoutをOFFに変更する。
さらに、横変位Xと前記変化量dxとに基づいて目標ヨーモーメントMsを算出し(前記ステップS10)、また、逸脱回避用の減速度を算出する(前記ステップS11)。
第2のケースとは、前述したように、障害物等存在方向Soutと逸脱方向Doutとが一致し、かつ道路種別Rが一般道路の場合である。すなわち、図10に示すように、左側が路肩Aになり、右側が対向車線(中央車線LI5側)になるような片側1車線を自車両100が走行している場合において、当該自車両100(図10中最上位置の自車両100)が左方向或いは当該自車両(図10中中間位置の自車両100)が右方向に逸脱する傾向にある場合である。
なお、図10及び図11中、黒塗りしている車輪は、液圧を発生させて制動力が与えられている車輪を示す。すなわち、左右車輪のうちのいずれか一方が黒塗りの車輪の場合、左右車輪で液圧或いは制動力に差がある。この場合、車両にヨーモーメントが付与されることを示す。また、左右車輪が黒塗りの車輪の場合でも、その液圧値に差があるときもあり、この場合には、車両にヨーモーメントが付与されつつ、同時に当該車両が減速制御されていることを示す。
なお、前述したように、システム作動スイッチ32がオフになっているが、ハザードスイッチ31が所定時間TH、オンになっている場合、後段の処理(前記ステップS5以降の処理)に進むようになっている。よって、この場合には、逸脱回避のためのシステムが自動的に作動可能状態或いは作動待機状態になるので、自車両が逸脱しそうになると前述したように種々の制動制御内容で逸脱回避のための制御が作動するようになる。
さらに、このように、逸脱回避のためのシステムを作動可能状態にした場合において、自車両が走行車線から逸脱する傾向があるときには、警報音出力部35により警報を鳴らしてから、逸脱回避用ヨー制御や逸脱回避用減速制御といった制動制御を行うようにする。さらにまた、そのような警報出力の出力タイミングを通常のものよりも早くする。具体的には、車線逸脱防止装置では、自車両が走行車線から逸脱する傾向がある場合に所定のタイミングで警報出力をしているが、その所定のタイミングを通常時に使用するものよりも早くする方向に変更する。
次に効果を説明する。
これにより、逸脱回避のためのシステムがシステム作動スイッチ32によりオフにされている場合に、運転者の状態が自車両が逸脱する傾向を認識できない状態である場合でも、逸脱回避のためのシステムを自動的に作動可能状態にすることで、自車両が逸脱傾向がある場合に、その逸脱を回避することができる。すなわち、ハザードスイッチ31が所定時間TH、オンになっている場合を、運転者が自車両が逸脱する傾向を認識できない状態にあると仮定して、この仮定の下で逸脱回避のためのシステムを自動的に作動可能状態にすることで、自車両が逸脱傾向がある場合に、その逸脱を回避可能にしている。
次に第2の実施の形態を説明する。この第2の実施の形態も、車両逸脱防止装置を備えた車両である(図1参照)。
すなわち、図12に示すステップS1で各種データを読み込む。ここで、制駆動力コントロールユニット8は、ナビゲーション装置15、エアコン機器33及びオーディオ機器34の運転者による操作状態(操作信号)も読み込む。例えば、前述したように、スイッチの状態に基づいてこれら各種装置の操作状態を読み込む。
ステップS40では、ハザードスイッチ31の操作状態に加えて、ナビゲーション装置15、エアコン機器33及びオーディオ機器34の操作状態も検出する。図13はその検出処理手順を示す。
ステップS42では、エアコン機器33が運転者により操作されているか否かを判定する。ここで、エアコン機器33を運転者が操作している場合、図12に示すステップS4に進み、エアコン機器33を運転者が操作していない場合、ステップS43に進む。
ステップS44では、ナビゲーション装置15が運転者により操作されているか否かを判定する。ここで、ナビゲーション装置15を運転者が操作している場合、図12に示すステップS4に進み、ナビゲーション装置15を運転者が操作していない場合、前記ステップS1から再び処理を行う。
そして、ステップS5〜ステップS12で、前記第1の実施の形態と同様に、車速の算出、走行環境の判定、逸脱傾向の判定、ドライバの意図の判定、制御方法の決定、目標ヨーモーメントの算出、逸脱回避用の減速度の算出及び各車輪の目標制動液圧の算出を行う。そして、各車輪の目標制動液圧Psi(i=fl,fr,rl,rr)を制動流体圧指令値として制動流体圧制御部7に出力する。
ここで、このようにスイッチや装置の操作状態に基づいて逸脱回避のためのシステムを自動的に作動可能状態にしているが、その作動時間は一定時間にする。具体的には、操作されたスイッチや装置に応じてその作動時間を設定する。ここで、ハザードスイッチ31がオンされた場合の作動時間をTF_Hとし、エアコン機器33が操作された場合の作動時間をTF_acとし、オーディオ機器34が操作された場合の作動時間をTF_audとし、ナビゲーション装置15が操作された場合の作動時間をTF_navとした場合、これら作動時間同士の関係を次のような関係にする。
TF_nav>TF_aud>TF_ac=TF_H
また、作動時間は、ハザードスイッチ31をオンしている時間をそのままの値として用いたり、各種装置を操作している時間をそのままの値として用いたりする。或いは、そのようなオン時間或いは操作時間に対して多めに作動時間を設定してもよい。
前述したように、スイッチや装置それぞれの操作時間に対応して作動時間を設定することで、運転者の状態が自車両が逸脱する傾向を認識できない状態に応じて、逸脱回避のためのシステムを適切に作動可能状態にすることができる。
以上、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、前記実施の形態として実現されることに限定されるものではない。
また、前述の実施の形態では、横変位X及びその変化量dxに基づいて逸脱予測時間Toutを算出している(前記(2)式参照)。しかし、逸脱予測時間Toutを他の手法により得るようにしてもよい。例えば、ヨー角φ、走行車線曲率β、ヨーレートφ´或いは操舵角δに基づいて逸脱予測時間Toutを得てもよい。
また、前述の実施の形態では、横変位X及び変化量dxに基づいて目標ヨーモーメントMsを算出している(前記(3)式参照)。しかし、目標ヨーモーメントMsを他の手法により得るようにしてもよい。例えば、下記(13)式に示すように、ヨー角φ、横変位X及び走行車線曲率βに基づいて目標ヨーモーメントMsを算出してもよい。
ここで、K3,K4,K5は車速Vに応じて変動するゲインである。
また、前述の実施の形態では、前輪用の目標制動液圧Pgfを具体的な式を用いて説明している(前記(4)式参照)。しかし、これに限定されるものではない。例えば、下記(14)式により前輪用の目標制動液圧Pgfを算出してもよい。
ここで、Kgφ,Kgβはそれぞれ、ヨー角φ及び走行車線曲率βに基づいて設定する、制動力を制動液圧に換算するための換算係数である。
また、前述の実施の形態では、逸脱回避用ヨー制御を実現するために、前輪及び後輪の目標制動液圧差ΔPsf,ΔPsrを算出している(前記(7)式及び(8)式参照)。しかし、これに限定されるものではない。例えば、前輪の目標制動液圧差ΔPsfだけで逸脱回避用ヨー制御を実現してもよい。この場合、下記(15)式により前輪の目標制動液圧差ΔPsfを算出する。
△Psf=2・Kbf・Ms/T ・・・(15)
7 制動流体圧制御部
8 制駆動力コントロールユニット
9 エンジン
12 駆動トルクコントロールユニット
13 撮像部
15 ナビゲーション装置
17 マスタシリンダ圧センサ
18 アクセル開度センサ
19 操舵角センサ
22FL〜22RR 車輪速度センサ
31 ハザードスイッチ
32 システム作動スイッチ
33 エアコン機器
34 オーディオ機器
35 警報音出力部
Claims (5)
- 自車両が走行車線から逸脱する傾向がある場合、制動制御により当該自車両の逸脱を回避すると共に、所定のタイミングで警報出力を行う車線逸脱防止装置において、
前記逸脱を回避するための制動制御の作動を運転者が指示するための逸脱回避制御指示手段と、
運転者の状態が自車両が逸脱する傾向を認識できない状態にあることを検出する運転者状態検出手段と、
前記逸脱回避制御指示手段により前記逸脱を回避するための制動制御が非作動状態になっており、かつ前記運転者状態検出手段が運転者の状態が自車両が逸脱する傾向を認識できない状態であることを検出した場合、前記逸脱を回避するための制動制御を作動可能状態にする逸脱回避制御手段と、
を備え、
前記逸脱を回避するための制動制御を作動可能状態にした場合において、自車両が走行車線から逸脱する傾向があるとき、前記警報出力をしてから、自車両の逸脱を回避するための制動制御を行うとともに、前記逸脱を回避するための制動制御を作動可能状態にした場合には、前記所定のタイミングを早くする方向に変更することを特徴とする車線逸脱防止装置。 - 前記運転者状態検出手段は、運転操作に関係のない装置を運転者が操作している場合に、前記運転者の状態が自車両が逸脱する傾向を認識できない状態にあると検出することを特徴とする請求項1に記載の車線逸脱防止装置。
- 前記自車両に搭載されている装置であって、運転操作に関係のない装置の運転者による操作時間に基づいて、前記逸脱を回避するための制動制御を作動可能状態にする時間を決定することを特徴とする請求項2記載の車線逸脱防止装置。
- 前記操作時間が長くなるほど、前記逸脱を回避するための制動制御を作動可能状態にする時間を長くすることを特徴とする請求項3記載の車線逸脱防止装置。
- 前記運転者状態検出手段は、前記自車両に搭載されている装置であって、運転操作に関係のない装置がハザードスイッチに係る装置であって、そのハザードスイッチを運転者が操作している場合、前記運転者の状態が自車両が逸脱する傾向を認識できない状態にあると検出することを特徴とする請求項2乃至4のいずれかに記載の車線逸脱防止装置。
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