JP4496760B2 - 車線逸脱防止装置 - Google Patents
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Description
しかし、運転者がステアリングホイールを保持していないような場合に、逸脱防止のために車両にヨーモーメントを付与してしまうと、急な横加速度により運転者が体のバランスを崩してしまう場合がある。
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、運転者にステアリングホイールを保持させた状態で車線逸脱を防止させることができる車線逸脱防止装置の提供を目的とする。
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。
図中の符号1はブレーキペダル、2はブースタ、3はマスタシリンダ、4はリザーバであり、通常は運転者によるブレーキペダル1の踏込み量に応じて、マスタシリンダ3で昇圧された制動流体圧を各車輪5FL〜5RRの各ホイールシリンダ6FL〜6RRに供給する。また、マスタシリンダ3と各ホイールシリンダ6FL〜6RRとの間には制動流体圧制御部7が介装されており、この制動流体圧制御部7によって、各ホイールシリンダ6FL〜6RRの制動流体圧を個別に制御することも可能となっている。
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(Charge Coupled 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。
また、この車両には、警報音出力部31が設けられている。この警報音出力部31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31の駆動タイミング等については後で詳述する。
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S3において、道路状態を判定する。具体的には、前記ステップS1で読み込んだ走行車線曲率βに基づいて自車両が走行している車線が直線路又はカーブであることを判定する。例えば、走行車線曲率βと所定のしきい値βLとを比較して、走行車線曲率βが所定のしきい値βLより小さい場合(β<βL)、自車両走行車線が直線路とみなし、走行車線曲率βが所定のしきい値βL以上の場合(β≧βL)、自車両走行車線がカーブとみなす。
先ずステップS21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4を参照)。
Tout=(L/2−X)/dx ・・・(2)
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。
以上のようにステップS5において車線逸脱傾向を判定する。
続いてステップS6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。
また、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が示す方向とが異なる場合、逸脱判断フラグFoutを維持し、逸脱判断フラグFoutをONのままにする(Fout=ON)。すなわち、逸脱するとの判定結果を維持する。
続いてステップS7において、逸脱回避のための制御方法を決定する。具体的には、逸脱の警報や逸脱回避の制動制御を行うか否か、さらには逸脱回避の制動制御を行う場合にその制動制御方法を決定する。この種々の決定は、前記ステップS3で得た道路状態、前記ステップS4で得た保持判断フラグFstrg、前記ステップS5で得た逸脱判断フラグFout及び逸脱方向Doutに基づいて行う。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5はその例を示す。この図5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6はその例を示す。この図6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S9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S10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S7では、前記道路状態、保持判断フラグFstrg、逸脱判断フラグFout及び逸脱方向Doutに基づいて逸脱回避のための制御方法を決定している。
具体的には、逸脱判断フラグFoutがONであることを前提として次のように制御方法を決定している。ここで場合分けして説明する。
ここで、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場合とは、例えば、運転者自身が自車両の逸脱傾向に気づいて回避操作をしているが、未だ逸脱判断フラグFout自体がON(Tout<Ts)になっているような場合である。
逸脱予測時間Toutが逸脱判断しきい値Ts未満になったときに(Tout<Ts)、警報音を鳴らす。さらに、逸脱予測時間Toutが逸脱判断しきい値Tsの半値(Ts/2)未満になったときに(Tout<(Ts/2))、逸脱を回避するためのヨーモーメントが車両に付与されるように制動制御(以下、逸脱回避用ヨー制御という。)をする。
逸脱予測時間Toutが変更後逸脱判断しきい値(Ts+dTs)未満になったときに(Tout<(Ts+dTs))、警報音を鳴らす。このとき、警報音の音量を前記第1のケースや第2のケースの場合よりも大きくする。さらに、逸脱予測時間Toutが短くなるほどその音量を大きくする。例えば、図7に示すような関係により、逸脱予測時間Toutに応じて警報音の音量を設定する。
なお、警報音の種類(例えば周波数)を変えることで、警報効が大きくなるようにしてもよい。また、逸脱判断しきい値Tsに所定値を乗算して、その乗算値と逸脱予測時間Toutとを比較してもよい。例えば、逸脱予測時間Toutが逸脱判断しきい値(Ts×1.2)未満になったときに(Tout<(Ts×1.2))、警報音を鳴らす、といったようにである。
逸脱予測時間Toutが逸脱判断しきい値Ts未満になったときに(Tout<Ts)、警報音を鳴らす。さらに、逸脱予測時間Toutが逸脱判断しきい値Tsの半値(Ts/2)未満になったときに(Tout<(Ts/2))、逸脱回避用ヨー制御を行う。
さらに、逸脱予測時間Toutが0よりも小さくなった場合(Tout<0)、すなわち自車両が走行車線を逸脱した場合、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。
逸脱予測時間Toutが変更後逸脱判断しきい値(Ts+dTs)未満になったときに(Tout<(Ts+dTs))、警報音を鳴らす。このとき、前記第3のケースと同様に、警報音の音量を大きくし、さらに、逸脱予測時間Toutが短くなるほどその音量を大きくする。一方、逸脱回避用ヨー制御を作動させないようにする。
なお、前述の第1〜第5のケースでの制御方向の決定に逸脱方向Doutを考慮していないが、当然逸脱方向Doutを考慮して制御方向を決定してもよい。例えば、自車両走行車線がカーブしており、そのカーブの方向と逸脱方向Doutとが異なる場合、警報音の音量をより大きくする、といったようにである。
そして、ステップS10では、各車輪の目標制動液圧Psi(i=fl,fr,rl,rr)をこのような各種制御方法に対応して算出する。
例えば、前記第2のケース〜第4のケースでは、逸脱回避用ヨー制御を行っている。この逸脱回避用ヨー制御を実現する各車輪の目標制動液圧Psi(i=fl,fr,rl,rr)を下記(11)式により算出する。
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S10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)。続いて車速Vを算出する(前記ステップS2)。
続いて、自車両走行車線が直線路かカーブかを判定する(前記ステップS3)。さらに、運転者がステアリングホイール21を保持しているかを判定する(前記ステップS4)。
さらに、そのようにして得た逸脱方向Doutと方向スイッチ信号が示す方向(ウインカ点灯側)とに基づいて運転者の車線変更の意図を判定する(前記ステップS6)。
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S8)、また、逸脱回避用の減速度を算出する(前記ステップS9)。
また、自車両走行車線が直線路で、かつ運転者がステアリングホイール21を保持している場合、逸脱予測時間Toutが逸脱判断しきい値Ts未満になったときに(Tout<Ts)、警報音を鳴らす。さらに、逸脱予測時間Toutが逸脱判断しきい値Tsの半値(Ts/2)未満になったときに(Tout<(Ts/2))、逸脱回避用ヨー制御を行う(前記第2のケース)。
これにより、自車両は逸脱を回避する。一方、運転者は、警報音が鳴ったことや、車両の逸脱回避動作を横加速度として感じて、自車両が逸脱傾向にあることを知る。
また、警報音を鳴らしたが、それでも運転者がステアリングホイール21を保持していない場合には、逸脱予測時間Toutが逸脱判断しきい値Tsの1/5の値(Ts/5)未満になったときに(Tout<(Ts/5))、逸脱回避用ヨー制御を行っている。一方、前述したように、運転者がステアリングホイール21を保持している場合には、逸脱予測時間Toutが逸脱判断しきい値Tsの半値(Ts/2)未満になったときに(Tout<(Ts/2))、逸脱回避用ヨー制御を行っている(前記第2のケース)。このように、運転者がステアリングホイール21を保持していない場合には、運転者がステアリングホイール21を保持していない場合よりも逸脱回避用ヨー制御が遅れて作動するようになっている。また、その結果、そのように遅れて逸脱回避用ヨー制御を作動させた分、運転者がステアリングホイール21を保持している場合よりも自車両に付与されるヨーモーメントが大きくなる。
また、自車両走行車線がカーブしており、かつ運転者がステアリングホイール21を保持していない場合、逸脱予測時間Toutが変更後逸脱判断しきい値(Ts+dTs)未満になったときに(Tout<(Ts+dTs))、警報音を鳴らす。このとき、警報音の音量を大きくし、さらに、逸脱予測時間Toutが短くなるほどその音量を大きくする。一方、逸脱回避用ヨー制御を作動させないようにする(前記第5のケース)。
前述したように、自車両が走行車線から逸脱する傾向がある場合で、かつ運転者がステアリングホイールを保持していない場合、警報音を鳴らしてから、自車両の逸脱を回避するための制動制御としての逸脱回避用ヨー制御を行っている。
これにより、回避するための制動制御を開始する前に、警報出力により、運転者にステアリングホイールの保持を促すことをできる。よって、例えば運転者の覚醒状態が低いことなどが原因して運転者がステアリングホイールを保持していないような場合でも、運転者にステアリングホイールの保持を促すことができ、安全性を高くして、逸脱回避のための逸脱回避用ヨー制御制御を行うことができる。
すなわち、前述の実施の形態では、逸脱を回避するためのヨーモーメントが車両に付与されるように制動制御(逸脱回避用ヨー制御)、逸脱を回避するために減速させるための制動制御(逸脱回避用減速制御)との組み合わせ方法、その作動順序、その制御量(ヨーモーメントの大きさ、減速度の大きさ)を具体的に説明した。しかし、これに限定されないことはいうまでもない。
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。
Ms=K3・φ+K4・X+K5・β ・・・(13)
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。
Pgf=Kgv・V+Kgφ・φ+Kgβ・β ・・・(14)
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
16 マスタシリンダ圧センサ
17 アクセル開度センサ
18 操舵角センサ
19 トルクセンサ
22FL〜22RR 車輪速度センサ
31 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車線逸脱防止装置において、
自車両が走行車線から逸脱する傾向がある場合で、かつ運転者がステアリングホイールを保持していない場合、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共に、
前記制動制御によりヨーモーメントを自車両に付与して自車両の逸脱を回避する際に、 運転者がステアリングホイールを保持していない場合には、前記ヨーモーメントの付与のタイミングを運転者がステアリングホイールを保持している場合より遅くし、かつ自車両にヨーモーメントを付与する際のその大きさを運転者がステアリングホイールを保持している場合より大きくすることを特徴とする車線逸脱防止装置。 - 運転者のステアリングホイールの保持状態を検出する保持状態検出手段と、
警報を出力する警報出力手段と、
走行車線からの自車両の逸脱傾向を検出する逸脱傾向検出手段と、
前記逸脱傾向検出手段が前記逸脱傾向を検出し、かつ前記保持状態検出手段が運転者がステアリングホイールを保持していないことを検出した場合、前記警報出力手段から警報を出力してから、前記制動制御を行う逸脱回避制御手段と、を備え、
前記逸脱回避制御手段は前記制動制御によりヨーモーメントを自車両に付与して自車両の逸脱を回避する際に、 運転者がステアリングホイールを保持していない場合には、前記ヨーモーメントの付与のタイミングを運転者がステアリングホイールを保持している場合より遅くし、かつ自車両にヨーモーメントを付与する際のその大きさを運転者がステアリングホイールを保持している場合より大きくすることを特徴とする車線逸脱防止装置。 - 運転者がステアリングホイールを保持していない場合で、かつ自車両がカーブ路を走行する場合、前記自車両の逸脱を回避するための制動制御を行わないことを特徴とする請求項1又は2のいずれかに記載の車線逸脱防止装置。
- 前記警報出力は、警報音の出力であり、
前記運転者がステアリングホイールを保持していない場合に出力する警報音の音量を、運転者がステアリングホイールを保持している場合に出力する警報音の音量より大きくすることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の車線逸脱防止装置。 - 自車両が走行車線を逸脱するまでの時間が短いほど、前記警報音の音量を大きくすることを特徴とする請求項4記載の車線逸脱防止装置。
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