JP4797284B2 - 車両用制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用制御装置に関し、例えば代表的な車両である自動車に搭載され、その自動車のアクチュエータを制御して好適な制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、代表的な車両である自動車の分野においては、ドライバが運転している車両が不安定な走行状態になることを防止すべく、車速や進行方向を自動的に調整することにより、ドライバの運転操作を支援する技術が提案されている。
【０００３】
このような運転支援技術の一例として、特開平１１−０２９０６１号には、走行中の車両が車線から逸脱することが予測された場合に、その旨をドライバに報知する警報として、ステアリング機構に所定の駆動トルクを付与する車線逸脱防止システムが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような運転支援技術によれば、走行中の車両が不安定な状態に陥る可能性があることをドライバに未然に報知することができると共に、自動的な減速動作や進行方向の変更が適宜行われるので、ドライバの運転操作を効率良く支援することができる。
【０００５】
しかしながら、上記従来の運転支援技術においては、ドライバ自らが予測した将来の車両状態、或いは報知された警報が意味する将来の車両状態を回避すべくドライバ自身が運転操作を行なっているときに、その将来の車両状態を回避するための運転支援動作としての自動的な制御動作が介入する場合もあるので、その制御動作における制御量が大きすぎる場合にはドライバは違和感を感じることがある。
【０００６】
そこで本発明は、ドライバ自身による運転操作中に、その操作対象を自動的に駆動する運転支援制御が自動的に実行されることによってドライバが違和感を感じることを防止可能な車両用制御装置の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明に係る車両用制御装置は、以下の構成を特徴とする。
【０００８】
即ち、走行中の車線に対する車両の位置関係に基づいて、前記車両の将来の走行状態が該車線から逸脱するか否かを予測すると共に、その予測結果に基づいて、ステアリング機構に、予測された車線逸脱を回避可能な方向の駆動トルクを自動的に付与する車線逸脱防止制御手段を備える車両用制御装置であって、前記予測結果から将来の走行状態が車線から逸脱すると判定された際に、前記予測された車線逸脱を回避するためのドライバの前記ステアリング機構に対する運転操作が検出された場合に、前記車線逸脱防止制御手段が前記ステアリング機構に設定する制御目標値を、前記運転操作に応じて発生する走行車線横方向への前記車両の減速度に所定値を加算して設定することにより、前記車線逸脱への遷移を防止する運転支援制御補正手段を備えることを特徴とする。
【０００９】
好適な実施形態において、前記制御手段は、走行中の車線に対する前記車両の位置関係に基づいて、前記車両の将来の走行状態が該車線から逸脱するか否かを予測すると共に、その予測結果に基づいて、前記所定のアクチュエータとしてのステアリング機構に、予測された車線逸脱を回避可能な方向の駆動トルクを自動的に付与する車線逸脱防止制御手段であって、
前記運転支援制御補正手段は、前記予測された車線逸脱を回避するためのドライバの前記ステアリング機構に対する運転操作が検出された場合に、前記車線逸脱防止制御手段が前記ステアリング機構に設定する制御目標値を、前記車両の走行状態量として検出したところの、該運転操作に応じて発生する前記走行車線横方向への前記車両の減速度に応じて増大補正することを特徴とする。
【００１１】
この場合、前記運転支援制御補正手段において、前記所定値は、例えば前記車両の運転状態（車速・逸脱量等）及び／または走行環境（路面μ・車線幅等）に応じて設定すると良い。
【００１２】
また、車両が走行する走行車線の前方に存在するカーブの曲率状態と、自車速との関係を検出すると共に、その検出結果に基づいて、前記カーブを安定した状態で走行可能な程度に前記車両を自動的に減速すべく、減速機構を駆動する減速支援手段を備える車両用制御装置であって、前記カーブに前記車両が進入するのに先立って、ドライバの前記減速機構に対する運転操作が検出された場合に、前記減速支援手段が前記減速機構に設定する制御目標値を、前記運転操作に応じて発生する走行車線前方向への前記車両の減速度に所定値を加算して設定することにより、前記カーブにおいて不安定な走行状態への遷移を防止する運転支援制御補正手段を備えることを特徴とする。
【００１３】
【発明の効果】
上記の本発明によれば、ドライバ自身による運転操作中に、その操作対象を自動的に駆動する運転支援制御が自動的に実行されることによってドライバが違和感を感じることを防止可能な車両用制御装置の提供が実現する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る車両用制御装置を、代表的な車両である自動車に適用した実施形態として、図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
［第１の実施形態］
第１の実施形態では、本発明に係る車両用制御装置を、走行中の車線からの逸脱を防止する警報音制御及び逸脱回避支援制御に適用する。
【００２１】
図１は、第１の実施形態に係る車両用制御装置を搭載した自動車の全体構成を示す図である。
【００２２】
同図において、２は、自車両（車両１００）の前方を撮影する撮影装置の一例としてのＣＣＤ(Charge Coupled Device)カメラである。３は、自車速Ｖを検出する車速センサである。６は、車両１００の４つの車輪の回転速度を個別に検出する車輪速センサである。
【００２３】
７は、各種情報を音声によって乗員に報知するスピーカであり、本実施形態では、走行中の車線から車両１００が逸脱することが予想される場合に、その旨をドライバに報知するために使用される。そして、８は、車両１００の操舵を行なうステアリングアクチュエータであり、予想された車線逸脱を防止可能な方向に自動的に駆動されることにより、ドライバの操舵を支援する。
【００２４】
そして、制御ユニット１は、上記のセンサの検出結果に基づいて、後述する警報音制御処理を実行することにより、車両１００が走行中の車線から逸脱することが予想される場合に、スピーカ７から警報音を出力する。
【００２５】
更に、制御ユニット１は、上記のセンサの検出結果に基づいて、後述する逸脱回避支援制御処理を実行することにより、車両１００が走行中の車線から逸脱することが予想される場合に、ステアリングアクチュエータ８を、予想される車線逸脱を回避可能な方向に自動的に駆動することにより、ドライバによる車線逸脱回避のための操舵を支援する。
【００２６】
尚、図１に示した各ブロックの構成自体は現在では一般的であるため、本実施形態における詳細な説明は省略する。
【００２７】
次に、図１に示す各センサの検出結果を利用して制御ユニット１が行う制御処理について、図２を参照して説明する。
【００２８】
図２は、第１の実施形態に係る車両用制御装置にて行われる警報音制御処理及び逸脱回避支援制御処理を説明するブロック図であり、制御ユニット１に設けられた不図示のマイクロコンピュータが、予め格納された制御プログラムを実行することによって実現する機能を概説する図である。
【００２９】
同図において、制御ユニット１は、大別して、警報音制御処理と、逸脱回避支援制御処理とを実行する。
【００３０】
即ち、制御ユニット１は、警報音制御処理として、走行中の車線に対する車両１００の位置（横偏差）に基づいて逸脱予想時間ＴＤＬを算出すると共に、算出した逸脱予想時間ＴＤＬが予め設定された値（Ｔ１）より小さくなることが判定される際に、ドライバに対して、その旨を、警報音によって報知する。更に、制御ユニット１は、上記の如く車線を逸脱する旨の警報をドライバに報知しても安全方向への運転操作（操舵）が行われない場合、並びにドライバによる運転操作が検出された場合であってもその操舵量によっては車両１００が車線を逸脱することが予想される場合に、逸脱回避支援制御処理として、ステアリングアクチュエータ８を安全方向に自動的に駆動することにより、車線逸脱に対する車両１００の回避動作を支援する。
【００３１】
より具体的に、制御ユニット１は、ＣＣＤカメラ２による撮影画像に基づいて走行車線を区画するライン（白線等）を検出し、検出したラインに基づいて、当該走行車線上における自車両の位置（横偏差）を検出すると共に、当該検出したラインと、車速センサ３によって検出された車速とに基づいて、自車両の走行車線に対する横方向への移動速度（横方向速度）を算出する。
【００３２】
次に、算出した横方向速度と横偏差とに基づいて、自車両が走行車線から逸脱するであろう逸脱予測時間ＴＬＤを推定する。ここで、例えば制御ユニット１の制御周期毎に算出される逸脱予測時間ＴＬＤは、車線逸脱を回避するための運転操作が行われない場合、走行車線に対する車両１００のずれ量が大きくなるのに従って、次第に小さな値が算出されることになる。
【００３３】
そして、推定した逸脱予測時間ＴＬＤが、所定の基準値Ｔ１以下になったときには、車線逸脱警報を行うべき条件が成立したと判断し、スピーカ７から所定の警報音を発報する。ここで、基準値Ｔ１は、ドライバによる車線逸脱のための回避操舵が行われた場合に、その回避操舵によって車両１００の車線逸脱が実際に回避可能なために必要とされる最小限度の時間である。
【００３４】
また、制御ユニット１は、推定した逸脱予測時間ＴＬＤが上記の基準値Ｔ１より小さい場合であって、新たに算出した逸脱予測時間ＴＬＤが所定の基準値Ｔ２（＜Ｔ１）以下になったときには、逸脱回避支援制御を行うべき条件が成立したと判断し、ステアリングアクチュエータ８を安全方向に駆動することによって車両１００の進行方向を能動的に変更する。ここで、基準値Ｔ２は、車線逸脱を回避すべく制御ユニット１による自動的なステアリング操作が行われた場合に、そのステアリング操作によって車両１００の車線逸脱が実際に回避可能なために必要とされる最小限度の時間である。
【００３５】
更に、制御ユニット１は、逸脱回避支援制御を実行するに際して、予測された車線逸脱を回避するためのドライバ自身による操舵が行われていることが検出された場合には、ステアリングアクチュエータ８に設定する制御目標値ＡＹ２を、ドライバの運転操作に応じて車両に発生する横減速度（ＡＹｄ）に、増加横減速度分（所定値Ａ）を加算した値とする。本実施形態において、係る増加横減速度分は、車輪速センサ６の検出結果に基づいて算出した路面μ（摩擦係数）に応じて調整される。
【００３６】
より具体的には、ドライバの運転操作によって車線逸脱を回避した場合の走行車線上における予測位置が、基準とする目標位置（本実施形態では白線等の走行車線を区画するライン）より所定値を超えて逸脱することが予想される際に、車両１００の車線逸脱を回避すべく、予想される逸脱の程度に応じて、ステアリングアクチュエータ８に設定する制御目標値ＡＹ２を増大補正することにより、ドライバの回避操舵への介入の度合いを大きくし、その結果として、走行車線横方向への車両１００の減速度を大きくする。係る制御目標値ＡＹ２の補正は、ドライバ自身による回避操舵と、前記の制御目標値ＡＹ２に基づく逸脱回避支援制御とが、予測された車線逸脱を回避するためには必要十分でないことにより、係るドライバの回避操舵と逸脱回避支援制御とによっては車両１００に実際に発生する減速度（横方向減速度）が十分に小さくならない場合に行われる。
【００３７】
尚、本実施形態では、制御目標値ＡＹ２を、横減速度ＡＹｄと増加横減速度分（所定値Ａ）とを加算することによって増大補正するが、この処理構成に限られるものではなく、例えば、ドライバの回避操舵に応じて大きな値を採る１以上の所定比率と、制御目標値ＡＹ２との積を算出することにより、増大補正しても良い。
【００３８】
また、ＣＣＤカメラ２による撮影画像に基づいて検出した走行車線を区画するラインに基づいて横位置を検出する方法、当該ラインと自車速とに基づいて、横方向速度、並びに逸脱予測時間ＴＬＤを算出する方法は、現在では一般的であるため、本実施形態における個々の検出方法についての詳細な説明は省略する。
【００３９】
次に、上述した動作を実現する制御ユニット１の制御処理の手順について図３を参照して説明する。
【００４０】
図３及び図４は、第１の実施形態における制御ユニット１の制御処理のフローチャートであり、制御ユニット１の不図示のＣＰＵが行う処理の手順を示す。
【００４１】
同図において、ステップＳ１：図１を参照して説明した各センサの検出値を更新する。
【００４２】
ステップＳ２，ステップＳ３：ステップＳ１にて更新されたＣＣＤカメラ２による撮影画像と車速センサ３によって検出した車速とに基づいて、上記の如く一般的な手順により、自車両の走行車線に対する横方向への移動速度（横方向速度）ＶＹを算出する（ステップＳ２）と共に、当該走行車線から逸脱するまでの余裕距離（逸脱余裕距離）ＬＬＤを算出する（ステップＳ３）。
【００４３】
ステップＳ４：算出した逸脱余裕距離ＬＬＤ及び横方向速度ＶＹに基づいて、自車両が走行車線から逸脱するであろう逸脱予測時間ＴＬＤを算出する。ここで、逸脱予測時間ＴＬＤは、逸脱余裕距離ＬＬＤを、横方向速度ＶＹで割った値に近似することができる。
【００４４】
尚、本実施形態において、横方向速度ＶＹは、図６に例示するように、車両１００が走行車線から逸脱しようとする方向を＋（プラス）に採る。即ち、車両１００の走行車線における車速Ｖ（速度ベクトル）は、当該走行車線に平行な前方方向成分ＶＦと、当該走行車線に直角な横方向成分（横方向速度）ＶＹとからなり、算出した横方向成分ＶＹが正の値の場合には、当該走行車線から対向車線に車両１００が逸脱すると推定することができる。
【００４５】
ステップＳ５：前回の制御周期においてドライバの運転操作に対する逸脱回避支援制御による介入が既に行われているかを、例えば内部フラグの状態を参照することによって判断し、既に制御介入中の場合にはステップＳ２６に進み、未だ制御介入を行なっていない場合にはステップＳ６に進む。
【００４６】
ステップＳ６，ステップＳ７：ステップＳ４にて算出した逸脱予測時間ＴＬＤが基準値Ｔ２以下であるかを判断し（ステップＳ６）、ＴＬＤ＞Ｔ２の場合にはステップＳ２１に進み、ＴＬＤ≦Ｔ２の場合には、車両１００が走行車線から逸脱するまでに余裕が無い状態であると判断できるので、逸脱回避支援制御を実行すべきタイミングであるが、その実行に際してステアリングアクチュエータ８に設定すべき制御目標値ＡＹ２を補正する必要があるかを判断するために、ドライバによる逸脱回避のための操舵が行われているかを判断する（ステップＳ７）。ここで、逸脱回避のための操舵は、操舵角センサ（不図示）等によって検出した操舵方向と、ステップＳ２にて算出した横方向速度ＶＹとによって判断すれば良い。
【００４７】
ステップＳ８：ステップＳ７にてドライバによる逸脱回避のための操舵が行われていると判断されているので、本ステップでは、ステップＳ２にて算出した横方向速度ＶＹを微分することにより、ドライバによって実行されている逸脱回避操舵によって車両１００に生じる横減速度ＡＹｄを算出する。尚、横減速度ＡＹｄは、加速度センサによって検出しても良い。
【００４８】
ステップＳ９：横減速度ＡＹｄに所定値Ａを加算することにより、逸脱回避支援制御としてステアリングアクチュエータ８に設定すべき制御目標値ＡＹ２を算出する。ここで、所定値Ａは、制御目標値ＡＹ２を車両１００の運転状態（車速・逸脱量等）や走行環境（路面μ・車線幅等）に応じて適宜補正するための値であって、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示す特性が予め設定されたテーブルを参照することによって求める。
【００４９】
即ち、図５（ａ）に示す特性において、所定値Ａは、検出した車速または推定した自車両の逸脱進入角度が大きな値になるのに応じて、大きな値を採る。また、図５（ｂ）に示す特性において、所定値Ａは、車輪速センサ６の検出結果に基づいて算出した路面摩擦係数μまたはＣＣＤカメラ２による撮影画像に基づいて検出した車線幅が大きな値になるのに応じて、小さな値を採る。
【００５０】
図５に示すテーブル特性によれば、例えば、車速が高い時、進入角度が大きい時、路面μが低い時、車線幅が狭い時等のように、ドライバが車線逸脱の可能性を強く意識するであろう車両状態及び／または走行環境の場合に、所定値Ａは大きな値を採ることになる。
【００５１】
このようなテーブル特性に設定した理由は、複数の被験者に対して行なった実験の結果から、一般に、ドライバは、運転中の車両の車線逸脱の進入角度（例えば対向車線に進入しようとする自車両の向き）が大きいときほど、逸脱を回避しようとしてドライバ自身が操舵することによって当該車両に発生する横減速度は大きいという知見が得られており、このことを換言すれば、走行中の車線からの逸脱の危険性をドライバが強く感じるときほど、そのドライバによる逸脱回避のための操舵によって車両に発生する横加速度は大きくなるため、ドライバが逸脱の危険性を感じているときには、そのドライバが逸脱回避支援システムに要求する介入量も大きいと考えられるからである。
【００５２】
ステップＳ１０：逸脱回避必要距離ＬＰ２を、
ＬＰ２＝τ２×ＶＹ＋１／２×（ＶＹｔ2−ＶＹ2）／ＡＹ２ ・・・・・（１），
なる数式（１）によって算出する。ここで、逸脱回避必要距離ＬＰ２は、ステップＳ９にて算出した制御目標値ＡＹ２によってステアリングアクチュエータ８を駆動した際に、車両１００の車線逸脱を回避するためにどれ位の距離が必要かを表わす予測値である。また、上記の数式（１）において、τ２はステアリングアクチュエータ８の反応遅れ時間であり、ＶＹｔは目標値（本実施形態ではＶＹｔ＝０：即ち走行車線を区画するライン上に相当）である。
【００５３】
ステップＳ１１：算出した逸脱回避必要距離ＬＰ２と、ステップＳ３にて算出した逸脱余裕距離ＬＬＤとの差分が、所定値Ｂ以上であるかを判断し、（ＬＰ２−ＬＬＤ）≧Ｂの場合にはステップＳ１２に進み、（ＬＰ２−ＬＬＤ）＜Ｂの場合にはステップＳ１３に進む。
【００５４】
ステップＳ１２：ステップＳ１１にて（ＬＰ２−ＬＬＤ）≧Ｂと判断されており、このままでは車線逸脱を回避できない、即ち、所定の目標位置（本実施形態ではラインＢから所定値Ｂだけズレた位置）にて車両１００の挙動を横方向速度ＶＹ＝０にすることができないため、より積極的に運転支援を行なうべく、ステップＳ９にて算出した制御目標値ＡＹ２を、大きな値に補正する必要がある。そこで、本ステップでは、制御目標値ＡＹ２を、
ＡＹ２＝−０．５×ＶＹ2／（ＬＬＤ＋Ｂ−ＶＹ×τ２） ・・・・・（２），
なる数式（２）によって算出する。
【００５５】
ステップＳ１３，ステップＳ１４：ステップＳ１１にて（ＬＰ２−ＬＬＤ）＜Ｂと判断されており、ステップＳ９にて算出した制御目標値ＡＹ２による運転操作への介入で必要十分である。そこで、本ステップでは、ステップＳ９と同様に、最新のセンサ出力に基づいて図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すテーブルを参照することにより、所定値Ａを補正し（ステップＳ１３）、得られた所定値Ａに横減速度ＡＹｄに所定値Ａを加算することにより、制御目標値ＡＹ２を算出する。
ステップＳ１５：ステップＳ７では、ドライバによる逸脱回避操作が行なわれていないと判断されたので、本ステップでは、制御目標値ＡＹ２を、
ＡＹ２＝−０．５×ＶＹ2／（ＬＬＤ−ＶＹ×τ２） ・・・・・（３），
なる数式（３）によって算出する。
【００５６】
ステップＳ１６，ステップＳ１７：今回の制御周期以前から既に実行していた警報音制御処理の実行を停止する（ステップＳ１６）と共に、ステップＳ１２、ステップＳ１４、或いはステップＳ１５にて算出した制御目標値ＡＹ２に基づいて、ステアリングアクチュエータ８を安全方向（即ち、車線逸脱を回避可能な方向）に自動的に駆動する逸脱回避支援制御処理を開始し（ステップＳ１７）、ステップＳ１にリターンする。ここで、逸脱回避支援制御処理では、算出された横速度ＶＹに基づくステアリングアクチュエータ８のフィードバック制御が行われる。
【００５７】
ステップＳ２１〜ステップＳ２３：今回の制御周期以前から警報音制御処理を既に実行中であるかを判断し（ステップＳ２１）、実行中である場合にはステップＳ２４に進み、未だ実行中でない場合には、ステップＳ４にて算出した逸脱予測時間ＴＬＤが基準値Ｔ１以下であるかを判断し（ステップＳ２２）、ＴＬＤ＞Ｔ１の場合には警報音制御を開始するまでには余裕があると判断できるのでステップＳ１にリターンし、ＴＬＤ≦Ｔ１の場合には、警報音制御処理として、車線逸脱の可能性をドライバに報知すべく、スピーカ７からの警報音の発報を開始し（ステップＳ２３）、ステップＳ１にリターンする。
【００５８】
ステップＳ２４，ステップＳ２５：ステップＳ２１の判断で警報音制御処理が既に実行されていると判断されたので、警報音の発報に応じてドライバが安全方向への操舵を行なっているかをステップＳ７と同様に判断し（ステップＳ２４）、ドライバによる逸脱回避操舵が行われていない場合にはステップＳ２６に進み、ドライバによる逸脱回避操舵が行われている場合には、ステップＳ８と同様に、ドライバによって実行されている逸脱回避操舵によって車両１００に生じる横減速度ＡＹｄを算出し（ステップＳ２５）、ステップＳ２６に進む。
【００５９】
ステップＳ２６，ステップＳ２７：車両１００の挙動が走行車線から車線逸脱を回避可能な走行状態に変化したか否かを判断すべく、横方向速度ＶＹがゼロ以下となったかを判断し（ステップＳ２６）、ＶＹ＞０の場合には未だ車線逸脱の可能性があるのでステップＳ１にリターンし、ＶＹ≦０の場合には、車線逸脱は回避できたと判断できるので、現在実行中の警報音制御処理または逸脱回避支援制御処理を中止し（ステップＳ２７）、ステップＳ１にリターンする。
【００６０】
制御ユニット１によって上述した制御処理が行われる本実施形態によれば、ドライバの回避操作によっては車線逸脱を回避できないことが予想される場合には、ステアリング機構に設定される制御目標値が車線逸脱を回避可能な程度に補正され、運転操作への介入の程度が大きくなるので、予想された車線逸脱を確実に防止することができる。
【００６１】
また、本実施形態では、車速が高い時、進入角度が大きい時、路面μが低い時、車線幅が狭い時等のように、ドライバが車線逸脱の可能性を強く意識するであろう運転状態または走行環境の場合には、所定値Ａを大きな値に補正することにより、運転操作への介入の程度がより大きくなるので、予想された車線逸脱を確実に防止することができる。
【００６２】
尚、上述した本実施形態では、走行車線に対する自車両の位置（ずれ量）を、ＣＣＤカメラ２の撮影画像に基づいて検出する装置構成を採用したが、係る装置構成に限られるものではなく、走行路に埋設された磁気ネイルが発する磁力線に基づいて、或いは、路車間通信機やナビゲーション装置を介して取得した情報に基づいて、走行車線に対する自車両の位置を検出する装置構成を採用しても良い。
【００６３】
［第２の実施形態］
第２の実施形態では、本発明に係る車両用制御装置を、走行中の車線の前方に存在するカーブに侵入する際の警報制御及び自動減速制御に適用する。
【００６４】
図７は、第２の実施形態に係る車両用制御装置を搭載した自動車の全体構成を示す図である。
【００６５】
同図において、５は、車両１００が走行する車線の前方に存在するカーブの形状等を制御ユニット１Ａに入手するためのナビゲーションユニットである。９は、ドライバによる車両１００の減速操作を検出するブレーキスイッチである。１０は、ドライバによる減速操作に応じて車両１００を減速すると共に、自動減速制御として自動的に車両１００を減速するブレーキアクチュエータである。
【００６６】
また、車両１００は、第１の実施形態と同様に、車速センサ３及びスピーカ７を備える。
【００６７】
そして、制御ユニット１Ａは、上記のセンサの検出結果に基づいて、後述する警報音制御処理を実行することにより、車両１００が前方に存在するカーブを安定した状態で走行するのには速すぎる走行速度の場合に、その旨をドライバに報知すべく、スピーカ７から警報音を出力する。
【００６８】
更に、制御ユニット１Ａは、上記のセンサの検出結果に基づいて、後述する自動減速制御処理を実行することにより、車両１００が前方に存在するカーブを安定した状態で走行するのには速すぎる走行速度の場合に、ブレーキアクチュエータ１０を自動的に駆動することによって車両１００を減速し、ドライバによる運転操作を支援する。
【００６９】
尚、図７に示した各ブロックの構成自体は現在では一般的であるため、本実施形態における詳細な説明は省略する。
【００７０】
次に、図７に示す各センサの検出結果を利用して制御ユニット１Ａが行う制御処理について、図８を参照して説明する。
【００７１】
図８は、第２の実施形態に係る車両用制御装置にて行われる警報音制御処理及び自動減速制御処理を説明するブロック図であり、制御ユニット１Ａに設けられた不図示のマイクロコンピュータが、予め格納された制御プログラムを実行することによって実現する機能を概説する図である。
【００７２】
同図において、制御ユニット１Ａは、大別して、警報音制御処理と、自動減速制御処理とを実行する。
【００７３】
＜警報音制御処理＞
制御ユニット１Ａは、ナビゲーションユニット５から入手した走行車線前方の形状を表わす情報（例えば複数箇所の座標値からなる点列）に基づいて、車両１００の前方に存在するカーブのカーブ曲率を算出すると共に、算出したカーブ曲率に応じて、車両１００が当該カーブに安定した状態で進入するために減速する際に、減速動作を終了すべき目標位置（目標減速終了位置）を設定し、設定した目標減速終了位置と、ナビゲーションユニット５から入手した走行車線前方の形状を表わす情報に基づいて、減速を開始すべき目標位置までの余裕距離ＬＣＡを算出する。
【００７４】
次に、制御ユニット１Ａは、先に算出したカーブ曲率に応じて、当該カーブを車両１００が安定した状態で走行することができる目標車速Ｖｓを設定し、その目標車速と車速センサ３によって検出した自車速との差分に基づいて、ドライバが減速操作を行なった際に当該目標車速まで減速するのに必要な距離（減速必要距離）ＬＮ１を算出すると共に、余裕距離ＬＣＡが係る減速必要距離ＬＮ１以下の場合には、警報が必要なタイミングであると判断できるので、前方に存在するカーブを安定した状態で走行すべくドライバに減速操作を要求する警報音を、スピーカから出力する。
【００７５】
＜自動減速制御処理＞
更に、制御ユニット１Ａは、上述した警報音制御の場合と同様の手順で、目標車速まで減速するのに必要な距離ＬＮ２を算出する。但し、減速必要距離ＬＮ２は、ブレーキアクチュエータ８を自動的に駆動する場合に必要とされる距離であり、ドライバによる減速操作において必要とされる減速必要距離ＬＮ１より短い値である。そして、制御ユニット１Ａは、余裕距離ＬＣＡが係る距離ＬＮ２以下の場合には、自動減速が必要なタイミングであると判断できるので、自動的な減速が必要と判断できるので、ブレーキアクチュエータ８を駆動することによる自動的な減速を開始する。
【００７６】
また、制御ユニット１Ａは、上記の如く自動減速制御処理の要否判断を行なうのに先立って、ドライバによる減速操作が行われていることをブレーキスイッチ９の作動状態（オン状態）によって検出した場合には、減速必要距離ＬＮ２を算出する際に、ドライバによる減速操作に応じて車両１００に実際に生じている減速度ａｘと、自動減速による減速度の増加分αとを考慮することにより、ドライバ自身による減速操作に対して自動減速制御処理による自動減速によって介入するタイミングを調整する。
【００７７】
尚、ナビゲーションユニット５から取得した情報に基づいてカーブ曲率を算出する方法、目標減速終了位置、目標車速Ｖｓ、並びに余裕距離ＬＣＡを算出する方法は、現在では一般的であるため、本実施形態における個々の検出方法についての詳細な説明は省略する。
【００７８】
次に、上述した動作を実現する制御ユニット１Ａの制御処理の手順について図９を参照して説明する。
【００７９】
図９は、第２の実施形態における制御ユニット１Ａの制御処理のフローチャートであり、制御ユニット１の不図示のＣＰＵが行う処理の手順を示す。
【００８０】
同図において、ステップＳ３１：図７を参照して説明した各センサの検出値を更新する。
【００８１】
ステップＳ３２，ステップＳ３３：ナビゲーションユニット５から取得した情報に基づいてカーブ曲率を算出すると共に、算出したカーブ曲率に応じた目標減速終了位置を算出し（ステップＳ３２）、その目標減速終了位置までの余裕距離ＬＣＡを算出する（ステップＳ３３）。
【００８２】
ステップＳ３４：ステップＳ３２にて算出したカーブ曲率に応じて、当該カーブを車両１００が安定した状態で走行することができる目標車速Ｖｓを算出する。
【００８３】
ステップＳ３５：不図示のメモリに予め格納されているところの、ドライバの反応遅れ時間τ１、ステアリングアクチュエータ８の反応遅れ時間τ２、予測減速度ＡＸ１を当該メモリから読み出す。ここで、反応遅れ時間τ１と予測減速度ＡＸ１とは、一般的なドライバの運転操作に対する遅れ時間及び減速度であり、複数の被験者に対して行なった実験の結果に基づく値である。そして、反応遅れ時間τ２は、予め計測したステアリングアクチュエータ８の動作遅れ時間である。
【００８４】
ステップＳ３６：減速必要距離ＬＮ１を、
ＬＮ１＝車速Ｖ×τ１＋０．５×（Ｖｓ2−Ｖ2）／ＡＸ１ ・・・・・（４），
なる数式（４）によって算出する。
【００８５】
ステップＳ３７，ステップＳ３８：車両１００の車速Ｖが目標車速Ｖｓより遅いかを判断し（ステップＳ３７）、Ｖ＞Ｖｓの場合はステップＳ３９に進み、Ｖ≦Ｖｓの場合は、現在の自車速Ｖで前方のカーブに進入すればそのカーブを安定した状態で走行することができると判断できるので、現在実行中の警報音制御処理または自動減速制御処理を停止し（ステップＳ３８）、ステップＳ３１にリターンする。
【００８６】
ステップＳ３９：ステップＳ３７にてＶ＞Ｖｓと判断されているため、まずステップＳ３９では、ステップＳ３３にて算出した余裕距離ＬＣＡがステップＳ３６にて算出した減速必要距離ＬＮ１以下であるかを判断し、ＬＣＡ≦ＬＮ１の場合はステップＳ４０に進み、ＬＣＡ＞ＬＮ１の場合は自動減速も警報音の発報も必要無いのでステップＳ３１にリターンする。
【００８７】
ステップＳ４０〜ステップＳ４３：ブレーキスイッチ９がオン状態であるかを判断し（ステップＳ４０）、当該スイッチがオン状態の場合には、ドライバの減速操作によって車両１００に発生している減速度ａｘを算出する（ステップＳ４１）と共に、算出した減速度ａｘに自動減速による減速度の増加分αを加算することにより、制御目標値ＡＸ２を算出し（ステップＳ４２）、一方、当該スイッチがオフ状態の場合には、ステップＳ３５にてメモリから読み込んだ予測減速度ＡＸ１に自動減速による減速度の増加分αを加算することにより、制御目標値ＡＸ２を算出する（ステップＳ４３）。
【００８８】
ステップＳ４４：減速必要距離ＬＮ２を、
ＬＮ２＝車速Ｖ×τ２＋０．５×（Ｖｓ2−Ｖ2）／ＡＸ２ ・・・・・（５），
なる数式（５）によって算出する。
【００８９】
ステップＳ４５〜ステップＳ４８：ステップＳ３３にて算出した余裕距離ＬＣＡがステップＳ４４にて算出した減速必要距離ＬＮ２以下であるかを判断し（ステップＳ４５）、ＬＣＡ＞ＬＮ２の場合は、自動減速は未だ必要無いが警報音の発報は必要なタイミングであると判断できるので、スピーカ７から所定の警報音を発報する警報音制御処理を開始し（ステップＳ４８）、ステップＳ３１にリターンする。
【００９０】
一方、ＬＣＡ≦ＬＮ２の場合は、自動減速が必要なタイミングであると判断できるので、前回の制御周期までに既に実行中の警報音の発報を停止する（ステップＳ４６）と共に、ステップＳ４２またはステップＳ４３にて算出した制御目標値ＡＸ２に基づいて、ブレーキアクチュエータ１０を駆動する自動減速制御処理を開始し（ステップＳ４７）、ステップＳ３１にリターンする。
【００９１】
制御ユニット１Ａによって上述した制御処理が行われる本実施形態によれば、ドライバによって減速操作が行われている際に自動減速制御処理が実行される場合の制御目標値（減速度）ＡＸ２の値は、ドライバによる減速操作によって車両１００に生じる減速度ａｘに応じて補正されるので、ドライバに違和感を与えることなく、カーブ進入時の減速支援制御を的確に行なうことができる。
【００９２】
尚、本実施形態において、制御ユニット１Ａは、車両１００の前方の走行路のカーブの状態（形状）をナビゲーションユニット５を利用して取得した。しかしながら、本実施形態におけるカーブ侵入警報制御は、係る装置構成に限られるものではなく、上述した第１の実施形態のように、ＣＣＤカメラ２による撮像画像に一般的な画像処理を施すことによって自車両前方の走行路の状態（形状）を取得する場合にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る車両用制御装置を搭載した自動車の全体構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態に係る車両用制御装置にて行われる警報音制御処理及び逸脱回避支援制御処理を説明するブロック図である。
【図３】第１の実施形態における制御ユニット１の制御処理のフローチャートである。
【図４】第１の実施形態における制御ユニット１の制御処理のフローチャートである。
【図５】所定値Ａを決定するために参照するテーブルの特性を例示する図である。
【図６】走行車線における車両１００の車速Ｖと横方向速度ＶＹとの関係を説明する図である。
【図７】第２の実施形態に係る車両用制御装置を搭載した自動車の全体構成を示す図である。
【図８】第２の実施形態に係る車両用制御装置にて行われる警報音制御処理及び自動減速制御処理を説明するブロック図である。
【図９】第２の実施形態における制御ユニット１Ａの制御処理のフローチャートである。
【符号の説明】
１，１Ａ：制御ユニット，
２：ＣＣＤカメラ，
３：車速センサ，
４：操舵角センサ，
５：ナビゲーションユニット，
６：車輪速センサ，
７：スピーカ，
８：ステアリングアクチュエータ，
９：ブレーキスイッチ，
１０：ブレーキアクチュエータ，
１００：車両，
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用制御装置に関し、例えば代表的な車両である自動車に搭載され、その自動車のアクチュエータを制御して好適な制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、代表的な車両である自動車の分野においては、ドライバが運転している車両が不安定な走行状態になることを防止すべく、車速や進行方向を自動的に調整することにより、ドライバの運転操作を支援する技術が提案されている。
【０００３】
このような運転支援技術の一例として、特開平１１−０２９０６１号には、走行中の車両が車線から逸脱することが予測された場合に、その旨をドライバに報知する警報として、ステアリング機構に所定の駆動トルクを付与する車線逸脱防止システムが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような運転支援技術によれば、走行中の車両が不安定な状態に陥る可能性があることをドライバに未然に報知することができると共に、自動的な減速動作や進行方向の変更が適宜行われるので、ドライバの運転操作を効率良く支援することができる。
【０００５】
しかしながら、上記従来の運転支援技術においては、ドライバ自らが予測した将来の車両状態、或いは報知された警報が意味する将来の車両状態を回避すべくドライバ自身が運転操作を行なっているときに、その将来の車両状態を回避するための運転支援動作としての自動的な制御動作が介入する場合もあるので、その制御動作における制御量が大きすぎる場合にはドライバは違和感を感じることがある。
【０００６】
そこで本発明は、ドライバ自身による運転操作中に、その操作対象を自動的に駆動する運転支援制御が自動的に実行されることによってドライバが違和感を感じることを防止可能な車両用制御装置の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明に係る車両用制御装置は、以下の構成を特徴とする。
【０００８】
即ち、走行中の車線に対する車両の位置関係に基づいて、前記車両の将来の走行状態が該車線から逸脱するか否かを予測すると共に、その予測結果に基づいて、ステアリング機構に、予測された車線逸脱を回避可能な方向の駆動トルクを自動的に付与する車線逸脱防止制御手段を備える車両用制御装置であって、前記予測結果から将来の走行状態が車線から逸脱すると判定された際に、前記予測された車線逸脱を回避するためのドライバの前記ステアリング機構に対する運転操作が検出された場合に、前記車線逸脱防止制御手段が前記ステアリング機構に設定する制御目標値を、前記運転操作に応じて発生する走行車線横方向への前記車両の減速度に所定値を加算して設定することにより、前記車線逸脱への遷移を防止する運転支援制御補正手段を備えることを特徴とする。
【０００９】
好適な実施形態において、前記制御手段は、走行中の車線に対する前記車両の位置関係に基づいて、前記車両の将来の走行状態が該車線から逸脱するか否かを予測すると共に、その予測結果に基づいて、前記所定のアクチュエータとしてのステアリング機構に、予測された車線逸脱を回避可能な方向の駆動トルクを自動的に付与する車線逸脱防止制御手段であって、
前記運転支援制御補正手段は、前記予測された車線逸脱を回避するためのドライバの前記ステアリング機構に対する運転操作が検出された場合に、前記車線逸脱防止制御手段が前記ステアリング機構に設定する制御目標値を、前記車両の走行状態量として検出したところの、該運転操作に応じて発生する前記走行車線横方向への前記車両の減速度に応じて増大補正することを特徴とする。
【００１１】
この場合、前記運転支援制御補正手段において、前記所定値は、例えば前記車両の運転状態（車速・逸脱量等）及び／または走行環境（路面μ・車線幅等）に応じて設定すると良い。
【００１２】
また、車両が走行する走行車線の前方に存在するカーブの曲率状態と、自車速との関係を検出すると共に、その検出結果に基づいて、前記カーブを安定した状態で走行可能な程度に前記車両を自動的に減速すべく、減速機構を駆動する減速支援手段を備える車両用制御装置であって、前記カーブに前記車両が進入するのに先立って、ドライバの前記減速機構に対する運転操作が検出された場合に、前記減速支援手段が前記減速機構に設定する制御目標値を、前記運転操作に応じて発生する走行車線前方向への前記車両の減速度に所定値を加算して設定することにより、前記カーブにおいて不安定な走行状態への遷移を防止する運転支援制御補正手段を備えることを特徴とする。
【００１３】
【発明の効果】
上記の本発明によれば、ドライバ自身による運転操作中に、その操作対象を自動的に駆動する運転支援制御が自動的に実行されることによってドライバが違和感を感じることを防止可能な車両用制御装置の提供が実現する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る車両用制御装置を、代表的な車両である自動車に適用した実施形態として、図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
［第１の実施形態］
第１の実施形態では、本発明に係る車両用制御装置を、走行中の車線からの逸脱を防止する警報音制御及び逸脱回避支援制御に適用する。
【００２１】
図１は、第１の実施形態に係る車両用制御装置を搭載した自動車の全体構成を示す図である。
【００２２】
同図において、２は、自車両（車両１００）の前方を撮影する撮影装置の一例としてのＣＣＤ(Charge Coupled Device)カメラである。３は、自車速Ｖを検出する車速センサである。６は、車両１００の４つの車輪の回転速度を個別に検出する車輪速センサである。
【００２３】
７は、各種情報を音声によって乗員に報知するスピーカであり、本実施形態では、走行中の車線から車両１００が逸脱することが予想される場合に、その旨をドライバに報知するために使用される。そして、８は、車両１００の操舵を行なうステアリングアクチュエータであり、予想された車線逸脱を防止可能な方向に自動的に駆動されることにより、ドライバの操舵を支援する。
【００２４】
そして、制御ユニット１は、上記のセンサの検出結果に基づいて、後述する警報音制御処理を実行することにより、車両１００が走行中の車線から逸脱することが予想される場合に、スピーカ７から警報音を出力する。
【００２５】
更に、制御ユニット１は、上記のセンサの検出結果に基づいて、後述する逸脱回避支援制御処理を実行することにより、車両１００が走行中の車線から逸脱することが予想される場合に、ステアリングアクチュエータ８を、予想される車線逸脱を回避可能な方向に自動的に駆動することにより、ドライバによる車線逸脱回避のための操舵を支援する。
【００２６】
尚、図１に示した各ブロックの構成自体は現在では一般的であるため、本実施形態における詳細な説明は省略する。
【００２７】
次に、図１に示す各センサの検出結果を利用して制御ユニット１が行う制御処理について、図２を参照して説明する。
【００２８】
図２は、第１の実施形態に係る車両用制御装置にて行われる警報音制御処理及び逸脱回避支援制御処理を説明するブロック図であり、制御ユニット１に設けられた不図示のマイクロコンピュータが、予め格納された制御プログラムを実行することによって実現する機能を概説する図である。
【００２９】
同図において、制御ユニット１は、大別して、警報音制御処理と、逸脱回避支援制御処理とを実行する。
【００３０】
即ち、制御ユニット１は、警報音制御処理として、走行中の車線に対する車両１００の位置（横偏差）に基づいて逸脱予想時間ＴＤＬを算出すると共に、算出した逸脱予想時間ＴＤＬが予め設定された値（Ｔ１）より小さくなることが判定される際に、ドライバに対して、その旨を、警報音によって報知する。更に、制御ユニット１は、上記の如く車線を逸脱する旨の警報をドライバに報知しても安全方向への運転操作（操舵）が行われない場合、並びにドライバによる運転操作が検出された場合であってもその操舵量によっては車両１００が車線を逸脱することが予想される場合に、逸脱回避支援制御処理として、ステアリングアクチュエータ８を安全方向に自動的に駆動することにより、車線逸脱に対する車両１００の回避動作を支援する。
【００３１】
より具体的に、制御ユニット１は、ＣＣＤカメラ２による撮影画像に基づいて走行車線を区画するライン（白線等）を検出し、検出したラインに基づいて、当該走行車線上における自車両の位置（横偏差）を検出すると共に、当該検出したラインと、車速センサ３によって検出された車速とに基づいて、自車両の走行車線に対する横方向への移動速度（横方向速度）を算出する。
【００３２】
次に、算出した横方向速度と横偏差とに基づいて、自車両が走行車線から逸脱するであろう逸脱予測時間ＴＬＤを推定する。ここで、例えば制御ユニット１の制御周期毎に算出される逸脱予測時間ＴＬＤは、車線逸脱を回避するための運転操作が行われない場合、走行車線に対する車両１００のずれ量が大きくなるのに従って、次第に小さな値が算出されることになる。
【００３３】
そして、推定した逸脱予測時間ＴＬＤが、所定の基準値Ｔ１以下になったときには、車線逸脱警報を行うべき条件が成立したと判断し、スピーカ７から所定の警報音を発報する。ここで、基準値Ｔ１は、ドライバによる車線逸脱のための回避操舵が行われた場合に、その回避操舵によって車両１００の車線逸脱が実際に回避可能なために必要とされる最小限度の時間である。
【００３４】
また、制御ユニット１は、推定した逸脱予測時間ＴＬＤが上記の基準値Ｔ１より小さい場合であって、新たに算出した逸脱予測時間ＴＬＤが所定の基準値Ｔ２（＜Ｔ１）以下になったときには、逸脱回避支援制御を行うべき条件が成立したと判断し、ステアリングアクチュエータ８を安全方向に駆動することによって車両１００の進行方向を能動的に変更する。ここで、基準値Ｔ２は、車線逸脱を回避すべく制御ユニット１による自動的なステアリング操作が行われた場合に、そのステアリング操作によって車両１００の車線逸脱が実際に回避可能なために必要とされる最小限度の時間である。
【００３５】
更に、制御ユニット１は、逸脱回避支援制御を実行するに際して、予測された車線逸脱を回避するためのドライバ自身による操舵が行われていることが検出された場合には、ステアリングアクチュエータ８に設定する制御目標値ＡＹ２を、ドライバの運転操作に応じて車両に発生する横減速度（ＡＹｄ）に、増加横減速度分（所定値Ａ）を加算した値とする。本実施形態において、係る増加横減速度分は、車輪速センサ６の検出結果に基づいて算出した路面μ（摩擦係数）に応じて調整される。
【００３６】
より具体的には、ドライバの運転操作によって車線逸脱を回避した場合の走行車線上における予測位置が、基準とする目標位置（本実施形態では白線等の走行車線を区画するライン）より所定値を超えて逸脱することが予想される際に、車両１００の車線逸脱を回避すべく、予想される逸脱の程度に応じて、ステアリングアクチュエータ８に設定する制御目標値ＡＹ２を増大補正することにより、ドライバの回避操舵への介入の度合いを大きくし、その結果として、走行車線横方向への車両１００の減速度を大きくする。係る制御目標値ＡＹ２の補正は、ドライバ自身による回避操舵と、前記の制御目標値ＡＹ２に基づく逸脱回避支援制御とが、予測された車線逸脱を回避するためには必要十分でないことにより、係るドライバの回避操舵と逸脱回避支援制御とによっては車両１００に実際に発生する減速度（横方向減速度）が十分に小さくならない場合に行われる。
【００３７】
尚、本実施形態では、制御目標値ＡＹ２を、横減速度ＡＹｄと増加横減速度分（所定値Ａ）とを加算することによって増大補正するが、この処理構成に限られるものではなく、例えば、ドライバの回避操舵に応じて大きな値を採る１以上の所定比率と、制御目標値ＡＹ２との積を算出することにより、増大補正しても良い。
【００３８】
また、ＣＣＤカメラ２による撮影画像に基づいて検出した走行車線を区画するラインに基づいて横位置を検出する方法、当該ラインと自車速とに基づいて、横方向速度、並びに逸脱予測時間ＴＬＤを算出する方法は、現在では一般的であるため、本実施形態における個々の検出方法についての詳細な説明は省略する。
【００３９】
次に、上述した動作を実現する制御ユニット１の制御処理の手順について図３を参照して説明する。
【００４０】
図３及び図４は、第１の実施形態における制御ユニット１の制御処理のフローチャートであり、制御ユニット１の不図示のＣＰＵが行う処理の手順を示す。
【００４１】
同図において、ステップＳ１：図１を参照して説明した各センサの検出値を更新する。
【００４２】
ステップＳ２，ステップＳ３：ステップＳ１にて更新されたＣＣＤカメラ２による撮影画像と車速センサ３によって検出した車速とに基づいて、上記の如く一般的な手順により、自車両の走行車線に対する横方向への移動速度（横方向速度）ＶＹを算出する（ステップＳ２）と共に、当該走行車線から逸脱するまでの余裕距離（逸脱余裕距離）ＬＬＤを算出する（ステップＳ３）。
【００４３】
ステップＳ４：算出した逸脱余裕距離ＬＬＤ及び横方向速度ＶＹに基づいて、自車両が走行車線から逸脱するであろう逸脱予測時間ＴＬＤを算出する。ここで、逸脱予測時間ＴＬＤは、逸脱余裕距離ＬＬＤを、横方向速度ＶＹで割った値に近似することができる。
【００４４】
尚、本実施形態において、横方向速度ＶＹは、図６に例示するように、車両１００が走行車線から逸脱しようとする方向を＋（プラス）に採る。即ち、車両１００の走行車線における車速Ｖ（速度ベクトル）は、当該走行車線に平行な前方方向成分ＶＦと、当該走行車線に直角な横方向成分（横方向速度）ＶＹとからなり、算出した横方向成分ＶＹが正の値の場合には、当該走行車線から対向車線に車両１００が逸脱すると推定することができる。
【００４５】
ステップＳ５：前回の制御周期においてドライバの運転操作に対する逸脱回避支援制御による介入が既に行われているかを、例えば内部フラグの状態を参照することによって判断し、既に制御介入中の場合にはステップＳ２６に進み、未だ制御介入を行なっていない場合にはステップＳ６に進む。
【００４６】
ステップＳ６，ステップＳ７：ステップＳ４にて算出した逸脱予測時間ＴＬＤが基準値Ｔ２以下であるかを判断し（ステップＳ６）、ＴＬＤ＞Ｔ２の場合にはステップＳ２１に進み、ＴＬＤ≦Ｔ２の場合には、車両１００が走行車線から逸脱するまでに余裕が無い状態であると判断できるので、逸脱回避支援制御を実行すべきタイミングであるが、その実行に際してステアリングアクチュエータ８に設定すべき制御目標値ＡＹ２を補正する必要があるかを判断するために、ドライバによる逸脱回避のための操舵が行われているかを判断する（ステップＳ７）。ここで、逸脱回避のための操舵は、操舵角センサ（不図示）等によって検出した操舵方向と、ステップＳ２にて算出した横方向速度ＶＹとによって判断すれば良い。
【００４７】
ステップＳ８：ステップＳ７にてドライバによる逸脱回避のための操舵が行われていると判断されているので、本ステップでは、ステップＳ２にて算出した横方向速度ＶＹを微分することにより、ドライバによって実行されている逸脱回避操舵によって車両１００に生じる横減速度ＡＹｄを算出する。尚、横減速度ＡＹｄは、加速度センサによって検出しても良い。
【００４８】
ステップＳ９：横減速度ＡＹｄに所定値Ａを加算することにより、逸脱回避支援制御としてステアリングアクチュエータ８に設定すべき制御目標値ＡＹ２を算出する。ここで、所定値Ａは、制御目標値ＡＹ２を車両１００の運転状態（車速・逸脱量等）や走行環境（路面μ・車線幅等）に応じて適宜補正するための値であって、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示す特性が予め設定されたテーブルを参照することによって求める。
【００４９】
即ち、図５（ａ）に示す特性において、所定値Ａは、検出した車速または推定した自車両の逸脱進入角度が大きな値になるのに応じて、大きな値を採る。また、図５（ｂ）に示す特性において、所定値Ａは、車輪速センサ６の検出結果に基づいて算出した路面摩擦係数μまたはＣＣＤカメラ２による撮影画像に基づいて検出した車線幅が大きな値になるのに応じて、小さな値を採る。
【００５０】
図５に示すテーブル特性によれば、例えば、車速が高い時、進入角度が大きい時、路面μが低い時、車線幅が狭い時等のように、ドライバが車線逸脱の可能性を強く意識するであろう車両状態及び／または走行環境の場合に、所定値Ａは大きな値を採ることになる。
【００５１】
このようなテーブル特性に設定した理由は、複数の被験者に対して行なった実験の結果から、一般に、ドライバは、運転中の車両の車線逸脱の進入角度（例えば対向車線に進入しようとする自車両の向き）が大きいときほど、逸脱を回避しようとしてドライバ自身が操舵することによって当該車両に発生する横減速度は大きいという知見が得られており、このことを換言すれば、走行中の車線からの逸脱の危険性をドライバが強く感じるときほど、そのドライバによる逸脱回避のための操舵によって車両に発生する横加速度は大きくなるため、ドライバが逸脱の危険性を感じているときには、そのドライバが逸脱回避支援システムに要求する介入量も大きいと考えられるからである。
【００５２】
ステップＳ１０：逸脱回避必要距離ＬＰ２を、
ＬＰ２＝τ２×ＶＹ＋１／２×（ＶＹｔ2−ＶＹ2）／ＡＹ２ ・・・・・（１），
なる数式（１）によって算出する。ここで、逸脱回避必要距離ＬＰ２は、ステップＳ９にて算出した制御目標値ＡＹ２によってステアリングアクチュエータ８を駆動した際に、車両１００の車線逸脱を回避するためにどれ位の距離が必要かを表わす予測値である。また、上記の数式（１）において、τ２はステアリングアクチュエータ８の反応遅れ時間であり、ＶＹｔは目標値（本実施形態ではＶＹｔ＝０：即ち走行車線を区画するライン上に相当）である。
【００５３】
ステップＳ１１：算出した逸脱回避必要距離ＬＰ２と、ステップＳ３にて算出した逸脱余裕距離ＬＬＤとの差分が、所定値Ｂ以上であるかを判断し、（ＬＰ２−ＬＬＤ）≧Ｂの場合にはステップＳ１２に進み、（ＬＰ２−ＬＬＤ）＜Ｂの場合にはステップＳ１３に進む。
【００５４】
ステップＳ１２：ステップＳ１１にて（ＬＰ２−ＬＬＤ）≧Ｂと判断されており、このままでは車線逸脱を回避できない、即ち、所定の目標位置（本実施形態ではラインＢから所定値Ｂだけズレた位置）にて車両１００の挙動を横方向速度ＶＹ＝０にすることができないため、より積極的に運転支援を行なうべく、ステップＳ９にて算出した制御目標値ＡＹ２を、大きな値に補正する必要がある。そこで、本ステップでは、制御目標値ＡＹ２を、
ＡＹ２＝−０．５×ＶＹ2／（ＬＬＤ＋Ｂ−ＶＹ×τ２） ・・・・・（２），
なる数式（２）によって算出する。
【００５５】
ステップＳ１３，ステップＳ１４：ステップＳ１１にて（ＬＰ２−ＬＬＤ）＜Ｂと判断されており、ステップＳ９にて算出した制御目標値ＡＹ２による運転操作への介入で必要十分である。そこで、本ステップでは、ステップＳ９と同様に、最新のセンサ出力に基づいて図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すテーブルを参照することにより、所定値Ａを補正し（ステップＳ１３）、得られた所定値Ａに横減速度ＡＹｄに所定値Ａを加算することにより、制御目標値ＡＹ２を算出する。
ステップＳ１５：ステップＳ７では、ドライバによる逸脱回避操作が行なわれていないと判断されたので、本ステップでは、制御目標値ＡＹ２を、
ＡＹ２＝−０．５×ＶＹ2／（ＬＬＤ−ＶＹ×τ２） ・・・・・（３），
なる数式（３）によって算出する。
【００５６】
ステップＳ１６，ステップＳ１７：今回の制御周期以前から既に実行していた警報音制御処理の実行を停止する（ステップＳ１６）と共に、ステップＳ１２、ステップＳ１４、或いはステップＳ１５にて算出した制御目標値ＡＹ２に基づいて、ステアリングアクチュエータ８を安全方向（即ち、車線逸脱を回避可能な方向）に自動的に駆動する逸脱回避支援制御処理を開始し（ステップＳ１７）、ステップＳ１にリターンする。ここで、逸脱回避支援制御処理では、算出された横速度ＶＹに基づくステアリングアクチュエータ８のフィードバック制御が行われる。
【００５７】
ステップＳ２１〜ステップＳ２３：今回の制御周期以前から警報音制御処理を既に実行中であるかを判断し（ステップＳ２１）、実行中である場合にはステップＳ２４に進み、未だ実行中でない場合には、ステップＳ４にて算出した逸脱予測時間ＴＬＤが基準値Ｔ１以下であるかを判断し（ステップＳ２２）、ＴＬＤ＞Ｔ１の場合には警報音制御を開始するまでには余裕があると判断できるのでステップＳ１にリターンし、ＴＬＤ≦Ｔ１の場合には、警報音制御処理として、車線逸脱の可能性をドライバに報知すべく、スピーカ７からの警報音の発報を開始し（ステップＳ２３）、ステップＳ１にリターンする。
【００５８】
ステップＳ２４，ステップＳ２５：ステップＳ２１の判断で警報音制御処理が既に実行されていると判断されたので、警報音の発報に応じてドライバが安全方向への操舵を行なっているかをステップＳ７と同様に判断し（ステップＳ２４）、ドライバによる逸脱回避操舵が行われていない場合にはステップＳ２６に進み、ドライバによる逸脱回避操舵が行われている場合には、ステップＳ８と同様に、ドライバによって実行されている逸脱回避操舵によって車両１００に生じる横減速度ＡＹｄを算出し（ステップＳ２５）、ステップＳ２６に進む。
【００５９】
ステップＳ２６，ステップＳ２７：車両１００の挙動が走行車線から車線逸脱を回避可能な走行状態に変化したか否かを判断すべく、横方向速度ＶＹがゼロ以下となったかを判断し（ステップＳ２６）、ＶＹ＞０の場合には未だ車線逸脱の可能性があるのでステップＳ１にリターンし、ＶＹ≦０の場合には、車線逸脱は回避できたと判断できるので、現在実行中の警報音制御処理または逸脱回避支援制御処理を中止し（ステップＳ２７）、ステップＳ１にリターンする。
【００６０】
制御ユニット１によって上述した制御処理が行われる本実施形態によれば、ドライバの回避操作によっては車線逸脱を回避できないことが予想される場合には、ステアリング機構に設定される制御目標値が車線逸脱を回避可能な程度に補正され、運転操作への介入の程度が大きくなるので、予想された車線逸脱を確実に防止することができる。
【００６１】
また、本実施形態では、車速が高い時、進入角度が大きい時、路面μが低い時、車線幅が狭い時等のように、ドライバが車線逸脱の可能性を強く意識するであろう運転状態または走行環境の場合には、所定値Ａを大きな値に補正することにより、運転操作への介入の程度がより大きくなるので、予想された車線逸脱を確実に防止することができる。
【００６２】
尚、上述した本実施形態では、走行車線に対する自車両の位置（ずれ量）を、ＣＣＤカメラ２の撮影画像に基づいて検出する装置構成を採用したが、係る装置構成に限られるものではなく、走行路に埋設された磁気ネイルが発する磁力線に基づいて、或いは、路車間通信機やナビゲーション装置を介して取得した情報に基づいて、走行車線に対する自車両の位置を検出する装置構成を採用しても良い。
【００６３】
［第２の実施形態］
第２の実施形態では、本発明に係る車両用制御装置を、走行中の車線の前方に存在するカーブに侵入する際の警報制御及び自動減速制御に適用する。
【００６４】
図７は、第２の実施形態に係る車両用制御装置を搭載した自動車の全体構成を示す図である。
【００６５】
同図において、５は、車両１００が走行する車線の前方に存在するカーブの形状等を制御ユニット１Ａに入手するためのナビゲーションユニットである。９は、ドライバによる車両１００の減速操作を検出するブレーキスイッチである。１０は、ドライバによる減速操作に応じて車両１００を減速すると共に、自動減速制御として自動的に車両１００を減速するブレーキアクチュエータである。
【００６６】
また、車両１００は、第１の実施形態と同様に、車速センサ３及びスピーカ７を備える。
【００６７】
そして、制御ユニット１Ａは、上記のセンサの検出結果に基づいて、後述する警報音制御処理を実行することにより、車両１００が前方に存在するカーブを安定した状態で走行するのには速すぎる走行速度の場合に、その旨をドライバに報知すべく、スピーカ７から警報音を出力する。
【００６８】
更に、制御ユニット１Ａは、上記のセンサの検出結果に基づいて、後述する自動減速制御処理を実行することにより、車両１００が前方に存在するカーブを安定した状態で走行するのには速すぎる走行速度の場合に、ブレーキアクチュエータ１０を自動的に駆動することによって車両１００を減速し、ドライバによる運転操作を支援する。
【００６９】
尚、図７に示した各ブロックの構成自体は現在では一般的であるため、本実施形態における詳細な説明は省略する。
【００７０】
次に、図７に示す各センサの検出結果を利用して制御ユニット１Ａが行う制御処理について、図８を参照して説明する。
【００７１】
図８は、第２の実施形態に係る車両用制御装置にて行われる警報音制御処理及び自動減速制御処理を説明するブロック図であり、制御ユニット１Ａに設けられた不図示のマイクロコンピュータが、予め格納された制御プログラムを実行することによって実現する機能を概説する図である。
【００７２】
同図において、制御ユニット１Ａは、大別して、警報音制御処理と、自動減速制御処理とを実行する。
【００７３】
＜警報音制御処理＞
制御ユニット１Ａは、ナビゲーションユニット５から入手した走行車線前方の形状を表わす情報（例えば複数箇所の座標値からなる点列）に基づいて、車両１００の前方に存在するカーブのカーブ曲率を算出すると共に、算出したカーブ曲率に応じて、車両１００が当該カーブに安定した状態で進入するために減速する際に、減速動作を終了すべき目標位置（目標減速終了位置）を設定し、設定した目標減速終了位置と、ナビゲーションユニット５から入手した走行車線前方の形状を表わす情報に基づいて、減速を開始すべき目標位置までの余裕距離ＬＣＡを算出する。
【００７４】
次に、制御ユニット１Ａは、先に算出したカーブ曲率に応じて、当該カーブを車両１００が安定した状態で走行することができる目標車速Ｖｓを設定し、その目標車速と車速センサ３によって検出した自車速との差分に基づいて、ドライバが減速操作を行なった際に当該目標車速まで減速するのに必要な距離（減速必要距離）ＬＮ１を算出すると共に、余裕距離ＬＣＡが係る減速必要距離ＬＮ１以下の場合には、警報が必要なタイミングであると判断できるので、前方に存在するカーブを安定した状態で走行すべくドライバに減速操作を要求する警報音を、スピーカから出力する。
【００７５】
＜自動減速制御処理＞
更に、制御ユニット１Ａは、上述した警報音制御の場合と同様の手順で、目標車速まで減速するのに必要な距離ＬＮ２を算出する。但し、減速必要距離ＬＮ２は、ブレーキアクチュエータ８を自動的に駆動する場合に必要とされる距離であり、ドライバによる減速操作において必要とされる減速必要距離ＬＮ１より短い値である。そして、制御ユニット１Ａは、余裕距離ＬＣＡが係る距離ＬＮ２以下の場合には、自動減速が必要なタイミングであると判断できるので、自動的な減速が必要と判断できるので、ブレーキアクチュエータ８を駆動することによる自動的な減速を開始する。
【００７６】
また、制御ユニット１Ａは、上記の如く自動減速制御処理の要否判断を行なうのに先立って、ドライバによる減速操作が行われていることをブレーキスイッチ９の作動状態（オン状態）によって検出した場合には、減速必要距離ＬＮ２を算出する際に、ドライバによる減速操作に応じて車両１００に実際に生じている減速度ａｘと、自動減速による減速度の増加分αとを考慮することにより、ドライバ自身による減速操作に対して自動減速制御処理による自動減速によって介入するタイミングを調整する。
【００７７】
尚、ナビゲーションユニット５から取得した情報に基づいてカーブ曲率を算出する方法、目標減速終了位置、目標車速Ｖｓ、並びに余裕距離ＬＣＡを算出する方法は、現在では一般的であるため、本実施形態における個々の検出方法についての詳細な説明は省略する。
【００７８】
次に、上述した動作を実現する制御ユニット１Ａの制御処理の手順について図９を参照して説明する。
【００７９】
図９は、第２の実施形態における制御ユニット１Ａの制御処理のフローチャートであり、制御ユニット１の不図示のＣＰＵが行う処理の手順を示す。
【００８０】
同図において、ステップＳ３１：図７を参照して説明した各センサの検出値を更新する。
【００８１】
ステップＳ３２，ステップＳ３３：ナビゲーションユニット５から取得した情報に基づいてカーブ曲率を算出すると共に、算出したカーブ曲率に応じた目標減速終了位置を算出し（ステップＳ３２）、その目標減速終了位置までの余裕距離ＬＣＡを算出する（ステップＳ３３）。
【００８２】
ステップＳ３４：ステップＳ３２にて算出したカーブ曲率に応じて、当該カーブを車両１００が安定した状態で走行することができる目標車速Ｖｓを算出する。
【００８３】
ステップＳ３５：不図示のメモリに予め格納されているところの、ドライバの反応遅れ時間τ１、ステアリングアクチュエータ８の反応遅れ時間τ２、予測減速度ＡＸ１を当該メモリから読み出す。ここで、反応遅れ時間τ１と予測減速度ＡＸ１とは、一般的なドライバの運転操作に対する遅れ時間及び減速度であり、複数の被験者に対して行なった実験の結果に基づく値である。そして、反応遅れ時間τ２は、予め計測したステアリングアクチュエータ８の動作遅れ時間である。
【００８４】
ステップＳ３６：減速必要距離ＬＮ１を、
ＬＮ１＝車速Ｖ×τ１＋０．５×（Ｖｓ2−Ｖ2）／ＡＸ１ ・・・・・（４），
なる数式（４）によって算出する。
【００８５】
ステップＳ３７，ステップＳ３８：車両１００の車速Ｖが目標車速Ｖｓより遅いかを判断し（ステップＳ３７）、Ｖ＞Ｖｓの場合はステップＳ３９に進み、Ｖ≦Ｖｓの場合は、現在の自車速Ｖで前方のカーブに進入すればそのカーブを安定した状態で走行することができると判断できるので、現在実行中の警報音制御処理または自動減速制御処理を停止し（ステップＳ３８）、ステップＳ３１にリターンする。
【００８６】
ステップＳ３９：ステップＳ３７にてＶ＞Ｖｓと判断されているため、まずステップＳ３９では、ステップＳ３３にて算出した余裕距離ＬＣＡがステップＳ３６にて算出した減速必要距離ＬＮ１以下であるかを判断し、ＬＣＡ≦ＬＮ１の場合はステップＳ４０に進み、ＬＣＡ＞ＬＮ１の場合は自動減速も警報音の発報も必要無いのでステップＳ３１にリターンする。
【００８７】
ステップＳ４０〜ステップＳ４３：ブレーキスイッチ９がオン状態であるかを判断し（ステップＳ４０）、当該スイッチがオン状態の場合には、ドライバの減速操作によって車両１００に発生している減速度ａｘを算出する（ステップＳ４１）と共に、算出した減速度ａｘに自動減速による減速度の増加分αを加算することにより、制御目標値ＡＸ２を算出し（ステップＳ４２）、一方、当該スイッチがオフ状態の場合には、ステップＳ３５にてメモリから読み込んだ予測減速度ＡＸ１に自動減速による減速度の増加分αを加算することにより、制御目標値ＡＸ２を算出する（ステップＳ４３）。
【００８８】
ステップＳ４４：減速必要距離ＬＮ２を、
ＬＮ２＝車速Ｖ×τ２＋０．５×（Ｖｓ2−Ｖ2）／ＡＸ２ ・・・・・（５），
なる数式（５）によって算出する。
【００８９】
ステップＳ４５〜ステップＳ４８：ステップＳ３３にて算出した余裕距離ＬＣＡがステップＳ４４にて算出した減速必要距離ＬＮ２以下であるかを判断し（ステップＳ４５）、ＬＣＡ＞ＬＮ２の場合は、自動減速は未だ必要無いが警報音の発報は必要なタイミングであると判断できるので、スピーカ７から所定の警報音を発報する警報音制御処理を開始し（ステップＳ４８）、ステップＳ３１にリターンする。
【００９０】
一方、ＬＣＡ≦ＬＮ２の場合は、自動減速が必要なタイミングであると判断できるので、前回の制御周期までに既に実行中の警報音の発報を停止する（ステップＳ４６）と共に、ステップＳ４２またはステップＳ４３にて算出した制御目標値ＡＸ２に基づいて、ブレーキアクチュエータ１０を駆動する自動減速制御処理を開始し（ステップＳ４７）、ステップＳ３１にリターンする。
【００９１】
制御ユニット１Ａによって上述した制御処理が行われる本実施形態によれば、ドライバによって減速操作が行われている際に自動減速制御処理が実行される場合の制御目標値（減速度）ＡＸ２の値は、ドライバによる減速操作によって車両１００に生じる減速度ａｘに応じて補正されるので、ドライバに違和感を与えることなく、カーブ進入時の減速支援制御を的確に行なうことができる。
【００９２】
尚、本実施形態において、制御ユニット１Ａは、車両１００の前方の走行路のカーブの状態（形状）をナビゲーションユニット５を利用して取得した。しかしながら、本実施形態におけるカーブ侵入警報制御は、係る装置構成に限られるものではなく、上述した第１の実施形態のように、ＣＣＤカメラ２による撮像画像に一般的な画像処理を施すことによって自車両前方の走行路の状態（形状）を取得する場合にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る車両用制御装置を搭載した自動車の全体構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態に係る車両用制御装置にて行われる警報音制御処理及び逸脱回避支援制御処理を説明するブロック図である。
【図３】第１の実施形態における制御ユニット１の制御処理のフローチャートである。
【図４】第１の実施形態における制御ユニット１の制御処理のフローチャートである。
【図５】所定値Ａを決定するために参照するテーブルの特性を例示する図である。
【図６】走行車線における車両１００の車速Ｖと横方向速度ＶＹとの関係を説明する図である。
【図７】第２の実施形態に係る車両用制御装置を搭載した自動車の全体構成を示す図である。
【図８】第２の実施形態に係る車両用制御装置にて行われる警報音制御処理及び自動減速制御処理を説明するブロック図である。
【図９】第２の実施形態における制御ユニット１Ａの制御処理のフローチャートである。
【符号の説明】
１，１Ａ：制御ユニット，
２：ＣＣＤカメラ，
３：車速センサ，
４：操舵角センサ，
５：ナビゲーションユニット，
６：車輪速センサ，
７：スピーカ，
８：ステアリングアクチュエータ，
９：ブレーキスイッチ，
１０：ブレーキアクチュエータ，
１００：車両，
Claims (3)
- 走行中の車線に対する車両の位置関係に基づいて、前記車両の将来の走行状態が該車線から逸脱するか否かを予測すると共に、その予測結果に基づいて、ステアリング機構に、予測された車線逸脱を回避可能な方向の駆動トルクを自動的に付与する車線逸脱防止制御手段を備える車両用制御装置であって、
前記予測結果から将来の走行状態が車線から逸脱すると判定された際に、前記予測された車線逸脱を回避するためのドライバの前記ステアリング機構に対する運転操作が検出された場合に、前記車線逸脱防止制御手段が前記ステアリング機構に設定する制御目標値を、前記運転操作に応じて発生する走行車線横方向への前記車両の減速度に所定値を加算して設定することにより、前記車線逸脱への遷移を防止する運転支援制御補正手段を備えることを特徴とする車両用制御装置。 - 前記所定値は、前記車両の運転状態及び／または走行環境に応じて設定されることを特徴とする請求項１記載の車両用制御装置。
- 車両が走行する走行車線の前方に存在するカーブの曲率状態と、自車速との関係を検出すると共に、その検出結果に基づいて、前記カーブを安定した状態で走行可能な程度に前記車両を自動的に減速すべく、減速機構を駆動する減速支援手段を備える車両用制御装置であって、
前記カーブに前記車両が進入するのに先立って、ドライバの前記減速機構に対する運転操作が検出された場合に、前記減速支援手段が前記減速機構に設定する制御目標値を、前記運転操作に応じて発生する走行車線前方向への前記車両の減速度に所定値を加算して設定することにより、前記カーブにおいて不安定な走行状態への遷移を防止する運転支援制御補正手段を備えることを特徴とする車両用制御装置。
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