JP4900082B2 - 車線逸脱防止装置 - Google Patents
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Description
本発明の課題は、車線逸脱防止制御(ヨーモーメントの付与)の終了(解除)が運転者に違和感を与えないようにすることである。
(構成)
本発明の実施形態は、本発明に係る車線逸脱防止装置を搭載した後輪駆動車両である。この後輪駆動車両は、自動変速機とコンベンショナルディファレンシャルギヤとを搭載し、前後輪とも左右輪の制動力を独立制御可能な制動装置を搭載している。
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、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になっている。
例えば、制動流体圧制御部7は、液圧供給系にアクチュエータを含んで構成されている。アクチュエータとしては、各ホイールシリンダ液圧を任意の制動液圧に制御可能な比例ソレノイド弁が挙げられる。
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、車両の車線逸脱傾向検出用として、走行車線内の車両の位置を検出するために備えられている。撮像部13は、車両前方を撮像するように設置された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。撮像部(フロントカメラ)13は車両前部に設置されている。
このように、撮像部13は、走行車線をなす白線を検出して、その検出した白線に基づいて、ヨー角φfrontを算出している。撮像部13は、算出したこれらヨー角φfront、横変位Xfront及び走行車線曲率β等を制駆動力コントロールユニット8に出力する。
なお、本発明においては画像処理以外の検出手段でレーンマーカを検出するものであっても良い。例えば、車両前方に取り付けられた複数の赤外線センサによりレーンマーカを検出し、その検出結果に基づいて走行車線を検出しても良い。
また、この車両には、ナビゲーション装置14が設けられている。ナビゲーション装置14は、車両に発生する前後加速度Yg或いは横加速度Xg、又は車両に発生するヨーレイトφ´を検出する。ナビゲーション装置14は、検出した前後加速度Yg、横加速度Xg及びヨーレイトφ´を、道路情報とともに、制駆動力コントロールユニット8に出力する。
なお、専用のセンサにより各値を検出しても良い。すなわち、加速度センサにより前後加速度Yg及び横加速度Xgを検出し、ヨーレイトセンサによりヨーレイトφ´を検出しても良い。
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、ヨー角φfrontを算出する。具体的には、撮像部13が検出した遠方に延びる白線に対する車両のヨー角φfrontを算出する。
φfront=tan-1(V/dX´(=dY/dX)) ・・・(2)
ここで、dXは、横変位Xの単位時間当たりの変化量であり、dYは、単位時間当たりの進行方向の変化量であり、dX´は、前記変化量dXの微分値である。
続いてステップS4において、推定横変位を算出する。具体的には、前記ステップS1で得た走行車線曲率β及び現在の車両の横変位Xfront、前記ステップS2で得た車速V、並びに前記ステップS3で得たヨー角φfrontを用いて、下記(3)式により推定横変位Xsを算出する。
Xs=Tt・V・(φfront+Tt・V・β)+Xfront ・・・(3)
続いてステップS5において、車線逸脱防止制御として車両に付与するヨーモーメント(以下、基準ヨーモーメントという。)を算出する。車線逸脱防止制御では、走行車線に対して車両が逸脱傾向にある場合、車両に所定のヨーモーメント(所定の車線逸脱防止制御量)を付与して、車両が走行車線から逸脱するのを回避しており、このステップS5では、実際の走行状態に基づいて、該ヨーモーメント(基準ヨーモーメントMs0)を算出する。図3には、この処理で用いる値の定義を示す。
Ms0=K1・K2・(|Xs|−XL) ・・・(4)
ここで、K1は車両諸元から決まる比例ゲインであり、K2は車速Vに応じて変動するゲインである。図4はゲインK2の例を示す。図4に示すように、低速域でゲインK2は小さい値になり、車速Vがある値になると、車速Vの増加とともにゲインK2も増加し、その後ある車速Vに達するとゲインK2は大きい値で一定値となる。
XL=(L−H)/2 ・・・(5)
ここで、Lは走行車線の車線幅(走行車線をなす白線間の幅)であり、Hは車両の幅である。車線幅Lについては、撮像部13が撮像画像を処理して得ている。
また、後述のステップS6で設定する逸脱判断フラグFoutがONの場合に基準ヨーモーメントMs0を前記(4)式により算出するものとし、逸脱判断フラグFoutがOFFの場合、基準ヨーモーメントMs0を0に設定する。
ここで、推定横変位(絶対値)Xsが逸脱傾向判定用しきい値XL以上の場合(|Xs|≧XL)、車線逸脱傾向ありと判定して、逸脱判断フラグFoutをONに設定し、推定横変位Xsが逸脱傾向判定用しきい値XL未満の場合(|Xs|<XL)、車線逸脱傾向なしと判定して、逸脱判断フラグFoutをOFFに設定する。
また、逸脱判断フラグFoutをONに設定可能とする条件としては、逸脱判断フラグFoutをOFFに設定した後に車両が逸脱状態でない状態((|Xs|<XL)又は(|Xfront|<XL))となった場合とする。また、逸脱判断フラグFoutをONに設定可能とする条件として、逸脱判断フラグFoutをOFFに設定した後、所定時間経過した後とするなどの、時間的な条件を加えることもできる。
なお、アンチスキッド制御(ABS)、トラクション制御(TCS)又はビークルダイナミックスコントロール(VDC)が作動している場合には、車線逸脱防止制御を作動させないようにするために、逸脱判断フラグFoutをOFFに設定しても良い。
続いてステップS7において、前記ステップS1で読み込んだ横加速度Xg、ヨーレイトφ´及び操舵角δに基づいて、後述のステップS8で使用する制御終了判定用横変位Xend及びステップS9で使用する減少側変化量リミッタLdownを設定する。
前記ステップS6による逸脱傾向の判定に基づけば、車両が走行車線に戻ったり、車両が運転者の意思で車線変更したりすることで、車線逸脱傾向が解消するとされており(Fout=OFF)、これにより、車線逸脱防止制御を終了、すなわち車両へのヨーモーメントの出力(付与)が終了するようになっている。
図11に示すように、制御終了判定用横変位Xendから逸脱傾向判定用しきい値XLを減算した値ls_w_LMT(=Xend−XL)が、逸脱傾向判定用しきい値XLから走行車線外側の車線逸脱防止制御の制御範囲になる。ここで、制御終了判定用横変位Xendは、実験値又は経験値等である。
また、前記ステップS7で制御終了判定用横変位Xendの設定に用いる横加速度Xg、ヨーレイトφ´及び操舵角δとの関係では、これらの値が大きくなるほど、車線逸脱防止制御の終了タイミングが早くなる。
続いてステップS9において、最終的に制御指令値として用いる目標ヨーモーメントを設定する。
このステップS9では、このようなヨーモーメントの出力形態にすることを前提として、前記ステップS5で算出した基準ヨーモーメントMs0に対するリミッタ処理をして目標ヨーモーメントMsを算出している。このようなことから、先ず、リミッタ処理するためのリミッタを既定値として設定する。
図12に示すように、基準ヨーモーメントMs0の増加側(制御始期又は制御前半の値)の増加割合を制限するリミッタとして増加側変化量リミッタLupを設定し、基準ヨーモーメントMs0の最大値(制御中盤の値)を制限するリミッタとして最大値リミッタLmaxを設定し、基準ヨーモーメントMs0の減少側(制御終期又は制御後半の値)の減少割合を制限するリミッタとして減少側変化量リミッタLdownを設定する。
以上のような増加側変化量リミッタLup、最大値リミッタLmax、減少側変化量リミッタLdownを既定値として設定し、その設定した増加側変化量リミッタLup、最大値リミッタLmax、減少側変化量リミッタLdownにより制限した基準ヨーモーメントMs0を目標ヨーモーメントMsとして算出する。
なお、増加側変化量リミッタLupが小さくなると、目標ヨーモーメントMsの増加側の傾き(増加割合)は小さくなり、減少側変化量リミッタLdownが小さくなると、目標ヨーモーメントMsの減少側の傾き(減少割合)は小さくなる。
また、前記ステップS7で減少側変化量リミッタLdownの設定に用いる横加速度Xg、ヨーレイトφ´及び操舵角δとの関係では、これらの値が大きくなるほど、減少側変化量リミッタLdownが小さくなり、目標ヨーモーメントMsの減少側の傾き(減少割合)が小さくなる。
なお、逸脱判断フラグFoutがONの場合、すなわち、目標ヨーモーメントMsの絶対値|Ms|が0よりも大きい場合、車線逸脱防止制御として車両へのヨーモーメント(目標ヨーモーメントMs)の付与を開始するから、このヨーモーメントの付与と同時に該警報出力がされる。しかし、警報の出力タイミングは、これに限定されるものではなく、例えば、前記ヨーモーメント付与の開始タイミングよりも早くても良い。
逸脱判断フラグFoutがOFFの場合、すなわち、目標ヨーモーメントMsが0の場合(車線逸脱防止制御を実施しない場合)、下記(6)式及び(7)式に示すように、各車輪の目標制動液圧Psi(i=fl,fr,rl,rr)を制動液圧Pmf,Pmrにする。
Psfl=Psfr=Pmf ・・・(6)
Psrl=Psrr=Pmr ・・・(7)
ここで、Pmfは前輪用の制動液圧である。また、Pmrは後輪用の制動液圧であり、前後配分を考慮して前輪用の制動液圧Pmfに基づいて算出した値になる。例えば、運転者がブレーキ操作をしていれば、制動液圧Pmf,Pmrはそのブレーキ操作の操作量(マスタシリンダ液圧Pm)に応じた値になる。
|Ms|<Ms1の場合
ΔPsf=0 ・・・(8)
ΔPsr=Kbr・|Ms|/T ・・・(9)
|Ms|≧Ms1の場合
ΔPsf=Kbf・(|Ms|−Ms1)/T ・・・(10)
ΔPsr=Kbr・Ms1/T ・・・(11)
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、トレッドTは、便宜上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。
Psfl=Pmf
Psfr=Pmf+ΔPsf
Psrl=Pmr
Psrr=Pmr+ΔPsr
・・・(12)
Psfl=Pmf+ΔPsf
Psfr=Pmf
Psrl=Pmr+ΔPsr
Psrr=Pmr
・・・(13)
この(12)式及び(13)式によれば、車線逸脱回避側の車輪の制動力が大きくなるように、左右輪の制動力差が発生する。
また、ここでは、(12)式及び(13)式が示すように、運転者によるブレーキ操作、すなわち制動液圧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。そして、制駆動力コントロールユニット8は、このようにして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。
動作は次のようになる。
車両走行中、各種データを読み込むとともに(前記ステップS1)、車速V及びヨー角φfrontを算出する(前記ステップS2、ステップS3)。続いて、推定横変位(逸脱推定値)Xsを算出し(前記ステップS4)、その算出した推定横変位Xsに基づいて車線逸脱傾向の判定(逸脱判断フラグFoutの設定)を行うとともに、その車線逸脱傾向の判定結果(逸脱判断フラグFout)を、運転者の車線変更の意思に基づいて修正する(前記ステップS6)。
横加速度Xgが横加速度判定用値Xgth以上の場合(Xg≧Xgth)、ヨーレイトφ´がヨーレイト判定用値φ´th以上の場合(φ´≧φ´th)、又は操舵角δが操舵角判定用値δthの場合(δ≧δth)、制御終了判定用横変位Xendを小さい値に変更することで、車線逸脱防止制御の終了タイミングが早くなる。すなわち、横変位Xfrontがまだ小さい時期に、車線逸脱防止制御が終了する(同図(b))。
すなわち、車線逸脱防止制御を終了する処理において、ヨーモーメントの減少を開始させるタイミング(同図(a)の一点鎖線の減少開始位置)が、通常処理のもの(同図(a)の点線の減少開始位置)よりも早くなり、ヨーモーメントの減少割合(同図(a)の一点鎖線)が、通常制御のものよりも(同図(a)の点線)少なくなる(傾きが小さくなる)。
作用及び効果は次のようになる。
前述のように、車線逸脱防止制御の終了(解除)のために、ヨーモーメントを零に戻す際の、該ヨーモーメントの減少割合を、車両の横方向及び旋回方向の走行状態を示す横加速度Xg、ヨーレイトφ´及び操舵角δに応じたものにしている。具体的には、横加速度Xg、ヨーレイトφ´及び操舵角δが大きくなるほど、ヨーモーメントの減少割合を少なくしている。これにより、車線逸脱防止制御の解除が運転者に違和感を与えないようにすることができる。
従来の車線逸脱防止制御では、その終了処理として、車両101に付与しているヨーモーメントを急激に零に戻しているので、同図(a)に示すように、制御終了直後の車両101は、作用している力(遠心力等)が急激に変化するため、運転者に違和感を与えるような姿勢になってしまう場合がある。また、そのように車両に作用している力(遠心力等)の急激な変化が、車両を旋回させるための運転者の操舵操作に影響し、車線逸脱防止制御の終了が運転者に違和感を与えてしまう場合がある。
すなわち、前記実施形態では、車両の横方向及び旋回方向の走行状態を示す値として、横加速度Xg、ヨーレイトφ´及び操舵角δを用いている。しかし、これに限定されるものではない。すなわち、車両の横方向及び旋回方向の走行状態を示す値であれば、横加速度Xg、ヨーレイトφ´及び操舵角δ以外の値を用いることもできる。
また、前記実施形態では、車両状態を示す値である横変位Xfrontを基に車線逸脱防止制御の終了(解除)を判定している。しかし、これに限定されるものではない。すなわち、他の車両状態を示す値、例えば、横加速度Xg、ヨーレイトφ´及び操舵角δを基に車線逸脱防止制御の終了を判定することもできる。
同図(b)に示すように、操舵角δが所定のしきい値である制御終了判定用操舵角δe以上の場合(δ≧δe)、車線逸脱防止制御の終了タイミングになったと判定する。ここで、前述のように制御終了判定用横変位Xendに対して行った場合と同様な設定を制御終了判定用操舵角δeに対しても行う(前記ステップS7)。すなわち、横加速度Xgが横加速度判定用値Xgth以上の場合(Xg≧Xgth)、ヨーレイトφ´がヨーレイト判定用値φ´th以上の場合(φ´≧φ´th)、又は操舵角δが操舵角判定用値δthの場合(δ≧δth)、制御終了判定用操舵角δeを小さい値に変更する。これにより、横加速度Xgが横加速度判定用値Xgth以上の場合(Xg≧Xgth)、ヨーレイトφ´がヨーレイト判定用値φ´th以上の場合(φ´≧φ´th)、又は操舵角δが操舵角判定用値δthの場合(δ≧δth)、車線逸脱防止制御の終了タイミングが早くなる。例えば、操舵角判定用値δthとの比較に用いる操舵角δを、車線逸脱防止制御開始時の操舵角δsにする。
すなわち、車線逸脱防止制御を終了する処理において、ヨーモーメントの減少を開始させるタイミング(同図(a)の一点鎖線の減少開始位置)が、通常処理のもの(同図(a)の点線の減少開始位置)よりも早くなり、ヨーモーメントの減少割合(同図(a)の一点鎖線)が、通常制御のものよりも(同図(a)の点線)少なくなる(傾きが小さくなる)。
同様にして、横加速度Xgやヨーレイトφ´を基に車線逸脱防止制御の終了の判定処理を行うこともできる。
また、制駆動力コントロールユニット8のステップS7及びステップS8の処理は、走行状態検出手段が検出した車両の横加速度、操舵角及びヨーレイトのうちの少なくとも一の値が大きくなるほど、車両に付与するヨーモーメントを零に戻すタイミングを早くする制御解除手段を実現している。
Claims (4)
- 走行車線に対して車両の逸脱傾向が高くなったと判定した場合、車両にヨーモーメントを付与することで走行車線に対して車両が逸脱するのを防止する車線逸脱防止制御を開始する制御手段と、
前記車線逸脱防止制御中の車両の横方向の走行状態又は旋回方向の走行状態が所定の車両状態になった場合に、前記車両に付与するヨーモーメントを零に戻すことで、該車線逸脱防止制御を解除する制御解除手段と、
車両の横方向の走行状態及び旋回方向の走行状態のうちの少なくとも一の走行状態を検出する走行状態検出手段と、
前記制御解除手段がヨーモーメントを零に戻す際の、該ヨーモーメントの減少割合を、前記走行状態検出手段が検出した走行状態に応じたものにする減少割合設定手段と、
を備えることを特徴とする車線逸脱防止装置。 - 前記走行状態検出手段は、車両の横加速度、操舵角及びヨーレイトのうちの少なくとも一の値を検出しており、前記減少割合設定手段は、前記走行状態検出手段が検出した前記値が大きくなるほど、前記ヨーモーメントの減少割合を少なく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。
- 前記走行状態検出手段は、車両の横加速度、操舵角及びヨーレイトのうちの少なくとも一の値を検出しており、前記制御解除手段は、前記走行状態検出手段が検出した前記値が大きくなるほど、前記車両に付与するヨーモーメントを零に戻すタイミングを早くし、前記減少割合設定手段は、前記走行状態検出手段が検出した前記値が大きくなるほど、前記ヨーモーメントの減少割合を少なくすることを特徴とする請求項1又は2に記載の車線逸脱防止装置。
- 前記車両の横方向の走行状態及び旋回方向の走行状態は、前記車線逸脱防止制御を解除する直前のものであることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の車線逸脱防止装置。
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