JP5773155B2 - 車線逸脱防止装置 - Google Patents

Description

本発明は、車線逸脱防止装置に係り、特に、車両のステアリングに左右方向の振動トルクを与えるようになっている車線逸脱防止装置に関する。

従来、車両が走行車線から逸脱すると予測されるとき、ステアリング装置に逸脱防止トルクを与え、車両が走行車線から逸脱することを防止する車線逸脱防止装置が知られている（例えば、特許文献１）。
また、特許文献２には、車速状態、路面状態、視界状態等に起因する自車両の走行上のリスクを、ステアリングホイールを振動させることで、運転者に報知する車両用運転操作補助装置が開示されている。

特開２００９−２２６９８１号公報 特開２００８−６９２１号公報

しかしながら、上述した特許文献１のような従来技術では、逸脱方向と反対側の方向にのみ所定の逸脱防止トルクを付与するものであるので、自車両の走行車線への復帰が急なものとなる場合があり、また、運転者がこのような逸脱防止トルクをステアリングから感じることによる報知も違和感があるものであった。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、運転者へ車線逸脱の報知を有効に行いつつ車両の有効な逸脱防止動を行わせて、より確実に車両の走行車線からの逸脱を防止することが出来る車線逸脱防止装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために本発明は、車両用車線逸脱防止装置であって、車両の走行車線からの逸脱を予測し又は逸脱を検出する車線逸脱検出手段と、車両の走行車線に対する逸脱方向を検出する逸脱方向検出手段と、車両のステアリングに左右方向の振動トルクを与える振動トルク付与手段と、を有し、この振動トルク付与手段は、車両の走行車線からの逸脱が検出され又は逸脱が予測されるとき、そのときの舵角を中立位置としてステアリングが左右方向に振動するように、ステアリングに左右方向の振動トルクを付与すると共に、検出された逸脱方向と反対方向側の振動トルクの付与時間が逸脱方向側の振動トルクの付与時間より長くなるように振動トルクを付与し、振動トルクをステアリングに付与し始めるときに、この振動トルクの振幅の大きさを、時間の経過に伴って徐々に大きくしていく、ことを特徴としている。
このように構成された本発明においては、車両の走行車線からの逸脱が検出され又は逸脱が予測されるとき、ステアリングにそのときの舵角を中立位置とする左右方向の振動トルクが付与されるので、そのような左右方向の振動トルクを大きく確保してドライバへの報知性を向上させることが出来、さらに、そのような報知をする場合において、検出された逸脱方向と反対方向側の振動トルクの付与時間が逸脱方向側の振動トルクの付与時間より長くなるように振動トルクを付与するので、自動的に緩やかな車線逸脱防止を行い、車両がよりスムーズに走行車線に復帰するようにすることが出来る。このように、本発明においては、運転者へ車線逸脱の報知を有効に行いつつ車両の有効な逸脱防止動を行わせて、より確実に車両の走行車線からの逸脱を防止することが出来る。

本発明において、好ましくは、振動トルク付与手段が付与する振動トルクは、逸脱方向と反対方向側に第１のパルス幅を有し且つ逸脱方向側に第２のパルス幅を有し、第１のパルス幅が上記第２のパルス幅より大きい。
このように構成された本発明においては、逸脱方向と反対方向側の第１のパルス幅が、逸脱方向側の第２のパルス幅より大きいので、より確実に、車両がよりスムーズに走行車線に復帰するようにすることが出来る。

本発明において、好ましくは、さらに、上記走行車線に対する車両の逸脱角を算出する逸脱角算出手段を有し、振動トルク付与手段は、算出された逸脱角が大きいほど、デューティ比が大きい振動トルクを付与する。
このように構成された本発明においては、逸脱角が大きいときであっても、小さいときと同等に、車線復帰性を確保することが出来る。

本発明において、好ましくは、振動トルク付与手段は、車速が大きいほど、デューティ比が大きい振動トルクを付与する。
このように構成された本発明においては、車速が大きいときであっても、小さいときと同等に、車線復帰性を確保することが出来る。

本発明において、好ましくは、さらに、走行車線に対する車両の横移動速度を算出する横移動速度算出手段を有し、振動トルク付与手段は、算出された横移動速度が大きいほど、デューティ比が大きい振動トルクを付与する。
このように構成された本発明においては、算出された横移動速度に応じてデューティ比を変化させるので、より確実に、車線復帰性を確保することが出来る。

本発明による車両用車線逸脱防止装置によれば、運転者への車線逸脱の報知と逸脱防止トルクの付与とを両立して、より確実に車両の走行車線からの逸脱を防止することが出来る。

本発明の実施形態による車両用車線逸脱防止装置を備えた車両の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態による車両用車線逸脱防止装置のシステム構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態による車両用車線逸脱防止装置の制御内容を示すフローチャートである。 本発明の実施形態による車両用車線逸脱防止装置を備えた車両が走行車線を走行している状態を説明するための図である。 本発明の実施形態の車両用車線逸脱防止装置において、走行車線の左側への逸脱が予測／検出された場合に電動パワーステアリングに付与される振動トルク信号の一例を示す線図（図５（ａ））及びステアリングを示す正面図（図５（ｂ））である。 本発明の実施形態による車両用車線逸脱防止装置を備えた車両が走行車線を走行している状態を説明するための図である。 本発明の実施形態の車両用車線逸脱防止装置において、走行車線の右側への逸脱が予測／検出された場合に電動パワーステアリングに付与される振動トルク信号の一例を示す線図（図７（ａ））及びステアリングを振動方向と共に示す正面図（図７（ｂ））である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態による車線逸脱防止装置を説明する。
先ず、図１及び図２により、本発明の実施形態による車線逸脱防止装置の概略構成を説明する。図１は、本発明の実施形態による車線逸脱防止装置を備えた車両の概略構成を示す図であり、図２は、本発明の実施形態による車線逸脱防止装置の概略構成を示すブロック図である。
先ず、図１に示すように、本発明の実施形態による車線逸脱防止装置１は、ステアリングホイール２及びステアリングシャフト４に操舵のアシスト力を与える電動パワーステアリング機構／トルクアクチュエータ６と、この電動パワーステアリング機構６にアシスト力の大きさの指示を与えるステアリングトルクコントローラ８とを有する。ステアリングシャフト４には、ラックアンドピニオン式ステアリングギア装置１０が連結され、左右の操舵輪１２が操舵される。
本実施形態では、ステアリングトルクコントローラ８は、ステアリングホイール２及びステアリングシャフト４に後述する振動トルクが付与されるように、所定の振動トルク信号をトルクアクチュエータ６に与える（トルク指示を与える）ようになっている。

次に、図２に示すように、本発明の実施形態による車線逸脱防止装置１は、アクセル開度センサ１４と、車両のインパネに設けられ、運転者の意思で車線逸脱警報をオン又はオフにするための車線逸脱警報スイッチ１６と、ブレーキのオンオフを検出するブレーキスイッチ１８と、車両の車速を検出するための車輪速センサ２０と、ステアリングホイール２（図１参照）の操舵角を検出する操舵角センサ２２と、道路区画線検出センサ２４とを有する。道路区画線検出センサ２４は、車両前方の路面を撮像するカメラ（図示せず）を備え、撮像した路面の画像から、走行車線の区画線（図４及び図６に示すＬＬ、ＬＲ参照）を検出する。

また、車線逸脱防止装置１は、ステアリングトルクコントローラ８が備える演算ユニット２６を有し、各センサ又はスイッチ１４〜２４からの信号が入力されるようになっている。演算ユニット２６は、各センサ又はスイッチ１４〜２４からの信号に基づいて、電動パワーステアリング６に与える振動トルク信号を演算する。

次に、図３乃至図７により、本発明の実施形態による車線逸脱防止装置の制御内容を説明する。図３は、本発明の実施形態による車線逸脱防止装置の制御内容を示すフローチャートであり、図４は、本発明の実施形態による車線逸脱防止装置を備えた車両が走行車線を走行している状態を説明するための図であり、図５は、本発明の実施形態の車線逸脱防止装置において、走行車線の左側への逸脱が予測／検出された場合に電動パワーステアリングに付与される振動トルク信号の一例を示す線図（図５（ａ））及びステアリングを示す正面図（図５（ｂ））であり、図６は、本発明の実施形態による車線逸脱防止装置を備えた車両が走行車線を走行している状態を説明するための図であり、図７は、本発明の実施形態の車線逸脱防止装置において、走行車線の右側への逸脱が予測／検出された場合に電動パワーステアリングに付与される振動トルク信号の一例を示す線図（図７（ａ））及びステアリングを振動方向と共に示す正面図（図７（ｂ））である。なお、図３において、Ｓは、各ステップを示す。
先ず、図３に示すように、本実施形態による車線逸脱防止装置１の演算ユニット２６は、Ｓ１において、車線逸脱警報スイッチ１６がオンであるか否かを判定する。車線逸脱警報スイッチ１６がオンであると判定された場合には、Ｓ２に進み、車輪速センサ２０により検出された車両の車速が所定値内か否かを判定する。この所定値は、例えば、「４０ｋｍ／ｈ以上」、「４０ｋｍ／ｈ以上、且つ、１００ｋｍ／ｈ以下」等と設定される。車速が所定値内ではない場合には、車線逸脱警報及び逸脱防止動作を行わない。

車速が所定値内であると判定された場合には、Ｓ３に進み、ドライバの操作意図があるか否かを判定する。本実施形態では、ドライバの操作意図は、（１）アクセル開度が所定値以上変化した場合、（２）操舵角速度が所定値以上である場合、（３）操舵角が所定値以上である場合、（４）ドライバがブレーキ操作している場合である。Ｓ３では、これらの場合を、アクセル開度センサ１４、操舵角センサ２２、ブレーキスイッチ１８からの信号に基づいて判定する。Ｓ３において、ドライバの操作意図があると判定された場合には、車線逸脱警報及び逸脱防止動作を行わない。

Ｓ３において、ドライバの操作意図がないと判定された場合には、Ｓ４に進み、道路区画線検出センサ２４により検出された走行車線の区画線（図４及び図６に示すＬＬ、ＬＲ参照）の情報に基づいて、自車両の走行車線からの逸脱方向、自車両から道路区画線までの距離、及び、自車両の道路区画線に対する角度（逸脱角度）を算出する。例えば、図４に示すように、逸脱方向が、走行車線の左側の区画線ＬＬ側の方向である場合には、自車両の左側区画線ＬＬまでの距離及び左側区画線ＬＬに対する角度を算出する。

次に、Ｓ５に進み、Ｓ４で算出された区画線までの距離が所定値以下、且つ、逸脱角度が所定値以上か否かを判定する。ここで、「区画線までの距離が所定値以下」とは、自車両と区画線との距離がプラスである場合と、０（ゼロ）及びマイナスである場合を含む。自車両と区画線との距離がプラスである場合には、走行車線からの逸脱が予測され、一方、０（ゼロ）及びマイナスである場合は、走行車線から実際に逸脱しているものと判定される。即ち、このＳ５では、逸脱の予測又は検出の判定が行われる。
なお、このＳ５における逸脱の予測又は検出の判定は、車速と、区画線までの距離と、逸脱角度との関係を規定した所定のマップに基づいて行うようにしても良い。
Ｓ５において、逸脱が予測又は検出されない場合には、車線逸脱警報及び逸脱防止動作を行わない。

Ｓ５において、逸脱が予測又は検出された場合には、Ｓ６に進み、ステアリングホイール２及びステアリングシャフト４に付与する振動トルク信号のデューティ比及び付与時間を決定する。このＳ６では、図５及び図７に示すような方形波の振動トルク信号を設定する。図５及び図７に示すように、振動トルク信号は、それぞれ、振幅ＡＬ、ＡＲ及びパルス幅ＰＬ、ＰＲを有し、逸脱が予測又は検出された時刻ｔ＝０から、時刻ｔ＝ｔ１まで付与される。本実施形態では、周波数は約１０Ｈｚであり、付与時間（＝ｔ１）は、約１秒である。

ここで、逸脱方向が、走行車線の左側の区画線ＬＬ側の方向である場合（図４参照）には、図５に示すように、振動トルク信号は、逸脱防止方向（反逸脱方向）である右方向のパルス幅ＰＲが、逸脱方向である左方向のパルス幅ＰＬより大きくなるように設定される。また、デューティ比（周期に対するパルス幅の比（右方向が反逸脱方向の場合、左右方向のトルク付与時間の和に対する右方向のトルク付与時間の比））は、５０％〜８０％（５０％より大きく、且つ、８０％以下）の範囲で設定される。
一方、逸脱方向が、走行車線の右側の区画線ＬＲ側の方向である場合（図６参照）には、図７に示すように、振動トルク信号は、逸脱防止方向（反逸脱方向）である左方向のパルス幅ＰＬが、逸脱方向である右方向のパルス幅ＰＲより大きくなるように設定される。また、デューティ比（周期に対するパルス幅の比（左方向が反逸脱方向の場合、左右方向のトルク付与時間の和に対する左方向のトルク付与時間の比））は、５０％〜８０％（５０％より大きく、且つ、８０％以下）の範囲で設定される。

このＳ６では、デューティ比を、Ｓ４で算出した逸脱角度が大きい場合、逸脱角度が小さい場合よりも、相対的に大きく設定する。即ち、逸脱角度が大きいほど、逸脱をより確実に防止するために、反逸脱方向のトルク付与時間をより大きく設定する。例えば、デューティ比を、逸脱角度が大きいほど、８０％に近づけるように設定する。なお、逸脱角度に応じて、デューティ比を段階的に設定するようにしても良い。
また、同様に、Ｓ６では、デューティ比を、車速が大きい場合、車速が小さい場合よりも、相対的に大きく設定する。特に、区画線に対する車両の横移動速度が大きい場合、区画線に対する車両の横移動速度が小さい場合よりも、相対的に大きく設定する。区画線に対する車両の横移動速度は、Ｓ４又はこのＳ６で算出される。
なお、同様に、デューティ比を、Ｓ４で算出した区画線までの距離が小さい場合、その距離が大きい場合よりも、相対的に大きく設定するようにしても良い。

振動トルク信号の振幅ＡＬ、ＡＲの大きさは、左側への逸脱及び右側への逸脱のいずれにおいても、運転者にステアリングホイール２を介して十分に報知される程度に大きく設定される。本実施形態では、左右の振幅ＡＬ、ＡＲの大きさは同じ値に設定されている。

次に、Ｓ７に進み、Ｓ６で設定した振動トルク信号（図５（ａ）、図７（ａ）参照）を電動パワーステアリング６に出力し、このような信号に基づいた振動トルクをステアリング６に付与する。このとき、ステアリングホイール２に舵角が付いている場合には、そのときの舵角を中立位置として、図５（ａ）又は図７（ａ）のような振動を付与する。
次に、Ｓ８に進み、Ｓ６で設定した振動トルク信号の付与時間が経過したか否かを判定し、設定した付与時間が経過したと判定されるまで、Ｓ７における振動トルク付与処理を実行する。
ここで、Ｓ７及びＳ８の処理を繰り返し実行している間に、ドライバの操作意図があった場合には、Ｓ７における振動トルク付与処理を中止する（Ｓ９）。Ｓ９における、ドライバの操作意図は、上述したＳ３におけるドライバの操作意図（１）〜（４）と同様のものである。

次に、本発明の実施形態による車線逸脱防止装置の作用効果を説明する。
先ず、本実施形態においては、Ｓ４及びＳ５において、車両の走行車線からの逸脱を予測し又は逸脱を検出すると共に車両の走行車線に対する逸脱方向を検出し、車両の走行車線からの逸脱が検出され又は逸脱が予測されるとき、Ｓ６及びＳ７において、ステアリングホイール２に、そのときの舵角を中立位置とする左右方向の所定の大きさの振幅を有する振動トルクを付与するようにしている（図５（ａ）、図７（ａ）参照）ので、左右方向の振動トルクを大きく確保して、ドライバへの報知性を向上させることが出来る。また、本実施形態においては、Ｓ６及びＳ７において、車両の走行車線からの逸脱が検出され又は逸脱が予測されるとき、検出された逸脱方向と反対方向側の振動トルクの付与時間を逸脱方向側の振動トルクの付与時間より長く付与するようにしている（図５（ａ）、図７（ａ）参照）ので、自動的に緩やかな車線逸脱防止を行い、車両がよりスムーズに走行車線に復帰するようにすることが出来る。このように、本実施形態においては、運転者への車線逸脱の報知と逸脱防止トルクの付与とを両立して、より確実に車両の走行車線からの逸脱を防止することが出来る。

また、本実施形態においては、ステアリングホイール２に付与する振動トルクを、逸脱方向と反対方向側のパルス幅が逸脱方向側のパルス幅より大きいものとなるように設定（Ｓ６、図５（ａ）、図７（ａ）参照）しているので、車両の進行方向を反逸脱方向に向けることが出来、これにより、確実に、車両がよりスムーズに走行車線に復帰するようにすることが出来る。

また、本実施形態においては、算出された逸脱角度（Ｓ４参照）が大きい場合は小さい場合に比べてデューティ比が大きい振動トルクを付与するようにしている（Ｓ６、Ｓ７参照）ので、逸脱角度が大きい場合であっても、小さい場合と同等に、車線復帰性を確保することが出来る。

また、本実施形態においては、車速が大きい場合は小さい場合に比べてデューティ比が大きい振動トルクを付与するようにしている（Ｓ６、Ｓ７参照）ので、車速が大きい場合であっても、小さい場合と同等に、車線復帰性を確保することが出来る。また、本実施形態においては、算出された横移動速度が大きい場合は小さい場合に比べてデューティ比が大きい振動トルクを付与するようにしている（Ｓ６、Ｓ７参照）ので、より確実に、車線復帰性を確保することが出来る。

２ ステアリングホイール（ステアリング）
４ ステアリングシャフト
６ 電動パワーステアリング／トルクアクチュエータ
８ ステアリングトルクコントローラ（振動トルク付与手段）
２６ ステアリングトルクコントローラの演算ユニット（車線逸脱予測検出手段、逸脱方向検出手段）
ＬＬ、ＬＲ 走行車線の区画線

Claims (5)

1. 車線逸脱防止装置であって、
   車両の走行車線からの逸脱を予測し又は逸脱を検出する車線逸脱予測検出手段と、
   車両の走行車線に対する逸脱方向を検出する逸脱方向検出手段と、
   車両のステアリングに左右方向の振動トルクを与える振動トルク付与手段と、を有し、
   この振動トルク付与手段は、
   車両の走行車線からの逸脱が検出され又は逸脱が予測されるとき、そのときの舵角を中立位置としてステアリングが左右方向に振動するように、ステアリングに左右方向の振動トルクを付与すると共に、検出された逸脱方向と反対方向側の振動トルクの付与時間が逸脱方向側の振動トルクの付与時間より長くなるように振動トルクを付与し、
   上記振動トルクをステアリングに付与し始めるときに、この振動トルクの振幅の大きさを、時間の経過に伴って徐々に大きくしていく、ことを特徴とする車線逸脱防止装置。
2. 上記振動トルク付与手段が付与する振動トルクは、上記逸脱方向と反対方向側に第１のパルス幅を有し且つ逸脱方向側に第２のパルス幅を有し、上記第１のパルス幅が上記第２のパルス幅より大きい請求項１に記載の車線逸脱防止装置。
3. さらに、上記走行車線に対する車両の逸脱角を算出する逸脱角算出手段を有し、
   上記振動トルク付与手段は、算出された逸脱角が大きいほど、デューティ比が大きい振動トルクを付与する請求項２に記載の車線逸脱防止装置。
4. 上記振動トルク付与手段は、車速が大きいほど、デューティ比が大きい振動トルクを付与する請求項２に記載の車線逸脱防止装置。
5. さらに、走行車線に対する車両の横移動速度を算出する横移動速度算出手段を有し、上記振動トルク付与手段は、算出された横移動速度が大きいほど、デューティ比が大きい振動トルクを付与する請求項４に記載の車線逸脱防止装置。

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