JP5936279B2

JP5936279B2 - 運転支援装置

Info

Publication number: JP5936279B2
Application number: JP2013271585A
Authority: JP
Inventors: 小山　哉; 哉小山
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2013-12-27
Filing date: 2013-12-27
Publication date: 2016-06-22
Anticipated expiration: 2033-12-27
Also published as: JP2015125707A; DE102014118719A1; CN104742911B; CN104742911A; US9193354B2; US20150183426A1

Description

本発明は、運転支援制御を開始する前に調べる開始条件が不成立と判定された場合、判定条件として設定されている判定項目の中から、運転者が故障ではないかと疑念を抱く判定項目を抽出し、記憶させるようにした運転支援装置に関する。

従来、自車両前方の環境情報に基づいて車両を操向（操舵制御、ブレーキ制御等）する運転支援装置として、車線逸脱防止制御（ＬＤＰ：Lane Departure Prevention）や、車線維持支援制御（ＬＫＳＡ：Lane Keeping Steering Assist）等が知られている。

車線逸脱防止制御は、自車両が走行車線から逸脱傾向にあると判断した場合に、自車両を車線中央側へ戻す操向を行うものである。又、車線維持支援制御は、走行車線内に目標走行位置を設定し、自車両が目標走行位置に沿って走行するように操向を行うものであり、この操向制御は、例えばアクチュエータによって操舵機構に操舵力を付与して前輪を転舵したり、左右車輪に制駆動力差を与えてヨーモーメントを発生させることによって行う。

ところで、運転者が支援制御を開始すべく、制御スイッチをＯＮしても、システムが直ちに支援制御を開始するものではなく、開始条件を判定し、開始条件が不成立の場合、制御スイッチをＯＮしても支援制御は開始されない。又、悪天候、路面状況、車両の運動状況等によっても支援制御が開始されない状況が存在する。

特許第３３３２５０１号公報

上述した悪天候や路面状況によって支援制御が開始されない状況は、運転者においても認識しているため、その支援制御が開始されない（開始条件が不成立）の原因は容易に把握することができる。しかし、運転者の認識できない原因によって支援制御が開始されず、それが継続している場合、故障ではないかと疑念を抱かせてしまう場合がある。

このような場合、運転者はディーラに車両を持ち込んで故障の原因を調べてもらおうとするが、開始条件が満足されないために、開始されなかったと思われる状況でも、その履歴が検出されない場合、原因を明らかにすることは困難である。一方、開始条件不成立の履歴を全て記憶させることも考えられるが、故障と思われる原因を探求する際の作業が煩雑化してしまう不都合がある。

本発明は、上記事情に鑑み、運転者が制御スイッチをＯＮしても、運転支援制御が開始されない原因を容易に解明することのできる運転支援装置を提供することを目的とする。

本発明は、自車両前方の走行環境を検出する走行環境検出手段と、前記走行環境検出手段で検出した走行環境に基づき自車両の走行車線を認識する車線認識手段と、前記車線認識手段で認識した走行車線に基づき前記自車両の運転支援制御を行う運転支援制御手段と
を備える運転支援装置において、前記運転支援制御手段は、運転支援制御を開始する際の開始条件を予め設定されている判定項目毎に判定する開始条件判定手段と、前記開始条件判定手段で開始条件不成立と判定された場合、不許可と判定された判定項目の中から高速道路走行時に不許可と判定された判定項目を抽出する判定項目絞り込み手段と、前記判定項目絞り込み手段で絞り込んだ判定項目を不許可コードとして記憶させるコード記憶手段とを備える。

本発明によれば、運転支援制御を開始する際の開始条件を判定し、開始条件不成立と判定された場合、不許可と判定された判定項目の中から運転者が故障かと疑念を抱く判定項目を絞り込んで記憶させるようにしたので、ディーラの作業者は記憶されている判定項目を読込むことで、運転者が制御スイッチをＯＮしても運転支援制御が開始されず、故障ではないかと疑念を抱いた原因を容易に解明することができる。

運転支援装置を搭載する車両の概略構成図運転支援装置の概略構成図運転支援制御ルーチンを示すフローチャート運転支援制御サブルーチンを示すフローチャート（ａ）は車線維持（ＬＫＳＡ）モードで走行している状態の平面図、（ｂ）は車線逸脱防止（ＬＤＰ）モードで走行している状態の平面図

以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。図１において、車両（自車両）１には、左右前輪ＦＬ，ＦＲと左右後輪ＲＬ，ＲＲとが配設されており、この左右前輪ＦＬ，ＦＲが、ラック＆ピニオン機構等のステアリング機構２にタイロッド３を介して連設されている。又、このステアリング機構２に、先端にハンドル４を固設するステアリング軸５が連設されている。運転者がハンドル４を操作すると、ステアリング機構２を介して前輪ＦＬ，ＦＲが転舵される。

又、ステアリング軸５に電動パワーステアリング（ＥＰＳ）装置６のＥＰＳモータ７が、図示しない伝達機構を介して連設されている。ＥＰＳ装置６はＥＰＳモータ７とＥＰＳ制御ユニット（ＥＰＳ＿ＥＣＵ）８とを有しており、このＥＰＳ＿ＥＣＵ８にて、ＥＰＳモータ７がステアリング軸５に付加するアシストトルクを制御する。ＥＰＳ＿ＥＣＵ８は後述するハンドル角センサ１２で検出するハンドル角、及び車速センサ１３で検出する車速等に応じ、運転者がハンドル４に加える操舵トルクをアシストするアシストトルクを設定する。ステアリング軸５にアシストトルクを付加することで運転者のハンドル操作の負担が軽減される。

又、ＥＰＳ＿ＥＣＵ８は、例えば、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信等を用いた車内ネットワークを介して、運転者の運転支援を行う運転支援制御手段としての運転支援制御ユニット（ＤＳＳ(Driving Support System)＿ＥＣＵ）１１と接続されている。運転支援制御においては、ＤＳＳ＿ＥＣＵ１１にて設定したアシストトルクに対応する指令信号がＥＰＳ＿ＥＣＵ８に送信され、ＥＰＳ＿ＥＣＵ８にてＥＰＳモータ７に所定のアシストトルクを発生させて、自車両１が、後述する目標進行路をトレースして走行するように制御する。尚、図示しないが、車内ネットワークには、ＥＰＳ＿ＥＣＵ８、ＤＳＳ＿ＥＣＵ１１以外に、エンジン制御ユニット、変速機制御ユニット、ブレーキ制御を含む車両操安性制御（ＶＤＣ：Vehicle Dynamics Control）ユニット等、自車両１の走行状態を制御するユニット類が相互通信自在に接続されており、これら制御ユニットはマイクロコンピュータを主体に構成されている。

このＤＳＳ＿ＥＣＵ１１は、ステアリング軸５に取り付けられてハンドル４のハンドル角を検出するハンドル角センサ１２、車速を検出する車速センサ１３、ハンドル４に加えられる操舵トルク、すなわち運転者による操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ１４等、自車両１の挙動を検出するセンサ類からの信号が受信される。更に、運転支援制御のＯＮ／ＯＦＦを選択すると共に、ＯＮの場合は運転支援モード、すなわち、車線逸脱防止制御（ＬＤＰ）モードと車線維持支援制御（ＬＫＳＡ）との何れかを選択する制御スイッチ１５からの信号も受信される。

更に、ＤＳＳ＿ＥＣＵ１１には、後述する制御開始条件を判定する際に必要とする各種パラメータを、車内ネットワークを介して各制御ユニットから受信する。尚、受信するパラメータとしては、自車両１に作用するヨーレート、４輪の車輪速等がある。又、このハンドル角センサ１２で検出したハンドル角、及び車速センサ１３で検出した車速は、後述する車線認識部２４でも読込まれる。

又、ＤＳＳ＿ＥＣＵ１１の出力側には、故障診断を行うパーソナルコンピュータ（図示せず）に接続される診断コネクタ１６が接続されており、この診断コネクタ１６を介して、パーソナルコンピュータをＤＳＳ＿ＥＣＵ１１に接続することで、このＤＳＳ＿ＥＣＵ１１に記憶されている、後述する不許可（ＮＧ）コードを読出すことができる。

一方、符号２１はカメラユニットであり、図２に示すように、メインカメラ２２ａとサブカメラ２２ｂとからなるステレオモノクロカメラ、或いはステレオカラーカメラで構成された走行環境検出手段としての車載カメラ２２と、画像処理部２３、及び運転支援制御に必要な画像情報を生成する機能として、マイクロコンピュータで構成されている車線認識手段としての車線認識部２４が内蔵されている。

両カメラ２２ａ，２２ｂは、例えば車内前部のルームミラー上方であって、フロントガラスに近接する位置の車幅方向中央から左右に等間隔を開けて水平な状態で設置されている。又、この各カメラ２２ａ，２２ｂにＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子が設けられており、この両撮像素子によって自車両が走行している走行レーンを含む進行方向前方の走行環境の三次元画像が撮影される。尚、本実施形態では、車載カメラ２２で撮影した画像データに基づいて、自車両１の走行車線や先行車を含む立体物、障害物等を認識するものである。従って、これらを認識できるものであれば、車載カメラ２２に代えて、ミリ波レーダ、赤外線レーザレーダ等を採用してもよく、更には、これらとの組み合わせであっても良い。

画像処理部２３は、各カメラ２２ａ，２２ｂで撮影した一対のアナログ画像を所定輝度階調のデジタル画像に変換し、メインカメラ２２ａの出力信号から基準画像データを生成し、又、サブカメラ２２ｂの出力信号から比較画像データを生成する。そして、この基準画像データ及び比較画像データとの視差に基づいて両画像中の同一対象物の三次元情報、すなわち自車両から対象物までの距離を算出する。尚、車載カメラ２２は単眼カメラであっても良く、この場合、周知のモーションステレオ法等を用いて三次元情報を得ることができる。

又、車線認識部２４は、画像処理部２３から送信される画像データに基づき左右白線を認識し、その白線の内側エッジ間の距離（車線幅）Ｗ（図５参照）を求める。尚、車線幅Ｗの求め方については、例えば特開２０１２−５８９８４号公報等に既述されているため、詳細な説明は省略する。

ＤＳＳ＿ＥＣＵ１１は、車線認識部２４で求めた自車走行路の車線幅Ｗ、制御スイッチ１５で設定した運転支援モード（ＬＤＰモード／ＬＫＳＡモード）に基づき運転支援制御を実行する。

このＤＳＳ＿ＥＣＵ１１で実行される運転支援制御は具体的には、図３に示す運転支援制御ルーチンで実行される。このルーチンは、車線認識部２４から送信される１フレーム毎の画像情報に同期して起動され、先ずステップＳ１で、制御スイッチ１５がＯＮされているか否かを調べ、ＯＮされている場合、ステップＳ２へ進み、ＯＦＦの場合、ルーチンを抜ける。

ステップＳ２では、運転支援制御を開始する前に、予め設定されている開始条件を判定する判定項目を調べる。そして、ステップＳ３で全ての判定項目が満足されているか否かを調べ、満足されている場合は制御開始条件成立と判定し、ステップＳ４へ進む。又、１つでも満足されていない場合は制御開始条件不成立と判定し、ステップＳ５へ分岐する。尚、このステップＳ２，Ｓ３での処理が、本発明の開始条件判定手段に対応している。

制御開始条件として設定されている判定項目の一例を以下に示す。

［ＥＰＳモータ７の駆動電流が上限値以内であること］
ＥＰＳモータ７の駆動電流が上限値に達している状態は、ステアリングの据え切り等によって過大な電流が流れて過熱されていると予想され、アシストトルクを正常に制御することが困難であると判断される。そのため、ＮＯはＮＧ（不許可）と判定される。

［操舵トルクセンサ１４からの出力信号が検出されていること］
手放し運転を検出する判定項目であり、所定時間内に微弱な操舵トルクが検出されていなければ、ＮＧと判定される。

［ハンドル角センサ１２で検出したハンドル角が所定時間内に、所定角度、且つ所定回数以上反転（切り換え）されていないこと］
急カーブの繰り返しを検出する判定項目であり、所定時間内に、所定角度、且つ所定回数以上反転（切り換え）されている場合、ＮＧと判定される。

［ＶＤＣ信号が検出されていないこと］
ＶＤＣとの制御干渉を回避するための判定項目であり、ＶＤＣ信号が検出されていれば、ＮＧと判定される。

［４輪のタイヤの空気圧が適正範囲に収まっていること］
１つのタイヤの空気圧が極端に低いと正常な操舵制御を行うことが困難となる。各車輪の空気圧が適正範囲に収まっているか否かの判定は、各タイヤの空気圧を直接検出することで行っても良いが、例えば、ヨーレートと４輪の車輪速とに基づいて判定することも可能である。すなわち、ヨーレートが所定範囲内の直進走行において、１つの車輪の車輪速が、他の車輪の車輪速に比し極端に遅い場合、１つのタイヤの空気圧が低いと判定する。

［白線の内側エッジを推定する近似曲線が設定されていること］
近似曲線が設定されていない場合、車線認識部２４が白線を認識していないと考えられるため、ＮＧと判定される。ところで、濃霧、雨天、積雪等、運転者自身が白線を認識し難い状況以外に、車線認識部２４が白線を認識できない状況としては、白線自体が薄くなっている、白線に影落ちがある、白線に薄く積雪されている等、運転者が白線を認識しているにも拘わらず、車線認識部２４では白線の内側エッジを認識できないために、近似曲線が生成されない状況がある。

そして、上述したように、ステップＳ３で、全ての判定項目がＯＫと判定された場合、制御開始条件成立と判定し、ステップＳ４へ進み、図４に示す運転支援サブルーチンを実行して、ルーチンを抜ける。尚、この運転支援サブルーチンについては後述する。

一方、少なくとも１つの判定項目がＮＧと判定された場合、制御開始条件不成立と判定し、ステップＳ５へジャンプする。ステップＳ５へ進むと、ステップＳ５〜Ｓ９でＮＧコード記憶処理を実行する。このＮＧコード記憶処理は、運転者が制御スイッチ１５をＯＮしたにも拘わらず、運転支援制御が開始されずに故障ではないかとの疑念を抱く判定項目を絞り込んで記憶させるものである。

先ず、ステップＳ５で、上述したステップＳ２でＮＧと判定された判定項目を抽出し、ステップＳ６〜Ｓ８で抽出された判定項目の中から運転者が疑念を抱いた判定項目を絞り込む。

ステップＳ６では車速Ｖと高速判定車速Ｖｏとを比較する。この高速判定車速Ｖｏは高速道路を高速走行しているか否かを判定するしきい値であり、例えば８５〜９５[Km/h]程度に設定されている。多くの場合、運転者が運転支援制御を必要とするのは高速道路での高速走行である。従って、現走行が高速走行であり、そのときＮＧとなった判定項目を絞り込む。そして、Ｖ≧Ｖｏの場合、ステップＳ７へ進む。又、Ｖ＜Ｖｏの場合、ルーチンを抜ける。従って、Ｖ＜Ｖｏの場合の判定項目は記憶されない。

一方、ステップＳ７へ進むと、ＮＧとなった判定項目の継続時間Ｔを計時し、ステップＳ８で、継続時間Ｔが設定時間Ｔｏを経過したか否か判定する。設定時間Ｔｏは運転者が故障ではないかと疑念を抱くようになる限界時間であり、例えば、２０〜３０[sec]程度に設定されている。この継続時間が、例えば３０[sec]に設定されている場合、１秒当たりのフレーム数を３０とすると、９００フレーム分の移動距離で継続的に検出されている判定項目のみが絞り込まれる。尚、このステップＳ６〜Ｓ８での処理が、本発明の判定項目絞り込み手段に対応している。

そして、Ｔ≧Ｔｏの場合、当該判定項目は運転者の限界時間を超えていると判定し、ステップＳ９へ進み、ＮＧとされた判定項目（ＮＧコード）を記憶させてルーチンを抜ける。尚、この場合、ＮＧコードと共に記憶日時、及び記憶時の自車両１の位置（緯度及び経度）を示すＧＰＳ位置座標を記憶させるようにしても良い。

このＮＧコードは、ディーラに備えられている故障診断用パーソナルコンピュータ（図示せず）を、診断コネクタ１６を介してＤＳＳ＿ＥＣＵ１１に接続することで読出すことができる。ディーラの作業者は納車された車両１に対し、運転者から故障ではないかとの指摘を受けた場合、故障診断用パーソナルコンピュータをＤＳＳ＿ＥＣＵ１１に接続し、ＮＧコードを読出すことで、運転支援制御が開始されなかった原因を解明し、運転者にそのときの状況を確認することで、運転者の抱いた疑念を解消することができる。尚、このステップＳ９での処理が、本発明のコード記憶手段に対応している。

次に、上述したステップＳ４で実行される運転支援制御処理について簡単に説明する。この運転支援制御処理は、図４に示す運転支援制御サブルーチンに従って実行される。このサブルーチンは、先ず、ステップＳ１１で、車線認識部２４で求めた自車走行路の車線幅Ｗを読込み、ステップＳ１２で車速Ｖを読込む。

その後、ステップＳ１３，Ｓ１４で高速道路を走行中か否かを判定する。すなわち、ステップＳ１３では車線幅Ｗが設定車線幅Ｗｓ以上か否かを判定する。この設定車線幅Ｗｓは、走行車線が高速道路の車線幅か否かを判定するしきい値であり、例えば、２．８〜３．０[m]程度に設定されている。ステップＳ１４では、車速Ｖと高速道路走行判定車速Ｖｓとを比較する。この高速道路走行判定車速Ｖｓは高速道路の走行を判定するしきい値であり、８０〜８５[Km/h]程度に設定されている。

そして、ステップＳ１３でＷ≧Ｗｓと判定され、且つ、ステップＳ１５でＶ≧Ｖｓと判定された場合、高速道路を走行中と判定し、ステップＳ１５へ進む。又、ステップＳ１３でＷ＜Ｗｓと判定され、或いは、ステップＳ１５でＶ＜Ｖｓと判定された場合、高速道路の走行ではないと判定し、ステップＳ１７へジャンプする。

高速道路の走行と判定されてステップＳ１５へ進むと、制御スイッチ１５からの信号に基づき、運転者の選択した運転支援モードを読込む。そして、運転者がＬＫＳＡモードを選択している場合、ステップＳ１６へ進み、ＬＫＳＡモードを実行してルーチンを抜ける。一方、ＬＤＰモードが選択されている場合、ステップＳ１７へ進む。

ステップＳ１３，Ｓ１４，或いはＳ１５からステップＳ１７へ進むと、ＬＤＰモードを実行してルーチンを抜ける。従って、本実施形態では、走行支援モードとして基本的にはＬＤＰモードが実行され、運転者が制御スイッチ１５を操作して運転支援モードとしてＬＫＳＡモードを選択した場合、高速走行においてＬＫＳＡモードが実行される。

ＬＫＳＡモードが実行されると、図５（ａ）に示すように、左右車線の内側エッジから自車両１が走行すべき目標進行路（例えば、左右車線の中央）を設定し、この目標進行路の認識曲率、車速Ｖに基づきＦＦ目標ハンドル角を設定する。又、ハンドル角センサ１２で検出したハンドル角（実ハンドル角）と車速Ｖに基づきＦＢ曲率を設定し、このＦＢ曲率に基づいて自車両１進行方向における所定時間経過後の位置（目標点）を求め、この目標点と目標進行路とのずれ幅Δｃが０となるようなＦＢ目標ハンドル角を設定する。そして、ＦＦ目標ハンドル角にＦＲ目標ハンドル角を加算して最終的な指示ハンドル角を設定し、この指示ハンドル角に対応するＥＰＳ付加トルクをＥＰＳ＿ＥＣＵ８へ送信し、ＥＰＳモータ７を駆動させて、自車両１が目標進行路に沿って走行するように操舵制御を行う。

一方、ＬＤＰモードが実行されると、図５（ｂ）に示すように、ＤＳＳ＿ＥＣＵ１１は、走行車線を区画する白線の内側エッジを推定する近似曲線に対し、自車両１が逸脱傾向にあると判断した場合に、運転者にその旨を警告すると共に、自車両１を車線中央側へ戻す付加トルク指示値をＥＰＳ＿ＥＣＵ８へ送信し、ＥＰＳモータ７を駆動させて、車線逸脱を防止する。

このように、本実施形態では、運転支援制御を開始するに際して判定する制御開始条件の判定項目のうち、ＮＧとなった判定項目のコード（ＮＧコード）を、そのまま記憶させるのではなく、主に、運転者が故障ではないかとの疑義を抱く判定項目を絞り込んで、そのＮＧコードを記憶させるようにしたので、ディーラの作業者は、このＮＧコードに基づき運転支援制御が開始されなかった原因を容易に解明することができる。

又、記憶するＮＧコードを、車速Ｖと継続時間Ｔとに基づき、高速道路を高速で走行する際に継続的にＮＧとなる判定項目に絞り込んだので、短時間でより明確に原因を探求することができる。

尚、本発明は、上述した実施形態に限るものではなく、例えば、記憶するＮＧコードを車速Ｖと継続時間Ｔ以外の他の要素で絞り込むようにしても良い。

１…自車両、
６…電動パワーステアリング（ＥＰＳ）装置、
７…ＥＰＳモータ、
８…ＥＰＳ制御ユニット、
１１…運転支援制御ユニット、
１３…車速センサ、
２３…画像処理部、
２４…車線認識部、
Ｔ…継続時間、
Ｔｏ…設定時間、
Ｖ…車速、
Ｖｏ…高速判定車速、
Ｖｓ…高速道路走行判定車速Ｖｓ、

Claims

自車両前方の走行環境を検出する走行環境検出手段と、
前記走行環境検出手段で検出した走行環境に基づき自車両の走行車線を認識する車線認識手段と、
前記車線認識手段で認識した走行車線に基づき前記自車両の運転支援制御を行う運転支援制御手段と
を備える運転支援装置において、
前記運転支援制御手段は、運転支援制御を開始する際の開始条件を予め設定されている判定項目毎に判定する開始条件判定手段と、
前記開始条件判定手段で開始条件不成立と判定された場合、不許可と判定された判定項目の中から高速道路走行時に不許可と判定された判定項目を抽出する判定項目絞り込み手段と、
前記判定項目絞り込み手段で絞り込んだ判定項目を不許可コードとして記憶させるコード記憶手段と
を備えることを特徴とする運転支援装置。
前記判定項目絞り込み手段は、前記高速道路走行時に不許可と判定された前記判定項目の中から不許可状態が設定時間継続している判定項目を抽出する
ことを特徴とする請求項１記載の運転支援装置。
自車両前方の走行環境を検出する走行環境検出手段と、
前記走行環境検出手段で検出した走行環境に基づき自車両の走行車線を認識する車線認識手段と、
前記車線認識手段で認識した走行車線に基づき前記自車両の運転支援制御を行う運転支援制御手段と
を備える運転支援装置において、
前記運転支援制御手段は、運転支援制御を開始する際の開始条件を予め設定されている判定項目毎に判定する開始条件判定手段と、
前記開始条件判定手段で開始条件不成立と判定された場合、不許可と判定された判定項目の中から不許可状態が設定時間継続している判定項目を抽出する判定項目絞り込み手段と、
前記判定項目絞り込み手段で絞り込んだ判定項目を不許可コードとして記憶させるコード記憶手段と
を備えることを特徴とする運転支援装置。