JP6547767B2 - 車線内走行支援装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車両(自車両)が走行している車線から自車両が逸脱しないように、操舵アシストトルクを制御する車線内走行支援装置に関する。
従来から、自車両に搭載されたカメラセンサを用いて道路の白線又は黄色線等の車線区画線を認識し、自車両を「認識した車線区画線により特定される走行車線(レーン)」内の適切な位置で走行させるように、操舵アシストトルクを制御する車線内走行支援装置(以下、「従来装置」と称呼する。)が知られている(例えば、特許文献1を参照。)。従来装置が実行する典型的な車線内走行支援(レーンキーピングアシスト)を実現する制御として、車線維持支援制御及び車線逸脱回避制御が知られている。
従来装置は、車線維持支援制御を実行する場合、例えば、カメラセンサによって検出した左右の白線の中央位置を通るライン(即ち、中央ライン)を目標走行ラインとして設定する。更に、従来装置は、自車両の走行位置が目標走行ライン付近に維持されるように操舵アシストトルクをステアリング機構に付与することにより、運転者の操舵操作を支援する。尚、このような車線維持支援制御は、「LKA(Lane Keep Assist)制御」とも称呼されている。
一方、従来装置は、車線逸脱回避制御を実行する場合、自車両が走行車線から逸脱する可能性があるときに運転者に警告を発生すると共に、自車両が走行車線から逸脱することを回避するための操舵アシストトルクをステアリング機構に付与することにより、運転者の操舵操作を支援する。尚、このような車線逸脱回避制御は、「ステアリング制御付きLDA(Lane Departure Alert)制御」又は単に「LDA制御」とも称呼されている。
国際公開第2011/064825号
ところで、車線維持支援制御は、車両を目標走行ラインに沿って円滑に走行させる制御である。そのため、車線維持支援制御の実行中に、例えば、車両の横加速度及び/又はヨーレート変化率が過大にならないように、操舵アシストトルク(即ち、車線維持支援制御により変更される制御量)に上限値が設定される。従って、例えば、自車両がカーブ区間を走行するときの速度が大きすぎる状況、及び、外乱(横風及び路面傾斜等)が強すぎる状況等において、車線維持支援制御により加えられる操舵アシストトルクがその上限値に達する場合が生じ得る。
操舵アシストトルクが上限値に達すると、従来装置は、車線維持支援制御によっては自車両の走行位置を目標走行ラインの近傍に維持させることができなくなる。その結果、自車両が走行車線から逸脱する場合が生じる。そこで、従来装置は、このような場合においても自車両が走行車線から逸脱しないように、自車両が走行車線端(例えば、左右一対の白線の何れか)に過度に接近したときに車線逸脱回避制御を開始し、車線維持支援制御における上限値を超える「比較的大きな操舵アシストトルク」を発生させるようになっている。
一方、従来装置は、車線維持支援制御の実行中、運転者が車線変更を行うために意図的に操舵操作(操舵ハンドルの操作)を行うことにより自車両が走行車線端に過度に接近したときにも、車線逸脱回避制御を開始して上記と同様の比較的大きな操舵アシストトルクを発生させる。
ところが、この操舵アシストトルクの操舵方向は、自車両を走行車線から逸脱させるための運転者の意図的な操舵方向と反対方向であるため、車線逸脱回避制御が運転者の意図に沿わなくなってしまう。
このように運転者の意図に沿わない車線逸脱回避制御が行われると、運転者が違和感を持ってしまう可能性が高い。換言すると、従来装置は、運転者の操舵操作の意図を自車両の走行方向の変更に反映し難い(即ち、意図的な操舵操作に対する受容性が低い)装置であると言うことができる。
本発明は上述した課題に対処するためになされた。即ち、本発明の目的の一つは、運転者の意図的な操舵操作に対する受容性が高い車線内走行支援装置(以下、「本発明装置」とも称呼する。)を提供することにある。
本発明装置は、自車両の操舵輪の転舵角度を変更するためのステアリング機構に操舵アシストトルクを付与する電動モータ(21)と、
前記自車両が走行している車線である走行車線を規定する一対の車線区画線を認識するとともに当該車線区画線に基づいて目標走行ラインを設定し、前記車線区画線及び前記目標走行ラインに対する前記自車両の位置及び向きを含む車線情報を取得するレーン認識部(11)と、
前記自車両の走行位置を前記目標走行ライン付近に維持するための操舵アシストトルクである車線維持支援トルクを前記車線情報に基づいて決定すると共に、当該決定した車線維持支援トルクを前記電動モータを用いて前記ステアリング機構に付与する、車線維持支援制御、及び、
前記自車両が前記走行車線の外に逸脱するおそれがある特定走行状況が生じた場合、当該自車両の当該走行車線からの逸脱を防止するように当該自車両が当該走行車線から逸脱する方向である車線逸脱方向とは逆方向に当該自車両の向きを変化させるためのトルクであって且つ前記特定走行状況において前記車線維持支援制御が行われた場合に決定される前記車線維持支援トルクの大きさよりも大きい大きさを有する操舵アシストトルク、である車線逸脱回避トルクを前記車線情報に基づいて決定すると共に、当該決定した車線逸脱回避トルクを前記電動モータを用いて前記ステアリング機構に付与する、車線逸脱回避制御、
を選択的に実行する制御部(10)と、
を備え、
前記制御部は、
前記車線維持支援制御を実行している場合に前記特定走行状況が生じたとき(図8のステップ840にて「Yes」との判定)、前記車線維持支援制御に代えて前記車線逸脱回避制御を実行する(図7のステップ770)ように構成された、
車線内走行支援装置において、
前記制御部は、
前記特定走行状況が生じている場合、前記自車両の向きが前記車線逸脱方向となるように前記自車両の操舵ハンドル(SW)の操作が前記自車両の運転者によって行われているときには(図7のステップ745にて「Yes」との判定)、前記自車両の向きが前記車線逸脱方向となるように前記操舵ハンドルの操作が前記運転者によって行われていないときに比べ、前記車線逸脱回避トルクの大きさが小さくなるように前記車線逸脱回避トルクを決定する(図7のステップ760)か、
或いは、
前記特定走行状況が生じている場合、前記自車両の向きが前記車線逸脱方向となるように前記操舵ハンドルの操作が前記運転者によって行われているときには、前記車線逸脱回避制御の実行を停止する、
ように構成されている。
本発明装置は、自車両が走行車線の外に逸脱するおそれがある特定走行状況が生じた場合、自車両が車線逸脱方向を向くように操舵ハンドルの操舵が自車両の運転者によって行われているときには、自車両の向きが車線逸脱方向となるように操舵ハンドルの操作が運転者によって行われていないときに比べ、車線逸脱回避トルクの大きさが小さくなるように車線逸脱回避トルクを決定するか、或いは、車線逸脱回避制御の実行を停止する。これによって、車線逸脱回避制御が、運転者に違和感を生じさせてしまう可能性を低くすることができる。その結果、本発明装置は、運転者の意図的な操舵操作に対する受容性を高くすることができる。
本発明装置の一態様において、
前記制御部は、
前記車線逸脱回避制御において、
前記車線逸脱回避トルクの基本値である基準LDA目標トルクを前記車線情報に基づいて決定し(図7のステップ740)、
前記特定走行状況が生じている場合、前記自車両の向きが前記車線逸脱方向となるように前記操舵ハンドルの操作が前記運転者によって行われているとき(図7のステップ745にて「Yes」との判定)、前記基準LDA目標トルクに0よりも大きく且つ1よりも小さいLDA制御用ゲインを乗じることによって補正後LDA目標トルクを算出し(図7のステップ760)、
前記特定走行状況が生じている場合、前記自車両の向きが前記車線逸脱方向となるように前記操舵ハンドルの操作が前記運転者によって行われていないとき(図7のステップ745にて「No」との判定)、前記基準LDA目標トルクを補正後LDA目標トルクとして設定し(図7のステップ765、同図のステップ760)、
前記補正後LDA目標トルクを前記車線逸脱回避トルクとして用いる(図7のステップ775)ように構成されている。
上記一態様によれば、上記特定走行状況が生じている場合、自車両の向きが車線逸脱方向となるように操舵ハンドルの操作が運転者によって行われているときには、車線逸脱回避制御の制御量が弱められることによって、車線逸脱回避制御が、運転者に違和感を生じさせてしまう可能性を低くすることができる。従って、運転者の意図的な操舵操作に対する受容性を高くすることができる。
本発明装置の一態様において、
前記制御部は、
前記特定走行状況が生じている場合、前記自車両の向きが前記車線逸脱方向となるように前記操舵ハンドルの操作が前記運転者によって行われているとき(図7のステップ745にて「Yes」との判定)、前記車線逸脱回避制御の実行を停止すると共に、前記車線維持支援制御を当該停止された車線逸脱回避制御に代えて実行するように構成されている。
上記一態様によれば、上記特定走行状況が生じている場合、自車両の向きが車線逸脱方向となるように操舵ハンドルの操作が運転者によって行われているときには、車線逸脱回避制御が停止されることによって、車線逸脱回避制御が、運転者に違和感を生じさせてしまう可能性を低くすることができる。従って、運転者の意図的な操舵操作に対する受容性を高くすることができる。
本発明装置の一態様において、前記制御部は、前記車線維持支援制御において、前記車線情報に基づいて前記車線維持支援トルクの基本値である基準LKA目標トルクを算出する(図7のステップ710)と共に、前記運転者が前記操舵ハンドルに加えるトルクであるドライバトルクの大きさが大きくなるほど0以上且つ1以下の範囲において小さくなるLKA制御用ゲインを前記基準LKA目標トルクに乗じることによって補正後LKA目標トルクを算出し(図7のステップ720)、前記補正後LKA目標トルクを前記車線維持支援トルクとして用いる(図7のステップ780)ように構成されている。
上記の場合、車線維持支援制御によって目標走行ラインに沿って自車両を走行させようとする操舵アシストルクの大きさが小さくなる。即ち、車線維持支援制御の制御効果が弱められる。その結果、運転者が車線変更を行いたいとの意図を有して操舵操作を行っている場合、車線逸脱方向への操舵ハンドル操作を軽い力で行うことができるので、車線維持支援制御が運転者に違和感を生じさせてしまう可能性を低くすることができる。
上記説明においては、本発明の理解を助けるために、後述する実施形態に対応する発明の構成に対し、その実施形態で用いた名称及び/又は符号を括弧書きで添えている。しかしながら、本発明の各構成要素は、上記名称及び/又は符号によって規定される実施形態に限定されるものではない。本発明の他の目的、他の特徴及び付随する利点は、以下の図面を参照しつつ記述される本発明の実施形態についての説明から容易に理解されるであろう。
図1は、本発明の実施形態に係る車線内走行支援装置の概略システム構成図である。 図2は、左右白線LL、LR、目標走行ラインLd、及び、カーブ半径Rを表す平面図である。 図3は、車線維持支援制御を実行する場合の車線情報であるセンター距離Dc、及び、ヨー角θyを表す平面図である。 図4は(A)及び(B)を含む。図4の(A)は、車線逸脱回避制御を実行する場合の車線情報であるサイド距離Ds、及び、ヨー角θyを表す平面図である。図4の(B)は、逸脱指標距離Ds’とサイド距離Dsとの関係を示したグラフである。 図5は、自車両の走行位置と目標トルクの推移との関係を表すグラフである。 図6は(A)及び(B)を含む。図6の(A)は運転支援ECU10が車線内走行支援モードで作動している場合の自車両の走行位置と制御状態との関係を表す平面図である。図6の(B)はドライバトルクTqDrとゲインGLKAとの関係を表すグラフである。 図7は、運転支援ECUのCPUが実行する車線内走行支援モードルーチンを表すフローチャートである。 図8は、運転支援ECUのCPUが実行するLDA演算実行フラグ設定ルーチンを表すフローチャートである。
以下、本発明の実施形態に係る車線内走行支援装置(以下、「本装置」と称呼される場合がある。)について図面を参照しながら説明する。
(構成)
本装置は、図示しない車両に搭載される。本明細書において、本装置が搭載された車両を他の車両と区別するために、本装置が搭載された車両を「自車両」と称呼する場合がある。図1に示したように、本装置は、運転支援ECU10と、電動パワーステアリングECU(以下、「EPS・ECU(Electric Power Steering ECU)」と称呼する。)20と、カメラ30と、車両状態センサ40と、操作スイッチ50と、操舵トルクセンサ51と、ブザー60と、表示器70と、を備えている。
尚、ECUは、エレクトリックコントロールユニット(Electric Control Unit)の略称であり、CPU、ROM、RAM及びインターフェース等を含むマイクロコンピュータを主要構成部品として有する電子制御回路である。CPUは、メモリ(ROM)に格納されたインストラクション(ルーチン)を実行することにより各種機能を実現する。
運転支援ECU10は、マイクロコンピュータの機能に着目すると、レーン認識部11、車線逸脱回避制御部12、車線維持支援制御部13及び制御切替部14に大別される。運転支援ECU10は、これらの機能を用いることにより車線内走行支援のための目標トルク(制御量)を演算する。運転支援ECU10は、この目標トルクを表す信号を含む操舵指令をEPS・ECU20に送信する。
EPS・ECU20は、電動パワーステアリング装置の制御装置であって、マイクロコンピュータ、及び、モータ駆動回路を主要部として備えている。EPS・ECU20は、後述する車線内走行支援が行われていない場合、ステアリングシャフトUSに設けられた操舵トルクセンサ51を用いて運転者が操舵ハンドルSWに入力した操舵トルク(以下、「ドライバトルクTqDr」とも称呼される)を検出する。更に、EPS・ECU20は、そのドライバトルクTqDrに基づいて電動モータであるアシストモータ21を駆動することにより、ステアリング機構に操舵アシストトルクを付与し、以て、運転者の操舵ハンドル操作を補助する。尚、本実施形態において、ドライバトルクTqDrは、自車両に左旋回方向のヨーレートを発生させる向きのトルクであるとき正の値となり、自車両に右旋回方向のヨーレートを発生させる向きのトルクであるとき負の値となるように規定されている。
EPS・ECU20は、運転支援ECU10と接続されている。EPS・ECU20は、運転支援ECU10から操舵指令を受信した場合、操舵指令によって特定される目標トルクに基づいてアシストモータ21を駆動し、それにより目標トルクに等しい操舵アシストトルクを発生させる。この操舵アシストトルクは、運転者の操舵ハンドル操作を補助するために付与される操舵アシストトルクとは異なり、運転支援ECU10からの操舵指令に基づいてステアリング機構に付与されるアシストトルクである。
車両状態センサ40は、自車両の車速を検出する車速センサ、自車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサ、及び、自車両の横方向の加速度を検出する横加速度センサ等、車線内走行支援のための目標トルクを演算するために必要となるセンサ類である。
レーン認識部11にはステレオカメラであるカメラ30が接続されている。カメラ30は、自車両の前方を撮影し、撮影して得られた画像データをレーン認識部11に送信する。レーン認識部11は、カメラ30から送信された画像データを解析して、道路の左右の白線(連続線及び破線を含む。)又は黄色線等の車線区画線を認識(検出)する。以下、車線区画線を、便宜上「白線」と称呼する。
レーン認識部11は、図2に示すように、左白線LLと右白線LRとを認識し、この左右の白線LL及びLRの中央位置となる車線中央ラインを目標走行ラインLdとして設定する。更に、レーン認識部11は、目標走行ラインLdのカーブ半径Rを演算する。尚、目標走行ラインLdは、必ずしも、左右の白線の中央位置に設定される必要はなく、中央位置から「車線幅に対して十分に短い所定距離」だけ左方向又は右方向に変位した位置に設定されてもよい。
レーン認識部11は、更に、左白線LLと右白線LRとで区画される走行車線における自車両の位置及び向きを演算する。より具体的に述べると、レーン認識部11は、以下に規定され且つ図3に示した「センター距離Dc及びヨー角θy」を演算する。尚、自車両Cの基準点Pは、自車両の左右前輪の車軸上における左右前輪間の中心位置である。
センター距離Dc:センター距離Dcは、基準点Pと目標走行ラインLdとの間の道路幅方向(横方向)の距離Dcである。本実施形態において、センター距離Dcは、基準点Pが目標走行ラインLd上にあるとき「0」となり、基準点Pが目標走行ラインLdに対して右側にある場合に正の値となり、基準点Pが目標走行ラインLdに対して左側にある場合に負の値となる。
ヨー角θy:ヨー角θyは、目標走行ラインLdの方向と自車両Cの向いている方向Cdとがなす角度(ずれ角)であり、−90°から+90°までの鋭角である。本実施形態において、ヨー角θyは、自車両Cの向いている方向Cdが目標走行ラインLdの方向と一致しているとき「0」となり、自車両Cの向いている方向Cdが目標走行ラインLdの方向に対して時計回り方向(図3に示した方向)にあるとき正の値となり、自車両Cの向いている方向Cdが目標走行ラインLdの方向に対して反時計回り方向(図4に示した方向)であるとき負の値となる。
更に、レーン認識部11は、以下に規定され且つ図4の(A)に示したサイド距離Dsを演算する。
サイド距離Ds:サイド距離Dsは、右白線LR及び左白線LLのうち自車両Cの基準点Pが近い方の白線(以下、この白線を、便宜上「対象白線」と称呼する。)と、基準点Pと、の間の道路幅方向の距離である。図4の(A)に示した例において、対象白線は左白線LLである。本実施形態において、サイド距離Dsは、基準点Pが対象白線上にあるとき「0」となり、基準点Pが対象白線に対して走行車線の内側(道路中央側)にあるとき正の値になり、基準点Pが対象白線に対して走行車線の外側(逸脱した側)にあるとき負の値になる。
レーン認識部11によって演算された値(Dc,Ds,θy,R)を車線情報と呼ぶ。
車線逸脱回避制御部12は、車線逸脱回避制御を実行する。車線逸脱回避制御は、自車両が走行車線の外側に逸脱しそうなとき、自車両が走行車線の外に逸脱しないように操舵アシストトルクをステアリング機構に付与することにより、運転者に注意を与えながら運転者の操舵ハンドルの操作(操舵操作)を支援する制御である。以下、車線逸脱回避制御部12をLDA制御部12と称呼し、車線逸脱回避制御をLDA制御と称呼する。
LDA制御部12は、レーン認識部11によって演算された車線情報(Ds,θy,R)を入力し、自車両が走行車線の外に逸脱しないようにするための目標トルク(以下、「LDA目標トルク」とも称呼する。)を演算する。このLDA目標トルクは、後述するように、基準LDA目標トルクTLDAs及び補正後LDA目標トルクTLDAfを含む。本実施形態において、LDA目標トルクTLDAは、自車両Cに左旋回方向のヨーレートを発生させる向きのトルクであるとき正の値となり、自車両Cに右旋回方向のヨーレートを発生させる向きのトルクであるとき負の値となるように規定さている。尚、この点に関しては、基準LDA目標トルクTLDAs及び補正後LDA目標トルクTLDAf」のみならず、後述する「基準LKA目標トルクTLKAs及び補正後LKA目標トルクTLKAf」についても同様に適用される。
LDA制御部12は、以下に述べるLDA演算開始条件が成立すると、LDA演算終了条件が成立するまで、所定時間が経過する毎に下記の(1)式によって基準LDA目標トルクTLDAsを演算する。LDA制御部12は、(1)式によって基準LDA目標トルクTLDAsを演算していない場合、基準LDA目標トルクTLDAsを暫定的に「0」に設定する。
・LDA演算開始条件:LDA演算実行条件は、車線内走行支援モードの作動条件が成立していて且つサイド距離Dsが基準サイド距離Dsref以下になったときに成立する条件である。
・LDA演算終了条件:LDA演算終了条件は、以下の条件(a)及び条件(b)が共に成立すると成立する条件である。
(a)サイド距離Dsが基準サイド距離Dsrefよりも大きい。
(b)対象白線が左白線LLの場合において、ヨー角θyが負の切替判定閾値θyrefF以上であるか、又は、対象白線が右白線LRの場合においてヨー角θyが正の切替判定閾値θyrefS以下である。切替判定閾値θyrefF及び切替判定閾値θyrefSは、それぞれ、自車両Cの向きが目標走行ラインLdに対して略平行であると見做すことができる角度に設定されている。
TLDAs=K1・(V2/R)+K2・Ds’+K3・θy ・・・(1)

ここで、K1,K2,K3は、それぞれ制御ゲインである。
K1は、走行車線が左にカーブしている場合には正の値(k1>0)に設定され、走行車線が右にカーブしている場合には負の値(−k1)に設定される。
K2は、対象白線が右白線LRの場合に正の値(k2>0)に設定され、対象白線が左白線LLの場合に負の値(−k2)に設定される。
K3は、正の値に設定される。
Vは、車速センサにより検出される自車両の車速である。
Rは、レーン認識部11が演算した目標走行ラインLdのカーブ半径(R>0)である。
θyは、上述したヨー角である。
Ds’は逸脱指標距離Ds’である。逸脱指標距離Ds’は、予め設定された基準サイド距離Dsrefからサイド距離Dsを減算した値(Ds’=Dsref−Ds)であり、サイド距離Dsに対して図4の(B)のグラフに示した関係を有する。
(1)式の右辺第1項は、道路のカーブ半径R及び車速Vに応じて決定されるフィードフォワード的に働くトルク成分(カーブ半径Rに関するフィードフォワード量)である。即ち、右辺第1項は、自車両Cを目標走行ラインLdの曲率に応じて走行させるためのトルク成分である。
(1)式の右辺第2項は、道路幅方向における自車両Cの白線(特に、対象白線)への接近を抑制するように、或いは、自車両Cが走行車線から逸脱した場合に対象白線よりも内側(道路中央側)を走行するように、フィードバック的に働くトルク成分(サイド距離Ds又は逸脱指標距離Ds’に関するフィードバック量)である。
(1)式の右辺第3項は、ヨー角θyの大きさ|θy|を小さくするように(目標走行ラインLdに対する自車両の方向の偏差を小さくするように)フィードバック的に働くトルク成分(ヨー角θy関するフィードバック量)である。
尚、LDA制御部12は、上記(1)式の右辺に、値K4・(γ*−γ)を加えることにより、基準LDA目標トルクTLDAsを求めても良い。K4は正のゲインである。γ*は目標ヨーレートであり、右辺の第1項と第2項と第3項との和に基づいて実現(達成)されるべきヨーレートである。γはヨーレートセンサによって検出される自車両Cの実ヨーレートである。従って、値K4・(γ*−γ)は、目標ヨーレートγ*と実ヨーレートとの偏差を小さくするようにフィードバック的に働くトルク成分(ヨーレートに関するフィードバック量)である。
ところで、例えば、自車両Cが、一定のカーブ半径Rを有し且つ左にカーブしている目標走行ラインLdに沿って一定速度Vで走行している場合に、そのカーブ半径Rが過小であるために自車両Cが走行車線の右白線LRから逸脱する傾向が生じた(即ち、サイド距離Dsが基準サイド距離Dsref以下になった)と仮定する。この場合、制御ゲインK2は正の値k2に設定され且つ逸脱指標距離Ds’は正の値となるので、(1)式の右辺第2項(K2・Ds’)は正の値になる。更に、制御ゲインK3は正の値に設定されており且つ自車両Cが右白線LRから逸脱する傾向にあるから、ヨー角θyは正の値となる。従って、(1)式の右辺第3項(K3・θy)もまた正の値となる。加えて、自車両Cが右白線LRから逸脱する傾向(即ち、逸脱傾向)が生じた当初においては、逸脱指標距離Ds’及びヨー角θyは増大する。即ち、逸脱指標距離Ds’及びヨー角θyは、自車両Cが走行車線を逸脱する可能性が高くなるほど、その絶対値が大きくなるパラメータと言うことができる。
一方、LDA制御部12は、所定時間が経過する毎に基準LDA目標トルクTLDAsを演算する。従って、制御ゲインK2及び制御ゲインK3は、自車両Cが走行車線を逸脱する可能性が高くなるほど、その絶対値が大きくなるパラメータに乗じられる制御ゲインであり、これらの制御ゲインの絶対値が大きいほど基準LDA目標トルクTLDAsの単位時間当たりの変化量が大きくなる。即ち、これらの制御ゲインの絶対値を大きくするほど、LDA制御の応答性を高めることができる。
更に、LDA制御部12は、後述するように、(1)式により算出される基準LDA目標トルクTLDAsにLDA用制御ゲインGLDAを乗じることによって、補正後LDA目標トルクTLDAfを演算する。この点については後に詳述する。LDA制御部12は、図1に示したように、補正後LDA目標トルクTLDAfを制御切替部14に供給する。
車線維持支援制御部13は、車線維持支援制御を実行する。車線維持支援制御は、自車両Cの走行位置が目標走行ラインLd付近に維持されるように、操舵アシストトルクをステアリング機構に付与して運転者の操舵操作を支援する制御である。以下、車線維持支援制御部13をLKA制御部13と称呼し、車線維持支援制御をLKA制御と称呼する。
LKA制御部13は、所定時間が経過する毎に、レーン認識部11によって演算された車線情報(Dc,θy,R)を入力し、自車両が目標走行ラインLdに沿って走行するための目標トルク(以下、「LKA目標トルク」とも称呼する。)を演算する。このLKA目標トルクは、後述するように、基準LKA目標トルクTLKAs及び補正後LKA目標トルクTLKAfを含む。
LKA制御部13は、後述する車線内走行支援モードの作動条件が成立している場合、所定時間が経過する毎に下記の(2)式によって基準LKA目標トルクTLKAsを演算する。

TLKAs=K11・(V/R)+K12・Dc+K13・θy・・・(2)

ここで、K11,K12,K13は、それぞれ制御ゲインである。
K11は、走行車線が左にカーブしている場合には正の値(k11>0)に設定され、走行車線が右にカーブしている場合には負の値(−k11)に設定される。
K12は、正の値に設定される。
K13は、正の値に設定される。
(2)式の右辺第1項は、道路のカーブ半径R及び車速Vに応じて決定されるフィードフォワード的に働くトルク成分(カーブ半径Rに関するフィードフォワード量)である。即ち、右辺第1項は、自車両Cを目標走行ラインLdの曲率に応じて走行させるためのトルク成分である。
(2)式の右辺第2項は、目標走行ラインLdに対する自車両の道路幅方向位置のずれ(位置偏差)であるセンター距離Dcを小さくするようにフィードバック的に働くトルク成分(センター距離Dcに関するフィードバック量)である。
(2)式の右辺第3項は、ヨー角θyの大きさ|θy|を小さくするように(目標走行ラインLdに対する自車両の方向の偏差を小さくするように)フィードバック的に働くトルク成分(ヨー角θy関するフィードバック量)である。
更に、LKA制御部13は、基準LKA目標トルクTLKAsにLKA用制御ゲインGLKAを乗じることによって、補正後LKA目標トルクTLKAfを演算する。この点については後に詳述する。
LKA制御部13は、補正後LKA目標トルクTLKAfを制御切替部14に供給する。
ところで、前述したように、LKA制御は、自車両Cが目標走行ラインLdに沿って走行するように運転者の操舵操作を支援するための制御である。従って、LKA制御中における操舵フィーリングは快適であることが要求される。このため、穏やかに操舵が行われるように操舵アシストトルク(基準LKA目標トルクTLKAs)が設定される。一方、LDA制御は、自車両Cが走行車線の外(対象白線の外)に逸脱しそうなときに、自車両Cが走行車線の外に逸脱しないように、操舵アシストトルクをステアリング機構に付与して運転者の操舵操作を支援する制御である。従って、比較的急な操舵を許容するように操舵アシストトルク(基準LDA目標トルクTLDAs)が設定される。
このため、操舵アシストトルクの目標値(即ち、目標トルク)の変化率(単位時間当たりに得られる目標トルクの変化量)は、LKA制御に比べてLDA制御の方が大きくなるように設定されている。つまり、LDA制御の制御ゲインは、LKA制御の制御ゲインよりもその絶対値が大きく設定されている。この場合、特に、位置偏差のフィードバック制御項の制御ゲインK2,K12については、K2>K12、方向偏差のフィードバック制御項の制御ゲインK3,K13については、K3>K13という関係に設定されている。
更に、LDA制御又はLKA制御が実行された場合には、自車両Cに横加速度が発生する。本装置においては、その横加速度Gyの大きさが所定の上限値以上にならないように、LDA制御又はLKA制御が実行される。
即ち、LDA制御において最終的に決定される補正後LDA目標トルクTLDAfは、実際の横加速度Gyの大きさが最大横加速度GyLDAmaxを超えないように制限(設定)される。換言すると、最大横加速度GyLDAmaxは、LDA制御において「発生させることが許容される横加速度Gyの大きさ」の最大値である。以下、最大横加速度GyLDAmaxによって制限される補正後LDA目標トルクTLDAfの上限値は「上限トルクTLDAmax」と称呼される。
同様に、LKA制御において最終的に決定される補正後LKA目標トルクTLKAfは、実際の横加速度Gyの大きさが最大横加速度GyLKAmaxを超えないように制限(設定)される。換言すると、最大横加速度GyLKAmaxは、LKA制御において「発生させることが許容される横加速度Gyの大きさ」の最大値である。最大横加速度GyLKAmaxは最大横加速度GyLDAmaxよりも小さい値に設定される。以下、最大横加速度GyLKAmaxによって制限される補正後LKA目標トルクTLKAfの上限値は「上限トルクTLKAmax」と称呼される。
制御切替部14は、所定時間が経過する毎に、補正後LDA目標トルクTLDAf及び補正後LKA目標トルクTLKAfをLDA制御部12及びLKA制御部13からそれぞれ入力する。更に、制御切替部14は、補正後LDA目標トルクTLDAf及び補正後LKA目標トルクTLKAfのうち、その大きさ(絶対値)が大きい方を選択し、その選択した目標トルクを特定することができる操舵指令をEPS・ECU20に送信する。従って、LDA制御とLKA制御とは同時に実行されることはない。換言すれば、制御切替部14は、LDA制御とLKA制御との間で車線内走行支援を実現するための制御を切り替える。
操作スイッチ50は、自車両のステアリングコラムに設けられている。操作スイッチ50は、運転者により下方に押し下げられた際にオン位置に移動し、その後、運転者が操作しなければオン位置に留まる。更に、操作スイッチ50は、オン位置にある場合に運転者により上方に押し上げられた際にオフ位置に移動し、その後、運転者が操作しなければオフ位置に留まる。操作スイッチ50は、運転者が、車線内走行支援を受け入れるか否かを選択するための操作器である。運転支援ECU10は、操作スイッチ50がオン位置にあるとき操作スイッチ50の状態がオン状態にあると認識し、操作スイッチ50がオフ位置にあるとき操作スイッチ50の状態がオフ状態にあると認識するようになっている。
尚、図示及び詳細な説明は省略するが、運転支援ECU10は周知の追従車間距離制御(以下、「ACC(Adaptive Cruise Control)」と称呼する。)を実行できるようになっている。自車両は、このACCの実行を行うか否かを運転者が選択できるようにするためのACC操作スイッチ(図示省略)と、レーダセンサ(図示省略)と、を備える。ACC操作スイッチがオン位置に設定されると運転支援ECU10によってACCが実行され、ACC操作スイッチがオフ位置に設定されるとACCは実行されない。尚、ACCは、レーダセンサにより検出される物標情報に基づいて、自車両の前方に自車両が追従するべき他車両が存在すると判定したときに、その他車両との車間距離を所定距離に維持する追従制御を実行する制御である。更に、ACCは、レーダセンサにより検出される物標情報に基づいて、自車両の前方に自車両が追従するべき他車両が存在しないと判定したとき、自車両を所定速度で走行させる一定速度制御を実行する制御である。ACC自体は周知である(例えば、特開2014−148293号公報、特開2006−315491号公報、特許第4172434号明細書、及び、特許第4929777号明細書等を参照。)。
ブザー60及び表示器70は、運転支援ECU10に接続される。運転支援ECU10は、ブザー60に指令を送ることによりブザー60を吹鳴させ、以て、運転者への注意喚起を行う。更に、運転支援ECU10は、表示器70に指令を送ることにより表示器70に車線内走行支援の作動状況を表示させる。
(作動の概要)
運転支援ECU10は、下記の車線内走行支援モードの作動条件(以下、「特定作動条件」とも称呼する。)が満たされているとき、LDA制御及びLKA制御の何れか一の制御を実行することによって車線内走行支援を行う。
・特定作動条件:
ACCの実行中であり、且つ、操作スイッチ50の状態がオン状態にあり、且つ、自車両の車速が所定閾値車速以上であること。
尚、特定作動条件における所定閾値車速は任意の車速に設定可能である。但し、ACCが、車速がACC許容車速以上である場合に限って実行され得るように構成されている場合、特定作動条件における所定閾値車速はACC許容車速以上の車速に設定される。更に、特定作動条件は、上述の条件に限定されない。例えば、特定作動条件は、ACCが実行されているか否かに関わらず、自車両の車速が所定閾値車速以上である場合に成立する条件であってもよい。
以下、運転支援ECU10が車線内走行支援を行う際の作動について説明する。ここでは、運転者による操舵ハンドルSWの操作(操舵操作)がない状況(状況1)について先に説明し、運転者による操舵操作がある状況(状況2)について後に説明する。
<状況1:操舵操作がない場合>
状況1において、運転支援ECU10は、上述した「LKA用制御ゲインGLKA及びLDA用制御ゲインGLDA」は何れも「1」に設定する。従って、基準LKA目標トルクTLKAsは補正後LKA目標トルクTLKAfと等しく、基準LDA目標トルクTLDAsは補正後LDA目標トルクTLDAfと等しい。図5は、この状況1の一例における、自車両Cの走行位置と車線内走行支援における各目標トルクと、を示す。図5において、上段(A)のトルク波形は「基準LKA目標トルクTLKAsと等しい補正後LKA目標トルクTLKAf」を示し、中段(B)のトルク波形は「基準LDA目標トルクTLDAsと等しい補正後LDA目標トルクTLDAf」を示す。更に、下段(C)のトルク波形は運転支援ECU10からEPS・ECU20に送信される操舵指令により特定される最終的な目標トルク(即ち、制御切替部14が選択したトルク)を示す。従って、実際の操舵アシストトルクは下段(C)のトルク波形に沿って変化する。
この例においては、自車両Cの走行車線は右へカーブするカーブ区間を含み、時刻t0において上述した特定作動条件が成立していると仮定している。自車両Cがこのカーブ区間を含む道路区間を走行する期間(時刻t0から時刻t4までの期間)、運転支援ECU10は、以下に述べるように、自車両Cの走行状況に応じてLKA制御及びLDA制御の何れか一の制御を選択して実行する。
状況1において、LKA制御部13は、基準LKA目標トルクTLKAsを所定時間が経過する毎に上記(2)式に基づいて演算し、基準LKA目標トルクTLKAsに「1」に設定されたLKA用制御ゲインGLKAを乗じることにより得られる補正後LKA目標トルクTLKAfを制御切替部14に供給する。従って、時刻t0の時点から時刻t4までの期間、基準LKA目標トルクTLKAsと等しい目標トルクが制御切替部14に供給される。
これに対し、LDA制御部12は、時刻t0の時点から時刻t4までの期間のうち、「上述したLDA演算開始条件が成立した時刻t1」から「上述したLDA演算終了条件が成立した時刻t3」までの期間(以下、「LDA演算期間」と称呼する。)において、上記(1)式に基づいて基準LDA目標トルクTLDAsを演算する。更に、LDA制御部12は、この基準LDA目標トルクTLDAsに「1」に設定されたLDA用制御ゲインGLDAを乗じることにより得られる補正後LDA目標トルクTLDAfを制御切替部14に供給する。従って、LDA演算期間において、基準LDA目標トルクTLDAsと等しい目標トルクが制御切替部14に供給される。更に、LDA制御部12は、LDA演算期間以外の期間において、補正後LDA目標トルクTLDAfとして「0」を制御切替部14に供給する。
より具体的に述べると、図5に示した例においては、時刻t0から時刻t1の直前の時点までの期間、自車両Cが走行車線の中央付近(左白線LL及び右白線LRの中央位置である目標走行ラインLdの近傍)を走行している。従って、サイド距離Dsは基準サイド距離Dsrefよりも大きい。このため、時刻t0から時刻t1の直前の時点までの期間において上述したLDA演算開始条件は成立しないので、LDA制御部12は補正後LDA目標トルクTLDAfを暫定的に「0」に設定する。この結果、補正後LKA目標トルクTLKAfの大きさは補正後LDA目標トルクTLDAfの大きさ以上になる。よって、制御切替部14は、LKA制御部13から供給された「基準LKA目標トルクTLKAsに等しい補正後LKA目標トルクTLKAf」を選択し、当該補正後LDA目標トルクTLDAfを特定することができる操舵指令をEPS・ECU20に送信する。即ち、運転支援ECU10は、時刻t0から時刻t1の直前の時点までの期間においてLKA制御を選択して実行する。
更に、時刻t1の直前において自車両Cがカーブ区間に進入する。このとき、自車両Cの車速に対してカーブ区間の曲率が過大であるために、自車両Cの位置が左白線LLに接近している。そして、時刻t1においてサイド距離Dsが基準サイド距離Dsref以下になる。その結果、時刻t1においてLDA演算開始条件が成立するので、LDA制御部12は時刻t1以降において上記(1)式に基づいて基準LDA目標トルクTLDAsを演算し、基準LDA目標トルクTLDAsと等しい補正後LDA目標トルクTLDAfを制御切替部14に供給する。一方、上述したように、LKA制御部13は、基準LKA目標トルクTLKAsを上記(2)式に基づいて演算し、基準LKA目標トルクTLKAsと等しい補正後LKA目標トルクTLKAfを制御切替部14に供給する。
図5に示した例においては、時刻t1から時刻t2の直前の時点までの期間、補正後LKA目標トルクTLKAfの大きさは補正後LDA目標トルクTLDAfの大きさ以上である。よって、制御切替部14は、補正後LKA目標トルクTLKAfを選択し、当該補正後LKA目標トルクTLKAfを特定できる操舵指令をEPS・ECU20に送信する。即ち、運転支援ECU10は、時刻t1から時刻t2までLKA制御を継続する。尚、この例において、補正後LKA目標トルクTLKAfは、時刻t2の直前の時点にて上限トルクTLKAmaxに到達し、その結果、時刻t2以降において上限トルクTLKAmaxに維持されている。
更に、この例においては、時刻t2にて補正後LDA目標トルクTLDAfの大きさが上限トルクTLKAmaxの大きさと一致し、且つ、その後も増大し続ける。この結果、時刻t2以降において、補正後LDA目標トルクTLDAfの大きさは補正後LKA目標トルクTLKAfの大きさ以上となる。よって、時刻t2以降において、制御切替部14は、補正後LDA目標トルクTLDAfを選択し、当該補正後LDA目標トルクTLDAfを特定できる操舵指令をEPS・ECU20に送信する。即ち、運転支援ECU10は、時刻t2にて車線内走行支援を実現するための制御をLKA制御からLDA制御へと切り替え、時刻t2以降においてLDA制御を実行する。
加えて、この例においては、時刻t3にて自車両Cがカーブ区間の終了地点に接近し、更に、LDA制御によって発生させられる走行車線の逸脱を回避する方向のヨーレートにより目標走行ラインLdに接近する。その結果、時刻t3にて、サイド距離Dsは基準サイド距離Dsrefよりも大きくなる。従って、時刻t3にて上述したLDA演算終了条件が成立するので、LDA制御部12は補正後LDA目標トルクTLDAfを「0」に設定する。この結果、補正後LKA目標トルクTLKAfの大きさは補正後LDA目標トルクTLDAfの大きさ以上になる。よって、制御切替部14は、LKA制御部13から供給された補正後LKA目標トルクTLKAfを選択し、当該補正後LKA目標トルクTLKAfを特定できる操舵指令をEPS・ECU20に送信する。即ち、運転支援ECU10は、時刻t3にて車線内走行支援を実現するための制御をLDA制御からLKA制御へと切り替え、時刻t3以降においてLKA制御を実行する。
<状況2:操舵操作がある場合>
次に、運転者による操舵操作がある状況(状況2)における、運転支援ECU10の作動の概要について図6の(A)及び(B)を参照しながら説明する。
図6の(A)は、運転支援ECU10が車線内走行支援を行っている場合における自車両の走行位置と、LDA制御及びLKA制御の各状態と、の関係を示した平面図である。図6の(B)は、「操舵トルクセンサ51により検出されるドライバトルクTqDr」の大きさ(絶対値)|TqDr|とLKA制御用ゲインGLKAとの関係を示したグラフである。
ところで、運転支援ECU10が車線内走行支援を行うためにLKA制御を実行している状態において、運転者が車線変更を行おうとして自車両Cを現在の走行車線から逸脱させることを目的として意図的に操舵操作を行う場合がある。この場合、LKA制御による操舵アシストトルクに抗して操舵操作が行われる。
そのため、運転者は、自身が加えているドライバトルクTqDrと反対方向に作用する操舵アシストトルクによって違和感を覚える場合がある。そこで、LKA制御部13は、このような場合にLKA制御による操舵アシストトルクの大きさを小さくする。尚、後述するように、このような操舵操作が発生している場合にLDA制御が実行されるときにはLDA制御による操舵アシストトルクの大きさも小さくする。
より具体的に述べると、LKA制御部13は、LKA制御の実行中に運転者による操舵操作がなされる場合(即ち、ドライバトルクTqDrの大きさ|TqDr|が「0」よりも大きい場合)、LKA制御用ゲインGLKAを「図6の(B)に示したルックアップテーブルMapGLKA(|TqDr|)」に実際のドライバトルクTqDrの大きさ|TqDr|を適用することによって決定する。更に、LKA制御部14は、その決定したLKA制御用ゲインGLKAを基準LKA目標トルクTLKAsに乗じることにより、最終的な補正後LKA目標トルクTLKAfを演算する。
この図6の(B)に示したルックアップテーブルMapGLKA(|TqDr|)によれば、LKA制御用ゲインGLKAは次に述べるように決定される。
・実際のドライバトルクTqDrの大きさ|TqDr|が第1閾値(例えば、1[Nm])未満である場合、LKA制御用ゲインGLKAは1(100%)に設定される(領域Aを参照。)。
・実際のドライバトルクTqDrの大きさ|TqDr|が、第1閾値以上であり且つ第2閾値(例えば、2[Nm])未満である場合、LKA制御用ゲインGLKAは、大きさ|TqDr|が第1閾値から大きくなるに従って1から「0と1との間の値β」に向かって小さくなる値に設定される(領域Bを参照。)。この場合、補正後LKA目標トルクTLKAfの大きさは、基準LKA目標トルクTLKAsの大きさよりも小さくなる。よって、LKA制御によって走行ラインLdに沿って自車両Cを走行させようとする操舵アシストトルクの大きさが小さくなる。即ち、LKA制御の制御効果が弱められる。
・実際のドライバトルクTqDrの大きさ|TqDr|が、第2閾値以上である場合、LKA制御用ゲインGLKAは「0」に設定される。この結果、補正後LKA目標トルクTLKAfは「0」になる。換言すると、ドライバトルクTqDrの大きさが第2閾値以上である場合、運転支援ECU10は、LKA制御を停止する。
図6の(A)に示した例に基づいてこのようなLKA制御について説明すると、時刻t0において操舵操作は行われておらず、時刻t0の直後から操舵操作が行われている。但し、時刻t0から時刻t1の直前の時点までの期間において、操舵ハンドルSWに付与されるドライバトルクTqDrの大きさ|TqDr|は第1閾値未満である。よって、LKA制御用ゲインGLKAは1に設定される。更に、この期間において、自車両Cは対象白線(この場合、左白線LR)に過度に接近していないので、サイド距離Dsは基準サイド距離Dsrefよりも大きい。よって、LDA演算開始条件は成立しない。このため、補正後LDA目標トルクTLDAfは「0」に維持される。換言すると、LDA制御は非作動状態(作動開始前の状態)に維持される。これらの結果、時刻t0から時刻t1の直前までの時点において、制御切替部14は、LKA制御部13から供給された「基準LKA目標トルクTLKAsと等しい補正後LKA目標トルクTLKAf」を選択し、その補正後LKA目標トルクTLKAfを特定できる操舵指令をEPS・ECU20に送信する。即ち、当該期間において、運転支援ECU10は「基準LKA目標トルクTLKAsと等しい補正後LKA目標トルクTLKAf」に基づく通常のLKA制御を実行する。
この例において、時刻t1から時刻t2の直前の時点までの期間、操舵ハンドルSWに第1閾値以上であり且つ第2閾値未満の大きさを有するドライバトルクTqDrが加えられている。このとき、従来のLKA制御によれば、自車両Cの位置を目標走行ラインLdの近傍に戻すために、上記(2)式に従って演算される「大きさが比較的大きな基準LKA目標トルクTLKAs」に基づく操舵アシストトルクが発生させられる。
これに対し、上述したように、時刻t1から時刻t2の直前の時点までの期間において、LKA制御用ゲインGLKAが「1」と「β」との間になる。よって、LKA制御部13は、そのLKA制御用ゲインGLKAを基準LKA目標トルクTLKAsに乗じることにより基準LKA目標トルクTLKAsよりも小さい補正後LKA目標トルクTLKAfを求め、その補正後LKA目標トルクTLKAfを制御切替部14に供給する。更に、この時刻t1から時刻t2の直前の時点までの期間においては、サイド距離Dsは依然として基準サイド距離Dsrefよりも大きい。よって、LDA演算開始条件は成立しない。このため、補正後LDA目標トルクTLDAfは「0」に維持される。換言すると、LDA制御は非作動状態(作動開始前の状態)に維持される。これらの結果、この時刻t1から時刻t2の直前の時点までの期間において、制御切替部14は、LKA制御部13から供給された「基準LKA目標トルクTLKAsよりも大きさが小さい補正後LKA目標トルクTLKAf」を選択し、その補正後LKA目標トルクTLKAfを特定できる操舵指令をEPS・ECU20に送信する。即ち、当該期間において、運転支援ECU10は「基準LKA目標トルクTLKAsの大きさよりも大きさが小さい補正後LKA目標トルクTLKAf」に基づく操舵アシストトルクを発生させる。即ち、運転支援ECU10は、LKA制御の制御効果を弱めた上でLKA制御を実行する。この結果、運転者が車線変更を行いたいとの意図を有して操舵操作を行っている場合、車線逸脱方向への操舵ハンドル操作を軽い力で行うことができるので、その運転者は違和感を覚え難い。
ところで、図6の(A)に示した例においては、時刻t1以降において、LKA制御による操舵アシストトルクの大きさよりも大きい大きさを有するドライバトルクTqDrが操舵ハンドルSWに付与され続ける。その結果、自車両Cが走行車線端(この場合、左白線LL)に向かって移動し続け、時刻t2にてサイド距離Dsが基準サイド距離Dsref以下になる。このとき、上述したLDA演算開始条件が成立するから、LDA制御部12は、基準LDA目標トルクTLDAsの演算を開始する。一方、LKA制御部13は、ドライバトルクTqDrが「0」でない状態においてLDA演算開始条件が成立した場合、補正後LKA目標トルクTLKAfの値を「0」に設定する。
この場合、従来の操舵アシストトルク(即ち、上記(1)式に基づいて演算された基準LDA目標トルクTLDAs)を発生させると、運転者の操舵操作によるドライバトルクTqDrと逆方向であり且つ大きさが大きい操舵アシストトルクがステアリング機構に付与される。よって、運転者は違和感を覚えやすい。即ち、運転者は自分の意図に抗うように自車両Cが制御されている感覚を覚える可能性が高い。
そこで、LDA制御部12は、LDA演算開始条件が成立した場合、操舵操作が行われているか否か(即ち、ドライバトルクTqDrが発生しているか否か)を判定する。LDA制御部12は、LDA演算開始条件が成立した場合に操舵操作が行われていると判定したとき、「LDA制御による操舵アシストトルク」の大きさが、従来のLDA制御による操舵アシストトルクよりも小さくなるように、操舵アシストトルクを調整する。
より具体的に述べると、LDA制御部12は、(1)式に基づいて演算された基準LDA目標トルクTLDAsに予め定められた値αを有するLDA制御用ゲインGLDA(例えば、α=0.3(30%))を乗じることにより補正後LDA目標トルクTLDAfを演算し、その補正後LDA目標トルクTLDAfを制御切替部14に供給する。尚、値αは、0よりも大きく且つ1よりも小さい範囲内の適値に設定される。
この場合においても、制御切替部14は、LDA制御部12から供給された補正後LDA目標トルクTLDAf及びLKA制御部13から供給された補正後LKA目標トルクTLKAfのうちの大きさが大きい方を選択し、その選択した目標トルクを表す操舵指令をEPS・ECU20に送信する。但し、この状況下では、上述したように、補正後LKA目標トルクTLKAfは「0」に設定されている。よって、制御切替部14は、補正後LDA目標トルクTLDAfを選択し、当該補正後LDA目標トルクTLDAfを特定できる操舵指令をEPS・ECU20に送信する。この結果、LKA制御は事実上禁止(停止)され、LDA制御が実行される。即ち、運転支援ECU10は、時刻t2にて車線内走行支援を実現するための制御をLKA制御からLDA制御へと切り替えるとともに、LDA制御の制御効果を弱めた上でLDA制御を実行する。この結果、運転者が車線変更を行いたいとの意図を有して操舵操作を行っている場合、車線逸脱方向への操舵ハンドル操作を軽い力で行うことができるので、その運転者は違和感を覚え難い。
このように、本装置は、走行車線を逸脱しようとする運転者による意図的な操舵ハンドル操作があったときにLDA制御の制御効果を弱める。即ち、本装置は、運転者のそのような操舵ハンドル操作を妨げようとする方向の操舵アシストトルクの大きさを小さくする。この結果、本装置は、LDA制御が運転者に違和感を生じさせてしまう可能性を低くすることができる。よって、本装置は、運転者の操舵操作の意図を自車両の走行方向の変更に反映し易い(即ち、意図的な操舵操作に対する受容性が高い)車線内走行支援を行うことができる。更に、その結果、本装置が提供する車線内走行支援に対する運転者の受容性が低下する可能性を、低くすることができる。
<具体的作動>
次に、本装置の具体的な作動について説明する。運転支援ECU10のCPU(以下、単に「CPU」と称呼する。)は、所定時間が経過する毎に図7のフローチャートに示した車線内走行支援ルーチンを実行するようになっている。
従って、所定のタイミングになると、CPUは図7のステップ700から処理を開始してステップ705に進み、前述した車線内走行支援モードの作動条件(即ち、特定作動条件)が成立しているか否かを判定する。
車線内走行支援モードの作動条件が成立している場合、CPUはステップ705にて「Yes」と判定してステップ710に進み、基準LKA目標トルクTLKAsを上記(2)式に従って演算する。
次に、CPUはステップ715に進み、「操舵トルクセンサ51によって検出されたドライバトルクTqDr」の方向(即ち、操舵ハンドルSWによる操舵方向)が、目標走行ラインLdに対する自車両の基準点Pの変位方向と同じであるか否かを判定する。即ち、例えば、操舵ハンドルSWの操舵方向が自車両を左旋回させる方向である場合、基準点Pが目標走行ラインLdよりも左に変位していれば(即ち、センター距離Dcが負の値であるとき)、ステップ715の判定条件が成立する。同様に、操舵ハンドルSWの操舵方向が自車両を右旋回させる方向である場合、基準点Pが目標走行ラインLdよりも右に変位していれば(即ち、センター距離Dcが正の値であるとき)、ステップ715の判定条件が成立する。
ステップ715の判定条件が成立している場合、CPUはそのステップ715にて「Yes」と判定してステップ720に進み、図6の(B)に示したルックアップテーブルMapGLKA(|TqDr|)に操舵トルクセンサ51によって検出されたドライバトルクTqDrを適用することによってLKA用制御ゲインGLKAを演算する。その後、CPUはステップ730に進む。
これに対し、ステップ715の判定条件が成立していない場合(操舵トルクセンサ51によって検出されたドライバトルクTqDrが「0」の場合を含む。)、CPUはステップ715にて「No」と判定する。この場合、CPUはステップ725に進んでLKA用制御ゲインGLKAを「1」に設定し、ステップ730に進む。
CPUはステップ730にてLKA用制御ゲインGLKAと基準LKA目標トルクTLKAsとの積を補正後LKA目標トルクTLKAfとして演算する。次いで、CPUはステップ735に進み、LDA演算実行フラグXLDAの値が「1」であるか否かを判定する。LDA演算実行フラグXLDAの値は、後述する図8に示したLDA演算実行フラグ設定ルーチンにより設定される。簡単に述べると、LDA演算実行フラグXLDAの値は、LDA演算開始条件が成立すると「1」に設定され、LDA演算終了条件が成立すると「0」に設定される。更に、LDA演算実行フラグXLDAの値は、自車両の図示しないイグニッション・キー・スイッチがオフ位置からオン位置に変更されたときにCPUにより実行されるイニシャルルーチンにおいて「0」に設定される。
LDA演算実行フラグXLDAの値が「1」である場合、CPUはステップ735にて「Yes」と判定してステップ740に進み、基準LDA目標トルクTLDAsを上記(1)式に従って演算する。
次に、CPUはステップ745に進み、「操舵トルクセンサ51によって検出されたドライバトルクTqDr」が「0」でなく、且つ、そのドライバトルクTqDの方向(即ち、操舵ハンドルSWによる操舵方向)が、車線逸脱方向と同じであるか否かを判定する。即ち、例えば、操舵ハンドルSWの操舵方向が自車両を左旋回させる方向である場合に対象白線が左白線LLのとき、ステップ745の判定条件が成立する。同様に、操舵ハンドルSWの操舵方向が自車両を右旋回させる方向である場合に対象白線が右白線LRのとき、ステップ745の判定条件が成立する。
ステップ745の判定条件が成立している場合、CPUはそのステップ745にて「Yes」と判定してステップ750に進み、LDA用制御ゲインGLDAに0よりも大きく1よりも小さい所定値α(本例において、0.3)を設定する。次いで、CPUは、ステップ752に進み、補正後LKA目標トルクTLKAfを「0」に設定する。これによって、LKA制御は事実上禁止(停止)される。その後、CPUはステップ760に進む。
これに対し、ステップ745の判定条件が成立していない場合(操舵トルクセンサ51によって検出されたドライバトルクTqDrが「0」の場合を含む。)、CPUはステップ745にて「No」と判定する。この場合、CPUはステップ755に進んでLDA用制御ゲインGLDAを「1」に設定し、ステップ760に進む。
CPUは、ステップ760にて、LDA用制御ゲインGLDAと基準LDA目標トルクTLDAsとの積を補正後LDA目標トルクTLDAfとして演算し、ステップ770に進む。
一方、CPUがステップ735の処理を行う時点において、LDA演算実行フラグXLDAの値が「0」である場合、CPUはそのステップ735にて「No」と判定してステップ765に進み、補正後LDA目標トルクTLDAfを「0」に設定する。これによって、LDA制御は事実上禁止(停止)される。その後、CPUはステップ770に進む。
CPUはステップ770にて、補正後LDA目標トルクTLDAfの大きさ|TLDAf|が補正後LKA目標トルクTLKAfの大きさ|TLKAf|より大きいか否かを判定する。
補正後LDA目標トルクTLDAfの大きさ|TLDAf|が補正後LKA目標トルクTLKAfの大きさ|TLKAf|より大きい場合、CPUはステップ770にて「Yes」と判定してステップ775に進み、補正後LDA目標トルクTLDAfに基づくLDA制御を実行する。即ち、CPUは、補正後LDA目標トルクTLDAfを特定できる操舵指令をEPS・ECU20に送信することにより、補正後LDA目標トルクTLDAfに等しい操舵アシストトルクを発生させる。その後、CPUはステップ795に進み、本ルーチンを一旦終了する。
これに対し、補正後LDA目標トルクTLDAfの大きさ|TLDAf|が補正後LKA目標トルクTLKAfの大きさ|TLKAf|以下である場合、CPUはステップ770にて「No」と判定してステップ780に進み、補正後LKA目標トルクTLKAfに基づくLKA制御を実行する。即ち、CPUは、補正後LKA目標トルクTLKAfを特定できる操舵指令をEPS・ECU20に送信することにより、補正後LKA目標トルクTLDKfに等しい操舵アシストトルクを発生させる。その後、CPUはステップ795に進み、本ルーチンを一旦終了する。
尚、CPUがステップ705の処理を実行する時点において、車線内走行支援モードの作動条件が成立していない場合、CPUはそのステップ705にて「No」と判定し、以下に述べるステップ785及びステップ790の処理を順に行い、ステップ795に進んで本ルーチンを一旦終了する。
ステップ785:CPUは、LKA制御を停止する。この場合、CPUは補正後LKA目標トルクTLKAfを「0」に設定する。
ステップ790:CPUは、LDA制御を停止する。この場合、CPUは補正後LDA目標トルクTLDAfを「0」に設定する。
更に、CPUは、所定時間が経過する毎に図8にフローチャートにより示した「LDA演算実行フラグ設定ルーチン」を実行するようになっている。従って、所定のタイミングになると、CPUは図8のステップ800から処理を開始してステップ810に進み、上述した車線内走行支援モードの作動条件(即ち、特定作動条件)が成立しているか否かを判定する。
特定作動条件が成立していない場合、CPUはステップ810にて「No」と判定してステップ820に進み、LDA演算実行フラグXLDAの値を「0」に設定する。その後、CPUはステップ895に進んで本ルーチンを一旦終了する。
これに対し、特定作動条件が成立している場合、CPUはステップ810にて「Yes」と判定してステップ830に進み、現時点においてLDA演算実行フラグXLDAの値が「0」であるか否かを判定する。
LDA演算実行フラグXLDAの値が「0」である場合、CPUはステップ830にて「Yes」と判定してステップ840に進み、上述したLDA演算開始条件が成立したか否かを判定する。LDA演算開始条件が成立していない場合、CPUはステップ840にて「No」と判定し、ステップ895に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。
一方、CPUがステップ840の処理を行う時点において、LDA演算開始条件が成立していると、CPUはそのステップ840にて「Yes」と判定してステップ850に進み、LDA演算実行フラグXLDAの値を「1」に設定する。その後、CPUはステップ895に進み、本ルーチンを一旦終了する。
これに対し、CPUがステップ830の処理を実行する時点において、LDA演算実行フラグXLDAの値が「0」でない場合(即ち、「1」である場合)、CPUはステップ830にて「No」と判定してステップ860に進み、上述したLDA演算終了条件が成立したか否かを判定する。
LDA演算終了条件が成立していない場合、CPUはステップ860にて「No」と判定し、ステップ895に進んで本ルーチンを一旦終了する。これに対し、LDA演算終了条件が成立している場合、CPUはステップ860にて「Yes」と判定してステップ820に進み、LDA演算実行フラグXLDAの値を「0」に設定する。その後、CPUはステップ895に進んで本ルーチンを一旦終了する。
以上、説明したように、本装置は、走行車線を逸脱しようとする運転者による意図的な操舵ハンドル操作があったときにLDA制御の制御効果を弱める。即ち、本装置は、運転者のそのような操舵ハンドル操作を妨げようとする方向の操舵アシストトルクの大きさを小さくする。これにより、本装置は、LDA制御が運転者に違和感を生じさせてしまう可能性を低くすることができる。よって、本装置は、運転者の操舵操作の意図を自車両の走行方向の変更に反映し易い(即ち、意図的な操舵操作に対する受容性が高い)車線内走行支援を行うことができる。更に、その結果、本装置が提供する車線内走行支援に対する運転者の受容性が低下する可能性を、低くすることができる。
<変形例>
以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されず、例えば、以下に述べるように、本発明の技術的思想に基づく各種の変形例を採用し得る。
上述の本装置は、自車両が走行車線の外に逸脱するおそれがある特定走行状況が生じた場合(LDA演算開始条件が成立した場合)、自車両が車線逸脱方向を向くように操舵ハンドルSWの操舵が自車両の運転者によって行われていると判定されたときには、次のようになっている。即ち、上述の本装置は、そのようなときには、(2)式により算出される基準LDA目標トルクTLDAsに、「0」よりも大きく且つ「1」よりも小さい値αに設定されたLDA制御用ゲインGLDAを乗じることにより補正後LDA目標トルクTLDAfを算出し、その補正後LDA目標トルクTLDAfの操舵アシストトルクを発生させることによって、操舵ハンドルの操作の操舵方向と逆方向に作用するLDA制御を弱めるようになっている。
これに対して、本装置の第1変形例は、自車両が走行車線の外に逸脱するおそれがある特定走行状況が生じた場合、自車両が車線逸脱方向を向くように操舵ハンドルSWの操舵が自車両の運転者によって行われていると判定されたときには、操舵ハンドルSWの操作の操舵方向と逆方向に作用するLDA制御を禁止する(LDA制御を実行しない)ように構成される。
この場合、LDA制御部12は、「基準LDA目標トルクTLDAs及び補正後LDA目標トルクTLDAf」の演算を終了して、制御切替部14に対する基準LDA目標トルクTLDAsの供給を停止するように構成されることにより、LDA制御を禁止してもよい。尚、本装置の第1変形例は、このようにLDA制御を禁止した場合にLKA制御を継続して実行してもよい。
更に、本装置の第2変形例は、自車両が走行車線の外に逸脱するおそれがある特定走行状況が生じた場合、自車両が車線逸脱方向を向くように操舵ハンドルSWの操舵が自車両の運転者によって行われていると判定されたときには、LDA制御用ゲインGLDAを「0」に設定し、(2)式により算出される基準LDA目標トルクTLDAsに、「0」に設定されたLDA制御用ゲインGLDAを乗じることにより補正後LDA目標トルクTLDAfを「0」として算出し、その補正後LDA目標トルクTLDAf(即ち、「0」)を制御切替部14に供給するように構成される。この第2変形例によれば、実質的にLDA制御が禁止(停止)される。尚、第2変形例は、LDA制御を実質的に禁止した場合、LKA制御を継続して実行してもよい。
本装置の第1変形例及び第2変形例は、自車両が車線逸脱方向を向くように操舵ハンドルの操作が運転者によって行われている場合、運転者の操舵ハンドルの操作の操舵方向と逆方向に作用するLDA制御を禁止する。これにより、本装置の第1変形例及び第2変形例は、操舵ハンドルの操作の操舵方向と逆方向に作用するLDA制御が実行されないので、運転者に違和感を生じさせてしまう可能性を低くすることができる。換言すると、本装置の第1変形例及び第2変形例は、運転者の意図的な操舵操作に対する受容性が高い車線内走行支援を行うことができる。更に、その結果、本装置の第1変形例及び第2変形例が提供する車線内走行支援に対する運転者の受容性が低下する可能性を、低くすることができる。
10…運転支援ECU、11…レーン認識部、12…車線逸脱回避制御部(LDA制御部)、13…車線維持支援制御部(LKA制御部)、14…制御切替部、20…電動パワーステアリングECU(EPS・ECU)、21…アシストモータ、30…カメラ、40…車両状態センサ、50…操作スイッチ、51…操舵トルクセンサ、60…ブザー、70…表示器

Claims (4)

  1. 自車両の操舵輪の転舵角度を変更するためのステアリング機構に操舵アシストトルクを付与する電動モータと、
    前記自車両が走行している車線である走行車線を規定する一対の車線区画線を認識するとともに当該車線区画線に基づいて目標走行ラインを設定し、前記車線区画線及び前記目標走行ラインに対する前記自車両の位置及び向きを含む車線情報を取得するレーン認識部と、
    前記自車両の走行位置を前記目標走行ライン付近に維持するための操舵アシストトルクである車線維持支援トルクを前記車線情報に基づいて決定すると共に、当該決定した車線維持支援トルクを前記電動モータを用いて前記ステアリング機構に付与する、車線維持支援制御、及び、
    前記自車両が前記走行車線の外に逸脱するおそれがある特定走行状況が生じた場合、当該自車両の当該走行車線からの逸脱を防止するように当該自車両が当該走行車線から逸脱する方向である車線逸脱方向とは逆方向に当該自車両の向きを変化させるためのトルクであって且つ前記特定走行状況において前記車線維持支援制御が行われた場合に決定される前記車線維持支援トルクの大きさよりも大きい大きさを有する操舵アシストトルク、である車線逸脱回避トルクを前記車線情報に基づいて決定すると共に、当該決定した車線逸脱回避トルクを前記電動モータを用いて前記ステアリング機構に付与する、車線逸脱回避制御、
    を選択的に実行する制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、
    前記車線維持支援制御を実行している場合に前記特定走行状況が生じたとき、前記車線維持支援制御に代えて前記車線逸脱回避制御を実行するように構成された、
    車線内走行支援装置において、
    前記制御部は、
    前記特定走行状況が生じている場合、前記自車両の向きが前記車線逸脱方向となるように前記自車両の操舵ハンドルの操作が前記自車両の運転者によって行われているときには、前記自車両の向きが前記車線逸脱方向となるように前記操舵ハンドルの操作が前記運転者によって行われていないときに比べ、前記車線逸脱回避トルクの大きさが小さくなるように前記車線逸脱回避トルクを決定するか、
    或いは、
    前記特定走行状況が生じている場合、前記自車両の向きが前記車線逸脱方向となるように前記操舵ハンドルの操作が前記運転者によって行われているときには、前記車線逸脱回避制御の実行を停止する、
    ように構成された、
    車線内走行支援装置。
  2. 請求項1に記載の車線内走行支援装置において、
    前記制御部は、
    前記車線逸脱回避制御において、
    前記車線逸脱回避トルクの基本値である基準LDA目標トルクを前記車線情報に基づいて決定し、
    前記特定走行状況が生じている場合、前記自車両の向きが前記車線逸脱方向となるように前記操舵ハンドルの操作が前記運転者によって行われているとき、前記基準LDA目標トルクに0よりも大きく且つ1よりも小さいLDA制御用ゲインを乗じることによって補正後LDA目標トルクを算出し、
    前記特定走行状況が生じている場合、前記自車両の向きが前記車線逸脱方向となるように前記操舵ハンドルの操作が前記運転者によって行われていないとき、前記基準LDA目標トルクを補正後LDA目標トルクとして設定し、
    前記補正後LDA目標トルクを前記車線逸脱回避トルクとして用いるように構成された、
    車線内走行支援装置。
  3. 請求項1に記載の車線内走行支援装置において、
    前記制御部は、
    前記特定走行状況が生じている場合、前記自車両の向きが前記車線逸脱方向となるように前記操舵ハンドルの操作が前記運転者によって行われているとき、前記車線逸脱回避制御の実行を停止すると共に、前記車線維持支援制御を当該停止された車線逸脱回避制御に代えて実行するように構成された、
    車線内走行支援装置。
  4. 請求項1に記載の車線内走行支援装置において、
    前記制御部は、
    前記車線維持支援制御において、前記車線情報に基づいて前記車線維持支援トルクの基本値である基準LKA目標トルクを算出すると共に、前記運転者が前記操舵ハンドルに加えるトルクであるドライバトルクの大きさが大きくなるほど0以上且つ1以下の範囲において小さくなるLKA制御用ゲインを前記基準LKA目標トルクに乗じることによって補正後LKA目標トルクを算出し、
    前記補正後LKA目標トルクを前記車線維持支援トルクとして用いるように構成された、
    車線内走行支援装置。
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