JP6579334B2 - 車両の車線変更支援装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車線変更を行うための操舵操作を支援する制御である車線変更支援制御を実施する車線変更支援装置に関する。
従来から、特許文献1に提案されているように、車線変更を行うための操舵操作(ハンドル操作)を支援する制御である車線変更支援制御を実施する車線変更支援装置が知られている。車線変更支援装置は、例えば、電動パワーステアリングシステムを使ってステアリング機構に操舵トルクを付与することにより、運転者の操舵操作無しに自車両の走行する車線を変更する。特許文献1に提案されている車線変更支援装置においては、運転者の行ったウインカー操作器の操作を検出し、このウインカー操作器の操作に基づいて車線変更支援制御を開始する。
特開2009−274594号公報
車線変更支援制御は、自車両の周辺を周辺センサによって監視し、安全に車線変更を行えると判定された場合に開始される。このため、運転者は、車線変更支援装置を過信したり、自身による周辺監視を怠ったりして、車線変更支援制御の開始の判断を車線変更支援装置に完全に委ねてしまうおそれがある。例えば、運転者が、車線変更支援を受けるための車線変更支援要求操作を継続して行っていれば、車線変更支援装置が安全に車線変更を行えると判定したタイミングで車線変更支援制御が開始される。従って、運転者は、車線変更支援を予約するかのごとく、車線変更支援要求操作を継続させることが考えられる。しかし、いつまでも車線変更支援要求操作が継続されている場合には、運転者の意図しない車線変更、例えば、連続した車線変更が行われてしまうおそれがある。つまり、車線変更が完了した後に、運転者の意図していない隣の車線に向けての車線変更支援制御が新たに開始されてしまうことが考えられる。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、運転者の意図していない車線変更支援制御が開始されることを抑制することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の車両制御装置の特徴は、
車線変更支援を要求するための操作器の操作に基づいて、運転者の車線変更支援要求を検出する車線変更支援要求検出手段(10,40,S16〜S19)と、
自車両の周辺を監視する周辺監視手段(10,11)と、
前記車線変更支援要求が検出されている状況(S19:Yes)において、前記周辺監視手段により安全に車線変更ができると判定された場合(S20:Yes)に、前記車線変更支援要求を受け付けて、自車両の走行する車線を変更する制御である車線変更支援制御を開始する車線変更支援制御手段(10,20,S21)と
を備えた車両の車線変更支援装置において、
前記車線変更支援を要求するための操作器の操作が行われていない状態である無操作状態を検出する無操作検出手段(S14:Yes)と、
前記車線変更支援制御の開始に伴ってウインカーを点滅させ、前記車線変更支援制御が完了する前のタイミングに設定されたウインカー消灯条件が成立したときに前記ウインカーを消灯させるように前記ウインカーの作動を制御するウインカー制御手段(10,30,S51〜S54)とを備え、
前記車線変更支援制御手段は、前記無操作検出手段によって前記無操作状態が検出されている状態から前記車線変更支援を要求するための操作器の操作が検出される(S14:Yes,S16:Yes)ことが、前記車線変更支援要求を受け付けるために必要な条件として設定されており、前記車線変更支援要求を受け付けた場合に、1車線分の前記車線変更支援制御を実施する(S21,S22)ように構成され、かつ、前記車線変更支援制御を開始してから前記ウインカー消灯条件が成立するまでの期間(S21,S31:No,S22:No)において行われた前記車線変更支援を要求するための操作器の操作については、前記車線変更支援要求を受け付けず、前記車線変更支援制御を開始してから前記ウインカー消灯条件が成立して前記ウインカーが消灯した後の、前記車線変更支援を要求するための操作器の操作については、前記車線変更支援要求を受け付けるように構成されたことにある。
この場合、前記車線変更支援要求検出手段は、前記車線変更支援を要求するための操作器の操作が予め設定された支援要求確定時間以上継続した場合(S19:Yes)に、前記車線変更支援要求を検出するように構成されているとよい。
本発明の車両の車線変更支援装置においては、車線変更支援要求検出手段が、車線変更支援を要求するための操作器の操作に基づいて、運転者の車線変更支援要求を検出する。例えば、車線変更支援要求検出手段は、車線変更支援を要求するための操作器の操作が予め設定された支援要求確定時間以上継続した場合に、車線変更支援要求を検出する。このようにすることで、運転者の車線変更支援を受けたいという意図を適正に検出することができる。
周辺監視手段は、自車両の周辺を監視する。周辺監視手段は、例えば、自車両の周囲に存在する障害物(他車両等)と自車両との関係(距離、相対速度、相対位置)を検出する。車線変更支援制御手段は、車線変更支援要求が検出されている状況において、周辺監視手段により安全に車線変更ができると判定された場合(例えば、自車両と他車両との相対速度を考慮した車間距離が適正に確保されている場合)に、車線変更支援要求を受け付けて、自車両の走行する車線を変更する制御である車線変更支援制御を開始する。例えば、車線変更支援制御手段は、ステアリング機構に操舵トルクを付与することによって操舵輪を転舵して自車両の走行方向を制御する。従って、運転者は、車線変更支援を要求するための操作器の操作を行うことによって、安全に車線変更支援を受けることができる。
運転者が、車線変更支援装置を過信して、車線変更支援を予約するかのごとく、車線変更支援を要求するための操作(車線変更支援要求操作と呼ぶ)を継続した場合には、車線変更支援要求が検出されている状況が継続される。この場合、運転者の意図しない車線変更、例えば、連続した車線変更が行われてしまうことが考えられる。そこで、本発明の車両の車線変更支援装置は、無操作検出手段を備えている。
無操作検出手段は、車線変更支援を要求するための操作器の操作が行われていない状態である無操作状態を検出する。車線変更支援制御手段は、無操作検出手段によって無操作状態が検出されている状態から車線変更支援を要求するための操作器の操作が検出されることが、車線変更支援要求を受け付けるために必要な条件として設定されており、車線変更支援要求を受け付けた場合に、1車線分の車線変更支援制御を実施する。
従って、本発明によれば、運転者が、車線変更支援を要求するための操作器の操作を継続した場合には、1車線分の車線変更が完了した段階で車線変更支援制御が終了するため、連続した車線変更が行われない。この結果、本発明によれば、運転者の意図していない車線変更支援制御が開始されることを抑制することができる。
更に、本発明によれば、ウインカー制御手段が、車線変更支援制御の開始に伴ってウインカー(ターンランプ、あるいは、ターンシグナルランプとも呼ばれている)を点滅させ、車線変更支援制御が完了する前のタイミングに設定されたウインカー消灯条件が成立したときにウインカーを消灯させるようにウインカーの作動を制御する。ウインカー消灯条件は、例えば、車線変更支援制御が完了する自車両の目標位置よりも所定距離だけ車線幅方向の手前に自車両が到達したことが検出されたときに成立するようにするとよい。
通常、運転者は、ウインカーが消灯したときに、車線変更支援制御が完了したと考える。従って、ウインカーが消灯した後に、操作器の操作が開始されて車線変更支援要求が検出された場合には、その操作については、運転者の新たな車線変更支援を要求する意図が現われている。一方、ウインカーが消灯する前から行われた操作器の操作については、運転者が車線変更支援装置を過信して、連続した車線変更を予約するように行った操作の可能性がある。
そこで、車線変更支援制御手段は、車線変更支援制御を開始してからウインカー消灯条件が成立するまでの期間において行われた車線変更支援を要求するための操作器の操作については、車線変更支援要求を受け付けず、車線変更支援制御を開始してからウインカー消灯条件が成立してウインカーが消灯した後の、車線変更支援を要求するための操作器の操作については、車線変更支援要求を受け付ける。従って、本発明によれば、運転者が車線変更支援装置を過信した操作を行うことを抑制することができる。
また、運転者にとっては、車線変更支援制御が完了するタイミングを明確に認識することは難しいが、ウインカーが消灯するタイミングについては明確に認識することができる。従って、運転者は、次の車線変更支援を要求できるタイミングを適正に把握することができる。
上記説明においては、発明の理解を助けるために、実施形態に対応する発明の構成要件に対して、実施形態で用いた符号を括弧書きで添えているが、発明の各構成要件は、前記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。
本発明の実施形態に係る車両の車線変更支援装置の概略構成図である。 周辺センサおよびカメラセンサの取付位置を表した平面図である。 車線関連車両情報を説明するための図である。 ウインカーレバーの作動を説明するための図である。 操舵支援制御状態、および、自車両の軌道を表す図である。 実施形態に係る操舵支援制御ルーチンを表すフローチャートである。 実施形態に係るウインカー点滅制御ルーチンを表すフローチャートである。 消灯許可距離を説明する図である。 変形例に係る操舵支援制御ルーチンの一部を表すフローチャートである。 表示画面を表す図である。
以下、本発明の実施形態に係る車両の車線変更支援装置について図面を参照しながら説明する。
本発明の実施形態に係る車線変更支援装置は、車両(以下において、他の車両と区別するために、「自車両」と称呼される場合がある。)に適用され、図1に示すように、運転支援ECU10、電動パワーステアリングECU20、メータECU30、ステアリングECU40、エンジンECU50、ブレーキECU60、および、ナビゲーションECU70を備えている。
これらのECUは、マイクロコンピュータを主要部として備える電気制御装置(Electric Control Unit)であり、CAN(Controller Area Network)100を介して相互に情報を送信可能及び受信可能に接続されている。本明細書において、マイクロコンピュータは、CPU、ROM、RAM、不揮発性メモリ及びインターフェースI/F等を含む。CPUはROMに格納されたインストラクション(プログラム、ルーチン)を実行することにより各種機能を実現するようになっている。これらのECUは、幾つか又は全部が一つのECUに統合されてもよい。
また、CAN100には、車両状態を検出する複数種類の車両状態センサ80、および、運転操作状態を検出する複数種類の運転操作状態センサ90を備えている。車両状態センサ80は、例えば、車両の走行速度を検出する車速センサ、車両の前後方向の加速度を検出する前後Gセンサ、車両の横方向の加速度を検出する横Gセンサ、および、車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサなどである。
運転操作状態センサ90は、アクセルペダルの操作量を検出するアクセル操作量センサ、ブレーキペダルの操作量を検出するブレーキ操作量センサ、ブレーキペダルの操作の有無を検出するブレーキスイッチ、操舵角を検出する操舵角センサ、操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ、および、変速機のシフトポジションを検出するシフトポジションセンサなどである。
車両状態センサ80、および、運転操作状態センサ90によって検出された情報(センサ情報と呼ぶ)は、CAN100に送信される。各ECUにおいては、CAN100に送信されたセンサ情報を、適宜、利用することができる。尚、センサ情報は、特定のECUに接続されたセンサの情報であって、その特定のECUからCAN100に送信される場合もある。例えば、アクセル操作量センサは、エンジンECU50に接続されていてもよい。この場合、エンジンECU50からアクセル操作量を表すセンサ情報がCAN100に送信される。例えば、操舵角センサは、ステアリングECU40に接続されていてもよい。この場合、ステアリングECU40から操舵角を表すセンサ情報がCAN100に送信される。他のセンサにおいても同様である。また、CAN100を介在させることなく、特定のECU間における直接的な通信により、センサ情報の授受が行われる構成が採用されてもよい。
運転支援ECU10は、ドライバーの運転支援を行う中枢となる制御装置であって、車線変更支援制御、車線維持支援制御、および、追従車間距離制御を実施する。運転支援ECU10には、図2に示すように、中央前方周辺センサ11FC、右前方周辺センサ11FR、左前方周辺センサ11FL、右後方周辺センサ11RR、および、左後方周辺センサ11RLが接続される。各周辺センサ11FC,11FR,11FL,11RR,11RLは、レーダセンサであり、その検出領域が互いに異なるだけで、基本的には、互いに同じ構成である。以下、各周辺センサ11FC,11FR,11FL,11RR,11RLを個々に区別する必要が無い場合には、それらを周辺センサ11と呼ぶ。
周辺センサ11は、レーダ送受信部と信号処理部(図示略)とを備えており、レーダ送受信部が、ミリ波帯の電波(以下、「ミリ波」と称呼する。)を放射し、放射範囲内に存在する立体物(例えば、他車両、歩行者、自転車、建造物など)によって反射されたミリ波(即ち、反射波)を受信する。信号処理部は、送信したミリ波と受信した反射波との位相差、反射波の減衰レベル及びミリ波を送信してから反射波を受信するまでの時間等に基づいて、自車両と立体物との距離、自車両と立体物との相対速度、自車両に対する立体物の相対位置(方向)等を表す情報(以下、周辺情報と呼ぶ)を所定時間の経過毎に取得して運転支援ECU10に供給する。この周辺情報によって、自車両と立体物との距離における前後方向成分と横方向成分、および、自車両と立体物との相対速度における前後方向成分と横方向成分とを検出することができる。
図2に示すように、中央前方周辺センサ11FCは、車体のフロント中央部に設けられ、自車両の前方領域に存在する立体物を検出する。右前方周辺センサ11FRは、車体の右前コーナー部に設けられ、主に自車両の右前方領域に存在する立体物を検出し、左前方周辺センサ11FLは、車体の左前コーナー部に設けられ、主に自車両の左前方領域に存在する立体物を検出する。右後方周辺センサ11RRは、車体の右後コーナー部に設けられ、主に自車両の右後方領域に存在する立体物を検出し、左後方周辺センサ11RLは、車体の左後コーナー部に設けられ、主に自車両の左後方領域に存在する立体物を検出する。以下、周辺センサ11によって検出される立体物を物標と呼ぶこともある。
周辺センサ11は、本実施形態においては、レーダセンサであるが、それに代えて、例えば、クリアランスソナーなど、他のセンサを採用することもできる。
また、運転支援ECU10には、カメラセンサ12が接続されている。カメラセンサ12は、カメラ部、および、カメラ部によって撮影して得られた画像データを解析して道路の白線を認識するレーン認識部を備えている。カメラセンサ12(カメラ部)は、自車両の前方の風景を撮影する。カメラセンサ12(レーン認識部)は、認識した白線に関する情報を運転支援ECU10に供給する。
運転支援ECU10は、カメラセンサ12から供給された情報に基づいて、図3に示すように、自車両の走行している車線における左右の白線WLの幅方向の中心位置となる車線中心ラインCLを設定する。この車線中心ラインCLは、後述する車線維持支援制御における目標走行ラインとして利用される。また、運転支援ECU10は、車線中心ラインCLのカーブの曲率Cuを演算する。
また、運転支援ECU10は、左右の白線WLで区画される車線における自車両の位置および向きを演算する。例えば、運転支援ECU10は、図3に示すように、自車両Cの基準点P(例えば、重心位置)と車線中心ラインCLとのあいだの道路幅方向の距離Dy、つまり、自車両Cが車線中心ラインCLに対して道路幅方向にずれている距離Dyを演算する。この距離Dyを横偏差Dyと呼ぶ。また、運転支援ECU10は、車線中心ラインCLの方向と自車両Cの向いている方向とのなす角度、つまり、車線中心ラインCLの方向に対して自車両Cの向いている方向が水平方向にずれている角度θyを演算する。この角度θyをヨー角θyと呼ぶ。以下、曲率Cu、横偏差Dy、および、ヨー角θyを表す情報(Cu、Dy、θy)を車線関連車両情報と呼ぶ。
また、カメラセンサ12は、自車両の車線に限らず隣接する車線も含めて、検出した白線の種類(実線、破線)、隣り合う左右の白線間の距離(車線幅)、白線の形状など、白線に関する情報についても運転支援ECU10に供給する。白線が実線の場合は、車両がその白線を跨いで車線変更することは禁止されている。一方、白線が破線(一定の間隔で断続的に形成されている白線)の場合は、車両がその白線を跨いで車線変更することは許可されている。こうした車線関連車両情報(Cu、Dy、θy)、および、白線に関する情報を総称して車線情報と呼ぶ。
尚、本実施形態においては、運転支援ECU10が車線関連車両情報(Cu、Dy、θy)を演算するが、それに代えて、カメラセンサ12が車線関連車両情報(Cu、Dy、θy)を演算して、その演算結果を運転支援ECU10に供給する構成であってもよい。
また、カメラセンサ12は、画像データに基づいて自車両の前方に存在する立体物を検出することもできるため、車線情報に加えて、前方の周辺情報を演算により取得するようにしてもよい。この場合、例えば、中央前方周辺センサ11FC、右前方周辺センサ11FR、および、左前方周辺センサ11FLによって取得された周辺情報と、カメラセンサ12によって取得された周辺情報とを合成して、検出精度の高い前方の周辺情報を生成する合成処理部(図示略)を設け、この合成処理部で生成された周辺情報を、自車両の前方の周辺情報として運転支援ECU10に供給するようにするとよい。
運転支援ECU10には、ブザー13が接続されている。ブザー13は、運転支援ECU10からのブザー鳴動信号を入力して鳴動する。運転支援ECU10は、運転者に対して運転支援状況を知らせる場合、および、運転者に対して注意を促す場合等においてブザー13を鳴動させる。
尚、ブザー13は、本実施形態においては、運転支援ECU10に接続されているが、他のECU、例えば、報知専用に設けられた報知ECU(図示略)に接続され、報知ECUによって鳴動されるように構成されていてもよい。この場合、運転支援ECU10は、報知ECUに対して、ブザー鳴動指令を送信する。
また、ブザー13に代えて、あるいは、加えて、運転者に注意喚起用の振動を伝えるバイブレータを設けてもよい。例えば、バイブレータは、操舵ハンドルに設けられ、操舵ハンドルを振動させることにより、運転者に注意を促す。
運転支援ECU10は、周辺センサ11から供給された周辺情報、カメラセンサ12の白線認識に基づいて得られた車線情報、車両状態センサ80にて検出された車両状態、および、運転操作状態センサ90にて検出された運転操作状態等に基づいて、車線変更支援制御、車線維持支援制御、および、追従車間距離制御を実施する。
運転支援ECU10には、運転者によって操作される設定操作器14が接続されている。設定操作器14は、車線変更支援制御、車線維持支援制御、および、追従車間距離制御のそれぞれについて実施するか否かについての設定等を行うための操作器である。運転支援ECU10は、設定操作器14の設定信号を入力して、各制御の実施の有無を決定する。この場合、追従車間距離制御の実施が選択されていない場合は、車線変更支援制御および車線維持支援制御についても実施されないように自動設定される。また、車線維持支援制御の実施が選択されていない場合は、車線変更支援制御についても実施されないように自動設定される。
また、設定操作器14は、上記制御を実施するにあたって、運転者の好みを表すパラメータ等を入力する機能も備えている。
電動パワーステアリングECU20は、電動パワーステアリング装置の制御装置である。以下、電動パワーステアリングECU20をEPS・ECU(Electric Power Steering ECU)20と呼ぶ。EPS・ECU20は、モータドライバ21に接続されている。モータドライバ21は、転舵用モータ22に接続されている。転舵用モータ22は、図示しない車両の「操舵ハンドル、操舵ハンドルに連結されたステアリングシャフト及び操舵用ギア機構等を含むステアリング機構」に組み込まれている。EPS・ECU20は、ステアリングシャフトに設けられた操舵トルクセンサによって、ドライバーが操舵ハンドル(図示略)に入力した操舵トルクを検出し、この操舵トルクに基づいて、モータドライバ21の通電を制御して、転舵用モータ22を駆動する。このアシストモータの駆動によってステアリング機構に操舵トルクが付与されて、運転者の操舵操作をアシストする。
また、EPS・ECU20は、CAN100を介して運転支援ECU10から操舵指令を受信した場合には、操舵指令で特定される制御量で転舵用モータ22を駆動して操舵トルクを発生させる。この操舵トルクは、上述した運転者の操舵操作(ハンドル操作)を軽くするために付与される操舵アシストトルクとは異なり、運転者の操舵操作を必要とせずに、運転支援ECU10からの操舵指令によってステアリング機構に付与されるトルクを表す。
メータECU30は、表示器31、および、左右のウインカー32(ターンランプ、あるいは、ターンシグナルランプとも呼ばれている)に接続されている。表示器31は、例えば、運転席の正面に設けられたマルチインフォーメーションディスプレイであって、車速等のメータ類の計測値の表示に加えて、各種の情報を表示する。例えば、メータECU30は、運転支援ECU10から運転支援状態に応じた表示指令を受信すると、その表示指令で指定された画面を表示器31に表示させる。尚、表示器31としては、マルチインフォーメーションディスプレイに代えて、あるいは、加えて、ヘッドアップディスプレイ(図示略)を採用することもできる。ヘッドアップディスプレイを採用する場合には、ヘッドアップディスプレイの表示を制御する専用のECUを設けるとよい。
また、メータECU30は、ウインカー駆動回路(図示略)を備えており、CAN100を介してウインカー点滅指令を受信した場合には、ウインカー点滅指令で指定された方向(右、左)のウインカー32を点滅させる。また、メータECU30は、ウインカー32を点滅させている間、ウインカー32が点滅状態であることを表すウインカー点滅情報をCAN100に送信する。従って、他のECUにおいては、ウインカー32の点滅状態を把握することができる。
ステアリングECU40は、ウインカーレバー41、および、手放しセンサ42に接続されている。ウインカーレバー41は、ウインカー32を作動(点滅)させるための操作器であり、ステアリングコラムに設けられている。ウインカーレバー41は、右回り操作方向、および、左回り操作方向のそれぞれについて、支軸周りに2段の操作ストロークにて揺動可能に設けられる。
ウインカーレバー41は、図4に示すように、右回り操作方向、および、左回り操作方向のそれぞれについて、中立位置PNから第1ストローク回動した(支軸Oの周りに第1角度θW1回動した)位置である第1操作位置P1L(P1R)と、中立位置PNから第1操作位置P1L(P1R)よりも深い第2ストローク回動した(支軸Oの周りに第2角度θW2(>θW1)回動した)位置である第2操作位置P2L(P2R)とに選択的に操作可能に構成される。中立位置PNは、ウインカーレバー41が操作されていない状態である位置、つまり、ウインカー32が消灯する位置である。
ウインカーレバー41は、運転者によって第1操作位置P1L(P1R)にまで倒された場合には、運転者にクリック感を与えるとともに、その状態からウインカーレバー41への操作力が解除されると、バネ等の戻し機構(図示略)によって機械的に中立位置PNに戻される。また、ウインカーレバー41は、運転者によって第2操作位置P2L(P2R)にまで倒された場合には、機械的なロック機構(図示略)によって、操作力が解除されても第2操作位置P2L(P2R)で保持される。
ウインカーレバー41は、第1操作位置P1L(P1R)に倒されている場合にのみオンする第1スイッチ411L(411R)と、第2操作位置P2L(P2R)に倒されている場合にのみオンする第2スイッチ412L(412R)とを備えている。
第1スイッチ411L(411R)は、ウインカーレバー41が第1操作位置P1L(P1R)に位置しているあいだ、オン信号をステアリングECU40に送信し、第2スイッチ412L(412R)は、ウインカーレバー41が第2操作位置P2L(P2R)に位置しているあいだ、オン信号をステアリングECU40に送信する。上記説明において、符号に括弧を付している操作位置およびスイッチは、左回り操作方向に関する操作位置およびスイッチを表している。
ウインカーレバー41は、第2操作位置P2L(P2R)に保持されている状態で、操舵ハンドルが逆回転して中立位置に戻された場合、あるいは、運転者がウインカーレバー41を中立位置方向に戻し操作した場合に、ロック機構によるロックが解除されて中立位置PNに戻される。つまり、ウインカーレバー41は、第2操作位置P2L(P2R)に操作された場合、従来から一般的に実施されているウインカー点滅装置と同様な作動をする。以下、ウインカーレバー41が第1操作位置P1L(P1R)にまで倒される操作を「浅押し操作」と呼び、ウインカーレバー41が第2操作位置P2L(P2R)にまで倒される操作を「深押し操作」と呼ぶ。
こうした2段の操作ストロークにてスイッチ信号が切り替わるウインカーレバーについては、例えば、特開2005−138647等にて知られており、本実施形態においても、そうした公知の構成を採用することができる。
ステアリングECU40は、ウインカーレバー41の浅押し操作の有無、つまり、第1スイッチ411L(411R)のオン/オフ状態を表すモニタ信号、および、ウインカーレバー41の深押し操作の有無、つまり、第2スイッチ411L(411R)のオン/オフ状態を表すモニタ信号を運転支援ECU10に送信する。以下、第1スイッチ411L(411R)のオン/オフ状態を表すモニタ信号を「浅押し操作モニタ信号」と呼び、第2スイッチ411L(411R)のオン/オフ状態を表す「深押し操作モニタ信号」と呼ぶ。この浅押し操作モニタ信号、および、深押し操作モニタ信号には、ウインカーレバー41の操作方向(左右方向)を特定する信号も含まれている。
また、ステアリングECU40は、第1スイッチ411L(411R)がオンしているあいだ、ウインカーレバー41が操作された方向のウインカー32を点滅させる。ウインカー32を点滅させるにあたって、ステアリングECU40は、第1スイッチ411L(411R)がオンしているあいだ、メータECU30に対して、ウインカーレバー41の操作方向(左右方向)を指定したウインカー点滅指令を送信する。メータECU30は、ウインカー点滅指令を受信しているあいだ、指定された方向のウインカー32を点滅させる。従って、運転者は、ウインカーレバー41を浅押し操作することによって、ウインカー32を点滅させることができる。
尚、ステアリングECU40は、第1スイッチ411L(411R)がオンしている期間が予め設定された最小点滅時間よりも短い場合(つまり、ウインカー32の点滅回数が最小点滅回数よりも少ない場合)には、上記最小点滅時間が確保されるように、最小点滅時間だけメータECU30にウインカー点滅指令を送信するようにしてもよい。この場合には、運転者は、ウインカーレバー41を瞬時的に浅押し操作するだけで、ウインカー32を設定回数(最小点滅回数)だけ点滅させることができる。また、ステアリングECU40は、第1スイッチ411L(411R)がオンした場合、第1スイッチ411L(411R)がオンしている時間に関係なく、常に、ウインカー32が設定回数だけ点滅するように、設定回数分の時間だけメータECU30にウインカー点滅指令を送信するように構成されていてもよい。
また、ステアリングECU40は、第2スイッチ412L(412R)がオンしているあいだ、操作方向のウインカー32を点滅させる。この場合、ステアリングECU40は、メータECU30に対して、第2スイッチ412L(412R)がオンしているあいだ、操作方向(左右方向)を指定したウインカー点滅指令を送信する。メータECU30は、ウインカー点滅指令を受信しているあいだ、指定された方向のウインカー32を点滅させる。従って、ウインカーレバー41が深押し操作された場合には、深押し操作の開始からウインカーレバー41の戻し操作あるいは操舵ハンドルの戻し操作が行われるまでのあいだ、ウインカー32の点滅が継続される。
運転支援ECU10は、浅押し操作モニタ信号、および、深押し操作モニタ信号を受信する。運転支援ECU10は、浅押し操作モニタ信号のオン継続時間(第1スイッチ411L(411R)がオンしている継続時間、すなわち、ウインカーレバー41が第1操作位置P1L(P1R)に保持されている継続時間)を計測し、オン継続時間が予め設定した支援要求確定時間(例えば、1秒)以上であるか否かを判定する。運転支援ECU10は、浅押し操作モニタ信号のオン継続時間が支援要求確定時間以上である場合、運転者が車線変更支援を受けたいという要求を発していると判定する。
従って、ウインカーレバー41の浅押し操作は、運転者が車線変更支援を要求するための車線変更支援要求操作であり、この浅押し操作が支援要求確定時間以上継続したときに、運転者の車線変更支援要求が確定する。つまり、運転支援ECU10は、浅押し操作が支援要求確定時間以上継続したときに、運転者の車線変更支援要求を検出する。後述する車線変更支援制御は、車線変更支援要求の検出に基づいて開始される。
また、運転支援ECU10は、深押しモニタ信号がオンした場合(ウインカーレバー14が第2操作位置P2L(P2R)に操作された場合)、操舵支援制御(後述するLTAおよびLCA)を実施しない。つまり、運転支援ECU10は、操舵支援制御の実施中に深押しモニタ信号がオンした場合には操舵支援制御を中止し、深押しモニタ信号がオンしている状況においては操舵支援制御を開始しない。
尚、本実施形態においては、ウインカーレバー41は、深押し操作が行われた場合、運転者が操作力を解除してもその位置でロックされるが、それに代えて、深押し操作が行われた場合も、浅押し操作と同様に、運転者が操作力を解除したときに機械的な戻し機構(図示略)によって自動的に中立位置に戻される構成であってもよい。この構成の場合、ステアリングECU40は、第2スイッチ412L(412R)がオン状態からオフ状態に切り替わっても、操舵角に基づいて操舵ハンドルが中立位置近傍に戻ることを検出するまでの期間は、操作方向のウインカー32のウインカー点滅指令の送信を継続する。
手放しセンサ42は、運転者が操舵ハンドルを握っていないことを検出するセンサである。手放しセンサ42は、運転者が操舵ハンドルを握っているか否かを表す手放し検出信号をCAN100を介して運転支援ECU10に送信する。運転支援ECU10は、車線変更支援制御、および、車線維持支援制御の実行中において、運転者の操舵ハンドルを握っていない状態が予め設定された手放し判定時間以上継続した場合、「手放し状態」であると判定する。運転支援ECU10は、手放し状態であると判定した場合、ブザー13を鳴動させて、運転者に対して注意喚起する。この注意喚起を、手放し警告と呼ぶ。
エンジンECU50は、エンジンアクチュエータ51に接続されている。エンジンアクチュエータ51は内燃機関52の運転状態を変更するためのアクチュエータである。本実施形態において、内燃機関52はガソリン燃料噴射・火花点火式・多気筒エンジンであり、吸入空気量を調整するためのスロットル弁を備えている。エンジンアクチュエータ51は、少なくとも、スロットル弁の開度を変更するスロットル弁アクチュエータを含む。エンジンECU50は、エンジンアクチュエータ51を駆動することによって、内燃機関52が発生するトルクを変更することができる。内燃機関52が発生するトルクは図示しない変速機を介して図示しない駆動輪に伝達されるようになっている。従って、エンジンECU50は、エンジンアクチュエータ51を制御することによって、自車両の駆動力を制御し加速状態(加速度)を変更することができる。
ブレーキECU60は、ブレーキアクチュエータ61に接続されている。ブレーキアクチュエータ61は、ブレーキペダルの踏力によって作動油を加圧する図示しないマスタシリンダと、左右前後輪に設けられる摩擦ブレーキ機構62との間の油圧回路に設けられる。摩擦ブレーキ機構62は、車輪に固定されるブレーキディスク62aと、車体に固定されるブレーキキャリパ62bとを備える。ブレーキアクチュエータ61は、ブレーキECU60からの指示に応じてブレーキキャリパ62bに内蔵されたホイールシリンダに供給する油圧を調整し、その油圧によりホイールシリンダを作動させることによりブレーキパッドをブレーキディスク62aに押し付けて摩擦制動力を発生させる。従って、ブレーキECU60は、ブレーキアクチュエータ61を制御することによって、自車両の制動力を制御することができる。
ナビゲーションECU70は、自車両の現在位置を検出するためのGPS信号を受信するGPS受信機71、地図情報等を記憶した地図データベース72、および、タッチパネル(タッチパネル式ディスプレイ)73を備えている。ナビゲーションECU70は、GPS信号に基づいて現時点の自車両の位置を特定するとともに、自車両の位置及び地図データベース72に記憶されている地図情報等に基づいて各種の演算処理を行い、タッチパネル73を用いて経路案内を行う。
地図データベース72に記憶されている地図情報には、道路情報が含まれている。道路情報には、その道路の区間毎における道路の形状を示すパラメータ(例えば、道路の曲がり方の程度を示す道路の曲率半径又は曲率、道路の車線幅など)が含まれている。また、道路情報には、自動車専用道路であるか否かを区別することができる道路種別情報、および、車線数情報も含まれている。
<運転支援ECU10の行う制御処理>
次に、運転支援ECU10の行う制御処理について説明する。運転支援ECU10は、車線維持支援制御および追従車間距離制御の両方が実施されている状況において、車線変更支援要求が受け付けられた場合に、車線変更支援制御を実施する。そこで、先ず、車線維持支援制御および追従車間距離制御から説明する。
<車線維持支援制御(LTA)>
車線維持支援制御は、自車両の位置が「その自車両が走行している車線」内の目標走行ライン付近に維持されるように、操舵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。本実施形態においては、目標走行ラインは、車線中心ラインCLであるが、車線中心ラインCLから所定距離だけ道路幅方向にオフセットさせたラインを採用することもできる。
以下、車線維持支援制御をLTA(レーン・トレース・アシスト)と呼ぶ。LTAは、いろいろな名前で呼ばれているが、それ自体は周知である(例えば、特開2008−195402号公報、特開2009−190464号公報、特開2010−6279号公報、及び、特許第4349210号明細書、等を参照。)。従って、以下、簡単に説明する。
運転支援ECU10は、設定操作器14の操作によってLTAが要求されている場合、LTAを実行する。運転支援ECU10は、LTAが要求されている場合に、上述した車線関連車両情報(Cu、Dy、θy)に基づいて、下記の(1)式により、目標舵角θlta*を所定の演算周期にて演算する。

θlta*=Klta1・Cu+Klta2・θy+Klta3・Dy+Klta4・ΣDy
…(1)
ここで、Klta1,Klta2,Klta3,Klta4は制御ゲインである。右辺第1項は、道路の曲率Cuに応じて決定されるフィードフォワード的に働く舵角成分である。右辺第2項は、ヨー角θyを小さくするように(車線中心ラインCL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舵角成分である。つまり、ヨー角θyの目標値をゼロとしたフィードバック制御によって演算される舵角成分である。右辺第3項は、車線中心ラインCLに対する自車両の道路幅方向位置のずれ(位置偏差)である横偏差Dyを小さくするようにフィードバック的に働く舵角成分である。つまり、横偏差Dyの目標値をゼロとしたフィードバック制御によって演算される舵角成分である。右辺第4項は、横偏差Dyの積分値ΣDyを小さくするようにフィードバック的に働く舵角成分である。つまり、積分値ΣDyの目標値をゼロとしたフィードバック制御によって演算される舵角成分である。
例えば、車線中心ラインCLが左方向にカーブしている場合、自車両が車線中心ラインCLに対して右方向に横ずれが発生している場合、および、自車両が車線中心ラインCLに対して右方向に向いている場合には、左方向の目標舵角θlta*が設定される。また、車線中心ラインCLが右方向にカーブしている場合、自車両が車線中心ラインCLに対して左方向に横ずれが発生している場合、および、自車両が車線中心ラインCLに対して左方向に向いている場合には、右方向の目標舵角θlta*が設定される。従って、上記式(1)を演算する場合、左右方向に応じた符号を使って演算すればよい。
運転支援ECU10は、演算結果である目標舵角θlta*を表す指令信号をEPS・ECU20に出力する。EPS・ECU20は、舵角が目標舵角θlta*に追従するように転舵用モータ22を駆動制御する。尚、本実施形態においては、運転支援ECU10は、目標舵角θlta*を表す指令信号をEPS・ECU20に出力するが、目標舵角θlta*が得られる目標トルクを演算して、演算結果である目標トルクを表す指令信号をEPS・ECU20に出力してもよい。
尚、LTAは、あくまでも自車両の走行位置が車線中心ラインCLに沿って走行するように運転者の運転操作を支援するものである。従って、LTAが実施されている場合であっても、手放し運転が許容されるわけではなく、運転者は、操舵ハンドルを握っている必要がある(ハンドル操作については、行う必要はない)。
以上が、LTAの概要である。
<追従車間距離制御(ACC)>
追従車間距離制御は、周辺情報に基づいて、自車両の直前を走行している先行車が存在する場合には、その先行車と自車両との車間距離を所定の距離に維持しながら、自車両を先行車に追従させ、先行車が存在しない場合には、自車両を設定車速にて定速走行させる制御である。以下、追従車間距離制御をACC(アダプティブ・クルーズ・コントロール)と呼ぶ。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。)。従って、以下、簡単に説明する。
運転支援ECU10は、設定操作器14の操作によってACCが要求されている場合、ACCを実行する。運転支援ECU10は、ACCが要求されている場合、周辺センサ11から供給される周辺情報に基づいて追従対象車両を選択する。例えば、運転支援ECU10は、検出した物標(n)の横距離Daccy(n)と車間距離Daccx(n)とから特定される物標(n)の相対位置が、車間距離が長くなるほど横距離が短くなるように予め定められた追従対象車両エリア内に存在するか否かを判定する。そして、その物標の相対位置が追従対象車両エリア内に所定時間以上に渡って存在する場合、その物標(n)を追従対象車両として選択する。
更に、運転支援ECU10は、目標加速度Gacc*を下記(2)式及び(3)式の何れかに従って算出する。(2)式及び(3)式において、Vaccx(a)は追従対象車両(a)の相対速度であり、Kacc1及びKacc2は所定の正のゲイン(係数)であり、ΔDaccは「追従対象車両(a)の車間距離Daccx(n)から目標車間距離Dacc*」を減じることにより得られる車間偏差(=Daccx(a)−Dacc*)である。なお、目標車間距離Dacc*は、運転者により設定操作器14を用いて設定される目標車間時間Tacc*に自車両の車速Vを乗じることにより算出される(即ち、Dacc*=Tacc*・V)。
運転支援ECU10は、値(Kacc1・ΔDacc+Kacc2・Vaccx(a))が正又は「0」の場合に下記(2)式を使用して目標加速度Gacc*を決定する。Kacca1は、加速用の正のゲイン(係数)であり、「1」以下の値に設定されている。
運転支援ECU10は、値(Kacc1・ΔDacc+Kacc2・Vaccx(a))が負の場合に下記(3)式を使用して目標加速度Gacc*を決定する。Kaccd1は、減速用のゲイン(係数)であり、本例においては「1」に設定されている。

Gacc*(加速用)=Kacca1・(Kacc1・ΔDacc+Kacc2・Vaccx(a))
・・・(2)
Gacc*(減速用)=Kaccd1・(Kacc1・ΔDacc+Kacc2・Vaccx(a))
・・・(3)
なお、追従対象車両エリアに物標が存在しない場合、運転支援ECU10は、自車両の車速Vが「目標車間時間Tacc*に応じて設定される設定速度」に一致するように、設定速度と車速Vに基づいて目標加速度Gacc*を決定する。
運転支援ECU10は、自車両の加速度が目標加速度Gacc*に一致するように、エンジンECU50を用いてエンジンアクチュエータ51を制御するとともに、必要に応じてブレーキECU60を用いてブレーキアクチュエータ61を制御する。
また、運転支援ECU10は、ACC中において、ナビゲーションECU70から、自車両の位置から所定距離前方の道路の曲率を表す情報を読み込み(道路曲率の先読み)、曲率が大きいほど(カーブが急なほど)低くなる自車両の上限速度設定し、自車両の車速が上限速度を超えないように車速制限を行う。以下、このような制御をスピードマネージメントと呼ぶ。
以上が、ACCの概要である。
<車線変更支援制御(LCA)>
車線変更支援制御は、自車両の周囲を監視して安全に車線変更が可能であると判定された後に、自車両の周囲を監視しつつ、自車両が現在走行している車線から隣接する車線に移動するように操舵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(車線変更操作)を支援する制御である。従って、車線変更支援制御によれば、運転者の操舵操作(ハンドル操作)を必要とせずに、自車両の走行する車線を変更することができる。以下、車線変更支援制御をLCA(レーン・チェンジ・アシスト)と呼ぶ。
LCAは、LTAと同様に自車両の車線に対する横位置の制御であり、LTAおよびACCの実施中に車線変更支援要求が受け付けられた場合に、LTAに代わって実施される。以下、LTAとLCAとをあわせて操舵支援制御と総称し、操舵支援制御の状態を操舵支援制御状態と呼ぶ。
<目標軌道の演算>
運転支援ECU10は、LCAを実施する場合に、カメラセンサ12から供給される現時点の車線情報、および、自車両の車両状態および基づいて、自車両の目標軌道を演算する。目標軌道は、目標車線変更時間に基づいて、目標車線変更時間をかけて、自車両を、現在走行している車線(元車線と呼ぶ)から、元車線に隣接する車線変更支援要求方向の車線(目標車線と呼ぶ)の幅方向中心位置(最終目標横位置と呼ぶ)にまで移動させる軌道である。目標軌道は、例えば、図5に示すような形状となる。目標軌道は、元車線の車線中心ラインCL(図3参照)を基準として、LCAの作動開始時点からの経過時間tに対する自車両の目標横位置y(t)を使って表される。
本実施形態においては、目標車線変更時間は、自車両を最終目標横位置にまで横方向に移動させる距離(以下、必要横距離と呼ぶ)に比例して可変設定される。車線幅が一般的な3.5mである場合には、目標車線変更時間は、例えば、8.0秒に設定される。この例は、LCAの開始時における自車両が元車線の車線中心ラインCLに位置している場合である。車線幅が、例えば、4.0mであれば、目標車線変更時間は、車線幅に応じた値、この例では、9.1秒(=8.0×4.0/3.5)に設定される。
また、目標車線変更時間は、LCAの開始時における自車両の横方向位置が元車線の車線中心ラインCLよりも車線変更側にずれている場合には、そのずれ量(横偏差Dy)が多いほど減少するように設定される。逆に、LCAの開始時における自車両の横方向位置が元車線の車線中心ラインCLよりも反車線変更側にずれている場合には、目標車線変更時間は、そのずれ量(横偏差Dy)が多いほど増加するように設定される。例えば、ずれ量が0.5mであれば、目標車線変更時間の増減調整量は1.14秒(=8.0×0.5/3.5)とすればよい。
本実施形態においては、目標横位置yは、次式(4)に示す目標横位置関数y(t)によって演算される。この横位置関数y(t)は、経過時間tを用いた5次関数である。

y(t)=a・t5+b・t4+c・t3+d・t2+e・t+f ・・・(4)
ここで、定数a,b,c,d,e,fは、演算時における、自車両の走行状態、車線情報、および、目標車線変更時間等に基づいて決定される。本実施形態においては、予め記憶された車両モデルを使って、自車両の走行状態、車線情報、および、目標車線変更時間を車両モデルに入力することによって、滑らかな目標軌道が得られるような上記a,b,c,d,e,fが算出される。その算出されたa,b,c,d,e,fを式(4)に代入することにより目標横位置関数y(t)が得られる。目標横位置関数y(t)に、LCAの開示時刻からの経過時間tを代入することで、その時点における目標横位置が求められる。この場合、fは、t=0、つまり、LCA開始時の自車両の初期横位置を表すため、横偏差Dyと等しい値に設定される。
尚、目標横位置yは、任意の手法にて設定することができる。例えば、上記の演算手法に代えて、自車両を最終目標横位置にまで横方向に移動させる必要横距離ごとに、定数a〜fを設定した横位置関数y(t)を予め運転支援ECU10に記憶しておき、その複数の横位置関数y(t)から、LCAを開始するときの必要横距離および目標車線変更時間に応じた横位置関数y(t)が運転支援ECU10によって選択されるようにしてもよい。
また、目標横位置yは、5次の関数を用いて演算される必要は無く、任意に設定した関数を用いて求めてもよい。
<目標舵角の演算>
運転支援ECU10は、LCAを開始する前は、LTAを実施している。LTAは、上述したように目標舵角を演算して、その目標舵角が得られるように操舵トルクを発生させる。運転支援ECU10は、LCAにおいてもLTAと同様に目標舵角を演算し、その目標舵角が得られるように操舵トルクを発生させる。
この目標舵角の演算に当たっては、LTAにおける目標舵角の演算式の曲率、ヨー角、横偏差の目標値を変更すればよい。つまり、LTAにおいては、曲率の目標値を自車両の走行車線の曲率とし、ヨー角および横偏差の目標値をゼロとしているが、LCAにおいては、上記式(4)で表される目標軌道の形状に基づいて目標曲率Cu*、目標ヨー角θy*、および、目標横偏差Dy*が決定される。
運転支援ECU10は、LCAの制御量として下記の(5)式により、目標舵角θlca*を所定の演算周期にて演算する。

θlca*=Klca1・Cu*+Klca2・(θy*−θy)+Klca3・(Dy*−Dy)
+Klca4・Σ(Dy*−Dy) …(5)
ここで、θyおよびDyは、現時点(演算時)における車線関連車両情報(Cu、Dy、θy)で表される値が用いられる。Klca1,Klca2,Klca3,Klca4は制御ゲインである。
右辺第1項は、目標軌道の形状から決まる目標曲率Cu*に応じて決定されるフィードフォワード的に働く舵角成分である。右辺第2項は、目標軌道の形状から決まる目標ヨー角θy*と実ヨー角θyとの偏差を小さくするようにフィードバック的に働く舵角成分である。右辺第3項は、目標軌道の形状から決まる目標横偏差Dy*と実横偏差Dyとの偏差を小さくするようにフィードバック的に働く舵角成分である。右辺第4項は、目標横偏差Dy*と実横偏差Dyとの偏差の積分値Σ(Dy*−Dy)を小さくするようにフィードバック的に働く舵角成分である。このように、LCAの制御量として目標舵角θlca*を演算することにより、LTAからLCAにスムーズに移行させることができる。
運転支援ECU10は、目標舵角θlca*を演算するたびに、その目標舵角θlca*を表す操舵指令をEPS・ECU20に送信する。これにより、自車両が目標軌道に沿って走行し、車線変更が行われる。
<操舵支援制御ルーチン>
次に、LTAとLCAとを切り替える操舵支援制御について説明する。図6は、運転支援ECU10の実施する操舵支援制御ルーチンを表す。運転支援ECU10は、イグニッションスイッチがオンされている間、操舵支援制御ルーチンを実施する。
操舵支援制御ルーチンが起動すると、運転支援ECU10は、ステップS11において、予め設定されたLTA開始条件が成立したか否かについて判定する。
LTA開始条件は、例えば、以下の条件が全て成立した場合に成立する。
1−1.設定操作器14によってLTAの実施が選択されていること。
1−2.ACCが実施されていること。
1−3.車速が所定の車速範囲内であること。
1−4.白線を認識できていること。
1−5.ウインカーレバー41の深押し操作が検出されていないこと。
尚、LTA開始条件は、こうした条件に限るものでは無く、任意に設定することができる。
運転支援ECU10は、LTA開始条件が成立していない場合(S11:No)、その処理をステップS12に進めて、操舵支援制御状態をLTA・OFF状態に設定する。LTA・OFF状態とは、LTAが実施されない制御状態を表す。従って、LTA・OFF状態においては、運転者は、自身の手によって操舵操作(ハンドル操作)を行う必要がある。
運転支援ECU10は、操舵支援制御状態をLTA・OFF状態に設定すると、その処理をステップS11に戻す。運転支援ECU10は、LTA開始条件が成立するまで、こうした処理を繰り返す(S11〜S12)。
LTA開始条件が成立すると(S11:Yes)、運転支援ECU10は、ステップS13において、操舵支援制御状態をLTA・ON状態に設定する。LTA・ON状態とは、LTAが実施される制御状態を表す。こうして、運転支援ECU10は、LTAを開始する。
続いて、運転支援ECU10は、ステップS14において、ステアリングECU40から送信される浅押し操作モニタ信号がオフ(=第1スイッチ411Lおよび第1スイッチ411Rがオフ)しているか否かについて判定する。浅押し操作モニタ信号がオフしているということは、運転者がウインカーレバー41の浅押し操作を行っていないということ、つまり、車線変更支援要求操作が行われていないということを表し、本発明における無操作状態が検出されているということを表す。
運転支援ECU10は、浅押し操作モニタ信号がオフしていれば、その処理をステップS15に進める。一方、浅押し操作モニタ信号がオフしていなければ、運転支援ECU10は、LTAを実施しつつ、ステップS14の判定を繰り返す。従って、運転支援ECU10は、浅押し操作モニタ信号のオフ状態が検出されない限り、その処理を次のステップS15に進めない。
運転支援ECU10は、浅押し操作モニタ信号がオフしていることを検出すると(S14:Yes)、ステップS15において、操舵支援制御状態をLCA受付可能状態に設定する。このLCA受付可能状態においては、LTA・ON状態がそのまま継続されるとともに、LCAの受け付けを行うための判定処理(ステップS16〜S20)が繰り返される。
操舵支援制御状態がLCA受付可能状態に設定されると、運転支援ECU10は、ステップS16において、浅押し操作モニタ信号がオン(=第1スイッチ411Lまたは第1スイッチ411Rがオン)しているか否かについて判定する。このステップS14,S16の2つの判定を行うことによって、ウインカーレバー41の無操作状態から車線変更要求操作が行われたか否かについて判定することができる。
運転支援ECU10は、浅押し操作モニタ信号がオンしていない場合(S16:No)、ステップS17において、浅押し操作モニタ信号のオン継続時間(第1スイッチ411Lまたは第1スイッチ411Rがオンしている継続時間)を計測するためのタイマの値(タイマ値Txと呼ぶ)をリセット(Tx=0)し、その処理をステップS15に戻す。ステップS16の判定が最初に実施される場合には、必ずその判定は、「No」となる(ステップS14において、浅押し操作モニタ信号がオフと判定されているため)。従って、タイマ値Txは、必ずリセットされる。
こうした処理が繰り返されて、浅押し操作モニタ信号がオンした場合(S16:Yes)、運転支援ECU10は、ステップS18において、タイマ値Txを値「1」だけインクリメントする。続いて、運転支援ECU10は、ステップS19において、タイマ値Txが支援要求確定時間Tref以上であるか否かについて判定する。
支援要求確定時間Trefは、運転者が車線変更支援を受けたいという要求を確定させる時間であって、例えば、1秒程度に設定されている。
運転支援ECU10は、タイマ値Txが支援要求確定時間Trefに達していない場合(運転者のウインカーレバー41への浅押し操作の継続時間が支援要求確定時間Trefに達していない場合)は、その処理をステップS15に戻す。従って、LTAがそのまま継続される。
こうした処理が繰り返され、タイマ値Txが支援要求確定時間Trefに達しないうちに、浅押し操作モニタ信号がオフになると(ドライバーがウインカーレバー41の浅押し操作を解除すると)、運転支援ECU10は、タイマ値Txをリセットする(S16:No,S17)。
一方、タイマ値Txが支援要求確定時間Trefに達した場合(S19:Yes)、運転支援ECU10は、ステップS20において、LCA開始条件が成立しているか否かについて判定する。運転支援ECU10は、このタイマ値Txが支援要求確定時間Trefに達した場合に、運転者が車線変更支援を要求していると判定する。つまり、運転支援ECU10は、タイマ値Txが支援要求確定時間Trefに達した場合に、運転者の車線変更支援要求を検出する。
LCA開始条件は、例えば、以下の条件が全て成立した場合に成立する。
2−1.設定操作器14によってLCAの実施が選択されていること。
2−2.ウインカー操作方向の白線(元車線と目標車線との境界となる白線)が破線であること。
2−3.周辺監視のLCA実施可否判定結果が可であること(周辺センサ11によって、車線変更に障害となる障害物(他車両等)が検出されていなく、安全に車線変更ができると判定されていること)。
2−4.道路が自動車専用道路であること(ナビゲーションECU70から取得した道路種別情報が自動車専用道路を表していること)。
例えば、条件2−3は、自車両と目標車線を走行する他車両との相対速度を考慮した両者の車間距離が適正に確保されている場合に成立する。
尚、LCA開始条件は、こうした条件に限るものでは無く、任意に設定することができる。
LCA開始条件が成立していない場合(S20:No)、運転支援ECU10は、その処理をステップS15に戻して上述した処理を繰り返す。これにより、運転支援ECU10は、ウインカーレバー41の浅押し操作の継続時間を計測しつつ、LCA開始条件の成立の有無を判定する。
LCA開始条件が成立した場合(S20:Yes)、運転支援ECU10は、その処理をステップS21に進めて、操舵支援制御状態をLCA・ON状態に設定する。これにより、運転支援ECU10は、それまで実施していたLTAを終了し、LCAを開始する。つまり、ステップS20において、LCA開始条件が成立した場合に、運転者の車線変更支援要求を受け付けて、LCAを開始する。
尚、運転支援ECU10は、LCAを開始するときに、ブザー13を短時間だけ鳴動させることによって、運転者に対して、LCAが開始されることを報知する。LCAが開始されることの報知は、例えば、表示器31に表示してもよい。この場合、運転支援ECU10は、LCAの開始を表す表示指令をメータECU30に送信する。メータECU30は、表示指令に従って、表示器31にLCAが開始される旨の表示を表示する。
また、運転支援ECU10は、LCAを開始する場合、予め決められた待機時間の経過を待った後に、自車両を目標車線に向けて移動させる。これにより、実質的な車線変更動作を行わずにウインカー32を点滅させている状態を所定時間維持させることができる。この待機時間の間は、LTAと同様な操舵制御が実施されることになる。
運転支援ECU10は、LCAの実施中においては、目標舵角θlca*を演算し、その演算結果である目標舵角θlca*を表す操舵指令をEPS・ECU20に送信する。これにより、自車両が目標軌道に沿って走行し、車線変更が行われる。
運転支援ECU10は、LCAを開始すると、ステップS22において、LCA完了条件が成立したか否かについて判定する。
LCA完了条件は、LCAの開始からの経過時間が目標車線変更時間に達したときに成立する。目標車線変更時間は、1車線分の車線変更にかける目標時間である。従って、このLCA完了条件は、1車線分のLCA完了条件を意味している。運転支援ECU10は、LCA完了条件が成立するまでステップS21の判定を繰り返す。こうして、LCA完了条件の成立が検出されると(S21:Yes)、運転支援ECU10は、LCAを終了して、操舵支援制御ルーチンを一旦終了する。運転支援ECU10は、操舵支援制御ルーチンを一旦終了した後、所定の短い演算インターバルをあけて操舵支援制御ルーチンを再開する。従って、操舵支援制御ルーチンの再開時においてLTA開始条件が成立していれば、LTAが開始される。つまり、LCAに代えてLTAが実施される。この場合、ステップS14,S16において、車線変更支援要求操作が開始されたか否かについての判定が行われる。これにより、1車線分のLCAが完了した後においては、新たな車線変更支援要求操作が行われること(ウインカーレバー41を中立位置に戻した後、浅押し操作を行うこと)によって、次の車線に向けたLCAの再開始が可能となる。
尚、運転支援ECU10は、LTAの実施中(S15〜S20)において、予め設定されたLTAキャンセル条件が成立するか否かについて判定し、LTAキャンセル条件が成立した場合(例えば、LTA開始条件が成立しなくなった場合等)には、その処理をステップS12に戻すようにするとよい。また、運転支援ECU10は、LCAの実施中(S21〜S22)において、予め設定されたLCAキャンセル条件が成立するか否かについて判定し、LCAキャンセル条件が成立した場合(例えば、LCA開始条件が成立しなくなった場合等)には、その処理をステップS11に戻すようにするとよい。
図10は、LTAの実施中において表示器31に表示される画面31a(LTA画面31aと呼ぶ)、および、LCAの実施中において表示される画面31b(LCA画面31bと呼ぶ)の一例を表す。LTA画面31a、LCA画面31bともに、左右の白線の間を自車両が走行しているイメージが表されている。LTA画面31bには、左右の白線表示の外側に仮想の壁Wが表示される。運転者は、この壁Wによって自車両が車線内を走行するように制御されている状態であることを認識することができる。一方、LCA画面には、この壁Wの表示が消され、代わりに、LCAの軌道Zが表示される。運転支援ECUは、操舵支援制御の実施状態に応じて、LTA画面31a、LCA画面31bを切り替える。これにより、運転者は、操舵支援制御の実施状況を、LTAとLCAとに判別可能に容易に認識することができる。
運転支援ECU10は、操舵支援制御ルーチンと並行してウインカー点滅制御ルーチンを実施する。図7は、運転支援ECU10によって実施されるウインカー点滅制御ルーチンを表す。
運転支援ECU10は、ウインカー点滅制御ルーチンを開始すると、ステップS51において、LCAが開始されたか否かについて判定する。この判定は、LCA開始条件が成立したか否かについて判定すればよい。運転支援ECU10は、LCAが開始されるまで、ステップS51の判定を繰り返す。
LCAが開始されると、運転支援ECU10は、ステップS52において、メータECU30に対して、ウインカー操作方向のウインカー32の点滅指令の送信を開始する。ウインカー32は、LCAが開始される前から、ウインカーレバー41の浅押し操作に伴ってステアリングECU40から送信される点滅指令によって点滅するが、ステアリングECU40から送信される点滅指令が停止されても、ステップS52における運転支援ECU10からの点滅指令によって、そのまま点滅を継続する。
続いて、運転支援ECU10は、ステップS53において、ウインカー消灯条件が成立したか否かについて判定する。ウインカー消灯条件は、以下の条件3−1,3−2が全て成立する場合に成立する。
3−1.自車両が白線を跨いだ後である。
3−2.自車両の現在位置と最終目標横位置との間の横方向距離が消灯許可距離以下である。
例えば、条件3−1は、自車両の基準点Pが、元車線と目標車線との境界である白線(破線)を通過したことが検出されると成立する。また、条件3−2は、図8に示すように、自車両Cの基準点Pから目標車線の車線中心ラインCL’(幅方向中心ライン)までの横方向距離Dyrがゼロより大きな消灯許可距離Doff以下となる状態が検出されたときに成立する。この横方向距離Dyrは、自車両の現在位置から最終目標位置までの車線幅方向の距離、つまり、LCAが完了するまでに要する残りの車線幅方向の距離であるため、以下、残距離Dyrと呼ぶ。運転支援ECU10は、自車両の基準点Pから目標車線の車線中心ラインCL’までの残距離Dyrを所定の周期で演算し、残距離Dyrと消灯許可距離Doffとを比較することにより、上記条件3−2の成立の有無を判定する。尚、条件3−1の成立の判定にあたって用いられる基準点Pは、重心位置に限るものでは無く、予め設定した自車両の特定の位置(特定点)であればよい。また、白線通過の判定にあたっては、白線の内側ライン、外側ライン、あるいは、中心ラインなど、予め決められたラインに対する基準点Pの通過を判定すればよい。
消灯許可距離Doffは、ウインカー32がLCAの完了する前に消灯するように、ゼロより大きな値(例えば、50cm程度)に設定されている。
運転支援ECU10は、ウインカー消灯条件が成立するまでステップS53の判定を繰り返し、ウインカー消灯条件が成立すると(S53:Yes)、ステップS54において、ウインカー32の点滅指令の送信を終了して、ウインカー点滅制御ルーチンを一旦終了する。運転支援ECU10は、ウインカー点滅制御ルーチンを一旦終了した後、所定の短い演算インターバルをあけてウインカー点滅制御ルーチンを再開する。
図5は、LCAが実施された場合の自車両の軌道の一例を表している。時刻t1においてウインカーレバー41の浅押し操作に伴ってウインカー32の点滅が開始される。そして、浅押し操作の継続時間が支援要求確定時間Trefに達した時刻t2において、運転支援ECU10は、車線変更支援要求を検出する。運転支援ECU10は、LCA開始条件が成立している場合に、車線変更支援要求を受け付けてLCAを開始するとともに、メータECU30へのウインカー32の点滅指令の送信を開始する。このLCA開始時においては、所定時間だけ車線変更動作が禁止される待機状態に維持されるため、その待機時間だけは、それまでのLTAと同様な操舵制御が継続されることになる。
待機時間が経過した時刻t3から、自車両が目標軌道に沿って移動する。自車両が白線を通過して、残距離Dyrが消灯許可距離Doff以下になると、ウインカー32が消灯する(時刻t4)。そして、自車両が最終目標横位置に到達するとLCAが完了する(時刻t5)。
LCAは、運転者の車線変更支援要求が検出された場合、自車両の周辺状況等に基づいて、安全に車線変更ができると判定されたときに開始される。このため、運転者は、車線変更支援装置を過信したり、自身による周辺監視を怠ったりして、LCAの開始の判断を車線変更支援装置に完全に委ねてしまうおそれがある。例えば、運転者は、車線変更支援を予約するかのごとく、ウインカーレバー41の浅押し操作を継続させる(つまり、ウインカーレバー41を第1操作位置P1L(P1R)に保持する)ことが考えられる。しかし、いつまでも浅押し操作が継続されている場合には、運転者の意図しない車線変更、例えば、連続した車線変更が行われてしまうおそれがある。つまり、車線変更が完了した後に、運転者の意図しない隣の車線に向けてのLCAが開始されてしまうことが考えられる。
そこで、本実施形態の車線変更支援装置においては、ウインカーレバー41の車線変更支援要求操作が行われていないことを確認し(S14)、その確認ができていることを条件として(S14:Yes)、その後、車線変更支援要求操作(浅押し操作)が行われたか否かについて判定する(S16)。そして、車線変更支援要求操作が支援要求確定時間Tref以上継続したことが検出されている状況において、LCA開始条件が成立した場合に、車線変更支援要求を受け付けて1車線分のLCAを実施する。また、LCAの実施中においては、車線変更支援要求操作の有無を判定しないため新たな車線変更支援要求が受け付けられることはない(S20〜S22)。
従って、本実施形態の車線変更支援装置においては、車線変更支援要求が受け付けられるためには、LCA開始条件の成立に加えて、「ウインカーレバー41の浅押し操作が行われていない状況から浅押し操作が開始され、その浅押し操作が支援要求確定時間Tref以上継続したことが検出されること」という条件が成立することが必要である。また、LCAが開始されてから完了するまでの期間において行われた(開始された)ウインカーレバー41の浅押し操作については、車線変更支援要求を受け付けないようになっている。
これにより、ウインカーレバー41の車線変更支援要求操作が継続されても(ウインカーレバー41が第1操作位置P1L(P1R)に保持されるように操作されても)LCAが連続して実施されることはない。このため、運転者は、LCAの支援を受ける場合には、その都度、ウインカーレバー41で新たな車線変更支援要求操作を行う必要がある。
また、運転者が自身による周辺監視を怠って、LCAの実施中に、連続した車線変更を予約するようにウインカーレバー41で車線変更支援要求操作を継続させても、次の車線に向けたLCAは開始されない。従って、運転者が車線変更支援装置を過信した操作を行うことを抑制することができる。
以上説明した本実施形態の車両の車線変更支援装置によれば、運転者が車線変更支援要求操作を継続しても、LCAが連続して実施されない。この結果、本実施形態によれば、運転者の過信による車線変更支援要求操作によって、運転者の意図していないLCAが開始されないようにすることができる。また、運転者が車線変更支援装置を過信した不適切な操作を行うことを抑制することができる。また、運転者が周辺監視を怠ることを抑制することができる。
また、ウインカーレバー41の浅押し操作が行われていなくても、第1スイッチ411L(411R)の接点がオンした状態に固着されてしまう異常(接点オン故障)が発生した場合、あるいは、通信異常によって浅押し操作モニタ信号がオン状態に維持されてしまうといった故障が発生した場合等においても、LCAを開始させないようにすることができる。
また、運転者は、手動で車線変更を行いたい場合には、ウインカーレバー41を車線変更方向に深押し操作をすれば、車線変更支援を開始させることなく、ウインカー32を点滅させることができる。従って、ウインカーレバー41の操作ストロークの切り替えによって、車線変更の自動/手動を選択することができるため、非常に操作性が良い。また、ウインカーレバー41を使って車線変更支援要求を行うため、それに必要な特別の操作器を必要としなく、低コスト化、および、省スペース化を図ることができる。
また、車線変更支援要求が受け付けされるためには、ウインカーレバー41の浅押し操作が支援要求確定時間Tref以上継続される必要があるため、運転者の車線変更支援を受けたいという意図を適正に検出することができる。
<操舵支援制御ルーチンの変形例>
上述した実施形態においては、「LCAが完了していること」が、LCAを再開始するために必要な条件(再開始可能条件と呼ぶ)に設定されているが、この変形例においては、それに代えて、「ウインカー32が消灯していること」がLCAの再開始可能条件に設定されている。ウインカー32は、LCAが完了する直前に消灯する。この変形例においては、ウインカー32が消灯した後から行われた(開始された)車線変更支援要求操作については、新たな車線変更の支援を要求する操作として扱われ、車線変更要求操作の継続時間が支援要求確定時間Tref以上継続されている状況で、LCA開始条件が成立した場合に、LCAが開始される。
尚、上述した実施形態において、以下に説明する操舵支援制御ルーチンの変形例にて置き換えられる構成は、本発明の実施形態に相当しない。つまり、上述した実施形態においては、「LCAが完了していること」が、LCAを再開始するために必要な条件に設定されているが、その構成については本発明に対応する構成では無く、この変形例のように、ウインカー32が消灯した後から行われた車線変更支援要求操作については、新たな車線変更の支援を要求する操作として扱われる構成が、本発明に対応する構成である。
図9は、操舵支援制御ルーチンの変形例を表すフローチャートの一部である。この変形例に係る操舵支援制御ルーチンは、実施形態にかかる操舵支援制御ルーチン(図6)に、更に、ステップS31〜ステップS38を追加したものであるため、図9においては、その追加部分を表すために、ステップS20以降の処理についてのみ記載されている(ステップS11〜ステップS19については、実施形態と同様であるため記載が省略されている)。以下、追加される処理について説明する。
運転支援ECU10は、ステップS21においてLCAを開始すると、続く、ステップS31において、ウインカー消灯条件が成立しているか否かについて判定する。従って、ステップS31においては、残距離Dyrが消灯許可距離Doff以下になったときに「Yes」と判定される。ウインカー消灯条件が成立するときには、ウインカー32が消灯されるため、ステップS31においては、ウインカー32が消灯されたか否かを判定するようにしてもよい。
運転支援ECU10は、ウインカー消灯条件が成立しないあいだは、その処理をステップS22に進めて、LCA完了条件の成立を判定する。ウインカー消灯条件が成立すると、運転支援ECU10は、ステップS32において、ステアリングECU40から送信される浅押し操作モニタ信号がオフしているか否かについて判定する。この判定処理は、ステップS14の判定処理と同一である。浅押し操作モニタ信号がオフしていなければ、運転支援ECU10は、その処理をステップS22に進めてLCA完了条件が成立したか否かについて判定する。
こうした処理が繰り返され、ウインカー消灯条件が成立した後であってLCA完了条件が成立しない期間において、浅押し操作モニタ信号がオフしていることが検出されると(S32:Yes)、運転支援ECU10は、ステップS33において、浅押し操作モニタ信号がオンしているか否かについて判定する。このステップS32,S33の2つの判定を行うことによって、ウインカー消灯条件が成立した後に、ウインカーレバー41の無操作状態から車線変更要求操作が行われたか否かについて判定することができる。
運転支援ECU10は、浅押し操作モニタ信号がオンしていない場合(S33:No)、ステップS34において、浅押し操作モニタ信号のオン継続時間を計測するためのタイマ値Txをリセット(Tx=0)し、その処理をステップS22に進める。
こうした処理が繰り返されて、浅押し操作モニタ信号がオンした場合(S33:Yes)、運転支援ECU10は、ステップS35において、タイマ値Txを値「1」だけインクリメントする。続いて、運転支援ECU10は、ステップS36において、タイマ値Txが支援要求確定時間Tref以上であるか否かについて判定する。
運転支援ECU10は、タイマ値Txが支援要求確定時間Trefに達していない場合(運転者のウインカーレバー41への浅押し操作の継続時間が支援要求確定時間Trefに達していない場合)は、その処理をステップS22に進める。従って、LTAがそのまま継続される。
こうした処理が繰り返され、ウインカー消灯条件が成立した後であってLCA完了条件が成立しない期間において、タイマ値Txが支援要求確定時間Trefに達した場合(S36:Yes)、運転支援ECU10は、ステップS37において、LCA開始条件が成立しているか否かについて判定する。このタイマ値Txが支援要求確定時間Trefに達した場合に、車線変更支援要求が検出される。
運転支援ECU10は、LCA開始条件が成立している場合(S37:Yes)には、ステップS38において、目標車線を、現在の目標車線に対して、ウインカーレバー41の操作されている方向に隣接する車線に変更する。そして、運転支援ECU10は、この変更された新たな目標車線に向けてLCAを再開始し、その処理をステップS21に戻す。これにより、操舵支援制御状態は、新たな車線が目標車線に設定されたLCA・ON状態に設定される。従って、この時点からウインカー32の点滅が開始されるため、次のウインカー消灯条件が成立するまでは、ステップS31のLCA再開始可能条件は成立しなくなる。
この操舵支援制御ルーチンの変形例によれば、ウインカー32が消灯した後から行われた車線変更支援要求操作については、新たな車線変更の支援を要求する操作として扱われる。通常、運転者は、ウインカー32が消灯したときに、LCAが完了したと考える。
従って、ウインカー32が消灯した後に、ウインカーレバー41の浅押し操作が開始されて車線変更支援要求が検出された場合には、その操作については、運転者の新たな車線変更支援を要求する意図が現われている。一方、ウインカー32が消灯する前から行われたウインカーレバー41の浅押し操作については、運転者が車線変更支援装置を過信して、連続した車線変更を予約するように行った操作の可能性がある。
そこで、この操舵支援制御ルーチンの変形例においては、LCAが開始されてからウインカー消灯条件が成立するまでの期間において行われた(開始された)ウインカーレバー41の浅押し操作については、車線変更支援要求を受け付けない。これにより、運転者が車線変更支援装置を過信した不適切な操作を行うことを抑制することができる。
また、運転者にとっては、LCAが完了するタイミングを明確に認識することは難しいが、ウインカーが消灯するタイミングについては明確に認識することができる。従って、運転者は、次の車線変更支援を要求できるタイミングを適正に把握することができる。
以上、本実施形態に係る車両の車線変更支援装置について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
例えば、本実施形態においては、操舵支援制御状態がLTA・ON状態(LTAが実施されている状態)であることがLCAを実施するための前提となっているが、必ずしも、そのような前提は必要としない。
また、本実施形態においては、ウインカーレバー41を用いて車線変更支援要求操作が行われるが、ウインカーレバー41とは別に設けた車線変更支援要求用の操作器(例えば、操舵ハンドルのパッド部に設けられた操作器等)を用いてもよい。
10…運転支援ECU、11…周辺センサ、12…カメラセンサ、13…ブザー、14…設定操作器、20…EPS・ECU、21…モータドライバ、22…転舵用モータ、30…メータECU、31…表示器、32…ウインカー、40…ステアリングECU、41…ウインカーレバー、411L,411R…第1スイッチ、412L,412R…第2スイッチ、50…エンジンECU、60…ブレーキECU、70…ナビゲーションECU、80…車両状態センサ、90…運転操作状態センサ、C…自車両、CL,CL’…車線中心ライン、Cu…曲率、Dy…横偏差、θy…ヨー角、Dyr…残距離、P1L,P1R…第1操作位置、P2L,P2R…第2操作位置、PN…中立位置。

Claims (2)

  1. 車線変更支援を要求するための操作器の操作に基づいて、運転者の車線変更支援要求を検出する車線変更支援要求検出手段と、
    自車両の周辺を監視する周辺監視手段と、
    前記車線変更支援要求が検出されている状況において、前記周辺監視手段により安全に車線変更ができると判定された場合に、前記車線変更支援要求を受け付けて、自車両の走行する車線を変更する制御である車線変更支援制御を開始する車線変更支援制御手段と
    を備えた車両の車線変更支援装置において、
    前記車線変更支援を要求するための操作器の操作が行われていない状態である無操作状態を検出する無操作検出手段と、
    前記車線変更支援制御の開始に伴ってウインカーを点滅させ、前記車線変更支援制御が完了する前のタイミングに設定されたウインカー消灯条件が成立したときに前記ウインカーを消灯させるように前記ウインカーの作動を制御するウインカー制御手段とを備え、
    前記車線変更支援制御手段は、前記無操作検出手段によって前記無操作状態が検出されている状態から前記車線変更支援を要求するための操作器の操作が検出されることが、前記車線変更支援要求を受け付けるために必要な条件として設定されており、前記車線変更支援要求を受け付けた場合に、1車線分の前記車線変更支援制御を実施するように構成され、かつ、前記車線変更支援制御を開始してから前記ウインカー消灯条件が成立するまでの期間において行われた前記車線変更支援を要求するための操作器の操作については、前記車線変更支援要求を受け付けず、前記車線変更支援制御を開始してから前記ウインカー消灯条件が成立して前記ウインカーが消灯した後の、前記車線変更支援を要求するための操作器の操作については、前記車線変更支援要求を受け付けるように構成された、車両の車線変更支援装置。
  2. 請求項1記載の車両の車線変更支援装置において、
    前記車線変更支援要求検出手段は、前記車線変更支援を要求するための操作器の操作が予め設定された支援要求確定時間以上継続した場合に、前記車線変更支援要求を検出するように構成された、車両の車線変更支援装置。
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