JP6753199B2 - 車線維持支援装置及び車線維持支援方法 - Google Patents
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Description
本発明は、油圧とモータとを併用して操舵補助をする車線維持支援装置及び車線維持支援方法に関する。
従来、自車両が走行車線から逸脱するのを防止する方向への車線維持用アシストトルクが付与される技術がある。特許文献１には、カーブを走行中の時は、カーブ外側へ向かう方向への車線維持用アシストトルクの方がカーブ内側へ向かう方向への車線維持用アシストトルクよりも大きくされる技術が開示されている。
ところで、車両がカーブを走行している際は、運転者がカーブを曲がるためにカーブ内側の方向にステアリングホイールを回転させる必要がある一方、カーブ外側の方向にステアリングホイールを回転させる必要性は低い。そのため、車両がカーブを走行している際に車線を逸脱することを効果的に防止するには、カーブ内側にステアリングホイールを回転させすぎないようにする制御が求められる。
しかしながら、車線維持支援装置が油圧式パワーステアリングのみを使用して操舵補助を行った場合、電動パワーステアリングを使用して操舵補助を行った場合と異なり、ステアリングホイールを左に回した場合と右に回した場合とで、操舵補助の補助力を変更することが困難である。そのため、車線維持支援装置として油圧式パワーステアリングのみが採用された車両の場合、カーブ内側にステアリングホイールを回転させすぎないようにカーブの内側に曲がる方向のトルクの付与を小さくすると、同時にカーブの外側に曲がる方向のトルクの付与まで小さくなり、車両を車線の中央に戻しにくくなるという問題があった。
そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、油圧式パワーステアリングを搭載した車両において、カーブの外側に曲がる方向に付与するトルクを維持しつつ、カーブの内側に曲がる方向のトルクの付与を小さくする技術を提供することを目的とする。
本発明の第１の態様においては、油圧により車両の操舵補助を行う第１補助部と、モータにより前記車両の操舵補助を行う第２補助部と、前記車両の進行方向前方の車線が撮影された撮影画像に基づいて前記車両がカーブへ進入したと判定した場合に前記第１補助部による操舵補助量を低減するとともに、前記第２補助部による操舵補助を開始させる操舵補助制御部と、を備える車線維持支援装置を提供する。
車線維持支援装置は、前記撮影画像から前記車線の中央を検出する車線中央検出部を更に備え、前記操舵補助制御部は、前記車両の中心が前記車線の中央よりも前記カーブの内側を走行していると判定した場合は、外側を走行していると判定した場合よりも、前記第２補助部による操舵補助量を減少させてもよい。
前記操舵補助制御部は、前記車両の中心が前記車線の中央よりも前記カーブの内側であるほど、前記第２補助部による操舵補助量を減少させてもよい。
車線維持支援装置は、前記撮影画像から前記カーブの曲率半径を算出する曲率半径算出部を更に備え、前記操舵補助制御部は、前記カーブの曲率半径が小さいほど、前記第２補助部による操舵補助量を減少させてもよい。
車線維持支援装置は、操舵軸にとりつけられて前記操舵軸の回転角を検出する操舵角センサを更に備え、前記操舵補助制御部は、前記操舵角センサから取得した前記操舵軸の回転角と前記撮影画像とに基づいて、ステアリングホイールが前記カーブの内側に曲がる方向へ回転されたか、前記カーブの外側に曲がる方向へ回転されたかを判定し、前記ステアリングホイールが前記カーブの外側に曲がる方向に回転された場合、前記第２補助部による操舵補助量は維持し、前記ステアリングホイールが前記カーブの内側に曲がる方向に回転された場合、前記第２補助部による操舵補助量を減少させてもよい。
本発明の第２の態様においては、油圧により車両の操舵補助を行うステップと、前記車両の進行方向前方の車線が撮影された撮影画像に基づいて前記車両がカーブへ進入したと判定した場合に前記油圧による操舵補助量を低減するステップと、モータによる操舵補助を開始させるステップと、を含むプロセッサが実行する車線維持支援方法を提供する。
本発明によれば、油圧式パワーステアリングを搭載した車両において、カーブの外側に曲がる方向に付与するトルクを維持しつつ、カーブの内側に曲がる方向のトルクの付与を小さくするという効果を奏する。
［概要］
以下に、図１を参照しながら実施の形態に係る車線維持支援装置の概要を説明する。
図１は、車両Ｖがカーブを走行している様子を示した図である。図１には、車両Ｖが走行する走行車線と対向車線とを含む道路が描かれている。走行車線には、実施の形態に係る車線維持支援装置が走行車線を撮影した撮影画像から特定できる車線中央が点線で示されている。車両Ｖは、例えば、油圧式パワーステアリングを用いないとステアリングホイールの操作が困難となるような大型車両である。
以下に、図１を参照しながら実施の形態に係る車線維持支援装置の概要を説明する。
図１は、車両Ｖがカーブを走行している様子を示した図である。図１には、車両Ｖが走行する走行車線と対向車線とを含む道路が描かれている。走行車線には、実施の形態に係る車線維持支援装置が走行車線を撮影した撮影画像から特定できる車線中央が点線で示されている。車両Ｖは、例えば、油圧式パワーステアリングを用いないとステアリングホイールの操作が困難となるような大型車両である。
車両Ｖがカーブを走行する場合、車両Ｖの運転者はカーブ内側の方向にステアリングホイールを回転させる。この際、操舵軸が車線維持支援装置によってフルにトルクを付与されると、車両Ｖの運転者はステアリングホイールを回転させすぎて、車両Ｖがカーブ内側の区画線を逸脱しかねない。
実施の形態に係る車線維持支援装置は、油圧式パワーステアリングと電動パワーステアリングの両方を備える。車線維持支援装置は、カメラで車両Ｖの進行方向前方を撮影し、撮影画像から車Ｖがカーブに進入したことを判定すると、油圧式パワーステアリングと電動パワーステアリングの双方を使用する。具体的には、車線維持支援装置は、車両Ｖが直線状の車線を走行している場合と比較して、油圧式パワーステアリングシステムによる操舵補助の補助力を減少させ、減少させた補助力を電動パワーステアリングによる操舵補助で補う。
車線維持支援装置は、撮影画像から車両Ｖが車線中央よりカーブ内側にあると判定した場合、電動パワーステアリングによる操舵補助の補助力を、車両Ｖが車線中央よりカーブ外側にある時よりも減少させる。こうすることによって、車線維持支援装置は、車両Ｖの運転者がステアリングホイールを回転させすぎて、車両Ｖがカーブ内側の区画線を逸脱することを防止することができる。
なお、本明細書において「カーブの内側」とは、カーブが左に曲がっている時は車線中央より左側を意味し、カーブが右に曲がっている時は車線中央より右側を意味する。また、「カーブの外側」とは、車線中央から見て、カーブの内側の反対側を指す。また、油圧式パワーステアリングは第１補助部とも称され、電動パワーステアリングは第２補助部とも称される。以下に、図面を参照しながら車線維持支援装置の構成について説明する。
［車線維持支援装置の構成］
図２は、車線維持支援装置１の構成を示す図である。車線維持支援装置１は、操舵角センサＳ、カメラ２、電動パワーステアリング３、油圧式パワーステアリング４、ステアリングホイール５、操舵軸６、記憶部７、制御部８及びエンジンＥを備える。ステアリングホイール５は操舵軸６と接続され、電動パワーステアリング３及び油圧式パワーステアリング４から操舵軸６を介してトルクを付与される。
図２は、車線維持支援装置１の構成を示す図である。車線維持支援装置１は、操舵角センサＳ、カメラ２、電動パワーステアリング３、油圧式パワーステアリング４、ステアリングホイール５、操舵軸６、記憶部７、制御部８及びエンジンＥを備える。ステアリングホイール５は操舵軸６と接続され、電動パワーステアリング３及び油圧式パワーステアリング４から操舵軸６を介してトルクを付与される。
操舵角センサＳは、操舵軸６にとりつけられて操舵軸の回転角を検出する。制御部８は、操舵角センサＳから操舵軸６の回転角を取得して、ステアリングホイール５が時計回りに回転されたか、反時計回りに回転されたかを判定する。
カメラ２は、制御部８と無線又は有線で接続され、車両Ｖの進行方向前方を撮影して撮影画像を制御部８に送信する。制御部８は、操舵角センサＳから取得した操舵軸６の回転角と撮影画像に基づいて、ステアリングホイール５がカーブ内側に曲がる方向へ回転されたか、カーブ外側に曲がる方向へ回転されたかを判定する。
電動パワーステアリング３は、制御部８と有線又は無線で接続されたモータ９を備える。モータ９は、制御部８から送信される制御信号に基づいて操舵軸６にトルクを付与する。即ち、電動パワーステアリング３は、モータ９により車両Ｖの操舵補助を行う。
モータ９は、操舵軸６が時計回りに回る方向と反時計回りに回る方向とで大きさが異なるトルクを操舵軸６に付与することができる。従って、電動パワーステアリング３を搭載した車両Ｖは、カーブの内側を走行している際に、制御部８の指示の下、カーブの内側に向かう方向よりもカーブの外側に向かう方向へステアリングホイール５を回転させやすくすることができる。
油圧式パワーステアリング４は、電磁バルブ１０と接続された可変容量ポンプ１１を備える。可変容量ポンプ１１は、エンジンＥと接続され、エンジンＥから動力を得る。電磁バルブ１０は、制御部８と有線又は無線で接続され、制御部８から送信される制御信号に基づいて開閉度合いが調節される。油圧式パワーステアリング４は、電磁バルブ１０の開閉度合いを調節することによって配管を介して作動油を圧送し、操舵軸６にトルクを付与する。即ち、油圧式パワーステアリング４は、油圧により車両Ｖの操舵補助を行う。
記憶部７は、制御部８が実行するプログラムが記録されたＲＯＭ（Read Only Memory）及びデータを一時的に記録するＲＡＭ（Random Access Memory）を備える。ＲＡＭには、例えば、制御部８が算出したカーブの曲率が記録される。
制御部８は、記憶部７に記録されたプログラムを実行することによって、車線中央検出部８１、曲率半径算出部８２及び操舵補助制御部８３としても機能する。制御部８の各機能について、以下に図３を参照しながら説明する。
図３は、車線維持支援装置１における信号の流れを示した構成図である。図３において、実線は信号の流れを示し、破線は電気的又は機械的接続を示す。
車線中央検出部８１は、撮影画像において車両Ｖが走行している車線の中央を検出する。具体的には、車線中央検出部８１は、例えば、撮影画像に写っている区画線と区画線とを結ぶ画素のラインにおいて中央の画素又は当該画素付近を車線の中央として検出する。車線中央検出部８１は、検出した車線の中央を記憶部７に記録して操舵補助制御部８３に通知する。
曲率半径算出部８２は、例えば、既知の手法を用いて撮影画像に基づいてカーブの曲率半径を算出する。曲率半径算出部８２は、算出したカーブの曲率半径を記憶部７に記録して操舵補助制御部８３に通知する。
操舵補助制御部８３は、カメラ２から車両Ｖの進行方向前方の車線が撮影された撮影画像を取得し、上記撮影画像に基づいて車両Ｖがカーブへ進入したと判定した場合に油圧式パワーステアリング４による操舵補助の補助量を低減するとともに、電動パワーステアリング３による操舵補助を開始させる。操舵補助制御部８３は、例えば、撮影画像の中央線から区画線までの距離の変化に基づいて、区画線が曲線であることを検出し、車両Ｖがカーブに進入したことを判定する。
具体的には、操舵補助制御部８３は、車両Ｖがカーブに進入する際に、油圧式パワーステアリング４による操舵補助の補助量を、車両Ｖが直線状の車線を走行していた時の８割程度に低減し、低減した補助量を電動パワーステアリング３により補うようにする。操舵補助制御部８３は、油圧式パワーステアリング４による操舵補助の補助量を８割程度に維持したまま、電動パワーステアリング３による操舵補助の補助量を調節する。従って、車両Ｖの運転者は、電動パワーステアリング３による操舵補助が低減した場合にステアリングホイール５の操作に負荷を感じるようになる。
操舵補助制御部８３は、車両Ｖの中心が車線Ｖの中央よりもカーブの内側を走行していると判定した場合は、外側を走行していると判定した場合よりも、電動パワーステアリング３による操舵補助量を減少させる。こうすることによって、車線維持支援装置１は、運転者がステアリングホイール５を回転させすぎて、車両Ｖがカーブの内側の区画線を逸脱するのを防止することができる。
操舵補助制御部８３は、例えば、撮影画像に写っている２つの区画線の位置から車両Ｖが車線の中央を走行しているか、車線の中央よりカーブの内側を走行しているか、車線の中央よりカーブの外側を走行しているかを判断する。操舵補助制御部８３は、例えば、区画線が撮影画像において左寄りに写っている場合、車両Ｖは車線の中央より右側を走行していると判断する。操舵補助制御部８３は、例えば、区画線が撮影画像において右寄りに写っている場合、車両Ｖは車線の中央より左側を走行していると判断する。
操舵補助制御部８３は、車両の中心Ｖが車線の中央よりもカーブの内側であるほど、電動パワーステアリング３による操舵補助量を減少させてもよい。具体的には、操舵補助制御部８３は、例えば、撮影画像において区画線が写っている位置に基づいて、車両Ｖが車線中央よりどの程度カーブの内側又は外側を走行しているか判定して、電動パワーステアリング３による操舵補助量を調節する。こうすると、車両Ｖが車線の中央よりもカーブの内側にある場合に、運転者がステアリングホイール５を回転させすぎることが抑制できる。結果として車両Ｖがカーブ内側の区画線を逸脱するのを防止することができる。
操舵補助制御部８３は、操舵角センサＳから取得した操舵軸６の回転角と撮影画像とに基づいて、ステアリングホイール５がカーブの内側に曲がる方向へ回転されたか、カーブの外側に曲がる方向へ回転されたかを判定し、ステアリングホイール５がカーブの外側に曲がる方向に回転された場合、電動パワーステアリング３による操舵補助量は維持し、ステアリングホイール５がカーブの内側に曲がる方向に回転された場合、電動パワーステアリング３による操舵補助量を減少させてもよい。
こうすると、ステアリングホイール５をカーブ内側に回す方向に操舵軸６が付与されるトルクが小さくなる一方、ステアリングホイール５をカーブ外側に回す方向に操舵軸６が付与されるトルクは一定のままとなる。その結果、運転者がステアリングホイール５を回転させすぎて、車両Ｖがカーブの内側の区画線を逸脱するのを防止することができ、また、車両Ｖを車線の中央に戻しやすくなる。
操舵補助制御部８３は、カーブの曲率半径が小さい場合、カーブの曲率半径が大きい場合と比較して、車両Ｖが車線の中央よりもカーブ内側を走行している際に電動パワーステアリング３によって操舵軸６に付与する操舵補助量を減少させてもよい。
カーブの曲率半径が小さい時、即ちカーブが急である時は、カーブを曲がるために運転者がステアリングホイール５を回転させすぎる傾向がある。操舵補助制御部８３は、カーブの曲率半径が小さいほど、電動パワーステアリング３による操舵補助量を減少させることによって、車両Ｖがカーブの内側の区画線を逸脱するのを防止することができる。
操舵補助制御部８３は、撮影画像に基づいて車両Ｖがカーブを退出したことを検出した場合に、電動パワーステアリング３を終了させ、再度油圧式パワーステアリング４のみに車両Ｖの操舵補助をさせてもよい。操舵補助制御部８３は、例えば、カーブ進入後、撮影画像の中央線から区画線までの距離が一定になったことを契機として、車両Ｖがカーブを退出したことを検出し、電動パワーステアリング３を終了させる。
［車線維持支援装置１が行う処理のフロー］
図４は、車線維持支援装置１が行う処理のフローチャートである。先ず操舵補助制御部８３が、車両Ｖがカーブに進入したか否かを判定する（Ｓ４１）。車両Ｖがカーブに進入していない場合（Ｓ４１においてＮＯ）、車線維持支援装置１はＳ４１の処理を再度繰り返す。車両Ｖがカーブに進入した場合（Ｓ４１においてＹＥＳ）、操舵補助制御部８３は、油圧式パワーステアリング４による操舵補助量を低減し、電動パワーステアリング３による操舵補助を開始させる（Ｓ４２）。
図４は、車線維持支援装置１が行う処理のフローチャートである。先ず操舵補助制御部８３が、車両Ｖがカーブに進入したか否かを判定する（Ｓ４１）。車両Ｖがカーブに進入していない場合（Ｓ４１においてＮＯ）、車線維持支援装置１はＳ４１の処理を再度繰り返す。車両Ｖがカーブに進入した場合（Ｓ４１においてＹＥＳ）、操舵補助制御部８３は、油圧式パワーステアリング４による操舵補助量を低減し、電動パワーステアリング３による操舵補助を開始させる（Ｓ４２）。
続いて、車両Ｖがカーブの内側を走行している場合（Ｓ４３においてＹＥＳ）、操舵補助制御部８３は、電動パワーステアリング３による操舵補助量を減少させる。車両Ｖがカーブの内側を走行していない場合（Ｓ４３においてＮＯ）、車線維持支援装置１はＳ４５に進む。車両Ｖがカーブを退出した場合（Ｓ４５においてＹＥＳ）、車線維持支援装置１は処理を終了する。車両Ｖがカーブを退出していない場合（Ｓ４５においてＮＯ）、車線維持支援装置１はＳ４３から処理を再開する。
［車線維持支援装置１が奏する効果］
上記のとおり、実施の形態に係る車線維持支援装置１は、油圧により車両Ｖの操舵補助を行う油圧式パワーステアリング４と、モータにより車両Ｖの操舵補助を行う電動パワーステアリング３とを有する。車線維持支援装置１は、車両Ｖの進行方向前方の車線が撮影された撮影画像に基づいて車両Ｖがカーブへ進入したと判定した場合に油圧式パワーステアリング４による操舵補助量を低減するとともに、電動パワーステアリング３による操舵補助を開始させる。
上記のとおり、実施の形態に係る車線維持支援装置１は、油圧により車両Ｖの操舵補助を行う油圧式パワーステアリング４と、モータにより車両Ｖの操舵補助を行う電動パワーステアリング３とを有する。車線維持支援装置１は、車両Ｖの進行方向前方の車線が撮影された撮影画像に基づいて車両Ｖがカーブへ進入したと判定した場合に油圧式パワーステアリング４による操舵補助量を低減するとともに、電動パワーステアリング３による操舵補助を開始させる。
こうすることによって、車線維持支援装置１が搭載された車両Ｖは、ステアリングホイール５を左に回した場合と右に回した場合とで、異なる大きさのトルクを操舵軸６に付与することができる。
特に油圧式パワーステアリング４を採用せざるを得ない大型車両であっても、車線維持支援装置１を利用することにより、ステアリングホイール５を左に回した場合と右に回した場合とで、異なる大きさのトルクを操舵軸６に付与することができる。
従って、車線維持支援装置１は、車両Ｖが車線の中央よりもカーブ内側を走行している際に、車両Ｖがカーブの内側に曲がる方向とカーブの外側に曲がる方向とで異なる大きさのトルクを付与することができる。それ故、車両Ｖの運転者は、車両Ｖがカーブを走行し、車線の中央からカーブ内側へ車両Ｖが寄った際に、車両Ｖを車線の中央に戻しやすくなる。
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
Ｖ・・・車両
Ｓ・・・操舵角センサ
Ｅ・・・エンジン
１・・・車線維持支援装置
２・・・カメラ
３・・・電動パワーステアリング
４・・・油圧式パワーステアリング
５・・・ステアリングホイール
６・・・操舵軸
７・・・記憶部
８・・・制御部
８１・・・車線中央検出部
８２・・・曲率半径算出部
８３・・・操舵補助制御部
９・・・モータ
１０・・・電磁バルブ
１１・・・可変容量ポンプ
Ｓ・・・操舵角センサ
Ｅ・・・エンジン
１・・・車線維持支援装置
２・・・カメラ
３・・・電動パワーステアリング
４・・・油圧式パワーステアリング
５・・・ステアリングホイール
６・・・操舵軸
７・・・記憶部
８・・・制御部
８１・・・車線中央検出部
８２・・・曲率半径算出部
８３・・・操舵補助制御部
９・・・モータ
１０・・・電磁バルブ
１１・・・可変容量ポンプ
Claims (5)
- 油圧により車両の操舵補助を行う第１補助部と、
モータにより前記車両の操舵補助を行う第２補助部と、
前記車両の進行方向前方の車線が撮影された撮影画像に基づいて前記車両がカーブへ進入したと判定した場合に前記第１補助部による操舵補助量を低減するとともに、前記第２補助部による操舵補助を開始させる操舵補助制御部と、
前記撮影画像から前記車線の中央を検出する車線中央検出部と、
操舵軸にとりつけられて前記操舵軸の回転角を検出する操舵角センサと、
を備え、
前記操舵補助制御部は、前記操舵角センサから取得した前記操舵軸の回転角と前記撮影画像とに基づいて、ステアリングホイールが前記車線の中央よりも前記カーブの内側に曲がる方向へ回転されたか、前記車線の中央よりも前記カーブの外側に曲がる方向へ回転されたかを判定し、前記ステアリングホイールが前記車線の中央よりも前記カーブの外側に曲がる方向に回転された場合、前記第２補助部による操舵補助量は維持し、前記ステアリングホイールが前記車線の中央よりも前記カーブの内側に曲がる方向に回転された場合、前記第２補助部による操舵補助量を減少させる、
車線維持支援装置。 - 前記操舵補助制御部は、前記車両の中心が前記車線の中央よりも前記カーブの内側を走行していると判定した場合は、外側を走行していると判定した場合よりも、前記第２補助部による操舵補助量を減少させる、
請求項１に記載の車線維持支援装置。 - 前記操舵補助制御部は、前記車両の中心が前記車線の中央よりも前記カーブの内側であるほど、前記第２補助部による操舵補助量を減少させる、
請求項２に記載の車線維持支援装置。 - 前記撮影画像から前記カーブの曲率半径を算出する曲率半径算出部を更に備え、
前記操舵補助制御部は、前記カーブの曲率半径が小さいほど、前記第２補助部による操舵補助量を減少させる、
請求項２又は３に記載の車線維持支援装置。 - 油圧により車両の操舵補助を行うステップと、
モータにより前記車両の操舵補助を行うステップと、
前記車両の進行方向前方の車線が撮影された撮影画像に基づいて前記車両がカーブへ進入したと判定した場合に前記油圧による操舵補助量を低減するとともに、前記モータによる操舵補助を開始させるステップと、
前記撮影画像から前記車線の中央を検出するステップと、
操舵軸にとりつけられた操舵角センサから取得した前記操舵軸の回転角と前記撮影画像とに基づいて、ステアリングホイールが前記車線の中央よりも前記カーブの内側に曲がる方向へ回転されたか、前記車線の中央よりも前記カーブの外側に曲がる方向へ回転されたかを判定するステップと、
前記ステアリングホイールが前記車線の中央よりも前記カーブの外側に曲がる方向に回転されたと判定した場合、前記モータによる操舵補助量は維持し、前記ステアリングホイールが前記車線の中央よりも前記カーブの内側に曲がる方向に回転されたと判定した場合、前記モータによる操舵補助量を減少させるステップと、
を含むプロセッサが実行する車線維持支援方法。
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-
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