JP7074600B2 - 運転支援装置 - Google Patents
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Description
操舵ハンドル(SW)と操舵輪(FWL、FWR)とを機械的に連結するステアリング機構(60)と、
前記ステアリング機構に設けられ、前記操舵輪の転舵角を変化させるためのトルクを発生させるモータ(61)と、
自車両の周囲の区画線についての情報及び前記自車両の周囲に存在する物体についての情報を含む車両周辺情報を取得する情報取得手段(16)と、
前記車両周辺情報に基いて前記自車両が走行している車線である走行レーン内に設定される目標走行ライン(TL)に沿って前記自車両を走行させるための第1操舵制御量を演算する第1演算手段(10、510)と、
運転者による前記操舵ハンドルの操作に応じて前記操舵ハンドルの前記操作をアシストするための第2操舵制御量を演算する第2演算手段(10、520)と、
少なくとも前記第1操舵制御量と前記第2操舵制御量とに基いてトルク制御量(Trc)を演算し、前記トルク制御量に基いて前記モータを駆動する操舵制御手段(10、40)と、
を備える。
更に、前記操舵制御手段は、前記運転者が前記操舵ハンドルを操作した場合、
前記操舵ハンドルの操作によって前記自車両が前記走行レーンを規定する区画線又は前記物体に接近したと推定されるときに成立する所定の接近条件が成立したか否かを少なくとも前記車両周辺情報に基いて判定し、
前記接近条件が成立したと判定した場合、前記接近条件が成立したと判定した第1特定時点の直後の前記トルク制御量が、前記第1特定時点の直前の前記トルク制御量を、前記自車両を前記目標走行ラインに近づける方向のトルク成分だけ変化させた値と等しくなるように、前記トルク制御量を補正する第1補正制御を実行する(ステップ1060、ステップ1560、ステップ1740、ステップ2150)
ように構成されている。
前記第1補正制御の実行を開始した後に前記自車両が前記区画線又は前記物体に近づくように操舵されているか否かを判定し、
前記自車両が前記区画線又は前記物体に近づくように操舵されていないと判定した場合、前記第1補正制御を中止する(ステップ1040:No及びステップ1070;ステップ1550:No及びステップ1570;ステップ1720:No及びステップ1750;ステップ2130:No及びステップ2160)
ように構成されている。
前記自車両が前記区画線又は前記物体に近づくように操舵されていないと判定した以降において、前記運転者が前記操舵ハンドルを操作しているか否かを判定し、
前記運転者が前記操舵ハンドルを操作していると判定した場合、前記運転者が前記操舵ハンドルを操作していると判定した以降の第2特定時点の前記第2操舵制御量(Atr)の大きさが、前記第2特定時点における前記操舵ハンドルの前記操作に対応する基本アシスト制御量(Trb)の大きさに比べて大きな値になるように、第2補正制御を実行し(ステップ1310:Yes、ステップ1320)、
前記第2補正制御を開始した後に前記運転者が前記操舵ハンドルを操作していないと判定した場合、前記第2補正制御を中止する(ステップ1310:No、ステップ1070)
ように構成されている。
ように構成されている。
ように構成されている。
ように構成されている。
本発明の第1実施形態に係る運転支援装置(以下、「第1装置」と称呼される場合がある。)は、車両(自動車)に適用される。本実施装置が適用される車両は、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。運転支援装置は、図1に示したように、運転支援ECU10、エンジンECU20、ブレーキECU30、ステアリングECU40、及び、メータECU50を備えている。
ブレーキペダル操作量センサ12は、自車両のブレーキペダル12aの操作量を検出し、ブレーキペダル操作量BPを表す信号を出力するようになっている。
操舵トルクセンサ14は、操舵ハンドルSWの操作により自車両のステアリングシャフトUSに加わる操舵トルクを検出し、操舵トルクTraを表す信号を出力するようになっている。なお、操舵トルクTraの値は、操舵ハンドルSWを第1方向(左方向)に回転させた場合に正の値となり、操舵ハンドルSWを第2方向(右方向)に回転させた場合に負の値になる。
車速センサ15は、自車両の走行速度(車速)を検出し、車速SPDを表す信号を出力するようになっている。
相対速度Vfx(n)は、物標(n)(例えば、先行車)の速度Vsと自車両の速度Vjとの差(=Vs-Vj)である。物標(n)の速度Vsは自車両の進行方向(即ち、後述するx軸の方向)における物標(n)の速度である。
横距離Dfy(n)は、「物標(n)の中心位置(例えば、先行車の車幅中心位置)」の、自車両の中心軸と直交する方向(即ち、後述するy軸方向)における同中心軸からの距離である。横距離Dfy(n)は「横位置」とも称呼される。
相対横速度Vfy(n)は、物標(n)の中心位置(例えば、先行車の車幅中心位置)の、自車両の中心軸と直交する方向(即ち、後述するy軸方向)における速度である。
追従車間距離制御は、物標情報に基いて、自車両の前方領域であって自車両の直前を走行している先行車(後述するACC追従対象車)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る制御である。追従車間距離制御自体は周知である(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、値(k1・ΔD1+k2・Vfx(a))が負の場合に下記(2)式を使用して目標加速度Gtgtを決定する。kd1は、減速用の正のゲイン(係数)であり、本例においては「1」に設定されている。
Gtgt(加速用)=ka1・(k1・ΔD1+k2・Vfx(a)) …(1)
Gtgt(減速用)=kd1・(k1・ΔD1+k2・Vfx(a)) …(2)
運転支援ECU10は、追従車間距離制御の実行中に、操作スイッチ17の操作によって車線維持制御が要求されている場合、車線維持制御を実行する。
YRc*=K1×dL+K2×θL+K3×CL×SPD …(3)
以上が、白線に基いて決定される目標走行ラインを用いた車線維持制御の概要である。
θv:自車両100の現在位置(x=0、y=0)に対応する先行車軌跡L1の方向(接線方向)と自車両100の進行方向(x軸の+の方向)とのずれ角(ヨー角)。
Cv:自車両100の現在位置(x=0、y=0)に対応する位置(x=0、y=dv)の先行車軌跡L1の曲率。
Cv’:曲率変化率(先行車軌跡L1の任意の位置(x=x0、x0は任意の値)での単位距離(Δx)当たりの曲率変化量)。
以上が、先行車軌跡に基いて決定される目標走行ラインを用いた車線維持制御の概要である。
(a)左右の白線が遠方まで認識できている場合、運転支援ECU10は、走行レーンの中央ラインLMに基いて目標走行ラインTLを設定して車線維持制御を実行する。
(b)自車両の前方に操舵追従先行車が存在し且つ左右の白線の何れもが認識できていない場合、運転支援ECU10は、操舵追従先行車の先行車軌跡L1に基いて目標走行ラインTLを設定して車線維持制御(追従操舵制御)を実行する。
(c)自車両の前方に操舵追従先行車が存在し且つ自車両の近傍の左右の白線が認識できている場合、運転支援ECU10は、操舵追従先行車の先行車軌跡L1を白線により補正した補正先行車軌跡L2を目標走行ラインTLとして設定して車線維持制御を実行する。
(d)自車両の前方に操舵追従先行車が存在せず且つ道路の白線が遠方まで認識できていない場合、運転支援ECU10は、車線維持制御をキャンセルする。
第1装置は、車線維持制御の実行中において、運転者が操舵ハンドルSWを操作し、その結果、自車両100が「車線逸脱側の白線」に近づきつつあるか否かを判定する。なお、「自車両100が車線逸脱側の白線に近づきつつある状態」とは、自車両100が目標走行ラインTLから遠ざかりつつあり且つ左右の白線の何れか一方に近づきつつある状態である。第1装置は、自車両100が「車線逸脱側の白線」に近づきつつあると判定した場合、以下に述べるように、操舵ハンドルSWの操作に対して適切な反力を付与する。運転者は、この反力によって、自車両100が車線(走行レーン)から逸脱する虞があることを認識することができる。
(条件A):操舵ハンドルSWの操舵方向と同じ側のターンシグナルランプ51が点滅している。
(条件B):操舵角速度θ´(即ち、操舵角θの単位時間当たりの変化量)の大きさ(絶対値|θ´|)が所定の角速度閾値θTh以上である。操舵角速度θ´の大きさ(|θ´|)が角速度閾値θThよりも大きい場合、運転者が意図的に操舵した可能性が高い(例えば、運転者が走行レーン610上の落下物を回避しようとしていることが考えられる。)。
次に、運転支援ECU10のCPU(単に「CPU」と称呼する場合がある。)の具体的作動について説明する。CPUは図示しないルーチンにより追従車間距離制御(ACC)を実行するようになっている。CPUは、この追従車間距離制御を実行している場合に図8に示した「LTC開始/終了判定ルーチン」を実行するようになっている。
(条件1):追従車間距離制御の実行中であり、且つ、操作スイッチ17の操作により車線維持制御を実行することが選択されている。
(条件2):カメラセンサ16bによって自車両から遠方の位置まで左白線LL及び右白線RLが認識できている。
(条件3):操作スイッチ17の操作により、車線維持制御の実行を終了することが選択されている。
(条件4):カメラセンサ16bによって、左白線及び右白線の何れもが認識できない。即ち、車線維持制御に必要な情報が取得できない。
ステップ860:CPUは、LTC実行フラグF1の値を「0」に設定する。
ステップ930:CPUは、中央ラインLMを目標走行ラインTLとして設定する。
ステップ940:CPUは、上述したように目標操舵トルクTr*を第1操舵制御量として演算する。
(条件5):第1距離dw1が第1距離閾値Dth1以下である。
(条件6):第2距離dw2が第1距離閾値Dth1以下である。
次に、本発明の第2実施形態に係る運転支援装置(以下、「第2装置」と称呼される場合がある。)について説明する。第2装置は、自車両が白線に近づいた状況において運転者が操舵ハンドルSWを白線から離れる方向に操作したときに制御ゲインKrcの値を「1より大きい値」に設定する点において、第1装置と相違している。以下、この相違点を中心に記述する。
第2装置は、第2装置の運転支援ECU10のCPU(単に「CPU」と称呼する。)が「図10に代わる図13にフローチャートにより示したアシストトルク演算ルーチン」を実行する点において第1装置と相違している。以下、この相違点を中心に記述する。
次に、本発明の第3実施形態に係る運転支援装置(以下、「第3装置」と称呼される場合がある。)について説明する。第3装置は、自車両100が自車両100の周囲に存在する立体物に近づいたときに制御ゲインKrcの値を「0」に設定する点において、第1装置と相違している。以下、この相違点を中心に記述する。
第3装置は、第3装置の運転支援ECU10のCPU(単に「CPU」と称呼する。)が「図10に代わる図15にフローチャートにより示したアシストトルク演算ルーチン」を実行する点において第1装置と相違している。
(条件7)自車両100と移動物との間の道路幅方向における距離dx1が所定の第2距離閾値Dth2以下である。
(条件8)自車両100と固定物との間の道路幅方向における距離dx2が「第2距離閾値Dth2よりも小さい所定の第3距離閾値Dth3」以下である。
なお、第2距離閾値Dth2と第3距離閾値Dth3は等しくてもよい。
次に、本発明の第4実施形態に係る運転支援装置(以下、「第4装置」と称呼される場合がある。)について説明する。第4装置は、自車両100が白線に近づいたときに目標操舵トルクTr*を補正する点において、第1装置と相違している。以下、この相違点を中心に記述する。
第4装置は、第4装置の運転支援ECU10のCPU(単に「CPU」と称呼する。)が「図9に代わる図17にフローチャートにより示したLTC実行ルーチン」を実行する点において第1装置と相違している。
次に、本発明の第5実施形態に係る運転支援装置(以下、「第5装置」と称呼される場合がある。)について説明する。第5装置は、目標操舵トルクTr*及びアシストトルクAtrとは別に、自車両100を目標走行ラインTLに近づける方向のトルク成分(以降で説明する補正トルクMtr)を演算して当該補正トルクをトルク制御量Trcに加える点において、第1装置と相違している。以下、この相違点を中心に記述する。
第5装置は、第5装置の運転支援ECU10のCPU(単に「CPU」と称呼する。)が「図10に代わる図21にフローチャートにより示したアシストトルク/補正トルク演算ルーチン」を実行する点において第1装置と相違している。
白線接近条件は、以下の条件(9)及び(10)の何れかが成立したときに成立する条件であってもよい。
(条件9):自車両100が目標走行ラインTLに対して左側に位置し、且つ、自車両100が左白線LLに対して接近する速度(道路幅方向における相対速度)Va1が所定の相対速度閾値Vth以上である。
(条件10):自車両100が目標走行ラインTLに対して右側に位置し、且つ、自車両100が右白線RLに対して接近する速度(道路幅方向における相対速度)Va2が所定の相対速度閾値Vth以上である。
物体接近条件は、以下の条件(11)乃至(14)の少なくとも1つが成立したときに成立する条件であってもよい。
(条件11)自車両100の左側に移動物が存在し且つ自車両100が目標走行ラインTLに対して左側に位置する状況において、自車両100が移動物に対して接近する速度(道路幅方向における相対速度)Vb1が所定の第1相対速度閾値Vrh1以上である。
(条件12)自車両100の右側に移動物が存在し且つ自車両100が目標走行ラインTLに対して右側に位置する状況において、自車両100が移動物に対して接近する速度(道路幅方向における相対速度)Vb1が所定の第1相対速度閾値Vrh1以上である。
(条件13)自車両100の左側に固定物が存在し且つ自車両100が目標走行ラインTLに対して左側に位置する状況において、自車両100が固定物に対して接近する速度(道路幅方向における相対速度)Vb2が所定の第2相対速度閾値Vrh2以上である。
(条件14)自車両100の右側に固定物が存在し且つ自車両100が目標走行ラインTLに対して右側に位置する状況において、自車両100が固定物に対して接近する速度(道路幅方向における相対速度)Vb2が所定の第2相対速度閾値Vrh2以上である。
なお、第1相対速度閾値Vrh1と第2相対速度閾値Vrh2は等しくてもよいし、異なっていてもよい。
運転支援ECU10は、第1距離dw1又は第2距離dw2の大きさに応じて制御ゲインKrcの値を変化させてもよい。例えば、第1距離dw1と第2距離dw2との差分(dw1-dw2)がゼロ未満である場合(dw1<dw2)、CPUは、第1距離dw1を図23(a)に示すルックアップテーブルMap6に適用することにより、制御ゲインKrcを算出してもよい。更に、第1距離dw1と第2距離dw2との差分(dw1-dw2)がゼロ以上である場合(dw1≧dw2)、CPUは、第2距離dw2をルックアップテーブルMap6に適用することにより、制御ゲインKrcを算出してもよい。ルックアップテーブルMap6では、第1距離dw1又は第2距離dw2が所定の閾値Dwth(例えば、=第1距離閾値Dth1)より小さくなると(即ち、所定の接近条件が成立すると)、制御ゲインKrcの値が「1より小さい値」になる。そして、第1距離dw1又は第2距離dw2が小さくなるほど、制御ゲインKrcの値が小さくなる。
運転支援ECU10は、上記の条件9又は条件10が成立するとき、自車両100の白線に対する道路幅方向における接近速度(即ち、相対速度(Va1、Va2))を図24に示すルックアップテーブルMap9に適用することにより、制御ゲインKrcを算出してもよい。
同様に、運転支援ECU10は、上記の条件11乃至条件14の少なくとも1つが成立するとき、自車両100の立体物に対する道路幅方向における接近速度(即ち、相対速度(Vb1、Vb2))を図24に示すルックアップテーブルMap9に適用することにより、制御ゲインKrcを算出してもよい。
なお、ルックアップテーブルMap9における閾値Vsthは、相対速度閾値Vth、第1相対速度閾値Vrh1及び第2相対速度閾値Vrh2の何れかと等しい値に設定されてもよい。
運転支援ECU10は、上述のように求められる制御ゲインKrcに対して「第1ゲインKm1」を乗算した値を、最終的な制御ゲインKrcとして採用してもよい。第1ゲインKm1は、0よりも大きく且つ1以下の値である。第1ゲインKm1は、車速SPDが高いほど小さくなる。例えば、運転支援ECU10は、車速SPDが所定の第1速度閾値より高いとき、第1ゲインKm1を「1より小さい値」に設定し、当該第1ゲインKm1を上述の制御ゲインKrcに対して乗算した値を、最終的な制御ゲインKrcとして採用してもよい。更に、運転支援ECU10は、車速SPDが所定の第1速度閾値以下であるとき、第1ゲインKm1を「1」に設定し、当該第1ゲインKm1を上述の制御ゲインKrcに対して乗算した値を、最終的な制御ゲインKrcとして採用してもよい。
運転支援ECU10は、上述のように求められる制御ゲインKrcに対して「第2ゲインKm2」を乗算した値を、最終的な制御ゲインKrcとして採用してもよい。第2ゲインKm2は、0よりも大きく且つ1以下の値である。第2ゲインKm2は、走行レーンの曲率が大きいほど小さくなる。例えば、運転支援ECU10は、走行レーンの曲率が所定の第1曲率閾値より大きいとき、第2ゲインKm2を「1より小さい値」に設定し、当該第2ゲインKm2を上述の制御ゲインKrcに対して乗算した値を、最終的な制御ゲインKrcとして採用してもよい。更に、運転支援ECU10は、走行レーンの曲率が所定の第1曲率閾値以下であるとき、第2ゲインKm2を「1」に設定し、当該第2ゲインKm2を上述の制御ゲインKrcに対して乗算した値を、最終的な制御ゲインKrcとして採用してもよい。
CPUは、図10及び図13のルーチンのステップ1040にて、操舵トルクTraの値を用いて、第2条件が成立するか否か(即ち、自車両100が白線に近づくように操舵されているか否か)を判定してもよい。CPUは、操舵トルクTraが基準操舵トルク(例えば、目標操舵トルクTr*)に対して車線逸脱方向のトルクであるか否かを判定する。図6の例においては、自車両100が直線の走行レーン610を走行しているので、基準操舵トルク(目標操舵トルクTr*)が「0」であると仮定する。従って、第1距離dw1が所定の第1距離閾値Dth1以下である場合、CPUは、操舵トルクTraが正の値であるとき、操舵トルクTraが車線逸脱方向のトルクであると判定する。この場合、CPUは、第2条件が成立したと判定する。
図13のルーチンのステップ1310にて、基準操舵トルクTreは、「0」に設定されてもよい。別の例として、基準操舵トルクTreは、目標操舵トルクTr*と同じ大きさに設定されてもよい。
第3装置における構成は、他の装置(第2装置、第4装置及び第5装置)に適用されてもよい。即ち、他の装置(第2装置、第4装置及び第5装置)において、自車両100と立体物との間の距離に応じて、自車両100を目標走行ラインTLに近づける方向のトルク成分がトルク制御量Trcに加えられてもよい。
上述の第1装置乃至第5装置では、車線維持制御を追従車間距離制御(ACC)の実行中にのみ実行するようになっているが、追従車間距離制御の実行中でなくても車線維持制御を実行してもよい。
Claims (6)
- 操舵ハンドルと操舵輪とを機械的に連結するステアリング機構と、
前記ステアリング機構に設けられ、前記操舵輪の転舵角を変化させるためのトルクを発生させるモータと、
自車両の周囲の区画線についての情報を含む車両周辺情報を取得する情報取得手段と、
前記車両周辺情報に基いて前記自車両が走行している車線である走行レーン内に設定される目標走行ラインに沿って前記自車両を走行させるための第1操舵制御量を演算する第1演算手段と、
運転者による前記操舵ハンドルの操作に応じて前記操舵ハンドルの前記操作をアシストするための第2操舵制御量を演算する第2演算手段と、
少なくとも前記第1操舵制御量と前記第2操舵制御量とに基いてトルク制御量を演算し、前記トルク制御量に基いて前記モータを駆動する操舵制御手段と、
を備えた運転支援装置において、
前記操舵制御手段は、前記運転者が前記操舵ハンドルを操作した場合、
前記操舵ハンドルの操作によって前記自車両が前記走行レーンを規定する区画線に接近したと推定されるときに成立する所定の接近条件が成立したか否かを少なくとも前記車両周辺情報に基いて判定し、
少なくとも前記操舵ハンドルの操舵方向と同じ側の前記自車両のターンシグナルランプが点滅していることを成立条件の一つとして含む条件であって前記運転者が前記自車両を前記走行レーンから逸脱させる意思があることを示す意思判定条件、が成立しているか否かを判定し、
前記接近条件が成立したと判定し且つ前記意思判定条件が成立していないと判定した場合、前記接近条件が成立したと判定した第1特定時点の直後の前記トルク制御量が、前記第1特定時点の直前の前記トルク制御量を、前記自車両を前記目標走行ラインに近づける方向のトルク成分だけ変化させた値と等しくなるように、前記トルク制御量を補正する第1補正制御を実行する
ように構成された、
運転支援装置。 - 請求項1に記載の運転支援装置において、
前記操舵制御手段は、
前記第1補正制御の実行を開始した後に前記自車両が前記区画線に近づくように操舵されているか否かを判定し、
前記自車両が前記区画線に近づくように操舵されていないと判定した場合、前記第1補正制御を中止する
ように構成された、
運転支援装置。 - 請求項2に記載の運転支援装置において、
前記操舵制御手段は、
前記自車両が前記区画線に近づくように操舵されていないと判定した以降において、前記運転者が前記操舵ハンドルを操作しているか否かを判定し、
前記運転者が前記操舵ハンドルを操作していると判定した場合、前記運転者が前記操舵ハンドルを操作していると判定した以降の第2特定時点の前記第2操舵制御量の大きさが、前記第2特定時点における前記操舵ハンドルの前記操作に対応する基本アシスト制御量の大きさに比べて大きな値になるように、第2補正制御を実行し、
前記第2補正制御を開始した後に前記運転者が前記操舵ハンドルを操作していないと判定した場合、前記第2補正制御を中止する
ように構成された
運転支援装置。 - 請求項1乃至請求項3の何れか一項に記載の運転支援装置において、
前記操舵制御手段は、前記第1特定時点の直後の前記第2操舵制御量の大きさが、前記第1特定時点の直前の前記第2操舵制御量の大きさに比べて小さくなるように、前記第1補正制御を実行する
ように構成された
運転支援装置。 - 請求項1乃至請求項3の何れか一項に記載の運転支援装置において、
前記操舵制御手段は、前記第1特定時点の直後の前記第1操舵制御量の大きさが、前記第1特定時点の直前の前記第1操舵制御量の大きさに比べて大きくなるように、前記第1補正制御を実行する
ように構成された
運転支援装置。 - 請求項1乃至請求項5の何れか一項に記載の運転支援装置において、
前記操舵制御手段は、前記自車両と前記区画線との間の距離と、前記自車両が前記区画線に対して接近する速度との少なくとも一方に応じて、前記自車両を前記目標走行ラインに近づける方向のトルク成分の大きさを変化させることにより、前記第1補正制御を実行する
ように構成された、
運転支援装置。
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