JP7074600B2 - 運転支援装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車両(自車両)の車線中央付近の走行を支援する車線維持制御を実行する運転支援装置に関する。
従来から知られている運転支援装置は、車両の周辺状況(区画線及び他車両等)に関する車両周辺情報を取得し、車両周辺情報に基いて設定される目標走行ラインに沿って車両が走行するように車線維持制御を実行する(例えば、特許文献1を参照。)。
特開2017-035925号公報
ところで、操舵ハンドルと車輪とを機械的に連結するステアリング機構を備える車両において、運転者が操舵ハンドルを操作した場合、運転支援装置は、運転者の操作をアシストするようにアシストトルクをステアリング機構に付与するようになっている。このような車両において、上述した車線維持制御の実行中に運転者が操舵ハンドルを操作すると、以下のような問題が生じる。
運転者が操舵ハンドルを操作すると、車両が目標走行ラインから乖離し始める。これに伴い、運転支援装置は、車線維持制御により車両を目標走行ラインの位置に戻そうとする。しかしながら、操舵ハンドルの操作がアシストトルクによりアシストされるので、運転者が、十分な反力を感じることなく操舵ハンドルの操作を継続する可能性がある。これにより、車両が、走行レーンを規定する区画線(白線)に接近し、走行レーンから逸脱する虞がある。以上から、車両が走行レーンから逸脱する虞があることを運転者に対して伝達する技術が求められる。
本発明は、上記課題を解決するためになされた。即ち、本発明の目的の一つは、ステアリングホイールと車輪とが機械的に連結されているステアリング機構を備える車両において、車両が走行レーンから逸脱する虞あることを、操舵トルクを用いて運転者へ伝達することが可能な運転支援装置を提供することである。
本発明の運転支援装置(以下、「本発明装置」と称呼される場合がある。)は、
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。
本発明装置によれば、接近条件が成立した第1特定時点の直後のトルク制御量が、第1特定時点の直前の前記トルク制御量を、自車両を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。これにより、操舵ハンドルには、運転者の操舵ハンドルに対する操作の方向と反対の方向のトルクが生じる。従って、運転者は、自身の操舵ハンドルの操作に対して反力を感じる。以上のように、本発明装置は、ステアリングホイールと車輪とが機械的に連結されているステアリング機構を備える車両において、上述の反力により、自車両が走行レーンから逸脱したり、自車両が自車両の周囲にある物体に接近する虞があることを、運転者に伝達することができる。その結果、運転者が区画線又は物体に近づく方向に操舵ハンドルを更に操作するのを防ぐことができる。
本発明装置の他の態様において、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。
例えば、運転者が自車両を目標走行ラインの位置に戻そうと操舵ハンドルを操作している状況において第1補正制御が継続された場合、自車両が目標走行ラインに対して急激に戻され、これにより、自車両が目標走行ラインを通り過ぎる(即ち、オーバーシュートする)虞がある。これに対して、本態様の操舵制御手段は、自車両が区画線又は物体に近づくように操舵されていないと判定した場合に第1補正制御を中止する。従って、自車両の位置が徐々に目標走行ラインに向かって戻される。よって、自車両が目標走行ラインを通り過ぎる可能性を低減することができる。
本発明装置の他の態様において、前記操舵制御手段は、
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。
本態様によれば、自車両が区画線又は物体に近づくように操舵されておらず(即ち、自車両が区画線又は物体から離れるように操舵されている)且つ運転者が操舵ハンドルを操作している場合、運転者の操舵ハンドルの操作が大きなトルクによってアシストされる。これにより、運転者は、より小さい操舵量で自車両の位置を目標走行ラインの位置に戻すことができる。
本発明装置の他の態様において、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(Atr)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
ように構成されている。
本態様の操舵制御手段は、接近条件が成立した場合、操舵ハンドルの操作をアシストするための第2操舵制御量の大きさを小さくすることにより、操舵ハンドルに、運転者の操作に対して反対方向のトルクを生じさせることができる。これにより、運転者は、自身の操舵ハンドルの操作に対して反力を感じる。本態様の操舵制御手段は、この反力により、運転者に対して、自車両が走行レーンから逸脱したり、自車両が自車両の周囲にある物体に接近する虞があることを伝達することができる。
本発明装置の他の態様において、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(Ftr)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
ように構成されている。
本態様の操舵制御手段は、接近条件が成立した場合、自車両を目標走行ラインに沿って走行させるための第1操舵制御量の大きさを大きくすることにより、操舵ハンドルに、運転者の操作に対して反対方向のトルクを生じさせることができる。これにより、運転者は、自身の操舵ハンドルの操作に対して反力を感じる。本態様の操舵制御手段は、この反力により、運転者に対して、自車両が走行レーンから逸脱したり、自車両が自車両の周囲にある物体に接近する虞があることを伝達することができる。
本発明装置の他の態様において、前記操舵制御手段は、前記自車両と前記区画線又は前記物体との間の距離(dv1、dv2、dx1、dx2)と、前記自車両が前記区画線又は前記物体に対して接近する速度(Va1、Va2、Vb1、Vb2)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
ように構成されている。
本態様によれば、自車両と区画線又は物体との間の距離と、自車両の区画線又は物体に対する相対速度との少なくとも一方に応じて、自車両を目標走行ラインに近づける方向のトルク成分(即ち、運転者の操作に対して反対方向のトルク成分)の大きさが変化する。本態様の操舵制御手段は、上記のトルク成分の大きさの変化によって、運転者に対して、区画線又は物体に対する自車両の接近度合いを知らせることができる。
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、前記名称及び/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。
本発明の第1実施形態に係る運転支援装置の概略構成図である。 走行レーンの中央ライン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を説明するための平面図である。 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を説明するための平面図である。 先行車の先行車軌跡を走行レーンの中央ラインに基いて補正する処理を説明するための図である。 図1に示した運転支援ECUの機能ブロック図である。 車両が目標走行ラインに対して左側に偏向した場合の第1実施形態に係る運転支援ECUの作動の第1例を説明する図である。 車両が目標走行ラインに対して左側に偏向した場合の第1実施形態に係る運転支援ECUの作動の第2例を説明する図である。 本発明の第1実施形態に係る運転支援ECUが実行する「LTC開始/終了判定ルーチン」を示したフローチャートである。 本発明の第1実施形態に係る運転支援ECUが実行する「LTC実行ルーチン」を示したフローチャートである。 本発明の第1実施形態に係る運転支援ECUが実行する「アシストトルク演算ルーチン」を示したフローチャートである。 本発明の第1実施形態に係る運転支援ECUが実行する「モータ制御ルーチン」を示したフローチャートである。 車両が目標走行ラインに対して左側に偏向した場合の本発明の第2実施形態に係る運転支援ECUの作動の例を説明する図である。 本発明の第2実施形態に係る運転支援ECUが実行する「アシストトルク演算ルーチン」を示したフローチャートである。 他車両が隣接レーンにて走行している状況において、自車両が目標走行ラインに対して左側に偏向した場合の本発明の第3実施形態に係る運転支援ECUの作動の例を説明する図である。 本発明の第3実施形態に係る運転支援ECUが実行する「アシストトルク演算ルーチン」を示したフローチャートである。 本発明の第4実施形態に係る運転支援ECUの機能ブロック図である。 本発明の第4実施形態に係る運転支援ECUが実行する「LTC実行ルーチン」を示したフローチャートである。 本発明の第4実施形態に係る運転支援ECUが実行する「モータ制御ルーチン」を示したフローチャートである。 本発明の第5実施形態に係る運転支援ECUの機能ブロック図である。 本発明の第5実施形態に係る運転支援ECUが利用するルックアップテーブルの例である。 本発明の第5実施形態に係る運転支援ECUが実行する「アシストトルク/補正トルク演算ルーチン」を示したフローチャートである。 本発明の第5実施形態に係る運転支援ECUが実行する「モータ制御ルーチン」を示したフローチャートである。 本発明の変形例に係る運転支援ECUが利用するルックアップテーブルの例である。 本発明の変形例に係る運転支援ECUが利用するルックアップテーブルの例である。
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、添付図面は本発明の原理に則った具体的な実施形態を示しているが、これらは本発明を理解するための例であり、本発明を限定的に解釈するために用いられるべきでない。
<第1実施形態>
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。
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、図示しないCAN(Controller Area Network)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、RAM、ROM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。例えば、運転支援ECU10は、CPU10a、RAM10b、ROM10c、不揮発性メモリ10d及びインターフェース(I/F)10e等を含むマイクロコンピュータを備える。
運転支援ECU10は、以下に列挙するセンサ(スイッチを含む。)と接続されていて、それらのセンサの検出信号又は出力信号を受信するようになっている。なお、各センサは、運転支援ECU10以外のECUに接続されていてもよい。その場合、運転支援ECU10は、センサが接続されたECUからCANを介してそのセンサの検出信号又は出力信号を受信する。
アクセルペダル操作量センサ11は、自車両のアクセルペダル11aの操作量(アクセル開度)を検出し、アクセルペダル操作量APを表す信号を出力するようになっている。
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。
操舵角センサ13は、自車両の操舵角を検出し、操舵角θを表す信号を出力するようになっている。操舵角θの値は、操舵ハンドルSWを所定の基準位置(中立位置)から第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を所定の基準位置から第1方向とは反対の第2方向(右方向)に回転させた場合に負の値になる。なお、中立位置とは、操舵角θがゼロとなる基準位置であり、車両が直進走行する際の操舵ハンドルSWの位置である。更に、運転支援ECU10は、操舵角センサ13から受信した操舵角θから操舵角速度(θ´)を算出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。
周囲センサ16は、自車両の周囲の道路(自車両が走行している走行レーン及びその走行レーンに隣接する隣接レーンを含む)に関する情報、及び、それらの道路に存在する立体物に関する情報を取得するようになっている。立体物は、例えば、自動車、歩行者及び自転車などの移動物、並びに、ガードレール及びフェンスなどの固定物を表す。以下、これらの立体物は「物標」と称呼される場合がある。周囲センサ16は、レーダセンサ16a及びカメラセンサ16bを備えている。
レーダセンサ16aは、例えば、ミリ波帯の電波(以下、「ミリ波」と称呼する。)を少なくとも自車両の前方領域を含む自車両の周辺領域に放射し、放射範囲内に存在する物標によって反射されたミリ波(即ち、反射波)を受信する。更に、レーダセンサ16aは、物標の有無について判定し、且つ、自車両と物標との相対関係を示すパラメータ(即ち、自車両に対する物標の位置、自車両と物標との距離、及び、自車両と物標との相対速度等)を演算して出力するようになっている。
より具体的に述べると、レーダセンサ16aはミリ波送受信部及び処理部を備えている。その処理部は、ミリ波送受信部から送信したミリ波とミリ波送受信部が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いて、自車両と物標との相対関係を示すパラメータを所定時間の経過毎に取得する。このパラメータは、検出した各物標(n)に対する、車間距離(縦距離)Dfx(n)、相対速度Vfx(n)、横距離Dfy(n)及び相対横速度Vfy(n)等を含む。
車間距離Dfx(n)は、自車両と物標(n)(例えば、先行車)との間の自車両の中心軸(前後方向に延びる中心軸、即ち、後述するx軸)に沿った距離である。
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。
カメラセンサ16bは、ステレオカメラ及び画像処理部を備え、車両前方の左側領域及び右側領域の風景を撮影して左右一対の画像データを取得する。カメラセンサ16bは、その撮影した左右一対の画像データに基いて、物標の有無について判定し、且つ、自車両と物標との相対関係を示すパラメータを演算し、判定結果及び演算結果を出力するようになっている。この場合、運転支援ECU10は、レーダセンサ16aによって得られた自車両と物標との相対関係を示すパラメータと、カメラセンサ16bによって得られた自車両と物標との相対関係を示すパラメータと、を合成することにより、自車両と物標との相対関係を示すパラメータを決定する。
更に、カメラセンサ16bは、その撮影した左右一対の画像データに基いて、道路(自車両が走行している走行レーン)の左及び右の区画線を認識し、道路の形状(例えば、道路の曲率)、及び、道路と自車両との位置関係(例えば、自車両が走行しているレーンの左端又は右端から自車両の車幅方向の中心位置までの距離)を算出する。道路の形状及び道路と自車両との位置関係等を含む車線に関する情報は「車線情報」と称呼される。カメラセンサ16bは、算出した車線情報を運転支援ECU10に出力する。なお、区画線は、白線及び黄色線等を含むが、以下では、区画線が白線であると仮定して説明する。
周囲センサ16によって取得された物標に関する情報(自車両と物標との相対関係を示すパラメータを含む。)は「物標情報」と称呼される。周囲センサ16は、所定のサンプリング時間が経過するたびに、物標情報を運転支援ECU10に繰り返し送信する。運転支援ECU10は、「物標情報及び車線情報」を含む車両の周辺状況に関する情報を「車両周辺情報」として取得する。
なお、周囲センサ16は、必ずしも、レーダセンサ及びカメラセンサの両方を備える必要はなく、例えば、カメラセンサのみを含んでいてもよい。周囲センサ16は「車両周辺情報を取得する情報取得部(情報取得手段)」と称呼される場合がある。
操作スイッチ17は、運転者により操作されるスイッチである。運転者は、操作スイッチ17を操作することにより、後述する追従車間距離制御を実行するか否かを選択することができる。更に、運転者は、操作スイッチ17を操作することにより、後述する車線維持制御を実行するか否かを選択することができる。
エンジンECU20は、エンジンアクチュエータ21に接続されている。エンジンアクチュエータ21は、内燃機関22の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ECU20は、エンジンアクチュエータ21を駆動することによって、内燃機関22が発生するトルクを変更することができる。内燃機関22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ECU20は、エンジンアクチュエータ21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。なお、自車両が、ハイブリッド車両である場合、エンジンECU20は、車両駆動源としての「内燃機関及び電動機」の何れか一方又は両方によって発生する自車両の駆動力を制御することができる。更に、自車両が電気自動車である場合、エンジンECU20は、車両駆動源としての電動機によって発生する自車両の駆動力を制御することができる。
ブレーキECU30は、ブレーキアクチュエータ31に接続されている。ブレーキアクチュエータ31は、ブレーキペダル12a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32との間の油圧回路に設けられている。ブレーキアクチュエータ31は、ブレーキECU30からの指示に応じて、摩擦ブレーキ機構32のブレーキキャリパ32bに内蔵されたホイールシリンダに供給する油圧を調整する。その油圧によりホイールシリンダが作動することによりブレーキパッドがブレーキディスク32aに押し付けられて摩擦制動力が発生する。従って、ブレーキECU30は、ブレーキアクチュエータ31を制御することによって、自車両の制動力を制御し加速状態(減速度、即ち、負の加速度)を変更することができる。
ステアリングECU40は、周知の電動パワーステアリングシステムの制御装置であって、ステアリング機構60に組み込まれたモータ61に接続されている。ステアリング機構60は、操舵ハンドルSWの回転操作により左前輪FWL及び右前輪FWRを転舵するための機構である。ステアリングシャフトUSの一端には操舵ハンドルSWが回転可能に接続されている。ステアリングシャフトUSの他端にはピニオンギア63が回転可能に接続されている。従って、操舵ハンドルSWを回転させることにより、ピニオンギア63が回転するようになっている。なお、ステアリングシャフトUSは、実際には、互いにトルク伝達可能に連結された、アッパーシャフト、インターミディエイトシャフト及ロアーシャフトを含む。
ピニオンギア63は、ラックバー64に形成されたラックギア(図示省略)と噛合している。ピニオンギア63とラックバー64とはラックアンドピニオン機構を構成している。このラックアンドピニオン機構によって、ピニオンギア63の回転運動はラックバー64の往復直線運動に変換される。ラックバー64の両端には、タイロッド(図示省略)を介して操舵輪(左前輪FWL及び右前輪FWR)が操舵可能に接続されている。このように、操舵ハンドルSWと車輪(操舵輪)とが機械的に連結されている。ラックバー64の往復直線運動に伴って操舵輪(左前輪FWL及び右前輪FWR)の転舵角が変更される。即ち、操舵ハンドルSWの回転に従って、操舵輪(左前輪FWL及び右前輪FWR)の転舵角が変更される。
モータ61は、変換機構62を介してラックバー64に取付けられている。変換機構62は、図示しない減速機を含む。変換機構62は、モータ61の回転を減速するとともにモータ61の回転トルクを直線運動に変換してラックバー64に伝達するようになっている。このように、モータ61は、操舵輪(左前輪FWL及び右前輪FWR)の転舵角を変化させるトルクを発生させるようになっている。
運転支援ECU10は、操舵トルクTra及び車速SPD等に基いて、運転者の操舵ハンドルSWの操作に応じたアシストトルクを演算して、ステアリングECU40に出力するようになっている。ステアリングECU40は、アシストトルクに基いて、モータ61に流す電流値(アシストトルクが得られる電流値)を演算し、その電流値が流れるようにモータ61を制御する。このように、ステアリングECU40は、運転者が操舵ハンドルSWを操作するときのアシストトルク(アシスト力)をモータ61に発生させる。
メータECU50は、左右のターンシグナルランプ51(ウインカーランプ)及びディスプレイ52と接続されている。メータECU50は、図示しないウインカー駆動回路を介して、左又は右のターンシグナルランプ51を点滅させるようになっている。ディスプレイ52は、運転席の正面に設けられたマルチインフォメーションディスプレイである。ディスプレイ52は、車速及びエンジン回転速度等の計測値に加えて、各種の情報を表示する。
次に、運転支援ECU10の作動の概要について説明する。運転支援ECU10は、「追従車間距離制御」及び「車線維持制御」を実行できるようになっている。
<追従車間距離制御(ACC:Adaptive Cruise Control)>
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、操作スイッチ17の操作によって追従車間距離制御が要求されている場合、追従車間距離制御を実行する。
より具体的に述べると、運転支援ECU10は、追従車間距離制御が要求されている場合、周囲センサ16により取得した物標情報に基いてACC追従対象車を選択する。例えば、運転支援ECU10は、検出した物標(n)の横距離Dfy(n)と車間距離Dfx(n)とから特定される物標(n)の相対位置が追従対象車両エリア内に存在するか否かを判定する。追従対象車両エリアは、自車両の車速及び自車両のヨーレートに基いて推定される自車両の進行方向における距離が長くなるほど、その進行方向に対する横方向の距離の絶対値が小さくなるように予め定められたエリアである。そして、運転支援ECU10は、物標(n)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ACC追従対象車として選択する。なお、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物標が複数存在する場合、運転支援ECU10は、それらの物標の中から車間距離Dfx(n)が最小の物標をACC追従対象車として選択する。
更に、運転支援ECU10は、目標加速度Gtgtを下記(1)式及び(2)式の何れかに従って算出する。(1)式及び(2)式において、Vfx(a)はACC追従対象車(a)の相対速度であり、k1及びk2は所定の正のゲイン(係数)であり、ΔD1は「ACC追従対象車(a)の車間距離Dfx(a)」から「目標車間距離Dtgt」を減じることにより得られる車間偏差(=Dfx(a)-Dtgt)である。なお、目標車間距離Dtgtは、運転者により操作スイッチ17を用いて設定される目標車間時間Ttgtに自車両100の車速SPDを乗じることにより算出される(即ち、Dtgt=Ttgt・SPD)。
運転支援ECU10は、値(k1・ΔD1+k2・Vfx(a))が正又は「0」の場合に下記(1)式を使用して目標加速度Gtgtを決定する。ka1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(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)
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SPDが「目標車間時間Ttgtに応じて設定される目標速度」に一致するように、目標速度と車速SPDに基いて目標加速度Gtgtを決定する。
運転支援ECU10は、車両の加速度が目標加速度Gtgtに一致するように、エンジンECU20を用いてエンジンアクチュエータ21を制御するとともに、必要に応じてブレーキECU30を用いてブレーキアクチュエータ31を制御する。
<車線維持制御(LTC:Lane Trace Control)>
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。
車線維持制御では、運転支援ECU10が、白線又は先行車の走行軌跡(即ち、先行車軌跡)、若しくは、これらの両方を活用して、目標走行ライン(目標走行路)を決定(設定)する。運転支援ECU10は、自車両の横位置(即ち、道路に対する車幅方向の自車両の位置)が「その自車両が走行しているレーン(走行レーン)」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自車両の操舵輪の転舵角を変化させる(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号等を参照。)。これにより、運転者の操舵操作が支援される。このような車線維持制御は、「TJA(Traffic Jam Assist)」とも称呼される場合がある。なお、上述の操舵トルクは、運転者の操舵操作をアシストするために付与されるアシストトルクとは異なり、運転者の操舵操作なしに、モータ61の駆動によりラックバー64に付与されるトルクを表す。
以下、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について説明を加える。図2に示したように、運転支援ECU10は、車両周辺情報に含まれる車線情報に基いて、自車両100が走行している走行レーンの「左白線LL及び右白線RL」についての情報を取得する。運転支援ECU10は、取得した左白線LLと右白線RLとの道路幅方向における中央位置を結ぶラインを「走行レーンの中央ラインLM」として推定する。
更に、運転支援ECU10は、走行レーンの中央ラインLMのカーブ半径R及び曲率CL(=1/R)と、左白線LLと右白線RLとで区画される走行レーンにおける自車両100の位置及び向きと、を演算する。より具体的に述べると、運転支援ECU10は、図2に示したように、自車両100の車幅方向の中央位置と走行レーンの中央ラインLMとの間のy軸方向(実質的には道路幅方向)の距離dLと、中央ラインLMの方向(接線方向)と自車両100の進行方向とのずれ角θL(ヨー角θL)と、を演算する。これらのパラメータは、走行レーンの中央ラインLMを目標走行ラインTLとして設定した場合の車線維持制御に必要な目標走路情報(目標走行ラインTLの曲率CL、目標走行ラインTLに対するヨー角θL、並びに、目標走行ラインTLに対する道路幅方向の距離dL)である。なお、図2に示したx-y座標は、自車両100の前後方向に延びる中心軸をx軸、これに直交する軸をy軸とし、自車両100の現在位置を原点(x=0、y=0)とする座標である。
運転支援ECU10は、車線維持制御を実行する際、所定時間が経過するごとに、曲率CL、車速SPD、ヨー角θL及び距離dLを下記の(3)式に適用することにより目標ヨーレートYRc*を算出する。更に、運転支援ECU10は、目標ヨーレートYRc*、実ヨーレートYRt及び車速SPDをルックアップテーブルMap1(YRc*、YRt、SPD)に適用することにより、目標ヨーレートYRc*を得るための目標操舵トルクTr*を求める(即ち、Tr*=Map1(YRc*、YRt、SPD))。そして、運転支援ECU10は、モータ61により生じる実際のトルクが目標操舵トルクTr*に一致するように、ステアリングECU40を用いてモータ61を制御する。なお、(3)式において、K1、K2及びK3は制御ゲインである。ルックアップテーブルMap1(YRc*、YRt、SPD)はROM10cに記憶されている。
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。
次に、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について説明を加える。このような車線維持制御は「追従操舵制御」とも称呼される。目標走行ラインを決定するためにその先行車軌跡が用いられる先行車は、「操舵追従先行車」とも称呼される。運転支援ECU10は、目標走行ラインを決定するための先行車軌跡の作成対象となる物標である先行車(即ち、操舵追従先行車)をACC追従対象車と同様に特定する。
図3に示したように、運転支援ECU10は、先行車軌跡L1の作成対象となる物標である先行車110を特定して、自車両100の位置に対する所定時間毎の先行車110の位置情報を含む物標情報に基いて先行車軌跡L1を作成する。例えば、運転支援ECU10は、先行車110の位置情報を上述したx-y座標の位置座標データに変換する。例えば、図3の(x1,y1)、(x2,y2)、(x3,y3)及び(x4,y4)は、このように変換された先行車110の位置座標データの例である。運転支援ECU10は、当該位置座標データに対して曲線フィッティング処理を実行することにより、先行車110の先行車軌跡L1を作成する。フィッティング処理に用いられる曲線は3次関数f(x)である。フィッティング処理は、例えば、最小二乗法により実行される。
運転支援ECU10は、先行車110の先行車軌跡L1と、自車両100の位置及び向きとに基いて、先行車軌跡L1を目標走行ラインTLとして設定した場合の車線維持制御に必要な目標走路情報(以下のdv、θv、Cv及びCv’)を演算する。
dv:現在位置(x=0、y=0)の自車両100の車幅方向の中央位置と先行車軌跡L1との間のy軸方向(実質的には道路幅方向)の距離dv。
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)。
そして、運転支援ECU10は、(3)式において、dLをdvに置換し、θLをθvに置換し、CLをCvに置換することにより目標ヨーレートYRc*を演算する。更に、運転支援ECU10は、目標ヨーレートYRc*を得るための目標操舵トルクTr*を、ルックアップテーブルMap1(YRc*、YRt、SPD)を用いて演算する。運転支援ECU10は、モータ61により生じる実際のトルクが目標操舵トルクTr*に一致するように、ステアリングECU40を用いてモータ61を制御する。
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。
なお、運転支援ECU10は、先行車軌跡L1と走行レーンの中央ラインLMとの組み合わせによって目標走行ラインTLを作成してもよい。より具体的に述べると、例えば、図4に示すように、運転支援ECU10は、先行車軌跡L1が「先行車軌跡L1の形状(曲率)を維持した軌跡であって且つ自車両100の近傍における中央ラインLMの位置及び当該中央ラインLMの方向(接線方向)と一致した軌跡」となるように、先行車軌跡L1を補正する。これにより、先行車軌跡L1の形状が維持された軌跡であって、道路幅方向の誤差が小さい「補正した先行車軌跡(「補正先行車軌跡」と称呼される場合がある。)L2」を目標走行ラインTLとして得ることができる。そして、運転支援ECU10は、補正先行車軌跡L2を目標走行ラインTLとして設定した場合の目標走路情報を取得し、その目標走路情報と上記(3)式に基いて目標操舵トルクTr*を演算する。運転支援ECU10は、モータ61により生じる実際のトルクが目標操舵トルクTr*に一致するように、ステアリングECU40を用いてモータ61を制御する。
例えば、運転支援ECU10は、以下に述べる(a)乃至(d)のように、先行車の有無及び白線の認識状況に応じて目標走行ラインTLを設定して車線維持制御を実行する。
(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。
<車線維持制御中の反力制御>
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。
より具体的に述べると、図5に示すように、運転支援ECU10は、機能的にみた場合、LTC制御部(第1演算部)510と、アシストトルク制御部(第2演算部)520と、加算器530とを備える。LTC制御部510は、目標操舵トルク演算部511を備える。アシストトルク制御部520は、基本アシストトルク演算部521と、ゲイン演算部522と、乗算器523とを備える。
目標操舵トルク演算部511は、上述したように、曲率CL、車速SPD、ヨー角θL及び距離dLを(3)式に適用することにより目標ヨーレートYRc*を算出する。更に、目標操舵トルク演算部511は、目標ヨーレートYRc*、実ヨーレートYRt及び車速SPDをルックアップテーブルMap1(YRc*、YRt、SPD)に適用することにより、目標操舵トルクTr*を算出する。目標操舵トルク演算部511は、目標操舵トルクTr*を加算器530に出力する。目標操舵トルクTr*は、上述したように、自車両を目標走行ラインTLに沿って走行させるための操舵制御量であり、「第1操舵制御量」と称呼される場合がある。
基本アシストトルク演算部521は、操舵トルクTra及び車速SPDをルックアップテーブルMap2(Tra、SPD)に適用することにより、運転者による操舵ハンドルSWの操作に対応する基本アシストトルクTrbを演算する(即ち、Trb=Map2(Tra、SPD))。なお、基本アシストトルクTrbは「基本アシスト制御量」と称呼される場合がある。例えば、ルックアップテーブルMap2によれば、操舵トルクTraの大きさ(絶対値)が大きくなるほど、基本アシストトルクTrbの大きさ(絶対値)が大きくなる。更に、車速SPDが低くなるほど、基本アシストトルクTrbの大きさ(絶対値)が大きくなる。基本アシストトルク演算部521は、基本アシストトルクTrbを乗算器523に出力する。
ゲイン演算部522は、車両周辺情報及び操舵角θ等に基いて、制御ゲインKrcを決定/設定する。なお、本実施形態において、制御ゲインKrcは、「0」又は「1」の何れかの値に設定される。ゲイン演算部522は、制御ゲインKrcを乗算器523に出力する。
乗算器523は、基本アシストトルク演算部521から出力された基本アシストトルクTrbと、ゲイン演算部522から出力された制御ゲインKrcとを乗算した値(=Krc×Trb)を求め、この値をアシストトルクAtrとして加算器530に出力する。アシストトルクAtrは、運転者による操舵ハンドルSWの操作をアシストするための操舵制御量であり、「第2操舵制御量」と称呼される場合がある。
加算器530は、LTC制御部510から出力された目標操舵トルクTr*と、アシストトルク制御部520から出力されたアシストトルクAtrとを加算した値であるトルク制御量Trc(=Tr*+Atr)を求め、このトルク制御量Trcを最終的なトルク制御量としてステアリングECU40に出力する。ステアリングECU40は、モータ61により生じる実際のトルクがトルク制御量Trcに一致するように、モータ61に流す電流を制御する。これにより、モータ61の回転トルクが変換機構62を介してラックバー64に作用する。
次に、車線維持制御の実行中に運転者が操舵ハンドルSWを第1方向(左方向)に操作した場合の運転支援ECU10の作動について図6を参照しながら説明する。車両100は、走行レーン610を走行している。時間t0以前において、運転支援ECU10は、走行レーン610の中央ラインLM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している。なお、時間t0にて、制御ゲインKrcの値は「1」である。
運転支援ECU10は、所定時間が経過するごとに、車両周辺情報に含まれる車線情報に基いて、自車両100の車幅方向の中心位置と左白線LLとの間の第1距離dw1と、自車両100の車幅方向の中心位置と右白線RLとの間の第2距離dw2と、を演算する。更に、運転支援ECU10は、所定の第1条件が成立するか否かを判定する。第1条件は、第1距離dw1及び第2距離dw2の何れかが第1距離閾値Dth1以下になったときに成立する。
この例において、時間t1にて、運転者が、操舵ハンドルSWを第1方向(左方向)に操作し始める。運転支援ECU10は、操舵ハンドルSWの第1方向への操作に応じて、その操作(操舵操作)をアシスト(補助)するように、正の値の基本アシストトルクTrbを出力する。更に、この時点において、制御ゲインKrcの値は「1」である。従って、アシストトルクAtrは正の値(=1*Trb)となる。
時間t1以降において、運転者による操舵ハンドルSWの操作により自車両100が目標走行ラインTLに対して左側に偏向する。従って、運転支援ECU10は、自車両100の位置を目標走行ラインTLの位置に戻すように、負の値の目標操舵トルクTr*を出力する。この時点において、アシストトルクAtrは正の値であり、目標操舵トルクTr*は負の値である。従って、アシストトルクAtrと目標操舵トルクTr*との和である最終的なトルク制御量Trcはゼロ付近の値となる。運転者は、自身の操舵ハンドルSWの操作がアシストされにくく感じるものの、操舵ハンドルSWの操作に対して大きな反力を感じない。
この例において、時間t2にて、第1距離dw1が第1距離閾値Dth1以下になる。従って、運転支援ECU10は、第1条件が成立したと判定する。
第1条件が成立した場合、運転支援ECU10は、所定の第2条件が成立するか否かを判定する。第2条件は、自車両100が白線(この例では「左白線LL」)に近づくように操舵されているときに成立する。
具体的には、運転支援ECU10は、走行レーン610の曲率(例えば、目標走行ラインTLの曲率CL)及び車速SPDをルックアップテーブルMap3(CL、SPD)に適用することにより、自車両100が目標走行ラインTLに沿って走行するための基準操舵角θreを演算する。例えば、ルックアップテーブルMap3によれば、曲率CLの大きさ(絶対値)が大きくなるほど、基準操舵角θreの大きさ(絶対値)が大きくなる。更に、車速SPDが低くなるほど、基準操舵角θreの大きさ(絶対値)が小さくなる。
運転支援ECU10は、基準操舵角θreと実際の操舵角θとを比較することにより、自車両100が左白線LLに近づくように操舵されているか否かを判定する。運転支援ECU10は、基準操舵角θreを基準として、操舵角θが車線逸脱方向の角度であるか否かを判定する。ここで、車線逸脱方向とは、自車両100が現在近づきつつある白線(この例では、左白線LL)側の方向である。運転支援ECU10は、操舵角θが基準操舵角θreに対して車線逸脱方向の角度であると判定した場合、自車両100が左白線LLに近づくように操舵されていると判定する(即ち、第2条件が成立したと判定する。)。
本例においては、自車両100が直線の走行レーン610を走行しているので、基準操舵角θreが「0」であると仮定する。従って、第1距離dw1が第1距離閾値Dth1以下である状況において、運転支援ECU10は、操舵角θが正の値であるとき、操舵角θが車線逸脱方向の角度であると判定する。
なお、第2距離dw2が第1距離閾値Dth1以下である場合にも、運転支援ECU10は、第1条件が成立したと判定する。この場合、上述と同様に、運転支援ECU10は、第2条件が成立するか否かを判定する。具体的には、運転支援ECU10は、自車両100が右白線RLに近づくように操舵されているか否かを判定する。運転支援ECU10は、ルックアップテーブルMap3(CL、SPD)を用いて基準操舵角θreを演算する。そして、運転支援ECU10は、操舵角θが基準操舵角θreに対して車線逸脱方向の角度であるか否かを判定する。本例において、基準操舵角θreが「0」であると仮定する。従って、第2距離dw2が所定の第1距離閾値Dth1以下である状況において、運転支援ECU10は、操舵角θが負の値であるとき、操舵角θが車線逸脱方向の角度であると判定する(即ち、第2条件が成立したと判定する。)。
上述の第1条件及び第2条件は、まとめて「白線接近条件」と称呼される場合がある。なお、白線接近条件は、運転者の操舵ハンドルSWの操作によって自車両100が白線に接近したと推定されるときに成立する条件であればよく、上記の例に限定されない。
運転支援ECU10は、白線接近条件(第1条件及び第2条件)が成立した場合、運転者が自車両100を走行レーン610から逸脱させる意思があるか否かを判定する。運転支援ECU10は、所定の意思判定条件が成立したとき、運転者が自車両100を走行レーン610から逸脱させる意思があると判定する。意思判定条件は、以下の条件A及び条件Bの少なくとも一方が成立したときに成立する。
(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。)。
本例においては、上記の条件A及び条件Bの何れも成立しないと仮定する。従って、意思判定条件が成立しない。この場合、運転支援ECU10は、制御ゲインKrcの値を「0」に設定する。このように、白線接近条件が成立した時点(時間t2)の直後のアシストトルクAtrの大きさは、その時点(時間t2)の直前のアシストトルクAtrの大きさに比べて小さくなる。
具体的には、時間t2の直後において、アシストトルクAtr(=Krc*Trb)の値がゼロになる。従って、白線接近条件が成立した時点(時間t2)の直後のトルク制御量Trcは、その時点(時間t2)の直前のトルク制御量TrcからアシストトルクAtr分を引いた値になる。別の言い方をすれば、これは、「白線接近条件が成立した時点(時間t2)の直前のトルク制御量Trcを、目標走行ラインTLに近づける方向のトルク成分だけ変化させた」と言うこともできる。なお、上述のようにトルク制御量Trcを補正する処理を「第1補正制御」と称呼する場合がある。
従って、最終的なトルク制御量Trcにおいて、運転者の操舵操作をアシストするためのアシストトルクの作用方向と反対方向のトルク成分(目標操舵トルクTr*)のみが残る。操舵ハンドルSWには、運転者の操作に対して反対方向(第2方向)の比較的大きなトルクが生じるので、運転者は大きな反力を感じる。このように、第1装置は、この反力により、運転者に対して、自車両100が白線(左白線LL)に近づいていることを伝達することができる。これにより、運転者が操舵ハンドルSWを第1方向へ更に操作するのを防ぐことができ、その結果、自車両100が走行レーン610から逸脱するのを防ぐことができる。
時間t3にて、運転者は大きな反力を感じたので、運転者は、操舵ハンドルSWを第1方向へ操作するのを中止する。即ち、運転者は、操舵ハンドルSWに対して力を加えない状態となる。従って、目標操舵トルクTr*に基く車線維持制御により自車両100が目標走行ラインTLの位置に徐々に戻される。
この結果、時間t4にて、操舵角θの値が正の値から負の値へと反転している。この時点にて、操舵角θが、基準操舵角θre(=0)に対して、目標走行ラインTLに近づく方向の角度となる(即ち、車線逸脱方向の角度はでない)。従って、運転支援ECU10は、自車両100が左白線LLに近づくように操舵されていないと判定する。この場合、運転支援ECU10は、第1補正制御を中止する。即ち、運転支援ECU10は、制御ゲインKrcの値を「1」に設定する。
次に、車線維持制御の実行中に運転者が操舵ハンドルSWを第1方向(左方向)に操作した場合の別の例について、運転支援ECU10の作動を図7を参照しながら説明する。図7の例において、時間t2までの運転支援ECU10の作動は図6の例と同じである。従って、時間t2以降についての運転支援ECU10の作動を説明する。
時間t2にて、第1距離dw1が所定の第1距離閾値Dth1以下になったので、運転支援ECU10は、第1条件が成立したと判定する。次に、運転支援ECU10は、第2条件が成立するか否かを判定する。具体的には、運転支援ECU10は、以下のように、自車両100が左白線LLに近づくように操舵されているか否かを判定する。運転支援ECU10は、基準操舵角θreを基準として、操舵角θが車線逸脱方向の角度であるか否かを判定する。この時点にて、操舵角θが、基準操舵角θre(=0)に対して車線逸脱方向の角度(即ち、正の値)である。従って、運転支援ECU10は、自車両100が左白線LLに近づくように操舵されていると判定する(即ち、第2条件が成立すると判定する。)。
更に、時間t2にて、意思判定条件が成立しないと仮定する。従って、運転支援ECU10は、第1補正制御を開始する。即ち、運転支援ECU10は、制御ゲインKrcの値を「0」に設定する。これにより、時間t2の直後の最終的なトルク制御量Trcにおいて、アシストトルクAtrがゼロとなり、アシストトルクAtrの作用方向(第1方向)と反対方向(第2方向)のトルク成分(目標操舵トルクTr*)のみが残る。操舵ハンドルSWには運転者の操作に対して反対方向の比較的大きなトルクが生じるので、運転者は大きな反力を感じる。
本例においては、時間t2以降において、運転者は、操舵ハンドルSWの第1方向への操作に対して大きな反力(負荷)を感じ、操舵ハンドルSWを第2方向へ操作し始める。そして、時間t3にて、操舵角θの値が正の値から負の値へと反転する。即ち、操舵角θは、基準操舵角θre(=0)に対して、目標走行ラインTLに近づく方向の角度となる。自車両100が左白線LLに近づくように操舵されていないので、第2条件が成立しない。この場合、運転支援ECU10は、第1補正制御を中止する。即ち、運転支援ECU10は、制御ゲインKrcの値を「1」に設定する。
このとき、運転支援ECU10は、操舵ハンドルSWの第2方向への操作に応じて、その操作をアシストするように、負の値の基本アシストトルクTrbを出力する。従って、アシストトルクAtr(=Krc・Trb)は負の値となる。更に、運転支援ECU10は、自車両100の位置を目標走行ラインTLの位置に戻すように、負の値の目標操舵トルクTr*を出力している。この時点において、アシストトルクAtrと目標操舵トルクTr*との和である最終的なトルク制御量Trcは、比較的大きな負の値となる。従って、運転者の第2方向への操舵ハンドルSWの操作は、大きなトルクによりアシストされる。このように、トルク制御量Trcは、短時間内に、大きさ(絶対値)が大きい負の値になるので、自車両100が走行レーン610から逸脱するのを防ぐことができる。
この例においては、時間t3以降において、運転者の操舵ハンドルSWの操作により、操舵角θは負の値であってその大きさが次第に増大し、その後、その大きさが次第に減少する。そして、時間t4にて、操舵角θの値は「0」になる。更に、時間t4以降において、操舵角θは正の一定値に維持されている。その結果、時間t4以降において自車両100が左白線LLに近い位置を走行レーン610に沿って走行する。このとき、第1距離dw1が第1距離閾値Dth1以下であるので、第1条件が成立している。
この状況において、操舵角θは、正の値であり、基準操舵角(この場合「0」)に対して車線逸脱方向の角度である。運転支援ECU10は、第2条件が成立すると判定する。従って、運転支援ECU10は、第1補正制御を再度開始する。即ち、運転支援ECU10は、制御ゲインKrcの値を「0」に設定する。これにより、アシストトルクAtr(=Krc×Trb)はゼロになる。従って、最終的なトルク制御量Trcにおいて、アシストトルクの作用方向と反対方向のトルク成分(目標操舵トルクTr*)のみが残る。その結果、操舵ハンドルSWには、運転者の操作に対して反対方向(第2方向)の比較的大きなトルクが生じるので、運転者は大きな反力を感じる。これにより、運転者は自車両100が依然として左白線LLに近い位置を走行していることを再度認知する。これにより、運転者が操舵ハンドルSWを第1方向へ更に操作するのを防ぐことができる。
時間t5にて、運転者が、自車両100の位置を目標走行ラインTLの位置に戻すように、操舵ハンドルSWを第2方向(右方向)に操作し始める。よって、操舵角θの値が正の値から負の値へと反転する。即ち、操舵角θは、基準操舵角θre(=0)に対して、目標走行ラインTLに近づく方向の角度となる。自車両100が左白線LLに近づくように操舵されていないので、第2条件が成立しない。この場合、運転支援ECU10は、第1補正制御を中止する。即ち、運転支援ECU10は、制御ゲインKrcの値を「1」に設定する。これにより、最終的なトルク制御量Trcに対して、アシストトルクAtrが加えられる。
運転支援ECU10は、操舵ハンドルSWの第2方向への操作に応じて、その操作をアシストするように、負の値の基本アシストトルクTrbを出力する。従って、アシストトルクAtr(=Krc・Trb)は負の値となる。更に、運転支援ECU10は、自車両100の位置を目標走行ラインTLの位置に戻すように、負の値の目標操舵トルクTr*を出力している。この時点において、アシストトルクAtrと目標操舵トルクTr*との和である最終的なトルク制御量Trcは、比較的大きな負の値となる。従って、運転者の第2方向への操舵ハンドルSWの操作は、大きなトルクによりアシストされる。これにより、運転者が自車両100の位置を目標走行ラインTLの位置に容易に戻すことができる。
時間t6にて、運転者は操舵ハンドルSWを第2方向へ操作するのを中止する。即ち、運転者は、操舵ハンドルSWに対して力を加えない状態となる。これにより、基本アシストトルクTrbがゼロになる。よって、アシストトルクAtr(=Krc×Trb)はゼロになる。その後、目標操舵トルクTr*に基く車線維持制御により自車両100が目標走行ラインTLの位置に徐々に戻される。
<具体的作動>
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。
従って、所定のタイミングになると、CPUは、ステップ800から図8のルーチンを開始してステップ810に進み、LTC実行フラグF1の値が「0」であるか否かを判定する。LTC実行フラグF1は、その値が「1」であるとき車線維持制御が実行されていることを示し、その値が「0」であるとき車線維持制御が実行されていないことを示す。LTC実行フラグF1の値は、図示しないイグニッションスイッチがOFF位置からON位置へと変更されたときにCPUにより実行されるイニシャライズルーチンにおいて「0」に設定される。更に、LTC実行フラグF1の値は、後述するステップ860においても「0」に設定される。
いま、車線維持制御が実行されていないと仮定すると、LTC実行フラグF1の値は「0」である。この場合、CPUは、そのステップ810にて「Yes」と判定してステップ820に進み、所定の実行条件が成立しているか否かを判定する。この実行条件は「LTC実行条件」とも称呼される。
LTC実行条件は、以下の条件1及び条件2の両方が成立したときに成立する。
(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。
LTC実行条件が成立していない場合、CPUはステップ820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。
これに対し、LTC実行条件が成立している場合、CPUはステップ820にて「Yes」と判定してステップ830に進み、LTC実行フラグF1を「1」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。これにより、車線維持制御が開始される(図9のルーチンのステップ910の「Yes」の判定を参照。)。
上述のように車線維持制御が開始された後、CPUが再び図8のルーチンをステップ800から開始すると、CPUは、ステップ810にて「No」と判定して、ステップ840に進む。CPUは、ステップ840にて、所定の終了条件が成立しているか否かを判定する。この終了条件は「LTC終了条件」とも称呼される。
LTC終了条件は、以下の条件3及び条件4の何れかが成立したときに成立する。
(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。
LTC終了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。
これに対して、LTC終了条件が成立している場合、CPUはステップ840にて「Yes」と判定し、以下に述べるステップ850及びステップ860の処理を順に行う。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。
ステップ850:CPUは、車線維持制御を終了させる旨をディスプレイ52に表示させる。これにより、CPUは、運転者に対して車線維持制御の終了を通知する。
ステップ860:CPUは、LTC実行フラグF1の値を「0」に設定する。
更に、CPUは、所定時間が経過する毎に、図9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9のステップ900から処理を開始してステップ910に進み、LTC実行フラグF1の値が「1」であるか否かを判定する。
LTC実行フラグF1の値が「1」でない場合、CPUは、そのステップ910にて「No」と判定し、ステップ995に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。
これに対し、LTC実行フラグF1の値が「1」である場合、CPUは、そのステップ910にて「Yes」と判定して以下のステップ920乃至ステップ940の処理を順に行う。その後、CPUは、ステップ995に進んで本ルーチンを一旦終了する。
ステップ920:CPUは、車両周辺情報に含まれる車線情報に基いて、左白線LL及び右白線RLの中央位置を結ぶラインを推定し、当該ラインを「中央ラインLM」として決定する。
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。
更に、CPUは、所定時間が経過する毎に、図10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10のステップ1000から処理を開始してステップ1010に進み、操舵トルクTra及び車速SPDをルックアップテーブルMap2(Tra、SPD)に適用することにより、基本アシストトルクTrbを演算する。
次に、CPUは、ステップ1020にて、LTC実行フラグF1の値が「1」であるか否かを判定する。
LTC実行フラグF1の値が「1」でない場合(即ち、車線維持制御が実行されていない場合)、CPUは、そのステップ1020にて「No」と判定してステップ1070に進み、制御ゲインKrcの値を「1」に設定する。次に、CPUは、ステップ1080に進み、アシストトルクAtr(=Krc×Trb)を第2操舵制御量として演算する。その後、CPUは、ステップ1095に進んで本ルーチンを一旦終了する。
これに対し、LTC実行フラグF1の値が「1」である場合(即ち、車線維持制御が実行中である場合)、CPUは、そのステップ1020にて「Yes」と判定してステップ1030に進み、所定の第1条件が成立するか否かを判定する。第1条件は、以下の条件5及び条件6の何れかが成立したときに成立する。第1距離閾値Dth1は、走行レーン610の幅(左白線LLと右白線RLとの間の距離)Wよりも小さい値(例えば、W/4)に設定される。
(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。
いま、第1条件が成立すると仮定すると、CPUは、そのステップ1030にて「Yes」と判定してステップ1040に進み、所定の第2条件が成立するか否かを判定する。第2条件は、前述のように、自車両100が白線に近づくように操舵されているときに成立する。具体的には、CPUは、走行レーン610の曲率(目標走行ラインTLの曲率CL)及び車速SPDをルックアップテーブルMap3(CL、SPD)に適用することにより、自車両100が目標走行ラインTLに沿って走行するための基準操舵角θreを演算する。CPUは、操舵角θが基準操舵角θreに対して車線逸脱方向の角度であるか否かを判定する。CPUは、操舵角θが基準操舵角θreに対して車線逸脱方向の角度であると判定した場合、自車両100が白線に近づくように操舵されていると判定する(即ち、第2条件が成立すると判定する。)。
いま、第2条件が成立すると仮定すると、CPUは、そのステップ1040にて「Yes」と判定してステップ1050に進み、意思判定条件が成立するか否かを判定する。具体的には、CPUは、上述した条件A及び条件Bの少なくとも一方が成立するか否かを判定する。
いま、意思判定条件が成立しないと仮定すると、CPUは、そのステップ1050にて「No」と判定してステップ1060に進み、制御ゲインKrcの値を「0」に設定する。次に、CPUは、ステップ1080に進み、アシストトルクAtr(=Krc×Trb)を第2操舵制御量として演算する。この場合、アシストトルクAtrはゼロになる。その後、CPUは、ステップ1095に進んで本ルーチンを一旦終了する。
一方、CPUがステップ1030に進んだ時点にて、第1条件が成立しない場合、CPUは、そのステップ1030にて「No」と判定してステップ1070に進む。更に、CPUがステップ1040に進んだ時点にて、第2条件が成立しない場合、CPUは、そのステップ1040にて「No」と判定してステップ1070に進む。加えて、CPUがステップ1050に進んだ時点にて、意思判定条件が成立している場合、CPUは、そのステップ1050にて「Yes」と判定してステップ1070に進む。CPUは、ステップ1070に進むと、制御ゲインKrcの値を「1」に設定する。次に、CPUは、ステップ1080に進み、アシストトルクAtr(=Krc×Trb)を第2操舵制御量として演算する。その後、CPUは、ステップ1095に進んで本ルーチンを一旦終了する。
更に、CPUは、所定時間が経過する毎に、図11にフローチャートにより示した「モータ制御ルーチン」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11のステップ1100から処理を開始してステップ1110に進み、LTC実行フラグF1の値が「1」であるか否かを判定する。
LTC実行フラグF1の値が「1」である場合、CPUは、そのステップ1110にて「Yes」と判定してステップ1120に進み、目標操舵トルクTr*とアシストトルクAtrとを加算した値(=Tr*+Atr)を求め、当該値を最終的なトルク制御量Trcとして設定する。次に、CPUは、ステップ1140にて、トルク制御量Trcに基いてモータ61を制御する。CPUは、モータ61により生じる実際のトルクがトルク制御量Trcに一致するように、ステアリングECU40を用いてモータ61を制御する。その後、CPUは、ステップ1195に進んで本ルーチンを一旦終了する。
これに対して、LTC実行フラグF1の値が「1」でない場合、CPUは、そのステップ1110にて「No」と判定してステップ1130に進み、アシストトルクAtrを最終的なトルク制御量Trcとして設定する。次に、CPUは、ステップ1140にて、トルク制御量Trcに基いてモータ61を制御する。CPUは、モータ61により生じる実際のトルクがトルク制御量Trcに一致するように、ステアリングECU40を用いてモータ61を制御する。その後、CPUは、ステップ1195に進んで本ルーチンを一旦終了する。
以上のように、第1装置は、車線維持制御の実行中に上述の白線接近条件が成立した(即ち、第1条件及び第2条件が共に成立した)と判定した場合、アシストトルクAtrをゼロまで減少させる第1補正制御を実行する。従って、白線接近条件が成立した時点(時間t2)の直後のトルク制御量Trcは、白線接近条件が成立した時点(時間t2)の直前のトルク制御量TrcからアシストトルクAtr分を排除した値になる。即ち、トルク制御量Trcには、アシストトルクの作用方向と反対方向のトルク成分(目標操舵トルクTr*)のみが残る。従って、操舵ハンドルSWには、運転者の操作に対して反対方向の比較的大きなトルクが生じるので、運転者は大きな反力を感じる。この反力により、第1装置は、運転者に対して、自車両100が白線に近づいたこと(即ち、自車両100が走行レーン610を逸脱する虞があること)を伝達することができる。
更に、第1装置は、第1補正制御を開始した後に自車両100が白線に近づくように操舵されていない(即ち、第2条件が成立しない)と判定した場合、第1補正制御を中止する。第1補正制御を中止すると、トルク制御量TrcにアシストトルクAtrが加えられるので、運転者の操舵ハンドルSWの操作がアシストされる。これにより、運転者が自車両100の位置を目標走行ラインTLの位置に戻すことが容易になる。
<第2実施形態>
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。
車線維持制御の実行中に運転者が操舵ハンドルSWを第1方向(左方向)に操作した場合の運転支援ECU10の作動について図12を参照しながら説明する。図12の例において、時間t2までの運転支援ECU10の作動は図7の例と同じである。従って、時間t2以降の運転支援ECU10の作動について詳細に説明する。
時間t2にて、運転支援ECU10は、白線接近条件(第1条件及び第2条件)が成立したと判定する。更に、意思判定条件が成立しないと仮定する。従って、運転支援ECU10は、第1補正制御を開始する。
時間t2以降において、運転者は、操舵ハンドルSWの第1方向への操作に対して大きな反力(負荷)を感じ、操舵ハンドルSWを第2方向へ操作し始める。時間t3にて、操舵角θの値が正の値から負の値へと反転する。即ち、操舵角θは、基準操舵角θre(=0)に対して目標走行ラインTLに近づく方向の角度となる。従って、運転支援ECU10は、第2条件が成立しない(自車両100が左白線LLに近づくように操舵されていない)と判定する。この場合、運転支援ECU10は、操舵トルクTraに基いて運転者が操舵ハンドルSWを操作しているか否かを判定する。
例えば、運転支援ECU10は、操舵トルクTraの値が目標操舵トルクTr*と同じ向きであり、且つ、操舵トルクTraの大きさ(絶対値)が基準操舵トルクTreよりも大きい場合、CPUは、運転者が操舵ハンドルSWを操作していると判定する。本例においては、基準操舵トルクTreは、「0」より大きい所定の値に設定される。なお、基準操舵トルクTreは、自車両100の走行状況(例えば、自車両100がカーブを走行している状況)に応じて変更されてもよい。
従って、第1距離dw1が第1距離閾値Dth1以下である場合、運転支援ECU10は、操舵トルクTraが負の値であり且つ操舵トルクTraの大きさ(絶対値)が基準操舵トルクTreよりも大きいとき、運転者が操舵ハンドルSWを操作していると判定する。
なお、第2距離dw2が第1距離閾値Dth1以下である場合、運転支援ECU10は、操舵トルクTraが正の値であり且つ操舵トルクTraの大きさ(絶対値)が基準操舵トルクTreよりも大きいとき、運転者が操舵ハンドルSWを操作していると判定する。
本例においては、時間t3にて、操舵トルクTraの値が負の値であるので、運転支援ECU10は、運転者が操舵ハンドルSWを操作していると判定する。この場合、運転支援ECU10は、第1補正制御を中止する。そして、運転支援ECU10は、制御ゲインKrcの値を「1より大きい値(例えば、「1.1」)」に設定する。これにより、運転者が操舵ハンドルSWを操作していると判定した時点(時間t3)以降のある特定時点にて、アシストトルクAtrの大きさ(絶対値)が、その特定時点における操舵ハンドルSWの操作に対応する基本アシストトルクTrbの大きさ(絶対値)に比べて大きくなる。なお、このように基本アシストトルクTrbを補正する処理を「第2補正制御」と称呼する場合がある。
時間t3にて、運転支援ECU10は、操舵ハンドルSWの第2方向への操作に応じて、その操作をアシストするように、負の値の基本アシストトルクTrbを出力する。制御ゲインKrcの値が「1.1」であるので、アシストトルクAtr(=Krc×Trb)の大きさは、その時点での基本アシストトルクTrbの大きさに比べて大きくなる。従って、運転者の第2方向への操舵ハンドルSWの操作は、図7の例に比べて大きいトルクによりアシストされる。これにより、運転者は、より小さい操舵量で自車両100の位置を目標走行ラインTLの位置に戻すことができる。
時間t3以降において、運転者の操舵ハンドルSWの操作により、自車両100が左白線LLに近い位置を走行レーン610に沿って走行する。このとき、第1距離dw1が第1距離閾値Dth1以下であるので、第1条件が成立している。
時間t4にて、第1条件が成立している状況において、操舵角θの値が負の値から正の値へと反転する。操舵角θは基準操舵角(この場合「0」)に対して車線逸脱方向の角度であるので、運転支援ECU10は、第2条件が成立したと判定する。この場合、運転支援ECU10は、制御ゲインKrcの値を「0」に設定する。即ち、運転支援ECU10は、第2補正制御を中止して、第1補正制御を再度開始する。これにより、アシストトルクAtr(=Krc×Trb)はゼロになる。従って、最終的なトルク制御量Trcにおいて、アシストトルクの作用方向と反対方向のトルク成分(目標操舵トルクTr*)のみが残る。操舵ハンドルSWには、運転者の操作に対して反対方向(第2方向)の比較的大きなトルクが生じるので、運転者は大きな反力を感じる。これにより、運転者は自車両100が依然として左白線LLに近い位置を走行していることを再度認知する。よって、運転者が操舵ハンドルSWを第1方向へ更に操作するのを防ぐことができる。
時間t5にて、運転者が、自車両100の位置を目標走行ラインTLの位置に戻すように、操舵ハンドルSWを第2方向(右方向)に操作し始めている。よって、操舵角θの値が正の値から負の値へと反転する。そのため、運転支援ECU10は、第2条件が成立しない(自車両100が左白線LLに近づくように操舵されていない)と判定する。更に、上述のように、運転支援ECU10は、操舵トルクTraの値に基いて運転者が操舵ハンドルSWを操作していると判定する。これにより、運転支援ECU10は、制御ゲインKrcの値を「1.1」に設定する。即ち、運転支援ECU10は、第1補正制御を中止して、第2補正制御を開始する。このとき、運転支援ECU10は、操舵ハンドルSWの第2方向への操作に応じて、その操作をアシストするように、負の値の基本アシストトルクTrbを出力している。制御ゲインKrcの値が「1.1」であるので、アシストトルクAtr(=Krc×Trb)の大きさは、その時点での基本アシストトルクTrbの大きさに比べて大きくなる。従って、運転者の第2方向への操舵ハンドルSWの操作は、図7の例に比べて大きいトルクによりアシストされる。これにより、運転者が自車両100の位置を目標走行ラインTLの位置に戻すことが第1装置に比べて容易になる。
時間t6にて、運転者は操舵ハンドルSWを第2方向へ操作するのを中止する。即ち、運転者は、操舵ハンドルSWに対して力を加えない状態となる。操舵トルクTraの値がゼロになるので、運転支援ECU10は、操舵トルクTraの値に基いて運転者が操舵ハンドルSWを操作していないと判定する。この場合、運転支援ECU10は、制御ゲインKrcの値を「1」に設定する。即ち、運転支援ECU10は、第2補正制御を中止する。
その後、目標操舵トルクTr*に基く車線維持制御により自車両100が目標走行ラインTLの位置に徐々に戻される。
<具体的な作動>
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。
CPUは、所定時間が経過する毎に、図10に示したルーチンに代えて、図13に示したルーチンを実行するようになっている。図13に示したルーチンは、図10に示したルーチンにステップ1310及びステップ1320が追加されたルーチンである。なお、図13において、図10に示したステップと同一の処理を行うためのステップには、図10のそのようなステップに付された符号が付されている。従って、図10と同じ符号が付されたステップについては詳細な説明を省略する。
CPUがステップ1040に進むと、CPUは、第2条件が成立するか否かを判定する。いま、第2条件が成立しない(自車両100が白線に近づくように操舵されていない)と仮定する。この場合、CPUは、そのステップ1040にて「No」と判定してステップ1310に進む。
CPUは、ステップ1310にて、上述したように、運転者が操舵ハンドルSWを操作しているか否かを判定する。具体的には、前述したように、CPUは、操舵トルクTraの値が目標操舵トルクTr*と同じ向きであり、且つ、操舵トルクTraの大きさ(絶対値)が基準操舵トルクTreよりも大きい場合(この条件を「運転者操舵条件」と称呼する。)、運転者が操舵ハンドルSWを操作していると判定する。一方、上記の運転者操舵条件を満たさない場合、CPUは、運転者が操舵ハンドルSWを操作していないと判定する。
いま、運転者が操舵ハンドルSWを操作していると仮定すると、CPUは、そのステップ1310にて「Yes」と判定してステップ1320に進み、制御ゲインKrcの値を「1.1」に設定する。次に、CPUは、ステップ1080に進み、アシストトルクAtr(=Krc×Trb)を第2操舵制御量として演算する。その後、CPUは、ステップ1395に進んで本ルーチンを一旦終了する。
これに対して、CPUがステップ1310に進んだ時点にて、運転者が操舵ハンドルSWを操作していないと仮定する。この場合、CPUは、そのステップ1310にて「No」と判定してステップ1070に進み、制御ゲインKrcの値を「1」に設定する。次に、CPUは、ステップ1080に進み、アシストトルクAtr(=Krc×Trb)を第2操舵制御量として演算する。その後、CPUは、ステップ1395に進んで本ルーチンを一旦終了する。
以上のように、第2装置は、自車両100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舵したときに、制御ゲインKrcの値を「1.1」に設定する第2補正制御を実行する。これにより、アシストトルクAtrの大きさが、その時点における操舵ハンドルSWの操作に対応する基本アシストトルクTrbの大きさに比べて大きくなる。従って、自車両100が白線から離れるように運転者が操舵ハンドルSWを操作したとき、その操舵ハンドルSWの操作は、第1装置の場合と比較して大きなトルクによりアシストされる。これにより、運転者が自車両100の位置を目標走行ラインTLの位置に戻すことが第1装置に比べて容易になる。
<第3実施形態>
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装置の運転支援ECU10の作動について図14を参照しながら説明する。車両100は、時間t0以前において、走行レーン610の中央ラインLM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している。更に、走行レーン610に隣接する隣接レーン620が存在しており、且つ、他車両120が隣接レーン620にて走行レーン610に近い位置を走行している。
運転支援ECU10は、所定時間が経過するごとに、車両周辺情報に含まれる物標情報に基いて、自車両100の周囲に立体物(移動物及び固定物を含む)が存在するか否かを判定する。運転支援ECU10は、立体物と自車両100との相対速度及び自車両100の速度に基いて立体物の絶対速度を推定し、その絶対速度が所定の閾値よりも高い場合に立体物が移動物であると判定し、その絶対速度が前記閾値よりも低い場合に立体物が固定物であると判定する。図14の例において、運転支援ECU10は、物標情報に基いて、他車両120を移動物として認識している。
なお、運転支援ECU10は、カメラセンサ16bにより取得された画像データから立体物の特徴量を抽出し、その特徴量と、予めROMに記憶されている「特徴量と立体物の種類との関係」とから、その立体物が移動物であるか固定物であるかを判定してもよい。
自車両100の周囲に移動物が存在する場合、運転支援ECU10は、所定時間が経過するごとに、自車両100と移動物との間の道路幅方向における距離dx1を演算する。本例においては、運転支援ECU10は、自車両100と他車両120との間の道路幅方向における距離dx1を演算する。更に、運転支援ECU10は、所定の第3条件が成立するか否かを判定する。第3条件は、自車両100と自車両100の周辺に存在する立体物との位置関係に関する条件である。第3条件は、例えば、距離dx1が所定の第2距離閾値Dth2以下になったときに成立する。
この例において、時間t1にて、運転者が、操舵ハンドルSWを第1方向(左方向)に操作し始める。運転支援ECU10は、操舵ハンドルSWの第1方向への操作に応じて、その操作をアシストするように、正の値の基本アシストトルクTrbを出力する。更に、この時点において、制御ゲインKrcの値は「1」である。従って、アシストトルクAtrは正の値(=Krc*Trb)となる。
時間t1以降において、運転者による操舵ハンドルSWの操作により自車両100が目標走行ラインTLに対して左側に偏向する。従って、運転支援ECU10は、自車両100の位置を目標走行ラインTLの位置に戻すように、負の値の目標操舵トルクTr*を出力する。この時点において、アシストトルクAtrは正の値であり、目標操舵トルクTr*は負の値である。従って、アシストトルクAtrと目標操舵トルクTr*との和である最終的なトルク制御量Trcはゼロ付近の値となる。運転者は、自身の操舵ハンドルSWの操作がアシストされにくく感じるものの、操舵ハンドルSWの操作に対して大きな反力を感じない。
時間t2にて、距離dx1が第2距離閾値Dth2以下になる。従って、運転支援ECU10は、第3条件が成立したと判定する。この場合、運転支援ECU10は、所定の第4条件が成立するか否かを判定する。第4条件は、自車両100が移動物(他車両120)に近づくように操舵されているときに成立する。
具体的には、運転支援ECU10は、ルックアップテーブルMap3(CL、SPD)を用いて基準操舵角θreを演算する。そして、運転支援ECU10は、操舵角θが基準操舵角θreに対して物体接近方向の角度であるか否かを判定する。ここで、物体接近方向とは、自車両100が現在近づきつつある移動物(他車両120)側の方向である。運転支援ECU10は、操舵角θが基準操舵角θreに対して物体接近方向の角度であると判定した場合、自車両100が移動物(他車両120)に近づくように操舵されていると判定する(即ち、第4条件が成立したと判定する。)。
本例においては、自車両100は、直線の走行レーン610を走行している。よって、基準操舵角θreは「0」である。更に、他車両120が自車両100の左側に存在している。この場合、運転支援ECU10は、操舵角θが基準操舵角θre(=0)に対して物体接近方向の角度(即ち、正の値)であるとき、自車両100が移動物(他車両120)に近づくように操舵されていると判定する(即ち、第4条件が成立したと判定する。)。
なお、他車両120が自車両100の右側に存在している場合、操舵角θが基準操舵角θre(=0)に対して物体接近方向の角度(即ち、負の値)であるとき、自車両100が移動物(他車両120)に近づくように操舵されていると判定する(即ち、第4条件が成立したと判定する。)。
上述の第3条件及び第4条件は、まとめて「物体接近条件」と称呼される場合がある。なお、物体接近条件は、運転者の操舵ハンドルSWの操作によって自車両100が立体物に接近したと推定されるときに成立する条件であればよく、上記の例に限定されない。
時間t2にて、第4条件が成立する。従って、運転支援ECU10は、制御ゲインKrcの値を「0」に設定する。即ち、運転支援ECU10は、第1補正制御を開始する。これにより、アシストトルクAtr(=Krc×Trb)はゼロになる。即ち、最終的なトルク制御量Trcにおいて、アシストトルクAtrがゼロとなり、アシストトルクAtrの作用方向と反対方向のトルク成分(目標操舵トルクTr*)のみが残る。操舵ハンドルSWには運転者の操作に対して反対方向(第2方向)の比較的大きなトルクが生じるので、運転者は大きな反力を感じる。第3装置は、この反力により、自車両100が自車両100の周囲に存在する立体物(この例では、他車両120)に接近していることを伝達することができる。これにより、運転者が操舵ハンドルSWを第1方向へ更に操作するのを防ぐことができる。その結果、自車両100が他車両120に過度に接近するのを防ぐことができる。
時間t3にて、運転者は大きな反力を感じたので、運転者は、操舵ハンドルSWを第1方向へ操作するのを中止する。即ち、運転者は、操舵ハンドルSWに対して力を加えない状態となる。従って、目標操舵トルクTr*に基く車線維持制御により自車両100が目標走行ラインTLの位置に徐々に戻される。
この結果、時間t4にて、操舵角θの値が正の値から負の値へと反転している。この時点にて、操舵角θが、基準操舵角θre(=0)に対して物体から離れる方向の角度となる(即ち、物体接近方向の角度ではない。)。従って、運転支援ECU10は、第4条件が成立しない(自車両100が他車両120に近づくように操舵されていない)と判定する。この場合、運転支援ECU10は、第1補正制御を中止する。即ち、運転支援ECU10は、制御ゲインKrcの値を「1」に設定する。
<具体的な作動>
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。
従って、所定のタイミングになると、CPUは図15のステップ1500から処理を開始してステップ1510に進み、操舵トルクTra及び車速SPDをルックアップテーブルMap2(Tra、SPD)に適用することにより、基本アシストトルクTrbを演算する。
次に、CPUは、ステップ1520にて、LTC実行フラグF1の値が「1」であるか否かを判定する。
LTC実行フラグF1の値が「1」でない場合、CPUは、そのステップ1520にて「No」と判定してステップ1570に進み、制御ゲインKrcの値を「1」に設定する。次に、CPUは、ステップ1580に進み、アシストトルクAtr(=Krc×Trb)を第2操舵制御量として演算する。その後、CPUは、ステップ1595に進んで本ルーチンを一旦終了する。
これに対し、LTC実行フラグF1の値が「1」である場合、CPUは、そのステップ1520にて「Yes」と判定してステップ1530に進み、車両周辺情報に基いて、所定の車両周辺条件が成立するか否かを判定する。車両周辺条件は、自車両100の周囲(自車両100の右側及び/又は左側)に立体物が存在しているときに成立する。
いま、車両周辺条件が成立していると仮定すると、CPUは、そのステップ1530にて「Yes」と判定してステップ1540に進み、所定の第3条件が成立するか否かを判定する。本例において、第3条件は、以下の条件7及び条件8の少なくとも一方が成立したときに成立する。
(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。
なお、第3条件は、自車両と立体物との衝突余裕時間TTC(Time to Collision)を「立体物と自車両との距離を、その立体物の相対速度にて除する」ことにより求め、その衝突余裕時間TTCが所定の時間閾値以下であるときに成立する条件であってもよい。
いま、第3条件が成立していると仮定すると、CPUは、そのステップ1540にて「Yes」と判定してステップ1550に進み、所定の第4条件が成立するか否かを判定する。具体的には、CPUは、ルックアップテーブルMap3(CL、SPD)を用いて基準操舵角θreを演算する。そして、CPUは、操舵角θが基準操舵角θreに対して物体接近方向の角度であるか否かを判定する。CPUは、操舵角θが基準操舵角θreに対して物体接近方向の角度であると判定した場合、自車両100が立体物に近づくように操舵されていると判定する(即ち、第4条件が成立したと判定する。)。
いま、第4条件が成立したと仮定する。この場合、CPUは、そのステップ1550にて「Yes」と判定してステップ1560に進み、制御ゲインKrcの値を「0」に設定する。次に、CPUは、ステップ1580に進み、アシストトルクAtr(=Krc×Trb)を第2操舵制御量として演算する。この場合、アシストトルクAtrはゼロになる。その後、CPUは、ステップ1595に進んで本ルーチンを一旦終了する。
一方、CPUがステップ1530に進んだ時点にて、車両周辺条件が成立しない場合、CPUは、そのステップ1530にて「No」と判定してステップ1570に進む。更に、CPUがステップ1540に進んだ時点にて、第3条件が成立しない場合、CPUは、そのステップ1540にて「No」と判定してステップ1570に進む。加えて、CPUがステップ1550に進んだ時点にて、第4条件が成立しないと判定した場合、CPUは、そのステップ1550にて「No」と判定してステップ1570に進む。CPUは、ステップ1570に進むと、制御ゲインKrcの値を「1」に設定する。次に、CPUは、ステップ1580に進み、アシストトルクAtr(=Krc×Trb)を第2操舵制御量として演算する。その後、CPUは、ステップ1595に進んで本ルーチンを一旦終了する。
以上のように、第3装置は、車線維持制御の実行中に物体接近条件が成立した(即ち、第3条件及び第4条件が共に成立した)と判定した場合、アシストトルクAtrをゼロまで減少させる第1補正制御を実行する。従って、物体接近条件が成立した時点(時間t2)の直後のトルク制御量Trcは、物体接近条件が成立した時点(時間t2)の直前のトルク制御量TrcからアシストトルクAtr分を排除した値になる。トルク制御量Trcには、アシストトルクの作用方向と反対方向のトルク成分(目標操舵トルクTr*)のみが残る。操舵ハンドルSWには、運転者の操作に対して反対方向(第2方向)の比較的大きなトルクが生じるので、運転者は大きな反力を感じる。この反力により、第3装置は、運転者に対して、自車両100が立体物に近づいたことを伝達することができる。
更に、第3装置は、第1補正制御を開始した後に自車両100が立体物に近づくように操舵されていない(即ち、第4条件が成立しない)と判定した場合、第1補正制御を中止する。第1補正制御を中止すると、トルク制御量TrcにアシストトルクAtrが加えられるので、運転者の操舵ハンドルSWの操作がアシストされる。これにより、運転者が自車両100を立体物から容易に遠ざけることができる。
なお、第3装置は、上述の(b)又は(c)の状況において車線維持制御を実行している場合にも適用することができる。
<第4実施形態>
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。
図16に示すように、第4装置の運転支援ECU10は、機能的にみた場合、LTC制御部510と、アシストトルク制御部520と、加算器530とを備える。図16において、図5に示した構成要素と同じ構成要素には、図5のそのような構成要素と同じ付されている。従って、図5と同じ符号が付された構成要素については詳細な説明を省略する。
LTC制御部510は、目標操舵トルク演算部511と、ゲイン演算部512と、乗算器513とを備える。ゲイン演算部512は、車両周辺情報及び操舵角θ等に基いて、制御ゲインKrdを演算する。乗算器513は、目標操舵トルク演算部511から出力された目標操舵トルクTr*と、ゲイン演算部512から出力された制御ゲインKrdとを乗算した値(=Krd×Tr*)を求め、この値を最終的な目標操舵トルクFtrとして加算器530に出力する。なお、目標操舵トルクFtrは、「第1操舵制御量」の一例に相当する。
基本アシストトルク演算部521は、基本アシストトルクTrbを演算して基本アシストトルクTrbを加算器530に出力する。
加算器530は、LTC制御部510から出力された目標操舵トルクFtrと、アシストトルク制御部520から出力された基本アシストトルクTrbとを加算した値であるトルク制御量Trc(=Ftr+Trb)を求め、このトルク制御量Trcを最終的なトルク制御量としてステアリングECU40に出力する。
<具体的な作動>
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。
図17に示したルーチンは、図9に示したルーチンにステップ1710乃至ステップ1760が追加されたルーチンである。なお、図17において、図9に示したステップと同一の処理を行うためのステップには、図9のそのようなステップに付された符号が付されている。従って、図9と同じ符号が付されたステップについては詳細な説明を省略する。
従って、所定のタイミングになると、CPUは図17のステップ1700から処理を開始する。CPUがステップ910乃至ステップ940を経てステップ1710に進むと、所定の第1条件が成立するか否かを判定する。CPUは、図10のルーチンのステップ1030の処理と同様の処理を行うことにより、第1条件が成立するか否かを判定する。
いま、第1条件が成立すると仮定すると、CPUは、そのステップ1710にて「Yes」と判定してステップ1720に進み、所定の第2条件が成立するか否かを判定する。CPUは、図10のルーチンのステップ1040の処理と同様の処理を行うことにより、第2条件が成立するか否かを判定する。
いま、第2条件が成立すると仮定すると、CPUは、そのステップ1720にて「Yes」と判定してステップ1730に進み、意思判定条件が成立するか否かを判定する。CPUは、図10のルーチンのステップ1050の処理と同様の処理を行うことにより、意思判定条件が成立するか否かを判定する。
いま、意思判定条件が成立しないと仮定すると、CPUは、そのステップ1730にて「No」と判定してステップ1740に進み、制御ゲインKrdの値を「1より大きい値(例えば、1.1)」に設定する。次に、CPUは、ステップ1760に進み、最終的な目標操舵トルクFtr(=Krd×Tr*)を第1操舵制御量として演算する。その後、CPUは、ステップ1795に進んで本ルーチンを一旦終了する。
なお、CPUがステップ1710に進んだ時点にて、第1条件が成立しないと判定した場合、CPUは、そのステップ1710にて「No」と判定してステップ1750に進む。更に、CPUがステップ1720に進んだ時点にて、第2条件が成立しないと判定した場合、CPUは、そのステップ1720にて「No」と判定してステップ1750に進む。更に、CPUがステップ1730に進んだ時点にて、意思判定条件が成立している場合、CPUは、そのステップ1730にて「Yes」と判定してステップ1750に進む。CPUは、ステップ1750に進むと、制御ゲインKrdの値を「1」に設定する。次に、CPUは、ステップ1080に進み、最終的な目標操舵トルクFtr(=Krd×Tr*)を第1操舵制御量として演算する。その後、CPUは、ステップ1795に進んで本ルーチンを一旦終了する。
更に、CPUは、図10のルーチンにおいてステップ1010のみを実行する点において第1装置と相違している。
更に、CPUは、「図11に代わる図18にフローチャートにより示したモータ制御ルーチン」を実行する点において第1装置と相違している。従って、所定のタイミングになると、CPUは図18のステップ1800から処理を開始してステップ1810に進み、LTC実行フラグF1の値が「1」であるか否かを判定する。
LTC実行フラグF1の値が「1」である場合、CPUは、そのステップ1810にて「Yes」と判定してステップ1820に進み、目標操舵トルクFtrと基本アシストトルクTrbとを加算した値(=Ftr+Trb)を求め、この値を最終的なトルク制御量Trcとして設定する。次に、CPUは、ステップ1840にて、トルク制御量Trcに基いてモータ61を制御する。その後、CPUは、ステップ1895に進んで本ルーチンを一旦終了する。
これに対して、LTC実行フラグF1の値が「1」でない場合、CPUは、そのステップ1810にて「No」と判定してステップ1830に進み、基本アシストトルクTrbを最終的なトルク制御量Trcとして設定する。次に、CPUは、ステップ1840にて、トルク制御量Trcに基いてモータ61を制御する。その後、CPUは、ステップ1895に進んで本ルーチンを一旦終了する。
以上のように、第4装置は、車線維持制御の実行中に白線接近条件が成立した(即ち、第1条件及び第2条件が共に成立した)と判定した場合、白線接近条件が成立した特定時点の直後の目標操舵トルクFtrの大きさを、その特定時点の直前の目標操舵トルクFtrの大きさに比べて大きくする制御を実行する。これは、「白線接近条件が成立した特定時点の直前のトルク制御量Trcに対して、目標走行ラインTLに近づける方向のトルク成分を加えた」と言うこともできる。従って、この制御は、上述した「第1補正制御」の一例に相当する。
従って、特定時点の直後において、操舵ハンドルSWには、運転者の操作に対して反対方向(第2方向)の比較的大きなトルクが生じる。これにより、運転者は、操舵ハンドルSWの操作に対して反力を感じる。第4装置は、この反力により、運転者に対して、自車両100が白線に近づいていることを伝達することができる。
更に、第4装置は、第1補正制御を開始した後に自車両100が白線に近づくように操舵されていない(即ち、第2条件が成立しない)と判定した場合、第1補正制御を中止する。例えば、運転者が自車両100を目標走行ラインTLの位置に戻そうと操舵ハンドルSWを操作している状況において第1補正制御が継続された場合、自車両100が目標走行ラインTLに対して急激に戻され、これにより、自車両100が目標走行ラインTLを通り過ぎる(即ち、オーバーシュートする)虞がある。これに対して、第4装置は、自車両100が白線に近づくように操舵されていないと判定した場合に第1補正制御を中止する。従って、自車両100が徐々に目標走行ラインTLに向けて戻される。よって、自車両100が目標走行ラインTLを通り過ぎる可能性を低減することができる。
<第5実施形態>
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。
図19に示すように、第5装置の運転支援ECU10は、機能的にみた場合、LTC制御部510と、アシストトルク制御部520と、加算器530と、補正トルク演算部1910とを備える。図19において、図5に示した構成要素と同じ構成要素には、図5のそのような構成要素と同じ付されている。従って、図5と同じ符号が付された構成要素については詳細な説明を省略する。
補正トルク演算部1910は、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(即ち、dw1<dw2)、第1距離dw1を図20(a)に示すルックアップテーブルMap4(dw1)に適用することにより、補正トルクMtrを算出する。ルックアップテーブルMap4では、第1距離dw1が小さいほど、負の値である補正トルクMtrの大きさが大きくなる。更に、第1距離dw1が所定の値(即ち、第1距離閾値Dth1)よりも大きくなると、補正トルクMtrはゼロになる。なお、ルックアップテーブルMap4はROM10cに記憶されている。
補正トルク演算部1910は、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(即ち、dw1≧dw2)、第2距離dw2を図20(b)に示すルックアップテーブルMap5(dw2)に適用することにより、補正トルクMtrを算出する。ルックアップテーブルMap5では、第2距離dw2が小さいほど、正の値である補正トルクMtrの大きさが大きくなる。更に、第2距離dw2が所定の値(即ち、第1距離閾値Dth1)よりも大きくなると、補正トルクMtrはゼロになる。なお、ルックアップテーブルMap5はROM10cに記憶されている。補正トルク演算部1910は、補正トルクMtrを加算器530に出力する。
加算器530は、LTC制御部510から出力された目標操舵トルクTr*と、アシストトルク制御部520から出力された基本アシストトルクTrbと、補正トルク演算部1910から出力された補正トルクMtrとを加算した値(=Tr*+Trb+Mtr)を求める。加算器530は、この値を最終的なトルク制御量TrcとしてステアリングECU40に出力する。ステアリングECU40は、トルク制御量Trcに応じてモータ61に流す電流を制御する。
<具体的な作動>
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。
従って、所定のタイミングになると、CPUは図21のステップ2100から処理を開始してステップ2110に進み、操舵トルクTra及び車速SPDをルックアップテーブルMap2(Tra、SPD)に適用することにより、基本アシストトルクTrbを演算する。
次に、CPUは、ステップ2120にて、LTC実行フラグF1の値が「1」であるか否かを判定する。
LTC実行フラグF1の値が「1」でない場合、CPUは、そのステップ2120にて「No」と判定してステップ2160に進み、補正トルクMtrの値を「0」に設定する。その後、CPUは、ステップ2195に進んで本ルーチンを一旦終了する。
これに対し、LTC実行フラグF1の値が「1」である場合、CPUは、そのステップ2120にて「Yes」と判定してステップ2130に進み、第2条件が成立するか否かを判定する。CPUは、図10のルーチンのステップ1040の処理と同様の処理を行うことにより、第2条件が成立するか否かを判定する。
いま、第2条件が成立すると仮定すると、CPUは、そのステップ2130にて「Yes」と判定してステップ2140に進み、意思判定条件が成立するか否かを判定する。CPUは、図10のルーチンのステップ1050の処理と同様の処理を行うことにより、意思判定条件が成立するか否かを判定する。
いま、意思判定条件が成立しないと仮定すると、CPUは、そのステップ2140にて「No」と判定してステップ2150に進み、補正トルクMtrを演算する。具体的には、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、CPUは、第1距離dw1をルックアップテーブルMap4(dw1)に適用することにより、補正トルクMtrを演算する。一方、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、CPUは、第2距離dw2をルックアップテーブルMap5(dw2)に適用することにより、補正トルクMtrを演算する。その後、CPUは、ステップ2195に進んで本ルーチンを一旦終了する。
なお、CPUがステップ2130に進んだ時点にて、第2条件が成立しない場合、CPUは、そのステップ2130にて「No」と判定してステップ2160に進む。更に、CPUがステップ2140に進んだ時点にて、意思判定条件が成立している場合、CPUは、そのステップ2140にて「Yes」と判定してステップ2160に進む。CPUは、ステップ2160に進むと、補正トルクMtrの値を「0」に設定する。その後、CPUは、ステップ2195に進んで本ルーチンを一旦終了する。
更に、CPUは、「図11に代わる図22にフローチャートにより示したモータ制御ルーチン」を実行する点において第1装置と相違している。従って、所定のタイミングになると、CPUは図22のステップ2200から処理を開始してステップ2210に進み、LTC実行フラグF1の値が「1」であるか否かを判定する。
LTC実行フラグF1の値が「1」である場合、CPUは、そのステップ2210にて「Yes」と判定してステップ2220に進み、目標操舵トルクTr*と基本アシストトルクTrbと補正トルクMtrとを加算した値を求め、この値を最終的なトルク制御量Trcとして設定する。次に、CPUは、ステップ2240にて、トルク制御量Trcに基いてモータ61を制御する。その後、CPUは、ステップ2295に進んで本ルーチンを一旦終了する。
これに対して、LTC実行フラグF1の値が「1」でない場合、CPUは、そのステップ2210にて「No」と判定してステップ2230に進み、基本アシストトルクTrbを最終的なトルク制御量Trcとして設定する。次に、CPUは、ステップ2240にて、トルク制御量Trcに基いてモータ61を制御する。その後、CPUは、ステップ2295に進んで本ルーチンを一旦終了する。
以上のように、第5装置は、車線維持制御の実行中において、自車両100が左右の白線の何れかに近づくように操舵された場合、自車両100と白線との距離に応じて補正トルク(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)Mtrを演算し、当該補正トルクMtrをトルク制御量Trcに加える。従って、「自車両100が白線に近づいたある特定時点(第1距離dw1及び第2距離dw2のうち小さい方の距離が第1距離閾値Dth1以下になる時点)の直後のトルク制御量Trc」は、その特定時点の直前のトルク制御量Trcに対して、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(補正トルクMtr)を加えた値になる。従って、この制御は、上述した「第1補正制御」の一例に相当する。これにより、特定時点の直後において、操舵ハンドルSWには、運転者の操作に対して反対方向(第2方向)の比較的大きなトルクが生じる。従って、運転者は、操舵ハンドルSWの操作に対して反力を感じる。第5装置は、この反力により、運転者に対して自車両100が白線に近づいていることを伝達できる。
更に、第5装置は、自車両100と白線との距離が小さくなるほど、補正トルクMtrを増加させる。自車両100と白線との間の距離が小さくなると、操舵ハンドルSWには、運転者の操作に対して反対方向(第2方向)の比較的大きなトルクが生じるので、運転者は大きな反力を感じる。第5装置は、この反力の大きさの変化によって、運転者に対して白線に対する自車両100の接近度合いを知らせることができる。
なお、本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。
(変形例1)
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。
(変形例2)
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。
(変形例3)
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。
更に、運転支援ECU10は、自車両100の白線への道路幅方向における接近速度(相対速度(Va1、Va2))が所定の第1接近速度以下である場合、図23(a)に示すルックアップテーブルMap6を用いて制御ゲインKrcを算出してもよい。一方、接近速度(相対速度(Va1、Va2))が所定の第1接近速度よりも大きい場合、運転支援ECU10は、図23(b)に示すルックアップテーブルMap7を用いて制御ゲインKrcを算出してもよい。ルックアップテーブルMap7は、ルックアップテーブルMap6をx軸のプラス方向に平行移動したルックアップテーブルである。なお、ルックアップテーブルMap7はROM10cに記憶されている。この構成によれば、相対速度(Va1、Va2)が大きい値であることから自車両100が白線に比較的早く近づきそうな場合、より早い段階で運転者に反力を与えることができる。
更に、運転支援ECU10は、自車両100の白線への道路幅方向における接近速度(相対速度(Va1、Va2))が所定の第2接近速度以上である場合、図23(a)に示すルックアップテーブルMap6を用いて制御ゲインKrcを算出してもよい。一方、接近速度(相対速度(Va1、Va2))が所定の第2接近速度よりも小さい場合、運転支援ECU10は、図23(c)に示すルックアップテーブルMap8を用いて制御ゲインKrcを算出してもよい。第2接近速度は、第1接近速度よりも小さい速度である。ルックアップテーブルMap8は、ルックアップテーブルMap6をx軸のマイナス方向に平行移動したルックアップテーブルである。なお、ルックアップテーブルMap8はROM10cに記憶されている。この構成によれば、相対速度(Va1、Va2)が比較的小さい値であることから自車両100が白線に近づく可能性が低い場合、運転者に反力を与えるタイミングを遅らせることができる。
なお、上述したルックアップテーブル(Map6、Map7又はMap8)は、第3装置に適用されてもよい。第3装置の運転支援ECU10は、自車両100と移動物との間の道路幅方向における距離dx1又は自車両100と固定物との間の道路幅方向における距離dx2を上述したルックアップテーブル(Map6、Map7又はMap8)に適用することにより、制御ゲインKrcを算出してもよい。
(変形例4)
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。
ルックアップテーブルMap9では、相対速度(Va1、Va2、Vb1、Vb2)が所定の閾値Vsthより大きくなると(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、相対速度が大きくなるほど、制御ゲインKrcの値が小さくなる。相対速度が所定の値Vxthよりも大きくなると、制御ゲインKrcはゼロとなる。なお、ルックアップテーブルMap9はROM10cに記憶されている。
(変形例5)
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。
(変形例6)
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。
(変形例7)
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。
(変形例8)
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。
更に別の例によれば、CPUは、図13のルーチンのステップ1310にて、操舵ハンドルSWに組み込まれたタッチセンサからの信号及び/又は車室内に設置されたカメラセンサからの画像データに基いて、運転者が操舵ハンドルSWを操作しているか否かを判定してもよい。
(変形例9)
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。
(変形例10)
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。
10…運転支援ECU、11…アクセルペダル操作量センサ、12…ブレーキペダル操作量センサ、13…操舵角センサ、14…操舵トルクセンサ、15…車速センサ、16…周囲センサ、17…操作スイッチ、18…ヨーレートセンサ、20…エンジンECU、30…ブレーキECU、40…ステアリングECU、50…メータECU、60…ステアリング機構。

Claims (6)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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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