JP7147344B2 - 車両制御装置および車両制御方法 - Google Patents

車両制御装置および車両制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、車両制御装置および車両制御方法に関し、特に操舵アシスト技術に関する。
自動車等の車両には、事故未然防止技術の一種として、車両が車線中央をキープして走行するようにアシストするセンターキープアシストや、車両が車線外へと逸脱するのを防止するようにアシストする車線逸脱防止アシストなどの、操舵アシスト技術が適用されたものがある。
ところで、車両における操舵アシスト技術では、安全性の確保とともに、運転者が当該操舵アシストの介入により違和感を覚えるのを抑制することも大切である。
特許文献1には、自車両の車速と自車両が走行する車線の幅とに基づいて、車線逸脱防止アシストだけを実行する場合と、車線逸脱防止アシストとセンターキープアシストとを組み合わせて実行する場合、とを設定している。具体的に、特許文献1に開示の技術では、車線幅が所定値よりも広く、且つ、自車両の車速が所定値よりも高い場合に、車線逸脱防止アシストとセンターキープアシストとを組み合わせて実行することとし、それ以外の場合には、車線逸脱防止アシストだけを実行することとしている。
なお、特許文献1に開示の技術では、市街地等の道路での障害物の存在を考慮して、車線幅が所定値以下であり、且つ、車速が所定値以下である場合には、車線逸脱防止アシストにおける操舵トルクをそれ以外の場合に比べて弱くしている。
特開2015-69341号公報
しかしながら、上記特許文献1に開示の技術では、車線幅が所定値よりも広く、且つ、車速が所定値よりも高い状況下においてセンターキープアシストが実行されるため、運転者が煩わしさや違和感を覚えることが考えられる。
即ち、高速道路などを走行しているような状況下においては、運転者は頻繁な操舵アシストの介入を求めないのが通常であるが、高速道路などでセンターキープアシストが介入することとしている上記特許文献1に開示の技術では、当該状況下で頻繁な操舵アシスト(センターキープアシスト)が介入することが予想され、運転者が煩わしさや違和感を覚えることが考えられる。
なお、所定の状況下においては、運転時における運転者の負担軽減という観点から、センターキープアシストの実行は効果的であり、車線逸脱防止アシストだけでなくセンターキープアシストも実行できるようにすることが望ましい。
本発明は、上記のような問題の解決を図ろうとなされたものであって、車線逸脱を防ぐことで高い安全性を確保しながら、運転時における運転者に煩わしさや違和感を覚えさせ難く、ストレスを与え難い車両制御装置および車両制御方法を提供することを目的とする。
本発明の一態様に係る車両制御装置は、走行状況に応じて、車両のステアリングホイールに対して操舵力を付与する車両制御装置であって、前記ステアリングホイールへの前記操舵力を生成する操舵力生成部と、前記車両が走行する車線を検出する車線検出部と、前記車両の車速を検出する車速検出部と、前記車線検出部および前記車速検出部からの各検出結果を逐次取得し、当該取得した前記検出結果に基づき前記操舵力生成部に対して前記ステアリングホイールへの前記操舵力の付与を指令する車両制御部と、を備え、前記車両制御部は、前記車両が前記車線の中央を走行するように、第1操舵特性に基づく前記操舵力である第1操舵力を付与するように前記操舵力生成部に指令する第1操舵力付与部と、前記車両が前記車線から逸脱するのを抑制するように、前記第1操舵特性とは異なる第2操舵特性に基づく前記操舵力である第2操舵力を付与するように前記操舵力生成部に指令する第2操舵力付与部と、を有し、前記第1操舵特性における前記第1操舵力は、前記車速が高いほど小さく設定され、前記第1操舵特性における前記第1操舵力の付与開始箇所は、前記車速が前記所定速以上の場合には前記車線の中央から幅方向外側に離間した箇所に設定される。
上記態様に係る車両制御装置では、第1操舵特性における第1操舵力が、車速が高いほど小さく設定されるので、高速での走行時などにおける第1操舵力の付与を小さく抑えることができる。よって、上記態様に係る車両制御装置では、車両の車速が高い場合のセンターキープアシストの介入を抑制して、運転者が煩わしさや違和感を覚えるのを抑えることができる。
また、上記態様に係る車両制御装置では、車両が車線から逸脱するのを抑制する第2操舵力を付与するので、車両が車線から逸脱するのを確実に抑制することができ、高い安全性を確保することができる。
従って、上記態様に係る車両制御装置では、車線逸脱を防ぐことで高い安全性を確保しながら、運転時における運転者に煩わしさや違和感を覚えさせ難く、ストレスを与え難い。
上記態様に係る車両制御装置において、前記車速が所定速以上の場合において、前記第1操舵特性における前記第1操舵力の付与開始箇所は、当該車速が高いほど前記車線の幅方向外側に設定される、とすることもできる。
上記のような車両制御装置では、車速が所定速以上の場合において、車速が高いほど第1操舵力の付与開始箇所を車線の幅方向外側に設定することとしているので、車線中央付近で操舵アシストの介入を抑制することができる。よって、上記構成を採用する車両制御装置では、運転時における運転者に煩わしさや違和感をさらに覚えさせ難くすることができる。
上記態様に係る車両制御装置において、前記第2操舵特性における前記第2操舵力の付与開始箇所は、前記車線の幅方向における外端から所定間隔だけ内側に設定され、前記車速と前記車線の幅との関係で、前記第2操舵力の付与開始箇所が、前記第1操舵力の付与開始箇所よりも前記車線の内側となる所定状況が生じる場合があり、前記所定状況の下では、前記操舵力生成部に対して、前記第1操舵力付与部からの前記指令はなされず、前記第2操舵力付与部からの前記指令のみがなされる、とすることもできる。
上記のような車両制御装置では、上記所定状況の下では第1操舵力の付与指令はなされず、車線逸脱防止のための第2操舵力の付与指令だけを行うこととしている。よって、上記構成を採用する車両制御装置では、高い安全性を確保しながら、運転時における運転者に煩わしさや違和感をさらに覚えさせ難く、ストレスを与え難くすることができる。
上記態様に係る車両制御装置において、前記第1操舵特性における前記第1操舵力の付与開始箇所は、前記車速が所定速未満の場合において、前記車線の幅方向の中央に設定され、前記車速が所定速未満の場合における前記第1操舵力の付与開始箇所において、前記第1操舵特性における前記第1操舵力の値は、前記車速が高いほど漸減するように設定される、とすることもできる。
上記のような車両制御装置では、車速が所定速未満の場合には、第1操舵力の付与開始箇所を車線の幅方向中央とすることにより、車線の中央から第1操舵力の付与がなされるようにすることができる。これにより、車両が低速域で走行している場合には、センターキープのための操舵アシストがなされ、運転者の負担軽減という観点から優れる。
また、上記のような車両制御装置では、車速が所定速未満であって、第1操舵力の付与開始箇所が車線の中央に設定される場合において、車速が高いほど当該付与開始箇所における第1操舵力の値が漸減するようにしている。このため、車速が比較的低速である内でも、車速が高くなってゆくのに従って、センターキープのために付与される第1操舵力を小さくすることで、運転者の負担軽減を図りながら、運転者が煩わしさや違和感を覚えるのを抑制するのに優れる。
上記態様に係る車両制御装置において、横軸に車線の幅方向での位置をとり、縦軸に付与される操舵力の値をとった特性図を想定する場合に、前記第1操舵特性は、前記車線の内側から外側に向けて前記操舵力が漸増する第1操舵力上昇部を有し、前記第2操舵特性は、前記車線の内側から外側に向けて前記操舵力が漸増する第2操舵力上昇部を有し、前記車速が所定の速度域内であって、且つ、前記車線の幅が所定の範囲内である場合には、前記第1操舵特性と前記第2操舵特性とが切り替わる特性切換箇所が設定され、前記特性切換箇所は、前記第1操舵力上昇部の途中であって、且つ、前記第2操舵力上昇部の途中の箇所である、とすることもできる。
上記のような車両制御装置では、第1操舵特性と第2操舵特性との切換箇所(特性切換箇所)が、第1操舵特性における第1操舵力上昇部および第2操舵特性における第2操舵力上昇部の各途中となる箇所に設定されているので、特性切換に伴う操舵力の大きな変化が回避され、運転中の運転者が煩わしさや違和感を覚えるのをさらに効果的に抑制することができる。
上記態様に係る車両制御装置において、前記第2操舵力は、前記第1操舵力よりも大きい、とすることもできる。
上記のような車両制御装置では、第1操舵力よりも大きい第2操舵力を車両のステアリングホイールに付与して車線逸脱の抑制を図ることとしているので、より確実に車両の車線逸脱を抑制することができ、高い安全性を確保するのに優位である。
上記態様に係る車両制御装置において、横軸に車線の幅方向での位置をとり、縦軸に付与される操舵力の値をとった特性図を想定する場合に、前記第1操舵特性は、前記車速が所定速未満の場合に、前記車線の中央から外側の所定範囲で所定の強さの前記操舵力が維持される第1操舵力維持部を有する、とすることもできる。
上記のような車両制御装置では、車速が所定速未満の場合に、第1操舵特性が、車線の中央側で所定強さの操舵力が維持される第1操舵力維持部を有するので、低速域において車両が車線の幅方向中央付近を走行している場合には、車両のステアリングホイールに付与される操舵力が変化しないので、幅方向中央付近を走行しているにもかかわらず操舵力が変化する場合に比べて、運転中の運転者が煩わしさや違和感を覚え難い。
本発明の一態様に係る車両制御方法は、走行状況に応じて、車両のステアリングホイールに対して操舵力を付与する車両制御方法であって、前記車両が走行する車線を検出する車線検出ステップと、前記車両の車速を検出する車速検出ステップと、前記車線検出ステップおよび前記車速検出ステップで検出された各検出結果に基づいて、前記ステアリングホイールに前記操舵力を付与する操舵力付与ステップと、を備え、前記操舵力付与ステップは、前記車両が前記車線の中央を走行するように、第1操舵特性に基づく前記操舵力である第1操舵力を付与する第1操舵力付与サブステップと、前記車両が前記車線から逸脱するのを抑制するように、前記第1操舵特性とは異なる第2操舵特性に基づく前記操舵力である第2操舵力を付与する第2操舵力付与サブステップと、を有し、前記第1操舵特性における前記第1操舵力は、前記車速が高いほど小さく設定され、前記第1操舵特性における前記第1操舵力の付与開始箇所は、前記車速が前記所定速以上の場合には前記車線の中央から幅方向外側に離間した箇所に設定される。
上記態様に係る車両制御方法では、第1操舵特性における第1操舵力が、車速が高いほど小さく設定されるので、高速での走行時などにおける第1操舵力の付与を小さく抑えることができる。よって、上記態様に係る車両制御方法では、車両の車速が高い場合のセンターキープアシストの介入を抑制して、運転者が煩わしさや違和感を覚えるのを抑えることができる。
また、上記態様に係る車両制御方法では、車両が車線から逸脱するのを抑制する第2操舵力を付与するので、車両が車線から逸脱するのを確実に抑制することができ、高い安全性を確保することができる。
従って、上記態様に係る車両制御方法では、車線逸脱を防ぐことで高い安全性を確保しながら、運転時における運転者に煩わしさや違和感を覚えさせ難く、ストレスを与え難い。
上記態様に係る車両制御方法において、前記第1操舵特性における前記第1操舵力の付与開始箇所は、前記車速が所定速以上の場合において、当該車速が高いほど前記車線の幅方向外側に設定される、とすることもできる。
上記のような車両制御方法では、車速が所定速以上の場合において、車速が高いほど第1操舵力の付与開始箇所を車線の幅方向外側に設定することとしているので、車線中央付近で操舵アシストの介入を抑制することができる。よって、上記方法を採用する車両制御方法では、運転時における運転者に煩わしさや違和感をさらに覚えさせ難くすることができる。
上記態様に係る車両制御方法において、前記第2操舵特性における前記第2操舵力の付与開始箇所は、前記車線の幅方向における外端から所定間隔だけ内側に設定され、前記車速と前記車線の幅との関係で、前記第2操舵力の付与開始箇所が、前記第1操舵力の付与開始箇所よりも前記車線の内側となる所定状況が生じる場合があり、前記所定状況の下では、前記第1操舵力付与サブステップを実行せず、前記第2操舵力付与サブステップのみを実行する、とすることもできる。
上記のような車両制御方法では、上記所定状況の下では第1操舵力の付与指令を行わず、第2操舵力の付与指令のみを行うこととしている。よって、上記方法を採用する車両制御方法では、高い安全性を確保しながら、運転時における運転者に煩わしさや違和感をさらに覚えさせ難く、ストレスを与え難くすることができる。
上記態様に係る車両制御方法において、前記第2操舵力は、前記第1操舵力よりも大きい、とすることもできる。
上記のような車両制御方法では、第1操舵力よりも大きい第2操舵力をステアリングホイールに付与して車線逸脱の抑制を図ることとしているので、より確実に車両の車線逸脱を抑制することができ、高い安全性を確保するのに優位である。
上記の各態様では、車線逸脱を防ぐことで高い安全性を確保しながら、運転時における運転者に煩わしさや違和感を覚えさせ難く、ストレスを与え難い。
実施形態に係る車両の概略構成を示す模式図である。 車両の制御構成を示すブロック図である。 車室外カメラによる車線の検出を説明するための模式図である。 車線における車両の幅方向での位置を示す模式背面図である。 コントロールユニットが実行する操舵特性の設定方法を示すフローチャートである。 車線における幅方向での位置と、第1操舵特性および第2操舵特性と、の関係の一例を示す模式図である。 (a)は、車両が右側に寄った場合を示す模式平面図であり、(b)は、車両がさらに右側に寄った場合を示す模式平面図である。 車両の車速と設定される第1操舵特性との関係を示す模式図である。 車線幅との関係で設定される第2操舵特性を示す模式図である。 車両が所定幅の車線を所定の速度で走行している場合の、第1操舵特性と第2操舵特性との特性切換方法を示す模式図である。
以下では、本発明の実施形態について、図面を参酌しながら説明する。なお、以下で説明の形態は、本発明の一例であって、本発明は、その本質的な構成を除き何ら以下の形態に限定を受けるものではない。
なお、以下の説明で用いる図において、「Fr」は自車両の前方(進行方向)、「Re」は自車両の後方、「Le」は自車両の左方、「Ri」は自車両の右方を示す。
[実施形態]
1.車両1の概略構成
本実施形態に係る車両1の概略構成について、図1および図2を用いて説明する。
図1に示すように、車両1は、動力源としてのエンジン2を備える。本実施形態に係る車両1では、エンジン2の一例として、多気筒のガソリンエンジンを採用している。
エンジン2には変速機3が接続されており、変速機3には、デファレンシャルギヤ4が接続されている。デファレンシャルギヤ4からは、左右方向に向けてドライブシャフト5が延びている。ドライブシャフト5の端部には、左右の前輪6l,6rが取り付けられている。
ドライブシャフト5には、左前輪6lに近い部分に左前ブレーキ7lが設けられ、右前輪6rに近い部分に右前ブレーキ7rが設けられている。
車両1の後方には、左右の後輪8l,8rが配置されている。左右の後輪8l,8rのそれぞれは、図示を省略するリヤアームに取り付けられている。そして、左後輪8lを軸支するシャフト(図示を省略)には左後ブレーキ9lが設けられ、右後輪8rを軸支するシャフト(図示を省略)には右後ブレーキ9rが設けられている。
図1に示すように、車両1の車室内における運転席の前方部分には、ステアリングホイール10が配置されている。ステアリングホイール10は、ステアリングシャフト11の先端部分に取り付けられている。ステアリングシャフト11の他端は、ステアリングギヤ12に接続されている。また、ステアリングシャフト11には、ステアリングアクチュエータ14が接続されており、ステアリングシャフト11を介してステアリングホイール10に対して操舵トルク(操舵力)を付与可能となっている。即ち、車両1では、ステアリングアクチュエータ14が操舵力を生成する操舵力生成部として機能する。
ステアリングギヤ12には、タイロッド13が接続されている。タイロッド13の左右への移動に伴い、前輪6l,6rの向きが変更される。
図1に示すように、車両1には、3つのレーダ15,16,17と車室外カメラ18とが設けられている。3つのレーダ15,16,17の内、レーダ15は、車両1の前方部分に配置され、残りの2つのレーダ16,17は、車両1の側部に配置されている。これらレーダ15,16,17は、自車両(車両1)の周囲の車両の検出や、車両1と周囲の車両との相対速度および相対距離を検出する機能を有する。
車室外カメラ18については、車両1が走行する車線(レーン)の両側の区画線を検出し、これにより、車両1が走行する車線を検出する。即ち、本実施形態に係る車両1において、車室外カメラ18は、車線検出部として機能する。
また、車両1には、地図情報格納部19が設けられている。地図情報格納部19は、車両1が走行する道路に関する情報などが格納されている。地図情報格納部19に格納された地図情報には、道路における車線情報も含まれている。
なお、地図情報格納部19は、外部に設けられたサーバと通信を行う機能を備えていてもよく、逐次にサーバとの間での通信を行い道路情報などに関する情報を取得することができるように構成することも可能である。
また、車両1には、乗車する乗員に警報の発報が可能な警報機20が設けられている。
また、車両1の変速機3のアウトプットシャフト(図示を省略)に対しては、当該車両1の車速を検出するための車速センサ21が接続されている。即ち、車両1において、車速センサ21は、車速検出部として機能する。
また、車両1には、コントロールユニット22も設けられている。コントロールユニット22は、CPU、ROM、RAMなどから構成されたマイクロプロセッサを有して構成されているとともに、図1および図2に示すように、レーダ15,16,17、車室外カメラ18、地図情報格納部19、および車速センサ21などと接続されており、各種情報を受け付ける構成となっている。
また、コントロールユニット22は、受け付けた情報を基に、エンジン2、ステアリングアクチュエータ14、警報機20、およびブレーキ7l,7r,9l,9rに対して指令することができるようになっている。
さらに、図2に示すように、コントロールユニット22は、第1操舵トルク付与部(第1操舵力付与部)221、第2操舵トルク付与部(第2操舵力付与部)222、車線幅算出部223、第1操舵トルク付与開始箇所設定部224.および第2操舵トルク付与開始箇所設定部225を有する。これらについては、後述する。
本実施形態では、コントロールユニット22は、車両制御部として機能する。
2.車室外カメラ18による車線LNの検出
車室外カメラ18による車線LNの検出について、図3を用いて説明する。図3は、車室外カメラ18による車線LNの検出を説明するための模式図である。
図3に示すように、車両1のフロントウインドシールドの車室内側に設けられた車室外カメラ18は、車両1の前方側の範囲θ18の検出が可能となっている。
ここで、本実施形態では、車線LNの左側に、左側区画線(車道外側線)DLが設けられ、車線LNの右側に、右側区画線(車道中央線)DLが設けられている。
車室外カメラ18は、左側区画線DLおよび右側区画線DLを少なくとも検出できる。なお、車室外カメラ18での左側区画線DLおよび右側区画線DLの検出では、各区画線DL,DLの内端EDLL,EDLRも検出可能となっている。
車室外カメラ18では、左側区画線DLと右側区画線DLとの検出により、その間の車線LNの検出を実行する。
なお、本実施形態に係る車線LNでは、左側区画線DLの内端EDLLと右側区画線DLの内端EDLRとの間の中点を通り、左側区画線DLの内端EDLLと右側区画線DLの内端EDLRとの双方に平行な仮想線が、車線中央CLNと規定される。
3.車両1の走行状況
次に、一例として仮定する、車両1の走行状況について、図4を用いて説明する。図4は、車両1を後方から見た状態で、車両1と区画線DL,DLとの位置を示す模式図である。
図4に示すように、車室外カメラ18による撮像結果に基づき、コントロールユニット22の車線幅算出部223は、左側区画線DLの内端EDLLと右側区画線DLの内端EDLRとの間の幅Wを算出する。そして、車線幅算出部223は、車線LNの幅Wから左右の半幅W2L,W2Rも算出する。
また、コントロールユニット22は、車室外カメラ18による撮像結果を基に、車線LNの車線中央CLNに対する車両1の車両中央CVCのズレ量Gを算出する。そして、この算出結果および車両1の車幅WVCより、車両左側端EVCLと左側区画線DLの内端EDLLとの間の間隔W3Lと、車両右側端EVCRと右側区画線DLの内端EDLRとの間の間隔W3Rと、も算出される。
ここで、車線LNの車線中央CLNと車両1の車両中央CVCとが合致している状態では、間隔W3Lと間隔W3Rとは、次の関係を満たす。
3L=W3R ・・(数1)
また、本実施形態においては、車両左側端EVCLと左側区画線DLの内端EDLLとが合致する状態、および、車両右側端EVCRと右側区画線DLの内端EDLRとが合致する状態でのズレ量(許容ズレ量)GMAXを次のように規定する。
MAX=(W-WVC)/2 ・・(数2)
上記のように算出したズレ量Gや間隔W3L,W3Rと車両1の車速Vを基に、コントロールユニット22の第1操舵トルク付与部221および第2操舵トルク付与部222がステアリングアクチュエータ14に対して操舵トルクの付与を指令することとなる。
4.コントロールユニット22による第1操舵特性CH1および第2操舵特性CH2の設定
コントロールユニット22による第1操舵特性CH1および第2操舵特性CH2の設定について、図5および図6を用いて説明する。図5は、コントロールユニット22による操舵特性の設定の方法を示すフローチャートであり、図6は、車線LNにおける幅方向での位置と、第1操舵特性CH1および第2操舵特性CH2と、の関係の一例を示す模式図である。
なお、図6において、「EGR」で示す位置は、車線LNの車線中央CLNから右側に向けて許容ズレ量GMAXだけ離れた位置であり、以下の説明では、「許容右端箇所EGR」と記載する。
図5に示すように、コントロールユニット22は、車線逸脱防止機能およびセンターキープ機能が作動中であるか否かを判定する(ステップS1、ステップS2)。これは、詳細な説明を省略したが、車線逸脱防止機能およびセンターキープ機能の何れか一方、または両方の機能を、運転者の選択により作動停止とすることができることを考慮したものである。
コントロールユニット22は、車線逸脱防止機能およびセンターキープ機能の少なくとも一方の機能の作動について、停止指令がなされている場合には(ステップS1:No、ステップS2:No)、制御をリターンする。
一方、コントロールユニット22は、車線逸脱防止機能およびセンターキープ機能の両機能が作動中であると判定した場合には、車室外カメラ18および車速センサ21からの情報(検出結果)を取得する(ステップS3)。
上述のように、コントロールユニット22の車線幅算出部223は、車室外カメラ18による検出結果に基づいて、車線LNの幅Wや上記(数2)の許容ズレ量GMAXなどを算出する。
次に、コントロールユニット22の第1操舵トルク付与部221は、車速センサ21による検出結果(車両1の車速V)に基づいて、第1操舵特性CH1を設定する(ステップS4)。第1操舵特性CH1は、センターキープのために車両1のステアリングホイール10に付与する操舵トルクを規定する特性であり、図6に一例として示すように、第1トルク値TO1から第2トルク値TO2までの間のトルク値が幅方向における位置ごとに設定されている。
具体的に、図6に一例として示す第1操舵特性CH1では、第1操舵トルク付与開始箇所設定部224により車線LNの車線中央CLN上に第1操舵トルク付与開始箇所P0が設定され、車両中央CVCが車線LNの幅方向外側の箇所P1までの間にある場合には第1トルク値TO1が付与されるように特性が設定されている。
図6に一例として示す第1操舵特性CH1において、車両中央CVCが車線LNの幅方向における中間の箇所P1と箇所P2との間にある場合には、操舵トルク値が第1トルク値TO1から第2トルク値TO2までの間を漸次変化するように設定されている。そして、車両中央CVCが箇所P2と許容右端箇所EGRとの間にある場合には、第2トルク値TO2が維持されるように設定されている。
なお、図6に示すように、第1操舵特性CH1においては、箇所P1よりも外側の一部および箇所P2よりも内側の一部が、一次関数的に操舵トルク値が変化するのではなく、二次関数的または指数関数的または対数関数的に操舵トルク値が変化するように特性が設定されている。
図5に戻って、コントロールユニット22の第2操舵トルク付与部222は、車線幅算出部223により算出された車線幅W1に基づいて、第2操舵特性CH2を設定する(ステップS5)。第2操舵特性CH2は、車線逸脱防止のために車両1のステアリングホイール10に付与する操舵トルクを規定する特性であり、図6に一例として示すように、第3トルク値TO3を上限として幅方向における位置ごとにトルク値が設定されている。
具体的に、図6に一例として示す第2操舵特性CH2では、第2操舵トルク付与開始箇所設定部225により車線LNの幅方向における中間の箇所に第2操舵トルク付与開始箇所P3が設定される。そして、図6に一例として示す第2操舵特性CH2において、車両中央CVCが第2操舵トルク付与開始箇所P3とそれよりも外側の箇所P4との間にある場合には、操舵トルク値が“0”から第3トルク値TO3までの間を漸次変化するように設定されている。そして、車両中央CVCが箇所P4と許容右端箇所EGRとの間にある場合には、第3トルク値TO3が維持されるように設定されている。
なお、図6に示すように、第2操舵特性CH2においても、第2操舵トルク付与開始箇所P3よりも外側の一部および箇所P4よりも内側の一部が、一次関数的に操舵トルク値が変化するのではなく、二次関数的または指数関数的または対数関数的に操舵トルク値が変化するように特性が設定されている。
ここで、図6では、車両中央CVCが車線LNの車線中央CLNから許容右端箇所EGRまでの間の領域にある場合に設定される第1操舵特性CH1および第2操舵特性CH2の一例を示したが、車両中央CVCが車線LNの車線中央CLNから許容左端箇所までの間の領域にある場合については、図6に示すのとは線対称の関係を以って第1操舵特性CH1および第2操舵特性CH2が設定される。
上記における「許容左端箇所」は、車線中央CLNを挟んで許容右端箇所EGRとは線対称の関係を以って規定される箇所であって、車線中央CLNから左側に向けて許容ズレ量GMAXだけ離れた位置である。
5.車両1のステアリングホイール10に付与される操舵トルクST1,ST2
車線LNにおける車両1の幅方向位置と、車両1のステアリングホイール10に付与される操舵トルクST1,ST2との関係について、図6および図7を用いて説明する。図7(a)は、車両1が車線LNにおける車線中央CLNから右側に寄った場合を示す模式平面図であり、図7(b)は、車両1がさらに右側に寄った場合を示す模式平面図である。
先ず、図7(a)に示すように、車速Vで走行している車両1の車両中央CVCが、車線LNの車線中央CLNから右側(矢印A)に向けてG1だけ寄った状態を想定する。車両中央CVCのズレ量G1は、図6における車線中央CLNから第1操舵特性CH1と第2操舵特性CH2との交点(特性切換箇所P5)までの間のズレ量である。
図7(a)に示す状況では、車両1のステアリングホイール10に対して第1操舵特性CH1に基づく操舵トルクST1が付与される。これにより、車両1の車両中央CVCが車線LNの車線中央CLNへと戻るように作用する。
次に、図7(b)に示すように、車両1の車両中央CVCが、車線LNの車線中央CLNからさらに右側(矢印B)に向けてG2だけ寄った状態を想定する。車両中央CVCのズレ量G2は、図6における特性切換箇所P5から許容右端箇所EGRまでのズレ量である。
図7(b)に示す状況では、車両1のステアリングホイール10に対して第2操舵特性CH2に基づく操舵トルクST2が付与される。これにより、車両右側端EVCRが右側区画線DLから外側に逸脱するのを抑制することができる。
6.車両1の車速Vと第1操舵特性CH1との関係
車両1の車速Vと設定される第1操舵特性CH1との関係について、図8を用いて説明する。図8は、車両1の車速Vと設定される第1操舵特性CH1との関係を示す模式図である。
図8に示すように、本実施形態に係る車両1では、車両1の車速Vに応じて、設定される第1操舵特性CH1が、CH1A~CH1Jのように変化する(矢印C)。なお、図8では、車速Vに応じて変化する第1操舵特性CH1のうち、CH1A~CH1Jを抽出して描いているが、隣り合う特性同士の間やCH1Aよりも低速側あるいはCH1Jよりも高速側にも第1操舵特性CH1が設定される。
具体的に説明すると、図8に示すように、車速Vが比較的低速域にある場合には、第1操舵トルク付与開始箇所P0がP0A~P0Dで示すように車線中央CLN上に規定された第1操舵特性CH1A~CH1Dが設定される。
車速Vが比較的低速域にある場合に設定される第1操舵特性CH1A~CH1Dは、車速Vが低速域の内でも低速から高速へと変化するのに従って、CH1A→CH1B→CH1C→CH1Dのように漸次変更される。
ここで、図8に示すように、車速Vが低速域の内でも低速から高速へと変化するのに従って、矢印Dで示すように、第1操舵トルク値TO1もTO1A→TO1B→TO1C→TO1Dのように漸次変更される。
なお、本実施形態における、第1操舵特性CH1Dの設定に係る車速Vと第1操舵特性CH1Eの設定に係る車速Vとの間の車速Vが、“所定速”に相当する。
車速Vが比較的高速域にある場合には、第1操舵トルク付与開始箇所P0がP0E~P0Jで示すように車線LNの幅方向に漸次変化するように規定される第1操舵特性CH1E~CH1Jが設定される。
車速Vが比較的高速域にある場合に設定される第1操舵特性CH1E~CH1Jは、車速Vが高速域の内でも低速から高速へと変化するのに従って、CH1E→CH1F→CH1G→CH1H→CH1I→CH1Jのように漸次変更される。
なお、本実施形態では、一例として、車速Vが36km/h、43km/h、50km/h、57km/h、64km/h、71km/h、78km/h、85km/h、92km/h、99km/hのそれぞれの場合に、第1操舵特性としてCH1A、CH1B、CH1C、CH1D、CH1E、CH1F、CH1G、CH1H、CH1I、CH1Jが設定される。
また、上述のように、図8に示した各特性線の各間および内外にも、車速Vに応じて第1操舵特性CH1が設定される。
また、図8では、車両中央CVCが車線中央CLNよりも右側にある場合だけを示したが、車両中央CVCが車線中央CLNよりも左側にある場合においても、図8に示すのとは線対称の関係を以って車速Vに応じた第1操舵特性CH1が設定される。
7.車線LNの幅Wと第2操舵特性CH2との関係
車線LNの幅Wと設定される第2操舵特性CH2との関係について、図9を用いて説明する。図9は、車線LNの幅Wと車両1の幅WVCとから規定される許容右端箇所EGRとの関係で設定される第2操舵特性CH2を示す模式図である。
図9に示すように、第2操舵特性CH2の設定時における基準となる許容右端箇所EGRは、車線LNの幅Wの広狭に伴って車線LNの幅方向に変化する。そして、この許容右端箇所EGRの幅方向への変化に伴って、第2操舵特性CH2もCH2A~CH2Gのように変化する(矢印E)。なお、図9では、許容右端箇所EGRの幅方向位置に応じて変化する第2操舵特性CH2のうち、CH2A~CH2Gを抽出して描いているが、隣り合う特性同士の間や幅方向の内外にも第2操舵特性CH2が設定される。
具体的に説明すると、図9に示すように、本実施形態に係る車両1では、許容右端箇所EGRとその内側に規定される第2操舵トルク付与開始箇所P3との間隔が一定の値WCH2に設定されている。このため、第2操舵特性CH2は、許容右端箇所EGRの位置に応じて、第2操舵特性CH2A~CH2Gが設定される。換言すると、各第2操舵特性CH2A~CH2Gの第2操舵トルク付与開始箇所P3A~P3Gは、それぞれの特性を設定する際の基準である許容右端箇所EGRに対して間隔WCH2だけ幅方向の内側に設定される。
ここで、第2操舵特性CH2A~CH2Gの何れにおいても、操舵トルクの下限値は“0”であり、上限値は第3トルク値TO3である。
なお、図9では、車両中央CVCが車線中央CLNよりも右側にある場合だけを示したが、車両中央CVCが車線中央CLNよりも左側にある場合においても、図9に示すのとは線対称の関係を以って許容左端箇所を基準とする第2操舵特性CH2が設定される。
8.第1操舵特性CH1と第2操舵特性CH2との特性切換方法
車両1が所定幅の車線LNを所定の速度で走行している場合の第1操舵特性CH1と第2操舵特性CH2との特性切換方法について、図10を用いて説明する。図10は、車両1が所定幅の車線LNを所定の速度で走行している場合の、第1操舵特性CH1と第2操舵特性CH2との特性切換方法を示す模式図である。
図10に示すように、車両1が比較的低速で走行している場合には、第1操舵特性CH1がトルク維持部L1とトルク上昇部L2とトルク維持部L3とから構成されている。トルク維持部L1は、車線中央CLNから箇所P1までの間において、第1トルク値TO1が維持される部分である。
トルク維持部L1は、“第1操舵力維持部”に相当する。また、車線中央CLNから箇所P1までの間が、“車線の中央から外側の所定範囲”に相当し、第1トルク値TO1が、“所定の強さの前記操舵力”に相当する。
トルク上昇部L2は、“第1操舵力上昇部”に相当する部分であって、箇所P1から箇所P2に向けて操舵トルク値が漸増するように設定された部分である。そして、トルク維持部L3は、箇所P2から許容右端箇所EGRまでの間において、第2トルク値TO2が維持される部分である。
第2操舵特性CH2は、トルク上昇部L4とトルク維持部L5とから構成されている。トルク上昇部L4は、“第2操舵力上昇部”に相当する部分であって、第2操舵トルク付与開始箇所P3から箇所P4に向けて操舵トルクが漸増するように設定された部分である。トルク維持部L5は、箇所P4から許容右端箇所EGRまでの間において、第3トルク値TO3が維持される部分である。
車両1の車速Vが所定の車速であり、且つ、車両1が走行する車線LNの幅Wにより規定される許容右端箇所EGRが所定の位置にある場合には、図10に示すように、第1操舵特性CH1のトルク上昇部L2と第2操舵特性CH2のトルク上昇部L4とが交差する交点P6が設けられる。この交点P6は、特性切換箇所P5に合致する点である。
図10の拡大部分に示すように、横軸に車線LNの幅方向位置をとり、縦軸に付与する操舵トルク値をとる場合に、交点P6近傍において、矢印F1、F2で示すようにトルク上昇部L2とトルク上昇部L4とが同じ傾斜方向を以って操舵トルク値が漸次変化する。これにより、第1操舵特性CH1から第2操舵特性CH2への切り替えに際して、運転者が感じる操舵トルクの変動を小さく浅得ることができ、運転者が煩わしさや違和感を覚えるのを抑制することができる。
なお、図10においても、車両中央CVCが車線中央CLNよりも右側にある場合だけを示したが、車両中央CVCが車線中央CLNよりも左側にある場合においても、同様の関係を以って特性切換箇所P5が設定される場合が生じ得る。
9.効果
本実施形態に係る車両1では、第1操舵特性CH1が、車速Vが高いほど操舵トルク値が小さくなるように設定されているので、高速での走行時などにおけるセンターキープのために付与される操舵トルクST1を小さく抑えることができる。よって、本実施形態に係る車両1では、車速Vが比較的高速の場合のセンターキープアシストの介入を抑制して、運転者が煩わしさや違和感を覚えるのを抑えることができる。
また、本実施形態に係る車両1では、車両1が車線LNから逸脱するのを抑制する操舵トルクST2を付与するようにしているので、車両1が車線LNから逸脱するのを確実に抑制することができ、高い安全性を確保することができる。
また、本実施形態に係る車両1では、車速Vが比較的高速である場合において、車速Vが高いほど第1操舵トルク付与開始箇所P0を車線LNの幅方向外側に設定することとしているので(図8のP0E~P0J)、車線中央CLNおよびその近傍でセンターキープアシストの介入を抑制することができる。よって、本実施形態に係る車両1では、運転時における運転者に煩わしさや違和感をさらに覚えさせ難くすることができる。
また、本実施形態に係る車両1では、車線LNの幅Wが比較的狭く、車速Vが所定速以上の所定状況の下では、センターキープのための第1操舵特性CH1に基づく操舵トルクST1の付与はなされず、車線逸脱防止のための第2操舵特性CH2に基づく操舵トルクST2だけが車両1のステアリングホイール10に付与されることとなる。換言すると、図8の第1操舵特性CH1D~CH1Jと第2操舵特性CH2との関係を満たす場合には、実質的に第1操舵特性CH1に基づく操舵トルクST1の付与はキャンセルされる。
よって、本実施形態に係る車両1では、高い安全性を確保しながら、運転時における運転者に煩わしさや違和感をさらに覚えさせ難く、ストレスを与え難くすることができる。
また、本実施形態に係る車両1では、車速Vが比較的低速である場合(所定速未満の場合)には、センターキープのための第1操舵トルク付与開始箇所P0を車線中央CLN上に設定することにより、車線中央CLNから操舵トルクST1の付与がなされるようにしている。これにより、車両1が低速域で走行している場合には、センターキープのための操舵アシストがなされ、運転者の負担軽減という観点から優れる。
また、本実施形態に係る車両1では、車速Vが比較的低速(所定速未満)であって、第1操舵トルク付与開始箇所P0が車線中央CLN上に設定される場合において、車速Vが高くなるのに従って第1操舵トルク付与開始箇所P0における操舵トルク値TO1がTO1A→TO1B→TO1C→TO1Dのように漸減するようにしている。このため、本実施形態に係る車両1では、車速Vが比較的低速である内でも、車速Vが高くなってゆくのに従って、センターキープのために付与される操舵トルク値TO1を小さくすることで、運転者の負担軽減を図りながら、運転者が煩わしさや違和感を覚えるのを抑制するのに優れる。
また、図10の特性図(横軸の車線の幅方向の位置、縦軸に付与する操舵トルク値をとった特性図)を用いて説明したように、本実施形態に係る車両1では、第1操舵特性CH1と第2操舵特性CH2との切換箇所(特性切換箇所P5)が、第1操舵特性CH1におけるトルク上昇部L2および第2操舵特性CH2におけるトルク上昇部L4の各途中となる箇所に設定されており、且つ、傾斜方向が同方向に設定されているので、特性切換に伴う操舵トルクST1,ST2の大きな変化が回避され、運転中の運転者が煩わしさや違和感を覚えるのをさらに効果的に抑制することができる。
また、本実施形態に係る車両1では、第1操舵特性CH1に基づき付与される操舵トルクST1よりも大きい第2操舵特性CH2に基づき付与される操舵トルクST2を車両1のステアリングホイール10に付与して車線逸脱の抑制を図ることとしているので、より確実に車両1の車線逸脱を抑制することができ、高い安全性を確保するのに優位である。
また、本実施形態に係る車両1では、車速Vが所定速未満の場合に(図8のCH1A~CH1D)、第1操舵特性CH1A~CH1Dが、車線LNの車線中央CLN側に操舵トルク値が一定の値で維持されるトルク維持部L1を有するので(図10を参照)、低速域において車両1の車両中央CVCが車線LNの車線中央CLNおよびその近傍にある場合には、車両1のステアリングホイール10に付与される操舵トルクST1が変化しないので、センターキープで走行しているにもかかわらず操舵トルクが変化する場合に比べて、運転中の運転者が煩わしさや違和感を覚え難い。
以上のように、本実施形態に係る車両1では、コントロールユニット22が上記のような操舵アシスト制御を実行することにより、車線逸脱を防ぐことで高い安全性を確保しながら、運転時における運転者に煩わしさや違和感を覚えさせ難く、ストレスを与え難い。
[変形例]
上記実施形態では、車両1の車速Vが比較的低速である場合に設定される第1操舵特性CH1(CH1A~CH1D)がトルク維持部L1を有することとしたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、車速Vが比較的高速である場合に設定される第1操舵特性CH1E~CH1Jと同様に、トルク上昇部L2とトルク維持部L3とから構成される特性とすることもできる。
上記実施形態では、第2操舵特性CH2の設定において、許容右側箇所EGRまたは許容左側箇所を基準として一定の間隔WCH2(一例として、60cm)だけ内側に第2操舵トルク付与開始箇所P3を設定することとしたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、車線LNの幅Wや車速Vに応じて間隔WCH2を漸次変化させることとしてもよい。より具体的には、車速Vが高いほど間隔WCH2を大きくしたり、車線LNの幅Wが広いほど間隔WCH2を大きくしたりすることもできる。
上記実施形態では、警報機20が果たす役割については言及しなかったが、例えば、車両1の車両中央CVCが許容右側箇所EGRや許容左側箇所に近接する状況となった場合に、警報機20により警報を発することとすることもできる。より具体的には、車両1の車両中央CVCが箇所P4よりも幅方向外側に位置することとなった場合に、警報機20から運転者に向けて警報を発することとしてもよい。
また、車両1の車両中央CVCが許容右側箇所EGRや許容左側箇所に近接する状況となった場合には、エンジン2やブレーキ7l,7r,9l,9rへの指令により、車速Vを減速することとしてもよい。
上記実施形態では、車両1の動力源としてエンジン2を採用することとしたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、電動モータを駆動源とすることも可能である。
1 車両
10 ステアリングホイール
14 ステアリングアクチュエータ(操舵力生成部)
18 車室外カメラ(車線検出部)
21 車速センサ(車速検出部)
22 コントロールユニット(車両制御部)
221 第1操舵トルク付与部(第1操舵力付与部)
222 第2操舵トルク付与部(第2操舵力付与部)
223 車線幅算出部
224 第1操舵トルク付与開始箇所設定部
225 第2操舵トルク付与開始箇所設定部
CH1,CH1A~CH1J 第1操舵特性
CH2,CH2A~CH2G 第2操舵特性
LN 車線中央
VC 車両中央
DL,DL 区画線
DLL,EDLR 区画線内端(車線の幅方向における外端)
VCL,EVCR 車両側端
P5 特性切換箇所

Claims (11)

  1. 走行状況に応じて、車両のステアリングホイールに対して操舵力を付与する車両制御装置であって、
    前記ステアリングホイールへの前記操舵力を生成する操舵力生成部と、
    前記車両が走行する車線を検出する車線検出部と、
    前記車両の車速を検出する車速検出部と、
    前記車線検出部および前記車速検出部からの各検出結果を逐次取得し、当該取得した前記検出結果に基づき前記操舵力生成部に対して前記ステアリングホイールへの前記操舵力の付与を指令する車両制御部と、
    を備え、
    前記車両制御部は、
    前記車両が前記車線の中央を走行するように、第1操舵特性に基づく前記操舵力である第1操舵力を付与するように前記操舵力生成部に指令する第1操舵力付与部と、
    前記車両が前記車線から逸脱するのを抑制するように、前記第1操舵特性とは異なる第2操舵特性に基づく前記操舵力である第2操舵力を付与するように前記操舵力生成部に指令する第2操舵力付与部と、
    を有し、
    前記第1操舵特性における前記第1操舵力は、前記車速が高いほど小さく設定され、
    前記第1操舵特性における前記第1操舵力の付与開始箇所は、前記車速が前記所定速以上の場合には前記車線の中央から幅方向外側に離間した箇所に設定される、
    車両制御装置。
  2. 請求項1に記載の車両制御装置において、
    前記車速が所定速以上の場合において、前記第1操舵特性における前記第1操舵力の付与開始箇所は、当該車速が高いほど前記車線の幅方向外側に設定される、
    車両制御装置。
  3. 請求項2に記載の車両制御装置において、
    前記第2操舵特性における前記第2操舵力の付与開始箇所は、前記車線の幅方向における外端から所定間隔だけ内側に設定され、
    前記車速と前記車線の幅との関係で、前記第2操舵力の付与開始箇所が、前記第1操舵力の付与開始箇所よりも前記車線の内側となる所定状況が生じる場合があり、
    前記所定状況の下では、前記操舵力生成部に対して、前記第1操舵力付与部からの前記指令はなされず、前記第2操舵力付与部からの前記指令のみがなされる、
    車両制御装置。
  4. 請求項1から請求項3の何れかに記載の車両制御装置において、
    前記車速が所定速未満の場合において、前記第1操舵特性における前記第1操舵力の付与開始箇所は、前記車線の幅方向の中央に設定され、
    前記車速が所定速未満の場合における前記第1操舵力の付与開始箇所において、前記第1操舵特性における前記第1操舵力は、前記車速が高いほど漸減するように設定される、
    車両制御装置。
  5. 請求項1から請求項4の何れかに記載の車両制御装置において、
    横軸に車線の幅方向での位置をとり、縦軸に付与される操舵力の値をとった特性図を想定する場合に、前記第1操舵特性は、前記車線の内側から外側に向けて前記操舵力が漸増する第1操舵力上昇部を有し、前記第2操舵特性は、前記車線の内側から外側に向けて前記操舵力が漸増する第2操舵力上昇部を有し、
    前記車速が所定の速度域内であって、且つ、前記車線の幅が所定の範囲内である場合には、前記第1操舵特性と前記第2操舵特性とが切り替わる特性切換箇所が設定され、
    前記特性切換箇所は、前記第1操舵力上昇部の途中であって、且つ、前記第2操舵力上
    昇部の途中の箇所である、
    車両制御装置。
  6. 請求項1から請求項5の何れかに記載の車両制御装置において、
    前記第2操舵力は、前記第1操舵力よりも大きい、
    車両制御装置。
  7. 請求項1から請求項6の何れかに記載の車両制御装置において、
    横軸に車線の幅方向での位置をとり、縦軸に付与される操舵力の値をとった特性図を想定する場合に、前記第1操舵特性は、前記車速が所定速未満の場合に、前記車線の中央から外側の所定範囲で所定の強さの前記操舵力が維持される第1操舵力維持部を有する、
    車両制御装置。
  8. 走行状況に応じて、車両のステアリングホイールに対して操舵力を付与する車両制御方法であって、
    前記車両が走行する車線を検出する車線検出ステップと、
    前記車両の車速を検出する車速検出ステップと、
    前記車線検出ステップおよび前記車速検出ステップで検出された各検出結果に基づいて、前記ステアリングホイールに前記操舵力を付与する操舵力付与ステップと、
    を備え、
    前記操舵力付与ステップは、
    前記車両が前記車線の中央を走行するように、第1操舵特性に基づく前記操舵力である第1操舵力を付与する第1操舵力付与サブステップと、
    前記車両が前記車線から逸脱するのを抑制するように、前記第1操舵特性とは異なる第2操舵特性に基づく前記操舵力である第2操舵力を付与する第2操舵力付与サブステップと、
    を有し、
    前記第1操舵特性における前記第1操舵力は、前記車速が高いほど小さく設定され、
    前記第1操舵特性における前記第1操舵力の付与開始箇所は、前記車速が前記所定速以上の場合には前記車線の中央から幅方向外側に離間した箇所に設定される、
    車両制御方法。
  9. 請求項8に記載の車両制御方法において、
    前記第1操舵特性における前記第1操舵力の付与開始箇所は、前記車速が所定速以上の場合において、当該車速が高いほど前記車線の幅方向外側に設定される、
    車両制御方法。
  10. 請求項8または請求項9に記載の車両制御方法において、
    前記第2操舵特性における前記第2操舵力の付与開始箇所は、前記車線の幅方向における外端から所定間隔だけ内側に設定され、
    前記車速と前記車線の幅との関係で、前記第2操舵力の付与開始箇所が、前記第1操舵力の付与開始箇所よりも前記車線の内側となる所定状況が生じる場合があり、
    前記所定状況の下では、前記第1操舵力付与サブステップを実行せず、前記第2操舵力付与サブステップのみを実行する、
    車両制御方法。
  11. 請求項8から請求項10の何れかに記載の車両制御方法において、
    前記第2操舵力は、前記第1操舵力よりも大きい、
    車両制御方法。
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