JP7413572B2 - 車両 - Google Patents

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Description

本発明は、車両に関する。
本願は、2020年12月24日に、日本に出願された特願2020-214794号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
従来、車線維持支援システムを備える車両において、当該車両が走行中に強い横風を受けたときでも、車線に沿った走行を維持することを可能とした技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特許第5958257号公報
上記従来の技術において、突風等による横方向の強い外乱を受けた場合、これに対抗するような操舵制御を行うこともできる。しかし、この場合、運転者に不自然な挙動を与える虞がある。
そこで本発明は、車線維持支援システムを備える車両において、不自然な挙動の発生を抑制することを目的とする。
上記課題の解決手段として、本発明は、車線維持支援システムを備える車両(1)であって、当該車両(1)の操舵を制御する制御装置(71)を備えている。前記制御装置(71)は、当該車両(1)が走行する車線(110A)の幅内を複数の仮想レーン(111,112,113,114,115)に分割する。前記制御装置(71)は、前記複数の仮想レーン(111,112,113,114,115)の中の一つの仮想レーン内を当該車両(1)が走行するように制御する。
この構成によれば、車線維持支援システムを備える車両において、車線の幅内で複数に分割した仮想レーンを見立て、これらの内の一つの仮想レーン内を当該車両が走行するように制御する。これにより、当該車両が突然の外乱を受けた場合でも、分割された仮想レーン内での移動を許容しつつ、同一車線内の走行を維持することができる。これにより、車両の直進性を保ちつつ、運転者に不自然な挙動を与えることを抑えることができる。
本発明において、前記制御装置(71)は、前記一つの仮想レーン内を走行する当該車両(1)が、前記一つの仮想レーン内から外れて走行しそうになった場合に、以下のように制御してもよい。すなわち、前記制御装置(71)は、当該車両(1)の走行位置を前記一つの仮想レーンの内側に戻すように制御してもよい。
この構成によれば、当該車両が一つの仮想レーンから外れて走行しそうになった場合に、一つの仮想レーンの内側に走行位置を戻すように制御する。これにより、分割された仮想レーン内の走行を維持することができ、車両の直進性を保つことができる。
本発明において、前記複数の仮想レーン(111,112,113,114,115)のそれぞれの幅は、均一になるように設定されてもよい。
この構成によれば、複数の仮想レーンのそれぞれの幅が均一となるように設定される。これにより、運転者が各仮想レーンの位置を容易に認識することができる。
本発明において、前記制御装置(71)は、前記一つの仮想レーン内を走行する当該車両(1)が、前記車線(110A)に沿った前進方向を基準とするヨー角(θ)を変化させたときに、以下のように制御してもよい。すなわち、前記制御装置(71)は、前記ヨー角(θ)の変化を小さくするように制御してもよい。
この構成によれば、車線に沿った前進方向を基準とするヨー角が例えば増加したときに、このヨー角が小さくなるように制御する。これにより、ヨー角の変化に応じたフィードバックによって車両の直進性を維持することができる。
本発明において、前記制御装置(71)は、前記ヨー角(θ)の変化速度が第一の閾値(Th1)を超えた場合、以下のように制御してもよい。すなわち、前記制御装置(71)は、走行中の前記仮想レーンに対して、前記ヨー角(θ)が変化した側に隣接する仮想レーンまで、当該車両(1)をレーン変更させるように制御してもよい。
この構成によれば、走行中の外乱等の影響によりヨー角の変化速度が第一の閾値を超えた場合、走行中の仮想レーンに隣接する仮想レーンまでレーン変更を許容する。これにより、強い外乱をいなすように制御可能となり、不自然な挙動の発生を抑えることができる。
本発明において、前記制御装置(71)は、前記ヨー角(θ)の変化速度が前記第一の閾値(Th1)よりも大きい第二の閾値(Th2)を超えた場合、以下のように制御してもよい。すなわち、前記制御装置(71)は、走行中の前記仮想レーンに対して、前記ヨー角(θ)が変化した側に隣接する二本目の仮想レーンまで、当該車両(1)をレーン変更させるように制御してもよい。
この構成によれば、ヨー角の変化速度が、第一の閾値よりも大きい第二の閾値を超えた場合、走行中の仮想レーンに隣接する二本目の仮想レーンまでレーン変更を許容する。これにより、外乱の強さに応じた制御が可能となり、不自然な挙動の発生をより一層抑えることができる。
本発明において、前記制御装置(71)は、前記複数の仮想レーン(111,112,113,114,115)の中の最外端の仮想レーン(111,115)を当該車両(1)が走行している場合、以下のように制御してもよい。すなわち、前記制御装置(71)は、前記ヨー角(θ)の変化速度によらず、当該車両(1)をレーン変更させないように制御してもよい。
この構成によれば、複数の仮想レーンの中の最外端の仮想レーンを走行している場合、ヨー角の変化速度が第一の閾値を超えてもレーン変更させないように制御する。これにより、同一レーン内で車両の走行を継続することができる。
本発明において、前記制御装置(71)は、当該車両(1)を前記一つの仮想レーンから隣接する仮想レーンへレーン変更させようとするとき、レーン変更予定の隣接する仮想レーンの後方で予め定めた距離内に他の車両(130)が走行している場合、以下のように制御してもよい。すなわち、前記制御装置(71)は、前記ヨー角(θ)の変化速度によらず、当該車両(1)をレーン変更させないように制御してもよい。
この構成によれば、当該車両を一つの仮想レーンから隣接する仮想レーンに変更させようとするとき、レーン変更予定の隣接する仮想レーンの後方で予め定めた距離内に他の車両が走行している場合、以下の制御を行う。すなわち、ヨー角の変化速度が第一の閾値を超えてもレーン変更させないように制御する。これにより、同一レーン内で車両の走行を継続することができる。
本発明によれば、車線維持支援システムを備える車両において、不自然な挙動の発生を抑制することができる。
本発明の実施形態の自動二輪車の左側面図である。 上記自動二輪車の車体前部を運転者目線から見た斜視図である。 上記自動二輪車のステアリングアクチュエータの説明図である。 上記自動二輪車の運転支援装置のブロック図である。 上記運転支援装置の制御装置が走行車線に設定する複数の仮想レーンを示す説明図である。 上記制御装置が行うヨー角フィートバック制御を示す説明図である。 上記制御装置が行う横位置フィードバック制御を示す説明図である。 上記ヨー角フィードバック制御におけるヨー角の変化速度に応じたパターンを示す説明図である。 突風作用時の操舵制御の一例を示す説明図である。 連続した横風の作用時の操舵制御の一例を示す説明図である。 突風作用時のヨー角の経時変化を示すグラフである。 連続した横風の作用時のヨー角の経時変化を示すグラフである。 突風作用時の操舵制御の変形例を示す説明図である。 突風作用時の操舵制御の他の変形例を示す説明である。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明における前後左右等の向きは、特に記載が無ければ、以下に説明する車両における向きと同一とする。また以下の説明に用いる図中適所には、車両前方を示す矢印FR、車両左方を示す矢印LH、車両上方を示す矢印UPが示されている。
<車両全体>
図1は、本実施形態の車両の一例としての自動二輪車1を示す。自動二輪車1は、ハンドル2によって操舵される前輪(操舵輪)3と、パワーユニット20によって駆動される後輪(駆動輪)4と、を備えている。自動二輪車1は、運転者が車体を跨いで乗車する鞍乗り型車両であり、前後輪3,4の接地点を基準に車体を左右方向(ロール方向)に揺動(バンク)可能である。実施形態の車両は、自動二輪車のように車体をバンクさせた方向に旋回する車両に限らない。実施形態の車両は、車体をバンクさせずに操舵輪の操舵によって旋回する車両を含む。
自動二輪車1は、ハンドル2及び前輪3を含むステアリング系部品10Aを備えている。ステアリング系部品10Aは、ヘッドパイプ6に操舵可能に支持されている。ヘッドパイプ6は、自動二輪車1の骨格となる車体フレーム5の前端部にある。前輪3は、ステアリング系部品10Aにおける左右一対のフロントフォーク10の下端部に支持されている。車体フレーム5の周囲は、車体カバー12で覆われている。
車体フレーム5は、ヘッドパイプ6、左右一対のメインフレーム7、左右一対のピボットフレーム8、左右一対のシートフレーム9を備えている。
ヘッドパイプ6は、ステアリング系部品10Aを操舵可能に支持する。左右のメインフレーム7は、ヘッドパイプ6から後ろ下がりに延びる。左右のピボットフレーム8は、左右のメインフレーム7の各後端部からそれぞれ下方に延びる。左右のシートフレーム9は、左右のピボットフレーム8の各上部からそれぞれ後ろ上がりに延びる。
左右のピボットフレーム8には、車幅方向に沿うピボット軸8aが渡設される。左右のピボットフレーム8には、ピボット軸8aを介して、スイングアーム11の前端部が上下揺動可能に支持されている。後輪4は、スイングアーム11の後端部に支持されている。車体フレーム5とスイングアーム11との間には、緩衝器であるクッションユニット(不図示)が渡設される。
左右のメインフレーム7の上部には、燃料タンク18が支持されている。燃料タンク18の後方には、左右のシートフレーム9によってシート19が支持されている。シート19の下方には、シート19に着座した運転者が足を載せる左右一対のステップ25が配置されている。
自動二輪車1のパワーユニット20は、左右のメインフレーム7及び左右のピボットフレーム8に支持されている。パワーユニット20の出力軸は、チェーン式伝動機構(不図示)を介して、後輪4に動力伝達可能に接続されている。
パワーユニット20は、原動機となるエンジン(内燃機関)13と、エンジン13の後方に連なる変速機21と、を一体に備えている。
自動二輪車1は、前輪3を制動する前輪ブレーキ3Bと、後輪4を制動する後輪ブレーキ4Bと、を備えている。前輪ブレーキ3B及び後輪ブレーキ4Bは、それぞれディスクブレーキである。
前輪ブレーキ3B及び後輪ブレーキ4Bは、ブレーキ操作子であるブレーキレバー及びブレーキペダルが操作されることで、前輪3および後輪4の回転を適宜制動する。また、前輪ブレーキ3B及び後輪ブレーキ4Bは、後述するブレーキアクチュエータ102(図4参照)が作動することによっても、前輪3および後輪4の回転を適宜制動する。
自動二輪車1は、運転者の運転操作(実施形態では、前輪3を操舵する操舵操作、および前輪3及び後輪4を制動する制動操作)を支援する運転支援装置70(図4参照)を備えている。運転支援装置70は、運転者の運転操作に自動で介入する機能(自動操作介入機能)を制御する制御装置71を備えている。自動操作介入機能は、自動操舵介入機能及び自動制動介入機能を含む。自動二輪車1は、車線維持支援システム(LKAS:Lane Keeping Assistance System)を備えている。自動操舵介入機能は、車線維持支援システムの少なくとも一部をなしている。
図2は、運転者目線から見た車体前部を示す。左右のフロントフォーク10の上部は、ステアリングステム31を介してヘッドパイプ6に支持されている。左右のフロントフォーク10は、テレスコピック型の緩衝器である。ステアリングステム31は、左右のフロントフォーク10の上部同士を連結するトップブリッジ32およびボトムブリッジ33、ならびにヘッドパイプ6に挿通されるステムシャフト(操舵軸)34を備えている。車体前部は車体カバー12のフロントカウル27に覆われている。
例えば、自動二輪車1のハンドル2は、左右別体式のセパレートハンドルであり、左右一対の右ハンドル36及び左ハンドル37を備えている。例えば、右ハンドル36及び左ハンドル37は、それぞれトップブリッジ32の下方において左右のフロントフォーク10の上部に取り付けられている。
フロントフォーク10の前方には、メータ装置61が配置される。メータ装置61は、車体フレーム5又はフロントカウル27に支持されている。メータ装置61は、例えば車速およびエンジン回転数などを画像表示する液晶ディスプレイ等の表示画面62と、表示画面62の周囲に配置されて各種情報を通知するインジケータランプ群63と、を備えている。
インジケータランプ群63は、表示画面62の右側方に配置される右インジケータランプ66と、表示画面62の左側方に配置される左インジケータランプ67と、を備える。
表示画面62は、予め定めた画像表示を行うことによって、運転者に予め定めた情報を通知する。インジケータランプ群63は、予め定めた発光表示(点灯または点滅)を行うことによって、運転者に予め定めた情報を通知する。
図3は、ステムシャフト34の軸方向上方から見たトップブリッジ32周辺を示している。
ステアリング系部品10Aには、運転者によるハンドル2への操作とは別に、ステアリングアシスト装置73により自動で操舵入力がなされる。
ステアリングアシスト装置73は、ステアリングアクチュエータ74、アーム75、連結ロッド76、ステアリング制御部77を備えている。
ステアリングアクチュエータ74は、自動操舵介入機能の駆動源となる電動モータを含む。ステアリングアクチュエータ74は、例えば車体フレーム5に固定されている。ステアリングアクチュエータ74の出力軸である駆動軸74aには、アーム75の基端部が一体回動可能に固定されている。アーム75の先端部には、連結ロッド76の一端部が第1連結ピン78を介して揺動可能に連結されている。連結ロッド76の他端部は、トップブリッジ32に設けられたロッド連結部32aに、第2連結ピン79を介して揺動可能に連結される。
ステアリングアクチュエータ74の作動は、ステアリング制御部77によって制御される。ステアリングアクチュエータ74の出力(駆動軸74aの回転トルク)は、アーム75及び連結ロッド76を介して、トップブリッジ32に伝達される。これにより、ステアリングアクチュエータ74は、ステアリング系部品10Aに操舵トルク(アシストトルク)を発生させる。
<運転支援装置>
図4に示すように、運転支援装置70は、制御装置71、各種センサ類81、各種装置類82を備える。制御装置71は、各種センサ類81から取得した検出情報に基づき、各種装置類82の作動を制御する。
制御装置71は、例えば、単一または複数のECU(Electronic Control Unit)からなる。制御装置71は、少なくとも一部がソフトウェアとハードウェアとの協働によって実現されてもよい。
制御装置71は、エンジン制御部85、ステアリング制御部77、ブレーキ制御部87、表示制御部88を備える。
各種センサ類81は、操舵トルクセンサ91、操舵角センサ92、車体加速度センサ93、車速センサ94、カメラ装置96、レーダ装置97を備える。
操舵トルクセンサ91は、例えばハンドル2とハンドル2以外のステアリング系部品10Aとの間に設けられた磁歪式トルクセンサである。操舵トルクセンサ91は、ハンドル2から他のステアリング系部品10Aに入力される捩じりトルク(操舵入力)を検出する。
操舵角センサ92は、例えば、操舵軸(ステムシャフト34)に設けられたポテンショメータである。操舵角センサ92は、車体に対する操舵軸の回動角度(操舵角度)を検出する。
車体加速度センサ93は、5軸または6軸のIMU(Inertial Measurement Unit:慣性計測装置)である。車体加速度センサ93は、車体における3軸(ロール軸、ピッチ軸、ヨー軸)の角速度を検出し、さらにその結果から角度及び加速度を推定可能とする。
車速センサ94は、例えばパワーユニット20の出力軸の回転速度を検出する。車速センサ94は、前記回転速度から後輪4の回転速度ひいては自動二輪車1の車速を検知可能とする。
カメラ装置96は、CCDやCMOS等の固体撮像素子を用いたカメラを備える。カメラ装置96は、前記カメラによって、例えば周期的に自動二輪車1の周辺(例えば前後左右)を撮影する。カメラ装置96は、撮影した画像からフィルタリングや二値化などの画像処理を経て画像データを生成する。
レーダ装置97は、自動二輪車1の周辺にミリ波などの電波を放射する。レーダ装置97は、車両周囲の物体によって反射された電波(反射波)を検出する。レーダ装置97は、少なくとも前記物体における、自動二輪車1に対する前後左右の位置(自動二輪車1に対する距離及び方位)と速度とを検知可能とする。
上記したカメラ装置96及びレーダ装置97からの情報は、検出方向の物体の位置、種類、速度等の認識に供される。この認識に基づいて、自動二輪車1の運転アシスト制御や自動運転制御等がなされる。
各種装置類82は、ステアリングアクチュエータ74、ブレーキアクチュエータ102、インジケータランプ群63を備える。
ステアリングアクチュエータ74は、運転者によるハンドル2への操作とは別に、前輪3を操舵する操舵トルクを発生させる。ステアリングアクチュエータ74は、ステリングダンパーを兼ねてもよい。
ブレーキアクチュエータ102は、運転者によるブレーキ操作子への操作とは別に、前輪ブレーキ3B及び後輪ブレーキ4Bに液圧を供給して、前輪ブレーキ3B及び後輪ブレーキ4Bを作動させる。ブレーキアクチュエータ102は、ABS(Anti-lock Brake System)の制御ユニットを兼ねていてもよい。ブレーキアクチュエータ102は、通常のブレーキ回路から分岐させたブレーキ配管に接続されていてもよい。
インジケータランプ群63は、右インジケータランプ66及び左インジケータランプ67を備えている。右インジケータランプ66及び左インジケータランプ67は、例えばステアリングアクチュエータ74およびブレーキアクチュエータ102の作動と連動して発光する。これにより、運転支援装置70が機能していることを運転者に認識させる。
次に、制御装置71について説明する。
エンジン制御部85は、エンジン13におけるスロットル開度、吸入負圧、燃料噴射量、バルブタイミング、点火時期等に基づいてエンジン13の出力を制御する。また、エンジン13の出力が制御されることで、エンジン13のクランク軸回転数と変速機21の変速比とにより、自動二輪車1の車速が変更される。
ステアリング制御部77は、以下の信号および情報などに基づいて、ステアリングアクチュエータ74の作動を制御する。前記信号および情報は、操舵トルクセンサ91により検出された操舵トルク信号、車体加速度センサ93により検出された角速度信号、車速センサ94により検出された車速信号、カメラ装置96及びレーダ装置97により検出された検出情報、などである。これにより、ステアリング系部品10Aにアシストトルクが付与される。このアシストトルクにより、操舵輪である前輪3の操舵がアシストされる。このように、ステアリング制御部77は、自動操舵介入機能の制御を行う。
ブレーキ制御部87は、エンジン出力、車速センサ94により検出された車速信号、カメラ装置96及びレーダ装置97により検出された検出情報などに基づいて、ブレーキアクチュエータ102の作動を制御する。これにより、前輪ブレーキ3B及び後輪ブレーキ4Bがアシスト制動力を発生する。このアシスト制動力により、前輪3及び後輪4の制動がアシストされる。このように、ブレーキ制御部87は、自動制動介入機能の制御を行う。
表示制御部88は、以下の機能の制御に伴って、右インジケータランプ66及び左インジケータランプ67の発光(点灯又は点滅)を制御する。前記機能の制御は、ステアリング制御部77による自動操舵介入機能の制御、及びブレーキ制御部87による自動制動介入機能の制御である。
表示制御部88は、ステアリングアクチュエータ74及びブレーキアクチュエータ102が作動しているときは、それぞれの制御が同期して行われる。
上記したエンジン制御部85、ステアリング制御部77、ブレーキ制御部87、表示制御部88は、全てマイクロコンピュータを備えるとともに、相互に通信自在に構成される。
<操舵介入機能における外乱への対応>
以下、操舵介入機能における外乱への対応の一例について説明する。以下の説明において、自動二輪車1が走行する道路は左側通行とするが、右側通行の道路であっても適用可能である。
図5に示すように、道路110を構成する複数の車線のうちの一つ、又は道路110を構成する単一の車線を、車線110Aとする。車線110Aは、左右両側を区画線111B,111Cで区画されている。車線110Aは、複数の車線のうちの一つである場合、左右一対の平行な区画線111B,111Cで他の車線と区切られている。車線110Aが単一の車線である場合、区画線111B,111Cの少なくとも一方が縁石や路肩でもよい。左側通行の道路の場合、左側の区画線111Bが縁石や路肩でもよく、右側の区画線111Cが中央分離帯でもよい。
図4を併せて参照し、制御装置71のステアリング制御部77には、カメラ装置96及びレーダ装置97によって、自動二輪車1が走行する車線110Aの検出情報が入力される。
ステアリング制御部77は、カメラ装置96及びレーダ装置97からの検出情報に基づき、車線110Aの幅(左右区画線111B,111Cの間の距離)W内を、幅方向で複数の仮想レーンに等分割する設定を行う。例えば、左側の区画線111B側から順に、第一仮想レーン111、第二仮想レーン112、第三仮想レーン113、第四仮想レーン114、第五仮想レーン115のように設定する。例えば、各仮想レーン111~115の幅は、自動二輪車1が車体をロール可能な程度に設定される。
例えば、ステアリング制御部77は、車線110Aの幅W内を幅方向でほぼ等分割して各仮想レーン111~115を設定する。例えば、ステアリング制御部77は、車線110Aの幅方向中央の第三仮想レーン113を他の仮想レーンよりも広い幅に設定してもよい。ステアリング制御部77は、最外側の第一仮想レーン111、第五仮想レーン115を他の仮想レーンよりも狭い幅に設定してもよい。
上記第一仮想レーン111から第五仮想レーン115までの各仮想レーンの境界位置には、ステアリング制御部77によって、それぞれ仮想のレーン境界仮想線121,122,123,124が設定される。レーン境界仮想線121,122,123,124は、区画線111B,111Cと平行である。
例えば、ステアリング制御部77は、自動二輪車1が、車線110Aの中央に位置する第三仮想レーン113の幅方向中央を、レーン境界仮想線122,123に沿って走行するように、自動操舵介入機能の制御を行う。ステアリング制御部77は、自動二輪車1が前進走行しているときには、自動二輪車1の車幅方向中央を通って車両前後方向に延びる車両中央線C1が、区画線111B,111Cと平行となるように制御する。
ここで、自動二輪車1が強い横風を受ける等、横方向の外乱を受けた場合、自動二輪車1が現在走行している仮想レーンから幅方向で外れそうになることが考えられる。これは、運転者Mによるハンドル入力がないのに自動二輪車1の進行方向が幅方向でずれる場合である。この場合、制御装置71のステアリング制御部77は、操舵制御により、自動二輪車1を現在走行している仮想レーンの幅方向の内側(中央側)に戻そうとする。このときの操舵制御には、後述するヨー角フィードバック制御と横位置フィードバック制御とがある。なお、前記操舵制御は、自動二輪車1を現在の仮想レーンの幅方向中央側に戻す制御に限らない。前記操舵制御は、単に現在の仮想レーンの幅方向内側に戻す制御でもよい。
図6(a)に示すように、自動二輪車1が走行中、横方向の外乱によって、以下の角度θが増加して予め定めた第一の閾値θ1以上となることがある。前記角度θは、車線110Aが延びる方向(区画線111B,111Cに沿う方向)と自動二輪車1の進行方向(車両中央線C1に沿う方向)とのなす角度である。角度θが第一の閾値θ1以上となる場合、ステアリング制御部77は、操舵介入機能によって、進行方向の傾きを戻す(小さくする)ように制御する。
すなわち、図6(b)に示すように、ステアリング制御部77は、例えば前記角度θが、第一の閾値θ1よりも小さい目標値(予め定めた第二の閾値θ2)未満となるように、操舵制御を行う。実施形態では、前述の角度θをヨー角と称し、前述の操舵制御をヨー角フィードバック制御と称する。このヨー角フィードバック制御により、ヨー角θを目標値未満に抑え、自動二輪車1の車線110A内での走行が維持される(レーンキープ)。
なお、図6において、ステアリング制御部77による自動操舵介入機能が作動しているときに、運転者Mによって以下の操舵操作(ハンドル入力)がなされると、自動操舵介入機能は停止する。すなわち、運転者Mによって、第三仮想レーン113から第二仮想レーン112又は第四仮想レーン114にレーン変更しようとする操舵操作がなされると、その操舵操作が優先され、自動操舵介入機能は停止する。
図7(a)に示すように、自動二輪車1は、例えば第三仮想レーン113を走行中に、突風などの横方向の外乱を受けることがある。この場合、自動二輪車1は、レーン変更しようとする操舵操作(ハンドル入力)がないまま、第三仮想レーン113から左右一方側(図では第四仮想レーン114側)に外れて走行しそうになることがある。この場合も、ステアリング制御部77による自動操舵介入機能が作動する。
自動二輪車1が第三仮想レーン113を走行中には、カメラ装置96及びレーダ装置97が以下の検出を行う。すなわち、カメラ装置96及びレーダ装置97は、自動二輪車1の車体と、自動二輪車1の左右両側のレーン境界仮想線122,123と、の間の車線幅方向の距離を継続して検出している。横方向の外乱のない通常走行時において、車線維持支援システムが起動している場合、ステアリング制御部77は、以下の制御を行う。すなわち、ステアリング制御部77は、自動二輪車1が現在走行している仮想レーンから外れないように(現在の仮想レーン内の走行を維持するように)制御する。ステアリング制御部77は、ステアリング系部品10Aに比較的弱い操舵トルクを付与し、自動二輪車1を現在の仮想レーンの幅方向中央側に戻す制御を行う。
そして、図7(a)に示す如く自動二輪車1が横方向の外乱受けた場合にも、ステアリング制御部77は、ステアリング系部品10Aに比較的強い操舵トルクを付与する。これにより、図7(b)に示すように、自動二輪車1を現在の仮想レーンの内側に戻すことが可能である。
例えば、ステアリング制御部77は、第三仮想レーン113を走行する自動二輪車1と右側のレーン境界仮想線123との間の車線幅方向の距離が、予め定めた閾値未満になったことを検出すると、以下の制御を行う。すなわち、ステアリング制御部77は、この検出情報に基づいて、ステアリングアクチュエータ74を駆動制御する。これにより、ステアリング系部品10Aに比較的強い操舵トルクが付与され、図7(b)中矢印Aで示すように、自動二輪車1の車体を左側に向けさせる。すなわち、自動二輪車1を第三仮想レーン113の内側(幅方向中央側)へ戻すように操舵制御がなされる。
このように、自動二輪車1が第三仮想レーン113から外れそうになると、自動二輪車1の車幅方向の位置(横位置)が修正される。この操舵制御を横位置フィードバック制御と称する。
この横位置フィードバックが行われているときにも、運転者Mによって以下の操舵操作(ハンドル入力)がなされると、自動操舵介入機能は停止する。すなわち、運転者Mによって、第三仮想レーン113から第二仮想レーン112又は第四仮想レーン114にレーン変更しようとする操舵操作がなされると、その操舵操作が優先され、自動操舵介入機能は停止する。
自動二輪車1のように、車体をロール(バンク)させて操舵輪(前輪3)に舵角を与える車両の場合、車体を矢印A方向に向けるには、以下の動作がある。すなわち、まず、矢印A方向とは逆の方向に操舵輪を転舵し(逆ハンドル)、車体を矢印A方向にロールさせることで、操舵輪に舵角を生じさせる。
図8(a)に示すように、自動二輪車1の進行方向が、例えば横方向の突風などの外乱によって図中右側に傾いたとき、ヨー角θの変化速度(以下、ヨー角速度という)dθ/dtに応じて、自動操舵介入機能の制御が変化する。
図8(b)に示すように、ヨー角θの変化量を微分したヨー角速度dθ/dtが、予め定めた第一の閾値Th1未満である場合(dθ/dt<Th1)、ステアリング制御部77は、以下の制御を行う。すなわち、ステアリング制御部77は、ヨー角変化とは逆の方向(図中矢印B方向)に自動二輪車1の進行方向を向けるように操舵制御する。すなわち、ステアリング制御部77は、第三仮想レーン113の走行を維持するように、自動操舵介入機能を制御する。
図8(c)に示すように、ヨー角速度dθ/dtが閾値Th1以上である場合(dθ/dt≧Th1)、ステアリング制御部77は、以下の制御を行う。すなわち、ステアリング制御部77は、ヨー角変化方向(図中矢印C方向)で隣接する第四仮想レーン114も利用して、自動二輪車1の進行方向を緩やかに戻すように操舵制御する。すなわち、ステアリング制御部77は、第三仮想レーン113からヨー角変化方向に隣接する第四仮想レーン114にレーン変更するように、自動操舵介入機能を制御する。このような制御を行う理由としては、以下の虞があるからである。すなわち、ヨー角速度dθ/dtが大きい場合、第三仮想レーン113の走行を維持させるような急な操舵制御を行うと、自動二輪車1や運転者Mに大きな挙動を生じさせる虞があるからである。
さらに、ヨー角速度dθ/dtが閾値Th1よりも大きい閾値として予め定めた第二の閾値Th2を超えた場合、ステアリング制御部77は、以下の制御を行う。すなわち、ステアリング制御部77は、ヨー角変化方向で隣接する二本目の第五仮想レーン115までレーン変更を許容しながら(図中符号1’参照)、自動二輪車1の進行方向を緩やかに戻すように操舵制御する。すなわち、ステアリング制御部77は、第三仮想レーン113からヨー角変化方向に隣接する二本目の第五仮想レーン115にレーン変更するように、自動操舵介入機能を制御する。このように、外乱の強さに応じて、進行方向の修正に要するレーン幅を増やすことで、自動二輪車1や運転者Mに大きな挙動を生じさせることを抑制することができる。
図9(a)に示すように、例えば、車線110Aの第三仮想レーン113を走行中に、車両側方(車両左側方)から外乱として突風を受けた場合について説明する。この場合、ステアリング制御部77(図4参照)は、以下の様に自動操舵介入機能を作動させる制御を行う。
突風は、急に且つ強く自動二輪車1及び運転者Mに作用する。突風により自動二輪車1の各種センサ類81(図4参照)が検出する操舵角、車体加速度、ヨー角、車速などの変化が大きくなると、自動二輪車1及び運転者Mの挙動は大きくなる。この状態から速やかに自動二輪車1の向きを戻して第三仮想レーン113の走行を維持することもできる。しかし、その場合、突風と同様、自動二輪車1及び運転者Mの挙動が大きくなる。
このため、図9(b)に示すように、ヨー角変化が大きい場合、ステアリング制御部77は、ヨー角変化に応じて、隣接する一本目または二本目のレーンまでレーン変更を許容する。これにより、自動二輪車1が走行中の第三仮想レーン113に留まろうとする場合に比べて、急な操舵操作が行われず、余裕のある操舵操作が行われる。このため、自動二輪車1の安定性を確保するとともに、運転者Mの姿勢などへの影響を抑制し、車両の商品性を向上させることができる。
図10は、図9に示す如く自動二輪車1の第四仮想レーン114へのレーン変更の後にも横風が止まない場合、すなわち車両側方(車体左側方)から連続した横風(連続風)を受けた場合の操舵制御を示す。この場合、ステアリング制御部77は、引き続き自動操舵介入機能を作動させる制御を行う。
図10(a)に示す連続風は、例えば一時的な突風よりも弱い強さで続く。このとき、連続風により自動二輪車1の各種センサ類81(図4参照)が検出する操舵角、車体加速度、ヨー角、車速などの変化は、一時的な突風を受けた場合に比べて、同じか小さくなる。この場合、図10(b)に示すように、ステアリング制御部77は、自動二輪車1を第四仮想レーン114で引き続き走行させる操舵制御を行う。このとき、自動二輪車1の急な操舵制御は不要であり、自動二輪車1の安定性の確保と、運転者Mの姿勢などへの影響の抑制と、を図ることができる。
図11は、自動二輪車1が走行中に側方から「瞬間的な横風」及び「突風(瞬間的な強い横風)」を受けたときのヨー角θの経時変化をそれぞれ示すグラフである。各グラフの縦軸は自動二輪車1のヨー角θ、横軸は時間Tを示す。「瞬間的な横風」及び「突風」は、時間T=0から始まり、時間T=t1で止むものとする。
図11(a)の「瞬間的な横風」は、比較的弱い瞬間的な横風である。この「瞬間的な横風」を受けた自動二輪車1のヨー角θは、横風が発生してから最大のヨー角θ=a1となるまで徐々に増加する。この間のヨー角θを示す線L1の傾きであるヨー角速度dθ/dtは、前記第一の閾値Th1未満である(dθ/dt<Th1)。
この結果として、ステアリング制御部77は、図8(b)に示したように、以下の制御を行う。すなわち、ステアリング制御部77は、車線110A内で自動二輪車1が走行している仮想レーン(例えば、第三仮想レーン113)を維持しながら、ヨー角θが小さくなるように、自動操舵介入機能を制御する。
ヨー角θ=a1となった後は、ヨー角θが次第に小さくなるように、ステアリング制御部77による自動操舵介入機能が継続される。
図11(b)の「突風」は、比較的強い瞬間的な横風である。この「突風」を受けた自動二輪車1のヨー角θは、突風が発生してから最大のヨー角θ=a2となるまで急峻に増加する。この間のヨー角θを示す線L2の傾きであるヨー角速度dθ/dtは、前記第一の閾値Th1以上となる(dθ/dt≧Th1)。
この結果として、ステアリング制御部77は、図8(c)に示したように、以下の制御を行う。すなわち、ステアリング制御部77は、車線110A内で自動二輪車1が走行している仮想レーン(例えば、第三仮想レーン113)から隣接する仮想レーンへのレーン変更を行う。このとき、ステアリング制御部77は、ヨー角θが小さくなるように、自動操舵介入機能を制御する。
ヨー角θ=a2となった後は、ヨー角θはほぼ横ばいとなる。その後、ヨー角θが次第に小さくなるように、ステアリング制御部77による自動操舵介入機能が継続される。
図12は、自動二輪車1が走行中に側方から「連続的な横風」及び「連続的な強い横風」を受けたときのヨー角θの経時変化をそれぞれ示すグラフである。「連続的な横風」及び「連続的な強い横風」は、時間T=0から始まり、時間T=t2で止むものとする。
図12(a)の「連続的な横風」は、連続的に続く比較的弱い横風である。この「連続的な横風」を受けた自動二輪車1のヨー角θは、連続的な横風が発生してから最大のヨー角θ=a3となるまで徐々に増加する。この間のヨー角θを示す線L3の傾きであるヨー角速度dθ/dtは、前記第一の閾値Th1未満である(dθ/dt<Th1)。
この結果として、ステアリング制御部77は、図8(b)に示したように、以下の制御を行う。すなわち、ステアリング制御部77は、車線110A内で自動二輪車1が走行している仮想レーン(例えば、第三仮想レーン113)を維持しながら、ヨー角θが小さくなるように、自動操舵介入機能を制御する。
ヨー角θ=a3となった後は、ヨー角θが次第に小さくなるように、ステアリング制御部77による自動操舵介入機能が継続される。
図12(b)の「連続的な強い横風」は、連続的に続く比較的強い横風である。この「連続的な強い横風」を受けた自動二輪車1のヨー角θは、連続的な強い横風が発生してからヨー角θ=a4となるまで急峻に増加する。この間のヨー角θを示す線L4の傾きであるヨー角速度dθ/dtは、前記第一の閾値Th1以上となる(dθ/dt≧Th1)。
この結果として、ステアリング制御部77は、図8(c)に示したように、以下の制御を行う。すなわち、ステアリング制御部77は、車線110A内で自動二輪車1が走行している仮想レーン(例えば、第三仮想レーン113)から隣接仮想レーンへのレーン変更を行う。このとき、ステアリング制御部77は、ヨー角θが小さくなるように、自動操舵介入機能を制御する。
ヨー角θ=a4となった後は、ヨー角θはほぼ横ばいとなる。その後、ヨー角θが次第に小さくなるように、ステアリング制御部77による自動操舵介入機能が継続される。
ヨー角θ=a4までヨー角θが大きくなった時点では、自動二輪車1は、車体が風下に流されることで、進行方向が横風の方向に沿うようになる。このため、自動二輪車1は、ヨー角θ=a4となった後、ヨー角θが徐々に増加して最大のヨー角θ=a5となる。ヨー角θ=a4とθ=a5との間では、車体が横風の影響を受けにくくなることで、ヨー角θの増加が緩やかになる。その後、ヨー角θが次第に小さくなるように、ステアリング制御部77によって自動操舵介入機能が制御される。
以上説明したように、実施形態の自動二輪車1は、車線維持支援システムを備えるとともに、自動二輪車1の操舵を制御する制御装置71を備えている。前記制御装置71は、自動二輪車1が走行する車線110Aの幅内を複数の仮想レーン111,112,113,114,115に分割する。前記制御装置71は、前記複数の仮想レーン111,112,113,114,115の中の一つの仮想レーン内を自動二輪車1が走行するように制御する。
この構成によれば、車線維持支援システムを備える車両において、車線110Aの幅内で複数に分割した仮想レーン111,112,113,114,115を見立て、これらの内の一つの仮想レーン内を当該車両が走行するように制御する。これにより、当該車両が突然の外乱を受けた場合でも、分割された仮想レーン内での移動を許容しつつ、同一車線内の走行を維持することができる。これにより、車両の直進性を保ちつつ、運転者に不自然な挙動を与えることを抑えることができる。
上記自動二輪車1において、前記制御装置71は、前記一つの仮想レーン内を走行する自動二輪車1が、前記一つの仮想レーン内から外れて走行しそうになった場合に、以下のように制御する。すなわち、前記制御装置71は、自動二輪車1の走行位置を前記一つの仮想レーンの内側に戻すように制御する。
この構成によれば、当該車両が一つの仮想レーンから外れて走行しそうになった場合に、一つの仮想レーンの内側に走行位置を戻すように制御する。これにより、分割された仮想レーン内の走行を維持することができ、車両の直進性を保つことができる。
上記自動二輪車1において、前記複数の仮想レーン111,112,113,114,115のそれぞれの幅は、均一になるように設定される。これにより、運転者が各仮想レーン111,112,113,114,115の位置を容易に認識することができる。
上記自動二輪車1において、前記制御装置71は、前記一つの仮想レーン内を走行する自動二輪車1が、前記車線110Aに沿った前進方向を基準とするヨー角θを変化させたときに、以下のように制御する。すなわち、前記制御装置71は、前記ヨー角θの変化を小さくするように制御する。
この構成によれば、車線110Aに沿った前進方向を基準とするヨー角θが例えば増加したときに、このヨー角θが小さくなるように制御する。これにより、ヨー角θの変化に応じたフィードバックによって車両の直進性を維持することができる。
上記自動二輪車1において、前記制御装置71は、前記ヨー角θの変化速度が第一の閾値Th1を超えた場合、以下のように制御する。すなわち、前記制御装置71は、走行中の前記仮想レーンに対して、前記ヨー角θが変化した側に隣接する仮想レーンまで、自動二輪車1をレーン変更させるように制御する。
この構成によれば、走行中の外乱等の影響によりヨー角θの変化速度が第一の閾値Th1を超えた場合、走行中の仮想レーンに隣接する仮想レーンまでレーン変更を許容する。これにより、強い外乱をいなすように制御可能となり、不自然な挙動の発生を抑えることができる。
上記自動二輪車1において、前記制御装置71は、前記ヨー角θの変化速度が前記第一の閾値Th1よりも大きい第二の閾値Th2を超えた場合、以下のように制御する。すなわち、前記制御装置71は、走行中の前記仮想レーンに対して、前記ヨー角θが変化した側に隣接する二本目の仮想レーンまで、自動二輪車1をレーン変更させるように制御する。
この構成によれば、ヨー角θの変化速度が、第一の閾値よりも大きい第二の閾値を超えた場合、走行中の仮想レーンに隣接する二本目の仮想レーンまでレーン変更を許容する。これにより、外乱の強さに応じた制御が可能となり、不自然な挙動の発生をより一層抑えることができる。
図13は、実施形態の変形例として、自動二輪車1が車線110Aの一側(右側)最外端の仮想レーンである第五仮想レーン115を走行している状況を示す。また、この場合(すなわち右側に変更可能なレーンが無い場合)に、第五仮想レーン115とは反対側(左側)から突風を受けた状況を示す。
このとき、自動二輪車1が第五仮想レーン115とは反対側(左側)から突風を受けても、自動二輪車1の風下にはレーン変更可能な仮想レーンが無い。このため、ステアリング制御部77は、各種センサ類81による検出情報に基づき、自動二輪車1が第五仮想レーン115を維持して走行するように、自動操舵介入機能を制御する。
各種センサ類81によって、自動二輪車1が第五仮想レーン115を走行中であることが検出され、この検出情報がステアリング制御部77に入力されると、ステアリング制御部77は、以下のように制御する。すなわち、ステアリング制御部77は、ヨー角θ、ヨー角速度dθ/dtに関わらず、自動二輪車1のレーン変更を行わず、第五仮想レーン115を維持して走行を継続するように、自動操舵介入機能を制御する。なお、自動二輪車1が車線110Aの他側(左側)最外端の仮想レーンである第一仮想レーン111を走行している場合も同様の制御が行われる。
この変形例では、前記制御装置71は、前記複数の仮想レーン111,112,113,114,115の中の最外端の仮想レーン111,115を自動二輪車1が走行している場合、以下のように制御する。すなわち、前記制御装置71は、前記ヨー角θの変化速度が前記第一の閾値Th1を超えても、自動二輪車1をレーン変更させないように制御する。
この構成によれば、複数の仮想レーンの中の最外端の仮想レーンを走行している場合、ヨー角θの変化速度が第一の閾値を超えてもレーン変更させないように制御する。これにより、同一レーン内で車両の走行を継続することができる。
図14は、実施形態の他の変形例として、自動二輪車1が車線110Aの例えば第三仮想レーン113を走行中、隣接する第四仮想レーン114にレーン変更しようとしたときの状況を示す。また、このとき、自動二輪車1の後方で第四仮想レーン114を走行する後続車両130(他の車両)が存在する状況を示す。
このとき、ステアリング制御部77は、各種センサ類81からの検出情報に基づいて、自動二輪車1と後続車両130との間の車間距離が、予め定めた閾値よりも短いか否かを判定する。そして、後続車両130との車間距離が閾値よりも短いと判定したときは、自動二輪車1のレーン変更を行わず、第三仮想レーン113を維持して走行を継続するように、自動操舵介入機能を制御する。後続車両130との車間距離が閾値よりも長いと判定したときは、自動二輪車1が第四仮想レーン114にレーン変更するように、自動操舵介入機能を制御する。
ステアリング制御部77は、各種センサ類81からの検出情報に基づいて、自動二輪車1と後続車両130との間の相対速度を検知し、この相対速度も加味してレーン変更の可否を判断してもよい。
この変形例では、前記制御装置71は、自動二輪車1を前記一つの仮想レーンから隣接する仮想レーンへレーン変更させようとするとき、レーン変更予定の隣接する仮想レーンの後方で予め定めた距離内に後続車両130が走行している場合、以下のように制御する。すなわち、前記制御装置71は、前記ヨー角θの変化速度が前記第一の閾値Th1を超えても、自動二輪車1をレーン変更させないように制御する。
この構成によれば、自動二輪車1を一つの仮想レーンから隣接する仮想レーンにレーン変更させようとするとき、レーン変更予定の隣接する仮想レーンの後方で予め定めた距離内に他の車両が走行している場合、以下の制御を行う。すなわち、ヨー角θの変化速度が第一の閾値Th1を超えてもレーン変更させないように制御する。これにより、同一レーン内で車両の走行を継続することができる。
なお、本発明は上記実施形態に限られるものではない。例えば、本発明は、自動二輪車以外の車両にも適用可能である。自動二輪車(原動機付自転車及びスクータ型車両を含む)を含む鞍乗り型車両には、運転者が車体を跨いで乗車する車両全般が含まれる。すなわち、鞍乗り型車両には、二輪車のみならず、三輪(前一輪かつ後二輪の他に、前二輪かつ後一輪の車両も含む)又は四輪の車両も含まれる。また、原動機に電気モータを含む車両も含まれる。特に、鞍乗り型車両のような小型車両は、車線を複数分割した仮想レーンを設定しやすいため望ましいが、鞍乗り型車両に限るものではない。
車両に作用する外乱としては、実施形態の横風、突風などの風に限らず、自車の周囲に位置する他車、水や土砂、草木、落下物、等が考えられる。
そして、上記実施形態における構成は本発明の一例である。すなわち、実施形態の構成要素を周知の構成要素に置き換える等、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
1 自動二輪車(車両)
71 制御装置
110A 車線
111 第一仮想レーン(仮想レーン)
112 第二仮想レーン(仮想レーン)
113 第三仮想レーン(仮想レーン)
114 第四仮想レーン(仮想レーン)
115 第五仮想レーン(仮想レーン)
130 他の車両
Th1 第一の閾値
Th2 第二の閾値
θ ヨー角

Claims (10)

  1. (削除)
  2. (削除)
  3. (削除)
  4. (削除)
  5. 車線維持支援システムを備える車両(1)であって、
    当該車両(1)の操舵を制御する制御装置(71)を備え、前記制御装置(71)は、当該車両(1)が走行する車線(110A)の幅内を複数の仮想レーン(111,112,113,114,115)に分割し、前記複数の仮想レーン(111,112,113,114,115)の中の一つの仮想レーン内を当該車両(1)が走行するように制御し、
    前記制御装置(71)は、前記一つの仮想レーン内を走行する当該車両(1)が、前記車線(110A)に沿った前進方向を基準とするヨー角(θ)を変化させたときに、前記ヨー角(θ)の変化を小さくするように制御し、
    前記制御装置(71)は、前記ヨー角(θ)の変化速度が第一の閾値(Th1)を超えた場合、走行中の前記仮想レーンに対して、前記ヨー角(θ)が変化した側に隣接する仮想レーンまで、当該車両(1)をレーン変更させるように制御する車両。
  6. 前記制御装置(71)は、前記ヨー角(θ)の変化速度が前記第一の閾値(Th1)よりも大きい第二の閾値(Th2)を超えた場合、走行中の前記仮想レーンに対して、前記ヨー角(θ)が変化した側に隣接する二本目の仮想レーンまで、当該車両(1)をレーン変更させるように制御する請求項5に記載の車両。
  7. 車線維持支援システムを備える車両(1)であって、
    当該車両(1)の操舵を制御する制御装置(71)を備え、前記制御装置(71)は、当該車両(1)が走行する車線(110A)の幅内を複数の仮想レーン(111,112,113,114,115)に分割し、前記複数の仮想レーン(111,112,113,114,115)の中の一つの仮想レーン内を当該車両(1)が走行するように制御し、
    前記制御装置(71)は、前記一つの仮想レーン内を走行する当該車両(1)が、前記車線(110A)に沿った前進方向を基準とするヨー角(θ)を変化させたときに、前記ヨー角(θ)の変化を小さくするように制御し、
    前記制御装置(71)は、前記複数の仮想レーン(111,112,113,114,115)の中の最外端の仮想レーン(111,115)を当該車両(1)が走行している場合、前記ヨー角(θ)の変化速度によらず、当該車両(1)をレーン変更させないように制御する車両。
  8. 車線維持支援システムを備える車両(1)であって、
    当該車両(1)の操舵を制御する制御装置(71)を備え、前記制御装置(71)は、当該車両(1)が走行する車線(110A)の幅内を複数の仮想レーン(111,112,113,114,115)に分割し、前記複数の仮想レーン(111,112,113,114,115)の中の一つの仮想レーン内を当該車両(1)が走行するように制御し、
    前記制御装置(71)は、前記一つの仮想レーン内を走行する当該車両(1)が、前記車線(110A)に沿った前進方向を基準とするヨー角(θ)を変化させたときに、前記ヨー角(θ)の変化を小さくするように制御し、
    前記制御装置(71)は、当該車両(1)を前記一つの仮想レーンから隣接する仮想レーンへレーン変更させようとするとき、レーン変更予定の隣接する仮想レーンの後方で予め定めた距離内に他の車両(130)が走行している場合、前記ヨー角(θ)の変化速度によらず、当該車両(1)をレーン変更させないように制御する車両。
  9. 前記制御装置(71)は、前記一つの仮想レーン内を走行する当該車両(1)が、前記一つの仮想レーン内から外れて走行しそうになった場合に、当該車両(1)の走行位置を前記一つの仮想レーンの内側に戻すように制御する請求項5から8の何れか一項に記載の車両。
  10. 前記複数の仮想レーン(111,112,113,114,115)のそれぞれの幅は、均一になるように設定される請求項5から9の何れか一項に記載の車両。
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