KR101252917B1

KR101252917B1 - 차선 유지 지원 장치 및 차선 유지 지원 방법

Info

Publication number: KR101252917B1
Application number: KR1020107021955A
Authority: KR
Inventors: 사또시 단게; 다께시 기무라; 유야 다께다; 유끼노리 니시다
Original assignee: 닛산 지도우샤 가부시키가이샤
Priority date: 2008-03-04
Filing date: 2008-12-10
Publication date: 2013-04-09
Also published as: EP2248710A1; EP2808228A2; CN101965286B; WO2009110151A1; EP2248710B1; EP2248710A4; EP2821320A3; CN101965286A; EP2987703A3; EP2808228A3; EP2987703A2; EP2821320A2; EP2808228B1; KR20100125379A; EP2808227A3; EP2808227B1; JP5359085B2; EP2987703B1; EP2808227A2; JP2009234560A

Abstract

자차량이 주행하는 주행 차선 L의 폭 방향 중앙으로부터 각각 폭 방향 좌우에 횡변위 기준 위치 LXL, LXR을 설정한다. 그리고 적어도 좌우의 횡변위 기준 위치 LXL, LXR 이내에 자차량이 위치하는 경우, 요우각 편차가 작아지도록 자차량을 피드백 제어한다. 또한, 주행 차선 중앙에 대해 좌우의 횡변위 기준 위치 LXL, LXR보다도 밖에 자차량이 있는 경우, 상기 각도 편차 및 횡변위 편차가 작아지도록 피드백 제어한다.

Description

차선 유지 지원 장치 및 차선 유지 지원 방법{LANE KEEPING ASSIST DEVICE AND LANE KEEPING ASSIST METHOD}

본 발명은, 자차량이 주행 차선을 따라서 주행하고 또한 주행 차선으로부터 일탈하는 것을 방지하기 위한 차선 유지 지원 장치 및 차선 유지 지원 방법에 관한 것이다.

차선 유지 지원 장치로서는, 예를 들면 특허 문헌 1에 기재한 발명이 있다.

이 특허 문헌 1에 기재된 기술에서는, 자차량의 진행 방향과 주행 차선과의 각도 편차가 작아지도록 차륜의 전타각을 제어하는 기술이다. 이에 의해, 자차량이 주행 차선을 일탈하는 것을 방지하는 것을 목적으로 하고 있다.

특허 문헌 1 : 일본 특허 제3729494호 공보

특허 문헌 1에 기재한 바와 같이, 단순하게, 상기 주행 차선에 대한 각도 편차가 제로로 되도록 자차량의 진행 방향을 제어하면, 일탈측에 각도 편차가 생기는 경우와, 일탈 회피측에 각도 편차가 생기는 경우에서, 마찬가지의 제어가 개입하게 된다.

여기서, 이하의 설명에서는, 자차량이 주행 차선의 한쪽의 단부측에 근접한 위치에 있는 경우를 예로 설명한다.

예를 들면, 일탈 방지 효과를 확보하기 위해 제어 게인을 크게 설정한다고 하자. 이 경우, 일탈측(자차량의 진행 방향이 상기 한쪽의 단부측)에 각도 편차가 생기는 경우에는 일탈 회피측에의 제어량이 커져, 보다 유효하게 일탈을 방지할 수 있다. 그러나, 일탈 회피측(자차량의 진행 방향이 상기 한쪽의 단부로부터 멀어지는 방향)에 각도 편차가 생기는 경우에는, 일탈측에의 제어가 강하게 개입하게 된다. 즉, 일탈측에 제어가 개입하고 있는지와 같은 위화감을 승무원에게 줄 가능성이 있다.

반대로, 일탈 회피측에 각도 편차가 생기는 경우의 제어 개입의 위화감을 저감하기 위해, 제어 게인을 작게 설정하면, 일탈측에 각도 편차가 생기는 경우의 제어 개입이 약해져, 일탈 방지 효과가 작아진다.

이와 같이, 상기 종래 기술에서는, 일탈측에의 각도 편차 발생 시의 일탈 방지 효과와, 일탈 회피측에의 각도 편차 발생 시의 제어 개입 위화감이 트레이드 오프의 관계에 있다.

또한, 상기 종래 기술은, 각도 편차가 제로로 되도록 자차량의 진행 방향을 제어하는 것뿐이므로, 자차량의 진행 방향이 주행 차선과 평행하게 된 시점에서 제어가 종료된다. 이 때문에, 예를 들면, 자차량의 주행 차선에 대한 각도 편차나 주행 차선에 대한 횡속도가 큰 것 등에 따라서, 상기 제어에 의해 자차량의 주행 차선으로부터의 일탈을 전부 방지할 수 없었던 경우에, 다음과 같은 과제가 있다.

즉, 자차량이 주행 차선을 일탈하고 있음에도 불구하고, 자차량이 주행 차선과 평행하게 된 시점에서 제어가 종료되어, 주행 차선 내에 자차량을 되돌리거나, 혹은 주행 차선 내에 자차량을 멈춘다고 하는 효과가 부족하다고 하는 과제가 있다.

본 발명은, 상기한 바와 같은 점을 주목한 것으로, 운전자가 의도하는 주행 라인과의 어긋남에서 오는 위화감을 저감하면서, 주행 차선 일탈을 유효하게 방지하는 것이 가능한 차선 유지 지원 장치를 제공하는 것을 과제로 하고 있다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은, 자차량이 주행하는 주행 차선에 횡방향 변위 임계값을 설정한다. 그리고, 자차량이 주행 차선의 중앙측으로부터 횡방향 변위 임계값을 통과할 때에, 횡방향 변위 임계값보다 주행 차선 중앙측에서는, 주행 차선에 대한 각도 편차를 작게 하도록 자차량의 진행 방향을 제어하여, 횡방향 변위 임계값보다도 주행 차선의 폭 방향 외측에서는, 적어도 횡방향 변위 임계값으로부터의 횡변위 편차를 작게 하도록 자차량의 진행 방향을 제어한다.

도 1은 본 발명에 기초하는 제1 실시 형태에 따른 차량의 시스템 구성을 설명하는 도면.
도 2는 본 발명에 기초하는 제1 실시 형태에 따른 차선 유지 지원 컨트롤러의 처리를 설명하는 도면.
도 3은 본 발명에 기초하는 제1 실시 형태에 따른 각 값의 관계를 설명하는 평면도.
도 4는 본 발명에 기초하는 제1 실시 형태에 따른 각 값의 관계를 설명하는 평면도.
도 5a는 횡변위 X와 횡변위 편차와의 관계를 나타내는 도면.
도 5b는 횡변위 X와 횡변위 편차와의 관계를 나타내는 도면.
도 6a는 요우각 θ와 요우각 편차와의 관계를 나타내는 도면.
도 6b는 요우각 θ와 요우각 편차와의 관계를 나타내는 도면.
도 7은 커브 IN측 게인맵을 나타내는 개념도.
도 8은 커브 OUT측 게인맵을 나타내는 개념도.
도 9a는 피드백 게인 Ky_R의 상태를 나타내는 개념도.
도 9b는 피드백 게인 Ky_L의 상태를 나타내는 개념도.
도 10a는 횡위치와 가중치 부여 계수의 값을 나타내는 도면.
도 10b는 횡위치와 가중치 부여 계수의 값을 나타내는 도면.
도 11은 본 발명에 기초하는 제1 실시 형태에 따른 동작을 설명하는 도면.
도 12는 본 발명에 기초하는 제1 실시 형태에 따른 커브로에서의 동작을 설명하는 도면.
도 13은 본 발명에 기초하는 제1 실시 형태에 따른 일탈 시의 주행 궤적을 도시하는 개념도.
도 14는 본 발명에 기초하는 제1 실시 형태의 변형예에 따른 각 값의 관계를 설명하는 평면도.
도 15a는 본 발명에 기초하는 제1 실시 형태에 따른 일탈측 천이 영역의 가중치 부여를 나타내는 도면.
도 15b는 본 발명에 기초하는 제1 실시 형태에 따른 일탈측 천이 영역의 가중치 부여를 나타내는 도면.
도 16은 본 발명에 기초하는 제3 실시 형태에 따른 차선 유지 지원 컨트롤러의 처리를 설명하는 도면.
도 17은 본 발명에 기초하는 제4 실시 형태에 따른 차선 유지 지원 컨트롤러의 처리를 설명하는 도면.

본 발명에 따르면, 자차량이 주행 차선 중앙측에 위치하는 경우에는, 각도 편차가 작아지도록 제어함으로써, 운전자가 의도하는 주행 라인에 따라서, 자차량은 주행 차선을 따라서 주행한다.

한편, 자차량이 주행 차선의 단부측에 위치하는 경우에는, 주행 차선 중앙부측으로 되돌리는 제어가 개입함으로써, 적절하게 주행 차선 내에 멈추게 할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 따르면, 운전자가 의도하는 주행 라인과의 어긋남에서 오는 위화감을 저감하면서, 유효하게 주행 차선 일탈을 방지하는 것이 가능하게 된다.

다음으로, 본 발명의 실시 형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1은, 본 실시 형태의 차선 유지 지원 장치를 적용한 자차량의 시스템 개요 구성도이다.

이 실시 형태의 자차량은, 스티어 바이 와이어 시스템을 채용하고 있다.

(구성)

우선 구성에 대해서 도 1을 참조하면서 설명한다.

운전자가 조작하는 스티어링 휠(12)에 스티어링 입력축(30)이 연결된다. 그 스티어링 입력축(30)에는, 스티어링 휠(12)의 조타각을 검출하는 핸들 각도 센서(1)를 설치한다. 그 핸들 각도 센서(1)는, 검출한 조타 각도 신호를 조타용 컨트롤러(11)에 출력한다.

상기 스티어링 입력축(30)에, 조타 토크 센서(2)를 통하여 제1 중간측(31)이 연결된다. 조타 토크 센서(2)는, 스티어링 입력축(30)에 입력한 조타 토크를 검출하고, 그 토크 신호를 조타용 컨트롤러(11)에 출력한다.

상기 제1 중간측(31)에, 조타 반력 액튜에이터(3)가 연결된다. 조타 반력 액튜에이터(3)는, 조타용 컨트롤러(11)로부터의 명령에 기초하여 조타 반력을 제1 중간측(31)에 부가한다. 그 조타 반력 액튜에이터(3)의 조타 반력 모터에 조타 반력 모터 각도 센서(4)를 설치한다. 조타 반력 모터 각도 센서(4)는, 조타 반력 모터의 회전 각도 위치를 검출하고, 그 검출 신호를 조타용 컨트롤러(11)에 출력한다.

상기 제1 중간측(31)에, 기계식 백업 장치(10)를 통하여 제2 중간측(32)이 연결된다. 기계식 백업 장치(10)는, 통상 상태에서는, 제1 중간측(31)과 제2 중간측(32)과의 사이의 토크 전달을 절단한 상태로 한다. 또한, 기계식 백업 장치(10)는, 조타용 컨트롤러(11)로부터의 명령에 기초하여, 제1 중간측(31)과 제2 중간측(32)을 접속하여 토크 전달을 가능한 상태로 한다.

상기 제2 중간측(32)은, 전타 토크 센서(7)를 통하여 스티어링 출력축(33)에 연결되어 있다. 또한, 상기 제2 중간측(32)에, 전타 액튜에이터(5)가 연결된다. 전타 액튜에이터(5)는, 조타용 컨트롤러(11)로부터의 명령에 기초하여 제2 중간측(32)을 회동 변위한다. 그 전타 액튜에이터(5)의 전타용 모터에 전타 액튜에이터 각도 센서(6)를 설치한다. 전타 액튜에이터 각도 센서(6)는, 전타 액튜에이터(5)의 모터의 회전 각도 위치를 검출하고, 그 검출 신호를 조타용 컨트롤러(11)에 출력한다.

상기 스티어링 출력축(33)은, 래크 앤드 피니언(rack and pinion) 기구를 통하여 래크축(34)에 연결한다. 즉, 스티어링 출력축(33)에 연결하는 피니언이 래크축(34)의 래크에 맞물린다. 래크축(34)은, 차폭 방향에 축을 향하여 배치하고 있다. 그리고, 스티어링 출력축(33)을 회동 변위시킴으로써, 래크축(34)은 차폭 방향을 향하여 축 방향 변위한다. 부호 8은, 피니언 각도 센서(8)를 나타내고, 피니언의 회전 각도를 검출하여 조타용 컨트롤러(11)에 출력한다.

상기 래크축(34)의 좌우 단부는, 각각 좌우의 타이 로드(35)를 통하여 너클에 연결한다. 부호 36은 너클로부터 돌출되는 너클 아암을 나타낸다. 너클은, 조향륜인 전륜(13)을 회전 가능하게 지지한다. 상기 타이 로드(35)에 타이 로드 축력 센서(9)를 설치한다. 타이 로드 축력 센서(9)는, 타이 로드(35)의 축력을 검출하고, 그 검출 신호를 조타용 컨트롤러(11)에 출력한다.

또한, 자차량 상태 파라미터(14)가 조타용 컨트롤러(11)에 입력한다. 자차량 상태 파라미터(14)는, 예를 들면 차속 검출 수단이 검출한 차속이나, 노면 마찰 계수 추정 수단이 검출한 주행 노면의 마찰 계수 추정값이다.

조타용 컨트롤러(11)는, 핸들 각도 센서(1)가 검출한 조타각에 상당하는 전타각으로 하는 전타 명령값을 전타 액튜에이터(5)에 출력함과 동시에, 조타 반력을 부여하기 위한 명령값을 조타 반력 액튜에이터(3)에 출력한다. 여기서, 조타용 컨트롤러(11)는, 후술하는 차선 유지 지원 컨트롤러(15)로부터 보정분의 전타 명령을 입력받으면, 그 보정 전타 명령을 상기 전타 명령값에 부가(가산)함으로써, 전타 명령값을 보정한다.

또한, 전륜(13) 및 후륜(40)의 각 차륜에 브레이크 유닛을 구비한다. 각 브레이크 유닛은, 브레이크 디스크(22)와, 액압의 공급에 의해 브레이크 디스크(22)를 마찰 협지하여 브레이크력(제동력)을 부여하는 휠 실린더(23)를 구비한다. 이들 브레이크 유닛의 각 휠 실린더(23)에, 압력 제어 유닛(24)이 연결되고, 압력 제어 유닛(24)으로부터 공급한 액압에 의해, 브레이크 유닛은 각 차륜에 대해 개별로 제동을 부가한다.

또한, 구동륜을 구동하는 엔진 혹은 모터로 이루어지는 원동기(43)와 그 원동기(43)를 구동 제어하는 구동 제어 장치(42)를 구비한다. 구동 제어 장치(42)는, 상기 차선 유지 지원 컨트롤러(15)로부터의 보정 명령분만큼 구동량을 보정한다.

또한, 부호 44는, 운전석 전방의 미터 클러스터 내의 램프를 나타낸다. 또한, 부호 45는, 차실 내에 설치한 경보 장치를 나타낸다.

상기 시스템 구성을 구비한 자차량에 대해, 차선 유지 지원 장치를 설치한다.

그 구성에 대해서 다음에 설명한다.

자차량에, 화상 처리 기능을 갖는 단안 카메라를 탑재한다. 이 화상 처리 기능을 갖는 단안 카메라는, 자차량의 위치를 검출하기 위한 외계 인식 수단(16)이다. 화상 처리 기능을 갖는 단안 카메라는, 자차량 전방의 노면을 촬상한다. 그 촬상한 카메라 화상으로부터 노면의 상태를 판단하고, 자차량이 주행하는 주행 차선 내의 자차량의 위치에 관한 신호를, 차선 유지 지원 컨트롤러(15)에 출력한다. 주행 차선 내의 자차량의 위치에 관한 신호는, 주행 차선에 대한 자차량의 진행 방향의 각도 편차인 요우각 θ, 주행 차선 중앙으로부터의 횡변위 X, 및 주행 차선의 곡률 ρ에 관한 정보이다.

또한, 방향 지시 스위치(17)를 구비한다. 방향 지시 스위치(17)의 신호는, 운전자가 주행 차선을 변경하는지의 여부의 판단 정보로서, 차선 유지 지원 컨트롤러(15)에 출력한다.

또한, 차선 유지 지원 컨트롤러(15)는, 조타용 컨트롤러(11)로부터, 현재의 스테어의 상태나 타이어의 조타 상태 등의 신호가 입력한다.

차선 유지 지원 컨트롤러(15)는, 입력한 신호에 기초하여 자차량을 주행 차선으로 유지시키기 위한 제어량을 산출하여, 적어도 상기 조타용 컨트롤러(11)에 출력한다.

다음으로, 그 차선 유지 지원 컨트롤러(15)의 처리에 대해서, 도 2를 참조하면서 설명한다.

이 차선 유지 지원 컨트롤러(15)는, 소정 샘플링 주기마다 반복하여 실행한다.

우선 작동하면, 스텝 S100에서, 각 센서 및 조타용 컨트롤러(11) 등으로부터의 각종 데이터를 읽어들인다. 차륜속 센서(18∼21)로부터 각 차륜속 Vw를 읽어들인다. 또한, 조타각 δ, 조타각 속도 δ', 방향 지시 스위치(17)의 신호를 읽어들인다. 외계 인식 수단(16)의 카메라 컨트롤러로부터는, 자차량의 주행 차선 L에 대한 자차량의 요우각 θ, 주행 차선 중앙 Ls로부터의 횡변위 X, 및 주행 차선 L의 곡률 ρ를 각각 읽어들인다. 여기서, 주행 차선 중앙 Ls로부터의 횡변위 X는, 예를 들면 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 자차량 C의 무게 중심 위치 G를 기준으로 하면 된다. 다만 자차량 C의 무게 중심 위치 G를 기준으로 하지 않아도 된다. 예를 들면, 자차량 C의 전단부 중앙을 기준으로 하여, 주행 차선 중앙 Ls로부터의 횡변위 X를 구하여도 된다. 즉, 도 4와 같이, 요우각 θ에 따라서 자차량 C의 전단부로부터 앞서 일탈 방향으로 변위하므로, 그 부분을 기준으로 하여 횡변위 X를 구하고, 보다 빠른 시기에 횡변위 편차를 작게 하도록 하여도 된다.

계속해서 스텝 S110에 의해, 하기 수학식 1 및 수학식 2에 기초하여, 좌우의 횡변위 기준 임계값 XLt, XRt의 설정을 행한다.

여기서, 도 3에 도시한 바와 같이, 우측의 횡변위 기준 임계값 XRt는, 우측 일탈에 대해 설정하는 횡변위 X의 편차의 기준인 횡변위 기준 위치 LXR의 위치를 특정하는 것이다. 좌측의 횡변위 기준 임계값 XLt는, 좌측 일탈에 대해 설정하는 횡변위 X의 편차의 기준인 횡변위 기준 위치 LXL의 위치를 특정하는 것이다.

여기서, 주행 차선 중앙 Ls로부터의 횡변위 X는, 주행 차선 L에 대해 자차량 C가 중심보다도 우측에 있는 경우를 플러스로 하고, 좌측에 위치하는 경우를 마이너스로 한다. 이 때문에, 우측의 횡변위 기준 임계값 XRt측을 플러스로 하고 있다.

또한, 도 3에 도시한 바와 같이, Wlane는 주행 차선폭이며, Wcar은 자차량 C의 차폭이다.

또한, Xoffset는 주행 차선 단부 Le(백선이나 도로변)의 위치에 대한 여유값이다. 이 여유값 Xoffset는, 주행 차선폭 Wlane나 차속 등에 따라서 변경하여도 된다. 예를 들면, 주행 차선폭 Wlane이 좁을수록, 여유값 Xoffset를 작게 한다. 또한, 좌우의 횡변위 기준 위치 LXL, LXR마다 다른 여유값 Xoffset를 사용하여도 된다. 또한, 이 좌우의 횡변위 기준 위치 LXL, LXR은 고정값이어도 된다.

계속해서, 스텝 S120에 의해, 하기 수학식 3에 기초하여, 우측 일탈에 대한 횡변위 편차 ΔXR을 산출한다.

단, ΔXR≤0의 경우, ΔXR=0으로 한다(플러스의 값만을 취하도록 함).

상기 수학식 3에 의해, 횡변위 X와, 우측 일탈에 대한 횡변위 편차 ΔXR은, 도 5a에 나타낸 관계로 된다.

즉, 상기 수학식 3을 사용함으로써, 「X-XRt≥0」으로 되면, 자차량 C가, 주행 차선 중앙 Ls에 대해 우측의 횡변위 기준 위치 LXR보다도 밖으로 나왔다고 판정한다. 그리고, 자차량 C가 우측의 주행 차선 단부 Le측으로 치우친 경우이므로, 자차량 C에 가까운 횡변위 기준 위치로서 우측의 횡변위 기준 위치 LXR을 횡변위 편차의 기준으로 하여, 우측 일탈에 대한 횡변위 편차 ΔXR을 구하게 된다.

계속해서, 스텝 S130에 의해, 하기 수학식 4에 기초하여, 좌측 일탈에 대한 횡변위 편차 ΔXL을 산출한다.

단, ΔXL≥0의 경우, ΔXL=0으로 한다(마이너스의 값만을 취하도록 함).

상기 수학식에 의해, 횡변위 X와, 좌측 일탈에 대한 횡변위 편차 ΔXL은, 도 5b에 나타낸 관계로 된다.

즉, 상기 수학식 4를 사용함으로써, 「X-XLt≤0」으로 되면, 자차량 C가, 주행 차선 중앙 Ls에 대해 좌측의 횡변위 기준 위치 LXL보다도 밖으로 나왔다고 판정한다. 그리고, 자차량 C가 좌측의 주행 차선 단부 Le측으로 치우친 경우이므로, 자차량 C에 가까운 횡변위 기준 위치로서 좌측의 횡변위 기준 위치 LXL을 횡변위 편차의 기준으로 하여, 좌측 일탈에 대한 횡변위 편차 ΔXL을 구하게 된다.

계속해서, 스텝 S140에 의해, 하기 수학식 5에 기초하여, 우측 일탈에 대한 요우각 편차 ΔθR을 산출한다. 여기서, 주행 차선 L에 대한 자차량 C의 요우각 θ는, 우측에 요우각 θ가 생기는 경우(도 4와 같은 상태)를 플러스로 하고, 좌측에 요우각 θ가 생기는 경우를 마이너스로 한다.

상기 수학식 5에 의해, 요우각 θ와, 우측 일탈에 대해서만 설정하는 요우각 편차 ΔθR은, 도 6a에 나타낸 관계로 된다.

계속해서, 스텝 S150에 의해, 하기 수학식 6에 기초하여, 좌측 일탈에 대한 요우각 편차 ΔθL을 산출한다.

상기 수학식 6에 의해, 요우각 θ와, 좌측 일탈에 대해서만 설정하는 요우각 편차 ΔθL은, 도 6b에 나타낸 관계로 된다.

계속해서, 스텝 S160에서, 주행 차선 L의 커브 방향, 곡률 ρ, 및 요우각 θ(일탈)의 방향에 따라서, 우측 일탈에 대한 주행 차선 단부 제어 피드백 보정 게인 KρL_R, 및 좌측 일탈에 대한 주행 차선 단부 제어 피드백 보정 게인 KρL_L을, 각각 구한다.

즉, 곡률 ρ의 방향(주행 차선 L의 커브 방향)에 따라서 3종류로 나누어, 하기와 같이, 개별의 맵을 사용하여, 우측 일탈에 대한 주행 차선 단부 제어 피드백 보정 게인 KρL_R, 및 좌측 일탈에 대한 주행 차선 단부 제어 피드백 보정 게인 KρL_L을 설정한다.

곡률 ρ<0(우측 커브)으로 판정한 경우

KρL_R:도 7에 나타낸 바와 같은, 커브 IN측 보정 게인맵으로부터 읽어들인다.

KρL_L:도 8에 나타낸 바와 같은, 커브 OUT측 보정 게인맵으로부터 읽어들인다.

곡률 ρ>0(좌측 커브)으로 판정한 경우

KρL_R:도 8에 나타낸 바와 같은, 커브 OUT측 보정 게인맵으로부터 읽어들인다.

KρL_L:도 7에 나타낸 바와 같은, 커브 IN측 보정 게인맵으로부터 읽어들인다.

곡률 ρ=0(직선로)으로 판정한 경우

KρL_R=1.0(보정 없음)

KρL_L=1.0(보정 없음)

여기서, 주행 차선 L의 곡률 ρ는, 선회 반경의 역수이며, 직선로에서 ρ=0으로 되고, 커브가 심해짐(선회 반경이 작아짐)에 따라서, 곡률 ρ의 절대값이 큰 값으로 된다. 또한, 좌측 커브를 플러스로 하고, 우측 커브를 마이너스로 한다.

상기 커브 IN측 보정 게인맵은, 도 7과 같이, 곡률 ρ의 절대값이 소정 이상으로 되면, 곡률 ρ의 절대값이 커짐에 따라서, 보정의 게인이 작아지는 맵이다. 그리고, 좌우의 주행 차선 단부 Le 중, 커브로의 내측에 위치하는 주행 차선 단부 Le에 대한 제어의 게인을, 곡률 ρ의 절대값의 증대에 따라서 저감하도록 보정하는 것이다.

또한, 상기 커브 OUT측 보정 게인맵은, 도 8과 같이, 곡률 ρ의 절대값이 소정 이상으로 되면, 곡률 ρ의 절대값이 커짐에 따라서, 보정의 게인이 커지는 맵이다. 그리고, 좌우의 주행 차선 단부 Le 중, 커브로의 외측에 위치하는 주행 차선 단부 Le에 대한 제어의 게인을, 곡률 ρ의 절대값의 증대에 따라서 증가하도록 보정하는 것이다.

계속해서 스텝 S170에서는, 주행 차선 L의 커브 방향, 곡률 ρ, 및 횡변위 X(일탈)의 방향에 따라서, 우측 일탈에 대한 주행 차선 중앙부 제어 피드백 보정 게인 KρY_R, 좌측 일탈에 대한 주행 차선 중앙부 제어 피드백 보정 게인 KρY_L을 각각 구한다.

즉, 곡률 ρ의 방향(주행 차선 L의 커브 방향)에 따라서 3종류로 나누어, 하기와 같이, 맵을 사용하여, 우측 일탈에 대한 주행 차선 중앙부 제어 피드백 보정 게인 KρY_R, 및 좌측 일탈에 대한 주행 차선 중앙부 제어 피드백 보정 게인 KρY_L을 각각 설정한다.

곡률 ρ<0(우측 커브)으로 판정한 경우

KρY_R:도 7에 나타낸 바와 같은, 커브 IN측 보정 게인맵으로부터 읽어들인다.

KρY_L:도 8에 나타낸 바와 같은, 커브 OUT측 보정 게인맵으로부터 읽어들인다.

곡률 ρ>0(좌측 커브)으로 판정한 경우

KρY_R:도 8에 나타낸 바와 같은, 커브 OUT측 보정 게인맵으로부터 읽어들인다.

KρY_L:도 7에 나타낸 바와 같은, 커브 IN측 보정 게인맵으로부터 읽어들인다.

곡률 ρ=0(직선로)으로 판정한 경우

KρY_R=1.0(보정 없음)

KρY_L=1.0(보정 없음)

여기서, 커브 IN측 보정 게인맵 및 커브 OUT측 보정 게인맵을, 주행 차선 단부 제어 피드백 보정 게인을 구하는 경우와, 주행 차선 중앙부 제어 피드백 보정 게인을 구하는 경우에서 동일한 경향의 맵을 사용하고 있다. 단, 맵상의 구배를 주행 차선 단부 제어 피드백 보정 게인 KρL_R, KρL_L을 구하는 경우와, 주행 차선 중앙부 제어 피드백 보정 게인 KρY_R, KρY_L을 구하는 경우에서 다른 맵을 사용하도록 하고 있다. 즉, 주행 차선 단부 제어 피드백 보정 게인 KρL_R, KρL_L을 구할 때에 사용하는 커브 IN측 보정 게인맵 및 커브 OUT측 보정 게인맵의 쪽이, 곡률 ρ의 절대값의 변화에 대한 구배를 크게 설정한다. 이것은, 주행 차선 단부 Le측의 쪽이 커브의 내측 및 외측에서의 곡률 ρ에 대한 보정량을 크게 하여, 그 만큼만 제어의 응답성을 민감하게 하기 때문이다.

계속해서 스텝 S180에서는, 하기 수학식 7, 수학식 8에 기초하여, 우측 일탈에 대한 주행 차선 단부 제어에 의한 목표 전타각 φL_Rt, 및 좌측 일탈에 대한 주행 차선 단부 제어에 의한 목표 전타각 φL_Lt를 산출한다.

여기서, Kc_L1, Kc_L2, Kc_L3은, 차량 제원에 의해 정해지는 피드백 게인이다.

Kv_L1, Kv_L2, Kv_L3은, 차속에 따른 보정 게인이다. 예를 들면, Kv_L1, Kv_L2, Kv_L3은, 차속에 따라서 커진다.

여기서, 상기 수학식 7 및 수학식 8의 2항목 및 3항목은, 횡변위 편차에 대한 보정항(수속항)이다. 이 때문에, 보정 게인 Kc_L1보다도, 보정 게인 Kc_L2, Kc_L3을 작게 설정하고 있다. 마찬가지로, 보정 게인 Kv_L1보다도, 보정 게인 Kc_L2, Kc_L3을 작게 설정하고 있다.

즉, 우측 일탈 혹은 좌측 일탈에 대한 주행 차선 단부 제어에 의한 목표 전타각 φL_Rt, φL_Lt는, 각 횡변위 기준 위치 LXR, LXL로부터의 횡변위 편차가 작아지는 제어량을 구하는 것이다. 그리고, 그 때에, 자차량 C의 요우각 θ 및 도로 곡률 ρ로 그 제어량을 보정하고 있다. 이 때, 상기 수학식의 제2항의 자차량 C의 요우각 θ분은, 횡속도에 대한 피드백 제어량으로서 작용한다. 이 때문에, 제2항의 자차량 C의 요우각 θ분으로서, 요우각 편차 ΔθR 혹은 ΔθL을 사용하지 않고, 요우각 θ를 사용하고 있다.

이상으로, 후술하는 스텝 S200과 같이, 최종의 목표 전타각 φt를 산출할 때에, 우측 일탈에 대한 주행 차선 단부 제어에 의한 목표 전타각 φL_Rt와 좌측 일탈에 대한 주행 차선 단부 제어에 의한 목표 전타각 φL_Lt의 합으로서 산출한다. 즉, 상기 목표 전타각 φL_Rt와 목표 전타각 φL_Lt의 합을, 주행 차선 단부 제어분의 목표 전타각으로 하고 있다.

이 때, 주행 차선 중앙 Ls측인 좌우의 횡변위 기준 위치 LXL, LXR의 사이에 자차량 C가 위치하는 경우에는, 도 5a 및 도 5b와 같이 횡변위 편차 ΔXR, ΔXL의 양방의 값이 0으로 된다. 즉, 상기 목표 전타각 φL_Rt와 목표 전타각 φL_Lt의 값은, 작은 값으로 된다. 이 결과, 주행 차선 단부 제어분의 목표 전타각은 작은 것으로 되고, 후술하는 주행 차선 중앙부 제어분의 목표 전타각 φY_Lt, φY_Rt가 지배적으로 된다.

또한, 주행 차선 중앙 Ls측인 좌우의 횡변위 기준 위치 LXL, LXR의 사이의 밖에 자차량 C가 위치하는 경우에는, 도 5a 및 도 5b와 같이 횡변위 편차 ΔXR, ΔXL의 한쪽의 값만이 0으로 된다. 즉, 목표 전타각 φL_Rt와 목표 전타각 φL_Lt 중, 자차량 C로부터 멀어진 측의 주행 차선 단부 제어용의 목표 전타각 φL_Lt 혹은 φL_Rt의 한쪽은 작아지고, 자차량 C에 가까운 측의 주행 차선 단부 제어용의 목표 전타각 φL_Lt 혹은 φL_Rt의 다른 쪽이, 주행 차선 단부 제어분의 목표 전타각으로서는 지배적으로 된다.

그리고, 주행 차선 L에 대한 자차량 C의 요우각 θ를 횡변위 X에 대한 미분항(횡속도)으로서 제2항에 설정하여 그대로 피드백하여 제어하고, 또한 도로 곡률 ρ에 대한 보정항으로서 제3항을 설정하여 피드백하여 제어한다. 이 결과, 제1항에 의해서, 횡변위 기준 위치를 기준으로 하여 주행 차선 L 외측에 자차량 C의 위치를 제어하고자 하는 움직임을 없애면서 적절하게 주행 차선 L 내에 멈추고, 제2항 및 제3항을 설정함으로써, 주행 차선 단부 Le로부터의 자차량 C가 반탄감(되튕겨 나오는 느낌)을 저감할 수 있다. 즉, 수속항으로서 제2항(횡방향 변위의 미분값) 및 제3항(노면의 커브에 대한 수속항)을 설정함으로써, 횡변위 기준 위치에의 수속이 양호해진다. 여기서 반탄감이란, 주행 차선 단부 Le를 가상의 벽으로 가정한 경우에, 자차량이 주행 차선 단부 Le에 접하였을 때에, 자차량이 이 가상의 벽에 충돌하여, 벽으로부터 반력을 받는 감각을 말한다. 또한, 반탄감을 기술적으로 정의하면, 제어에 의해 자차량에 가속도가 생긴 경우에, 생긴 가속도에 의해 승무원에게 작용하는 관성력이다. 이 관성력을 반탄감으로서 느낀다. 제어에 의해 승무원에게 작용하는 가속도 즉 관성력의 방향은, 주로 자차량 C가 차량 상면시에서 회전하는 방향인 요우 방향과, 자차량 C가 주행 차선의 폭 방향으로 이동하는 방향인 횡방향이다.

또한, 주행 차선 단부 제어 피드백 보정 게인 KρL_R, KρL_L을 승산하여 제어 게인을 보정한다. 즉, 주행 차선 L의 커브 방향, 곡률 ρ, 및 횡위치에 따라서 보정함으로써, 커브로에 있어서도 위화감 없이, 적절하게, 제어를 행할 수 있다.

또한, 상기 제3항을 제로로 하여도 된다.

계속해서 스텝 S190에 의해, 하기 수학식 9 및 수학식 10에 기초하여, 우측 일탈에 대한 주행 차선 중앙부 제어에 의한 목표 전타각 φY_Rt, 좌측 일탈에 대한 주행 차선 중앙부 제어에 의한 목표 전타각 φY_Lt를 산출한다.

여기서, Kc_Y는 차량 제원에 의해 정해지는 피드백 게인이다. 또한, Kv_Y는 차속에 따른 보정 게인이다. 예를 들면, Kv_Y는 차속이 높을수록 큰 값으로 한다.

또한, Ky_R, Ky_L은, 도 9a 및 도 9b에 도시한 바와 같은, 주행 차선 L에 대한 횡변위 X에 따라서 각각 개별로 설정하는 피드백 게인이다.

즉, 우측 일탈에 대한 주행 차선 중앙부 제어에 의한 목표 전타각 φY_Rt는, 자차량 C의 진행 방향이, 우측을 향하고 있는 경우이다. 이 때문에, 우측 일탈에 대한 피드백 게인 Ky_R은, 도 9a 및 도 9b에 도시한 바와 같이 좌측의 주행 차선 단부 Le측에 대해 우측의 주행 차선 단부 Le에 근접함에 따라서 커지도록 설정하고 있다.

또한, 좌측 일탈에 대한 주행 차선 중앙부 제어에 의한 목표 전타각 φY_Lt는, 자차량 C의 진행 방향이, 좌측을 향하고 있는 경우이다. 이 때문에, 좌측 일탈에 대한 피드백 게인 Ky_L은, 도 9a 및 도 9b에 도시한 바와 같이 우측의 주행 차선 단부 Le측에 대해 좌측 주행 차선 단부 Le에 근접함에 따라서 커지도록 설정하고 있다. 또한, 목표 전타각 φY_Rt, 및 φY_Lt는, 우측 방향에의 전타를 플러스로 하고, 좌측 방향에의 전타를 마이너스로 한다.

여기서, 후술하는 스텝 S200과 같이, 주행 차선 중앙부 제어분의 최종 목표 전타각을, 우측 일탈에 대한 주행 차선 중앙부 제어에 의한 목표 전타각 φY_Rt와 좌측 일탈에 대한 주행 차선 중앙부 제어에 의한 목표 전타각 φY_Lt의 합으로서 산출한다. 이 때, 우측에 요우각 θ가 생기는 경우에는, 도 6a 및 도 6b과 같이 ΔθL=0으로 되므로, 좌측 일탈에 대한 목표 전타각 φY_Lt는 0으로 된다. 즉, 우측 일탈에 대한 목표 전타각 φY_Rt만을 채용하게 된다. 마찬가지로, 좌측에 요우각 θ가 생기는 경우에는, 도 6a 및 도 6b과 같이 ΔθR=0으로 되므로, 우측 일탈에 대한 목표 전타각 φY_Rt는 0으로 된다. 즉, 좌측 일탈에 대한 목표 전타각 φY_Lt만을 채용하게 된다.

이 때, 전술한 바와 같이, 제어 게인 Ky_R, Ky_L을, 도 9a 및 도 9b에 도시한 바와 같이, 자차량 C의 요우각 θ의 방향측의 주행 차선 단부 Le를 기준으로 하여, 그 주행 차선 단부 Le에 근접할수록 커지도록 설정하고 있다. 이 점으로부터, 일탈측에 요우각 θ가 발생하고 있는 경우에는 적극적으로 일탈을 방지하도록 제어량이 크게 개입하여 제어한다. 또한, 일탈 회피측에 요우각 θ가 발생하고 있는 경우에는, 제어량이 작아짐으로써, 위화감 없이, 온화하게, 주행 차선 L을 따른 방향으로, 자차량 C의 진행 방향의 방향을 맞출 수 있다.

또한, 상기 제어 게인 Ky_R, Ky_L은, 한쪽의 주행 차선 단부 Le를 기준으로 하여, 그 주행 차선 단부 Le에 근접할수록 커지도록 설정하고 있다. 이에 의해, 자차량 C가 주행 차선 중앙 Ls를 걸치도록 주행하여도, 연속해서 제어량이 변화되어, 주행 차선 중앙 Ls를 걸칠 때의 위화감을 억제하는 것이 가능하게 되어 있다.

또한, 커브로에서의 주행 차선 중앙 Ls에 대해 내측 혹은 외측으로 변위하고 있는 경우에는, 스텝 S170에서 산출하도록, 주행 차선 L의 커브 방향, 및 곡률 ρ에 따라서 보정함으로써, 커브로에 있어서도 위화감 없이, 적절하게, 제어를 행할 수 있다.

계속해서 스텝 S200에서는, 차선 유지 지원을 위한 최종 목표 전타각 φt를 산출한다.

본 실시예에서는, 하기 수학식 11과 같이, 스텝 S180에서 산출한 주행 차선 단부 제어에 의한 좌우의 목표 전타각 φL_Lt, φL_Rt와, 스텝 S190에서 산출한 주행 차선 중앙부 제어에 의한 좌우 목표 전타각 φY_Lt, φY_Rt와의 합으로서 산출한다.

여기서, α_R, β_R은, 각각, 우측 일탈에 대한 주행 차선 단부 제어, 및 주행 차선 중앙부 제어에 대한 가중치 부여 계수이다. 또한, α_L, β_L은, 각각, 좌측 일탈에 대한 주행 차선 단부 제어, 및 주행 차선 중앙부 제어에 대한 가중치 부여 계수이다.

상기 가중치 부여 계수 α_R, α_L, β_R, β_L은, 도 10a 및 도 10b에 나타낸 관계로 되어 있어서, 자차량 C의 횡위치에 따라서, α_R, α_L에 대한 β_R, β_L의 상대적인 크기가 변화되게 되어 있다.

또한, 하기 식의 관계로 되어 있다.

α_R+β_R=1.0

α_L+β_L=1.0

이 가중치 부여 계수에 대해서 설명한다.

수학식 7 및 수학식 8에 있는 바와 같이, 주행 차선 단부 제어에 의한 목표 전타각 φL_Rt, φL_Lt의 제2항으로서 요우각 요소(횡속도)의 피드백이 있다. 이 피드백은, 주행 차선 단부 Le로부터의 반탄감을 저감하기 위한, 횡변위 요소의 미분항으로서 설정하고 있다. 이로 인해, 횡변위 요소의 피드백과 아울러, 횡변위 기준 위치에의 수속성을 향상시키는 것이 가능하게 된다.

한편, 수학식 9 및 수학식 10에 있는 바와 같이, 주행 차선 중앙부 제어에서의 요우각 θ 요소의 피드백은, 주행 차선 L에 대해 자차량 C의 진행 방향을 맞추는 것을 목적으로서 설정한다.

이 때문에, 예를 들면, 주행 차선 L의 좌단부에 있어서, 좌측(일탈측)에의 요우각 θ가 생기는 경우, 주행 차선 단부 제어에서의 횡변위 피드백 요소 외에, 주행 차선 중앙부 제어에서의 요우각 피드백을 행하면, 제어 과다하게 될 우려가 있다. 또한, 주행 차선 L 좌단부에 있어서, 우측(일탈 회피측)에 요우각 θ가 생기는 경우, 주행 차선 중앙부 제어에서의 요우각 피드백은 약하게 설정하고 있고, 횡변위 기준 위치에의 수속성이 악화되어, 주행 차선 단부 Le로부터의 반탄감이 생기게 될 가능성이 있다.

이 때문에, 본 실시 형태에서는, 예를 들면, 도 10a 및 도 10b에 도시한 바와 같이, 횡변위 기준 임계값보다도 주행 차선 단부 Le측으로 치우침에 따라서 주행 차선 단부 제어측의 가중치를 크게 한다. 한편, 주행 차선 중앙 Ls측으로 치우침에 따라서 주행 차선 중앙부 제어측의 가중치를 크게 한다. 이와 같이, 자차량 C의 주행 차선 L에 대한 횡위치에 따라서 이들의 가중치를 설정한다. 이와 같이 설정함으로써, 주행 차선 중앙 Ls에서는, 구속감이 없는 자유로운 라인을 취할 수 있으면서, 주행 차선 단부 Le에서는, 적절하게 주행 차선 L 내에 멈추고, 또한 주행 차선 단부 Le로부터의 반탄감을 저감할 수 있다.

상술한 바와 같이 가중치 부여를 행함으로써, 횡변위 기준 임계값보다도 주행 차선 단부 Le측에 있어서, 횡변위 피드백과 요우각 피드백의 양방의 제어를 행하는 중복 제어 영역을 갖게 된다.

계속해서, 스텝 S210에서, 운전자의 주행 차선 변경의 의사를 판정한다. 구체적으로는, 상기 스텝 S100에서 얻은 방향 스위치 신호 및 자차량 C의 진행 방향에 기초하여, 운전자의 주행 차선 L을 변경하는지의 여부의 의사를 판정한다.

즉, 방향 스위치 신호가 나타내는 방향(윙커 점등측)과 자차량 C의 진행 방향이 동일 방향인 경우에는, 운전자가 의식적으로 주행 차선 L을 변경하고자 한다고 판정한다. 이 경우에는, 스텝 S220에서의 전타각의 보정을 행하는 일 없이, 복귀한다. 또한, 스티어링 휠(12)의 조타가, 방향 스위치 신호가 나타내는 방향(윙커 점등측)과 동일 방향인 경우에 운전자가 의식적으로 주행 차선 L을 변경하고자 한다고 판정하여도 된다.

계속해서 스텝 S220에 의해, 스텝 S200에서 산출한 최종 목표 전타각 φt의 보정 전타각 명령값을 조타용 컨트롤러(11)에 출력한다.

여기서, 조타용 컨트롤러(11)에서는, 전술한 바와 같이, 차선 유지 지원 컨트롤러(15)로부터 최종 목표 전타각 φt의 보정 전타각 명령값을 입력받으면, 운전자의 조타 조작에 따라서 산출한 목표 전타각에 그 최종 목표 전타각 φt를 부가하여, 최종적인 목표 전타각으로 하고, 그 목표 전타각에 따른 전타각으로 되도록, 전타 액튜에이터(5)를 구동한다.

여기서, 본 실시 형태의 차선 유지 지원 장치를 제공하는 자차량 C로서, 스티어 바이 와이어 시스템의 자차량 C를 예시하고 있다. 전동 혹은 유압을 사용한 파워 스티어링 시스템을 탑재한 자차량 C의 경우에는, 상기 최종 목표 전타각 φt를 어시스트 토크량의 보정량으로 변환하여, 어시스트 토크에 부가함으로써 전타각분의 보정을 행하도록 하여도 된다.

또한, 스티어링 축을 회전 변위하여 전타각을 변경 가능한 자차량 C에 있어서는, 그 회전 변위량을 상기 최종 목표 전타각 φt의 분만큼 보정하도록 하면 된다.

여기서, 좌우의 횡변위 기준 위치 LXL, LXR은, 횡방향 변위 임계값 및 횡변위 기준 위치의 양방을 구성한다. 스텝 S180, S190은, 제어량 산출 수단을 구성한다. 스텝 S200 및 조타용 컨트롤러(11)는, 진행 방향 제어 수단을 구성한다. 수학식 4 및 수학식 5는, 좌우의 횡방향 변위 임계값 사이에 위치하는 경우에서의, 횡변위 편차를 제로, 혹은 제어 게인을 작게 하는 구성에 대응한다. 수학식 9 및 수학식 10이, 제2 제어량 산출 수단, 제3 제어량 산출 수단, 제4 제어량 산출 수단을 구성하고, 그 목표 전타각 φY_Rt, φY_Lt가 제2 제어량, 제3 제어량, 및 제4 제어량으로 된다. 수학식 7 및 수학식 8이, 제1 제어량 산출 수단을 구성하고, 그 목표 전타각 φL_Rt, φL_Lt가 제1 제어량으로 된다. 또한, 수학식 11은, 최종 제어량 산출 수단을 구성한다. 또한, 최종 목표 전타각 φt가, 최종적인 제어량을 구성한다. 또한, 보정 게인 KρL_R, KρL_L, KρY_R, KρY_L이 커브로 보정 수단을 구성한다. 좌우의 주행 차선 단부 Le가 가로 단부 기준 위치를 구성한다. 가중치 부여 계수 β_R, β_L이 제2 가중치 부여 계수 및 제3 가중치 부여 계수를 구성한다. 가중치 부여 계수 α_R, α_L이 제1 가중치 부여 계수를 구성한다. 요우각 편차 ΔθR 혹은 ΔθL이, 각도 편차를 구성한다. 수학식 7 및 수학식 8의 제2항이, 제5 제어량을 구성한다.

(동작)

「좌우의 횡변위 기준 위치 LXL, LXR의 사이」

우선 자차량 C가, 좌우의 횡변위 기준 위치 LXL, LXR의 사이를 주행하고 있는 경우에 대해서 설명한다.

이 경우에는, ΔXR 및 ΔXL은 모두 제로로 된다. 이 때문에, 수학식 7 및 수학식 8로 나타내는, 주행 차선 단부 제어에 의한 좌우의 목표 전타각 φL_Rt 및 φL_Lt의 제1항은 제로로 된다. 즉, 주행 차선 단부 제어에 의한 좌우의 목표 전타각 φL_Rt 및 φL_Lt는, 작은 값으로 된다.

여기서, 주행 차선 단부 제어에 의한 좌우의 목표 전타각 φL_Rt 및 φL_Lt의 2항은, 자차량 C의 횡속도분을 제로로 하는 제어량으로 된다. 또한, 주행 차선 단부 제어에 의한 좌우의 목표 전타각 φL_Rt 및 φL_Lt의 2항은, 직진로이면 제로의 값을 취한다.

또한, 자차량 C가, 좌우의 횡변위 기준 위치 LXL, LXR의 사이를 주행하고 있는 경우에는, 주행 차선 단부 제어에 의한 좌우의 목표 전타각 φL_Rt 및 φL_Lt에 대한 가중치 부여 계수 α_R, α_L은 도 10a 및 도 10b과 같이 작은 값으로 설정하고 있다.

이에 의해, 자차량 C가, 좌우의 횡변위 기준 위치 LXL, LXR의 사이를 주행하고 있는 경우에는, 주행 차선 중앙부 제어에 의한 목표 전타각 φY_Rt 및 φY_Lt가 지배적으로 된다. 특히, 도 10a 및 도 10b과 같이, 주행 차선 단부 제어에 의한 좌우의 목표 전타각 φL_Rt 및 φL_Lt에 대한 가중치 부여 계수 α_R, α_L보다도, 주행 차선 중앙부 제어에 의한 목표 전타각 φY_Rt 및 φY_Lt의 β_R, β_L의 쪽이 커지도록 설정하고 있다. 이 점으로부터도, 자차량 C가, 좌우의 횡변위 기준 위치 LXL, LXR의 사이를 주행하고 있는 경우에는, 주행 차선 중앙부 제어에 의한 목표 전타각 φY_Rt 및 φY_Lt가 지배적으로 된다.

이 때문에, 자차량 C가, 좌우의 횡변위 기준 위치 LXL, LXR의 사이를 주행하고 있는 경우에는, 각도 편차가 작아지도록 제어되어, 자차량 C는, 운전자가 의도하는 주행 라인을 따라서, 주행 차선 L과 평행한 방향으로 주행한다.

이상의 점으로부터, 자차량 C가 주행 차선 중앙 Ls측에 위치하는 경우에는, 각도 편차가 작아지도록 제어한다. 또한, 횡방향 변위에 대한 피드백이 없거나 작다. 즉 주행 차선 중앙 Ls측으로 되돌리는 제어 개입은 없거나 작다. 이 결과, 운전자가 의도하는 주행 라인에 따라서, 자차량 C는 주행 차선 L을 따라서 주행한다.

또한 이 때, 목표 전타각 φY_Rt 및 φY_Lt를 산출할 때에, 수학식 9 및 수학식 10에 나타낸 바와 같이, 제어 게인으로서 Ky_R, Ky_L을 승산하여 보정하고 있다. 이 제어 게인 Ky_R, Ky_L은, 자차량 C의 진행 방향측의 주행 방향 단부에 대해 자차량 C의 거리가 근접할수록 커져, 상기 목표 전타각 φY_Rt 및 φY_Lt는 큰 값으로 된다.

이 때문에, 자차량 C의 진행 방향이 일탈측인 경우에는, 목표 전타각 φY_Rt 및 φY_Lt는 커져서 일탈 방지 효과가 커진다. 또한, 자차량 C의 진행 방향이 일탈 회피측인 경우에는, 목표 전타각 φY_Rt 및 φY_Lt는 작아져, 제어 과다하게 되지 않고 위화감을 저감한다.

예를 들면, 자차량 C의 진행 방향이, 주행 차선 L에 대해 우측에 요우각 θ가 생기는 경우에는, 자차량 C가 주행 차선 중앙 Ls에 대해 우측에 횡변위 X하여 위치(일탈측)하고 있을수록, 목표 전타각 φY_Rt는 커진다. 즉, 일탈 회피 효과가 커진다. 한편, 자차량 C가 주행 차선 중앙 Ls에 대해 좌측에 횡변위 X하여 위치(일탈 회피측)하고 있을수록, 목표 전타각 φY_Rt는 작아진다.

또한, 상기 제어 게인 Ky_R, Ky_L은, 자차량 C의 진행 방향측의 주행 방향 단부로부터의 거리에 따라서 변화시킨다. 이 때문에, 자차량 C의 진행 방향이 주행 차선 L에 대해 우측으로 기울어, 즉 우측에 요우각 θ가 생기는 경우에, 자차량 C가 주행 차선 중앙 Ls에 대해 좌측으로부터 우측으로 그 주행 차선 중앙 Ls를 걸치도록 주행하는 경우라도, 운전자에게 위화감을 주기 어렵게 되어 있다.

「횡변위 기준 위치 LXL, LXR보다도 외측에 진입하는 이행기」

다음으로, 자차량 C가, 주행 차선 중앙 Ls측으로부터, 좌우의 횡변위 기준 위치 LXL, LXR보다도 외측으로 이행하는 경우에 대해서 설명한다.

여기서, 횡변위 기준 위치 LXL, LXR보다도 주행 차선 단부측의 영역을 일탈 영역이라고 부른다.

상술한 바와 같이, 자차량 C가, 좌우의 횡변위 기준 위치 LXL, LXR의 사이를 주행하고 있는 경우에는, 각도 편차가 작아지도록 제어한다. 이 때문에, 자차량이 일탈 영역에 진입할 때에서의, 자차량의 일탈 방향에의 요우각(각도 편차)을 작게 억제하는 것에 연결된다. 즉, 자차량이 일탈 영역에 진입하는 과정에서의, 상기 일탈측에의 각도 편차를 작게 하는 제2 제어량에 의한 제어가, 횡변위 편차를 작게 하는 제1 제어량을 저감하기 위한 예비 제어로서 작용한다.

「일탈 영역에 위치하는 경우」

다음으로, 자차량 C가, 주행 차선 중앙 Ls에 대해, 좌우의 횡변위 기준 위치 LXL, LXR보다도 외측에 위치한 경우(일탈 영역에 위치하는 경우)에 대해서 설명한다.

이 경우에는, 수학식 7 및 수학식 8에 의해 나타내는, 주행 차선 단부 제어에 의한 목표 전타각 φL_Rt, φL_Lt에 의해, 자차량 C가 가까운 측의 횡변위 기준 위치와의 편차가 작아지도록 제어가 개입한다. 즉, 주행 차선 중앙 Ls에 대해 좌우의 횡변위 기준 위치 LXL, LXR 내를 향하여, 즉 주행 차선 중앙 Ls측으로 되돌리는 제어가 개입한다. 이에 의해, 주행 차선 L 외측에 자차량 C의 위치를 제어하고자 하는 움직임을 없애면서, 적절하게 주행 차선 L 내에 멈출 수 있다.

이 때, 주행 차선 중앙부 제어에 의한 목표 전타각 φY_Rt, φY_Lt에 의해 각도 편차를 작게 하는 제어도 개입하고 있다.

이 때문에, 도 11의 하측 부분과 같이, 일탈측(자차량 C에 가까운 주행 차선 L의 단부측)에 각도 편차(요우각 θ)가 생기는 경우, 즉, 자차량 C가 일탈측(자차량 C에 가까운 주행 차선 L의 단부측)을 향하여 진행하는 경우에는, 그 각도 편차를 해소하는 제어량과 함께, 횡방향 변위를 해소하는 방향의 제어량이 동일 방향으로 발생한다. 이 결과, 일탈 회피측에의 제어량이 커져, 보다 유효하게 일탈을 방지할 수 있다. 또한, 차량의 주행 궤적의 전타 반경을 크게 할 수 있으므로, 요우 방향의 가감 속도를 작게 할 수 있어, 보다 확실하게 반탄감을 작게 할 수 있다. 또한 이 때, 상술한 바와 같이 요우각 피드백의 제어 게인 Ky_R, Ky_R은 큰 값으로 되어 있다. 즉, 각도 편차를 해소하는 제어량은 커지고 있으므로, 그 효과가 크다.

또한, 도 11의 상측 부분과 같이, 일탈 회피측(자차량 C에 가까운 주행 차선 L의 단부측으로부터 멀어지는 방향)에 각도 편차(요우각 θ)가 생기는 경우에, 즉, 자차량 C가 일탈 회피측(자차량 C에 가까운 주행 차선 L의 단부측으로부터 멀어지는 방향)을 향하여 진행하는 경우에는, 각도 편차를 해소하는 일탈측에 제어량에 의해, 횡방향 변위를 해소하는 방향의 제어량이 저감 혹은 해소한다. 이 결과, 일탈측에 제어가 개입하고 있는지와 같은 위화감을 저감할 수 있다. 또한, 차량의 주행 궤적의 전타 반경을 크게 할 수 있으므로, 요우 방향의 가감 속도를 작게 할 수 있어, 보다 확실하게 반탄감을 작게 할 수 있다.

또한 이 때, 상술한 바와 같이 요우각 피드백의 제어 게인 Ky_R, Ky_R은 작은 값으로 되어 있다. 즉, 각도 편차를 해소하는 제어량은 작아지고 있으므로, 그 위화감 저감의 효과가 크다.

또한, 수학식 7 및 수학식 8에 의해 나타낸 바와 같이, 주행 차선 단부 제어에 의한 목표 전타각 φL_Rt, φL_Lt는, 제2항에서 횡속도를 작게 하는 제어량, 및, 제3항에서 도로 곡률 ρ를 가미한 제어량에 의해, 횡변위 기준 위치를 따른 방향에의 수속성이 양호해져, 주행 차선 단부 Le로부터의 반탄감을 저감할 수 있다.

또한, 제어 피드백 보정 게인 KρL_R, KρL_L, KρY_R, KρY_L로 제어량을 보정함으로써, 커브로에서는, 커브 내측과 커브 외측에서, 목표 전타각 φt가 변한다.

즉, 도 12의 하측 부분과 같이, 주행 차선 중앙 Ls에 대해 커브 내측에 자차량 C가 위치하는 경우에는, 주행 차선 L의 곡률이 커질수록, 즉 커브가 심해질수록, 제어 피드백 보정 게인 KρL_R, KρL_L, KρY_R, KρY_L을 작게 하고 있다. 즉, 목표 전타각을 작게 보정하고 있다. 이에 의해 제어 과다하게 되는 것을 방지하여, 운전자에의 위화감을 저감한다.

한편, 도 12의 상측 부분과 같이, 주행 차선 중앙 Ls에 대해 커브 외측에 자차량 C가 위치하는 경우에는, 주행 차선 L의 곡률이 커질수록, 즉 커브가 심해질수록, 제어 피드백 보정 게인 KρL_R, KρL_L, KρY_R, KρY_L을 크게 하고 있다. 즉, 목표 전타각을 크게 보정하고 있다. 이에 의해, 주행 차선 일탈 효과를 크게 하고 있다.

「횡방향 변위 임계값 외에의 일탈 시의 복합적인 작용」

횡방향 변위 임계값 외에의 일탈 시의, 자차량의 궤적을 도 13에 도시한다.

상술한 바와 같이, 요우각 제어에 의해서, 자차량 C가 일탈 영역에 진입할 때에서의, 자차량 C의 일탈 방향에의 요우각(진입 각도 θ)을 작게 하는, 즉 횡방향 변위 임계값과 자차량 C의 진행 방향이 이루는 각도인 진입 각도 θ를 작게 할 수 있다.

이 때문에, 자차량 C가 일탈 영역에 진입한 후에서의, 횡방향 변위 임계값에 대해 주행 차선 단부 Le측에의 일탈량이 작아진다. 이 결과, 횡변위 편차를 작게 하기 위한 제어량(횡위치 제어)이 작아진다. 이 제어량이 작으므로, 그 만큼, 주행 차선 단부로부터 반탄감이 작아진다. 횡위치 제어의 제어량이 작기 때문에, 자차량 C의 주행 궤적의 전타 반경이 커지므로, 요우 방향의 가감속을 작게 할 수 있기 때문이다. 또한, 일탈 회피 능력의 향상에 연결된다.

또한, 자차량 C의 각도 편차가 일탈 회피 방향을 향하여, 횡방향 변위 임계값에 접근하는 상황에서는, 요우각 제어에 의해 자차량 C의 진행 방향이 일탈측을 향하는 제어량이 가해짐으로써, 횡위치 제어에 의한 자차량의 주행 궤적의 전타 반경이 커지므로, 요우 방향의 가감속을 작게 할 수 있어, 반탄감이 작아진다.

(본 실시 형태의 효과)

(1) 제2 제어량 산출 수단에 의해 제2 제어량을 산출한다. 즉, 자차량 C가 좌우의 횡방향 변위 임계값 내, 즉 횡방향 변위 임계값보다도 주행 차선 중앙부측에서는, 각도 편차를 작게 하는 제어인, 요우각 피드백 제어를 행한다. 이에 의해, 주행 차선 중앙 Ls측에서는, 주행 차선 L을 따른 방향으로 차량의 진행 방향을 제어한다. 이 결과, 주행 차선 중앙 Ls측에서는, 구속감이 없는 자유로운 라인을 취할 수 있다.

(2) 제1 제어량 산출 수단에 의해 제1 제어량을 산출한다. 즉, 자차량 C가 좌우의 횡방향 변위 임계값 외에, 즉 횡방향 변위 임계값보다도 주행 차선 단부측에서는, 횡변위 편차를 작게 하는 제어인, 횡위치 피드백 제어(횡위치 제어)를 행한다.

이에 의해, 자차량 C가 횡방향 변위 임계값 외의 일탈 영역에 진입하면, 횡방향 변위 임계값 내로 되돌리는 효과가 발생한다.

(3) 이 때, 상기 자차량 C가 좌우의 횡방향 변위 임계값 내에서는, 제2 제어량에 의해서 요우각 피드백 제어를 행하는 결과, 자차량이, 주행 차선 중앙측으로부터 횡방향 변위 임계값을 초과하여 일탈 영역에 진입할 때에서의, 그 진입 각도를 작게 억제하는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 제2 제어량에 의한 상기 요우각 피드백 제어가, 일탈 방지를 위한 예비 제어로서의 효과를 발휘한다.

즉, 상기 진입각이 작은 경우에는, 계속되는 자차량이 일탈 영역에 진입한 후에서의, 횡방향 변위 임계값의 외측에의 일탈량이 작아진다. 그리고, 자차량이 일탈 영역에 진입하면, 횡변위 편차를 작게 하는 피드백 제어에서 사용하는 제1 제어량이 작아진다.

이 결과, 주행 차선 단부측으로부터의 반탄감을 저감할 수 있다. 즉, 승무원이 느끼는 구속감을 저감하는 것이 가능하게 된다.

(4) 횡방향 변위 임계값보다도 차선 단부측의 범위에서의 적어도 일부의 영역(중복 제어 영역)에 있어서, 제1 제어량 및 제2 제어량의 양방의 제어량에 기초하여 제어한다.

이에 의해, 자차량 C가, 주행 차선 중앙 Ls에 대해 좌우의 횡방향 변위 임계값 외이면, 횡변위 X와 요우각 θ의 양방의 피드백 제어를 행한다. 이 결과, 주행 차선 단부 Le측에서는, 자차량 C를 적절하게 주행 차선 L 내에 멈추고, 또한 주행 차선 단부 Le로부터의 반탄감을 저감한 차선 유지 지원을 행할 수 있다.

즉, 일탈 영역에서의 횡방향 변위 임계값측의 중복 제어 영역에서, 횡위치 제어의 제어량과 요우각 제어의 제어량의 양방을 사용한다. 양방의 제어량을 사용하는 상승 효과로서, 다음의 효과를 발휘한다.

즉, 일탈 영역에 있어서 횡방향 변위 임계값으로부터 멀어지는 방향으로 차량이 진행하는 경우에는, 횡위치 제어의 제어량과 요우각 제어의 제어량의 방향이 동일 방향(일탈 회피 방향)에의 제어량으로 된다. 이 결과, 차량의 궤적의 반경을 크게 할 수 있다.

한편, 일탈 영역에서 횡방향 변위 임계값을 향할 때에는, 횡위치 제어의 제어량과 요우각 제어의 제어량의 방향이 반대 방향에의 제어량으로 되어 있다. 이 결과, 차량의 궤적이 횡방향 변위 임계값에 점차 가까워지게 되는, 즉, 차량의 궤적의 반경을 크게 할 수 있다.

이와 같이, 횡위치 제어에 요우각 제어를 가함으로써, 일탈 회피를 위한 차량의 전타 반경을 크게 할 수 있다. 이 점은, 요우 방향의 가감 속도를 작게 할 수 있어, 보다 확실하게, 반탄감을 작게 할 수 있다.

(5) 주행 차선 단부 제어에 의한 목표 전타각 φL_Rt, φL_Lt와, 주행 차선 중앙부 제어에 의한 목표 전타각 φY_Rt, φY_Lt로부터, 최종 목표 전타각 φt를 산출하고 있다. 이 때, 상기 제1 가중치 부여 계수 및 제2 가중치 부여 계수(제3 가중치 부여 계수, 제4 가중치 부여 계수)는, 횡변위 편차에 의해서 변경하고, 횡변위 편차가 클수록, 제1 가중치 부여 계수를 제2 가중치 부여 계수(제3 가중치 부여 계수, 제4 가중치 부여 계수)에 대해 크게 설정한다. 즉, 주행 차선 단부 Le측으로 치우침에 따라서 주행 차선 단부 제어의 가중치를 크게 한다. 한편, 주행 차선 중앙 Ls측으로 치우침에 따라서 주행 차선 중앙부 제어의 가중치를 크게 한다. 이와 같이, 자차량 C의 주행 차선 L에 대한 횡위치에 따라서 이들의 가중치를 설정한다.

이 결과, 주행 차선 중앙 Ls측에서는, 요우각 피드백이 지배적으로 되어 구속감이 없는 자유로운 라인을 취할 수 있다. 한편, 주행 차선 단부 Le측에서는, 횡변위 X에 의한 피드백 제어가 지배적으로 되어, 적절하게 주행 차선 L 내에 멈추고, 또한 주행 차선 단부 Le로부터의 반탄감을 저감할 수 있다.

특히, 본 실시 형태에서는, 주행 차선 단부 제어에 의한 목표 전타각 φL_Rt, φL_Lt에 있어서 수속항(제2항)으로서의 요우각 피드백분이 있지만, 상기 가중치 부여에 의해서, 요우각 피드백이 제어 과다하게 되는 것을 저감하는 것이 가능하게 된다.

(6) 제1 제어량을 횡변위 속도에 의해서 보정한다. 즉, 주행 차선 단부 제어에 의한 목표 전타각 φL_Rt, φL_Lt, 즉 횡변위 X에 의한 피드백 제어의 제어량의 제2항으로서 횡변위 속도의 제어량을 부가하고 있다.

이 결과, 횡변위 기준 위치에 대한 횡변위 X에 대한 수속성이 양호해진다. 이에 의해, 주행 차선 단부 Le로부터의 반탄감을 더욱 저감할 수 있다.

또한, 일탈측으로부터 일탈 회피 방향에의 방향 회전 시의 차량의 전타 반경을 크게 하는 효과도 있다.

(7) 좌우의 주행 차선 단부 Le 중, 자차량 C의 진행 방향측에 위치하는 주행 차선 단부 Le에 대한 자차량 C의 거리에 의해서, 주행 차선 중앙부 제어에 의한 제2 제어량(제3 제어량, 제4 제어량)의 제어 게인을 보정한다. 그리고, 주행 차선 중앙부 제어에 의한 목표 전타각 φY_Rt, φY_Rt를 구하고 있다.

즉, 주행 차선 L에 대한 차량의 횡위치에 따라서, 요우각 피드백 제어의 제어 게인을 변경하고 있다. 이 때, 상기 주행 차선 단부 Le에 대한 자차량 C의 거리가 짧을수록 상기 제어 게인이 커지도록 보정한다.

예를 들면, 우측에 요우각 θ가 생기는 경우에는, 좌측의 주행 차선 단부 Le로부터 우측의 주행 차선 단부 Le에 근접함에 따라서 크게 한다. 또한, 좌측에 요우각 θ가 생기는 경우에는, 우측의 주행 차선 단부 Le로부터 좌측의 주행 차선 단부 Le에 근접함에 따라서 크게 설정한다.

그 결과, 가령 횡변위 X에 의한 피드백 제어를 행하지 않아도, 차량의 진행 방향(요우각 θ)을 제어함으로써, 운전자가 의도하는 주행 라인과의 어긋남에서 오는 위화감(구속감)이 없는 차선 유지 지원을 행할 수 있다.

또한, 일탈측에 요우각 θ가 생기는 경우에는 제어 게인(제어량)을 크게 하여, 일탈 방지 효과를 확보한다. 한편, 일탈 회피측에 요우각 θ가 생기는 경우에는 제어 게인(제어량)을 작게 하고, 제어 과다라고 하는 위화감도 저감할 수 있다.

이 때, 일탈 회피측에 요우각 θ가 생기는 경우의 제어 게인(제어량)을 작게 함으로써, 일탈측에 요우각 θ가 생기는 경우의 제어 게인(제어량)을 크게 설정하여도 진동(헌팅)이 일어나기 어려워, 보다 일탈 방지 효과가 큰 것으로 할 수 있다.

(8) 주행 차선 단부 제어에 의한 목표 전타각 φL_Rt, φL_Lt, 즉 횡변위 X에 의한 피드백 제어의 제어량의 제3항으로서 주행 차선 L의 곡률에 따른 제어량을 부가하고 있다.

이 결과, 주행 차선 L이 커브로일지라도, 횡변위 기준 위치에 대한 횡변위 X에 대한 수속성이 양호해진다.

(9) 커브로 보정 수단을 구비한다.

주행 차선 L의 곡률 ρ가 소정 이상, 즉 커브로인 경우에는, 주행 차선 L의 폭 방향 중앙에 대해 커브 내측과 커브 외측에서 다른 제어 게인으로 보정하고 있다. 즉, 주행 차선 L의 폭 방향 중앙에 대해 주행 차선 L의 커브 내측에 자차량 C가 위치하는 경우에는, 상기 곡률이 작은 경우보다도 곡률이 큰 경우에 제어 게인을 작게 보정한다. 한편, 주행 차선 L의 폭 방향 중앙에 대해 주행 차선 L의 커브 외측에 자차량 C가 위치하는 경우에는, 상기 곡률이 작은 경우보다도 곡률이 큰 경우에 제어 게인을 크게 보정한다.

이 결과, 커브 내측에서의 제어 과다를 방지할 수 있다. 즉, 제어량이 큰 경우에 발생하는, 커브 외측으로 되튕겨나오는 위화감을 저감할 수 있다.

또한, 커브 외측에서의 제어 부족을 방지할 수 있다. 즉, 커브 외측에의 요우각 θ 발생 시의 제어 개입이 강해져, 일탈 방지 효과가 커진다.

(10) 횡변위 편차를 작게 하는 제1 제어량을 산출하는 제1 제어량 산출 수단과, 자차량이 차선 중앙부측으로부터 횡방향 변위 임계값을 통과할 때에서의 주행 차선에 대한 자차량의 진행 방향의 각도 편차를 작게 하는 제3 제어량을 산출하는 제3 제어량 산출 수단을 구비한다.

이 제3 제어량 산출 수단에 의해서, 자차량이 횡방향 변위 임계값 외의 일탈 영역에 진입할 때의 진입 각도를 작게 할 수 있다.

이 제3 제어량에 기초하는 요우각 피드백 제어를 행하는 결과, 자차량이, 주행 차선 중앙측으로부터 횡방향 변위 임계값을 초과하여 일탈 영역에 진입할 때에서의, 그 진입 각도를 작게 억제하는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 제2 제어량에 의한 상기 요우각 피드백 제어가, 일탈 방지를 위한 예비 제어로서의 효과를 발휘한다.

이 결과, 주행 차선 단부측으로부터의 반탄감이 저감되어, 일탈측에 제어가 개입하고 있는 위화감을 저감할 수 있다. 즉, 승무원이 느끼는 구속감을 저감하는 것이 가능하게 된다.

(11) 횡방향 변위 임계값보다도 차선 중앙부측의 일탈측 천이 영역에 자차량이 위치하는 경우에, 제3 제어량 산출 수단은, 자차량의 진행 방향의 상기 각도 편차를 작게 하는 제어량을 산출한다.

자차량의 진행 방향의 상기 각도 편차를 작게 하는 제어량에 의해 요우 피드백을 행함으로써, 주행 차선 중앙측으로부터 횡방향 변위 임계값에 근접하도록 진행함에 따라서, 자차량의 진행 방향의 각도 편차(일탈 방향)가 작아진다. 이 결과, 중앙측으로부터 횡방향 변위 임계값을 초과하여 일탈 영역에 진입할 때에서의, 그 진입 각도를 작게 것이 가능하게 된다.

(12) 이 때, 횡방향 변위 임계값보다도 차선 단부측의 범위에서의 적어도 일부의 영역(중복 제어 영역)에 있어서, 제1 제어량 및 제2 제어량의 양방의 제어량에 기초하여 제어한다.

(13) 상기 각도 편차에 대한 제어 게인을, 차선 중앙부측이 차선 단부측보다도 크다.

이에 의해, 일탈 영역에서의 요우각 제어의 제어량이 과다하게 되는 것을 방지하면서, 주행 차선 중앙 Ls측에서는, 주행 차선 L을 따른 방향으로 차량의 진행 방향을 제어한다.

(14) 상기 횡방향 변위 임계값으로부터의 자차량의 횡변위 편차를 작게 하는 제1 제어량을 산출하는 제1 제어량 산출 수단, 및, 자차량이 차륜 중앙부측으로부터 상기 횡방향 변위 임계값에 근접하는 과정의 주행 궤적을, 주행 차선에 대한 자차량의 진행 방향의 각도가 작아지는 방향으로 보정하기 위한 제4 제어량을 산출하는 제4 제어량 산출 수단을 구비한다.

제4 제어량 산출 수단에 의해서, 자차량이 차륜 중앙부측으로부터 상기 횡방향 변위 임계값에 근접하는 과정의 주행 궤적을, 주행 차선에 대한 자차량의 진행 방향의 각도가 작아지는 방향으로 보정한다. 이 결과, 자차량이 횡방향 변위 임계값보다도 외측의 일탈 영역에 진입하는 진입 각도를 작게 할 수 있다.

상기 진입각이 작은 경우에는, 계속되는 자차량이 일탈 영역에 진입한 후에서의, 횡방향 변위 임계값으로부터 외측에의 일탈량이 작아진다. 그리고, 자차량이 일탈 영역에 진입하면, 횡변위 편차를 작게 하는 피드백 제어에서 사용하는 제1 제어량이 작아진다.

(15) 제1 제어량에 의한 자차량의 주행 궤적을, 자차량이 횡방향 변위 임계값에 접근할 때에, 주행 차선에 대한 자차량의 진행 방향의 각도를 작게 하는 방향으로 보정하는 제5 제어량을 산출한다.

이에 의해, 일탈 영역에서, 일탈 회피 방향을 향하여 자차량이 횡방향 변위 임계값에 접근할 때에, 일탈 회피를 위한 자차량의 전타 반경을 크게 할 수 있다. 이 점은, 요우 방향의 가감 속도를 작게 하는 것에 연결되어, 보다 확실하게, 반탄감을 작게 할 수 있다.

(16) 제4 제어량 산출 수단은, 자차량이 일탈측 천이 영역에 위치하는 경우에, 상기 주행 차선에 대한 자차량의 진행 방향의 각도 편차를 작게 하는 제어량을 산출한다.

이에 의해, 자차량이 차륜 중앙부측으로부터 상기 횡방향 변위 임계값에 근접하는 과정의 주행 궤적을, 주행 차선에 대한 자차량의 진행 방향의 각도가 작아지는 방향으로 하는 제어량을 산출 가능하게 된다.

(변형예)

(1) 상기 실시 형태에서는, 횡방향 변위 임계값과 횡변위 기준 위치가, 일치하고 있는 경우를 예시하였다. 도 14에 도시한 바와 같이, 횡변위 기준 위치 LXL, LXR을, 횡방향 변위 임계값 LAL, LAR보다도 내측에 설정하여도 된다.

이 경우에는, 자차량 C가, 주행 차선 중앙 Ls에 대해 횡방향 변위 임계값보다도 외측에 위치하면, 횡방향 변위 임계값 LAL, LAR보다도 내측에 위치하는 횡변위 기준 위치 LXL, LXR을 향하여 횡변위 X가 작아지도록 피드백 제어가 행해진다.

횡방향 피드백 제어의 제어 게인을 조정하는 것이 가능하게 된다.

(2) 또한, 횡변위 기준 위치 LXL, LXR을, 횡방향 변위 임계값 LAL, LAR보다도 내측에 설정하는 경우에는, 자차량 C가, 횡변위 기준 위치 LXL, LXR과 횡방향 변위 임계값 LAL, LAR과의 사이에 위치하는 경우에서도, 횡변위 X가 작아지도록 피드백 제어를 행하여도 된다. 단, 자차량 C가 횡방향 변위 임계값 LAL, LAR보다도 외측에 있는 경우와 비교하여 제어 게인을 작게 억제한다.

(3) 상기 실시 형태에서는, 주행 차선 단부 Le를 횡방향 단부 위치로 하였다. 이에 바꾸어, 횡방향 단부 위치를 주행 차선 단부 Le보다도 소정량만큼 내측에 설정하여도 된다. 예를 들면, 상기 횡변위 기준 위치 LXL, LXR과 동등하게 하여도 된다.

(4) 상기 실시 형태에서는, 상기 가중치 부여 계수 α_R, α_L, β_R, β_L은, 도 10a 및 도 10b에 나타낸 관계로 되어 있어서, 자차량 C의 횡위치에 따라서, α_R, α_L에 대한 β_R, β_L의 상대적인 크기가 변화되도록 하였다.

상기 가중치 부여 계수 α_R, α_L, β_R, β_L의 관계는, 이에 한정되지 않다.

예를 들면,

α_R:β_R=1:1

α_L:β_L=1:1

로 일정하게 설정하여도 된다. 이와 같이 설정하여도 효과를 얻을 수 있었던 것을 확인하고 있다.

(5) 횡방향 변위 임계값으로부터 차선 중앙부측에 오프셋한 위치와 그 횡방향 변위 임계값과의 사이를 일탈측 천이 영역으로서 설정한다. 그리고, 일탈측 천이 영역보다도 차선 중앙부측의 영역에서는, 제2 제어량을 제로로 한다.

예를 들면, 도 15a 및 도 15b에 도시한 바와 같이, 가중치 부여 계수 β_R, β_L에 대해서, 일탈측 천이 영역보다도 차선 중앙부측의 영역에서 제로로 설정한다.

이 결과, 일탈측 천이 영역보다도 차선 중앙부측의 영역에서는, 보다 구속감을 줄이는 것이 가능하게 된다.

(6) 횡방향 변위 임계값으로부터 차선 중앙부측에 오프셋한 위치와 그 횡방향 변위 임계값과의 사이를 일탈측 천이 영역으로서 설정한다. 그리고, 일탈측 천이 영역보다도 차선 중앙부측의 영역에서는, 제3 제어량을 제로로 한다.

(7) 일탈측 천이 영역에서, 각도 편차에 대한 제어 게인을, 차선 중앙부측이 차선 단부측보다도 크게 한다. 또한, 횡방향 변위 편차에 대한 제어 게인을, 차선 중앙부측이 차선 단부측에 대해 작게 한다.

예를 들면, 도 15a 및 도 15b에 도시한 바와 같이, 가중치 부여 계수 β_R, β_L에 대해서, 일탈측 천이 영역에서는, 횡방향 변위 임계값 XRt, XLt에 근접할수록, 크게 설정한다.

이에 의해, 자차량 C가 횡방향 변위 임계값 XRt, XLt에 근접할수록, 일탈 방향에의 각도 편차를 작게 하는 효과가 발생한다. 이 결과, 중앙측으로부터 횡방향 변위 임계값을 초과하여 일탈 영역에 진입할 때에서의, 그 진입 각도를 작게 할 수 있다.

(8) 상기 실시 형태에서는, 제어량에 기초하여, 차륜의 전타각 혹은 전타 토크를 보정함으로써 자차량의 진행 방향을 제어하는 경우를 예시하였다. 전타각 혹은 전타 토크를 보정하는 대신에, 제어량에 기초하여, 제구동량 혹은 제구동력을 보정하도록 하여도 된다. 이 경우에는, 횡변위 편차를 작게 하거나, 혹은 각도 편차를 작게 하기 위한 요우 모멘트의 양으로 상기 각 제어량을 산출한다. 그리고, 그 제어량에 대응하는 요우 모멘트를 발생하도록 각 제구동력을 보정한다.

(9) 횡방향 변위 임계값은, 좌우 폭 방향 한쪽만이어도 된다. 또는, 좌우의 횡방향 변위 임계값의 한쪽만을 주행 차선 단부 위치에 설정하여도 된다.

(10) 조타륜은, 후륜이어도 되고, 전후륜 양방이어도 된다.

(제2 실시 형태)

다음으로, 제2 실시 형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.

또한, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지의 장치 등에 대해서는 동일한 부호를 붙여서 설명한다.

(구성)

본 실시 형태의 기본 구성은, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지이다. 단, 차선 유지 지원 컨트롤러(15)에서의 스텝 S200의 처리가 다르다.

그 밖의 구성은, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지이다.

제2 실시 형태에서의 스텝 S200의 처리에 대해서 설명한다.

이 스텝 S200은, 최종 목표 전타각 φt를 산출하는 처리부이다. 제1 실시 형태에서는, 스텝 S180에서 산출한 주행 차선 단부 제어에 의한 좌우 목표 전타각 φL_Lt, φL_Rt와, 스텝 S190에서 산출한 주행 차선 중앙부 제어에 의한 좌우 목표 전타각에 대해, 각각 가중치 부여를 한 상태에서 합을 취하여 최종 목표 전타각 φt를 산출하고 있다.

이에 대해, 본 실시 형태에서는, 스텝 S180에서 산출한 주행 차선 단부 제어에 의한 좌우 목표 전타각과, 스텝 S190에서 산출한 주행 차선 중앙부 제어에 의한 좌우 목표 전타각을 선택적으로 이용하여 φtL, φtR을 산출하고, 그 합을 취함으로써 최종 목표 전타각 φt를 산출한다.

다음으로, 그 처리예에 대해서 설명한다.

우선, 좌우 각각에 대한 제어량을 선택적으로 산출한다.

즉, 우측의 제어량인 φL_Rt와 φY_Rt를 비교하여, 큰 값의 쪽을 φtR로 한다. 즉, φL_Rt와 φY_Rt와의 셀렉트 하이를 취하여, φtR로 한다.

마찬가지로, 좌측의 제어량인 φL_Lt와 φY_Lt를 비교하여, 큰 값의 쪽을 φtL로 한다. 즉, φL_Lt와 φY_Lt와의 셀렉트 하이를 취하여, φtL로 한다.

그리고, 하기 식에 의해, 최종 목표 전타각 φt를 산출한다.

φt=φtR+φtL

(작용 및 동작)

최종 목표 전타각 φt를 산출할 때에, 단순하게 횡위치 피드백 제어량과 요우각 피드백 제어량을 가산하면, 크게 요우각 θ가 생기는 경우 등에 있어서, 주행 차선 L의 단부측에서 제어량이 과대하게 될 가능성이 있다고 하는 문제가 있다. 이 문제를 해결하기 위해서는 제어 게인을 일률적으로 저하시킨다는 방법도 생각할 수 있다. 그러나, 요우각 피드백의 제어 게인을 내리면 주행 차선 중앙 Ls에서의 제어 성능이 낮아지고, 또한 횡위치 피드백의 제어 게인을 내리면, 주행 차선 단부 Le에서의 제어 성능이 낮아지게 된다.

이 때문에, 제1 실시 형태에서는, 횡위치 피드백 제어량과 요우각 피드백 제어량에 대해 가중치 부여를 실시하여, 가중치 부여를 횡위치에 의해 변화시켰다.

본 실시 형태에서는, 이에 대신하여 셀렉트 하이에 의해 대응하는 것이다.

즉, 우측의 제어량(목표 전타각 φL_Rt, 목표 전타각 φY_Rt)의 셀렉트 하이를 행한다. 마찬가지로, 좌측의 제어량(목표 전타각 φL_Lt, 목표 전타각 φY_Lt)의 셀렉트 하이를 행한다. 그 후에, 좌우의 제어량의 합을 취하여 최종 목표 전타각 φt를 산출한다.

이에 의해, 자차량 C가 좌우의 횡방향 변위 임계값 LAL, LAR 내에 위치하는 경우에는, 통상적으로, 요우각 θ의 방향에 의해, 최종 목표 전타각 φt는, 주행 차선 중앙부 제어에 의한 목표 전타각 φY_Rt 혹은 목표 전타각 φY_Lt의 한쪽의 값으로 된다. 이 결과, 자차량 C가 주행 차선 중앙 Ls측에 위치하는 경우에는, 요우각 피드백 제어가 행해진다.

이하의 설명에서는, 자차량 C가 우측의 횡방향 변위 임계값 LAR 외에 위치하는 경우를 예로 설명한다.

우선, 자차량 C의 진행 방향의 방향이 일탈측(우측)을 향하고 있는 경우로 한다.

이 때, 우측의 제어량에서는, 다음과 같게 된다.

즉, 횡위치 피드백 제어량인, 주행 차선 단부측 제어에 의한 목표 전타각 φL_Rt와, 요우각 피드백 제어량인 주행 차선 중앙측 제어에 의한 목표 전타각 φY_Rt를 비교한다. 그리고, 요우각 θ와 횡변위 X량에 기초하여, 주행 차선 단부측 제어에 의한 목표 전타각 φL_Rt의 쪽이 크면, φtR은 목표 전타각 φL_Rt로 된다. 한편, 주행 차선 중앙부 제어에 의한 목표 전타각 φY_Rt의 쪽이 크면, φtR은 목표 전타각 φY_Rt로 된다.

한편, 좌측의 제어량에서는, 다음과 같게 된다.

ΔθL이 제로로 되므로, 주행 차선 중앙부 제어에 의한 목표 전타각 φY_Lt=0으로 된다. 또한, ΔXL도 제로로 되므로, 수학식 8에 기초하여 제1항이 제로로 된다. 이 때문에, φtL은, 주행 차선 단부측 제어에 의한 목표 전타각 φL_Lt로 되지만, 작은 값으로 된다.

이 때문에, 최종 목표 전타각 φt는, 우측의 제어량의 큰 쪽의 값 φtR이 지배적인 제어량으로 된다.

이에 의해, 주행 차선 단부 Le측에서의 제어량이 과다하게 되는 것을 방지할 수 있다.

다음으로, 자차량 C의 진행 방향의 방향이 일탈 회피측(좌측)을 향하고 있는 경우로 한다.

이 때, 우측의 제어량에서는, 다음과 같게 된다.

즉, 요우각 피드백 제어량인 주행 차선 중앙 Ls측 제어에 의한 목표 전타각 φY_Rt는 제로로 된다. 이 때문에, 횡위치 피드백 제어량인, 주행 차선 단부 Le측 제어에 의한 목표 전타각 φL_Rt가, φtR로 된다.

한편, 좌측의 제어량에서는, 다음과 같게 된다.

ΔXL도 제로로 되므로, 수학식 8에 기초하여 제1항이 제로로 된다. 이 때문에, φtL은, 주행 차선 중앙 Ls측 제어에 의한 목표 전타각 φY_Lt로 되지만, 작은 값으로 된다.

이 때문에 좌측에의 요우각 θ인 ΔθL이 소정량 이상이면, 주행 차선 중앙부 제어에 의한 목표 전타각 φY_Lt가 φtL로 된다. 또한, 좌측에의 요우각 θ인 ΔθL이 작으면, φtL은 작은 값으로 된다.

이로 인해, 최종 목표 전타각 φt는, 우측의 주행 차선 단부 Le로부터의 반탄감을 저감할 수 있다.

(본 실시 형태의 효과)

(1) 상기 제1 제어량과 제2 제어량(제3 제어량, 제4 제어량) 중 값이 큰 쪽을, 최종적인 제어량으로 한다.

즉, 좌우 별도로, 횡위치 피드백 제어량과 요우각 피드백 제어량의 셀렉트 하이를 행한 후에, 좌우의 제어량을 가산하여 최종 목표 전타각 φt를 산출하고 있다.

이 결과, 최종 목표 전타각 φt의 제어량을 지나치게 크게 하는 일 없이, 주행 차선 중앙 Ls측에서의 제어 성능을 확보하면서, 주행 차선 단부 Le측에서의 제어 성능을 확보할 수 있다.

(2) 그 밖의 효과는 상기 제1 실시 형태와 마찬가지이다.

(변형예)

(1) 좌우 개별로 셀렉트 하이를 행하는 상기 선택 가산 처리에 대해, 다음과 같은 임계값 처리를 추가하여도 된다.

즉, 우측의 제어량의 셀렉트 하이를 취할 때에,

φL_Rt>φY_Rt이면, 상술한 바와 같이,

φtR=φL_Rt로 한다.

이 때, φY_Rt>φth_Y이면, 즉 주행 차선 중앙부 제어에 의한 목표 전타각 φY_Rt가 소정 임계값보다 큰 경우에는, 하기 식과 같이, 보정한다.

φtR=φtR+ K1×(φY_Rt-φth_Y)

반대로, φL_Rt≤φY_Rt이면, 상술한 바와 같이,

φtR=φY_Rt로 한다.

이 때, φL_Rt>φth_L이면, 즉 주행 차선 단부 제어에 의한 목표 전타각 φL_Rt가 소정 임계값보다 큰 경우에는, 하기 식과 같이, 보정한다.

φtR=φtR+K2×(φL_Rt-φth_L)로 한다.

마찬가지로, 좌측의 제어량의 셀렉트 하이를 취할 때에,

φL_Lt>φY_Lt이면, 상술한 바와 같이,

φtL=φL_Lt로 한다.

이 때, φY_Lt<-φth_Y이면, 즉 주행 차선 중앙부 제어에 의한 목표 전타각 φY_Lt가 소정 임계값보다 작은 경우에는, 하기 식과 같이, 보정한다.

φtL=φtL+K3×(φY_Lt+φth_Y)로 한다.

반대로, φL_Lt≤φY_Lt이면, 상술한 바와 같이,

φtL=β_L×φY_Lt로 한다.

이 때, φL_Lt<-φth_L이면, 즉 주행 차선 단부 제어에 의한 목표 전타각 φL_Lt가 소정 임계값보다 작은 경우에는, 하기 식과 같이, 보정한다.

φtL=φtL+K4×(φL_Lt+φth_L)로 한다.

그리고, 하기 식에 의해 최종 목표 전타각 φt를 산출한다.

φt=φtR+φtL로 한다.

이와 같이, 좌우의 셀렉트 로우측이 소정량보다도 큰 경우에는, 그 만큼의 보정을 행한다.

이와 같이 하면, 최종 목표 전타각 φt의 제어량을 지나치게 크게 하는 일 없이, 주행 차선 단부 Le측에서 횡변위 X도 요우각 θ도 크게 부여한 경우 등에 있어서도, 제어 성능을 확보할 수 있다.

(2) 또한, 여러 종류의 연산에 각각 가중치 계수를 곱한 후에, 각각 가장 제어량이 큰 것을 선택하고, 좌측 방향의 제어량, 우측 방향의 제어량으로 하고, 그들을 가산하여 차선 유지 제어량으로 하여도 된다. 이와 같이 하면, 주행 상태, 도로 정보 등에 의해 각각의 제어량의 선택 용이함을 조정함으로써, 보다 주행 상황에 적합한 제어를 행할 수 있게 된다.

그 처리의 예를 다음에 나타낸다.

비교 선택할 때에 요우각 θ, 횡위치, 곡률, 네비게이션 정보 등의 주행 자차량 C의 정보, 도로 정보로부터 정해지는 게인 γ_yaw, γ_lat를 이용하여, 선택량에 가중치 부여한다.

여기서, γ_yaw는, 커브 외측에 일탈하는 요우각 θ가 발생하고 있었던 경우 등, 요우각 θ가 생기는 것에 대해 일탈 리스크가 큰 상황에 있어서 커지는 게인으로 한다. γ_lat는, 커브 외측을 요우각 θ에서 주행하고 있는 경우 등, 현재의 횡위치를 주행하고 있는 것에 대해 일탈 리스크가 큰 상황에 있어서 커지는 게인이다.

그리고,

γ_lat×φL_Rt>γ_yaw×φY_Rt이면,

φtR=φL_Rt로 한다

한편, γ_lat×φL_Rt≤γ_yaw×φY_Rt이면,

φtR=φY_Rt로 한다.

마찬가지로, γ_lat×φL_Lt>γ_yaw×φY_Lt이면,

φtL=φL_Lt로 한다.

한편, γ_lat×φL_Lt≤γ_yaw×φY_Lt이면,

φtL=φY_Lt로 한다.

그리고, 하기 식에 의해 최종 목표 전타각 φt를 산출한다.

φt=φtR+φtL로 한다.

(3) 또한, 주행 차선 L의 곡률로부터 커브를 판단하고, 커브 외측으로부터 내측에 대한 제어량은 각각의 연산량의 가산으로 하고, 커브 내측으로부터 외측에 대한 제어량은 가장 제어량이 큰 것을 선택하고, 그들을 가산하여 차선 유지 제어량으로 하도록 하여도 된다.

이와 같이 하면, 커브 외측에의 일탈에 대한 제어량은 각각의 제어량을 가산하여, 커브 내측에의 일탈에 대한 제어량은 셀렉트 하이를 행한다. 이 결과, 리스크가 큰(큰 제어량이 필요한) 커브 외측에의 일탈에 대한 제어량만 크게 할 수 있다. 그 밖의 상황상황서는 최종 목표 전타각 φt의 제어량을 지나치게 크게 하는 일 없이, 주행 차선 중앙 Ls에서의 제어 성능을 확보하면서, 주행 차선 L 단부에서의 제어 성능을 확보할 수 있다.

그 처리의 예를 다음에 나타낸다.

도로 곡률 ρ를 이용하여, 이하와 같이 커브 외측에의 일탈에 대해서는 제어량을 가산하고, 커브 내측에의 일탈에 대해서는 선택적으로 처리한다.

ρ<0(우측 커브)의 경우에는 다음과 같이 산출한다.

즉, 우측의 제어량에 대해서는, φL_Rt>φY_Rt이면,

φtR=φL_Rt로 한다.

한편, φL_Rt≤φY_Rt이면, φtR=φY_Rt로 한다.

또한, 좌측의 제어량에 대해서는, 하기 식과 같이 가산값을 취한다.

φtL=φL_Lt+φY_Lt

반대로, ρ>0(좌측 커브)의 경우에는 다음과 같이 산출한다.

즉, 우측에 제어량에 대해서는, 하기 식과 같이 가산값을 취한다.

φtR=φL_Rt+φY_Rt

좌측의 제어량에 대해서는, φL_Lt>φY_Lt이면,

φtL=α_L×φL_Lt로 한다.

한편, φL_Lt≤φY_Lt이면,

φtL=β_L×φY_Lt로 한다.

또한, ρ=0의 경우에는, 하기와 같이 좌우 개별로 셀렉트 하이를 행한다.

우측의 제어량에 대해서는,

φL_Rt>φY_Rt이면, φtR=φL_Rt로 한다.

φL_Rt≤φY_Rt이면, φtR=φY_Rt로 한다.

좌측의 제어량에 대해서는,

φL_Lt>φY_Lt이면, φtL=φL_Lt로 한다.

φL_Lt≤φY_Lt이면, φtL=φY_Lt로 한다.

그리고, 하기 식에 의해 최종 목표 전타각 φt를 산출한다.

φt=φtR+φtL로 한다.

(제3 실시 형태)

다음으로, 제3 실시 형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 상기 각 실시 형태와 마찬가지의 구성에 대해서는 동일한 부호를 붙여서 설명한다.

본 실시 형태의 차선 유지 지원 장치를 적용하는 자차량의 차량 구성은, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지이다. 따라서, 그 차량 구성의 설명은 생략한다.

그리고, 상술한 바와 같은 시스템 구성을 구비한 자차량에 대해, 차선 유지 지원 장치를 설치한다.

그 구성에 대해서 다음에 설명한다.

자차량에, 화상 처리 기능을 갖는 단안 카메라를 탑재한다. 이 화상 처리 기능을 갖는 단안 카메라는, 자차량의 위치를 검출하기 위한 외계 인식 수단(16)이다. 화상 처리 기능을 갖는 단안 카메라는, 자차량 전방의 노면을 촬상한다. 그 촬상한 카메라 화상으로부터 노면의 상태를 판단하고, 자차량이 주행하는 주행 차선 내의 자차량의 위치에 관한 신호를, 차선 유지 지원 컨트롤러(15)에 출력한다. 주행 차선 내의 자차량의 위치에 관한 신호는, 주행 차선에 대한 자차량의 진행 방향의 각도 편차인 요우각 θ, 주행 차선 중앙으로부터의 횡변위 X, 및 주행 차선의 곡률 ρ이다.

또한, 차선 유지 지원 컨트롤러(15)는, 조타용 컨트롤러(11)로부터, 현재의 스테어의 상태나 타이어의 조타 상태 등의 신호가 입력한다. 차선 유지 지원 컨트롤러(15)는, 입력한 신호에 기초하여 자차량을 주행 차선으로 유지시키기 위한 제어량을 산출하여, 적어도 상기 조타용 컨트롤러(11)에 출력한다.

다음으로, 그 차선 유지 지원 컨트롤러(15)의 처리에 대해서, 도 16을 참조하면서 설명한다.

우선 작동하면, 스텝 S1100에서, 각 센서 및 조타용 컨트롤러(11) 등으로부터의 각종 데이터를 읽어들인다. 차선 센서(18∼21)로부터 각 차륜속 Vw를 읽어들인다. 또한, 조타각 δ, 조타각 속도 δ', 방향 지시 스위치(17)의 신호를 읽어들인다. 외계 인식 수단(16)의 카메라 컨트롤러로부터는, 자차량의 주행 차선 L에 대한 자차량의 요우각 θ, 주행 차선 중앙 Ls로부터의 횡변위 X, 및 주행 차선 L의 곡률 ρ를 각각 읽어들인다. 여기서, 주행 차선 중앙 Ls로부터의 횡변위 X는, 예를 들면 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 자차량 C의 무게 중심 위치 G를 기준으로 하면 된다. 가장 자차량 C 무게 중심 위치 G를 기준으로 하지 않아도 된다. 예를 들면, 자차량 C의 전단부 중앙을 기준으로 하여, 주행 차선 중앙 Ls로부터의 횡변위 X를 구하여도 된다. 즉, 도 4와 같이, 요우각 θ에 따라서 자차량 C 전단부로부터 앞서 일탈 방향으로 변위하므로, 그 부분을 기준으로 하여 횡변위 X를 구하여, 보다 빠른 시기에 횡변위 편차를 작게 하도록 하여도 된다.

계속해서 스텝 S1110에 의해, 하기 수학식 1 및 수학식 2에 기초하여, 좌우의 횡변위 기준 임계값 XLt, XRt의 설정을 행한다.

[수학식 1]

[수학식 2]

여기서, 주행 차선 중앙 Ls로부터의 횡변위 X는, 주행 차선 L에 대해 자차량 C가 중심보다 우측에 있는 경우를 플러스로 하고, 좌측에 위치하는 경우를 마이너스로 한다. 이 때문에, 우측의 횡변위 기준 임계값 XRt측을 플러스로 하고 있다.

또한, Xoffset는 주행 차선 단부 Le(백선) 위치에 대한 여유값이다. 이 여유값 Xoffset는, 주행 차선폭 Wlane나 차속 등에 따라서 변경하여도 된다. 예를 들면, 주행 차선폭 Wlane가 좁을수록, 여유값 Xoffset를 작게 한다. 또한, 좌우의 횡변위 기준 위치 LXL, LXR마다 다른 여유값 Xoffset를 사용하여도 된다. 또한, 이 좌우의 횡변위 기준 위치 LXL, LXR은 고정값이어도 된다.

계속해서, 스텝 S1120에 의해, 하기 수학식 3에 기초하여, 우측 일탈에 대한 횡변위 편차 ΔXR을 산출한다.

[수학식 3]

계속해서, 스텝 S1130에 의해, 하기 수학식 4에 기초하여, 좌측 일탈에 대한 횡변위 편차 ΔXL을 산출한다.

[수학식 4]

상기 식에 의해, 횡변위 X와, 좌측 일탈에 대한 횡변위 편차 ΔXL은, 도 5b에 나타낸 관계로 된다.

계속해서, 스텝 S1140에 의해, 하기 수학식 5에 기초하여, 우측 일탈에 대한 요우각 편차 ΔθR을 산출한다. 여기서, 주행 차선 L에 대한 자차량 C의 요우각 θ는, 우측에 요우각 θ가 생기는 경우(도 4와 같은 상태)를 플러스로 하고, 좌측에 요우각 θ가 생기는 경우를 마이너스로 한다.

[수학식 5]

계속해서, 스텝 S1150에 의해, 하기 수학식 6에 기초하여, 좌측 일탈에 대한 요우각 편차 ΔθL을 산출한다.

[수학식 6]

계속해서, 스텝 S1160에 의해, 주행 차선 L의 커브 방향, 곡률 ρ, 및 요우각 θ(일탈)의 방향에 따라서, 우측 일탈에 대한 주행 차선 단부 제어 피드백 보정 게인 KρL_R, 및 좌측 일탈에 대한 주행 차선 단부 제어 피드백 보정 게인 KρL_L을, 각각 구한다.

곡률 ρ<0(우측 커브)으로 판정한 경우

곡률 ρ>0(좌측 커브)으로 판정한 경우

곡률 ρ=0(직선로)으로 판정한 경우

KρL_R=1.0(보정 없음)

KρL_L=1.0(보정 없음)

상기 커브 IN측 보정 게인맵은, 도 7과 같이, 곡률 ρ의 절대값이 소정 이상으로 하면, 곡률 ρ의 절대값이 커짐에 따라서, 보정의 게인이 작아지는 맵이다. 그리고, 좌우의 주행 차선 단부 Le 중 커브로의 내측에 위치하는 주행 차선 단부 Le에 대한 제어의 게인을, 곡률 ρ의 절대값의 증대에 따라서 저감하도록 보정하는 것이다.

또한, 상기 커브 OUT측 보정 게인맵은, 도 8과 같이, 곡률 ρ의 절대값이 소정 이상으로 되면, 곡률 ρ의 절대값이 커짐에 따라서, 보정의 게인이 커지는 맵이다. 그리고, 좌우의 주행 차선 단부 Le 중 커브로의 외측에 위치하는 주행 차선 단부 Le에 대한 제어의 게인을, 곡률 ρ의 절대값의 증대에 따라서 증가하도록 보정하는 것이다.

계속해서 스텝 S1170에서는, 주행 차선 L의 커브 방향, 곡률 ρ, 및 횡변위 X(일탈)의 방향에 따라서, 우측 일탈에 대한 주행 차선 중앙부 제어 피드백 보정 게인 KρY_R, 좌측 일탈에 대한 주행 차선 중앙부 제어 피드백 보정 게인 KρY_L을 각각 구한다.

곡률 ρ<0(우측 커브)으로 판정한 경우

곡률 ρ>0(좌측 커브)으로 판정한 경우

곡률 ρ=0(직선로)으로 판정한 경우

KρY_R=1.0(보정 없음)

KρY_L=1.0(보정 없음)

계속해서 스텝 S1180에서는, 하기 수학식 107, 수학식 108에 기초하여, 우측 일탈에 대한 주행 차선 단부 제어에 의한 목표 가상 반발력 FL_Rt, 및 좌측 일탈에 대한 주행 차선 단부 제어에 의한 목표 가상 반발력 FL_Lt를 산출한다.

여기서, K_L1, K_L2, K_L3은, 차량 제원이나 차속에 의해 정해지는 피드백 게인이다. 여기서, 상기 수학식 107 및 수학식 108의 2항목 및 3항목은, 횡변위 편차에 대한 보정항(수속항)이다. 이 때문에, 보정 게인 K_L1보다도 보정 게인 K_L2, K_L3을 작게 설정하고 있다.

또한, 우측 방향에의 가상 반발력을 플러스로 하고, 좌측 방향에의 가상 반발력을 마이너스로 하고 있다. 즉, 우측 일탈 혹은 좌측 일탈에 대한 주행 차선 단부 제어에 의한 목표 가상 반발력 FL_Rt, FL_Lt는, 각 횡변위 기준 위치 LXR, LXL로부터의 횡변위 편차가 작아지는 제어량을 구하는 것이다. 그리고, 그 때에, 자차량 C의 요우각 θ 및 도로 곡률 ρ로 그 제어량을 보정하고 있다. 이 때, 상기 식의 제2항의 자차량 C의 요우각 θ분은, 횡속도에 대한 피드백 제어량으로서 작용한다. 이 때문에, 제2항의 자차량 C의 요우각 θ분으로서, 요우각 편차 ΔθR 혹은 ΔθL을 사용하지 않고, 요우각 θ를 사용하고 있다.

이상으로, 후술하는 스텝 S1200과 같이, 최종의 목표 가상 반발력 Ft를 산출할 때에, 우측 일탈에 대한 주행 차선 단부 제어에 의한 목표 가상 반발력 FL_Rt와 좌측 일탈에 대한 주행 차선 단부 제어에 의한 목표 가상 반발력 FL_Lt의 합으로서 산출한다. 즉, 상기 목표 가상 반발력 FL_Rt와 목표 가상 반발력 FL_Lt의 합을, 주행 차선 단부 제어분의 목표 전타각으로 하고 있다.

이 때, 주행 차선 중앙 Ls측인 좌우의 횡변위 기준 위치 LXL, LXR의 사이에 자차량 C가 위치하는 경우에는, 도 5a 및 도 5b와 같이 횡변위 편차 ΔXR, ΔXL의 양방의 값이 0으로 된다. 즉, 상기 목표 가상 반발력 FL_Rt와 목표 가상 반발력 FL_Lt의 값은, 작은 값으로 된다. 이 결과, 주행 차선 단부 제어분의 목표 가상 반발력은 작은 것으로 되고, 후술하는 주행 차선 중앙부 제어분의 목표 가상 반발력 FY_Lt, FY_Rt가 지배적으로 된다.

또한, 주행 차선 중앙 Ls측인 좌우의 횡변위 기준 위치 LXL, LXR의 밖에 자차량 C가 위치하는 경우에는, 도 5a 및 도 5b와 같이 횡변위 편차 ΔXR, ΔXL의 한쪽의 값만이 0으로 된다. 즉, 목표 가상 반발력 FL_Rt와 목표 가상 반발력 FL_Lt 중, 자차량 C로부터 멀어진 측의 주행 차선 단부 제어용의 목표 가상 반발력 FL_Lt혹은 FL_Rt의 한쪽은 작아지고, 자차량 C에 가까운 측의 주행 차선 단부 제어용의 목표 가상 반발력 FL_Lt 혹은 FL_Rt의 다른 쪽이, 주행 차선 단부 제어분의 목표 가상 반발력으로서는 지배적으로 된다.

그리고, 주행 차선 L에 대한 자차량 C의 요우각 θ를 횡변위 X에 대한 미분항(횡속도)으로서 제2항에 설정하여 그대로 피드백하여 제어하고, 또한 도로 곡률 ρ에 대한 보정항으로서 제3항을 설정하여 피드백하여 제어한다. 이 결과, 제1항에 의해, 횡변위 기준 위치를 기준으로 하여 주행 차선 L 외측에 자차량 C의 위치를 제어하고자 하는 움직임을 없애면서 적절하게 주행 차선 L 내에 멈추고, 제2항 및 제3항을 설정함으로써, 주행 차선 단부 Le로부터의 자차량 C가 반탄감을 저감할 수 있다. 즉, 수속항으로서 제2항(횡방향 변위의 미분값) 및 제3항(노면의 커브에 대한 수속항)을 설정함으로써, 횡변위 기준 위치에의 수속이 양호해진다.

계속해서 스텝 S1190에 의해, 하기 수학식 109 및 수학식 110에 기초하여, 우측 일탈에 대한 주행 차선 중앙부 제어에 의한 목표 가상 반발력 FY_Rt, 좌측 일탈에 대한 주행 차선 중앙부 제어에 의한 목표 가상 반발력 FY_Lt를 산출한다.

여기서, Ky_R, Ky_L은, 도 9a 및 도 9b에 도시한 바와 같은, 주행 차선 L에 대한 횡변위 X에 따라서 각각 개별로 설정하는 피드백 게인이다.

즉, 우측 일탈에 대한 주행 차선 중앙부 제어에 의한 목표 가상 반발력 FY_Rt는, 자차량 C의 진행 방향이, 우측을 향하고 있는 경우이다. 이 때문에, 우측 일탈에 대한 피드백 게인 Ky_R은, 좌측의 주행 차선 단부 Le측에 대해 우측의 주행 차선 단부 Le에 근접함에 따라서 커지도록 설정하고 있다.

또한, 좌측 일탈에 대한 주행 차선 중앙부 제어에 의한 목표 가상 반발력 FY_Lt는, 자차량 C의 진행 방향이, 좌측을 향하고 있는 경우이다. 이 때문에, 좌측 일탈에 대한 피드백 게인 Ky_L은, 우측의 주행 차선 단부 Le측에 대해 좌측 주행 차선 단부 Le에 근접함에 따라서 커지도록 설정하고 있다. 또한, 목표 가상 반발력 FY_Rt, 및 FY_Lt는, 우측 방향에의 반발력을 플러스로 하고, 좌측 방향에의 반발력을 마이너스로 한다.

여기서, 후술하는 스텝 S1200과 같이, 주행 차선 중앙부 제어분의 최종 목표 가상 반발력을, 우측 일탈에 대한 주행 차선 중앙부 제어에 의한 목표 가상 반발력 FY_Rt와 좌측 일탈에 대한 주행 차선 중앙부 제어에 의한 목표 가상 반발력 FY_Lt의 합으로서 산출한다. 이 때, 우측에 요우각 θ가 생기는 경우에는, 도 6a 및 도 6b과 같이 ΔθL=0으로 되므로, 좌측 일탈에 대한 목표 가상 반발력 FY_Lt는 0으로 된다. 즉, 우측 일탈에 대한 목표 가상 반발력 FY_Rt만을 채용하게 된다. 마찬가지로, 좌측에 요우각 θ가 생기는 경우에는, 도 6a 및 도 6b과 같이 ΔθR=0으로 되므로, 우측 일탈에 대한 목표 가상 반발력 FY_Rt는 0으로 된다. 즉, 좌측 일탈에 대한 목표 가상 반발력 FY_Lt만을 채용하게 된다.

또한, 커브로에서의 주행 차선 중앙 Ls에 대해 내측 혹은 외측으로 변위하고 있는 경우에는, 스텝 S1170에서 산출하도록, 주행 차선 L의 커브 방향, 및 곡률 ρ에 따라서 보정함으로써, 커브로에 있어서도 위화감 없이, 적절하게, 제어를 행할 수 있다.

계속해서 스텝 S1200에서는, 차선 유지 지원을 위한 최종 목표 가상 반발력 Ft를 산출한다.

본 실시예에서는, 하기 수학식 111과 같이, 스텝 S1180에서 산출한 주행 차선 단부 제어에 의한 좌우의 목표 가상 반발력 FL_Lt, FL_Rt와, 스텝 S1190에서 산출한 주행 차선 중앙부 제어에 의한 좌우의 목표 가상 반발력 FY_Lt, FY_Rt와의 합으로서 산출한다.

여기서, α_R, β_R은, 각각, 우측 일탈에 대한 주행 차선 단부 제어, 및 주행 차선 중앙부 제어에 대한 가중치 부여 계수이다. 또한,α_L, β_L은, 각각, 좌측 일탈에 대한 주행 차선 단부 제어, 및 주행 차선 중앙부 제어에 대한 가중치 부여 계수이다.

상기 가중치 부여 계수 α_R, α_L, β_R, β_L은, 일정값, 예를 들면, α_R=α_L=β_R=β_L=1로 하여도 되고, 도 10a 및 도 10b에 도시한 바와 같은 관계로 하여도 된다. 도 10a 및 도 10b에 나타낸 관계에서는, 상기 가중치 부여 계수 α_R, α_L, β_R, β_L은, 자차량 C의 횡위치에 따라서, α_R, α_L에 대한 β_R, β_L의 상대적인 크기가 변화되게 되어 있다.

또한, 하기 식이 관계로 되어 있다.

α_R+β_R=1.0

α_L+β_L=1.0

이 가중치 부여 계수에 대해서 설명한다.

수학식 107 및 수학식 108에 있는 바와 같이, 주행 차선 단부 제어에 의한 목표 가상 반발력 FL_Rt, FL_Lt의 제2항으로서 요우각 요소(횡속도)의 피드백이 있다. 이 피드백은, 주행 차선 단부 Le로부터의 반탄감을 저감하기 위한, 횡변위 요소의 미분항으로서 설정하고 있다. 이 때문에, 횡변위 요소의 피드백과 아울러, 횡변위 기준 위치에의 수속성을 향상시키는 것이 가능하게 된다.

한편, 수학식 109 및 수학식 110에 있는 바와 같이, 주행 차선 중앙부 제어에서의 요우각 θ 요소의 피드백은, 주행 차선 L에 대해 자차량 C의 진행 방향을 맞추는 것을 목적으로서 설정한다.

이 때문에, 예를 들면, 주행 차선 L의 좌단부에 있어서, 좌측(일탈측)에의 요우각 θ가 생기는 경우, 주행 차선 단부 제어에서의 횡변위 피드백 요소 외에, 주행 차선 중앙부 제어에서의 요우각 피드백을 행하면, 제어 과다하게 된다. 또한, 주행 차선 L 좌단부에 있어서, 우측(일탈 회피측)에 요우각 θ가 생기는 경우, 주행 차선 중앙부 제어에서의 요우각 피드백은 약하게 설정하고 있고, 횡변위 기준 위치에의 수속성이 악화되어, 주행 차선 단부 Le로부터의 반탄감이 생기게 된다.

이 때문에, 본 실시 형태에서는, 예를 들면, 도 10a 및 도 10b에 도시한 바와 같이, 주행 차선 단부 Le측으로 치우침에 따라서 주행 차선 단부 제어측의 가중치를 크게 한다. 한편, 주행 차선 중앙 Ls측으로 치우침에 따라서 주행 차선 중앙부 제어측의 가중치를 크게 한다. 이와 같이, 자차량 C의 주행 차선 L에 대한 횡위치에 따라서 이들의 가중치를 설정한다. 이와 같이 설정함으로써, 주행 차선 중앙 Ls에서는, 구속감이 없는 자유로운 라인을 취할 수 있으면서, 주행 차선 단부 Le에서는, 적절하게 주행 차선 L 내에 멈추고, 또한 주행 차선 단부 Le로부터의 반탄감을 저감할 수 있다.

계속해서, 스텝 S1201에서, 최종 목표 가상 반발력 Ft에 기초하여, 자차량의 최종 목표 전타각 ft를 산출한다. 구체적으로는, 수학식 111의 최종 목표 가상 반발력 Ft가 자차량에 가해진 경우의 자차량의 요우 방향의 변위를 실현하기 위해 필요한 전타각을, 최종 목표 전타각 ft로서 산출한다. 우선, 최종 목표 가상 반발력 Ft가 자차량에 가해진 경우에, 자차량에 발생하는 요우 방향의 모멘트를 수학식 112에 의해 산출한다.

여기서, HB는, 차량의 전륜과 후륜과의 거리를 나타내는 휠 베이스를 나타낸다.

다음으로, 요우 방향의 모멘트 M으로부터, 요우 방향의 가속도 Yα를 수학식 113에 의해 산출한다.

여기서, I는, 자차량의 요우 관성 모멘트이며, 차량의 치수나 중량, 중량 배분 등의 차량 제원으로부터 정해진다.

다음으로, 요우 방향의 가속도 Yα를 사용하여, 수학식 114에 의해 요우 레이트 Yr을 산출한다.

여기서, Th는, 요우 레이트 Yr의 발생을 설정하는 보정 계수이다.

다음으로, 요우 레이트 Yr로부터, 최종 목표 전타각 ft를 산출한다. 산출법에는, 예를 들면, 종래부터 복수의 방법이 제안되어 있고, 여기서는, 일례로서 애커먼 근사식을 사용하여 수학식 115에 의해 산출하는 방법을 기재한다.

여기서, HB는, 차량의 전륜과 후륜과의 거리를 나타내는 휠 베이스, V는 자차의 차속을 나타낸다.

또한, 최종 목표 전타각 ft에 대해서, 우측 방향에의 전타를 플러스, 좌측 방향에의 전타를 마이너스로 하고 있지만, 차량의 선회 방향에 대해 전륜 조타로 실현하는 경우와 후륜 조타로 실현하는 경우에서 전타 방향이 반대로 되기 때문에(예를 들면, 좌측 방향으로 선회하는 경우, 전륜 전타이면 좌측에의 전타로 되고, 후륜 조타이면 우측에의 전타로 됨), 수학식 115에 의해 산출되는 최종 목표 전타각 ft의 부호는 반대로 된다.

다음으로 스텝 S1202에서, 운전자에게 통지하기 위해, 스티어링의 조타 반력의 변동을, 스티어링 토크 τ로서 산출한다. 스티어링 토크 τ는, 수학식 116∼수학식 120에 기초하여 산출한다.

가상 반발력 FL_Rt, FL_Lt, FY_Rt, FY_Lt의 부호는, 좌측에의 반발력이 마이너스, 우측에의 반발력이 플러스이다. 스티어링 토크 τ의 부호는, 좌측에의 토크가 플러스, 우측에의 토크가 마이너스이다.

여기서, FL_Rt, FL_Lt, FY_Rt, FY_Lt는, 수학식 107∼수학식 110에 의해 구한 목표 가상 반발력이다.

또한, KτL, KτY는, 스티어링 토크의 크기를 정하는 가중치 계수이며, 큰 값으로 하면 스티어링 토크가 커진다. 따라서, 운전자가 위화감을 느끼지 않는 범위에서, 스티어링 토크를 크게 하도록, KτL, KτY를 정한다.

계속해서, 스텝 S1210에서, 운전자의 주행 차선 변경의 의사를 판정한다. 구체적으로는, 상기 스텝 S1100에서 얻은 방향 스위치 신호 및 자차량 C의 진행 방향에 기초하여, 운전자의 주행 차선 L을 변경하는지의 여부의 의사를 판정한다.

즉, 방향 스위치 신호가 나타내는 방향(윙커 점등측)과 자차량 C의 진행 방향이 동일 방향인 경우에는, 운전자가 의식적으로 주행 차선 L을 변경하고자 한다고 판정한다. 이 경우에는, 스텝 S1220에서의 전타각의 보정을 행하는 일 없이, 복귀한다. 또한, 스티어링 휠(12)의 조타가, 방향 스위치 신호가 나타내는 방향(윙커 점등측)과 동일 방향의 경우에 운전자가 의식적으로 주행 차선 L을 변경하고자 한다고 판정하여도 된다.

계속해서 스텝 S1220에서, 스텝 S1200에서 산출한 최종 목표 가상 반발력 Ft의 보정 전타각 명령값을 조타용 컨트롤러(11)에 출력한다. 동시에, 스텝 S1202에서 산출한 스티어링 토크 τ를 조타 반력 액튜에이터(3)에 출력한다.

여기서, 조타용 컨트롤러(11)에서는, 전술한 바와 같이, 차선 유지 지원 컨트롤러(15)로부터 최종 목표 가상 반발력 Ft의 보정 전타각 명령값을 입력받으면, 운전자의 조타 조작에 따라서 산출한 목표 가상 반발력에 그 최종 목표 가상 반발력 Ft를 부가하여, 최종적인 목표 가상 반발력으로 하고, 그 목표 가상 반발력에 따른 전타각으로 되도록, 전타 액튜에이터(5)를 구동한다.

또한, 본 실시 형태의 차선 유지 지원 장치를 제공하는 자차량 C로서, 스티어 바이 와이어 시스템의 자차량 C를 예시하고 있다. 전동 혹은 유압을 사용한 파워 스티어링 시스템을 탑재한 자차량 C의 경우에는, 상기 최종 목표 가상 반발력 Ft를 어시스트 토크량의 보정량으로 변환하여, 어시스트 토크에 부가함으로써 전타각분의 보정을 행하도록 하여도 된다.

또한, 스티어링 축을 회전 변위하여 전타각을 변경 가능한 자차량 C에 있어서는, 그 회전 변위량을 상기 최종 목표 가상 반발력 Ft의 분만큼 보정하도록 하면 된다.

그 밖의 구성은 상기 제1 또는 제2 실시 형태와 마찬가지이다.

여기서, 좌우의 횡변위 기준 위치 LXL, LXR은, 횡방향 변위 임계값 및 횡변위 기준 위치의 양방을 구성한다. 스텝 S1180, S1190은, 목표 가상 반발력 산출 수단을 구성한다. 스텝 S1200 및 조타용 컨트롤러(11)는, 진행 방향 제어 수단을 구성한다. 수학식 4 및 수학식 5는, 좌우의 횡방향 변위 임계값간에 위치하는 경우에서의, 횡변위 편차를 제로, 혹은 제어 게인을 작게 하는 구성에 대응한다. 수학식 109 및 수학식 110이, 제2 목표 가상 반발력 산출 수단을 구성하고, 그 목표 가상 반발력 FY_Rt, FY_Lt가 제2 목표 가상 반발력으로 된다. 수학식 107 및 수학식 108이, 제1 목표 가상 반발력 산출 수단을 구성하고, 그 목표 가상 반발력 FL_Rt, FL_Lt가 제1 목표 가상 반발력으로 된다. 또한, 최종 목표 가상 반발력 Ft가, 최종적인 목표 가상 반발력을 구성한다. 또한, 보정 게인 KρL_R, KρL_L, KρY_R, KρY_L이 커브로 보정 수단을 구성한다. 좌우의 주행 차선 단부 Le가 가로 단부 기준 위치를 구성한다. 가중치 부여 계수 β_R, β_L이 제2 가중치 부여 계수를 구성한다. 가중치 부여 계수 α_R, α_L이 제1 가중치 부여 계수를 구성한다. 요우각 편차 ΔθR 혹은 ΔθL이, 각도 편차를 구성한다.

(동작ㆍ작용)

제1 실시 형태에서는, 횡변위 편차 ΔX나 요우각 θ에 기초하여, 제어량으로서의 목표 전타각 φL을 직접 산출하고 있다.

이에 대해, 이 실시 형태에서는, 횡변위 편차 ΔX나 요우각 θ에 기초하여, 한 번, 1차 출력으로서, 자차량에 대해 주행 차선폭 방향으로부터 부가하는 힘으로서의 최종 목표 가상 반발력 Ft를 산출한다. 게다가, 최종 목표 가상 반발력 Ft로부터 2차 출력으로서 제어량으로서의 목표 전타각을 산출한다.

또한, 상기 차선 유지 지원의 제어와 동기를 취하여, 가상 반발력에 따른 스티어링의 조타 반력의 변동을 스티어링 토크 τ로서 입력받는다. 이에 의해, 차선 유지 지원의 제어를 행한 것을 운전자에게 통지한다.

(본 실시 형태의 효과)

(1) 자차량이 횡방향 변위 임계값보다도 주행 차선 단부측에 위치하는 경우에, 상기 횡방향 변위 임계값으로부터의 자차량의 횡변위 편차에 기초하여, 자차량을 상기 횡방향 변위 임계값보다도 차폭 방향 중앙부측으로 되돌리기 위해, 자차량에 대해 주행 차선 단부측으로부터 주행 차선 중앙측을 향하여 가상적으로 가하는 제1 목표 가상 반발력을 산출한다. 또한, 자차량이 적어도 횡방향 변위 임계값보다도 주행 차선 중앙측에 위치하는 경우에, 적어도 횡방향 변위 임계값에 근접하면, 상기 주행 차선에 대한 자차량의 진행 방향의 각도 편차가 작아지도록 자차량에 대해 주행 차선폭 방향으로부터 가상적으로 가하는 제2 목표 가상 반발력을 산출한다.

그리고, 산출한 목표 가상 반발력이 차량에 작용한 것과 동등한 차량 거동을 발생시키기 위해, 상기 목표 가상 반발력에 기초하여 자차량의 진행을 제어한다.

이에 의해서, 자차량 C가 좌우의 횡방향 변위 임계값 내, 즉 횡방향 변위 임계값보다도 주행 차선 중앙부측에서는, 주행 차선 L을 따른 방향으로 차량의 진행 방향이 이루어지는 바와 같은 가상의 반발력을 자차량에 부여 가능하게 된다. 이 결과, 주행 차선 중앙 Ls측에서는, 구속감이 없는 자유로운 라인을 취할 수 있다.

한편, 자차량 C가 좌우의 횡방향 변위 임계값 외, 즉 횡방향 변위 임계값보다도 주행 차선 단부측에서는, 자차량 C를 횡방향 변위 임계값으로 되돌리는 바와 같은 가상의 반발력을 그 자차량 C에 부여 가능하게 된다.

(2) 목표 가상 반발력으로부터 차량의 거동을 제어하는 제어량을 구한다.

즉, 1차 출력으로서, 자차량에 부여하는 힘인 목표 가상 반발력 Ft를 구한다. 그 후에, 목표 가상 반발력 Ft를 차량의 거동을 제어하는 전타나 제구동력 등의 제어 출력으로 변환하여, 상기 목표 가상 반발력 Ft가 부가되었을 때에 발생하는 것인 차량의 거동을 실현하고 있다.

이로 인해, 복수의 제어 장치를 조합하여, 목적으로 하는 차량의 거동을 보정 제어하는 것이 용이해져, 일탈 제어를 위한 제어의 자유도가 향상된다. 또한, 다른 제어와의 통합도 용이해진다.

즉, 목표 가상 반발력 Ft를 전타 보정과 제동 보정으로 분담시키는 일도 가능하게 된다.

또한, 본 실시 형태와 다른 별도의 제어, 예를 들면, 전방 차량과의 차간 거리 제어와 같이, 제어력을 발생하는 방향이 다른 제어와, 본 실시 형태의 제어를, 동시에 실시하는 경우, 복수의 서로 다른 제어량을 통합할 필요가 있다. 제어를 통합하기 위해서는, 통합하는 복수의 제어의 출력을, 동일한 차원의 물리량에 일치시킨 후에, 통합할 필요가 있다.

이 때, 본 실시 형태의 제어는, 제어의 결과인 전타각을 제어량으로서 직접 구하는 것이 아니라, 1차 출력으로서, 힘을 나타내는 변수인 목표 가상 반발력 Ft를 구하고 있다. 일반적으로 차량 제어의 출력으로서, 힘을 출력하는 것은 용이하기 때문에, 다른 제어의 제어 출력과, 힘의 차원에서 합성할 수 있다. 따라서, 다른 제어와의 통합 제어가 용이해진다.

(3) 제2 목표 가상 반발력을, 상기 제1 목표 가상 반발력을 저감하기 위한 예비 제어의 가상 반발력으로서, 상기 자차량이 차선 중앙측으로부터 횡방향 변위 임계값에 도달하기 전에 산출한다.

자차량의 진행 방향의 각도 편차가 작아지도록 자차량에 대해 주행 차선폭 방향으로부터 제2 목표 가상 반발력을 가함으로써, 일탈 영역에 진입할 때의 진입각을 작게 할 수 있다.

이에 의해, 제2 목표 가상 반발력에 기초하는 제어량에 의한 제어가, 일탈 방지를 위한 예비 제어로서의 효과를 발휘한다.

즉, 상기 진입각이 작은 경우에는, 계속되는 자차량이 일탈 영역에 진입한 후에서의, 횡방향 변위 임계값의 외측에의 일탈량이 작아진다. 그리고, 자차량이 일탈 영역에 진입하면, 횡변위 편차를 작게 하기 위한 제1 목표 가상 반발력이 작아진다.

(4) 횡방향 변위 임계값보다도 차선 단부측의 범위에서의 적어도 일부의 영역(중복 제어 영역)에 있어서, 제1 목표 가상 반발력 및 제2 목표 가상 반발력의 양방의 목표 가상 반발력에 기초하여 제어한다.

이에 의해, 자차량 C가, 주행 차선 중앙 Ls에 대해 횡방향 변위 임계값 외이면, 횡변위 X와 요우각 θ의 양방의 피드백 제어를 행한다. 이 결과, 주행 차선 단부 Le측에서는, 자차량 C를 적절하게 주행 차선 L 내에 멈추고, 또한 주행 차선 단부 Le로부터의 반탄감을 저감한 차선 유지 지원을 행할 수 있다.

즉, 일탈 영역에서의 횡방향 변위 임계값측의 중복 제어 영역에서, 양방의 목표 가상 반발력의 총합으로서의 가상 반발력이 자차량에 부가된 바와 같은 거동으로 할 수 있다.

즉, 일탈 영역에 있어서 횡방향 변위 임계값으로부터 멀어지는 방향으로 차량이 진행하는 경우에는, 제1 목표 가상 반발력의 제어량과 제2 목표 가상 반발력의 제어량의 방향이 동일 방향(일탈 회피 방향)에의 제어량으로 된다. 이 결과, 일탈 회피측에의 제어량이 커져, 보다 유효한 일탈을 방지할 수 있다. 즉, 일탈 방지 효과가 커진다.

한편, 일탈 영역에서 횡방향 변위 임계값을 향할 때에는, 제1 목표 가상 반발력의 제어량과 제2 목표 가상 반발력의 제어량의 방향이 반대 방향에의 제어량으로 되어 있다. 이 결과, 일탈측에 제어가 개입하고 있는 위화감을 저감하면서 좌우의 횡방향 임계값 내로 차량을 되돌리는 것이 가능하게 된다.

이와 같이, 2개의 가상 반발력의 총합이 부가된 바와 같은 상태로 제어함으로써, 일탈 회피를 위한 차량의 궤적의 반경을 크게 할 수 있다. 이 점은, 요우 방향의 가감 속도를 작게 할 수 있어, 보다 확실하게, 반탄감을 작게 할 수 있다.

(5) 상기 제1 목표 가상 반발력에 제1 가중치 부여 계수를 곱한 값과, 제2 목표 가상 반발력에 제2 가중치 부여 계수를 곱한 값과의 합으로부터 최종적인 목표 가상 반발력을 산출한다. 그 때에, 상기 제1 가중치 부여 계수 및 제2 가중치 부여 계수는, 상기 횡변위 편차에 의해서 변경하고, 횡변위 편차가 클수록, 제2 가중치 부여 계수에 대해 제1 가중치 부여 계수를 크게 설정한다.

즉, 주행 차선 단부 Le측으로 치우침에 따라서, 제1 목표 가상 반발력의 가중치를 크게 한다. 한편, 주행 차선 중앙 Ls측으로 치우침에 따라서 제2 목표 가상 반발력의 가중치를 크게 한다. 이와 같이, 자차량 C의 주행 차선 L에 대한 횡위치에 따라서 이들의 가중치를 설정한다.

이 결과, 주행 차선 중앙 Ls측에서는, 요우각 제어가 지배적으로 되어 구속감이 없는 자유로운 라인을 취할 수 있다. 한편, 주행 차선 단부 Le측에서는, 횡변위 X에 의한 피드백 제어가 지배적으로 되어, 적절하게 주행 차선 L 내에 멈추고, 또한 주행 차선 단부 Le로부터의 반탄감을 저감할 수 있다.

특히, 본 실시 형태에서는, 주행 차선 단부 제어에 의한 제1 목표 가상 반발력 FL_Rt, FL_Lt에 있어서 수속항(제2항)으로서의 요우각 피드백분이 있지만, 상기 가중치 부여에 의해, 각도 편차를 작게 하는 제어가 제어 과다하게 되는 것을 저감하는 것이 가능하게 된다.

(6) 제1 목표 가상 반발력을 횡변위 속도에 의해서 보정한다. 즉, 주행 차선 단부 제어에 의한 제1 목표 가상 반발력 FL_Rt, FL_Lt를 산출하는 제2항으로서 횡변위 속도의 가상 반발력을 부가하고 있다.

(7) 자차량의 진행 방향측에 위치하는 주행 차선 단부에 대한 자차량의 거리에 의해 상기 제2 목표 가상 반발력의 제어 게인을 보정하고, 상기 주행 차선 단부에 대한 자차량의 거리가 짧을수록 상기 제어 게인이 커지도록 보정한다.

그 결과, 만약 횡변위 X에 의한 피드백 제어를 행하지 않아도, 차량의 진행 방향(요우각 θ)을 제어함으로써, 운전자가 의도하는 주행 라인과의 어긋남에서 오는 위화감(구속감)이 없는 차선 유지 지원을 행할 수 있다.

또한, 일탈측에 요우각 θ가 생기는 경우에는 제어 게인(제어량)을 크게 하여, 일탈 방지 효과를 확보한다. 한편, 일탈 회피측에 요우각 θ가 생기는 경우에는 제어 게인(제어량)을 작게 하여, 제어 과다라고 하는 위화감도 저감할 수 있다.

(8) 제1 목표 가상 반발력 FL_Rt, FφL_Lt를 구할 때의 제3항으로서 주행 차선 L의 곡률에 따른 제어량을 부가하고 있다.

이 결과, 주행 차선 L이 커브로라도, 횡변위 기준 위치에 대한 횡변위 X에 대한 수속성이 양호해진다.

(9) 커브로 보정 수단을 구비한다.

이 결과, 커브 내측에서의 제어 과다를 방지할 수 있다. 즉, 제어량이 큰 경우에 발생하는, 커브 외측으로 튕겨져 되돌아가는 위화감을 저감할 수 있다.

(10) 일단, 최종 목표 가상 반발력 Ft를 산출함으로써, 제어량을 운전자의 시각이나 청각이나 촉각 등에 자극을 주어 통지하는 경우에, 자극의 크기나 경향을 정하는 기준으로 하여, 최종 목표 가상 반발력을 이용할 수 있다. 여기서 경향이란, 자극을 주는 반복의 횟수나 자극의 계속 시간, 자극의 간격, 제어 개시 시에 대한 자극을 주는 타이밍 등이다. 따라서, 회피 조작 성능에 의해 정해지는 최종 목표 전타각에 기초하여 통지를 위한 자극의 크기나 경향을 결정한 경우보다도, 보다 운전자의 감각에 맞춘 자극으로 조절하기 쉬워진다. 이 결과, 운전자의 위화감을 저감할 수 있다.

(11) 차량 전방부 및 차량 후방부의 차륜 중 적어도 한쪽의 차륜의 전타를 보정함으로써, 자차량의 진행 방향을 보정 제어한다.

이에 의해, 원하는 거동을 자차량에 발생하는 것이 가능하게 된다.

(12) 그 밖의 효과는, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지이다.

(변형예)

(1) 좌우 별도로, 제1 목표 가상 반발력과 제2 목표 가상 반발력과의 셀렉트 하이를 행한 후에, 좌우의 목표 가상 반발력을 가산하여, 최종적인 목표 가상 반발력을 산출하여도 된다.

최종의 목표 가상 반발력을 산출할 때에, 단순하게 제1 목표 가상 반발력과 제2 목표 가상 반발력을 가산하면, 크게 요우각 θ가 생기는 경우 등에 있어서, 주행 차선 L의 단부측에서 제어량이 과대하게 될 가능성이 있다. 이 문제를 해결하기 위해서는 제어 게인을 일률적으로 저하시킨다는 방법도 생각할 수 있다. 그러나 이 경우에는, 제어 성능이 낮아지게 된다.

이에 대해, 셀렉트 하이를 행함으로써, 최종의 목표 가상 반발력에 기초하는 제어량을 지나치게 크게 하는 일 없이, 주행 차선 중앙 Ls측에서의 제어 성능을 확보하면서, 주행 차선 단부 Le측에서의 제어 성능을 확보할 수 있다.

(2) 상기 실시 형태에서는, 스텝 S1201에서, 최종 목표 가상 반발력 Ft에 기초하여, 자차량의 최종 목표 전타각 ft 혹은 최종 목표 전타 토크를 제어량으로서 산출한다. 이 대신에, 최종 목표 가상 반발력 Ft에 기초하여, 제어량으로서 제구동량 혹은 제구동력을 산출하여도 된다.

이에 의해서도, 원하는 거동을 자차량에 발생하는 것이 가능하게 된다.

그 일례를 나타낸다.

상술한 바와 같이, 수학식 111의 최종 목표 가상 반발력 Ft가 자차량에 가해진 경우의 자차량의 요우 방향의 변위를 실현하기 위해 필요한 제동력을, 최종 목표 제동력으로서 산출한다. 우선, 최종 목표 가상 반발력 Ft가 자차량에 가해진 경우에, 자차량에 발생하는 요우 방향의 모멘트를 수학식 112에 의해 산출한다.

[수학식 112]

다음으로, 요우 방향의 모멘트를 발생시키기 위해, 목표 요우 모멘트 Ms에 따라서 각 바퀴의 목표 제동 액압 Ps를 산출한다. 목표 요우 모멘트 Ms가 설정값 Ms0보다 작은 경우는 후륜 좌우륜의 제동력에 차를 발생시키고, 설정값보다 큰 경우에는 전후 좌우륜에서 제동력 차를 발생시킨다.

우선, 목표 제동 액압차 ΔPs_f, ΔPs_r을 목표 요우 모멘트 Ms로부터 다음 식에 의해 산출한다.

|Ms|<Ms0의 경우

ΔPs_f=0

ΔPs_r=2×Kb_r×|Ms|/T

|Ms|≥Ms0의 경우

ΔPs_f=2×Kb_f×(|Ms|-Ms0)/T

ΔPs_r=2×Kb_r×Ms0/T

여기서, T는 트레이드를 나타낸다. 또한, Kb_f, Kb_r은 제동력을 제동 액압으로 환산하는 경우의 환산 계수이며, 브레이크 제원에 의해 정해진다.

다음으로, 요우 모멘트의 발생 방향으로부터, 운전자에 의한 제동 조작인 마스터 실린더 액압 Pm도 고려하여, 각 바퀴의 목표 제동 액압 Ps를 산출한다.

우측 방향에의 요우 모멘트 발생 시

Ps_fl=Pm

Ps_fr=Pm+ΔPs_f

Ps_rl=Pm_r

Ps_rr=Pm_r+ΔPs_r

좌측 방향에의 요우 모멘트 발생 시

Ps_fl=Pm+ΔPs_f

Ps_fr=Pm

Ps_rl=Pm_r+ΔPs_r

Ps_rr=Pm_r

여기서, Pm_r은 Pm으로부터 산출되는 전후 배분을 고려한 후륜용 마스터 실린더 액압이다.

다음으로, 상기 산출된 목표 제동 액압 Ps에 따라서 압력 제어 유닛에 의해 제동 액압을 발생시킨다.

이에 의해, 원하는 차량 거동을 발생하기 위한 요우 모멘트가 발생한다.

(3) 상기 설명에서는, 최종 목표 가상 반발력 Ft가 자차량에 가해진 경우의 자차량의 요우 모멘트의 발생을 실현하기 위해 필요한, 최종 목표 전타각이나 최종 목표 제동력을 산출하고 있다. 그 대신에, 혹은 병용하여, 상기 요우 모멘트를 구동력의 변동에 의해 실현하여도 된다.

또한, 구동력의 변동과, 제동력, 전타를 조합하여 상기 요우 모멘트를 발생하도록 제어하여도 된다.

이 경우에서도, 원하는 거동을 자차량에 발생하는 것이 가능하게 된다.

(4) 상기 요우 모멘트를 발생할 때에, 전륜이 접지면에 대해 발생하는 요우 방향의 힘의 방향과, 후륜이 접지면에 대해 발생하는 요우 방향의 힘의 방향을, 동일한 방향으로 되도록 하여, 상기 요우 모멘트를 발생시켜도 된다.

이 경우에는, 자차량을, 요우각 방향의 변동을 억제하면서 횡방향으로 변위시키는 것이 가능하게 된다.

(5) 또한, 전륜이 접지면에 대해 발생하는 요우 방향의 힘과, 후륜이 접지면에 대해 발생하는 요우 방향의 힘을, 반대 방향으로 되도록 하여, 상기 요우 모멘트를 발생시켜도 된다.

이 경우에는, 자차량을, 적극적으로 요우각 방향의 변화를 발생하면서 횡방향으로 변위시키는 것이 가능하게 된다.

(6) 또한, 전륜이 접지면에 대해 발생하는 요우 방향의 힘의 크기와, 후륜이 접지면에 대해 발생하는 요우 방향의 힘의 크기를, 다른 크기로서, 상기 요우 모멘트를 발생시켜도 된다.

이에 의해, 발생하는 요우 모멘트를 조정 가능하게 된다.

(제4 실시 형태)

다음으로, 제4 실시 형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지인 장치 등에 대해서는 동일한 부호를 붙여서 설명한다.

상기 제1∼제3 실시 형태에 있어서는 제어에서는, 운전자의 운전 지원으로서, 차량의 거동 제어를 실시하는 경우를 예시하고 있다.

여기서, 실제로, 차량 거동 제어한 경우에, 운전자를 인지할 수 있는 주의 환기가 없었던 상태로, 차량 거동 제어만을 실시한 경우에, 운전자에게 위화감을 줄 우려가 있다. 본 실시 형태는, 그 점에 대응하는 예를 나타낸다.

본 실시 형태의 차선 유지 지원 컨트롤러의 처리를, 도 17을 참조하여 설명한다.

스텝 S100∼스텝 S200까지의 처리는, 상기 제1 실시 형태에서의 차선 유지 지원 컨트롤러의 처리와 동일하다.

본 실시 형태의 차선 유지 지원 컨트롤러에서는, 스텝 S200의 처리가 종료되면 스텝 S201로 이행한다.

스텝 S201에서는, 운전자에게 통지하기 위해, 스티어링의 조타 반력의 변동을, 스티어링 토크 τ로서 산출한다.

스티어링 토크 τ는, 수학식 200∼수학식 204에 기초하여 산출한다. 즉, 우측 방향의 횡위치 제어분의 스티어링 토크 τL_R, 좌측 방향의 횡위치 제어분의 스티어링 토크 τL_L, 우측 방향의 요우각 제어분의 스티어링 토크 τY_R, 및 좌측 방향의 요우각 제어분의 스티어링 토크 τY_L을 각각 산출한다. 그 후에, 그들을 가산하여 최종적인 스티어링 토크 τ를 구한다.

여기서, 상기 수학식 200 및 수학식 201의 2항목 및 3항목은, 횡변위 편차에 대한 보정항(수속항)이다. 이 때문에, 보정 게인 Kc_L1보다도 보정 게인 Kc_L2, Kc_L3을 작게 설정하고 있다. 마찬가지로, 보정 게인 Kv_L1보다도 보정 게인 Kc_L2, Kc_L3을 작게 설정하고 있다.

또한, Kc_Y는 차량 제원에 의해 정해지는 피드백 게인이다. 또한, Kv_Y는 차속에 따른 보정 게인이다. 예를 들면, Kv_Y는 차속이 높을수록 큰 값으로 한다.

즉, 우측 일탈에 대한 주행 차선 중앙부 제어에 의한 목표 전타각 φY_Rt에 대한 목표 스티어링 토크 τY_R은, 자차량 C의 진행 방향이, 우측을 향하고 있는 경우이다. 이 때문에, 우측 일탈에 대한 피드백 게인 Ky_R은, 좌측의 주행 차선 단부 Le측에 대해 우측의 주행 차선 단부 Le에 근접함에 따라서 커지도록 설정하고 있다.

또한, 좌측 일탈에 대한 주행 차선 중앙부 제어에 의한 목표 전타각 φY_Lt에 대응하는 목표 스티어링 토크 τY_L은, 자차량 C의 진행 방향이, 좌측을 향하고 있는 경우이다. 이 때문에, 좌측 일탈에 대한 피드백 게인 Ky_L은, 우측의 주행 차선 단부 Le측에 대해 좌측 주행 차선 단부 Le에 근접함에 따라서 커지도록 설정하고 있다. 또한, 목표 전타각 φY_Rt, 및 φY_Lt는, 우측 방향에의 전타를 플러스로 하고, 좌측 방향에의 전타를 마이너스로 한다. 목표 스티어링 토크 τY_R, 및 τY_L은, 좌측 방향에의 토크를 플러스로 하고, 우측 방향에의 토크를 마이너스로 한다.

계속해서, 스텝 S210으로 이행하여, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 운전자의 주행 차선 변경의 의사를 판정한다. 구체적으로는, 상기 스텝 S100에서 얻은 방향 스위치 신호 및 자차량 C의 진행 방향에 기초하여, 운전자의 주행 차선 L을 변경하는지의 여부의 의사를 판정한다.

즉, 방향 스위치 신호가 나타내는 방향(윙커 점등측)과 자차량 C의 진행 방향이 동일 방향인 경우에는, 운전자가 의식적으로 주행 차선 L을 변경하고자 한다고 판정한다. 이 경우에는, 스텝 S220에서의 전타각의 보정, 및 통지 처리를 행하는 일 없이, 복귀한다. 또한, 스티어링 휠(12)의 조타가, 방향 스위치 신호가 나타내는 방향(윙커 점등측)과 동일 방향인 경우에 운전자가 의식적으로 주행 차선 변경을 하고자 한다고 판정하여도 된다.

계속해서 스텝 S220에서, 스텝 S200에서 산출한 최종 목표 전타각 φt의 보정 전타각 명령값을 조타용 컨트롤러(11)에 출력한다.

또한 본 실시 형태에서는, 스텝 S201에서 산출한 스티어링 토크 τ를 조타 반력 액튜에이터(3)에 출력한다.

그 밖의 구성은, 상기 제1 또는 제2 실시 형태와 마찬가지이다.

(동작)

상기 차선 유지 지원의 제어와 동기를 취하여, 차선 유지 지원의 제어량에 따른 스티어링의 조타 반력의 변동을 스티어링 토크 τ로서 입력받는다. 이에 의해, 차선 유지 지원의 제어를 행한 것을 운전자에게 통지한다.

(본 실시 형태의 효과)

(1) 기본적인 효과는, 상기 각 실시 형태와 마찬가지이다.

(2) 차량 거동 제어한 경우에, 운전자를 인지할 수 있는 주의 환기를 행할 수 있다. 이에 의해, 차량 거동 제어를 실시한 것에 대한, 운전자에게 위화감을 저감한다.

(변형예)

(1) 상기 스텝 S201에서 산출한, 통지 수단으로서의 스티어링 토크 τ의 다른 산출 방법에 대해서 설명한다.

즉, 스티어링 토크 τ를, 상술한 수학식 200∼수학식 204 대신에, 수학식 205∼수학식 209에 기초하여 산출하여도 된다.

여기서, fL_Rt, fL_Lt는, 전술한 수학식 7, 수학식 8의 목표 전타각 φL_Rt, φL_Lt이며, fY_Rt, fY-Lt는, 전술한 수학식 9, 수학식 10의 목표 전타각 φL_Rt이며, φY_Rt, φY_Lt이다.

(2) 또한, 상기 실시예에서는, 통지 수단으로서, 스티어링 토크를 이용하였지만, 스티어링 토크 대신에, 시각을 자극하는 수단, 예를 들면, 미터 클러스터 내의 램프(44)의 점멸 신호나, 청각을 자극하는 경보음을 경보 장치(45)에서 발하여도 된다.

이상, 각 실시예에서는 자차량의 진행 방향의 제어에 관하여 설명해 왔지만, 본 발명의 제어는 물체의 진행 방향 제어에도 적용 가능하다.

즉, 물체의 진행 방향을 제어하는 제어 장치는, 물체의 횡방향 위치에 관한 정보를 취득하고(횡방향 위치 정보 취득 수단), 물체의 양측 방향으로 각각 횡방향 변위 임계값(제1 횡방향 변위 임계값, 제2 횡방향 변위 임계값)을 설정하고(횡방향 변위 임계값 설정 수단), 제1 횡방향 변위 임계값, 제2 횡방향 변위 임계값으로부터의 물체의 횡변위 편차를 작게 하는 횡변위 편차 제어(제1 제어)의 제어량을 산출하는 제1 제어량 산출 수단과, 물체의 진행 방향의 각도 편차를 작게 하는 각도 편차 제어(제2 제어)의 제어량을 산출하는 제2 제어량 산출 수단과, 물체의 횡방향 위치를 검출하는 수단, 또는, 물체의 횡방향 위치가 상기 제1 및 제2 횡방향 변위 임계값의 범위로부터 어느 하나의 횡방향 변위 임계값을 초과한 것인지의 여부를 검출ㆍ판단하는 수단(횡방향 변위 임계값 통과 판정 수단)을 갖고, 물체의 횡방향 위치가 상기 제1, 제2 횡방향 변위 임계값 내에 있는 경우는, 각도 편차 제어(제2 제어)를 행하여(또는, 각도 편차 제어의 명령 신호를 출력하고), 물체의 횡방향 위치가 상기 제1, 제2 횡방향 변위 임계값보다 밖에 있는 경우는, 적어도 횡변위 편차 제어(제1 제어)를 행하여(또는, 횡변위 편차 제어의 명령 신호를 출력하고), 물체를 제1, 제2 횡방향 변위 임계값 내에 제어한다.

또한 제어 장치는, 물체의 횡방향 위치가 상기 제1 및 제2 횡방향 변위 임계값의 범위로부터 어느 하나의 횡방향 변위 임계값을 초과하였다고 판단한 경우에는, 횡방향 변위 임계값 외의 일부의 영역(중복 제어 영역)에 있어서, 상기 횡변위 편차 제어(제1 제어) 및 각도 편차 제어(제2 제어)의 양방의 제어를 행한다(또는, 양방의 명령 신호를 출력한다). 이 양 제어에서는, 횡방향 변위 임계값 외에서 물체의 횡방향 위치가 횡방향 변위 임계값으로부터 멀어지는 방향에 위치하는 경우에는, 횡변위 편차 제어(제1 제어)의 제어량과 각도 편차 제어(제2 제어)의 제어량의 방향이 동일 방향(물체를 제1, 제2 횡방향 변위 임계값 내에 되돌리는 방향)으로 되고, 횡방향 변위 임계값 외에서 물체의 횡방향 위치가 횡방향 변위 임계값을 향하는 방향에 위치하는 경우에는, 횡변위 편차 제어(제1 제어)의 제어량과 각도 편차 제어(제2 제어)의 제어량의 방향이 반대 방향으로 된다.

또한, 상기 중복 제어 영역에서는, 물체의 횡방향 위치가 횡방향 변위 임계값으로부터 멀어질수록, 횡변위 편차 제어(제1 제어)의 제어량이 각도 편차 제어(제2 제어)의 제어량에 대해 가중치를 크게 설정된다.

Claims

주행 차선에 대한 자차량의 횡방향 변위에 관한 정보를 취득하는 횡방향 변위 취득 수단과,
자차량이 주행하는 주행 차선에 횡방향 변위 임계값을 설정하는 횡방향 변위 임계값 설정 수단과,
상기 횡방향 변위에 관한 정보와 상기 횡방향 변위 임계값에 근거하여, 주행 차선 중앙에 대한 자차량의 횡변위를 작게 하는 제1 제어량을 산출하는 제1 제어량 산출 수단과,
상기 주행 차선에 대한 자차량의 진행 방향의 각도 편차를 작게 하는 제2 제어량을 산출하는 제2 제어량 산출 수단과,
상기 횡방향 변위 임계값보다 폭방향 중앙측을 주행하고 있는 경우, 제2 제어량에 근거해, 차륜의 전타각이나 전타 토크 또는 제구동량이나 제구동력을 제어함으로써 자차량을 진행 방향으로 향하게 하는 제어를 실시하고,
상기 횡방향 변위 임계값보다 폭방향 외측으로 일탈하는 경우, 제1 제어량에 근거해, 차륜의 전타각이나 전타 토크 또는 제구동량이나 제구동력을 제어함으로써 자차량을 주행 차선 중앙 측으로 되돌리는 제어를 실시하는 진행 방향 제어 수단
을 구비하는 것을 특징으로 하는 차선 유지 지원 장치.
제1항에 있어서, 상기 진행 방향 제어 수단은, 상기 횡방향 변위 임계값보다 폭방향 중앙측을 주행하고 있는 경우, 제2 제어량을 지배적으로 하면서, 추가로 제1 제어량을 부가해 차륜의 전타각이나 전타 토크 또는 제구동량이나 제구동력을 제어하는 것을 특징으로 하는 차선 유지 지원 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 진행 방향 제어 수단은, 상기 횡방향 변위 임계값보다 폭방향 외측으로 일탈하는 경우, 제1 제어량을 지배적으로 하면서, 추가로 제2 제어량을 부가해 차륜의 전타각이나 전타 토크 또는 제구동량이나 제구동력을 제어하는 것을 특징으로 하는 차선 유지 지원 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제2 제어량을, 상기 제1 제어량을 저감하기 위한 예비 제어의 제어량으로서, 자차량이 차선 중앙측으로부터 좌우 어느 한쪽의 횡방향 변위 임계값에 도달하기 전에 산출하는 것을 특징으로 하는 차선 유지 지원 장치.
제1항에 있어서,
상기 진행 방향 제어 수단은, 횡방향 변위 임계값보다도 차선 단부측의 범위에서의 적어도 일부의 영역에서, 제1 제어량 및 제2 제어량의 양방의 제어량에 기초하여 제어하는 것을 특징으로 하는 차선 유지 지원 장치.
제5항에 있어서,
자차량이 상기 횡방향 변위 임계값으로부터 멀어지는 방향으로 진행하는 경우는, 상기 제1 제어량 및 상기 제2 제어량의 방향은 동일하며, 자차량이 상기 횡방향 변위 임계값을 향하는 방향으로 진행하는 경우는, 상기 제1 제어량 및 상기 제2 제어량의 방향은 다른 것을 특징으로 하는 차선 유지 지원 장치.
제1항에 있어서,
제1 제어량 산출 수단은, 상기 횡변위 편차를 작게 하기 위해 주행 차선의 단부측으로부터 중앙부측을 향하여 자차량에 가상적으로 가하는 제1 목표 가상 반발력을 산출하고, 그 제1 목표 가상 반발력에 기초하여 상기 제1 제어량을 산출하고,
제2 제어량 산출 수단은, 상기 각도 편차를 작게 하기 위해 주행 차선의 좌우 폭 방향으로부터 자차량에 가상적으로 가하는 제2 목표 가상 반발력을 산출하고, 그 제2 목표 가상 반발력에 기초하여 상기 제2 제어량을 산출하는 것을 특징으로 하는 차선 유지 지원 장치.
제1항에 있어서,
주행 차선의 폭 방향 중앙으로부터 각각 폭 방향 좌우에 개별로 오프셋한 2군데의 위치로서 각각 상기 좌우의 횡방향 변위 임계값 이내에 횡변위 기준 위치를 설정하고,
상기 제어량 산출 수단은, 좌우의 횡변위 기준 위치 중, 자차량이 가까운 측의 횡변위 기준 위치로부터의 횡변위 편차를 사용하여 제1 제어량을 산출함과 동시에, 자차량이 상기 좌우의 횡방향 변위 임계값의 사이에 위치한다고 판정한 경우에는, 상기 횡변위 편차를 제로로 간주하거나, 혹은 그 횡변위 편차에 대한 제어 게인을 작게 하는 것을 특징으로 하는 차선 유지 지원 장치.
제1항에 있어서,
상기 진행 방향 제어 수단은, 상기 제1 제어량에 제1 가중치 부여 계수를 곱한 값과, 제2 제어량에 제2 가중치 부여 계수를 곱한 값과의 합으로부터 최종적인 제어량을 산출하고,
상기 제1 가중치 부여 계수 및 제2 가중치 부여 계수는, 상기 횡변위 편차에 의해서 변경하고, 횡변위 편차가 클수록, 제2 가중치 부여 계수에 대해 제1 가중치 부여 계수를 크게 설정하는 것을 특징으로 하는 차선 유지 지원 장치.
제1항에 있어서,
상기 진행 방향 제어 수단은, 상기 제1 제어량과 제2 제어량 중 값이 큰 쪽을, 최종적인 제어량으로 하는 것을 특징으로 하는 차선 유지 지원 장치.
제9항에 있어서,
상기 제1 제어량을, 자차량의 횡변위 속도에 의해서 보정하는 것을 특징으로 하는 차선 유지 지원 장치.
제9항에 있어서,
좌우의 주행 차선 단부 중, 자차량의 진행 방향측에 위치하는 주행 차선 단부에 대한 자차량의 거리에 의해 상기 제2 제어량의 제어 게인을 보정하고, 상기 주행 차선 단부에 대한 자차량의 거리가 짧을수록 상기 제어 게인이 커지도록 보정하는 것을 특징으로 하는 차선 유지 지원 장치.
제1항에 있어서,
주행 차선의 곡률이 소정 이상인 경우에, 주행 차선의 중앙에 대한 자차량의 위치 및 주행 차선의 곡률에 기초하여 상기 제어량 산출 수단이 산출하는 제어량에 대한 제어 게인을 보정하는 커브로 보정 수단을 구비하고,
그 제어 게인의 보정은, 주행 차선의 폭 방향 중앙에 대해 주행 차선의 커브 내측에 자차량이 위치하는 경우에는, 상기 곡률이 작은 경우보다도 곡률이 큰 경우에 제어 게인을 작게 보정하고, 주행 차선의 폭 방향 중앙에 대해 주행 차선의 커브 외측에 자차량이 위치하는 경우에는, 상기 곡률이 작은 경우보다도 곡률이 큰 경우에 제어 게인을 크게 보정하는 것을 특징으로 하는 차선 유지 지원 장치.
제2항에 있어서,
횡방향 변위 임계값으로부터 차선 중앙부측에 오프셋한 위치와 그 횡방향 변위 임계값과의 사이를 일탈측 천이 영역으로 하고,
일탈측 천이 영역보다도 차선 중앙부측의 영역에서는, 제2 제어량을 제로로 하는 것을 특징으로 하는 차선 유지 지원 장치.
제1항에 있어서, 상기 횡방향 위치가 횡방향 변위 임계값을 초과한 것인지의 여부를 판정하는 횡방향 변위 임계값 통과 판정 수단을 더 구비하고,
상기 횡방향 위치가 상기 횡방향 변위 임계값을 초과하지 않는다고 판정한 경우에는, 상기 각도 편차를 제어하는 제2 제어의 명령 신호를 출력하고, 상기 횡방향 위치가 상기 횡방향 변위 임계값을 초과하였다고 판정한 경우에는, 적어도 상기 횡방향 위치를 제어하는 제1 제어의 명령 신호를 출력하는
것을 특징으로 하는 차선 유지 지원 장치.
제15항에 있어서,
상기 횡방향 위치가 상기 횡방향 변위 임계값을 초과한 일부의 영역에서, 상기 제1 제어와 제2 제어의 양방의 명령 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 차선 유지 지원 장치.
제9항에 있어서,
상기 횡방향 위치가 상기 횡방향 변위 임계값으로부터 멀어질수록, 제2 제어의 제어량에 대해 제1 제어의 제어량의 가중치를 크게 설정하는 것을 특징으로 하는 차선 유지 지원 장치.
자차량이 주행하는 주행 차선에 횡방향 변위 임계값을 설정함과 동시에, 주행 차선에 대한 자차량의 횡방향 변위에 관한 정보를 취득하고,
주행 차선 중앙에 대한 자차량의 횡변위를 작게 하는 제1 제어량을 산출하고,
주행 차선에 대한 자차량의 진행 방향의 각도 편차를 작게 하는 제2 제어량을 산출하고,
자차량이 횡방향 변위 임계값보다 폭방향 중앙측을 주행하고 있는 경우, 제2 제어량에 근거해, 차륜의 전타각이나 전타 토크 또는 제구동량이나 제구동력을 제어함으로써 자차량을 진행 방향을 향하게 하는 제어를 실시하고,
자차량이 횡방향 변위 임계값보다 폭방향 외측으로 일탈하는 경우, 제1 제어량에 근거해, 차륜의 전타각이나 전타 토크 또는 제구동량이나 제구동력을 제어함으로써 자차량을 주행 차선 중앙 측으로 되돌리는 제어를 실시하는
것을 특징으로 하는 차선 유지 지원 방법.
주행 차선 중앙에 대한 자차량의 횡변위를 작게 하는 제1 제어량을 산출하고,
주행 차선에 대한 자차량의 진행 방향의 각도 편차를 작게 하는 제2 제어량을 산출하고,
상기 제1 제어량과 제2 제어량에 근거해, 자차량의 제구동량이나 제구동력 또는 차륜의 전타각이나 전타 토크를 제어하고,
자차량이 주행 차선 중앙측을 주행하고 있을 때의 제1 제어량은, 상기 중앙측보다 외측을 주행하고 있을 때의 제1 제어량에 비해 작게 하고, 자차량이 주행 차선 중앙측을 주행하고 있을 때의 제2 제어량은, 상기 중앙측보다 외측을 주행하고 있을 때의 제2 제어량에 비해 크게 하는 것을 특징으로 하는 차선 유지 지원 방법.
주행 차선에 대한 자차량의 횡방향 변위와 제1 제어 게인에 근거하여, 주행 차선 중앙에 대한 자차량의 횡변위를 작게 하는 제1 제어량을 산출하고,
주행 차선에 대한 자차량의 진행 방향에 대한 각도와 제2 제어 게인에 근거하여, 자차량의 진행 방향의 각도 편차를 작게 하는 제2 제어량을 산출하고,
제1 제어량과 제2 제어량에 근거해, 자차량의 제구동량이나 제구동력 또는 차륜의 전타각이나 전타 토크를 제어하고,
자차량이 주행 차선 중앙측을 주행하고 있는 경우의 제1 제어 게인은, 상기 중앙측보다 외측을 주행하고 있는 경우의 제1 제어 게인에 비해 작게 하는
것을 특징으로 하는 차선 유지 지원 방법.
제20항에 있어서, 자차량이 주행 차선 중앙측을 주행하고 있는 경우의 제2 제어 게인은, 상기 중앙측보다 외측을 주행하고 있는 경우의 제2 제어 게인에 비해 크게 하는 것을 특징으로 하는 차선 유지 지원 방법.
제20항 또는 제21항에 있어서, 상기 중앙측을 주행하고 있는 경우의 제1 제어 게인이 제로인 것을 특징으로 하는 차선 유지 지원 방법.