KR101745237B1

KR101745237B1 - 차량 제어 시스템

Info

Publication number: KR101745237B1
Application number: KR1020157032075A
Authority: KR
Inventors: 아키라 다카하시; 준 구보; 미츠오 사사키
Original assignee: 히다치 오토모티브 시스템즈 가부시키가이샤
Priority date: 2013-05-31
Filing date: 2014-05-27
Publication date: 2017-06-08
Also published as: WO2014192719A1; US9643600B2; CN105492280A; CN105492280B; JP6049541B2; KR20150143618A; JP2014234062A; DE112014002584T5; US20160107640A1

Abstract

주행로에 따른 주행 상태를 조기에 달성할 수 있는 차량 제어 시스템을 제공하는 것을 과제로 한. 본 발명에서는, 자차량으로부터 진행 방향으로 뻗는 진행 방향 가상선과, 이 진행 방향 가상선과 주행로 규정선이 형성하는 각도에 따라서 요 모멘트 제어량을 부여하는 것으로 했다.

Description

차량 제어 시스템{VEHICLE CONTROL SYSTEM}

본 발명은, 차량이 주행하고 있는 주행 환경을 인식하여, 운전을 지원하는 차량 제어 시스템에 관한 것이다.

특허문헌 1에는, 자(自)차량의 주행 궤적과, 인식된 길 끝을 따른 주행 궤적으로부터 목표 요 레이트를 산출하여, 실제 요 레이트가 목표 요 레이트와 일치하도록 조타용 액츄에이터를 제어하는 기술이 개시되어 있다.

일본 특허공개 2004-345460호 공보

그러나, 상기 종래 기술에서는, 인식한 길 끝을 따른 주행 궤적과 자차량으로부터 진행 방향으로 뻗는 진행 방향 가상선이 형성하는 각도를, 길 끝에 도달할 때까지의 도달 시간으로 나눠 목표 요 레이트를 산출하고 있다. 따라서, 길 끝에 근접함에 따라서 서서히 요 레이트가 수정되게 되어, 길 끝을 따른 주행 상태를 얻을 때까지 시간이 걸린다고 하는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은, 길 끝을 따른 주행 상태를 조기에 달성할 수 있는 차량 제어 시스템을 제공하는 데에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에서는, 자차량으로부터 진행 방향으로 뻗는 진행 방향 가상선과, 이 진행 방향 가상선과 주행로 규정선이 형성하는 각도를 따라서 요 모멘트 제어량을 부여하는 것으로 했다.

도 1은 실시예 1의 차량 제어 시스템을 도시하는 개략 구성도이다.
도 2는 실시예 1의 전자 제어 유닛의 제어 블록도이다.
도 3은 실시예 1의 주행 환경 인식 시스템의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 4는 실시예 1의 주행 환경 인식 시스템 내에서의 화상 처리를 도시하는 흐름도이다.
도 5는 급준한 사면 부분을 갖는 둑길을 모식적으로 도시하는 개략도이다.
도 6은 급준한 사면 부분을 갖는 둑길을 자차량에서 촬상했을 때의 영상을 모식적으로 도시하는 촬상 화상이다.
도 7은 실제의 도로를 촬상했을 때에 동시에 촬영되는 특징점을 도시하는 개략도이다.
도 8은 실시예 1에서의 화상 데이터의 중합 처리를 도시하는 개략도이다.
도 9는 둑길을 촬상하여 인식한 결과를 도로 횡단 방향에서 도시하는 모식도이다.
도 10은 완만한 사면 부분을 갖는 둑길을 모식적으로 도시하는 개략도이다.
도 11은 완만한 사면 부분을 갖는 둑길을 자차량에서 촬상했을 때의 영상을 모식적으로 도시하는 촬상 화상이다.
도 12는 둑길을 촬상하여 인식한 결과를 도로 횡단 방향에서 도시하는 모식도이다.
도 13은 실시예 1의 전자 제어 유닛에서 실행되는 차량 자세 안정화 제어의 필요 여부 판단 처리를 도시하는 흐름도이다.
도 14는 자차량이 주행로 규정선을 향해 선회하고 있는 경우를 도시하는 개략도이다.
도 15는 커브로를 주행하여, 자차량이 주행로 규정선으로부터 멀어지는 방향을 향해서 선회하고 있는 경우를 도시하는 개략도이다.
도 16은 실시예 1의 차량 자세 안정화 제어 처리를 도시하는 흐름도이다.
도 17은 실시예 1의 차량 자세 안정화 제어 처리를 도시하는 흐름도이다.
도 18은 실시예 1의 평가 함수 Ho(t)와 정해진 값 δ의 관계를 도시하는 개략도이다.
도 19는 실시예 1의 정해진 차속 이상의 선회 상태에서 선회를 억제하기 위해서 부여하는 제동력의 관계를 도시하는 개략 설명도이다.
도 20은 실시예 1의 직진로에서 차량 자세 안정화 제어 처리를 한 경우의 타임챠트이다.
도 21은 실시예 1의 정해진 차속 이상에 있어서 커브로에서의 차량 자세 안정화 제어 처리의 작동 상태를 도시하는 타임챠트이다.
도 22는 실시예 2의 차량 자세 안정화 제어 처리를 도시하는 흐름도이다.

〔실시예 1〕

도 1은 실시예 1의 차량 제어 시스템을 도시하는 개략 구성도이다.

실시예 1의 차량은, 주행 환경 인식 시스템(1), 전동 파워 스티어링(2), 유압 브레이크 유닛(3), 브레이크 부스터(4), 핸들(steering wheel)(5), 좌측 전륜(6), 우측 전륜(7), 좌측 후륜(8), 우측 후륜(9), 전자 제어 유닛(10) 및 차량 운동 검출 센서(11)를 구비한다.

주행 환경 인식 시스템(1)은, 자차량의 차 실내 전방 및 상방의 백미러 부근이며 대략 중앙 위치에 부착된 스테레오 카메라(310a, 310b)를 이용하여, 자차량의 전방을 촬상하여 주행 환경의 데이터를 작성한다.

전동 파워 스티어링(2)은, 운전자의 조타 토크 및 핸들(5)의 조타각 혹은 조타각 속도에 따른 지령에 기초하여 어시스트 토크를 산출하고, 전동 모터에 의해서 조타 토크를 어시스트하여, 좌우측 전륜(6, 7)을 전타(轉舵)한다. 또한, 후술하는 차량 자세 안정화 제어에 의해서 차량에 요 모멘트를 부여하는 조타 토크 어시스트 제어를 실행한다. 한편, 운전자의 핸들 조작과는 독립적으로 좌우측 전륜(6, 7)을 전타하는 것도 가능한 스티어 바이 와이어 시스템(steer-by-wire system)이라도 좋으며, 특별히 한정하지 않는다.

유압 브레이크 유닛(3)은, 운전자의 브레이크 조작력에 따라서, 또는 차량 상태에 따라서 4륜에 제동 토크를 부여하는 휠 실린더압을 독립적으로 제어한다. 이 유압 브레이크 유닛(3)은, 기존의 제어인 차량 동력학(Vehicle Dynamics) 제어나 차량 안정성(Vehicle Stability) 제어와 같은 차량 거동 제어를 실현하는 VDC 유닛이라도 좋고, 독자적인 유압 유닛이라도 좋으며, 특별히 한정하지 않는다.

브레이크 부스터(4)는, 브레이크 페달에 의해서 작동하는 마스터 실린더 내의 피스톤에 대하여, 운전자의 브레이크 답력을 배력하여 피스톤 스트로크력을 전기적으로 어시스트하는 배력 장치이다. 브레이크 부스터(4)에 의해서 배력된 힘에 의해서 마스터 실린더압이 발생하여, 유압 브레이크 유닛(3)에 출력된다. 한편, 전기적으로 어시스트하는 구성에 한정되지 않고, 엔진의 부압을 이용한 부압 부스터라도 좋으며, 특별히 한정하지 않는다.

차량 운동 검출 센서(11)는, 차량의 속도(차속), 전후 가속도, 횡가속도, 요 레이트, 조타각, 조타 토크 등을 검출한다.

전자 제어 유닛(10)은, 차량 운동 검출 센서(11)의 각 검출치에 기초하여, 주행 환경 인식 시스템(1), 전동 파워 스티어링(2), 유압 브레이크 유닛(3)을 제어한다. 전자 제어 유닛(10)은, 주행 환경 인식 시스템(1)의 촬상 화상으로부터 인식한 도로에서의 주행로를 규정하는 주행로 규정선과 자차량의 진행 방향(예컨대, 자차량으로부터 진행 방향으로 뻗는 진행 방향 가상선)이 교차하고 있는 경우에는, 전동 파워 스티어링(2) 및/또는 유압 브레이크 유닛(3)을 구동하여, 차량에 요 모멘트 및/또는 감속도를 부여하여 차량의 진행 방향과 차선이 평행하게 되도록 차량 자세 안정화 제어를 한다. 여기서, 「주행로 규정선」이란, 중앙선이나 흰색선을 인식하고 있는 경우에는 차선 경계선이며, 가드레일을 인식하고 있는 경우에는 가드레일이 설치되어 있는 위치를 연결하는 선이고, 또는 둑길의 평평한 부분과 사면 부분과의 경계를 나타내는 선 등이다(이하, 단순히 길 끝이라고도 부름). 또한, 차량 자세 안정화 제어의 상세한 점에 관해서는 후술한다.

유압 브레이크 유닛(3)은, 운전자의 브레이크 조작력에 의해서 구동되는 경우에는, 좌우측 전륜(6, 7) 사이 및 좌우측 후륜(8, 9) 사이에 각각 같은 제동력을 작용시킨다. 한편, 차량 자세 안정화 제어에서는, 좌우측 전륜(6, 7) 사이 및 좌우측 후륜(8, 9) 사이의 제동력에 차를 두어 좌우 제동력을 발생시킴으로써 차량에 요 모멘트를 부여한다.

(차량 자세 안정화 제어 시스템에 관해서)

도 2는 실시예 1의 전자 제어 유닛(10)의 제어 블록도이다. 전자 제어 유닛(10)은, 일탈 경향 산출부(20)와 차량 자세 안정화 제어부(21)를 구비한다. 일탈 경향 산출부(20)는, 차량의 주행 차선으로부터의 일탈 경향을 산출하고, 차량 자세 안정화 제어부(21)는, 일탈 경향 산출부(20)에 의해서 차량의 주행 차선으로부터의 일탈 경향을 검출했을 때 전동 파워 스티어링(2) 및/또는 유압 브레이크 유닛(3)을 구동하여, 차량에 대하여 요 모멘트 및/또는 감속도를 부여해서 일탈 경향을 억제한다. 차량 자세 안정화 제어부(21)는, 자차량으로부터 진행 방향으로 뻗는 진행 방향 가상선과, 이 진행 방향 가상선과 주행로 규정선이 교차하는 위치에 있어서의 주행로 규정선의 접선 방향인 가상 주행로 규정선에 의해서 생기는 각도(이하, 형성되는 각도(θ)라고 기재한다. 도 14, 도 15를 참조)와, 자차량의 선회 상태에 기초하여 자차량이 주행로 규정선과 평행하게 되도록 제어한다.

일탈 경향 산출부(20)는, 주행로 규정선 인식부(길 끝선 인식부)(22)와, 차량 현재 위치 인식부(23)와, 교차 시간 산출부(24)와, 가상 주행로 규정선 산출부(가상 길 끝선 인식부)(25)와, 작동 필요 여부 판정부(26)를 갖는다.

주행로 규정선 인식부(22)는, 주행 환경 인식 시스템(1)에 의해 촬상된 자차량 전방의 화상으로부터, 흰색선, 가드레일, 갓돌 등, 자차량의 주행하고 있는 차선의 좌우에 존재하는 길 끝의 경계선(중앙선을 포함함)을 인식한다.

차량 현재 위치 인식부(23)는, 자차량의 진행 방향 전방의 차량 단부인 차량 현재 위치를 인식하고, 차량 현재 위치로부터 자차량의 진행 방향을 향해서 진행 방향 가상선을 인식한다. 이 진행 방향 전방의 차량 단부는, 자차량의 대략 중앙 위치를 차량 현재 위치로 하여도 좋고, 자차량 진행 방향(진행 방향 가상선)이 우측의 주행로 규정선과 교차하는 경우는 자차량 전방의 우측 위치를, 좌측의 주행로 규정선과 교차하는 경우는 자차량 전방의 좌측 위치를 차량 현재 위치로 하여도 좋고, 실제의 차량 단부 위치보다도 여유를 가지고서 설정한 위치를 차량 현재 위치로 하여도 좋으며, 특별히 한정하지 않는다.

교차 시간 산출부(24)는, 자차량이, 현재의 차속으로, 차량 현재 위치에서부터 진행 방향 가상선과 주행로 규정선의 교차 위치에 도달할 때까지의 시간인 교차 시간을 연산한다.

가상 주행로 규정선 산출부(25)는, 주행로 규정선과 진행 방향 가상선의 교차 위치에 있어서의 주행로 규정선의 접선 방향의 선인 가상 주행로 규정선을 산출한다. 가상 주행로 규정선은, 자차량의 진행 방향에서 복수 교차하는 경우에는, 자차량으로부터 가장 가까운 위치에서 교차한 점에서의 접선 방향을 산출한다.

작동 필요 여부 판정부(26)는, 교차 시간에 기초하여, 차량 자세 안정화 제어의 작동의 필요 여부, 즉, 차량 자세 안정화 제어의 제어 개입을 해야 할 것인지 여부를 판정한다. 구체적으로는, 교차 시간이 미리 설정된 정해진 시간 이상인지 여부를 판단하여, 정해진 시간 이상이라면, 안전성이 확보되어 있어, 특별히 제어 개입할 필요는 없고, 차량 자세 안정화 제어가 불필요하다고 판정한다. 한편, 교차 시간이 정해진 시간 미만인 경우는 차량 자세 안정화 제어가 필요하다고 판정한다.

차량 자세 안정화 제어부(21)는, 작동 필요 여부 판정부(26)에 의해 차량 자세 안정화 제어가 필요하다고 판정된 경우에는 차량 자세 안정화 제어를 실행하고, 불필요하다고 판정된 경우에는 차량 자세 안정화 제어를 실행하지 않는다.

(주행로 규정선의 인식에 관해서)

이어서, 주행로 규정선의 인식에 관한 상세한 점에 관해서 설명한다. 도 3은 실시예 1의 주행 환경 인식 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다. 주행 환경 인식 시스템(1)은, 촬상 수단으로서 한 쌍의 카메라(310a 및 310b)로 구성된 스테레오 카메라(310)가 구비되어, 차량 주위의 환경을 인식한다. 실시예 1의 경우는, 차량 중심에서부터 차폭 방향으로 동일 거리만큼 떨어진 위치에 각각의 카메라가 설치되어 있다. 이 때, 카메라는 3개 이상 구비하고 있어도 좋다. 한편, 실시예 1에서는, 주행 환경 인식 시스템(1)에 있어서 카메라의 촬상 화상을 처리하는 구성에 관해서 설명하지만, 화상 처리 등을 다른 컨트롤러로 처리하여도 좋다.

주행 환경 인식 시스템(1)은, 복수의 카메라(310a 및 310b)에서 촬상했을 때에 생기는 보이는 모양의 차이(이후, 시차라고 기재함)를 이용하여, 삼각 측량의 원리에 의해서 촬상된 대상물까지의 거리를 구하는 구성을 채용하고 있다. 예컨대, 대상물까지의 거리를 Z, 카메라 사이의 거리를 B, 카메라의 초점 거리를 f, 시차를 δ로 한 경우, 이하의 관계식이 성립한다.

Z=(B×f)/δ

주행 환경 인식 시스템(1)에는, 촬상 화상을 기억하는 RAM(320)과, 연산 처리를 하는 CPU(330)와, 데이터를 기억하는 데이터 ROM(340)과, 인식 처리 프로그램이 기억된 프로그램 ROM(350)을 갖는다. 또한, 스테레오 카메라(310)는 차 실내의 룸미러부에 부착되어, 자차량 전방의 모습을 정해진 부각, 부착 위치에서 촬상하도록 구성되어 있다. 스테레오 카메라(310)에 의해 촬상된 자차량 전방의 화상(이하, 촬상 화상이라고 기재함)은, RAM(320)에 받아들여지고, CPU(330)가, 프로그램 ROM(350)에 기억된 인식 처리 프로그램을, RAM(320)에 받아들여진 촬상 화상에 대하여 실행함으로써, 자차량 전방의 차선 및 입체물을 검출함과 함께, 도로 형상을 추정한다. CPU(330)에 의한 추정 결과(연산 결과)는 데이터 ROM(340) 및/또는 ECU(10)에 출력된다.

도 4는 실시예 1의 주행 환경 인식 시스템 내에서의 화상 처리를 나타내는 흐름도이다.

단계 201에서는, 좌측에 배치된 카메라(310a)의 화상을 입력하는 처리를 한다. 카메라(310a)에서 촬상된 화상의 데이터가 RAM(320)에 입력된다.

단계 202에서는, 우측에 배치된 카메라(310b)의 화상을 입력하는 처리를 한다. 카메라(310b)에서 촬상된 화상의 데이터가 RAM(320)에 입력된다.

단계 203에서는, CPU(330)에 의해서, 촬상된 대응점을 산출하는 처리를 한다.

단계 204에서는, CPU(330)에 의해서, 산출된 대응점까지의 거리를 산출하는 처리를 한다. 거리 산출 처리는, 전술한 관계식: Z=(B×f)/δ에 기초하여 실행한다. 단계 205에서는, 거리 정보의 출력 처리를 한다.

단계 206에서는, CPU(330)에 의해서, 화상 입력 신호의 유무를 판단하여, 화상 입력 신호가 있는 경우에는 단계 201로 되돌아가 본 흐름을 반복하고, 화상 입력 신호가 없는 경우에는 연산 처리를 종료하고 대기한다.

(급준한 사면을 갖는 도로에서의 인식 처리에 관해서)

여기서, 도로 밖(자차량이 주행하고 있는 도로의 양옆 등)이 노면보다 낮은 경우의 화상 처리에 관해서 설명한다. 도 5는 급준한 사면 부분을 갖는 둑길을 모식적으로 도시하는 개략도이다. 이 둑길은, 도로가 단면에 있어서 대략 사다리꼴 형상의 윗변 부분에 형성되고, 도로와 도로 밖의 영역과의 사이에는, 사면 부분이 형성되고, 그보다 더욱 외측에 낮은 부분이 존재하고 있는 경우를 도시한다. 이하, 도로를 노면이라고도 기재한다. 도 6은 급준한 사면 부분을 갖는 둑길을 자차량에서 촬상했을 때의 영상을 모식적으로 도시하는 촬상 화상이다. 이 촬상 화상에서는, 주행로 규정선인 길 끝과 도로 밖(도로면보다 낮게 되어 있는 영역)은 인접하여 촬영된다. 이 도로의 경우, 사면의 각도가 스테레오 카메라(310)의 부각보다 큰 각도를 갖기(급준한 사면이기) 때문에 사각(촬영되지 않는 부분)이 생기고, 화면 상에서는 사면 부분이 촬영되지 않고, 길 끝과 낮은 부분이 인접하여 촬상된다. 그래서, 화면 상에서 도로 영역과 그 이외의 낮은 부분을 나타내는 영역을 검출하여, 양자 영역의 화면 상에 있어서의 경계 중, 도로 쪽을 실제의 도로 끝으로서 추출함으로써, 실제의 도로 환경에 합치한 검출을 행한다.

(화상 처리의 정밀도 향상에 관해서)

도로나 도로 밖의 영역이 시각적으로 완전히 균질한 경우, 2개의 카메라로 촬상된 각각의 화상 내에서, 동일한 영역인 부위를 추출하기가 곤란하게 된다. 도 7은 실제의 도로를 촬상했을 때에 동시에 촬영되는 특징점을 나타내는 개략도이다. 도 7에 도시하는 것과 같이, 실제의 도로에서는, 포장에 이용되는 아스팔트 콘크리트의 알맹이나, 노면 표시, 포장의 이음매, 포장에 들어간 크랙, 주행 차량에 의한 타이어 흔적, 포장로가 아닌 경우라도 바퀴 자국과 같은 시각적으로 특징적인 부분이 도처에 존재한다. 또한, 도로보다 낮은 영역에서도, 잡초 등의 시각적으로 특징적인 부분이 도처에 존재한다. 즉, 차량의 주행에 제공하기 위해서 포장이나 정지(整地) 등의 처리를 실시한 노면과, 그와 같은 처치를 하지 않은 노면보다 낮은 영역에서는 시각적으로 차이가 있어, 그 경계 부분이 시각적으로 특징적으로 될 가능성이 높다.

이와 같이, 도로와 도로 밖 그리고 그 경계에는 많은 시각적 특징점이 존재하기 때문에, 이들 영역을 2개의 카메라(310a 및 310b)에 의해서 촬상된 화상 내에서 비교하여, 카메라(310a 및 310b)로부터의 방향과 거리를 산출하여, 각각의 특징적인 부위의 위치를 알 수 있다. 따라서, 도로 상에 존재하는 특징점의 집합은 거의 동일 평면에 존재하는 것을 이해할 수 있고, 도로보다 낮은 부분에 존재하는 특징점은, 도로 밖 영역에 위치하는 것을 이해할 수 있다.

(중합 처리에 관해서)

노면 형상은 스테레오 카메라(310)에 의해 촬상된 자차량 전방의 화상으로부터 도로 표시 외에 노면에 존재하는 아스팔트의 미세한 크랙이나 타이어 자국과 같은 화면 상의 특징적인 부분을 추출하여, 2개의 카메라의 촬상 화상에 있어서의 화면 상에서의 위치 어긋남에 의해 그 부분의 거리를 계측한다. 그러나, 이러한 특징적 부분은 노면 전체에 구석구석까지 존재한다고는 말할 수 없고, 또한, 존재했다고 해도 항상 검출 가능할지 여부는 불분명하다. 마찬가지로, 노면보다 낮은 영역에서도, 그 영역의 각처에서 특징적인 부분이 항상 검출 가능하다고는 할 수 없다. 따라서, 한층 더 정밀도의 향상을 도모할 필요가 있다. 그래서, 얻어진 거리 데이터를 데이터 ROM(340) 내에 축적하여, 차후 타이밍에 촬영된 화상에 의해 얻어지는 데이터와의 중합을 실시한다.

도 8은 실시예 1에 있어서의 화상 데이터의 중합 처리를 나타내는 개략도이다. 예컨대 전회(前回) 촬영한 촬상 화상에 의해 인식할 수 있는 부분과, 이번에 촬영하여 촬상 화상에 의해 인식할 수 있는 부분을 서로 겹쳐, 전회의 촬상 화상에서는 거리 정보를 얻지 못한 부위라도, 이번 촬상 화상에서 새롭게 얻은 거리 정보를 중합시킴으로써 도로나 주변 환경의 검출 정밀도를 높일 수 있다. 또한, 도 8에 도시하는 것과 같이, 자차량이 주행 중이고, 얻어지는 화상이 시간에 따라 변화되는 경우라도, 그 촬상 간격이 차속에 의해서 이동하는 거리가 짧으면, 얻어지는 복수의 화상은 동일한 영역이 찍혀 있기 때문에, 이들 동일한 영역이 찍힌 영역을 중합시키면 된다. 이들 중합은 2회에 한정되지 않고 가능한 범위에서 여러 번 중합시키는 것이 유효하다.

한편, 촬상 화상 사이에서 동일 부위라고 인식된 위치에 있어서의 거리 데이터에 차이가 생긴 경우에는, 새로운 데이터를 우선하게 하여도 좋다. 이에 따라, 보다 새로운 데이터를 이용함으로써 인식 정밀도를 높일 수 있다. 또한, 복수 데이터의 평균을 채용하여도 좋다. 이에 따라, 데이터에 포함되는 외란 등의 영향을 배제하여 안정된 인식을 실현할 수 있다. 또한, 주위의 데이터와의 차이가 적은 것을 추출하도록 하여도 좋다. 이에 따라, 안정된 데이터에 기초하여 연산할 수 있고, 인식 정밀도를 높일 수 있다. 이들 다양한 처리 방법을 들 수 있으므로, 이들을 조합시켜도 좋고, 어느 한 방법을 채용하여도 좋다.

(길 끝 인식 처리에 관해서)

도 9는 둑길을 촬상하여 인식한 결과를 도로 횡단 방향에서 나타내는 모식도이다. 이 경우, 사면 부분이 급경사이고, 카메라의 사각에 존재하고 있기 때문에, 촬상 화상 내에는 비치지 않고, 영상 내에서는 도로 부분과 도로보다 낮은 부분이 직접 접하고 있는 것처럼 보이고 있다. 그러나, 화면 상에서는 인접한 도로의 단부의 점(601)과 도로 밖의 점(602)은, 실제로는 도 9에 도시하는 것과 같이 인접하지 않고, 약간 떨어진 위치에 존재하고 있는 것을 알 수 있다. 따라서, 길 끝의 점을 점(602)의 위치로서 출력하는 것은 부정확해지기 때문에, 점(601)을 길 끝의 점으로서 출력한다.

도 9에서, 만일 점(601)에 상당하는 위치의 데이터가 검출되지 않고, 예컨대 점(601)보다도 도로 내측의 점(603)이 노면에 존재하는 점으로서 가장 끝의 점이라고 검출된 경우를 상정한다. 이 경우는, 화면 상에도 점(602)에 상당하는 영역과 점(603)에 상당하는 영역 사이가 아무것도 찍히지 않은 영역으로 되어, 길 끝이 이 사이의 어디에 위치하는지가 불분명하게 된다. 그러나, 노면보다 낮은 부분에 존재하는 점(602)을 관측할 수 있으므로, 스테레오 카메라(310)로부터 점(602)을 부감(俯瞰)하는 방향으로는 도로는 존재하지 않음을 유추할 수 있다. 따라서, 길 끝은 적어도 점(603)과, 이 경우는 검출되지 않은 점(601) 사이의 영역에 존재하는 것을 유추할 수 있다. 따라서, 점(603)과 점(602) 사이이며 경계부 상당 위치보다도 도로 측의 위치를 길 끝으로서 출력한다.

(완만한 사면을 갖는 도로에서의 길 끝 인식 처리에 관해서)

도 10은 완만한 사면 부분을 갖는 둑길을 모식적으로 도시하는 개략도이다. 이 둑길은, 도로가 단면에 있어서 대략 사다리꼴 형상의 윗변 부분에 형성되고, 도로와 도로 밖의 영역과의 사이에는, 사면 부분이 형성되고, 그보다 더욱 외측에 낮은 부분이 존재하고 있는 경우를 도시한다. 도 11은 완만한 사면 부분을 갖는 둑길을 자차량에서 촬상했을 때의 영상을 모식적으로 도시하는 촬상 화상이다. 이 촬상 화상에서는, 길 끝과 사면 부분이 인접하여 촬영되고, 사면 부분과 도로 밖(도로면보다 낮게 되어 있는 영역)이 인접하여 촬영된다. 이 도로의 경우, 사면의 각도가 스테레오 카메라(310)의 부각보다 작은 각도를 갖기(완만한 사면이기) 때문에 사각(촬영되지 않는 부분)은 생기지 않는다.

도 12는, 완만한 사면을 갖는 둑길을 촬상하여 인식한 결과를 도로 횡단 방향에서 나타내는 모식도이다. 이 경우, 사면 부분이 완만하여, 카메라에 촬상되고 있기 때문에, 영상 내에서는, 도로 부분과 사면 부분이 인접하고, 사면 부분과 도로보다 낮은 부분이 인접해 있는 것처럼 보이고 있다. 여기서는 길 끝의 인식이 중요하며, 사면 부분과 낮은 부분을 구별할 필요는 없고, 노면 높이에 위치하지 않는 점을 일률적으로 도로 밖으로 취급하면 된다. 따라서, 점(901)이 도로 영역의 단부이며, 점(902)이 도로 밖 영역에서 가장 도로 근처의 점이라고 인식된다. 따라서, 실제의 길 끝은 점(901)과 점(902) 사이에 존재한다고 유추할 수 있다.

(길 끝 인식 정밀도의 향상에 관해서)

한편, 도로와 도로 밖 사이가 완만한 경사로 접속되어 있는 경우에는, 이 경사부를 스테레오 카메라(310)로 촬상할 수 있어, 그 거리 정보를 취득할 수 있다. 이에 따라, 이 경사 부분은 차량의 통행에 알맞지 않은 사면 부분임을 검출할 수 있고, 이 경사 부분과 도로 부분과의 경계를 도로 경계(즉 길 끝)로 간주할 수 있다.

또한, 예컨대, 낭떠러지 절벽의 도로인 경우나, 도로 아래 영역의 콘트라스트가 애매한 경우 등, 도로보다 낮은 영역의 높이가 현저히 낮아, 이 영역을 검출할 수 없는 경우라도, 도로 밖이라고 인식할 수 있는 것에 변함은 없다.

또한, 검출된 도로 끝은 실제의 도로의 단부라고 기대되지만, 실제로는 검출 오차에 의한 틀어짐이 있고, 또한, 길 끝은 하부 구조가 취약하여, 길 끝에 가깝게 주행하는 것은 부적당한 경우도 있다. 이러한 가능성에 대처하기 위해, 검출된 길 끝보다 적절하게 도로 내측에 가까운 위치를 길 끝으로서 출력하는 것도 유효하다. 또한, 이것과는 반대로, 실시예 1과 같이 차량 자세 안정화 제어 시스템과 조합하여 사용하는 경우에는, 지나친 제어나 경고를 억지한다는 관점에서 길 끝보다 적절하게 도로 외측에 가까운 위치를 길 끝으로서 출력하는 것도 유효하다.

(허상 촬영시의 대처에 관해서)

도로보다 낮은 영역의 존재를 추출하여, 이것을 도로 밖이라고 판단하는 경우에, 도로 위에 물웅덩이가 생겨, 이것에 반사되는 허상을 검출하는 경우, 외관상, 이 허상은 노면보다 아래에 위치함으로써, 물웅덩이 영역이 노면보다 낮은 영역이라고 잘못 인식할 우려가 있다. 여기서, 물웅덩이에 찍히는 허상에는, 실상과는 다른 특징을 가지므로, 이것을 실제로 노면보다 낮은 영역과는 구별하여 배제한다. 구체적으로는 다음과 같은 특징을 들 수 있다.

a) 허상은 먼 쪽의 물체가 찍혀 있기 때문에, 화면 상에서는 허상이 존재하는 영역보다 먼 쪽에 허상의 외관상의 거리보다 근방이 되는 노면 영역이 존재한다

b) 수면이 완전한 평면이 아니고 이로 인해 허상은 크게 왜곡되어 있는 경우 가 있어, 그 결과 물웅덩이 영역의 거리가 변동된다

c) 수면이 안정적이지 않은 경우, 시간 경과에 의해 허상의 외관상의 위치가 변화된다

d) 노상 물체와 노면(수면)을 사이에 두고서 대상이 되는 위치에 물체가 존재하는 것처럼 보인다

e) 주행 차량의 허상인 경우, 노면보다 낮은 영역에 있음에도 불구하고 이동한다

와 같은 실상에서는 일어날 가능성이 매우 낮은 특징을 갖는다. 이러한 특징을 검출함으로써, 실상이 아니다, 즉 허상이라고 판단할 수 있다.

[차량 자세 안정화 제어]

도 13은, 실시예 1의 전자 제어 유닛(10)에서 실행되는 차량 자세 안정화 제어의 필요 여부의 판단 처리를 도시하는 흐름도이다. 이 처리는, 차량의 주행 중, 예컨대, 10 ms 정도의 연산 주기로 반복해서 실행된다.

단계 S1에서는, 차량 자세 안정화 제어부(21)에서, 차량 운동 검출 센서(11)로부터 수신한 차량의 속도, 전후 가속도, 횡가속도, 요 레이트, 조타각, 조타 토크 등의 검출치를 읽어들인다.

단계 S2에서는, 주행로 규정선 인식부(22)에서, 주행 환경 인식 시스템(1)으로부터 수신한 자차량 전방의 촬상 화상으로부터 주행로 규정선의 위치를 인식한다.

단계 S3에서는, 차량 현재 위치 인식부(23)에서, 자차량의 진행 방향 전방의 차량 단부인 차량 현재 위치를 인식한다. 또한, 차량 현재 위치 인식부(23)에서, 자차량으로부터 진행 방향으로 뻗는 진행 방향 가상선을 구한다.

단계 S4에서는, 교차 시간 산출부(24)에서, 자차량이, 현재의 차속으로, 차량 현재 위치에서부터, 진행 방향 가상선과 주행로 규정선과의 교차 위치에 도달할 때까지의 시간인 교차 시간을 연산한다. 또한, 가상 주행로 규정선 산출부(25)에서, 가상 주행로 규정선을 산출한다. 가상 주행로 규정선은, 차량 예측 위치에 가까운 점에서의 주행로 규정선의 접선으로 한다. 차량 예측 위치는, 예컨대, 진행 방향 가상선과 주행로 규정선과의 교차 위치이다.

단계 S5에서는, 작동 필요 여부 판정부(26)에서, 교차 시간이 정해진 시간 미만인지 여부를 판정하여, 정해진 시간 미만인 경우에는 단계 S6으로 진행하고, 정해진 시간 이상인 경우에는 처리를 종료한다. 교차 시간이 정해진 시간보다도 길 때는, 실제로 운전자가 차량 전방의 주행로 규정선을 따라서 조타하는 장면보다도 바로 앞에서 제어량을 부여해 버리면, 운전자에게 위화감을 주기 때문이다.

단계 S6에서는, 차량 자세 안정화 제어부(21)에서, 요 모멘트 제어량에 기초한 전동 파워 스티어링(2) 및/또는 유압 브레이크 유닛(3)을 구동하여 요 모멘트 및/또는 감속도를 차량에 부여하여, 차량 자세 안정화 제어를 실행한다. 차량 자세 안정화 제어부(21)는, 단계 S1에서 읽어들인 차량의 속도, 전후 가속도, 횡가속도, 요 레이트, 조타각, 조타 토크 등의 검출치의 하나 또는 복수를 사용하여, 차량 자세 안정화 제어를 실행한다.

(차량 자세 안정화 제어의 상세)

이어서, 차량 자세 안정화 제어 처리의 상세한 점에 관해서 설명한다. 도 14는 자차량이 주행로 규정선을 향해 선회하고 있는 경우를 나타내는 개략도이다. 도 14는, 직진로를 주행하는 중에 자차량이 주행로 규정선을 향하는 방향으로 선회하고 있는 상태를 도시한다. 자차량의 요 레이트 dφ/dt의 부호는, 우측 선회 상태를 플러스, 좌측 선회 상태를 마이너스, 주행로 규정선과 평행한 상태를 0으로 정의한다. 이 때, 도 14에 도시하는 경우에 있어서의 요 레이트 dφ/dt와 형성되는 각도(θ)와의 관계를 보면, 요 레이트 dφ/dt는 좌측 선회이므로 마이너스로 변화되고, θ는 플러스로 변화되기 때문에, 요 레이트 dφ/dt와 θ의 부호는 불일치가 된다.

도 15는, 커브로를 주행하여, 자차량이 주행로 규정선에서 멀어지는 방향을 향해서 선회하고 있는 경우를 나타내는 개략도이다. 도 15의 경우, 주행로가 우측으로 커브하고 있기 때문에, 자차량의 진행 방향(진행 방향 가상선)은 좌측의 주행로 규정선과 교차한다. 운전자는 커브를 인식하여 핸들을 우측 선회 상태로 조타하면, 형성되는 각도(θ)는 플러스로 변화되지만, 자차량의 요 레이트 dφ/dt의 부호는, 우측 선회 상태이기 때문에 플러스이며, 형성되는 각도(θ)의 부호와 일치한다. 이하, 양자의 부호의 일치·불일치와 제어량과의 관계에 관해서 설명한다.

예컨대, 전술한 도 14에 도시하는 것과 같이, 직진시에 주행로 규정선을 향해 선회하는 경우는, 차량 자세로서 안정적이라고는 말하기 어렵고, 주행로 규정선에서 멀어지는 방향으로 요 모멘트를 부여해야 한다. 한편, 도 15에 도시하는 것과 같이, 커브로에서 진행 방향 가상선과 주행로 규정선이 교차하는 경우라도, 운전자가 핸들을 조타하고 있고, 자차량의 선회 방향이 커브로와 일치하고 있는 경우에는, 차량 자세로서 안정적이라고 말할 수 있다.

따라서, 이들 주행 상태를 고려한 뒤에, 차량 자세를 안정화(stabilizing)하기 위한 요 모멘트 제어량을 부여할 것이 요구된다. 지금, 선회 반경을 r이라고 하면, 요 레이트(dφ/dt)와 차속 V의 관계는 하기와 같이 표기된다.

(dφ/dt)=V/r

이상으로부터

1/r=(dφ/dt)/V

로 표기된다. 여기서, (1/r)는 곡률이며, 차속에 상관없이 선회 상태를 나타낼 수 있는 값이기 때문에, 형성되는 각도(θ)와 마찬가지로 취급할 수 있다.

따라서, 이들 사정을 고려한 어느 시각 t에 있어서의 평가 함수 Ho(t)를 하기와 같이 설정한다.

Ho(t)=A{(dφ/dt)/V}(t)-Bθ(t)

여기서, A, B는 상수이다.

이 평가 함수 Ho(t)는, 자차량이 주행하고 있는 선회 상태[A{(dφ/dt)/V}(t)]와, 실제의 주행로 규정선의 상태와의 차분을 따라서 부여하여야 할 요 모멘트 제어량을 나타낸다. 우측 선회 중에 평가 함수 Ho(t)가 플러스로 큰 값을 보이는 경우는, 좌측 선회 요 모멘트를 부여할 필요가 있으므로, 좌측륜에 제동력을 부여하거나, 혹은 좌측으로 선회하기 쉽게 하는 조타 토크 제어를 하면 된다. 한편, 좌측 선회 중에 평가 함수 Ho(t)가 마이너스로 절대치가 큰 값을 보이는 경우는, 우측 선회 요 모멘트를 부여할 필요가 있으므로, 우측륜에 제동력을 부여하거나, 혹은 우측으로 선회하기 쉽게 하는 조타 토크 제어를 하면 된다.

이 평가 함수 Ho(t)를 이용함으로써, 운전자가 주행로 규정선을 따라서 조타하고 있는 경우는 평가 함수 Ho(t)의 값은 작아지고, 부여되는 요 모멘트 제어량도 작기 때문에 위화감이 없다. 한편, 주행로 규정선을 향하여 조타하고 있는 경우는 평가 함수 Ho(t)의 값이 커지고, 부여되는 요 모멘트 제어량도 크기 때문에, 차량 자세의 안정성을 확실히 확보할 수 있다.

여기서, 상기 실시예 1에 관한 발명과 비교하는 비교예로서, 인식한 주행로 규정선에 따른 주행 궤적과 진행 방향 가상선이 형성하는 각도를, 주행로 규정선에 도달할 때까지의 도달 시간으로 나눠 목표 요 레이트를 산출하는 기술을 설명한다. 비교예와 같이, 도달 시간으로 나눈 값을 요 모멘트 제어량으로서 이용하면, 주행로 규정선에 근접하는 과정에서 서서히 요 레이트를 수정하게 되어, 주행로 규정선에 따른 주행 상태를 얻을 때까지 시간이 걸린다고 하는 문제가 있다.

이에 대하여, 실시예 1에서는 현재의 차량의 선회 상태를 나타내는 곡률(1/r)과 형성되는 각도(θ)와의 차분에 기초한 평가 함수 Ho(t)에 의해서 요 모멘트 제어량을 부여하기 때문에, 주행로 규정선까지의 거리에 상관없이(교차 시간에 상관없이), 실제로 주행로 규정선에 도달하는 것보다도 전의 단계에서, 곧바로 주행로 규정선과 평행하게 되는 제어량을 출력할 수 있어, 안정성이 높은 제어가 실현된다. 또한, 곡률과 형성되는 각도(θ)와의 관계를 이용하여 제어량을 연산하기 때문에, 주행로 규정선을 따라서 주행하고 있는 제어 불필요한 상황에 있어서는, 형성되는 각도(θ)가 생겼다고 해도 차량 자세 안정화 제어가 개입하는 일이 없고, 운전자에게 위화감을 주는 일도 없다.

도 16, 도 17은 실시예 1의 차량 자세 안정화 제어 처리를 나타내는 흐름도이다. 이 흐름은, 도 13의 차량 자세 안정화 제어의 필요 여부 판단에서 필요라고 판단된 경우에, 차량 자세 안정화 제어부(21)에 의해 실행되는 제어 처리이다.

단계 S101에서는, 자차량의 진행 방향과 주행로 규정선이 형성하는 각도(θ)를 연산한다. 구체적으로는, 도 13의 단계 S3, S4에서 산출한 진행 방향 가상선과 가상 주행로 규정선이 형성하는 각도를 구한다.

단계 S102에서는, 자차량의 요 레이트(dφ/dt)를 연산한다. 이 요 레이트는 차량 운동 검출 센서(11)에 의해 검출된 요 레이트 센서치라도 좋고, 차량 운동 모델에 기초하여 차속이나 조타각으로부터 연산하여도 좋으며, 특별히 한정하지 않는다.

단계 S103에서는, 형성되는 각도(θ) 및 요 레이트(dφ/dt) 및 차속 V으로부터 평가 함수 Ho(t)를 연산한다.

단계 S104에서는, 평가 함수 Ho(t)가 플러스인지 여부를 판단하여, 플러스인 경우는 단계 S105로 진행하고, 0 이하인 경우는 단계 S108로 진행한다.

단계 S105에서는, 평가 함수 Ho(t)가 미리 설정된 불감대를 나타내는 정해진 값 δ보다 큰지 여부를 판단하여, 클 때는 단계 S106으로 진행하고, δ 미만일 때는 단계 S107로 진행한다.

단계 S106에서는, 제어량 H(t)을 평가 함수 Ho(t)로부터 정해진 값 δ를 뺀 값으로 설정한다. 도 18은 평가 함수 Ho(t)와 정해진 값 δ의 관계를 나타내는 개략도이다. 평가 함수 Ho(t)가 정해진 값 δ를 넘은 만큼의 값이 제어량 H(t)으로서 연산된다.

단계 S107에서는, 제어량 H(t)을 0에 설정한다.

단계 S108에서는, 평가 함수 Ho(t)에 마이너스를 곱한 값(평가 함수 Ho(t)는 마이너스의 값이며, 마이너스를 곱하면 플러스의 값으로 된다)이 정해진 값 δ보다 큰지 여부를 판단하여, 클 때는 단계 S109로 진행하고, δ 미만일 때는 단계 S110으로 진행한다.

단계 S109에서는, 제어량 H(t)을 평가 함수 Ho(t)에 정해진 값 δ를 가산한 값으로 설정한다.

단계 S110에서는, 제어량 H(t)을 0에 설정한다.

단계 S110A에서는, 차속이 정해진 차속 Vo 이상인지 여부를 판단하여, Vo 이상일 때는 브레이크 제동 토크에 의한 요 모멘트 제어가 유효하다고 판단하여 단계 S111로 진행하고, 차속 V가 정해진 차속 Vo 미만일 때는, 브레이크보다도 스티어링 조작에 의한 요 모멘트 제어가 효과적이라고 판단하여 단계 S121로 진행한다.

단계 S111에서는, 제어량 H(t)이 0 이상인지 여부를 판단하여, 0 이상인 경우는 단계 S112로 진행하고, 마이너스인 경우는 단계 S113으로 진행한다.

단계 S112에서는, 우측 선회를 억제할 필요가 있다고 판단할 수 있기 때문에, 우측륜 기본 제어량 TR을 0으로 설정하고, 좌측륜 기본 제어량 TL을 H(t)로 설정한다.

단계 S113에서는, 좌측 선회를 억제할 필요가 있다고 판단할 수 있기 때문에, 우측륜 기본 제어량을 H(t)로 설정하고, 좌측륜 기본 제어량 TL을 0으로 설정한다.

단계 S114에서는, 이하의 관계식에 기초하여 각 바퀴 제동 토크를 산출한다.

우측 전륜 제동 토크 TFR=TR×α

우측 후륜 제동 토크 TRR=TR-TFR

좌측 전륜 제동 토크 TFL=TL×α

좌측 후륜 제동 토크 TRL=TL-TFL

단, α는 상수이며, 전후 브레이크 배분에 기초하여 설정되는 값이다.

단계 S115에서는, 이하의 관계식에 기초하여 각 바퀴 휠 실린더 액압을 산출한다.

우측 전륜 휠 실린더 액압 PFR=K×TFR

좌측 전륜 휠 실린더 액압 PFL=K×TFL

우측 후륜 휠 실린더 액압 PRR=L×TRR

좌측 후륜 휠 실린더 액압 PRL=L×TRL

단, K, L은 상수이며, 토크를 액압으로 변환하는 변환 상수이다.

단계 S121에서는, 통상 주행 상태인지 여부를 판단하여, 통상 주행 상태라고 판단했을 때는 단계 S122로 진행하고, 그 이외의 경우(충돌 후의 상태, 스핀 상태, 노면 일탈 상태)인 경우는 본 제어 흐름을 종료한다.

단계 S122에서는, 핸들에 손을 대고 있는지 여부를 판단하여, 대고 있다고 판단한 경우는 단계 S125로 진행하고, 손을 뗀 상태라고 판단한 경우는 단계 S123으로 진행한다. 손을 대고 있는지 여부는, 예컨대 토크 센서의 공진 주파수 성분에 의해 핸들의 관성을 분석함으로써 확인하여도 좋고, 핸들에 터치 센서 등을 설치하여 손을 대고 있는지 판단하여도 좋다.

단계 S123에서는, 손을 떼는 시간이 정해진 시간보다 길어졌는지 여부를 판단하여, 정해진 시간보다 길어진 경우에는 단계 S128로 진행하여 자동 제어 해제를 한다. 한편, 정해진 시간을 넘지 않은 경우는, 단계 S124로 진행하여 손을 뗀 시간을 인크리멘트하고, 단계 S125로 진행한다. 즉, 손을 뗀 상태에서 자동 조타를 허용해 버리면, 운전자가 본 제어 시스템을 과신하여, 운전시의 주의력이 결여된 상태를 초래할 우려가 있기 때문이다.

단계 S125에서는, 조타 토크가 정해진 값 이상인 상태가 정해진 시간 계속되었는지 여부를 판단하여, 계속된 경우는 운전자가 의도적으로 조타하고 있다고 판단하여 단계 S128로 진행하여, 자동 제어 해제를 한다. 한편, 조타 토크가 정해진 값 이상인 상태가 정해진 시간 계속되지 않은 경우, 즉 조타 토크가 작거나, 혹은 강하더라도 계속적으로 부여되지 않은 경우는, 단계 S126으로 진행하여, 높은 조타 토크 계속 타이머의 인크리멘트를 행한다.

단계 S127에서는, 반자동 조타 제어를 한다. 여기서, 반자동 조타 제어란, 운전자의 의도에 관계없이 차량의 주행 상태에 따라서 자동 조타를 하면서도, 손을 덴 상태가 확정되었을 때나, 큰 조타 토크가 계속적으로 부여되었을 때는, 자동 조타 제어를 종료하고 통상의 조타 어시스트 제어로 전환하는 제어이다. 자동 조타 제어로서는, 제어량 H(t)을 실현하기 위한 목표 조타각 및 목표 요 레이트를 설정하고, 전동 모터의 제어로서, 어시스트 토크를 부여하는 토크 제어에서 회전각 제어로 전환하여, 목표 전타 속도에 의해서 목표 조타각까지 전타시키도록 전동 모터에 구동 지령을 출력한다.

도 19는 실시예 1의 정해진 차속 이상의 선회 상태에 있어서 선회를 억제하기 위해서 부여하는 제동력의 관계를 나타내는 개략 설명도이다. 제어량 H(t)이 플러스로, 우측 선회 상태를 나타낼 때에는 좌측 선회 요 모멘트를 부여할 필요가 있다. 한편, 제어량 H(t)이 마이너스로, 좌측 선회 상태를 나타낼 때에는 우측 선회 요 모멘트를 부여할 필요가 있다. 따라서, 상기 단계 S115에서 산출된 각 바퀴 휠 실린더 액압을 공급함으로써 차량 자세를 안정화시켜, 주행로 규정선과 평행하게 되는 요 모멘트를 조기에 부여한다.

도 20은 실시예 1의 직진로에서 차량 자세 안정화 제어 처리를 한 경우의 타임챠트이다. 도 20에서는 직진시에 옆바람 등의 외란에 의해서 좌측 선회하여, 좌측 주행로 규정선에 형성되는 각도가 생긴 경우를 도시한다.

시각 t1에서, 옆바람에 의해 좌측 선회의 요 레이트 dφ/dt가 발생하는 동시에 좌측의 주행로 규정선에 형성되는 각도(θ)가 생기기 시작한다. 그리고, 평가 함수 Ho(t)의 값도 변화되기 시작한다. 이 경우, 좌측 선회 상태에서 형성되는 각도가 증대되고 있으므로, 요 레이트 dφ/dt와 형성되는 각도(θ)의 부호가 불일치가 되어, 평가 함수 Ho(t)는 마이너스 측으로 절대치가 커지도록 변화된다. 여기서, 정해진 값 δ보다도 커질 때까지는 차량 자세 안정화 제어는 하지 않는다. 이에 따라 과도한 제어 개입을 억제함으로써 운전자에게 주는 위화감을 피한다.

시각 t2에서, 평가 함수 Ho(t)가 정해진 값 δ 이상이 되어, 제어량 H(t)이 산출되면, 우측륜 기본 제어량 TR이 산출되고, 우측 전륜 제동 토크 TFR 및 우측 후륜 제동 토크 TRR가 산출된다. 이 때, 좌측 전륜 제동 토크 TFL 및 좌측 전륜 제동 토크 TRL는 0으로 설정된다. 이에 따라, 차량에는 우측 선회 요 모멘트가 부여되기 때문에, 차량 진행 방향(진행 방향 가상선)이 주행로 규정선의 방향과 평행하게 되도록 선회한다.

도 21은 실시예 1의 정해진 차속 이상에 있어서 커브로에서의 차량 자세 안정화 제어 처리의 작동 상태를 나타내는 타임챠트이다. 도 21에서는 커브로에서 운전자가 핸들을 적절히 조타하여, 주행로 규정선을 따라서 주행하고 있는 경우를 도시한다.

시각 t21에서, 차량 전방에 커브로의 주행로 규정선이 출현하여, 차량 진행 방향(진행 방향 가상선)과의 사이에서 형성되는 각도(θ)가 생기기 시작한다. 이 시점에서는, 아직 커브에 도달하지 않았기 때문에, 운전자는 핸들을 조타하고 있지 않고, 요 레이트 dφ/dt는 발생하지 않았다. 따라서, 평가 함수 Ho(t)는 마이너스의 값을 산출하기 시작하지만, 정해진 값 δ보다도 작은 값이다.

시각 t22에서, 운전자가 커브로를 주행하기 위해서 핸들을 조타하면, 차량에 요 레이트 dφ/dt가 생기기 시작한다. 이 요 레이트 dφ/dt는 θ과의 부호가 일치하여, 평가 함수 Ho(t)의 절대치는 작아진다. 그리고, 차량이 주행로 규정선을 따라서 주행하고 있는 경우에는, 평가 함수 Ho(t)는 대략 0의 값으로 되어, ±δ의 범위 내의 값을 계속적으로 취하기 때문에, 기본적으로 차량 자세 안정화 제어가 이루어지는 일은 없다. 따라서, 불필요한 제어 개입에 따른 위화감을 피할 수 있다.

이상 설명한 것과 같이, 실시예 1에 있어서는 하기에 열거하는 작용 효과를 얻을 수 있다.

(1) 차량 제어 시스템은, 자차량의 진행 방향 영역의 정보로부터 주행로의 주행로 규정선을 인식하는 주행로 규정선 인식부(22)(주행로 규정선 인식 수단)와,

자차량으로부터 진행 방향으로 뻗는 진행 방향 가상선을 인식하는 차량 현재 위치 인식부(23)(진행 방향 가상선 인식 수단)와,

진행 방향 가상선과 주행로 규정선이 형성하는 각도(θ)에 따라서 제어량 H(t)(요 모멘트 제어량)을 부여하는 차량 자세 안정화 제어부(21)(차량 자세 안정화 제어 수단)

를 구비한 것을 특징으로 한다.

따라서, 자차량에서부터 주행로 규정선까지의 거리에 상관없이, 실제로 주행로 규정선에 도달하는 것보다도 전의 단계에서, 주행로 규정선과 평행하게 되는 제어량을 출력할 수 있어, 안정성이 높은 제어가 실현된다.

(2) 차량 자세 안정화 제어부(21)는, 차륜에 제동 토크를 부여하는 브레이크 제어에 의해서 요 모멘트 제어량을 부여하는 것을 특징으로 한다.

즉, 브레이크 제어에 의해서 요 모멘트 제어량을 부여함으로써, 운전자에게 핸들이 움직이는 것과 같은 위화감을 주는 일없이 요 모멘트 제어량을 부여할 수 있다. 또한, 제동 토크의 발생에 의해 감속하기 때문에, 보다 안정성이 높은 제어가 실현된다.

(3) 차량 자세 안정화 제어부(21)는, 전타각을 제어하는 전타 제어에 의해서 요 모멘트 제어량을 부여하는 것을 특징으로 한다.

즉, 전타 제어에 의해서 요 모멘트 제어량을 부여함으로써, 응답성이 높은 요 모멘트 제어를 실현할 수 있다. 또한, 저차속 영역이라면, 브레이크에 의한 요 모멘트 제어량으로는 충분히 요 모멘트를 발생시키기 어렵지만, 전타 제어의 경우는 저차속 영역이라도 충분히 요 모멘트를 발생시킬 수 있다.

(4) 차량 자세 안정화 제어부(21)는, 진행 방향 가상선과 주행로 규정선이 형성하는 각도에 따른 요 모멘트 제어량과, 자차량의 선회 반경에 따른 곡률에 따른 요 모멘트 제어량과의 차분인 교차각에 따른 요 모멘트 제어량에 따라서 요 모멘트 제어량을 부여하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 곡률과 형성되는 각도(θ)와의 관계를 이용하여 제어량을 연산하기 때문에, 주행로 규정선을 따라서 주행하고 있는 제어 불필요한 상황에 있어서는, 형성되는 각도(θ)가 생기고 있었다고 해도 차량 자세 안정화 제어가 개입하는 일이 없어, 운전자에게 위화감을 주는 일도 없다.

(5) 차량 자세 안정화 제어부(21)는, 평가 함수 Ho(t)가 정해진 값 δ 이상으로 되었을 때에 요 모멘트 제어량 H(t)을 부여하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 근소한 제어량의 발생에 따라서 제어 개입이 이루어짐에 따른 위화감을 피할 수 있다.

(6) 차속 V에 기초하여 진행 방향 가상선과 주행로 규정선과의 교점에 도달하기까지의 교차 시간을 산출하는 교차 시간 산출부(24)(교차 시간 산출 수단)를 설치하고,

차량 자세 안정화 제어부(21)는, 교차 시간이 정해진 시간 미만으로 되었을 때에 요 모멘트 제어량을 부여하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 차량으로부터 꽤 떨어진 전방 위치에서 형성되는 각도(θ)가 생긴 경우라면, 아직 운전자는 조타하는 일도 없고, 곧바로 차선 일탈 등이 생길 우려도 없기 때문에, 이 경우는 요 모멘트 제어량이 부여되지 않으므로, 운전자에게 위화감을 주는 일이 없다.

(7) 차량 자세 안정화 제어부(21)는, 차속 V이 정해진 값 이상일 때에는, 차륜에 제동 토크를 부여하는 브레이크 제어에 의해서 요 모멘트 제어량을 부여하고, 차속이 정해진 값 미만일 때는, 전타각을 제어하는 전타 제어에 의해서 요 모멘트 제어량을 부여하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 고차속 상태라면 브레이크 제어에 의해서 요 모멘트 제어량을 부여하기 때문에, 감속하면서 요 모멘트 제어량을 부여할 수 있어, 안정성이 높은 제어가 실현된다. 또한, 저차속 상태라면 브레이크 제어보다도 응답성이 높은 전타 제어에 의해서 요 모멘트 제어량을 부여함으로써 신속하게 주행로 규정선에 평행한 상태를 실현할 수 있다.

(8) 주행로 규정선 인식부(22)는, 복수의 카메라(310a, 310b)가 동일한 대상물을 촬영했을 때에 발생하는 시차를 이용하여 거리를 계측하는 스테레오 카메라인 것을 특징으로 한다.

따라서, 차량 전방의 거리나 전방 장해물을 입체적으로 파악할 수 있어, 가드레일 등의 장해물과 흰색선에서 다른 제어 게인을 설정할 수 있다. 이 경우, 장해물에 대하여 충돌 우려가 있는 경우에는, 보다 큰 게인을 설정함으로써 안정성이 높은 제어가 실현된다.

〔실시예 2〕

이어서, 실시예 2에 관해서 설명한다. 기본적인 구성은 실시예 1과 동일하기 때문에, 다른 점에 관해서만 설명한다. 도 22는 실시예 2의 차량 자세 안정화 제어 처리를 나타내는 흐름도이다. 실시예 1에서는, 차속 V이 정해진 차속 Vo 이상인지 여부로 브레이크 제어를 하는지, 조타에 의한 반자동 제어를 하는지를 전환했다. 이에 대하여, 실시예 2에서는, 브레이크 제어 및 반자동 제어 양쪽을 실행한다. 이 때, 차속에 의해서 각각의 제어량의 크기를 제한하는 것이다.

단계 S114a에서는, 차속 V이 높을수록 큰 값으로 설정된 상수 k, l을 산출한다. 그리고, 단계 S115에서 차속 V이 낮을수록 억제된 각 바퀴 휠 실린더 액압이 산출된다.

또한, 단계 S126a에서는, 차속 V이 높을수록 작은 값으로 설정된 제어 게인 α'을 산출한다. 그리고, 단계 S127에서 제어량 H(t)에 게인 α'을 곱셈한 값을 이용하여 목표 조타각 및 목표 요 레이트를 설정함으로써, 차속이 높을수록 억제된 목표 조타각 및 목표 요 레이트가 산출된다.

이상 설명한 것과 같이, 실시예 2에서는 하기의 작용 효과를 얻을 수 있다.

(9) 차량 자세 안정화 제어부(21)는, 차속 V이 높을수록 차륜에 제동 토크를 부여하는 브레이크 제어에 의해서 부여하는 요 모멘트 제어량을 크게 하고, 차속이 낮을수록 전타각을 제어하는 전타 제어에 의해서 부여하는 요 모멘트 제어량을 크게 하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 고차속 영역에 있어서는 브레이크 제어가 우선함으로써 감속을 동반하는 안정성이 높은 제어를 하면서도, 조타 제어에 의해서 한층 더 응답성을 향상시킬 수 있다. 또한, 저차속 영역에 있어서는 조타 제어가 우선함으로써 응답성이 높은 제어를 하면서도 브레이크 제어에 의해서 감속을 동반하기 때문에 안정성이 높은 제어를 실현할 수 있다.

따라서, 전술한 실시형태에 따르면, 자차량에서 주행로 규정선까지의 거리에 관계없이, 주행로 규정선의 상태와 운전자의 조타 상태의 괴리를 수정할 수 있기 때문에, 조기에 주행로 규정선을 따른 주행 상태로 함으로써, 안정성이 높은 차량 제어 시스템이 실현된다.

본 발명의 일 측면에 따른 차량 제어 시스템은, 자차량의 진행 방향 영역의 정보로부터 주행로의 주행로 규정선을 인식하는 주행로 규정선 인식부와, 자차량으로부터 진행 방향으로 뻗는 진행 방향 가상선을 인식하여, 상기 진행 방향 가상선과 상기 주행로 규정선이 형성하는 각도에 따라서, 상기 진행 방향 가상선과 상기 주행로 규정선이 교차하는 위치와 상기 자차량과의 사이의 거리에 상관없이, 상기 자차량이 상기 주행로 규정선과 평행하게 되는 요 모멘트 제어량을 부여하는 차량 자세 안정화 제어부를 구비한다.

본 발명의 일 측면에 따른 차량 제어 시스템은, 복수의 카메라가 동일한 대상물을 촬영했을 때에 발생하는 시차를 이용해서 거리를 계측하여, 주행로의 주행로 규정선을 인식하는 스테레오 카메라와, 자차량으로부터 진행 방향으로 뻗는 진행 방향 가상선을 인식하여, 상기 진행 방향 가상선과 상기 주행로 규정선이 형성하는 각도에 따라서, 상기 진행 방향 가상선과 상기 주행로 규정선이 교차하는 위치와 상기 자차량과의 사이의 거리에 상관없이, 상기 자차량이 상기 주행로 규정선과 평행하게 되는 요 모멘트 제어량을 부여하는 차량 자세 안정화 제어부를 구비한다.

상기 차량 제어 시스템에 있어서, 상기 차량 자세 안정화 제어부는, 차륜에 제동 토크를 부여하는 브레이크 제어에 의해서 요 모멘트 제어량을 부여하는 구성으로 하는 것이 가능하다.

상기 차량 제어 시스템에 있어서, 상기 차량 자세 안정화 제어부는, 전타각을 제어하는 전타 제어에 의해서 요 모멘트 제어량을 부여하는 구성으로 하는 것이 가능하다.

상기 차량 제어 시스템에 있어서, 상기 주행로 규정선과의 교점에 있어서의 상기 주행로 규정선의 접선인 가상 주행로 규정선을 인식하는 가상 주행로 규정선 인식부를 구비하고, 상기 차량 자세 안정화 제어부는, 상기 진행 방향 가상선과 상기 가상 주행로 규정선이 형성하는 각도에 따른 요 모멘트 제어량과 자차량의 곡률에 따른 요 모멘트 제어량과의 차분인 교차각에 따른 요 모멘트 제어량을 부여하는 구성으로 하는 것이 가능하다.

상기 차량 제어 시스템에 있어서, 상기 차량 자세 안정화 제어부는, 상기 교차각이 정해진 각도 이상이 되었을 때에 요 모멘트 제어량을 부여하는 구성으로 하는 것이 가능하다.

상기 차량 제어 시스템에 있어서, 차속에 기초하여 상기 진행 방향 가상선과 상기 주행로 규정선과의 교점에 도달할 때까지의 교차 시간을 산출하는 교차 시간 산출부를 설치하고, 상기 차량 자세 안정화 제어부는, 상기 교차 시간이 정해진 시간 미만으로 되었을 때에 요 모멘트 제어량을 부여하는 구성으로 할 수 있다.

상기 차량 제어 시스템에 있어서, 상기 차량 자세 안정화 제어부는, 차속이 정해진 값 이상일 때에는, 차륜에 제동 토크를 부여하는 브레이크 제어에 의해서 요 모멘트 제어량을 부여하고, 차속이 정해진 값 미만일 때는, 전타각을 제어하는 전타 제어에 의해서 요 모멘트 제어량을 부여하는 구성으로 하는 것이 가능하다.

상기 차량 제어 시스템에 있어서, 상기 차량 자세 안정화 제어부는, 차속이 높을수록 차륜에 제동 토크를 부여하는 브레이크 제어에 의해서 부여하는 요 모멘트 제어량을 크게 하고, 차속이 낮을수록 전타각을 제어하는 전타 제어에 의해서 부여하는 요 모멘트 제어량을 크게 하는 구성으로 할 수 있다.

상기 차량 제어 시스템에 있어서, 상기 주행로 규정선 인식부는, 복수의 카메라가 동일한 대상물을 촬영했을 때에 발생하는 시차를 이용하여 거리를 계측하는 스테레오 카메라를 채용하는 것이 가능하다.

이상, 본 발명의 몇 가지 실시형태만을 설명했지만, 본 발명의 신규한 교시나 이점으로부터 실질적으로 벗어나는 일없이 예시하는 실시형태에 다양한 변경 또는 개량을 더할 수 있다는 것을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그와 같은 변경 또는 개량을 더한 형태도 본 발명의 기술적 범위에 포함하는 것을 의도한다.

본원은, 2013년 5월 31일 출원의 일본 특허출원번호 2013-116319호에 기초한 우선권을 주장한다. 2013년 5월 31일 출원의 일본 특허출원번호 2013-116319호의 명세서, 특허청구범위, 도면 및 요약서를 포함하는 모든 개시 내용은, 참조에 의해 전체적으로 본원에 포함된다.

일본 특허공개공보 제2004-345460호(특허문헌 1)의 명세서, 특허청구범위, 도면 및 요약서를 포함하는 모든 개시는, 참조에 의해 전체적으로 본원에 포함된다.

1: 주행 환경 인식 시스템, 2: 전동 파워 스티어링, 3: 유압 브레이크 유닛, 4: 브레이크 부스터, 5: 핸들, 10: 전자 제어 유닛, 11: 차량 운동 검출 센서, 20: 일탈 경향 산출부, 21: 차량 자세 안정화 제어부, 22: 주행로 규정선 인식부, 24: 교차 시간 산출부, 25: 가상 주행로 규정선 산출부, 26: 작동 필요 여부 판정부, 310: 스테레오 카메라

Claims

차량 제어 시스템으로서,
자(自)차량의 진행 방향 영역의 정보로부터 주행로의 주행로 규정선을 인식하는 주행로 규정선 인식부와,
자차량으로부터 진행 방향으로 뻗는 진행 방향 가상선을 인식하여, 상기 진행 방향 가상선과 상기 주행로 규정선이 형성하는 각도에 따라서, 자차량이 상기 주행로 규정선을 따라서 주행하도록 요 모멘트 제어량을 부여하는 차량 자세 안정화 제어부와,
상기 주행로 규정선과의 교점에 있어서의 상기 주행로 규정선의 접선인 가상 주행로 규정선을 인식하는 가상 주행로 규정선 인식부를 구비하고,
상기 차량 자세 안정화 제어부는, 상기 진행 방향 가상선과 상기 가상 주행로 규정선이 형성하는 각도에 따른 요 모멘트 제어량과 자차량의 곡률에 따른 요 모멘트 제어량과의 차분인 교차각에 따른 요 모멘트 제어량을 부여하는 것인 차량 제어 시스템.
제1항에 있어서, 상기 차량 자세 안정화 제어부는, 차륜에 제동 토크를 부여하는 브레이크 제어에 의해서 요 모멘트 제어량을 부여하는 것인 차량 제어 시스템.
제1항에 있어서, 상기 차량 자세 안정화 제어부는, 전타각을 제어하는 전타 제어에 의해서 요 모멘트 제어량을 부여하는 것인 차량 제어 시스템.
삭제
제1항에 있어서, 상기 차량 자세 안정화 제어부는, 상기 교차각에 따른 요 모멘트 제어량이 정해진 값 이상으로 되었을 때에 요 모멘트 제어량을 부여하는 것인 차량 제어 시스템.
제1항에 있어서, 차속에 기초하여 상기 진행 방향 가상선과 상기 주행로 규정선과의 교점에 도달할 때까지의 교차 시간을 산출하는 교차 시간 산출부를 설치하고,
상기 차량 자세 안정화 제어부는, 상기 교차 시간이 정해진 시간 미만으로 되었을 때에 요 모멘트 제어량을 부여하는 것인 차량 제어 시스템.
제1항에 있어서, 상기 차량 자세 안정화 제어부는, 차속이 정해진 값 이상일 때는, 차륜에 제동 토크를 부여하는 브레이크 제어에 의해서 요 모멘트 제어량을 부여하고, 차속이 정해진 값 미만일 때는, 전타각을 제어하는 전타 제어에 의해서 요 모멘트 제어량을 부여하는 것인 차량 제어 시스템.
제1항에 있어서, 상기 차량 자세 안정화 제어부는, 차속이 높을수록 차륜에 제동 토크를 부여하는 브레이크 제어에 의해서 부여하는 요 모멘트 제어량을 크게 하고, 차속이 낮을수록 전타각을 제어하는 전타 제어에 의해서 부여하는 요 모멘트 제어량을 크게 하는 것인 차량 제어 시스템.
제1항에 있어서, 상기 주행로 규정선 인식부는, 복수의 카메라가 동일한 대상물을 촬영했을 때에 발생하는 시차를 이용하여 거리를 계측하는 스테레오 카메라인 것인 차량 제어 시스템.
차량 제어 시스템으로서,
복수의 카메라가 동일한 대상물을 촬영했을 때에 발생하는 시차를 이용해서 거리를 계측하여, 주행로의 주행로 규정선을 인식하는 스테레오 카메라와,
자차량으로부터 진행 방향으로 뻗는 진행 방향 가상선을 인식하여, 상기 진행 방향 가상선과 상기 주행로 규정선이 형성하는 각도에 따라서, 자차량이 상기 주행로 규정선을 따라서 주행하도록 요 모멘트 제어량을 부여하는 차량 자세 안정화 제어부와,
상기 주행로 규정선과의 교점에 있어서의 상기 주행로 규정선의 접선인 가상 주행로 규정선을 인식하는 가상 주행로 규정선 인식부를 구비하고,
상기 차량 자세 안정화 제어부는, 상기 진행 방향 가상선과 상기 가상 주행로 규정선이 형성하는 각도에 따른 요 모멘트 제어량과 자차량의 곡률에 따른 요 모멘트 제어량과의 차분인 교차각에 따른 요 모멘트 제어량을 부여하는 것인 차량 제어 시스템.
제10항에 있어서, 상기 차량 자세 안정화 제어부는, 차륜에 제동 토크를 부여하는 브레이크 제어에 의해서 요 모멘트 제어량을 부여하는 것인 차량 제어 시스템.
제11항에 있어서, 상기 차량 자세 안정화 제어부는, 전타각을 제어하는 전타 제어에 의해서 요 모멘트 제어량을 부여하는 것인 차량 제어 시스템.
삭제
제10항에 있어서, 상기 차량 자세 안정화 제어부는, 상기 교차각에 따른 요 모멘트 제어량이 정해진 값 이상으로 되었을 때에 요 모멘트 제어량을 부여하는 것인 차량 제어 시스템.
제10항에 있어서, 차속에 기초하여 상기 진행 방향 가상선과 상기 주행로 규정선과의 교점에 도달할 때까지의 교차 시간을 산출하는 교차 시간 산출부를 설치하고,
상기 차량 자세 안정화 제어부는, 상기 교차 시간이 정해진 시간 미만으로 되었을 때에 요 모멘트 제어량을 부여하는 것인 차량 제어 시스템.
제10항에 있어서, 상기 차량 자세 안정화 제어부는, 차속이 정해진 값 이상일 때는, 차륜에 제동 토크를 부여하는 브레이크 제어에 의해서 요 모멘트 제어량을 부여하고, 차속이 정해진 값 미만일 때는, 전타각을 제어하는 전타 제어에 의해서 요 모멘트 제어량을 부여하는 것인 차량 제어 시스템.
제10항에 있어서, 상기 차량 자세 안정화 제어부는, 차속이 높을수록 차륜에 제동 토크를 부여하는 브레이크 제어에 의해서 부여하는 요 모멘트 제어량을 크게 하고, 차속이 낮을수록 전타각을 제어하는 전타 제어에 의해서 부여하는 요 모멘트 제어량을 크게 하는 것인 차량 제어 시스템.