KR102073594B1 - 조타 지원 시스템 - Google Patents

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KR102073594B1
KR102073594B1 KR1020180064162A KR20180064162A KR102073594B1 KR 102073594 B1 KR102073594 B1 KR 102073594B1 KR 1020180064162 A KR1020180064162 A KR 1020180064162A KR 20180064162 A KR20180064162 A KR 20180064162A KR 102073594 B1 KR102073594 B1 KR 102073594B1
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도요타지도샤가부시키가이샤
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Abstract

조타 지원 시스템은, 주변 감시부(11)와, 차선 인식부(12)와, 상기 자차량이 차선 변경을 행함에 있어서 지장으로 되는 타차량이 상기 주변 감시부(11)에 의해 검출되지 않은 경우에, 차선 변경 지원 제어를 개시하도록 구성된 차선 변경 지원 제어부(10)와, 상기 차선 변경의 현시점에 있어서의 진척 상황을 검출하도록 구성된 진척 상황 검출부(10)와, 상기 주변 감시부(11)에 의해, 접근 차량이 검출된 경우, 상기 차선 변경 지원 제어를 정지시키도록 구성된 차선 변경 지원 정지부(10)와, 상기 차선 변경 지원 제어가 상기 차선 변경의 전반에서 정지된 경우에, 중앙 복귀 지원 제어를 실시하도록 구성된 중앙 복귀 지원 제어부(10)와, 상기 차선 변경 지원 제어가 상기 차선 변경의 후반에서 정지된 경우에, 충돌 회피 지원 제어를 실시하도록 구성된 충돌 회피 지원 제어부(10)를 포함한다.

Description

조타 지원 시스템 {STEERING ASSIST SYSTEM}
본 발명은 조타 지원 시스템에 관한 것이다.
자차량이 현재 주행하고 있는 원 차선으로부터 인접 차선을 향하여 차선 변경하도록 조타 조작을 지원하는 제어(차선 변경 지원 제어라고 칭함)를 실시하는 조타 지원 시스템이 알려져 있다. 예를 들어, 일본 특허 공개 제2016-126360호에 제안된 차량 제어 시스템은, 자차량의 주변을 감시하고, 차선 변경 지원 제어를 행함에 있어서 지장으로 되는 타차량이 존재하고 있지 않은지를 판정하고, 지장으로 되는 타차량이 존재하는 상황에 있어서는, 차선 변경 지원 제어를 개시하지 않도록 구성되어 있다.
그러나, 주변 감시 하에 차선 변경 지원 제어가 허가되어 개시된 경우라도, 그 후에, 타차량이 자차량에 이상 접근하는 경우가 고려된다. 예를 들어, 도 16에 도시하는 바와 같이, 차선 변경처로 되는 인접 차선(목표 차선이라고 칭함)의 후방으로부터 타차량(C2)이 상정 외의 상대 속도로 자차량(C1)에 급접근하는 경우나, 목표 차선의 더 옆 차선(원 차선에 대하여 2차선 떨어진 차선)으로부터, 타차량(C3)이 목표 차선에 진입하여 자차량(C1)에 이상 접근하는 경우 등을 들 수 있다. 일본 특허 공개 제2016-126360호에 제안된 시스템에 있어서는, 차선 변경 지원 제어가 개시된 후에 있어서 타차량이 이상 접근하는 것에 대해서는 상정하고 있지 않아, 그 경우에 대처할 수 없다.
예를 들어, 차선 변경 지원 제어 중에 타차량이 자차량에 이상 접근하였음이 검출된 경우, 차선 변경 지원 제어를 정지시키는 것이 고려된다. 그러나, 단순히, 차선 변경 지원 제어를 정지시키는 것만으로는, 편리성 및 안전성에 관하여 개량의 여지가 있다.
본 발명은 편리성 및 안전성을 향상시킨 조타 지원 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 형태는, 조타 지원 시스템을 제공한다. 상기 형태에 관한 조타 지원 시스템은, 자차량의 주변을 감시하도록 구성된 주변 감시부와, 차선을 인식하여, 상기 차선에 대한 상기 자차량의 상대적인 위치 관계를 포함하는 차선 정보를 취득하도록 구성된 차선 인식부와, 상기 자차량이 차선 변경을 행함에 있어서 지장으로 되는 타차량이 상기 주변 감시부에 의해 검출되지 않은 경우에, 차선 변경 지원 요구에 따라, 상기 차선 정보에 기초하여, 상기 자차량이 현재 주행하고 있는 원 차선으로부터 상기 원 차선에 인접하는 목표 차선을 향하여 차선 변경하도록 조타를 제어하는 차선 변경 지원 제어를 개시하도록 구성된 차선 변경 지원 제어부와, 상기 차선 변경 지원 제어에 의한 차선 변경의 현시점에 있어서의 진척 상황을 검출하도록 구성된 진척 상황 검출부와, 상기 주변 감시부에 의해, 상기 차선 변경 지원 제어를 계속하면 상기 자차량에 이상 접근할 우려가 있는 접근 차량이 검출된 경우, 상기 차선 변경 지원 제어를 도중에 정지시키도록 구성된 차선 변경 지원 정지부와, 상기 접근 차량이 검출되어 상기 차선 변경 지원 제어가 도중에 정지되었을 때의 상기 진척 상황 검출부에 의해 검출되어 있는 상기 진척 상황이 차선 변경의 전반인 경우에, 상기 자차량을 상기 원 차선의 차선 폭 방향의 중앙 위치로 이동시키도록 조타를 제어하는 중앙 복귀 지원 제어를 실시하도록 구성된 중앙 복귀 지원 제어부와, 상기 접근 차량이 검출되어 상기 차선 변경 지원 제어가 도중에 정지되었을 때의 상기 진척 상황 검출부에 의해 검출되어 있는 상기 진척 상황이 차선 변경의 후반인 경우에, 차선이 연장되는 방향과 상기 자차량이 향하고 있는 방향이 이루는 각도인 요각(yaw angle)을, 상기 중앙 복귀 지원 제어에 의해 상기 요각이 변화하는 속도보다 빠른 긴급 속도로 저하시키도록 상기 자차량의 방향을 제어하는 충돌 회피 지원 제어를 실시하도록 구성된 충돌 회피 지원 제어부를 포함한다.
상기 구성에 따르면, 차선을 인식함으로써, 차선에 대한 자차량의 상대적인 위치 관계를 취득할 수 있다. 또한, 드라이버의 핸들 조작을 요하지 않고, 자차량은 목표 차선을 향하여 차선 변경이 가능하다. 주변 감시 하에 차선 변경 지원 제어가 허가되어 개시된 경우라도, 그 후에, 타차량이 자차량에 이상 접근하는 경우가 고려된다. 상기 구성에 따르면, 안전을 확보한 상태이며, 또한 드라이버에게 있어서 바람직한 위치(원 차선의 중앙 위치)로 자차량을 이동시킬 수 있다.
또한, 빠르게, 자차량이 목표 차선의 폭 방향 중앙측으로 이동해 가지 않도록 할 수 있어, 접근 차량과의 충돌 회피를 지원할(충돌의 가능성을 저감하도록 지원할) 수 있다. 이 결과, 편리성 및 안전성을 향상시킬 수 있다.
상기 형태에 있어서, 조타 지원 시스템은, 상기 차선 정보에 기초하여, 상기 자차량의 주행 위치가 차선 내의 차선 폭 방향의 일정 위치로 유지되도록 조타를 제어하는 차선 유지 지원 제어를 실시하도록 구성된 차선 유지 지원 제어부를 더 구비하고 있어도 되고, 상기 차선 변경 지원 제어부는, 상기 차선 유지 지원 제어가 실시되고 있는 상황에 있어서 상기 차선 변경 지원 요구를 받았을 때, 상기 차선 유지 지원 제어를 정지시켜 상기 차선 변경 지원 제어를 개시하도록 구성되어 있어도 되고, 상기 충돌 회피 지원 제어부는, 상기 차선 변경 지원 제어에 의해 증가한 상기 요각을, 상기 차선 변경 지원 제어가 개시되기 직전의 과거 요각으로 복귀시키도록 조타를 제어하도록 구성되어 있어도 된다.
상기 구성에 따르면, 자차량의 차선 폭 방향의 속도인 횡속도를 단시간에 저하시킬 수 있다. 이에 의해, 빠르게, 자차량이 목표 차선의 폭 방향 중심측으로 이동해 가지 않도록 할 수 있다.
상기 형태에 있어서, 상기 차선 변경 지원 제어부는, 상기 자차량을 차선 변경시키는 궤도의 목표 곡률을 사용한 피드 포워드 제어량을 포함하는 제1 목표 제어량을 소정의 연산 주기로 연산하도록 구성되어 있어도 되고, 상기 제1 목표 제어량에 기초하여 조타를 제어하도록 구성되어 있어도 되고, 상기 충돌 회피 지원 제어부는, 상기 차선 변경 지원 제어의 개시부터 상기 충돌 회피 지원 제어의 개시까지의 상기 목표 곡률의 적분값에 상당하는 값을 연산하도록 구성되어 있어도 되고, 상기 적분값에 상당하는 값에 기초하여 제2 목표 제어량을 연산하도록 구성되어 있어도 되고, 상기 충돌 회피 지원 제어가 실시되는 동안 상기 제2 목표 제어량에 기초하여 조타를 제어하도록 구성되어 있어도 된다.
상기 구성에 따르면, 자차량의 차선 폭 방향의 속도인 횡속도를 빠르게 저하시킬 수 있다.
상기 형태에 있어서, 조타 지원 시스템은, 상기 충돌 회피 지원 제어가 완료된 후, 상기 자차량을 상기 원 차선의 차선 폭 방향의 중앙 위치로 이동시키도록 조타를 제어하는 원 차선 복귀 지원 제어를 실시하도록 구성된 원 차선 복귀 지원 제어부를 더 구비하고 있어도 된다.
상기 구성에 따르면, 자차량이 원 차선의 차선 폭 방향의 중앙 위치로 복귀되도록 조타가 제어된다. 따라서, 자차량을 더 안전한 위치이며, 또한 드라이버에게 있어서 바람직한 위치(원 차선의 중앙 위치)로 복귀시킬 수 있다.
상기 형태에 있어서, 조타 지원 시스템은, 상기 진척 상황 검출부는, 상기 차선 변경 지원 제어에 의한 현시점에 있어서의 차선 변경의 진척 상황이 차선 변경의 전반인지 후반인지에 대하여 판정하도록 구성되고, 상기 자차량이 상기 원 차선 내에 위치하고 있다고 추정되는 경우에 상기 진척 상황이 차선 변경의 전반이라고 판정하고, 상기 자차량의 적어도 일부가 상기 목표 차선에 위치하고 있다고 추정되는 경우에, 상기 진척 상황이 차선 변경의 후반이라고 판정하도록 구성되어 있다.
상기 구성에 따르면, 차선 변경의 전반과 후반을 적정하게 판정할 수 있다.
상기 형태에 있어서, 상기 진척 상황 검출부는, 상기 차선 변경 지원 제어에 의한 현시점에 있어서의 차선 변경의 진척 상황이 차선 변경의 전반인지 후반인지에 대하여 판정하도록 구성되어 있어도 되고, 상기 원 차선의 차선 폭 방향의 중앙 위치와 상기 원 차선과 상기 목표 차선의 경계와의 사이에 있는 특정 위치를 판정 위치로 해도 되고, 상기 자차량이 차선 변경 방향에 있어서 상기 목표 차선에 대하여 상기 판정 위치의 반대측에 위치하는 제1 영역에 존재한다고 추정되는 경우에 상기 진척 상황이 차선 변경의 전반이라고 판정하고, 상기 자차량이 상기 차선 변경 방향에 있어서 상기 제1 영역에 대하여 상기 판정 위치의 반대측에 위치하는 제2 영역에 존재한다고 추정되는 경우에 상기 진척 상황이 차선 변경의 후반이라고 판정하도록 구성되어 있어도 된다.
상기 구성에 따르면, 중앙 복귀 지원 제어가 실시되는 경우에는, 자차량을 목표 차선으로까지 밀려나오지 않도록 할 수 있다. 따라서, 한층 적절하게, 차선 변경의 전후반의 판정을 행할 수 있다.
상기 형태에 있어서, 상기 진척 상황 검출부는, 상기 자차량의 차선 폭 방향의 속도가 높을수록 상기 경계와 상기 판정 위치의 거리가 커지도록 상기 판정 위치를 설정하도록 구성되어 있어도 된다.
상기 구성에 따르면, 한층 적정하게, 차선 변경의 전후반의 판정을 행할 수 있다.
상기 형태에 있어서, 상기 주변 감시부는, 타차량의 상기 자차량으로의 접근 정도가 역치를 초과하였을 때 상기 접근 차량이 검출되었다고 판정하도록 구성되어 있어도 되고, 상기 역치는, 상기 차선 변경의 전반에 비하여 상기 차선 변경의 후반 쪽이 보다 높은 접근 정도에 상당하는 값으로 설정되어 있어도 된다.
이 접근 정도는, 예를 들어 현시점으로부터, 자차량과 타차량이 충돌할 때까지 요하는 시간의 예측값(예측 시간) 등이 사용되어도 된다. 역치는, 차선 변경의 전반에 비하여 차선 변경의 후반 쪽이 보다 높은 접근 정도에 상당하는 값으로 설정되어 있어도 된다. 이 때문에, 상기 구성에 따르면 차선 변경의 전반에 있어서는, 자차량에 이상 접근할 우려가 있는 접근 차량이 검출된 경우에는, 안전이 충분히 확보되어 있는 상태에서 여유를 갖고 차선 변경 지원 제어를 종료할 수 있다. 한편, 차선 변경의 후반에 있어서는, 필요 이상으로 충돌 회피 지원 제어가 실시되지 않도록 할 수 있다. 즉, 차선 변경의 후반에 있어서는, 필요 이상으로 차선 변경 지원 제어가 도중에 정지되지 않도록 할 수 있고, 편리성을 향상시킬 수 있다.
발명의 각 구성 요건은, 부호에 의해 규정되는 실시 형태에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 예시적인 실시 형태의 특징, 이점, 기술적 및 산업적 의의는 첨부된 도면을 참조하여 이하에서 설명될 것이며, 동일한 도면 부호는 동일한 요소를 나타낸다.
도 1은, 본 발명의 실시 형태에 관한 조타 지원 시스템의 개략 구성도이다.
도 2는, 주변 센서 및 카메라 센서의 설치 위치를 도시한 평면도이다.
도 3은, 차선 관련 차량 정보를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는, 윙커 레버의 작동을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는, 조타 지원 제어 루틴을 도시하는 흐름도이다.
도 6은, LCA 캔슬 제어 루틴을 도시하는 흐름도이다.
도 7은, LCA 접근 경보 제어 루틴을 도시하는 흐름도이다.
도 8은, 표시기의 LTA 화면, LCA 화면을 도시하는 도면이다.
도 9는, 목표 궤도를 도시하는 도면이다.
도 10은, 목표 궤도 함수를 도시하는 도면이다.
도 11은, 표시기의 LCA 캔슬 화면을 도시하는 도면이다.
도 12는, 목표 곡률의 그래프를 도시하는 도면이다.
도 13은, 표시기의 LCA 접근 경보 화면을 도시하는 도면이다.
도 14는, 목표 궤도와 중앙 복귀 목표 궤도를 도시하는 도면이다.
도 15는, 목표 궤도와 원 차선 복귀 목표 궤도를 도시하는 도면이다.
도 16은, 자차량과 타차량의 접근 상황을 도시하는 도면이다.
도 17은, 변형예에 관한 조타 지원 제어 루틴을 도시하는 흐름도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 관한 조타 지원 시스템에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.
본 발명의 실시 형태에 관한 조타 지원 시스템은, 차량(이하에 있어서, 다른 차량과 구별하기 위해, 「자차량」이라고 호칭되는 경우가 있음)에 적용되며, 도 1에 도시하는 바와 같이, 운전 지원 ECU(10), 전동 파워 스티어링 ECU(20), 미터 ECU(30), 스티어링 ECU(40), 엔진 ECU(50), 브레이크 ECU(60) 및 내비게이션 ECU(70)를 구비하고 있다.
이들 ECU는, 마이크로컴퓨터를 주요부로서 구비하는 Electric Control Unit이며, CAN(Controller Area Network)(100)을 통하여 서로 정보를 송신 가능 및 수신 가능하게 접속되어 있다. 본 명세서에 있어서, 마이크로컴퓨터는 CPU, ROM, RAM, 불휘발성 메모리 및 인터페이스 I/F 등을 포함한다. CPU는 ROM에 저장된 인스트럭션(프로그램, 루틴)을 실행함으로써 각종 기능을 실현하도록 되어 있다. 이들 ECU는 몇 가지 또는 전부가 하나의 ECU에 통합되어도 된다.
CAN(100)에는, 차량 상태를 검출하는 복수 종류의 차량 상태 센서(80), 및 운전 조작 상태를 검출하는 복수 종류의 운전 조작 상태 센서(90)가 접속되어 있다. 차량 상태 센서(80)는, 차량의 주행 속도를 검출하는 차속 센서, 차량의 전후 방향의 가속도를 검출하는 전후 G 센서, 차량의 횡방향의 가속도를 검출하는 횡 G 센서, 및 차량의 요 레이트를 검출하는 요 레이트 센서 등이다.
운전 조작 상태 센서(90)는, 액셀러레이터 페달의 조작량을 검출하는 액셀러레이터 조작량 센서, 브레이크 페달의 조작량을 검출하는 브레이크 조작량 센서, 브레이크 페달의 조작의 유무를 검출하는 브레이크 스위치, 조타각을 검출하는 조타각 센서, 조타 토크를 검출하는 조타 토크 센서, 및 변속기의 시프트 포지션을 검출하는 시프트 포지션 센서 등이다.
차량 상태 센서(80) 및 운전 조작 상태 센서(90)에 의해 검출된 정보(센서 정보라고 칭함)는, CAN(100)에 송신된다. 각 ECU에 있어서는, CAN(100)에 송신된 센서 정보를 적절하게 이용할 수 있다. 또한, 센서 정보는, 특정한 ECU에 접속된 센서의 정보이며, 그 특정한 ECU로부터 CAN(100)에 송신되는 경우도 있다. 예를 들어, 액셀러레이터 조작량 센서는, 엔진 ECU(50)에 접속되어 있어도 된다. 이 경우, 엔진 ECU(50)로부터 액셀러레이터 조작량을 나타내는 센서 정보가 CAN(100)에 송신된다. 예를 들어, 조타각 센서는, 스티어링 ECU(40)에 접속되어 있어도 된다. 이 경우, 스티어링 ECU(40)로부터 조타각을 나타내는 센서 정보가 CAN(100)에 송신된다. 다른 센서에 있어서도 마찬가지이다. 또한, CAN(100)을 개재시키지 않고, 특정한 ECU간에 있어서의 직접적인 통신에 의해, 센서 정보의 수수가 행해지는 구성이 채용되어도 된다.
운전 지원 ECU(10)는, 드라이버의 운전 지원을 행하는 중추가 되는 제어 장치이며, 차선 변경 지원 제어, 차선 유지 지원 제어 및 추종 차간 거리 제어를 실시한다. 운전 지원 ECU(10)에는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 중앙 전방 주변 센서(11FC), 우측 전방 주변 센서(11FR), 좌측 전방 주변 센서(11FL), 우측 후방 주변 센서(11RR) 및 좌측 후방 주변 센서(11RL)가 접속된다. 각 주변 센서(11FC, 11FR, 11FL, 11RR, 11RL)는 레이더 센서이며, 그 검출 영역이 서로 다를 뿐, 기본적으로는 서로 동일한 구성이다. 이하, 각 주변 센서(11FC, 11FR, 11FL, 11RR, 11RL)를 개별적으로 구별할 필요가 없는 경우에는, 그것들을 주변 센서(11)라고 칭한다.
주변 센서(11)는, 레이더 송수신부와 신호 처리부(도시 생략)를 구비하고 있고, 레이더 송수신부가, 밀리미터파대의 전파(이하, 「밀리미터파」라고 호칭함)를방사하고, 방사 범위 내에 존재하는 입체물(예를 들어, 타차량, 보행자, 자전거, 건조물 등)에 의해 반사된 밀리미터파(즉, 반사파)를 수신한다. 신호 처리부는, 송신한 밀리미터파와 수신한 반사파의 위상차, 반사파의 감쇠 레벨 및 밀리미터파를 송신하고 나서 반사파를 수신할 때까지의 시간 등에 기초하여, 자차량과 입체물의 거리, 자차량과 입체물의 상대 속도, 자차량에 대한 입체물의 상대 위치(방향) 등을 나타내는 정보(이하, 주변 정보라고 칭함)를 소정 시간의 경과마다 취득하여 운전 지원 ECU(10)에 공급한다. 이 주변 정보에 의해, 자차량과 입체물의 거리에 있어서의 전후 방향 성분과 횡방향 성분, 및 자차량과 입체물의 상대 속도에 있어서의 전후 방향 성분과 횡방향 성분을 검출할 수 있다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 중앙 전방 주변 센서(11FC)는, 차체의 프론트 중앙부에 설치되며, 자차량의 전방 영역에 존재하는 입체물을 검출한다. 우측 전방 주변 센서(11FR)는, 차체의 우측 전방 코너부에 설치되며, 주로 자차량의 우측 전방 영역에 존재하는 입체물을 검출하고, 좌측 전방 주변 센서(11FL)는, 차체의 좌측 전방 코너부에 설치되며, 주로 자차량의 좌측 전방 영역에 존재하는 입체물을 검출한다. 우측 후방 주변 센서(11RR)는, 차체의 우측 후방 코너부에 설치되며, 주로 자차량의 우측 후방 영역에 존재하는 입체물을 검출하고, 좌측 후방 주변 센서(11RL)는, 차체의 좌측 후방 코너부에 설치되며, 주로 자차량의 좌측 후방 영역에 존재하는 입체물을 검출한다.
주변 센서(11)는, 본 실시 형태에 있어서는 레이더 센서이지만, 대신에, 예를 들어 클리어런스 소나 및 라이더 센서 등, 다른 센서를 채용할 수도 있다.
또한, 운전 지원 ECU(10)에는, 카메라 센서(12)가 접속되어 있다. 카메라 센서(12)는, 카메라부, 및 카메라부에 의해 촬영하여 얻어진 화상 데이터를 해석하여 도로의 백색선을 인식하는 레인 인식부를 구비하고 있다. 카메라 센서(12)(카메라부)는, 자차량의 전방의 풍경을 촬영한다. 카메라 센서(12)(레인 인식부)는, 인식한 백색선에 관한 정보를 소정의 연산 주기로 반복하여 운전 지원 ECU(10)에 공급한다.
카메라 센서(12)는, 백색선으로 구획되는 영역을 나타내는 차선을 인식함과 함께, 백색선과 자차량의 위치 관계에 기초하여, 차선에 대한 자차량의 상대적인 위치 관계를 검출할 수 있도록 되어 있다. 차선은, 예를 들어 백색선에 의해 구획되는 영역이다. 여기서, 자차량의 위치란, 자차량의 무게 중심 위치이다. 또한, 후술하는 자차량의 횡위치란, 자차량의 무게 중심 위치의 차선 폭 방향에 있어서의 위치를 나타내고, 자차량의 횡속도는, 자차량의 무게 중심 위치의 차선 폭 방향에 있어서의 속도를 나타내고, 자차량의 횡가속도는, 자차량의 무게 중심 위치의 차선 폭 방향에 있어서의 가속도를 나타낸다. 이들은, 카메라 센서(12)에 의해 검출되는 백색선과 자차량의 상대 위치 관계에 의해 구해진다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는, 자차량의 위치를 무게 중심 위치로 하고 있지만, 반드시 무게 중심 위치에 한정되는 것은 아니며, 미리 설정된 특정한 위치(예를 들어, 평면에서 본 중심 위치 등)를 채용할 수 있다.
카메라 센서(12)는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 자차량이 주행하고 있는 차선에 있어서의 좌우의 백색선(WL)의 폭 방향의 중심 위치로 되는 차선 중심 라인(CL)을 결정한다. 이 차선 중심 라인(CL)은, 후술하는 차선 유지 지원 제어에 있어서의 목표 주행 라인으로서 이용된다. 또한, 카메라 센서(12)는, 차선 중심 라인(CL)의 커브의 곡률 Cu를 연산한다.
또한, 카메라 센서(12)는, 좌우의 백색선(WL)으로 구획되는 차선에 있어서의 자차량의 위치 및 방향을 연산한다. 예를 들어, 카메라 센서(12)는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 자차량(C)의 무게 중심점(P)과 차선 중심 라인(CL)의 사이의 차선 폭 방향의 거리 Dy(m), 즉 자차량(C)이 차선 중심 라인(CL)에 대하여 차선 폭 방향으로 어긋나 있는 거리 Dy를 연산한다. 이 거리 Dy를 횡편차 Dy라고 칭한다. 또한, 카메라 센서(12)는, 차선 중심 라인(CL)의 방향과 자차량(C)이 향하고 있는 방향이 이루는 각도, 즉 차선 중심 라인(CL)의 방향에 대하여 자차량(C)이 향하고 있는 방향이 수평 방향으로 어긋나 있는 각도 θy(rad)를 연산한다. 이 각도 θy를 요각 θy라고 칭한다. 차선이 커브인 경우에는, 차선 중심 라인(CL)도 커브이기 때문에, 요각 θy는, 이 커브의 차선 중심 라인(CL)을 기준으로 하여, 자차량(C)이 향하고 있는 방향의 어긋나 있는 각도를 나타낸다. 또한, 차선 중심 라인(CL)은, 차선이 연장되는 방향을 따르고 있다. 이하, 곡률 Cu, 횡편차 Dy 및 요각 θy를 나타내는 정보(Cu, Dy, θy)를 차선 관련 차량 정보라고 칭한다. 또한, 횡편차 Dy 및 요각 θy에 대해서는, 차선 중심 라인(CL)에 대한 좌우 방향이, 부호(정부)에 의해 특정된다. 또한, 곡률 Cu에 대해서는, 커브의 구부러지는 방향(우측 또는 좌측)이 부호(정부)에 의해 특정된다.
또한, 카메라 센서(12)는, 자차량의 차선에 한하지 않고 인접하는 차선도 포함하여, 검출한 백색선의 종류(실선, 파선), 인접하는 좌우의 백색선간의 거리(차선 폭), 백색선의 형상 등, 백색선에 관한 정보에 대해서도, 소정의 연산 주기로 운전 지원 ECU(10)에 공급한다. 백색선이 실선인 경우에는, 차량이 그 백색선을 넘어 차선 변경하는 것은 금지되어 있다. 한편, 백색선이 파선(일정한 간격으로 단속적으로 형성되어 있는 백색선)인 경우에는, 차량이 그 백색선을 넘어 차선 변경하는 것은 허가되어 있다. 이러한 차선 관련 차량 정보(Cu, Dy, θy) 및 백색선에 관한 정보를 총칭하여 차선 정보라고 칭한다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 카메라 센서(12)가 차선 관련 차량 정보(Cu, Dy, θy)를 연산하지만, 대신에, 운전 지원 ECU(10)가, 카메라 센서(12)가 출력하는 화상 데이터를 해석하여, 차선 정보를 취득하도록 해도 된다.
또한, 카메라 센서(12)는, 화상 데이터에 기초하여 자차량의 전방에 존재하는 입체물을 검출할 수도 있기 때문에, 차선 정보에 추가하여, 전방의 주변 정보를 연산에 의해 취득하도록 해도 된다. 이 경우, 예를 들어 중앙 전방 주변 센서(11FC), 우측 전방 주변 센서(11FR) 및 좌측 전방 주변 센서(11FL)에 의해 취득된 주변 정보와, 카메라 센서(12)에 의해 취득된 주변 정보를 합성하여, 검출 정밀도가 높은 전방의 주변 정보를 생성하는 합성 처리부(도시 생략)를 마련하고, 이 합성 처리부에서 생성된 주변 정보를, 자차량의 전방의 주변 정보로서 운전 지원 ECU(10)에 공급하도록 하면 좋다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 운전 지원 ECU(10)에는 버저(13)가 접속되어 있다. 버저(13)는, 운전 지원 ECU(10)로부터의 버저 명동 신호를 수신하였을 때 명동한다. 운전 지원 ECU(10)는, 드라이버에 대하여 운전 지원 상황을 알리는 경우, 및 드라이버에 대하여 주의를 촉구하는 경우 등에 있어서 버저(13)를 명동시킨다.
또한, 버저(13)는, 본 실시 형태에 있어서는, 운전 지원 ECU(10)에 접속되어 있지만, 다른 ECU, 예를 들어 통지 전용으로 설치된 통지 ECU(도시 생략)에 접속되어, 통지 ECU에 의해 명동되도록 구성되어 있어도 된다. 이 경우, 운전 지원 ECU(10)는, 통지 ECU에 대하여, 버저 명동 명령을 송신한다.
또한, 버저(13) 대신에 혹은 추가하여, 드라이버에게 주의 환기용 진동을 전달하는 바이브레이터를 설치해도 된다. 예를 들어, 바이브레이터는, 조타 핸들에 설치되고, 조타 핸들을 진동시킴으로써, 드라이버에게 주의를 촉구한다.
운전 지원 ECU(10)는, 주변 센서(11)로부터 공급된 주변 정보, 카메라 센서(12)의 백색선 인식에 기초하여 얻어진 차선 정보, 차량 상태 센서(80)에 의해 검출된 차량 상태, 및 운전 조작 상태 센서(90)에 의해 검출된 운전 조작 상태 등에 기초하여, 차선 변경 지원 제어, 차선 유지 지원 제어 및 추종 차간 거리 제어를 실시한다.
운전 지원 ECU(10)에는, 드라이버에 의해 조작되는 설정 조작기(14)가 접속되어 있다. 설정 조작기(14)는, 차선 변경 지원 제어, 차선 유지 지원 제어 및 추종 차간 거리 제어의 각각에 대하여 실시할지 여부에 대한 설정 등을 행하기 위한 조작기이다. 운전 지원 ECU(10)는, 설정 조작기(14)의 설정 신호를 입력하여, 각 제어의 실시의 유무를 결정한다. 이 경우, 추종 차간 거리 제어의 실시가 선택되지 않은 경우에는, 차선 변경 지원 제어 및 차선 유지 지원 제어에 대해서도 실시되지 않도록 자동 설정된다. 또한, 차선 유지 지원 제어의 실시가 선택되지 않은 경우에는, 차선 변경 지원 제어에 대해서도 실시되지 않도록 자동 설정된다.
또한, 설정 조작기(14)는, 상기 제어를 실시함에 있어서, 드라이버의 기호를 나타내는 파라미터 등을 입력하는 기능도 구비하고 있다.
전동 파워 스티어링 ECU(20)는, 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치이다. 이하, 전동 파워 스티어링 ECU(20)를 EPSㆍECU(Electric Power Steering ECU)(20)라고 칭한다. EPSㆍECU(20)는, 모터 드라이버(21)에 접속되어 있다. 모터 드라이버(21)는, 전타용 모터(22)에 접속되어 있다. 전타용 모터(22)는, 도시하지 않은 차량의 「조타 핸들, 조타 핸들에 연결된 스티어링 샤프트 및 조타용 기어 기구 등을 포함하는 스티어링 기구」에 내장되어 있다. EPSㆍECU(20)는, 스티어링 샤프트에 설치된 조타 토크 센서에 의해, 드라이버가 조타 핸들(도시 생략)에 입력한 조타 토크를 검출하고, 이 조타 토크에 기초하여, 모터 드라이버(21)의 통전을 제어하여, 전타용 모터(22)를 구동한다. 이 어시스트 모터의 구동에 의해 스티어링 기구에 조타 토크가 부여되어, 드라이버의 조타 조작을 어시스트한다.
또한, EPSㆍECU(20)는, CAN(100)을 통하여 운전 지원 ECU(10)로부터 조타 명령을 수신한 경우에는, 조타 명령에서 특정되는 제어량으로 전타용 모터(22)를 구동하여 조타 토크를 발생시킨다. 이 조타 토크는, 상술한 드라이버의 조타 조작(핸들 조작)을 가볍게 하기 위해 부여되는 조타 어시스트 토크와는 달리, 드라이버의 조타 조작을 필요로 하지 않고, 운전 지원 ECU(10)로부터의 조타 명령에 의해 스티어링 기구에 부여되는 토크를 나타낸다.
또한, EPSㆍECU(20)는, 운전 지원 ECU(10)로부터 조타 명령을 수신하고 있는 경우라도, 드라이버의 핸들 조작에 의한 조타 토크가 검출되고 있는 경우에는, 그 조타 토크가 역치보다 큰 경우에는, 드라이버의 핸들 조타를 우선하여, 그 핸들 조작을 가볍게 하는 조타 어시스트 토크를 발생시킨다.
미터 ECU(30)는, 표시기(31), 및 좌우의 윙커(32)(윙커 램프를 의미함. 턴 램프라고 불리는 경우도 있음)에 접속되어 있다. 표시기(31)는, 예를 들어 운전석의 정면에 설치된 멀티 인포메이션 디스플레이이며, 차속 등의 미터류의 계측값의 표시에 추가하여, 각종 정보를 표시한다. 예를 들어, 미터 ECU(30)는, 운전 지원 ECU(10)로부터 운전 지원 상태에 따른 표시 명령을 수신하면, 그 표시 명령에서 지정된 화면을 표시기(31)에 표시시킨다. 또한, 표시기(31)로서는 멀티 인포메이션 디스플레이 대신에, 혹은 추가하여, 헤드업 디스플레이(도시 생략)를 채용할 수도 있다. 헤드업 디스플레이를 채용하는 경우에는, 헤드업 디스플레이의 표시를 제어하는 전용의 ECU를 설치하면 좋다.
또한, 미터 ECU(30)는, 윙커 구동 회로(도시 생략)를 구비하고 있으며, CAN(100)을 통하여 윙커 점멸 명령을 수신한 경우에는, 윙커 점멸 명령에서 지정된 방향(우측, 좌측)의 윙커(32)를 점멸시킨다. 또한, 미터 ECU(30)는, 윙커(32)를 점멸시키고 있는 동안, 윙커(32)가 점멸 상태임을 나타내는 윙커 점멸 정보를 CAN(100)에 송신한다. 따라서, 다른 ECU는 윙커(32)의 점멸 상태를 파악할 수 있다.
스티어링 ECU(40)는, 윙커 레버(41)에 접속되어 있다. 윙커 레버(41)는, 윙커(32)를 작동(점멸)시키기 위한 조작기이며, 스티어링 칼럼에 설치되어 있다. 윙커 레버(41)는, 좌회전 조작 방향 및 우회전 조작 방향의 각각에 대하여, 지지축 둘레로 2단의 조작 스트로크로 요동 가능하게 설치된다.
본 실시 형태의 윙커 레버(41)는, 드라이버가 차선 변경 지원 제어를 요구하는 조작기로서도 겸용되고 있다. 윙커 레버(41)는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 지지축(O)을 중심으로 하여 좌회전 조작 방향 및 우회전 조작 방향의 각각에 대하여, 중립 위치(PN)로부터 제1 각도(θW1) 회동한 위치인 제1 스트로크 위치(P1L(P1R))와, 중립 위치(PN)로부터 제2 각도(θW2)(>θW1) 회동한 위치인 제2 스트로크 위치(P2L(P2R))로 선택적으로 조작 가능하게 구성된다. 윙커 레버(41)는, 드라이버의 레버 조작에 의해 제1 스트로크 위치(P1L(P1R))로 이동되고 있는 경우, 드라이버의 레버 조작력이 해제되면 중립 위치(PN)로 복귀되도록 되어 있다. 또한, 윙커 레버(41)는, 드라이버의 레버 조작에 의해 제2 스트로크 위치(P2L(P2R))로 이동되고 있는 경우, 레버 조작력이 해제되어도, 로크 기구에 의해 그 제2 스트로크 위치(P2L(P2R))로 유지되도록 되어 있다. 또한, 윙커 레버(41)는, 제2 스트로크 위치(P2L(P2R))로 유지되어 있는 상태에서, 조타 핸들이 역회전하여 중립 위치로 복귀된 경우, 혹은 드라이버가 윙커 레버(41)를 중립 위치 방향으로 복귀 조작한 경우에, 로크 기구에 의한 로크가 해제되어 중립 위치(PN)로 복귀되도록 되어 있다.
윙커 레버(41)는, 그 위치가 제1 스트로크 위치(P1L(P1R))에 있는 경우에만 온하는(온 신호를 발생하는) 제1 스위치(411L(411R))와, 그 위치가 제2 스트로크 위치(P2L(P2R))에 있는 경우에만 온하는(온 신호를 발생하는) 제2 스위치(412L(412R))를 구비하고 있다.
스티어링 ECU(40)는, 제1 스위치(411L(411R)) 및 제2 스위치(412L(412R))로부터의 온 신호의 유무에 기초하여, 윙커 레버(41)의 조작 상태를 검출한다. 스티어링 ECU(40)는, 윙커 레버(41)가, 제1 스트로크 위치(P1L(P1R))로 넘어져 있는 상태, 및 제2 스트로크 위치(P2L(P2R))로 넘어져 있는 상태의 각각에 있어서, 그 조작 방향(좌우)을 나타내는 정보를 포함한 윙커 점멸 명령을 미터 ECU(30)에 대하여 송신한다.
또한, 스티어링 ECU(40)는, 윙커 레버(41)가, 제1 스트로크 위치(P1L(P1R))에, 미리 설정된 설정 시간(차선 변경 요구 확정 시간: 예를 들어, 1초) 이상 계속해서 유지된 것을 검출한 경우, 운전 지원 ECU(10)에 대하여, 그 조작 방향(좌우)을 나타내는 정보를 포함하는 차선 변경 지원 요구 신호를 출력한다. 따라서, 드라이버는, 운전 중에, 차선 변경 지원을 받고 싶은 경우에는, 윙커 레버(41)를, 차선 변경 방향의 제1 스트로크 위치(P1L(P1R))로 넘어뜨리고, 그 상태를 설정 시간 이상 유지하면 된다. 이러한 조작을 차선 변경 지원 요구 조작이라고 칭한다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 드라이버가 차선 변경 지원을 요구하는 조작기로서 윙커 레버(41)를 사용하고 있지만, 대신에, 전용의 차선 변경 지원 요구 조작기를 조타 핸들 등에 설치해도 된다.
도 1에 도시한 엔진 ECU(50)는, 엔진 액추에이터(51)에 접속되어 있다. 엔진 액추에이터(51)는 내연 기관(52)의 운전 상태를 변경하기 위한 액추에이터이다. 본 실시 형태에 있어서, 내연 기관(52)은 가솔린 연료 분사ㆍ불꽃 점화식ㆍ다기통 엔진이며, 흡입 공기량을 조정하기 위한 스로틀 밸브를 구비하고 있다. 엔진 액추에이터(51)는, 적어도 스로틀 밸브의 개방도를 변경하는 스로틀 밸브 액추에이터를 포함한다. 엔진 ECU(50)는, 엔진 액추에이터(51)를 구동함으로써, 내연 기관(52)이 발생시키는 토크를 변경할 수 있다. 내연 기관(52)이 발생시키는 토크는 도시하지 않은 변속기를 통하여 도시하지 않은 구동륜에 전달되도록 되어 있다. 따라서, 엔진 ECU(50)는, 엔진 액추에이터(51)를 제어함으로써, 자차량의 구동력을 제어하여 가속 상태(가속도)를 변경할 수 있다.
브레이크 ECU(60)는, 브레이크 액추에이터(61)에 접속되어 있다. 브레이크 액추에이터(61)는, 브레이크 페달의 답력에 의해 작동유를 가압하는 도시하지 않은 마스터 실린더와, 좌우 전후륜에 설치되는 마찰 브레이크 기구(62)의 사이의 유압 회로에 설치된다. 마찰 브레이크 기구(62)는, 차륜에 고정되는 브레이크 디스크(62a)와, 차체에 고정되는 브레이크 캘리퍼(62b)를 구비한다. 브레이크 액추에이터(61)는, 브레이크 ECU(60)로부터의 지시에 따라 브레이크 캘리퍼(62b)에 내장된 휠 실린더에 공급하는 유압을 조정하고, 그 유압에 의해 휠 실린더를 작동시킴으로써 브레이크 패드를 브레이크 디스크(62a)에 압박하여 마찰 제동력을 발생시킨다. 따라서, 브레이크 ECU(60)는, 브레이크 액추에이터(61)를 제어함으로써, 자차량의 제동력을 제어하여 감속 상태(감속도)를 변경할 수 있다.
내비게이션 ECU(70)는, 자차량의 현재 위치를 검출하기 위한 GPS 신호를 수신하는 GPS 수신기(71), 지도 정보 등을 기억한 지도 데이터베이스(72), 및 터치 패널(터치 패널식 디스플레이)(73)을 구비하고 있다. 내비게이션 ECU(70)는, GPS 신호에 기초하여 현시점의 자차량의 위치를 특정함과 함께, 자차량의 위치 및 지도 데이터베이스(72)에 기억되어 있는 지도 정보 등에 기초하여 각종 연산 처리를 행하여, 터치 패널(73)을 사용하여 경로 안내를 행한다.
지도 데이터베이스(72)에 기억되어 있는 지도 정보에는, 도로 정보가 포함되어 있다. 도로 정보에는, 그 도로의 위치 및 형상을 나타내는 파라미터(예를 들어, 도로의 곡률 반경 또는 곡률, 도로의 차선 폭, 차선 수, 각 차선의 중앙 라인의 위치 등)가 포함되어 있다. 또한, 도로 정보에는, 자동차 전용 도로인지 여부를 구별할 수 있는 도로 종별 정보 등도 포함되어 있다.
<운전 지원 ECU(10)가 행하는 제어 처리>
이어서, 운전 지원 ECU(10)가 행하는 제어 처리에 대하여 설명한다. 운전 지원 ECU(10)는, 차선 유지 지원 제어 및 추종 차간 거리 제어의 양쪽이 실시되고 있는 상황에 있어서, 차선 변경 지원 요구가 접수된 경우에, 차선 변경 지원 제어를 실시한다. 그래서, 우선, 차선 유지 지원 제어 및 추종 차간 거리 제어부터 설명한다.
<차선 유지 지원 제어(LTA)>
차선 유지 지원 제어는, 자차량의 위치가 「그 자차량이 주행하고 있는 차선」내의 목표 주행 라인 부근으로 유지되도록, 조타 토크를 스티어링 기구에 부여하여 드라이버의 조타 조작을 지원하는 제어이다. 본 실시 형태에 있어서는, 목표 주행 라인은, 차선 중심 라인(CL)이지만, 차선 중심 라인(CL)으로부터 소정 거리만큼 차선 폭 방향으로 오프셋시킨 라인을 채용할 수도 있다. 따라서, 차선 유지 지원 제어는, 자차량의 주행 위치가 차선 내의 차선 폭 방향의 일정 위치로 유지되도록 조타 조작을 지원하는 제어로 표현할 수 있다.
이하, 차선 유지 지원 제어를 LTA(레인 트레이싱 어시스트)라고 칭한다. LTA는 다양한 이름으로 불리고 있지만, 그 자체는 주지이다(예를 들어, 일본 특허 공개 제2008-195402호 공보, 일본 특허 공개 제2009-190464호 공보, 일본 특허 공개 제2010-6279호 공보 및 일본 특허 제4349210호 명세서 등을 참조). 따라서, 이하, 간단하게 설명한다.
운전 지원 ECU(10)는, 설정 조작기(14)의 조작에 의해 LTA가 요구되고 있는 경우, LTA를 실행한다. 운전 지원 ECU(10)는, LTA가 요구되고 있는 경우에, 상술한 차선 관련 차량 정보(Cu, Dy, θy)에 기초하여, 하기 식 (1)에 의해, 목표 타각 θlta*를 소정의 연산 주기로 연산한다.
Figure 112018054704317-pat00001
여기서, Klta1, Klta2, Klta3, Klta4는 제어 게인이다. 우변 제1항은, 도로의 곡률 Cu에 따라 결정되는 피드 포워드적으로 작용하는 타각 성분이다. 우변 제2항은, 요각 θy를 작게 하도록(차선 중심 라인(CL)에 대한 자차량의 방향의 편차를 작게 하도록) 피드백적으로 작용하는 타각 성분이다. 즉, 요각 θy의 목표값을 제로로 한 피드백 제어에 의해 연산되는 타각 성분이다. 우변 제3항은, 차선 중심 라인(CL)에 대한 자차량의 차선 폭 방향 위치의 어긋남(위치 편차)인 횡편차 Dy를 작게 하도록 피드백적으로 작용하는 타각 성분이다. 즉, 횡편차 Dy의 목표값을 제로로 한 피드백 제어에 의해 연산되는 타각 성분이다. 우변 제4항은, 횡편차 Dy의 적분값 ΣDy를 작게 하도록 피드백적으로 작용하는 타각 성분이다. 즉, 적분값 ΣDy의 목표값을 제로로 한 피드백 제어에 의해 연산되는 타각 성분이다.
예를 들어, 차선 중심 라인(CL)이 좌측 방향으로 커브인 경우, 자차량이 차선 중심 라인(CL)에 대하여 우측 방향으로 횡어긋남이 발생하고 있는 경우, 및 자차량이 차선 중심 라인(CL)에 대하여 우측 방향을 향하고 있는 경우, 목표 타각 θlta*가 좌측 방향의 타각으로 되도록 목표 타각 θlta*가 설정된다. 또한, 차선 중심 라인(CL)이 우측 방향으로 커브인 경우, 자차량이 차선 중심 라인(CL)에 대하여 좌측 방향으로 횡어긋남이 발생하고 있는 경우, 및 자차량이 차선 중심 라인(CL)에 대하여 좌측 방향을 향하고 있는 경우, 목표 타각 θlta*가 우측 방향의 타각으로 되도록 목표 타각 θlta*가 설정된다. 따라서, 운전 지원 ECU(10)는, 상기 식 (1)에 기초하는 연산을, 좌측 방향 및 우측 방향의 각각에 따른 부호를 사용하여 실시한다.
운전 지원 ECU(10)는, 연산 결과인 목표 타각 θlta*를 나타내는 명령 신호를 EPSㆍECU(20)에 출력한다. EPSㆍECU(20)는, 타각이 목표 타각 θlta*에 추종하도록 전타용 모터(22)를 구동 제어한다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는, 운전 지원 ECU(10)는, 목표 타각 θlta*를 나타내는 명령 신호를 EPSㆍECU(20)에 출력하지만, 목표 타각 θlta*가 얻어지는 목표 토크를 연산하여, 연산 결과인 목표 토크를 나타내는 명령 신호를 EPSㆍECU(20)에 출력해도 된다.
또한, 운전 지원 ECU(10)는, 자차량이 차선 밖으로 일탈할 우려가 있는 상태로 된 경우에는, 버저(13)를 명동시키거나 하여 차선 일탈 경보를 발한다. 이상이 LTA의 개요이다.
<추종 차간 거리 제어(ACC)>
추종 차간 거리 제어는, 주변 정보에 기초하여, 자차량의 전방을 주행하고 있는 선행차가 존재하는 경우에는, 그 선행차와 자차량의 차간 거리를 소정의 거리로 유지하면서, 자차량을 선행차에 추종시키고, 선행차가 존재하지 않는 경우에는, 자차량을 설정 차속으로 정속 주행시키는 제어이다. 이하, 추종 차간 거리 제어를 ACC(어댑티브 크루즈 컨트롤)라고 칭한다. ACC 자체는 주지이다(예를 들어, 일본 특허 공개 제2014-148293호 공보, 일본 특허 공개 제2006-315491호 공보, 일본 특허 제4172434호 명세서 및 일본 특허 제4929777호 명세서 등을 참조). 따라서, 이하, 간단하게 설명한다.
운전 지원 ECU(10)는, 설정 조작기(14)의 조작에 의해 ACC가 요구되고 있는 경우, ACC를 실행한다. 운전 지원 ECU(10)는, ACC가 요구되고 있는 경우, 주변 센서(11)로부터 공급되는 주변 정보에 기초하여 추종 대상 차량을 선택한다. 예를 들어, 운전 지원 ECU(10)는, 미리 정해진 추종 대상 차량 에어리어 내에 타차량이 존재하는지 여부를 판정한다.
운전 지원 ECU(10)는, 타차량이 추종 대상 차량 에어리어 내에 소정 시간 이상에 걸쳐 존재하는 경우, 기타 차량을 추종 대상 차량으로서 선택하고, 자차량이 추종 대상 차량에 대하여 소정의 차간 거리를 유지하면서 추종하도록 목표 가속도를 설정한다. 운전 지원 ECU(10)는, 추종 대상 차량 에어리어 내에 타차량이 존재하지 않는 경우, 자차량의 차속이 설정 차속에 일치하도록, 설정 차속과 검출 차속(차속 센서에 의해 검출되는 차속)에 기초하여 목표 가속도를 설정한다.
운전 지원 ECU(10)는, 자차량의 가속도가 목표 가속도에 일치하도록, 엔진 ECU(50)를 사용하여 엔진 액추에이터(51)를 제어함과 함께, 필요에 따라 브레이크 ECU(60)를 사용하여 브레이크 액추에이터(61)를 제어한다. 또한, ACC 중에 드라이버에 의한 액셀러레이터 조작이 행해진 경우, 액셀러레이터 조작이 우선되어, 선행 차량과 자차량의 차간 거리를 유지하기 위한 자동 감속 제어는 행해지지 않는다. 이상이 ACC의 개요이다.
<차선 변경 지원 제어(LCA)>
차선 변경 지원 제어는, 자차량의 주위를 감시하여 안전하게 차선 변경이 가능하다고 판정된 후에, 자차량의 주위를 감시하면서, 자차량이 현재 주행하고 있는 차선으로부터 인접하는 차선으로 이동하도록 조타 토크를 스티어링 기구에 부여하여, 드라이버의 조타 조작(차선 변경 조작)을 지원하는 제어이다. 따라서, 차선 변경 지원 제어에 따르면, 드라이버의 조타 조작(핸들 조작)을 필요로 하지 않고, 자차량이 주행하는 차선을 변경할 수 있다. 이하, 차선 변경 지원 제어를 LCA(레인 체인지 어시스트)라고 칭한다.
LCA는, LTA와 마찬가지로 자차량의 차선에 대한 횡위치의 제어이며, LTA 및 ACC의 실시 중에 차선 변경 지원 요구가 접수된 경우에, LTA 대신에 실시된다. 이하, LTA와 LCA를 합쳐 조타 지원 제어라고 총칭하고, 조타 지원 제어의 상태를 조타 지원 제어 상태라고 칭한다.
또한, 조타 지원 제어는, 드라이버의 조타 조작을 지원하는 제어이다. 따라서, 운전 지원 ECU(10)는, 조타 지원 제어(LTA, LCA)를 실시하는 경우, 드라이버의 핸들 조작이 우선되도록, 조타 지원 제어용 조타력을 발생시킨다. 따라서, 드라이버는, 조타 지원 제어 중에 있어서도, 자신의 핸들 조작으로 자차량을 의도하는 방향으로 진행시킬 수 있다.
도 5는, 운전 지원 ECU(10)가 실시하는 조타 지원 제어 루틴을 도시한다. 조타 지원 제어 루틴은, LTA 실시 허가 조건이 성립하고 있는 경우에 실시된다. LTA 실시 허가 조건은, 설정 조작기(14)에 의해 LTA의 실시가 선택되어 있을 것, ACC가 실시되어 있을 것, 카메라 센서(12)에 의해 백색선을 인식할 수 있을 것 등이다.
운전 지원 ECU(10)는, 조타 지원 제어 루틴을 개시하면, 스텝 S11에 있어서, 조타 지원 제어 상태를 LTAㆍON 상태로 설정한다. LTAㆍON 상태란, LTA가 실시되는 제어 상태를 나타낸다.
계속해서, 운전 지원 ECU(10)는, 스텝 S12에 있어서, LCA 개시 조건이 성립하였는지 여부에 대하여 판정한다.
LCA 개시 조건은, 예를 들어 이하의 조건이 모두 성립한 경우에 성립된다.
1. 차선 변경 지원 요구 조작(차선 변경 지원 요구 신호)이 검출될 것.
2. 설정 조작기(14)에 의해 LCA의 실시가 선택되어 있을 것.
3. 윙커 조작 방향의 백색선(원 차선과 목표 차선의 경계로 되는 백색선)이 파선일 것.
4. 주변 감시의 LCA 실시 가부 판정 결과가 가능일 것(주변 센서(11)에 의해 얻어진 주변 정보에 의해, 차선 변경에 장해로 되는 장해물(타차량 등)이 검출되어 있지 않고, 안전하게 차선 변경이 가능하다고 판정될 것).
5. 도로가 자동차 전용 도로일 것(내비게이션 ECU(70)로부터 취득한 도로 종별 정보가 자동차 전용 도로를 나타내고 있을 것).
6. 자차량의 차속이 LCA가 허가되는 LCA 허가 차속 범위에 들어 있을 것.
예를 들어, 조건 4는, 자차량과 목표 차선을 주행하는 타차량의 상대 속도에 기초하여, 차선 변경 후에 있어서의 양자의 차간 거리가 적정하게 확보될 것으로 추정되는 경우에 성립한다. 또한, LCA 개시 조건은, 이러한 조건에 한정되는 것은 아니며, 임의로 설정할 수 있다.
운전 지원 ECU(10)는, LCA 개시 조건이 성립하지 않는 경우에는, 그 처리를 스텝 S11로 복귀시켜 LTA의 실시를 계속한다.
LTA가 한창 실시되고 있는 가운데, LCA 개시 조건이 성립하면(S12: "예"), 운전 지원 ECU(10)는, 스텝 S13에 있어서, LTA 대신에 LCA를 실시한다. 이 경우, 운전 지원 ECU(10)는, 조타 지원 제어 상태를 LCA 전반 상태로 설정한다. LCA에 대한 조타 지원 제어 상태는, LCA 전반 상태와 LCA 후반 상태로 나누어져 있으며, LCA의 개시 시에는, LCA 전반 상태로 설정된다. 운전 지원 ECU(10)는, 조타 지원 제어 상태를 LCA 전반 상태로 설정하면, 미터 ECU(30)에 대하여, LCA 실시 표시 명령을 송신한다. 이에 의해 표시기(31)에 LCA의 실시 상황이 표시된다.
도 8은, LTA의 실시 중에 있어서 표시기(31)에 표시되는 화면(31a)(LTA 화면(31a)이라고 칭함), 및 LCA의 실시 중에 있어서 표시되는 화면(31b)(LCA 화면(31b)이라고 칭함)의 일례를 도시한다. LTA 화면(31a) 및 LCA 화면(31b)의 어느 것에 있어서도, 좌우의 백색선의 사이를 자차량이 주행하고 있는 이미지가 도시된다. LTA 화면(31a)에는, 좌우의 백색선 표시(GWL)의 외측에 가상의 벽(GW)이 표시된다. 드라이버는, 이 벽(GW)에 의해 자차량이 차선 내를 주행하도록 제어되고 있는 상태임을 인식할 수 있다.
한편, LCA 화면(31b)에 있어서는, 이 벽(GW)의 표시가 지워지고, 대신에, LCA의 궤도(Z)가 표시된다. 운전 지원 ECU(10)는, 조타 지원 제어 상태에 따라, 표시기(31)에 표시되는 화면을, LTA 화면(31a)과 LCA 화면(31b)의 사이에서 전환한다. 이에 의해, 드라이버는, 조타 지원 제어의 실시 상황이 LTA인지 LCA인지를 용이하게 판별할 수 있다.
LCA는, 어디까지나 차선 변경을 위한 드라이버의 조타 조작을 지원하는 제어이며, 드라이버에게는 주위를 감시할 의무가 있다. 그 때문에, LCA 화면(31b)에 있어서는, 「직접 주위를 확인하세요」라고 하는, 드라이버에게 주위를 감시시키기 위한 메시지(GM)가 표시된다.
운전 지원 ECU(10)는, LCA의 개시에 있어서, 우선, 도 5에 도시한 루틴의 스텝 S14에 있어서 목표 궤도를 연산한다. 여기서, LCA의 목표 궤도에 대하여 설명한다.
운전 지원 ECU(10)는, LCA를 실시하는 경우에, 자차량의 목표 궤도를 결정하는 목표 궤도 함수를 연산한다. 목표 궤도는, 목표 차선 변경 시간을 들여, 자차량을, 현재 주행하고 있는 차선(원 차선이라고 칭함)으로부터, 원 차선에 인접하는 차선 변경 지원 요구 방향의 차선(목표 차선이라고 칭함)의 폭 방향 중심 위치(최종 목표 횡위치라고 칭함)로까지 이동시키는 궤도이며, 예를 들어 도 9에 도시하는 바와 같은 형상으로 된다.
목표 궤도 함수는, 후술하는 바와 같이, 원 차선의 차선 중심 라인(CL)을 기준으로 하여, LCA의 개시 시점(즉, LCA 개시 조건이 성립한 시점)으로부터의 경과 시간 t를 변수로 하여, 경과 시간 t에 대응하는 자차량의 횡위치의 목표값(즉, 목표 횡위치)을 산출하는 함수이다. 여기서, 자차량의 횡위치란, 차선 중심 라인(CL)을 기준으로 한, 차선 폭 방향(횡방향이라고 칭하는 경우도 있음)에 있어서의 자차량의 무게 중심 위치를 나타낸다.
목표 차선 변경 시간은, 자차량을 LCA의 개시 위치(LCA의 개시 시점에서의 자차량의 횡위치)인 초기 위치로부터 최종 목표 횡위치로까지 횡방향으로 이동시키는 거리(이하, 필요 횡거리라고 칭함)에 비례하여 가변 설정된다. 일례를 나타내면, 차선 폭이 일반적인 3.5m인 경우에는, 목표 차선 변경 시간은, 예를 들어 8.0초로 설정된다. 이 예는, LCA의 개시 시에 있어서의 자차량이 원 차선의 차선 중심 라인(CL)에 위치하고 있는 경우이다. 목표 차선 변경 시간은, 차선 폭의 넓이에 비례하여 조정된다. 따라서, 목표 차선 변경 시간은, 차선 폭이 넓을수록 큰 값으로 설정되고, 반대로 차선 폭이 좁을수록 작은 값으로 설정된다.
또한, 목표 차선 변경 시간은, LCA의 개시 시에 있어서의 자차량의 횡위치가 원 차선의 차선 중심 라인(CL)보다 차선 변경측으로 어긋나 있는 경우에는, 그 어긋남양(횡편차 Dy)이 많을수록 감소하도록 설정된다. 반대로, LCA의 개시 시에 있어서의 자차량의 횡위치가 원 차선의 차선 중심 라인(CL)보다 반(反)차선 변경측으로 어긋나 있는 경우에는, 목표 차선 변경 시간은, 그 어긋남양(횡편차 Dy)이 많을수록 증가하도록 설정된다. 예를 들어, 어긋남양이 0.5m이면, 목표 차선 변경 시간의 증감 조정량은 1.14초(=8.0×0.5/3.5)로 하면 된다. 또한, 여기서 나타낸 목표 차선 변경 시간을 설정하기 위한 값은 어디까지나 일례이며, 임의로 설정된 값을 채용할 수 있다.
본 실시 형태에 있어서는, 목표 횡위치 y는, 다음 식 (2)로 표시되는 목표 궤도 함수 y(t)에 의해 연산된다. 이 목표 궤도 함수 y(t)는, 경과 시간 t를 변수로 한 5차 함수이다.
Figure 112018054704317-pat00002
이 목표 궤도 함수 y(t)는, 자차량을 최종 목표 횡위치로까지 원활하게 이동시키는 함수로 설정된다.
여기서, 계수 c0, c1, c2, c3, c4, c5는, LCA 개시 시의 자차량의 상태(초기 횡상태량)와, LCA 완료 시에 있어서의 자차량의 목표 상태(최종 목표 횡상태량)에 의해 결정된다.
예를 들어, 목표 궤도 함수 y(t)는, 도 10에 도시하는 바와 같이, 현시점에 있어서의 자차량(C)이 주행하고 있는 차선(원 차선)의 차선 중심 라인(CL)을 기준으로 하여, LCA의 개시 시점(목표 궤도의 연산 시점)으로부터의 경과 시간 t(현재 시각 t라고 칭하는 경우도 있음)에 대응하는 자차량(C)의 목표 횡위치 y(t)를 산출하는 함수이다. 도 10에서는, 차선이 직선으로 형성되어 있지만, 차선이 곡선으로 형성되어 있는 경우에는, 목표 궤도 함수 y(t)는, 곡선으로 형성된 차선 중심 라인(CL)을 기준으로 하여, 차선 중심 라인(CL)에 대한 자차량의 목표 횡위치를 산출하는 함수이다.
운전 지원 ECU(10)는, 이 목표 궤도 함수 y(t)의 계수 c0, c1, c2, c3, c4, c5를 결정하기 위해, 이하와 같이 목표 궤도 연산 파라미터를 설정한다. 목표 궤도 연산 파라미터는, 이하의 7개(P1 내지 P7)이다.
P1. LCA 개시 시의 원 차선의 차선 중심 라인에 대한 자차량의 횡위치(초기 횡위치라고 칭함).
P2. LCA 개시 시의 자차량의 횡방향의 속도(초기 횡속도라고 칭함).
P3. LCA 개시 시의 자차량의 횡방향의 가속도(초기 횡가속도라고 칭함).
P4. LCA를 완료하는 시점(LCA 완료 시라고 칭함)에서의 원 차선의 차선 중심 라인에 대한 자차량의 목표 횡위치(최종 목표 횡위치라고 칭함).
P5. LCA 완료 시의 자차량의 횡방향의 목표 속도(최종 목표 횡속도라고 칭함).
P6. LCA 완료 시의 자차량의 횡방향의 목표 가속도(최종 목표 횡가속도라고 칭함).
P7. LCA를 실시하는 시간(LCA 개시 시부터 LCA 종료 시까지의 시간)의 목표값인 목표 시간(목표 차선 변경 시간이라고 칭함).
전술한 바와 같이, 횡방향은 차선 폭 방향이다. 따라서, 횡속도란, 차선의 폭 방향의 자차량의 속도를 나타내고, 횡가속도란, 차선의 폭 방향의 자차량의 가속도를 나타낸다.
이 7개의 목표 궤도 연산 파라미터를 설정하는 처리를 초기화 처리라고 칭한다. 이 초기화 처리에 있어서는, 이하와 같이 목표 궤도 연산 파라미터가 설정된다. 즉, 초기 횡위치는, LCA 개시 시에 있어서의 카메라 센서(12)에 의해 검출된 횡편차 Dy와 동등한 값으로 설정된다. 초기 횡속도는, LCA 개시 시에 있어서의 차속 센서에 의해 검출되는 차속 v에, 카메라 센서(12)에 의해 검출된 요각 θy의 정현값(sin(θy))을 승산한 값(vㆍsin(θy))으로 설정된다. 초기 횡가속도는, LCA 개시 시에 있어서의 요 레이트 센서에 의해 검출되는 요 레이트 γ(rad/s)에 차속 v를 승산한 값(vㆍγ)으로 설정된다. 단, 초기 횡가속도는, 상기 초기 횡속도의 미분값으로 설정해도 된다. 초기 횡위치, 초기 횡속도 및 초기 횡가속도를 통합하여 초기 횡상태량이라고 총칭한다.
또한, 본 실시 형태의 운전 지원 ECU(10)는, 목표 차선의 차선 폭을, 카메라 센서(12)에 의해 검출되고 있는 원 차선의 차선 폭과 동일하다고 간주한다. 따라서, 최종 목표 횡위치는, 원 차선의 차선 폭과 동일한 값으로 설정된다(최종 목표 횡위치=원 차선의 차선 폭). 또한, 운전 지원 ECU(10)는, 최종 목표 횡속도 및 최종 목표 횡가속도는 모두 그 값이 제로로 설정된다. 이 최종 목표 횡위치, 최종 목표 횡속도 및 최종 목표 횡가속도를 통합하여 최종 목표 횡상태량이라고 총칭한다.
목표 차선 변경 시간은, 상술한 바와 같이, 차선 폭(원 차선의 차선 폭이어도 됨), 및 LCA 개시 시에 있어서의 자차량의 횡방향 어긋남양에 기초하여 산출된다. 예를 들어, 목표 차선 변경 시간 tlen은, 다음 식 (3)에 의해 연산된다.
Figure 112018054704317-pat00003
여기서 Dini는, 자차량을 LCA 개시 위치(초기 횡위치)로부터 LCA 완료 위치(최종 목표 횡위치)로까지 횡방향으로 이동시키는 필요 거리이다. 따라서, LCA 개시 시에 자차량이 원 차선의 차선 중심 라인(CL)에 위치하고 있으면, Dini는, 차선 폭과 동등한 값으로 설정되고, 자차량이 원 차선의 차선 중심 라인(CL)으로부터 어긋나 있는 경우에는, 그 어긋남양이 차선 폭으로 가감 조정된 값으로 된다. A는, 자차량을 단위 거리만큼 횡방향으로 이동시키는 데 소비하는 목표 시간을 나타내는 상수(목표 시간 설정 상수라고 칭함)이며, 예를 들어 (8sec/3.5m=2.29sec/m)로 설정되어 있다. 이 예에서는, 예를 들어 자차량을 횡방향으로 이동시키는 필요 거리 Dini가 3.5m인 경우, 목표 차선 변경 시간 tlen은 8초로 설정된다.
또한, 이 목표 시간 설정 상수 A는, 상기의 값에 한정되는 것은 아니며, 임의로 설정할 수 있다. 또한, 예를 들어 설정 조작기(14)를 사용하여, 드라이버의 기호에 따라 목표 시간 설정 상수 A를 복수대로 선택할 수 있도록 해도 된다. 혹은, 목표 차선 변경 시간은 고정값이어도 된다.
운전 지원 ECU(10)는, 목표 궤도 연산 파라미터의 초기화 처리에 의해 구해진 초기 횡상태량, 최종 목표 횡상태량 및 목표 차선 변경 시간에 기초하여, 식 (2)로 표시되는 목표 궤도 함수 y(t)의 계수 c0, c1, c2, c3, c4, c5를 산출하여, 목표 궤도 함수 y(t)를 확정시킨다.
상기 식 (2)로 표시되는 목표 궤도 함수 y(t)로부터, 자차량의 횡속도 y'(t)는 다음 식 (4)로 나타낼 수 있고, 자차량의 횡가속도 y"(t)는 다음 식 (5)로 나타낼 수 있다.
Figure 112018054704317-pat00004
여기서, 초기 횡위치를 y0, 초기 횡속도를 vy0, 초기 횡가속도를 ay0이라고 하고, 최종 목표 횡위치를 y1, 최종 목표 횡속도를 vy1, 최종 목표 횡속도를 ay1, 원 차선의 차선 폭을 W라고 하면, 상기 목표 궤도 연산 파라미터에 기초하여, 이하의 관계식이 얻어진다.
Figure 112018054704317-pat00005
따라서, 이 6개의 식 (6) 내지 (11)로부터, 목표 궤도 함수 y(t)의 계수 c0, c1, c2, c3, c4, c5의 값을 산출할 수 있다. 그리고, 산출된 계수 c0, c1, c2, c3, c4, c5의 값을 식 (2)에 대입함으로써, 목표 궤도 함수 y(t)가 산출된다. 운전 지원 ECU(10)는, LCA를 종료시킬 때까지, 이 목표 궤도 함수 y(t)를 기억 유지한다. 또한, 운전 지원 ECU(10)는, 이 목표 궤도 함수 y(t)의 산출과 동시에, 계시 타이머(초기값: 제로)를 기동시켜 LCA 개시로부터의 경과 시간 t의 카운트업을 개시한다.
이와 같이 하여 목표 궤도 함수가 연산되면, 운전 지원 ECU(10)는, 계속해서 스텝 S15에 있어서, 목표 궤도 함수에 기초하여 조타 제어를 행한다. 이 조타 제어에 대하여 구체적으로 설명한다.
우선, 운전 지원 ECU(10)는, 현시점에 있어서의 자차량의 목표 횡상태량을 연산한다. 목표 횡상태량은, 자차량의 차선 폭 방향의 횡위치의 목표값인 목표 횡위치와, 자차량의 차선 폭 방향의 속도(횡속도)의 목표값인 목표 횡속도와, 자차량의 차선 폭 방향의 가속도(횡가속도)의 목표값인 목표 횡가속도를 포함한다. 횡속도 및 횡가속도를 통합하여 횡운동 상태량이라고 총칭하고, 목표 횡속도 및 목표 횡가속도를 통합하여 목표 횡운동 상태량이라고 총칭하는 경우도 있다.
이 경우, 운전 지원 ECU(10)는, 스텝 S14에서 확정시킨 목표 궤도 함수 y(t)와, 현재 시각 t에 기초하여, 현시점에 있어서의 목표 횡위치, 목표 횡속도 및 목표 횡가속도를 연산한다. 현재 시각 t는, 스텝 S14에 있어서 목표 궤도 함수 y(t)를 확정시킨 후의 경과 시간이며, LCA의 개시로부터의 경과 시간과 동등하다. 운전 지원 ECU(10)는, 스텝 S14에 있어서, 목표 궤도 함수 y(t)를 산출하면, 계시 타이머를 리셋하여 LCA 개시로부터의 경과 시간 t(=현재 시각 t)의 카운트업을 개시한다. 목표 횡위치는, 목표 궤도 함수 y(t)에 현재 시각 t를 대입하여 산출되고, 목표 횡속도는, 목표 궤도 함수 y(t)를 1단계 미분한 함수 y'(t)에 현재 시각 t를 대입하여 산출되고, 목표 횡가속도는, 목표 궤도 함수 y(t)를 2단계 미분한 함수 y"(t)에 현재 시각 t를 대입하여 산출된다. 운전 지원 ECU(10)는, 타이머에 의해 계측된 경과 시간 t를 읽어들이고, 이 계측 시간 t와 상기 함수에 기초하여, 목표 횡상태량을 연산한다.
이하, 현재 시각에 있어서의 목표 횡위치를 y*, 현재 시각에 있어서의 목표 횡속도를 vy*, 현재 시각에 있어서의 목표 횡가속도를 ay*로서 나타낸다.
계속해서, 운전 지원 ECU(10)는, 자차량의 방향을 바꾸는 운동에 관한 목표값인 목표 요 상태량을 연산한다. 목표 요 상태량은, 현시점에 있어서의, 자차량의 목표 요각 θy*, 자차량의 목표 요 레이트 γ* 및 목표 곡률 Cu*를 나타낸다. 목표 곡률 Cu*는, 자차량을 차선 변경시키는 궤도의 곡률, 즉 차선의 커브 곡률을 포함하지 않는 차선 변경에 관한 커브 성분의 곡률이다.
운전 지원 ECU(10)는, 현시점에 있어서의 차속 v(차속 센서로 검출되고 있는 현재 차속)를 읽어들임과 함께, 이 차속 v와, 목표 횡속도 vy*, 목표 횡가속도 ay*에 기초하여, 이하의 식 (12), (13), (14)를 사용하여, 현시점에 있어서의 목표 요각 θy*, 목표 요 레이트 γ* 및 목표 곡률 Cu*를 연산한다.
Figure 112018054704317-pat00006
즉, 목표 요각 θy*는, 목표 횡속도 vy*를 차속 v로 제산한 값을 역 정현 함수에 대입하여 산출된다. 또한, 목표 요 레이트 γ*는, 목표 횡가속도 ay*를 차속 v로 제산하여 산출된다. 목표 곡률 Cu*는, 목표 횡가속도 ay*를 차속 v의 제곱값으로 제산하여 산출된다.
계속해서, 운전 지원 ECU(10)는, LCA의 목표 제어량을 연산한다. 본 실시 형태에 있어서는, 목표 제어량으로서 목표 타각 θlca*를 연산한다. 목표 타각 θlca*는, 상술한 바와 같이 연산된 목표 횡위치 y*, 목표 요각 θy*, 목표 요 레이트 γ*, 목표 곡률 Cu* 및 곡률 Cu에 기초하여 다음 식 (15)로 산출된다.
Figure 112018054704317-pat00007
여기서, Klca1, Klca2, Klca3, Klca4, Klca5는 제어 게인이다. Cu는, 카메라 센서(12)에 의해 검출되고 있는 현시점(연산 시)에 있어서의 곡률이다. y는, 카메라 센서(12)에 의해 검출되고 있는 현시점(연산 시)에 있어서의 횡위치, 즉 Dy에 상당한다. θy는, 카메라 센서(12)에 의해 검출되고 있는 현시점(연산 시)에 있어서의 요각이다. 또한, γ는, 요 레이트 센서에 의해 검출되는 현시점에 있어서의 자차량의 요 레이트를 나타낸다. 또한, γ는, 요각 θy의 미분값을 사용할 수도 있다.
우변 제1항은, 목표 곡률 Cu*와 곡률 Cu(차선의 커브)의 가산값에 따라 결정되는 피드 포워드 제어량이다. Klca1ㆍCu*는, 차선 변경을 행하기 위한 피드 포워드 제어량이고, Klca1ㆍCu는, 자차량을 차선의 커브를 따라 주행시키기 위한 피드 포워드 제어량이다. 따라서, 우변 제1항에서 표시되는 제어량은, 그 제어량으로 조타각을 제어하면, 기본적으로는 자차량을 목표로 하는 진로를 따라 주행시킬 수 있는 값으로 설정된다. 이 경우, 제어 게인 Klca1은, 차속 v에 따른 값으로 설정된다. 예를 들어, 제어 게인 Klca1은, 휠 베이스 L, 스태빌리티 팩터 Ksf(차량별로 결정된 고정값)에 따라 다음 식 (16)과 같이 설정되면 된다. 여기서, K는, 고정의 제어 게인이다.
Figure 112018054704317-pat00008
우변 제2항 내지 제5항은, 피드백 제어량이다. 우변 제2항은, 목표 요각 θy*와 실제 요각 θy의 편차를 작게 하도록 피드백적으로 작용하는 타각 성분이다. 우변 제3항은, 목표 횡위치 y*와 실제 횡위치 y의 편차를 작게 하도록 피드백적으로 작용하는 타각 성분이다. 우변 제4항은, 목표 요 레이트 γ*와 실제 요 레이트 γ의 편차를 작게 하도록 피드백적으로 작용하는 타각 성분이다. 우변 제5항은, 목표 횡위치 y*와 실제 횡위치 y의 편차의 적분값 Σ(y*-y)를 작게 하도록 피드백적으로 작용하는 타각 성분이다.
목표 타각 θlca*는, 상기의 5개의 타각 성분으로 연산되는 것에 한정되는 것은 아니며, 그 중 임의의 타각 성분만을 사용하여 연산되어도 되고, 다른 타각 성분을 추가하거나 하여 연산되도록 해도 된다. 예를 들어, 요 운동에 관한 피드백 제어량에 대해서는, 요각의 편차 혹은 요 레이트의 편차 중 어느 한쪽을 사용하도록 해도 된다. 또한, 목표 횡위치 y*와 실제 횡위치 y의 편차의 적분값 Σ(y*-y)를 사용한 피드백 제어량에 대해서는 생략할 수도 있다.
운전 지원 ECU(10)는, 목표 제어량을 연산하면, 목표 제어량을 나타내는 조타 명령을 EPSㆍECU(20)에 송신한다. 본 실시 형태에 있어서는, 운전 지원 ECU(10)는, 목표 제어량으로서 목표 타각 θlca*를 연산하지만, 목표 타각 θlca*가 얻어지는 목표 토크를 연산하여, 이 목표 토크를 나타내는 조타 명령을 EPSㆍECU(20)에 송신해도 된다. 이상이 스텝 S15의 처리이다.
EPSㆍECU(20)는, CAN(100)을 통하여 운전 지원 ECU(10)로부터 조타 명령을 수신하면, 타각이 목표 타각 θlca*에 추종하도록 전타용 모터(22)를 구동 제어한다.
계속해서, 운전 지원 ECU(10)는, 스텝 S16에 있어서, 차선 변경의 진척 상황이 후반인지 여부에 대하여 판정한다.
여기서 차선 변경의 진척 상황의 전후반의 판정에 대하여 설명한다. 운전 지원 ECU(10)는, 자차량의 기준점(본 실시 형태에 있어서는 차량의 무게 중심)의 위치에 기초하여, 차선 변경의 진척 상황을 검출한다. 자차량의 기준점이 최종 목표 횡위치(목표 차선의 폭 방향 중심 위치)에 접근할수록, 차선 변경의 진척 정도는 높아진다. 운전 지원 ECU(10)는, 자차량의 기준점의 위치와, 미리 설정된 판정 위치를 비교하여, 차선 변경의 진척 상황이 차선 변경의 전반인지 후반인지에 대하여 판정한다. 운전 지원 ECU(10)는, 자차량의 기준점의 위치(이하, 간단히, 자차량의 위치 혹은 횡위치라고 칭하는 경우도 있음)가 판정 위치보다 반차선 변경측(즉, 원 차선측)이면, 차선 변경의 진척 상황은 차선 변경의 전반이라고 판정하고, 자차량의 횡위치가 판정 위치보다 차선 변경측이면, 차선 변경의 진척 상황은 차선 변경의 후반이라고 판정한다. 이 차선 변경의 진척 상황을 검출하고, 차선 변경의 진척 상황이 차선 변경의 전반인지 후반인지에 대한 판정을 행하는 운전 지원 ECU(10)의 기능부가, 본 발명의 진척 상황 검출부로서 기능할 수 있다.
후술하는 바와 같이, LCA의 실시 중에 있어서, 주변 센서(11)에 의해 얻어진 주변 정보에 기초하여, 주변 차량의 감시가 행해진다. 그리고, LCA를 계속하면, 목표 차선에 있어서 자차량에 이상 접근할 우려가 있는 타차량(접근 차량이라고 칭하는 경우도 있음)이 검지된 경우, LCA가 정지된다. 자차량이 원 차선으로부터 밀려나오지 않도록 할 수 있다면, 자차량에 접근 차량이 충돌하는 일은 없다. 한편, 자차량이 목표 차선에 진입하고 있는 경우에는, 자차량과 접근 차량의 충돌을 회피할 필요가 있다.
그래서, 본 실시 형태의 운전 지원 ECU(10)는, 차선 변경의 진척 상황을 파악하고, 차선 변경의 전반과 후반에서 접근 차량이 검출된 경우의 처리를 전환한다. 그를 위해, 차선 변경의 진척 상황의 전후반이 판정된다. 차선 변경의 진척 상황의 판정은, 카메라 센서(12)에 의해 검출되는 차선 정보에 기초하여 행해진다.
<전후반 판정 방법의 예 1>
예를 들어, 운전 지원 ECU(10)는, 자차량의 차체 전체가 원 차선 내에 위치하고 있다고 추정되는 경우에, 차선 변경의 진척 상황은 전반이라고 판정하고, 자차량의 차체의 적어도 일부가 원 차선으로부터 목표 차선으로 밀려나와 있다고 추정되는 경우에, 차선 변경의 진척 상황은 후반이라고 판정한다. 이 경우, 카메라 센서(12)에 의해 검출되는 차선 정보(특히, 차선 폭 및 횡편차 Dy)와, 차체 치수(특히, 차체 폭)에 기초하여, 자차량의 차선 변경 방향의 측면이 원 차선과 목표 차선의 경계로 되는 경계 백색선을 목표 차선측으로 초과하였는지 여부(예를 들어, 차선 변경 방향의 타이어가 경계 백색선을 통과하였는지 여부)에 대하여 판정하면 된다.
<전후반 판정 방법의 예 2>
또한, 후술하는 바와 같이, 차선 변경의 전반에 있어서 접근 차량이 검출된 경우, LCA가 도중 정지되고, 자차량을 원 차선의 차선 폭 방향의 중앙 위치로 복귀시키는(또는 이동시키는) 조타 제어가 행해진다. 이 조타 제어를 LCA 캔슬 제어라고 칭한다. 접근 차량이 검출되어 LCA 캔슬 제어가 실시되어도, 제어의 응답 지연, 백색선 인식의 지연, 주변 감시의 인식 지연 및 연산 지연 등에 의해, 자차량이 목표 차선에 진입할 우려가 있다. 그래서, 이들 요인에 의한 지연(접근 차량을 검지한 시점부터, 자차량의 횡속도가 반차선 변경 방향으로 전환되는 시점까지의 지연 시간)에 의한 오버슈트(차선 변경 방향으로 이동하는 횡방향 거리)를 고려하여, 자차량의 측면(타이어)이 경계 백색선을 통과하기 전의 좀 이른 타이밍에, 차선 변경의 진척 상황의 전후반을 전환하도록 해도 된다.
이 경우, 오버슈트를 고려한 선판독 횡위치 Dyf에 기초하여, 자차량의 측면이 경계 백색선을 목표 차선측으로 초과하였는지 여부에 대하여 판정하면 된다. 오버슈트는 자차량의 횡속도가 높을수록 커진다. 그래서, 다음 식 (17)에서 선판독 횡위치 Dyf를 연산하고, 이 선판독 횡위치 Dyf에 기초하여, 자차량의 측면이 경계 백색선을 목표 차선측으로 초과하였는지 여부에 대하여 판정하면 된다.
Figure 112018054704317-pat00009
여기서 Dy는 현시점의 횡편차, vy는 현시점의 횡속도를 나타내고, Tre는 응답 지연을 보상하기 위한 미리 설정된 시간(선판독 시간이라고 칭함)이다.
이 경우, 카메라 센서(12)에 의해 검출되는 자차량의 횡위치에 대하여, 횡속도 vy에 따라 설정되는 소정 거리(vyㆍTre)만큼 횡방향(원 차선의 차선 중앙을 기준으로 하여 목표 차선에 가까워지는 방향)으로 오프셋된 위치가 자차량의 횡위치(선판독 위치)라고 간주된다. 그리고, 이 선판독 위치에 있어서의 자차량의 측면이 경계 백색선을 초과하였는지 여부에 대하여 판정된다.
<전후반 판정 방법의 예 3>
예를 들어, LCA 캔슬 제어에 의해, 자차량이 목표 차선에 진입하지 않을 것으로 추정되는 특정 위치를 판정 위치로서 미리 결정해 두어도 된다. 예를 들어, 일례로서, 판정 위치를 Dy=0.5m(고정값)로 한다. 이 판정 위치는, 차선 중심 라인(CL)에 대하여 차선 변경측으로 되는 위치를 나타낸다. 이 경우, 자차량의 무게 중심 위치가 차선 중심 라인(CL)으로부터 차선 변경측으로 0.5m를 초과하지 않는 경우, 즉 차선 변경측의 횡편차 Dy가 0.5m 이하이면 차선 변경은 전반이고, 차선 변경측의 횡편차 Dy가 0.5m를 초과하였으면 차선 변경은 후반이라고 판정된다. 이 예에 있어서, 예를 들어 차선 폭을 3.5m, 자차량의 차 폭을 1.8m라고 하면, 횡편차 Dy가 0.5m일 때, 자차량의 무게 중심 위치와 경계 백색선의 거리는 1.25m(=(3.5/2)-0.5)이기 때문에, 자차량의 차선 변경측의 측면과 경계 백색선의 거리는 0.35m(=1.25-(1.8/2))이다. 따라서, 이 예에서는 0.35m 이하의 오버슈트라면, LCA 캔슬 제어에 의해 자차량을 목표 차선에 진입시키지 않도록 할 수 있다. 이 전후반 판정 방법을 사용하는 경우에는, 차선 폭 및 오버슈트양을 상정해 두고 판정 위치를 결정하면 된다.
또한, 이 전후반 판정 방법의 예 2 및 예 3에 대하여 환언하면, 운전 지원 ECU(10)는, 자차량이 원 차선과 목표 차선의 경계보다 원 차선의 중앙측으로 되는 위치이며 원 차선의 차선 폭 방향의 중앙 위치보다 경계측으로 되는 특정 위치를 판정 위치로 하여, 자차량이 판정 위치보다 차선 변경 방향과는 반대 방향에 위치한다고 추정되는 경우에 진척 상황이 전반이라고 판정하고, 자차량이 판정 위치보다 차선 변경 방향에 위치한다고 추정되는 경우에 진척 상황이 후반이라고 판정하도록 구성되어 있다.
이하의 설명에 있어서는, 운전 지원 ECU(10)는, 전후반 판정 방법의 예 2 혹은 예 3을 사용하여, 차선 변경의 진척 상황을 판정한다.
도 5의 조타 지원 제어 루틴의 설명으로 되돌아간다. LCA의 개시 당초에 있어서의 진척 상황은 전반이기 때문에, 스텝 S16의 판정은 「아니오」로 된다. 이 경우, 운전 지원 ECU(10)는, 스텝 S17에 있어서, 주변 센서(11)에 의해 얻어진 주변 정보에 기초하여, 자차량이 목표 궤도를 따라 차선 변경을 행한 경우에, 자차량에 이상 접근하는 타차량(충돌할 가능성이 있는 타차량)이 존재하지 않는지 여부에 대하여 판정한다.
예를 들어, 운전 지원 ECU(10)는, 자차량과 「원 차선 및 원 차선에 인접하는 차선에 존재하는 타차량」의 상대 속도, 및 자차량과 타차량의 거리에 기초하여, 현시점에서 타차량이 자차량에 충돌할 때까지의 예측 시간(충돌 시간 TTC: Time to Collision)을 연산한다. 운전 지원 ECU(10)는, 충돌 시간 TTC가 전반용 역치 TTC1 이상인지 여부에 대하여 판정하고, 그 판정 결과인 주변 감시 결과를 출력한다. 주변 감시 결과는, 충돌 시간 TTC가 전반용 역치 TTC1 이상이면 「접근 차량 없음」, 충돌 시간 TTC가 전반용 역치 TTC1 미만이면 「접근 차량 있음」이다. 예를 들어, 전반용 역치 TTC1은 4초로 설정된다.
또한, 운전 지원 ECU(10)는, 스텝 S17에 있어서, 추가로 자차량의 횡방향에 타차량이 존재하는지 여부를 판정하고, 자차량의 횡방향에 타차량이 존재하는 경우에 접근 차량 있음이라고 판정해도 된다. 게다가, 운전 지원 ECU(10)는, 스텝 S17에 있어서, 차량이 LCA에 의해 차선 변경을 행한 경우에 자차량이 목표 차선에 존재하는 타차량에 이상 접근하지 않는지 여부를, 기타 차량과의 거리 및 상대 속도에 기초하여 판정하고, 기타 차량에 이상 접근하는 경우에 접근 차량 있음이라고 판정해도 된다.
운전 지원 ECU(10)는, 스텝 S17에 있어서, 주변 감시 결과가 「접근 차량 없음」인 경우(S17: "예"), 그 처리를 스텝 S15로 복귀시키고, 주변 감시 결과가 「접근 차량 있음」인 경우(S17: "아니오"), 그 처리를 스텝 S30으로 진행시킨다. 여기서는, 주변 감시 결과가 「접근 차량 없음」인 경우부터 설명한다.
운전 지원 ECU(10)는, 주변 감시 결과가 「접근 차량 없음」인 동안, 상술한 스텝 S15 내지 S17의 처리를 소정의 연산 주기로 반복한다. 이에 의해, LCA가 계속되고, 자차량은 목표 차선을 향하여 이동한다.
이러한 처리가 반복되어, 차선 변경의 진척 상황이 후반이라고 판정된 경우(S16: "예"), 운전 지원 ECU(10)는, 스텝 S18에 있어서, 조타 지원 제어 상태를 LCA 후반 상태로 설정한다. 또한, LCA의 제어 내용 그 자체는, 접근 차량이 검출되어 LCA가 정지되지 않는 한, LCA 전반 상태와 LCA 후반 상태에서 다르지 않다. 환언하면, 접근 차량이 검출되어 LCA가 정지된 경우, 그 LCA가 정지된 시점의 차선 변경의 진척 상황이 LCA 전반 상태인지 LCA 후반 상태인지에 따라, 그 후의 처리가 상이하다.
계속해서, 운전 지원 ECU(10)는, 스텝 S19에 있어서, 주변 센서(11)에 의해 얻어진 주변 정보에 기초하여, 자차량이 목표 궤도를 따라 차선 변경을 행한 경우에, 자차량에 이상 접근하는 타차량(충돌할 가능성이 있는 타차량)이 존재하지 않는지 여부에 대하여 판정한다. 이 경우, 운전 지원 ECU(10)는, 스텝 S17과 마찬가지로, 충돌 시간 TTC를 연산하여 이상 접근하는 차량의 유무를 판정하는데, 그 판정 역치로서 후반용 역치 TTC2를 사용한다. 즉, 운전 지원 ECU(10)는, 충돌 시간 TTC가 후반용 역치 TTC2 이상이면, 「접근 차량 없음」이라고 판정하고, 충돌 시간 TTC가 후반용 역치 TTC2 미만이면, 주변 감시 결과로서 「접근 차량 있음」이라고 판정한다.
후반용 역치 TTC2는, 전반용 역치 TTC1에 비하여 작은 값으로 설정되어 있다. 예를 들어, 후반용 역치 TTC2는 2초로 설정된다. 따라서, LCA 후반 상태에 있어서는 LCA 전반 상태에 비하여, 접근 정도가 높은 레벨에 달하고 있는 타차량이 검출된 경우에, 「접근 차량 있음」이라고 판정된다.
운전 지원 ECU(10)는, 스텝 S19에 있어서, 주변 감시 결과가 「접근 차량 없음」이면, 그 처리를 스텝 S20으로 진행시켜, LCA 완료 조건이 성립하였는지 여부에 대하여 판정한다. 본 실시 형태에 있어서는, LCA 완료 조건은, 자차량의 횡위치 y가 최종 목표 횡위치 y*에 도달하였을 때 성립한다. 운전 지원 ECU(10)는, LCA 완료 조건이 성립하지 않은 경우에는, 그 처리를 스텝 S15로 복귀시켜, 상술한 스텝 S15 내지 S20의 처리를 소정의 연산 주기로 반복 실시한다. 이와 같이 하여 LCA가 계속된다.
LCA의 실시 중에 있어서는, 경과 시간 t에 따른 목표 횡상태량(y*, vy*, ay*)이 연산된다. 또한, 그 연산된 목표 횡상태량(y*, vy*, ay*)과 차속 v에 기초하여 목표 요 상태량(θy*,γ*, Cu*)이 연산되고, 그 연산된 목표 요 상태량(θy*,γ*, Cu*)에 기초하여 목표 제어량(θlca*)이 연산된다. 그리고, 목표 제어량(θlca*)이 연산될 때마다, 목표 제어량(θlca*)을 나타내는 조타 명령이 EPSㆍECU(20)에 송신된다. 이와 같이 하여, 자차량은 목표 궤도를 따라 주행한다.
또한, LCA의 실시 중에, 자차량의 주행 위치가 원 차선으로부터 목표 차선으로 전환되면, 카메라 센서(12)로부터 운전 지원 ECU(10)에 공급되는 차선 관련 차량 정보(Cu, Dy, θy)는, 원 차선에 관한 차선 관련 차량 정보로부터 목표 차선에 관한 차선 관련 차량 정보로 전환된다. 이 때문에, LCA의 개시 당초에 연산한 목표 궤도 함수 y(t)를 그대로 사용할 수 없다. 자차량이 위치하는 차선이 전환된 경우에는, 횡편차 Dy의 부호가 반전된다. 그래서, 운전 지원 ECU(10)는, 카메라 센서(12)가 출력하는 횡편차 Dy의 부호(정부)가 전환되었음을 검출하면, 목표 궤도 함수 y(t)를 원 차선의 차선 폭 W만큼 오프셋시킨다. 이에 의해, 원 차선의 차선 중심 라인(CL)을 원점으로 하여 연산된 목표 궤도 함수 y(t)를, 목표 차선의 차선 중심 라인(CL)을 원점으로 한 목표 궤도 함수 y(t)로 변환할 수 있다.
운전 지원 ECU(10)는, 스텝 S20에 있어서, LCA 완료 조건이 성립하였다고 판정된 경우, 스텝 S21에 있어서, 조타 지원 제어 상태를 LTAㆍON 상태로 설정한다. 즉, LCA를 종료하고, LTA를 재개한다. 이에 의해, 자차량이 목표 차선에 있어서의 차선 중심 라인(CL)을 따라 주행하도록 조타 제어가 행해진다. 운전 지원 ECU(10)는, 스텝 S21에 있어서 조타 지원 제어 상태를 LTAㆍON 상태로 설정하면, 그 처리를 스텝 S11로 복귀시켜, 상술한 조타 지원 제어 루틴을 그대로 계속시킨다.
LCA가 완료되고 조타 지원 제어 상태가 LTAㆍON 상태로 설정되면, 표시기(31)에 표시되는 화면은, 도 8에 도시하는 바와 같이, LCA 화면(31b)으로부터 LTA 화면(31a)으로 전환된다.
또한, 운전 지원 ECU(10)는, LCA를 개시하고 나서 본 조타 지원 제어 루틴을 종료할 때까지의 기간에 있어서, 미터 ECU(30)에 대하여, 윙커 조작 방향의 윙커(32)의 점멸 명령을 송신한다. 윙커(32)는, LCA가 개시되기 전부터, 윙커 레버(41)의 제1 스트로크 위치(P1L(P1R))에 대한 조작에 수반하여 스티어링 ECU(40)로부터 송신되는 점멸 명령에 의해 점멸된다. 미터 ECU(30)는, 스티어링 ECU(40)로부터 송신되는 점멸 명령이 정지되어도, 운전 지원 ECU(10)로부터 점멸 명령이 송신되고 있는 동안, 윙커(32)의 점멸을 계속시킨다.
이어서, LCA 전반 상태에 있어서, 스텝 S17에 있어서의 주변 감시 결과가 「접근 차량 있음」으로 된 경우에 대하여 설명한다. LCA 전반 상태에 있어서, 주변 감시 결과가 「접근 차량 있음」으로 된 경우, 운전 지원 ECU(10)는, 그 처리를 스텝 S30으로 진행시켜, LCA 캔슬 제어를 실시한다. 도 6은, 스텝 S30의 처리인 LCA 캔슬 제어 루틴을 도시하는 흐름도이다.
LCA 전반 상태에 있어서는, 자차량은 원 차선에 존재하고 있다. 이 때문에, 자차량을 목표 차선에 진입시키지 않으면, 타차량(접근 차량)과 이상 접근하지 않는다. 그래서, LCA 캔슬 제어 루틴에 있어서는, 자차량을 목표 차선에 진입시키지 않도록 이하의 처리가 실시된다.
우선, 운전 지원 ECU(10)는, 스텝 S31에 있어서, 조타 지원 제어 상태를 LCA 캔슬 제어 상태로 설정한다. 조타 지원 제어 상태가 LCA 캔슬 제어 상태로 설정되면, LCA가 종료된다.
계속해서, 운전 지원 ECU(10)는, 스텝 S32에 있어서, 자차량을, 현재 위치(LCA 캔슬 제어 상태로 설정된 순간의 자차량의 위치)로부터 원 차선의 차선 폭 방향의 중앙 위치(이하, 간단히 중앙 위치라고 칭함)로 이동시키기 위한 목표 궤도를 연산한다. 이하, 이 목표 궤도를 중앙 복귀 목표 궤도라고 칭한다. 이 중앙 복귀 목표 궤도에 대해서도, 식 (2)로 표시되는 함수 y(t)가 사용된다. 중앙 복귀 목표 궤도를 나타내는 함수를 중앙 복귀 목표 궤도 함수 y(t)라고 칭한다. 중앙 복귀 목표 궤도 함수 y(t)의 산출 시에는, 식 (2)로 표시되는 함수 y(t)의 계수 c0, c1, c2, c3, c4, c5를 결정하기 위해, 이하와 같이 중앙 복귀 목표 궤도 연산 파라미터가 설정된다. 중앙 복귀 목표 궤도 연산 파라미터는 이하의 7개(P11 내지 P17)이다.
P11. 현시점(LCA 캔슬 제어 상태로 설정되었을 때)의 자차량의 횡위치
P12. 현시점(LCA 캔슬 제어 상태로 설정되었을 때)의 자차량의 횡속도
P13. 현시점(LCA 캔슬 제어 상태로 설정되었을 때)의 자차량의 횡가속도
P14. 자차량을 이동시킬 횡위치의 목표값인 목표 횡위치(본 예에 있어서 원 차선의 중앙 위치이며, 이하 중앙 복귀 완료 목표 횡위치라고 칭함)
P15. 자차량을 중앙 복귀 완료 목표 횡위치로 이동시켰을 때의 자차량의 목표 횡속도(중앙 복귀 완료 목표 횡속도라고 칭함)
P16. 자차량을 중앙 복귀 완료 목표 횡위치로 이동시켰을 때의 자차량의 목표 횡가속도(중앙 복귀 완료 목표 횡가속도라고 칭함)
P17. 자차량을 현재 위치로부터 중앙 복귀 완료 목표 횡위치로 이동시키는 데 요하는 시간의 목표값인 목표 시간(중앙 복귀 목표 시간이라고 칭함)
여기서, 현시점(LCA 캔슬 제어 상태로 설정되었을 때)의 자차량의 횡위치를 ycancel, 횡속도를 vycancel, 횡가속도를 aycancel이라고 하고, 조타 지원 제어 상태가 LCA 캔슬 제어 상태로 설정된 시각을 새롭게 t=0이라고 하고, 중앙 복귀 목표 시간을 tcancel이라고 한다. 중앙 복귀 목표 궤도 연산 파라미터는, y(0)=ycancel, y'(0)=vycancel, y"(0)=aycancel, y(tcancel)=0, y'(tcancel)=0, y"(tcancel)=0으로 설정된다.
횡위치 ycancel, 횡속도 vycancel, 횡가속도 aycancel은, 현시점에 있어서의 검출값이며, 상술한 초기 횡상태량을 구하기 위한 방법과 마찬가지의 방법으로 연산할 수 있다. 즉, 횡위치 ycancel은 현시점의 횡편차 Dy이다. 횡속도 vycancel은, 현시점의 차속 v 및 현시점의 요각 θy로부터 구해진다(vycancel=vㆍsin(θy)). 횡가속도 aycancel은, 현시점의 요 레이트 γ에 현시점의 차속 v를 승산한 값(vㆍγ)이다. 또한, y(tcancel)은, 중앙 복귀 완료 목표 횡위치이며, 원 차선의 중앙 위치에 설정된다. y'(tcancel)은 중앙 복귀 완료 목표 횡속도를 나타내고, y"(tcancel)은 중앙 복귀 완료 목표 횡가속도를 나타내며, 이들은 모두 제로로 설정된다.
또한, 중앙 복귀 목표 시간 tcancel은, LCA의 개시 시에 목표 차선 변경 시간 tlen을 연산하였을 때 사용한 목표 시간 설정 상수 A와 동일 정도의 값으로 설정된 목표 시간 설정 상수 Acancel을 사용하여, 다음 식 (18)에 의해 연산된다.
Figure 112018054704317-pat00010
여기서, Dcancel은, 조타 지원 제어 상태가 LCA 캔슬 제어 상태로 설정되었을 때의 자차량의 횡위치로부터 중앙 복귀 완료 목표 횡위치(원 차선의 중앙 위치)로까지 자차량을 횡방향으로 이동시키는 필요 거리이다. LCA 캔슬 제어 상태에 있어서는, 자차량은 원 차선에 존재하고 있기 때문에, 긴급성을 갖지 않는다. 그 때문에, 자차량을 횡방향으로 이동시키는 속도는, LCA와 동일 정도여도 되므로, 목표 시간 설정 상수 Acancel은, LCA를 실시하는 경우의 목표 시간 설정 상수 A와 동일 정도의 값으로 설정되어 있다.
운전 지원 ECU(10)는, 중앙 복귀 목표 궤도 연산 파라미터의 설정값에 기초하여, 스텝 S14와 마찬가지의 방법으로, 식 (2)로 표시되는 함수 y(t)의 계수 c0, c1, c2, c3, c4, c5의 값을 산출한다. 그리고, 산출한 계수 c0, c1, c2, c3, c4, c5의 값을 식 (2)에 대입함으로써, 중앙 복귀 목표 궤도 함수 y(t)를 산출한다.
운전 지원 ECU(10)는, 스텝 S32에 있어서, 중앙 복귀 목표 궤도 함수를 산출함과 동시에, 드라이버에 대하여 LCA가 캔슬(도중 종료)되었음을 통지한다. 예를 들어, 운전 지원 ECU(10)는, 버저(13)를 구동하여 통지음(예를 들어, 「삐삑」이라고 하는 음)을 발생시킴과 함께, LCA 캔슬 통지 명령을 미터 ECU(30)에 송신한다. 미터 ECU(30)는, LCA 캔슬 통지 명령을 수신하면, 도 11에 도시하는 바와 같이, 표시기(31)에 LCA 캔슬 화면(31c)을 표시한다. LCA 캔슬 화면(31c)에서는, 그때까지 밝게 표시되어 있던 궤도(Z)(도 8 참조)가 어두워지거나, 혹은 사라진다. 이에 의해, 드라이버는 LCA가 종료되었음을 인식한다. LCA 캔슬 화면(31c)은, LCA 캔슬 제어 상태가 종료될 때까지 표시된다.
계속해서, 운전 지원 ECU(10)는, 스텝 S33에 있어서, 앞선 스텝 S32에서 산출한 중앙 복귀 목표 궤도 함수 y(t)에 기초하여 조타 제어를 행한다. 이 경우, 운전 지원 ECU(10)는, 계시 타이머 t를 리셋(제로 클리어한 후 개시)하여, 조타 지원 제어 상태가 LCA 캔슬 제어 상태로 설정된 후의 경과 시간 t와 중앙 복귀 목표 궤도 함수 y(t)로부터, 스텝 S15와 마찬가지로, 목표 횡운동 상태량(y*, vy*, ay*)의 연산 및 목표 요 상태량(θy*,γ*, Cu*)의 연산을 행하여, 최종적인 목표 타각 θcancel*를 연산한다. 목표 타각 θcancel*는, 예를 들어 식 (15)의 좌변을 θcancel*로 치환하여 θlca*와 마찬가지로 연산할 수 있다.
운전 지원 ECU(10)는, 목표 제어량(목표 타각 θcancel*)을 연산하면, 목표 제어량을 나타내는 조타 명령을 EPSㆍECU(20)에 송신한다. 본 실시 형태에 있어서는, 운전 지원 ECU(10)는, 목표 제어량으로서 목표 타각 θcancel*를 연산하지만, 목표 타각 θcancel*가 얻어지는 목표 토크를 연산하여, 이 목표 토크를 나타내는 조타 명령을 EPSㆍECU(20)에 송신해도 된다.
계속해서, 운전 지원 ECU(10)는, 스텝 S34에 있어서, LCA 캔슬 제어 상태의 종료 조건이 성립하였는지 여부에 대하여 판정한다. 이 경우, 운전 지원 ECU(10)는, 상기 조타 제어에 의해 자차량의 횡위치가 중앙 복귀 완료 목표 횡위치(원 차선의 중앙 위치)에 도달하였음을 검출하였을 때, LCA 캔슬 제어 상태의 종료 조건이 성립하였다고 판정한다. 혹은, 운전 지원 ECU(10)는, LCA 캔슬 제어 상태가 미리 설정된 일정 시간(예를 들어, 중앙 복귀 목표 시간 tcancel 및 중앙 복귀 목표 시간 tcancel보다 소정 시간만큼 긴 시간) 계속되었음을 검출하였을 때, LCA 캔슬 제어 상태의 종료 조건이 성립하였다고 판정하도록 해도 된다.
운전 지원 ECU(10)는, LCA 캔슬 제어 상태의 종료 조건이 성립하지 않았다고 판정된 경우(S34: "아니오"), 그 처리를 스텝 S33으로 복귀시킨다. 따라서, LCA 캔슬 제어 상태의 종료 조건이 성립할 때까지, 조타 제어가 실시된다. 이에 의해, 자차량은 원 차선의 중앙 위치를 향하여 주행해 간다.
이러한 처리가 반복되어, LCA 캔슬 제어 상태의 종료 조건이 성립하면, 운전 지원 ECU(10)는, LCA 캔슬 제어 루틴을 종료하고, 그 처리를, 메인 루틴(조타 지원 제어 루틴)의 스텝 S21로 진행시킨다. 이에 의해, 조타 지원 제어 상태가, LCA 캔슬 제어 상태로부터 LTAㆍON 상태로 전환된다. 이 LCA 캔슬 제어 루틴을 실시하는 운전 지원 ECU(10)의 기능부가, 본 발명의 중앙 복귀 지원 제어부로서 기능할 수 있다.
도 14는, LCA 전반 상태에 있어서, 자차량(C1)과 목표 차선을 주행하는 타차량(C2)이 접근한 경우의 중앙 복귀 목표 궤도를 도시한다.
이어서, LCA 후반 상태에 있어서, 스텝 S19에 있어서의 주변 감시 결과가 「접근 차량 있음」으로 된 경우(S19: "아니오")에 대하여 설명한다. LCA 후반 상태에 있어서, 주변 감시 결과가 「접근 차량 있음」으로 된 경우, 운전 지원 ECU(10)는, 그 처리를 스텝 S40으로 진행시켜 LCA 접근 경보 제어를 실시한다. 도 7은, 스텝 S40의 처리인 LCA 접근 경보 제어 루틴을 도시하는 흐름도이다.
LCA 전반 상태에 있어서의 주변 감시 결과가 「접근 차량 없음」이면, 통상이라면, LCA 후반 상태에 있어서도 접근 차량은 검출되지 않는다. 그러나, LCA의 실시 중에, 도 16에 도시하는 바와 같이, 목표 차선의 후방으로부터 타차량(C2)이 상정 외의 상대 속도로 자차량(C1)에 급접근하는 경우나, 목표 차선의 더 옆 차선(원 차선에 대하여 2차선 떨어진 차선)으로부터, 타차량(C3)이 목표 차선에 진입하여 자차량(C1)에 이상 접근하는 경우 등이 고려된다. 또한, 주변 센서(11)의 사각 범위에 있던 타차량이, 자차량에 이상 접근하는 경우도 고려된다.
그래서, 스텝 S40의 LCA 접근 경보 제어에서는, 드라이버에게 경보를 발함과 함께, 자차량이 목표 차선의 폭 방향 중앙측으로 이동해 가지 않도록 자차량의 운동을 단시간에 변경하여, 타차량과의 충돌 회피를 지원하는 처리가 실시된다.
스텝 S40의 LCA 접근 경보 제어 루틴이 개시되면, 운전 지원 ECU(10)는, 스텝 S41에 있어서, 조타 지원 제어 상태를 LCA 접근 경보 제어 상태로 설정한다. 조타 지원 제어 상태가 LCA 접근 경보 제어 상태로 설정되면, LCA가 종료된다.
계속해서, 운전 지원 ECU(10)는, 스텝 S42에 있어서, 자차량의 요각을 LCA의 개시 직전의 상태로 복귀시키기 위한 요각 복귀 목표 궤도를 연산한다.
여기서, 요각 복귀 목표 궤도에 대하여 설명한다. 요각 복귀 목표 궤도란, 자차량의 요각을, 차량의 주행 안정성 상에 있어서 지장이 없는 범위 내에 있어서 가능한 한 단시간에 제로로 하기 위한 목표 궤도(환언하면, 자차량의 차선 변경 방향의 횡속도를, 차량의 주행 안정성 상에 있어서 지장이 없는 범위 내에 있어서 가능한 한 단시간에 제로로 하기 위한 목표 궤도)를 나타낸다. LCA의 개시 직전에 있어서는 LTA가 실시되고 있다. 따라서, LCA가 개시될 때에는, 요각은 제로에 가까운 값으로 될 것이라고 추정된다. 그래서, 운전 지원 ECU(10)는, LCA에서 발생한 요각을 LCA 개시 직전의 상태로 복귀시킴으로써, LCA의 목표 궤도 함수로부터 연산된 목표 횡속도 vy*가 상쇄되는(목표 횡속도 vy*가 제로로 되는) 요각 복귀 목표 궤도를 연산한다.
상술한 LCA 중에 있어서의 목표 궤도는, LCA 개시 시부터의 경과 시간에 대한 목표 횡위치를 나타내지만, 요각 복귀 목표 궤도는, LCA 후반 상태에서 접근 차량이 검출된 시점으로부터의 경과 시간에 대한 목표 곡률을 나타낸다. 최종적으로 EPSㆍECU(20)에 출력되는 목표 제어량은, 이 목표 곡률과, 카메라 센서(12)에 의해 검출된 곡률(차선의 커브 곡률)을 가산한 값에 제어 게인(곡률을 타각으로 변환하는 계수이며, 상술한 제어 게인 Klca1이어도 됨)을 승산한 값으로 설정된다.
여기서, 요각을 LCA의 개시 직전의 상태로 복귀시키는 방법에 대하여 설명한다. LCA에 있어서의 목표 제어량은, 목표 타각 θlca*로 표시된다. 이 목표 타각 θlca*에는, 상기 식 (15)로 표시되는 바와 같이, 목표 곡률 Cu*로부터 연산되는 피드 포워드 제어항(Klca1ㆍCu*)이 포함되어 있다.
목표 곡률의 변화는, 조타각의 변화에 대응하고, 요각의 변화로서 파악할 수 있다. 따라서, LCA 후반 상태에 있어서 접근 차량이 검출된 경우에는, LCA의 개시부터 접근 차량이 검출될 때까지의 기간에 있어서의 목표 곡률 Cu*의 적분값을 연산하고, 그 목표 곡률 Cu*의 적분값에 대응하는 제어량을, 부호를 반전시켜 EPSㆍECU(20)에 출력함으로써, 요각을 LCA 개시 직전의 상태로 복귀시킬 수 있다.
예를 들어, 도 12에 도시하는 바와 같이, 시각 t1에서 접근 차량이 검출된 경우에는, LCA가 개시된 시각 t0부터 시각 t1까지의 목표 곡률 Cu*의 적분값은, 동일 도면의 회색으로 칠해진 부분의 면적에 상당한다. 따라서, 이 면적에 대응하는 피드 포워드 제어량을 부호를 반전시켜(좌우 방향을 반전시켜) EPSㆍECU(20)에 명령하면, 피드 포워드 제어량의 출력이 완료된 시점에서 요각을 LCA 개시 직전의 상태로 복귀시킬 수 있다. 이 시각 t0부터 시각 t1까지의 목표 곡률 Cu*의 적분값의 부호(정부)를 반전한 값을 반전 적분값이라고 칭한다. 시각 t0부터 시각 t1까지의 목표 곡률 Cu*의 적분값에, 이 반전 적분값을 가산함으로써, LCA의 개시부터의 목표 곡률 Cu*의 적분값을 제로로 할 수 있다.
LCA 후반 상태에 있어서 접근 차량(목표 차선에 있어서 자차량에 이상 접근할 우려가 있는 타차량)이 검출된 경우에는, 자차량의 일부가 목표 차선에 진입해 있을 가능성이 높으므로, 긴급 상태이다. 따라서, 가능한 한 단시간 동안에 요각을 제로로 복귀시켜, 자차량을 차선이 연장되는 방향과 평행으로 할 필요가 있다. 한편, 조타 지원 시스템에 있어서의 제어 시스템으로서는, 차량의 횡가속도(차량에 작용하는 횡가속도이며, 차선 폭 방향의 횡가속도와는 상이함)의 크기의 상한값, 및 횡가속도를 변화시킬 수 있는 변화율의 크기(단위 시간당 횡가속도의 변화량의 크기)의 상한값이 결정되어 있다.
그래서, 운전 지원 ECU(10)는, 도 12에 굵은 선으로 나타내는 바와 같이, 시각 t1 이후에 있어서의 목표 곡률 Cuemergency*를 연산한다. 목표 곡률 Cuemergency*는, 최댓값(Cumax) 및 최대 변화 구배(Cu'max)를 사용하여 연산된다. 이 최댓값(Cumax)은, 조타 지원 시스템에 있어서의 제어 시스템에 있어서 허용되는 차량의 횡가속도의 상한값으로 설정되어 있다. 또한, 최대 변화 구배(Cu'max)는, 목표 곡률 Cuemergency*를 최댓값 Cumax를 향하여 증가시키는 변화 구배, 및 최댓값 Cumax로부터 제로를 향하여 저하시키는 변화 구배를 나타내고, 조타 지원 제어 시스템에 있어서 허용되는 상한값으로 설정되어 있다. 예를 들어, 최댓값 Cumax는, 차량의 횡가속도가 0.2G(G: 중력 가속도)로 되는 값으로 설정된다. 차량에 작용하는 횡가속도 YG는, 차속의 제곱값(v2)에 곡률(Cu)을 승산한 값으로서 산출할 수 있다(YG=v2ㆍCu). 따라서, 이 관계식으로부터, 최댓값 Cumax를 구할 수 있다. 또한, 최댓값 Cumax 및 최대 변화 구배 Cu'max의 부호는, 반전 적분값의 부호에 의해 결정된다.
운전 지원 ECU(10)는, 반전 적분값의 크기와, 목표 곡률의 최댓값 Cumax와, 목표 곡률의 최대 변화 구배 Cu'max에 기초하여, 접근 차량이 검출된 시점(도 12의 시각 t1)으로부터의 경과 시간 t에 대한 목표 곡률 Cuemergency*를 연산한다. 이하, 경과 시간 t에 대한 목표 곡률 Cuemergency*를 목표 곡률 함수 Cuemergency*(t)라고 칭하는 경우도 있다. 목표 곡률 함수 Cuemergency*(t)는 자차량의 목표 궤도를 결정한다. 따라서, 이 목표 곡률 함수 Cuemergency*(t)가 요각 복귀 목표 궤도에 상당한다.
반전 적분값은, LCA의 실시 중에 있어서 목표 곡률 Cu*가 연산될 때마다, 그 값을 적산하여, 그 적산값의 부호를 반전시킴으로써 산출할 수도 있지만, 본 실시 형태에 있어서는, 이하와 같이 산출된다.
LCA에 있어서의 목표 곡률 Cu*는, 목표 횡가속도 ay*와 차속 v를 사용하여 다음 식 (19)와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112018054704317-pat00011
따라서, 이 목표 곡률 Cu*를 시각 t0(즉, 경과 시간 t=0)부터 시각 t1(즉, 경과 시간 t=t1)까지 적분한 값은, 차속 v와 목표 횡속도 vy*를 사용하여 다음 식 (20)과 같이 나타낼 수 있다. 또한, 식 (20)은, 차속 v가 LCA 실시 중에 있어서 일정하다고 간주할 수 있다는 전제에 기초한다.
Figure 112018054704317-pat00012
따라서, 반전 적분값은, 식 (20)에 의해 얻어진 적분값의 부호를 반전시킴으로써 산출된다. 반전 적분값이 산출되면, 상술한 바와 같이, 반전 적분값의 크기와, 목표 곡률의 최댓값 Cumax와, 목표 곡률의 최대 변화 구배 Cu'max에 기초하여, 접근 차량이 검출된 시점으로부터의 경과 시간 t에 대한 목표 곡률 Cuemergency*를 연산할 수 있다. 이와 같이 운전 지원 ECU(10)는, 최댓값 Cumax와 최대 변화 구배 Cu'max의 제한 하에 있어서, 최단 시간에, LCA의 개시로부터의 목표 곡률 Cu*의 적분값을 제로로 복귀시키는 목표 곡률 Cuemergency*를 연산한다.
이상이 요각 복귀 목표 궤도(목표 곡률 Cuemergency*(t))의 연산의 설명이다.
운전 지원 ECU(10)는, 스텝 S42에 있어서, 요각 복귀 목표 궤도를 연산함과 동시에, 드라이버에 대하여, LCA가 도중 종료된 것, 및 접근 차량이 검출된 것을 알리기 위한 경보를 행한다. 예를 들어, 운전 지원 ECU(10)는, 버저(13)를 구동하여 경보음(예를 들어, 「삐삐삐삑」이라고 하는 음)을 발생시킴과 함께, LCA 접근 경보 명령을 미터 ECU(30)에 송신한다. 이 경보음은, 가장 주의 환기 레벨이 높은 형태로 발해진다.
미터 ECU(30)는, LCA 접근 경보 명령을 수신하면, 도 13에 도시하는 바와 같이, 표시기(31)에 LCA 접근 경보 화면(31d)을 표시한다. LCA 접근 경보 화면(31d)에서는, 그때까지 표시되고 있던 궤도(Z)(도 8 참조)가 지워짐과 함께, 차선 변경 방향측(이 예에서는 우측)의 백색선 표시(GWL) 옆에, 백색선 표시(GWL)와 평행으로 경보 마크(GA)가 점멸 표시된다. 드라이버는, 버저(13)의 명동과 표시기(31)에 표시된 LCA 접근 경보 화면(31d)에 의해, LCA가 도중 종료된 것, 및 목표 차선에 있어서 타차량이 자차량에 이상 접근하고 있는 것을 인식할 수 있다. 이 경우, 음성 아나운스에 의해 경보 메시지를 발생시켜도 된다. 또한, 바이브레이터(도시 생략)를 진동시켜 드라이버에게 경보를 발하도록 해도 된다. 또한, LCA 접근 경보 화면(31d)은, LCA 접근 경보 제어 상태의 종료 조건이 성립할 때까지 계속된다.
계속해서, 운전 지원 ECU(10)는, 도 7에 도시하는 루틴의 스텝 S43에 있어서, 앞선 스텝 S42에서 산출한 목표 곡률 함수 Cuemergency*(t)에 기초하여 조타 제어를 행한다. 이 경우, 운전 지원 ECU(10)는, 계시 타이머 t를 리셋(제로 클리어한 후 개시)하여, LCA 후반 상태에 있어서 접근 차량이 검출된 시점으로부터의 경과 시간 t와 목표 곡률 함수 Cuemergency*(t)로부터 현시점의 목표 곡률 Cuemergency*를 연산한다. 운전 지원 ECU(10)는, 목표 곡률 Cuemergency*와, 현시점의 카메라 센서(12)에 의해 검출되고 있는 곡률 Cu로부터, 현시점의 목표 타각 θemergency*를 연산한다. 목표 타각 θemergency*는, 다음 식 (21)로 표시되는 바와 같이, 현시점의 목표 곡률 Cuemergency*와 카메라 센서(12)에 의해 검출되고 있는 곡률 Cu의 가산값에 제어 게인 Klca1을 승산함으로써 산출된다.
Figure 112018054704317-pat00013
운전 지원 ECU(10)는, 목표 타각 θemergency*를 산출할 때마다, 목표 타각 θemergency*를 나타내는 조타 명령을 EPSㆍECU(20)에 송신한다. EPSㆍECU(20)는, 조타 명령을 수신하면, 타각이 목표 타각 θemergency*에 추종하도록 전타용 모터(22)를 구동 제어한다. 본 실시 형태에 있어서는, 운전 지원 ECU(10)는, 목표 제어량으로서 목표 타각 θemergency*를 연산하지만, 목표 타각 θemergency*가 얻어지는 목표 토크를 연산하여, 이 목표 토크를 나타내는 조타 명령을 EPSㆍECU(20)에 송신해도 된다.
이하, 목표 타각 θemergency*를 사용한 조타 제어를 요각 복귀 제어라고 칭한다. 요각 복귀 제어에 있어서는, 목표 곡률 Cuemergency*와 카메라 센서(12)에 의해 검출되는 곡률 Cu의 가산값을 사용한 피드 포워드 제어항에 의해서만 조타각이 제어된다. 즉, 카메라 센서(12)에 의해 검출되는 요각 θy를 사용한 피드백 제어는 행해지지 않는다.
또한, 운전 지원 ECU(10)는, 접근 차량이 검출된 시점(시각 t1)의 직전에 있어서 연산된 피드백 제어량(식 (15)의 우변 제2항 내지 제5항)의 값을 유지하고, 그 유지한 값(고정값)을, 요각 복귀 제어 중, 피드 포워드 제어량의 일부로서 식 (21)의 우변에 가산하도록 해도 된다.
계속해서, 운전 지원 ECU(10)는, 스텝 S44에 있어서, 요각 복귀 제어가 완료되었는지 여부에 대하여 판정한다. 요각 복귀 제어의 완료는, 목표 곡률 Cuemergency*가 제로로 되는 타이밍(도 12에 있어서 시각 t2)이다. 운전 지원 ECU(10)는, 요각 복귀 제어가 완료되지 않은 경우, 그 처리를 스텝 S43으로 복귀시켜, 동일한 처리를 실시한다. 이러한 처리가, 소정의 연산 주기로 반복됨으로써, 요각이 빠른 속도로 저감된다.
요각은, LCA 캔슬 제어에 의해 자차량이 원 차선의 중앙 위치로 복귀되는 경우에도 변화하지만, 요각 복귀 제어의 경우에는, 상기 목표 곡률의 최댓값 Cumax 및 최대 변화 구배 Cu'max의 설정에 의해, LCA 캔슬 제어 시에 있어서의 변화 속도에 비하여, 빠른 속도(즉, 긴급 속도)로 저하된다.
이러한 처리가 반복되어, 요각 복귀 제어가 완료되면(S44: "예"), 운전 지원 ECU(10)는, 그 처리를 스텝 S45로 진행시킨다. 이 시점에 있어서는, 요각이 거의 제로로까지 저감되어 있다. 즉, 자차량의 횡속도가 거의 제로로 되어 있다. 따라서, 자차량이 목표 차선의 폭 방향 중앙측으로 이동해 가지 않도록 할 수 있어, 접근 차량과의 충돌 회피를 지원할 수 있다. 이 요각 복귀 제어(S42 내지 S44)를 실시하는 운전 지원 ECU(10)의 기능부가, 본 발명의 충돌 회피 지원 제어부로서 기능할 수 있다.
운전 지원 ECU(10)는, 스텝 S45에 있어서, 자차량을, 현재 위치(요각 복귀 제어가 완료된 순간의 자차량의 위치)로부터 원 차선의 중앙 위치로 이동시키기 위한 목표 궤도를 연산한다. 이하, 이 목표 궤도를 원 차선 복귀 목표 궤도라고 칭한다. 이 원 차선 복귀 목표 궤도에 대해서도, 식 (2)로 표시되는 함수 y(t)가 사용된다. 원 차선 복귀 목표 궤도를 나타내는 함수를 원 차선 복귀 목표 궤도 함수 y(t)라고 칭한다. 원 차선 복귀 목표 궤도 함수 y(t)의 산출 시에는, 식 (2)로 표시되는 함수 y(t)의 계수 c0, c1, c2, c3, c4, c5를 결정하기 위해, 이하와 같이 원 차선 복귀 목표 궤도 연산 파라미터가 설정된다. 원 차선 복귀 목표 궤도 연산 파라미터는 이하의 7개(P21 내지 P27)이다.
P21. 현시점(요각 복귀 제어가 완료되었을 때)의 자차량의 횡위치
P22. 현시점(요각 복귀 제어가 완료되었을 때)의 자차량의 횡속도
P23. 현시점(요각 복귀 제어가 완료되었을 때)의 자차량의 횡가속도
P24. 자차량을 이동시킬 횡위치의 목표값인 목표 횡위치(본 예에 있어서 원 차선의 중앙 위치이며, 이하, 원 차선 복귀 완료 목표 횡위치라고 칭함)
P25. 자차량을 원 차선 복귀 완료 목표 횡위치로 이동시켰을 때의 자차량의 목표 횡속도(원 차선 복귀 완료 목표 횡속도라고 칭함)
P26. 자차량을 원 차선 복귀 완료 목표 횡위치로 이동시켰을 때의 자차량의 목표 횡가속도(원 차선 복귀 완료 목표 횡가속도라고 칭함)
P27. 자차량을 현재 위치로부터 원 차선 복귀 완료 목표 횡위치로 이동시키는 데 요하는 시간의 목표값인 목표 시간(원 차선 복귀 목표 시간이라고 칭함)
여기서, 현시점(요각 복귀 제어가 완료되었을 때)의 자차량의 횡위치를 yreturn, 횡속도를 vyreturn, 횡가속도를 ayreturn이라고 하고, 요각 복귀 제어가 완료된 시각을 새롭게 t=0이라고 하고, 원 차선 복귀 목표 시간을 treturn이라고 한다. 원 차선 복귀 목표 궤도 연산 파라미터는, y(0)=yreturn, y'(0)=vyreturn, y"(0)=ayreturn, y(treturn)=W(차선 변경 방향에 따라 부호가 설정됨), y'(treturn)=0, y"(treturn)=0으로 설정된다.
횡위치 yreturn, 횡속도 vyreturn, 횡가속도 ayreturn은, 현시점에 있어서의 검출값이며, 상술한 초기 횡상태량을 구하기 위한 방법과 마찬가지의 방법으로 연산할 수 있다. 즉, 횡위치 yreturn은 현시점의 횡편차 Dy이다. 횡속도 vyreturn은, 현시점의 차속 v 및 현시점의 요각 θy로부터 구해진다(vyreturn=vㆍsin(θy)). 횡가속도 ayreturn은, 현시점의 요 레이트 γ에 현시점의 차속 v를 승산한 값(vㆍγ)이다. 또한, y(treturn)은, 원 차선 복귀 완료 목표 횡위치이며, 원 차선의 중앙 위치에 설정된다. 이 경우, 요각 복귀 제어가 완료된 시점에 있어서 카메라 센서(12)가 원 차선의 차선 정보를 출력하고 있는 경우에는, y(treturn)=0이다. y'(treturn)은 원 차선 복귀 완료 목표 횡속도를 나타내고, y"(treturn)은 원 차선 복귀 완료 목표 횡가속도를 나타내며, 이들은 모두 제로로 설정된다.
또한, 원 차선 복귀 목표 시간 treturn은, LCA의 개시 시에 목표 차선 변경 시간 tlen을 연산하였을 때 사용한 목표 시간 설정 상수 A와 동일 정도의 값인 목표 시간 설정 상수 Areturn을 사용하여, 다음 식 (22)에 의해 연산된다.
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여기서, Dreturn은, 요각 복귀 제어가 완료된 시점의 자차량의 횡위치부터 원 차선 복귀 완료 목표 횡위치(원 차선의 중앙 위치)까지 자차량을 횡방향으로 이동시키는 필요 거리이다. 요각 복귀 제어가 완료된 시점에 있어서는, 타차량과의 충돌이 회피되어 있다. 그 때문에, 자차량의 위치를 옆으로 이동시키는 속도는, LCA와 동일 정도로 충분하므로, 목표 시간 설정 상수 Areturn은, LCA를 실시하는 경우의 목표 시간 설정 상수 A와 동일 정도의 값으로 설정되어 있다.
운전 지원 ECU(10)는, 원 차선 복귀 목표 궤도 연산 파라미터의 설정값에 기초하여, 스텝 S14와 마찬가지의 방법으로, 식 (2)로 표시되는 함수 y(t)의 계수 c0, c1, c2, c3, c4, c5의 값을 산출한다. 그리고, 산출한 계수 c0, c1, c2, c3, c4, c5의 값을 식 (2)에 대입함으로써, 원 차선 복귀 목표 궤도 함수 y(t)를 산출한다.
운전 지원 ECU(10)는, 스텝 S45에 있어서, 원 차선 복귀 목표 궤도 함수를 산출하면, 그 처리를 스텝 S46으로 진행시킨다. 운전 지원 ECU(10)는, 스텝 S46에 있어서, 앞선 스텝 S45에서 산출한 원 차선 복귀 목표 궤도 함수에 기초하여 조타 제어를 행한다. 이 경우, 운전 지원 ECU(10)는, 계시 타이머 t를 리셋(제로 클리어한 후 개시)하여, 요각 복귀 제어가 완료된 시점으로부터의 경과 시간 t와 원 차선 복귀 목표 궤도 함수 y(t)로부터, 스텝 S15와 마찬가지로, 목표 횡운동 상태량(y*, vy*, ay*)의 연산, 목표 요 상태량(θy*,γ*, Cu*)의 연산을 행하여, 최종적인 목표 타각 θreturn*를 연산한다. 목표 타각 θreturn*는, 예를 들어 식 (15)의 좌변을 θreturn*로 치환하여 연산할 수 있다.
운전 지원 ECU(10)는, 목표 제어량(목표 타각 θreturn*)을 연산하면, 목표 제어량을 나타내는 조타 명령을 EPSㆍECU(20)에 송신한다. 본 실시 형태에 있어서는, 운전 지원 ECU(10)는, 목표 제어량으로서 목표 타각 θreturn*를 연산하지만, 목표 타각 θreturn*가 얻어지는 목표 토크를 연산하여, 이 목표 토크를 나타내는 조타 명령을 EPSㆍECU(20)에 송신해도 된다.
계속해서, 운전 지원 ECU(10)는, 스텝 S47에 있어서, LCA 접근 경보 제어 상태의 종료 조건이 성립하였는지 여부에 대하여 판정한다. 이 경우, 운전 지원 ECU(10)는, 스텝 S46의 조타 제어에 의해 자차량의 횡위치가 원 차선 복귀 완료 목표 횡위치(원 차선의 중앙 위치)에 도달하였음을 검출하였을 때, LCA 접근 경보 제어 상태의 종료 조건이 성립하였다고 판정한다. 혹은, 운전 지원 ECU(10)는, LCA 접근 경보 제어 상태가 미리 설정된 일정 시간 계속되었음을 검출하였을 때, LCA 접근 경보 제어 상태의 종료 조건이 성립하였다고 판정하도록 해도 된다.
운전 지원 ECU(10)는, LCA 접근 경보 제어 상태의 종료 조건이 성립하지 않았다고 판정한 경우(S47: "아니오"), 그 처리를 스텝 S46으로 복귀시킨다. 따라서, LCA 접근 경보 제어 상태의 종료 조건이 성립할 때까지, 스텝 S46의 조타 제어가 실시된다. 이에 의해, 자차량은, 원 차선의 중앙 위치를 향하여 주행해 간다.
이러한 처리가 반복되어, LCA 접근 경보 제어 상태의 종료 조건이 성립하면, 운전 지원 ECU(10)는, LCA 접근 경보 제어 루틴을 종료하고, 그 처리를, 메인 루틴(조타 지원 제어 루틴)의 스텝 S21로 진행시킨다. 이에 의해, 조타 지원 제어 상태가, LCA 접근 경보 제어 상태로부터 LTAㆍON 상태로 전환된다. 스텝 S45부터 스텝 S47까지의 처리를 행하는 운전 지원 ECU(10)의 기능부가, 본 발명의 원 차선 복귀 지원 제어부로서 기능할 수 있다.
도 15는, LCA 후반 상태에 있어서, 자차량(C1)과 타차량(C3)이 접근한 경우의 원 차선 복귀 목표 궤도를 도시한다.
이상 설명한 본 실시 형태의 조타 지원 시스템에 따르면, 주변 감시 하에 LCA가 개시된 후에 있어서도 주변 감시가 계속됨과 함께, 접근 차량이 검출된 경우에는, LCA가 도중 종료되고, 그때의 차선 변경의 진척 상황에 따라, 그 이후의 조타 지원 제어의 형태가 전환된다. 차선 변경의 전반에 접근 차량이 검출된 경우에는, 자차량을 원 차선의 차선 폭 방향의 중앙 위치로 복귀시키도록 조타 조작이 지원된다. 이에 의해, 안전을 확보한 상태에서, 드라이버에게 있어서 바람직한 위치로 자차량이 복귀된다. 따라서, 편리성을 향상시킬 수 있다.
또한, 차선 변경의 후반에 접근 차량이 검출된 경우에는, 드라이버에게 접근 경보가 발해짐과 함께, 자차량의 요각을 빠르게 LCA의 개시 직전의 상태로 복귀시키도록 조타각이 제어된다. LCA의 개시 직전에 있어서는, LTA가 실시되고 있다. 이 때문에, 요각은 거의 제로로까지 저감된다. 게다가, 요각 복귀 제어에 있어서는, 목표 곡률 Cu*의 적분값에 기초하여 연산된 목표 타각 θemergency*를 사용하여, 피드 포워드 제어만으로 타각이 제어된다.
요각 복귀 제어는, 가능한 한 단시간에 행해질 필요가 있다. 예를 들어, 카메라 센서(12)의 검출값을 사용하여, 빠르게 타각을 변화시킨 경우에는, 카메라 센서(12)의 검출값에 오류가 있는 경우에는, 그에 의해 타각이 잘못된 방향으로 빠르게 변화해 버려, 드라이버에게 위화감을 주게 된다. 또한, 카메라 센서(12)에 의해 검출되는 요각 θy를 사용하여 피드백 제어를 실시하는 경우에는, 차량의 거동 변화를 검출하여 목표 제어량이 설정되기 때문에, 제어 지연이 발생한다. 그래서, 본 실시 형태에 있어서는, 목표 곡률 Cu*의 적분값에 기초한 피드 포워드 제어로 요각을 LCA의 개시 직전의 상태로 복귀시킴으로써, 빠르게, 요각을 제로를 향하여 저하시킬 수 있다. 이에 의해, 자차량의 횡속도를 단시간에 저하시킬 수 있다. 따라서, 빠르게, 자차량이 목표 차선의 폭 방향 중앙측으로 이동해 가지 않도록 할 수 있어, 접근 차량과의 충돌 회피를 지원할(충돌의 가능성을 저감하도록 지원할) 수 있다. 또한, 피드 포워드 제어량에는, 도로의 커브 형상을 나타내는 곡률 Cu의 성분(Klca1ㆍCu)이 포함되지만, 이 성분은 도로 형상을 따라 자차량을 주행시키는 제어량이며, 그 변화가 매우 완만하기 때문에, 요각 복귀 제어에 악영향을 미치는 것은 아니다.
또한, 요각 복귀 제어가 완료되면, 자차량을 원 차선의 중앙 위치로 복귀시키는 원 차선 복귀 목표 궤도가 연산되고, 그 원 차선 복귀 목표 궤도를 따라 자차량이 이동하도록 타각이 제어된다. 따라서, 자차량을 더 안전한 위치이며, 또한 드라이버에게 있어서 바람직한 위치로 복귀시킬 수 있다.
또한, 접근 차량의 유무의 판정에 사용하는 충돌 시간 TTC의 역치에 대해서는, 전반용 역치 TTC1에 비하여 후반용 역치 TTC2 쪽이 작은 값으로 설정되어 있다. 이 때문에, LCA 전반 상태에 있어서는, 자차량에 이상 접근할 우려가 있는 타차량이 검출된 경우에는, 안전이 확보되어 있는 상태에서 여유를 갖고 LCA를 종료할 수 있다. 한편, LCA 후반 상태에 있어서는, 필요 이상으로 충돌 회피용 긴급 조작 지원이 행해지지 않도록 할 수 있다. 따라서, 필요 이상으로 LCA를 도중 정지시키지 않도록 할 수 있어, 편리성을 향상시킬 수 있다.
또한, 차선 변경의 전후반의 판정에 대해서는, 카메라 센서(12)에 의해 검출되는 횡편차 Dy에 기초하여 행해지기 때문에, 적정하면서도 간단하게 실시할 수 있다. 또한, LCA 캔슬 제어의 응답 지연에 의한 오버슈트(목표 차선에 진입해 버리는 횡방향 거리)를 고려하여, 자차량의 측면이 경계 백색선을 통과하기 전의 좀 이른 타이밍에, 차선 변경의 전후반을 전환하도록 하면, 한층 적절하게, LCA 캔슬 제어 상태와 LCA 접근 경보 제어 상태의 전환을 행할 수 있다. 특히, 자차량의 횡속도를 고려하여 전후반 전환 위치(전후반 판정 조건)를 설정하도록 하면, 더 적정하게 LCA 캔슬 제어 상태와 LCA 접근 경보 제어 상태의 전환을 행할 수 있다.
또한, LCA의 완료 시뿐만 아니라, LCA 캔슬 제어 상태의 종료 시, 및 LCA 접근 경보 제어 상태의 종료 시에는, 자차량의 목표 횡속도 및 목표 횡가속도가 제로로 설정되기 때문에, 그대로 자차량을 차선 중심 라인(CL)을 따라 안정 주행시킬 수 있다.
<변형예 1>
요각 복귀 제어에 관하여, 본 실시 형태에 있어서는, 반전 적분값을 사용하여 요각을 LCA 개시 직전의 상태로 복귀시키는 제어를 행하고 있지만, 반드시 반전 적분값을 사용할 필요는 없다. 예를 들어, 운전 지원 ECU(10)는, 도 7에 도시하는 루틴의 스텝 S42에 있어서, 조타 지원 시스템에 있어서 허용되는 최대 타각을 사용하여, 요각(절댓값)을 저하시키는 방향의 목표 타각을 연산한다. 이 경우, 운전 지원 ECU(10)는, 상기 실시 형태와 마찬가지로, 목표 곡률의 최댓값 Cumax와, 목표 곡률의 최대 변화 구배 Cu'max에 기초하여, 목표 타각을 연산하면 된다. 운전 지원 ECU(10)는, 스텝 S43에 있어서, 이 목표 타각을 나타내는 조타 명령을 EPSㆍECU(20)에 송신한다.
그리고, 운전 지원 ECU(10)는, 스텝 S44에 있어서, 카메라 센서(12)에 의해 검출되는 요각 θy가 제로로 되었는지 여부, 혹은 요각 θy의 부호(정부)가 반전되었는지 여부에 대하여 판정한다. 운전 지원 ECU(10)는, 요각 θy가 제로로 되었을 때, 혹은 요각 θy의 부호가 반전되었을 때, 요각 복귀가 완료되었다고 판정한다(S44: "예"). 이 변형예 1은, 고정밀도의 카메라 센서(12)를 탑재하고 있는 경우에 적용하는 것이 바람직하다.
<변형예 2>
상기 실시 형태 및 변형예 1에 있어서는, 요각 복귀 제어를 실시하는 경우, 조타각을 제어하여 요각을 긴급 속도로 저하시키는 구성이지만, 반드시 조타각을 제어할 필요가 있는 것은 아니며, 좌우륜에 브레이크 제동력차를 발생시켜 자차량을 요 운동시키고, 이에 의해 요각을 긴급 속도로 저하시키는 구성이어도 된다. 예를 들어, 운전 지원 ECU(10)는, 도 7에 도시하는 루틴의 스텝 S42 내지 S44의 처리 대신에, 이하의 처리를 실시하도록 해도 된다.
운전 지원 ECU(10)는, 조타 지원 제어 상태를 LCA 접근 경보 제어 상태로 설정하면(S41), 브레이크 ECU(60)에 대하여, 요각 복귀 제어 명령을 송신함과 함께, 드라이버에 대한 경보를 행한다. 드라이버에 대한 경보에 대해서는, 실시 형태의 스텝 S42에 있어서의 처리와 동일하다. 요각 복귀 제어 명령에는, 요각을 복귀시키는 방향의 정보가 포함되어 있다. 브레이크 ECU(60)는, 요각 복귀 제어 명령에 기초하여, 좌우륜에 브레이크 제동력차를 발생시킨다. 이 경우, 브레이크 제동력은, 좌우 양륜에 발생시켜도 되지만, 적어도 좌우 어느 한쪽의 차륜에 발생시키면 된다. 이에 의해, 자차량은, 요각(절댓값)이 감소하는 방향으로 요 운동한다. 브레이크 제동력은, 요각 복귀 제어용으로 설정된 제어량, 즉 요각을 충돌 회피용 긴급 속도로 저하시킬 수 있는 제어량으로 제어된다.
운전 지원 ECU(10)는, 요각 복귀 제어 명령을 송신한 후, 카메라 센서(12)에 의해 검출되는 요각 θy가 제로로 되었는지 여부, 혹은 요각 θy의 부호(정부)가 반전되었는지 여부에 대하여 판정한다. 운전 지원 ECU(10)는, 요각 θy가 제로로 되었을 때, 혹은 요각 θy의 부호가 반전되었을 때, 브레이크 ECU(60)에 대하여, 요각 복귀 제어 명령의 송신을 정지한다. 이에 의해, 브레이크 제동력이 소실되고, 요각 복귀 제어가 종료된다. 운전 지원 ECU(10)는, 요각 복귀 제어 명령의 송신을 정지하면, 그 처리를 스텝 S45로 진행시킨다.
이 변형예 2에 있어서도 자차량의 요각을 빠르게 저하시킬 수 있다. 또한, 변형예 2에 있어서도, 변형예 1과 마찬가지로, 고정밀도의 카메라 센서(12)를 탑재하고 있는 경우에 적용하는 것이 바람직하다. 또한, 브레이크 제동력의 제어와 조타각의 제어(예를 들어 변형예 1)의 양쪽을 동시에 실시하는 구성이어도 된다.
<변형예 3>
본 실시 형태의 LCA 접근 경보 제어 루틴(S40)은, 요각 복귀 제어(S42 내지 S44)와, 자차량을 원 차선으로 복귀시키는 제어 처리(S45 내지 S47)로 나누어져 있지만, 그것들을 나누지 않고 실시할 수도 있다. 예를 들어, LCA 접근 경보 제어 루틴(S40)에 있어서, 스텝 S42 내지 S44의 처리를 생략하고, 대신하여, 스텝 S45의 원 차선 복귀 목표 궤도의 연산에 있어서, 원 차선 복귀 목표 시간 treturn을 충돌 회피용의 단시간으로 설정하는 방법을 채용할 수 있다. 단, 스텝 S42에 있어서의 드라이버에 대한 경보 처리에 대해서는 실시된다.
이 경우, 운전 지원 ECU(10)는, 스텝 S45에 있어서, 7개의 원 차선 복귀 목표 궤도 연산 파라미터(P21 내지 P27)를 설정하는데, 파라미터 P21, P22 및 P23에 대해서는, 조타 지원 제어 상태가 LCA 접근 경보 제어 상태로 설정되었을 때의 자차량의 횡위치(P21), 횡속도(P22) 및 횡가속도(P23)로 각각 설정된다. 또한, 다른 파라미터 P24 내지 P27에 대해서는, 실시 형태와 마찬가지로 설정된다.
여기서, 현시점(LCA 접근 경보 제어 상태로 설정되었을 때)의 자차량의 횡위치를 yreturn, 횡속도를 vyreturn, 횡가속도를 ayreturn이라고 하고, 조타 지원 제어 상태가 LCA 접근 경보 제어 상태로 설정된 시각을 새롭게 t=0이라고 하고, 원 차선 복귀 목표 시간을 treturn이라고 한다. 원 차선 복귀 목표 궤도 연산 파라미터는, y(0)=yreturn, y'(0)=vyreturn, y"(0)=ayreturn, y(treturn)=W(차선 변경 방향에 따라 부호가 설정됨), y'(treturn)=0, y"(treturn)=0으로 설정된다.
횡위치 yreturn, 횡속도 vyreturn, 횡가속도 ayreturn은, 현시점에 있어서의 검출값이며, 상술한 초기 횡상태량과 마찬가지의 방법으로 연산할 수 있다. 또한, y(treturn)은, 원 차선 복귀 완료 목표 횡위치이며, 원 차선의 중앙 위치에 설정된다. 이 경우, 조타 지원 제어 상태가 LCA 접근 경보 제어 상태로 설정된 시점에 있어서 카메라 센서(12)가 원 차선의 차선 정보를 출력하고 있는 경우에는, y(treturn)=0이다. y'(treturn)은 원 차선 복귀 완료 목표 횡속도를 나타내고, y"(treturn)은 원 차선 복귀 완료 목표 횡가속도를 나타내며, 이들은 모두 제로로 설정된다.
파라미터 P27의 원 차선 복귀 목표 시간 treturn에 대해서는, 충돌 회피용의 단시간으로 설정할 필요가 있다. 이를 위해, 원 차선 복귀 목표 시간 treturn은, 충돌 회피용으로 설정된 목표 시간 설정 상수 Areturn을 사용하여 상기 식 (22)에 의해 연산된다. 따라서, 목표 시간 설정 상수 Areturn은, LCA 캔슬 제어에 있어서 사용된 목표 시간 설정 상수 Acancel보다 작은 값으로 설정된다. 또한, 식 (22)에 있어서의 Dreturn은, 조타 지원 제어 상태가 LCA 접근 경보 제어 상태로 설정된 시점의 자차량의 횡위치부터 원 차선 복귀 완료 목표 횡위치(원 차선의 중앙 위치)까지 자차량을 횡방향으로 이동시키는 데 필요한 거리이다.
운전 지원 ECU(10)는, 원 차선 복귀 목표 궤도 연산 파라미터의 설정값에 기초하여, 스텝 S14와 마찬가지의 방법으로, 식 (2)로 표시되는 함수 y(t)의 계수 c0, c1, c2, c3, c4, c5의 값을 산출한다. 그리고, 산출한 계수 c0, c1, c2, c3, c4, c5의 값을 식 (2)에 대입함으로써, 원 차선 복귀 목표 궤도 함수 y(t)를 산출한다. 운전 지원 ECU(10)는, 스텝 S45에 있어서, 원 차선 복귀 목표 궤도 함수를 산출하면, 그 처리를 스텝 S46으로 진행시킨다.
이 변형예 3에 있어서도, 차선 변경의 후반에 접근 차량이 검출된 경우에는, 자차량의 요각을 빠르게 저하시킬 수 있다.
<변형예 4>
본 실시 형태에 있어서는, 조타 지원 제어 상태가 LCA 접근 경보 제어 상태로 설정된 경우, 드라이버에 대한 경보(S42)와 충돌 회피용 조타 지원(S42, S43)이 동시에 개시된다. 대신에, 드라이버에 대한 경보를 먼저 실시하여 드라이버의 핸들 조작을 촉구하고, 그 후, 자차량과 타차량의 접근 정도가 더 높아진 경우에, LCA를 종료하여, LCA 접근 경보 제어를 개시하도록 해도 된다.
도 17은, 조타 지원 제어 루틴의 변형예(변형 부분)를 도시한다. 운전 지원 ECU(10)는, 스텝 S19에 있어서 「접근 차량 있음」이라고 판정된 경우(S19: "아니오"), 스텝 S60에 있어서, 드라이버에 대한 경보를 발한다. 계속해서, 운전 지원 ECU(10)는, 스텝 S61에 있어서, LCA 접근 경보 제어를 개시하는 조건이 성립하였는지 여부를 판정한다. 이 경우, 운전 지원 ECU(10)는, 충돌 시간 TTC가 역치 TTCsteer 미만으로 되었음을 판정한다. 예를 들어, 역치 TTCsteer는, 스텝 S19에 있어서의 후반용 역치 TTC2보다 짧은 값으로 설정된다. 운전 지원 ECU(10)는, 충돌 시간 TTC가 역치 TTCsteer 이상인 경우에는, 그 처리를 스텝 S20으로 진행시킨다. 한편, 충돌 시간 TTC가 역치 TTCsteer 미만이면, 그 처리를 스텝 S40으로 진행시킨다. 이 변형예에 따르면, 더 편리성을 향상시킬 수 있다.
이상, 본 실시 형태 및 변형예에 관한 조타 지원 시스템에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 형태 및 변형예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 목적을 일탈하지 않는 한도에서 다양한 변경이 가능하다.
예를 들어, 상기 실시 형태에 있어서는, LCA 접근 경보 제어 상태에 있어서는, 최종적인 목표 횡위치가 원 차선의 중앙 위치에 설정되지만, 반드시 그 위치로 할 필요는 없으며, 예를 들어 원 차선 내의 임의의 횡위치여도 된다.
또한, 상기 실시 형태에 있어서는, 차선 변경의 전후반의 판정은, 카메라 센서(12)에 의해 검출되는 횡편차 Dy에 기초하여 행해지지만, 대신에, LCA의 개시로부터의 경과 시간에 기초하여 행해지도록 해도 된다. 예를 들어, 자차량의 횡위치가 특정 위치에 도달할 것으로 예측되는 시간(LCA의 개시로부터의 경과 시간)을 판정 시간으로서 설정하고, LCA 개시로부터의 경과 시간이 판정 시간에 도달하였는지 여부에 기초하여, 차선 변경이 전반인지 후반인지에 대하여 판정하도록 해도 된다.
또한, 상기 실시 형태에 있어서는, 조타 지원 제어 상태가 LTAㆍON 상태(LTA가 실시되고 있는 상태)임이 LCA를 실시하기 위한 전제로 되어 있지만, 반드시 그러한 전제를 필요로 하는 것은 아니다. 또한, ACC가 실시되고 있는 상태라고 하는 전제도 없어도 된다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는, LCA는, 자차량이 주행하는 도로가 자동차 전용 도로임을 조건으로 하여 실시되지만, 반드시 그러한 조건을 둘 필요는 없다.
또한, 상기 실시 형태에 있어서는, 카메라 센서(12)에 의해 차선을 인식하도록 구성되어 있지만, 예를 들어 내비게이션 ECU(70)에 의해, 차선에 대한 자차량의 상대 위치 관계를 검출해도 된다.
또한, 충돌 회피 지원 제어의 실시 후에 있어서는, 자차량을 원하는 위치로 이동시키기 위한 조타 조작을 지원하는 새로운 조타 지원 제어를 적절하게 실시하도록 해도 된다.
또한, 요각을 저하시킨다는 것은, 그 절댓값을 저하시키는 것을 의미한다. 요각을 긴급 속도로 저하시키는 경우에는, 예를 들어 조타 지원 시스템에 있어서 허용되는 최대 타각을 사용하여, 요각이 저하되는 방향으로 조타를 제어하면 된다. 또한, 예를 들어 차륜의 브레이크 제동력을 사용하여 자차량의 방향을 제어하여 요각을 저하시킬 수도 있다. 「중앙 복귀 지원 제어에 의해 요각이 변화하는 속도보다 빠른 긴급 속도로 저하시키는」이란, 어떠한 시각에 있어서의 순시적인 속도를 의미하는 것이 아니라, 예를 들어 평균 속도에 대하여, 중앙 복귀 지원 제어에 의해 요각이 변화하는 속도보다 빠른 긴급 속도로 저하시키는 것을 의미하고 있다. 따라서, 자차량의 차선 폭 방향의 속도인 횡속도를 단시간에 저하시킬 수 있다. 차선 변경 지원 제어가 개시되면, 자차량을 목표 차선을 향하여 주행시키기 위해, 요각이 증가한다. 충돌 회피 지원 제어는, 차선 변경 지원 제어에 의해 증가한 요각을, 차선 변경 지원 제어가 개시되기 직전의 요각으로 빠르게(긴급 속도로) 복귀시키도록 조타를 제어한다.
차선 유지 지원 제어의 실행 중에 있어서, 차선 폭 방향의 일정 위치는, 예를 들어 차선 폭 방향의 중앙 위치인 것이 바람직하다. 차선 변경 지원 제어가 개시될 때에는, 요각은 제로에 가까운 값으로 되어 있을 것으로 추정된다.
목표 곡률의 변화는, 조타각의 변화에 대응하고, 요각의 변화로서 파악할 수 있다. 이것은, 차선 변경 지원 제어의 개시로부터 시간의 경과와 함께 변화하는 목표 곡률의 적분값을 제로로 하도록 조타를 제어하면, 요각을 차선 변경 지원 제어가 개시되기 직전의 값으로 접근시킬 수 있음을 의미하고 있다. 그래서, 차선 변경 지원 제어의 개시부터 충돌 회피 지원 제어의 개시까지의 목표 곡률의 적분값에 상당하는 값을 연산하고, 연산한 적분값에 상당하는 값에 기초하여 목표 제어량을 연산하고, 그 목표 제어량에 기초하여 조타를 제어한다. 예를 들어, 목표 곡률의 적산값의 부호를 반전시킨 값에 기초하여 목표 제어량을 연산할 수 있다. 또한, 목표 곡률의 적산값은, 목표 곡률을 적산하여 구할 수도 있지만, 예를 들어 차선 변경 지원 제어가 정지되었을 때의 자차량의 횡속도(제어 상의 목표 횡속도가 바람직함)를 차속의 제곱값으로 제산한 값을 산출하여 구할 수도 있다. 차선 변경 지원 제어의 개시 직전의 요각은, 제로에 가까운 값이다. 따라서, 단시간에, 자차량의 방향을 차선이 연장되는 방향에 접근시킬 수 있다.
진척 상황의 검출 및 전후반의 판정은, 차선 정보에 기초하여 차선에 대한 자차량의 상대 위치를 검출하여 행할 수도 있고, 차선 변경 지원 제어의 개시로부터 경과 시간에 기초하여 차선에 대한 자차량의 상대 위치를 추정하여 행할 수도 있다.
또한, 자차량이 원 차선에 위치할 때 접근 차량이 검출되어 중앙 복귀 지원 제어가 개시되어도, 요각이 즉시 제로 근방의 값으로 되지 않으므로(즉, 제어 지연 등이 있으므로), 자차량은, 어느 정도 차선 변경 방향으로 진행해 버린다. 즉, 자차량의 횡위치는, 중앙 복귀 지원 제어의 개시로부터 차선 변경 방향으로 오버슈트된다. 그래서, 오버슈트만큼(차선 변경 방향으로 이동하는 횡이동 거리)을 예상하여 전후반 판정을 행하도록 하면 된다. 즉, 자차량의 차선 변경측의 측부가 원 차선과 목표 차선의 경계에 도달하기 전에, 빨리 차선 변경의 진척 상황을 전반으로부터 후반으로 전환하면 된다.
중앙 복귀 지원 제어의 지연에 의한 오버슈트는, 자차량의 차선 폭 방향의 속도가 높을수록 커진다. 그래서, 자차량의 차선 폭 방향의 속도가 높을수록 경계와 판정 위치의 거리가 커지도록 판정 위치가 설정되어도 된다.

Claims (8)

  1. 조타 지원 시스템에 있어서,
    자차량의 주변을 감시하도록 구성된 주변 감시부(11);
    차선을 인식하여, 상기 차선에 대한 상기 자차량의 상대적인 위치 관계를 포함하는 차선 정보를 취득하도록 구성된 차선 인식부(12);
    상기 자차량이 차선 변경을 행함에 있어서 지장으로 되는 타차량이 상기 주변 감시부(11)에 의해 검출되지 않은 경우에, 차선 변경 지원 요구에 따라, 상기 차선 정보에 기초하여, 상기 자차량이 현재 주행하고 있는 원 차선으로부터 상기 원 차선에 인접하는 목표 차선을 향하여 차선 변경하도록 조타를 제어하는 차선 변경 지원 제어를 개시하도록 구성된 차선 변경 지원 제어부;
    상기 차선 변경 지원 제어에 의한 차선 변경의 현시점에 있어서의 진척 상황을 검출하도록 구성된 진척 상황 검출부;
    상기 주변 감시부(11)에 의해, 상기 차선 변경 지원 제어를 계속하면 상기 자차량에 이상 접근할 우려가 있는 접근 차량이 검출된 경우, 상기 차선 변경 지원 제어를 도중에 정지시키도록 구성된 차선 변경 지원 정지부;
    상기 접근 차량이 검출되어 상기 차선 변경 지원 제어가 도중에 정지되었을 때의 상기 진척 상황 검출부에 의해 검출되어 있는 상기 진척 상황이 차선 변경의 전반인 경우에, 상기 자차량을 상기 원 차선의 차선 폭 방향의 중앙 위치로 이동시키도록 조타를 제어하는 중앙 복귀 지원 제어를 실시하도록 구성된 중앙 복귀 지원 제어부; 및
    상기 접근 차량이 검출되어 상기 차선 변경 지원 제어가 도중에 정지되었을 때의 상기 진척 상황 검출부에 의해 검출되어 있는 상기 진척 상황이 차선 변경의 후반인 경우에, 차선이 연장되는 방향과 상기 자차량이 향하고 있는 방향이 이루는 각도인 요각을, 상기 중앙 복귀 지원 제어에 의해 상기 요각이 변화하는 속도보다 빠른 긴급 속도로 상기 차선 변경 지원 제어의 개시 직전의 값으로까지 저하시키기 위한 요각 복귀용 목표 제어량을 연산하고, 상기 목표 제어량에 기초하여 상기 자차량의 방향을 제어하는 충돌 회피 지원 제어를 실시하도록 구성된 충돌 회피 지원 제어부를
    포함하고,
    상기 충돌 회피 지원 제어가 완료했는지의 여부에 대하여 판정하고, 상기 충돌 회피 지원 제어가 완료되었다고 판정된 후, 상기 차선 변경 지원 제어에 의해 자차량이 횡방향으로 이동하는 속도와 동일 정도의 횡속도로 상기 자차량을 상기 원 차선의 차선 폭 방향의 중앙 위치로 이동시키도록 조타를 제어하는 원 차선 복귀 지원 제어를 실시하도록 구성된 원 차선 복귀 지원 제어부를 더 포함하는, 조타 지원 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 차선 정보에 기초하여, 상기 자차량의 주행 위치가 차선 내의 차선 폭 방향의 일정 위치로 유지되도록 조타를 제어하는 차선 유지 지원 제어를 실시하도록 구성된 차선 유지 지원 제어부를 더 포함하고,
    상기 차선 변경 지원 제어부는, 상기 차선 유지 지원 제어가 실시되고 있는 상황에 있어서 상기 차선 변경 지원 요구를 받았을 때, 상기 차선 유지 지원 제어를 정지시켜 상기 차선 변경 지원 제어를 개시하도록 구성되고,
    상기 충돌 회피 지원 제어부는, 상기 차선 변경 지원 제어에 의해 증가된 상기 요각을, 상기 차선 변경 지원 제어가 개시되기 직전의 과거 요각으로 복귀시키도록 조타를 제어하도록 구성되어 있는, 조타 지원 시스템.
  3. 조타 지원 시스템에 있어서,
    자차량의 주변을 감시하도록 구성된 주변 감시부(11);
    차선을 인식하여, 상기 차선에 대한 상기 자차량의 상대적인 위치 관계를 포함하는 차선 정보를 취득하도록 구성된 차선 인식부(12);
    상기 자차량이 차선 변경을 행함에 있어서 지장으로 되는 타차량이 상기 주변 감시부(11)에 의해 검출되지 않은 경우에, 차선 변경 지원 요구에 따라, 상기 차선 정보에 기초하여, 상기 자차량이 현재 주행하고 있는 원 차선으로부터 상기 원 차선에 인접하는 목표 차선을 향하여 차선 변경하도록 조타를 제어하는 차선 변경 지원 제어를 개시하도록 구성된 차선 변경 지원 제어부;
    상기 차선 변경 지원 제어에 의한 차선 변경의 현시점에 있어서의 진척 상황을 검출하도록 구성된 진척 상황 검출부;
    상기 주변 감시부(11)에 의해, 상기 차선 변경 지원 제어를 계속하면 상기 자차량에 이상 접근할 우려가 있는 접근 차량이 검출된 경우, 상기 차선 변경 지원 제어를 도중에 정지시키도록 구성된 차선 변경 지원 정지부;
    상기 접근 차량이 검출되어 상기 차선 변경 지원 제어가 도중에 정지되었을 때의 상기 진척 상황 검출부에 의해 검출되어 있는 상기 진척 상황이 차선 변경의 전반인 경우에, 상기 자차량을 상기 원 차선의 차선 폭 방향의 중앙 위치로 이동시키도록 조타를 제어하는 중앙 복귀 지원 제어를 실시하도록 구성된 중앙 복귀 지원 제어부;
    상기 접근 차량이 검출되어 상기 차선 변경 지원 제어가 도중에 정지되었을 때의 상기 진척 상황 검출부에 의해 검출되어 있는 상기 진척 상황이 차선 변경의 후반인 경우에, 차선이 연장되는 방향과 상기 자차량이 향하고 있는 방향이 이루는 각도인 요각을, 상기 중앙 복귀 지원 제어에 의해 상기 요각이 변화하는 속도보다 빠른 긴급 속도로 저하시키도록상기 자차량의 방향을 제어하는 충돌 회피 지원 제어를 실시하도록 구성된 충돌 회피 지원 제어부;
    상기 차선 정보에 기초하여, 상기 자차량의 주행 위치가 차선 내의 차선 폭 방향의 일정 위치로 유지되도록 조타를 제어하는 차선 유지 지원 제어를 실시하도록 구성된 차선 유지 지원 제어부를 더 포함하고,
    상기 차선 변경 지원 제어부는, 상기 차선 유지 지원 제어가 실시되고 있는 상황에 있어서 상기 차선 변경 지원 요구를 받았을 때, 상기 차선 유지 지원 제어를 정지시켜 상기 차선 변경 지원 제어를 개시하도록 구성되고, 또한
    상기 자차량을 차선 변경시키는 궤도의 목표 곡률을 사용한 피드 포워드 제어량을 포함하는 제1 목표 제어량을 소정의 연산 주기로 연산하도록 구성되고,
    상기 제1 목표 제어량에 기초하여 조타를 제어하도록 구성되고,
    상기 충돌 회피 지원 제어부는, 상기 차선 변경 지원 제어의 개시부터 상기 충돌 회피 지원 제어의 개시까지의 상기 목표 곡률의 적분값에 상당하는 값을 연산하도록 구성되고, 상기 적분값에 상당하는 값에 기초하여 제2 목표 제어량을 연산하도록 구성되고, 상기 충돌 회피 지원 제어가 실시되는 동안 상기 제2 목표 제어량에 기초하여 조타를 제어함으로써, 상기 차선 변경 지원 제어에 의해 증가된 상기 요각을, 상기 차선 변경 지원 제어가 개시되기 직전의 과거 요각으로 복귀시키도록 조타를 제어하도록 구성되어 있는, 조타 지원 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 충돌 회피 지원 제어가 완료했는지의 여부에 대하여 판정하고, 상기 충돌 회피 지원 제어가 완료되었다고 판정된 후, 상기 차선 변경 지원 제어에 의해 자차량이 횡방향으로 이동하는 속도와 동일 정도의 횡속도로 상기 자차량을 상기 원 차선의 차선 폭 방향의 중앙 위치로 이동시키도록 조타를 제어하는 원 차선 복귀 지원 제어를 실시하도록 구성된 원 차선 복귀 지원 제어부를 더 포함하는, 조타 지원 시스템.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 진척 상황 검출부는, 상기 차선 변경 지원 제어에 의한 현시점에 있어서의 차선 변경의 진척 상황이 차선 변경의 전반인지 후반인지에 대하여 판정하도록 구성되고, 상기 자차량이 상기 원 차선 내에 위치하고 있다고 추정되는 경우에 상기 진척 상황이 차선 변경의 전반이라고 판정하고, 상기 자차량의 적어도 일부가 상기 목표 차선에 위치하고 있다고 추정되는 경우에 상기 진척 상황이 차선 변경의 후반이라고 판정하도록 구성되어 있는, 조타 지원 시스템.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 진척 상황 검출부는, 상기 차선 변경 지원 제어에 의한 현시점에 있어서의 차선 변경의 진척 상황이 차선 변경의 전반인지 후반인지에 대하여 판정하도록 구성되고, 상기 원 차선의 차선 폭 방향의 중앙 위치와 상기 원 차선과 상기 목표 차선의 경계와의 사이에 있는 특정 위치를 판정 위치로 하여, 상기 자차량이 차선 변경 방향에 있어서 상기 목표 차선에 대하여 상기 판정 위치의 반대측에 위치하는 제1 영역에 존재한다고 추정되는 경우에 상기 진척 상황이 차선 변경의 전반이라고 판정하고, 상기 자차량이 상기 차선 변경 방향에 있어서 상기 제1 영역에 대하여 상기 판정 위치의 반대측에 위치하는 제2 영역에 존재한다고 추정되는 경우에 상기 진척 상황이 차선 변경의 후반이라고 판정하도록 구성되어 있는, 조타 지원 시스템.
  7. 조타 지원 시스템에 있어서,
    자차량의 주변을 감시하도록 구성된 주변 감시부(11);
    차선을 인식하여, 상기 차선에 대한 상기 자차량의 상대적인 위치 관계를 포함하는 차선 정보를 취득하도록 구성된 차선 인식부(12);
    상기 자차량이 차선 변경을 행함에 있어서 지장으로 되는 타차량이 상기 주변 감시부(11)에 의해 검출되지 않은 경우에, 차선 변경 지원 요구에 따라, 상기 차선 정보에 기초하여, 상기 자차량이 현재 주행하고 있는 원 차선으로부터 상기 원 차선에 인접하는 목표 차선을 향하여 차선 변경하도록 조타를 제어하는 차선 변경 지원 제어를 개시하도록 구성된 차선 변경 지원 제어부;
    상기 차선 변경 지원 제어에 의한 차선 변경의 현시점에 있어서의 진척 상황을 검출하도록 구성된 진척 상황 검출부;
    상기 주변 감시부(11)에 의해, 상기 차선 변경 지원 제어를 계속하면 상기 자차량에 이상 접근할 우려가 있는 접근 차량이 검출된 경우, 상기 차선 변경 지원 제어를 도중에 정지시키도록 구성된 차선 변경 지원 정지부;
    상기 접근 차량이 검출되어 상기 차선 변경 지원 제어가 도중에 정지되었을 때의 상기 진척 상황 검출부에 의해 검출되어 있는 상기 진척 상황이 차선 변경의 전반인 경우에, 상기 자차량을 상기 원 차선의 차선 폭 방향의 중앙 위치로 이동시키도록 조타를 제어하는 중앙 복귀 지원 제어를 실시하도록 구성된 중앙 복귀 지원 제어부; 및
    상기 접근 차량이 검출되어 상기 차선 변경 지원 제어가 도중에 정지되었을 때의 상기 진척 상황 검출부에 의해 검출되어 있는 상기 진척 상황이 차선 변경의 후반인 경우에, 차선이 연장되는 방향과 상기 자차량이 향하고 있는 방향이 이루는 각도인 요각을, 상기 중앙 복귀 지원 제어에 의해 상기 요각이 변화하는 속도보다 빠른 긴급 속도로 저하시키도록 상기 자차량의 방향을 제어하는 충돌 회피 지원 제어를 실시하도록 구성된 충돌 회피 지원 제어부를 포함하고,
    상기 진척 상황 검출부는, 상기 차선 변경 지원 제어에 의한 현시점에 있어서의 차선 변경의 진척 상황이 차선 변경의 전반인지 후반인지에 대하여 판정하도록 구성되고, 상기 원 차선의 차선 폭 방향의 중앙 위치와 상기 원 차선과 상기 목표 차선의 경계와의 사이에 있는 특정 위치를 판정 위치로 하여, 상기 자차량이 차선 변경 방향에 있어서 상기 목표 차선에 대하여 상기 판정 위치의 반대측에 위치하는 제1 영역에 존재한다고 추정되는 경우에 상기 진척 상황이 차선 변경의 전반이라고 판정하고, 상기 자차량이 상기 차선 변경 방향에 있어서 상기 제1 영역에 대하여 상기 판정 위치의 반대측에 위치하는 제2 영역에 존재한다고 추정되는 경우에 상기 진척 상황이 차선 변경의 후반이라고 판정하도록 구성되어 있고, 또한,
    상기 자차량의 차선 폭 방향의 속도가 높을수록 상기 경계와 상기 판정 위치의 거리가 커지도록 상기 판정 위치를 설정하도록 구성되어 있는, 조타 지원 시스템.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주변 감시부(11)는, 타차량의 상기 자차량으로의 접근 정도가 역치를 초과하였을 때 상기 접근 차량이 검출되었다고 판정하도록 구성되고, 상기 역치는, 상기 차선 변경의 전반에 비하여 상기 차선 변경의 후반 쪽이 보다 높은 접근 정도에 상당하는 값으로 설정되어 있는, 조타 지원 시스템.
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