WO2018038147A1

WO2018038147A1 - 操舵制御装置及び操舵制御方法

Info

Publication number: WO2018038147A1
Application number: PCT/JP2017/030078
Authority: WO
Inventors: 鈴木　輝彦
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2016-08-25
Filing date: 2017-08-23
Publication date: 2018-03-01
Anticipated expiration: 2019-02-25
Also published as: JP2018030472A

Abstract

操舵制御装置１は、車両Ｖの前方を撮影して生成された撮像画像に基づいて、車両Ｖがカーブの内周側で車線を逸脱する可能性があるか否かを判定する判定部１１２と、判定部１１２が、車両Ｖがカーブの内周側で車線を逸脱する可能性があると判定した場合に、車両Ｖのハンドルの操舵を補助する補助力を発生させる油圧を下げるように制御する油圧制御部１１４と、を有する。

Description

操舵制御装置及び操舵制御方法

　本開示は、車両の操舵を制御するための操舵制御装置及び操舵制御方法に関する。

　車両が車線を逸脱することを防ぐために、車両を車線内に維持する向きの補助力を発生させる方法が知られている。特許文献１には、道路のカーブの形状に応じて目標ハンドル角を演算し、ハンドルの操舵角が目標ハンドル角になるように、電動モーターを用いて補助力を発生する技術が開示されている。

日本国特開２００１－２３３２２７号公報

　車両が車線を逸脱することを防ぐために電動モーターを用いて補助力（操舵反力ともいう）を発生する場合、運転者がハンドルを操舵する向きと反対の向きに補助力を発生させる必要がある。この補助力は、運転者の意図する向きと反対の向きに車両を向けようとする力なので、急なカーブで補助力が発生すると、運転操作が不安定になるという問題が生じていた。例えば、運転者がハンドルを戻し終わった後に、運転者のハンドル操作と逆向きの補助力が加わることにより、運転者が、必要以上にハンドルを操作してしまうという問題が生じていた。

　そこで、本開示はこれらの点に鑑みてなされたものであり、カーブの内周側での車線の逸脱を防止しつつ、車両の走行の安定性を確保するための操舵制御装置及び操舵制御方法を提供することを目的とする。

　本開示の第１の態様の操舵制御装置は、車両の前方を撮影して生成された撮像画像に基づいて、前記車両がカーブの内周側で車線を逸脱する可能性があるか否かを判定する判定部と、前記判定部が、前記車両がカーブの内周側で車線を逸脱する可能性があると判定した場合に、前記車両のハンドルの操舵を補助する補助力を発生させる油圧を下げるように制御する油圧制御部と、を有する。

　前記撮像画像に基づいて、車線における前記車両の位置を特定する位置特定部をさらに有し、前記油圧制御部は、前記位置特定部が特定した前記車両の位置に基づいて、段階的に前記油圧を下げるように制御してもよい。

　前記位置特定部は、前記車両の向きをさらに特定し、前記油圧制御部は、前記位置特定部が特定した前記車両の向きに基づいて、前記油圧の大きさを制御してもよい。

　前記撮像画像に基づいて、前記車両の前方のカーブの曲率を特定する曲率特定部をさらに有し、前記油圧制御部は、前記曲率特定部が特定した前記カーブの曲率が所定の値よりも大きいことを条件として、前記油圧を下げるように制御してもよい。

　前記車両の走行速度を特定する車速特定部をさらに有し、前記油圧制御部は、前記車両が車線を逸脱する可能性があると判定した時点での前記車両の走行速度に基づいて、前記油圧の大きさを制御してもよい。

　前記車両の走行速度を特定する車速特定部と、前記撮像画像に基づいて、前記車線における前記車両の位置を特定する位置特定部と、前記撮像画像に基づいて、前記車両の前方のカーブの曲率を特定する曲率特定部と、をさらに有し、前記判定部は、前記車速特定部により特定された前記車両の走行速度と前記位置特定部により特定された前記車両の位置との少なくとも一方に基づいて、前記車両が前記カーブの内周側で前記車線を逸脱する可能性があるか否かを判定し、前記判定部が、前記車両が前記カーブの内周側で車線を逸脱する可能性があると判定した場合に、前記油圧制御部は、前記曲率特定部が特定した前記カーブの曲率が所定の値よりも大きいか否かを判定し、前記油圧制御部は、前記曲率特定部が特定した前記カーブの曲率が前記所定の値よりも大きいと判定した場合に、前記油圧を下げるように制御し、前記油圧制御部が前記油圧を下げるように制御した後、前記判定部は、前記車両が前記車線を逸脱する確率が低下したか否かを判定し、前記判定部が、前記車両が前記車線を逸脱する確率が低下したと判定した場合に、前記油圧制御部は、前記油圧を標準値に戻すように制御してもよい。

　本開示の第２の態様の操舵制御方法は、コンピュータを備えた車両の操舵制御方法であって、前記方法は前記コンピュータに、車両の前方を撮影して生成された撮像画像に基づいて、前記車両がカーブの内周側で車線を逸脱する可能性があるか否かを判定するステップと、前記車両がカーブの内周側で車線を逸脱する可能性があると判定した場合に、前記車両のハンドルの操舵を補助する補助力を発生させる油圧を下げるステップと、を実行させる。

　本開示によれば、カーブの内周側での車線の逸脱を防止しつつ、車両の走行の安定性を確保することができるという効果を奏する。

図１Ａ１は、本実施形態に係る操舵制御装置の概要を説明するための図であり、車両が走行車線の中央位置の付近をカーブに沿って走行している状態を示す。図１Ａ２は、本実施形態に係る操舵制御装置の概要を説明するための図であり、図１Ａ１の走行状態における運転手の操舵力と実操舵力との関係を示す。図１Ｂ１は、本実施形態に係る操舵制御装置の概要を説明するための図であり、車両が走行車線のやや内側において、カーブの内側に向かって走行している状態を示す。図１Ｂ２は、本実施形態に係る操舵制御装置の概要を説明するための図であり、図１Ｂ１の走行状態における運転手の操舵力と実操舵力との関係を示す。図２は、操舵制御装置の構成を示す図である。図３は、操舵制御装置の典型的な動作のフローチャートである。

［操舵制御装置の概要］
　図１は、本実施形態に係る操舵制御装置の概要を説明するための図である。図１は、車両Ｖが、左曲がりのカーブにおいて走行車線を走行している様子を上から見た状態を示している。

　図１Ａ１は、車両Ｖが走行車線の中央位置の付近をカーブに沿って走行している状態を示している。このような場合、操舵制御装置は、運転手によるハンドル操作を補助するために、運転手が操舵する向きと同じ向きの補助力を発生させる。具体的には、操舵制御装置は、操舵量に基づいてオイルの流量及びオイルの流路を制御することにより、運転手の操舵力を増幅した補助力（以下、パワーアシスト力という）を発生させる。

　このようにすることで、図１Ａ２に示すように、実際の操舵力は、運転手がハンドルに加えた操舵力よりも大きくなる。その結果、車両Ｖが重量の大きい商用車であっても、運転手は比較的軽い力でハンドルを操作することができる。

　図１Ｂ１は、車両Ｖが走行車線のやや内側において、カーブの内側に向かって走行している状態を示している。車両Ｖがこのままの状態で走り続けると、カーブの内側の車線区画線ＢＬよりも左側に逸脱してしまう可能性がある。このような状態において、運転手のハンドル操作を補助するパワーアシスト力が加えられると、運転手がさらにカーブの内側に向かうように操作をしやすくなるので危険である。一方で、車両Ｖを車線の中央側に戻す向きに強制的にハンドルを動かすための補助力をモーターにより発生させると、車両Ｖが不安定な状態になり、運転手が不安感を抱いてしまう。

　そこで、操舵制御装置は、車両Ｖがカーブの内周側で車線を逸脱する可能性があると判定した場合に、パワーアシスト力を発生させる油圧を下げることで、運転手がカーブの内周側に向かうように操舵することを困難にする。このようにすることで、図１Ｂ２に示すように、実際の操舵力が図１Ａ２に示した実際の操舵力よりも小さくなり、車両Ｖが直進方向に進む向きに自律的に車輪の向きを変化させる力であるセルフアライニングトルクにより、車両Ｖが車線の中央側に戻り始める。その結果、操舵制御装置は、車両Ｖが不安定な状態になることを防止しつつ、車両Ｖがカーブの内側に逸脱する蓋然性を低下させることができる。

　なお、操舵制御装置は、車両Ｖがカーブの外側で車線を逸脱しそうになる場合は、車両Ｖを車線の中央側に戻す向きに強制的にハンドルを動かすための補助力をモーターにより発生させる。
　以下、操舵制御装置の構成及び動作を詳細に説明する。

［操舵制御装置１の構成］
　図２は、操舵制御装置１の構成を示す図である。操舵制御装置１は、制御部１１及び記憶部１２を有する。制御部１１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）である。記憶部１２は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びハードディスク等の記憶媒体を有する。記憶部１２は、制御部１１が実行するプログラムを記憶している。

　制御部１１は、記憶部１２に記憶されたプログラムを実行することにより、車速特定部１１０、位置特定部１１１、判定部１１２、曲率特定部１１３及び油圧制御部１１４として機能する。

　車速特定部１１０は、車輪の回転速度を検出するセンサーが出力する車速信号に基づいて、車両の走行速度（以下、車速という）を特定する。車速特定部１１０は、特定した車速を油圧制御部１１４に通知する。

　位置特定部１１１は、車線における車両Ｖの位置を特定する。位置特定部１１１は、例えば車両Ｖに搭載されたカメラが車両Ｖの前方を撮影することにより生成された撮像画像に基づいて、車線の左右方向における車両Ｖの位置を特定する。位置特定部１１１は、特定した位置を示す情報を判定部１１２に通知する。

　判定部１１２は、車両Ｖの前方の撮像画像に基づいて、車両Ｖがカーブの内周側で車線を逸脱する可能性があるか否かを判定する。例えば、判定部１１２は、位置特定部１１１から通知された車両Ｖの位置を示す情報に基づいて、車両Ｖの位置が車線区画線から所定の範囲内であると判定した場合に、車線を逸脱する可能性があると判定する。

　判定部１１２は、車両Ｖの位置の変化状況に基づいて、車線を逸脱する可能性の有無を判定してもよい。例えば、判定部１１２は、複数の異なるタイミングで生成された撮像画像に基づいて特定された車両Ｖの位置が車線区画線に向けて移動している場合に、車線を逸脱する可能性があると判定する。

　また、判定部１１２は、車速特定部１１０が特定した車速に基づいて、車両Ｖが車線を逸脱する可能性があると判定する条件を決定してもよい。例えば、判定部１１２は、車速が大きければ大きいほど、車両Ｖの位置が車線のカーブの内側の車線区画線ＢＬからの距離が大きい時点で車両Ｖが車線を逸脱する可能性があると判定し、車速が小さければ小さいほど、車両Ｖの位置が車線のカーブの内側の車線区画線ＢＬに近づいた時点になってから、車両Ｖが車線を逸脱する可能性があると判定してもよい。

　曲率特定部１１３は、撮像画像に基づいて、車両Ｖの前方のカーブの曲率を特定する。曲率特定部１１３は、例えば、撮像画像における車両Ｖの両側の車線区画線それぞれの曲率を算出し、算出したそれぞれの曲率の平均値を、カーブの曲率とする。曲率特定部１１３は、特定した曲率を油圧制御部１１４に通知する。

　油圧制御部１１４は、判定部１１２が、車両Ｖがカーブの内周側で車線を逸脱する可能性があると判定した場合に、車両Ｖのハンドルの操舵を補助する補助力を発生させるパワーステアリング用の油圧ポンプの吐出流量を小さくすることにより、油圧を下げるように制御する。このようにすることで、運転手がカーブの内周側に操舵をするために必要な力が大きくなり、ハンドルが重くなる。その結果、車両Ｖがカーブの内周側に向かうことが抑制され、車両Ｖが車線を逸脱しにくくすることができる。

　この際、油圧制御部１１４は、車両Ｖがカーブの内周側に向かう向きにハンドルを操作する際の補助力を発生するための油圧を小さくするとともに、カーブの内周側から離れる向きにハンドルを操作する際の補助力を発生するための油圧を小さくしないようにしてもよい。このようにすることで、運転手は、カーブの内周側から離れる向きにハンドルを操作しやすくなるので、車両Ｖが車線の中央位置に戻りやすくなる。

　油圧制御部１１４は、位置特定部１１１が特定した車両Ｖの位置に基づいて、段階的に油圧を下げるように制御してもよい。具体的には、油圧制御部１１４は、車両Ｖがカーブの内周側の車線区画線ＢＬから所定の距離より離れた位置を走行している間は、初期状態の油圧を発生させ、車両Ｖがカーブの内周側の車線区画線ＢＬから所定の距離以内になると、油圧を徐々に低下させる。そして、油圧制御部１１４は、車両Ｖが車線区画線ＢＬに近づくにつれて油圧を小さくする。このようにすることで、車両Ｖが車線区画線ＢＬに近づくにつれてハンドルが重くなるので、運転手がカーブの内側に向けてハンドルを操作することが防止される。

　油圧制御部１１４は、車両Ｖが車線を逸脱する可能性があると判定部１１２が判定した時点での車速に基づいて、油圧の大きさを制御してもよい。例えば、油圧制御部１１４は、車両Ｖの位置が車線区画線ＢＬから所定の距離になった時点での車両Ｖの速度が大きければ大きいほど油圧を下げる量を大きくし、車両Ｖの速度が小さければ小さいほど油圧を下げる量を小さくする。このようにすることで、車両Ｖの逸脱速度が大きく、車両Ｖの位置を早急に車線の中央側に戻す必要がある場合に、セルフアライニングトルクを大きくすることができる。

　また、油圧制御部１１４は、位置特定部１１１が特定した車両Ｖの向きに基づいて、油圧の大きさを制御してもよい。例えば、油圧制御部１１４は、車両Ｖがカーブの内周側の車線区画線ＢＬに近づく向きに走行している場合に、車両Ｖが車線区画線ＢＬに近づく向きにハンドルを操作するための補助力を発生させる油圧を下げる。また、油圧制御部１１４は、車線区画線ＢＬから離れる向きに走行している場合に、車両Ｖが車線区画線ＢＬに近づく向きにハンドルを操作するための補助力を発生させる油圧を上げる。このようにすることで、車両Ｖが車線区画線ＢＬの近くにいても、車線を逸脱する確率が低い場合には十分な大きさの補助力を発生することができるので、運転手のハンドル操作性が低下することを防止できる。

　なお、セルフアライニングトルクにより車両Ｖを直進方向に戻す制御は、道路の曲率が大きい急なカーブで特に有効である。そこで、油圧制御部１１４は、曲率特定部１１３が特定したカーブの曲率が所定の値よりも大きいことを条件として、油圧を下げるように制御してもよい。このようにすることで、車両Ｖは、急なカーブにおけるモーターによる補助力を用いる場合に比べて安定した走行が可能になるとともに、緩やかなカーブにおいては、パワーアシスト力により運転手の操作性を維持することができる。

［操舵制御装置１の動作フローチャート］
　図３は、操舵制御装置１の典型的な動作のフローチャートである。
　まず、位置特定部１１１は、車線における車両Ｖの位置を特定する（Ｓ１１）。続いて、判定部１１２は、特定した車速及び車両Ｖの位置に基づいて、車両Ｖが車線を逸脱する可能性の有無を判定する（Ｓ１２）。

　判定部１１２が、車両Ｖが車線を逸脱する可能性があると判定した場合、油圧制御部１１４は、車両Ｖの前方の道路の曲率が所定の閾値よりも大きいか否かを判定する（Ｓ１３）。判定部１１２が、道路の曲率が所定の閾値よりも大きいと判定した場合（Ｓ１３においてＹＥＳ）、油圧制御部１１４は油圧を下げることにより、運転手がカーブの内側にハンドルを切り過ぎないようにパワーアシスト力を低下させる（Ｓ１４）。

　その後、判定部１１２が、車両Ｖが車線を逸脱する確率が低下したかどうかを監視する（Ｓ１５）。判定部１１２が、車両Ｖが車線を逸脱する確率が低下したと判定した場合（Ｓ１５においてＹＥＳ）、油圧制御部１１４は、油圧を標準値に戻すことでパワーアシスト力を回復させる（Ｓ１６）。操舵制御装置１は、エンジンが停止するまでの間、ステップＳ１１からＳ１６までの処理を繰り返す。

（変形例）
　上記の説明において、判定部１１２は、車線における車両Ｖの位置に基づいて、車両Ｖが車線を逸脱する可能性の有無を判定したが、車両Ｖが車線を逸脱する可能性の有無を判定する方法は、これに限らない。判定部１１２は、撮像画像に基づいて曲率特定部１１３が特定したカーブの曲率と、ハンドルの操舵角とに基づいて、逸脱の可能性の有無を判定してもよい。判定部１１２は、例えば、カーブの曲率に対して操舵角が大き過ぎる場合に、車両Ｖが車線を逸脱する可能性があると判定することもできる。

［操舵制御装置１による効果］
　以上説明したように、操舵制御装置１は、車両Ｖがカーブの内周側で車線を逸脱する可能性があると判定した場合に、ハンドルの操舵を補助するパワーアシスト力を発生させる油圧を下げる。このようにすることで、車両Ｖが、セルフアライニングトルクによって車線の中央側に戻るので、モーターにより強制的に車両Ｖの向きを変える場合に比べて、急なカーブにおいても車両Ｖの安定した走行を維持することが可能になる。

　以上、本開示を実施の形態を用いて説明したが、本開示の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本開示の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
　本出願は、2016年8月25日付で出願された日本国特許出願（特願2016-164491）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

　本発明は、カーブの内周側での車線の逸脱を防止しつつ、車両の走行の安定性を確保することができるという効果を有し、操舵制御装置及び操舵制御方法等に有用である。

　１　操舵制御装置
　１１　制御部
　１１０　車速特定部
　１１１　位置特定部
　１１２　判定部
　１１３　曲率特定部
　１１４　油圧制御部

Claims

　車両の前方を撮影して生成された撮像画像に基づいて、前記車両がカーブの内周側で車線を逸脱する可能性があるか否かを判定する判定部と、
　前記判定部が、前記車両がカーブの内周側で車線を逸脱する可能性があると判定した場合に、前記車両のハンドルの操舵を補助する補助力を発生させる油圧を下げるように制御する油圧制御部と、
　を有する操舵制御装置。
　前記撮像画像に基づいて、車線における前記車両の位置を特定する位置特定部をさらに有し、
　前記油圧制御部は、前記位置特定部が特定した前記車両の位置に基づいて、段階的に前記油圧を下げるように制御する、
　請求項１に記載の操舵制御装置。
　前記位置特定部は、前記車両の向きをさらに特定し、
　前記油圧制御部は、前記位置特定部が特定した前記車両の向きに基づいて、前記油圧の大きさを制御する、
　請求項２に記載の操舵制御装置。
　前記撮像画像に基づいて、前記車両の前方のカーブの曲率を特定する曲率特定部をさらに有し、
　前記油圧制御部は、前記曲率特定部が特定した前記カーブの曲率が所定の値よりも大きいことを条件として、前記油圧を下げるように制御する、
　請求項１から３のいずれか一項に記載の操舵制御装置。
　前記車両の走行速度を特定する車速特定部をさらに有し、
　前記油圧制御部は、前記車両が車線を逸脱する可能性があると判定した時点での前記車両の走行速度に基づいて、前記油圧の大きさを制御する、
　請求項１から４のいずれか一項に記載の操舵制御装置。
　前記車両の走行速度を特定する車速特定部と、
　前記撮像画像に基づいて、前記車線における前記車両の位置を特定する位置特定部と、
　前記撮像画像に基づいて、前記車両の前方のカーブの曲率を特定する曲率特定部と、をさらに有し、
　前記判定部は、前記車速特定部により特定された前記車両の走行速度と前記位置特定部により特定された前記車両の位置との少なくとも一方に基づいて、前記車両が前記カーブの内周側で前記車線を逸脱する可能性があるか否かを判定し、
　前記判定部が、前記車両が前記カーブの内周側で車線を逸脱する可能性があると判定した場合に、前記油圧制御部は、前記曲率特定部が特定した前記カーブの曲率が所定の値よりも大きいか否かを判定し、
　前記油圧制御部は、前記曲率特定部が特定した前記カーブの曲率が前記所定の値よりも大きいと判定した場合に、前記油圧を下げるように制御し、
　前記油圧制御部が前記油圧を下げるように制御した後、前記判定部は、前記車両が前記車線を逸脱する確率が低下したか否かを判定し、
　前記判定部が、前記車両が前記車線を逸脱する確率が低下したと判定した場合に、前記油圧制御部は、前記油圧を標準値に戻すように制御する、
　請求項１に記載の操舵制御装置。
　コンピュータを備えた車両の操舵制御方法であって、前記方法は前記コンピュータに以下を実行させる：
　車両の前方を撮影して生成された撮像画像に基づいて、前記車両がカーブの内周側で車線を逸脱する可能性があるか否かを判定するステップと、
　前記車両がカーブの内周側で車線を逸脱する可能性があると判定した場合に、前記車両のハンドルの操舵を補助する補助力を発生させる油圧を下げるステップ。
　請求項７に記載の操舵制御方法であって、
　前記方法は前記コンピュータにさらに以下を実行させる：
　　　前記撮像画像に基づいて、車線における前記車両の位置を特定するステップ、
　前記油圧を下げるステップにおいて、前記方法は前記コンピュータに、前記特定した前記車両の位置に基づいて、段階的に前記油圧を下げるように制御する。
　請求項８に記載の操舵制御方法であって、
　前記車両の位置を特定するステップにおいて、前記方法は前記コンピュータに、前記車両の向きをさらに特定させ、
　前記油圧を下げるステップにおいて、前記方法は前記コンピュータに、前記特定した前記車両の向きに基づいて、前記油圧の大きさを制御する。
　請求項７から９のいずれか一項に記載の操舵制御方法であって、
　前記方法は前記コンピュータにさらに以下を実行させる：
　　　前記撮像画像に基づいて、前記車両の前方のカーブの曲率を特定するステップ、
　前記油圧を下げるステップにおいて、前記方法は前記コンピュータに、前記特定した前記カーブの曲率が所定の値よりも大きいことを条件として、前記油圧を下げるように制御する。
　請求項７から９のいずれか一項に記載の操舵制御方法であって、
　前記方法は前記コンピュータにさらに以下を実行させる：
　　　前記車両の走行速度を特定するステップ、
　前記油圧を下げるステップにおいて、前記方法は前記コンピュータに、前記車両が車線を逸脱する可能性があると判定した時点での前記車両の走行速度に基づいて、前記油圧の大きさを制御する。
　請求項７に記載の操舵制御方法であって、
　前記方法は前記コンピュータにさらに以下を実行させる：
　　　前記車両の走行速度を特定するステップと、
　　　前記撮像画像に基づいて、前記車線における前記車両の位置を特定するステップと、
　　　前記撮像画像に基づいて、前記車両の前方のカーブの曲率を特定するステップ、
　前記方法は前記コンピュータに：
　　　前記判定ステップにおいて、前記特定された前記車両の走行速度と前記特定された前記車両の位置との少なくとも一方に基づいて、前記車両が前記カーブの内周側で前記車線を逸脱する可能性があるか否かを判定させ、
　　　前記車両が前記カーブの内周側で車線を逸脱する可能性があると判定された場合に、前記特定した前記カーブの曲率が所定の値よりも大きいか否かを判定させ、
　　　前記特定した前記カーブの曲率が前記所定の値よりも大きいと判定された場合に、前記油圧を下げるように制御し、
　　　前記油圧を下げる制御が行われた後、前記車両が前記車線を逸脱する確率が低下したか否かを判定させ、
　　　前記車両が前記車線を逸脱する確率が低下したと判定した場合に、前記油圧を標準値に戻すように制御する。