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JP4867313B2 - 車線逸脱防止装置 - Google Patents
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Description

本発明は、自車両の走行車線からの逸脱を防止する車線逸脱防止装置に関する。
従来の車線逸脱防止装置として、自車両が走行車線を逸脱する可能性がある場合に、車輪に制動力を付与し、自車両にヨーモーメントを付与することで、自車両が走行車線から逸脱することを防止する装置がある(例えば特許文献1参照)。
特開2003−112540号公報
例えば前記特許文献1に記載の技術では、常にヨーモーメントを制動力により付与しているので、ヨーモーメントの付与が同時に自車両を減速させるので、これにより運転者に違和感を与えてしまう可能性があった。
その一方で、車線逸脱傾向がある場合に、転舵により自車両にヨーモーメントを付与する技術もあるが、走行車線に対する車両の走行状態(ヨー角等)によっては転舵だけでは所望のヨーモーメントを自車両に付与することができない場合もある。
本発明は、前述の問題に鑑みてなされたものであり、運転者に違和感を与えることなく、かつ自車両の走行状態に応じて最適に車線逸脱を防止できる車線逸脱防止装置の提供を目的とする。
本発明に係る車線逸脱防止装置は、走行車線に対する自車両の位置情報を検出する位置情報検出手段と、車線に対して所定の位置関係で設定された第1のしきい値と、前記位置情報とを比較し、その比較結果に基づいて、走行車線に対する自車両の逸脱を判定する判定手段と、判定手段が逸脱判定した場合に、自車両に対して車線逸脱防止用のヨーモーメントを付与するとともに、前記逸脱判定時の自車両の走行状態に基づいて、車輪の転舵のみによりヨーモーメントを付与することと、車輪の転舵及び車輪への制駆動力付与によりヨーモーメントを付与することとを切り換えるヨーモーメント付与手段と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、逸脱判定時の自車両の走行状態に基づいて、車輪の転舵のみにより車両に車線逸脱防止用のヨーモーメントを付与することと、車輪の転舵及び車輪への制駆動力付与により車両に車線逸脱防止用のヨーモーメントを付与することとを切り換えるため、運転者に違和感を与えることなく、かつ自車両の走行状態に応じて最適に車線逸脱を防止できる。
本発明を実施するための最良の形態(以下、実施形態という。)を図面を参照しながら詳細に説明する。
実施形態は、本発明に係る車線逸脱防止装置を搭載した後輪駆動車両である。この後輪駆動車両は、自動変速機とコンベンショナルディファレンシャルギヤとを搭載し、前後輪とも左右輪の制動力を独立制御可能な制動装置を搭載している。
また、この車両は前後輪が共に転舵できるように構成されている。例えば、前輪と後輪とを転舵できる車両としては、運転者が操作するステアリングホイールの角度と前輪の転舵輪の転舵角を変化させることができるフロントアクティブステアシステムと後輪操舵システムとを備えた車両や、いわゆるステアバイワイヤシステムを備えた車両が挙げられる。本実施形態はこのような車両によって構成されている。
図1は、本実施形態を示す概略構成図である。
図中の符号1はブレーキペダル、2はブースタ、3はマスタシリンダ、4はリザーバであり、通常は運転者によるブレーキペダル1の踏込み量に応じて、マスタシリンダ3で昇圧された制動流体圧を各車輪5FL〜5RRの各ホイールシリンダ6FL〜6RRに供給する。また、マスタシリンダ3と各ホイールシリンダ6FL〜6RRとの間には制動流体圧制御部7が介装されており、この制動流体圧制御部7によって、各ホイールシリンダ6FL〜6RRの制動流体圧を個別に制御することも可能となっている。
制動流体圧制御部7は、例えばアンチスキッド制御やトラクション制御に用いられる制動流体圧制御部を利用したものである。制動流体圧制御部7は、単独で各ホイールシリンダ6FL〜6RRの制動流体圧を制御することも可能であるが、後述するコントローラ8から制動流体圧指令値が入力されたときには、その制動流体圧指令値に応じて制動流体圧を制御するようにもなっている。
例えば、制動流体圧制御部7は、液圧供給系にアクチュエータを含んで構成されている。アクチュエータとしては、各ホイールシリンダ液圧を任意の制動液圧に制御可能な比例ソレノイド弁が挙げられる。
また、この車両には、駆動トルクコントロールユニット12が設けられている。駆動トルクコントロールユニット12は、エンジン9の運転状態、自動変速機10の選択変速比及びスロットルバルブ11のスロットル開度を制御することにより、駆動輪である後輪5RL,5RRへの駆動トルクを制御する。駆動トルクコントロールユニット12は、燃料噴射量や点火時期を制御したり、同時にスロットル開度を制御したりすることで、エンジン9の運転状態を制御する。この駆動トルクコントロールユニット12は、制御に使用した駆動トルクTwの値をコントローラ8に出力する。
なお、この駆動トルクコントロールユニット12は、単独で後輪5RL,5RRの駆動トルクを制御することも可能であるが、コントローラ8から駆動トルク指令値が入力されたときには、その駆動トルク指令値に応じて駆動輪トルクを制御するようにもなっている。
また、この車両には、前輪5FL,5FRを転舵制御するための前輪転舵制御ユニット15と、後輪5RL,5RRを転舵制御するための後輪転舵制御ユニット16とが設けられている。この前輪転舵制御ユニット15及び後輪転舵制御ユニット16は、コントローラ8からの転舵指令値に基づいて前輪及び後輪を転舵制御する。
また、この車両には、走行路の路面μ(路面摩擦係数)を推定する路面μ推定装置23が設けられている。路面μ推定装置23は、例えば特許3166472号に記載されている装置である。この路面μ推定装置23は、検出した路面μをコントローラ8に出力する。
また、この車両には、画像処理機能付きの撮像部13が設けられている。撮像部13は、自車両の車線逸脱傾向検出用として、走行車線内の自車両の位置を検出するために備えられている。例えば、撮像部13は、CCD(ChargeCoupled Device)カメラからなる単眼カメラで撮像するように構成されている。この撮像部13は車両前部に設置されている。
撮像部13は、自車両前方の撮像画像から例えば白線等のレーンマーカを検出し、その検出したレーンマーカに基づいて走行車線を検出している。さらに、撮像部13は、その検出した走行車線に基づいて、自車両の走行車線と自車両の前後方向軸とのなす角(ヨー角)φ、走行車線中央からの横変位X及び走行車線曲率β等を算出する。この撮像部13は、算出したこれらヨー角φ、横変位X及び走行車線曲率β等をコントローラ8に出力する。
また、この車両には、ナビゲーション装置14が設けられている。ナビゲーション装置14は、自車両に発生する前後加速度Yg或いは横加速度Xg、又は自車両に発生するヨーレイトφ´を検出する。このナビゲーション装置14は、検出した前後加速度Yg、横加速度Xg及びヨーレイトφ´を、道路情報とともに、コントローラ8に出力する。ここで、道路情報としては、車線数や一般道路か高速道路かを示す道路種別情報がある。
また、この車両には、マスタシリンダ3の出力圧、すなわちマスタシリンダ液圧(制動液圧)Pmf,Pmrを検出するマスタシリンダ圧センサ17、アクセルペダルの踏込み量、すなわちアクセル開度θtを検出するアクセル開度センサ18、ステアリングホイール21の操舵角δを検出する操舵角センサ19、方向指示器による方向指示操作を検出する方向指示スイッチ20、及び各車輪5FL〜5RRの回転速度、所謂車輪速度Vwi(i=fl,fr,rl,rr)を検出する車輪速度センサ22FL〜22RRが設けられている。そして、これらセンサ等が検出した検出信号はコントローラ8に出力される。
なお、検出された車両の走行状態データに左右の方向性がある場合には、いずれも左方向を正方向とする。すなわち、ヨーレイトφ´、横加速度Xg及びヨー角φは、左旋回時に正値となり、横変位Xは、走行車線中央から左方にずれているときに正値となる。また、前後加速度Ygは、加速時に正値となり、減速時に負値となる。
次に、コントローラ8で行う演算処理手順について、図2を用いて説明する。この演算処理は、例えば10msec.毎の所定サンプリング時間ΔT毎にタイマ割込によって実行される。なお、この図2に示す処理内には通信処理を設けていないが、演算処理によって得られた情報は随時記憶装置に更新記憶されると共に、必要な情報は随時記憶装置から読出される。
先ずステップS1において、前記各センサやコントローラ、コントロールユニットから各種データを読み込む。具体的には、路面μ推定装置23が得た路面μ、ナビゲーション装置14が得た前後加速度Yg、横加速度Xg、ヨーレイトφ´及び道路情報、各センサが検出した、各車輪速度Vwi、操舵角δ、アクセル開度θt、マスタシリンダ液圧Pmf,Pmr及び方向スイッチ信号、並びに駆動トルクコントロールユニット12からの駆動トルクTw、撮像部13からヨー角φ、横変位X及び走行車線曲率βを読み込む。
続いてステップS2において、車速Vを算出する。具体的には、前記ステップS1で読み込んだ車輪速度Vwiに基づいて、下記(1)式により車速Vを算出する。
前輪駆動の場合
V=(Vwrl+Vwrr)/2
後輪駆動の場合
V=(Vwfl+Vwfr)/2
・・・(1)
ここで、Vwfl,Vwfrは左右前輪それぞれの車輪速度であり、Vwrl,Vwrrは左右後輪それぞれの車輪速度である。すなわち、この(1)式では、従動輪の車輪速の平均値として車速Vを算出している。なお、本実施形態では、後輪駆動の車両であるので、後者の式、すなわち前輪の車輪速度により車速Vを算出する。
また、このように算出した車速Vは好ましくは通常走行時に用いる。すなわち例えば、ABS(Anti-lock Brake System)制御等が作動している場合には、そのABS制御内で推定している推定車体速度を前記車速Vとして用いるようにする。また、ナビゲーション装置14でナビゲーション情報に利用している値を前記車速Vとして用いても良い。
続いてステップS3において、走行車線に対する自車両の位置情報と予め定められたしきい値との比較結果に基づいて車線逸脱傾向の判定を行う。具体的には、前記ステップS1で得たヨー角φ、走行車線曲率β及び現在の車両の横変位X0、及び前記ステップS2で得た車速Vを用いて、先ず下記(2)式により将来の推定横変位Xsを算出する(図3参照)。
Xs=Tt・V・(φ+Tt・V・β)+X0 ・・・(2)
ここで、Ttは前方注視距離算出用の車頭時間であり、この車頭時間Ttに自車速Vを乗じると前方注視点距離になる。すなわち、車頭時間Tt後の走行車線中央からの横変位推定値が将来の推定横変位Xsとなる。
この(2)式によれば、推定横変位Xsは、例えばヨー角φに着目した場合、ヨー角φが大きくなるほど、大きくなる。
そして、このような推定横変位Xsと所定の逸脱判定用しきい値(横変位限界距離)Xとを比較して、車線逸脱傾向を判定する。ここで、逸脱判定用しきい値Xは、一般的に車両が車線逸脱傾向にあると把握できる値であり、実験等で得る。例えば、逸脱判定用しきい値Xは、走行路の境界線の位置を示す値であり、下記(3)式により算出する(図3参照)。
=(L−H)/2(>0) ・・・(3)
ここで、Lは車線幅であり、Hは車両の幅である。車線幅Lについては、撮像部13が撮像画像を処理することで得ている。また、ナビゲーション装置14から車両の位置を得たり、ナビゲーション装置14の地図データから車線幅Lを得たりしても良い。
ここで、下記(4)式が成立すれば、車線逸脱傾向があると判定して、逸脱判断フラグFoutをONにする(Fout=ON)。
|Xs|≧X ・・・(4)
一方、下記(5)式が成立すれば、車線逸脱傾向がないと判定して、逸脱判断フラグFoutをOFFにする(Fout=OFF)。
|Xs|<X ・・・(5)
また、ここで、横変位Xに基づいて逸脱方向Doutを判定する。具体的には、車線中央から左方向に横変位している場合、その方向を逸脱方向Doutにし(Dout=left)、車線中央から右方向に横変位している場合、その方向を逸脱方向Doutにする(Dout=right)。
以上のようにステップS3において車線逸脱傾向を判定する。
なお、しきい値Xは、L/2(車線と同じ位置)であっても良いし、L/2よりも大きな値(車線よりも外側)であっても良い。このしきい値Xを調整することによって車線逸脱防止制御を開始するタイミングを調整することができる。また、前方注視点における推定横変位Xsの代わりに、現在の自車両の横変位X0としきい値Xとを比較して車線逸脱の判断をしても良い。この場合も同様に、しきい値Xは、L/2(車線と同じ位置)であっても良いし、L/2よりも大きな値(車線よりも外側)であっても良い。
上述のように、しきい値Xの設定次第で、実際に自車両が車線から逸脱したとき、逸脱する前、又は逸脱した後に逸脱判断フラグFoutがONになる。
続いてステップS4において、運転者の車線変更の意図を判定する。具体的には、前記ステップS1で得た方向スイッチ信号及び操舵角δに基づいて、次のように運転者の車線変更の意図を判定する。
方向スイッチ信号が示す方向(ウインカ点灯側)と、前記ステップS3で得た逸脱方向Doutが示す方向とが同じである場合、運転者が意識的に車線変更していると判定し、逸脱判断フラグFoutをOFFに変更する(Fout=OFF)。すなわち、車線逸脱傾向なしとの判定結果に変更する。
また、方向スイッチ信号が示す方向(ウインカ点灯側)と、前記ステップS3で得た逸脱方向Doutが示す方向とが異なる場合、逸脱判断フラグFoutを維持し、逸脱判断フラグFoutをONのままにする(Fout=ON)。すなわち、車線逸脱傾向ありとの判定結果を維持する。
また、方向指示スイッチ20が操作されていない場合には、操舵角δに基づいて運転者の車線変更の意図を判定する。すなわち、運転者が逸脱方向に操舵している場合において、その操舵角δとその操舵角の変化量(単位時間当たりの変化量)Δδとの両方が設定値以上のときには、運転者が意識的に車線変更していると判定し、逸脱判断フラグFoutをOFFに変更する(Fout=OFF)。
このように、逸脱判断フラグFoutをONである場合において運転者が意識的に車線変更していないときには、逸脱判断フラグFoutをONに維持している。
続いてステップS5において、前記逸脱判断フラグFoutがONの場合、車線逸脱回避のための警報として、音出力又は表示出力をする。
続いてステップS6において、車線逸脱回避制御の制御内容を決定する。具体的には、路面μ及び走行車線形状に基づいて車輪の転舵や車輪への制動力付与による車線逸脱回避制御を行うか否かを決定する。
図4は、その決定のための処理手順の一例を示す。
先ず、ステップS21において、前記ステップS3で算出した推定横変位Xsから横変位限界距離Xを減じて得た減算値(|Xs|−X)と第1制御可否判定用しきい値Xβとを比較する。この減算値(|Xs|−X)は、自車両の車線からの逸脱度合いを示す値であり、減算値が大きい程、自車両の逸脱度合いは大きくなる。
第1制御可否判定用しきい値Xβは、走行車線曲率βに応じて設定される値であり、旋回外側方向への逸脱に対し道路の曲率βが大きい時、つまり急カーブである時ほど第1制御可否判定用しきい値Xβは小さな値に設定される。図5は、逸脱方向と旋回方向とが逆方向の場合の走行車線曲率βと第1制御可否判定用しきい値Xβとの関係を示す。この図5に示すように、走行車線曲率βが小さいときには、第1制御可否判定用しきい値Xβはある一定の大きい値となり、走行車線曲率βがある値より大きくなると、走行車線曲率βに対して第1制御可否判定用しきい値Xβは反比例の関係となり、走行車線曲率βがさらに大きくなると、第1制御可否判定用しきい値Xβはある一定の小さい値となる。すなわち、概略として、走行車線曲率βが大きくなるほど、第1制御可否判定用しきい値Xβは小さい値に設定されるようになる。
また、第1制御可否判定用しきい値Xβは、自車両のヨー角φに応じて設定しても良い。ヨー角φに応じて設定する場合も、図5と同様に、ヨー角φが小さいときには、第1制御可否判定用しきい値Xβはある一定の大きな値となり、ヨー角φがある値より大きくなると、ヨー角φに対して第1制御可否判定用しきい値Xβは反比例の関係となり、ヨー角φがさらに大きくなると、第1制御可否判定用しきい値Xβはある一定の小さい値となる。
さらに、第1制御可否判定用しきい値Xβは、曲率βとヨー角φとの両方に応じて設定しても良い。この場合、例えば曲率βに応じて設定されるしきい値とヨー角φに応じて設定されるしきい値とのセレクトローで第1制御可否判定用しきい値Xβを設定することができる。
ここで、下記(6)式が成立すれば、ステップS22に進む。
|Xs|−X≧Xβ ・・・(6)
それ以外の場合(|Xs|−X<Xβ)、当該図4に示す処理(当該ステップS6)を終了する。
ステップS22では、前記減算値(|Xs|−X)と第2制御可否判定用しきい値Xμとを比較する。
第2制御可否判定用しきい値Xμは、路面μ(路面摩擦係数)に応じて設定される値であり、図6は、路面μと第2制御可否判定用しきい値Xμとの関係を示す。この図6に示すように、路面μが小さいときには、第2制御可否判定用しきい値Xμはある一定の大きい値となり、路面μがある値より大きくなると、路面μに対して第2制御可否判定用しきい値Xμは反比例の関係となり、路面μがさらに大きくなると、第2制御可否判定用しきい値Xμはある一定の小さい値となる。すなわち、概略として、路面μが大きくなるほど、第2制御可否判定用しきい値Xμは小さい値に設定されるようになる。
ここで、下記(7)式が成立すれば、ステップS23で制動差制御判断フラグFgsをONにして(Fgs=ON)、当該図4に示す処理を終了する。
|Xs|−X≧Xμ ・・・(7)
それ以外の場合(|Xs|−X<Xμ)、ステップS24で制動差制御判断フラグFgsをOFFにして(Fgs=OFF)、当該図4に示す処理を終了する。
このような処理によれば、推定横変位Xsが第1制御可否判定用しきい値Xβ以上であり、かつ第2制御可否判定用しきい値Xμ以上の場合、制動差制御判断フラグFgsがONに設定される。
そして、走行車線曲率βが大きくなるほど、第1制御可否判定用しきい値Xβが小さくなるから、又は路面μが大きくなるほど、第2制御可否判定用しきい値Xμが小さくなるから、制動差制御判断フラグFgsがONに設定され易くなる。言い換えれば、走行車線曲率βが小さくなるほど、又は路面μが小さくなるほど、制動差制御判断フラグFgsがOFFに設定され易くなる。
なお、図4におけるステップ21と22とを入れ替えて、先に第2制御可否判定用しきい値Xμとの比較をおこない、後に第1制御可否判定用しきい値Xβとの比較を行っても良い。さらに、第1制御可否判定用しきい値Xβと第2制御可否判定用しきい値Xμとの何れか一方との比較だけでも良い。
また、前記ステップS3で設定する逸脱判断フラグFoutとの関係では、前記(4)式〜(7)式の関係からわかるように、走行路の幅方向において、逸脱判断フラグFoutの判断位置よりも、制動差制御判断フラグFgsの判断位置がより外側になる。すなわち例えば、推定横変位Xsが横変位限界距離Xを超えただけでは、逸脱判断フラグFoutだけがONに設定されるが、推定横変位Xsが横変位限界距離Xから一定量(XβやXμ)を超えると逸脱判断フラグFoutに加えて制動差制御判断フラグFgsもONに設定されるようになる。言い換えれば、逸脱判断フラグFoutがONに設定されるような場合でも、推定横変位Xsが横変位限界距離Xから一定量(XβやXμ)を超えない限りは、車輪の転舵のみでの逸脱回避制御が行われ、その後も車線逸脱度合が大きくなって推定横変位Xsが横変位限界距離Xから一定量(XβやXμ)を超えたとき、車輪の転舵に加えて車輪に制動力が付与されて逸脱回避制御が行われる。
このように設定された制動差制御判断フラグFgsに基づいて、後述するように、車輪の転舵や車輪への制動力付与による車線逸脱回避制御を行う。
続いてステップS7において、車線逸脱回避制御として車両に付与する目標ヨーモーメントMsを算出する。
具体的には、前記ステップS3で得た推定横変位Xsと横変位限界距離Xとに基づいて下記(8)式により目標ヨーモーメントMsを算出する。
Ms=K1・K2・(|Xs|−X) ・・・(8)
ここで、K1は車両諸元から決まる比例係数,K2は車速Vに応じて変動するゲインである。図7はそのゲインK2の例を示す。この図7に示すように、例えばゲインK2は、低速域で大きい値になり、車速Vがある値になると、車速Vと反比例の関係となり、その後ある車速Vに達すると小さい値で一定値となる。
また、目標ヨーモーメントMsは、逸脱判断フラグFoutがONの場合に算出され、目標ヨーモーメントMsは、逸脱判断フラグFoutがOFFの場合に0に設定される。この目標ヨーモーメントMsは、車線(所定の基準位置)からの逸脱量が多いほど、大きい値として設定されるようになる。
なお、(8)式からも分かるように、目標ヨーモーメントMsは減算値(|Xs|−X)と比例関係にあり、車線の逸脱度合いを示す値である。したがって、ステップS7をステップS8の後に行い、目標ヨーモーメントMsを、第1制御可否判定用しきい値(K1・K2・Xβ)や第2制御可否判定用しきい値(K1・K2・Xμ)と比較しても良い。
続いてステップS8において、前記ステップS6で決定した制御方法に応じて各車輪5FL〜5RRを作動させる。
すなわち、前記逸脱判断フラグFoutがONであり、制動差制御判断フラグFgsがOFFになっている場合、前輪又は後輪を転舵させて、前記ステップS7で算出した目標ヨーモーメントMsを車両に付与する。例えば後輪を転舵させる場合には、特開平7−10026号公報に記載の技術を用いる。この公報に記載の技術では、路面μを考慮して後輪を転舵制御している。また、4輪全てを転舵して、前記ステップS7で算出した目標ヨーモーメントMsを車両に付与しても良い。
また、前述したように、路面μに着目すれば、路面μが小さくなるほど、制動差制御判断フラグFgsがOFFに設定され易くなるから、低路面μの走行路で車線逸脱傾向がある場合には、主に車輪の転舵により車線逸脱回避をするようになる。
また、前記逸脱判断フラグFoutと制動差制御判断フラグFgsとが共にONになっている場合、所定の車輪を転舵するとともに、左右輪に制動力差を付与する。具体的には、後左右輪を転舵するとともに、前左右輪に制動力差を付与する。
なお、左右輪への制動力差を与えるのは、転舵輪(本実施例では後輪)とは異なる車輪(本実施例では前輪)のみに与えているが、転舵輪のみ、又は前後両輪に与えてもよい。また、左右輪への制動力差以外にも、前後輪で制動力差を与えても良い。即ち、前後輪のうち前輪の制動力を大きくすることによって、転舵で生じるヨーモーメントをさらに大きくすることが可能となる。具体的には、後左右輪を転舵するとともに、前左右輪に同一の制動力を付与することで前後輪で制動力差を与える。
よって、前述したように、路面μに着目すれば、路面μが大きくなるほど、制動差制御判断フラグFgsがONに設定され易くなるから、高路面μの走行路で車線逸脱傾向がある場合には、車輪の転舵及び左右車輪(又は前後輪)への制動力差付与により車線逸脱回避をするようになる。なお、前記逸脱判断フラグFoutと制動差制御判断フラグFgsとが同時にONになった場合、転舵させるタイミングと制動力差を付与するタイミングについては、同時でも良く、別々でも良い。
また、車線逸脱傾向があると判断されている場合に、運転者がブレーキ操作をしている場合には、そのブレーキ操作により発生しているマスタシリンダ液圧(制動液圧)を制動力に上乗せして、車両を減速するようにしても良い。
また、前記ステップS5での警報の作動タイミングは、このステップS8での逸脱回避制御の作動タイミングと同時であったり、逸脱回避制御の作動タイミングよりも早いタイミングであったりしても良い。
また、各車輪5FL〜5RRの制動制御については、コントローラ8がマスタシリンダ3の出力圧を制御等することで行い、各車輪5FL〜5RRの転舵制御については、コントローラ8が転舵指令値により前輪転舵制御ユニット15及び後輪転舵制御ユニット16を制御することで行う。
以上のような処理により次のような一連の動作となる。
各センサ等から各種データを読み込むとともに(前記ステップS1)、車速Vを算出する(前記ステップS2)。そして、先に読み込んだ各種データに基づいて車線逸脱傾向の判定を行い、車線逸脱傾向があるときには、逸脱判断フラグFoutをONにして、さらに逸脱方向Doutを検出して、車線逸脱傾向がないときには、逸脱判断フラグFoutをOFFにする(前記ステップS3)。
そして、運転者の車線変更の意図がある場合には、逸脱判断フラグFoutをOFFに変更して、運転者の車線変更の意図がない場合には、逸脱判断フラグFoutをONに維持する(前記ステップS4)。ここで、逸脱判断フラグFoutがONの場合、警報を作動させる(前記ステップS5)。
そして、路面μ及び走行車線形状に基づいて車線逸脱回避制御を行うか否かを決定する(前記ステップS6、図4)。すなわち、走行車線曲率βが大きくなるほど、又は路面μが大きくなるほど、制動差制御判断フラグFgsをONに設定する傾向を強くする。その一方で、車線逸脱回避制御として車両に付与する目標ヨーモーメントMsを算出する(前記ステップS7)。
そして、先に得た逸脱判断フラグFout及び制動差制御判断フラグFgsに基づいて各車輪を作動させて、目標ヨーモーメントMsを車両に付与する(前記ステップS8)。
具体的には、車線逸脱傾向がある場合(Fout=ON)でも、制動差制御判断フラグFgsがOFFの場合(|Xs|−X<Xβ又は|Xs|−X<Xμ)、車輪の転舵により目標ヨーモーメントMsを車両に付与し、車線逸脱傾向がある場合(Fout=ON)で、かつ制動差制御判断フラグFgsもONの場合(|Xs|−X≧Xβかつ|Xs|−X≧Xμ)、車輪の転舵及び車輪への制動力付与により目標ヨーモーメントMsを車両に付与する。
すなわち、車線逸脱傾向がある場合に、走行車線に対する自車両の走行状態、具体的には前記減算値(|Xs|−X)や目標ヨーモーメントMs等の車線逸脱度合いに基づいて、車輪の転舵のみにより車両に車線逸脱防止用のヨーモーメントを付与することと、車輪の転舵及び左右車輪(又は前後輪)への制動力差付与により車両に車線逸脱防止用のヨーモーメントを付与することとを切り換えている。
ここで、図10は車線逸脱傾向がある場合(Fout=ON)の逸脱度合いの違いについて説明する図である。図10(a)に示す状態に比べて、図10(b)は車速が高い状態で逸脱判断がされた場合、図10(c)はより車線に近い状態で逸脱判断がされた場合を示す。
図10(a)では、車速が低く車線からも離れているため、減算値(|Xs|−X)は第1、第2制御可否判定用しきい値を超えない。したがって、後輪5RL,5RRを転舵して車両にヨーモーメントを付与して車線逸脱防止制御が行われる。これに対し、車速が高い場合(図10(b))や車線に近い場合(図10(c))は、減算値(|Xs|−X)が大きな値となるため、第1、第2制御可否判定用しきい値を超えて制動差制御判断フラグFgsがONとなる。したがって、後輪5RL,5RRを転舵するとともに、車線逸脱回避側の前輪5FLに制動力を付与して車両にヨーモーメントを付与し、車線逸脱防止制御が行われる。
これらの構成により、逸脱の度合いが大きいほど必要とするヨーモーメントが大きくなるため、制動差制御判断フラグFgsをONにして自車両に対して確実に必要な量のヨーモーメントを付与することができる。
また、車線逸脱傾向がある場合(Fout=ON)でも、低路面μの走行路を走行中には、制動差制御判断フラグFgsがONに設定され難くなる結果、主に車輪の転舵により目標ヨーモーメントMsを車両に付与し、車線逸脱傾向がある場合(Fout=ON)で、かつ高路面μの走行路を走行中には、制動差制御判断フラグFgsがONに設定され易くなる結果、主に車輪の転舵及び左右車輪(又は前後輪)への制動力差付与により目標ヨーモーメントMsを車両に付与する。
ここで、図8(a)は、走行車線に対する自車両の走行状態として、走行車線に対して自車両のヨー角φがφ1となっている場合の車線逸脱制御の状態を示し、図8(b)は、走行車線に対する自車両の走行状態として、走行車線に対して自車両のヨー角φがφ2(>φ1)となっている場合の車線逸脱制御の状態を示す。いずれの場合も減算値(|Xs|−X)が同じ値であると仮定する。
図8(a)に示すように、ヨー角φが小さい場合には(φ=φ1)、第1制御可否判定用しきい値Xβは大きな値(図5)に設定されるため、制動差制御判断フラグFgsがOFFとなる。したがって、後輪5RL,5RRを転舵して車両にヨーモーメントを付与して車線逸脱を回避するように制御が行われる。図8(b)に示すように、ヨー角φがある程度大きくなると(φ=φ2)、第1制御可否判定用しきい値Xβは小さな値(図5)に設定されるため、制動差制御判断フラグFgsがONとなる。したがって、後輪5RL,5RRを転舵するとともに、車線逸脱回避側の前輪5FLに制動力(前左右輪5FL,5FRに制動力差)を付与し、車両にヨーモーメントを付与して車線逸脱を回避するようにする。
これらの構成により、ヨー角が大きい時ほど逸脱度合いの変化が大きい為、目標ヨーモーメントが大きく変化する前に早めに制動差制御判断フラグFgsをONにして、自車両に対して確実にヨーモーメントを付与することができる。
また、図9(a)は低路面μの走行路を走行中に車線逸脱傾向がある場合の車線逸脱制御の状態を示し、図9(b)は高路面μの走行路を走行中に車線逸脱傾向がある(逸脱判断フラグFoutがON)場合の車線逸脱制御の状態を示す。いずれの場合も車速や現在の横変位X0、ヨー角は同じ値である。したがって、減算値(|Xs|−X)や目標ヨーモーメントMsの値も全く同じ状態である。
図9(a)に示すように、低路面μの走行路を走行中には、第2制御可否判定用しきい値Xμは大きな値(図6)に設定されるため、制動差制御判断フラグFgsがOFFとなる。したがって、後輪5RL,5RRを転舵して車両にヨーモーメントを付与して車線逸脱を回避するように制御が行われる。図9(b)に示すように、高路面μの走行路を走行中には、第2制御可否判定用しきい値Xμは小さな値(図6)に設定されるため、制動差制御判断フラグFgsがONとなる。したがって、後輪5RL,5RRを転舵するとともに、車線逸脱回避側の前輪5FLに制動力(前左右輪5FL,5FRに制動力差)を付与し、車両にヨーモーメントを付与して車線逸脱を回避するように制御が行われる。
本実施形態においては、減算値(|Xs|−X)を第1制御可否判定用しきい値Xβ及び第2制御可否判定用しきい値Xμと比較するとともに、曲率β、ヨー角φ、及び路面の摩擦係数に基づいて第1、第2制御可否判定用しきい値を変更していたが、本発明はこの構成に限らない。
例えば、減算値(|Xs|−X)をしきい値と比較して制動差制御判断フラグFgsを設定するのではなく、直接、曲率β、ヨー角φ、又は路面の摩擦係数を所定のしきい値と比較して制動差制御判断フラグFgsを設定するようにしても良い。すなわち、図11のフローチャートに示すように、逸脱判断フラグFoutがONのときの曲率βがしきい値β1以上のとき(ステップS31)、ヨー角φが所定のしきい値φ1以上のとき(ステップS32)、又は路面μが所定の値μ1以上のとき(ステップS33)、減算値(|Xs|−X)の値に関わらず制動差制御判断フラグFgsをONに設定する(ステップS23)。曲率β、ヨー角φ、及び路面μがそれぞれのしきい値以下のときは制動差制御判断フラグFgsをOFFに設定する(ステップS24)。ヨー角φは逸脱度合いを示し、曲率βや路面μは道路状態を示す。これらのステップS31〜ステップS33は、少なくとも一つ行われれば良い。
この構成により、逸脱度合いや道路状態に応じて必要となる目標ヨーモーメントを自車両に対して早く確実に付与することができる。
さらに、本実施形態においては、車輪の操舵に加えて車輪に制動差を与えていたが、本発明はこれに限らず、例えば駆動力差を与えることによってヨーモーメントを付加しても良い。左右車輪に対して駆動力差を与える構成として、例えば左右輪の駆動力配分を変化させて積極的に駆動力差を発生させることができるアクティブLSD(Limited Slip Differential Gear)が挙げられる。図1に示す構成にこのアクティブLSD(不図示)を前輪又は後輪の少なくとも一方に設け、コントローラ8にてアクティブLSDの駆動力配分を制御することで、上述した左右輪制動力差を与える実施形態と同様の効果を得ることができる。また、前輪に制動力を与えることで前後輪に制動力差を与える代わりに、たとえばコントローラ8によって後輪に所定の駆動力を付加することで、前後輪に駆動力差を与えても良い。
次に本実施形態における効果を説明する。
前述したように、車線逸脱傾向がある場合に、自車両の走行状態、具体的には前記減算値(|Xs|−X)に基づいて、車輪の転舵のみにより車両に車線逸脱防止用のヨーモーメントを付与することと、車輪の転舵及び車輪への制動力付与により車両に車線逸脱防止用のヨーモーメントを付与することとを切り換えている。
これにより、走行状態に関係なく常に制動力差により自車両にヨーモーメントを付与されるようなことになったり、常に車輪の転舵により自車両にヨーモーメントを付与されるようなことになったりすることがなくなるから、運転者に違和感を与えることなく、走行車線に対する自車両の走行状態に応じて最適に車線逸脱を防止できるようになる。
また、前述したように、前記切り換えのためのしきい値(Xμ)を路面μに基づいて設定することで、車線逸脱傾向がある場合(Fout=ON)でも、低路面μの走行路を走行中には、主に車輪の転舵により目標ヨーモーメントMsを車両に付与し、車線逸脱傾向がある場合(Fout=ON)で、かつ高路面μの走行路を走行中には、主に車輪の転舵及び車輪への制動力付与により目標ヨーモーメントMsを車両に付与すようにしている。
これにより、車線逸脱回避制御をより有効に作用させることができる。例えば、低路面μの走行路で制動力差を発生させても、走行路が低路面μであることで、その制動力差が車両へのヨーモーメント付与に有効に寄与しないと言える。このようなことから、路面μに応じて、車輪の転舵により目標ヨーモーメントMsを車両に付与したり、車輪の転舵及び車輪への制動力付与により目標ヨーモーメントMsを車両に付与したりすることで、逸脱回避制御をより有効に作用させることができる。
また、前述したように、車輪を転舵し、かつ左右輪に制動力差を付与する場合、後左右輪を転舵するとともに、前左右輪に制動力差を付与している。これにより、車両の回頭性が向上するので、より速やかに車線逸脱を回避できるようになる。
以上、本発明の実施形態を説明した。しかし、本発明は、前記実施形態として実現されることに限定されるものではない。
すなわち、前記実施形態では、車線逸脱回避制御の際に車輪を転舵するとともに車輪に制動力差を付与する場合、後輪を転舵するとともに、前輪に制動力差を付与する場合を説明した。しかし、これに限定されるものではない。すなわち、前輪を転舵するとともに、後輪に制動力を付与するようにしてもよく、すなわち前後輪のいずれか一方を転舵して、他方の車輪に制動力を付与するようにしてもよい。なお、前記実施形態のように、後輪を転舵するとともに、前輪に制動力を付与すれば、車線逸脱回避制御中でも、運転者は違和感なく前輪を転舵操作することができる。
また、前輪を転舵するともとに、当該前輪に制動力差を付与してもよく、また、後輪を転舵するともとに、当該後輪に制動力差を付与してもよい。なお、前記実施形態のように、前後輪のいずれか一方を転舵して、他方に制動力を付与するようにすれば、より効果的に車両にヨーモーメントを付与することができるようになる。
また、走行状態の例として、ヨー角φと路面μを挙げているが、本発明はこれに限らず、例えば車速が所定値以下のときは転舵のみで所定値を超えたら転舵と制動力差を与えたりしても良い。同様に加速中と減速中、上り坂と下り坂等に応じて転舵のみの制御と、転舵と制動力差を与えた制御とを切り換えしても良い。
また、前記実施形態では、前記(2)式に示すように、ヨー角φに基づいて推定横変位Xsを算出、すなわち車線逸脱傾向を判定している。しかし、これに限定されるものではない。すなわち例えば、所定時間T後の値として推定横変位Xsを算出するようにしてもよい。具体的には、dxを横変位Xの変化量(単位時間当たりの変化量)とし、現在の車両の横変位X0を用いて、下記(9)式により推定横変位Xsを算出する。
Xs=dx×T+X0 ・・・(9)
そして、前記実施形態と同様に、このように算出した推定横変位Xsと逸脱判定用しきい値Xとを比較する。
なお、前記実施形態の説明において、コントローラ8によるステップS3の処理は、走行車線に対する自車両の逸脱傾向を判定する車線逸脱傾向判定手段を実現しており、コントローラ8によるステップS6(図4)の処理は、車線逸脱傾向がある場合に、走行車線に対する自車両の走行状態に基づいて、車輪の転舵のみにより車両に車線逸脱防止用のヨーモーメントを付与することと、車輪の転舵及び車輪への制動力付与により車両に車線逸脱防止用のヨーモーメントを付与することとを切り換える切り換え手段を実現している。
または、前記実施形態の説明において、コントローラ8によるステップS3の処理は、走行車線に対する自車両の位置情報を検出する位置情報検出手段と、前記車線に対して所定の位置関係で設定された第1のしきい値と前記位置情報とを比較し、その比較結果に基づいて、前記走行車線に対する自車両の逸脱を判定する判定手段と、を実現しており、コントローラ8によるステップS6(図4)、ステップS7及びステップS8の処理は、前記判定手段が前記逸脱判定した場合に、自車両に対して車線逸脱防止用のヨーモーメントを付与するとともに、前記逸脱判定時の自車両の走行状態に基づいて、車輪の転舵のみによりヨーモーメントを付与することと、車輪の転舵及び車輪への制駆動力付与によりヨーモーメントを付与することとを切り換えるヨーモーメント付与手段を実現している。
本発明の車線逸脱防止装置を搭載した車両の実施形態を示す概略構成図である。 前記車線逸脱防止装置を構成するコントローラの処理内容を示すフローチャートである。 推定横変位Xsや逸脱判定用しきい値Xの説明に使用した図である。 前記コントローラの車線逸脱制御方法決定の処理内容を示すフローチャートである。 走行車線曲率βと第1制御可否判定用しきい値Xβとの関係を示す特性図である。 路面μと第2制御可否判定用しきい値Xμとの関係を示す特性図である。 自車速VとゲインK2との関係を示す特性図である。 走行車線に対する自車両の走行状態の違いによる車線逸脱制御の違いの説明に使用した図である。 路面μの違いによる車線逸脱制御の違いの説明に使用した図である。 逸脱度合いによる車線逸脱制御の違いの説明に使用した図である。 前記コントローラの車線逸脱制御方法決定の処理内容を示すフローチャートである。
符号の説明
6FL〜6RR ホイールシリンダ、7 制動流体圧制御部、8 コントローラ、9 エンジン、12 駆動トルクコントロールユニット、13 撮像部、14 ナビゲーション装置、15 前輪転舵制御ユニット、16 後輪転舵制御ユニット、17 マスタシリンダ圧センサ、18 アクセル開度センサ、19 操舵角センサ、22FL〜22RR 車輪速度センサ、23 路面μ推定装置

Claims (13)

  1. 走行車線に対する自車両の位置情報を検出する位置情報検出手段と、
    前記車線に対して所定の位置関係で設定された第1のしきい値と、前記位置情報とを比較し、その比較結果に基づいて、前記走行車線に対する自車両の逸脱を判定する判定手段と、
    前記判定手段が前記逸脱判定した場合に、自車両に対して車線逸脱防止用のヨーモーメントを付与するとともに、前記逸脱判定時の自車両の走行状態に基づいて、車輪の転舵のみによりヨーモーメントを付与することと、車輪の転舵及び車輪への制駆動力付与によりヨーモーメントを付与することとを切り換えるヨーモーメント付与手段と、
    を備えることを特徴とする車線逸脱防止装置。
  2. 前記ヨーモーメント付与手段は、前記逸脱判断時の走行状態として自車両の逸脱度合いを検出し、前記逸脱度合いに基づいて前記切り換えを行うことを特徴とする請求項1に記載の車線逸脱防止装置。
  3. 前記位置情報は前記車線に対する自車両の横変位を含み、
    前記逸脱度合いは、前記横変位と前記第1のしきい値との偏差、又は該偏差から算出される車線逸脱防止用のヨーモーメントを含み、
    前記ヨーモーメント付与手段は、前記逸脱度合いが所定の第2のしきい値以下の場合、車輪の転舵のみによりヨーモーメントを付与し、前記逸脱度合いが所定の第2のしきい値よりも大きい場合、車輪の転舵及び車輪への制駆動力付与によりヨーモーメントを付与することを特徴とする請求項に記載の車線逸脱防止装置。
  4. 前記位置情報検出手段は、自車両前方の前記走行車線の曲率を検出し、
    前記ヨーモーメント付与手段は、前記曲率に応じて、当該曲率が大きいときに前記第2しきい値が小さな値に設定されるように当該第2のしきい値を補正することを特徴とする請求項に記載の車線逸脱防止装置。
  5. 前記位置情報検出手段は、前記走行車線に対する自車両のヨー角を検出し、
    前記ヨーモーメント付与手段は、前記ヨー角に応じて、当該ヨー角が大きいときに前記第2しきい値が小さな値に設定されるように当該第2のしきい値を補正することを特徴とする請求項又はに記載の車線逸脱防止装置。
  6. 路面の摩擦係数を推定する摩擦係数推定手段をさらに有し、
    前記ヨーモーメント付与手段は、前記摩擦係数に応じて、当該摩擦係数が大きいときに前記第2しきい値が小さな値に設定されるように当該 第2のしきい値を補正することを特徴とする請求項のいずれか一項に記載の車線逸脱防止装置。
  7. 前記位置情報検出手段は、前記走行車線に対する自車両のヨー角を検出し、
    前記逸脱度合いは、前記ヨー角を含み、
    前記ヨーモーメント付与手段は、前記ヨー角が所定の第3のしきい値以下の場合、車輪の転舵のみによりヨーモーメントを付与し、前記ヨー角が所定の第3のしきい値よりも大きい場合、車輪の転舵及び車輪への制駆動力付与によりヨーモーメントを付与することを特徴とする請求項に記載の車線逸脱防止装置。
  8. 前記ヨーモーメント付与手段は、前記逸脱判断時の走行状態として走行車線の道路状態を検出し、前記道路状態に基づいて前記切り換えを行うことを特徴とする請求項1に記載の車線逸脱防止装置。
  9. 前記位置情報検出手段は、自車両前方の前記走行車線の曲率を検出し、
    前記道路状態は、前記曲率を含み、
    ヨーモーメント付与手段は、前記曲率が前記第4のしきい値以下の場合、車輪の転舵のみによりヨーモーメントを付与し、前記曲率が所定の第4のしきい値よりも大きい場合、車輪の転舵及び車輪への制駆動力付与によりヨーモーメントを付与することを特徴とする請求項に記載の車線逸脱防止装置。
  10. 路面の摩擦係数を推定する摩擦係数推定手段をさらに有し、
    前記道路状態は、前記摩擦係数を含み、
    前記ヨーモーメント付与手段は、前記摩擦係数が所定の第5のしきい値以下の場合、車輪の転舵のみによりヨーモーメントを付与し、前記ヨー角が所定の第5のしきい値よりも大きい場合、車輪の転舵及び車輪への制駆動力付与によりヨーモーメントを付与することを特徴とする請求項8又は9に記載の車線逸脱防止装置。
  11. 前記車輪への制駆動力付与は、左右車輪に対する制駆動力差を付与することを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載の車線逸脱防止装置。
  12. 前記ヨーモーメント付与手段は、前記車輪の転舵及び左右車輪への制駆動力付与によりヨーモーメントを付与する場合、後輪を転舵するとともに、前輪の左右輪に制駆動力差を付与することを特徴とする請求項11に記載の車線逸脱防止装置。
  13. 前記車輪への制駆動力付与は、前後車輪に対する制駆動力差を付与することを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載の車線逸脱防止装置。
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