JP4867313B2 - 車線逸脱防止装置 - Google Patents
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Description
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。
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。
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、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、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。
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。
Xs=Tt・V・(φ+Tt・V・β)+X0 ・・・(2)
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。
XL=(L−H)/2(>0) ・・・(3)
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|≧XL ・・・(4)
|Xs|<XL ・・・(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。
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)。
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。
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XLを減じて得た減算値(|Xs|−XL)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|−XL)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。
ここで、下記(6)式が成立すれば、ステップS22に進む。
|Xs|−XL≧Xβ ・・・(6)
それ以外の場合(|Xs|−XL<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|−XL)と第2制御可否判定用しきい値Xμとを比較する。
|Xs|−XL≧Xμ ・・・(7)
それ以外の場合(|Xs|−XL<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。
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。
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XL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|−XL) ・・・(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。
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|−XL)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。
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。
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。
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、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)。
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|−XL<Xβ又は|Xs|−XL<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|−XL≧Xβかつ|Xs|−XL≧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。
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。
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。
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|−XL)や目標ヨーモーメントMsの値も全く同じ状態である。
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。
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|−XL)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。
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。
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。
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XLとを比較する。
Claims (13)
- 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。 - 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。
- 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2に記載の車線逸脱防止装置。 - 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3に記載の車線逸脱防止装置。 - 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3又は4に記載の車線逸脱防止装置。 - 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3〜5のいずれか一項に記載の車線逸脱防止装置。 - 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2に記載の車線逸脱防止装置。 - 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。
- 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8に記載の車線逸脱防止装置。 - 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。 - 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。
- 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。
- 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。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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