JP2005096710A - 車線逸脱防止装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 車両挙動を乱れさせることなく車線逸脱を防止できる。
【解決手段】 車線逸脱防止装置は、逸脱傾向を示す逸脱予測時間Toutと第2しきい値Tsとを比較し(ステップS31)、また、自車速Vと第1しきい値Vcとを比較し(ステップS32)、自車速Vが第1しきい値Vcより大きく、かつ逸脱予測時間Toutが第2しきい値Tsより小さい場合、逸脱回避用ヨー制御(ステップS34)よりも優先的に逸脱回避用減速制御を作動させる(ステップS33)。
【選択図】 図10
Description
そこで、本発明は、前述の問題に鑑みてなされたものであり、車両挙動を不安定にすることなく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。
自車速が大きい場合に車線逸脱防止を目的としたヨーモーメントの付与を行うと、自車両の車両挙動が不安定になってしまう場合がある。また、逸脱傾向が大きい場合に、その逸脱傾向に応じて車線逸脱防止を目的としたヨーモーメントの付与を行うと、自車両の車両挙動が不安定になってしまう場合がある。また、この場合、運転者に違和感を与えてしまう場合もある。
このようなことから、車線逸脱防止の制御が必要な場合でも、自車速が大きいときや、逸脱傾向が大きいときには、当該車線逸脱防止の制御として、ヨーモーメントの付与よりも減速を優先的に行うようにしている。
図1は、本発明の車線逸脱防止装置の第1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。
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に走行車線内の自車両の位置を検出するためのものである。例えば、撮像部13は、CCD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。
次に、制駆動力コントロールユニット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。
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、本実施の形態では、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。
続いてステップS3において、走行環境を判定する。具体的には、自車両が走行している道路の種類、自車両の走行車線を検出する。そして、その検出結果から、安全度に基づいた方向の判定をする。判定は、道路情報、すなわち車線数や一般道路か高速道路かを示す道路種別情報や撮像部13が得た画像情報に基づいて行う。図3はその走行環境判定の具体的な処理手順を示す。
続いてステップS13において、撮像部13が得た撮像画像から白線部分(車線区分線部分)を抽出する。ここで、図4に示すように自車両が片側3車線の道路を走行している場合を例に挙げて説明する。この図4に示すように、道路は、左側から第1乃至第4白線LI1,LI2,LI3,LI4により区分されることで、片側3車線の道路として構成されている。このような道路を自車両が走行する場合、車線毎で得られる撮像画像は異なる。さらにその画像中から白線を抽出して構成される画像も、走行車線に応じて異なるものになる。
また、右側車線を自車両100Cが走行している場合、左方向、すなわち隣車線に逸脱するときよりも、右方向、すなわち対向車線に逸脱したときの方が安全度が低くなる。よって、この場合、右側車線を自車両100Aが走行している場合、第1障害物等存在方向Soutが右方向であると判定する(Sout=right)。
また、車線数で比較した場合、左方向が路肩になり、右方向が対向車線になる片側1車線のときがより安全度が低くなる。この場合には、左右両方向が第1障害物等存在方向Soutであると判定する(Sout=both)。
続いてステップS4において、車線逸脱傾向の判定を行う。この判定の処理の処理手順は具体的には図6に示すようになる。
先ずステップS21において、逸脱予測時間Toutを算出する。具体的には、dxを前記横変位Xの変化量(単位時間当たりの変化量)とし、Lを車線幅とし、横変位Xを用いて、下記(2)式により逸脱予測時間Toutを算出する(X,dx,Lの値については図7を参照)。
Tout=(L/2−X)/dx ・・・(2)
なお、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15から車両の位置を得たり、ナビゲーション装置15の地図データから車線幅Lを得てもよい。
続いてステップS23において、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)。
続いてステップS5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S4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、逸脱しない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及びその操舵角の変化量(単位時間当たりの変化量)Δδ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)。
具体的には、前記ステップS5で得た逸脱判断フラグFoutのON及びOFFの状態に応じて逸脱の警報を実施する。具体的には、逸脱判断フラグFoutがONの場合、すなわち逸脱予測時間Toutが第1逸脱判断しきい値Ts未満の場合であり、この場合において運転者の操作により車線逸脱しないと判断できる場合には、逸脱の警報を実施する。例えば、音等で警報を発生させる。
また、逸脱判断フラグFoutがONの場合において、前記ステップS3で得た第1逸脱方向Sout及びステップS4で得た第2逸脱方向Doutに基づいて制動制御方法も決定する。さらに、車速V及び逸脱予測時間Toutに基づいて制動制御方法も決定する。これについては、後で詳述する。
具体的には、前記ステップS1で得た横変位Xと前記変化量dxとに基づいて、下記(3)式により目標ヨーモーメントMsを算出する。
Ms=K1・X+K2・dx ・・・(3)
続いてステップS8において、逸脱回避用の減速度を算出する。すなわち、自車両を減速させる目的として左右両輪に与える制動力を算出する。ここでは、そのような制動力を左右両輪に与える目標制動液圧Pgf,Pgrとして算出する。前輪用の目標制動液圧Pgfについては下記(4)式により算出する。
Pgf=Kgv・V+Kgx・dx ・・・(4)
そして、前輪用の目標制動液圧Pgfに基づいて、前後配分を考慮した後輪用の目標制動液圧Pgrを算出する。
このようにステップS8において、逸脱回避用の減速度(具体的には目標制動液圧Pgf,Pgr)を得る。
続いてステップS9において、各車輪の目標制動液圧を算出する。すなわち、逸脱回避の制動制御の有無に基づいて最終的な制動液圧を算出する。具体的には次のように算出する。
Psfl=Psfr=Pmf ・・・(5)
Psrl=Psrr=Pmr ・・・(6)
ここで、Pmfは前輪用のマスタシリンダ液圧である。また、Pmrは後輪用のマスタシリンダ液圧であり、前後配分を考慮して前輪用のマスタシリンダ液圧Pmfに基づいて算出した値になる。
Ms<Ms1の場合
ΔPsf=0 ・・・(7)
ΔPsr=2・Kbr・Ms/T ・・・(8)
Ms≧Ms1の場合
ΔPsf=2・Kbf・(Ms−Ms1)/T ・・・(9)
ΔPsr=2・Kbr・Ms1/T ・・・(10)
このように、目標ヨーモーメントMsの大きさに応じて車輪に与える制動力を配分している。すなわち、目標ヨーモーメントMsが設定用しきい値Ms1未満のときには、前輪目標制動液圧差ΔPsfを0として、後輪目標制動液圧差ΔPsrに所定値を与えて、左右後輪で制動力差を発生させ、また、目標ヨーモーメントMsが設定用しきい値Ms1以上のときには、各目標制動液圧差ΔPsr,ΔPsrに所定値を与え、前後左右輪で制動力差を発生させる。
前記ステップS6では、逸脱判断フラグFoutがONである場合において、前記第1障害物等存在方向Soutと前記逸脱方向Doutに基づいて制動制御方法を決定している。また、逸脱判断フラグFoutがONである場合において、車速V及び逸脱予測時間Toutに基づいて制動制御方法を決定している。
先ず、逸脱判断フラグFoutがONである場合において第1障害物等存在方向Soutと逸脱方向Doutに基づいて決定する制動制御方法について、第1障害物等存在方向Soutと逸脱方向Doutとの状態で場合分け(第1のケース〜第3のケース)して説明する。
ここで、逸脱を回避するために車両に付与するヨーモーメントの大きさが前記目標ヨーモーメントMsになる。そして、車両へのヨーモーメントの付与は、左右の車輪に与える制動力に差をつけることで行う。具体的には、前述したように、目標ヨーモーメントMsが設定用しきい値Ms1未満のときには、左右後輪で制動力差を発生させて、車両に当該目標ヨーモーメントMsを付与し、また、目標ヨーモーメントMsが設定用しきい値Ms1以上のときには、前後左右輪で制動力差を発生させて、車両に当該目標ヨーモーメントMsを付与する。
また、逸脱判断フラグFoutがONからOFFになる場合とは、逸脱傾向がある場合に、逸脱回避のための制動制御が実施されたり、或いは運転者自身が回避操作をしたようなときである。
さらに、前記第1逸脱判断しきい値Ts未満の第2逸脱判断しきい値Tr(Ts>Tr>0)を定義して、この第2逸脱判断しきい値Trよりも逸脱予測時間Toutが小さくなったときに、逸脱回避用ヨー制御に加えて、車両を減速させるための制動制御(以下、逸脱回避用減速制御という。)を行う。この逸脱回避用減速制御は、左右両車輪に同程度の制動力を与えて行う。
ここで、逸脱予測時間Toutは逸脱傾向の大きさの指標になるため、逸脱予測時間が第2逸脱判断しきい値Trよりも小さいことは、逸脱傾向が第2しきい値よりも大きいことに相当するものとする。
さらに、この場合、逸脱予測時間Toutが0になったときに、逸脱回避用ヨー制御に加えて、逸脱回避用減速制御を行う。
なお、この第3のケースの場合において、前記第2のケースと同様に、第2逸脱判断しきい値Trよりも逸脱予測時間Toutが小さくなったときにも、逸脱回避用減速制御を行ってもよい。この場合、例えば、逸脱予測時間Toutが0になったときに、逸脱回避用減速制御による自車両の減速度をさらに大きくする。これにより、第2逸脱判断しきい値Trよりも逸脱予測時間Toutが小さくなったとき、さらには逸脱予測時間Toutが0になったときに、逸脱回避用減速制御が作動するようになる。そして、この場合、逸脱予測時間Toutが0になったときに、より自車両の減速度が大きくなる。
具体的には、車速V及び逸脱予測時間Toutに基づいて、逸脱回避用ヨー制御を行う前に逸脱回避用減速制御を行うようにしている。ここで、図10を用いて、その処理手順を説明する。
先ず、ステップS31において、逸脱予測時間Toutと第1逸脱判断しきい値Tsとを比較する。ここで、逸脱予測時間Toutが第1逸脱判断しきい値Ts未満の場合(Tout<Ts)、ステップS32に進み、逸脱予測時間Toutが第1逸脱判断しきい値Ts以上の場合(Tout≧Ts)、当該図10に示す処理を抜ける。
ステップS33では、逸脱回避用減速制御を選択する。そして、再びステップS31からの処理を開始する。
一方、前記ステップS34では、逸脱回避用ヨー制御を選択する。そして、再びステップS31からの処理を開始する。
なお、場合によっては、前記第1のケース〜第3のケースに行う制動制御方法と、車速V及び逸脱予測時間Toutに基づいて行う制動制御方法と異なる場合もある。この場合には、車速V及び逸脱予測時間Toutに基づく制動制御方法を優先的に行うことにする。
そして、ステップS9では、各車輪の目標制動液圧Psi(i=fl,fr,rl,rr)をこのような各種制動制御方法に対応して算出する。
例えば、前記第1のケース〜第3のケースの場合における逸脱回避用ヨー制御では、下記(11)式により各車輪の目標制動液圧Psi(i=fl,fr,rl,rr)を算出する。
Psfl=Pmf
Psfr=Pmf+ΔPsf
Psrl=Pmr
Psrr=Pmr+ΔPsr
・・・(11)
Psfl=Pmf+Pgf/2
Psfr=Pmf+ΔPsf+Pgf/2
Psrl=Pmr+Pgr/2
Psrr=Pmr+ΔPsr+Pgr/2
・・・(12)
以上がステップS9の処理になる。このようにステップS9では、逸脱判断フラグFoutの状態に基づいて各車輪の目標制動液圧Psi(i=fl,fr,rl,rr)を算出している。そして、逸脱判断フラグFoutがONの場合には、前記ステップS6で第1障害物等存在方向Soutと逸脱方向Doutとの状態に応じて決定した種々の制動制御方法に対応して各車輪の目標制動液圧Psi(i=fl,fr,rl,rr)を算出している。
以上のような車線逸脱防止装置は概略として次のように動作する。
先ず、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(前記ステップS1)。続いて車速Vを算出する(前記ステップS2)。
続いて、走行環境を判定して、安全度が低い方向(第1障害物等存在方向Sout)を決定する(前記ステップS3、図3)。例えば、前記図4において左側車線を自車両100Aが走行している場合、第1障害物等存在方向を左方向にする、といったようにである。
さらに、そのようにして得た逸脱方向Doutと方向スイッチ信号が示す方向(ウインカ点灯側)とに基づいて運転者の車線変更の意図を判定する(前記ステップS5)。
例えば、方向スイッチ信号が示す方向(ウインカ点灯側)と逸脱方向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する。この場合、逸脱判断フラグFoutをOFFに変更する。
さらに、横変位Xと前記変化量dxとに基づいて目標ヨーモーメントMsを算出し(前記ステップS7)、また、逸脱回避用の減速度を算出する(前記ステップS8)。
第2のケースとは、前述したように、第1障害物等存在方向Soutと逸脱方向Doutとが一致し、かつ道路種別Rが一般道路の場合である。すなわち、図11に示すように、左側が路肩Xになり、右側が対向車線(中央車線L5側)になるような片側1車線を自車両100が走行している場合において、当該自車両100(図11中最上位置の自車両100)が左方向或いは当該自車両(図11中中間位置の自車両100)が右方向に逸脱する傾向にある場合である。
なお、図11及び図12中、黒塗りしている車輪は、液圧を発生させて制動力が与えられている車輪を示す。すなわち、左右車輪のうちのいずれか一方が黒塗りの車輪の場合、左右車輪で液圧或いは制動力に差がある。この場合、車両にヨーモーメントが付与されることを示す。また、左右車輪が黒塗りの車輪の場合でも、その液圧値に差があるときもあり、この場合には、車両にヨーモーメントが付与されつつ、同時に当該車両が減速制御されていることを示す。このような関係は以降の図面でも同様である。
ここで、図13を用いて説明する。この図13は、速度と目標ヨーモーメントMsとの関係を示す。なお、図13は、説明を簡単にするために、車速Vに対して目標ヨーモーメントMsが比例的に変化する場合を示す。
また、以上のような逸脱回避のための制動制御とともに、音や表示による警報を行う。例えば、制動制御の開始と同時、或いは制動制御に先立って所定のタイミングで警報を開始する。
前述したように、車速Vがしきい値Vcより大きく、かつ逸脱予測時間Toutが第1逸脱判断しきい値Ts未満のときには、逸脱回避用減速制御を行い、逸脱予測時間Toutが第1逸脱判断しきい値Ts未満で、かつ車速Vがしきい値Vc以下になったときに、逸脱回避用ヨー制御を行っている。
これにより、自車両の走行状態を最適状態にしてから逸脱回避用ヨー制御を作動させることができるので、車両挙動を安定させて車線逸脱の防止を図ることができる。
すなわち、前述の実施の形態では、車速Vがしきい値Vcより大きく、かつ逸脱予測時間Toutが第1逸脱判断しきい値Ts未満であるときにだけ、逸脱回避用減速制御を行う場合を説明している。しかし、これに限定されないことはいうまでもない。すなわち、車速Vがしきい値Vcより大きければ、逸脱回避用減速制御を行うようにしたり、逸脱予測時間Toutが第1逸脱判断しきい値Ts未満であれば、逸脱回避用減速制御を行うようにしてもよい。
また、前述の実施の形態では、運転者の車線変更の意図を操舵角δやその操舵角の変化量Δδに基づいて得ている(前記ステップS5参照)。しかし、運転者の車線変更の意図を他の手法により得るようにしてもよい。例えば、操舵トルクに基づいて運転者の車線変更の意図を得てもよい。
Ms=K3・φ+K4・X+K5・β ・・・(13)
ここで、K3,K4,K5は車速Vに応じて変動するゲインである。
Pgf=Kgv・V+Kgφ・φ+Kgβ・β ・・・(14)
ここで、Kgφ,Kgβはそれぞれ、ヨー角及び走行車線曲線に基づいて設定する、制動力を制動液圧に換算するための換算係数である。
△Psf=2・Kbf・Ms/T ・・・(15)
7 制動流体圧制御部
8 制駆動力コントロールユニット
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
15 ナビゲーション装置
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
Claims (5)
- 車輪への制動力を調整して自車両に付与するヨーモーメントと自車両の減速とを分担させて走行車線からの自車両の逸脱を回避し、前記ヨーモーメントを逸脱傾向に応じて決定している車線逸脱防止装置において、
自車速が第1しきい値より大きい条件又は前記逸脱傾向が第2しきい値よりも大きい条件のうちの少なくとも一方の条件を満たすときには、前記ヨーモーメントの付与よりも優先的に前記減速をさせることを特徴とする車線逸脱防止装置。 - 走行車線からの自車両の逸脱傾向を検出する逸脱傾向検出手段と、
前記逸脱傾向検出手段が検出した前記逸脱傾向に基づいて、ヨーモーメント分担量及び減速分担量を設定する設定手段と、
前記設定手段が設定した前記ヨーモーメント分担量に基づいて、自車両の走行車線からの逸脱を回避するための目標ヨーモーメントを算出する目標ヨーモーメント算出手段と、
前記設定手段が設定した前記減速分担量に基づいて減速制御量を算出する減速制御量算出手段と、
前記逸脱傾向検出手段が前記逸脱傾向を検出したときに所定のタイミングで前記目標ヨーモーメント算出手段が算出した前記目標ヨーモーメントと前記減速制御量算出手段が算出した前記減速制御量とに基づいて各車輪の制動力を制御する制動力制御手段と、
自車速と前記第1しきい値との大きさを比較結果と、前記逸脱傾向と第2しきい値との大きさの比較結果とに基づいて、前記所定のタイミングを設定するタイミング設定手段と、
を備えたことを特徴とする請求項1記載の車線逸脱防止装置。 - 自車速が第1しきい値より大きく、かつ前記逸脱傾向が第2しきい値よりも大きいときに、前記ヨーモーメントの付与よりも優先的に前記減速をさせることを特徴とする請求項1又は2に記載の車線逸脱防止装置。
- 前記減速をさせてから前記ヨーモーメントを付与することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の車線逸脱防止装置。
- 前記第1しきい値は、前記ヨーモーメントを付与した場合に所定の条件で自車両が安定した車両挙動を示す限界速度であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の車線逸脱防止装置。
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