JP2010023605A

JP2010023605A - 車線逸脱防止装置

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Publication number: JP2010023605A
Application number: JP2008185839A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Terasawa; 武寺澤; Hajime Koyama; 哉小山; Shinya Kudo; 新也工藤
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2008-07-17
Filing date: 2008-07-17
Publication date: 2010-02-04
Anticipated expiration: 2028-07-17
Also published as: JP5254688B2

Abstract

【課題】運転者の操作との干渉を低減するとともに車線逸脱を未然に防止する車線逸脱防止装置を提供する。
【解決手段】車線逸脱防止装置において、自車両前方の環境情報を取得して走行車線を設定する環境認識手段１１０と、走行車線内で自車両の目標走行位置を設定する目標走行位置設定手段１２０と、目標走行位置と自車両との横位置関係に基づいて自車両の前記走行車線からの逸脱傾向を判定する逸脱判定手段１４０と、逸脱傾向がないと判定された場合に目標走行位置からの自車両の横変位の増加に応じて横変位を低減する方向へ操舵力を付与する第１の制御モードと、逸脱傾向があると判定された場合にパルス状の操舵力を付与する第２の制御モードとを有する操舵制御手段１８０とを備える構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車等の車両において自車両と車線との横位置関係を検出し、車線逸脱を防止する方向への操舵力を発生させる車線逸脱防止装置に関する。

車線逸脱防止装置は、ステレオカメラ等の環境認識手段により自車両の走行車線を認識し、自車両の走行車線からの逸脱傾向を判定した際に警報を発生したり、逸脱を回避するよう車両を操向するものである。
例えば、特許文献１には、自車両の走行車線端の区切り線を基準とした警報領域に車輪が入った場合に、ステアリングホイールやシートに組み込まれた振動アクチュエータを有する警報手段を作動させる車線逸脱警報装置が記載されている。
また、特許文献２には、自車両が走行車線から逸脱する傾向がある場合、路面カントに応じた制御開始タイミングで逸脱回避方向へのヨーモーメントを発生させる車線逸脱防止装置が記載されている。
特開２００７−２４９４９８号公報特開２００５−１４５３３６号公報

しかし、従来の車線逸脱防止装置は、自車両の逸脱傾向が生じてはじめて操舵力を発生したり、警報を出力したりするものであり、逸脱を未然に防止することは考慮されていない。
これに対し、車線内に目標走行位置を設定し、この目標走行位置に沿って車両を走行させる車線追従支援装置も提案されているが、このような制御を行うと、運転者が意図的に目標走行位置からずれた位置を走行しようとした場合、運転者の操舵操作との干渉が生じて運転者に違和感を与えてしまう。
本発明の課題は、運転者の操作との干渉を低減するとともに車線逸脱を未然に防止する車線逸脱防止装置を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項１の発明は、自車両の走行車線からの逸脱を防止するよう操舵機構に操舵力を付与する車線逸脱防止装置において、自車両前方の環境情報を取得して自車両の走行車線を設定する車線設定手段と、前記走行車線内で自車両の目標走行位置を設定する目標走行位置設定手段と、前記目標走行位置と自車両との横位置関係に基づいて自車両の前記走行車線からの逸脱傾向を判定する逸脱判定手段と、前記逸脱傾向がないと判定された場合に前記目標走行位置からの自車両の横変位の増加に応じて前記横変位を低減する方向へ前記操舵力を付与する第１の制御モードと、前記逸脱傾向があると判定された場合にパルス状の前記操舵力を付与する第２の制御モードとを有する操舵制御手段とを備えたことを特徴とする車線逸脱防止装置である。
請求項２の発明は、前記第１の制御モードにおける前記操舵力は前記横変位に対して２次以上の高次関数を用いて算出されることを特徴とする請求項１に記載の車線逸脱防止装置である。

請求項３の発明は、路面の摩擦係数を検出する摩擦係数検出手段を備え、前記操舵制御手段は、前記摩擦係数の低下に応じて、前記第１の制御モードにおける前記横変位に対する前記操舵力のゲインを低下させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車線逸脱防止装置である。
請求項４の発明は、路面の摩擦係数を検出する摩擦係数検出手段を備え、前記操舵制御手段は、前記摩擦係数の低下に応じて、前記第２の制御モードにおける前記パルス状の操舵力を低下させることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の車線逸脱防止装置である。

請求項５の発明は、自車両前方の障害物を検出する障害物検出手段と、前記障害物の自車両に対する横位置に基づいて前記障害物の自車両に対する接近度を算出する接近度算出手段とをさらに備え、前記操舵制御手段は、前記接近度が所定値よりも高い時に前記第１の制御モードによる前記障害物へ接近する方向への操舵力の付与を中止することを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の車線逸脱防止装置である。
請求項６の発明は、前記接近度算出手段は、前記障害物が自車両の走行車線外に存在する場合、前記障害物寄りの自車両の走行車線端と前記障害物との横方向距離を危険度として算出し、前記操舵制御手段は、前記横方向距離が所定値以下の時に前記第１の制御モードによる前記障害物へ接近する方向への操舵力の付与のみを中止することを特徴とする請求項５に記載の車線逸脱防止装置である。
請求項７の発明は、前記接近度算出手段は、前記障害物が自車両の走行車線内に存在する場合、前記障害物が存在する側とは反対側の自車両の走行車線端と前記障害物との横方向距離を危険度として算出し、前記操舵制御手段は、前記横方向距離が自車両の幅以上の時は前記第１の制御モードによる前記障害物へ接近する方向への操舵力の付与のみを中止し、前記横方向距離が自車両の幅より小さい際は前記第１の制御モード及び前記第２の制御モードによる前記障害物へ接近する方向への操舵力の付与を中止することを特徴とする請求項５に記載の車線逸脱防止装置である。

本発明によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）逸脱傾向が判定されない場合に自車両の横変位増加に応じた操舵力を付与する第１の制御モードを有することによって、車両が逸脱傾向をもつに到る前に操舵力の付与を開始して、逸脱傾向の発生を抑制することができる。また、逸脱傾向が判定された場合にパルス状の操舵力を付与する第２の制御モードを有することによって、逸脱傾向の発生時には運転者に警報し、車線中央側への操舵操作を促すことができる。さらに、逸脱傾向が生じたとしても第２の制御モードによって安全を確保できるため、第１の制御モードは逸脱を確実に防止するような強い支援レベルを持たせる必要がなく、運転者の操舵操作との干渉を低減することができる。

（２）第１の制御モードにおける操舵力は、横変位に対して２次以上の高次関数を用いて算出することによって、車線の中央部では操舵力及び横変位に対する操舵力の増加率を小さくすることができるため、運転者の操舵操作との干渉が生じにくい。また、横変位の増加に応じて操舵力及びその増加率が増加することによって、横変位が大きくなった場合にはある程度の大きい操舵力を発生させ、逸脱防止効果を高めることができる。また、このような制御は、車線中央部では制御を行っていることを運転者に意識させにくいため、運転者が気付かぬように車線逸脱を防止することができる。

（３）摩擦係数の低下に応じて第１の制御モードにおける横変位に対する操舵力のゲインを低下させることによって、滑りやすい路面で過大な操舵力を発生させて車両の挙動が不安定となることを防止できる。
（４）摩擦係数の低下に応じて第２の制御モードにおけるパルス状の操舵力を低下させることによって、滑りやすい路面で過大な操舵力を発生させて車両の挙動が不安定となることを防止できる。

（５）障害物の接近度が所定値よりも高い時に第１の制御モードによる障害物へ接近する方向への操舵力の付与を中止することによって、障害物を回避しようとする運転者の操舵操作との干渉を防止することができる。
（６）障害物が自車両の走行車線外に存在する場合、車線端と障害物との横方向距離を危険度として算出することによって、障害物との衝突リスクを適切に検出することができる。
（７）障害物が自車両の走行車線内に存在する場合、反障害物側の車線端と障害物との横方向距離を危険度として算出することによって、すり抜け時に衝突するリスクを適切に検出することができる。そして、車線逸脱することなくすり抜けが可能である場合は、第１の制御モードのみを停止することによって、運転者が操舵制御との干渉を感じることなく障害物を回避できる。また、車線逸脱することなくすり抜けることが不可能な場合には、意図的な逸脱操作が行われるものと推定し、第１及び第２の制御モードを停止することによって、運転者が操舵制御との干渉を感じることなく車線を逸脱することができる。

本発明は、運転者の操作との干渉を低減するとともに車線逸脱を未然に防止する車線逸脱防止装置を提供する課題を、車線内では自車両の横位置偏差の三乗に応じた操舵トルクを付与する第１の制御を行い、逸脱時にはパルス状の操舵トルクを付与する第２の制御を行うことによって解決した。

以下、本発明を適用した車線逸脱防止装置の実施例について説明する。
実施例の車線逸脱防止装置は、例えば、前２輪を操舵する乗用車等の４輪自動車に設けられるものである。
図１は、実施例の車線逸脱防止装置を含む車両のシステム構成を示す図である。
車線逸脱防止装置は、自車両の走行車線からの逸脱傾向が判定された場合に、運転者に逸脱を警報しかつ車両を車線中央方向へ戻すため、操舵機構１０に操舵トルク（操舵力）を付与するものである。
操舵機構１０は、前輪ＦＷを支持するハウジングＨを所定の操向軸線（キングピン）回りに回転させて操舵を行うものである。

操舵機構１０は、ステアリングホイール１１、ステアリングシャフト１２、ステアリングギアボックス１３、タイロッド１４等を備えて構成されている。
ステアリングホイール１１は、運転者が操舵操作を入力する環状の操作部材である。
ステアリングシャフト１２は、ステアリングホイール１１の回転をステアリングギアボックス１３に伝達する回転軸である。
ステアリングギアボックス１３は、ステアリングシャフト１２の回転運動を車幅方向の直進運動に変換するラックアンドピニオン機構を備えている。
タイロッド１４は、一方の端部をステアリングギアボックス１３のラックに連結され、他方の端部をハウジングＨのナックルアームに連結された軸状の部材である。タイロッド１４は、ハウジングＨのナックルアームを押し引きすることによってハウジングを回転させ、操舵を行う。

また、車両は、電動パワーステアリング（ＥＰＳ）制御ユニット２０、操安制御ユニット３０、エンジン制御ユニット４０、トランスミッション制御ユニット５０、車両統合ユニット６０等を備えている。

ＥＰＳ制御ユニット２０は、運転者の操舵操作に応じて操舵アシスト力を発生する電動パワーステアリング装置を統括的に制御するものである。ＥＰＳ制御ユニット２０には、電動アクチュエータ２１、舵角センサ２２、トルクセンサ２３等が接続されている。
電動アクチュエータ２１は、例えば、ステアリングシャフト１２の途中に設けられ、減速機構を介して操舵機構１０に対して操舵トルク（操舵力）を付与する電動モータである。
舵角センサ２２は、ステアリングシャフト１２の角度位置（ステイリングホイール１１の角度位置と実質的に等しい）を検出するエンコーダを備えている。
トルクセンサ２３は、電動アクチュエータ２１とステアリングホイール１１との間でステアリングシャフト１２に挿入され、ステアリングシャフト１２に作用するトルクを検出するものである。通常、トルクセンサ２３が検出するトルクは、運転者がステアリングホイール１１に入力する操舵トルクと実質的に等しくなる。

操安制御ユニット３０は、各車輪のブレーキの制動力を個別に制御する車両操安性制御及びＡＢＳ制御を行うものである。車両操安性制御は、アンダーステア又はオーバーステアの発生時に、旋回内輪側と外輪側の制動力を異ならせて復元方向のヨーモーメントを発生させるものである。ＡＢＳ制御（アンチロックブレーキ制御）は、車輪のロック傾向を検出した際に、当該車輪の制動力を低減して回復させるものである。
操安制御ユニット３０には、ハイドロリックコントロールユニット（ＨＣＵ）３１、車速センサ３２、ヨーレートセンサ３３、横加速度（横Ｇ）センサ３４等が接続されている。

ＨＣＵ３１は、各車輪の液圧式サービスブレーキに付与されるブレーキフルード液圧を個別に制御する装置である。ＨＣＵ３１は、ブレーキフルードを加圧するモータポンプ、及び、各車輪のキャリパシリンダへ付与される圧力を調整するソレノイドバルブ等を備えている。
車速センサ３２は、各車輪のハブベアリングを保持するハウジングに設けられ、車輪速に応じた車速パルス信号を出力する。この車速パルス信号は、所定の処理を施すことによって、車両の走行速度を求めることができる。
ヨーレートセンサ３３及び横Ｇセンサ３４は、車体の鉛直軸回りの回転速度及び横方向の加速度をそれぞれ検出するＭＥＭＳセンサを備えている。

エンジン制御ユニット４０は、車両の走行用動力源であるエンジン及びその補器類を統括的に制御するものである。
トランスミッション制御ユニット５０は、エンジンの出力を変速して前後のディファレンシャルへ伝達するオートマティックトランスミッションを統括的に制御するものである。
車両統合ユニット６０は、上記各ユニットに関連する以外の車両の電装品を統括的に制御するものである。

また、実施例の車線逸脱防止装置は、以下説明する逸脱防止制御ユニット１００を備えている。
逸脱防止制御ユニット１００は、上述したＥＰＳ制御ユニット２０、操安制御ユニット３０、エンジン制御ユニット４０、トランスミッション制御ユニット５０、車両統合ユニット６０と、例えばＣＡＮ通信システム等の車載ＬＡＮを介して接続され、各種情報や信号を取得可能となっている。
また、逸脱防止制御ユニット１００は、環境認識手段１１０、目標走行位置設定手段１２０、自車進行路推定手段１３０、逸脱判定手段１４０、障害物検出手段１５０、接近度算出手段１６０、摩擦係数検出手段１７０、操舵制御手段１８０等を備えて構成されている。なお、これらの各手段は、それぞれ独立したハードウェアとして構成されてもよく、また、一部又は全部を共通したハードウェアとした構成としてもよい。

環境認識手段１１０は、自車両前方を撮像した画像情報に基づいて、自車両前方の環境を認識し、自車両の走行車線を設定するものである。環境認識手段１１０は、本発明にいう車線設定手段として機能する。
環境認識手段１１０は、ステレオカメラ１１１、画像処理部１１２等が接続されている。

ステレオカメラ１１１は、例えば車両のフロントウインドウ上端部のルームミラー基部付近に設けられた一対のメインカメラ及びサブカメラを備えている。メインカメラ及びサブカメラは、それぞれＣＣＤカメラを有して構成されている。メインカメラ及びサブカメラは、車幅方向に離間して設置されている。メインカメラ及びサブカメラは、それぞれ基準画像及び比較画像を撮像し、これらに係る画像データを画像処理部１１２に出力する。
画像処理部１１２は、ステレオカメラ１１１が出力した基準画像及び比較画像の画像データをＡ／Ｄ変換した後、所定の画像処理を施して環境認識手段１１０に出力するものである。この画像処理には、例えば、各カメラの取付位置誤差の補正や、ノイズ除去、階調の適切化などが含まれる。デジタル化された画像は、例えば、垂直方向及び水平方向にマトリクス状に配列された複数の画素を有する。これらの各画素は、それぞれ被写体の明るさに応じた輝度値を有する。

環境認識手段１１０は、基準画像及び比較画像のデータに基づいて、基準画像上の任意の画素又は複数の画素からなるブロックである画素群の視差を検出する。この視差は、ある画素又は画素群の基準画像上の位置と比較画像上の位置とのずれ量である。この視差を用いると、三角測量の原理により、自車両から当該画素に対応する被写体までの距離を算出することができる。

環境認識手段１１０は、自車両前方の車線両端部に配置された白線の形状を認識することによって、自車両の走行車線を設定する。なお、本明細書、特許請求の範囲等において、白線とは、車線の幅方向における端部に引かれた連続線又は破線を示すものとし、実際の色彩が白色以外（例えば燈色など）の線も含むものとする。
図２は、自車両及び走行車線の平面的配置の一例を示す図である。
環境認識手段１１０は、基準画像のデータから、路面上に相当する箇所の各画素の輝度データに基づいて白線ＷＬ部分を検出する。自車両に対する白線ＷＬ部分の画素群の方位は、画像データ上の画素位置に基づいて検出される。具体的には、垂直方向における画素位置が路面上に相当する領域を水平方向に走査し、輝度値が急変する箇所を車線の輪郭として認識する。そして、上述した視差を用いて当該白線部分の画素群の距離を算出することによって、白線の位置を検出する。

そして、環境認識手段１１０は、白線位置の検出を連続的に行なって車両の進行方向に複数の車線候補点Ｐ_Ｌを設定し、整合のとれない車線候補点Ｐ_Ｌを無視するとともに、二次の最小二乗近似による補完処理を行うことによって、自車両前方の車線形状を認識する。
ここで、白線ＷＬは、以下の式１によって近似される。

ｙ＝ａｘ^２＋ｂｘ＋ｃ・・（式１）
ａ，ｂ，ｃ：定数

なお、ここでｃは自車両重心から左右車線端までの距離を示し、右側白線のｃ（C_right）と左側白線のｃ（C_left）との和は自車両の車線中央からの横偏差Δｅを示し、またこれらの差は車線幅Ｘｗを示している。

目標走行位置設定手段１２０は、環境認識手段１１０が設定した車線左右の白線ＷＬの中央に、目標走行位置Ｘｃを設定するものである。

自車進行路推定手段１３０は、環境認識手段１１０からの情報、舵角センサ２２、車速センサ３２、ヨーレートセンサ３３等によって検出される車両の走行状態、及び、既知の車両諸元等に基づいて、自車両の進行路を推定するものである。
自車進行路の推定は、例えば、車両前方の所定の距離である注視距離Ｚにおける自車両の横位置を算出する。注視距離Ｚは、自車両前方の所定の距離であって、例えば自車両が数秒後（例えば約２秒程度）に到達する位置に設定される。
自車両の重心位置を原点とし、車幅方向へ延びるＸ軸、及び、車体前方側へ延びるＺ軸を有する座標系を用いて以下説明する。
注視距離Ｚにおける自車進行路の横位置Ｘｅは、以下の式２によって求められる。

逸脱判定手段１４０は、自車進行路推定手段１３０を用いて、環境認識手段１１０が設定した走行車線からの自車両ＯＶの逸脱傾向を判定するものである。
図３は、逸脱判定における自車両と走行車線との平面的配置の一例を示す図である。ここで、図３に示す自車両ＯＶは、注視距離Ｚにおける推定位置を示している。
逸脱判定手段１４０は、自車進行路推定手段１３０が推定した注視距離Ｚにおける自車両の横位置Ｘｅから、自車両ＯＶの目標走行位置Ｘｃに対する横偏差Δｅを求め、この横偏差Δｅに基づいて求めた自車両の側端部位置が、環境認識手段１１０が設定した車線から逸脱する（左右いずれかの白線ＷＬを跨ぐ）場合に逸脱判定を成立させる。

障害物検出手段１５０は、環境認識手段１１０が取得した画像情報を用いて、自車両前方の障害物の形状、サイズ、横位置及び距離を検出するものである。
接近度算出手段１６０は、障害物検出手段１５０が検出した障害物の自車両走行車線に対する横位置を、衝突リスクの危険度を示す指標である接近度として算出するものである。この接近度の算出については、後に詳しく説明する。

摩擦係数検出手段１７０は、自車両ＯＶが走行中の路面の摩擦係数（μ）を検出するものである。摩擦係数検出手段１７０として、例えば、車速、ハンドル角、ヨーレート等の各種パラメータ及び所与の車両運動モデル式を用いた公知のものを用いることができるが、路面摩擦係数を検出する手法は特に限定されない。

操舵制御手段１８０は、上述した各手段を用いて、電動パワーステアリング装置を制御して操舵機構１０に操舵トルクを付与する操舵制御を行うものである。
操舵制御は、自車両ＯＶの走行車線からの逸脱傾向に応じて、逸脱を防止するため自車両ＯＶを車線中央側へ戻す車線逸脱防止制御を含む。
車線逸脱防止制御は、第１段階の車線逸脱防止制御（第１の制御モード）及び第２段階の車線逸脱防止制御（第２の制御モード）を有し、各段階の制御における操舵トルクの基本値は、自車両の目標走行位置からの横偏差Δｅに基づいて設定される。
図４は、車線逸脱防止制御における横偏差と操舵トルクとの相関を示すグラフである。図４（ａ）は第１段階の車線逸脱防止制御を示し、図４（ｂ）は第２段階の車線逸脱防止制御を示している。図４（ａ）、図４（ｂ）のいずれも、横軸は横偏差Δｅを示し、縦軸は目標操舵トルクを示している。

第１段階の車線逸脱防止制御においては、操舵トルクＴｃは、Δｅ≦Ｘｗ／２（Ｘｗは車線幅）の場合は、以下の式３を用いて算出される。第１段階の車線逸脱防止制御は、横偏差Δｅの３乗に比例して増大する操舵トルクＴｃを付与することによって、運転者に操舵支援をあまり意識させずに車線逸脱を未然に防止するものである。

また、Δｅ＞Ｘｗ／２の場合には、操舵トルクＴｃは、所定の一定値であるトルクリミット値Ｔ_ｌｉｍ（Δｅ＝Ｘｗ／２のときの値）にガードされる。

第２段階の車線逸脱防止制御においては、操舵トルクＴｐは、Δｅ≦Ｘｗ／２（Ｘｗは車線幅）の場合は、一律ゼロに設定されている。また、Δｅ＞Ｘｗ／２の場合には、操舵トルクＴｐは、以下の式４のように、一定の大きさに設定されかつこれが一定周期でオンオフを繰り返すようになっている。第２段階の車線逸脱防止制御は、逸脱傾向が生じた後に、パルス状の操舵トルクを付与してステアリングホイール１１を振動させ、運転者に逸脱を警報して車線中央側への操舵操作を促すものである。

なお、操舵制御手段１８０は、摩擦係数検出手段１７０によって、路面の摩擦係数低下が検出された場合には、第１段階、第２段階の車線逸脱防止制御の操舵トルクを、ともに摩擦係数の低下量に応じて低下させる。第１段階の車線逸脱防止制御の操舵トルクの低下は、ゲインＧ_ｃを低下させることによって行う。
さらに、操舵制御手段１８０は、運転者によるウインカ操作時や、急制動、急操舵等に基づく緊急回避状態の判定時には、運転者の操舵操作との干渉を防止するため、操舵制御を停止する。また、図示しない路面カント検出手段により、路面カント（横方向傾斜）が検出された場合には、勾配を上る方向への操舵トルクを強め、下る方向への操舵トルクを弱める補正を行う。
以下、車線逸脱防止制御について、より詳細に説明する。

図５は、実施例の車線逸脱防止装置における車線逸脱防止制御を示すフローチャートである。以下、ステップ毎に順を追って説明する。
＜ステップＳ０１：環境認識＞
環境認識手段１１０は、自車両前方の画像情報から、自車両ＯＶの走行車線ＯＬを設定するとともに、自車両ＯＶの車線内横位置Ｘｅ及び走行車線の車線幅Ｘｗを計測する。
その後、ステップＳ０２に進む。
＜ステップＳ０２：第１段階の車線逸脱防止制御における操舵トルク算出＞
操舵制御手段１８０は、上述した式３を用いて、自車両の横位置Ｘｅに基づく第１段階の車線逸脱防止制御における操舵トルクＴｃを算出し、ステップＳ０３に進む。

＜ステップＳ０３：横偏差判断＞
操舵制御手段１８０は、逸脱判定手段１４０と協働して、自車両ＯＶの目標走行位置Ｘｃに対する横位置Ｘｅのずれ量である横偏差Δｅが、車線幅の半分であるＸｗ／２以上であるか（車線逸脱か）判定し、Ｘｗ／２≦Δｅである場合はステップＳ０４に進み、Ｘｗ／２＞Δｅである場合はステップＳ０６に進む。

＜ステップＳ０４：第２段階の車線逸脱防止制御における操舵トルク算出＞
操舵制御手段１８０は、上述した式４を用いて、自車両の横位置Ｘｅに基づく第２段階の車線逸脱防止制御における操舵トルクＴｐを算出し、ステップＳ０５に進む。
＜ステップＳ０５：第１段階、第２段階の操舵トルク加算＞
操舵制御手段１８０は、ステップＳ０２において算出した第１段階の車線逸脱防止制御における操舵トルクＴｃと、ステップＳ０４において算出した第２段階の車線逸脱防止制御における操舵トルクＴｐとを加算し、ステップＳ０６に進む。
＜ステップＳ０６：電動パワーステアリング制御指示出力＞
操舵制御手段１８０は、ステップＳ０５で加算した操舵トルクに基づいて、ＥＰＳ制御ユニット２０に制御指示を出力し、電動アクチュエータ２１を駆動させて操舵機構１０に操舵トルクを付与させ、処理を終了（リターン）する。

また、実施例の車線逸脱防止装置は、上述した第１段階の車線逸脱防止制御を停止する第１の停止ロジック、及び、第２の停止ロジックを備えている。第１及び第２の停止ロジックは、運転者が意図的に車線内で横位置を変化させて走行したい場合に、第２段階の車線逸脱防止制御は残して第１段階の車線逸脱防止制御のみを停止するものである。
第１の停止ロジックは、自車両ＯＶの走行車線の外部に、運転者がリスクを感じる物体が存在する場合に、第１段階の車線逸脱防止制御を停止するものである。
リスクを感じる物体として、例えば隣接する車線を走行中の大型車両等の車両や、走行車線に隣接する壁、ポール、建物等の建造物が挙げられる。
第２の停止ロジックは、走行車線内に自車両ＯＶがすり抜けられる程度の小さな障害物があり、これを回避する際に第１段階の車線逸脱防止制御を停止するものである。
ここでいう小さな障害物として、例えば、一部が白線を跨いで自車両ＯＶの走行車線に張り出した駐車車両や、車線端付近に存在するバイク、自転車、歩行者等が挙げられる。

まず、第１の停止ロジックについて説明する。
図６は、第１の停止ロジックが適用される場合の自車両、走行車線及び障害物の平面的配置の一例を示す図である。
図７は、第１の停止ロジックを示すフローチャートである。以下、図７のステップ毎に順を追って説明する。
＜ステップＳ１１：停止時間制御用タイマ値判断＞
操舵制御手段１８０は、停止時間制御用タイマ値Ｔが０よりも大きいか判断し、Ｔ＞０の場合はステップＳ１９に進み、その他の場合はステップＳ１２に進む。
停止時間制御用タイマ値Ｔは、左右いずれかの方向への第１段階の車線逸脱防止制御を停止した後の時間経過を示すタイマ値であって、後述する初期値Ｔ_initから経過時間に応じて減少する。

＜ステップＳ１２：環境認識＞
障害物検出手段１５０及び接近度算出手段１６０は、環境認識手段１１０を用いて、自車両ＯＶの走行車線ＯＬと隣接する隣接車線ＮＬを走行する隣接車両ＮＶが存在する場合には、隣接車両ＮＶの横位置、隣接車両ＮＶの車両端から隣接車線ＮＬ車線端までの距離ｄを計測する。
その後、ステップＳ１３に進む。
＜ステップＳ１３：隣接車両有無判断＞
操舵制御手段１８０は、障害物検出手段１５０が隣接車両ＮＶを検出した場合はステップＳ１４に進み、検出しない場合は処理を終了（リターン）する。
＜ステップＳ１４：隣接車両車線端接近状況判定＞
操舵制御手段１８０は、ステップＳ１２において計測された隣接車両ＮＶの車両端から隣接車線ＮＬ車線端までの距離ｄが所定の閾値（例えば０．２ｍ）以下であるか判断する。そして、ｄが０．２ｍより小さい場合はステップＳ１５に進み、その他の場合は処理を終了（リターン）する。

＜ステップＳ１５：隣接車両方向判定＞
操舵制御手段１８０は、障害物検出手段１５０等を用いて、隣接車両ＮＶが自車両ＯＶの走行車線ＯＬに対して左右いずれの車線を走行しているか判定する。
隣接車両ＮＶが右側車線（Ｘ負方向）を走行している場合はステップＳ１６に進み、左側車線（Ｘ正方向）を走行している場合はステップＳ１７に進む。
＜ステップＳ１６：左方向第１段階逸脱防止制御停止＞
操舵制御手段１８０は、自車両ＯＶが走行車線ＯＬの左（Ｘ正側）に逸脱する場合の第１段階の車線逸脱防止制御を停止する。
その後、ステップＳ１８に進む。
＜ステップＳ１７：右方向第１段階逸脱防止制御停止＞
操舵制御手段１８０は、自車両ＯＶが走行車線ＯＬの右（Ｘ負側）に逸脱する場合の第１段階の車線逸脱防止制御を停止する。
その後、ステップＳ１８に進む。
＜ステップＳ１８：停止時間制御用タイマ値初期化＞
操舵制御手段１８０は、停止時間制御用タイマ値Ｔに初期値Ｔ_initを設定し、処理を終了（リターン）する。

＜ステップＳ１９：第１段階逸脱防止制御停止継続＞
操舵制御手段１８０は、ステップＳ１６又はステップＳ１７において停止した第１段階の車線逸脱防止制御の停止を継続する。その後、ステップＳ２０に進む。
＜ステップＳ２０：停止時間制御用タイマ値Ｔデクリメント＞
操舵制御手段１８０は、停止時間制御用タイマ値Ｔを、現状の値から１減算する。
その後、処理を終了（リターン）する。

次に、第２の停止ロジックについて説明する。
図８は、第２の停止ロジックが適用される場合の自車両、走行車線及び障害物の平面的配置の一例を示す図である。
図９は、第２の停止ロジックを示すフローチャートである。以下、図９のステップ毎に順を追って説明する。
＜ステップＳ２１：停止時間制御用タイマ値判断＞
操舵制御手段１８０は、停止時間制御用タイマ値Ｔが０よりも大きいか判断し、Ｔ＞０の場合はステップＳ３１に進み、その他の場合はステップＳ２２に進む。

＜ステップＳ２２：環境認識＞
障害物検出手段１５０及び接近度算出手段１６０は、環境認識手段１１０を用いて、自車両ＯＶの前方に、少なくとも一部が走行車線ＯＬ内に張り出した障害物Ｆが存在する場合には、障害物Ｆの走行車線ＯＬ内側の側端点と、走行車線ＯＬの反障害物Ｆ側の白線ＷＬとの横方向距離Ｗｏを計測する。
その後、ステップＳ２３に進む。
＜ステップＳ２３：先行物体有無判断＞
操舵制御手段１８０は、障害物検出手段１５０が自車両前方の障害物Ｆ（先行物体）を検出した場合はステップＳ２４に進み、検出しない場合は処理を終了（リターン）する。

＜ステップＳ２４：すり抜け判定＞
操舵制御手段１８０は、自車両ＯＶが走行車線ＯＬから逸脱することなく障害物Ｆをすり抜けられるか判定するすり抜け判定を行う。
具体的には、自車両の車幅ＷｃとステップＳ２２において求めた距離Ｗｏとを比較し、Ｗｃ≧Ｗｏである場合は、すり抜け不可と判定してステップＳ２５に進む。一方、Ｗｃ＜Ｗｏである場合は、すり抜け可能と判定してステップＳ２６に進む。
＜ステップＳ２５：第１及び第２段階の車線逸脱防止制御停止フラグセット＞
操舵制御手段１８０は、運転者の操舵操作による意図的な車線逸脱が生じることを推定し、第１段階及び第２段階の車線逸脱防止制御をともに停止するフラグをセットする。
その後、ステップＳ２７に進む。
＜ステップＳ２６：第１段階の車線逸脱防止制御停止フラグセット＞
操舵制御手段１８０は、運転者が走行車線ＯＬ内において自車両ＯＶの横位置をずらして障害物Ｆをすり抜けることを推定し、第１段階の車線逸脱防止制御のみを停止するフラグをセットする。
その後、ステップＳ２７に進む。

＜ステップＳ２７：障害物方向判定＞
操舵制御手段１８０は、障害物検出手段１５０等を用いて、障害物Ｆが自車両ＯＶの走行車線ＯＬに対して左右いずれの端部に存在するか判定する。
障害物Ｆが右側（Ｘ負方向）に存在する場合はステップＳ２８に進み、左側（Ｘ正方向）に存在する場合はステップＳ２９に進む。
＜ステップＳ２８：左方向逸脱防止制御停止＞
操舵制御手段１８０は、ステップＳ２５又はＳ２６において設定したフラグに従い、自車両ＯＶが走行車線ＯＬの左（Ｘ正側）に逸脱する場合の逸脱防止制御を停止する。
その後、ステップＳ３０に進む。
＜ステップＳ２９：右方向逸脱防止制御停止＞
操舵制御手段１８０は、ステップＳ２５又はＳ２６において設定したフラグに従い、自車両ＯＶが走行車線ＯＬの右（Ｘ負側）に逸脱する場合の逸脱防止制御を停止する。
その後、ステップＳ３０に進む。
＜ステップＳ３０：停止時間制御用タイマ値初期化＞
操舵制御手段１８０は、停止時間制御用タイマ値Ｔに初期値Ｔ＿ｉｎｉｔを設定し、処理を終了（リターン）する。

＜ステップＳ３１：第１段階逸脱防止制御停止継続＞
操舵制御手段１８０は、ステップＳ２８又はステップＳ２９において停止した車線逸脱防止制御の停止を継続する。その後、ステップＳ３２に進む。
＜ステップＳ３２：停止時間制御用タイマ値Ｔデクリメント＞
操舵制御手段１８０は、停止時間制御用タイマ値Ｔを、現状の値から１減算する。
その後、処理を終了（リターン）する。

以上説明した実施例によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）逸脱傾向が判定されない場合に自車両ＯＶの目標走行位置に対する横方向の偏差Δｅ増加に応じた操舵トルクを付与する第１段階の車線逸脱防止制御を行うことによって、自車両ＯＶが車線逸脱に到る前に操舵トルクの付与を開始して、逸脱を未然に防止することができる。また、逸脱傾向が判定された場合にパルス状の操舵トルクを付与する第２段階の車線逸脱防止制御を行うことによって、車線逸脱時には運転者に警報し、車線中央側への操舵操作を促すことができる。さらに、逸脱が生じたとしても第２段階の車線逸脱防止制御によって安全を確保できるため、第１段階の車線逸脱防止制御は逸脱を確実に防止するような強い支援レベルを持たせる必要がなく、運転者の操舵操作との干渉を低減することができる。

（２）第１段階の車線逸脱防止制御における操舵トルクは、偏差Δｅを三乗した値に所定のゲインを乗じて算出することによって、車線の中央部では偏差Δｅに対する操舵トルクの増加率を小さくすることができるため、運転者の操舵操作との干渉が生じにくい。また、偏差Δｅの増加に応じて操舵トルク及びその増加率が増加することによって、偏差Δｅが大きくなった場合にはある程度の大きい操舵トルクを発生させ、逸脱防止効果を高めることができる。また、このような制御は、車線中央部では制御を行っていることを運転者に意識させにくいため、運転者が気付かぬように車線逸脱を防止することができる。

（３）摩擦係数の低下に応じて第１段階の車線逸脱防止制御における偏差Δｅに対する操舵トルクのゲインＧｔを低下させることによって、滑りやすい路面で過大な操舵トルクを発生させて車両の挙動が不安定となることを防止できる。
（４）摩擦係数の低下に応じて第２段階の車線逸脱防止制御におけるパルス状の操舵トルクを低下させることによって、滑りやすい路面で過大な操舵トルクを発生させて車両の挙動が不安定となることを防止できる。

（５）隣接車両を含む障害物の距離が所定値よりも近い時に第１段階の車線逸脱防止制御による障害物へ接近する方向への操舵トルクの付与を中止することによって、障害物を回避しようとする運転者の操舵操作との干渉を防止することができる。
（６）障害物が自車両の走行車線外に存在する場合、車線端と障害物との横方向距離ｄを危険度として算出することによって、障害物との衝突リスクを適切に検出することができる。
（７）障害物が自車両の走行車線内に存在する場合、反障害物側の車線端と障害物との横方向距離Ｗｏを危険度として算出することによって、すり抜け時に衝突するリスクを適切に検出することができる。そして、車線逸脱することなくすり抜けが可能である場合は、第１段階の車線逸脱防止制御のみを停止することによって、運転者が操舵制御との干渉を感じることなく障害物を回避できる。また、車線逸脱することなくすり抜けることが不可能な場合には、意図的な逸脱操作が行われるものと推定し、第１段階及び第２段階の車線逸脱防止制御を停止することによって、運転者が操舵制御との干渉を感じることなく車線を逸脱することができる。

（変形例）
本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
（１）各段階の車線逸脱制御における操舵トルクの算出手法は、上述した実施例のものに限定されず、適宜変更することができる。例えば、第１段階の操舵トルク算出式に、例えば３次項以外のフィードバック項や、車線形状に応じたフィードフォワード項を付加してもよい。また、第２段階のパルス状の操舵トルクの設定も実施例のような一定値には限定されない。
（２）各実施例では、車線認識手段はステレオカメラを用いて車線形状を検出しているが、本発明はこれに限らず、例えばナビゲーション装置等のために準備された地図データ及び自車位置の測位情報に基づいて車線形状を検出するようにしてもよい。
（３）操舵機構に操舵トルクを付与するアクチュエータの構成は、実施例のようなコラムアシストタイプのものに限らず、例えば、ステアリングシャフトに接続されたピニオン軸を駆動するピニオンアシストタイプ、ステアリングシャフトに接続されたピニオンと独立したピニオンを駆動するダブルピニオンタイプ、ステアリングラック自体を直進方向に駆動するラック直動タイプ等であってもよい。
（４）実施例では自車両の側端部が白線を跨ぐことが推定された場合に逸脱傾向を認め逸脱判定を成立させているが、逸脱判定の手法や基準はこれに限らず適宜変更することができる。例えば、車線端までの距離が所定の閾値以下となったときに逸脱判定を成立させるようにしてもよい。また、自車両の横位置だけでなく、ヨー角や車線に対する横速度を加味して逸脱傾向を判定してもよい。

本発明を適用した車線逸脱防止装置の実施例を含む車両のシステム構成を示す図である。実施例の車線逸脱防止装置における自車両と走行車線との平面的配置の一例を示す図である。実施例の車線逸脱防止装置の逸脱判定における自車両と走行車線との平面的配置の一例を示す図である。実施例の車線逸脱防止装置の車線逸脱防止制御における自車両の横偏差と操舵トルクとの相関を示すグラフである。実施例の車線逸脱防止装置における車線逸脱防止制御を示すフローチャートである。実施例の車線逸脱防止装置における第１の停止ロジックが適用される場合の自車両、走行車線及び障害物の平面的配置の一例を示す図である。実施例の車線逸脱防止装置における第１の停止ロジックを示すフローチャートである。実施例の車線逸脱防止装置における第２の停止ロジックが適用される場合の自車両、走行車線及び障害物の平面的配置の一例を示す図である。実施例の車線逸脱防止装置における第２の停止ロジックを示すフローチャートである。

符号の説明

１０操舵機構１１ステアリングホイール
１２ステアリングシャフト１３ステアリングギアボックス
１４タイロッドＦＷ前輪
Ｈハウジング
２０電動パワーステアリング（ＥＰＳ）制御ユニット
２１電動アクチュエータ２２舵角センサ
２３トルクセンサ３０操安制御ユニット
３１ハイドロリックコントロールユニット（ＨＣＵ)
３２車速センサ３３ヨーレートセンサ
３４横加速度（横Ｇ）センサ４０エンジン制御ユニット
５０トランスミッション制御ユニット
６０車両統合ユニット
１００逸脱防止制御ユニット１１０環境認識手段
１１１ステレオカメラ１１２画像処理部
１２０目標走行位置設定手段１３０自車進行路推定手段
１４０逸脱判定手段１５０障害物検出手段
１６０接近度算出手段１７０摩擦係数検出手段
１８０操舵制御手段
ＯＶ自車両ＷＬ白線
ＮＶ隣接車両Ｆ障害物
ＯＬ自車両走行車線ＮＬ隣接車線

Claims

自車両の走行車線からの逸脱を防止するよう操舵機構に操舵力を付与する車線逸脱防止装置において、
自車両前方の環境情報を取得して自車両の走行車線を設定する車線設定手段と、
前記走行車線内で自車両の目標走行位置を設定する目標走行位置設定手段と、
前記目標走行位置と自車両との横位置関係に基づいて自車両の前記走行車線からの逸脱傾向を判定する逸脱判定手段と、
前記逸脱傾向がないと判定された場合に前記目標走行位置からの自車両の横変位の増加に応じて前記横変位を低減する方向へ前記操舵力を付与する第１の制御モードと、前記逸脱傾向があると判定された場合にパルス状の前記操舵力を付与する第２の制御モードとを有する操舵制御手段と
を備えたことを特徴とする車線逸脱防止装置。
前記第１の制御モードにおける前記操舵力は前記横変位に対して２次以上の高次関数を用いて算出されること
を特徴とする請求項１に記載の車線逸脱防止装置。
路面の摩擦係数を検出する摩擦係数検出手段を備え、
前記操舵制御手段は、前記摩擦係数の低下に応じて、前記第１の制御モードにおける前記横変位に対する前記操舵力のゲインを低下させること
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車線逸脱防止装置。
路面の摩擦係数を検出する摩擦係数検出手段を備え、
前記操舵制御手段は、前記摩擦係数の低下に応じて、前記第２の制御モードにおける前記パルス状の操舵力を低下させること
を特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の車線逸脱防止装置。
自車両前方の障害物を検出する障害物検出手段と、
前記障害物の自車両に対する横位置に基づいて前記障害物の自車両に対する接近度を算出する接近度算出手段と
をさらに備え、
前記操舵制御手段は、前記接近度が所定値よりも高い時に前記第１の制御モードによる前記障害物へ接近する方向への操舵力の付与を中止すること
を特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の車線逸脱防止装置。
前記接近度算出手段は、前記障害物が自車両の走行車線外に存在する場合、前記障害物寄りの自車両の走行車線端と前記障害物との横方向距離を危険度として算出し、
前記操舵制御手段は、前記横方向距離が所定値以下の時に前記第１の制御モードによる前記障害物へ接近する方向への操舵力の付与のみを中止すること
を特徴とする請求項５に記載の車線逸脱防止装置。
前記接近度算出手段は、前記障害物が自車両の走行車線内に存在する場合、前記障害物が存在する側とは反対側の自車両の走行車線端と前記障害物との横方向距離を危険度として算出し、
前記操舵制御手段は、前記横方向距離が自車両の幅以上の時は前記第１の制御モードによる前記障害物へ接近する方向への操舵力の付与のみを中止し、前記横方向距離が自車両の幅より小さい際は前記第１の制御モード及び前記第２の制御モードによる前記障害物へ接近する方向への操舵力の付与を中止すること
を特徴とする請求項５に記載の車線逸脱防止装置。