JP2010089692A - 操舵支援装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】運転者のハンドル操作に応じた適切な操舵支援が行える操舵支援装置を提供すること。
【解決手段】車両の前方の走行路を撮像した画像に基づき車両が走行路に沿って走行するように操舵機構に操舵トルクを加える操舵支援装置であって、車両の運転者によるハンドル2の操作があったか否かを判断し、ハンドル2の操作があったと判断された場合、ハンドル操作がないと判断される場合と比べて操舵トルクの変化率の制限値を小さく設定する。これにより、ハンドル操作により運転者が違和感を覚えることを抑制することができ、適切な操舵支援が行える。
【選択図】図1

Description

本発明は、車両の操舵機構に操舵トルクを付与して操舵支援を行う操舵支援装置に関するものである。
従来、車両の操舵機構に操舵トルクを付与して操舵支援を行う装置としては、特開2005−343303号公報に記載されるように、走行中の車両が車線を逸脱すると判断された場合に車速に応じた警告トルクを車両に付加して車線逸脱を防止するものが知られている。
特開2005−343303号公報
しかしながら、このような装置にあっては、車両の運転者が違和感を覚えるおそれがある。例えば、車線逸脱に対し車両の運転者がハンドル操作により車両を誘導しようとした際に操舵制御による警告トルクが付加されると、ハンドル操作が重く感じたりハンドル反力の抜けを感じるなどハンドル操作に違和感を覚えることとなる。
そこで本発明は、運転者のハンドル操作に応じた適切な操舵支援が行える操舵支援装置を提供することを目的とする。
すなわち、本発明に係る操舵支援装置は、車両の前方の走行路を撮像した画像に基づき前記車両が走行路に沿って走行するように操舵機構に操舵トルクを加える操舵支援装置において、前記車両の運転者によるハンドル操作があった場合に、ハンドル操作がなかった場合と比べて前記操舵トルクの変化率の制限値を小さく設定して前記操舵トルクの出力を抑制する操舵制御手段と備えて構成されている。
この発明によれば、運転者によるハンドル操作があった場合、ハンドル操作がなかった場合と比べて操舵制御の操舵トルクの変化率の制限値を小さく設定して操舵トルクの出力を抑制することにより、ハンドル操作により運転者が違和感を覚えることを抑制することができ、適切な操舵支援が行える。
また本発明に係る操舵支援装置において、前記車両の運転者によるハンドル操作があったか否かを判断するハンドル操作判断手段を備えることが好ましい。
また本発明に係る操舵支援装置において、前記操舵制御手段は、前記車両のハンドル操作があったと判断された場合であってそのハンドル操作の操舵方向が前記操舵トルクの操舵方向と同じである場合には、ハンドル操作がなかった場合と比べて前記操舵トルクの変化率の制限値を小さく設定して前記操舵トルクの出力を抑制することが好ましい。
この発明によれば、運転者のハンドル操作の操舵方向が操舵制御による操舵トルクの操舵方向と同じである場合には、ハンドル操作がなかった場合と比べて操舵トルクの変化率の制限値を小さく設定して操舵トルクの出力を抑制することにより、ハンドル操作により運転者が違和感を覚えることを抑制することができ、適切な操舵支援が行える。
本発明によれば、運転者のハンドル操作があった場合に操舵制御による操舵トルクの出力を低減させ、運転者がハンドル操作に違和感を覚えることを抑制することができる。
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
図1は本発明の実施形態に係る操舵支援装置の構成概要図である。
図1に示すように、本実施形態に係る操舵支援装置1は、車両の操舵力伝達系に操舵トルクを与えて車両の運転者の操舵支援を行う装置であり、例えば走行路である車線の中央位置に車両の位置を維持する車線維持(レーンキープ)制御を行うものに用いられる。車両の操舵力伝達系、即ち操舵機構は、ステアリングシャフト3、ギヤ部4、タイロッド6を主要部品として構成されている。ステアリングシャフト3は、ハンドル2に接続され、ハンドル2の操舵力をギヤ部4及びタイロッド6へ伝達する。
ギヤ部4は、ステアリングシャフト3から伝達される操舵トルクを水平方向の力に変換するものである。ギヤ部4としては、例えばラックアンドピニオン式のものが用いられる。このギヤ部4は、モータ5のアシスト力を受け、タイロッド6を移動させて転舵輪7を転舵させる。
ギヤ部4には、トルクセンサ8が設けられている。トルクセンサ8は、ハンドル2の操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段として機能するものである。このトルクセンサ8としては、例えばステアリングシャフト3とピニオンシャフト(図示なし)との間にトーションバー(図示なし)を配置し、操舵トルクに応じてトーションバーの捩れを二つの回転センサ(図示なし)によって検出するものが用いられる。
モータ5は、ハンドル2の操舵力をアシストするモータであり、操舵アクチュエータとして機能する。このモータ5は、例えば操舵トルクなどに応じたアシスト力を操舵力伝達系に与える。図1では、モータ5として、ラックに対してアシスト力を与えるラックアシスト式のものを示したが、コラムアシスト式その他の形式のものであってもよい。
操舵支援装置1には、ECU(Electronic ControlUnit)20が設けられている。ECU20は、装置全体の制御処理を行うものであり、例えばCPU、ROM、RAM、入力信号回路、出力信号回路、電源回路などにより構成される。操舵支援装置1には、カメラ11が設けられている。カメラ11は、車両の前方を撮像する撮像手段として機能するものであり、例えばCCDカメラなどが用いられる。カメラ11で撮像された画像情報はECU20に入力される。
ECU20は、画像情報に基づいて走行路の幅方向に対する車両の位置を検出する車両位置検出手段として機能する。例えば、ECU20は、撮像画像を画像処理し、画像情報に含まれる白線(レーンマーカ)を認識し、その認識された白線の形状や位置に基づいて、走行路の幅方向に対する車両の位置を検出する。その際、車線の中央位置からの車両の位置ずれをオフセットと称する。
また、ECU20は、車両の運転者によるハンドル操作があったか否かを判断するハンドル操作判断手段と機能する。例えば、トルクセンサ8の検出信号に基づいて運転者によるハンドル操作があったか否かを判断する。
また、ECU20は、操舵制御を実行する操舵制御手段として機能する。操舵制御の基本動作については、後述する。ECU20は、運転者のハンドル操作があったと判断した場合、ハンドル操作がないと判断した場合と比べて操舵制御の操舵トルクの変化率の制限値を小さく設定して操舵トルクの出力を抑制する。例えば、車両が車線を逸脱し、運転者がハンドル操作により車両を車線中央側へ戻そうとしている場合には、操舵トルクの変化率の制限値を小さく設定して操舵トルクの出力が抑制され、運転者がハンドル操作に違和感を覚えることが抑制される。
操舵支援装置1には、車速センサ12が設けられている。車速センサ12は、車両の走行速度を検出する車速検出手段として機能するものである。
図2は、本実施形態に係る操舵支援装置1における操舵支援制御の基本制御ブロックの概要図である。
図2に示すように、操舵支援装置1において、カメラ11により撮像された車両前方の走行路の画像情報がECU20に入力され、その画像情報に基づいて走行路の曲率(R)、車両位置(D)及び白線に対する車両の向き(θ)が検出される。走行路の曲率は、例えば走行路の白線の検出状態に基づいて演算される。車両位置は、車両の走行路の幅方向に対する位置である。この車両位置は、例えば白線の検出状態に基づいて演算される。白線に対する車両の向きは、例えば左右の白線の検出状態に基づいて演算される。
そして、走行路の曲率、車両位置および車両の向きは、それぞれ所定のゲイン(G)が乗じられた後、目標横加速度の算出に用いられる。目標横加速度は、車両を車線中央に戻すために必要な横加速度である。そして、目標横加速度に所定の係数を乗じることにより、車線維持に必要な操舵トルク(アシスト操舵力)が算出される。このとき、操舵トルクは、予め設定される変化率制限値を超える場合には、変化率制限値が操舵トルク値として算出される。そして、この操舵トルクは、操舵機構に与えられる。
一方、車両の運転者のハンドル操舵力に応じて電動パワーステアリング(EPS)のアクチュエータ(モータ5)がアシスト力を付与する。そして、電動パワーステアリングのアクチュエータからハンドル操舵力及びアシスト力が操舵機構に与えられる。
そして、操舵機構には、ハンドル操舵力及びハンドル操舵のアシスト力と車線維持のためのアシスト操舵力とが操舵力として付与される。そして、その操舵力を受けて、車両の進行方向が変化する。
図3、4は、本実施形態に係る操舵支援装置1における操舵方向判定処理を示すフローチャートである。
この操舵方向判定処理は、車両の運転者のハンドル操作による操舵方向を判定する処理である。図3、4における一連の制御処理は、例えば、ECU20により所定の周期で繰り返し実行される。
まず、図3のS10に示すように、右操舵フラグ前回値がオフであるか否かが判断される。右操舵フラグは、車両の運転者が右方向へ操舵しているか否かを示すフラグである。この右操舵フラグがオンの場合は運転者が右方向へ操舵しており、この右操舵フラグがオフの場合は運転者が右方向へ操舵していないことを示している。
S10にて右操舵フラグ前回値がオフでないと判断されたときには、操舵入力トルクが設定値MT2より小さいか否かが判断される(S12)。操舵入力トルクは、例えば操舵トルクセンサから出力されるトルク値が用いられる。設定値MT2は、予めECU20に設定される設定値であり、正の値が設定される。操舵入力トルクは、左操舵が−、右操舵が+として表される。
S12にて操舵入力トルクが設定値MT2より小さくないと判断された場合には、S24に移行する。一方、S12にて操舵入力トルクが設定値MT2より小さいと判断された場合には、右操舵フラグがオフに設定される(S14)。
S10にて右操舵フラグ前回値がオフであると判断されたときには、操舵入力トルクが設定値MT1より大きいか否かが判断される(S16)。設定値MT1は、ECU20に予め設定される設定値であり、設定値MT2より大きい正の値で設定される。S16にて操舵入力トルクが設定値MT1より大きくないと判断された場合には、右操舵タイマがリセットされる(S18)。一方、S16にて操舵入力トルクが設定値MT1より大きいと判断された場合には、右操舵タイマがインクリメントされる(S20)。
そして、S22に移行し、右操舵タイマが所定の時間T3を超えたか否かが判断される。時間T3は、予めECU20に設定される設定時間である。S22にて右操舵タイマが所定の時間T3を超えてないと判断された場合には、右操舵フラグにオフがセットされる(S14)。一方、S22にて右操舵タイマが所定の時間T3を超えていると判断された場合には、右操舵フラグにオンがセットされる(S24)。そして、S26に移行し、右操舵フラグの前回値として、現在の右操舵フラグの値がセットされる。
そして、図4のS28に移行し、左操舵フラグ前回値がオフであるか否かが判断される。左操舵フラグは、車両の運転者が左方向へ操舵しているか否かを示すフラグである。この左操舵フラグがオンの場合は運転者が左方向へ操舵しており、この左操舵フラグがオフの場合は運転者が左方向へ操舵していないことを示している。
S28にて左操舵フラグ前回値がオフでないと判断されたときには、操舵入力トルクが設定値−MT2より大きいか否かが判断される(S30)。このS30にて操舵入力トルクが設定値−MT2より大きくないと判断された場合には、S32に移行する。一方、S30にて操舵入力トルクが設定値−MT2より大きいと判断された場合には、左操舵フラグがオフに設定される(S32)。
S28にて左操舵フラグ前回値がオフであると判断されたときには、操舵入力トルクが設定値−MT1より小さいか否かが判断される(S34)。このS34にて操舵入力トルクが設定値−MT1より小さくないと判断された場合には、左操舵タイマがリセットされる(S36)。一方、S34にて操舵入力トルクが設定値−MT1より小さいと判断された場合には、左操舵タイマがインクリメントされる(S38)。
そして、S40に移行し、左操舵タイマが所定の時間T3を超えたか否かが判断される。このS40にて左操舵タイマが所定の時間T3を超えてないと判断された場合には、左操舵フラグにオフがセットされる(S32)。一方、S40にて左操舵タイマが所定の時間T3を超えていると判断された場合には、左操舵フラグにオンがセットされる(S42)。そして、S44に移行し、左操舵フラグの前回値として、現在の左操舵フラグの値がセットされる。そして、S44の処理を終えたら、操舵方向判定処理の一連の処理を終了する。
このような操舵方向判定処理によれば、運転者のハンドル操作による操舵入力に応じて車両の操舵方向を判定することができる。
なお、本実施形態に係る操舵支援装置において、車両の操舵方向を判定することができれば、図3、4に示す操舵方向判定処理以外の処理、方法などにより車両の操舵方向を判定してもよい。
図5は、本実施形態に係る操舵支援装置1における車線逸脱判定処理を示すフローチャートである。
この車線逸脱判定処理は、車両が車線を逸脱しているか否かを判定する処理である。図5における一連の制御処理は、例えば、ECU20により所定の周期で繰り返し実行される。
まず、図5のS50に示すように、車線逸脱判定フラグの前回値がオフであるか否かが判断される。車線逸脱判定フラグは、車両が車線を逸脱しているか否かを示すフラグである。この車線逸脱判定フラグがオフの場合は車両が車線を逸脱してないと認識され、車線逸脱判定フラグが左の場合は車両が車線を左側に逸脱していると認識され、車線逸脱判定フラグが右の場合は車両が車線を右側に逸脱していると認識される。
S50にて車線逸脱判定フラグの前回値がオフである場合には、オフセットが設定値L1より大きいか否かが判断される(S52)。オフセットは、車両の車線中央位置から左右へのずれ量を示すレーンオフセット値であって、車両位置が車線中央位置から左側にずれている場合には正の値となり、車両位置が車線中央位置から右側にずれている場合には負の値となるように算出される。オフセットの算出は、カメラ11の撮像画像に基づき白線の検出状態に応じて行われる。設定値L1は、車線逸脱を判定するためのしきい値であって、正の値として予めECU20に設定されている。
S52にてオフセットが設定値L1より大きいと判断された場合には、車線逸脱判定フラグに左がセットされる(S54)。一方、S52にてオフセットが設定値L1より大きくない判断された場合には、オフセットが設定値−L1より小さいか否かが判断される(S56)。S56にてオフセットが設定値−L1より小さいと判断された場合には、車線逸脱判定フラグに右がセットされる(S58)。一方、S56にてオフセットが設定値−L1より小さくない判断された場合には、車線逸脱判定フラグにオフがセットされる(S62)。
ところで、S50にて車線逸脱判定フラグの前回値がオフでない場合には、オフセットの絶対値が設定値L2より小さいか否かが判断される(S60)。設定値L2は、車線逸脱を判定するためのしきい値であって、正の値として予めECU20に設定されている。また、設定値L2は、設定値L1より小さい値に設定される。
S60にてオフセットの絶対値が設定値L2より小さいと判断された場合には、車線逸脱判定フラグにオフがセットされる(S62)。一方、S60にてオフセットの絶対値が設定値L2より小さくないと判断された場合には、車線逸脱判定フラグに前回値がセットされる(S64)。
そして、S66に移行し、車線逸脱判定フラグの前回値として車線逸脱判定フラグの値が設定される。そして、車線逸脱判定処理の一連の処理を終了する。
この車線逸脱判定処理によれば、車両のオフセット値に応じて車両が車線を逸脱しているか否かを判定することができる。なお、本実施形態に係る操舵支援装置1において、このような車線逸脱判定処理は、車線逸脱を判定する手法の一例であり、その他の手法を用いて車線逸脱判定を行ってもよい。
図6、7は、本実施形態に係る操舵支援装置1におけるトルク変化率制限値設定処理を示すフローチャートである。
このトルク変化率制限値設定処理は、操舵支援装置1の操舵制御における操舵トルクの変化率制限値を設定する処理である。変化率制限値は、操舵トルクの急激な変化を制限する値であり、車両の運転者によるハンドル操作があったか否か、そのハンドル操舵の方向が操舵トルクと同一の方向であるか否かによって、異なる値に設定される。操舵トルクの変化率制限値が小さい値に設定されると、操舵トルクの大きな変化が抑制されることとなる。図6、7における一連の制御処理は、例えば、ECU20により所定の周期で繰り返し実行される。
まず、図6のS70に示すように、車両が車線を逸脱しておらず運転者がハンドルを操舵操作していないか否かが判断される。すなわち、車線逸脱判定フラグの前回値がオフであり、右操舵フラグがオフであり、かつ、左操舵フラグがオフであるか否かが判断される。
S70にて車両が車線を逸脱しておらず運転者がハンドルを操舵操作していないと判断された場合には、操舵トルクの変化率制限値に設定値k1がセットされる(S72)。設定値k1は、デフォルト値であり、ハンドル操作している場合にセットされる設定値k2、k3より大きい値として設定される。この設定値k1が変化率制限値にセットされることにより、車両の操舵制御において、車線逸脱した車両を迅速に車線中央側へ誘導することができる。
一方、S70にて車両が車線を逸脱しており又は運転者がハンドルを操舵操作していると判断された場合には、車両が車線を逸脱しておらず運転者がハンドルを操舵操作しているか否かが判断される(S74)。例えば、車線逸脱判定フラグがオフであり、かつ右操舵フラグ又は左操舵フラグがオンであるか否かが判断される。
S74にて車両が車線を逸脱しておらず運転者がハンドルを操舵操作していると判断されば場合には、ハンドル操舵と操舵トルクの方向が同一であるか否かが判断される(S76)。例えば、右操舵フラグがオンであり操舵制御の操舵トルクが前回値より大きい、又は左操舵フラグがオンであり操舵制御の操舵トルクが前回値より小さいか否かが判断される。なお、この場合、操舵トルクは、右操舵の場合が正、左操舵の場合が負として算出される。
S76にてハンドル操舵と操舵トルクの方向が同一でないと判断された場合には、操舵トルクの変化率制限値として設定値k2がセットされる(S80)。一方、S76にてハンドル操舵と操舵トルクの方向が同一であると判断された場合には、操舵トルクの変化率制限値として設定値k3がセットされる(S78)。
設定値k2、k3は、予めECU20に設定される設定値であり、ハンドル操作していない場合にセットされる設定値k1より小さな値として設定される。また、ハンドル操舵と操舵トルクが同じ場合に設定される設定値k3は、ハンドル操舵と操舵トルクが同じでない場合に設定される設定値k2より小さい値とされる。
この設定値k2、k3が変化率制限値としてセットされることにより、車両の操舵制御において、運転者のハンドル操作があった場合に操舵制御による操舵トルクが大きく変化することが抑制され、運転者がハンドル操作に違和感が覚えることを抑制することができる。また、ハンドル操舵方向と操舵トルクの方向が同じ場合に操舵トルクの大きな変化を抑制することにより、ハンドル反力の抜けを感じるような違和感を覚えることを抑制することができる。そして、S78、S80の処理を終えたら、トルク変化率制限値設定処理の一連の制御処理を終了する。
ところで、S74にて車両が車線を逸脱しており、又は運転者がハンドルを操舵操作していないと判断された場合には、図7のS82に移行し、車線逸脱方向が右側であり、ハンドル操作が左操舵であるか否かが判断される。例えば、車線逸脱判定フラグが右であり、かつ左操舵フラグがオンであるか否かが判断される。
S82にて車線逸脱方向が右側であり、ハンドル操作が左操舵である場合には、車線中央側へ戻るためのハンドル操作をしていると判断され、操舵トルクの変化率制限値として設定値k4がセットされる(S84)。一方、S82にて車線逸脱方向が右側でなく、又はハンドル操作が左操舵でないと判断された場合には、車線逸脱方向が左側であり、ハンドル操作が右操舵であるか否かが判断される(S86)。例えば、車線逸脱判定フラグが左であり、かつ右操舵フラグがオンであるか否かが判断される。
S86にて車線逸脱方向が左側であり、ハンドル操作が右操舵である場合には、車線中央側へ戻るためのハンドル操作をしていると判断され、操舵トルクの変化率制限値として設定値k4がセットされる(S84)。一方、S86にて車線逸脱方向が左側でなく、又はハンドル操作が右操舵でないと判断された場合には、車線中央側へ戻るためのハンドル操作をしていないと判断され、操舵トルクの変化率制限値として設定値k5がセットされる(S88)。
設定値k4、k5は、予めECU20に設定される設定値である。設定値k4は、設定値k5より小さい値に設定される。これにより、運転者が車線中央側へ戻るためのハンドル操作をしている場合には、操舵制御の操舵トルクが大きく変化することが抑制され、運転者がハンドル反力抜けなどの違和感を覚えることが抑制される。
設定値k5は、操舵トルクが警告トルクとして機能するように設定されるものである。すなわち、運転者が車線逸脱した際にその回避を行っていない場合に車線逸脱を体感するように設定値k5が設定され、操舵トルクが警告トルクとして機能することとなる。そして、S84、S88の処理を終えたら、トルク変化率制限値設定処理の一連の制御処理を終了する。
以上のように、本実施形態に係る操舵支援装置1によれば、運転者によるハンドル操作があった場合、ハンドル操作がない場合と比べて操舵制御の操舵トルクの変化率の制限値を小さく設定して操舵トルクの出力を抑制する。これにより、ハンドル操作により運転者が違和感を覚えることを抑制することができ、適切な操舵支援が行える。
また、本実施形態に係る操舵支援装置1において、運転者のハンドル操作の操舵方向が操舵制御による操舵トルクの操舵方向と同じである場合には、ハンドル操作がないと判断される場合と比べて操舵トルクの変化率の制限値を小さく設定して操舵トルクの出力を抑制する。これにより、ハンドル操作により運転者が違和感を覚えることを抑制することができ、適切な操舵支援が行える。
例えば、図8に示すように、車両Mが車線逸脱をした際、運転者がハンドル操作をしていない場合には、操舵トルクの変化率制限値が大きく設定され警告トルクが車両に付加される(図8(b)実線)。これに対し、運転者が車線中央へ戻るためのハンドル操作をしている場合には、操舵トルクの変化率制限値が小さく設定され操舵トルクが大きくなることが抑制される(図8(b)破線)。これにより、ハンドル操作により運転者が違和感を覚えることが抑制される。
なお、上述した実施形態は本発明に係る操舵支援装置の一例を示すものである。本発明に係る操舵支援装置は、このようなものに限られるものではなく、例えば請求項に記載された要旨を変更しないように実施形態に係る操舵支援装置を変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。
本発明の実施形態に係る操舵支援装置の構成概要図である。 図1の操舵支援装置における操舵支援制御のブロック概要図である。 図1の操舵支援装置における操舵方向判定処理を示すフローチャートである。 図1の操舵支援装置における操舵方向判定処理を示すフローチャートである。 図1の操舵支援装置における車線逸脱判定処理を示すフローチャートである。 図1の操舵支援装置におけるトルク変化率制限値設定処理を示すフローチャートである。 図1の操舵支援装置におけるトルク変化率制限値設定処理を示すフローチャートである。 図1の操舵支援装置における操舵制御の説明図である。
符号の説明
1…操舵支援装置、2…ハンドル、11…カメラ、12…車速センサ、20…ECU。

Claims (3)

  1. 車両の前方の走行路を撮像した画像に基づき前記車両が走行路に沿って走行するように操舵機構に操舵トルクを加える操舵支援装置において、
    前記車両のハンドル操作があった場合に、ハンドル操作がなかった場合と比べて前記操舵トルクの変化率の制限値を小さく設定して前記操舵トルクの出力を抑制する操舵制御手段を備えること、
    を特徴する操舵支援装置。
  2. 前記車両の運転者によるハンドル操作があったか否かを判断するハンドル操作判断手段を備える請求項1に記載の操舵支援装置。
  3. 前記操舵制御手段は、前記車両のハンドル操作があった場合であってそのハンドル操作の操舵方向が前記操舵トルクの操舵方向と同じである場合には、ハンドル操作がなかった場合と比べて前記操舵トルクの変化率の制限値を小さく設定して前記操舵トルクの出力を抑制する、
    請求項1又は2に記載の操舵支援装置。
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