JP4396223B2 - 車線逸脱防止装置 - Google Patents
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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、車線逸脱を防止しつつ、障害物への接近を防ぐことができる車線逸脱防止装置の提供を目的とする。
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(Charge Coupled 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。
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、ナビゲーション装置15からの道路情報、ACC用レーダ16からの障害物情報、及び撮像部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S12において、撮像部13が得た画像情報を参照して、自車両走行車線(走行レーン)を判定する。
走行車線(走行レーン)の判定について、図4を用いて説明する。図4は、自車両100が片側3車線の道路を走行する例を示す。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100が走行する場合、走行車線毎に得られる撮像画像が異なる。
例えば、片側3車線道路或いは片側2車線道路で自車両が左側車線を走行している場合、路肩方向Rgが左側になり(Rg=left)、片側3車線道路或いは片側2車線道路等で自車両が右側車線を走行している場合、路肩方向Rgが右側になる(Rg=raight)。また、片側1車線道路を自車両が走行している場合、路肩方向Rgが両方向になる(Rg=both)。
ここで、自車両よりも他の車両等の障害物の速度が速い場合、相対速度Vcは正の値になる。よって、相対速度Vcが負の場合とは、自車両が他の車両等の障害物に接近状態にあることになる。
そして、前記ステップS10及びステップS20で得た処理結果に基づいて、ステップS31において、自車両が走行している車線からみた左右方向の安全度を判定する。
(第1のケース) 自車両100の走行車線の右側車線を他の車両101Cが走行しており、当該他の車両101Cとの相対距離が短く、さらに相対速度が負の値になる場合がある。ここで、相対速度が負の値になる場合とは、前述したように自車両100が他の車両101Cに接近状態にある場合をいう。
例えば、前記第1〜第3のケースにおいて、第1のケースでは、右方向への逸脱が安全度が低くなるので、右方向を障害物等存在方向Soutにする(Sout=right)。なお、自車両100が右側車線を走行している場合も同様になる。すなわち、高速道路では、一般的に中央分離帯Sが存在するので、自車両100が右側車線を走行している場合、右方向への逸脱が安全度が低くなる。これにより、障害物等存在方向Soutが右方向になる(Sout=right)。また、第2のケースでは、左方向への逸脱が安全度が低くなるので、左方向を障害物等存在方向Soutにする(Sout=left)。
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7に示すようになる。
先ずステップS41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8を参照)。
Tout=(L/2−X)/dx ・・・(2)
この(2)式によれば、車線中央(X=0)からXだけ横変位している車両100が、その位置から距離L/2だけ離れた外側位置領域(例えば路肩)に至るまでの逸脱予測時間Toutを求めることができる。
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S43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)。
例えば、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作動させる。例えば、逸脱判断フラグFoutがON(Tout<Ts)になっているが、運転者による操舵操作等により車線逸脱しないと判断できるときには、逸脱の警報を実施する。例えば、音や表示等により警報を行う。
また、逸脱判断フラグFoutがONの場合(Tout<Ts)において、前記ステップS3で得た障害物等存在方向Sout、接近可能性障害物等存在方向Aout及びステップS4で得た逸脱方向Doutに基づいて逸脱回避の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)
ここで、K1,K2は車速Vに応じて変動するゲインである。例えば、図9はその例を示す。この図9に示すように、例えばゲインK1,K2は、低速域で小さい値になり、車速Vがある値になると、車速Vの増加に対応して大きくなり、その後ある車速Vに達すると一定値になる。
Pgf=Kgv・V+Kgx・dx ・・・(4)
ここで、Kgv,Kgxはそれぞれ、車速V及び横変化量dx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。例えば、図10はその例を示す。この図10に示すように、例えば換算係数Kgv,Kgx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の増加に対応して小さくなり、その後ある車速Vに達すると一定値になる。
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)
ここで、Ms1は設定用しきい値を示す。また、Tはトレッドを示す。なお、このトレッドTは、簡単のため前後で同じ値にする。また、Kbf,Kbrは、制動力を制動液圧に換算する場合の前輪及び後輪についての換算係数であり、ブレーキ諸元により定まる。
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、前記障害物等存在方向Sout、接近可能性障害物等存在方向Aout及び前記逸脱方向Doutに基づいて制動制御方法を決定しており、これについて、障害物等存在方向Sout、接近可能性障害物等存在方向Aout及び逸脱方向Doutの状態で場合分け(第4のケース〜第6のケース)して制動制御方法を説明する。
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Tb(Ts>Tb>0)を定義して、この第2逸脱判断しきい値Tbよりも逸脱予測時間Toutが小さくなったときに(Tout<Tb)、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。
さらに、前記第1逸脱判断しきい値Ts未満の第3逸脱判断しきい値Tr(Ts≧Tr>0)を定義して、この第3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(Tout<Tr)、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。
例えば、前記第4のケース〜第6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)
また、この(11)式及び(12)式が示すように、運転者による減速操作、すなわちマスタシリンダ液圧Pmf,Pmrを考慮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。
以上が、制駆動力コントロールユニット8による演算処理である。そして、制駆動力コントロールユニット8は、前記ステップS9で算出した各車輪の目標制動液圧Psi(i=fl,fr,rl,rr)を制動流体圧指令値として、制動流体圧制御部7に出力する。
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、走行環境を判定する(前記ステップS3、図3)。具体的には、路肩や他の車両等の障害物が存在する方向を障害物等存在方向Soutにする。さらに、その障害物に関しての相対時間Tjが所定のしきい値より小さい場合には、その障害物が存在する方向を接近可能性障害物等存在方向Aoutにする。
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4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とが一致していない場合である。すなわち、図12に示すように、片側3車線道路において、左側車線を走行している自車両100A(図12中中間位置の自車両100A)が右方向に逸脱する傾向がある場合である。或いは、図12に示すように、片側3車線道路において、右側車線を走行している自車両100C(図12中最上位置の自車両100C)が左方向に逸脱する傾向がある場合である。或いは、中央車線を走行している自車両Bが左方向或いは右方向に逸脱する傾向がある場合である。すなわち、自車両100が路内で自車両走行車線を逸脱する場合である。
また、第5のケースとは、前述したように、障害物等存在方向Soutと逸脱方向Doutとが一致している場合である。すなわち、図12に示すように、片側3車線道路において、左側車線を走行している自車両100A(図12中最上位置の自車両100A)が左方向に逸脱する傾向がある場合である。或いは、図12に示すように、片側3車線道路において、右側車線を走行している自車両100C(図12中中間位置の自車両100C)が右方向に逸脱する傾向がある場合である。この場合には逸脱回避用ヨー制御を行う。さらに、第2逸脱判断しきい値Tbよりも逸脱予測時間Toutが小さくなったとき、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。これにより、自車両は逸脱を回避する。
ここで、第3逸脱判断しきい値Trを第1逸脱判断しきい値Tsと同じ値に設定した場合(Tr=Ts)、逸脱回避用ヨー制御と逸脱回避用減速制御とが同時に作動し、また、第3逸脱判断しきい値Trを第1逸脱判断しきい値Tsより小さく設定した場合(Tr<Ts)、逸脱回避用ヨー制御の後に逸脱回避用減速制御が作動するようになる。また、相対時間Tjが短いほど逸脱回避用減速制御が早く作動するようになる。
なお、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。
前述したように、相対時間Tjが所定のしきい値より小さい場合には、その障害物が存在する方向を接近可能性障害物等存在方向Aoutとして保持している。そして、その接近可能性障害物等存在方向Aoutと逸脱方向Doutとが一致している場合に、逸脱回避用ヨー制御に加えて、逸脱回避用減速制御を行っている。これにより、自車両が走行車線から逸脱する傾向がある場合で、かつ自車両から当該自車両の逸脱方向に存在する障害物までの相対距離に基づいて算出された相対時間が所定のしきい値より小さい場合、少なくとも逸脱回避用減速制御を行うようにしている。
以上、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、前述の実施の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、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φ及び走行車線曲率β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
16 ACC用レーダ
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 (4)
- 自車両が走行車線から逸脱する傾向がある場合、制動制御により少なくともヨーモーメントを自車両に付与し又は自車両を減速させて、走行車線からの自車両の逸脱を回避する車線逸脱防止装置において、
前記ヨーモーメントを自車両に付与することを、左右輪に制動力差を発生させて行い、前記自車両を減速させることを、左右輪に等分の制動力を発生させて行っており、
自車両が走行車線から逸脱する傾向がある場合で、かつ自車両から当該自車両の逸脱方向に存在する障害物までの相対距離に基づき算出された相対時間が所定のしきい値より小さい場合、少なくとも前記減速を行うことを特徴とする車線逸脱防止装置。 - 前記相対時間を算出する相対時間算出手段と、
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、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、
前記相対時間算出手段が検出した相対時間に基づいて、前記制動力制御手段の制御内容を変更する変更手段と、
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。 - 前記相対時間が短いほど、前記減速の開始タイミングを早くす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。
- 前記ヨーモーメントを付与してから前記減速を行うことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の車線逸脱防止装置。
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