JP4534754B2 - 車線逸脱防止装置 - Google Patents
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Description
また、自車両の走行位置の横ずれ量に応じて制動力アクチュエータを制御し、左右輪のうち逸脱方向とは反対側の車輪に制動力を付加することで、車線からの逸脱を防止するようにしたものも提案されている(例えば、特許文献2参照。)。
このため、例えば、走行車線に対する車両のヨー角が大きい場合には、走行車線に対する車両のヨー角が大きいときほど、走行車線(レーンマーカ)位置に対してより内側、つまり走行車線の中央寄りに位置する時点から、逸脱回避の制御介入が行われることになる。したがって、逸脱回避の制御介入が行われることなく運転者自らが自由に走行できる走行車線内での領域は、走行車線幅が狭いときほど狭くなり、場合によっては、運転者は、早期作動と感じる場合がある。
そこで、この発明は、上記従来の問題に着目してなされたものであって、走行車線に対する車両のヨー角に関わらず、運転者に早期作動感を与えることを回避し、違和感を与えることのない車線逸脱防止装置を提供することを目的としている。
また、自車両が走行車線から逸脱する傾向にあると判断されたときには、自車両の現在の横変位と逸脱判断しきい値との偏差が大きいときほど大きくなる基準制御量を算出し、算出した基準制御量を、現在のヨー角が逸脱方向に大きいときほど大きくなるように補正し、これを逸脱回避制御における車両挙動の制御量とするため、例えば、現在のヨー角から走行車線に対する自車両の将来の逸脱状況を推測し、これに応じて制御量を算出することで、逸脱回避制御による制御効果も確保することができる。
図1は、第1の実施の形態における車線逸脱防止装置の一例を示す車両概略構成図である。なお、この車両は、自動変速機及びコンベンショナルディファレンシャルギヤを搭載した後輪駆動車両であり、制動装置は、前後輪とも、左右輪の制動力を独立に制御可能としている。
また、この車両には、自車両の走行車線からの逸脱判断用に、走行車線内の自車両の位置を検出するための前方外界認識センサとして、CCDカメラ等で構成される単眼カメラ13及びカメラコントローラ14を備えている。このカメラコントローラ14では、単眼カメラ13で捉えた自車両前方の撮像画像から、例えば白線等のレーンマーカを検出して走行車線を検出すると共に、公知の手順で、前記走行車線に対する自車両のヨー角φ、すなわち走行車線に対する自車両の向き、走行車線中央からの自車両の横変位X、走行車線の道路曲率ρ(1/R;Rは旋回半径)、走行車線幅W等を算出することができるように構成されている。
また、この車両には、自車両に発生する前後加速度Xg及び横加速度Ygを検出する加速度センサ15、自車両に発生するヨーレートγを検出するヨーレートセンサ16、前記マスタシリンダ3の出力圧、いわゆるマスタシリンダ圧Pmを検出するマスタシリンダ圧センサ17、アクセルペダルの踏込み量、すなわちアクセル開度Accを検出するアクセル開度センサ18、ステアリングホイール21の操舵角θを検出する操舵角センサ19、各車輪5FL〜5RRの回転速度、いわゆる車輪速度Vwi(i=FL〜RR)を検出する車輪速度センサ22FL〜22RR、方向指示器による方向指示操作を検出する方向指示スイッチ20が備えられ、それらの検出信号は前記コントロールユニット8に出力される。
なお、検出された車両の走行状態データに左右の方向性がある場合には、何れも左方向を正方向とし、右方向を負方向とする。すなわち、ヨーレートγや横加速度Yg、操舵角θ、ヨー角φは、左旋回時に正値となり、右旋回時に負値となる。また、横変位Xは、走行車線中央から左方にずれているときに正値となり、逆に右方向にずれているときに負値となる。また、走行車線の道路曲率ρは、左カーブの場合に正値となり、右カーブの場合に負値となる。
なお、ここでは、前左右輪速度VwFL、VwFRに基づいて走行速度Vを算出するようにした場合について説明したが、例えば、車両に公知のアンチスキッド制御を行うABS制御手段が搭載されており、このABS制御手段によりアンチスキッド制御が行われている場合には、このアンチスキッド制御での処理過程で推定される推定車体速を用いるようにすればよい。
なお、ここでは、横変位Xは、走行車線中央を零とし、走行車線中央から左方向への横ずれを正値、走行車線中央から右方向への横ずれを負値とする。
次いで、ステップS3に移行し、自車両が走行車線から逸脱傾向にあるか否かの逸脱判断を行う。
なお、ここでは、逸脱量Xsと逸脱判断しきい値Xcとを比較することにより、逸脱判断フラグFLDを設定するようにした場合について説明したが、さらに運転者に車線変更の意思があるかどうかをも考慮して逸脱判断フラグFLDを設定するようにしてもよい。
次に、ステップS4に移行し、逸脱を回避するために必要なヨーモーメントの基準となる基準ヨーモーメントMsbを算出する。
Msb=−K1×K2×(Xs−Xc) ……(1)
Msb=−K1×K2×(Xs+Xc) ……(2)
ここで、ヨー角φは、走行車線に対してヨー角が左方向の場合を正値、右方向の場合を負値としている。
ここで、走行車線の道路曲率ρは、右カーブの場合に正値、左カーブの場合に負値としている。
例えば、図7(a)及び(b)に示すように、自車両の逸脱方向とカーブの方向とが同方向であるときには、走行車線の道路曲率ρが大きくなるとこれに反比例して初期値Kρ0から減少するように、道路曲率感応ゲインKρを設定してもよい。つまり、自車両の逸脱方向とカーブの方向とが同方向であって、カーブ方向に向かって逸脱傾向にあるため、所定時間経過後に車線逸脱する可能性が低いと予測されるときには、走行車線の道路曲率ρが大きく、車線逸脱する可能性が低いときほど、道路曲率感応ゲインKρを小さくし不要なヨーモーメントの発生を回避するようにしてもよい。
Ms=Msb×Kφ×Kρ ……(3)
まず、逸脱判断フラグFLDが“OFF”である場合には、自車両は逸脱状態になくヨーモーメントを発生させる必要はないから、運転者による制動操作であるマスタシリンダ液圧Pmを考慮して各輪の目標制動液圧Psi(i=FL〜RR)を次式(4)から算出する。なお、(4)式中のPmRは、マスタシンダ液圧Pmから算出される前後配分を考慮した後輪用マスタシリンダ液圧である。
PsFL=PsFR=Pm
PsRL=PsRR=PmR ……(4)
まず、目標ヨーモーメントMsの大きさに応じて場合分けを行って、前後輪の左右輪の制動力差ΔPsF、ΔPsRを算出する。目標ヨーモーメントの絶対値|Ms|が予め設定したしきい値Ms0よりも小さいとき(|Ms|<Ms0)には、前後輪の制動力差ΔPsF、ΔPsRを、次式(5)から算出する。一方、目標ヨーモーメントの絶対値|Ms|が予め設定したしきい値Ms0以上であるとき(|Ms|≧Ms0)には、前後輪の制動力差ΔPsF、ΔPsRを、次式(6)から算出する。
ΔPsF=0
ΔPsR=2×KbR×|Ms|/T ……(5)
|Ms|≧Ms0のとき
ΔPsF=2×KbF×(|Ms|−Ms0)/T
ΔPsR=2×KbR×Ms0/T ……(6)
なお、式(5)及び(6)中のTはトレッドである。また、KbF及びKbRは、制動力を制動液圧に変換するための換算係数であって、ブレーキ諸元によって決まる定数である。
PsFL=Pm
PsFR=Pm+ΔPsF
PsRL=PmR
PsRR=PmR+ΔPsR ……(7)
PsFL=Pm+ΔPsF
PsFR=Pm
PsRL=PmR+ΔPsR
PsRR=PmR ……(8)
このようにして、目標制動流体圧Psiを算出したならば、ステップS9に移行し、ステップS8で算出した目標制動流体圧Psiを前記制動流体圧制御回路7に向けて出力する。
以上の処理によって図2に示す演算処理が終了する。そして、一連の演算処理が終了したならば、タイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。
今、自車両が走行車線中央よりを直進走行している場合には、現時点における自車両の走行位置に応じて算出される現在の逸脱量Xsが比較的小さいことから、逸脱量Xsは逸脱判断しきい値Xcよりも小さいか又は−Xcよりも大きくなり、逸脱判断フラグFLDは“OFF”に設定される。このため基準ヨーモーメントはMsb=0に設定される(ステップS1〜ステップS4)。
この状態から、自車両が左に逸脱する傾向となると、逸脱量Xsが逸脱判断しきい値Xcより小さい間は、逸脱判断フラグFLDは“OFF”に設定されることから、ヨーモーメントの発生は行わない。
このとき、自車両は左方向への逸脱が進んでいることから、自車両のヨー角が逸脱方向、つまり左方向に向いているとすると、図3(a)の制御マップから、ヨー角φの大きさに応じた値が、ヨー角感応ゲインKφとして設定されることになる。
このため、最終的な目標ヨーモーメントMsは、道路曲率感応ゲインKρ0と、ヨー角φに応じたヨー角感応ゲインKφとにより補正されることになる。
この状態から、逸脱傾向の状態のまま、逸脱回避方向への車両の姿勢変化が進み、ヨー角が逸脱回避方向の角度となると、図3(a)の制御マップに示すように、ヨー角感応ゲインKφは、初期値Kφ0に設定される。つまり、この時点では、ヨー角は逸脱回避方向にあることから、これ以上逸脱が進むことはないため、ヨーモーメントが比較的小さな値であっても何ら問題はなく、逆に、逸脱回避方向に必要以上のヨーモーメントを発生させることで、逸脱回避方向に逸脱傾向となることを回避することができる。
ここで、自車両の逸脱判断を、自車両の現在の横変位や、ヨー角等を用いて算出した、所定時間経過後の逸脱推定値を用いて行うようにした場合、ヨー角が大きいときほど、逸脱推定値は大きな値に推定されることから、車線中央よりの位置を走行している場合であっても、ヨー角によっては、車線逸脱傾向にあると判断されることになる。このため、特に幅の狭い道路を走行する場合には、逸脱傾向と判断されやすい傾向となって、逸脱回避制御による制御介入が行われ易くなり、運転者自身による運転操作が妨げられる傾向となって、運転者に違和感を与える場合がある。
また、このとき、現在の逸脱量Xsに基づいて算出した基準ヨーモーメントを、ヨー角φ及び走行車線の道路曲率ρに応じて補正し、将来逸脱する可能性が高いときほどより大きなヨーモーメントを発生するように補正し、逸脱回避制御の制御介入による制御効果が実際に現れるまでに時間がかかることを予測し、その分前以って、逸脱回避に必要なヨーモーメントを発生させるようにしているから、自車両の車線逸脱を確実に回避することができる。
ここで、上記第1の実施の形態において、カメラコントローラ14が走行状態検出手段及び道路曲率検出手段に対応し、図2のステップS2及びステップS3の処理が逸脱検出手段に対応し、図2のステップS4からステップS9の処理が逸脱回避制御手段に対応している。
この第2の実施の形態は、上記第1の実施の形態において、コントールユニット8で実行される演算処理の処理手順が異なること以外は同様であるので、同一部の詳細な説明は省略する。
この第2の実施の形態においては、コントロールユニット8では、図8に示すフローチャートにしたがって演算処理を行う。
δ=φ+Tt×V×ρ ……(9)
なお、前記Ttは前方注視距離算出用の車頭時間であり、車頭時間Ttに自車両の走行速度Vを乗じると前方注視距離になる。つまり、車頭時間Tt後の走行車線に対するヨー角が、推定逸脱角δとなる。
ここで、推定逸脱角δは走行車線に対して推定逸脱角が左方向の場合を正値、右方向の場合を負値としている。
Ms=Msb×Kδ ……(10)
次いで、ステップS8に移行し、以後、上記第1の実施の形態と同様の処理手順で、逸脱を回避させるための目標制動力として、各輪の目標制動液圧Psi(i=FL〜RR)を算出し、算出した目標制動流体圧Psiを前記制動流体圧制御回路7に向けて出力する(ステップS9)。
以上の処理によって図8に示す演算処理が終了する。そして、一連の演算処理が終了したならば、タイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。
自車両が走行車線中央よりを直進走行している場合には、現時点における自車両の走行位置に応じて算出される現在の逸脱量Xsが逸脱判断しきい値Xcよりも小さいか又は−Xcよりも大きくなることから、逸脱判断フラグFLDは“OFF”となり、基準ヨーモーメントはMsb=0に設定される(ステップS1〜S4)。このため、目標ヨーモーメントもMs=0となり、ヨーモーメントは発生されず、運転者の運転操作に即した車両挙動となる。
このとき、自車両は左方向への逸脱が進んでいることから、自車両の現在のヨー角が逸脱方向、つまり左方向に向いているとものとし、また、自車両が直線路を走行しているものとすると、前記(9)式から推測される推定逸脱角δは、現在のヨー角φと同等程度に設定されることになる。また、推定逸脱角感応ゲインKδは、図9(a)の制御マップから、推定逸脱角δの大きさに応じた値に設定され、所定時間経過後の予測される推定逸脱角δに応じた推定逸脱角感応ゲインKδと、現時点での逸脱量Xsに応じた基準ヨーモーメントMsbとが乗算されて最終的な目標ヨーモーメントMsが算出されることになる。
そして、このように、目標ヨーモーメントMsを発生させること、或いは、運転者が操舵を行うこと等により、自車両のヨー角が減少すると、ヨー角の減少に応じて目標ヨーモーメントMsも小さくなる。
また、このとき、将来の推定逸脱角δを算出し、これに基づいて目標ヨーモーメントMsを算出するようにしているから、所定時間経過後の時点で必要とするヨーモーメントを的確に算出することができる。
また、上記各実施の形態においては、逸脱回避制御手段では、自車両にヨーモーメントを発生させることにより逸脱を回避するようにした場合について説明したが、これに限るものでない。例えば、逸脱検出時には自車両を減速させ、実際に逸脱するまでの速度を低減するようにした減速制御手段であっても適用することができ、逸脱回避を図ることができればどのような方法であっても適用することができる。
6FL〜6RR ホイールシリンダ
7 制動流体圧制御回路
8 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 単眼カメラ
14 カメラコントローラ
15 加速度センサ
16 ヨーレートセンサ
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
20 方向指示スイッチ
22FL〜22RR 車輪速度センサ
Claims (7)
- 走行車線に対する自車両の現在の横変位及び走行車線に対する自車両の現在のヨー角を検出する走行状態検出手段と、
当該走行状態検出手段で検出された走行車線に対する自車両の現在の横変位が、所定のしきい値である逸脱判断しきい値以上である場合に自車両が走行車線から逸脱する傾向にあると判断する逸脱検出手段と、
当該逸脱検出手段で自車両が走行車線から逸脱する傾向にあると判断されるとき、逸脱を回避するように、自車両の車両挙動を制御する逸脱回避制御手段と、を備え、
前記逸脱回避制御手段は、前記走行状態検出手段で検出される自車両の現在の横変位と前記逸脱判断しきい値との偏差が大きいときほど大きくなる基準制御量を算出し、算出した基準制御量を、前記走行状態検出手段で検出される自車両の現在のヨー角が逸脱方向に大きいときほど大きくなるように補正し、これを前記車両挙動の制御量とするようになっており、前記基準制御量は、前記横変位が前記逸脱判断しきい値未満の場合は0であり、前記横変位が前記逸脱判断しきい値以上である場合は前記横変位と前記逸脱判断しきい値との偏差に応じて0から連続的に大きくなることを特徴とする車線逸脱防止装置。 - 前記逸脱回避制御手段は、前記ヨー角が逸脱回避方向にあるときには、前記車両挙動の制御量が、前記ヨー角が逸脱方向にあるときの前記制御量に比較してより小さくなるように、前記制御量を算出することを特徴とする請求項1記載の車線逸脱防止装置。
- 走行車線の道路曲率及びその旋回方向を検出する道路曲率検出手段を備え、
前記逸脱回避制御手段は、さらに前記道路曲率検出手段で検出される道路曲率及びその旋回方向に基づいて前記基準制御量を補正す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。 - 前記逸脱回避制御手段は、自車両が旋回外側方向に逸脱する傾向にあるときには、前記道路曲率が大きいときほど、前記車両挙動の制御量が大きくなるように、前記基準制御量を補正することを特徴とする請求項3記載の車線逸脱防止装置。
- 走行車線に対する自車両の現在の横変位及び走行車線に対する自車両の現在のヨー角を検出する走行状態検出手段と、
当該走行状態検出手段で検出された走行車線に対する自車両の現在の横変位が、所定のしきい値である逸脱判断しきい値以上である場合に自車両が走行車線から逸脱する傾向にあると判断する逸脱検出手段と、
前記逸脱検出手段で自車両が走行車線から逸脱する傾向にあると判断されるとき、逸脱を回避するように、自車両の車両挙動を制御する逸脱回避制御手段と、
走行車線の道路曲率を検出する道路曲率検出手段と、
前記走行状態検出手段で検出された自車両の現在のヨー角及び前記道路曲率検出手段で検出された道路曲率に基づいて所定時間経過後における自車両の走行車線に対するヨー角を逸脱角として推測する逸脱角推測手段と、を備え、
前記逸脱回避制御手段は、前記走行状態検出手段で検出される自車両の現在の横変位と前記逸脱判断しきい値との偏差が大きいときほど大きくなる基準制御量を算出し、算出した基準制御量を、前記逸脱角推測手段で推測される自車両の推定逸脱角が逸脱方向に大きいときほど大きくなるように補正し、これを前記車両挙動の制御量とするようになっており、前記基準制御量は、前記横変位が前記逸脱判断しきい値未満の場合は0であり、前記横変位が前記逸脱判断しきい値以上である場合は前記横変位と前記逸脱判断しきい値との偏差に応じて0から連続的に大きくなることを特徴とする車線逸脱防止装置。 - 前記逸脱回避制御手段は、前記推定逸脱角が逸脱回避方向にあるときには、前記車両挙動の制御量が、前記推定逸脱角が逸脱方向にあるときの前記制御量に比較してより小さくなるように、前記制御量を算出することを特徴とする請求項5記載の車線逸脱防止装置。
- 前記逸脱回避制御手段は、自車両の逸脱を回避する方向にヨーモーメントを発生させるようになっていることを特徴とする請求項1から請求項6の何れか1項に記載の車線逸脱防止装置。
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