JP4951961B2 - 車両用操舵支援装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両が走行車線の中央付近に沿って適切に走行できるように運転者の操舵を支援する車両用操舵支援装置に関するものである。

近年、車両が走行車線の中央付近に沿って適切に走行できるように運転者の操舵を支援する装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。この種の操舵支援装置では、自車両の進行方向前方の画像をＣＣＤカメラなどで撮影し、撮影した画像から自車両の走行車線を区画する白線（道路区画線）を画像認識処理によって検出し、検出した白線（道路区画線）で区画された走行車線の中央付近に沿って自車両が走行できるようにするための操舵方向および操舵トルクを求め、その操舵方向に応じた操舵トルクを車両の操舵機構に付与することで運転者の操舵を支援するようにしている。

ここで、特許文献１には、走行車線の中央付近に沿って精度よく車両を走行させるため、走行車線のカーブの曲率、走行車線の中心線に対する車両の中心線の横方向のずれ量（レーンオフセット）および走行車線の中心線に対する車両の中心線のなす車両偏向角（ヨー角）を用いて操舵トルクを算出することが記載されている。
特開２００１−１０５１８号公報

ところで、車両の操舵機構にはラック・ピニオン機構やサスペンションジョイントなどの摩擦抵抗が操舵抵抗として働くため、ハンドルを切り増すように転舵させてゆく操舵支援に際しては、操舵機構の操舵抵抗を見込んだ操舵トルクを操舵機構に付与する必要がある。しかしながら、ハンドルを切り戻すように転舵状態を復帰させてゆく操舵支援に際しては、車両の車輪を直進状態に復帰させようとする力が路面から操舵機構に作用するため、操舵機構の操舵抵抗を見込んだ操舵トルクをそのまま操舵機構に付与すると、操舵支援のための操舵トルクが過剰となってしまう。

このような問題を解決するため、本件出願人は、ハンドルを切り増すように転舵させてゆく操舵支援の際の操舵トルク量と、ハンドルを切り戻すように転舵状態を復帰させてゆく操舵支援の際の操舵トルク量との間に所定のヒステリシス幅を持たせ、ハンドルを切り増すように転舵させてゆく操舵支援の際の操舵トルク量よりも、ハンドルを切り戻すように転舵状態を復帰させてゆく操舵支援の際の操舵トルク量を小さく設定する技術を開発し、その内容を特許出願により提案している。

ここで、車両が走行車線から左または右に大きくずれて逸脱する恐れのある状況では、カントなどの路面の外乱によって車両のヨー角θが変動し、このヨー角のノイズに起因して操舵支援の操舵方向が車両を車線から逸脱させる方向に反転することがある。

この場合、車両を走行車線へ復帰させるための操舵支援の操舵トルクは、ハンドルを切り戻すように転舵状態を復帰させてゆく際の小さめの操舵トルクが操舵機構に付与されることとなるため、車両が走行車線へ復帰するまでに時間がかかるとい問題がある。

そこで、本発明は、車両が走行車線から逸脱する恐れのある場合において、車両を迅速かつ確実に走行車線に復帰させることができる車両用操舵支援装置を提供することを課題とする。

本発明に係る車両用操舵支援装置は、車両が走行車線に沿って走行するように車両の操舵機構に対していずれかの操舵方向に操舵トルクを付与する車両用操舵支援装置であって、ハンドルを切り増すように転舵させてゆく操舵方向に対する操舵支援の際の操舵トルクよりも、ハンドルを切り戻すように転舵状態を復帰させてゆく操舵方向に対する操舵支援の際の操舵トルクを小さく設定し、車両が走行車線から逸脱する恐れのある状態で、操舵支援の操舵方向が車両が走行車線から逸脱する恐れのある方向に変化したときには、操舵支援の操舵方向を車両が走行車線に沿って走行する方向に切り替えて、操舵トルクを車両の操舵機構に付与することを特徴とする。

本発明に係る車両用操舵支援装置では、車両が走行車線から逸脱する恐れのある状態で、操舵支援の操舵方向が車両が走行車線から逸脱する恐れのある方向に変化したときには、操舵支援の操舵方向を車両が走行車線に沿って走行する方向に切り替えて、操舵トルクを車両の操舵機構に付与するため、車両は迅速かつ確実に走行車線に復帰する。

また、本発明に係る車両用操舵支援装置は、車両が走行車線に沿って走行するように車両の操舵機構に対していずれかの操舵方向に操舵トルクを付与する車両用操舵支援装置であって、ハンドルを切り増すように転舵させてゆく操舵方向に対する操舵支援の際の操舵トルクよりも、ハンドルを切り戻すように転舵状態を復帰させてゆく操舵方向に対する操舵支援の際の操舵トルクを小さく設定し、車両が走行車線から逸脱する恐れのあるときに、操舵支援の際の操舵トルクの算出における車両のヨー角の影響を小さくして操舵支援の際の操舵トルクを算出し、操舵トルクを車両の操舵機構に付与することを特徴とする。

本発明に係る車両用操舵支援装置では、車両が走行車線から逸脱する恐れのあるときには、それ以外のときに比べて操舵支援の際の操舵トルクの算出における車両のヨー角の影響を小さくして操舵支援の際の操舵トルクを算出し、操舵トルクを車両の操舵機構に付与するため、車両は迅速かつ確実に走行車線に復帰する。

本発明の車両用操舵支援装置において、車両が走行車線から逸脱する恐れがあるか否かの判定は、走行車線に対する車両の横方向のずれ量が予め設定された量より大きいか否かの判定に基づいて行うのが確実で好ましい。

また、本発明の車両用操舵支援装置においては、車両の操舵機構に付与される操舵が操舵トルクであるものとして、ハンドルを切り増すように転舵させてゆく操舵支援の際の操舵トルクよりも、ハンドルを切り戻すように転舵状態を復帰させてゆく操舵支援の際の操舵トルクが小さく設定し、車両が走行車線から逸脱する恐れのあるときには、ハンドルを切り戻す際の操舵トルクよりも大きく、ハンドルを切り増す際の操舵トルクよりも小さい範囲に設定された操舵支援の操舵トルクを付与するように構成することができる。

この場合、車両が走行車線から逸脱する恐れのあるときには、ハンドルを切り戻す際の操舵トルクよりも大きく、ハンドルを切り増す際の操舵トルクよりも小さい範囲に設定された操舵支援の操舵トルクが付与されるため、車両は迅速かつ確実に走行車線に復帰する。

また、本発明に係る車両用操舵支援装置においては、走行車線に対する車両の横方向のずれ量に基づいて、車両が走行車線から逸脱する恐れがある方向を判定し、走行車線に対する車両の横方向のずれ量及び車両のヨー角に基づいて、操舵支援の操舵方向及び操舵支援の操舵トルクを判定するのが好ましい。

また、本発明に係る車両用操舵支援装置においては、ハンドルを切り増すように転舵させてゆく操舵方向に対する操舵支援の際の操舵トルクの特性曲線と、ハンドルを切り戻すように転舵状態を復帰させてゆく操舵方向に対する操舵支援の際の操舵トルクの特性曲線とが所定のヒステリシス幅を有する特性曲線として設定されているのが好ましい。

本発明に係る車両用操舵支援装置では、車両が走行車線から逸脱する恐れのあるときには、それ以外のときに比べて操舵方向の変化あるいは車両のヨー角の変動量に対する操舵量が大きく設定された操舵が車両の操舵機構に付与されるため、車両は迅速かつ確実に走行車線に復帰する。

本発明に係る車両用操舵支援装置によれば、車両が走行車線から逸脱する恐れのあるときには、それ以外のときに比べて操舵方向の変化あるいは車両のヨー角の変動量に対する操舵量が大きく設定された操舵が車両の操舵機構に付与されるため、車両を迅速かつ確実に走行車線に復帰させることができる。

以下、図面を参照して本発明に係る車両用操舵支援装置の最良の実施形態を説明する。この説明において、同一または同様の構成要素については、同一の符号を付して重複した説明を省略することがある。ここで、参照する図面において、図１は一実施形態に係る車両用操舵支援装置が適用される車両およびその走行車線を示す斜視図、図２は一実施形態に係る車両用操舵支援装置の構成の概要を示す模式図である。

図１に示すように、一実施形態に係る車両用操舵支援装置は、車両１が基本的に左右の白線（道路区画線）ＬＬ，ＬＲで区画された走行車線ＴＬの中央付近に沿って走行するように操舵支援する装置であり、車両１の進行方向前方の走行車線ＴＬを撮影するＣＣＤカメラ２を車両１の例えばルームミラー３の背面側に配置して備えている。

また、車両用操舵支援装置は、図２に示すように、ＣＣＤカメラ２が撮影した画像データから走行車線ＴＬのカーブの状況や車両１の位置および姿勢に関する各種のパラメータを取得する画像処理部４と、後述する操舵機構のステアリングシャフトに加えられる操舵トルクを検出するトルクセンサ６と、車両１の走行速度を検出する車速センサ７と、車両１のヨー角の角速度を検出するヨーレートセンサ８とを備えている。

さらに、車両用操舵支援装置は、画像処理部４、トルクセンサ６、車速センサ７およびヨーレートセンサ８から各種の信号を入力して処理するマイクロコンピュータである例えばＥＣＵ（Electric Control Unit）９と、このＥＣＵ９から所定の操舵支援信号が入力されるモータドライバ１０とを備えている。

なお、ＥＣＵ９は、入出力インターフェースＩ／ＯおよびＡ／Ｄコンバータの他、プログラムおよびデータを記憶したＲＯＭ（Read Only Memory）、入力データ等を一時記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）、プログラムを実行するＣＰＵ（CentralProcessing Unit）等をハードウェアとして備えている。

そして、このような車両用操舵支援装置は、操舵機構５に組み込まれた操舵支援用のアシストモータ５Ａに対してモータドライバ１０が所定の駆動電流を出力することで車両１が基本的に走行車線ＴＬ（図１参照）の中央付近に沿って走行するように操舵支援する。

ここで、前述したＣＣＤカメラ２は、撮影した走行車線ＴＬの画像情報をＡＤ（Analogto Digital）変換によりデジタル画像データに変換して画像処理部４に出力する。そして、画像処理部４は、ＣＣＤカメラ２から入力されたデジタル画像データに対してエッジ検出処理などの一連の画像認識処理を施すことにより、走行車線ＴＬを区画する白線ＬＬ，ＬＲ（図１参照）を認識する。

この画像処理部４は、認識した白線ＬＬ，ＬＲの情報に基づき、例えば図３に示す走行車線ＴＬのカーブの曲率ｘを従来公知の一連の画像認識処理により検出する。例えば、車両１の所定距離前方における白線ＬＬ，ＬＲの横方向への偏位量や車両１の所定距離前方における白線ＬＬ，ＬＲの接線の傾きを参照してカーブの半径Ｒを幾何学的に求め、このカーブの半径Ｒの逆数としてカーブの曲率ｘを検出する。

また、画像処理部４は、走行車線ＴＬに対する車両１のレーンオフセットＤ（走行車線ＴＬの中心線ＬＣに対する車両１の中心部の横方向のずれ量）および走行車線ＴＬに対する車両１のヨー角θ（走行車線ＴＬの中心線ＬＣの接線ＴＣに対する車両１の前後方向に延びる中心線１Ｃとの交差角度）を従来公知の一連の画像認識処理により検出する。

図２に示した操舵機構５は、ステアリングホイール５Ｂの回転がステアリングシャフト５Ｃを介して伝達されるラック・ピニオン式のステアリングギヤボックス５Ｄを備えており、ラックバー５Ｅの左右の端部は、左右の操舵車輪５Ｆ，５Ｆを操舵するためのナックルアーム５Ｇ，５Ｇにタイロッド５Ｈ，５Ｈを介して連結されている。

ここで、ステアリングギヤボックス５Ｄには、ラックバー５Ｅをねじ軸部材として構成された図示しないボールねじ機構が内蔵されている。そして、このボールねじ機構のナット部材をロータにより回転駆動してラックバー５Ｅを軸方向に駆動するように、前述したアシストモータ５Ａがラックバー５Ｅと同芯状にステアリングギヤボックス５Ｄに組み込まれている。

トルクセンサ６は、例えば操舵機構５のステアリングシャフト５Ｃに加えられる操舵トルクの大きさおよび操舵方向を検出するようにステアリングギヤボックス５Ｄに組み込まれている。このトルクセンサ６は、操舵方向が右方向のときには正の値の検出信号をＥＣＵ９に出力し、操舵方向が左方向のときには負の値の検出信号をＥＣＵ９に出力する。

車速センサ７は、車両１の走行速度を検出するためのセンサであって、例えば操舵車輪５Ｆ，５Ｆの回転速度や図示しない変速機出力軸の回転速度を検出するように適宜設置されており、検出した回転速度をパルス信号としてＥＣＵ９にする。また、ヨーレートセンサ８は、車両１の重心位置の近傍に配置されており、車両１の重心位置を通る鉛直軸廻りのヨー角の角速度を検出し、その検出信号をＥＣＵ９に出力する。

ＥＣＵ９は、トルクセンサ６からの入力信号に基づいて運転者のステアリングホイール５Ｂの操作による操舵トルクの大きさと操舵方向とを検出する。また、ＥＣＵ９は、車速センサ７からの入力信号に基づいて車両１の走行速度を検出すると共に、ヨーレートセンサ８からの入力信号に基づいて車両１の鉛直軸廻りのヨー角の角速度であるヨーレートを検出する。そして、このＥＣＵ９は、操舵支援のための操舵トルクに関する所定の操舵支援信号をモータドライバ１０に出力する。

モータドライバ１０は、ＥＣＵ９から所定の操舵支援信号が入力されると、その操舵支援信号に応じた駆動電流を操舵機構５のアシストモータ５Ａに出力する。これにより、アシストモータ５Ａは、ステアリングギヤボックス５Ｄに所定の操舵トルクを付与してラックバー５Ｅの左右の軸方向移動を支援する。

ここで、図４に示すように、マイクロコンピュータであるＥＣＵ９には、車両１を図３に示した走行車線ＴＬの中心線ＬＣに沿って走行させるための手段として、フィードフォワードコントローラ（Ｆ／Ｆコントローラ）９Ａ、オフセット係数部９Ｂ、ヨー角係数部９Ｃおよびトルク演算部９Ｄがソフトウェアとして構成されている。

Ｆ／Ｆコントローラ９Ａには、画像処理部４からカーブの曲率ｘの検出信号が入力される。このＦ／Ｆコントローラ９Ａは、車両１を走行車線ＴＬの中心線ＬＣのカーブに沿って走行させるために必要なヨーレートωｘをカーブの曲率ｘと車速Ｖｎに応じ所定の特性に基づいて算出する。

オフセット係数部９Ｂには、車両１が走行車線ＴＬの中心線ＬＣに沿って適切に走行するためのレーンオフセットＤの目標値として予め設定されている目標レーンオフセットＤ_０と、画像処理部４から出力されるレーンオフセットＤとの偏差ΔＤである（Ｄ_０−Ｄ）の信号が入力される。このオフセット係数部９Ｂは、（Ｄ_０−Ｄ）の偏差ΔＤに係数Ｋｄを乗じることにより、レーンオフセットＤを補償するためのヨーレートωｄを算出する。

ヨー角係数部９Ｃには、車両１が走行車線ＴＬの中心線ＬＣに沿って適切に走行するためのヨー角θの目標値として予め設定されている目標ヨー角θ_０と、画像処理部４から出力されるヨー角θとの偏差Δθである（θ_０−θ）の信号が入力される。このヨー角係数部９Ｃは、（θ_０−θ）の偏差Δθに係数Ｋθを乗じることにより、ヨー角θを補償するためのヨーレートωθを算出する。

トルク演算部９Ｄには、Ｆ／Ｆコントローラ９Ａが算出したヨーレートωｘと、オフセット係数部９Ｂが算出したヨーレートωｄと、ヨー角係数部９Ｃが算出したヨーレートωθとを合算した目標ヨーレートω（＝ωｘ＋ωｄ＋ωθ）が入力されると共に、車速センサ７から出力される車速Ｖｎの信号が入力される。

このトルク演算部９Ｄは、入力された車速Ｖｎに基づいて目標ヨーレートωを目標横加速度Ｇに変換し、この目標横加速度Ｇに応じた操舵トルクＴをマップ検索により求める。そして、トルク演算部９Ｄは、目標横加速度Ｇに応じて求めた操舵トルクＴに関する操舵支援信号をモータドライバ１０に出力する。

これにより、モータドライバ１０が操舵支援のための操舵トルクＴに対応する駆動電流Ｉをアシストモータ５Ａに出力し、アシストモータ５Ａがステアリングギヤボックス５Ｄに操舵支援のための所定の操舵トルクＴを付与してラックバー５Ｅを軸方向に移動させる。その結果、車両１が走行車線ＴＬの中心線ＬＣに沿って走行するように操舵車輪５Ｆ，５Ｆの操舵が支援される。

ここで、トルク演算部９Ｄが目標横加速度Ｇに応じてマップ検索により求める操舵トルクＴは、ハンドルを切り増すように操舵車輪５Ｆ，５Ｆを転舵させてゆく操舵支援の際には、操舵機構５の各部の摩擦抵抗による操舵抵抗を見込んだ大きめの操舵トルクＴに設定する必要がある。一方、ハンドルを切り戻すように操舵車輪５Ｆ，５Ｆの転舵状態を復帰させてゆく操舵支援の際には、操舵車輪５Ｆ，５Ｆを直進状態に復帰させるように操舵機構５の摩擦抵抗を減じた小さめの操舵トルクＴに設定する必要がある。

そこで、トルク演算部９Ｄが目標横加速度Ｇに応じてマップ検索により求める操舵トルクＴは、図５に示すような特性曲線として設定されている。すなわち、ハンドルを切り増すように操舵車輪５Ｆ，５Ｆを転舵させてゆく操舵支援の際の操舵トルクＴは、図５に実線グラフで示すように、目標横加速度Ｇの絶対値の増加に応じて操舵トルクＴの絶対値が増加する特性に設定されている。一方、ハンドルを切り戻すように操舵車輪５Ｆ，５Ｆの転舵状態を復帰させてゆく操舵支援の際の操舵トルクＴは、図５に点線グラフで示すように、実線グラフで示した特性曲線に対し所定のヒステリシス幅Ｗをもって操舵トルクＴの絶対値が小さくなるような特性曲線として設定されている。

このような特性曲線を示す図５において、目標横加速度Ｇおよび操舵トルクＴがプラスの領域は右転舵の領域であり、目標横加速度Ｇおよび操舵トルクＴがマイナスの領域は左転舵の領域である。そして、「Ｒ＋」で示す実線部分は、右方向にハンドルを切り増すように操舵車輪５Ｆ，５Ｆを右転舵させてゆく操舵支援の際の特性曲線を示し、「Ｒ−」で示す点線部分は、左方向にハンドルを切り戻すように操舵車輪５Ｆ，５Ｆの右転舵状態を中立状態へ復帰させてゆく操舵支援の際の特性曲線を示している。一方、「Ｌ＋」で示す実線部分は、左方向にハンドルを切り増すように操舵車輪５Ｆ，５Ｆを左転舵させてゆく操舵支援の際の特性曲線を示し、「Ｌ−」で示す点線部分は、右方向にハンドルを切り戻すように操舵車輪５Ｆ，５Ｆの左転舵状態を中立状態へ復帰させてゆく操舵支援の際の特性曲線を示している。

ここで、本実施形態の車両用操舵支援装置においては、例えば図６に示すような走行車線ＴＬの直線部分を車両１が走行している場合、車両１の中心部が走行車線ＴＬの中心線ＬＣから横方向に大きくずれてレーンオフセットＤが所定の閾値以上となった際に、車両１が中心線ＬＣ側へ確実に復帰するように操舵支援する。このような操舵支援の制御は、ＥＣＵ９により図７〜図１０に示すフローチャートに沿って実行される。

まず、図７に示すように、ＥＣＵ９はステップＳ１〜Ｓ３のメインルーチンで車線逸脱判定処理、操舵支援判定処理、操舵トルク出力処理を順次実行する。

ステップＳ１の車線逸脱判定処理は、車両１が走行車線ＴＬの左右何れかに車線を逸脱する恐れがあるか否かを判定するための処理であり、前述した画像処理部４からの入力信号に基づき、図８に示すサブルーチンのフローチャートに沿って実行する。

まず、ステップＳ１０において、車両１が車線を逸脱する恐れがある状況を示すフラグの前回値であるフラグＦｌｄｍが「ＯＦＦ」であるか否かを判定する。この判定結果がＹＥＳであれば、つぎのステップＳ１１で画像処理部４からの入力信号に基づき、レーンオフセットＤの値が所定の正の値を持つ閾値Ｌ１より大きいか否かを判定する。なお、レーンオフセットＤの値は、走行車線ＴＬの中心線ＬＣから左方向が正の値であり、右方向が負の値である。

ステップＳ１１の判定結果がＹＥＳであって、レーンオフセットＤの値が閾値Ｌ１より大きい場合には、車両１が走行車線ＴＬの左方向に車線を逸脱する恐れがあるものと認定し、つぎのステップＳ１２で車両１が車線を逸脱する恐れがある状況を示すフラグＦｌｄを「左」とする。そして、つぎのステップＳ１３でフラグＦｌｄの内容をフラグＦｌｄｍとして記憶した後、処理を終了する。

一方、ステップＳ１１の判定結果がＮＯであって、レーンオフセットＤの値が閾値Ｌ１より小さい場合には、ステップＳ１４でレーンオフセットＤの値が−Ｌ１の閾値よりも小さいか否かを判定する。

ステップＳ１４の判定結果がＹＥＳであって、レーンオフセットＤの値が−Ｌ１の閾値より小さい場合には、車両１が走行車線ＴＬの右方向に車線を逸脱する恐れがあるものと認定し、つぎのステップＳ１５で車両１が車線を逸脱する恐れがある状況を示すフラグＦｌｄを「右」とした後、ステップＳ１３へ進む。

これに対し、ステップＳ１４の判定結果がＮＯであって、レーンオフセットＤの値が−Ｌ１の閾値よりは大きい場合には、実質的に車線逸脱の恐れがないものと認定し、ステップＳ１６でフラグＦｌｄを「ＮＯ」とした後、ステップＳ１３へ進む。

一方、ステップＳ１０の判定結果がＮＯであれば、ステップＳ１７でレーンオフセットＤの絶対値が閾値Ｌ１より小さい正の値を持つ閾値Ｌ２よりも小さいか否かを判定する。

ステップＳ１７の判定結果がＹＥＳであれば、実質的に車線逸脱の恐れがないものと認定し、ステップＳ１６でフラグＦｌｄを「ＮＯ」とした後、ステップＳ１３へ進む。これに対し、ステップＳ１７の判定結果がＮＯであれば、ステップＳ１６でフラグＦｌｄの内容をフラグＦｌｄｍの内容とした後、ステップＳ１３へ進む。

図８に示した車線逸脱判定処理のサブルーチンが終了すると、図７のメインルーチンへ戻り、ＥＣＵ９がステップＳ２の操舵支援判定処理を実行する。この操舵支援判定処理は、操舵支援の操舵方向を判定するための処理であり、図９に示すサブルーチンのフローチャートに沿って実行する。

まず、ステップＳ２０で操舵支援のための目標横加速度Ｇをローパスフィルタ処理により読み込み、つぎのステップＳ２１で目標横加速度Ｇがその増減の基準値ＧｌｉｍからΔＧを減じた値より小さいか否かを判定する。

ステップＳ２１の判定結果がＹＥＳの場合には、目標横加速度Ｇが順次減少して車両１が走行車線ＴＬの中心線ＬＣから右側にそれて行く場合であると認定し、つぎのステップＳ２２で操舵支援の操舵方向を示すフラグＦｔｇｄを「左」とする。そして、続くステップＳ２３で目標横加速度Ｇにより基準値Ｇｌｉｍを更新する。

一方、ステップＳ２１の判定結果がＮＯの場合には、ステップＳ２４で目標横加速度Ｇがその増減の基準値ＧｌｉｍにΔＧを加えた値より大きいか否かを判定する。そして、この判定結果ＹＥＳであれば、目標横加速度Ｇが順次増加して車両１が走行車線ＴＬの中心線ＬＣから左側にそれて行く場合であると認定し、続くステップＳ２５で操舵支援の操舵方向を示すフラグＦｔｇｄを「右」とし、その後ステップＳ２３へ進んで目標横加速度Ｇにより基準値Ｇｌｉｍを更新する。

ここで、車両１が走行車線ＴＬの中心線ＬＣから左または右に大きくずれて車線を逸脱する恐れのある状況では、前述した画像処理部４が検出する車両１のヨー角θがカントなどの路面の外乱によって変動し、このヨー角θのノイズに起因して目標横加速度Ｇが増減変動し、その結果、操舵支援の操舵方向が反転することがある。

この場合、本来ならば、車両１を走行車線ＴＬの中心線ＬＣ側へ復帰させる操舵支援として、図５に実線で示すハンドル切り増し用の線図「Ｒ＋」または線図「Ｌ＋」から目標横加速度Ｇに応じて検索される大きめの操舵トルクＴが操舵機構５に付与されるのであるが、操舵支援の操舵方向が反転すると、図５に点線で示したハンドル切り戻し用の線図「Ｒ−」または線図「Ｌ−」から目標横加速度Ｇに応じて検索される小さめの操舵トルクＴが操舵機構５に付与されることとなる。

すなわち、車線を逸脱する恐れのある車両１を走行車線ＴＬの中心線ＬＣ側へ復帰させるための操舵支援の操舵トルクＴの値が本来の値より小さくなり、その結果、車両１を迅速に走行車線ＴＬの中心線ＬＣ側へ復帰させることが困難となる。そこで、このような事態を回避するため、本実施形態の車両用操舵支援装置では、図９に示すフローチャートのステップＳ２３に続いてステップＳ２６の処理を行う。

まず、ステップＳ２６では、操舵支援の操舵方向を示すフラグＦｔｇｄが前回値と異なり、かつ、フラグＦｔｇｄが示す操舵支援の操舵方向とフラグＦｌｄが示す車線逸脱の恐れのある方向とが一致するか否かを判定する。

ステップＳ２６の判定結果がＹＥＳであれば、車両１のヨー角θのノイズに起因する目標横加速度Ｇの増減変動によって操舵支援の操舵方向が反転しているものと推定し、続くステップＳ２７で操舵支援の操舵方向を示すフラグＦｔｇｄを反転していない前回値に保持する。そして、つぎのステップＳ２８でフラグＦｔｇｄの前回値を更新した後、処理を終了する。

一方、ステップＳ２６の判定結果がＮＯであれば、操舵支援の操舵方向が本来の方向から反転していないものと推定し、ステップＳ２８でフラグＦｔｇｄの前回値を更新した後、処理を終了する。

図９に示した操舵支援判定処理のサブルーチンが終了すると、図７のメインルーチンへ戻り、ＥＣＵ９がステップＳ３の操舵トルク出力処理を実行する。この操舵トルク出力処理は、図１０に示すサブルーチンのフローチャートに沿って実行する。

まず、ステップＳ３０で操舵支援のための目標横加速度Ｇが０以上の正の値であるか否かを判定する。この判定結果がＹＥＳであって目標横加速度Ｇが図５に示す右操舵の領域であれば、つぎのステップＳ３１で操舵支援の操舵方向を示すフラグＦｔｇｄが「右」であるか否かを判定する。

ステップＳ３１の判定結果がＹＥＳであれば、右操舵の領域で右方向に操舵支援する場合、すなわち、ハンドルを右方向に切り増すように操舵車輪５Ｆ，５Ｆを転舵させてゆく操舵支援の場合であると認定し、続くステップＳ３２で図５の線図「Ｒ＋」から目標横加速度Ｇに応じた操舵トルクＴを検索する。

ステップＳ３２に続くステップＳ３３では、検索した操舵トルクＴに関する所定の操舵支援信号をＥＣＵ９がモータドライバ１０に出力して操舵トルクＴの出力処理を実行する。この操舵トルクＴの出力処理により、モータドライバ１０が操舵支援信号に応じた駆動電流を操舵機構５のアシストモータ５Ａに出力し、アシストモータ５Ａがステアリングギヤボックス５Ｄに所定の操舵トルクＴを付与する。その結果、ラックバー５Ｅおよびタイロッド５Ｈ，５Ｈを介して操舵車輪５Ｆ，５Ｆが所定の操舵支援方向に操舵される。

一方、ステップＳ３１の判定結果がＮＯであれば、右操舵の領域で左方向に操舵支援する場合、すなわち、ハンドルを左方向に切り戻すように操舵車輪５Ｆ，５Ｆを転舵させてゆく操舵支援の場合であると認定し、続くステップＳ３４で図５の線図「Ｒ−」から目標横加速度Ｇに応じた操舵トルクＴを検索した後、ステップＳ５３へ進んで操舵トルクＴの出力処理を実行する。

一方、ステップＳ３０の判定結果がＮＯであって目標横加速度Ｇが図５に示す左操舵の領域であれば、続くステップＳ３５で操舵支援の操舵方向を示すフラグＦｔｇｄが「左」であるか否かを判定する。

ステップＳ３５の判定結果がＹＥＳであれば、左操舵の領域で左方向に操舵支援する場合、すなわち、ハンドルを左方向に切り増すように操舵車輪５Ｆ，５Ｆを転舵させてゆく操舵支援の場合であると認定し、続くステップＳ３６で図５の線図「Ｌ＋」から目標横加速度Ｇに応じた操舵トルクＴを検索した後、ステップＳ３３へ進んで操舵トルクＴの出力処理を実行する。

一方、ステップＳ３５の判定結果がＮＯであれば、左操舵の領域で右方向に操舵支援する場合、すなわち、ハンドルを右方向に切り戻すように操舵車輪５Ｆ，５Ｆを転舵させてゆく操舵支援の場合であると認定し、続くステップＳ３７で図５の線図「Ｌ−」から目標横加速度Ｇに応じた操舵トルクＴを検索した後、ステップＳ３３へ進んで操舵トルクＴの出力処理を実行する。

ここで、前述したように本実施形態の車両用操舵支援装置では、車両１が例えば図１１に示すように走行車線ＴＬの中心線ＬＣから左に大きくずれて車線を逸脱する恐れのある状況において、車両１のヨー角θのノイズに起因する目標横加速度Ｇの増減変動によって操舵支援の操舵方向が反転しているか否かが判定され（図９のステップＳ２６参照）、操舵支援の操舵方向が反転していると推定される場合には、操舵支援の操舵方向が反転していない前回値に保持される（図９のステップＳ２７参照）。

すなわち、車両１が図１１に示すように走行車線ＴＬの中心線ＬＣから左に大きくずれて車線を逸脱する恐れのある状況においては、操舵支援の操舵方向が反転していない本来の右方向に保持されるため、操舵トルクＴの出力に当たっては、図５の線図「Ｒ＋」から目標横加速度Ｇに応じた操舵トルクＴが検索される（図１０のステップＳ３０、Ｓ３１、Ｓ３２参照）。

同様に、車両１が走行車線ＴＬの中心線ＬＣから右に大きくずれて車線を逸脱する恐れのある状況において、車両１のヨー角θのノイズに起因する目標横加速度Ｇの増減変動によって操舵支援の操舵方向が反転していると推定される場合には、操舵支援の操舵方向が反転していない前回値に保持される（図９のステップＳ２６、ステップＳ２７参照）。

すなわち、車両１が図１１に示す例と反対に走行車線ＴＬの中心線ＬＣから右に大きくずれて車線を逸脱する恐れのある状況においては、操舵支援の操舵方向が反転していない本来の左方向に保持されるため、操舵トルクＴの出力に当たっては、図５の線図「Ｌ＋」から目標横加速度Ｇに応じた操舵トルクＴが検索される（図１０のステップＳ３０、Ｓ３５、Ｓ３６参照）。

ここで、例えば図１１に示すように、車両１が走行車線ＴＬの中心線ＬＣから左に大きくずれて車線を逸脱する恐れのある状況において、図５に点線で示したハンドル切り戻し用の線図「Ｒ−」から目標横加速度Ｇに応じて検索される小さめの操舵トルクＴが操舵機構５に付与されると、車両１は点線矢印のように走行して走行車線ＴＬの中心線ＬＣ側へ迅速に復帰することができない。

これに対し、本実施形態の車両用操舵支援装置によれば、図５に実線で示したハンドル切り増し用の線図「Ｒ＋」から目標横加速度Ｇに応じて検索される大きめの操舵トルクＴが操舵機構５に付与されるため、車両１を実線矢印のように走行車線ＴＬの中心線ＬＣ側へ向けて迅速かつ確実に復帰させることができる。

本実施形態による制御の結果は、車両１のヨーの方向が変化したことに相当するため、車両１のヨー角の変動が発生したときには、車両１が走行車線ＴＬから逸脱しない場合の操舵トルクに比べて大きな操舵トルクが設定されることになる。また、本実施形態による制御では、車両１を走行車線ＴＬへ向けて復帰させる際にハンドル切り増し用の操舵トルクＴをそのまま付与するため、車両１が走行車線ＴＬから逸脱しない場合の操舵トルクの変化量に比べて操舵トルクの変化量は小さく設定されていることになる。

本発明に係る車両用操舵支援装置は、前述した一実施形態に限定されるものではない。例えば、走行車線ＴＬに対する車両１のレーンオフセットＤが予め設定された値より大きいときには、操舵支援の操舵トルクを求める際の車両１のヨー角θの変動量の影響を小さくするようにしてもよい。

本実施形態では、車両１が走行車線ＴＬから逸脱する恐れのある状況において、ハンドル切り増し時の操舵トルクＴを付与する技術に基づき説明を行っている。しかし、必ずしもこのようにハンドル切り増し時の操舵トルクを付与する必要はなく、ハンドル切り戻し時の操舵トルクより大きく、ハンドル切り増し時の操舵トルクより小さい範囲の操舵トルクを付与しても同様の作用効果が得られる。

また、本実施形態では、操舵機構５に操舵を付与するものとして操舵トルクＴを付与する技術を説明した。しかし、本発明の技術は、操舵を付与するものとして操舵トルクに限定するものではなく、ステアリングの操舵角度、操舵車輪の角度、車両のヨーに基づき制御することが可能である。

本発明の一実施形態に係る車両用操舵支援装置が適用される車両およびその走行車線を示す斜視図である。 一実施形態に係る車両用操舵支援装置の構成の概要を示す模式図である。 図１に示した走行車線のカーブ部分のパラメータと共に走行する車両の位置および進行方向に関するパラメータを示す模式図である。 図２に示したＥＣＵの構成を示すブロック図である。 図２に示したＥＣＵに記憶されている目標横加速度に対する操舵トルクの特性曲線を示すグラフである。 図１に示した走行車線の直線部分と共に走行する車両を示す模式図である。 図２に示したＥＣＵが実行するメインルーチンの処理手順を示すフローチャートである。 図７に示した車線逸脱判定処理のサブルーチンの処理手順を示すフローチャートである。 図７に示した操舵支援判定処理のサブルーチンの処理手順を示すフローチャートである。 図７に示した操舵トルク出力処理のサブルーチンの処理手順を示すフローチャートである。 図１に示した走行車線の直線部分を走行する車両が車線逸脱状態から復帰する様子を示す図６に対応した模式図である。

符号の説明

１…車両、２…ＣＣＤカメラ、４…画像処理部、５…操舵機構、５Ａ…アシストモータ、５Ｂ…ステアリングホイール、５Ｃ…ステアリングシャフト、５Ｄ…ステアリングギヤボックス、５Ｅ…ラックバー、５Ｆ…操舵車輪、６…トルクセンサ、７…車速センサ、８…ヨーレートセンサ、９…ＥＣＵ９、９Ａ…Ｆ／Ｆコントローラ、９Ｂ…オフセット係数部、９Ｃ…ヨー角係数部、９Ｄ…トルク演算部、１０…モータドライバ、ＴＬ…走行車線、ＬＣ…中心線、ＬＬ，ＬＲ…白線

Claims (5)

1. 車両が走行車線に沿って走行するように前記車両の操舵機構に対していずれかの操舵方向に操舵トルクを付与する車両用操舵支援装置であって、
   ハンドルを切り増すように転舵させてゆく操舵方向に対する操舵支援の際の操舵トルクよりも、ハンドルを切り戻すように転舵状態を復帰させてゆく操舵方向に対する操舵支援の際の操舵トルクを小さく設定し、
   車両が走行車線から逸脱する恐れのある状態で、操舵支援の操舵方向が前記車両が走行車線から逸脱する恐れのある方向に変化したときには、前記操舵支援の操舵方向を前記車両が走行車線に沿って走行する方向に切り替えて、前記操舵トルクを前記車両の操舵機構に付与することを特徴とする車両用操舵支援装置。
2. 車両が走行車線に沿って走行するように前記車両の操舵機構に対していずれかの操舵方向に操舵トルクを付与する車両用操舵支援装置であって、
   ハンドルを切り増すように転舵させてゆく操舵方向に対する操舵支援の際の操舵トルクよりも、ハンドルを切り戻すように転舵状態を復帰させてゆく操舵方向に対する操舵支援の際の操舵トルクを小さく設定し、
   車両が走行車線から逸脱する恐れのあるときに、それ以外のときに比べて前記操舵支援の際の操舵トルクの算出における前記車両のヨー角の影響を小さくして前記操舵支援の際の操舵トルクを算出し、前記操舵トルクを前記車両の操舵機構に付与することを特徴とする車両用操舵支援装置。
3. 前記車両が走行車線から逸脱する恐れがあるか否かの判定は、前記走行車線に対する前記車両の横方向のずれ量が予め設定された量より大きいか否かの判定に基づくことを特徴とする請求項１または２に記載の車両用操舵支援装置。
4. 前記走行車線に対する前記車両の横方向のずれ量に基づいて、前記車両が走行車線から逸脱する恐れがある方向を判定し、
   前記走行車線に対する前記車両の横方向のずれ量及び前記車両のヨー角に基づいて、前記操舵支援の操舵方向及び前記操舵支援の操舵トルクを判定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用操舵支援装置。
5. ハンドルを切り増すように転舵させてゆく操舵方向に対する操舵支援の際の操舵トルクの特性曲線と、ハンドルを切り戻すように転舵状態を復帰させてゆく操舵方向に対する操舵支援の際の操舵トルクの特性曲線とが所定のヒステリシス幅を有する特性曲線として設定されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の車両用操舵支援装置。

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