JP5181744B2 - 車線逸脱防止装置及びその方法 - Google Patents
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Description
本発明の課題は、コンプライアンスステアによるトー角変化を抑制して、自車両の走行車線からの逸脱を防止するために必要な目標ヨーモーメントを適切に得ることである。
(構成)
実施形態は、本発明に係る車線逸脱防止装置を搭載した後輪駆動車両である。この車両は、自動変速機とコンベンショナルディファレンシャルギヤとを搭載している。そして、この車両は、前後輪とも左右輪の制動力を独立制御可能な制動装置を搭載している。
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はリザーバである。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を介装している。
撮像部13は、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する。撮像部13は、その検出したレーンマーカを基に、走行車線を検出する。さらに、撮像部13は、検出した走行車線を基に、自車両の走行車線と自車両の前後方向軸とのなす角(ヨー角)φ、走行車線中央からの横変位X及び走行車線曲率β等を算出する。撮像部13は、算出したこれらヨー角φ、横変位X及び走行車線曲率β等を制駆動力コントロールユニット8に出力する。
また、本発明は走行車線を白線に基づいて決定する構成に限定されるものではない。すなわち、走行車線を認識させるための白線(レーンマーカ)が走路上にない場合、画像処理や各種センサによって得られる道路形状や周囲環境等の情報から、自車両が走行に適した走路範囲や、運転者が自車両を走行させるべき走路範囲を推測し、走行車線として決定しても良い。例えば、走路上に白線がなく、道路の両側ががけになっている場合には、走路のアスファルト部分を走行車線として決定する。また、ガードレールや縁石等がある場合は、その情報を考慮して走行車線を決定すれば良い。また、走行車線曲率βを後述のステアリングホイール21の操舵角δを基に算出しても良い。
図2は、制駆動力コントロールユニット8で行う演算処理手順を示す。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演算処理を実行する。なお、演算処理によって得た情報を随時記憶装置に更新記憶すると共に、必要な情報を随時記憶装置から読み出す。
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、本実施形態では、後輪駆動車両なので、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。
V=(2π・R)・W・(60/1000) ・・・(2)
ここで、Rは、車輪半径とデフギアの比(車輪半径/デフギア)である。Wは、AT出力軸回転数(rpm)である。
図3に示すように、先ずステップS41において、所定時間T後の車両重心横位置の推定横変位Xsを算出する。具体的には、前記ステップS1で得たヨー角φ、走行車線曲率β及び現在の車両の横変位X0、及び前記ステップS2で得た車速Vを用いて、下記(3)式により推定横変位Xsを算出する。
Xs=Tt・V・(φ+Tt・V・β)+X0 ・・・(3)
ここで、Ttは前方注視距離算出用の車頭時間である。この車頭時間Ttに自車速Vを乗じると前方注視点距離になる。また、車頭時間Tt後の走行車線中央からの横変位推定値が将来の推定横変位Xsとなる。この(3)式によれば、例えばヨー角φが大きくなるほど、推定横変位Xsは大きくなる。
XL=(L−H)/2 ・・・(4)
ここで、Lは車線幅である。Hは車両の幅である。車線幅Lについては、撮像部13が撮像画像を処理して得ている。また、ナビゲーション装置14から車両の位置を得たり、ナビゲーション装置14の地図データから車線幅Lを得たりしても良い。
続いてステップS43において、逸脱判断フラグFoutを設定する。すなわち、前記ステップS42において、車線逸脱傾向ありと判定した場合(|Xs|≧XL)、逸脱判断フラグFoutをONにする(Fout=ON)。また、前記ステップS42において、車線逸脱傾向なしと判定した場合(|Xs|<XL)、逸脱判断フラグFoutをOFFにする(Fout=OFF)。
続いてステップS4において、運転者の車線変更の意思を判定する。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を基に、次のように運転者の車線変更の意思を判定する。
このように、逸脱判断フラグFoutがONである場合において運転者が意識的に車線変更していないときには、逸脱判断フラグFoutをONに維持している。
なお、後述するように、逸脱判断フラグFoutがONの場合、車線逸脱防止制御として自車両へのヨーモーメント付与を開始するから、この自車両へのヨーモーメント付与と同時に該警報出力がされる。しかし、警報の出力タイミングは、これに限定されるものではなく、例えば車両へのヨーモーメント付与の開始タイミングよりも早くても良い。
Ms=K1・K2・(|Xs|−XL) ・・・(5)
この(5)式によれば、推定横変位Xsと横変位限界距離XLとの差分が大きくなるほど、目標ヨーモーメントMsは大きくなる。また、逸脱判断フラグFoutがONの場合に目標ヨーモーメントMsを算出する。また、逸脱判断フラグFoutがOFFの場合、目標ヨーモーメントMsを零に設定する。
ΔP=Kgb・Ms ・・・(6)
ここで、Kgbは、車両諸元から決まる比例ゲインである。
Pgf=Kgv・Kgx・(|Xs|−XL−Xβ) ・・・(7)
車輪に制動力が加わると、その制動力が車輪と車体とを繋ぐリンク機構に伝わり、リンク機構のブッシュが撓むことになる。その結果、車輪にトー変化が生じることになる。このトー変化を積極的に利用し、制御することがコンプライアンスステアになる。このコンプライアンスステアには、トー角が外側(トーアウト方向)に向くようにする(車輪の前側が開くようにする)トーアウト制御と、トー角が内側(トーイン方向)に向くようにする(車輪の後側が開くようにする)トーイン制御とがある。一般的には、車両諸元からコンプライアンスステアが決まる。なお、一般的に、二輪駆動車では、前輪がトーアウト方向のトー角を有しており、四輪駆動車では、前輪がトーイン方向のトー角を有している。また、二輪駆動車及び四輪駆動車の何れにおいても、後輪はトーイン方向のトー角を有している。
(1)前輪のコンプライアンスステアCsがトーイン方向(トーイン制御)の場合
H1=MAPin(Cs) ・・・(8)
(2)前輪のコンプライアンスステアCsがトーアウト方向(トーアウト制御)の場合
H1=MAPout(Cs) ・・・(9)
ここで、前輪(逸脱回避側の前輪)のコンプライアンスステアCsに着目して、第1液圧前後配分比H1を算出している。
一般的には、いわゆるロールステア等の方策により、サスペンションストロークStに応じてトー角が変化する。このようなことから、このステップS11では、サスペンションストロークStを考慮して、液圧前後配分比の算出を行う。具体的には、前記ステップS10で算出した第1液圧前後配分比H1に乗じるゲインGtをサスペンションストロークStに応じて変化させる。すなわち、前記ステップS10で算出した第1液圧前後配分比H1を、サスペンションストロークStにより補正する。次の手順により、ゲインGtを算出する。
ΔTd=MAPsp(St) ・・・(10)
ここで、MAPsp(St)は、サスペンションストロークStとトー角変化量ΔTdとの関係を基に予め得ているマップである。サスペンションストロークStは、前左右輪それぞれで得た平均値であったり、走行シーンに応じて左右輪の何れかから選択した値であったりする。
Gt=MAPtd(ΔTd) ・・・(11)
ここで、MAPtd(ΔTd)は、トー角変化量ΔTdとゲインGtとの関係を基に予め得ているマップである。
図11は、トー角変化量ΔTdとゲインGtとの関係を示すマップの一例を示す。同図(a)は、トーアウト制御のコンプライアンスステアのものであり、同図(b)は、トーイン制御のコンプライアンスステアのものである。
(1)Sl>0(上り勾配の場合)
H2=MAPslu(Sl) ・・・(12)
(2)Sl<0(下り勾配の場合)
H2=MAPsld(Sl) ・・・(13)
ここで、MAPslu(Sl)、MAPsld(Sl)は、道路勾配Slと第2液圧前後配分比H2との関係を基に予め得ているマップである。
H=Gt・H1+H2 ・・・(14)
続いてステップS14において、各車輪の目標制動液圧を算出する。すなわち、車線逸脱防止の制動制御の有無(逸脱判断フラグFout及び減速制御作動判断フラグFgsの状態)に応じて、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=0
Psfr=ΔP+ΔP・H
Psrl=0
Psrr=ΔP−ΔP・H
・・・(15)
Psfl=ΔP+ΔP・H
Psfr=0
Psrl=ΔP−ΔP・H
Psrr=0
・・・(16)
Psfl=Pgf/2
Psfr=Pgf/2+ΔP+ΔP・H
Psrl=Pgr/2
Psrr=Pgr/2+ΔP−ΔP・H
・・・(17)
Psfl=Pgf/2+ΔP+ΔP・H
Psfr=Pgf/2
Psrl=Pgr/2+ΔP−ΔP・H
Psrr=Pgr/2
・・・(18)
Psfl=Psfr=Pmf ・・・(19)
Psrl=Psrr=Pmr ・・・(20)
ここで、Pmfは前輪用の制動液圧である。また、Pmrは後輪用の制動液圧であり、例えば、前後配分を考慮して前輪用の制動液圧Pmfを基に算出した値である。
Psfl=Pmf
Psfr=Pmf+ΔP+ΔP・H
Psrl=Pmr
Psrr=Pmr+ΔP−ΔP・H
・・・(21)
動作及び作用は次のようになる。
車両走行中、各種データを読み込むとともに(前記ステップS1)、車速Vを算出する(前記ステップS2)。続いて、将来の推定横変位(逸脱推定値)Xsを算出し、算出した推定横変位Xsを基に、車線逸脱傾向の判定(逸脱判断フラグFoutの設定)を行う(前記ステップS3)。そして、その車線逸脱傾向の判定結果(逸脱判断フラグFout)を運転者の車線変更の意思を基に修正する(前記ステップS4)。そして、車線逸脱傾向の判定結果を基に、警報出力を行う(前記ステップS5)。
すなわち、この実施形態では、コンプライアンスステアに応じて液圧前後配分比を変化させている。これに対して、前後輪全体の制動液圧を変化させることもできる。すなわち、液圧前後配分比を考慮することなく、前輪又は後輪、或いは前後輪両方の制動液圧を大きくする、又は小さくする。なお、ここでいう車輪は自車両へのヨーモーメント付与により旋回内側に位置する車輪である。
また、この実施形態では、図8〜図12等により各種のマップやテーブルを具体的に説明している。しかし、マップやテーブルは、車両諸元等の他の条件により決まるものであるから、マップやテーブルを、本発明の効果を得ることができる限りにおいて、他の特性(極端な例では反対の特性)にすることもできる。
本実施形態の効果は次のようになる。
(1)走行車線に対して自車両が逸脱傾向ありと判定した場合に、車輪の制動力を制御して、左右輪に制動力差を発生させることで自車両にヨーモーメントを付与するものであり、車輪に制動力を発生させる際に生じるコンプライアンスステアによるトー角変化を基に、車輪に発生させる制動力を補正している。これにより、コンプライアンスステアによるトー角変化にかかわらず、自車両の走行車線からの逸脱を防止するために必要なヨーモーメントを得ることができる。
(3)前後それぞれの左右輪で制動力差を発生させることで自車両にヨーモーメントを付与しており、液圧前後配分比を変化させて、制動力を補正している。これにより、発生させる制動力の絶対量を維持することで所望のヨーモーメント(目標ヨーモーメント)を得ることを実現しつつ、コンプライアンスステアによるトー角変化により自車両に発生するヨーモーメントを抑制できる。
(5)走行路の路面勾配による車輪のトー角変化を基に、制動力を補正している。具体的には、走行路の路面勾配による車輪のトー角変化により車両に発生するヨーモーメントを抑制する方向に制動力を補正している。これにより、自車両の走行車線からの逸脱を防止するために必要なヨーモーメントを適切に得ることができる。
Claims (5)
- 走行車線に対する車両の逸脱傾向を判定する車線逸脱傾向判定手段と、
前記車線逸脱傾向判定手段が逸脱傾向ありと判定した場合に、車輪の制動力を制御して、前後それぞれの左輪と右輪との間に制動力差を発生させることで車両にヨーモーメントを付与する制動力制御手段と、
車輪に制動力を発生させる際に生じるコンプライアンスステア量を基に、前記制動力制御手段が車輪に発生させる制動力の前後輪配分比を決めるゲインを設定するゲイン設定手段と、
を備え、
前記制動力制御手段は、前記ゲイン設定手段が設定したゲインに基づいて前後輪の制動力配分を変化させることを特徴とする車線逸脱防止装置。 - 前記ゲイン設定手段は、前記コンプライアンスステアによるトー角変化により車両に発生するヨーモーメントを抑制する方向に前後輪の制動力配分が変化するように前記ゲインを設定す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。
- 車輪のサスペンションストロークを検出するサスペンションストローク検出手段と、前記サスペンションストローク検出手段が検出したサスペンションストロークによる車輪のトー角変化を基に、前記車輪の制動力を補正するサスペンションストローク用補正手段を備え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。
- 車両の走行路の路面勾配を検出する路面勾配検出手段と、前記路面勾配検出手段が検出した路面勾配による車輪のトー角変化を基に、前記車輪の制動力を補正する路面勾配用補正手段を備えることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の車線逸脱防止装置。
- 走行車線に対して車両が逸脱傾向にある場合、前後それぞれの左輪と右輪との間に制動力差を発生させることで車線逸脱防止用のヨーモーメントを車両に付与しており、
前記左輪と右輪との間に制動力差を発生させる車輪の制動力の前後輪配分比を変化させて、車輪に制動力を発生させる際のコンプライアンスステアによるトー角変化に起因して車両に発生するヨーモーメントを抑制することを特徴とする車線逸脱防止方法。
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