JP6413955B2 - 逸脱回避装置 - Google Patents

Description

本発明は、自車両の走行路からの逸脱を回避する技術に関する。

走行している走行路から自車両が逸脱すると予測される場合、自車両の走行状態を制御して走行路からの逸脱を回避する技術が公知である（例えば、特許文献１参照。）。
特許文献１に記載された技術では、自車両が走行路から逸脱すると予測すると、電動パワーステアリング装置の電動モータからステアリングロッドに操舵トルクを加え、走行路からの逸脱を回避しようとしている。

特許文献１に記載された技術では、自車両が走行路から逸脱することを回避するために、電動モータからステアリングロッド等の操舵機構に加える操舵トルクの波形を算出すると、逸脱回避中であることを警報ブザーからの警報およびメータへの表示により報知する。

特許第４７０２３９８号公報

しかしながら、特許文献１に記載された技術では、算出した操舵トルクの波形にしたがって電動モータが操舵トルクを出力する前に、警報ブザーからの警報およびメータへの表示により逸脱回避中であることが報知されることもある。

この場合、電動モータから操舵機構に操舵トルクが加わる前のタイミングで逸脱回避中であることが報知される。さらに、電動モータと操舵機構とには実際に作動するまでに構造上の遊びと摩擦力とが存在するので、電動モータへの通電を開始してから電動モータの操舵トルクが操舵機構に加わり操舵角が変化するまでに時間遅れが生じる。

したがって、電動モータから操舵機構に操舵トルクが加わる前のタイミングで逸脱回避中であることが報知されると、自車両の実際の走行状態と報知される逸脱回避状態との隔たりが大きい。その結果、車両搭乗者に与える違和感が大きくなる。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、自車両の走行状態と報知される逸脱回避状態との隔たりを極力低減する技術を提供することを目的とする。

本発明の逸脱回避装置は、境界検出部と、逸脱予測部と、逸脱回避部と、報知部と、を備えている。
境界検出部は、自車両が走行する走行路の境界を検出する。逸脱予測部は、境界検出部が検出する境界により規定される走行路を走行する自車両の走行状態に基づいて、自車両が走行路から逸脱することを予測する。逸脱回避部は、自車両が走行路から逸脱すると逸脱予測部が予測すると、操舵制御装置に指令して操舵アクチュエータに自車両の進行方向を変更する操舵機構を駆動させ、自車両が走行路から逸脱することを回避する。

報知部は、走行路から自車両が逸脱することを回避するために操舵アクチュエータが操舵機構に駆動力を加えると、走行路からの逸脱を自車両が回避中であることを報知装置により車両搭乗者に報知させる。

この構成によれば、操舵アクチュエータから操舵機構に駆動力が加わっている状態で逸脱回避中であることが報知されるので、逸脱回避中であることが報知されてから操舵機構に加わる駆動力により操舵角が変化するまでの時間を極力短くすることができる。これにより、自車両の走行状態と報知される逸脱回避状態との隔たりを極力低減することができる。その結果、車両搭乗者に与える違和感を極力低減できる。

尚、特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

第１実施形態の逸脱回避装置を示すブロック図。 報知装置による逸脱回避中の表示を示す説明図。 第１実施形態の逸脱回避処理を示すフローチャート。 自車両による逸脱回避走行を示す模式図。 プレトルクのヒステリシス幅を示す説明図。 逸脱回避処理による駆動トルクの変化を示す特性図。 第２実施形態の逸脱回避処理を示すフローチャート。

以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
［１．第１実施形態］
［１−１．構成］
図１に示す逸脱回避システム２は、逸脱回避装置１０と、操舵制御装置２０と、操舵用モータ３０と、報知装置４０と、逸脱回避起動スイッチ５０と、カメラ５２、加速度センサ５４と、ヨーレートセンサ５６と、操舵角センサ５８と、車速センサ６０と、トルクセンサ６２と、を備えており、車両に搭載される。

逸脱回避装置１０はＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備える公知のコンピュータである。逸脱回避装置１０はＲＯＭに記憶したプログラムにより後述する逸脱回避処理を実行する。以下では、逸脱回避装置１０を搭載する車両を自車両とする。

逸脱回避装置１０は、機能的に、境界検出部１２と、逸脱予測部１４と、逸脱回避部１６と、報知部１８と、を備えている。逸脱回避装置１０の各部の機能は後述する。
操舵制御装置２０は、ドライバがステアリングハンドル（以下、単に「ハンドル」とも言う。）を操舵する操舵トルクをトルクセンサ６２から取得し、自車両の車速を車速センサ６０から取得する。そして、操舵トルクと車速とに基づいて、ドライバによる操舵をアシストする操舵用モータ３０のアシストトルクを算出する。そして、操舵制御装置２０は、その算出結果に応じた通電量で操舵用モータ３０を制御することにより、ドライバがハンドルを回す力のアシスト量を制御する。

さらに、操舵制御装置２０は、走行している走行路から自車両が逸脱することを回避する場合、逸脱回避装置１０からの指令により操舵用モータ３０への通電量を制御して自車両の走行状態を制御する。自車両の走行状態とは、自車両の前後方向および横方向の車速、走行路における横位置、前後方向および横方向の加速度等である。操舵用モータ３０は、自車両の進行方向を変更する操舵機構を駆動する操舵用アクチュエータに相当する。

報知装置４０は、表示と音と音声と振動とのうち少なくとも一つにより自車両が逸脱回避中であることを報知する。報知装置４０として、インストルメントパネルの表示装置、ディスプレイ、ブザー、スピーカ、振動発生装置等が使用される。振動発生装置は、例えば、ハンドルに設置されたバイブレータまたは操舵用モータ３０によりハンドルを振動させるものである。

図２に、逸脱回避中に走行路の白線が検出されると表示される白線マーク７０と、逸脱回避中を報知するハンドルマーク８０とを、報知装置４０としてインストルメントパネルに表示する例を示す。インストルメントパネルに代えて、図示しないナビゲーション装置のディスプレイを使用してもよいし、逸脱回避中の報知専用のディスプレイを使用してもよい。

また、ブザーによる音またはスピーカからの音声または振動発生装置による振動によって、逸脱回避中を報知してもよい。
逸脱回避起動スイッチ５０は、例えばインストルメントパネルに設置されている。逸脱回避起動スイッチ５０がオンになると、逸脱回避装置１０が実行する逸脱回避処理が起動される。

カメラ５２は自車両の前方を撮像するものである。逸脱回避装置１０は、カメラ５２が撮像した画像データを解析する。加速度センサ５４は自車両の前後方向および横方向の加速度を検出する。ヨーレートセンサ５６は自車両の旋回角速度を検出する。

操舵角センサ５８はハンドルの操舵角を検出する。車速センサ６０は自車両の現在車速を検出する。トルクセンサ６２は、ドライバがハンドルを操舵するときのトルクを検出する。

［１−２．処理］
逸脱回避装置１０が実行する逸脱回避処理について説明する。逸脱回避処理を実行する図３のフローチャートは、逸脱回避起動スイッチ５０がオンになると所定の時間間隔で実行される。

Ｓ４００において、境界検出部１２は、カメラ５２が撮像した画像データを解析し、図４に示すように、自車両１００が走行する走行路２００の境界を検出できるか否かを判定する。走行路２００の境界は、走行路２００の幅方向両端を規定するものである。

図４では、走行路２００の左右の白線２１０、２１２の内側端２１０ａ、２１２ａを走行路２００の境界とする。内側端２１０ａ、２１２ａに限らず、白線２１０、２１２の外側端等の予め設定した白線２１０、２１２上の任意の位置を境界としてもよい。白線がない走行路の場合には、例えば、画像データを解析して舗装面と非舗装面との境界を検出して走行路の境界とする。

境界検出部１２は、Ｓ４００において走行路２００の境界を検出することに加え、走行路２００の幅を検出する。さらに、境界検出部１２は、カメラ５２が撮像する撮像画像の範囲内で走行路２００の境界の座標を検出する。そして、境界検出部１２は、境界の座標に基づいて走行路２００の曲率を算出する。境界検出部１２は、図示しないナビゲーション装置の地図情報に基づいて走行路２００の曲率を取得してもよい。

さらに、境界検出部１２は、走行路２００の基準点として、例えば走行路２００の境界または中央線に対する自車両１００の横位置等も画像データに基づいて検出する。
走行路２００の境界を検出できない場合（Ｓ４００：Ｎｏ）、境界検出部１２は本処理を終了する。例えば、白線が途切れているか、あるいは白線がない走行路において舗装面と非舗装面との境界を検出できない場合、境界検出部１２は走行路の境界を検出できないと判定する。

走行路２００の境界を検出できる場合（Ｓ４００：Ｙｅｓ）、逸脱予測部１４は、図４に示す制御開始位置３００を算出する（Ｓ４０２）。制御開始位置３００は、自車両１００の現在の走行状態に基づいて、このままの走行状態では数秒後に走行路２００から逸脱すると予測される位置である。

逸脱予測部１４は、自車両１００の走行状態として、自車両１００の現在の横速度、走行路２００の曲率、走行路２００の幅等をパラメータとして、例えば逸脱側の境界から走行路２００の内側に向かう距離（Ｄ）としてマップから制御開始位置３００を求める。

次に、逸脱予測部１４は、現在の自車両１００の車速において、操舵用モータ３０が操舵機構を駆動する駆動力である駆動トルクを上昇させ、実際に操舵角が変化を開始するときの境界駆動力である駆動トルクの値をヒステリシス幅（Ｈｙｓ）として算出する（Ｓ４０４）。ヒステリシス幅は車速が速いほど小さくなる。

Ｓ４０６において、逸脱予測部１４は、自車両１００の現在の横速度に基づいて、ヒステリシス幅以下の駆動トルクであるプレトルクを操舵用モータ３０が操舵機構に加えるプレトルク開始位置を算出する。プレトルク開始位置３０２は、制御開始位置３００から走行路２００の内側に向かう距離（Ｄ）として規定される。自車両１００の横速度が速いほど、プレトルク開始位置３０２は制御開始位置３００から離れる。

プレトルク開始位置３０２は、自車両１００が制御開始位置３００に到達するまでの間に、操舵用モータ３０が操舵機構に駆動トルクを加えても操舵角が変化しない範囲内のプレトルクを操舵用モータ３０が操舵機構に加えることを開始する位置である。

ただし、自車両１００の横位置が走行路２００の中心から僅かにずれただけで操舵用モータ３０がプレトルクを出力しないように、距離（Ｄ）には上限値が設定されている。
Ｓ４０８において、距離（Ｄ）と自車両１００の横速度（Ｖｙ）とにより、自車両１００がプレトルク開始位置３０２に到達してから、操舵用モータ３０が操舵機構に加える駆動トルクがヒステリシス幅（Ｈｙｓ）以上になり操舵角が変化して逸脱回避が実行されるまでの時間（Ｔ）を、次式（１）から算出する。

Ｔ＝Ｄ／Ｖｙ ・・・（１）
Ｓ４１０において逸脱回避部１６は、自車両１００がプレトルク開始位置３０２に到達したか否かを判定する。尚、逸脱回避部１６は、自車両１００の逸脱側の前輪の外側端がプレトルク開始位置３０２に到達すると、自車両１００がプレトルク開始位置３０２に到達したと判定する。

自車両１００がプレトルク開始位置３０２に到達すると（Ｓ４１０：Ｙｅｓ）、逸脱回避部１６は、操舵制御装置２０に指令して、図５に示すように、Ｈｙｓ／Ｔの勾配でプレトルクを出力するように操舵用モータ３０を制御させる（Ｓ４１２）。

操舵用モータ３０から操舵機構に駆動トルクが加わり、駆動トルクが上昇してヒステリスシス幅（Ｈｙｓ）よりも小さい報知開始トルク（Ｈｙｓ０）以上になると（Ｓ４１４：Ｙｅｓ）、報知部１８は、報知装置４０から表示と音と音声とのうち少なくとも一つにより、逸脱回避中であることを自車両１００の搭乗者に報知させる（Ｓ４１６）。

操舵用モータ３０から操舵機構に加わる駆動トルクは、例えば、操舵制御装置２０が操舵用モータ３０を通電制御する駆動電流から算出される。
図４では、自車両１００がプレトルク開始位置３０２に到達して操舵用モータ３０がプレトルクを出力しても、すぐにハンドルマーク８０は表示されていない。図４には、プレトルクが上昇して報知開始トルク（Ｈｙｓ０）以上になり、自車両１００が制御開始位置３００に近づいてからハンドルマーク８０が表示されることが示されている。

自車両１００が制御開始位置３００に到達すると（Ｓ４１８：Ｙｅｓ）、逸脱回避部１６は、操舵用モータ３０から操舵機構にプレトルクを加える代わりに、図４に示す目標ライン３１０に沿って自車両１００が逸脱回避走行をするように、操舵制御装置２０に逸脱回避制御を指令する（Ｓ４２０）。尚、逸脱回避部１６は、自車両１００の逸脱側の前輪の外側端が制御開始位置３００に到達すると、自車両１００が制御開始位置３００に到達したと判定する。

Ｓ４２０で操舵制御装置２０が逸脱回避制御を実行することにより、図６に示すように、プレトルクに続いて操舵用モータ３０から操舵機構に実線で示す駆動トルク３２０が加わる。

自車両１００が制御開始位置３００に到達する前に操舵用モータ３０がプレトルクを出力することにより、自車両１００が制御開始位置３００に到達すると、操舵用モータ３０から操舵機構に実際に操舵角を変化させる駆動トルクが速やかに加わる。

自車両１００が目標ライン３１０の終了点に達して逸脱回避制御が終了すると（Ｓ４２２：Ｙｅｓ）、報知部１８は、報知装置４０からの逸脱回避中の報知を停止する（Ｓ４２４）。

［１−３．効果］
以上説明した第１実施形態によると、以下の効果を得ることができる。
（１）図６の符号３２２に示すように、プレトルクを操舵機構に加えず、自車両１００が制御開始位置３００に到達してから操舵用モータ３０への通電を開始して操舵機構に駆動トルクを加えると、駆動トルクが上昇して操舵角が変化するまでに時間遅れが生じる。

また、プレトルク開始位置３０２に到達して、プレトルクではなく、自車両１００が走行路２００から逸脱することを回避するための図６の符号３２４で示す駆動トルクを操舵機構に加えると、走行路２００からの逸脱を容易に回避することはできる。

この場合、自車両１００が制御開始位置３００よりも走行路２００の内側であるプレトルク開始位置３０２に到達するとすぐに操舵角が変化するので、自車両１００がまだ走行路２００から逸脱する走行をしていないにも関わらず操舵角が変化する。その結果、ドライバに違和感を与える。

これに対し、第１実施形態によると、自車両１００がプレトルク開始位置３０２に到達すると操舵用モータ３０がプレトルクを出力する。プレトルクが操舵機構に加わっても操舵角は変化しない。そして、プレトルクが上昇し、自車両１００が制御開始位置３００に到達すると、ヒステリシス幅（Ｈｙｓ）以上の駆動トルクが操舵機構に加わって操舵角が変化し、自車両１００の進行方向が変化する。これにより、自車両１００の走行路２００からの逸脱を最適なタイミングで開始できる。

（２）プレトルクが操舵機構に加わってからヒステリシス幅（Ｈｙｓ）よりも小さい報知開始トルク（Ｈｙｓ０）以上になると、逸脱回避中であることを報知するので、操舵用モータ３０がプレトルクを出力すると同時に逸脱回避中であることを報知する場合に比べ、逸脱回避中を報知してから実際に操舵角が変化するまでの時間差は小さい。

これにより、自車両１００の走行状態と報知される逸脱回避状態との隔たりを低減できる。その結果、自車両１００の搭乗者に与える違和感を低減できる。
さらに、自車両１００がプレトルク開始位置３０２に達しても、プレトルクが報知開始トルク（Ｈｙｓ０）以上になるまでは逸脱回避中は報知されないので、自車両１００の位置がプレトルク開始位置３０２とその内側との間でふらついても、逸脱回避中は報知されない。これにより、逸脱回避中が報知される頻度を低減できる。

［２．第２実施形態］
［２−１．構成］
第２実施形態の逸脱回避システムの構成は、第１実施形態の逸脱回避システム２の構成と実質的に同一であるから説明を省略する。

［２−２．処理］
第２実施形態の逸脱回避装置１０が実行する逸脱回避処理について説明する。逸脱回避装置１０が逸脱回避処理を実行する図７のフローチャートは、逸脱回避起動スイッチ５０がオンになると所定の時間間隔で実行される。

自車両１００が走行する走行路２００の境界を検出できる場合（Ｓ４３０：Ｙｅｓ）、逸脱予測部１４は制御開始位置３００を算出する（Ｓ４３２）。自車両１００が制御開始位置３００に到達すると（Ｓ４３４：Ｙｅｓ）、逸脱回避部１６は、操舵制御装置２０に逸脱回避制御の開始を指令する（Ｓ４３６）。

操舵制御装置２０に逸脱回避制御の開始を指令してから操舵用モータ３０の駆動トルクが操舵機構に加わり、操舵角センサ５８が検出する操舵角が逸脱回避制御の開始時の操舵角から変化すると（Ｓ４３８：Ｙｅｓ）、報知部１８は、報知装置４０から表示と音と音声と振動とのうち少なくとも一つにより、逸脱回避中であることを自車両１００の搭乗者に報知させる（Ｓ４４０）。

自車両１００が目標ライン３１０の終了点に達して逸脱回避制御が終了すると（Ｓ４４２：Ｙｅｓ）、報知部１８は、報知部１８は、報知装置４０からの逸脱回避中の報知を停止する（Ｓ４４４）。

［２−３．効果］
以上説明した第２実施形態によると、逸脱回避制御が開始され実際に操舵角が変化すると逸脱回避を報知するので、自車両１００の走行状態と報知される逸脱回避状態との隔たりを極力低減できる。

［３．他の実施形態］
（１）第１実施形態では、ヒステリシス幅（Ｈｙｓ）よりも小さい報知開始トルク（Ｈｙｓ０）以上に駆動トルクが到達すると逸脱回避中であることを報知した。これに対し、駆動トルクがヒステリシス幅以上になると逸脱回避中であることを報知してもよい。

（２）上記実施形態における一つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を一つの構成要素に統合させたりしてもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、同様の機能を有する公知の構成に置き換えてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を、課題を解決できる限りにおいて省略してもよい。尚、特許請求の範囲に記載した文言のみによって特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本発明の実施形態である。

（３）上述した逸脱回避装置１０の他、当該逸脱回避装置１０を構成要素とする逸脱回避システム２、当該逸脱回避装置１０としてコンピュータを機能させるための逸脱回避プログラム、この逸脱回避プログラムを記録した記録媒体、逸脱回避方法など、種々の形態で本発明を実現することもできる。

２：逸脱回避システム、１０：逸脱回避装置、１２：境界検出部、１４：逸脱予測部、１６：逸脱回避部、１８：報知部、３０：操舵用モータ（操舵用アクチュエータ）、４０：報知装置、５２：カメラ、１００：自車両、２００：走行路、２１０ａ、２１２ａ：内側端（境界）、３００：制御開始位置、３０２：プレトルク開始位置

Claims (5)

1. 自車両（１００）が走行する走行路（２００）の境界（２１０ａ、２１２ａ）を検出する境界検出部（１２、Ｓ４００、Ｓ４３０）と、
   前記境界検出部が検出する前記境界により規定される前記走行路を走行する前記自車両の走行状態に基づいて、前記自車両が前記走行路から逸脱することを予測する逸脱予測部（１４、Ｓ４０２〜Ｓ４０８、Ｓ４３４）と、
   前記自車両が前記走行路から逸脱すると前記逸脱予測部が予測すると、操舵制御装置（２０）に指令して操舵用アクチュエータ（３０）に前記自車両の進行方向を変更する操舵機構を駆動させ、前記自車両が前記走行路から逸脱することを回避する逸脱回避部（１６、Ｓ４１０〜Ｓ４１４、Ｓ４１８、Ｓ４２０、Ｓ４３６）と、
   前記走行路から前記自車両が逸脱することを回避するために前記操舵用アクチュエータが前記操舵機構に駆動力を加えると、前記自車両が逸脱回避中であることを報知装置（４０）により車両搭乗者に報知させる報知部（１８、Ｓ４１６、Ｓ４２４、４３８、Ｓ４４４）と、
   を備えることを特徴とする逸脱回避装置（１０）。
2. 請求項１に記載の逸脱回避装置であって、
   前記逸脱回避部（Ｓ４１２、Ｓ４１４）は、前記自車両が前記走行路から逸脱すると前記逸脱予測部が予測し、前記自車両が前記走行路から逸脱することを回避するために前記操舵用アクチュエータが前記操舵機構に前記駆動力を加えて実際に操舵角を変化させる前に、予め前記操舵制御装置に指令して操舵角が変化しない範囲内で前記操舵用アクチュエータから前記操舵機構に駆動力を加えておく、
   ことを特徴とする逸脱回避装置。
3. 請求項２に記載の逸脱回避装置であって、
   前記逸脱回避部は、前記自車両が前記走行路から逸脱すると前記逸脱予測部が予測し、前記自車両が前記走行路から逸脱することを回避するために前記操舵用アクチュエータが前記操舵機構に前記駆動力を加えて実際に前記操舵角を変化させる前に、予め前記操舵制御装置に指令して操舵角が変化しない範囲内で前記操舵用アクチュエータが前記操舵機構に加える駆動力を徐々に上昇させ、
   前記報知部は、現在の前記駆動力が、前記前記操舵機構に前記駆動力が加わり前記操舵角が変化するときの境界駆動力以上になると、前記自車両が逸脱回避中であることを前記報知装置により前記車両搭乗者に報知させる、
   ことを特徴とする逸脱回避装置。
4. 請求項１に記載の逸脱回避装置であって、
   前記自車両が前記走行路から逸脱することを回避するために前記操舵用アクチュエータが前記操舵機構に駆動力を加え操舵角が変化すると、前記報知部（Ｓ４４０）は、前記自車両が逸脱回避中であることを前記報知装置により前記車両搭乗者に報知させる、
   ことを特徴とする逸脱回避装置。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の逸脱回避装置であって、
   前記報知装置は、表示と音と音声と振動とのうち少なくとも一つにより前記自車両が逸脱回避中であることを報知する、
   ことを特徴とする逸脱回避装置。