車線逸脱防止制御装置
【課題】突発的な外乱が生じた場合であっても車線逸脱を防止できる車線逸脱防止制御装置を提供する。
【解決手段】自車両の走行車線からの逸脱を防止するように操舵機構に操舵力を付与する車線逸脱防止制御装置を、自車両の横速度を検出する横速度検出手段と、走行車線からの逸脱を防止する方向へ目標横位置と自車両の横位置との偏差に応じて該偏差が大きくなる程大きい変化量で増加する操舵力を設定する操舵力設定手段と、横速度の増加に応じて走行車線からの逸脱を防止する方向への操舵力を増加補正する操舵力補正手段と、操舵力補正手段によって補正された操舵力に基づいて操舵機構に操舵力を付与する操舵力制御手段とを備える構成とする。
【解決手段】自車両の走行車線からの逸脱を防止するように操舵機構に操舵力を付与する車線逸脱防止制御装置を、自車両の横速度を検出する横速度検出手段と、走行車線からの逸脱を防止する方向へ目標横位置と自車両の横位置との偏差に応じて該偏差が大きくなる程大きい変化量で増加する操舵力を設定する操舵力設定手段と、横速度の増加に応じて走行車線からの逸脱を防止する方向への操舵力を増加補正する操舵力補正手段と、操舵力補正手段によって補正された操舵力に基づいて操舵機構に操舵力を付与する操舵力制御手段とを備える構成とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の車両の操舵機構に操舵力を付与して車線からの逸脱を防止する車線逸脱防止制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車線逸脱防止制御装置は、自車両の走行車線からの逸脱傾向に応じて、自車両を車線中央に戻す方向の操舵力を操舵機構に付与し、逸脱を防止する制御を行う。車線逸脱防止制御は、例えば、車線中央等に目標走行位置を設定し、この目標走行位置に対する自車両横位置の偏差が減少するように操舵力を設定する。
このような車線逸脱防止制御においては、目標操舵力の演算に際し、偏差の積分値に基づいた積分項を設けた積分制御とすることが知られている。このような積分項は、横風や路面の傾斜（カント）等による横力外乱に対する補償として有効であることが知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、レーンオフセット（偏差）の積分項を用いて操舵アシストトルクを演算するとともに、走行レーンのカーブ状態に応じて積分項をリセットすることによって、カーブ路面の傾斜等による外乱の影響を抑制した車両用操舵支援装置が記載されている。
また、車両に作用する外力の影響を抑制する技術として、特許文献２には、旋回時の遠心力等の横加速度が作用した場合であっても、ドライバが容易に打ち勝てる程度の操舵用制御トルクを付与するため、横ずれ量（偏差）に基づいて算出した制御トルクを、横加速度に基づいて補正することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３４３２６０号公報
【特許文献２】特開平１１−１４７４８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のような積分項を有する制御の問題点として、積分による遅れが挙げられる。例えば、突発的な外乱によって自車両の横位置が車線から逸脱する方向に変移した場合、積分項による外乱補償が間に合わず、逸脱を有効に防止できない懸念がある。
これに対し、積分項のゲインを大きくした場合、遅れを低減することはできるが、オーバーシュートが発生して車両軌跡の収束性が悪化する問題が生じる。
本発明の課題は、突発的な外乱が生じた場合であっても車線逸脱を防止できる車線逸脱防止制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項１の発明は、自車両の走行車線からの逸脱を防止するように操舵機構に操舵力を付与する車線逸脱防止制御装置において、前記走行車線に対する自車両の横速度を検出する横速度検出手段と、前記走行車線からの逸脱を防止する方向へ、前記走行車線内に設定した目標横位置と自車両の横位置との偏差に応じて該偏差が大きくなる程大きい変化量で増加する操舵力を設定する操舵力設定手段と、前記横速度の増加に応じて前記走行車線からの逸脱を防止する方向への前記操舵力を増加補正する操舵力補正手段と、前記操舵力補正手段によって補正された操舵力に基づいて前記操舵機構に操舵力を付与する操舵力制御手段とを備えることを特徴とする車線逸脱防止制御装置である。
請求項２の発明は、前記操舵力補正手段は、前記偏差又は該偏差の累乗値に前記横速度に基づいて設定される所定のゲインを乗じることにより前記操舵力を補正することを特徴とする請求項１に記載の車線逸脱防止制御装置である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）横速度の増加に応じて走行車線からの逸脱を防止する方向への操舵力を増加補正することによって、横速度が大きく逸脱までの余裕時間が短い場合には復元方向へ大きな操舵力を付与し、車線逸脱を防止することができる。
（２）偏差に乗算されるゲインを横速度に基づいて設定することにより操舵力の補正を行うことによって、装置の演算負荷をほとんど増加させることなく上述した効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明を適用した車線逸脱防止制御装置の参考例を含む車両のシステム構成を示す図である。
【図２】自車両及び走行車線の平面的配置の一例を示す図である。
【図３】参考例の車線逸脱防止制御装置における横位置ダンピング制御の効果を示す模式的平面図である。
【図４】参考例の車線逸脱防止制御装置における横位置ダンピング制御を示すフローチャートである。
【図５】本発明を適用した車線逸脱防止制御装置の実施例を含む車両のシステム構成を示す図である。
【図６】実施例の車線逸脱防止制御装置で３次制御のゲインを補正した際の偏差に対する操舵トルクの変化を示すグラフである。
【図７】実施例の車線逸脱防止制御装置における自車両横位置と逸脱判定閾値との関係を示す模式的平面図である。
【図８】実施例の車線逸脱防止制御装置における逸脱防止閾値及びゲインの変更制御を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明は、突発的な外乱が生じた場合であっても車線逸脱を防止できる車線逸脱防止制御装置を提供する課題を、横速度に応じて偏差から操舵力を算出する際に用いるゲインを変更することによって解決した。
【実施例】
【００１０】
以下、本発明を適用した車線逸脱防止制御装置の実施例について説明する。
まず、本発明の参考例について説明する。
参考例の車線逸脱防止制御装置は、例えば、前２輪を操舵する乗用車等の４輪自動車に設けられるものである。
図１は、参考例の車線逸脱防止制御装置を含む車両のシステム構成を示す図である。
車線逸脱防止制御装置は、自車両の走行車線からの逸脱傾向が判定された場合に、運転者に逸脱を警報しかつ車両を車線中央方向へ戻すため、操舵機構１０に操舵トルク（操舵力）を付与するものである。
操舵機構１０は、前輪ＦＷを支持するハウジングＨを所定の操向軸線（キングピン）回りに回転させて操舵を行うものである。
【００１１】
操舵機構１０は、ステアリングホイール１１、ステアリングシャフト１２、ステアリングギアボックス１３、タイロッド１４等を備えて構成されている。
ステアリングホイール１１は、運転者が操舵操作を入力する環状の操作部材である。
ステアリングシャフト１２は、ステアリングホイール１１の回転をステアリングギアボックス１３に伝達する回転軸である。
ステアリングギアボックス１３は、ステアリングシャフト１２の回転運動を車幅方向の直進運動に変換するラックアンドピニオン機構を備えている。
タイロッド１４は、一方の端部をステアリングギアボックス１３のラックに連結され、他方の端部をハウジングＨのナックルアームに連結された軸状の部材である。タイロッド１４は、ハウジングＨのナックルアームを押し引きすることによってハウジングを回転させ、操舵を行う。
【００１２】
また、車両は、電動パワーステアリング（ＥＰＳ）制御ユニット２０、操安制御ユニット３０、エンジン制御ユニット４０、トランスミッション制御ユニット５０、車両統合ユニット６０等を備えている。
【００１３】
ＥＰＳ制御ユニット２０は、運転者の操舵操作に応じて操舵アシスト力を発生する電動パワーステアリング装置を統括的に制御するものである。ＥＰＳ制御ユニット２０には、電動アクチュエータ２１、舵角センサ２２、トルクセンサ２３等が接続されている。
電動アクチュエータ２１は、例えば、ステアリングシャフト１２の途中に設けられ、減速機構を介して操舵機構１０に対して操舵トルク（操舵力）を付与する電動モータである。
舵角センサ２２は、ステアリングシャフト１２の角度位置（ステイリングホイール１１の角度位置と実質的に等しい）を検出するエンコーダを備えている。
トルクセンサ２３は、電動アクチュエータ２１とステアリングホイール１１との間でステアリングシャフト１２に挿入され、ステアリングシャフト１２に作用するトルクを検出するものである。通常、トルクセンサ２３が検出するトルクは、運転者がステアリングホイール１１に入力する操舵トルクと実質的に等しくなる。
【００１４】
操安制御ユニット３０は、各車輪のブレーキの制動力を個別に制御する車両操安性制御及びＡＢＳ制御を行うものである。車両操安性制御は、アンダーステア又はオーバーステアの発生時に、旋回内輪側と外輪側の制動力を異ならせて復元方向のヨーモーメントを発生させるものである。ＡＢＳ制御（アンチロックブレーキ制御）は、車輪のロック傾向を検出した際に、当該車輪の制動力を低減して回復させるものである。
操安制御ユニット３０には、ハイドロリックコントロールユニット（ＨＣＵ）３１、車速センサ３２、ヨーレートセンサ３３、横加速度（横Ｇ）センサ３４等が接続されている。
【００１５】
ＨＣＵ３１は、各車輪の液圧式サービスブレーキに付与されるブレーキフルード液圧を個別に制御する装置である。ＨＣＵ３１は、ブレーキフルードを加圧するモータポンプ、及び、各車輪のキャリパシリンダへ付与される圧力を調整するソレノイドバルブ等を備えている。
車速センサ３２は、各車輪のハブベアリングを保持するハウジングに設けられ、車輪速に応じた車速パルス信号を出力する。この車速パルス信号は、所定の処理を施すことによって、車両の走行速度を求めることができる。
ヨーレートセンサ３３及び横Ｇセンサ３４は、車体の鉛直軸回りの回転速度及び横方向の加速度をそれぞれ検出するＭＥＭＳセンサを備えている。
【００１６】
エンジン制御ユニット４０は、車両の走行用動力源であるエンジン及びその補器類を統括的に制御するものである。
トランスミッション制御ユニット５０は、エンジンの出力を変速して前後のディファレンシャルへ伝達するオートマティックトランスミッションを統括的に制御するものである。
車両統合ユニット６０は、上記各ユニットに関連する以外の車両の電装品を統括的に制御するものである。
車両統合ユニット６０には、ターンシグナルスイッチ６１が接続されている。ターンシグナルスイッチ６１は、ドライバが図示しないターンシグナルランプの点灯及び消灯操作を行うものである。
【００１７】
また、参考例の車線逸脱防止装置は、以下説明する車線逸脱防止制御ユニット１００を備えている。
車線逸脱防止制御ユニット１００は、本発明にいう車線逸脱防止制御装置の本体部であって、上述したＥＰＳ制御ユニット２０、操安制御ユニット３０、エンジン制御ユニット４０、トランスミッション制御ユニット５０、車両統合ユニット６０と、例えばＣＡＮ通信システム等の車載ＬＡＮを介して接続され、各種情報や信号を取得可能となっている。
【００１８】
また、車線逸脱防止制御ユニット１００は、環境認識手段１１０、自車進行路推定手段１２０、偏差制御操舵力算出手段１３０、横速度検出手段１４０、横速度制御操舵力算出手段１５０、目標操舵力設定手段１６０、操舵力制御手段１７０等を備えて構成されている。なお、これらの各手段は、それぞれ独立したハードウェアとして構成されてもよく、また、一部又は全部を共通したハードウェアとした構成としてもよい。
【００１９】
環境認識手段１１０は、自車両前方を撮像した画像情報に基づいて、自車両前方の環境を認識し、自車両の走行車線を設定するものである。
環境認識手段１１０は、ステレオカメラ１１１、画像処理部１１２等が接続されている。
【００２０】
ステレオカメラ１１１は、例えば車両のフロントウインドウ上端部のルームミラー基部付近に設けられた一対のメインカメラ及びサブカメラを備えている。メインカメラ及びサブカメラは、それぞれＣＣＤカメラを有して構成されている。メインカメラ及びサブカメラは、車幅方向に離間して設置されている。メインカメラ及びサブカメラは、それぞれ基準画像及び比較画像を撮像し、これらに係る画像データを画像処理部１１２に出力する。
画像処理部１１２は、ステレオカメラ１１１が出力した基準画像及び比較画像の画像データをＡ／Ｄ変換した後、所定の画像処理を施して環境認識手段１１０に出力するものである。この画像処理には、例えば、各カメラの取付位置誤差の補正や、ノイズ除去、階調の適切化などが含まれる。デジタル化された画像は、例えば、垂直方向及び水平方向にマトリクス状に配列された複数の画素を有する。これらの各画素は、それぞれ被写体の明るさに応じた輝度値を有する。
【００２１】
環境認識手段１１０は、基準画像及び比較画像のデータに基づいて、基準画像上の任意の画素又は複数の画素からなるブロックである画素群の視差を検出する。この視差は、ある画素又は画素群の基準画像上の位置と比較画像上の位置とのずれ量である。この視差を用いると、三角測量の原理により、自車両から当該画素に対応する被写体までの距離を算出することができる。
【００２２】
環境認識手段１１０は、自車両前方の車線両端部に配置された白線の形状を認識することによって、自車両の走行車線を設定する。なお、本明細書、特許請求の範囲等において、白線とは、車線の幅方向における端部に引かれた連続線又は破線を示すものとし、実際の色彩が白色以外（例えば燈色など）の線も含むものとする。
図２は、自車両及び走行車線の平面的配置の一例を示す図である。
環境認識手段１１０は、基準画像のデータから、路面上に相当する箇所の各画素の輝度データに基づいて白線ＷＬ部分を検出する。自車両に対する白線ＷＬ部分の画素群の方位は、画像データ上の画素位置に基づいて検出される。具体的には、垂直方向における画素位置が路面上に相当する領域を水平方向に走査し、輝度値が急変する箇所を車線の輪郭として認識する。そして、上述した視差を用いて当該白線部分の画素群の距離を算出することによって、白線の位置を検出する。
【００２３】
そして、環境認識手段１１０は、白線位置の検出を連続的に行なって車両の進行方向に複数の車線候補点ＰＬを設定し、整合のとれない車線候補点ＰＬを無視するとともに、二次の最小二乗近似による補完処理を行うことによって、自車両前方の車線形状を認識する。
ここで、白線ＷＬは、以下の式１によって近似される。
ｙ＝ａｘ２＋ｂｘ＋ｃ・・（式１）
ａ，ｂ，ｃ：定数
なお、ここでｃは自車両重心から左右車線端までの距離を示し、右側白線のｃ（C_right）と左側白線のｃ（C_left）との和は自車両の車線中央からの横偏差を示し、またこれらの差は車線幅を示している。
また、環境認識手段１１０は、車線左右の白線ＷＬの中央に、目標走行位置Ｘｃを設定する目標走行位置設定手段としても機能する。
【００２４】
自車進行路推定手段１２０は、環境認識手段１１０からの情報、舵角センサ２１、車速センサ３２、ヨーレートセンサ３３等によって検出される車両の走行状態、及び、既知の車両諸元等に基づいて、自車両の進行路を推定するものである。
自車進行路の推定は、例えば、車両前方の所定の距離である注視距離Ｚにおける自車両の重心の横位置を算出することによって行う。注視距離Ｚは、自車両前方の所定の距離であって、例えば自車両が数秒後（例えば約２秒程度）に到達する位置に設定される。
自車両の重心位置を原点とし、車幅方向へ延びるＸ軸、及び、車体前方側へ延びるＺ軸を有する座標系を用いて以下説明する。
注視距離Ｚにおける自車進行路の横位置Ｘｅは、以下の式２によって求められる。
【数１】
Ｘｅ［ｍ］：注視距離における自車両重心の推定横位置
α［ｒａｄ］：ハンドル角度
Ａ：スタビリティファクタ
Ｖ［ｋｍ／ｈ］：車速
ｌｗ［ｍ］：ホイールベース
ｎｓｇｒ：ステアリングギアレシオ
【００２５】
偏差制御操舵力算出手段１３０は、環境認識手段１１０が設定した目標走行位置Ｘｃと自車進行路推定手段１２０が算出した自車両ＯＶの横位置Ｘｅとの差分である偏差ΔＸに基づいた偏差制御による操舵トルクτ１を算出する。偏差制御操舵力算出手段１３０は、例えば、偏差ΔＸを３乗した値に所定のゲインＧｘを乗じた３次制御項、及び、偏差ΔＸを積分した値に所定のゲインＧｉを乗じた積分項等を加算することによって操舵トルクτ１を算出する。
この偏差制御操舵力算出手段１３０は、本発明にいう第１の操舵力設定手段として機能する。
【００２６】
横速度検出手段１４０は、自車両ＯＶの車線に対する横速度Ｖ＿ｌａｔを検出するものである。横速度検出手段１４０は、環境認識手段１１０が設定する目標走行位置Ｘｃと自車進行路推定手段１２０が算出する自車両ＯＶの横位置Ｘｅとの偏差ΔＸを時間微分することによって、横速度Ｖ＿ｌａｔを検出する。
【００２７】
横速度制御操舵力算出手段１５０は、横速度検出手段１４０が検出した自車両ＯＶの横速度Ｖ＿ｌａｔに基づいた横速度制御（以下、横位置ダンピング制御と称する。）による操舵トルクτ２を算出する。横速度制御操舵力算出手段１５０は、例えば、横速度Ｖ＿ｌａｔに所定のゲインＧｖを乗じて操舵トルクτ２を算出する。
横速度制御操舵力算出手段１５０は、自車両ＯＶの横位置Ｘｅが所定の不感帯横位置外にあり、横速度Ｖ＿ｌａｔが車線逸脱方向へ向かうものであって、かつドライバの介入及び他制御の作動がない場合にのみ操舵トルクτ２を設定する。この点については後に詳しく説明する。
図３は、横位置ダンピング制御の効果を示す模式的平面図である。図３に示すように、自車両ＯＶが白線ＷＬに接近する方向の横速度Ｖ＿ｌａｔを持って逸脱傾向を有する場合に、横位置ダンピング制御による横速度Ｖ＿ｌａｔに応じた操舵トルクτ２は、ダッシュポットを有する仮想ダンパと類似する効果を発揮し、車線逸脱に対する抗力として働く。
この横速度制御操舵力算出手段１５０は、本発明にいう第２の操舵力設定手段として機能する。
【００２８】
目標操舵力設定手段１６０は、偏差制御操舵力算出手段１３０及び横速度制御操舵力算出手段１５０がそれぞれ算出した操舵トルクτ１，τ２を加算し、必要な補正等を施すことによって目標操舵トルクτを設定するものである。
【００２９】
操舵力制御手段１７０は、目標操舵力設定手段１６０が設定した目標操舵トルクτに基づいて、ＥＰＳ制御ユニット２０を介して電動アクチュエータ２１を駆動させ、操舵機構１０に操舵トルクを付与させるものである。
目標操舵力設定手段１６０及び操舵力制御手段１７０は、協働して本発明にいう操舵力制御手段として機能する。
【００３０】
次に、参考例の車線逸脱防止制御装置における横位置ダンピング制御について説明する。
図４は、横位置ダンピング制御を示すフローチャートである。以下、ステップ毎に順を追って説明する。
＜ステップＳ０１：環境認識＞
環境認識手段１１０は、自車両ＯＶの車線内横位置として、偏差ΔＸ＝Ｘｃ−Ｘｅを計測する。
その後、ステップＳ０２に進む。
【００３１】
＜ステップＳ０２：白線内横速度計算＞
横速度検出手段１４０は、偏差ΔＸの微分値に基づいて自車両ＯＶの車線に対する横速度Ｖ＿ｌａｔを算出する。
その後、ステップＳ０３に進む。
【００３２】
＜ステップＳ０３：不感帯領域判断＞
横速度制御操舵力算出手段１５０は、自車両ＯＶの横位置Ｘｅの目標走行位置Ｘｃに対する偏差ΔＸが所定の閾値である不感帯横位置以上である場合は、自車両が不感帯領域外にあるものとしてステップＳ０４に進み、その他の場合は不感帯領域内にあるものとしてステップＳ０１に戻ってそれ以降の処理を繰り返す。ここで、不感帯領域は、走行車線の中央部に設定され、その内部に自車両がいる場合には横位置ダンピング制御による操舵トルクを設定しない領域である。
【００３３】
＜ステップＳ０４：車線横速度方向判断＞
横速度制御操舵力算出手段１５０は、自車両ＯＶの車線に対する横速度Ｖ＿ｌａｔの方向を判断する。具体的には、車線内横位置と横速度方向との符号を判別し、これらが同符号である場合は自車両ＯＶが車線から逸脱する方向の横速度Ｖ＿ｌａｔを持っているものとしてステップＳ０５に進み、異符号である場合は自車両ＯＶが車線中央側へ戻る方向の横速度Ｖ＿ｌａｔを持っているものとしてステップＳ０１に戻り、それ以降の処理を繰り返す。
【００３４】
＜ステップＳ０５：ドライバ介入判断＞
横速度制御操舵力算出手段１５０は、ドライバが意図的に車線を逸脱するために介入しているか否かを判断する。具体的には、ターンシグナルスイッチ６１がオフであり、かつトルクセンサ２３の出力が所定の閾値以下の場合には、ドライバによる介入がないものとしてステップＳ０６に進み、その他の場合にはドライバによる介入があるものとしてステップＳ０１に戻り、それ以降の処理を繰り返す。
【００３５】
＜ステップＳ０６：他制御作動状況判断＞
横速度制御操舵力算出手段１５０は、操安制御ユニット３０が上述した車両操安性制御又はＡＢＳ制御を実行している場合は、自車両ＯＶが緊急回避の必要な非常事態にあるものとして、操舵支援は行わずステップＳ０１に戻って以降の処理を繰り返し、その他の場合はステップＳ０７に進む。
【００３６】
＜ステップＳ０７：横位置ダンピング制御実施＞
横速度制御操舵力算出手段１５０は、上述した横位置ダンピング制御による操舵トルクτ２の設定を行なう。この操舵トルクτ２は、目標操舵力設定手段１６０が設定する目標操舵トルクτに反映され、電動アクチュエータ２１によって操舵機構１０に付与される。
その後、一連の処理を終了（リターン）する。
【００３７】
以上説明した参考例によると、以下の効果を得ることができる。
（１）横速度Ｖ＿ｌａｔに基づいて逸脱を防止する方向へ操舵トルクτ２を設定し、これに基づいて操舵機構１０に操舵トルクτを付与することによって、突発的な外乱によって発生する速い横速度Ｖ＿ｌａｔに対してダンピング効果を発揮して車線逸脱を防止することができる。
（２）自車両ＯＶが車線の中央部に設定された不感帯領域を走行中である場合に横位置ダンピング制御を中止することによって、ドライバが車線内で自車両ＯＶの走行位置をずらしたい場合に横速度Ｖ＿ｌａｔに応じた操舵トルクτ２が設定されて干渉が生じることがなく、ドライバに違和感を与えることがない。
（３）自車両ＯＶが走行車線から逸脱する方向の横速度Ｖ＿ｌａｔを検出した場合にのみ横位置ダンピング制御に基づく操舵力τ２を付加することによって、自車両ＯＶが車線中央側へ戻ることを妨げない。
（４）ターンシグナルスイッチ６１によってターンシグナル操作が検出された場合には横位置ダンピング制御を中止することによって、ドライバが意図的に車線を逸脱しようとした場合に干渉が生じにくく、違和感を与えることがない。
【００３８】
次に、本発明を適用した車線逸脱防止制御装置の実施例について説明する。なお、上述した参考例と実質的に同様の箇所については同じ符号を付して説明を省略し、主に相違点について説明する。
実施例の車線逸脱防止制御装置は、参考例の車線逸脱防止制御ユニット１００に代えて、以下説明する車線逸脱防止制御ユニット２００を備えている。
車線逸脱防止制御ユニット２００は、参考例の車線逸脱防止制御ユニット１００における横速度制御操舵力算出手段１５０に代えて、以下説明するゲイン補正手段２１０、逸脱判定手段２２０、閾値補正手段２３０等を備えている。
【００３９】
ゲイン補正手段２１０は、横速度検出手段１４０が検出する自車両ＯＶの対車線横速度Ｖ＿ｌａｔに応じて、偏差制御操舵力算出手段１３０の３次制御のゲインを補正するものである。
図６は、ゲイン補正手段２１０によりゲインを補正した際の偏差ΔＸに対する操舵トルクτの変化を示すグラフである。
ゲイン補正手段２１０は、横速度Ｖ＿ｌａｔの増加に応じて３次制御のゲインを、Ｇ０からＧ１へ、さらにＧ１からＧ２へと増加させる。その結果、図６に示すように、操舵トルクτも大きくなり、特に偏差ΔＸが大きい領域では操舵トルクτの増大が顕著となる。
【００４０】
逸脱判定手段２２０は、目標走行位置Ｘｃと自車両の横位置Ｘｅとの偏差ΔＸが、所定の閾値を超えた場合に自車両の逸脱を判定するものである。逸脱判定が成立した場合は、目標操舵力設定手段１６０は、例えば目標操舵トルクτの中に周期的にオンオフされるパルス状の成分τｐを含ませることによって、ステアリングホイール１１を振動させ、ドライバに逸脱を知らせる警報制御を行う。
【００４１】
閾値補正手段２３０は、横速度検出手段１４０が検出する自車両ＯＶの横速度Ｖ＿ｌａｔに応じて、逸脱判定手段２２０において用いられる閾値を補正するものである。閾値補正手段２３０は、横速度Ｖ＿ｌａｔの増加に応じて、閾値をΔＸ０からΔＸ１へ、さらにΔＸ１からΔＸ２へ変更する補正を行う。
図７は、自車両横位置と逸脱判定閾値との関係を示す模式的平面図である。閾値は、横速度の増加に応じて車線中央側（目標走行位置Ｘｃ側）へシフトされ、その結果、逸脱判定が成立するタイミングは早くなる。
【００４２】
次に、実施例の車線逸脱防止制御装置における逸脱防止閾値及びゲインの変更制御について説明する。
図８は、逸脱防止閾値及びゲインの変更制御を示すフローチャートである。以下、ステップ毎に順を追って説明する。
＜ステップＳ１１：環境認識＞
環境認識手段１１０は、自車両ＯＶの車線内横位置として、偏差ΔＸ＝Ｘｃ−Ｘｅを計測する。
その後、ステップＳ１２に進む。
【００４３】
＜ステップＳ１２：白線内横速度計算＞
横速度検出手段１４０は、偏差ΔＸの微分値に基づいて自車両ＯＶの車線に対する横速度Ｖ＿ｌａｔを算出する。
その後、ステップＳ１３に進む。
＜ステップＳ１３：逸脱判定横位置設定＞
逸脱判定手段２２０は、逸脱判定用の閾値である逸脱判定横位置をΔＸ０に設定する。
その後、ステップＳ１４に進む。
【００４４】
＜ステップＳ１４：ドライバ介入判断＞
ゲイン補正手段２１０及び閾値補正手段２３０は、ドライバが意図的に車線を逸脱するために介入しているか否かを判断する。具体的には、ターンシグナルスイッチ６１がオフであり、かつトルクセンサ２３の出力が所定の閾値以下の場合には、ドライバによる介入がないものとしてステップＳ１５に進み、その他の場合にはドライバによる介入があるものとしてステップＳ１１に戻り、それ以降の処理を繰り返す。
【００４５】
＜ステップＳ１５：車両横速度判断（１）＞
ゲイン補正手段２１０及び閾値補正手段２３０は、横速度Ｖ＿ｌａｔが所定の横速度閾値１以上であるか判断し、横速度閾値１以上であるときはステップＳ１６に進み、その他の場合はステップＳ１１に戻り、それ以降の処理を繰り返す。
＜ステップＳ１６：車両横速度判断（２）＞
ゲイン補正手段２１０及び閾値補正手段２３０は、横速度Ｖ＿ｌａｔが所定の横速度閾値２以上であるか判断し、横速度閾値２以上であるときはステップＳ１７に進み、その他の場合はステップＳ１９に進む。ここで、横速度閾値２は、上述した横速度閾値１よりも大きく設定されている。
【００４６】
＜ステップＳ１７：白線横位置シフトΔＸ２を設定＞
閾値補正手段２３０は、逸脱判定手段２２０において用いられる逸脱判定用の閾値として、初期値であるΔＸ０よりも車線中央側にオフセットした閾値ΔＸ２を設定する。この閾値ΔＸ２は、閾値ΔＸ１に対して車線中央側にオフセットされている。
逸脱判定手段２２０は、この閾値ΔＸ２を用いて逸脱判定を行う。
その後、ステップＳ１８に進む。
＜ステップＳ１８：３次制御のゲインＧ２を設定＞
ゲイン補正手段２１０は、偏差制御操舵力算出手段１３０において用いられる３次制御のゲインとして、初期値であるゲインＧ０よりも大きいゲインＧ２を設定する。このゲインＧ２は、ゲインＧ１に対して大きく設定されている。
偏差制御操舵力算出手段１３０は、このゲインＧ２を用いて操舵トルクτ１の算出を行う。
その後、一連の処理を終了（リターン）する。
【００４７】
＜ステップＳ１９：白線横位置シフトΔＸ１を設定＞
閾値補正手段２３０は、逸脱判定手段２２０において用いられる逸脱判定用の閾値として、初期値であるΔＸ０よりも車線中央側にオフセットした閾値ΔＸ１を設定する。
逸脱判定手段２２０は、この閾値ΔＸ１を用いて逸脱判定を行う。
その後、ステップＳ２０に進む。
＜ステップＳ２０：３次制御のゲインＧ１を設定＞
ゲイン補正手段２１０は、偏差制御操舵力算出手段１３０において用いられる３次制御のゲインとして、初期値であるゲインＧ０よりも大きいゲインＧ１を設定する。
偏差制御操舵力算出手段１３０は、このゲインＧ１を用いて操舵トルクτ１の算出を行う。
その後、一連の処理を終了（リターン）する。
【００４８】
以上説明した実施例によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）横速度Ｖ＿ｌａｔの増加に応じて逸脱判定手段２２０における閾値を走行車線の中央側にシフトすることによって、横速度Ｖ＿ｌａｔが大きく逸脱までの余裕時間が短い場合には比較的車線中央側を走行している場合であっても逸脱判定を成立させることによって、逸脱判定が成立するタイミングを早め、ステアリングホイールを振動させて警報を行い、車線逸脱を防止することができる。
（２）横速度Ｖ＿ｌａｔの増加に応じて走行車線からの逸脱を防止する方向への３次制御の操舵トルク設定用のゲインを増加補正することによって、横速度Ｖ＿ｌａｔが大きく逸脱までの余裕時間が短い場合には復元方向へ大きな操舵トルクを付与し、車線逸脱を防止することができる。
【００４９】
（変形例）
本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
（１）車線逸脱防止制御装置の構成及び制御の内容は、上述した各実施例の構成に限らず、適宜変更することができる。例えば、参考例では、横速度に比例した操舵トルクτ２を付与する構成としたが、これに限らず、横速度の増加に応じて操舵力が得られる構成であれば他の構成としてもよい。例えば、横速度の２次以上の累乗値に比例した操舵力を付与するようにしてもよい。また、実施例では、横速度の増加に応じて３次制御のゲインを増加させているが、横速度の増加に応じて操舵力を増加させる手法は特に限定されない。
（２）実施例では、車線認識手段はステレオカメラを用いて車線形状を検出しているが、本発明はこれに限らず、例えばナビゲーション装置等のために準備された地図データ及び自車位置の測位情報に基づいて車線形状を検出するようにしてもよい。
（３）操舵機構に操舵トルクを付与するアクチュエータの構成は、各実施例のようなコラムアシストタイプのものに限らず、例えば、ステアリングシャフトに接続されたピニオン軸を駆動するピニオンアシストタイプ、ステアリングシャフトに接続されたピニオンと独立したピニオンを駆動するダブルピニオンタイプ、ステアリングラック自体を直進方向に駆動するラック直動タイプ等であってもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１０ 操舵機構 １１ ステアリングホイール
１２ ステアリングシャフト １３ ステアリングギアボックス
１４ タイロッド ＦＷ 前輪
Ｈ ハウジング
２０ 電動パワーステアリング（ＥＰＳ）制御ユニット
２１ 電動アクチュエータ ２２ 舵角センサ
２３ トルクセンサ ３０ 操安制御ユニット
３１ ハイドロリックコントロールユニット（ＨＣＵ)
３２ 車速センサ ３３ ヨーレートセンサ
３４ 横加速度（横Ｇ）センサ ４０ エンジン制御ユニット
５０ トランスミッション制御ユニット
６０ 車両統合ユニット ６１ ターンシグナルスイッチ
１００ 車線逸脱防止制御ユニット
１１０ 環境認識手段 １２０ 自車進行路推定手段
１３０ 偏差制御操舵力算出手段 １４０ 横速度検出手段
１５０ 横速度制御操舵力算出手段
１６０ 目標操舵力設定手段 １７０ 操舵力制御手段
２００ 車線逸脱防止制御ユニット
２１０ ゲイン補正手段 ２２０ 逸脱判定手段
２３０ 閾値補正手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の車両の操舵機構に操舵力を付与して車線からの逸脱を防止する車線逸脱防止制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車線逸脱防止制御装置は、自車両の走行車線からの逸脱傾向に応じて、自車両を車線中央に戻す方向の操舵力を操舵機構に付与し、逸脱を防止する制御を行う。車線逸脱防止制御は、例えば、車線中央等に目標走行位置を設定し、この目標走行位置に対する自車両横位置の偏差が減少するように操舵力を設定する。
このような車線逸脱防止制御においては、目標操舵力の演算に際し、偏差の積分値に基づいた積分項を設けた積分制御とすることが知られている。このような積分項は、横風や路面の傾斜（カント）等による横力外乱に対する補償として有効であることが知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、レーンオフセット（偏差）の積分項を用いて操舵アシストトルクを演算するとともに、走行レーンのカーブ状態に応じて積分項をリセットすることによって、カーブ路面の傾斜等による外乱の影響を抑制した車両用操舵支援装置が記載されている。
また、車両に作用する外力の影響を抑制する技術として、特許文献２には、旋回時の遠心力等の横加速度が作用した場合であっても、ドライバが容易に打ち勝てる程度の操舵用制御トルクを付与するため、横ずれ量（偏差）に基づいて算出した制御トルクを、横加速度に基づいて補正することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３４３２６０号公報
【特許文献２】特開平１１−１４７４８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のような積分項を有する制御の問題点として、積分による遅れが挙げられる。例えば、突発的な外乱によって自車両の横位置が車線から逸脱する方向に変移した場合、積分項による外乱補償が間に合わず、逸脱を有効に防止できない懸念がある。
これに対し、積分項のゲインを大きくした場合、遅れを低減することはできるが、オーバーシュートが発生して車両軌跡の収束性が悪化する問題が生じる。
本発明の課題は、突発的な外乱が生じた場合であっても車線逸脱を防止できる車線逸脱防止制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項１の発明は、自車両の走行車線からの逸脱を防止するように操舵機構に操舵力を付与する車線逸脱防止制御装置において、前記走行車線に対する自車両の横速度を検出する横速度検出手段と、前記走行車線からの逸脱を防止する方向へ、前記走行車線内に設定した目標横位置と自車両の横位置との偏差に応じて該偏差が大きくなる程大きい変化量で増加する操舵力を設定する操舵力設定手段と、前記横速度の増加に応じて前記走行車線からの逸脱を防止する方向への前記操舵力を増加補正する操舵力補正手段と、前記操舵力補正手段によって補正された操舵力に基づいて前記操舵機構に操舵力を付与する操舵力制御手段とを備えることを特徴とする車線逸脱防止制御装置である。
請求項２の発明は、前記操舵力補正手段は、前記偏差又は該偏差の累乗値に前記横速度に基づいて設定される所定のゲインを乗じることにより前記操舵力を補正することを特徴とする請求項１に記載の車線逸脱防止制御装置である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）横速度の増加に応じて走行車線からの逸脱を防止する方向への操舵力を増加補正することによって、横速度が大きく逸脱までの余裕時間が短い場合には復元方向へ大きな操舵力を付与し、車線逸脱を防止することができる。
（２）偏差に乗算されるゲインを横速度に基づいて設定することにより操舵力の補正を行うことによって、装置の演算負荷をほとんど増加させることなく上述した効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明を適用した車線逸脱防止制御装置の参考例を含む車両のシステム構成を示す図である。
【図２】自車両及び走行車線の平面的配置の一例を示す図である。
【図３】参考例の車線逸脱防止制御装置における横位置ダンピング制御の効果を示す模式的平面図である。
【図４】参考例の車線逸脱防止制御装置における横位置ダンピング制御を示すフローチャートである。
【図５】本発明を適用した車線逸脱防止制御装置の実施例を含む車両のシステム構成を示す図である。
【図６】実施例の車線逸脱防止制御装置で３次制御のゲインを補正した際の偏差に対する操舵トルクの変化を示すグラフである。
【図７】実施例の車線逸脱防止制御装置における自車両横位置と逸脱判定閾値との関係を示す模式的平面図である。
【図８】実施例の車線逸脱防止制御装置における逸脱防止閾値及びゲインの変更制御を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明は、突発的な外乱が生じた場合であっても車線逸脱を防止できる車線逸脱防止制御装置を提供する課題を、横速度に応じて偏差から操舵力を算出する際に用いるゲインを変更することによって解決した。
【実施例】
【００１０】
以下、本発明を適用した車線逸脱防止制御装置の実施例について説明する。
まず、本発明の参考例について説明する。
参考例の車線逸脱防止制御装置は、例えば、前２輪を操舵する乗用車等の４輪自動車に設けられるものである。
図１は、参考例の車線逸脱防止制御装置を含む車両のシステム構成を示す図である。
車線逸脱防止制御装置は、自車両の走行車線からの逸脱傾向が判定された場合に、運転者に逸脱を警報しかつ車両を車線中央方向へ戻すため、操舵機構１０に操舵トルク（操舵力）を付与するものである。
操舵機構１０は、前輪ＦＷを支持するハウジングＨを所定の操向軸線（キングピン）回りに回転させて操舵を行うものである。
【００１１】
操舵機構１０は、ステアリングホイール１１、ステアリングシャフト１２、ステアリングギアボックス１３、タイロッド１４等を備えて構成されている。
ステアリングホイール１１は、運転者が操舵操作を入力する環状の操作部材である。
ステアリングシャフト１２は、ステアリングホイール１１の回転をステアリングギアボックス１３に伝達する回転軸である。
ステアリングギアボックス１３は、ステアリングシャフト１２の回転運動を車幅方向の直進運動に変換するラックアンドピニオン機構を備えている。
タイロッド１４は、一方の端部をステアリングギアボックス１３のラックに連結され、他方の端部をハウジングＨのナックルアームに連結された軸状の部材である。タイロッド１４は、ハウジングＨのナックルアームを押し引きすることによってハウジングを回転させ、操舵を行う。
【００１２】
また、車両は、電動パワーステアリング（ＥＰＳ）制御ユニット２０、操安制御ユニット３０、エンジン制御ユニット４０、トランスミッション制御ユニット５０、車両統合ユニット６０等を備えている。
【００１３】
ＥＰＳ制御ユニット２０は、運転者の操舵操作に応じて操舵アシスト力を発生する電動パワーステアリング装置を統括的に制御するものである。ＥＰＳ制御ユニット２０には、電動アクチュエータ２１、舵角センサ２２、トルクセンサ２３等が接続されている。
電動アクチュエータ２１は、例えば、ステアリングシャフト１２の途中に設けられ、減速機構を介して操舵機構１０に対して操舵トルク（操舵力）を付与する電動モータである。
舵角センサ２２は、ステアリングシャフト１２の角度位置（ステイリングホイール１１の角度位置と実質的に等しい）を検出するエンコーダを備えている。
トルクセンサ２３は、電動アクチュエータ２１とステアリングホイール１１との間でステアリングシャフト１２に挿入され、ステアリングシャフト１２に作用するトルクを検出するものである。通常、トルクセンサ２３が検出するトルクは、運転者がステアリングホイール１１に入力する操舵トルクと実質的に等しくなる。
【００１４】
操安制御ユニット３０は、各車輪のブレーキの制動力を個別に制御する車両操安性制御及びＡＢＳ制御を行うものである。車両操安性制御は、アンダーステア又はオーバーステアの発生時に、旋回内輪側と外輪側の制動力を異ならせて復元方向のヨーモーメントを発生させるものである。ＡＢＳ制御（アンチロックブレーキ制御）は、車輪のロック傾向を検出した際に、当該車輪の制動力を低減して回復させるものである。
操安制御ユニット３０には、ハイドロリックコントロールユニット（ＨＣＵ）３１、車速センサ３２、ヨーレートセンサ３３、横加速度（横Ｇ）センサ３４等が接続されている。
【００１５】
ＨＣＵ３１は、各車輪の液圧式サービスブレーキに付与されるブレーキフルード液圧を個別に制御する装置である。ＨＣＵ３１は、ブレーキフルードを加圧するモータポンプ、及び、各車輪のキャリパシリンダへ付与される圧力を調整するソレノイドバルブ等を備えている。
車速センサ３２は、各車輪のハブベアリングを保持するハウジングに設けられ、車輪速に応じた車速パルス信号を出力する。この車速パルス信号は、所定の処理を施すことによって、車両の走行速度を求めることができる。
ヨーレートセンサ３３及び横Ｇセンサ３４は、車体の鉛直軸回りの回転速度及び横方向の加速度をそれぞれ検出するＭＥＭＳセンサを備えている。
【００１６】
エンジン制御ユニット４０は、車両の走行用動力源であるエンジン及びその補器類を統括的に制御するものである。
トランスミッション制御ユニット５０は、エンジンの出力を変速して前後のディファレンシャルへ伝達するオートマティックトランスミッションを統括的に制御するものである。
車両統合ユニット６０は、上記各ユニットに関連する以外の車両の電装品を統括的に制御するものである。
車両統合ユニット６０には、ターンシグナルスイッチ６１が接続されている。ターンシグナルスイッチ６１は、ドライバが図示しないターンシグナルランプの点灯及び消灯操作を行うものである。
【００１７】
また、参考例の車線逸脱防止装置は、以下説明する車線逸脱防止制御ユニット１００を備えている。
車線逸脱防止制御ユニット１００は、本発明にいう車線逸脱防止制御装置の本体部であって、上述したＥＰＳ制御ユニット２０、操安制御ユニット３０、エンジン制御ユニット４０、トランスミッション制御ユニット５０、車両統合ユニット６０と、例えばＣＡＮ通信システム等の車載ＬＡＮを介して接続され、各種情報や信号を取得可能となっている。
【００１８】
また、車線逸脱防止制御ユニット１００は、環境認識手段１１０、自車進行路推定手段１２０、偏差制御操舵力算出手段１３０、横速度検出手段１４０、横速度制御操舵力算出手段１５０、目標操舵力設定手段１６０、操舵力制御手段１７０等を備えて構成されている。なお、これらの各手段は、それぞれ独立したハードウェアとして構成されてもよく、また、一部又は全部を共通したハードウェアとした構成としてもよい。
【００１９】
環境認識手段１１０は、自車両前方を撮像した画像情報に基づいて、自車両前方の環境を認識し、自車両の走行車線を設定するものである。
環境認識手段１１０は、ステレオカメラ１１１、画像処理部１１２等が接続されている。
【００２０】
ステレオカメラ１１１は、例えば車両のフロントウインドウ上端部のルームミラー基部付近に設けられた一対のメインカメラ及びサブカメラを備えている。メインカメラ及びサブカメラは、それぞれＣＣＤカメラを有して構成されている。メインカメラ及びサブカメラは、車幅方向に離間して設置されている。メインカメラ及びサブカメラは、それぞれ基準画像及び比較画像を撮像し、これらに係る画像データを画像処理部１１２に出力する。
画像処理部１１２は、ステレオカメラ１１１が出力した基準画像及び比較画像の画像データをＡ／Ｄ変換した後、所定の画像処理を施して環境認識手段１１０に出力するものである。この画像処理には、例えば、各カメラの取付位置誤差の補正や、ノイズ除去、階調の適切化などが含まれる。デジタル化された画像は、例えば、垂直方向及び水平方向にマトリクス状に配列された複数の画素を有する。これらの各画素は、それぞれ被写体の明るさに応じた輝度値を有する。
【００２１】
環境認識手段１１０は、基準画像及び比較画像のデータに基づいて、基準画像上の任意の画素又は複数の画素からなるブロックである画素群の視差を検出する。この視差は、ある画素又は画素群の基準画像上の位置と比較画像上の位置とのずれ量である。この視差を用いると、三角測量の原理により、自車両から当該画素に対応する被写体までの距離を算出することができる。
【００２２】
環境認識手段１１０は、自車両前方の車線両端部に配置された白線の形状を認識することによって、自車両の走行車線を設定する。なお、本明細書、特許請求の範囲等において、白線とは、車線の幅方向における端部に引かれた連続線又は破線を示すものとし、実際の色彩が白色以外（例えば燈色など）の線も含むものとする。
図２は、自車両及び走行車線の平面的配置の一例を示す図である。
環境認識手段１１０は、基準画像のデータから、路面上に相当する箇所の各画素の輝度データに基づいて白線ＷＬ部分を検出する。自車両に対する白線ＷＬ部分の画素群の方位は、画像データ上の画素位置に基づいて検出される。具体的には、垂直方向における画素位置が路面上に相当する領域を水平方向に走査し、輝度値が急変する箇所を車線の輪郭として認識する。そして、上述した視差を用いて当該白線部分の画素群の距離を算出することによって、白線の位置を検出する。
【００２３】
そして、環境認識手段１１０は、白線位置の検出を連続的に行なって車両の進行方向に複数の車線候補点ＰＬを設定し、整合のとれない車線候補点ＰＬを無視するとともに、二次の最小二乗近似による補完処理を行うことによって、自車両前方の車線形状を認識する。
ここで、白線ＷＬは、以下の式１によって近似される。
ｙ＝ａｘ２＋ｂｘ＋ｃ・・（式１）
ａ，ｂ，ｃ：定数
なお、ここでｃは自車両重心から左右車線端までの距離を示し、右側白線のｃ（C_right）と左側白線のｃ（C_left）との和は自車両の車線中央からの横偏差を示し、またこれらの差は車線幅を示している。
また、環境認識手段１１０は、車線左右の白線ＷＬの中央に、目標走行位置Ｘｃを設定する目標走行位置設定手段としても機能する。
【００２４】
自車進行路推定手段１２０は、環境認識手段１１０からの情報、舵角センサ２１、車速センサ３２、ヨーレートセンサ３３等によって検出される車両の走行状態、及び、既知の車両諸元等に基づいて、自車両の進行路を推定するものである。
自車進行路の推定は、例えば、車両前方の所定の距離である注視距離Ｚにおける自車両の重心の横位置を算出することによって行う。注視距離Ｚは、自車両前方の所定の距離であって、例えば自車両が数秒後（例えば約２秒程度）に到達する位置に設定される。
自車両の重心位置を原点とし、車幅方向へ延びるＸ軸、及び、車体前方側へ延びるＺ軸を有する座標系を用いて以下説明する。
注視距離Ｚにおける自車進行路の横位置Ｘｅは、以下の式２によって求められる。
【数１】
Ｘｅ［ｍ］：注視距離における自車両重心の推定横位置
α［ｒａｄ］：ハンドル角度
Ａ：スタビリティファクタ
Ｖ［ｋｍ／ｈ］：車速
ｌｗ［ｍ］：ホイールベース
ｎｓｇｒ：ステアリングギアレシオ
【００２５】
偏差制御操舵力算出手段１３０は、環境認識手段１１０が設定した目標走行位置Ｘｃと自車進行路推定手段１２０が算出した自車両ＯＶの横位置Ｘｅとの差分である偏差ΔＸに基づいた偏差制御による操舵トルクτ１を算出する。偏差制御操舵力算出手段１３０は、例えば、偏差ΔＸを３乗した値に所定のゲインＧｘを乗じた３次制御項、及び、偏差ΔＸを積分した値に所定のゲインＧｉを乗じた積分項等を加算することによって操舵トルクτ１を算出する。
この偏差制御操舵力算出手段１３０は、本発明にいう第１の操舵力設定手段として機能する。
【００２６】
横速度検出手段１４０は、自車両ＯＶの車線に対する横速度Ｖ＿ｌａｔを検出するものである。横速度検出手段１４０は、環境認識手段１１０が設定する目標走行位置Ｘｃと自車進行路推定手段１２０が算出する自車両ＯＶの横位置Ｘｅとの偏差ΔＸを時間微分することによって、横速度Ｖ＿ｌａｔを検出する。
【００２７】
横速度制御操舵力算出手段１５０は、横速度検出手段１４０が検出した自車両ＯＶの横速度Ｖ＿ｌａｔに基づいた横速度制御（以下、横位置ダンピング制御と称する。）による操舵トルクτ２を算出する。横速度制御操舵力算出手段１５０は、例えば、横速度Ｖ＿ｌａｔに所定のゲインＧｖを乗じて操舵トルクτ２を算出する。
横速度制御操舵力算出手段１５０は、自車両ＯＶの横位置Ｘｅが所定の不感帯横位置外にあり、横速度Ｖ＿ｌａｔが車線逸脱方向へ向かうものであって、かつドライバの介入及び他制御の作動がない場合にのみ操舵トルクτ２を設定する。この点については後に詳しく説明する。
図３は、横位置ダンピング制御の効果を示す模式的平面図である。図３に示すように、自車両ＯＶが白線ＷＬに接近する方向の横速度Ｖ＿ｌａｔを持って逸脱傾向を有する場合に、横位置ダンピング制御による横速度Ｖ＿ｌａｔに応じた操舵トルクτ２は、ダッシュポットを有する仮想ダンパと類似する効果を発揮し、車線逸脱に対する抗力として働く。
この横速度制御操舵力算出手段１５０は、本発明にいう第２の操舵力設定手段として機能する。
【００２８】
目標操舵力設定手段１６０は、偏差制御操舵力算出手段１３０及び横速度制御操舵力算出手段１５０がそれぞれ算出した操舵トルクτ１，τ２を加算し、必要な補正等を施すことによって目標操舵トルクτを設定するものである。
【００２９】
操舵力制御手段１７０は、目標操舵力設定手段１６０が設定した目標操舵トルクτに基づいて、ＥＰＳ制御ユニット２０を介して電動アクチュエータ２１を駆動させ、操舵機構１０に操舵トルクを付与させるものである。
目標操舵力設定手段１６０及び操舵力制御手段１７０は、協働して本発明にいう操舵力制御手段として機能する。
【００３０】
次に、参考例の車線逸脱防止制御装置における横位置ダンピング制御について説明する。
図４は、横位置ダンピング制御を示すフローチャートである。以下、ステップ毎に順を追って説明する。
＜ステップＳ０１：環境認識＞
環境認識手段１１０は、自車両ＯＶの車線内横位置として、偏差ΔＸ＝Ｘｃ−Ｘｅを計測する。
その後、ステップＳ０２に進む。
【００３１】
＜ステップＳ０２：白線内横速度計算＞
横速度検出手段１４０は、偏差ΔＸの微分値に基づいて自車両ＯＶの車線に対する横速度Ｖ＿ｌａｔを算出する。
その後、ステップＳ０３に進む。
【００３２】
＜ステップＳ０３：不感帯領域判断＞
横速度制御操舵力算出手段１５０は、自車両ＯＶの横位置Ｘｅの目標走行位置Ｘｃに対する偏差ΔＸが所定の閾値である不感帯横位置以上である場合は、自車両が不感帯領域外にあるものとしてステップＳ０４に進み、その他の場合は不感帯領域内にあるものとしてステップＳ０１に戻ってそれ以降の処理を繰り返す。ここで、不感帯領域は、走行車線の中央部に設定され、その内部に自車両がいる場合には横位置ダンピング制御による操舵トルクを設定しない領域である。
【００３３】
＜ステップＳ０４：車線横速度方向判断＞
横速度制御操舵力算出手段１５０は、自車両ＯＶの車線に対する横速度Ｖ＿ｌａｔの方向を判断する。具体的には、車線内横位置と横速度方向との符号を判別し、これらが同符号である場合は自車両ＯＶが車線から逸脱する方向の横速度Ｖ＿ｌａｔを持っているものとしてステップＳ０５に進み、異符号である場合は自車両ＯＶが車線中央側へ戻る方向の横速度Ｖ＿ｌａｔを持っているものとしてステップＳ０１に戻り、それ以降の処理を繰り返す。
【００３４】
＜ステップＳ０５：ドライバ介入判断＞
横速度制御操舵力算出手段１５０は、ドライバが意図的に車線を逸脱するために介入しているか否かを判断する。具体的には、ターンシグナルスイッチ６１がオフであり、かつトルクセンサ２３の出力が所定の閾値以下の場合には、ドライバによる介入がないものとしてステップＳ０６に進み、その他の場合にはドライバによる介入があるものとしてステップＳ０１に戻り、それ以降の処理を繰り返す。
【００３５】
＜ステップＳ０６：他制御作動状況判断＞
横速度制御操舵力算出手段１５０は、操安制御ユニット３０が上述した車両操安性制御又はＡＢＳ制御を実行している場合は、自車両ＯＶが緊急回避の必要な非常事態にあるものとして、操舵支援は行わずステップＳ０１に戻って以降の処理を繰り返し、その他の場合はステップＳ０７に進む。
【００３６】
＜ステップＳ０７：横位置ダンピング制御実施＞
横速度制御操舵力算出手段１５０は、上述した横位置ダンピング制御による操舵トルクτ２の設定を行なう。この操舵トルクτ２は、目標操舵力設定手段１６０が設定する目標操舵トルクτに反映され、電動アクチュエータ２１によって操舵機構１０に付与される。
その後、一連の処理を終了（リターン）する。
【００３７】
以上説明した参考例によると、以下の効果を得ることができる。
（１）横速度Ｖ＿ｌａｔに基づいて逸脱を防止する方向へ操舵トルクτ２を設定し、これに基づいて操舵機構１０に操舵トルクτを付与することによって、突発的な外乱によって発生する速い横速度Ｖ＿ｌａｔに対してダンピング効果を発揮して車線逸脱を防止することができる。
（２）自車両ＯＶが車線の中央部に設定された不感帯領域を走行中である場合に横位置ダンピング制御を中止することによって、ドライバが車線内で自車両ＯＶの走行位置をずらしたい場合に横速度Ｖ＿ｌａｔに応じた操舵トルクτ２が設定されて干渉が生じることがなく、ドライバに違和感を与えることがない。
（３）自車両ＯＶが走行車線から逸脱する方向の横速度Ｖ＿ｌａｔを検出した場合にのみ横位置ダンピング制御に基づく操舵力τ２を付加することによって、自車両ＯＶが車線中央側へ戻ることを妨げない。
（４）ターンシグナルスイッチ６１によってターンシグナル操作が検出された場合には横位置ダンピング制御を中止することによって、ドライバが意図的に車線を逸脱しようとした場合に干渉が生じにくく、違和感を与えることがない。
【００３８】
次に、本発明を適用した車線逸脱防止制御装置の実施例について説明する。なお、上述した参考例と実質的に同様の箇所については同じ符号を付して説明を省略し、主に相違点について説明する。
実施例の車線逸脱防止制御装置は、参考例の車線逸脱防止制御ユニット１００に代えて、以下説明する車線逸脱防止制御ユニット２００を備えている。
車線逸脱防止制御ユニット２００は、参考例の車線逸脱防止制御ユニット１００における横速度制御操舵力算出手段１５０に代えて、以下説明するゲイン補正手段２１０、逸脱判定手段２２０、閾値補正手段２３０等を備えている。
【００３９】
ゲイン補正手段２１０は、横速度検出手段１４０が検出する自車両ＯＶの対車線横速度Ｖ＿ｌａｔに応じて、偏差制御操舵力算出手段１３０の３次制御のゲインを補正するものである。
図６は、ゲイン補正手段２１０によりゲインを補正した際の偏差ΔＸに対する操舵トルクτの変化を示すグラフである。
ゲイン補正手段２１０は、横速度Ｖ＿ｌａｔの増加に応じて３次制御のゲインを、Ｇ０からＧ１へ、さらにＧ１からＧ２へと増加させる。その結果、図６に示すように、操舵トルクτも大きくなり、特に偏差ΔＸが大きい領域では操舵トルクτの増大が顕著となる。
【００４０】
逸脱判定手段２２０は、目標走行位置Ｘｃと自車両の横位置Ｘｅとの偏差ΔＸが、所定の閾値を超えた場合に自車両の逸脱を判定するものである。逸脱判定が成立した場合は、目標操舵力設定手段１６０は、例えば目標操舵トルクτの中に周期的にオンオフされるパルス状の成分τｐを含ませることによって、ステアリングホイール１１を振動させ、ドライバに逸脱を知らせる警報制御を行う。
【００４１】
閾値補正手段２３０は、横速度検出手段１４０が検出する自車両ＯＶの横速度Ｖ＿ｌａｔに応じて、逸脱判定手段２２０において用いられる閾値を補正するものである。閾値補正手段２３０は、横速度Ｖ＿ｌａｔの増加に応じて、閾値をΔＸ０からΔＸ１へ、さらにΔＸ１からΔＸ２へ変更する補正を行う。
図７は、自車両横位置と逸脱判定閾値との関係を示す模式的平面図である。閾値は、横速度の増加に応じて車線中央側（目標走行位置Ｘｃ側）へシフトされ、その結果、逸脱判定が成立するタイミングは早くなる。
【００４２】
次に、実施例の車線逸脱防止制御装置における逸脱防止閾値及びゲインの変更制御について説明する。
図８は、逸脱防止閾値及びゲインの変更制御を示すフローチャートである。以下、ステップ毎に順を追って説明する。
＜ステップＳ１１：環境認識＞
環境認識手段１１０は、自車両ＯＶの車線内横位置として、偏差ΔＸ＝Ｘｃ−Ｘｅを計測する。
その後、ステップＳ１２に進む。
【００４３】
＜ステップＳ１２：白線内横速度計算＞
横速度検出手段１４０は、偏差ΔＸの微分値に基づいて自車両ＯＶの車線に対する横速度Ｖ＿ｌａｔを算出する。
その後、ステップＳ１３に進む。
＜ステップＳ１３：逸脱判定横位置設定＞
逸脱判定手段２２０は、逸脱判定用の閾値である逸脱判定横位置をΔＸ０に設定する。
その後、ステップＳ１４に進む。
【００４４】
＜ステップＳ１４：ドライバ介入判断＞
ゲイン補正手段２１０及び閾値補正手段２３０は、ドライバが意図的に車線を逸脱するために介入しているか否かを判断する。具体的には、ターンシグナルスイッチ６１がオフであり、かつトルクセンサ２３の出力が所定の閾値以下の場合には、ドライバによる介入がないものとしてステップＳ１５に進み、その他の場合にはドライバによる介入があるものとしてステップＳ１１に戻り、それ以降の処理を繰り返す。
【００４５】
＜ステップＳ１５：車両横速度判断（１）＞
ゲイン補正手段２１０及び閾値補正手段２３０は、横速度Ｖ＿ｌａｔが所定の横速度閾値１以上であるか判断し、横速度閾値１以上であるときはステップＳ１６に進み、その他の場合はステップＳ１１に戻り、それ以降の処理を繰り返す。
＜ステップＳ１６：車両横速度判断（２）＞
ゲイン補正手段２１０及び閾値補正手段２３０は、横速度Ｖ＿ｌａｔが所定の横速度閾値２以上であるか判断し、横速度閾値２以上であるときはステップＳ１７に進み、その他の場合はステップＳ１９に進む。ここで、横速度閾値２は、上述した横速度閾値１よりも大きく設定されている。
【００４６】
＜ステップＳ１７：白線横位置シフトΔＸ２を設定＞
閾値補正手段２３０は、逸脱判定手段２２０において用いられる逸脱判定用の閾値として、初期値であるΔＸ０よりも車線中央側にオフセットした閾値ΔＸ２を設定する。この閾値ΔＸ２は、閾値ΔＸ１に対して車線中央側にオフセットされている。
逸脱判定手段２２０は、この閾値ΔＸ２を用いて逸脱判定を行う。
その後、ステップＳ１８に進む。
＜ステップＳ１８：３次制御のゲインＧ２を設定＞
ゲイン補正手段２１０は、偏差制御操舵力算出手段１３０において用いられる３次制御のゲインとして、初期値であるゲインＧ０よりも大きいゲインＧ２を設定する。このゲインＧ２は、ゲインＧ１に対して大きく設定されている。
偏差制御操舵力算出手段１３０は、このゲインＧ２を用いて操舵トルクτ１の算出を行う。
その後、一連の処理を終了（リターン）する。
【００４７】
＜ステップＳ１９：白線横位置シフトΔＸ１を設定＞
閾値補正手段２３０は、逸脱判定手段２２０において用いられる逸脱判定用の閾値として、初期値であるΔＸ０よりも車線中央側にオフセットした閾値ΔＸ１を設定する。
逸脱判定手段２２０は、この閾値ΔＸ１を用いて逸脱判定を行う。
その後、ステップＳ２０に進む。
＜ステップＳ２０：３次制御のゲインＧ１を設定＞
ゲイン補正手段２１０は、偏差制御操舵力算出手段１３０において用いられる３次制御のゲインとして、初期値であるゲインＧ０よりも大きいゲインＧ１を設定する。
偏差制御操舵力算出手段１３０は、このゲインＧ１を用いて操舵トルクτ１の算出を行う。
その後、一連の処理を終了（リターン）する。
【００４８】
以上説明した実施例によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）横速度Ｖ＿ｌａｔの増加に応じて逸脱判定手段２２０における閾値を走行車線の中央側にシフトすることによって、横速度Ｖ＿ｌａｔが大きく逸脱までの余裕時間が短い場合には比較的車線中央側を走行している場合であっても逸脱判定を成立させることによって、逸脱判定が成立するタイミングを早め、ステアリングホイールを振動させて警報を行い、車線逸脱を防止することができる。
（２）横速度Ｖ＿ｌａｔの増加に応じて走行車線からの逸脱を防止する方向への３次制御の操舵トルク設定用のゲインを増加補正することによって、横速度Ｖ＿ｌａｔが大きく逸脱までの余裕時間が短い場合には復元方向へ大きな操舵トルクを付与し、車線逸脱を防止することができる。
【００４９】
（変形例）
本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
（１）車線逸脱防止制御装置の構成及び制御の内容は、上述した各実施例の構成に限らず、適宜変更することができる。例えば、参考例では、横速度に比例した操舵トルクτ２を付与する構成としたが、これに限らず、横速度の増加に応じて操舵力が得られる構成であれば他の構成としてもよい。例えば、横速度の２次以上の累乗値に比例した操舵力を付与するようにしてもよい。また、実施例では、横速度の増加に応じて３次制御のゲインを増加させているが、横速度の増加に応じて操舵力を増加させる手法は特に限定されない。
（２）実施例では、車線認識手段はステレオカメラを用いて車線形状を検出しているが、本発明はこれに限らず、例えばナビゲーション装置等のために準備された地図データ及び自車位置の測位情報に基づいて車線形状を検出するようにしてもよい。
（３）操舵機構に操舵トルクを付与するアクチュエータの構成は、各実施例のようなコラムアシストタイプのものに限らず、例えば、ステアリングシャフトに接続されたピニオン軸を駆動するピニオンアシストタイプ、ステアリングシャフトに接続されたピニオンと独立したピニオンを駆動するダブルピニオンタイプ、ステアリングラック自体を直進方向に駆動するラック直動タイプ等であってもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１０ 操舵機構 １１ ステアリングホイール
１２ ステアリングシャフト １３ ステアリングギアボックス
１４ タイロッド ＦＷ 前輪
Ｈ ハウジング
２０ 電動パワーステアリング（ＥＰＳ）制御ユニット
２１ 電動アクチュエータ ２２ 舵角センサ
２３ トルクセンサ ３０ 操安制御ユニット
３１ ハイドロリックコントロールユニット（ＨＣＵ)
３２ 車速センサ ３３ ヨーレートセンサ
３４ 横加速度（横Ｇ）センサ ４０ エンジン制御ユニット
５０ トランスミッション制御ユニット
６０ 車両統合ユニット ６１ ターンシグナルスイッチ
１００ 車線逸脱防止制御ユニット
１１０ 環境認識手段 １２０ 自車進行路推定手段
１３０ 偏差制御操舵力算出手段 １４０ 横速度検出手段
１５０ 横速度制御操舵力算出手段
１６０ 目標操舵力設定手段 １７０ 操舵力制御手段
２００ 車線逸脱防止制御ユニット
２１０ ゲイン補正手段 ２２０ 逸脱判定手段
２３０ 閾値補正手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自車両の走行車線からの逸脱を防止するように操舵機構に操舵力を付与する車線逸脱防止制御装置において、
前記走行車線に対する自車両の横速度を検出する横速度検出手段と、
前記走行車線からの逸脱を防止する方向へ、前記走行車線内に設定した目標横位置と自車両の横位置との偏差に応じて該偏差が大きくなる程大きい変化量で増加する操舵力を設定する操舵力設定手段と、
前記横速度の増加に応じて前記走行車線からの逸脱を防止する方向への前記操舵力を増加補正する操舵力補正手段と、
前記操舵力補正手段によって補正された操舵力に基づいて前記操舵機構に操舵力を付与する操舵力制御手段と
を備えることを特徴とする車線逸脱防止制御装置。
【請求項２】
前記操舵力補正手段は、前記偏差又は該偏差の累乗値に前記横速度に基づいて設定される所定のゲインを乗じることにより前記操舵力を補正すること
を特徴とする請求項１に記載の車線逸脱防止制御装置。
【請求項１】
自車両の走行車線からの逸脱を防止するように操舵機構に操舵力を付与する車線逸脱防止制御装置において、
前記走行車線に対する自車両の横速度を検出する横速度検出手段と、
前記走行車線からの逸脱を防止する方向へ、前記走行車線内に設定した目標横位置と自車両の横位置との偏差に応じて該偏差が大きくなる程大きい変化量で増加する操舵力を設定する操舵力設定手段と、
前記横速度の増加に応じて前記走行車線からの逸脱を防止する方向への前記操舵力を増加補正する操舵力補正手段と、
前記操舵力補正手段によって補正された操舵力に基づいて前記操舵機構に操舵力を付与する操舵力制御手段と
を備えることを特徴とする車線逸脱防止制御装置。
【請求項２】
前記操舵力補正手段は、前記偏差又は該偏差の累乗値に前記横速度に基づいて設定される所定のゲインを乗じることにより前記操舵力を補正すること
を特徴とする請求項１に記載の車線逸脱防止制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−９１４９４（Ｐ２０１３−９１４９４Ａ）
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１３−６９６３（Ｐ２０１３−６９６３）
【出願日】平成２５年１月１８日（２０１３．１．１８）
【分割の表示】特願２００８−１９９５１６（Ｐ２００８−１９９５１６）の分割
【原出願日】平成２０年８月１日（２００８．８．１）
【出願人】（０００００５３４８）富士重工業株式会社 (3,010)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２５年１月１８日（２０１３．１．１８）
【分割の表示】特願２００８−１９９５１６（Ｐ２００８−１９９５１６）の分割
【原出願日】平成２０年８月１日（２００８．８．１）
【出願人】（０００００５３４８）富士重工業株式会社 (3,010)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]