(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自車両の走行車線を検出する走行車線検出手段と、自車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、前記走行車線検出手段で検出された走行車線及び走行状態検出手段で検出された走行状態から自車両が走行車線から逸脱傾向にあることを検出する逸脱判断手段と、前記逸脱判断手段で自車両が走行車線から逸脱傾向にあることが検出されたときに、前記走行状態検出手段で検出された走行状態に応じて、自車両の走行車線からの逸脱を回避する方向にヨーモーメントが発生するように車両の挙動を制御する車両挙動制御手段と、操舵の状態量を検出する操舵状態量検出手段とを備え、前記走行車線検出手段は、前記操舵状態量検出手段で検出された操舵角を、前記車両挙動制御手段によるヨーモーメントと等価な操舵角で補正し、その補正された操舵角を用いてカメラコントローラに指示することによって自車両の走行車線を検出することを特徴とする車線逸脱防止装置。
【請求項２】
前記車両挙動制御手段は、前記自車両の走行車線からの逸脱を回避する方向にヨーモーメントが発生するように各車輪の制駆動力制御量を算出する制駆動力制御量算出手段と、前記制駆動力制御量算出手段で算出された制駆動力制御量に応じて各車輪の制駆動力を制御する制駆動力制御手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の車線逸脱防止装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、走行中に自車両が走行車線から逸脱しそうになったときに、その逸脱を防止する車線逸脱防止装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このような車線逸脱防止装置としては、例えば自車両が走行車線から逸脱しそうになるのを判断し、走行車線の基準位置に対する自車両の走行位置の横ずれ量に応じて、運転者が容易に打ち勝てる程度の操舵制御トルクを操舵アクチュエータにより出力することで車線逸脱を防止するものがある（例えば特許文献１参照）。また、このような車線逸脱防止装置では、常に車線を検出し続けることが望まれる。そこで、例えば操舵角を道路パラメータとし、その道路パラメータから白線等のレーンマーカモデルを設定するものがある（例えば特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−９６４９７号公報
【特許文献２】
特開平１１−２９６６６０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記従来の車線逸脱防止装置では、操舵アクチュエータを必要とするため、例えばアンチスキッド制御装置や駆動力制御装置を用いて各車輪の制動力或いは駆動力を制御し、その結果、車両にヨーモーメントを発生せしめて自車両の走行方向、或いは走行位置を制御することが考えられる。
【０００５】
しかしながら、このように各車輪の制駆動力を制御して車線逸脱防止装置を構成しようとしたとき、操舵入力以外にも、前記制駆動力制御によるヨーモーメントによって走行車線に対する自車両の向きが変化してしまい、その結果、走行車線を見失う、所謂ロストし易くなってしまう。
本発明はこれらの諸問題に鑑みて開発されたものであり、ヨーモーメントによって車線逸脱を防止するにあたり、そのヨーモーメントによる自車両の向きを考慮して走行車線を見失いにくい車線逸脱防止装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の車線逸脱防止装置は、自車両の走行車線を検出し、自車両が走行車線から逸脱傾向にあることが検出されたときに、自車両の走行車線からの逸脱を回避する方向にヨーモーメントが発生するように車両の挙動を制御すると共に、発生されたヨーモーメントと等価な操舵角で検出された操舵角を補正し、その補正された操舵角を用いてカメラコントローラに指示することにより自車両の向きの変化に基づいて前記自車両の走行車線を検出することを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の効果】
而して、本発明の車線逸脱防止装置によれば、車線逸脱傾向が検出されると、検出された走行状態に応じて、自車両の走行車線を検出し、自車両が走行車線から逸脱傾向にあることが検出されたときに、自車両の走行車線からの逸脱を回避する方向にヨーモーメントが発生するように車両の挙動を制御すると共に、発生されたヨーモーメントと等価な操舵角で検出された操舵角を補正し、その補正された操舵角を用いてカメラコントローラに指示することにより自車両の向きの変化に基づいて前記自車両の走行車線を検出する構成としたため、レーンマーカ等による走行車線を見失いにくくなる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の車線逸脱防止装置の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態の車線逸脱防止装置の一例を示す車両概略構成図である。この車両には、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。
【０００９】
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はリザーバであり、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、マスタシリンダ３で昇圧された制動流体圧が、各車輪５ＦＬ〜５ＲＲの各ホイールシリンダ６ＦＬ〜６ＲＲに供給されるようになっているが、このマスタシリンダ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回路７が介装されており、この制動流体圧制御回路７内で、各ホイールシリンダ６ＦＬ〜６ＲＲの制動流体圧を個別に制御することも可能となっている。
【００１０】
前記制動流体圧制御回路７は、例えばアンチスキッド制御やトラクション制御に用いられる制動流体圧制御回路を利用したものであり、この実施形態では、各ホイールシリンダ６ＦＬ〜６ＲＲの制動流体圧を、単独で増減圧することができるように構成されている。この制動流体圧制御回路７は、後述する制駆動力コントロールユニット８からの制動流体圧指令値に応じて各ホイールシリンダ６ＦＬ〜６ＲＲの制動流体圧を制御する。
【００１１】
また、この車両は、エンジン９の運転状態、自動変速機１０の選択変速比、並びにスロットルバルブ１１のスロットル開度を制御することにより、駆動輪である後輪５ＲＬ、５ＲＲへの駆動トルクを制御する駆動トルクコントロールユニット１２が設けられている。エンジン９の運転状態制御は、例えば燃料噴射量や点火時期を制御することによって制御することができるし、同時にスロットル開度を制御することによっても制御することができる。なお、この駆動トルクコントロールユニット１２は、単独で、駆動輪である後輪５ＲＬ、５ＲＲの駆動トルクを制御することも可能であるが、前述した制駆動力コントロールユニット８から駆動トルクの指令値が入力されたときには、その駆動トルク指令値を参照しながら駆動輪トルクを制御する。
【００１２】
また、この車両には、自車両の走行車線逸脱防止判断用に走行車線内の自車両の位置を検出するための外界認識センサとして、ＣＣＤ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、ＣＣＤ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、その走行車線に対する自車両のヨー角φ、走行車線中央からの横変位Ｘ、走行車線の曲率β、走行車線幅Ｌ等を算出することができるように構成されている。なお、このカメラコントローラ１４は、前記制駆動力コントロールユニット８から補正操舵角δC が入力された場合には、後述するように当該補正操舵角δC を用いて走行車線検出を行い、その検出された走行車線に対して前記各データを算出する。
【００１３】
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φ' 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、所謂マスタシリンダ圧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、即ちアクセル開度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δを検出する操舵角センサ１９、各車輪５ＦＬ〜５ＲＲの回転速度、所謂車輪速度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制駆動力コントロールユニット８に出力される。また、前記カメラコントローラ１４で検出された走行車線に対する自車両のヨー角φ、走行車線中央からの横変位Ｘ、走行車線の曲率β、走行車線幅Ｌ等や、駆動トルクコントロールユニット１２で制御された駆動トルクＴｗも合わせて制駆動力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する。即ち、ヨーレートφ' や横加速度Ｙｇ、操舵角δ、ヨー角φは、左旋回時に正値となり、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る。
【００１４】
次に、前記制駆動力コントロールユニット８で行われる演算処理のロジックについて、図２のフローチャートに従って説明する。この演算処理は、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実行される。なお、このフローチャートでは通信のためのステップを設けていないが、演算処理によって得られた情報は随時記憶装置に更新記憶されると共に、必要な情報は随時記憶装置から読出される。
【００１５】
この演算処理では、まずステップＳ１で、前記各センサやコントローラ、コントロールユニットからの各種データを読込む。具体的には、前記各センサで検出された前後加速度Ｘｇ、横加速度Ｙｇ、ヨーレートφ' 、各車輪速度Ｖｗi 、アクセル開度Ａｃｃ、マスタシリンダ圧Ｐm 、操舵角δ、方向指示スイッチ信号、また駆動トルクコントロールユニット１２からの駆動トルクＴｗを読込む。なお、この時点では、カメラコントローラ１４からの走行車線に対する自車両のヨー角φ、走行車線中央からの横変位Ｘ、走行車線の曲率β、走行車線幅Ｌは未だ読込まない。
【００１６】
次にステップＳ２に移行して、前記ステップＳ１で読込んだ各車輪速度Ｖｗi のうち、非駆動輪である前左右輪速度ＶｗFL、ＶｗFRの平均値から自車両の走行速度Ｖを算出する。
次にステップＳ３に移行して、前回の演算処理時に、後述するステップＳ１０で算出された目標ヨーモーメントＭS から、下記１式に従って当該目標ヨーモーメントＭS に相当する等価操舵角δM を算出する。
【００１７】
δM ＝ＭS ／（Ｗf ×Ｃf ／ＧS ）                          ……… (1)
但し、
Ｗf ：フロントホイールベース
Ｃf ：前輪コーナリングパワ
ＧS ：ステアリングギヤ比
である。
【００１８】
次にステップＳ４に移行して、前記ステップＳ３で算出された目標ヨーモーメント等価操舵角δM を前記ステップＳ１で読込んだ操舵角δに加算して補正操舵角δC を算出する。
次にステップＳ５に移行して、例えば前記特開平１１−２９６６６０号公報に記載される手法を用い、前記補正操舵角δC を用いて白線等のレーンマーカから自車両が走行している走行車線を検出するように前記カメラコントローラ１４に指示し、合わせて当該走行車線に対する自車両のヨー角φ、走行車線中央からの横変位Ｘ、走行車線の曲率β、走行車線幅Ｌを算出し、それらのデータを読込む。
【００１９】
次にステップＳ６に移行して、前記ステップＳ５で走行車線が検出されたか否かを判定し、走行車線が検出されている場合にはステップＳ７に移行し、そうでない場合にはステップＳ１０に移行する。
前記ステップＳ７では、逸脱推定値として将来の推定横変位ＸＳを算出してからステップＳ８に移行する。具体的には、前記ステップＳ５で読込んだ自車両の走行車線に対するヨー角φ、走行車線中央からの横変位Ｘ、走行車線の曲率β及び前記ステップＳ２で算出した自車両の走行速度Ｖを用い、下記２式に従って将来の推定横変位ＸＳを算出する。
【００２０】
ＸＳ＝Ｔｔ×Ｖ×（φ＋Ｔｔ×Ｖ×β）＋Ｘ                  ……… (2)
ここで、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後の走行車線中央からの横変位推定値が将来の推定横変位ＸＳとなる。後述するように、本実施形態では、この将来の推定横変位ＸＳが所定の横変位限界値以上となるときに自車両は走行車線を逸脱する可能性がある、或いは逸脱傾向にあると判断するのである。
【００２１】
前記ステップＳ８では、自車両が走行車線から逸脱傾向にあることを警報するか否かの判断を行ってからステップＳ９に移行する。具体的には、前記ステップＳ７で算出した逸脱推定値としての将来の推定横変位の絶対値｜ＸＳ｜が、前記ステップＳ５で読込んだ走行車線幅Ｌの半分値から自車両の車幅Ｌ0 の半分値を減じた横変位限界値ＸC 以上であるときに警報するとし、そうでないときには警報しないものとする。なお、前記推定横変位の絶対値｜ＸＳ｜と横変位限界値ＸC との間には若干の余裕値を持たせてもよい。また、警報のハンチングを防止するために閾値にヒステリシスを設けてもよい。また、前記方向指示スイッチ２０からの入力によって推定される車線変更方向と、自車両の走行車線からの逸脱方向とが一致するときには警報しないものとする。
【００２２】
前記ステップＳ９では、自車両が走行車線から逸脱傾向にあるか否かの判断を行ってから前記ステップＳ１０に移行する。具体的には、前記ステップＳ８と同様に、前記ステップＳ３で算出した逸脱推定値としての将来の推定横変位の絶対値｜ＸＳ｜が、前記横変位限界値ＸC 以上であるときに自車両が走行車線から逸脱傾向にあるとして逸脱判断フラグＦLDをセットし、そうでないときには自車両は走行車線から逸脱傾向にはないとして逸脱判断フラグＦLDをリセット状態とする。なお、前記方向指示スイッチ２０からの入力によって推定される車線変更方向と、自車両の走行車線からの逸脱方向とが一致するときには逸脱判断フラグＦLDをリセット状態とする。
【００２３】
前記ステップＳ１０では、前記目標ヨーモーメントＭS を算出設定する。ここでは、前記逸脱判断フラグＦLDがセットされているときにだけ目標ヨーモーメントＭS を設定するので、当該逸脱判断フラグＦLDがセットされているときには、車両諸元から決まる比例係数Ｋ1 と、図３に示す車両走行速度Ｖに応じて設定される比例係数Ｋ2 と、前記ステップＳ７で算出された将来の推定横変位ＸＳと、前記横変位限界値ＸC とを用いて、下記３式に従って目標ヨーモーメントＭS を算出する。
【００２４】
ＭS ＝−Ｋ1 ×Ｋ2 ×（ＸＳ−ＸC ）                        ……… (3)
なお、前記逸脱判断フラグＦLDがリセット状態にあるときには目標ヨーモーメントＭS は“０”とする。
次にステップＳ１１に移行して、各車輪への目標制動流体圧ＰSiを算出する。具体的には、前記ステップＳ１で読込んだマスタシリンダ圧Ｐm に対し、前後制動力配分に基づく後輪用マスタシリンダ圧をＰmRとしたとき、前記逸脱判断フラグＦLDがリセット状態にあるときには、前左右輪５ＦＬ、５ＦＲのホイールシリンダ６ＦＬ、６ＦＲへの目標制動流体圧ＰSFL 、ＰSFR は共にマスタシリンダ圧Ｐm となり、後左右輪５ＲＬ、５ＲＲのホイールシリンダ６ＲＬ、６ＲＲへの目標制動流体圧ＰSRL 、ＰSRR は共に後輪用マスタシリンダ圧ＰmRとなる。
【００２５】
一方、前記逸脱判断フラグＦLDがセットされているときでも、前記ステップＳ１０で算出された目標ヨーモーメントＭS の大きさに応じて場合分けを行う。即ち、前記目標ヨーモーメントの絶対値｜ＭS ｜が所定値ＭS0未満であるときには後左右輪の制動力にだけ差を発生させ、当該目標ヨーモーメントの絶対値｜ＭS ｜が所定値ＭS0以上であるときには前後左右輪の制動力に差を発生させる。従って、前記目標ヨーモーメントの絶対値｜ＭS ｜が所定値ＭS0未満であるときの前左右輪目標制動流体圧差ΔＰSFは“０”であり、後左右輪目標制動流体圧差ΔＰSRは下記４式で与えられる。同様に、目標ヨーモーメントの絶対値｜ＭS ｜が所定値ＭS0以上であるときの前左右輪目標制動流体圧差ΔＰSFは下記５式で、後左右輪目標制動流体圧差ΔＰSRは下記６式で与えられる。なお、式中のＴはトレッド（前後輪で同じとする）、ＫbF、ＫbRは、夫々、制動力を制動流体圧に換算するための換算係数であり、ブレーキ諸元によって決まる。
【００２６】
ΔＰSR＝２×ＫbR×｜ＭS ｜／Ｔ                            ……… (4)
ΔＰSF＝２×ＫbF×（｜ＭS ｜ーＭS0）／Ｔ                  ……… (5)
ΔＰSR＝２×ＫbR×｜ＭS0｜／Ｔ                            ……… (6)
従って、前記目標ヨーモーメントＭS が負値であるとき、即ち自車両が左方向に車線逸脱しようとしているときの各ホイールシリンダ６ＦＬ〜６ＲＲへの目標制動流体圧ＰSiは下記７式で与えられる。
【００２７】
ＰSFL ＝Ｐm 
ＰSFR ＝Ｐm ＋ΔＰSF
ＰSRL ＝Ｐm 
ＰSRR ＝Ｐm ＋ΔＰSR                                      ……… (7)
これに対し、前記目標ヨーモーメントＭS が正値であるとき、即ち自車両が右方向に車線逸脱しようとしているときの各ホイールシリンダ６ＦＬ〜６ＲＲへの目標制動流体圧ＰSiは下記８式で与えられる。
【００２８】
ＰSFL ＝Ｐm ＋ΔＰSF
ＰSFR ＝Ｐm 
ＰSRL ＝Ｐm ＋ΔＰSR
ＰSRR ＝Ｐm                                               ……… (8)
次にステップＳ１２に移行して、駆動輪の目標駆動力を算出する。本実施形態では、前記逸脱判断フラグＦLDがセットされており、車線逸脱防止制御が行われるときには、アクセル操作が行われていてもエンジンの出力を絞って加速できなくする。従って、逸脱判断フラグＦLDがセットされているときの目標駆動トルクＴｒｑDSは、前記ステップＳ１で読込んだアクセル開度Ａｃｃに応じた値から、前記前後輪の目標制動流体圧差ΔＰSF、ΔＰSRの和に応じた値を減じた値とする。つまり、アクセル開度Ａｃｃに応じた値とは、当該アクセル開度Ａｃｃに応じて自車両を加速する駆動トルクであり、前後輪の目標制動流体圧差ΔＰSF、ΔＰSRの和に応じた値とは、目標制動流体圧差ΔＰSF、ΔＰSRの和によって生じる制動トルクである。従って、逸脱判断フラグＦLDがセットされており、車線逸脱防止制御が行われるときには、前記目標制動流体圧差ΔＰSF、ΔＰSRの和によって生じる制動トルク分だけ、エンジンのトルクが低減されることになる。なお、逸脱判断フラグＦLDがリセットされているときの目標駆動トルクＴｒｑDSは、前記アクセル開度Ａｃｃに応じて自車両を加速する駆動トルク分だけとなる。
【００２９】
次にステップＳ１３に移行して、前記ステップＳ１１で算出された各車輪の目標制動流体圧を前記制動流体圧制御回路７に向けて出力すると共に、前記ステップＳ１２で算出された駆動輪の目標駆動トルクを前記駆動トルクコントロールユニット１２に向けて出力してからメインプログラムに復帰する。
この演算処理によれば、運転者の意図的な車線変更でもなく、且つ将来の推定横変位ＸＳが横変位限界値ＸC 以上となったときに、自車両は走行車線から逸脱する傾向にあると判断されて逸脱判断フラグＦLDがセットされ、前記将来の推定横変位ＸＳと横変位限界値ＸC との差に基づいて目標ヨーモーメントＭS を算出し、その目標ヨーモーメントＭS が達成されるように各車輪の制動力が制御される。これにより、例えば操舵入力が小さいときには、車両に車線逸脱を防止するヨーモーメントが発生して車線逸脱が防止されると共に、制動力によって車両の走行速度が減速されるため、より安全に車線の逸脱を防止することが可能となる。また、この実施形態では、車線逸脱防止制御が行われている間は、エンジンの出力トルクが低減されて自車両の走行速度が減速されるため、更に安全に車線に逸脱を防止することが可能となる。
【００３０】
また、この実施形態では、前述のように車線逸脱を抑制するために制駆動力制御によるヨーモーメントが発生した場合、その目標ヨーモーメントＭS と等価な等価操舵角δM を算出し、その等価操舵角δM を操舵角δに加算して補正操舵角δC を算出し、この補正操舵角δC を用いて走行車線を検出するといったように、車線逸脱防止のためのヨーモーメントによる自車両の向きの変化を考慮して走行車線を検出する構成とした。図４に示すように、目標ヨーモーメントＭS が発生すると自車両の向きが変わるため、操舵入力に相当する操舵角δに対し、実際の車両の操舵角は、前記１式で表れる目標ヨーモーメント等価操舵角δM だけ変化し、これを加味した補正操舵角δC が真の自車両の向きを表す。従って、この補正操舵角δC に基づいてレーンマーカなどにより走行車線を検出するようにすれば、操舵角だけに基づく走行車線検出時に比べて走行車線をロストしにくい。また、制駆動力を制御して車線逸脱防止のためのヨーモーメントを発生するようにすれば、特別の操舵アクチュエータを用いる必要がなく、既存のアンチスキッド制御装置やトラクション制御装置を用いることによりコストダウンを図ることができる。
【００３１】
以上より、図１の各センサ及びカメラコントローラ１４及び図２の演算処理のステップＳ１及びステップＳ５が本発明の走行状態検出手段を構成し、以下同様に、図２の演算処理のステップＳ５が走行車線検出手段を構成し、図２の演算処理のステップＳ９が逸脱判断手段を構成し、図２の演算処理のステップＳ１１乃至ステップＳ１３及び図１の制動流体圧制御回路７及び駆動トルクコントロールユニット１２が車両挙動制御手段を構成し、図１の操舵角センサ１９及び図２の演算処理のステップＳ１が操舵状態量検出手段を構成し、図２の演算処理のステップＳ１１及びステップＳ１２が制駆動力制御量算出手段と、図２の演算処理のステップＳ１３及び図１の制動流体圧制御回路７及び駆動トルクコントロールユニット１２が制駆動力制御手段を構成している。
なお、前記実施形態では、車線逸脱判断の閾値となる横変位限界値ＸC を車幅と走行車線幅とから算出したが、例えば日本国内の高速道路の走行車線幅は３．３５ｍと決まっていることから、例えばこれを０．８ｍと固定してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の車線逸脱防止装置を搭載した車両の一例を示す概略構成図である。
【図２】図１の制駆動力コントロールユニット内で実行される情報演算処理の一実施形態を示すフローチャートである。
【図３】図２の演算処理に用いられる制御マップである。
【図４】図２の演算処理の作用の説明図である。
【符号の説明】
６ＦＬ〜６ＲＲはホイールシリンダ
７は制動流体圧制御回路
８は制駆動力コントロールユニット
９はエンジン
１２は駆動トルクコントロールユニット
１３はＣＣＤカメラ
１４はカメラコントローラ
１５は加速度センサ
１６はヨーレートセンサ
１７はマスタシリンダ圧センサ
１８はアクセル開度センサ
１９は操舵角センサ
２０は方向指示スイッチ
２２ＦＬ〜２２ＲＲは車輪速度センサ
【図１】
0003661684.tif 000002
【図２】
0003661684.tif 000003
【図３】
0003661684.tif 000004
【図４】
0003661684.tif 000005