(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドライバにより操舵力が入力される操舵手段と、
前記操舵手段への操舵反力を発生させる操舵反力アクチュエータと、
自車両が走行中の自車線内を前記自車両が走行するように前記操舵手段へ付与する反力である自車線逸脱防止反力と、前記自車線と隣接する隣接車線内を前記自車両が走行するように前記操舵手段へ付与する反力である隣接車線逸脱防止反力と、を演算する車線逸脱防止反力演算手段と、
前記自車両の前記自車線に対する走行状態または前記操舵手段の操舵状態に応じて、前記自車線逸脱防止反力または前記隣接車線逸脱防止反力の一方を選択し、選択した反力の操舵反力を発生させるように前記操舵反力アクチュエータに指令値を出力する反力選択手段と、
を備え、
前記反力選択手段は、前記隣接車線逸脱防止反力を選択したとき、自車線からの逸脱量が小さいほど、または前記操舵手段に入力された操舵トルクが大きいほど、または前記操舵手段の操舵量が大きいほど、前記自車線逸脱防止反力から前記隣接車線逸脱防止反力へ切り替わるときの前記操舵反力の変化速度を小さくする変化速度抑制手段を設けたことを特徴とする車線維持支援装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車線維持支援装置において、
車線逸脱防止反力演算手段は、車線に対する前記自車両の位置または車線に対する前記自車両の進行方向角度に基づいて前記自車線逸脱防止反力と前記隣接車線逸脱防止反力とを演算することを特徴とする車線維持支援装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の車線維持支援装置において、
前記反力選択手段は、前記自車線に対する前記自車両の位置、または前記操舵手段に入力された操舵トルク、または前記操舵手段の操舵量に基づいて、前記自車線逸脱防止反力または前記隣接車線逸脱防止反力の一方を選択することを特徴とする車線維持支援装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の車線維持支援装置において、
前記車線逸脱防止反力演算手段は、前記隣接車線逸脱防止反力に対して、上限値を設定したことを特徴とする車線維持支援装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の車線維持支援装置において、
前記反力選択手段は、前記隣接車線逸脱防止反力を選択したとき、自車線からの逸脱量が大きいほど、または前記操舵手段に入力された操舵トルクが大きいほど、または前記操舵手段の操舵量が大きいほど、前記隣接車線逸脱防止反力の減少量を大きくすることを特徴とする車線維持支援装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車線維持支援装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、ウィンカ信号があるときには自車両が車線変更をすると判断し、車線中央側に自車を戻そうとする制御ゲインを、ウィンカ信号がないときに比べて小さくするものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−４８０３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら上記従来技術にあっては、ドライバがウィンカ信号を出さずに車線変更するときには、自車両が車線変更をしないと判断するため、ドライバが車線変更しようとして車線中央からの変位が大きくなるほど、ステアリングホイールには車線中央に戻そうとする制御力が作用することとなる。そのため、ドライバは車線変更時に大きな操舵力を要し、スムーズな操舵ができないおそれがある。
本発明は、上記問題に着目されたもので、その目的とするところは、車線変更時のドライバの操舵性を向上させることができる車線維持支援装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の目的を達成するため、本発明では、自車両が走行中の自車線内を自車両が走行するように操舵手段へ付与する反力である自車線逸脱防止反力と、自車線と隣接する隣接車線内を自車両が走行するように操舵手段へ付与する反力である隣接車線逸脱防止反力とを演算し、自車両の自車線に対する走行状態または操舵手段の操舵状態に応じて、自車線逸脱防止反力または隣接車線逸脱防止反力の一方を選択し、選択した反力の操舵反力を発生させるように操舵反力アクチュエータに指令値を出力し、隣接車線逸脱防止反力を選択したとき、自車線からの逸脱量が小さいほど、または操舵手段に入力された操舵トルクが大きいほど、または操舵手段の操舵量が大きいほど、自車線逸脱防止反力から隣接車線逸脱防止反力へ切り替わるときの操舵反力の変化速度を小さくするようにした。
【発明の効果】
【０００６】
よって本発明においては、車線変更時のドライバの操舵性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施例１の操舵機構の全体システム図である。
【図２】実施例１の車線維持支援コントローラにおいて行われる制御の流れを示すフローチャートである。
【図３】実施例１の右逸脱横変位偏差ΔXRを示すグラフである。
【図４】実施例１の左逸脱横変位偏差ΔXLを示すグラフである。
【図５】実施例１の走行車線幅Wlane、自車両の車幅Wcar、余裕代Xoffset、横変位閾値XR,XLの関係を示す図である。
【図６】実施例１の偏差感応反力N_THWのマップである。
【図７】実施例１の時間感応反力N_TLCのマップである。
【図８】実施例１の減少ゲインKhiのマップである。
【図９】実施例１の変化率リミッタLhdのマップである。
【図１０】実施例１の減少ゲインKhiのマップである。
【図１１】実施例１の変化率リミッタLhdのマップである。
【図１２】実施例１の減少ゲインKhiのマップである。
【図１３】実施例１の変化率リミッタLhdのマップである。
【図１４】自車線から隣接車線へ車線変更をしたときの付加反力指令値N*の変化を示す図である。
【図１５】ステアリングバイワイヤシステムの全体システム図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
〔実施例１〕
［全体構成］
図１は操舵機構の全体システム図である。実施例１の操舵機構は、ドライバにより操舵力が入力されるステアリングホイール1と、ステアリングホイール1に接続したステアリングシャフト2と、ステアリングシャフト2の先端に接続されたピニオン3と、ピニオン3と噛み合うラック4と、ラック4にピニオン5を介して接続して転舵トルクを付与する転舵モータ6と、ラック4の両端に接続されたタイロッド7と、タイロッド7に取り付けられた操向輪8とを有している。
【０００９】
また操舵機構の制御系として、ステアリングホイール1の操舵角θhを検出する操舵角センサ9と、ステアリングホイール1に入力された操舵トルクThを検出する操舵トルクセンサ25と、自車両の車速Vを検出する車速センサ10と、車外を撮影するカメラ11と、転舵モータ6の出力トルクを検出する転舵モータトルクセンサ12と、自車両が走行車線を維持するようにステアリングホイール1に作用する操舵反力に付加する付加反力を制御する車線維持支援コントローラ13と、転舵モータ6を制御する操舵コントローラ14とを有している。
【００１０】
転舵モータ6は、通常、ドライバによりステアリングホイール1に入力された操舵力と同方向にトルクを付与することで、ドライバの操舵力を低減する操舵支援を行うことを主な機能としている。実施例１ではこの機能に加えて、自車両が走行車線からはみ出しそうなったときには、ドライバの操舵力の方向に関わらず自車両を走行車線中央に戻すようにトルクを出力する。つまり、転舵モータ6によってステアリングホイール1に作用する反力の大きさを可変にする。
【００１１】
カメラ11は画像処理機能を有しており、自車両前方を撮影した画像から走行車線幅Wlane、自車両の走行車線に対するヨー角δ、自車両の走行車線中央からの横変位X、走行車線の曲率ρを検出する。横変位Xは走行車線中央に対して右側が正の値、左側が負の値として検出される。
車線維持支援コントローラ13は、カメラ11が検出した走行車線幅Wlane、ヨー角δ、横変位X、曲率ρと、操舵コントローラ14を介して車速センサ10が検出した車速Vと、転舵モータトルクセンサ12が検出した転舵モータトルクTtを入力する。そしてこれらの入力値に基づいて、基本付加反力Nbを演算する。
【００１２】
基本付加反力Nbは、自車両が走行車線からはみ出しそうになったときに、ドライバに走行車線中央に自車両を戻す方向へ操舵を促すようにステアリングホイール1に作用させる反力を示す。この基本付加反力Nbに基づいて、転舵モータ6によりステアリングホイール1に作用する反力を制御する。実際には、車線維持支援コントローラ13で演算した基本付加反力Nbを操舵コントローラ14に入力して、操舵コントローラ14によって転舵モータ6を制御する。
【００１３】
操舵コントローラ14は、車速センサ10が検出した車速Vと、転舵モータトルクセンサ12が検出した転舵モータトルクTtと、車線維持支援コントローラを介してカメラ11が検出したヨー角δ、横変位X、曲率ρおよび基本付加反力Nbを入力する。
【００１４】
［車線維持支援制御処理］
図２は車線維持支援コントローラ13において行われる制御の流れを示すフローチャートである。
ステップS1では、各センサ値を読み込みステップS2へ移行する。
【００１５】
ステップS2では、右逸脱横変位偏差ΔXRと左逸脱横変位偏差ΔXLを算出してステップS3へ移行する。
図３は以下で説明する式で用いる走行車線幅Wlane、自車両の車幅Wcar、レーンマーカに対する余裕代Xoffset、横変位閾値XR,XLの関係を示す図である。図３の縦方向の一点鎖線は車線の中央を、実線は隣接車線との間のレーンマーカを示す。また自車両の中心の車幅方向位置を横変位Xで示し、車線中央に対して右側を正(X>0)とし、左側を負(X<0)としている。余裕代Xoffsetは、自車両が車線から逸脱しようとしていると判断できる程度の幅に設定すれば良く、0（ゼロ）であっても良い。横変位閾値XR(>0),XL(<0)は、自車両が逸脱していると判断する閾値で、具体的にはX>XRまたはX<XLのときに自車両は逸脱していると判断できる。
【００１６】
右逸脱横変位偏差ΔXRは、走行車線右側のレーンマーカに対する自車両の逸脱量を示している。右逸脱横変位偏差ΔXRは次の式(1)によって求められる。
ΔXR = X - XR （ただし、ΔXR≧0）…(1)
ここでXRは次の式(2)によって求められる。
XR = (Wlane/2) - (Wcar/2) - Xoffset … (2)
【００１７】
図４は右逸脱横変位偏差ΔXRを示すグラフである。図４に示すように、横変位Xが横変位閾値XR以下では右逸脱横変位偏差ΔXRは0（ゼロ）であるが、横変位Xが横変位閾値XRを越えると、横変位Xが大きくなるほど右逸脱横変位偏差ΔXRも大きくなるように設定される。
【００１８】
左逸脱横変位偏差ΔXLは、走行車線左側のレーンマーカに対する自車両の逸脱量を示している。左逸脱横変位偏差ΔXLは次の式(3)によって求められる。
ΔXL = X - XL （ただし、ΔXL≦0）…(3)
ここでXLは次の式(4)によって求められる。
XL = - {(Wlane/2) - (Wcar/2) - Xoffset} … (4)
【００１９】
図５は左逸脱横変位偏差ΔXLを示すグラフである。図５に示すように、横変位Xが横変位閾値XL以上では右逸脱横変位偏差ΔXLは0（ゼロ）であるが、横変位Xが横変位閾値XLを下回ると、横変位Xが小さくなるほど左逸脱横変位偏差ΔXLも小さくなるように設定される。
【００２０】
ステップS3では、逸脱余裕時間TLCを算出してステップS4へ移行する。逸脱余裕時間TLCは今の走行状態で自車線から逸脱するまでの時間を示す。具体的には、自車両の側面がレーンマーカから余裕代Xoffset離れた位置に到達するまでの時間を示している。
【００２１】
まず、自車両の横速度Vxを求める。横速度Vxは、車速Vと自車両の走行車線に対するヨー角δにより、次の式(5)によって求められる。
Vx = V・δ …(5)
右側の逸脱余裕時間TLCRと左側の逸脱余裕時間TLCLは次の式(6),(7)でそれぞれ求められる。
TLCR = (XR - X)/Vx … (6)
TLCL = (XL - X)/Vx … (7)
ただし、横速度Vxが0（ゼロ）のとき（ヨー角δが0（ゼロ）のとき）は、右側の逸脱余裕時間TLCRと左側の逸脱余裕時間TLCLに十分に大きな定数を代入する。
【００２２】
ステップS4では、基本付加反力Nbを算出してステップS5へ移行する。基本付加反力Nbは、自車両が走行中の自車線と、自車線と隣接する隣接車線に対してそれぞれ設定される。以下では、自車線に対して設定された基本付加反力Nbを自車線付加反力Noと記し、隣接車線に対して設定された基本付加反力Nbを隣接車線付加反力Nnと記す。なお、特に区別が必要ないときには基本付加反力Nbと記す。
基本付加反力Nbは、逸脱横変位偏差ΔXから求められる偏差感応反力N_THW、逸脱余裕時間TLCから求められる時間感応反力N_TLCの和で求められる。
【００２３】
図６は偏差感応反力N_THWのマップである。偏差感応反力N_THWは、このマップを用いて逸脱横変位偏差ΔXに対応する値に設定される。このとき、自車線付加反力Noを算出する際に用いる偏差感応反力N_THWは、自車線に対する逸脱横変位偏差ΔXに対応する値に設定する。また隣接車線付加反力Nnを算出する際に用いる偏差感応反力N_THWは、隣接車線に対する逸脱横変位偏差ΔXに対応する値に設定する。
【００２４】
図７は時間感応反力N_TLCのマップである。時間感応反力N_TLCは、このマップを用いて逸脱余裕時間TLCに対応する値に設定される。このとき、自車線付加反力Noを算出する際に用いる時間感応反力N_TLCは、自車線に対する逸脱余裕時間TLCに対応する値に設定する。また隣接車線付加反力Nnを算出する際に用いる時間感応反力N_TLCは、隣接車線に対する逸脱余裕時間TLCに対応する値に設定する。
【００２５】
ステップS5では、基本付加反力Nbに上限リミッタをかける処理を行いステップS6へ移行する。上限リミッタをかける処理は、基本付加反力Nbに対して上限値を設定し、ドライバの意思による操舵が行えなくなるほどの大きな操舵反力を出力することを防止するための処理である。
【００２６】
ステップS6では、自車線に対する逸脱横変位偏差ΔXが閾値以上であるか否かを判定し、自車線に対する逸脱横変位偏差ΔXが閾値以上であるときにはステップS7へ移行し、閾値未満であるときにはステップS10へ移行する。言い換えると、自車線に対する逸脱横変位偏差ΔXが閾値以上であるときにはドライバに車線変更の意図があると判定してステップS7へ移行し、閾値未満であるときにはドライバに車線変更の意図はないと判定してステップS10へ移行する。閾値は、ドライバの車線変更の意図を判別する値であって、実験等により設定する。
【００２７】
ステップS7では、基本付加反力Nbとして隣接車線付加反力Nnを選択してステップS8へ移行する。すなわち、ドライバに車線変更の意図があると判定したときには、隣接車線付加反力Nnを選択し、隣接車線の中央に向かって操舵を促す付加反力を出力するようにする。
【００２８】
ステップS8では、自車線の逸脱横変位偏差ΔXに応じた減少ゲインKhiを求めてステップS9へ移行する。図８は減少ゲインKhiのマップである。減少ゲインKhiは、図８のマップを用いて自車線に対する逸脱横変位偏差ΔXに応じて1以下の値に設定される。減少ゲインKhiを隣接車線付加反力Nnに乗じることで、自車線からの逸脱量が大きいほど、隣接車線付加反力Nnの大きさが小さくなるように設定している。
【００２９】
ステップS9では、自車線に対する逸脱横変位偏差ΔXに応じた変化率リミッタLhdを求めてステップS19へ移行する。図９は変化率リミッタLhdのマップである。変化率リミッタLhdは、図９のマップを用いて自車線に対する逸脱横変位偏差ΔXに応じた値に設定される。
【００３０】
ステップS10では、操舵トルクThが閾値以上であるか否かを判定し、操舵トルクThが閾値以上であるときにはステップS11へ移行し、閾値未満であるときにはステップS14へ移行する。言い換えると、操舵トルクThが閾値以上であるときにはドライバに車線変更の意図があると判定してステップS11へ移行し、閾値未満であるときにはドライバに車線変更の意図はないと判定してステップ14へ移行する。閾値は、ドライバの車線変更の意図を判別する値であって、実験等により設定する。
【００３１】
ステップS11では、基本付加反力Nbとして隣接車線付加反力Nnを選択してステップS12へ移行する。すなわち、ドライバに車線変更の意図があると判定したときには、隣接車線付加反力Nnを選択し、隣接車線の中央に向かって操舵を促す付加反力を出力するようにする。
【００３２】
ステップS12では、操舵トルクThに応じた減少ゲインKhiを求めてステップS13へ移行する。図１０は減少ゲインKhiのマップである。減少ゲインKhiは、図１０のマップを用いて操舵トルクThに応じて1以下の値に設定される。減少ゲインKhiを隣接車線付加反力Nnに乗じることで、操舵トルクThが大きいほど、隣接車線付加反力Nnの大きさが小さくなるように設定している。
【００３３】
ステップS13では、操舵トルクThに応じた変化率リミッタLhdを求めてステップS19へ移行する。図１１は変化率リミッタLhdのマップである。変化率リミッタLhdは、図１１のマップを用いて操舵トルクThに応じた値に設定される。
【００３４】
ステップS14では、操舵角θhが閾値以上であるか否かを判定し、操舵角θhが閾値以上であるときにはステップS15へ移行し、閾値未満であるときにはステップS18へ移行する。言い換えると、操舵角θhが閾値以上であるときにはドライバに車線変更の意図があると判定してステップS15へ移行し、閾値未満であるときにはドライバに車線変更の意図はないと判定してステップ18へ移行する。閾値は、ドライバの車線変更の意図を判別する値であって、実験等により設定する。
【００３５】
ステップS15では、基本付加反力Nbとして隣接車線付加反力Nnを選択してステップS16へ移行する。すなわち、ドライバに車線変更の意図があると判定したときには、隣接車線付加反力Nnを選択し、隣接車線の中央に向かって操舵を促す付加反力を出力するようにする。
ステップS16では、操舵角θhに応じた減少ゲインKhiを求めてステップS17へ移行する。図１２は減少ゲインKhiのマップである。減少ゲインKhiは、図１２のマップを用いて操舵角θhに応じて1以下の値に設定される。減少ゲインKhiは、隣接車線付加反力Nnに乗じることで、操舵角θhが大きいほど、隣接車線付加反力Nnの大きさが小さくなるように設定している。
【００３６】
ステップS17では、操舵角θhに応じた変化率リミッタLhdを求めてステップS19へ移行する。図１３は変化率リミッタLhdのマップである。変化率リミッタLhdは、図１３のマップを用いて操舵トルクThに応じた値に設定される。
【００３７】
ステップS18では、基本付加反力Nbとして自車線付加反力Noを選択してステップS19へ移行する。
ステップS19では、選択された基本付加反力Nbと、設定された減少ゲインKhi、変化率リミッタLhdとから付加反力指令値N*を求めてステップS20へ移行する。
ステップS20では、ステップS19で求めた付加反力指令値N*に基づいて転舵モータ6を制御するように操舵コントローラ14に指令を出力して処理を終了する。
【００３８】
［車線維持支援制御動作］
車線維持支援コントローラ13では、図２のフローチャートにおいて、ステップS1→ステップS2→ステップS4へと進み、基本付加反力Nbを算出する。基本付加反力Nbとしては、自車線に対する自車両の位置に応じて算出した自車線付加反力Noと、隣接車線に対する自車両の位置に応じて算出した隣接車線付加反力Nnが求められる。
【００３９】
自車線付加反力Noおよび隣接車線付加反力Nnは、逸脱横変位偏差ΔXが大きくなるほど大きな値に、また逸脱余裕時間TLCが小さくなるほど大きな値に設定されている。つまり逸脱量が増えるほど、また逸脱までの余裕時間が小さいほど基本付加反力Nbを大きくして、自車両を車線内に戻る方向に操舵を促すように付加反力を発生させるようにしている。
【００４０】
逸脱横変位偏差ΔXが閾値以上であるときには、ステップS5→ステップS6→ステップS7→ステップS8→ステップS9へと進む。ステップS7では隣接車線付加反力Nnが選択され、ステップS8では逸脱横変位偏差ΔXに応じた減少ゲインKhiを設定し、ステップS9では逸脱横変位偏差ΔXに応じた変化率リミッタLhdを設定する。
【００４１】
逸脱横変位偏差ΔXの値が大きいときには、図６に示すように偏差感応反力N_THWは大きい値に設定される。すなわち、自車線からの逸脱量が大きいときには、自車線付加反力Noも大きい値に設定されることとなる。またドライバに車線変更の意図があると判定されると、自車線付加反力Noから隣接車線付加反力Nnへ選択が切り替わり、付加反力の方向が逆方向となる。そのため、自車線付加反力Noから隣接車線付加反力Nnへ選択が切り替わる時点で、自車線に対する逸脱横変位偏差ΔXの値が大きいときには、自車線側に大きな力で作用していた付加反力が0（ゼロ）となり、反対側の隣接車線側に付加反力が働くこととなる。つまり、ステアリングホイール1の反力が大きく変化することとなり、ドライバに与える違和感が大きくなる。ステップS8では、減衰ゲインKhiを自車線に対する逸脱横変位偏差ΔXの値が大きいほど、隣接車線付加反力Nnの大きさが小さくなるように設定して、付加反力が反対方向に変化するときの変化量を小さくしている。
【００４２】
変化率リミッタLhdは、車線変更時に自車線付加反力Noから隣接車線付加反力Nnへ選択が切り替わるときに、付加反力の変化速度を抑制するために設けられている。つまり、車線変更時に、操舵を阻害する方向に作用していた付加反力から、操舵をアシストする方向に作用する付加反力への切り替わり変化をゆっくり行うようにしている。変化率リミッタLhdは、自車線からの逸脱量が大きいほど許容する変化率を大きく設定している。自車線からの逸脱量が大きいほど、ドライバの車線変更の意図は確実であると推定できるため、早く操舵をアシストする付加反力を発生させてドライバの操舵負荷を軽減させている。
【００４３】
逸脱横変位偏差ΔXが閾値未満であって、操舵トルクThが閾値以上であるときには、ステップS5→ステップS6→ステップS10→ステップS11→ステップS12→ステップS13へと進む。ステップS11では隣接車線付加反力Nnが選択され、ステップS12では操舵トルクThに応じた減少ゲインKhiを設定し、ステップS13では操舵トルクThに応じた変化率リミッタLhdを設定する。
【００４４】
ドライバに車線変更の意図があると判定されると、それまで操舵を阻害する方向に付加反力が作用していたが、操舵をアシストする方向に付加反力が作用することとなる。ドライバが隣接車線方向へ大きな操舵トルクThをステアリングホイール1に作用させているときに、操舵をアシストする方向に付加反力を作用させてしまうと、ステアリングホイール1が軽くなって急操舵を誘発するおそれがある。ステップS12では、減衰ゲインKhiを操舵トルクThが大きいほど、隣接車線付加反力Nnの大きさが小さくなるように設定して、操舵をアシストする方向の付加反力を抑制している。
【００４５】
変化率リミッタLhdは、車線変更時に自車線付加反力Noから隣接車線付加反力Nnへ選択が切り替わるときに、付加反力の変化速度を抑制するために設けられている。つまり、車線変更時に、操舵を阻害する方向に作用していた付加反力から、操舵をアシストする方向に作用する付加反力への切り替わり変化をゆっくり行うようにしている。変化率リミッタLhdは、操舵トルクThが大きいほど許容する変化率を小さく設定している。操舵トルクThが大きいときには、操舵反力の変化にドライバの操舵が追い付けないおそれがあるため、ゆっくりと操舵反力を変化させてドライバの操舵が追い付けるようにしている。
【００４６】
逸脱横変位偏差ΔXが閾値未満であって、操舵トルクThが閾値未満であって、操舵角θhが閾値以上であるときには、ステップS5→ステップS6→ステップS10→ステップS14→ステップS15→ステップS16→ステップS17へと進む。ステップS15では隣接車線付加反力Nnが選択され、ステップS16では操舵角θhに応じた減少ゲインKhiを設定し、ステップS17では操舵角θhに応じた変化率リミッタLhdを設定する。
【００４７】
ドライバに車線変更の意図があると判定されると、それまで操舵を阻害する方向に付加反力が作用していたが、操舵をアシストする方向に付加反力が作用することとなる。一般的に操舵量が大きいほど、車両の挙動は不安定になる。ドライバが隣接車線方向へ大きく操舵しているときに、操舵をアシストする方向に付加反力を作用させてしまうと、ステアリングホイール1が軽くなって更に操舵量が大きくなり、車両挙動を更に不安定にするおそれがある。ステップS16では、減衰ゲインKhiを操舵角θhが大きいほど、隣接車線付加反力Nnの大きさが小さくなるように設定して、操舵をアシストする方向の付加反力を抑制している。
【００４８】
変化率リミッタLhdは、車線変更時に自車線付加反力Noから隣接車線付加反力Nnへ選択が切り替わるときに、付加反力の変化速度を抑制するために設けられている。つまり、車線変更時に、操舵を阻害する方向に作用していた付加反力から、操舵をアシストする方向に作用する付加反力への切り替わり変化をゆっくり行うようにしている。変化率リミッタLhdは、操舵角θhが大きいほど許容する変化率を小さく設定している。操舵角θhが大きいときには車両挙動が不安定であり、ドライバには繊細な操舵が要求される。このとき、操舵反力が急に変化すると、ドライバの操舵が不安定になり、車両挙動も更に不安定になるおそれがあるため、ゆっくりと操舵反力を変化させてドライバが操舵しやすいようにしている。
【００４９】
逸脱横変位偏差ΔXが閾値未満であって、操舵トルクThが閾値未満であって、操舵角θhが閾値未満であるときにはステップS5→ステップS6→ステップS10→ステップS14→ステップS18へと進む。ステップS18では、自車線付加反力Noが選択される。
【００５０】
ステップS9またはステップS13またはステップS17またはステップS18の後に、ステップS19→ステップS20へと進む。ステップS19では、選択された基本付加反力Nbと、設定された減少ゲインKhi、変化率リミッタLhdとから最終的な基本付加反力Nbを求め、ステップS20では、ステップS19で求めた基本付加反力Nbに基づいて転舵モータ6を制御するように操舵コントローラ14に指令を出力して処理を終了する。
【００５１】
〔作用〕
走行車線から自車両が逸脱しようとすると、走行車線内に自車両を戻すようにステアリングホイールに付加反力を作用させるものがある。しかし、ドライバが車線変更をしようとするときには、車線変更を阻害しようとする付加反力が大きく作用するため、ドライバは車線変更時に大きな操舵力を要するおそれがあった。これを解決するため、ドライバがウィンカ信号を出したときには、ドライバに車線変更の意図があると判定し、走行車線内に自車両を戻すようにする付加反力の大きさを小さくするものがある。しかし、この場合であっても、ドライバがウィンカ信号を出さずに車線変更しようとしたときには、車線変更を阻害しようとする付加反力が大きく作用するため、ドライバは車線変更時に大きな操舵力を要するおそれがある。
【００５２】
そこで実施例１では、自車両の自車線に対する走行状態、ステアリングホイール1の操舵状態に応じてドライバが車線変更をしようとしているか否かを判定するようにした。そして、ドライバが車線変更しようとしているときには隣接車線付加反力Nnを選択するようにした。
これにより、ウィンカ信号が出さずに車線変更をしようとしたときにも、自車両が隣接車線内を走行するように付加反力を付与する隣接車線付加反力Nnにより制御することが可能となる。
【００５３】
また車線に対する自車両の位置（逸脱横変位偏差ΔX）、車線に対する自車両の角度（ヨー角δ）に基づいて付加反力指令値N*を演算するようにした。具体的には、逸脱横変位偏差ΔXの値が大きくなるほど、またヨー角δが大きくなるほど、付加反力指令値N*が大きくなるようにした。
これにより、自車両が車線中央付近を車線に沿って走行しているときには付加反力は小さく、自車両の位置が車線に近づいたり、自車両の車線に対する角度が車線逸脱の方向へ向いたりしたときには付加反力を大きくすることを可能とした。
【００５４】
また自車線に対する自車両の位置（逸脱横変位偏差ΔX）、またはステアリングホイール1に入力された操舵トルクTh、またはステアリングホイール1の操舵量（操舵角θh）に基づいて、自車線付加反力Noまたは隣接車線付加反力Nnの一方を選択するようにした。
これにより、ウィンカ信号がないときでもドライバの車線変更の意図を判定することが可能となる。また、ドライバに車線変更の意図があると判定したときには、自車両が隣接車線内を走行するように付加反力を付与する隣接車線付加反力Nnにより制御することが可能となる。
【００５５】
また隣接車線付加反力Nnに対して、上限値を設定した。これにより、ドライバの意思による操舵が行えなくなるほどの大きな操舵反力を出力することを防止することが可能となる。
【００５６】
また隣接車線付加反力Nnを選択したとき、隣接車線付加反力Nnを減少させるように減少ゲインKhiを乗じるようにした。
車線変更時に、自車線付加反力Noから隣接車線付加反力Nnに選択が切り替わり、操舵を阻害する方向に付加反力が作用している状態から、操舵をアシストする方向に付加反力が作用する状態となる。例えば、右車線に車線変更しようとするときには、自車線付加反力Noが選択されている間は左側に付加反力が作用するが、隣接車線付加反力Nnが選択されると右側に付加反力が作用することとなる。つまり、ドライバは、車線変更時に急にステアリングホイール1が軽くなったように感じ違和感となる。そこで、実施例１では減少ゲインKhiによって、自車線付加反力Noから隣接車線付加反力Nnに遷移するときの変位量を小さくすることを可能としている。
【００５７】
また自車線からの逸脱量が大きい（自車線に対する逸脱横変位偏差ΔXの値が大きい）ほど、またはステアリングホイール1に入力された操舵トルクThが大きいほど、またはステアリングホイール1の操舵角θhが大きいほど、隣接車線付加反力Nnの減少量が大きくなるように減少ゲインKhiを設定するようにした。
【００５８】
車線変更時の付加反力の変化量が大きくなると、ドライバに違和感を与えるおそれがある。また、ドライバが大きな操舵トルクThかけている方向に付加反力を作用させると急操舵を誘発する恐れがある。また車両挙動が不安定なときに、付加反力が変化すると更に車両挙動を不安定にするおそれがある。
【００５９】
そこで実施例１では、逸脱横変位偏差ΔXの値が大きいほど、またはステアリングホイール1に入力された操舵トルクThが大きいほど、またはステアリングホイール1の操舵角θhが大きいほど、隣接車線付加反力Nnを小さくするように減少ゲインKhiを設定して、ステアリングホイール1の反力の変化量を小さくすることを可能としている。
【００６０】
また隣接車線付加反力Nnを選択したとき、自車線付加反力Noから隣接車線付加反力Nnへ遷移するときの変化速度を減少させるように変化率リミッタLhdを設定するようにした。
車線変更時に、自車線付加反力Noが選択されている状態から、隣接車線付加反力Nnが選択されている状態となると、反対方向に付加反力が作用することとなる。例えば、右車線に車線変更しようとするときには、自車線付加反力Noが選択されている間は左側に付加反力が作用することとなるが、隣接車線付加反力Nnが選択されると右側に付加反力が作用することとなる。つまり、自車線付加反力Noが選択されている状態から隣接車線付加反力Nnが選択されている状態に切り替わると、ドライバにとっては、急にステアリングホイール1が軽くなったように感じ違和感となる。そこで、実施例１では変化率リミッタLhdによって、自車線付加反力Noから隣接車線付加反力Nnに遷移するときの変化速度を小さくすることを可能としている。
【００６１】
図１４は、自車線（左車線）から隣接車線（右車線）へ車線変更をしたときの基本付加反力Nbの変化を示す図である。図１４の細実線は自車線付加反力Noおよび隣接車線付加反力Nnを示し、太字線は実際に出力される基本付加反力Nbを示している。
【００６２】
例えば、逸脱横変位偏差ΔXがXR1のときに、基本付加反力Nbの選択を、自車線付加反力Noから隣接車線付加反力Nnに変更する場合を考える。このとき、基本付加反力Nbは、自車線付加反力Noの点aから隣接車線付加反力Nnの点bへと変化することとなる。しかし、付加反力が急に反対方向に変化すると、ステアリングホイール1の反力の抜けが生じることとなり、ドライバに違和感を与える。実施例１では、隣接車線付加反力Nnに減少ゲインKhiを乗じることで隣接車線付加反力Nnの大きさを小さくすると共に、変化率リミッタLhdにより変化速度を小さくしている。これにより、自車線付加反力Noから隣接車線付加反力Nnへは、点aから点cに向かって緩やかに遷移することとなる。
【００６３】
［効果］
以下に実施例１の効果について以下に列記する。
（１）ドライバにより操舵力が入力されるステアリングホイール1（操舵手段）と、ステアリングホイール1への操舵反力を発生させる転舵モータ6（操舵反力アクチュエータ）と、自車両が走行中の自車線内を自車両が走行するようにステアリングホイール1へ付与する反力である自車線付加反力No（自車線逸脱防止反力）と、自車線と隣接する隣接車線内を自車両が走行するようにステアリングホイール1へ付与する反力である隣接車線付加反力Nn（隣接車線逸脱防止反力）と、を演算し（ステップS4：車線逸脱防止反力演算手段）と、自車両の自車線に対する走行状態またはステアリングホイール1の操舵状態に応じて、自車線付加反力Noまたは隣接車線付加反力Nnの一方を選択し、選択した反力の操舵反力を発生させるように転舵モータ6に指令値を出力する（ステップS6,S7,S10,S11,S14,S15,S18：反力選択手段）車線維持支援コントローラ13を備えた。
よって、ウィンカ信号が出さずに車線変更をしようとしたときにも、自車両が隣接車線内を走行するように付加反力を付与する隣接車線付加反力Nnにより制御することが可能となる。したがって、ドライバは車線変更時には隣接車線に向けて操舵する方向に付加反力が発生することとなり、ドライバの操舵力を小さくすることができ、操舵性をこうじょうさせることができる。
【００６４】
（２）車線維持支援コントローラ13は、車線に対する自車両の位置または車線に対する自車両の進行方向角度に基づいて自車線付加反力Noと隣接車線付加反力Nnを演算するようにした（ステップS4）。
よって、自車両が車線中央付近を車線に沿って走行しているときには基本付加反力Nbは小さく、自車両の位置が車線に近づいたり、自車両の車線に対する角度が車線逸脱の方向へ向いたりしたときには基本付加反力Nbを大きくすることを可能とした。したがって、ドライバが自車両を車線中央付近を車線に沿って走行させようとしているときには付加反力が発生しないため違和感を与えず、ドライバが車線逸脱をするような操作を行ったときには車線中央付近に向かうように操舵を促すことができる。
【００６５】
（３）車線維持支援コントローラ13は、自車線に対する自車両の位置（逸脱横変位偏差ΔX）、またはステアリングホイール1に入力された操舵トルクTh、またはステアリングホイール1の操舵量（操舵角θh）に基づいて、自車線付加反力Noまたは隣接車線付加反力Nnの一方を選択するようにした（ステップS6,S7,S10,S11,S14,S15,S18）。
よって、ウィンカ信号がないときでもドライバの車線変更の意図を判断することが可能となる。また、ドライバに車線変更の意図があると判定したときには、自車両が隣接車線内を走行するように付加反力を付与する隣接車線付加反力Nnにより制御することが可能となる。したがって、ドライバが車線変更をしようとしたときには自車線へ戻る方向への付加反力の発生を抑制してドライバへの違和感を抑制すると共に、隣接車線へ向かう方向への付加反力を発生させてドライバの操舵をアシストすることができる。
【００６６】
（４）車線維持支援コントローラ13は、隣接車線付加反力Nnに対して、上限値を設定した。
よって、隣接車線付加反力Nnが大きくなりすぎて、ドライバの意思による操舵が行えなくなるほどの大きな操舵反力を出力することを防止することができる。
【００６７】
（５）車線維持支援コントローラ13は、隣接車線付加反力Nnを選択したとき、隣接車線付加反力Nnを減少させるように減少ゲインKhiを乗じるようにした。
よって、自車線付加反力Noから隣接車線付加反力Nnに遷移するときの変位量を小さくすることを可能とし、車線変更時の付加反力の急変を抑えて、ドライバへの違和感を抑制することができる。
【００６８】
（６）車線維持支援コントローラ13は、自車線からの逸脱量が大きい（自車線に対する逸脱横変位偏差ΔXの値が大きい）ほど、またはステアリングホイール1に入力された操舵トルクThが大きいほど、またはステアリングホイール1の操舵角θhが大きいほど、隣接車線付加反力Nnの減少量が大きくなるように減少ゲインKhiを設定するようにした。
よって、車線変更時のステアリングホイール1の反力の変化量を抑え、ドライバへの違和感を抑制することができる。
【００６９】
（７）隣接車線付加反力Nnを選択したとき、自車線付加反力Noから隣接車線付加反力Nnへ遷移するときの変化速度を減少させるように変化率リミッタLhdを設定するようにした。
よって、自車線付加反力Noから隣接車線付加反力Nnに遷移するときの変化速度を小さくすることを可能とし、車線変更時のドライバへの違和感を抑制することができる。
【００７０】
〔実施例２〕
実施例２では、ステアリングホイール1と操向輪8との間の力の伝達が切断された所謂ステアバイワイヤシステムをに適用した。図１５はステアリングバイワイヤシステムの全体システム図である。車線維持支援コントローラ13で行われる処理自体は実施例１と同じであるため、システムの構成のみ以下に説明する。
【００７１】
ステアバイワイヤシステムは、ドライバにより操舵力が入力されるステアリングホイール1と、ステアリングホイール1に接続したステアリングシャフト2と、ステアリングシャフト2と切断されたピニオンシャフト20と、ピニオンシャフト20の先端に接続されたピニオン3と、ピニオン3と噛み合うラック4と、ラック4の両端に接続されたタイロッド7と、タイロッド7に取り付けられた操向輪8とを有している。
【００７２】
ステアリングシャフト2とピニオンシャフト20との間にはメカニカルバックアップ24が設けられている。メカニカルバックアップ24は、通常はステアリングシャフト2とピニオンシャフト20との間のトルクの伝達を切断しているが、システムの異常時にはステアリングシャフト2とピニオンシャフト20との間のトルクの伝達を可能にしている。
【００７３】
ステアリングシャフト2には反力モータ29が設けられ、この反力モータ29によってステアリングホイール1に対して操舵反力を発生させている。ピニオンシャフト20には転舵モータ30が設けられ、この転舵モータ30によって操向輪8が転舵される。
【００７４】
また制動装置として、操向輪8および後輪21に設けられたブレーキディスク22およびホイルシリンダ23と、ホイルシリンダ23に供給するブレーキ液圧を制御するブレーキ液圧コントロールユニット33とを有している。
【００７５】
また制御系として、ステアリングホイール1の操舵角θhを検出する操舵角センサ9と、ドライバによりステアリングホイールに入力される操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ25と、ピニオン3の回転角を検出するピニオン角センサ27と、ピニオンシャフト20に作用するトルクを検出する転舵トルクセンサ26と、反力モータ29の回転角を検出する反力モータ回転角センサ31と、転舵モータ30の回転角を検出する転舵モータ回転角センサ32と、タイロッド7に作用する軸力を検出する軸力センサ28と、自車両の車速Vを検出する車速センサ10と、車外を撮影するカメラ11と、自車両が走行車線を維持するようにステアリングホイール1に作用する操舵反力に付加する付加反力や、各車輪の制動力を制御する車線維持支援コントローラ13と、反力モータ29および転舵モータ30を制御する操舵コントローラ14とを有している。
【００７６】
カメラ11は画像処理機能を有しており、自車両前方を撮影した画像から走行車線幅Wlane、走行車線に対するヨー角δ、走行車線中央からの横変位X、走行車線の曲率ρを検出する。横変位Xは走行車線中央に対して右側が正の値、左側が負の値として検出される。
車線維持支援コントローラ13は、カメラ11が検出した走行車線幅Wlane、ヨー角δ、横変位X、曲率ρと、操舵コントローラ14を介して車速センサ10が検出した車速Vを入力する。そしてこれらの入力値に基づいて、付加反力指令値N*および各車輪の目標ブレーキ液圧を演算する。
【００７７】
付加反力は、自車両が走行車線からはみ出しそうになったときに、ドライバに走行車線中央に自車両を戻す方向へ操舵を促すようにステアリングホイール1に作用させる反力を示す。この付加反力に基づいて、反力モータ29によりステアリングホイール1に作用する反力を制御する。実際には、車線維持支援コントローラ13で演算した付加反力指令値N*を操舵コントローラ14に入力して、操舵コントローラ14によって転舵モータ30を制御する。
【００７８】
操舵コントローラ14は、車速センサ10が検出した車速Vと、操舵角センサ9が検出した操舵角θhと、操舵トルクセンサ25が検出したドライバによりステアリングホイールに入力される操舵トルクと、転舵トルクセンサ26が検出したピニオンシャフト20に作用するトルクと、ピニオン角センサ27が検出したピニオン3の回転角と、反力モータ回転角センサ31が検出した反力モータ29の回転角と、転舵モータ回転角センサ32が検出した転舵モータ30の回転角と、軸力センサ28が検出したタイロッド7に作用する軸力と、反力モータ回転角センサ31が検出した反力モータ29の回転角と、転舵モータ回転角センサ32が検出した転舵モータ30の回転角と、車線維持支援コントローラを介してカメラ11が検出したヨー角δ、横変位X、曲率ρおよび付加反力指令値N*を入力する。タイロッド7に作用する軸力は操向輪8に作用する路面反力に応じて変化し、軸力を路面反力とみなしても良い。
【００７９】
操舵コントローラ14は、ステアリングホイール1へ入力される操舵角θh、操舵トルクに応じて操向輪8の目標転舵角を設定し、この目標転舵角に応じて転舵モータ30を制御する。また操舵コントローラ14は、タイロッド7に入力される軸力に応じてステアリングホイール1に作用させる目標操舵反力を設定し、この目標操舵反力に応じて反力モータ29を制御する。
【００８０】
反力モータ29は、操舵コントローラ14によって算出された目標操舵反力と、車線維持支援コントローラ13によって算出された付加反力指令値N*に応じてステアリングホイール1に操舵反力を付与することとなる。
実施例２のようにステアリングバイワイヤシステムにおいても、実施例１と同様の効果をえることができる。
【００８１】
〔他の実施例〕
以上、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づく実施例により説明したが、本発明の具体的な構成は、実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
例えば、実施例１ではカメラが撮影した画像を処理することにより、走行車線幅Wlane、自車両の走行車線に対するヨー角δ、自車両の走行車線中央からの横変位X、走行車線の曲率ρ等を求めていた。これをレーザ等によって検出するようにしても良いし、事前に取得または外部から受信した道路情報と、GPSから求めた自車両位置との関係で検出するようにしても良い。
【符号の説明】
【００８２】
1    ステアリングホイール（操舵手段）
6    転舵モータ（操舵反力アクチュエータ）
13    車線維持支援コントローラ（車線逸脱防止反力演算手段、反力選択手段）
【図１】
0006007521.tif 000002
【図２】
0006007521.tif 000003
【図３】
0006007521.tif 000004
【図４】
0006007521.tif 000005
【図５】
0006007521.tif 000006
【図６】
0006007521.tif 000007
【図７】
0006007521.tif 000008
【図８】
0006007521.tif 000009
【図９】
0006007521.tif 000010
【図１０】
0006007521.tif 000011
【図１１】
0006007521.tif 000012
【図１２】
0006007521.tif 000013
【図１３】
0006007521.tif 000014
【図１４】
0006007521.tif 000015
【図１５】
0006007521.tif 000016