(57)【要約】【課題】  走行中においてもヨーレートのゼロ点較正が可能な車両挙動制御装置を提供すること。【解決手段】  ヨーレートセンサ等により検出される車両の挙動情報に応じて車両の挙動を制御する車両の挙動制御装置において、車両前方の画像を撮影する画像撮影手段により撮影された画像に基づき車両が直進しているか否かを判定する直進判定手段と、直進判定手段により直進していると判定された場合、ヨーレートセンサの出力値をゼロに一致させるゼロ点較正手段と、を有することを特徴とする。【選択図】  図３
2006199242.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヨーレートセンサ等により検出される車両の挙動情報に応じて車両の挙動を制御する車両の挙動制御装置において、
車両前方の画像を撮影する画像撮影手段により撮影された画像に基づき車両が直進しているか否かを判定する直進判定手段と、
前記直進判定手段により直進していると判定された場合、前記ヨーレートセンサの出力値をゼロに一致させるゼロ点較正手段と、
を有することを特徴とする車両の挙動制御装置。
【請求項２】
前記画像撮影手段により撮影された画像から白線を検知する白線検知手段と、
前記白線検知手段により検知される白線により区分された所定の走行レーンを走行した場合の車両のヨーレートを算出するヨーレート算出手段と、を有し、
前記直進判定手段は、前記ヨーレート算出手段により算出されたヨーレートが所定の閾値以下である場合、車両が直進していると判定する、
ことを特徴とする請求項１記載の車両の挙動制御装置。
【請求項３】
前記ヨーレート算出手段は、
前記走行レーンにおける走行ラインを推定する走行ライン推定手段と、
前記走行ライン推定手段により推測された走行ラインにおける所定位置の車両の走行方向と、現在の車両の走行方向とに基づき、車両のヨー角を算出するヨー角算出手段と、を有し、
前記ヨー角算出手段により算出されたヨー角と車両の走行速度とに基づき前記ヨーレートを算出する、
ことを特徴とする請求項２記載の車両の挙動制御装置。
【請求項４】
前記直進判定手段は、
前記ヨーレート算出手段により算出されたヨーレートを積算するヨーレート積算手段と、
前記ヨーレート積算手段により積算されたヨーレートの積算中の平均を算出する平均ヨーレート算出手段と、を有し、
前記ゼロ点較正手段は、前記平均ヨーレート算出手段により算出されたヨーレートの平均が所定の閾値以上であった場合、前記ヨーレートセンサの出力値をゼロに一致させる、
ことを特徴とする請求項３記載の車両の挙動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の挙動制御装置に関し、特に、ヨーレートセンサのゼロ点ドリフトを較正できる車両の挙動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両走行時の安定性向上（例えば、横スベリの防止）等のために、車両にヨーレートセンサが備えられる場合がある。ヨーレートセンサは、車両の重心を通り同車両の前後方向に延びる軸線（ローリング軸）回りの回転角速度（以下、ヨーレートという）を検出し、車両の挙動を制御する車両制御装置等に当該信号を送出する。
【０００３】
しかしながら、ヨーレートセンサは、温度の変化や時間の経過とともにゼロ点がドリフトする性質を有する（以下、ゼロ点ドリフトという）ため、定期的にゼロ点を調整する必要がある。
【０００４】
ヨーレートセンサのゼロ点較正は、車両が停止していてヨーレートが発生していない場合に、その出力値をゼロに一致させることにより可能である。しかしながら、ヨーレートセンサの出力特性は車両の走行中も変化するため、車両の停止中だけでなく走行中においても行うことが望ましい。
【０００５】
このため、操舵角センサで検出した操舵角と車速センサで検出した車速とに基づいて規範ヨーレートを算出し、該規範ヨーレートがゼロである場合、ヨーレートが発生していないと推定し、ヨーレートセンサの出力値をゼロに一致させる（ゼロ点較正する）発明が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
また、車輪速センサで検出した左右の車輪速差に基づいてヨーレートを算出し、車輪速差に基づいて算出されたヨーレートがゼロである場合、ヨーレートが発生していないと推定してヨーレートセンサの出力値をゼロに一致させる（ゼロ点較正する）発明が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開平５−３１４３９７号公報
【特許文献２】特開平１１−２３６０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１記載の方法では、操舵角センサの取付や操舵角の検出を高精度に行う必要があるため、操舵角センサの取付や操舵角の検出の精度が悪い場合、規範ヨーレートに誤差が生じ易く、該規範ヨーレートに基づくゼロ点較正の精度には限界があった。
【０００８】
また、特許文献２記載の方法では、タイヤや車輪の製造上の寸法誤差、空気圧の不一致、摩耗度の不一致、異径タイヤの装着等により左右のタイヤの有効径が必ずしも一致しないため、車輪速差に基づいて算出されたヨーレートに誤差が生じ易く、該ヨーレートに基づくゼロ点較正の精度には限界があった。
【０００９】
本発明は、上記問題に鑑み、走行中においてもヨーレートのゼロ点較正が可能な車両挙動制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記問題に鑑み、本発明は、ヨーレートセンサ等により検出される車両の挙動情報に応じて車両の挙動を制御する車両の挙動制御装置において、車両前方の画像を撮影する画像撮影手段により撮影された画像に基づき車両が直進しているか否かを判定する直進判定手段と、直進判定手段により直進していると判定された場合、ヨーレートセンサの出力値をゼロに一致させるゼロ点較正手段と、を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、カメラ等の画像撮影手段により撮影された車両前方の画像に基づき、車両が直進しているか否かを判定することで、走行中においてもヨーレートのゼロ点較正が可能な車両挙動制御装置を提供することができる。
【００１２】
また、本発明の一形態において、画像撮影手段により撮影された画像から白線を検知する白線検知手段と、白線検知手段により検知される白線により区分された所定の走行レーンを走行した場合の車両のヨーレートを算出するヨーレート算出手段と、を有し、直進判定手段は、ヨーレート算出手段により算出されたヨーレートが所定の閾値以下である場合、車両が直進していると判定する、ことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の一形態において、ヨーレート算出手段は、走行レーンにおける走行ラインを推定する走行ライン推定手段と、走行ライン推定手段により推測された走行ラインにおける所定位置の車両の走行方向と、現在の車両の走行方向とに基づき、車両のヨー角を算出するヨー角算出手段と、を有し、ヨー角算出手段により算出されたヨー角と車両の走行速度とに基づき前記ヨーレートを算出する、ことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の一形態において、直進判定手段は、ヨーレート算出手段により算出されたヨーレートを積算するヨーレート積算手段と、ヨーレート積算手段により積算されたヨーレートの積算中の平均を算出する平均ヨーレート算出手段と、を有し、ゼロ点較正手段は、平均ヨーレート算出手段により算出されたヨーレートの平均が所定の閾値以上であった場合、ヨーレートセンサの出力値をゼロに一致させる、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
走行中においてもヨーレートのゼロ点較正が可能な車両挙動制御装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明する。図１は、本実施の形態の車両挙動制御装置の機能構成図を示す。
【００１７】
車両挙動制御装置７には、画像処理装置３、ヨーレートセンサ４、車輪速度センサ５、及び、舵角センサ６が接続されている。また、車両挙動制御装置７には、エンジンＥＣＵ８、ブレーキＥＣＵ９及びアクティブステアリング１１が接続されている。
【００１８】
ヨーレートセンサ４は、車両の重心を通り同車両の前後方向に延びる軸線（ローリング軸）回りの回転角速度、すなわちヨーレート（以下、センサヨーレートという）を検出し、車両挙動制御装置７に送出する。ヨーレートセンサ４は、どのような原理で車両のヨーレートを検出してもよいが、例えば、車両が回転した場合に生じるコリオリ力を利用して、多結晶シリコン薄膜の振動子の振動を静電容量の変化として検出するように構成される。
【００１９】
車輪速センサ５は各車輪に備えられ、車輪速に応じたパルス信号を車両挙動制御装置７に送出する。また、舵角センサ６は、操舵輪の舵角を検出し、舵角に応じた信号を車両挙動制御装置７に送出する。車両挙動制御装置７は、車輪速センサ５の信号に基づいて自車両の速度や各輪の回転速度を取得し、また、舵角センサ６の信号に基づき車両の舵角を取得できる。
【００２０】
画像処理装置３には、前方カメラ２で撮影された画像が送出される。前方カメラ２は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子で構成され、例えば、車室内のルームミラー付近に設置され、車両前方の所定範囲を撮影する。
【００２１】
画像処理装置３は、白線検知手段１３、ヨーレート算出手段１４，走行ライン推測手段１５、及び、ヨー角算出手段１６、を有する。画像処理装置３が、画像を処理してヨーレートを算出する処理について、図２に基づき説明する。
【００２２】
図２は、自車両が走行する走行レーンと目標走行ラインＬの一例を示す。図２では車両１０が、現在の走行位置Ｂ１を走行している。画像処理装置３の白線検知手段１３は、まず、車両１０の走行レーンを区分する白線を検知する。白線検知手段１３は、画像の輝度やコントラストに基づき、所定の閾値以上の輝度やコントラストを有する領域を画像底部から上方に向けて探索する。白線であれば、画像底部から上方に向け、長方形状の領域が連続又は所定の間隔で現れるので、当該所定の閾値以上の長方形状が検出されたら白線として検知する。このような白線の候補点の探索を画像の各上下位置において多数行なうことにより、自車両前方の道路上の白線を遠方まで認識することができる。
【００２３】
自車両前方の走行レーンを規定する左右の白線を認識（又は推定）できると、走行ライン推定手段１５は、例えば左右の白線の中点を結んだ直線又は曲線として自車両前方の走行レーンの中心線、又は、自車両の右側又は左側にのみ白線が検出される場合は検出された白線から車幅等を考慮して、白線に沿って自車両の走行する目標走行ラインＬを推定する。
【００２４】
目標走行ラインＬが推定されると、目標走行ラインＬを走行した場合の所定位置Ｂ２における車両の進行方向を推定できるので、ヨー角算出手段１６は、現在の車両１０の進行方向との差により、車両の走行方向の向きの変化α（ヨー角）を算出できる。
【００２５】
次いで、ヨーレート算出手段１４は、画像データに基づき検出された白線との距離を時間微分することにより走行速度を検出する。ヨーレート算出手段１４は、目標走行ラインＬを走行した場合のヨー角αと走行速度とに基づき、自車両の画像ヨーレートを演算する（以下、画像データに基づいて演算されたヨーレートを画像ヨーレートという）。なお、車両の走行速度は、車輪速センサ５等から検出してもよい。走行速度が一定と仮定すると、ヨー角αが大きいほど画像ヨーレートが大きく演算され、ヨー角αが小さいほど画像ヨーレートが小さく演算される。
【００２６】
実際の走行ラインは目標走行ラインＬから若干ずれるので、ヨーレート算出手段１４は、実際の走行ラインと目標走行ラインＬとのずれを、画像データや舵角等により補正して画像ヨーレートを演算することが好適である。画像処理装置３は、演算した画像ヨーレートを連続的又は所定の時間間隔で車両挙動制御装置７に送出する。
【００２７】
車両挙動制御装置７は、直進判定手段１１、ゼロ点較正手段１２、白線検知手段１３、ヨーレート算出手段１４、走行ライン推定手段１５、ヨー角算出手段１６、ヨーレート積算手段１７、及び、平均ヨーレート算出手段１８を有するように構成される。なお、画像処理装置３が有する白線検知手段１３、ヨーレート算出手段１４，走行ライン推測手段１５、及び、ヨー角算出手段１６を、車両挙動制御装置７が有していてもよい。
【００２８】
車両挙動制御装置７は、画像処理装置３から送出された画像ヨーレートに基づき、車両の走行状態を検出する。車両の走行状態の検出とは車両がどの程度のヨーレートで走行しているかであり、画像ヨーレートがゼロ又はゼロに近い場合、車両挙動制御装置７の直進判定手段１１は、車両が直進走行していると判定する。
【００２９】
また、車両走行制御装置７には、ヨーレートセンサ４が検出したセンサヨーレートを送出されているので、画像ヨーレートと共にセンサヨーレートをモニターできる。ところで、ヨーレートセンサ４による検出値は、温度の変化や時間の経過と共に、ゼロ点がドリフトする性質を有する（以下、ゼロ点ドリフトという）。したがって、直進判定手段１１が画像ヨーレートに基づき車両が直進走行していると判定した場合に算出されたセンサヨーレートの平均は、ゼロ点ドリフトによるものであると判定できる。
【００３０】
ゼロ点がドリフトしている場合、ヨーレート積算手段１７は、ヨーレート算出手段１４により算出されたセンサヨーレートを所定の時間（以下、計測時間Ａという）積算し、また、平均ヨーレート算出手段１８は、積算したセンサヨーレートの積算時間における平均を算出する。平均を算出することで、ヨーレートセンサの検出値のばらつきを低減してゼロ点ドリフトを算出できる。
【００３１】
平均のゼロ点ドリフトが算出された場合、ゼロ点較正手段１２は、ヨーレートセンサ４から送出される出力値をゼロに一致させる。これにより、ヨーレートセンサのゼロ点ドリフトが較正される。センサヨーレートのゼロ点をゼロに一致させるとは、ヨーレートセンサ４の出力値をゼロ点ドリフトの分、増減することでゼロとしてもよいし、ヨーレートセンサ４に出力値をゼロとするようなリセット信号を送出してもよい。
【００３２】
なお、走行ライン推測手段１５が推定した目標走行ラインＬは、車両挙動制御装置７に送出され、車両挙動制御装置７は、目標走行ラインＬに従って車両を走行させることができる。車両挙動制御装置７は、エンジンＥＣＵ８、ブレーキＥＣＵ９及び強制的なステアリング操作が可能なアクティブステアリング１１に、目標走行ラインLを走行するための制御信号を出力する。
【００３３】
エンジンＥＣＵ８は、速度規制や現在の走行速度に基づきエンジンスロットルの開度を調整し、また、ブレーキＥＣＵ９は、先行車両等との車間距離に応じてホイルシリンダ圧を調整し、アクティブステアリング１１は、目標走行ラインLを走行するようにステアリングを操舵する。
【００３４】
また、車両挙動制御装置７は、舵角、センサヨーレートや各車輪の車輪速、車両の横加速度等に基づき、車輪の前輪又は後輪の横滑りを検出した場合、エンジンスロットルの開度を小さくするようエンジンＥＣＵ８に信号を送出すると共に、旋回方向と横滑りしている車輪に応じて各車輪の制動力を制御して、車両の走行中の姿勢を制御する。
【００３５】
また、車両挙動制御装置７は、制動中に車輪のロック傾向が生じた場合、車輪のスリップ率が所定値を超えないように各輪のホイルシリンダ圧を増減させることでアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）の機能を実現する。更に、発信時や加速時に駆動輪のスリップが発生した場合、各輪のホイルシリンダ圧及びエンジンスロットルの開度を適宜制御することで、トラクションコントロール（ＴＲＣ）の機能等、その他公知の車両制御を実現する。
【００３６】
以上の構成に基づき、車両挙動制御装置がヨーレートセンサのゼロ点を較正する較正手順について、図３のフローチャート図に基づき説明する。図３のゼロ点較正の較正手順は、エンジンが始動することでスタートする。
【００３７】
まず、画像処理装置３は算出した画像ヨーレートを連続的又は所定の時間間隔で車両挙動制御装置７に送出する。車両挙動制御装置７は、画像ヨーレートをモニターし、画像ヨーレートが予め定めた閾値ＧＹ以下であるか否か判定する（Ｓ１１）。画像ヨーレートが閾値ＧＹ以下である場合とは、画像ヨーレートが充分に小さく車両が直進走行していると判定される場合である。画像ヨーレートが閾値ＧＹ以下でない場合（ステップＳ１１のＮｏ）、車両は旋回走行等の直進走行以外の走行状態にあるので図３の較正手順は終了する。なお、車両が直進しているか否かを、画像処理装置３が判定してもよい。
【００３８】
画像ヨーレートが閾値以下である場合（ステップＳ１１のＹｅｓ）、車両挙動制御装置７はヨーレートセンサ５により検出されたセンサヨーレートをモニターし、センサヨーレートが予め定めた閾値ＳＹ以下であるか否か判定する（Ｓ１２）。なお、センサヨーレートはマイナス値を取ってずれることもあるので、ステップＳ１２で閾値ＳＹと比較するセンサヨーレートはセンサヨーレートの絶対値である。
【００３９】
センサヨーレートが閾値ＳＹ以下であるか否か判定することで、センサヨーレートにより車両が直進走行しているか否かを確認できる。したがって、ステップＳ１１及びＳ１２により車両が直進走行していることが確実に判定できる。センサヨーレートの絶対値が閾値ＳＹ以下でない場合（ステップＳ１２のＮｏ）、車両は旋回走行等の直進走行以外の走行状態にあると判定して図３の較正手順は終了する。
【００４０】
センサヨーレートの絶対値が閾値ＳＹ以下の場合（ステップＳ１２のＹｅｓ）、ヨーレート積算手段１７は、センサヨーレートの値を計測時間Ａの間、積算する（Ｓ１３）。図４は、時間とセンサヨーレートとの関係の一例を示す。直進走行時であるので、センサヨーレートはゼロに近い値を示しながら若干変動した値を示す。ヨーレート積算手段１７は、図４のようなセンサヨーレートを計測時間Ａの間、例えば０．１秒ごとに加算を繰り返すことでセンサヨーレートを積算する。
【００４１】
計測時間Ａが経過すると、平均ヨーレート算出手段１８は、計測時間Ａにおけるセンサヨーレートの平均値を算出する（Ｓ１４）。平均ヨーレート算出手段１８は、積算されたセンサヨーレートを加算回数で除算することでセンサヨーレートの平均を算出する。
【００４２】
ついで、車両挙動制御装置７は、センサヨーレートの平均の絶対値が閾値ＣＹ以上か否かを判定する（Ｓ１５）。閾値ＣＹ（＜ＳＹ）は、ヨーレートセンサがゼロ点ドリフトしており、較正した方が好ましいと判定される程度のヨーレートの値である。
【００４３】
車両挙動制御装置７のゼロ点較正手段１２は、センサヨーレートの平均の絶対値が閾値ＣＹ以上の場合（ステップＳ１５のＹｅｓ）、ヨーレートセンサ４から送出される出力値をゼロに一致させる（Ｓ１６）。これにより、ゼロ点ドリフトが較正された。ゼロ点ドリフトが較正されれば、車両の姿勢制御等、車両の挙動制御をより精度よく行うことが可能となる。
【００４４】
センサヨーレートの平均の絶対値が閾値ＣＹ以上でない場合（ステップＳ１５のＮｏ）、ゼロ点ドリフトを較正するほどドリフト量が大きくないこととなるので、積算したセンサヨーレートをリセットして（Ｓ１７）、図３の較正手順が終了する。
【００４５】
本実施の形態によれば、前方カメラ２で撮影された画像に基づき車両が直進走行しているか否かを判定するので、路面状態や横風、タイヤ状態などに影響されずに、確実に車両が直進走行していることを検出できる。走行中でもヨーレートセンサのゼロ点ドリフトを較正することができるので、高速道路や郊外路で長時間走行が継続する場合や渋滞走行中のように低速走行が継続するような場合でも、ヨーレートセンサのゼロ点ドリフトを較正できる。したがって、ヨーレートセンサの較正の機会を増大させることができ、長時間走行状態が継続した場合でも、正確に車両の挙動を検出でき、車両挙動の制御性や信頼性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】車両挙動制御装置の機能構成図である。
【図２】自車両が走行する走行レーンの一例である。
【図３】車両挙動制御装置がヨーレートセンサのゼロ点を較正する較正手順を示すフローチャート図の一例である。
【図４】時間とセンサヨーレートとの関係の一例である。
【符号の説明】
【００４７】
２    前方カメラ
３    画像処理装置
４    ヨーレートセンサ
５    車輪速センサ
６    舵角センサ
７    車両挙動制御装置
８    エンジンＥＣＵ
９    ブレーキＥＣＵ
１１  アクティブステアリング
【図１】
2006199242.tif 000003
【図２】
2006199242.tif 000004
【図３】
2006199242.tif 000005
【図４】
2006199242.tif 000006