(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の車線維持制御を行うための車線維持制御装置であって、
車両の走行車線が直線又は曲線の何れの形状であるかを検出する走行車線形状検出手段と、
車両の走行車線が曲線である場合、車両の走行車線の区画線を、曲線走行時の検出時間間隔で検出し、車両の走行車線が直線である場合、車両の走行車線の区画線を、上記曲線走行時の検出時間間隔よりも長い直線走行時の検出時間間隔で検出する区画線検出手段と、
車両の走行車線の区画線に基づいて車両の目標走行ラインを設定する目標走行ライン設定手段と、
上記目標走行ラインと車両の現在位置とのずれ量を検出するずれ量検出手段と、
上記ずれ量に基づいて、車両を上記目標走行ラインに沿って走行させるための目標舵角を決定する目標舵角決定手段と、
上記目標舵角を達成した場合に車両のフロントタイヤに発生するセルフアライニングトルクを推定するセルフアライニングトルク推定手段と、
目標舵角と基本目標トルクとの関係を予め定めたマップを参照し、上記目標舵角決定手段により決定された上記目標舵角に対応した基本目標トルクを決定し、上記基本目標トルクと、上記セルフアライニングトルク推定手段が推定したセルフアライニングトルクとの和を、車両のステアリングに与える目標トルクとして決定する目標トルク決定手段と、を有し、
上記セルフアライニングトルク推定手段は、上記目標舵角を達成した場合における車両のフロントタイヤのスリップ角を推定し、車両のタイヤ特性に基づき予め定められた係数と上記スリップ角との積により、上記セルフアライニングトルクを推定することを特徴とする車線維持制御装置。
【請求項２】
さらに、上記セルフアライニングトルク推定手段が推定したセルフアライニングトルクを、車速に基づいて補正するセルフアライニングトルク補正手段を有する請求項１に記載の車線維持制御装置。
【請求項３】
上記セルフアライニングトルク補正手段は、車速が高いほどセルフアライニングトルクの補正量を増大させる請求項２に記載の車線維持制御装置。
【請求項４】
さらに、上記ずれ量が増大している場合、そのずれ量の増大速度に応じて上記目標トルク決定手段が決定した目標トルクを補正する目標トルク補正手段を有する請求項１乃至３の何れか１項に記載の車線維持制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車線維持制御装置に係わり、特に、車両の車線維持制御を行うための車線維持制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両の車線維持制御を行うための車線維持制御装置が知られている。例えば、特許文献１には、走行基準ラインに対する車両の横方向の相対位置を検出し、その相対位置に応じて目標操舵トルクを演算し、目標操舵トルクに基づいて車両の転舵輪に舵角を発生させる自動操舵装置が開示されている。この装置では、車両が走行中の道路の曲率を推定し、その曲率の基準走行ラインを基準にして車両を安定させるための安定化制御トルクを算出すると共に、走行基準ラインと実際の走行ラインとのずれ量に基づいて車両を基準走行ラインに追従走行させるための基準走行ライン追従トルクを算出し、安定化制御トルクと基準走行ライン追従トルクとを加算することにより目標操舵トルクを算出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１４９０６０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、上述したような従来の装置では、カーブ進入前に予め推定した道路の曲率に基づいて安定化制御トルクを算出しているので、推定した曲率と実際の曲率との誤差が大きい場合や、道路の曲率の他に車両の走行位置に影響を及ぼす要因（例えば道路のバンク等）が存在している場合、それらの状況に応じてカーブ走行中にリアルタイムで適切な操舵トルクを算出できるとは限らず、その結果、車両を基準走行ラインに沿って安定して走行させることができない可能性がある。
【０００５】
本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、様々な状況の下で安定して車両を目標走行ラインに沿って走行させることができる車線維持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】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明の車線維持制御装置は、車両の車線維持制御を行うための車線維持制御装置であって、車両の走行車線が直線又は曲線の何れの形状であるかを検出する走行車線形状検出手段と、車両の走行車線が曲線である場合、車両の走行車線の区画線を、曲線走行時の検出時間間隔で検出し、車両の走行車線が直線である場合、車両の走行車線の区画線を、曲線走行時の検出時間間隔よりも長い直線走行時の検出時間間隔で検出する区画線検出手段と、車両の走行車線の区画線に基づいて車両の目標走行ラインを設定する目標走行ライン設定手段と、目標走行ラインと車両の現在位置とのずれ量を検出するずれ量検出手段と、ずれ量に基づいて、車両を目標走行ラインに沿って走行させるための目標舵角を決定する目標舵角決定手段と、目標舵角を達成した場合に車両のフロントタイヤに発生するセルフアライニングトルクを推定するセルフアライニングトルク推定手段と、目標舵角と基本目標トルクとの関係を予め定めたマップを参照し、目標舵角決定手段により決定された目標舵角に対応した基本目標トルクを決定し、基本目標トルクと、セルフアライニングトルク推定手段が推定したセルフアライニングトルクとの和を、車両のステアリングに与える目標トルクとして決定する目標トルク決定手段と、を有し、セルフアライニングトルク推定手段は、目標舵角を達成した場合における車両のフロントタイヤのスリップ角を推定し、車両のタイヤ特性に基づき予め定められた係数とスリップ角との積により、セルフアライニングトルクを推定することを特徴とする。
このように構成された本発明においては、セルフアライニングトルク推定手段は、目標走行ラインと車両の現在位置とのずれ量に基づいて決定した目標舵角を達成した場合に車両のタイヤに発生するセルフアライニングトルクを推定し、目標トルク決定手段は、目標舵角とセルフアライニングトルクとに基づいて、車両のステアリングに与える目標トルクを決定するので、車両を目標走行ラインに沿って走行させるために必要となる目標トルクを、車両の走行状態（例えば、車速や走行中の道路の曲率等）によって時々刻々と変化するセルフアライニングトルクをも考慮に入れてリアルタイムで精度よく決定することができ、これにより、様々な状況の下で安定して車両を目標走行ラインに沿って走行させることができる。また、車両の走行車線の区画線を、その走行車線の形状に応じた時間間隔で検出するので、走行車線の形状に応じた適切な時間間隔で走行車線の区画線を検出し、その検出結果に応じて車両のステアリングに与えるトルクを制御することができ、これにより、ドライブフィーリングの向上と安心感との両立を図ることができる。
【０００７】
また、本発明において、好ましくは、さらに、セルフアライニングトルク推定手段が推定したセルフアライニングトルクを、車速に基づいて補正するセルフアライニングトルク補正手段を有する。
このように構成された本発明においては、セルフアライニングトルク補正手段は、推定したセルフアライニングトルクを車速に基づいて補正するので、セルフアライニングトルクをより正確に推定することができ、これにより、一層適切な目標トルクを決定して、様々な状況の下で安定して車両を目標走行ラインに沿って走行させることができる。
【０００８】
また、本発明において、好ましくは、セルフアライニングトルク補正手段は、車速が高いほどセルフアライニングトルクの補正量を増大させる。
このように構成された本発明においては、車速が高いほど増大するセルフアライニングトルクをより正確に推定することができ、これにより、一層適切な目標トルクを決定して、様々な状況の下で安定して車両を目標走行ラインに沿って走行させることができる。
【０００９】
また、本発明において、好ましくは、さらに、ずれ量が増大している場合、そのずれ量の増大速度に応じて目標トルク決定手段が決定した目標トルクを補正する目標トルク補正手段を有する。
このように構成された本発明においては、道路のバンクや横風等の影響により目標走行ラインと車両の現在位置とのずれ量が増大している場合においても、その影響を相殺するように適切に目標トルクを決定することができ、これにより、様々な状況の下で安定して車両を目標走行ラインに沿って走行させることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明による車線維持制御装置によれば、様々な状況の下で安定して車両を目標走行ラインに沿って走行させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態による車線維持制御装置を備えた車両の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態による車線維持制御装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態による車線維持制御装置の制御内容を示すフローチャートである。
【図４】車線維持制御の対象となる車線を走行する車両を示す概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態による車線維持制御方法及び車線維持制御装置を説明する。
まず、図１及び図２により、本発明の実施形態による車線維持制御装置の構成を説明する。図１は、本発明の実施形態による車線維持制御装置を備えた車両の概略構成を示す図であり、図２は、本発明の実施形態による車線維持制御装置のシステム構成を示すブロック図である。
【００１３】
先ず、図１に示すように、本発明の実施形態による車線維持制御装置１は、ステアリングホイール２及びステアリングシャフト４に操舵のアシスト力を与える電動パワーステアリング機構／トルクアクチュエータ６と、この電動パワーステアリング機構６にアシスト力の大きさの指示を与えるステアリングトルクコントローラ８とを有する。ステアリングシャフト４には、ラックアンドピニオン式ステアリングギア装置１０が連結され、左右の操舵輪１２が操舵される。
本実施形態では、ステアリングトルクコントローラ８は、ステアリングホイール２及びステアリングシャフト４に後述する目標トルクが付与されるように、所定の目標トルク信号をトルクアクチュエータ６に与える（トルク指示を与える）ようになっている。
【００１４】
次に、図２に示すように、本発明の実施形態による車線維持制御装置１は、車両の車速を検出するための車速センサ１４と、車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサ１６と、ステアリングホイール２（図１参照）の操舵角を検出する操舵角センサ１８と、道路区画線検出センサ２０とを有する。道路区画線検出センサ２０は、車両前方の路面を撮像するカメラ（図示せず）を備え、撮像した路面の画像から、走行車線の区画線（図４に示すＬＬ、ＬＲ参照）を検出する。
【００１５】
また、車線維持制御装置１は、ステアリングトルクコントローラ８が備える演算ユニット２２を有し、各センサからの信号が入力されるようになっている。演算ユニット２２は、各センサからの信号に基づいて、電動パワーステアリング６に与える目標トルク信号を演算する。
【００１６】
次に、図３及び図４により、本発明の実施形態による車線維持制御装置１の制御内容を説明する。図３は、本発明の実施形態による車線維持制御装置１の制御内容を示すフローチャートであり、図４は、車線維持制御の対象となる車線を走行する車両を示す概略平面図である。
先ず、図３に示す制御は、車両のイグニッションスイッチ（図示省略）がオンにされ、さらに、車線維持制御スイッチ（図示省略）がオンにされた場合に実行される。図３に示すように、車線維持制御が開始されると、ステップＳ１において、車線維持制御装置１の演算ユニット２２は、各センサから出力された信号を読み込む。
【００１７】
次に、ステップＳ２において、演算ユニット２２は、車両の走行車線が直線又は曲線の何れの形状であるかを検出する。具体的には、演算ユニット２２は、ヨーレートセンサ１６により検出されたヨーレートが所定の閾値以上である場合に、車両の走行車線が曲線であると判定し、ヨーレートが閾値未満である場合に車両の走行車線が直線であると判定する。
【００１８】
その結果、車両の走行車線が曲線である場合、ステップＳ３に進み、演算ユニット２２は、道路区画線検出センサによって車両の走行車線の区画線を検出する時間間隔を、曲線走行時の検出時間間隔Ｔ１に設定する。
一方、車両の走行車線が曲線ではない（直線である）場合、ステップＳ４に進み、演算ユニット２２は、道路区画線検出センサによって車両の走行車線の区画線を検出する時間間隔を、直線走行時の検出時間間隔Ｔ２に設定する。ここで、Ｔ２＞Ｔ１である。
【００１９】
ステップＳ３又はＳ４の後、ステップＳ５に進み、演算ユニット２２は、道路区画線検出センサによって曲線走行時の検出時間間隔Ｔ１又は直線走行時の検出時間間隔Ｔ２で検出された車両の走行車線の区画線に基づき、車両の目標走行ラインを設定する。例えば、図４に示すように、演算ユニット２２は、道路区画線検出センサによって検出された走行車線の左側の区画線ＬＬ及び右側の区画線ＬＲの中間点を結ぶラインを、目標走行ラインＬＴとして設定する。
【００２０】
次に、ステップＳ６において、演算ユニット２２は、ステップＳ５で設定した目標走行ラインと車両の現在位置とのずれ量を検出する。具体的には、演算ユニット２２は、道路区画線検出センサによって撮像された車両の前方の画像に基づき、走行車線内における車両の幅方向位置と目標走行ラインとのずれ量を検出する。
【００２１】
次に、ステップＳ７において、演算ユニット２２は、車両を目標走行ラインに沿って走行させるための目標舵角を決定する。具体的には、演算ユニット２２は、ステップＳ６で検出した目標走行ラインと車両の現在位置とのずれ量や目標走行ラインに対する車両のヨー角に基づいて、目標舵角を決定する。
【００２２】
次に、ステップＳ８において、演算ユニット２２は、ステップＳ７において決定した目標舵角を達成した場合に車両のタイヤに発生するセルフアライニングトルクを推定する。
具体的には、演算ユニット２２は、まず、車速センサ１４により検出された車速、及び、ヨーレートセンサ１６により検出されたヨーレートをパラメータとして、ステップＳ７において決定した目標舵角を達成した場合におけるフロントタイヤのスリップ角をオブザーバ（車両状態モデル）によって推定する。
車線維持制御による車両の挙動は線形領域にあることを考慮し、線形２輪モデルによってオブザーバを構築した場合、この車両モデルの水平面内における運動方程式は次式により記述される。
【数１】
0006278202.tif 000002
【数２】
0006278202.tif 000003
ここで、Ｍは車両重量、Ｖは車速、βは車体のスリップ角、γはヨーレート、Ｉはヨー軸周りの車両の慣性モーメント、ｌf及びｌrはそれぞれ車両重心からフロントタイヤ軸及びリアタイヤ軸までの距離、Ｙf及びＹrはそれぞれフロントタイヤ及びリアタイヤのコーナリングフォースである。
上式により得られた車体のスリップ角βから、フロントタイヤのスリップ角βfは次式により求めることができる。
【数３】
0006278202.tif 000004
ここで、δはフロントタイヤの舵角である。
次に、演算ユニット２２は、予め演算ユニット２２のメモリに記憶されている車両のタイヤ特性（セルフアライニングトルク特性）に基づき、推定したスリップ角が生じた場合にフロントタイヤに発生するセルフアライニングトルクを推定する。
フロントタイヤのスリップ角とセルフアライニングトルクとの関係は、一般に強い非線形性を持つが、車線維持制御は舵角が小さい領域で行われることを考慮すると、以下の線形式によってセルフアライニングトルクＳＡＴを求めることができる。
【数４】
0006278202.tif 000005
ここで、αは車両のタイヤ特性に基づいて定めた係数であり、予め演算ユニット２２のメモリに記憶されている。
【００２３】
次に、ステップＳ９において、演算ユニット２２は、ステップＳ８において推定したセルフアライニングトルクを、車速に基づいて補正する。具体的には、演算ユニット２２は、車速センサ１４により検出された車速が高いほど、セルフアライニングトルクの補正量を増大させ、それにより、セルフアライニングトルクの推定値を増大させる。
【００２４】
次に、ステップＳ１０において、演算ユニット２２は、ステップＳ７において決定した目標舵角と、ステップＳ９において補正されたセルフアライニングトルクとに基づいて、車両のステアリングに与える目標トルクを決定する。具体的には、演算ユニット２２は、まず、予め演算ユニット２２のメモリに記憶されている目標舵角と基本目標トルクとの関係を示したマップを参照し、目標舵角に対応した基本目標トルクを決定する。次に、演算ユニット２２は、この基本目標トルクと、ステップＳ９において補正されたセルフアライニングトルクとの和を、目標トルクとして決定する。
【００２５】
次に、ステップＳ１１において、演算ユニット２２は、ステップＳ６で検出した目標走行ラインと車両の現在位置とのずれ量が増大しているか否かを判定する。その結果、目標走行ラインと車両の現在位置とのずれ量が増大している場合、道路のバンクや横風等の影響が生じているものと考えられる。この場合、ステップＳ１２に進み、演算ユニット２２は、そのずれ量の増大速度に応じて、ステップＳ１０において決定した目標トルクを補正する。例えば、演算ユニット２２は、ずれ量の増大速度が大きい程、目標トルクの絶対値が大きくなるように補正する。このステップＳ１２の後、ステップＳ１に戻る。
一方、ステップＳ６で検出した目標走行ラインと車両の現在位置とのずれ量が増大していない場合、演算ユニット２２は目標トルクの補正を行うことなく、ステップＳ１に戻る。
以降、車両のイグニッションスイッチ（図示省略）がオフにされ、あるいは、車線維持制御スイッチ（図示省略）がオフにされるまで、演算ユニット２２はステップＳ１からＳ１２の処理を繰り返す。
【００２６】
次に、車線維持制御装置１の変形例について説明する。
上述した実施形態においては、演算ユニット２２は、ヨーレートセンサ１６により検出されたヨーレートが所定の閾値以上である場合に、車両の走行車線が曲線であると判定し、ヨーレートが閾値未満である場合に車両の走行車線が直線であると判定すると説明したが、これとは異なる方法により車両の走行車線が直線又は曲線の何れの形状であるかを検出するようにしてもよい。
例えば、ナビゲーションシステムにより取得された地図データや、カメラにより撮像された車両前方の画像等に基づいて、車両の走行車線が直線又は曲線の何れの形状を有しているのかを検出してもよい。
【００２７】
最後に、本発明の実施形態及び変形例による車線維持制御装置１の作用効果を説明する。
【００２８】
まず、車線維持制御装置１の演算ユニット２２は、目標走行ラインと車両の現在位置とのずれ量に基づいて決定した目標舵角を達成した場合に車両のタイヤに発生するセルフアライニングトルクを推定し、目標舵角とセルフアライニングトルクとに基づいて、車両のステアリングに与える目標トルクを決定するので、車両を目標走行ラインに沿って走行させるために必要となる目標トルクを、車両の走行状態（例えば、車速や走行中の道路の曲率等）によって時々刻々と変化するセルフアライニングトルクをも考慮に入れてリアルタイムで精度よく決定することができ、これにより、様々な状況の下で安定して車両を目標走行ラインに沿って走行させることができる。
また、車両の走行車線の区画線を、その走行車線の形状に応じた時間間隔で検出するので、走行車線の形状に応じた適切な時間間隔で走行車線の区画線を検出し、その検出結果に応じて車両のステアリングに与えるトルクを制御することができ、これにより、ドライブフィーリングの向上と安心感との両立を図ることができる。
【００２９】
特に、車線維持制御装置１の演算ユニット２２は、推定したセルフアライニングトルクを車速に基づいて補正するので、セルフアライニングトルクをより正確に推定することができ、これにより、一層適切な目標トルクを決定して、様々な状況の下で安定して車両を目標走行ラインに沿って走行させることができる。
【００３０】
また、車線維持制御装置１の演算ユニット２２は、車速が高いほどセルフアライニングトルクの補正量を増大させるので、車速が高いほど増大するセルフアライニングトルクをより正確に推定することができ、これにより、一層適切な目標トルクを決定して、様々な状況の下で安定して車両を目標走行ラインに沿って走行させることができる。
【００３１】
さらに、車線維持制御装置１の演算ユニット２２は、目標走行ラインと車両の現在位置とのずれ量が増大している場合、そのずれ量の増大速度に応じて目標トルクを補正するので、道路のバンクや横風等の影響により目標走行ラインと車両の現在位置とのずれ量が増大している場合においても、その影響を相殺するように適切に目標トルクを決定することができ、これにより、様々な状況の下で安定して車両を目標走行ラインに沿って走行させることができる。
【符号の説明】
【００３２】
１  車線維持制御装置
２  ステアリングホイール
４  ステアリングシャフト
６  アクチュエータ
８  ステアリングトルクコントローラ
１０  ステアリングギア装置
１２  操舵輪
１４  車速センサ
１６  ヨーレートセンサ
１８  操舵角センサ
２０  道路区画線検出センサ（区画線検出手段）
２２  演算ユニット（走行車線形状検出手段、目標走行ライン設定手段、ずれ量検出手段、目標舵角決定手段、セルフアライニングトルク推定手段、目標トルク決定手段、セルフアライニングトルク補正手段、目標トルク補正手段）
ＬＬ  左側区画線
ＬＲ  右側区画線
ＬＴ  目標走行ライン
【図１】
0006278202.tif 000006
【図２】
0006278202.tif 000007
【図３】
0006278202.tif 000008
【図４】
0006278202.tif 000009