(57)【要約】【課題】  インホイールシステムを利用した車線維持補助システムを提供する。【解決手段】  車両走行中の車線離脱危険度を判断する段階、車線維持補助のための必要ヨーレートを演算する段階、前記演算された必要ヨーレートと実際ヨーレートとの差による要求ヨーレートを算出する段階、前記要求ヨーレートを実現するためのトルクベクタリング駆動力配分量を演算する段階を含むインホイールシステムを利用した車線維持補助システムであり、車線離脱の危険がある場合、操向トルクを用いないので運転手に違和感を与えず、後輪駆動力の変化を利用することによって違和感を最小にすることを特徴とする。【選択図】図３
2013028326.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両走行中の車線離脱危険度を判断する段階、
車線維持補助のための必要ヨーレートを演算する段階、
前記演算された必要ヨーレートと実際ヨーレートとの差による要求ヨーレートを算出する段階、
前記要求ヨーレートを実現するためのトルクベクタリング駆動力配分量を演算する段階、
を含むことを特徴とするインホイールシステムを利用した車線維持補助システム。
【請求項２】
前記車線離脱危険度は、横変位増加または相対凹角によって判断することを特徴とする請求項１に記載のインホイールシステムを利用した車線維持補助システム。
【請求項３】
前記相対凹角による場合には、相対凹角と車両の速度によって車線離脱危険度を判断することを特徴とする請求項２に記載のインホイールシステムを利用した車線維持補助システム。
【請求項４】
前記必要ヨーレートは、横変位および相対凹角による予想離脱量の演算によってなされることを特徴とする請求項１に記載のインホイールシステムを利用した車線維持補助システム。
【請求項５】
前記要求ヨーレートは、下記［数１］によって算出されることを特徴とする請求項１に記載のインホイールシステムを利用した車線維持補助システム。
【数１】
2013028326.tif 000022
ただし、
2013028326.tif 000023
は要求ヨーレート、
2013028326.tif 000024
は必要ヨーレートと実際ヨーレートの差分、Ｖは車両速度、Ｌは車両輪距である。
【請求項６】
前記トルクベクタリング駆動力の配分量は、離脱量によるトルクベクタリングの駆動力の配分量と、道路曲率によるトルクベクタリングの駆動力の合計によって定められることを特徴とする請求項１に記載のインホイールシステムを利用した車線維持補助システム。
【請求項７】
前記離脱量によるトルクベクタリングの駆動力配分量は、下記式によって算出されることを特徴とする請求項６に記載のインホイールシステムを利用した車線維持補助システム。
【数２】
2013028326.tif 000025
ただし、前記［数２］において、
2013028326.tif 000026
は離脱量によるトルクベクタリングの駆動力配分量、Ｍは要求モーメント、Ｋｐは比例常数、ｔはトレッドである。
【請求項８】
前記道路曲率によるトルクベクタリングの駆動力配分量は、道路曲率と車両速度によって算出されることを特徴とする請求項６に記載のインホイールシステムを利用した車線維持補助システム。
【請求項９】
前記要求ヨーレートによって制御介入時点を判断する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のインホイールシステムを利用した車線維持補助システム。
【請求項１０】
前記制御介入時点は、車速が時速４０ｋｍ以上である場合に判断することを特徴とする請求項９に記載のインホイールシステムを利用した車線維持補助システム。
【請求項１１】
前記要求ヨーレートが予め設定された値以上であれば、制御介入解除時点を判断する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のインホイールシステムを利用した車線維持補助システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はインホイールシステムを利用した車線維持補助システムに関し、より詳細には、要求ヨーレートを算出してトルクベクタリングの駆動力を分配することによって車両の車線離脱を防ぐ車線維持補助システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両維持補助システム（Ｌａｎｅ  Ｋｅｅｐ  Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ  Ｓｙｓｔｅｍ：ＬＫＡＳ）とは、居眠り運転などによって運転手が意図としない車線離脱が発生したり予想されるとき、操向ホイールの操作によって車線を維持できるように補助するシステムであって、運転手が車線変更信号を作動させない状態で車線を離脱する場合、初期には警告音を発生させるが、その後には適切な操向トルクを加えることにより、運転手の車線維持を援助することを意味する。
【０００３】
前記ＬＫＡＳシステムは、操向角、車速、ヨーレート（ｙａｗ  ｒａｔｅ）のような車両情報をセンサなどを介して感知し、これを入力信号とすることにより、車線、曲率半径、離脱角、横変位などを考慮して制御する制御ロジックによって車両の動きを予測して介入時点を判断した後、制御ロジックによって受けた操向トルクだけ補正する。前記操向トルクの補正は、ＭＤＰＳ（Ｍｏｔｏｒ  Ｄｒｉｖｅ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｔｅｅｒｉｎｇ）によって行われる。
【０００４】
このとき、車線認識のためにカメラが車両に装着されたりもする。
【０００５】
従来は、車線を侵犯する可能性のある危険な状況であっても、操向系で運転手の意図と反する操向トルクを加えた場合、運転手の手に直接に感じることができるために拒否感が生じる場合があった。その他にも、演算エラーなどの理由によって過度な操向補助トルクを加えた場合、車両の動きが極めて危険になるという問題があった。したがって、車線維持を補助することができる他の装置が必要であった。
（例えば特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２２２１５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は前記のような点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、ヨーレートなどによってトルクベクタリングを制御することにより、運転手の違和感を最小にする車線維持補助システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような目的を達成するための本発明の１つまたは多数の実施形態では、車両走行中の車線離脱危険度を判断する段階、車線維持補助のための必要ヨーレートを演算する段階、前記演算された必要ヨーレートと実際ヨーレートとの差による要求ヨーレートを算出する段階、前記要求ヨーレートを実現するためのトルクベクタリング駆動力配分量を演算する段階を含む、インホイールシステムを利用した車線維持補助システムを提供することを特徴とする。
【０００９】
本発明の１つまたは多数の実施形態では、前記車線離脱危険度は、横変位増加または相対凹角によって判断するインホイールシステムを利用することを特徴とする。
【００１０】
本発明の１つまたは多数の実施形態では、前記相対凹角による場合には、相対凹角と車両の速度によって車線離脱危険度を判断することを特徴とする。
【００１１】
本発明の１つまたは多数の実施形態では、必要ヨーレートは、横変位および相対凹角による予想離脱量の演算によってなされることを特徴とする。
【００１２】
本発明の１つまたは多数の実施形態では、要求ヨーレートは、［数１］によって算出することを特徴とする。
【数１】
2013028326.tif 000003
【００１３】
ただし、
2013028326.tif 000004
は要求ヨーレート、
2013028326.tif 000005
は必要ヨーレートと実際ヨーレートの差分、Ｖは車両速度、Ｌは車両輪距である。
【００１４】
前記トルクベクタリング駆動力の配分量は、離脱量によるトルクベクタリングの駆動力の配分量と、道路曲率によるトルクベクタリングの駆動力の合計によって定めることを特徴とする。
【００１５】
前記離脱量によるトルクベクタリングの駆動力配分量は、［数２］によって算出することを特徴とする。
【数２】
2013028326.tif 000006
【００１６】
ただし、前記［数２］において、
2013028326.tif 000007
は離脱量によるトルクベクタリングの駆動力配分量、Ｍは要求モーメント、Ｋｐは比例常数、ｔは時間である。
【００１７】
前記道路曲率によるトルクベクタリングの駆動力配分量は、道路曲率と車両速度によって算出することを特徴とする。
【００１８】
前記要求ヨーレートによって制御介入時点を判断する段階をさらに含むことを特徴とする。
【００１９】
前記制御介入時点は、車速が時速４０ｋｍ以上である場合に判断することを特徴とする。
【００２０】
前記要求ヨーレートが予め設定された値以上であれば、制御介入解除時点を判断する段階をさらに含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の実施形態は、車線離脱の危険がある場合、操向トルクを用いないので運転手に違和感を与えず、後輪駆動力の変化を利用することによって違和感を最小にする効果がある。
【００２２】
また、電気駆動システムであるインホイールの機能にビジョン機能を追加することにより、利便性を増大する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態に係る車線維持補助システムを説明するための図である。
【図２】本発明の実施形態に係る離脱危険を説明するための図である。
【図３】本発明の実施形態に係る制御によって車両の動きを示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る制御によって車両が車線を維持するようになる過程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が容易に実施できるように、本発明の実施形態を中心に説明する。
【００２５】
このような実施形態は本発明に係る一実施形態に過ぎず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者は多様に相違した形態を実現することができ、本発明の権利範囲は後述する実施形態に限定されない。
【００２６】
本発明の実施形態に係る車線維持補助システムは、インホイールシステムを利用したものであるが、インホイールシステムとは、ホイール内部に装着されたモータを直接駆動したり独立にトルクを制御する電気駆動システムを意味する。これは、空間活用性が高いため、高い関心を集めている。
【００２７】
前記インホイールシステムは、それぞれのホイールを独立に駆動することによって前、後、左、右ホイールの独立的なトルク調節が可能であり、車両の動きおよび性能を向上させることができるが、特に左右トルク差を調節するとき、横力発生によって駆動による操向が可能であるという長所がある。
【００２８】
以下、本発明の実施形態に係る車線維持補助システムについて説明する。
【００２９】
図１は、インホイールシステムを利用した車線維持補助システムを説明するための図であって、車両２０が曲率を有する道路上で旋回する様子を示している。図面符号１６は直進方向線であり、図面符号４０は進行方向を示す。
【００３０】
もし、車線離脱危険として判断されたとき、旋回外側後輪の駆動力３１を増加して旋回内側後輪の駆動力３０を減少することにより、旋回する方向にヨーモーメント（ｙａｗ  ｍｏｍｅｎｔ）を増加させ、曲線走行が可能になることを示している。
【００３１】
本発明の実施形態に係る車線維持補助システムは、車線走行中の車線離脱危険を判断し、危険として判断されれば、車線維持補助のための必要ヨーレートを演算し、前記演算された必要ヨーレートと実際ヨーレートの差による要求ヨーレートを算出した後、前記要求ヨーレートを実現するためのトルクベクタリング駆動力の配分量を演算することにより、車両が車線を維持できるようにする。
【００３２】
図２は、車線離脱危険度を説明するための図であるが、前記車線離脱危険度は道路を横切る変位、すなわち、横変位（Ｄ）の増加によって判断する。図２（ａ）は、横変位を基準にした車線離脱危険度を説明するための図であるが、図２（ａ）において、車両２０が走行中に左側に偏って横変位（Ｄ）が増加し、左側車線１１に接近して離脱危険線１５に接するとき、車線離脱危険があるものとして判断する。この後、操向制御によって離脱危険解除線１７の内側に車両が移動するようにする。
【００３３】
また、前記の横変位（Ｄ）増加によって車両２０の車線離脱危険度を判断する他の方法に、図２（ｂ）に示すように、相対凹角（ｙａｗ  ａｎｇｌｅ、α）と車両２０の速度によって以後に車線を離脱するものと判断される場合、車線離脱危険として判断する。
【００３４】
すなわち、相対凹角（α）が大きくて車両の速度が大きければ車線を離脱する危険が高く、相対凹角（α）が小さくて車両の速度も小さければ離脱危険は低いものとする。
【００３５】
このとき、相対凹角（α）は、図２（ｂ）において、中心線１０と車両２０の直進方向線１６がなす角を意味する。
【００３６】
前記相対凹角（α）は、直進走行時の運転手の操作、横風、または周辺環境などによって発生し得るが、これはヨーレートセンサまたは操向角センサによって測定される。
【００３７】
前記車両２０の直進方向線１６は、車両２０の旋回要否とは関係なく、車両２０の正面方向を意味する。
【００３８】
このとき、前記の車線離脱危険度は、道路曲率による補正が必要となる。
【００３９】
以下、本発明の実施形態に係る車線維持のための方法についてより具体的に詳察する。
車線維持補助のためには必要ヨーレートを演算しなければならないが、これは横変位（Ｄ）と相対凹角（α）による予想離脱量を演算して求める。
【００４０】
すなわち、下記［数３］によって求める。
【数３】
2013028326.tif 000008
【００４１】
前記［数３］において、
2013028326.tif 000009
は必要ヨーレート、
2013028326.tif 000010
は予想離脱量、
2013028326.tif 000011
は予測時間である。
【００４２】
すなわち、必要ヨーレートは、一定時間に離脱するものと予想されるヨーレートの比率を意味する。
【００４３】
この後、前記数式で求められた必要ヨーレートと実際ヨーレートの差によって要求ヨーレートを算出するが、要求ヨーレートは下記［数４］によって求める。
【数４】
2013028326.tif 000012
前記［数４］において、
2013028326.tif 000013
は要求ヨーレート、Ｌは車両２０の輪距、Ｖは車両の速度、
2013028326.tif 000014
は必要ヨーレートと実際ヨーレートの差である。
すなわち、
2013028326.tif 000015
であり、
2013028326.tif 000016
は必要ヨーレートであり、
2013028326.tif 000017
は実際ヨーレートである。
【００４４】
前記要求ヨーレートによって制御介入時点を判断してもよい。すなわち、前記要求ヨーレートが予め設定された値以上であれば、制御に介入して車線を維持できるようにする。
【００４５】
また、本発明の実施形態に係る前記要求ヨーレートを実現するためには、要求ヨーモーメント（ｙａ  ｗｍｏｍｅｎｔ）を算出し、これを実現できるようにトルクベクタリング駆動力の配分量を演算する。このとき、トルクベクタリング駆動力の配分量は、離脱量によるトルクベクタリングの駆動力配分量と道路曲率によるトルクベクタリングの駆動力の配分量との合計とする。これは、離脱量によるトルクベクタリング駆動力に道路曲率による分を補正するものである。
【００４６】
前記離脱量によるトルクベクタリングの駆動力配分量は、［数５］によって求められる。
【数５】
2013028326.tif 000018
【００４７】
前記［数５］において、
2013028326.tif 000019
は離脱量によるトルクベクタリングの駆動力配分量、Ｍは要求モーメント、Ｋｐは比例常数、ｔはトレッド（ｔｒｅａｄ）である。
【００４８】
また、道路曲率によるトルクベクタリングの駆動力配分量は、道路曲率と車両の速度によって算出されるが、これは［数６］で求められる。
【数６】
2013028326.tif 000020
【００４９】
前記［数６］において、
2013028326.tif 000021
は道路曲率によるトルクベクタリングの駆動力配分量、ｋは道路の曲率、Ｖは車両２０の速度を意味する。このとき、前記道路曲率は、カメラセンサを利用して演算してもよい。
【００５０】
このような方法によって求められたトルクベクタリングの駆動力配分量によって車線を維持できるようにする。
【００５１】
以下、図３および図４を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
【００５２】
図３は、本発明の実施形態に係る制御による車両の動きを示すものである。図４は、本発明の実施形態に係る制御によって車両が車線を維持するようになる過程を示すものである。
【００５３】
まず、図３において、Ａ区間は車線離脱開始区間、Ｂはトルクベクタリング作動区間、Ｃは運転手操向区間であり、Ｓは車両の現位値を意味する。
【００５４】
車両が左側車線１１または右側車線１２に向かって移動しながらある時点（Ｘ）に至れば、制御介入が始まる。これは、車両移動線２５と制御介入開始線１８が接する地点である。例えば、時速４０ｋｍ以上でありながら操向角が予め設定された値（例えば、１７°）を超えれば、制御介入が始まる。
【００５５】
この時点（Ｘ）からＢ区間において、トルクベクタリング配分量（ＦＴＶ１、ＦＴＶ２）によって制御して車両の車線維持を補助する。車線を維持するように制御して車両が内側に移動するようになれば、制御介入を解除する。
【００５６】
すなわち、制御介入解除線１９と車両移動線２５が接する部分で制御介入を解除するが、これは、予め設定された操向角（例えば、１４°）以上であれば制御介入を解除する。制御介入が解除された後には、車線離脱危険がなくなった状態となるため、Ｃ区間で運転手が正常に走行するようにする。
【００５７】
図４は、本発明の実施形態に係る制御による時間に応じた車両２０の動きを示すものである。（ａ）時点から車両が中央車線１００に接近し、中央車線１００に接近した（ｂ）時点で制御介入の要否を判断し、車線離脱危険があると判断されて制御に介入すれば、本発明の実施形態に係る制御を行う。
【００５８】
前記制御は、演算されたトルクベクタリング配分量によって制御し、（ｃ）中央車線１００を越えないように車両２０を内側に誘導（ｄ）した後、これ以上の制御が不必要であると判断される時点（ｅ）で制御介入を解除する。このとき、トルクベクタリングの駆動力は、旋回外側後輪の駆動力３１を旋回内側後輪の駆動力３０よりも大きくして制御する。
【００５９】
このような方法によって車線維持が可能となるように、後輪の駆動力変化を利用することによって運転手に違和感を与えないようにできる。
【００６０】
以上、本発明に関する好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。
当該発明が属する技術分野における当業者は、本発明の実施形態から技術的範囲内において容易に変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、インホイールシステムを利用した車両の車線離脱を防ぐ車線維持補助システムの分野に適用できる。
【符号の説明】
【００６２】
１０：中心線
１１：左側車線
１２：右側車線
１５：離脱危険線
１６：直進方向線
１７：離脱危険解除線
１８：制御介入開始線
１９：制御介入解除線
２０：車両
２５：車両移動線
３０：旋回内側後輪の駆動力
３１：旋回外側後輪の駆動力
４０：進行方向
１００：中央車線
α：相対凹角
Ａ：車線離脱開始区間
Ｂ：トルクベクタリング作動区間
Ｃ：運転手操向区間
Ｄ：横変位
Ｓ：現位値
【図１】
2013028326.tif 000027
【図２】
2013028326.tif 000028
【図３】
2013028326.tif 000029
【図４】
2013028326.tif 000030