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CN108995713B - 转向操纵辅助装置 - Google Patents

转向操纵辅助装置 Download PDF

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CN108995713B CN201810562908.XA CN201810562908A CN108995713B CN 108995713 B CN108995713 B CN 108995713B CN 201810562908 A CN201810562908 A CN 201810562908A CN 108995713 B CN108995713 B CN 108995713B
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Abstract

本发明涉及转向操纵辅助装置，使开始了车道变更辅助控制后其它车辆异常接近本车辆的情况下的安全性提高。驾驶辅助ECU在检测出若继续LCA则有可能异常接近本车辆的接近车辆的情况下使LCA结束，并且实施使本车辆的横摆角迅速返回到零的横摆角返回控制(S42～S44)。驾驶辅助ECU10对在原车道中是否检测出若使本车辆返回到原车道则有可能异常接近本车辆的其它车辆进行判定(S45)，在未检测出的情况下进行转向操纵控制以使本车辆返回到原车道(S46)，在检测出的情况下进行转向操纵控制以将本车辆的横向速度维持为零(S47)。

Description

转向操纵辅助装置
技术领域
本发明涉及辅助用于进行车道变更的转向操纵操作的转向操纵辅助装置。
背景技术
以往，已知有实施对转向操纵操作进行辅助以使本车辆从当前行驶的原车道朝向邻接车道进行车道变更的控制(称为车道变更辅助控制)的转向操纵辅助装置。例如，专利文献1所提出的车辆控制系统构成为监视本车辆的周边，每当进行车道变更辅助控制时判定是否存在成为阻碍的其它车辆，在存在成为障碍的其它车辆的状况下，不开始车道变更辅助控制。
专利文献1：日本特开2016－126360号公报
然而，可想到即使在周边监视下允许并开始了车道变更辅助控制的情况下，也会在之后其它车辆异常接近本车辆的事件。例如可举出如图17所示，其它车辆C2从成为车道变更目的地的邻接车道(称为目标车道)的后方以预料之外的相对速度急速接近本车辆C1的事件、其它车辆C3从目标车道的又一相邻的车道(相对于原车道分离2个车道的车道)进入目标车道并异常接近本车辆C1的事件等。在专利文献1所提出的系统中，没有设想对在开始了车道变更辅助控制后其它车辆异常接近的情况，不能够应对该情况。
发明内容
本发明是为了解决上述课题而完成的，其目的在于，提高在开始了车道变更辅助控制后其它车辆异常接近本车辆的情况下的安全性。
为了实现上述目的，本发明的转向操纵辅助装置具备：周边监视单元(11)，监视本车辆的周边；车道识别单元(12)，识别车道，获取包括本车辆相对于上述车道的相对位置关系的车道信息；以及车道变更辅助控制单元(10、20)，在当本车辆进行车道变更时通过上述周边监视单元未检测到成为阻碍的其它车辆的情况下，按照车道变更辅助要求来开始车道变更辅助控制，该车道变更辅助控制基于上述车道信息来控制转向操纵以使本车辆从当前行驶的原车道朝向与上述原车道邻接的目标车道进行车道变更，其中，具备：
车道变更辅助停止单元，在上述车道变更辅助控制的实施中通过上述周边监视单元检测出若继续上述车道变更辅助控制则有可能异常接近本车辆的接近车辆的情况下，使上述车道变更辅助控制停止；
报告单元，对驾驶员通知上述车道变更辅助控制的中途停止；
原车道返回辅助控制单元，在本车辆正进入上述目标车道并行驶的状况下检测出上述接近车辆而停止了上述车道变更辅助控制的情况下实施原车道返回辅助控制，在该原车道返回辅助控制中，控制转向操纵以使本车辆从上述目标车道返回到上述原车道；
原车道接近车辆判定单元，基于上述周边监视单元的监视信息来判定是否检测出原车道侧车辆，该原车道侧车辆是若使本车辆返回到上述原车道则有可能异常接近本车辆的其它车辆；以及
横向速度零控制单元，在通过上述原车道接近车辆判定单元判定为检测出上述原车道侧车辆的情况下，禁止上述原车道返回辅助控制单元的上述原车道返回辅助控制而实施横向速度零控制，在该横向速度零控制中，控制转向操纵以使本车辆的车道宽度方向的速度亦即横向速度被维持为零。
在本发明中，周边监视单元监视本车辆的周边。例如，周边监视单元监视本车辆的周边的其它车辆，对是否存在有可能异常接近本车辆的其它车辆进行判定。车道识别单元识别车道，获取包括本车辆相对于车道的相对位置关系的车道信息。车道例如是由白线划分的区域。因此，通过识别车道，能够获取本车辆相对于车道的相对位置关系。
车道变更辅助控制单元在当本车辆进行车道变更时通过周边监视单元未检测到成为阻碍的其它车辆的情况下，按照车道变更辅助要求来开始车道变更辅助控制，该车道变更辅助控制基于上述车道信息来控制转向操纵以使本车辆从当前行驶的原车道朝向与原车道邻接的目标车道进行车道变更。由此，不需要驾驶员的方向盘操作，本车辆朝向目标车道进行车道变更。
可考虑即使在周边监视下允许并开始了车道变更辅助控制的情况下，也会在之后其它车辆异常接近本车辆的事件。鉴于此，转向操纵辅助装置具备车道变更辅助停止单元、报告单元和原车道返回辅助控制单元。
在车道变更辅助控制的实施中通过周边监视单元检测出若继续车道变更辅助控制则有可能异常接近本车辆的接近车辆的情况下，车道变更辅助停止单元使车道变更辅助控制停止。此时，报告单元对驾驶员通知车道变更辅助控制的中途停止。原车道返回辅助控制单元在本车辆正进入目标车道并行驶的状况下检测出接近车辆而停止了车道变更辅助控制的情况下实施原车道返回辅助控制，在该原车道返回辅助控制中控制转向操纵以使本车辆从目标车道返回到原车道。该情况下，正行驶于原车道的不同的其它车辆有可能异常接近本车辆。
鉴于此，转向操纵辅助装置具备原车道接近车辆判定单元和横向速度零控制单元。原车道接近车辆判定单元基于周边监视单元的监视信息来判定是否检测出原车道侧车辆，该原车道侧车辆是若使本车辆返回到原车道则有可能异常接近本车辆的其它车辆。在判定为检测出原车道侧车辆的情况下，横向速度零控制单元禁止原车道返回辅助控制单元的原车道返回辅助控制而实施横向速度零控制，在该横向速度零控制中，控制转向操纵以使本车辆的车道宽度方向的速度亦即横向速度成为零。因此，本车辆沿着目标车道的形成方向行驶。由此，能够使得本车辆不向目标车道的宽度方向中心侧移动，能够辅助与接近车辆以及原车道侧车辆的避撞(辅助为减少碰撞的可能性)。
此时，由于驾驶员通过报告单元识别为中途停止了车道变更辅助控制，所以能够通过自身的方向盘操作使本车辆移动到适当的位置。由于转向操纵辅助装置是辅助驾驶员的转向操纵操作的装置，所以按照驾驶员的方向盘操作优先的方式使控制用的转向操纵力产生。因此，驾驶员在横向速度零控制中也能够通过自身的方向盘操作使本车辆移动到适当的位置。
由此，根据本发明，通过横向速度零控制，能够在安全的状态下确保直至将方向盘操作移交给驾驶员为止的时间。结果，能够提高开始了车道变更辅助控制后其它车辆异常接近本车辆的情况下的安全性。
本发明的一个方面的特征在于，
具备避撞辅助控制单元，上述避撞辅助控制单元在本车辆正进入上述目标车道并行驶的状况下检测出上述接近车辆而停止了上述车道变更辅助控制时实施避撞辅助控制，在该避撞辅助控制中，控制转向操纵以使车道的形成方向和本车辆朝向的方向所成的角度亦即横摆角以比上述横摆角因上述原车道返回辅助控制而变化的速度快的紧急速度降低，
上述原车道返回辅助控制单元构成为在实施了上述避撞辅助控制后实施原车道返回辅助控制，
上述横向速度零控制单元构成为在实施了上述避撞辅助控制后实施横向速度零控制。
在本发明的一个方面中，避撞辅助控制单元在原车道返回辅助控制或横向速度零控制被实施之前实施避撞辅助控制。避撞辅助控制单元在本车辆正进入目标车道并行驶的状况下检测出接近车辆而停止了车道变更辅助控制时控制转向操纵，以使车道的形成方向和本车辆朝向的方向所成的角度亦即横摆角以比横摆角因原车道返回辅助控制而变化的速度快的紧急速度降低。使横摆角降低意味着使其绝对值降低。在使横摆角以紧急速度降低的情况下，例如可以使用在转向操纵辅助装置中所允许的最大舵角，向横摆角降低的方向控制转向操纵。“以比横摆角因原车道返回辅助控制而变化的速度快的紧急速度降低”并不意味着某个时刻下的瞬时的速度，而意味着例如针对平均速度，以比横摆角因原车道返回辅助控制而变化的速度快的紧急速度降低。因此，能够以短时间使本车辆的车道宽度方向的速度亦即横向速度降低。
由此，能够迅速使本车辆不向目标车道的宽度方向中央侧移动，能够辅助与接近车辆的避撞(辅助为减少碰撞的可能性)。从而，能够迅速地从确保安全的状态开始原车道返回控制或横向速度零控制。
另外，由于横向速度零控制与以横摆角被维持为零的方式控制转向操纵相同，所以能够顺畅地进行从避撞辅助控制的结束向横向速度零控制的切换。
本发明的一个方面的特征在于，
上述横向速度零控制单元构成为将实施上述横向速度零控制的本车辆的车道宽度方向的目标位置设定为检测出上述接近车辆的时刻的本车辆的车道宽度方向的位。
在检测出接近车辆的情况下，停止车道变更辅助，实施避撞辅助控制，但因控制延迟等，导致本车辆某种程度进入了车道变更方向。鉴于此，横向速度零控制单元将实施横向速度零控制的本车辆的车道宽度方向的目标位置设定为检测出接近车辆的时刻的本车辆的车道宽度方向的位置。因此，本车辆的车道宽度方向的位置返回到检测出接近车辆的时刻的位置，与车道平行地行驶。由此，能够进一步提高安全性。
本发明的一个方面的特征在于，
具备中央返回辅助控制单元，上述中央返回辅助控制单元在本车辆正在上述原车道内行驶的状况下检测出上述接近车辆而停止了上述车道变更辅助控制的情况下实施中央返回辅助控制，在该中央返回辅助控制中，控制转向操纵以使本车辆返回到上述原车道的车道宽度方向的中央位置。
根据本发明的一个方面，在本车辆正在原车道内行驶的状况下检测出接近车辆而停止了车道变更辅助控制的情况下，中央返回辅助控制单元实施控制转向操纵以使本车辆返回到原车道的车道宽度方向的中央位置的中央返回辅助控制。因此，能够使本车辆返回到对驾驶员来说优选的位置(原车道的中央位置)。由此，能够提高安全性以及便利性。
在上述说明中，为了有助于发明的理解，针对与实施方式对应的发明的构成要件，用括号标注了实施方式所使用的符号，但发明的各构成要件并不限于由上述符号规定的实施方式。
附图说明
图1是本发明的实施方式所涉及的转向操纵辅助装置的示意结构图。
图2是表示周边传感器以及相机传感器的安装位置的俯视图。
图3是用于说明车道关联车辆信息的图。
图4是用于说明方向指示器杆的工作的图。
图5是表示转向操纵辅助控制例程的流程图。
图6是表示LCA取消控制例程的流程图。
图7是表示LCA接近警报控制例程的流程图。
图8是表示显示器的LTA画面、LCA画面的图。
图9是表示目标轨道的图。
图10是表示目标轨道函数的图。
图11表示显示器的LCA取消画面。
图12表示目标曲率的图表。
图13表示显示器的LCA接近警报画面。
图14是表示目标轨道和中央返回目标轨道的图。
图15是表示目标轨道和原车道返回目标轨道的图。
图16是表示目标轨道和横向速度零目标轨道的图。
图17是表示本车辆与其它车辆的接近状况的图。
图18是表示变形例所涉及的LCA接近警报控制例程的流程图。
图19是表示变形例所涉及的转向操纵辅助控制例程的流程图。
符号说明
10…驾驶辅助ECU，11…周边传感器，12…相机传感器，20…EPS·ECU，21…马达驱动器，22…转向用马达，40…转向ECU，41…方向指示器杆，80…车辆状态传感器，90…驾驶操作状态传感器，CL…车道中心线，WL…白线，Cu…曲率，Dy…横向偏差，θy…横摆角，y(t)…目标轨道函数。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的实施方式所涉及的转向操纵辅助装置进行说明。
本发明的实施方式所涉及的转向操纵辅助装置被应用于车辆(以下，为了与其它车辆区别，有时称为“本车辆”。)，如图1所示，具备驾驶辅助ECU10、电动动力转向ECU20、仪表ECU30、转向ECU40、发动机ECU50、制动ECU60以及导航ECU70。
这些ECU是具备微型计算机作为主要部分的电气控制装置(Electric ControlUnit)，并经由CAN(Controller Area Network：控制器局域网络)100连接成能够相互发送信息以及接收信息。在本说明书中，微型计算机包括CPU、ROM、RAM、非易失性存储器以及接口I/F等。CPU通过执行ROM中所储存的指令(程序、例程)来实现各种功能。这些ECU可以几个或者全部统一为一个ECU。
在CAN100连接有检测车辆状态的多种车辆状态传感器80以及检测驾驶操作状态的多种驾驶操作状态传感器90。车辆状态传感器80是检测车辆的行驶速度的车速传感器、检测车辆的前后方向的加速度的前后G传感器、检测车辆的横向的加速度的横G传感器以及检测车辆的横摆率的横摆率传感器等。
驾驶操作状态传感器90是检测加速踏板的操作量的加速操作量传感器、检测制动踏板的操作量的制动操作量传感器、检测制动踏板的操作的有无的制动开关、检测转向操纵角的转向操纵角传感器、检测转向操纵转矩的转向操纵转矩传感器、以及检测变速器的挡位的换挡位置传感器等。
由车辆状态传感器80以及驾驶操作状态传感器90检测出的信息(称为传感器信息)被发送至CAN100。在各ECU中，能够适当地利用发送到CAN100的传感器信息。其中，传感器信息是与特定的ECU连接的传感器的信息，也存在被从该特定的ECU发送至CAN100的情况。例如，加速操作量传感器可以与发动机ECU50连接。该情况下，从发动机ECU50将表示加速操作量的传感器信息发送至CAN100。例如转向操纵角传感器可以与转向ECU40连接。该情况下，从转向ECU40将表示转向操纵角的传感器信息发送至CAN100。在其它传感器中也是同样的。另外，也可以采用不借助CAN100而通过特定的ECU间的直接通信进行传感器信息的收授的结构。
驾驶辅助ECU10是成为进行驾驶员的驾驶辅助的中枢的控制装置，实施车道变更辅助控制、车道维持辅助控制以及跟随车间距离控制。如图2所示，在驾驶辅助ECU10连接有中央前方周边传感器11FC、右前方周边传感器11FR、左前方周边传感器11FL、右后方周边传感器11RR以及左后方周边传感器11RL。各周边传感器11FC、11FR、11FL、11RR、11RL是雷达传感器，除了其检测区域相互不同以外，基本上是彼此相同的结构。以下，在无需一个一个区别各周边传感器11FC、11FR、11FL、11RR、11RL的情况下，将它们称为周边传感器11。
周边传感器11具备雷达收发部和信号处理部(省略图示)，雷达收发部放射毫米波段的电波(以下，称为“毫米波”。)，并接收被存在于放射范围内的立体物(例如其它车辆、行人、自行车、建筑物等)反射的毫米波(即，反射波)。信号处理部基于发送出的毫米波与接收到的反射波的相位差、反射波的衰减等级以及从发送毫米波到接收反射波为止的时间等，每经过规定时间便获取表示本车辆与立体物的距离、本车辆与立体物的相对速度、立体物相对于本车辆的相对位置(方向)等的信息(以下，称为周边信息)，并供给至驾驶辅助ECU10。通过该周边信息，能够检测本车辆与立体物的距离下的前后方向成分和横向成分、以及本车辆与立体物的相对速度下的前后方向成分和横向成分。
如图2所示，中央前方周边传感器11FC被设置在车身的前方中央部，对存在于本车辆的前方区域的立体物进行检测。右前方周边传感器11FR被设置在车身的右前角部，主要对存在于本车辆的右前方区域的立体物进行检测，左前方周边传感器11FL被设置在车身的左前角部，主要对存在于本车辆的左前方区域的立体物进行检测。右后方周边传感器11RR被设置在车身的右后角部，主要对存在于本车辆的右后方区域的立体物进行检测，左后方周边传感器11RL被设置在车身的左后角部，主要对存在于本车辆的左后方区域的立体物进行检测。
周边传感器11在本实施方式中是雷达传感器，但也能够取而代之，例如采用间隙声纳以及激光雷达传感器等其它传感器。
另外，在驾驶辅助ECU10连接有相机传感器12。相机传感器12具备相机部以及车道识别部，该车道识别部对由相机部拍摄而得到的图像数据进行解析来识别道路的白线。相机传感器12(相机部)拍摄本车辆的前方的风景。相机传感器12(车道识别部)按照规定的运算周期将与识别出的白线有关的信息反复提供给驾驶辅助ECU10。
相机传感器12识别表示由白线划分的区域的车道，并且能够基于白线和本车辆的位置关系来检测本车辆相对于车道的相对位置关系。此处，本车辆的位置是本车辆的重心位置。另外，后述的本车辆的横向位置表示本车辆的重心位置在车道宽度方向上的位置，本车辆的横向速度表示本车辆的重心位置在车道宽度方向上的速度，本车辆的横向加速度表示本车辆的重心位置在车道宽度方向上的加速度。这些信息根据由相机传感器12检测出的白线与本车辆的相对位置关系来求出。此外，在本实施方式中，将本车辆的位置设为重心位置，但不一定限于重心位置，也能够采用预先设定的特定的位置(例如俯视时的中心位置等)。
如图3所示，相机传感器12决定成为本车辆正行驶的车道中的左右白线WL的宽度方向的中心位置的车道中心线CL。该车道中心线CL作为后述的车道维持辅助控制中的目标行驶线来利用。另外，相机传感器12对车道中心线CL的弯曲的曲率Cu进行运算。
另外，相机传感器12对由左右的白线WL划分的车道中的本车辆的位置以及朝向进行运算。例如相机传感器12如图3所示，对本车辆C的重心点P与车道中心线CL之间的车道宽度方向的距离Dy(m)、即本车辆C相对于车道中心线CL在车道宽度方向上偏移的距离Dy进行运算。将该距离Dy称为横向偏差Dy。另外，相机传感器12对车道中心线CL的方向和本车辆C朝向的方向所成的角度、即本车辆C朝向的方向相对于车道中心线CL的方向在水平方向上偏移的角度θy(rad)进行运算。将该角度θy称为横摆角θy。在车道弯曲的情况下，车道中心线CL也弯曲，所以横摆角θy以该弯曲的车道中心线CL为基准，表示本车辆C朝向的方向偏移的角度。以下，将表示曲率Cu、横向偏差Dy以及横摆角θy的信息(Cu、Dy、θy)称为车道关联车辆信息。其中，对于横向偏差Dy以及横摆角θy，通过符号(正负)来确定相对于车道中心线CL的左右方向。另外，对于曲率Cu，通过符号(正负)来确定弯道弯曲的方向(右或者左)。
另外，并不限于本车辆的车道，也包括邻接的车道在内，相机传感器12针对检测出的白线的种类(实线、虚线)、相邻的左右白线间的距离(车道宽度)、白线的形状等与白线有关的信息，也按照规定的运算周期提供给驾驶辅助ECU10。在白线为实线的情况下，禁止车辆跨过该白线而进行车道变更。另一方面，在白线为虚线(以一定的间隔断续地形成的白线)的情况下，允许车辆跨过该白线来进行车道变更。将这样的车道关联车辆信息(Cu、Dy、θy)以及与白线有关的信息统称为车道信息。
此外，在本实施方式中，相机传感器12对车道关联车辆信息(Cu、Dy、θy)进行运算，但可以取而代之，驾驶辅助ECU10对相机传感器12输出的图像数据进行解析来获取车道信息。
另外，由于相机传感器12也能够基于图像数据来检测存在于本车辆的前方的立体物，所以除了车道信息之外，还可以通过运算来获取前方的周边信息。该情况下，例如可以设置将由中央前方周边传感器11FC、右前方周边传感器11FR以及左前方周边传感器11FL获取到的周边信息、和由相机传感器12获取到的周边信息合成来生成检测精度高的前方的周边信息的合成处理部(省略图示)，将由该合成处理部所生成的周边信息作为本车辆的前方的周边信息而供给至驾驶辅助ECU10。
如图1所示，在驾驶辅助ECU10连接有蜂鸣器13。蜂鸣器13在接收到来自驾驶辅助ECU10的蜂鸣器鸣动信号时鸣动。驾驶辅助ECU10在对驾驶员通知驾驶辅助状况的情况、以及促使驾驶员注意的情况下等使蜂鸣器13鸣动。
此外，蜂鸣器13在本实施方式中与驾驶辅助ECU10连接，但可以构成为与其它ECU例如为了报告专用而设置的报告ECU(省略图示)连接，并通过报告ECU使之鸣动。该情况下，驾驶辅助ECU10对报告ECU发送蜂鸣器鸣动指令。
另外，可以代替蜂鸣器13或除了蜂鸣器13之外还设置对驾驶员传递唤起注意用的振动的振动器。例如，振动器被设置在方向盘上，通过使方向盘振动，促使驾驶员注意。
驾驶辅助ECU10基于从周边传感器11供给的周边信息、根据相机传感器12的白线识别所得到的车道信息、由车辆状态传感器80检测出的车辆状态以及由驾驶操作状态传感器90检测出的驾驶操作状态等，来实施车道变更辅助控制、车道维持辅助控制以及跟随车间距离控制。
在驾驶辅助ECU10连接有由驾驶员操作的设定操作器14。设定操作器14是用于进行关于是否对车道变更辅助控制、车道维持辅助控制以及跟随车间距离控制的各个进行实施的设定等的操作器。驾驶辅助ECU10输入设定操作器14的设定信号来决定各控制的实施的有无。该情况下，在未选择跟随车间距离控制的实施的情况下，自动设定为对车道变更辅助控制以及车道维持辅助控制都不实施。另外，在未选择车道维持辅助控制的实施的情况下，自动设定为也不对车道变更辅助控制进行实施。
另外，设定操作器14也具备当实施上述控制时输入表示驾驶员的喜好的参数等的功能。
电动动力转向ECU20是电动动力转向装置的控制装置。以下，将电动动力转向ECU20称为EPS·ECU(Electric Power Steering ECU)20。EPS·ECU20与马达驱动器21连接。马达驱动器21与转向用马达22连接。转向用马达22被组装至未图示的车辆的“包括方向盘、与方向盘连结的转向轴以及转向操纵用齿轮机构等的转向机构”。EPS·ECU20通过被设置在转向轴的转向操纵转矩传感器来检测驾驶员输入到方向盘(省略图示)的转向操纵转矩，并基于该转向操纵转矩来控制马达驱动器21的通电，驱动转向用马达22。通过该辅助马达的驱动对转向机构赋予转向操纵转矩来辅助驾驶员的转向操纵操作。
另外，EPS·ECU20在经由CAN100从驾驶辅助ECU10接收到转向操纵指令的情况下，以由转向操纵指令所确定的控制量来驱动转向用马达22使转向操纵转矩产生。该转向操纵转矩与为了减轻上述的驾驶员的转向操纵操作(方向盘操作)而赋予的转向操纵辅助转矩不同，表示不需要驾驶员的转向操纵操作而通过来自驾驶辅助ECU10的转向操纵指令赋予给转向机构的转矩。
另外，即使在正从驾驶辅助ECU10接收转向操纵指令的情况下，也在检测出通过驾驶员的方向盘操作所产生的转向操纵转矩时，当该转向操纵转矩大于阈值时，EPS·ECU20使驾驶员的方向盘转向操纵优先而产生减轻该方向盘操作的转向操纵辅助转矩。
仪表ECU30与显示器31以及左右方向指示器32(意味着方向指示灯。也有时被称为转向指示灯)连接。显示器31例如是被设置在驾驶席的正面的多信息显示器，除了车速等的仪表类的计测值的显示之外还显示各种信息。例如仪表ECU30若从驾驶辅助ECU10接收到与驾驶辅助状态对应的显示指令，则使显示器31显示由该显示指令所指定的画面。此外，作为显示器31，也能够代替多信息显示器或除了多信息显示器之外还采用仰视显示器(省略图示)。在采用仰视显示器的情况下，可以设置控制仰视显示器的显示的专用ECU。
另外，仪表ECU30具备方向指示器驱动电路(省略图示)，在经由CAN100接收到方向指示器闪烁指令的情况下，使由方向指示器闪烁指令所指定的方向(右、左)的方向指示器32闪烁。另外，仪表ECU30在使方向指示器32闪烁的期间将表示方向指示器32是闪烁状态的方向指示器闪烁信息发送至CAN100。因此，其它ECU能够掌握方向指示器32的闪烁状态。
转向ECU40与方向指示器杆41连接。方向指示器杆41是用于使方向指示器32工作(闪烁)的操作器，被设置在转向柱。方向指示器杆41被设置为能够针对左转操作方向以及右转操作方向的各个方向，绕支轴以2段的操作行程进行摆动。
本实施方式的方向指示器杆41也兼作驾驶员请求车道变更辅助控制的操作器。如图4所示，方向指示器杆41构成为以支轴O为中心，针对左状操作方向以及右转操作方向的各个方向，能够选择性地操作为从中立位置PN转动了第一角度θW1后的位置亦即第一行程位置P1L(P1R)、和从中立位置PN转动了第二角度θW2(＞θW1)后的位置亦即第二行程位置P2L(P2R)。方向指示器杆41在通过驾驶员的杆操作而被移动到第一行程位置P1L(P1R)的情况下，若驾驶员的杆操作力解除则返回到中立位置PN。并且，方向指示器杆41在通过驾驶员的杆操作而被移动到第二行程位置P2L(P2R)的情况下，即使杆操作力解除，也被锁定机构保持在该第二行程位置P2L(P2R)。另外，方向指示器杆41在被保持在第二行程位置P2L(P2R)的状态下方向盘逆向旋转而返回到中立位置的情况下，或驾驶员对方向指示器杆41向中立位置方向进行了返回操作的情况下，锁定机构的锁定被解除而返回到中立位置PN。
方向指示器杆41具备第一开关411L(411R)和第二开关412L(412R)，该第一开关仅在其位置处于第一行程位置P1L(P1R)的情况下接通(产生接通信号)，该第二开关仅在其位置处于第二行程位置P2L(P2R)的情况下接通(产生接通信号)。
转向ECU40基于来自第一开关411L(411R)以及第二开关412L(412R)的接通信号的有无来检测方向指示器杆41的操作状态。转向ECU40在方向指示器杆41被推倒至第一行程位置P1L(P1R)的状态以及被推倒至第二行程位置P2L(P2R)的状态的各个状态下，对仪表ECU30发送包括表示其操作方向(左右)的信息的方向指示器闪烁指令。
另外，转向ECU40在检测出方向指示器杆41在第一行程位置P1L(P1R)被持续保持预先设定的设定时间(车道变更要求确定时间：例如1秒)以上的情况下，对驾驶辅助ECU10输出包括表示其操作方向(左右)的信息的车道变更辅助要求信号。因此，驾驶员在驾驶中想要接受车道变更辅助的情况下，只要将方向指示器杆41推倒至车道变更方向的第一行程位置P1L(P1R)，并使该状态保持设定时间以上即可。将这种操作称为车道变更辅助要求操作。
此外，在本实施方式中，使用方向指示器杆41作为驾驶员请求车道变更辅助的操作器，但可以取而代之，将专用的车道变更辅助要求操作器设置于方向盘等。
图1所示的发动机ECU50与发动机促动器51连接。发动机促动器51是用于变更内燃机52的运转状态的促动器。在本实施方式中，内燃机52是汽油燃料喷射火花点火式多缸发动机，具备用于调整进气量的节气门。发动机促动器51至少包括变更节气门的开度的节气门促动器。发动机ECU50通过驱动发动机促动器51，能够变更内燃机52产生的转矩。内燃机52产生的转矩经由未图示的变速器传递至未图示的驱动轮。因此，发动机ECU50通过控制发动机促动器51，能够控制本车辆的驱动力而变更加速状态(加速度)。
制动ECU60与制动促动器61连接。制动促动器61被设置在通过制动踏板的踩踏力来对工作油进行加压的未图示的主缸与被设置在左右前后轮的摩擦制动机构62之间的液压回路。摩擦制动机构62具备固定于车轮的制动盘62a、和固定于车身的制动钳62b。制动促动器61根据来自制动ECU60的指示来调整向内置在制动钳62b的轮缸供给的液压，通过利用该液压使轮缸工作来将制动块推压到制动盘62a而产生摩擦制动力。因此，制动ECU60通过控制制动促动器61，能够控制本车辆的制动力来变更减速状态(减速度)。
导航ECU70具备接收用于检测本车辆的当前位置的GPS信号的GPS接收机71、存储有地图信息等的地图数据库72以及触摸面板(触摸面板式显示器)73。导航ECU70基于GPS信号来确定当前时刻的本车辆的位置，并且基于本车辆的位置以及地图数据库72中所存储的地图信息等来进行各种运算处理，并使用触摸面板73来进行路径引导。
地图数据库72所存储的地图信息包括道路信息。道路信息包括表示该道路的位置以及形状的参数(例如道路的曲率半径或者曲率、道路的车道宽度、车道数、各车道的中央线的位置等)。另外，道路信息也包括能够区别是否是汽车专用道路的道路种类信息等。
＜驾驶辅助ECU10进行的控制处理＞
接下来，对驾驶辅助ECU10进行的控制处理进行说明。驾驶辅助ECU10在正实施车道维持辅助控制以及跟随车间距离控制两方的状况下受理车道变更辅助要求的情况下实施车道变更辅助控制。此处，首先从车道维持辅助控制以及跟随车间距离控制开始说明。
＜车道维持辅助控制(LTA)＞
车道维持辅助控制是将转向操纵转矩赋予给转向机构来辅助驾驶员的转向操纵操作以使本车辆的位置被维持在“该本车辆行驶的车道”内的目标行驶线附近的控制。在本实施方式中，目标行驶线为车道中心线CL，但也能够采用从车道中心线CL在车道宽度方向偏移规定距离的线。因此，车道维持辅助控制能够表现为以将本车辆的行驶位置维持在车道内的车道宽度方向的一定位置的方式辅助转向操纵操作的控制。
以下，将车道维持辅助控制称为LTA(车道跟踪辅助)。LTA被称为各种名字，但其本身是公知的(例如参照日本特开2008－195402号公报、日本特开2009－190464号公报、日本特开2010－6279号公报以及日本专利第4349210号说明书等。)。因此，以下，简单地进行说明。
驾驶辅助ECU10在通过设定操作器14的操作请求了LTA的情况下执行LTA。驾驶辅助ECU10在请求了LTA的情况下，基于上述的车道关联车辆信息(Cu、Dy、θy)，并利用下述的(1)式，按照规定的运算周期来运算目标舵角θlta*。
θlta*＝Klta1·Cu+Klta2·θy+Klta3·Dy+Klta4·ΣDy …(1)
此处，Klta1、Klta2、Klta3、Klta4是控制增益。右边第一项是根据道路的曲率Cu而决定的以前馈方式起作用的舵角成分。右边第二项是以反馈方式起作用以便减小横摆角θy(以便减小本车辆的方向相对于车道中心线CL的偏差)的舵角成分。即，是通过将横摆角θy的目标值设为零的反馈控制运算的舵角成分。右边第三项是以反馈方式起作用以便减小本车辆的车道宽度方向位置相对于车道中心线CL的偏离(位置偏差)即横向偏差Dy的舵角成分。即，是通过将横向偏差Dy的目标值设为零的反馈控制运算的舵角成分。右边第四项是以反馈方式起作用以便减小横向偏差Dy的积分值ΣDy的舵角成分。即，是通过将积分值ΣDy的目标值设为零的反馈控制运算的舵角成分。
例如，在车道中心线CL向左方向弯曲的情况下、本车辆相对于车道中心线CL在右方向产生横向偏移的情况下、以及本车辆相对于车道中心线CL朝向右方向的情况下，以目标舵角θlta*成为左方向的舵角的方式设定目标舵角θlta*。另外，在车道中心线CL向右方向弯曲的情况下、本车辆相对于车道中心线CL向左方向产生横向偏移的情况下、以及本车辆相对于车道中心线CL朝向左方向的情况下，以目标舵角θlta*成为右方向的舵角的方式设定目标舵角θlta*。因此，驾驶辅助ECU10使用与左方向以及右方向的各个方向对应的符号来实施基于上述式(1)的运算。
驾驶辅助ECU10将表示作为运算结果的目标舵角θlta*的指令信号输出至EPS·ECU20。EPS·ECU20对转向用马达22进行驱动控制以使舵角追随于目标舵角θlta*。此外，在本实施方式中，驾驶辅助ECU10将表示目标舵角θlta*的指令信号输出至EPS·ECU20，但也可以对获得目标舵角θlta*的目标转矩进行运算，并将表示作为运算结果的目标转矩的指令信号输出至EPS·ECU20。
另外，驾驶辅助ECU10在本车辆变成有可能脱离到车道外的状态的情况下，使蜂鸣器13鸣动等来产生车道脱离警报。
以上是LTA的概要。
＜跟随车间距离控制(ACC)＞
跟随车间距离控制是基于周边信息，当存在在本车辆的前方行驶的前行车的情况下，将该前行车与本车辆的车间距离维持为规定的距离并使本车辆跟随前行车，而在不存在前行车的情况下，使本车辆以设定车速恒速行驶的控制。以下，将跟随车间距离控制称为ACC(自适应巡航控制)。ACC本身是公知的(例如参照日本特开2014－148293号公报、日本特开2006－315491号公报、日本专利第4172434号说明书以及日本专利第4929777号说明书等。)。因此，以下，简单进行说明。
驾驶辅助ECU10在通过设定操作器14的操作请求了ACC的情况下执行ACC。驾驶辅助ECU10在请求了ACC的情况下，基于从周边传感器11供给的周边信息来选择跟随对象车辆。例如，驾驶辅助ECU10判定在预先决定的跟随对象车辆区域内是否存在其它车辆。
驾驶辅助ECU10在其它车辆在跟随对象车辆区域内存在规定时间以上的情况下，选择该其它车辆作为跟随对象车辆，以本车辆相对于跟随对象车辆维持规定的车间距离并跟随的方式设定目标加速度。驾驶辅助ECU10在跟随对象车辆区域内不存在其它车辆的情况下，以本车辆的车速与设定车速一致的方式基于设定车速和检测车速(由车速传感器检测出的车速)来设定目标加速度。
驾驶辅助ECU10使用发动机ECU50来控制发动机促动器51并且根据需要使用制动ECU60来控制促动器61，以使本车辆的加速度与目标加速度一致。
此外，在ACC中驾驶员进行了加速操作的情况下，使加速操作优先，不进行用于维持前行车辆与本车辆的车间距离的自动减速控制。
以上是ACC的概要。
＜车道变更辅助控制(LCA)＞
车道变更辅助控制是在监视本车辆的周围而判定为能够安全地进行车道变更后，一边监视本车辆的周围，一边将转向操纵转矩赋予给转向机构，辅助驾驶员的转向操纵操作(车道变更操作)以便本车辆从当前行驶的车道向邻接的车道移动的控制。因此，根据车道变更辅助控制，能够不需要驾驶员的转向操纵操作(方向盘操作)而变更本车辆行驶的车道。以下，将车道变更辅助控制称为LCA(车道变更辅助)。
LCA与LTA同样是本车辆相对于车道的横向位置的控制，在LTA以及ACC的实施中受理了车道变更辅助要求的情况下，代替LTA而实施LCA。以下，将LTA和LCA统称为转向操纵辅助控制，将转向操纵辅助控制的状态称为转向操纵辅助控制状态。
其中，转向操纵辅助装置是辅助驾驶员的转向操纵操作的控制。因而，驾驶辅助ECU10在实施转向操纵辅助控制(LTA、LCA)的情况下，以驾驶员的方向盘操作优先的方式产生转向操纵辅助控制用的转向操纵力。因此，驾驶员在转向操纵辅助控制中也能够通过自身的方向盘操作使本车辆向意图的方向前进。
图5表示驾驶辅助ECU10实施的转向操纵辅助控制例程。转向操纵辅助控制例程在LTA实施允许条件成立的情况下被实施。LTA实施允许条件是通过设定操作器14选择了LTA的实施、正实施ACC、以及通过相机传感器12能够识别白线等。
驾驶辅助ECU10若开始转向操纵辅助控制例程，则在步骤S11中将转向操纵辅助控制状态设定为LTA·ON(LTA接通)状态。LTA·ON状态表示实施LTA的控制状态。
接着，驾驶辅助ECU10在步骤S12中对LCA开始条件是否成立进行判定。
LCA开始条件例如在以下的条件全部成立的情况下成立。
1.检测出车道变更辅助要求操作(车道变更辅助要求信号)。
2.通过设定操作器14选择了LCA的实施。
3.方向指示器操作方向的白线(成为原车道与目标车道的边界的白线)是虚线。
4.周边监视的LCA实施可否判定结果是可以(根据由周边传感器11得到的周边信息未检测出成为车道变更的障碍的障碍物(其它车辆等)，判定为能够安全地进行车道变更)。
5.道路是汽车专用道路(从导航ECU70获取到的道路种类信息表示汽车专用道路)。
6.本车辆的车速进入到允许LCA的LCA允许车速范围。
例如，条件4在基于本车辆与在目标车道中行驶的其它车辆的相对速度而推断为能够适当地确保车道变更后的两者的车间距离的情况下成立。
此外，LCA开始条件并不限于这样的条件，能够任意地设定。
驾驶辅助ECU10在LCA开始条件不成立的情况下使该处理返回到步骤S11，继续LTA的实施。
若在正实施LTA时LCA开始条件成立(S12：是)，则驾驶辅助ECU10在步骤S13中实施LCA来代替LTA。该情况下，驾驶辅助ECU10将转向操纵辅助控制状态设定为LCA前半程状态。关于LCA的转向操纵辅助控制状态被分为LCA前半程状态和LCA后半程状态，在LCA开始时，设定为LCA前半程状态。驾驶辅助ECU10若将转向操纵辅助控制状态设定为LCA前半程状态，则对仪表ECU30发送LCA实施显示指令。由此，在显示器31显示LCA的实施状况。
图8是表示在LTA的实施中显示于显示器31的画面31a(称为LTA画面31a)以及在LCA的实施中所显示的画面31b(称为LCA画面31b)的一个例子。在LTA画面31a以及LCA画面31b的任一个中都表示本车辆在左右白线之间行驶的图像。在LTA画面31a中，在左右的白线显示GWL的外侧显示虚拟的墙GW。驾驶员通过该墙GW能够识别为本车辆是被控制为在车道内行驶的状态。
另一方面，在LCA画面31b中，该墙GW的显示被取消，取而代之，显示LCA的轨道Z。驾驶辅助ECU10根据转向操纵辅助控制状态在LTA画面31a与LCA画面31b之间切换显示于显示器31的画面。由此，驾驶员能够容易地判别出转向操纵辅助控制的实施状况是LTA还是LCA。
LCA只是对用于进行车道变更的驾驶员的转向操纵操作加以辅助的控制，驾驶员有监视周围的义务。因此，在LCA画面31b中显示“请直接确认周围”这一用于使驾驶员监视周围的消息GM。
每当开始LCA时，驾驶辅助ECU10首先在图5所示的例程的步骤S14中运算目标轨道。此处，对LCA的目标轨道进行说明。
驾驶辅助ECU10在执行LCA的情况下对决定本车辆的目标轨道的目标轨道函数进行运算。目标轨道是花费目标车道变更时间，使本车辆从当前行驶的车道(称为原车道)移动到与原车道邻接的车道变更辅助要求方向的车道(称为目标车道)的宽度方向中心位置(称为最终目标横向位置)的轨道，例如为图9所示那样的形状。
如后述那样，目标轨道函数是以原车道的车道中心线CL为基准，将从LCA的开始时刻(即，LCA开始条件成立的时刻)起的经过时间t设为变量，计算与经过时间t对应的本车辆的横向位置的目标值(即，目标横向位置)的函数。此处，本车辆的横向位置表示以车道中心线CL为基准的车道宽度方向(也有时称为横方向)上的本车辆的重心位置。
与使本车辆从LCA的开始位置(LCA的开始时刻的本车辆的横向位置)亦即初始位置在横方向上移动到最终目标横向位置的距离(以下，称为必要横向距离)成比例地可变设定目标车道变更时间。若表示一个例子，则在车道宽度为一般的3.5m的情况下，目标车道变更时间例如被设定为8.0秒。该例子是LCA开始时的本车辆位于原车道的车道中心线CL的情况。与车道宽度的幅度成比例地调整目标车道变更时间。因此，车道宽度越宽，则目标车道变更时间被设定为越大的值，反之，车道宽度越窄，则目标车道变更时间被设定为越小的值。
另外，在LCA开始时的本车辆的横向位置与原车道的车道中心线CL相比偏向车道变更侧的情况下，目标车道变更时间被设定为该偏移量(横向偏差Dy)越多则越减少。反之，在LCA开始时的本车辆的横向位置与原车道的车道中心线CL相比偏向反车道变更侧的情况下，目标车道变更时间被设定为该偏移量(横向偏差Dy)越多则越增加。例如如果偏移量为0.5m，则目标车道变更时间的增减调整量只要为1.14秒(＝8.0×0.5/3.5)即可。此外，此处所示的用于设定目标车道变更时间的值只是一个例子，能够采用任意设定的值。
在本实施方式中，目标横向位置y利用下式(2)所示的目标轨道函数y(t)来运算。该目标轨道函数y(t)是以经过时间t为变量的五次函数。
y(t)＝c0+c1·t+c2·t2+c3·t3+c4·t4+c5·t5 …(2)
该目标轨道函数y(t)被设定为使本车辆顺利地移动到最终目标横向位置那样的函数。
此处，系数c0、c1、c2、c3、c4、c5由LCA开始时的本车辆的状态(初始横向状态量)和LCA完成时的本车辆的目标状态(最终目标横向状态量)来决定。
如图10所示，例如目标轨道函数y(t)是以当前时刻的本车辆C行驶的车道(原车道)的车道中心线CL为基准来计算与从LCA开始时刻(目标轨道的运算时刻)起的经过时间t(也有时称为当前时刻t)对应的本车辆C的目标横向位置y(t)的函数。在图10中，车道形成为直线，但在车道形成为曲线的情况下，目标轨道函数y(t)是以形成为曲线的车道中心线CL为基准来计算本车辆相对于车道中心线CL的目标横向位置的函数。
驾驶辅助ECU10为了决定该目标轨道函数y(t)的系数c0、c1、c2、c3、c4、c5而如以下那样设定目标轨道运算参数。目标轨道运算参数是以下的七个(P1～P7)。
P1.LCA开始时的本车辆相对于原车道的车道中心线的横向位置(称为初始横向位置)。
P2.LCA开始时的本车辆的横方向的速度(称为初始横向速度)。
P3.LCA开始时的本车辆的横方向的加速度(称为初始横向加速度)。
P4.完成LCA的时刻(称为LCA完成时)的本车辆相对于原车道的车道中心线的目标横向位置(称为最终目标横向位置)。
P5.LCA完成时的本车辆的横方向的目标速度(称为最终目标横向速度)。
P6.LCA完成时的本车辆的横方向的目标加速度(称为最终目标横向加速度)。
P7.实施LCA的时间(从LCA开始时到LCA结束为止的时间)的目标值亦即目标时间(称为目标车道变更时间)。
如前述那样，横方向是车道宽度方向。因此，横向速度表示车道的宽度方向的本车辆的速度，横向加速度表示车道的宽度方向的本车辆的加速度。
将设定该七个目标轨道运算参数的处理称为初始化处理。在该初始化处理中，如以下那样设定目标轨道运算参数。即，初始横向位置被设定为与LCA开始时的由相机传感器12检测出的横向偏差Dy相等的值。初始横向速度被设定为对LCA开始时的由车速传感器检测出的车速v乘以由相机传感器12检测出的横摆角θy的正弦值(sin(θy))所得的值(v·sin(θy))。初始横向加速度被设定为对LCA开始时的由横摆率传感器检测出的横摆率γ(rad/s)乘以车速v所得的值(v·γ)。但是，初始横向加速度可以设定为上述的初始横向速度的微分值。将初始横向位置、初始横向速度、以及初始横向加速度统称为初始横向状态量。
另外，本实施方式的驾驶辅助ECU10将目标车道的车道宽度视为与由相机传感器12检测出的原车道的车道宽度相同。因此，最终目标横向位置被设定为与原车道的车道宽度相同的值(最终目标横向位置＝原车道的车道宽度)。并且，驾驶辅助ECU10针对最终目标横向速度以及最终目标横向加速度，都将其值设定为零。将该最终目标横向位置、最终目标横向速度以及最终目标横向加速度统称为最终目标横向状态量。
如上述那样，基于车道宽度(可以是原车道的车道宽度)以及LCA开始时的本车辆的横方向偏移量来计算目标车道变更时间。
例如，目标车道变更时间tlen利用下式(3)来运算。
tlen＝Dini·A …(3)
此处，Dini是使本车辆从LCA开始位置(初始横向位置)在横方向移动到LCA完成位置(最终目标横向位置)的必要距离。因此，如果在LCA开始时本车辆位于原车道的车道中心线CL，则Dini被设定为与车道宽度相等的值，在本车辆从原车道的车道中心线CL偏移的情况下，成为车道宽度加减调整其偏移量所得的值。A是表示使本车辆在横方向移动单位距离所花费的目标时间的常量(称为目标时间设定常量)，例如设定为(8sec/3.5m＝2.29sec/m)。在该例子中，例如在使本车辆在横方向移动的必要距离Dini为3.5m的情况下，目标车道变更时间tlen被设定为8秒。
此外，该目标时间设定常量A并不限于上述的值，能够任意设定。并且，例如可以使用设定操作器14，根据驾驶员的喜好而多次选择目标时间设定常量A。或者，目标车道变更时间也可以是固定值。
驾驶辅助ECU10基于通过目标轨道运算参数的初始化处理而求出的初始横向状态量、最终目标横向状态量以及目标车道变更时间来计算由式(2)表示的目标轨道函数y(t)的系数c0、c1、c2、c3、c4、c5，确定目标轨道函数y(t)。
根据由上述式(2)表示的目标轨道函数y(t)，本车辆的横向速度y’(t)能够以下式(4)来表示，本车辆的横向加速度y”(t)能够以下式(5)来表示。
y’(t)＝c1+2c2·t+3c3·t2+4c4·t3+5c5·t4 …(4)
y”(t)＝2c2+6c3·t+12c4·t2+20c5·t3 …(5)
此处，若将初始横向位置设为y0、将初始横向速度设为vy0、将初始横向加速度设为ay0、将最终目标横向位置设为y1、将最终目标横向速度设为vy1、将最终目标横向速度设为ay1、将原车道的车道宽度设为W，则基于上述的目标轨道运算参数可获得以下的关系式。
y(0)＝c0＝y0 …(6)
y’(0)＝c1＝vy0 …(7)
y”(0)＝2c2＝ay0 …(8)
y(tlen)＝c0+c1·tlen+c2·tlen2+c3·tlen3+c4·tlen4+c5·tlen5＝y1＝W…(9)
y’(tlen)＝c1+2c2·tlen+3c3·tlen2+4c4·tlen3+5c5·tlen4＝vy1＝0 …(10)
y”(tlen)＝2c2+6c3·tlen+12c4·tlen2+20c5·tlen3＝ay1＝0 …(11)
因此，根据该六个式(6)～(11)，能够计算目标轨道函数y(t)的系数c0、c1、c2、c3、c4、c5的值。而且，通过将计算出的系数c0、c1、c2、c3、c4、c5的值代入式(2)，可计算目标轨道函数y(t)。驾驶辅助ECU10存储维持该目标轨道函数y(t)，直至使LCA结束为止。另外，驾驶辅助ECU10在计算该目标轨道函数y(t)的同时启动计时器(初始值：零)来开始从LCA开始起的经过时间t的计时。
若这样运算目标轨道函数，则驾驶辅助ECU10在接下来的步骤S15中基于目标轨道函数来进行转向操纵控制。具体地对该转向操纵控制进行说明。
首先，驾驶辅助ECU10对当前时刻的本车辆的目标横向状态量进行运算。目标横向状态量包括本车辆的车道宽度方向的横向位置的目标值亦即目标横向位置、本车辆的车道宽度方向的速度(横向速度)的目标值亦即目标横向速度和本车辆的车道宽度方向的加速度(横向加速度)的目标值亦即目标横向加速度。有时也将横向速度以及横向加速度统称为横向运动状态量，将目标横向速度以及目标横向加速度统称为目标横向运动状态量。
该情况下，驾驶辅助ECU10基于在步骤S14中确定出的目标轨道函数y(t)和当前时刻t来对当前时刻的目标横向位置、目标横向速度以及目标横向加速度进行运算。当前时刻t是在步骤S14中确定了目标轨道函数y(t)后的经过时间，与从LCA开始起的经过时间同等。驾驶辅助ECU10若在步骤S14中计算出目标轨道函数y(t)，则使计时器复位来开始从LCA开始起的经过时间t(＝当前时刻t)的计时。向目标轨道函数y(t)代入当前时刻t来计算目标横向位置，向对目标轨道函数y(t)进行了一阶微分所得的函数y’(t)代入当前时刻t来计算目标横向速度，向对目标轨道函数y(t)进行了二阶微分所得的函数y”(t)代入当前时刻t来计算目标横向加速度。驾驶辅助ECU10读入由计时器计测出的经过时间t，并基于该计测时间t和上述函数来运算目标横向状态量。
以下，将当前时刻的目标横向位置表示为y*、将当前时刻的目标横向速度表示为vy*、当前时刻的目标横向加速度表示为ay*。
接着，驾驶辅助ECU10对与改变本车辆的朝向的运动有关的目标值亦即目标横摆状态量进行运算。目标横摆状态量表示当前时刻的、本车辆的目标横摆角θy*、本车辆的目标横摆率γ*以及目标曲率Cu*。目标曲率Cu*是不包括使本车辆进行车道变更的轨道的曲率、即车道的弯曲曲率的车道变更所涉及的弯曲成分的曲率。
驾驶辅助ECU10读入当前时刻的车速v(由车速传感器检测出的当前车速)，并且基于该车速v、目标横向速度vy*和目标横向加速度ay*，使用以下的式(12)、(13)、(14)来运算当前时刻的目标横摆角θy*、目标横摆率γ*以及目标曲率Cu*。
θy*＝sin-1(vy*/v)···(12)
γ*＝ay*/v···(13)
Cu*＝ay*/v2···(14)
即，将目标横向速度vy*除以车速v所得的值代入反正弦函数来计算目标横摆角θy*。另外，将目标横向加速度ay*除以车速v来计算目标横摆率γ*。将目标横向加速度ay*除以车速v的平方值来计算目标曲率Cu*。
接着，驾驶辅助ECU10对LCA的目标控制量进行运算。在本实施方式中，运算目标舵角θlca*作为目标控制量。基于如上述那样运算出的目标横向位置y*、目标横摆角θy*、目标横摆率γ*、目标曲率Cu*以及曲率Cu并利用下式(15)来计算目标舵角θlca*。
θlca*＝Klca1·(Cu*+Cu)+Klca2·(θy*－θy)+Klca3·(y*－y)+Klca4·(γ*－γ)+Klca5·Σ(y*－y)···(15)
此处，Klca1、Klca2、Klca3、Klca4、Klca5为控制增益。Cu是由相机传感器12检测出的当前时刻(运算时)的曲率。y是由相机传感器12检测出的当前时刻(运算时)的横向位置、即相当于Dy。θy是由相机传感器12检测出的当前时刻(运算时)的横摆角。另外，γ表示由横摆率传感器检测出的当前时刻的本车辆的横摆率。此外，γ也能够使用横摆角θy的微分值。
右边第一项是根据目标曲率Cu*和曲率Cu(车道的弯曲)的相加值所决定的前馈控制量。Klca1·Cu*是用于进行车道变更的前馈控制量，Klca1·Cu是用于使本车辆沿着车道的弯曲行驶的前馈控制量。因此，由右边第一项表示的控制量被设定为如果利用该控制量来控制转向操纵角，则基本上能够使本车辆沿着目标的路线行驶的值。该情况下，控制增益Klca1被设定为与车速v对应的值。例如，控制增益Klca1可以根据轴距L、稳定系数Ksf(按照每个车辆决定的固定值)如下式(16)那样设定。此处，K为固定的控制增益。
Klca1＝K·L·(1+Ksf·v2)···(16)
右边第二项～五项是反馈控制量。右边第二项是以反馈方式起作用以减小目标横摆角θy*与实际横摆角θy的偏差的舵角成分。右边第三项是以反馈方式起作用以减小目标横向位置y*与实际横向位置y的偏差的舵角成分。右边第四项是以反馈方式起作用以减小目标横摆率γ*与实际横摆率γ的偏差的舵角成分。右边第五项是以反馈方式起作用以减小目标横向位置y*与实际横向位置y的偏差的积分值Σ(y*－y)的舵角成分。
目标舵角θlca*并不限于利用上述的五个舵角成分来运算，可以仅使用其中的任意的舵角成分来运算，也可以通过追加其它舵角成分等来运算。例如，针对与横摆运动有关的反馈控制量，可以使用横摆角的偏差或横摆率的偏差的任意一方。另外，对于使用了目标横向位置y*与实际横向位置y的偏差的积分值Σ(y*－y)的反馈控制量，也能够省略。
驾驶辅助ECU10若运算出目标控制量则将表示目标控制量的转向操纵指令发送给EPS·ECU20。在本实施方式中，驾驶辅助ECU10运算目标舵角θlca*作为目标控制量，但也可以对获得目标舵角θlca*的目标转矩进行运算，并将表示该目标转矩的转向操纵指令发送至EPS·ECU20。
以上为步骤S15的处理。
EPS·ECU20若经由CAN100从驾驶辅助ECU10接收到转向操纵指令，则对转向用马达22进行驱动控制以使舵角追随于目标舵角θlca*。
接着，驾驶辅助ECU10在步骤S16中对车道变更的进展状况是否是后半程进行判定。
此处，对车道变更的进展状况的前后半程的判定进行说明。驾驶辅助ECU10将本车辆的基准点(在本实施方式中为车辆的重心)的位置和预先设定的判定位置进行比较，对车道变更的进展状况的前后半程进行判定。如果本车辆的基准点的位置(以下，也有时仅称为本车辆的位置或横向位置)比判定位置靠反车道变更侧(即，原车道侧)，则驾驶辅助ECU10判定为车道变更的进展状况是前半程，如果本车辆的横向位置比判定位置靠车道变更侧，则判定为车道变更的进展状况是后半程。
如后述那样，在LCA的实施中，基于由周边传感器11获得到的周边信息来进行周边车辆的监视。而且，若继续LCA，则在目标车道中检测出有可能异常接近本车辆的其它车辆(也有时称为接近车辆)的情况下，停止LCA。如果能够使得本车辆不从原车道驶出，则接近车辆不会与本车辆碰撞。另一方面，在本车辆正进入目标车道的情况下，需要避免本车辆与接近车辆的碰撞。
鉴于此，本实施方式的驾驶辅助ECU10掌握车道变更的进展状况，并切换在车道变更的前半程和后半称检测出接近车辆的情况的处理。因此，判定车道变更的进展状况的前后半程。车道变更的进展状况的判定基于由相机传感器12检测出的车道信息来进行。
＜前后半程判定方法的例1＞
例如，驾驶辅助ECU10在推断为本车辆的车身整体位于原车道内的情况下，判定为车道变更的进展状况是前半程，在推断为本车辆的车身的至少一部分从原车道驶出到目标车道的情况下，判定为车道变更的进展状况是后半程。该情况下，只要基于由相机传感器12检测出的车道信息(特别是车道宽度以及横向偏差Dy)和车身尺寸(特别是车身宽度)来对本车辆的车道变更方向的侧面是否超过了成为原车道与目标车道的边界的边界白线而到目标车道侧(例如车道变更方向的轮胎是否通过了边界白线)进行判定即可。
＜前后半程判定方法的例2＞
另外，如后述那样，在车道变更的前半程中检测出接近车辆的情况下，中途停止LCA，进行使本车辆返回到原车道的车道宽度方向的中央位置那样的转向操纵控制。将该转向操纵控制称为LCA取消控制。即使检测出接近车辆而实施LCA取消控制，也会因控制的响应延迟、白线识别的延迟、周边监视的识别延迟以及运算延迟等而本车辆有可能进入目标车道。鉴于此，可以考虑因这些重要因素引起的延迟(从检测出接近车辆的时刻到本车辆的横向速度切换为反车道变更方向的时刻为止的延迟时间)所造成的过冲(向车道变更方向移动的横方向距离)，在本车辆的侧面(轮胎)通过边界白线前的早些的时机切换车道变更的进展状况的前后半程。
该情况下，只要基于考虑了过冲的预读横向位置Dyf来对本车辆的侧面是否超过边界白线而到目标车道侧进行判定即可。本车辆的横向速度越高，则过冲越大。鉴于此，只要利用下式(17)对预读横向位置Dyf进行运算，并基于该预读横向位置Dyf来对本车辆的侧面是否超过边界白线而到目标车道侧进行判定即可。
Dyf＝Dy+vy·Tre …(17)
此处，Dy表示当前时刻的横向偏差，vy表示当前时刻的横向速度，Tre是用于补偿响应延迟的预先设定的时间(称为预读时间)。
该情况下，相对于由相机传感器12检测出的本车辆的横向位置，在横方向(以原车道的车道中央为基准而接近目标车道的方向)偏移了根据横向速度vy所设定的规定距离(vy·Tre)的位置被视为是本车辆的横向位置(预读位置)。然后，对该预读位置处的本车辆的侧面是否超过边界白线进行判定。
＜前后半程判定方法的例3＞
例如，可以将推断为通过LCA取消控制使得本车辆不进入目标车道的特定位置预先决定为判定位置。例如作为一个例子，将判定位置设为Dy＝0.5m(固定值)。该判定位置表示相对于车道中心线CL成为车道变更侧的位置。该情况下，在本车辆的重心位置从车道中心线CL向车道变更侧没有超过0.5m的情况下、即如果车道变更侧的横向偏差Dy为0.5m以下则车道变更为前半程，如果车道变更侧的横向偏差Dy超过0.5m则判定为车道变更是后半程。在该例子中，例如若将车道宽度设为3.5m、将本车辆的车宽度设为1.8m，则在横向偏差Dy为0.5m时，本车辆的重心位置与边界白线的距离为1.25m(＝(3.5/2)－0.5)，所以本车辆的车道变更侧的侧面与边界白线的距离为0.35m(＝1.25－(1.8/2))。因此，在该例子中，如果是0.35m以下的过冲，则能够通过LCA取消控制使本车辆不进入目标车道。在使用该前后半程判定方法的情况下，只要假设车道宽度以及过冲量来决定判定位置即可。
此外，若对该前后半程判定方法的例2以及例3换言之，则驾驶辅助ECU10构成为将本车辆比原车道与目标车道的边界靠成为原车道的中央侧的位置且比原车道的车道宽度方向的中央位置靠成为边界侧的特定位置设为判定位置，在推断为本车辆位于比判定位置靠与车道变更方向相反方向的情况下判定为进展状况是前半程，在推断为本车辆位于比判定位置靠车道变更方向的情况下判定为进展状况是后半程。
在以下的说明中，驾驶辅助ECU10使用前后半程判定方法的例2或例3来判定车道变更的进展状况。
返回到图5的转向操纵辅助控制例程的说明。由于LCA开始最初的进展状况是前半程，所以步骤S16的判定为“否”。该情况下，驾驶辅助ECU10在步骤S17中基于由周边传感器11获得到的周边信息，在本车辆沿着目标轨道进行了车道变更的情况下，对是否不存在异常接近本车辆的其它车辆(有碰撞可能性的其它车辆)进行判定。
例如，驾驶辅助ECU10基于本车辆与“存在于原车道以及与原车道邻接的车道的其它车辆”的相对速度、以及本车辆与其它车辆的距离来对从当前时刻到其它车辆要与本车辆碰撞为止的预测时间(碰撞时间TTC：Time to Collision)进行运算。驾驶辅助ECU10对碰撞时间TTC是否是前半程用阈值TTC1以上进行判定，并输出作为其判定结果的周边监视结果。如果碰撞时间TTC为前半程用阈值TTC1以上，则周边监视结果是“无接近车辆”，如果碰撞时间TTC小于前半程用阈值TTC1，则周边监视结果是“有接近车辆”。例如，前半程用阈值TTC1被设定为4秒。
此外，驾驶辅助ECU10可以在步骤S17中还判定在本车辆的横方向是否存在其它车辆，在本车辆的横方向存在其它车辆的情况下判定为有接近车辆。并且，驾驶辅助ECU10可以在步骤S17中，当车辆通过LCA而进行了车道变更的情况下，对本车辆是否没有异常接近存在于目标车道的其它车辆基于与该其它车辆的距离以及相对速度来进行判定，在异常接近该其它车辆的情况下判定为有接近车辆。
在步骤S17中周边监视结果为“无接近车辆”的情况下(S17：是)，驾驶辅助ECU10使该处理返回到步骤S15，在周边监视结果为“有接近车辆”的情况下(S17：否)，使该处理进入步骤S30。此处，从周边监视结果为“无接近车辆”的情况进行说明。
在周边监视结果为“无接近车辆”的期间，驾驶辅助ECU10按照规定的运算周期反复上述的步骤S15～S17的处理。由此，继续LCA，本车辆朝向目标车道移动。
在重复这样的处理而判定为车道变更的进展状况为后半程的情况下(S16：是)，驾驶辅助ECU10在步骤S18中将转向操纵辅助控制状态设定为LCA后半程状态。此外，只要不检测出接近车辆而停止LCA，则LCA的控制内容其本身在LCA前半程状态和LCA后半程状态下没有不同。换言之，在检测出接近车辆而使LCA停止的情况下，之后的处理根据该LCA被停止的时刻的车道变更的进展状态是LCA前半程状态还是LCA后半程状态而不同。
接着，驾驶辅助ECU10在步骤S19中基于由周边传感器11获得到的周边信息，在本车辆沿着目标轨道进行了车道变更的情况下，对是否不存在异常接近本车辆的其它车辆(有碰撞的可能性的其它车辆)进行判定。该情况下，驾驶辅助ECU10与步骤S17同样地对碰撞时间TTC进行运算来判定异常接近的车辆的有无，但使用后半程用阈值TTC2作为该判定阈值。即，如果碰撞时间TTC为后半程用阈值TTC2以上，则驾驶辅助ECU10判定为“无接近车辆”，如果碰撞时间TTC小于后半程用阈值TTC2，则判定为“有接近车辆”作为周边监视结果。
后半程用阈值TTC2被设定为比前半程用阈值TTC1小的值。例如后半程用阈值TTC2被设定为2秒。因此，在LCA后半程状态中，与LCA前半程状态相比，在检测出接近程度达到高的等级的其它车辆的情况下，判定为“有接近车辆”。
在步骤S19中，如果周边监视结果为“无接近车辆”，则驾驶辅助ECU10使该处理进入步骤S20，对LCA完成条件是否成立进行判定。在本实施方式中，LCA完成条件在本车辆的横向位置y到达最终目标横向位置y*时成立。驾驶辅助ECU10在LCA完成条件不成立的情况下，使该处理返回到步骤S15，按照规定的运算周期反复实施上述的步骤S15～S20的处理。这样，继续LCA。
在LCA的实施中，对与经过时间t对应的目标横向状态量(y*、vy*、ay*)进行运算。并且，基于该运算出的目标横向状态量(y*、vy*、ay*)和车速v来运算目标横摆状态量(θy*、γ*、Cu*)，并基于该运算出的目标横摆状态量(θy*、γ*、Cu*)来运算目标控制量(θlca*)。而且，在每次运算目标控制量(θlca*)时，将表示目标控制量(θlca*)的转向操纵指令发送至EPS·ECU20。这样，本车辆沿着目标轨道行驶。
其中，在LCA的实施中，若本车辆的行驶位置从原车道切换为目标车道，则从相机传感器12提供给驾驶辅助ECU10的车道关联车辆信息(Cu、Dy、θy)从原车道所涉及的车道关联车辆信息切换为目标车道所涉及的车道关联车辆信息。因此，不能直接使用在LCA开始最初运算出的目标轨道函数y(t)。在本车辆位于的车道切换了的情况下，横向偏差Dy的符号反转。鉴于此，驾驶辅助ECU10若检测出相机传感器12输出的横向偏差Dy的符号(正负)切换了，则使目标轨道函数y(t)偏移原车道的车道宽度W。由此，能够将以原车道的车道中心线CL为原点所运算出的目标轨道函数y(t)转换为以目标车道的车道中心线CL为原点的目标轨道函数y(t)。
驾驶辅助ECU10在步骤S20中判定为LCA完成条件成立的情况下，在步骤S21中将转向操纵辅助控制状态设定为LTA·ON状态。即，结束LCA，再开始LTA。由此，本车辆被进行转向操纵控制以便沿着目标车道中的车道中心线CL行驶。驾驶辅助ECU10若在步骤S21中将转向操纵辅助控制状态设定为LTA·ON状态，则使该处理返回到步骤S11，保持原样地使上述的转向操纵辅助控制例程继续。
若LCA完成并将转向操纵辅助控制状态设定为LTA·ON状态，则显示于显示器31的画面如图8所示，从LCA画面31b切换为LTA画面31a。
其中，在开始LCA到结束本转向操纵辅助控制例程为止的期间，驾驶辅助ECU10对仪表ECU30发送方向指示器操作方向的方向指示器32的闪烁指令。方向指示器32从开始LCA之前起通过伴随着方向指示器杆41向第一行程位置P1L(P1R)的操作而从转向ECU40发送的闪烁指令进行闪烁。即使从转向ECU40发送的闪烁指令被停止，在从驾驶辅助ECU10发送闪烁指令的期间仪表ECU30也使方向指示器32的闪烁继续。
接下来，对在LCA前半程状态中，步骤S17中的周边监视结果变为“有接近车辆”的情况进行说明。在LCA前半程状态中周边监视结果变为“有接近车辆”的情况下，驾驶辅助ECU10使该处理进入步骤S30，实施LCA取消控制。图6是表示步骤S30的处理即LCA取消控制例程的流程图。
在LCA前半程状态中，本车辆存在于原车道。因此，如果不使本车辆进入目标车道，则不会与其它车辆(接近车辆)异常接近。鉴于此，在LCA取消控制例程中，实施以下的处理以使本车辆不进入目标车道。
首先，驾驶辅助ECU10在步骤S31中将转向操纵辅助控制状态设定为LCA取消控制状态。若将转向操纵辅助控制状态设定为LCA取消控制状态，则LCA结束。
接着，驾驶辅助ECU10在步骤S32中对用于使本车辆从当前位置(被设定为LCA取消控制状态的瞬间的本车辆的位置)向原车道的车道宽度方向的中央位置(以下，仅称为中央位置)移动的目标轨道进行运算。以下，将该目标轨道称为中央返回目标轨道。对于该中央返回目标轨道也使用式(2)所示的函数y(t)。将表示中央返回目标轨道的函数称为中央返回目标轨道函数y(t)。每当计算中央返回目标轨道函数y(t)时，为了决定式(2)所示的函数y(t)的系数c0、c1、c2、c3、c4、c5，如以下那样设定中央返回目标轨道运算参数。中央返回目标轨道运算参数为以下的七个(P11～P17)。
P11.当前时刻(被设定为LCA取消控制状态时)的本车辆的横向位置
P12.当前时刻(被设定为LCA取消控制状态时)的本车辆的横向速度
P13.当前时刻(被设定为LCA取消控制状态时)的本车辆的横向加速度
P14.使本车辆移动的横向位置的目标值亦即目标横向位置(在本例中为原车道的中央位置，以下，称为中央返回完成目标横向位置)
P15.使本车辆移动到中央返回完成目标横向位置时的本车辆的目标横向速度(称为中央返回完成目标横向速度)
P16.使本车辆移动到中央返回完成目标横向位置时的本车辆的目标横向加速度(称为中央返回完成目标横向加速度)
P17.使本车辆从当前位置向中央返回完成目标横向位置移动所需的时间的目标值亦即目标时间(称为中央返回目标时间)
此处，将当前时刻(被设定为LCA取消控制状态时)的本车辆的横向位置设为ycancel、将横向速度设为vycancel、将横向加速度设为aycancel、将转向操纵辅助控制状态被设定为LCA取消控制状态的时刻重新设为t＝0，将中央返回目标时间设为tcancel。中央返回目标轨道运算参数被设定为y(0)＝ycancel、y’(0)＝vycancel、y”(0)＝aycancel、y(tcancel)＝0、y’(tcancel)＝0、y”(tcancel)＝0。
横向位置ycancel、横向速度vycancel、横向加速度aycancel为当前时刻的检测值，能够利用与上述的用于求出初始横向状态量的方法同样的方法进行运算。即，横向位置ycancel为当前时刻的横向偏差Dy。根据当前时刻的车速v以及当前时刻的横摆角θy来求出横向速度vycancel(vycancel＝v·sin(θy))。横向加速度aycancel是对当前时刻的横摆率γ乘以当前时刻的车速v所得的值(v·γ)。另外，y(tcancel)为中央返回完成目标横向位置，被设定为原车道的中央位置。y’(tcancel)表示中央返回完成目标横向速度，y”(tcancel)表示中央返回完成目标横向加速度，这些都被设定为零。
另外，使用被设定为与LCA开始时运算目标车道变更时间tlen时所使用的目标时间设定常量A相同程度的值的目标时间设定常量Acancel，并利用下式(18)来运算中央返回目标时间tcancel。
tcancel＝Dcancel·Acancel …(18)
此处，Dcancel是将转向操纵辅助控制状态设定为LCA取消控制状态时的使本车辆在横方向上从本车辆的横向位置移动到中央返回完成目标横向位置(原车道的中央位置)的必要距离。在LCA取消控制状态下，由于本车辆存在于原车道，所以不具有紧急性。因此，由于使本车辆在横方向上移动的速度可以与LCA相同程度，所以目标时间设定常量Acancel被设定为与实施LCA的情况下的目标时间设定常量A相同程度的值。
驾驶辅助ECU10基于中央返回目标轨道运算参数的设定值，利用与步骤S14同样的方法来计算式(2)所示的函数y(t)的系数c0、c1、c2、c3、c4、c5的值。而且，通过将计算出的系数c0、c1、c2、c3、c4、c5的值代入式(2)来计算中央返回目标轨道函数y(t)。
驾驶辅助ECU10在步骤S32中计算中央返回目标轨道函数的同时，对驾驶员通知取消了(中途结束)LCA。例如，驾驶辅助ECU10驱动蜂鸣器13来产生通知音(例如“哔哔”这一声音)，并且将LCA取消通知指令发送至仪表ECU30。仪表ECU30若接收到LCA取消通知指令，则如图11所示，在显示器31显示LCA取消画面31c。在LCA取消画面31c中，至此被明亮显示的轨道Z(参照图8)变暗或消失。由此，驾驶员识别为LCA结束。LCA取消画面31c被显示到LCA取消控制状态结束为止。
接着，驾驶辅助ECU10在步骤S33中基于通过先前的步骤S32所计算出的中央返回目标轨道函数y(t)来进行转向操纵控制。该情况下，驾驶辅助ECU10使计时器t复位(清零后开始)，根据将转向操纵辅助控制状态设定为LCA取消控制状态后的经过时间t和中央返回目标轨道函数y(t)，与步骤S15同样地进行目标横向运动状态量(y*、vy*、ay*)的运算以及目标横摆状态量(θy*、γ*、Cu*)的运算，来运算最终的目标舵角θcancel*。例如能够通过将式(15)的左边置换为θcancel*并与θlca*同样地运算目标舵角θcancel*。
驾驶辅助ECU10若运算出目标控制量(目标舵角θcancel*)，则将表示目标控制量的转向操纵指令发送至EPS·ECU20。在本实施方式中，驾驶辅助ECU10运算目标舵角θcancel*作为目标控制量，但也可以对获得目标舵角θcancel*的目标转矩进行运算，并将表示该目标转矩的转向操纵指令发送至EPS·ECU20。
接着，驾驶辅助ECU10在步骤S34中对LCA取消控制状态的结束条件是否成立进行判定。该情况下，驾驶辅助ECU10在检测为通过上述的转向操纵控制而本车辆的横向位置到达中央返回完成目标横向位置(原车道的中央位置)时，判定为LCA取消控制状态的结束条件成立。或者，驾驶辅助ECU10可以在检测为LCA取消控制状态持续了预先设定的一定时间(例如中央返回目标时间tcancel以及比中央返回目标时间tcancel长规定时间的时间)时，判定为LCA取消控制状态的结束条件成立。
驾驶辅助ECU10在判定为LCA取消控制状态的结束条件不成立的情况下(S34：否)，使该处理返回到步骤S33。因此，转向操纵控制被实施至LCA取消控制状态的结束条件成立为止。由此，本车辆朝向原车道的中央位置不断行驶。
若重复这样的处理而LCA取消控制状态的结束条件成立，则驾驶辅助ECU10结束LCA取消控制例程，并使该处理进入主例程(转向操纵辅助控制例程)的步骤S21。由此，转向操纵辅助控制状态从LCA取消控制状态切换为LTA·ON状态。实施该LCA取消控制例程的驾驶辅助ECU10的功能部相当于本发明的中央返回辅助控制单元。
图14表示在LCA前半程状态中，本车辆C1和在目标车道中行驶的其它车辆C2接近的情况下的中央返回目标轨道。
接下来，对在LCA后半程状态下，步骤S19中的周边监视结果变为“有接近车辆”的情况(S19：否)进行说明。在LCA后半程状态中，周边监视结果变为“有接近车辆”的情况下，驾驶辅助ECU10使该处理进入步骤S40，实施LCA接近警报控制。图7是表示步骤S40的处理亦即LCA接近警报控制例程的流程图。
如果LCA前半程状态中的周边监视结果为“无接近车辆”，则通常在LCA后半程状态中也检测不到接近车辆。然而，在LCA的实施中，可考虑如图17所示，其它车辆C2从目标车道的后方以预料之外的相对速度急速接近本车辆C1的事件、其它车辆C3从目标车道的又一邻近的车道(相对于原车道分离2个车道的车道)进入目标车道并异常接近本车辆C1的事件等。另外，也可考虑处于周边传感器11的死角范围的本车辆异常接近本车辆的事件。
鉴于此，在步骤S40的LCA接近警报控制中，对驾驶员发出警报，并且实施以短时间变更本车辆的运动来辅助与其它车辆的避撞以使本车辆不向目标车道的宽度方向中央侧移动的处理。
若步骤S40的LCA接近警报控制例程开始，则驾驶辅助ECU10在步骤S41中将转向操纵辅助控制状态设定为LCA接近警报控制状态。若转向操纵辅助控制状态被设定为LCA接近警报控制状态，则LCA结束。
接着，驾驶辅助ECU10在步骤S42中对用于使本车辆的横摆角返回到LCA即将开始之前的状态的横摆角返回目标轨道进行运算。
此处，对横摆角返回目标轨道进行说明。横摆角返回目标轨道表示用于使本车辆的横摆角在车辆的行驶稳定性上不妨碍的范围内以尽可能短的时间成为零的目标轨道(换言之，用于使本车辆的车道变更方向的横向速度在车辆的行驶稳定性上不妨碍的范围内以尽可能短的时间成为零的目标轨道)。在LCA即将开始之前实施LTA。因此，在开始LCA时，推断为横摆角成为接近零的值。鉴于此，驾驶辅助ECU10通过使在LCA中产生的横摆角返回到LCA即将开始之前的状态，来运算从LCA的目标轨道函数运算出的目标横向速度vy*被抵消那样的(目标横向速度vy*变为零那样)的横摆角返回目标轨道。
上述的LCA中的目标轨道表示相对于从LCA开始时起的经过时间的目标横向位置，但横摆角返回目标轨道表示相对于从在LCA后半程状态下检测出接近车辆的时刻起的经过时间的目标曲率。最终输出至EPS·ECU20的目标控制量被设定为对将该目标曲率和由相机传感器12检测出的曲率(车道的弯曲曲率)相加所得的值乘以控制增益(是将曲率变换为舵角的系数，可以是上述的控制增益Klca1)而得的值。
此处，对使横摆角返回到LCA即将开始之前的状态的方法进行说明。LCA中的目标控制量用目标舵角θlca*来表示。在该目标舵角θlca*中包括如用上述的式(15)表示那样根据目标曲率Cu*运算的前馈控制项(Klca1·Cu*)。
目标曲率的变化与转向操纵角的变化对应，能够捕捉为横摆角的变化。因此，在LCA后半程状态中检测出接近车辆的情况下，对从开始LCA到检测出接近车辆为止的期间中的目标曲率Cu*的积分值进行运算，通过对与该目标曲率Cu*的积分值对应的控制量将符号反转且输出至EPS·ECU20，能够使横摆角返回到LCA即将开始之前的状态。
例如如图12所示，在时刻t1检测出接近车辆的情况下，从开始LCA的时刻t0到时刻t1为止的目标曲率Cu*的积分值与该图的用灰色涂的部分的面积相当。因此，如果对与该面积对应的前馈控制量使符号反转(使左右方向反转)并对EPS·ECU20进行指令，则能够在前馈控制量的输出完成的时刻使横摆角返回到LCA即将开始之前的状态。将使从该时刻t0到时刻t1为止的目标曲率Cu*的积分值的符号(正负)反转所得的值称为反转积分值。通过对从时刻t0到时刻t1为止的目标曲率Cu*的积分值加上该反转积分值，能够使从LCA开始起的目标曲率Cu*的积分值为零。
当在LCA后半程状态中检测出接近车辆(在目标车道中有可能异常接近本车辆的其它车辆)的情况下，由于本车辆的一部分进入目标车道的可能性高，所以是紧急状态。因此，需要在尽可能短时间的期间中使横摆角返回到零来使本车辆与车道的形成方向平行。另一方面，作为转向操纵辅助装置中的控制系统，决定车辆的横向加速度(作用于车辆的横向加速度、且与车道宽度方向的横向加速度不同)的大小的上限值、以及能够使横向加速度变化的变化率的大小(单位时间的横向加速度的变化量的大小)的上限值。
鉴于此，驾驶辅助ECU10如图12中用粗线所示，对时刻t1以后的目标曲率Cuemergency*进行运算。使用最大值(Cumax)以及最大变化梯度(Cu’max)来运算目标曲率Cuemergency*。该最大值(Cumax)被设定为在转向操纵辅助装置的控制系统中所允许的车辆的横向加速度的上限值。另外，最大变化梯度(Cu’max)表示使目标曲率Cuemergency*朝向最大值Cumax增加的变化梯度、以及从最大值Cumax朝向零降低的变化梯度，被设定为在转向操纵辅助控制系统中所允许的上限值。例如最大值Cumax被设定为车辆的横向加速度成为0.2G(G：重力加速度)的值。作用于车辆的横向加速度YG能够计算为对车速的平方值(v2)乘以曲率(Cu)所得的值(YG＝v2·Cu)。因此，根据该关系式，能够求出最大值Cumax。其中，最大值Cumax以及最大变化梯度Cu’max的符号由反转积分值的符号来决定。
驾驶辅助ECU10基于反转积分值的大小、目标曲率的最大值Cumax和目标曲率的最大变化梯度Cu’max来运算相对于从检测出接近车辆的时刻(图12的时刻t1)起的经过时间t的目标曲率Cuemergency*。以下，也有时将相对于经过时间t的目标曲率Cuemergency*称为目标曲率函数Cuemergency*(t)。目标曲率函数Cuemergency*(t)决定本车辆的目标轨道。因此，该目标曲率函数Cuemergency*(t)相当于横摆角返回目标轨道。
也能够通过在LCA的实施中每次运算出目标曲率Cu*时，将其值累计并使其累计值的符号反转来计算反转积分值，但在本实施方式中，如以下那样计算。
LCA中的目标曲率Cu*能够使用目标横向加速度ay*和车速v而如下式(19)那样表示。
Cu*＝ay*/v2 …(19)
因此，从时刻t0(即，经过时间t＝0)到时刻t1(即，经过时间t＝t1)为止对该目标曲率Cu*进行积分所得的值能够使用车速v和目标横向速度vy*如下式(20)那样表示。其中，式(20)基于车速v在LCA实施中视为一定这个前提。
【数1】
Figure GDA0002629023520000341
因此，反转积分值通过将利用式(20)所得到的积分值的符号反转来计算。如果计算出反转积分值，则能够如上述那样基于反转积分值的大小、目标曲率的最大值Cumax和目标曲率的最大变化梯度Cu’max来运算相对于从检测出接近车辆的时刻起的经过时间t的目标曲率Cuemergency*。这样，驾驶辅助ECU10在最大值Cumax和最大变化梯度Cu’max的限制下，以最短时间运算使从LCA开始起的目标曲率Cu*的积分值返回到零的目标曲率Cuemergency*。
以上是横摆角返回目标轨道(目标曲率Cuemergency*(t))的运算的说明。
驾驶辅助ECU10在步骤S42中对横摆角返回目标轨道进行运算，同时对驾驶员进行用于通知中途结束了LCA、以及检测出接近车辆的警报。例如，驾驶辅助ECU10驱动蜂鸣器13来产生警报音(例如“哔哔哔哔”这一声音)，并且将LCA接近警报指令发送至仪表ECU30。该警报音以唤起注意等级最高的方式发出。
仪表ECU30若接收到LCA接近警报指令，则如图13所示，在显示器31显示LCA接近警报画面31d。在LCA接近警报画面31d中，至此所显示的轨道Z(参照图8)被取消，并且在车道变更方向侧(在该例中为右侧)的白线显示GWL的侧面与白线显示GWL平行地闪烁显示警报标记GA。驾驶员通过蜂鸣器13的鸣动和显示器31所显示的LCA接近警报画面31d，能够识别为中途结束了LCA以及在目标车道中其它车辆异常接近本车辆。该情况下，可以通过声音广播来产生警报消息。另外，也可以使振动器(省略图示)振动来对驾驶员发出警报。其中，LCA接近警报画面31d继续到LCA接近警报控制状态的结束条件成立为止。
接着，驾驶辅助ECU10在图7所示的例程的步骤S43中基于通过先前的步骤S42所计算出的目标曲率函数Cuemergency*(t)来进行转向操纵控制。该情况下，驾驶辅助ECU10使计时器t复位(清零后开始)，根据从在LCA后半程状态中检测出接近车辆的时刻起的经过时间t和目标曲率函数Cuemergency*(t)来运算当前时刻的目标曲率Cuemergency*。驾驶辅助ECU10根据目标曲率Cuemergency*和当前时刻的由相机传感器12检测出的曲率Cu来运算当前时刻的目标舵角θemergency*。目标舵角θemergency*如下式(21)所示，通过对当前时刻的目标曲率Cuemergency*和由相机传感器12所检测出的曲率Cu的相加值乘以控制增益Klca1来计算。
θemergency*＝Klca1·(Cuemergency*+Cu) …(21)
驾驶辅助ECU10在每次运算目标舵角θemergency*时便将表示目标舵角θemergency*的转向操纵指令发送至EPS·ECU20。EPS·ECU20若接收到转向操纵指令则对转向用马达22进行驱动控制以使舵角追随于目标舵角θemergency*。在本实施方式中，驾驶辅助ECU10运算目标舵角θemergency*作为目标控制量，但也可以对获得目标舵角θemergency*的目标转矩进行运算，并将表示该目标转矩的转向操纵指令发送至EPS·ECU20。
以下，将使用了目标舵角θemergency*的转向操纵控制称为横摆角返回控制。在横摆角返回控制中，仅通过使用了目标曲率Cuemergency*和由相机传感器12检测出的曲率Cu的相加值的前馈控制项来控制转向操纵角。即，不进行使用了由相机传感器12检测出的横摆角θy的反馈控制。
此外，驾驶辅助ECU10可以保持在检测出接近车辆的时刻(时刻t1)的紧前运算出的反馈控制量(式(15)的右边第二～五项)的值，并将该保持的值(固定值)在横摆角返回控制中作为前馈控制量的一部分加到式(21)的右边。
接着，驾驶辅助ECU10在步骤S44中对横摆角返回控制是否完成进行判定。横摆角返回控制的完成是目标曲率Cuemergency*成为零的时机(在图12中为时刻t2)。驾驶辅助ECU10在横摆角返回控制未完成的情况下，使该处理返回到步骤S43，实施同样的处理。通过按照规定的运算周期重复这样的处理，从而使横摆角以快的速度减少。
横摆角也在通过LCA取消控制而使本车辆返回到原车道的中央位置的情况下变化，但在横摆角返回控制的情况下，通过上述的目标曲率的最大值Cumax以及最大变化梯度Cu’max的设定，与LCA取消控制时的变化速度相比，以较快的速度(即紧急速度)降低。
若重复这样的处理而横摆角返回控制完成(S44：是)，则驾驶辅助ECU10使该处理进入步骤S45。在该时刻，横摆角几乎减少到零。即，本车辆的横向速度几乎变为零。因此，能够使得本车辆不向目标车道的宽度方向中央侧移动，能够辅助与接近车辆的避撞。实施该横摆角返回控制(S42～S44)的驾驶辅助ECU10的功能部相当于本发明的避撞辅助控制单元。
驾驶辅助ECU10在步骤S45中基于由周边传感器11获得到的周边信息来对是否存在使本车辆安全地返回到原车道的空间进行判定。例如，驾驶辅助ECU10基于周边信息来判定原车道中是否存在其它车辆，在存在其它车辆的情况下，对本车辆与其它车辆的碰撞时间TTC进行运算，判定有无异常接近本车辆的其它车辆。该情况下，使用返回用阈值TTC3作为该判定阈值。即，如果在原车道行驶的其它车辆涉及的碰撞时间TTC为返回用阈值TTC3以上，则驾驶辅助ECU10将原车道的周边监视结果设为“无接近车辆”，如果碰撞时间TTC小于前半程用阈值TTC1，则将原车道的周边监视结果设为“有接近车辆”。返回用阈值TTC3被设定为与前半程用阈值TTC1相同程度的值(因此，大于后半程用阈值TTC2)。
如果原车道的周边监视结果为“无接近车辆”，则驾驶辅助ECU10使该处理进入步骤46，如果原车道的周边监视结果为“有接近车辆”，则使该处理进入步骤47。
首先，对原车道的周边监视结果为“无接近车辆”的情况进行说明。
驾驶辅助ECU10在步骤S46中对用于使本车辆从当前位置(横摆角返回控制完成的瞬间的本车辆的位置)移到到原车道的中央位置的目标轨道进行运算。以下，将该目标轨道称为原车道返回目标轨道。对于该原车道返回目标轨道也使用式(2)所示的函数y(t)。将表示原车道返回目标轨道的函数称为原车道返回目标轨道函数y(t)。每当计算原车道返回目标轨道函数y(t)时，为了决定式(2)所示的函数y(t)的系数c0、c1、c2、c3、c4、c5，如以下那样设定原车道返回目标轨道运算参数。原车道返回目标轨道运算参数为以下的七个(P21～P27)。
P21.当前时刻(横摆角返回控制完成时)的本车辆的横向位置
P22.当前时刻(横摆角返回控制完成时)的本车辆的横向速度
P23.当前时刻(横摆角返回控制完成时)的本车辆的横向加速度
P24.使本车辆移动的横向位置的目标值亦即目标横向位置(在本例中是原车道的中央位置，以下，称为原车道返回完成目标横向位置)
P25.使本车辆移动到原车道返回完成目标横向位置时的本车辆的目标横向速度(称为原车道返回完成目标横向速度)
P26.使本车辆移动到原车道返回完成目标横向位置时的本车辆的目标横向加速度(称为原车道返回完成目标横向加速度)
P27.使本车辆从当前位置移动到原车道返回完成目标横向位置所需的时间的目标值亦即目标时间(称为原车道返回目标时间)
此处，将当前时刻(横摆角返回控制完成时)的本车辆的横向位置设为yreturn、将横向速度设为vyreturn、将横向加速度设为ayreturn、将横摆角返回控制完成的时刻重新设为t＝0，将原车道返回目标时间设为treturn。原车道返回目标轨道运算参数被设定为y(0)＝yreturn、y’(0)＝vyreturn、y”(0)＝ayreturn、y(treturn)＝W(根据车道变更方向来设定符号)、y’(treturn)＝0、y”(treturn)＝0。
横向位置yreturn、横向速度vyreturn、横向加速度ayreturn是当前时刻的检测值，能够利用与上述的用于求出初始横向状态量的方法同样的方法来运算。即，横向位置yreturn为当前时刻的横向偏差Dy。根据当前时刻的车速v以及当前时刻的横摆角θy来求出横向速度vyreturn(vyreturn＝v·sin(θy))。横向加速度ayreturn是对当前时刻的横摆率γ乘以当前时刻的车速v所得的值(v·γ)。另外，y(treturn)是原车道返回完成目标横向位置，被设定为原车道的中央位置。该情况下，在横摆角返回控制完成的时刻相机传感器12输出原车道的车道信息的情况下，y(treturn)＝0。y’(treturn)表示原车道返回完成目标横向速度，y”(treturn)表示原车道返回完成目标横向加速度，这些都被设定为零。
另外，使用与在LCA开始时运算目标车道变更时间tlen时所使用的目标时间设定常量A相同程度的值亦即目标时间设定常量Areturn，利用下式(22)来运算原车道返回目标时间treturn。
treturn＝Dreturn·Areturn …(22)
此处，Dreturn是使本车辆在横方向上从横摆角返回控制完成时刻的本车辆的横向位置移动到原车道返回完成目标横向位置(原车道的中央位置)的必要距离。在横摆角返回控制完成的时刻，避免与其它车辆的碰撞。因此，由于使本车辆的位置横向移动的速度可以与LCA相同程度，所以目标时间设定常量Areturn被设定为与实施LCA的情况下的目标时间设定常量A相同程度的值。
驾驶辅助ECU10基于原车道返回目标轨道运算参数的设定值，并利用与步骤S14同样的方法来计算式(2)所示的函数y(t)的系数c0、c1、c2、c3、c4、c5的值。而且，通过将计算出的系数c0、c1、c2、c3、c4、c5的值代入式(2)来计算原车道返回目标轨道函数y(t)。
驾驶辅助ECU10若在步骤S46中计算出原车道返回目标轨道函数则使该处理进入步骤S48。驾驶辅助ECU10在步骤S48中基于通过先前的步骤S46计算出的原车道返回目标轨道函数来进行转向操纵控制。该情况下，驾驶辅助ECU10使计时器t复位(清零后开始)，根据从横摆角返回控制完成的时刻起的经过时间t和原车道返回目标轨道函数y(t)，与步骤S15同样地进行目标横向运动状态量(y*、vy*、ay*)的运算、目标横摆状态量(θy*、γ*、Cu*)的运算，来运算最终的目标舵角θreturn*。例如能够将式(15)的左边置换为θreturn*来运算目标舵角θreturn*。
驾驶辅助ECU10若运算出目标控制量(目标舵角θreturn*)，则将表示目标控制量的转向操纵指令发送至EPS·ECU20。在本实施方式中，驾驶辅助ECU10运算目标舵角θreturn*作为目标控制量，但也可以对获得目标舵角θreturn*的目标转矩进行运算，并将表示该目标转矩的转向操纵指令发送至EPS·ECU20。
接着，驾驶辅助ECU10在步骤S49中对LCA接近警报控制状态的结束条件是否成立进行判定。该情况下，驾驶辅助ECU10在检测出通过步骤S48的转向操纵控制使本车辆的横向位置到达了原车道返回完成目标横向位置(原车道的中央位置)时，判定为LCA接近警报控制状态的结束条件成立。或者，驾驶辅助ECU10可以在检测出LCA接近警报控制状态持续了预先设定的一定时间时，判定为LCA接近警报控制状态的结束条件成立。
驾驶辅助ECU10在判定为LCA接近警报控制状态的结束条件不成立的情况下(S49：否)，使该处理返回到步骤S48。因此，实施步骤S48的转向操纵控制直至LCA接近警报控制状态的结束条件成立为止。由此，本车辆不断向原车道的中央位置驶去。
若重复这样的处理而LCA接近警报控制状态的结束条件成立，则驾驶辅助ECU10结束LCA接近警报控制例程。该情况下，主例程(转向操纵辅助控制例程)也结束。进行步骤S46、S48、S49的处理的驾驶辅助ECU10的功能部相当于本发明的原车道返回辅助控制单元。将通过步骤S46、S48、S49而本车辆返回到原车道的控制处理称为原车道返回控制。原车道返回控制相当于本发明中的原车道返回辅助控制。此外，在原车道返回控制结束的情况下，驾驶辅助ECU10可以使该处理进入主例程的步骤S21，将转向操纵辅助控制状态设定为LTA·ON状态。
图15表示在LCA后半程状态中，本车辆C1和其它车辆C3接近的情况下的原车道返回目标轨道。
接下来，对在步骤S45中原车道的周边监视结果被判定为“有接近车辆”的情况下(S45：否)进行说明。
该情况下，驾驶辅助ECU10使该处理进入步骤S47。驾驶辅助ECU10在步骤S47中对用于将本车辆的横向速度维持为零的目标轨道进行运算。将该目标轨道称为横向速度零目标轨道。该情况下，将横向速度维持为零的本车辆的目标横向位置可以是当前时刻(横摆角返回控制完成时)的实际的横向位置，但在本实施方式中，设定为步骤S19中的周边监视结果被判定为“有接近车辆”的时刻、即转向操纵辅助控制状态被设定为LCA接近警报控制状态的时刻的本车辆的横向位置。这是为了将在正实施横摆角返回控制时，因控制的响应延迟而本车辆向车道变更方向移动的过冲的影响除去。因此，本车辆的目标横向位置被设定为与横摆角返回控制完成时刻的横向位置相比在反车道变更方向返回了过冲量的位置。
对于该横向速度零目标轨道，也使用式(2)所示的函数y(t)。将表示横向速度零目标轨道的函数称为横向速度零目标轨道函数y(t)。每当计算横向速度零目标轨道函数y(t)时，为了决定式(2)所示的函数y(t)的系数c0、c1、c2、c3、c4、c5，如以下那样设定横向速度零目标轨道运算参数。横向速度零目标轨道运算参数为以下的七个(P31～P37)。
P31.当前时刻(横摆角返回控制完成时)的本车辆的目标横向位置(称为零保持开始目标横向位置)
P32.当前时刻(横摆角返回控制完成时)的本车辆的目标横向速度(称为称为零保持开始目标横向速度)
P33.当前时刻(横摆角返回控制完成时)的本车辆的目标横向加速度(称为零保持开始目标横向加速度)
P34.使本车辆移动的横向位置的目标值亦即目标横向位置(称为零保持完成目标位置)
P35.使本车辆移动到零保持完成目标位置时的本车辆的目标横向速度(称为零保持完成目标横向速度)
P36.使本车辆移动到零保持完成目标位置时的本车辆的目标横向加速度(称为零保持完成目标横向加速度)
P37.使本车辆从零保持开始目标横向位置向零保持完成目标位置移动的目标时间(称为零保持目标时间)
此处，将转向操纵辅助控制状态被设定为LCA接近警报控制状态的时刻的本车辆的横向位置(检测值)设为yalert，将横摆角返回控制完成的时刻(当前时刻)重新设为t＝0，将零保持目标时间设为tzero。以下，将yalert称为接近检测时横向位置。
零保持开始目标横向位置和零保持完成目标位置都被设定为接近检测时横向位置yalert。另外，零保持开始目标横向速度、零保持开始目标横向加速度、零保持完成目标横向速度以及零保持完成目标横向加速度全部被设定为零。因此，横向速度零目标轨道运算参数如以下那样设定。
y(0)＝yalert
y’(0)＝0
y”(0)＝0
y(tzero)＝yalert
y’(tzero)＝0
y”(tzero)＝0
驾驶辅助ECU10基于横向速度零目标轨道运算参数的设定值，利用与步骤S14同样的方法来计算式(2)所示的函数y(t)的系数c0、c1、c2、c3、c4、c5的值。而且，通过将计算出的系数c0、c1、c2、c3、c4、c5的值代入式(2)来计算横向速度零目标轨道函数y(t)。该情况下，横向速度零目标轨道函数y(t)为y(t)＝yalert(固定值)。
例如，零保持目标时间tzero被设定为5秒。因此，5秒钟设定目标横向位置被维持为yalert的横向速度零目标轨道函数y(t)。
驾驶辅助ECU10若在步骤S47中计算出横向速度零目标轨道函数则使该处理进入步骤S48。驾驶辅助ECU10在步骤S48中基于通过先前的步骤S47计算出的横向速度零目标轨道函数来进行转向操纵控制。该情况下，驾驶辅助ECU10使计时器t复位(清零后开始)，根据横摆角返回控制完成后的经过时间t和横向速度零目标轨道函数(t)，与步骤S15同样地进行目标横向运动状态量(y*、vy*、ay*)的运算、目标横摆状态量(θy*、γ*、Cu*)的运算来运算最终的目标舵角θzero*。目标舵角θzero*例如能够通过将式(15)的左边置换为θzero*来运算。
驾驶辅助ECU10若运算出目标控制量(目标舵角θzero*)，则将表示目标控制量的转向操纵指令发送至EPS·ECU20。在本实施方式中，驾驶辅助ECU10运算目标舵角θzero*作为目标控制量，但可以对获得目标舵角θzero*的目标转矩进行运算，并将表示该目标转矩的转向操纵指令发送至EPS·ECU20。
接着，驾驶辅助ECU10在步骤S49中对LCA接近警报控制状态的结束条件是否成立进行判定。该情况下，驾驶辅助ECU10对步骤S48的转向操纵控制的持续时间是否达到零保持目标时间tzero进行判定。或者，驾驶辅助ECU10可以基于周边信息，在与其它车辆的异常接近状态解除时，判定为LCA接近警报控制状态的结束条件成立。或者，驾驶辅助ECU10可以在检测出驾驶员的方向盘操作时(例如由转向操纵转矩传感器检测的转向操纵转矩超过方向盘操作判定阈值时)，判定为LCA接近警报控制状态的结束条件成立。
驾驶辅助ECU10在判定为LCA接近警报控制状态的结束条件不成立的情况下(S49：否)，使该处理返回到步骤S48。因此，实施步骤S48的转向操纵控制，直至LCA接近警报控制状态的结束条件成立为止。由此，本车辆沿着横向速度零目标轨道行驶。因此，本车辆的横摆角被保持为零，本车辆的朝向(前后方向轴)与车道的形成方向平行。即，能够保持本车辆与车道平行地行驶的状态。
因此，能够辅助本车辆与其它车辆的避撞，并且确保直至将方向盘操作移交给驾驶员为止的时间。驾驶员通过接近警报来识别方向盘操作的必要性。因此，在本车辆与车道平行地行驶的期间，能够掌握周边的其它车辆的状况来开始方向盘操作。
此处，对将横向速度零目标轨道中的目标横向位置(一定)设定为接近检测时横向位置yalert的理由进行说明。在LCA后半程状态中检测出接近车辆的情况下，实施横摆角返回控制。然而，即使实施横摆角返回控制，因控制的响应延迟，本车辆也有可能向车道变更方向前进了某种程度。鉴于此，每当计算横向速度零目标轨道时，步骤S19中的周边监视结果被判定为“有接近车辆”时刻、即转向操纵辅助控制状态被设定为LCA接近警报控制状态的时刻的本车辆的横向位置被设定为目标横向位置。
因此，在开始了步骤S48的转向操纵控制的情况下，本车辆一旦返回到接近检测时横向位置yalert后，便与车道形成方向平行地行驶，以维持该接近检测时横向位置yalert。由此，能够进一步提高安全性。
若重复这样的处理而LCA接近警报控制状态的结束条件成立，则驾驶辅助ECU10结束LCA接近警报控制例程。该情况下，主例程(转向操纵辅助控制例程)也结束。进行步骤S47、S48、S49的处理的驾驶辅助ECU10的功能部相当于本发明的横向速度零控制单元。以下，将通过步骤S47、S48、S49而使本车辆的横向位置维持为零的控制处理称为横向速度零控制。
图16表示在LCA后半程状态中，本车辆C1和其它车辆C3接近的情况下的横向速度零目标轨道。
根据以上说明的本实施方式的转向操纵辅助装置，在周边监视下开始了LCA后也继续周边监视，并且在检测出接近车辆的情况下，中途结束LCA，根据此时的车道变更的进展状况来切换此后的转向操纵辅助控制的方式。在车道变更的前半程检测出接近车辆的情况下，以使本车辆返回到原车道的车道宽度方向的中央位置的方式辅助转向操纵操作。由此，在确保安全的状态下，本车辆返回到对驾驶员来说优选的位置。因此，能够提高便利性。
另外，在车道变更的后半程检测出接近车辆的情况下，对驾驶员发出接近警报，并且控制转向操纵角以使本车辆的横摆角迅速返回到LCA即将开始之前的状态。在LCA即将开始之前实施LTA。因此，横摆角几乎减少到零。并且，在横摆角返回控制中，使用基于目标曲率Cu*的积分值运算出的目标舵角θemergency*，仅通过前馈控制来控制舵角。
横摆角返回控制需要以尽可能短的时间进行。例如，在使用相机传感器12的检测值迅速地使舵角变化的情况下，当相机传感器12的检测值有错误时，导致舵角因此而向错误的方向较早地变化，给驾驶员带来不协调感。另外，在使用由相机传感器12检测出的横摆角θy来实施反馈控制的情况下，由于检测车辆的举动变化来设定目标控制量，所以产生控制延迟。鉴于此，在本实施方式中，通过利用基于目标曲率Cu*的积分值的前馈控制使横摆角返回到LCA即将开始之前的状态，能够迅速地使横摆角朝向零降低。由此，能够以短时间使本车辆的横向速度降低。因此，能够迅速使得本车辆不向目标车道的宽度方向中央侧移动，能够辅助与接近车辆的避撞(辅助为减少碰撞的可能性)。此外，前馈控制量包括表示道路的弯曲形状的曲率Cu的成分(Klca1·Cu)，但该成分是沿着道路形状使本车辆行驶的控制量，由于其变化极缓慢，所以不会给横摆角返回控制带来负面影响。
另外，若横摆角返回控制完成，则在存在使本车辆安全地返回到原车道的空间的情况下，实施原车道返回控制。由此，运算使本车辆返回到原车道的中央位置的原车道返回目标轨道，并控制舵角以使本车辆沿着该原车道返回目标轨道移动。因此，能够使本车辆返回到更安全的位置且对驾驶员来说优选的位置。
另一方面，在不能够使本车辆安全地返回到原车道的情况下，实施横向速度零控制。由此，本车辆被维持在接近检测时横向位置。因此，能够辅助本车辆与其它车辆的避撞，并确保直至将方向盘操作移交给驾驶员为止的时间。从而，驾驶员能够从本车辆与车道平行地行驶的状况通过自身的方向盘操作使本车辆移动到适当的位置。
另外，由于横向速度零目标轨道中的目标横向位置在LCA后半程状态下设定为周边监视结果被判定为“有接近车辆”的时刻的本车辆的横向位置(实际横向位置)，所以即使产生横摆角返回控制的响应延迟，也能够将本车辆维持在适当的横向位置。
另外，若通过横摆角返回控制使横摆角降低到零则开始横向速度零控制。因此，能够顺畅地进行从横摆角返回控制向横向速度零控制的切换。
这样，根据本实施方式，在车道变更的后半程检测出接近车辆的情况下，也能够提高安全性。
另外，对于接近车辆的有无的判定所使用的碰撞时间TTC的阈值，与前半程用阈值TTC1相比，后半程用阈值TTC2被设定为较小的值。因此，在LCA前半程状态下检测出有可能异常接近本车辆的其它车辆的情况下，能够在确保安全的状态下有富余地结束LCA。另一方面，在LCA后半程状态下，能够不在必要以上进行避撞用的紧急操作辅助。因此，能够不在必要以上使LCA中途停止，能够提高便利性。
另外，由于不仅在LCA的完成时，还在LCA取消控制状态的结束时以及原车道返回控制的结束时，将本车辆的目标横向速度以及目标横向加速度设定为零，所以能够保持原样地使本车辆沿着车道中心线CL稳定地行驶。
＜变形例1＞
关于横摆角返回控制，在本实施方式中，进行使用反转积分值来使横摆角返回到LCA即将开始之前的状态的控制，但不一定使用反转积分值。例如，驾驶辅助ECU10在图7所示的例程的步骤S42中使用转向操纵辅助装置所允许的最大舵角来运算使横摆角(绝对值)降低的方向的目标舵角。该情况下，驾驶辅助ECU10只要与上述实施方式同样地基于目标曲率的最大值Cumax和目标曲率的最大变化梯度Cu’max来运算目标舵角即可。驾驶辅助ECU10在步骤S43中将表示该目标舵角的转向操纵指令发送至EPS·ECU20。
而且，驾驶辅助ECU10在步骤S44中对由相机传感器12检测出的横摆角θy是否为零，或者横摆角θy的符号(正负)是否反转进行判定。驾驶辅助ECU10在横摆角θy变为零时，或者横摆角θy的符号反转时，判定为横摆角返回完成(S44：是)。优选该变形例1应用于搭载高精度的相机传感器12的情况。
＜变形例2＞
在本实施方式的LCA接近警报控制例程(S40)中，在转向操纵辅助控制状态被设定为LCA接近警报控制状态的情况下，最初实施横摆角返回控制，之后实施与周边监视结果对应的辅助控制(原车道返回控制或横向速度零控制)。在该变形例2中，在转向操纵辅助控制状态被设定为LCA接近警报控制状态的情况下，驾驶辅助ECU10开始用于使本车辆返回到原车道的中央位置的原车道返回控制，一边实施原车道返回控制，一边确认原车道的周边信息。而且，在原车道的周边监视结果为“有接近车辆”的情况下，实施横向速度零控制来代替原车道返回控制。
图18表示代替实施方式的LCA接近警报控制例程(S40)而由驾驶辅助ECU10实施的变形例所涉及的LCA接近警报控制例程(S50)。驾驶辅助ECU10在步骤S51中将转向操纵辅助控制状态设定为LCA接近警报控制状态。若将转向操纵辅助控制状态设定为LCA接近警报控制状态，则结束LCA。
接着，驾驶辅助ECU10在步骤S52中实施原车道返回目标轨道的运算以及对驾驶员的警报。对驾驶员的警报与实施方式的步骤S42的处理相同。每当运算该原车道返回目标轨道时，与实施方式的步骤S46同样设定七个原车道返回目标轨道运算参数(P21～P27)，参数P21、P22以及P23分别被设定为将转向操纵辅助控制状态设定为LCA接近警报控制状态时的本车辆的横向位置(P21)、横向速度(P22)以及横向加速度(P23)。另外，对于其它参数P24～P27，与实施方式同样地设定。
此处，将当前时刻(被设定为LCA接近警报控制状态时)的本车辆的横向位置设为yreturn、将横向速度设为vyreturn、将横向加速度设为ayreturn、将转向操纵辅助控制状态被设定为LCA接近警报控制状态的时刻重新设为t＝0、将原车道返回目标时间设为treturn。原车道返回目标轨道运算参数被设定为y(0)＝yreturn、y’(0)＝vyreturn、y”(0)＝ayreturn、y(treturn)＝W(根据车道变更方向来设定符号)、y’(treturn)＝0、y”(treturn)＝0。
横向位置yreturn、横向速度vyreturn、横向加速度ayreturn是当前时刻的检测值，能够利用与上述的初始横向状态量同样的方法来运算。另外，y(treturn)是原车道返回完成目标横向位置，被设定为原车道的中央位置。该情况下，在转向操纵辅助控制状态被设定为LCA接近警报控制状态的时刻相机传感器12输出原车道的车道信息的情况下，y(treturn)＝0。y’(treturn)表示原车道返回完成目标横向速度，y”(treturn)表示原车道返回完成目标横向加速度，这些都被设定为零。
对于参数P27的原车道返回目标时间treturn，需要设定为紧急避撞用的短时间。因此，使用为了紧急避撞用而设定的目标时间设定常量Areturn并利用上述式(22)来运算原车道返回目标时间treturn。因此，目标时间设定常量Areturn被设定为比在LCA取消控制中所使用的目标时间设定常量Acancel小的值。另外，式(22)中的Dreturn是使本车辆在横方向上从转向操纵辅助控制状态被设定为LCA接近警报控制状态的时刻的本车辆的横向位置移动到原车道返回完成目标横向位置(原车道的中央位置)所需的距离。
驾驶辅助ECU10基于原车道返回目标轨道运算参数的设定值，利用与步骤S14同样的方法来计算原车道返回目标轨道函数y(t)。驾驶辅助ECU10若在步骤S52中计算出原车道返回目标轨道函数，则使该处理进入步骤S53。
驾驶辅助ECU10在步骤S53中基于在当前时刻运算出的目标轨道函数来进行转向操纵控制。与实施方式的步骤S48同样地实施该转向操纵控制。该情况下，开始原车道返回控制。
接着，驾驶辅助ECU10在步骤S54中基于由周边传感器11获得到的周边信息来对是否存在使本车辆安全地返回到原车道的空间进行判定。与实施方式的步骤S45同样地实施该判定处理。
如果原车道的周边监视结果为“无接近车辆”，则驾驶辅助ECU10使该处理进入步骤S55，如果原车道的周边监视结果为“有接近车辆”，则使该处理进入步骤S56。
如果原车道的周边监视结果为“无接近车辆”，则驾驶辅助ECU10在步骤S55中对是否是原车道返回控制中进行判定。该情况下，在初次的步骤S55中判定为“是”，驾驶辅助ECU10使该处理进入步骤S57。驾驶辅助ECU10在步骤S57中对LCA接近警报控制状态的结束条件是否成立进行判定。该步骤S57的判定处理与实施方式的步骤S49的判定处理相同。
驾驶辅助ECU10在判定为LCA接近警报控制状态的结束条件不成立的情况下(S57：否)，使该处理返回到步骤S53。因此，该情况下，继续原车道返回控制。
在正实施原车道返回控制时，在步骤S54中，若原车道的周边监视结果为“有接近车辆”，则驾驶辅助ECU10使该处理进入步骤S56。驾驶辅助ECU10在步骤S56中对是否正实施横向速度零控制进行判定。该情况下，由于正实施原车道返回控制，所以驾驶辅助ECU10判定为“否”，使该处理进入步骤S58，对横向速度零目标轨道进行运算。对于横向速度零目标轨道，只要将当前时刻的横向位置设为目标横向位置，对用于将横向速度维持为零的横向速度零目标轨道进行运算即可。横向速度零目标轨道的运算方法与实施方式的步骤S47相同。对于零保持目标时间，也与实施方式的步骤S47相同。驾驶辅助ECU10若运算出横向速度零目标轨道，则使该处理进入步骤S57。
该情况下，步骤S53中所实施的转向操纵控制从原车道返回控制切换为横向速度零控制。若开始横向速度零控制，则步骤S56的判定成为“是”，跳过步骤S58的处理。由此，继续横向速度零控制。
在正实施横向速度零控制时，若在步骤S54中原车道的周边监视结果为“无接近车辆”，则驾驶辅助ECU10使该处理进入步骤S55。该情况下，由于不是原车道返回控制中，所以驾驶辅助ECU10在步骤S59中对原车道返回目标轨道进行运算。该原车道返回目标轨道是用于从当前位置向原车道返回完成目标横向位置(原车道的中央位置)移动的目标轨道。该步骤S59中的原车道返回目标轨道只要利用与步骤S52相同的运算方法计算即可。此外，对于目标时间设定常量Areturn，可以比步骤S52中所使用的值大(例如设为与在实施方式的步骤S46中所使用的目标时间设定常量Areturn相同程度的值)而缓慢地进行原车道返回。
若LCA接近警报控制状态的结束条件成立(S57：是)，则驾驶辅助ECU10结束LCA接近警报控制例程。
此外，在该变形例2中，可以一旦开始横向速度零控制则不再开始原车道返回控制，以使原车道返回控制和横向速度零控制不交替振荡。该情况下，只要在步骤S55中判定为“否”的情况下，使该处理进入步骤S56即可。
＜变形例3＞
在本实施方式中，在转向操纵辅助控制状态被设定为LCA接近警报控制状态的情况下，同时开始对驾驶员的警报(S42)和避撞用的转向操纵辅助(S42、S43)。但可以取而代之，先实施对驾驶员的警报，促使驾驶员的方向盘操作，之后在本车辆和其它车辆的接近程度变得更高的情况下，结束LCA，开始LCA接近警报控制。
图19表示转向操纵辅助控制例程的变形例(变形部分)。驾驶辅助ECU10在步骤S19中判定为“有接近车辆”的情况下(S19：否)，在步骤S60中发出对驾驶员的警报。接着，驾驶辅助ECU10在步骤S61中判定开始LCA接近警报控制的条件是否成立。该情况下，驾驶辅助ECU10判定为碰撞时间TTC小于阈值TTCsteer。例如，阈值TTCsteer被设定为比步骤S19中的后半程用阈值TTC2短的值。在碰撞时间TTC为阈值TTCsteer以上的情况下，驾驶辅助ECU10使该处理进入步骤S20。另一方面，如果碰撞时间TTC小于阈值TTCsteer，则使该处理进入步骤S40(或S50)。根据该变形例，能够进一步提高便利性。
以上，对本实施方式所涉及的转向操纵辅助装置进行了说明，但本发明并不限于上述实施方式，只要不脱离本发明的目的便能够进行各种变更。
例如，在上述实施方式中，在LCA接近警报控制状态下，将最终的目标横向位置设定为原车道的中央位置，但不一定需要设为该位置，例如也可以是原车道内的任意的横向位置。
另外，在上述实施方式中，转向操纵辅助控制状态为LTA·ON状态(正实施LTA的状态)是用于实施LCA的前提，但不一定需要那样的前提。另外，也可以没有是正实施ACC的状态这个前提。另外，在本实施方式中，以本车辆行驶的道路是汽车专用道路为条件来实施LCA，但不一定需要设置那样的条件。
另外，在上述实施方式中，构成为利用相机传感器12识别车道，但例如也可以利用导航ECU70检测本车辆相对于车道的相对位置关系。

Claims (4)

1.一种转向操纵辅助装置，具备：周边监视单元，监视本车辆的周边；车道识别单元，识别车道来获取包括本车辆相对于上述车道的相对位置关系的车道信息；以及车道变更辅助控制单元，在当本车辆进行车道变更时通过上述周边监视单元未检测到成为阻碍的其它车辆的情况下，按照车道变更辅助要求来开始车道变更辅助控制，在该车道变更辅助控制中，基于上述车道信息来控制转向操纵以使本车辆从当前行驶的原车道朝向与上述原车道邻接的目标车道进行车道变更，其中，上述转向操纵辅助装置具备：
车道变更辅助停止单元，在上述车道变更辅助控制的实施中通过上述周边监视单元检测出若继续上述车道变更辅助控制则有可能异常接近本车辆的接近车辆的情况下，使上述车道变更辅助控制停止；
报告单元，对驾驶员通知上述车道变更辅助控制的中途停止；
原车道返回辅助控制单元，在本车辆正进入上述目标车道并行驶的状况下检测出上述接近车辆而停止了上述车道变更辅助控制的情况下实施原车道返回辅助控制，在该原车道返回辅助控制中，控制转向操纵以使本车辆从上述目标车道返回到上述原车道；
原车道接近车辆判定单元，基于上述周边监视单元的监视信息来判定是否检测出原车道侧车辆，该原车道侧车辆是若使本车辆返回到上述原车道则有可能异常接近本车辆的其它车辆；以及
横向速度零控制单元，在通过上述原车道接近车辆判定单元判定为检测出上述原车道侧车辆的情况下，禁止上述原车道返回辅助控制单元的上述原车道返回辅助控制而实施横向速度零控制，在该横向速度零控制中，控制转向操纵以使本车辆的车道宽度方向的速度亦即横向速度被维持为零。
2.根据权利要求1所述的转向操纵辅助装置，其中，
上述转向操纵辅助装置具备避撞辅助控制单元，上述避撞辅助控制单元在本车辆正进入上述目标车道并行驶的状况下检测出上述接近车辆而停止了上述车道变更辅助控制时实施避撞辅助控制，在该避撞辅助控制中，控制转向操纵以使车道的形成方向和本车辆朝向的方向所成的角度亦即横摆角以比上述横摆角因上述原车道返回辅助控制而变化的速度快的紧急速度降低，
上述原车道返回辅助控制单元构成为：在实施了上述避撞辅助控制后实施原车道返回辅助控制，
上述横向速度零控制单元构成为：在实施了上述避撞辅助控制后实施横向速度零控制。
3.根据权利要求2所述的转向操纵辅助装置，其中，
上述横向速度零控制单元构成为：将实施上述横向速度零控制的本车辆的车道宽度方向的目标位置设定为检测出上述接近车辆的时刻的本车辆的车道宽度方向的位置。
4.根据权利要求1～权利要求3中的任意一项所述的转向操纵辅助装置，其中，
上述转向操纵辅助装置具备中央返回辅助控制单元，上述中央返回辅助控制单元在本车辆正在上述原车道内行驶的状况下检测出上述接近车辆而停止了上述车道变更辅助控制的情况下实施中央返回辅助控制，在该中央返回辅助控制中，控制转向操纵以使本车辆返回到上述原车道的车道宽度方向的中央位置。
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