JP4656098B2

JP4656098B2 - 車線逸脱防止装置

Info

Publication number: JP4656098B2
Application number: JP2007170719A
Authority: JP
Inventors: 武志岩坂; 行佐藤
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2007-06-28
Filing date: 2007-06-28
Publication date: 2011-03-23
Anticipated expiration: 2027-06-28
Also published as: EP2008894B1; EP2008894A3; US8239099B2; CN101332796B; US20090005934A1; JP2009006881A; EP2008894A2; CN101332796A

Description

本発明は、車線逸脱防止装置に関するものである。

走行車線に対する逸脱傾向を検知したときに、左右輪の制動力差によってヨーモーメントを発生させて、自車進路を逸脱回避方向に修正し、このとき、操舵角が所定値を超えたら、運転者による意図的な車線変更であると判断し、ヨーモーメントによる逸脱防止制御を中止するものがあった（特許文献１参照）。
特開２００３−１１２５４０号公報

ところで、ヨーモーメントによって横加速度が発生すると、運転者の体が横方向に振られるので、その荷重がステアリングホイールに伝達されて、操舵角が所定値を超えてしまい、運転者の意図的なステアリング操作ではないのに、逸脱防止制御が中止されてしまう可能性がある。
本発明の課題は、運転者のステアリング操作が意図的であるか否かを正確に判断することである。

上記の課題を解決するために、本発明に係る車線逸脱防止装置は、走行車線に対する自車の逸脱傾向を検知したときに自車進路を逸脱回避方向に修正し、運転者のステアリング操作量が閾値を超えたら進路修正を解除するものであって、進路修正の際に閾値を変更することを特徴とする。すなわち、進路修正をすると、運転者の体重移動が発生すると考えられ、これによってステアリング操作量が増加する可能性があるので、これを考慮して閾値を変更する。
つまり、進路修正量に応じて閾値を変更するものであって、その進路修正量が大きいほど閾値を大きくする。

本発明に係る車線逸脱防止装置によれば、進路修正の際に、ステアリング操作量に対する閾値を変更することで、進路修正の反動によって、運転者の体が横方向に振られてステアリング操作量が増加したとしても、これを意図的なステアリング操作であると誤判断することがない。このように、ステアリング操作が意図的であるか否かを正確に判断することができるので、意図的なステアリング操作ではないのに、進路修正が不用意に解除されるといった事態を回避することが可能になる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の概略構成である。マスターシリンダ１と各ホイールシリンダ２ｉ（ｉ＝ＦＬ、ＦＲ、ＲＬ、ＲＲ）との間には、スタビリティ制御（ＶＤＣ：Vehicle Dynamics Control）等に用いられるブレーキアクチュエータ３が介装されている。このブレーキアクチュエータ３は、ソレノイドバルブやポンプ等の油圧機器を備え、これらをコントローラ４によって駆動制御することにより、運転者のブレーキ操作に関らず各ホイールシリンダ２ｉの液圧を個別に制御することができる。

また、車両前方を撮像するカメラ５を備え、撮像した画像データに基づいて、図示しない画像処理装置が白線等のレーンマーカを認識して走行車線を検出すると共に、走行車線に対する自車両のヨー角φと、走行車線中央からの横変位Ｘと、走行車線の曲率ρとを算出し、各種信号をコントローラ４に入力する。なお、路面に白線が無いときは、道路端、ガードレール、縁石などに基づいて走行車線を推定すればよい。

また、圧力センサ１０で検出するマスターシリンダ圧Ｐｍ、舵角センサ１１で検出する操舵角δ、車輪速センサ１２で検出する各車輪速Ｖｗｉ、方向指示スイッチ１３の操作状態も、コントローラ４に入力する。さらに、車体の前後加速度Ｙｇ、横加速度Ｘｇ、ヨーレートφ′、道路情報をナビゲーション装置１４から取得し、これらもコントローラ４に入力する。

なお、上記の各種データに左右の方向性がある場合には、何れも左方向を正値とし、右方向を負値とする。すなわち、ヨー角φ及び操舵角δは、左旋回時を正値とし右旋回時を負値とし、横変位Ｘは、走行車線中央から左にずれているときを正値とし右にずれているときを負値とする。
また、警報装置２０を備え、コントローラ４から出力される警報信号に応じて、警報音を発したり、警告灯を点灯したりする。

次に、コントローラ４で所定時間毎のタイマ割込みとして実行する演算処理を、図２のフローチャートに従って説明する。
先ずステップＳ１では、各種データを読込む。
続くステップＳ２では、下記のように、非駆動輪（従動輪）の平均車輪速を車速Ｖとして算出する。なお、アンチスキッド制御やナビゲーション情報から取得可能であれば、それを用いればよい。
前輪駆動の場合：Ｖ＝（Ｖｗ_RL＋Ｖｗ_RR）／２
後輪駆動の場合：Ｖ＝（Ｖｗ_FL＋Ｖｗ_FR）／２

続くステップＳ３では、走行車線に対する自車の逸脱傾向を判定する。
先ず、下記のように、車頭時間Ｔｔ後における車線中央からの横変位量を、推定横変位Ｘｓとして算出する。車頭時間とは、所定の前方注視距離を車速Ｖで除した値である。
Ｘｓ＝Ｔｔ×Ｖ×（φ＋Ｔｔ×Ｖ×ρ）＋Ｘ
そして、推定横変位｜Ｘｓ｜が閾値Ｘ_Lであるか否かを判定する。判定結果が｜Ｘｓ｜＜Ｘ_Lであれば、逸脱フラグをＦｄ＝０にリセットし、判定結果が｜Ｘｓ｜≧Ｘ_Lであれば、逸脱フラグをＦｄ＝１にセットする。このとき、推定横変位Ｘｓの符号（±）から逸脱方向も検出する。

閾値Ｘ_Lは、例えば下記のように算出する。Ｌは車線幅、Ｈは車体幅であり、車線幅Ｌについては、撮像した画像データやナビゲーション情報から取得する。
Ｘ_L＝（Ｌ−Ｈ）／２
続くステップＳ４では、自車の減速が必要であるか否かを判定する。
ここでは、推定横変位Ｘｓと閾値Ｘ_Lとの差分ΔＸ（＝｜Ｘｓ−Ｘ_L｜）が閾値Ｘａ以上であるか否かを判定する。判定結果がΔＸ＜Ｘａであれば、自車の減速は不要であると判断して、減速フラグをＦｒ＝０にリセットし、判定結果がΔＸ≧Ｘａであれば、自車の減速が必要であると判断して、減速フラグをＦｒ＝１にセットする。

閾値Ｘａは、図３のマップを参照し、走行車線の曲率ρに応じて設定する。すなわち、曲率ρが大きいほど、閾値Ｘａを大きくする。
続くステップＳ５では、目標ヨーモーメントＭｓを算出する。
先ず、逸脱フラグがＦｄ＝０であるときには、Ｍｓ＝０とする。
一方、逸脱フラグがＦｄ＝１であるときには、下記のように算出する。Ｋ１は車両諸元から定まるゲイン、Ｋ２は車速Ｖに応じて定まるゲインである。例えば、図４に示すように、車速Ｖが高いほど、Ｋ２を小さくする。
Ｍｓ＝Ｋ１×Ｋ２×（｜Ｘｓ｜−Ｘ_L）

続くステップＳ６では、運転者の車線変更の意志を判定する。
先ず方向指示スイッチがＯＮであるときに、指示方向と逸脱方向とが一致するか否かを判定する。一致していれば、意図的な車線変更であると判断して、逸脱フラグをＦｄ＝０にリセットし、一致していなければ、意図的な車線変更ではないと判断して、現在の逸脱フラグＦｄの状態を維持する。
一方、方向指示スイッチがＯＦＦであるときには、操舵角｜θ｜が閾値θｓ以上であるか否かを判定する。判定結果が｜θ｜≧θｓであれば、運転者の意図的な車線変更であると判断して、逸脱フラグをＦｄ＝０にリセットし、判定結果が｜θ｜＜θｓであれば、運転者の意図的な車線変更ではないと判断して、現在の逸脱フラグＦｄの状態を維持する。

閾値θｓは、図５のマップを参照し、目標ヨーモーメントＭｓに応じて設定する。すなわち、目標ヨーモーメントＭｓが大きいほど、閾値θｓを大きくする。ここでは、Ｍｓの変化に応じてθｓが直線的に変化するマップを用意しているが、勿論、曲線的に変化するマップやステップ状に変化するマップでもよい。
続くステップＳ７では、各ホイールシリンダの目標液圧Ｐ_FL〜Ｐ_RRを算出する。
先ず、逸脱フラグがＦｄ＝０であれば、自車に逸脱傾向はないと判断して、ブレーキアクチュエータ３の駆動を停止し、下記のように、各ホイールシリンダにはマスターシリンダ圧を供給する。ここで、Ｐｍｒは前後の制動力理想配分に基づく後輪マスターシリンダ圧である。
Ｐ_FL＝Ｐ_FR＝Ｐｍ
Ｐ_RL＝Ｐ_RR＝Ｐｍｒ

また、逸脱フラグがＦｄ＝１であれば、逸脱回避方向への進路修正を目的とした左右輪の制動力差ΔＰｆ及びΔＰｒを算出する。
先ず、目標ヨーモーメントＭｓが所定値Ｍｓ１以上であるか否かを判定し、判定結果がＭｓ＜Ｍｓ１であれば、下記のように、前側左右輪の制動力差ΔＰｆ、及び後側左右輪の制動力差ΔＰｒを算出する。ここで、Ｔはトレッドで、便宜上、前後同一とする。また、ＫＲは制動力を液圧に換算するための後輪側の係数で、ブレーキ諸元により定まる。
ΔＰｆ＝０
ΔＰｒ＝２×ＫＲ×｜Ｍｓ｜／Ｔ

一方、判定結果がＭｓ≧Ｍｓ１であれば、下記のように、前側左右輪の制動力差ΔＰｆ、及び後側左右輪の制動力差ΔＰｒを算出する。ここで、ＫＦは制動力を液圧に変換するための前輪側の係数で、ブレーキ諸元により定まる。
ΔＰｆ＝２×ＫＦ×（｜Ｍｓ｜−Ｍｓ１）／Ｔ
ΔＰｒ＝２×Ｋｒ×Ｍｓ１／Ｔ
したがって、逸脱方向が左の場合は、右方向へのヨーモーメントを付与するために、下記のように、各ホイールシリンダの目標液圧Ｐ_FL〜Ｐ_RRを算出する。なお、逸脱方向が右の場合は、左方向へのヨーモーメントを付与するために、左右を反転させればよい。
Ｐ_FL＝Ｐｍ
Ｐ_FR＝Ｐｍ＋ΔＰｆ
Ｐ_RL＝Ｐｍｒ
Ｐ_RR＝Ｐｍｒ＋ΔＰｒ

減速フラグがＦｒ＝０であれば、上記の目標液圧Ｐ_FL〜Ｐ_RRでよいが、減速フラグがＦｒ＝１であれば、下記のように、減速を目的とした制動力の上乗せ量Ｐｇを算出する。ここで、Ｋｖは車速Ｖに応じて定まるゲインであり、例えば、図６に示すように、車速Ｖが高いほど、Ｋｖを大きくする。また、Ｋｇは車両諸元から定まるゲインである。
Ｐｇ＝Ｋｖ×Ｋｇ×（｜Ｘｓ｜−ＸＬ−Ｘａ）
したがって、減速フラグがＦｒ＝１の場合は、下記のように、各ホイールシリンダの目標液圧Ｐ_FL〜Ｐ_RRを算出する。ここで、Ｐｇｒは前後輪の制動力理想配分に基づく後輪上乗せ量である。
Ｐ_FL＝Ｐｍ＋（Ｐｇ／２）
Ｐ_FR＝Ｐｍ＋ΔＰｆ＋（Ｐｇ／２）
Ｐ_RL＝Ｐｍｒ＋（Ｐｇｒ／２）
Ｐ_RR＝Ｐｍｒ＋ΔＰｒ＋（Ｐｇｒ／２）

そして、ブレーキアクチュエータ３を駆動制御して、各ホイールシリンダに目標液圧Ｐ_FL〜Ｐ_RRを発生させると共に、警報装置２０を駆動して、自車が逸脱傾向にある旨を運転者に報知してから、所定のメインプログラムに復帰する。
なお、減速フラグがＦｒ＝１のときに、単に制動力を増加させるだけではなく、同時にエンジン出力を抑制して、駆動力を減少させてもよい。

また、逸脱回避方向に進路修正するときに、これと同時に警報を発する必要はなく、推定横変位Ｘｓに対して、警報を発する閾値と進路修正を行う閾値とを個別に用意し、警報用の閾値を相対的に小さくする等して、進路修正に入る前に警報を発するようにしてもよい。
以上より、ステップＳ３、Ｓ５、Ｓ７の処理が「逸脱防止手段」に対応し、ステップＳ６の処理が「解除手段」に対応し、図５のマップが「変更手段」に対応する。また、目標ヨーモーメントＭｓが「進路修正量」に対応し、操舵角θが「ステアリング操作量」に対応する。

次に、作用効果について説明する。
今、図７に示すように、自車の右方向への逸脱傾向を検知したとする。これにより、逸脱防止制御が開始され、左右輪の制動力差によって左方向へのヨーモーメントＭｓが発生すると、横加速度が発生し、運転者の体が横方向に振られることになる。そして、このときの運転者の体重移動がステアリングホイールに伝達されると、操舵角θが閾値θｓを超えてしまい、運転者の意図的なステアリング操作ではないのに、逸脱防止制御が解除されてしまう。

閾値θｓを高い値に固定しておくことも考えられるが、図８に示すように、運転者が車線変更を意図してステアリング操作しているのに、なかなか逸脱防止制御が解除されず、運転者に違和感を与えてしまう。
そこで、本実施形態では、左右輪の制動力差による進路修正に伴って、閾値θｓを変更している。つまり、目標ヨーモーメントＭｓを発生させる際に（厳密には運転者の体重移動が発生する前に）、予想される運転者の体重移動に応じて、操舵角θに対する閾値θｓを変更しておく、つまり閾値θｓを大きくしておけば、進路修正の反動によって、運転者の体が横方向に振られて操舵角θが増加したとしても、これを意図的なステアリング操作であると誤判断することがない。

また、発生させるヨーモーメントＭｓが大きいほど、それだけ運転者の体が横方向に振られることになるので、Ｍｓが大きいほど、閾値θｓを大きくする。これにより、閾値θｓを最適化できる。
このように、ステアリング操作が意図的であるか否かを正確に判断することができるので、意図的なステアリング操作ではないのに、進路修正量が不用意に解除される、又は意図的に車線変更している際に、進路修正が解除されにくい、といった事態を回避することが可能になる。

なお、本実施形態では、目標ヨーモーメントＭｓが算出された時点、つまり目標ヨーモーメントＭｓが実際に発生する前に、このＭｓに応じて閾値θｓを変更しているが、これに限定されるものではない。要は、運転者の体が振られる前に、閾値θｓを変更できればよいので、応答性さえ確保できれば、ヨー角加速度や横加速度などの車両挙動に応じて変更してもよい。
また、本実施形態では、操舵角θが閾値を超えたときに、逸脱防止制御を解除しているが、これに限定されるものではない。例えば、舵角変化量や操舵トルクが閾値を超えたときに、逸脱防止制御を解除するようにしてもよい。すなわち、本発明の「ステアリング操作量」とは、操舵角のみならず、舵角変化量や操舵トルク等、ステアリング操作に係る状態量をも含む。

車両の概略構成である。逸脱防止制御処理のフローチャートである。閾値Ｘａの算出に用いるマップである。ゲインＫ２の算出に用いるマップである。閾値θｓの算出に用いるマップである。ゲインＫｖの算出に用いるマップである。従来の問題点である。従来の問題点である。

符号の説明

２ＦＬ〜２ＲＲホイールシリンダ
３ブレーキアクチュエータ
４コントローラ
５カメラ
１０圧力センサ
１１舵角センサ
１２車輪速センサ
１３方向指示スイッチ
１４ナビゲーション装置
２０警報装置

Claims

走行車線に対する自車の逸脱傾向を検知したときに、自車進路を逸脱回避方向に修正する逸脱防止手段と、運転者のステアリング操作量が閾値を超えたときに、前記逸脱防止手段による進路修正を解除する解除手段と、を備えた車線逸脱防止装置において、
前記逸脱防止手段による進路修正に伴って、前記閾値を変更する変更手段を備え、
前記変更手段は、前記逸脱防止手段による進路修正量に応じて、前記閾値を変更し、前記進路修正量が大きいほど、前記閾値を大きくすることを特徴とする車線逸脱防止装置。