JP2010120532A - 車両用車線逸脱防止システム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、運転者が握っている操舵ハンドルに直接力を加えることなく車線逸脱を防止し、運転者に違和感を与えることがないとともに、急なアシストが発生する頻度が少なくして走行安定性を向上し得ることを目的としている。
【解決手段】このため、車線検出手段と、車線検出手段の車線情報で判定する車線逸脱判定手段と、操舵ハンドルの操舵入力軸と、転舵輪の転舵出力軸と、操舵入力軸と転舵出力軸との回転角の伝達比を変化させて転舵出力軸を回転させる伝達比可変アクチュエータと、操作力軽減アクチュエータと、伝達比可変アクチュエータ及び操作力軽減アクチュエータを制御するアクチュエータ制御手段とを備えた車両用車線逸脱防止システムにおいて、アクチュエータ制御手段は、車線逸脱判定手段で逸脱と判定された場合に伝達比可変アクチュエータを制御して車線逸脱を防止する。
【選択図】図１

Description

この発明は車両用車線逸脱防止システムに係り、特に運転者が握っている操舵ハンドルに直接力を加えることなく、車線逸脱を防止して運転者に違和感を与えることがないとともに、急なアシストが発生する頻度が少なくして走行安定性の向上を図る車両用車線逸脱防止システムに関するものである。

車両においては、車両用車線逸脱防止システムを備えたものがある（特許文献１参照。）。
そして、この特許文献１に開示されるものは、車線から車両が逸脱しそうになったら、車両が車線逸脱を防止する方向にＥＰＳ（「電動パワーステアリング」ともいう。）のアシスト力を増加させ、車両の逸脱を防止している。

特開平６−２５５５１４号公報 特開２００６−２４８３０４号公報

ところで、従来の車両用車線逸脱防止システムにおいては、運転者が車線中心を走っているつもりでも、上記の車両用車線逸脱防止システムの車線逸脱判定によって運転者の手にアシスト力が加わることがあり、不快な思いをするという不都合がある。
このとき、上述した不快な思いを回避するために、前記車両用車線逸脱防止システムの車線逸脱判定を緩く設定した場合には、車線逸脱直前にアシスト力が発生するため、急なアシストが発生してしまい、運転者にとって良い支援システムとは言えないという不都合がある。
また、前記車両用車線逸脱防止システムは、車線逸脱を防止するためにアシスト用モータを駆動して操舵ハンドルを切ろうと動作するが、運転者が操舵ハンドルを一定舵角で保持している場合には、車線逸脱防止機能の効果を発揮することができないという不都合がある。

この発明の目的は、運転者が握っている操舵ハンドルに直接力を加えることなく車線逸脱を防止し、運転者に違和感を与えることがないとともに、急なアシストが発生する頻度が少なくして走行安定性を向上し得る車両用車線逸脱防止システムを実現することにある。

そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、車両の走行する道路上に標示された車線を検出する車線検出手段と、この車線検出手段により検出された車線情報に基づいて自車両の車線逸脱の可能性を判定する車線逸脱判定手段と、操舵ハンドルの回動操作に伴って一体的に回転する操舵入力軸と、転舵輪を転舵する転舵機構に接続される転舵出力軸と、前記操舵入力軸の回転角に対する前記転舵出力軸の回転角の伝達比を変化させて前記転舵出力軸を回転させる伝達比可変アクチュエータと、運転者による前記操舵ハンドルの操作力を軽減するためのトルクを発生する操作力軽減アクチュエータと、前記伝達比可変アクチュエータおよび操作力軽減アクチュエータの作動を制御するアクチュエータ制御手段とを備えた車両用車線逸脱防止システムにおいて、前記アクチュエータ制御手段は、車線逸脱判定手段より逸脱であると判定された場合には、前記伝達比可変アクチュエータを制御することにより車線逸脱を防止することを特徴とする。

以上詳細に説明した如くこの発明によれば、車両の走行する道路上に標示された車線を検出する車線検出手段と、車線検出手段により検出された車線情報に基づいて自車両の車線逸脱の可能性を判定する車線逸脱判定手段と、操舵ハンドルの回動操作に伴って一体的に回転する操舵入力軸と、転舵輪を転舵する転舵機構に接続される転舵出力軸と、操舵入力軸の回転角に対する転舵出力軸の回転角の伝達比を変化させて転舵出力軸を回転させる伝達比可変アクチュエータと、運転者による操舵ハンドルの操作力を軽減するためのトルクを発生する操作力軽減アクチュエータと、伝達比可変アクチュエータおよび操作力軽減アクチュエータの作動を制御するアクチュエータ制御手段とを備えた車両用車線逸脱防止システムにおいて、アクチュエータ制御手段は、車線逸脱判定手段より逸脱であると判定された場合には、伝達比可変アクチュエータを制御することにより車線逸脱を防止する。
従って、運転者が握っている操舵ハンドルに直接力を加えることなく、伝達比可変アクチュエータのみを用いて車線逸脱を防止することができるので、運転者に違和感を与えることがない。
これにより、ハンドル操作量とは無関係に車線逸脱の防止が可能であるため、運転者がハンドルを一定舵角に保持したとしても車線逸脱を防止できる。
また、前記伝達比可変アクチュエータのみを用いて車線逸脱を防止する場合には、車線逸脱警報を出さないので運転者が煩わしさを感じることがない。
更に、急なアシストが発生する頻度が少なくなるため、走行安定性が向上する。

以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する。

図１及び図２はこの発明の実施例を示すものである。
図２において、１は車両用車線逸脱防止システムである。
この車両用車線逸脱防止システム１は、図示しない車両の走行する道路上に標示された車線を検出する車線検出手段２と、この車線検出手段２により検出された車線情報に基づいて自車両の車線逸脱の可能性を判定する車線逸脱判定手段３と、操舵ハンドル（単に「ハンドル」とも記載する。）４の回動操作に伴って一体的に回転する操舵入力軸５と、転舵輪６を転舵する転舵機構７に接続される転舵出力軸８と、前記操舵入力軸５の回転角に対する前記転舵出力軸８の回転角の伝達比を変化させて前記転舵出力軸８を回転させる伝達比可変アクチュエータ（「ＥＰＳ ＶＧＲ機構」ともいう。）９と、運転者による前記操舵ハンドル４の操作力を軽減するためのトルクを発生する操作力軽減アクチュエータ１０と、前記伝達比可変アクチュエータ９および操作力軽減アクチュエータ１０の作動を制御するアクチュエータ制御手段１１とを備えている。

前記車線検出手段２は、図２に示す如く、例えば、レーン逸脱警報用カメラからなる。
また、前記車線逸脱判定手段３は、「レーン逸脱警報ＥＣＵ」とも言われるものであり、前記車線検出手段２の検出した車線情報（「白線情報」ともいう。）を入力し、この車線情報に基づいて自車両の車線逸脱の可能性があるか否かを判定する。
更に、前記操舵ハンドル４は、図２に示す如く、操舵入力軸５を介してステアリングコラム１２に連絡している。
前記転舵輪６は、左右の第１、第２転舵輪６−１、６−２からなる。
そして、これらの第１、第２転舵輪６−１、６−２を、第１、第２転舵輪軸１３−１、１３−２を介して前記転舵機構７に連絡している。
このとき、この転舵機構７は、ラック・アンド・ピニオン構造のステアリングギアボックス１４を有し、このステアリングギアボックス１４に前記転舵出力軸８が接続されるとともに、前記第１、第２転舵輪軸１３−１、１３−２を介して前記第１、第２転舵輪６−１、６−２が接続されている。
前記ステアリングコラム１２と前記転舵機構７のステアリングギアボックス１４との間には、前記伝達比可変アクチュエータ９を配設する。
この伝達比可変アクチュエータ９は、「ＥＰＳ ＶＧＲ機構」や「バリアブルギアレシオ機構の付いたＥＰＳシステム」と言われるものである。
そして、「ＥＰＳ」は「電動パワーステアリング」と言われる一方、「ＶＧＲ」は「可変ステアリングギヤレシオ機構」とも言われる。
また、前記操作力軽減アクチュエータ１０は、図２に示す如く、前記ステアリングコラム１２近傍に配設されるＥＰＳアシスト用モータからなり、このＥＰＳアシスト用モータからなる前記操作力軽減アクチュエータ１０を駆動して運転者による前記操舵ハンドル４の操作力を軽減するためのトルクを発生させている。
そして、前記アクチュエータ制御手段１１は、「ＥＰＳ ＥＣＵ」とも言われるものであり、前記車線逸脱判定手段３を接続して前記車線検出手段２により検出された車線情報に基づいたレーン逸脱情報を入力する。
また、前記アクチュエータ制御手段１１は、前記伝達比可変アクチュエータ９および操作力軽減アクチュエータ１０を接続して、伝達比可変アクチュエータ９にＶＲＧ制御信号を出力するとともに、操作力軽減アクチュエータ１０にはアシスト制御信号を出力し、これらの伝達比可変アクチュエータ９および操作力軽減アクチュエータ１０の作動を制御する。

このとき、前記車両用車線逸脱防止システム１において、前記アクチュエータ制御手段１１は、車線逸脱判定手段３より逸脱であると判定された場合には、前記伝達比可変アクチュエータ９を制御することにより車線逸脱を防止する構成とする。
詳述すれば、前記車線逸脱判定手段３が前記車線検出手段２により検出された車線情報を入力し、この車線情報に基づいて自車両の車線逸脱の可能性があるか否かを判定した際に、車線逸脱判定手段３が車線逸脱の可能性があると判定した場合に前記アクチュエータ制御手段１１にレーン逸脱情報を出力する。
そして、この車線逸脱判定手段３からレーン逸脱情報を入力した前記アクチュエータ制御手段１１は、前記伝達比可変アクチュエータ９にＶＧＲ制御信号を出力し、この伝達比可変アクチュエータ９により、前記操舵入力軸５の回転角に対する前記転舵出力軸８の回転角の伝達比を変化させて前記転舵出力軸８を回転させ、言い換えれば、タイヤ切れ角を変更して前記転舵出力軸８を回転させ、自車両の車線逸脱を防止するものである。
このとき、前記アクチュエータ制御手段１１によってＥＰＳアシスト用モータからなる前記操作力軽減アクチュエータ１０を作動させることがないことにより、前記操舵ハンドル４に対してモータ作動による反力が加わらないため、運転者が握っている前記操舵ハンドル４に直接アシスト力を加えることなく、前記伝達比可変アクチュエータ９のみを用いて車線逸脱を防止することができ、運転者に違和感を与えることがなく、使い勝手を向上し得る。
これにより、前記操作力軽減アクチュエータ１０を作動によるハンドル操作量とは無関係に車線逸脱の防止が可能であるため、たとえ運転者が前記操舵ハンドル４を一定舵角に保持したとしても車線逸脱を防止することができる。
また、前記伝達比可変アクチュエータ９のみを用いて車線逸脱を防止する場合には、車線逸脱警報を出さないので運転者が煩わしさを感じることがないとともに、急なアシストが発生する頻度が少なくなるため、走行安定性の向上に寄与し得る。

追記すれば、走行安定性が向上するのは、急なアシストが発生する頻度が少なくなるためである。
よって、以下に急なアシストが発生する頻度減少の理由を説明します。
急なアシストが発生するのは、車線逸脱判定を緩くした場合に、車線逸脱直前にアシスト力が発生することとなるため、急なアシストが発生してしまう。
車線逸脱判定を緩くするのは、従来のＥＰＳアシスト用モータからなる前記操作力軽減アクチュエータ１０のみのシステムでは、運転者としては車線中央付近を走行していると認識しているにもかかわらず、システムが車線逸脱の可能性が高いと判定してアシスト力を発生させたり、警報を鳴らすことを避けるためである。
一方、「ＥＰＳ ＶＧＲ機構」とも言われる前記伝達比可変アクチュエータ９を用いて車線逸脱を防止する場合は、前記操舵ハンドル４に無関係にタイヤ切れ角の制御によって行う。
そのため、運転者に意識されずに車線の白線に近い位置から車線中央に車両位置をずらすことが可能である。
結果として、車線逸脱判定を緩くする必要がない。

安全性が向上するのは、前記操舵ハンドル４に無関係に車線逸脱を防止可能なためである。
従来のＥＰＳアシスト用モータからなる前記操作力軽減アクチュエータ１０のみのシステムでは、システムは車線逸脱を防止するのに、操作力軽減アクチュエータ１０の駆動によって前記操舵ハンドル４を切ろうとするが、運転者が操舵ハンドル４を一定舵角で保持している場合に、車線逸脱防止は機能しない。
一方、「ＥＰＳ ＶＧＲ機構」とも言われる前記伝達比可変アクチュエータ９を用いて車線逸脱を防止する場合は、前記操舵ハンドル４に無関係にタイヤ切れ角の制御によって行う。
そのため、運転者が操舵ハンドル４を一定舵角で保持したとしても、車線逸脱防止機能に影響はない。
また、この発明の実施例においては、車線逸脱防止にＥＰＳアシスト用モータからなる前記操作力軽減アクチュエータ１０と「ＥＰＳ ＶＧＲ機構」とも言われる伝達比可変アクチュエータ９という２つの手段があるので、たとえ一方が制御不能な状態であっても車線逸脱の防止が可能である。

また、前記アクチュエータ制御手段１１は、前記伝達比可変アクチュエータ９により車線逸脱を防止できない場合には、前記操作力軽減アクチュエータ１０を用いて車線逸脱を防止する構成をも有している。
つまり、前記車線逸脱判定手段３が前記車線検出手段２により検出された車線情報に基づいて自車両の車線逸脱の可能性があるか否かを判定した際に、車線逸脱判定手段３が車線逸脱の可能性があると判定した場合でも、以下の２つの状況により前記伝達比可変アクチュエータ９によって車線逸脱を防止できないと判断された際に、前記伝達比可変アクチュエータ９を作動させずに、代わりに前記操作力軽減アクチュエータ１０を作動させて車線逸脱を防止する。
（１）逸脱が予想される車線の方に前記操舵ハンドル４が切られていない場合。
（２）現在のギア比は、前記伝達比可変アクチュエータ９を作動させて調整できる下限を下回っている場合。
このとき、前記アクチュエータ制御手段１１は、ＥＰＳアシスト用モータからなる前記操作力軽減アクチュエータ１０にアシスト制御信号を出力し、この操作力軽減アクチュエータ１０を駆動して運転者による前記操舵ハンドル４の操作力を軽減するためのトルクを発生させるものである。
これにより、前記伝達比可変アクチュエータ９により車線逸脱を防止できない場合でも、前記操作力軽減アクチュエータ１０を作動することにより車線逸脱を防止させることができるため、システムの信頼性を向上させることができる。

次に、図１の車両用車線逸脱防止システム１の制御用フローチャートに沿って作用を説明する。

前記車両用車線逸脱防止システム１の制御用プログラムがスタート（１０１）すると、車線逸脱の可能性があるか否かの判断（１０２）に移行する。
この判断（１０２）においては、前記車線逸脱判定手段３が前記車線検出手段２により検出された車線情報を入力し、この車線情報に基づいて自車両の車線逸脱の可能性があるか否かを判定するものである。
そして、判断（１０２）がＹＥＳ、つまり、前記車線逸脱判定手段３から前記アクチュエータ制御手段１１にレーン逸脱情報が出力された場合には、逸脱が予想される車線の方に前記操舵ハンドル４が切られているか否かの判断（１０３）に移行する。
また、判断（１０２）がＮＯ、つまり、前記車線逸脱判定手段３から前記アクチュエータ制御手段１１にレーン逸脱情報が出力されない場合には、前記操舵ハンドル４が直進状態にあるか否かの判断（１０４）に移行する。

また、上述の逸脱が予想される車線の方に前記操舵ハンドル４が切られているか否かの判断（１０３）において、この判断（１０３）がＹＥＳの場合には、現在のギア比は前記伝達比可変アクチュエータ９を作動させて調整できる下限を下回っているか否かの判断（１０５）に移行する。
そして、この判断（１０５）がＮＯ、つまり、現在のギア比が前記伝達比可変アクチュエータ９を作動させて調整できる下限を下回っていない場合には、この伝達比可変アクチュエータ９を作動させてギア比を下げ、タイヤ切れ角を小さくする処理（１０６）に移行し、その後に、上述の車線逸脱の可能性があるか否かの判断（１０２）に戻る。
追記すれば、上述のギア比を下げ、タイヤ切れ角を小さくする処理（１０６）においては、前記伝達比可変アクチュエータ９により、前記操舵入力軸５の回転角に対する前記転舵出力軸８の回転角の伝達比を変化させ、タイヤ切れ角が小さくなるように変更して前記転舵出力軸８を回転させる。

更に、上述の判断（１０３）がＮＯの場合、及び判断（１０５）がＹＥＳ、つまり、現在のギア比が前記伝達比可変アクチュエータ９を作動させて調整できる下限を下回っている場合には、前記アクチュエータ制御手段１１によって警報を鳴らす処理（１０７）に移行し、ＥＰＳアシスト用モータからなる前記操作力軽減アクチュエータ１０を作動させる処理（１０８）に移行する。
この処理（１０８）は、前記アクチュエータ制御手段１１によってＥＰＳアシスト用モータからなる前記操作力軽減アクチュエータ１０を作動させ、この操作力軽減アクチュエータ１０の作動力によって逸脱方向と逆にアシストし、前記操舵ハンドル４を戻す（「回す」と換言できる。）処理を行う。
そして、この処理（１０８）の後には、上述の車線逸脱の可能性があるか否かの判断（１０２）に戻る。

また、上述の前記操舵ハンドル４が直進状態にあるか否かの判断（１０４）において、この判断（１０４）がＹＥＳの場合には、ギア比を現在の走行状態で前記伝達比可変アクチュエータ９を作動させて最適値に戻す処理（１０９）に移行し、その後に、上述の車線逸脱の可能性があるか否かの判断（１０２）に戻る。
判断（１０４）がＮＯの場合には、そのまま上述の車線逸脱の可能性があるか否かの判断（１０２）に戻る。

なお、この発明は上述実施例に限定されるものではなく、種々の応用改変が可能である。

例えば、この発明の実施例においては、ＥＰＳアシスト用モータからなる操作力軽減アクチュエータを使用して操舵ハンドルを戻すべく制御するとともに、ＶＧＲ機能を有する伝達比可変アクチュエータ９を使用してタイヤ切れ角を調整する構成としたが、ステアリングコラムとステアリングラックとの間に機械的結合のないステアバイワイヤシステムを使用する特別構成とすることも可能である。
さすれば、ステアバイワイヤシステムの場合には、ハンドル切れ角に対してタイヤ切れ角を自由に設定することができるため、たとえ「ハンドル切れ角＝０度」の時でも、タイヤ切れ角を調整することができることにより、車線逸脱防止制御を確実に実施することが可能となるものである。

この発明の実施例を示す車両用車線逸脱防止システムの制御用フローチャートである。 車両用車線逸脱防止システムの概略システム図である。

符号の説明

１ 車両用車線逸脱防止システム
２ 車線検出手段
３ 車線逸脱判定手段
４ 操舵ハンドル（単に「ハンドル」とも記載する。）
５ 操舵入力軸
６ 転舵輪
７ 転舵機構
８ 転舵出力軸
９ 伝達比可変アクチュエータ（「ＥＰＳ ＶＧＲ機構」ともいう。）
１０ 操作力軽減アクチュエータ
１１ アクチュエータ制御手段

Claims (2)

1. 車両の走行する道路上に標示された車線を検出する車線検出手段と、この車線検出手段により検出された車線情報に基づいて自車両の車線逸脱の可能性を判定する車線逸脱判定手段と、操舵ハンドルの回動操作に伴って一体的に回転する操舵入力軸と、転舵輪を転舵する転舵機構に接続される転舵出力軸と、前記操舵入力軸の回転角に対する前記転舵出力軸の回転角の伝達比を変化させて前記転舵出力軸を回転させる伝達比可変アクチュエータと、運転者による前記操舵ハンドルの操作力を軽減するためのトルクを発生する操作力軽減アクチュエータと、前記伝達比可変アクチュエータおよび操作力軽減アクチュエータの作動を制御するアクチュエータ制御手段とを備えた車両用車線逸脱防止システムにおいて、前記アクチュエータ制御手段は、車線逸脱判定手段より逸脱であると判定された場合には、前記伝達比可変アクチュエータを制御することにより車線逸脱を防止することを特徴とする車両用車線逸脱防止システム。
2. 前記アクチュエータ制御手段は、前記伝達比可変アクチュエータにより車線逸脱を防止できない場合には、前記操作力軽減アクチュエータを用いて車線逸脱を防止することを特徴とする請求項１に記載の車両用車線逸脱防止システム。

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