JP4148179B2 - 車線維持支援装置 - Google Patents

Description

本発明は、自車両を走行車線内に維持する車線維持支援装置に関するものである。

従来の車線維持支援装置としては、前方車線状態と車両の運動状態とに基づいて、車線に追従するような操舵トルクを発生させてドライバを誘導すると共に、操舵トルクセンサの検出値に応じて前輪の誘導コースからの偏向量を制御し、ドライバにはその偏向量に応じた操舵反力を伝えるというものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
この従来装置では、運転者による操舵角が小さいうちは、比較的小さなゲインを用いて偏向量を小さく設定し、運転者による操舵角が大きいときは、大きなゲインを用いて偏向量を大きく設定する。これにより、舵角が小さいうちは安定した車線追従を行えるようにし、舵角が大きいときは車線変更をより容易に行えるようにしている。
特開平９−２０７８００号公報（第６頁、図７）

しかしながら、上記従来の車線維持支援装置にあっては、操舵トルク検出値に対する前輪偏向量のゲインを設定するにあたり、操舵トルクが小さい領域において、ゲインが大きいと車線維持性能が低下し、ゲインが小さいと運転者の操舵入力に対する車両挙動の応答性が低下する。
つまり、上記従来装置においては、車線追従性とドライバ協調性という相反する性能を両立させることは困難であり、どちらの性能も本来の能力を十分に発揮することができないという未解決の課題がある。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、車線追従性とドライバ協調性とを考慮して、運転者に違和感のない車線維持制御を行うことができる車線維持支援装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明に係る車線維持支援装置は、走行状態検出手段で自車両の走行状態を検出し、操舵意思検出手段で運転者による操舵意思を検出し、操舵角検出手段で操舵角を検出し、前記走行状態検出手段で検出された走行状態に基づいて、目標操舵角演算手段で自車両が走行車線の所定位置を走行するために必要な目標操舵角を算出し、前記操舵意思検出手段で運転者による操舵意思が非検出であるとき、第１の操舵トルク制御手段で、前記目標操舵角演算手段で算出された目標操舵角に実際の操舵角が一致するように操舵トルクを制御することで、自車両が走行車線の所定位置を走行するように操舵トルクを制御し、前記操舵意思検出手段で運転者による操舵意思を検出したとき、第２の操舵トルク制御手段で、前記目標操舵角演算手段で算出された目標操舵角と前記操舵角検出手段で検出された操舵角との差分値である操舵角偏差に応じて操舵トルクを制御することで、運転者による操舵操作が反映され易いように操舵トルクを制御し、当該第２の操舵トルク制御手段は、前記操舵角偏差が大きくなるにつれて、操舵トルク制御量を大きく設定すると共に、その増加率が、前記操舵角偏差が大きくなるにつれて小さくなるように操舵トルク制御量を設定して、操舵トルクを制御する。

本発明によれば、運転者の操舵意思に応じて、異なる制御方式により操舵トルクを制御し、運転者の操舵意思がない場合には、自車両が車線追従を行って走行車線の所定位置を走行するように操舵トルクを制御し、運転者の操舵意思がある場合には、操舵量に応じた反力を発生させて、運転者による操舵操作が反映され易いように操舵トルクを制御するので、車線追従性とドライバ協調性とを考慮した適切な車線維持制御を行うことができる。
また、運転者の操舵意思がある場合には、操舵角偏差が大きくなるにつれて、操舵トルク制御量を大きく設定すると共に、その増加率が、前記操舵角偏差が大きくなるにつれて小さくなるように操舵トルク制御量を設定するので、操舵角偏差が小さいときには、操舵角偏差の僅かな増加に対しても操舵トルクを大きく発生するようにすることで、運転者が敏感に操舵反力を受けられるようにすることができ、操舵角偏差が大きいときには、操舵トルクの増大を抑制して運転者の操舵操作を適切に反映させることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明における車線維持支援装置を適用した場合の概略構成図である。
図中、１ＦＬは前左輪，１ＦＲは前右輪であり、前左右輪１ＦＬ，１ＦＲに操舵角を発生させるステアリングギア２と、車両を操向するためにドライバが操作するステアリングホイール３と、ステアリングホイール３とステアリングギア２とを機械的に連結してステアリングホイール３の回転を操向輪としての前左右輪１ＦＬ，１ＦＲの操舵角として伝えるステアリングシャフト４とによって、操舵系を構成している。

また、この車両には、ステアリングシャフト４のねじれ量から操舵トルクＴを検出する操舵トルク検出手段としての操舵トルクセンサ５と、ステアリングホイール３をドライバが操舵した角度θを検出する操舵角検出手段としての操舵角センサ６とが設けられており、これらの検出信号は、後述するコントロールユニット１０に出力される。
そして、ステアリングシャフト４には操舵補助力を付加する操舵アクチュエータ７が設けられており、この操舵アクチュエータ７は、コントロールユニット１０からの操舵トルク指令値に応じて操舵制御するように構成されている。

また、この車両には、車両前方の走行車線形状と自車両との相対位置を検出する走行位置検出センサとして、ＣＣＤカメラ８ａ及びカメラコントローラ８ｂを備えている。このカメラコントローラ８ｂでは、ＣＣＤカメラ８ａで捉えた自車両前方の撮像画像から、道路区画線等のレーンマーカを検出して走行車線を検出すると共に、その走行車線に対する自車両のヨー角Φ、走行車線中央からの横変位Ｘ、走行車線の曲率β等を算出することができるように構成されており、これらの検出信号はコントロールユニット１０に出力される。

さらに、この車両には、各車輪１ＦＬ〜１ＲＲの車輪速度Ｖｗ_i（ｉ＝ＦＬ〜ＲＲ）を検出する車輪速センサ９が設けられ、この車輪速度Ｖｗ_iもコントロールユニット１０に出力される。
そして、コントロールユニット１０では、各センサ及びコントローラから入力された検出信号をもとに操舵トルク指令値を算出し、前記操舵アクチュエータ７へ出力することにより操舵力を付加するように構成されている。
前記ＣＣＤカメラ８ａ、カメラコントローラ８ｂ及び車輪速センサ９によって、走行状態検出手段を構成している。

このコントロールユニット１０は、図２に示す制御ブロックを構成している。
この制御ブロックは、操舵トルクセンサ５から入力される操舵トルクＴに基づいて運転者の操舵意思を検出する操舵意思検出部２１と、カメラコントローラ８ｂから入力される走行車線情報及び車輪速センサ９から入力される車輪速度Ｖｗ_iから算出される自車速Ｖに基づいて、自車両が走行車線中央位置を走行するために必要な目標操舵角θ^*を算出する目標操舵角算出部２２と、前記操舵意思検出部２１で検出された操舵意思と前記目標操舵角算出部２２で算出された目標操舵角θ^*と操舵角センサ６から入力される操舵角θとに基づいて、操舵意思に応じた操舵トルク制御を行うための操舵トルク指令値を算出する操舵トルク指令値算出部２３とを備えている。

そして、前記操舵トルク指令値算出部２３で算出された操舵トルク指令値を操舵アクチュエータ７に出力することにより操舵力を付加し、操向輪としての前輪を転舵するように構成されている。
また、前記操舵トルク指令値算出部２３は、前記目標操舵角算出部２２で算出された目標操舵角θ^*に実際の操舵角を一致させるような操舵トルク指令値を算出する第１の操舵トルク制御部２３ａと、前記目標操舵角算出部２２で算出された目標操舵角θ^*と操舵角センサ６から入力される操舵角θとの偏差Δθ（＝θ^*−θ）に応じた操舵トルク指令値を算出する第２の操舵トルク制御部２３ｂとを備えている。

そして、前記操舵意思検出部２１で運転者の操舵意思が検出されていないときには、前記第１の操舵トルク制御部２３ａで算出された操舵トルク指令値を操舵アクチュエータ７に出力し、運転者の操舵意思が検出されたときには、前記第２の操舵トルク制御部２３ｂで算出された操舵トルク指令値を操舵アクチュエータ７に出力するように構成されている。

次に、前記コントロールユニット１０で行われる第１の実施形態における車線維持制御処理手順を図３のフローチャートに従って説明する。この車線維持制御処理は、所定時間（例えば１０ｍｓｅｃ）毎のタイマ割込処理として実行され、先ず、ステップＳ１で各種センサからの信号を読込む。
具体的には、操舵トルクセンサ５からの操舵トルクＴ、操舵角センサ６からの操舵角θ、車輪速センサ９ＦＬ〜９ＲＲからの車輪速度Ｖｗ_i（ｉ＝ＦＬ〜ＲＲ）、カメラコントローラ８ｂからの走行車線に対する自車両のヨー角Φ、走行車線中央からの横変位Ｘ、走行車線の曲率βを読込む。

次に、ステップＳ２では、車速Ｖを算出する。この車速Ｖは、車輪速センサ９ＦＬ〜９ＲＲで検出した車輪速Ｖｗ_iのうち、例えば、非駆動輪としての前輪の車輪速度Ｖｗ_FL、Ｖｗ_FRの平均値から、次式をもとに算出する。
Ｖ＝（Ｖｗ_FL＋Ｖｗ_FR）／２ ………（１）

なお、ここでは、前輪速度Ｖｗ_FL、Ｖｗ_FLに基づいて走行速度Ｖを算出する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、車両に公知のアンチスキッド制御を行うＡＢＳ制御装置が搭載されており、このＡＢＳ制御装置によりアンチスキッド制御が行われている場合には、このアンチスキッド制御での処理過程で推定される推定車体速を用いるようにしてもよい。
また、本発明を前輪駆動車に適用した場合には、各車輪速度Ｖｗ_FL〜Ｖｗ_RRのうち、非駆動輪である後輪の車輪速度Ｖｗ_RL、Ｖｗ_RRの平均値から自車両の車速Ｖを算出すればよい。

次に、ステップＳ３で目標操舵角θ^*を算出する。この目標操舵角θ^*の算出方法として、例えば、目標ヨーレートγ^*から算出する方法を用いる。
具体的には、先ず、図４に示すように、自車両Ｗを原点とし、車両Ｗの前後方向をｘ軸、自車両Ｗの車幅方向をｙ軸とするｘ−ｙ相対座標を設定し、カメラコントローラ８ｂから読込んだ各種データに基づいて、目標経路Ｍ上の目標点Ｐを設定する。次に、自車両Ｗが目標点Ｐに到達するまでの仮想経路Ｓｐに沿う走行時に生じる目標点到達ヨーレートγｐの算出、目標点Ｐにおける車両Ｗと目標経路Ｍとの角度偏差Δδｐの算出、並びに該角度偏差Δδｐを解消するヨーレートの補正分Δγｐの算出を順次行い、さらに目標ヨーレートγ^*を下記（２）式をもとに算出する。
γ^*＝γｐ−Ｋｍ・Δγｐ ………（２）

ここで、Ｋｍは補正係数であり、走行可能経路Ａの曲率β、道路幅Ｄ及び車速Ｖからファジー推論により求められる。これは、走行経路の曲率などによっては目標経路Ｍに滑らかに収束するのが困難であるため、曲率βや道幅Ｄ等の状態量に応じて補正係数Ｋｍを求めるようにしたものである。

そして、前記（２）式をもとに算出された目標ヨーレートγ^*を実現するために必要な前輪の目標操舵角θ^*を、下記（３）式をもとに算出する。
θ^*＝Ｌ（１＋ＫＶ²）・γ^*／Ｖ ………（３）
ここで、Ｌは自車両Ｗのホイールベース、Ｋはステアリング特性のスタビリティファクタである。

なお、現在のヨーレートγから目標ヨーレートγ^*へのヨーレートの補正分をΔγ^*（＝γ^*−γ）、現在の舵角θから目標舵角θ^*への舵角の補正分をΔθ^*（＝θ^*−θ）とし、下記（４）式をもとに目標操舵角θ^*を算出するようにしてもよい。
θ^*＝θ＋Δθ^*＝θ＋Ｌ（１＋ＫＶ²）・Δγ^*／Ｖ ………（４）
ここで、現在のヨーレートγ及び現在の舵角θはヨーレートセンサ及び操舵角センサを用いて得られた値を用いる。

次に、ステップＳ４では、ドライバの操舵意思を判断する。具体的には、前記ステップＳ１で読込んだ操舵トルクＴが、車速Ｖ及び操舵角θに応じて設定される操舵トルク閾値Ｔ₀を超えているか否かを判定し、Ｔ＞Ｔ₀であるときにはドライバが意識的に操舵入力していると判断してステップＳ５に移行し、Ｔ≦Ｔ₀であるときにはドライバは操舵入力していないと判断して後述するステップＳ８に移行する。

ステップＳ５では、前記ステップＳ１で読込んだ操舵角θと、前記ステップＳ３で算出した目標操舵角θ^*との偏差である操舵角偏差Δθ（＝θ^*−θ）をもとに、図５に示す目標付加操舵トルク算出マップを参照して、ドライバに走行車線の中央位置を知らせるインフォメーションを伝えるための目標付加操舵トルクＴｓを算出する。

この目標付加操舵トルク算出マップは、図５に示すように、操舵角偏差Δθが比較的小さい領域では、操舵角偏差Δθが増加するにつれて目標付加操舵トルクＴｓも大きく算出され、操舵角偏差Δθが所定の正値を超えると、目標付加操舵トルクＴｓは一定の正の値に固定されるように設定されている。また、操舵角偏差Δθが所定の負値を超えると、目標付加操舵トルクＴｓは一定の負の値に固定されるように設定されている。このような特性は、ドライバフィーリングをもとにチューニングして設定する。

このようにして算出される目標付加操舵トルクＴｓにより発生される操舵力を、ドライバは操舵反力として受けることになる。そして、これによりドライバは走行車線の中央位置からのずれを認識しながら操舵操作を行うことができる。このように、ドライバによる操舵操作が反映され易い車線維持制御の制御方式を第２の制御方式と称す。

次いでステップＳ６に移行して、前記第２の制御方式の継続時間を計測する、ソフトウェアタイマで構成される継続時間タイマのカウント値ｎを、予め設定された継続時間ｔ₀に相当するカウント値ｎ₀に設定してステップＳ７に移行する。ここで、継続時間ｔ₀は、車線維持制御の制御方式が第２の制御方式から後述する第１の制御方式に移行する際に、運転者に違和感を与えることのない十分な時間に設定する。また、継続時間タイマのカウント値ｎの初期値は０とする。

ステップＳ７では、算出された目標付加操舵トルクＴｓに応じた駆動信号を前記操舵アクチュエータ７に出力してから、タイマ割込み処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。
また、ステップＳ８では、カウント値ｎが０以下であるか否かを判定し、ｎ≦０であるときには、前記第２の制御方式の継続時間が経過したものと判断してステップＳ９に移行し、第１の制御方式における目標付加操舵トルクＴｓを算出する。

具体的には、前記ステップＳ３で算出された目標操舵角θ^*に操向輪としての前輪１ＦＬ及び１ＦＲの舵角を一致させるために、目標操舵角θ^*と現在の操舵角θとの差分に所定の制御ゲインを乗じて目標付加操舵トルクＴｓを算出し、前記ステップＳ７に移行する。
このようにして算出される目標付加操舵トルクＴｓにより発生される操舵力によって、自車両は走行車線を逸脱することなく車線中央位置を走行することになる。このように、自車両を走行車線中央位置に維持するような車線維持制御の制御方式を第１の制御方式と称す。

一方、前記ステップＳ８の判定結果が、ｎ＞０であるときには、前記第２の制御方式の継続時間が経過していないものと判断してステップＳ１０に移行し、前記ステップＳ５と同様の処理を行って目標付加操舵トルクＴｓを算出する。これにより、ドライバによる操舵操作が反映され易い操舵トルク制御を行うための目標付加操舵トルクＴｓが算出され、第２の制御方式が継続されることになる。

そして、ステップＳ１１に移行して、第２の制御方式を計測する継続時間タイマのカウント値ｎをデクリメントしてから前記ステップＳ７に移行する。
この図３の処理において、ステップＳ３の処理が目標操舵角演算手段に対応し、ステップＳ４の処理が操舵意思検出手段に対応し、ステップＳ５及びステップＳ１０の処理が第２の操舵トルク制御手段に対応し、ステップＳ９の処理が第１の操舵トルク制御手段に対応している。

したがって、今、運転者による操舵操作が行われることなく、自車両が走行車線に沿って直進走行しているものとする。この場合には、図３の車線維持制御処理において、ステップＳ４で運転者による操舵意思がないと判断されるので、ステップＳ４からステップＳ８を経てステップＳ９に移行し、自車両は走行車線の中央位置から逸脱しておらず車線追従させるための操舵トルクを付加する必要はないので、目標付加操舵トルクＴｓが“０”に算出される。これにより、運転者のステアリング操作に応じて直進走行が継続される。

この状態から、運転者の脇見等によって自車両が走行車線の中央位置から左側へ徐々に逸脱を始めたものとする。この場合には、先ず、ステップＳ３で前方車線の状態と車両の運転状態とに基づいて、自車両が走行車線中央に位置するために必要な目標操舵角θ^*が算出される。運転者は操舵操作を行っていないものとすると、ステップＳ４からステップＳ８を経てステップＳ９に移行し、目標操舵角θ^*に操向輪としての前輪１ＦＬ及び１ＦＲの舵角を一致させるための目標付加操舵トルクＴｓが算出される。そして、この目標付加操舵トルクＴｓに応じた駆動信号が操舵アクチュエータに出力されることにより、第１の制御方式としての操舵トルク制御が行われ、逸脱回避方向である右側への進路修正が的確に行われる。

このように、自車両が走行車線から逸脱傾向にあるときには、走行車線状態と車両の運転状態とに基づいて算出される目標操舵角θ^*に操向輪の実際の舵角を一致させるように操舵トルク制御が行われるので、自車両の車線逸脱を確実に防止することができる。
一方、自車両が走行車線に沿ってカーブ路を走行しているものとする。この場合には、運転者によって旋回走行が行われており、意図的に操舵操作を行っていると判断されるので、ステップＳ４からステップＳ５に移行する。このとき、目標操舵角θ^*と運転者による操舵角θとは一致するので、操舵角偏差Δθ＝０となって目標付加操舵トルクＴｓ＝０に算出される。これにより、運転者のステアリング操作に応じた走行が継続される。

また、運転者が意図的に操舵介入を行って、自車両が車線変更を行う場合には、操舵トルク閾値Ｔ₀を超える操舵トルクＴが検出されて、運転者が意図的に操舵操作を行っていると判断されるので、ステップＳ４からステップＳ５に移行し、目標操舵角θ^*と運転者操作による操舵角θとの偏差Δθに応じた目標付加操舵トルクＴｓが図５をもとに算出される。そして、この目標付加操舵トルクＴｓに応じた駆動信号が操舵アクチュエータに出力されることにより、第２の制御方式としての操舵トルク制御が行われ、運転者は操舵角偏差Δθに応じた操舵反力を受けることになる。

このとき、運転者による操舵角θが大きいほど操舵反力を大きく受けることになるが、操舵角θが大きくなるにつれて操舵反力の増加率は小さくなり、操舵角偏差Δθが所定値を越えると操舵反力は一定に保たれる。これは、操舵角偏差Δθが所定値を超えるほど大きな操舵操作を行っているときは、明らかに運転者による意識的な車線逸脱であると判断できるので、この場合には、操舵反力を一定値より大きくしないことで、運転者の操舵操作が反映され易くするためである。これにより、運転者はより違和感なく操舵操作を行うことができる。

また、旋回走行時における操舵操作の際には、運転者による逸脱意思がないにもかかわらず、目標操舵角θ^*との間に偏差が生じてしまう場合が考えられる。そこで、操舵角偏差Δθが比較的小さい場合には、操舵角偏差Δθの僅かな増加に対しても目標付加操舵トルクＴｓを大きく算出することで、運転者が敏感に操舵反力を受けられるようにする。これにより、より安定した車線追従を行うことができる。

また、走行車線中央位置からの逸脱量に応じた操舵反力を受けることができるので、運転者による意図的な車線逸脱である場合には、運転者は、操舵反力として付加される操舵トルクの向きによって走行車線中央位置からの逸脱方向を認識することができると共に、操舵トルクの大きさによって走行車線中央位置からの逸脱量を認識しながら車線変更等の車線逸脱を行うことができる。

前記第２の制御方式としての操舵トルク制御を行っている状態で、運転者が操舵操作を終了した場合には、ステップＳ４からステップＳ８に移行し、第２の制御方式の継続時間ｔ₀は経過しておらず継続時間タイマｎ＞０であるので、ステップＳ８からステップＳ１０に移行して第２の制御方式を継続する。このとき、自車両が走行車線から逸脱しているときには、運転者は操舵操作を行っておらずθ＝０であるので、目標操舵角θ^*に応じた操舵反力としての目標付加操舵トルクＴｓによって車線逸脱を回避する方向に進路修正が行われる。

その後、継続時間ｔ₀が経過すると、継続時間タイマｎ＝０となるので、ステップＳ８の判定によりステップＳ９に移行して、第１の制御方式に移行する。このとき、自車両が走行車線から逸脱しているときには、目標操舵角θ^*に操向輪の舵角が一致するような目標付加操舵トルクＴｓによって車線逸脱を確実に回避するように進路修正が行われる。
このように、運転者の操舵意思があると判断したときには、直ちに第１の制御方式から第２の制御方式へ移行するので、運転者の操舵操作が反映され易くすることができ、運転者に違和感のない走行制御を行うことができる。

また、運転者の操舵意思があると判断して第２の制御方式により操舵トルク制御を行っているときに、運転者の操舵操作を終了したときには、所定時間後に第２の制御方式から第１の制御方式に移行するので、急激に自車両に発生する操舵力が変化することを防止して、運転者に違和感のない走行制御を行うことができる。
このように、上記第１の実施形態では、運転者による操舵意思を検出し、運転者の操舵意思に応じて車線維持制御の制御方式を変更するので、運転者の操舵意思がないと判断したときには、車線追従性を重視した走行制御を行い、運転者の操舵意思があると判断したときには、運転者の操舵操作を重視した走行制御を行うことができ、安定した車線追従が行えると共に、運転者に違和感のない走行制御を行うことができる。

また、ステアリングシャフトのねじれから検出される操舵トルクが、車速及びドライバ操舵角に応じて設定される操舵トルク閾値を超えているときに、運転者の操舵意思があると判断するので、確実に運転者の操舵意思を検出することができると共に、路面の片勾配や横風等の外乱の影響を受けにくい車線追従性を実現することができる。
さらに、運転者の操舵意思がないと判断したときには、前方車線状態と車両の運転状態とに基づいて算出される目標操舵角に、操向輪の実際の舵角が一致するような目標付加操舵トルクを発生させるので、十分な車線追従性能を実現して安定した走行を行うことができる。

また、運転者の操舵意思があると判断したときには、前方車線状態と車両の運転状態とに基づいて算出される目標操舵角と、運転者による操舵角との偏差に応じた目標付加操舵トルクを発生させるので、運転者による操舵操作が反映され易い走行制御を行うことができ、運転者に違和感のない走行制御を行うことができる。
つまり、操舵角偏差が小さいときには、操舵角偏差の僅かな増加に対しても目標付加操舵トルクを大きく発生するようにすることで、運転者が敏感に操舵反力を受けられるようにするので、実際に操舵意思がある場合には、走行車線の中央位置を知らせるインフォメーションを運転者に対して伝えることができると共に、実際には操舵意思がない場合には、操舵反力として発生される操舵トルクによって車線逸脱を回避する方向に進路修正することができる。

また、操舵角偏差が大きいときには、明らかに運転者による意識的な車線逸脱であると判断して、一定値以上の目標付加操舵トルクを発生させないようにするので、運転者の操舵操作を適切に反映させることができ、運転者は違和感なく車線変更等を行うことができる。
さらに、運転者の操舵意思があると判断したときには、直ちに車線追従性を重視した制御方式から運転者の操舵操作を重視した制御方式へ移行するので、運転者の操舵操作を反映し易くすることができ、運転者に違和感のない走行制御を行うことができる。

また、運転者の操舵意思があると判断して運転者の操舵操作を重視した制御方式により操舵トルク制御を行っているときに、運転者の操舵操作が終了されたときには、所定時間後に車線追従性を重視した制御方式に移行するので、急激に自車両に発生する操舵力が変化することを防止して、運転者に違和感のない走行制御を行うことができる。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
この第２の実施形態は、前述した第１の実施形態において、運転者の操舵意思がないと判断したとき、所定時間後に第１の制御方式に移行しているのに対し、所定時間内に徐々に第１の制御方式に移行するようにしたものである。
すなわち、第２の実施形態におけるコントロールユニット１０で実行される車線維持制御処理を、図６に示すように、第１の実施形態における図３のステップＳ６を、制御配分比を決定するためのカウント値ｎを予め設定されたカウント値ｎ₁に設定するステップＳ２１に置換し、ステップＳ８〜Ｓ１１を、制御配分比ｋを算出するステップＳ２２と、第１の制御方式における目標付加操舵トルクＴｓ１を算出するステップＳ２３と、第２の制御方式における目標付加操舵トルクＴｓ２を算出するステップＳ２４と、制御配分比ｋに応じて目標付加操舵トルクＴｓを算出するステップＳ２５と、カウント値ｎが０以下であるか否かを判定するステップＳ２６と、前記ステップＳ２６の判定結果がＮｏであるときにカウント値ｎをデクリメントするステップＳ２７に置換されていることを除いては、図３の処理と同様の処理を実行するため、図３との対応部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

先ず、前記ステップＳ５で、図５をもとに目標付加操舵トルクＴｓを算出し、ステップＳ２１に移行して、第１の制御方式における操舵トルクと第２の制御方式における操舵トルクとの制御配分比ｋを決定するためのカウント値ｎを、予め設定された移行時間ｔ₁に相当するカウント値ｎ₁に設定してから前記ステップＳ７に移行する。ここで、制御配分比ｋを決定するためのカウント値ｎの初期値は０とする。

ここで、移行時間ｔ₁は、車線維持制御の制御方式が第２の制御方式から第１の制御方式へ完全に移行する際に、運転者に違和感を与えることのない十分な時間に設定する。
また、前記ステップＳ４の判定により、運転者の操舵意思がないと判断されたときには、ステップＳ２２に移行して、制御配分比ｋを下記（２）式をもとに算出する。
ｋ＝ｎ／ｎ₁ ………（２）

次に、ステップＳ２３では、第１の実施形態における図３のステップＳ９と同様に、目標操舵角θ^*に操向輪の舵角が一致するような目標付加操舵トルクを算出し、これをＴｓ１として、ステップＳ２４に移行する。
ステップＳ２４では、第１の実施形態における図３のステップＳ５及びＳ１０と同様に、目標操舵角θ^*と運転者による操舵角θとの偏差Δθに応じた目標付加操舵トルクを算出し、これをＴｓ２として、ステップＳ２５に移行する。

ステップＳ２５では、前記ステップＳ２２で算出された制御配分比ｋに応じて、前記ステップＳ２３及びＳ２４で算出された第１及び第２の制御方式における目標付加操舵トルクを配分し、最終的な目標付加操舵トルクＴｓを算出する。
Ｔｓ＝（１−ｋ）×Ｔｓ１＋ｋ×Ｔｓ２ ………（３）
次いでステップＳ２６に移行して、カウント値ｎが０以下であるか否かを判定し、ｎ＞０であるときには、ステップＳ２７に移行してカウント値ｎをデクリメントしてから前記ステップＳ７に移行し、前記ステップＳ２６の判定結果がｎ≦０であるときには、そのまま前記ステップＳ７に移行する。

したがって、今、運転者の脇見等によって自車両が走行車線の中央位置から左側へ徐々に逸脱を始めたものとする。この場合には、先ず、ステップＳ３で前方車線の状態と車両の運転状態とに基づいて、自車両が走行車線中央に位置するために必要な目標操舵角θ^*が算出され、運転者は操舵操作を行っていないので、ステップＳ４からステップＳ２２に移行する。制御配分比ｋを決定するためのカウント値ｎの初期値は０に設定されているので、ステップＳ２２で制御配分比ｋ＝０に算出される。そのため、第２の制御方式としての操舵トルク制御の配分比が０となるので、ステップＳ２５では、目標操舵角θ^*に操向輪としての前輪１ＦＬ及び１ＦＲの実際の舵角を一致させるための目標付加操舵トルクＴｓ１が目標付加操舵トルクＴｓとして算出される。そして、この目標付加操舵トルクＴｓに応じた駆動信号が操舵アクチュエータに出力されることにより、第１の制御方式としての操舵トルク制御が行われ、逸脱回避方向である右側への進路修正が的確に行われる。

この状態から、運転者が意図的に操舵介入を行って、自車両が車線変更を行うものとする。この場合には、操舵トルク閾値Ｔ₀を超える操舵トルクＴが検出されて、ステップＳ４からステップＳ５に移行し、目標操舵角θ^*と運転者操作による操舵角θとの偏差Δθに応じた目標付加操舵トルクＴｓが図５をもとに算出される。そして、制御配分比ｋを決定するためのカウント値ｎを予め設定されたカウント値ｎ₁に設定してから、この目標付加操舵トルクＴｓに応じた駆動信号を操舵アクチュエータに出力することにより、第２の制御方式としての操舵トルク制御が行われ、運転者は操舵角偏差Δθに応じた操舵反力を受け、走行車線中央位置を認識しながら車線変更を行うことになる。

その後、運転者が操舵操作を終了すると、ステップＳ４からステップＳ２２に移行し、制御配分比ｋを決定するためのカウント値ｎ＝ｎ₁に設定されているので、前記（２）式をもとに制御配分比ｋ＝１に算出される。そのため、第１の制御方式としての操舵トルク制御の配分比が０となるので、ステップＳ２５では、操舵角偏差Δθに応じた操舵反力を与えるための目標付加操舵トルクＴｓ２が目標付加操舵トルクＴｓとして算出される。そして、ステップＳ２７でカウント値ｎをデクリメントしてから、この目標付加操舵トルクＴｓに応じた駆動信号を操舵アクチュエータに出力することにより、第２の制御方式としての操舵トルク制御が継続される。

その後も運転者による操舵操作を行わない状態を継続しているものとし、車線維持制御の制御方式の移行時間ｔ₁は経過していないものとすると、ステップＳ２２で、ｎ＜ｎ₁に設定されているカウント値ｎに基づいて、ｋ＜１となる制御配分比ｋが算出される。そのため、第１の制御方式における目標付加操舵トルクＴｓ１と、第２の制御方式における目標付加操舵トルクＴｓ２とが制御配分比ｋに応じて配分され、前記（３）式をもとに最終的な目標付加操舵トルクＴｓが算出される。

これにより、第２の制御方式としての操舵トルク制御に加えて、第１の操舵トルク制御も行われることになる。このとき、各制御方式の配分は、前記（２）式をもとに算出される制御配分比ｋに応じて決定されるので、第２の制御方式から第１の制御方式へ移行する場合、移行時間ｔ₁が経過するまでの間では、時間が経つにつれて第１の制御方式の配分が徐々に多くなっていくことになる。

そして、移行時間ｔ₁が経過すると、カウント値ｎが０に設定されて制御配分比ｋが０に算出されるので、目標操舵角θ^*に操向輪としての前輪１ＦＬ及び１ＦＲの舵角を一致させるための目標付加操舵トルクＴｓ１が目標付加操舵トルクＴｓとして算出される。そして、この目標付加操舵トルクＴｓに応じた駆動信号が操舵アクチュエータに出力されることにより、第１の制御方式としての操舵トルク制御のみが行われる。

このように、上記第２の実施形態では、運転者の操舵意思がある状態から操舵意思がない状態へと移行して、車線維持制御の制御方式を第２の制御方式から第１の制御方式へ移行する場合には、制御配分比を設定して徐々に第１の制御方式へ移行するようにするので、運転者に操舵力の付加変化に対する違和感を与えることなく走行制御を行うことができる。

また、運転者の操舵意思がない状態から操舵意思がある状態へ移行した場合には、車線維持制御の制御方式を第１の制御方式から第２の制御方式へ直ちに移行するので、運転者による操舵介入を妨げることなく違和感のない走行制御を行うことができる。
なお、上記各実施形態においては、運転者の操舵意思を判断するための操舵トルク閾値Ｔ₀を、車速及び操舵角に応じて設定する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、ナビゲーション装置から得られる走行道路の曲率や道路種別に応じて設定するようにしてもよい。

本発明の実施形態を示す概略構成図である。 図１のコントロールユニットの具体例を示すブロック図である。 第１の実施形態におけるコントロールユニットで実行される車線維持制御処理を示すフローチャートである。 目標操舵角の算出方法を説明する図である。 目標付加操舵トルク算出マップである。 第２の実施形態におけるコントロールユニットで実行される車線維持制御処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１ＦＬ，１ＦＲ 前輪
２ ステアリングギア
３ ステアリングホイール
４ ステアリングシャフト
５ 操舵トルクセンサ
６ 操舵角センサ
７ 操舵アクチュエータ
８ａ ＣＣＤカメラ
８ｂ カメラコントローラ
９ 車輪速センサ
１０ コントロールユニット

Claims (5)

1. 自車両が走行車線に沿って走行するように操舵トルクを制御する車線維持支援装置において、
   自車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、
   運転者による操舵意思を検出する操舵意思検出手段と、
   操舵角を検出する操舵角検出手段と、
   前記走行状態検出手段で検出された走行状態に基づいて、自車両が走行車線の所定位置を走行するために必要な目標操舵角を算出する目標操舵角演算手段と、
   前記操舵意思検出手段で運転者による操舵意思が非検出であるとき、前記目標操舵角演算手段で算出された目標操舵角に実際の操舵角が一致するように操舵トルクを制御することで、自車両が走行車線の所定位置を走行するように操舵トルクを制御する第１の操舵トルク制御手段と、
   前記操舵意思検出手段で運転者による操舵意思を検出したとき、前記目標操舵角演算手段で算出された目標操舵角と前記操舵角検出手段で検出された操舵角との差分値である操舵角偏差に応じて操舵トルクを制御することで、運転者による操舵操作が反映され易いように操舵トルクを制御する第２の操舵トルク制御手段とを備え、
   前記第２の操舵トルク制御手段は、前記操舵角偏差が大きくなるにつれて、操舵トルク制御量を大きく設定すると共に、その増加率が、前記操舵角偏差が大きくなるにつれて小さくなるように操舵トルク制御量を設定して、操舵トルクを制御するように構成されていることを特徴とする車線維持支援装置。
2. 操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段を有し、前記操舵意思検出手段は、前記操舵トルク検出手段で検出された操舵トルクが所定値を超えたとき、運転者による操舵意思を検出することを特徴とする請求項１に記載の車線維持支援装置。
3. 前記走行状態検出手段は、走行車線状態、走行車線に対する自車両の位置状態、及び自車両の車速を検出し、前記目標操舵角演算手段は、前記走行状態検出手段で検出された走行状態に基づいて目標ヨーレートを算出し、当該目標ヨーレートを実現するような目標操舵角を算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の車線維持支援装置。
4. 前記操舵意思検出手段で検出された運転者による操舵意思が検出状態から非検出状態となったとき、所定時間後に前記第２の操舵トルク制御手段による操舵トルク制御から前記第１の操舵トルク制御手段による操舵トルク制御に移行することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の車線維持支援装置。
5. 前記操舵意思検出手段で検出された運転者による操舵意思が検出状態から非検出状態となったとき、所定時間内に徐々に前記第２の操舵トルク制御手段による操舵トルク制御から前記第１の操舵トルク制御手段による操舵トルク制御に移行することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の車線維持支援装置。

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