JP3638169B2

JP3638169B2 - 車両衝突予防装置

Info

Publication number: JP3638169B2
Application number: JP05388596A
Authority: JP
Inventors: 正雄西川; 健志郎橋本
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1996-02-16
Filing date: 1996-02-16
Publication date: 2005-04-13
Anticipated expiration: 2016-02-16
Also published as: JPH09221052A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、走行中に他車との衝突を予測し、衝突を回避するための適切な処置をとることを運転者に促す車両衝突予防装置に関し、特に、逼迫した場面で運転者の気が動転しているような場合でも、運転者に対して迅速にかつ分かりやすい形で必要な処置をとることを促すと共に、衝突が回避された後は、速やかに通常走行に復帰することのできる車両衝突予防装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、コンピュータの記憶容量の増大や演算速度の高速化がめざましく、自車と他車との距離や相対速度を高精度に検知する障害物検知センサの低コスト化と相俟って、車線変更時に於ける後続車両との衝突可能性を予測する技術が種々開発・提案されるようになってきた（特開平４−１９２７４号公報など参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、上記公報に開示された公知技術は、衝突が予測された際に、隣接車線へ向けての操舵に対する補助操舵力を減少させるに止まり、運転者が操舵力の変化を認識しない限り衝突の危険性を完全に排除し得るものではなく、衝突を十分に予防し得るとは言い難い面があった。
【０００４】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、衝突の危険が迫っていることを運転者に的確に警告すると共に、運転者の操舵よりも迅速に、かつ的確に安全なコースへと車両を誘導し、衝突が回避された後は直ちに運転者の意志に車両の操向を委ねることができるように構成された車両衝突予防装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このような目的を果たすために、本発明に於いては、車両の操舵系に操舵トルクを付与するための駆動手段（電動機１４）と、車両の目標進行方向を設定するための目標進行方向設定手段（目標経路設定部２４およびステップ１０５の処理）と、車両の実際の進行方向を検出するための実進行方向検出手段（ステップ１０４の処理）と、自車の周囲の障害物を検知するための障害物検知手段（レーダー装置３ａ）と、自車と障害物との距離を算出するための距離算出手段および自車と障害物との相対速度を算出するための相対速度算出手段（位置・速度認識部２１）と、距離を相対速度で除した値に基づいて第１の衝突危険度を算出する第１衝突危険度算出手段および距離に基づいて第２の衝突危険度を算出する第２衝突危険度算出手段（ステップ３１６、３１７の処理）と、目標進行方向設定手段と実進行方向検出手段との信号に基づいて両者を一致させるのに要する操舵量を算出するための操舵量算出手段（ステップ１１３〜１１５の処理）と、衝突危険度算出手段及び操舵量算出手段の出力に基づいて駆動手段が発生するべき操舵トルクを決定するための操舵トルク決定手段（ステップ３１５、３１８の処理）とを有し、他車が走行する車線への偏向を検出した時には、この偏向に対抗すると共に第１衝突危険度算出手段の算出値と第２衝突危険度算出手段の算出値とを比較して両者のより大きな方の危険度値に略比例する操舵反力トルクを前記駆動手段が発生するようにしてなることを特徴とする車両衝突予防装置を提供するものとした。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図面を参照して本発明の構成を詳細に説明する。
図１は、本発明に基づく車両衝突予防装置の全体的構成を示している。図１に於いて、車両Ｗの運転席の上部のルームミラー近傍には、車両前方の道路を単眼視し、その画像を処理することによって走行車線を抽出し、その画像データから車線内に於ける自車の位置並びに方向を判別するためのＣＣＤカメラ２が取り付けられている。そして車体の両側部には、自車の側方、特に後側方から接近する他車との相対位置および相対速度を検出するための複数のレーダー装置３ａが設けられている。さらに車体中央部には、車両Ｗの重心位置を通る垂直軸回りのヨーイング角速度を検出するためのヨーレイトセンサ４が設けられ、また車両１の駆動軸には、その回転数を計測して車速を求めるための車速センサ５が装着されている。なお、この車両１には、前方の障害物を検知するための前方レーダー装置３ｂが設けられているが、これは本発明の本質的な内容とは直接関係しないので、詳細な説明は省略する。
【０００７】
図２に併せて示すように、本発明が適用される操舵装置は、運転者が操舵するためのステアリングホイール６と、ステアリングホイール６に直結されたステアリング軸７と、ステアリング軸７の軸端に設けられたピニオン８と、これに噛合して該ピニオン８（即ちステアリングホイール６）の回転運動を直線運動に変換するためのラックギア９が設けられたラック軸１０と、ラック軸１０にタイロッド（図示せず）を介して連結されたナックルアーム１１と、ナックルアーム１１が固設されたハブキャリア（図示せず）に支持された前輪１２とからなっている。また、本操舵装置のステアリング軸７には、コグドベルト１３を介して電動機１４の回転力が加えられるようになっている。なお、電動機１４の軸端には、ステアリング軸７の回転角度（即ち操舵角）を検出するために、公知形式のロータリーエンコーダ１５が連結されている。
【０００８】
上記ＣＣＤカメラ２、各レーダー装置３ａ、ヨーレイトセンサ４、車速センサ５、及びロータリーエンコーダ１５の各信号は、図３に示すように、ＣＰＵ１６を含む制御ユニット１７に入力され、後述するアルゴリズムに従って電動機１４の出力トルクを制御するための情報として用いられる。
【０００９】
図３に於いて、制御ユニット１７に組み込まれたＣＰＵ１６には、ヨーレイトセンサ４、車速センサ５、及びロータリエンコーダ１５の各出力が直接的に入力されると共に、レーダー装置３ａの出力を位置・速度認識部２１で処理して得た後側方から接近する他車と自車との相対位置並びに相対速度の情報と、ＣＣＤカメラ２の出力を、画像処理部２２、走行可能領域認識部２３、及び目標経路設定部２４で処理して得たこれから走行するべき目標経路の情報とがそれぞれ入力される。これらの各種情報に基づいて後述するアルゴリズムに従ってＣＰＵ１６にて算出された電動機１４の発生するべきトルク目標値により、電動機駆動回路２５を介して電動機１４が制御される。
【００１０】
さらにＣＰＵ１６には、本発明システムを起動させるか否かを運転者に選択させるための手動切替スイッチ２６、並びにシステムが作動中か否かを表示する表示灯２７が接続されている。
【００１１】
【第１実施例】
次に本発明に関わる制御アルゴリズムの第１の実施例について図４及び図５を参照して説明する。このアルゴリズムは、手動切替スイッチ２６にてシステム起動が選択されると起動し、例えば10msごとに繰り返されるものとする。
【００１２】
ステップ１０１でアルゴリズムがスタートすると、先ず前記の各種センサ情報（車速Ｖ・ヨーレイトγ・操舵角δ・レーダー情報）を読み取り（ステップ１０２）、初期設定時に路面上に想定・固定されたＸ−Ｙ固定座標系に於ける自車Ｗの傾斜角度θ_Wを算出する（ステップ１０３）。
【００１３】
この傾斜角度θ_Wを求めるには、公知の画像処理手法により（特開平２−２７６８８号公報参照）、ＣＣＤカメラ２にて得た画像情報から道路線分を抽出し、その抽出した道路線分から走行可能領域を平面的に認識し、そこに予め定められた規則（走行可能領域の中心に目標進行方向を設定するなど）に従って、目標進行方向を設定する。この場合、目標進行方向は、図６に示すように、車両Ｗ（自車）の中心を原点ｏとし、車両Ｗの前後方向をｘ軸とし、車幅方向をｙ軸とするｘ−ｙ相対座標系に於いて、点列から形成した曲線Ｍ（目標経路）として表現される。なお、今まで走行してきた道路情報と、ＣＣＤカメラ２を介して得られた新たな道路情報とが、初期設定時に路面上に想定・固定されたＸ−Ｙ固定座標系（Ｏ点を原点とする座標）に於いて処理される。
【００１４】
例えば、目標経路Ｍと車両Ｗとの関係が図６の通りであったとすると、先ず、車両Ｗの現在位置を算出する（ステップ１０４）。これは車両Ｗのｘ−ｙ相対座標の原点ｏのＸ−Ｙ固定座標成分（Ｘ_W,Ｙ_W）を求めることを意味している。次いで目標経路Ｍ上に目標点Ｐを設定する（ステップ１０５）。これは目標経路Ｍをｘ−ｙ相対座標に於ける点列として表現したことから、車両Ｗの現在の速度Ｖでｘ軸方向に所定の予見時間Ｔだけ移動した距離ｘｐ（＝ＶＴ）をｘ座標成分とする目標経路Ｍ上の点として設定することを意味している。
【００１５】
続いて目標ヨーレイトγm を算出する（ステップ１０６）。これには、先ず目標点到達ヨーレイトγp （即ち、車両Ｗを現在位置（原点ｏ）から図６中に仮想線で示す走行経路Ｓp を経て目標点Ｐに到達させるための車両Ｗのヨーレイト）を適宜な式から求め（ステップ１０７）、次いで目標点Ｐに於ける車両Ｗと目標経路Ｍの接線との角度偏差Δθp を求め（ステップ１０８）、この角度偏差Δθp を解消するヨーレイトの補正分Δγp を求め（ステップ１０９）、このΔγp に補正係数Ｋm （後述）を乗じて得た積を目標ヨーレイトγp から減算することにより（ステップ１１２）、目標点到達ヨーレイトγp を補正することで行う。
【００１６】
ここで補正係数Ｋm について説明する。図示のアルゴリズムでステップ１０２の後、ステップ１０３以降の処理と平行してステップ１１０〜ステップ１１１の処理が行われるが、ステップ１１０では走行可能経路Ａ（前記の走行可能領域と同じ）の曲率ρ並びに道幅Ｗ_Rを求め、ステップ１１１で曲率ρ、道幅Ｗ_R、及び車速Ｖからファジー推論によって補正係数Ｋm を求める。これは走行可能経路の曲率などによっては滑らかに目標経路Ｍに収斂するのが困難であることに鑑み、走行経路の曲率や道幅などの状態量に応じて補正係数を求めると共に、その算出をファジー推論を用いて行うようにしたものである。尚、その詳細は特開平２−２７６８８号公報に述べられているので、ここではこれ以上の説明は割愛する。
【００１７】
続くステップ１１３に於いて、ヨーレイトと舵角との関係を記述する適宜な式を用い、目標ヨーレイトγm を生ぜしめる操舵角（ステアリング軸７の回転角度）を目標操舵角δm として算出する。次いで目標操舵角δm を得るための電動機１４の変位角度を算出してこれを目標電動機変位角度θmdとおき（ステップ１１４）、この目標値と一致させるために電動機１４に発生させる目標駆動トルクＴ（電流値）を計算する（ステップ１１５）。その要領は公知の手法と同様に、現在の実電動機回転角度θ_Mと目標電動機変位角度θmdとの差に対してある定数Ｋ1 を乗じて算出する（Ｔ＝Ｋ1 （θmd−θ_M））。
【００１８】
以上の処理（ステップ１０２〜ステップ１１５）により、目標経路Ｍ上に定めた目標点Ｐに車両Ｗを到達させるのに要する目標点到達ヨーレイトγp を求めると共に、目標点Ｐに於けるｘ−ｙ相対座標に対する車両Ｗの傾斜角度θPWと目標経路Ｍの傾斜角度θPMとの角度偏差Δθp を求め、この角度偏差Δθp を減少させるのに要するヨーレイトの補正分を求めて目標ヨーレイトを補正し、補正目標ヨーレイトγm となるような目標操舵角δm を求め、その値を電動機１４の回転角度に置き換えた目標値θmdとなるように電動機１４の駆動トルクによって操舵角の修正制御が行われ、これをもって車線追従操舵が支援される。
【００１９】
ここで車線追従操舵支援制御について簡単に説明しておく。車線追従操舵支援制御時の操舵反力特性は、図７に点線で示す通り、実電動機回転角度θ_Mが目標電動機変位角度θmdと一致していれば操舵反力τs は０であるが、運転者が操舵して実電動機回転角度θ_Mと目標電動機変位角度θmdとの間に偏差（この場合は絶対値で実値が目標値を上回る）が生ずると、その偏差に比例して操舵反力τs の値が増大する正比例特性を有している。この特性は、平坦路を走行する際にステアリングホイールに加わるセルフアライニングトルクに置き換えて考えると、その狙いが良く理解できよう。即ち、通常のステアリング系では、縦軸が操舵反力であり、横軸が路面抵抗である。そして路面抵抗値は操舵角に概ね比例して増大するので、横軸は操舵角と見なし得る。即ち、通常のステアリング系に於いては、直進位置から転舵すると、セルフアライニングトルクによる舵角に比例した反力を運転者は感じ取ることになる。従って、平坦路にあっては、運転者は保舵力が最小になる方向に操舵していれば、車両は直進することになる。本発明が対象とする車線追従操舵支援制御に於いては、ＣＣＤカメラ２がとらえた車線を追従するように電動機１４のトルク制御が行われるので、運転者は、ステアリングホイール６に加わる反力が０になる方向、つまり保舵力が最小となるように操舵すれば、自ずと車線追従走行ができることになる。
【００２０】
なお、Ｘ−Ｙ固定座標に対する車両Ｗの傾斜角度θ_Wは、車両Ｗの停止時に、ｘ−ｙ相対座標系とＸ−Ｙ固定座標系とが一致するように初期設定しておけば、図４のアルゴリズムが起動される度に検出したヨーレイトγを積分することで得られる。
【００２１】
次に、目標点Ｐに於ける目標経路Ｍの接線とｘ−ｙ相対座標系の車両Ｗとの角度θPMの符号を判別し（ステップ１１６）、偏差がマイナスの時（θPM＜０・左偏向）には、ステップ１１７へ進み、ステップ１１５で算出した目標駆動トルクＴを電動機駆動回路２５に出力する。
【００２２】
他方、偏差が０或いはプラスの時（θPM≧０・車線に平行或いは右偏向）には、ステップ１１８へ進んで右側車線を走行する他車との衝突危険度αを次式に従って算出する。
α＝Ａ−（Ｋｄ×ｄＤ）−（ＫD ×Ｄ）
但し、α≧０、Ａ：定数、Ｄ：距離、ｄＤ：相対速度
【００２３】
この式は、相対速度ｄＤがマイナスの場合は、他車が自車に近づいてくるのでその絶対値が大きいほど危険度は大となり、プラスの場合は、他車が自車から遠ざかるのでその絶対値が大きいほど危険度は小となることを表し、また距離Ｄは小さいほど近接しているので危険度は大となることを表している。
【００２４】
続くステップ１１９に於いて、電動機１４の目標駆動トルクを修正するために、危険度αにある定数Ｋadを乗じ、この値Ｋad・αがもしも電動機１４の最大トルクＴmax 未満の場合は、この値を修正目標駆動トルクＴadとし、電動機１４の最大トルクＴmax 以上となった場合には、電動機１４の最大トルクＴmax を修正目標駆動トルクＴadとする。そして次のステップ１２０では、この修正目標駆動トルクＴadをステップ１１５で算出した目標駆動トルクＴに加算した値を改めて目標駆動トルクＴに置き換え（ステップ１２０）、この値を電動機駆動回路２５に出力する（ステップ１２１）。なお、電動機１４の駆動電流は、ロータリーエンコーダ１５の実出力と目標値との差が減少するようにフィードバック制御される。以上の処理は、ステップ１２２で終了と判断されるまで繰り返される。
【００２５】
以上のアルゴリズムによると、車線追従操舵の支援制御が行われている状態に於いて、設定された車線から右側に車線変更しようとして運転者が操舵した際に、既に自車を追い越しつつある他車の存在をレーダー装置３ａが右側車線に認めると、自車と他車との距離及び相対速度から危険度を算出し、この危険度の値に比例して増大する操舵反力トルクを電動機１４が発生することとなる。これにより、衝突の危険性があることを運転者に報知すると共に、衝突を回避する方向への操舵が自動的に行われる。そして車両Ｗが押し返された結果、走路の接線方向に対する車両Ｗの傾斜角度θPMがマイナス（車線の接線に対して左向き）になると、電動機１４の制御は直ちに車線追従操舵支援になり、反対車線にまで押し返されることはない。
【００２６】
なお、本第１実施例に於いては、車両Ｗの向きが基準線に対して他車から遠ざかる方向にあれば衝突回避のための制御を中止するものとしたが、これに限定される必要はなく、車両の傾き角度が決められた基準値を下回った時点に衝突回避制御を停止するようにすることも考えられる。
【００２７】
【第２実施例】
次に本発明の第２の実施例について説明する。本第２実施例では、図７に太線で示すようなマップをＣＰＵ１６に格納しておき、危険度αが所定の基準値を超えた時には、このマップに切替えて車線変更を阻止するようにしている。このマップに於いては、現在の実電動機回転角度θ_Mと、車線を維持して走行するのに必要な目標電動機変位角度θmdとの差（θ_M−θmd）が横軸にプロットされている。そして縦軸には、操舵反力τs がプロットされいる。このマップには、ヒステリシスが付してあり、車線を変更しようとする操舵に対しては極めて大きな操舵反力が加わるのに比し、保舵、または切り戻す時には、低い操舵反力しか加わらないようになっている。なお、点線で示した右上がりの直線は、上述の通り通常の車線追従操舵支援制御時の操舵反力特性を示している。
【００２８】
次にマップの切り替えをどのようにして行うのかについて図８を参照して説明する。なお、図８に於いては、ステップ２１６より前の処理は、先に図４を参照して説明した第１実施例のステップ１１５までの処理と何等変わるところは無いので省略している。先ずステップ２１６に於いて、第１実施例と同様の要領で危険度αを算出する。次いで右側車線の危険度 αR が基準値αo 以上か否かを判別し（ステップ２１７）、もし基準値αo に達していなければ、ステップ２１８へ進んで通常の車線追従操舵支援制御の目標駆動トルクＴ（ステップ１１５で求めた）を電動機駆動回路２５に出力する。
【００２９】
他方、危険度 αR が基準値αo 以上であると判断された時は、図７の太線で示すマップを選択し、そのときのθ_M−θmdに対応する目標反力トルクＴp （τｓ）を読み取ると共に、実値が目標値を上回る場合（θmd＜θ_M・右偏向）は、このマップから求めた目標反力トルクＴp を目標駆動トルクＴとして設定し、この反対に実値が目標値以下の場合（θmd≧θ_M・車線追従中或いは左偏向）は、ステップ１１５で求めた目標駆動トルクＴをそのまま設定する（ステップ２１９）。そしてこのような条件のもとに設定した目標操舵トルクＴを電動機駆動回路２５に出力する（ステップ２２０）。
【００３０】
本第２実施例に於いては、以上のように構成したので、右側車線を他車が走行していて危険度が基準値以上に高い状態で車線変更を行おうとすると、操舵反力トルクに関わるマップが切り替わり、極めて大きな操舵反力トルクがステアリング軸７に加わることになる。この操舵反力トルクは、あくまでも車線追従制御のための目標値に対する実値の関数なので、実操舵角δと目標操舵角δm との偏差の減少に従って操舵反力トルクも減少し、車両の向きが目標経路に一致すれば操舵反力トルクは０となり、それ以上逆方向へ押し返されることはない。また、自車が車線変更を行わない状態で後方から他車が接近してきたことで危険度が高く判定された場合でも、車両が目標経路に沿っている限り回避運動は行われない（請求項２の作用）。
【００３１】
なお、本実施例に於いては、右側の車線に他車が存在する時に右へ車線変更する場合ついて説明したが、左側へ車線変更する場合についても同様に本発明を適用し得ることは言うまでも無い。
【００３２】
【第３実施例】
次に本発明の第３の実施例について説明する。本実施例のアルゴリズムを図９に示すが、これについても電動機１４の目標駆動トルクＴを算出する以前の処理は前述した２つの実施例のステップ１１４までと全く同様なので、ここでは目標駆動トルクＴの算出処理以降について説明する。
【００３３】
ステップ３１５にて、目標駆動トルクＴの計算を行う。本第３実施例では、操舵反力の特性をより一層自然な運転感覚に合わせるために、実値と目標値との偏差θ_M−θmdに対して両者を一致させるために電動機１４が発生するべき操舵反力トルクの特性を、図１０に示すような途中で折れ曲がった２つの直線からなるものとした。即ち、目標値と実値との偏差が所定値未満の領域（図１０のＥの範囲）と、所定値を超えた領域とで比例定数を変えることにより、偏差に対するトルクの勾配に変化を持たせるものとした（図１０に点線で示す特性）。このような操舵反力の感覚は、パワーステアリングの特性として長く運転者が慣れ親しんできたものであり、より一層違和感のない制御を行えることが期待できる。
【００３４】
続くステップ３１６では、上記２つの実施例で述べた危険度とは異なる形式の危険度ＤＯＤを算出する。本実施例に於ける危険度ＤＯＤは、他車との距離を相対速度で除した値で表される時間の単位を持つものＤＯＤ（Ｔ）と、他車と自車との走行車線上の前後方向距離に当たる長さの単位を持つものＤＯＤ（Ｌ）との２つが用いられ、いずれもレーダー装置３ａの情報から算術的手段で容易に求めることができる。
【００３５】
先ずＤＯＤ（Ｔ）について図１１を参照して説明すると、図１１の横軸の危険度ＤＯＤ（Ｔ）は、自車と他車との関係がこのまま推移した場合、何秒後に接触するかを示しており、相対速度がプラス（他車の方が遅い）の場合や、絶対値で所定時間Ｔ2 よりも大きな場合は衝突の危険性はないものとし、危険度を電動機１４の制御ゲインに置き換えた第１の衝突危険度値Ｋad(T) を１とする。これに対し、接触までの時間が上限値Ｔ2 より短い場合は、接触までの時間に反比例する形でゲインを増加させ、接触までの時間が下限値Ｔ1 を下回る領域は、第１の衝突危険度値としてのゲインＫad(T) を最大値とする。
【００３６】
次にＤＯＤ（Ｌ）は、他車と自車との走行車線上の前後方向距離を表しているので、図１２に示すように、横軸上の値が所定値Ｌ2 より大きい（後方へ遠く離れている）か、他車が自車より前方に出ている場合の所定の距離−Ｌ3 の絶対値より大きい（前方へ離れている）場合には、衝突の危険性はないものとし、上記と同様に危険度を電動機１４の制御ゲインに置き換えた第２の衝突危険度値Ｋad(L) を１とする。これに対し、横軸上の値が上限値Ｌ2 より少ない場合は、距離に反比例する形でゲインを増加させ、下限値Ｌ1 並びに前方距離−Ｌ3 より近接している領域は、第２の衝突危険度値としてのゲインＫad(L) を最大値とする。これら制御ゲインに置き換えた２つの危険度の両者について計算し、より大きな方の値を採用する。尚、２つの危険度を考慮する理由は、他車が自車と同一速度で並進する場合は、ＤＯＤ(T) のみでは危険度を十分に考慮し得ないからである（請求項１の作用）。
【００３７】
なお、本実施例に於いては、右側車線の他車についての危険度のみを考慮する例を示しているが、左車線の他車を問題にする場合は、左右それぞれについての危険度及びゲインを算出し、それぞれ大きな方を採用すれば良い。
【００３８】
このようにして危険度に対応するゲインＫadを求めたならば、次にステップ３１５で得た目標駆動トルクの向きから車両Ｗの方向を判別し、右偏向（Ｔ＞０、即ち電動機は右に切られたステアリングホイールを直進方向へ戻そうとするトルクを発生している）ならばこのゲインＫadを乗じたトルクを目標駆動トルクＴとして出力し、車線追従中或いは左偏向（Ｔ≦０）ならばステップ３１５で求めた目標駆動トルクＴそのものを出力する（ステップ３１８、３１９）。
【００３９】
本第３実施例の構成によれば、危険度の程度に応じて乗ずるゲインＫadを変化させるため、図１０に点線で示す特性から太線で示す特性の間で操舵反力の大きさが連続的に変化し、衝突の可能性がさほど逼迫していない状態では運転者に注意を促す程度の反力を加えて運転者の判断に委ね、事態が急を要する場合には車両側から回避運動を行うことになる。従って、より一層自然な運転感覚で安全を保証できる。またアルゴリズムも、操舵反力マップを切り換える場合に比べて時間的損失が少なくなり、応答性の高いシステムを構築できる。
【００４０】
【第４実施例】
次に本発明の第４の実施例について図１３を参照して説明する。本第４実施例については、危険度からゲイン算出までの処理は前述の第３実施例に於けるステップ３１７までの処理と全く同様なので、ここではゲイン算出処理以降のステップについて説明する。
【００４１】
危険度ＤＯＤからゲインＫadを算出したならば、車両Ｗと目標車線の中心線からの隔たりの距離Ｌが車線幅Ｌの３／４（０．７５Ｌ）を超えたか否かを判断し（ステップ４１８）、０．７５Ｌ以下であればフラグを０にした上で（ステップ４１９）、ステップ４２０へと進む。これに対し、目標車線の中心線からの車両Ｗの隔たり距離が０．７５Ｌを超えている場合には、車線変更が実質的に完了しているものと判断してステップ４２１へと進み、フラグが既に１となっているか否かを判別する。ここでフラグが１ではない場合は、ステップ４２２へと進み、その時の後続車両との衝突の危険度が規定値よりも高いか否かを判断する。この危険度の判断には、例えば第３実施例のステップ３１８で算出したゲインＫadを用い、これが適宜に定めた基準値ｋ以上か否かを判別すれば良い。ここで基準値以上ならば、衝突の危険性が高いので、ステップ４２０で第３実施例のステップ３１８と同様な処理で判別した車両Ｗの方向に従って目標駆動トルクＴを決定する。これに対して基準値に満たない時は、後続車両がいないか、又はまだ衝突の危険性は低いのでフラグを１とした上で（ステップ４２３）、ステップ３１５で算出した目標駆動トルクＴに決定し（ステップ４２４）、それを電動機駆動回路２５に出力する（ステップ４２５）。
【００４２】
本第４実施例に於いては、以上のように構成したから、たまたま事情があって車線追従支援制御で初期設定した車線の隣の車線への変更が実質的に完了した場合には、その車線に後方から接近してくる車両があっても、その時は既にステップ４２３の処理でフラグが１になっているため、他車の存在を感知して自車を元の車線に押し返す力が作用することを抑制することができる。従って、本第４実施例の技術によれば、車線変更の度にいちいち衝突予防制御を解除しなくても、後続車両の接近で元の車線に強引に戻されるようなことが確実に解消できる（請求項３の作用）。
【００４３】
また右側車線から再び元の車線に戻れば、ステップ４１８、ステップ４１９を経てフラグが０に再設定されため、本来の衝突予防制御が再び作動を開始するようになる。尚、ステップ４２２に示した判断基準のｋで、ｋ＝１とすれば衝突の危険性が全く考えられない状態では自動的に衝突予防制御が非作動状態に切り替わるようになる。ｋに１よりも大きな定数を選べば、場合によっては衝突の危険性を検知して操舵反力が増大してから切り替わることになるが、ｋが１に十分に近ければその際の衝撃も許容レベル以下に抑えることができる。
【００４４】
なお、第１実施例に於いてこれと同様の機能を発揮させようとする場合は、ステップ１１６で車両の向きの判別基準を０とおくのではなく、プラスの小さな量を基準値に設定すれば、所期の目的を達成することができる。
【００４５】
また第２実施例に於いては、同様の機能をマップのヒステリシスを大きく設定することで達成している。即ち、ヒステリシスの大きな操舵力特性の下では、操舵時には大きな反力が作用するのに対して、一旦操舵が終了してしまえば、元に戻そうとする復元舵力（保舵力）は小さくなるため、上述した不具合は解決されている。
【００４６】
以上説明した衝突予防装置は、全操舵力を運転者の力にたよるマニュアル式であっても、或いは人力に機械的な補助操舵力を加えるパワーステアリング式であっても、等しく適用可能である。以下に電動式パワーステアリング装置に本発明を適用した場合について説明する。
【００４７】
電動式パワーステアリング装置の基本的原理は、ステアリングホイールに加えられた運転者の操舵力をトルクセンサによって検知して、そのトルクが規定値を超えた場合には、適当な補助操舵力を電動機により加え、その結果、運転者が加えるべき操舵トルクが規定値に納まる、というものである。構造上は、電動機の回転力をステアリング軸上にウォーム減速機等で倍力して加えるか、或いはラック軸上にこれと同軸的に電動機を配置し、その出力をボールスクリュー機構等で倍力してラック軸に加えるかのいずれかの方法が採られることが一般的である。
【００４８】
図１４は、これらのうちのステアリング軸上にウォーム減速機３１及び電動機１４を配置した例を示している。本装置について以下簡単に説明すると、ステアリングホイール６に加えられた運転者の操舵トルクをステアリング軸７の中間部に一体的に連結されたトーションバー３２のねじり変位に変換し、その変位をポテンショメータ３３等で電気信号に変換する。制御ユニット１７はその電圧信号に基づいて所定のアルゴリズムに従って電動機１４の発生するべきトルクを算出し、この値に基づいて電動機１４を制御して適切な操舵支援トルクをステアリング軸７に加える。この制御については既に公知なので、ここでは詳細な説明は省略する。
【００４９】
このような補助操舵力制御手段４１と前述した衝突予防制御手段４２とを切替スイッチ４３で運転者が任意に切り換える可能なように構成することにより（図１５参照）、既存のパワーステアリング装置をそのまま流用して本発明を実施することができ、その場合には、電動機１４及び電動機駆動回路２５はそのまま利用できるので、システム全体の構成を簡略化でき、重量や製造コストの面でも好ましい結果が得られる。しかもパワーステアリング装置の制御に必要なアルゴリズム自体は在来のものを殆ど無修正で利用できるので、ソフトウエアの利用効率も高い利点がある（請求項４の作用）。
【００５０】
なお、本発明が適用し得るパワーステアリング装置は、上記した電動式に限らず、例えば油圧式のパワーステアリング装置であっても、要するにそのアクチュエータである油圧シリンダーの出力を衝突危険度に応じて制御しさえすれば、全く同じ効果を得ることができる。また、第１、第２実施例で用いた危険度については、第３実施例で用いた危険度ＤＯＤを利用することも可能であるし、また別の定義に従って定めてもよいことは言うまでもない。
【００５１】
【発明の効果】
このように本発明によれば、自車の走行車線の隣車線に他車がある場合に車線変更しようとすると、他車との相対距離や相対速度に応じて衝突危険度を予見し、衝突の可能性が高い場合には車線変更を阻止する向きの反力をステアリングホイールに加えるので、衝突を効果的に回避することができる。しかも運転者が車線変更を断念すると操舵反力が直ちに消失するので、元の車線を超えて反対車線にまで押しやられたり、進路が収斂するまでにふらついたりすることが無く、回避後の車両の挙動を安定なものにすることができる。これに加えて、運転者に対する危険度の警告は、操舵力という直接的な物理量なので、運転者は瞬時にその内容を理解することができ、しかも警告と同時に衝突から車両を遠ざける方向への操舵は容易となるように構成されているため、効果がより具体的で、即応性のあるものとなる。
また、本発明は、既存のパワーステアリング装置に対しても、パワーステアリング装置自体のハードウェア並びにソフトウェアには何等変更を加えずに容易に適用できるので、システム構築の費用を著しく低減することができ、極めて信頼性の高いシステムを提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した車両の配置図。
【図２】本発明に関わる操舵系の概略構成図。
【図３】本発明に関わる制御ブロック図。
【図４】第１実施例の制御アルゴリズムの前半部分。
【図５】第１実施例の制御アルゴリズムの後半部分。
【図６】車線追従操舵の支援制御に関わる説明図。
【図７】第２実施例の操舵トルクの設定マップの概念図。
【図８】第２実施例の制御アルゴリズムの後半部分。
【図９】第３実施例の制御アルゴリズムの後半部分。
【図１０】第３実施例に於ける操舵トルクの特性線図。
【図１１】第３実施例に於ける危険度ＤＯＤ(T)の設定マップの概念図。
【図１２】第３実施例に於ける危険度ＤＯＤ(L)の設定マップの概念図。
【図１３】第４実施例の制御アルゴリズムの後半部分。
【図１４】本発明が適用可能なパワーステアリング装置の一例を示す概略構成図。
【図１５】本発明装置とパワーステアリング装置との関連を説明するための概念的なブロック図。
【符号の説明】
Ｗ車両
２ＣＣＤカメラ
３レーダー装置
４ヨーレイトセンサ
５車速センサ
６ステアリングホイール
７ステアリング軸
８ピニオン
９ラックギヤ
１０ラック軸
１１ナックルアーム
１２前輪
１３コグドベルト
１４電動機
１５ロータリーエンコーダ
１６ＣＰＵ
１７制御ユニット
２１位置・速度認識部
２２画像処理部
２３走行可能領域認識部
２４目標経路設定部
２５電動機駆動制御部
２６手動切替スイッチ
２７表示灯
３１ウォーム減速機
３２トーションバー
３３ポテンショメータ
４１補助操舵力制御手段
４２衝突予防制御手段
４３切替スイッチ

Claims

車両の操舵系に操舵トルクを付与するための駆動手段と、
車両の目標進行方向を設定するための目標進行方向設定手段と、
車両の実際の進行方向を検出するための実進行方向検出手段と、
自車の周囲の障害物を検知するための障害物検知手段と、
自車と障害物との距離を算出するための距離算出手段および自車と障害物との相対速度を算出するための相対速度算出手段と、
前記距離を前記相対速度で除した値に基づいて第１の衝突危険度を算出する第１衝突危険度算出手段および前記距離に基づいて第２の衝突危険度を算出する第２衝突危険度算出手段と、
前記目標進行方向設定手段と前記実進行方向検出手段との信号に基づいて両者を一致させるのに要する操舵量を算出するための操舵量算出手段と、
前記衝突危険度算出手段及び前記操舵量算出手段の出力に基づいて前記駆動手段が発生するべき操舵トルクを決定するための操舵トルク決定手段とを有し、
他車が走行する車線への偏向を検出した時には、該偏向に対抗すると共に前記第１衝突危険度算出手段の算出値と前記第２衝突危険度算出手段の算出値とを比較して両者のより大きな方の危険度値に略比例する操舵反力トルクを前記駆動手段が発生するようにしてなることを特徴とする車両衝突予防装置。
前記目標進行方向設定手段の出力と前記実進行方向検出手段の出力との偏差に応じて該偏差を減少させる向きの操舵反力トルクを発生すると共に、前記衝突危険度算出手段が算出した危険度が所定値を超えた時は、前記偏差の増大に対する前記操舵反力トルクの増大率を高めるようにしてなることを特徴とする請求項１に記載の車両衝突予防装置。
前記目標進行方向設定手段にて設定された車線から隣車線への車線変更が実質的に完了した後に後続車両が接近した場合には、前記衝突危険度算出手段が算出した危険度を無視するようにしてなることを特徴とする請求項１に記載の車両衝突予防装置。
補助操舵力制御手段を有し、該補助操舵力制御手段と当該車両衝突予防装置の制御とを運転者が任意に切り換え可能なように構成してなることを特徴とする請求項１に記載の車両衝突予防装置。