防止偏离行车线装置的制作方法

专利名称：防止偏离行车线装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在行驶中本车辆将要偏离行车线时，防止其偏离的防止偏离行车线装置。
背景技术：
目前，作为这种技术，例如提出了以下技术，即，判断本车辆有无偏离当前行车线的可能性，在存在偏离的可能性时使转向装置致动器工作，通过向避免偏离的方向施加辅助转向力，防止偏离行车线(例如，参照专利文献2)。
此外，提出了以下技术，即，对应于本车辆的行驶位置的横向偏移量，控制制动力致动器，通过向左右车轮中与偏离方向相反一侧的车轮施加制动力，防止偏离行车线(例如，参照专利文献2)。
专利文献1特开平9-142327号公报专利文献2特开2000-33860号公报发明内容但是，通常在上述这种防止偏离行车线的装置中，在判断本车辆是否有偏离行车线的倾向的情况下，是以规定时间后这种不久后的车辆状态作为对象进行偏离判断的。
因此，例如在车辆相对于行车线的横摆角大的情况下，车辆相对于行车线的横摆角越大，越从位于行车线(车道标志)位置的内侧，即偏向行车线中央的时刻，进行避免偏离的控制介入。因此，行车线宽度越窄，可以不进行避免偏离的控制介入而由驾驶者自己自由驾驶的行车线内的领域越窄，驾驶者有时会感觉到早期动作。
因此，本发明是着眼于上述现有的问题而提出的，其目的在于，提供一种防止偏离行车线装置，其与车辆相对于行车线的横摆角无关，避免使驾驶者产生早期动作感，从而不会引起不适感。
为了实现上述目的，本发明涉及的防止偏离行车线装置，对应于利用行驶状态检测装置所检测出的、本车辆相对于行车线的当前横向偏移，判断本车辆是否有偏离行车线的倾向。并且，在判断本车辆有偏离行车线的倾向时，利用避免偏离控制装置控制本车辆的车辆动作，以避免偏离，此时，根据当前横摆角计算避免偏离控制中的车辆动作的控制量。
发明的效果由本发明涉及的防止偏离行车线装置，因为通过对应于利用行驶状态检测装置所检测出的、本车辆相对于行车线的当前横向偏移，判断本车辆有无偏离行车线的倾向，横向偏移的直到某种大小的期间，不判断为有偏离的倾向，所以能够避免使驾驶者产生早期动作感。另外，因为在判断本车辆有偏离行车线的倾向时，根据当前横摆角计算避免偏离控制中的车辆动作的控制量，所以，例如通过由当前横摆角推测本车辆相对于行车线的未来的偏离状况，并与之对应计算控制量，还能够确保由防止偏离控制的控制效果。


图1是表示搭载了本发明的防止偏离行车线装置的车辆的一个例子的简要结构图。
图2是表示利用图1的控制单元所执行的运算处理的处理步骤的一个例子的流程图。
图3是表示横摆角与横摆角感应增益K的对应关系的控制映射图的一个例子。
图4是表示横摆角与横摆角感应增益K的对应关系的控制映射图的其他例子。
图5是表示横摆角与横摆角感应增益K的对应关系的控制映射图的其他例子。
图6是表示道路曲率ρ与道路曲率感应增益Kρ的对应关系的控制映射图的一个例子。
图7是表示道路曲率ρ与道路曲率感应增益Kρ的对应关系的控制映射图的其他例子。
图8是表示在第2实施方式中，利用控制单元执行的运算处理的处理步骤的一个例子的流程图。
图9是表示推定偏离角δ与推定偏离角感应增益Kδ的对应关系的控制映射图的一个例子。
图10是表示推定偏离角δ与推定偏离角感应增益Kδ的对应关系的控制映射图的其他例子。
图11是表示推定偏离角δ与推定偏离角感应增益Kδ的对应关系的控制映射图的其他例子。
图中标号的说明5FL～5RR车轮6FL～6RR车轮制动油缸7制动流体压力控制电路8控制单元9发动机12驱动扭矩控制单元13单眼摄像机14摄像机控制器15加速度传感器16偏行率传感器17主油缸压力传感器18加速器开度传感器19转向角传感器20方向指示开关22FL～22RR车轮速度传感器具体实施方式
下面，说明本发明的实施方式。
图1是表示第1实施方式中的防止偏离行车线装置的一个例子的车辆简要结构图。并且，该车辆是搭载了自动变速器及普通差动齿轮的后轮驱动车辆，制动装置可以独立控制前后轮和左右轮的制动力。
图1中的标号1为刹车踏板，2为增压器，3为主油缸，4为储液室，通常，对应于驾驶者对刹车踏板的踩入量，利用主油缸3被升压的制动流体压力提供给各个车轮5FL～5RR的各个车轮制动油缸6FL～6RR，但在该主油缸3与各个车轮制动油缸6FL～6RR之间插入制动流体压力控制电路7，在该制动流体压力控制电路7内，还能够分别地控制各个车轮制动油缸6FL～6RR的制动流体压力。
前述制动流体压力控制电路7利用例如在防滑控制或牵引力控制中使用的制动流体压力控制电路，在本实施方式中，以能够单独增减各个车轮制动油缸6FL～6RR的制动流体压力的方式构成。该制动流体压力控制电路7对应于来自后述的控制单元8的制动流体压力指令值，控制各个车轮制动油缸6FL～6RR的制动流体压力。
另外，在该车辆中设有驱动扭矩控制单元12，其通过控制发动机9的运转状态、自动变速器10的选择变速比、以及节流阀11的节流阀开度，控制对作为驱动轮的后轮5RL、5RR的驱动扭矩。发动机9的运转状态控制，不仅可以通过控制例如燃料喷射量或点火时机来进行控制，同时也可以通过控制节流阀开度进行控制。
另外，该驱动扭矩控制单元12也可以单独地控制作为驱动轮的后轮5RL、5RR的驱动扭矩，但在从前述的控制单元8输入驱动扭矩的指令值时，一边参照该驱动扭矩指令值一边控制驱动轮扭矩。
另外，为了进行本车辆偏离行车线的判断，在该车辆上设有由CCD摄像机等构成的单眼摄像机13以及摄像机控制器14，它们作为前方外界识别传感器，用于检测行车线内的本车辆的位置。其构成方式为，可以利用该摄像机控制器14，由通过单眼摄像机13所捕捉到的本车辆前方的摄像图像，检测例如白线等的车道标志而检测行车线，同时，按照公知的步骤，计算本车辆相对于前述行车线的横摆角即本车辆相对于行车线的方向、本车辆距离行车线中央的横向偏移X、行车线的道路曲率ρ(1/R；R为转弯半径)、以及行车线宽度W等。
此外，该摄像机控制器14，如例如特开平11-296660号公报所述，通过检测车道标志等，按照公知的步骤，检测行车线，对于该行车线计算前述各个数据。
另外，在该车辆上设有加速度传感器15，其检测本车辆上产生的前后加速度Xg及横向加速度Yg；偏行率传感器16，其检测在本车辆上产生的偏行率γ；主油缸压力传感器17，其检测前述主油缸3的输出压力、即所谓的主油缸压力Pm；[h1]加速器开度传感器18，其检测加速踏板的踩入量即加速器开度Acc；转向角传感器19，其检测方向盘21的转向角θ；车轮速度传感器22FL～22RR，它们检测各个车轮5FL～5RR的转速、即所谓的车轮速度Vwi(i＝FL～RR)；以及方向指示开关20，其检测由方向指示器的方向指示操作，这些检测信号被输出到前述控制单元8中。
另外，利用前述摄像机控制器14所检测到的本车辆相对于行车线的横摆角、本车辆偏离行车线中央的横向偏移X、行车线的道路曲率ρ、行车线宽度W、由驱动扭矩控制单元12所控制的车轮轴上的驱动扭矩Tw等的信息，也都一起输出到控制单元8中。
此外，在所检测到的车辆行驶状态数据有左右的方向性的情况下，一律以左方向为正方向，以右方向为负方向。即，偏行率γ、横向加速度Yg，转向角θ、横摆角，在向左转时为正值，在向右转时为负值。另外，横向偏移X，在从行车线中央向左偏时为正值，反之，在向右偏时为负值。另外，行车线的道路曲率ρ，在向左弯的情况下为正值，在向右弯的情况下为负值。
下面，根据图2的流程图说明利用前述控制单元8所进行的运算处理的处理步骤。该运算处理通过在每个规定采样时间ΔT(例如，10〔ms〕)进行定时中断来执行。此外，在该流程图中没设置用于通信的步骤，但由运算处理所得到的信息会刷新存储到随机存储装置中，同时，必要的信息会从随机存储装置中读出。
该运算处理中，首先，在步骤S1的处理中，读出利用前述各个传感器所检测出的前后加速度Xg、横向加速度Yg、偏行率γ、各个车轮速度Vwi、加速器开度Acc、主油缸压力Pm、转向角θ、方向指示开关信号、来自于摄像机控制器14的本车辆相对于行车线的横摆角、本车辆距离行车线中央的横向偏移X、行车线的道路曲率ρ、行车线宽度W、来自于驱动扭矩控制单元12的车轮轴上的驱动扭矩Tw等的信息。
另外，在各个车轮速度Vwi(i＝FL～RR)中，由作为非驱动轮的前左右轮速度VwFL、VwFR的平均值计算本车辆的行驶速度V。
此外，在这里，对根据前左右轮速度VwFL、VwFR计算行驶速度V的情况进行说明，但在例如在车辆上搭载公知的进行防滑控制的ABS控制装置，通过该ABS控制装置进行防滑控制的情况下，也可以使用在该防滑控制的处理过程中所推定的推定车体速度。
然后，跳转至步骤S2，设定来自于前述摄像机控制器14的、本车辆距离行车线中央的横向偏移X，作为本车辆当前的偏离量Xs。
此外，在这里，横向偏移X以行车线中央为零，以从行车线向左方向的横向偏移为正值，以从行车线向右方向的横向偏移为负值。
接下来，跳转至步骤S3，进行本车辆是否有偏离行车线的倾向的偏离判断。
该偏离判断通过比较在步骤S2中所设定的偏离量Xs与偏离判断阈值Xc来进行。具体地说，在Xs≥Xc时，判断为向左偏离行车线，设定偏离判断标记FLD为“LEFT”。另外，在Xs≤-Xc时，判断为向右偏离行车线，设定偏离判断标记FLD为“RIGHT”。此外，在不是Xs≥Xc且不是Xs≤-Xc的情况下，判断本车辆不是偏离状态，设定偏离判断标记FLD为“OFF”。
前述偏离判断阈值Xc为常数，因为在日本国内，高度公路的行车线宽度大约为3.5〔m〕，所以例如可以设定为0.8〔m〕左右。另外，也可以使用例如从行车线宽度W的半值中减去本车辆的车宽的半值得到的值和例如前述0.8〔m〕中较小的值。
此外，在这里，对通过比较偏离量Xs和偏离判断阈值Xc来设定判断标记FLD的情况进行了说明，但也可以考虑驾驶者是否有改变行车线的意图而设定偏离判断标记FLD。
例如，判断方向指示开关20是否为打开状态，在是打开(ON)状态的情况下，判断方向指示开关20的指示方向与通过在步骤S2中所计算的偏离量Xs所确定的偏离方向是否一致。并且，在它们一致时，判断为进行行车线变更，在对应于偏离量Xs与偏离判断阈值Xc的比较结果所设定的偏离判断标记FLD为“ON”的情况下，将其变更为“OFF”。另一方面，在方向指示开关20的指示方向与通过偏离量Xs所确定的偏离方向不一致的情况下，判断为不是行车线变更，保持对应于偏离量Xs与偏离判断阈值Xc的比较结果所设定的偏离判断标记FLD的设定值。
另外，在方向指示开关20从打开状态切换到关闭(OFF)状态的情况下，判断此后直到经过规定时间为止的期间均为车线变更的过渡状态，即使方向指示开关20为关闭状态，也作为是打开状态而进行处理。并且，在从方向指示开关20从打开状态切换到关闭状态的时刻开始经过规定时间时，车线变更结束，之后，对应于方向指示开关20的状态进行处理。
此外，前述规定时间设定为，从在车线变更的后期时刻方向指示开关20切换到关闭状态的时刻开始，到认为本车辆的行驶位置到达靠近行车线变更目标的车线中央的位置所可能的时间，例如，设定为4秒左右。
然后，跳转至步骤S4，计算基准横摆力矩Msb，该基准横摆力矩Msb是为了避免偏离所必要的横摆力矩的基准。
具体地说，在偏离判断标记FLD为“LEFT”时，按照下式(1)计算基准横摆力矩Msb。此外，在偏离判断标记FLD为“RIGHT”时，按照下式(2)计算基准横摆力矩Msb。并且，因为在偏离判断标记FLD为“OFF”时，判断本车辆为非偏离状态，不需要产生横摆力矩，所以设定基准横摆力矩Msb＝0。
Msb＝-K1×K2×(Xs-Xc)……(1)Msb＝-K1×K2×(Xs+Xc)……(2)此外，式(1)及式(2)中的K1为根据车辆各种因素所确定的常数。另外，K2为对应于本车辆的行驶速度V所设定的比例系数，例如，在行驶速度V比较大时，将比例系数K2设定为较小的值，以抑制基准横摆力矩Msb，避免高速行驶时由于很大的横摆力矩作用，引起车辆动作不稳定，反之，在行驶速度V较小时，设定为较大的值，以确保足够的基准横摆力矩Msb，通过使其产生横摆力矩，实现从偏离状态的迅速恢复。
接下来，跳转至步骤S5，计算横摆角感应增益K。该横摆角感应增益K如后所述，是用于与在步骤S4中计算出的基准横摆力矩Msb相乘后，计算对应于横摆角的目标横摆力矩Ms的增益。该横摆角感应增益K对应于本车辆相对行车线的横摆角而设定，设定方式为，相对于行车线的横摆角在偏离方向上越大，则设定横摆角感应增益K越大。
具体地说，在偏离判断结果FLD为“LEFT”时，由例如图3(a)所示的控制映射图，计算对应于横摆角的横摆角感应增益K。另一方面，在偏离判断结果FLD为“RIGHT”时，由例如图3(b)所示的控制映射图，计算对应于横摆角的横摆角感应增益K。
在这里，横摆角为，以相对于行车线，横摆角偏左方向的情况为正值，偏右方向的情况为负值。
在前述图3(a)及图3(b)中，横轴为横摆角，纵轴为横摆角感应增益K。如图3(a)及图3(b)所示，当横摆角为零时，横摆角感应增益K设定为比零大的初始值K0(例如为“1”)。并且，在横摆角为偏向偏离方向的角度时，如果横摆角大，则与之成正比，横摆角感应增益也从初始值K0开始增加。反之，在横摆角为偏向避免偏离方向的角度时，以与横摆角的大小无关的方式，设定为初始值K0。此外，前述初始值K0不仅限于“1”，可以对应于对避免偏离控制所期待的控制效果而任意设定。
如图3所示，在当前时刻的本车辆的横摆角为偏向偏离方向的角度，预测为未来偏离行车线的可能性高时，横摆角越大，即偏离的可能性越高，则将横摆角感应增益K设定为越大的值，以将目标横摆力矩Ms设定为较大的值，从而产生足够的横摆力矩。反之，在横摆角为偏向避免偏离方向的角度，即预测为未来偏向避免偏离行车线的方向时，以与横摆角的大小无关的方式，将横摆角感应增益K设定为初始值K0，以将目标横摆力矩Ms设定为较小的值，从而避免不必要的横摆力矩的产生。
并且，在这里，在横摆角为偏向避免偏离方向的角度时，以与横摆角的大小无关的方式，将横摆角感应增益K设定为初始值K0，但并不限于此。例如，也可以如图4(a)以及图4(b)所示，在横摆角为偏向避免偏离方向的角度时，设定为如果横摆角大则与之成反比地从初始值K0开始减少。也就是说，在横摆角为偏向避免偏离方向的角度，预测为未来偏向避免车线偏离的方向时，横摆角在避免偏离方向上越大，也就是说越不需要那么大的用于使本车辆改变姿态的横摆力矩，则越减小横摆角感应增益K，以将目标横摆力矩Ms设定为较小的值，从而避免不必要的横摆力矩的产生。
此外，也可以如图5(a)及图5(b)所示，将横摆角为零时的横摆角感应增益K的初始值设定为零，在横摆角偏向偏离方向时，以横摆角越大，与之成比例，横摆角感应增益K也越增加的方式进行设定，反之，在横摆角偏向避免偏离方向时，以与横摆角的大小无关的方式，将横摆角感应增益K设定为零。也就是说，在横摆角为偏向避免偏离方向的角度，预测为未来偏向避免偏离行车线的方向时，没必要产生横摆力矩，使横摆角感应增益K为零，以使目标横摆力矩Ms为零，从而不产生横摆力矩。
接下来，跳转至步骤S6，计算道路曲率感应增益Kρ。该道路曲率感应增益Kρ如后所述，是用于通过与在步骤S4中所计算出的基准横摆力矩Msb相乘，计算对应于行车线道路曲率ρ的目标横摆力矩Ms的增益。该道路曲率感应增益Kρ对应于本车辆的行车线的道路曲率ρ进行设定，设定方式为，相对于向转弯外侧方向的偏离，道率曲率ρ越大，也就是越急弯时，道路曲率感应增益Kρ越大。
具体地说，在偏离判断结果FLD为“LEFT”时，由例如图6(a)所示的控制映射图，计算对应于道路曲率ρ的道路曲率感应增益Kρ。另一方面，在偏离判断结果FLD为“RIGHT”时，由例如图6(b)所示的控制映射图，计算对应于道路曲率ρ的道路曲率感应增益Kρ。
在这里，行车线的道路曲率ρ，以向右曲线的情况为正值，以向左曲线的情况为负值。
在前述图6(a)以及图6(b)中，横轴为行车线的道路曲率ρ，纵轴为道路曲率感应增益Kρ。如图6(a)及图6(b)所示，在行车线的道路曲率ρ为零时，道路曲率感应增益Kρ设定为比零大的初始值Kρ0(例如为“1”)。并且，在曲线方向与偏离方向为相反的方向，本车辆有向曲线外侧方向偏离的倾向时，如果道路曲率ρ增大，则与之成正比，道路曲率感应增益Kρ也从初始值Kρ开始增加。反之，在曲线方向与偏离方向为同方向，本车辆有向曲线内侧偏离的倾向时，以与道路曲率ρ无关的方式，设定为初始值Kρ0。此外，前述初始值Kρ0不仅限于“1”，可以对应于对避免偏离控制所期待的控制效果任意设定。
如图6所示，在本车辆的偏离方向与曲线方向为相反方向，预测为未来偏离行车线的可能性高时，道路曲率ρ越大、偏离的可能性越高，则将道路曲率感应增益Kρ设定为越大的值，以将目标横摆力矩Ms设定为较大的值，从而产生足够的横摆力矩。反之，在曲线方向与偏离方向为同方向，预测为未来偏离行车线的可能性低时，以与道路曲率ρ的大小无关的方式，将道路曲率感应增益Kρ设定为初始值Kρ0，以设定目标横摆力矩为较小的值，从而避免不必要的横摆力矩的产生。
此外，在这里，在本车辆的偏离方向与曲线方向为同方向时，以与行车线的道路曲率ρ的大小无关的方式，将道路曲率感应增益Kρ设定为初始值Kρ0，但并不仅限于此。
例如，如图7(a)以及(b)所示，在本车辆的偏离方向与曲线方向为同方向时，也可以以如果行车线的道路曲率ρ增大，则与之成反比，从初始值Kρ0开始减少的方式，设定道路曲率感应增益Kρ。也就是说，也可以在本车辆的偏离方向与曲线方向为同方向，因有向曲线方向偏离倾向而预测规定时间之后偏离行车线的可能性低时，行车线的道路曲率ρ越大、偏离行车线的可能性越低，则越减小道路曲率感应增益Kρ，以避免不必要的横摆力矩的产生。
这样，如果计算出横摆角感应增益K及道路曲率感应增益Kρ，则跳转至步骤S7，计算为了避免偏离而使车辆产生的目标横摆力矩Ms。具体地说，如下式(3)所示，用在步骤S5中计算出的横摆角感应增益K及在步骤S6中计算出的道路曲率感应增益Kρ，乘以在前述步骤S4中计算的基准横摆力矩Msb，来进行计算。
Ms＝Msb×K×Kρ……(3)此外，在这里，是对用横摆角感应增益K及道路曲率感应增益Kρ都乘以基准横摆力矩Msb的情况进行说明，但不仅限于此。例如，也可以在横摆角感应增益K及道路曲率感应增益Kρ中，选择其中较大的值，仅通过乘以这个较大的增益来计算目标横摆力矩Ms。
然后，跳转至步骤S8，计算各个车轮的目标制动液压Psi(i＝FL～RR)，作为用于避免偏离的目标制动力。
首先，在偏离判断标记FLD为“OFF”的情况下，因本车辆为非偏离状态，不需要产生横摆力矩，所以考虑由驾驶者的制动操作的主油缸液压Pm，由下式(4)计算各个车轮的目标制动液压Psi(i＝FL～RR)。另外，(4)式中的PmR是考虑了由主油缸液压Pm所计算出的前后分配的后轮用主油缸液压。
PsFL＝PsFR＝PmPsRL＝PsRR＝PmR……(4)另一方面，在偏离判断标记FLD为“ON”的情况下，考虑在步骤S7中所计算出的目标横摆力矩Ms，计算目标制动液压Psi(i＝FL～RR)。
首先，对应于目标横摆力矩Ms的大小进行情况区分，计算前后轮的左右轮的制动力差ΔPsF、ΔPsR。在目标横摆力矩的绝对值|Ms|比预先设定的阈值Ms0小(|Ms|＜Ms0)时，由下式(5)计算前后轮制动力差ΔPsF、ΔPsR。另一方面，在目标横摆力矩的绝对值|Ms|大于或等于预先设定的阈值Ms0(|Ms|≥Ms0)时，由下式(6)计算前后轮的制动力差ΔPsF、ΔPsR。
|Ms|＜Ms0时ΔPsF＝0ΔPsR＝2×KbR×|Ms|/T……(5)|Ms|≥Ms0时ΔPsF＝2×KbF×(|Ms|-Ms0)/TΔPsR＝2×KbR×Ms0/T……(6)此外，式(5)及式(6)中的T为轮距。另外，KbF及KbR是用于将制动力变换成制动液压的换算系数，是由制动器的各种因素所确定的常量。
并且，考虑偏离方向和由驾驶者的制动操作即主油缸液压Pm，计算各个车轮的目标制动液压Psi(i＝FL～RR)。具体地说，在目标横摆力矩Ms为负值时，也就是说，在本车辆将要向左方向偏离行车线时，通过下式(7)计算目标制动流体压力Psi。
PsFL＝PmPsFR＝Pm+ΔPsFPsRL＝PmRPsRR＝PmR+ΔPsR……(7)另一方面，在前述目标横摆力矩Ms为大于或等于零的值，即本车辆要向右方向偏离行车线的时候，按照下述(8)式计算目标制动流体压力Psi。
PsFL＝Pm+ΔPsFPsFR＝PmPsRL＝PmR+ΔPsRPsRR＝PmR……(8)如果按照这种方式计算出目标制动流体压力Psi，则跳转至步骤S9，将在步骤S8中所计算的目标制动流体压力Psi向前述制动流体压力控制电路7输出。
另外，也可以搭载报警装置，其用于在由控制单元8检测出偏离行车线的情况下，将其向驾驶者发出警告，在偏离判断标记FLD为“ON”时，在产生横摆力矩的同时，使该报警装置工作。该报警装置例如，包括用于产生声音或蜂鸣音的喇叭或监视器而构成，根据显示信息及声音信息向驾驶者发出警告。
通过以上的处理，完成如图2所示的运算处理。并且，如果一系列的运算处理结束，则结束定时中断处理，返回到规定的主程序中。
下面，说明上述第1实施方式的动作。
在当前本车辆靠近行车线中央直线行驶的情况下，因为对应于当前时刻的本车辆的行驶位置所计算出的当前偏离量Xs较小，所以偏离量Xs比偏离判断阈值Xc小或比-Xc大，偏离判断标记FLD被设定为“OFF”。因此基准横摆力矩被设定为Msb＝0(步骤S1～步骤S4)。
因此，因为目标横摆力矩也为Ms＝0(步骤S5至步骤S7)，所以在图2的运算处理中，利用步骤S8的处理，设定对应于主油缸压力Pm的流体压力作为目标制动流体压力Psi。因此，不产生横摆力矩，成为根据驾驶者的驾驶操作的车辆动作。
如果本车辆有从该状态向左偏离的倾向，则在偏离量Xs比偏离判断阈值Xc小的期间，因为偏离判断标记FLD被设定为“OFF”，所以不产生横摆力矩。
如果从该状态开始，本车辆继续偏离行车线，偏离量Xs大于或等于偏离判断阈值Xc，则偏离判断标记FLD被设定为“LEFT”，利用步骤S4，计算出对应于偏离量Xs与偏离判断阈值Xc的差，即对应于本车辆的横向偏移量的基准横摆力矩Msb。
此时，因为本车辆向左方向偏离，所以当本车辆的横摆角偏向偏离方向即左方向时，由图3(a)的控制映射图，设定对应于横摆角的大小的值作为横摆角感应增益K。
另外，此时，如果本车辆直线行驶，则因为行车线的道路曲率ρ大致为零，所以由图6(a)的控制映射图，道路曲率感应增益Kρ被设定为初始值Kρ0。
因此，最终的目标横摆力矩Ms由道路曲率感应增益Kρ0和对应于横摆角的横摆角感应增益K进行修正。
此时，如图3(a)所示，横摆角偏向偏离方向越大，就将横摆角感应增益K设定为越大的值。因此，在横摆角大而预测为偏离的可能性高时，目标横摆力矩Ms被设定为较大的值，产生使本车辆向使横摆角减小的方向的足够的横摆力矩，实现防止偏离。
反之，在横摆角较小，预测为在经过规定时间后的时刻，偏离的可能性低的时候，目标横摆力矩Ms被设定为较小的值，产生与横摆角的大小相当的较小横摆力矩，在实现防止偏离的同时，避免产生必要以上的横摆力矩，避免在避免偏离方向上车辆姿态变化过大。
这样，通过产生目标横摆力矩Ms，或者驾驶者进行操纵等，本车辆的横摆角向避免偏离方向进行姿态变化，则对应于横摆角的减小，目标横摆力矩Ms也减小。
如果从该状态开始，保持倾向偏离的状态，车辆进行向避免偏离方向的姿态变化，横摆角成为避免偏离方向的角度，则如图3(a)的控制映射图所示，横摆角感应增益K被设定为初始值K0。也就是说，在该时刻，因为横摆角为避免偏离方向，所以不会进行更大的偏离，因此即使横摆力矩为较小的值也没有任何问题，反之，通过在避免偏离方向上产生必要以上的横摆力矩，能够避免在避免偏离方向上产生偏离倾向。
此外，如果此时本车辆不是直线行驶，而是沿曲线行驶，则对应于行车线的道路曲率ρ设定道路曲率感应增益Kρ。此时，例如，在右曲线行驶的情况下，该状态下，在判断为有向左方向偏离的倾向的情况下，也就是说，预测未来偏离的可能性高时，道路曲率感应增益Kρ由图6(a)的控制映射图，设定为对应于行车线的道路曲率ρ的大小的值。因此，目标横摆力矩Ms被设定为较大的值，以产生用于避免偏离的足够的横摆力矩。而且，因为此时是以道路曲率ρ越大，即弯度越急，道路曲率感应增益Kρ被设定为越大的值，从而产生足够的横摆力矩的方式来计算目标横摆力矩Ms，所以能够产生对应于道路曲率的适当的横摆力矩。
反之，在本车辆左曲线行驶的状态下，如果判断本车辆有向左偏离的倾向，则由图6(a)的控制映射图，道路曲率感应增益Kρ被设定为初始值Kρ0，目标横摆力矩Ms被设定为较小的值。此时，因为本车辆左曲线行驶，所以即使有向左方向偏离的倾向，由于是沿曲线行驶的状态而实际偏离的可能性低，所以不需要不必要地作用大的横摆力矩，也能够根据左曲线的行驶状况，产生适当的横摆力矩。
另外，如上所述，在图2的步骤S3的处理中，根据本车辆当前的行驶位置判断偏离倾向，在本车辆的偏离量Xs小于或等于偏离判断阈值Xc的区域内行驶的情况下，判断为无偏离倾向。
在这里，因为在使用由本车辆当前的横向偏移和横摆角等计算出的、经过规定时间后的偏离推定值，进行本车辆的偏离判断的情况下，横摆角越大，则偏离推定值被推定为越大的值，所以即使在靠近行车线中央位置行驶的情况下，也由横摆角而判断为有偏离行车线倾向。因此，尤其在宽度窄的道路上行驶的情况下，具有易于判断成偏离倾向的倾向，容易进行避免偏离控制的控制介入，产生妨碍驾驶者本身的驾驶操作的倾向，有时带给驾驶者不舒适感。
但是，如上所述，因为至少在当前偏离量Xs小于或等于偏离判断阈值Xc的行驶状况的情况下，不进行避免偏离控制的控制介入，所以能够更大范围地确保驾驶者本身的驾驶操作，能够降低带给驾驶者的不舒适感。
另外，此时，因为对应于横摆角及行车线的道路曲率ρ，修正根据当前偏离量Xs所计算出的基准横摆力矩，以未来偏离的可能性越高，产生越大的横摆力矩的方式进行修正，预测到实际实现避免偏离控制的控制介入的控制效果所需要的时间，在该时间之前，预先产生避免偏离所需的横摆力矩，因此能够可靠地避免本车辆偏离行车线。
在这里，在上述第1实施方式中，摄像机控制器14对应于行驶状态检测装置及道路曲率检测装置，图2的步骤S2及步骤S3的处理对应于偏离检测装置，图2的步骤S4至步骤S9的处理对应于避免偏离控制装置。
下面，说明本发明的第2实施方式。
因为该第2实施方式，除了控制单元8中执行的运算处理步骤不同之外，其他与上述第1实施方式相同，所以省略相同部分的详细说明。
在该第2实施方式中，在控制单元8中按照图8所示的流程图进行运算处理。
在图8中，步骤S1至步骤S4的处理与上述第1实施方式中的图2的步骤S1至步骤S4的处理相同，在读入各种数据(步骤S1)，设定当前横向偏移X作为偏离量Xs后(步骤S2)，比较当前时刻的偏离量Xs与偏离判断阈值Xc，进行偏离判断(步骤S3)。并且，计算对应于当前偏离量Xs的基准横摆力矩Msb(步骤S4)。
然后，跳转至步骤S5a，计算推定偏离角δ，该偏离角δ是经过规定时间后的、本车辆相对于行车线的横摆角。具体地说，使用当前时刻的相对于行车线的横摆角和行车线的道路曲率ρ，由下式(9)进行计算。
δ＝+Tt×V×ρ……(9)此外，前述Tt是计算前方注视距离用的车头时间，如果将本车辆的行驶速度V乘以车头时间Tt则为前方注视距离。也就是说，车头时间Tt后相对于行车线的横摆角为推定偏离角δ。
一般来说，直到驾驶者觉察到报警而进行避免偏离操作，多数情况需要一点时间。另外，即使判断为本车辆偏离行车线的可能性高而防止偏离控制进行动作，本车辆也不一定随着防止偏离控制的动作而立即向行驶中的行车线中央移动，虽然偏离车线的速度降低，但直到车辆的方向转向行车线内侧的期间，仍旧向行车线的外侧移动。因此，为了使驾驶者充裕地进行防止偏离行车线的操作，优选车头时间Tt设定为比“0”〔s〕大的值。
然后，跳转至步骤S6a，计算推定偏离角感应增益Kδ。该推定偏离角感应增益Kδ如后所述，是用于通过乘以在步骤S4中计算出的基准横摆力矩Msb，计算对应于推定偏离角δ的目标横摆力矩Ms的增益。该推定偏离角感应增益Kδ对应于经过规定时间后的本车辆相对于行车线的推定偏离角δ进行设定，以经过规定时间后的推定偏离角δ在偏离方向上越大，则推定偏离角感应增益Kδ越大的方式设定。
具体地说，在步骤S3中的偏离判断结果FLD为“LEFT”时，由例如图9(a)所示的控制映射图，计算对应于推定偏离角δ的推定偏离角感应增益Kδ。另一方面，在偏离判断结果FLD为“RIGHT”时，由例如图9(b)所示的控制映射图，计算对应于推定偏离角δ的推定偏离角感应增益Kδ。
在这里，推定偏离角δ以相对于行车线，推定横摆角为左方向的情况为正值，推定横摆角为右方向的情况为负值。
在前述图9(a)及图9(b)中，横轴为推定偏离角δ，纵轴为推定偏离角感应增益Kδ。如图9(a)以及图9(b)所示，在推定偏离角δ为零时，推定偏离角感应增益Kδ被设定为比零大的初始值Kδ0(例如“1”)。在推定偏离角δ为偏向偏离方向的角度时，如果推定偏离角δ增大，则与之成正比，推定偏离角感应增益Kδ也从初始值Kδ0开始增加。反之，在推定偏离角δ为偏向避免偏离方向的角度时，以与推定偏离角δ的大小无关的方式，设定为初始值Kδ0。此外，前述初始值Kδ0不限于“1”，也可以对应于对避免偏离控制所期待的控制效果进行设定。
如图9的控制映射图所示，在经过规定时间后的推定偏离角δ为偏向偏离方向的角度，预测为未来偏离行车线的可能性高时，推定偏离角δ越大，即偏离的可能性越高，则将推定偏离角感应增益Kδ设定为越大的值，以将目标横摆力矩Ms设定为较大的值，从而产生足够的横摆力矩。反之，在经过规定时间后的推定偏离角δ为偏向避免偏离方向的角度，预测为未来偏向避免偏离行车线的方向时，以与推定偏离角δ的大小无关的方式，将推定偏离角感应增益Kδ设定为较小的值，以将目标横摆力矩Ms设定为较小的值，从而避免不必要的横摆力矩的产生。
并且，在这里，在推定偏离角δ为偏向避免偏离方向的角度时，以与推定偏离角δ的大小无关的方式，将推定偏离角感应增益Kδ设定为初始值Kδ0，但不限于此。例如，也可以如图10(a)及图10(b)所示，在推定偏离角δ为偏向避免偏离方向的角度时，以如果推定偏离角δ增大，则与之成反比，从初始值Kδ0开始减少的方式进行设定。也就是说，在推定偏离角δ为偏向避免偏离方向的角度，预测为未来偏向避免偏离行车线的方向时，推定偏离角δ在避免偏离方向上越大，也就是用于使本车辆的姿态改变的横摆力矩越不那么必要，则使推定偏离角感应增益Kδ越小，以避免不必要的横摆力矩的产生。
另外，也可以如图11(a)及图11(b)所示，将推定偏离角δ为零时的推定偏离角感应增益Kδ的初始值设定为零，在推定偏离角δ偏向偏离方向时，推定偏离角δ越大，则与之成正比，设定推定偏离角感应增益Kδ越大，反之，在推定偏离角δ偏向避免偏离方向时，以与推定偏离角δ的大小无关的方式，将推定偏离角感应增益Kδ设定为零。也就是说，在推定偏离角δ为偏向避免偏离方向的角度，预测为偏向避免未来偏离行车线的方向时，不需要产生横摆力矩，将推定偏离角感应增益Kδ设为零，以不产生横摆力矩。
这样，如果计算出推定偏离角感应增益Kδ，则跳转至步骤S7a，计算为了避免偏离而使车辆上所产生的目标横摆力矩Ms。具体地说，如下式(10)所示，用在步骤S6a所计算出的推定偏离角感应增益Kδ乘以在前述步骤S4中所计算出的基准横摆力矩Msb而进行计算。
Ms＝Msb×Kδ……(10)然后，跳转至步骤S8，之后，按照与上述第1实施方式同样的处理步骤，计算各个车轮的目标制动液压Psi(i＝FL～RR)，作为用于避免偏离的目标制动力，将计算出的目标制动流体压力Psi向前述制动流体压力控制电路7输出(步骤S9)。
此外，在该第2实施方式中也可以在偏离判断标记FLD为“ON”时，在产生横摆力矩的同时，使报警装置工作，该报警装置用于将本车辆有偏离倾向的情况通知给驾驶者。
通过以上处理，完成如图8所示的运算处理。并且，当所有的运算处理结束后，结束定时中断处理，返回到规定的主程序中。
下面，说明上述第2实施方式的动作。
在本车辆靠近行车线中央直线行驶的情况下，由于对应于当前时刻的本车辆的行驶位置所计算出的当前偏离量Xs比偏离判断阈值Xc小或比-Xc大，所以偏离判断标记FLD为“OFF”，基准横摆力矩被设定为Msb＝0(步骤S1～S4)。因此，目标横摆力矩也为Ms＝0，不产生横摆力矩，成为根据驾驶者的驾驶操作的车辆动作。
如果本车辆有从该状态向左方向偏离的倾向，偏离量Xs大于或等于偏离判断阈值Xc，则偏离判断标记FLD被设定为“LEFT”，在步骤S4中计算对应于偏离量Xs与偏离阈值Xc的差即对应于本车辆的横向偏移量的基准横摆力矩Msb。
此时，因为本车辆继续向左方向偏离，所以如果本车辆的当前横摆角偏向偏离方向即左方向，并且本车辆以直线行驶，则由前述(9)式所推测的推定偏离角δ被设定为与当前横摆角相同的程度。另外，推定偏离角感应增益Kδ由图9(a)的控制映射图，被设定为对应于推定偏离角δ的大小的值，与经过规定时间后的预测的推定偏离角δ相对应的推定偏离角感应增益Kδ，和对应于当前时刻的偏离量Xs的基准横摆力矩Msb相乘，计算出最终的目标横摆力矩Ms。
此时，如图9(a)所示，推定偏离角δ偏向偏离方向越大，则推定偏离角感应增益Kδ设定为越大的值。因此，在经过规定时间后的推定偏离角δ大、预测未来偏离的可能性高的时候，目标横摆力矩Ms被设定为足够大的值，产生可实现与推定偏离角δ相当的、向避免偏离方向的车辆姿态变化的、足够的横摆力矩，从而实现防止偏离。
反之，在推定偏离角δ较小，预测未来偏离的可能性小时，目标横摆力矩Ms被设定为较小的值，以产生较小的横摆力矩，从而实现防止偏离。
这样，通过产生目标横摆力矩Ms，或者驾驶者进行操纵等，本车辆的横摆角减小，则目标横摆力矩Ms也对应于横摆角的减少而减小。
如果从该状态开始，保持倾向偏离的状态，车辆进行向避免偏离方向的姿态变化，横摆角成为避免偏离方向的角度，则如图9(a)的控制映射图所示，推定偏离角感应增益Kδ被设定为初始值Kδ0。也就是说，在当前时刻，因为横摆角在避免偏离方向上，经过规定时间后的推定偏离角δ也保持避免偏离方向，预测为不会有更大的偏离，所以即使横摆力矩为较小的值也没有任何问题，反之，通过在避免偏离方向上产生必要以上的横摆力矩，能够避免在避免偏离方向产生偏离倾向。
另外，在此时本车辆不是直线行驶，而是曲线行驶的情况下，因为考虑行车线的道路曲率ρ而计算推定偏离角δ，所以，例如在右曲线行驶的情况下，该状态下，在判断为有向左方向偏离的倾向的情况下，未来偏离的可能性高。这种情况下，相对于横摆角，推定偏离角δ在偏离方向上被计算为更大的值，推定偏离角感应增益Kδ由图9(a)的控制映射图，被设定为对应于推定偏离角δ的大小的值。因此，即使横摆角的大小相同，在曲线行驶的情况下，因为推定偏离角δ被计算为更大的值，行车线目标横摆力矩Ms被设定为更大的值，所以与直线行驶的情况相比，产生更大的横摆力矩。并且，此时，因为道路曲率ρ越大时，即弯度越急，则推定偏离角δ被计算为在偏离方向上越大的值，推定偏离角感应增益Kδ为更大的值，从而产生足够的横摆力矩的方式计算出目标横摆力矩Ms，所以能够产生对应于道路曲率的恰当的横摆力矩。
反之，在左曲线行驶的状态下，预测为本车辆有向左方向偏离的倾向时，在根据当前时刻的横摆角计算经过规定时间后的推定偏离角δ的情况下，虽然横摆角偏向偏离方向，但因为向偏离方向弯曲，所以推定偏离角δ与横摆角相比，被计算为偏离方向上更小的值。
因此，由图9(a)的控制映射图，因为推定偏离角感应增益Kδ被设定为对应于推定偏离角δ的大小的值，推定偏离角δ越小，推定偏离角感应增益Kδ设定为越小的值，所以目标横摆力矩Ms被设定为更小的值。因此，在本车辆为左曲线行驶状态的情况下，因为在有向左方向偏离的倾向时，预测未来偏离的可能性小，所以能够避免在与弯曲方向相反的避免偏离方向上作用必要以上的、大的横摆力矩，从而能够避免本车辆在避免偏离方向姿态变化过大。
因此，因为在这种情况下也设定本车辆当前横向偏移作为偏离量Xs，据此判断偏离的可能性，所以与上述第1实施方式相同地，不进行避免偏离控制的控制介入，而能够充分确保驾驶者可以自由进行操纵操作的范围，能够避免给驾驶者不舒适感。
另外，因为此时计算出未来的推定偏离角δ，据此计算出目标横摆力矩Ms，所以能够准确计算出在经过规定时间后的时刻所需要的横摆力矩。
此外，在上述各个实施方式中，对本车辆向左方向偏离行车线的情况进行了说明，但向右方向偏离行车线的情况也同样。
另外，在上述各个实施方式中，对避免偏离控制装置通过在本车辆上产生横摆力矩来避免偏离的情况进行说明，但不限于此。例如，也可以应用在检测出偏离时使本车辆减速，降低实际产生偏离之前的速度的减速控制装置，只要是实现避免偏离，可以应用任何方法。
在这里，在上述第2实施方式中，摄像机控制器14对应于行驶状态检测装置及道路曲率检测装置，图8的步骤S2及步骤S3的处理对应于偏离检测装置，图8的步骤S4至步骤S9的处理对应于避免偏离控制装置，图8的步骤S5a的处理对应于偏离角推测装置。
权利要求
1.一种防止偏离行车线装置，其特征在于，具有行驶状态检测装置，其检测本车辆相对于行车线的当前横向偏移，以及本车辆相对于行车线的当前横摆角；偏离检测装置，其对应于由该行驶状态检测装置所检测出的本车辆相对于行车线的当前横向偏移，检测本车辆是否有偏离行车线的倾向；以及避免偏离控制装置，其在由该偏离检测装置判断出本车辆有偏离行车线的倾向时，控制本车辆的车辆动作，以避免偏离，前述避免偏离控制装置根据由前述行驶状态检测装置所检测出的本车辆的当前横摆角，计算前述车辆动作的控制量。
2.如权利要求1所述的防止偏离行车线装置，其特征在于，前述避免偏离控制装置以前述横摆角在偏离方向上越大，前述车辆动作的控制量越大的方式，计算前述控制量。
3.如权利要求1或2所述的防止偏离行车线装置，其特征在于，前述避免偏离控制装置，在前述横摆角处于避免偏离方向时，以使前述车辆动作的控制量比前述横摆角处于偏离方向时的前述控制量小的方式，计算前述控制量。
4.如权利要求1所述的防止偏离行车线装置，其特征在于，具有道路曲率检测装置，其检测行车线的道路曲率及其转弯方向，前述避免偏离控制装置根据前述本车辆的当前横摆角，和由前述道路曲率检测装置所检测出的道路曲率及其转弯方向，计算前述车辆动作的控制量。
5.如权利要求4所述的防止偏离行车线装置，其特征在于，前述避免偏离控制装置，在本车辆有向转弯外侧方向偏离的倾向时，以前述道路曲率越大，则前述车辆动作的控制量越大的方式，计算前述控制量。
6.如权利要求1所述的防止偏离行车线装置，其特征在于，前述避免偏离控制装置根据由前述行驶状态检测装置所检测出的本车辆的当前横向偏移，计算前述车辆动作的基准控制量，对应于当前横摆角，修正该基准控制量，计算前述车辆动作的控制量。
7.如权利要求4所述的防止偏离行车线装置，其特征在于，前述避免偏离控制装置根据由前述行驶状态检测装置所检测出的本车辆的当前横向偏移，计算前述车辆动作的基准控制量，对应于当前横摆角和前述道路曲率及其转弯方向，修正前述基准控制量，计算前述车辆动作的控制量。
8.一种防止偏离行车线装置，其特征在于，具有行驶状态检测装置，其检测本车辆相对于行车线的当前横向偏移，以及本车辆相对于行车线的当前横摆角；偏离检测装置，其对应于由该行驶状态检测装置所检测出的本车辆相对于行车线的当前横向偏移，检测本车辆是否有偏离行车线的倾向；避免偏离控制装置，其在由前述偏离检测装置判断本车辆有偏离行车线的倾向时，控制本车辆的车辆动作以避免偏离；道路曲率检测装置，其检测行车线的道路曲率；以及偏离角推测装置，其根据由前述行驶状态检测装置所检测出的本车辆的当前横摆角，以及由前述道路曲率检测装置所检测出的道路曲率，推测经过规定时间后本车辆相对于行车线的横摆角，作为偏离角，前述避免偏离控制装置根据由前述偏离角推测装置所推测的本车辆的推定偏离角，计算前述车辆动作的控制量。
9.如权利要求8所述的防止偏离行车线装置，其特征在于，前述避免偏离控制装置以前述推定偏离角在偏离方向上越大，则前述车辆动作的控制量越大的方式，计算前述控制量。
10.如权利要求8或9所述的防止偏离行车线装置，其特征在于，前述避免偏离控制装置，在前述推定偏离角处于避免偏离方向上时，以前述车辆动作的控制量比前述推定偏离角处于偏离方向上时的前述控制量小的方式，计算前述控制量。
11.如权利要求8所述的防止偏离行车线装置，其特征在于，前述避免偏离控制装置，根据由前述行驶状态检测装置所检测出的本车辆的当前横向偏移，计算前述车辆动作的基准控制量，对应于前述推定偏离角，修正该基准控制量，计算前述车辆动作的控制量。
12.如权利要求1所述的防止偏离行车线装置，其特征在于，前述避免偏离控制装置，在避免本车辆偏离的方向上产生横摆力矩。
全文摘要
避免相对于行车线的横摆角越大，避免偏离的控制介入时机越快，给驾驶者不舒适感。以当前时刻的本车辆的横向偏移量为偏离量Xs，根据该偏离量Xs判断有无偏离倾向。在判断为有偏离倾向时，计算对应于偏离量Xs的基准横摆力矩Msb(步骤S1至步骤S4)，此外，在本车辆有向转弯外侧偏离的倾向时，计算横摆角φ越大则设定为越大值的横摆角感应增益Kφ，以及道路曲率ρ越大则设定为越大值的道路曲率感应增益Kρ(步骤S5、S6)，将横摆角感应增益Kφ及道路曲率感应增益Kρ乘以基准横摆力矩Msb，计算目标横摆力矩Ms，产生对应于该目标横摆力矩的横摆力矩(步骤S7～步骤S9)。
文档编号B60T8/1755GK1792686SQ20051013206
公开日2006年6月28日 申请日期2005年12月21日 优先权日2004年12月21日
发明者田家智, 松本真次 申请人:日产自动车株式会社