本開示は、運転支援装置に関する。

従来、車両を運転する運転者への負荷を低減するために、車両に搭載されたセンサによる出力に基づいて、様々な運転支援を実行する技術が知られている。 特許文献1では、カメラ、レーザスキャナ、GPSといった複数の検出装置による検出結果を全て用いて、ステアリング、ブレーキ、アクセルの操作を自動で行うといった所謂自動運転、を運転支援として実行する技術が開示されている。以下、特許文献1に記載の技術を従来技術という。

特開2015−178332号公報

しかしながら、従来技術では、全ての検出装置の信頼度を加算した値の大きさに基づいて自動運転を継続するか否かを判断している。このため、仮に複数の検出装置のうちの一つが故障することにより該検出装置の信頼度が大きく低下すると、加算値も大きく低下し、自動運転が中止されることが有り得る。この場合、運転者による手動操作が行われない自動運転から運転者が手動操作を行う手動運転へいきなり切り替わるので、運転者への負荷が急に増大するという問題があった。

本開示はこのような問題に鑑みてなされたものであり、検出装置の信頼度が低下した場合に、運転者への負荷が急に増大することを抑制する技術を提供することを目的とする。

本開示の運転支援装置(30)は、車両に搭載され複数の運転支援を行う。運転支援装置は、信頼度取得部(36、S100)と、判断部(36、S105)と、対応取得部(36、S110)と、設定部(36、S115)と、出力部(36、S120)と、を備える。

信頼度取得部は、車両の状態又は車両の周囲における状態を検出する複数の検出装置について、検出結果の確からしさを表す信頼度を検出装置毎に取得する。判断部は、検出装置のそれぞれが、信頼度が信頼閾値以上となる検出装置を表す高信頼装置であるか否かを判断する。

対応取得部は、複数の検出装置が高信頼装置であるか否かの組合せと、実施する運転支援の種別と、の対応関係を表す対応情報を取得する。設定部は、検出装置のそれぞれが高信頼装置であるか否かの判断結果と、対応情報とに基づいて、実施する運転支援を設定する。出力部は、実施する運転支援を、運転支援を実行する実行部(37)に実行させるよう指示を出力する。

このように、本開示における運転支援装置は、複数の検出装置のうち信頼度が信頼閾値以上となる高信頼装置の組合せに基づいて、実施する運転支援の種別が設定される構成を備える。このため、仮に複数の検出装置のうち1つの検出装置が故障して高信頼装置ではなくなったとしても、このときの残りの高信頼装置の組合せに対応した運転支援が実施される。

つまり、複数の検出装置のうちいずれかの検出装置の信頼度が低下した場合に、運転支援を行っていた状態から運転支援を全く行わない状態に遷移するおそれのある従来技術よりも、運転者への負荷の増大を抑制することができる。

なお、この欄及び特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本開示の技術的範囲を限定するものではない。

第1実施形態における運転支援システムの構成を示すブロック図。

運転支援装置の機能を示すブロック図。

設定処理のフローチャート。

対応情報の一例を示す図。

第2実施形態における操舵部の構成を示す図。

操舵支援部の構成を示す図。

目標角度処理のフローチャート。

特性決定器の構成を示す図。

操舵系メカの逆モデルを示す図。

変形例2における追従部の構成を示す図。

変形例3における追従部の構成を示す図。

変形例4における追従部の構成を示す図。

変形例5における操舵支援部の構成を示す図。

変形例6における操舵支援部の構成を示す図。

第3実施形態の目標角度演算部が実行する目標演算処理のフローチャート。

環境対応情報を説明する図。

距離対応情報を説明する図。

現在位置、目標位置、及び視認距離の対応を説明する図。

以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態を説明する。 [1.第1実施形態] [1−1.構成] 図1に示す運転支援システム1は、車両に搭載されるシステムである。以下では、運転支援システム1が搭載された車両を自車両とも記載する。

運転支援システム1は、検出部10と、記録装置14と、車速センサ15と、指示入力部17と、回転センサ18と、トルクセンサ4と、駆動部20と、運転支援装置30と、を備える。

検出部10は、車両の状態又は車両の周囲における状態を検出する、複数の検出装置を備える。ここでいう車両の状態とは、例えば、車両の位置や速度等が含まれる。車両の周囲における状態とは、例えば、車両の周囲に存在する物体の分布や、車両の周囲の路面における区画線の位置等が含まれる。

検出部10は、位置検出装置、距離検出装置、左右検出装置、のうち少なくとも二つを複数の検出装置として含んでいてもよい。位置検出装置とは、車両の位置を検出する装置を表す。距離検出装置とは、車両と車両の周囲の物体との距離を検出する装置を表す。ここでいう物体とは、例えば他の車両、歩行者、固定物等を表す。左右検出装置とは、左右方向における車両の位置を検出する装置を表す。ここでいう左右方向とは、前記車両の進行方向に対する左右の方向を表す。

具体的には、検出部10は、カメラ11を左右検出装置として、測距センサ12を距離検出装置として、GPS13を位置検出装置として備える。 カメラ11は、自車両の前方を撮影し、撮影した画像データを運転支援装置30に出力する。カメラ11の撮影範囲には、自車両前方の路面が含まれる。

測距センサ12は、ミリ波センサである。ただし、測距センサ12は、レーザレーダやライダーであってもよい。測距センサ12は、自車両の周辺に存在する物体を検出し、自車両からその物体までの距離、自車両を基準とする物体の方位、及び物体の速度を算出する。

GPS13は、自車両の位置を取得する。記録装置14は、地図情報141等を記憶している。地図情報141とは、道路の形状、道路の位置、道路における車線数等の情報を含む。

車速センサ15は、自車両の速度を検出し、その検出結果を運転支援装置30へ出力する。 指示入力部17は、自車両の運転者により方向指示器が操作された際に、方向指示信号を運転支援装置30へ出力する。方向指示信号は、左右のいずれを指示するように方向指示器が操作されたかを表す。

回転センサ18は、モータ回転角θ、モータ回転角速度ωを検出し、検出結果を運転支援装置30へ出力する。トルクセンサ4は、操舵トルクTsを検出し、検出結果を運転支援装置30へ出力する。

駆動部20は、運転支援装置30からの指示に応じて、自車両の操舵部21、ブレーキ部22、パワートレイン23、の制御を行う。操舵部21は運転支援装置30からの指示に応じて自車両の操舵を行う。ブレーキ部22は運転支援装置30からの指示に応じて自車両のブレーキを作動させる。パワートレイン23は、自車両のエンジンと、そのエンジンの駆動力を駆動輪に伝達する機構とを備える。パワートレイン23は、運転支援装置30からの指示に応じて作動する。

運転支援装置30は、CPU31と、RAM、ROM、フラッシュメモリ等の半導体メモリ(以下、メモリ32)と、を有する周知のマイクロコンピュータを中心に構成される。運転支援装置30の各種機能は、CPU31が非遷移的実体的記録媒体に格納されたプログラムを実行することにより実現される。この例では、メモリ32が、プログラムを格納した非遷移的実体的記録媒体に該当する。また、このプログラムが実行されることで、プログラムに対応する方法が実行される。なお、運転支援装置30を構成するマイクロコンピュータの数は1つでも複数でもよい。

運転支援装置30は、CPU31がプログラムを実行することで実現される機能の構成として、図2に示すように、信頼度設定部35と、支援設定部36と、支援実行部37と、を備える。

運転支援装置30を構成するこれらの要素を実現する手法はソフトウェアに限るものではなく、その一部又は全部の要素について、一つあるいは複数のハードウェアを用いて実現してもよい。例えば、上記機能がハードウェアである電子回路によって実現される場合、その電子回路は多数の論理回路を含むデジタル回路、又はアナログ回路、あるいはこれらの組合せによって実現してもよい。

信頼度設定部35は、信頼度を検出部10が備える検出装置毎に設定する。ここでいう信頼度とは、検出部10が備える複数の検出装置についての、検出結果の確からしさを表す。つまり、信頼度とは、カメラ11、測距センサ12、GPS13による検出結果の確からしさを表す。信頼度は、0以上1以下の値に設定されている。

信頼度設定部35は、次のように信頼度を設定してもよい。例えば、信頼度設定部35は、カメラ11で検出した道路区画線のかすれ具合に基づいて、カメラ11の信頼度を設定してもよい。つまり、信頼度設定部35は、検出した道路区画線においてかすれた箇所が増加するにつれて信頼度が小さい値となるように、カメラ11の信頼度を設定してもよい。ここでいう道路区画線とは道路を区画する白線や黄色線等を含む。カメラ11が取得した画像から道路区画線を検出する方法は、公知の任意の手法を使用することが可能である。

また、信頼度設定部35は、例えば、雨が降っているか否か、天候が晴れであるか曇りであるかといった、カメラ11で取得した画像から道路区画線を検出するときの検出精度に影響を与える環境(以下、走行環境)をセンサにより数値化して検出し、該走行環境を数値化したものを用いて信頼度を設定してもよい。走行環境を検出するセンサとしては、例えば、照度センサやレインセンサが含まれうる。信頼度設定部35は、検出精度が大きくなるような走行環境であるほど大きい値となるようにカメラ11の信頼度を設定してもよい。

信頼度設定部35は、例えば、測距センサ12により検出された、連続的に存在する観測点群の密度に基づいて、測距センサ12の信頼度を設定してもよい。信頼度設定部35は、該密度が増加するにつれて信頼度が大きい値となるように、測距センサ12の信頼度を設定してもよい。

信頼度設定部35は、例えば、GPS13の受信強度に基づいて、GPS13の信頼度を設定してもよい。信頼度設定部35は、受信強度が増加するにつれて信頼度が大きい値となるように、GPS13の信頼度を設定してもよい。

なお、カメラ11、測距センサ12、GPS13の信頼度の算出方法はこれらに限定されるものではなく、公知の任意の手法を使用することが可能である。 支援設定部36は、後述する設定処理を実行し、信頼度設定部35にて設定されたカメラ11、測距センサ12、及びGPS13の信頼度と後述する対応情報とに基づいて、実施する運転支援を設定し、設定した実施する運転支援を支援実行部37に実行させるよう指示を出力する。

支援実行部37は、支援設定部36から出力される指示に従って、運転支援を実行する。支援実行部37は、操舵制御部41と、ブレーキ制御部42と、パワートレイン制御部43と、を備える。

操舵制御部41は、支援設定部36から操舵に関する指示が出力されると、該指示を実行するよう操舵部21の制御を行う。操舵に関する指示とは、操舵に関わる運転支援を、実施する運転支援として指示するものを表す。

ブレーキ制御部42及びパワートレイン制御部43は、支援設定部36から車速に関する指示が出力されると、該指示を実行するようブレーキ部22、パワートレイン23の制御を行う。車速に関する指示とは、車速に関わる運転支援を実施す運転支援として指示するものを表す。

[1−2.処理] 次に、支援設定部36が実行する設定処理について、図3のフローチャートを用いて説明する。設定処理は、車両の走行中に、予め定められた周期で繰り返し実行されてよい。

なお、以下の処理の説明において主語が省略されている場合、支援設定部36を主語とする。 支援設定部36は、S100では、信頼度を検出装置毎に取得する。すなわち、信頼度設定部35にて設定された信頼度を、カメラ11、測距センサ12、GPS13のそれぞれについて取得する。

支援設定部36は、S105では、検出装置のそれぞれが、高信頼装置であるか否かを判断する。高信頼装置とは、信頼度が予め定められた信頼閾値以上となる検出装置を表す。前述のように、信頼度は0以上1未満の値に設定されている。信頼閾値は、予めメモリ32に記録されており、本実施形態では0.5に設定されている。ただし、信頼閾値は、これに限定されるものではなく、任意の値に定められてよい。

具体的には、支援設定部36は、S100にて取得されたカメラ11、測距センサ12、GPS13のそれぞれについて、信頼度が信頼閾値以上であるか否かを判断し、信頼閾値以上となった信頼度に対応する検出装置を高信頼装置としてメモリ32に記録する。例えば、カメラ11の信頼度が0.9であった場合、カメラ11を高信頼装置としてメモリ32に記録する。

支援設定部36は、S110では、対応情報を取得する。対応情報とは、カメラ11、測距センサ12、GPS13といった複数の検出装置が高信頼装置であるか否かの組合せと、実施する運転支援の種別と、の対応関係を表す。対応情報は予めメモリ32に記録されている。

本実施形態では、図4に示すように、対応情報には、カメラ11、測距センサ12、及びGPS13といった3つの検出装置のそれぞれが高信頼装置であるか否かについて全ての組合せが、すなわち、8通りの組合せが示されている。そして、これら8通りの組合せのそれぞれについて、実施する運転支援の種別が対応付けられている。なお、図4では、高信頼装置は「高」と示され、高信頼装置でない装置は「低」と示されている。

実施する運転支援の種別は、速度に関わる運転支援、及び操舵に関わる運転支援といった、二つのグループに分けて設定されている。 速度に関わる運転支援とは、車両の前後方向において実行される制御を表す。ここでいう前後方向とは、車両の進行方向とその反対の方向を表す。速度に関わる運転支援には、例えば、自動速度制御が含まれる。ここでいう自動速度制御とは、運転支援装置30が、検出部10が備える検出装置の検出結果に基づいて駆動部20を用いて行う、速度に関する制御を表す。自動速度制御には、例えば、車間維持や減速支援といった制御が含まれうる。

車間維持とは、運転支援装置30が実行する制御であって、前方車両との車間距離を所定距離に維持する制御を表す。車間維持は測距センサ12の検出結果を用いて実行される。減速支援とは、運転支援装置30が実行する制御であって、自車両がカーブや下り勾配に到達した際に、該カーブや下り勾配において車両を減速させる制御を表す。減速支援はGPS13の検出結果と地図情報141とを用いて実行される。このような車間維持、減速支援については、種々の文献において公知であるため、ここでは詳細な説明を省略する。

操舵に関わる運転支援とは、車両の横方向において実行される制御を表す。ここでいう横方向とは、車両の進行方向に対する左右を表す。操舵に関わる運転支援には、例えば、自動操舵制御や支援運転制御といった制御が含まれる。

ここで、自動速度制御とは、運転支援装置30が検出部10が備える検出装置の検出結果に基づいて駆動部20を用いて行う操舵に関する制御であって、フィードバック制御により実現されるものを表す。自動操舵制御には、例えば、レーン内走行、レーンチェンジといった制御が含まれうる。なお、以下では、車線をレーンとも記載する。

レーン内走行とは、運転支援装置30が実行する制御であって、車両の位置を、走行中のレーン内に維持する制御を表す。レーン内走行は測距センサ12の検出結果を用いて実行される。レーンチェンジとは、運転支援装置30が実行する制御であって、方向指示器が操作された際に、車両の位置を、走行中の車線から方向指示器が表す側の車線に変化させる制御を表す。レーンチェンジはカメラ11の検出結果を用いて実行される。

一方、支援運転制御とは、運転支援装置30が検出部10が備える検出装置の検出結果に基づいて駆動部20を用いて行う操舵に関する制御であって、フィードフォワード制御により実現されるものを表す。支援運転制御には、例えば、操舵サポートといった制御が含まれうる。

操舵サポートとは、運転支援装置30が実行する制御であって、車両の位置を、走行中のレーン中央とするための制御を表す。操舵サポートはGPS13の検出結果と地図情報141とを用いて実行される。なお、操舵サポートにおいては、レーン内走行のように車両の位置が走行中のレーン内に維持される制御とは異なり、フィードバック制御ではないため、道路の状況等によっては車両の位置は走行中のレーン中央に対して誤差を含みうる。なお、運転者による負荷は、自動操舵制御、支援運転制御の順に増加する。以下では、自動操舵制御を目標追従制御ともいう。

なお、手動とは、運転者が手動で速度制御または操舵制御を行うことを表す。つまり、ここでいう手動とは、速度、操舵に関して、運転支援装置30により自動制御が行われないことを表す。自動制御とは、運転支援装置30が検出部10が備える検出装置の検出結果に基づいて駆動部20を用いて行う制御を表す。

ところで、図4に示すように、操舵に関わる制御においては、高信頼装置であるか否かの組合せにかかわらず、常にアシスト制御が実行されてもよい。 アシスト制御とは、例えばハンドルが重い又は軽いといったような、路面反力に応じた伝達感が実現されるようにハンドル操作をアシストするアシストトルクをモータ6に発生させるための制御である。アシスト制御は、トルクセンサ4、回転センサ18、車速センサ15の検出結果を用いて実行される。

レーン内走行、レーンチェンジ、操舵サポート、アシスト制御といった制御については、第2実施形態においても説明するため、ここでは詳細な説明を省略する。 対応情報は、複数の検出装置が高信頼装置であるか否かの組合せと、該組合せに含まれる少なくとも1つの高信頼装置の検出結果を用いて実施する運転支援とが対応付けられていてよい。

例えば、図4に示すように、カメラ11、測距センサ12、GPS13が全て高信頼装置である組合せ1に対して、速度に関わる運転支援において、測距センサ12の検出結果を用いる車間維持とGPS13の検出結果を用いる減速支援とが、実施する運転支援として対応付けられる、という具合である。また例えば、カメラ11、GPS13が高信頼装置である組合せ2に対して、速度に関わる運転支援において、GPS13の検出結果を用いる減速支援が実施する運転支援として対応付けられる、という具合である。

なお、図4には示されていないが、対応情報は、組合せに含まれる高信頼装置の検出結果を全て用いるように実施する運転支援を対応付けてもよい。 また、対応情報は、カメラ11、測距センサ12、GPS13のうちのGPS13及び測距センサ12が高信頼装置であるか否かの組合せと、車両における速度に関わる運転支援の種別と、が対応付けられていてもよい。例えば、図4に示す組合せ1、2、3、5、6、7の通りである。

また、対応情報は、GPS13、測距センサ12、及びカメラ11が高信頼装置であるかの組合せと、車両における操舵に関わる運転支援の種別と、が対応付けられていてよい。

例えば、組合せ1から4に示すように、カメラ11、測距センサ12、GPS13のうち少なくともカメラ11が高信頼装置である組合せに対して、操舵に関わる運転支援において、カメラ11の検出結果を用いるレーン内走行が、実施する運転支援として対応付けられる、という具合である。

また例えば、組合せ1、3に示すように、カメラ11に加えて更にGPS13が高信頼装置である組合せに対して、操舵に関わる運転支援において、カメラ11の検出結果を用いるレーン内走行とGPS13の検出結果を用いるレーンチェンジとが、実施する運転支援として対応付けられる、という具合である。

また例えば、組合せ5、6に示すように、カメラ11が高信頼装置ではなく、少なくともGPS13が高信頼装置である組合せに対して、操舵に関わる運転支援において、操舵サポートが実施する運転支援として対応付けられる、という具合である。

なお、対応情報では、高信頼性装置の組合せと、組合せに含まれる高信頼装置の検出結果を用いない運転支援の種別とが対応づけられていてもよい。例えば、組合せ7、8に示すように、カメラ11及びGPS13のいずれもが高信頼装置でない組合せに対して、操舵に関わる運転支援において、アシスト制御が対応付けられる、という具合である。

図3に戻り説明を続ける。支援設定部36は、S115では、S100にて取得したカメラ11、測距センサ12、GPS13の信頼度と、S110にて取得した対応情報とに基づいて、実施する運転支援を設定する。

支援設定部36は、続くS120では、実施する運転支援を示す指示を、支援実行部37に出力する。 例えば、支援設定部36は、S115にてレーン内走行とレーンチェンジとが実施する運転支援として設定された場合、支援実行部37に、レーン内走行とレーンチェンジとを実施する運転支援とするよう指示を出力する。そして、支援設定部36は本設定処理を終了する。

[1−3.作動] このように構成された運転支援システム1では、カメラ11、測距センサ12、GPS13といった複数の検出装置のうちいずれかが高信頼装置でなくなった場合であっても、運転支援が全て中止されるわけではなく、残りの高信頼装置の組合せに対応した運転支援が実行される。

すなわち、運転支援システム1では、複数の検出装置のうち、カメラ11及びGPS13の少なくとも一方が高信頼装置であれば、対応情報に基づいて、速度に関わる運転支援のいずれかが実行される。

また、運転支援システム1では、複数の検出装置のうち少なくともカメラ11が高信頼装置であれば、対応情報に基づいて、レーン内走行が運転支援として実行される。また、運転支援システム1では、複数の検出装置のうち少なくともカメラ11とGPS13が高信頼装置であれば、対応情報に基づいて、レーン内走行とレーンチェンジとが運転支援として実行される。

つまり、運転支援システム1では、カメラ11、測距センサ12、GPS13のうちいずれかが高信頼装置でなくなった場合であっても、いきなり運転支援が全て中止されて手動運転に切り替わるわけではなく、残りの高信頼装置の組合せに対応した種々の自動制御が実行される。

[1−4.効果] 以上詳述した第1実施形態によれば、以下の効果を奏する。 (1a)運転支援装置30は、車両に搭載され複数の運転支援を行う。支援設定部36は、車両の状態又は車両の周囲における状態を検出する複数の検出装置について、検出結果の確からしさを表す信頼度を検出装置毎に取得する。支援設定部36は、検出装置のそれぞれが、信頼度が信頼閾値以上となる検出装置を表す高信頼装置であるか否かを判断する。支援設定部36は、複数の検出装置が高信頼装置であるか否かの組合せと、実施する運転支援の種別と、の対応関係を表す対応情報を取得する。

支援設定部36は、検出装置のそれぞれが高信頼装置であるか否かの判断結果と、対応情報とに基づいて、実施する運転支援を設定する。支援設定部36は、実施する運転支援を、運転支援を実行する支援実行部37に実行させるよう指示を出力する。

このように、運転支援装置30は、カメラ11、測距センサ12、及びGPS13のうち信頼度が信頼閾値以上となる高信頼装置の組合せに基づいて、実施する運転支援の種別が設定される構成を備える。これにより、仮にカメラ11、測距センサ12、及びGPS13のうち1つの検出装置が故障して高信頼装置ではなくなったとしても、このときの組合せに対応した運転支援が実施される。

この結果、カメラ11、測距センサ12、及びGPS13といった複数の検出装置のうちいずれかの検出装置の信頼度が低下した場合に、運転支援を行っていた状態から運転支援を全く行わない状態に遷移するおそれのある従来技術よりも、運転者への負荷の増大を抑制することができる。

(1b)対応情報は、組合せと、組合せに含まれる少なくとも1つの高信頼性装置の検出結果を用いて実施する運転支援とが対応付けられている。 これによれば、組合せに含まれる少なくとも1つの高信頼装置の出力結果を用いた運転支援を実行するので、高信頼装置の出力結果を用いて精度のよい運転支援を行うことができる。

(1c)運転支援システム1が備える複数の検出装置は、少なくとも、車両の位置を検出するGPS13、及び、車両と車両の周囲の物体との距離を検出する測距センサ12を含んでいてもよい。対応情報では、複数の検出装置のうちのGPS13及び測距センサ12が高信頼装置であるか否かの組合せと、車両における速度に関わる運転支援の種別と、が対応付けられていてもよい。

これによれば、速度の制御に関わるどのような運転支援を実施するかを決定する際に、取得されたGPS13及び測距センサ12の信頼度を役立てることができる。 (1d)運転支援システム1が備える複数の検出装置は、車両の位置を検出するGPS13、車両と車両の周囲の物体との距離を検出する測距センサ12、左右方向における車両の位置を検出するカメラ11、のうち少なくとも二つを含んでいてもよい。対応情報では、複数の検出装置のうちのGPS13、測距センサ12、及びカメラ11が高信頼装置であるかの組合せと、車両における操舵に関わる運転支援の種別と、が対応付けられていてもよい。

これによれば、操舵の制御に関わるどのような運転支援を実施するかを決定する際に、取得されたGPS13、測距センサ12、及びカメラ11の信頼度を役立てることができる。

[2.第2実施形態] 第2実施形態は、基本的な構成は第1実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。

第2実施形態では、操舵制御部41がカメラ11及びGPS13の信頼度に基づいて操舵部21の制御を行うよう構成されてもよい。なお以下では、カメラ11、測距センサ12、GPS13の信頼度は、信頼度設定部35により、0以上1未満の値に設定されているものとする。

[2−1.構成] <操舵部> 操舵部21の構成を図5に示す。操舵部21において、ステアリング2は、ステアリングシャフト3の一端に固定され、ステアリングシャフト3の他端にはトルクセンサ4が接続されており、このトルクセンサ4の他端には、インターミディエイトシャフト5が接続されている。なお、以下の説明では、ステアリングシャフト3からトルクセンサ4を経てインターミディエイトシャフト5に至る軸体全体を、まとめて操舵軸ともいう。

トルクセンサ4は、操舵トルクTsを検出するためのセンサである。具体的には、ステアリングシャフト3とインターミディエイトシャフト5とを連結するトーションバーを有し、このトーションバーのねじれ角に基づいてそのトーションバーに加えられているトルクを検出する。

モータ6は、アシスト制御に基づくアシストトルクや目標追従制御に基づく追従トルクを発生させるためのものであり、減速機構6aを介してその回転がインターミディエイトシャフト5に伝達される。すなわち、減速機構6aは、モータ6の回転軸の先端に設けられたウォームギアと、このウォームギアと噛み合った状態でインターミディエイトシャフト5に同軸状に設けられたウォームホイールとにより構成されており、これにより、モータ6の回転がインターミディエイトシャフト5に伝達される。逆に、ステアリング2の操作や路面からの反力、すなわち路面反力によってインターミディエイトシャフト5が回転すると、その回転が減速機構6aを介してモータ6に伝達され、モータ6も回転することになる。

また、モータ6は、例えばブラシレスモータからなり、内部にレゾルバ等の回転センサを備えている。回転センサは、少なくともモータ回転角θ、モータ回転角速度ωを出力する。但し、モータ回転角θやモータ回転角速度ωの代わりに、これらモータ回転角θやモータ回転角速度ωに減速機構6aのギア比を乗じることで求められる操舵角や操舵角速度を用いてもよい。

インターミディエイトシャフト5における、トルクセンサ4が接続された一端とは反対側の他端は、ステアリングギアボックス7に接続されている。ステアリングギアボックス7は、ラックとピニオンギアからなるギア機構にて構成されており、インターミディエイトシャフト5の他端に設けられたピニオンギアに、ラックの歯が噛み合っている。そのため、運転者がステアリング2を回すと、インターミディエイトシャフト5が回転し、すなわちピニオンギアが回転し、これによりラックが左右に移動する。ラックの両端にはそれぞれタイロッド8が取り付けられており、ラックとともにタイロッド8が左右の往復運動を行う。これにより、タイロッド8がその先のナックルアーム9を引っ張ったり押したりすることで、操舵輪である各タイヤ10の向きが変わる。

また、車両における所定の部位には、車速Vを検出するための車速センサ11が設けられている。 以下では、ステアリング2から各タイヤ10に至る、ステアリング2の操舵力が伝達される機構全体を総称して、操舵系メカ100ともいう。

このような構成を有する操舵系メカ100では、運転者の操舵によりステアリング2が回転すると、その回転がステアリングシャフト3、トルクセンサ4、およびインターミディエイトシャフト5を介してステアリングギアボックス7に伝達される。そして、ステアリングギアボックス7内で、インターミディエイトシャフト5の回転がタイロッド8の左右移動に変換され、タイロッド8が動くことによって、左右の両タイヤ10が操舵される。

<操舵制御部> 操舵制御部41は、図6に示すように、目標角度演算部51と操舵支援部50とを備える。操舵支援部50は、EPS−ECUとして構成されてもよい。EPSとは、電動パワーステアリングの略記を表す。ECUは、Electronic Control Unitの略である。

<目標角度演算部> 目標角度演算部51は、カメラ11によって撮像された車両前方の画像から、走行レーンや走行レーンにおける自車両の位置を検出し、その検出結果に基づいて自車両に走行レーン内を走行させるための目標コースを設定する。さらに、車速や舵角の検出値等に基づいて、自車両を目標コースに沿って走行させるための、すなわち自車両にレーン内走行を行わせるための制御量を設定する。

また、目標角度演算部51は、カメラ11によって撮像された車両前方の画像と、測距センサ12によって取得された車両の前方における他の車両との距離、相対速度等とに基づいて、自車両をレーンチェンジさせるための制御量を設定する。

目標角度演算部51は、レーン内走行、及びレーンチェンジを運転支援として実行するための制御量として、操舵角θの目標値である目標角度θ^*を設定し、この目標角度θ^*を操舵支援部50に出力する。

本実施形態では、目標角度演算部51は、目標角度処理を実行して、レーン内走行を運転支援として実行するための目標角度θ^*を設定する。また、目標角度演算部51は、測距センサ12が高信頼装置である場合のみ、レーンチェンジを運転支援として実行するための目標角度θ^*を設定する。

なお、目標角度演算部51が有する機能の実現は、ソフトウェアに限るものではなく、その一部又は全部の要素について、一つあるいは複数のハードウェアを用いて実現してもよい。

図7に示すフローチャートを用いて、目標角度演算部51が実行する目標角度処理について説明する。目標角度処理において、目標角度θ^*を設定する処理は、レーン内走行や、レーンチェンジといった制御において周知のものであるため、以下では詳細な説明を省略する。

目標角度演算部51は、S200では、測距センサ12の信頼度を取得する。測距センサ12の信頼度は信頼度設定部35から取得してよい。 目標角度演算部51は、S210では、測距センサ12が高信頼装置であるか否かを判断する。目標角度演算部51は、測距センサ12が高信頼装置である場合に処理をS220へ移行させ、高信頼装置でない場合に処理をS230へ移行させる。

目標角度演算部51は、S220では、運転者から自車両にレーンチェンジを実行させるための指示(以下、レーンチェンジ指示)があったか否かを判断する。具体的には、目標角度演算部51は、指示入力部17から方向指示信号が取得された場合に、レーンチェンジ指示があったと判断する。目標角度演算部51は、レーンチェンジ指示があった場合に処理をS240へ移行させ、レーンチェンジ指示が無かった場合に処理をS230へ移行させる。

目標角度演算部51は、レーンチェンジ指示が無かった場合に移行するS230では、レーン内走行を運転支援として実行するための目標角度θ^*を設定する。そして、目標角度演算部51は、本目標角度処理を終了する。なお、目標角度演算部51は、本ステップにおいて、測距センサ12の信頼度が低いためレーンチェンジを運転支援として実行しないことを運転者に報知してもよい。

目標角度演算部51は、レーンチェンジ指示があった場合に移行するS240では、レーンチェンジを運転支援として実行するための目標角度θ^*を設定する。そして、目標角度演算部51は、本目標角度処理を終了する。

これにより、測距センサ12が高信頼装置である場合は、レーンチェンジを運転支援として実行するための目標角度θ^*が設定される。また、測距センサ12が高信頼装置でない場合は、レーン内走行を運転支援として実行するための目標角度θ^*が設定される。

<操舵支援部> 操舵支援部50は、図6に示すように、目標角度演算部51で設定された目標角度θ^*、トルクセンサ4によって検出された操舵トルクTs、モータ6からのモータ回転角θ、モータ回転角速度ω、及び車速センサ15にて検出された車速Vに基づいて、最終指令DCを演算する。

最終指令DCとは、アシスト指令ACと、追従指令TCとを足し合わせたものである。アシスト指令ACとは、アシスト制御を実行するための制御値であって、操舵負荷を軽減するアシストトルクをモータ6に発生させるための電流指令値を表す。

追従指令TCとは、レーン内走行またはレーンチェンジを実行するための制御値であって、操舵に関わる物理量の目標値に物理量の検出値を追従させる追従トルクをモータ6に発生させるための電流指令値を表す。ここでいう操舵に関わる物理量の目標値とは目標角度θ^*を表す。操舵に関わる物理量とは操舵角を表す。なお、操舵角はモータ回転角、ステアリングセンサまたは操舵角に応じて変化する他のパラメータであってもよい。以下では、操舵角またはモータ回転角を実角度θともいう。

本実施形態においては、追従指令TCに、支援指令SCの成分が含まれてもよい。 支援指令SCとは、操舵サポートを実行するための制御値であって、目標角度θ^*に応じたトルクを表す支援トルクをモータ6に発生させるための電流指令を表す。

操舵支援部50は、最終指令DCに応じた駆動電圧Vdをモータ6へ印可することにより、アシストトルク、及び追従トルクを発生させる。なお、該追従トルクには、支援トルクの成分が含まれてもよい。

つまり、操舵支援部50は、駆動電圧Vdによってモータ6を制御することによって操舵特性を制御し、ひいてはモータ6により駆動される操舵系メカ100を制御することになる。

操舵支援部50は、アシスト制御演算部61と、追従部66と、支援部67と、調整部62と、GPS反映部63と、加算器64と、モータ駆動回路65とを備える。 アシスト制御演算部61は、アシスト指令ACを生成する。

追従部66は、目標追従制御演算部71が生成した追従指令TCに後述する追従ゲインαを乗じた値を新たな追従指令TCとして生成し、調整部62へ出力する。ここでいう新たな追従指令TCは、α・TCと表される。

支援部67は、支援運転演算部78が生成した支援指令SCに後述する支援ゲインβを乗じた値を新たな支援指令SCとして生成し、調整部62へ出力する。ここでいう新たな支援指令SCは、β・SCと表される。

調整部62は、追従部66から出力された追従指令TCに、支援部67から出力された支援指令SCを加算した値、を新たな追従指令TCとしてGPS反映部63へ出力する。ここでいう新たな追従指令TCは、α・TC+β・SCと表される。

GPS反映部63は、カメラ11及びGPS13の信頼度のうち大きい方の値をゲインγとして設定し、調整部62から入力された追従指令TCにゲインγを乗じた値を新たな追従指令TCとして加算器64へ出力する。ここでいう新たな追従指令TCは、γ(α・TC+β・SC)と表される。

加算器64は、アシスト指令ACにGPS反映部63から出力された追従指令TCを加算した値を駆動指令DCとしてモータ駆動回路65へ出力する。 モータ駆動回路65は、駆動指令DCに基づいてモータ6へ駆動電圧Vdを印可することによりモータ6に通電し該モータ6を駆動する。

なお、アシスト制御演算部61と、追従部66と、支援部67と、調整部62と、GPS反映部63と、加算器64の機能は、操舵支援部50が備える図示しないCPUが所定の制御プログラムを実行することによって実現されてもよい。

この場合、レーン内走行に必要な応答性を確保するために、上記制御プログラムを任意の周期で実行する。この際の周期は、例えば数百us〜数百msのいずれかで、レーン内走行を実行する上で問題なければ何でもよい。

操舵支援部50は、この周期で駆動指令DCを更新するように構成されている。ただし、これら各部がソフトウェアにて実現されることはあくまでも一例であり、これらの少なくとも一部を、例えばロジック回路等のハードウェアによって実現してもよい。

<<モータ駆動回路>> モータ駆動回路65は、駆動指令DCに基づき、駆動指令DCに対応したトルクが操舵軸に付与されるようにモータ6へ駆動電圧Vdを印加する。具体的には、駆動指令DCを目標電流とし、モータ6に流れる通電電流Imが目標電流と一致するように駆動電圧Vdをフィードバック制御することで、操舵軸に対して所望のトルクを発生させる。なお、このようなモータ駆動回路65は、例えば、特開2013−52793号公報等において公知の技術であるため、その詳細についての説明は省略する。

<<アシスト制御演算部>> アシスト制御演算部61は、操舵トルクTs、モータ回転角速度ω、車速V等に基づき、アシスト指令ACを生成する。アシスト指令ACは、路面反力に応じた伝達感が実現されるようにステアリング2の操作をアシストするためのトルクである。なお、路面反力を路面負荷ともいう。

アシスト制御演算部61は、例えば、操舵トルクTsおよび車速Vに基づき路面反力に応じた伝達感を得るための基本アシスト量を演算し、該基本アシスト量をアシスト指令ACとして生成してもよい。ただし、アシスト指令ACの演算方法は、これに限るものではなく、公知の任意の手法を使用することが可能である。

<<追従部>> 追従部66は、目標追従制御演算部71と、追従ゲイン制御部72と、を備える。 目標追従制御演算部71は、目標角度θ^*、実角度θに基づき追従指令TCを生成する。追従指令TCとは、実角度θを目標角度θ^*に追従させるのに必要な追従トルクを発生させるための電流指令値を表す。

目標追従制御演算部71は、偏差演算部81と特性決定器82とを備える。 偏差演算部81は、支援設定部36から操舵に関する指示が出力されると、実角度θと目標角度θ^*との偏差を演算する。特性決定器82は、偏差演算部81の出力にPIDゲインを付与することで、PID制御の制御特性を決定する。

図8に示すように、特性決定器82は、比例部91と、積分部92と、積分ゲイン付与部93と、微分部94と、微分ゲイン付与部95と、加算部96とを備える。 比例部91は、偏差に比例した比例値を生成する。

積分部92は、偏差を積分した積分値を、積分制限部921を用いて予め設定された上限値を表す積分上限値未満となるように生成する。積分制限部921は、積分上限値をカメラ11の信頼度に応じた値に制限するように構成されてもよい。

例えば、積分制限部921は、予め定められた積分上限値に、取得されたカメラ11の信頼度を乗じた値を新たな積分上限値とするように構成されてもよい。また例えば、積分制限部921は、カメラ11の信頼度が増加するにつれて大きくなる値を積分上限値とするように構成されてもよい。

これにより、積分演算におけるワインドアップが生じることを抑制することができる。なお、積分制限部921は、カメラ11の信頼度に関係なく予め定められた値を積分上限値とするように構成されてもよい。

積分ゲイン付与部93は、積分部92から入力された積分値に積分ゲインを乗じた値を新たな積分値として出力する。 微分部94は、偏差を微分した微分値を生成する。微分ゲイン付与部95は、微分部94から出力された微分値に微分ゲインを乗じた値を新たな微分値として出力する。

加算部96は、比例値、積分値、微分値を加算した加算値を用いて、これらを加算した値を追従指令TCとして追従ゲイン制御部72へ出力する。 追従ゲイン制御部72は、入力された値に対して予め定められたゲインを乗じて出力する。具体的には、追従ゲイン制御部72は、追従ゲインαを設定し、追従指令TCに対して追従ゲインαを乗じた値を新たな追従指令TCとして調整部62へ出力する。

追従ゲインαとは、カメラ11の信頼度が小さくなるにつれて値が小さくなるよう設定されるゲインを表す。本実施形態では、カメラ11の信頼度は0以上1以下の値で表されており、追従ゲイン制御部72は、取得されたカメラ11の信頼度をそのまま追従ゲインαとして設定する。

これにより、カメラ11の信頼度が増加するにつれて大きい値となるように新たな追従指令TCが追従部66から出力される。なお、追従ゲインαは0以上1以下の値に設定されるため、追従部66から出力される新たな追従指令TCが目標追従制御演算部71にて生成された追従指令TCよりも大きい値となることはない。

<<支援部>> 支援部67は、図6に示すように、支援運転演算部78と、支援ゲイン制御部79とを備える。

一般に、機械インピーダンスは、物体に加わる力Fと、物体の変位量xとの関係を規定するものであり、これらの関係は(1)式によって表される。

K^*は機械インピーダンスの剛性成分を表し、C^*は機械インピーダンスの粘性成分を表し、I^*は機械インピーダンスの慣性成分を表す。 回転運動の場合は、(1)式において物体に加わる力FをトルクTと見なし、物体の変位量xを回転量θと見なして、(2)式に示す関係が成立する。

Kは、機械インピーダンスの剛性成分K^*に相当する値であり、Cは、機械インピーダンスの粘性成分C^*に相当する値であり、Iは、機械インピーダンスの慣性成分I^*に相当する値である。

ここで、(2)式における回転量θ及びトルクTを、それぞれ、本実施形態における目標角度θ^*、支援トルクに置換したものを、操舵系メカ100の順モデルとする。本実施形態では、目標角度θ^*から図9に示す操舵系メカ100の逆モデル101を用いて支援トルクを求め、支援トルクをモータ6に発生させるための電流制御値を支援指令SCとして生成する構成を、支援運転演算部78の構成としてもよい。

支援ゲイン制御部79は、支援ゲインを設定し、支援運転演算部78から出力された支援指令SCに支援ゲインβを乗じた値を新たな支援指令SCとして調整部62へ出力する。支援ゲインβとは、カメラ11の信頼度が大きくなるにつれて値が小さくなるゲインを表す。

本実施形態では、支援ゲイン制御部79は、1からカメラ11の信頼度を減じた値を支援ゲインβとして設定する。カメラ11の信頼度は0以上1以下の値に設定されているので、カメラ11の信頼度が増加するにつれて小さい値となるように支援指令SCが支援部67から出力される。なお、支援部67から出力される新たな支援指令SCが支援運転演算部78にて生成された支援指令SCよりも大きい値となることはない。

[2−2.作動] このように構成された運転支援装置30の作動について説明する。 はじめに、1がGPS13の信頼度として取得された場合について説明する。

ここで、仮に1がカメラ11の信頼度として取得されたとすると、加算器64へ出力される追従指令TCには支援指令SCが含まれず、目標追従制御演算部71にて算出された追従指令TCがそのまま加算器64へ出力される。このように、カメラ11の信頼度が1であり且つGPS13の信頼度が1である場合は、レーン内走行またはレーンチェンジといった目標追従制御を実行するための追従指令TCとアシスト指令ACとを加算した値が駆動指令DCとして出力される。これにより、アシスト制御とともに、レーン内走行またはレーンチェンジといった自動操舵制御が実行される。

一方、仮に0がカメラ11の信頼度として取得されたとすると、追従部66から出力される追従指令TCは0となるので、加算器64から出力される新たな追従指令TCは支援ゲイン制御部79にて生成された支援指令SCとなる。このように、カメラ11の信頼度が0であり且つGPS13の信頼度が1である場合は、操舵サポートを実行するための制御値である支援指令SCとアシスト指令ACとを加算した値が駆動指令DCとして出力される。これにより、アシスト制御とともに、操舵サポートといった支援運転制御が実行される。

続いて、0がGPS13の信頼度として取得された場合について説明する。 0がGPS13の信頼度として取得され、且つ1がカメラ11の信頼度として取得された場合、レーン内走行を実行するための制御値としての追従指令TCとアシスト指令ACとを加算した値が駆動指令DCとして出力される。これにより、アシスト制御とともに、レーン内走行といった自動操舵制御が実行される。

0がGPS13の信頼度として取得され、且つ0がカメラ11の信頼度として取得された場合、支援指令SCが追従指令TCとして調整部62から出力される。ただし、GPS反映部63からは、支援指令SCに0を乗じた値が、すなわち0が新たな追従指令TCとして加算器64へ出力される。これにより、アシスト制御のみが実行される。

そして、カメラ11の信頼度が0よりも大きく1未満である場合は、加算器64へ出力される追従指令TCには支援指令SCの成分が含まれる。カメラ11の信頼度が大きいほど加算器64へ出力される追従指令TCに支援指令SCの成分が含まれる割合が小さくなる。

ここで、カメラ11の信頼度として0.5以上の値が取得された場合は、レーン内走行またはレーンチェンジといった自動操舵制御を実行するための電流指令値が主として出力される。これにより、アシスト制御とともに、自動操舵制御により近い運転支援が実行される。一方、カメラ11の信頼度として0.5未満の値が取得された場合は、操舵サポートを実行するための電流指令値が主として出力される。これにより、アシスト制御とともに、操舵サポートにより近い運転支援が実行される。

[2−3.効果] 以上詳述した第2実施形態によれば、前述した第1実施形態の効果(1a)(1b)(1d)を奏し、さらに、以下の効果を奏する。

(2a)複数の検出装置には、少なくとも、左右方向における車両の位置を検出するカメラ11が含まれていてもよい。支援実行部37は、操舵支援部50を備えてもよい。操舵支援部50は、出力部としての支援設定部36から操舵に関する指示が出力されると、該指示に従って操舵に関する運転支援を実行するように構成されてもよい。

操舵支援部50は、目標追従制御演算部71と、モータ駆動回路65と、追従ゲイン制御部72とを備えていてもよい。目標追従制御演算部71は、操舵に関する指示が出力されると、操舵に関わる物理量の目標値に物理量の検出値を追従させる追従トルクを操舵用のモータ6に発生させるための制御値を表す追従指令TCを算出するように構成されてもよい。モータ駆動回路65は、追従指令TCをモータ6に出力するように構成されてもよい。追従ゲイン制御部72は、入力された値に対して予め定められたゲインを乗じて出力するように構成されてもよい。

追従ゲイン制御部72は、カメラ11の信頼度が小さくなるにつれて値が小さくなる追従ゲインαを設定し、追従指令TCに対して追従ゲインαを乗じた値を新たな追従指令TCとして出力するように構成されてもよい。モータ駆動回路65は、新たな追従指令TCを追従指令TCとして出力するように構成されてもよい。

これによれば、運転支援装置30は、カメラ11の信頼度が小さくなるにつれて追従トルクを発生させるための追従指令TCを小さい割合でモータ6に発生させる。このため、カメラ11の信頼度が低い場合には、追従トルクに基づくルレーン内走行やレーンチェンジといった目標追従制御、すなわち自動操作制御を信頼度が低いことを反映して行うことができる。つまり、カメラ11の信頼度が低い場合には、レーン内走行やレーンチェンジといった運転支援を主として実行しないようにすることができる。

(2b)操舵支援部50は、アシスト指令部としてのアシスト制御演算部61を備えていてもよい。アシスト制御演算部61は、操舵負荷を軽減するアシストトルクをモータ6に発生させるための制御値を表すアシスト制御値としてのアシスト指令AC、を取得するように構成されてもよい。モータ駆動回路65は、アシスト指令ACに追従指令TCを加算した値を出力するように構成されてもよい。

これによれば、アシスト指令ACに追従指令TCを加算した値を制御値として出力するので、アシスト制御を行うとともに目標追従制御、すなわち自動操舵制御を行うことができる。

(2c)操舵支援部50は、支援指令部としての支援運転演算部78と、支援ゲイン制御部79と、調整部62とを更に備えていてもよい。 支援運転演算部78は、操舵に関わる物理量の目標値としての目標角度θ^*に応じたトルクを示す支援トルクをモータ6に発生させるための制御値を表す支援制御値としての支援指令SCを算出ように構成されてもよい。支援ゲイン制御部79は、カメラ11の信頼度が大きくなるにつれて値が小さくなる支援ゲインβを設定し、支援指令SCに対して支援ゲインβを乗じた値を新たな支援指令SCとして出力するように構成されてもよい。調整部62は、追従指令TCに支援指令SCを加算した値を新たな追従指令TCとして出力するように構成されてもよい。モータ駆動回路65は、新たな追従指令TCを出力するように構成されてもよい。

これによれば、カメラ11の信頼度が高いときは追従トルクが主となるように、低いときは支援トルクが主となるように、モータ6にトルクを発生させることができる。この結果、カメラ11の信頼度が高いときはレーン内走行及びレーンチェンジを主たる運転支援として実行し、低いときは操舵サポートを主たる運転支援として実行することができる。

またこれによれば、カメラ11の信頼度が徐々に低下した場合に、レーン内走行から操舵サポートへと、主として実行する運転支援を徐々に変化させることができる。 (2d)カメラ11の信頼度は0以上1以下の値に設定されていてもよい。追従ゲイン制御部72は、カメラ11の信頼度を追従ゲインαとして設定するように構成されてもよい。支援ゲイン制御部79は、1からカメラ11の信頼度を減じた値を支援ゲインβとして設定するように構成されてもよい。これによれば、(2d)と同様の効果が奏される。

[2−4.変形例] 第2実施形態は、次のように変形されてもよい。 <変形例1> 追従ゲイン制御部72は、カメラ11が高信頼装置である場合に追従ゲインαを1に設定し、高信頼装置でない場合に追従ゲインαを0に設定するように構成されてもよい。支援ゲイン制御部79は、カメラ11が高信頼装置である場合に支援ゲインβを0に設定し、高信頼装置でない場合に支援ゲインβを1に設定するように構成されてもよい。

これによれば、実施する運転支援の種別を明確にすることができる。つまり、運転支援装置30は、操舵に関わる運転支援について、図4に示す対応情報に表されているとおりに運転支援を実行することができる。 <変形例2> 上記実施形態では、追従部66において、追従ゲイン制御部72は、目標追従制御演算部71が算出した追従指令TCを対象値として、該対象値に追従ゲインαを乗じた値を新たな対象値とし出力していたが、これに限定されるものではない。

追従ゲイン制御部は、カメラ11の信頼度が小さくなるにつれて値が小さくなる追従ゲインαを設定し、追従ゲインαに基づいて、追従部66における目標値、検出値、偏差、比例値、積分値、積分上限値、微分値、加算値のうちの少なくとも1つを表す対象値に対して追従ゲインαを乗じた値を新たな対象値として出力するように構成されてもよい。対象値とは、後段に接続される構成において、該対象値使って演算させるための値を表す。

以下、追従ゲイン制御部72の変形例について説明する。 図10に示すように、追従ゲイン制御部73は、特性決定器82における比例値、積分値、微分値を対象値として、該対象値に対して追従ゲインαを乗じた値を新たな対象値として出力するように構成されてもよい。

具体的には、追従ゲイン制御部73aは、比例部91から入力される比例値に追従ゲインαを乗じた値を新たな比例値として加算部96へ出力してもよい。追従ゲイン制御部73bは、積分ゲイン付与部93から入力される積分値に追従ゲインαを乗じた値を新たな積分値として加算部96へ出力してもよい。追従ゲイン制御部73cは、微分ゲイン付与部95から入力される微分値に追従ゲインαを乗じた値を新たな微分値として加算部96へ出力してもよい。

本変形例によれば、第2実施形態と同様の作用効果を得ることができる。また、本変形例では、追従指令TCの比例成分、積分成分、微分成分のそれぞれに制限をかけるため、これら出力を用いた他のアプリケーションが存在する場合に、そのアプリケーションへの干渉を抑制することができる。なお、ここでいう「これらの出力」とは、比例成分、積分成分、微分成分のいずれかを表す。このような干渉抑制効果があることから、ソフトウェアアーキテクチャの汎用性を向上させることができる。

<変形例3> 変形例3では、変形例2において、特性決定器82にてPIDゲインを付与する構成と追従ゲイン制御部73とをそれぞれ一体とする構成としてもよい。

具体的には、図11に示すように、比例部91と図10に示す追従ゲイン制御部73aとを一体として追従ゲイン制御部74aを構成してもよい。同様に、積分ゲイン付与部93と図10に示す追従ゲイン制御部73bとを一体として追従ゲイン制御部74bを構成してもよい。同様に、微分ゲイン付与部95と図10に示す追従ゲイン制御部73cとを一体として追従ゲイン制御部74cを構成してもよい。

このように追従ゲイン制御部74を備える本変形例によっても、変形例2と同様の効果が奏される。 <変形例4> 変形例4では、図12に示すように、追従ゲイン制御部75は、偏差演算部81から出力される偏差を対象値として、該対象値に対して追従ゲインαを乗じた値を新たな対象値として出力するように構成されてもよい。

具体的には、追従ゲイン制御部75は、偏差演算部81から入力される偏差に追従ゲインαを乗じた値を新たな偏差として特性決定器82へ出力してもよい。 本変形例によれば、第2実施形態と同様の作用効果を得ることができる。また、本変形例では、第2実施例と比較してより上流側で制限をかけるため、出力を用いた他のアプリケーションが存在する場合に、そのアプリケーションへの干渉を抑制することができる。

ここでいう「出力」とは、目標角度θ^*と実角度θの偏差を表す。このような干渉抑制効果があることから、ソフトウェアアーキテクチャの汎用性を向上させることができる。 <変形例5> 変形例5では、図13に示すように、操舵支援部50において、特性決定器82は、調整部62から出力される新たな追従指令TCにPIDゲインを付与するように構成されてもよい。

具体的には、偏差演算部81は目標角度θ^*と実角度θとの偏差を出力し、追従ゲイン制御部75は偏差演算部81から入力された偏差に追従ゲインαを乗じた値を新たな偏差として調整部62へ出力してもよい。調整部62は、追従ゲイン制御部75から入力された偏差を追従指令TCとして、該追従指令TCと支援ゲイン制御部79から入力された新たな支援指令SCとを加算した値を新たな追従指令TCとして特性決定器82へ出力してもよい。特性決定器82は、調整部62から入力された追従指令TCにPIDゲインを付与し、新たな追従指令TCとしてGPS反映部63へ出力してもよい。

本変形例の操舵支援部50の構成は、第2実施形態の操舵支援部50の構成と等価であり、同様の効果を有する。 <変形例6> 変形例6では、図14に示すように、操舵支援部50において、追従ゲイン制御部76は、目標値としての目標角度θ^*、及び検出値としての実角度θを対象値として、該対象値に対して追従ゲインαを乗じた値を新たな対象値として出力するように構成されてもよい。

具体的には、追従ゲイン制御部76aは、実角度θに追従ゲインαを乗じた値を新たな実角度θとして偏差演算部81へ出力してもよい。追従ゲイン制御部76bは、目標角度θ^*に追従ゲインαを乗じた値を新たな目標角度θ^*として調整部62へ出力してもよい。

調整部62は、追従ゲイン制御部76bから出力された新たな目標角度θ^*と支援ゲイン制御部79から出力された新たな支援指令SCとを加算した値を新たな目標角度θ^*として偏差演算部81へ出力する。偏差演算部81は、追従ゲイン制御部76aから出力された新たな実角度θと調整部62から出力された新たな目標角度θ^*との偏差を特性決定器82へ出力する。特性決定器82以降の構成は変形例5と同様である。

本変形例の操舵支援部50の構成は、第2実施形態の操舵支援部50の構成と等価であり、同様の効果を有する。また、変形例3と同様の効果を有する。 つまり、変形例2から変形例6に示すように、複数の検出装置には、少なくとも、左右方向における車両の位置を検出するカメラ11が含まれていてもよい。支援実行部37は操舵支援部50を備えていてもよい。操舵支援部50は、出力部としての支援設定部36から操舵に関する指示が出力されると、該指示に従って操舵に関する運転支援を実行するように構成されてもよい。

操舵支援部50は、目標追従制御演算部71とモータ駆動回路65と、追従ゲイン制御部72と、を備えていてもよい。 目標追従制御演算部71は、操舵に関する指示が出力されると、操舵に関わる物理量の目標値に該物理量の検出値を追従させる追従トルクを操舵用のモータ6に発生させるための制御値を表す追従制御値としての追従指令TCを算出するように構成されてもよい。モータ駆動回路65は、追従指令TCをモータ6に出力するように構成されてもよい。追従ゲイン制御部72〜76は、入力された値に対して予め定められたゲインを乗じて出力するように構成されてもよい。

目標追従制御演算部71は、偏差演算部81と、比例部91と、積分部92と、微分部94と、加算部96とを備えていてもよい。 偏差演算部81は、目標値と検出値との偏差を演算するように構成されてもよい。比例部91は、偏差に比例した比例値を生成するように構成されてもよい。積分部92は、偏差を積分した積分値を予め設定された上限値を表す積分上限値未満となるように生成するように構成されてもよい。なお、積分部92は、積分ゲイン付与部93を有し、積分値に比例した値を積分値として出力するように構成されてもよい。

微分部94は、偏差を微分した微分値を生成するように構成されてもよい。なお、微分部94は、微分ゲイン付与部95を有し、微分値に比例した値を微分値として出力するように構成されてもよい。加算部96は、比例値、積分値及び積分比例値のいずれか一方、微分値及び微分比例値のいずれか一方を加算した加算値を用いて追従指令TCを算出するように構成されてもよい。

追従ゲイン制御部73〜76は、カメラ11の信頼度が小さくなるにつれて値が小さくなる追従ゲインαを設定し、追従ゲインαに基づいて、目標値、検出値、偏差、比例値、積分値、積分比例値、積分上限値、微分値、微分比例値、加算値のうちの少なくとも1つを表す対象値に対して追従ゲインαを乗じた値を新たな対象値として出力するように構成されてもよい。

これによれば、カメラ11の信頼度が低いときは追従指令TCが小さい値として出力されるので、カメラ11の信頼度が低いときはPID制御の応答性が低くなるようにPID制御の特性を設定することができる。

[3.第3実施形態] 第3実施形態は、基本的な構成は第2実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第2実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。

[3−1.構成] 本実施形態では、目標角度演算部51が、後述する目標演算処理を実行し、目標舵角δ_refを視認度に応じて算出する点が、上記第2実施形態とは相違する。また、この相違点に基づき、目標角度演算部51は、図7に示す目標角度処理において、目標舵角δ_refをレーン内走行のための目標角度θ^*として設定する点が、上記第2実施形態とは相違する。

[3−2.処理] 本実施形態では、目標角度演算部51は、図7に示す目標角度処理のS230において、目標演算処理を実行することにより、レーン内走行のための目標角度θ^*を設定する。目標演算処理を図15のフローチャートを用いて説明する。

S310では、目標角度演算部51は、GPS13から自車両の現在位置P_curを取得する。 S315では、目標角度演算部51は、車速センサ15から車速Vを取得する。

S320では、環境センサから取得した検出結果(以下、環境値)と環境対応情報とに基づいて、視認度を特定する。 環境センサとは、自車両の運転者による前方の見易さに影響を与える環境(以下、走行環境)を検出する一または複数のセンサを表す。

ここでいう走行環境には、例えば雨や雪や霧、晴れや曇り等といった、気象に起因する環境(以下、気象環境)が含まれうる。また、ここでいう走行環境には、例えば、周囲が明るい昼間であるか暗い夜間であるかといった、自車両が走行している時間帯に起因する環境(以下、時間帯環境)が含まれうる。また、ここでいう走行環境には、例えば自車両が走行している道路における交通渋滞といった、交通状況に起因する環境(以下、交通環境)が含まれうる。

視認度とは、車両の運転者による前方の見易さの程度を数値で表したものである。ここでいう前方とは、自車両の進行方向を表す。また、運転者による車両の前方における見易さの程度には、例えば、上述の雨や雪や霧、晴れや曇り、逆光等といった、気象環境に基づく見易さの程度や、交通渋滞といった交通環境に基づく見易さの程度や、周囲が明るい昼間であるか暗い夜間であるかといった、時間帯環境に基づく見易さの程度等が含まれうる。

視認度は、任意の範囲の数値で表されてよいが、本実施形態では、0以上1以下の値で表される。環境対応情報とは、環境値と視認度との対応関係を表す。環境対応情報はメモリ32に予め記録されている。

本実施形態では、測距センサ12を環境センサとして用いる例について説明する。 目標角度演算部51は、例えば測距センサ12を環境センサとして備える場合、次のように視認度を設定してもよい。すなわち、目標角度演算部51は、測距センサ12により検出された、連続的に存在する観測点群の密度(以下、観測点密度)を環境値として取得し、該環境値に基づいて視認度を特定してもよい。測距センサ12が取得した観測点の情報から観測点密度を算出する方法は、公知の任意の手法を使用することが可能である。

目標角度演算部51は、メモリ32から図16に示すような環境対応情報を取得し、算出した観測点密度に対応する視認度を環境対応情報に基づいて特定する。目標角度演算部51は、特定した視認度をメモリ32に記録する。環境対応情報では、算出されうる観測点密度の最小値が視認度としての0に対応付けられ、最大値が視認度としての1に対応付けられている。

観測点密度が高いということは、道路区画線やガードレールといった車両の前方に連続的に存在しうる物体が測距センサ12により検出されていることを示す。ここでいう道路区画線には、例えば白線や黄色線等といった、道路を区画する線が含まれうる。

つまり、測距センサ12が検出する、このような道路区画線やガードレールが連続して検出されている環境は、自車両の前方に他の車両が存在しない環境、すなわち交通渋滞が生じていない環境を示す。すなわち、測距センサ12は、交通環境を検出する環境センサとして使用されている。

目標角度演算部51は、環境対応情報に基づいて、観測点密度が増加するにつれて視認度が大きい値となるように、測距センサ12の視認度を特定する。つまり、視認度は、車両の前方における見通しが良くなるにつれて値が大きくなる数値であってよい。

目標角度演算部51は、S325では、メモリ32から視認度を取得する。なお、本実施形態では目標角度演算部51が視認度を特定しているが、これに限定されるものではない。目標角度演算部51は、視認度を特定する構成を備えなくても良い。この場合、目標角度演算部51は、運転支援システム1が備える他の構成から上記と同様に特定された視認度を取得してもよい。

目標角度演算部51は、S330では、距離対応情報を取得してもよい。距離対応情報とは、図17に示すように、視認度と視認距離d_sとが、視認度の値が大きくなるにつれて視認距離d_sの値が単調増加するように設定されている情報を表す。距離対応情報は予めメモリ32に記録されている。なお、ここでいう単調増加には、視認度の値が大きくなるにつれて、一又は複数の閾値を境に視認距離d_sの値がステップ状に増加するものが含まれうる。

目標角度演算部51は、S335では、取得した視認度と距離対応情報とに基づいて、取得した視認度に対応する視認距離を視認距離d_sとして推定する。 目標角度演算部51は、S340では、GPS13の信頼度を算出し、信頼度が予め定められた信頼閾値以上であるか否かを判断する。

前述のように、GPS13の信頼度とは、GPS13の検出結果の確からしさを表す。GPS13の信頼度はGPS信号の受信強度に基づいて算出されてもよい。また、信頼度は0以上1未満の値として算出されてもよい。また、信頼閾値は、例えば0.5に設定され、予めメモリ32に記録されていてもよい。

目標角度演算部51は、GPS13の信頼度が信頼閾値未満である場合に処理をS345へ移行させ、信頼閾値以上である場合に処理をS355へ移行させる。 目標角度演算部51は、S345では、運転者に視認度に基づく運転支援が中止されることを報知する。具体的には、目標角度演算部51は、図示しないスピーカに、視認度に基づく運転支援が中止されることを示す音声情報を出力することにより、該報知を実行してもよい。

目標角度演算部51は、S355以降の処理を実行することによって、視認度に基づく運転支援を実行する。 すなわち、目標角度演算部51は、S355では、記録装置14から地図情報141を取得する。ここでいう地図情報141は、道路上の任意の位置における該道路の曲率を含むものであってよい。

目標角度演算部51は、S360では、地図情報141によって表される道路上における現在位置P_curを特定する。すなわち、地図情報141によって表される地図上における現在位置P_curの座標を特定する。地図上における現在位置P_curを特定する方法は、所謂マップマッチング等といった公知の任意の手法を使用することが可能である。

目標角度演算部51は、S370では、地図情報141によって表される道路上における目標位置P_refを特定する。目標位置P_refとは、図18に示すように、車両の現在位置P_curから道路に沿う方向に視認距離d_s離れた位置を表す。目標角度演算部51は、地図情報141によって表される地図上における該目標位置P_refの座標を特定する。

目標角度演算部51は、S380では、地図情報141から、地図上の目標位置P_refにおける道路の曲率を目標道路曲率ρ_refとして取得する。 目標角度演算部51は、S390では、目標道路曲率ρ_refから目標舵角δ_refを(3)式に基づいて算出する。

ここで、Mは車両重量を表し、単位はkgである。Vは車速を表し、単位はm/sである。Lは、ホイールベースを表し、単位はmである。Lfはフロントホイールベースを表し、単位はmである。Lrはリアホイールベースであり、単位はmである。Kfは前輪コーナリングパワーであり、単位はKN/degである。Krは後輪コーナリングパワーであり、単位はkN/degである。

ホイールベースとは、車両において、前輪車軸から後輪車軸までの距離を表す。フロントホイールベースとは、車両重心点から前輪車軸までの距離を表す。リアホイールベースとは、車両重心点から後輪車軸までの距離を表す。

なお、目標道路曲率ρ_refに基づいて目標舵角δ_refを算出する方法は、(3)式に限定されるものではない。例えば、目標道路曲率ρ_refと目標舵角δ_refとを対応付ける関数やマップから目標舵角δ_refを算出してもよい。

目標角度演算部51は、S395では、現在位置における自車両の操舵角を表す現舵角δ_curを取得する。本実施形態では、回転センサ18の検出値に基づいて現舵角δ_curを取得する。そして、目標角度演算部51は本目標演算処理を終了する。

[3−3.作動] 第3実施形態では、運転支援装置30は次の様に作動する。 (1)現在位置P_curにおける回転センサ18の検出値に基づいて、現舵角δ_curが設定される。

(2)地図情報141から取得した目標道路曲率ρ_refを用いて、視認距離d_sに基づいて設定された目標位置P_refにおける目標舵角δ_refが算出される。 (3)目標舵角δ_refと現舵角δ_curとの偏差を小さくするように追従トルクが出力される。

これによれば、目標舵角δ_refと現舵角δ_curとを一致させる方向に追従トルクが出力されるため、道路の形状に応じて車両を走行させるよう運転者を誘導することができる。なお、本明細書中において、一致とは、厳密な意味での一致に限るものではなく、道路の形状に応じて車両を走行させるという効果を奏するのであれば厳密に一致でなくてもよい。

[3−4.効果] 以上詳述した第3実施形態によれば、以下の効果を奏する。 (3a)支援実行部37は、目標値を生成する目標角度演算部51を更に備えていてもよい。目標角度演算部51は、位置取得部と、距離推定部と、道路取得部と、目標曲率部と、目標算出部と、現舵角部と、を備えていてもよい。

位置取得部は、車両の現在位置P_curを取得する。距離推定部は、車両の運転者による前方の見易さの程度を数値で表した視認度を取得し、視認度に基づいて、運転者が前方において視認可能な距離を表す視認距離を推定する。

道路取得部は、車両の走行する道路に関する情報であって、車両の進行方向に沿って延びる道路の形状を表す情報を含む地図情報141を取得する。目標角度演算部は、車両の現在位置P_cur及び地図情報141に基づいて推定された道路の曲率であって、車両の現在位置P_curから道路に沿う方向に視認距離d_s離れた位置を表す目標位置P_refにおける道路の曲率を表す目標道路曲率ρ_refを取得する。

目標算出部57は、目標位置P_refにおける車両の舵角を表す目標舵角δ_refを、目標道路曲率ρ_refを用いて算出する。現舵角部59は、現在位置P_curにおける車両の操舵角を表す現舵角δ_curを取得する。

目標追従制御演算部71は、目標舵角δ_refを目標角度θ^*とし、現舵角δ_curを実角度θとし、目標舵角δ_refに現舵角δ_curを追従させて車両が目標位置P_refに到達したときに現舵角δ_curが目標舵角δ_refに一致するようにステアリング2を駆動させるトルクを追従トルクとして、追従指令TCを算出する。

これによれば、自車両の運転者による前方の見易さに応じて変化する視認距離d_s離れた位置を目標位置P_refとして設定するので、運転者が視認可能な遠くの位置に応じた操舵角の制御を行うことができる。

この結果、仮に視認距離d_sが固定値として設定され該固定値に基づく目標位置が自車両のすぐ近くに定められている場合よりも、運転者が見えている感じに近い制御を行うことができるので、運転者に違和感を与えることなく車両を走行させることができる。

ところで、運転に熟練した運転者は、運転に未熟な運転者よりも遠方を見てステアリング2を操作する傾向にある。つまり、遠方の見えている道路形状に応じたステアリング2の操作を遠方の見えている位置に到達する迄に開始する、といった運転操作(以下、先読み運転操作)を行う。本実施形態によれば、視認距離d_s離れた位置を目標位置P_refとして設定するので、未熟な運転者がステアリング2を操作する際にも、先読み運転と同様の運転をさせることができる。

なお、目標角度演算部51が、ここでいう位置取得部、距離推定部、道路取得部、目標曲率部、目標算出部、現舵角部に相当する。また、S310が位置取得部としての処理に相当し、S335が距離推定部としての処理に相当し、S355が道路取得部としての処理に相当し、S380が目標曲率部としての処理に相当し、S390が目標算出部としての処理に相当し、S395が現舵角部としての処理に相当する。

[3−5.変形例] 上記実施形態では、測距センサ12を環境センサとして備える例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、運転支援システム1は、カメラ11を交通環境を検出する環境センサとして備えていてもよい。この場合、白線認識率が環境値として用いられてもよい。また、運転支援システム1は、図示していないが、車両に搭載され降雨量を検出するレインセンサを、気象環境を検出する環境センサとして備えていてもよい。この場合、降雨量が環境値として用いられてもよい。また、運転支援システム1は、図示していないが、車両に搭載され照度を検出する照度センサを、時間帯環境を検出する環境センサとして備えていてもよい。この場合、照度が環境値として用いられてもよい。

[4.他の実施形態] 以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。

(4a)上記実施形態では、運転支援システム1は、位置検出装置、距離検出装置、左右検出装置のうち全てを備えていたが、これに限定されるものではない。 運転支援システム1は、少なくとも位置検出装置及び距離検出装置を備えるものであってもよい。つまり、運転支援システム1は、GPS13と測距センサ12とを備え、カメラ11を備えていなくてもよい。この場合、対応情報は、GPS13及び測距センサ12が高信頼装置であるか否かの組合せと、車両における速度に関わる運転支援の種別と、が対応付けられるように構成されていてよい。これによれば、少なくとも速度に関わる運転支援を実行することができる。

また、運転支援システム1は、位置検出装置、距離検出装置、左右検出装置のうち少なくとも二つを備えるものであってもよい。つまり、運転支援システム1は、カメラ11、測距センサ12、GPS13のうちいずれか一つを備えていなくてもよい。この場合、対応情報は、運転支援システム1が備えるGPS13、測距センサ12、またはカメラ11が高信頼装置であるかの組合せと、車両における操舵に関わる運転支援の種別と、が対応付けられていてよい。これによれば、少なくとも操舵に関わる何らかの運転支援を実行することができる。

(4b)上記実施形態では、支援設定部36は、車両の走行中に予め定められた周期で繰り返し設定処理を実行していたが、これに限定されるものではない。例えば、支援設定部36は、車両のイグニッションスイッチがオンになる毎に設定処理を実行するよう構成されてもよい。

(4c)対応情報が表す対応関係は、図4に示す対応関係に限定されるものではない。対応情報は、高信頼装置の組合せと、実施する任意の運転支援の種別とを対応づけるものであってよい。

(4d)上記実施形態では、信頼度は、0以上1以下の値に設定されていたが、これに限定されるものではない。信頼度は、任意の範囲の数値として設定されてよい。 (4e)上記実施形態における1つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、1つの構成要素が有する1つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、1つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される1つの機能を、1つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。

(4f)上述した運転支援システム1、運転支援装置30、CPU31の他、CPU31を機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した半導体メモリ等の非遷移的実態的記録媒体、運転支援方法など、種々の形態で本開示を実現することもできる。

[5.実施形態と請求項との対応] なお、上記実施形態において、支援設定部36が、信頼度取得部、判断部、対応取得部、設定部、出力部に相当する。また、支援実行部37が実行部に相当する。また、S100が信頼度取得部としての処理に相当し、S105が判断部としての処理に相当し、S110が対応取得部としての処理に相当する。また、S115が設定部としての処理に相当し、S120が出力部としての処理に相当する。

また、カメラ11が左右検出装置に相当し、測距センサ12が距離検出装置に相当し、GPS13が位置検出装置に相当する。また、カメラ11、測距センサ12、及びGPS13が複数の検出装置に相当する。

また、目標追従制御演算部71が追従指令部に相当し、モータ駆動回路65が制御値出力部に相当する。追従指令TCが追従制御値に相当する。 また、支援運転演算部78が支援指令部に相当する。また、目標角度θ^*、目標舵角δ_refが操舵に関わる物理量の目標値に相当し、操舵角θ、現舵角δ_curが物理量の検出値に相当し、支援指令SCが支援制御値に相当する。

30 運転支援装置、36 支援設定部、37 支援実行部。