JP3599144B2 - 車両用操舵支援装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、操向輪を作動せしめる操向手段と、前方道路情報に基づき走行中の基準車線を検知して当該基準車線内に基準目標経路（帯）を設定するとともに当該基準目標経路（帯）からの自車の偏位の大きさおよび方向に応じて定めた基準誘導力を前記操向手段に付与して当該基準車線に沿った車両走行を実現する制御ユニットとを備え、継続的に車線に沿った走行を行わせる車両用操舵支援装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本出願人は、上記概念に基づいた技術を先に提案している（特開平５−１９７４２３号公報）が、これは専ら操舵支援装置によって車両を自動運転させるものであった。しかるに現実の道路上では、車線変更をはじめとして、道路上に落ちている踏みたくないものを僅かばかり避けなければならないときとか、路肩で工事中のときにパイロンが並べられていて車線の端を走行しなければならないときとかの自動運転では解決できない問題が沢山あって、実際には操舵支援装置にドライバーが介入することが必要である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ドライバーが介入することを前提とした場合、自動走行のために制御ユニット側で決定した操舵角度と人間の志向する操舵角度との間の不一致問題を解決しておく必要がある。なぜなら操舵支援システムが活きているときに人間がそのシステムと違う操舵角度を入力すれば、従来技術ではシステムは人間の操舵を外乱と捉え、システムの決定した舵角を実現すべくアクチュエータの方もまた頑張るため、人間にシステムが反抗することになる。また反抗しないまでも、一度システムと人間との間に小競り合いが生じた後、システム側が急に反抗を止めれば、人間は力あまって過分の操舵を行うなどの不都合が生ずる。まして、システムが単に反抗を止めるだけではなく、新しい車線に沿った走行を促すような場合には、システムが一度反抗したあとで当該新車線に向かって引きずり込むような力が発生することになり、この場合には過分な操舵が一層顕著になる。
【０００４】
例えば上記公報（特開平５−１９７４２３号）に開示された技術のもとで車線変更を行った場合には、車線変更が終了したあとも元の車線に車両を引き戻そうとする誘導力が作用するし、その誘導力の大きさも元の車線からの距離が離れている関係で、相当に強いものとなる。これでは車線変更後に新しい車線に沿った運転がしづらい。
【０００５】
また例えば複数の車線の各々に沿って自動運転を行わせる概念が特開平６−２５５５１４号公報に開示されており、このものでは、各車線ごとにポテンシャル法で作られた土手が用意され、車線内を走行するときには白線に近づくと車線中央に車両を引き戻すように操舵系が作用するように構成されている。しかし、特開平６−２５５５１４号公報に開示された手法では、もしウインカー操作をしないで車線を変更したときには、一度土手を登って降りる必要があり、登るときはともかく、次の降りる動作時には新しい車線に引き込まれる力が作用することになり、ドライバーとしては一度反発されたあと反発力が急に引き込み力に変わるので、目標としたコースを通りづらいことになる。これは丁度ワダチのついた雪道で、別のワダチに乗り移る時のような感覚となり、意のままに運転できるものとは言いがたい。
【０００６】
実際の車両の運転ではこのようなシステムとの葛藤を許すほど時間的な余裕はない。自動走行中の上記の人間とシステムとの葛藤のうち、車線変更はその頻度も高いし、速度も一般に高くしたがって時間的な余裕が少ないので、車線変更を行うにあたってシステムと人間とが仲良く仕事を分担しあえるような優れたマンマシーンのインターフェイスがどうしても必要となる。
【０００７】
たとえば、上記特開平６−２５５５１４号公報に例をとると、通常の走行ではポテンシャル法で構築された土手により車線に沿った走行がより容易に行えるが、ドライバーが車線変更を意図したときは、ドライバーの車線変更の意志を察知してポテンシャル法で作られた土手の高さを低くするか若しくは消滅させることができれば、車線変更を従来と同じように楽に行うことができるだろう。
【０００８】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、その目的とすることろは、通常はシステムが主導権を発揮していて、人間はシステムから現在の車線に沿って走行するのに最適化された舵角情報をステアリングハンドルを通じて受取り、この情報に基づいた操舵を自ら行えるような優れたマンマシーンインターフェイスを構築した車両用操舵支援装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
誤解を避けるため、本明細書で使用する用語のうち次のものを下記の通り定義する。
【００１０】
基準車線 ：現在自車が走行している車線のことである。
【００１１】
基準目標経路：現在自車が走行している車線で追従の目標にしている経路のことである 。
【００１２】
第２車線 ：車線変更後に走行予定の車線のことである。
【００１３】
第２目標経路：車線変更後に追従の目標にしている経路のことである。
【００１４】
架橋経路 ：基準目標経路と第２目標経路を結ぶ走行経路で、この経路内を走行する ときはシステム側は実質的に操舵に関する情報提供を行わない。
【００１５】
経路（帯） ：上記の３つの経路には一般に幅があるために「帯」をつけて呼称する。 しかし幅が０の場合（つまり線の場合）もあり得るので、帯には括弧を 付けている。
【００１６】
誘導力 ：システム側からドライバーに与える舵力情報である。この情報の源は舵 角であるが、舵角のままでは扱いづらいので、操舵の方向と程度を舵力 に変換し、ステアリングハンドルを介して提供している。而してドライ バーからみればシステムが操舵すべき方向を誘導してくれているように 感じ取るので誘導力と呼称する。
【００１７】
記号の符号 ：ゲイン（サブシステムの感度）や基準値の符号は正である。操舵角度や 操舵力はドライバーから見て時計方向を正、反時計方向を負で表示して 右と左の転舵を統一的に扱っている。
【００１８】
請求項１記載の発明は、操向輪に連結されるとともにステアリングハンドルからのトルク伝達を可能として該ステアリングハンドルに連結される操向手段と、該操向手段を作動せしめる駆動手段と、前方道路情報に基づき走行中の基準車線を検知して当該基準車線内に基準目標経路（帯）を設定するとともに当該基準目標経路（帯）からの自車の偏位の大きさおよび方向に応じて定めた基準誘導力を前記操向手段に付与して当該基準車線に沿った車両走行を実現すべく前記駆動手段の作動を制御する制御ユニットとを備える車両用操舵支援装置において、制御ユニットが、車線変更の実施、不実施および完了を確認する車線変更確認手段と、車線変更後に走行する第２車線での第２目標経路（帯）を設定する手段と、当該第２車線に沿った車両走行を実現すべく当該操向手段に付与する第２誘導力を当該第２目標経路（帯）からの自車の偏位の大きさおよび方向に応じて設定する手段と、車線変更時に駆動手段から操向手段に付与する力を「０」とした架橋経路（帯）で当該基準目標経路（帯）および当該第２目標経路（帯）間を架橋するとともに前記車線変更確認手段の確認結果に応じて該架橋経路（帯）を変化させる手段とを含むことを特徴とする。
また請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の構成に加えて、制御ユニットが、ドライバーの車線変更意志を察知する意志察知手段を備えるとともに、該意志察知手段の出力に応じて前記架橋経路（帯）を架橋すべく構成されることを特徴とする。
【００１９】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明の構成に加えて、制御ユニット（１５）が、前記車線変更確認手段による車線変更の完了もしくは不実施の確認に応じて、前記架橋経路（帯）を解消すべく構成されることを特徴とする。
【００２０】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明の構成に加えて、前記架橋経路（帯）が所定の幅を有する線から成ることを特徴とする。
【００２１】
請求項５記載の発明は、上記請求項１記載の発明の構成に加えて、前記架橋経路（帯）が、前記基準目標経路（帯）から第２車線側もしくは第２目標経路から基準車線側に設定されることを特徴とする。
【００２２】
請求項６記載の発明は、上記請求項１記載の発明の構成に加えて、前記架橋経路（帯）の幅が、車線変更の進行に応じて狭く設定されることを特徴とする。
【００２３】
請求項７記載の発明は、上記請求項１記載の発明の構成に加えて、制御ユニットが、前記架橋経路（帯）から外れた自車を架橋経路（帯）側に誘導する誘導力を架橋経路（帯）からの自車位置までの距離に応じて前記操向手段に付与すべく構成されることを特徴とする。
【００２４】
請求項８記載の発明は、上記請求項２記載の発明の構成に加えて、制御ユニットが、前記意志察知手段によるドライバーの車線変更意志察知と同時もしくは車線変更意志察知から所定時間経過後に、前記架橋経路（帯）を前記基準目標経路 ( 帯）側から前記第２目標経路（帯）側に拡幅すべく構成されることを特徴とする。
【００２５】
請求項９記載の発明は、上記請求項２記載の発明の構成に加えて、制御ユニットが、前記意志察知手段によるドライバーの車線変更意志察知に応じて、前記架橋経路（帯）を前記基準目標経路（帯）側から前記第２目標経路（帯）側に所定の速度で伸展させるべく構成されることを特徴とする。
【００２６】
請求項１０記載の発明は、上記請求項１記載の発明の構成に加えて、制御ユニットが、前記車線変更確認手段による車線変更の実施もしくは完了の確認に応じて、前記架橋経路（帯）の幅を前記第２目標経路（帯）側に縮退させるべく構成されることを特徴とする。
請求項１１記載の発明は、上記請求項１記載の発明の構成に加えて、制御ユニットが、前記車線変更確認手段による車線変更の不実施の確認に応じて、前記架橋経路（帯）の幅を前記基準目標経路（帯）側に縮退させるべく構成されることを特徴とする。
【００２７】
請求項１２記載の発明は、上記請求項１０または１１記載の発明の構成に加えて、制御ユニットが、前記架橋経路（帯）の幅を一定もしくは複数段階の所定速度で縮退させるべく構成されることを特徴とする。
【００２８】
請求項１３記載の発明は、上記請求項１記載の発明の構成に加えて、制御ユニットが、車線変更時に基準誘導力を弱めるにあたって、基準目標経路（帯）からの自車の偏位に応じて基準誘導力を変更すべく構成されることを特徴とする。
【００２９】
請求項１４記載の発明は、上記請求項１記載の発明の構成に加えて、制御ユニットが、基準目標経路（帯）からの自車の偏位が基準値を超えた領域で該偏位に応じて基準誘導力を決定するとともに、車線変更時に基準誘導力を弱めるにあたって前記基準値を増大せしめるべく構成されることを特徴とする。
【００３０】
請求項１５記載の発明は、上記請求項１記載の発明の構成に加えて、制御ユニットが、前記車線変更確認手段による車線変更の実施もしくは完了の確認に応じて、前記基準車線側の第２誘導力を増大すべく構成されることを特徴とする。
【００３１】
請求項１６記載の発明は、上記請求項１記載の発明の構成に加えて、制御ユニットが、前記架橋経路（帯）が構築されてから所定の時間経過後に少なくとも前記基準車線側の前記第２誘導力を増大すべく構成されることを特徴とする。
【００３２】
請求項１７記載の発明は、上記請求項１記載の発明の構成に加えて、制御ユニットが、ドライバーの車線変更意志を察知する意志察知手段を備えるとともに、当該意志察知手段によるドライバーの車線変更意志察知に応じて少なくとも前記第２車線側の前記基準誘導力を低減し、前記車線変更確認手段による車線変更の実施もしくは完了の確認に応じて少なくとも前記基準車線側の前記第２誘導力を増大すべく構成されることを特徴とする。
【００３３】
請求項１８記載の発明は、上記請求項１７記載の発明の構成に加えて、制御ユニットが、前記基準誘導力の低減と前記第２誘導力の増大とを、所定のタイムスケジュールに従って実行すべく構成されることを特徴とする。
【００３４】
請求項１９記載の発明は、上記請求項１記載の発明の構成に加えて、制御ユニットが、前記車線変更確認手段による車線変更の完了の確認に応じて、前記第２車線を基準車線と置き換えるか、若しくは前記第２目標経路（帯）を前記基準目標経路（帯）と置き換えるべく構成されることを特徴とする。
【００３５】
請求項２０記載の発明は、上記請求項１記載の発明の構成に加えて、制御ユニットが、前記車線変更確認手段による車線変更の完了の確認に応じた前記架橋経路（帯）の縮退を可能とするとともに、前記架橋経路（帯）の縮退完了後に、前記第２車線の基準車線との置き換え、もしくは前記第２目標経路（帯）の前記基準目標経路（帯）との置き換えを実行すべく構成されることを特徴とする。
【００３６】
請求項２１記載の発明は、上記請求項１５記載の発明の構成に加えて、制御ユニットが、第２誘導力の増大完了後に、前記第２車線を基準車線と置き換えるか、若しくは前記第２目標経路（帯）を前記基準目標経路（帯）と置き換えるべく構成されることを特徴とする。
【００３７】
請求項２２記載の発明は、上記請求項２記載の発明の構成に加えて、前記意志察知手段の判断基準がドライバーのウインカー操作であることを特徴とする。
【００３８】
請求項２３記載の発明は、上記請求項２記載の発明の構成に加えて、前記基準目標経路（帯）からの自車の偏位が第１の所定値以上であること、もしくは前記基準目標経路（帯）からの自車の偏位が第１の所定値以上である状態が所定時間以上継続することを、前記意志察知手段の判断基準とすることを特徴とする。
【００３９】
請求項２４記載の発明は、上記請求項２記載の発明の構成に加えて、前記第２車線に自 車の少なくとも一部が存在していることを、前記意志察知手段の判断基準とすることを特徴とする。
【００４０】
請求項２５記載の発明は、上記請求項２記載の発明の構成に加えて、操舵力を検出する操舵力検出手段を備えるとともに、該操舵力検出手段の検出値が所定値以上であること、もしくは前記操舵力検出手段の検出値が所定時間以上継続して所定値以上であることを、前記意志察知手段の判断基準とすることを特徴とする。
【００４１】
請求項２６記載の発明は、上記請求項２記載の発明の構成に加えて、操舵速度を検出する操舵速度検出手段を備えるとともに、該操舵速度検出手段の検出値が所定値以上であることを前記意志察知手段の判断基準とすることを特徴とする。
【００４２】
請求項２７記載の発明は、上記請求項２記載の発明の構成に加えて、前記基準車線および自車の相対位置関係を維持するのに必要な操舵角度を算出する経路維持操舵角度算出手段と、現在の操舵角度を検出する操舵角度検出手段とを備えるとともに、前記経路維持操舵角度算出手段および操舵角度検出手段の出力の差が所定値以上であること、もしくは前記経路維持操舵角度算出手段および操舵角度検出手段の出力の差が所定時間以上継続して所定値以上であることを、前記意志察知手段の判断基準とすることを特徴とする。
【００４３】
請求項２８記載の発明は、上記請求項２記載の発明の構成に加えて、前記基準目標経路（帯）からの自車の偏位が増大していること、もしくは減少していないことを、前記意志察知手段の判断基準とすることを特徴とする。
【００４４】
請求項２９記載の発明は、上記請求項１記載の発明の構成に加えて、ウインカーキャンセル作動を、前記車線変更確認手段による実施の確認基準とすることを特徴とする。
【００４５】
請求項３０記載の発明は、上記請求項１記載の発明の構成に加えて、前記基準目標経路（帯）からの自車の偏位が第２の所定値以上であることを、前記車線変更実施確認手段による実施の確認基準とすることを特徴とする。
【００４６】
請求項３１記載の発明は、上記請求項１記載の発明の構成に加えて、前記基準目標経路（帯）からの自車の偏位が増大していること、もしくは減少していないことを、前記車線変更実施確認手段による実施の確認基準とすることを特徴とする。
【００４７】
請求項３２記載の発明は、上記請求項１記載の発明の構成に加えて、前記第２目標経路からの自車の偏位が所定値以下であること、もしくは前記基準目標経路（帯）からの自車の偏位が所定値以上であることを、前記車線変更確認手段による完了の確認基準とすることを特徴とする。
【００４８】
請求項３３記載の発明は、上記請求項１記載の発明の構成に加えて、前記第２車線および自車の相対位置関係を維持するのに必要な操舵角度を算出する経路維持操舵角度算出手段と、現在の操舵角度を検出する操舵角度検出手段とを備えるとともに、経路維持操舵角度算出手段および操舵角度検出手段の出力の差が所定値未満であることを、前記車線変更確認手段による完了の確認基準とすることを特徴とする。
【００４９】
請求項３４記載の発明は、上記請求項１記載の発明の構成に加えて、ウインカーのキャンセル作動時に基準目標経路（帯）からの自車の偏位が所定値未満であること、もしくはウインカーのキャンセル作動後に前記基準目標経路からの自車の偏位が減少していることを、前記車線変更確認手段による不実施の確認基準とすることを特徴とする。
【００５０】
請求項３５記載の発明は、上記請求項１記載の発明の構成に加えて、前記基準目標経路（帯）からの自車の偏位が所定値を超えた後に当該所定値を割り込んだこと、もしくは前記基準目標経路（帯）からの自車の偏位が所定値を超えた後に当該所定値よりも小さな別の所定値を割り込んだことを、前記車線変更確認手段による不実施の確認基準とすることを特徴とする。
【００５１】
請求項３６記載の発明は、上記請求項１記載の発明の構成に加えて、前記基準車線および自車の相対位置関係を維持するのに必要な操舵角度を算出する経路維持操舵角度算出手段と、現在の操舵角度を検出する操舵角度検出手段とを備えるとともに、前記経路維持操舵角度算出手段および操舵角度検出手段の出力の差が所定値を超えた後に当該所定値を割り込んだこと、もしくは前記経路維持操舵角度算出手段および操舵角度検出手段（１７）の出力の差が所定値を超えた後に当該所定値よりも小さな別の所定値を割り込んだことを、前記車線変更確認手段による不実施の確認基準とすることを特徴とする。
【００５２】
請求項３７記載の発明は、上記請求項１記載の発明の構成に加えて、前記基準車線および自車の相対位置関係を維持するのに必要な操舵角度を算出する経路維持操舵角度算出手段と、現在の操舵角度を検出する操舵角度検出手段とを備えるとともに、前記経路維持操舵角度算出手段および操舵角度検出手段の出力の差がウインカーのキャンセル作動時に所定値以下であることであることを、前記車線変更確認手段による不実施の確認基準とする。
【００５３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
図１ないし図１１は参考例を示すものであり、図１は車両用操舵支援装置の全体構成図、図２は制御ブロック図、図３は制御アルゴリズムの一部を示すフローチャート、図４は制御アルゴリズムの一部を示すフローチャート、図５は制御アルゴリズムの残部を示すフローチャート、図６は制御アルゴリズムでの処理を説明するための図、図７はゲインの時間的な変化を示す図、図８は車線変更時の動作説明を補足するための道路の断面図、図９は図５の道路での通常時の操舵力の分布を示す図、図１０は車線変更の意志が判別された後の基準目標経路上の操舵力の変化を示す図、図１１は車線変更の意志が判別された後の第２目標経路上の操舵力の変化を示す図である。
【００５４】
先ず図１において、この車両用操舵支援装置は、ドライバーが回転操作するステアリングハンドル１と、該ステアリングハンドル１の操作に応じて回転作動するステアリングシャフト２と、操向輪としての前輪５を作動せしめる操向手段３と、該操向手段３を作動せしめる駆動手段４と、駆動手段４を制御する制御ユニットとしてのＣＰＵ１５とを備える。
【００５５】
ステアリングシャフト２は、ステアリングハンドル１に一端が連結される伝動軸２ａの他端と、伝動軸２ｃの一端とがトーションバー２ｂを介して連結されて成るものであり、伝動軸２ｃの他端が操向手段３に連結される。また操向手段３は、前記伝動軸２ｃの他端に設けられたピニオン８と、該ピニオン８に噛合するラック９とでラックアンドピニオン型に構成されるものであり、ラック９の両端がタイロッド１０を介して左、右の前輪５にそれぞれ連結される。而してピニオン８の回転によりラック９が図１で上下に駆動され、そのラック９の作動に応じて両前輪５がその回転軸まわりに転向せしめられ、それにより所望の操舵を得ることができる。
【００５６】
駆動手段４は、ステアリングシャフト２における伝動軸２ｃの一端に連結されるものであり、モータ１１と、該モータ１１の出力を倍力してステアリングシャフト２の伝動軸２ｃに入力するためのウォームギヤ機構１２とを備え、該ウォームギヤ機構１２は、モータ１１の出力に連なるねじ歯車１３と、伝動軸２ｃに設けられたウォーム歯車１４とが相互に噛合されて成る。
【００５７】
駆動手段４におけるモータ１１の作動は、ＣＰＵ１５により制御されるものであり、該ＣＰＵ１５には、ステアリングシャフト２上にあって操舵力を検出する操舵力検出手段としての操舵力センサ１６、モータ１１の回転角度を検出するエンコーダである操舵角度検出手段としての操舵角度センサ１７、車両の速度を電気的に検出する車速センサ１８、車両の垂直軸まわりの回転速度を電気的に検出するヨーレイトセンサ１９、ならびに車両の前方道路状況を撮像するＣＣＤカメラ２０でそれぞれ得られた情報が入力される。また車線誘導制御を実行するか否かを運転席で切替え操作可能なＳＡＳ（Ｓｔｅｅｒ Ａｓｓｉｓｔ Ｓｙｓｔｅｍ）スイッチ２１と、車線誘導機能が作動中であることを表示する表示灯２２と、ドライバーの車線変更の意思を確認するためのウインカー（方向指示器）４０とがＣＰＵ１５にそれぞれ接続される。
【００５８】
ここで例示の駆動手段４について言及すると、ステアリングシャフト２上にウォームギヤ機構１２が設けられたアクチュエータは、主として軽量車両のパワーステアリングで公知公用に供されているものである。このような形式のパワーステアリングでは、操舵力の検出を行う操舵力センサ１６がウォームギヤ機構１２の近くでかつステアリングハンドル１側に設けられており、この参考例では、該駆動手段４および操舵力センサ１６の両方を車線誘導制御のシステムと共用している。而して該操舵力センサ１６の原理は、トーションバー２ｂが操舵力を受けて捩じれるのを、カム等の機構で軸方向の直線偏位に変換し、これをポテンショメータ等で電気信号に変換して取出すようにしたもので、公知公用に供されている。
【００５９】
図２において、ＣＣＤカメラ２０で撮像された画像には、画像処理部２３において特徴点抽出およびハフ変換等の処理が施され、画像処理部２３での画像処理後の画像に基づいて走行可能領域認識部２４で走行可能領域が探索され、その結果に基づき目標経路設定部２５でこれから走行しようとしているコースの計画が策定されて、ＣＰＵ１５に入力される。
【００６０】
エンコーダ形式である操舵角度センサ１７の出力はＣＰＵ１５に直接入力され、操舵力センサ１６の出力はアナログ信号であるのでＡ／Ｄ変換器２６を介してＣＰＵ１５に入力され、車速センサ１８およびヨーレイトセンサ１９の出力もＣＰＵ１５に直接入力される。
【００６１】
ＣＰＵ１５でのモータ１１の作動量算出結果に対応したデジタル信号がＤ/ Ａ変換器２７でアナログ信号に変換され、さらにその微弱なアナログ信号がモータアンプ２８で電流値に変えられてモータ１１に与えられる。
【００６２】
なお、ＣＰＵ１５は、計算に必要な各種のゲインや定数等を記憶しておく記憶装置（ＲＯＭ）２９を内部に備えており、必要に応じてＲＯＭ２９の情報が読み出される。
【００６３】
而してＣＰＵ１５は、後述するアルゴリズムに従い、モータ１１を作動せしめることで車線に追従する操舵力を発生させてドライバーを誘導するとともに、ステアリングハンドル１に加えられるドライバーの操舵力に応じて前輪５を誘導コースから適正量、偏向させ、ドライバーはその偏向量に応じた反力を路面情報として受け取るようになる。
【００６４】
ここに例示した図１および図２の構成は、後述の第１ないし第６実施例まで基本的には共通であり、些細な相違がある場合には、その都度説明する。
【００６５】
図３ないし図５はＣＰＵ１５で設定される制御アルゴリズムを示すものであり、以下の参考例および実施例では、このシステムの起動サイクルを全て５ミリ秒とした場合について述べている。システムはエンジンがかかっているなどの所定の条件が満たされたときに起動せしめられるものであり、図３のステップＳ１１１で各種センサからの情報を読みだす。次のステップＳ１１２で、フラグFlag-SASが「１」であるか否か、すなわち車線誘導機能を発揮させる条件が揃っていて起動中なのかどうかを判別し、未だ起動していなければ、ステップＳ１１３でＳＡＳスイッチ２１が押されたかどうかを判別し、押されていなければステップＳ１１４（図５）に進み、モータ１１への出力トルクを「０」と決定する。すなわちモータ１１は何らのトルクを発生することなく、ドライバーによる通常の操舵が行われることになる。
【００６６】
ステップＳ１１３で、ＳＡＳスイッチ２１が押されたことを確認したときにはステップＳ１１５に進み、システムが起動中であることを示すフラグFlag-SASを「１」にするとともに表示灯２２を点灯し、ステップＳ１１８に進む。また先のステップＳ１１２で既にフラグFlag-SASが「１」となっていた場合にはステップＳ１１６に進み、このステップＳ１１６でＳＡＳスイッチ２１が消されたかどうかを判別し、消されたときはステップＳ１１７に進んでフラグFlag-SASを「０」にするとともに表示灯２２を消灯してステップＳ１１４に進む。またステップＳ１１６で、ＳＡＳスイッチ２１が消されていないことを確認した場合にはステップＳ１１８に進む。
【００６７】
ステップＳ１１８では、以後の計算式で使う記号の符号を取り決める。すなわち操舵力τｓが正のとき( 時計方向のとき )は定数Ｅを「＋１」とし、操舵力τｓが負のとき（反時計方向のとき）は定数Ｅを「−１」としておく。定数Ｅはこのように操舵力の正負によって符号を変えるが、定数Ｅだけではなく、以下のフローで定数Ｅを添字として付した定数、たとえばゲインＫ_E 等はこの取決めに従うものとする。
【００６８】
ステップＳ１１８に続くステップＳ１１９〜ステップＳ１２３では、先の出願（特開平５−１９７４２３号公報）に詳述されたものと同じ処理を実行し、これから車両を誘導するための目標点Ｐi を設定するとともに、後に用いる補正係数Ｋmiを求める。その詳細は前記公報に詳述されているので、ここでは簡潔に述べるに留める。
【００６９】
すなわち図６で示すＸ−Ｙ固定座標系において、車両Ｗを原点とし、車両Ｗの前後方向をｘ軸、車両Ｗの車幅方向をｙ軸とするｘ−ｙ相対座標が設定され、ＣＣＤカメラ２０、画像処理部２３、操向可能領域認識部２４および目標経路設定部２５による画像情報に基づく目標経路Ｍがｘ−ｙ相対座標系上に設定されており、ステップＳ１１９では車両Ｗの傾斜角度Θ_W を求め、ステップＳ１２０では車両Ｗの現在位置のＸ−Ｙ固定座標系上の位置（Ｘ_W ，Ｙ_W ）を算出し、さらにステップＳ１２１では目標経路Ｍ上の目標点Ｐi を設定する。
【００７０】
またステップＳ１１９〜Ｓ１２１の処理と平行してステップＳ１２２，Ｓ１２３の割り込み処理が行なわれるものであり、ステップＳ１２２においては、画像情報から車両の走行可能経路Ａi を求めるとともに走行可能経路Ａi の曲率ρi と、車線幅Ｌi とを求める。またステップＳ１２３で、曲率ρi 、車線幅Ｌi 、および現在の車速Ｖからファジー推論により補正係数Ｋmiを求める。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ことに鑑み、前記曲率ρi や車線幅Ｌi 等の状態量に応じて補正係数Ｋmiを求めるようにしたものである。
【００７１】
ここで添字記号i は前方の車線が複数ある場合であってその車線ごとの数値を表すものとする。たとえば現在走行中のものについてはｉ＝０とし、右側の車線に関する数値にはｉ＝＋１、左側車線に関する数値にはｉ＝−１を与える。先に定義した定数Ｅを使えば、隣接車線に関する数値にはｉ＝Ｅと置くことで左右を統一的に扱えるようになる。車線変更に際しては一気に２車線を変更する、所謂ダブルレーンチェンジはここでは扱わないものとする。したがって４車線以上ある道路であってもｉは「０」か「Ｅ」の２つのみである。
【００７２】
ステップＳ１２１，Ｓ１２３の処理後には、図４で示すステップＳ１３０に進むが、この図４において、一点鎖線で囲んだフロー部分は参考例を特徴付けるフローであり、以下、第６実施例まで多くの実施例を例示するが、この一点鎖線で囲んだ部分が参考例および各実施例で相互に異なるものとなっている。
【００７３】
ステップＳ１３０では、フラグFlag-L/Cが「１」となっているかどうかを判別し、「１」ではなかったときにはステップＳ１３１に進み、このステップＳ１３１でフラグFlag-Dが「１」かどうかを判定する。これも否定されるとステップＳ１３２に進み、現在の走行車線中心からの偏位ΔＬo が車線幅Ｌの４０％を超えたかどうかを判別する。偏位ΔＬo が車線幅Ｌの４０％以内であるならば車線の変更を行う意志がドライバーにはないものと見なして、ステップＳ１３３に進み、第１のタイマーＣt を「０」に設定してステップＳ１３４に進み、自車車線（基準車線）に関するゲインＫ_O を所定の大きさのゲインＫに、また隣接車線（第２車線）に関するゲインＫ_E を０にしておく。
【００７４】
ここでゲインＫ_E は定数Ｅが「＋１」と「−１」の２つを取ることからＫ_E も２つあることになるが、議論したいのは、操舵力τs の方向に関するゲインＫ_E だけであり、この例では操舵力τs と反対方向のゲインＫ_E を常に「０」としておく。
【００７５】
先のステップＳ１３２で、偏位ΔＬo が車線幅Ｌの４０％を超えていると判断したときには、ステップＳ１３５において、車線変更の意志判別のためのフラグFlag-Dを「１」に設定し、次のステップＳ１３６で第２のタイマーＤt を２００（サイクルタイムが５ミリ秒であるから１秒の判別時間を設けたことになる）に設定する。さらにステップＳ１３７で、前述のステップＳ１３４と同じくゲインＫ_O ，Ｋ_E を設定し、ステップＳ１３８に進む。このステップＳ１３８では、第２のタイマーＤt が「０」となったかどうかを判定するが、上記ステップＳ１３６でＤt ＝２００と設定したので、始めはステップＳ１３８での判定結果は否定となり、ステップＳ１３３に戻ることになる。また後述するように１秒経って第２のタイマーＤt が「０」となってしまえばドライバーの車線変更の意志が確認できたので、ステップＳ１３９においてフラグFlag-Dを「０」に設定するとともに、フラグFlag-L/Cを「１」に設定し、続いてステップＳ１４０で、第１のタイマーＣt を「１０００」に設定する。この数字「１０００」は、上述の第２のタイマーＤt と同じ理由で５秒に相当するものである。
【００７６】
ステップＳ１４１では、第１のタイマーＣt のカウント値に応じて前記のゲインＫo ，Ｋ_E を次のように変更する。すなわち、最初の２秒間（６００＜カウント値≦１０００）ではサイクルが回る度にＫo を前回の数字よりも微小量δＫだけ小さくして新たにＫo と置く。このδＫは４００回サイクルが回ると丁度「０」になるようにその大きさが選ばれる。この間Ｋ_E は一貫して「０」である。また第１のタイマーＣt の次の１秒間（４００＜カウント値≦６００）では２つのゲインＫo ，Ｋ_E のいずれも「０」としておく。最後の２秒間（０＜カウント値≦４００）では、ゲインＫo が一貫して「０」であるが、ゲインＫ_E は各サイクルごとに前回の量にδＫ′だけ大きい数字を更新適用している。そしてこのδＫ′も４００回サイクル回ったときＫ_E が丁度Ｋとなるような量に選ばれる。この例では、たまたまδＫ＝δＫ′＝Ｋ／４００となっているが、一般にゲインＫo がＫから「０」になる時間と、ゲインＫ_E が「０」からＫになる時間とは違う場合が想定されるため、δＫとδＫ′とは異なる数字が選べるようにアルゴリズムが設定されている。
【００７７】
図７には、こうして定義したときの２つのゲインＫo ，Ｋ_E の時間的な変化の様子が右側に車線変更したときを例にして明示されている。すなわち図７（ａ）で示すように、ゲインＫo は、第２のタイマーＤt が２００をカウントした後、第１のタイマーＣt のカウント開始に応じて減小し始め、第１のタイマーＣt が「６００」となったときすなわち４００回サイクルが回った後は「０」となる。一方、図７（ｂ）で示すように、ゲインＫ_E は、第２のタイマーＤt のカウント値が「０」となった後に第１のタイマーＣt のカウント値が「４００」となるまでは「０」であるが、その後、増大することになる。この図７から明らかなように、２つのゲインＫo ，Ｋ_E は連続的に減少と増加を見せ、互いに主役を交替する格好になる。左側に車線変更するときのゲインＫ_-1はこの場合には「０」に固定されている。
【００７８】
また先のステップＳ１３１でフラグFlag-Dが「１」となっていたときには、ステップＳ１４２に進み、今度は前記偏位ΔＬo が車線幅Ｌの４０％を超えているかどうかを再び検証する。これは車線変更を一度試みたが、何らかの理由で車線変更を中止したかも知れないからである。ステップＳ１４２で４０％を割り込んでいると判断したときには、例え車線変更の意志を確認している最中であってもステップＳ１４３においてフラグFlag-Dを「０」にしてステップＳ１３３に進み、第１のタイマーＣt を「０」にしてステップＳ１３４でゲインＫo ，Ｋ_E を当初の設定値に戻す。上述とは逆にステップＳ１４２での検証の結果、偏位ΔＬo が車線幅Ｌの４０％を超えた状態が続いているならば、ステップＳ１４４で意志判断に要する第２のタイマーＤt を「１」だけ減じてステップＳ１３８に進む。このステップＳ１４４で第２のタイマーＤt を減じて行く結果、前記のように何時かはＤt ＝０が生じることになるのである。
【００７９】
先のステップＳ１３０でフラグFlag-L/Cが既に「１」となっていれば、ステップＳ１４５に進んで第１のタイマーＣt を「１」だけ減ずる操作を行う。こうして第１のタイマーＣt がサイクル毎に１つずつ減少するのである。
【００８０】
このようにしてゲインＫo ，Ｋ_E が全て定義されたあとは、図５のステップＳ１７０に進む。このステップＳ１７０からステップＳ１７２までの処理は、先の出願（特開平５−１９７４２３号公報）に詳述されている。以下、簡単に述べれば、ステップＳ１７０では、目標ヨーレイトγmiを算出するのであるが、その算出にあたっては、先ず車両Ｗが目標点Ｐi に到達するまでの仮想経路Ｓｐ（図６参照）に沿う走行時に生じる目標点到達ヨーレイトγpiを先ず求め、このヨーレイトγpiで目標点Ｐi に到達した場合の目標点Ｐi での車両Ｗと目標経路Ｍi との角度偏差Δθpiを算出し、角度偏差Δθpiを解消するヨーレイトの補正分Δγpiを求め、この補正分Δγpiで先に求めたヨーレイトγpiを下記式に基づいて補正し、補正後のヨーレイトを以て目標ヨーレイトγmiとする。
【００８１】
γmi＝γpi−Ｋmi・Δγpi
上記式において補正係数Ｋmiは、上述のステップＳ１２３で得られたものを用いる。
【００８２】
引き続いてステップＳ１７１では、ステップＳ１７０で得た目標ヨーレイトγmiを生ぜしめるのに必要な前輪５の目標舵角δmiを求め、さらにステップＳ１７２で、その目標舵角δmiに前輪５の舵角を一致させるためのモータ１１の偏位角度の目標値θdiを、操向手段３および駆動手段４のギヤレシオに基づいて算出する。ステップＳ１７３では、該モータ１１の偏位角度が実現するように、現在のモータの偏位角度θt と目標偏位角度θdiとの差分に、先に決定したゲインＫo ，Ｋ_E を乗じたものをモータトルクの指令値として計算する。ここで計算式が２つあるのは、もし現在走行中の車線に沿って継続的に走行するには上の式でＫo ＝Ｋと考えて算出されたモータトルクＴ_O を使うのが適当であり、逆にもし隣接車線内の目標経路に沿って継続的に走行するならば、Ｋ_E ＝Ｋと考えて算出されたモータトルクＴ_E を使うことが適当であることを意味している。
【００８３】
ところで、図５においてステップＳ１７３を点線で囲んで表示したのは、後述する第５実施例でこのステップＳ１７３と同じ目的でモータトルクを算出するのであるが、その第５実施例でのモータトルク算出処理に該当する部分であることを意味するためであり、参考例では意味を持たない。
【００８４】
上記ステップＳ１７３で得たモータトルクの指令値Ｔ_O ，Ｔ_E を、次のステップＳ１７４で算術的に足した量をモータトルクとして決定し、ステップＳ１７５でその決定量をモータアンプ２８に出力する。但し、ゲインＫo ，Ｋ_E は先のステップＳ１４１で定義したように、少なくともいずれか一方が「０」である点、すなわちモータトルク指令値Ｔ_O ，Ｔ_E の少なくともいずれか一方が「０」である点に注意する必要がある。
【００８５】
モータアンプ２８への出力後、ステップＳ１７６で第１のタイマーＣt が「０」になったかどうかを判別し、「０」となっていなければ再び元に戻って同じサイクルの処理を実行するが、「０」ならばステップＳ１７７でフラグFlag-L/Cを「０」と置き、続いてステップＳ１７８で車線の更新を行う処置を取る。すなわち車線変更後の車線を改めて現在走行中の車線として登録更新する作業を行う。これによって新しい車線には「０」が割り振られ、隣接車線には「Ｅ」が割り振られる。この処置を行ったあとは元のフローに戻り、以下同じことが繰り返される。
【００８６】
次にこの参考例の作用について説明するが、その前に、図８により走行中の道路の構造を簡単に説明しておく。図８では３車線が示されていて、中央の車線を現在の車両が走行しているものとする。各々の車線には、先の出願（特開平５−１９７４２３号公報）に開示された手法で、目標経路が設定される。この目標経路は前記公報開示の技術を用いるだけではなく、他の手法で構築しても良いし、あるいはハード的に道路設備側に用意されたものでも良い。このような道路設備側の事例としては地中に埋設した磁力線などが公知である。しかしここでは前記公報開示の技術で設定されたものとして説明を続ける。
【００８７】
上述の図８で示した道路において、車線変更前の操舵力τｓは、図９で示すように設定される。すなわち現在の走行車線の目標経路上を走行しているときには操舵力τs は「０」であるが当該目標経路から外れると、操舵力τｓはその偏差に応じて車両を中央の目標経路に戻すような方向に働く。このときの操舵力τs と、経路からの偏差との間の関係は車両の足回りのジオメトリ（幾何学的な構成）によって複雑な曲線となるが、以下では説明を分かりやすくするために単純化して、図９で示すように直線で近似させている。操舵力τｓの上限はモータ１１の容量で物理的に決まるため、目標経路から遠く離れても操舵力τｓはそのまま直線的に増加するのではなく、所定値以上には増加しない。またモータ１１に余裕がある場合でも、本出願人が別に出願（特願平８−２１３２２号）しているように、操舵力τｓの増加の割合を目標経路から離れるにつれて低減させ、比較的容易に車線変更を行えるようにすることもできる。しかしこれらは本発明とは直接に関係しないためにここでは言及しない。いずれにせよこの操舵力τｓが以下に言う基準誘導力である。
この基準誘導力は、図３〜図５の制御アルゴリズムにおけるステップＳ１４１で定義したゲインＫo によって、図１０で示すように変化するものであり、第２のタイマーＣd のカウント終了後、第１のタイマーＣt のカウント値が減少する（時間が経過する）につれて、基準誘導力が順次低減を続け、終には基準誘導力が消滅する。この誘導力が消滅した結果、ドライバーは通常の車両と同じ感覚で操舵できるようになる。また消滅していく最中にも車線変更の操舵によって増大した誘導力が時間の経過とともに低減するので、自然な感覚を取り戻すことができる。
【００８８】
車両が、たとえば右側の車線に移ったときに、第１のタイマーＣt のカウント値が減少する（時間が経過する）のに応じて誘導力が再び増大する様子が図１１に示される。この際、その車両の原点は元の車線（基準車線）には無く、第２車線の第２目標経路に置かれている。したがって、この場合には時間と共にドライバーが感じる操舵力の方向は第２目標経路に向かっている。もし車両が第２目標経路上にあるならば、この誘導力は「０」となる。誘導力は第２目標経路から離れるに比例して増大する。これが第２誘導力である。 このようにドライバーが感じ取る操舵力は、車線変更の前後で自然に元の車線を維持するものから第２車線を維持するものに連続的に切り替わることになり、自然な車線変更を約束できる。
【００８９】
また途中で車線変更を何らかの理由から中止した場合でも、システムはこれを察知して元の車線に沿って走行するのに適した基準誘導力を回復するので、ドライバーは煩わしい操作を必要とせず、継続して元の車線を追従走行できる。
【００９０】
この参考例では、フラグFlag-L/Cが一旦「１」になったあとは車線変更中止の場合はないものとして説明したが、フラグFlag-L/Cが「１」のときでも車線変更中止の事態に対応したければ、ステップＳ１３０で肯定された後、いきなりステップＳ１４５に進むのではなく、その中間にステップＳ１４２と同じ判断プロセスを設けて、その判断結果が否定されたときにはフラグFlag-L/Cを「０」に戻したあとステップＳ１４３に進むように構成し直せばよい。
【００９１】
図１２および図１３は本発明の第１実施例を示すものであり、図１２は制御アルゴリズムの要部を示すフローチャート、図１３は図５の道路上での操舵力の移動の状況説明図である。
【００９２】
この第１実施例の制御アルゴリズムは、前述の参考例の制御アルゴリズムにおいてその図４で示された部分（一点鎖線で囲まれた部分）を、図１２の一点鎖線で囲まれた部分で置換することにより構成されるものであり、その他は参考例と同じであるものとする。
【００９３】
図１２において、ステップＳ２３０でフラグFlag-L/Cが「１」であるかどうかを判別し、「１」でなかったときにはステップＳ２３１において、現在走行中の車線の目標経路からの偏位ΔＬo が車線幅Ｌの５０％を超えているかどうかを判別する。ここで車線幅Ｌの５０％とは事実上車両が白線上を走行している場合に相当している。この場合も、｜ΔＬo ｜≦０．５Ｌであったときには、ステップＳ２３２においてタイマーＣt を「０」にセットした後、ステップＳ２３２でゲインＫo をＫに、またゲインＫ_E を「０」にそれぞれ設定する。
【００９４】
また先のステップＳ２３１で５０％を超えていると判断したときには、ステップＳ２３４に進み、フラグFlag-L/Cを「１」にした後、ステップＳ２３５でタイマーＣt を「１０００」（５秒）に設定する。またステップＳ２３６では、タイマーＣt が減少していく間のゲインＫo ，Ｋ_E を定義する。すなわちゲインＫo に関しては前回の数値から微小量δＫを減じた量を新たにＫo とするが、ゲインＫ_E に関しては逆に前回の数値に微小量δＫを足して新規のＫ_E に更新する。つまり、ゲインＫo の減少とゲインＫ_E の増加とを並行して進めることになる。ここで微小量δＫは、タイマーＣt が切れる５秒後にゲインＫo が丁度「０」となるように設定されるものであり、換言すればδＫ＝０．００１Ｋである。５秒後のＫ_E は逆にＫとなっている。
【００９５】
先のステップＳ２３０でフラグFlag-L/Cが「１」であった場合にはステップＳ２３７に進み、現在の前記偏位ΔＬo が先の判別基準より小さな量４０％を割り込んでいるかどうかを検証する。これは車線変更中止の事態が起きているかも知れないことに対する検証である。４０％を依然として超えていればステップＳ２３８でタイマーＣt を「１」だけ減ずる措置を行う。こうしてフラグFlag-L/Cが「１」であって偏位ΔＬo も第２基準値（４０％）を割り込んでいなければ、タイマーＣt は「０」に向かって減少を続ける。ステップＳ２３７で偏位ΔＬo が第２の基準値４０％を割り込むようなことが生じていれば、ステップＳ２３９に進んで、今度はタイマーＣt を「１」だけ増加させ、当初設定した初期値「１０００」に向かって増加させる処置を行う。そしてステップＳ２４０で「１０００」に到達したかどうかを検証し、「１０００」未満の間はゲインＫo ，Ｋ_E の変化を先のステップＳ２３６とは逆にする。すなわちゲインＫo を各サイクルごとにδＫだけ増加させ、逆にゲインＫ_E を同量減少させる。タイマーＣt のカウント値が１０００となった時点では、ステップＳ２４０からステップＳ２４２に進み、フラグFlag-L/Cを「０」に設定した後、参考例のステップＳ１１４（図５参照）に進んでモータトルク指令値を０にする。
【００９６】
而してステップＳ２３３，Ｓ２３６，Ｓ２４１の処理は、参考例のステップＳ１７０以下のフロー（図５参照）と同じものとする。
【００９７】
この第１実施例が参考例と異なる点は、ドライバーの車線変更の意志の確認にタイマーを用いること無く、偏位ΔＬo に第１の基準値（５０％）および第２の基準値（４０％）を設定しておいて、第１の基準値を超えたときに車線変更の意志ありと判断し、これより小さな第２の基準値を割り込んだときに車線変更を中止したと判断するようにしたことである。その結果、判断に要した時間を節約することができ、参考例よりもシステムの応答性が向上する。
【００９８】
また２つのゲインＫo ，Ｋ_E の変更において基準誘導力のゲインを減少させるのと同時に第２誘導力のゲインを同じ率で増加させている。この結果、何が起きるかと言えば、トルク指令値の計算値Ｔo とＴ_E との和τｓは図１３に示すように傾きは同じでありながら、基準車線から第２車線に向けて平行に移動することになる。操舵力をそれぞれ示す線が地平線と交わる点では誘導力が「０」であるから、これをドライバーから見れば誘導力がほぼ「０」であるような点が基準目標経路から第２目標経路に向けて移動していくように感じる。その移動の間、車両もまた前進しているので、誘導力がほぼ「０」である架橋経路が基準目標経路から右斜め前方に第２目標経路に向けて一直線状に伸びて架橋されるように見えるはずである。而して前記架橋経路から自車が外れたときには、該架橋経路からの距離に応じた誘導力が自車を架橋経路側に戻そうとする方向に働くので、上手に操舵力を感じ取りながら運転すれば、参考例とは異なり、フラグFlag-L/Cが一旦「１」になった後は、この架橋経路を伝わって第２目標経路に車線変更することができるから、システムと人間の間の葛藤がより少ない柔軟性をシステムに持たせることができる。
【００９９】
さらにまた車線変更が中止されたときに参考例では元の基準誘導力に直接戻したのであるが、第１実施例では時間とともに元の基準誘導力に戻るように、架橋そのものが基準目標経路に向けて縮退していくことになる。その縮退に経時性を持たせたので、このような中止の場合にもより自然な感覚で運転を継続できるようになる。
【０１００】
上記参考例および第１実施例では、基準目標経路との偏位ΔＬo がかなりの量になるまで車線変更は判断されないから、この間ドライバーは大きな誘導力で基準車線側に戻されそうになる。そこで、そのような不都合を改善する第２実施例について図１４を参照しながら説明する。
【０１０１】
この第２実施例もまた、図１４の一点鎖線で囲む部分が参考例における図４の一点鎖線で囲む部分と互換性を持つように描かれている。この第２実施例では、ドライバーの車線変更意志を確認する手段として、基準目標経路に沿って走行するのに適したモータ１１の偏位角度θdoと現在の舵角θt との差異を使うために最初に先ず偏位角度θdoを算出する必要があり、ＳＡＳスイッチ２１（図１および図２参照）が押された直後の１サイクルのみは車線変更のことを考慮せずに車線追従フローに直接いかなくてはいけない。そのためにステップＳ３２４において、フラグFlag-iniが「１」かどうかを判別し、「１」でなければ（今回が最初の１サイクル目であるならば）ステップＳ３２５に進み、フラグFlag-iniを「１」にした後、ステップＳ３３２でタイマーＣt を「０」に設定し、ステップＳ３３３では基準誘導力のゲインＫo を「Ｋ」に、第２誘導力のゲインＫ_E を「０」に設定して、参考例におけるステップＳ１７０（図５参照）に進む。ここで始めて基準目標経路に沿って走行するのに適したモータの目標偏位角度θdoが算出されることになる。
【０１０２】
次回からはステップＳ３２４ではフラグFlag-iniが「１」となっているので、ステップＳ３３０でフラグFlag-L/Cが「１」かどうかを判別し、否定されたときはステップＳ３３１に進んで基準目標経路に沿って走行するのに適したモータの偏位角度θdoと現在の舵角θt との開きが基準値θ1 より大きいかどうかを検証する。ここで偏位角度θdoは１サイクル前に算出された数値を使うので、正確に書けばθdoはθdo(t-1) となるが煩雑さを避けるために単にθdoとだけ表示している。この開きが大きいときはドライバーがシステムの決めた値とは違った値を入力しているので、車線変更の意志があるものと見なし、基準値に満たないときはその意志がないものと見なす。すなわち車線変更の意志がないものとみなしたときはステップＳ３３２に進んでタイマーＣt を「０」と置き、ステップＳ３３３では基準誘導力のゲインＫo を「Ｋ」に、第２誘導力のゲインＫ_E を「０」にして、上記ステップＳ１７０（図５参照）に進む。
【０１０３】
先のステップＳ３３１で車線変更の意志ありと判断したときにはステップＳ３３４に進み、その意志の確信度を増すためにステップＳ３３５で判別の為のタイマーＤt を１００（０．５秒）に設定する。つまりステップＳ３３１の肯定状態が少なくとも０．５秒は続かないと本当に車線変更が行われるとは判断しないわけである。これは路面の凹凸によって前輪がとられるようなことがたまたま生じて、前記の基準目標経路に沿って走行するのに適したモータの偏位角度θdoと現在の舵角θt との開きが基準値θ1 より大きくなっても、その現象は一過性であり、車線変更が行われるわけではないからである。この０．５秒はその確認のために使われる。この目的でステップＳ３３６に進み、フラグFlag-Dを「１」にした後、ステップＳ３３２に進んで前回と同じゲインを与える。次のサイクルではフラグFlag-Dが「１」となっているので、ステップＳ３３４からステップＳ３３７に進むことになる。
【０１０４】
ステップＳ３３７では、タイマーＤt の量を「１」だけ引いた量をタイマーＤt と置き換え、次のステップＳ３３８では、タイマーＤt が「０」になったかどうかを検証し、「０」になっていなければステップＳ３３２に進んで前回と同じゲインを選ぶが、「０」となったときには、これでドライバーの意志が確認できたとしてステップＳ３３９に進み、フラグFlag-Dを「０」にすると同時にフラグFlag-L/Cを「１」とし、次にステップＳ３４０で架橋を行うためのタイマーＣt を「１０００」に設定する。その後は、ステップＳ３４１に進み、参考例と同じく基準誘導力のゲインＫo をδＫだけ減少させ、同時に第２誘導力のゲインＫ_E をδＫだけ増大させる作業を行う。
【０１０５】
このようにしてフラグFlag-L/Cが「１」となった後には、ステップＳ３３０からステップＳ３４２に進み、ここで前記の基準目標経路に沿って走行するのに適したモータの偏位角度θdoと現在の舵角θt との開きが第２の基準値θ2 より大きいかどうかを検証する。ここでも同じ理由でθdo(t-1) と書くべきところを単にθdoとだけ表示してある。この第２の基準値θ2 は前記基準値θ1 より小さな数値であるものとする。即ち継続してドライバーが第２目標経路の方に操舵しているのか、それとも基準目標経路側に舵を戻しているのかを検証することになる。
【０１０６】
ステップＳ３４２において依然として舵が第２目標経路の方に切られているものと判断したときには、ステップＳ３４３に進み、第２目標経路からの自車の偏差ΔＬ_E が充分に小さな量である０．１Ｌ以下になったかどうかを検証する。つまり車線変更が完了したかどうかを検証するのである。まだ充分に小さな値とはなっていないならば、ステップＳ３４４でタイマーＣt を「１」だけ減じた後、ステップＳ３４１に戻り、更にゲインを増減しておく。しかしステップＳ３４３で第２目標経路に充分な距離近づいていると判別されれば、ステップＳ３４５に進み、フラグFlag-L/Cを「０」にした後、ステップＳ３４６で現在走行している車線を基準車線に置き換えて認識するべく「Ｅ」の代わりに「０」を代入してフローの最初に戻る。
【０１０７】
またステップＳ３４２で前記の基準目標経路に沿って走行するのに適したモータの偏位角度θdoと現在の舵角θt との開きが第２の基準値θ2 より小さくなったと判断したときには、車線変更が中止になったものと見なしてステップＳ３４７に進み、フラグFlag-L/Cを「０」にした後、ステップＳ３４８でタイマーＣt を「０」とし、ステップＳ３４９で基本誘導力のゲインＫo を「Ｋ」に、第２誘導力のゲインＫ_E を「０」にそれぞれ設定して、上記ステップＳ１７０（図５参照）に進む。
【０１０８】
この第２実施例では、基準目標経路に沿って継続的に走行するために最適化された操舵角度に対して現在の操舵角度が基準値以上の乖離を示した場合に、ドライバー側に車線変更の意志があるものとしたから、前記参考例および第１実施例に比べてシステムの応答性を一段と高めることができる。なぜならば、操舵角度は車線変更のための最初のトリガーであり、制御で言うところの微分項に該当する。この微分項をトリガーに用いればそれだけ位相の進んだ制御が可能となることは、当該技術分野の常識とされる。尚、この第２実施例では上記の基準値以上の乖離が生じたあとも０．５秒間の確認期間を設けたが、これは必須条件ではなく、更に応答性を高めたければこれを省略できることは言うまでもない。そのときの基準値を少し大きく設定すれば実用上問題が生じないものである。
【０１０９】
また第２実施例では車線変更の中止の検出にも、前記の基準目標経路に沿って継続的に走行するために最適化された操舵角度と現在の操舵角度の乖離状態を利用するように構成したから、同じ理由でシステムの応答性が高められる。
【０１１０】
しかも車線変更の完了を、第２目標経路からの自車位置偏差が微小な量となったことで判別したから、確実に車線変更完了を確認できるようになる。
【０１１１】
また車線変更の完了ではタイマーＣt が「０」となっているか否かにかかわらず、現在の走行中車線を新たに基本車線と認識しなおす更新作業を行うようにしたから、ドライバーは車線変更が終了したと同時に新しい車線に沿った誘導力を享受できるようになる効果もある。
【０１１２】
図１５は本発明の第３実施例を示すものであり、この第３実施例でも図１５の一点鎖線で囲む部分が参考例における図４の一点鎖線で囲む部分と互換性を持つように描かれている。
【０１１３】
この第３実施例は、操舵角度よりも更に位相の進んだ操舵角速度を検出して、システムの応答性を一層高めようとするものであり、図１５においてステップＳ４２４、Ｓ４２５で操舵角度θd を求めるための初期ルーチンを通したあと、ステップＳ４３０でフラグFlag-L/Cが「１」かどうかを検証し、否定されたときにはステップＳ４３１に進んで現在の操舵角度θt と前回の操舵角度θ(t-1) との差分を求め、この差分が既定の操舵速度Δθよりも大きいか否かを検証する。この差分｛θt −θ(t-1) ｝はフローが一定速度ごとに起動される事実から一種の微分と同じ効果を持つので、この差分を以て速度と考えてよいことになる。操舵には右と左の２通りあるので、絶対値で比較することにすれば統一的に扱うことができる。ステップＳ４３１で否定結果がでたときには、上述の第２実施例と同じく、ステップＳ４３２に進んでタイマーＣt を「０」にし、ステップＳ４３３でゲインＫo ，Ｋ_E を定義して、次の処理（図５のステップＳ１７０）に進むことになる。
【０１１４】
ステップＳ４３１で肯定結果がでたときには、ステップＳ４３４でフラグFlag-L/Cを「１」にし、ステップＳ４３５でタイマーＣt を１０００（５秒）に設定し、ステップＳ４３６でゲインの減少と増大を行う。
【０１１５】
またステップＳ４３０で肯定結果がでたときには、ステップＳ４３７に進み、第２実施例と同じく基準目標経路に沿って継続的に走行するために最適化された操舵角度に対して現在の操舵角度が小さな基準値θ2 よりも大きいことを検証する。検証の結果が肯定されればステップＳ４３８に進み、今度は基準目標経路からの自車位置偏位ΔＬo が車線幅Ｌの９０％を超えたかどうかを検証する。検証の結果、未だ超えていなければステップＳ４３９に進んでタイマーＣt を「１」だけ減じて、ステップＳ４３６に戻る。
【０１１６】
またステップＳ４３８で自車位置偏位ΔＬo が車線幅Ｌの９０％を超えたと判断したときには、車線変更が完了したものと認識してステップＳ４４３に進み、フラグFlag-L/Cを「０」にした後、ステップＳ４４４で現在走行中の車線を新たに基準車線として登録更新する作業を行う。
【０１１７】
先のステップＳ４３７で最適化された操舵角度に対して現在の操舵角度が小さな基準値θ2 以下であると判定したときには、車線変更が中止されたものとしてステップＳ４４０に進んでフラグFlag-L/Cを「０」にした後、ステップＳ４４１でタイマーＣt を「０」にし、さらにステップＳ４４２でゲインを定義し直す。
【０１１８】
この第３実施例によれば、操舵角速度と言う位相の進んだ情報に基づいて車線変更の意志の確認を行うので、システムの応答性は格段によくなる。またステップＳ４３８で用いた判別基準は、第２実施例の第２目標経路からの偏差の代替情報として基準目標経路からの偏差を用いてもよいことを示した。
【０１１９】
図１６は本発明の第４実施例を示すものであり、この第４実施例でも図１６の一点鎖線で囲む部分が参考例における図４の一点鎖線で囲む部分と互換性を持つように描かれている。
【０１２０】
この第４実施例は、操舵角速度に代えて操舵力τs によっても車線変更の意志を確認することができることを示すものであり、操舵力τs が既定のτo を超えたかどうかをステップＳ５３１で判別し、その結果が肯定されれば車線変更の意志があるものと見なしている。この例ではステップＳ５３１の結果を以て直ちに車線変更の意志があると判断するのではなく、第２実施例と同じく所定の時間（０．５秒）継続して操舵力が前記の基準値をこえたとき、始めて意志が確認されるように構成した。この理由は操舵力が相当な量に達し、その量が有意のあいだ継続していれば、それはドライバーが車線変更の意志を強くもっているからに他ならないからである。勿論、この所定の時間、判断を保留することは発明の必須条件ではなく、応答性を高めたければこのプロセスを省略できることは第２実施例と同じである。
【０１２１】
また車線変更完了の確認のためにこの第４実施例ではステップＳ５４３で第２目標経路に沿って走行を継続するのに最適化された操舵角度θｄ_E と現在の操舵角度θt との乖離が非常に小さな角度基準値θ3 よりも小さくなったことを以て判断している。この理由は本出願人による先の出願（特開平５−１９７４２３号公報）の記述内容から容易に理解できるだろう。
【０１２２】
その他の処理手順については、ステップＳ５３０，Ｓ５３２〜Ｓ５４２，Ｓ５４４〜Ｓ５４９が、図１４で示した第２実施例のステップＳ３３０，Ｓ３３２〜Ｓ３４２，Ｓ３４４〜Ｓ３４９と同一であり、説明を省略する。
【０１２３】
この第４実施例によるときには、直接計測できる操舵力τs を判断基準に使っているので、計算の処理時間が節約でき、間違いもそれだけ少ない等の効果がある。また車線変更に際しては最初に基準車線に沿って継続的に走行するのに最適化された操舵角度θdoを求める必要がないので、第２実施例が必要としたステップＳ３２４、Ｓ３２５に対応する処理ステップを省略できて簡略なアルゴリズムとなる。
【０１２４】
尚、ここに開示した技術では操舵力の値が相当な量に達し、しかもそれがある所定の時間継続したときにドライバーに車線変更の意志があるものと考えるのであるが、これに限定される必要はなく、操舵力の基準値が大きければ所定の時間、判断を待つ必要はなく、直ちに車線変更の意志があるものと判断して良いことは容易に理解できるだろう。
【０１２５】
上述の第３および第４実施例によってシステムの応答性はかなり良くなったのであるが、更に応答性を高める為の技術とドライバーが車線変更を容易に行える技術とを、次の第５実施例で説明する。
【０１２６】
図１７ないし図２０は本発明の第５実施例を示すものであり、図１７は図３に対応した制御アルゴリズムを示すフローチャート、図１８は図４の制御アルゴリズムに対応した制御アルゴリズムの一部を示すフローチャート、図１９は図４の制御アルゴリズムに対応した制御アルゴリズムの残部を示すフローチャート、図２０は誘導力の時間的な変化を示す図である。
【０１２７】
先ず図１７において、ステップＳ６１１〜Ｓ６１３，Ｓ６１５〜Ｓ６２３は、図３で示したステップＳ１１１〜Ｓ１１３，Ｓ１１５〜Ｓ１２３に対応するが、図３の点線で囲まれたステップＳ１１８において定数Ｅを定義する処理ステップは、後述する理由から定義を変更するとともにその処理も後のステップ（図１８のステップＳ６２６）に移動している。
【０１２８】
図１８および図１９において、図１７のステップＳ６２１，６２３に継続するステップＳ６２４ではフラグFlag-iniが「１」かどうかを検証する。このフラグFlag-iniは最初は「１」ではないのでステップＳ６２５に進み、このステップＳ６２５でフラグFlag-iniを「１」にするとともに、ステップＳ６３２に進んで各種のゲインを定義し、以下、参考例におけるステップＳ１７０（図５参照）以下のステップに進み、基準目標経路に沿って走行するのに適したモータの目標偏位角度θdoが算出されることになる。
【０１２９】
次のサイクルではフラグFlag-iniが「１」になっているために、ステップＳ６２４の結果は肯定されてステップＳ６２６に進むことができる。ここで先のサイクルで算出されたモータの目標偏位角度θdoが用いられる。つまり、厳密に言えばステップＳ６２６の目標偏位角度θdoはθdo(t -1)であるが、先の実施例と同じ理由で単にθdoとだけ表示してある。このプロセスで定数Ｅを新しく定義する。すなわち現在のモータ偏位角度θt が目標偏位角度θdoよりも符号も含めて大きければＥ＝＋１とし、小さければＥ＝−１と定義する。Ｅが「＋１」のときと言うのは基準目標経路に沿って走行するのに必要なモータ偏位角度θdoに対して現在のモータ偏位角度θt が時計方向に偏差を持っていることを示している。これは基準目標経路から右に反れて進行しようとしている状態を表している。逆にＥが「−１」と言うのは基準目標経路から左に反れて進行しようとしている状態を表している。
【０１３０】
このように定数Ｅの定義をわざわざ難しくした理由は、本実施例では車線変更の架橋経路が幅を持っており、この架橋経路帯内では基本的に誘導力が発生しないため、操舵力τs では単純にドライバーの操舵方向を特定できなくなるからである。例えば左にカーブをしている道路で車線変更を右に行う場合を想定すると、ハンドルを僅かに左に操舵していても( このときはτs はマイナス）車線変更が可能であり、τs の符号ではドライバーの車線変更方向を特定できない。また定数Ｅを定義するプロセスをここに移した理由はモータの目標偏位角度θdoが算出されるまではＥが定義できないからである。
【０１３１】
上記ステップＳ６２６に続くステップＳ６３０でフラグFlag-L/Cが「１」かどうかを検証し、「１」でなければステップＳ６３１に進んでウインカーが作動しているかどうかを検証する。このとき同時にウインカーの方向も読み取られるものとする。ウインカーも非作動状態のときはステップＳ６３２に進み、基準誘導力に関する左右のゲイン _EＫo ，_-EＫo を共にＫに、また第２誘導力に関する左右のゲイン oＫ_E ， _EＫ_E は共に０にそれぞれ設定して、参考例におけるステップＳ１７０（図５参照）以下のステップに進む。ここで、これらのゲイン _EＫo ，_-EＫo ， oＫ_E ， _EＫ_E について簡潔に述べれば、第４実施例までのゲインは基準目標経路および第２目標経路に関してそれぞれ１つのゲインを当てていたが、本実施例では各々の目標経路に関して左右を別々に管理して、独立したゲインを当てることにしている。例えばゲイン₊₁Ｋo ，_-1Ｋo はそれぞれ基準目標経路に関して右側及び左側のゲインを表し、右転舵のときはゲイン₊₁Ｋo によるものとしている。同様に第２目標経路に関するゲインも基準目標経路側のゲインを oＫ_E 、それと反対側のゲインを _EＫ_E として管理する。
【０１３２】
ステップＳ６３１でウインカーが作動中であるときにはステップＳ６３３に進んでフラグFlag-L/Cを「１」にし、次のステップＳ６３４で基準目標経路上および第２目標経路上の目標点の座標移動量δＸo ，δＸ_E をそれぞれ「０」に設定しておく。
【０１３３】
これでフラグFlag-L/Cが「１」となったために次回からはステップＳ６３０の結果が肯定に変わり、ステップＳ６３０からステップＳ６３５に進むことになる。ステップＳ６３５では、ウインカーがキャンセルされたかどうかを検証し、キャンセルされた場合にはステップＳ６３６で、現在の基準目標経路からの自車の偏差ΔＬo が車線幅の２０％を超えているかどうかをさらに検証する。超えていれば、その偏差の時間的な変化が増大中かどうかをステップＳ６３７で検証し、増大中の場合にはステップＳ６３８に進んでフラグFlag-Ro が「１」かどうかを検証する。ここでフラグFlag-Ro について簡潔に述べれば、基準目標経路側から第２目標経路側に架橋経路が縮退を始めているときにフラグFlag-Ro を「１」とするものである。
【０１３４】
最初はフラグFlag-Ro が「１」ではないため、ステップＳ６３８からステップＳ６３９に進み、先の偏位ΔＬo が車線幅Ｌの６０％を超えたかどうかを検証する。超えていなければそのままステップＳ６４９に進み、また超えていればステップＳ６４０で基準目標経路上の目標点の横方向の座標δＸo を車線幅Ｌの５０％だけ横にずらす作業を行い、その方向をＥの方向と一致させる。
【０１３５】
ここでステップＳ６３７を設けた理由をさらに補足説明する。高速道路を走行中にウインカーがどのように使われるかを述べると、通常、車線の変更に際してウインカーを出すが、車線変更の途中でもウインカーをキャンセルする場合が非常に多い。これは高速道路上では操舵角度が小さくても大きな経路変更ができるために、ウインカーに設けられて自動的にウインカーをキャンセルする機構が作動することは殆どなく、一般にキャンセルは手動で行われるためである。つまりドライバーのその時々の判断で任意にキャンセルを行うことになるために、人によっては車線の変更を行っている最中にキャンセルを行うことがあるのである。したがってステップＳ６３７を設けることで、そのような場合にも基準目標経路からの偏位ΔＬo がなお有意の量δＬだけ増大しつつあれば、引き続き車線変更の意志を保持しているものと考えて制御を継続させることができるようになる。
【０１３６】
再び図１８に戻って、ステップＳ６４０に続くステップＳ６４１ではフラグFlag-Ro を「１」にし、その後、ステップＳ６４９に進む。これでFlag-Ro ＝１となったので、次回からはステップＳ６３８の結果は肯定され、図１９のステップＳ６４２に進むことができる。
【０１３７】
ステップＳ６４２では、基準目標経路上の目標点のＸ座標のずれ量δＸo を前回のずれ量に微小量δＬだけ更にずらす作業を行う。そのずれの方向はＥの方向と一致させる。次にステップＳ６４３に進み、こうしてずらした結果の目標点のずれの蓄積量が車線幅の９５％を超えたかどうかを検証し、まだ超えていなければ、そのずれ量のままステップＳ６４９に進む。
【０１３８】
さらにまた先のステップＳ６３６（図１８）でウインカーキャンセル時の自車の偏位ΔＬo が車線幅Ｌの２０％を割っていれば、これは車線変更が中止されたものと考えて図１９のステップＳ６４４に進む。このステップＳ６４４では、フラグFlag-R_E が「１」かどうかを検証するが、初回なのでFlag-R_E ＝０である。ここでフラグFlag-R_E について簡潔に述べれば、第２目標経路側から基準目標経路側に架橋経路が縮退を始めているときにFlag-R_E ＝１である。ここではFlag-R_E ＝０であったからステップ６４４からステップＳ６４５に進んでフラグFlag-R_E を「１」にする。次にステップＳ６４６では、前記の基準目標経路上と第２目標経路上の目標点のＸ座標のずれ量δＸo,δＸ_E の双方を「０」に設定し、ステップＳ６４９に進む。次回からはフラグFlag-R_E が「１」のため、ステップＳ６４４の結果は肯定され、ステップＳ６４４からステップＳ６４７に進むことになる。このステップＳ６４７では、第２目標経路上の目標点のＸ座標のずれ量δＸ_E を前回の量よりδＬだけ横にずらす作業を行い、その方向をＥの方向とは反対の方向とする。次のステップＳ６４８では、こうしてずらした結果のずれ量の蓄積量が車線幅の９５％を超えたかどうかを検証し、まだ９５％に満たなければ、そのままステップＳ６４９に進む。
【０１３９】
ステップＳ６４９では、基準誘導力の左右のゲインについて、Ｅ方向のゲイン _EＫo を「０」とし、Ｅと反対方向のゲイン_-EＫo を「Ｋ」とおく。また同時に第２誘導力の左右のゲインについて、Ｅ方向のゲイン _EＫ_E を「Ｋ」とし、Ｅと反対方向のゲイン_-EＫ_E を「０」とおく。次にステップＳ６５０に進み、基準目標経路上の目標点の座標Ｘpoに上記のずれ量δＸo を加える作業を行い、その後は、参考例におけるステップＳ１７０（図５参照）以下のステップに進む。
【０１４０】
またステップＳ６４８で肯定の場合には、車線変更が中止された後で実質的に元の車線に戻ることが終了したものと考えてステップＳ６５１に進み、これまで移動させてきた第２目標経路上の目標点の座標を当初の第２目標経路上に戻す。また同時にフラグFlag-R_E ，Flag-L/Cを共に「０」にしておく。続いてステップＳ６５２に進み、基準誘導力のゲイン _EＫo ，_-EＫo を左右とも「Ｋ」に戻し、第２誘導力のゲイン _EＫ_E ，_-EＫo を「０」にしておく。このステップＳ６５２の操作によって第２目標経路上の目標点の座標を当初の第２目標経路上に戻したことが実質的には何の害ももたらすことがなく、車両は基準目標経路に沿った走行を継続することができる。
【０１４１】
さらにまたステップＳ６４３で肯定されたときは車線変更が事実上完了したのでステップＳ６５３に進み、これまで移動させてきた基準目標経路上の目標点の座標を元の基準目標経路上に戻すとともに、フラグFlag-Ro ，Flag-L/Cを共に「０」にしてステップＳ６５４に進み、該ステップＳ６５４で、基準誘導力のゲイン _EＫo ，_-EＫo を左右とも「０」とし、第２誘導力のゲイン _EＫ_E ，_-EＫo を「Ｋ」とする。この作業によって基準誘導力は消滅し、第２誘導力が左右とも確立されることになる。
【０１４２】
ところで、この第５実施例では、参考例の図５で示した制御アルゴリズムにおけるステップＳ１７３の処理に代えて、次のような計算手法で、モータトルクＴo ，Ｔ_E を演算する。
【０１４３】
【数１】

【０１４４】
すなわち、現在のモータの偏位角度θt と基準車線に沿って走行するのに最適化された目標偏位角度θdoとの差分にＥを乗じた量が正のときは、モータトルクＴo の計算のゲインに _EＫo を使い、モータトルクＴ_E の計算にはゲイン oＫ_E を使うことにする。これに対して現在のモータの偏位角度θt と基準車線に沿って走行するのに最適化された目標偏位角度θdoとの差分にＥを乗じた量が負のときには、モータトルクＴo の計算のゲインに_-EＫo を使い、モータトルクＴ_E の計算にはゲイン _EＫ_E を使うことにする。この計算式を使うとき２つの誘導力は次のように定義されることになる。
【０１４５】
Ｅ＝＋１のとき（すなわち右に車線変更を行う場合）：
基準誘導力の右半分は消滅して左半分のみが有効となり、第２誘導 力は逆に右半分が有効で左半分は消滅する。
【０１４６】
Ｅ＝−１のとき（すなわち左に車線変更を行う場合）：
基準誘導力の左半分は消滅して右半分のみが有効となり、第２誘導 力は逆に左半分が有効で右半分は消滅する。
【０１４７】
この結果、基準目標経路と第２目標経路の間に誘導力が「０」の架橋経路帯が出現して、この領域で走行するときにはドライバーはシステムからいかなる誘導力も受けることがない。（もっとも操舵角に応じて、前輪のアライメントから生ずる路面反力は当然生じている。）
ところで、車線変更が行われたことを確認するステップＳ６３７の出力を受けて縮退が始まるが、その縮退の様子が図２０に示される。この図２０は、右転舵のときの縮退を例示したもので、図２０（ａ）にはウインカーが操作される直前の誘導力が基準目標経路上に関連づけて示され、図２０（ｂ）にはウインカーが操作された直後の誘導力が示され、図２０（ｃ）には自車の基準目標経路からの偏差ΔＬo が６０％を超えたとき以降の誘導力が示される。図２０（ｂ）で明示されるように、ウインカー操作直後には基準誘導力の右半分が消滅し、代わりに第２誘導力の右半分が確立されることになる。これはドライバーから見れば、基準誘導力の右半分があたかも車線幅Ｌだけ瞬時に右に移動したように感じるものであり、その移動した車線幅の分だけ、誘導力が働かず自由に操舵できる領域が広がったことになる。また図２０（ｃ）で示されるように、自車の基準目標経路からの偏差ΔＬo が６０％を超えたときには、自車位置は白線を超えているので基準目標経路上の目標点の座標を車線幅の半分まで右にずらすことで、先ず基準誘導力の左半分が０．５Ｌだけ右に移動し、その後は１サイクルごとにδＬだけ右に移動していくことになり、最後にはステップＳ６４３の条件を満たして左右が完全な第２誘導力が確立される。
【０１４８】
このような第５実施例によれば、ウインカー４０の操作によって瞬時に架橋経路（帯）を基準目標経路から拡幅して第２目標経路まで架橋することになる。ウインカー操作はドライバーの明確な車線変更の意志表示手段であるから、参考例〜第４実施例で開示した技術よりもシステムの応答性が向上し、瞬時に架橋構築が完了する。これによってドライバーは操舵力の反抗を実質的に経験することなく車線の変更を容易に行える利点がある。
【０１４９】
また車線の変更が行われたことを、基準目標経路からの自車の偏差が車線幅の６０％を超えたことで確認し、その車線変更確認を受けてステップＳ６４０で架橋経路（帯）をいきなり車線幅の半分だけ縮めるようにし、その後はステップＳ６４２で微小量δＬづつ縮めるようにしている。この結果、ドライバーが享受すべき第２誘導力が時間的に短い時間で得られることになる。つまり架橋経路幅の第２車線側への縮退を早く行いたいが、全体を粗く早く縮退させればドライバーの車線変更よりも速い速度で誘導力が強まり、強制的に第２目標経路に寄せられる欠点を有することになるが、かと言って全体をゆっくりと縮退させたのでは、いつまで経っても誘導力が回復せず、システムの恩恵に預かれない、と言った欠点をもつことになる。しかるに上述のように制御することにより、早く縮退させても害のないときには早く縮退させ、害が予想される範囲ではゆっくりと縮退させることができ、上記のような欠点を示すことなく車線変更後には速やかに第２目標経路に沿って走行するための誘導力を享受できる。
【０１５０】
またウインカーがキャンセルされた場合にもそれが車線変更を中止した結果なのか、そうではなくて車線変更を継続実行しているのにドライバーが早めにキャンセルしたのかを判定するステップＳ６３７を設けていることにより、システムはより知的なものとなり、実用上の利便性が著しく高められる。
【０１５１】
さらに、車線変更が中止されたときにも第２目標経路側から基準目標経路側に架橋経路を経時的に縮退させるようにしており、この技術によって車線変更が中止された場合にも車両を基準目標経路に沿って走行させる基準誘導力が徐々にその幅を狭めて強まることになる。そしてＳ６４８，Ｓ６５１，Ｓ６５２の各ステップによって、架橋経路の幅が元の基準目標経路上に事実上一致したとき、元の基準誘導力が回復するように構成されている。その結果、ドライバーは最初自由であった操舵力が次第に希望する目標経路に引き締められてくるような感覚を覚え、スムースに再び基準誘導力の恩恵を受けることができるようになる。尚この場合には縮退の速度を一定としたが、これは車線変更が中止されるような場合には一般に自車位置から基準目標経路までの偏差がそれほど大きくない状態で行われるので、敢えて縮退の速度を変える必要がないためである。無論、２段階にまたは多段階に速度を変えるように構成しても良い。
【０１５２】
上記第５実施例以外にも、架橋経路幅の縮退を最初は早く行い、その後はゆっくりと行うようにすることができ、以下の第６実施例はそのことを示すために用意されたものある。
【０１５３】
図２１および図２２は、本発明の第６実施例を示すものであり、図２１は図４の制御アルゴリズムに対応した制御アルゴリズムの一部を示すフローチャート、図２２は図４の制御アルゴリズムに対応した制御アルゴリズムの残部を示すフローチャートである。
【０１５４】
ところで、図２１および図２２で示したフローチャートの大半は、図１８および図１９で示した第５実施例のものと同一であり、説明を簡略化するために異なる部分にのみステップ番号を付して図２１および図２２に示し、ステップ番号のないステップは第５実施例と同じであると理解してほしい。
【０１５５】
第５実施例のステップＳ６３９に代わるステップＳ７３９では、自車位置と基準目標経路との偏位ΔＬo が車線幅Ｌの９５％を超えたかどうかを判断し、超えたときに始めて縮退が行われるようにしている。つまり縮退のタイミングが第５実施例に限定されることなく、車線変更が完了したときにこれを検知して縮退が行われるように構成しても同等の効果が得られるのである。
【０１５６】
また縮退の手法についても、始めに所定の大きな量で縮退させ、以後は小刻みに縮退させるのが第５実施例の手法であったが、第６実施例では縮退速度をエキスポーネンシャル曲線で行うことが提案されている。すなわちステップＳ７４０で先ず車線幅Ｌの１０％を縮退させた後、図２２のステップＳ７４２で縮退の速度が残りの架橋経路幅の所定割合( 開示の技術ではαで表示 )ずつ行われるようにしている。この操作によって架橋経路の幅が縮まるのであるが、いつも残りの幅のαだけ縮退が続けられるので、最後には幅は実質的に消滅することになる。その速度は架橋幅が縮まるにつれて次第に遅くなり、数学的にはエキスポーネンシャル特性を示すことになる。ここでαは当初の速度１０％と違えて設定できるようにした例を例示したが、αを0.1 とすれば、始めから同じ割合のエキスポーネンシャル特性で縮退が行われることになる。
【０１５７】
この第６実施例によれば、縮退を開始するタイミングを、車線変更が確認されたときでも車線変更の完了が確認されたときでも自由に設定することが可能である。しかもその確認の時期については事例にこだわることなく所定の基準値を入れ換えるだけで自由に設定し得るものである。
【０１５８】
また縮退の速度設定も第６実施例によって自由に設定ができることが明確になった。数式を変えるだけで望みの縮退モードを実現できるものである。
【０１５９】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行なうことが可能である。
【０１６０】
たとえば、上記参考例ないし第６実施例では、車線に沿った走行を実現する技術として先に本出願人が出願した特開平５−１９７４２３号に基づいた技術を開示したが、これに限定される必要はなく、たとえば先行技術として引用した特開平６−２５５５１４号公報による技術で車線に沿った走行をしてもよいことは自明である。後者の技術によるときはポテンシャル法で構築された土手の高さを車線変更に際して低減、若しくは消去する手法の他に、当該土手を他車線側に移動する手法もここに開示した技術から容易に行えるものである。
【０１６１】
【発明の効果】
以上のように請求項１記載の発明によれば、基準車線に沿った車両の自動走行と、車線変更後の第２車線に沿った車両の自動走行を可能とするとともに、車線変更時には、駆動手段から操向手段に付与する力を「０」とした架橋経路に沿ってドライバーの介入による車線変更を容易に行ない得るようにし、優れたマンマシーンインターフェイスを構築した車両用操舵支援装置を得ることができるとともに、車線変更の進行度合に応じた架橋経路の変化により次の車線追従制御に適切に対処することができる。
【０１６２】
また請求項２記載の発明によれば、ドライバーの車線変更意志に適切に対応することができる。
【０１６３】
請求項３記載の発明によれば、車線変更完了時には第２車線に沿う車両の自動走行に自然に移行することができ、車線変更不実施時には元の基準車線に沿う自動操向に自然に移 行することができる。
【０１６４】
請求項４、５または６記載の発明によれば、基準車線から第２車線への車線変更を無理なく行なうための架橋経路（帯）を形成することができる。
【０１６５】
請求項７記載の発明によれば、基準車線から第２車線への架橋経路（帯）に沿った車線変更を行なうのに適した舵角情報をドライバーに与えることができる。
【０１６６】
請求項８または９記載の発明によれば、ドライバーの車線変更意志察知に応じて架橋経路（帯）を第２目標経路（帯）側に拡幅または進展させることにより、ドライバーが操舵力の反抗を実質的に経験することなく容易に車線変更処理を行なうことができる。
【０１６７】
請求項１０、１１または１２記載の発明によれば、車線変更の進行度合に応じて架橋経路（帯）の幅を変化させ、自動操舵にスムースに移行することが可能となる。
【０１６８】
請求項１３または１４記載の発明によれば、基準誘導力を弱める手法を簡略化することができる。
【０１６９】
請求項１５〜１７のいずれかに記載の発明によれば、ドライバーの介入による車線変更が進行するのに応じて、第２目標経路（帯）に沿って走行するための誘導力を享受することができる。
【０１７０】
請求項１８記載の発明によれば、車線変更から自動操舵への移行をスムースに行なうことができる。
【０１７１】
請求項１９ないし２１のいずれかに記載の発明によれば、画像処理に要する時間を可能な限り短縮して応答性を高めることができる。
【０１７２】
請求項２２ないし２８のいずれかに記載の発明によれば、ドライバーの車線変更意志表示を確実にかつ容易に察知することができる。
【０１７３】
請求項２９ないし３１のいずれかに記載の発明によれば、実際に車線変更が実行されていることを容易にかつ確実に認識可能となる。
【０１７４】
請求項請求項３２または３３記載の発明によれば、車線変更が完了したことを容易にかつ確実に認識することができる。
【０１７５】
請求項３４ないし３７のいずれかに記載の発明によれば、車線変更を途中で停止したことを容易にかつ確実に認識することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】参考例の車両用操舵支援装置の全体構成図である。
【図２】制御ブロック図である。
【図３】参考例の制御アルゴリズムの一部を示すフローチャートである。
【図４】参考例の制御アルゴリズムの一部を示すフローチャートである。
【図５】参考例の制御アルゴリズムの残部を示すフローチャートである。
【図６】制御アルゴリズムでの処理を説明するための図である。
【図７】ゲインの時間的な変化を示す図である。
【図８】車線変更時の動作説明を補足するための道路の断面図である。
【図９】図５の道路での通常時の操舵力の分布を示す図である。
【図１０】車線変更の意志が判別された後の基準目標経路上の操舵力の変化を示す図である。
【図１１】車線変更の意志が判別された後の第２目標経路上の操舵力の変化を示す図である。
【図１２】第１実施例の制御アルゴリズムの要部を示すフローチャートである。
【図１３】図５の道路上での操舵力の移動の状況説明図である。
【図１４】第２実施例の制御アルゴリズムの要部を示すフローチャートである。
【図１５】第３実施例の制御アルゴリズムの要部を示すフローチャートである。
【図１６】第４実施例の制御アルゴリズムの要部を示すフローチャートである。
【図１７】第５実施例の図３に対応した制御アルゴリズムを示すフローチャートである。
【図１８】第５実施例の図４に対応した制御アルゴリズムの一部を示すフローチャートである。
【図１９】第５実施例の図４に対応した制御アルゴリズムの残部を示すフローチャートである。
【図２０】誘導力の時間的な変化を示す図である。
【図２１】第６実施例の図４に対応した制御アルゴリズムの一部を示すフローチャートである。
【図２２】第６実施例の図４に対応した制御アルゴリズムの残部を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１・・・ステアリングハンドル
３・・・操向手段
４・・・駆動手段
５・・・操向輪としての前輪
１５・・・制御ユニットとしてのＣＰＵ
１６・・・操舵力検出手段としての操舵力センサ
１７・・・操舵角度検出手段としての操舵角度センサ
４０・・・ウインカー

Claims (37)

1. 操向輪（５）に連結されるとともにステアリングハンドル（１）からのトルク伝達を可能として該ステアリングハンドル（１）に連結される操向手段（３）と、該操向手段（３）を作動せしめる駆動手段（４）と、前方道路情報に基づき走行中の基準車線を検知して当該基準車線内に基準目標経路（帯）を設定するとともに当該基準目標経路（帯）からの自車の偏位の大きさおよび方向に応じて定めた基準誘導力を前記操向手段（３）に付与して当該基準車線に沿った車両走行を実現すべく前記駆動手段（４）の作動を制御する制御ユニット（１５）とを備える車両用操舵支援装置において、制御ユニット（１５）が、車線変更の実施、不実施および完了を確認する車線変更確認手段と、車線変更後に走行する第２車線での第２目標経路（帯）を設定する手段と、当該第２車線に沿った車両走行を実現すべく当該操向手段（３）に付与する第２誘導力を当該第２目標経路（帯）からの自車の偏位の大きさおよび方向に応じて設定する手段と、車線変更時に駆動手段（４）から操向手段（３）に付与する力を「０」とした架橋経路（帯）で当該基準目標経路（帯）および当該第２目標経路（帯）間を架橋するとともに前記車線変更確認手段の確認結果に応じて該架橋経路（帯）を変化させる手段とを含むことを特徴とする車両用操舵支援装置。
2. 制御ユニット（１５）が、ドライバーの車線変更意志を察知する意志察知手段を備えるとともに、該意志察知手段の出力に応じて前記架橋経路（帯）を架橋すべく構成されることを特徴とする請求項１記載の車両用操舵支援装置。
3. 制御ユニット（１５）が、前記車線変更確認手段による車線変更の完了もしくは不実施の確認に応じて、前記架橋経路（帯）を解消すべく構成されることを特徴とする請求項１記載の車両用操舵支援装置。
4. 前記架橋経路（帯）が所定の幅を有する線から成ることを特徴とする請求項１記載の車両用操舵支援装置。
5. 前記架橋経路（帯）が、前記基準目標経路（帯）から第２車線側もしくは第２目標経路から基準車線側に設定されることを特徴とする請求項１記載の車両用操舵支援装置。
6. 前記架橋経路（帯）の幅が、車線変更の進行に応じて狭く設定されることを特徴とする請求項１記載の車両用操舵支援装置。
7. 制御ユニット（１５）が、前記架橋経路（帯）から外れた自車を架橋経路（帯）側に誘導する誘導力を架橋経路（帯）からの自車位置までの距離に応じて前記操向手段（３）に付与すべく構成されることを特徴とする請求項１記載の車両用操舵支援装置。
8. 制御ユニット（１５）が、前記意志察知手段によるドライバーの車線変更意志察知と同時もしくは車線変更意志察知から所定時間経過後に、前記架橋経路（帯）を前記基準目標経路 ( 帯）側から前記第２目標経路（帯）側に拡幅すべく構成されることを特徴とする請求項２記載の車両用操舵支援装置。
9. 制御ユニット（１５）が、前記意志察知手段によるドライバーの車線変更意志察知に応じて、前記架橋経路（帯）を前記基準目標経路（帯）側から前記第２目標経路（帯）側に所定の速度で伸展させるべく構成されることを特徴とする請求項２記載の車両用操舵支援装置。
10. 制御ユニット（１５）が、前記車線変更確認手段による車線変更の実施もしくは完了の確認に応じて、前記架橋経路（帯）の幅を前記第２目標経路（帯）側に縮退させるべく構成されることを特徴とする請求項１記載の車両用操舵支援装置。
11. 制御ユニット（１５）が、前記車線変更確認手段による車線変更の不実施の確認に応じて、前記架橋経路（帯）の幅を前記基準目標経路（帯）側に縮退させるべく構成されることを特徴とする請求項１記載の車両用操舵支援装置。
12. 制御ユニット（１５）が、前記架橋経路（帯）の幅を一定もしくは 複数段階の所定速度で縮退させるべく構成されることを特徴とする請求項１０または１１記載の車両用操舵支援装置。
13. 制御ユニット（１５）が、車線変更時に基準誘導力を弱めるにあたって、基準目標経路（帯）からの自車の偏位に応じて前記基準誘導力を変更すべく構成されることを特徴とする請求項１記載の車両用操舵支援装置。
14. 制御ユニット（１５）が、基準目標経路（帯）からの自車の偏位が基準値を超えた領域で該偏位に応じて基準誘導力を決定するとともに、車線変更時に基準誘導力を弱めるにあたって前記基準値を増大せしめるべく構成されることを特徴とする請求項１記載の車両用操舵支援装置。
15. 制御ユニット（１５）が、前記車線変更確認手段による車線変更の実施もしくは完了の確認に応じて、前記基準車線側の第２誘導力を増大すべく構成されることを特徴とする請求項１記載の車両用操舵支援装置。
16. 制御ユニット（１５）が、前記架橋経路（帯）が構築されてから所定の時間経過後に少なくとも前記基準車線側の前記第２誘導力を増大すべく構成されることを特徴とする請求項１記載の車両用操舵支援装置。
17. 制御ユニット（１５）が、ドライバーの車線変更意志を察知する意志察知手段を備えるとともに、当該意志察知手段によるドライバーの車線変更意志察知に応じて少なくとも前記第２車線側の前記基準誘導力を低減し、前記車線変更確認手段による車線変更の実施もしくは完了の確認に応じて少なくとも前記基準車線側の前記第２誘導力を増大すべく構成されることを特徴とする請求項１記載の車両用操舵支援装置。
18. 制御ユニット（１５）が、前記基準誘導力の低減と前記第２誘導力の増大とを、所定のタイムスケジュールに従って実行すべく構成されることを特徴とする請求項１７記載の車両用操舵支援装置。
19. 制御ユニット（１５）が、前記車線変更確認手段による車線変更の完了の確認に応じて、前記第２車線を基準車線と置き換えるか、若しくは前記第２目標経路（帯）を前記基準目標経路（帯）と置き換えるべく構成されることを特徴とする請求項１記載の車両用操舵支援装置。
20. 制御ユニット（１５）が、前記車線変更確認手段による車線変更の完了の確認に応じた前記架橋経路（帯）の縮退を可能とするとともに、前記架橋経路（帯）の縮退完了後に、前記第２車線の基準車線との置き換え、もしくは前記第２目標経路（帯）の前記基準目標経路（帯）との置き換えを実行すべく構成されることを特徴とする請求項１記載の車両用操舵支援装置。
21. 制御ユニット（１５）が、第２誘導力の増大完了後に、前記第２車線を基準車線と置き換えるか、若しくは前記第２目標経路（帯）を前記基準目標経路（帯）と置き換えるべく構成されることを特徴とする請求項１５記載の車両用操舵支援装置。
22. 前記意志察知手段の判断基準がドライバーのウインカー操作であることを特徴とする請求項２記載の車両用操舵支援装置。
23. 前記基準目標経路（帯）からの自車の偏位が第１の所定値以上であること、もしくは前記基準目標経路（帯）からの自車の偏位が第１の所定値以上である状態が所定時間以上継続することを、前記意志察知手段の判断基準とすることを特徴とする請求項２記載の車両用操舵支援装置。
24. 前記第２車線に自車の少なくとも一部が存在していることを、前記意志察知手段の判断基準とすることを特徴とする請求項２記載の車両用操舵支援装置。
25. 操舵力を検出する操舵力検出手段（１６）を備えるとともに、該操舵力検出手段（１６）の検出値が所定値以上であること、もしくは前記操舵力検出手段（１６）の検出値が所定時間以上継続して所定値以上であることを、前記意志察知手段の判断基準とすることを特徴とする請求項２記載の車両用操舵支援装置。
26. 操舵速度を検出する操舵速度検出手段を備えるとともに、該操舵速度検出手段の検出値が所定値以上であることを前記意志察知手段の判断基準とすることを特徴とする請求項２記載の車両用操舵支援装置。
27. 前記基準車線および自車の相対位置関係を維持するのに必要な操舵角度を算出する経路維持操舵角度算出手段と、現在の操舵角度を検出する操舵角度検出手段（１７）とを備えるとともに、前記経路維持操舵角度算出手段および操舵角度検出手段（１７）の出力の差が所定値以上であること、もしくは前記経路維持操舵角度算出手段および操舵角度検出手段（１７）の出力の差が所定時間以上継続して所定値以上であることを、前記意志察知手段の判断基準とすることを特徴とする請求項２記載の車両用操舵支援装置。
28. 前記基準目標経路（帯）からの自車の偏位が増大していること、もしくは減少していないことを、前記意志察知手段の判断基準とすることを特徴とする請求項２記載の車両用操舵支援装置。
29. ウインカー（４０）のキャンセル作動を、前記車線変更確認手段による実施の確認基準とすることを特徴とする請求項１記載の車両用操舵支援装置。
30. 前記基準目標経路（帯）からの自車の偏位が第２の所定値以上であることを、前記車線変更実施確認手段による実施の確認基準とすることを特徴とする請求項１記載の車両用操舵支援装置。
31. 前記基準目標経路（帯）からの自車の偏位が増大していること、もしくは減少していないことを、前記車線変更実施確認手段による実施の確認基準とすることを特徴とする請求項１記載の車両用操舵支援装置。
32. 前記第２目標経路からの自車の偏位が所定値以下であること、もしくは前記基準目標経路（帯）からの自車の偏位が所定値以上であることを、前記車線変更確認手段による完了の確認基準とすることを特徴とする請求項１記載の車両用操舵支援装置。
33. 前記第２車線および自車の相対位置関係を維持するのに必要な操舵角度を算出する経路維持操舵角度算出手段と、現在の操舵角度を検出する操舵角度検出手段（１７）とを備えるとともに、経路維持操舵角度算出手段および操舵角度検出手段（１７）の出力の差が所定値未満であることを、前記車線変更確認手段による完了の確認基準とすることを特徴とする請求項１記載の車両用操舵支援装置。
34. ウインカー（４０）のキャンセル作動時に基準目標経路（帯）からの自車の偏位が所定値未満であること、もしくはウインカー（４０）のキャンセル作動後に前記基準目標経路からの自車の偏位が減少していることを、前記車線変更確認手段による不実施の確認基準とすることを特徴とする請求項１記載の車両用操舵支援装置。
35. 前記基準目標経路（帯）からの自車の偏位が所定値を超えた後に当該所定値を割り込んだこと、もしくは前記基準目標経路（帯）からの自車の偏位が所定値を超えた後に当該所定値よりも小さな別の所定値を割り込んだことを、前記車線変更確認手段による不実施の確認基準とすることを特徴とする請求項１記載の車両用操舵支援装置。
36. 前記基準車線および自車の相対位置関係を維持するのに必要な操舵角度を算出する経路維持操舵角度算出手段と、現在の操舵角度を検出する操舵角度検出手段（１７）とを備えるとともに、前記経路維持操舵角度算出手段および操舵角度検出手段（１７）の出力の差が所定値を超えた後に当該所定値を割り込んだこと、もしくは前記経路維持操舵角度算出手段および操舵角度検出手段（１７）の出力の差が所定値を超えた後に当該所定値よりも小さな別の所定値を割り込んだことを、前記車線変更確認手段による不実施の確認基準とすることを特徴とする請求項１記載の車両用操舵支援装置。
37. 前記基準車線および自車の相対位置関係を維持するのに必要な操舵角度を算出する経路維持操舵角度算出手段と、現在の操舵角度を検出する操舵角度検出手段（１７）とを備えるとともに、前記経路維持操舵角度算出手段および操舵角度検出手段（１７）の出力の差がウインカー（４０）のキャンセル作動時に所定値以下であることであることを、前記車線変更確認手段による不実施の確認基準とすることを特徴とする請求項１記載の車両用操舵支援装置。

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