JP6954868B2 - 運転支援システム - Google Patents

Description

本発明は、運転支援システムに関する。

従来、運転支援システムに関する技術文献として、特開２０１１−５７０３７号公報が知られている。この公報には、目標進行路を車両が走行するように操舵制御量を算出する操舵支援制御装置であって、運転者のステアリングホイールの手放し状態又は車両のふらつきなどから検出された運転者の運転意識に応じて制御ゲインを設定し、目標進行路と制御ゲインとから操舵制御量を算出する装置が示されている。

特開２０１１−５７０３７号公報

ところで、上述した従来の装置では、運転者によるステアリングホイールの手放し又は車両のふらつきなどが生じる程に運転者の運転意識が低下することがなければ制御ゲインの設定変更が行われない。しかしながら、運転者の状態は、いきなり車両のふらつきを生じさせるような状態に急変することは多くなく、通常の状態から段階的に運転意識が低下することが多いと考えられる。このため、運転者の状態を適切に推定して運転支援を行うことができる運転支援システムが望まれている。

上記課題を解決するため、本発明の一態様は、車両の走行環境に基づいて車両の目標操舵角を演算すると共に、車両の実操舵角を目標操舵角に近づけるように目標操舵角及び車両の実操舵角の差分に応じた支援トルクを車両の操舵部に付与する運転支援システムであって、車両の車速を含む走行状態を認識する走行状態認識部と、車両の運転者の運転操作を認識する運転操作認識部と、車両の走行環境を認識する走行環境認識部と、車両の走行状態又は車両の運転者の運転操作と車両の走行環境とに基づいて、運転者の運転意識に関する運転構え度を推定する運転構え度推定部と、運転構え度と車両の車速とに基づいて比例ゲインを演算する比例ゲイン演算部と、目標操舵角及び実操舵角の差分に比例ゲインを乗じた値に応じて支援トルクを演算する支援トルク演算部と、を備え、比例ゲイン演算部は、車速を一定とした場合に運転構え度が小さい値であるほど比例ゲインを小さい値として演算する。

本発明の一態様に係る運転支援システムによれば、車両の走行状態又は車両の運転者の運転操作と車両の走行環境とに基づいて運転者の運転意識に関する運転構え度を推定するので、車両の走行状態のみ又は運転者の運転操作のみから運転構え度を推定する場合と比べて、走行環境に応じた車両の走行状態又は走行環境に応じた運転者の運転操作から運転者の運転構え度を適切に推定することができる。また、この運転支援システムでは、車速を一定とした場合に運転構え度が小さい値であるほど小さい値として比例ゲインを演算し、目標操舵角及び実操舵角の差分に比例ゲインを乗じた値に応じて支援トルクを演算するので、適切に推定された運転構え度を用いて支援トルクによる運転支援を行うことができる。

上記の運転支援システムにおいて、運転構え度に基づいて遷移時間を設定する遷移時間設定部を更に備え、比例ゲイン演算部は、前回演算された比例ゲインの値と今回演算された比例ゲインの値とが異なる場合に、遷移時間を掛けて前回演算された比例ゲインの値から徐々に今回演算された比例ゲインの値に至るように比例ゲインを変化させ、遷移時間設定部は、運転構え度が小さい値であるほど遷移時間を短い時間として設定してもよい。
この運転支援システムによれば、運転構え度が小さい値であるほど遷移時間を短い時間として設定するので、運転意識に対応する運転構え度が低下した運転者に対して短時間で比例ゲインを変化させて、運転構え度に応じた適切な支援トルクによる運転支援を行うことができる。

上記の運転支援システムにおいて、運転構え度に基づいて、微分ゲインを演算する微分ゲイン演算部を更に備え、支援トルク演算部は、目標操舵角及び実操舵角の差分に比例ゲインを乗じた値と目標操舵角の微分値及び実操舵角の微分値の差分に微分ゲインを乗じた値との合計値に応じて支援トルクを演算し、微分ゲイン演算部は、運転構え度が小さい値であるほど微分ゲインを小さい値として演算してもよい。
この運転支援システムによれば、目標操舵角及び実操舵角の差分に比例ゲインを乗じた値と目標操舵角の微分値及び実操舵角の微分値の差分に微分ゲインを乗じた値との合計値に応じて支援トルクを演算することで、目標操舵角の変化に対する支援トルクの応答性を向上させることができる。また、この運転支援システムでは、運転構え度に基づいて微分ゲインを演算しているので、運転構え度と関係なく微分ゲインを決める場合と比べて、運転者の状態に応じた適切な支援トルクを求めることができる。

以上説明したように、本発明の一態様によれば、運転者の運転構え度を適切に推定して運転構え度に応じた支援トルクを用いた運転支援を行うことができる。

第１実施形態に係る運転支援システムを示すブロック図である。 （ａ）車両が前方の駐車車両に接近中である場面を示す平面図である。（ｂ）駐車車両に近づいた車両の運転者がアクセルペダルをオフにした場面を示す平面図である。 （ａ）運転者のアクセルペダルオフ時の衝突余裕時間と運転構え度との関係付けの一例を示すグラフである。（ｂ）遷移時間及びシステム分担割合と運転構え度との関係付けの一例を示すグラフである。 車速に応じたシステム分担割合と比例ゲインとの関係の一例を示すグラフである。 システム分担割合に応じた比例ゲインと車速との関係の一例を示すグラフである。 （ａ）運転構え度の時間変化の一例を示すグラフである。（ｂ）比例ゲインの時間変化の一例を示すグラフである。 比例ゲイン演算処理の一例を示すフローチャートである。 （ａ）比例ゲイン変化処理の一例を示すフローチャートである。（ｂ）支援トルク演算処理の一例を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る運転支援システムを示すブロック図である。 微分ゲインと車速との関係の一例を示すグラフである。 比例ゲイン及び微分ゲインの演算処理の一例を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る支援トルク演算処理の一例を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係る運転支援システムを示すブロック図である。図１に示す運転支援システム１００は、乗用車などの車両の運転者の運転を支援するための運転支援を行うシステムである。

運転支援システム１００は、車両の走行環境などから車両の目標操舵角を演算し、車両の実操舵角を目標操舵角に近づけるように支援トルクを車両の操舵部に付与することで運転支援を行う。

〈運転支援システムの構成〉
図１に示されるように、第１実施形態に係る運転支援システム１００は、システムを統括的に管理するＥＣＵ[Electronic Control Unit]１０を備えている。ＥＣＵ１０は、ＣＰＵ[CentralProcessing Unit]、ＲＯＭ[Read Only Memory]、ＲＡＭ[Random Access Memory]、ＣＡＮ［Controller AreaNetwork］通信回路などを有する電子制御ユニットである。ＥＣＵ１０では、例えば、ＲＯＭに記憶されているプログラムをＲＡＭにロードし、ＲＡＭにロードされたプログラムをＣＰＵで実行することにより各種の機能を実現する。ＥＣＵ１０は、複数の電子ユニットから構成されていてもよい。

ＥＣＵ１０は、ＧＰＳ受信部１、外部センサ２、内部センサ３、運転操作検出部４、地図データベース５、アクチュエータ６、及びＨＭＩ［Human Machine Interface］７と接続されている。

ＧＰＳ受信部１は、３個以上のＧＰＳ衛星から信号を受信することにより、車両の位置（例えば車両の緯度及び経度）を測定する。ＧＰＳ受信部１は、測定した車両の位置情報をＥＣＵ１０へ送信する。

外部センサ２は、車両の周辺の状況を検出する検出機器である。外部センサ２は、カメラ及びレーダセンサのうち少なくとも一つを含む。

カメラは、車両の外部状況を撮像する撮像機器である。カメラは、車両のフロントガラスの裏側に設けられ、車両前方を撮像する。カメラは、車両の外部状況に関する撮像情報をＥＣＵ１０へ送信する。カメラは、単眼カメラであってもよく、ステレオカメラであってもよい。

レーダセンサは、電波（例えばミリ波）又は光を利用して車両の周辺の障害物を検出する検出機器である。レーダセンサには、例えば、ミリ波レーダ又はライダー［LIDAR：Light Detection and Ranging］が含まれる。レーダセンサは、電波又は光を車両の周辺に送信し、障害物で反射された電波又は光を受信することで障害物を検出する。レーダセンサは、検出した障害物情報をＥＣＵ１０へ送信する。障害物には、ガードレール、建物などの固定障害物の他、歩行者、自転車、他車両などの移動障害物が含まれる。

内部センサ３は、車両の走行状態を検出する検出機器である。内部センサ３は、車速センサ、加速度センサ、及びヨーレートセンサを含む。車速センサは、車両の速度を検出する検出器である。車速センサとしては、例えば、車両の車輪又は車輪と一体に回転するドライブシャフトなどに対して設けられ、車輪の回転速度を検出する車輪速センサが用いられる。車速センサは、検出した車速情報（車輪速情報）をＥＣＵ１０に送信する。

加速度センサは、車両の加速度を検出する検出器である。加速度センサは、例えば、車両の前後方向の加速度を検出する前後加速度センサと、車両の横加速度を検出する横加速度センサとを含んでいる。加速度センサは、例えば、車両の加速度情報をＥＣＵ１０に送信する。ヨーレートセンサは、車両の重心の鉛直軸周りのヨーレート（回転角速度）を検出する検出器である。ヨーレートセンサとしては、例えばジャイロセンサを用いることができる。ヨーレートセンサは、検出した車両のヨーレート情報をＥＣＵ１０へ送信する。

運転操作検出部４は、運転者による車両の操作部の操作を検出する。運転操作検出部４は、例えば、操舵センサ、アクセルセンサ、及びブレーキセンサを含んでいる。車両の操作部とは、運転者が車両の運転のための操作を入力する機器である。車両の操作部には、車両の操舵部、車両のアクセル操作部、及び車両のブレーキ操作部のうち少なくとも一つが含まれる。操舵部とは、例えばステアリングホイールである。操舵部は、ホイール状である場合に限られず、ハンドルとして機能する構成であればよい。アクセル操作部とは、例えばアクセルペダルである。ブレーキ操作部とは、例えばブレーキペダルである。アクセル操作部及びブレーキ操作部は、必ずしもペダルである必要はなく、運転者による加速又減速の入力が可能な構成であればよい。

操舵センサは、運転者による操舵部の操作量を検出する。操舵部の操作量には、操舵角が含まれる。操舵部の操作量には、操舵トルクが含まれてもよい。アクセルセンサは、運転者によるアクセル操作部の操作量を検出する。アクセル操作部の操作量には、例えばアクセルペダルの踏込み量が含まれる。ブレーキセンサは、運転者によるブレーキ操作部の操作量を検出する。ブレーキ操作部の操作量には、例えばブレーキペダルの踏込み量が含まれる。アクセル操作部及びブレーキ操作部の操作量には踏込み速度が含まれてもよい。運転操作検出部４は、検出した運転者の操作量に関する操作量情報をＥＣＵ１０に送信する。

地図データベース５は、地図情報を記憶するデータベースである。地図データベース５は、例えば、車両に搭載されたＨＤＤ［Hard Disk Drive］内に形成されている。地図情報には、道路の位置情報、道路形状の情報（例えばカーブ、直線部の種別、カーブの曲率など）、交差点及び分岐点の位置情報、及び構造物の位置情報などが含まれる。地図情報には、道路の勾配情報が含まれてもよい。地図データベース５は、車両と通信可能なサーバーに形成されていてもよい。

アクチュエータ６は、車両の制御に用いられる機器である。アクチュエータ６は、駆動アクチュエータ、ブレーキアクチュエータ、及び操舵アクチュエータを少なくとも含む。駆動アクチュエータは、ＥＣＵ１０からの制御信号に応じてエンジンに対する空気の供給量（スロットル開度）を制御し、車両の駆動力を制御する。なお、車両がハイブリッド車である場合には、エンジンに対する空気の供給量の他に、動力源としてのモータにＥＣＵ１０からの制御信号が入力されて当該駆動力が制御される。車両が電気自動車である場合には、動力源としてのモータにＥＣＵ１０からの制御信号が入力されて当該駆動力が制御される。これらの場合における動力源としてのモータは、アクチュエータ６を構成する。

ブレーキアクチュエータは、ＥＣＵ１０からの制御信号に応じてブレーキシステムを制御し、車両の車輪へ付与する制動力を制御する。ブレーキシステムとしては、例えば、液圧ブレーキシステムを用いることができる。操舵アクチュエータは、電動パワーステアリングシステムのうち操舵トルクを制御するアシストモータの駆動を、ＥＣＵ１０からの制御信号に応じて制御する。これにより、操舵アクチュエータは、車両の操舵トルクを制御する。

ＨＭＩ［Human Machine Interface］７は、運転支援システム１００と運転者との間で情報の入出力を行うためのインターフェイスである。ＨＭＩ７は、例えば、ディスプレイ、スピーカなどを備えている。ディスプレイは、車両のフロントガラスに画像を投影表示するＨＵＤ［Head Up Display］であってもよい。ＨＭＩ７は、ＥＣＵ１０からの制御信号に応じて、ディスプレイの画像出力及びスピーカからの音声出力を行う。

次に、ＥＣＵ１０の機能的構成について説明する。ＥＣＵ１０は、走行環境認識部１１、走行状態認識部１２、目標操舵角演算部１３、運転操作認識部１４、運転構え度推定部１５、遷移時間設定部１６、システム分担割合設定部１７、比例ゲイン演算部１８、及び支援トルク演算部１９を有している。

走行環境認識部１１は、外部センサ２の検出結果に基づいて、車両の外部の走行環境を認識する。走行環境には、車両の走行する走行車線の状況及び車両の周囲の障害物の状況が含まれる。走行車線の状況には、走行車線の曲率と車両に対する走行車線の区画線の相対位置とが少なくとも含まれる。走行車線の状況には走行車線の勾配が含まれてもよい。走行環境認識部１１は、カメラの撮像画像及びレーダセンサの障害物情報の少なくとも一方から区画線認識を行うことで、走行車線の状況を認識する。走行環境認識部１１は、外部センサ２の検出結果に加えて、ＧＰＳ受信部１の測定した車両の位置情報と地図データベース５の地図情報を用いて走行車線の状況を認識してもよい。

走行環境認識部１１は、カメラの撮像画像及びレーダセンサの障害物情報のうち少なくとも一方から障害物の状況を認識する。障害物の状況には、車両に対する障害物の位置、車両に対する障害物の相対速度、及び車両に対する障害物の移動方向などが含まれる。障害物の状況には、固定障害物であるか移動障害物であるかの区別が含まれていてもよく、障害物の種類（歩行者、四輪車、二輪車など）が含まれていてもよい。

走行状態認識部１２は、内部センサ３の検出結果に基づいて、車両の走行状態を認識する。走行状態には、車両の車速、車両の加速度、及び車両のヨーレートが含まれる。具体的に、走行状態認識部１２は、車速センサの車速情報に基づいて、車両の車速を認識する。走行状態認識部１２は、加速度センサの車速情報に基づいて、車両の加速度を認識する。走行状態認識部１２は、ヨーレートセンサのヨーレート情報に基づいて、車両の向きを認識する。

また、走行状態認識部１２は、車両の走行状態として車両の実操舵角を認識する。走行状態認識部１２は、運転操作検出部４を構成する操舵センサの検出結果に基づいて、車両の実操舵角を認識することができる。

目標操舵角演算部１３は、走行環境認識部１１の認識した車両の走行環境に基づいて、車両の目標操舵角を演算する。車両の目標操舵角とは、運転支援の目標とすべき車両の操舵角である。目標操舵角演算部１３は、例えば、車両の周囲に障害物が存在しない場合、車両の走行車線の中央（車線幅方向における中央）を走行するように車両の目標操舵角を演算する。

目標操舵角演算部１３は、車両の走行環境に加え、走行状態認識部１２の認識した車両の走行状態に基づいて、車両の目標操舵角を演算してもよい。目標操舵角演算部１３は、車両の前方において路肩から走行車線にはみ出して位置する駐車車両が存在する場合、駐車車両から一定の距離を確保した状態で車両が駐車車両の側方を走行するように目標操舵角を演算する。目標操舵角演算部１３は、その他の周知の手法により車両の目標操舵角を演算してもよい。

運転操作認識部１４は、運転操作検出部４の検出した運転者の運転操作を認識する。運転操作には、運転者によるアクセル操作部の操作、運転者によるブレーキ操作部の操作、及び運転者による操舵部の操作が含まれる。運転操作には、アクセルペダル及びブレーキペダルのオンのタイミング、アクセルペダル及びブレーキペダルのオフのタイミングが含まれてもよい。アクセルペダルのオンの状態とは、例えば運転者がアクセルペダルを一定以上に踏み込んだ状態を意味する。アクセルペダルのオフの状態とは、例えば運転者がアクセルペダルの踏み込みを止めた状態を意味する。ブレーキペダルの場合も同様である。

運転構え度推定部１５は、運転者の運転意識に関する運転構え度［Readiness］Ｐを推定する。運転構え度Ｐとは、運転者の運転意識の高さに応じた度合いであり、運転者の車両の外部の走行環境に対する備えの度合いを意味する。運転者の運転意識及び車両の走行環境に対する備えの度合いが高いほど、運転構え度Ｐの値が大きくなる。

運転構え度推定部１５は、運転操作認識部１４の認識した運転者の運転操作と走行環境認識部１１の認識した車両の走行環境とに基づいて、運転構え度Ｐを推定する。運転構え度推定部１５は、例えば、車両の走行環境として車両が前方の障害物に接近中である場合に、運転者がアクセルペダルをオフにしたタイミングに基づいて運転構え度Ｐを推定する。

運転者は、運転意識が高く車両の走行環境に備えている場合には、車両の前方の障害物への接近中に運転者は早めにアクセルペダルをオフにして速度を落とす構えを取ると考えられる。一方で、運転者の運転意識が低く、車両の走行環境の変化に備えていない場合には、運転者のアクセルペダルオフのタイミングは遅いと考えられる。このため、運転構え度推定部１５は、車両の走行環境が前方の障害物に接近中である場合に、運転者のアクセルペダルオフのタイミングから運転構え度Ｐを推定する。

ここで、図２（ａ）は、車両が前方の駐車車両に接近中である場面を示す平面図である。図２（ａ）に、運転支援の対象となる車両Ｍ、駐車車両Ｎ、車両Ｍの走行車線Ｒ１、走行車線Ｒ１に隣接する隣接車線Ｒ２を示す。図２（ａ）では、車両Ｍの走行環境として車両Ｍが前方の駐車車両（障害物）Ｎに接近中である場合を例示している。図２（ａ）における車両Ｍと駐車車両Ｎとの衝突余裕時間をｔ_ａとする。運転構え度推定部１５は、走行環境認識部１１の認識した車両の走行環境に基づいて、車両Ｍの走行環境が前方の駐車車両Ｎに接近中であると認識する。

図２（ｂ）は、駐車車両Ｎに近づいた車両Ｍの運転者がアクセルペダルをオフにした場面を示す平面図である。図２（ｂ）において、運転者がアクセルペダルをオフにしたときの車両Ｍと駐車車両Ｎとの衝突余裕時間をｔ_ｐoffとする。運転構え度推定部１５は、例えば車両Ｍと駐車車両Ｎとの衝突余裕時間［TTC：Time To Collision］を用いて、運転者がアクセルペダルをオフにしたタイミングを認識する。

具体的に、運転構え度推定部１５は、車両Ｍの走行環境が前方の駐車車両Ｎに接近中であると認識した場合に、運転操作認識部１４の認識した運転者の運転操作に基づいて、運転者がアクセルペダルをオフにしたことを認識する。運転構え度推定部１５は、走行環境認識部１１の認識した車両Ｍの走行環境に基づいて、車両Ｍと駐車車両Ｎとの相対速度及び相対位置から運転者のアクセルペダルオフ時の衝突余裕時間ｔ_ｐoffを認識する。運転構え度推定部１５は、運転者がアクセルペダルをオフにしたタイミングとして、衝突余裕時間ｔ_ｐoffを認識する。

運転構え度推定部１５は、一例として、衝突余裕時間ｔ_ｐoffと運転構え度Ｐとを予め関係付けたテーブルデータを用いることで、衝突余裕時間ｔ_ｐoffから運転構え度Ｐを推定する。テーブルデータは、例えばＥＣＵ１０のＲＯＭに記憶されている。

ここで、図３（ａ）は、運転者のアクセルペダルオフ時の衝突余裕時間ｔ_ｐoffと運転構え度Ｐとの関係付けの一例を示すグラフである。図３（ａ）の縦軸は運転構え度Ｐ、横軸はアクセルペダルオフ時の衝突余裕時間である。

図３（ａ）において、衝突余裕時間ｔ_ｐoffが第１の時間閾値Ｔｈ１に等しいときの運転構え度の値Ｐ１、衝突余裕時間ｔ_ｐoffが第２の時間閾値Ｔｈ２に等しいときの運転構え度の値Ｐ２を示す。第１の時間閾値Ｔｈ１及び第２の時間閾値Ｔｈ２は予め設定された閾値である。第１の時間閾値Ｔｈ１は、第２の時間閾値Ｔｈ２より値が小さい。運転構え度の値Ｐ１は、運転構え度の値Ｐ２より小さい値である。

運転構え度推定部１５は、図３（ａ）に対応するテーブルデータを用いて、衝突余裕時間ｔ_ｐoffから運転構え度Ｐを推定する。運転構え度推定部１５は、衝突余裕時間ｔ_ｐoffが第１の時間閾値Ｔｈ１未満である場合、運転構え度ＰをＰ１として推定する。運転構え度推定部１５は、衝突余裕時間ｔ_ｐoffが第２の時間閾値Ｔｈ２以上である場合、運転構え度ＰをＰ２として推定する。運転構え度推定部１５は、衝突余裕時間ｔ_ｐoffが第１の時間閾値Ｔｈ１以上で第２の時間閾値Ｔｈ２未満である場合、衝突余裕時間ｔ_ｐoffの大きさに比例してＰ１からＰ２に近づく値として運転構え度Ｐを推定する。

なお、運転構え度推定部１５は、衝突余裕時間ｔ_ｐoffが大きい値であるほど、運転構え度Ｐを大きい値として推定してもよい。運転構え度推定部１５は、衝突余裕時間ｔ_ｐoffが予め設定された時間閾値以上である場合、衝突余裕時間ｔ_ｐoffが時間閾値未満である場合と比べて、運転構え度Ｐを大きい値として推定してもよい。運転構え度推定部１５は、テーブルデータではなく、予め決められた演算式を用いて、衝突余裕時間ｔ_ｐoffから運転構え度Ｐを推定してもよい。

運転構え度推定部１５は、アクセルペダルオフのタイミングに代えて、ブレーキペダルオンのタイミングを用いて運転構え度Ｐを推定してもよい。運転構え度推定部１５は、ブレーキペダルオンのタイミングとして、ブレーキペダルオン時の衝突余裕時間を用いることができる。運転構え度推定部１５は、ブレーキペダルオン時の衝突余裕時間と運転構え度Ｐとを予め関係付けたテーブルデータなどを用いて、運転構え度Ｐを推定してもよい。

運転構え度推定部１５は、例えば、車両Ｍの走行環境が前方の障害物に接近中であると認識した場合に、ブレーキペダルオン時の衝突余裕時間が予め設定されたＴＴＣ閾値未満である場合、ブレーキペダルオン時の衝突余裕時間がＴＴＣ閾値以上である場合と比べて、運転構え度Ｐを大きい値として推定する。運転構え度推定部１５は、ブレーキペダルオン時の衝突余裕時間が大きいほど、運転構え度Ｐを大きい値として推定してもよい。

また、運転構え度推定部１５は、アクセルペダルオフのタイミングに代えて、運転者により接触回避のための操舵が行われたタイミングを用いて運転構え度Ｐを推定してもよい。運転構え度推定部１５は、例えば運転者の操舵により車両Ｍの操舵角が予め設定された操舵角閾値以上になったときに、運転者により接触回避のための操舵が行われたと認識することができる。操舵角に代えて操舵トルクを用いてもよい。運転構え度推定部１５は、左右のうち、車両Ｍが障害物から離れる方向への操舵のみを接触回避のための操舵として認識してもよい。

運転構え度推定部１５は、運転者により接触回避のための操舵が行われたタイミングとして、運転者により接触回避のための操舵が行われたときの衝突余裕時間（車両Ｍと障害物との衝突余裕時間）を用いることができる。運転構え度推定部１５は、運転者により接触回避のための操舵が行われたときの衝突余裕時間と運転構え度Ｐとを予め関係付けたテーブルデータなどを用いて、運転構え度Ｐを推定してもよい。

運転構え度推定部１５は、例えば、車両Ｍの走行環境が前方の障害物に接近中であると認識した場合に、運転者によって接触回避のための操舵が行われたときの衝突余裕時間が予め設定されたＴＴＣ閾値未満である場合、衝突余裕時間がＴＴＣ閾値以上である場合と比べて、運転構え度Ｐを小さい値として推定する。運転構え度推定部１５は、接触回避のための操舵が行われたときの衝突余裕時間が大きいほど、運転構え度Ｐを大きい値として推定してもよい。

運転構え度推定部１５は、タイミングの認識に関し、衝突余裕時間に代えて車間時間［THW : Time Headway］を用いてもよく、車両Ｍと障害物との距離を用いてもよい。

その他、運転構え度推定部１５は、車両Ｍの走行環境として、車両Ｍの障害物への接近に代えて、建物の影などから歩行者の飛び出しのおそれがある見通しの悪い地点への車両Ｍの接近中に運転構え度Ｐを推定してもよい。この場合も、運転構え度推定部１５は、上述したアクセルペダルオフのタイミング、ブレーキペダルオンのタイミングなどを用いて運転構え度Ｐを推定することができる。見通しの悪い地点に代えて一時停止線の位置などを用いてもよく、地図上に予め設定された対象地点を採用してもよい。

運転構え度推定部１５は、車両Ｍの走行環境として、走行車線の車線幅が予め設定された車線幅閾値未満である場合に、運転者のアクセル操作量が予め設定されたアクセル操作量閾値以上となったとき、運転者のアクセル操作量がアクセル操作量閾値未満のときと比べて、運転構え度Ｐを小さい値として推定してもよい。車線幅が狭いにも関わらず、運転者が過剰に車両Ｍを加速させる場合には、運転者の運転意識が低いとして運転構え度Ｐを小さい値とすることができる。

同様に、運転構え度推定部１５は、車両Ｍの走行環境として、走行車線の曲率が予め設定された曲率閾値以上である場合に、運転者のアクセル操作量がアクセル操作量閾値以上となったとき、運転者のアクセル操作量がアクセル操作量閾値未満のときと比べて、運転構え度Ｐを小さい値として推定してもよい。

運転構え度推定部１５は、車両Ｍの走行環境として、走行車線の下り勾配が予め設定された勾配閾値以上である場合（下り勾配の角度が急である場合）に、運転者のアクセル操作量がアクセル操作量閾値以上となったとき、運転者のアクセル操作量がアクセル操作量閾値未満のときと比べて、運転構え度Ｐを小さい値として推定してもよい。

運転構え度推定部１５は、車両Ｍの走行環境として、車両Ｍの周囲の交通参加者（他車両、歩行者、自転車など）の数を用いてもよい。運転構え度推定部１５は、車両Ｍの周囲の交通参加者の数が予め設定された参加者数閾値以上である場合に、運転者のアクセル操作量がアクセル操作量閾値以上となったとき、運転者のアクセル操作量がアクセル操作量閾値未満のときと比べて、運転構え度Ｐを小さい値として推定してもよい。

遷移時間設定部１６は、運転構え度推定部１５の推定した運転構え度Ｐに基づいて、遷移時間Δｔを設定する。遷移時間Δｔとは、後述する比例ゲインを変化させる場合において当該変化に掛ける時間である。遷移時間Δｔが短い時間であるほど比例ゲインは急に変化する。遷移時間Δｔが長い時間であるほど比例ゲインは緩やかに変化する。

遷移時間設定部１６は、例えば、運転構え度Ｐと遷移時間Δｔとを予め関係付けたテーブルデータを用いて、運転構え度Ｐから遷移時間Δｔを設定する。図３（ｂ）は、遷移時間Δｔ及びシステム分担割合ＳＲと運転構え度Ｐとの関係付けの一例を示すグラフである。システム分担割合ＳＲについては後述する。図３（ｂ）の縦軸は遷移時間Δｔ、横軸はシステム分担割合ＳＲの逆数である。

図３（ｂ）に示す場合において、遷移時間設定部１６は、運転構え度Ｐが大きいほど（Ｐ１に近いほど）、遷移時間Δｔを長い時間に設定する。遷移時間設定部１６は、運転構え度Ｐが小さいほど（Ｐ２に近いほど）、遷移時間Δｔを短い時間に設定する。遷移時間設定部１６は、テーブルデータではなく、予め決められた演算式を用いて運転構え度Ｐから遷移時間Δｔを設定してもよい。

なお、遷移時間設定部１６は、運転構え度Ｐに応じて連続的に遷移時間Δｔの値を変化させてもよく、運転構え度Ｐに対して段階的に遷移時間Δｔの値を変化させてもよい。遷移時間設定部１６は、運転構え度Ｐが予め設定された遷移時間用閾値未満である場合、運転構え度Ｐが遷移時間用閾値以上である場合と比べて、遷移時間Δｔを短い時間として設定することができる。

また、遷移時間設定部１６は、運転構え度Ｐの全範囲において、運転構え度Ｐが大きいほど遷移時間Δｔが長い時間となるように設定する必要はない。比例ゲイン演算部１８は、運転構え度Ｐの少なくとも一部の範囲で運転構え度Ｐが大きいほど遷移時間Δｔが長い時間となるように設定する態様であればよい。

システム分担割合設定部１７は、運転構え度Ｐに基づいて、システム分担割合ＳＲを設定する。システム分担割合ＳＲとは、車両Ｍの走行に関する運転者と運転支援システム１００との分担割合である。システム分担割合ＳＲの概念は、目標操舵角に対して車両Ｍの実操舵角を運転支援システム１００がどの程度近づけるかと言う、操舵コントロールに対する運転支援システム１００の支援の割合に由来する。

システム分担割合ＳＲは、一例として、０から１の範囲内で設定される。システム分担割合ＳＲが１の場合、運転支援システム１００のみで目標操舵角を実現する。この場合は、いわゆる完全自動運転の状態に相当する。システム分担割合ＳＲが０の場合、運転支援システム１００の操舵の支援は行われない。この場合はいわゆる完全手動運転の状態に相当する。

システム分担割合ＳＲが０と１の間の値である場合、運転者の操舵と運転支援システム１００の操舵の支援の両方によって車両Ｍの実操舵角を目標操舵角に近づける。この場合は、シェアード運転の状態と呼ぶことができる。システム分担割合ＳＲが１に近いほど運転者に対する規範教示が強めとなり運転支援システム１００が車両Ｍの操舵の主体となる。システム分担割合ＳＲが０に近いほど運転者に対する規範教示が弱めとなり運転者が車両Ｍの操舵の主体となる。

ここで、システム分担割合ＳＲの導出について簡単に説明する。運転者が操舵部を操作して車両Ｍの走行をコントロールすると言う通常のステアリングシステムにおいて、目標操舵角と実操舵角の関係を考える。ここで、車両Ｍの操舵部はステアリングシャフトの捻れなどを考慮しない線形モデルを用い、車両モデルとしてはなど価二輪モデルを用いる。この条件下で、発明者らは目標操舵角に対する実操舵角の伝達関数として下記の式（１）を見出した。

上記の式（１）において、θｔは目標操舵角、θｓは実操舵角、ｓはラプラス演算子、Ｊｓはステアリングシステム慣性モーメント係数、Ｃｓはステアリングシステム粘性係数、ｍは車両重量、ｌ_ｒは重心と後輪軸との距離、ξはステアリングなど価トレイル、ｎはステアリングギヤ比、ｌはホイールベース、Ａは車両スタビリティファクタ、Ｖは車速を示している。また、Ｋａは後述する比例ゲイン、Ｋｂは後述する微分ゲインである。

上記の式（１）において、ラプラス演算子ｓをゼロとして解くと、下記の式（２）を得ることができる。

上記の式（２）において、左辺となる実操舵角θｓ／目標操舵角θｔを定常ゲインと呼ぶ。定常ゲインは、運転支援システム１００が実操舵角θｓを目標操舵角θｔに近づける支援の割合と捉えることができる。ここで、運転支援システム１００の支援によって実操舵角θｓと目標操舵角θｔとが一致して定常ゲインが１になると仮定すれば、定常ゲインを１にするための残りの割合が運転者の分担する割合であると考えられる。この考え方に基づき、式（２）の定常ゲインをシステム分担割合ＳＲとした。

システム分担割合設定部１７は、例えば、図３（ｂ）に示すように運転構え度Ｐとシステム分担割合ＳＲとを予め関係付けたテーブルデータを用いることで、運転構え度Ｐからシステム分担割合ＳＲを設定することができる。システム分担割合設定部１７は、運転構え度Ｐが小さいほど、システム分担割合ＳＲを大きい値に設定する。システム分担割合設定部１７は、運転構え度Ｐが大きいほど、システム分担割合ＳＲを小さい値に設定する。

なお、システム分担割合設定部１７は、テーブルデータではなく、予め決められた演算式を用いて運転構え度Ｐから遷移時間Δｔを設定してもよい。システム分担割合設定部１７は、運転構え度Ｐに応じて連続的にシステム分担割合ＳＲの値を変化させてもよく、運転構え度Ｐに対して段階的にシステム分担割合ＳＲの値を変化させてもよい。遷移時間設定部１６は、運転構え度Ｐが予め設定された分担割合用閾値未満である場合、運転構え度Ｐが分担割合用閾値以上である場合と比べて、システム分担割合ＳＲを小さい値として設定することができる。

システム分担割合設定部１７は、システム分担割合ＳＲを設定した場合、ＨＭＩ７に制御信号を送信することで、システム分担割合ＳＲの画像表示を行う。ＨＭＩ７は、例えばシステム分担割合ＳＲの値を車両Ｍのフロントガラスに投影表示する。ＨＭＩ７は、システム分担割合ＳＲの値ではなく、ＳＲ：大、ＳＲ：中、ＳＲ：小などの文字で表現してもよい。ＨＭＩ７は、システム分担割合ＳＲの値を色で表現してもよく、バー表示などで示してもよい。ＨＭＩ７は、システム分担割合ＳＲの値が変化した場合に、音声によって運転者に通知を行ってもよい。

比例ゲイン演算部１８は、システム分担割合設定部１７の設定したシステム分担割合ＳＲと走行状態認識部１２の認識した車両Ｍの車速とに基づいて、比例ゲインＫａを演算する。比例ゲインＫａとは、運転支援として車両Ｍの操舵部に付与される支援トルクを演算するために用いられる係数である。

比例ゲイン演算部１８は、車両Ｍの車速が一定である場合、システム分担割合ＳＲが大きいほど（すなわち運転構え度Ｐが大きいほど）比例ゲインＫａを大きな値として演算する。また、比例ゲイン演算部１８は、システム分担割合ＳＲが一定である場合、車速Ｖが大きいほど比例ゲインＫａを大きな値として演算してもよい。

なお、比例ゲイン演算部１８は、車両Ｍの車速が一定である場合に、システム分担割合ＳＲの全範囲においてシステム分担割合ＳＲが大きいほど比例ゲインＫａが大きくなるように演算する必要はない。比例ゲイン演算部１８は、システム分担割合ＳＲの少なくとも一部の範囲でシステム分担割合ＳＲが大きいほど比例ゲインＫａが大きくなるように演算する態様であればよい。車速Ｖとの関係においても同様である。

具体的に、比例ゲイン演算部１８は、下記の式（３）を用いて比例ゲインＫａを演算することができる。式（３）は、上述した式（２）をＫａについて解くことで導かれる。

上記の式（３）において、システム分担割合ＳＲと車速Ｖ以外は、車両諸元から決まる固定値である。比例ゲイン演算部１８は、システム分担割合ＳＲ及び車速Ｖに基づいて、上記の式（１）から比例ゲインＫａを演算することができる。

なお、比例ゲイン演算部１８は、システム分担割合ＳＲが１の場合には、上記の式（３）ではなく、下記の式（４）を用いて比例ゲインＫａを演算する。

なお、比例ゲイン演算部１８は、車速に応じたシステム分担割合ＳＲと比例ゲインＫａとを予め関係付けたテーブルデータを用いることで、車速Ｖ及びシステム分担割合ＳＲから比例ゲインＫａを演算してもよい。図４は、車速Ｖに応じたシステム分担割合ＳＲと比例ゲインＫａとの関係の一例を示すグラフである。図４の縦軸はシステム分担割合ＳＲ、横軸は比例ゲインＫａである。また、図５は、システム分担割合に応じた比例ゲインと車速との関係の一例を示すグラフである。図５では、縦軸は比例ゲインＫａ、横軸は車速Ｖとなっている。

比例ゲイン演算部１８は、図４及び図５に示すようなテーブルデータを用いて、比例ゲインＫａを演算することができる。図４に示すように、車速Ｖが６０ｋｍ／ｈの場合は、システム分担割合ＳＲが０から０．５に変わることで比例ゲインＫａが大きく増加する。一方で、車速Ｖが１０ｋｍ／ｈの場合は、システム分担割合ＳＲが０から０．５に変化しても比例ゲインＫａはほとんど増加しない。車速Ｖが１０ｋｍ／ｈの場合は、システム分担割合ＳＲが０．５を超えて更に１に接近することで急激に比例ゲインＫａが増加する。また、図５に示すように、システム分担割合Ｓｒが０．１の場合と比べて、システム分担割合ＳＲが０．９の場合には、車速Ｖの増加に対する比例ゲインＫａの増加率が大きくなる。

また、比例ゲイン演算部１８は、前回演算した比例ゲインＫａの値と今回演算した比例ゲインＫａの値が異なる場合、遷移時間Δｔを掛けて前回演算された比例ゲインＫａの値から徐々に今回演算された比例ゲインＫａの値に至るように比例ゲインＫａの値（出力値）を変化させる。

ここで、図６（ａ）及び図６（ｂ）を用いて比例ゲインＫａの変化について説明する。
図６（ａ）は、運転構え度Ｐの時間変化の一例を示すグラフである。図６（ａ）の縦軸は運転構え度Ｐ、横軸は時間である。図６（ａ）において、運転構え度Ｐは時刻ｔ１で値Ｐ１から値Ｐ２に変化している。その後、運転構え度Ｐは、時刻ｔ２で値Ｐ２から値Ｐ１に復帰している。

図６（ｂ）は、比例ゲインＫａの時間変化の一例を示すグラフである。図６（ｂ）の縦軸は運転構え度Ｐ、横軸は時間である。図６（ｂ）は、図６（ａ）の運転構え度Ｐの時間変化に対応する比例ゲインＫａの時間変化を示している。

図６（ｂ）に示すＫａ１は、運転構え度Ｐの値Ｐ１に基づいて演算された比例ゲインＫａの値である。Ｋａ２は、運転構え度Ｐの値Ｐ２に基づいて演算された比例ゲインＫａの値である。車両Ｍの車速Ｖは一定とする。また、図６（ｂ）に示すΔｔａは、運転構え度Ｐの値Ｐ１に基づいて設定された遷移時間Δｔの値である。Δｔｂは、運転構え度Ｐの値Ｐ２に基づいて設定された遷移時間Δｔの値である。

図６（ｂ）に示すように、比例ゲインＫａは時刻ｔ１においてＫａ１となっている。比例ゲイン演算部１８は、時刻ｔ１において運転構え度Ｐの値がＰ１からＰ２に変わったことから、比例ゲインＫａとしてＫａ１とは異なるＫａ２を演算する。比例ゲイン演算部１８は、運転構え度Ｐの値がＰ１より小さい値であるＰ２に変わったことから、比例ゲインＫａとしてＫａ１より大きいＫａ２を演算する。

この場合において、比例ゲイン演算部１８は、比例ゲインＫａの値（出力値）を直ぐにＫａ２に切り換えるのではなく、遷移時間Δｔａを掛けてＫａ１から徐々にＫａ２に至るように比例ゲインＫａの値を変化させる。徐々に変化とは一定の変化率で比例ゲインＫａの値を変化させる意味である。変化率は、Ｋａ１及びＫａ２の差分と遷移時間Δｔａとから決まる。比例ゲイン演算部１８は、時刻ｔ１から遷移時間Δｔａが経過した時刻ｔ１＋Δｔａにおいて、比例ゲインＫａの値がＫａ２となるように変化させる。

なお、遷移時間設定部１６は、時刻ｔ１において運転構え度Ｐの値がＰ１からＰ２に変わったことから、新たな運転構え度Ｐの値Ｐ２に基づいて、次の比例ゲインＫａの変化に用いる遷移時間Δｔｂを設定する。遷移時間設定部１６は、運転構え度Ｐの値がＰ１より小さい値であるＰ２に変わったことから、遷移時間Δｔａより短い時間である遷移時間Δｔｂを新たに設定する。

その後、図６（ｂ）に示すように、比例ゲイン演算部１８は、時刻ｔ２において運転構え度Ｐの値がＰ２からＰ１に変わったことから、比例ゲインＫａとしてＫａ２とは異なるＫａ１を演算する。比例ゲイン演算部１８は、新たな遷移時間Δｔｂを掛けてＫａ２から徐々にＫａ１に至るように比例ゲインＫａの値を変化させる。変化率は、Ｋａ１及びＫａ２の差分と遷移時間Δｔｂとから決まる。

支援トルク演算部１９は、走行状態認識部１２の認識した車両Ｍの実操舵角、目標操舵角演算部１３の演算した車両Ｍの目標操舵角、及び比例ゲイン演算部１８の演算した比例ゲインＫａに基づいて、支援トルクを演算する。支援トルクとは、運転支援として車両Ｍの操舵部に付与されるトルクである。

具体的に、支援トルク演算部１９は、目標操舵角θｔと実操舵角θｓの差分に比例ゲインＫａを乗じた値に応じて支援トルクを演算する。支援トルク演算部１９は、例えば、下記の式（５）を用いて支援トルクを演算する。すなわち、支援トルク演算部１９は、目標操舵角と実操舵角の差分に比例ゲインを乗じた値を支援トルクとして演算してもよい。式（５）において、支援トルクをＴａとして示す。

支援トルク演算部１９は、支援トルクＴａに対応する制御信号をアクチュエータ６に送信することで、操舵アクチュエータの駆動により車両Ｍの操舵部に支援トルクＴａを付与する。これにより、運転支援システム１００は、運転者の運転構え度Ｐに応じた適切な支援トルクＴａを車両Ｍの操舵部に付与することで、適切な運転支援を実現することができる。

〈第１実施形態に係る運転支援システムの処理〉
次に、第１実施形態に係る運転支援システムの処理について図面を参照して説明する。図７は、比例ゲイン演算処理の一例を示すフローチャートである。比例ゲイン演算処理は、車両Ｍの運転支援が許可されている場合に実行される。

《比例ゲイン演算処理》
図７に示すように、運転支援システム１００のＥＣＵ１０は、Ｓ１０として、運転操作認識部１４により運転者の運転操作の認識を行う。運転操作認識部１４は、運転操作検出部４の検出した運転者の運転操作を認識する。その後、ＥＣＵ１０はＳ１２に移行する

Ｓ１２において、ＥＣＵ１０は、走行環境認識部１１により車両Ｍの走行環境を認識する。走行環境認識部１１は、外部センサ２の検出結果に基づいて、車両Ｍの走行環境を認識する。その後、ＥＣＵ１０はＳ１４に移行する。

Ｓ１４において、ＥＣＵ１０は、運転構え度推定部１５により運転者の運転構え度Ｐを推定する。運転構え度推定部１５は、運転者の運転操作と車両Ｍの走行環境とに基づいて、運転構え度Ｐを推定する。運転構え度推定部１５は、例えば、車両Ｍの走行環境が前方の障害物に接近中である場合に、運転者のアクセルペダルオフ時の衝突余裕時間から、運転構え度Ｐを推定する。その後、ＥＣＵ１０はＳ１６に移行する。

Ｓ１６において、ＥＣＵ１０は、システム分担割合設定部１７によりシステム分担割合ＳＲの設定を行う。システム分担割合設定部１７は、運転構え度Ｐに基づいてシステム分担割合ＳＲを設定する。システム分担割合設定部１７は、運転構え度Ｐが大きいほどシステム分担割合ＳＲを大きい値として設定する。その後、ＥＣＵ１０はＳ１８に移行する。

Ｓ１８において、ＥＣＵ１０は、比例ゲイン演算部１８により比例ゲインＫａの演算を行う。比例ゲイン演算部１８は、システム分担割合ＳＲと車両Ｍの車速Ｖとに基づいて、比例ゲインＫａを演算する。比例ゲイン演算部１８は、車速Ｖが一定の場合、システム分担割合ＳＲが大きいほど比例ゲインＫａを大きい値として演算する。比例ゲイン演算部１８は、システム分担割合ＳＲが一定の場合、車速Ｖが大きいほど比例ゲインＫａを大きい値として演算する。その後、ＥＣＵ１０はＳ２０に移行する。

Ｓ２０において、ＥＣＵ１０は、遷移時間設定部１６により遷移時間を設定する。遷移時間設定部１６は、運転構え度Ｐに基づいて遷移時間Δｔを設定する。その後、ＥＣＵ１０は、比例ゲイン演算処理を終了する。ＥＣＵ１０は、例えば一定時間経過後に再びＳ１０から処理を繰り返す。ＥＣＵ１０は、車両Ｍの走行環境が変化した場合、又は、運転者の運転操作が入力又は変化した場合に、Ｓ１０から処理を繰り返してもよい。なお、システム分担割合ＳＲが０である場合には、必ずしもＳ１８及びＳ２０の処理を行う必要はない。

《比例ゲイン変化処理》
図８（ａ）は、比例ゲイン変化処理の一例を示すフローチャートである。比例ゲイン変化処理は、図７のＳ１８で比例ゲインＫａが演算された場合に実行される。

図８（ａ）に示すように、ＥＣＵ１０は、Ｓ３０として、比例ゲイン演算部１８により前回演算した比例ゲインＫａの値と今回演算した比例ゲインＫａの値が異なるか否かを判定する。ＥＣＵ１０は、前回演算した比例ゲインＫａの値と今回演算した比例ゲインＫａの値が異なると判定された場合（Ｓ３０：ＹＥＳ）、Ｓ３２に移行する。ＥＣＵ１０は、前回演算した比例ゲインＫａの値と今回演算した比例ゲインＫａの値が異なると判定されなかった場合（Ｓ３０：ＮＯ）、比例ゲインＫａの値を変化させる必要がないため今回の処理を終了する。

Ｓ３２において、ＥＣＵ１０は、比例ゲイン演算部１８により遷移時間Δｔを掛けて比例ゲインＫａを徐々に変化させる。比例ゲイン演算部１８は、遷移時間Δｔを掛けて前回演算された比例ゲインＫａの値から徐々に今回演算された比例ゲインＫａの値に至るように比例ゲインＫａの値（出力値）を変化させる。ＥＣＵ１０は、Ｓ３２の処理を完了した場合（遷移時間Δｔが経過して比例ゲインＫａの値が今回演算された値に至った場合）、比例ゲイン変化処理を終了する。

《支援トルク演算処理》
図８（ｂ）は、支援トルク演算処理の一例を示すフローチャートである。支援トルク演算処理は、運転支援が許可されている場合に実行される。支援トルク演算処理は、運転支援が許可されており、且つ、システム分担割合ＳＲが０以外のときに実行されてもよい。

図８（ｂ）に示すように、ＥＣＵ１０は、Ｓ４０として、走行環境認識部１１により車両Ｍの走行環境を認識する。走行環境認識部１１は、外部センサ２の検出結果に基づいて、車両Ｍの走行環境を認識する。その後、ＥＣＵ１０はＳ４２に移行する。

Ｓ４２において、ＥＣＵ１０は、目標操舵角演算部１３により車両Ｍの目標操舵角を演算する。目標操舵角演算部１３は、走行環境認識部１１の演算した車両Ｍの走行環境に基づいて、目標操舵角を演算する。目標操舵角演算部１３は、更に車両Ｍの走行状態に基づいて目標操舵角を演算してもよい。その後、ＥＣＵ１０はＳ４４に移行する。

Ｓ４４において、ＥＣＵ１０は、走行状態認識部１２により車両Ｍの実操舵角を認識する。走行状態認識部１２は、操舵センサの検出結果に基づいて車両Ｍの実操舵角を認識する。その後、ＥＣＵ１０は、Ｓ４６に移行する。

Ｓ４６において、ＥＣＵ１０は、支援トルク演算部１９により支援トルクＴａの演算を行う。支援トルク演算部１９は、目標操舵角と実操舵角の差分に比例ゲインを乗じた値に応じて支援トルクを演算する。その後、ＥＣＵ１０は今回の支援トルク演算処理を終了する。ＥＣＵ１０は、運転支援が許可されている場合、一定時間の経過後に再びＳ４０から処理を繰り返す。

〈第１実施形態に係る運転支援システムの作用効果〉
以上説明した第１実施形態に係る運転支援システム１００によれば、車両Ｍの運転者の運転操作と車両Ｍの走行環境とに基づいて運転者の運転意識に関する運転構え度Ｐを推定するので、車両Ｍの走行状態のみ又は運転者の運転操作のみから運転構え度Ｐを推定する場合と比べて、走行環境に応じた運転者の運転操作から運転者の運転構え度Ｐを適切に推定することができる。また、運転支援システム１００では、車速Ｖを一定とした場合に運転構え度Ｐが小さい値であるほど小さい値として比例ゲインＫａを演算し、目標操舵角θｔ及び実操舵角θｓの差分に比例ゲインＫａを乗じた値に応じて支援トルクＴａを演算するので、適切に推定された運転構え度Ｐを用いた支援トルクＴａによる運転支援を行うことができる。

更に、運転支援システム１００では、運転構え度Ｐが小さい値であるほど遷移時間Δｔを短い時間として設定するので、運転構え度Ｐが低下した運転者に対しては短時間で比例ゲインＫａを変化させ、運転構え度Ｐに応じた適切な支援トルクＴａによる運転支援を行うことができる。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係る運転支援システムについて説明を行う。図９は、第２実施形態に係る運転支援システム２００を示すブロック図である。図９に示す運転支援システム２００は、第１実施形態と比べて、運転構え度Ｐの推定の仕方と支援トルクの演算に微分ゲインＫｂを用いている点とが主に異なっている。第１実施形態と同様の構成については同じ符号を付して重複する説明を省略する。

〈第２実施形態に係る運転支援システムの構成〉
図９に示すように、第２実施形態に係る運転支援システム２００のＥＣＵ２０は、第１実施形態のＥＣＵ１０と比べて、運転構え度推定部２１及び支援トルク演算部２３の機能が異なっている。また、ＥＣＵ２０は、微分ゲイン演算部２２を更に有している。

運転構え度推定部２１は、第１実施形態における運転者の運転操作に代えて、車両Ｍの走行状態を用いて運転構え度Ｐを推定する。運転構え度推定部２１は、走行状態認識部１２の認識した車両Ｍの走行状態と車両Ｍの走行環境とに基づいて運転構え度Ｐを推定する。

運転構え度推定部２１は、例えば、車両Ｍの走行環境として車両Ｍが前方の障害物に接近中である場合に、車両Ｍの減速のタイミングに基づいて運転構え度Ｐを推定する。車両Ｍの減速のタイミングは、車両Ｍの減速度が予め設定された減速度閾値以上になったときの車両Ｍと障害物との衝突余裕時間として認識することができる。運転構え度推定部２１は、車両Ｍの減速度が減速度閾値以上になったときの衝突余裕時間が小さいほど、運転構え度Ｐを小さい値として推定する。

運転構え度推定部２１は、車両Ｍの減速のタイミングに代えて、車両Ｍの操舵回避のタイミングを認識してもよい。車両Ｍの操舵回避のタイミングは、例えば車両Ｍのヨーレートが予め設定されたヨーレート閾値以上になったときの車両Ｍと障害物との衝突余裕時間として認識する。運転構え度推定部２１は、車両Ｍの走行環境として車両Ｍが前方の障害物に接近中である場合に、車両Ｍのヨーレートがヨーレート閾値以上になったときの衝突余裕時間が小さいほど、運転構え度Ｐを小さい値として推定する。なお、運転構え度推定部２１は、衝突余裕時間に代えて、車間時間又は車両Ｍと障害物との距離を用いてもよい。

運転構え度推定部２１は、車両Ｍの走行環境として車両Ｍが前方の障害物に接近中である場合に、車両Ｍと障害物との距離が設定距離となったときの車両Ｍの車速Ｖに基づいて運転構え度Ｐを推定してもよい。設定距離は予め設定された距離（例えば２０ｍ）である。設定距離は車速Ｖが高いほど大きい距離として設定されてもよい。

運転構え度推定部２１は、運転者の運転意識が高い場合には、設定距離にまで障害物に近づいた車両Ｍの車速Ｖを一定値以下にすると考えられることから、車速Ｖに基づいて運転構え度Ｐを推定する。運転構え度推定部２１は、車速Ｖが一定値以上である場合、車速Ｖが一定値未満である場合と比べて、運転構え度Ｐを小さい値として推定する。運転構え度推定部２１は、車速Ｖに代えて、車両Ｍの加速度（減速度）を用いてもよい。

運転構え度推定部２１は、車両Ｍの走行環境として、車両Ｍの障害物への接近に代えて、建物の影などから歩行者の飛び出しのおそれがある見通しの悪い地点への車両Ｍの接近中に運転構え度Ｐを推定してもよい。

運転構え度推定部２１は、車両Ｍの走行環境として、走行車線の車線幅が予め設定された車線幅閾値未満である場合に、車両Ｍの加速度が予め設定された加速度閾値以上となったとき、車両Ｍの加速度が加速度閾値未満のときと比べて、運転構え度Ｐを小さい値として推定してもよい。同様に、運転構え度推定部２１は、車両Ｍの走行環境として、走行車線の曲率が予め設定された曲率閾値以上である場合に、車両Ｍの加速度が加速度閾値以上となったとき、車両Ｍの加速度が加速度閾値未満のときと比べて、運転構え度Ｐを小さい値として推定してもよい。

運転構え度推定部２１は、車両Ｍの走行環境として、走行車線の下り勾配が予め設定された勾配閾値以上である場合（下り勾配の角度が急である場合）に、車両Ｍの加速度が加速度閾値以上となったとき、車両Ｍの加速度が加速度閾値未満のときと比べて、運転構え度Ｐを小さい値として推定してもよい。

運転構え度推定部２１は、車両Ｍの走行環境として、車両Ｍの周囲の交通参加者（他車両、歩行者、自転車など）の数を用いてもよい。運転構え度推定部２１は、車両Ｍの周囲の交通参加者の数が参加者数閾値以上である場合に、車両Ｍの加速度が予め設定された加速度閾値以上となったとき、車両Ｍの加速度が加速度閾値未満のときと比べて、運転構え度Ｐを小さい値として推定してもよい。

微分ゲイン演算部２２は、システム分担割合設定部１７の設定したシステム分担割合ＳＲと比例ゲイン演算部１８の演算した比例ゲインＫａとに基づいて、微分ゲインＫｂを演算する。微分ゲインＫｂとは、運転支援として車両Ｍの操舵部に付与される支援トルクＴａを演算するために用いられる係数の一つである。

微分ゲイン演算部２２は、例えば下記の式（６）を用いてシステム分担割合ＳＲ及び比例ゲインＫａから微分ゲインＫｂを演算する。

なお、微分ゲイン演算部２２は、システム分担割合ＳＲ又は車速Ｖがゼロである場合には微分ゲインＫｂ＝０として演算する。

微分ゲイン演算部２２は、システム分担割合ＳＲ及び比例ゲインＫａと微分ゲインＫｂとを予め関係付けたテーブルデータを用いることで、システム分担割合ＳＲ及び比例ゲインＫａから微分ゲインＫｂを演算してもよい。

図１０は、システム分担割合ＳＲに応じた微分ゲインＫｂと車速Ｖとの関係の一例を示すグラフである。微分ゲイン演算部２２は、図１０に示すような関係性のテーブルデータを用いることで、微分ゲインＫｂを演算することができる。図１０に示すように、微分ゲイン演算部２２は、システム分担割合ＳＲが０．９の場合には、システム分担割合ＳＲが０．１の場合と比べて、車速Ｖの増加による微分ゲインＫｂの増加量が大きくなるように微分ゲインＫｂの演算を行うことができる。

微分ゲイン演算部２２は、運転構え度Ｐの全範囲において、運転構え度Ｐが小さいほど微分ゲインＫｂが小さい値となるように演算する必要はない。微分ゲイン演算部２２は、運転構え度Ｐの少なくとも一部の範囲で運転構え度Ｐが小さいほど微分ゲインＫｂが小さい値となるように演算する態様であればよい。

微分ゲイン演算部２２は、前回演算した微分ゲインＫｂの値と今回演算した微分ゲインＫｂの値が異なる場合、遷移時間Δｔを掛けて前回演算された微分ゲインＫｂの値から徐々に今回演算された微分ゲインＫｂの値に至るように微分ゲインＫｂの値（出力値）を変化させる。微分ゲイン演算部２２は、徐々に変化とは一定の変化率で微分ゲインＫｂの値を変化させる意味である。変化率は、前回演算した微分ゲインＫｂの値及び今回演算した微分ゲインＫｂの値の差分と遷移時間Δｔとから決まる。微分ゲイン演算部２２は、図８（ｂ）に示す比例ゲイン変化処理と同様にして微分ゲインＫｂの値を変化させることができる。

支援トルク演算部２３は、走行状態認識部１２の認識した車両Ｍの実操舵角、目標操舵角演算部１３の演算した車両Ｍの目標操舵角、比例ゲイン演算部１８の演算した比例ゲインＫａ、及び微分ゲイン演算部２２の演算した微分ゲインＫｂに基づいて、支援トルクＴａを演算する。

具体的に、支援トルク演算部２３は、目標操舵角θｔと実操舵角θｓの差分に比例ゲインＫａを乗じた値と目標操舵角θｔの微分値と実操舵角θｓの微分値との差分に微分ゲインＫｂを乗じた値との合計値に応じて支援トルクＴａを演算する。支援トルク演算部２３は、例えば、下記の式（７）を用いて支援トルクを演算する。すなわち、支援トルク演算部２３は、上記の合計値を支援トルクＴａとして演算してもよい。

支援トルク演算部２３は、支援トルクＴａに対応する制御信号をアクチュエータ６に送信することで、操舵アクチュエータの駆動により車両Ｍの操舵部に支援トルクＴａを付与する。このように微分ゲインＫｂを加えて支援トルクＴａを演算することで、目標操舵角θｔの変化に対する実操舵角θｓの応答性を向上させることができる。このような応答性の向上は、上述した式（１）に対してステップ入力応答を評価することで確認できる。

［第２実施形態に係る運転支援システムの処理］
続いて、第２実施形態に係る運転支援システム２００の処理について説明する。図１１は、比例ゲイン及び微分ゲインの演算処理の一例を示すフローチャートである。当該演算処理は、車両Ｍの運転支援が許可されている場合に実行される。なお、図１１に示すＳ５２、Ｓ５６、Ｓ５８、Ｓ６２の処理は第１実施形態の図７に示すＳ１２、Ｓ１６，Ｓ１８、Ｓ２０の処理と同じ処理である。

《比例ゲイン及び微分ゲインの演算処理》
図１１に示すように、運転支援システム２００のＥＣＵ２０は、Ｓ５０として、走行状態認識部１２により車両Ｍの走行状態を認識する。走行状態認識部１２は、内部センサ３の検出結果などに基づいて車両Ｍの走行状態を認識する。その後、ＥＣＵ２０はＳ５２に移行する

Ｓ５２において、ＥＣＵ２０は、走行環境認識部１１により車両Ｍの走行環境を認識する。走行環境認識部１１は、外部センサ２の検出結果に基づいて車両Ｍの走行環境を認識する。その後、ＥＣＵ２０はＳ５４に移行する。

Ｓ５４において、ＥＣＵ２０は、運転構え度推定部２１により運転者の運転構え度Ｐを推定する。運転構え度推定部２１は、車両Ｍの走行状態と車両Ｍの走行環境とに基づいて運転構え度Ｐを推定する。運転構え度推定部２１は、例えば、車両Ｍの走行環境が障害物への接近中である場合に、車両Ｍと障害物との距離が設定距離となったときの車両Ｍの車速Ｖに基づいて運転構え度Ｐを推定する。その後、ＥＣＵ２０はＳ５６に移行する。

Ｓ５６において、ＥＣＵ２０は、システム分担割合設定部１７によりシステム分担割合ＳＲの設定を行う。システム分担割合設定部１７は、運転構え度Ｐに基づいてシステム分担割合ＳＲを設定する。システム分担割合設定部１７は、運転構え度Ｐが大きいほどシステム分担割合ＳＲを大きい値として設定する。その後、ＥＣＵ２０はＳ５８に移行する。

Ｓ５８において、ＥＣＵ２０は、比例ゲイン演算部１８により比例ゲインＫａの演算を行う。比例ゲイン演算部１８は、システム分担割合ＳＲと車両Ｍの車速Ｖとに基づいて、比例ゲインＫａを演算する。その後、ＥＣＵ２０はＳ６０に移行する。

Ｓ６０において、ＥＣＵ２０は、微分ゲイン演算部２２により微分ゲインＫｂの演算を行う。微分ゲイン演算部２２は、システム分担割合ＳＲと比例ゲインＫａとに基づいて微分ゲインＫｂを演算する。その後、ＥＣＵ２０はＳ６２に移行する。

Ｓ６２において、ＥＣＵ２０は、遷移時間設定部１６により遷移時間を設定する。遷移時間設定部１６は、運転構え度Ｐに基づいて遷移時間Δｔを設定する。その後、ＥＣＵ２０は、今回の演算処理を終了する。ＥＣＵ２０は、例えば一定時間経過後に再びＳ５０から処理を繰り返す。ＥＣＵ２０は、車両Ｍの走行環境が変化した場合、又は、運転者の運転操作が入力又は変化した場合に、Ｓ５０から処理を繰り返してもよい。なお、システム分担割合ＳＲが０である場合には、必ずしもＳ５８、Ｓ６０、Ｓ６２の処理を行う必要はない。

《支援トルク演算処理》
図１２は、第２実施形態に係る支援トルク演算処理の一例を示すフローチャートである。支援トルク演算処理は、運転支援が許可されている場合に実行される。支援トルク演算処理は、運転支援が許可されており、且つ、システム分担割合ＳＲが０以外のときに実行されてもよい。なお、図１２に示すＳ７０〜Ｓ７４の処理は、第１実施形態の図８（ｂ）に示すＳ４０〜Ｓ４４の処理と同じ処理であるため説明を省略する。

図１２に示すように、ＥＣＵ２０は、Ｓ７６において、支援トルク演算部２３により支援トルクＴａを演算する。支援トルク演算部２３は、目標操舵角θｔと実操舵角θｓの差分に比例ゲインＫａを乗じた値と目標操舵角θｔの微分値と実操舵角θｓの微分値との差分に微分ゲインＫｂを乗じた値との合計値に応じて支援トルクＴａを演算する。支援トルク演算部２３は、上記の式（７）を用いて支援トルクＴａを演算することができる。

[第２実施形態に係る運転支援システムの作用効果]
以上説明した第２実施形態に係る運転支援システム２００によれば、車両Ｍの走行状態と車両Ｍの走行環境とに基づいて運転者の運転意識に関する運転構え度Ｐを推定するので、車両Ｍの走行状態のみ又は運転者の運転操作のみから運転構え度Ｐを推定する場合と比べて、走行環境に応じた車両Ｍの走行状態から運転者の運転構え度Ｐを適切に推定することができる。

また、運転支援システム２００によれば、目標操舵角θｔ及び実操舵角θｓの差分に比例ゲインＫａを乗じた値と目標操舵角θｔの微分値及び実操舵角θｓの微分値の差分に微分ゲインを乗じた値との合計値に応じて支援トルクＴａを演算することで、目標操舵角θｔの変化に対する支援トルクＴａの応答性を向上させることができる。また、運転支援システム２００では、運転構え度Ｐに基づいて微分ゲインＫｂを演算しているので、運転構え度Ｐと関係なく微分ゲインＫｂを決める場合と比べて、運転者の状態に応じた適切な支援トルクＴａを求めることができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。本発明は、上述した実施形態を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した様々な形態で実施することができる。

例えば、運転支援システム１００，２００は、必ずしもシステム分担割合設定部１７を有する必要はない。比例ゲイン演算部１８は、システム分担割合ＳＲを介することなく、運転構え度Ｐと車速Ｖとに基づいて、比例ゲインＫａを演算してもよい。この場合、比例ゲイン演算部１８は、車速Ｖが一定の場合において、運転構え度Ｐが小さい値であるほど比例ゲインＫａを小さい値として演算する。比例ゲイン演算部１８は、運転構え度Ｐ及び車速Ｖと比例ゲインＫａとを予め関係付けたテーブルデータを用いることで、運転構え度Ｐ及び車速Ｖから比例ゲインＫａを演算してもよい。比例ゲイン演算部１８は、予め決められた演算式により、運転構え度Ｐ及び車速Ｖから比例ゲインＫａを演算してもよい。

なお、比例ゲイン演算部１８は、車速Ｖが一定の場合に、運転構え度Ｐの全範囲において、運転構え度Ｐが小さい値であるほど比例ゲインＫａを大きい値として演算する必要はなく、運転構え度Ｐの少なくとも一部の範囲において運転構え度Ｐが小さい値であるほど比例ゲインＫａを大きい値として演算すればよい。

運転支援システム１００，２００は、必ずしも遷移時間設定部１６を有する必要はない。遷移時間Δｔは固定値であってもよい。また、比例ゲイン演算部１８は、前回演算した比例ゲインＫａの値と今回演算した比例ゲインＫａの値が異なる場合、時間を掛けて比例ゲインＫａの値（出力値）を徐々に変化させるのではなく、直ぐに今回演算した比例ゲインＫａの値に変化させてもよい。

同様に、微分ゲイン演算部２２は、前回演算した微分ゲインＫｂの値と今回演算した微分ゲインＫｂの値が異なる場合、時間を掛けて微分ゲインＫｂの値（出力値）を徐々に変化させるのではなく、直ぐに今回演算した微分ゲインＫｂの値に変化させてもよい。また、比例ゲインＫａ及び微分ゲインＫｂのうち一方のみが遷移時間Δｔを掛けて徐々に変化する態様であってもよい。

第１実施形態の運転構え度推定部１５は、第２実施形態の運転構え度推定部２１のように車両Ｍの走行状態と車両Ｍの走行環境とに基づいて運転構え度Ｐを推定してもよい。同様に、第２実施形態の運転構え度推定部２１は、第１実施形態の運転構え度推定部１５のように運転者の運転操作と車両Ｍの走行環境とに基づいて運転構え度Ｐを推定してもよい。

支援トルク演算部１９は、上述した式（５）に任意の係数を乗じて支援トルクＴａを演算してもよく、任意の定数を加算又は減算して支援トルクＴａを演算してもよい。同様に、支援トルク演算部２３は、上述した式（７）に任意の係数を乗じて支援トルクＴａを演算してもよく、任意の定数を加算又は減算して支援トルクＴａを演算してもよい。

１…ＧＰＳ受信部、２…外部センサ、３…内部センサ、４…運転操作検出部、５…地図データベース、６…アクチュエータ、７…ＨＭＩ、１０…ＥＣＵ、１１…走行環境認識部、１２…走行状態認識部、１３…目標操舵角演算部、１４…運転操作認識部、１５，２１…運転構え度推定部、１６…遷移時間設定部、１７…システム分担割合設定部、１８…比例ゲイン演算部、１９，２３…支援トルク演算部、２２…微分ゲイン演算部、１００，２００…運転支援システム。

Claims (3)

1. 車両の走行環境に基づいて前記車両の目標操舵角を演算すると共に、前記車両の実操舵角を前記目標操舵角に近づけるように前記目標操舵角及び前記車両の実操舵角の差分に応じた支援トルクを前記車両の操舵部に付与する運転支援システムであって、
   前記車両の車速を含む走行状態を認識する走行状態認識部と、
   前記車両の運転者の運転操作を認識する運転操作認識部と、
   前記車両の走行環境を認識する走行環境認識部と、
   前記車両の走行状態又は前記車両の運転者の運転操作と前記車両の走行環境とに基づいて、前記運転者の運転意識に関する運転構え度を推定する運転構え度推定部と、
   前記運転構え度と前記車両の車速とに基づいて比例ゲインを演算する比例ゲイン演算部と、
   前記目標操舵角及び前記実操舵角の差分に前記比例ゲインを乗じた値に応じて前記支援トルクを演算する支援トルク演算部と、
   を備え、
   前記比例ゲイン演算部は、前記車速を一定とした場合に前記運転構え度が小さい値であるほど前記比例ゲインを小さい値として演算する、運転支援システム。
2. 前記運転構え度に基づいて遷移時間を設定する遷移時間設定部を更に備え、
   前記比例ゲイン演算部は、前回演算された前記比例ゲインの値と今回演算された前記比例ゲインの値とが異なる場合に、前記遷移時間を掛けて前回演算された前記比例ゲインの値から徐々に今回演算された前記比例ゲインの値に至るように前記比例ゲインを変化させ、
   前記遷移時間設定部は、前記運転構え度が小さい値であるほど前記遷移時間を短い時間として設定する、請求項１に記載の運転支援システム。
3. 前記運転構え度と前記比例ゲインとに基づいて微分ゲインを演算する微分ゲイン演算部を更に備え、
   前記支援トルク演算部は、前記目標操舵角及び前記実操舵角の差分に前記比例ゲインを乗じた値と前記目標操舵角の微分値及び前記実操舵角の微分値の差分に前記微分ゲインを乗じた値との合計値に応じて前記支援トルクを演算し、
   前記微分ゲイン演算部は、前記運転構え度が小さい値であるほど前記微分ゲインを小さい値として演算する、請求項１又は２に記載の運転支援システム。

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