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WO2011080830A1 - 運転支援装置 - Google Patents

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WO2011080830A1
WO2011080830A1 PCT/JP2009/071781 JP2009071781W WO2011080830A1 WO 2011080830 A1 WO2011080830 A1 WO 2011080830A1 JP 2009071781 W JP2009071781 W JP 2009071781W WO 2011080830 A1 WO2011080830 A1 WO 2011080830A1
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WO
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vehicle
route
driver
control
target
Prior art date
Application number
PCT/JP2009/071781
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English (en)
French (fr)
Inventor
喜朗 入江
Original Assignee
トヨタ自動車株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by トヨタ自動車株式会社 filed Critical トヨタ自動車株式会社
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Priority to PCT/JP2009/071781 priority patent/WO2011080830A1/ja
Priority to CN200980161693.XA priority patent/CN102548822B/zh
Priority to US13/376,601 priority patent/US20120277955A1/en
Priority to JP2011547213A priority patent/JP5168421B2/ja
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    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
    • B60W30/14—Adaptive cruise control
    • B60W30/143—Speed control
    • B60W30/146—Speed limiting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60W30/18145—Cornering
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    • B60W50/0097—Predicting future conditions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60W2552/00—Input parameters relating to infrastructure
    • B60W2552/30—Road curve radius
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2556/00—Input parameters relating to data
    • B60W2556/45—External transmission of data to or from the vehicle
    • B60W2556/50—External transmission of data to or from the vehicle of positioning data, e.g. GPS [Global Positioning System] data

Definitions

  • the present invention relates to a driving support device that is mounted on a vehicle and supports a driving operation of a driver, and more particularly, to a driving support device that supports driving along a set travel locus.
  • Navigation devices that provide route guidance to the driver when the vehicle is traveling are now widely used. By using such a navigation device, it is possible to obtain route information in advance and use it for vehicle control and the like.
  • the technique described in Patent Document 1 is an example of such a technique, and in consideration of the road width and curve shape of the curve road ahead, within the range of the curvature radius Rroad of the curve road and the maximum curvature radius Rmax that can be run.
  • To select the radius of curvature R of the planned travel line and set the target vehicle speed V reflecting this planned travel line.
  • the driver is encouraged to decelerate and the traveling is stabilized.
  • Conventional driving assistance performs control and assistance so that the driving behavior of the driving assistance device is recognized as optimal.
  • control / support does not always coincide with the general operation of the driver when there is no control / support.
  • the driving support device does not always grasp all the surrounding situations. For this reason, when the driver feels uncomfortable with respect to control and support, or when the driver collides with the operation of the driver himself, cooperative control between a plurality of supports may be difficult.
  • an object of the present invention is to provide a driving assistance device that facilitates the operation and cooperation among a plurality of assistances without causing the driver to feel uncomfortable.
  • the driving support device provides a route target acquisition unit that acquires a target requested by the driver when setting a travel route, and a route selection that selects a travel route according to the acquired target.
  • a route information acquisition unit that acquires route information of the selected route
  • a target locus calculation unit that calculates a target locus of the vehicle in the selected route
  • Variable area calculation means for obtaining a variable area.
  • a driver will detection means for detecting the driver's is further provided, and driving assistance is performed based on the detected driver's intention and the determined variable area, or the detected driver's intention and the determined variable area are provided.
  • the target locus calculated based on the correction may be corrected.
  • the correction of the target trajectory may be to change the curvature in the trajectory.
  • vehicle behavior control means for controlling the behavior of the vehicle is further provided, and the control intervention ratio by the vehicle behavior control means may be changed based on the detected intention of the driver and the obtained variable region.
  • This vehicle behavior control means is, for example, steering characteristic changing means for changing the steering characteristic.
  • the vehicle behavior control means for controlling the behavior of the vehicle
  • the expected curvature calculation means for obtaining the expected curvature of the travel route based on the detected driver's intention
  • the obtained expected curvature and the route information acquisition means may be provided, and the control state by the vehicle behavior control means may be changed based on the comparison result.
  • a travel route is selected according to a target requested by the driver, for example, whether time is prioritized or fuel efficiency is prioritized, and a target locus that the vehicle should take in the set travel route is determined.
  • the uncomfortable feeling felt by the driver can be reduced.
  • the sense of incongruity felt by the driver can be reduced by adjusting the control intervention ratio.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a driving support apparatus according to the present invention.
  • the control unit of the support apparatus includes an operation plan generation ECU (Electronic Control Unit) 1 and a motion control ECU 2.
  • Each ECU1, 2 is constituted by a CPU, a ROM, a RAM, and the like.
  • the driving plan generation ECU 1 and the motion control ECU 2 are connected by an in-vehicle LAN or a bus and have a function of performing mutual communication.
  • the driving plan generation ECU 1 includes a front camera 10 that acquires a front image of the vehicle, a laser radar 11 that detects an obstacle in front of the vehicle, a GPS (Global Positioning System) 12 that acquires position information of the host vehicle, road information, and the like. Is input as map information (DB) 13 and input means 14 such as a keyboard and a touch panel, and the operation plan generated on the display 15 is output as navigation information.
  • GPS Global Positioning System
  • DB 13 map information
  • input means 14 such as a keyboard and a touch panel
  • the operation plan generated on the display 15 is output as navigation information.
  • various autonomous navigation systems may be employed.
  • both the driving plan generation ECU 1 and the motion control ECU 2 include a vehicle speed sensor 21 for detecting the vehicle speed, an acceleration sensor 22 for detecting acceleration acting on the vehicle, a yaw rate sensor 23 for detecting the yaw rate acting on the vehicle, and steering of the vehicle.
  • the outputs of the steering angle sensor 24 that detects the angle and the vehicle height sensor 25 that detects the vehicle height are input.
  • the motion control ECU 2 controls an EPS (Electric Power Steering) 3 that controls the steering 31, an ECB (Electronically Controlled Braking System) 4 that controls the brake 41, an engine ECU 5 that controls the engine 51, and a stabilizer 61 for adjusting the vehicle height. It communicates with AS (active ⁇ stabilizer) 6 and controls the behavior of the vehicle by controlling the operation of each element.
  • the engine 51 is not limited to an internal combustion engine, and an electric motor or a hybrid system using both of them can be used.
  • FIG. 2 is an image diagram comparing the control according to the present invention and the conventional control.
  • the behavior of the vehicle is regarded as the behavior control of the ball in the mortar-shaped container. It shows that the closer the ball is to the bottom of the mortar, the more the vehicle behavior is in the normal region, and the closer the ball is to the mortar, the more critical the region.
  • FIGS. 2 (a) to 2 (d) are images of conventional control.
  • the conventional control does not have enough information about the control limit, so when it reaches the control limit range (FIG. 2 (c)), the behavior is likely to fail (FIG. 2 (d)).
  • 2 (e) to 2 (h) are images of control according to the present invention.
  • preview information (dotted ball) that represents the limit area of vehicle behavior is used to control the vehicle behavior (ball indicated by the solid line) so that it does not approach the limit area. Can be shifted to the normal area.
  • the operation of the driving support apparatus according to the present invention will be specifically described below.
  • FIG. 3 is a flowchart showing a first control process which is a basic form. This process is repeatedly executed at a predetermined timing while the driving plan generation ECU 1 and the motion control ECU 2 cooperate to turn on the power key of the vehicle.
  • step S1 it is determined whether or not the target trajectory is already present.
  • the target trajectory is generated by the driving plan generation ECU 1, travel lane information acquired by white line recognition using image processing from the road image in front acquired by the front camera 10, and the vehicle acquired by the laser radar 11. Obstacle information ahead, current position information of the vehicle acquired by GPS 12, road information to the destination acquired by map DB 13, route information, and a target related to the route set by the driver by input means 14, that is, destination, Based on the request to the destination (travel time priority or fuel economy priority), etc., the route to the destination (which road or intersection to reach the destination) is set, and within that route, A target trajectory is set as a trajectory through which the rear wheel axle center of the host vehicle should pass. In the initial setting, this target trajectory is set as a trajectory passing through the center line of the traveling lane, for example.
  • step S2 the process proceeds to step S2 to obtain possible passing area information (step S2).
  • This possible passing area information includes the width information of the traveling lane in the front section read from the map DB 13, the measured width information based on the traveling lane information acquired by the front camera 10, the obstacle detected by the laser radar 11, and the speed of the preceding vehicle. , And position information.
  • the passable area of the previous road is determined and determined based on the acquired passable area information (step S3).
  • This is a range in which the host vehicle can travel safely based on the traveling state of the host vehicle including the width of the traveling lane, the inter-vehicle distance from the preceding vehicle, the presence or absence of surrounding obstacles (for example, the presence or absence of a stopped vehicle), and the vehicle speed. Set the passable area.
  • the driving intention of the driver is estimated from the operation state of the driver (step S4).
  • this operation state the driver's intention to change the lane, acceleration / deceleration, positioning in the driving lane, etc. is estimated based on the acceleration / deceleration of the vehicle accompanying the accelerator, brake and shift operations, and the steering angle change by the steering operation. To do.
  • step S5 based on the estimated will of the driver, the target trajectory / vehicle posture is corrected according to the passable region, and the process is terminated.
  • the target trajectory that is comfortable for the driver can be provided. Therefore, if the vehicle behavior control according to the target track is performed, the driver will not feel uncomfortable with the control intervention, and the driver's operation and the control intervention will not conflict with each other. Control can be performed without approaching the limit region that falls.
  • FIG. 4 shows a processing flowchart of the second processing mode. Similar to the first control process, this process is also repeatedly executed at a predetermined timing while the driving plan generation ECU 1 and the motion control ECU 2 cooperate to turn on the power key of the vehicle.
  • the process proceeds to step S12 to obtain preview information.
  • the preview information represents the limit area of the vehicle behavior, and the speed pattern, the acceleration / deceleration pattern, the yaw rate change pattern, and the like are limited in advance based on the conditions of the traveling road, the conditions of the vehicle, and the like. Information.
  • step S13 the path curvature of the passage area of the previous passage is calculated in advance.
  • This path curvature can be acquired from the traveling lane information of the front section read from the map DB 13 and the traveling lane information acquired by the front camera 10.
  • step S14 the passable area of the previous road is determined and determined (step S14). Then, the maximum curvature Rmax and the minimum curvature Rmin in the determined passable area are obtained (step S15).
  • a target yaw rate ⁇ * with a fixed target rudder angle ⁇ at the time of planning a target yaw rate ⁇ * 1 corresponding to the obtained maximum curvature Rmax, and a target yaw rate ⁇ * 2 corresponding to the minimum curvature Rmin are obtained, and ⁇ *
  • the difference ⁇ 1 between ⁇ * 1 and ⁇ * 1 and the difference ⁇ 2 between ⁇ * and ⁇ * 2 are obtained (step S16).
  • an intervention amount ⁇ A is set (step S17).
  • This ⁇ A is set by multiplying ⁇ by a predetermined gain k.
  • ⁇ is the curvature in the direction in which intervention control is actually performed, among ⁇ 1 and ⁇ 2 obtained in step S16.
  • ⁇ 1 is used when controlling to the maximum curvature side from the planning time
  • ⁇ 2 is used when controlling to the minimum curvature side from the planning time.
  • the gain k is changed based on the driver's will, and is set as shown in FIG. 5 according to the accelerator opening, for example.
  • step S18 it is determined whether or not to perform intervention. Specifically, it is determined whether or not the difference between the current yaw rate ⁇ acquired by the yaw rate sensor 23 and the target yaw rate ⁇ * is equal to or greater than the standard threshold A plus the intervention amount ⁇ A. If ⁇ * is less than A + ⁇ A, it is determined that it is not necessary to perform control intervention, and the subsequent processing is skipped and the process ends. On the other hand, if ⁇ * is greater than or equal to A + ⁇ A, it is determined that intervention is necessary, and VSC (Vehicle Stability Control) is activated early. The specific VSC control determines whether the vehicle is oversteered or understeered based on the vehicle attitude.
  • VSC Vehicle Stability Control
  • VSC intervention control can be performed so that the steer characteristic of the original vehicle is obtained.
  • the control in steps S18 and S19 performs passive control intervention, but this control can also be positive control intervention.
  • the processing flow shown in FIG. 7 is obtained by changing the processing in steps S18 and S19.
  • the intervention determination in step S18a differs from the intervention determination processing in step S18 in that the threshold for intervention determination is different, and the difference between the current yaw rate ⁇ acquired by the yaw rate sensor 23 and the target yaw rate ⁇ * is the standard threshold A. It is determined whether or not the value is equal to or greater than the value obtained by subtracting the intervention amount ⁇ A from
  • ⁇ * is less than A ⁇ A, it is determined that it is not necessary to perform control intervention, and the subsequent processing is skipped and the process ends.
  • ⁇ * is greater than or equal to A ⁇ A, it is determined that intervention is necessary, and active intervention control by VGRS (Variable Gear Ratio Steering) is performed.
  • the VGRS control is performed by changing the actual steering angle with respect to the operation of the steering 31 so as to shift more quickly to the steering angle that realizes the target yaw rate.
  • FIG. 7 shows a processing flowchart of the third processing mode.
  • the yaw rate deviation ⁇ is a difference between the target yaw rate ⁇ * and the actual yaw rate ⁇ , and when the absolute value is equal to or greater than a predetermined threshold, it is determined that the vehicle is in the vehicle control limit range (vehicle limit range).
  • step S22 the passing area route curvature of the previous road is calculated. This passing area path curvature calculation is the same as the processing in step S13 in the second processing mode.
  • step S23 the reliability of the route calculation is verified.
  • the reliability of the predicted route is determined by comparing the route information acquired by the map DB 13 with the route information acquired by the front camera 10 or the like, and further by comparing the actual travel result.
  • the subsequent process is skipped and the process is terminated.
  • the process proceeds to step S24.
  • step S24 the road width is determined. This is performed by comparing the road width acquired as route information with a predetermined threshold value. This threshold value may be set larger as the vehicle speed is higher and the road curvature is larger. If it is determined that the road width is less than the threshold and is not sufficient, the process proceeds to step S27 described later. If it is determined that the road width is equal to or greater than the threshold, the step is performed. The process proceeds to S25.
  • step S25 the driver's intention to accelerate is determined. This may be determined by the presence or absence of an accelerator operation by the driver. If there is no accelerator operation, the process proceeds to step S27 described later, and if there is an accelerator operation, the process proceeds to step S26.
  • step S26 since the road width is sufficient and the control according to the driver's acceleration intention can be performed, the VSC intervention timing is delayed more than usual and the control amount is also reduced. As a result, on the road shown in FIG. 8 (boundaries are indicated by 101L and 101R), the original target locus 102 can be corrected to the target locus 103 reflecting the driver's will.
  • step S27 If the road width is not sufficient or the driver does not have the intention to accelerate, regular VSC control is performed in step S27. In this case, vehicle behavior control is performed on the road shown in FIG. 8 so that traveling along the original target locus 102 is performed.
  • the vehicle behavior control within the control limit range and the control based on the driver's will can be coordinated, and the uncomfortable feeling that the driver feels for the control can be reduced.
  • FIG. 9 shows a processing flowchart of the fourth processing mode.
  • step S32 determines whether or not VSC control is started. If the VSC control is not being performed, the subsequent processing is skipped and terminated. If the VSC control is being performed, the process proceeds to step S33.
  • step S33 the passage area path curvature of the previous road is calculated. This passage area path curvature calculation is the same as the processing in step S13 in the second processing form and step S22 in the third processing form.
  • step S34 the reliability of the route calculation is verified. This process is the same as the process of step S23 in the third process form.
  • the process proceeds to step S37 described later.
  • the process proceeds to step S35.
  • step S36 the expected route curvature is compared with the route curvature based on the actual road shape.
  • the path curvature based on the actual road shape is a curvature of a path through which the vehicle can pass in an area where the vehicle can actually travel while avoiding an obstacle or the like, and the traveling state of the vehicle (vehicle speed, acceleration, yaw rate). It can change depending on the situation.
  • the predicted route curvature is smaller than the route curvature based on the road shape, that is, when the curve of the travelable area is actually steeper than the predicted route curve
  • the process proceeds to step S36 and oversteer is performed in the VSC control.
  • the control corresponding to the sharp curve is performed by performing the control with the side tendency.
  • step S34 when it is determined in step S34 that the reliability of the prefetched route information is low, and when the predicted route curvature is larger than the route curvature based on the road shape, and the actual travelable area curve is actually looser than the predicted route curve. Then, control that tends to be understeer side, which is general control in VSC control, is performed.
  • the vehicle behavior control within the control limit range and the control based on the driver's will can be coordinated, and the uncomfortable feeling that the driver feels for the control can be reduced.
  • Each ECU may share a part or all of it, or may be shared with other control devices.

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Abstract

　運転者が入力手段１４により入力した要求目標（目的地、目的地までの走行方法、例えば、時間優先か燃費優先か等）に基づいて、運転計画生成ＥＣＵ１は、地図ＤＢ１３に格納された地図情報と、ＧＰＳ１２により取得した車両の現在位置情報に基づいて走行経路の選択を行う。さらに、選択した経路の経路情報を取得して、選択した経路中における車両の目標軌跡を算出するとともに、この経路情報に基づいて算出した軌跡の変更可能範囲である可変領域を求める。運転制御ＥＣＵ２は、車両制御にあたり、この可変領域情報を利用する。

Description

運転支援装置
　本発明は、車両に搭載されて運転者の運転操作の支援を行う運転支援装置に関し、特に、設定した走行軌跡に沿った走行の支援を行う運転支援装置に関する。
　車両走行時に運転者に対して経路案内を行うナビゲーション装置は現在、広く普及している。こうしたナビゲーション装置を用いることにより、経路情報を事前に取得しておき、それを車両制御等に役立てることが可能となる。特許文献１に記載されている技術はそうした技術の一例であって、前方のカーブ走路の道幅とカーブ形状を考慮して、当該カーブ路の曲率半径Ｒroadと走行可能な最大曲率半径Ｒmaxの範囲内で予定走行ラインの曲率半径Ｒを選択し、この予定走行ラインを反映した目標車速Ｖを設定する。カーブ路へ進入する際の車速が当該目標車速Ｖを超えそうな場合には、運転者に減速を促し、走行の安定を図る、というものである。
特開平１１－３２８５９６号公報
　従来の運転支援は、運転支援装置側が最適と認定した車両挙動となるよう制御・支援を行っている。しかしながら、こうした制御・支援は、必ずしも制御・支援がない場合における運転者の一般的な操作と合致するとは限らない。また、運転支援装置は全ての周辺状況を把握しているとは限らない。このため、制御・支援に対して運転者が違和感を覚える場合や、運転者自身の操作とは衝突する場合、複数の支援間の協調制御が困難になる場合がある。
　そこで本発明は、運転者が違和感を覚えることなく、その操作や複数の支援間での協調を容易にした運転支援装置を提供することを課題とする。
　上記課題を解決するため、本発明に係る運転支援装置は、走行経路設定にあたり、運転者が要求する目標を取得する経路目標取得手段と、取得した目標に応じて走行経路の選択を行う経路選択手段と、選択した経路の経路情報を取得する経路情報取得手段と、選択した経路中における車両の目標軌跡を算出する目標軌跡算出手段と、経路情報に基づいて算出した軌跡の変更可能範囲である可変領域を求める可変領域算出手段と、を備えているものである。
　運転者の意志を検出する運転者意志検出手段をさらに備えており、検出した運転者の意志と求めた可変領域に基づいて運転支援を行うか、検出した運転者の意志と求めた可変領域に基づいて算出した目標軌跡の修正を行うとよい。ここで、目標軌跡の修正は、軌跡中の曲率を変更するものであるとよい。
　さらに、車両の挙動を制御する車両挙動制御手段をさらに備えており、検出した運転者の意志と求めた可変領域に基づいて車両挙動制御手段による制御介入割合を変更するとよい。この車両挙動制御手段は、例えば、操舵特性を変更する操舵特性変更手段である。
　あるいは、車両の挙動を制御する車両挙動制御手段と、検出した運転者の意志に基づいて、走行経路の予想曲率を求める予想曲率算出手段と、求めた予想曲率と、経路情報取得手段により取得した当該経路の曲率とを比較する曲率比較手段をさらに備えており、比較結果に基づいて車両挙動制御手段による制御状態を変更するものでもよい。
　本発明によれば、運転者の要求する目標、例えば、時間を優先するか、燃費を優先するか等、に応じて走行経路を選択し、設定した走行経路中において車両がとるべき目標軌跡を算定するとともに、その変更可能範囲である可変領域を求めることにより、制御自体に柔軟性をもたせることができる。
　ここで、運転者の操作意志等を把握し、把握した操作意志を利用して運転支援制御や目標軌跡の修正を行うと運転者が感じる違和感を低減できる。また、車両挙動を制御する場合には、制御介入割合を調整することで、運転者が感じる違和感を低減できる。
　また、運転者の操作意志から運転者が採ろうとしている軌跡の曲率と経路の曲率を比較して車両挙動制御手段による挙動制御を行うことにより、運転者の意志に合致した制御を行うことができる。
本発明に係る運転支援装置の構成を示すブロック図である。 制御限界域における従来制御と本発明に係る制御の制御イメージを示す図である。 本発明に係る運転支援装置による第１の制御処理を示すフローチャートである。 本発明に係る運転支援装置による第２の制御処理を示すフローチャートである。 図４の制御におけるゲイン設定例を示す図である。 第２の制御処理の変更例を示すフローチャートである。 本発明に係る運転支援装置による第３の制御処理を示すフローチャートである。 図７の制御処理による目標軌跡設定を説明する図である。 本発明に係る運転支援装置による第４の制御処理を示すフローチャートである。
　以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説明は省略する。
　図１に本発明に係る運転支援装置のブロック構成図を示す。本支援装置の制御部は、運転計画生成ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１と、運動制御ＥＣＵ２により構成される。各ＥＣＵ１、２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等によって構成されるものである。運転計画生成ＥＣＵ１と、運動制御ＥＣＵ２とは、車内ＬＡＮまたはバスにより接続され、相互通信を行う機能を有している。
　運転計画生成ＥＣＵ１には、車両の前方映像を取得する前方カメラ１０、車両前方の障害物等を検知するレーザレーダ１１、自車両の位置情報を取得するＧＰＳ（Global Positioning System）１２、道路情報等を地図情報として格納している地図ＤＢ（DataBase）１３、キーボード、タッチパネル等の入力手段１４の出力が入力され、ディスプレイ１５に生成した運転計画をナビ情報として出力する。ＧＰＳ１２のほかに、各種の自律航法システムを採用してもよい。
　また、運転計画生成ＥＣＵ１と運動制御ＥＣＵ２の双方には、車速を検出する車速センサ２１、車両に作用する加速度を検出する加速度センサ２２、車両に作用するヨーレートを検出するヨーレートセンサ２３、車両の操舵角を検出する操舵角センサ２４、車高を検出する車高センサ２５の各出力が入力されている。
　運動制御ＥＣＵ２は、ステアリング３１を制御するＥＰＳ（Electric power steering）３、ブレーキ４１を制御するＥＣＢ（Electronically Controlled Brake System）４、エンジン５１を制御するエンジンＥＣＵ５、車高調整用のスタビライザ６１を制御するＡＳ（active stabilizer）６と通信し、各要素の作動を制御することで車両の挙動を制御する。エンジン５１としては、内燃機関に限らず、電動機や両者を併用したハイブリッドシステムを用いることができる。
　図２は、本発明に係る制御と従来制御を比較したイメージ図である。ここでは、車両の挙動をすり鉢状の容器内のボールの挙動制御に見立てている。ボールがすり鉢の底面に近いほど車両挙動が通常領域にあり、すり鉢の淵に近づくほど限界領域にあることを示している。
　図２（ａ）～図２（ｄ）は、従来制御のイメージであり、時系列的には、図２（ａ）→図２（ｂ）→図２（ｃ）→図２（ｄ）と移行する。従来制御では、制御限界に関する情報を十分に持ち合わせていないため、制御限界域に達する（図２（ｃ））と、挙動が破綻しやすかった（図２（ｄ））。図２（ｅ）～図２（ｈ）は本発明に係る制御のイメージである。本制御では、車両挙動の限界領域を表すプレビュー情報（点線のボール）を用いて、車両挙動（実線で示されるボール）が限界領域に近づかないように制御を行うため、挙動を大きく乱すことなく、通常領域へと移行させることができる。本発明に係る運転支援装置の動作を以下、具体的に説明する。
　（第１の処理形態）　図３は、基本形である第１の制御処理を示すフローチャートである。この処理は、運転計画生成ＥＣＵ１と運動制御ＥＣＵ２とが協調して車両の電源キーがオンになっている間、所定のタイミングで繰り返し実行される。
　ステップＳ１では、既に目標軌道を持っているか否かを判定する。この目標軌道とは、運転計画生成ＥＣＵ１によって生成されるものであり、前方カメラ１０で取得した前方の道路画像から画像処理を用いた白線認識により取得した走行レーン情報、レーザレーダ１１で取得した車両前方の障害物情報、ＧＰＳ１２により取得した車両の現在位置情報、地図ＤＢ１３で取得した目的地までの道路情報、経路情報と、入力手段１４により運転者が設定した経路に関する目標、すなわち、目的地、目的地までの走行方法（時間優先か燃費優先か）等の要求に基づいて、目的地までの経路（目的地までどの道路、交差点を通るのかを表す。）を設定し、その経路内において、自車両の後輪車軸中心が通過すべき軌跡として目標軌道が設定される。この目標軌道は、初期設定においては、例えば、走行レーンの中心線を通る軌道として設定される。
　目標軌道が設定されていない場合は、その後の処理をスキップして処理を終了する。一方、目標軌道が設定されている場合には、ステップＳ２へと移行し、可能通過領域情報を取得する（ステップＳ２）。この可能通過領域情報とは、地図ＤＢ１３から読み込んだ前方区間の走行レーンの幅情報、前方カメラ１０で取得した走行レーン情報に基づく実測幅情報、レーザレーダ１１で検知した障害物、先行車両の速度、位置情報等からなる。
　次に、取得した可能通過領域情報に基づいて先の道路の通過可能領域を判断して確定する（ステップＳ３）。走行レーンの幅、先行車両との車間距離、周辺の障害物の存否（例えば、停車車両の存否）、車速をはじめとする自車両の走行状態に基づいて自車両が安全に走行できる範囲である通過可能領域を設定する。
　続いて、ドライバーの操作状態からドライバーの走行意志を推定する（ステップＳ４）。この操作状態としては、アクセル、ブレーキ、シフト操作に伴う車両の加減速、ステアリング操作による舵角変更に基づいて、ドライバーの車線変更や加減速、走行レーン内での位置取り等の操作意志を推定する。ステップＳ５では、推定したドライバーの意志に基づいて、目標軌道・車両姿勢を通過可能領域に応じて修正し、処理を終了する。
　このように、設定した目標軌道を推定したドライバーの走行意志に基づいて、通過可能領域に応じて修正することで、運転者にとって違和感のない目標軌道を提供することができる。したがって、この目標軌道にのっとった車両挙動制御を行えば、制御介入に対して運転者が違和感を覚えることがなく、また、運転者の操作と制御介入とが相反することもなく、制御破綻に陥るような限界領域に近づくことなく制御を行うことができる。
　（第２の処理形態）　第２の処理形態の処理フローチャートを図４に示す。この処理も第１の制御処理同様に、運転計画生成ＥＣＵ１と運動制御ＥＣＵ２とが協調して車両の電源キーがオンになっている間、所定のタイミングで繰り返し実行される。
　最初のステップＳ１１では、目標走行軌跡が存在するか否かを判定する。この目標走行軌跡とは、第１の処理形態における目標軌道と同じものである。目標走行軌跡が設定されていない場合には、その後の処理をスキップして処理を終了する。一方、目標走行軌跡が設定されている場合には、ステップＳ１２へと移行してプレビュー情報を取得する。このプレビュー情報とは、上述したように、車両挙動の限界領域を表すものであり、走行路の条件、車両の条件などに基づいて予め速度パターンや、加減速パターン、ヨーレート変更パターン等を制限する情報である。
　ステップＳ１３では、先の通路の通過領域の経路曲率を計算しておく。この経路曲率は、地図ＤＢ１３から読み込んだ前方区間の走行レーン情報や前方カメラ１０で取得した走行レーン情報から取得できる。次に、第１の処理のステップＳ３と同様に、先の道路の通過可能領域を判断し、確定する（ステップＳ１４）。そして、確定した通過可能領域中における最大曲率Ｒmaxと最小曲率Ｒminを求める（ステップＳ１５）。
　次に、計画時の目標舵角δを固定とした目標ヨーレートγ*と、求めた最大曲率Ｒmaxに対応する目標ヨーレートγ*1、最小曲率Ｒminに対応する目標ヨーレートγ*2を求め、γ*とγ*1の差分Δγ1と、γ*とγ*2の差分Δγ2を求める（ステップＳ１６）。
　次に、介入量ΔＡを設定する（ステップＳ１７）。このΔＡはΔγに所定のゲインｋを乗じて設定される。ここで、Δγは、ステップＳ１６で求めたΔγ1、Δγ2のうち、実際に介入制御が行われる方向の曲率が用いられる。例えば、計画時より最大曲率側へ制御する場合には、Δγ1が、計画時より最小曲率側へ制御する場合には、Δγ2が用いられる。ゲインｋは、ドライバー意志に基づいて変更されるものであり、例えば、アクセル開度に応じて図５に示されるように設定される。
　続く、ステップＳ１８では、介入を行うか否かを判定する。具体的には、ヨーレートセンサ２３で取得した現在のヨーレートγと目標ヨーレートγ*との差が、標準しきい値Ａに介入量ΔＡを加えた値以上であるか否かを判定する。γ－γ*がＡ＋ΔＡ未満の場合には、制御介入を行う必要はないと判断し、その後の処理をスキップして終了する。一方、γ－γ*がＡ＋ΔＡ以上の場合には、介入を行う必要有りと判断し、ＶＳＣ（Vehicle Stability Control）を早期作動させる。具体的なＶＳＣの制御は、車両姿勢に基づいてオーバーステア状態かアンダーステア状態かを判定し、オーバーステアと判断した場合は、外側前輪にブレーキをかけ、逆にアンダーステアと判断した場合は、エンジン出力を落とし、内側後輪にブレーキをかける制御を行う。このとき、オーバーステア、アンダーステアの判断基準を通常の場合よりも早期に制御に入るように実施する。本実施形態によれば、本来の車のステア特性が出るようＶＳＣ介入制御を行うことができる。
　このステップＳ１８、Ｓ１９の制御は、消極的な制御介入を行うものであるが、この制御を積極的な制御介入とすることも可能である。図７に示される処理フローは、このステップＳ１８、Ｓ１９の処理を変更したものである。ステップＳ１８ａにおける介入判定は、ステップＳ１８における介入判定処理とは、介入判定のしきい値が異なり、ヨーレートセンサ２３で取得した現在のヨーレートγと目標ヨーレートγ*との差が、標準しきい値Ａから介入量ΔＡを減じた値以上であるか否かを判定する。
　そして、γ－γ*がＡ－ΔＡ未満の場合には、制御介入を行う必要はないと判断し、その後の処理をスキップして終了する。一方、γ－γ*がＡ－ΔＡ以上の場合には、介入を行う必要有りと判断し、ＶＧＲＳ（Variable Gear Ratio Steering）による積極的な介入制御を行う。具体的なＶＧＲＳの制御は、ステアリング３１の操作に対する実際の舵角を変更することで、目標ヨーレートを実現する舵角へとより速やかに移行させるものである。
　（第３の処理形態）　第３の処理形態の処理フローチャートを図７に示す。最初に、ヨーレート偏差Δγを判定することにより、車両限界域にあるか否かを判定する（ステップＳ２１）。ヨーレート偏差Δγは、目標ヨーレートγ*と実際のヨーレートγとの差であり、その絶対値が所定のしきい値以上である場合に車両の制御限界域（車両限界域）にあると判定する。
　車両限界域にはないと判定した場合には、通常の車両挙動制御により対応できるので、その後の処理をスキップして処理を終了する。一方、車両限界域にあると判定した場合には、ステップＳ２２へと移行して、先の道路の通過領域経路曲率を計算する。この通過領域経路曲率計算は、第２の処理形態におけるステップＳ１３の処理と同一である。
　次に、経路計算の信頼性を検証する（ステップＳ２３）。この検証は、地図ＤＢ１３で取得した経路情報と、前方カメラ１０等で取得した経路情報の照合、さらには、実際の走行結果との照合により、予想経路の信頼性を判定するものである。地図ＤＢ１３等で取得した先読み経路情報の信頼性が低いと判定した場合には、その後の処理をスキップして処理を終了する。一方、信頼性が高いと判定した場合には、ステップＳ２４へと移行する。
　ステップＳ２４では、道路幅を判定する。これは、経路情報として取得した道路幅を所定のしきい値と比較することにより行うが、このしきい値は、車速が速いほど、また、道路曲率が大きくなるほど大きく設定するとよい。道路幅がしきい値未満であって、十分ではないと判定した場合には、後述するステップＳ２７へと移行し、道路幅がしきい値以上であって十分にあると判定した場合にはステップＳ２５へと移行する。
　ステップＳ２５では、ドライバーの加速意志を判定する。これは、ドライバーによるアクセル操作の有無により判定を行えばよい。アクセル操作がない場合には、後述するステップＳ２７へと移行し、アクセル操作がある場合には、ステップＳ２６へと移行する。
　ステップＳ２６では、道路幅が十分にあり、ドライバーの加速意志に沿った制御を行うことが可能であるため、ＶＳＣの介入タイミングを通常よりも遅らせて、その制御量も減らす。これにより、図８に示される道路（境界線を１０１Ｌ、１０１Ｒで示す。）において、元の目標軌跡１０２からドライバーの意志を反映した目標軌跡１０３へと修正することができる。
　一方、道路幅が十分でないか、ドライバーが加速意志を有していない場合には、ステップＳ２７において、正規のＶＳＣ制御を行う。この場合には、図８に示される道路では、元の目標軌跡１０２に沿った走行が行われるよう車両挙動制御が行われる。
　本実施形態によれば、制御限界域内での車両挙動制御と、ドライバーの意志に基づいた制御とを協調させることができ、ドライバーが制御に対して感じる違和感を低減できる。
　（第４の処理形態）　第４の処理形態の処理フローチャートを図９に示す。最初に、ヨーレート偏差Δγを判定することにより、車両限界域にあるか否かを判定する（ステップＳ３１）。この処理は、第３の処理形態におけるステップＳ２１の思慮と同一である。
　車両限界域にはないと判定した場合には、通常の車両挙動制御により対応できるので、その後の処理をスキップして処理を終了する。一方、車両限界域にあると判定した場合には、ステップＳ３２へと移行して、ＶＳＣ制御を開始しているか否かを判定する。ＶＳＣ制御中でない場合には、その後の処理はスキップして終了し、ＶＳＣ制御中の場合には、ステップＳ３３へと移行する。
　ステップＳ３３では、先の道路の通過領域経路曲率を計算する。この通過領域経路曲率計算は、第２の処理形態におけるステップＳ１３、第３の処理形態におけるステップＳ２２の処理と同一である。
　次に、経路計算の信頼性を検証する（ステップＳ３４）。この処理は、第３の処理形態におけるステップＳ２３の処理と同一である。地図ＤＢ１３等で取得した先読み経路情報の信頼性が低いと判定した場合には、後述するステップＳ３７へと移行する。一方、信頼性が高いと判定した場合には、ステップＳ３５へと移行する。
　ステップＳ３６では、予想経路曲率と実際の道路形状に基づく経路曲率とを比較する。ここで、実際の道路形状に基づく経路曲率とは、障害物等を避けて実際に走行が可能な領域において車両が通過可能な経路の曲率であり、車両の走行状態（車速、加速度、ヨーレート）によっても変わりうる。予想経路曲率が道路形状に基づく経路曲率より小さい場合、つまり、実際に走行可能領域のカーブのほうが予想経路のカーブより急である場合には、ステップＳ３６へと移行して、ＶＳＣ制御においてオーバーステア側傾向にした制御を行うことで、急カーブに対応した制御を実施する。
　一方、ステップＳ３４で先読み経路情報の信頼性が低いと判定した場合と、予想経路曲率が道路形状に基づく経路曲率より大きく、実際に走行可能領域のカーブのほうが予想経路のカーブより緩い場合には、ＶＳＣ制御において一般的な制御であるアンダーステア側傾向にした制御を行う。
　本実施形態においても、制御限界域内での車両挙動制御と、ドライバーの意志に基づいた制御とを協調させることができ、ドライバーが制御に対して感じる違和感を低減できる。
　上述した各制御の処理フローチャートは一例であって、適宜変更が可能である。また、各ＥＣＵは、その一部または全部を共有していてもよく、その他の制御装置と共有されていてもよい。
　１…運転計画生成ＥＣＵ、２…運動制御ＥＣＵ、１０…前方カメラ、１１…レーザレーダ、１２…ＧＰＳ、１３…地図ＤＢ、１４…入力手段、１５…ディスプレイ、２１…車速センサ、２２…加速度センサ、２３…ヨーレートセンサ、２４…操舵角センサ、２５…車高センサ、３１…ステアリング、４１…ブレーキ、５１…エンジン、６１…スタビライザ、１０１Ｌ、１０１Ｒ…道路境界線、１０２、１０３…目標軌跡。

Claims (7)

  1. 走行経路設定にあたり、運転者が要求する目標を取得する経路目標取得手段と、
    　取得した目標に応じて走行経路の選択を行う経路選択手段と、
    　選択した経路の経路情報を取得する経路情報取得手段と、
    　選択した経路中における車両の目標軌跡を算出する目標軌跡算出手段と、
    　前記経路情報に基づいて算出した軌跡の変更可能範囲である可変領域を求める可変領域算出手段と、
    　を備えている運転支援装置。
  2. 運転者の意志を検出する運転者意志検出手段をさらに備えており、
    　検出した運転者の意志と求めた可変領域に基づいて運転支援を行う請求項１記載の運転支援装置。
  3. 運転者の意志を検出する運転者意志検出手段をさらに備えており、
    　検出した運転者の意志と求めた可変領域に基づいて算出した目標軌跡の修正を行う請求項１記載の運転支援装置。
  4. 前記目標軌跡の修正は、軌跡中の曲率を変更するものである請求項３記載の運転支援装置。
  5. 車両の挙動を制御する車両挙動制御手段をさらに備えており、
    　検出した運転者の意志と求めた可変領域に基づいて前記車両挙動制御手段による制御介入割合を変更する請求項２記載の運転支援装置。
  6. 前記車両挙動制御手段は、操舵特性を変更する操舵特性変更手段である請求項５記載の運転支援装置。
  7. 車両の挙動を制御する車両挙動制御手段と、
    　検出した運転者の意志に基づいて、走行経路の予想曲率を求める予想曲率算出手段と、
    　求めた予想曲率と、前記経路情報取得手段により取得した当該経路の曲率とを比較する曲率比較手段をさらに備えており、
    　当該比較結果に基づいて前記車両挙動制御手段による制御状態を変更する請求項１記載の運転支援装置
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