JP2012148747A - 運転支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自車両を効率的に走行させるような運転支援を実現することができる運転支援装置を提供する。
【解決手段】運転支援装置１のＥＣＵ７は、自車両周辺の道路状況を認識する道路状況認識部２４と、自車両の走行状態を予測する自車状態予測部２６と、他車両の走行状態を予測する他車状態予測部２７と、他車両に対する自車両のリスクポテンシャルマップを算出するリスクポテンシャルマップ算出部２８と、自車両周辺の道路状況と自車両の走行状態と他車両の走行状態とに基づいて自車効率ポテンシャルマップを算出する自車効率ポテンシャルマップ算出部５２と、リスクポテンシャルマップと自車効率ポテンシャルマップとに基づいて総合ポテンシャルマップを算出する総合ポテンシャルマップ算出部３１と、総合ポテンシャルマップに基づいて操作反力を算出する操作反力算出部３２とを有している。
【選択図】図２４

Description

本発明は、自車両の運転支援を行う運転支援装置に関するものである。

従来の運転支援装置としては、例えば特許文献１に記載されているものが知られている。特許文献１に記載の運転支援装置は、自車両周囲の障害物状況を検出し、その障害物状況に基づいて各障害物に対する自車両のリスク度を算出し、更に各障害物に対するリスク度を総合して自車両周囲の総合的なリスク度を算出し、そのリスク度に応じてアクセル、ブレーキやハンドルの操作時に発生する反力を制御することにより、運転者の運転操作をアシストするというものである。

特開２００３−３２７０１８号公報

しかしながら、上記従来技術においては、自車両と対向車両との衝突が回避可能となるが、例えば自車両が狭い道路や停車車両が存在する道路を走行する場合に、自車両が対向車両と突き当たって先に進めなくなる状態（デッドロック）が発生し、自車両が効率的に走行できない状況になる可能性がある。

本発明の目的は、自車両を効率的に走行させるような運転支援を実現することができる運転支援装置を提供することである。

本発明の運転支援装置は、自車両の走行状態を予測する自車状態予測手段と、自車両の周辺を走行する他車両の走行状態を予測する他車状態予測手段と、自車両が走行する道路の状況を認識する道路状況認識手段と、自車両の走行状態と他車両の走行状態とに基づいて、他車両に対する自車両のリスクポテンシャルを算出するリスクポテンシャル算出手段と、自車両の走行状態と他車両の走行状態と道路の状況とに基づいて、自車両の走行効率度を算出する自車走行効率算出手段と、リスクポテンシャルと自車両の走行効率度とに基づいて、自車両の運転支援を行う支援手段とを備えることを特徴とするものである。

このように本発明の運転支援装置においては、自車両の走行状態と他車両の走行状態とに基づいて他車両に対する自車両のリスクポテンシャルを算出すると共に、自車両の走行状態と他車両の走行状態と道路の状況とに基づいて自車両の走行効率度を算出し、それらのリスクポテンシャル及び自車両の走行効率度とに基づいて自車両の運転支援を行うことにより、自車両と他車両との衝突を確実に回避するだけでなく、自車両を効率的に走行させるような運転支援を実現することができる。その結果、交通流全体を効率化することができる。

好ましくは、自車両の走行状態と他車両の走行状態と道路の状況とに基づいて、他車両を含む周辺交通の走行効率度を算出する周辺交通走行効率算出手段を更に備え、支援手段は、リスクポテンシャルと自車両の走行効率度と周辺交通の走行効率度とに基づいて、自車両の運転支援を行う。この場合には、他車両を含む周辺交通を考慮した運転支援が実施されることになるので、交通流全体を更に効率化することができる。

また、好ましくは、自車両の現在の走行状態に対して適用される交通ルールを抽出する交通ルール抽出手段と、交通ルールに応じて自車両の走行を規制するための規制ポテンシャルを算出する規制ポテンシャル算出手段とを更に備え、支援手段は、リスクポテンシャルと自車両の走行効率度と規制ポテンシャルとに基づいて、自車両の運転支援を行う。この場合には、信号機、一時停止及び一方通行等の交通ルールを遵守するような運転支援を実現することができる。

このとき、好ましくは、自車両の走行動作履歴と自車両のドライバの操作履歴とを保存する動作・操作履歴保存手段と、自車両の走行動作履歴とドライバの操作履歴とに基づいて、規制ポテンシャルを緩和する規制ポテンシャル緩和手段とを更に備える。この場合には、自車両のドライバが交通ルール上必要とされる運転を行った後に、ドライバにとって不要な運転支援が実施されることが抑制されるため、ドライバの違和感を軽減することができる。

さらに、好ましくは、支援手段は、操舵、アクセル、ブレーキ及びウインカーのいずれかに対して操作反力を与える手段である。この場合には、操舵、アクセル、ブレーキ及びウインカーの操作を行う際に、危険の可能性があることをドライバに確実に気づかせることができる。

本発明によれば、自車両を効率的に走行させるような運転支援を実現することができる。これにより、交通流の効率化を図ることが可能となる。

本発明に係わる運転支援装置の第１実施形態を示す全体概略構成図である。 図１に示したＥＣＵの機能ブロックを含む運転支援装置の構成図である。 図２に示したＥＣＵにより実行される処理手順を示すフローチャートである。 リスクポテンシャルマップの動作イメージ例を示す図である。 図４に示したリスクポテンシャルマップにおけるリスクポテンシャルを示すグラフである。 自車両が一旦停止位置に接近する場合における規制ポテンシャルマップの動作イメージを示す図である。 図６に示した規制ポテンシャルマップにおける規制ポテンシャルを示すグラフである。 自車両が一方通行の道路を進入禁止地点から進入しようとする場合における規制ポテンシャルマップの動作イメージを示す図である。 図８に示した規制ポテンシャルマップにおける規制ポテンシャルを示すグラフである。 自車両がバスレーンを走行しようとする場合における規制ポテンシャルマップの動作イメージを示す図である。 図１０に示した規制ポテンシャルマップにおける規制ポテンシャルを示すグラフである。 自車両が停車している通学バスの側方を走行しようとする場合における規制ポテンシャルマップの動作イメージを示す図である。 図１２に示した規制ポテンシャルマップにおける規制ポテンシャルを示すグラフである。 リスクポテンシャルマップと規制ポテンシャルマップとから総合ポテンシャルマップを算出するイメージ例を示す図である。 図１４に示したリスクポテンシャルマップ及び規制ポテンシャルマップから算出された総合ポテンシャルマップを示す図である。 図１５に示した総合ポテンシャルマップからアクセル操作反力及びブレーキ操作反力を算出するイメージを示すグラフである。 図１５に示した総合ポテンシャルマップからステアリング操作反力を算出するイメージを示すグラフである。 本発明に係わる運転支援装置の第２実施形態を示す構成図であり、ＥＣＵの機能ブロックを含んだ図である。 自車両が一方通行の道路を進入禁止地点から進入しようとする場合における規制ポテンシャルマップの動作イメージを示す図である。 図１９に示した規制ポテンシャルマップに基づいた総合ポテンシャルマップからウインカー操作反力を算出するイメージを示すグラフである。 本発明に係わる運転支援装置の第３実施形態を示す構成図であり、ＥＣＵの機能ブロックを含んだ図である。 図２１に示したＥＣＵにより実行される処理手順を示すフローチャートである。 自車両が一旦停止位置に接近する場合における規制ポテンシャルマップの動作イメージを示す図である。 本発明に係わる運転支援装置の第４実施形態を示す構成図であり、ＥＣＵの機能ブロックを含んだ図である。 図２４に示したＥＣＵにより実行される処理手順を示すフローチャートである。 自車両が走行する走行車線及び他車両が走行する対向車線の双方に停車車両が存在している場合における自車効率ポテンシャルマップの動作イメージを示す図である。 自車両が走行する走行車線及び他車両が走行する対向車線の双方に停車車両が存在している場合におけるリスクポテンシャルマップの動作イメージを示す図である。 本発明に係わる運転支援装置の第５実施形態を示す構成図であり、ＥＣＵの機能ブロックを含んだ図である。 図２８に示したＥＣＵにより実行される処理手順を示すフローチャートである。 １台の車両の右折待ちにより渋滞が発生している場合における周辺交通効率ポテンシャルマップの動作イメージを示す図である。 図３０に示した自車両及び周辺交通のポテンシャルマップを、自車両のドライバがとり得る操作を軸として２次元平面上にマッピングして、３次元のポテンシャルマップを算出するイメージを示す図である。 自車両のドライバがとり得る操作、自車両の総合ポテンシャルマップの評価値、周辺交通の総合ポテンシャルマップの評価値をそれぞれ軸として３次元空間上にマッピングした一例を示すグラフである。 本発明に係わる運転支援装置の第６実施形態を示す構成図であり、ＥＣＵの機能ブロックを含んだ図である。 図３３に示したＥＣＵにより実行される処理手順を示すフローチャートである。

以下、本発明に係わる運転支援装置の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図面において、同一または同等の要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本発明に係わる運転支援装置の第１実施形態を示す全体概略構成図である。同図において、本実施形態の運転支援装置１は、ドライバ操作センサ２と、周辺監視センサ３と、ドライバモニタ４と、自車状態センサ５と、ナビゲーション６と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）７と、操舵反力制御アクチュエータ８と、アクセル反力制御アクチュエータ９と、ブレーキ反力制御アクチュエータ１０とを備えている。

ドライバ操作センサ２は、アクセルペダルの操作を検出するアクセルペダルセンサ１１と、ブレーキペダルの操作を検出するブレーキペダルセンサ１２と、シフトレバーの操作を検出するシフトセンサ１３と、ステアリングの操作を検出するステアリングセンサ１４と、ウインカーレバーの操作を検出するウインカーレバーセンサ１５とを有している。

周辺監視センサ３は、自車両に対する他車両の位置や速度等を検出するレーダーセンサ１６を有している。ドライバモニタ４は、自車両のドライバを撮像するカメラである。自車状態センサ５は、自車両の車速を検出する速度センサ１７と、自車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサ１８と、自車両のＧ（加速度）を検出するＧセンサ１９とを有している。ナビゲーション６は、自車両の現在位置を測定するＧＰＳセンサ２０と、交通ルール情報を保存する交通ルール情報データベース（ＤＢ）２１と、地図情報を保存する地図情報ＤＢ２２とを有している。

操舵反力制御アクチュエータ８は、ステアリング（操舵）操作に対して反力を与えるように制御するアクチュエータである。アクセル反力制御アクチュエータ９は、アクセルペダル操作に対して反力を与えるように制御するアクチュエータである。ブレーキ反力制御アクチュエータ１０は、ブレーキペダル操作に対して反力を与えるように制御するアクチュエータである。

図２は、ＥＣＵ７の機能ブロックを含む運転支援装置１の構成図である。同図において、ＥＣＵ７は、周辺環境認識部２３と、道路状況認識部２４と、将来操作予測部２５と、自車状態予測部２６と、他車状態予測部２７と、リスクポテンシャルマップ算出部２８と、交通ルール抽出部２９と、規制ポテンシャルマップ算出部３０と、総合ポテンシャルマップ算出部３１と、操作反力算出部３２とを有している。

周辺環境認識部２３は、周辺監視センサ３の検出情報に基づいて、自車両周辺の環境情報（他車両、歩行者、障害物等）を認識する。道路状況認識部２４は、ナビゲーション６の交通ルール情報ＤＢ２１及び地図情報ＤＢ２２にそれぞれ保存された交通ルール情報及び地図情報と、周辺監視センサ３の検出情報とに基づいて、自車両周辺の道路状況を認識する。

将来操作予測部２５は、周辺環境認識部２３により認識された自車両周辺の環境情報と、ドライバ操作センサ２の検出情報と、ドライバモニタ４の監視情報と、自車状態センサ５の検出情報と、ナビゲーション６の情報とに基づいて、自車両のドライバの将来操作を予測する。自車状態予測部２６は、将来操作予測部２５により予測されたドライバの将来操作と、自車状態センサ５の検出情報とに基づいて、自車両の将来の走行状態を予測する。他車状態予測部２７は、周辺環境認識部２３により認識された自車両周辺の環境情報に基づいて、他車両の将来の走行状態を予測する。

リスクポテンシャルマップ算出部２８は、自車状態予測部２６により予測された自車両の将来の走行状態と、他車状態予測部２７により予測された他車両の将来の走行状態とに基づいて、他車両に対する自車両のリスクポテンシャルマップを算出する。リスクポテンシャルは、自車両が他車両に衝突する危険度を表すものである。そして、リスクポテンシャルマップは、自車両を含む２次元座標系でリスクポテンシャルをマップ化したものである（図４（ｂ）参照）。

交通ルール抽出部２９は、周辺環境認識部２３により認識された自車両周辺の環境情報と、道路状況認識部２４により認識された自車両周辺の道路状況とに基づいて、現在の自車両の走行状態に対して適用される交通ルールを抽出する。交通ルールとは、道路交通法及び一般的な運転マナー等の個別のルールのことである。交通ルールとしては、信号機や一時停止、一方通行、バスレーンや走行車線、道路交通法第１４条関連事項（例えば子供、身障者、幼稚園バス）等がある。

規制ポテンシャルマップ算出部３０は、交通ルール抽出部２９により抽出された交通ルールに応じた規制ポテンシャルマップを算出する。規制ポテンシャルは、交通ルールに応じて自車両の走行を規制する際の規制量を表すものである。そして、規制ポテンシャルマップは、自車両を含む２次元座標系で規制ポテンシャルをマップ化したものである。例えば、信号機や一時停止に対しては一時停止の規制ポテンシャルマップ（図６（ｂ）参照）を算出し、一方通行に対しては進入禁止の規制ポテンシャルマップ（図８（ｂ）参照）を算出し、バスレーンや走行車線に対しては進路変更禁止の規制ポテンシャルマップ（図１０（ｂ）参照）を算出し、交通弱者に対しては徐行、その他一時停止等の規制ポテンシャルマップ（図１２（ｂ）参照）を算出する。

総合ポテンシャルマップ算出部３１は、リスクポテンシャルマップ算出部２８により算出されたリスクポテンシャルマップと、規制ポテンシャルマップ算出部３０により算出された規制ポテンシャルマップとに基づいて、自車両の総合ポテンシャルマップ（図１５参照）を算出する。

操作反力算出部３２は、総合ポテンシャルマップ算出部３１により算出された総合ポテンシャルマップに基づいて、ステアリング、アクセルペダル及びブレーキペダルに対する操作反力を算出し、その操作反力を操舵反力制御アクチュエータ８、アクセル反力制御アクチュエータ９及びブレーキ反力制御アクチュエータ１０に対して出力する。

図３は、ＥＣＵ７により実行される処理手順を示すフローチャートである。同図において、まず自車両の周辺環境を認識し（手順Ｓ１０１）、更に自車両周辺の道路状況を認識する（手順Ｓ１０２）。続いて、自車両の現在の走行状態に適用される交通ルールを抽出する（手順Ｓ１０７）。続いて、自車両のドライバの将来操作を予測し（手順Ｓ１０３）、自車両の走行状態の予測値を算出する（手順Ｓ１０４）。また、他車両の走行状態の予測値を算出する（手順Ｓ１０５）。

続いて、他車両に対する自車両のリスクポテンシャルマップを算出する（手順Ｓ１０６）。リスクポテンシャルマップの動作イメージ例を図４に示す。この動作イメージ例では、二車線道路において、自車両Ｉの前方に前方車両Ｊが走行し、自車両Ｉの側方に並走車両Ｋが走行している。

前方車両Ｊに対する自車両Ｉのリスクポテンシャルマップは、図４（ｂ）中のＲＰ_１で表され、並走車両Ｋに対する自車両Ｉのリスクポテンシャルマップは、図４（ｂ）中のＲＰ_２で表される。このとき、リスクポテンシャルマップＲＰ_１は、図５（ａ）に示すように、自車両Ｉが前方車両Ｊに接近するにつれてリスクポテンシャルが増大するように設定されている。リスクポテンシャルマップＲＰ_２は、図５（ｂ）に示すように、自車両Ｉが並走車両Ｋに接近するにつれてリスクポテンシャルが増大するように設定されている。

続いて、手順Ｓ１０７で得られた自車両の現在の走行状態に適用される交通ルールに対応した規制ポテンシャルマップを算出する（手順Ｓ１０８）。

図６は、自車両が一旦停止位置に接近する場合における規制ポテンシャルマップの動作イメージを示したものである。一旦停止線Ｃに対する自車両Ｉの規制ポテンシャルマップは、図６（ｂ）中のＫＰ_１で表される。このとき、自車両Ｉが一旦停止線Ｃに接近するにつれてアクセル操作反力を増大させる（アクセル操作を重くする）ために、規制ポテンシャルマップＫＰ_１は、図７に示すように、自車両Ｉが一旦停止線Ｃに接近するにつれて規制ポテンシャルが増大するように設定されている。

図８は、自車両が一方通行の道路を進入禁止地点から進入しようとする場合における規制ポテンシャルマップの動作イメージを示したものである。一方通行の道路の進入禁止地点に対する自車両Ｉの規制ポテンシャルマップは、図８（ｂ）中のＫＰ_２で表される。このとき、自車両Ｉが一方通行の道路を進入禁止地点から進入しようとした時点でステアリング操作反力及びアクセル操作反力を増大させる（ステアリング操作及びアクセル操作を重くする）ために、規制ポテンシャルマップＫＰ_２は、図９に示すように、自車両Ｉが一方通行の道路を逆方向に移動するにつれて規制ポテンシャルが増大するように設定されている。

図１０は、自車両がバスレーンを走行しようとする場合における規制ポテンシャルマップの動作イメージを示したものである。バスレーンＬに対する自車両Ｉの規制ポテンシャルマップは、図１０（ｂ）中のＫＰ_３で表される。このとき、自車両ＩがバスレーンＬに進入しようとするとステアリング操作反力及びアクセル操作反力を増大させるために、規制ポテンシャルマップＫＰ_３は、図１１に示すように、自車両ＩがバスレーンＬに進入する方向に移動するにつれて規制ポテンシャルが増大するように設定されている。

図１２は、自車両が停車している通学バスの側方を走行しようとする場合における規制ポテンシャルマップの動作イメージを示したものである。通学バスＤの側方に対する自車両Ｉの規制ポテンシャルマップは、図１２（ｂ）中のＫＰ_４で表される。このとき、自車両Ｉが通学バスＤの側方を通過しようとするとアクセル操作反力を増大させるために、規制ポテンシャルマップＫＰ_４は、図１３に示すように、自車両Ｉが通学バスＤの側方を通過するときに規制ポテンシャルが増大するように設定されている。

図３に戻り、続いてリスクポテンシャルマップと規制ポテンシャルマップとを統合（合成・加重加算等）して、自車両の総合ポテンシャルマップを算出する（手順Ｓ１０９）。

図１４は、リスクポテンシャルマップと規制ポテンシャルマップとから得られる総合ポテンシャルマップの動作イメージ例を示したものである。具体的には、対向車両Ｈに対する自車両ＩのリスクポテンシャルマップＲＰに乗数ｋ_１を乗じたマップと、自車両Ｉの規制ポテンシャルマップＫＰに乗数ｋ_２を乗じたマップとを統合することで、図１５に示すような総合ポテンシャルマップが得られる。

つまり、自車両の総合ポテンシャルマップＰ(x,y)は、例えば下記式により算出される。 Ｐ(x,y)＝k₁・Risk(x,y)＋k₂・Rule(x,y)
Risk(x,y)：リスクポテンシャルマップ
Rule(x,y)：規制ポテンシャルマップ

続いて、自車両の総合ポテンシャルマップから許容操作量を算出し、この許容操作量から操舵操作反力、アクセル操作反力及びブレーキ操作反力を算出する（手順Ｓ１１０）。

図１６及び図１７は、図１５で示した総合ポテンシャルマップに基づいた操作反力の算出例を示したものである。自車両前後方向（Ａ断面方向）については、図１６（ａ）に示すような総合ポテンシャルが設定される。この総合ポテンシャルの傾き（微分値）を算出すると、図１６（ｂ）に示すようになる。そして、総合ポテンシャル微分値から、図１６（ｃ）に示すようなアクセル操作反力と図１６（ｄ）に示すようなブレーキ操作反力とが算出される。

一方、自車両横方向（Ｂ断面方向）については、図１７（ａ）に示すような総合ポテンシャルが設定される。この総合ポテンシャルの傾き（微分値）を算出すると、図１７（ｂ）に示すようになる。そして、総合ポテンシャル微分値から、図１７（ｃ）に示すようなステアリング操作反力が算出される。

続いて、ステアリング操舵操作反力、アクセル操作反力及びブレーキ操作反力をそれぞれ操舵反力制御アクチュエータ８、アクセル反力制御アクチュエータ９及びブレーキ反力制御アクチュエータ１０に対して出力する（手順Ｓ１１１）。

ここで、図３に示す手順Ｓ１０１は周辺環境認識部２３により実行され、同手順Ｓ１０２は道路状況認識部２４により実行され、同手順Ｓ１０３は将来操作予測部２５により実行され、同手順Ｓ１０４は自車状態予測部２６により実行され、同手順Ｓ１０５は他車状態予測部２７により実行され、同手順Ｓ１０６はリスクポテンシャルマップ算出部２８により実行され、同手順Ｓ１０７は交通ルール抽出部２９により実行され、同手順Ｓ１０８は規制ポテンシャルマップ算出部３０により実行され、同手順Ｓ１０９は総合ポテンシャルマップ算出部３１により実行され、同手順Ｓ１１０、Ｓ１１１は操作反力算出部３２により実行される。

以上のように本実施形態にあっては、他車両に対する自車両のリスクポテンシャルマップを算出すると共に、自車両の現在の走行状態に適用される交通ルールを抽出し、その交通ルールに応じた規制ポテンシャルマップを算出し、それらのリスクポテンシャルマップ及び規制ポテンシャルマップを統合した総合ポテンシャルマップに応じて操作系の反力制御を行うようにしたので、自車両と他車両との衝突回避だけでなく、一時停止や一方通行等の交通ルールを遵守するような操作支援を実現することができる。

図１８は、本発明に係わる運転支援装置の第２実施形態を示す構成図であり、ＥＣＵ７の機能ブロックを含んでいる。同図において、本実施形態の運転支援装置１は、上記第１実施形態の構成に加え、ウインカー反力制御アクチュエータ４０を更に備えている。ウインカー反力制御アクチュエータ４０は、ウインカー操作に対して反力を与えるように制御するアクチュエータである。

ＥＣＵ７の操作反力算出部３２は、総合ポテンシャルマップ算出部３１により算出された総合ポテンシャルマップに基づいて、ステアリング、アクセルペダル、ブレーキペダル及びウインカーに対する操作反力を算出し、その操作反力を操舵反力制御アクチュエータ８、アクセル反力制御アクチュエータ９、ブレーキ反力制御アクチュエータ１０及びウインカー反力制御アクチュエータ４０に対して出力する。

ところで、上記のウインカー反力制御アクチュエータ４０が設けられていない場合には、以下の不具合が発生する。即ち、図１９（ａ）に示すように、自車両Ｉが一方通行の道路を進入禁止地点から進入しようとする場合、左に操舵しようとした時点で、ステアリング操作及びアクセル操作が重くなることで、ドライバが一方通行の逆走に気づくことになる。

これに対し、ウインカー反力制御アクチュエータ４０を設けることにより、図１９（ｂ）に示すように、左ウインカーを出そうとした時点で、ウインカー操作が重くなる。このため、自車両Ｉが一方通行を逆走しようとしていることを事前にドライバに気づかせることができる。

図２０は、総合ポテンシャルマップに基づいたウインカー操作反力の算出例を示したものである。ここでは、自車両の横方向（図１９のＢ断面方向）に対して、図２０（ａ）に示すような総合ポテンシャルが設定される。この総合ポテンシャルの傾き（微分値）を算出すると、図２０（ｂ）に示すようになる。そして、総合ポテンシャル微分値から、図２０（ｃ）に示すようなウインカー操作反力が算出される。

以上のように本実施形態によれば、ドライバがウインカー操作を行う時点、つまり実際にステアリング操作を行う前の時点で、交通ルール違反をしようとしていることをドライバに気づかせることができる。これにより、交通ルールを遵守するような操作支援を効果的に実現することができる。

図２１は、本発明に係わる運転支援装置の第３実施形態を示す構成図であり、ＥＣＵ７の機能ブロックを含んでいる。同図において、本実施形態の運転支援装置１のＥＣＵ７は、上記第１実施形態の構成に加え、操作・動作履歴記憶部４５を更に有している。

操作・動作履歴記憶部４５は、ドライバ操作センサ２の検出情報と、自車状態センサ５の検出情報と、交通ルール抽出部２９により抽出された交通ルールとに基づいて、ドライバの操作情報及び自車両の走行動作情報を取得し、これらの情報を操作・動作履歴として記憶・保存する。

規制ポテンシャルマップ算出部３０は、交通ルール抽出部２９により抽出された交通ルールと、操作・動作履歴記憶部４５に記憶された操作・動作履歴と、自車状態センサ５の検出情報とに基づいて、交通ルール上必要とされる運転操作や走行動作を実施しているかどうかを判断し、その判断結果に基づいて規制ポテンシャルマップを設定する。

図２２は、図２１に示したＥＣＵ７により実行される処理手順を示すフローチャートである。同図において、上記の手順Ｓ１０１〜Ｓ１０８を実行した後、自車両の車速Ｖが閾値Ｖ１よりも低いかどうかを判定する（手順Ｓ１２１）。閾値Ｖ１は、停止状態に近い値である。車速Ｖが閾値Ｖ１よりも低くないときは、停止状態経過時間タイマＴをゼロにセットし（手順Ｓ１２２）、上記の手順Ｓ１０９〜Ｓ１１１を実行する。車速Ｖが閾値Ｖ１よりも低いときは、停止状態経過時間タイマＴを所定値ΔＴだけ加算する（手順Ｓ１２３）。

そして、停止状態経過時間タイマＴが閾値Ｔ１よりも長いかどうかを判定する（手順Ｓ１２４）。停止状態経過時間タイマＴが閾値Ｔ１よりも長くないときは、そのまま上記の手順Ｓ１０９〜Ｓ１１１を実行する。停止状態経過時間タイマＴが閾値Ｔ１よりも長いときは、規制ポテンシャルマップを「規制無し」に変更し（手順Ｓ１２５）、その後で上記の手順Ｓ１０９〜Ｓ１１１を実行する。

なお、手順Ｓ１２１〜Ｓ１２５は、規制ポテンシャルマップ算出部３０により実行される。

ところで、規制ポテンシャルマップを「規制無し」に変更する処理を実行しない場合には、以下の不具合が発生する。即ち、図２３に示すように、自車両Ｉが一旦停止線Ｃの手前位置で一旦停止を行い、その後再発進しようとした際には、規制ポテンシャルマップＫＰ_１によって自車両Ｉが一旦停止線Ｃを越えるまでアクセル操作反力が増大されるため、ドライバが違和感を感じることがある。

これに対し本実施形態では、一旦停止線Ｃの手前位置で自車両Ｉの一旦停止を行い、その停止状態が一定時間継続したときは、規制ポテンシャルマップＫＰ_１を「規制無し」に変更するので、その後に自車両Ｉが再発進しようとした際に、アクセル操作反力の増大が解除された状態となっており、ドライバが違和感を感じることは殆ど無い。

なお、本実施形態では、自車両の一旦停止状態が一定時間継続したときは、規制ポテンシャルマップを「規制無し」に変更するようにしたが、規制ポテンシャルの値を低下させても良い。

図２４は、本発明に係わる運転支援装置の第４実施形態を示す構成図であり、ＥＣＵ７の機能ブロックを含んでいる。同図において、本実施形態の運転支援装置１のＥＣＵ７は、周辺環境認識部２３と、道路状況認識部２４と、将来操作予測部２５と、自車状態予測部２６と、他車状態予測部２７と、リスクポテンシャルマップ算出部２８と、自車走行効率算出部５１と、自車効率ポテンシャルマップ算出部５２と、総合ポテンシャルマップ算出部３１と、操作反力算出部３２とを有している。

自車走行効率算出部５１は、道路状況認識部２４により認識された自車両周辺の道路状況と、自車状態予測部２６により予測された自車両の将来の走行状態と、他車状態予測部２７により予測された他車両の将来の走行状態とに基づいて、自車両の走行効率を算出する。

自車効率ポテンシャルマップ算出部５２は、自車走行効率算出部５１により算出された自車両の走行効率に基づいて、自車両の走行効率のポテンシャルマップ（自車効率ポテンシャルマップ）を算出する。

総合ポテンシャルマップ算出部３１は、リスクポテンシャルマップ算出部２８により算出されたリスクポテンシャルマップと、自車効率ポテンシャルマップ算出部５２により算出された自車効率ポテンシャルマップとに基づいて、自車両の総合ポテンシャルマップを算出する。

図２５は、図２４に示したＥＣＵ７により実行される処理手順を示すフローチャートである。同図において、上記の手順Ｓ１０１〜Ｓ１０６を実行した後、自車両の走行効率を算出し（手順Ｓ１３１）、自車効率ポテンシャルマップを算出する（手順Ｓ１３２）。このとき、自車両の走行領域と他車両の走行領域との重なりに応じた自車効率ポテンシャルマップを、交通ルールの優先順位の重み付け係数を加味して算出する。自車効率ポテンシャルマップは、離合時のデッドロック（後述）の発生等をマイナス要因とし、障害なく離合可能な状況等をプラス要因として算出される。

続いて、リスクポテンシャルマップと自車効率ポテンシャルマップとを統合して、自車両の総合ポテンシャルマップを算出し（手順Ｓ１３３）、その後上記の手順Ｓ１１０，Ｓ１１１を実行する。総合ポテンシャルマップＰ(x,y)は、例えば下記式により算出される。
Ｐ(x,y)＝k₁・Risk(x,y)＋k₂・Efficent_my(x,y)
Risk(x,y)：リスクポテンシャルマップ
Efficent(x,y)：自車効率ポテンシャルマップ

ここで、手順Ｓ１３１は自車走行効率算出部５１により実行され、手順Ｓ１３２は自車効率ポテンシャルマップ算出部５２により実行され、手順Ｓ１３３は総合ポテンシャルマップ算出部３１により実行される。

図２６は、自車効率ポテンシャルマップの算出例を示したものである。ここでは、二車線道路において、自車両Ｉが走行する走行車線及び他車両Ｈが走行する対向車線の双方に停車車両Ｇが存在している状況を示している。この状況では、自車両Ｉと他車両Ｈとが干渉せずに通過可能な自車両優先（走行車線）の領域Ｘに対して、プラスの自車効率ポテンシャルマップＭＰが算出され、自車両Ｉと他車両Ｈとが干渉する自車両優先（走行車線）の領域Ｙに対して、小さなマイナスの自車効率ポテンシャルマップＭＰが算出され、自車両Ｉと他車両Ｈとが干渉する他車両優先（対向車線）の領域Ｚに対して、大きなマイナスの自車効率ポテンシャルマップＭＰが算出される。

以上において、ドライバ操作センサ２、周辺監視センサ３、ドライバモニタ４、自車状態センサ５、ナビゲーション６及びＥＣＵ７の周辺環境認識部２３、将来操作予測部２５、自車状態予測部２６は、自車両の走行状態を予測する自車状態予測手段を構成する。周辺監視センサ３及びＥＣＵ７の周辺環境認識部２３、他車状態予測部２７は、自車両の周辺を走行する他車両の走行状態を予測する他車状態予測手段を構成する。周辺監視センサ３、ナビゲーション６及びＥＣＵ７の道路状況認識部２４は、自車両が走行する道路の状況を認識する道路状況認識手段を構成する。ＥＣＵ７のリスクポテンシャルマップ算出部２８は、自車両の走行状態と他車両の走行状態とに基づいて、他車両に対する自車両のリスクポテンシャルを算出するリスクポテンシャル算出手段を構成する。ＥＣＵ７の自車走行効率算出部５１、自車効率ポテンシャルマップ算出部５２は、自車両の走行状態と他車両の走行状態と道路の状況とに基づいて、自車両の走行効率度を算出する自車走行効率算出手段を構成する。ＥＣＵ７の総合ポテンシャルマップ算出部３１、操作反力算出部３２及び操舵反力制御アクチュエータ８、アクセル反力制御アクチュエータ９、ブレーキ反力制御アクチュエータ１０は、リスクポテンシャルと自車両の走行効率度とに基づいて、自車両の運転支援を行う支援手段を構成する。

ところで、リスクポテンシャルマップのみに基づいた操作支援を実施する場合には、以下の不具合が発生する。即ち、図２６と同様に走行車線及び対向車線の双方に停車車両Ｇが存在している状況であっても、図２７（ａ）〜図２７（ｃ）に示すように、自車両Ｉと他車両Ｈとが衝突しないようにリスクポテンシャルマップＲＰ_１，ＲＰ_２を算出することで、自車両Ｉを適切に停止させることが可能となる。しかし、図２７（ｄ）に示すように、２台の停車車両Ｇの間で自車両Ｉが他車両Ｈと突き当たって先に進めなくなる状態（デッドロック）が発生することがある。

これに対し本実施形態では、リスクポテンシャルマップに加えて、自車両が効率的に走行できるかどうかを表す自車効率ポテンシャルマップを算出し、リスクポテンシャルマップと自車効率ポテンシャルマップとを統合して総合ポテンシャルマップを算出し、この総合ポテンシャルマップに応じて操作系の反力制御を行うようにしたので、自車両と他車両との衝突回避だけでなく、自車両を効率的に走行させるような操作支援を実現することができる。例えばデッドロックにより自車両が効率的に走行できない状況では、図２６に示すように、自車両Ｉと他車両Ｈとが干渉する他車両優先領域Ｚの手前の位置Ｗにおいてアクセル操作を重くすることで、ドライバに対して自車両Ｉの停止を促すようにする。これにより、デッドロックの発生が防止されるので、交通流全体を効率化することができる。

図２８は、本発明に係わる運転支援装置の第５実施形態を示す構成図であり、ＥＣＵ７の機能ブロックを含んでいる。同図において、本実施形態の運転支援装置１のＥＣＵ７は、上記第４実施形態の構成に加え、周辺交通状況認識部６１と、周辺交通走行効率算出部６２と、周辺交通効率ポテンシャルマップ算出部６３とを更に有している。

周辺交通状況認識部６１は、周辺環境認識部２３により認識された自車両周辺の環境情報と、道路状況認識部２４により認識された自車両周辺の道路状況とに基づいて、自車両周辺の交通状況を認識する。

周辺交通走行効率算出部６２は、周辺交通状況認識部６１により認識された自車両周辺の交通状況と、道路状況認識部２４により認識された自車両周辺の道路状況と、自車状態予測部２６により予測された自車両の将来の走行状態と、他車状態予測部２７により予測された他車両の将来の走行状態とに基づいて、自車両周辺の他車両を含む周辺交通の走行効率を算出する。

周辺交通効率ポテンシャルマップ算出部６３は、周辺交通走行効率算出部６２により算出された周辺交通の走行効率に基づいて、周辺交通の走行効率のポテンシャルマップ（周辺交通効率ポテンシャルマップ）を算出する。

総合ポテンシャルマップ算出部３１は、リスクポテンシャルマップ算出部２８により算出されたリスクポテンシャルマップと、自車効率ポテンシャルマップ算出部５２により算出された自車効率ポテンシャルマップと、周辺交通効率ポテンシャルマップ算出部６３により算出された周辺交通効率ポテンシャルマップとに基づいて、自車両及び周辺交通の総合ポテンシャルマップを算出する。

図２９は、図２８に示したＥＣＵ７により実行される処理手順を示すフローチャートである。同図において、上記の手順Ｓ１０１，Ｓ１０２を実行した後、周辺道路の交通状況を算出し（手順Ｓ１４１）、更に自車両のドライバの操作候補の一覧を算出する（手順Ｓ１４２）。

続いて、上記の手順Ｓ１０３〜Ｓ１３２を実行した後、現在の操作予測での周辺交通の走行効率を算出し（手順Ｓ１４３）、更に現在の操作予測での周辺交通効率ポテンシャルマップを算出する（手順Ｓ１４４）。このとき、周辺交通が順調に流れている状況では、周辺交通効率ポテンシャルマップがプラス要因として算出され、周辺交通の流れが妨げられている状況では、周辺交通効率ポテンシャルマップがマイナス要因として算出される。

続いて、全ての操作候補についての算出処理が終了したかどうかを判定する（手順Ｓ１４５）。全ての操作候補についての算出処理が終了していないときは、ドライバの将来操作の予測を変更し（手順Ｓ１４６）、手順Ｓ１０４に戻る。

全ての操作候補についての算出処理が終了したときは、ドライバの各操作に対する自車両の総合ポテンシャルマップを算出する（手順Ｓ１４７）。

また、ドライバの各操作に対する周辺交通の総合ポテンシャルマップを算出する（手順Ｓ１４８）。周辺交通の総合ポテンシャルマップＱ(x,y)は、例えば下記式により算出される。
Ｑ(x,y)＝k₁・Risk(x,y)＋k₂・Efficent_my(x,y)＋k3・Efficent_traffic(x,y)
Risk(x,y)：リスクポテンシャルマップ
Efficent_my(x,y)：自車効率ポテンシャルマップ
Efficent_traffic(x,y)：周辺交通効率ポテンシャルマップ

続いて、自車両の総合ポテンシャルマップと周辺交通の総合ポテンシャルマップとから、ドライバがとり得る最適な操作を算出する（手順Ｓ１４９）。そして、ドライバがとり得る最適な操作に対応する自車両の総合ポテンシャルマップを算出する（手順Ｓ１５０）。その後、上記の手順Ｓ１１０，Ｓ１１１を実行する。

ここで、手順Ｓ１４１，Ｓ１４２は周辺交通状況認識部６１により実行され、手順Ｓ１４３は周辺交通走行効率算出部６２により実行され、手順Ｓ１４４は周辺交通効率ポテンシャルマップ算出部６３により実行され、手順Ｓ１４５〜Ｓ１５０は総合ポテンシャルマップ算出部３１により実行される。

次に、周辺交通効率ポテンシャルマップ及びドライバがとり得る最適な操作の算出例について説明する。

図３０は、１台の車両の右折待ちにより渋滞が発生している場合における周辺交通効率ポテンシャルマップの算出例を示す図である。この状況では、図３０（ａ）に示すように、リスクポテンシャルマップＲＰ_１，ＲＰ_２と、自車効率ポテンシャルマップＭＰと、周辺交通効率ポテンシャルマップＴＰとが算出される。

周辺交通効率ポテンシャルマップは、例えば下記式より算出される。
周辺交通効率ポテンシャルマップ＝他車両の待ち台数の必要性による効率（−）
＋他車両の通過による効率（＋）

このとき、右折待ちしている他車両Ｈと、この他車両Ｈの後方に位置する４台の他車両Ｇが存在している。つまり、合計５台の他車両が待ち状態となっており、通過可能な他車両は無い。このため、例えば他車両の待ち台数の必要性による効率を１台当たり０．１とすると、周辺交通効率ポテンシャルマップは−０．５となる。

一方、図３０（ｂ）に示すように、自車両Ｉのドライバが右折車両Ｈに対して譲るような操作を行うと、右折車両Ｈを譲る分だけ自車両Ｉの走行効率（自車効率ポテンシャルマップ）が低下する。また、この場合には、右折車両Ｈの後方に位置する他車両Ｇも全て通過可能となるため、例えば他車両の通過による効率を１台当たり０．１とすると、周辺交通効率ポテンシャルマップは＋０．５となる。

図３０（ａ），（ｂ）に示した自車両及び周辺交通のポテンシャルマップを、自車両のドライバがとり得る操作を軸として２次元平面上にマッピングして、３次元のポテンシャルマップを算出すると、図３１に示すようになる。このとき、自車両のドライバがとり得る操作としては、自車両をそのまま走行させる操作、自車両を減速させる操作、自車両を停止させる操作がある。

図３２は、自車両のドライバがとり得る操作、自車両の総合ポテンシャルマップの評価値、周辺交通の総合ポテンシャルマップの評価値をそれぞれ軸として３次元空間上にマッピングした一例を示したものである。なお、各総合ポテンシャルマップの評価値としては、例えば自車両の現在位置から１０秒以内の範囲のワースト値を用いている。また、図中の破線Ｖ１は、自車両の総合ポテンシャルマップの評価許容範囲を示し、破線Ｖ２は、周辺交通の総合ポテンシャルマップの評価許容範囲を示している。

このような３次元的な自車両及び周辺交通の総合ポテンシャルマップの評価値から、自車両のドライバがとり得る最適な操作を算出する。具体的には、自車両の総合ポテンシャルマップの評価値が評価許容範囲Ｖ１内に含まれると共に周辺交通の総合ポテンシャルマップの評価値が評価許容範囲Ｖ２内に含まれるような操作、つまり図中の範囲Ｖ内の操作が、ドライバがとり得る最適な操作として算出される。

以上において、ＥＣＵ７の周辺交通状況認識部６１、周辺交通走行効率算出部６２、周辺交通効率ポテンシャルマップ算出部６３は、自車両の走行状態と他車両の走行状態と道路の状況とに基づいて、他車両を含む周辺交通の走行効率度を算出する周辺交通走行効率算出手段を構成する。

以上のように本実施形態にあっては、例えば１台の右折待ちの車両による渋滞の発生等をマイナス要因とし、車両が順調に走行している状態をプラス要因とした周辺交通効率ポテンシャルマップを算出し、自車両及び周辺交通の総合ポテンシャルマップから自車両のドライバがとり得る最適な操作を算出し、その最適な操作に対応する自車両の総合ポテンシャルマップを算出するので、他車両を含む周辺交通に配慮した操作支援が実施されることとなる。これにより、交通流全体を更に効率化することができる。

図３３は、本発明に係わる運転支援装置の第６実施形態を示す構成図であり、ＥＣＵ７の機能ブロックを含んでいる。同図において、本実施形態の運転支援装置１は、上記第５実施形態の構成に加え、上記のウインカー反力制御アクチュエータ４０を更に備えている。また、運転支援装置１のＥＣＵ７は、上記第５実施形態の構成に加え、上記の交通ルール抽出部２９、規制ポテンシャルマップ算出部３０、操作・動作履歴記憶部４５を更に有している。つまり、本実施形態は、上記第１〜第５実施形態の内容を含んだものとなっている。

総合ポテンシャルマップ算出部３１は、リスクポテンシャルマップ算出部２８により算出されたリスクポテンシャルマップと、自車効率ポテンシャルマップ算出部５２により算出された自車効率ポテンシャルマップと、周辺交通効率ポテンシャルマップ算出部６３により算出された周辺交通効率ポテンシャルマップと、規制ポテンシャルマップ算出部３０により算出された規制ポテンシャルマップとに基づいて、自車両及び周辺交通の総合ポテンシャルマップを算出する。

図３４は、図３３に示したＥＣＵ７により実行される処理手順を示すフローチャートである。同図において、上記の手順Ｓ１０１〜Ｓ１０６を実行した後、交通ルールから必要とされるドライバの操作情報及び自車両の動作状態情報を取得し（手順Ｓ１６１）、ドライバの操作情報及び自車両の動作状態情報を操作・動作履歴として記憶する（手順Ｓ１６２）。続いて、交通ルールに対応した規制ポテンシャルマップを算出する（手順Ｓ１６３）。そして、必要に応じて操作・動作履歴に基づいて規制ポテンシャルマップを修正し（手順Ｓ１６４）、その後手順Ｓ１３１〜Ｓ１１１を実行する。

以上において、周辺監視センサ３、ナビゲーション６及びＥＣＵ７の周辺環境認識部２３、道路状況認識部２４、交通ルール抽出部２９は、自車両の現在の走行状態に対して適用される交通ルールを抽出する交通ルール抽出手段を構成する。ＥＣＵ７の規制ポテンシャルマップ算出部３０は、交通ルールに応じて自車両の走行を規制するための規制ポテンシャルを算出する規制ポテンシャル算出手段を構成する。また、ＥＣＵ７の操作・動作履歴記憶部４５は、自車両の走行動作履歴と自車両のドライバの操作履歴とを保存する動作・操作履歴保存手段を構成する。

このような本実施形態においては、上記第１〜第５実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

１…運転支援装置、２…ドライバ操作センサ（自車状態予測手段）、３…周辺監視センサ（他車状態予測手段、道路状況認識手段、交通ルール抽出手段）、４…ドライバモニタ（自車状態予測手段）、５…自車状態センサ（自車状態予測手段、規制ポテンシャル緩和手段）、６…ナビゲーション（道路状況認識手段、交通ルール抽出手段）、７…ＥＣＵ、８…操舵反力制御アクチュエータ（支援手段）、９…アクセル反力制御アクチュエータ（支援手段）、１０…ブレーキ反力制御アクチュエータ（支援手段）、２３…周辺環境認識部（自車状態予測手段、他車状態予測手段、交通ルール抽出手段）、２４…道路状況認識部（道路状況認識手段、交通ルール抽出手段）、２５…将来操作予測部（自車状態予測手段）、２６…自車状態予測部（自車状態予測手段）、２７…他車状態予測部（他車状態予測手段）、２８…リスクポテンシャルマップ算出部（リスクポテンシャル算出手段）、２９…交通ルール抽出部（交通ルール抽出手段）、３０…規制ポテンシャルマップ算出部（規制ポテンシャル算出手段、規制ポテンシャル緩和手段）、３１…総合ポテンシャルマップ算出部（支援手段）、３２…操作反力算出部（支援手段）、４０…ウインカー反力制御アクチュエータ（支援手段）、４５…操作・動作履歴記憶部（動作・操作履歴保存手段）、５１…自車走行効率算出部（自車走行効率算出手段）、５２…自車効率ポテンシャルマップ算出部（自車走行効率算出手段）、６１…周辺交通状況認識部（周辺交通走行効率算出手段）、６２…周辺交通走行効率算出部（周辺交通走行効率算出手段）、６３…周辺交通効率ポテンシャルマップ算出部（周辺交通走行効率算出手段）。

Claims (5)

1. 自車両の走行状態を予測する自車状態予測手段と、
   前記自車両の周辺を走行する他車両の走行状態を予測する他車状態予測手段と、
   前記自車両が走行する道路の状況を認識する道路状況認識手段と、
   前記自車両の走行状態と前記他車両の走行状態とに基づいて、前記他車両に対する前記自車両のリスクポテンシャルを算出するリスクポテンシャル算出手段と、
   前記自車両の走行状態と前記他車両の走行状態と前記道路の状況とに基づいて、前記自車両の走行効率度を算出する自車走行効率算出手段と、
   前記リスクポテンシャルと前記自車両の走行効率度とに基づいて、前記自車両の運転支援を行う支援手段とを備えることを特徴とする運転支援装置。
2. 前記自車両の走行状態と前記他車両の走行状態と前記道路の状況とに基づいて、前記他車両を含む周辺交通の走行効率度を算出する周辺交通走行効率算出手段を更に備え、
   前記支援手段は、前記リスクポテンシャルと前記自車両の走行効率度と前記周辺交通の走行効率度とに基づいて、前記自車両の運転支援を行うことを特徴とする請求項１記載の運転支援装置。
3. 前記自車両の現在の走行状態に対して適用される交通ルールを抽出する交通ルール抽出手段と、
   前記交通ルールに応じて前記自車両の走行を規制するための規制ポテンシャルを算出する規制ポテンシャル算出手段とを更に備え、
   前記支援手段は、前記リスクポテンシャルと前記自車両の走行効率度と前記規制ポテンシャルとに基づいて、前記自車両の運転支援を行うことを特徴とする請求項１記載の運転支援装置。
4. 前記自車両の走行動作履歴と前記自車両のドライバの操作履歴とを保存する動作・操作履歴保存手段と、
   前記自車両の走行動作履歴と前記ドライバの操作履歴とに基づいて、前記規制ポテンシャルを緩和する規制ポテンシャル緩和手段とを更に備えることを特徴とする請求項３記載の運転支援装置。
5. 前記支援手段は、操舵、アクセル、ブレーキ及びウインカーのいずれかに対して操作反力を与える手段であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の運転支援装置。

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