JP2020128167A

JP2020128167A - 車両制御装置

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Publication number: JP2020128167A
Application number: JP2019021799A
Authority: JP
Inventors: 完太辻; Kanta Tsuji; 淳之石岡; Atsuyuki Ishioka; 大樹西田; Hiroki Nishida
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2019-02-08
Filing date: 2019-02-08
Publication date: 2020-08-27
Anticipated expiration: 2039-02-08
Also published as: JP7099970B2; CN111547130A; CN111547130B; US20200255007A1; US11225248B2

Abstract

【課題】自動運転とそれに介入するドライバーによる手動運転とを適切に両立させる。【解決手段】本発明は、自車両の運転支援もしくは自動運転を実施する車両制御装置であって、周辺の監視結果に基づいて、走行中の車線内の走行経路となる目標位置を設定し、目標位置に基づいて操舵制御を行うステアリング装置とを有する。ステアリング装置は、手動操作による操舵入力を受け付けた際には、目標位置が、自車両が走行している車線の中央付近となる第１基準位置から離間している場合には、或る舵角の手動操作に対して、目標位置から第１基準位置に向けた第１の方向への手動操作に対する操舵反力が、第１の方向とは異なる第２の方向への手動操作に対する操舵反力よりも小さくなるよう操舵反力特性を制御するＳ７１１。【選択図】図７

Description

本発明は、例えば自動車の自動運転や運転支援を行うための車両制御装置に関する。

四輪車をはじめとする車両の自動運転または運転支援では、車両の特定の方向または全方向をセンサで監視し、またドライバーの状態や車両の走行状態を監視し、それらの監視結果に応じて適切な経路や適切な速度での車両の自動運転を制御したり、または運転者による運転を支援したりする。この様な自動運転機能を有する車両であってもドライバーが運転に主体的に関わる要求があり、またそのような状況や事態が生じ得る。そのような場合には、自動運転中であってドライバーは手動で運転に介入することができる。このような自動運転とドライバーによる手動運転とを両立させるための技術として特許文献１などが提案されている。特許文献１では、ハンドルの操作量に基づいて車両の自動運転制御状態を自動運転から手動運転に切り替えるとともに、ドライバーのハンドル把持状態に応じて自動運転制御状態に応じた操舵に対するステアリング反力を設定する。

特開２０１７−２１８０２０号公報

自動運転においては、車両が走行する目標の軌跡を決定し、それに沿って走行するよう制御される。その走行目標軌跡は、通常は車線の中央に沿うものとなる場合が多いが、車線中央から外れた軌跡が選択される場合もある。たとえば路肩に障害物がある場合や、隣接車線を走行する車両を追い越す場合、カーブに沿って曲がる場合などである。このような車線中央から外れたいわゆるオフセット走行は、障害物を回避するためだけではなく、車線中央を走行しても支障がない場合であっても行われることがある。それはたとえば、運転者や同乗者などの、障害物や車両への接近による緊張感や不安感を緩和するためや、またカーブ走行の快適性の向上のためなどを目的としている。このような場合のオフセット走行は必ずしも必要ではなく、車線中央を走行することを好む運転者もいる。

しかし自動運転中の車両では、自動的に選択された走行軌跡から逸脱するような運転者の操作は望ましくないとして、その操作の障壁となるような制御が行われることもある。このため、許容されてもよい運転者による操作についても、自動運転からの逸脱への障壁が機能してしまう。

本発明は上記従来例に鑑みて成されたもので、自動運転とそれに介入する運転者による手動運転とを適切に両立させる車両制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は以下の構成を有する。
すなわち、本発明の一側面によれば、自車両の運転支援もしくは自動運転を実施する車両制御装置であって、
周辺の監視結果に基づいて、走行中の車線内の走行経路となる目標位置を設定する設定手段と、
前記目標位置に基づいて操舵制御を行う操舵制御手段とを有し、
前記操舵制御手段は、
前記目標位置に基づいて操舵制御が行われている場合でも、運転者による手動操作による操舵入力を受け付け可能であり、
前記操舵入力を受け付けた際には、前記手動操作に対して所定の反力を発生し、
前記車線の幅方向について、前記目標位置が、自車両が走行している車線の中央付近となる第１基準位置から離間している場合には、前記操舵入力を受け付けた際に、或る舵角の手動操作に対して、前記目標位置から前記第１基準位置に向けた第１の方向への手動操作に対する前記操舵反力が、前記第１の方向とは異なる第２の方向への手動操作に対する前記操舵反力よりも小さくなるよう操舵反力特性を制御することを特徴とする車両制御装置が提供される。

本発明によれば、自動運転とそれに介入するドライバーによる手動運転とを適切に両立させることができる。

図１は実施形態の自動運転車両の車両システムの構成を示した図である。図２は車両制御システム（制御ユニット）の機能ブロック図である。図３はステアリング装置のブロック図である。図４は第１実施形態に係る自動運転状態の遷移を示す状態遷移図である。図５は車線幅方向の走行位置ごとの反力特性の切り替えを示す概略図である。図６はハンドルの反力特性のプロファイルを示す図である。図７は反力特性のプロファイルを切り替える手順の一例のフローチャートを示す図である。図８は反力特性のプロファイルを切り替える手順の他の一例のフローチャートを示す図である。

［第一実施形態］
●自動運転および走行支援の概要
まず自動運転についてその一例の概略を説明する。自動運転では一般的に、ドライバーは走行前に、車両に搭載されたナビゲーションシステムから目的地を設定し、サーバやナビゲーションシステムによって目的地までの経路を決定しておく。車両が発進されると、車両の有するＥＣＵなどで構成される車両制御装置（或いは運転制御装置）は、その経路に沿って車両を目的地まで運転する。その間に、経路や道路状況などの外部環境、ドライバー（或いは運転者と呼ぶこともある。）の状態などに応じて適時に適切な行動を決定し、その行動のためにたとえば駆動制御、操舵制御、制動制御などを行って車両を走行させる。これらの制御をまとめて走行制御とよぶこともある。

自動運転には、自動化率（もしくはドライバーに要求するタスクの量）によっていくつかの制御状態（自動運転制御状態あるいは単に状態とも呼ぶ）がある。一般に自動運転制御状態のレベルが高く、したがって自動化レベルが高いほどドライバーが要求されるタスク（すなわち負荷）が軽減される。たとえば本例における最上位の制御状態（第３制御状態）では、ドライバーは運転以外のことに注意を向けていてもよい。これはたとえば高速道路上の渋滞で前走車に追従する場合など、あまり複雑でない環境で行われる。また、その下位の第２制御状態では、ドライバーはハンドルを持たずともよいが、周囲の状況などに注意を払う必要がある。この第２制御状態はたとえば、障害物が少ない高速道路などを巡航走行する場合などに適用してよい。なお運転者が周囲に注意していることはドライバー状態検知カメラ４１ａ（図１参照）により、ハンドルを持っていることはハンドル把持センサにより検知できる。ドライバー状態検知カメラ４１ａでは、たとえばドライバーの瞳を認識して見ている方向を判定してよいが、簡易的には顔を認識し、顔の向いている方向をドライバーが見ている方向であると推定してもよい。

さらにその下位の第１制御状態では、ドライバーはハンドル操作やスロットル操作を行わなくともよいが、車両からドライバーへの運転制御の引き渡し（テイクオーバ）に備えてハンドルを持ち、走行環境に注意を払う必要がある。さらにその下位の第０制御状態は手動運転であるが、自動化した運転支援を含む。第１制御状態と第０制御状態との相違は、第１制御状態は自動運転の制御状態の一つであり、外部環境や走行状態、ドライバー状態等に応じて第２、第３制御状態との間で車両１による制御の下で遷移し得るのに対して、第０制御状態ではドライバーによる自動運転への切り替え指示がない限り第０制御状態にとどまる点で相違する。

上述した第０制御状態における運転支援とは、運転の主体となるドライバーによる運転操作を、周辺の監視や部分的な自動化により支援する機能である。たとえばＬＫＡＳ（車線維持補助機能）やＡＣＣ（適合型巡航制御）を含む。さらに前方のみを監視して障害を検知したなら制動をかける自動ブレーキ機能や、斜め後方の車両を検知してドライバーに注意を促す後方監視機能、駐車スペースへの駐車機能などがある。いずれも自動運転の第１制御状態においても実現される機能であってよい。なおＬＫＡＳは例えば道路の白線などを認識して車線を維持する機能、ＡＣＣは前走車をその速度に合わせて追尾する機能である。

なお、自動運転中であってドライバーによる運転への介入あるいは補正操作があってもよい。これをオーバーライドと呼ぶ。たとえば、自動運転中にドライバーが操舵やアクセル操作を行うと、ドライバーによる運転操作を優先させてよい。この場合には、ドライバーが操作を止めてもその時点から自動運転を再開できるよう、自動運転機能は継続されて働いている。したがってオーバーライド中であっても自動運転制御状態の変動はあり得る。また、ドライバーがブレーキ操作をした場合には、自動運転をキャンセルして手動運転（第０制御状態）へと移行してよい。ただし、たとえば操舵については、操舵角や操舵速度が所定の閾値を越えると、自動運転から手動運転へとテイクオーバーされることもある。

自動運転制御状態（あるいは自動化状態）が切り替えられる場合には、そのことは車両からドライバーへと音声や表示、振動などによって通知される。例えば自動運転が上述した第１制御状態から第２制御状態へと切り替えられる場合には、ドライバーに対してハンドルを離してもよい旨が通知される。逆の場合には、ドライバーに対してハンドルを把持するよう通知される。この通知はハンドル把持センサ（例えば図３のセンサ２１０Ｉ）によりドライバーがハンドルを把持したことが検知されるまで繰り返され出される。そしてたとえば制限時間内あるいは自動運転制御状態の切り替えの限界点までにハンドルが把持されなければ、安全な場所に停車させるなどの操作が行われてよい。第２制御状態から第３制御状態への切り替えも同様であるが、第３制御状態ではドライバーの周辺監視義務が解かれるので、その旨のメッセージがドライバーに対して通知される。逆の場合には、ドライバーに対し周辺監視するよう通知される。この通知はドライバー状態検知カメラ４１ａによりドライバーが周辺の監視を行っていることが検知されるまで繰り返され出される。自動運転は概ね上述したように行われ、そのための構成及び制御について以下で説明する。

●車両制御装置の構成
図１は、本発明の一実施形態に係る車両用制御装置のブロック図であり、車両１を制御する。図１において、車両１はその概略が平面図と側面図とで示されている。車両１は一例としてセダンタイプの四輪の乗用車である。

図１の制御装置は、制御ユニット２を含む。制御ユニット２は車内ネットワークにより通信可能に接続された複数のＥＣＵ２０〜２９を含む。各ＥＣＵは、ＣＰＵに代表されるプロセッサ、半導体メモリ等の記憶デバイス、外部デバイスとのインタフェース等を含む。記憶デバイスにはプロセッサが実行するプログラムやプロセッサが処理に使用するデータ等が格納される。各ＥＣＵはプロセッサ、記憶デバイスおよびインタフェース等を複数備えていてもよい。

以下、各ＥＣＵ２０〜２９が担当する機能等について説明する。なお、ＥＣＵの数や、担当する機能については、車両１の適宜設計可能であり、本実施形態よりも細分化したり、あるいは、統合することが可能である。

ＥＣＵ２０は、車両１の自動運転に関わる制御を実行する。自動運転においては、車両１の操舵と、加減速の少なくともいずれか一方を自動制御する。後述する制御例では、操舵と加減速の双方を自動制御する。

ＥＣＵ２１は、ステアリング装置３を制御するステアリングＥＣＵである。ステアリング装置３は、ステアリングホイール（ハンドルとも呼ぶ）３１に対する運転者の運転操作（操舵操作）に応じて前輪を操舵する機構を含む。また、ステアリング装置３は電動パワーステアリング装置であり、操舵操作をアシストしたり、あるいは、前輪を自動操舵するための駆動力を発揮するモータや、操舵角を検知するセンサ等を含む。車両１の運転状態が自動運転の場合、ＥＣＵ２１は、ＥＣＵ２０からの指示に対応してステアリング装置３を自動制御し、車両１の進行方向を制御する。

ＥＣＵ２２および２３は、車両の周囲状況を検知する検知ユニット４１〜４３の制御および検知結果の情報処理を行う。周囲状況のことは周囲状態や外部環境などとも呼び、それらを検知して得られる情報は周囲状況情報や周囲状態情報あるいは外部環境情報などと呼ぶ。またこれら周囲状態のための検知ユニットおよびその制御を行うＥＣＵをまとめて周辺監視装置または周辺監視部などとも呼ぶ。検知ユニット４１は、車両１の前方を撮影するカメラであり（以下、カメラ４１と表記する場合がある。）、本実施形態の場合、車両１の室内に２つ設けられている。カメラ４１が撮影した画像の解析により、物標の輪郭抽出や、道路上の車線の区画線（白線等）を抽出可能である。検知ユニット４１ａは、ドライバーの状態を検知するためのカメラであり（以下、ドライバー状態検知カメラ４１ａと表記する場合がある。）、ドライバーの表情をとらえられるように設置されており、不図示ではあるが、その画像データの処理を行うＥＣＵに接続されている。またドライバー状態を検知するためのセンサとして、不図示のハンドル把持センサがある。これによりドライバーがハンドルを握っているか否かを検知できる。ドライバー状態検知カメラ４１ａとハンドル把持センサ２１０Ｉとを含めてドライバー状態検知部とも呼ぶ。

検知ユニット４２は、ライダ（LiDAR:Light Detection and Ranging、或いはLaser Imaging Detection and Ranging）であり（以下、ライダ４２と表記する場合がある）、車両１の周囲の物標を検知したり、物標との距離を測距する。本実施形態の場合、ライダ４２は５つ設けられており、車両１の前部の各隅部に１つずつ、後部中央に１つ、後部各側方に１つずつ設けられている。検知ユニット４３は、ミリ波レーダであり（以下、レーダ４３と表記する場合がある）、車両１の周囲の物標を検知したり、物標との距離を測距する。本実施形態の場合、レーダ４３は５つ設けられており、車両１の前部中央に１つ、前部各隅部に１つずつ、後部各隅部に一つずつ設けられている。

ＥＣＵ２２は、一方のカメラ４１と、各ライダ４２の制御および検知結果の情報処理を行う。ＥＣＵ２３は、他方のカメラ４１と、各レーダ４３の制御および検知結果の情報処理を行う。車両の周囲状況を検知する装置を二組備えたことで、検知結果の信頼性を向上でき、また、カメラ、ライダ、レーダといった種類の異なる検知ユニットを備えたことで、車両の周辺環境（周辺状態とも呼ぶ。）の解析を多面的に行うことができる。

ＥＣＵ２４は、ジャイロセンサ５、ＧＰＳセンサ２４ｂ、通信装置２４ｃの制御および検知結果あるいは通信結果の情報処理を行う。ジャイロセンサ５は車両１の回転運動を検知する。ジャイロセンサ５の検知結果や、車輪速等により車両１の進路を判定することができる。ＧＰＳセンサ２４ｂは、車両１の現在位置を検知する。通信装置２４ｃは、地図情報や交通情報を提供するサーバと無線通信を行い、これらの情報を取得する。ＥＣＵ２４は、記憶デバイスに構築された地図情報のデータベース２４ａにアクセス可能であり、ＥＣＵ２４は現在地から目的地へのルート探索等を行う。

ＥＣＵ２５は、車車間通信用の通信装置２５ａを備える。通信装置２５ａは、周辺の他車両と無線通信を行い、車両間での情報交換を行う。

ＥＣＵ２６は、パワープラント（すなわち走行駆動力出力装置）６を制御する。パワープラント６は車両１の駆動輪を回転させる駆動力を出力する機構であり、例えば、エンジンと変速機とを含む。ＥＣＵ２６は、例えば、アクセルペダル７Ａに設けた操作検知センサ（すなわちアクセル開度センサ）７ａにより検知した運転者の運転操作（アクセル操作あるいは加速操作）に対応してエンジンの出力を制御したり、車速センサ７ｃが検知した車速等の情報に基づいて変速機の変速段を切り替える。車両１の運転状態が自動運転の場合、ＥＣＵ２６は、ＥＣＵ２０からの指示に対応してパワープラント６を自動制御し、車両１の加減速を制御する。なお、ジャイロセンサ５により検知される各方向の加速度や角軸周りの角加速度、車速センサ７ｃで検知される車速などは車両の走行状態を示す情報であり、これらのセンサをまとめて走行状態監視部とも呼ぶ。さらにアクセルペダル７Ａの操作検知センサ７ａや後述するブレーキペダル７Ｂの操作検知センサ（すなわちブレーキ踏力センサ）７ｂを走行状態監視部に含めてもよいが、本例ではこれらは、他のデバイスに対する操作状態を検知する不図示の検知部とともに、操作状態検知部と呼ぶことにする。

ＥＣＵ２７は、方向指示器８を含む灯火器（ヘッドライト、テールライト等）を制御する。図１の例の場合、方向指示器８は車両１の前部、ドアミラーおよび後部に設けられている。

ＥＣＵ２８は、入出力装置９の制御を行う。入出力装置９は運転者に対する情報の出力と、運転者からの情報の入力の受け付けを行う。音声出力装置９１は運転者に対して音声により情報を報知する。表示装置９２は運転者に対して画像の表示により情報を報知する。表示装置９２は例えば運転席表面に配置され、インストルメントパネル等を構成する。なお、ここでは、音声と表示を例示したが振動や光により情報を報知してもよい。また、音声、表示、振動または光のうちの複数を組み合わせて情報を報知してもよい。更に、報知すべき情報の制御状態（例えば緊急度）に応じて、組み合わせを異ならせたり、報知態様を異ならせたりしてもよい。入力装置９３は運転者が操作可能な位置に配置され、車両１に対する指示を行うスイッチ群であるが、音声入力装置も含まれてもよい。入力装置９３には、自動運転制御状態のレベルを手動で引き下げるためのキャンセルスイッチも備えられている。また手動運転から自動運転に切り替えるための自動運転切り替えスイッチも備えられる。自動運転制御状態のレベルを引き下げたいドライバーは、キャンセルスイッチを操作することでレベルを引き下げることができる。本実施形態では、自動運転制御状態がどのレベルであろうとも同一のキャンセルスイッチでレベルを引き下げることができる。

ＥＣＵ２９は、ブレーキ装置１０やパーキングブレーキ（不図示）を制御する。ブレーキ装置１０は例えばディスクブレーキ装置であり、車両１の各車輪に設けられ、車輪の回転に抵抗を加えることで車両１を減速あるいは停止させる。ＥＣＵ２９は、例えば、ブレーキペダル７Ｂに設けた操作検知センサ７ｂにより検知した運転者の運転操作（ブレーキ操作）に対応してブレーキ装置１０の作動を制御する。車両１の運転状態が自動運転の場合、ＥＣＵ２９は、ＥＣＵ２０からの指示に対応してブレーキ装置１０を自動制御し、車両１の減速および停止を制御する。ブレーキ装置１０やパーキングブレーキは車両１の停止状態を維持するために作動することもできる。また、パワープラント６の変速機がパーキングロック機構を備える場合、これを車両１の停止状態を維持するために作動することもできる。

●車両制御システム
図２に本実施形態における制御ユニット２の機能的な構成を示す。制御ユニット２は車両制御システムとも呼び、ＥＣＵ２０をはじめとする各ＥＣＵがプログラムを実行することなどによって図２に示す各機能ブロックを実現する。図２において、車両１には、カメラ４１、ライダ４２、レーダ４３などを含む検知デバイスＤＤと、ナビゲーション装置５０と、通信装置２４ｂ，２４ｃ，２５ａと、ジャイロセンサ５やハンドル把持センサ、ドライバー状態検知カメラ４１ａなどを含む車両センサ６０と、アクセルペダル７Ａと、アクセル開度センサ７ａと、ブレーキペダル７Ｂと、ブレーキ踏量センサ７ｂと、表示装置９２と、スピーカ９１と、自動運転切替スイッチを含むスイッチ９３と、車両制御システム２と、走行駆動力出力装置６と、ステアリング装置３と、ブレーキ装置２２０とが搭載される。これらの装置や機器は、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信線等の多重通信線やシリアル通信線、無線通信網等によって互いに接続される。

ナビゲーション装置５０は、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）受信機や地図情報（ナビ地図）、ユーザインターフェースとして機能するタッチパネル式表示装置、スピーカ、マイク等を有する。ナビゲーション装置５０は、ＧＮＳＳ受信機によって自車両１の位置を特定し、その位置からユーザによって指定された目的地までの経路を導出する。ナビゲーション装置５０により導出された経路は、車両制御システム２の目標車線決定部１１０に提供される。なお、自車両１の位置を特定するための構成は、ナビゲーション装置５０とは独立して設けられてもよい。

通信装置２４ｂ，２４ｃ，２５ａは、例えば、セルラー網やＷｉ−Ｆｉ網、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＤＳＲＣ（Dedicated Short Range Communication）などを利用した無線通信を行う。

車両センサ６０は、車速を検出する車速センサ、加速度を検出する加速度センサ、鉛直軸回りの角速度を検出するヨーレートセンサ、自車両１の向きを検出する方位センサ等を含む。これらの全部または一部はジャイロセンサ５により実現される。また、不図示のハンドル把持センサやドライバー状態検知カメラ４１ａを車両センサ６０に含めてもよい。

アクセルペダル７Ａは、ドライバーによる加速指示（或いは戻し操作による減速指示）を受け付けるための操作子である。アクセル開度センサ７ａは、アクセルペダル７Ａの踏み込み量を検出し、踏み込み量を示すアクセル開度信号を車両制御システム２に出力する。なお、車両制御システム２に出力するのに代えて、走行駆動力出力装置６、ステアリング装置３、またはブレーキ装置２２０に直接出力することがあってもよい。以下に説明する他の運転操作系の構成についても同様である。

ブレーキペダル７Ｂは、ドライバーによる減速指示を受け付けるための操作子である。ブレーキ踏量センサ７ｂは、ブレーキペダル７Ｂの踏み込み量（或いは踏み込み力）を検出し、検出結果を示すブレーキ信号を車両制御システム２に出力する。

表示装置９２は、例えば、インストルメントパネルの各部、助手席や後部座席に対向する任意の箇所などに取り付けられる、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）や有機ＥＬ（Electroluminescence）表示装置などである。また、表示装置９２は、フロントウインドシールドやその他のウインドウに画像を投影するＨＵＤ（Head Up Display）であってもよい。スピーカ９１は、音声を出力する。

走行駆動力出力装置６は、車両が走行するための走行駆動力（トルク）を駆動輪に出力する。走行駆動力出力装置６は、例えば、エンジン、変速機、およびエンジンを制御するエンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）を備える。なお、走行駆動力出力装置６は、電気モータや、内燃機関と電気モータとを組み合わせたハイブリッド機関であってもよい。

ブレーキ装置２２０は、例えば、ブレーキキャリパーと、ブレーキキャリパーに油圧を伝達するシリンダと、シリンダに油圧を発生させる電動モータと、制動制御部とを備える電動サーボブレーキ装置である。電動サーボブレーキ装置の制動制御部は、走行制御部１６０から入力される情報に従って電動モータを制御し、制動操作に応じたブレーキトルクが各車輪に出力されるようにする。また、ブレーキ装置２２０は、走行駆動力出力装置６に含まれ得る走行用モータによる回生ブレーキを含んでもよい。

●ステアリング装置
次にステアリング装置３について説明する。ステアリング装置３は、例えば、ステアリングＥＣＵ２１と、電動モータとを備える。電動モータは、例えば、ラックアンドピニオン機構に力を作用させて転舵輪の向きを変更する。ステアリングＥＣＵ２１は、車両制御システム２から入力される情報、或いは入力されるステアリング操舵角またはステアリングトルクの情報に従って電動モータを駆動し、転舵輪の向きを変更させる。

図３は、本実施形態によるステアリング装置３の構成例を示す図である。ステアリング装置３は、ステアリングホイール（ハンドルとも呼ぶ）３１と、ステアリング軸２１０Ｂと、ステアリング操舵角センサ２１０Ｃと、ステアリングトルクセンサ２１０Ｄと、反力モータ２１０Ｅと、アシストモータ２１０Ｆと、転舵機構２１０Ｇと、転舵角センサ２１０Ｈと、ハンドル把持センサ２１０Ｉと、転舵輪２１０Ｊと、ステアリングＥＣＵ２１とを含んでよいが、これに限定されない。また、ステアリングＥＣＵ２１は、ステアリング反力設定部２１０Ｍと、記憶部２１０Ｎとの各々を有している。

ステアリングホイール３１は、ドライバーによる操舵指示を受け付ける操作デバイスの一例である。ステアリングホイール３１に対して与えられた操舵入力すなわちステアリング操作は、ステアリング軸２１０Ｂに伝達される。ステアリング軸２１０Ｂには、ステアリング操舵角センサ２１０Ｃと、ステアリングトルクセンサ２１０Ｄとが取り付けられる。ステアリング操舵角センサ２１０Ｃは、ステアリングホイール３１が操作された角度を検出し、ステアリングＥＣＵ２１に出力する。ステアリングトルクセンサ２１０Ｄは、ステアリング軸２１０Ｂに作用しているトルク（ステアリングトルク）を検出し、ステアリングＥＣＵ２１に出力する。すなわちステアリングトルクは、ドライバーがステアリングホイール３１を回すことによりステアリング軸２１０Ｂに作用するトルクである。反力モータ２１０Ｅは、ステアリングＥＣＵ２１の制御によって、ステアリング軸２１０Ｂにトルクを出力することで、ステアリングホイール３１に対してステアリング反力を出力する。すなわち、反力モータ２１０Ｅは、ステアリングＥＣＵ２１の制御により、それぞれの自動運転制御状態において、自動運転における操舵（システム操舵とも呼ぶ）を維持するための所定のステアリング反力を、ステアリング軸２１０Ｂに対して印加する。ステアリング反力は、ドライバーのステアリング操作に対して抵抗するトルクとして作用する。したがってドライバーは、システム操舵に対してオーバーライドする場合には、操舵入力に応じて生じるステアリング反力を超えるトルクをステアリング軸２１０Ｂに与えなければならない。

アシストモータ２１０Ｆは、ステアリングＥＣＵ２１の制御によって、転舵機構２１０Ｇに対してトルクを出力することで、転舵をアシストする。アシストとは単に手動運転時にドライバーの操作を補助するだけでなく、自動運転時には走行制御部１６０による制御に応じてドライバーによる操作なしで操舵を行う。転舵機構２１０Ｇは、例えば、ラックアンドピニオン機構である。転舵角センサ２１０Ｈは、転舵機構２１０Ｇが転舵輪２１０Ｊを駆動制御した角度（転舵角）を示す量（例えばラックストローク）を検出し、ステアリングＥＣＵ２１に出力する。ステアリング軸２１０Ｂと転舵機構２１０Ｇとの間は、固定的に連結されてもよいし、切り離されてもよいし、クラッチ機構などを介して連結されてもよい。

ハンドル把持センサ２１０Ｉは、ステアリングホイール３１のリム部の所定の位置に設けられ、ドライバーがステアリングホイール３１のリムを把持する際、このドライバーの手による静電容量の変動を検知する静電容量センサであってよい。或いは、ドライバーの把持によってリムに印加される圧力（以下、把持力ともいう）を測定する圧力センサであってもよい。ハンドル把持センサ２１０Ｉは、測定した把持力を、ステアリングＥＣＵ２１に出力する。ステアリングＥＣＵ２１は、上記各種制御を、車両制御システム２と協調して行う。

ステアリング反力設定部２１０Ｍは、自動運転制御状態では、ステアリング操舵角センサ２１０Ｃで検知された操舵角（オーバーライド舵角）と、車両制御システム２から取得したシステム舵角（たとえば走行制御部１６０により決定された舵角）との差分を操舵入力の指標値として、ステアリングＥＣＵ２１内の記憶部２１０Ｎの反力プロファイル情報２１０Ｐを参照する。この反力プロファイル情報２１０Ｐは、例えば、オーバーライド舵角とシステム舵角との舵角差とステアリング反力との対応関係を示す反力テーブルとして構成されている。そして、ステアリング反力設定部２１０Ｍは、上記舵角差に対応するステアリング反力を、記憶部２１０Ｎにおける反力プロファイル情報２１０Ｐの反力テーブルから読み込む。また、ステアリングＥＣＵ２１は、ステアリング反力設定部２１０Ｍが記憶部２１０Ｎから読み込んだ数値に基づき、この数値のステアリング反力がステアリング軸２１０Ｂに印加されるように反力モータ２１０Ｅを駆動制御する。なお手動運転制御状態においては、手動運転のために予め定めた反力プロファイル情報が用意され、それに従って反力が与えられる。本例のように、ステアリング軸２１０Ｂが転舵機構２１０Ｇに接続されている場合には、転舵輪２１０Ｊからの機械的な反力がステアリングホイール３１に伝わるため、反力は特に付与しなくともよい。ただし、ステアリング軸が機械的には転舵機構２１０Ｇに接続されていない、完全なステアバイワイヤが実現されている場合には、操舵感をドライバーに与えるために、機械的反力をシミュレートした反力プロファイルに従って反力が生成されてよい。本例では、反力は自動運転の自動運転制御状態に応じた特性を持つように与えられる。なお反力の設定については、図３乃至９を参照して改めて説明する。なお操舵の舵角やトルク、操舵のスピード等をまとめて操舵量と呼び、走行制御部１６０により決定された操舵量をシステム操舵量と呼ぶことがある。

上述した構成により、自動運転制御状態におけるドライバーのステアリングホイール３１のオーバーライド操作による舵角とシステム舵角との差分、および自動運転制御状態に応じてステアリングホイール３１に印加されるステアリング反力を与える。このとき自動運転制御状態のレベルが高いほど反力を大きくする。こうすることで、自動運転制御状態に応じて、自動運転制御状態のレベルが高ければオーバーライドをし難くし、自動運転制御状態のレベルが低ければオーバーライドをし易くすることができる。

ステアリング反力設定部２１０Ｍは、自動運転制御状態において、ステアリングＥＣＵ２１がシステム舵角及びオーバーライド舵角を読み込む毎に、記憶部２１０Ｎの反力プロファイル情報２１０Ｐを参照する。そして、ステアリング反力設定部２１０Ｍは、読み込まれたシステム舵角とオーバーライド舵角との差と、自動運転制御状態とに応じたステアリング反力読み取り、そのステアリング反力を付与する制御信号を反力モータ２１０Ｅに出力する。

●車両制御システム（続き）
図２に戻り、車両制御システム２は、例えば、目標車線決定部１１０と、自動運転制御部１２０と、走行制御部１６０と、ＨＭＩ（human machine interface）制御部１７０と、記憶部１８０とを備える。自動運転制御部１２０は、例えば、自動運転状態制御部１３０と、自車位置認識部１４０と、外界認識部１４２と、行動計画生成部１４４と、軌道生成部１４６と、切替制御部１５０とを備える。目標車線決定部１１０、自動運転制御部１２０の各部、および走行制御部１６０、ＨＭＩ制御部１７０のうち一部または全部は、プロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。また、これらのうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの組み合わせによって実現されてもよい。

記憶部１８０には、例えば、車線の中央の情報あるいは車線の境界の情報等を含んでいる高精度地図情報１８２、目標車線情報１８４、行動計画情報１８６などの情報が格納される。目標車線決定部１１０は、ナビゲーション装置５０から提供された経路を複数のブロックに分割し（例えば、車両進行方向に関して１００［ｍ］毎に分割し）、高精度地図情報１８２を参照してブロックごとに目標車線を決定する。目標車線決定部１１０は、例えば、左から何番目の車線を走行するといった決定を行う。目標車線決定部１１０は、例えば、経路において分岐箇所や合流箇所などが存在する場合、自車両１が、分岐先に進行するための合理的な走行経路を走行できるように、目標車線を決定する。目標車線決定部１１０により決定された目標車線は、目標車線情報１８４として記憶部１８０に記憶される。

自動運転状態制御部１３０は、自動運転制御部１２０が実施する自動運転の自動運転制御状態（各状態の自動化率に着目して自動化状態とも呼ぶ。）を決定する。本実施形態における自動運転制御状態には、以下の制御状態が含まれる。なお、以下はあくまで一例であり、自動運転の制御状態の数は任意に決定されてよい。図４に自動運転制御状態の遷移図を示す。

●自動運転制御状態の遷移
図４に示すように、本実施形態では自動運転制御状態として第０制御状態から第３制御状態まで持ち、自動化率はこの順で高くなる。なお図４において、矢印は状態の遷移を示している。そのうち白矢印は、車両制御システム２（特にＥＣＵ２０）が例えばプログラムを実行して実現する自動運転による、すなわち車両１が主体となる、自動運転制御状態の遷移を示す。一方黒矢印は、ドライバーの操作をきっかけとして行われる自動運転制御状態の遷移を示す。ここで各自動運転制御状態について改めて説明する。

第０制御状態は手動運転の制御状態であり、０制御状態は、運転支援等が一切なくドライバーによるマニュアル運転が必要な制御状態である。この第０制御状態においてドライバーが例えばスイッチ操作によって明示的に自動運転を指示すると、そのときの条件、たとえば外部環境や車両情報などに応じて、自動運転制御状態が第１制御状態または第２制御状態へと遷移する。いずれの制御状態に遷移するかは、制御ユニット２が外部環境情報や走行状態情報などを参照して決定する。

第１制御状態は自動運転のうちで最も低い自動運転制御状態の状態である（自動化率が最も低い）。自動運転が指示された際に、たとえば現在地を認識できないような場合、また認識できても第２制御状態が適用できない環境（たとえば一般道など）では、第１制御状態で自動運転が開始される。第１制御状態で実現される自動化機能はＬＫＡＳやＡＣＣなどを含む。また第１制御状態に遷移する際には、ドライバー状態検知部によりドライバーが外部、特に前方を監視していること、またハンドルを把持していることを検知してもよい。その場合には、条件が満たされた場合に遷移することになる。また第１制御状態に留まっている間も継続的にこのドライバーの監視が行われてよい。なお自動運転制御状態を低レベルから高レベルへと遷移させる際には、ドライバーに課されるタスクは変わらないかあるいは減少するので、ドライバーの状態を遷移の条件にしなくともよい。なお、第０制御状態と第１制御状態との差は上述したものとは限らず、例えば第０制御状態ではＬＫＡＳもしくはＡＣＣのどちらか一方のみを利用できるが、第１制御状態ではその両方を利用できる、といった場合もあり得る。また、第１制御状態では、第０制御状態のＬＫＡＳ，ＡＣＣに対して作動シーンが広い、といった場合もあり得る。

第２制御状態は第１制御状態の直上の自動運転制御状態である。たとえば第０制御状態で自動運転の指示を受け付け、その時の外部環境が所定の環境（たとえば高速道路の走行中など）であれば、第２制御状態に遷移する。あるいは、第１制御状態で自動運転中に、外部環境が上述した所定の環境であることが検知されたなら、第２制御状態へと自動的に遷移する。外部環境の判定は、たとえばカメラ等を含む周辺監視部の監視結果のほか、現在位置と地図情報とを参照して行ってもよい。第２制御状態では、車線維持のほか、周囲の車両等の物標に応じて車線変更などを行う機能も提供される。第２制御状態を維持する条件が失われると、制御ユニット２により第１制御状態へと、車両１の自動化状態は変更される。第２制御状態ではドライバーはハンドルを保持しなくともよく（これをハンズオフと呼ぶ）、ドライバーには周囲の監視のみが課される。このため第２制御状態ではドライバー状態検知カメラ４１ａによりドライバーが外部を監視しているかが監視され、それを怠るとたとえば警告が出力される。

第３制御状態は第２制御状態の直上の自動運転制御状態である。第３制御状態へは第２制御状態から遷移でき、第２制御状態をスキップして第０制御状態や第１制御状態から遷移することはない。また、第３制御状態への遷移がドライバーの指示をトリガとして行われることはなく、制御ユニット２による自動制御によって一定の条件が満たされたと判定した場合に遷移する。たとえば、第２制御状態で自動運転中に、渋滞に遭遇して低速で前車を追尾する状態になると、第２制御状態から第３制御状態へと切り替えられる。この場合の判定は、カメラ等の周辺監視部による出力や車速等に基づいて行われる。第２制御状態の条件を満たしている場合、例えば高速道路を走行している場合には、第２制御状態と第３制御状態との間で、自動運転制御状態の遷移が行われることになる。第３制御状態ではドライバーは、ハンドルを把持する必要も、周辺を監視する必要もない。しかしながら、ドライバーが運転を引き継がなければならない状況はいつでも、どの制御状態であっても生じ得る。そこでドライバーが運転を正常に引き継げるか、を判定するために、例えばドライバーの視線が定められた範囲（例えばナビゲーションやメータの表示部）に視線があることは、自動運転中に常時監視され、検出されている。このドライバーの状態の監視は、マニュアル運転中に行われてもよい。

自動運転状態制御部１３０は、上記運転操作系の構成の各々に対するドライバーの操作、行動計画生成部１４４により決定されたイベント、軌道生成部１４６により決定された走行態様などに基づいて自動運転の制御状態を決定し、図４に示した白矢印に従って決定した制御状態へと遷移させる。自動運転制御状態は、ＨＭＩ制御部１７０に通知される。いずれの制御状態においても、運転操作系の構成の各々に対する操作によって、手動運転により自動運転を上書きすること（オーバーライド）が可能である。

自動運転制御部１２０の自車位置認識部１４０は、記憶部１８０に格納された高精度地図情報１８２と、ライダ４２、レーダ４３、カメラ４１、ナビゲーション装置５０、または車両センサ６０から入力される情報とに基づいて、自車両１が走行している車線（走行車線）、および、走行車線に対する自車両１の相対位置（あるいは現在の走行ライン）を認識する。

自車位置認識部１４０は、例えば、高精度地図情報１８２から認識される道路区画線のパターン（例えば実線と破線の配列）と、カメラ４１によって撮像された画像から認識される自車両１の周辺の道路区画線のパターンとを比較することで、走行車線を認識する。この認識において、ナビゲーション装置５０から取得される自車両１の位置や、もしあれば慣性誘導システムによる処理結果が加味されてもよい。走行制御部１６０は、軌道生成部１４６によって生成された軌道を、予定の時刻通りに自車両１が通過するように、走行駆動力出力装置６、ステアリング装置３、およびブレーキ装置２２０を制御する。ＨＭＩ制御部１７０は、表示装置９２に映像及び画像を表示させたり、スピーカ９１に音声を出力させたりする。走行制御部１６０はたとえば、行動計画情報１８６に沿った自動運転のためにステアリング舵角（システム舵角）を決定し、それをステアリング装置３に入力して、操舵制御をおこなわせる。なお、走行中の車線がカーブすることなどは、例えば高精度地図情報１８２や、この後述べる外界認識部１４２により認識できる。

外界認識部１４２は、カメラ４１、ライダ４２、レーダ４３等から入力される情報に基づいて、周辺車両等の物標の位置、および速度、加速度等の状態を認識する。また、外界認識部１４２は、周辺車両に加えて、ガードレールや電柱、駐車車両、歩行者その他の物体の位置を認識してもよい。

行動計画生成部１４４は、自動運転のスタート地点、および／または自動運転の目的地を設定する。自動運転のスタート地点は、自車両１の現在位置であってもよいし、自動運転を指示する操作がなされた地点でもよい。行動計画生成部１４４は、そのスタート地点と自動運転の目的地との間の区間において、行動計画を生成する。なお、これに限らず、行動計画生成部１４４は、任意の区間について行動計画を生成してもよい。

行動計画は、例えば、順次実行される複数のイベントで構成される。イベントには、例えば、自車両１を減速させる減速イベントや、自車両１を加速させる加速イベント、走行車線を逸脱しないように自車両１を走行させるレーンキープイベント、走行車線を変更させる車線変更イベント、自車両１に前走車両を追い越させる追い越しイベント、分岐ポイントにおいて所望の車線に変更させたり、現在の走行車線を逸脱しないように自車両１を走行させたりする分岐イベント、本線に合流するための合流車線において自車両１を加減速させ、走行車線を変更させる合流イベント、自動運転の終了予定地点で自動運転制御状態から手動運転制御状態に移行させたりするハンドオーバイベント等が含まれる。行動計画生成部１４４は、目標車線決定部１１０により決定された目標車線が切り替わる箇所において、車線変更イベント、分岐イベント、または合流イベントを設定する。行動計画生成部１４４によって生成された行動計画を示す情報は、行動計画情報１８６として記憶部１８０に格納される。

●目標走行位置の設定
軌道生成部１４６は、車線内の目標となる点の位置すなわち目標走行位置（または目標位置）を決定し、ひいては連続する目標走行位置を結んだ軌道（目標軌道または目標ラインまたは目標走行ラインとも呼ぶ。）を決定し、行動計画情報１８６の一部として記憶することで、目標走行位置を設定する。目標位置としては、たとえば特に避けるべき物標がなければ、走行中の車線の中央位置を通る位置（これを基準位置または第１基準位置または点列をラインとみて第１基準ラインとも呼ぶ）が選択される。障害物があればそれを避ける目標位置が設定される。また、走行中の車線内の障害物ではなくとも、ドライバーや乗員の心理的負担を軽減するために、隣接車線を走行している車両から離間するような目標位置を設定することがある。さらに、走行位置の曲率を小さくして快適性を維持するために、カーブでは車線の中央位置よりも内側に目標位置を設定することがある。切替制御部１５０は、自動運転切替スイッチ９３から入力される信号に基づいて自動運転制御状態と手動運転制御状態とを相互に切り替える。

さらに、目標位置を設定する際に、過去のオーバーライド操作の履歴に基づいてもよい。たとえば操舵に関して、自動運転による走行ラインから車線中央に向けてオーバーライド操作が行われると、その操作が行われたことを記憶しておく。そして目標位置を設定する際にその記憶を参照し、該当のオーバーライド操作が行われていると、車線の中央位置から目標位置をずらすオフセット走行の際に、設定した目標位置を、中央位置からのずれの量を低減するように変更する。あるいは、当初からそのような目標位置を設定してもよい。こうすることで、ドライバーが介入する機会が減少する。

また、切替制御部１５０は、ブレーキペダル７Ｂの操作に基づいて、自動運転（第３〜１制御状態）から手動運転（第０制御状態）に切り替える。本例では、ブレーキ操作がされると、その時の自動化制御状態に応じた猶予時間および警告の後に、切替制御部１５０は自動運転制御状態から手動運転制御状態に切り替える。またステアリング操作やアクセル操作に対しては、自動運転は維持しつつ、マニュアル操作に従ってオーバーライド制御が行われる。ここで、オーバーライド制御により、たとえばステアリングの操作量が所定のオーバーライド閾値を超えると、あたかも手動運転に切り替えられたかのような走行制御を実現する。次にオーバーライド制御について説明する。

●オーバーライド制御
次に本実施形態に係るオーバーライド制御、特にステアリングのオーバーライド制御について説明する。その前に自動運転におけるステアリング制御の特性を、図５を参照して説明する。図５（Ａ）は、自動運転による経路維持特性を説明する図である。この制御イメージは、経路を維持しようとする特性を、たとえば道路の断面形状として示したものである。この制御イメージは、高さ方向については車線中央を維持しようとする制御の強さを示すものと読むこともできる。これらの図はもちろん本当の道路の断面形状を示すものではなく、形状になぞらえて特性を説明するためのイメージ図である。また図５では省略したが、中間的な制御状態があってもよい。

図５（Ａ）は、特に避けるべき物標などがない場合に設定される目標位置の例を示す。左白線位置と右白線位置との間が走行車線であり、目標位置Ｔが、車線中央位置Ｃと一致している。この場合には、目標位置Ｔを中心として左右のそれぞれの所定幅ＭＬ，ＭＲの範囲内では、操舵反力が比較的大きい反力プロファイルが設定される。これによりオーバーライドをし難くしてオーバーライドによる目標位置からのずれを抑制する。位置ＭＬ，ＭＲよりも車線の外側では、反力が弱くなるようなプロファイルが設定される。これにより、明らかに目標位置からの逸脱を目的とした手動操作を妨げないようにしている。なお図５に示したように、道路の横断方向の成分について位置に着目している場合には、その位置を特に横位置と呼ぶことにする。本実施形態で単に位置と呼んでいる場合であっても、文脈上道路の横断方向の成分に着目している場合には、それは横位置を示している。

図５（Ｂ）は、目標位置が車線中央位置からずれたいわゆるオフセット走行の際の反力プロファイルの設定の概略を示す。ただし、図５（Ｂ）は、走行中の車線内に障害物がない場合の例である。走行中の車線内に障害物があってそれを避けてオフセット走行する場合には。中央位置Ｃと目標位置Ｔ'とがずれている点を除けば、図５（Ａ）と同じプロファイルを採用する。その場合には自動運転による目標走行位置を逸脱すると危険だからである。図５（Ｂ）では、目標位置Ｔより左側は図５（Ａ）と同様に、オーバーライドをし難く設定している。しかしながら、目標位置Ｔ'から中央位置Ｃまでの間は、目標位置Ｔ'の左側での反力よりも小さくなるような反力特性が設定され、中央位置まで戻すオーバーライド操作は比較的しやすい。しかし車線中央位置Ｃを越えて右側へ行くオーバーライド操作に対しては、図５（Ａ）の目標位置Ｔと右所定位置ＭＲとの間と同様の反力プロファイルが適用される。このため中央位置Ｃより右へは行きにくい。さらに位置ＭＲ'を超えると、図５（Ａ）と同様に、反力を小さくする反力プロファイル５０１が適用される。ただしこの場合であっても、車線境界となる右白線位置のさらに右に障害物が検知されているような場合には、より大きな反力を発生する反力プロファイル５０２が設定されてもよい。

このような制御を実現するためのステアリング反力（操舵反力とも呼ぶ）の特性を図６に示す。図６（Ａ）において、縦軸はステアリング反力を示し、横軸は、目標位置（特に目標横位置）を維持するためのシステム舵角θsysと、手動による手動舵角θmとの差分（θm−θsys）を示す。曲線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３はそれぞれステアリング反力の特性曲線（反力プロファイルとも呼ぶ。）を示す。たとえばシステム舵角がθsysであるときに、ドライバーがステアリング操作を行うと、角度差θm−θsysの増大に応じて、ステアリング反力設定部２１０Ｍは、ステアリング反力を曲線Ｌ３にそって増大させ、反力モータ２１０Ｅは曲線Ｌ３にしたがって反力を増大させる。曲線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、図示したような特性を持つならば離散値であっても構わない。ドライバーはそのステアリング反力に抗ってステアリング操作を行わねばならない。たとえば角度差θm−θsysがθThであると、設定されている反力プロファイルがＬ３であれば反力Ｆ３を、Ｌ２であれば反力Ｆ２を、Ｌ１であれば反力Ｆ１を発生させる。このように、同じ舵角差に対して発生するステアリング反力は、設定されている反力プロファイルに応じてことなる。

図６（Ｂ）は過渡特性の一例を示す。後述するように、反力プロファイルは、目標位置Ｔや中央位置Ｃに対する現在の車両の位置に応じて設定される。すなわち走行中に反力プロファイルは切り替えられる。たとえば図６（Ａ）に示したように、舵角差θThのまま反力プロファイルがＬ３からＬ２に切り替えられると、ステアリング反力はＦ３からＦ２へと変わり、突然ステアリングが軽くなる。これはステアリングの過剰操作をまねきかねないため、反力プロファイルの変更時には、たとえば図６（Ｂ）のような過渡特性が与えられる。たとえば、舵角θThのまま反力プロファイルがＬ３からＬ２へと変更されると、ステアリングＥＣＵ２１は、図６（Ｂ）に示すように、発生させるステアリング反力を、Ｆ３からＦ２へと時間ｔ１かけて連続的に変化させる。この間に更に別のプロファイルに変更された場合にも、切り替えられた時点で発生しているステアリング反力から新たなプロファイルで発生させるステアリング反力まで、過渡特性に応じて連続的に変化させる。

このように、反力プロファイル情報２１０Ｐには、図６（Ａ）に示したとおり、自動運転制御状態ごとにシステム舵角θsysと手動舵角θmとの角度差（θm−θsys）とステアリング反力とを対応付けたテーブルと、図６（Ｂ）に示した、過渡特性のテーブルとが保存されている。そして、ステアリング反力設定部２１０Ｍは、例えば図７の手順にしたがって反力プロファイルを設定する。過渡特性は図６（Ｂ）のように所定のものを設定しておいてよい。このようにして、舵角差と設定された反力プロファイルに応じたステアリング反力を与える。

図７に本実施形態におけるステアリング反力設定部２１０Ｍによる反力プロファイルの設定手順を示す。図３には示していないが、ステアリング反力設定部２１０Ｍは、自車位置認識部１４０が認識している車線上における現在の位置（以下の説明では自車位置と呼ぶ）と、軌道生成部１４６が生成した現在の目標位置とを参照することができる。図７の手順は、たとえば図示したようにステアリング反力設定部２１０Ｍが継続的に実行してもよいし、繰り返しのループを行わずに、反力プロファイルを切り替えるトリガを受信したときに実行するようにしてもよい。その場合トリガは、たとえば自車位置が、図５に示した左所定位置ＭＬ，目標位置Ｔ，中央位置Ｃ，右所定位置ＭＲのそれぞれをまたいで移動したことであってよい。

図７において、まず車線中央と目標位置とが一致しているか判定する（Ｓ７０１）。一致していれば、自車位置が、目標位置の左右それぞれの所定位置（図５のＭＲ，ＭＬに相当するプロファイルの切り替え位置）の外側であるか判定する（Ｓ７０３）。外側であれば、一定の舵角差に対して発生する反力が最も弱い反力プロファイルＬ１を設定する（Ｓ７０７）。一方、そうでない場合、すなわち自車位置が、目標位置から所定範囲内にある場合には、一定の舵角差に対して発生する反力が最も強い反力プロファイルＬ３を設定する（Ｓ７０５）。またステップＳ７０１において、車線中央と目標位置とが一致していないと判定した場合には、自車位置が車線中央と目標位置との間であるか判定する（Ｓ７０９）。該当する場合には、車線中央側をＬ２、その反対側をＬ３とした反力プロファイルを設定する（Ｓ７１１）。図６（Ａ）を参照すると、例えば自車位置から車線中央側への操舵の舵角差が正となる場合、正の舵角差に対する反力プロファイルとしてＬ２を、その反対側即ち負の舵角差に対する反力プロファイルとしてＬ３を設定する。自車位置から車線中央側への操舵の舵角差が負となる場合にはその逆となる。ステップＳ７０９で、自車位置が車線中央と目標位置との間ではないと判定した場合には、ステップＳ７０３に分岐して自車位置に応じた反力プロファイルを設定する。

以上のように反力プロファイルを設定することで、例えば図５（Ｂ）に示したように、目標位置から車線中央に向けてのオーバーライド操作に対しては発生する反力を弱めることができる。なおステップＳ７１１では、反力プロファイルＬ２を設定してもよい。Ｌ２を設定しても、自車位置と、左所定位置ＭＬ，目標位置Ｔ，中央位置Ｃ，右所定位置ＭＲなどとの位置関係で反力プロファイルは切り替えられるため、図５（Ｂ）のような反力プロファイルの切り替えは実現できるためである。

［第２実施形態］
図８に、図７に代えて適用される反力プロファイルの設定手順を示す。図８の手順は、図５（Ｂ）で説明したように、障害物に対する反力特性５０２を実現するための手順である。図７と共通の部分については説明を省略する。ステップＳ７０３で自車位置が左右の所定位置ＭＲ、ＭＬの外側と判定した場合、走行している車線の外側の所定距離の位置に、他の車両などの障害物があるか判定する（Ｓ８０１）。なければ反力プロファイルＬ１を設定する（Ｓ７０７）。しかしもしあれば、反力プロファイルＬ１よりも、一定の舵角に対する反力がより大きな反力プロファイルＬ２を設定する（Ｓ８０３）。このようにすることで、ドライバーによる、障害物に対して接近するオーバーライド操作を行われにくくすることができる。なお障害物の判定はたとえば外界認識部１４２から取得した情報に基づいて行うことができる。

●実施形態のまとめ
以上説明した本実施形態をまとめると以下のとおりである。

（１）本発明の第１の態様によれば、自車両の運転支援もしくは自動運転を実施する車両制御装置であって、
周辺の監視結果に基づいて、走行中の車線内の走行経路となる目標位置を設定する設定手段と、
前記目標位置に基づいて操舵制御を行う操舵制御手段とを有し、
前記操舵制御手段は、
前記目標位置に基づいて操舵制御が行われている場合でも、運転者による手動操作による操舵入力を受け付け可能であり、
前記操舵入力を受け付けた際には、前記手動操作に対して所定の反力を発生し、
前記車線の幅方向について、前記目標位置が、自車両が走行している車線の中央付近となる第１基準位置から離間している場合には、前記操舵入力を受け付けた際に、或る舵角の手動操作に対して、前記目標位置から前記第１基準位置に向けた第１の方向への手動操作に対する前記操舵反力が、前記第１の方向とは異なる第２の方向への手動操作に対する前記操舵反力よりも小さくなるよう操舵反力特性を制御することを特徴とする車両制御装置が提供される。
この構成により、中央位置に向けて、オフセット解消する際に、ステリング反力を弱めることで、ユーザー介入のしやすさを向上しつつ、反対側への間違った介入に対して路外逸脱抑制を高めることが可能となる。

（２）本発明の第２の態様によれば、（１）に記載の車両制御装置であって、
前記操舵反力特性は、前記目標位置に基づく操舵角から手動操作による操舵角までの差である舵角差と前記操舵反力との間の特性であり、前記舵角差がより大きくなれば、前記操舵反力もより大きくなることを特徴とする車両制御装置が提供される。
この構成により、反力特性を傾きとして定義し、操舵角が増加するたびに反力が大きくなる・小さくなる特性により、ドライバーが直感的に理解することが可能となる。

（３）本発明の第２の態様によれば、（２）に記載の車両制御装置であって、
前記第１の方向への前記操舵反力特性は、前記目標位置から前記第１基準位置までの前記舵角差に対する前記操舵反力の増加率が、前記第１基準位置を超えてからの前記舵角差に対する前記操舵反力の増加率よりも小さい
ことを特徴とする請求項１ないし２記載の車両制御装置が提供される。
この構成により、中央位置を通過してさらなる反力増加した場合には、通常反力にて対応することで、ユーザーの過大介入操作に対して適切に反力発生が可能となる。

（４）本発明の第４の態様によれば、（２）または（３）に記載の車両制御装置であって、
前記操舵制御手段は、前記目標位置から外れる方向への前記操舵入力に対する前記操舵反力を、周辺の監視結果に基づいて、障害物に接近しない場合に比べて障害物に接近する場合に大きくするよう前記前記操舵反力特性を制御することを特徴とする車両制御装置が提供される。
この構成により、障害物接近に対しては、操舵反力を高めることで、障害物接近を抑制することが可能となる。

（５）本発明の第５の態様によれば、（２）乃至（４）のいずれかに記載の車両制御装置であって、
前記設定手段は、前記周辺監視に基づいて、障害物に対して離間する様に前記走行位置を設定する第１のオフセット制御と、走行中の車線の曲率に基づいて前記第１基準位置から離間する様に前記走行位置を設定する第２のオフセット制御とを行い、
前記操舵制御手段は、前記第１のオフセット制御が行われた場合における前記第１方向への前記舵角差に対する前記操舵反力の増加率よりも、前記第２のオフセット制御が行われた場合における前記第１方向への前記舵角差に対する
前記操舵反力の増加率を小さくするよう前記操舵反力特性を制御することを特徴とする車両制御装置が提供される。
この構成により、カーブでのオフセット解消を低反力、障害物に対するオフセット解消を高反力とし、障害物に対するリスクを反力特性から表現することが可能となる。

（６）本発明の第６の態様によれば、（１）乃至（５）のいずれかに記載の車両制御装置であって、
前記設定手段は、前記操舵制御手段により前記操舵反力を発生させた場合には、新たな目標位置を設定する際に、前記第１基準位置からのずれを低減するように前記新たな目標位置を設定することを特徴とする車両制御装置が提供される。
この構成により、オフセット解消操作が所定以上となる場合に、次回以降もしくは現状のオフセットを解消することでドライバーの嗜好を反映することが可能となる。

２制御ユニット、３１ステアリングホイール、２１ステアリングＥＣＵ、２１０Ｍステアリング反力設定部、２１０Ｅ反力モータ

Claims

自車両の運転支援もしくは自動運転を実施する車両制御装置であって、
周辺の監視結果に基づいて、走行中の車線内の走行経路となる目標位置を設定する設定手段と、
前記目標位置に基づいて操舵制御を行う操舵制御手段とを有し、
前記操舵制御手段は、
前記目標位置に基づいて操舵制御が行われている場合でも、運転者による手動操作による操舵入力を受け付け可能であり、
前記操舵入力を受け付けた際には、前記手動操作に対して所定の反力を発生し、
前記車線の幅方向について、前記目標位置が、自車両が走行している車線の中央付近となる第１基準位置から離間している場合には、前記操舵入力を受け付けた際に、或る舵角の手動操作に対して、前記目標位置から前記第１基準位置に向けた第１の方向への手動操作に対する前記操舵反力が、前記第１の方向とは異なる第２の方向への手動操作に対する前記操舵反力よりも小さくなるよう操舵反力特性を制御する
ことを特徴とする車両制御装置。
請求項１に記載の車両制御装置であって、
前記操舵反力特性は、前記目標位置に基づく操舵角から手動操作による操舵角までの差である舵角差と前記操舵反力との間の特性であり、前記舵角差がより大きくなれば、前記操舵反力もより大きくなる
ことを特徴とする車両制御装置。
請求項２に記載の車両制御装置であって、
前記第１の方向への前記操舵反力特性は、前記目標位置から前記第１基準位置までの前記舵角差に対する前記操舵反力の増加率が、前記第１基準位置を超えてからの前記舵角差に対する前記操舵反力の増加率よりも小さい
ことを特徴とする請求項１ないし２記載の車両制御装置。
請求項２または３に記載の車両制御装置であって、
前記操舵制御手段は、前記目標位置から外れる方向への前記操舵入力に対する前記操舵反力を、周辺の監視結果に基づいて、障害物に接近しない場合に比べて障害物に接近する場合に大きくするよう前記前記操舵反力特性を制御する
ことを特徴とする車両制御装置。
請求項２乃至４のいずれか一項に記載の車両制御装置であって、
前記設定手段は、前記周辺監視に基づいて、障害物に対して離間する様に前記走行位置を設定する第１のオフセット制御と、走行中の車線の曲率に基づいて前記第１基準位置から離間する様に前記走行位置を設定する第２のオフセット制御とを行い、
前記操舵制御手段は、前記第１のオフセット制御が行われた場合における前記第１方向への前記舵角差に対する前記操舵反力の増加率よりも、前記第２のオフセット制御が行われた場合における前記第１方向への前記舵角差に対する
前記操舵反力の増加率を小さくするよう前記操舵反力特性を制御する
ことを特徴とする車両制御装置。
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の車両制御装置であって、
前記設定手段は、前記操舵制御手段により前記操舵反力を発生させた場合には、新たな目標位置を設定する際に、前記第１基準位置からのずれを低減するように前記新たな目標位置を設定する
ことを特徴とする車両制御装置。