JP2021093046A - 運転支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の走行状態（例えば、車速）に応じて車両から比較的遠距離にある物体を検出する必要があるか否かを推定し、ライダー装置の照射光の強度を変更することが可能な運転支援装置を提供する。【解決手段】車両に搭載された光学センサは、車両の周辺における所定の放射範囲に照射光を放射するとともに当該照射光が物体に反射した光を受光することにより、放射範囲内に存在する物体に関する情報である物標情報を取得する。制御装置は、運転支援制御の実行が要求されている状況において、車速ＳＰＤが閾値Ｖｔｈより小さい場合、光学センサにおける照射光の強度を、車速が閾値以上である場合に比べて低くなるように設定する。【選択図】図２

Description

本発明は、運転支援装置に関する。

従来から、車両周辺センサを用いて車両の周辺の状況に関する情報（車両周辺情報）を取得し、当該車両周辺情報に基いて車両の運転を支援する運転支援制御を実行する制御装置が知られている（例えば、特許文献１を参照。）。例えば、車両周辺センサとして、ライダー装置（ＬｉＤＡＲ：Light Detection and Ranging）等の光学センサが用いられる。

特開２０１１−１４５１６６号公報

ライダー装置は、光（以下、「照射光」と称呼する。）を照射し、その照射光が物体にて反射した光（以下、「反射光」と称呼する。）を受け取り、その物体についての各種情報（例えば、ライダー装置と物体との間の距離及びライダー装置に対する物体の位置等）を演算する。ライダー装置によって遠距離にある物体を検出するためには、照射光の強度を強くする必要がある。しかし、照射光の強度を強くした場合、その照射光を受ける物体（被照射体）に悪影響を及ぼす可能性がある。

そこで、本発明の目的の一つは、車両の走行状態（例えば、車速）に応じて車両から比較的遠距離にある物体を検出する必要があるか否かを推定し、ライダー装置の照射光の強度を変更することが可能な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、
車両に搭載された光学センサであって、前記車両の周辺における所定の放射範囲に照射光を放射するとともに当該照射光が物体に反射した光を受光することにより、前記放射範囲内に存在する前記物体に関する情報である物標情報を取得する光学センサ（４１）と、
前記物標情報に基いて前記車両の運転を支援する運転支援制御を実行する運転支援制御部（１０）と、
前記車両の車速（ＳＰＤ）を検出する車速センサ（５１）と、
前記運転支援制御の実行が要求されている状況において前記車速（ＳＰＤ）が所定の閾値（Ｖｔｈ）より小さいか否かを判定し（ステップ２０４）、前記車速が前記閾値より小さい場合、前記照射光の強度を、前記車速が前記閾値以上である場合に比べて低くなるように設定する（ステップ２０７）制御装置（４１ｃ、１０）と、
を備える。

例えば、車両が低速で走行している或いは停止している状況では、車両の近傍に存在する物体が検出されればよく、車両から遠くに離れた物体を検出する必要性が低い。上記の構成によれば、運転支援装置は、車速が閾値より小さい場合、光学センサにおける照射光の強度を、車速が閾値以上である場合に比べて低くなるように設定する。このように、運転支援装置は、車両の走行状態（車速）に応じて車両から比較的遠距離にある物体を検出する必要があるか否かを推定し、光学センサにおける照射光の強度を変更できる。これにより、照射光を受ける物体（被照射体）に悪影響を及ぼす可能性を低減できる。

一実施形態に係る運転支援装置の概略構成図である。 一実施形態に係る光学モジュールの制御部のＣＰＵが実行する「照射強度変更ルーチン」を示したフローチャートである。

＜構成＞
運転支援装置は、車両に適用される。図１に示すように、運転支援装置は、運転支援ＥＣＵ１０、エンジンＥＣＵ２０、及び、ブレーキＥＣＵ３０を備えている。これらのＥＣＵは、マイクロコンピュータを主要部として備える電気制御装置（Electric Control Unit）であり、ＣＡＮ（Controller Area Network）９０を介して相互に情報を送信可能及び受信可能に接続されている。なお、上述のＥＣＵのうちの２以上のＥＣＵが、１つのＥＣＵに統合されてもよい。

本明細書において、マイクロコンピュータは、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及びインターフェース（Ｉ／Ｆ）等を含む。例えば、運転支援ＥＣＵ１０は、ＣＰＵ１０ａ、ＲＡＭ１０ｂ、ＲＯＭ１０ｃ及びインターフェース（Ｉ／Ｆ）１０ｄ等を含む。ＣＰＵ１０ａは、ＲＯＭ１０ｃに格納されたインストラクション（プログラム、ルーチン）を実行することにより各種機能を実現するようになっている。

運転支援ＥＣＵ１０は、以下に列挙するスイッチ及びセンサと接続されていて、それらのセンサの検出信号又は出力信号を受信するようになっている。なお、各センサは、運転支援ＥＣＵ１０以外のＥＣＵに接続されていてもよい。その場合、運転支援ＥＣＵ１０は、センサが接続されたＥＣＵからＣＡＮ９０を介してそのセンサの検出信号又は出力信号を受信する。

運転支援スイッチ４１は、追従車間距離制御を開始／終了させるときに運転者によって操作されるスイッチである。追従車間距離制御は、「アダプティブ・クルーズ・コントロール（Adaptive Cruise Control）」と称呼される場合がある。以降において、追従車間距離制御を単に「ＡＣＣ」と称呼する。

車速センサ４２は、車両の走行速度（車速）を検出し、車速ＳＰＤを表す信号を出力する。

車両周辺センサ５０は、車両の周辺の状況を検出するセンサである。車両周辺センサ５０は、車両の周囲の道路（例えば、車両が走行している走行レーン）に関する情報、及び、その道路に存在する立体物に関する情報を取得するようになっている。立体物は、例えば、自動車、歩行者及び自転車などの移動物、並びに、ガードレール及びフェンスなどの固定物を表す。以下、これらの立体物は「物標」と称呼される。車両周辺センサ５０は、ライダー装置（光学センサ）５１及びカメラセンサ５２を備えている。

ライダー装置５１は、光学モジュール５１ａ、ヒータ５１ｂ、及び、制御部５１ｃを備えている。光学モジュール５１ａは、照射光（レーザ光）を所定の放射範囲に放射する光放射部、及び、放射範囲内に存在する物標により反射された反射光を受光する受光部を備えている。ヒータ５１ｂは、照射光及び反射光が透過する光学面を加熱する。更に、ヒータ５１ｂは、光学面割れを検出するためにも用いられる。

制御部５１ｃは、上述のマイクロコンピュータを含む。制御部５１ｃは、物標の有無及び車両と物標との関係を表す情報（即ち、車両と物標との距離、車両に対する物標の位置（方向）、及び、車両に対する物標の相対速度等）を演算する。なお、ライダー装置５１によって取得された「車両と物標との関係を表す情報」は「物標情報」と称呼される。

更に、制御部５１ｃは、ヒータ５１ｂを制御するとともに、ヒータ５１ｂの故障検出によって光学面割れを検出することができる。加えて、制御部５１ｃは、光学モジュール５１ａを制御することにより、照射光の強度を制御（調整）できる。制御部５１ｃは、照射光の強度を、第１モード及び第２モードの何れかに設定する。第１モードは、照射光の強度が高いモードであり、「高出力モード」とも称呼される。第２モードは、第１モードに比べて照射光の強度が低いモードであり、「低出力モード」とも称呼される。

カメラセンサ５２は、車両の前方の風景を撮影して画像データを取得する。カメラセンサ５２は、その画像データに基いて、道路（車両が走行している走行レーン）の左右の区画線を認識し、道路の形状（例えば、道路の曲率）、及び、車両と道路との位置関係（例えば、左側の区画線又は右側の区画線から車両の車幅方向の中心位置までの距離）を演算する。道路の形状及び車両と道路との位置関係等を含む情報は「車線情報」と称呼される。更に、カメラセンサ５２は、画像データに基いて、物標の有無を判定し、物標情報を演算するように構成される。

車両周辺センサ５０は、「物標情報」及び「車線情報」を含む車両の周辺状況に関する情報を、「車両周辺情報」として運転支援ＥＣＵ１０に出力する。

エンジンＥＣＵ２０は、エンジンアクチュエータ２１に接続されている。エンジンアクチュエータ２１は、内燃機関２２のスロットル弁の開度を変更するスロットル弁アクチュエータを含む。エンジンＥＣＵ２０は、エンジンアクチュエータ２１を駆動することによって、内燃機関２２が発生する駆動力（駆動トルク）を変更することができる。内燃機関２２が発生する駆動力は、図示しない駆動力伝達機構を介して駆動輪に伝達される。従って、エンジンＥＣＵ２０は、エンジンアクチュエータ２１を制御することによって、車両の駆動力を制御し加速状態（加速度）を変更することができる。なお、内燃機関２２に代えて又は加えて、車両駆動源として電動機が使用されてもよい。

ブレーキＥＣＵ３０は、油圧制御アクチュエータであるブレーキアクチュエータ３１に接続されている。ブレーキアクチュエータ３１は、油圧回路を含む。油圧回路は、マスタシリンダ、制動液が流れる流路、複数の弁、ポンプ及びポンプを駆動するモータ等を含む。車輪に対する制動力（制動トルク）は、ブレーキアクチュエータ３１によって制御される。ブレーキアクチュエータ３１は、ブレーキＥＣＵ３０からの指示に応じて、ブレーキ機構３２に内蔵されたホイールシリンダに供給する油圧を調整する。その油圧により、ホイールシリンダは、車輪に対する摩擦制動力を発生させる。従って、ブレーキＥＣＵ３０は、ブレーキアクチュエータ３１を制御することによって、車両の制動力を制御し加速状態（減速度、即ち、負の加速度）を変更することができる。

＜ＡＣＣの概要＞
運転支援ＥＣＵ１０は、運転支援制御としてＡＣＣを実行できるようになっている。ＡＣＣ自体は周知である（例えば、特開２０１４−１４８２９３号公報、特開２００６−３１５４９１号公報、及び、特許第４１７２４３４号明細書等を参照。）。

ＡＣＣは、定速走行制御と先行車追従制御の２種類の制御を含む。定速走行制御は、アクセルペダル及びブレーキペダルの操作を要することなく、車両の走行速度を目標速度（設定速度）Ｖｓｅｔと一致させるように車両の加速度を調整する制御である。先行車追従制御は、物標情報に基いて、車両の直前を走行している先行車と車両との車間距離を目標車間距離Ｄｓｅｔに維持しながら先行車に対して車両を追従させる制御である。

運転支援ＥＣＵ１０は、運転支援スイッチ４１がオフ状態からオン状態に切り替えられると、ＡＣＣを開始する（制御オン状態にする）。運転支援ＥＣＵ１０は、運転支援スイッチ４１がオン状態からオフ状態に切り替えられると、ＡＣＣを終了させる（制御オフ状態にする）。なお、運転支援ＥＣＵ１０は、ＡＣＣの継続が困難であるシステム異常を検知した場合にも、ＡＣＣを終了させる（制御オフ状態にする）。

なお、運転支援ＥＣＵ１０は、運転支援スイッチ４１がオフ状態に切り替えられた場合、又は、ＡＣＣの継続が困難であるシステム異常を検知したことによって制御オフ状態に移行する場合において、運転操作を運転支援制御（ＡＣＣ）から運転者の手動運転へ移行させるための移行期間を設ける。移行期間は、運転操作を運転者へ引き継ぐのに十分な時間に設定される。運転支援ＥＣＵ１０は、移行期間において物標情報に基いて車両の周辺の物標を検出する。運転支援ＥＣＵ１０は、移行期間においてＡＣＣを継続し、移行期間が終了した時点にてＡＣＣを終了させる。なお、運転支援ＥＣＵ１０は、移行期間において物標の存在を図示しない報知装置（ディスプレイ及びスピーカ等）を介して通知してもよい。

運転支援ＥＣＵ１０がＡＣＣを開始すると（運転支援スイッチ４１がオン状態になると）、運転支援ＥＣＵ１０は、物標情報に基いて、車両の前方（直前）を走行し且つ車両が追従するべき車両（即ち、追従対象車両）が存在しているか否かを判定する。

運転支援ＥＣＵ１０は、追従対象車両が存在しない場合、定速走行制御を実行する。運転支援ＥＣＵ１０は、車両の車速ＳＰＤが目標速度Ｖｓｅｔに一致するように、エンジンＥＣＵ２０を用いてエンジンアクチュエータ２１を制御して駆動力を制御するとともに、必要に応じてブレーキＥＣＵ３０を用いてブレーキアクチュエータ３１を制御して制動力を制御する。

これに対し、追従対象車両が存在する場合、運転支援ＥＣＵ１０は、先行車追従制御を実行する。運転支援ＥＣＵ１０は、目標車間時間Ｔｔｇｔに車速ＳＰＤを乗じることにより、目標車間距離Ｄｓｅｔを演算する。目標車間時間Ｔｔｇｔは、図示省略の車間時間スイッチを用いて設定される。運転支援ＥＣＵ１０は、車両と追従対象車両との間の車間距離が目標車間距離Ｄｓｅｔに一致するように、エンジンＥＣＵ２０を用いてエンジンアクチュエータ２１を制御して駆動力を制御するとともに、必要に応じてブレーキＥＣＵ３０を用いてブレーキアクチュエータ３１を制御して制動力を制御する。

＜作動の概要＞
上述したようにライダー装置５１の照射光の強度を強くした場合、その照射光を受ける物体（被照射体）に悪影響を及ぼす可能性がある。そこで、ライダー装置５１の制御部５１ｃは、ＡＣＣの実行が要求されている（即ち、運転支援スイッチ４１がオン状態である）状況において、車速ＳＰＤが所定の閾値Ｖｔｈより小さいか否かを判定する。車速ＳＰＤが閾値Ｖｔｈより小さい場合、例えば、車両が停止している又は渋滞等により低速で走行していると考えられる。このような状況では、車両の近傍の物標（例えば、車両の直前の追従対象車両）が検出されればよく、車両から遠くに離れた物標を検出する必要性が低い。従って、照射光の強度を低く設定したとしても、運転支援制御（ＡＣＣ）への影響は小さいと考えられる。

従って、制御部５１ｃは、車速ＳＰＤが所定の閾値Ｖｔｈより小さい場合、照射光の強度を第２モード（低出力モード）に設定する。これにより、照射光を受ける物体（被照射体）に悪影響を及ぼす可能性を低減できる。

一方で、制御部５１ｃは、車速ＳＰＤが所定の閾値Ｖｔｈ以上である場合、照射光の強度を第１モード（高出力モード）に設定する。このように、本実施形態によれば、車両から比較的遠距離にある物標の物標情報が必要であると考えられる状況でのみ照射光の強度を強くすることができる。

＜具体的作動＞
次に、制御部５１ｃのマイクロコンピュータのＣＰＵ（単に「ＣＰＵ」と称呼する。）の作動について説明する。ＣＰＵは、所定時間が経過する毎に図２にフローチャートにより示したルーチンを実行するようになっている。

なお、ＣＰＵは、図示しないルーチンを所定時間が経過する毎に実行することにより、運転支援ＥＣＵ１０と通信するとともに、運転支援ＥＣＵ１０から車速センサフラグＸ１及び車速ＳＰＤに関する情報を取得するようになっている。車速センサフラグＸ１は、その値が「１」であるとき現時点にて運転支援ＥＣＵ１０が車速センサ４２から車速ＳＰＤの情報を取得できていることを示し、その値が「０」であるとき現時点にて運転支援ＥＣＵ１０が車速センサ４２から車速ＳＰＤの情報を取得できなかったことを示す。

所定のタイミングになると、ＣＰＵは、ステップ２００から図２のルーチンを開始してステップ２０１に進み、現時点においてＡＣＣの実行が要求されているか否かを判定する。本例において、ＣＰＵは、運転支援スイッチ４１がオン状態であり、且つ、ＡＣＣの継続が困難であるシステム異常が発生していないかを判定する。いま、運転支援スイッチ４１がオン状態であり、運転者がＡＣＣの実行を要求していると仮定する。更に、システム異常が発生していないと仮定する。この場合、ＣＰＵは、ステップ２０１にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ２０２に進み、ヒータ５１ｂが正常に動作しているが否かを判定する。

ヒータ５１ｂが正常に動作していない（即ち、ヒータ５１ｂが故障した）ことを検出した場合、ＣＰＵは、光学面割れが生じたと判定する。従って、ＣＰＵは、ステップ２０２にて「Ｎｏ」と判定してステップ２１０に進み、光学モジュール５１ａからの照射光の出力を停止する。その後、ＣＰＵは、ステップ２９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。このように、ヒータ５１ｂの故障により光学面割れを検知したときは、照射光の出力が停止される。

ヒータ５１ｂが正常に動作している場合、ＣＰＵは、ステップ２０２にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ２０３に進み、以下の条件Ａ１及び条件Ａ２の両方が成立するか否かを判定する。
（条件Ａ１）：ＣＰＵが運転支援ＥＣＵ１０と通信できている。
（条件Ａ２）：車速センサフラグＸ１の値が「１」である。

いま、条件Ａ１及び条件Ａ２の両方が成立するすると仮定すると、ＣＰＵは、ステップ２０３にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ２０４に進み、車速ＳＰＤが閾値Ｖｔｈ以上であるか否かを判定する。車速ＳＰＤが閾値Ｖｔｈ以上である場合、ＣＰＵは、ステップ２０４にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ２０５に進み、照射光の強度を第１モード（高出力モード）に設定する。その後、ＣＰＵは、ステップ２９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

一方、車速ＳＰＤが閾値Ｖｔｈよりも小さい場合、ＣＰＵは、ステップ２０４にて「Ｎｏ」と判定してステップ２０７に進み、照射光の強度を第２モード（低出力モード）に設定する。その後、ＣＰＵは、ステップ２９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

なお、ステップ２０３にて条件Ａ１及び条件Ａ２の少なくとも一方が成立しない場合、ＣＰＵは、ステップ２０３にて「Ｎｏ」と判定してステップ２０７に進み、照射光の強度を第２モード（低出力モード）に設定する。その後、ＣＰＵは、ステップ２９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

運転者が運転支援スイッチ４１をオン状態からオフ状態に切り替えたと仮定する。この場合、ＣＰＵが再び図２のルーチンをステップ２００から開始すると、ステップ２０１にて「Ｎｏ」と判定してステップ２０６に進む。なお、ＣＰＵは、システム異常を検知した場合においても、ステップ２０１にて「Ｎｏ」と判定してステップ２０６に進む。この際、ＣＰＵは、ＡＣＣの継続が困難であることから、運転支援スイッチ４１をオン状態からオフ状態に切り替える。

ステップ２０６にて、ＣＰＵは、所定の条件が成立するか否かを判定する。所定の条件は、以下の条件Ｂ１及び条件Ｂ２の両方が成立したときに成立する。
（条件Ｂ１）：現在、移行期間中である（即ち、現時点が、運転者が運転支援スイッチ４１をオン状態からオフ状態に変更した直後の時点、又は、ＡＣＣの継続が困難であるシステム異常を検知した直後の時点であり、ＡＣＣから手動運転への移行期間中である）。
（条件Ｂ２）：運転者が運転支援スイッチ４１をオン状態からオフ状態に切り替えた時点又はシステム異常を検知した時点にて、照射光の強度が第１モード（高出力モード）であった。

条件Ｂ１及び条件Ｂ２の両方が成立する場合、ＣＰＵは、ステップ２０６にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ２０５に進み、照射光の強度を第１モード（高出力モード）に設定する。その後、ＣＰＵは、ステップ２９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。この構成によれば、運転者の手動運転への移行が完了するまでの期間（即ち、移行期間中）においては、照射光の強度が第１モードに維持される。従って、移行期間中においては、車両から比較的遠距離にある物標をも検出できる。その結果、移行期間中の安全性を高めることができる。

条件Ｂ１及び条件Ｂ２の少なくとも一方が成立しない場合、ＣＰＵは、ステップ２０６にて「Ｎｏ」と判定してステップ２０７に進み、照射光の強度を第２モード（低出力モード）に設定する。その後、ＣＰＵは、ステップ２９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

本実施形態によれば、車速ＳＰＤが低いことから、車両から遠くに離れた物標を検出する必要性が低い状況においては、照射光の強度が第２モード（低出力モード）に設定される。これにより、車両の周囲の物標に対する検出能力を維持しながらも、照射光を受ける物体（被照射体）に悪影響を及ぼす可能性を低減できる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。

（変形例１）
本発明は、物標情報に基いて車両の運転を支援する他の運転支援制御に適用されてもよい。例えば、運転支援ＥＣＵ１０は、運転支援制御の一態様として「車線維持制御」を実行可能に構成されてもよい。車線維持制御は、「レーン・キーピング・アシスト（Lane Keeping Assist）」又は「レーン・トレーシング・アシスト（Lane Tracing Assist）」と称呼される場合がある。車線維持制御は、追従対象車両の走行軌跡及び／又は白線を活用して、車両を走行レーン内の目標ラインに沿って走行させるように操舵角を変更する制御である。

更に、運転支援ＥＣＵ１０は、運転支援制御の一態様として、後方車両通知制御（ＢＳＭ：Blind Spot Monitor）を実行可能に構成されてもよい。ＢＳＭは、物標情報に基いて、車両（自車両）が走行しているレーンの隣接レーンを走行する他車両を検出し、車両の斜め後方を走行している他車両を運転者に対して報知する制御である。加えて、運転支援ＥＣＵ１０は、運転支援制御の一態様として「衝突回避制御」を実行可能に構成されてもよい。衝突回避制御は、物標情報に基いて、車両と衝突する可能性が高い立体物（障害物）を検出し、車両と当該立体物との衝突を回避する制御である。このような制御は、プリクラッシュセーフティー制御（Pre Crash Safety Control）とも称呼される。

（変形例２）
上述の実施形態では、ライダー装置５１の制御部５１ｃが図２のルーチンを実行して照射光の強度を変更したが、これに限定されない。ライダー装置５１の外に搭載された制御装置が、図２のルーチンを実行して照射光の強度を変更してもよい。例えば、運転支援ＥＣＵ１０が図２のルーチンを実行してもよい。

（変形例３）
本発明は、ライダー装置以外の光学センサに適用されてもよい。光学センサは、所定の放射範囲に照射光を放射して物標情報を取得するものである限り、特に限定されない。

１０…運転支援ＥＣＵ、２０…エンジンＥＣＵ、３０…ブレーキＥＣＵ、４１…運転支援スイッチ、４２…車速センサ、５０…車両周辺センサ、５１…ライダー装置、５２…カメラセンサ。

Claims (1)

1. 車両に搭載された光学センサであって、前記車両の周辺における所定の放射範囲に照射光を放射するとともに当該照射光が物体に反射した光を受光することにより、前記放射範囲内に存在する前記物体に関する情報である物標情報を取得する光学センサと、
   前記物標情報に基いて前記車両の運転を支援する運転支援制御を実行する運転支援制御部と、
   前記車両の車速を検出する車速センサと、
   前記運転支援制御の実行が要求されている状況において前記車速が所定の閾値より小さいか否かを判定し、前記車速が前記閾値より小さい場合、前記照射光の強度を、前記車速が前記閾値以上である場合に比べて低くなるように設定する制御装置と、
   を備える運転支援装置。
   
   

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