以下、本発明によ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ながら説明する。なお、図面の説明において同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。図1は、本発明の実施形態に係る運転支援装置を示すブロック図、図2は、走行車線を走行する自車両Aと隣接車線を走行する他車両B,Cとの間の車間時間を説明するための平面図である。
図1に示す運転支援装置1は、自車両A(図2参照)に搭載され、運転者の運転を支援する運転支援機能を有し、車線変更確率に応じて運転支援機能における制御を変更可能とするものである。この運転支援装置1は、自車両Aの周辺環境情報、運転者の運転特徴に関する情報、運転者の情報(例えば視線方向)を取得する各種センサ、装置全体の動作を司る運転支援電子制御ユニット(以下、「運転支援ECU」という。)30を備えている。各種センサは、運転支援ECU30と電気的に接続されている。
各種センサには、顔画像撮像カメラ(ドライバモニタ)11、前方画像撮像カメラ12、ミリ波レーダ13、車輪速センサ14、ヨーレートセンサ15、ウインカセンサ16が含まれている。
顔画像撮像カメラ11は、例えばコラムカバーの上面に設置され、運転者の顔画像を取得するものであり、自車両Aの運転者の顔向き角度(視線方向)を検出する運転者情報取得手段として機能する。顔画像撮像カメラ11では、取得した運転者の顔画像情報を運転支援ECU30に送信する。
前方画像撮像カメラ12は、例えば車室前方中央に配置され、フロントガラス越しに自車両A前方の路面画像を取得するものであり、自車両Aが走行している車線51の両端を区画する道路区間線(道路に描かれた白線、黄色線や道路上に配置、または埋め込まれたブロック等の場合があるが、以下、「白線」という。)WLを検出する白線情報取得手段として機能する。前方画像撮像カメラ12では、取得した路面画像情報を運転支援ECU30に送信する。
ミリ波レーダ13は、自車両Aの前面、両側面、および後面に各々設けられ、ミリ波を利用して自車両A周辺の物体(移動体)を検出するレーダであり、自車両A周辺に存在する他車両B,Cを検出する周辺環境情報取得手段として機能する。ミリ波レーダ13では、検出した他車両の相対位置(方位及び距離に関する情報)及び相対速度に関する情報を周辺環境情報として運転支援ECU30に送信する。
車輪速センサ14は、車両の4輪にそれぞれ設けられ、車輪の回転速度(車輪の回転に応じたパルス数)を検出するセンサであり、自車両Aの車速を検出する車速検出手段として機能する。車輪速センサ14では、所定時間毎の車輪の回転パルス数を検出し、その検出した車輪回転パルス数を運転支援ECU30に送信する。
ヨーレートセンサ15は、自車両Aのヨーレートを検出するセンサである。ヨーレートセンサ15では、センサ内部の圧電セラミックスの歪み量と方向とを検出することにより、自車両Aに作用するヨーレートを検出し、その検出したヨーレートを運転支援ECU30に送信する。
ウインカセンサ16は、自車両Aのウインカ(方向指示器)の作動状態を検出するセンサである。ウインカセンサ16では、検出したウインカの作動状態に関する情報を運転支援ECU30に送信する。
また、運転支援ECU30は、車々間/路車間通信部21、ナビゲーションシステム22、操舵ECU41、エンジンECU42、及びブレーキECU43と通信回路で接続され、相互にデータ交換が可能な構成とされている。
車々間/路車間通信部21は、車々間通信部及び路車間通信部を有している。車々間通信部は、自車両Aの周辺に存在する他車両と通信を行うものである。車々間通信部は自車両Aの位置や速度などの情報を他車両に送信すると共に、他車両の位置や速度などの情報を他車両から受信する。また、車々間通信部は、他車両との間でその他の有用な情報を送受信する。
路車間通信部は、道路に設置された光ビーコンなどの路側通信機と通信を行い、インフラ協調情報を取得するものである。インフラ協調情報としては、信号サイクル情報、道路形状情報(例えばカーブの曲率半径等)、停止線情報、制限速度情報、車線識別情報などが挙げられる。車々間/路車間通信部21では、取得した情報を運転支援ECU30に送信する。
ナビゲーションシステム22は、自車両Aの現在位置や進行方向の推定、及び目的地までの経路案内などを行うシステムである。ナビゲーションシステム22では、地図データベースから現在走行中の道路の形状情報を読み出し、その道路形状情報を運転支援ECU30に送信する。また、ナビゲーションシステム22では、自車両の走行予定経路を示す経路案内情報を運転支援ECU30に送信する。
操舵ECU41は、運転支援として制御介入する場合に運転支援ECU30から制御信号を受けて、自車両Aの操舵装置(電動パワーステアリング装置、EPS)を制御する。操舵ECU41は、ステアリングセンサ44、操舵トルクセンサ45、タイヤ角センサ46、操舵アクチュエータ47と電気的に接続されている。
ステアリングセンサ44は、運転者が操舵操作したときの操舵方向及び操舵角度を検出するセンサであり、運転者によるハンドル操作量を検出するセンサである。操舵トルクセンサ45は、操舵装置の操舵伝達系に作用する操舵トルクを検出するセンサである。タイヤ角センサ(実舵角センサ)46は、自車両Aのタイヤの切れ角を検出するセンサである。操舵アクチュエータ47は、操舵ECU41からの制御信号を受けて、ステアリングシャフトに操舵トルクを付与する。ステアリングセンサ44、操舵トルクセンサ45、実舵角センサ46によって取得された情報は、操舵ECU41に出力される。
また、自車両Aの操舵装置には、操舵ハンドルの操舵力を前輪(転舵輪)に伝達させる操舵伝達系にギア比可変機構48が設けられている。このギア比可変機構48は、例えばサーボモータ(電動アクチュエータ)を内蔵し、このサーボモータを回転駆動させ、操舵ハンドルの操舵角と転舵輪との間に設けられたステアリングギアのギア比(伝達比)を可変とするものである。操舵ECU41では、制御信号を送信してサーボモータを駆動し、ギア比を制御する。
また、自車両Aには、後輪を操舵する後輪操舵機構49が設けられている。この後輪操舵機構49は、操舵ECU41からの制御信号を受けて、後輪が前輪と同方向に操舵される同相操舵、及び、後輪が前輪と逆方向に操舵される逆相操舵を切り換えることができる。
エンジンECU42は、運転支援として制御介入する場合に運転支援ECU30から制御信号を受けて、自車両Aのエンジン48を制御する。エンジンECU42は、各種センサと電気的に接続され、エンジン回転数、アクセル操作、変速信号、エンジン水温などに関する情報を入力する。エンジンECU42では、入力された情報に基づいて演算を行い、スロットル開度、燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期、バルブ開閉タイミングを制御する。エンジンECU42では、アクセル操作に対するエンジン出力の応答性(レスポンス)を可変とすることができる。
エンジンECU42と接続されたセンサとして、アクセル開度センサ51が設けられている。アクセル開度センサ51は、運転者によるアクセル操作量を検出するセンサであり、検出されたアクセル操作量、操作タイミング等に関する情報は、エンジンECU42に出力される。
また、エンジンECU42には、トランスミッションを制御する制御部が設けられている。エンジンECU42は、運転操作、車両状態、自車両周辺環境に応じて、アップシフト、ダウンシフトを行う。
ブレーキECU43は、運転支援として制御介入する場合に運転支援ECU30から制御信号を受けて、ブレーキ制御を実行する。ブレーキECU43は、各種センサと電気的に接続され、ブレーキ操作(ブレーキ踏力、マスタシリンダ圧)に関する情報を入力する。ブレーキECU43では、入力された情報に基づいて演算を行い、ブレーキアクチュエータを制御し、自車両Aの減速度を調整することができる。ブレーキECU43と接続されたセンサとして、ブレーキ操作量、操作タイミングを検出するブレーキセンサ53が設けられている。検出されたブレーキ操作量、操作タイミング等に関する情報は、ブレーキECU43に出力される。
また、運転支援ECU30には、ウインカを作動させるウインカアクチュエータ62が電気的に接続されている。ウインカアクチュエータ62は、運転支援ECU30からの制御信号に基づいて駆動され、左側ウインカまたは右側ウインカを自動的に作動させる。
運転支援ECU30は、演算処理を行うCPU、記憶部となるROM及びRAM、入力信号回路、出力信号回路、電源回路などにより構成されている。運転支援ECU30では、記憶部に記憶されたプログラムを実行することで、車線逸脱を判定する車線逸脱判定部31、自車両Aの周辺に存在する他車両の情報を検出する周辺車両情報検出部32、運転者の顔向きを判定する顔向き判定部33、車線変更を確認する車線変更確認部34、車線変更確率を算出する車線変更確率算出部(車線変更確率算出手段、車線変更確率補正手段)35、運転者の運転特徴を学習する運転特徴学習部(学習値更新手段)36、運転支援を制御する制御部(運転支援制御手段)37が構築される。
また、運転支援ECU30の記憶部39には、運転者を特定するために用いられるデータ、運転者の運転特徴を示す学習値、学習値の補正に用いられる補正係数が記憶される。
車線逸脱判定部31は、前方画像撮像カメラ12から出力された画像情報に基づいて画像処理を行い、自車線を区画する白線WLの位置を認識する。なお、車々間/路車間通信部21、ナビゲーションシステム22などから出力された情報に基づいて、白線WLの位置を認識してもよい。
車線逸脱判定部31は、前方画像撮像カメラ12、車輪速センサ14、ヨーレートセンサ15、操舵トルクセンサ45から出力された情報に基づいて、自車両Aの将来の走行軌跡を予想する。車線逸脱判定部31は、自車両Aの将来の走行軌跡と白線WLの位置とを比較することで、自車両Aが自車線を逸脱するか否かを判定する。
制御部37では、自車両Aが自車線を逸脱するおそれがある場合に、運転者に車線逸脱のおそれがあることを警告する車線逸脱警報(運転支援)を実行することができる。制御部37は、警報器61によって、警報音を出力させることで、運転者に車線逸脱のおそれがあることを報知する。
また、制御部37では、自車両Aが自車線を逸脱すると判定された場合に、操舵トルクを付与し、自車両Aを自車線中央へ移動させる車線維持支援(運転支援)を実行することができる。制御部37は、操舵ECU41に制御信号を送信し、操舵アクチュエータ47を駆動させて操舵トルクを付与する。
周辺車両情報検出部32は、ミリ波レーダ13から出力された情報に基づいて、自車両A周辺に存在する他車両B,Cの有無、自車両Aと他車両との相対位置及び相対速度を検出する。周辺車両情報検出部32では、他車両B,Cとの車間距離L1,L2、速度差、隣接車線の空き状況、自車線を走行する車両の平均速度、隣接車線を走行する車両の平均速度を検出する。自車線101を走行する車両の平均速度とは、例えば、自車両A、自車両Aの直前を走行する他車両の平均速度である。なお、車々間/路車間通信部21、前方画像撮像カメラ12から出力された情報に基づいて、他車両の有無、他車両との相対位置及び相対速度を算出してもよい。
また、周辺車両情報検出部32では、取得した情報に基づいて、隣接車線102の車両の流れが自車線101の車両の流れより良いか否かを判定する。例えば、隣接車線102を走行する車両の平均速度が自車線101を走行する車両の平均速度より速い場合、自車両Aより前方の隣接車線102に他車両が存在しない場合に、隣接車線102の車両の流れが自車線101の車両の流れより良いと判定する。
顔向き判定部33は、顔画像撮像カメラ11から出力された情報に基づいて、運転者の顔向き、視線方向を認識する。顔向き判定部33では、運転者が隣接車線102の方向を向いているか否かを判定することができる。
車線変更確認部34は、前方画像撮像カメラ11、ウインカセンサ16、ステアリングセンサ44からの情報に基づいて、自車両Aと白線WLとの位置関係に基づいて、自車両Aの車線変更が実行された否かを判定する。
車線変更確率算出部35は、運転者の運転特徴に基づいて車線変更確率を算出する車線変更確率算出手段として機能する。車線変更確率算出部35では、運転特徴学習部36によって設定される第1の学習値(詳しくは後述する)に基づいて、車線変更確率を算出する。車線変更確率算出部35は、左右のそれぞれの隣接車線に対して車線変更確率を算出する。隣接車線が存在しない場合には、車線変更確率を“0”と設定する。
また、車線変更確率算出部35は、車両周辺環境および運転者情報に基づいて、車線変更確率を補正する車線変更確率補正手段として機能する。車線変更確率算出部35では、車両周辺環境、運転者情報、及び、運転特徴学習部36によって設定される第2の学習値(詳しくは後述する)に基づいて、車線変更確率を補正する。
運転特徴学習部36は、各種センサから入力された情報に基づいて、第1の学習値及び第2の学習値を設定する。また、運転特徴学習部36は、実際に車線変更が確認された場合に、各種センサから入力された情報に基づいて、第1の学習値及び第2の学習値を更新する学習値更新手段として機能する。運転支援ECU30では、例えば、顔画像撮像カメラ11からの情報に基づいて、運転者を特定する。運転特徴学習部36では、運転者毎に学習値(以下、第1の学習値及び第2の学習値を区別する必要がないときは、「学習値」という)を設定する。なお、キーのID情報や、人体通信情報などその他の情報に基づいて、運転者を特定してもよい。また、運転終了時には、そのときの最終の学習値が、記憶部39に記憶され、次回運転時の学習値の初期値として利用される。
本実施形態の運転支援ECU30では、「加減速操作に関する運転特徴を示す学習値」を第1の学習値とし、「操舵操作に関する運転特徴を示す学習値」を第2の学習値としている。車両の進行方向に対する運転操作の有無に応じて、第1の学習値が求められ、車両の操舵方向に対する運転操作の有無に応じて第2の学習値が求められる。
第1学習値としては、例えば「希望走行車速」や「希望車間時間」がある。「希望走行車速」とは、運転者が希望する自車両Aの車速であり、運転特徴学習部36では、自車線101前方に先行車が存在しない場合に、そのときの自車両Aの車速を希望走行車速として設定する。また、運転特徴学習部36では、自車線101前方の先行車との車間距離が十分に長い場合に、そのときの自車両Aの車速を希望走行車速として設定する。例えば、先行車との衝突予測時間(Time To Collision:以下「TTC」という、TTC=先行車との車間距離/先行車との相対速度)が5秒以上である場合に、自車線101前方の先行車との車間距離が十分に長いと判断する。
また、運転特徴学習部36は、希望走行車速更新条件が成立した場合に、第1の学習値である「希望走行車速」を更新する。例えば、先行車が存在しない場合、先行車との車間距離が十分に長い場合に、希望走行車速更新条件が成立したと判定する。
「希望車間時間」とは、運転者が希望する車間時間(=先行車との車間距離/自車両Aの車速)であり、運転特徴学習部36では、先行車が存在する場合(例えばTTC2秒以内である場合)の車間時間の平均値を、希望車間時間として設定する。
第2学習値としては、例えば「ウインカ作動率」や「車線変更操舵速度」がある。「ウインカ作動率」とは、車線変更を実行した回数を分母とし、車線変更の際にウインカを作動させた回数を分子として算出された割合である。運転特徴学習部36では、実際に車線変更が確認された場合に、学習値更新条件が成立したと判定し、第2の学習値である「ウインカ作動率」を更新する。なお、車線変更を実行した回数を分母とし、車線変更の際にウインカを作動させなかった回数を分子として算出された割合である「ウインカ非作動率(=1−ウインカ作動率)」を第2の学習値として設定してもよい。
「車線変更操舵速度」とは、車線変更の際の立ち上がりの操舵回転速度であり、運転特徴学習部36では、車線変更の際、操舵開始から、例えば1秒間の操舵ハンドルの平均回転速度を、車線変更操舵速度として設定する。運転特徴学習部36では、実際に車線変更が確認された場合に、学習値更新条件が成立したと判定し、第2の学習値である「車線変更操舵速度」を更新する。過去のデータに、直前のデータを加算して、新たな平均値を算出して、「車線変更操舵速度」を更新する。
制御部37は、運転支援を制御するものであり、車線変更確率に応じて運転支援の制御内容を変更する。制御部37では、車線変更確率に応じて、車線維持支援による制御介入の開始時期を変更する。制御部37は、車線変更確率が低い場合には、車線変更確率が高い場合と比較して、制御介入の開始時期を早めることができる。
また、制御部37では、車線変更確率に応じて、車線逸脱警報における警報開始時期を変更する。制御部37は、車線変更確率が低い場合には、車線変更確率が高い場合と比較して、警報開始時期を早める。
また、制御部37は、操舵ECU41に制御信号を送信し、車線変更確率に応じて、ギア比可変機構48におけるギア比を変更することで運転支援を行う。制御部37では、車線変更確率が高くなるように補正された場合に、ステアリングギアのギア比を低く変更し、車線変更確率が低くなるように補正された場合には、ステアリングギアのギア比を高く変更する。
また、制御部37は、操舵ECU41に制御信号を送信し、車線変更確率に応じて、後輪操舵機構49における同位相操舵/逆位相操舵を切り換えることで運転支援を行う。制御部37では、車線変更確率が低い場合には、自車線101内での位置調整であると判定し、ヨーレートを抑制した同位相操舵を実行させる。一方、車線変更確率が高い場合には、従来と同様にヨー角を発生させる後輪操舵制御を実行させる。ただし、車線変更確率の高低に係らず、道路線形に応じたヨーレート発生を行う。例えば100Rのカーブを走行する際には、100R分のヨーレートを発生するようにするが、車線変更確率が低い場合に追加ヨーレートを発生させない。
また、制御部37は、アクセル操作に対するエンジン52の応答性を、車線変更確率に応じて変更することで運転支援を行う。制御部37は、エンジンECU42に制御信号を送信し、エンジン制御を実行する。制御部37では、応答性変更条件が成立した場合に、エンジン52の応答性が高くなるように変更する。例えば、アクセル操作に対する不感領域を狭くすることで、エンジン52の応答性を向上させる。制御部37では、「右側車線変更確率が判定閾値より高く、且つ、右側隣接車線に先行車が存在しない場合」、「右側車線変更確率が判定閾値より高く、且つ、隣接車線の車両の流れが自車線の車両の流れより速い場合」、「先行車が存在しない場合」に、応答性変更条件が成立したと判定する。これにより、追越操作、加速操作の追従性を向上させることができる。
また、制御部37では、応答性変更条件が成立しない場合には、応答性変更条件が成立した場合より、エンジン52の応答性を低く設定する。例えば、アクセル操作に対する不感領域を、応答性変更条件が成立した場合より広くすることで、エンジン52の応答性を低く設定し、燃費性能の向上、乗り心地の向上を図ることができる。
また、制御部37は、車線変更確率に応じて、ウインカを強制作動させることで運転支援を行う。制御部37は、ウインカアクチュエータ62に制御信号を送信し、ウインカの動作を制御する。制御部37では、車線変更確率が判定閾値より高く、ウインカが不作動の場合に、操舵方向に応じてウインカを作動させる。
また、制御部37は、車線変更確率に応じて、操舵装置における反力付与制御を行うことで、運転支援を行う。制御部37は、操舵ECU41に制御信号を送信し、操舵アクチュエータ47を制御する。制御部37では、車線変更確率が所定の判定閾値より高く、且つ、自車両Aの横方向に他車両(障害物)が確認された場合に、操舵アクチュエータ47により反力を付与して、操舵ハンドルを回転させて、運転者に対する警告(接触防止警報)を行うことができる。
次に、運転支援装置1における制御処理について説明する。図3は、本発明の運転支援ECUで実行されるメイン制御処理の動作手順を示すフローチャートである。図3に示すメイン制御処理は、装置の電源が投入されたあと、繰り返し実行される。なお、図面ではステップをSと略記している。
図3に示すように、運転支援装置1は、電源投入に伴い運転支援ECU30がメイン制御処理を開始してステップ1に進み初期設定処理を実行する。続いて、ステップ2の学習値更新処理、ステップ3の車線変更確率算出処理、ステップ4の車線変更確率補正処理、ステップ5の運転支援動作制御処理を順次実行し、これらのステップ2〜ステップ5を繰り返す。
ステップ1では、運転支援ECU30は、キーのID情報や運転者の人体通信情報に基づいて、自車両Aの運転者を特定する。運転支援ECU30は、特定された運転者に対応する学習値を記憶部39から読み出し、学習値の初期値として設定することで初期化を行う。なお、運転者を特定することができない場合には、予め記憶部39に記憶されている一般的な学習値の平均値を初期値として設定する。
続くステップ2では、学習値更新処理を行う。図4は、本発明の運転支援ECU30で実行される学習値更新処理の動作手順を示すフローチャートである。学習値更新処理は、図4に示すフローチャートに従い、運転支援ECU30の運転特徴学習部36で実行される。
学習値更新処理では、まずステップ11に進み、希望走行車速更新条件が成立しているか否かを判定する。例えば、自車両A前方に先行車が存在しない場合には、希望走行車速更新条件が成立していると判定する。希望走行車速更新条件が成立したと判定された場合には、ステップ12に進み、希望走行車速更新条件が成立したと判定されなかった場合には、ステップ13に進む。ステップ12では、第1の学習値である希望走行車速の更新を行う。運転特徴学習部36は、現在の自車両Aの車速を希望走行車速とし、ステップ13に進む。
ステップ13では、自車両Aの前方に先行車が存在するか否かを判定する。先行車が存在すると判定された場合には、ステップ14に進み、先行車が存在すると判定されなかった場合には、ステップ15に進む。ステップ14では、第1の学習値である希望車間時間の更新を行う。運転特徴学習部36は、先行車が存在する場合の車間時間の平均値を、希望車間時間とし、ステップ15に進む。
ステップ15では、車線変更確認部34による判定結果に基づいて、車線変更が実際に実行されたか否かを確認する。車線変更の実行が確認された場合には、ステップ16に進み、車線変更の実行が確認されなかった場合には、学習値更新処理を終了する。ステップ16では、第2の学習値であるウインカ作動率の更新を行い、続く、ステップ17では、第2の学習値である車線変更操舵速度の更新を行い、学習値更新処理を終了する。運転支援ECU30は、学習値更新処理を終了後、図3のメイン制御処理のステップ3に進む。
ステップ3では、車線変更確率算出処理を行う。図5は、本発明の運転支援ECUで実行される車線変更確率算出処理の動作手順を示すフローチャートである。車線変更確率算出処理は、図5に示すフローチャートに従い、運転支援ECU30の車線変更確率算出部36で実行される。車線変更確率算出処理は、運転者の車線変更の動機度合いを示す車線変更確率の基礎値を算出する処理である。
車線変更確率算出処理では、まずステップ21に進み、ナビゲーションシステム22による誘導情報が車線変更を推奨しているか否かを判定する。車線変更が推奨されている場合には、ステップ22に進み、車線変更確率を十分に大きな値(例えば90%)に設定する。一方、車線変更が推奨されていない場合には、ステップ23に進む。
ステップ23では、追越車線から走行車線への車線変更の要望が有るか否かを判定する。ステップ23では、まず、自車両Aが追越車線を走行中であるか否かを判定する。追越車線を走行中ではない場合には、ステップ25に進む。次に、追越車線に隣接する走行車線の他車両の走行速度と、第1の学習値である希望走行車速との比較を行う。走行車線の走行速度が希望走行車速に近い場合、または、走行車線の走行速度が希望走行車速より速い場合には、追越車線から走行車線への車線変更の要望が有ると判定して、ステップ24に進み、車線変更確率を大きな値(例えば70%)に設定する。例えば、走行車線の走行速度と希望走行車速との差が10%以内である場合には、走行車線の走行速度が希望走行車速に近いとする。追越車線から走行車線への車線変更の要望が有ると判定されなかった場合には、ステップ25に進む。
ステップ25では、先行車なしであるか否かを判定する。自車線の前方に先行車が存在しない場合には、先行車なしと判定しステップ26に進む。また、車線変更確率算出部35では、自車線の前方に先行車が存在する場合である場合には、現在の車間時間と、第1の学習値である希望車間時間との比較を行う。現在の車間時間が希望車間時間より長い場合には、先行車なしと判定しステップ26に進む。一方、先行車なしと判定されなかった場合には、ステップ27に進む。ステップ26では、車線変更確率算出部35は、車線変更確率を十分に小さい値(例えば10%)に設定する。
ステップ27では、自車両Aが希望走行車速に近い速度で走行中であるか否かを判定する。例えば、自車両Aの現在の車速と、第1の学習値である希望走行車速との差が10%以内である場合には、希望走行車速に近い速度で走行中であると判定しステップ28に進み、車線変更確率を小さい値(例えば20%)に設定する。一方、希望走行車速に近い速度で走行中であると判定されなかった場合には、ステップ29に進む。
ステップ29では、隣接車線の走行速度が自車両Aの車速以下であるか否かを判定する。隣接車線を走行する他車両の車速が自車両の車速以下である場合には、ステップ30に進む。また、車線変更確率算出部35では、例えば、隣接車線を走行する他車両の車速と、自車両Aの車速との差が10%以内である場合には、隣接車線の走行速度が自車両Aの車速以下であると判定し、ステップ30に進む。一方、隣接車線の走行速度が自車両Aの車速以下であると判定されなかった場合には、ステップ31に進む。
ステップ30では、車線変更確率算出部35は、車線変更確率を小さい値(例えば20%)に設定し、ステップ31では、車線変更確率を標準値(例えば30%)に設定する。車線変更確率算出部35は、車線変更確率の設定後、車線変更確率算出処理を終了する。運転支援ECU30は、車線変更確率算出処理を終了後、図3のメイン制御処理のステップ4に進む。
ステップ4では、車線変更確率補正処理を行う。図6は、本発明の運転支援ECUで実行される車線変更確率補正処理の動作手順を示すフローチャートである。車線変更確率補正処理は、図6に示すフローチャートに従い、運転支援ECU30の車線変更確率算出部35で実行される。車線変更確率補正処理は、隣接車線の他車両の状況に応じて車線変更確率を補正すると共に、自車両Aの運転者による運転操作状況に応じて車線変更確率を補正する処理である。
車線変更確率補正処理では、まずステップ41に進み隣接車線102を走行する他車両B,Cとの車間時間が判定閾値以下である否かを判定する。ここでは、図2に示すように、自車両Aと隣接車線102を走行する他車両B,Cとの車間時間を算出する。自車両Aと他車両Bとの車間時間、自車両Aと他車両Cとの車間時間の少なくとも一方が判定閾値(例えば0.5秒)以下である場合には、ステップ42に進み、車線変更確率を小さく補正するための補正係数(例えば0.5)を設定し、ステップ43に進む。一方、自車両Aと他車両Bとの車間時間、自車両Aと他車両Cとの車間時間のいずれも判定閾値以下ではない場合には、ステップ43に進む。
なお、自車両Aと自車両Aの前方を走行する他車両Bとの車間時間は、進行方向における他車両Bと自車両Aとの車間距離L1を自車両Aの車速で除したものであり、自車両Aと自車両Aの後方を走行する他車両Cとの車間時間は、進行方向における自車両Aと他車両Cとの車間距離L2を他車両Cの車速で除したものである。ミリ波レーダ13によって検出された相対車速、相対位置に基づいて、車間時間を算出してもよく、車々間/路車間通信部21によって取得された他車両B,Cの情報に基づいて、車間時間を算出してもよい。
ステップ43では、自車両Aと隣接車線102を走行する他車両Bとの相対車速が維持された状態において、自車両Aが隣接車線に車線変更した後の車間時間(予測車間時間)を算出し、算出された予測車間時間が判定閾値(例えば0.5秒)であるか否かを判定する。予測車間時間が判定閾値以下である場合には、ステップ44に進み、車線変更確率を小さく補正するための補正係数(例えば0.5)を設定し、ステップ45に進む。一方、予測車間時間が判定閾値以下であると判定さなれかった場合には、ステップ45に進む。
ステップ45では、操舵速度が第2の学習値である車線変更操舵速度以上であるか否かを判定する。操舵速度が車線変更操舵速度以上である場合には、ステップ46に進み、車線変更確率を大きく補正するための補正係数(例えば1.2)を設定し、ステップ47に進む。一方、操舵速度が車線変更操舵速度以上ではない場合には、ステップ47に進む。なお、操舵速度が車速変更操舵速度より小さい場合であっても、その差が例えば10%以内である場合には、ステップ46に進む。
ステップ47では、ウインカ操作が検出されたか否かを判定する。ウインカ操作が検出された場合には、ステップ48に進み、ウインカ操作が検出されなかった場合には、ステップ49に進む。ステップ48では、車線変更確率を大きく補正するための補正係数(例えば1.2)を設定してステップ50に進む。ステップ49では、ウインカ作動率を考慮して、補正係数を設定する。例えば、ウインカ作動率が高いほど車線変更確率が小さくなるように補正係数を設定する。これは、車線変更時におけるウインカ作動率が高い運転者が、ウインカ操作を実行しない場合には、車線変更をしない可能性が高いため、車線変更確率を小さくする補正係数を設定する。例えば、補正係数をウインカ非作動率(=1−ウインカ作動率)とする。
続くステップ50では、運転者の顔向き方向が隣接車線102を向いているか否かを判定する。例えば、運転者の視線が隣接車線の前方を向いている場合には、顔向きが隣接車線を向いていると判定し、ステップ51に進み、車線変更確率を大きく補正するための補正係数(例えば1.2)を設定し、ステップ53に進む。一方、顔向き方向が隣接車線102を向いていると判定されなかった場合には、ステップ52に進み、車線変更確率を小さく補正するための補正係数を設定し、ステップ53に進む。
ステップ53では、車線変更確率に、全ての補正係数を掛け合わせて、車線変更確率を補正する。そして、車線変更確率が0%を下回る場合には、車線変更確率を0%に調整し、車線変更確率が100%を上回る場合には、車線変更確率を100%に調整する。ステップ53の処理を終了後、車線変更確率補正処理を終了し、図3のメイン制御処理のステップ5に進む。
ステップ5では、運転支援動作制御処理を行う。運転支援装置1では、運転支援動作として、ウインカ強制動作支援、接触防止体感警報、ギア比可変動作支援、後輪操舵支援、レスポンス可変支援を行う。図7は、本発明の運転支援ECUで実行される接触防止支援制御処理の動作手順を示すフローチャートである。接触防止支援制御処理は、主に運転支援ECU30の制御部37で実行される。
まずステップ61では、車線変更確率が判定閾値以上であるか否かを判定し、車線変更確率が判定閾値以上である場合には、ステップ62に進み、車線変更確率が判定閾値以上ではない場合には、図7における処理を終了する。なお、ここでの「判定閾値」は、例えば実験データなどによって設定され、運転者が車線変更する可能性が高いと判定することが可能な値とする。
ステップ62では、ウインカセンサ16からの信号に基づいて、ウインカが作動しているか否かを判定し、ウインカが作動していない場合には、ステップ63に進み、ウインカが作動している場合には、ステップ64に進む。ステップ63では、制御信号を出力して、隣接車線側のウインカを強制作動させる。このように、ウインカの強制作動を行うことにより、車線変更の際、隣接車線102を走行する他車両との接触を予防することができる。
続くステップ64では、自車両Aの真横に他車両が存在するか否かを判定し、ミリ波レーダからの情報に基づいて、自車両Aの真横に他車両が存在する場合には、ステップ65に進む。自車両Aが隣接車線に車線変更した場合に、衝突するおそれのある他車両が存在する場合には、ステップ65に進む。一方、自車両Aの真横に他車両が存在しない場合には、処理を終了する。
ステップ65では、操舵ECU41に制御信号を送信して、操舵アクチュエータ47を駆動させて、操舵トルクを付与し、操舵ハンドルに反力を発生させる。このように、操舵ハンドルに反力を発生させることにより体感警報を行い、車線変更における隣接車線の他車両との接触を予防することができる。ステップ65の処理を終了後、図8のステップ71に進む。
図8は、本発明の操舵ECUで実行されるギア比可変制御処理の動作手順を示すフローチャートである。まず、操舵ECU41は、運転支援ECU30から出力された制御信号を受信して、車線変更確率Pを取得する。ステップ71では、車線変更確率Pに応じて、ギア比可変機構48であるステアリングギアのギア比Rを設定する。ここでは、車線変更確率Pが高いときにはステアリングギアのギア比が小さくなるように設定してハイゲインを得られるようにし、車線変更確率Pが低いときにはステアリングギアのギア比が大きくなるように設定してローゲインとなるようにする。例えば、ギア比R=通常のギア比(量産車で設定されているギア比)×(150%−レーン変更確率P)…(1)を用いて、ギア比Rを設定する。
続くステップ72では、危険な車線変更であるか否かを判定する。ここでは、運転者によって危険な車線変更が行われようとしている場合には、ステップ73に進む。例えば、ステップ41と同様の処理を行い、車間時間が判定閾値以下である場合には危険な車線変更であると判定し、ステップ73に進む。また、ステップ41と同様の処理を行い予測車間時間が判定閾値以下である場合には危険な車線変更であると判定し、ステップ73に進む。一方、危険な車線変更であると判定されなかった場合には、ステップ74に進む。ステップ73では、ギア比Rに例えば1.2を乗じて、ギア比Rが大きくなるように変更して、ローゲインとなるようにする。操舵ECUは、ギア比可変機構のギア比を増加させる制御を行う。
次に、ステップ74では、車間時間が判定閾値以下であるか否かを判定し、自車両と隣接車線を走行する他車両との車間時間が判定閾値(例えば1秒、危険な車線変更ではないが車間が短い場合)以下である場合には、ステップ75に進む。一方、車間時間が判定閾値以下ではない場合には、図8における制御処理を終了する。
次に、ステップ75では、自車線101内における自車両Aの相対位置を取得する。例えば、前方画像撮像カメラ11からの情報に基づいて、白線WLに対する自車両Aの向きを示すヨー角、白線WLからズレ量を示す横位置を検出する。
続くステップ76では、自車両Aの走行軌跡が自車線101内に収まるように緩和曲線を、例えばクロソイド曲線などを用いて算出し、ステップ77に進む。ステップ77では、算出された緩和曲線をトレースする操舵角度を目標舵角とした操舵非線形マップを作成し、自車線101内の操舵となるように誘導する。
図9は、通常の車線変更における走行軌跡、および、クロソイド曲線を用いて設定された走行軌跡を示す図である。図9では、通常の車線変更における走行軌跡を実線T1で示し、クロソイド曲線を用いて設定された緩和曲線に基づく目標走行軌跡を実線T2で示している。操舵ECU41では、緩和曲線T2に沿った走行軌跡となるように、自車両Aを誘導する。なお、ここでは、自車両Aを誘導する運転支援が行われ、運転者が追加の操舵操作を実行することにより、車線変更を行うことができる。また、例えば、脇見運転などにより、運転者による操舵トルクが継続的に加わっている場合でも、ギア比を実際に変更しているため、誘導を行うことができる。
ステップ77の処理を終了後、図8に示すギア比可変制御を終了し、図10のステップ81に進む。図10は、本発明の操舵ECUで実行される後輪操舵制御処理の動作手順を示すフローチャート、図11は、車線変更確率に応じて設定された予測走行軌跡を示す平面図である。
まず、ステップ81では、前方撮像カメラ12、ナビゲーションシステム22、車々間/路車間通信部21に基づいて、自車両A前方の走行車線101の曲率半径(カーブR)を推定する。次に、曲線半径及び車速に基づいて、一般的な幾何計算を行い、自車両Aが走行車線101の中央を走行した場合のヨーレートである道路線形ヨーレートを算出する。
ステップ82では、車線変更確率に応じて目標ヨーレートを算出する。車線変更確率が小さい場合には、走行車線101に対してヨー角が変化しないように、目標ヨーレートを補正する。一方、車線変更確率が大きい場合には、通常のヨー角変化が得られるように、目標ヨーレートを補正する。例えば、目標ヨーレート=道路線形ヨーレート+通常ヨーレート×車線変更確率…(2)を用いて、目標ヨーレートを設定する。ただし、「通常ヨーレート」とは、一般の車両又は一般の後輪操舵車両において実現されているヨーレートを意味する。
ここで、車線変更確率が0%である場合には、図11に示すように、走行軌跡Y1となるように目標ヨーレート(=道路線形ヨーレート)が設定され、車線変更確率が50%である場合には、走行軌跡Y2となるように目標ヨーレート(=道路線形ヨーレート+通常ヨーレート×0.5)が設定され、車線変更確率が100%である場合には、走行軌跡Y3となるように目標ヨーレート(=道路線形ヨーレート+通常ヨーレート)が設定される。
続いて、ステップ83では、ステップ82で算出された目標ヨーレートになるように操舵ECU41によって後輪操舵機構49を制御する。この制御は、例えば、目標後輪操舵角をフィードフォワード項として与えて、実際のヨーレート(ヨーレートセンサ15により検出)との乖離があった場合には、PID等の一般的なフィードバック制御により補正を実施することにより行う。このような運転支援制御により、不要なヨーレートを運転者が感じないようにすることができる。ステップ83の処理を終了後、図10に示す制御処理を終了する。
次に、運転支援制御処理として実行されるレスポンス可変制御処理について図12及び図13を参照して説明する。図12は、本発明の運転支援ECUで実行されるレスポンス可変制御処理の動作手順を示すフローチャート、図13は、レスポンス可変制御処理で用いられるアクセル非線形マップを示す図である。
まず、ステップ91では、自車線101前方の先行車との車間時間が判定閾値(例えば5秒)以上であるか否かを判定する。自車線101前方に先行車が存在しない場合、先行車との車間時間が判定閾値以上である場合にはステップ92に進む。一方、自車線101前方の先行車との車間時間が判定閾値以上ではない場合には、ステップ96に進み、運転者によるエンジンレスポンス向上の要求度合いを示すレスポンス要求度を「高」と設定する。
ステップ92では、右側隣接車線(追越車線)102への車線変更確率が低いか否かを判定する。例えば、右側隣接車線102への車線変更確率が30%未満である場合に、右側隣接車線102への車線変更確率が低いと判定し、ステップ95に進み、レスポンス要求度を「低」と設定する。一方、右側隣接車線102への車線変更確率が低いと判定されなかった場合には、ステップ93に進む。
ステップ93では、右側隣接車線102において自車両Aより前方に先行車が存在しない状態であるか否かを判定する。自車両Aが車線変更しようとする右側隣接車線102に先行車が存在しない場合には、ステップ96に進み、レスポンス要求度を「高」と設定する。一方、右側隣接車線102に先行車が存在する場合には、ステップ94に進む。
ステップ94では、隣接車線102の走行速度が自車線101の走行速度より速いか否かを判定する。隣接車線の他車両の走行速度が自車線の走行速度より速い場合には、ステップ96に進み、レスポンス要求度を「高」と設定する。一方、隣接車線の他車両の走行速度が自車線の走行速度より速いと判定されない場合には、ステップ95に進み、レスポンス要求度を「低」と設定する。ステップ95及びステップ96で、レスポンス要求度が設定された後、ステップ97に進む。
ステップ97では、レスポンス要求度が「低」であるか否かを設定する。レスポンス要求度が「低」であるか否かを判定し、レスポンス要求度が「低」である場合には、ステップ98に進み、レスポンス要求度が「高」である場合には、図12に示す処理を終了する。
ステップ98では、現状のアクセル開度付近ではローゲインとなるようにアクセル非線形マップを生成して図13に示すような、現状のアクセル開度付近ではローゲインとなるアクセル非線形マップを生成して適用する。なお、この非線形マップでは、アクセル開度が全開時では最大加速、アクセル開度が全閉時ではゼロ加速となっており、アクセル全開・全閉時に車両能力(最大加速及びゼロ加速)が引き出せるようになっている。
ステップS98で所定の非線形マップに基づいたアクセルレスポンスの要求仕様とされたら、ステップS99に進み、エンジン最低回転数(例えば800回転)内で、積極的なアップシフトを行い、低燃費走行を実現するようにして、図12に示す処理を終了する。このような走行支援制御により、運転者による車線変更の意思を推定して、運転者の意思に対する車両の追従性を高くすることができ、車線変更しない場合には、アクセル操作に対する遊びを得ることができる。
そして、図7、図8、図10及び図12に示す制御処理を終了して、図3に示すメイン制御処理における運転支援動作制御処理(S5)を終了する。
このような運転支援装置1によれば、運転者の加減速操作に関する運転特徴を示す第1の学習値に基づいて車線変更確率を算出し、運転者の操舵操作に関する運転特徴を示す第2の学習値と、自車両周辺環境および運転者情報とに基づいて車線変更確率を補正するため、精度良く車線変更確率を求めることができ、運転者の意思による車線変更と、運転者の意思によらない車線逸脱との判別の精度向上を図ることが可能となる。また、運転支援装置1では、補正されて精度が向上された車線変更確率に応じて、好適に運転支援を実行することができる。
また、運転支援装置1によれば、車両が進行方向に向かって走行しており且つその進行方向に関する所定の条件を満たす場合に、車両の進行情報に応じて第1学習値を更新するようにしている。これにより、運転者の加減速操作に関する運転特徴を示す第1学習値が最適な値になるように更新することができ、車線変更確率の精度を高めることができる。
また、運転支援装置1によれば、車線変更確認部34によって車線変更が確認された場合に、自車両Aの車線変更の際における操舵情報に応じて第2学習値を更新するようにしている。これにより、運転者の操舵操作に関する運転特徴を示す第2学習値が最適な値になるように更新することができ、変更確率の精度を高めることができる。
以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、第1学習値を車両の進行情報に応じて更新させるようにしているが、算出された変更確率Pによる変更予測と車線変更確認部34での実際の変更とを比較し、両者が異なった結果となった場合に、その原因となった算出処理又は補正処理を求め、その算出処理又は補正処理が適切な処理になるように第1学習値の値を増減修正して適正な値に更新するようにしてもよい。また、第2学習値で同様の増減修正による更新を行うようにしてもよい。
また、上記実施形態では、複数の運転支援を実行可能な構成としているが、複数のうちの何れか一つの運転支援を実行可能な構成でもよい。また、運転支援として、ブレーキ操作に関するものを実行してもよい。
1…運転支援装置、30…運転支援ECU(運転支援制御手段)、35…車線変更確率算出部(車線変更確率算出手段、車線変更確率補正手段)、36…運転特徴学習部、37…制御部(運転支援制御手段)、48…ギア比可変機構、49…後輪操舵機構、52…エンジン(駆動源)、101…自車線、102…隣接車線、A…自車両、B,C…他車両、WL…白線(道路区画線)。