JP6407450B2 - 車両のための運転支援システムおよび運転支援方法 - Google Patents

Description

本発明は、インフラストラクチャが設けられている、特に路面インフラストラクチャが設けられている所定の車線に沿って移動するように構成されている車両のドライバに、所定の経路に従うための支援および種々の停留所または停車場に設置されているプラットホームに横付けするための支援が提供される、車両のための運転支援システムおよび運転支援方法に関する。本発明は、特に、大量輸送交通機関、例えばバスまたはトロリーバスに使用される車両に関し、車線のインフラストラクチャは、例えば、路面に塗装されており、かつ車両のための非常に正確な経路を表しているマーキングを含んでおり、また車両は、例えば車両の運転中にドライバを支援するために、例えば、インフラストラクチャによって、すなわちマーキングによって規定されている経路を読み出して決定することができるビジョンシステムを有している。ビジョンシステムによる光学的な誘導を使用する、そのような運転支援システムは、当業者には十分に公知である。

そのような車両に関連する決定の問題は、プラットホームへの横付け、また専用レーンであろうと無標のレーンであろうと、完全にまたは部分的に確保されている車線の使用である。確かに、サービスの品質を保証するために、車両は、停留所のプラットホームに接触することなく、プラットホームに可能な限り正確に横付けすることができなければならない。その一方で、確保されているレーンの幅は、車両の運転速度に関する決定要因のうちの１つである。

この問題を解決するために、本発明は、請求項１および請求項１０において請求されているような、プラットホームへと向かう操作でもってドライバを支援することができるか、または確保されたレーンを移動している間にドライバを支援することができる、車両のための運転支援システムおよび運転支援方法を提案する。一連の従属請求項には、本発明のその他の利点が記載されている。

本発明は、例えばプラットホームに横付けする際に、または確保されたレーン上を車両が走行している間に、車両の運転でもってドライバを支援するように構成されている、車両のための運転支援システムに関する。このシステムは、以下の構成要素を備える：
・特にレーン上に設けられているインフラストラクチャに基づいて、例えば路面インフラストラクチャに基づいて、車両のための経路を決定することができる経路決定装置。経路決定装置は、例えば、上記のインフラストラクチャが設けられており、かつその上における車両の走行が予定されている車線の画像を取得するために車両の前方に設置されるように構成されているカメラを有しており、また特に車両のための経路を、特にレーンの画像に由来する、例えば路面マーキングに由来するインフラストラクチャの識別子に基づいて決定することができる。
・車両の運転時にドライバを支援するための自律運転装置。自律運転装置は、決定装置によって決定することができる経路に応じて、かつ経路に従って車両を操舵するために、車両を自動的かつ自律的に（すなわちドライバの介入なく、例えば車両のステアリングホイールへのドライバの介入なく）運転することができる。
運転支援システムは、ドライバが車両を運転する、車両のマニュアル運転モードから、自律運転装置がドライバの介入なく車両を運転する、車両のオートマチック運転モードへと漸進的に移行するために、特に車両の速度Ｖ（ｔ）に応じて、および／または車両が上記経路に従っていた場合に時点ｔにおいて車両が取るべき最適な位置と、時点ｔにおける車両の「実際の」位置と、の偏差Ｅ（ｔ）に応じて、操舵制御を漸進的に引き継ぐように構成されていることを特徴としている。特に、自律運転装置は、オートマチック運転モードからマニュアル運転モードへと漸進的に移行するために、とりわけ時点ｔにおける車両の速度Ｖ（ｔ）、および／または所定の経路と車両が実際に従った経路との偏差Ｅ（ｔ）に応じて、車両の操舵制御をドライバに漸進的に委ねる（または引き渡す）ように構成されている。

実際には、本発明によれば、自律運転装置は特に、車両の速度Ｖ（ｔ）を特にリアルタイムで決定することができ、速度Ｖ（ｔ）に応じて、車両の操舵の制御を漸進的に引き継ぐことができるか、またそれとは逆に、車両の制御を漸進的に引き渡すことができる。すなわち、その速度を上回ると、自律運転装置からの支援を受けることなく、ドライバが車両の運転を開始する速度Ｖ３（それ以降、車両はマニュアル運転モードになる）と、その速度を下回ると自律運転装置がドライバの介入なく車両の運転を開始する速度Ｖ１（それ以降、車両はオートマチック運転モードになり、運転が自動化される）と、の間の速度（ただしＶ１＜Ｖ３）において、車両の運転でもって漸進的に支援するための車両の誘導の制御を、漸進的に引き継ぐことができるか、またそれとは逆に、車両の制御を漸進的に引き渡すことができる。したがって、速度Ｖ３よりも速い速度Ｖ（ｔ）では、車両がドライバによって１００％運転および操作され、それに対し速度Ｖ１よりも遅い速度Ｖ（ｔ）では、車両が自律運転装置によって１００％運転および操作される。Ｖ３からＶ１へと低減する速度Ｖに関して、自律運転装置は、自律運転装置による車両の操舵の制御を速度Ｖ３における０％から速度Ｖ１における１００％まで漸進的に移行させて、車両の操舵の制御を漸進的に担うように、またそれとは逆に、オートマチック運転モードからマニュアル運転モードへの遷移の間に漸進的に移行させて、車両の操舵の制御を漸進的に引き渡すように構成されている。したがって、本発明によれば、Ｖ１以下の速度に関するオートマチック運転から、Ｖ３以上の速度に関するマニュアル運転（すなわち、支援なし）までの、またそれとは逆に、Ｖ３以上の速度に関するマニュアル運転から、Ｖ１以下の速度に関するオートマチック運転までの漸進的な遷移を実現するために、自律運転装置が部分的な運転支援を提供するＶ１とＶ３との間の速度Ｖ２、例えばＶ２∈］Ｖ１，Ｖ３［、（この場合、車両は支援運転モードにある）が存在する。Ｖ１は、有利にはＶ３とは異なる。特に、速度Ｖ１およびＶ３は、自律運転装置のデータベースにおいて予め規定されている。

同様に、自律運転装置は特に、時点ｔにおける車両の実際の位置（例えば車軸の、その長手方向端部に対して相対的な中心位置）と、車両がレーンに設けられているインフラストラクチャによって規定された経路に従った場合に、時点ｔにおいて車両が取るべき最適な位置と、の偏差Ｅ（ｔ）を決定することができ、また偏差Ｅ（ｔ）に依存して、車両の操舵の制御を漸進的に引き継ぐことができるか、またはそれとは逆に、車両の制御を漸進的に引き渡すことができる、すなわち、その偏差を下回ると、ドライバが自律運転装置によって提供される支援を一切受けずに車両の運転を開始する偏差Ｅ１（それ以降、車両はマニュアル運転モードになる）と、その偏差を上回ると、自律運転装置がドライバの介入なく車両の運転を開始する偏差Ｅ３（したがって車両はオートマチック運転モードになり、運転が自動化される）と、の間で、車両の運転を漸進的に支援するための、特にドライバを支援して偏差Ｅ（ｔ）がＥ１以下になるように（ただしＥ１＜Ｅ３）偏差Ｅ（ｔ）の値を低減するための車両の誘導の制御を漸進的に引き継ぐことができるか、または漸進的に引き渡すことができる。したがって、Ｅ３よりも大きい偏差Ｅ（ｔ）では、車両が自律運転装置によって１００％運転および操作され、それに対しＥ１よりも小さい偏差Ｅ（ｔ）では、車両がドライバによって１００％運転および操作される。Ｅ３からＥ１へと低減する偏差Ｅ（ｔ）に関して、自律運転装置は、自律運転装置による車両の操舵の制御を、Ｅ３以上の偏差の場合の１００％からＥ１以下の偏差の場合の０％まで漸進的に移行させて、車両の操舵の制御を漸進的に引き渡すように、またそれとは逆に、マニュアル運転モードからオートマチック運転モードへの遷移の間に漸進的に移行させて、車両の操舵の制御を漸進的に担うように、構成されている。したがって、本発明によれば、Ｅ３以上の偏差Ｅ（ｔ）に関するオートマチック運転から、Ｅ１以下の偏差Ｅ（ｔ）に関するマニュアル運転（すなわち、支援なし）までの、またそれとは逆に、Ｅ１以下の偏差Ｅ（ｔ）に関するマニュアル運転から、Ｅ３以上の偏差Ｅ（ｔ）に関するオートマチック運転までの漸進的な遷移を実現するために、自律運転装置が部分的な運転支援を提供するＥ１とＥ３との間の偏差Ｅ２、例えばＥ２∈］Ｅ１，Ｅ３［（この場合、車両は支援運転モードにある）が存在する。Ｅ１は、有利にはＥ３とは異なる。特に、偏差Ｅ１およびＥ３は、自律運転装置のデータベースにおいて予め規定されている。

したがって、自律運転装置は、車両の速度Ｖ（ｔ）および／または車両に関する偏差Ｅ（ｔ）を決定することができ、また速度Ｖ（ｔ）および／または偏差Ｅ（ｔ）に応じて、車両の操舵の制御を漸進的に引き継ぐことができるか、またはそれとは逆に、車両の制御を漸進的に引き渡すことができる。

特に、本発明による自律運転装置は、車両のための操舵制御システムを有しており、この操舵制御システムは、例えば経路決定装置を用いて決定された経路に従って車両を操舵するために、車軸のステアリングシャフトにトルクを加えることによって、車両の車軸の向きを制御するように構成されている。操舵制御システムは、特に、トルクを車軸に加えるために車軸に向けられているステアリングシャフトまたはステアリングカラムに機械的に連結されており、かつ少なくとも１００％の大きさのトルクがステアリングシャフトに加えられる場合にのみ、車軸を方向付けるように構成されている。制御システムによる１００％未満の大きさのトルクの印加は、車軸の向きを制御にするには不十分である。特に、車両の操舵制御システムは、当業者には公知であるパワーステアリングシステムと直列に動作し、車両の操舵制御システムは、特に、パワーステアリングシステムを制御することができる。自律運転装置による操舵制御システムの制御によって、自律運転装置は、オートマチック運転モードとマニュアル運転モードとの間の遷移を処理することができる。実際には、自律運転装置は特に、経路に従って車両を操舵するために、車両の速度Ｖ（ｔ）および経路決定装置による経路の決定、および／または偏差Ｅ（ｔ）に応じて、操舵制御システムによって、車両の車軸の向きを制御する車両のステアリングシャフトに加えることができるトルクの大きさを決定および制御するように構成されており、車両のステアリングシャフトへトルクを加えることによって、車両の操舵のための、例えば車両のステアリングホイールを回転させるためのドライバの労力を、Ｖ１を下回る速度および／またはＥ３を上回る偏差に関しては完全に、またはＶ１とＶ３との間の速度および／またはＥ１とＥ３との間の偏差に関しては部分的に低減することができる。

実際には、本発明によれば、自律運転装置は特に、時点ｔにおいて測定または決定された車両の速度Ｖ（ｔ）を、速度Ｖ１および速度Ｖ３と比較し、車両の速度Ｖ（ｔ）に応じて、また経路の決定に依存して、トルク付加のレベルＴ_Vを計算することができる：
・レベルＴ_Vは、Ｖ３以上の速度では、および／または、経路決定装置によって経路を特定できないかつ／または決定できない場合には、０％である。すなわち、自律運転装置は、車両の操舵を制御するためにステアリングシャフトに与えることができるトルクの量の０％がＶ３以上の速度に対して適用されるように、操舵制御システムを制御する。この場合、車両を操舵するためのドライバの労力は低減されず、車両はドライバによって運転される。これはマニュアル運転モードである。
・レベルＴ_Vは、Ｖ１以下の速度では、また経路決定装置によって経路が決定されているという条件のもとで、１００％である。すなわち、自律運転装置は、ステアリングシャフトに与えることができるトルクの量の１００％がＶ１以下の速度に対して適用されるように、操舵制御システムを制御する。この場合、車両を操舵するための、例えばステアリングホイールに対するドライバの労力は完全に低減される。すなわち、労力は存在せず、車両は自律運転装置によって運転され、ドライバは車両を運転するためにもはや労力を一切必要としない。これはオートマチック運転モードである。
・レベルＴ_Vは、速度Ｖ（ｔ）に応じて変化し、０％から１００％までの値を取り、例えばＶ３−ΔＶからＶ１＋ΔＶ（ただし、ΔＶは、（Ｖ３−Ｖ１）／２を下回る正の速度である）まで低減する速度に関しては０％から１００％まで連続的に上昇する値を取る。したがって、レベルＴ_Vは、経路決定装置によって経路が決定されており、かつ車両の速度Ｖ（ｔ）がＶ１とＶ３の間にある場合には、可変であり、またトルクの大きさを速度Ｖ１とＶ３との間では変更することができる。換言すれば、］Ｖ１＋ΔＶ，Ｖ３−ΔＶ［の範囲における速度Ｖ２に関しては、レベルＴ_Vは、［０，１００］の範囲の、有利には］０，１００［の範囲のパーセンテージになる。すなわち、自律運転装置は、ステアリングシャフトに与えることができる上記パーセンテージの量のトルクがステアリングシャフトに加えられるように、操舵制御システムを制御する。この場合、車両を操舵するためのドライバの労力は、レベルＴ_Vに等しいパーセンテージ分だけ部分的に低減され、また車両は、自律運転装置によって支援されたドライバによって運転される。したがって、車両を運転するためのドライバの労力は、レベルＴ_Vに応じて決定される。これは、速度に応じた支援運転モードである。本発明の１つの特別な実施の形態においては、ΔＶ＝０である。

自律運転装置は、好適には、経路がインフラストラクチャから特定されている場合に、時間ｔの関数として、車両の実際の位置と、経路決定装置によって決定された経路によって規定されている最適な位置との偏差Ｅ（ｔ）を、特にリアルタイムで決定し、時点ｔにおいて車両に関して規定された偏差Ｅ（ｔ）を、偏差Ｅ１および偏差Ｅ３と比較し、偏差Ｅ（ｔ）に応じて、トルク付加のレベルＴ_Eを計算することができる：
・レベルＴ_Eは、Ｅ１以下の偏差では、および／または、経路決定装置によって経路を特定できないかつ／または決定できない場合には、０％である。すなわち、自律運転装置は、車両の操舵を制御するためにステアリングシャフトに与えることができるトルクの量の０％がＥ１以下の偏差に対して適用されるように、操舵制御システムを制御する。この場合、車両を操舵するためのドライバの労力は低減されず、車両はドライバによって運転される。これはマニュアル運転モードである。
・レベルＴ_Eは、Ｅ３以上の偏差では、また経路決定装置によって経路が決定されているという条件のもとで、１００％である。すなわち自律運転装置は、ステアリングシャフトに与えることができるトルクの量の１００％がＥ３以上の偏差に対して適用されるように、操舵制御システムを制御する。この場合、車両を操舵するための、例えばステアリングホイールに対するドライバの労力は完全に低減される。すなわち、労力は存在せず、したがって車両は自律運転装置によって運転され、ドライバは車両を運転するためにもはや労力を一切必要としない。これはオートマチック運転モードである。
・レベルＴ_Eは、偏差Ｅ（ｔ）に応じて変化し、０％から１００％までの値を取り、例えばＥ１＋ΔＥからＥ３−ΔＥ（ただし、ΔＥは、（Ｅ３−Ｅ１）／２を下回る正の偏差である）まで増大する偏差Ｅ（ｔ）に関しては０％から１００％まで連続的に上昇する値を取る。したがって、レベルＴ_Eは、偏差Ｅ（ｔ）が時点ｔにおいてＥ１とＥ３との間の値を取り、かつ経路が経路決定装置によって決定されている場合には、可変であり、またステアリングシャフトに加えられるトルクの量を変更することができる。換言すれば、］Ｅ１＋ΔＥ，Ｅ３−ΔＥ［の範囲における偏差Ｅ２に関しては、レベルＴ_Eは、［０，１００］の範囲の、有利には］０，１００［の範囲のパーセンテージになる。すなわち、自律運転装置は、ステアリングシャフトに与えることができるパーセンテージの量のトルクがステアリングシャフトに加えられるように操舵制御システムを制御する。この場合、車両を操舵するためのドライバの労力は、レベルＴ_Eに等しいパーセンテージ分だけ部分的に低減され、したがって、車両は、自律運転装置によって支援されたドライバによって運転される。車両の運転のためのドライバの労力は、レベルＴ_Eに応じて決定される。これは、車線のインフラストラクチャによって予め規定されている経路に関する偏差に応じた、支援運転モードである。本発明の１つの特別な実施の形態においては、ΔＥ＝０である。

また好適かつ有利には、自律運転装置は、全体のレベルＴ_GをレベルＴ_VおよびＴ_Eに応じて決定するように構成されている。例えば、Ｔ_G＝（Ｔ_E＋Ｔ_V）／２、またはＴ_G＝（Ｔ_E・Ｔ_V）、またはＴ_G＝ｍａｘ．（Ｔ_E，Ｔ_V）（すなわちＴ_E＞Ｔ_Vの場合にはＴ_G＝Ｔ_E、それ以外ではＴ_G＝Ｔ_V）。各レベルは、自律運転装置による偏差Ｅ（ｔ）および速度Ｖ（ｔ）の時点ｔにおける決定に応じたパーセンテージで表される。全体のレベルは、特に毎回自動的に決定され、またレベルＴ_VおよびレベルＴ_Eは、同じ時点ｔに決定される。全体のレベルが決定されると、全体のレベルの値に等しい量のパーセンテージのトルクがステアリングシャフトに加えられる。場合によっては、レベルＴ_VまたはＴ_Eのいずれか一方だけが決定され、レベルＴ_VまたはＴ_Eそれぞれの値に等しい量のパーセンテージのトルクがステアリングシャフトに加えられる。

また本発明は、上記において説明した運転支援システムを用いて車両のドライバを支援するための方法に関し、この方法は、車両の運転に関してドライバを支援するように構成されており：
・自律運転装置によって車両の速度を決定するステップと、
・経路決定装置によって車両の経路を決定するステップと、
・時点ｔにおいて、経路決定装置によって経路が決定されており、かつ前回に決定された車両の速度が所定の速度Ｖ１以下であり、および／または、自律運転装置によって決定することができる、経路によって規定されている車両の最適な位置と、すなわち時点ｔにおいて車両が経路に従っていた場合の位置と、時点ｔにおける車両の実際の位置と、の偏差Ｅ（ｔ）が所定の偏差Ｅ１以上である場合に、自律運転装置を用いて車両を自動的かつ自律的に運転するステップであって、自動的な運転は、ドライバの介入なく経路に従って車両を操舵または誘導するための、経路に従った自律運転装置による操舵制御システムの制御を含む、ステップと、
・時点ｔにおいて、経路決定装置によって経路が決定されており、かつ前回に決定された車両の速度Ｖ（ｔ）がＶ１とＶ３との間であり、および／または、前回に決定された偏差Ｅ（ｔ）がＥ１とＥ３との間である場合に、自律運転装置によって支援運転するステップであって、支援運転は、ステアリングシャフトに加えられるトルクの量を制御するための、速度Ｖ（ｔ）および／または偏差Ｅ（ｔ）に応じた車両のステアリングシャフトへのトルク付加の少なくとも１つのレベルの決定と、経路に従った車両の操舵または誘導でもって車両の運転中のドライバの労力を低減することによってドライバを支援するための、経路およびレベルに応じた自律運転装置による操舵制御システムの制御と、を含む、ステップと、
・車両の速度Ｖが所定の速度Ｖ３を上回った場合、および／または経路決定装置によって経路が決定できなかった場合、および／または偏差Ｅ（ｔ）が所定の偏差Ｅ１を下回った場合に、即座にマニュアル運転するステップ、すなわち自律運転装置による操舵制御システムの支援または制御なしで運転するステップと、
を含む。

本発明をより良く理解するために、添付の図面を参照しながら、実施の形態および用途を下記において説明する。

プラットホームに横付けするための操作が行われる車両に提供される、本発明による運転支援システムの一実施形態を示す。 確保されている車線上を走行する車両に提供される、本発明による運転支援システムの一実施形態を示す。 本発明による自律運転装置によって提供される、運転支援レベルＴ_Vの適用の漸進的な変化を示す。 本発明による自律運転装置によって提供される、運転支援レベルＴ_Eの適用の漸進的な変化を示す。

図１には、プラットホーム１２に横付けされた、本発明による運転支援システムが設けられている車両１が概略的に示されている。運転支援システムは、以下の構成要素を備える：
・車両１のための経路決定装置２。経路決定装置２は、例えば、所定の経路に従って車両１を誘導するための路面インフラストラクチャが設けられている車線の画像を取得するように構成されている、カメラ２１のような光学システムを有している。インフラストラクチャは、例えば、路面に設けられているマーキング、境界標、または経路決定装置によって経路を決定することができるその他の任意の要素、例えば路面に塗装された線１１から成るものである。経路決定装置は、路面インフラストラクチャから、車両のための経路を決定することができる。
・経路に従って車両１を自律的に運転および誘導することができる自律運転装置３。自律運転装置３は、経路決定装置によって決定された経路に関する情報を交換するために、経路決定装置２と接続されている。自律運転装置３を、操舵制御システム４に接続することもでき、それによって、操舵制御システムから車両のステアリングシャフトに加えることができるトルクの量を制御することができる。トルクの量の制御は、車両の操舵を制御することによる、例えば車軸４１を制御することによる操舵のために、すなわち車両の運転のために車両のドライバが要する労力の低減または増大を可能にする。特に、自律運転装置は、車両に関する速度Ｖ（ｔ）も、車両の現実の位置、例えば車両の車軸の中心の位置と、経路によって規定されている最適な位置と、の間の偏差Ｅ（ｔ）も決定することができる。
本発明は、自律運転装置３が、特に、その速度を上回るとドライバがマニュアルでの車両の運転を開始する速度Ｖ３（図３を参照されたい）に等しい速度Ｖ（ｔ）から、その速度を下回ると自律運転装置３がドライバの介入なく車両の運転を開始する速度Ｖ１に等しい速度Ｖ（ｔ）までは、車両１の操舵の制御を漸進的に担い、またそれとは逆に、速度Ｖ１に等しい速度Ｖ（ｔ）から速度Ｖ３に等しい速度Ｖ（ｔ）までは、車両１の操舵の制御をドライバに漸進的に委ね、および／または、その偏差を下回るとドライバがマニュアルでの車両の運転を開始する偏差Ｅ１（図４を参照されたい）に等しい偏差Ｅ（ｔ）から、その偏差を上回ると自律運転装置３がドライバの介入なく車両の運転を開始する偏差Ｅ３に等しい偏差Ｅ（ｔ）までは、車両１の操舵の制御を漸進的に担い、またそれとは逆に、Ｅ３に等しい偏差Ｅ（ｔ）からＥ１に等しい偏差Ｅ（ｔ）までは、車両１の操舵の制御をドライバに漸進的に委ねるように、自律運転装置３が構成されていることを特徴とする。

換言すれば、本発明による自律運転装置３は、例えば速度Ｖ（ｔ）および／または偏差Ｅ（ｔ）に依存した、支援運転モードを介して遷移する、完全なオートマチック運転モードからマニュアル運転モードへの、また反対にマニュアル運転モードから完全なオートマチック運転モードへの漸進的な切替を可能にする。支援運転モードにおいては、自律運転装置が、車両を誘導するために操舵制御システム４によって車両のステアリングシャフトに加えられるトルクの量を制御することによる、車両の操舵に関する支援をドライバに提供する。

図２には、本発明による運転支援システムが設けられており、また特に路面に塗装された線１１から成る路面インフラストラクチャによって画定された、確保されている車線上を走行している、図１に示したものと同じ車両が示されている。有利には、本発明による運転支援システムの自律運転装置３は、場合によっては、時点ｔにおける車両の速度Ｖ（ｔ）がＶ１を下回り、かつ経路決定装置２によって経路が決定されていない場合の車両のマニュアル運転モードから、時点ｔ＋Δｔ（ただしΔｔ＞０）において速度Ｖ（ｔ＋Δｔ）が依然としてＶ１を下回るが、経路決定装置２が車両のための経路を決定した場合の車両のオートマチック運転モードに漸進的に移行するために、特に操舵の制御を漸進的に引き継ぐか、または操舵の制御を漸進的に引き渡すように構成されている。

また本発明による運転支援システムの自律運転装置３は、時点ｔにおける車両の速度Ｖ（ｔ）がＶ１を下回り、かつ経路決定装置２によって経路が決定されている場合の車両のオートマチック運転モードから、時点ｔ＋Δｔ（ただしΔｔ＞０）において速度Ｖ（ｔ＋Δｔ）が依然としてＶ１を下回るが、経路決定装置２が時点ｔ＋Δｔにおける車両のための経路を決定することができない場合の車両のマニュアル運転モードに漸進的に移行するために、特に操舵の制御を漸進的に引き渡すように構成されている。

特に、マニュアル運転モードから支援運転モードへと遷移させるときに、時点ｔにおいて速度Ｖ（ｔ）がＶ１とＶ３の間にあって、経路決定装置によって経路が決定されておらず、かつ時点ｔ＋Δｔにおいて速度Ｖ（ｔ＋Δｔ）が依然としてＶ１とＶ３との間にあって、経路決定装置２が車両のための経路を決定した場合に、または支援運転モードからマニュアル運転モードへと遷移させるときに、時点ｔにおいて速度Ｖ（ｔ）がＶ１とＶ３の間にあって、経路決定装置によって経路が決定されており、かつ時点ｔ＋Δｔにおいて速度Ｖ（ｔ＋Δｔ）が依然としてＶ１とＶ３との間にあるが、しかしながら経路決定装置２が時点ｔ＋Δｔにおける車両のための経路を決定することができない場合に、マニュアル運転モードから支援運転モードへの遷移に関して、またそれとは逆に、支援運転モードからマニュアル運転モードへの遷移に関して、操舵制御の漸進的な引き継ぎ、または操舵制御を漸進的に引き渡すための能力を、場合によっては、自律運転装置３によって実現することができる。

図３のグラフには、パーセンテージで表されているトルク付加のレベルＴ_Vと、ｍ／ｓで表されている車両１の速度Ｖ（ｔ）との関係を表す、Ｖ（ｔ）＝０からＶ（ｔ）＝Ｖ_max（すなわち、車両１が達成可能な最大速度）まで延びる曲線Ｃが示されている。レベルＴ_Vが１００％である場合、すなわちＶ１を下回る速度の場合、１００％のトルクがステアリングシャフトに加えられ、したがってドライバの介入なく、自律運転装置によるオートマチック運転が実現される。レベルＴ_Vが０％である場合、すなわちＶ３を上回る速度の場合、０％のトルクがステアリングシャフトに加えられるので、車両１は、車両を誘導するための、または車両の運転でもってドライバを支援するための自律運転装置３の介入なく、ドライバのみによって運転される。自律運転装置は、経路が経路決定装置２によって決定されている場合に、１００％に等しいレベルＴ_VをＶ１以下の速度Ｖ（ｔ）に対して適用し、経路が決定されているか否かにかかわらず、０％に等しいレベルＴ_VをＶ３以上の速度Ｖ（ｔ）に対して適用するように、操舵制御システム４を制御するように構成されている。

Ｖ１からＶ３までのいずれかの速度Ｖ（ｔ）に関して、自律運転装置３は、操舵制御システム４を用いて車両の操舵を漸進的に制御することによって、車両１の運転を連続的かつ漸進的に支援することができるようにするために、速度Ｖ（ｔ）に応じて適用されるべき決定のレベルＴ_Vを計算するように構成されている。特に、レベルＴ_Vは次式に従い計算される：

ここで、ΔＶは０以上の速度であり、Ｖ１は所定の下側の閾値速度であり、Ｖ３は所定の上側の閾値速度であり、またＶ（ｔ）は時点ｔにおける車両の速度である。好適には、また都市部の経路に関しては、Ｖ１は典型的には９．７ｍ／ｓから１２．５ｍ／ｓであり、Ｖ３は典型的には１１．１ｍ／ｓから１３．９ｍ／ｓである（ただしＶ１＜Ｖ３）。好適には、また都市間の経路に関しては、Ｖ１は典型的には１７ｍ／ｓから１９ｍ／ｓであり、Ｖ３は典型的には２２ｍ／ｓから２５ｍ／ｓである。本発明の特別な実施の形態においては、速度Ｖ１が０に等しくてよく、また速度Ｖ３がＶ_maxに等しくてよい。本発明の別の特別なケースにおいては、Ｖ１がＶ３に等しくてよい。有利なことに、ΔＶは、速度Ｖ１および速度Ｖ３の閾値付近の不感帯を規定することによって、それらの閾値付近においてシステムを安定化させることができる。

図４には、パーセンテージで表されているレベルＴ_Eと、ｃｍで表されている偏差Ｅ（ｔ）との関係を表す曲線Ｆが示されている。レベルＴ_Eが１００％である場合、すなわちＥ３を上回る偏差Ｅ（ｔ）の場合、１００％のトルクがステアリングシャフトに加えられ、したがってドライバの介入なく、自律運転装置によるオートマチック運転が実現される。レベルＴ_Eが０％である場合、すなわちＥ１を下回る偏差の場合、０％のトルクがステアリングシャフトに加えられるので、車両１は、車両を誘導するための、または車両の運転でもってドライバを支援するための自律運転装置３の介入なく、ドライバのみによって運転される。自律運転装置は、経路が経路決定装置２によって決定されている場合に、１００％に等しいレベルＴ_EをＥ３以上の偏差Ｅ（ｔ）に対して適用し、Ｅ１以下の偏差Ｅ（ｔ）に対して、または経路が決定されていない場合に、０％に等しいレベルＴ_Eを適用するように、操舵制御システム４を制御するように構成されている

Ｅ１からＥ３までのいずれかの偏差Ｅ（ｔ）に関して、自律運転装置３は、操舵制御システム４を用いて車両の操舵を漸進的に制御することによって、車両１の運転を連続的かつ漸進的に支援することができるようにするために、偏差Ｅ（ｔ）に応じて適用されるべき決定のレベルＴ_Eを計算するように構成されている。特に、レベルＴ_Eは次式に従い計算される：

ここで、ΔＥは０以上の偏差であり、Ｅ１は所定の下側の閾値偏差であり、Ｅ３は所定の上側の閾値偏差であり、またＥ（ｔ）は時点ｔにおける車両の位置（例えば、車軸の中心位置）と、車両が上記の経路を辿っていた場合に、時点ｔにおいて車両が取るべき最適な位置（例えば、車軸の中心が取るべき最適な位置）と、の偏差である。好適には、Ｅ１は典型的には８ｃｍから１２ｃｍであり、好適には１０ｃｍであり、またＥ３は典型的には１８ｃｍから２２ｃｍであり、典型的には２０ｃｍである。有利なことに、ΔＥは、偏差Ｅ１および偏差Ｅ３の閾値付近の不感帯を規定することによって、それらの閾値付近においてシステムを安定化させることができる。

要約すると、本発明は、車両を操舵するために車両のステアリングシャフトに加えるべきトルクの量を制御することによって、自律運転装置が車両の運転を漸進的に引き継ぎ、この引き継ぎは、閾値速度Ｖ３を上回っている場合および／または閾値偏差Ｅ１を下回っている場合には、車両がマニュアルモードで運転され、閾値速度Ｖ１を下回っている場合および／または閾値偏差Ｅ３を上回っている場合には、車両が完全にオートマチックモードで運転され、また閾値速度Ｖ１からＶ３までの間および／または閾値偏差Ｅ１からＥ３までの間には、マニュアル運転モードからオートマチック運転モードへと漸進的に移行するために、またはオートマチック運転モードからマニュアル運転モードへと漸進的に移行するために、自律運転装置によって提供される支援が漸進的であるように行われる。したがって、自律運転装置によって提供される支援は可変であり、また時点ｔにおける車両の速度Ｖ（ｔ）および／または偏差Ｅ（ｔ）の程度に依存する。

したがって、本発明による運転支援システムの自律運転装置は副操縦士のように機能し、自律運転装置は、ドライバによって付加可能なトルクに並行して、それと同時にトルクをステアリングシャフトに、または換言すればステアリングカラムに加える（同時的なアクション）ように構成されており、操舵制御システムによって形成されるトルクのパーセンテージは、時点ｔにおける車両の速度Ｖ（ｔ）および／または偏差Ｅ（ｔ）に応じて、０％から１００％まで変化し、１００％のトルクが加えられる場合には、操舵制御システムによって操舵が完全に制御され、すなわちトルクの量が１００％に等しい場合には、操舵制御システムは独立的かつ自律的に（すなわちドライバの介入なく）ステアリングシャフトを操舵することができ、それに対し、加えられるトルクレベルが１００％未満である場合には、ステアリングシャフトに加えられるトルクは、車軸の向きを制御するには不十分であり、したがってドライバによって提供される付加的な労力（またはトルク）が必要になる。０からＶ_maxまでの全ての速度に関して、自律運転装置は、経路決定装置によって決定された経路に関する偏差を含まずに、車両の自律的な運転を提供するために、ステアリングシャフトまたはステアリングカラムに加えるべき最適なトルクを決定するように構成されており、この場合、トルクは上記において規定したようなレベルＴ_Vによって重み付けされている。したがって、操舵制御システムは、ドライバによる労力に並行してトルクをステアリングシャフトに付加できることから、ドライバによってステアリングカラムに加えられるトルクに対して直列に（増幅器として）動作する車両のパワーステアリングシステムとは異なる。

Claims (14)

1. 車両（１）のための運転支援システムであって、
   前記システムは、
   前記車両のための経路を決定することができる経路決定装置（２）と、
   前記車両の運転時にドライバを支援する自律運転装置（３）と、を備え、
   前記自律運転装置（３）は、ドライバが前記車両を運転する車両のマニュアル運転モードから、前記自律運転装置（３）がドライバによる介入なく前記車両を運転する車両のオートマチック運転モードへと、時点ｔにおける車両の速度Ｖ（ｔ）に応じて漸進的に移行するために、操舵制御を漸進的に引き継ぎ、その速度を上回ると、自律運転装置からの支援を受けることなく、ドライバが車両の運転を開始し、それ以降、車両はマニュアル運転モードになる速度Ｖ３と、その速度を下回ると自律運転装置がドライバの介入なく車両の運転を開始し、それ以降、車両はオートマチック運転モードになる速度Ｖ１（ただしＶ１＜Ｖ３）と、の間で、車両の運転を漸進的に支援するように構成されていることを特徴とする、運転支援システム。
2. 前記自律運転装置（３）は、オートマチック運転モードからマニュアル運転モードへと漸進的に移行するために、前記車両の操舵制御をドライバに漸進的に引き渡すように構成されている、請求項１記載の運転支援システム。
3. 前記自律運転装置（３）は、前記車両（１）の車軸の向きを、該車軸のステアリングシャフトへのトルク付加によって制御することができる、前記車両（１）の操舵制御システム（４）を有している、請求項１または２記載の運転支援システム。
4. 前記自律運転装置（３）は、前記制御の漸進的な引き継ぎまたは前記制御の漸進的な引き渡しを実現するために、前記車両の速度Ｖ（ｔ）および前記経路決定装置（２）による経路の決定に応じて、前記トルクの量を決定および制御するように構成されている、請求項３記載の運転支援システム。
5. 前記自律運転装置（３）は、速度Ｖ１および速度Ｖ３を規定するデータベースを有しており、
   前記自律運転装置は、
   時点ｔにおける前記車両（１）の速度Ｖ（ｔ）を、前記速度Ｖ１および前記速度Ｖ３と比較し、
   前記速度Ｖ３を上回る速度Ｖ（ｔ）に対して、マニュアル運転モードを実現し、
   前記経路決定装置（２）によって経路が決定されている場合には、前記速度Ｖ１を下回る速度Ｖ（ｔ）に対して、オートマチック運転モードを実現し、
   前記経路決定装置（２）によって経路が決定されている場合には、Ｖ１とＶ３との間の速度Ｖ（ｔ）に対して、支援運転モードを実現する、
   ように構成されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の運転支援システム。
6. 前記自律運転装置（３）は、前記トルクの付加のレベルＴ_Vを計算するように構成されており、
   前記レベルは、Ｖ１とＶ３との間の速度Ｖ（ｔ）に対して可変である、請求項５記載の運転支援システム。
7. 前記レベルＴ_Vは、Ｖ３からＶ１へと低下する速度に対しては０％から１００％まで連続的に上昇する値を取ることによって、速度Ｖ（ｔ）に応じて変化する、請求項６記載の運転支援システム。
8. 前記自律運転装置（３）は、時点ｔにおける前記車両の実際の位置と、前記経路によって規定されている、時点ｔにおける前記車両の最適な位置と、の偏差Ｅ（ｔ）に応じて、前記トルクの量を決定および制御するように構成されており、
   前記経路決定装置（２）による経路の決定は、前記制御の漸進的な引き継ぎまたは前記制御の漸進的な引き渡しのために行われる、請求項１から７までのいずれか１項記載の運転支援システム。
9. 前記自律運転装置（３）は、偏差Ｅ１および偏差Ｅ３を規定するデータベースを有しており、
   前記自律運転装置は、
   時点ｔにおける偏差Ｅ（ｔ）を、前記偏差Ｅ１および前記偏差Ｅ３と比較し、
   前記偏差Ｅ１を下回る偏差Ｅ（ｔ）に対して、マニュアル運転モードを実現し、
   前記経路決定装置（２）によって経路が決定されている場合には、前記偏差Ｅ３を上回る偏差Ｅ（ｔ）に対して、オートマチック運転モードを実現し、
   前記経路決定装置（２）によって経路が決定されている場合には、Ｅ１とＥ３との間の偏差Ｅ（ｔ）に対して、支援運転モードを実現する、
   ように構成されている、請求項８記載の運転支援システム。
10. 前記自律運転装置（３）は、前記トルクの付加のレベルＴ_Eを計算するように構成されており、
    前記レベルは、Ｅ１とＥ３との間の偏差Ｅ（ｔ）に対して可変である、請求項８または９記載の運転支援システム。
11. 前記レベルＴ_Eは、Ｅ１からＥ３へと増大する偏差Ｅ（ｔ）に対しては０％から１００％まで連続的に上昇する値を取ることによって、偏差Ｅ（ｔ）に応じて変化する、請求項１０記載の運転支援システム。
12. 運転支援システムを用いる車両（１）のための運転支援方法であって、
    前記方法は、前記車両の運転に関してドライバを支援するように構成されており、
    経路決定装置（２）によって前記車両の経路を決定するステップと、
    自律運転装置（３）によって、時点ｔにおける前記車両の速度Ｖ（ｔ）を決定する、および／または時点ｔにおける前記車両の位置と、前記車両が時点ｔにおいて前記経路に従っていた場合に前記車両が取るべき最適な位置と、の偏差Ｅ（ｔ）を決定するステップと、
    時点ｔにおいて前記経路決定装置（２）によって経路が決定されており、かつ前回に決定された、前記車両の速度Ｖ（ｔ）が所定の速度Ｖ１以下であり、および／または偏差Ｅ（ｔ）が所定の偏差Ｅ３以上である場合に、前記自律運転装置（３）によって、ドライバの介入なく前記車両を自動的かつ自律的に運転するステップと、
    時点ｔにおいて、前記経路決定装置によって経路が決定されており、かつ前回に決定された、前記車両の速度Ｖ（ｔ）がＶ１と所定の速度であるＶ３（ただしＶ１＜Ｖ３）との間であり、および／または偏差Ｅ（ｔ）が所定の閾値であるＥ１とＥ３との間である場合に、前記自律運転装置（３）によって車両の運転を漸進的に支援するステップと、
    速度Ｖ（ｔ）が所定の速度Ｖ３以上になった場合、および／または前記経路決定装置（２）によって経路が決定できなかった場合、および／または偏差Ｅ（ｔ）がＥ１以下になった場合に即座に、前記自律運転装置による操舵制御システム（４）の制御が行われることなく、ドライバが車両をマニュアル運転するステップと、
    を含むことを特徴とする、運転支援方法。
13. 前記自動的な運転は、ドライバの介入なく前記経路に従って前記車両（１）を操舵するための、前記経路に応じた前記自律運転装置（３）による操舵制御システム（４）の制御を含む、請求項１２記載の運転支援方法。
14. 前記支援運転は、
    速度Ｖ（ｔ）に応じた前記車両のステアリングシャフトへのトルクの付加のレベルＴ_Vの決定、および／または偏差Ｅ（ｔ）に応じた前記車両のステアリングシャフトへのトルクの付加のレベルＴ_Eの決定と、
    前記車両（１）の運転中のドライバの労力を、前記レベルＴ_Vだけが計算された場合には前記レベルＴ_V分低減することによって、または前記レベルＴ_Eだけが計算された場合には前記レベルＴ_E分低減することによって、または前記レベルＴ_Eおよび前記レベルＴ_Vのいずれも計算された場合にはＴ_EおよびＴ_Vの関数である全体のレベルＴ_G分低減することによって、前記経路に従った前記車両（１）の操舵でもってドライバを支援するための、前記経路および前記レベルＴ_Vおよび／またはＴ_Eに応じた、前記自律運転装置（３）による前記操舵制御システム（４）の制御と、
    から成る、請求項１２または１３記載の運転支援方法。

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