JP6661225B2 - 制御支援車両 - Google Patents

Description

この発明は、制御支援（半自動制御及び自動制御を含む）の際に、運転者に対してステアリングホイールの把持又は接触を促す制御支援車両に関する。

特開２００７−１６８７２０号公報には、操舵制御の運転支援中に運転者の運転意思の低下が認識された場合に、運転支援を中止する制御支援車両が開示される。この制御支援車両は、運転者の運転意思が低下しているか否かを確認する際に、運転意思を示す指標（操舵トルク）を閾値と比較して判定する。

近年は従来の運転支援よりも更に自動制御の度合が高い制御支援車両（自動運転車両）が開発されている。従来の制御支援車両では、運転権限は運転者側にある。一方、近年の制御支援車両（自動運転車両）では、運転権限が車両側にある場合と運転者側にある場合とがあり、それぞれの場合に運転者の運転意思を確認する場面がある。運転権限が車両側にある場合、運転者は車両操作に携わらないため、運転権限が運転者側にある場合と比較して、運転者の挙動が異なる。このため、運転権限が車両側にある場合と運転者側にある場合とで、運転者の運転意思を一律の方法で判定することは適当でない。例えば、特開２００７−１６８７２０号公報の制御支援車両のように、運転者の運転意思を一定の閾値で判定した場合、その判定結果は正しくない可能性がある。

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、運転者の運転意思をより適切に判定することができる制御支援車両を提供することを目的とする。

本発明に係る制御支援車両は、運転権限が運転者側にある第１操舵制御支援を含む第１自動制御を実行する第１制御器と、前記運転権限が車両側にある第２操舵制御支援を含む第２自動制御を実行する第２制御器と、前記運転者がステアリングホイールに接触する接触状態と把持する把持状態とを区別して検出する検出器と、前記車両側から前記運転者側に前記運転権限を移行するか否かを判定する判定器と、警報器と、を備え、前記第１制御器は、前記第１操舵制御支援を実行している最中に、前記検出器により前記接触状態が検知されない場合に、前記警報器により警報を行い、前記第２制御器は、前記第２操舵制御支援を実行している最中に、前記判定器により前記車両側から前記運転者側に前記運転権限を移行することが判定され、且つ、前記検出器により前記把持状態が検知されない場合に、前記警報器により警報を行うことを特徴とする。

本発明では、第１制御器により第１自動制御が実行されている場合には、運転者がステアリングホイールに接触する接触状態か否かにより運転者の運転意思が確認される。また、第２制御器により第２自動制御が実行されている場合には、運転者がステアリングホイールを把持する把持状態か否かにより運転者の運転意思が確認される。本発明によれば、運転権限が運転者側にある場合と、車両側にある場合とで、運転者の運転意思の確認方法を変えるため、運転者の運転意思を適切に判定することが可能である。

本発明において、前記検出器は、前記接触状態と前記把持状態とを静電容量の違いで区別してもよい。

運転者とステアリングホイールの接触面積は、接触状態の方が把持状態よりも小さくなる。つまり、運転者がステアリングホイールに接触又は把持することにより形成されるコンデンサの静電容量は、接触状態の方が把持状態よりも小さくなる。このため、静電容量を求めることにより、接触状態と把持状態とを正確に区別することができる。

本発明において、前記第１制御器は、前記警報器により警報を行ってから所定時間以内に前記第１自動制御を停止し、前記第２制御器は、前記警報器により警報を行うと共に前記車両の減速制御を実行してもよい。

上記構成のように、第１制御器が、警報器により警報を行ってから所定時間以内に第１自動制御を停止することにより、運転者は第１自動制御の停止に備えることができる。また、第２制御器が、運転権限を車両側から運転者側に移行する際に、警報器により警報を行うと共に車両の減速制御を実行することにより、高い安全性を確保できる。

本発明によれば、運転権限が運転者側にある場合と、車両側にある場合とで、運転者の運転意思の確認方法を変えるため、運転者の運転意思を適切に判定することが可能である。

図１は本実施形態に係る制御支援車両のブロック図である。 図２は本実施形態に係る接触判定装置のブロック図である。 図３Ａ〜図３Ｃは接触測定回路の動作説明図である。 図４Ａはハンズオン時の人体及び／又は仮想コンデンサの電圧波形図であり、図４Ｂはハンズオン時の充電コンデンサの電圧波形図である。 図５Ａはハンズオフ時の人体及び／又は仮想コンデンサの電圧波形図であり、図５Ｂはハンズオフ時の充電コンデンサの電圧波形図である。 図６は把持状態の静電容量と接触状態の静電容量の説明に供する説明図である。 図７は本実施形態に係る制御支援車両で行われる処理のフローチャートである。 図８は本実施形態に係る制御支援車両で行われる処理のフローチャートである。

以下、本発明に係る制御支援車両について、好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

［１ 定義］
本明細書では、運転者がステアリングホイールに触れている状態を「接触状態」と「把持状態」とで区別している。把持状態又は単に把持というのは、運転者が両手又は片手の掌でステアリングホイールを握っている状態のことをいい、このときの接触面積は掌程度の大きさになる。一方、接触状態又は単に接触というのは、運転者が１本以上の指又は掌の一部でステアリングホイールに触れている状態のことをいい、このときの接触面積は掌よりも小さくなる。

本明細書では、運転者（人体）がステアリングホイール（接触センサ）に触れている状態（接触状態及び把持状態）を「ハンズオン」といい、運転者（人体）がステアリングホイール（接触センサ）に触れていない状態を「ハンズオフ」という。

本明細書では、車両が実行する操舵制御及び加減速制御をまとめて制御支援ともいう。制御支援には、運転者が行う手動制御を部分的にアシストする制御支援（半自動制御）の他に、運転者が行う手動制御に代わって実行される制御支援（自動制御）も含まれる。半自動制御には、車線維持制御やＡＣＣ等が含まれる。半自動制御の場合、車両の運転権限は運転者側にある。一方、自動制御には、自動運転が含まれる。自動制御の場合、車両の運転権限は車両側にある。

本明細書では、自動制御を継続した状態で、一時的に手動制御を自動制御よりも優先させることを「オーバーライド」という。また、自動制御を中止して運転権限を車両側から運転者側に移行することを「ハンドオーバ」という。

［２ 制御支援車両１０の構成］
図１、図２で示すように、本実施形態に係る制御支援車両１０（単に車両１０ともいう）は、車両１０を制御支援する制御支援装置１２と、ステアリングホイール７０に対する運転者Ｈの接触及び把持の有無を判定する接触判定装置１６と、を備える。

［３ 制御支援装置１２の構成］
図１で示すように、制御支援装置１２は、情報検出部２０と、制御支援ＥＣＵ３８と、被制御装置５２、５４、５６、５８と、を備える。

情報検出部２０は、制御支援を実行するために必要な情報を取得する機器（センサやスイッチ等）からなる。情報検出部２０は、例えば、カメラ２２と、レーダ２４と、測位装置２６と、自動制御開始スイッチ２８と、車速センサ３０と、ヨーレートセンサ３１と、トルクセンサ３２と、アクセルペダルセンサ３４と、ブレーキペダルセンサ３６と、を有する。

カメラ２２は、例えば車両１０のフロントガラス内側上部に設置され、車両１０の前方を撮像する。カメラ２２としては、単眼カメラやステレオカメラを使用可能である。レーダ２４は、例えば車両１０のフロントグリル内に設置され、車両１０の周辺に電磁波を照射し反射波を検出する。レーダ２４としては、ミリ波レーダ、マイクロ波レーダ、レーザレーダ等のレーダを使用可能であり、赤外線センサも使用可能である。なお、カメラ２２の撮像情報とレーダ２４の検出情報とを融合するフュージョンセンサを用いることも可能である。測位装置２６は、衛星測位システム及び慣性航法のためのジャイロ等と、自動運転が可能な区間の情報を含む地図情報を記憶する記憶部と、を備え、車両１０の位置を測定する。

自動制御開始スイッチ２８は、運転席の周辺に設けられ、制御支援の開始を意図する運転者Ｈにより操作される。車速センサ３０は、車両１０の各車輪（図示せず）に設けられており、車両１０の走行速度を検出する。

ヨーレートセンサ３１は、車両１０のヨーレートを検出する。トルクセンサ３２は、例えばステアリングシャフト（図示せず）に発生する操舵トルクＴＲを検出する。アクセルペダルセンサ３４は、アクセルペダル（図示せず）の踏込量を検出する。アクセルペダルセンサ３４としては、ストロークセンサや圧力センサを使用可能である。ブレーキペダルセンサ３６は、ブレーキペダル（図示せず）の踏込量を検出する。ブレーキペダルセンサ３６としては、ストロークセンサや圧力センサを使用可能である。

制御支援ＥＣＵ３８は、マイクロコンピュータを含む計算機であり、ＣＰＵ、ＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭも含む）、ＲＡＭ、その他、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器等の入出力装置、計時部としてのタイマ等を有する。制御支援ＥＣＵ３８は、ＣＰＵがＲＯＭに記録されているプログラムを読み出し実行することで各種機能実現部、例えば、制御部、演算部、及び、処理部等として機能する。機能実現部は、ハードウエア（機能実現器）で構成することもできる。制御支援ＥＣＵ３８は、１つのＥＣＵのみから構成されてもよく、複数のＥＣＵから構成されてもよい。なお、後述の接触判定ＥＣＵ７４も制御支援ＥＣＵ３８と同じように構成される。

制御支援ＥＣＵ３８は、ＣＰＵがプログラムを実行することにより、自動運転制御器４０と、運転支援制御器４２と、加減速制御器４４と、操舵制御器４６と、切替判定器４８と、警報制御器５０として機能する。

自動運転制御器４０は、自動運転、すなわち運転者Ｈの手動制御に代わって制御支援（自動制御）を行うように構成される。自動運転制御器４０は、自動運転に必要な情報を情報検出部２０から取得して、車両１０の行動計画を立案するように構成される。例えば、自動運転制御器４０は、目的地までの走行ルートを設定する。また、自動運転制御器４０は、走行ラインを設定し、車両１０を走行ラインに沿って走行させるための車速情報や加減速情報や操舵情報を決定する。

運転支援制御器４２は、運転支援、すなわち運転者Ｈが行う手動制御を部分的にアシストする制御支援（半自動制御）を行うように構成される。例えば、車線維持制御を行う際に、運転支援制御器４２は、必要な情報を情報検出部２０から取得して、車両１０が走行車線の略中央を走行するように操舵アシスト量を決定する。また、ＡＣＣを行う際に、運転支援制御器４２は、必要な情報を情報検出部２０から取得して、車両１０と先行車両との車間距離を一定に保つように加減速制御量を決定する。

加減速制御器４４は、自動運転制御器４０又は運転支援制御器４２により決められた車速情報や加減速情報に基づいて、加減速制御を実行するように構成される。加減速制御器４４は、加速装置５２に対して加速指示を出力し、減速装置５４に対して減速指示を出力する。操舵制御器４６は、自動運転制御器４０又は運転支援制御器４２により決められた操舵情報に基づいて、操舵制御を実行するように構成される。操舵制御器４６は、操舵装置５６に対して操舵指示を出力する。

切替判定器４８は、情報検出部２０で取得される情報に基づいて、半自動制御における制御支援の停止判定、及び、自動制御における制御支援の停止又は一時停止判定を行うように構成される。例えば、車線維持制御等の半自動制御の最中に、運転者Ｈがステアリングホイール７０を操作し、トルクセンサ３２が所定値以上の操舵トルクＴＲを検出した場合、切替判定器４８は、運転支援制御器４２に対して車線維持制御の停止を指示する。

また、自動制御すなわち自動運転の最中に、運転者Ｈが、手動制御による加減速制御を望む場合がある。この場合、運転者Ｈはブレーキペダル（又はアクセルペダル）を操作する。これはオーバーライド操作である。このとき、ブレーキペダルセンサ３６（アクセルペダルセンサ３４）はオーバーライド操作を検出する。切替判定器４８は、ブレーキペダルセンサ３６から出力される検出信号に応じて、自動運転制御器４０に対して加減速制御の一時停止（オーバーライド）を指示する。その結果、運転者Ｈは自ら加減速操作をすることが可能となる。

また、自動制御すなわち自動運転の最中に、運転者Ｈが、手動制御による操舵制御を望む場合がある。この場合、運転者Ｈはステアリングホイール７０を操作する。これもオーバーライド操作である。このとき、トルクセンサ３２は操舵トルクＴＲを検出する。切替判定器４８は、トルクセンサ３２により検出される操舵トルクＴＲがオーバーライド閾値ＴＲｔｈ以上となった場合に、自動運転制御器４０に対して操舵制御の一時停止（オーバーライド）を指示する。その結果、運転者Ｈは自ら操舵操作をすることが可能となる。

また、切替判定器４８は、車両１０側から運転者Ｈ側に運転権限を移行するか否か、すなわちハンドオーバが必要であるか否かを判定する。例えば、加減速制御に関するオーバーライド操作と操舵に関するオーバーライド操作とが所定時間内に行われると、切替判定器４８は、自動運転制御器４０に対して自動制御の停止（ハンドオーバ）を指示する。また、切替判定器４８は、車両１０が自動運転の終了位置に近づいた場合に、自動運転制御器４０に対して自動制御の停止（ハンドオーバ）を指示する。

警報制御器５０は、自動運転制御器４０と運転支援制御器４２で実行される制御支援内容と、接触判定装置１６の判定結果と、に基づいて、警報指示を出力するように構成される。また、警報制御器５０は、切替判定器４８の要請に応じて、運転者Ｈに対して、ハンドオーバを要求するように構成される。

加速装置５２は、制御支援ＥＣＵ３８から出力される加速指示に応じて車両１０の駆動源を動作させる。車両１０がエンジン車両の場合は加速指示に応じてスロットルバルブ等を動作させて、駆動源（エンジン）を動作させる。車両１０が電動モータを含む電動車両の場合は加速指示に応じて駆動源（電動モータ）を動作させる。すると、車両１０は加速する。減速装置５４は、制御支援ＥＣＵ３８から出力される減速指示に応じてブレーキアクチュエータを動作させて、ブレーキを動作させる。すると、車両１０は減速する。操舵装置５６は、制御支援ＥＣＵ３８から出力される操舵指示に応じて電動パワーステアリングの電動モータを動作させる。電動モータはステアリングシャフトを回転させる。すると、車両１０は進路を変える。警報装置５８は、制御支援ＥＣＵ３８から出力される警報指示に応じてスピーカ及び／又はディスプレイを動作させて、警報を発する。更に、ステアリングシャフトやシートベルトやアクセルペダル等を振動させることにより、警報を発してもよい。

［４ 接触判定装置１６の構成］
図２で示すように、接触判定装置１６は、ステアリングホイール７０と、接触判定ＥＣＵ７４と、を備える。

ステアリングホイール７０は、車両１０の走行時に運転者Ｈにより操作される操舵装置５６の一部を構成する。一般に、ステアリングホイール７０は、環状に形成されるリム部７０ａと、ステアリングシャフトに接続されるハブ部７０ｂと、リム部７０ａとハブ部７０ｂとの間に介在するスポーク部７０ｃとを有する。後述するように、接触センサ７２はリム部７０ａに形成される。

リム部７０ａは、断面が複数層からなる積層構造である。一例として、リム部７０ａは、断面の中心部から径方向外側に向かって順に、円環状の芯金と、樹脂部材と、皮革部材と、を備える。芯金は、リム部７０ａの骨格を構成する。樹脂部材は、概ね円形断面状又は楕円形断面状に形成され、芯金の全面を十分な厚みで被覆し、リム部７０ａの全体的な形状を規定する。皮革部材は、樹脂部材の全面を被覆する。

皮革部材の表面には導電性材料からなる接触センサ７２（図２のドット部分）が形成され、更に、リム部７０ａの全体には保護膜がコーティングされる。保護膜は接触センサ７２の表面を絶縁するものではない。接触センサ７２は、例えば導電塗料の塗布により形成され、皮革部材のほぼ全面を被覆する。接触センサ７２は、ハンズオンの場合に、運転者Ｈ（人体Ｈ）を静電容量Ｃｈのコンデンサとする静電容量センサである。

なお、接触センサ７２は、ステアリングホイール７０の正面（車両後方向側）のみに設けられてもよいし、背面（車両前方向側）のみに設けられてもよいし、側面（車両幅方向側）のみに設けられてもよい。また、接触センサ７２が複数に分割されていてもよい。その場合、接触センサ７２毎に後述する接触測定回路７６に接続される。接触センサ７２は、ステアリングホイール７０の全周わたり形成されてもよいし、部分的に形成されてもよい。接触センサ７２は、導電塗料でなく導電シートであってもよい。

接触判定ＥＣＵ７４は、制御支援ＥＣＵ３８と同様に、マイクロコンピュータを含む計算機である。ＥＣＵの構成は上述のとおりである。

接触判定ＥＣＵ７４は、接触測定回路７６と、充電量測定器７８と、接触判定器８０と、を備える。図２は接触測定回路７６の等価回路を示す。接触測定回路７６は、パルス電源８２と、増幅器８４と、第１スイッチ８６と、第２スイッチ８８と、静電容量Ｃｒｅｆの充電コンデンサ９０と、を有する。また、接触測定回路７６には、各部品や配線等に浮遊容量Ｃｅが内在する。ここでは各部品や配線等を浮遊容量Ｃｅの仮想コンデンサ９２とする。充電コンデンサ９０の静電容量Ｃｒｅｆは、人体Ｈの静電容量Ｃｈ及び浮遊容量Ｃｅよりも十分大きく設定される。

パルス電源８２と増幅器８４は直列に接続される。第２スイッチ８８と充電コンデンサ９０は並列に接続される。更に、第１スイッチ８６の一端にパルス電源８２及び増幅器８４からなる直列回路が接続され、他端に第２スイッチ８８及び充電コンデンサ９０からなる並列回路が接続される。そして、増幅器８４の出力端と第１スイッチ８６の一端と接触センサ７２とが電気的に接続される。

パルス電源８２は、接触判定器８０の給電指示に応じて所定周波数且つ一定のパルス電圧Ｖｓを供給する。増幅器８４は、パルス電源８２から供給されるパルス電圧Ｖｓを増幅する。第１スイッチ８６は、パルス電源８２のパルス電圧Ｖｓの立ち上がりに応じて通電状態となり、立ち下がりに応じて非通電状態となる。第１スイッチ８６としては、例えば、ＭＯＳ ＦＥＴが使用される。第２スイッチ８８は、後述の接触判定器８０から出力されるオン信号に応じて通電状態となり、オフ信号に応じて非通電状態となる。充電コンデンサ９０は、第１スイッチ８６が通電状態になることにより人体Ｈに蓄積された電荷を蓄積する。また、第２スイッチが通電状態になることにより電荷をグランドＧに放出する。接触測定回路７６の詳細な動作については下記［５．１］にて説明する。

充電量測定器７８は、充電コンデンサ９０の充電電圧Ｖｃｒｅｆを測定するように構成される。接触判定器８０は、接触測定回路７６に設けられるパルス電源８２に対して定期的（例えば数十〜数百ｍｓｅｃ毎）に給電指示及び給電停止指示を出力するように構成される。また、パルス電源８２で発生したパルスの回数Ｎ（パルス数Ｎという）と、充電量測定器７８で測定される充電コンデンサ９０の充電電圧Ｖｃｒｅｆと、を監視するように構成される。そして、充電電圧Ｖｃｒｅｆが所定の充電電圧閾値Ｖｃｔｈ（判定閾値）に到達するまでに要したパルス数Ｎｊと所定のパルス閾値Ｎｔｈとを比較（Ｎｊ：Ｎｔｈ）して、ハンズオンかハンズオフかを判定するように構成される。更に、ハンズオンの場合は、人体Ｈの静電容量Ｃｈを求め、静電容量閾値Ｃｔｈ以上であるか否かにより、運転者Ｈがステアリングホイール７０に接触する接触状態と把持する把持状態とを区別する。接触判定器８０の判定結果は制御支援装置１２に出力される。

［５ 接触判定装置１６で実行される接触判定の説明］
［５．１ 接触測定回路７６の動作］
接触判定装置１６は、接触測定回路７６で行われる充電コンデンサ９０の充電結果に基づいて接触判定を行う。接触判定の説明の前に、図３Ａ〜図３Ｃ及び図４Ａ、図４Ｂを用いて接触測定回路７６の動作を説明する。ここでは、ハンズオンの場合、すなわち運転者Ｈ（人体Ｈ）が接触センサ７２に触れている状態を想定して説明する。

所定期間毎に接触判定器８０からパルス電源８２に対して給電指示が出力される。給電指示に応じてパルス電源８２による給電が開始される。パルス電源８２のパルス電圧Ｖｓが立ち上がると、図３Ａで示すように、第１スイッチ８６は非導通状態となる。このとき、電荷が、矢印Ａで示す方向に移動する。すると、図４Ａの時点ｔ１で示すように、人体Ｈ及び仮想コンデンサ９２の電圧Ｖｈｅが上昇する。つまり、人体Ｈ及び仮想コンデンサ９２が充電される。

次に、パルス電源８２のパルスが立ち下がると、図３Ｂで示すように、第１スイッチ８６は導通状態となる。このとき、人体Ｈ及び仮想コンデンサ９２に蓄積された電荷が、矢印Ｂで示す方向に移動する。すると、図４Ａの時点ｔ２で示すように、人体Ｈ及び仮想コンデンサ９２の電圧Ｖｈｅが低下する。つまり、人体Ｈ及び仮想コンデンサ９２は放電する。一方、図４Ｂの時点ｔ２で示すように、充電コンデンサ９０の電圧Ｖｃｒｅｆが上昇する。つまり、充電コンデンサ９０は充電される。上述したように、充電コンデンサ９０の静電容量Ｃｒｅｆは、人体Ｈの静電容量Ｃｈ及び浮遊容量Ｃｅよりも十分大きいため、人体Ｈ及び仮想コンデンサ９２に蓄積された大部分の電荷が、充電コンデンサ９０に移動する。

以降、パルス電圧Ｖｓの立ち上がりに応じて、人体Ｈ及び仮想コンデンサ９２が充電され（図３Ａ）、パルス電圧Ｖｓの立ち下がりに応じて、充電コンデンサ９０が充電される（図３Ｂ）。図５Ｂで示すように、パルス数Ｎが増加するに従い、充電コンデンサ９０の電荷量が増加し、充電電圧Ｖｃｒｅｆが増加する。

図４Ｂで示すように、パルス数Ｎがパルス数Ｎｊ１の時点で、充電コンデンサ９０の充電電圧Ｖｃｒｅｆが充電電圧閾値Ｖｃｔｈに達する。このとき、図３Ｃで示すように、接触判定器８０からパルス電源８２に対して給電停止指示が出力され、パルス電源８２による給電が停止される。更に、接触判定器８０から第２スイッチ８８に対してオン信号が出力される。すると、第２スイッチ８８は導通状態となる。このとき、充電コンデンサ９０に蓄積された電荷が、矢印Ｃで示す方向に移動する。つまり、充電コンデンサ９０は放電する。放電が終了すると、接触判定器８０から第２スイッチ８８に対してオフ信号が出力される。すると、第２スイッチ８８は非導通状態となる。すると、図３Ａの状態に戻る。以上の処理が繰り返される。

ここではハンズオンの場合を想定して説明したが、ハンズオフの場合は、人体Ｈに蓄積される電荷がないという点を除き、基本的な動作は上述した説明と同じである。但し、下記［５．４］で説明するように、ハンズオフ時のパルス数Ｎｊ２（図５Ａ、図５Ｂ参照）はハンズオン時のパルス数Ｎｊ１よりも長くなる。

［５．２ 人体Ｈの静電容量Ｃｈ］
人体Ｈの静電容量Ｃｈは次のようになる。なお、説明の便宜のため、以下の説明では仮想コンデンサ９２の浮遊容量Ｃｅを考慮していない。

パルス電源８２の１回のパルスで人体Ｈに蓄積される電荷ΔＱは下記（１）式のように表される。
ΔＱ＝Ｖｓ×Ｃｈ ・・・（１）
人体Ｈの静電容量Ｃｈと比較して充電コンデンサ９０の静電容量Ｃｒｅｆは十分大きいため、図３Ｂで示すように第１スイッチ８６が導通状態となると、電荷ΔＱの殆どが充電コンデンサ９０に移動する。このため下記（２）式が成立し、下記（２）式を変形すると下記（２）´式が成立する。
ΔＱ＝Ｃｒｅｆ×ΔＶｃｒｅｆ ・・・（２）
ΔＶｃｒｅｆ＝ΔＱ／Ｃｒｅｆ ・・・（２）´
電荷の蓄積と移動をＮ回繰り返し、充電電圧閾値Ｖｃｔｈに達したとすると、下記（３）式が成立する。
Ｖｃｔｈ＝ΔＶｃｒｅｆ×Ｎ ・・・（３）
上記（３）式に上記（１）式及び上記（２）´式を代入すると、下記（４）式が成立する。
Ｖｃｔｈ＝ΔＱ／Ｃｒｅｆ×Ｎ＝Ｖｓ×Ｃｈ／Ｃｒｅｆ×Ｎ ・・・（４）
上記（４）式から下記（５）式が得られる。
Ｃｈ＝（Ｖｃｔｈ／Ｖｓ）×（Ｃｒｅｆ／Ｎ） ・・・（５）

以上のように、人体Ｈの静電容量Ｃｈは、充電電圧閾値Ｖｃｔｈ、パルス電源８２の電圧Ｖｓ、充電コンデンサ９０の静電容量Ｃｒｅｆ、パルス数Ｎにより求められる。なお、静電容量Ｃｈは、人体Ｈと接触センサ７２との接触面積に応じて変化する。このため、静電容量Ｃｈを計測することにより、人体Ｈがステアリングホイール７０（接触センサ７２）に接触しているのか、把持しているのか、また、両手把持か片手把持か等を推測することが可能である。

［５．３ 接触判定方法１］
図６は、ステアリングホイール７０を、素手且つ両手で把持（Ｘ１）、素手且つ片手で把持（Ｘ２）、素手且つ指１本で接触（Ｘ３）、綿手袋を装着且つ両手で把持（Ｙ１）、綿手袋を装着且つ片手で把持（Ｙ２）、綿手袋を装着且つ指１本で接触（Ｙ３）した場合の静電容量Ｃｈを示す。図６で示すように、ステアリングホイール７０を両手で把持した場合（Ｘ１、Ｙ１）と、片手で把持した場合（Ｘ２、Ｙ２）と、指１本で接触した場合（Ｘ３、Ｙ３）とでは、静電容量Ｃｈが異なる。静電容量ＣｈはＸ１＞Ｘ２＞Ｘ３、Ｙ１＞Ｙ２＞Ｙ３となる。このため、予め適当なパルス数Ｎと、そのときの静電容量閾値Ｃｔｈとを設定しておき、上記（５）式にて求めた人体Ｈの静電容量Ｃｈを静電容量閾値Ｃｔｈと比較することで、把持と接触とを区別して判定できる。

本実施形態では、Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１を含む範囲に、把持と接触とを区別する閾値Ｃｔｈ１を設定し、人体Ｈの静電容量Ｃｈが閾値Ｃｔｈ１以上である場合に把持と判定し、閾値Ｃｔｈ１未満である場合に接触と判定するようにしている。また、ハンズオンとハンズオフとを区別して判定することも可能である。例えば、Ｙ３付近に、ハンズオンとハンズオフとを区別する閾値Ｃｔｈ２を設定し、人体Ｈの静電容量Ｃｈが閾値Ｃｔｈ２以上である場合にハンズオンと判定し、閾値Ｃｔｈ２未満である場合にハンズオフと判定することも可能である。

［５．４ 接触判定方法２］
上記［５．３］で説明した方法によれば、把持と接触とを区別して判定でき、ハンズオンとハンズオフとを区別して判定できる。なお、ハンズオンかハンズオフかの判定は次の方法によっても求めることが可能である。

運転者Ｈ（人体Ｈ）が接触センサ７２に触れているか否かの判定、すなわちハンズオンかハンズオフかは、充電コンデンサ９０の充電電圧Ｖｃｒｅｆが充電電圧閾値Ｖｃｔｈに到達するまでに要したパルス数Ｎｊにより判定される。例えば、ハンズオフの場合、パルス電源８２が供給する１回のパルスにより充電される電荷量ΔＱ１は、ΔＱ１＝Ｃｅ×Ｖｓ＝Ｃｒｅｆ×Ｖｃｒｅｆとなり、電圧Ｖｃｒｅｆは、Ｖｃｒｅｆ＝（Ｖｓ／Ｃｒｅｆ）×Ｃｅだけ上昇する。一方、ハンズオンの場合、パルス電源８２が供給する１回のパルスにより充電される電荷量ΔＱ２は、ΔＱ２＝（Ｃｅ＋Ｃｈ）×Ｖｓ＝Ｃｒｅｆ×Ｖｃｒｅｆとなり、電圧Ｖｃｒｅｆは、Ｖｃｒｅｆ＝（Ｖｓ／Ｃｒｅｆ）×（Ｃｅ＋Ｃｈ）だけ上昇する。このように、ハンズオフとハンズオンとでは、１回の給電で上昇する電圧が異なる。このため、ハンズオンの場合の方がハンズオフの場合よりも、充電電圧閾値Ｖｃｔｈに短時間（パルス数Ｎが少）で到達する。本実施形態では、パルス閾値Ｎｔｈを設定し、充電電圧閾値Ｖｃｔｈに到達するまでに要したパルス数Ｎｊがパルス閾値Ｎｔｈよりも少ない場合にハンズオンと判定し、多い場合にハンズオフと判定することが可能である。

［６ 制御支援車両１０が行う処理］
図１、図２及び図７、図８を用いて制御支援車両１０が行う処理を説明する。なお、図７、図８で示す動作の前提として、接触判定装置１６の接触判定ＥＣＵ７４は、上記［５．１］で説明した動作、及び、上記［５．３］又は［５．４］で説明した判定方法により、ハンズオンかハンズオフか、接触か把持かを定期的に判定する。ハンズオフと判定した場合は、ハンズオフの開始時点からタイマにより時間を計測する。

ステップＳ１にて、制御支援が実行されていない場合（ステップＳ１：制御支援オフ）、ステップＳ２以降の処理は実行されない。車線維持制御が実行されている場合（ステップＳ１：車線維持制御）、処理はステップＳ２に移行する。自動運転が実行されている場合（ステップＳ１：自動運転）、処理はステップＳ１０に移行する。

ステップＳ２にて、運転支援制御器４２は、接触判定装置１６の判定結果に基づいて、運転者Ｈがステアリングホイール７０に接触する接触状態又は把持状態か否かを判定する。所定時間以上の接触状態及び把持状態でない場合、すなわち所定時間以上ハンズオフである場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、処理はステップＳ３に移行する。一方、所定時間以上の接触状態又は把持状態である場合（ステップＳ２：ＮＯ）、ステップＳ３以降の処理は実行されない。このとき、運転者Ｈは運転意思があるものとみなされる。

ステップＳ３にて、運転支援制御器４２は、警報制御器５０に警報を要請する。警報制御器５０は、警報装置５８に対して警報指示を出力する。警報装置５８は警報指示に従い、警報を行う。ここでは、ハンズオンを促す画面をディスプレイに表示させる。また、電動ステアリングモータを駆動させてステアリングホイール７０を振動させる。このとき、運転支援制御器４２は、タイマＴによる計時を開始する。

ステップＳ４にて、運転支援制御器４２は、タイマＴと時間閾値Ｔｔｈとを比較する。時間閾値Ｔｔｈというのは、運転者Ｈが警報に促されてステアリングホイール７０に接触（又は把持）するまでの余裕時間である。タイマＴが時間閾値Ｔｔｈ以上である場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、処理はステップＳ５に移行する。タイマＴが時間閾値Ｔｔｈ未満である場合（ステップＳ４：ＮＯ）、ステップＳ４の処理が繰り返される。

ステップＳ５にて、運転支援制御器４２は、車線維持制御を停止する。すると車両１０は手動制御に切り替えられる。

ステップＳ６にて、運転支援制御器４２は、カメラ２２の撮像情報に基づいて、車線逸脱の有無を判定する。車線逸脱がある場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）、処理はステップＳ７に移行する。一方、車線逸脱がない場合（ステップＳ６：ＮＯ）、処理はステップＳ７以降の処理は実行されない。

ステップＳ７にて、運転支援制御器４２は、接触判定装置１６の判定結果に基づいて、再度、運転者Ｈがステアリングホイール７０に接触する接触状態又は把持状態か否かを判定する。接触状態又は把持状態である場合（ステップＳ７：ＹＥＳ）、処理はステップＳ８に移行する。接触状態及び把持状態でない場合、すなわちハンズオフである場合（ステップＳ７：ＮＯ）、処理はステップＳ９に移行する。

ステップＳ８及びステップＳ９にて、運転支援制御器４２は、警報制御器５０に警報を要請する。警報制御器５０は、警報装置５８に対して警報指示を出力する。警報装置５８は警報指示に従い、警報を行う。ステップＳ８では、車線逸脱を知らせる画面をディスプレイに表示させる。また、電動ステアリングモータを駆動させてステアリングホイール７０を振動させる。ステップＳ９では、ハンズオンを促す画面をディスプレイに表示させると共に、警告音を発する。また、電動ステアリングモータを駆動させてステアリングホイール７０を振動させる。

図８で示すステップＳ１０にて、切替判定器４８は、ハンドオーバが必要か否かを判定する。切替判定器４８は、測位装置２６で測定される車両１０の走行位置と自動運転終了位置との距離が所定距離未満である場合に、ハンドオーバが必要であると判定する（ステップＳ１０：ＹＥＳ）。このとき、切替判定器４８は、自動運転制御器４０に対してハンドオーバを指示する。処理はステップＳ１１に移行する。一方、切替判定器４８は、測位装置２６で測定される車両１０の走行位置と自動運転終了位置との距離が所定距離以上である場合に、ハンドオーバが不要と判定する（ステップＳ１０：ＮＯ）。このとき、ステップＳ１１以降の処理は実行されない。

ステップＳ１１にて、自動運転制御器４０は、接触判定装置１６の判定結果に基づいて、運転者Ｈによりステアリングホイール７０が把持されている把持状態か否かを判定する。把持状態でない場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、処理はステップＳ１２に移行する。一方、把持状態である場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、処理はステップＳ１４に移行する。このとき、運転者は運転意思があるものとみなされる。

ステップＳ１２にて、自動運転制御器４０は、警報制御器５０に警報を要請する。警報制御器５０は、警報装置５８に対して警報指示を出力する。警報装置５８は警報指示に従い、ハンズオンを促す警報を行う。ここでは、ハンズオンを促す画面をディスプレイに表示させると共に、大音量の警告音を発する。また、電動ステアリングモータを駆動させてステアリングホイール７０を振動させる。

ステップＳ１３にて、自動運転制御器４０は、加減速制御器４４に車両１０の減速を要請する。加減速制御器４４は、減速装置５４に対して減速指示を出力する。減速装置５４は、減速指示に従い、ブレーキアクチュエータを作動させて車両１０を減速させる。そして、ステップＳ１１〜ステップＳ１３の処理は、運転者Ｈによりステアリングホイール７０が把持されるまで繰り返される。運転者Ｈがステアリングホイール７０を把持しない場合は、車両１０は減速の後に停車する。

ステップＳ１４にて、自動運転制御器４０は、ハンドオーバを行い、車両１０の運転権限を運転者Ｈに移行する。

［７ 実施形態のまとめ］
制御支援車両１０は、運転支援制御器４２（第１制御器）と、自動運転制御器４０（第２制御器）と、接触判定装置１６（検出器）と、警報装置（警報器）５８と、を備える。運転支援制御器４２は、運転権限が運転者Ｈ側にある操舵制御支援（第１操舵制御支援）を含む車線維持制御（第１自動制御）を実行する。車線維持制御に含まれる操舵制御支援は半自動制御である。自動運転制御器４０は、運転権限が車両１０側にある操舵制御支援（第２操舵制御支援）を含む自動運転（第２自動制御）を実行する。自動運転に含まれる操舵制御支援は自動制御である。接触判定装置１６は、運転者Ｈがステアリングホイール７０に接触する接触状態と把持する把持状態とを区別して検出する（ステップＳ２及びステップＳ１１）。切替判定器４８は、車両１０側から運転者Ｈ側に運転権限を移行するか否かを判定する（ステップＳ１０）。運転支援制御器４２は、操舵制御支援を実行している最中に、接触判定装置１６により接触状態が検知されない場合に、警報装置５８により警報を行う（ステップＳ３）。自動運転制御器４０は、操舵制御支援を実行している最中に、切替判定器４８により車両１０側から運転者Ｈ側に運転権限を移行することが判定され、且つ、接触判定装置１６により把持状態が検知されない場合に、警報装置５８により警報を行う（ステップＳ１２）。

本発明では、運転支援制御器４２により車線維持制御が実行されている場合には、運転者Ｈがステアリングホイール７０に接触する接触状態か否かにより運転者Ｈの運転意思が確認される。また、自動運転制御器４０により自動運転が実行されている場合には、運転者Ｈがステアリングホイール７０を把持する把持状態か否かにより運転者Ｈの運転意思が確認される。本実施形態によれば、運転権限が運転者Ｈ側にある場合と、車両１０側にある場合とで、運転者Ｈの運転意思の確認方法を変えるため、運転者Ｈの運転意思を適切に判定することが可能である。

接触判定装置１６は、接触状態と把持状態とを静電容量の違いで区別する。運転者Ｈとステアリングホイール７０の接触面積は、接触状態の方が把持状態よりも小さくなる。つまり、運転者Ｈがステアリングホイール７０に接触又は把持することにより形成されるコンデンサの静電容量は、接触状態の方が把持状態よりも小さくなる。このため、静電容量を求めることにより、接触状態と把持状態とを正確に区別することができる。

運転支援制御器４２は、警報装置５８により警報を行ってから所定時間以内に車線維持制御を停止する（ステップＳ５）。自動運転制御器４０は、警報装置５８により警報を行うと共に車両１０の減速制御を実行する（ステップＳ１３）。

上記構成のように、運転支援制御器４２が、警報装置５８により警報を行ってから所定時間以内に車線維持制御を停止することにより、運転者Ｈは車線維持制御の停止に備えることができる。また、自動運転制御器４０が、運転権限を車両１０側から運転者Ｈ側に移行する際に、警報装置５８により警報を行うと共に車両１０の減速制御を実行することにより、高い安全性を確保できる。

なお、本発明に係る接触判定装置１６は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

［８ 符号の説明］
１０…制御支援車両（車両）
１６…接触判定装置（検出器）
４０…自動運転制御器（第２制御器）
４２…運転支援制御器（第１制御器）
４８…切替判定器（判定器）
５８…警報装置（警報器）
７０…ステアリングホイール

Claims (5)

1. 運転権限が運転者側にある第１操舵制御支援を含む第１自動制御と、前記運転権限が車両（１０）側にある第２操舵制御支援を含む第２自動制御と、を実行するとともに、前記車両（１０）側から前記運転者側に前記運転権限が移行されるか否かを判定する運転支援ＥＣＵ（３８）と、
   前記運転者がステアリングホイール（７０）に接触する接触状態と把持する把持状態とを区別して検出する検出器（１６）と、
   警報器（５８）と、を備え、
   前記運転支援ＥＣＵ（３８）は、前記第１操舵制御支援を実行している最中に、前記検出器（１６）により前記接触状態又は前記把持状態が検知されない場合に、前記警報器（５８）により警報を行い、前記第２操舵制御支援を実行している最中に、前記車両（１０）側から前記運転者側に前記運転権限が移行されることを判定し、且つ、前記検出器（１６）により前記把持状態が検知されない場合に、前記警報器（５８）により警報を行う
   ことを特徴とする制御支援車両（１０）。
2. 請求項１に記載の制御支援車両（１０）において、
   前記検出器（１６）は、前記接触状態と前記把持状態とを静電容量の違いで区別する
   ことを特徴とする制御支援車両（１０）。
3. 請求項１又は２に記載の制御支援車両（１０）において、
   前記運転支援ＥＣＵ（３８）は、前記第１操舵制御支援を実行している最中に、前記検出器（１６）により前記接触状態又は前記把持状態が検知されない場合に、前記警報器（５８）により警報を行ってから所定時間以内に前記第１自動制御を停止し、前記第２操舵制御支援を実行している最中に、前記車両（１０）側から前記運転者側に前記運転権限が移行されることを判定し、且つ、前記検出器（１６）により前記把持状態が検知されない場合に、前記警報器（５８）により警報を行うと共に前記車両（１０）の減速制御を実行する
   ことを特徴とする制御支援車両（１０）。
4. 運転権限が運転者側にある第１操舵制御支援を含む第１自動制御と、前記運転権限が車両（１０）側にある第２操舵制御支援を含む第２自動制御と、を実行する運転支援ＥＣＵ（３８）と、
   接触センサ（７２）が設けられるステアリングホイール（７０）を有し、且つ、前記運転者と前記接触センサ（７２）との接触面積に応じて変化する前記運転者の静電容量を検出する検出器（１６）と、
   警報器（５８）と、を備え、
   前記運転支援ＥＣＵ（３８）は、前記第１操舵制御支援を実行している最中に、前記検出器（１６）により所定閾値以上の前記静電容量が検知されない場合に、前記警報器（５８）により警報を行い、前記第２操舵制御支援を実行している最中に、前記検出器（１６）により所定閾値以上の前記静電容量が検知されない場合に、前記警報器（５８）により警報を行い、
   前記第１操舵制御支援を実行している最中の所定閾値は前記第２操舵制御支援を実行している最中の所定閾値よりも小さい
   ことを特徴とする制御支援車両（１０）。
5. 請求項１又は４に記載の制御支援車両（１０）において、
   前記運転権限が運転者側にある前記第１操舵制御支援を含む第１自動制御は、運転手が行う操舵制御又は加減速制御を部分的にアシストする制御であり、
   前記運転権限が前記車両（１０）側にある前記第２操舵制御支援を含む第２自動制御は、前記運転手が行う前記操舵制御及び前記加減速制御を代わって実行する制御である
   ことを特徴とする制御支援車両（１０）。

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