JP6928512B2 - 運転支援装置、運転支援方法および運転支援システム - Google Patents

Description

本発明は、運転支援装置、運転支援方法および運転支援システムに関する。

特許文献１には、左右駆動輪に駆動力差を発生させて車両のヨーレイトを規範ヨーレイトに追従させる運転支援を行う際、ドライバの操作遅れを加味する技術が開示されている。

特開2010-162932号公報

しかしながら、上記従来技術は、左右駆動輪に伝達する駆動トルクの配分を積極的にコントロールする制御機構が必要であり、これを持たない車両には適用できないという問題があった。
本発明の目的の一つは、車両の形態に依らず、ドライバの操作遅れを加味した運転支援を実現できる運転支援装置、運転支援方法および運転支援システムを提供することにある。

本発明の一実施形態における装置は、アクチュエータ制御出力部は、現在の車体速度で規範走行経路を走行するための必要操舵角および規範走行経路を走行する際の横加速度が所定値以下となる適正車体速度を求め、現在の操舵角を必要操舵角に近づける操舵角変化量を操向輪に与えるためのアシストトルク出力指令および現在の車体速度を適正車体速度に近づける駆動トルク低減量を駆動輪に与えるためのトルク出力指令を演算し、規範走行経路を走行する際に発生する規範ヨーレイトを求め、現在の車体速度および操舵角から求められたヨーレイトを、規範ヨーレイトに近づけるヨーモーメントを車両に発生させるためのブレーキ出力指令をアシストトルク出力指令またはトルク出力指令が高いほど低下するブレーキモーメント量重みを乗じて算出し、アシストトルク出力指令およびトルク出力指令、ブレーキ出力指令をステアリングアシスト装置および駆動装置、ブレーキ装置へ出力する。

よって、車両の形態に依らず、ドライバの操作遅れを加味した運転支援を実現できる。

実施形態１の運転支援システムの構成図である。 コントロールユニット5の運転支援制御に係る制御ブロック図である。 コントロールユニット5の運転支援制御処理を示すフローチャートである。 図３のステップS2の処理を示すフローチャートである。 図４のステップS12の処理を示すフローチャートである。 ブレーキモーメント量基準値の補正方法を示すフローチャートである。 図４のステップS13の処理を示すフローチャートである。 アシストトルク補正係数暫定値1の算出マップである。 アシストトルク補正係数暫定値2の算出マップである。 図４のステップS14の処理を示すフローチャートである。 エンジントルク補正係数基準値の算出マップである。 図４のステップS15の処理を示すフローチャートである。 ブレーキモーメント量重みの算出マップである。 図４のステップS16の処理を示すフローチャートである。 アシストトルク補正係数重みの算出マップである。 図４のステップS17の処理を示すフローチャートである。 エンジントルク補正係数重みの算出マップである。 同一車両を熟練ドライバが運転した場合と非熟練ドライバが運転した場合のカーブにおける走行軌跡を示す図である。 熟練ドライバの操舵特性を示す図である。 非熟練ドライバの操舵特性を示す図である。 実施形態１の運転支援制御を適用した場合の非熟練ドライバの操舵特性を示す図である。

〔実施形態１〕
図１は、実施形態１の運転支援システムの構成図である。
エンジン（駆動装置）1は、自動変速機２、ディファレンシャルギア3を介して前輪（左前輪FL、右前輪FR）のドライブシャフト（左ドライブシャフト4FL、右ドライブシャフト4FR）とそれぞれ連結されている。エンジン1は、前輪FL,FRに駆動トルクを付与する。前輪FL,FRは駆動輪かつ操向輪である。
ブレーキ装置6は、各輪（左前輪FL、右前輪FR、左後輪RL、右後輪RR）に制動トルクを付与する。各輪FL〜RRには、ホイルシリンダを含むブレーキユニット（左前ブレーキユニット7FL、右前ブレーキユニット7FR、左後ブレーキユニット7RL、右後ブレーキユニット7RR）が設置されている。ブレーキ作動ユニット7FL〜7RRは、ホイルシリンダ液圧に応じて対応する車輪FL〜RRに摩擦制動トルクを付与する。ブレーキ装置6は、２系統のブレーキラインを有し、配管形式はX配管型である。
電動パワーステアリング装置（ステアリングアシスト装置）8は、電動モータを有し、ステアリングシャフト9にドライバの操舵力を補助するアシストトルクを出力する。ステアリングシャフト9は、ハンドル10および前輪FL,FRを転舵する操舵機構（不図示）とそれぞれ連結されている。

コントロールユニット5は、各アクチュエータ部（エンジン1、ブレーキ装置6、電動パワーステアリング装置8）を駆動し、特にカーブ（旋回路）走行時におけるドライバの運転支援を行う。図２は、コントロールユニット（アクチュエータ制御出力部）5の運転支援制御に係る制御ブロック図である。
外界認識部11は、図外の車載カメラ、GPS、地図データベースを用いて車両前方の道路情報（道路曲率や道路幅、障害物等）を取得する。操舵角センサ（操舵角取得部）12は、前輪FL,FRの操舵角を取得する。車体速度センサ（車体速度取得部）13は、車両の車体速度を取得する。
目標経路演算部（規範走行経路取得部）14は、車両前方の道路情報に基づき車両の目標経路（規範走行経路）を演算する。目標経路は、例えば熟練ドライバが通過するであろう理想的な走行軌跡とする。
経路規範ヨーレイト演算部15は、目標経路を走行する際に発生するヨーレイトである経路規範ヨーレイトを演算する。
目標操舵角演算部16は、現在の車体速度で目標経路を走行し続けるために必要な操舵角である目標操舵角（必要操舵角）を演算する。

適正車体速度演算部17は、目標経路を走行する際の横加速度が所定値以下となる車体速度である適正車体速度を演算する。
舵角規範ヨーレイト演算部18は、現在の操舵角および車体速度から、車両固有の伝達遅れ特性を考慮して舵角規範ヨーレイトを演算する。
将来操舵角演算部19は、現在の操舵角から前方のカーブ走行時における操舵角である将来操舵角を演算する。
ブレーキモーメント量基準値演算部20は、経路規範ヨーレイトと舵角規範ヨーレイトとの差分から、実ヨーレイトを経路規範ヨーレイトに一致させるために必要なモーメント量の基準値であるブレーキモーメント量基準値を演算する。
アシストトルク補正係数基準値演算部21は、目標操舵角と将来操舵角との差分から、実操舵角を目標操舵角に一致させるために必要なアシストトルク補正係数の基準値であるアシストトルク補正係数基準値を演算する。

エンジントルク補正係数基準値演算部22は、適正車体速度と現在の車体速度との差分から、実車体速度を適正車体速度に一致させるために必要なエンジントルク補正係数の基準値であるエンジントルク補正係数基準値を演算する。
ブレーキモーメント量演算部23は、アシストトルク補正係数基準値およびエンジントルク補正係数基準値によりブレーキモーメント量基準値を修正し、ブレーキモーメント量を演算する。演算されたブレーキモーメント量は、ブレーキ出力指令としてブレーキコントローラ26へ出力される。
アシストトルク補正係数演算部24は、ブレーキモーメント量基準値およびエンジントルク補正係数基準値によりアシストトルク補正係数基準値を修正し、アシストトルク補正係数を演算する。アシストトルク補正係数は、アシストトルク出力指令としてパワーステアリングコントローラ27へ出力される。

エンジントルク補正係数演算部25は、ブレーキモーメント量基準値およびアシストトルク補正係数基準値によりエンジントルク補正係数基準値を修正し、エンジントルク補正係数を演算する。エンジントルク補正係数は、トルク出力指令としてエンジンコントローラ28へ出力される。
ブレーキコントローラ26は、ブレーキモーメント量を実現するブレーキ液圧を後輪RL,RRの一方に与える。ここで、ブレーキモーメント量を後輪RL,RRのブレーキ液圧のみで達成するのが望ましい理由を説明する。後輪RL,RRに制動力差を与えた場合、前輪FL,FRの制動力差に伴うハンドル10へのキックバックも無く、ドライバに違和感を与えにくい。また、一般的な車両にとって、単位制動力に対する発生モーメントは、前輪よりも後輪の方が大きいため、発生モーメントにより副次的に発生する制動力も小さく抑えられ、ドライバに与える違和感を効果的に軽減できる。また、別の見方をすれば、カーブ手前で自動減速されつつ適正な車両姿勢となるように誘導するため、ドライバに安心感を与えられる。

パワーステアリングコントローラ27は、操舵トルクおよび車体速度に応じて算出したアシストトルクにアシストトルク補正係数を乗じてアシストトルク目標値を算出し、アシストトルク目標値を実現するように電動パワーステアリング装置8を制御する。アシストトルクにアシストトルク補正係数を乗じてアシストトルク目標値を算出することにより、ドライバの入力操舵に対するアシストトルクの方向がドライバの操舵意志に反した方向に生じないため、ドライバのハンドル操作時の違和感を低減しつつ、操舵角を目標経路に応じた適正な操舵角に誘導できる。なお、操舵トルクは、ステアリングシャフト9に設置した図外のトルクセンサにより検出される。
エンジンコントローラ28は、アクセル開度に応じて算出したエンジントルクにエンジントルク補正係数を乗じてエンジントルク目標値を算出し、エンジントルク目標値を実現するようにエンジン1を制御する。エンジントルクにエンジントルク補正係数を乗じてエンジントルク目標値を算出することにより、ドライバのアクセル操作に対する車体速度の変化方向がドライバの加速意志に反した方向に生じないため、ドライバへの制御介入に起因する違和感を抑えつつ、目標経路に応じた適正な車体速度を実現できる。

図３は、コントロールユニット5の運転支援制御処理を示すフローチャートである。
ステップS1では、外界認識部11が正常であるかを判定する。YESの場合はステップS2へ進み、NOの場合はステップS3へ進む。
ステップS2では、外界認識部11が正常である場合の処理を実施する。詳細は後述する。
ステップS3では、外界認識部11が正常でない場合（故障した場合）の処理を実施する。具体的には、ブレーキモーメント量、エンジントルク補正係数およびアシストトルク補正係数を所定時間t経過後にゼロになるよう漸減処理する。

図４は、図３のステップS2の処理を示すフローチャートである。
ステップS11では、目標経路演算部14において、前方の道路情報（道路曲率や道路幅、障害物等）から、例えば熟練ドライバが通過するであろう理想的な目標経路を求める。
ステップS12では、ブレーキモーメント量基準値演算部20において、ブレーキモーメント量基準値を求める。
ステップS13では、アシストトルク補正係数基準値演算部21において、アシストトルク補正係数基準値を求める。
ステップS14では、エンジントルク補正係数基準値演算部22において、エンジントルク補正係数基準値を求める。
ステップS15では、ブレーキモーメント量演算部23において、ブレーキモーメント量を求める。
ステップS16では、アシストトルク補正係数演算部24において、アシストトルク補正係数を求める。
ステップS17では、エンジントルク補正係数演算部25において、エンジントルク補正係数を求める。

図５は、図４のステップS12の処理を示すフローチャートである。
ステップS121では、経路規範ヨーレイト演算部15において、経路規範ヨーレイトを算出する。経路規範ヨーレイトγ_courseは、例えば、前方経路の曲率κ_courseに車体速度Vを乗じて算出できる。
γ_course＝V×κ_course
ステップS122では、舵角規範ヨーレイト演算部18において、現在の操舵角δ_driverから、下記の式を用いて舵角規範ヨーレイトγ_strを算出する。

ただし、mは車両質量、Vは車体速度、K_fは前輪コーナリングパワー、K_rは後輪コーナリングパワー、l_fは重心点〜前軸距離、l_rは重心点〜後軸距離、Iは車両慣性、Sはラプラス演算子である。

ステップS123では、ブレーキモーメント量基準値演算部20において、経路規範ヨーレイトγ_courseと舵角規範ヨーレイトγ_strから、下記の式を用いてヨーレイト偏差Δγを算出する。
Δγ＝γ_course−γ_str
ステップS124では、ブレーキモーメント量基準値演算部20において、ヨーレイト偏差Δγから、下記の式を用いてブレーキモーメント量基準値Brake_Moment_refを算出する。

一般的に、車両はドライバによるハンドル操作の後、車両固有の伝達特性を持って車両にヨーレイト（舵角規範ヨーレイト）が発生する。つまり、目標経路上をトレースするためには、車両固有の伝達遅れ特性を加味して事前に操舵を開始しなければならない。ステップS12では、ドライバのハンドル操作が遅れる場合や、操舵量が過不足するなどして、舵角規範ヨーレイトと経路規範ヨーレイトに差異が確認されると、実ヨーレイトを経路規範ヨーレイトに一致させるために必要なブレーキモーメント量基準値Brake_Moment_refを演算する。実施形態１では、ヨーモーメントの付与を左右制動力差によって発生させるが、後輪操舵等により実現してもよい。ただし、能動的にハンドル10が動作するような操舵角の積極的な制御は、ドライバの操舵意志に反することとなるため実施しない。

なお、図５のステップS124において、舵角規範ヨーレイトγ_strを微分し、図６のフローチャートに従ってsignΔγ_rateを求め、下記の式を用いてブレーキモーメント量基準値Brake_Moment_refを補正することも可能である。
Brake_Moment_ref^*＝Brake_Moment_ref×signΔγ_rate
ステップS1241では、経路規範ヨーレイトγ_courseから舵角規範ヨーレイトγ_strを減じた値（ヨーレイト偏差Δγ）の絶対値が閾値γ_thresholdよりも小さいかを判定する。YESの場合はステップS1245へ進み、NOの場合はステップS1242へ進む。
ステップS1242では、経路規範ヨーレイトγ_courseから舵角規範ヨーレイトγ_strを減じた値がゼロよりも大きいかを判定する。YESの場合はステップS1243へ進み、NOの場合はステップS1244へ進む。
ステップS1243では、舵角規範ヨーレイトγ_strの微分値dγ_str/dtがゼロよりも小さいかを判定する。YESの場合はステップS1246へ進み、NOの場合はステップS1247へ進む。
ステップS1244では、舵角規範ヨーレイトγ_strの微分値dγ_str/dtがゼロよりも大きいかを判定する。YESの場合はステップS1248へ進み、NOの場合はステップS149へ進む。

ステップS1245では、signΔγ_rateをゼロとする。
ステップS1246では、signΔγ_rateを1とする。
ステップS1247では、signΔγ_rateをゼロとする。
ステップS1248では、signΔγ_rateを1とする。
ステップS1249では、signΔγ_rateをゼロとする。
つまり、ドライバがハンドル10を操舵角が目標操舵角に近づく方向に操作している場合は、積極的な運転支援を実施する一方、ドライバがハンドル10を操舵角が目標操舵角から離れる方向に操作している場合は、ブレーキモーメントの付与を制限する。これにより、ドライバの操舵意思と運転支援システムが物理的に適正と考える操作が一致したときのみ運転支援を実行できる。運転支援システムが生成する経路規範ヨーレイトは、必ずしもドライバの意思と一致しているとは限らない。よって、経路規範ヨーレイトがドライバの意思と一致しない場合には、ブレーキモーメントの付与を制限することにより、ドライバへ与える違和感を軽減できる。

図７は、図４のステップS13の処理を示すフローチャートである。
ステップS131では、目標操舵角演算部16において、下記の式を用いて目標操舵角δ_driverを算出する。

ステップS132では、アシストトルク補正係数基準値演算部21において、目標操舵角δ_driverと将来操舵角δ_courseから、下記の式を用いて操舵角偏差Δδを算出する。
Δδ＝δ_driver−δ_course
ステップS133では、アシストトルク補正係数基準値演算部21において、操舵角偏差Δδの微分値である操舵角偏差変化速度Δδ_rateを算出する。
Δδ_rate＝dΔδ／dt

ステップS134では、アシストトルク補正係数基準値演算部21において、操舵角偏差Δδと操舵角偏差変化速度Δδ_rateからアシストトルク補正係数基準値を算出する。
まず、操舵角偏差Δδに基づき、図８に示すマップを参照してアシストトルク補正係数暫定値1(Delt_Str_gain)を求める。図８のマップは、任意に設定してもよいが、最大値Str_high_gainは1以上、Str_low_gainはゼロよりも大きく1よりも小さい値を設定する。また、Δδがゼロに近づくほど、アシストトルク補正係数暫定値1を小さくするように設定する。
続いて、操舵角偏差変化速度Δδ_rateに基づき、図９に示すマップを参照してアシストトルク補正係数暫定値2(Delt_Str_rate_gain)を求める。図９のマップは任意に設定してもよいが、Δδ_rateがゼロのときは1に設定するのが望ましい。また、Δδ_rateが負のとき、すなわちハンドル10の操作方向が目標操舵角に近づく方向である場合には1以上を設定し、Δδ_rateが正のとき、すなわちハンドル10の操作方向が目標操舵角に対して乖離する方向である場合には1以下を設定するのが望ましい。

次に、アシストトルク補正係数暫定値1(Delt_Str_gain)とアシストトルク補正係数暫定値2(Delt_Str_rate_gain)の小さい方を選択し、アシストトルク補正係数基準値Str_gainとする。これにより、実操舵角が目標操舵角δ_driverから離れた状態で目標操舵角δ_driverへ向かう場合にはアシストトルク補正係数基準値Str_gainが大きく、実操舵角が目標操舵角δ_driverに近づくに従って、アシストトルク補正係数基準値Str_gainが連続的に小さくなる。また、実操舵角が目標操舵角δ_driverから離れる方向へ向かう場合にはアシストトルク補正係数基準値Str_gainは小さくすることにより、実操舵角を目標操舵角δ_driverに誘導する。
また、たとえば図８、図９に示すStr_low_gainおよびStr_rate_low_gainを1または1に近い値に設定してもよい。この場合、実操舵角が目標操舵角δ_driverに近づく方向にドライバがハンドル操作を行っているときには、積極的なアシストを実行し、一方、実舵角が目標操舵角δ_driverから離れる方向にドライバがハンドル操作を行っているときには、通常のアシストトルク制御に積極的な補正を加えないことになる。これにより、ドライバの操舵意思と運転支援システムが物理的に適正と考える操作が一致したときのみアシストを実行する。目標操舵角δ_driverは、必ずしもドライバの意思と一致しているとは限らないので、一致しない場合にドライバへ与える違和感を軽減できる。

車両が目標経路を走行し続けるためには、車両に適切な横力を印加し続ける必要がある。横力の源泉は操舵角であるため、換言すれば、目標経路上を車両が走行し続けるためには、実操舵角が目標操舵角δ_driverと常時一致しておく必要がある。ただし、上記と同様に、ドライバによるハンドル操作の後、車両固有の伝達遅れ特性を持って車両に横力が発生するため、前方にカーブ等がある場合は、車両固有の伝達遅れ特性を加味して、カーブ手前から事前に操舵を開始しなければならない。ステップS13では、ドライバによるハンドル10の操作量に応じた将来操舵角と目標操舵角δ_driverに差異が確認されると、実操舵角を目標操舵角δ_driverに誘導する方向に、アシストトルクを調整するアシストトルク補正係数基準値Str_gainを演算する。

図１０は、図４のステップS14の処理を示すフローチャートである。
ステップS141では、適正車体速度演算部17において、あらかじめ設定された横加速度上限値YG_limitと目標経路の曲率情報κ_courseから、下記の式を用いて前方の走行経路を横加速度上限値YG_limit以下の横加速度で走行するための適正車体速度V_refを算出する。

ステップS142では、エンジントルク補正係数基準値演算部22において、現在の車体速度Vと適正車体速度V_refから、下記の式を用いて速度偏差ΔVを算出する。
ΔV＝V−V_ref
ステップS143では、エンジントルク補正係数基準値演算部22において、速度偏差ΔVに基づき、図１１のマップを参照してエンジントルク補正係数基準値Vx_gainを算出する。図１１のマップは任意に設定してもよいが、ΔVがゼロ以下の場合、すなわち現在の車体速度Vで走行を継続したとしても、車両に発生する横加速度が横加速度上限値YG_limitに到達しない場合は、vx_high_gainを1に設定するのが望ましい。ΔVが正の場合、すなわち車両に発生する横加速度が横加速度上限値YG_limitを超える場合は、vx_low_gainをゼロ以上1未満に設定するのが望ましい。
ステップS14では、現在の車体速度Vが、適正車体速度V_refよりも高い場合は、ドライバのアクセル操作量に対するエンジントルク量を通常よりも小さく補正するようにエンジントルク補正係数基準値Vx_gainを求め、それ以上の速度超過を抑制する。

図１２は、図４のステップS15の処理を示すフローチャートである。
ステップS151では、ブレーキモーメント量演算部23において、アシストトルク補正係数基準値Str_gainおよびエンジントルク補正係数基準値Vx_gainから、図１３のマップを参照してブレーキモーメント量重みBrake_Arbitration_value(0〜1)を算出する。図１３のマップにおいて、Brake_Arbitration_valueは、Str_gainまたはVx_gainが高いほど低下する。
ステップS152では、ブレーキモーメント量演算部23において、ブレーキモーメント量基準値Brake_Moment_refにブレーキモーメント量重みBrake_Arbitration_valueを乗じてブレーキモーメント量を算出する。
ブレーキに加えてアシストトルクや車体速度が修正されると過剰制御となる場合があるため、ブレーキモーメント量基準値Brake_Moment_refをアシストトルク補正係数基準値Str_gainおよびエンジントルク補正係数基準値Vx_gainで重み付けすることにより、過剰制御を抑制できる。

図１４は、図４のステップS16の処理を示すフローチャートである。
ステップS161では、アシストトルク補正係数演算部24において、ブレーキモーメント量基準値Brake_Moment_refおよびエンジントルク補正係数基準値Vx_gainから、図１５のマップを参照してアシストトルク補正係数重みStr_Arbitration_value(0〜1)を算出する。図１５のマップにおいて、Str_Arbitration_valueは、Brake_Moment_refまたはVx_gainが高いほど低下する。
ステップS162では、アシストトルク補正係数演算部24において、アシストトルク補正係数基準値Str_gainにアシストトルク補正係数重みStr_Arbitration_valueを乗じてアシストトルク補正係数を算出する。
アシストトルクに加えてブレーキや車体速度が修正されると過剰制御となる場合があるため、アシストトルク補正係数基準値Str_gainをブレーキモーメント量基準値Brake_Moment_refおよびエンジントルク補正係数基準値Vx_gainで重み付けすることにより、過剰制御を抑制できる。

図１６は、図４のステップS17の処理を示すフローチャートである。
ステップS171では、エンジントルク補正係数演算部25において、ブレーキモーメント量基準値Brake_Moment_refおよびアシストトルク補正係数基準値Str_gainから、図１７のマップを参照してエンジントルク補正係数重みEng_Arbitration_value(0〜1)を算出する。図１７のマップにおいて、Eng_Arbitration_valueは、Brake_Moment_refまたはStr_gainが高いほど低下する。
ステップS172では、エンジントルク補正係数演算部25において、エンジントルク補正係数基準値Vx_gainにエンジントルク補正係数重みEng_Arbitration_valueを乗じてエンジントルク補正係数を算出する。
車体速度に加えてブレーキやアシストトルクが修正されると過剰制御となる場合があるため、エンジントルク補正係数基準値Vx_gainをBrake_Moment_refおよびアシストトルク補正係数基準値Str_gainで重み付けすることにより、過剰制御を抑制できる。

次に、実施形態１の作用効果を説明する。
図１８は、同一車両を熟練ドライバが運転した場合と非熟練ドライバが運転した場合のカーブにおける走行軌跡を示す図である。
車両の旋回運動は、ハンドルへの入力操作に対して必ず応答遅れが生じる。この応答遅れの度合いは、車両固有の特性であり、入力速度や車体速度により複雑に変化する。熟練ドライバは、長い運転経験に基づき、車両の応答遅れを精度よく推定できる。このため、図１９に示すように、応答遅れを考慮してカーブ開始位置Bよりも手前の位置Aで操舵を開始する。これにより、最小かつ緩やかなハンドル操作でカーブ形状に沿ったイメージ通りに車両を動かせる。この結果、発生する横加速度やヨーレイトが抑えられ、同乗者が酔いにくい安定した旋回挙動を実現できる。また、タイヤにも過度な負担が掛からない。

一方、非熟練ドライバは、車両の応答遅れを考慮していないため、図２０に示すように、カーブ開始位置Bで操舵を開始する。つまり、非熟練ドライバは熟練ドライバよりもカーブに対する操舵開始タイミングが遅れる。このため、非熟練ドライバが運転した場合の走行軌跡は、目標経路（熟練ドライバが運転した場合の走行経路）よりもカーブの外側へずれてしまう。このずれを修正するために、非熟練ドライバは、ハンドルの切り増し操作の途中で切り増し速度を高めるが、急なハンドル操作は過剰な横加速度やヨーレイトの発生を招き、タイヤの負担も大きい。さらに、急なハンドル操作によりオーバーシュートが生じた場合、ハンドルを切り戻す修正操舵が必要となり、車両がふらつく原因となる。

これに対し、実施形態１の運転支援制御では、コントロールユニット5は、車載カメラ、GPS、地図データベースを用いて取得した車両前方のカーブの情報から目標経路を演算し、目標経路を走行する際に発生する経路規範ヨーレイトγ_courseとドライバのハンドル操作に基づく舵角規範ヨーレイトγ_strとの差分（ヨーレイト偏差Δγ）を無くすブレーキモーメント量を演算する。ブレーキコントローラ26は、ブレーキモーメント量を実現するブレーキ液圧を後輪RL,RRに与える。よって、ブレーキモーメントによってドライバの操作遅れを補償する運転支援を実現できる。また、カメラ、ナビゲーションカメラおよび横滑り防止装置は広く普及しているため、実施形態１の運転支援は、車両の形態に依らず、殆どの車両に適用できる。
実施形態１の運転支援制御を図１８のケースに適用した場合、直進路を直進走行している車両がカーブに進入して旋回走行する際、カーブへの進入手前の直進路における位置Aでハンドル10による操舵がなされていない場合、位置Aからドライバが操舵を開始するカーブ開始位置Bまでの区間で車両の後輪RL,RRの一方に制動トルクが付与され、車両にヨーモーメントが発生する。これにより、非熟練ドライバが図２１のように車両の応答遅れを考慮しない操舵を行った場合であっても、熟練ドライバが運転した場合と同様のライントレース性および旋回挙動を実現できる。

カーブ走行時に運転支援が必要なシーンは、ドライバにとってカーブの曲率が想定よりも大きく、オーバースピード気味でカーブに差し掛かったときである。従来の運転支援では、左右輪に駆動力差を発生させる、いわゆるトルクベクタリングにより車両にヨーモーメントを与えているが、トルクベクタリングは加速中でしか効果を得られないため、上記シーンで積極的に加速操作を行うことは実用性に乏しい。実施形態１の運転支援は、車両を減速させながらヨーモーメントを付与するものであるため、従来の運転支援と比べて実用性に優れる。
また、従来から、GPS、地図データベースを用いて外界認識を行うものが周知であるが、地図等の静的な道路情報のみでは、周辺の車両や前方の障害物を回避するとっさの運転操作に対して運転支援を行うことは不可能である。実施形態１の運転支援では、車載カメラを用いて動的な道路情報を用いて目標経路を生成するため、ドライバにとって最も運転支援が必要な緊急回避時においても、適切な運転支援を実現できる。

ブレーキコントローラ26は、後輪RL,RRの一方に制動トルクを与えることで車両にブレーキヨーモーメントを発生させる。運転支援制御中、２系統のブレーキラインのうちの一方を解放しておくことにより、ドライバによるブレーキオーバーライドにおけるペダル違和感を軽減できる。
コントロールユニット5は、現在の車体速度で目標経路を走行し続けるために必要な目標操舵角δ_driverと、現在の操舵角から前方のカーブ走行時における将来操舵角δ_courseとの差分（操舵角偏差Δδ）を抑制するアシストトルク補正係数を演算する。パワーステアリングコントローラ27は、アシストトルクにアシストトルク補正係数を乗じてアシストトルク目標値を演算し、電動パワーステアリング装置8を制御する。これにより、アシストトルクによってドライバの操作遅れを補償する運転支援を実現できる。

コントロールユニット5は、現在の車体速度Vと目標経路を走行する際の横加速度が所定値以下となる適正車体速度V_refとの差分（速度偏差ΔV）を抑制するエンジントルク補正係数を演算する。エンジンコントローラ28は、エンジントルクにエンジントルク補正係数を乗じてエンジントルク目標値を演算し、エンジン1を制御する。これにより、エンジントルクを減少させてドライバの操作遅れを補償する運転支援を実現できる。
コントロールユニット5は、外界認識部11が故障した場合、ブレーキモーメント量、エンジントルク補正係数およびアシストトルク補正係数を所定時間t経過後にゼロになるよう漸減処理する。これにより、車両挙動およびドライバに対して急激な出力変化が発生するのを抑制できる。

コントロールユニット5は、経路規範ヨーレイトγ_courseと舵角規範ヨーレイトγ_strとの差分（ヨーレイト偏差Δγ）がゼロの場合、ブレーキモーメント量をゼロとし、ブレーキコントローラ26へ指令を出力しない。つまり、適正に運転操作される場合、運転支援制御は作動しないため、熟練ドライバにとっては過剰制御となりにくい。
コントロールユニット5は、ドライバがハンドル10を操舵角が目標操舵角に近づく方向に操作している場合は、操舵角が目標操舵角から離れる方向に操作している場合よりもブレーキモーメント量を大きくする。つまり、経路規範ヨーレイトがドライバの操舵意思と一致しない場合には、運転支援の介入度合いを小さくすることにより、ドライバに与える違和感を軽減できる。さらに、ドライバがハンドル10を操舵角が目標操舵角から離れる方向に操作している場合には、ブレーキモーメント量をゼロとすることにより、ドライバの操舵意思に反する運転支援の介入を防止できる。

〔他の実施形態〕
以上、本発明を実施するための実施形態を説明したが、本発明の具体的な構成は実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
コントロールユニット5は、経路規範ヨーレイトを取得できればよい。よって、経路規範ヨーレイト演算部15を外部に配置してもよい。
コントロールユニット5は、車両前方の道路情報および車両運動量（操舵角、車体速度）を取得できればよい。よって、外界認識部11、操舵角センサ12および車体速度センサ13をコントロールユニット5が持つ構成としてもよい。
ヨーレイトに代えて横加速度を規範車両運動量としてもよい。
ハンドルと操舵機構とが機械的に切り離された、いわゆるステアバイワイヤ方式の操舵装置を搭載した車両の場合、前輪を操舵する電動モータをアクチュエータ部として用いることにより、本発明を適用可能である。

以上説明した実施形態から把握し得る技術的思想について、以下に記載する。
運転支援装置は、その一つの態様において、外界認識部により取得された車両の前方のカーブ情報に基づいて求められた規範となる規範走行経路を取得する規範走行経路取得部と、前記規範走行経路を走行する際の規範となる規範車両運動量を求め、前記規範車両運動量および前記車両の現在の車両運動量に基づき前記車両の運動量を前記規範車両運動量に誘導する指令を演算し、前記指令を前記車両に旋回力と制動力の少なくとも一方を与えるアクチュエータ部へ出力するアクチュエータ制御出力部と、を備える。
より好ましい態様では、上記態様において、前記現在の車両運動量は、現在の車体速度および操向輪の操舵角であり、前記アクチュエータ部は、前記車両を制動可能なブレーキ装置を有し、前記アクチュエータ制御出力部は、前記規範走行経路を走行する際に発生する規範ヨーレイトを求め、前記現在の車体速度および操舵角から求められたヨーレイトを、前記規範ヨーレイトに近づけるヨーモーメントを前記車両に発生させるためのブレーキ出力指令を演算し、前記ブレーキ出力指令を前記ブレーキ装置へ出力する。
別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記ブレーキ出力指令は、前記車両の後輪に制動トルクを与えることで前記車両にヨーモーメントを発生させる指令である。

さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記ブレーキ出力指令は、前記後輪のうちいずれかの輪に制動トルクを与えることで前記車両にヨーモーメントを発生させる指令である。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記アクチュエータ部は、前記操舵角を変更可能なステアリングアシスト装置および前記車両の駆動輪に駆動トルクを付与する駆動装置を有し、前記アクチュエータ制御出力部は、前記現在の車体速度で前記規範走行経路を走行するための必要操舵角および前記規範走行経路を走行する際の横加速度が所定値以下となる適正車体速度を求め、前記現在の操舵角を前記必要操舵角に近づける操舵角変化量を前記操向輪に与えるためのアシストトルク出力指令および前記現在の車体速度を前記適正車体速度に近づける駆動トルク低減量を前記駆動輪に与えるためのトルク出力指令を演算し、前記アシストトルク出力指令および前記トルク出力指令を前記ステアリングアシスト装置および前記駆動装置へ出力し、前記ブレーキ出力指令は、前記アシストトルク出力指令および前記トルク出力指令に基づき重み付けされる。

さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記現在の車両運動量は、現在の車体速度および操向輪の操舵角であり、前記アクチュエータ部は、前記操舵角を変更可能なステアリングアシスト装置を有し、前記アクチュエータ制御出力部は、前記現在の車体速度で前記規範走行経路を走行するための必要操舵角を求め、前記現在の操舵角を前記必要操舵角に近づける操舵角変化量を前記操向輪に与えるためのアシストトルク出力指令を演算し、前記アシストトルク出力指令を前記ステアリングアシスト装置へ出力する。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記アクチュエータ部は、前記操舵角を変更可能なステアリングアシスト装置および前記車両の駆動輪に駆動トルクを付与する駆動装置を有し、前記アクチュエータ制御出力部は、前記規範走行経路を走行する際に発生する規範ヨーレイトおよび前記規範走行経路を走行する際の横加速度が所定値以下となる適正車体速度を求め、前記現在の車体速度および操舵角から求められたヨーレイトを、前記規範ヨーレイトに近づけるヨーモーメントを前記車両に発生させるためのブレーキ出力指令および前記現在の車体速度を前記適正車体速度に近づける駆動トルク低減量を前記駆動輪に与えるためのトルク出力指令を演算し、前記ブレーキ出力指令および前記トルク出力指令を前記ブレーキ装置および前記駆動装置へ出力し、前記アシストトルク出力指令は、前記ブレーキ出力指令および前記トルク出力指令に基づき重み付けされる。

さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記アクチュエータは、前記車両の駆動輪に駆動トルクを付与する駆動装置を有し、前記アクチュエータ制御出力部は、前記規範走行経路を走行する際の横加速度が所定値以下となる適正車体速度を求め、前記現在の車体速度を前記適正車体速度に近づける駆動トルク低減量を前記駆動輪に与えるためのトルク出力指令を演算し、前記トルク出力指令を前記駆動装置へ出力する。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記アクチュエータ部は、前記車両を制動可能なブレーキ装置および前記車両の操向輪の操舵角を変更可能なステアリングアシスト装置を有し、前記アクチュエータ制御出力部は、前記規範走行経路を走行する際に発生する規範ヨーレイトおよび前記現在の車体速度で前記規範走行経路を走行するための必要操舵角を求め、前記現在の車体速度および操舵角から求められたヨーレイトを、前記規範ヨーレイトに近づけるヨーモーメントを前記車両に発生させるためのブレーキ出力指令および前記現在の操舵角を前記必要操舵角に近づける操舵角変化量を前記操向輪に与えるためのアシストトルク出力指令を演算し、前記ブレーキ出力指令および前記アシストトルク出力指令を前記ブレーキ装置および前記ステアリングアシスト装置へ出力し、前記トルク出力指令は、前記ブレーキ出力指令および前記アシストトルク出力指令に基づき重み付けされる。

さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記アクチュエータ制御出力部は、前記外界認識部が故障した場合、前記アクチュエータ部へ出力する指令を徐々にゼロにする。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記アクチュエータ制御出力部は、前記規範車両運動量に対する前記現在の車両運動量の乖離が所定値よりも小さい場合、前記アクチュエータ部へ指令を出力しない。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記アクチュエータ制御出力部は、ドライバが前記車両の運動量を前記規範車両運動量に近づける方向に運転操作を行っている場合には、遠ざける方向に運転操作を行っている場合よりも前記車両の運動量を前記規範車両運動量に誘導する度合いを大きくする指令を演算する。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記アクチュエータ制御出力部は、ドライバが前記車両の運動量を前記規範車両運動量から遠ざける方向に運転操作を行っている場合には、前記車両の運動量を前記規範車両運動量に誘導しない。

また、他の観点から、運転支援装置は、ある態様において、直進路を直進走行している車両が旋回路に進入して旋回走行する際、前記旋回路への進入手前の前記直進路でハンドルによる操舵がなされていない場合、前記車両の後輪に制動トルクを付与し、前記車両にモーメントを発生させる。
好ましくは、上記態様において、前記後輪は、左後輪または右後輪である。
さらに、他の観点から、運転支援方法は、ある態様において、車両前方のカーブ情報に基づいて求められた規範となる規範走行経路を取得し、前記規範走行経路を走行する際の規範となる規範車両運動量を求め、現在の車両運動量を取得し、前記規範車両運動量および前記現在の車両運動量に基づき前記車両の運動量を前記規範車両運動に誘導する指令を演算し、前記指令を前記車両に旋回力と制動力の少なくとも一方を与えるアクチュエータ部へ出力する。
好ましくは、上記態様において、前記アクチュエータ部は、前記車両を制動可能なブレーキ装置を有し、前記規範走行経路を走行する際に発生する規範ヨーレイトを求め、前記現在の車体速度および操舵角から求められたヨーレイトを、前記規範ヨーレイトに近づけるヨーモーメントを前記車両に発生させるためのブレーキ出力指令を演算し、前記ブレーキ出力指令を前記ブレーキ装置へ出力する。

別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記ブレーキ出力指令は、前記車両の後輪に制動トルクを与えることで前記車両にヨーモーメントを発生させる指令である。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記ブレーキ出力指令は、前記後輪のうちいずれかの輪に制動トルクを与えることで前記車両にヨーモーメントを発生させる指令である。
さらに、他の観点から、運転支援システムは、ある態様において、車両の前方のカーブ情報を取得する外界認識部と、コントローラであって、前記カーブ情報に基づいて規範となる規範走行経路を演算し、前記規範走行経路を走行する際の規範となる規範車両運動量を求め、前記規範車両運動量および前記車両の現在の車両運動量に基づき前記車両の運動量を前記規範車両運動量に誘導する指令を演算し出力する前記コントローラと、前記指令に応じて前記車両に旋回力と制動力の少なくとも一方を与えるアクチュエータ部と、を備える。

好ましくは、上記態様において、前記現在の車両運動量は、現在の車体速度および操向輪の操舵角であり、前記アクチュエータ部は、前記車両を制動可能なブレーキ装置を有し、前記コントローラは、前記規範走行経路を走行する際に発生する規範ヨーレイトを求め、前記現在の車体速度および操舵角から求められたヨーレイトを、前記規範ヨーレイトに近づけるヨーモーメントを前記車両に発生させるためのブレーキ出力指令を演算し、前記ブレーキ出力指令を前記ブレーキ装置へ出力する。
別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記ブレーキ出力指令は、前記車両の後輪に制動トルクを与えることで前記車両にヨーモーメントを発生させる指令である。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記ブレーキ出力指令は、前記後輪のうちいずれかの輪に制動トルクを与えることで前記車両にヨーモーメントを発生させる指令である。

1 エンジン（アクチュエータ部、駆動装置）
5 コントロールユニット（アクチュエータ制御出力部、コントローラ）
6 ブレーキ装置（アクチュエータ部）
8 電動パワーステアリング装置（アクチュエータ部、ステアリングアシスト装置）
11 外界認識部
14 目標経路演算部（規範走行経路取得部）

Claims (11)

1. 外界認識部により取得された車両の前方のカーブ情報に基づいて求められた規範となる規範走行経路を取得する規範走行経路取得部と、
   前記規範走行経路を走行する際の規範となる規範ヨーレイト、必要操舵角、適正車体速度を含む規範車両運動量を求め、前記規範車両運動量および前記車両の現在の車体速度および操向輪の操舵角を含む現在の車両運動量に基づき前記現在の車両運動量を前記規範車両運動量に誘導する指令を演算し、前記指令を前記車両に旋回力と制動力の少なくとも一方を与える、前記操舵角を変更可能なステアリングアシスト装置および前記車両の駆動輪に駆動トルクを付与する駆動装置、前記車両を制動可能なブレーキ装置を含むアクチュエータ部へ出力するアクチュエータ制御出力部と、
   を備え、
   前記アクチュエータ制御出力部は、前記現在の車体速度で前記規範走行経路を走行するための必要操舵角および前記規範走行経路を走行する際の横加速度が所定値以下となる適正車体速度を求め、前記現在の操舵角を前記必要操舵角に近づける操舵角変化量を前記操向輪に与えるためのアシストトルク出力指令基準値および前記現在の車体速度を前記適正車体速度に近づける駆動トルク低減量を前記駆動輪に与えるためのトルク出力指令基準値と、前記規範走行経路を走行する際に発生する規範ヨーレイトを求め、前記現在の車体速度および操舵角から求められたヨーレイトを、前記規範ヨーレイトに近づけるヨーモーメントを前記車両に発生させるためのブレーキ出力指令基準値を演算し、ブレーキ出力指令を前記ブレーキ出力指令基準値に前記アシストトルク出力指令基準値または前記トルク出力指令基準値が高いほど低下するブレーキモーメント量重みを乗じて算出し、
   前記アシストトルク出力指令基準値に基づくアシストトルク出力指令および前記トルク出力指令基準値に基づくトルク出力指令、前記ブレーキ出力指令を前記ステアリングアシスト装置および前記駆動装置、前記ブレーキ装置へ出力する、
   ことを特徴とする運転支援装置。
2. 請求項１に記載の運転支援装置において、
   前記ブレーキ出力指令は、前記車両の後輪に制動トルクを与えることで前記車両にヨーモーメントを発生させる指令である、
   ことを特徴とする運転支援装置。
3. 請求項２に記載の運転支援装置において、
   前記ブレーキ出力指令は、前記後輪のうちいずれかの輪に制動トルクを与えることで前記車両にヨーモーメントを発生させる指令である、
   ことを特徴とする運転支援装置。
4. 請求項１に記載の運転支援装置において、
   前記アシストトルク出力指令は、前記アシストトルク出力指令基準値に前記ブレーキ出力指令基準値または前記トルク出力指令基準値が高いほど低下するアシストトルク補正係数重みを乗じて算出される、
   ことを特徴とする運転支援装置。
5. 請求項１に記載の運転支援装置において、
   前記トルク出力指令は、前記トルク出力指令基準値に前記ブレーキ出力指令基準値または前記アシストトルク出力指令基準値が高いほど低下するエンジントルク補正係数重みを乗じて算出される、
   ことを特徴とする運転支援装置。
6. 請求項１に記載の運転支援装置において、
   前記アクチュエータ制御出力部は、前記外界認識部が故障した場合、前記アクチュエータ部へ出力する指令を徐々にゼロにする、
   ことを特徴とする運転支援装置。
7. 請求項１に記載の運転支援装置において、
   前記アクチュエータ制御出力部は、前記規範車両運動量に対する前記現在の車両運動量の乖離が所定値よりも小さい場合、前記アクチュエータ部へ指令を出力しない、
   ことを特徴とする運転支援装置。
8. 請求項１に記載の運転支援装置において、
   前記アクチュエータ制御出力部は、ドライバが前記車両の運動量を前記規範車両運動量に近づける方向に運転操作を行っている場合には、遠ざける方向に運転操作を行っている場合よりも前記車両の運動量を前記規範車両運動量に誘導する度合いを大きくする指令を演算する、
   ことを特徴とする運転支援装置。
9. 請求項８に記載の運転支援装置において、
   前記アクチュエータ制御出力部は、ドライバが前記車両の運動量を前記規範車両運動量から遠ざける方向に運転操作を行っている場合には、前記車両の運動量を前記規範車両運動量に誘導しない、
   ことを特徴とする運転支援装置。
10. 車両前方のカーブ情報に基づいて求められた規範となる規範走行経路を取得し、
    現在の車両運動量としての現在の車体速度および操向輪の操舵角を取得し、
    前記規範走行経路を走行する際の規範となる規範車両運動量は、規範ヨーレイト、必要操舵角、適正車体速度であり、
    前記現在の車体速度で前記規範走行経路を走行するための必要操舵角および前記規範走行経路を走行する際の横加速度が所定値以下となる適正車体速度を求め、前記現在の操舵角を前記必要操舵角に近づける操舵角変化量を前記操向輪に与えるためのアシストトルク出力指令基準値および前記現在の車体速度を前記適正車体速度に近づける駆動トルク低減量を前記車両の駆動輪に与えるためのトルク出力指令基準値、前記規範走行経路を走行する際に発生する規範ヨーレイトを求め、前記現在の車体速度および操舵角から求められたヨーレイトを、前記規範ヨーレイトに近づけるヨーモーメントを前記車両に発生させるためのブレーキ出力指令基準値を演算し、ブレーキ出力指令を前記ブレーキ出力指令基準値に前記アシストトルク出力指令基準値または前記トルク出力指令基準値が高いほど低下するブレーキモーメント量重みを乗じて算出し、
    前記アシストトルク出力指令基準値に基づくアシストトルク出力指令および前記トルク出力指令基準値に基づくトルク出力指令、前記ブレーキ出力指令を、前記操舵角を変更可能なステアリングアシスト装置および前記駆動輪に駆動トルクを付与する駆動装置、前記車両を制動可能なブレーキ装置へ出力する、
    ことを特徴とする運転支援方法。
11. 車両の前方のカーブ情報を取得する外界認識部と、
    コントローラであって、
    前記カーブ情報に基づいて規範となる規範走行経路を演算し、
    現在の車両運動量としての現在の車体速度および操向輪の操舵角を取得し、
    前記規範走行経路を走行する際の規範となる規範車両運動量は、規範ヨーレイト、必要操舵角、適正車体速度であり、
    前記現在の車体速度で前記規範走行経路を走行するための必要操舵角および前記規範走行経路を走行する際の横加速度が所定値以下となる適正車体速度を求め、前記現在の操舵角を前記必要操舵角に近づける操舵角変化量を前記操向輪に与えるためのアシストトルク出力指令基準値および前記現在の車体速度を前記適正車体速度に近づける駆動トルク低減量を前記車両の駆動輪に与えるためのトルク出力指令基準値、前記規範走行経路を走行する際に発生する規範ヨーレイトを求め、前記現在の車体速度および操舵角から求められたヨーレイトを、前記規範ヨーレイトに近づけるヨーモーメントを前記車両に発生させるためのブレーキ出力指令基準値を演算し、ブレーキ出力指令を前記ブレーキ出力指令基準値に前記アシストトルク出力指令基準値または前記トルク出力指令基準値が高いほど低下するブレーキモーメント量重みを乗じて算出し、
    前記アシストトルク出力指令基準値に基づくアシストトルク出力指令および前記トルク出力指令基準値に基づくトルク出力指令、前記ブレーキ出力指令を、前記操舵角を変更可能なステアリングアシスト装置および前記駆動輪に駆動トルクを付与する駆動装置、前記車両を制動可能なブレーキ装置へ出力する前記コントローラを備える、
    ことを特徴とする運転支援システム。

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