JP6960472B2

JP6960472B2 - 運転支援装置、運転支援方法及び運転支援システム

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Inventors: 聡柏村
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Description

本発明は、運転支援装置、運転支援方法及び運転支援システムに関し、詳しくは、カーブ走行における操舵制御に関する。

特許文献１には、道路形状、障害物を検出し、リスク最小走行軌跡を算出するリスク最小走行軌跡生成装置が開示されている。
このリスク最小走行軌跡生成装置は、障害物の検出位置と道路形状とに基づいて、道路上の各地点における危険度を設定する手段と、自車両の走行状態に基づいて自車両の走行経路を推定する手段と、前記推定された走行経路に沿った危険度の総和が最小になるリスク最小走行軌跡を算出する手段とを備える。

特開２００６−１５４９６７号公報

上記特許文献１のリスク最小走行軌跡生成装置では、自車両はリスク最小となるコースを確実にトレースできるという前提でリスク最小走行軌跡を生成するが、カーブ走行における潜在危険度は、自車両周辺の障害物のみならず、自車両の走行環境にも大きく依存する。
例えば、路面の摩擦係数が小さい走行環境下でのカーブ走行や、カーブの曲率が大きい場合などでは、目標コースをトレースできなくなる可能性が高くなる。
したがって、カーブ走行においては、自車両周辺の障害物に接触するリスクのみではなく、自車両のコントロール性が低下するというリスクを加味してリスク評価をすることが好適である。

本発明は、従来の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、カーブ走行において、自車両のコントロール性が低下するリスクを加味した潜在危険度に基づき操舵制御を行うことができる、運転支援装置、運転支援方法及び運転支援システムを提供することにある。

本発明によれば、その１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におけるカーブの走行環境に関する情報に基づいて、前方注視点において前記車両が走行する走行幅からの逸脱のリスク分布に関する情報を、旋回内側のリスクが旋回外側よりも大きくなるようにまたは旋回外側のリスクが旋回内側よりも大きくなるように変更し、前記リスク分布に関する情報を参照して、前方注視点における前記走行幅からの逸脱のリスクを求め、前記車両が前記カーブを走行するための前記車両の操舵に関するアクチュエータの操作量に関する情報を、前記走行幅からの逸脱のリスクに基づき変更して前記アクチュエータに出力する。

本発明によれば、カーブ走行において、自車両のコントロール性が低下するリスクを加味して操舵制御を行え、自車両を安全な状態に保つことができる。

運転支援システムのハードウェア構成の一態様を示すブロック図である。運転支援システムの機能ブロック図である。リスクマップの基本特性を説明するための図である。走行車速Ｖcから第１調整ゲインＧvcを求めるテーブルを示す線図である。摩擦係数μから第２調整ゲインＧμを求めるテーブルを示す線図である。第３調整ゲインＧmax及び道路曲率Ｋsから第４調整ゲインＧksを求めるテーブルを示す線図である。オーバーステア及びアンダーステアに応じて補正項Unsを求める手順を示すフローチャートである。オーバーステア傾向のときに道路曲率Ｋsから補正項Unsを求めるテーブルを示す線図である。アンダーステア傾向のときに道路曲率Ｋsから補正項Unsを求めるテーブルを示す線図である。車両の走行状態に応じたリスクマップの変遷の一態様を示す図である。

以下、本発明に係る運転支援装置、運転支援方法及び運転支援システムの実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１は本発明の実施形態に係る運転支援システムのハードウェア構成の一態様を示すブロック図である。
なお、本実施形態の車両は、その一態様として、カメラやＧＰＳ（Global Positioning System）と地図情報とを併用するなどして車両前方の道路情報を読み取る装置、自律的に操舵可能なステアリング装置、車両の走行速度の情報や、車両の走行状態，走行路面の摩擦係数μなどを推定するための情報が集まる横滑り防止装置などを有する車両である。

車両１は、左前輪２，右前輪３，左後輪４，右後輪５を有した４輪車両であり、各車輪２−５は、ブレーキシステムを構成するホイルシリンダ６−９を具備する。
各ホイルシリンダ６−９の液圧は、横滑り防止装置に代表されるホイルシリンダ液圧制御装置１０によって調整される。

エンジン１１は、電子制御スロットルを具備するなどして出力トルクが電子制御される内燃機関である。
ステアリング装置１２は、操舵アシスト力を発生するモータを備える電動パワーステアリング装置に代表される、操舵に関するアクチュエータを備えた自動操舵可能なステアリング装置である。

外界認識コントロールユニット１３は、地図情報やカメラによる撮像情報を処理し、処理結果を外界情報、換言すれば、走行環境に関する情報として出力する外部認識部である。
運転支援装置としての運転支援コントロールユニット１４は、マイクロコンピュータを備えるとともに車載ネットワークを介して他のコントロールユニットと通信可能に構成され、外界認識コントロールユニット１３により得られた外界情報を入力し、ステアリング操作，エンジン出力，ブレーキ操作などの指令信号を出力する機能を有する。
なお、運転支援コントロールユニット１４を複数の独立したユニットで構成することができる。

図２は、運転支援コントロールユニット１４を含む運転支援システム２００の構成の一態様を示すブロック図である。
運転支援コントロールユニット１４は、外界認識コントロールユニット１３を含む情報取得部２１０が取得した外界情報、車体速度，路面摩擦係数，車両の挙動安定性を示す指標などの走行条件に関する情報を入力し、ステアリング装置１２に操作量に関する情報を出力する装置である。

そして、運転支援コントロールユニット１４は、情報取得部２１０により取得された走行条件に関する情報に基づき、前方注視点において走行幅からの車両が逸脱するリスクの分布に関する情報を求める機能を有する逸脱リスク演算部３００、リスク分布に関する情報に基づきステアリング装置１２の操作量に関する情報を求める機能を有するアクチュエータ操作量演算部４００、更に、操作量に関する情報をステアリング装置１２に出力する機能を有するアクチュエータ操作出力部５００などを備える。

情報取得部２１０は、前述した外界認識コントロールユニット１３の他、自車両の車体速度に関する情報を取得する車体速度取得部２１２、車両前方における走行環境に関する情報の１つである自車両の車輪の接地路面の摩擦係数に関する情報を取得する第２の外界認識部としての路面摩擦係数取得部２１３、自車両の挙動状態に関する情報の１つであるオーバーステアに関する情報を取得するオーバーステア判断部２１４、自車両の挙動状態に関する情報の１つであるアンダーステアに関する情報を取得するアンダーステア判断部２１５を含む。

なお、上記の車体速度取得部２１２、オーバーステア判断部２１４、及びアンダーステア判断部２１５は、車両の挙動状態に関する情報を取得する車両挙動検出部（換言すれば、挙動センサ）であり、車両の挙動状態に関する情報には、車体速度、オーバーステア、アンダーステアの情報が含まれる。
また、横滑り防止のためのヨーモーメント演算部２２１は、自車両の挙動を安定化させるためのヨーモーメントを演算する。

次に、上記の逸脱リスク演算部３００の機能の一態様を説明する。
注視点演算部３０１は、外界認識コントロールユニット１３により取得された外界情報に基づき前方の注視点を演算し、曲率演算部３０２は、注視点演算部３０１が演算した前方の注視点における道路曲率を外界認識コントロールユニット１３により取得された外界情報に基づき演算し、走行幅演算部３０３は、注視点演算部３０１が演算した前方の注視点における走行幅を外界認識コントロールユニット１３により取得された外界情報に基づき演算する。
なお、本願において、走行幅とは、車線幅（換言すれば、路端）や障害物などを考慮した、車両が走行可能な道路幅を示す。

また、第１補正量演算部３０４は、車体速度取得部２１２が取得した走行速度に基づき、後述するリスクマップを補正するための第１補正量を演算し、第２補正量演算部３０５は、路面摩擦係数取得部２１３が取得した路面の摩擦係数に基づき、リスクマップを補正するための第２補正量を演算する。
また、第３補正量演算部３０６は、オーバーステア判断部２１４及びアンダーステア判断部２１５における判断結果に基づき、リスクマップを補正するための第３補正量を演算する。

更に、第４補正量演算部３０７は、曲率演算部３０２で演算された道路曲率、第１補正量演算部３０４において車体速度に基づき演算された第１補正量、第２補正量演算部３０５において路面の摩擦係数に基づき演算された第２補正量に基づき、リスクマップを補正するための第４補正量を演算する。
そして、リスクマップ演算部３０８は、走行幅演算部３０３が演算した前方注視点における走行幅、第４補正量演算部３０７が車体速度，摩擦係数，道路曲率を加味して演算した第４補正量、第３補正量演算部３０６がオーバーステア状態又はアンダーステア状態を加味して演算した第３補正量に基づき、前方注視点において走行幅から自車両が逸脱するリスクの分布に関する情報であるリスクマップを演算する。

つまり、リスクマップ演算部３０８は、道路曲率及び路面の摩擦係数を含む走行環境、車体速度、オーバーステア及びアンダーステアを含む車両挙動を含む走行条件を加味して、前方注視点における走行幅からの逸脱リスクの分布を求める。
なお、本願における逸脱のリスク分布は、図３に示すように、走行幅内の逸脱リスクが最小となる位置を基準位置とし、この基準位置から左右方向に離れるにしたがって逸脱リスクがより大きくなるように分布されるものであって、リスクマップ演算部３０８は、走行環境、車両挙動などの走行条件に基づいて基準位置を左右方向に変更することで、走行条件に応じたリスクマップを作成する。

次に、アクチュエータ操作量演算部４００の機能の一態様を説明する。
目標走行位置演算部４０１は、外界認識情報に基づき目標走行位置を演算し、Ｆ／Ｂ操作量演算部４０２は、目標走行位置演算部４０１が演算した目標走行位置と、注視点演算部３０１が演算した前方注視点とに基づき、ステアリング装置１２に出力するフィードバック操作量を演算する。
また、Ｆ／Ｆ操作量演算部４０３は、曲率演算部３０２が演算した前方注視点における道路曲率に基づき、ステアリング装置１２に出力するフィードフォワード操作量を演算する。

一方、第１逸脱リスク演算部４０４は、リスクマップ演算部３０８が演算したリスクマップに基づき、自車両が道路左端（換言すれば、走行幅の左端）から逸脱するリスクを演算し、第２逸脱リスク演算部４０５は、リスクマップ演算部３０８が演算したリスクマップに基づき、自車両が道路右端（換言すれば、走行幅の右端）から逸脱するリスクを演算する。
そして、目標操舵量演算部４０６は、フィードバック操作量、フィードフォワード操作量、リスクマップから求めた逸脱リスク、更に、挙動安定化のためのヨーモーメントに基づき、ステアリング装置１２の目標操舵量を演算する。

ここで、目標操舵量演算部４０６は、リスクマップから求めた逸脱リスクが高い場合、目標操舵量を、車線逸脱が抑制される方向に修正し、自車両を安全な状態に保つ。
また、目標ブレーキモーメント演算部４０７は、目標操舵量に基づく操舵で得られる横力の不足分を補うための目標ブレーキモーメントを演算する。

目標操舵量演算部４０６が演算した目標操舵量は、操舵量制御部５０１に出力され、操舵量制御部５０１は、目標操舵量に応じた操作量に関する情報をステアリング装置１２に出力し、ステアリング装置１２による操舵を制御する。
また、目標ブレーキモーメント演算部４０７が演算した目標ブレーキモーメントは、液圧制御部５０２に出力され、液圧制御部５０２は、ホイルシリンダ６−９それぞれに供給する液圧、つまり、各車輪に付与する制動力を目標ブレーキモーメントに応じて制御する。
なお、車両のブレーキ装置を液圧ブレーキに限定するものではなく、例えばブレーキをモータで直接動かす電動ブレーキにおいても、目標ブレーキモーメントに応じた制動制御は可能である。

以下では、逸脱リスク演算部３００の機能をより詳細に説明する。
まず、注視点演算部３０１は、外界認識コントロールユニット１３により取得された道路情報に基づき、車両前方の所定距離だけ離れた位置を示す注視点（Xs，Ys）を求める。
次に、曲率演算部３０２は、外界認識コントロールユニット１３により取得された道路状態に基づき注視点（Xs，Ys）における道路曲率Ｋsを演算する。
なお、本願では、左旋回の道路曲率Ｋsを負値で表し、右旋回の道路曲率Ｋsを正値で表すものとする。

次に、走行幅演算部３０３は、外界認識コントロールユニット１３により取得された道路情報に基づき、注視点（Xs，Ys）における走行幅ＲＷを演算する。
なお、走行幅ＲＷは、路端（換言すれば、障害物）の検出に基づき自車両が走行可能と判断される道路幅である。

以下では、リスクマップ演算部３０８におけるリスクマップの基本的な作成方法を説明する。
リスクマップ演算部３０８は、自車両の走行リスクが無い場合、車両周辺の障害物（換言すれば、路端）からの距離が十分に離れた領域が最小リスクとなるように、例えば、以下のようにしてリスクマップを作成する。

リスクマップ演算部３０８は、走行幅ＲＷの左端からリスクが最小となる地点である最小リスク地点ＭＲＰまでの距離Ｌsl、及び、道路右端から最小リスク地点ＭＲＰまでの距離Ｌsr を以下の数式１にしたがって演算する。

つまり、上記数式１で演算される距離Ｌsl，ＬsrはＬsl＝Ｌsrとなり、リスクマップ演算部３０８は、自車両の走行リスクが無い場合、走行幅ＲＷの中央を最小リスク地点ＭＲＰに定める。

次に、リスクマップ演算部３０８は、距離Ｌsl、Ｌsrで特定される最小リスク地点ＭＲＰから左右の路端に近づくにしたがって、指数関数的に逸脱リスクが増大するようにリスク分布（図３参照）を作成する。
ここで、基準とする道路左端からの距離をｕ（０≦ｕ≦ＲＷ）で表し、リスクを指数関数的に増大させる領域の割合を定める値をａ（０＜ａ＜1.0）としたときに、リスクマップ演算部３０８は、逸脱リスクの最大値が1.0となるように正規化するリスクマップにおけるリスクの値を、図３に示す４つの領域毎に距離ｕの関数として以下のようにして求める。

リスクマップ演算部３０８は、０≦ｕ≦ａ・Ｌslの領域、つまり、道路左端に近い長さがａ・Ｌslの領域での逸脱リスクを数式２の指数関数にしたがって求める。

また、リスクマップ演算部３０８は、ａ・Ｌsl＜ｕ＜Ｌslの領域、つまり、道路左端から最小リスク地点ＭＲＰまでの領域のうち、最小リスク地点ＭＲＰ寄りの長さが（１−ａ）・Ｌslの領域での逸脱リスクを零とする。
同様に、リスクマップ演算部３０８は、Ｌsl＜ｕ≦Ｌsl＋（１−ａ）・Ｌsrの領域、つまり、最小リスク地点ＭＲＰから道路右端まで領域のうち、最小リスク地点ＭＲＰ寄りの長さが（１−ａ）・Ｌsrの領域での逸脱リスクを零とする。

更に、リスクマップ演算部３０８は、Ｌsl＋（１−ａ）・Ｌsr＜ｕ≦ＲＷまでの領域、つまり、道路右端に近い長さがａ・Ｌsrの領域での逸脱リスクを数式３の指数関数にしたがって求める。

自車両の走行リスクが無い場合、リスクマップ演算部３０８は、距離Ｌsl、Ｌsrを同じ距離に設定して最小リスク地点ＭＲＰを走行幅ＲＷの中央に定めるので、上記の距離ｕの関数として求められる逸脱リスクは、図３に示すような分布になる。
つまり、リスクマップ演算部３０８は、走行幅ＲＷの中央（換言すれば、最小リスク地点ＭＲＰ）から道路左端に向けて距離（１−ａ）・Ｌsl内の領域、及び、走行幅ＲＷの中央から道路右端に向けて距離（１−ａ）・Ｌsr内の領域、換言すれば、最小リスク地点ＭＲＰを含む走行幅ＲＷ中央の部分領域について、逸脱リスクを零に設定する。

そして、リスクマップ演算部３０８は、走行幅ＲＷの中央から道路左端に向けて距離（１−ａ）・Ｌsl以上に離れた領域では、中央から離れるほど逸脱リスクを指数関数的に徐々に増加させ、道路左端で逸脱リスクを1.0に設定する。
同様に、リスクマップ演算部３０８は、走行幅ＲＷの中央から道路右端に向けて距離（１−ａ）・Ｌsr以上に離れた領域では、中央から離れるほど逸脱リスクを指数関数的に徐々に増加させ、道路右端で逸脱リスクを1.0に設定する。

ここで、走行リスクが無い場合、距離Ｌsl、Ｌsrは同じ距離に設定されるから、図３に示すように、リスクマップは、走行幅ＲＷの中央を境に左右対称のリスク分布になる。
逸脱リスク演算部３００は、自車両がカーブを走行する場合、自車両のコントロール性が低下するリスクを加味して、図３に示すような左右対称のリスク分布から道路右端或いは道路左端が他方に比べて逸脱リスクが高くなるように変更する機能を備えている。

以下では、自車両がカーブを走行するときの逸脱リスク演算部３００によるリスクマップの変更処理を説明する。
逸脱リスク演算部３００は、自車両がカーブを走行するときに、走行車速Ｖc、路面の摩擦係数μ、及び、道路曲率Ｋsに基づきリスクマップを変更する機能を有し、以下では係る変更機能を説明する。

車両がカーブを走行する場合、道路曲率Ｋsが大きいほど、走行車速Ｖcが高いほど、更に、路面の摩擦係数μが低いほど、前方のカーブを曲がりきれずにカーブの外側に膨らみ、カーブの外側（旋回外側）に逸脱し易くなるので、逸脱リスク演算部３００は、係る傾向をリスクマップに反映させる。
まず、逸脱リスク演算部３００は、走行車速Ｖcに基づき第１調整ゲインＧvc（１≦Ｇvc＜２）を演算する。

第１調整ゲインＧvcは、走行車速Ｖcが高いほどより大きな値に設定され、例えば図４に示すように、走行車速Ｖcが第１設定速度Ｖc1以下の領域では1.0に固定され、走行車速Ｖcが第１設定速度Ｖc1よりも高くなるほど徐々により高い値に設定され、走行車速Ｖcが第２設定速度Ｖc2（Ｖc2＞Ｖc1）以上の領域では最大値Ｇvcmax（１＜Ｇvcmax＜２）に固定される。
ここで、走行車速Ｖcに基づき第１調整ゲインＧvcを設定する機能は、図２における第１補正量演算部３０４の機能に相当し、第１調整ゲインＧvcは第１補正量に相当する。

次に、逸脱リスク演算部３００は、路面の摩擦係数μに基づき第２調整ゲインＧμ（１≦Ｇμ＜２）を演算する。
第２調整ゲインＧμは、路面の摩擦係数μが低いほど、つまり、路面が滑り易いほどより大きな値に設定され、例えば図５に示すように、摩擦係数μが第１設定値μ1以下の領域では最大値Ｇμmax（１＜Ｇμmax＜２）に固定され、摩擦係数μが第１設定値μ1よりも高くなるほど徐々により低い値に設定され、摩擦係数μが第２設定値μ2（μ2＞μ1）以上の領域では1.0に固定される。
ここで、路面の摩擦係数μに基づき第２調整ゲインＧμを設定する機能は、図２における第２補正量演算部３０５の機能に相当し、第２調整ゲインＧμは第２補正量に相当する。

次に、逸脱リスク演算部３００は、走行車速Ｖcに基づき求めた第１調整ゲインＧvcと、路面の摩擦係数μに基づき求めた第２調整ゲインＧμとのうちでより大きな値を選択するセレクトハイ処理を実施し、選択した値を第３調整ゲインＧmaxにセットする（Ｇmax＝max（Ｇvc，Ｇμ））。
次に、逸脱リスク演算部３００は、第３調整ゲインＧmaxと道路曲率Ｋsとに基づき第４調整ゲインＧksを求める。

第４調整ゲインＧksは、例えば第３調整ゲインＧmaxに基づき構築される図６に示すようなマップを参照して設定される。
本実施形態では、左旋回の道路曲率Ｋsが負値で表され、右旋回の道路曲率Ｋsが正値で表される。そのため、図６に示すマップでは、左旋回と右旋回とを道路曲率Ｋsの正負で区別し、曲率Ｋsが零の直線路であるときに第４調整ゲインＧksは1.0に設定され、右旋回の道路曲率Ｋsが大きくなるほど第４調整ゲインＧksは1.0よりも大きくなり、左旋回の道路曲率Ｋsが大きくなるほど第４調整ゲインＧksは1.0よりも小さくなるように設定される。

更に、図６に示すマップでは、道路曲率Ｋsが設定曲率Ｋsth（Ｋsth＞０）よりも大きい右旋回のときの第４調整ゲインＧksは第３調整ゲインＧmaxと同じ値に設定され、道路曲率Ｋsが設定曲率Ｋsth×−１よりも小さい左旋回のときの第４調整ゲインＧksは「２−Ｇmax」に設定される。
つまり、第４調整ゲインＧksは、「Ｇmax」と「２−Ｇmax」とで挟まれる領域を可変範囲とし、道路曲率Ｋsが零であればＧks＝1.0に設定され、道路曲率Ｋsが正側に増えるほど第４調整ゲインＧksは第３調整ゲインＧmaxに近づき、道路曲率Ｋsが負側に減るほど第４調整ゲインＧksは「２−Ｇmax」に近づく。

ここで、第３調整ゲインＧmaxは、走行車速Ｖcに基づく第１調整ゲインＧvcと、路面の摩擦係数μに基づく第２調整ゲインＧμとのうちのより大きな値である。このため、右旋回時には、同じ道路曲率Ｋsであっても、走行車速Ｖcが高いほど、また、摩擦係数μが小さいほど、第４調整ゲインＧksはより大きな値に設定され、左旋回時には、同じ道路曲率Ｋsであっても、走行車速Ｖcが高いほど、また、摩擦係数μが小さいほど、第４調整ゲインＧksはより小さい値に設定されることになる。

次いで、逸脱リスク演算部３００は、第４調整ゲインＧksを用いて、道路左端から最小リスク地点ＭＲＰまでの距離Ｌslと道路右端から最小リスク地点ＭＲＰまでの距離Ｌsr を以下の数式４にしたがって演算する。

例えば、右旋回時で第４調整ゲインＧksが1.0よりも大きい値に設定された場合、道路左端から最小リスク地点ＭＲＰまでの距離Ｌslは、走行幅ＲＷの中央よりも右寄り、つまり、旋回内側寄りに設定され、数式４から求められる距離Ｌsl，Ｌsrに基づくリスクマップは、旋回内側よりも旋回外側の逸脱リスクが大きくなるように変更されることになる。
つまり、右旋回時では、道路曲率Ｋsが大きいほど、走行車速Ｖcが高いほど、更に、路面の摩擦係数μが低いほど、最小リスク地点ＭＲＰは走行幅ＲＷの中央からより道路右端寄り、つまり、旋回内側寄りに設定され、リスクマップは旋回内側よりも旋回外側の逸脱リスクが大きくなるように設定される。

一方、左旋回時で第４調整ゲインＧksが1.0よりも小さい値に設定された場合、道路左端から最小リスク地点ＭＲＰまでの距離Ｌslは、走行幅ＲＷの中央よりも左寄り、つまり、旋回内側寄りに設定され、数式４から求められる距離Ｌsl，Ｌsrに基づくリスクマップは、旋回内側よりも旋回外側の逸脱リスクが大きくなるように設定されることになる。
つまり、左旋回時では、道路曲率Ｋsが大きいほど、走行車速Ｖcが高いほど、更に、路面の摩擦係数μが低いほど、最小リスク地点ＭＲＰは走行幅ＲＷの中央からより道路左端寄り、つまり、旋回内側寄りに設定され、リスクマップは旋回内側よりも旋回外側の逸脱リスクが大きくなるように設定される。

車両がカーブを走行する場合、道路曲率Ｋsが大きいほど、走行車速Ｖcが高いほど、更に、路面の摩擦係数μが低いほど、十分な旋回力を得られずに、車両がカーブの外側（旋回外側）に逸脱する可能性が高くなる。
そこで、逸脱リスク演算部３００は、道路曲率Ｋsが大きいほど、走行車速Ｖcが高いほど、更に、路面の摩擦係数μが低いほど、最小リスク地点ＭＲＰを走行幅ＲＷの中央から旋回内側にずらすことで、旋回内側よりも旋回外側の逸脱リスクをより大きく設定する。

逸脱リスク演算部３００は、直線走行の際には、走行幅ＲＷの中央を最小リスク地点ＭＲＰとして、左右の車線に近づくにつれて逸脱リスクを大きくするが、旋回走行の際には、走行幅ＲＷの中央からカーブの走行環境に応じて最小リスク地点ＭＲＰを左右にずらし、ずらした最小リスク地点ＭＲＰを基準に走行幅ＲＷの左右に逸脱リスクを大きくする。
これにより、逸脱リスクが大きいコースを避けた自動操舵が可能になり、旋回走行において自車両のコントロール性が低下するというリスクを加味して、自車両を安全な状態に保つことを向上できる。
上記の第１調整ゲインＧvc及び第２調整ゲインＧμに基づき第３調整ゲインＧmaxを求め、第３調整ゲインＧmax及び道路曲率Ｋsに基づき第４調整ゲインＧksを求める機能が、図２における第４補正量演算部３０７の機能に相当し、第４調整ゲインＧksは第４補正量に相当する。

更に、逸脱リスク演算部３００は、第４調整ゲインＧksに基づく距離Ｌsl，Ｌsrを、自車両の挙動状態、詳細には、アンダーステアの傾向であるか否か、及び、オーバーステアの傾向であるか否かに応じて補正する機能を有する。
車両がオーバーステアの傾向であるときとは、車両が旋回内側に向けて切れ込んでいく状態であり、係る状態では、車両が旋回内側へ逸脱する可能性がある。つまり、自車両がオーバーステアの傾向である場合、十分な旋回力が得られず、コース内側へ逸脱してしまう可能性が大きくなる。
このため、自車両がオーバーステアの傾向であるときは、オーバーステアの傾向でないときに比べて、旋回外側の逸脱リスクを小さく修正し、旋回内側の逸脱リスクを大きく修正して、旋回内側への逸脱を抑止することが合理的である。

一方、車両がアンダーステアの傾向であるときとは、車両が旋回外側に膨らんでいってしまう状態であり、係る状態では、車両が旋回外側へ逸脱する可能性がある。つまり、自車両がアンダーステアの傾向である場合、十分な旋回力が得られずに自車両がコース外側へ逸脱してしまう可能性が大きくなる。
このため、自車両がアンダーステアの傾向であるときは、アンダーステアの傾向でないときに比べて、旋回内側の逸脱リスクを小さく修正し、旋回外側の逸脱リスクを大きく修正して、旋回外側への逸脱を抑止することが合理的である。

そこで、逸脱リスク演算部３００は、アンダーステア傾向及びオーバーステア傾向でのリスク設定の要求に基づきリスクマップの補正項Ｕnsを演算し、係る補正項Ｕns及び第４調整ゲインＧksを用いて数式５にしたがって距離Ｌsl，Ｌsr（最小リスク地点ＭＲＰ）を演算する。

但し、上記数式５においては、数式６に示す関係が満たされるものとする。

図７のフローチャートは、逸脱リスク演算部３００による補正項Ｕnsの演算手順を示す。
なお、図７のフローチャートに示した補正項Ｕnsを演算する機能は、図２における第３補正量演算部３０６の機能に相当し、補正項Ｕnsは第３補正量に相当する。

逸脱リスク演算部３００は、ステップＳ８０１で、自車両の挙動状態の１つであるオーバーステアに関する入力情報に基づき、自車両がオーバーステアの傾向であるか否かを判断する。
そして、自車両がオーバーステアの傾向である場合、逸脱リスク演算部３００は、ステップＳ８０２に進み、オーバーステア傾向に応じてリスクマップを修正するための補正項Ｕnsを、例えば図８に示すようなマップを参照して求める。

図８の補正項Ｕnsのマップは、オーバーステア傾向であるときの道路曲率Ｋsと補正項Ｕnsとの相関を示し、道路曲率Ｋsの絶対値が設定値Ksth2以下である領域、つまり、略直線路である場合では補正項Ｕnsは零に設定され、右旋回での補正項Ｕnsは道路曲率Ｋsが大きくなるほど絶対値が大きな負の値に設定され、左旋回での補正項Ｕnsは道路曲率Ｋsが大きくなるほど絶対値が大きな正の値に設定され、道路曲率Ｋsの絶対値が設定値Ksth3以上では補正項Ｕnsの絶対値は一定値Unsmax, −Unsmaxを保持する。

例えば、左旋回のときにオーバーステアの傾向になると、補正項Ｕnsが零よりも大きな正の値に設定される結果、距離Ｌslはオーバーステアの傾向ではないときよりも長く補正され、最小リスク地点ＭＲＰはより旋回外側に修正されることになる。
そして、係る最小リスク地点ＭＲＰに基づくリスクマップでは、オーバーステアの傾向でないときに比べて、旋回外側の逸脱リスクが小さく、旋回内側の逸脱リスクが大きく修正され、旋回内側への逸脱を抑止する。

一方、逸脱リスク演算部３００は、ステップＳ８０１で、自車両がオーバーステアの傾向ではないと判断すると、ステップＳ８０３に進み、自車両の挙動状態の１つであるアンダーステアに関する入力情報に基づき、自車両がアンダーステアの傾向であるか否かを判断する。
そして、自車両がアンダーステアの傾向である場合、逸脱リスク演算部３００は、ステップＳ８０４に進み、アンダーステア傾向に応じてリスクマップを修正するための補正項Ｕnsを、例えば図９に示すようなマップを参照して求める。

図９の補正項Ｕnsのマップは、アンダーステア傾向であるときの道路曲率Ｋsと補正項Ｕnsとの相関を示し、道路曲率Ｋsの絶対値が設定値以下である領域、つまり、略直線路である場合では補正項Ｕnsは零に設定され、右旋回での補正項Ｕnsは道路曲率Ｋsが大きくなるほど絶対値が大きな正の値に設定され、左旋回での補正項Ｕnsは道路曲率Ｋsが大きくなるほど絶対値が大きな負の値に設定される。

例えば、左旋回のときにアンダーステア状態になると、補正項Ｕnsが零よりも小さい負の値に設定される結果、距離Ｌslはアンダーステアの傾向ではないときよりも短く補正され、最小リスク地点ＭＲＰはより旋回内側に修正されることになる。
そして、係る最小リスク地点ＭＲＰに基づくリスクマップでは、アンダーステアの傾向でないときに比べて、旋回外側の逸脱リスクが大きく、旋回内側の逸脱リスクが小さく修正され、旋回外側への逸脱を抑止する。

また、逸脱リスク演算部３００は、ステップＳ８０３で自車両がアンダーステアの傾向ではないと判断すると、ステップＳ８０５に進み、補正項Ｕnsを零に設定する。
つまり、自車両がオーバーステアの傾向ではなく、アンダーステアの傾向でもない場合、車両の挙動状態に基づくリスクマップの変更は不要であるので、逸脱リスク演算部３００は、補正項Ｕnsを零に設定する。

以上のようにして、逸脱リスク演算部３００は、道路曲率Ｋs、走行車速Ｖc、更に、路面の摩擦係数μに応じて第４調整ゲインＧksを演算し、更に、アンダーステア、オーバーステアなどの自車両の挙動状態に応じて補正項Ｕnsを演算し、演算した第４調整ゲインＧks及び補正項Ｕnsを用いて上記の数式５にしたがって距離Ｌsl，Ｌsrを演算する。

そして、逸脱リスク演算部３００は、０≦ｕ≦ａ・Ｌslの領域では走行幅ＲＷの左端に近づくにしたがって逸脱リスクを指数関数的に増加させ、Ｌsl＋（１−ａ）・Ｌsr＜ｕ≦ＲＷの領域では、走行幅ＲＷの右端に近づくにしたがって逸脱リスクを指数関数的に増加させるリスク分布を設定し、リスクマップを作成する。
上記の第４調整ゲインＧks及び補正項Ｕnsを用いて距離Ｌsl，Ｌsrを演算し、演算した距離Ｌsl，Ｌsrに基づきリスクマップを作成する機能が、図２におけるリスクマップ演算部３０８の機能に相当する。

図１０は、車両の走行状態に応じたリスクマップの変遷の一態様を示す。
自車両が第１位置を走行している場合、直線路であるため、走行幅ＲＷの中央が最小リスク地点ＭＲＰに設定され、左右対称なリスクマップが設定される。

また、自車両が第２位置を走行している場合、直線路であるが前方右側に障害物があるため、係る障害物を避けた走行幅ＲＷの中央が最小リスク地点ＭＲＰに設定され、左右対称なリスクマップが設定される。
また、自車両が第３位置を走行している場合、車線幅の右側にあった障害物が無くなっているため、走行幅ＲＷ（換言すれば、車線幅）の中央が最小リスク地点ＭＲＰに再度設定されるようになり、左右対称なリスクマップが設定される。

また、自車両が第４位置を走行している場合、前方の左カーブの曲率Ｋsに応じて最小リスク地点ＭＲＰが走行幅ＲＷの中央から旋回内側に変更され、旋回内側の逸脱リスクが旋回外側よりも小さく変更される。
更に、自車両が第５位置を走行している場合、自車両がアンダーステアの傾向であるため、左カーブの曲率Ｋsに応じて変更された最小リスク地点ＭＲＰが更に旋回内側に向けて変更され、旋回内側の逸脱リスクが旋回外側よりも更に小さく変更される。

次に、上記のように設定されるリスクマップに基づき操舵制御を行うアクチュエータ操作量演算部４００の機能の一態様を説明する。
アクチュエータ操作量演算部４００の第１逸脱リスク演算部４０４及び第２逸脱リスク演算部４０５は、前方の注視点（Xs，Ys）から道路左端までの距離hsを求め、リスクマップ関数の入力変数ｕに距離hsを代入して、現在の車両の走行状態におけるコース逸脱リスク演算する。

第１逸脱リスク演算部４０４は、コース逸脱リスクとして、道路左端からの車両の逸脱リスクである左路端逸脱リスクCOR_Lを演算し、第２逸脱リスク演算部４０５は、コース逸脱リスクとして、道路右端からの車両の逸脱リスクである右路端逸脱リスクCOR_Rを演算する。
ここで、第１逸脱リスク演算部４０４及び第２逸脱リスク演算部４０５は、距離hsが０≦hs≦ａ・Ｌslを満たすとき、数式７にしたがって左路端逸脱リスクCOR_L及び右路端逸脱リスクCOR_Rをそれぞれ演算する。

また、第１逸脱リスク演算部４０４及び第２逸脱リスク演算部４０５は、距離hsがＬsl＋（１−ａ）・Ｌsr＜hs≦ＲＷを満たすとき、数式８にしたがって左路端逸脱リスクCOR_L及び右路端逸脱リスクCOR_Rをそれぞれ演算する。

また、第１逸脱リスク演算部４０４及び第２逸脱リスク演算部４０５は、距離hsがａ・Ｌsl＜hs＜Ｌslを満たすとき、及び、距離hsがＬsl＜hs≦Ｌsl＋（１−ａ）・Ｌsrを満たすとき、左路端逸脱リスクCOR_L及び右路端逸脱リスクCOR_Rをともに零とする。

次に、Ｆ／Ｆ操作量演算部４０３は、前方の注視点（Xs，Ys）における道路曲率Ｋsと、走行車速Ｖcとを用いて、自車両が前方のカーブを走行するために必要な旋回力FY_FFをフィードフォワード操作量として、数式９にしたがって演算する。
なお、数式９において、ｍは自車両の質量を示す。

次に、Ｆ／Ｂ操作量演算部４０２は、外界認識情報から目標走行点（Xp，Yp）を求め、この目標走行点（Xp，Yp）と前方の注視点（Xs，Ys）との距離Ｇ_FBに基づき、例えば数式１０に示すように、偏差に基づくＰＩＤ制御などを用いて、フィードバック操作量FY_FBを演算する。

次いで、目標操舵量演算部４０６は、フィードフォワード操作量FY_FFとフィードバック操作量FY_FBとの和FY_Vを、自車両が前方のカーブを安定的に走行するのに必要な横力として演算する。
また、目標操舵量演算部４０６は、横力FY_Vを車両に与えたときに発生するヨーモーメントMLを、数式１１に示す伝達関数にしたがって演算する。

なお、ｍは車両質量、Ｖcは走行車速、Kfは前輪のコーナリングパワー、Krは後輪のコーナリングパワー、lfは重心点と前軸との距離、lrは重心点と後前軸との距離、ｌはホイルベース、Izは車両慣性、Ａはスタビリティファクタ、Sはラプラス演算子である。

但し、Gr(0)、Gβ(0)、Tr、Tβは、数式１２に示すように定義される。

また、ヨーモーメント演算部２２１から、車両挙動安定化ヨーモーメントMstが与えられるとき、自車両が車両挙動を安定化しつつ、前方のコースを好適に走行するための運動は以下の数式１３で記述可能である。
但し、数式１３において、FY_fは前輪２輪の横力合力、FY_rは後輪２輪の横力合力である。

上記数式１３を整理すると、下記数式１４が得られる。

そこで、目標操舵量演算部４０６は、数式１４にしたがって演算した前輪横力FY_fに基づいて、操舵角度δを数式１５にしたがって演算する。
但し、βは横滑り角度、γはヨーレートである。

以上が、基本的な操舵角度δの演算手順であり、以下では、車線からの逸脱リスクを加味した操舵角度δの演算処理を説明する。
例えば、右カーブを走行するときに、旋回内側である右側への逸脱リスクが高い場合を想定する。右カーブ走行の場合、フィードフォワードＦ／Ｆ操作量FY_FFは、自車両を右側へ移動させる力を要求するが、フィードバック操作量FY_FBは、右側への逸脱リスクが高いことから左側へ自車両を移動させる力を要求することになる。

ここで、フィードフォワード操作量FY_FFとフィードバック操作量FY_FBとのバランスにもよるが、右側への逸脱リスクがある場合に、フィードフォワード操作量FY_FFによる右移動要求値が悪影響を及ぼして車線を逸脱する懸念がある。
そこで、目標操舵量演算部４０６は、以下のように、フィードフォワード操作量FY_FF、及び、フィードバック操作量FY_FBを逸脱リスクCOR_L，COR_Rに応じて修正する。

まず、目標操舵量演算部４０６は、道路曲率Ksの正負に基づき左旋回であるか右旋回であるかを判別し、フィードフォワード操作量FY_FFを逸脱リスクCOR_L，COR_Rに基づき下記のようにして修正する。
・Ｋs＜０のとき（左旋回時）
FY*_FF=m・Ks・Vc²・（１−COR_L）
・Ｋs＞０のとき（右旋回時）
FY*_FF=m・Ks・Vc²・（１−COR_R）
つまり、目標操舵量演算部４０６、例えば右カーブを走行するときに、旋回内側である右側への逸脱リスクが高くなるほど、フィードフォワードＦ／Ｆ操作量FY_FFをより小さく補正し、自車両を旋回内側である右側へ移動させる横力を減じる。これにより、車両が旋回内側に逸脱することを抑制できる。

また、目標操舵量演算部４０６は、目標走行点（Xp，Yp）と前方の注視点（Xs，Ys）との距離Ｇ_FBの正負に基づき、自車両が目標走行点よりも右側を走行しているか左側を走行しているかを判別し、フィードバック操作量FY_FBを逸脱リスクCOR_L，COR_Rに基づき下記のように修正する。
・Ｇ_FB＜０のとき（目標走行点よりも右側を走行中）
FY*_FB＝PID（Ｇ_FB）・（１−COR_L）
・Ｇ_FB＞０のとき（目標走行点よりも左側を走行中）
FY*_FB＝PID（Ｇ_FB）・（１−COR_R）
つまり、目標操舵量演算部４０６は、例えば車両が目標走行点よりも右側を走行中であって、フィードバック操作量FY_FBが左側へ自車両を移動させる力を要求する場合、左路端逸脱リスクCOR_Lが高いほど車両を目標走行点に向けて移動させる横力を減じる。これにより、フィードバック操作量FY_FBが生じさせる横力によって車両が車線から逸脱してしまうことを抑制できる。

また、目標操舵量演算部４０６は、ヨーモーメント演算部２２１で演算された車両挙動安定化ヨーモーメントMstを逸脱リスクCOR_L，COR_Rに応じて補正し、操舵角度δの演算に用いる。
例えば、右側への車線逸脱リスクが高い場合であって、車両が左向きにスピンする傾向にあり、安定化のために右旋回促進モーメントが要求される場合を想定する。
この場合、上記のようにして操舵角度δが決定されると、右操舵、つまり、カウンターステアが発生し、車線からの逸脱を助長する懸念がある。

そこで、目標操舵量演算部４０６は、以下のように、車両挙動安定化ヨーモーメントMstを逸脱リスクCOR_L，COR_Rに応じて補正する。
・Mst＜0のとき（左旋回促進）
M*st＝Mst・（１−COR_L）
・Mst＞0のとき（右旋回促進）
M*st＝Mst・（１−COR_R）
つまり、例えば右旋回を促進させる車両挙動安定化ヨーモーメントMstが要求されるときに、右路端から逸脱するリスクが高いと、車両挙動安定化ヨーモーメントMstをより小さく補正して右旋回の促進を抑制し、右路端からの逸脱を抑止する。
そして、目標操舵量演算部４０６は、補正後の車両挙動安定化ヨーモーメントM*stに基づいて操舵角度δを演算する。

目標操舵量演算部４０６は、上記のように、逸脱リスクCOR_L，COR_Rに応じて補正したフィードフォワード操作量FY*_FF、フィードバック操作量FY*_FB、及び、車両挙動安定化ヨーモーメントM*stを用いて操舵角度δを演算する。
係る構成であれば、逸脱リスクが高い場合は、逸脱リスクが高い側のコース路端から自車両が離れる操舵が優先される。そして、自車両が路端から離れると、通常通りに車両安定化要求値が適切に処理され、その中間もシームレスに繋げることができる。

例えば、第１の走行幅をもつ直進路から、当該直進路と同じ走行幅である第２の走行幅をもつ旋回路へ車両を所定の速度以上で進入させた場合、直進路での左右対称のリスクマップ、例えば、図１０の第３位置でのリスクマップから、旋回外側への逸脱リスクを考慮して最小リスク地点ＭＲＰが旋回内側に寄りに修正されたリスクマップ、例えば、図１０の第４位置又は第５位置でのリスクマップに変更され、逸脱リスクが高い旋回外側のコース路端から自車両が離れるように操舵されることになる。

つまり、直進路の走行幅と、当該直進路に続く旋回路の走行幅が同じでも、それぞれで最小リスク地点ＭＲＰが異なるリスクマップが作成されることで、結果的に、直進路と旋回路とでは、走行幅ＲＷ内で自車両が走行する左右方向の位置が異なるようになる。
したがって、旋回路において自車両のコントロール性が低下するというリスクを加味して、自車両を安全な状態に保つことを向上できる。

上記実施形態で説明した各技術的思想は、矛盾が生じない限りにおいて、適宜組み合わせて使用することができる。
また、好ましい実施形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。

上記実施形態の運転支援装置、運転支援方法及び運転支援システムは、道路曲率、車体速度、路面摩擦係数、及び、オーバーステア／アンダーステアに基づきリスクマップを変更するが、係る構成に限定されるものではなく、例えば、道路曲率のみに基づきリスクマップを変更したり、車体速度、路面摩擦係数、操舵特性（オーバーステア／アンダーステア）のうちの少なくとも１つと道路曲率とに基づきリスクマップを変更したりすることができる。

また、上記実施形態では、距離Ｌsl，Ｌsr、つまり、最小リスク地点ＭＲＰの変更によってリスクマップを変更するが、リスクマップの作成方法や変更方法を上記実施形態に限定するものではなく、種々の変形態様を採り得ることは自明である。
また、運転支援装置、運転支援方法及び運転支援システムは、リスクマップを道路の左右方向の傾斜角などに応じて変更することができる。例えば、同じ道路曲率のカーブであっても、旋回外側に比べて旋回内側が低くなる傾斜を有するカーブでは、左右方向に平であるカーブに比べて旋回外側のリスクをより小さく補正しても、自車両を安全な状態に保つことが可能である。

１…車両、１２…ステアリング装置、１３…外界認識コントロールユニット（外界認識部）、１４…運転支援コントロールユニット（運転支援装置）、２００…運転支援システム、２１２…車体速度取得部、２１３…路面摩擦係数取得部、２１４…オーバーステア判断部、２１５…アンダーステア判断部、３００…逸脱リスク演算部、４００…アクチュエータ操作量演算部、５００…アクチュエータ操作出力部

Claims

外界認識部により取得された車両の前方におけるカーブの走行環境に関する情報に基づいて、前方注視点において前記車両が走行する走行幅からの逸脱のリスク分布に関する情報を、旋回内側のリスクが旋回外側よりも大きくなるようにまたは旋回外側のリスクが旋回内側よりも大きくなるように変更し、
前記リスク分布に関する情報を参照して、前方注視点における前記走行幅からの逸脱のリスクを求め、
前記車両が前記カーブを走行するための前記車両の操舵に関するアクチュエータの操作量に関する情報を、前記走行幅からの逸脱のリスクに基づき変更して前記アクチュエータに出力することを特徴とする運転支援装置。
請求項１に記載の運転支援装置において、
前記カーブの走行環境に関する情報の１つである前記カーブの道路曲率が大きくなるにしたがって、前記走行幅の旋回外側のリスクが旋回内側に比べて大きくなるように前記逸脱のリスク分布を変更することを特徴とする運転支援装置。
請求項１に記載の運転支援装置において、
車両挙動検出部により取得された前記車両の挙動状態に関する情報の１つであるアンダーステアに関する情報がアンダーステアの傾向とされた場合、前記走行幅の旋回外側のリスクがより大きくなるように前記逸脱のリスク分布を変更することを特徴とする運転支援装置。
請求項１に記載の運転支援装置において、
車両挙動検出部により取得された前記車両の挙動状態に関する情報の１つである前記車両の速度が大きくなるにしたがって、前記走行幅の旋回外側のリスクがより大きくなるように前記逸脱のリスク分布を変更することを特徴とする運転支援装置。
請求項１に記載の運転支援装置において、
前記カーブの走行環境に関する情報の１つである前記車両の車輪の接地路面の摩擦係数が低くなるにしたがって、前記走行幅の旋回外側のリスクがより大きくなるように前記逸脱のリスク分布を変更することを特徴とする運転支援装置。
請求項１に記載の運転支援装置において、
車両挙動検出部により取得された前記車両の挙動状態に関する情報の１つであるオーバーステアに関する情報がオーバーステアの傾向とされた場合、前記走行幅の旋回内側のリスクがより大きくなるように前記逸脱のリスク分布を変更することを特徴とする運転支援装置。
請求項１に記載の運転支援装置において、
前記逸脱のリスク分布は、リスクが最小となる位置を基準に前記走行幅の左右にリスクが大きくなるように分布されるものであって、前記カーブの走行環境に基づいて前記リスクが最小となる位置を変更することを特徴とする運転支援装置。
外界認識部により取得された車両の前方におけるカーブの走行環境に関する情報に基づいて、前方注視点において前記車両が走行する走行幅からの逸脱のリスク分布に関する情報を、旋回内側のリスクが旋回外側よりも大きくなるようにまたは旋回外側のリスクが旋回内側よりも大きくなるように変更し、
前記リスク分布に関する情報を参照して、前方注視点における前記走行幅からの逸脱のリスクを求め、
前記車両が前記カーブを走行するための前記車両の操舵に関するアクチュエータの操作量に関する情報を、前記走行幅からの逸脱のリスクに基づき変更して前記アクチュエータに出力することを特徴とする運転支援方法。
車両の前方におけるカーブの走行環境に関する情報を取得する外界認識部と、
前記外界認識部により取得された前記カーブの走行環境に関する情報に基づいて、前方注視点において前記車両が走行する走行幅からの逸脱のリスク分布に関する情報を、旋回内側のリスクが旋回外側よりも大きくなるようにまたは旋回外側のリスクが旋回内側よりも大きくなるように変更する逸脱リスク演算部と、
前記逸脱リスク演算部によって求められた前記逸脱のリスク分布に関する情報を参照して、前方注視点における前記走行幅からの逸脱のリスクを求め、前記車両が前記カーブを走行するための前記車両の操舵に関するアクチュエータの操作量に関する情報を、前記走行幅からの逸脱のリスクに基づき変更するアクチュエータ操作量演算部と、
前記アクチュエータ操作量演算部によって求められた前記アクチュエータの操作量に関する情報を前記アクチュエータに出力するアクチュエータ操作出力部と、
を備えることを特徴とする運転支援システム。