JP7505840B2 - 車両の運転支援装置 - Google Patents

Description

本発明は、運転支援制御の制御対象となる走行路を競技用走行路に拡張した車両の運転支援装置に関する。

近年、自動車等の車両においては、ドライバの運転操作の負担を軽減するとともに、安全性の向上を実現することを目的として、ドライバの運転操作を支援するための運転支援装置が実用化されている。この種の運転支援装置では、ドライバによる主体的な運転操作を前提として操舵支援制御や加減速制御を行う運転支援モードや、ドライバの運転操作を必要とすることなく車両を走行させるための運転支援モード（所謂、自動運転モード）についての各種技術が開発されている（例えば、特許文献１参照）。

ところで、運転支援制御は、一般に、現在地から目的地までの走行ルート（すなわち、一般道、高速道等の公道により構成される走行ルート）を自車両が走行する際に適用される。その一方で、このような運転支援制御を競技用走行路に拡張して適用すれば、競技用走行に不慣れなドライバに対しても、安全に競技用の運転技術を習得させることが期待できる。

特開２０１９－１７２１１３号公報

しかしながら、上述のような運転支援装置は、基本的には、安全側に所定のマージンを持たせて車両の挙動を制御するためのものである。従って、運転支援制御を構成する制御の中には競技用走行には馴染まない制御もあり、競技用走行路以外の走行路で行う各種制御をそのまま実行すると競技走行を妨げる虞がある。

その一方で、競技用走行路では、他の走行路に比べて高速で走行することが想定されるため、特に競技用走行に不慣れなドライバに対しては、最低限の安全性を確保することが望ましい。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、安全性を確保した上で、競技走行を妨げることなく、競技用走行路における運転支援を行うことができる車両の運転支援装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様による車両の運転支援装置は、道路地図の情報を記憶する記憶手段と、前記道路地図上における自車位置を推定し、前記自車位置に基づいて自車両が走行中の走行路の道路種別を判定する自車位置推定手段と、競技用走行路以外の走行路に適用される第１の走行制御設定、及び、前記第１の走行制御設定とは制御特性及び制御内容のうちの少なくとも何れか１つが異なり、前記競技用走行路に適用される第２の走行制御設定を有し、前記第１の走行制御設定或いは前記第２の走行制御設定を選択的に適用して自車両の運転支援制御を行う運転支援制御手段と、判定した前記道路種別に応じて前記運転支援制御が適用する前記走行制御設定を切り替える制御切替手段と、を備え、前記第１の走行制御設定は、自車両を自車走行車線の中央に維持する車線中央維持制御を含み、前記第２の走行制御設定は、前記車線中央維持制御に代えて、前記競技用走行路を高速で走行するための理想経路を維持するための理想経路維持制御を含み、前記理想経路は、車線区画線の位置を仮想的に路肩のエッジまで移動させた仮想的な車線区画線により定める自車走行車線に対して設定される。
また、本発明の他態様による車両の運転支援装置は、道路地図の情報を記憶する記憶手段と、前記道路地図上における自車位置を推定し、前記自車位置に基づいて自車両が走行中の走行路の道路種別を判定する自車位置推定手段と、競技用走行路以外の走行路に適用される第１の走行制御設定、及び、前記第１の走行制御設定とは制御特性及び制御内容のうちの少なくとも何れか１つが異なり、前記競技用走行路に適用される第２の走行制御設定を有し、前記第１の走行制御設定或いは前記第２の走行制御設定を選択的に適用して自車両の運転支援制御を行う運転支援制御手段と、判定した前記道路種別に応じて前記運転支援制御が適用する前記走行制御設定を切り替える制御切替手段と、を備え、前記第１の走行制御設定及び前記第２の走行制御設定は、自車走行車線内の走行を維持するための車線逸脱抑制制御を含み、前記第２の走行制御設定における前記車線逸脱抑制制御は、前記自車走行車線を区画する車線区画線の位置を仮想的に路肩のエッジまで移動させる。

本発明の車両の運転支援装置によれば、安全性を確保した上で、競技走行を妨げることなく、競技用走行路における運転支援を行うことができる。

車両の運転支援装置を示す概略構成図 電動パワーステアリングモータの操舵トルク－電動モータ基本電流の特性の一例を示す説明図 車線中央維持制御におけるフィードフォワード制御の説明図 車線逸脱抑制制御におけるＸ－Ｚ座標上における自車両及び車線と各パラメータの説明図 走行制御設定の切替制御ルーチンを示すフローチャート

以下に図面を参照しながら、本発明の一態様の実施形態について詳細に説明する。図１に示す運転支援装置１は、自動車などの車両（自車両）に搭載されている。この運転支援装置１は、車外の走行環境を認識するためのセンサユニット（走行環境認識手段）として、ロケータユニット１１及びカメラユニット２１を有し、これらの両ユニット１１，２１が互いに依存することのない完全独立の多重系を構成している。また、運転支援装置１は、走行制御ユニット（以下、「走行＿ＥＣＵ」と称す）２２と、エンジン制御ユニット（以下「Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ」と称す）２３と、パワーステアリング制御ユニット（以下「ＰＳ＿ＥＣＵ」と称す）２４と、ブレーキ制御ユニット（以下「ＢＫ＿ＥＣＵ」と称す）２５と、を備え、これら各制御ユニット２２～２５が、ロケータユニット１１およびカメラユニット２１と共に、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）などの車内通信回線１０を介して接続されている。

ロケータユニット１１は、道路地図上の自車位置を推定するものであり、自車位置を推定するロケータ演算部１２を有している。このロケータ演算部１２の入力側には、自車両の前後左右の加速度を検出する加速度センサ１３、前後左右の各車輪の回転速度を検出する車輪速センサ１４、自車両の角速度または角加速度を検出するジャイロセンサ１５、複数の測位衛星から発信される測位信号を受信するＧＮＳＳ受信機１６など、自車両の位置（自車位置）を推定するに際し、必要とするセンサ類が接続されている。

また、ロケータ演算部１２には、記憶手段としての高精度道路地図データベース１８が接続されている。高精度道路地図データベース１８は、ＨＤＤなどの大容量記憶媒体であり、高精度な道路地図情報（ダイナミックマップ）が記憶されている。この高精度道路地図情報は、自動運転を行う際に必要とする車線データとして、道路種別（例えば、一般路、山岳路、高速道路、及び、競技用走行路等）、車線幅データ、車線中央位置座標データ、車線の進行方位角データ、制限速度などを保有している。この車線データは、道路地図上の各車線に数メートル間隔で格納されている。

ロケータ演算部１２は、自車位置を推定する自車位置推定手段としての自車位置推定部１２ａ、地図情報取得部１２ｂを備えている。地図情報取得部１２ｂは、例えばドライバが自動運転に際してセットした目的地に基づき、現在地から目的地までのルート地図情報を高精度道路地図データベース１８に格納されている地図情報から取得する。

また、地図情報取得部１２ｂは、取得したルート地図情報（ルート地図上の車線データ）を自車位置推定部１２ａへ送信する。自車位置推定部１２ａは、ＧＮＳＳ受信機１６で受信した測位信号に基づき自車両の位置座標を取得する。また、自車位置推定部１２ａは、取得した位置座標をルート地図情報上にマップマッチングして、道路地図上の自車位置を推定すると共に走行車線を特定し、道路地図データに記憶されている走行車線中央の道路曲率を取得する。

また、自車位置推定部１２ａは、トンネル内走行などのようにＧＮＳＳ受信機１６の感度低下により測位衛星からの有効な測位信号を受信することができない環境において、車輪速センサ１４で検出した車輪速に基づき求めた車速、ジャイロセンサ１５で検出した角速度、前後加速度センサ１３で検出した前後加速度に基づいて自車位置を推定する自律航法に切換えて、道路地図上の自車位置を推定する。

さらに、自車位置推定部１２ａは、上述のようにＧＮＳＳ受信機１６で受信した測位信号或いはジャイロセンサ１５等で検出した情報等に基づいて道路地図上の自車位置を推定すると、推定した道路地図上の自車位置に基づき、自車両が走行中の走行路の道路種別等を判定する。

カメラユニット２１は、車室内前部の上部中央に固定されており、車幅方向中央を挟んで左右対称な位置に配設されているメインカメラ２１ａおよびサブカメラ２１ｂからなる車載カメラ（ステレオカメラ）と、画像処理ユニット（ＩＰＵ）２１ｃおよび走行環境認識部２１ｄを有している。なお、カメラユニット２１を構成するカメラはステレオカメラに限定されるものではなく、例えば、単眼カメラをレーダ等と組合せることによって構成することも可能である。また、走行環境を認識するためのユニットとして、カメラユニット２１に代えて、他のセンサ（例えば、レーダ、ＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging、Laser Imaging Detection and Ranging）等）を用いたセンサユニットを採用することも可能である。

ＩＰＵ２１ｃは、両カメラ２１ａ，２１ｂで撮像した自車両前方の前方走行環境画像情報を所定に画像処理し、対応する対象の位置のズレ量から求めた距離情報を含む前方走行環境画像情報（距離画像情報）を生成する。

走行環境認識部２１ｄは、ＩＰＵ２１ｃから受信した距離画像情報などに基づき、自車両が走行する進行路（自車進行路）の左右を区画する区画線の道路曲率[１/ｍ]、および左右区画線間の幅（車幅）を求める。この道路曲率、および車幅の求め方は種々知られているが、例えば、走行環境認識部２１ｄは、道路曲率を前方走行環境画像情報に基づき輝度差による二値化処理にて、左右の区画線を認識し、最小二乗法による曲線近似式などにて左右区画線の曲率を所定区間毎に求め、さらに、両区画線間の曲率の差分から車幅を算出する。

そして、走行環境認識部２１ｄは、この左右区間線の曲率と車線幅とに基づき車線中央の道路曲率を求め、さらに、車線中央を基準とする自車両の横位置偏差、正確には、車線中央から自車両の車幅方向中央までの距離である自車横位置偏差ｘｖを算出する。

また、走行環境認識部２１ｄは、距離画像情報に対して所定のパターンマッチングなどを行い、道路に沿って存在するガードレール、縁石および立体物の認識を行う。ここで、走行環境認識部２１ｄにおける立体物の認識では、例えば、立体物の種別、立体物までの距離、立体物の速度、立体物と自車両との相対速度などの認識が行われる。

ロケータ演算部１２の自車位置推定部１２ａで推定した自車位置、カメラユニット２１の走行環境認識部２１ｄで求めた自車横位置偏差ｘｖおよび立体物情報などは、走行＿ＥＣＵ２２で読込まれる。また、走行＿ＥＣＵ２２の入力側には、各種スイッチ・センサ類として、ドライバが自動運転（運転支援制御）のオン／オフ切換等を行うモード切換スイッチ３２と、ドライバによる運転操作量としての操舵角（ハンドル角）及び操舵トルクをそれぞれ検出する舵角センサ３３及び操舵トルクセンサ３４と、ドライバによる運転操作量としてのブレーキペダルの踏込量を検出するブレーキセンサ３５と、ドライバによる運転操作量としてのアクセルペダルの踏込量を検出するアクセルセンサ３６と、自車両に作用するヨーレートを検出するヨーレートセンサ３７と、が接続されている。

また、走行＿ＥＣＵ２２の出力側には、報知装置３９が接続されている。この報知装置３９は、例えば、自車両のインストルメントパネルに設けられたディスプレイや、スピーカ等を有して構成されている。

走行＿ＥＣＵ２２には、運転モードとして、手動運転モードと、運転支援制御のためのモードである第１の運転支援モード及び第２の運転支援モードと、退避モードと、が設定されている。

ここで、手動運転モードとは、ドライバによる保舵を必要とする運転モードであり、例えば、ドライバによるステアリング操作、アクセル操作およびブレーキ操作などの運転操作に従って、自車両を走行させる運転モードである。

また、第１の運転支援モードも同様に、ドライバによる保舵を必要とする運転モードである。すなわち、第１の運転支援モードは、ドライバによる運転操作を反映しつつ、例えば、Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ２３、ＰＳ＿ＥＣＵ２４、ＢＫ＿ＥＣＵ２５などの制御を通じて、主として、先行車追従制御（Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｃｒｕｉｓｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）と、車線中央維持（ＡＬＫＣ：Active Lane Keep Centering）制御および車線逸脱抑制（Active Lane Keep Bouncing）制御と、を適宜組み合わせて行うことにより、目標走行経路に沿って自車両を走行させる、いわば半自動運転モードである。

また、第２の運転支援モードとは、ドライバによる保舵、アクセル操作およびブレーキ操作を必要とすることなく、例えば、Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ２３、ＰＳ＿ＥＣＵ２４、ＢＫ＿ＥＣＵ２５などの制御を通じて、主として、先行車追従制御と、車線中央維持制御および車線逸脱抑制制御とを適宜組み合わせて行うことにより、目標走行経路に沿って自車両を走行させる自動運転モードである。

さらに、手動運転モード、第１，第２の運転支援モードにおいて、走行路前方に障害物が存在する場合、或いは、走行路前方のカーブに対して自車両がオーバースピードで進入することが予測される場合等には、走行＿ＥＣＵ２２は、ＢＫ＿ＥＣＵ２５等に対する制御を通じて緊急ブレーキ制御や減速制御等を適宜行うことが可能となっている。

退避モードは、例えば、第２の運転支援モードによる走行中に、当該モードによる走行が継続不能となり、且つ、ドライバに運転操作を引き継ぐことができなかった場合（すなわち、手動運転モード、または、第１の運転支援モードに遷移できなかった場合）に、自車両を路側帯などに自動的に停止させるためのモードである。

このように設定された各運転モードは、モード切換スイッチ３２に対する操作状況等に基づき、走行＿ＥＣU２２において選択的に切換可能となっている。

Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ２３の出力側には、スロットルアクチュエータ２７が接続されている。このスロットルアクチュエータ２７は、エンジンのスロットルボディに設けられている電子制御スロットルのスロットル弁を開閉動作させるものであり、Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ２３からの駆動信号によりスロットル弁を開閉動作させて吸入空気流量を調整することで、所望のエンジン出力を発生させる。

ＰＳ＿ＥＣＵ２４の出力側には、電動パワステモータ２８が接続されている。この電動パワステモータ２８は、ステアリング機構にモータの回転力で操舵トルクを付与するものであり、自動運転では、ＰＳ＿ＥＣＵ２４からの駆動信号により電動パワステモータ２８を制御動作させることで、現在の走行車線の走行を維持させる車線維持制御、および自車両を隣接車線へ移動させる車線変更制御（追越制御などのための車線変更制御）が実行される。

ＢＫ＿ＥＣＵ２５の出力側には、ブレーキアクチュエータ２９が接続されている。このブレーキアクチュエータ２９は、各車輪に設けられているブレーキホイールシリンダに対して供給するブレーキ油圧を調整するもので、ＢＫ＿ＥＣＵ２５からの駆動信号によりブレーキアクチュエータ２９が駆動されると、ブレーキホイールシリンダにより各車輪に対してブレーキ力が発生し、強制的に減速される。

このような運転支援装置１において、走行＿ＥＣＵ２２は、上述の運転支援制御（第１，第２の運転支援モード）で実行される走行制御設定として、制御特性及び制御内容が異なる少なくとも２以上の走行制御設定を有する。具体的には、走行＿ＥＣＵ２２は、競技用走行路以外の走行路において適用される第１の走行制御設定と、競技用走行路において適用される第２の走行制御設定と、を有する。そして、走行＿ＥＣＵ２２は、現在、自車両が走行している走行路の道路種別が競技用走行路以外である場合には第１の走行制御設定を用いて運転支援制御を行い、自車両が走行している走行路の道路種別が競技用走行路である場合には第２の走行制御設定を用いて運転支援制御を行う。このように、本実施形態において、走行＿ＥＣＵ２２は、運転支援制御手段、及び、制御切替手段としての各機能を実現する。

ここで、各走行制御設定は、上述の先行車追従制御、車線中央維持制御、車線逸脱抑制制御、緊急ブレーキ制御、及び、減速制御等の各種制御内容を所定の制御特性にて所定に組み合わせたものである。なお、第１の走行制御設定は、走行路の種類（例えば、一般路、山岳走路、及び、高速道路等）を必要に応じて細分化し、細分化した走行路の種類毎に異なる複数の走行制御設定とすることも可能である。すなわち、第１の走行制御設定として、例えば、高速道路を走行する際に使用する制御設定や、一般路を走行する際に使用する制御設定をそれぞれ設定してもよい。その際、例えば、車線逸脱制御に衝突被害軽減制御等を適宜組み合わせてもよい。

ところで、例えば、車線中央維持制御として、走行＿ＥＣＵ２２は、概ね以下の処理を行う。

すなわち、走行＿ＥＣＵ２２は、先ず、予め設定しておいた操舵トルクＴｄ－電動モータ基本電流値Ｉｐｓｂの特性マップを参照して（図２参照）、ドライバの操舵トルクＴｄに応じたモータ基本電流を設定する。

また、走行＿ＥＣＵ２２は、ロケータユニット１１からの道路地図情報、或いは、カメラユニット２１により認識した車線区画線の少なくとも何れか一方に基づいて、自車走行車線の中央に沿って自車両を走行させるための自車走行路（目標経路）を設定する（図３参照）。

そして、走行＿ＥＣＵ２２は、走行路形状に基づいてフィードフォワード制御により目標経路に沿って走行するのに必要な電流値として、電動パワステモータ２８に対するフィードフォワード電流Ｉｆｆを、例えば、以下の（１）式に基づいて算出する。

Ｉｆｆ＝Ｇｉｆｆ・κ …（１）
ここで、Ｇｉｆｆは、予め実験や演算等によって設定しておいたフィードフォワードゲインを示す。また、κは、目標経路の曲率成分である。

さらに、走行＿ＥＣＵ２２は、現在の舵角等に基づいて推定した自車両の走行軌跡上において、予め設定した前方注視点における座標と目標経路との位置のずれ量Δｘを算出し（図３参照）、電動パワステモータ２８に対するフィードバック電流Ｉｆｂを、例えば、以下の（２）式に基づいて算出する。

Ｉｆｂ＝Ｇｉｆｂ・Δｘ …（２）
ここで、Ｇｉｆｂは、予め実験や演算等によって設定しておいたフィードバックゲインを示す。

そして、走行＿ＥＣＵ２２は、電動パワステモータ２８に対する電動モータ電流値Ｉｃｍｄを、例えば、以下の（３）式に基づいて算出する。

Ｉｃｍｄ＝Ｉｐｓｂ＋Ｉｆｆ＋Ｉｆｂ …（３）
このように算出された電動モータ電流値Ｉｃｍｄは、ＰＳ＿ＥＣＵ２４に出力され、この電動モータ電流値Ｉｃｍｄにより電動パワステモータ２８が駆動制御される。

なお、走行＿ＥＣＵ２２は、電動パワステモータ２８に対する駆動制御に代えて、報知装置３９に制御内容を出力し、ディスプレイ表示や音声案内等を通じて、車線中央維持のための操舵方向や操舵量等をドライバに指示することも可能である。

本実施形態において、この車線中央維持制御は、第１の走行制御設定にのみ含まれ、第２の走行制御設定には含まれない。

すなわち、競技用走行路をいかに速く走行するかを追求する競技用走行では、車線中央を走行するための快適制御である車線中央維持制御は、却って走行の妨げとなるため、第２の走行制御設定には採用されない。

但し、第２の走行制御設定においては、車線中央維持制御に代えて、競技用走行路を高速で走行するために理想的な経路を維持するための理想経路維持制御を含むことが可能である。

この理想経路維持制御を実現するため、走行＿ＥＣＵ２２には、例えば、プロドライバ等が競技用走行路を走行した際の理想経路に関する情報が予め設定されている。すなわち、走行＿ＥＣＵ２２には、例えば、プロドライバの走行経路をベースに、車両特性と併せて算出した理想経路（その競技用走行路を最速で走行するための一つの解としての経路）に関する情報が予め設定されている。なお、理想経路に関する情報は、走行＿ＥＣＵ２２とは別のデータベース等に格納されていても良く、走行時に随時生成してもよい。また、当該車両外に設けられるサーバ等に格納してもよく、走行時に随時生成し、車両と通信することで理想経路維持制御を実施してもよい。

或いは、走行＿ＥＣＵ２２において、理想経路を演算により求めることも可能である。この場合、走行＿ＥＣＵ２２は、例えば、車線区画線の位置を仮想的に路肩のエッジ（例えば、アスファルトと芝生の境目）まで移動させ、仮想的な車線区画線により定める自車走行路上における自車位置、仮想的な車線区画線に対するヨー角、自車両幅、自車両のヨーレート、及び、横加速度等をパラメータとして、理想経路を算出することが可能である。すなわち、走行＿ＥＣＵ２２は、例えば、自車両の現在位置及び角度Ａ（ｘｏ，ｙ０，θ０）から、走行可能幅、自車両幅を考慮した目標位置及び目標角度Ｂ（ｘ，ｙ，θ）として、例えば、クリッピングポイントを決定する。そして、走行＿ＥＣＵ２２は、ＡからＢまでの間の走行可能幅内における、ある位置及び角度Ｃ（ｘ２，ｙ２，θ２）を決定する。この位置及び角度Ｃ（ｘ２，ｙ２，θ２）は、例えば、自車両がＡからＢまでを移動する間の、横方向のジャークが最小となる位置及び角度を、二分探索法等を用いて算出することが可能である。そして、走行＿ＥＣＵ２２は、Ａ，Ｂ，Ｃを結ぶ弧を理想経路として算出することが可能である。

そして、走行＿ＥＣＵ２２は、予め設定された情報の読み込み、或いは、演算により、競技用走行路における理想経路を取得すると、上述の車線中央維持制御と同様の操舵制御を、目標経路に代えて理想経路に沿って行うことにより、理想経路維持制御を実現することが可能となっている。すなわち、走行＿ＥＣＵ２２は、Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ２３を通じたスロットルアクチュエータ２７の駆動制御及びＢＫ＿ＥＣＵ２９を通じたブレーキアクチュエータ２９の駆動制御と協調させつつ、ＰＳ＿ＥＣＵ２４を通じて電動パワステモータ２８の駆動制御を行うことにより、理想経路をなぞるように自車両の走行をアシストすることが可能となっている。

なお、走行＿ＥＣＵ２２は、電動パワステモータ２８に対する駆動制御に代えて、報知装置３９に制御内容を出力し、ディスプレイ表示や音声案内等を通じて、理想経路を走行するための操舵方向や操舵量等をドライバに指示することも可能である。

また、例えば、車線逸脱抑制制御として、走行＿ＥＣＵ２２は、概ね以下の処理を行う。ここで、車線逸脱抑制制御は、例えば、車線逸脱方向にドライバが操舵を行った場合や道路のカント等によって、上述の車線中央維持制御では自車走行車線内の走行を維持できない場合に行われる割り込み制御である。

この車線逸脱抑制制御において、走行＿ＥＣＵ２２は、自車両の対車線ヨー角θyawを例えば、以下の（４）式により算出する。

θyaw＝ｔａｎ^－１（（ＢＬ＋ＢＲ）／２） …（４）
ここで、図４に示すように、ＢＬ及びＢＲは、左右の車線区画線の自車両の幅方向における傾きを示す。

また、走行＿ＥＣＵ２２は、車線の中央からの自車位置である車線幅方向車線横位置ｘｖを、例えば、以下の（５）式により算出する。

ｘｖ＝（ＣＬ＋ＣＲ）／２ …（５）
ここで、図４に示すように、ＣＬ及びＣＲは、左右の車線区画線の自車両の幅方向における位置を示す。

また、走行＿ＥＣＵ２２は、車線車両間距離Ｌを、例えば、以下の（６）式により算出する。

Ｌ＝（ＣＬ－ＣＲ）－ＴＲ）／２－ｘｖ …（６）
ここで、ＴＲは車両のトレッドであり、本実施形態においては、タイヤ位置を車線逸脱判定の基準に用いるものとする。

また、走行＿ＥＣＵ２２は、車線から逸脱する車線逸脱予想時間Ｔttlcを、例えば、以下の（７）式により算出する。

Ｔttlc＝Ｌ／（Ｖ・ｓｉｎ（θyaw）） …（７）
また、走行＿ＥＣＵ２２は、車線逸脱予想時間Ｔttlcを、予め設定しておいた閾値と比較し、車線逸脱予想時間Ｔttlcが閾値よりも短くなった場合には、車線からの逸脱を防止するための目標ヨーレートγｔを、例えば、以下の（８）式により算出する。

γｔ＝－θyaw／Ｔttlc …（８）
また、走行＿ＥＣＵ２２は、算出した目標ヨーレートγｔを基に、車線からの逸脱を防止するために必要な車両に付加する目標旋回量としての目標ヨーモーメントＭztを、例えば、以下の（９）式により算出する。

Ｍzt＝Ｋｐ・（γｔ－γ）＋Ｋｉ・∫（γｔ－γ）
＋Ｋｄ・ｄ（γｔ－γ）／ｄｔ （９）
ここで、Ｋｐは比例ゲイン、Ｋｉは積分ゲイン、Ｋｄは微分ゲインである。

そして、走行＿ＥＣＵ２２は、目標ヨーモーメントＭztに応じた操舵トルクを発生するための電動モータ電流値Ｉｃｍｄを算出する。

なお、走行＿ＥＣＵ２２は、電動パワステモータ２８に対する駆動制御に先立ち、報知装置３９に制御内容を出力し、ディスプレイ表示や音声案内等を通じて、車線逸脱抑制のための操舵方向や操舵量等をドライバに指示することも可能である。

本実施形態において、この車線逸脱抑制制御は、第１の走行制御設定、及び、第２の走行制御設定に含まれる。但し、これら第１，第２の走行制御設定では、制御特性が異なる。

すなわち、競技用走行路をいかに速く走行するかを追求する競技用走行ではカーブを所謂アウトインアウトすること等が想定される。また、競技用走行では、そもそも、ドライバに不安感や違和感を与えることのない減速度や横加速度にて走行するという観点にて走行制御を行う必要性が乏しく、自車両に作用する横加速度やヨーモーメントが、他の走行路での走行に比べて大きく発生しても許容され得る。従って、車線逸脱予想時間Ｔttlcに対する閾値は、第２の走行制御設定における閾値の方が、第１の走行制御設定における閾値よりも相対的に小さく（短い時間に）設定されている。また、目標ヨーモーメントＭztの算出に用いられる各ゲインも、第２の走行制御設定におけるゲインの方が、第１の走行制御設定におけるゲインよりも相対的に大きく設定されている。さらに、第２の走行制御設定における車線逸脱抑制制御では、車線区画線の位置を、仮想的に路肩のエッジ（例えば、アスファルトと芝生の境目）まで移動させることも可能である。

また、例えば、緊急ブレーキ制御として、走行＿ＥＣＵ２２は、概ね以下の処理を行う。

すなわち、走行＿ＥＣＵ２２は、例えば、現在の舵角等に基づいて自車両の走行軌跡を推定し、推定した自車進行路に沿った所定幅の領域を立体物の選定領域として設定する。

また、走行＿ＥＣＵ２２は、選定領域内に障害物等の立体物が存在するか否かの検索を行う。

そして、走行＿ＥＣＵ２２は、選定領域内に立体物が存在する場合、障害物との相対距離及び相対速度を算出し、相対距離を相対速度で除した値を衝突予測時間ＴＴＣ（Time To Collision）として算出する。

そして、走行＿ＥＣＵ２２は、衝突予測時間ＴＴＣが予め設定された閾値未満である場合、立体物との衝突を回避すべく、ＢＫ＿ＥＣＵ２５を通じて予め設定された目標減速度を発生させる。

なお、走行＿ＥＣＵ２２は、ブレーキアクチュエータ２９に対する駆動制御に先立ち、報知装置３９に制御内容を出力し、ディスプレイ表示や音声案内等を通じて、立体物との衝突回避のためのブレーキ操作等をドライバに指示することも可能である。

本実施形態において、この緊急ブレーキ制御は、第１の走行制御設定及び第２の走行制御設定に含まれる。この緊急ブレーキ制御における制御特性は、第１の走行制御設定と第２の走行制御設定とで同一に設定されている。

すなわち、緊急ブレーキ制御は、現在の走行状態において、自車両のスリップ等を回避し得る最大限の目標減速度にて自車両を停止させて立体物との衝突を回避するための緊急回避的な制御である。このため、緊急ブレーキ制御では、ドライバに不安感や違和感を与えないこと等よりも、立体物との衝突を回避するための強ブレーキを発生させることが優先されるためである。なお、緊急ブレーキ制御における目標減速度、及び、衝突予測時間ＴＴＣに対する閾値は、予め実験やシミュレーション等に基づいて設定されるものである。

また、例えば、カーブ進入時の減速制御として、走行＿ＥＣＵ２２は、概ね以下の処理を行う。

すなわち、走行＿ＥＣＵ２２は、自車走行路上にカーブが存在する場合、現在の車速とカーブの曲率半径とに基づいて、カーブ走行時の横加速度を算出する。そして、走行＿ＥＣＵ２２は、算出した横加速度と、予め設定された許容横加速度とを比較し、カーブ進入前の減速が必要であるか否かを判断する。

また、走行＿ＥＣＵ２２は、横加速度が許容横加速度よりも大きくカーブ進入前の減速が必要であると判断した場合、カーブ走行時の横加速度を許容横加速度以下とするための目標車速を算出し、予め設定した目標減速度を用いて目標速度まで減速するために必要な減速距離を算出する。

そして、走行＿ＥＣＵ２２は、自車両からカーブ入口までの距離が減速距離以下となった場合には、Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ２３及びＢＫ＿ＥＣＵ２５を通じて目標減速度を発生させる。

なお、走行＿ＥＣＵ２２は、スロットルアクチュエータ２７及びブレーキアクチュエータ２９に対する駆動制御に先立ち、報知装置３９に制御内容を出力し、ディスプレイ表示や音声案内等を通じて、カーブ進入時の減速のためのアクセル操作やブレーキ操作等をドライバに指示することも可能である。

本実施形態において、この減速制御は、第１の走行制御設定及び第２の走行制御設定に含まれる。但し、第１の走行制御設定と第２の走行制御設定とでは、制御特性が異なる。

すなわち、第１の走行制御設定における許容横加速度（及び、目標車速）は第２の走行制御設定における許容横加速度（及び、目標車速）よりも小さな値に設定されている。より具体的には、第１の走行制御設定における許容横加速度は、ドライバに不安感や違和感を与えることの無い比較的小さな横加速度に設定されている。一方、第２の走行制御設定における許容横加速度は、例えば、自車両がコースアウト等することを防止できる範囲内において、可能な限り大きな値に設定されている。また、第１の走行制御設定における目標減速度は、第２の走行制御設定における目標減速度よりも小さな値に設定されている。より具体的には、第１の走行制御設定における目標減速度は、ドライバに不安感や違和感を与えることのない比較的小さな減速度に設定されている。一方、第２の走行制御設定における目標減速度は、ドライバの意図しない減速を回避し、且つ、減速が必要な場合には速やかな減速を実現すべく、比較的大きな減速度に設定されている。なお、これら第１の走行制御設定及び第２の走行制御設定の目標減速度、目標車速、及び、許容横加速度等は、予め実験やシミュレーション等に基づいて設定されるものである。

次に、上述の構成による運転支援装置１の走行＿ＥＣＵ２２において実行される走行制御設定の切替制御について、図５に示す走行制御設定の切替制御ルーチンのフローチャートに従って説明する。

このルーチンは設定時間毎に繰り返し実行されるものである。ルーチンがスタートすると、走行＿ＥＣＵ２２は、道路地図上の自車位置、及び、自車両が走行中の走行路の道路種別等の情報を含む各種情報を読み込む。

続くステップＳ１０２において、走行＿ＥＣＵ２２は、モード切換スイッチ３２により、運転支援モード（第１の運転支援モード或いは第２の運転支援モード）が選択されているか否かを調べる。そして、走行＿ＥＣＵ２２は、第１の運転支援モード或いは第２の運転支援モードが選択されていると判定した場合にはステップＳ１０３に進み、第１，第２の運転支援モード以外のモード（手動運転モード、或いは退避モード）が選択されていると判定した場合にはそのままルーチンを抜ける。

ステップＳ１０２からステップＳ１０３に進むと、走行＿ＥＣＵ２２は、自車両が走行中の走行路が競技用走行路であるか否かを調べる。そして、走行＿ＥＣＵ２２は、自車両が走行中の走行路が競技用走行路でないと判定した場合にはステップＳ１０４に進み、自車両が走行中の走行路が競技用走行路であると判定した場合にはステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０３からステップＳ１０４に進むと、走行＿ＥＣＵ２２は、第１の走行制御設定を読み出し、読み出した第１の走行制御設定に基づく運転支援制御（現在選択されている第１の運転支援モード或いは第２の運転支援モード）を実行した後、ルーチンを抜ける。

一方、ステップＳ１０２からステップＳ１０５に進むと、走行＿ＥＣＵ２２は、第２の走行制御設定を読み出し、読み出した第２の走行制御設定に基づく運転支援制御（現在選択されている第１の運転支援モード或いは第２の運転支援モード）を実行した後、ルーチンを抜ける。

このような実施形態によれば、走行＿ＥＣＵ２２は、競技用走行路以外の走行路に適用される第１の走行制御設定、及び、前記第１の走行制御設定とは制御特性及び制御内容のうちの少なくとも何れか１つが異なり、前記競技用走行路に適用される第２の走行制御設定を有し、ロケータユニット１１において判定した前記道路種別に応じて前記運転支援制御が適用する前記走行制御設定を切り替えて運転支援制御を行うことにより、安全性を確保した上で、競技走行を妨げることなく、競技用走行路における運転支援を行うことができる。

すなわち、競技用走行路に適用される第２の走行制御設定を有し、競技用走行路ではこの第２の走行制御特性に従って運転支援制御を行うことにより、最低限の安全制御を留保しつつ、競技用走行の妨げとなる過剰な制御介入を抑制することができる。逆に、自車両が走行する道路種別に応じて走行制御設定を切り替え、第２の走行制御設定を競技用走行路における運転支援制御に対して限定的に適用することにより、ドライバが競技用走行路以外の走行路において無謀な運転を行うことを抑制することができる。

この場合において、競技用走行路をいかに速く走行するかを追求する競技用走行路では、車線中央を走行するための快適制御の一つである中央維持制御は、却って走行の妨げになることを考慮し、競技用走行路以外の走行路についてのみ適用することにより、高速で走行するための最適なコース取り等を実現することができる。

加えて、競技用走行路では、車線中央に沿った目標経路に代えて、高速で走行させるための理想経路を設定し、当該理想経路に沿って操舵制御等を行えば、ドライバに高速で走行するための最適なコース取り等を体感させることができる。

また、安全制御の一つである車線逸脱制御については、競技用走行路を含む全ての走行路における運転支援制御に適用することにより、安全性を確保することができる。この場合において、競技用走行路と競技用走行路以外の走行路とにおいて、制御特性（例えば、ゲイン等）を異ならせ、競技用走行路における車線逸脱制御の開始タイミングを、競技用走行路以外の走行路における車線逸脱制御の開始タイミングよりも遅らせることにより、競技用走行路においては、過剰な運転支援を抑制しつつ、安全性を確保することができる。

また、安全制御の一つである緊急ブレーキ制御については、競技用走行路、及び、競技用走行路以外の走行路の何れにおいても適用することにより、障害物等の立体物との衝突リスクを的確に低減することができる。

また、安全制御の一つである減速制御についても、競技用走行路を含む全ての走行路における運転支援制御に適用することにより、安全性を確保することができる。この場合において、競技用走行路においては、競技用走行路以外の走行路よりも高速でカーブに進入することを等考慮し、許容減速度、カーブ進入時の目標車速、及び、目標減速度を競技用走行路以外の走行路よりも大きな値に設定することにより、競技用走行路においては、過剰な運転支援を抑制しつつ、安全性を確保することができる。

ここで、上述の実施形態において、ロケータユニット１１、カメラユニット２１の走行環境認識部２１ｄ、及び、各ＥＣＵ２２～２５は、ＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭ、不揮発性記憶部等を備える周知のマイクロコンピュータ、及びその周辺機器で構成されており、ＲＯＭにはＣＰＵで実行するプログラムやデータテーブル等の固定データ等が予め記憶されている。なお、プロセッサの全部若しくは一部の機能は、論理回路あるいはアナログ回路で構成してもよく、また各種プログラムの処理を、ＦＰＧＡなどの電子回路により実現するようにしてもよい。

以上の実施の形態に記載した発明は、それらの形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。例えば、第１の走行制御設定及び第２の走行制御設定における制御特性及び制御内容は、上述のものに限定されないことは勿論である。

１ … 運転支援装置
１０ … 車内通信回線
１１ … ロケータユニット
１２ … ロケータ演算部
１２ａ … 自車位置推定部
１２ｂ … 地図情報取得部
１３ … 前後加速度センサ
１４ … 車輪速センサ
１５ … ジャイロセンサ
１６ … ＧＮＳＳ受信機
１８ … 高精度道路地図データベース
２１ … カメラユニット
２１ａ … メインカメラ
２１ｂ … サブカメラ
２１ｃ … ＩＰＵ
２１ｄ … 走行環境認識部
２２ … 走行＿ＥＣＵ
２３ … Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ
２４ … ＰＳ＿ＥＣＵ
２５ … ＢＫ＿ＥＣＵ
２７ … スロットルアクチュエータ
２８ … 電動パワステモータ
２９ … ブレーキアクチュエータ
３２ … モード切換スイッチ
３３ … 舵角センサ
３４ … 操舵トルクセンサ
３５ … ブレーキセンサ
３６ … アクセルセンサ
３７ … ヨーレートセンサ
３９ … 報知装置

Claims (7)

1. 道路地図の情報を記憶する記憶手段と、
   前記道路地図上における自車位置を推定し、前記自車位置に基づいて自車両が走行中の走行路の道路種別を判定する自車位置推定手段と、
   競技用走行路以外の走行路に適用される第１の走行制御設定、及び、前記第１の走行制御設定とは制御特性及び制御内容のうちの少なくとも何れか１つが異なり、前記競技用走行路に適用される第２の走行制御設定を有し、前記第１の走行制御設定或いは前記第２の走行制御設定を選択的に適用して自車両の運転支援制御を行う運転支援制御手段と、
   判定した前記道路種別に応じて前記運転支援制御が適用する前記走行制御設定を切り替える制御切替手段と、を備え、
   前記第１の走行制御設定は、自車両を自車走行車線の中央に維持する車線中央維持制御を含み、
   前記第２の走行制御設定は、前記車線中央維持制御に代えて、前記競技用走行路を高速で走行するための理想経路を維持するための理想経路維持制御を含み、
   前記理想経路は、車線区画線の位置を仮想的に路肩のエッジまで移動させた仮想的な車線区画線により定める自車走行車線に対して設定されることを特徴とする車両の運転支援装置。
2. 前記運転支援制御手段は、前記競技用走行路について、当該競技用走行路を走行するための予め設定された理想経路についての情報を有することを特徴とする請求項１に記載の車両の運転支援装置。
3. 前記第１の走行制御設定及び前記第２の走行制御設定は、前記自車走行車線内の走行を維持するための車線逸脱抑制制御を含み、
   前記第２の走行制御設定における前記車線逸脱抑制制御は、前記自車走行車線を区画する車線区画線の位置を仮想的に路肩のエッジまで移動させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両の運転支援装置。
4. 道路地図の情報を記憶する記憶手段と、
   前記道路地図上における自車位置を推定し、前記自車位置に基づいて自車両が走行中の走行路の道路種別を判定する自車位置推定手段と、
   競技用走行路以外の走行路に適用される第１の走行制御設定、及び、前記第１の走行制御設定とは制御特性及び制御内容のうちの少なくとも何れか１つが異なり、前記競技用走行路に適用される第２の走行制御設定を有し、前記第１の走行制御設定或いは前記第２の走行制御設定を選択的に適用して自車両の運転支援制御を行う運転支援制御手段と、
   判定した前記道路種別に応じて前記運転支援制御が適用する前記走行制御設定を切り替える制御切替手段と、を備え、
   前記第１の走行制御設定及び前記第２の走行制御設定は、自車走行車線内の走行を維持するための車線逸脱抑制制御を含み、
   前記第２の走行制御設定における前記車線逸脱抑制制御は、前記自車走行車線を区画する車線区画線の位置を仮想的に路肩のエッジまで移動させることを特徴とする車両の運転支援装置。
5. 前記第１の走行制御設定及び前記第２の走行制御設定は、自車両の走行軌跡の前方に立体物が存在するとき前記立体物の直前で自車両を停止させる緊急ブレーキ制御を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の車両の運転支援装置。
6. 前記第１の走行制御設定及び前記第２の走行制御設定は、自車両の走行軌跡の前方に立体物が存在するとき前記立体物の直前で自車両を停止させる緊急ブレーキ制御を含み、
   前記運転支援制御手段は、
   前記第１の走行制御設定が適用されている場合には、自車両の前記立体物に対する衝突予想時間が第１閾値未満である場合に、前記緊急ブレーキ制御として自車両に所定の減速度を生じさせ、自車両が前記走行車線から逸脱する車線逸脱予想時間が第２閾値未満である場合に、前記車線逸脱抑制制御として自車両に前記走行車線からの逸脱を防止するヨーモーメントを発生させ、
   前記第２の走行制御設定が適用されている場合には、前記衝突予想時間が前記第１閾値未満である場合に、前記緊急ブレーキ制御として自車両に前記所定の減速度を生じさせ、前記車線逸脱予想時間が前記第２閾値より短い第３閾値未満である場合に、前記車線逸脱抑制制御として自車両に前記走行車線からの逸脱を防止するヨーモーメントを発生させる
   ことを特徴とする請求項３に記載の車両の運転支援装置。
7. 前記第１の走行制御設定及び前記第２の走行制御設定は、自車両のカーブ進入時の減速制御を含み、
   前記運転支援制御手段は、
   前記第１の走行制御設定が適用されている場合には、前記減速制御として、カーブ入り口における自車両の速度を自車両のカーブ走行時の横加速度が第１許容横加速度以下となる第１目標速度とするための、第１減速度を自車両に発生させ、
   前記第２の走行制御設定が適用されている場合には、前記減速制御として、カーブ入り口における自車両の速度を自車両のカーブ走行時の横加速度が前記第１許容横加速度より大きい第２許容横加速度以下となる第２目標速度とするための、前記第１減速度よりも大きい第２減速度を自車両に発生させる
   ことを特徴とする請求項６に記載の車両の運転支援装置。

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