操向支援装置
【課題】ドライバの運転意識に応じて操舵制御と制駆動力制御との制御分担比を適切に設定する操向支援装置を提供する。
【解決手段】操向支援装置を、自車両前方の環境情報を認識する環境認識手段１１０と、自車両の車両状態を検出する車両状態検出手段１３０と、操舵機構に操舵力を付与する操舵制御手段１９０と、左右輪の制駆動力差によりヨーモーメントを発生させる制駆動力制御手段２００と、環境認識手段及び車両状態検出手段を用いて目標操向量を設定する目標操向量設定手段１４０と、目標操向量に基づいて操舵制御手段の目標操舵量及び制駆動力制御手段の目標制駆動力差を設定する操向制御手段１８０と、ドライバの覚醒度Ａを検出する覚醒度検出手段１６０とを備え、操向制御手段は、覚醒度の低下に応じて、操舵制御手段の制駆動力制御手段に対する制御分担比ＲＳＴＲを増加させる構成とする。
【解決手段】操向支援装置を、自車両前方の環境情報を認識する環境認識手段１１０と、自車両の車両状態を検出する車両状態検出手段１３０と、操舵機構に操舵力を付与する操舵制御手段１９０と、左右輪の制駆動力差によりヨーモーメントを発生させる制駆動力制御手段２００と、環境認識手段及び車両状態検出手段を用いて目標操向量を設定する目標操向量設定手段１４０と、目標操向量に基づいて操舵制御手段の目標操舵量及び制駆動力制御手段の目標制駆動力差を設定する操向制御手段１８０と、ドライバの覚醒度Ａを検出する覚醒度検出手段１６０とを備え、操向制御手段は、覚醒度の低下に応じて、操舵制御手段の制駆動力制御手段に対する制御分担比ＲＳＴＲを増加させる構成とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自車両前方の環境情報に基づいて車両を操向する操向支援装置に関し、特に操舵機構への操舵力及び左右輪の制駆動力差を所定の制御分担比で制御して車両を操向するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
操向支援装置は、例えばステレオカメラ等によって取得した自車両前方の環境情報に基づいて、操舵機構に操舵力を付与する操舵支援を行うものである。このような操向支援の例として、走行車線からの自車両の逸脱傾向に応じて自車両を車線中央側へ戻す車線逸脱防止制御や、走行車線内に設定した目標走行軌跡に沿って自車両を走行させる車線維持制御等が挙げられる。
また、このような車両の操向は、操舵機構に操舵力を付与することに代えて、左右輪に制動力、駆動力（以下、「制駆動力」と総称する）の差を与えて、ヨーモーメントを発生させることによっても可能である。
例えば、特許文献１には、車線逸脱防止装置において、逸脱回避方向への進路修正を的確に行うことを目的として、自車両の旋回状態に応じて逸脱回避制御における操舵制御分担量と制動力制御分担量とを算出することによって、横加速度の増加による違和感を防止したものが記載されている。
【０００３】
また、操向支援装置は、あくまでもドライバの運転装置を支援または補助するものであり、ドライバの運転意思が低下しているのにも関わらず、操向支援装置の制御に依存して走行を続けることは好ましくない。
ドライバの運転意思を示す指標としては、例えば、覚醒度、漫然度等が挙げられる。覚醒度は、生理的に眠っている状態に近い場合に低下する指標である。漫然度は、ドライバの意思が運転以外に向いている場合に高まる指標である。
【０００４】
覚醒度を検出する技術として、例えば特許文献２には、被験者の複数種類の動きを検出するとともに、覚醒度が把握された状態での動きの検出結果に基いて得られた動きと覚醒度との関係を表す時系列データから被験者の覚醒度を推定する覚醒度推定装置等が記載されている。
漫然度を検出する技術として、例えば特許文献３には、ドライバの眼部虹彩位置を撮像した画像から視線方向を検出し、その統計処理値を用いて漫然運転を検出することが記載されている。
【特許文献１】特開２００５−１７８７４３号公報
【特許文献２】特開２００７−３１２９０５号公報
【特許文献３】特許第３２５７３１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
車両のステアリングホイールは、ドライバが操舵機構に舵角を与えて車両ヨーを発生させる手段であるとともに、路面もしくはシステムからの情報をステアリング反力としてドライバに伝える人―機械インターフェイス（ＨＭＩ）としても機能する。
ドライバの覚醒度が高く、漫然度が低い状態では、操舵機構への操舵力付与制御は、ドライバの操舵操作との干渉が生じやすく、ドライバに違和感を与える場合がある。しかし、ドライバの覚醒度が低下したり、漫然度が向上している場合には、操舵力をステアリングホイール等を介してドライバに伝え、ドライバに警報を与えることは有効であると考えられる。
本発明の課題は、ドライバの運転意識に応じて操舵制御と制駆動力制御との制御分担比を適切に設定する操向支援装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項１の発明は、自車両前方の環境情報に基づいて自車両を操向する操向支援装置において、自車両前方の環境情報を認識する環境認識手段と、自車両の車両状態を検出する車両状態検出手段と、操舵機構に操舵力を付与する操舵制御手段と、左右輪の制駆動力差を生じさせてヨーモーメントを発生させる制駆動力制御手段と、前記環境認識手段及び前記車両状態検出手段を用いて自車両の目標操向量を設定する目標操向量設定手段と、前記目標操向量に基づいて前記操舵制御手段の目標操舵量及び前記制駆動力制御手段の目標制駆動力差を設定する操向制御手段と、ドライバの覚醒度を検出する覚醒度検出手段とを備え、前記操向制御手段は、前記覚醒度に応じて前記目標操向量に対する前記目標操舵量と前記目標制駆動力差との制御分担比を設定し、前記覚醒度の低下に応じて、前記目標操向量に対する前記目標操舵量の割合が増加するように前記制御分担比を設定することを特徴とする操向支援装置である。
【０００７】
請求項２の発明は、前記ドライバの漫然度を検出する漫然度検出手段を備え、前記操向制御手段は、さらに前記漫然度に応じて前記制御分担比を設定し、前記漫然度の向上に応じて前記目標操向量に対する前記目標操舵量の割合が増加するように前記制御分担比を設定することを特徴とする請求項１に記載の操向支援装置である。
請求項３の発明は、前記操向制御手段は、前記覚醒度及び前記漫然度のそれぞれに評価値を設定し、前記覚醒度及び前記漫然度のうち前記評価値が大きいものに基づいて前記制御分担比を設定することを特徴とする請求項２に記載の操向支援装置である。
請求項４の発明は、自車両前方の環境情報に基づいて自車両を操向する操向支援装置において、自車両前方の環境情報を認識する環境認識手段と、自車両の車両状態を検出する車両状態検出手段と、操舵機構に操舵力を付与する操舵制御手段と、左右輪の制駆動力差を生じさせてヨーモーメントを発生させる制駆動力制御手段と、前記環境認識手段及び前記車両状態検出手段を用いて自車両の目標操向量を設定する目標操向量設定手段と、前記目標操向量に基づいて前記操舵制御手段の目標操舵量及び前記制駆動力制御手段の目標制駆動力差を設定する操向制御手段と、ドライバの漫然度を検出する漫然度検出手段とを備え、前記操向制御手段は、前記漫然度に応じて前記目標操向量に対する前記目標操舵量と前記目標制駆動力差との制御分担比を設定し、前記漫然度の向上に応じて前記目標操向量に対する前記目標操舵量の割合が増加するように前記制御分担比を設定することを特徴とする操向支援装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）ドライバの覚醒度の低下に応じて目標操向量に対する目標操舵量の割合が増加するように制御分担比が設定されることによって、ドライバに操舵トルクを感じさせて覚醒度低下状態を報知することができ、ドライバの覚醒及び自主的な運転操作を促すことができる。また、覚醒度が低下していない状態では、目標操向量に対する目標操舵量の割合を小さくし、代わって目標制駆動力差の割合を大きくすることができるため、左右輪の制駆動力制御に基づく操向支援を行いつつも、操舵制御によるシステムとドライバとの干渉を防止して、ドライバに違和感を与えることを防止できる。
（２）ドライバの漫然度の向上に応じて目標操向量に対する目標操舵量の割合が増加するように制御分担比を設定することによって、ドライバに操舵トルクを感じさせて漫然度向上状態を報知することができ、ドライバの漫然度の低下及び自主的な運転操作を促すことができる。また、漫然度が向上していない状態では、目標操向量に対する目標操舵量の割合を小さくし、代わって目標制駆動力差の割合を大きくすることができるため、操舵制御によるシステムとドライバとの干渉を防止して、ドライバに違和感を与えることを防止できる。
（３）覚醒度及び漫然度のそれぞれに評価値を設定し、覚醒度及び漫然度のうち評価値が大きいものに基づいて制御分担比を設定することによって、ドライバの状態に応じた適切な制御分担比の設定を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明は、ドライバの運転意識に応じて操舵制御と制駆動力制御との制御分担比を適切に設定する操向支援装置を提供する課題を、ドライバの覚醒度低下又は漫然度向上に応じて、目標操向量に対する操舵力制御の制御分担比を制駆動力制御の制御分担比に対して増加させることによって解決した。
【実施例】
【００１０】
以下、本発明を適用した操向支援装置の実施例について説明する。
図１は、実施例の操向支援装置を備えた車両のシステム構成を示す図である。
本実施例において、車両は、例えば、前２輪を操舵する４輪のエンジン−電気ハイブリッド乗用車である。
【００１１】
車両は、左前輪ＷＦＬ、右前輪ＷＦＲ、左後輪ＷＲＬ、右後輪ＷＲＲ、エンジン１０、モータ２０、インバータ３０、モータ制御ＥＣＵ４０、電動パワーステアリング（ＥＰＳ）装置５０、操向制御ＥＣＵ１００等を備えている。
車両は、左前輪ＷＦＬ及び右前輪ＷＦＲをエンジン１０によって駆動するとともに、左後輪ＷＲＬ及び右後輪ＷＲＲに設けられたモータ２０によって、加速時のモータアシスト及び減速時の電力回生を行うようになっている。
【００１２】
エンジン１０は、例えばガソリンエンジン等の内燃機関であって、図示しない変速機、ディファレンシャルギア、ドライブシャフト等の動力伝達機構を介して、左前輪ＷＦＬ及び右前輪ＷＦＲに駆動力を伝達する。
【００１３】
モータ２０は、左後輪ＷＲＬ及び右後輪ＷＲＲにそれぞれ設けられたインホイールモータである。（左右のモータ２０にそれぞれ添え字Ｌ、Ｒを付して図示する。）モータ２０は、車両の加速時等に後輪を駆動アシストするとともに、車両の減速時に電力回生を行う。
インバータ３０は、図示しないバッテリと電力の授受を行い、駆動アシスト時のモータ２０への電力供給、及び、回生時のモータ２０からの電力回生を行うものである。
モータ制御ＥＣＵ４０は、インバータ３０を制御することによって、モータ２０等を含むハイブリッドシステムを統括的に制御するものである。
【００１４】
電動パワーステアリング装置５０は、左前輪ＷＦＬ及び右前輪ＷＦＲを所定の操向軸線（キングピン）回りに回動させて舵角を付与する図示しない操舵機構に設けられている。電動パワーステアリング装置５０は、電動パワーステアリングＥＣＵ（ＥＰＳＥＣＵ）５１、モータ５２、操舵角センサ５３等を備えて構成されている。
ＥＰＳＥＣＵ５１は、電動パワーステアリング装置５０を統括的に制御するマイクロコンピュータである。
モータ５２は、ＥＰＳＥＣＵ５１からの指令に応じて操舵機構に操舵トルクを付与する電動アクチュエータである。
操舵角センサ５３は、操舵機構に付与された操舵角（ステア角）を検出するものである。
【００１５】
操向制御ＥＣＵ１００は、自車両前方の環境情報及び自車両の走行状態に基いて、操舵機構へ操舵トルクを付与する操舵力制御、及び、モータ２０の駆動力又は回生ブレーキ制動力に左右差を生じさせる制駆動力制御を行い、車両を操向するものである。
図２は、操向制御ＥＣＵ１００の構成を示す図である。
操向制御ＥＣＵ１００は、環境認識手段１１０、目標走行位置設定手段１２０、自車進行路推定手段１３０、目標操向量設定手段１４０、ドライバカメラ１５０、覚醒度検出手段１６０、漫然度検出手段１７０、制御分担比設定手段１８０、操舵力制御手段１９０、制駆動力制御手段２００等を備えて構成されている。
【００１６】
環境認識手段１１０は、自車両前方を撮像した画像情報に基づいて、自車両の走行車線の形状等を認識するものである。
環境認識手段１１０は、ステレオカメラ１１１、画像処理部１１２等が接続されている。
ステレオカメラ１１１は、例えば車両のフロントウインドウ上端部のルームミラー基部付近に設けられた一対のメインカメラ及びサブカメラを備えている。メインカメラ及びサブカメラは、それぞれＣＣＤカメラを有して構成されている。メインカメラ及びサブカメラは、車幅方向に離間して設置されている。メインカメラ及びサブカメラは、それぞれ基準画像及び比較画像を撮像し、これらに係る画像データを画像処理部１１２に出力する。
画像処理部１１２は、ステレオカメラ１１１が出力した基準画像及び比較画像の画像データをＡ／Ｄ変換した後、所定の画像処理を施して環境認識手段１１０に出力するものである。この画像処理には、例えば、各カメラの取付位置誤差の補正や、ノイズ除去、階調の適切化などが含まれる。デジタル化された画像は、例えば、垂直方向及び水平方向にマトリクス状に配列された複数の画素を有する。これらの各画素は、それぞれ被写体の明るさに応じた輝度値を有する。
【００１７】
環境認識手段１１０は、基準画像及び比較画像のデータに基づいて、基準画像上の任意の画素又は複数の画素からなるブロックである画素群の視差を検出する。この視差は、ある画素又は画素群の基準画像上の位置と比較画像上の位置とのずれ量である。この視差を用いると、三角測量の原理により、自車両から当該画素に対応する被写体までの距離を算出することができる。
【００１８】
また、環境認識手段１１０は、自車両前方の車線両端部に配置された白線の形状等を認識する。なお、本明細書、特許請求の範囲等において、白線とは、車線の幅方向における端部に引かれた連続線又は破線を示すものとし、実際の色彩が白色以外（例えば燈色など）の線も含むものとする。
図３は、自車両、走行車線及び操向目標位置の平面的配置の一例を示す図である。
環境認識手段１１０は、基準画像のデータから画素の輝度データに基づいて白線ＷＬ部分の画素群を検出する。自車両ＯＶに対する白線ＷＬ部分の画素群の方位は、画像データ上の画素位置に基づいて検出される。具体的には、垂直方向における画素位置が路面上に相当する領域を水平方向に走査し、輝度値が急変する箇所を白線ＷＬの輪郭として認識する。そして、当該白線ＷＬ部分の画素群の距離を算出することによって、白線ＷＬの位置を検出する。
そして、環境認識手段１１０は、白線ＷＬ位置の検出を連続的に行なって車両の進行方向に複数の車線候補点を設定し、整合のとれない車線候補点を無視するとともに、車線候補点を設定できなかった領域は所定の補完処理を行うことによって、自車両前方の車線形状を認識する。
また、環境認識手段１１０は、検出された車線形状を用いて、自車両ＯＶの対車線ヨー角を検出する機能を備えている。
【００１９】
目標走行位置設定手段１２０は、環境認識手段１１０が設定した自車両の走行車線の幅方向における中央に目標走行位置Ｘｃを設定する。
【００２０】
自車進行路推定手段１３０には、車速センサ１３１、ヨーレートセンサ１３２が接続されている。
車速センサ１３１は、各車輪のハブベアリングを保持するハウジングに設けられ、車輪速に応じた車速パルス信号を出力する。この車速パルス信号は、所定の処理を施すことによって、車両の走行速度を求めることができる。
ヨーレートセンサ１３２は、例えば振動ジャイロ等を用いて、車体の鉛直軸回りの回転速度（ヨーレート）を検出するものである。
自車進行路推定手段１３０は、車速センサ１３１、ヨーレートセンサ１３２等と協働して本発明の車両状態検出手段として機能する。
【００２１】
自車進行路推定手段１３０は、環境認識手段１１０からの情報、操舵角センサ５３、車速センサ１３１、ヨーレートセンサ１３２等によって検出される車両の走行状態、及び、既知の車両諸元等に基づいて、自車進行路を推定するものである。
自車進行路の推定は、例えば、車両前方の注視距離Ｚにおける自車両ＯＶの横位置Ｘｅを算出することによって行う。
自車両ＯＶの重心位置を原点とし、車幅方向へ延びるＸ軸、及び、車体前方側へ延びるＺ軸を有する座標系を用いて以下説明する。
注視距離Ｚにおける自車両重心の推定横位置Ｘｅは、ハンドル角度αを用いて、以下の式１によって求められる。
【数１】
【００２２】
また、自車進行路推定手段１３０は、上述したハンドル角度を用いた横位置の推定に代えて、以下の式２の通り、ヨーレートセンサ１３２が検出したヨーレートを用いて横位置を推定することができる。
Ｘｅ＝Ｚ２γ／２Ｖ ・・・（式２）
Ｘｅ：注視距離Ｚにおける自車両重心の推定横位置［ｍ］
Ｚ：注視距離［ｍ］
γ：車両のヨーレート［ｒａｄ／ｓｅｃ］
【００２３】
目標操向量設定手段１４０は、環境認識手段１１０、目標走行位置設定手段１２０、自車進行路推定手段１３０等を用いて、自車両の目標操向量を設定するものである。目標走行量設定手段１４０は、例えば、目標走行位置設定手段１２０が設定した目標走行位置Ｘｃに対する自車進行路推定手段１３０が推定した自車両の横位置Ｘｅの偏差、及び、自車両ＯＶの対車線ヨー角に応じて、この偏差及びヨー角を低減する方向への目標操向量を設定する。
【００２４】
ドライバカメラ１５０は、ドライバの頭部等の画像を撮像する撮像手段である。ドライバカメラ１５０は、レンズ等の結像光学系、ＣＣＤ，ＣＭＯＳ等の固体撮像素子、及び、出力画像データを生成する画像処理部等を備えている。ドライバカメラ１５０は、例えば、インストルメントパネル、ステアリングコラムカバー部等の内装部材に設けられている。
【００２５】
覚醒度検出手段１６０は、ドライバカメラ１５０が撮像したドライバの画像を用いて、ドライバの覚醒度Ａを検出するものである。覚醒度検出手段１６０は、例えば、瞬き、欠伸、顔をしかめる等の覚醒度低下時特有のドライバの動作（覚醒度低下動作）を検出した場合には、覚醒度Ａが低下しているものと判定する。
また、覚醒度検出手段１６０は、異なった覚醒度低下動作に重み付けを行ったり、覚醒度低下動作の検出頻度に応じて、ドライバの覚醒度Ａを離散的な複数のレベル（例えば、覚醒度が低い順にＡ１，Ａ２，Ａ３。１〜３が評価値）に層別して検出する。
【００２６】
漫然度検出手段１７０は、ドライバカメラ１５０としての可視光感知カメラと赤外光感知カメラの２つの画像を用いてドライバの視線方向を検出し、視線方向に基づきドライバの漫然度Ｌを検出するものである。一般的に、ドライバが漫然運転をしている状況、すなわち前方の一点を眺めているような状況ではドライバの顔の向きは正常運転時とほとんど変わらない。そのため、上述の顔の向きや瞬き等に基づく覚醒度の検出では一義的に漫然状態であるかどうかを判断できない。そこで、本実施例では漫然運転時のドライバの視線方向に着目して漫然度Ｌを検出する。具体的には漫然運転時は正常運転時よりある特定の方向を注視する傾向にあることから、ドライバの視線方向を検出したうえ、視線の停留時間を計測し、この停留時間に応じて漫然度Ｌを離散的な複数のレベル（例えば、漫然度が低い順にＬ１，Ｌ２，Ｌ３。１〜３が評価値。）に層別して検出する。また、漫然度Ｌの検出はこの方法に限らず、例えば漫然運転時はバックミラーやサイドミラーの確認頻度が低下することから、ドライバの視線方向を検出した上、所定時間内におけるバックミラーやサイドミラーの確認頻度に応じて漫然度を検出してもよい。
【００２７】
制御分担比設定手段１８０は、覚醒度検出手段１６０が出力する覚醒度Ａ、及び、漫然度検出手段１７０が出力する漫然度Ｌに基づいて、目標操向量設定手段１４０が設定する目標操向量に対する操舵力制御手段１９０と制駆動力制御手段２００との制御分担比ＲＳＴＲ：ＲＤＹＣ（ＲＳＴＲ＋ＲＤＹＣ＝１）を設定するものである。制御分担比設定手段１８０は、本発明にいう操向制御手段として機能する。
制御分担比設定手段１８０は、覚醒度Ａと制御分担比ＲＳＴＲ：ＲＤＹＣとの関係を蓄積した覚醒度マップ、及び、漫然度Ｌと制御分担比ＲＳＴＲ：ＲＤＹＣとの関係を蓄積した漫然度マップを有する。
【００２８】
図４は、覚醒度Ａ、漫然度Ｌと制御分担比ＲＳＴＲ：ＲＤＹＣとの関係を示す図である。
操舵力制御手段１９０の制御分担比ＲＳＴＲは、覚醒度ＡのＡ１からＡ２、Ａ３への向上に応じて段階的に減少するとともに、漫然度ＬのＬ１からＬ２、Ｌ３への向上に応じて段階的に増加するよう設定されている。
【００２９】
覚醒度Ａｎ（評価値ｎ＝１，２，３）、漫然度Ｌｍ（評価値ｍ＝１，２，３）である場合に、制御分担比設定手段１８０は、ｎ＞ｍである場合には、覚醒度マップを用いて覚醒度Ａｎに基づいて制御分担比ＲＳＴＲ：ＲＤＹＣを設定する。一方、ｎ＜ｍである場合には、漫然度マップを用いて漫然度Ｌｍに基づいて制御分担比ＲＳＴＲ：ＲＤＹＣを設定する。また、ｎ＝ｍである場合には、覚醒度Ａｎを漫然度Ｌｍより優先し、覚醒度Ａｎに基づいて制御分担比ＲＳＴＲ：ＲＤＹＣを設定する。
【００３０】
操舵力制御手段１９０は、ＥＰＳＥＣＵ５１を介してモータ５２を制御し、操舵機構に操舵トルクを付与することによって車両を操向するものである。ここで付与される目標操舵トルク、目標舵角等は、目標操向量設定手段１４０が設定した目標操向量、及び、制御分担比設定手段１８０が設定する制御分担比ＲＳＴＲ：ＲＤＹＣに基づいて設定される。
目標操舵トルクは、以下の式３によって求められる。
【数２】
【００３１】
制駆動力制御手段２００は、モータ制御ＥＣＵ４０を介してインバータ３０を制御し、左右後輪の制動力差又は駆動力差を発生させることによって、車両にヨーモーメントを発生させて操向するものである。ここで発生させる目標ヨーモーメントは、目標操向量設定手段１４０が設定した目標操向量、及び、制御分担比設定手段１８０が設定する制御分担比ＲＳＴＲ：ＲＤＹＣに基づいて設定される。
目標ヨーモーメントは、以下の式４によって求められる。
【数３】
【００３２】
また、左後輪のモータ２０Ｌ、右後輪のモータ２０Ｒへの指令値（目標出力トルク）は、それぞれ以下の式５、式６によって求められる。
【数４】
【００３３】
次に、実施例の操向支援装置における操向支援制御について説明する。
図５は、操向支援制御時の動作を示すフローチャートである。以下、ステップ毎に順を追って説明する。
＜ステップＳ０１：環境認識・車線情報を計測＞
環境認識手段１１０は、自車両ＯＶ前方の環境を認識し、車線形状等の情報を計測する。また、目標走行位置設定手段１２０は、認識された車線の中央部に目標走行位置Ｘｃを設定する。
その後、ステップＳ０２に進む。
【００３４】
＜ステップＳ０２：車両状態計測＞
車速センサ１３１、ヨーレートセンサ１３２、操舵角センサ５３等の各センサは、自車進行路の推定に必要な車両の状態量を計測し、自車進行路推定手段１３０に提供する。
その後、ステップＳ０３に進む。
【００３５】
＜ステップＳ０３：自車進行路推定＞
自車進行路推定手段１３０は、ステップＳ０２で取得した車両の状態量に基づいて、上述した式１等を用いて自車進行路の推定を行い、注視距離Ｚにおける推定横位置Ｘｅを演算する。
その後、ステップＳ０４に進む。
【００３６】
＜ステップＳ０４：制御目標値算出＞
目標操向量設定手段１４０は、目標走行位置Ｘｃに対する自車両推定横位置Ｘｅの横方向偏差、及び、自車両ＯＶの対車線ヨー角を算出し、制御目標値である目標操向量を算出する。
その後、ステップＳ０５に進む。
【００３７】
＜ステップＳ０５：ドライバ状態量、ドライバ視覚情報計測＞
覚醒度検出手段１６０及び漫然度検出手段１７０は、ドライバカメラ１５０が撮像した画像に基づいて、覚醒度Ａ及び漫然度Ｌの検出に必要なドライバ状態量及び視覚情報を計測する。
その後、ステップＳ０６に進む。
【００３８】
＜ステップＳ０６：ドライバ覚醒度レベルＡ、漫然度レベルＬ算出＞
覚醒度検出手段１６０は、ドライバの覚醒度Ａｎ（ｎ＝１，２，３）を検出する。
また、漫然度検出手段１７０は、ドライバの漫然度Ｌｍ（ｍ＝１，２，３）を検出する。
その後、ステップＳ０７に進む。
【００３９】
＜ステップＳ０７：覚醒度・漫然度優先判定＞
制御分担比設定手段１８０は、覚醒度Ａｎと漫然度Ｌｍのレベルを比較し、覚醒度Ａｎのレベルが漫然度Ｌｍのレベル以上であるとき（ｎ≧ｍのとき）は、覚醒度Ａｎを優先してステップＳ０８に進み、その他の場合は漫然度Ｌｍを優先してステップＳ０９に進む。
【００４０】
＜ステップＳ０８：覚醒度マップに基づいて制御分担比を設定＞
制御分担比設定手段１８０は、覚醒度Ａｎに基づいて、覚醒度マップを用いて制御分担比ＲＳＴＲ：ＲＤＹＣを設定する。
その後、ステップＳ１０に進む。
【００４１】
＜ステップＳ０９：漫然度マップに基づいて制御分担比を設定＞
制御分担比設定手段１８０は、漫然度Ｌｍに基づいて、漫然度マップを用いて制御分担比ＲＳＴＲ：ＲＤＹＣを設定する。
その後、ステップＳ１０に進む。
【００４２】
＜ステップＳ１０：操舵トルク指示値算出＞
操舵制御手段１９０は、上述した式３を用いて目標操舵トルクを算出し、ＥＰＳＥＣＵ５１に対して指示値を出力し、モータ５２によって操舵機構に操舵トルクを付与させる。
その後、ステップＳ１１に進む。
【００４３】
＜ステップＳ１１：各輪駆動力指示値算出＞
制駆動力制御手段２００は、上述した式４乃至式６を用いて左右後輪のモータ２０Ｌ、２０Ｒの目標操舵トルクを算出し、モータ制御ＥＣＵ４０に対して指示値を出力し、各モータ２０Ｌ，２０Ｒによって車両にヨーモーメントを発生させる。
その後、一連の処理を終了（リターン）する。
【００４４】
以上説明した実施例によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）ドライバの覚醒度Ａの低下に応じて操舵制御手段１９０の制御分担比ＲＳＴＲを増加させることによって、ドライバに操舵トルクを感じさせて覚醒度低下状態を報知することができ、ドライバの覚醒及び自主的な運転操作を促すことができる。また、覚醒度Ａが低下していない状態では、操舵制御手段１９０の制御分担比ＲＳＴＲを低くすることができるため、システムとドライバとの干渉を防止して、ドライバに違和感を与えることを防止できる。
（２）ドライバの漫然度Ｌの向上に応じて操舵制御手段１９０の制御分担比ＲＳＴＲを増加させることによって、ドライバに操舵トルクを感じさせて漫然度向上状態を報知することができ、ドライバの漫然度の低下及び自主的な運転操作を促すことができる。また、漫然度Ｌが向上していない状態では、操舵制御手段１９０の制御分担比ＲＳＴＲを低くすることができるため、システムとドライバとの干渉を防止して、ドライバに違和感を与えることを防止できる。
（３）覚醒度Ａ及び漫然度Ｌのそれぞれに評価値１〜３を設定し、覚醒度Ａ及び漫然度Ｌのうち評価値が大きいものに基づいて制御分担比ＲＳＴＲ：ＲＤＹＣを設定することによって、ドライバの状態に応じた適切な制御分担比の設定を行うことができる。
【００４５】
（変形例）
本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
（１）実施例は、覚醒度及び漫然度に基いて操舵力制御と制駆動力制御との制御分担比を設定しているが、本発明はこれに限らず、覚醒度又は漫然度のいずれか一方にのみ基いて制御分担比を設定してもよい。この場合、覚醒度の低下とともに、または、漫然度の向上とともに操舵力制御の制駆動力制御に対する制御分担比を増加させるようにするとよい。
（２）覚醒度及び漫然度を検出する方法は、実施例のものに限定されず、適宜変更することができる。例えば、ドライバによって入力される操舵トルクの履歴を検出し、入力操舵トルクが所定値以下の状態の継続時間に基づいて覚醒度を検出するようにしてもよい。
（３）上述した実施例では、左右のインホイールモータのトルク差によってヨーモーメントを発生させているが、本発明はこれに限らず、エンジン等の駆動力を左右不均等配分するトルク配分装置を用いて、左右駆動輪に駆動力差を与えてヨーモーメントを発生させる駆動力制御と、操舵機構に操舵力を付与する操舵制御との制御分担比設定にも適用することができる。また、左右輪のサービスブレーキ又はパーキングブレーキの動的制動でのブレーキ制動力差によってヨーモーメントを発生させる制動力制御と、操舵制御との制御分担比設定にも適用することができる。
（４）実施例では、環境認識手段はステレオカメラを用いて車線形状を検出しているが、本発明はこれに限らず、例えばナビゲーション装置等のために準備された地図データ及び自車位置の測位情報に基づいて車線形状を検出するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明を適用した操向支援装置の実施例を備えた車両のシステム構成を示す図である。
【図２】図１の操向支援装置の操向制御ＥＣＵ１００の構成を示す図である。
【図３】自車両、走行車線及び操向目標位置の平面的配置の一例を示す図である。
【図４】図１の操向支援装置における覚醒度、漫然度と制御分担比との関係を示す図である。
【図５】図１の操向支援装置における操向支援制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４７】
１０ エンジン ２０（２０Ｌ，２０Ｒ） モータ
３０ インバータ ４０ モータ制御ＥＣＵ
５０ 電動パワーステアリング（ＥＰＳ）装置
５１ 電動パワーステアリング（ＥＰＳ）ＥＣＵ
５２ モータ ５３ 操舵角センサ
１００ 操向制御ＥＣＵ １１０ 環境認識手段
１１１ ステレオカメラ １１２ 画像処理部
１２０ 目標走行位置設定手段 １３０ 自車進行路推定手段
１３１ 車速センサ １３２ ヨーレートセンサ
１４０ 目標操向量設定手段 １５０ ドライバカメラ
１６０ 覚醒度検出手段 １７０ 漫然度検出手段
１８０ 制御分担比設定手段 １９０ 操舵力制御手段
２００ 制駆動力制御手段
ＷＦＬ 左前輪 ＷＦＲ 右前輪
ＷＲＬ 左後輪 ＷＲＲ 右後輪
ＯＶ 自車両 ＷＬ 白線
Ｘｃ 目標走行位置 Ｘｅ 自車両推定横位置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自車両前方の環境情報に基づいて車両を操向する操向支援装置に関し、特に操舵機構への操舵力及び左右輪の制駆動力差を所定の制御分担比で制御して車両を操向するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
操向支援装置は、例えばステレオカメラ等によって取得した自車両前方の環境情報に基づいて、操舵機構に操舵力を付与する操舵支援を行うものである。このような操向支援の例として、走行車線からの自車両の逸脱傾向に応じて自車両を車線中央側へ戻す車線逸脱防止制御や、走行車線内に設定した目標走行軌跡に沿って自車両を走行させる車線維持制御等が挙げられる。
また、このような車両の操向は、操舵機構に操舵力を付与することに代えて、左右輪に制動力、駆動力（以下、「制駆動力」と総称する）の差を与えて、ヨーモーメントを発生させることによっても可能である。
例えば、特許文献１には、車線逸脱防止装置において、逸脱回避方向への進路修正を的確に行うことを目的として、自車両の旋回状態に応じて逸脱回避制御における操舵制御分担量と制動力制御分担量とを算出することによって、横加速度の増加による違和感を防止したものが記載されている。
【０００３】
また、操向支援装置は、あくまでもドライバの運転装置を支援または補助するものであり、ドライバの運転意思が低下しているのにも関わらず、操向支援装置の制御に依存して走行を続けることは好ましくない。
ドライバの運転意思を示す指標としては、例えば、覚醒度、漫然度等が挙げられる。覚醒度は、生理的に眠っている状態に近い場合に低下する指標である。漫然度は、ドライバの意思が運転以外に向いている場合に高まる指標である。
【０００４】
覚醒度を検出する技術として、例えば特許文献２には、被験者の複数種類の動きを検出するとともに、覚醒度が把握された状態での動きの検出結果に基いて得られた動きと覚醒度との関係を表す時系列データから被験者の覚醒度を推定する覚醒度推定装置等が記載されている。
漫然度を検出する技術として、例えば特許文献３には、ドライバの眼部虹彩位置を撮像した画像から視線方向を検出し、その統計処理値を用いて漫然運転を検出することが記載されている。
【特許文献１】特開２００５−１７８７４３号公報
【特許文献２】特開２００７−３１２９０５号公報
【特許文献３】特許第３２５７３１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
車両のステアリングホイールは、ドライバが操舵機構に舵角を与えて車両ヨーを発生させる手段であるとともに、路面もしくはシステムからの情報をステアリング反力としてドライバに伝える人―機械インターフェイス（ＨＭＩ）としても機能する。
ドライバの覚醒度が高く、漫然度が低い状態では、操舵機構への操舵力付与制御は、ドライバの操舵操作との干渉が生じやすく、ドライバに違和感を与える場合がある。しかし、ドライバの覚醒度が低下したり、漫然度が向上している場合には、操舵力をステアリングホイール等を介してドライバに伝え、ドライバに警報を与えることは有効であると考えられる。
本発明の課題は、ドライバの運転意識に応じて操舵制御と制駆動力制御との制御分担比を適切に設定する操向支援装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項１の発明は、自車両前方の環境情報に基づいて自車両を操向する操向支援装置において、自車両前方の環境情報を認識する環境認識手段と、自車両の車両状態を検出する車両状態検出手段と、操舵機構に操舵力を付与する操舵制御手段と、左右輪の制駆動力差を生じさせてヨーモーメントを発生させる制駆動力制御手段と、前記環境認識手段及び前記車両状態検出手段を用いて自車両の目標操向量を設定する目標操向量設定手段と、前記目標操向量に基づいて前記操舵制御手段の目標操舵量及び前記制駆動力制御手段の目標制駆動力差を設定する操向制御手段と、ドライバの覚醒度を検出する覚醒度検出手段とを備え、前記操向制御手段は、前記覚醒度に応じて前記目標操向量に対する前記目標操舵量と前記目標制駆動力差との制御分担比を設定し、前記覚醒度の低下に応じて、前記目標操向量に対する前記目標操舵量の割合が増加するように前記制御分担比を設定することを特徴とする操向支援装置である。
【０００７】
請求項２の発明は、前記ドライバの漫然度を検出する漫然度検出手段を備え、前記操向制御手段は、さらに前記漫然度に応じて前記制御分担比を設定し、前記漫然度の向上に応じて前記目標操向量に対する前記目標操舵量の割合が増加するように前記制御分担比を設定することを特徴とする請求項１に記載の操向支援装置である。
請求項３の発明は、前記操向制御手段は、前記覚醒度及び前記漫然度のそれぞれに評価値を設定し、前記覚醒度及び前記漫然度のうち前記評価値が大きいものに基づいて前記制御分担比を設定することを特徴とする請求項２に記載の操向支援装置である。
請求項４の発明は、自車両前方の環境情報に基づいて自車両を操向する操向支援装置において、自車両前方の環境情報を認識する環境認識手段と、自車両の車両状態を検出する車両状態検出手段と、操舵機構に操舵力を付与する操舵制御手段と、左右輪の制駆動力差を生じさせてヨーモーメントを発生させる制駆動力制御手段と、前記環境認識手段及び前記車両状態検出手段を用いて自車両の目標操向量を設定する目標操向量設定手段と、前記目標操向量に基づいて前記操舵制御手段の目標操舵量及び前記制駆動力制御手段の目標制駆動力差を設定する操向制御手段と、ドライバの漫然度を検出する漫然度検出手段とを備え、前記操向制御手段は、前記漫然度に応じて前記目標操向量に対する前記目標操舵量と前記目標制駆動力差との制御分担比を設定し、前記漫然度の向上に応じて前記目標操向量に対する前記目標操舵量の割合が増加するように前記制御分担比を設定することを特徴とする操向支援装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）ドライバの覚醒度の低下に応じて目標操向量に対する目標操舵量の割合が増加するように制御分担比が設定されることによって、ドライバに操舵トルクを感じさせて覚醒度低下状態を報知することができ、ドライバの覚醒及び自主的な運転操作を促すことができる。また、覚醒度が低下していない状態では、目標操向量に対する目標操舵量の割合を小さくし、代わって目標制駆動力差の割合を大きくすることができるため、左右輪の制駆動力制御に基づく操向支援を行いつつも、操舵制御によるシステムとドライバとの干渉を防止して、ドライバに違和感を与えることを防止できる。
（２）ドライバの漫然度の向上に応じて目標操向量に対する目標操舵量の割合が増加するように制御分担比を設定することによって、ドライバに操舵トルクを感じさせて漫然度向上状態を報知することができ、ドライバの漫然度の低下及び自主的な運転操作を促すことができる。また、漫然度が向上していない状態では、目標操向量に対する目標操舵量の割合を小さくし、代わって目標制駆動力差の割合を大きくすることができるため、操舵制御によるシステムとドライバとの干渉を防止して、ドライバに違和感を与えることを防止できる。
（３）覚醒度及び漫然度のそれぞれに評価値を設定し、覚醒度及び漫然度のうち評価値が大きいものに基づいて制御分担比を設定することによって、ドライバの状態に応じた適切な制御分担比の設定を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明は、ドライバの運転意識に応じて操舵制御と制駆動力制御との制御分担比を適切に設定する操向支援装置を提供する課題を、ドライバの覚醒度低下又は漫然度向上に応じて、目標操向量に対する操舵力制御の制御分担比を制駆動力制御の制御分担比に対して増加させることによって解決した。
【実施例】
【００１０】
以下、本発明を適用した操向支援装置の実施例について説明する。
図１は、実施例の操向支援装置を備えた車両のシステム構成を示す図である。
本実施例において、車両は、例えば、前２輪を操舵する４輪のエンジン−電気ハイブリッド乗用車である。
【００１１】
車両は、左前輪ＷＦＬ、右前輪ＷＦＲ、左後輪ＷＲＬ、右後輪ＷＲＲ、エンジン１０、モータ２０、インバータ３０、モータ制御ＥＣＵ４０、電動パワーステアリング（ＥＰＳ）装置５０、操向制御ＥＣＵ１００等を備えている。
車両は、左前輪ＷＦＬ及び右前輪ＷＦＲをエンジン１０によって駆動するとともに、左後輪ＷＲＬ及び右後輪ＷＲＲに設けられたモータ２０によって、加速時のモータアシスト及び減速時の電力回生を行うようになっている。
【００１２】
エンジン１０は、例えばガソリンエンジン等の内燃機関であって、図示しない変速機、ディファレンシャルギア、ドライブシャフト等の動力伝達機構を介して、左前輪ＷＦＬ及び右前輪ＷＦＲに駆動力を伝達する。
【００１３】
モータ２０は、左後輪ＷＲＬ及び右後輪ＷＲＲにそれぞれ設けられたインホイールモータである。（左右のモータ２０にそれぞれ添え字Ｌ、Ｒを付して図示する。）モータ２０は、車両の加速時等に後輪を駆動アシストするとともに、車両の減速時に電力回生を行う。
インバータ３０は、図示しないバッテリと電力の授受を行い、駆動アシスト時のモータ２０への電力供給、及び、回生時のモータ２０からの電力回生を行うものである。
モータ制御ＥＣＵ４０は、インバータ３０を制御することによって、モータ２０等を含むハイブリッドシステムを統括的に制御するものである。
【００１４】
電動パワーステアリング装置５０は、左前輪ＷＦＬ及び右前輪ＷＦＲを所定の操向軸線（キングピン）回りに回動させて舵角を付与する図示しない操舵機構に設けられている。電動パワーステアリング装置５０は、電動パワーステアリングＥＣＵ（ＥＰＳＥＣＵ）５１、モータ５２、操舵角センサ５３等を備えて構成されている。
ＥＰＳＥＣＵ５１は、電動パワーステアリング装置５０を統括的に制御するマイクロコンピュータである。
モータ５２は、ＥＰＳＥＣＵ５１からの指令に応じて操舵機構に操舵トルクを付与する電動アクチュエータである。
操舵角センサ５３は、操舵機構に付与された操舵角（ステア角）を検出するものである。
【００１５】
操向制御ＥＣＵ１００は、自車両前方の環境情報及び自車両の走行状態に基いて、操舵機構へ操舵トルクを付与する操舵力制御、及び、モータ２０の駆動力又は回生ブレーキ制動力に左右差を生じさせる制駆動力制御を行い、車両を操向するものである。
図２は、操向制御ＥＣＵ１００の構成を示す図である。
操向制御ＥＣＵ１００は、環境認識手段１１０、目標走行位置設定手段１２０、自車進行路推定手段１３０、目標操向量設定手段１４０、ドライバカメラ１５０、覚醒度検出手段１６０、漫然度検出手段１７０、制御分担比設定手段１８０、操舵力制御手段１９０、制駆動力制御手段２００等を備えて構成されている。
【００１６】
環境認識手段１１０は、自車両前方を撮像した画像情報に基づいて、自車両の走行車線の形状等を認識するものである。
環境認識手段１１０は、ステレオカメラ１１１、画像処理部１１２等が接続されている。
ステレオカメラ１１１は、例えば車両のフロントウインドウ上端部のルームミラー基部付近に設けられた一対のメインカメラ及びサブカメラを備えている。メインカメラ及びサブカメラは、それぞれＣＣＤカメラを有して構成されている。メインカメラ及びサブカメラは、車幅方向に離間して設置されている。メインカメラ及びサブカメラは、それぞれ基準画像及び比較画像を撮像し、これらに係る画像データを画像処理部１１２に出力する。
画像処理部１１２は、ステレオカメラ１１１が出力した基準画像及び比較画像の画像データをＡ／Ｄ変換した後、所定の画像処理を施して環境認識手段１１０に出力するものである。この画像処理には、例えば、各カメラの取付位置誤差の補正や、ノイズ除去、階調の適切化などが含まれる。デジタル化された画像は、例えば、垂直方向及び水平方向にマトリクス状に配列された複数の画素を有する。これらの各画素は、それぞれ被写体の明るさに応じた輝度値を有する。
【００１７】
環境認識手段１１０は、基準画像及び比較画像のデータに基づいて、基準画像上の任意の画素又は複数の画素からなるブロックである画素群の視差を検出する。この視差は、ある画素又は画素群の基準画像上の位置と比較画像上の位置とのずれ量である。この視差を用いると、三角測量の原理により、自車両から当該画素に対応する被写体までの距離を算出することができる。
【００１８】
また、環境認識手段１１０は、自車両前方の車線両端部に配置された白線の形状等を認識する。なお、本明細書、特許請求の範囲等において、白線とは、車線の幅方向における端部に引かれた連続線又は破線を示すものとし、実際の色彩が白色以外（例えば燈色など）の線も含むものとする。
図３は、自車両、走行車線及び操向目標位置の平面的配置の一例を示す図である。
環境認識手段１１０は、基準画像のデータから画素の輝度データに基づいて白線ＷＬ部分の画素群を検出する。自車両ＯＶに対する白線ＷＬ部分の画素群の方位は、画像データ上の画素位置に基づいて検出される。具体的には、垂直方向における画素位置が路面上に相当する領域を水平方向に走査し、輝度値が急変する箇所を白線ＷＬの輪郭として認識する。そして、当該白線ＷＬ部分の画素群の距離を算出することによって、白線ＷＬの位置を検出する。
そして、環境認識手段１１０は、白線ＷＬ位置の検出を連続的に行なって車両の進行方向に複数の車線候補点を設定し、整合のとれない車線候補点を無視するとともに、車線候補点を設定できなかった領域は所定の補完処理を行うことによって、自車両前方の車線形状を認識する。
また、環境認識手段１１０は、検出された車線形状を用いて、自車両ＯＶの対車線ヨー角を検出する機能を備えている。
【００１９】
目標走行位置設定手段１２０は、環境認識手段１１０が設定した自車両の走行車線の幅方向における中央に目標走行位置Ｘｃを設定する。
【００２０】
自車進行路推定手段１３０には、車速センサ１３１、ヨーレートセンサ１３２が接続されている。
車速センサ１３１は、各車輪のハブベアリングを保持するハウジングに設けられ、車輪速に応じた車速パルス信号を出力する。この車速パルス信号は、所定の処理を施すことによって、車両の走行速度を求めることができる。
ヨーレートセンサ１３２は、例えば振動ジャイロ等を用いて、車体の鉛直軸回りの回転速度（ヨーレート）を検出するものである。
自車進行路推定手段１３０は、車速センサ１３１、ヨーレートセンサ１３２等と協働して本発明の車両状態検出手段として機能する。
【００２１】
自車進行路推定手段１３０は、環境認識手段１１０からの情報、操舵角センサ５３、車速センサ１３１、ヨーレートセンサ１３２等によって検出される車両の走行状態、及び、既知の車両諸元等に基づいて、自車進行路を推定するものである。
自車進行路の推定は、例えば、車両前方の注視距離Ｚにおける自車両ＯＶの横位置Ｘｅを算出することによって行う。
自車両ＯＶの重心位置を原点とし、車幅方向へ延びるＸ軸、及び、車体前方側へ延びるＺ軸を有する座標系を用いて以下説明する。
注視距離Ｚにおける自車両重心の推定横位置Ｘｅは、ハンドル角度αを用いて、以下の式１によって求められる。
【数１】
【００２２】
また、自車進行路推定手段１３０は、上述したハンドル角度を用いた横位置の推定に代えて、以下の式２の通り、ヨーレートセンサ１３２が検出したヨーレートを用いて横位置を推定することができる。
Ｘｅ＝Ｚ２γ／２Ｖ ・・・（式２）
Ｘｅ：注視距離Ｚにおける自車両重心の推定横位置［ｍ］
Ｚ：注視距離［ｍ］
γ：車両のヨーレート［ｒａｄ／ｓｅｃ］
【００２３】
目標操向量設定手段１４０は、環境認識手段１１０、目標走行位置設定手段１２０、自車進行路推定手段１３０等を用いて、自車両の目標操向量を設定するものである。目標走行量設定手段１４０は、例えば、目標走行位置設定手段１２０が設定した目標走行位置Ｘｃに対する自車進行路推定手段１３０が推定した自車両の横位置Ｘｅの偏差、及び、自車両ＯＶの対車線ヨー角に応じて、この偏差及びヨー角を低減する方向への目標操向量を設定する。
【００２４】
ドライバカメラ１５０は、ドライバの頭部等の画像を撮像する撮像手段である。ドライバカメラ１５０は、レンズ等の結像光学系、ＣＣＤ，ＣＭＯＳ等の固体撮像素子、及び、出力画像データを生成する画像処理部等を備えている。ドライバカメラ１５０は、例えば、インストルメントパネル、ステアリングコラムカバー部等の内装部材に設けられている。
【００２５】
覚醒度検出手段１６０は、ドライバカメラ１５０が撮像したドライバの画像を用いて、ドライバの覚醒度Ａを検出するものである。覚醒度検出手段１６０は、例えば、瞬き、欠伸、顔をしかめる等の覚醒度低下時特有のドライバの動作（覚醒度低下動作）を検出した場合には、覚醒度Ａが低下しているものと判定する。
また、覚醒度検出手段１６０は、異なった覚醒度低下動作に重み付けを行ったり、覚醒度低下動作の検出頻度に応じて、ドライバの覚醒度Ａを離散的な複数のレベル（例えば、覚醒度が低い順にＡ１，Ａ２，Ａ３。１〜３が評価値）に層別して検出する。
【００２６】
漫然度検出手段１７０は、ドライバカメラ１５０としての可視光感知カメラと赤外光感知カメラの２つの画像を用いてドライバの視線方向を検出し、視線方向に基づきドライバの漫然度Ｌを検出するものである。一般的に、ドライバが漫然運転をしている状況、すなわち前方の一点を眺めているような状況ではドライバの顔の向きは正常運転時とほとんど変わらない。そのため、上述の顔の向きや瞬き等に基づく覚醒度の検出では一義的に漫然状態であるかどうかを判断できない。そこで、本実施例では漫然運転時のドライバの視線方向に着目して漫然度Ｌを検出する。具体的には漫然運転時は正常運転時よりある特定の方向を注視する傾向にあることから、ドライバの視線方向を検出したうえ、視線の停留時間を計測し、この停留時間に応じて漫然度Ｌを離散的な複数のレベル（例えば、漫然度が低い順にＬ１，Ｌ２，Ｌ３。１〜３が評価値。）に層別して検出する。また、漫然度Ｌの検出はこの方法に限らず、例えば漫然運転時はバックミラーやサイドミラーの確認頻度が低下することから、ドライバの視線方向を検出した上、所定時間内におけるバックミラーやサイドミラーの確認頻度に応じて漫然度を検出してもよい。
【００２７】
制御分担比設定手段１８０は、覚醒度検出手段１６０が出力する覚醒度Ａ、及び、漫然度検出手段１７０が出力する漫然度Ｌに基づいて、目標操向量設定手段１４０が設定する目標操向量に対する操舵力制御手段１９０と制駆動力制御手段２００との制御分担比ＲＳＴＲ：ＲＤＹＣ（ＲＳＴＲ＋ＲＤＹＣ＝１）を設定するものである。制御分担比設定手段１８０は、本発明にいう操向制御手段として機能する。
制御分担比設定手段１８０は、覚醒度Ａと制御分担比ＲＳＴＲ：ＲＤＹＣとの関係を蓄積した覚醒度マップ、及び、漫然度Ｌと制御分担比ＲＳＴＲ：ＲＤＹＣとの関係を蓄積した漫然度マップを有する。
【００２８】
図４は、覚醒度Ａ、漫然度Ｌと制御分担比ＲＳＴＲ：ＲＤＹＣとの関係を示す図である。
操舵力制御手段１９０の制御分担比ＲＳＴＲは、覚醒度ＡのＡ１からＡ２、Ａ３への向上に応じて段階的に減少するとともに、漫然度ＬのＬ１からＬ２、Ｌ３への向上に応じて段階的に増加するよう設定されている。
【００２９】
覚醒度Ａｎ（評価値ｎ＝１，２，３）、漫然度Ｌｍ（評価値ｍ＝１，２，３）である場合に、制御分担比設定手段１８０は、ｎ＞ｍである場合には、覚醒度マップを用いて覚醒度Ａｎに基づいて制御分担比ＲＳＴＲ：ＲＤＹＣを設定する。一方、ｎ＜ｍである場合には、漫然度マップを用いて漫然度Ｌｍに基づいて制御分担比ＲＳＴＲ：ＲＤＹＣを設定する。また、ｎ＝ｍである場合には、覚醒度Ａｎを漫然度Ｌｍより優先し、覚醒度Ａｎに基づいて制御分担比ＲＳＴＲ：ＲＤＹＣを設定する。
【００３０】
操舵力制御手段１９０は、ＥＰＳＥＣＵ５１を介してモータ５２を制御し、操舵機構に操舵トルクを付与することによって車両を操向するものである。ここで付与される目標操舵トルク、目標舵角等は、目標操向量設定手段１４０が設定した目標操向量、及び、制御分担比設定手段１８０が設定する制御分担比ＲＳＴＲ：ＲＤＹＣに基づいて設定される。
目標操舵トルクは、以下の式３によって求められる。
【数２】
【００３１】
制駆動力制御手段２００は、モータ制御ＥＣＵ４０を介してインバータ３０を制御し、左右後輪の制動力差又は駆動力差を発生させることによって、車両にヨーモーメントを発生させて操向するものである。ここで発生させる目標ヨーモーメントは、目標操向量設定手段１４０が設定した目標操向量、及び、制御分担比設定手段１８０が設定する制御分担比ＲＳＴＲ：ＲＤＹＣに基づいて設定される。
目標ヨーモーメントは、以下の式４によって求められる。
【数３】
【００３２】
また、左後輪のモータ２０Ｌ、右後輪のモータ２０Ｒへの指令値（目標出力トルク）は、それぞれ以下の式５、式６によって求められる。
【数４】
【００３３】
次に、実施例の操向支援装置における操向支援制御について説明する。
図５は、操向支援制御時の動作を示すフローチャートである。以下、ステップ毎に順を追って説明する。
＜ステップＳ０１：環境認識・車線情報を計測＞
環境認識手段１１０は、自車両ＯＶ前方の環境を認識し、車線形状等の情報を計測する。また、目標走行位置設定手段１２０は、認識された車線の中央部に目標走行位置Ｘｃを設定する。
その後、ステップＳ０２に進む。
【００３４】
＜ステップＳ０２：車両状態計測＞
車速センサ１３１、ヨーレートセンサ１３２、操舵角センサ５３等の各センサは、自車進行路の推定に必要な車両の状態量を計測し、自車進行路推定手段１３０に提供する。
その後、ステップＳ０３に進む。
【００３５】
＜ステップＳ０３：自車進行路推定＞
自車進行路推定手段１３０は、ステップＳ０２で取得した車両の状態量に基づいて、上述した式１等を用いて自車進行路の推定を行い、注視距離Ｚにおける推定横位置Ｘｅを演算する。
その後、ステップＳ０４に進む。
【００３６】
＜ステップＳ０４：制御目標値算出＞
目標操向量設定手段１４０は、目標走行位置Ｘｃに対する自車両推定横位置Ｘｅの横方向偏差、及び、自車両ＯＶの対車線ヨー角を算出し、制御目標値である目標操向量を算出する。
その後、ステップＳ０５に進む。
【００３７】
＜ステップＳ０５：ドライバ状態量、ドライバ視覚情報計測＞
覚醒度検出手段１６０及び漫然度検出手段１７０は、ドライバカメラ１５０が撮像した画像に基づいて、覚醒度Ａ及び漫然度Ｌの検出に必要なドライバ状態量及び視覚情報を計測する。
その後、ステップＳ０６に進む。
【００３８】
＜ステップＳ０６：ドライバ覚醒度レベルＡ、漫然度レベルＬ算出＞
覚醒度検出手段１６０は、ドライバの覚醒度Ａｎ（ｎ＝１，２，３）を検出する。
また、漫然度検出手段１７０は、ドライバの漫然度Ｌｍ（ｍ＝１，２，３）を検出する。
その後、ステップＳ０７に進む。
【００３９】
＜ステップＳ０７：覚醒度・漫然度優先判定＞
制御分担比設定手段１８０は、覚醒度Ａｎと漫然度Ｌｍのレベルを比較し、覚醒度Ａｎのレベルが漫然度Ｌｍのレベル以上であるとき（ｎ≧ｍのとき）は、覚醒度Ａｎを優先してステップＳ０８に進み、その他の場合は漫然度Ｌｍを優先してステップＳ０９に進む。
【００４０】
＜ステップＳ０８：覚醒度マップに基づいて制御分担比を設定＞
制御分担比設定手段１８０は、覚醒度Ａｎに基づいて、覚醒度マップを用いて制御分担比ＲＳＴＲ：ＲＤＹＣを設定する。
その後、ステップＳ１０に進む。
【００４１】
＜ステップＳ０９：漫然度マップに基づいて制御分担比を設定＞
制御分担比設定手段１８０は、漫然度Ｌｍに基づいて、漫然度マップを用いて制御分担比ＲＳＴＲ：ＲＤＹＣを設定する。
その後、ステップＳ１０に進む。
【００４２】
＜ステップＳ１０：操舵トルク指示値算出＞
操舵制御手段１９０は、上述した式３を用いて目標操舵トルクを算出し、ＥＰＳＥＣＵ５１に対して指示値を出力し、モータ５２によって操舵機構に操舵トルクを付与させる。
その後、ステップＳ１１に進む。
【００４３】
＜ステップＳ１１：各輪駆動力指示値算出＞
制駆動力制御手段２００は、上述した式４乃至式６を用いて左右後輪のモータ２０Ｌ、２０Ｒの目標操舵トルクを算出し、モータ制御ＥＣＵ４０に対して指示値を出力し、各モータ２０Ｌ，２０Ｒによって車両にヨーモーメントを発生させる。
その後、一連の処理を終了（リターン）する。
【００４４】
以上説明した実施例によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）ドライバの覚醒度Ａの低下に応じて操舵制御手段１９０の制御分担比ＲＳＴＲを増加させることによって、ドライバに操舵トルクを感じさせて覚醒度低下状態を報知することができ、ドライバの覚醒及び自主的な運転操作を促すことができる。また、覚醒度Ａが低下していない状態では、操舵制御手段１９０の制御分担比ＲＳＴＲを低くすることができるため、システムとドライバとの干渉を防止して、ドライバに違和感を与えることを防止できる。
（２）ドライバの漫然度Ｌの向上に応じて操舵制御手段１９０の制御分担比ＲＳＴＲを増加させることによって、ドライバに操舵トルクを感じさせて漫然度向上状態を報知することができ、ドライバの漫然度の低下及び自主的な運転操作を促すことができる。また、漫然度Ｌが向上していない状態では、操舵制御手段１９０の制御分担比ＲＳＴＲを低くすることができるため、システムとドライバとの干渉を防止して、ドライバに違和感を与えることを防止できる。
（３）覚醒度Ａ及び漫然度Ｌのそれぞれに評価値１〜３を設定し、覚醒度Ａ及び漫然度Ｌのうち評価値が大きいものに基づいて制御分担比ＲＳＴＲ：ＲＤＹＣを設定することによって、ドライバの状態に応じた適切な制御分担比の設定を行うことができる。
【００４５】
（変形例）
本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
（１）実施例は、覚醒度及び漫然度に基いて操舵力制御と制駆動力制御との制御分担比を設定しているが、本発明はこれに限らず、覚醒度又は漫然度のいずれか一方にのみ基いて制御分担比を設定してもよい。この場合、覚醒度の低下とともに、または、漫然度の向上とともに操舵力制御の制駆動力制御に対する制御分担比を増加させるようにするとよい。
（２）覚醒度及び漫然度を検出する方法は、実施例のものに限定されず、適宜変更することができる。例えば、ドライバによって入力される操舵トルクの履歴を検出し、入力操舵トルクが所定値以下の状態の継続時間に基づいて覚醒度を検出するようにしてもよい。
（３）上述した実施例では、左右のインホイールモータのトルク差によってヨーモーメントを発生させているが、本発明はこれに限らず、エンジン等の駆動力を左右不均等配分するトルク配分装置を用いて、左右駆動輪に駆動力差を与えてヨーモーメントを発生させる駆動力制御と、操舵機構に操舵力を付与する操舵制御との制御分担比設定にも適用することができる。また、左右輪のサービスブレーキ又はパーキングブレーキの動的制動でのブレーキ制動力差によってヨーモーメントを発生させる制動力制御と、操舵制御との制御分担比設定にも適用することができる。
（４）実施例では、環境認識手段はステレオカメラを用いて車線形状を検出しているが、本発明はこれに限らず、例えばナビゲーション装置等のために準備された地図データ及び自車位置の測位情報に基づいて車線形状を検出するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明を適用した操向支援装置の実施例を備えた車両のシステム構成を示す図である。
【図２】図１の操向支援装置の操向制御ＥＣＵ１００の構成を示す図である。
【図３】自車両、走行車線及び操向目標位置の平面的配置の一例を示す図である。
【図４】図１の操向支援装置における覚醒度、漫然度と制御分担比との関係を示す図である。
【図５】図１の操向支援装置における操向支援制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４７】
１０ エンジン ２０（２０Ｌ，２０Ｒ） モータ
３０ インバータ ４０ モータ制御ＥＣＵ
５０ 電動パワーステアリング（ＥＰＳ）装置
５１ 電動パワーステアリング（ＥＰＳ）ＥＣＵ
５２ モータ ５３ 操舵角センサ
１００ 操向制御ＥＣＵ １１０ 環境認識手段
１１１ ステレオカメラ １１２ 画像処理部
１２０ 目標走行位置設定手段 １３０ 自車進行路推定手段
１３１ 車速センサ １３２ ヨーレートセンサ
１４０ 目標操向量設定手段 １５０ ドライバカメラ
１６０ 覚醒度検出手段 １７０ 漫然度検出手段
１８０ 制御分担比設定手段 １９０ 操舵力制御手段
２００ 制駆動力制御手段
ＷＦＬ 左前輪 ＷＦＲ 右前輪
ＷＲＬ 左後輪 ＷＲＲ 右後輪
ＯＶ 自車両 ＷＬ 白線
Ｘｃ 目標走行位置 Ｘｅ 自車両推定横位置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自車両前方の環境情報に基づいて自車両を操向する操向支援装置において、
自車両前方の環境情報を認識する環境認識手段と、
自車両の車両状態を検出する車両状態検出手段と、
操舵機構に操舵力を付与する操舵制御手段と、
左右輪の制駆動力差を生じさせてヨーモーメントを発生させる制駆動力制御手段と、
前記環境認識手段及び前記車両状態検出手段を用いて自車両の目標操向量を設定する目標操向量設定手段と、
前記目標操向量に基づいて前記操舵制御手段の目標操舵量及び前記制駆動力制御手段の目標制駆動力差を設定する操向制御手段と、
ドライバの覚醒度を検出する覚醒度検出手段と
を備え、
前記操向制御手段は、前記覚醒度に応じて前記目標操向量に対する前記目標操舵量と前記目標制駆動力差との制御分担比を設定し、前記覚醒度の低下に応じて、前記目標操向量に対する前記目標操舵量の割合が増加するように前記制御分担比を設定すること
を特徴とする操向支援装置。
【請求項２】
前記ドライバの漫然度を検出する漫然度検出手段を備え、
前記操向制御手段は、さらに前記漫然度に応じて前記制御分担比を設定し、前記漫然度の向上に応じて前記目標操向量に対する前記目標操舵量の割合が増加するように前記制御分担比を設定すること
を特徴とする請求項１に記載の操向支援装置。
【請求項３】
前記操向制御手段は、前記覚醒度及び前記漫然度のそれぞれに評価値を設定し、前記覚醒度及び前記漫然度のうち前記評価値が大きいものに基づいて前記制御分担比を設定すること
を特徴とする請求項２に記載の操向支援装置。
【請求項４】
自車両前方の環境情報に基づいて自車両を操向する操向支援装置において、
自車両前方の環境情報を認識する環境認識手段と、
自車両の車両状態を検出する車両状態検出手段と、
操舵機構に操舵力を付与する操舵制御手段と、
左右輪の制駆動力差を生じさせてヨーモーメントを発生させる制駆動力制御手段と、
前記環境認識手段及び前記車両状態検出手段を用いて自車両の目標操向量を設定する目標操向量設定手段と、
前記目標操向量に基づいて前記操舵制御手段の目標操舵量及び前記制駆動力制御手段の目標制駆動力差を設定する操向制御手段と、
ドライバの漫然度を検出する漫然度検出手段と
を備え、
前記操向制御手段は、前記漫然度に応じて前記目標操向量に対する前記目標操舵量と前記目標制駆動力差との制御分担比を設定し、前記漫然度の向上に応じて前記目標操向量に対する前記目標操舵量の割合が増加するように前記制御分担比を設定すること
を特徴とする操向支援装置。
【請求項１】
自車両前方の環境情報に基づいて自車両を操向する操向支援装置において、
自車両前方の環境情報を認識する環境認識手段と、
自車両の車両状態を検出する車両状態検出手段と、
操舵機構に操舵力を付与する操舵制御手段と、
左右輪の制駆動力差を生じさせてヨーモーメントを発生させる制駆動力制御手段と、
前記環境認識手段及び前記車両状態検出手段を用いて自車両の目標操向量を設定する目標操向量設定手段と、
前記目標操向量に基づいて前記操舵制御手段の目標操舵量及び前記制駆動力制御手段の目標制駆動力差を設定する操向制御手段と、
ドライバの覚醒度を検出する覚醒度検出手段と
を備え、
前記操向制御手段は、前記覚醒度に応じて前記目標操向量に対する前記目標操舵量と前記目標制駆動力差との制御分担比を設定し、前記覚醒度の低下に応じて、前記目標操向量に対する前記目標操舵量の割合が増加するように前記制御分担比を設定すること
を特徴とする操向支援装置。
【請求項２】
前記ドライバの漫然度を検出する漫然度検出手段を備え、
前記操向制御手段は、さらに前記漫然度に応じて前記制御分担比を設定し、前記漫然度の向上に応じて前記目標操向量に対する前記目標操舵量の割合が増加するように前記制御分担比を設定すること
を特徴とする請求項１に記載の操向支援装置。
【請求項３】
前記操向制御手段は、前記覚醒度及び前記漫然度のそれぞれに評価値を設定し、前記覚醒度及び前記漫然度のうち前記評価値が大きいものに基づいて前記制御分担比を設定すること
を特徴とする請求項２に記載の操向支援装置。
【請求項４】
自車両前方の環境情報に基づいて自車両を操向する操向支援装置において、
自車両前方の環境情報を認識する環境認識手段と、
自車両の車両状態を検出する車両状態検出手段と、
操舵機構に操舵力を付与する操舵制御手段と、
左右輪の制駆動力差を生じさせてヨーモーメントを発生させる制駆動力制御手段と、
前記環境認識手段及び前記車両状態検出手段を用いて自車両の目標操向量を設定する目標操向量設定手段と、
前記目標操向量に基づいて前記操舵制御手段の目標操舵量及び前記制駆動力制御手段の目標制駆動力差を設定する操向制御手段と、
ドライバの漫然度を検出する漫然度検出手段と
を備え、
前記操向制御手段は、前記漫然度に応じて前記目標操向量に対する前記目標操舵量と前記目標制駆動力差との制御分担比を設定し、前記漫然度の向上に応じて前記目標操向量に対する前記目標操舵量の割合が増加するように前記制御分担比を設定すること
を特徴とする操向支援装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−５８６９１（Ｐ２０１０−５８６９１Ａ）
【公開日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２２７０６８（Ｐ２００８−２２７０６８）
【出願日】平成２０年９月４日（２００８．９．４）
【出願人】（０００００５３４８）富士重工業株式会社 (3,010)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月４日（２００８．９．４）
【出願人】（０００００５３４８）富士重工業株式会社 (3,010)
【Ｆターム（参考）】
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