JP2019001270A - 運転支援システム - Google Patents

Abstract

【課題】ステアリングホイールの把持判定において、判定の精度を向上できる技術を提供する。【解決手段】運転支援システム（２０、２０ａ）は、把持判定装置（２６、２６ａ）と転舵角制御装置（２４）とを備える。把持判定装置は、（ｉ）乗員入力と乗員入力と異なる外乱入力とによって生じる操舵軸の回転運動に依存する第１種の物理量と、（ｉｉ）操舵軸の回転運動に依存する第２種の物理量であって、乗員入力によって互いの関係が変化する少なくとも２つの検出用物理量を含む第２種の物理量と、のいずれか一つを用いて乗員入力を検出する入力検出部（２６２、２６２ａ）を有する。【選択図】図３

Description

本開示は、把持判定装置を有する運転支援システムの技術に関する。

従来、乗員によってステアリングホイールが把持されていることを把持検出部が検出し、検出結果に基づいて、車線逸脱防止手段が車両の走行制御を実行するか否かを決定する技術が知られている（特許文献１）。

特開２０１５−１０１２４０号公報

従来の技術において、把持検出部は、実操舵トルクが連続的にトルク判定閾値よりも低くなる時間が、所定の手放し判定時間を越えたと判定したときに、乗員が手放し運転をしていると判定している。実操舵トルクには、乗員からのステアリングホイールへの操舵操作である乗員入力に加え、路面の起伏などの外乱による入力も含まれる場合がある。よって、実操舵トルクを用いた手放し運転の判定については、外乱に起因した誤判定が生じる場合がある。よって従来から、ステアリングホイールの把持判定において、判定精度を向上できる技術が望まれている。

本開示は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。

本開示の一形態によれば、運転支援システム（２０、２０ａ）が提供される。乗員の操舵操作によって操舵軸（３２）に加えられる乗員入力（Ｔｐ）に基づいて、前記乗員がステアリングホイール（３１）を把持しているか否かを判定する把持判定装置（２６、２６ａ）と、自車両（１０、１０ａ）の転舵角を自動制御する転舵角制御装置（２４）と、を備え、前記把持判定装置は、（ｉ）前記乗員入力と前記乗員入力と異なる外乱入力とによって生じる前記操舵軸の回転運動に依存する第１種の物理量と、（ｉｉ）前記操舵軸の回転運動に依存する第２種の物理量であって、前記乗員入力によって互いの関係が変化する少なくとも２つの検出用物理量を含む第２種の物理量と、のいずれか一つを用いて前記乗員入力を検出する入力検出部（２６２、２６２ａ）を有し、前記入力検出部は、前記第１種の物理量を用いる場合は、前記第１種の物理量のうちで前記外乱入力に依存する外乱物理量を低減させた後の第１種の処理後物理量に基づいて前記乗員入力を検出し、前記第２種の物理量を用いる場合は、前記少なくとも２つの検出用物理量の互いの関係に基づいて前記乗員入力を検出する。

上記形態によれば、第１種の物理量を用いる場合において、入力検出部は外乱物理量を低減させた後の第１種の処理後物理量に基づいて乗員入力を検出している。これにより、乗員入力の検出精度を向上でき、乗員入力に基づいてステアリングホールの把持判定を行う場合における、把持判定の精度を向上できる。また、上記形態によれば、第２種の物理量を用いる場合において、入力検出部は乗員入力によって互いの関係が変化する少なくとも２つの検出用物理量の互いの関係に基づいて乗員入力を検出している。これにより、乗員入力の検出精度を向上できるので、乗員入力に基づいてステアリングホイールの把持判定を行う場合における、把持判定の精度を向上できる。なお、本開示は、運転支援システムの他に種々の形態で実現することも可能である。例えば、本発明は、運転支援システムの制御方法、運転支援システムの制御方法を実行させるためのプログラム、運転支援システムを備える車両などの形態で実現できる。

第１実施形態としての運転支援システムを備える車両の構成を説明するための図。 第１実施形態における運転支援システムが実行する処理のフローチャート。 ステップＳ１０のフローチャート。 入力検出部によって処理される前の操舵トルクの時間変化を示すグラフ。 入力検出部によって処理された操舵トルクの時間変化を示すグラフ。 第２実施形態としての運転支援システムを備える車両の構成を説明するための図。 外部情報テーブルを説明するための図。 ステアリングホイールの把持判定の概略を説明するための図。 第２実施形態における運転支援システムが実行する処理のフローチャート。 ステップＳ１０ａのフローチャート。 乗員入力がない場合のボード線図のゲイン特性を示す図。 乗員入力がある場合のボード線図のゲイン特性を示す図。

Ａ．第１実施形態：
図１に示すように、自車両１０（以下、単に車両１０と呼ぶ）は、ミリ波レーダ１２と、画像センサ１４と、運転支援システム２０と、ステアリング機構部３０と、警報装置４０と、を備える。

ミリ波レーダ１２は、車両１０の周囲（前方、側方、斜め後方を含む）に存在する物体を検出するために用いられる。具体的には、ミリ波レーダ１２は、車両周波数変調されたミリ波帯のレーダ波を送受信して、そのミリ波を反射した物標の存在、方位、および、距離を検出できる。画像センサ１４は、周知の構成を有するカメラであり、車両１０の周囲の風景を撮像することができる。画像センサ１４の撮像領域は、車両１０の周囲（前方、側方、斜め後方を含む）に存在する物体を含むことができる領域である。

ステアリング機構部３０は、ステアリングホイール３１と、操舵軸３２と、転舵装置３４と、モータ３６と、転舵軸３７と、回転角センサ３８と、トルクセンサ３９とを備える。

ステアリングホイール３１は、乗員が把持して操舵操作を入力することで、車両１０の進行方向を調整する。操舵軸３２は、ステアリングホイール３１に接続され、ステアリングホイール３１と一体的に回転する入力軸としての上側操舵軸３２ａと、転舵装置３４に接続された出力軸としての下側操舵軸３２ｂとを備える。下側操舵軸３２ｂのうち上側操舵軸３２ａとは反対側の端部には、転舵装置３４が接続されている。ここで、乗員からステアリングホイール３１を介して操舵軸３２に加えられる入力を乗員入力Ｔｐともよぶ。

転舵装置３４は、ピニオンギヤとラックギヤとから構成されるラックアンドピニオンギア方式である。ラックアンドピニオンギヤ機構によって、下側操舵軸３２ｂの回転運動が転舵軸３７の軸方向への運動、すなわち直線運動に変換される。転舵軸３７が軸方向に駆動されることによって前側車輪４５が所望の転舵角に転舵される。

トルクセンサ３９は、図示しないトーションバーを備えており、トーションバーによって上側操舵軸３２ａと下側操舵軸３２ｂとが連結されている。上側操舵軸３２ａが下側操舵軸３２ｂに対して回転すると、この回転に応じてトーションバーにねじれが生じる。トルクセンサ３９は、このねじれの程度を表す信号を第１種の物理量としての操舵トルクＴｓとして検出する。操舵トルクＴｓは、乗員入力Ｔｐと乗員入力Ｔｐと異なる外乱入力とによって生じる操舵軸３２の回転運動に依存する。外乱入力とは、例えば、車両１０が走行する路面の起伏などによって生じる操舵軸３２への入力である。第１種の物理量のうちで、外乱入力に依存する物理量を外乱物理量とも呼ぶ。

回転角センサ３８は、上側操舵軸３２ａに配置されている。回転角センサ３８は、ステアリングホイール３１の操舵角、すなわち、ステアリングホイール３１の操舵位置を上側操舵軸３２ａの回転角Ａｓとして検出する。回転角センサ３８は、例えば、直進時のステアリングホイール３１の操舵角を０°とし、右回転を正値として出力し、左回転を負値として出力してもよい。なお、回転角センサ３８は、３６０°の絶対角度と回転数とを用いて操舵角を正値にて出力しても良い。回転角センサ３８としては、例えば、磁気式の回転角センサが用いられる。

モータ３６は、後述する転舵角制御装置２４からの指示に応じて下側操舵軸３２ｂを回転させる。これにより、前側車輪４５が自動で所望の転舵角に転舵される。転舵角制御装置２４からのモータ３６への指示は、車両１０の転舵角を自動制御する自動制御モードの実行中に行われる。

警報装置４０は、乗員に対してステアリングホイール３１の把持を促すための装置である。警報装置４０は、例えば、車室内に設けられたＬＥＤランプやブザーである。

運転支援システム２０は、転舵角制御装置２４と、把持判定装置２６と、警報制御装置２８とを備える。転舵角制御装置２４は、自動制御モードの実行中において、車両１０の前側車輪４５の転舵角を自動制御する。例えば、車室内に設けられた図示しない自動制御スイッチがＯＮになった場合に、自動制御モードが実行される。自動制御モードでは、例えば、車線に沿った車両１０の自動走行が実行される。

転舵角制御装置２４は、自動制御部２４２と、キャンセル部２４６とを有する。自動制御部２４２は、自動制御モードの実行中において、下側操舵軸３２ｂを回転させて転舵角を制御するための指示をモータ３６に送信する。自動制御部２４２は、例えば、画像センサ１４から取得した撮像画像から車両１０が走行する車線の区画線を検出し、検出した区画線に沿って車両１０が走行できるように転舵角を自動制御する。キャンセル部２４６は、自動制御モードの実行中において、把持判定装置２６によって乗員がステアリングホイール３１を把持していると判定された場合に、自動制御モードによる転舵角の自動制御の実行をキャンセルする。また、キャンセル部２４６は、図示しない自動制御スイッチがＯＮからＯＦＦになった場合に、自動制御の実行をキャンセルする。

把持判定装置２６は、乗員から操舵軸３２（具体的には、上側操舵軸３２ａ）に加えられる乗員入力Ｔｐに基づいて、乗員がステアリングホイール３１を把持しているか否かを判定する。把持判定装置２６は、入力検出部２６２と、判定部２６８とを有する。

入力検出部２６２は、操舵トルクＴｓのうちで、外乱物理量としてのトルクを低減させた後の第１種の処理後物理量に基づいて乗員入力Ｔｐを検出する。具体的には、入力検出部２６２は、操舵トルクＴｓが有する周波数成分のうちで特定の周波数成領域分の抽出を行うことで、操舵トルクＴｓのうちの外乱物理量を低減させ、第１種の処理後物理量としての抽出した特定の周波数領域成分を乗員入力Ｔｐとして検出する。

入力検出部２６２は、ローパスフィルタと増幅回路とを含む。入力検出部２６２は、操舵トルクＴｓが有する周波数成分のうちで、特定の周波数領域成分を増幅し、特定の周波数領域成分以外の周波数領域成分を低減させることで、特定の周波数領域成分の抽出を行う。具体的には、入力検出部２６２は、トルクセンサ３９によって検出した操舵トルクＴｓを、ローパスフィルタを経由させて増幅回路で増幅させる。特定の周波数領域成分は、操舵トルクＴｓが有する周波数成分のうちで、乗員入力Ｔｐ（すなわち、乗員の操舵操作によって生じる操舵トルク）によって生じ得る周波数領域以下の成分である。本実施形態では、ゲイン交差周波数は１Ｈｚに設定され、特定の周波数領域成分は１Ｈｚ以下の周波数領域の成分である。また、ローパスフィルタを経由した操舵トルクＴｓは、増幅回路において例えば２０倍に増幅される。特定の周波数領域成分以外の周波数領域成分（外乱周波数領域成分）は、操舵トルクＴｓが有する周波数成分のうちで外乱物理量としてのトルクが有する周波数領域成分である。

判定部２６８は、入力検出部２６２が検出した乗員入力Ｔｐの絶対値Ｔｐａを算出し、絶対値Ｔｐａと、予め定めた閾値Ｔｒｅｆとを比較することによって、乗員がステアリングホイール３１を把持しているか否かを判定する。閾値Ｔｒｅｆは、車両１０が走行する道路形状などの道路条件に応じて異なる値に設定されてもよいし、転舵角の自動制御が実行されているか否かで異なる値に設定されてもよい。例えば、自動制御が実行されていない場合において、閾値Ｔｒｅｆは、乗員が把持していることで生じる操舵トルクＴｓの絶対値（例えば、０．３ニュートンメートル）以上の値に設定されてもよい。また、自動制御が実行されている場合において、閾値Ｔｒｅｆは、自動制御が実行されていない場合の閾値Ｔｒｅｆよりも大きい値に設定されてもよい。例えば、自動制御が実行されている場合における閾値Ｔｒｅｆは、自動制御が実行されていない場合における閾値Ｔｒｅｆの１０倍に設定される。

警報制御装置２８は、把持判定装置２６によって乗員がステアリングホイール３１を把持していないと判定された場合に、警報装置４０に乗員に対する警報を指示する。例えば、警報制御装置２８は、警報装置４０がブザーである場合に、警報音を警報装置４０に出力させる。

図２〜図５を用いて運転支援システム２０が実行する処理フローについて説明する。運転支援システムの処理フローは、例えば、乗員が運転支援システム２０を起動させるためのスイッチをＯＮにすることで開始される。また、運転支援システム２０の処理フローは、車両１０のイグニッションスイッチがＯＮになることで開始されてもよい。

図２に示す運転支援システム２０の処理フローは、所定時間ごとに実行される。例えば、トルクセンサ３９によって操舵トルクＴｓが所定時間ごとに検出される度に、運転支援システム２０の処理フローは実行されてもよい。運転支援システム２０の処理フローが開始された場合、把持判定装置２６は、転舵角制御装置２４による転舵角の自動制御が実行されているか否かを判定する（図２のステップＳ５）。

転舵角の自動制御が実行されていない場合（ステップＳ５：ＮＯ）、把持判定装置２６は、トルクセンサ３９によって検出した操舵トルクＴｓ（本ルーチンの開始時点において検出した操舵トルクＴｓ）に基づいて、乗員がステアリングホイール３１を把持しているか否かの第１の把持判定を行う（ステップＳ１０）。ステップＳ１０において、乗員がステアリングホイール３１を把持していると判定された場合、本ルーチンの処理フローは終了し、所定時間後に次のルーチンにおける運転支援システムの処理フローが実行される。ステップＳ１０において、乗員がステアリングホイール３１を把持していないと判定された場合は、警報制御装置２８は警報装置４０を駆動させて、乗員に対してステアリングホイール３１の把持を促すための警報を行う（ステップＳ２０）。

転舵角の自動制御が実行されている場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）、把持判定装置２６は、トルクセンサ３９によって検出した操舵トルクＴｓに基づいて、乗員がステアリングホイール３１を把持しているか否かの第２の把持判定を行う（ステップＳ３０）。ステップＳ３０において、乗員がステアリングホイール３１を把持していないと判定された場合、本ルーチンの処理フローは終了し、所定時間後に次のルーチンにおける運転支援システムの処理フローが実行される。ステップＳ３０において、乗員がステアリングホイール３１を把持していると判定された場合は、把持判定装置２６は転舵角制御装置２４に対して自動制御をキャンセルさせる指示を行い、キャンセル部２４６が自動制御の実行（自動制御モード）をキャンセルする（ステップＳ４０）。

図３に示すように、ステップＳ１０では、まず、運転支援システム２０はトルクセンサ３９を用いて操舵トルクＴｓを検出する（ステップＳ１０２）。次に、入力検出部２６２は、検出された操舵トルクＴｓが有する周波数成分のうち、特定の周波数領域成分を増幅し、特定の周波数領域成分以外の周波数領域成分を低減させることで、特定の周波数領域成分を抽出する（ステップＳ１０４）。図４に示すように、入力検出部２６２によって処理される前の操舵トルクＴｓは、主に乗員入力Ｔｐによって生じる特定の周波数領域成分と、外乱入力によって生じる特定の周波数領域成分以外の周波数領域成分（外乱周波数領域成分）とを含む。外乱周波数領域成分は、特定の周波数領域成分よりも高い周波数を有する。図５に示すように、入力検出部２６２によって処理された操舵トルクとしての乗員入力Ｔｐでは、外乱周波数領域成分は低減され、特定の周波数領域成分は増幅されている。なお、図４および図５に示す操舵トルクＴｓ，Ｔｐは、例えば、直進時のステアリングホイール３１の操舵角を基準として右旋回は正値、左旋回は負値といった値を取る。

図３に示すように、ステップＳ１０４の後に、入力検出部２６２は、操舵トルクＴｓのうちで、入力検出部２６２によって抽出された特定の周波数領域成分の操舵トルクを乗員入力Ｔｐとして検出する（ステップＳ１０５）。ステップＳ１０５の後に、判定部２６８は、乗員入力Ｔｐの絶対値Ｔｐａを算出する（ステップＳ１０６）。次に、判定部２６８は、絶対値Ｔｐａと閾値Ｔｒｅｆとを比較する（ステップＳ１０８）。具体的には、判定部２６８は、絶対値Ｔｐａが閾値Ｔｒｅｆよりも大きいか否かを判定する。判定部２６８は、絶対値Ｔｐａが閾値Ｔｒｅｆよりも大きい場合は、乗員がステアリングホイール３１を把持していると判定する（ステップＳ１１０）。一方で、判定部２６８は、絶対値Ｔｐａが閾値Ｔｒｅｆ以下である場合は、乗員がステアリングホイール３１を把持していないと判定する（ステップＳ１１２）。

図２に示すステップＳ３０の第２の把持判定は、ステップＳ１０の第１の把持判定とステップＳ１０８で用いる閾値Ｔｒｅｆが、ステップＳ１０の場合よりも大きな値である点でのみ異なる。第２の把持判定における閾値Ｔｒｅｆを、第１の把持判定における閾値Ｔｒｅｆよりも大きい値に設定することで、乗員が意図することなく自動制御モードがキャンセルされる可能性を低減できる。

上記第１実施形態によれば、入力検出部２６２が操舵トルクＴｓの周波数成分のうちで特定の周波数成領域分を増幅し、特定の周波数領域成分以外の周波数領域成分を低減させることで乗員入力Ｔｐを検出している。特定の周波数領域成分以外の周波数領域成分は、外乱物理量に起因する成分であるので、乗員入力Ｔｐの検出精度を向上できる。また上記第１実施形態によれば、外乱物理量を低減した乗員入力Ｔｐに基づいて把持判定を行うことで把持判定の精度を向上できる。また、上記第１実施形態によれば、乗員入力Ｔｐを検出するために用いる操舵トルクＴｓは、運転支援の処理フローにおける各ルーチンの開始時点において検出された操舵トルクＴｓである。つまり、把持判定装置２６は、把持判定を行うに際し、過去に検出された操舵トルクＴｓを用いることなく各ルーチンの開始時点の操舵トルクＴｓを用いて乗員入力Ｔｐを検出する。これにより、乗員入力ｔｐを検出するために把持判定装置２６が実行する計算量を低減できる。また、各ルーチンの開始時点の操舵トルクＴｓを用いて乗員入力Ｔｐを検出することで、把持判定の時間を短縮できる。

また、上記第１実施形態によれば、精度を向上させた把持判定の結果に応じて、警報装置４０を用いた警報や、自動制御モードのキャンセルを実行している。つまり、警報装置４０を用いた警報や、自動制御モードのキャンセルの精度を向上できる。

Ｂ．第２実施形態：
図６を用いて、本開示の第２実施形態としての運転支援システム２０ａを備える車両１０ａの構成を説明する。第１実施形態と第２実施形態とで異なる点は、把持判定装置２６ａによる把持判定方法と、運転支援システム２０ａが外部情報テーブル２９２を記憶した記憶部２９を有する点である。その他の構成については、第１実施形態と同様の構成であるので、第１実施形態と同様の構成については同一符号を付すと共に適宜説明を省略する。

把持判定装置２６ａの各部の説明を行う前に、図８を用いて、把持判定装置２６ａが行うステアリングホイール３１の把持判定の概略を説明する。自動制御モードの実行中においては、乗員のステアリングホイール３１の把持が上側操舵軸３２ａの回転抵抗となる。よって、ステアリングホイール３１が把持されているか否かによって、操舵トルクＴｓと操舵角速度Ａｄとの周波数応答Ｇが変化する。把持判定装置２６ａは、ステアリングホイール３１が把持されているか否かによって変化する周波数応答Ｇを用いて把持判定を行う。具体的には、把持判定装置２６ａは、第２種の物理量である操舵トルクＴｓおよび操舵角速度Ａｄの周波数応答Ｇをシステム同定によって推定する。把持判定装置２６ａは、推定した周波数応答Ｇに対してＨ∞ノルムを用いた閾値判定を行うことで、乗員がステアリングホイール３１を把持しているか否かの把持判定を行う。

次に、把持判定装置２６ａの各部の構成について説明する。図６に示すように、把持判定装置２６ａは、外部情報判別部２６１と、入力検出部２６２ａと、判定部２６８ａと、演算部２６９とを備える。

判定部２６８ａは、入力検出部２６２ａによって乗員入力Ｔｐがあることが検出された場合に、乗員がステアリングホイール３１を把持していると判定し、乗員入力Ｔｐがないことが検出された場合に、乗員がステアリングホイール３１を把持していないと判定する。

入力検出部２６２ａは、自動制御モードの実行中において、操舵軸３２の回転運動に依存する第２種の物理量を用いて乗員入力Ｔｐを検出する。第２種の物理量は、乗員入力Ｔｐがあるか否かによって互いの関係が変化する少なくとも２つの検出用物理量を含む。本実施形態では、検出用物理量として操舵トルクＴｓと、操舵角速度Ａｄとの２つの物理量が用いられる。演算部２６９は、回転角Ａｓを微分することで操舵角速度Ａｄを算出する。入力検出部２６２ａは、少なくとも２つの検出用物理量における互いの関係を表す入出力関係を推定し、推定した入出力関係に基づいて乗員入力Ｔｐがあるか否かを検出する。本実施形態では、推定される入出力関係は周波数応答Ｇであり、入力検出部２６２ａは周波数応答Ｇと予め定めた閾値Ｗ^−１とを比較することで乗員入力Ｔｐがあるか否かを検出する。

入力検出部２６２ａは、１つの検出用物理量としての操舵トルクＴｓを入力とし、他の１つの検出用物理量として操舵角速度Ａｄを出力として、入出力関係をＡＲＸモデルによってシステム同定することで、入出力関係を推定する。入力検出部２６２ａが入出力関係を推定するために用いるシステム同定の同定手法については、種々の方法を採用できる。同定手法として、例えば、パラメータとして忘却係数Ａ（図７）を用いたシステム同定（ｆｏｒｇｅｔｔｉｎｇ ｆａｃｔｏｒ ａｄａｐｔａｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）や、パラメータとしてカルマンゲインを用いたシステム同定（Ｋａｌｍａｎ ｆｉｌｔｅｒ ａｄａｐｔａｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）や、パラメータとしてアダプテーションゲインを用いたシステム同定（Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ／ｕｎｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ ｇｒａｄｉｅｎｔ ａｄａｐｔａｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）が用いられる。本実施形態において、入力検出部２６２ａは、忘却係数Ａを用いたシステム同定を行うことで入出力関係を推定する。

また本実施形態において、入力検出部２６２ａは、入出力関係に影響を与え得る外部情報に応じて、忘却係数Ａの値を変更してシステム同定を行う。具体的には、入力検出部２６２ａは、検出用物理量の時間変化が小さいと想定される外部情報の場合は、検出用物理量の時間変化が大きいと想定される外部情報の場合よりも、検出用物理量の時間変化に対してより精度の高いシステム同定を実行できる忘却係数の値を用いることが好ましい。本実施形態では、外部情報として道路の曲率を用いた場合、入力検出部２６２ａは、曲率が小さく車両１０ａが走行する道路形状が直線形状であると判別した場合には、曲率が大きく道路形状が曲線形状であると判別した場合に比べ、忘却係数Ａの値を大きくしてシステム同定を行う。道路形状が直線形状である場合、検出用物理量としての操舵トルクＴｓの時間変化や操舵角速度Ａｄの時間変化が小さくなると想定されるため、忘却係数Ａの値を大きくすることで、時間変化に対してより精度の高いシステム同定を実行できる。なお、外部情報と忘却係数Ａとは、外部情報テーブル２９２に定められている。外部情報テーブル２９２の詳細は後述する。

図８に示すように、入力検出部２６２ａは、周波数応答Ｇに加え、予め定めた重み関数Ｗを用いて乗員入力Ｔｐがあるか否かを検出する。重み関数Ｗは、車両１０ａの重量や形状などの車両１０ａに関するパラメータや、車両１０ａが走行する路面状況（凍結しているか否かなど）などの外部情報に応じて設定されてもよい。入力検出部２６２ａは、操舵トルクＴｓを入力とし、操舵角速度Ａｄを出力とする周波数応答Ｇに重み関数Ｗを加えたシステムのＨ∞ノルム（||ＷＧ||_∞）が１以下であるか否かを判別する。つまり、周波数応答Ｇのゲイン特性において、重み関数Ｗの逆数（Ｗ^−１）のゲイン特性以下である領域が存在するか否かを判別する。そして入力検出部２６２ａは、Ｈ∞ノルムが１以下の場合は、乗員入力Ｔｐがあることを検出する。一方で、入力検出部２６２ａは、Ｈ∞ノルムが１より大きい場合は、乗員入力Ｔｐがないことを検出する。

外部情報判別部２６１（図６）は、画像センサ１４から取得した撮像画像に基づいて車両１０ａが走行する道路形状が、直線形状と曲線形状とのいずれかであるかを判別する。外部情報判別部２６１は、例えば、以下の方法で道路形状が直線形状と曲線形状とのいずれかであるかを判別する。まず、外部情報判別部２６１は、車両１０ａの前方領域の撮像画像中から車両１０ａが走行する車線の区画線を検出する。次に、外部情報判別部２６１は、区画線の曲率を算出し、曲率が予め定めた閾値以下である場合に、道路形状が直線形状であると判別する。また外部情報判別部２６１は、区画線の曲率が予め定めた閾値よりも大きい場合に、道路形状が曲線形状であると判別する。なお、外部情報判別部２６１は、車両１０ａの幅方向両側に２つの区画線がある場合は、少なくともいずれか一方の区画線の曲率と、予め定めた閾値との比較によって、道路形状が直線形状と曲線形状とのいずれであるかの判別を行ってもよい。また、車両１０ａがＧＰＳ受信機を搭載している場合、外部情報判別部２６１は、予め記憶部２９に記憶した地図データと、車両１０ａの現在位置とに基づいて、道路形状の判別を行ってもよい。地図データには、車線ごとに、直線形状か曲線形状かの識別するためのデータが対応付けて格納されていてもよい。

外部情報テーブル２９２（図７）は、外部情報の一例である道路の曲率によって判別される道路形状ごとに、忘却係数Ａを一意的に関連付けたテーブルである。本実施形態では、道路形状が直線形状であると判別された場合、忘却係数Ａとして係数Ａ１を用い、道路形状が曲線形状であると判別された場合、忘却係数Ａとして係数Ａ２を用いる。係数Ａ１は、係数Ａ２よりも大きい値に設定されている。

図９〜図１２を用いて運転支援システム２０ａが実行する処理フローについて説明する。運転支援システム２０ａの処理フローは、例えば、自動制御モードが開始されたことをトリガーとして開始され、所定間隔ごとに繰り返し実行される。

図９に示すように、把持判定装置２６ａは、乗員がステアリングホイール３１を把持しているか否かの把持判定を行う（ステップＳ１０ａ）。ステップＳ１０ａにおいて、乗員がステアリングホイール３１を把持していると判定された場合、把持判定装置２６ａは転舵角制御装置２４に対して自動制御の実行をキャンセルさせる指示を行い、キャンセル部２４６が自動制御の実行をキャンセルする（ステップＳ４０）。ステップＳ１０ａにおいて、乗員がステアリングホイール３１を把持していないと判定された場合、本ルーチンの処理フローは終了し、所定時間後に次のルーチンの運転支援システム２０ａの処理フローが実行される。

図１０に示すように、ステップＳ１０ａにおいて、運転支援システム２０ａは、トルクセンサ３９を用いて操舵トルクＴｓを検出と、回転角センサ３８を用いた回転角Ａｓを検出する（ステップＳ１０２ａ）。また、演算部２６９は、回転角Ａｓを微分することで操舵角速度Ａｄを算出する（ステップＳ１０２ｂ）。ステップＳ１０２ａで検出する操舵トルクＴｓおよび回転角Ａｓは、本ルーチンの開始時点において検出した検出値である。また、外部情報判別部２６１は、画像センサ１４から取得した撮像画像に基づいて、車両１０ａが走行する道路形状を判別する（ステップＳ１０３）。

道路形状が直線形状であると判別された場合、入力検出部２６２ａは、忘却係数Ａ１を用いたシステム同定を行うことで周波数応答Ｇを推定する（ステップＳ１０７）。一方で、道路形状が曲線形状であると判定された場合、入力検出部２６２ａは、忘却係数Ａ２を用いたシステム同定を行うことで周波数応答Ｇを推定する（ステップＳ１０９）。

次に、入力検出部２６２ａは、操舵トルクＴｓから操舵角速度ＡｄまでのＨ∞ノルム（||ＷＧ||_∞）が１以下であるか否かを判別する（ステップＳ１１４）。図１１および図１２に示す、ボード線図のゲイン特性を用いて、ステップＳ１１４で行う判別について説明する。図１１に示すように、乗員入力Ｔｐがない場合では、ボード線図のゲイン特性において、周波数応答Ｇが重み関数Ｗの逆数Ｗ^−１よりも高い部分を有し、||ＷＧ||_∞が１より大きい。一方で、図１２に示すように、乗員入力Ｔｐがある場合では、ボート線図のゲイン特性において、周波数応答Ｇが重み関数Ｗの逆数Ｗ^−１以下であり、||ＷＧ||_∞が１以下となる。

入力検出部２６２ａは、||ＷＧ||_∞が１以下の場合、乗員入力Ｔｐがあることを検出する（図１０のステップＳ１１６）。そして、判定部２６８ａは、乗員入力Ｔｐがあることが検出された場合に、乗員がステアリングホイール３１を把持していると判定する（ステップＳ１１７）。一方で、入力検出部２６２ａは、||ＷＧ||_∞が１より大きい場合、乗員入力Ｔｐがないことを検出する（ステップＳ１１８）。そして、判定部２６８ａは、乗員入力Ｔｐがないことが検出された場合に、乗員がステアリングホイール３１を把持していないと判定する（ステップＳ１１９）。

上記第２実施形態によれば、乗員入力Ｔｐによって互いの関係が変化する少なくとも２つの検出用物理量の互いの関係に基づいて乗員入力Ｔｐを検出している。これにより、乗員入力Ｔｐの検出精度を向上できるので、乗員入力Ｔｐに基づいてステアリングホイール３１の把持判定を行う場合における把持判定の精度を向上できる。また、上記第２実施形態によれば、各ルーチンの開始時点における操舵トルクＴｓおよび回転角Ａｓに基づいて乗員入力ｔｐを検出することで、把持判定の時間を短縮できる。

Ｃ．変形例：
Ｃ−１．第１変形例：
上記第１実施形態では、入力検出部２６２は、操舵トルクＴｓが有する周波数成分のうちで、特定の周波数領域成分を増幅し、特定の周波数領域成分以外の周波数領域成分を低減させるために、ローパスフィルタを有していたがこれに限定されるものではない。例えば、入力検出部２６２は、操舵トルクＴｓが有する周波数成分のうちで、特定の周波数領域成分を抽出するためにバンドパスフィルタを用いてもよい。入力検出部２６２が有するバンドパスフィルタは、例えば、乗員入力Ｔｐ（すなわち、乗員の操舵操作によって生じる操舵トルク）によって生じ得る周波数領域成分のみを通すように設定されてもよい。例えば、バンドパスフィルタは、０．１Ｈｚ以上１Ｈｚ以下の周波数領域成分を通すように設定されてもよい。

Ｃ−２．第２変形例：
上記第１実施形態では、第１種の物理量としての操舵トルクＴｓを用いていたが、これに限定されるものではなく、乗員入力Ｔｐと外乱入力とによって生じる操舵軸３２の回転運動に依存すれば、他の物理量を第１種の物理量として用いてもよい。例えば、第１種の物理量として、各種センサによって検出された検出値、検出値から算出した算出値との少なくともいずれか１つを含んでもよい。操舵トルクＴｓ以外の検出値としては、例えば、回転角Ａｓや、前側車輪４５の転舵角や、各種センサが電流値や電圧値を運転支援システム２０に出力する場合は、各種センサから出力された電流値や電圧値が挙げられる。また算出値としては、例えば、回転角Ａｓから算出した操舵角速度Ａｄや、各種センサから出力された電流値や電圧値から算出した値が挙げられる。

Ｃ−３．第３変形例：
上記第２実施形態では、検出用物理量として操舵トルクＴｓと操舵角速度Ａｄとの２つの物理量を用いたが、これに限定されるものではない。例えば、２つの検出用物理量として、操舵軸３２の回転運動に依存し、乗員入力によって互いの関係が変化する他の検出用物理量を用いてもよい。例えば、操舵角速度Ａｄに代えて、モータ３６へ供給される電流値、モータ３６の回転角速度、前側車輪４５の転舵角の角速度、転舵角の自動制御の制御目標値（例えば、モータ３６へ供給する目標電流値）を用いてもよい。また、２つの検出用物理量として、トルクセンサ３９がレゾルバを有する場合には、上側操舵軸３２ａの回転角速度と下側操舵軸３２ｂの回転角速度を用いてもよい。

また上記第２実施形態において、入力検出部２６２ａは、３つ以上の検出用物理量の互いの関係に基づいて乗員入力Ｔｐを検出してもよい。例えば、入力検出部２６２ａは、操舵トルクＴｓを入力とし、操舵角速度Ａｄを出力とした第１の入出力関係をシステム同定によって推定すると共に、操舵トルクＴｓを入力とし、モータ３６へ供給される電流値を出力した第２の入出力関係をシステム同定によって推定する。そして、第１の入出力関係と第２の入出力関係のいずれもが、乗員入力Ｔｐがあるときの入出力関係を示す場合に、入力検出部２６２ａは乗員入力Ｔｐがあることを検出してもよい。このようにすることで、乗員入力Ｔｐの検出精度をより向上できる。

Ｃ−４．第４変形例：
上記第２実施形態において、入力検出部２６２ａは、外部情報に応じて、パラメータとしての忘却係数Ａの値を変更していたがこれに限定されるものではない。例えば、入力検出部２６２ａは、外部情報に拘わらず一定のパラメータの値を用いて入出力関係をシステム同定してもよい。また、入力検出部２６２ａは、外部情報に応じてシステム同定の手法を変更してもよい。例えば、入力検出部２６２ａは、道路形状が直線形状である場合に忘却係数Ａを用いたシステム同定を行い、道路形状が曲線形状である場合にカルマンゲインを用いたシステム同定を行ってもよい。また、入力検出部２６２ａは、外部情報に応じて、システム同定の手法とシステム同定に用いるパラメータの値との両方を変更してもよい。なお、入力検出部２６２ａは、検出用物理量の時間変化が小さいと想定される外部情報の場合は、検出用物理量の時間変化が大きいと想定される外部情報の場合よりも、検出用物理量の時間変化に対してより精度の高いシステム同定を実行できるように、システム同定の手法とパラメータの値との少なくとも一方を変更することが好ましい。

また上記第２実施形態において、入力検出部２６２ａは外部情報として道路の曲率を表す情報を用いていたが、これに限定されるものではなく、少なくとも２つの検出用物理量の入出力関係に影響を与え得る情報を用いてもよい。例えば、外部情報は、道路の曲率を表す情報と、道路の起伏を表す情報と、道路の勾配を表す情報と、道路の摩擦係数を表す情報（例えば、路面が凍結しているか否かの情報）と、車両１０ａの周囲に位置する障害物（例えば、他の車両や、自転車や、歩行者など）を表す情報と、の少なくとも一つの情報を含んでいてもよい。これらの情報は、例えば、画像センサ１４から取得した撮像画像を解析することで得られる。例えば道路の勾配を表す情報を外部情報として用いる場合、道路の勾配の程度が小さい第１の場合には、道路の勾配の程度が大きい第２の場合よりも、忘却係数Ａの値を小さくしてシステム同定を行ってもよい。

Ｃ−５．第５変形例：
上記第２実施形態では、入力検出部は、自動制御モードの実行中における少なくとも２つの検出用物理量を用いて乗員入力Ｔｐを検出していたが、自動制御モードが実行されてない場合において少なくとも２つの検出用物理量を用いて乗員入力Ｔｐを検出してもよい。自動制御モードが実行されてない場合においても、乗員入力Ｔｐがあるか否かによって、例えば、回転角Ａｓと操舵トルクＴｓとの互いの関係（周波数応答）が異なるので、この関係に応じて乗員入力Ｔｐがあるか否かを検出できる。また、自動制御モードが実行されていない場合、かつ、乗員入力Ｔｐがなくステアリングホイール３１の把持がないと判定された場合は、第１実施形態と同様に、警報制御装置２８は警報装置４０に警報を指示してもよい。

Ｃ−６．第６変形例：
上記第２実施形態において、運転支援システム２０ａは、自動制御モードの実行中において乗員がステアリングホイール３１を把持している場合に、自動制御の実行をキャンセルしていたが（図９のステップＳ４０）、これに限定されるものではない。例えば、自動制御モードの実行中において、安全のために乗員がステアリングホイール３１を把持し続けることを想定した処理フローを運転支援システム２０ａは実行してもよい。すなわち、図９に示すステップＳ１０ａの把持判定において、乗員がステアリングホイール３１を把持していると判定された場合、本ルーチンの処理フローは終了し、所定時間後に次のルーチンの運転支援システム２０ａの処理フローが実行される。一方で、図９に示すステップＳ１０ａの把持判定において、乗員がステアリングホイール３１を把持していないと判定された場合、ステップＳ４０が実行される。なお、ステップＳ４０が実行される場合、警報制御装置２８は警報装置４０を駆動させて、乗員に対して警報を行ってもよい。

本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１０、１０ａ 自車両、２０，２０ａ 運転支援システム、２４ 転舵角制御装置、２６，２６ａ 把持判定装置、３１ ステアリングホイール、３２ 操舵軸、２６２，２６２ａ 入力検出部、Ｔｐ 乗員入力

Claims (12)

1. 運転支援システム（２０、２０ａ）であって、
   乗員の操舵操作によって操舵軸（３２）に加えられる乗員入力（Ｔｐ）に基づいて、前記乗員がステアリングホイール（３１）を把持しているか否かを判定する把持判定装置（２６、２６ａ）と、
   自車両（１０、１０ａ）の転舵角を自動制御する転舵角制御装置（２４）と、を備え、
   前記把持判定装置は、
   （ｉ）前記乗員入力と前記乗員入力と異なる外乱入力とによって生じる前記操舵軸の回転運動に依存する第１種の物理量と、（ｉｉ）前記操舵軸の回転運動に依存する第２種の物理量であって、前記乗員入力によって互いの関係が変化する少なくとも２つの検出用物理量を含む第２種の物理量と、のいずれか一つを用いて前記乗員入力を検出する入力検出部（２６２、２６２ａ）を有し、
   前記入力検出部は、
   前記第１種の物理量を用いる場合は、前記第１種の物理量のうちで前記外乱入力に依存する外乱物理量を低減させた後の第１種の処理後物理量に基づいて前記乗員入力を検出し、
   前記第２種の物理量を用いる場合は、前記少なくとも２つの検出用物理量の互いの関係に基づいて前記乗員入力を検出する、運転支援システム。
2. 請求項１に記載の運転支援システム（２０）であって、
   前記入力検出部（２６２）は、前記第１種の物理量を用いる場合において、
   前記第１種の物理量が有する周波数成分のうちで、特定の周波数領域成分を増幅し、前記外乱物理量に起因する周波数領域成分である前記特定の周波数領域成分以外の周波数領域成分を低減させることで、前記特定の周波数領域成分の抽出を行い、
   前記第１種の処理後物理量としての前記抽出した特定の周波数領域成分を前記乗員入力として検出する、運転支援システム。
3. 請求項２に記載の運転支援システムであって、
   前記特定の周波数領域成分は、前記第１種の物理量が有する周波数成分のうちで前記乗員入力によって生じ得る周波数領域以下の成分である、運転支援システム。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の運転支援システムであって、
   前記第１種の物理量を用いた前記乗員入力の検出を行う場合において、前記把持判定装置は、さらに、前記入力検出部が検出した前記乗員入力と、予め定めた閾値とを比較することによって、前記乗員が前記ステアリングホイールを把持しているか否かを判定する判定部（２６８）を有する、運転支援システム。
5. 請求項１に記載の運転支援システムであって、
   前記入力検出部（２６ａ）は、前記少なくとも２つの検出用物理量のうちの１つの前記検出用物理量を入力とし、他の１つの前記検出用物理量を出力として入出力関係をシステム同定することで、前記入出力関係を推定し、前記推定した入出力関係に基づいて、前記乗員入力を検出する、運転支援システム。
6. 請求項５に記載の運転支援システムであって、
   前記入力検出部は、前記入出力関係に影響を与え得る外部情報に応じて、前記システム同定の同定手法と前記システム同定に用いるパラメータの値の少なくとも一つを変更する、運転支援システム。
7. 請求項６に記載の運転支援システムであって、
   前記外部情報は、前記自車両が走行する道路の曲率を表す情報と、前記道路の起伏を表す情報と、前記道路の勾配を表す情報と、前記道路の摩擦係数を表す情報と、前記自車両の周囲に位置する障害物を表す情報と、の少なくとも一つを含む、運転支援システム。
8. 請求項５から請求項７までのいずれか一項に記載の運転支援システムであって、
   前記入力検出部が推定する前記入出力関係は、周波数応答であり、
   前記入力検出部は、前記周波数応答と予め定めた閾値とを比較することで前記乗員入力があるか否かを検出する、運転支援システム。
9. 請求項８に記載の運転支援システムであって、
   前記第２種の物理量を用いた前記乗員入力の検出を行う場合において、前記把持判定装置は、さらに、前記乗員入力があることが検出された場合に、前記乗員が前記ステアリングホイールを把持していると判定し、前記乗員入力がないことが検出された場合に、前記乗員が前記ステアリングホイールを把持していないと判定する判定部（２６８ａ）を有する、運転支援システム。
10. 請求項１から請求項９までのいずれか一項に記載の運転支援システムであって、
    前記第１種の物理量は、センサによって検出された検出値と、前記検出値から算出した算出値と、の少なくともいずれか１つを含み、
    前記第２種の物理量は、前記センサによって検出された検出値と、前記検出値から算出した算出値と、前記自動制御の制御目標値と、の少なくともいずれか１つを含む、運転支援システム。
11. 請求項１から請求項１０までのいずれか一項に記載の運転支援システムであって、さらに、
    前記把持判定装置によって前記乗員が前記ステアリングホイールを把持していないと判定された場合に、前記乗員に前記ステアリングホイールの把持を促す警報装置（４０）を有する、運転支援システム。
12. 請求項１から請求項１１までのいずれか一項に記載の運転支援システムであって、
    前記転舵角制御装置は、前記自動制御の実行中において、前記把持判定装置によって前記乗員が前記ステアリングホイールを把持していると判定された場合に、前記自動制御の実行をキャンセルするキャンセル部（２４６）を有する、運転支援システム。

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