JP6647361B2 - 車両の運転支援装置 - Google Patents

Description

本発明は、車線変更制御を含む自動運転制御を行う車両の運転支援装置に関する。

近年、車両の運転支援装置においては、自車両を車線内に維持する車線維持（レーンキープ）制御の技術、及び、自車両を隣車線に車線変更させる車線変更制御を含む自動運転制御を行う技術が提案されている。

このような自動運転制御において、現在の自車走行車線から隣接する目標車線に対して車線変更を行うための技術として、例えば、特許文献１には、自車両の車速や車線変更に要する時間等を考慮した上で目標軌道の最終地点（自車両の車線変更が終了する地点）を算出し、車線変更を開始する開始地点から最終地点に向かって所望の時間で到達する走行経路を目標経路（目標走行経路）として設定し、目標経路に応じて自車両の目標車線への車線変更をアシストする技術が開示されている。さらに、特許文献１には、目標車線に存在する車両の走行状態の変化等に応じて最終地点を算出し直し、算出し直した最終地点に基づいて目標走行経路を算出し直す技術が開示されている。

ところで、上述のような運転支援装置において、自動運転制御の一環として車線変更を行う場合、急激なヨーモーメント等の発生を抑制してドライバや他の乗員等に不安を与えることなく車線変更を実現するため、自動操舵による操舵速度に制限（上限値）を設けることが一般的である。そして、この種の運転支援装置では、操舵速度に基づいて車線変更が困難であると判断し、且つ、これ以上の自動運転による走行が困難であると判断した場合、自車両を路肩等に退避させるための自動退避モードを実行する。

特開２０１４−６１７９２号公報

しかしながら、例えば、目標走行経路上に存在する障害物を回避するための車線変更が必要となった場合のように、本来なら多少の乗車フィーリングの悪化を招いたとしても車線変更を行うべき場面において、車線変更を断念して自動退避モードを実行することは、却って乗員に違和感を与える虞がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、乗員に違和感を与えることなく適切な車線変更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、自車両の走行環境を認識する走行環境認識手段と、前記走行環境に基づき、自車走行車線上に目標走行経路を設定する目標走行経路設定手段と、前記目標走行経路に基づいて、ドライバによる保舵を必要としない運転支援制御を行う自動運転モードを有する走行制御手段と、前記自動運転モードでの走行中に予め設定した条件に基づいて車線変更の必要性を判定したとき、前記自車走行車線から隣接車線に自車両を車線変更させるための車線変更用経路を設定する車線変更用経路設定手段と、前記車線変更用経路に基づいて、操舵制御を伴う車線変更制御を行う車線変更制御手段と、を備えた車両の運転支援装置において、前記車線変更用経路設定手段による経路の設定にあたっては、最大操舵速度が閾値を超えないように操舵速度に制限を設けるよう構成し、前記走行環境認識手段の情報に基づき、前記目標走行経路の前方の設定距離以内に障害物が存在するとき車線変更の緊急性を伴うと判断する車線変更緊急性判定手段をさらに有し、前記車線変更緊急性判定手段により緊急性が高いと判断したときの最大操舵速度の閾値を、緊急性が高くないと判断したときの前記最大操舵速度の閾値である第１の閾値よりも大きな第２の閾値に変更するとともに、前記車線変更用経路設定手段により経路の設定にあたって前記最大操舵速度が前記第２の閾値を超える場合に車線変更の実行を禁止するものである。

本発明の車両の運転支援装置によれば、乗員に違和感を与えることなく適切な車線変更を行うことができる。

運転支援装置の概略構成図 自動運転モードにおける車線変更実行判定ルーチンを示すフローチャート 車線変更許可判定サブルーチンを示すフローチャート 車線変更を行う際に設定される目標走行経路を例示する説明図 車線変更を行う際に設定される目標走行経路を例示する説明図 車線変更時におけるハンドル角の時間変化を例示する説明図 操舵速度の閾値を示すマップ 各運転モードへの遷移図

以下、図面を参照して本発明の形態を説明する。図面は本発明の一実施形態に係り、図１は運転支援装置の概略構成図、図２は自動運転モードにおける車線変更実行判定ルーチンを示すフローチャート、図３は車線変更許可判定サブルーチンを示すフローチャート、図４，５は車線変更を行う際に設定される目標走行経路を例示する説明図、図６は車線変更時におけるハンドル角の時間変化を例示する説明図、図７は操舵速度の閾値を示すマップ、図８は各運転モードへの遷移図である。

以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。図１に示す運転支援装置１は、自動車等の車両（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及びカメラユニット２１とともに、ＣＡＮ（Controller Area Network）等の車内通信回線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、自車両の前後加速度を検出する前後加速度センサ１３、前後左右各車輪の回転速度を検出する車輪速センサ１４、自車両の角速度或い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等、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等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、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、制限速度等を保有している。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。

更に、自車位置推定部１２ａは、トンネル内走行等のように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では、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。

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及びサブカメラ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、及び走行環境認識部２１ｄとを有している。

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等に基づき、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]、及び左右区画線間の幅（車幅）を求める。この道路曲率、及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、道路曲率は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等にて左右区画線の曲率を所定区間毎に求め、更に、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、更に、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Ｘdiffを算出する。なお、本実施形態では、上述の車線中央の道路曲率を「カメラ曲率」と称する。

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等を行い、道路に沿って存在するガードレールや縁石、及び、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等の認識が行われる。

さらに、カメラユニット２１は、自車両の左右側後方を撮像するための側後方カメラ２１ｌ，２１ｒを有する。これら側後方カメラ２１ｌ，２１ｒによって撮像された自車両の側方走行環境画像情報がＩＰＵ２１ｃに入力されると、ＩＰＵ２１ｃは、エッジ検出等の所定の画像処理を行う。さらに、走行環境認識部２１ｄは、ＩＰＵ２１ｃにおいて検出されたエッジ情報に対して所定のパターンマッチング等を行い、自車両の側方に存在する並走車や後方に存在する後続車等の立体物の認識を行う。

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Ｘdiff及び立体物情報等は、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／オフ切換を行う自動運転スイッチ３１と、ドライバがステアリングを保舵（把持）しているときオンするハンドルタッチセンサ３２と、ドライバによる運転操作量としての操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ３３と、ドライバによる運転操作量としてのブレーキ踏込量を検出するブレーキセンサ３４と、が接続されている。

走行＿ＥＣＵ２２には、運転モードとして、手動運転モードと、第１の運転支援モードと、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、手動運転モードは、ドライバによる保舵を必要とする要保舵運転モードであり、例えば、ドライバによるステアリング操作、アクセル操作、及び、ブレーキ操作等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要保舵運転モードである。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等の制御を通じて、主として、先行車追従制御（Adaptive Cruise Control）と、車線維持（Lane Keep Assist）制御や車線逸脱防止（Lane Departure Prevention）制御とを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の運転支援モードは、ドライバによる保舵を必要とすることなく、例えば、Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ２３、ＰＳ＿ＥＣＵ２４、ＢＫ＿ＥＣＵ２５等の制御を通じて、主として、先行車追従制御（Adaptive Cruise Control）と、車線維持（Lane Keep Assist）制御や車線逸脱防止（Lane Departure Prevention）制御とを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。

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、或いは、第１の運転支援モードに遷移できなかった場合）に、自車両を路側帯等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、走行＿ＥＵＣ２２において選択的に切換可能となっている。

このモード切換に際し、走行＿ＥＣＵ２２は、自車位置推定部１２ａで推定した自車位置の道路地図上の車線中央からの横位置と、走行環境認識部２１ｄで求めた自車横位置とを常時比較する。そして、その差分の絶対値が予め設定した閾値を超えている場合、自車位置推定部１２ａで推定した自車位置と走行環境認識部２１ｄで求めた自車横位置との何れかの信頼度が低下していると判定し、自動運転を行うためのシステム条件が成立していないと判断する。そして、走行＿ＥＣＵ２２は、上述のシステム条件の成否についての判定結果、及び、各種スイッチ・センサ類からの入力情報に基づき、実行すべき運転モードの切換制御を行う。

例えば、図８に示すように、走行＿ＥＣＵ２２は、現在の運転モードが手動運転モードである場合において、システム条件が成立し、且つ、ドライバにより自動運転スイッチ３１がオンされた場合には、第１の運転支援モードに遷移すべき旨の判定を行う。

また、走行＿ＥＣＵ２２は、現在の運転モードが第１の運転支援モードである場合において、システム条件の成立、及び、自動運転スイッチ３１のオン状態が維持されていることを前提として、ドライバによるステアリングホイールからの手放し状態が設定時間以上継続し、且つ、ドライバによるブレーキ操作が行われていない状態が設定時間以上継続している場合には、第２の運転支援モードに遷移すべき旨の判定を行う。

また、走行＿ＥＣＵ２２は、現在の運転モードが第１の運転支援モードである場合において、システム条件が不成立となった場合、ドライバにより自動運転スイッチ３１がオフされた場合、ドライバにより設定閾値Ｐｂｔｈ１よりも大きなブレーキ踏込量によるブレーキ操作が行われた場合、或いは、ドライバにより設定閾値Ｐｓｔｈ１よりも大きな操舵トルクによる操舵が行われた場合には、手動運転モードに遷移すべき旨の判定を行う。

また、走行＿ＥＣＵ２２は、現在の運転モードが第２の運転支援モードである場合において、システム条件の成立、及び、自動運転スイッチ３１のオン状態が維持されていることを前提として、ドライバにより設定閾値Ｐｂｔｈ２（ただし、設定閾値Ｐｂｔｈ２＞設定閾値Ｐｂｔｈ１）よりも大きなブレーキ踏込量によるブレーキ操作が設定時間以上継続して行われた場合、或いは、ドライバにより設定閾値Ｐｓｔｈ２（ただし、設定閾値Ｐｓｔｈ２＞Ｐｓｔｈ１）よりも大きな操舵トルクによる操舵が設定時間以上継続して行われた場合には、第１の運転支援モードに遷移すべき旨の判定を行う。

また、走行＿ＥＣＵ２２は、現在の運転モードが第２の運転支援モードである場合において、ドライバにより自動運転スイッチ３１がオフされた場合、ドライバにより設定閾値Ｐｂｔｈ３（ただし、設定閾値Ｐｂｔｈ３＞設定閾値Ｐｂｔｈ２）よりも大きなブレーキ踏込量によるブレーキ操作が設定時間以上継続して行われた場合、或いは、ドライバにより設定閾値Ｐｓｔｈ３（ただし、設定閾値Ｐｓｔｈ３＞Ｐｓｔｈ２）よりも大きな操舵トルクによる操舵が設定時間以上継続して行われた場合には、手動運転モードに遷移すべき旨の判定を行う。

また、走行＿ＥＣＵ２２は、現在の運転モードが第２の運転支援モードである場合において、自動運転スイッチ３１のオン状態が維持されていることを前提として、システム条件が不成立となった場合には、自動退避モードに移行すべき旨の判定を行う。

ここで、上述の第１，第２の運転支援モードを実現するため、走行＿ＥＣＵ２２は、走行環境認識部２１ｄ等において自車進行路上の前方に先行車が認識されている場合には、例えば、先行車の走行軌跡等に基づいて目標走行経路を設定する。また、走行＿ＥＣＵ２２は、先行車を認識しない場合には、例えば、自車進行路等に基づいて目標走行経路を設定する。

この場合において、走行＿ＥＣＵ２２は、例えば、渋滞或いは自車進行路の前方に存在する工事区間や落下物等の障害物を回避すべく、自車走行車線から隣接車線への車線変更を行う必要が生じた場合等には、車線変更を行うための車線変更用経路を過渡的な目標走行経路として設定する。

このような車線変更用経路の設定に際し、走行＿ＥＣＵ２２は、例えば、車速に応じた所定距離前方の隣接車線上の地点に、目標地点を設定する（例えば、図４参照）。そして、走行＿ＥＣＵ２２は、例えば、自車両１００を設定時間かけて目標地点に到達させるための車幅方向の目標移動量や目標加速度等を所定時間毎に区切って算出し、これらに基づいて車線変更用経路を設定する。

その際、例えば、図５に示すように、障害物１０２に対して自車両１００が接近した場合、走行＿ＥＣＵ２２は、自車両１００と障害物１０２との接触等を回避すべく、当該障害物等との相対距離等に応じて車線変更用経路を適宜補正する。すなわち、図５に示す例では、図４に示した目標地点よりも自車両１００側に目標地点を補正し、自車両１００を設定時間かけて目標地点に到達させるための車線変更用経路を設定する。なお、本実施形態において、障害物等には、比較的低速で走行する先行車も含むものとする。

そして、走行＿ＥＣＵ２２は、車線変更先の隣接車線に並走車等が存在しないことを確認し、並走車等が存在しない場合には、車線変更用経路に基づく操作制御を伴う車線変更制御を行う。

但し、車線変更制御を行うに際し、走行＿ＥＣＵ２２は、車線変更用経路に沿って自車両を走行させるための操舵制御において行うべき操舵の最大速度である最大操舵速度が、予め設定された閾値以上である場合には、車線変更制御の実行を禁止する。

その際、車線変更が予め設定した緊急性を伴うものであるとき、閾値を基準値である第１の閾値（閾値１）よりも高い第２の閾値（閾値２）に変更する（図７参照）。

ここで、閾値１は、例えば、急激なヨーモーメント等の発生を防止してドライバや乗員等に対して不安を与えることなく車線変更を実現するための操舵速度の上限値であり、自車速Ｖが速くなるほど小さくなるよう設定されている。また、閾値２は、例えば、緊急避難的な操舵を行う際に許容される操舵速度の上限値であり、閾値１よりも相対的に大きく、且つ、自車速Ｖが速くなるほど小さくなるよう設定されている。なお、これらの閾値１及び閾値２は、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。

すなわち、走行＿ＥＣＵ２２は、車線変更制御による経路の設定にあたっては、操舵制御において行うべき操舵の最大操舵速度が閾値を超えないように操舵速度に制限を設ける。この場合において、走行＿ＥＣＵ２２は、自車走行路の前方における渋滞、或いは、工事区間や落下物等のような障害物の存在により、車線変更を行う緊急性が高いと判断したときは、最大操舵速度の閾値を、緊急性が高くないと判断したときの最大操舵速度の閾値である閾値１よりも大きな閾値２に変更する。そして、走行＿ＥＣＵ２２は、車線変更制御により経路の設定にあたって最大操舵速度が閾値２を超える場合に車線変更の実行を抑制または禁止する。

このように、本実施形態において、走行＿ＥＣＵ２２は、目標走行経路設定手段、走行制御手段、車線変更用経路設定手段、車線変更制御手段、及び、車線変更緊急性判定手段としての各機能を実現する。

Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ２３の出力側には、スロットルアクチュエータ２６が接続されている。このスロットルアクチュエータ２６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２７が接続されている。この電動パワステモータ２７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２７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、及び自車両を隣接車線へ移動させる車線変更制御（追越制御等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２８が接続されている。このブレーキアクチュエータ２８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２８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。

次に、走行＿ＥＣＵ２２において実行される、車線変更実行判定制御について、図２に示す車線変更実行判定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、第２の運転支援モード（自動運転モード）の実行中において、設定時間毎に繰り返し実行されるものであり、ルーチンがスタートすると、走行＿ＥＣＵ２２は、先ず、ステップＳ１０１において、ロケータユニット１１及びカメラユニット２１等から自車両の走行環境情報を取得する。

続くステップＳ１０２において、走行＿ＥＣＵ２２は、自車両が現在の自車走行車線から隣接車線への車線変更を行う必要が生じているか否かの判定を行う。ここで、走行＿ＥＣＵ２２は、例えば、現在地から目的地までのルート地図情報に基づいて自車両を走行させるために車線変更が必要な場合、或いは、自車走行路の前方に存在する障害物等との衝突を回避する必要がある場合等に、車線変更を行う必要があると判定する。

そして、ステップＳ１０２において、車線変更を行う必要がないと判定した場合、走行＿ＥＣＵ２２は、現在設定されている目標走行経路に従って自車両の走行制御を維持したまま、ルーチンを抜ける。

一方、ステップＳ１０２において、車線変更を行う必要が生じたと判定した場合、走行＿ＥＣＵ２２は、ステップＳ１０３に進み、現在の自車走行車線からの車線変更を許可すべきか否かの判定を行う。

この車線変更許可判定は、例えば、図３に示す車線変更許可判定サブルーチンのフローチャートに従って行われるものであり、サブルーチンがスタートすると、走行＿ＥＣＵ２２は、ステップＳ２０１において、ロケータユニット１１及びカメラユニット２１等からの走行環境情報に基づき、自車走行車線の隣に車線変更可能な隣接車線が存在するか否かを調べる。

そして、走行＿ＥＣＵ２２は、ステップＳ２０１において、車線変更可能な隣接車線が存在すると判定した場合にはステップＳ２０２に進み、車線変更可能な隣接車線が存在しないと判定した場合にはステップＳ２０４に進む。

ステップＳ２０１からステップＳ２０２に進むと、走行＿ＥＣＵ２２は、車線変更可能な隣接車線上に自車両と併走する並走車が存在するか否かを調べる。

そして、ステップＳ２０２において、並走車が存在しないと判定した場合、走行＿ＥＣＵ２２は、ステップＳ２０７に進む。

一方、ステップＳ２０２において、自車両１００と併走する並走車１０１（例えば、図４参照）が存在すると判定した場合、走行＿ＥＣＵ２２は、ステップＳ２０３に進み、並走車１０１を自車両１００よりも前方に相対移動させるべく、自車両１００に対する減速指示を行った後、ステップＳ２０４に進む。

ステップＳ２０１或いはステップＳ２０３からステップＳ２０４に進むと、走行＿ＥＣＵ２２は、自車両の目標走行経路の前方の設定距離以内に障害物が存在するか否かを調べる。

そして、ステップＳ２０４において、自車両の目標走行経路の前方の設定距離以内に障害物が存在しないと判定した場合、走行＿ＥＣＵ２２は、ステップＳ２１６に進む。

一方、ステップＳ２０４において、自車両１００の目標走行経路の前方の設定距離以内に障害物１０２（例えば、図４参照）が存在すると判定した場合、走行＿ＥＣＵ２２は、ステップＳ２０５に進み、障害物１０２に対する減速指示を必要に応じて行った後、ステップＳ２０６に進む。

ステップＳ２０５からステップＳ２０６に進むと、走行＿ＥＣＵ２２は、例えば、自車両１００と前方の障害物１０２との相対距離を相対速度で除して算出される衝突予測時間ＴＴＣ（Time To Collision）が、予め設定した閾値Ｔｔｈ以下であるか否かを調べる。

そして、ステップＳ２０６において、衝突予測時間ＴＴＣが閾値Ｔｔｈよりも大きいと判定した場合、走行＿ＥＣＵ２２は、ステップＳ２１６に進む。

一方、ステップＳ２０６において、衝突予測時間ＴＴＣが閾値Ｔｔｈ以下であると判定した場合、走行＿ＥＣＵ２２は、自車両１００がこのまま走行を継続すると障害物１０２と衝突する可能性が高いと判断してステップＳ２１５に進む。

ステップＳ２０２からステップＳ２０７に進むと、走行＿ＥＣＵ２２は、現在の目標走行経路（すなわち、自車走行車線）の前方の設定距離以内に障害物が存在するか否かを調べる。

そして、走行＿ＥＣＵ２２は、ステップＳ２０７において、目標走行経路の前方の設定距離以内に障害物が存在しないと判定した場合にはステップＳ２０８に進み、目標走行経路の前方の設定距離以内に障害物が存在すると判定した場合にはステップＳ２１１に進む。

ステップＳ２０７からステップＳ２０８に進むと、走行＿ＥＣＵ２２は、自車両が現在の自車走行車線から隣接車線への車線変更を行うための過渡的な目標走行経路である車線変更用経路を算出する。

そして、ステップＳ２０９に進むと、走行＿ＥＣＵ２２は、車線変更用経路に従って行うべき車線変更のための操舵の最大操舵速度に対する閾値として、障害物等を回避するための車線変更を行う緊急性が高くないと判断した場合の閾値である閾値１（基準値：図７参照）を設定する。この閾値１としては、例えば、操舵により発生するヨーモーメント等が乗車フィーリングに影響を与えない範囲内となる操舵速度であり、且つ、自車両を安全に車線変更させることが可能な範囲内の操舵速度が設定される。

続くステップＳ２１０において、走行＿ＥＣＵ２２は、車線変更用経路に従って行うべき操舵の最大操舵速度が閾値１未満であるか否かを調べる。

そして、走行＿ＥＣＵ２２は、ステップＳ２１０において、最大操舵速度が閾値１未満であると判定した場合にはステップＳ２１７に進み、最大操舵速度が閾値１以上であると判定した場合にはステップＳ２１６に進む。

また、ステップＳ２０７からステップＳ２１１に進むと、走行＿ＥＣＵ２２は、車線変更に必要な最小距離Ｌｃが、現在の自車両から障害物までの距離Ｌｂ未満であるか否かを調べる。なお、最小距離Ｌｃは、例えば、自車速Ｖが速くなるほど長くなるよう予め実験車シミュレーション等に基づいて設定された距離である。

そして、走行＿ＥＣＵ２２は、ステップＳ２１１において、最小距離Ｌｃが障害物までの距離Ｌｂ未満であると判定した場合にはステップＳ２１５に進み、最小距離Ｌｃが障害物までの距離Ｌｂ以上であると判定した場合にはステップＳ２１２に進む。

ステップＳＳ２１１からステップＳ２１２に進むと、走行＿ＥＣＵ２２は、自車両が現在の自車走行車線から隣接車線への車線変更を行うための過渡的な目標走行経路である車線変更用経路を算出する。

そして、ステップＳ２１３に進むと、走行＿ＥＣＵ２２は、車線変更用経路に従って行うべき車線変更のための操舵の最大操舵速度に対する閾値として、閾値２（＞閾値１：図７参照）を設定する。すなわち、走行＿ＥＣＵ２２は、前方障害物等を回避するための緊急性が高いと判断した場合の操舵の最大速度に対する閾値である第２の閾値を設定する。この閾値２としては、例えば、操舵により発生するヨーモーメント等により乗車フィーリングに影響を与える虞があるものの、自車両を安全に車線変更させることが可能な範囲内の操舵速度が設定される。

続くステップＳ２１４において、走行＿ＥＣＵ２２は、車線変更用経路に従って行うべき操舵の最大操舵速度が閾値２未満であるか否かを調べる。

そして、走行＿ＥＣＵ２２は、ステップＳ２１４において、最大操舵速度が閾値２未満であると判定した場合にはステップＳ２１７に進み、最大操舵速度が閾値１以上であると判定した場合にはステップＳ２１５に進む。

ステップＳ２０６、ステップＳ２１１、或いは、ステップＳ２１４からステップＳ２１５に進むと、走行＿ＥＣＵ２２は、運転モードを、現在選択されている第２の運転支援モードから自動退避モードへと切り換える旨の判断を行った後、サブルーチンを抜ける。

また、ステップＳ２０４、ステップＳ２０６、或いは、ステップＳ２１０からステップＳ２１６に進むと、走行＿ＥＣＵ２２は、現在の自車走行車線から隣接車線への車線変更を禁止する旨の判断を行った後、サブルーチンを抜ける。

また、ステップＳ２１０、或いは、ステップＳ２１４からステップＳ２１７に進むと、走行＿ＥＣＵ２２は、現在の自車走行車線から隣接車線への車線変更を許可する旨の判断を行った後、サブルーチンを抜ける。

図２のメインルーチンにおいて、ステップＳ１０３からステップＳ１０４に進むと、走行＿ＥＣＵ２２は、上述の車線変更許可判定において車線変更を許可する旨の判断がなされたか否かを調べる。

そして、ステップＳ１０４において、車線変更を許可する旨の判断がなされている場合、走行＿ＥＣＵ２２は、ステップＳ１０５に進み、ステップＳ２０８或いはステップＳ２１２において設定した車線変更用経路に従って、現在の自車走行車線から隣接車線への車線変更制御を実行した後、ルーチンを抜ける。これにより、例えば、車線変更可能な隣接車線が存在する場合であって、且つ、自車走行路の前方の設定距離以内に障害物等が存在せず、車線変更の緊急性が高くないと判断された場合において、算出された車線変更用経路に沿って自車両を走行させるための操舵制御において行うべき操舵の最大操舵速度が、閾値１未満の場合には、現在の自車走行車線から隣接車線への車線変更制御が実行される。また、例えば、車線変更可能な隣接車線が存在する場合であって、且つ、自車走行路の前方の設定距離以内に存在する障害物等に起因して車線変更の緊急性が高いと判断された場合において、算出された車線変更用経路に沿って自車両を走行させるための操舵制御において行うべき操舵の最大操舵速度が、閾値１よりも大きな閾値２未満の場合には、現在の自車走行車線から隣接車線への車線変更制御が実行される。

一方、ステップＳ１０４において、車線変更を許可する旨の判断がなされていない場合、走行＿ＥＣＵ２２は、ステップＳ１０６に進み、上述の車線変更許可判定において、並走車或いは前方障害物に対する減速指示がなされているか否かを調べる。

そして、ステップＳ１０６において、減速指示がなされていると判定した場合、走行＿ＥＣＵ２２は、ステップＳ１０７に進み、並走車或いは前方障害物に対する減速制御を実行した後、ルーチンを抜ける。

一方、ステップＳ１０６において、減速指示がなされていないと判定した場合、走行＿ＥＣＵ２２は、ステップＳ１０８に進み、上述の車線変更許可判定において、運転モードを第２の運転支援モードから自動退避モードへと切り換える旨の判断がなされたか否かを調べる。

そして、ステップＳ１０８において、自動退避モードに切り換える旨の判断がなされていると判定した場合、走行＿ＥＣＵ２２は、ステップＳ１０９に進み、運転モードを現在の第２の運転支援モードから自動退避モードへと切り換えた後、ルーチンを抜ける。これにより、例えば、車線変更可能な隣接車線が存在する場合であって、且つ、自車走行路の前方の設定距離以内に障害物等が存在せず、車線変更の緊急性が高くないと判断された場合において、算出された車線変更用経路に沿って自車両を走行させるための操舵制御において行うべき操舵の最大操舵速度が、閾値１以上の場合には、現在の自車走行車線から隣接車線への車線変更制御の実行が抑制または禁止される。また、例えば、車線変更可能な隣接車線が存在する場合であって、且つ、自車走行路の前方の設定距離以内に存在する障害物等に起因して車線変更の緊急性が高いと判断された場合において、算出された車線変更用経路に沿って自車両を走行させるための操舵制御において行うべき操舵の最大操舵速度が、閾値１よりも大きな閾値２以上の場合には、現在の自車走行車線から隣接車線への車線変更制御の実行が抑制または禁止される。

なお、ドライバによる所定以上の操舵トルク或いはブレーキ踏込量が検出されている場合、走行＿ＥＣＵ２２は、ドライバの意思を反映させるべく、第１の運転支援モード或いは手動運転モードへと切り換えることも可能である。

一方、ステップＳ１０８において、自動退避モードに切り換える旨の判断がなされていないと判定した場合、走行＿ＥＣＵ２２は、そのままルーチンを抜ける。

このような実施形態によれば、第２の運転支援モードでの走行中に予め設定した条件に基づいて車線変更の必要性を判定したとき、自車走行車線から隣接車線に自車両を車線変更させるための車線変更用経路を設定し、車線変更用経路に基づいて操舵制御を伴う車線変更制御を行うに際し、車線変更が予め設定した緊急性を伴う場合には閾値を基準値である閾値１よりも高い閾値２に設定し、車線変更用経路に基づいて行うべき操舵の最大操舵速度が設定閾値以上である場合には車線変更制御の実行を抑制または禁止することにより、乗員に違和感を与えることなく適切な車線変更を行うことができる。

すなわち、例えば、目標走行経路の前方の設定距離以内に障害物等が存在しない場合のように、車線変更を行う緊急性が低い場合には最大操舵速度に対する閾値としてドライバの乗車フィーリングを優先した閾値１を設定することにより、ヨーモーメント等の発生を抑制した車線変更を実現することができる。

その一方で、例えば、目標走行経路の前方の設定距離以内に障害者等が存在する場合のように、車線変更を行う緊急性が高い場合には乗車フィーリングよりも車線変更を優先して、最大操舵速度に対する閾値として閾値１よりも高い閾値２することにより、車線変更を許容する領域を拡大することができ（すなわち、自動退避モードへの移行等を抑制することができ）、乗員に違和感を与えることなく適切な車線変更を行うことができる。

従って、緊急性を要する場合には、自車走行車線の隣接車線に並走車１０１が存在すること（例えば、図４参照）等を理由として、閾値１未満の最大操舵速度による車線変更が可能な適切なタイミングを逸した場合であっても、最大操舵速度が閾値２未満であれば、並走車１０１の通過（通過後の並走車を図５において符号「１０１’」で表示）を待って隣接車線への車線変更を行うことができる。

なお、図６（ａ）は、例えば、図４に示すタイミングにおいて、並走車１０１が存在せず、車線変更を開始できたと仮定したときのハンドル角θの時間変化を示したものであり、この場合の操舵速度（ハンドル角の微分値（ｄθ／ｄｔ））が閾値１未満であっても障害物１０２を横切るタイミングまでに車線変更を終了することができる。

一方、図６（ｂ）は、例えば、図５に示すタイミングにおいて、車線変更を開始したときのハンドル角θの時間変化を示したものである。この場合、図６（ｂ）中に破線で示すように、操舵速度を閾値１によって制限した場合には、障害物１０２を横切るタイミングまでに車線変更を終了することができないため車線変更を断念せざるを得ないが、操舵速度に対する閾値を閾値２に変更することにより、当該タイミングまでに車線変更を終了することができる（すなわち、車線変更を断念することなく実行できる）。

なお、本発明は、以上説明した各実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲内である。例えば、車線変更が緊急性を伴うケースとしては、目標走行経路の前方に障害物が存在するときに限定されることなく、歩行者が飛び出したケース等を含めることも可能である。

１ … 運転支援装置
１０ … 車内通信回線
１１ … ロケータユニット（走行環境認識手段）
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（走行環境認識手段）
２１ａ … メインカメラ
２１ｂ … サブカメラ
２１ｄ … 走行環境認識部
２１ｌ，２１ｒ … 側後方カメラ
２２ … 走行＿ＥＣＵ（目標走行経路設定手段、走行制御手段、車線変更用経路設定手段、車線変更制御手段、及び、車線変更緊急性判定手段）
２３ … Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ
２３ … ＰＳ＿ＥＣＵ
２４ … ＢＫ＿ＥＣＵ
２６ … スロットルアクチュエータ
２７ … 電動パワステモータ
２８ … ブレーキアクチュエータ
３１ … 自動運転スイッチ
３２ … ハンドルタッチセンサ
３３ … 操舵トルクセンサ
３４ … ブレーキセンサ
１００ … 自車両
１０１ … 並走車
１０２ … 障害物

Claims (2)

1. 自車両の走行環境を認識する走行環境認識手段と、
   前記走行環境に基づき、自車走行車線上に目標走行経路を設定する目標走行経路設定手段と、
   前記目標走行経路に基づいて、ドライバによる保舵を必要としない運転支援制御を行う自動運転モードを有する走行制御手段と、
   前記自動運転モードでの走行中に予め設定した条件に基づいて車線変更の必要性を判定したとき、前記自車走行車線から隣接車線に自車両を車線変更させるための車線変更用経路を設定する車線変更用経路設定手段と、
   前記車線変更用経路に基づいて、操舵制御を伴う車線変更制御を行う車線変更制御手段と、を備えた車両の運転支援装置において、
   前記車線変更用経路設定手段による経路の設定にあたっては、最大操舵速度が閾値を超えないように操舵速度に制限を設けるよう構成し、
   前記走行環境認識手段の情報に基づき、前記目標走行経路の前方の設定距離以内に障害物が存在するとき車線変更の緊急性を伴うと判断する車線変更緊急性判定手段をさらに有し、
   前記車線変更緊急性判定手段により緊急性が高いと判断したときの最大操舵速度の閾値を、緊急性が高くないと判断したときの前記最大操舵速度の閾値である第１の閾値よりも大きな第２の閾値に変更するとともに、
   前記車線変更用経路設定手段により経路の設定にあたって前記最大操舵速度が前記第２の閾値を超える場合に車線変更の実行を禁止する
   ことを特徴とする車両の運転支援装置。
2. 前記第１の閾値及び前記第２の閾値は、自車両の車速に応じて可変設定され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。

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