JP6252575B2 - 自動運転装置 - Google Patents

Description

本発明の一側面は、自動運転装置に関する。

従来、特許文献１に記載されているように、自車両周囲の走行環境に応じて設定された走行軌跡に応じた運転操作を運転者に促すように、運転者の操作するステアリングホイールに対する反力を制御する装置が知られている。このような装置においては、運転者がステアリングホイールに手を添えているだけで、自車両周囲の走行環境に応じて設定された走行軌跡に沿って自車両が走行する自動運転が可能である。

特許第４１７３２９２号明細書

しかし、例えば、自車両が左側車線のトラックを追い越す際に、運転者が設定された走行軌跡よりもトラックと自車両との横距離を大きくするための操舵操作を行う場合がある。この場合には、装置が設定された走行軌跡に自車両を戻そうとするために、装置によって運転者の操作するステアリングホイールに大きな反力が加えられ、運転者の操作性が損なわれたり、自車両の挙動が不安定となる可能性がある。また、自車両がトラックの追い越しを終了し、運転者がステアリングホイールに加える力を緩めた場合にも、装置が設定された走行軌跡に自車両を戻そうとするために、装置によってステアリングホイールに大きな反力が加えられて続けているため、自車両の挙動が不安定となる可能性がある。

そこで本発明は、自動運転中に自車両の運転者によるステアリングホイールへの操舵操作があった場合と当該操舵操作がなくなった場合に、運転者の操作性及び自車両の挙動の安定性を向上させることができる自動運転装置を提供することを目的とする。

本発明の一側面は、第１目標舵角に対応した回転角度でステアリングホイールが回転するようにステアリングホイールの回転を制御しつつ第１目標舵角により自車両の自動運転を行い、自動運転中に自車両の運転者によるステアリングホイールへの操舵操作があった場合には、一時的にステアリングホイールの回転角度に対応した実舵角により自車両を走行させる自動運転装置であって、操舵操作を検出する操舵操作検出部と、自動運転中に、自車両の走行環境及び走行状態に応じた第１目標舵角を設定し、自動運転中に操舵操作検出部により操舵操作が検出された場合に、第１目標舵角と、第１目標舵角及び実舵角に応じた第２目標舵角とを設定する目標舵角設定部と、自動運転中に、第１目標舵角により操舵制御を実行し、自動運転中に操舵操作検出部により操舵操作が検出された場合に、実舵角により自車両の操舵制御を実行する操舵制御部と、自動運転中に第１目標舵角に対応した回転角度でステアリングホイールが回転するようにステアリングホイールの回転を制御し、自動運転中に操舵操作検出部により操舵操作が検出された場合に、第２目標舵角に対応した回転角度でステアリングホイールが回転するようにステアリングホイールの回転を制御するステアリングホイール制御部とを備え、目標舵角設定部は、自動運転中に操舵操作検出部により操舵操作が検出されてから操舵操作検出部により操舵操作の終了が検出されるまでは、時間の経過に応じて第１目標舵角から実舵角に漸近する第２目標舵角を設定し、自動運転中に操舵操作検出部により操舵操作が検出されてから操舵操作検出部により操舵操作の終了が検出された後は、時間の経過に応じて第１目標舵角に漸近する第２目標舵角を設定する自動運転装置である。

この構成によれば、目標舵角設定部により、自動運転中に、自車両の走行環境及び走行状態に応じた第１目標舵角が設定され、自動運転中に操舵操作が検出された場合に、第１目標舵角と第２目標舵角とが設定される。また、ステアリングホイール制御部により、自動運転中に第１目標舵角に対応してステアリングホイールが回転し、自動運転中に操舵操作が検出された場合に、第２目標舵角に対応してステアリングホイールが回転するようにステアリングホイールの回転が制御される。さらに、目標舵角設定部により、自動運転中に操舵操作が検出されてから操舵操作の終了が検出されるまでは、時間の経過に応じて第１目標舵角から実舵角に漸近する第２目標舵角が設定され、自動運転中に操舵操作が検出されてから操舵操作の終了が検出された後は、時間の経過に応じて第１目標舵角に漸近する第２目標舵角が設定される。これにより、自動運転中に自車両の運転者によるステアリングホイールへの操舵操作があった場合には、運転者の操作するステアリングホイールに加えられる反力は次第に小さくなり、当該操舵操作がなくなった場合には、運転者の操作するステアリングホイールに加えられる反力が次第に大きくなるため、自動運転中に自車両の運転者によるステアリングホイールへの操舵操作があった場合と当該操舵操作がなくなった場合に、運転者の操作性及び自車両の挙動の安定性を向上させることができる。

この場合、操舵操作検出部により操舵操作が検出されていない場合及び操舵操作の終了が検出された場合は、自車両の運転者に対して操舵操作が検出されていないことを示す操舵操作未検出表示を自車両の表示器に表示させ、操舵操作検出部により操舵操作が検出された場合は、自車両の運転者に対して操舵操作が検出されたことを示す操舵操作検出表示を表示器に表示させる表示制御部をさらに備えていてもよい。

この構成によれば、表示制御部により、操舵操作検出部により操舵操作が検出されていない場合及び操舵操作の終了が検出された場合は、自車両の運転者に対して操舵操作が検出されていないことを示す操舵操作未検出表示が表示器に表示され、操舵操作検出部により操舵操作が検出された場合は、自車両の運転者に対して操舵操作が検出されたことを示す操舵操作検出表示が表示器に表示されるため、自動運転装置が運転者の操舵操作を検出した上でステアリングホイールの回転を制御しているか否かを運転者が把握することができる。

本発明の一側面によれば、自動運転中に自車両の運転者によるステアリングホイールへの操舵操作があった場合と当該操舵操作がなくなった場合に、運転者の操作性及び自車両の挙動の安定性を向上させることができる。

第１実施形態に係る自動運転装置の構成を示すブロック図である。 図１の自動運転装置の動作を示すフローチャートである。 （Ａ）は実舵角、第１目標舵角及び第２目標舵角の変化を示すグラフであり、（Ｂ）は操舵操作によるステアリングホイールに対するトルク及びステアリングアクチュエータによるステアリングホイールに対するトルクを示すグラフであり、（Ｃ）は自車両の横位置の変化を示す図である。 第１実施形態に係る自動運転装置の構成を示すブロック図である。 図４の自動運転装置の動作を示すフローチャートである。 （Ａ）及び（Ｂ）は操舵操作未検出表示の例を示す図であり、（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）及び（Ｆ）は操舵操作検出表示の例を示す図である。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図１に示すように、第１実施形態の自動運転装置１００ａは、乗用車などの自車両Ｖに搭載される。自動運転装置１００ａは、後述する第１目標舵角に対応した回転角度でステアリングホイールが回転するようにステアリングホイールの回転を制御しつつ第１目標舵角により自車両Ｖの自動運転を行う。自動運転装置１００ａは、自動運転中に自車両Ｖの運転者によるステアリングホイールへの操舵操作があった場合には、一時的にステアリングホイールの回転角度に対応した実舵角により自車両Ｖを走行させる。自動運転とは、自車両Ｖの加速、減速及び操舵等の運転操作が自車両Ｖの運転者の運転操作によらずに実行されることを意味する。実舵角とは、ステアリングホイールの回転角度に対応した自車両Ｖの舵角を意味する。つまり、実舵角は、自車両Ｖが、手動運転時に自車両Ｖの運転者の操舵操作により走行する場合の自車両Ｖの舵角と同じ舵角である。

図１に示すように、自動運転装置１００ａは、外部センサ１、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信部２、内部センサ３、地図データベース４、ナビゲーションシステム５、アクチュエータ６、ＨＭＩ（Human Machine Interface）７ａ、ステアリングセンサ８、ステアリングホイール９、補助機器Ｕ及びＥＣＵ１０ａを備えている。

外部センサ１は、自車両Ｖの周辺情報である外部状況を検出する検出機器である。外部センサ１は、カメラ、レーダー（Radar）、及びライダー（LIDAR：LaserImaging Detection and Ranging）のうち少なくとも一つを含む。

カメラは、自車両Ｖの外部状況を撮像する撮像機器である。カメラは、例えば、自車両Ｖのフロントガラスの裏側に設けられている。カメラは、単眼カメラであってもよく、ステレオカメラであってもよい。ステレオカメラは、例えば両眼視差を再現するように配置された二つの撮像部を有している。ステレオカメラの撮像情報には、奥行き方向の情報も含まれている。カメラは、自車両Ｖの外部状況に関する撮像情報をＥＣＵ１０ａへ出力する。

レーダーは、電波を利用して自車両Ｖの外部の障害物を検出する。電波は、例えばミリ波である。レーダーは、電波を自車両Ｖの周囲に送信し、障害物で反射された電波を受信して障害物を検出する。レーダーは、例えば障害物までの距離又は方向を障害物に関する障害物情報として出力することができる。レーダーは、検出した障害物情報をＥＣＵ１０ａへ出力する。なお、センサーフュージョンを行う場合には、反射された電波の受信情報をＥＣＵ１０ａへ出力してもよい。

ライダーは、光を利用して自車両Ｖの外部の障害物を検出する。ライダーは、光を自車両Ｖの周囲に送信し、障害物で反射された光を受信することで反射点までの距離を計測し、障害物を検出する。ライダーは、例えば障害物までの距離又は方向を障害物情報として出力することができる。ライダーは、検出した障害物情報をＥＣＵ１０ａへ出力する。なお、センサーフュージョンを行う場合には、反射された光の受信情報をＥＣＵ１０ａへ出力してもよい。なお、カメラ、ライダー及びレーダーは、必ずしも重複して備える必要はない。

ＧＰＳ受信部２は、３個以上のＧＰＳ衛星から信号を受信して、自車両Ｖの位置を示す位置情報を取得する。位置情報には、例えば緯度及び経度が含まれる。ＧＰＳ受信部２は、測定した自車両Ｖの位置情報をＥＣＵ１０ａへ出力する。なお、ＧＰＳ受信部２に代えて、自車両Ｖが存在する緯度及び経度が特定できる他の手段を用いてもよい。

内部センサ３は、自車両Ｖの走行状態に応じた情報を検出する検出器である。内部センサ３は、自車両Ｖの走行状態に応じた情報を検出するために、車速センサ、加速度センサ及びヨーレートセンサのうち少なくとも一つを含む。

車速センサは、自車両Ｖの速度を検出する検出器である。車速センサとしては、例えば、自車両Ｖの車輪又は車輪と一体に回転するドライブシャフトなどに対して設けられ、車輪の回転速度を検出する車輪速センサが用いられる。車速センサは、自車両Ｖの速度を含む車速情報（車輪速情報）をＥＣＵ１０ａへ出力する。

加速度センサは、自車両Ｖの加速度を検出する検出器である。加速度センサは、例えば、自車両Ｖの前後方向の加速度を検出する前後加速度センサと、自車両Ｖの横加速度を検出する横加速度センサとを含んでいる。加速度センサは、自車両Ｖの加速度を含む加速度情報をＥＣＵ１０ａへ出力する。

ヨーレートセンサは、自車両Ｖの重心の鉛直軸周りのヨーレート（回転角速度）を検出する検出器である。ヨーレートセンサとしては、例えばジャイロセンサが用いられる。ヨーレートセンサは、自車両Ｖのヨーレートを含むヨーレート情報をＥＣＵ１０ａへ出力する。

地図データベース４は、地図情報を備えたデータベースである。地図データベース４は、例えば、自車両Ｖに搭載されたＨＤＤ（Hard disk drive）内に形成されている。地図情報には、例えば、道路の位置情報、道路形状の情報、交差点及び分岐点の位置情報が含まれる。道路形状の情報には、例えばカーブ、直線部の種別、カーブの曲率などが含まれる。さらに、自動運転装置１００ａが建物又は壁などの遮蔽構造物の位置情報、又はＳＬＡＭ（Simultaneous Localization and Mapping）技術を使用する場合には、地図情報に外部センサ１の出力信号を含ませてもよい。なお、地図データベース４は、自車両Ｖと通信可能な情報処理センターなどの施設のコンピュータに記憶されていてもよい。

ナビゲーションシステム５は、自車両Ｖの運転者によって地図上に設定された目的地までの案内を自車両Ｖの運転者に対して行う装置である。ナビゲーションシステム５は、ＧＰＳ受信部２によって測定された自車両Ｖの位置情報と地図データベース４の地図情報とに基づいて、自車両Ｖの走行するルートを算出する。ナビゲーションシステム５は、例えば、自車両Ｖの位置から目的地に至るまでの目標ルートを計算し、ディスプレイの表示及びスピーカの音声出力により目標ルートの報知を運転者に対して行う。ナビゲーションシステム５は、例えば自車両Ｖの目標ルートの情報をＥＣＵ１０ａへ出力する。なお、ナビゲーションシステム５は、自車両Ｖと通信可能な情報処理センターなどの施設のコンピュータに記憶された情報を用いてもよい。あるいは、ナビゲーションシステム５により行われる処理の一部が、施設のコンピュータによって行われてもよい。

アクチュエータ６は、自車両Ｖの走行制御を実行する装置である。アクチュエータ６は、ステアリングアクチュエータ、ステアリングホイールアクチュエータ６０、スロットルアクチュエータ及びブレーキアクチュエータを含む。

ステアリングアクチュエータは、電動パワーステアリングシステムの内で舵角を制御するアシストモータの駆動を、ＥＣＵ１０ａからの制御信号に応じて制御する。これにより、ステアリングアクチュエータは、自車両Ｖの舵角を制御する。なお、ステアリングアクチュエータが制御する自車両Ｖの舵角には、自車両Ｖの前輪の舵角以外にも、自車両Ｖの後輪の舵角も含まれる。ステアリングホイールアクチュエータ６０は、ステアリングホイール９を回転させるサーボモータの駆動を、ＥＣＵ１０ａからの制御信号に応じて制御する。ステアリングホイールアクチュエータ６０は、ステアリングホイール９に対するトルクを制御することにより、自車両Ｖの運転者によるステアリングホイール９への操舵操作に対する反力を任意に制御する。

スロットルアクチュエータは、ＥＣＵ１０ａからの制御信号に応じてエンジンに対する空気の供給量（スロットル開度）を制御し、自車両Ｖの駆動力を制御する。なお、自車両Ｖがハイブリッド車又は電気自動車である場合には、スロットルアクチュエータを含まず、動力源としてのモータにＥＣＵ１０ａからの制御信号が入力されて当該駆動力が制御される。

ブレーキアクチュエータは、ＥＣＵ１０ａからの制御信号に応じてブレーキシステムを制御し、自車両Ｖの車輪へ付与する制動力を制御する。ブレーキシステムとしては、例えば、液圧ブレーキシステムを用いることができる。

ＨＭＩ７ａは、自車両Ｖの運転者と自動運転装置１００との間で情報の出力及び入力をするためのインターフェイスである。ＨＭＩ７ａは、例えば、運転者に画像情報を表示するためのディスプレイパネル、音声出力のためのスピーカ及び運転者が入力操作を行うための操作ボタン又はタッチパネルなどを備えている。ＨＭＩ７ａは、無線で接続された携帯情報端末を利用して、運転者に対する情報の出力を行ってもよく、携帯情報端末を利用して運転者による入力操作を受け付けてもよい。

ステアリングセンサ８は、例えば自車両Ｖの運転者によるステアリングホイール９に対する操舵操作の操舵操作量を検出する検出器である。ステアリングセンサが検出する操舵操作量は、例えば、ステアリングホイール９に対する操舵トルク又はステアリングホイール９の回転角度である。ステアリングセンサ８は、例えば、自車両Ｖのステアリングシャフトに対して設けられる。ステアリングセンサ８は、ステアリングホイール９に対する操舵トルク又はステアリングホイール９の回転角度を含む情報をＥＣＵ１０ａへ出力する。

補助機器Ｕは、通常、自車両Ｖの運転者によって操作され得る機器である。補助機器Ｕは、アクチュエータ６に含まれない機器を総称したものである。ここでの補助機器Ｕは、例えば方向指示灯、前照灯、ワイパー等を含む。

ＥＣＵ１０ａは、自車両Ｖの自動運転を制御する。ＥＣＵ１０ａは、ＣＰＵ[Central Processing Unit]、ＲＯＭ[Read Only Memory]、ＲＡＭ[Random Access Memory]等を有する電子制御ユニットである。ＥＣＵ１０ａは、操舵操作検出部１１、走行環境認識部１２、走行状態認識部１３、目標舵角設定部１４、操舵制御部１５、ステアリングホイール制御部１６、目標車速設定部１７及び車速制御部１８を有している。ＥＣＵ１０ａでは、ＲＯＭに記憶されているプログラムをＲＡＭにロードし、ＣＰＵで実行することで、上記の操舵操作検出部１１等の各部の制御を実行する。ＥＣＵ１０ａは、複数の電子制御ユニットから構成されていてもよい。

操舵操作検出部１１は、自車両Ｖの運転者による操舵操作を検出する。操舵操作検出部１１は、自車両Ｖの運転者によるステアリングホイール９への操舵操作のトルクがステアリングセンサ８の検出下限値以上となったときに、自車両Ｖの運転者による操舵操作があったことを検出する。操舵操作検出部１１は、自車両Ｖの運転者によるステアリングホイール９への操舵操作のトルクが予め設定された操舵操作開始判定閾値以上となったときに、自車両Ｖの運転者による操舵操作の開始を検出する。操舵操作開始判定閾値は、例えば、１Ｎｍ程度の値に設定することができる。また、操舵操作検出部１１は、自車両Ｖの運転者による操舵操作が検出された後に、自車両Ｖの運転者によるステアリングホイール９への操舵操作のトルクが予め設定された操舵操作終了判定閾値以下となったときに、自車両Ｖの運転者による操舵操作の終了を検出する。操舵操作の開始及び操舵操作の終了が短時間に繰り返して検出されることを防止するため、操舵操作開始判定閾値は操舵操作終了判定閾値よりも大きく設定される。

また、操舵操作検出部１１は、単位時間当たりのステアリングホイール９の回転角度の変動がステアリングセンサ８の検出下限値以上となったときに、自車両Ｖの運転者による操舵操作があったことを検出してもよい。また、操舵操作検出部１１は、単位時間当たりのステアリングホイール９の回転角度の変動が予め設定された操舵操作開始判定閾値以上となったときに、自車両Ｖの運転者による操舵操作の開始を検出してもよい。また、操舵操作検出部１１は、自車両Ｖの運転者による操舵操作が検出された後に、単位時間当たりのステアリングホイール９の回転角度の変動が予め設定された操舵操作終了判定閾値以下となったときに、自車両Ｖの運転者による操舵操作の終了を検出してもよい。

なお、例えば、操舵操作開始判定閾値をステアリングセンサ８の検出下限値と同じ値とし、操舵操作検出部１１は、自車両Ｖの運転者による操舵操作があったことを検出したときに、自車両Ｖの運転者による操舵操作の開始を検出してもよい。また、例えば、操舵操作開始判定閾値をステアリングセンサ８の検出下限値と同じ値とし、操舵操作検出部１１は、自車両Ｖの運転者による操舵操作がなくなったことを検出したときに、自車両Ｖの運転者による操舵操作の終了を検出してもよい。

走行環境認識部１２は、外部センサ１のカメラ等やＧＰＳ受信部２及び地図データベース４により取得された情報に基づいて、自車両Ｖの走行環境を認識する。走行環境とは、自車両Ｖの外部の状況を意味し、例えば、自車両Ｖの前方の道路形状、自車両Ｖの前方の道路の曲率、自車両Ｖの周囲の他車両等の障害物の位置及び相対速度等を意味する。

走行状態認識部１３は、外部センサ１、ＧＰＳ受信部２、内部センサ３及び地図データベース４により取得された情報に基づいて、自車両Ｖの走行状態を認識する。走行状態とは、自車両Ｖの速度、加速度、ヨーレート及び位置を意味する。走行状態の自車両Ｖの位置には、自車両Ｖの車線内の基準位置（車線中央等）に対する自車両Ｖの横位置が含まれる。

目標舵角設定部１４は、自動運転中に、走行環境認識部１２により認識された自車両Ｖの走行環境及び走行状態認識部１３により認識された自車両Ｖの走行状態に応じた第１目標舵角を設定する。第１目標舵角は、自車両Ｖの走行環境及び走行状態に対して、自動運転装置１００ａが理想とする舵角である。第１目標舵角は、例えば、自車両Ｖが車線の中心を走行し続けるような舵角である。また、目標舵角設定部１４は、自動運転中に操舵操作検出部１１により操舵操作が検出された場合に、第１目標舵角と、第１目標舵角及び実舵角に応じた第２目標舵角とを設定する。第２目標舵角は、自車両Ｖの走行環境及び走行状態に対して自動運転装置１００ａが理想とする第１目標舵角と、自車両Ｖの運転者の操舵操作による実舵角とを互いに協調させた舵角である。第２目標舵角は、第１目標舵角と実舵角との間の舵角に設定される。

なお、後述する自動運転装置１００ａの動作の説明では、自動運転中に操舵操作検出部１１により操舵操作が検出され、目標舵角設定部１４が第２目標舵角を設定する場合の例として、自動運転中に操舵操作検出部１１により操舵操作の開始が検出された場合について説明する。しかし、自動運転中に操舵操作検出部１１により操舵操作があったことが検出された場合に、目標舵角設定部１４が第２目標舵角を設定してもよい。

操舵制御部１５は、自動運転中に、アクチュエータ６のステアリングアクチュエータに制御信号を送信しつつ、目標舵角設定部１４により設定された第１目標舵角により操舵制御を実行する。また、操舵制御部１５は、自動運転中に自車両Ｖの運転者の操舵操作が検出された場合に、アクチュエータ６のステアリングアクチュエータに制御信号を送信しつつ、ステアリングホイール９の回転角度に対応した実舵角により自車両Ｖの操舵制御を実行する。

なお、後述する自動運転装置１００ａの動作の説明では、自動運転中に操舵操作検出部１１により操舵操作が検出され、操舵制御部１５が実舵角により自車両Ｖの操舵制御を実行する場合の例として、自動運転中に操舵操作検出部１１により操舵操作があったことが検出された場合について説明する。しかし、自動運転中に操舵操作検出部１１により操舵操作の開始が検出された場合に、操舵制御部１５が実舵角により自車両Ｖの操舵制御を実行してもよい。

ステアリングホイール制御部１６は、自動運転中に第１目標舵角に対応した回転角度でステアリングホイール９が回転するように、アクチュエータ６のステアリングホイールアクチュエータ６０に制御信号を送信しつつステアリングホイール９の回転を制御する。また、ステアリングホイール制御部１６は、自動運転中に操舵操作検出部１１により自車両Ｖの運転者の操舵操作が検出された場合に、第２目標舵角に対応した回転角度でステアリングホイール９が回転するように、ステアリングホイールアクチュエータ６０に制御信号を送信しつつステアリングホイール９の回転を制御する。なお、第１目標舵角に対応した回転角度とは、第１目標舵角の大きさに比例したステアリングホイール９の回転角度の他に、例えば、第１目標舵角と自車両Ｖの車速とに対応したステアリングホイール９の回転角度が含まれる。第１目標舵角と自車両Ｖの車速とに対応したステアリングホイール９の回転角度とは、例えば、自車両Ｖの車速が大きくなるほど、第１目標舵角の大きさに対して大きくなるステアリングホイール９の回転角度が含まれる。第２目標舵角に対応した回転角度についても上記と同様である。

目標車速設定部１７は、自動運転中に、走行環境認識部１２により認識された自車両Ｖの走行環境及び走行状態認識部１３により認識された自車両Ｖの走行状態に応じた目標車速を設定する。車速制御部１８は、目標車速設定部１７により設定された目標車速により自車両Ｖが走行するように、アクチュエータ６のアクセルアクチュエータ及びブレーキアクチュエータに制御信号を送信しつつ自車両Ｖの車速を制御する。

以下、本実施形態の自動運転装置１００ａの動作について説明する。図２に示すように、自動運転装置１００ａは、自車両Ｖの自動運転を行う（Ｓ１）。ＥＣＵ１０ａの目標舵角設定部１４は、第１目標舵角を設定する（Ｓ２）。目標舵角設定部１４は、例えば、ＥＣＵ１０ａの走行環境認識部１２によって認識された自車両Ｖの前方の道路の形状等から自車両Ｖが走行すべき目標軌跡を演算する。目標舵角設定部１４は、例えば、自車両Ｖの前方の道路の曲率と、車線内の基準位置に対する自車両Ｖの横位置、自車両Ｖの向き（ヨー角）等の目標値とに基づいて、自車両Ｖが走行すべき目標軌跡を演算する。目標舵角設定部１４は、演算された目標軌跡を自車両Ｖが走行するように第１目標舵角を設定する。

この場合、目標舵角設定部１４は、走行環境認識部１２により認識された自車両Ｖの前方の道路の曲率等に基づいて、フィードフォワード制御により第１目標舵角を設定する。また、目標舵角設定部１４は、ＥＣＵ１０ａの走行状態認識部１３により認識された自車両Ｖの横位置及びヨー角の目標値からの偏差量に基づいて、フィードバック制御により第１目標舵角を設定する。

ＥＣＵ１０ａのステアリングホイール制御部１６は、第１目標舵角に対応した回転角度でステアリングホイール９が回転するようにステアリングホイール９の回転を制御する（Ｓ３）。ＥＣＵ１０ａの操舵制御部１５は、第１目標舵角により自車両Ｖが走行するように自車両Ｖの操舵制御を実行する（Ｓ４）。

例えば、自車両Ｖが直線路を走行している場合には、図３（Ａ）に示すように、時間ｔ_１の前には、実舵角及び第１目標舵角ともに０である。図３（Ｂ）に示すように、時間ｔ_１の前には、運転者の操舵操作によるステアリングホイール９へのトルク及びステアリングホイールアクチュエータ６０によるステアリングホイール９へのトルクの両方とも０である。図３（Ｃ）に示すように、時間ｔ_１の前には、自車両Ｖの横位置は車線中央である。なお、図３（Ｃ）の車両横位置は、自車両Ｖの車両中心ｃの車線中央からの横位置（車線に直交する方向への距離）を示す。横位置は、自車両Ｖの重心の車線中央からの横位置であってもよい。

次に、自車両Ｖが左側車線のトラックを追い越す際に、自車両Ｖの運転者が第１目標舵角による走行軌跡よりもトラックと自車両Ｖとの横距離を大きくするための操舵操作を一時的に行う場合を想定する。図２に示すように、操舵操作検出部１１により、このような操舵操作があったことが検出された場合には（Ｓ５）、操舵制御部１５は、実舵角により自車両Ｖが走行するように自車両Ｖの操舵制御を実行する（Ｓ６）。なお、操舵操作検出部１１により、操舵操作があったことが検出されない場合には（Ｓ５）、呪術したように、操舵制御部１５は、第１目標舵角による操舵制御を続行する。

図３（Ａ）及び図３（Ｃ）に示すように、時間ｔ_１から時間ｔ_２までの期間は、自車両Ｖは実舵角により走行する。図３（Ｃ）に示すように、自車両Ｖの車線中央からの横位置のずれは大きくなる。目標舵角設定部１４は、自車両Ｖの走行環境及び走行状態に応じて、自車両Ｖを車線中央に戻すための第１目標舵角を設定する。ステアリングホイール制御部１６は、当該第１目標舵角に対応した回転角度でステアリングホイール９が回転するようにステアリングホイール９の回転を制御する。このため、図３（Ｂ）に示すように、時間ｔ_１から時間ｔ_２までの期間は、運転者の操舵操作によるステアリングホイール９へのトルクに対応して、ステアリングホイールアクチュエータ６０によるステアリングホイール９へのトルクは増大する。

自動運転中にＥＣＵ１０ａの操舵操作検出部１１により自車両Ｖの運転者による操舵操作の開始が検出された場合には（Ｓ７）、目標舵角設定部１４は、第１目標舵角と、第１目標舵角及び実舵角に応じた第２目標舵角とを設定する（Ｓ８）。ステアリングホイール制御部１６は、第２目標舵角に対応した回転角度でステアリングホイール９が回転するようにステアリングホイール９の回転を制御する（Ｓ９）。なお、操舵操作検出部１１により操舵操作の開始が検出されない場合には（Ｓ７）、上述したように、目標舵角設定部１４は、第１目標舵角の設定を続行し、操舵制御部１５は、実舵角による操舵制御を続行し、ステアリングホイール制御部１６は、第１目標舵角に対応したステアリングホイール９の回転の制御を続行する。

図３（Ｂ）に示すように、時間ｔ_２において運転者の操舵操作によるステアリングホイール９へのトルクが操舵操作開始判定閾値以上となる。図３（Ａ）に示すように、目標舵角設定部１４は、時間ｔ_２から時間ｔ_３までの期間において、時間の経過に応じて第１目標舵角から実舵角に漸近する第２目標舵角を設定する。ステアリングホイール制御部１６は、第２目標舵角に対応した回転角度でステアリングホイール９が回転するようにステアリングホイール９の回転を制御する。このため、図３（Ｂ）に示すように、時間ｔ_２から時間ｔ_３までの期間は、運転者の操舵操作によるステアリングホイール９へのトルクに対して、時間の経過に応じて、ステアリングホイールアクチュエータ６０によるステアリングホイール９へのトルクは減少する。

時間の経過に応じて第１目標舵角から実舵角に漸近するとは、例えば、時間の経過に応じて実舵角から予め設定された舵角αだけ第１目標舵角に近い舵角になることを意味する。図３（Ａ）に示すように、目標舵角設定部１４は、時間ｔ_３から時間ｔ_４までの期間において、実舵角から所定の舵角αだけ第１目標舵角に近い舵角となる第２目標舵角を設定する。ステアリングホイール制御部１６は、実舵角から舵角αだけ第１目標舵角に近い第２目標舵角に対応した回転角度でステアリングホイール９が回転するようにステアリングホイール９の回転を制御する。このため、図３（Ｂ）に示すように、時間ｔ_３から時間ｔ_４までの期間は、運転者は実舵角と第２目標舵角との差である舵角αに対応した反力を感じる。

舵角αは、運転者に自動運転装置１００ａの意図を伝えるためにステアリングホイール９に与えられる反力に相当する。例えば、強い反力を与えたい場合には、舵角αは大きな値に設定される。逆に、弱い反力を与えたい場合には、舵角αは小さな値に設定される。このように、運転者が感じるステアリングホイール９への反力の大きさを舵角αにより調整することができる。舵角αは固定値でもよい。また、舵角αは、自車両Ｖの速度に応じた値に設定してもよい。また、舵角αは、実舵角と第１目標舵角との差が大きいほど、大きな値に設定してもよい。あるいは、舵角αを０として、時間の経過に応じて、運転者が反力を感じないようにしてもよい。

このように、目標舵角設定部１４は、自動運転中に操舵操作検出部１１により操舵操作が検出されてから操舵操作検出部１１により操舵操作の終了が検出されるまでは、時間の経過に応じて第１目標舵角から実舵角に漸近する第２目標舵角を設定する。第２目標舵角は、自動運転中に操舵操作検出部１１により操舵操作が検出されてから操舵操作検出部１１により操舵操作が検出されなくなるまでの全部又は一部の期間において、時間の経過に応じて第１目標舵角から実舵角に漸近すればよい。第２目標舵角が第１目標舵角から実舵角よりも舵角αだけ第１目標舵角に近い舵角となるまでの時間ｔ_２から時間ｔ_３までの期間は固定された期間でもよく、実舵角と第１目標舵角との差が大きいほど短い期間に設定してもよい。

図２に示すように、自動運転中に操舵操作検出部１１により操舵操作が検出されてから操舵操作検出部１１により操舵操作の終了が検出された後は（Ｓ１０）、目標舵角設定部１４は、時間の経過に応じて第１目標舵角に漸近する前記第２目標舵角を設定する（Ｓ１１）。時間の経過に応じて第１目標舵角に漸近するとは、例えば、時間の経過に応じて第１目標舵角に一致することを意味する。なお、操舵操作検出部１１により操舵操作の終了が検出されない場合には（Ｓ１０）、上述したように、目標舵角設定部１４は、実舵角に漸近する第２目標舵角の設定を続行し、操舵制御部１５は、実舵角による操舵制御を続行し、ステアリングホイール制御部１６は、実舵角に漸近する第２目標舵角に対応したステアリングホイール９の回転の制御を続行する。

図３（Ｂ）に示すように、時間ｔ_４において運転者の操舵操作によるステアリングホイール９へのトルクが操舵操作終了判定閾値以下となる。図３（Ａ）に示すように、目標舵角設定部１４は、時間ｔ_４から時間ｔ_５までの期間において、時間の経過に応じて第１目標舵角に漸近する第２目標舵角を設定する。ステアリングホイール制御部１６は、第２目標舵角に対応した回転角度でステアリングホイール９が回転するようにステアリングホイール９の回転を制御する。このため、図３（Ｂ）に示すように、時間ｔ_４の直後の期間は、時間の経過に応じて、ステアリングホイールアクチュエータ６０によるステアリングホイール９へのトルクは増大する。従って、時間ｔ_４の直後の期間は、運転者は時間の経過に応じて増大していく反力を感じる。

図３（Ｂ）に示すように、時間ｔ_４から時間ｔ_５までの期間は、運転者の操舵操作によるステアリングホイール９へのトルクは０となり、運転者はステアリングホイールアクチュエータ６０により回転させられるステアリングホイール９に手を添えているだけの状態となる。ステアリングホイール９は第２目標舵角に対応した回転角度で回転し、操舵制御部１５は、ステアリングホイール９の回転角度に対応した実舵角により自車両Ｖの操舵制御を実行する。このため、図３（Ａ）に示すように、時間ｔ_４から時間ｔ_５までの期間において、時間の経過に応じて実舵角も第１目標舵角に漸近する。

図３（Ａ）に示すように、時間ｔ_５において実舵角及び第２目標舵角が第１目標舵角に一致し、目標舵角設定部１４は第２目標舵角の設定を終了する。操舵制御部１５は、第１目標舵角により自車両Ｖが走行するように自車両Ｖの操舵制御を実行する。ステアリングホイール制御部１６は、第１目標舵角に対応した回転角度でステアリングホイール９が回転するようにステアリングホイール９の回転を制御する。このため、自動運転装置１００ａは、通常の自動運転に復帰する（Ｓ１２）。

第２目標舵角が第１目標舵角と一致するまでの時間ｔ_４から時間ｔ_５までの期間は、固定された期間でもよく、実舵角と第１目標舵角との差が大きいほど短い期間に設定してもよい。あるいは、自車両Ｖがカーブを走行している場合において、自車両Ｖの運転者による操舵操作の方向とカーブの方向とが逆方向の場合は、第２目標舵角が第１目標舵角と一致するまでの時間ｔ_４から時間ｔ_５までの期間を比較的に短い期間に設定し、自車両Ｖの運転者による操舵操作の方向とカーブの方向とが同方向の場合は、運転者の意図を重視して、第２目標舵角が第１目標舵角と一致するまでの時間ｔ_４から時間ｔ_５までの期間を比較的に長い期間に設定してもよい。

なお、図３（Ｃ）に示すように、実舵角及び第２目標舵角が第１目標舵角に一致し、自動運転装置１００ａが通常の自動運転に復帰する時間ｔ_５において、自車両Ｖは必ずしも車線中央に戻っていなくともよい。この場合、自動運転装置１００ａは、通常の自動運転に復帰した後に、自動運転により車線中央に戻る。

本実施形態では、目標舵角設定部１４により、自動運転中に、自車両Ｖの走行環境及び走行状態に応じた第１目標舵角が設定され、自動運転中に操舵操作が検出された場合に、第１目標舵角と第２目標舵角とが設定される。また、ステアリングホイール制御部１６により、自動運転中に第１目標舵角に対応してステアリングホイール９が回転し、自動運転中に操舵操作が検出された場合に、第２目標舵角に対応してステアリングホイール９が回転するようにステアリングホイール９の回転が制御される。さらに、目標舵角設定部１４により、自動運転中に操舵操作が検出されてから操舵操作の終了が検出されるまでは、時間の経過に応じて第１目標舵角から実舵角に漸近する第２目標舵角が設定され、自動運転中に操舵操作が検出されてから操舵操作の終了が検出された後は、時間の経過に応じて第１目標舵角に漸近する第２目標舵角が設定される。これにより、自動運転中に自車両Ｖの運転者によるステアリングホイール９への操舵操作があった場合には、運転者の操作するステアリングホイール９に加えられる反力は次第に小さくなり、当該操舵操作がなくなった場合には、運転者の操作するステアリングホイール９に加えられる反力が次第に大きくなるため、自動運転中に自車両の運転者によるステアリングホイール９への操舵操作があった場合と当該操舵操作がなくなった場合に、運転者の操作性及び自車両Ｖの挙動の安定性を向上させることができる。

［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態では、自車両Ｖの運転者に対して運転者の操舵操作が検出されているか否かが表示される点が上記第１実施形態と異なっている。図４に示すように、本実施形態の自動運転装置１００ｂは、上記第１実施形態の構成に加えて、ＥＣＵ１０ｂに表示制御部１９をさらに有している。また、自動運転装置１００ｂは、上記第１実施形態の構成に加えて、ＨＭＩ７ｂに表示器７０をさらに有している。

表示制御部１９は、操舵操作検出部１１により自車両Ｖの運転者による操舵操作が検出されていない場合は、自車両Ｖの運転者に対して操舵操作が検出されていないことを示す操舵操作未検出表示を自車両Ｖの表示器７０に表示させ、操舵操作検出部１１により操舵操作が検出された場合は、自車両Ｖの運転者に対して操舵操作が検出されたことを示す操舵操作検出表示を表示器７０に表示させる。

表示器７０は、例えば、インスツルメントパネル等に設けられているアイコンを表示する装置である。表示器７０は、後述するように、操舵操作が検出されていないことを示す操舵操作未検出表示のアイコンと、操舵操作が検出されたことを示す操舵操作検出表示のアイコンとを表示する。表示器７０は、アイコンの他にも、動画像や音声等により、操舵操作未検出表示及び操舵操作検出表示を表示してもよい。

以下、本実施形態の自動運転装置１００ｂの動作について説明する。図５に示すように、上記第１実施形態の図２のＳ１〜Ｓ３の処理と同様のＳ１０１〜Ｓ１０３の処理が自動運転装置１００ｂにより実行される。この場合、操舵操作検出部１１により自車両Ｖの運転者の操舵操作が検出されていないため、ＥＣＵ１０ｂの表示制御部１９は、自車両Ｖの運転者に対して操舵操作が検出されていないことを示す操舵操作未検出表示を自車両Ｖの表示器７０に表示させる（Ｓ１０４）。

走行環境認識部１２により自車両Ｖが直線路を走行していることが認識されている場合は、表示制御部１９は、例えば、図６（Ａ）に示すような操舵操作未検出表示７１Ｓを表示する。図６（Ａ）に示すように、操舵操作未検出表示７１Ｓは、直線路の車線境界線を示すアイコンである車線表示ｌと、第１目標舵角により自車両Ｖが直進していることを示す方向表示ｄ_１とを含む。また、走行環境認識部１２により自車両Ｖが左カーブを走行していることが認識されている場合は、表示制御部１９は、例えば、図６（Ｂ）に示すような操舵操作未検出表示７１Ｌを表示する。図６（Ｂ）に示すように、操舵操作未検出表示７１Ｌは、左カーブの車線境界線を示すアイコンである車線表示ｌと、第１目標舵角により自車両Ｖが左旋回していることを示す方向表示ｄ_２とを含む。

図５に示すように、上記第１実施形態の図２のＳ４〜Ｓ７の処理と同様のＳ１０５〜Ｓ１０８の処理が自動運転装置１００ｂにより実行される。操舵操作の開始が検出されている場合は、表示制御部１９は、自車両Ｖの運転者に対して操舵操作が検出されていることを示す操舵操作未検出表示を自車両Ｖの表示器７０に表示させる（Ｓ１０９）。

走行環境認識部１２により自車両Ｖが直線路を走行していることが認識されている場合は、表示制御部１９は、例えば、図６（Ｃ）に示すような操舵操作検出表示７２Ｓを表示する。図６（Ｃ）に示すように、操舵操作検出表示７２Ｓは、直線路の車線境界線を示すアイコンである車線表示ｌと、第２目標舵角が設定されることを示す方向表示ｄ_３とを含む。また、走行環境認識部１２により自車両Ｖが左カーブを走行していることが認識されている場合は、表示制御部１９は、例えば、図６（Ｂ）に示すような操舵操作検出表示７２Ｌを表示する。図６（Ｂ）に示すように、操舵操作検出表示７２Ｌは、左カーブの車線境界線を示すアイコンである車線表示ｌと、第２目標舵角が設定されることを示す方向表示ｄ_４とを含む。

あるいは、走行環境認識部１２により自車両Ｖが直線路を走行していることが認識されている場合は、表示制御部１９は、例えば、図６（Ｅ）に示すような操舵操作検出表示７３Ｓを表示してもよい。図６（Ｅ）に示すように、操舵操作検出表示７３Ｓは、直線路の車線境界線を示すアイコンである車線表示ｌと、第２目標舵角が設定されることを示す方向表示ｄ_３と、第１目標舵角が設定されていることを示す方向表示ｄ_５とを含む。また、走行環境認識部１２により自車両Ｖが左カーブを走行していることが認識されている場合は、表示制御部１９は、例えば、図６（Ｆ）に示すような操舵操作検出表示７３Ｌを表示してもよい。図６（Ｆ）に示すように、操舵操作検出表示７３Ｌは、左カーブの車線境界線を示すアイコンである車線表示ｌと、第２目標舵角が設定されることを示す方向表示ｄ_４と、第１目標舵角が設定されていることを示す方向表示ｄ_６とを含む。

図５に示すように、上記第１実施形態の図２のＳ８〜Ｓ１０の処理と同様のＳ１１０〜Ｓ１１２の処理が自動運転装置１００ｂにより実行される。操舵操作の終了が検出されている場合は、表示制御部１９は、自車両Ｖの運転者に対して操舵操作が検出されていないことを示す操舵操作未検出表示７１Ｓ，７１Ｌ等を自車両Ｖの表示器７０に表示させる（Ｓ１１３）。上記第１実施形態の図２のＳ１１〜Ｓ１２の処理と同様のＳ１１４〜Ｓ１１５の処理が自動運転装置１００ｂにより実行される。

なお、操舵操作未検出表示７１Ｓ，７１Ｌ等から操舵操作検出表示７２Ｓ，７２Ｌ，７３Ｓ，７３Ｌ等への切り替えの時期は、必ずしも操舵操作の開始が検出された時ではなく、操舵操作が検出され、実舵角により自車両Ｖの操舵制御が実行される時でもよい。

本実施形態によれば、表示制御部１９により、操舵操作検出部１１により操舵操作が検出されていない場合及び操舵操作の終了が検出されている場合は、自車両Ｖの運転者に対して操舵操作が検出されていないことを示す操舵操作未検出表示７１Ｓ，７１Ｌ等が表示器７０に表示され、操舵操作検出部１１により操舵操作が検出された場合は、自車両Ｖの運転者に対して操舵操作が検出されたことを示す操舵操作検出表示７２Ｓ，７２Ｌ，７３Ｓ，７３Ｌ等が表示器７０に表示されるため、自動運転装置１００ｂが運転者の操舵操作を検出した上でステアリングホイール９の回転を制御しているか否かを運転者が把握することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく様々な形態で実施される。

１…外部センサ、２…ＧＰＳ受信部、３…内部センサ、４…地図データベース、５…ナビゲーションシステム、６…アクチュエータ、７ａ，７ｂ…ＨＭＩ、８…ステアリングセンサ、９…ステアリングホイール、１０ａ，１０ｂ…ＥＣＵ、１１…操舵操作検出部、１２…走行環境認識部、１３…走行状態認識部、１４…目標舵角設定部、１５…操舵制御部、１６…ステアリングホイール制御部、１７…目標車速設定部、１８…車速制御部、１９…表示制御部、６０…ステアリングホイールアクチュエータ、７０…表示器、７１Ｓ，７１Ｌ…操舵操作未検出表示、７２Ｓ，７２Ｌ，７３Ｓ，７３Ｌ…操舵操作検出表示、１００ａ，１００ｂ…自動運転装置、Ｖ…自車両、Ｕ…補助機器、ｃ…車両中心、ｌ…車線表示、ｄ_１，ｄ_２，ｄ_３，ｄ_４，ｄ_５，ｄ_６…方向表示。

Claims (2)

1. 第１目標舵角に対応した回転角度でステアリングホイールが回転するように前記ステアリングホイールの回転を制御しつつ前記第１目標舵角により自車両の自動運転を行い、前記自動運転中に前記自車両の運転者による前記ステアリングホイールへの操舵操作があった場合には、一時的に前記ステアリングホイールの回転角度に対応した実舵角により前記自車両を走行させる自動運転装置であって、
   前記操舵操作を検出する操舵操作検出部と、
   前記自動運転中に、前記自車両の走行環境及び走行状態に応じた前記第１目標舵角を設定し、前記自動運転中に前記操舵操作検出部により前記操舵操作が検出された場合に、前記第１目標舵角と、前記第１目標舵角及び前記実舵角に応じた第２目標舵角とを設定する目標舵角設定部と、
   前記自動運転中に、前記第１目標舵角により操舵制御を実行し、前記自動運転中に前記操舵操作検出部により操舵操作が検出された場合に、前記実舵角により前記自車両の操舵制御を実行する操舵制御部と、
   前記自動運転中に前記第１目標舵角に対応した回転角度でステアリングホイールが回転するように前記ステアリングホイールの回転を制御し、前記自動運転中に前記操舵操作検出部により前記操舵操作が検出された場合に、前記第２目標舵角に対応した回転角度でステアリングホイールが回転するように前記ステアリングホイールの回転を制御するステアリングホイール制御部と、
   を備え、
   前記目標舵角設定部は、
   前記自動運転中に前記操舵操作検出部により前記操舵操作が検出されてから前記操舵操作検出部により前記操舵操作の終了が検出されるまでは、時間の経過に応じて前記第１目標舵角から前記実舵角に漸近する前記第２目標舵角を設定し、
   前記自動運転中に前記操舵操作検出部により前記操舵操作が検出されてから前記操舵操作検出部により前記操舵操作の終了が検出された後は、時間の経過に応じて前記第１目標舵角に漸近する前記第２目標舵角を設定する、自動運転装置。
2. 前記操舵操作検出部により前記操舵操作が検出されていない場合及び前記操舵操作の終了が検出された場合は、前記自車両の運転者に対して前記操舵操作が検出されていないことを示す操舵操作未検出表示を前記自車両の表示器に表示させ、前記操舵操作検出部により前記操舵操作が検出された場合は、前記自車両の運転者に対して前記操舵操作が検出されたことを示す操舵操作検出表示を前記表示器に表示させる表示制御部をさらに備えた、請求項１に記載の自動運転装置。

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