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技術 車両制御装置

出願人 マツダ株式会社
発明者 粟根梨絵大村博志立畑哲也
出願日 2017年12月28日 (2年2ヶ月経過) 出願番号 2017-253723
公開日 2019年7月22日 (8ヶ月経過) 公開番号 2019-119260
状態 特許登録済
技術分野 駆動装置の関連制御、車両の運動制御
主要キーワード 横方向領域 設定速 走行経路長 縦方向距離 近接物 車載通信機器 操蛇角 各目標位置
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (12)

課題

計算負荷を軽減しながら、運転者に違和感を与えにくい車両制御装置を提供する。

解決手段

本発明は、車両制御装置(100)であって、周辺物標検出部(10a)と、現時点から第1の期間内における目標走行経路を算出する目標走行経路算出部(10c)と、目標走行経路を補正して、第1の期間よりも短い第2の期間における補正走行経路を算出する補正走行経路算出部(10d)と、主制御部(10f)の制御信号所定条件に基づいて変更するバックアップ制御部(10e)と、を有し、補正走行経路算出部は、第2の期間内の走行経路上に近接物標が検出された場合に、これに対して許容相対速度の上限ラインを設定して補正走行経路を算出し、バックアップ制御部は、近接物標は検出されていないが第2の期間よりも後の、第1の期間内の走行経路上に遠方物標が検出されている場合に、遠方物標に応じて補正走行経路を変更することを特徴としている。

概要

背景

特開2010−155545号公報(特許文献1)には、車両制御装置が記載されている。この車両制御装置は、障害物の緊急回避時において、その際の他車両との車間距離に応じて制動回避ブレーキ操作のみ)と操舵回避ステアリング操作のみ)のいずれかを選択し、最適化処理を用いて目標走行経路計算をするように構成されている。この車両制御装置では、制動回避が選択されると、縦方向(車両前後方向)の運動のみに計算条件が簡略化される。また、操舵回避が選択されると、横方向(車両幅方向)の運動のみに計算条件が簡略化される。このように、この技術では、緊急時において計算負荷が軽減されるため、高い計算精度を確保しつつ、計算時間を短くすることができるようになっている。

概要

計算負荷を軽減しながら、運転者に違和感を与えにくい車両制御装置を提供する。本発明は、車両制御装置(100)であって、周辺物標検出部(10a)と、現時点から第1の期間内における目標走行経路を算出する目標走行経路算出部(10c)と、目標走行経路を補正して、第1の期間よりも短い第2の期間における補正走行経路を算出する補正走行経路算出部(10d)と、主制御部(10f)の制御信号所定条件に基づいて変更するバックアップ制御部(10e)と、を有し、補正走行経路算出部は、第2の期間内の走行経路上に近接物標が検出された場合に、これに対して許容相対速度の上限ラインを設定して補正走行経路を算出し、バックアップ制御部は、近接物標は検出されていないが第2の期間よりも後の、第1の期間内の走行経路上に遠方物標が検出されている場合に、遠方物標に応じて補正走行経路を変更することを特徴としている。

目的

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、車両制御装置による計算負荷を軽減しながら、運転者に違和感を与えにくい車両制御装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

運転者による車両の運転支援する車両制御装置であって、自車両の走行経路上に存在する物標を検出する周辺物標検出部と、現時点から第1の期間内において自車両が走行する目標走行経路を算出する目標走行経路算出部と、この目標走行経路算出部によって算出された上記目標走行経路を補正して、上記第1の期間よりも短い第2の期間において走行する補正走行経路を算出する補正走行経路算出部と、この補正走行経路算出部によって算出された上記補正走行経路上を走行するための制御信号を出力する主制御部と、この主制御部による制御信号を、所定条件に基づいて変更するバックアップ制御部と、を有し、上記補正走行経路算出部は、上記周辺物標検出部によって、上記第2の期間内において走行する走行経路上に回避すべき近接物標が検出された場合において、上記近接物標に対して自車両が走行可能な許容相対速度の上限ラインを設定すると共に、この上限ラインに基づいて上記目標走行経路を補正して、補正走行経路を算出するように構成され、上記バックアップ制御部は、上記第2の期間において走行する走行経路上には回避すべき近接物標が検出されていないが、上記第2の期間よりも後の、上記第1の期間内に走行する走行経路上に回避すべき遠方物標が検出されている場合には、検出された上記遠方物標に応じて上記補正走行経路を変更することを特徴とする車両制御装置。

請求項2

上記バックアップ制御部は、上記遠方物標が検出されている場合において、自車両の走行速度を低下させるように上記補正走行経路を変更する請求項1記載の車両制御装置。

請求項3

上記バックアップ制御部は、上記遠方物標が検出されている場合において、遠方の走行経路上に回避すべき物標が存在することを運転者に報知する請求項1又は2に記載の車両制御装置。

請求項4

上記バックアップ制御部は、上記遠方物標と自車両との間の相対速度が所定値以下である場合には、上記補正走行経路の変更を行わない請求項1乃至3の何れか1項に記載の車両制御装置。

技術分野

0001

本発明は、車両制御装置に関し、特に、運転者による車両の運転支援する車両制御装置に関する。

背景技術

0002

特開2010−155545号公報(特許文献1)には、車両制御装置が記載されている。この車両制御装置は、障害物の緊急回避時において、その際の他車両との車間距離に応じて制動回避ブレーキ操作のみ)と操舵回避ステアリング操作のみ)のいずれかを選択し、最適化処理を用いて目標走行経路計算をするように構成されている。この車両制御装置では、制動回避が選択されると、縦方向(車両前後方向)の運動のみに計算条件が簡略化される。また、操舵回避が選択されると、横方向(車両幅方向)の運動のみに計算条件が簡略化される。このように、この技術では、緊急時において計算負荷が軽減されるため、高い計算精度を確保しつつ、計算時間を短くすることができるようになっている。

先行技術

0003

特開2010−155545号公報

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、特許文献1記載の発明においては、障害物の回避が制動回避又は操舵回避の何れか一方に制約されてしまうので、車両制御装置によって選択される車両の走行経路が必ずしも適切なものにならない場合があり、このような場合には運転者に強い違和感を与えてしまうという問題がある。

0005

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、車両制御装置による計算負荷を軽減しながら、運転者に違和感を与えにくい車両制御装置を提供することを目的としている。

課題を解決するための手段

0006

上述した課題を解決するために、本発明は、運転者による車両の運転を支援する車両制御装置であって、自車両の走行経路上に存在する物標を検出する周辺物標検出部と、現時点から第1の期間内において自車両が走行する目標走行経路を算出する目標走行経路算出部と、この目標走行経路算出部によって算出された目標走行経路を補正して、第1の期間よりも短い第2の期間において走行する補正走行経路を算出する補正走行経路算出部と、この補正走行経路算出部によって算出された補正走行経路上を走行するための制御信号を出力する主制御部と、この主制御部による制御信号を、所定条件に基づいて変更するバックアップ制御部と、を有し、補正走行経路算出部は、周辺物標検出部によって、第2の期間内において走行する走行経路上に回避すべき近接物標が検出された場合において、近接物標に対して自車両が走行可能な許容相対速度の上限ラインを設定すると共に、この上限ラインに基づいて目標走行経路を補正して、補正走行経路を算出するように構成され、バックアップ制御部は、第2の期間において走行する走行経路上には回避すべき近接物標が検出されていないが、第2の期間よりも後の、第1の期間内に走行する走行経路上に回避すべき遠方物標が検出されている場合には、検出された遠方物標に応じて補正走行経路を変更することを特徴としている。

0007

このように構成された本発明によれば、目標走行経路算出部は現時点から第1の期間内において自車両が走行する目標走行経路を算出する。補正走行経路算出部は、第1の期間よりも短い第2の期間内において走行する走行経路上に回避すべき近接物標が検出された場合には、近接物標に対して車両が走行可能な許容相対速度の上限ラインを設定し、この上限ラインに基づいて目標走行経路を補正して、補正走行経路を算出する。このように、回避すべき近接物標が存在する場合に、目標走行経路を補正した補正走行経路が算出されるので、車両制御装置の計算負荷を軽減することができる。さらに、第2の期間において走行する走行経路上には回避すべき近接物標が検出されていないが、第2の期間よりも後の、第1の期間内に走行する走行経路上に回避すべき遠方物標が検出されている場合において、バックアップ制御部により、検出された遠方物標に応じて補正走行経路が変更される。このため、補正走行経路が計算される区間よりも先に存在する遠方物標に対しても余裕を持って対処することができ、運転支援によって運転者に与えられる違和感を少なくすることができる。

0008

本発明において、好ましくは、バックアップ制御部は、遠方物標が検出されている場合において、自車両の走行速度を低下させるように補正走行経路を変更する。

0009

このように構成された本発明によれば、遠方物標が検出されている場合に、バックアップ制御部が自車両の走行速度を低下させるように補正走行経路を変更するので、余裕を持って遠方物標を回避することができ、運転支援によって運転者に与えられる違和感を少なくすることができる。

0010

本発明において、好ましくは、バックアップ制御部は、遠方物標が検出されている場合において、遠方の走行経路上に回避すべき物標が存在することを運転者に報知する。

0011

このように構成された本発明によれば、遠方物標が検出されている場合において、遠方の走行経路上に回避すべき物標が存在することが運転者に報知されるので、運転者に対し遠方物標に対する注意を促し、補正走行経路が変更されることによる違和感を軽減することができる。

0012

本発明において、好ましくは、バックアップ制御部は、遠方物標と自車両との間の相対速度が所定値以下である場合には、補正走行経路の変更を行わない。

0013

走行中の自車両に対する相対速度が低い遠方物標は、先行車両である可能性が高く、これを回避するための運転行動が必要になるまでには長い時間がある。上記のように構成された本発明によれば、遠方物標と自車両との間の相対速度が所定値以下である場合には、補正走行経路が変更されないので、現時点において対処の必要がない遠方物標に対して補正走行経路が変更され、運転者に強い違和感を与えるのを防止することができる。

発明の効果

0014

本発明の車両制御装置によれば、車両制御装置における計算負荷を軽減しながら、運転者に違和感を与えにくくすることができる。

図面の簡単な説明

0015

本発明の実施形態による車両制御装置の構成図である。
本発明の実施形態による車両制御装置の運転者操作部の詳細を示す図である。
本発明の実施形態による車両制御装置の制御ブロック図である。
本発明の実施形態による車両制御装置により計算される第1走行経路の説明図である。
本発明の実施形態による車両制御装置により計算される第2走行経路の説明図である。
本発明の実施形態による車両制御装置により計算される第3走行経路の説明図である。
本発明の実施形態による車両制御装置における走行経路の補正による障害物回避の説明図である。
本発明の実施形態による車両制御装置において障害物を回避する際の障害物と車両との間のすれ違い速度の許容上限値クリアランスとの関係を示す説明図である。
本発明の実施形態による車両制御装置における車両モデルの説明図である。
本発明の実施形態による車両制御装置において、車室外カメラ及びその他の各センサからの入力情報に基づいて、制御信号を生成する手順を示すフローチャートである。
本発明の実施形態による車両制御装置において、補正走行経路の変更が行われる状況の一例を示す図である。

実施例

0016

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態による車両制御装置について説明する。まず、図1及び図2を参照して、車両制御装置の構成について説明する。図1Aは車両制御装置の構成図であり、図1Bは運転者操作部の詳細を示す図であり、図2は車両制御装置の制御ブロック図である。

0017

本実施形態の車両制御装置100は、これを搭載した車両1(図3等参照)に対して複数の運転支援モードにより、それぞれ異なる運転支援制御を提供するように構成されている。運転者は、複数の運転支援モードから所望の運転支援モードを選択可能である。

0018

図1Aに示すように、車両制御装置100は車両1に搭載された、車両制御演算部(ECU)10と、複数のセンサ及びスイッチと、複数の制御システムと、運転支援モードについてのユーザ入力を行うための運転者操作部35を備えている。複数のセンサ及びスイッチには、前方カメラである車室外カメラ20、車室内カメラ21,ミリ波レーダ22,車両の挙動を検出する複数の挙動センサ車速センサ23,加速度センサ24,ヨーレートセンサ25)及び運転者の挙動を検出する複数の挙動センサ(操舵角センサ26,アクセルセンサ27,ブレーキセンサ28),測位システム29,ナビゲーションシステム30が含まれる。また、複数の制御システムには、エンジン制御システム31,ブレーキ制御システム32,ステアリング制御システム33が含まれる。

0019

図1Bに示すように、運転者操作部35は、運転者が操作可能なように車両1の車室内に設けられており、複数の運転支援モードから所望の運転支援モードを選択するための運転支援モード設定部として機能する。運転者操作部35には、速度制限モードを設定するためのISAスイッチ36aと、先行車追従モードを設定するためのTJAスイッチ36bと、自動速度制御モードを設定するためのACCスイッチ36cが設けられている。さらに、運転者操作部35には、先行車追従モードにおける車間距離を設定するための距離設定スイッチ37aと、自動速度制御モード等における車速を設定するための車速設定スイッチ37bと、を備えている。

0020

図1Aに示すECU10は、CPU,各種プログラムを記憶するメモリ入出力装置等を備えたコンピュータにより構成される。ECU10は、運転者操作部35から受け取った運転支援モード選択信号設定車速信号、及び、複数のセンサ及びスイッチから受け取った信号に基づき、エンジン制御システム31,ブレーキ制御システム32,ステアリング制御システム33に対して、それぞれエンジンシステムブレーキシステムステアリングシステムを適宜に作動させるための要求信号出力可能に構成されている。

0021

車室外カメラ20は、車両1の前方を撮像し、撮像した画像データを出力する。ECU10は、画像データに基づいて対象物(例えば、車両、歩行者道路区画線車線境界線白線、黄線)、交通信号交通標識停止線交差点、障害物等)を特定する。また、車両1の側方や後方を撮像する車室外カメラを設けることもできる。さらに、本実施形態においては、運転中の運転者を撮像する車室内カメラ21も車両に備えられている。なお、ECU10は、交通インフラや車々間通信等によって、車載通信機器を介して外部から対象物の情報を取得してもよい。

0022

ミリ波レーダ22は、対象物(特に、先行車、駐車車両、歩行者、障害物等)の位置及び速度を測定する測定装置であり、車両1の前方へ向けて電波送信波)を送信し、対象物により送信波が反射されて生じた反射波を受信する。そして、ミリ波レーダ22は、送信波と受信波に基づいて、車両1と対象物との間の距離(例えば、車間距離)や車両1に対する対象物の相対速度を測定する。なお、本実施形態においては、ミリ波レーダ22として、車両1の前方の対象物を検出する前方レーダ、側方の対象物の対象物を検出する側方レーダ、及び車両1の後方の対象物を検出する後方レーダが備えられている。また、ミリ波レーダ22に代えて、レーザレーダ超音波センサ等を用いて対象物との距離や相対速度を測定するように構成してもよい。また、複数のセンサを用いて、位置及び速度測定装置を構成してもよい。

0023

車速センサ23は、車両1の絶対速度を検出する。
加速度センサ24は、車両1の加速度(前後方向の縦加速度、横方向の横加速度)を検出する。なお、加速度は、増速側(正)及び減速側(負)を含む。
ヨーレートセンサ25は、車両1のヨーレートを検出する。
操舵角センサ26は、車両1のステアリングホイール回転角度操舵角)を検出する。
アクセルセンサ27は、アクセルペダル踏み込み量を検出する。
ブレーキセンサ28は、ブレーキペダルの踏み込み量を検出する。

0024

測位システム29は、GPSシステム及び/又はジャイロシステムであり、車両1の位置(現在車両位置情報)を検出する。
ナビゲーションシステム30は、内部に地図情報を格納しており、ECU10へ地図情報を提供することができる。ECU10は、地図情報及び現在車両位置情報に基づいて、車両1の周囲(特に、進行方向前方)に存在する道路、交差点、交通信号、建造物等を特定する。地図情報は、ECU10内に格納されていてもよい。

0025

エンジン制御システム31は、車両1のエンジンを制御するコントローラである。ECU10は、車両1を加速又は減速させる必要がある場合に、エンジン制御システム31に対して、目標加減速度が得られるようにエンジン出力の変更を要求するエンジン出力変更要求信号を出力する。

0026

ブレーキ制御システム32は、車両1のブレーキ装置を制御するためのコントローラである。ECU10は、車両1を減速させる必要がある場合に、ブレーキ制御システム32に対して、目標加減速度が得られるように車両1への制動力の発生を要求するブレーキ要求信号を出力する。

0027

ステアリング制御システム33は、車両1のステアリング装置を制御するコントローラである。ECU10は、車両1の進行方向を変更する必要がある場合に、ステアリング制御システム33に対して、目標蛇角が得られるように操舵方向の変更を要求する操舵方向変更要求信号を出力する。

0028

図2に示すように、ECU10は、入力処理部10a、対象物標選択部10b、目標走行経路算出部10c、補正走行経路算出部10d、バックアップ制御部10e、及び主制御部10fとして機能する単一のCPUを備えている。なお、本実施形態では、単一のCPUが複数の上記機能を実行するように構成されているが、これに限らず、複数のCPUがこれら機能を実行するように構成することができる。

0029

入力処理部10aは、車室外カメラ20、及びその他の各センサ、運転者操作部35から入力された入力情報を処理するように構成されている。この入力処理部10aは、走行路面を撮像した車室外カメラ20の画像を解析し、自車両が走行している走行車線車線の両側の区画線)を検出する画像解析部として機能する。また、入力処理部10aは、ミリ波レーダ22等のセンサからの入力信号や、車室外カメラ20の画像の解析に基づいて、自車両の周囲に存在する周辺物標を認識するように構成されている。従って、入力処理部10aは、自車両の走行経路上に存在する物標を検出する周辺物標検出部として機能する。本実施形態においては、入力処理部10aは、入力された情報に基づいて、約35種類の対象物を周辺物標として認識するように構成されている。また、周辺物標検出部は、現在の車速で走行する自車両が、現時点から第1の期間内に到達する範囲に存在する物標を検出するように構成されている。なお、本実施形態においては、第1の期間は約6秒に設定されている。

0030

対象物標選択部10bは、入力処理部10aにおいて認識された多数の周辺物標の中から、自車両の運転支援に関係する対象物標を選択するように構成されている。例えば、自車両の進行方向に存在する周辺の車両や、道路標識横断歩道、歩行者等が、対象物標選択部10bによって対象物標として選択される。本実施形態においては、対象物標選択部10bは、入力処理部10aによって認識された約35種類の対象物の中から、5つ程度の対象物を対象物標として選択するように構成されている。対象物標選択部10bによって選択される対象物標は、自車両の走行状態や、設定されている運転支援モードに応じて変更される。

0031

目標走行経路算出部10cは、ミリ波レーダ22、車室外カメラ21、その他の各センサ等からの入力情報に基づいて、自車両1が第1の期間内において走行する目標走行経路を算出するように構成されている。

0032

補正走行経路算出部10dは、目標走行経路算出部10cによって算出された目標走行経路を補正して、第1の期間よりも短い第2の期間において自車両1が走行する範囲の補正走行経路を算出するように構成されている。例えば、補正走行経路算出部10dは、対象物標選択部10bによって選択された回避すべき対象物標に対して車両が走行可能な許容相対速度の上限ラインを設定し、この上限ラインを満足するように、目標走行経路算出部10cによって算出された目標走行経路を補正する。なお、本実施形態においては、第2の期間は約3秒に設定されている。

0033

さらに、補正走行経路算出部10dは、車両が走行可能な許容相対速度の上限ラインを満足する走行経路の中から、所定の制約条件を満たす走行経路を選択する。さらに、補正走行経路算出部10dは、選択された走行経路の中から所定の評価関数が最小となる走行経路を最適な補正走行経路として決定するように構成されている。即ち、補正走行経路算出部10dは、上限ライン、所定の評価関数及び所定の制約条件に基づいて目標走行経路を補正して、補正走行経路を算出する。また、本実施形態においては、最適な補正走行経路を決定するための制約条件は、選択されている運転支援モードや、運転者による運転状況に応じて異なるものが設定される。

0034

主制御部10fは、補正走行経路算出部10dによって算出された補正走行経路上を走行するための制御信号を出力する。また、バックアップ制御部10eは、主制御部10fによる制御信号を、所定の条件に基づいて変更する。
ECU10は、主制御部10fによって出力された制御信号を、少なくともエンジン制御システム31,ブレーキ制御システム32,又はステアリング制御システム33のいずれか1つ又は複数に対し、要求信号として出力する。また、主制御部10fの制御信号がバックアップ制御部10eによって変更された場合には、変更された制御信号が各制御システムに出力される。

0035

次に、本実施形態による車両制御装置100が備える運転支援モードについて説明する。本実施形態では、運転支援モードとして、4つのモードが備えられている。即ち、ISAスイッチ36aを操作することにより実行される運転者操舵モードである速度制限モードと、TJAスイッチ36bを操作することにより実行される自動操舵モードである先行車追従モードと、ACCスイッチ36cを操作することにより実行される運転者操舵モードである自動速度制御モードと、何れの運転支援モードも選択されていない場合に実行される基本制御モードが備えられている。

0036

<先行車追従モード>
先行車追従モードは、基本的に、車両1と先行車との間に車速に応じた所定の車間距離を維持しつつ、車両1を先行車に追従走行させる自動操舵モードであり、車両制御装置100による自動的なステアリング制御速度制御エンジン制御ブレーキ制御),障害物回避制御(速度制御及びステアリング制御)を伴う。

0037

先行車追従モードでは、車線両端部の検出の可否、及び、先行車の有無に応じて、異なるステアリング制御及び速度制御が行われる。ここで、車線両端部とは、車両1が走行する車線の両端部(白線等の区画線,道路端縁石中央分離帯ガードレール等)であり、隣接する車線や歩道等との境界である。ECU10に備えられた入力処理部10aは、この車線両端部を車室外カメラ20により撮像された画像データから検出する。また、ナビゲーションシステム30の地図情報から車線両端部を検出してもよい。しかしながら、例えば、車両1が整備された道路ではなく、車線が存在しない平原を走行する場合や、車室外カメラ20からの画像データの読取り不良等の場合に車線両端部が検出できない場合が生じ得る。

0038

また、本実施形態では、先行車検出部としてのECU10は、車室外カメラ20による画像データ、及びミリ波レーダ22のうちの前方レーダによる測定データにより、先行車を検出する。具体的には、車室外カメラ20による画像データにより前方を走行する他車両を走行車として検出する。更に、本実施形態では、ミリ波レーダ22による測定データにより、車両1と他車両との車間距離が所定距離(例えば、400〜500m)以下である場合に、当該他車両が先行車として検出される。

0039

なお、先行車追従モードにおいて、先行車の有無、車線両端部の検出の可否にかかわらず、入力処理部10aによって回避すべき周辺物標が検出された場合には、目標走行経路が補正され、自動的に障害物(周辺物標)が回避される。

0040

<自動速度制御モード>
また、自動速度制御モードは、車速設定スイッチ37bを使用して運転者によって予め設定された所定の設定車速(一定速度)を維持するように速度制御する運転者操舵モードであり、車両制御装置100による自動的な速度制御(エンジン制御,ブレーキ制御)を伴うが、ステアリング制御は行われない。この自動速度制御モードでは、車両1は、設定車速を維持するように走行するが、運転者によるアクセルペダルの踏み込みにより設定車速を超えて増速され得る。また、運転者がブレーキ操作を行った場合には、運転者の意思優先され、設定車速から減速される。また、先行車に追いついた場合には、車速に応じた車間距離を維持しながら先行車に追従するように速度制御され、先行車が存在しなくなると、再び設定車速に復帰するように速度制御される。

0041

<速度制限モード>
また、速度制限モードは、車両1の車速が速度標識による制限速度又は運転者によって設定された設定速度を超えないように、速度制御する運転者操舵モードであり、車両制御装置100による自動的な速度制御(エンジン制御)を伴う。制限速度は、車室外カメラ20により撮像された速度標識や路面上の速度表示の画像データをECU10が画像認識処理することにより特定してもよいし、外部からの無線通信により受信してもよい。速度制限モードでは、運転者が制限速度を超えるようにアクセルペダルを踏み込んだ場合であっても、車両1は制限速度までしか増速されない。

0042

<基本制御モード>
また、基本制御モードは、運転者操作部35により、何れの運転支援モードも選択されていないときのモード(オフモード)であり、車両制御装置100による自動的なステアリング制御及び速度制御は行われない。ただし、車両1が対向車等に衝突する可能性がある場合には、衝突を回避する制御が実行される。また、これらの衝突回避は、先行車追従モード,自動速度制御,速度制限モードにおいても同様に実行される。

0043

次に、図3乃至図5を参照して、本実施形態による車両制御装置100により計算される複数の走行経路について説明する。図3乃至図5は、それぞれ第1走行経路〜第3走行経路の説明図である。本実施形態では、ECU10に備えられた目標走行経路算出部10cが、以下の第1走行経路R1〜第3走行経路R3を時間的に繰返し計算するように構成されている(例えば、0.1秒毎)。本実施形態では、ECU10は、センサ等の情報に基づいて、現時点から所定の第1の期間(例えば、6秒)が経過するまでの間の走行経路を計算する。走行経路Rx(x=1,2,3)は、走行経路上の車両1の目標位置(Px_k)及び目標速度(Vx_k)により特定される(k=0,1,2,・・・,n)。更に、各目標位置において、目標速度以外に複数の変数(加速度、加速度変化量、ヨーレート、操舵角、車両角度等)について目標値が特定される。

0044

なお、図3乃至図5における走行経路(第1走行経路〜第3走行経路)は、車両1が走行する走行路上又は走行路周辺の物標(駐車車両、歩行者等の障害物)に関する周辺物標の検出情報を考慮せずに、走行路の形状,先行車の走行軌跡,車両1の走行挙動,及び設定車速に基づいて計算される。このように、本実施形態では、周辺物標の情報が計算に考慮されないので、これら複数の走行経路の全体的な計算負荷を低く抑えることができる。

0045

以下では、理解の容易のため、車両1が直線区間5a,カーブ区間5b,直線区間5cからなる道路5を走行する場合において計算される各走行経路について説明する。道路5は、左右の車線5L,5Rからなる。現時点において、車両1は、直線区間5aの車線5L上を走行しているものとする。

0046

(第1走行経路)
図3に示すように、第1走行経路R1は、道路5の形状に即して車両1に走行路である車線5L内の走行を維持させるように所定期間分だけ設定される。詳しくは、第1走行経路R1は、直線区間5a,5cでは車両1が車線5Lの中央付近の走行を維持するように設定され、カーブ区間5bでは車両1が車線5Lの幅方向中央よりも内側又はイン側(カーブ区間の曲率半径Lの中心O側)を走行するように設定される。

0047

目標走行経路算出部10cは、車室外カメラ20により撮像された車両1の周囲の画像データの画像認識処理を実行し、車線両端部6L,6Rを検出する。車線両端部は、上述のように、区画線(白線等)や路肩等である。更に、目標走行経路算出部10cは、検出した車線両端部6L,6Rに基づいて、車線5Lの車線幅W及びカーブ区間5bの曲率半径Lを算出する。また、ナビゲーションシステム30の地図情報から車線幅W及び曲率半径Lを取得してもよい。更に、目標走行経路算出部10cは、画像データから速度標識Sや路面上に表示された制限速度を読み取る。なお、上述のように、制限速度を外部からの無線通信により取得してもよい。

0048

目標走行経路算出部10cは、直線区間5a,5cでは、車線両端部6L,6Rの幅方向の中央部を車両1の幅方向中央部(例えば、重心位置)が通過するように、第1走行経路R1の複数の目標位置P1_kを設定する。

0049

一方、目標走行経路算出部10cは、カーブ区間5bでは、カーブ区間5bの長手方向の中央位置P1_cにおいて、車線5Lの幅方向中央位置からイン側への変位量Wsを最大に設定する。この変位量Wsは、曲率半径L,車線幅W,車両1の幅寸法D(ECU10のメモリに格納された規定値)に基づいて計算される。そして、目標走行経路算出部10cは、カーブ区間5bの中央位置P1_cと直線区間5a,5cの幅方向中央位置とを滑らかにつなぐように第1走行経路R1の複数の目標位置P1_kを設定する。なお、カーブ区間5bへの進入前後においても、直線区間5a,5cのイン側に第1走行経路R1を設定してもよい。

0050

第1走行経路R1の各目標位置P1_kにおける目標速度V1_kは、原則的に、運転者が運転者操作部35の車速設定スイッチ37bによって設定した速度、又は車両制御装置100によって予め設定された所定の設定車速(一定速度)に設定される。しかしながら、この設定車速が、速度標識S等から取得された制限速度、又は、カーブ区間5bの曲率半径Lに応じて規定される制限速度を超える場合、走行経路上の各目標位置P1_kの目標速度V1_kは、2つの制限速度のうち、より低速な制限速度に制限される。さらに、目標走行経路算出部10cは、車両1の現在の挙動状態(即ち、車速,加速度,ヨーレート,操舵角,横加速度等)に応じて、目標位置P1_k,目標車速V1_kを適宜に補正する。例えば、現車速が設定車速から大きく異なっている場合は、車速を設定車速に近づけるように目標車速が補正される。

0051

(第2走行経路)
また、図4に示すように、第2走行経路R2は、先行車3の走行軌跡を追従するように所定の第1の期間分だけ設定される。目標走行経路算出部10cは、車室外カメラ20による画像データ,ミリ波レーダ22による測定データ,車速センサ23による車両1の車速に基づいて、車両1の走行する車線5L上の先行車3の位置及び速度を継続的に計算して、これらを先行車軌跡情報として記憶し、この先行車軌跡情報に基づいて、先行車3の走行軌跡を第2走行経路R2(目標位置P2_k、目標速度V2_k)として設定する。

0052

(第3走行経路)
また、図5に示すように、第3走行経路R3は、運転者による車両1の現在の運転状態に基づいて所定の第1の期間分だけ設定される。即ち、第3走行経路R3は、車両1の現在の走行挙動から推定される位置及び速度に基づいて設定される。
目標走行経路算出部10cは、車両1の操舵角,ヨーレート,横加速度に基づいて、所定期間分の第3走行経路R3の目標位置P3_kを計算する。ただし、目標走行経路算出部10cは、車線両端部が検出される場合、計算された第3走行経路R3が車線端部に近接又は交差しないように、目標位置P3_kを補正する。

0053

また、目標走行経路算出部10cは、車両1の現在の車速,加速度に基づいて、所定の第1の期間分の第3走行経路R3の目標速度V3_kを計算する。なお、目標速度V3_kが速度標識S等から取得された制限速度を超えてしまう場合は、制限速度を超えないように目標速度V3_kを補正してもよい。

0054

次に、本実施形態による車両制御装置100における運転支援モードと走行経路との関係について説明する。本実施形態では、運転者が運転者操作部35を操作して1つの運転支援モードを選択すると、選択された運転支援モードに応じて走行経路が選択されるように構成されている。

0055

先行車追従モードの選択時には、車線両端部が検出されていると、先行車の有無にかかわらず、第1走行経路が適用される。この場合、車速設定スイッチ37bによって設定された設定車速が目標速度となる。
一方、先行車追従モードの選択時において、車線両端部が検出されず、先行車が検出された場合、第2走行経路が適用される。この場合、目標速度は、先行車の車速に応じて設定される。また、先行車追従モードの選択時において、車線両端部が検出されず、先行車も検出されない場合、第3走行経路が適用される。

0056

また、自動速度制御モードの選択時には、第3走行経路が適用される。自動速度制御モードは、上述のように速度制御を自動的に実行するモードであり、設定車速入力部37によって設定された設定車速が目標速度となる。また、運転者によるステアリングホイールの操作に基づいてステアリング制御が実行される。

0057

また、速度制限モードの選択時にも第3走行経路が適用される。速度制限モードも、上述のように速度制御を自動的に実行するモードであり、目標速度は、制限速度以下の範囲で、運転者によるアクセルペダルの踏み込み量に応じて設定される。また、運転者によるステアリングホイールの操作に基づいてステアリング制御が実行される。

0058

また、基本制御モード(オフモード)の選択時には、第3走行経路が適用される。基本制御モードは、基本的に、速度制限モードにおいて制限速度が設定されない状態と同様である。

0059

次に、図6乃至図8を参照して、本実施形態によるECU10の補正走行経路算出部10dにおいて実行される走行経路補正処理について説明する。図6は走行経路の補正による障害物回避の説明図である。図7は障害物を回避する際の障害物と車両との間のすれ違い速度の許容上限値とクリアランスとの関係を示す説明図であり、図8は車両モデルの説明図である。
図6では、車両1は走行路(車線)7上を走行しており、走行中又は停車中の車両3とすれ違って、車両3を追い抜こうとしている。

0060

一般に、道路上又は道路付近の障害物(例えば、先行車、駐車車両、歩行者等)とすれ違うとき(又は追い抜くとき)、車両1の運転者は、進行方向に対して直交する横方向において、車両1と障害物との間に所定のクリアランス又は間隔(横方向距離)を保ち、且つ、車両1の運転者が安全と感じる速度に減速する。具体的には、先行車が急に進路変更したり、障害物の死角から歩行者が出てきたり、駐車車両のドアが開いたりするといった危険を回避するため、クリアランスが小さいほど、障害物に対する相対速度は小さくされる。

0061

また、一般に、後方から先行車に近づいているとき、車両1の運転者は、進行方向に沿った車間距離(縦方向距離)に応じて速度(相対速度)を調整する。具体的には、車間距離が大きいときは、接近速度(相対速度)が大きく維持されるが、車間距離が小さくなると、接近速度は低速にされる。そして、所定の車間距離で両車両の間の相対速度はゼロとなる。これは、先行車が駐車車両であっても同様である。

0062

このように、運転者は、障害物と車両1との間の距離(横方向距離及び縦方向距離を含む)と相対速度との関係を考慮しながら、危険がないように車両1を運転している。

0063

そこで、本実施形態では、図6に示すように、車両1は、車両1から検知される障害物(例えば、駐車車両3)に対して、障害物の周囲に(横方向領域後方領域、及び前方領域にわたって)又は少なくとも障害物と車両1との間に、車両1の進行方向における相対速度についての許容上限値を規定する2次元分布速度分布領域40)を設定するように構成されている。速度分布領域40では、障害物の周囲の各点において、相対速度の許容上限値Vlimが設定されている。本実施形態では、すべての運転支援モードにおいて、障害物に対する車両1の相対速度が速度分布領域40内の許容上限値Vlimを超えることがないように走行経路の補正が実施される。

0064

図6から分かるように、速度分布領域40は、原則的に、障害物からの横方向距離及び縦方向距離が小さくなるほど(障害物に近づくほど)、相対速度の許容上限値が小さくなるように設定される。また、図6では、理解の容易のため、同じ許容上限値を有する点を連結した等相対速度線が示されている。等相対速度線a,b,c,dは、それぞれ許容上限値Vlimが0km/h,20km/h,40km/h,60km/hに相当する。本例では、各等相対速度領域は、略矩形に設定されている。このように、補正走行経路算出部10dは、入力処理部10aによって回避すべき障害物(周辺物標)が認識され、対象物標選択部10bによって選択された場合には、障害物に対して車両が走行可能な許容相対速度の上限ラインを設定している。そして、この上限ラインを満足するように、目標走行経路算出部10cによって算出された目標走行経路が補正され、第2の期間(例えば約3秒)に亘る補正走行経路が算出される。

0065

なお、速度分布領域40は、必ずしも障害物の全周にわたって設定されなくてもよく、少なくとも障害物の後方、及び、車両1が存在する障害物の横方向の一方側(図6では、車両3の右側領域)に設定されればよい。

0066

図7に示すように、車両1がある絶対速度で走行するときにおいて、障害物の横方向に設定される許容上限値Vlimは、クリアランスXがD0安全距離)までは0(ゼロ)km/hであり、D0以上で2次関数的に増加する(Vlim=k(X−D0)2。ただし、X≧D0)。即ち、安全確保のため、クリアランスXがD0以下では車両1は相対速度がゼロとなる。一方、クリアランスXがD0以上では、クリアランスが大きくなるほど、車両1は大きな相対速度ですれ違うことが許容される。

0067

図7の例では、障害物の横方向における許容上限値は、Vlim=f(X)=k(X−D0)2で定義されている。なお、kは、Xに対するVlimの変化度合いに関連するゲイン係数であり、障害物の種類等に依存して設定される。また、D0も障害物の種類等に依存して設定される。

0068

なお、本実施形態では、VlimがXの2次関数となるように定義されているが、これに限らず、他の関数(例えば、一次関数等)で定義されてもよい。また、図7を参照して、障害物の横方向の許容上限値Vlimについて説明したが、障害物の縦方向を含むすべての径方向について同様に設定することができる。その際、係数k、安全距離D0は、障害物からの方向に応じて設定することができる。

0069

なお、速度分布領域40は、種々のパラメータに基づいて設定することが可能である。パラメータとして、例えば、車両1と障害物の相対速度、障害物の種類、車両1の進行方向、障害物の移動方向及び移動速度、障害物の長さ、車両1の絶対速度等を考慮することができる。即ち、これらのパラメータに基づいて、係数k及び安全距離D0を選択することができる。

0070

また、本実施形態において、障害物は、車両,歩行者,自転車,崖,溝,穴,落下物等を含む。更に、車両は、自動車トラック自動二輪区別可能である。歩行者は、大人,子供,集団で区別可能である。

0071

図6に示すように、車両1が走行路7上を走行しているとき、車両1のECU10に内蔵された入力処理部10aは、車室外カメラ20から画像データに基づいて障害物(車両3)を検出する。このとき、障害物の種類(この場合は、車両、歩行者)が特定される。

0072

また、入力処理部10aは、ミリ波レーダ22の測定データ及び車速センサ23の車速データに基づいて、車両1に対する障害物(車両3)の位置及び相対速度並びに絶対速度を算出する。なお、障害物の位置は、車両1の進行方向に沿ったx方向位置(縦方向距離)と、進行方向と直交する横方向に沿ったy方向位置(横方向距離)が含まれる。
なお、障害物を回避するための補正走行経路は、現時点から所定の第2の期間において自車両1が走行すると想定される範囲について算出されるが、障害物の検出(位置、種類等の特定)は、第2の期間よりも長い第1の期間に自車両1が走行すると想定される範囲について実行される。

0073

ECU10に内蔵された補正走行経路算出部10dは、検知したすべての障害物(図6の場合、車両3)のうち、第2の期間内に自車両1が到達する範囲内にある障害物について、それぞれ速度分布領域40を設定する。そして、補正走行経路算出部10dは、車両1の速度が速度分布領域40の許容上限値Vlimを超えないように走行経路の補正を行う。補正走行経路算出部10dは、障害物の回避に伴い、運転者の選択した運転支援モードに応じて適用された目標走行経路を補正する。

0074

即ち、目標走行経路を車両1が走行すると、ある目標位置において目標速度が速度分布領域40によって規定された許容上限値を超えてしまう場合には、目標位置を変更することなく目標速度を低下させるか(図6経路Rc1)、目標速度を変更することなく目標速度が許容上限値を超えないように迂回経路上に目標位置を変更するか(図6の経路Rc3)、目標位置及び目標速度の両方が変更される(図6の経路Rc2)。

0075

例えば、図6は、計算されていた目標走行経路Rが、走行路7の幅方向の中央位置(目標位置)を60km/h(目標速度)で走行する経路であった場合を示している。この場合、前方に駐車車両3が障害物として存在するが、上述のように、目標走行経路Rの計算段階においては、計算負荷の低減のため、この障害物は考慮されていない。

0076

目標走行経路Rを走行すると、車両1は、速度分布領域40の等相対速度線d,c,c,dを順に横切ることになる。即ち、60km/hで走行する車両1が等相対速度線d(許容上限値Vlim=60km/h)の内側の領域に進入することになる。したがって、補正走行経路算出部10dは、目標走行経路Rの各目標位置における目標速度を許容上限値Vlim以下に制限するように目標走行経路Rを補正して、補正後の目標走行経路Rc1を生成する。即ち、補正後の目標走行経路Rc1では、各目標位置において目標車速が許容上限値Vlim以下となるように、車両3に接近するに連れて目標速度が徐々に40km/h未満に低下し、その後、車両3から遠ざかるに連れて目標速度が元の60km/hまで徐々に増加される。

0077

また、目標走行経路Rc3は、目標走行経路Rの目標速度(60km/h)を変更せず、このため等相対速度線d(相対速度60km/hに相当)の外側を走行するように設定された経路である。補正走行経路算出部10dは、目標走行経路Rの目標速度を維持するため、目標位置が等相対速度線d上又はその外側に位置するように目標位置を変更するように目標走行経路Rを補正して、目標走行経路Rc3を生成する。したがって、目標走行経路Rc3の目標速度は、目標走行経路Rの目標速度であった60km/hに維持される。

0078

また、目標走行経路Rc2は、目標走行経路Rの目標位置及び目標速度の両方が変更された経路である。目標走行経路Rc2では、目標速度は、60km/hには維持されず、車両3に接近するに連れて徐々に低下し、その後、車両3から遠ざかるに連れて元の60km/hまで徐々に増加される。

0079

目標走行経路Rc1のように、目標走行経路Rの目標位置を変更せず、目標速度のみを変更する補正は、速度制御を伴うが、ステアリング制御を伴わない運転支援モードに適用することができる(例えば、自動速度制御モード、速度制限モード、基本制御モード)。
また、目標走行経路Rc3のように、目標走行経路Rの目標速度を変更せず、目標位置のみを変更する補正は、ステアリング制御を伴う運転支援モードに適用することができる(例えば、先行車追従モード)。
また、目標走行経路Rc2のように、目標走行経路Rの目標位置及び目標速度を共に変更する補正は、速度制御及びステアリング制御を伴う運転支援モードに適用することができる(例えば、先行車追従モード)。

0080

次に、ECU10に内蔵された補正走行経路算出部10dは、設定可能な補正走行経路の中から、センサ情報等に基づいて、最適な補正走行経路を決定する。即ち、補正走行経路算出部10dは、設定可能な補正走行経路の中から、所定の評価関数及び所定の制約条件に基づいて最適な補正走行経路を決定する。

0081

ECU10は、評価関数J、制約条件及び車両モデルをメモリ内に記憶している。補正走行経路算出部10dは、最適な補正走行経路を決定するに際し、制約条件及び車両モデルを満たす範囲で、評価関数Jが極値をもつ最適な補正走行経路を算出する(最適化処理)。

0082

評価関数Jは、複数の評価ファクタを有する。本例の評価ファクタは、例えば、速度(縦方向及び横方向)、加速度(縦方向及び横方向)、加速度変化量(縦方向及び横方向)、ヨーレート、車線中心に対する横位置、車両角度、操舵角、その他ソフト制約について、目標走行経路を補正した複数の走行経路の良否を評価するための関数である。

0083

評価ファクタには、車両1の縦方向の挙動に関する評価ファクタ(縦方向評価ファクタ:縦方向の速度、加速度、加速度変化量等)と、車両1の横方向の挙動に関する評価ファクタ(横方向評価ファクタ:横方向の速度、加速度、加速度変化量、ヨーレート、車線中心に対する横位置、車両角度、操舵角等)が含まれる。

0084

本実施形態においては、評価関数Jは、以下の式で記述される。

0085

式中、Wk(Xk−Xrefk)2は評価ファクタ、Xkは補正走行経路の評価ファクタに関する物理量、Xrefkは目標走行経路(補正前)の評価ファクタに関する物理量、Wkは評価ファクタの重み値(例えば、0≦Wk≦1)である(但し、k=1〜n)。したがって、本実施形態の評価関数Jは、n個の評価ファクタの物理量について、目標走行経路(補正前)の物理量に対する補正走行経路の物理量の差の2乗の和を重み付けして、所定の第2の期間(例えば、N=3秒)の走行経路長にわたって合計した値に相当する。

0086

本実施形態においては、目標走行経路を補正した走行経路の評価が高いほど評価関数Jは小さな値をもつので、評価関数Jが極小値となる走行経路が、補正走行経路算出部10dによって最適な補正走行経路として算出される。

0087

制約条件は、補正走行経路が満足する必要がある条件であり、制約条件によって評価すべき補正走行経路を絞り込むことにより、評価関数Jによる最適化処理に要する計算負荷を減少させることが可能となり、計算時間を短縮することができる。目標走行経路算出部10cによって算出された目標走行経路は、補正走行経路算出部10dによって、周辺物標に対して自車両が走行可能な許容相対速度の上限ライン(図6)、上述した評価関数J、及び制約条件に基づいて補正され、補正走行経路が算出される。即ち、周辺物標に対する許容相対速度の上限ラインを越えないように変更された走行経路のうち、各制約条件を満足すると共に、評価関数の値が最も小さくなる走行経路が最適な補正走行経路として算出される。

0088

例えば、自動操舵モードである先行車追従モードの実行中であり、且つ車室外カメラ20によって車線が検出されている場合には、目標走行経路算出部10cは、車線両側の区画線の中央に目標走行経路Rを設定し、補正走行経路算出部10dは、制約条件として、検出された車線(両側の区画線の外側の領域)を設定する。即ち、車線が検出されている場合には、先行車追従モードの実行中であっても、車線の中央に目標走行経路Rが設定され、車線の外側の領域に制約条件が設定される。このように制約条件が設定されることにより、補正走行経路算出部10dは、車両1が車線の外側の領域に侵入しない範囲で目標走行経路Rを補正する。

0089

一方、先行車追従モードにおいて、車線が検出されず、且つ先行車両が検出されている場合には、先行車の走行軌跡が目標走行経路Rとして設定される。さらに、この目標走行経路R(先行車両の走行軌跡)を自車両が走行した場合における推定走行経路を中心とする自車幅よりも外側の領域が制約条件として設定される。このように、先行車の走行軌跡と同一の経路を自車が走行した場合において、自車が通る領域の外側が制約条件として設定される。このように制約条件が設定されることにより、補正走行経路算出部10dは、車両1が推定走行経路を中心とする自車幅よりも外側の領域に侵入しない範囲で目標走行経路Rを補正する。

0090

さらに、先行車追従モードにおいて、車線及び先行車両が検出されていない場合には、運転者の意志による現在の運転状況が継続された場合に車両が走行すると推定される推定走行経路が目標走行経路Rとして設定され、この推定走行経路を中心として、自車幅よりも外側の領域が制約条件として設定される。即ち、先行車両が検出されていない場合には、目標走行経路算出部10cによって算出された目標走行経路Rを基準とした制約条件が設定される。このように制約条件が設定されることにより、補正走行経路算出部10dは、車両1が、推定走行経路を中心として自車幅よりも外側の領域に侵入しない範囲で目標走行経路Rを補正する。

0091

また、先行車追従モード以外の制御モードにおいて、車線が検出されている場合には、運転者の意志による現在の運転状況が継続された場合に車両が走行すると推定される推定走行経路が目標走行経路Rとして設定される。例えば、車両1が、車線内において、車線中央よりも左側の区画線に近い位置を、運転者の意志により走行している場合には、この運転状況が継続すれば、車両1は左側の区画線に近い位置を走行し続けると推定される。このような場合には、推定される走行経路である車線中央よりも左側の区画線に近い位置が、目標走行経路Rとして設定される。さらに、この推定走行経路を中心として、自車幅よりも外側の領域であり、車線両側の区画線よりも外側の領域である領域が制約条件として設定される。

0092

車両モデルは、車両1の物理的な運動を規定するものであり、以下の運動方程式で記述される。この車両モデルは、本例では図8に示す2輪モデルである。車両モデルにより車両1の物理的な運動が規定されることにより、走行時の違和感が低減された補正走行経路を算出することができると共に、評価関数Jによる最適化処理を早期に収束させることができる。

0093

0094

図8及び式(1)、(2)中、mは車両1の質量、Iは車両1のヨーイング慣性モーメント、lはホイールベース、lfは車両重心点前車軸間の距離、lrは車両重心点と後車軸間の距離、Kfは前輪1輪あたりのタイヤコーナリングパワー、Krは後輪1輪あたりのタイヤコーナリングパワー、Vは車両1の車速、δは前輪の実舵角、βは車両重心点の横すべり角、rは車両1のヨー角速度、θは車両1のヨー角、yは絶対空間に対する車両1の横変位、tは時間である。
このように、補正走行経路算出部10dは、目標走行経路、制約条件、車両モデル等に基づいて、多数の走行経路の中から、評価関数Jが最小になる最適な補正走行経路を算出する。

0095

次に、補正後の走行経路が満足すべき走行パラメータに関する制約条件を説明する。
上述したように、ECU10の目標走行経路算出部10cは目標走行経路Rを算出し、この目標走行経路Rは、補正走行経路算出部10dによって、上記各制約条件を満足するように補正される。これに加えて補正走行経路算出部10dは、制約条件として、走行パラメータの制限値をも満足するように目標走行経路Rを補正する。即ち、補正された走行経路が上記の走行位置に関する制約条件を満足しているとしても、自車両1の運動性能に対して実現困難な走行経路であったり、車両の乗員に不快感を与える走行経路であったりしては、採用することができない。このため、本実施形態においては、車両の加速度等、自車両の運動に関する走行パラメータに対しても制約条件を設けている。

0096

即ち、本実施形態では、先行車追従モード(TJA)において、自車の前後加速度が±3m/s2以内に制限され、自車の横加速度が±4m/s2以内に制限され、自車の前後加加速度が±5m/s3以内に制限され、自車の横加加速度が±2m/s3以内に制限され、自車の操蛇角が±90deg以内に制限され、自車の操蛇角速度が±90deg/s以内に制限され、自車のヨーレートが±10deg/s以内に制限される。このように、自動操舵モードである先行車追従モードにおいては、制約条件が走行パラメータの絶対値として与えられ、走行パラメータにこのような制約条件を設けることにより、車両の乗員に大きなG(加速度)が作用し、不快感を与えるのを防止している。

0097

次に、図9を参照して、ECU10による制御信号の生成手順を説明する。図9は、車室外カメラ20及びその他の各センサからの入力情報に基づいて、ECU10により制御信号を生成する手順を示すフローチャートである。この図9に示すフローチャートによる処理は、運転支援制御の実行中において、所定の時間間隔で繰り返し実行される。本実施形態においては、図9に示すフローチャートの処理は、目標走行経路や補正走行経路を更新する時間間隔である約0.1秒毎に実行される。

0098

まず、図9のステップS1においては、車室外カメラ20及びその他の各センサからの入力情報に基づいて、車両1が走行している走行路の情報や、車両状態の情報が検出される。このステップS1における処理は、主としてECU10の入力処理部10aによって実行される。走行路の情報としては、車両1が走行している車線の幅や、直線道路か、カーブした道路か等の道路形状に関する情報が、主として車室外カメラ20によって撮像された画像から検出される。また、車両状態の情報としては、車速センサ23によって測定された現在の車速や、操蛇角センサ26によって測定された現在の操舵角、アクセルセンサ27によって測定されたアクセルペダルの踏み込み量等が検出される。

0099

次に、ステップS2においては、主としてミリ波レーダ22や車室外カメラ20からの入力情報に基づいて、車両1の周辺に存在する物標の情報が検出(認識)される。ステップS2において検出される物標は、本実施形態においては、目標走行経路が生成される第1の期間である約6秒後までに車両1が到達する可能性のある範囲に存在する物標であり、先行車、歩行者、障害物、信号、道路標識、横断歩道等が検出される。このステップS2における物標の検出処理も、主としてECU10の入力処理部10aによって実行される。
さらに、ステップS2においては、検出された周辺物標の中から走行経路の算出に必要な対象物標が選択される。この周辺物標から対象物標を選択する処理は、主としてECU10の対象物標選択部10bによって実行される。

0100

次いで、ステップS3においては、ステップS1において検出された走行路情報車両状態情報、及びステップS2において検出、選択された対象物標の情報に基づいて目標走行経路(図3乃至図5)が算出される。上述したように、本実施形態においては、現時点から第1の期間である約6秒後までの目標走行経路が生成される。このステップS3における目標走行経路の算出は、主としてECU10の目標走行経路算出部10cによって実行される。上述したように、目標走行経路は設定されている運転支援モードに応じて設定される走行経路であり、目標走行経路の算出には、対象物標選択部10bによって選択された先行車や、歩行者、障害物等は加味されない。

0101

さらに、ステップS4においては、ステップS3において算出された目標走行経路、及びステップS2において検出、選択された対象物標の情報に基づいて、目標走行経路が補正され、補正走行経路が算出される。この補正走行経路の算出は、目標走行経路が算出される第1の期間よりも短い第2の期間(本実施形態においては約3秒間)内の走行経路について行われる。このステップS4における補正走行経路の算出は、主としてECU10の補正走行経路算出部10dによって実行される。なお、目標走行経路上に回避すべき障害物等が存在しない場合には、目標走行経路は補正されず、目標走行経路と補正走行経路は同一になる。

0102

目標走行経路上に回避すべき障害物等の物標が存在する場合には、この物標との衝突を回避するために、物標に対して車両1が走行可能な許容相対速度の上限ラインが設定される(図6)。さらに、補正走行経路算出部10dは、許容相対速度の上限ラインを越えないように複数の走行経路(例えば、図6のRc1〜Rc3)を生成すると共に、これらの走行経路の中から、所定の制約条件を満足しないものを排除する。さらに、排除されずに残った各走行経路について評価関数Jを計算し、この値の極値(極小値)に対応する走行経路が、補正走行経路として算出される。

0103

次に、ステップS5においては、ステップS4において生成された補正走行経路に回避すべき物標である近接物標が存在したか否かが判断される。即ち、補正走行経路を生成した、現時点から第2の期間内に走行する経路に回避すべき物標が存在したか否かが判断される。回避すべき物標が存在した場合にはステップS6に進み、存在しない場合にはステップS7に進む。

0104

ステップS6においては、ECU10の主制御部10fにより、補正走行経路算出部10dによって生成された補正走行経路を走行するための制御信号が生成され、図9のフローチャートの1回の処理を終了する。ステップS6において生成される制御信号は、現時点から第2の期間内に走行する経路に存在する近接物標を回避するために、目標走行経路を補正した補正走行経路となっている。

0105

一方、ステップS5において、補正走行経路に、回避すべき物標である近接物標が存在しないと判断された場合には、ステップS7に進み、そこでは補正走行経路よりも先に、回避すべき物標である遠方物標が存在するか否かが判断される。即ち、補正走行経路が生成された現時点から第2の期間よりも後の、第1の期間内に走行する走行経路上に、回避すべき遠方物標が存在するか否かが判断される。本実施形態においては、第2の期間が約3秒であり、第1の期間が約6秒であるため、ステップS7においては、現時点の約3秒後から約6秒後までの間に走行する走行経路に回避すべき遠方物標が存在するか否かが判断される。

0106

ステップS7において回避すべき遠方物標が存在しないと判断された場合にはステップS6に進み、そこで主制御部10fにより補正走行経路を走行するための制御信号が生成される。この場合においては、走行経路上に近接物標も、遠方物標も検出されていないので、補正走行経路は、ステップS3において生成された目標走行経路と同一の走行経路となる。

0107

一方、ステップS7において回避すべき遠方物標が存在すると判断された場合にはステップS8に進み、そこで自車両1と遠方物標との間の相対速度が所定値よりも大きいか否かが判断される。なお、本実施形態においては、自車両1と遠方物標が相対速度約20km/hよりも大きい速度で接近している場合に、それらの間の相対速度が所定値よりも大きいと判断される。自車両1と遠方物標の相対速度が所定値以下である場合には、ステップS6に進み、そこで主制御部10fにより補正走行経路を走行するための制御信号が生成される。この場合においては、走行経路上に近接物標が検出されていないので、補正走行経路は、ステップS3において生成された目標走行経路と同一の走行経路となり、補正走行経路よりも先に存在する遠方物標の存在は走行経路には考慮されない。

0108

即ち、自車両1と遠方物標の間の相対速度が低い場合には、その遠方物標は自車両1の前方を走行している先行車両である可能性が高い。さらに、その先行車両との間の相対速度が低いので、先行車両に追いつくまでに要する時間が長く、現時点の走行経路にこれを考慮する必要性が少ないため、相対速度が低い場合には遠方物標の存在は走行経路に考慮されない。また、先行車両の速度変化により相対速度は変動するため、遠方に存在する相対速度の低い遠方物標(先行車両)まで考慮して走行経路を生成すると制御が煩雑となり、不要な計算負荷の増大に繋がるので相対速度が低い遠方物標の存在は考慮されない。

0109

一方、ステップS8において、自車両1と遠方物標との間の相対速度が所定値よりも大きいと判断された場合には、ステップS9に進む。ステップS9においては、ECU10のバックアップ制御部10eが、ステップS4において生成された補正走行経路(この場合には目標走行経路と同一)を変更する。

0110

図10は、ステップS9における処理が行われる状況の一例を示している。図10においては、自車両1が第2の期間に走行する走行経路内には近接物標が存在せず、第2の期間よりも後の、第1の期間内に走行する走行経路に遠方物標として駐車車両42が存在している。このような状況においては、自車両1が第2の期間に走行する走行経路内には近接物標が存在しないので、ECU10の補正走行経路算出部10dによる目標走行経路の補正は実行されない(補正走行経路と目標走行経路が同一になる)。

0111

しかしながら、図10に示す状況から僅かに時間が経過すると、自車両1が駐車車両42に接近し、第2の期間に走行する走行経路の区間内に駐車車両42が入るようになる。この時点において、駐車車両42は、入力処理部10aにより近接物標として検出され、衝突を回避するための補正走行経路の算出に加味されるようになる。このように、駐車車両42は、自車両1の走行に伴って第2の期間に走行する走行経路の区間内に入ると補正走行経路の算出に加味されるようになるが、この走行経路の区間内に入る前に、駐車車両42に対する対処を始めておくことによって、より円滑な補正走行経路を生成することが可能になる。

0112

バックアップ制御部10eは、後に駐車車両42が第2の期間に走行する走行経路の区間内に入ったとき、より円滑な補正走行経路を生成できるよう、現時点で生成された補正走行経路(目標走行経路と同じ)を変更するように構成されている。本実施形態においては、バックアップ制御部10eは、図10に示す如き状況において、現時点で生成された補正走行経路の走行速度を低下させるように構成されている。このように走行速度を予め低下させておくことにより、駐車車両42が第2の期間に走行する走行経路の区間内に入ったとき、補正走行経路算出部10dは、駐車車両42を回避するための無理のない補正走行経路を生成することができる。

0113

即ち、自車両1の速度を予め低下させておくことにより、駐車車両42の横を通過するとき、駐車車両42のより近くを走行することが許容される(図6参照)ので、回避のために必要とされる操舵角を小さく抑えることができる。また、駐車車両42が第2の期間に走行する走行経路の区間内に入る前に減速を開始しておくことにより、駐車車両42に到達するまでの間の減速度(負の加速度)を低く抑えることもできる。

0114

また、バックアップ制御部10eにより、補正走行経路の走行速度を低下させる減速度は、自車両1と遠方物標(駐車車両42等)との間の相対速度や、自車両1と遠方物標との間の距離に応じて変化させることもできる。例えば、自車両1と遠方物標の相対速度が高い場合には、遠方物標は早期に、第2の期間に走行する走行経路の区間内に入るので減速度を大きくし、相対速度が低い場合には第2の期間の走行経路に入るまでの時間が長いので減速度を小さくするように、バックアップ制御部10eを構成することもできる。同様に、自車両1と遠方物標との間の距離が短い場合には減速度を大きくし、距離が長い場合には減速度を小さくするようにバックアップ制御部10eを構成することもできる。

0115

このように、本実施形態においては、第2の期間に走行する走行経路について補正走行経路を算出し、第2の期間の後、第1の期間内に走行する走行経路上に存在する遠方物標に基づいて補正走行経路の速度を変更している。このため、第2の期間よりも長い第1の期間に走行する走行経路について補正走行経路を算出した場合に比べ、補正走行経路を算出するための計算負荷を軽減しながら、遠方にある遠方物標をも考慮して、補正走行経路をより円滑なものにすることができる。

0116

次に、図9のステップS10において、バックアップ制御部10eは、走行経路上の遠方に回避すべき物標(駐車車両42)があることを運転者に報知する。このように、遠方物標として駐車車両42等が検出されている場合において、バックアップ制御部10eが走行経路上の遠方に回避すべき物標が存在することを運転者に報知するので、駐車車両42等に気づいていない運転者が、自車両1の減速に違和感を感じるのを抑制することができる。
さらに、ステップS11においては、ステップS9において変更された変更後の補正走行経路に基づいて制御信号が生成され、図9のフローチャートの1回の処理を終了する。

0117

本発明の実施形態の車両制御装置100によれば、回避すべき近接物標が存在する場合に、目標走行経路を補正した補正走行経路が算出されるので、車両制御装置100の計算負荷を軽減することができる。また、第2の期間において走行する走行経路上には回避すべき近接物標が検出されていないが、第2の期間よりも後の、第1の期間内に走行する走行経路上に回避すべき遠方物標(図10の駐車車両42)が検出されている場合において、バックアップ制御部10eにより、検出された遠方物標に応じて補正走行経路が変更(図9のステップS9)される。このため、補正走行経路が計算される区間よりも先に存在する遠方物標に対しても余裕を持って対処することができ、運転支援によって運転者に与えられる違和感を少なくすることができる。

0118

また、本実施形態の車両制御装置100によれば、遠方物標(図10の駐車車両42)が検出されている場合に、バックアップ制御部10eが自車両1の走行速度を低下させるように補正走行経路を変更するので、余裕を持って遠方物標を回避することができ、運転支援によって運転者に与えられる違和感を少なくすることができる。

0119

さらに、本実施形態の車両制御装置100によれば、遠方物標(図10の駐車車両42)が検出されている場合において、遠方の走行経路上に回避すべき物標が存在することが運転者に報知される(図9のステップS10)ので、運転者に対し遠方物標に対する注意を促し、補正走行経路が変更(図9のステップS9)されることによる違和感を軽減することができる。

0120

また、本実施形態の車両制御装置100によれば、遠方物標(図10の駐車車両42)と自車両1との間の相対速度が所定値以下である場合には、補正走行経路が変更されない(図9のステップS8→S6)ので、現時点において対処の必要がない遠方物標に対して補正走行経路が変更され、運転者に強い違和感を与えるのを防止することができる。

0121

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、上述した実施形態に種々の変更を加えることができる。

0122

1 車両
10車両制御演算部(ECU)
10a入力処理部(周辺物標検出部)
10b対象物標選択部
10c目標走行経路算出部
10d補正走行経路算出部
10eバックアップ制御部
10f 主制御部
20車室外カメラ
21車室内カメラ(前方カメラ)
22ミリ波レーダ(前方レーダ)
23車速センサ
24加速度センサ
25ヨーレートセンサ
26操舵角センサ
27アクセルセンサ
28ブレーキセンサ
29測位システム
30ナビゲーションシステム
31エンジン制御システム
32ブレーキ制御システム
33ステアリング制御システム
35運転者操作部(運転支援モード設定部)
36aISAスイッチ
36b TJAスイッチ
36cACCスイッチ
37a距離設定スイッチ
37b車速設定スイッチ
40速度分布領域
100 車両制御装置

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