CN110001639B - 自动驾驶车辆的行驶控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自动驾驶车辆的行驶控制装置，其具有：接近程度计算部(52)，其计算跟随车辆相对于自车辆(101)的接近程度；接近程度判定部(53)，其判定由接近程度运算部(52)计算出的接近程度是否在规定值以上；执行器控制部(57)，其控制执行器(AC)，当由接近程度判定部(53)判定跟随车辆的接近程度在规定值以上时，相对于判定为不足规定值时，使自车辆的最大车速增加。

Description

自动驾驶车辆的行驶控制装置

技术领域

本发明涉及一种控制在具有自动驾驶功能的自动驾驶车辆后方存在跟随车辆时的行驶动作的自动驾驶车辆的行驶控制装置。

背景技术

以往已知如下装置：自车辆以自动驾驶的方式实施超越先行车辆的行驶时，检测跟随车辆的行驶状态，在优选不实施超车行驶的情况、优选不超越先行车辆并回到原车道的情况，使自车辆自动返回到原车道的装置。这种装置例如在专利文献1中有记载。

但是，根据周围状况，会有为了给向自车辆接近而来的跟随车辆让路的车道变更等存在困难的情况，关于这种情况的优选行驶方式，在专利文献1中并没有任何记载。

现有技术文献

专利文献1：特开2016-4443号公报(JP2016-004443A)。

发明内容

本发明一技术方案为控制有助于具有自动驾驶功能的自动驾驶车辆的行驶动作的执行器的自动驾驶车辆的行驶控制装置，其具有：接近程度运算部，其计算跟随车辆相对于自动驾驶车辆的接近程度；接近程度判定部，其判定由接近程度运算部计算出的接近程度是否在规定值以上；以及,执行器控制部，其控制执行器，当由接近程度判定部判定跟随车辆的接近程度在规定值以上时，相对于判定为不足规定值时，使自动驾驶车辆的最大车速增加。

附图说明

本发明的目的、特征以及优点，通过与附图相关的以下实施方式的说明进一步阐明。

图1是表示应用本发明一实施方式的行驶控制装置的自动驾驶车辆的行驶系统的概略结构的图。

图2是示意性地表示具有本发明一实施方式的行驶控制装置的车辆控制系统的整体结构的框图。

图3是表示利用图2的行动计划生成部生成的行动计划的一个例子的图。

图4是表示利用本发明一实施方式的行驶控制装置进行变速控制所使用的换挡图的一个例子的图。

图5A是表示在行驶车道行驶的自车辆为超越前方车辆而变更到超车道时的动作的一个例子的图。

图5B是表示在行驶车道行驶的自车辆为超越前方车辆而变更到超车道时的动作的另一例子的图。

图6是表示本发明一实施方式的行驶控制装置的主要部分结构的框图。

图7是表示用图6的控制器实施处理的一个例子的流程图。

图8是表示利用图6的行驶控制装置进行超车行驶时的车速和加速度随着时间经过而变化的一个例子的时序图。

图9是表示本发明一实施方式的行驶控制装置的与图6不同的主要部分结构的框图。

图10是表示用图9的控制器实施处理的一个例子的流程图。

图11是表示利用图9的行驶控制装置进行超车行驶时的车速随着时间经过而变化的一个例子的时序图。

具体实施方式

以下，参照图1～图11对本发明的实施方式进行说明。本发明一实施方式的行驶控制装置应用在具有自动驾驶功能的车辆(自动驾驶车辆)。图1是表示应用本实施方式的行驶控制装置的自动驾驶车辆101(也有区别于其他车辆称之为自车辆的情况)的行驶系统的概略结构的图。车辆101不仅能够在不需要驾驶员的驾驶操作的自动驾驶模式下行驶，还能够在驾驶员进行驾驶操作的手动驾驶模式下行驶。

如图1所示，车辆101具有发动机1和变速器2。发动机1是将通过节气门阀11供给的吸入空气和从喷射器12喷射的燃料以适当的比例混合，利用火花塞等点火并燃烧，由此产生旋转动力的内燃机(例如汽油发动机)。另外，还能够使用柴油发动机等各种发动机代替汽油发动机。吸入空气量由节气门阀11进行调节，节气门阀11的开度(节气门开度)通过利用电信号工作的节气门用执行器13的驱动进行变更。节气门阀11的开度以及从喷射器12喷射的燃料的喷射量(喷射时刻、喷射时间)利用控制器40(图2)进行控制。

变速器2设置于发动机1和驱动轮3之间的动力传递路径，使自发动机1输出的旋转改变速度，且将从发动机1输出的转矩进行转换并输出。利用变速器2变速后的旋转被传递至驱动轮3，由此，车辆101行驶。另外，还能够设置作为驱动源的行驶用电机来代替发动机1或在发动机1的基础上设置作为驱动源的行驶用电机，作为电动汽车、混合动力汽车构成车辆101。

变速器2例如为根据多个档位(例如6档)使变速比能够阶段性地变更的有级变速器。另外，还能够将能够无级变更变速比的无级变速器、不具有变速机构的减速器作为变速器2使用。省略图示，利用变矩器将从发动机1输出的动力输入到变速器2即可。变速器2例如具有牙嵌式离合器、摩擦离合器等接合元件21，通过液压控制装置22控制油向接合元件21的流动，能够变更变速器2的档位。液压控制装置22具有利用电信号工作的电磁阀等阀门机构(为了方便称之为变速用执行器23)，通过根据变速用执行器23的工作变更压力油向接合元件21的流动，从而能够设定合适的档位。

图2是示意性地表示应用本发明一实施方式的行驶控制装置的自动驾驶车辆101的车辆控制系统100的整体结构的框图。如图2所示，车辆控制系统100以控制器40为中心，主要具有控制器40、分别与控制器40电连接的外部传感器组31、内部传感器组32、输入/输出装置33、GPS装置34、地图数据库35、导航装置36、通信单元37以及执行器AC。

外部传感器组31是检测作为自车辆周边信息的外部状况的多个传感器的总称。例如，外部传感器组31包括：激光雷达、雷达以及车载摄像机等，其中，激光雷达测定与自车辆全方位的照射光相对应的散射光，从而测定从自车辆到周边障碍物的距离，雷达通过照射电磁波并检测反射波来检测自车辆周边的其他车辆、障碍物等，车载摄像机具有CCD、CMOS等摄像元件，并拍摄自车辆周边(前方、后方以及侧方)。

内部传感器组32是检测自车辆行驶状态的多个传感器的总称。例如，内部传感器组32包括：检测发动机1的转速的发动机转速传感器，检测自车辆车速的车速传感器、分别检测自车辆前后方向的加速度和左右方向的加速度(横向加速度)的加速度传感器、检测自车辆重心绕铅直轴旋转的旋转角速度的横摆角速度传感器、检测节气门阀11的开度(节气门开度)的节气门开度传感器等。检测手动驾驶模式下的驾驶员的驾驶操作，例如加速踏板的操作、制动踏板的操作、转向盘的操作等的传感器也包含在内部传感器组32。

输入/输出装置33是既能由驾驶员输入指令，又能向驾驶员输出信息的装置的总称。例如，输入/输出装置33具有：供驾驶员通过操作构件的操作输入各种指令的各种开关、供驾驶员通过语音来输入指令的麦克、借助显示图像向驾驶员提供信息的显示器、通过语音向驾驶员提供信息的扬声器等。图2中，作为构成输入/输出装置33的各种开关的一个例子，示出了指令自动驾驶模式和手动驾驶模式的任一种的手动/自动切换开关33a。

手动/自动切换开关33a例如包括按压式的开关，当进行接通操作时指令为自动驾驶模式，当进行断开操作时则指令为手动驾驶模式。不论手动/自动切换开关33a的操作如何，只要在规定的行驶条件成立时，指令从手动驾驶模式向自动驾驶模式切换，或从自动驾驶模式向手动驾驶模式切换即可。即不是手动而是自动进行模式切换即可。

GPS装置34具有接收来自多个GPS卫星的定位信号的GPS接收机，基于GPS接收机接收到的信号测定自车辆的绝对位置(纬度、经度等)。

地图数据库35是存储导航装置36中使用的一般的地图信息的装置，例如，包括硬盘。地图信息包括：道路的位置信息、道路形状(曲率等)的信息、十字路口、岔路口的位置信息。另外，存储于地图数据库35中的地图信息与存储于控制器40的存储部42中的高精度地图信息不同。

导航装置36是搜索到达由驾驶员输入的目的地的道路上的目标路线，并进行按照目标路线的引导的装置。目的地的输入和按照目标路线的引导均通过输入/输出装置33进行。目标路线根据由GPS装置34获取的自车辆的当前位置和存储于地图数据库35的地图信息进行计算。

通信单元37利用包含互联网线路等无线通信网的网络与未图示的各种服务器进行通信，定期或者在任意时机从服务器获取地图信息和交通信息等。获取的地图信息被输出到地图数据库35、存储部42，将地图信息更新。获取的交通信息包括交通阻塞信息、信号灯从红变绿的剩余时间等信号灯信息等。

执行器AC是为了控制车辆的行驶而设置的。执行器AC包括：调整发动机1的节气门阀11的开度(节气门开度)的节气门用执行器13、变更变速器2的档位的变速用执行器23、启动制动装置的制动用执行器、以及驱动转向装置的转向用执行器。

控制器40包括电子控制单元(ECU)。另外，能够将发动机控制用ECU、变速器控制用ECU等功能不同的多个ECU分开设置，但图2中为了方便，示出控制器40作为这些ECU的集合。控制器40包含具有CPU等运算部41，ROM、RAM、硬盘等存储部42和未图示的其他周边电路的计算机。

存储部42中存储有包含车道的中央位置的信息、车道位置的边界的信息等高精度的详细地图信息。更具体地说，作为地图信息，存储有道路信息、交通管制信息、住所信息、设施信息、电话号码信息等。道路信息中包括：表示高速公路、收费道路、国道等道路类别的信息、道路的车道数、各车道的宽度、道路的坡度、道路的三维坐标位置、车道的拐弯处的曲率、车道的汇合点和分岔点的位置、道路标识等信息。交通管制信息包括：由于施工等车道被限制行驶或者禁止通行的信息等。存储部42中还存储有作为变速动作的基准的换挡图(变速线图)、各种控制的程序、程序中使用的阈值等信息。

运算部41作为功能性结构，其具有自车位置识别部43、外界识别部44、行动计划生成部45、以及行驶控制部46。

自车位置识别部43根据用GPS装置34获取的自车辆的位置信息和地图数据库35的地图信息，识别地图上的自车辆的位置(自车位置)。也可以利用存储于存储部42的地图信息(建筑物的形状等信息)和外部传感器组31检测到的车辆的周边信息识别自车位置，由此，能够高精度地识别自车位置。另外，在能够用设置在道路上、道路旁边的外部的传感器测定自车位置时，还能够通过借助该传感器和通信单元37进行通信，高精度地识别自车位置。

外界识别部44根据来自摄像机、激光雷达、雷达等外部传感器组31的信号，识别自车辆周围的外部状况。例如，识别行驶在自车辆周边的周边车辆(前方车辆、后方车辆)的位置、速度、加速度、在自车辆周围停车或驻车的周边车辆的位置、以及其他物体的位置、状态等。另外，后方车辆包括跟随自车辆的跟随车辆。其他物体包括：标识、信号器、道路的边界线、停止线、建筑物、栏杆、电线杆、广告牌、行人、自行车等。其他物体的状态包括：信号器的颜色(红、绿、黄)、行人、自行车的移动速度、朝向等。

行动计划生成部45例如根据用导航装置36计算出的目标路线、用自车位置识别部43识别出的自车位置、用外界识别部44识别出的外部状况，生成从当前时刻开始经过规定时间为止的自车辆的行驶轨迹(目标轨迹)。当目标路线上存在作为目标轨迹的候补的多个轨迹时，行动计划生成部45从中选择遵守法律且满足高效、安全地行驶等基准的最合适的轨迹，并将所选择的轨迹作为目标轨迹。然后，行动计划生成部45生成与所生成的目标轨迹相应的行动计划。

行动计划中包括：从当前时间点开始经过规定时间T(例如5秒)之间，每单位时间Δt(例如0.1秒)设定的行驶计划数据，即对应每单位时间Δt的时刻设定的行驶计划数据。行驶计划数据包含每单位时间Δt的自车辆的位置数据和车辆状态的数据。位置数据例如为表示道路上的二维坐标位置的数据，车辆状态的数据是表示车速的车速数据和表示自车辆的朝向的方向数据等。因此，在规定时间T内加速到目标车速时，目标车速的数据包含在行动计划中。车辆状态的数据能够从每单位时间Δt的位置数据的变化获得。行驶计划以每单位时间Δt来进行更新。

图3是表示用行动计划生成部45生成的行动计划的一个例子的图。图3中示出了自车辆101变更车道并超过前方车辆102的场景的行驶计划。图3的各点P与从当前时间点开始经过规定时间T为止的每单位时间Δt的位置数据相对应，将这些各点P按照时间顺序连接起来，据此获得目标轨迹103。另外，行动计划生成部45除超车行驶以外，还生成与变更行驶车道的车道变更行驶、不偏离行驶车道而保持车道的车道保持行驶、以及减速行驶或加速行驶等相对应的各种行动计划。

行驶控制部46控制各执行器AC，以使自车辆在自动驾驶模式下，按照由行动计划生成部45生成的目标轨迹103行驶。例如，分别控制节气门用执行器13、变速用执行器23、制动用执行器、以及转向用执行器，以使自车辆101每单位时间Δt通过图3的各点P。

更具体地，在自动驾驶模式下，行驶控制部46根据行动计划生成部45生成的行动计划中、目标轨迹103(图3)上的每单位时间Δt的各点P的车速计算出每单位时间Δt的加速度(目标加速度)。还有，考虑到由道路坡度等决定的行驶阻力，计算出用于获得该目标加速度的要求驱动力。并且，例如反馈控制执行器AC，以使由内部传感器组32检测出的实际加速度成为目标加速度。另外，在手动驾驶模式下，行驶控制部46根据由内部传感器组32获取的来自驾驶员的行驶指令(加速器开度等)控制各执行器AC。

具体说明利用行驶控制部46对变速器2的控制。行驶控制部46用预先存储在存储部42的作为变速动作基准的换挡图向变速用执行器23输出控制信号，由此控制变速器2的变速动作。

图4是表示存储在存储部42的换挡图的一个例子。图中，横轴表示车速V、纵轴表示要求驱动力F。另外，要求驱动力F与作为加速踏板的操作量的加速器开度(在自动驾驶模式中，模拟的加速器开度)或节气门开度一对一地对应，随着加速器开度或节气门开度增大，要求驱动力F变大。因此，还能够将纵轴替换成为加速器开度或节气门开度。

特性f1(实线)是自动驾驶模式下对应从n+1档向n档降档的降档线的一个例子，特性f2(实线)是自动驾驶模式下对应从n档向n+1档升档的升档线的一个例子。特性f3(虚线)是手动驾驶模式下对应从n+1档向n档降档的降档线的一个例子，特性f4(虚线)是手动驾驶模式下对应从n档向n+1档升档的升档线的一个例子。特性f3、f4相对于特性f1、f2分别设定在高车速侧。

如图4所示，例如关于从运行点Q1的降档，当要求驱动力F恒定不变而车速V降低，运行点Q1超出降档线(特性f1、f3)时(箭头A)，变速器2从n+1档向n档降档。车速V恒定不变而要求驱动力F增加时，运行点Q1也超出降档线，变速器2降档。

另一方面，例如关于运行点Q2的升档，当要求驱动力F恒定不变而车速V增加，运行点Q2超出升档线(特性f2、f4)时(箭头B)，变速器2从n档向n+1档升档。当车速V恒定不变而要求驱动力F降低，运行点Q2也超出升档线，变速器2升档。另外档位越高，降档线和升档线越偏向高车速侧设定。

手动驾驶模式下的特性f3、f4为兼顾动力性能和燃料消耗性能的特性。与此相对，自动驾驶模式下的特性f1、f2为相对于动力性能，更重视燃料消耗性能、安静性能的特性。特性f1、f2相对于特性f3、f4设定在低车速侧，因此在自动驾驶模式时，升档的时机早且降档的时机迟，比手动驾驶模式时容易以高档位行驶。

接下来，对本实施方式的行驶控制装置的特征性结构进行说明。本实施方式的行驶控制装置在自车辆变更车道并超越前方车辆行驶的构成上具有特征。首先，对超车行驶时的动作的一个例子进行说明。图5A、图5B是分别表示例如行驶在单侧两车道的高速道路、普通道路的行驶车道LN1行驶的自车辆101(用阴影表示)为了超越前方车辆102而将车道变更到超车道LN2时的动作的一个例子的图。

图5A中，车辆(后方车辆)104、105在自车辆101的后方行驶，且在超车道LN2没有后方车辆。在该状态下，当图2的行动计划生成部45生成超越前方车辆102行驶的行动计划时，例如自车辆101按照箭头所示的目标轨迹103A开始变更车道。当结束自车辆101向超车道LN2的移动时，如图5B所示，自车辆101例如按照箭头(实线)所示的目标轨迹103B行驶，超越前方车辆102后返回到行驶车道LN1。

在这种超车行驶的途中，例如自车辆101将车道变更到超车道LN2后，如图5B的箭头(虚线)所示，有时后方车辆105会向超车道LN2变更车道。此时，当后方车辆105的车速V2比自车辆101的车速V1快时，担心自车辆101与后方车辆105之间的车间距离ΔL比与车速V1对应并应该确保的预先设定的车间距离(称之为最短车间距离ΔLa)短。

这种情况，前方车辆102和后方车辆104之间若有充分的空间，自车辆101能够终止超车行驶并返回行驶车道LN1。但是，如图5B所示，若前方车辆102和后方车辆104之间没有充分的空间则不能返回到行驶车道LN1。这种情况下，为能够考虑周围的交通状况并安全地进行超车行驶，本实施方式如下构成行驶控制装置。

图6是表示本发明一实施方式的行驶控制装置100A的主要部分结构的框图。行驶控制装置100A是车辆101实现通过自动驾驶进行超车行驶的装置，其构成了图2的车辆控制系统100的一部分。如图6所示，向控制器40(图2的运算部41)输入来自检测车速的车速传感器32a、检测加速度的加速度传感器32b、检测自车辆周边有无物体和从自车辆到周边物体的距离的物体距离检测器31a的信号。车速传感器32a和加速度传感器32b为图2的内部传感器组32的一个例子。物体距离检测器31a为图2的外部传感器组31的一个例子，包括雷达、激光雷达、摄像机等。

控制器40具有相对值运算部51、接近程度运算部52、接近程度判定部53、目标加速度运算部54、车道变更指令部55、车道变更判定部56、执行器控制部57。其中，相对值运算部51、接近程度运算部52、接近程度判定部53以及车道变更判定部56例如包括图2的行动计划生成部45，目标加速度运算部54、车道变更指令部55以及执行器控制部57例如包括图2的行驶控制部46。

相对值运算部51通过利用物体距离检测器31a检测从行驶在与自车辆相同的车道(例如超车道LN2)的后方车辆到自车辆的车间距离ΔL并对该车间距离ΔL进行时间微分，计算出自车辆的车速V1和后方车辆的车速V2的相对车速ΔV(＝V2-V1)。当计算出的相对车速ΔV为正值时，后方车辆接近自车辆，当相对车速ΔV为负值时，后方车辆远离自车辆。还有，相对值运算部51通过对计算出的相对车速ΔV进行时间微分，计算出相对加速度ΔG。

接近程度运算部52计算后方车辆相对自车辆的接近程度。更具体地，接近程度运算部52首先根据超车行驶的行动计划计算出自车辆从当前时间点到超越前方车辆后变更到原车道LN1为止所需要的时间(称之为车道变更所需时间ta)。还有，根据用相对值运算部51计算出的相对车速ΔV和相对加速度ΔG，计算出在车道变更所需时间ta内后方车辆最接近自车辆的距离(称之为最接近距离ΔLb)。最接近距离ΔLb为表示后方车辆相对自车辆的接近程度的参数，最接近距离ΔLb越短则接近程度越大。

接近程度判定部53判定利用接近程度运算部52计算出的接近程度是否在规定值以上。具体地，判定利用接近程度运算部52计算出的最接近距离ΔLb是否在预先存储在存储部42的规定值以下。另外，规定值比最短车间距离ΔLa大或小都可以，在以下将规定值作为最短车间距离ΔLa进行说明。

当由接近程度判定部53判定最接近距离ΔLb比最短车间距离ΔLa长时，目标加速度运算部54根据计算出最接近距离ΔLb时的行动计划计算出自车辆的目标加速度(称之为标准目标加速度Ga)。标准目标加速度Ga与不存在后方车辆时的目标加速度相同。

另一方面，当由接近程度判定部53判定最接近距离ΔLb为最短车间距离ΔLa以下时，目标加速度运算部54将比最接近距离ΔLb作为最短车间距离ΔLa的加速度、即标准目标加速度Ga大的加速度作为目标加速度(称之为增加目标加速度Gb)进行计算。增加目标加速度Gb根据最接近距离ΔLb的长度计算得出，最接近距离ΔLb越短则增加目标加速度Gb越大。这些目标加速度Ga、Gb是车速传感器32a检测出的车速V加速成为目标车速Va时的加速度。

车道变更指令部55根据由外界识别部44(图2)识别到的自车辆的周边状况，做出如下用于超越前方车辆的车道变更指令：从行驶车道LN1向超车道LN2的车道变更或超越前方车辆后的从超车道LN2向行驶车道LN1的车道变更的指令。有时也做出不超越前方车辆而从超车道LN2向行驶车道LN1的车道变更的指令。

车道变更判定部56根据由外界识别部44(图2)识别到的自车辆的周边状况判定是否能够进行从行驶车道LN1向超车道LN2的车道变更或从超车道LN2向行驶车道LN1的车道变更。例如，判定是否能够进行如图5A所示的从行驶车道LN1向超车道LN2的车道变更。考虑到自车辆101、前方车辆102以及后方车辆104的相对车速等，还进行如图5B所示的自车辆101是否能够向前方车辆102和后方车辆104之间的空间进行车道变更的判定。

执行器控制部57具有变速控制部571、节气门控制部572、转向控制部573。变速控制部571根据利用目标加速度运算部54算出的目标加速度Ga、Gb向变速用执行器23输出控制信号，进而控制变速器2的变速动作。节气门控制部572根据利用目标加速度运算部54算出的目标加速度Ga、Gb向节气门用执行器13输出控制信号，进而控制发动机转矩。转向控制部573根据来自车道变更指令部55的指令向转向用执行器58输出控制信号，进而控制转向装置的转向动作。另外，执行器控制部57还具有控制制动用执行器的制动控制部等，这里省略图示。

图7是表示按照预先存储于存储部42(图2)的程序，用图6的控制器40(图2的运算部41)实施处理的一个例子的流程图。该流程图所示的处理例如当行动计划生成部45根据导航装置36计算出的目标路线、自车位置识别部43识别到的自车位置、外界识别部44识别到的外部状况生成超车行驶的行动计划时开始。

首先，在S1(S：处理步骤)，根据行动计划生成部45生成的行动计划向执行器控制部57输出控制信号，进而开始超车行驶的动作。接下来，在S2，根据来自物体距离检测器31a的信号，判定在与自车辆相同的车道是否存在后方车辆(例如图5B中的后方车辆105)。当S2为肯定(S2：是)时进入S3，接近程度运算部52算出直到超车行驶完成为止的车道变更所需时间ta，并计算出后方车辆在车道变更所需时间ta内最接近自车辆的最接近距离ΔLb。

接下来在S4，接近程度判定部53判定在S3计算出的最接近距离ΔLb是否在预先存储于存储部42的规定值(最短车间距离ΔLa)以下。当S4为否定(S4：否)时进入S5，目标加速度运算部54根据在S4算出的最接近距离ΔLb时的行动计划算出自车辆的目标加速度(标准目标加速度Ga)。在这种情况下，不需要增加目标加速度，计算出与不存在后方车辆时相同的标准目标加速度Ga。

另一方面，当S4为肯定(S4：是)时进入S6，车道变更判定部56判定是否能够移动到车道变更前的原车道(例如行驶车道LN1)。当S6肯定(S6：是)时进入S7，车道变更指令部55做出向原车道LN1的车道变更的指令。由此，执行器控制部57向转向用执行器58等输出控制信号，自车辆停止超车行驶，例如向前方车辆的后方(图5B的前方车辆102和后方车辆104之间)进行车道变更，进而结束处理。

当S6为否定(S6：否)时进入S8，目标加速度运算部54计算出用于将最接近距离ΔLb作为最短车间距离ΔLa的目标加速度(增加目标加速度Gb)。此时，行动计划生成部45变更当初的行动计划，以使最接近距离ΔLb与最短车间距离ΔLa相等，目标加速度运算部54根据变更后的行动计划计算出增加目标加速度Gb。

在S9，节气门控制部572向节气门用执行器13输出控制信号，以使加速度传感器32b检测出的实际加速度成为在S5或S8计算出的目标加速度Ga、Gb。此时，车速传感器32a检测出的最大车速V按照行动计划被限制为目标车速Va。进一步地，在S9，变速控制部571按照预先存储于存储部42的换挡图(例如图4的特性f1)，判定为了获得目标加速度Ga、Gb是否需要进行降档。然后，当判定需要降档时，向变速用执行器23输出控制信号，使变速器2降档。另外，超车行驶时，使用与普通换挡图不同的特性(例如图4的特性f3等，提前降档的特性)来判定是否需要进行降档即可。

当S9的处理结束时，或S2为否定(S2：否)时进入S10。在S10，根据外界识别部44识别到的外部状况等，判定是否完成了超车行驶。即，判定是否完成了超越前方车辆102，并向前方车辆102的前方空间的车道变更。当S10为否定(S10：否)时返回到S1，重复相同的处理。当S10为肯定(S10：是)时结束处理。

接下来，更具体地说明本实施方式的行驶控制装置100A的动作。图8是表示超车行驶时的车速V和加速度G随着时间经过而变化的一个例子的时序图。图中的特性f10(实线)为标准目标加速度Ga的特性，特性f11(虚线)、特性f12(点划线)分别是增加目标加速度Gb(Gb1、Gb2)的特性。Gb1是以当前档位最大程度产生的加速度，Gb2是以降档后的档位产生的、比Gb1大的加速度。图中的特性f20(实线)、f21(虚线)、f22(点划线)分别是与特性f10、f11、f12对应的车速V的特性。

超车行驶时的最接近距离ΔLb比最短车间距离ΔLa长时，如图8的特性f10所示，加速度G在时间点t10上升，并控制为标准目标加速度Ga(S5→S9)。在该状态下，如特性f20所示，当车速V直到上升到目标车速Va为止时，在时间点t13加速度G变为0，车速V维持在目标车速Va。在时间点t14，当完成超车行驶时，加速度G变为负，车速V降到规定车速(例如追随前方车辆行驶的车速)，之后维持在规定车速。

车道变更后的最接近距离ΔLb比最短车间距离ΔLa短时，例如如特性f11所示加速度G被控制为增加目标加速度Gb1(S8→S9)。在该状态下，如特性f21所示，在时间点t12当车速V上升到目标车速Va时，加速度G变为0，车速V维持在目标车速Va。在时间点t13，当完成超车行驶时，车速V降到规定车速。

后方车辆105的接近程度更大时，例如变速器2降档，如特性f12所示，加速度G被控制为增加目标加速度Gb2(>Gb1)(S8→S9)。在该状态下，如特性f22所示，在时间点t11当车速V上升到目标车速Va时，加速度G变为0，车速V维持在目标车速Va。在时间点t12，当完成超车行驶时，车速V降到规定车速。即使车道变更后的最接近距离ΔLb比最短车间距离ΔLa短时，若能够回归到原车道，自车辆终止超车行驶返回到原车道(S6→S7)。

像这样，在本实施方式中，后方车辆相对于车道变更后的自车辆的接近程度越大(最接近距离ΔLb越短)，则行驶加速度G越大。因此，车速V能够迅速加速到目标车速Va，接近程度越大则完成超车行驶所需要的时间Δt10(t10～t14)、Δt11(t10～t13)、Δt12(t10～t12)变得越短(Δt10>Δt11>Δt12)。

采用本实施方式，能够起到如下的作用效果。

(1)本实施方式的自动驾驶车辆101的行驶控制装置100A以控制有助于具有自动驾驶功能的自车辆101的行驶动作的执行器AC的方式构成，并具有：接近程度运算部52，其计算后方车辆相对于自车辆的接近程度；接近程度判定部53，其判定利用接近程度运算部52计算出的接近程度是否在规定值以上，即最接近距离ΔLb是否为最短车间距离ΔLa以下；执行器控制部57，其控制执行器AC(节气门用执行器13、变速用执行器23)，在利用接近程度判定部53判定为ΔLb≤ΔLa时，相对于判定为ΔLb>ΔLa时，使自车辆的行驶加速度G增加(图6)。

采用该结构，例如自车辆将车道变更到超车道LN2后后方车辆接近自车辆，且不存在自车辆返回原车道LN1的空间时，加速度G对应自车辆与后方车辆之间的车间距离ΔL(最接近距离ΔLb)而增加。因此，在考虑了周边状况的良好状态下，自车辆能够进行超车行驶。即，假设若不增加加速度G而继续超车行驶，则车间距离ΔL缩小有可能阻碍后方车辆的行驶，通过增加加速度G，能够确保最短车间距离ΔLa以上的车间距离ΔL，能够不阻碍后方车辆的行驶地以良好的方式进行超车行驶。

(2)自车辆具有产生行驶驱动力的发动机1和配置于从发动机1到驱动轮3的动力传递路径的变速器2(图1)。变速控制部571控制变速用执行器23，以使变速器2对应利用接近程度运算部52计算出的后方车辆的接近程度进行降档。由此，即使接近程度大且目标加速度大的情况，能够容易地将实际加速度G控制为目标加速度(例如增加目标加速度Gb2)，能够对应接近程度最适当地实现超车行驶。

(3)行驶控制装置100A还具有：外界识别部44，其识别自车辆的周边状况；车道变更指令部55，其根据外界识别部44识别到的周边状况，做出用于超越前方车辆的、从行驶车道LN1向超车道LN2的车道变更、或超越前方车辆后，从超车道LN2向行驶车道LN1的车道变更的指令(图2、6)。执行器控制部57(转向控制部573)控制转向用执行器58，以使自车辆按照车道变更指令部55的指令变更车道。若将这种车道变更作为前提，在车道变更后，后方车辆有可能急速接近自车辆，但采用本实施方式，自车辆的加速度根据后方车辆的接近程度变化，因此，能够良好地进行超车行驶时的车道变更。

(4)行驶控制装置100A还具有车道变更判定部56，其判定在从行驶车道LN1向超车道LN2变更车道后，是否能够进行从超车道LN2向行驶车道LN1的车道变更(图6)。当接近程度判定部53判定后方车辆的接近程度在规定值以上(ΔLb≤ΔLa)，且车道变更判定部56判定能够进行从超车道LN2向行驶车道LN1的车道变更时，车道变更指令部55还做出超越前方车辆前从超车道LN2向行驶车道LN1的车道变更的指令。由此，自车辆能够在后方车辆接近时返回到原车道时，终止超车行驶，因此，能够降低自车辆以比当初的行动计划设定的目标加速度大的加速度行驶的频率。

以上，对于在超车行驶时，根据后方车辆的接近程度增加行驶加速度G的方式进行了说明，但还可以取代这个而增加车速V的最大值。以下，对于这一点进行说明。

图9是表示本发明一实施方式的行驶控制装置100B的主要部分结构的、与图6类似的框图。图9与图6的不同之处在于：控制器40具有目标车速运算部59这一点以及目标加速度运算部54的结构。即，图6中，目标加速度运算部54根据后方车辆的接近程度计算了标准目标加速度Ga或增加目标加速度Gb，但图9中，不论后方车辆的接近程度如何，目标加速度运算部54仅计算标准目标加速度Ga。

当接近程度判定部53判定最接近距离ΔLb比最短车间距离ΔLa长时，目标车速运算部59根据计算出最接近距离ΔLb时的行动计划算出自车辆的目标车速(称之为标准目标车速Vα)。标准目标车速Vα与不存在后方车辆时设定的目标车速相同。另外，还可以使标准目标车速Vα与图8的目标车速Va相等。

另一方面，当接近程度判定部53判定最接近距离ΔLb为最短车间距离ΔLa以下时，目标车速运算部59将用于使最接近距离ΔLb作为最短车间距离ΔLa的车速、即比标准目标车速Vα大的车速作为目标车速(称之为增加目标车速Vβ)进行计算。增加目标车速Vβ根据用相对值运算部51计算出的自车辆与后方车辆的相对车速ΔV而算出，相对车速ΔV越大(接近程度越大)则增加目标车速Vβ越快。另外，还可以根据最接近距离ΔLb的长度计算出相对车速ΔV，此时，例如最接近距离ΔLb越短则增加目标车速Vβ越快。增加目标车速Vβ设定在法定车速以下。

执行器控制部57控制节气门用执行器13和变速用执行器23，以使车速传感器32a检测到的超车行驶时的最大车速V变为目标车速Vα、Vβ。此时的加速度控制为标准目标加速度Ga。

图10是表示按照预先存储于存储部42(图2)的程序，用图9的控制器40(图2的运算部41)实施处理的一个例子的流程图。另外，与图7相同的地方赋予相同的附图标记，以下主要说明与图7的不同点。

如图10所示，当在S4判定最接近距离ΔLb比最短车间距离ΔLa大时进入S5A。在S5A，目标车速运算部59根据在S4计算出最接近距离ΔLb时的行动计划计算出自车辆101的目标车速(标准目标车速Vα)。在这种情况下，不需要增加目标车速，而计算与不存在后方车辆时相同的目标车速。

另一方面，当在S4判定最接近距离ΔLb为最短车间距离ΔLa以下，且在S6判定不能移动到车道变更前的原车道时进入S8A。在S8A，目标车速运算部59根据相对值运算部51计算出的相对车速ΔV计算目标车速(增加目标车速Vβ)。例如，以最接近距离ΔLb成为最短车间距离ΔLa的方式计算增加目标车速Vβ。根据增加目标车速Vβ，行动计划生成部45变更当初的行动计划(目标车速的最大值)。

当在S5A或S8A计算目标车速Vα或Vβ时进入S9。在S9，节气门控制部572向节气门用执行器13输出控制信号，以使加速度传感器32b检测到的实际加速度成为标准目标加速度Ga。此时，由车速传感器32a检测出的最大车速V按照行动计划被限制为目标车速Vα、Vβ。

图11是表示行驶控制装置100B按照图10的流程图进行动作的一个例子的时序图。图中的特性f30(实线)为标准目标车速Vα的特性，特性f31(虚线)、特性f32(点划线)分别为增加目标车速Vβ(Vβ1、Vβ2)的特性。Vβ2为目标车速的最大值(例如法定车速)，Vβ1比Vβ2小。将后方车辆的车速V2和法定车速中较低方的值作为最大的目标车速Vβ2即可。

超车行驶时的最接近距离ΔLb比最短车间距离ΔLa长时，如图11的特性f30所示，在时间点t20，车速V以规定加速度Ga上升，在时间点t21控制为标准目标车速Vα(S5A→S9)。之后，当在时间点t26完成超车行驶时，车速V从Vα降到规定车速(例如用于追随前方车辆行驶的车速)，以后维持在规定车速。

车道变更后的最接近距离ΔLb比最短车间距离ΔLa短时，例如如图11的特性f31或特性f32所示，在时间点t22或时间点t23车速V被控制为与相对车速ΔV相对应的增加目标车速Vβ1或Vβ2(S8A→S9)。之后，当在时间点t25或时间点t24完成超车行驶时，车速V降到规定车速，以后维持在规定车速。

像这样在本实施方式中，后方车辆相对于车道变更后的自车辆的接近程度越大(相对车速ΔV越快)，超车行驶时的车速V(最大车速)变得越快。因此，接近程度越大，直到完成超车行驶所需要的时间Δt20(t20～t26)、Δt21(t20～t25)、Δt22(t20～t24)变得越短(Δt20>Δt21>Δt22)。

采用本实施方式还能起到如下的作用效果。

(1)本实施方式的自动驾驶车辆101的行驶控制装置100B以控制有助于具有自动驾驶功能的自车辆101的行驶动作的执行器AC的方式构成，并具有：接近程度运算部52，其计算后方车辆相对于自车辆的接近程度；接近程度判定部53，其判定接近程度运算部52计算出的接近程度是否在规定值以上，即最接近距离ΔLb是否在最短车间距离ΔLa以下；执行器控制部57，其控制执行器AC(节气门用执行器13、变速用执行器23)，当接近程度判定部53判定ΔLb≤ΔLa时，相对于判定ΔLb>ΔLa时，使自车辆的最大车速(目标车速V)增加(图9)。

采用这种结构，例如自车辆将车道变更到超车道LN2后，后方车辆接近自车辆，并且不存在自车辆返回原车道LN1的空间时，根据自车辆与后方车辆之间的车间距离ΔL(最接近距离ΔLb)来增加最大车速V，因此自车辆能够以考虑周边状况的良好方式进行超车行驶。即，假设不增加车速V而继续超车行驶时，有时车间距离ΔL缩小而阻碍后方车辆的行驶，但通过增加车速V，能够确保最短车间距离ΔLa以上的车间距离ΔL，能够不阻碍后方车辆的行驶以良好的方式进行超车行驶。

(2)行驶控制装置100B还具有相对值运算部51，其计算后方车辆相对于自车辆的相对车速ΔV(图9)。执行器控制部57控制节气门用执行器13等，以使由相对值运算部51算出的相对车速ΔV越快，则自车辆的最大车速越增加。由此，能够根据后方车辆的接近程度将车速V控制在最合适的范围。此时，不论目标车速的大小如何，将加速到目标车速时的加速度控制在固定的值Ga，因此乘员的乘坐舒适性良好。

(3)行驶控制装置100B还具有：外界识别部44，其识别自车辆的周边状况；车道变更指令部55，其根据由外界识别部44识别到的周边状况，做出用于超越前方车辆的从行驶车道LN1向超车道LN2的车道变更、或超越前方车辆后的从超车道LN2向行驶车道LN1的车道变更的指令(图2、9)。执行器控制部57(转向控制部573)控制转向用执行器58，以使自车辆按照车道变更指令部55的指令进行车道变更。当以这种方式的车道变更作为前提，有可能在车道变更后，后方车辆急速接近自车辆，但采用本实施方式，自车辆的最大车速根据后方车辆的接近程度而变化，因此，能够良好地进行超车行驶时的车道变更。

(4)行驶控制装置100B还具有车道变更判定部56，其判定在从行驶车道LN1向超车道LN2变更车道后，是否能够进行从超车道LN2向行驶车道LN1的车道变更(图9)。当接近程度判定部53判定后方车辆的接近程度在规定值以上(ΔLb≤ΔLA)，且车道变更判定部56判定能够进行从超车道LN2向行驶车道LN1的车道变更时，车道变更指令部55还做出超越前方车辆前的从超车道LN2向行驶车道LN1的车道变更的指令。由此，在自车辆能够在后方车辆接近时返回原车道时，终止超车行驶，因此，能够降低自车辆以比当初的行动计划设定的目标车速快的车速行驶的频率。

本实施方式能够进行各种各样的变形。以下对于变形例进行说明。在上述实施方式中，根据后方车辆的接近程度，增加行驶加速度G或增加最大车速V，但还可以增加行驶加速度G和最大车速V这两者。此时，即使将最大车速V增加到最大值Vβ2，最接近距离ΔLb还是不能成为最短车间距离ΔLa以下时，优选增加加速度。由此，能够尽可能地抑制使乘员的乘车舒适性的恶化。

在上述实施方式中，接近程度运算部52计算在从行驶车道LN1(第1车道)向超车道LN2(第2车道)或从超车道LN2向行驶车道LN1进行车道变更时后方车辆相对于自车辆的接近程度，但第1车道和第2车道还可以是除行驶车道和超车道以外的车道。例如，第1车道或第2车道可以是高速道路、收费道路等中的汇合车道。另外，接近程度运算部52还可以不以车道变更为前提计算接近程度。例如，自车辆行驶在单排一车道的道路时，还可以根据后方车辆的接近程度控制加速度、车速。因此，还能够省略车道变更指令部55、车道变更判定部56。

在上述实施方式中，接近程度判定部53判定最接近距离ΔLb是否为最短车间距离ΔLa以下，只要进行判定接近程度运算部计算出的跟随车辆(后方车辆)的接近程度是否在规定值以上，那么接近程度判定部的构成是任何方式都可以。只要控制执行器，当判定跟随车辆的接近程度在规定值以上时，相对于判定为不足规定值时，增加自车辆的行驶加速度或增加最大车速，那么执行器控制部的构成不限于以上所述。

在上述实施方式中，在超车行驶时执行器控制部57作为有助于自动驾驶车辆的行驶动作的执行器控制了节气门用执行器13、变速用执行器23以及转向用执行器58，但还可以控制其他的执行器。在上述实施方式中，使用发动机1作为驱动源，但本发明能够同样应用于驱动源为发动机以外的车辆。在上述实施方式中，构成了能够切换手动驾驶模式和自动驾驶模式的自动驾驶车辆，但还可以构成仅以自动驾驶模式行驶的自动驾驶车辆。

可以将上述实施方式和变形例的1个或者多个任意组合起来，也可以将各变形例彼此组合起来。

采用本发明，能够根据跟随车辆的接近程度使自动驾驶车辆以适当的方式行驶。

以上，就本发明的优选实施方式进行了说明，本领域技术人员清楚地知道能够不脱离后述的权利要求书的公开范围地进行各种修改和变更。

Claims (7)

1.一种自动驾驶车辆的行驶控制装置，其为控制有助于具有自动驾驶功能的自动驾驶车辆（101）的行驶动作的执行器（AC）的自动驾驶车辆的行驶控制装置（100B），其特征在于，具有：

相对车速运算部（51），当自动驾驶车辆（101）为了超越行驶在第1车道的前方车辆而行驶在第2车道上时，算出行驶在所述第2车道上的跟随车辆相对于所述自动驾驶车辆（101）的相对车速，

接近程度运算部（52），基于所述相对车速运算部（51）算出的相对车速，计算所述跟随车辆相对于所述自动驾驶车辆的接近程度；

接近程度判定部（53），其判定由所述接近程度运算部（52）计算出的接近程度是否在规定值以上；以及

执行器控制部（57），其控制所述执行器（AC），当由所述接近程度判定部（53）判定所述跟随车辆的接近程度在所述规定值以上时，相对于判定为不足所述规定值时，使所述自动驾驶车辆（101）的最大车速增加；

所述接近程度运算部（52）基于由所述相对车速运算部（51）算出的相对车速，计算作为所述自动驾驶车辆（101）超越所述前方车辆将车道从第2车道变更到第1车道为止所需要的时间的车道变更所需时间，且计算作为在所述车道变更所需时间内后方车辆最接近所述自动驾驶车辆（101）的距离的最接近距离；

当由所述接近程度运算部（52）计算出的最接近距离为规定距离以下时，所述接近程度判定部（53）判定为接近程度为所述规定距离以上。

2.根据权利要求1所述的自动驾驶车辆的行驶控制装置，其特征在于，还具有：

所述执行器控制部（57）控制所述执行器（AC），以使由所述相对车速运算部（51）算出的相对车速越大，所述自动驾驶车辆的最大车速越增加。

3.根据权利要求1所述的自动驾驶车辆的行驶控制装置，其特征在于，还具有：

外界识别部（44），其识别所述自动驾驶车辆（101）的周边状况；以及

车道变更指令部（55），其根据由所述外界识别部（44）识别出的周边状况，做出用于超越所述前方车辆的从所述第1车道（LN1）向所述第2车道（LN2）的车道变更或超越所述前方车辆后的从所述第2车道（LN2）向所述第1车道（LN1）的车道变更的指令，

所述执行器控制部（57）控制所述执行器（AC），以使所述自动驾驶车辆（101）按照所述车道变更指令部（55）的指令进行车道变更。

4.根据权利要求3所述的自动驾驶车辆的行驶控制装置，其特征在于，还具有：

车道变更判定部（56），其判定进行了从所述第1车道（LN1）到所述第2车道（LN2）的车道变更后，是否能够进行从所述第2车道（LN2）向所述第1车道（LN1）的车道变更，

当由所述接近程度判定部（53）判定所述跟随车辆的接近程度在所述规定值以上，且由所述车道变更判定部（56）判定能够进行从所述第2车道（LN2）向所述第1车道（LN1）的车道变更时，所述车道变更指令部（55）还做出超越所述前方车辆前的从所述第2车道（LN2）向所述第1车道（LN1）的车道变更的指令。

5.根据权利要求4所述的自动驾驶车辆的行驶控制装置，其特征在于，

所述接近程度运算部（52）算出从行驶在所述第1车道（LN1）的时间点，直到变更车道到所述第2车道（LN2）并超越所述前方车辆后，再变更车道到所述第1车道（LN1）进而完成超车行驶为止所需要的时间（ta），

所述接近程度判定部（53）根据在所述时间（ta）内所述跟随车辆最接近的距离（ΔLb）是否在规定距离（ΔLa）以下，判定接近程度是否在所述规定值以上。

6.根据权利要求1至5的任一项所述的自动驾驶车辆的行驶控制装置，其特征在于，还具有：

目标加速度运算部（54），其根据由所述接近程度运算部（52）计算出的所述跟随车辆的接近程度计算目标加速度，

所述执行器控制部（57）控制所述执行器（AC），当由所述接近程度判定部（53）判定所述跟随车辆的接近程度在所述规定值以上时，相对于判定为不足所述规定值时，使所述自动驾驶车辆（101）的车速增加，且加速度变为用所述目标加速度运算部（54）计算出的目标加速度。

7.一种自动驾驶车辆的行驶控制方法，其为控制有助于具有自动驾驶功能的自动驾驶车辆（101）的行驶动作的执行器（AC）的自动驾驶车辆的行驶控制方法，其特征在于，包含以下步骤：

当自动驾驶车辆（101）为了超越行驶在第1车道的前方车辆而行驶在第2车道上时，算出行驶在所述第2车道上的跟随车辆相对于所述自动驾驶车辆（101）的相对车速的相对车速运算步骤，

基于所述相对车速运算步骤计算出的相对车速，计算所述跟随车辆相对于所述自动驾驶车辆的接近程度的接近程度运算步骤；

判定所述计算出的接近程度是否在规定值以上的接近程度判定步骤；以及

控制所述执行器（AC），当判定所述跟随车辆的接近程度在所述规定值以上时，相对于判定为不足所述规定值时，使所述自动驾驶车辆（101）的最大车速增加的车速控制步骤；

基于在所述相对车速运算步骤中计算出的相对速度，在所述接近程度运算步骤中计算作为所述自动驾驶车辆（101）超越所述前方车辆将车道从第2车道变更到第1车道为止所需的时间的车道变更所需时间，且计算作为在所述车道变更所需时间内后方车辆最接近所述自动驾驶车辆（101）的距离的最接近距离；

当在所述接近程度运算步骤中计算出的最接近距离为规定距离以下时，在所述接近程度判定步骤中判定为接近程度为所述规定距离以上。

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