CN111132882A - 车辆控制装置 - Google Patents

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Abstract

具备行驶路径控制部(10a)和自动碰撞防止控制部(10b)，行驶路径控制部(10a)更新车辆1的目标行驶路径R；自动碰撞防止控制部(10b)执行用于避开与障碍物的碰撞的自动碰撞防止控制处理(S14)。行驶路径控制部(10a)对目标行驶路径R进行修正而计算出避开障碍物的多个修正行驶路径，利用规定的评价函数J进行评价，选择1个修正行驶路径。行驶路径控制部(10a)生成对于制动控制系统(32)的第1请求信号，以使车辆(1)在修正行驶路径上行驶。另一方面，自动碰撞防止控制部(10b)输出对于车辆1的制动控制系统(32)的第2请求信号。输出控制部(10d)将第1或第2请求信号向车辆(1)的制动控制系统(32)输出。

Description

车辆控制装置
技术领域
本发明涉及车辆控制装置，尤其涉及适于在行驶中避让障碍物的车辆控制装置。
背景技术
以往提出了如下的技术：在障碍物的紧急避让时，根据这时的车速选择制动避让(仅制动操作)和转向避让(仅转向操作)的某一个，使用最优化处理来计算目标行驶路径(例如参照专利文献1)。在该技术中，选择了制动避让时，将计算条件简化为仅纵方向(车辆前后方向)的运动。此外，选择了转向避让使，将计算条件简化为仅横方向(车辆宽度方向)的运动。像这样，在该技术中，在紧急时减轻了计算负荷，所以能够确保高的计算精度，并且缩短计算时间。
现有技术文献
专利文献：
专利文献1：日本特开2010-155545号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是，根据行驶状况不同，有时在规定计算时间内不能完成目标行驶路径的计算而不能得到目标行驶路径的最优解(超时)。这种情况下，由于不能得到最优的目标行驶路径，所以可能不能更好地执行障碍物避让操作。
本发明是为了解决这样的问题而做出的，其目的在于提供一种车辆控制装置，包括障碍物避让时在内，总是能够计算目标行驶路径并且可靠地进行障碍物避让。
解决课题所采用的技术手段
为了达成上述的目的，本发明是一种车辆控制装置，具备：行驶路径控制部，反复更新车辆的目标行驶路径；以及自动碰撞防止控制部，执行避开与障碍物的碰撞的自动碰撞防止控制处理，在检测到障碍物的情况下，行驶路径控制部执行对目标行驶路径进行修正的行驶路径修正处理，以避开该障碍物，行驶路径控制部构成为，在行驶路径修正处理中，对目标行驶路径进行修正而计算避开障碍物的多个修正行驶路径，对于目标行驶路径，利用规定的评价函数对多个修正行驶路径进行评价，根据该评价来选择1个修正行驶路径，行驶路径控制部输出对于车辆的制动控制系统的第1请求信号，以使车辆在选择的修正行驶路径上行驶，自动碰撞防止控制部，相对于行驶路径控制部独立地执行自动碰撞防止控制处理，生成对于车辆的制动控制系统的第2请求信号，还具备分别从行驶路径控制部及自动碰撞防止控制部接受第1请求信号及第2请求信号的输出控制部，输出控制部将第1请求信号或第2请求信号向车辆的制动控制系统输出。
根据这样构成的本发明，在检测到障碍物的情况下，行驶路径控制部计算修正行驶路径，并基于此生成用于对制动控制系统进行控制的第1请求信号。但是，除了目标行驶路径的计算处理之外，为了避开障碍物而使用评价函数计算最优的修正行驶路径的计算处理因行驶状况不同而可能计算负荷变高、在反复计算时间(更新时间)内不能计算出最优的修正行驶路径(超时)。这种情况下，可能无法更好地避开障碍物。
因此，在本发明中，车辆控制装置具备相对于行驶路径控制部独立的自动碰撞防止控制部，该自动碰撞防止控制部用于避开与障碍物的碰撞。行驶路径控制部执行行驶路径计算及修正路径计算这样的负荷高的计算处理。但是，自动碰撞防止控制部执行负荷低的计算处理(即，用于边开与障碍物的碰撞的自动制动的计算处理)即可。因此，自动碰撞防止控制部能够至少在更新时间内可靠地完成计算处理。由此，在本发明中，即使是不能通过行驶路径控制部计算出最优的修正行驶路径的情况下，也能够通过自动碰撞防止控制部可靠地避开障碍物。由此，在本发明中，能够提高车辆的行驶安全性。
此外，在本发明中优选为，输出控制部将第2请求信号比第1请求信号更优先地输出。根据这样构成的本发明，输出控制部在接受到双方的请求信号(第1请求信号、第2请求信号)时，能够通过具有障碍物避让的更高可靠性的第2请求信号来使制动控制系统工作。
此外，在本发明中优选为，行驶路径修正处理和自动碰撞防止控制处理由单一的CPU在规定的反复计算时间内执行。根据这样构成的本发明，通过单一的CPU执行行驶路径修正处理和自动碰撞防止控制处理的双方的处理，但是能够可靠地避开与障碍物的碰撞。
发明的效果：
根据本发明，包括障碍物避让时在内，总是能够计算目标行驶路径并且可靠地进行障碍物避让。
附图说明
图1是本发明的实施方式中的车辆控制系统的构成图。
图2是本发明的实施方式中的车辆控制系统的控制框图。
图3是本发明的实施方式中的第1行驶路径的说明图。
图4是本发明的实施方式中的第2行驶路径的说明图。
图5是本发明的实施方式中的第3行驶路径的说明图。
图6是本发明的实施方式中的障碍物避让控制的说明图。
图7是表示本发明的实施方式的障碍物避让控制中的障碍物和车辆之间的会车速度的允许上限值和间距的关系的说明图。
图8是本发明的实施方式的行驶路径修正处理的说明图。
图9是本发明的实施方式的车辆模型的说明图。
图10是本发明的实施方式中的驾驶支援控制的处理流程。
图11是本发明的实施方式中的行驶路径计算处理的处理流程。
图12是本发明的实施方式中的行驶路径修正处理的处理流程。
图13是本发明的实施方式中的自动碰撞防止控制处理的处理流程。
图14是本发明的实施方式中的系统控制处理的处理流程。
图15是本发明的第2实施方式中的车辆控制系统的控制框图。
图16是本发明的第2实施方式中的驾驶支援控制的处理流程。
图17是本发明的第2实施方式中的自动车道保持处理的处理流程。
图18是本发明的第2实施方式中的系统控制处理的处理流程。
具体实施方式
以下参照附图说明本发明的实施方式的车辆控制系统。首先，参照图1及图2说明车辆控制系统的构成。图1是车辆控制系统的构成图，图2是车辆控制系统的控制框图。
本实施方式的车辆控制系统100构成为，对于车辆1(参照图3等)通过多个驾驶支援模式分别提供不同的驾驶支援控制。驾驶者能够从多个驾驶支援模式选择所期望的驾驶支援模式。
如图1所示，车辆控制系统100搭载于车辆1，具备：车辆控制装置(ECU)10、多个传感器及开关、多个控制系统、用于进行驾驶支援模式相关的用户输入的驾驶者操作部35。多个传感器及开关包括：车载摄像机21、毫米波雷达22、检测车辆的举动的多个举动传感器(车速传感器23、加速度传感器24、横摆角速度传感器25)及多个举动开关(转向角传感器26、油门传感器27、制动传感器28)、定位系统29、导航系统30。此外，多个控制系统包括发动机控制系统31、制动控制系统32、转向控制系统33。
驾驶者操作部35设置于车辆1的车厢内，可供驾驶者操作，其具备：模式选择开关36，用于从多个驾驶支援模式选择所期望的驾驶支援模式；以及设定车速输入部37，用于根据所选择的驾驶支援模式来设定出设定车速。通过由驾驶者对模式选择开关36进行操作，输出与选择的驾驶支援模式相应的驾驶支援模式选择信号。此外，通过由驾驶者对设定车速输入部37进行操作，输出设定车速信号。
ECU10由具备CPU、存储各种程序的存储器、输入输出装置等的计算机构成。ECU10基于从驾驶者操作部35接受的驾驶支援模式选择信号和设定车速信号、以及从多个传感器及开关接受的信号，向发动机控制系统31、制动控制系统32、转向控制系统33分别输出用于使发动机系统、制动系统、转向系统适当工作的请求信号。
车载摄像机21对车辆1的周围进行摄像，并输出所摄像的图像数据。ECU10基于图像数据，确定对象物(例如车辆、行人、道路、区划线(车道边界线、白线、黄线)、交通信号灯、交通标识、停止线、路口、障碍物等)。另外，ECU10也可以通过交通基础设施或车车间通信等，经由车载通信设备从外部取得对象物的信息。
毫米波雷达22是测定对象物(特别是先行车、停车车辆、行人、障碍物等)的位置及速度的测定装置，朝向车辆1的前方发送电波(发送波)，并接收发送波被对象物反射而生成的反射波。然后，毫米波雷达22基于发送波和接收波，测定车辆1和对象物之间的距离(例如车间距离)、以及对象物相对于车辆1的相对速度。另外，在本实施方式中，也可以取代毫米波雷达22，而使用激光雷达或超声波传感器等来测定与对象物的距离和相对速度。此外，也可以使用多个传感器来构成位置及速度测定装置。
车速传感器23检测车辆1的绝对速度。
加速度传感器24检测车辆1的加速度(前后方向的纵加速度、横方向的横加速度)。另外，加速度包括增速侧(正)及减速侧(负)。
横摆角速度传感器25检测车辆1的横摆角速度。
转向角传感器26检测车辆1的方向盘的旋转角度(转向角)。
油门传感器27检测油门踏板的踩下量。
制动传感器28检测制动踏板的踩下量。
定位系统29是GPS系统及/或陀螺仪系统，检测车辆1的位置(当前车辆位置信息)。
导航系统30能够在内部存放地图信息，并向ECU10提供地图信息。ECU10基于地图信息及当前车辆位置信息，确定在车辆1的周围(特别是行进方向前方)存在的道路、路口、交通信号灯、建筑物等。地图信息也可以存放在ECU10内。
发动机控制系统31是对车辆1的发动机进行控制的控制器。在需要使车辆1加速或者减速的情况下，ECU10向发动机控制系统31输出请求发动机输出的变更的发动机输出变更请求信号。
制动控制系统32是对车辆1的制动装置进行控制的控制器。在需要使车辆1减速的情况下，ECU10向制动控制系统32输出请求产生向车辆1的制动力的制动请求信号。
转向控制系统33是对车辆1的转向装置进行控制的控制器。在需要变更车辆1的行进方向的情况下，ECU10向转向控制系统33输出请求变更转向方向的转向方向变更请求信号。
如图2所示，ECU10具备作为行驶路径控制部10a、自动碰撞防止控制部10b、输入处理部10c、输出控制部10d起作用的单一的CPU。输入处理部10c对从多个传感器/开关及驾驶者操作部35接受的输入信息进行处理。行驶路径控制部10a及自动碰撞防止控制部10b使用处理后的输入信息执行运算处理。在本实施方式中，紧急性较高的自动紧急避让控制、即自动碰撞防止控制，相对于通常的行驶路径控制独立地执行。另外，在本实施方式中，单一的CPU执行多个上述功能，但是不限于此，也可以由多个CPU执行这些功能。
在本实施方式中，自动紧急避让控制是为了在紧急时变更车辆1的举动，至少生成对于发动机控制系统31、制动控制系统32、或者转向控制系统33的某1个或某几个的请求信号的控制。
行驶路径控制部10a基于输入信息，计算目标行驶路径，生成对于发动机控制系统31、制动控制系统32、转向控制系统33的第1请求信号，以使车辆1在该目标行驶路径上行驶。自动碰撞防止控制部10b基于输入信息，对制动控制系统32生成第2请求信号，以使紧急自动制动工作，从而避免与障碍物碰撞。输出控制部10d将从控制部10a、10b接受的请求信号选择性地输出至发动机控制系统31、制动控制系统32、转向控制系统33。
接着，说明本实施方式的车辆控制系统100所具备的驾驶支援模式。在本实施方式中，作为驾驶支援模式，具备4个模式(先行车跟随模式、自动速度控制模式、速度限制模式、基本控制模式)。
＜先行车跟随模式＞
先行车跟随模式基本上是一边在车辆1和先行车之间维持与车速相应的规定的车间距离、一边使车辆1跟随先行车行驶的模式，伴随着车辆控制系统100进行的自动的转向控制、速度控制(发动机控制、制动控制)、障碍物避让控制(速度控制及转向控制)。
在先行车跟随模式下，根据能否检测到车道两端部、以及是否有先行车，进行不同的转向控制及速度控制。在此，车道两端部指的是，车辆1所行驶的车道的两端部(白线等的区划线、道路端、路缘石、中央分离带、护栏等)，是与相邻的车道或人行道等的边界。作为行驶路端部检测部的ECU10从车载摄像机21拍摄的图像数据检测该车道两端部。此外，也可以从导航系统30的地图信息检测车道两端部。但是，例如车辆1不是在铺装道路行驶，而是在不存在车道的平原行驶的情况下，或者从车载摄像机21的图像数据的读取不良等的情况下，可能无法检测到车道两端部。
另外，在上述实施方式中，将ECU10作为行驶路端部检测部，但是不限于此，也可以由作为行驶路端部检测部的车载摄像机21检测车道两端部，还可以由作为行驶路端部检测部的车载摄像机21和ECU10共同检测车道两端部。
此外，在本实施方式中，作为先行车检测部的ECU10利用车载摄像机21的图像数据及毫米波雷达22的测定数据来检测先行车。具体地说，利用车载摄像机21的图像数据，检测在前方行驶的其他车辆来作为行驶车。进而，在本实施方式中，利用毫米波雷达22的测定数据，在车辆1和其他车辆的车间距离为规定距离(例如400～500m)以下的情况下，将该其他车辆作为先行车检测。
另外，在上述实施方式中，将ECU10作为先行车检测部，但是不限于此，也可以由作为先行车检测部的车载摄像机21检测在前方行驶的其他车辆，还可以除了ECU10之外，车载摄像机21及毫米波雷达22也构成先行车辆检测部的一部分。
(先行车跟随模式：能够检测车道)
首先，在检测到车道两端部的情况下，车辆1被进行转向控制，以在车道的中央附近行驶，并且被进行速度控制，以维持由驾驶者使用设定车速输入部37、或者由系统100基于规定的处理预先设定的设定车速(一定速度)。另外，设定车速大于限制车速(按照速度标识或弯道的曲率规定的限制速度)的情况下，限制车速优先，车辆1的车速被限制为限制车速。按照弯道的曲率规定的限制速度通过规定的计算式来计算，弯道的曲率越大(曲率半径越小)，则设定为越低速度。
另外，车辆1的设定车速大于先行车的车速的情况下，车辆1被进行速度控制，一边维持与车速相应的车间距离，一边跟随先行车。此外，跟随的先行车因车道变更等不再存在于车辆1的前方时，车辆1再次被进行速度控制，以维持设定车速。
(先行车跟随模式：不能检测到车道、有先行车)
此外，未检测到车道两端部、且存在先行车的情况下，车辆1被进行转向控制，以跟随先行车的行驶轨迹，并且被进行速度控制，以跟随先行车的行驶轨迹上的速度。
(先行车跟随模式：不能检测到车道、无先行车)
此外，未检测到车道两端部、且先行车也不存在的情况下，不能确定行驶路上的行驶位置(不能检测区划线等、不能跟随先行车)。这种情况下，通过由驾驶者对方向盘、油门踏板、制动踏板进行操作，执行转向控制及速度控制，以按照驾驶员的意愿维持或变更当前的行驶举动(转向角、横摆角速度、车速、加速度等)。
另外，在先行车跟随模式下，无论先行车的有无、车道两端部的检测的可否，还自动地执行后述的障碍物避让控制(速度控制及转向控制)。
＜自动速度控制模式＞
此外，自动速度控制模式是进行速度控制以维持由驾驶者或者由系统100预先设定的规定的设定车速(一定速度)，伴随着车辆控制系统100的自动的速度控制(发动机控制、制动控制)、障碍物避让控制(速度控制)，但是不伴随转向控制。在该自动速度控制模式下，车辆1以维持设定车速的方式行驶，但是可能会因驾驶者踩下油门踏板而增速到超过设定车速。此外，驾驶者进行了制动操作的情况下，驾驶者的意愿优先，从设定车速减速。此外，追上先行车的情况下，被进行速度控制，以一边维持与车速相应的车间距离，一边跟随先行车，当先行车不再存在时，再次进行速度控制，以恢复为设定车速。
＜速度限制模式＞
此外，速度限制模式是进行速度控制以使车辆1的车速不超过速度标识的限制速度或由驾驶者设定的设定速度的模式，伴随着车辆控制系统100的自动的速度控制(发动机控制)。限制速度可以通过由ECU10对车载摄像机21拍摄的速度标识或路面上的速度标示的图像数据进行图像识别处理来确定，也可以通过与外部的无线通信来接收。在速度限制模式下，即使驾驶者踩下油门踏板而想要超过限制速度，车辆1也只会增速到限制速度。
＜基本控制模式＞
此外，基本控制模式是未通过驾驶者操作部35选择驾驶支援模式时的模式(关闭模式)，不进行车辆控制系统100的自动的转向控制及速度控制。但是，执行自动碰撞防止控制，在该控制中，车辆1可能与先行车等碰撞的情况下，自动地执行制动控制而避免碰撞。此外，自动碰撞防止控制在先行车跟随模式、自动速度控制、速度限制模式下也同样地执行。
此外，在自动速度控制模式、速度限制模式及基本控制模式下，均进一步执行后述的障碍物避让控制(仅速度控制，或者速度控制及转向控制)。
接着，参照图3～图5说明在本实施方式的车辆控制系统100中计算的多个行驶路径。图3～图5分别是第1行驶路径～第3行驶路径的说明图。在本实施方式中，ECU10在时间上反复计算以下的第1行驶路径R1～第3行驶路径R3(例如每隔0.1秒)。在本实施方式中，ECU10基于传感器等的信息，计算从当前时点到经过规定期间(例如3秒)为止的期间的行驶路径。行驶路径Rx(x＝1、2、3)通过行驶路径上的车辆1的目标位置(Px_k)及目标速度(Vx_k)来确定(k＝0、1、2、···、n)。进而，在各目标位置，除了目标速度以外，还对多个变量(加速度、加速度变化量、横摆角速度、转向角、车辆角度等)确定目标值。
另外，图3～图5中的行驶路径(第1行驶路径～第3行驶路径)不考虑与车辆1所行驶的行驶路上或行驶路周边的障碍物(包括停车车辆、行人等)有关的障碍物信息，基于行驶路的形状、先行车的行驶轨迹、车辆1的行驶举动及设定车速来计算。像这样，在本实施方式中，障碍物信息不被考虑在计算中，所以能够降低这些多个行驶路径的整体的计算负荷。
以下，为了便于理解，说明车辆1在由直线区间5a、弯道区间5b、直线区间5c构成的道路5上行驶的情况下计算的各行驶路径。道路5由左右的车道5L、5R构成。在当前时点，车辆1在直线区间5a的车道5L上行驶。
(第1行驶路径)
如图3所示，第1行驶路径R1按照道路5的形状设定规定期间量，以使车辆1维持作为行驶路的车道5L内的行驶。详细地说，第1行驶路径R1在直线区间5a、5c被设定为使车辆1维持车道5L的中央附近的行驶，在弯道区间5b被设定为使车辆1在比车道5L的宽度方向中央靠内侧(弯道区间的曲率半径L的中心O侧)行驶。
ECU10对于由车载摄像机21拍摄的车辆1的周围的图像数据进行图像识别处理，检测车道两端部6L、6R。车道两端部如上述那样，是区划线(白线等)或路肩等。进而，ECU10基于检测到的车道两端部6L、6R，计算车道5L的车道宽度W及弯道区间5b的曲率半径L。此外，也可以从导航系统30的地图信息取得车道宽度W及曲率半径L。进而，ECU10从图像数据读取速度标识S或路面上标示的限制速度。另外，如上述那样，也可以通过与外部的无线通信来取得限制速度。
ECU10在直线区间5a、5c中，以车辆1的宽度方向中央部(例如重心位置)通过车道两端部6L、6R的宽度方向的中央部的方式，设定第1行驶路径R1的多个目标位置P1_k。
另一方面，ECU10在弯道区间5b中，在弯道区间5b的长度方向的中央位置P1_c将从车道5L的宽度方向中央位置向里侧的位移量Ws设定为最大。该位移量Ws基于曲率半径L、车道宽度W、车辆1的宽度尺寸D(存放在ECU10的存储器中的规定值)来计算。然后，ECU10以将弯道区间5b的中央位置P1_c和直线区间5a、5c的宽度方向中央位置平滑地连结的方式，设定第1行驶路径R1的多个目标位置P1_k。另外，在向弯道区间5b的进入前后，也可以在直线区间5a、5c的里侧设定第1行驶路径R1。
第1行驶路径R1的各目标位置P1_k处的目标速度V1_k，原则上设定为由驾驶者通过驾驶者操作部35的设定车速输入部37、或者由系统100预先设定的规定的设定车速(一定速度)。但是，该设定车速超过了从速度标识S等取得的限制速度、或者按照弯道区间5b的曲率半径L规定的限制速度的情况下，行驶路径上的各目标位置P1_k的目标速度V1_k被限制为2个限制速度之中的更低速的限制速度。进而，ECU10根据车辆1的当前的举动状态(即，车速、加速度、横摆角速度、转向角、横加速度等)，对目标位置P1_k、目标车速V1_k适当地进行修正。例如，当前车速与设定车速较大不同的情况下，对目标车速进行修正，以使车速接近设定车速。
(第2行驶路径)
此外，如图4所示，第2行驶路径R2以跟随先行车3的行驶轨迹的方式设定规定期间的量。ECU10基于车载摄像机21的图像数据、毫米波雷达22的测定数据、车速传感器23的车辆1的车速，持续地计算先行车3在车辆1所行驶的车道5L上的位置及速度，并将它们作为先行车轨迹信息存储，基于该先行车轨迹信息，设定先行车3的行驶轨迹，作为第2行驶路径R2(目标位置P2_k、目标速度V2_k)。
(第3行驶路径)
此外，如图5所示，第3行驶路径R3基于驾驶者对车辆1的当前的驾驶状态，设定规定期间量。即，第3行驶路径R3基于从车辆1的当前的行驶举动推测的位置及速度来设定。
ECU10基于车辆1的转向角、横摆角速度、横加速度，计算规定期间量的第3行驶路径R3的目标位置P3_k。但是，在检测到车道两端部的情况下，ECU10以使计算出的第3行驶路径R3不与车道端部接近或交叉的方式，对目标位置P3_k进行修正。
此外，ECU10基于车辆1的当前的车速、加速度，计算规定期间量的第3行驶路径R3的目标速度V3_k。另外，目标速度V3_k超过了从速度标识S等取得的限制速度的情况下，也可以对目标速度V3_k进行修正，以不超过限制速度。
接着，说明本实施方式的车辆控制系统100中的驾驶支援模式和行驶路径的关系。在本实施方式中，驾驶者对模式选择开关36进行操作而选择了1个驾驶支援模式时，ECU10根据传感器等的测定数据，选择第1行驶路径R1～第3行驶路径R3之中的某1个。
在先行车跟随模式的选择时，如果检测到车道两端部，则无论先行车的有无，都应用第1行驶路径。这种情况下，通过设定车速输入部37设定的设定车速成为目标速度。
另一方面，在先行车跟随模式的选择时，未检测到车道两端部、但检测到先行车的情况下，应用第2行驶路径。这种情况下，目标速度根据先行车的车速来设定。此外，在先行车跟随模式的选择时，未检测到车道两端部、也未检测到先行车的情况下，应用第3行驶路径。
此外，在自动速度控制模式的选择时，应用第3行驶路径。自动速度控制模式是如上述那样自动地执行速度控制的模式，通过设定车速输入部37设定的设定车速成为目标速度。此外，基于驾驶者对方向盘的操作，执行转向控制。
此外，在速度限制模式的选择时，也应用第3行驶路径。速度限制模式也是如上述那样自动地执行速度控制的模式，目标速度在限制速度以下的范围内根据驾驶者对油门踏板的踩下量来设定。此外，基于驾驶者对方向盘的操作，执行转向控制。
此外，在基本控制模式(关闭模式)的选择时，应用第3行驶路径。基本控制模式基本上与在速度限制模式下未设定限制速度的状态同样。
接着，参照图6～图9说明在本实施方式的车辆控制系统100中执行的障碍物避让控制及伴随于此的行驶路径修正处理。图6是障碍物避让控制的说明图，图7是表示障碍物避让控制中的障碍物和车辆之间的会车速度的允许上限值与间距的关系的说明图，图8是行驶路径修正处理的说明图，图9是车辆模型的说明图。
在图6中，车辆1在行驶路(车道)7上行驶，与行驶中或者停车中的车辆3会车，并追过车辆3。
一般来说，与道路上或道路附近的障碍物(例如先行车、停车车辆、行人等)会车(或者超过)时，车辆1的驾驶者在与行进方向正交的横方向上在车辆1和障碍物之间保持规定的间距或间隔(横方向距离)，并且减速到燃车辆1的驾驶者感到安全的速度。具体地说，为了避免先行车突然变道、从障碍物的死角走出行人、停车车辆的车门打开等危险，间距越小，则相对于障碍物的相对速度越小。
此外，一般来说，从后方接近先行车时，车辆1的驾驶者根据沿着行进方向的车间距离(纵方向距离)来调整速度(相对速度)。具体地说，车间距离较大时，较的维持接近速度(相对速度)，但是车间距离变小时，接近速度降为低速。并且，在规定的车间距离，两车辆之间的相对速度成为零。这在先行车是停车车辆的情况下也同样。
像这样，驾驶者一边考虑障碍物和车辆1之间的距离(包括横方向距离及纵方向距离)与相对速度的关系，一边驾驶车辆1以避开危险。
在此，在本实施方式中，如图6所示，车辆1对于从车辆1检测到的障碍物(例如停车车辆3)，在障碍物的周围(遍及横方向区域、后方区域及前方区域)或者至少障碍物和车辆1之间设定规定了车辆1的行进方向上相对速度的允许上限值的2维分布(速度分布区域40)。在速度分布区域40中，在障碍物的周围的各点设定相对速度的允许上限值Vlim。在本实施方式中，在全部驾驶支援模式下，实施用于防止车辆1相对于障碍物的相对速度超过速度分布区域40内的允许上限值Vlim的障碍物避让控制。
从图6可知，速度分布区域40原则上设定为，距障碍物的横方向距离及纵方向距离越小(离障碍物越近)，则相对速度的允许上限值越小。此外，在图6中，为了便于理解，示出了将具有同一允许上限值的点连结的等相对速度线。等相对速度线a、b、c、d分别相当于允许上限值Vlim为0km/h、20km/h、40km/h、60km/h。在本例中，各等相对速度区域设定为大致矩形。
另外，速度分布区域40并不是必须遍及障碍物的全周设定，至少在障碍物的后方及车辆1所存在的障碍物的横方向的一侧(在图6中是车辆3的右侧区域)设定即可。
如图7所示，在车辆1以某绝对速度行驶时，对于障碍物的横方向设定的允许上限值Vlim到间距X为D0(安全距离)为止是0(零)km/h，在D0以上以2次函数增加(Vlim＝k(X－D0)2。其中，X≥D0)。即，为了确保安全，在间距X为D0以下，车辆1的相对速度成为零。另一方面，在间距X为D0以上时，间距越大，则车辆1能够以越大的相对速度会车。
在图7的例子中，障碍物的横方向上的允许上限值由Vlim＝f(X)＝k(X－D0)2定义。另外，k是与Vlim相对于X的变化程度相关联的增益系数，依赖于障碍物的种类等而设定。此外，D0也依赖于障碍物的种类等而设定。
另外，在本实施方式中，Vlim定义为X的2次函数，但是不限于此，也可以由其他函数(例如一次函数等)定义。此外，参照图7说明了障碍物的横方向的允许上限值Vlim，但是包含障碍物的纵方向在内的所有径方向也能够同样地设定。这时，系数k、安全距离D0能够按照相对于障碍物的方向来设定。
另外，速度分布区域40能够基于各种参数设定。作为参数，例如可以想到车辆1和障碍物的相对速度、障碍物的种类、车辆1的行进方向、障碍物的移动方向及移动速度、障碍物的长度、车辆1的绝对速度等。即，能够基于这些参数来选择系数k及安全距离D0。
此外，在本实施方式中，障碍物包括车辆、行人、自行车、坎、沟、洞、落下物等。进而，车辆能够以汽车、卡车、摩托车来区分。行人能够以大人、小孩、人群来区分。
如图6所示，车辆1在行驶路7上行驶时，车辆1的ECU10基于来自车载摄像机21的图像数据来检测障碍物(车辆3)。这时，确定障碍物的种类(这种情况下是车辆、行人)。
此外，ECU10基于毫米波雷达22的测定数据及车速传感器23的车速数据，计算障碍物(车辆3)相对于车辆1的位置、相对速度、以及绝对速度。另外，障碍物的位置包含沿着车辆1的行进方向的x方向位置(纵方向距离)和沿着与行进方向正交的横方向的y方向位置(横方向距离)。
ECU10对于检测到的所有障碍物(图6的情况下是车辆3)分别设定速度分布区域40。然后，ECU10进行障碍物避让控制，以使车辆1的速度不超过速度分布区域40的允许上限值Vlim。因此，ECU10伴随着障碍物避让控制，对按照驾驶者选择的驾驶支援模式应用的目标行驶路径进行修正。
即，车辆1在目标行驶路径上行驶时，在某目标位置目标速度超过了由速度分布区域40规定的允许上限值的情况下，不变更目标位置而降低目标速度(图6的路径Rc1)，或者不变更目标速度而将目标位置变更到迂回路径上，以使目标速度不超过允许上限值(图6的路径Rc3)，或者变更目标位置及目标速度的双方(图6的路径Rc2)。
例如，图6示出了计算出的目标行驶路径R是在行驶路7的宽度方向的中央位置(目标位置)以60km/h(目标速度)行驶的路径的情况。这种情况下，在前方作为障碍物存在停车车辆3，但是如上述那样，在目标行驶路径R的计算阶段，为了减小计算负荷，不考虑该障碍物。
在目标行驶路径R上行驶时，车辆1依次横穿速度分布区域40的等相对速度线d、c、c、d。即，以60km/h行驶的车辆1进入等相对速度线d(允许上限值Vlim＝60km/h)的内侧的区域。因此，ECU10对目标行驶路径R进行修正，以将目标行驶路径R的各目标位置处的目标速度限制为允许上限值Vlim以下，生成修正后的目标行驶路径Rc1。即，在修正后的目标行驶路径Rc1中，在各目标位置，随着接近车辆3，目标速度逐渐降低到40km/h以下，以使目标车速成为允许上限值Vlim以下，然后随着远离车辆3，目标速度逐渐增加到原来的60km/h。
此外，目标行驶路径Rc3是不变更目标行驶路径R的目标速度(60km/h)、因此在等相对速度线d(相当于相对速度60km/h)的外侧行驶的路径。ECU10为了维持目标行驶路径R的目标速度，以变更目标位置的方式对目标行驶路径R进行修正，以使目标位置位于等相对速度线d上或者其外侧，生成目标行驶路径Rc3。因此，目标行驶路径Rc3的目标速度维持为目标行驶路径R的目标速度即60km/h。
此外，目标行驶路径Rc2是变更目标行驶路径R的目标位置及目标速度的双方的路径。在目标行驶路径Rc2，目标速度不维持60km/h，随着接近车辆3而逐渐降低，然后随着远离车辆3而逐渐增加到原来的60km/h。
如目标行驶路径Rc1那样不变更目标行驶路径R的目标位置而仅变更目标速度的修正，能够应用到伴随着速度控制、但是不伴随转向控制的驾驶支援模式(例如自动速度控制模式、速度限制模式、基本控制模式)。
此外，如目标行驶路径Rc3那样不变更目标行驶路径R的目标速度、仅变更目标位置的修正，能够应用到伴随着转向控制的驾驶支援模式(例如先行车跟随模式)。
此外，如目标行驶路径Rc2那样既变更目标行驶路径R的目标位置、又变更目标速度的修正，能够应用到伴随着速度控制及转向控制的驾驶支援模式(例如先行车跟随模式)。
接着，如图8所示，ECU10(行驶路径控制部10a)基于上述的传感器信息等，计算目标行驶路径R。然后，在障碍物检测时，ECU10通过行驶路径修正处理，按照驾驶支援模式等计算修正行驶路径R1～R3。在本实施方式中，该行驶路径修正处理是使用了评价函数J的最优化处理。
ECU10将评价函数J、制约条件及车辆模型存储在存储器内。ECU10在行驶路径修正处理中在满足制约条件及车辆模型的范围内计算评价函数J成为最小的修正行驶路径(最优化处理)。
评价函数J具有多个评价因子。本例的评价因子例如是用来对于速度(纵方向及横方向)、加速度(纵方向及横方向)、加速度变化量(纵方向及横方向)、横摆角速度、相对于车道中心的横位置、车辆角度、转向角、其他的软制约评价目标行驶路径和修正行驶路径的差的函数。
评价因子包括：与车辆1的纵方向的举动有关的评价因子(纵方向评价因子：纵方向的速度、加速度、加速度变化量等)、与车辆1的横方向的举动有关的评价因子(横方向评价因子：横方向的速度、加速度、加速度变化量、横摆角速度、相对于车道中心的横位置、车辆角度、转向角等)。
具体地说，评价函数J用下式表述。
Figure BDA0002391162490000161
在式中，Wk(Xk－Xrefk)2是评价因子，Xk是与修正行驶路径的评价因子有关的物理量，Xrefk是与目标行驶路径(修正前)的评价因子有关的物理量，Wk是评价因子的权重值(例如0≤Wk≤1)(其中，k＝1～n)。因此，本实施方式的评价函数J相当于对n个评价因子的物理量加权了修正行驶路径的物理量相对于假定为不存在障碍物而计算出的目标行驶路径(修正前)的物理量的差的平方和，并遍及规定期间(例如N＝3秒)的行驶路径长而合计的值。
制约条件包含限制车辆1的举动的至少1个制约因子。各制约因子与某个评价因子直接或者间接地关联。因此，车辆1的举动(即评价因子的物理量)被制约条件限制，从而能够使基于评价函数J的最优化处理尽早收敛，能够缩短计算时间。另外，制约条件根据驾驶支援模式而不同地设定。
本例的制约因子例如包括：速度(纵方向及横方向)、加速度(纵方向及横方向)、加速度变化量(纵方向及横方向)、车速时间偏差、相对于中心位置的横位置、车间距离时间偏差、转向角、转向角速度、转向扭矩、转向扭矩速率、横摆角速度、车辆角度。对这些制约因子分别设定允许的数值范围(例如，－5m/s2≤纵加速度≤4m/s2、－4m/s2≤横加速度≤4m/s2)。例如，对乘坐舒适性影响较大的纵方向及横方向的加速度被制约条件限制，从而能够限制修正行驶路径中的纵G及横G的最大值。
车辆模型规定车辆1的物理运动，用以下的运动方程式表述。该车辆模型在本例中是图9所示的2轮模型。通过用车辆模型来规定车辆1的物理运动，能够计算出行驶时的不适感较少的修正行驶路径，并且能够使基于评价函数J的最优化处理尽早收敛。
Figure BDA0002391162490000162
Figure BDA0002391162490000163
在图9及式中，m是车辆1的质量，I是车辆1的偏转惯性扭矩、l是轴距、lf是车辆重心点和前车轴间的距离，lr是车辆重心点和后车轴间的距离，Kf是前轮每个轮的轮胎转向力，Kr是后轮每个轮的轮胎转向力，V是车辆1的车速，δは前轮的实际转向角，β是车辆重心点的横滑角，r是车辆1的偏转角速度，θ是车辆1的偏转角，y是车辆1相对于绝对空间的横位移，t是时间。
ECU10基于目标行驶路径、制约条件、车辆模型、障碍物信息等，从多个修正行驶路径中计算评价函数J成为最小的修正行驶路径。即，在行驶路径修正处理中，ECU10作为输出最优化问题的解的解算机起作用。因此，作为最优解计算出的修正行驶路径是选择了能够相对于障碍物确保适当的距离和相对速度，并且最沿着(接近)修正前的目标行驶路径者。
接着，参照图10～图14说明本实施方式的车辆控制系统100中的驾驶支援控制的处理流程。图10是驾驶支援控制的处理流程，图11是行驶路径计算处理的处理流程，图12是行驶路径修正处理的处理流程，图13是自动碰撞防止控制处理的处理流程，图14是系统控制处理的处理流程。
ECU10每隔规定时间(例如0.1秒)反复执行图10的处理流程。首先，ECU10(输入处理部10c)执行信息取得处理(S11)。在信息取得处理中，ECU10从定位系统29及导航系统30取得当前车辆位置信息及地图信息(S11a)，从车载摄像机21、毫米波雷达22、车速传感器23、加速度传感器24、横摆角速度传感器25、驾驶者操作部35等取得传感器信息(S11b)，从转向角传感器26、油门传感器27、制动传感器28等取得开关信息(S11c)。
接着，ECU10(输入处理部10c)使用在信息取得处理(S11)中取得的各种信息，执行规定的信息检测处理(S12)。在信息检测处理中，ECU10从当前车辆位置信息、地图信息、以及传感器信息，检测与车辆1的周围及前方区域中的行驶路形状有关的行驶路信息(直线区间及弯道区间的有无、各区间长度、弯道区间的曲率半径、车道宽度、车道两端部位置、车道数、路口的有无、由弯道曲率规定的限制速度等)、行驶规制信息(限制速度、红灯等)、先行车轨迹信息(先行车的位置及速度)(S12a)。
此外，ECU10从开关信息检测与驾驶者的车辆操作有关的车辆操作信息(转向角、油门踏板踩下量、制动踏板踩下量等)(S12b)，进而，从开关信息及传感器信息检测与车辆1的举动有关的行驶举动信息(车速、纵加速度、横加速度、横摆角速度等)(S12c)。
接着，ECU10(行驶路径控制部10a)基于通过计算得到的信息，执行行驶路径控制处理(S13)。行驶路径控制处理包括行驶路径计算处理(S13a)、行驶路径修正处理(S13b)、第1请求信号生成处理(S13c)。
在行驶路径计算处理(S13a)中，如上述那样，计算第1行驶路径、第2行驶路径或第3行驶路径。
在行驶路径修正处理(S13b)中，ECU10基于障碍物信息(例如图6所示的停车车辆3)，对目标行驶路径进行修正。在行驶路径修正处理中，按照原则上选择的驾驶支援模式，对行驶路径进行修正，以通过速度控制及/或转向控制使车辆1避开障碍物。
在第1请求信号生成处理(S13c)中，ECU10按照选择的驾驶支援模式，生成向相应的控制系统(发动机控制系统31、制动控制系统32、转向控制系统33)输出的请求信号，以使车辆1在最终计算出的行驶路径上行驶。具体地说，ECU10按照由计算出的目标行驶路径(修正行驶路径)确定的发动机、制动、转向的目标控制量，生成第1请求信号(发动机请求信号、制动请求信号、转向请求信号)。
另一方面，ECU10(自动碰撞防止控制部10b)与行驶路径控制处理(S13)并行地执行自动碰撞防止控制处理(S14)，生成第2请求信号(制动请求信号)。
进而，ECU10(输出控制部10d)基于生成的第1请求信号或第2请求信号，向发动机控制系统31、制动控制系统32、转向控制系统33输出请求信号(系统控制处理；S15)。
接着，参照图11说明图10的行驶路径计算处理(S13a)的详细处理流程。
首先，ECU10基于从模式选择开关36接受的驾驶支援模式选择信号，判定驾驶者是否选择了先行车跟随模式(S21)。
选择了先行车跟随模式的情况下(S21：是)，ECU10基于传感器信息等，判定是否检测到车道两端部位置(S22)。检测到车道两端部位置的情况下(S22：是)，计算第1行驶路径作为目标行驶路径(S23)。另外，未检测到先行车的情况下，将先行车车速作为目标车速使用，未检测到先行车的情况下，将设定车速作为目标车速使用。
在第1行驶路径的计算处理中，ECU10基于设定车速、车道两端部、车道宽度、限制速度、车速、纵加速度、横摆角速度、转向角、横加速度等，计算规定期间量(例如3秒)的行驶路径R1。行驶路径R1的目标位置设定为，在直线区间是在车道中央附近行驶，在弯道区间以转弯半径变大的方式在弯道的里侧行驶。此外，行驶路径R1的目标速度设定为，将设定车速、交通标识的限制车速、以及由弯道曲率规定的限制车速之中的最低速的速度作为上限速度。
此外，未检测到车道两端部位置的情况下(S22：否)，ECU10基于传感器信息等，判定是否检测到先行车(S24)。
未检测到车道两端部位置、但是检测到先行车的情况下(S24：是)，ECU10计算第2行驶路径作为目标行驶路径(S25)。在第2行驶路径的计算处理中，ECU10根据从传感器信息等取得的先行车的先行车轨迹信息(位置及速度)计算规定期间量的行驶路径R2，以在先行车和车辆1之间维持规定的车间距离，并且延迟驶过车间距离的时间量地跟随先行车的举动(位置及速度)。
此外，未选择先行车跟随模式的情况下(S21：否)、以及在先行车跟随模式选择时既未检测到车道两端部位置又未检测到先行车的情况下(S24：否)，ECU10计算第3行驶路径作为目标行驶路径(S26)。在第3行驶路径的计算处理中，ECU10基于车辆操作信息、行驶举动信息等，计算从当前的车辆1的举动推测的规定期间量的行驶路径R3。
接着，参照图12说明图10的行驶路径修正处理(S13b)的详细处理流程。
首先，ECU10使用在信息取得处理(S11)中取得的各种信息，取得障碍物信息(先行车或障碍物的有无、位置、速度等)(S31)。
然后，ECU10基于障碍物信息，在判定为未检测到障碍物时(S32：否)，结束处理，在判定为检测到障碍物时(S32：是)，根据障碍物信息和车辆1的行驶举动信息等，设定速度分布区域(参照图6)(S33)。
接着，ECU10按照传感器/开关信息(例如驾驶支援模式选择信号)，读取评价函数J、制约条件、车辆模型(S34)。然后，ECU10基于通过行驶路径计算处理(S13)计算出的目标行驶路径、速度分布区域(S33)、评价函数J、制约条件、车辆模型、传感器/开关信息等，使用评价函数J执行修正行驶路径的最优化处理(S35)。在该最优化处理中，反复对多个修正行驶路径候选计算评价函数J的评价值，直到计算出最优化的修正行驶路径。输出该评价值成为最小的修正行驶路径。
接着，参照图13说明图10的自动碰撞防止控制处理(S14)的详细处理流程。
首先，ECU10使用在信息取得处理(S11)中取得的各种信息，取得障碍物信息(先行车或障碍物的有无、位置、速度等)(S41)。
然后，ECU10计算从车辆1的当前的举动状态(即车速、加速度、横摆角速度、转向角、横加速度等)预测的车辆1的规定期间量(例如3秒)的预测行驶路径，判定在该预测行驶路径上是否存在障碍物(S42)。
在预测行驶路径上不存在障碍物的情况下(S42：否)，ECU10结束处理。另一方面，在预测行驶路径上存在障碍物的情况下(S42：是)，ECU10进行与障碍物的碰撞判定(S43)。在该碰撞判定处理(S43)中，判定到车辆1与障碍物碰撞为止的碰撞富余时间(TTC＝距离/相对速度)是否为规定的自动制动发生时间Tth(例如1秒)以内。
在TTC超过Tth的情况下，ECU10判定为没有碰撞可能性(S43：否)，结束处理。另一方面，在TTC为Tth以下的情况下，ECU10判定为有碰撞可能性(S43：是)。
ECU10在判定为有碰撞可能性时(S43：是)，生成第2请求信号(S44)，结束处理。第2请求信号是为了使车辆1急减速而避开与障碍物的碰撞、对于制动控制系统32设定的产生规定大小的制动力的制动请求信号。
另外，第2请求信号仅在存在与障碍物的碰撞可能性的情况下生成。即，第2请求信号并不是必须每隔图10的驾驶支援控制的反复执行时间(例如0.1秒)生成，仅在有碰撞可能性的紧急时生成。此外，在预测行驶路径上不存在障碍物的情况、以及没有碰撞可能性的情况下，ECU10也可以生成包含Null值的形式上的第2请求信号(Null信号)。
接着，参照图14说明图10的系统控制处理(S15)的详细处理流程。
首先，说明从ECU10向外部的控制系统输出的请求信号之中的与制动控制有关的制动请求信号。
ECU10在向外部输出请求信号时，判定是否通过自动碰撞防止控制处理(S14)生成了第2请求信号(制动请求信号)(S51)。未生成实质的(不是Null信号)第2请求信号的情况下(S51：否)，由于不是紧急时，ECU10将由行驶路径控制处理(S13)生成的第1请求信号向外部输出(S52)，并结束处理。
另一方面，生成了第2请求信号的情况下(S51：是)，由于是紧急时，ECU10将第2请求信号(制动请求信号)向外部(制动控制系统32)输出(S53)，并结束处理。
另外，关于发动机请求信号和转向请求信号，无论第2请求信号的有无，ECU10都将第1请求信号中包含的发动机请求信号和转向请求信号向外部(发动机控制系统31、转向控制系统33)输出。
另外，例如在先行车跟随模式下执行了自动速度/转向控制的情况下，如果未适当地执行行驶路径控制处理(S13)，则通过行驶路径修正处理(S13b)计算修正行驶路径，以安全地避开障碍物。因此，不会通过自动碰撞防止控制处理(S14)生成第2请求信号。因此，生成第2请求信号是例如产生了高计算负荷而行驶路径控制处理(S13)在规定计算时间内未完全结束的情况(超时)。由此，这种情况下(S51：是)，制动请求信号基于第2请求信号。另一方面，第1请求信号可能未更新为最佳值、或者信号自身未生成(Null值)，所以发动机请求信号和转向请求信号也可以是规定值。
接着，参照图15～图18说明本发明的第2实施方式。图15是车辆控制系统的控制框图，图16是驾驶支援控制的处理流程，图17是自动车道保持处理的处理流程，图18是系统控制处理的处理流程。
在第2实施方式中，作为自动紧急避让控制，不执行自动碰撞防止控制，而是执行自动车道保持控制。另外，在第2实施方式中，主要说明与上述实施方式的不同。
如图15所示，ECU10具备作为行驶路径控制部10a、车道保持控制部10e、输入处理部10c、输出控制部10d发挥功能的单一或多个CPU。在本实施方式中，紧急时的自动车道保持控制相对于通常的行驶路径控制独立地执行。
车道保持控制部10e对于转向控制系统33生成第2请求信号，基于输入信息执行紧急自动转向，以避免伴随着车道脱离的与对向车等的碰撞。
在图16的处理流程中，步骤S11-S13与上述实施方式同样。在步骤S16中，ECU10(车道保持控制部10e)与行驶路径控制处理(S13)并行地执行自动车道保持控制处理(S16)。此外，ECU10(输出控制部10d)执行系统控制处理(S17)。
如图17所示，在自动车道保持控制处理中，ECU10使用在信息取得处理(S11)中取得的各种信息，取得障碍物信息(先行车或障碍物的有无、位置、速度等)(S61)。
然后，ECU10计算从车辆1的当前的举动状态(即，车速、加速度、横摆角速度、转向角、横加速度等)预测的车辆1的规定期间量(例如3秒)的预测行驶路径，判定该预测行驶路径是否从行驶车道脱离(预测行驶路径是否横穿车道端部位置)(S62)。
不脱离车道的情况下(S62：否)，ECU10结束处理。另一方面，脱离车道的情况下(S62：是)，ECU10进行与在相反车道行驶中的对向车的碰撞判定(S63)。在该碰撞判定处理(S63)中，在步骤S61中判定在相反车道中距车辆1规定距离以内是否存在对向车。
在规定距离以内不存在对向车的情况下，ECU10判定为没有碰撞可能性(S63：否)，结束处理(不需要紧急转向)。另一方面，在规定距离以内存在对向车的情况下，判定为存在碰撞可能性(S63：是)。此外，在步骤S61中，即使在车道端部位置检测到路缘石或护栏等障碍物，ECU10也判定为存在碰撞可能性(S63：是)。
ECU10判定为存在碰撞可能性时(S63：是)，生成第2请求信号(S64)，并结束处理。第2请求信号是为了使车辆1自动转向而避开车道脱离的、对于转向控制系统33的规定转向量的转向请求信号。像这样，第2请求信号仅在因车道脱离而存在与对向车碰撞的可能性的情况下生成。
如图18所示，在系统控制处理(S17)中，ECU10在向外部输出请求信号时，判定是否通过自动车道保持控制处理(S16)生成了第2请求信号(转向请求信号)(S71)。未生成第2请求信号的情况下(S71：否)，由于不是紧急时，ECU10向外部输出通过行驶路径控制处理(S13)生成的第1请求信号(S73)，并结束处理。
另一方面，生成了第2请求信号的情况下(S71：是)，ECU10判定在第1请求信号和第2请求信号的转向请求信号中目标控制量(目标转向量)的差分是否低于规定阈值(S72)。差分低于规定阈值的情况下(S72：是)，ECU10将第1请求信号向外部输出(S73)，并结束处理。
另一方面，差分为规定阈值以上的情况下(S72：否)，ECU10将第2请求信号(转向请求信号)向外部(转向控制系统33)输出(S74)，并结束处理。
另外，对于发动机请求信号和制动请求信号，无论第2请求信号的有无，ECU10都将第1请求信号中包含的发动机请求信号和制动请求信号向外部(发动机控制系统31、制动控制系统32)输出。
另外，例如在先行车跟随模式下执行了自动速度/转向控制的情况下，如果适当地执行了行驶路径控制处理(S13)，则不会发生车道脱离。但是，这种情况下，也可能通过自动车道保持控制处理(S16)生成第2请求信号。因此，在本实施方式中，第1请求信号和第2请求信号的转向请求信号的目标转向量没有较大的差的情况下，按照第1请求信号执行车辆控制。
但是，例如产生高计算负荷而行驶路径控制处理(S13)在规定计算时间内未完全结束的情况下(超时)，也可能生成第2请求信号。这种情况下(S71：是)，第1请求信号和第2请求信号的转向请求信号的目标转向量有较大的差时(S72：否)，转向请求信号采用第2请求信号。另一方面，第1请求信号可能未更新为最优值，或者信号自身未生成(Null值)，所以发动机请求信号和制动请求信号可以作为规定值。
另外，上述实施方式及上述第2实施方式中，ECU10与行驶路径控制处理并行地分别执行自动碰撞防止控制处理、自动车道保持控制处理，作为自动紧急避让控制处理。自动碰撞防止控制处理、自动车道保持控制处理分别是在紧急时使制动控制系统32、转向控制系统33工作而避开障碍物的控制处理。但是，自动紧急避让控制处理也可以是其他控制处理，例如可以是在紧急时使发动机控制系统31、制动控制系统32、转向控制系统33的1个或多个工作的控制处理。
接下来说明本实施方式的车辆控制装置的作用。
本实施方式是车辆控制装置(ECU)10，其具备：行驶路径控制部10a，反复更新车辆1的目标行驶路径R；以及自动碰撞防止控制部10b，执行用于避开与障碍物的碰撞的自动碰撞防止控制处理(S14；S41-S44)。在检测到障碍物(例如车辆3)的情况下，行驶路径控制部10a执行对目标行驶路径R进行修正的行驶路径修正处理(S13b；S31-S35)，以避开该障碍物。行驶路径控制部10a在行驶路径修正处理中对目标行驶路径R进行修正而计算避开障碍物的多个修正行驶路径，对于目标行驶路径R，利用规定的评价函数J对多个修正行驶路径进行评价，根据该评价来选择1个修正行驶路径。行驶路径控制部10a生成对于车辆1的制动控制系统32的第1请求信号，以使车辆1在选择的修正行驶路径上行驶。另一方面，自动碰撞防止控制部10b相对于行驶路径控制部10a独立地执行自动碰撞防止控制处理，生成对于车辆1的制动控制系统32的第2请求信号。ECU10还具备输出控制部10d，分别从行驶路径控制部10a及自动碰撞防止控制部10b接受第1请求信号及第2请求信号。输出控制部10d将第1请求信号或第2请求信号向车辆1的制动控制系统32输出。
像这样，在本实施方式中，检测到障碍物的情况下，行驶路径控制部10a计算修正行驶路径，并基于此生成用于对制动控制系统32进行控制的第1请求信号。但是，除了目标行驶路径的计算处理之外，为了进行障碍物避让而使用评价函数J计算最优的修正行驶路径的计算处理，因行驶状况不同而有时计算负荷变高，在反复计算时间(更新时间)内不能计算出最优的修正行驶路径(超时)。这种情况下，可能不能更好地避开障碍物。
因此，在本实施方式中，ECU10相对于行驶路径控制部10a独立地具备用于避开与障碍物的碰撞的自动碰撞防止控制部10b。行驶路径控制部10a执行行驶路径计算及修正路径计算这样的负荷高的计算处理。但是，自动碰撞防止控制部10b执行负荷低的计算处理(即，用于避开与障碍物的碰撞的自动制动的计算处理)即可。因此，自动碰撞防止控制部10b能够至少在更新时间内可靠地完成计算处理。
由此，在本实施方式中，即使不能通过行驶路径控制部10a计算出最优的修正行驶路径，也能够通过自动碰撞防止控制部10b可靠地避开障碍物。由此，在本实施方式中，能够提高车辆1的行驶安全性。
此外，在本实施方式中，输出控制部10d将第2请求信号比第1请求信号更优先地输出。由此，在本实施方式中，输出控制部10d在接收到双方的请求信号(第1请求信号、第2请求信号)时，能够通过障碍物避让的可靠性更高的第2请求信号使制动控制系统32工作。
此外，在本实施方式中，行驶路径修正处理和自动碰撞防止控制处理由单一的CPU在规定的反复计算时间内执行。像这样，在本实施方式中，由单一的CPU执行行驶路径修正处理和自动碰撞防止控制处理的双方的处理，但是能够可靠地避开与障碍物的碰撞。
符号的说明：
1 车辆
3 车辆
5 道路
5a、5c 直线区间
5b 弯道区间
5L、5R 车道
6L、6R 车道两端部
7 行驶路
40 速度分布区域
a、b、c、d 等相对速度线
Vlim 允许上限值
100 车辆控制系统
D 宽度尺寸
D0 安全距离
R 目标行驶路径
R1 第1行驶路径
R2 第2行驶路径
R3 第3行驶路径
Rc1、Rc2、Rc3 修正行驶路径
X 间距

Claims (3)

1.一种车辆控制装置，具备：
行驶路径控制部，反复更新车辆的目标行驶路径；以及
自动碰撞防止控制部，执行避开与障碍物的碰撞的自动碰撞防止控制处理，
在检测到障碍物的情况下，所述行驶路径控制部执行对所述目标行驶路径进行修正的行驶路径修正处理，以避开该障碍物，
所述行驶路径控制部构成为，在所述行驶路径修正处理中，
对所述目标行驶路径进行修正而计算避开所述障碍物的多个修正行驶路径，
对于所述目标行驶路径，利用规定的评价函数对多个所述修正行驶路径进行评价，根据该评价来选择1个修正行驶路径，
所述行驶路径控制部输出对于所述车辆的制动控制系统的第1请求信号，以使所述车辆在选择的修正行驶路径上行驶，
所述自动碰撞防止控制部，相对于所述行驶路径控制部独立地执行所述自动碰撞防止控制处理，生成对于所述车辆的制动控制系统的第2请求信号，
还具备分别从所述行驶路径控制部及所述自动碰撞防止控制部接受第1请求信号及第2请求信号的输出控制部，
所述输出控制部将所述第1请求信号或所述第2请求信号向所述车辆的制动控制系统输出。
2.如权利要求1所述的车辆控制装置，
所述输出控制部将所述第2请求信号比所述第1请求信号更优先地输出。
3.如权利要求1或2所述的车辆控制装置，
所述行驶路径修正处理和所述自动碰撞防止控制处理由单一的CPU在规定的反复计算时间内执行。
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