CN111204344B - 车辆的行驶控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供车辆的行驶控制装置，其能够实现自动驾驶中的车辆在各种状况下的顺畅且快速的车道变更。行驶控制装置是如下的装置：能够选择自动驾驶模式作为行驶模式，该自动驾驶模式是自动地控制转向和加减速中的至少任一项的模式，该行驶控制装置被设置于将来自电动马达(驱动源)的驱动力向左右后轮(车轮)传递而分别独立地驱动该左右后轮旋转的车辆，该行驶控制装置具备行驶控制部，当在选择了自动驾驶模式作为行驶模式的情况下有车道变更的要求时，所述行驶控制部至少控制方向盘的转向角和对左右后轮进行的驱动力分配。这里，方向盘的转向角和对左右车轮进行的驱动力分配的控制目标值被设定为以最短时间执行车道变更的值。

Description

车辆的行驶控制装置

技术领域

本发明涉及能够自动地控制转向和加减速中的至少任一项的自动驾驶控制、并且能够分别独立地驱动左右一对车轮旋转的车辆的行驶控制装置。

背景技术

在行驶中的车辆进行车道变更(lane change)的情况下，通常，驾驶员对方向盘进行操作，使车辆从当前行驶的车道向其它车道移动。关于该车道变更，例如，在专利文献1中提出了如下方案：在四轮驱动车辆中，在速度变化小时设向后轮传递的扭矩为零，在以大致恒定的速度大致直行时，消除向后轮传递的动力的传递损失而抑制燃料消耗量，在判断为左右轮的速度差大的情况下，通过重新分配向后轮传递的扭矩，从而在驾驶员进行车道变更时立刻重新向后轮传递动力而实现车辆的稳定行驶。

此外，在专利文献2中提出了如下的车辆的行驶控制装置：当在自动驾驶中的车辆的行驶路上识别有车道的分支路等车道变更位置的情况下在转向系统检测出异常时，计算出可对车辆自如地进行横摆力矩控制的车道变更时速度，根据该车道变更时速度执行偏航制动控制而通过车道变更位置。

并且，在专利文献3中提出有用于避开前方的障碍物(速度慢的前面行驶的车辆等)的车辆的驾驶辅助控制系统。在该驾驶辅助控制系统中，确定用于避开前方的障碍物的车辆的行驶轨迹，计算用于实现该行驶轨迹的侧向加速度，将该侧向加速度转换成静止条件下的偏航率，在该偏航率上附加相位超前项。并且，为了实现那样的偏航率，通过在该车辆中增加横摆力矩，从而车辆能够响应性良好地避开障碍物。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000-085393号公报

专利文献2：日本特开2016-068705号公报

专利文献3：日本特开2003-341501号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，自动驾驶中的车辆的车道变更不仅在避开障碍物的情况下，还需要考虑例如随着车道数量的减少的车道变更、左右转弯前的车道变更、用于赶超/超过的车道变更等各种状况来进行，但根据所述专利文献1～3中提出的技术，无法应对这样的情况。

本发明正是鉴于上述问题而完成的，其目的在于，提供一种车辆的行驶控制装置，其能够实现自动驾驶中的车辆的各种状况下的顺畅且快速的车道变更。

用于解决课题的手段

为了达成上述目的，本发明的车辆的行驶控制装置(100)能够选择自动驾驶模式作为行驶模式，该自动驾驶模式是自动地控制转向和加减速中的至少任一项的模式，该行驶控制装置被设置于将来自驱动源(ML、MR)的驱动力向左右车轮(WRL、WRR)传递而分别独立地驱动该左右车轮(WRL、WRR)旋转的车辆(1)，其特征在于，该行驶控制装置具备行驶控制部(120)，当在选择了自动驾驶模式作为行驶模式的情况下有车道变更的要求时，所述行驶控制部至少控制对左右车轮(WRL、WRR)进行的驱动力分配。

根据本发明的车辆的行驶控制装置，通过至少控制对左右车轮进行的驱动力分配，从而进行自动驾驶中的车辆的车道变更，因此，能够在各种状况下顺畅且快速地进行车辆的车道变更。

此外，根据该车辆的行驶控制装置，也可以这样：在有车道变更的要求时，所述行驶控制部(120)控制方向盘(74)的转向角和对左右车轮(WRL、WRR)进行的驱动力分配。

根据该结构，通过同时控制方向盘的转向角和对左右车辆进行的驱动力分配，从而进行车辆的车道变更，因此，能够更快速地进行车道变更。

此外，根据该车辆的行驶控制装置，也可以这样：所述车辆的行驶控制装置具备自动驾驶控制部(110)，当有变更车道的要求时，所述自动驾驶控制部计算车道变更轨迹，并根据计算出的车道变更轨迹，估计车速、转向角、左右驱动力、路面的摩擦系数、加速度和偏航率，根据这些估计值计算方向盘(74)的转向角和对左右车轮(WRL、WRR)进行的驱动力分配的控制目标值。

根据该结构，能够根据从车道变更轨迹估计的车速、转向角、左右的驱动力、路面的摩擦系数、加速度和偏航率，设定自动驾驶中的车辆进行车道变更时的方向盘的转向角和对左右车轮进行的驱动力分配的控制目标值。

此外，根据该车辆的行驶控制装置，其特征在于，所述自动驾驶控制部(110)将方向盘(74)的转向角和对左右车轮(WRL、WRR)进行的驱动力分配的目标控制值设定为以最短时间执行车道变更的值。

根据该结构，由于将方向盘的转向角和对左右车轮进行的驱动力分配的控制目标值设定为以最短时间执行车道变更的值，因此，能够更快速地进行车辆的车道变更。

此外，根据该车辆的行驶控制装置，也可以这样：所述自动驾驶控制部(110)控制对左右车轮(WRL、WRR)进行的驱动力分配，使得产生如下驱动力：该驱动力补偿因用于车道变更的方向盘的操作而产生的加速度的减少部分。

根据该结构，通过产生对加速度的减少部分进行补偿的驱动力，从而能够将方向盘的转向角抑制得较小而使各部的动作顺畅。

此外，根据该车辆的行驶控制装置，也可以这样：在进行车道变更时，控制对左右车轮(WRL、WRR)进行的驱动力分配，使得与进行车道变更前相比，加速度上升。

根据该结构，在进行车道变更时，与进行车道变更前相比，加速度上升，从而能够进一步快速地进行车辆的车道变更。

此外，根据该车辆的行驶控制装置，也可以这样：与方向信号灯(96)的闪烁指令联动地执行来自所述行驶控制部(120)的车道变更的指令。

根据该结构，能够联动地同时执行车道变更的指令和方向信号灯的闪烁指令。

此外，根据该车辆的行驶控制装置，也可以这样：所述自动驾驶控制部(110)具备：本车位置识别部(112)，其识别本车位置；和外界识别部(114)，其识别本车周边的外界，只有在所述本车位置识别部(112)识别出的本车位置的周边不存在所述外界识别部(114)识别的其它车辆的情况下，所述行驶控制部(120)才输出车道变更指令。

根据该结构，能够在确认周围不存在障碍物(其它车辆)后安全地进行车辆的车道变更。

发明效果

根据本发明的车辆的行驶控制装置，能够实现自动驾驶中的车辆在各种状况下的顺畅且快速的车道变更。

附图说明

图1是示意性地示出具备本发明的行驶控制装置的车辆的动力传递路径的平面图。

图2是示出本发明的行驶控制装置的系统结构的方框图。

图3是示出本发明的行驶控制装置的控制步骤的流程图。

图4的(a)、(b)是示出车辆的车道变更的状况(车道数量减少)的平面图。

图5的(a)、(b)是示出车辆的车道变更的状况的平面图，(a)示出了左转弯前的状况，(b)示出了右转弯前的状况。

图6是示出车辆的车道变更的状况的平面图，(a)示出了赶超的状况，(b)示出了超过的状况。

图7是示出车道变更时的车辆的转向速度、转向角、偏航率、侧倾率和加速度的时间变化的时间图。

图8是示出车道变更时的车辆的转向角与车速之间的关系的图。

图9是示出车道变更时的车辆的转向角与转向速度之间的关系的图。

图10是示出车道变更时的车辆的偏航率与转向速度之间的关系的图。

图11是示出车道变更时的车辆的侧倾率与转向速度之间的关系的图。

图12是示意性地示出应用本发明的车辆的动力传递路径的其他形态的平面图。

图13是示意性地示出应用本发明的车辆的动力传递路径的其他形态的平面图。

标号说明

1(1-2、1-3)车辆

4逆变器(PFU)

14行驶状态取得部

26行驶位置取得部(加速度传感器)

28车速取得部(车速传感器)

30偏航率取得部(偏航率传感器)

32转向角取得部(转向角传感器)

34行驶轨道取得部(存储器)

56转向指令部

57驱动力分配指令部

58方向信号灯指令部

59车道变更指令部

74方向盘

75转向角传感器

92转向装置

96方向信号灯

100行驶控制装置

110自动驾驶控制部

112本车位置识别部

114外界识别部

120行驶控制部

ML、MR电动马达(驱动源)

WRL、WRR后轮(车轮)

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

[车辆的动力传递路径]

首先，下面，根据图1对具备本发明的行驶控制装置的车辆的动力传递路径进行说明。

即，图1是示意性地示出具备本发明的行驶控制装置的车辆的动力传递路径的平面图，图示的车辆1是采用能够自动驾驶的前驱动/后辅助方式的四轮驱动(4WD)车辆。在该车辆1中，在前部横向地并排设置有作为驱动源的发动机E和电动马达M，在该发动机E与电动马达M之间配置有变速器T。

所述发动机E和电动马达M的驱动力经变速器T和差速装置(差动装置)D向左右车轴2L、2R传递，这些车轴2L、2R和被安装于它们的各外端部的驱动轮即左右前轮WFL、WFR分别被驱动旋转，通过这些前轮WFL、WFR的旋转使车辆1按规定速度行驶。

另一方面，在车辆1的后部，能够旋转地配置有从动轮即左右后轮MRL、MRR，这些后轮WRL、WRR由左右电动马达ML、MR分别独立地驱动旋转。即，各电动马达ML、MR的驱动力经左右车轴3L、3R向左右后轮WRL、WRR传递，由于这些后轮WRL、WRR分别独立地被驱动旋转，因此，车辆1按规定的速度行驶。

另外，被配置于车辆1的前部的电动马达M和被配置于后部的左右电动马达ML、MR被电连接于逆变器(PFU)4，逆变器4被本发明的后述的行驶控制装置100控制，通过该控制分别控制前部的电动马达M和后部的左右电动马达ML、MR的驱动。另外，在本实施方式中，行驶控制装置100由电源电路控制装置(IPU)构成，关于该结构的详细情况，在后面进行说明。

[行驶控制装置的系统结构]

下面，根据图2对被设置于图1所示的车辆1的行驶控制装置100的系统结构进行说明。

即，图2是示出行驶控制装置100的系统结构的方框图，图示的行驶控制装置100具备外部状况取得部12、路径信息取得部13、行驶状态取得部14等用于从车辆1(参照图1)的外部收取各种信息的单元。

此外，行驶控制装置100具备：油门踏板70、刹车踏板72、转向盘(方向盘)74、切换开关80等操作装置；油门开度传感器71、刹车踏量传感器(刹车开关)73、转向角传感器(转向扭矩传感器)75等操作检测传感器；报知装置(输出部)82；和乘务员识别部(车内摄像头)15。

并且，作为用于进行车辆1的驱动和驱动力分配及转向等的装置，行驶控制装置100具备行驶驱动力输出装置(驱动装置)90和转向装置92及制动装置94。这些装置及设备通过CAN(Controller Area Network：控域网)通信线等多重通信线及串联通信线、无线通信网等被彼此连接。另外，例示的操作装置只是一例，按钮、拨号盘式开关、GUI(GraphicalUser Interface：图形用户界面)开关等也可以被安装于车辆1。此外，在图1所示的车辆1的前后的左右设置有图2所示的方向信号灯(闪烁灯)96。

这里，对各种构成要素进行说明。

(外部状况取得部)

所述外部信息取得部12取得车辆1的外部状况、例如行驶路的车道及周边的物体等车辆1的周边的环境信息，例如，具备各种摄像头(单眼摄像头、立体摄像头、红外线摄像头等)及各种雷达(毫米波雷达、微波雷达、激光雷达等)等。这里，也可以使用将通过摄像头得到的信息和通过雷达得到的信息合并起来的合成传感器。

(路径信息取得部)

路径信息取得部13包括导航装置，导航装置具备GNSS(Global NavigationSatellite System：全球导航卫星系统)接收器及地图信息(导航地图)、作为用户界面发挥作用的触摸面板式显示装置、扬声器、话筒等。这里，导航装置通过GNSS接收器确定车辆1的位置，并将从该确定的位置到用户指定的目的地的路径导出。并且，通过导航装置导出的路径作为路径信息144被存储到存储部140中。另外，车辆1的位置也可以通过使用了行驶状态取得部14的输出的INS(Inertial Navigation System：惯性导航系统)确定或补充。

此外，导航装置在控制装置100执行手动驾驶模式时，针对到达目的地的路径，通过声音及导航显示进行引导。另外，用于确定车辆1的位置的结构也可以与导航装置独立地设置。此外，导航装置也可以由例如用户持有的智能电话或平板电脑终端等终端装置的一个功能构成。在该情况下，可在终端装置与行驶控制装置100之间通过无线或有线的通信进行信息的收发。

(行驶状态取得部)

行驶状态取得部14取得车辆1的当前的行驶状态，具备行驶位置取得部26、车速取得部28、偏航率取得部30、转向角取得部32和行驶轨道取得部34。

<行驶位置取得部>

行驶位置取得部26取得作为行驶状态之一的车辆1的行驶位置和行驶姿态(行进方向)，具备各种测位装置、例如接收从卫星或路上装置发送的电磁波而取得位置信息(纬度、经度、高度、坐标等)的装置(GPS接收器、GNSS接收器、信标接收器等)、陀螺传感器、加速度传感器等。另外，车辆1的行驶位置以该车辆1的特定部位为基准来测定。

<车速取得部>

车速取得部28取得车辆1的车速，其采用车速传感器。

<偏航率取得部>

偏航率取得部30取得作为行驶状态之一的车辆1的偏航率，例如，具备偏航率传感器等。

<转向角取得部>

转向角取得部32取得作为车辆1的行驶状态之一的转向角，例如，具备被设置于转向轴的转向角传感器75等。另外，根据转向角传感器75取得的转向角，还可取得转向角速度和转向角加速度。

<行驶轨道取得部>

行驶轨道取得部34取得作为行驶状态之一的车辆1的实际行驶轨道的信息(实际行驶轨道)，具备存储器，存储器存储实际行驶轨道中包括的一系列的点序列的位置信息。这里，实际行驶轨道包括实际上车辆1行驶的轨道(轨迹)，也可以包括从现在起行驶的预定的轨道、例如行驶的轨道(轨迹)的行进方向前侧的延长线。在该情况下，延长线可通过计算机等预测。

(油门开度传感器、刹车踏量传感器和转向角传感器)

另外，操作检测传感器即油门开度传感器71、刹车踏量传感器73、转向角传感器75将作为检测结果的油门开度、刹车踏量和转向角分别向控制装置100输出。

(切换开关)

切换开关80是由车辆1的乘务员操作的开关，其接受乘务员的操作，根据接受的操作内容进行驾驶模式(例如，自动驾驶模式与手动驾驶模式)的切换。例如，切换开关80根据乘务员的操作内容生成指定车辆1的驾驶模式的驾驶模式指定信号，并将该驾驶模式指定信号向行驶控制装置100输出。

(变速装置)

变速装置60由驾驶员通过未图示的变速杆操作，该变速装置60的变速杆的位置有P(驻车挡)、R(后退行驶挡)、N(空挡)、D(自动变速模式(常规模式)下的前进行驶挡)、S(运动模式下的前进行驶挡)等。并且，在变速装置60的附近设置有挡位传感器205，该挡位传感器205检测由驾驶员操作的变速杆的位置(挡位)。

(闸门式开关)

闸门式开关65被设置于方向盘74的附近，具备用于在手动驾驶时(手动驾驶模式)的手动变速模式下指示降挡的负开关(负按钮)66和在手动变速模式下指示升挡的正开关(正按钮)67。

在手动驾驶模式中的手动变速模式(常规模式)下，负开关66和正开关67的操作信号被输出至控制装置100，根据车辆1的行驶状态进行在变速器T(参照图1)中设定的变速挡的升挡或降挡。

(报知装置)

报知装置82是能够输出信息的各种装置，例如，向车辆1的乘务员输出用于催促从自动驾驶模式转移到手动驾驶模式的信息。作为该报知装置82，可使用例如扬声器、振动器、显示装置、发光装置等中的至少一个。

(乘务员识别部)

乘务员识别部15具备例如可对车辆1的车厢内进行拍摄的车内摄像头，作为该车内摄像头，可使用例如使用了CCD(电荷耦合器件)、CMOS(互补金属氧化物半导体)等个体摄像元件的数码摄像头或与近红外光源组合而成的近红外摄像头等。行驶控制装置100取得通过车内摄像头拍摄的图像，并根据该图像中包括的驾驶员的脸的图像识别当前的车辆1的驾驶员。

(行驶驱动力输出装置)

行驶驱动力输出装置(驱动装置)90构成为具备发动机E(参照图1)和控制该发动机E的未图示的FI-ECU(Electronic Control Unit：电子控制单元)、以及变速器T(参照图1)和控制该变速器T的AT-ECU。另外，除此以外，作为行驶驱动力输出装置90，在车辆1为以电动机为驱动源的电动汽车的情况下，使用由行驶用马达和控制该行驶用马达的马达ECU构成的装置。此外，在车辆1为混合动力汽车的情况下，行驶驱动力输出装置90可使用由发动机E和发动机ECU以及行驶用马达和马达ECU构成的装置。

如本实施方式这样，在行驶驱动力输出装置90构成为具备发动机E和变速器T的情况下，FI-ECU和AT-ECU根据从后述的行驶控制部120输入的信息对发动机E的节气门开度及变速器T的变速挡等进行控制，并输出用于供车辆1行驶的行驶驱动力(扭矩)。并且，在行驶驱动力输出装置90仅包括行驶用马达的情况下，马达ECU根据从行驶控制部120输入的信息对给予行驶用马达的PWM信号的占空比进行调整，并输出用于供车辆1行驶的行驶驱动力(扭矩)。此外，在行驶驱动力输出装置90包括发动机E和行驶用马达的情况下，FI-ECU和马达ECU双方根据从行驶控制部120输入的信息彼此协作地输出用于供车辆1行驶的行驶驱动力(扭矩)。

(转向装置)

转向装置(EPS)92例如具备电动马达作为驱动源，电动马达例如使力作用于齿轮齿条副机构而使转向轮即左右前轮WFL、WFR(参照图1)转向。即，转向装置92根据从行驶控制部120输入的信息驱动电动马达而使左右前轮WFL、WFR转向。

(制动装置)

制动装置94是例如具备制动钳、向该制动钳提供液压的液压缸、使该液压缸产生液压的电动马达和制动控制部的电动伺服制动装置。该电动伺服制动装置的制动控制部根据从行驶控制部120输入的信息对电动马达进行控制，将与制动操作相应的制动力向左右前轮WFL、WFR和后轮WRL、WRR分别输出。

电动伺服制动装置也可以具备将通过刹车踏板72的操作产生的液压通过主缸向液压缸提供的机构作为备用设备。另外，制动装置94不限于以上说明的电动伺服制动装置，也可以是电子控制式液压制动装置。该电子控制式液压制动装置根据从行驶控制部120输入的信息来控制致动器，将在主缸产生的液压向液压缸传递。此外，在行驶驱动力输出装置90具备行驶用马达的情况下，制动装置94也可以包括基于该行驶用马达的再生制动器。

[行驶控制装置]

下面，对行驶控制装置100进行说明。该行驶控制装置100具备自动驾驶控制部110、和行驶控制部120及存储部140。

(自动驾驶控制部)

自动驾驶控制部110具备本车位置识别部112、外界识别部114、行动计划生成部116和目标行驶状态设定部118。这里，自动驾驶控制部110的各部、行驶控制部120的一部分或全部通过CPU(Central Processing Unit：中央处理器)等处理器执行程序而实现。此外，这些中的一部分或全部也可以通过LSI(Large Scale Integration：大规模集成)及ASIC(Application Specific Circuit：专用集成电路)等硬件来实现。

自动驾驶控制部110根据来自切换开关80的信号的输入切换驾驶模式而进行控制。这里，作为驾驶模式，有对车辆1的加速度和转向自动地进行控制的自动驾驶模式、根据对油门踏板70及刹车踏板72等操作装置的操作来控制车辆1的加速度并根据对方向盘74等操作装置的操作来控制转向的手动驾驶模式，但不限于这些。作为其它驾驶模式，也可以设定例如对车辆1的加减速和转向中的一项自动地进行控制并根据对操作装置的操作而对另一项进行控制的半自动驾驶模式。

<本车位置识别部>

自动驾驶控制部110的本车位置识别部112发挥如下的功能：根据被存储在存储部140中的地图信息142和从外部状况取得部12、路径信息取得部13或行驶状态取得部14输入的信息，识别车辆1行驶的车道(行驶车道)和车辆1相对于行驶车道的相对位置。

本车位置识别部112例如将车辆1的基准点(重心等)与行驶车道中央的背离和相对于将车辆1的行进方向上的行驶车道中央连接起来的线而形成的角度识别为车辆1相对于行驶车道的相对位置。另外，取而代之地，本车位置识别部112也可以将车辆1的基准点相对于行驶车道中的任一侧端部的位置等，识别作为车辆1相对于行驶车道的相对位置。

<外界识别部>

外界识别部114发挥如下的功能：根据从外部状况取得部12等输入的信息识别周边车辆的位置及速度、加速度等状态。本实施方式的周边车辆是在车辆1的周边行驶的其它车辆，并且是在与车辆1相同方向上行驶的车辆。周边车辆的位置既可以通过车辆1的重心或拐角等代表点表示，也可以通过由车辆1的轮廓表现出的区域表示。这里，周边车辆的“状态”也可以包括是否根据所述各种设备的信息进行周边车辆的加速度、车道变更(或者是否要进行车道变更)。此外，外界识别部114除了识别周边车辆以外，也可以识别护栏及电线杆、驻车车辆、步行者、其它物体的位置。

<行动计划生成部>

行动计划生成部116发挥如下的功能：设定自动驾驶的开始地点、自动驾驶的结束预定地点、和/或自动驾驶的目的地。这里，自动驾驶的开始地点既可以是车辆1的当前位置，也可以是车辆1的乘务员进行了指示自动驾驶的操作的地点。

行动计划生成部116在自动驾驶的开始地点与结束预定地点之间的区间、开始地点与自动驾驶的目的地之间的区间生成行动计划。另外，不限于此，行动计划生成部116也可以在任意的区间生成行动计划。

行动计划例如由依次执行的多个活动构成。这里，活动中包括：例如，使车辆1减速的减速活动；使车辆1加速的加速活动；使车辆1以不脱离行驶车道的方式行驶的车道保持活动；使行驶车道变更的车道变更活动；使车辆1赶超前行车辆的赶超活动；在分支点变更为所希望的车道、或以不脱离当前的行驶车道的方式使车辆1行驶的分支活动；在用于汇合到主道的汇合车道使车辆1加减速并使行驶车道变更的汇合活动等。例如，在收费道路(高速路等)存在立交枢纽分支点的情况下，控制装置100使车辆1变更车道或维持车道以向目的地方向行进。因此，在行动计划生成部116参照地图信息142而判明为路径上存在立交枢纽的情况下，在当前的车辆1的位置(坐标)到该立交枢纽的位置(坐标)之间设定用于将车道变更到能够向目的地方向行进的所希望的车道的车道变更活动。另外，表示行动计划生成部116生成的行动计划的信息作为行动计划信息146被存储到存储部140中。

(目标行驶状态设定部)

目标行驶状态设定部118发挥如下的功能：根据行动计划生成部116生成的行动计划和通过外部状况取得部12、路径信息取得部13和行驶状态取得部14取得的各种信息设定作为车辆1的目标的行驶状态即目标行驶状态。该目标行驶状态设定部118具备目标值设定部52、目标轨道设定部54、偏差取得部42和校正部44。

<目标值设定部>

目标值设定部52构成为设定车辆1作为目标的行驶位置(纬度、经度、高度、坐标等)的信息(也简称为“目标位置”)、车速的目标值信息(也简称为“目标车速”)、偏航率的目标值信息(也简称为“目标偏航率”)。

<目标轨道设定部>

目标轨道设定部54构成为：根据外部状况取得部12取得的外部状况和路径信息取得部13取得的行驶路径信息设定车辆1的目标轨道的信息(也简称为“目标轨道”)。这里，目标轨道包括每单位时间的目标位置的信息。并且，在各目标位置上对应有车辆1的姿态信息(行进方向)。此外，也可以在各目标位置上对应有车速、加速度、偏航率、横G、转向角、转向角速度、转向角加速度等目标值信息。另外，上述的目标位置、目标车速、目标偏航率和目标轨道是表示车辆1的目标行驶状态的信息。

<偏差取得部>

偏差取得部42发挥如下的功能：根据目标行驶状态设定部118设定的车辆1的目标行驶状态和行驶状态取得部14取得的车辆1的实际行驶状态，取得车辆1的实际行驶状态相对于目标行驶状态的偏差。

<校正部>

校正部44发挥如下的功能：根据偏差取得部42取得的偏差对车辆1的目标行驶状态进行校正。

(行驶控制部)

行驶控制部120发挥对车辆1的行驶进行控制的功能，具备加减速指令部55、转向指令部56、驱动力分配指令部57、方向信号灯指令部58和车道变更指令部59，输出行驶控制的指令值，使得车辆1的行驶状态与目标行驶状态设定部118设定的车辆1的目标行驶状态或者校正部44设定的新的目标行驶状态一致或接近。

<加减速指令部>

加减速指令部55构成为进行车辆1的行驶控制中的加减速控制。具体而言，加减速指令部55根据目标行驶状态设定部118或校正部44设定的目标行驶状态(目标加减速度)和实际行驶状态(实际加减速度)，对用于使车辆1的行驶状态与目标行驶状态一致的加减速度指令值进行运算。

<转向指令部>

转向指令部56构成为进行车辆1的行驶控制中的转向控制。具体而言，转向指令部56根据目标行驶状态设定部118或校正部44设定的目标行驶状态和实际行驶状态，对用于使车辆1的行驶状态与目标行驶状态一致的转向角速度指令值进行运算。

<驱动力分配指令部>

驱动力分配指令部57发挥如下的功能：在有车道变更的要求的情况下，指示向左右的电动马达ML、MR分配的动力的比率。

<方向信号灯指令部>

方向信号灯指令部58输出如下的指令：在方向盘74被进行旋转操作的情况下，车辆转弯的方向上的方向信号灯96闪烁。

<车道变更指令部>

车道变更指令部59使车辆1执行车道变更，在后面对其功能的详细情况进行说明。

(存储部)

存储部140由ROM(Read Only Memory：只读存储器)、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)、HDD(Hard Disk Drive：硬盘驱动器)、闪存等构成，其中存储有地图信息142、路径信息144和行动计划信息146。另外，处理器执行的程序既可以预先存储在存储部140中，也可以通过车载互联网设备等从外部装置下载。此外，程序也可以通过存储有该程序的可搬型存储介质被安装于未图示的驱动装置而被安装到存储部140中。

这里，地图信息142例如是路径信息取得部13具有的比导航地图更高精度的地图信息，包括车道的中央的信息或者车道的边界的信息等。更具体而言，在地图信息142中包括道路信息及交通管制信息、地址信息(地址/邮政编码)、设施信息、电话号码信息等。道路信息中包括表示高速路、收费道路、国道、都道府县道这样的道路的类别的信息、道路的车道数量、各斜道的宽度、道路的坡度、道路的位置(包括经度、纬度、高度的三维坐标)、车道的转弯处的曲率、车道的汇合和分支点的位置、道路上设置的标识等信息。此外，交通管制信息中包括车道由于施工及交通事故、拥堵等而被封这样的信息。

[行驶控制装置的作用]

下面，根据图3至图6对本发明的行驶控制装置100的作用进行说明。

设置于车辆1的图1和图2所示的行驶控制装置100具备行驶控制部120，若在选择自动驾驶模式作为车辆1的行驶模式的情况下有车道变更的要求时，所述行驶控制部120至少控制对左右后轮WRL、WRR进行的驱动力分配。并且，在该情况下，当有车道变更的要求时，行驶控制部120控制方向盘74的转向角和对左右后轮WRL、WRR进行的驱动力分配。此外，来自行驶控制部120的车道变更的指令与方向信号灯94(参照图2)的闪烁指令联动地进行。

这里，根据图3对由行驶控制装置100进行的车辆1的行驶控制的步骤具体地进行说明。

图3是示出本发明的行驶控制装置100的控制步骤的流程图，行驶控制装置100开始对车辆1的控制(图3中的步骤S1)，当驾驶员设定目的地时(步骤S2)，通过图2所示的自动驾驶控制部110的目标轨道设定部54计算向目的地移动的移动轨迹。并且，当车辆1开始行驶时(步骤S3)，通过被设置于图2所示的路径信息取得部13的导航装置(GPS)监视车辆1的行驶状态(步骤S4)。

下面，判定是否设定自动驾驶模式作为行驶模式而使车辆1被自动驾驶(步骤S5)，在车辆1被自动驾驶的情况下(步骤S5：是)，判定是否有车道变更的要求(步骤S6)。另外，即使在车辆1未被自动驾驶的情况下(步骤S5：否)、或者在被自动驾驶的情况下(步骤S5：是)，在没有车道变更的要求的情况下(步骤S6：否)，处理转移到步骤S15，判定车辆1是否已到达目的地。

这里，图4至图6示出了要求车道变更的各种状况的示例。

图4至图6是示出要求车道变更的状况的示例的平面图，图4示出了车道数量减少的示例，在如图4的(a)所示左车道中途消失的情况下，或者在如图4的(b)所示右车道中途消失的情况下，要求车道变更。

此外，图5示出了车辆1在交叉点等处左转弯或右转弯前进行车道变更的示例，当在如图5的(a)所示在右侧的车道行驶的车辆1进行左转弯的情况下，要求该车辆1向左侧的车道移动，当在如图5的(b)所示在左侧的车道行驶的车辆1进行右转弯的情况下，要求该车辆1向右侧的车道移动。

并且，图6示出了车辆1的赶超/超过的状况，在如图6的(a)所示赶超在相同的左侧车道行驶的速度慢的其它车1A的情况下，要求车辆1向右侧车道移动，在如图6的(b)所示超过赶超的其它车1A的情况下，要求车辆1回到左侧车道(原先行驶的车道)。

另外，图3所示的流程图的步骤S6中的判定的结果是，在由于车辆1处于图4至图6所示的那样的状况下而要求车道变更的情况下(步骤S6：是)，通过被设置于图2所示的外部状况取得部12的摄像头或雷达等监视车辆(本车)1的前方的障碍物(在前面行驶的其它车等)(步骤S7)。并且，在图2所示的自动驾驶控制部110中，通过设置于目标状态设定部118的目标轨迹设定部54计算车道变更轨迹(步骤S8)，根据计算出的车道变更轨迹，估计车速、方向盘74(参照图2)的转向角、对左右的电动马达ML、MR(参照图1)的驱动力、路面的摩擦系数(路面μ)、车辆1的加速度和偏航率(步骤S9)。

这样，通过设置于图2所示的自动驾驶控制部110的目标行驶状态设定部118的目标值设定部54设定方向盘74的转向角和向左右的后轮WRL、WRR(参照图1)进行的驱动力分配的的目标控制值(步骤S10)。在该情况下，各目标控制值被设定成以最短时间执行车道变更的值。

下面，从被设置于图2所示的行驶控制部120的方向信号灯指令部58向左右的方向信号灯96的一方(打方向盘74的方向的一方)发出闪烁信号而使该方向信号灯96闪烁(步骤S11)。并且，被设置于图2所示的行驶控制部120的车道变更指令部59与一方的方向信号灯96的闪烁联动地输出车道变更指令(步骤S12)。

然后，判定在车辆(本车)1的周围是否没有障碍物(例如，其它车)(步骤S13)。该判定根据外界识别部114是否在被设置于图2所示的自动驾驶控制部110的本车位置识别部112识别出的车辆(本车)1的位置的周边识别出障碍物(其它车)来进行。并且，该判定的结果是，当确认在车辆(本车)1的周边不存在障碍物(其它车)时(步骤S13：是)，执行车辆1的车道变更(步骤S14)。即，当从设置于图2所示的行驶控制部120的车道变更指令部59输出车道变更指令时，控制转向装置92和电动马达ML、MR(参照图1)，使得方向盘74的转向角和从电动马达ML、MR向后轮MRL、MRR(参照图1)分配的驱动力成为在步骤S10中设定的目标控制值。另外，在向后轮MRL、MRR进行的驱动力分配中，设定成如下比率：在左右的后轮WRL、WRR中，在车道变更时，外轮侧的驱动力比内轮侧的驱动力大。

以上的结果是，在如图4至图6所示的各种状况下，可顺畅地实现自动驾驶中的车辆1的车道变更，但在本实施方式中，通过对方向盘74的转向角和向后轮WRL、WRR进行的驱动力分配这双方同时地进行控制，从而进行车辆1的车道变更，并且在步骤S10中将方向盘74的转向角和向左右的后轮WRL、WRR进行的驱动力分配的目标控制值设定为以最短时间执行车道变更的值，因此，可以短时间快速地进行车辆1的车道变更。另外，在本实施方式中，通过对方向盘74的转向角和向后轮WRL、WRR进行的驱动力分配这双方同时地进行控制，从而进行车辆1的车道变更，但也可以仅通过向后轮WRL、WRR进行的驱动力分配的控制来执行车辆1的车道变更。

并且，当如上述那样地执行车辆1的车道变更时(步骤S14)，判定车辆1是否到达了目的地(步骤S15)，在车辆1尚未到达目的地的情况下(步骤S15：否)，重复步骤S4～S15的处理。相对于此，在车辆1到达了目的地的情况下(步骤S15：是)，行驶控制装置100对车辆1的行驶控制结束(步骤S16)。

此外，在步骤S13中的判定的结果是，当在车辆(本车)1的周边存在障碍物(其它车)的情况下(步骤S13：否)，不进行步骤S14的车道变更，处理转移到步骤S15。这样，在本实施方式中，由于确认在车辆(本车)1的周边不存在障碍物(其它车)后进行车道变更，因此，可避免车道变更造成的与障碍物(其它车)的碰撞，能够安全地进行车道变更。

这里，在图7中通过时间图示出了车道变更时的车辆的转向速度、转向角、偏航率、侧倾率和加速度的时间变化。另外，图7示出了在左侧车道行驶中的车辆1向右侧的车道移动的示例，将方向盘74向右方向(顺时针方向)的旋转标示为“+”，将方向盘74向左方向(逆时针方向)的旋转标示为“-”(在后述的图8至图11中也同样)。

为了在左侧车道行驶的车辆1的车道变更，向右方向打方向盘74而进行车道变更后，在向反方向打方向盘74而使方向盘74回到原先的直行状态的位置的情况下，如图7所示，车辆1的转向速度、转向角、偏航率、侧倾率和加速度随着时间的经过而变化。这里，加速度G_X是车辆1的行进方向上的值，但在变更车道时通过向右方向打方向盘74，从而减少图示的ΔG_X，但通过产生对该加速度G_X的减少部分ΔG_X进行补偿的驱动力，从而能够将方向盘74的转向角抑制得较小而使各部的动作顺畅。此外，在变更车道时，只要以与变更车道前相比加速度上升的方式产生驱动力即可。

此外，分别在图8、图9、图10、图11中示出了通过实验得到的车辆变更车道时的转向角与车速之间的关系、转向角与转向速度之间的关系、偏航率与转向速度之间的关系、侧倾率与转向速度之间的关系。

根据图8所示的转向角与车速之间的关系可知，若车道变更时间相同，则车速越快，转向角越小，车道变更距离越长。

此外，根据图9所示的转向角与转向速度之间的关系可知，若转向速度变快，则转向角增大。

并且，根据图10所示的偏航率与转向速度之间的关系可知，若转向速度变快(≒转向角增大)，则偏航率也增大。

此外，根据图11所示的侧倾率与转向速度之间的关系可知，若转向速度变快(≒转向角增大)，则侧倾率也增大。

根据以上说明可知，根据本发明，可得到如下效果：能够实现自动驾驶中的车辆1在各种状况下的顺畅且快速的车道变更。

另外，以上对将本发明的行驶驱动装置100应用于采用图1所示的前驱动/后辅助方式的四轮驱动(4WD)车辆1的方式进行了说明，但本发明的行驶控制装置100也可同样地应用于例如采用如图12所示地在后部配置有发动机E和电动马达M以及变速器T、在前部配置有对左右前轮WFL、WFR分别独立地进行驱动的电动马达ML、MR的后驱动/前辅助方式的四轮驱动车辆1-2、如图13所示地通过电动马达MFL、MFR、MRL、MRR对左右前轮WFL、WFR和后轮WRL、WRR分别独立地进行驱动的电动车辆1-3等。

此外，在以上的实施方式中，对将本发明应用于通过左右电动马达分别独立地驱动左右车轮旋转的车辆的示例进行了说明，但本发明也同样地可应用于通过利用离合器或粘性连接器等将来自驱动源即单一的发动机或电动马达的动力分配到左右车轮而分别独立地驱动左右车轮旋转的车辆。

除此以外，本发明的应用并不限定于以上说明的实施方式，可在权利要求书和说明书及附图中记载的技术思想的范围内进行各种变形。

Claims (7)

1.一种车辆的行驶控制装置，该行驶控制装置能够选择自动驾驶模式作为行驶模式，该自动驾驶模式是自动地控制转向和加减速中的至少任一项的模式，该行驶控制装置被设置于将来自驱动源的驱动力向左右车轮传递而分别独立地驱动该左右车轮旋转的车辆，其特征在于，

该行驶控制装置具备行驶控制部和自动驾驶控制部，

当在选择了自动驾驶模式作为行驶模式的情况下所述行驶控制部输出车道变更指令时，

所述自动驾驶控制部计算车道变更轨迹，根据计算出的车道变更轨迹，估计车速、转向角、左右的驱动力、路面的摩擦系数、加速度和偏航率，根据这些估计出的值设定方向盘的转向角的控制目标值和对左右车轮进行的驱动力分配的控制目标值，

所述行驶控制部将方向盘的转向角和对左右车轮进行的驱动力分配控制为各自的所述控制目标值。

2.根据权利要求1所述的车辆的行驶控制装置，其特征在于，

所述自动驾驶控制部将所述方向盘的转向角的控制目标值和所述对左右车轮进行的驱动力分配的控制目标值设定为以最短时间执行车道变更的值。

3.根据权利要求1所述的车辆的行驶控制装置，其特征在于，

所述自动驾驶控制部设定所述对左右车轮进行的驱动力分配的控制目标值，使得产生如下驱动力：该驱动力补偿因用于车道变更的方向盘的操作而产生的加速度的减少部分。

4.根据权利要求1所述的车辆的行驶控制装置，其特征在于，

在进行车道变更时，所述自动驾驶控制部设定所述对左右车轮进行的驱动力分配的控制目标值，使得与进行车道变更之前相比，加速度上升。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的车辆的行驶控制装置，其特征在于，

所述自动驾驶控制部具备：

本车位置识别部，其识别本车位置；和

外界识别部，其识别本车周边的外界，

只有在由所述本车位置识别部识别出的本车位置的周边不存在由所述外界识别部识别的其它车辆的情况下，所述行驶控制部才输出所述车道变更指令。

6.根据权利要求1至4中的任一项所述的车辆的行驶控制装置，其特征在于，

所述行驶控制部与方向信号灯的闪烁指令的输出联动地输出所述车道变更指令。

7.根据权利要求5所述的车辆的行驶控制装置，其特征在于，

所述行驶控制部与方向信号灯的闪烁指令的输出联动地输出所述车道变更指令。

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