JP2011192176A

JP2011192176A - 車両制御装置

Info

Publication number: JP2011192176A
Application number: JP2010059607A
Authority: JP
Inventors: Jun Sakugawa; 純佐久川
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-03-16
Filing date: 2010-03-16
Publication date: 2011-09-29
Anticipated expiration: 2030-03-16
Also published as: JP5440292B2

Abstract

【課題】複数の衝突対象物が存在する場合でも対処するまでに余裕を持った運転支援を行うことができる車両制御装置を提供する。
【解決手段】
本発明に係る車両制御装置１によれば、支援判定部１４が、リスク対象のうち、よりリスク度が低く、より衝突予測時間の短いリスク対象である障害物Ａ（第１のリスク対象）の運転支援のレベルを上げることで、よりリスク度が高く、より衝突時間の長いリスク対象である障害物Ｂ（第２のリスク対象）にのみ、運転者の注意が向けられる事態が抑制される。それにより、複数のリスク対象それぞれに運転者の注意が向かう運転支援が実現され、運転者はリスク対象の対処に余裕を持つことができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、車両制御装置に関するものである。

従来、このような分野における技術文献として、特開２００４−１０６６７３号公報が知られている。この公報には、衝突予測時間（ＴＴＣ）に基づいて、リスク度を算出し、そのリスク度に応じた運転支援（制動制御や操舵制御の介入など）を行う技術が開示されている。

特開２００４−１０６６７３号公報

ＴＴＣが大きい場合でも、衝突対象物（リスク対象）によってはＴＴＣが急激に低下する場合がある。また、リスク対象物が複数存在する場合には、適切な運転支援を行うことができなくなる虞があった。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、複数の衝突対象物が存在する場合でも対処するまでに余裕を持った運転支援を行うことができる車両制御装置を提供することを目的とする。

本発明に係る車両制御装置は、車両の運転者に対して車両周辺のリスク対象を回避するための運転支援を行う車両制御装置であって、リスク対象として、第１のリスク対象及び第２のリスク対象を検出するリスク対象検出手段と、リスク対象検出手段が検出した第１のリスク対象及び第２のリスク対象それぞれの、車両に対するリスク度を算出するリスク度算出手段と、第１のリスク対象のリスク度と、第２のリスク対象のリスク度とを比較するリスク度比較手段と、リスク対象検出手段によって検出された第１のリスク対象及び第２のリスク対象それぞれの、車両に対する衝突予測時間を取得する衝突予測時間取得手段と、第１のリスク対象の衝突予測時間と、第２のリスク対象の衝突予測時間とを比較する衝突予測時間比較手段と、衝突予測時間取得手段によって取得された衝突予測時間と、リスク度算出手段によって算出されたリスク度とに基づいて、第１のリスク対象及び第２のリスク対象それぞれの運転支援内容を決定する支援内容決定手段とを備え、支援内容決定手段は、リスク度比較手段において第１のリスク対象のリスク度が第２のリスク対象のリスク度よりも低いと判定され、且つ、衝突予測時間比較手段において第１のリスク対象の衝突予測時間が第２のリスク対象の衝突予測時間よりも短いと判定されたときには、第１のリスク対象の運転支援のレベルを上げる。

この車両制御装置においては、支援内容決定手段が、リスク対象のうち、よりリスク度が低く、より衝突予測時間の短い第１のリスク対象の運転支援のレベルを上げることで、よりリスク度が高く、より衝突時間の長い第２のリスク対象にのみ、運転者の注意が向けられる事態が抑制される。それにより、複数のリスク対象それぞれに運転者の注意が向かう運転支援が実現され、運転者はリスク対象の対処に余裕を持つことができる。

本発明によれば、複数の衝突対象物が存在する場合でも対処するまでに余裕を持った運転支援を行うことができる車両制御装置が提供される。

図１は、車両が衝突するまでに提供される運転支援の内容について示した図である。図２は、情報提供段階における運転支援について示した図である。図３は、回避誘導段階における運転支援について示した図である。図４は、回避制御段階における運転支援について示した図である。図５は、本発明の実施形態に係る車両制御装置の概略構成図である。図６は、本発明の実施形態における各リスク度の想定シーンを示した図である。図７は、リスク度決定のアルゴリズムに関するフローチャートを示した図である。図８は、図５の車両制御装置が運転支援の内容を決定する際に利用する支援形態マップを示した図である。図９は、図８の支援形態マップにおいて、障害物Ａの運転支援レベルを上げる様子を示した図である。図１０は、障害物Ａの運転支援レベルを上げる際の処理フローの一例である。

以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、同一又は同等の要素については同一の符号を付し、説明が重複する場合にはその説明を省略する。

本発明の実施形態の説明に先立ち、本実施形態に係る車両制御装置が提供する各種運転支援の内容について、図１〜４を参照しつつ説明する。

図１に示すとおり、車両制御装置が提供する運転支援には、車両が衝突するまでの時間に応じて、（ａ）情報提供段階、（ｂ）回避誘導段階、（ｃ）回避制御段階があり、各段階において所定の運転支援が行われる。以下、これらの運転支援の内容について説明する。
（ａ）情報提供段階

情報提供段階では、衝突までの予測時間が比較的長く（たとえば４．０秒）、車両制御装置は、運転手自らの判断で危険から遠ざかる運転をしてもらうことを目的とした運転支援を行う。すなわち、図２に示すように、前方に存在する衝突可能性のある物体（リスク対象）を、レーダやカメラにより検知して、その存在をドライバーに報知する。図２に示した態様では、車両前方に、路側物Ｂ１、先行車Ｂ２、歩行者Ｂ３が存在している。すなわち、ドライバーには、３つのリスク対象Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３が報知される。
（ｂ）回避誘導段階

回避誘導段階では、衝突までの予測時間が短く（たとえば２．５秒）、車両制御装置は、ドライバー自らの回避操作を誘うことを目的とした運転支援を行う。すなわち、図３に示すように、リスク対象の情報に基づいて衝突リスクを演算し、衝突リスク対象Ｂ２の最も小さいエリアから、自車の推奨進路Ｄ及び最適車速を生成する。これら「推奨進路」と「最適車速」とを合わせて「目標経路」と定義される。その目標経路に対して、自車の実際の経路に所定値以上の乖離があった場合には、目標経路に近づけるように操舵方向を誘導するための運転支援（たとえば、単発ステアトルクの入力や緩減速制御）を行う。
（ｃ）回避制御段階

回避制御段階では、衝突までの予測時間が極めて短く（たとえば、１．０秒）、車両制御装置は、ドライバーの運転操作に介入して衝突を回避することを目的とした運転支援を行う。すなわち、図４（ｂ）に示すように、リスク対象Ｂとの衝突を回避するために、車両制御装置が、減速（ブレーキ）及び軌道変更（ステア）の介入制御（ステア・ブレーキ協調制御）を行う。なお、従来はブレーキ制御のみが行われていた（図４（ａ）参照）。

次に、実施形態に係る車両制御装置１について、図５を参照しつつ説明する。この車両制御装置１は、自車のドライバーに対して車両周辺のリスク対象を回避するための運転支援を行う装置であり、車両走行時のリスクとなる障害物（リスク対象）を検出し、検出した障害物と車両とが衝突するまでの衝突予測時間（ＴＴＣ［Time To Collision］）に応じた運転支援をドライバーに提供するものである。

車両制御装置１は、演算処理を行うＣＰＵ［Central Processing Unit］、記憶部となるＲＯＭ［Read Only Memory］及びＲＡＭ［Random Access Memory］、入力信号回路、出力信号回路、電源回路等により構成され、装置を統括的に制御する車両制御ＥＣＵ［Electric Control Unit］２を有している。車両制御ＥＣＵ２は、白線検出部３、障害物検出部（リスク対象検出手段）４、車速センサ５、ヨーレートセンサ６のそれぞれと電気的に接続されている。さらに、車両制御ＥＣＵ２は、ＨＭＩ［Human Machine Interface］７、車両制御部８のそれぞれと電気的に接続されている。

白線検出部３は、車両前方の白線の位置を認識するためのカメラを備えており、その光軸方向が車両の進行方向と一致するように車両の前方に取り付けられる。白線検出部３のカメラは、走行している道路を十分に撮像可能な左右方向に広い撮像範囲を有している。白線検出部３は、撮像した車両前方の画像及びこの画像から認識した白線の位置を白線認識情報として車両制御ＥＣＵ２に送信する。

障害物検出部４は、電波を利用して車両周辺の複数の障害物を検出するためのレーダを備えており、そのレーダは、車両前方に延びる扇状の検出範囲を有する前方レーダと、前方レーダの検出範囲より近距離で広角な扇状の検出範囲を有する前側方広角近距離レーダとで構成されている。障害物検出部４は、（たとえば一定の周期で）繰り返し検出をおこない、検出した障害物それぞれの位置や大きさ等を障害物情報として車両制御ＥＣＵ２に送信する。

車速センサ５は、車両の車速を検出するセンサである。車速センサ５は、例えば車輪に取り付けられ、車輪の回転速度から車速を検出する。車速センサ５は、検出した車速を車速情報として車両制御ＥＣＵ２に送信する。ヨーレートセンサ６は、車両のヨーレートを検出するセンサである。ヨーレートセンサ６は、例えば車体に取り付けられている。ヨーレートセンサ６は、検出した車両のヨーレートをヨーレート情報として車両制御ＥＣＵ２に送信する。

ＨＭＩ７は、装置とドライバーとの間において情報をやり取りするためのインターフェイスである。ＨＭＩ７は、ドライバーに情報提供するためのディスプレイパネル及びスピーカを備えている。ＨＭＩ７は、車両制御ＥＣＵ２から情報提供指令が送信された場合、運転支援としてドライバーに対する情報提供を行う。

車両制御部８は、車両制御ＥＣＵ２から送信された各種指令に応じて車両を制御する部分である。車両制御部８は、車両制御ＥＣＵ２から回避誘導指令が送信された場合、ドライバーに対する回避誘導を実施する。回避誘導とは、車両が障害物を回避する方向に車両のハンドル、ブレーキペダル、及びアクセルペダルを駆動させることで、ドライバーの回避運転を誘導する運転支援である。回避誘導時におけるハンドル等の駆動は、車両の走行に影響させない。また、車両制御部８は、車両制御ＥＣＵ２から回避制御指令が送信された場合、車両の回避制御を行う。回避制御とは、車両制御部８が運転に介入して車両を強制的に停止又は進路変更させる運転支援である。

車両制御ＥＣＵ２は、逸脱余裕時間演算部９、衝突予測時間演算部（衝突予測時間取得手段）１０、及びリスク度算出部（リスク度算出手段）１１を有している。さらに、車両制御ＥＣＵ２は、情報提供演算部１２、車両制御目標値演算部１３、支援判定部（支援内容決定手段）１４を有している。

逸脱余裕時間演算部９は、各種情報に基づいて、走行中の車両が白線から逸脱するまでの時間である逸脱余裕時間を算出する。逸脱余裕時間演算部９は、白線検出部３から送信された白線認識情報、車速センサ５から送信された車速情報、及びヨーレートセンサ６から送信されたヨーレート情報に基づいて、公知の方法により逸脱余裕時間を算出する。逸脱余裕時間演算部９は、算出した逸脱余裕時間を逸脱余裕時間情報としてリスク度算出部１１に送信する。

衝突予測時間演算部１０は、各種情報に基づいて、走行中の車両が障害物に衝突するまでの時間である衝突予測時間（すなわち、ＴＴＣ）を算出する。衝突予測時間演算部１０は、障害物検出部４から送信された障害物情報、車速センサ５から送信された車速情報、及びヨーレートセンサ６から送信されたヨーレート情報に基づいて、公知の方法によりＴＴＣを算出する。衝突予測時間演算部１０は、算出したＴＴＣをＴＴＣ情報としてリスク度算出部１１に送信する。

リスク度算出部１１は、障害物検出部４において検出された各障害物に関する情報、逸脱余裕時間演算部９から送信された逸脱余裕時間情報、衝突予測時間演算部１０から送信されたＴＴＣ情報、車速センサ５から送信された車速情報、及びヨーレートセンサ６から送信されたヨーレート情報に基づいて、各障害物のリスク度を算出し、リスクマップを作成する。

ここで、リスク度Ｒ０〜Ｒ３の想定シーンについて、図６を参照しつつ説明する。図６に示すシーンでは、歩行者がリスク対象の障害物である。

図６（ａ）に示すリスク度Ｒ０では、歩行者は、自車の進路上に侵入しておらず、且つ、進路上に侵入できる交通ルールもない状況である。

図６（ｂ）に示すリスク度Ｒ１では、歩行者は、自車の進路上に侵入していないが、進路上に侵入できる交通ルール（横断歩道）がある状況である。

図６（ｃ）に示すリスク度Ｒ２では、歩行者は、自車の進路上に侵入していないが、進路上に侵入できる交通ルール（横断歩道）がある状況であり、しかも、他の障害物（他車）との関係から進路上に侵入する可能性が高い状況である。

図６（ｄ）に示すリスク度Ｒ３では、歩行者は、自車の進路上に侵入している状況、若しくは、まさに侵入しようとしている状況である。

車両制御装置１は、各種センサを利用してリスク対象の状況を把握するとともに、車両制御ＥＣＵ２において判定をおこない、リスク対象ごとに上記リスク度Ｒ０〜Ｒ３の中から１つのリスク度を決定する。このリスク度決定のアルゴリズムは、図７のフローチャートに示すとおりである。

すなわち、上述した各種センサ３〜６において障害物が検出されるとともに（ステップＳ１０）、交通ルールが所得された後（ステップＳ１１）、リスク度Ｒ０〜Ｒ３若しくは危険対象外のいずれかが判定される。ステップＳ１１に続くステップＳ１２では、自車両と障害物との相対速度及び相対距離に基づいて、衝突時間が確定可能か否かを判定する。そして、確定可能である場合には、当該障害物のリスク度を「Ｒ３」と判定し、そうでなければステップＳ１３に進む。ステップＳ１３では、障害物が移動可能か否かを判定する。そして、移動可能ではない場合には、当該障害物のリスク度を「危険対象外」と判定し、そうでなければステップＳ１４に進む。ステップＳ１４では、障害物が自車進路上に浸入できる交通ルールが存在するか否かを判定する。そして、そのような交通ルールが存在しない場合には、当該障害物のリスク度を「Ｒ０」と判定し、そうでなければステップＳ１５に進む。ステップＳ１５では、他障害物との関係から、障害物が自車進路上に浸入する可能性が高いか否かを判定する。そして、その可能性が高くないと判定された場合には、当該障害物のリスク度を「Ｒ１」と判定し、そうでなければ当該障害物のリスク度を「Ｒ２」と判定する。

リスク度算出部１１は、作成したリスクマップに基づいて、車両の推奨進路に関する演算処理を行い、推奨進路を走行する際の最適車速情報を生成する。リスク度算出部１１は、生成した推奨進路情報及び最適車速情報を車両制御に用いる目標経路情報として車両制御目標値演算部１３に送信する。また、リスク度算出部１１は、作成したリスクマップをリスクマップ情報として情報提供演算部１２及び車両制御目標値演算部１３に送信する。

情報提供演算部１２は、各種情報に基づいて、運転支援の一つである情報提供に関する演算を行う。具体的には、情報提供演算部１２は、リスク度算出部１１から送信されたリスクマップ情報、白線検出部３から送信された白線認識情報、及び障害物検出部４から送信された障害物情報に基づいて、情報提供としてＨＭＩ７のディスプレイパネルに表示する画像情報及びスピーカから出力する警報情報を生成する。情報提供演算部１２は、生成した画像情報及び警報情報を支援判定部１４に送信する。

車両制御目標値演算部１３は、リスク度算出部１１から送信されたリスクマップ情報及び目標経路情報に基づいて、運転支援である回避誘導及び回避制御に関する制御目標値を定める。車両制御目標値演算部１３は、回避誘導における制御目標値、すなわちドライバーを誘導するための車両のハンドル、ブレーキペダル、及びアクセルペダルの駆動量及び駆動方向を算出する。

また、車両制御目標値演算部１３は、リスク度算出部１１から送信されたリスクマップ情報及び目標経路情報に基づいて、回避制御における制御目標値、すなわち運転に介入する際の操舵制御、制動制御、及び加速制御の各目標値を算出する。車両制御目標値演算部１３は、算出した回避誘導における制御目標値及び回避制御における制御目標値を制御目標値情報として支援判定部１４に送信する。また、車両制御目標値演算部１３は、リスク度算出部１１から送信された目標経路情報を支援判定部１４に送信する。

支援判定部１４は、各種情報に基づいて、運転支援の内容及び実行タイミングを判断する。運転支援の内容としては、支援度の異なる情報提供（注意喚起や警報）、回避誘導（ドライバー誘導）、回避制御（介入制御）がある。情報提供は、ドライバーに対する支援度が最も低く、ＨＭＩ７を通じてドライバーに障害物への注意を促す。回避誘導は、ドライバーに対する支援度が情報提供の次に低く、車両が障害物を回避する方向に車両のハンドル、ブレーキペダル、及びアクセルペダルを駆動させることで、ドライバーの回避運転を誘導する。回避制御は、ドライバーに対する支援度が最も高く、運転に介入して車両を強制的に停止又は進路変更させる。

支援判定部１４は、支援内容決定手段として機能し、運転支援の内容を決定する。このとき、図８に示すような支援形態マップを利用する。この支援形態マップには、ＴＴＣの判定条件として、Ｔ１（２．５〜３．５秒）、Ｔ２（１．８〜２．５秒）、Ｔ３（〜１．８秒）が設定されており、推定危険度（リスク度）の判定条件として、Ｒ０〜Ｒ３が設定されている。

支援判定部１４は、障害物検出部４がリスク対象を検出したときには、衝突予測時間演算部１０において取得したリスク対象のＴＴＣと、リスク度算出部１１において算出したリスク度とから、図８の支援形態マップを参照して、運転支援の内容を決定する。

支援判定部１４は、支援内容を情報提供として運転支援を行う必要があると判断した場合、情報提供演算部１２で生成された画像情報及び警報情報を含む情報提供指令をＨＭＩ７に送信する。支援判定部１４は、支援内容を回避誘導に変更して運転支援を行う必要があると判断した場合、車両制御目標値演算部１３で生成された制御目標値情報を含む回避誘導指令を車両制御部８に送信する。また、支援判定部１４は、支援内容を回避制御に変更して運転支援を行う必要があると判断した場合、車両制御部８に回避制御指令を送信する。

ただし、支援判定部１４は、障害物検出部４が複数のリスク対象を検出したときには、以下のような処理をおこなう。以下、図９を参照しつつ、複数のリスク対象が存在する場合について説明する。

すなわち、支援判定部１４は、リスク度比較手段として機能し、複数のリスク対象（たとえば、障害物Ａ及び障害物Ｂ。図９（ａ）参照）のリスク度を比較し、複数のリスク対象のうちでリスク度が低いリスク対象（たとえば、障害物Ａ）を判定する。

また、支援判定部１４は、衝突予測時間比較手段として機能し、複数のリスク対象の衝突予測時間を比較し、複数のリスク対象のうちで衝突予測時間が短いリスク対象（たとえば、障害物Ａ）を判定する。

そして、支援判定部１４は、障害物Ａ（第１のリスク対象）のリスク度が障害物Ｂ（第２のリスク対象）のリスク度よりも低いと判定し、且つ、障害物Ａの衝突予測時間が障害物Ｂの衝突予測時間よりも短いと判定されたときには、障害物Ａの運転支援のレベルを（たとえば、「注意喚起」から「介入制御」へ）上げる（図９（ｂ）参照）。

以下では、より具体的な例として、障害物Ａの運転支援レベルを上げる際の処理フローを、図１０を参照しつつ説明する。

まず、衝突予測時間演算部１０において衝突予測時間を、リスク度算出部１１においてリスク度を、障害物Ａ及び障害物Ｂそれぞれについて取得する（ステップＳ２０）。そして、ステップＳ２０に続くステップＳ２１において、障害物が複数存在するか否かについての判定を行う。障害物が複数でない（すなわち、障害物が１つである）場合には処理フローを終了し、そうでなければステップＳ２２に進む。ステップＳ２２では、障害物の中にリスク度Ｒ３の障害物（障害物Ｂ）が存在するか否かについての判定を行う。そして、リスク度Ｒ３の障害物が存在しない場合には処理フローを終了し、そうでなければステップ２３に進む。ステップＳ２３では、最もＴＴＣが短い障害物（障害物Ａ）に対して、推定危険度（リスク度）を「Ｒ１」から「Ｒ２」に上げ、運転支援のレベルを「注意喚起」から「介入制御」へ上げる。

すなわち、複数存在する障害物の中で衝突時間が確定しているものがあった場合、ＴＴＣの短い障害物に対し推定危険度をＲ２に変更することで、介入制御が実施され、将来減速が必要となる遠い障害物Ｂに対しての備えと、近くの飛び出しの危険性を持った障害物Ａに対する対応が同時に行えるため、よりドライバーの感覚に合った支援が行われる。

以上説明した車両制御装置１によれば、支援判定部１４が、リスク対象のうち、よりリスク度が低く、より衝突予測時間の短いリスク対象である障害物Ａ（第１のリスク対象）の運転支援のレベルを上げることで、よりリスク度が高く、より衝突時間の長いリスク対象である障害物Ｂ（第２のリスク対象）にのみ、運転者の注意が向けられる事態が抑制される。それにより、複数のリスク対象それぞれに運転者の注意が向かう運転支援が実現され、運転者はリスク対象の対処に余裕を持つことができる。

なお、障害物の互いの関係を考慮せず、障害物Ａの運転支援を上げない従来の技術においては、障害物Ａの運転支援が「注意喚起」のままであった。この場合、飛び出してくるかもしれない障害物Ａが目の前に迫っているにも関わらず、衝突時間が確定しているものの時間的な余裕がある、運転支援が「警報」の障害物Ｂに対して注意が向く運転支援となってしまう。このような運転支援は、運転者の感覚には合わない支援である。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述した実施形態では、車両と衝突する可能性のある障害物をリスク対象として説明したが、リスク対象は障害物に限られず、例えば車道付近の溝や道路の凹みをリスク対象として本発明を適用してもよい。

１…車両制御装置、２…車両制御ＥＣＵ、４…障害物検出部、７…ＨＭＩ、８…車両制御部、１０…衝突予測時間演算部、１１…リスク度算出部、１４…支援判定部。

Claims

車両の運転者に対して車両周辺のリスク対象を回避するための運転支援を行う車両制御装置であって、
前記リスク対象として、第１のリスク対象及び第２のリスク対象を検出するリスク対象検出手段と、
前記リスク対象検出手段が検出した前記第１のリスク対象及び前記第２のリスク対象それぞれの、前記車両に対するリスク度を算出するリスク度算出手段と、
前記第１のリスク対象の前記リスク度と、前記第２のリスク対象の前記リスク度とを比較するリスク度比較手段と、
前記リスク対象検出手段によって検出された前記第１のリスク対象及び前記第２のリスク対象それぞれの、車両に対する衝突予測時間を取得する衝突予測時間取得手段と、
前記第１のリスク対象の前記衝突予測時間と、前記第２のリスク対象の前記衝突予測時間とを比較する衝突予測時間比較手段と、
前記衝突予測時間取得手段によって取得された前記衝突予測時間と、前記リスク度算出手段によって算出された前記リスク度とに基づいて、前記第１のリスク対象及び前記第２のリスク対象それぞれの運転支援内容を決定する支援内容決定手段と
を備え、
前記支援内容決定手段は、前記リスク度比較手段において前記第１のリスク対象の前記リスク度が前記第２のリスク対象の前記リスク度よりも低いと判定され、且つ、前記衝突予測時間比較手段において前記第１のリスク対象の前記衝突予測時間が前記第２のリスク対象の前記衝突予測時間よりも短いと判定されたときには、前記第１のリスク対象の運転支援のレベルを上げる、車両制御装置。