JP2016215745A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】運転者の感覚に合わせて自動運転することができる車両の制御装置を提供する。【解決手段】運転者によるアクセル操作、ブレーキ操作、ステアリング操作などの介入操作が自動運転中に行われている間は、介入操作に基づいて駆動力、制動力、操舵角などの目標値を定めるとともに、車速、車間距離、加速度、走行ラインなどの少なくともいずれか一つの値を検出するように構成され、介入操作時検出された値との偏差が小さくなるように車速、車間距離、加速度、走行ラインを含む予め定められた制御パラメータを補正するように構成されている（ステップＳ１３）。【選択図】図１

Description

この発明は、運転者が操作することなく、走行環境や走行状態などに基づいて駆動力や制動力あるいは操舵角を制御することができるように構成された車両の制御装置に関するものである。

特許文献１には、運転者による操作に基づいて走行する手動運転モードと、運転者が操作することなく、走行環境などに基づいて走行する自動運転モードとを切り替えることができるように構成された車両の制御装置が記載されている。この制御装置は、自動運転モードが選択されて走行しているときに、運転者がステアリングを操作した場合や、アクセルペダルまたはブレーキペダルに触れた場合に、自動運転モードから手動運転モードに切り替えるように構成されている。

米国特許第８２６０４８２号明細書

ところで、運転者が操作することなく走行する、いわゆる自動運転時には、走行環境や走行状態に加えて、予め定められた車間距離や、車速、あるいは加速度などの制御パラメータに基づいて駆動力や制動力などの目標値が定められる。その制御パラメータは、様々な運転者が乗車することを考慮して、運転者が期待する車両の挙動と、実際の車両の挙動との懸隔が少なくなるように設定しているので、運転者によっては違和感を受ける可能性がある。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、運転者の感覚に合わせて自動運転することができる車両の制御装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、この発明は、走行環境または走行状態と、車速、車間距離、加速度、走行ラインを含む予め定められた制御パラメータとに基づいて駆動力、制動力、操舵角の少なくともいずれか一つの目標値を定め、前記定められた目標値に基づいて制御することにより運転者が操作することなく自動運転することができるように構成された車両の制御装置において、前記駆動力、制動力、操舵角を制御するコントローラを備え、前記コントローラは、前記運転者によるアクセル操作、ブレーキ操作、ステアリング操作の少なくともいずれか一つを含む介入操作が前記自動運転中に行われている間は、前記介入操作に基づいて前記目標値を定めるとともに、前記車速、車間距離、加速度、走行ラインの少なくともいずれか一つの値を検出するように構成され、前記介入操作時に検出された値との偏差が小さくなるように前記制御パラメータを補正するように構成されていることを特徴とするものである。

この発明によれば、自動運転時における駆動力や制動力、あるいは操作角の少なくともいずれか一つの目標値を走行環境や走行状態と、予め定められた制御パラメータとに基づいて定めている。そして、自動運転時に運転者がアクセル操作や、ブレーキ操作、またはステアリング操作の少なくともいずれか一つを含む介入操作をした場合に、その介入操作時に車速や車間距離などの値を検出し、その検出された値との偏差が小さくなるように制御パラメータを補正するように構成されている。したがって、自動運転時における実際の車両の挙動と、運転者が期待する車両の挙動とを合わせることができる。そのため、自動運転時における運転者の違和感を抑制することができる。

この発明に係る制御装置の制御の一例を説明するためのフローチャートである。 この発明に係る制御装置の他の制御例を説明するためのフローチャートである。 この発明に係る制御装置の更に他の制御例を説明するためのフローチャートである。 この発明の対象とすることができる車両の一例を説明するための模式図である。

この発明の対象とすることができる車両は、運転者が操作することなく走行環境や走行状態と、予め定められた制御パラメータとに基づいて駆動力や制動力、あるいは操作角を制御することができるように構成されたものである。そのように構成された車両の一例を、図４に模式的に示している。図４に示す車両は、エンジン１と、エンジン１に連結された変速機２と、その変速機２にプロペラシャフト３、デファレンシャルギヤ４、ドライブシャフト５を介して連結された駆動輪６とを備えた、フロントエンジンリアドライブ式の車両である。なお、前輪７が操舵輪であり、上記駆動輪６と前輪７とには、それぞれブレーキ８が設けられている。

また、この車両は、運転者による操作に基づいて走行する手動運転モードと、運転者が操作することなく走行する自動運転モードとを、運転者が切り替えることができるように構成されている。

ここで、各運転モードについて説明する。手動運転モードは、従来知られている車両の走行制御と同様に、運転者によるアクセル操作やブレーキ操作、あるいはステアリング操作、もしくはマニュアルシフト操作などに応じて、駆動力や制動力、あるいは操舵角、もしくは変速機の変速比などを制御するように構成されている。

一方、自動運転モードは、建物などの静的な障害物や、歩行者または周囲の車両などの動的な障害物、あるいは走行路面の勾配角度などの走行環境に応じて、自車が走行する経路と、その経路を走行する際の車速や、経路上の通過時間などを計画する。ついで、その計画された経路や車速などと、先行する車両との車間距離や、加速度、車速、旋回時の走行ラインや旋回半径などの予め定められた制御パラメータとに基づいて駆動力や制動力、あるいは操舵角などの目標値を定め、その目標値に基づいて駆動力や制動力、あるいは操舵角などを制御するように構成されている。なお、上記制御パラメータの初期値は、様々な運転者が乗車することを考慮して、運転者が期待する車両の挙動と、実際の車両の挙動との懸隔が少なくなるように定められている。

また、自動運転モードと手動運転モードとの切り替えは、運転者がスイッチを操作することにより行われる。一方、自動運転モードが選択されているときに、運転者によりアクセル操作やブレーキ操作、あるいはステアリング操作などの介入操作が行われた場合には、その操作が継続している間は、自動運転モードを行う制御フラグを維持しつつ、運転者の介入操作に基づいて駆動力や制動力などを制御する。具体的には、自動運転モードが選択されているときに、アクセル操作されると、そのアクセルの操作量に応じて駆動力を制御する。その際に、ステアリング操作されていない場合には、自動運転モードで定められる操舵角に維持してもよい。つまり、運転者による操作が行われた要求を反映して走行するように制御する。なお、その介入操作が行われている間は、上記制御パラメータを検出するように構成されている。なおまた、その介入操作が終了した場合には、介入操作が行われる以前と同様の自動運転モードに復帰するように構成してもよい。

上述した駆動力や制動力あるいは操舵角などを制御する電子制御装置（以下、ＥＣＵと記す）９が設けられている。このＥＣＵ９は、この発明の実施例における「コントローラ」に相当するものであり、従来知られたものと同様に、マイクロコンピュータを主体として構成されている。また、ＥＣＵ９は、アクセルペダルの操作量（アクセル開度）を検出するセンサ１０、ブレーキペダルの操作量を検出するセンサ１１、ステアリングの操作量を検出するセンサ１２、シフトレバーの位置を検出するセンサ１３、車速を検出するセンサ１４、先行する車両との車間距離や、周囲の車両および人などの外部の状況を検出するセンサ１５、運転モードの切り替えスイッチ１６などから信号が入力されるように構成されている。そして、入力された信号や、予め記憶されたマップまたは演算式などに基づいて、エンジン１や変速機２、あるいはブレーキ８、または前輪７の操舵角を制御する装置などに信号を出力するように構成されている。

上述したような介入操作は、通常、実際の車両の挙動と、運転者が期待する挙動との齟齬がある場合に行われると考えられる。したがって、この車両の制御装置は、上述したような介入操作に基づいて自動運転モードが選択されて走行する際における制御パラメータを補正するように構成されている。その制御の一例を図１に示している。なお、図１に示すフローチャートは、所定時間毎に繰り返し実行されている。図１に示す例では、まず、自動運転モードが選択され、かつ追従走行しているか否かが判断される（ステップＳ１１）。このステップＳ１１における自動運転モードが選択されているか否かは、運転モードを切り替えるスイッチ１６の信号に基づいて判断することや、ＥＣＵ９で実行される他の制御で自動運転モードを実行するフラグが成立しているか否かに基づいて判断することができる。また、追従走行しているか否かは、先行する車両との車間距離を維持するように駆動力や制動力が制御されているか否かに基づいて判断することができる。言い換えると、駆動力や制動力を制御する上で、車間距離を制御パラメータとして用いているか否かに基づいて判断することができる。

手動運転モードが選択されていること、または自動運転モードが選択されているものの、追従走行していないことによりステップＳ１１で否定的に判断された場合には、そのままこのルーチンを一旦終了する。それとは反対に、自動運転モードが選択され、かつ追従走行していることによりステップＳ１１で肯定的に判断された場合には、運転者がアクセル操作して、車間距離を縮めたか否かが判断される（ステップＳ１２）。上述したように追従走行している時には、車速などに応じて予め定められた車間距離となるように駆動力や制動力を制御している。したがって、アクセル操作されることにより車間距離が、介入操作される以前に定められていた車間距離よりも狭まったか否かを、先行する車両との車間距離をセンサ１５で検出することにより判断することができる。アクセル操作されておらず、ステップＳ１２で否定的に判断された場合は、そのままこのルーチンを一旦終了する。

それとは反対に、アクセル操作されて車間距離が狭められたことにより、ステップＳ１２で肯定的に判断された場合には、自動運転モードが選択されて追従走行する際に設定されている車間距離を、そのアクセル操作の操作量、または縮められた車間距離に基づいて補正して（ステップＳ１３）、このルーチンを一旦終了する。すなわち、アクセル操作される以前に設定されていた車間距離よりも短くなるように、その車間距離を補正する。なお、このステップＳ１３により補正された車間距離は、先行する車両が急停車した場合であっても、先行する車両に追突しない距離を制限とした範囲で定めている。

上述したように自動運転モードが選択されて追従走行している時における介入操作に基づいて、自動運転モードにおける制御パラメータを、介入操作される以前の制御パラメータよりも、介入操作時に検出される値との偏差が小さくなるように補正することにより、次回、自動運転モードが選択されて追従走行する時に、その運転者が期待する車両の挙動と、実際の車両の挙動とを合わせることができ、運転者の違和感を抑制することができる。

つぎに、自動運転モードが選択されて定常走行しているなど、計画された目標車速に応じて駆動力や制動力を制御して走行している際に、アクセル操作された場合の制御例を説明する。図２は、その制御例を説明するためのフローチャートであり、所定時間毎に繰り返し実行されている。図２に示す制御例では、まず、自動運転モードが選択されているか否かが判断する（ステップＳ２１）。このステップＳ２１は、運転モードを切り替えるスイッチ１６の信号に基づいて判断することや、ＥＣＵ９で実行される他の制御で自動運転モードを実行するフラグが成立しているか否かに基づいて判断することができる。手動運転モードが設定されていてステップＳ２１で否定的に判断された場合には、そのままこのルーチンを一旦終了する。

それとは反対に、自動運転モードが選択されており、ステップＳ２１で肯定的に判断された場合には、ついで、運転者がアクセル操作することにより加速したか否かが判断される（ステップＳ２２）。このステップＳ２２は、アクセル開度を検出するセンサ１０と、車速を検出するセンサ１４とに基づいて判断することができる。運転者がアクセル操作していない場合や、アクセル操作しているものの加速していない場合などであって、ステップＳ２２で否定的に判断された場合には、そのままこのルーチンを一旦終了する。

一方、運転者がアクセル操作して加速しており、ステップＳ２２で肯定的に判断された場合は、運転者が加速感を要求している、または高車速を要求していると考えられる。したがって、運転者の要求する加速度、または車速となるように、アクセルの操作量やその操作が行われている間の加速度に基づいて、自動運転モードが選択されている際に設定されている加速度、または車速を補正して（ステップＳ２３）、このルーチンを終了する。すなわち、アクセル操作される以前に設定されていた加速度や車速よりも大きくなるように、その加速度や車速を補正する。なお、このステップＳ２３により補正された加速度は、過度なスリップの発生を抑制する範囲で定め、また補正された車速は、法定速度の範囲で定めることが好ましい。

上述したように自動運転モードが選択されて追従走行している時における介入操作に基づいて、自動運転モードにおける制御パラメータを、介入操作される以前の制御パラメータよりも、介入操作時に検出される値との偏差が小さくなるように補正することにより、次回、自動運転モードが選択されて追従走行する時に、その運転者が期待する車両の挙動と、実際の車両の挙動とを合わせることができ、運転者の違和感を抑制することができる。

また、自動運転モードが選択されて加速している時に、運転者がより緩やかな加速を要求する場合がある。そのような場合に運転者がブレーキ操作した場合の制御例を説明するためのフローチャートを図３に示している。なお、図３に示すフローチャートは、所定時間毎に繰り返し実行される。図３に示す例では、まず、自動運転モードが選択され、かつ加速中であるか否かが判断される（ステップＳ３１）。このステップＳ３１における自動運転モードが選択されている否かは、上述したステップＳ１１やステップＳ２１と同様に、運転モードを切り替えるスイッチ１６の信号に基づいて判断することや、ＥＣＵ９で実行される他の制御で自動運転モードを実行するフラグが成立しているか否かに基づいて判断することができる。また、ステップＳ３１における加速中であるか否かは、自動運転モードにおけるエンジン１の出力トルクや変速機２の変速比などの制御量と、ロードロードなどの走行抵抗などから判断してもよく、または、車速の変化率に基づいて判断してもよい。

選択されている運転モードが手動運転モードであり、または自動運転モードが選択されているものの加速していないことにより、ステップＳ３１で否定的に判断された場合には、そのままこのルーチンを一旦終了する。それとは反対に、自動運転モードが選択され、かつ加速していることによりステップＳ３１で肯定的に判断された場合には、運転者がブレーキ操作をしたか否かを判断する（ステップＳ３２）。このステップＳ３２は、運転者が加速度を低減することを要求しているか否かを判断するためのステップであって、ブレーキの操作量を検出するセンサ１１の信号に基づいて判断することができる。運転者がブレーキ操作をしていないことにより、ステップＳ３２で否定的に判断された場合には、そのままこのルーチンを一旦終了する。

それとは反対に、運転者がブレーキ操作したことによりステップＳ３２で肯定的に判断された場合には、自動運転モードを選択して走行する際に設定されている加速度（駆動力）を、そのブレーキの操作量に基づいて補正して（ステップＳ３３）、このルーチンを一旦終了する。すなわち、ブレーキ操作される以前に設定されていた加速度よりも小さくなるように、その加速度を補正する。

上述したように自動運転モードが選択されて追従走行している時における介入操作に基づいて、自動運転モードにおける制御パラメータを、介入操作される以前の制御パラメータよりも、介入操作時に検出される値との偏差が小さくなるように補正することにより、次回、自動運転モードが選択されて追従走行する時に、その運転者が期待する車両の挙動と、実際の車両の挙動とを合わせることができ、運転者の違和感を抑制することができる。

なお、上述した制御に限らず、例えば、自動運転モードが選択されて加速している際にアクセル操作された場合には、よりスポーティな走行を運転者が要求していると考えられるので、その際には、加速時における加速度（駆動力）を大きくするように補正してもよい。また、旋回走行時に操舵角が増大するようにステアリング操作され、またはアクセル操作された場合も同様に、よりスポーティな走行を運転者が要求していると考えられるので、許容される横方向の加速度やヨーレートを増大させてもよい。すなわち、旋回走行時における車速を増大し、または旋回半径を小さくするように補正してもよい。さらに、追従走行時にブレーキ操作された場合や、マニュアルシフト操作によりダウンシフトされた場合には、車間距離を離すことを運転者が要求していると考えられるので、追従走行時における車間距離を大きくするように補正してもよい。

また、この発明で対象とする車両の構成は特に限定されず、フロントエンジンフロントドライブ式の車両であってもよく、その動力源は、エンジンに限らず、エンジンとモータとを動力源としてもよく、モータのみを動力源としてもよい。さらに、上記変速機は、有段式の変速機であってもよく、無段式の変速機であってもよい。

１…エンジン、 ２…変速機、 ６…駆動輪、 ７…前輪、 ８…ブレーキ、 ９…電子制御装置（ＥＣＵ）、 １０，１１，１２，１３，１４，１５…センサ、 １６…スイッチ。

Claims (1)

1. 走行環境または走行状態と、車速、車間距離、加速度、走行ラインを含む予め定められた制御パラメータとに基づいて駆動力、制動力、操舵角の少なくともいずれか一つの目標値を定め、前記定められた目標値に基づいて制御することにより運転者が操作することなく自動運転することができるように構成された車両の制御装置において、
   前記駆動力、制動力、操舵角を制御するコントローラを備え、
   前記コントローラは、
   前記運転者によるアクセル操作、ブレーキ操作、ステアリング操作の少なくともいずれか一つを含む介入操作が前記自動運転中に行われている間は、前記介入操作に基づいて前記目標値を定めるとともに、前記車速、車間距離、加速度、走行ラインの少なくともいずれか一つの値を検出するように構成され、
   前記介入操作時に検出された値との偏差が小さくなるように前記制御パラメータを補正する
   ように構成されていることを特徴とする車両の制御装置。

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