JP2017087856A

JP2017087856A - 車両の制御装置

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Publication number: JP2017087856A
Application number: JP2015217774A
Authority: JP
Inventors: 信平楠本; Nobuhei Kusumoto
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2015-11-05
Filing date: 2015-11-05
Publication date: 2017-05-25

Abstract

【課題】ドライバに違和感を与えない目標回避経路を適切に設定することができる車両の制御装置を提供する。【解決手段】車両の制御装置としてのコントローラ８は、前方の障害物ＯＢを回避するために車両１が通過すべき目標回避経路を設定して、この目標回避経路に基づき車両１を制御する。具体的には、コントローラ８は、車両１が障害物ＯＢの回避を開始する回避開始位置Ｐ１と車両１が障害物ＯＢの側方を通過する回避通過位置Ｐ２とを結ぶシグモイド曲線を設定し、これら回避開始位置Ｐ１と回避通過位置Ｐ２との中間位置Ｃよりも前側ではシグモイド曲線よりも傾きが大きくなり、且つ、中間位置Ｃよりも後ろ側ではシグモイド曲線よりも傾きが小さくなるように、目標回避経路を設定する。【選択図】図８

Description

本発明は、車両の制御装置に係わり、特に、車両前方の障害物を車両が回避するように車両を制御する車両の制御装置に関する。

従来から、車両走行時の操舵を制御する種々の技術が知られている。例えば、特許文献１には、シグモイド関数（シグモイド曲線）に基づき、ドライバの運転技量に応じた目標転舵角を設定して、個々のドライバの運転技量や個々のドライバが望む操舵特性などに応じた操舵制御を行う技術が開示されている。

特開２０１４−２１８１９２号公報

ところで、従来から、前方の障害物を回避するために車両が通過すべき目標回避経路を設定し、目標回避経路に基づきドライバの操舵をアシストしたり、目標回避経路を車両が自動で走行するように自動運転を行ったりする技術が知られている。このような目標回避経路として、車両の横移動軌跡を表すシグモイド曲線を利用することが考えられる。しかしながら、本発明の発明者らは、シグモイド曲線を適用した回避経路を用いて実験を行ったところ、当該回避経路に沿って障害物を回避するように車両を移動させると、ドライが違和感を覚えることを発見した。

本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、ドライバに違和感を与えない目標回避経路を適切に設定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。

上記の目的を達成するために、本発明は、車両前方の障害物を車両が回避するように車両を制御する車両の制御装置であって、障害物を回避するために車両が通過すべき目標回避経路を設定する回避経路設定手段を有し、この回避経路設定手段は、車両が障害物の回避を開始する回避開始位置と車両が障害物の側方を通過する回避通過位置とを結ぶシグモイド曲線を設定し、これら回避開始位置と回避通過位置との中間位置よりも前側ではシグモイド曲線よりも傾きが大きくなり、且つ、中間位置よりも後ろ側ではシグモイド曲線よりも傾きが小さくなるように、目標回避経路を設定する、ことを特徴とする。
このように構成された本発明では、自車両が障害物を回避するようにドライバが実際に選択した経路（以下では「ドライバ経路」と呼ぶ。）に対応する曲線が、回避開始位置と回避通過位置との中間位置よりも前側ではシグモイド曲線よりも傾きが大きくなり、中間位置よりも後ろ側ではシグモイド曲線よりも傾きが小さくなるという傾向を考慮して、目標回避経路を設定する。したがって、本発明によれば、ドライバに違和感を与えない目標回避経路を適切に設定することができる。よって、自車両に障害物を回避させる場合に、ドライバの感覚に合うような経路を自車両に走行させることができる。

別の観点では、上記の目的を達成するために、本発明は、車両前方の障害物を車両が回避するように車両を制御する車両の制御装置であって、障害物を回避するために車両が通過すべき目標回避経路を設定する回避経路設定手段を有し、この回避経路設定手段は、車両が障害物の回避を開始する回避開始位置と車両が障害物の側方を通過する回避通過位置とを結ぶシグモイド曲線を設定し、目標回避経路に対応する曲線を１回微分した曲線のピークの大きさがシグモイド曲線を１回微分した曲線のピークの大きさよりも小さくなり、且つ、目標回避経路に対応する曲線を１回微分した曲線のピークが生じる位置がシグモイド曲線を１回微分した曲線のピークが生じる位置よりも回避開始位置側に位置するように、目標回避経路を設定する、ことを特徴とする。
このように構成された本発明によれば、障害物を回避するときにドライバが実際に選択したドライバ経路に対応する曲線を１回微分した曲線とシグモイド曲線を１回微分した曲線との関係を考慮して目標回避経路を設定するので、ドライバに違和感を与えない目標回避経路を適切に設定することができる。具体的には、この目標回避経路によれば、自車両に障害物を回避させる場合に、自車両がガードレールなどの走行路境界の方向をなるべく向かないように、自車両を走行させることができると共に、自車両が走行路境界にあまり近付いていない状態において走行路に対する自車両の傾き度合いが最大になるように、自車両を走行させることができる。

更に別の観点では、上記の目的を達成するために、本発明は、車両前方の障害物を車両が回避するように車両を制御する車両の制御装置であって、障害物を回避するために車両が通過すべき目標回避経路を設定する回避経路設定手段を有し、この回避経路設定手段は、車両が障害物の回避を開始する回避開始位置と車両が障害物の側方を通過する回避通過位置とを結ぶシグモイド曲線を設定し、目標回避経路に対応する曲線を２回微分した曲線のピークの大きさがシグモイド曲線を２回微分した曲線のピークの大きさよりも小さくなり、且つ、目標回避経路に対応する曲線を２回微分した曲線のピークが生じる位置がシグモイド曲線を２回微分した曲線のピークが生じる位置よりも回避開始位置側に位置し、尚且つ、目標回避経路に対応する曲線を２回微分した曲線の正負が反転する位置がシグモイド曲線を２回微分した曲線の正負が反転する位置よりも回避開始位置側に位置するように、目標回避経路を設定する、ことを特徴とする。
このように構成された本発明によれば、障害物を回避するときにドライバが実際に選択したドライバ経路に対応する曲線を２回微分した曲線とシグモイド曲線を２回微分した曲線との関係を考慮して目標回避経路を設定するので、ドライバに違和感を与えない目標回避経路を適切に設定することができる。具体的には、この目標回避経路によれば、自車両に障害物を回避させる場合に、自車両に発生するヨーレートがなるべく小さくなるように、自車両を走行させることができると共に、自車両が走行路境界にあまり近付いていない状態で最大のヨーレートが発生するように、自車両を走行させることができる。加えて、自車両が走行路境界にあまり近付いていない状態において走行路境界から遠ざかる方向に向きを変えるように、自車両を走行させることができる。

本発明において、好ましくは、回避経路設定手段は、目標回避経路とシグモイド曲線との比が正弦波相当の曲線にて変化するように、目標回避経路を設定する。
このように構成された本発明によれば、ドライバ経路に対応する曲線とシグモイド曲線との比が正弦波相当の曲線にて変化するという傾向を考慮して目標回避経路を設定するので、自車両に当該目標回避経路を走行させた場合にドライバが感じる違和感を効果的に抑制することができる。

本発明において、好ましくは、正弦波相当の曲線は、回避開始位置と回避通過位置との中間位置よりも後ろ側における振幅が、中間位置よりも前側における振幅よりも大きい。
このように構成された本発明によれば、ドライバ経路に対応する曲線とシグモイド曲線との比（正弦波相当の曲線に対応する）についての詳細な傾向を考慮して目標回避経路を設定するので、自車両に当該目標回避経路を走行させた場合にドライバが感じる違和感をより効果的に抑制することができる。

本発明において、好ましくは、回避経路設定手段は、回避通過位置付近においてシグモイド曲線に漸近させるように目標回避経路を設定する。
このように構成された本発明によれば、障害物の側方を通過するときの自車両の向きを走行路に沿った向きに適切に設定することができる。

本発明の車両の制御装置によれば、ドライバに違和感を与えない目標回避経路を適切に設定することができる。

本発明の実施形態による車両の制御装置を備えた車両の概略構成を示す図である。本発明の実施形態による車両の制御装置を備えた車両の電気的構成を示すブロック図である。自車両による前方の障害物の回避についての説明図である。ドライバ経路に対応する曲線とシグモイド曲線との形態の違いについての説明図である。ドライバ経路に対応する曲線とシグモイド曲線との比についての説明図である。ドライバ経路に対応する曲線及びシグモイド曲線のそれぞれを１回微分した曲線の違いについての説明図である。ドライバ経路に対応する曲線及びシグモイド曲線のそれぞれを２回微分した曲線の違いについての説明図である。本発明の実施形態による目標回避経路の設定処理を示すフローチャートである。本発明の実施形態による車両の制御装置の作用効果についての説明図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態による車両の制御装置について説明する。

［装置構成］
図１及び図２を参照して、本発明の実施形態による車両の制御装置の構成について説明する。図１は、本発明の実施形態による車両の制御装置を備えた車両の概略構成を示す図であり、図２は、本発明の実施形態による車両の制御装置を備えた車両の電気的構成を示すブロック図である。

図１に示すように、本発明の実施形態による車両１（以下では適宜「自車両１」と表記する。）は、主に、ドライバによって操作されるステアリングホイール２と、このステアリングホイール２に一端が連結されたステアリングシャフト４と、このステアリングシャフト４の他端が連結されたラックアンドピニオン式のステアリングギア装置１０と、このステアリングギア装置１０に連結され、ステアリングギア装置１０の動作によって転舵される左右の操舵輪１２と、を有する。また、車両１は、ステアリングシャフト４にトルク（操舵トルク）を付与する電動パワーステアリング機構６と、この電動パワーステアリング機構６により付与させる操舵トルクを制御するコントローラ８と、を更に有する。例えば、コントローラ８は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）によって構成される。

次に、図２に示すように、上記したコントローラ８には、主に、ミリ波レーダ１４と、超音波センサ１６と、カメラ１８と、車速センサ２０と、電動パワーステアリング機構６とが電気的に接続されている。

ミリ波レーダ１４は、自車両１の前方の所定の角度範囲へ向けて電波を発し、送信波と受信波との時間差や受信波の強度などから、自車両１と先行車両との車間距離や相対速度などを検出する。超音波センサ１６は、自車両１の前方へ向けて、上述したミリ波レーダ１４の検知範囲よりも広い角度範囲へ向けて超音波を発し、超音波の放射から対象物による反射波の受信までの時間差から、自車両１と先行車両や歩行者などを含む前方障害物との間の距離や相対速度などを検出する。ミリ波レーダ１４は、例えば自車両１の前方１００ｍ程度の距離を走行する先行車両まで検出可能であり、超音波センサ１６は、例えば自車両１の前方１０ｍ程度の前方障害物まで検出可能である。カメラ１８は、自車両１の前方において上述したミリ波レーダ１４の検知範囲よりも広い角度範囲の画像を撮影する。自車両１の移動時にカメラ１８によって撮影された画像に基づき、先行車両や歩行者などを含む前方障害物との間の距離などを推定可能である。車速センサ２０は、自車両１の速度（車速）を検出する。

コントローラ８は、ミリ波レーダ１４、超音波センサ１６、カメラ１８及び車速センサ２０から入力された信号に基づき、電動パワーステアリング機構６に対して制御信号を供給して、電動パワーステアリング機構６からステアリングシャフト４に操舵トルクを付与する制御を行う。具体的には、本実施形態では、コントローラ８は、これらの入力信号に基づき、前方の障害物を回避するために自車両１が通過すべき目標回避経路を設定し、この目標回避経路を自車両１が走行するように、電動パワーステアリング機構６を介してステアリングシャフト４に対して操舵トルク（操舵アシストトルク）を付与する制御を行い、ドライバによる操舵をアシストする。若しくは、コントローラ８は、設定した目標回避経路を自車両１が自動で走行するように、電動パワーステアリング機構６を介してステアリングシャフト４に対して操舵トルクを付与する制御を行って（これによりステアリングシャフト４が自動で回転する）、操舵輪１２が自動で転舵されるようにする。このように、コントローラ８は、本発明における「車両の制御装置」に相当し、本発明における「回避経路設定手段」として機能する。

［目標回避経路の設定方法］
次に、本発明の実施形態においてコントローラ８によって実行される目標回避経路の設定方法について具体的に説明する。

まず、図３を参照して、自車両１による前方の障害物の回避について説明する。図３において、符号ＯＢは、自車両１の前方に存在する障害物を示し、符号ＢＯは、ガードレールなどの走行路境界を示している。本実施形態では、コントローラ８は、自車両１の前方に障害物ＯＢが存在する場合に、この障害物ＯＢを回避するために自車両１が通過すべき目標回避経路を設定する（矢印Ａ１１参照）。具体的には、コントローラ８は、自車両１が障害物ＯＢを回避し始める位置である回避開始位置Ｐ１と、自車両１が障害物ＯＢを回避して当該障害物ＯＢの側方を通過する位置である回避通過位置Ｐ２とを結ぶシグモイド曲線を設定し、このシグモイド曲線をベースにして目標回避経路を設定する。

ここで、回避開始位置Ｐ１は、自車両１が障害物ＯＢに衝突するまでの衝突余裕時間（いわゆる「ＴＴＣ（Time to Collision）」）に基づいて定められる。例えば、回避開始位置Ｐ１は、ＴＴＣが３〜５秒となるときの、障害物ＯＢに対する自車両１の相対的な位置である。他方で、回避通過位置Ｐ２は、自車両１が障害物ＯＢを回避するときに通過する、障害物ＯＢの側方の位置、具体的には障害物ＯＢと走行路境界ＢＯとの間の位置である。例えば、回避通過位置Ｐ２には、障害物ＯＢと走行路境界ＢＯとの中間位置が適用される。

次に、図４乃至図７を参照して、ドライバが実際に運転を行った場合において、自車両１が障害物ＯＢを回避するようにドライバが選択した経路（ドライバ経路）と、シグモイド曲線との違いについて説明する。なお、ドライバ経路は、複数のドライバから得たものとする。

図４は、ドライバ経路に対応する曲線とシグモイド曲線との形態の違いについての説明図である。図４は、横軸に、障害物ＯＢと自車両１との距離を正規化した値を示している。この場合、回避開始位置Ｐ１と回避通過位置Ｐ２との走行路に沿った方向での距離を基準にして正規化を行ったものとする。他方で、図４の縦軸には、回避走行時の自車両１の横移動量（詳しくは走行路に沿った方向に垂直な方向に沿った移動量）を示している。また、図４では、障害物ＯＢ、回避開始位置Ｐ１及び回避通過位置Ｐ２のそれぞれに対応する位置を重ねて示している。なお、図４における横軸の定義は、後述する図５乃至図７にも同様に適用されるものとする。

図４において、実線のグラフＧ１１は、ドライバ経路に対応する曲線を示し、破線のグラフＧ１２は、シグモイド曲線を示している。グラフＧ１１、Ｇ１２より、回避開始位置Ｐ１と回避通過位置Ｐ２との中間位置Ｃよりも前側（つまり回避開始位置Ｐ１側の場所）においては、矢印Ａ２１に示すように、ドライバ経路に対応する曲線の傾きがシグモイド曲線の傾きよりも大きく（急に）なっていることがわかる。加えて、中間位置Ｃよりも後ろ側（つまり回避通過位置Ｐ２側の場所）では、矢印Ａ２２に示すように、ドライバ経路に対応する曲線の傾きがシグモイド曲線の傾きよりも小さく（緩やかに）なっていることがわかる。これは、自車両１に障害物ＯＢを回避させる場合に、ドライバが、シグモイド曲線を適用した場合の自車両１の向きの変化と比較して、自車両１の向きを早めに変えるように操舵を行い、この後、シグモイド曲線を適用した場合の自車両１の向きの変化と比較して、自車両１の向きを緩やかに変えるように操舵を行ったことを意味している。

図４に示した結果より、本実施形態では、コントローラ８は、回避開始位置Ｐ１と回避通過位置Ｐ２とを結ぶシグモイド曲線を設定し、これら回避開始位置Ｐ１と回避通過位置Ｐ２との中間位置Ｃよりも前側ではシグモイド曲線よりも傾きが大きくなり、且つ、中間位置Ｃよりも後ろ側ではシグモイド曲線よりも傾きが小さくなるように、目標回避経路を設定する。

次に、図５は、ドライバ経路に対応する曲線とシグモイド曲線との比についての説明図である。図５は、横軸に、障害物ＯＢと自車両１との距離を正規化した値を示し、縦軸に、ドライバ経路に対応する曲線とシグモイド曲線との比を示している。また、図５において、実線のグラフＧ２１は、実際に得られた、ドライバ経路に対応する曲線とシグモイド曲線との比を示し、破線のグラフＧ２２は、グラフＧ２１に対して適用した近似曲線（つまりフィッティングした曲線）を示している。

グラフＧ２２に示すように、ドライバ経路に対応する曲線とシグモイド曲線との比は、正弦波（サイン波）相当の曲線にて表せる。この正弦波相当の曲線では、回避開始位置Ｐ１と回避通過位置Ｐ２との中間位置Ｃよりも後ろ側における振幅（破線領域Ｒ１２参照）が、中間位置Ｃよりも前側における振幅（破線領域Ｒ１１参照）よりも大きくなっている。これは、障害物回避において前半よりも後半のほうが、ドライバ経路とシグモイド曲線との違いが大きいこと、具体的には自車両１における横方向位置の差が大きいことを意味している。

図５に示した結果より、本実施形態では、コントローラ８は、目標回避経路に対応する曲線とシグモイド曲線との比が正弦波相当の曲線にて変化するように、目標回避経路を設定する。この場合、コントローラ８は、回避開始位置Ｐ１と回避通過位置Ｐ２との中間位置Ｃよりも後ろ側における振幅が、中間位置Ｃ１よりも前側における振幅よりも大きくなるような曲線を、正弦波相当の曲線として適用する。

更に、グラフＧ２２に示す正弦波相当の曲線より、回避通過位置Ｐ２付近において、ドライバ経路に対応する曲線とシグモイド曲線との比の値がほぼ１になっていることがわかる。これは、回避通過位置Ｐ２付近において、ドライバ経路に対応する曲線がシグモイド曲線に漸近していることを意味している。換言すると、回避通過位置Ｐ２付近では、シグモイド曲線が走行路とほぼ平行になっていることから、ドライバ経路も走行路とほぼ平行になっていることを意味している。したがって、本実施形態では、コントローラ８は、回避通過位置Ｐ２付近においてシグモイド曲線に漸近させるように目標回避経路を設定する。つまり、コントローラ８は、目標回避経路に対応する曲線とシグモイド曲線との比が回避通過位置Ｐ２付近においてほぼ１になるように目標回避経路を設定する。

次に、図６は、ドライバ経路に対応する曲線及びシグモイド曲線のそれぞれを１回微分した曲線の違いについての説明図である。ここでは、ドライバ経路に対応する曲線及びシグモイド曲線を、自車両１と障害物ＯＢとの走行路に沿った距離にて１回微分することを考える。この１回微分により得られる曲線は、経路の勾配、換言すると車両１の向き（ヨー角）を指し示すものとなる。したがって、図６では、障害物ＯＢと車両１との距離（横軸）に対して、基準化した勾配（縦軸）を示している。図６において、実線のグラフＧ３１は、ドライバ経路に対応する曲線を１回微分した曲線を示し、破線のグラフＧ３２は、シグモイド曲線を１回微分した曲線を示している。

グラフＧ３１、Ｇ３２より、ドライバ経路に対応する曲線を１回微分した曲線のピークの大きさが、シグモイド曲線を１回微分した曲線のピークの大きさよりも小さくなっており、また、ドライバ経路に対応する曲線を１回微分した曲線のピークが生じる位置が、シグモイド曲線を１回微分した曲線のピークが生じる位置よりも回避開始位置Ｐ１側に位置していることがわかる。これは、自車両１に障害物ＯＢを回避させる場合に、ドライバが、自車両１が走行路境界ＢＯの方向をなるべく向かないように操舵を行うと共に、自車両１が走行路境界ＢＯにあまり近付いていない状態で最大勾配となるように（つまり走行路に対して自車両１が向く方向に対応する角度が最大になるように）操舵を行ったことを意味している。

図６に示した結果より、本実施形態では、コントローラ８は、目標回避経路に対応する曲線を１回微分した曲線のピークの大きさがシグモイド曲線を１回微分した曲線のピークの大きさよりも小さくなり、且つ、目標回避経路に対応する曲線を１回微分した曲線のピークが生じる位置がシグモイド曲線を１回微分した曲線のピークが生じる位置よりも回避開始位置Ｐ１側に位置するように、目標回避経路を設定する。

図７は、ドライバ経路に対応する曲線及びシグモイド曲線のそれぞれを２回微分した曲線の違いについての説明図である。ここでは、ドライバ経路に対応する曲線及びシグモイド曲線を、自車両１と障害物ＯＢとの走行路に沿った距離にて２回微分することを考える。この２回微分により得られる曲線は、経路の勾配変化、換言すると車両１のヨーレート（ヨー角変化）を指し示すものとなる。したがって、図７では、障害物ＯＢと車両１との距離（横軸）に対して、基準化した勾配変化（縦軸）を示している。図７において、実線のグラフＧ４１は、ドライバ経路に対応する曲線を２回微分した曲線を示し、破線のグラフＧ４２は、シグモイド曲線を２回微分した曲線を示している。

グラフＧ４１、Ｇ４２より、ドライバ経路に対応する曲線を２回微分した曲線のピークの大きさが、シグモイド曲線を２回微分した曲線のピークの大きさよりも小さくなっており、また、ドライバ経路に対応する曲線を２回微分した曲線のピークが生じる位置が、シグモイド曲線を２回微分した曲線のピークが生じる位置よりも回避開始位置Ｐ１側に位置していることがわかる。これは、自車両１に障害物ＯＢを回避させる場合に、ドライバが、自車両１に発生するヨーレートがなるべく小さくなるように操舵を行うと共に、自車両１が走行路境界ＢＯにあまり近付いていない状態で自車両１に最大のヨーレートが発生するように操舵を行ったことを意味している。

更に、グラフＧ４１、Ｇ４２より、ドライバ経路に対応する曲線を２回微分した曲線の正負が反転する位置（つまりドライバ経路に対応する曲線において基準化勾配変化が０となる位置）が、シグモイド曲線を２回微分した曲線の正負が反転する位置（つまりシグモイド曲線を２回微分した曲線において基準化勾配変化が０となる位置）よりも、回避開始位置Ｐ１側に位置していることがわかる。これは、ドライバが、自車両１が走行路境界ＢＯにあまり近付いていない状態で自車両１が走行路境界ＢＯから遠ざかる方向に向きを変えるように操舵を行ったことを意味している。

図７に示した結果より、本実施形態では、コントローラ８は、目標回避経路に対応する曲線を２回微分した曲線のピークの大きさがシグモイド曲線を２回微分した曲線のピークの大きさよりも小さくなり、且つ、目標回避経路に対応する曲線を２回微分した曲線のピークが生じる位置がシグモイド曲線を２回微分した曲線のピークが生じる位置よりも回避開始位置Ｐ１側に位置し、尚且つ、目標回避経路に対応する曲線を２回微分した曲線の正負が反転する位置がシグモイド曲線を２回微分した曲線の正負が反転する位置よりも回避開始位置Ｐ１側に位置するように、目標回避経路を設定する。

以上に述べた結果を全て考慮して、本実施形態では、コントローラ８は、シグモイド曲線として以下の式（１）に示すシグモイド関数を用い、このシグモイド関数に対して以下の式（２）に示す補正関数を乗算することで、最終的に適用する目標回避経路を設定する。

式（１）及び式（２）において、「Ｘ」は、回避開始位置Ｐ１から（回避通過位置Ｐ２からでもよい）の走行路に沿った方向の距離を示し、「ｔｔｃ」は、自車両１が障害物ＯＢに衝突するまでの衝突余裕時間であるＴＴＣを示し、「ｖ_x」は、自車両１の車速における走行路に沿った方向の成分の速度を示している。また、式（２）中の具体的な数は、複数のドライバから得られた複数のドライバ経路に基づき定められている。例えば、式（１）のシグモイド関数に対して式（２）に示す補正関数を乗算して得られた曲線が、複数のドライバ経路を平均化することで得られた経路に対応する曲線にフィッティングしたものとなるように、式（２）中の具体的な数が定められている。

［フローチャート］
次に、図８を参照して、本発明の実施形態による目標回避経路の設定処理について説明する。図８は、本発明の実施形態による目標回避経路の設定処理を示すフローチャートである。このフローは、コントローラ８によって繰り返し実行される。

まず、ステップＳ１では、コントローラ８は、ミリ波レーダ１４から入力された信号、超音波センサ１６から入力された信号、及びカメラ１８によって撮影された画像データのうちの少なくとも１以上に基づいて、自車両１の前方に障害物ＯＢが存在するか否かを判定する。その結果、障害物ＯＢが存在すると判定された場合（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２に進み、障害物ＯＢが存在すると判定されなかった場合（ステップＳ１：Ｎｏ）、処理はステップＳ１に戻る。

ステップＳ２では、コントローラ８は、自車両１が障害物ＯＢの回避を開始する回避開始位置Ｐ１を設定する。具体的には、コントローラ８は、自車両１から障害物ＯＢまでの距離を障害物ＯＢに対する自車両１の相対速度によって除算した時間である衝突余裕時間（ＴＴＣ）を求め、このＴＴＣが所定時間（例えば３〜５秒程度の時間）となる位置を回避開始位置Ｐ１として設定する。この場合、コントローラ８は、ミリ波レーダ１４から入力された信号、超音波センサ１６から入力された信号、及びカメラ１８によって撮影された画像データのうちの少なくとも１以上に加えて、車速センサ２０によって検出された車速に基づいて、自車両Ｖ１から先行車両Ｖ２までの距離、及び、先行車両Ｖ２に対する自車両Ｖ１の相対速度を求めて、これらを用いてＴＴＣを算出する。

次いで、ステップＳ３では、コントローラ８は、自車両１が障害物ＯＢの側方を通過する回避通過位置Ｐ２を設定する。具体的には、コントローラ８は、障害物ＯＢと走行路境界ＢＯとの関係に基づき、回避通過位置Ｐ２を設定する。例えば、コントローラ８は、障害物ＯＢと走行路境界ＢＯとの中間位置を回避通過位置Ｐ２として設定する。

次いで、ステップＳ４では、コントローラ８は、ステップＳ２で設定した回避開始位置Ｐ１と、ステップＳ３で設定した回避通過位置Ｐ２とを滑らかに結ぶシグモイド曲線を設定する。具体的には、コントローラ８は、上記した式（１）を用いてシグモイド曲線を設定する。この場合、コントローラ８は、式（１）のシグモイド関数中の「ｔｔｃ」及び「ｖ_x」に実際の数値を代入する。

次いで、ステップＳ５では、コントローラ８は、シグモイド曲線を補正するための補正関数を設定する。具体的には、コントローラ８は、上記した式（２）を用いて補正関数を設定する。この場合にも、コントローラ８は、式（２）の補正関数中の「ｔｔｃ」及び「ｖ_x」に実際の数値を代入する。

次いで、ステップＳ６では、コントローラ８は、ステップＳ４で設定したシグモイド曲線をステップＳ５で設定した補正関数によって補正することで、目標回避経路を設定する。具体的には、コントローラ８は、シグモイド曲線に対応する式（１）に対して、補正関数に対応する式（２）を乗算することで、目標回避経路に対応する曲線を求める。

この後、コントローラ８は、設定した目標回避経路を自車両１が走行するように、電動パワーステアリング機構６を介してステアリングシャフト４に対して操舵トルクを付与する制御を行い、ドライバによる操舵をアシストする。若しくは、コントローラ８は、設定した目標回避経路を自車両１が自動で走行するように、電動パワーステアリング機構６を介してステアリングシャフト４に対して操舵トルクを付与する制御を行って、操舵輪１２が自動で転舵されるようにする。

［作用効果］
次に、図９を参照して、本発明の実施形態による車両の制御装置の作用効果について説明する。

図９は、本発明の実施形態による目標回避経路及びシグモイド曲線に対応する経路のそれぞれを適用した場合に得られたドライバの生理量を示している。図９（Ａ）は、シグモイド曲線に対応する経路を走行させた場合のドライバの発汗度合いを示し、図９（Ｂ）は、本実施形態による目標回避経路を走行させた場合のドライバの発汗度合いを示し、図９（Ｃ）は、シグモイド曲線に対応する経路を走行させた場合のドライバの心拍変動を示し、図９（Ｄ）は、本実施形態による目標回避経路を走行させた場合のドライバの心拍変動を示している。

図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示す発汗度合いには、ステアリングホイール２に設けた発汗センサが出力したコンダクタンスが用いられ、このコンダクタンスの値が大きくなるとドライバが緊張状態にあることを示す。また、図９（Ｃ）及び図９（Ｄ）に示す心拍変動には、心拍に対応する周波数の高周波成分と低周波成分との比が適用され、この比の値が大きくなるとドライバが緊張状態にあることを示す。また、図９（Ａ）〜（Ｄ）において、符号Ｔ１１は、シグモイド曲線に対応する経路又は本実施形態による目標回避経路を通過中の期間（つまり障害物ＯＢを回避している期間）を示している。

図９（Ａ）及び図９（Ｃ）より、シグモイド曲線に対応する経路を走行させた場合には、ドライバの発汗度合いが大きく、また、ドライバの心拍変動が大きいことから、ドライバが緊張状態になっていることがわかる。したがって、シグモイド曲線に対応する経路を適用すると、ドライバに違和感を与えるものと考えられる。これに対して、図９（Ｂ）及び図９（Ｄ）より、本実施形態による目標回避経路を走行させた場合には、シグモイド曲線に対応する経路を走行させた場合と比較すると、ドライバの発汗度合いが小さく、また、ドライバの心拍変動が小さいことから、ドライバが緊張状態になっていないことがわかる。したがって、本実施形態によれば、ドライバに違和感を与えない目標回避経路を、換言するとドライバの感覚に合うような目標回避経路を、適切に設定することができる。具体的には、本実施形態による目標回避経路によれば、ドライバが危険などを感じにくい回避を車両１に行わせることができる。

ところで、上記したような目標回避経路を、走行路の曲率や、車両１に発生する横加速度や躍度などを考慮した評価関数を用いて、最適化計算によって求める方法（サンプリング法）がある。しかしながら、そのような方法だと、評価関数を適切に設定することが困難であり、また、最適化計算の規模が膨大になり（例えば１サンプルで２０万個程度の回避経路を評価することとなる）、高価なシステムが必要になる。これに対して、本実施形態によれば、式（１）に示すシグモイド曲線をベースとして用いて、このシグモイド曲線を式（２）の補正関数によって補正して目標回避経路を設定するので、簡易な構成及び演算処理にて目標回避経路を適切に求めることができる。

１車両（自車両）
２ステアリングホイール
４ステアリングシャフト
６電動パワーステアリング機構
８コントローラ
１４ミリ波レーダ
１６超音波センサ
１８カメラ
２０車速センサ

Claims

車両前方の障害物を車両が回避するように車両を制御する車両の制御装置であって、
障害物を回避するために車両が通過すべき目標回避経路を設定する回避経路設定手段を有し、
この回避経路設定手段は、車両が障害物の回避を開始する回避開始位置と車両が障害物の側方を通過する回避通過位置とを結ぶシグモイド曲線を設定し、これら回避開始位置と回避通過位置との中間位置よりも前側では上記シグモイド曲線よりも傾きが大きくなり、且つ、上記中間位置よりも後ろ側では上記シグモイド曲線よりも傾きが小さくなるように、上記目標回避経路を設定する、ことを特徴とする車両の制御装置。
車両前方の障害物を車両が回避するように車両を制御する車両の制御装置であって、
障害物を回避するために車両が通過すべき目標回避経路を設定する回避経路設定手段を有し、
この回避経路設定手段は、車両が障害物の回避を開始する回避開始位置と車両が障害物の側方を通過する回避通過位置とを結ぶシグモイド曲線を設定し、上記目標回避経路に対応する曲線を１回微分した曲線のピークの大きさが上記シグモイド曲線を１回微分した曲線のピークの大きさよりも小さくなり、且つ、上記目標回避経路に対応する曲線を１回微分した曲線のピークが生じる位置が上記シグモイド曲線を１回微分した曲線のピークが生じる位置よりも上記回避開始位置側に位置するように、上記目標回避経路を設定する、ことを特徴とする車両の制御装置。
車両前方の障害物を車両が回避するように車両を制御する車両の制御装置であって、
障害物を回避するために車両が通過すべき目標回避経路を設定する回避経路設定手段を有し、
この回避経路設定手段は、車両が障害物の回避を開始する回避開始位置と車両が障害物の側方を通過する回避通過位置とを結ぶシグモイド曲線を設定し、上記目標回避経路に対応する曲線を２回微分した曲線のピークの大きさが上記シグモイド曲線を２回微分した曲線のピークの大きさよりも小さくなり、且つ、上記目標回避経路に対応する曲線を２回微分した曲線のピークが生じる位置が上記シグモイド曲線を２回微分した曲線のピークが生じる位置よりも上記回避開始位置側に位置し、尚且つ、上記目標回避経路に対応する曲線を２回微分した曲線の正負が反転する位置が上記シグモイド曲線を２回微分した曲線の正負が反転する位置よりも上記回避開始位置側に位置するように、上記目標回避経路を設定する、ことを特徴とする車両の制御装置。
上記回避経路設定手段は、上記目標回避経路と上記シグモイド曲線との比が正弦波相当の曲線にて変化するように、上記目標回避経路を設定する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の車両の制御装置。
上記正弦波相当の曲線は、上記回避開始位置と上記回避通過位置との中間位置よりも後ろ側における振幅が、上記中間位置よりも前側における振幅よりも大きい、請求項４に記載の車両の制御装置。
上記回避経路設定手段は、上記回避通過位置付近において上記シグモイド曲線に漸近させるように上記目標回避経路を設定する、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の車両の制御装置。