JP2017146794A - 車両制御装置、車両制御方法、および車両制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】特定の場面において車両乗員に対して安心感を与えることができる車両制御装置、車両制御方法、および車両制御プログラムを提供することを目的の一つとする。
【解決手段】本発明は、自車両が目的地に到達するために目標とする軌道を生成する軌道生成部と、前記軌道生成部によって生成された軌道に沿って自車両が走行するように、少なくとも前記自車両の操舵を制御する制御部であって、特定の場面において、前記軌道からの逸脱を抑制する度合を大きくする制御部とを備える車両制御装置である。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両制御装置、車両制御方法、および車両制御プログラムに関する。

近年、目的地までの経路に基づいて生成される目標軌道に沿って自車両が走行するように、少なくとも自車両の操舵を制御する技術について研究が進められている。これに関連して、運転者の操作により自車両の自動運転の開始を指示する指示手段と、自動運転の目的地を設定する設定手段と、運転者により前記指示手段が操作された場合に、前記目的地が設定されているか否かに基づいて自動運転のモードを決定する決定手段と、前記決定手段により決定された前記自動運転のモードに基づいて車両走行制御する制御手段と、を備え、前記決定手段は、前記目的地が設定されていない場合は、前記自動運転のモードを、前記自車両の現在の走行路に沿って走行する自動運転又は自動停車に決定する、運転支援装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

国際公開第２０１１／１５８３４７号

しかしながら、従来の技術では、目標軌道からの逸脱に対する制御が一律に行われていたため、特定の場面において車両乗員に対して安心感を与えることができない場合があった。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、特定の場面において車両乗員に対して安心感を与えることができる車両制御装置、車両制御方法、および車両制御プログラムを提供することを目的の一つとする。

請求項１に記載の発明は、自車両が目的地に到達するために目標とする軌道を生成する軌道生成部（１１０，１１８）と、前記軌道生成部によって生成された軌道に沿って自車両（Ｍ）が走行するように、少なくとも前記自車両の操舵を制御する制御部であって、特定の場面において、前記軌道からの逸脱を抑制する度合を大きくする制御部（１３０、１３４、１６０）とを備える車両制御装置（１００、１００Ａ）である。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の車両制御装置であって、前記特定の場面は、前記軌道生成部によって生成された軌道に従って前記自車両が車線変更をする場面であるものである。

請求項３に記載の発明は、請求項２記載の車両制御装置であって、前記制御部は、車線変更において前記自車両の基準点が道路区画線を跨ぐタイミングで、前記軌道からの逸脱を抑制する度合を最も大きくするものである。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のうちいずれか１項記載の車両制御装置であって、車両乗員による操舵指示を受け付ける操作デバイス（９２Ａ）に対して、操作反力を出力する反力出力部（９２Ｅ）を更に備え、前記制御部は、前記反力出力部が出力する操作反力を、前記軌道からの逸脱を抑制する方向に制御するものである。

請求項５に記載の発明は、請求項１から４のうちいずれか１項記載の車両制御装置であって、転舵力を出力する転舵力出力部（９２Ｆ）を更に備え、前記制御部は、前記転舵力出力部が出力する転舵力を、前記軌道からの逸脱を抑制する方向に制御するものである。

請求項６に記載の発明は、請求項５記載の車両制御装置であって、前記制御部は、車両乗員による操舵指示を受け付ける操作デバイスに対してなされた操作が前記軌道からの逸脱を抑制する方向である場合に、前記操作に応じた方向に前記転舵力出力部に出力させる転舵力を、前記車両乗員による操舵指示を受け付ける操作デバイスに対してなされた操作が前記軌道からの逸脱を拡大する方向である場合に、前記操作に応じた方向に前記転舵力出力部に出力させる転舵力に比して大きくすることで、前記転舵力出力部が出力する転舵力を、前記軌道からの逸脱を抑制する方向に制御するものである。

請求項７に記載の発明は、車載コンピュータが、自車両が目的地に到達するために目標とする軌道を生成し、前記生成された軌道に沿って自車両が走行するように、少なくとも前記自車両の操舵を制御し、特定の場面において、前記軌道からの逸脱を抑制する度合を大きくする車両制御方法である。

請求項８に記載の発明は、車載コンピュータに、自車両が目的地に到達するために目標とする軌道を生成する処理と、前記生成された軌道に沿って自車両が走行するように、少なくとも前記自車両の操舵を制御する処理と、特定の場面において、前記軌道からの逸脱を抑制する度合を大きくする処理とを実行させる車両制御プログラムである。

各請求項に記載の発明によれば、特定の場面において車両乗員に対して安心感を与えることができる。

車両制御装置１００が搭載される車両の有する構成要素を示す図である。 実施形態に係る車両制御装置１００を搭載した自車両Ｍの機能構成図である。 ステアリングユニット９２の構成例を示す図である。 自車位置認識部１１２により走行車線Ｌ１に対する自車両Ｍの相対位置が認識される様子を示す図である。 ある区間について生成された行動計画の一例を示す図である。 軌道生成部１１８により生成される軌道の一例を示す図である。 車線変更イベントが実施される場合に実行される処理の流れの一例を示すフローチャートである。 ターゲット位置ＴＡが設定される様子を示す図である。 車線変更のための軌道が生成される様子を示す図である。 操作反力の決定手法の一例を説明するための図である。 操作反力の決定手法の他の例を説明するための図である。 差分Δφに対する操作反力を相対的に大きく変更した様子を示す図である。 車線変更に伴って軌道からの逸脱を抑制する度合が変更される様子を示す図である。 操舵角（測定値）に基づいて操作反力を決定する様子を示す図である。 第２の実施形態に係る車両制御装置１００Ａの構成例を示す図である。 第２実施形態におけるアシストモータ９２Ｆの出力特性を示す図である。 アシストモータ９２Ｆの出力特性を相対的に大きく変更した様子を示す図である。

以下、図面を参照し、本発明の車両制御装置、車両制御方法、および車両制御プログラムの実施形態について説明する。

＜第１の実施形態＞
図１は、車両制御装置１００が搭載される車両（以下、自車両Ｍと称する）の有する構成要素を示す図である。車両制御装置１００が搭載される車両は、例えば、二輪や三輪、四輪等の自動車であり、ディーゼルエンジンやガソリンエンジン等の内燃機関を動力源とした自動車や、電動機を動力源とした電気自動車、内燃機関および電動機を兼ね備えたハイブリッド自動車等を含む。また、上述した電気自動車は、例えば、二次電池、水素燃料電池、金属燃料電池、アルコール燃料電池等の電池により放電される電力を使用して駆動される。

図１に示すように、自車両Ｍには、ファインダ２０−１から２０−７、レーダ３０−１から３０−６、およびカメラ４０等のセンサと、ナビゲーション装置５０と、車両制御装置１００とが搭載される。ファインダ２０−１から２０−７は、例えば、照射光に対する散乱光を測定し、対象までの距離を測定するＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging、或いはLaser Imaging Detection and Ranging）である。例えば、ファインダ２０−１は、フロントグリル等に取り付けられ、ファインダ２０−２および２０−３は、車体の側面やドアミラー、前照灯内部、側方灯付近等に取り付けられる。ファインダ２０−４は、トランクリッド等に取り付けられ、ファインダ２０−５および２０−６は、車体の側面や尾灯内部等に取り付けられる。上述したファインダ２０−１から２０−６は、例えば、水平方向に関して１５０度程度の検出領域を有している。また、ファインダ２０−７は、ルーフ等に取り付けられる。ファインダ２０−７は、例えば、水平方向に関して３６０度の検出領域を有している。

上述したレーダ３０−１および３０−４は、例えば、奥行き方向の検出領域が他のレーダよりも広い長距離ミリ波レーダである。また、レーダ３０−２、３０−３、３０−５、３０−６は、レーダ３０−１および３０−４よりも奥行き方向の検出領域が狭い中距離ミリ波レーダである。以下、ファインダ２０−１から２０−７を特段区別しない場合は、単に「ファインダ２０」と記載し、レーダ３０−１から３０−６を特段区別しない場合は、単に「レーダ３０」と記載する。レーダ３０は、例えば、ＦＭ−ＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）方式によって物体を検出する。

カメラ４０は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の固体撮像素子を利用したデジタルカメラである。カメラ４０は、フロントウィンドシールド上部やルームミラー裏面等に取り付けられる。カメラ４０は、例えば周期的に繰り返し自車両Ｍの前方を撮像する。

なお、図１に示す構成はあくまで一例であり、構成の一部が省略されてもよいし、更に別の構成が追加されてもよい。

図２は、実施形態に係る車両制御装置１００を搭載した自車両Ｍの機能構成図である。自車両Ｍには、ファインダ２０、レーダ３０、およびカメラ４０の他、ナビゲーション装置５０と、車両センサ６０と、アクセルペダル７０、およびブレーキペダル７２などの加減速を指示する操作デバイスと、アクセル開度センサ７１、およびブレーキ踏量センサ（ブレーキスイッチ）７３などの加減速操作検出センサと、切替スイッチ８０と、走行駆動力出力装置９０、ステアリングユニット９２、ブレーキ装置９４と、車両制御装置１００とが搭載される。これらの装置や機器は、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信線等の多重通信線やシリアル通信線、無線通信網等によって互いに接続される。なお、例示した操作デバイスについてはあくまで一例であり、ジョイスティック、ボタン、ダイヤルスイッチ、レバー、ＧＵＩ（Graphical User Interface）スイッチなどが自車両Ｍに搭載されても構わない。

ナビゲーション装置５０は、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）受信機や地図情報（ナビ地図）、ユーザインターフェースとして機能するタッチパネル式表示装置、スピーカ、マイク等を有する。ナビゲーション装置５０は、ＧＮＳＳ受信機によって自車両Ｍの位置を特定し、その位置からユーザによって指定された目的地までの経路を導出する。ナビゲーション装置５０により導出された経路は、経路情報１５４として記憶部１５０に格納される。自車両Ｍの位置は、車両センサ６０の出力を利用したＩＮＳ（Inertial Navigation System）によって特定または補完されてもよい。また、ナビゲーション装置５０は、車両制御装置１００が手動運転モードを実行している際に、目的地に至る経路について音声やナビ表示によって案内を行う。なお、自車両Ｍの位置を特定するための構成は、ナビゲーション装置５０とは独立して設けられてもよい。また、ナビゲーション装置５０は、例えば、ユーザの保有するスマートフォンやタブレット端末等の端末装置の一機能によって実現されてもよい。この場合、端末装置と車両制御装置１００との間で無線または有線による通信によって情報の送受信が行われる。

車両センサ６０は、車速を検出する車速センサ、加速度を検出する加速度センサ、鉛直軸回りの角速度を検出するヨーレートセンサ、自車両Ｍの向きを検出する方位センサ等を含む。

操作検出センサは、アクセル開度センサ７１と、ブレーキ踏量センサ７３とを含む。操作検出センサは、検出結果としてのアクセル開度、ブレーキ踏量を車両制御装置１００に出力する。なお、これに代えて、運転モードによっては操作検出センサの検出結果が、直接的に走行駆動力出力装置９０、またはブレーキ装置９４に出力されてもよい。

切替スイッチ８０は、車両乗員によって操作されるスイッチである。切替スイッチ８０は、車両乗員の操作を受け付け、自車両Ｍの運転モードを指定する運転モード指定信号を生成し、切替制御部１４０に出力する。運転モードについては後述する。

走行駆動力出力装置９０は、例えば、自車両Ｍが内燃機関を動力源とした自動車である場合、エンジンおよびエンジンを制御するエンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）を備え、自車両Ｍが電動機を動力源とした電気自動車である場合、走行用モータおよび走行用モータを制御するモータＥＣＵを備え、自車両Ｍがハイブリッド自動車である場合、エンジンおよびエンジンＥＣＵと走行用モータおよびモータＥＣＵを備える。走行駆動力出力装置９０がエンジンのみを含む場合、エンジンＥＣＵは、後述する第２制御部１３０から入力される情報に従って、エンジンのスロットル開度やシフト段等を調整し、車両が走行するための走行駆動力（トルク）を出力する。また、走行駆動力出力装置９０が走行用モータのみを含む場合、モータＥＣＵは、第２制御部１３０から入力される情報に従って、走行用モータに与えるＰＷＭ信号のデューティ比を調整し、上述した走行駆動力を出力する。また、走行駆動力出力装置９０がエンジンおよび走行用モータを含む場合、エンジンＥＣＵおよびモータＥＣＵの双方は、第２制御部１３０から入力される情報に従って、互いに協調して走行駆動力を制御する。

図３は、ステアリングユニット９２の構成例を示す図である。ステアリングユニット９２は、ステアリングホイール９２Ａと、ステアリング軸９２Ｂと、ステアリング操舵角センサ９２Ｃと、ステアリングトルクセンサ９２Ｄと、反力モータ９２Ｅと、アシストモータ９２Ｆと、転舵機構９２Ｇと、操舵角センサ９２Ｈと、ステアリングＥＣＵ９２Ｉとを含んでよいが、これに限定されない。

ステアリングホイール９２Ａは、車両乗員による操舵指示を受け付ける操作デバイスの一例である。ステアリングホイール９２Ａに代えて、ジョイスティックなどの他の種類の操作デバイスが搭載されてもよい。ステアリングホイール９２Ａに対してなされた操作は、ステアリング軸９２Ｂに伝達される。ステアリング軸９２Ｂには、ステアリング操舵角センサ９２Ｃと、ステアリングトルクセンサ９２Ｄとが取り付けられる。ステアリング操舵角センサ９２Ｃは、ステアリングホイール９２Ａが操作された角度を検出し、ステアリングＥＣＵ９２Ｉに出力する。ステアリングトルクセンサ９２Ｄは、ステアリング軸９２Ｂに作用しているトルク（ステアリングトルク）を検出し、ステアリングＥＣＵ９２Ｉに出力する。反力モータ９２Ｅは、ステアリングＥＣＵ９２Ｉの制御によって、ステアリング軸９２Ｂにトルクを出力することで、ステアリングホイール９２Ａに対して操作反力を出力する。

アシストモータ９２Ｆは、ステアリングＥＣＵ９２Ｉの制御によって、転舵機構９２Ｇに対してトルクを出力することで、転舵機構９２Ｇに転舵力を発生させる。転舵機構９２Ｇは、例えば、ラックアンドピニオン機構である。操舵角センサ９２Ｈは、転舵機構９２Ｇの角度（操舵角）を示す量（例えばラックストローク）を検出し、ステアリングＥＣＵ９２Ｉに出力する。ステアリング軸９２Ｂと転舵機構９２Ｇとの間は、固定的に連結されてもよいし、切り離されてもよいし、クラッチ機構などを介して連結されてもよい。

ステアリングＥＣＵ９２Ｉは、上記各種制御を、車両制御装置１００の第２制御部１３０と協調して行う。ステアリングＥＣＵ９２Ｉは、車両制御装置１００とは別体のコンピュータ装置であってもよいし、統合された一つのコンピュータ装置であってもよい。

ブレーキ装置９４は、例えば、ブレーキキャリパーと、ブレーキキャリパーに油圧を伝達するシリンダと、シリンダに油圧を発生させる電動モータと、制動制御部とを備える電動サーボブレーキ装置である。電動サーボブレーキ装置の制動制御部は、第２制御部１３０から入力される情報に従って電動モータを制御し、制動操作に応じたブレーキトルクが各車輪に出力されるようにする。電動サーボブレーキ装置は、ブレーキペダルの操作によって発生させた油圧を、マスターシリンダを介してシリンダに伝達する機構をバックアップとして備えてよい。なお、ブレーキ装置９４は、上記説明した電動サーボブレーキ装置に限らず、電子制御式油圧ブレーキ装置であってもよい。電子制御式油圧ブレーキ装置は、第２制御部１３０から入力される情報に従ってアクチュエータを制御して、マスターシリンダの油圧をシリンダに伝達する。また、ブレーキ装置９４は、走行駆動力出力装置９０に含まれ得る走行用モータによる回生ブレーキを含んでもよい。

［車両制御装置］
以下、車両制御装置１００について説明する。車両制御装置１００は、例えば、第１制御部１１０と、第２制御部１３０と、切替制御部１４０と、記憶部１５０とを備える。第１制御部１１０は、例えば、自車位置認識部１１２と、外界認識部１１４と、行動計画生成部１１６と、軌道生成部１１８とを備える。第２制御部１３０は、加減速制御部１３２と、操舵誘導部１３４とを備える。第１制御部１１０および第２制御部１３０の各部、並びに切替制御部１４０のうち一部または全部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサがプログラムを実行することにより実現される。また、これらのうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のハードウェアによって実現されてもよい。また、記憶部１５０は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、フラッシュメモリ等で実現される。プロセッサが実行するプログラムは、予め記憶部１５０に格納されていてもよいし、車載インターネット設備等を介して外部装置からダウンロードされてもよい。また、プログラムは、そのプログラムを格納した可搬型記憶媒体が図示しないドライブ装置に装着されることで記憶部１５０にインストールされてもよい。また、車両制御装置１００は、複数のコンピュータ装置によって分散化されたものであってもよい。

第１制御部１１０は、切替制御部１４０からの指示に従い、例えば、操舵誘導運転モードと、手動運転モードとを切り替えて制御を行う。操舵誘導運転モードは、自車両Ｍの加減速を自動的に制御し、操舵を操作反力によって制御する運転モードである。手動運転モードは、自車両Ｍの加減速をアクセルペダル７０やブレーキペダル７２などの操作デバイスに対する操作に基づいて制御し、且つ操舵操作に対する操作反力を出力せず、操舵の制御を車両乗員の操作に任せる運転モードである。手動運転モードの実施時において、第１制御部１１０および第２制御部１３０は動作を停止し、操作検出センサからの入力信号が直接的に走行駆動力出力装置９０、ステアリングユニット９２、またはブレーキ装置９４に供給されてよい。

第１制御部１１０の自車位置認識部１１２は、記憶部１５０に格納された地図情報１５２と、ファインダ２０、レーダ３０、カメラ４０、ナビゲーション装置５０、または車両センサ６０から入力される情報とに基づいて、自車両Ｍが走行している車線（走行車線）、および、走行車線に対する自車両Ｍの相対位置を認識する。地図情報１５２は、例えば、ナビゲーション装置５０が有するナビ地図よりも高精度な地図情報であり、車線の中央の情報あるいは車線の境界の情報等を含んでいる。より具体的には、地図情報１５２には、道路情報や、交通規制情報、住所情報（住所・郵便番号）、施設情報、電話番号情報等が含まれる。道路情報には、高速道路、有料道路、国道、都道府県道といった道路の種別を表す情報や、道路の車線数、各車線の幅員、道路の勾配、道路の位置（経度、緯度、高さを含む３次元座標）、車線のカーブの曲率、車線の合流および分岐ポイントの位置、道路に設けられた標識等の情報が含まれる。交通規制情報には、工事や交通事故、渋滞等によって車線が封鎖されているといった情報が含まれる。

図４は、自車位置認識部１１２により走行車線Ｌ１に対する自車両Ｍの相対位置が認識される様子を示す図である。自車位置認識部１１２は、例えば、自車両Ｍの基準点（例えば重心または後輪軸中心）の走行車線中央ＣＬからの差分ＯＳ、および自車両Ｍの進行方向の走行車線中央ＣＬを連ねた線に対してなす角度θを、走行車線Ｌ１に対する自車両Ｍの相対位置として認識する。なお、これに代えて、自車位置認識部１１２は、自車線Ｌ１のいずれかの側端部に対する自車両Ｍの基準点の位置などを、走行車線に対する自車両Ｍの相対位置として認識してもよい。

外界認識部１１４は、ファインダ２０、レーダ３０、カメラ４０等から入力される情報に基づいて、周辺車両の位置、および速度、加速度等の状態を認識する。本実施形態における周辺車両とは、自車両Ｍの周辺を走行する車両であって、自車両Ｍと同じ方向に走行する車両である。周辺車両の位置は、他車両の重心やコーナー等の代表点で表されてもよいし、他車両の輪郭で表現された領域で表されてもよい。周辺車両の「状態」とは、上記各種機器の情報に基づいて周辺車両の加速度、車線変更をしているか否か（あるいは車線変更をしようとしているか否か）を含んでもよい。また、外界認識部１１４は、周辺車両に加えて、ガードレールや電柱、駐車車両、歩行者その他の物体の位置を認識してもよい。

行動計画生成部１１６は、操舵誘導運転モードのスタート地点、および／または操舵誘導運転モードの目的地を設定する。操舵誘導運転モードのスタート地点は、自車両Ｍの現在位置であってもよいし、操舵誘導運転モードを指示する操作がなされた地点でもよい。行動計画生成部１１６は、そのスタート地点と操舵誘導運転モードの目的地との間の区間において、行動計画を生成する。なお、これに限らず、行動計画生成部１１６は、任意の区間について行動計画を生成してもよい。

行動計画は、例えば、順次実行される複数のイベントで構成される。イベントには、例えば、自車両Ｍを減速させる減速イベントや、自車両Ｍを加速させる加速イベント、走行車線を逸脱しないように自車両Ｍを走行させるレーンキープイベント、走行車線を変更させる車線変更イベント、自車両Ｍに前走車両を追い越させる追い越しイベント、分岐ポイントにおいて所望の車線に変更させたり、現在の走行車線を逸脱しないように自車両Ｍを走行させたりする分岐イベント、本線に合流するための合流車線において自車両Ｍを加減速させ、走行車線を変更させる合流イベント等が含まれる。例えば、有料道路（例えば高速道路等）においてジャンクション（分岐点）が存在する場合、車両制御装置１００は、第１または第２の自動運転モードが実施されている場合、自車両Ｍを目的地の方向に進行するように車線を変更したり、車線を維持したりする。従って、行動計画生成部１１６は、地図情報１５２を参照して経路上にジャンクションが存在していると判明した場合、現在の自車両Ｍの位置（座標）から当該ジャンクションの位置（座標）までの間に、目的地の方向に進行することができる所望の車線に車線変更するための車線変更イベントを設定する。なお、行動計画生成部１１６によって生成された行動計画を示す情報は、行動計画情報１５６として記憶部１５０に格納される。

図５は、ある区間について生成された行動計画の一例を示す図である。図示するように、行動計画生成部１１６は、目的地までの経路に従って走行した場合に生じる場面を分類し、個々の場面に即したイベントが実行されるように行動計画を生成する。なお、行動計画生成部１１６は、自車両Ｍの状況変化に応じて動的に行動計画を変更してもよい。

行動計画生成部１１６は、例えば、生成した行動計画を、外界認識部１１４によって認識された外界の状態に基づいて変更（更新）してもよい。一般的に、車両が走行している間、外界の状態は絶えず変化する。特に、複数の車線を含む道路を自車両Ｍが走行する場合、他車両との距離間隔は相対的に変化する。例えば、前方の車両が急ブレーキを掛けて減速したり、隣の車線を走行する車両が自車両Ｍ前方に割り込んで来たりする場合、自車両Ｍは、前方の車両の挙動や、隣接する車線の車両の挙動に合わせて速度や車線を適宜変更しつつ走行する必要がある。従って、行動計画生成部１１６は、上述したような外界の状態変化に応じて、制御区間ごとに設定したイベントを変更してもよい。

具体的には、行動計画生成部１１６は、車両走行中に外界認識部１１４によって認識された他車両の速度が閾値を超えたり、自車線に隣接する車線を走行する他車両の移動方向が自車線方向に向いたりした場合に、自車両Ｍが走行予定の運転区間に設定されたイベントを変更する。例えば、レーンキープイベントの後に車線変更イベントが実行されるようにイベントが設定されている場合において、外界認識部１１４の認識結果によって当該レーンキープイベント中に車線変更先の車線後方から車両が閾値以上の速度で進行してきたことが判明した場合、行動計画生成部１１６は、レーンキープイベントの次のイベントを車線変更から減速イベントやレーンキープイベント等に変更する。この結果、車両制御装置１００は、外界の状態に変化が生じた場合においても、安全に自車両Ｍを自動走行させることができる。

［レーンキープイベント］
行動計画生成部１１６は、レーンキープイベントを実施する際に、定速走行、追従走行、減速走行、カーブ走行、障害物回避走行などのうちいずれかの走行態様を決定する。例えば、行動計画生成部１１６は、自車両Ｍの前方に他車両が存在しない場合に、走行態様を定速走行に決定する。また、行動計画生成部１１６は、前走車両に対して追従走行するような場合に、走行態様を追従走行に決定する。また、行動計画生成部１１６は、外界認識部１１４により前走車両の減速が認識された場合や、停車や駐車などのイベントを実施する場合に、走行態様を減速走行に決定する。また、行動計画生成部１１６は、外界認識部１１４により自車両Ｍがカーブ路に差し掛かったことが認識された場合に、走行態様をカーブ走行に決定する。また、行動計画生成部１１６は、外界認識部１１４により自車両Ｍの前方に障害物が認識された場合に、走行態様を障害物回避走行に決定する。

軌道生成部１１８は、行動計画生成部１１６により決定された走行態様に基づいて、軌道を生成する。軌道とは、自車両Ｍが行動計画生成部１１６により決定された走行態様に基づいて走行する場合に、到達することが想定される将来の目標位置を、所定時間ごとにサンプリングした点の集合（軌跡）である。軌道生成部１１８は、少なくとも、自車位置認識部１１２または外界認識部１１４により認識された自車両Ｍの前方に存在する対象ＯＢの速度、および自車両Ｍと対象ＯＢとの距離に基づいて自車両Ｍの目標速度を算出する。軌道生成部１１８は、算出した目標速度に基づいて軌道を生成する。対象ＯＢとは、前走車両や、合流地点、分岐地点、目標地点などの地点、障害物などの物体等を含む。

図６は、軌道生成部１１８により生成される軌道の一例を示す図である。図中（Ａ）に示すように、例えば、軌道生成部１１８は、自車両Ｍの現在位置を基準に、現時刻から所定時間Δｔ経過するごとに、Ｋ（１）、Ｋ（２）、Ｋ（３）、…といった将来の目標位置を自車両Ｍの軌道として設定する。以下、これら目標位置を区別しない場合、単に「目標位置Ｋ」と表記する。例えば、目標位置Ｋの個数は、目標時間Ｔに応じて決定される。例えば、軌道生成部１１８は、目標時間Ｔを５秒とした場合、この５秒間において、所定時間Δｔ（例えば０．１秒）刻みで目標位置Ｋを走行車線の中央線上に設定し、これら複数の目標位置Ｋの配置間隔を走行態様に基づいて決定する。軌道生成部１１８は、例えば、走行車線の中央線を、地図情報１５２に含まれる車線の幅員等の情報から導出してもよいし、予め地図情報１５２に中央線の位置が含まれている場合に、この地図情報１５２から取得してもよい。

例えば、上述した行動計画生成部１１６により走行態様が定速走行に決定された場合、軌道生成部１１８は、図中（Ａ）に示すように、等間隔で複数の目標位置Ｋを設定して軌道を生成する。

また、行動計画生成部１１６により走行態様が減速走行に決定された場合（追従走行において前走車両が減速した場合も含む）、軌道生成部１１８は、図中（Ｂ）に示すように、到達する時刻がより早い目標位置Ｋほど間隔を広くし、到達する時刻がより遅い目標位置Ｋほど間隔を狭くして軌道を生成する。この場合において、前走車両が対象ＯＢに設定されたり、前走車両以外の合流地点や、分岐地点、目標地点などの地点、障害物等が対象ＯＢに設定されたりすることがある。これにより、自車両Ｍからの到達する時刻が遅い目標位置Ｋが自車両Ｍの現在位置と近づくため、後述する第２制御部１３０が自車両Ｍを減速させることになる。

また、図中（Ｃ）に示すように、走行態様がカーブ走行に決定された場合、軌道生成部１１８は、例えば、道路の曲率に応じて、複数の目標位置Ｋを自車両Ｍの進行方向に対する横位置（車線幅方向の位置）を変更しながら配置して軌道を生成する。また、図中（Ｄ）に示すように、自車両Ｍの前方の道路上に人間や停止車両等の障害物ＯＢが存在する場合、行動計画生成部１１６は、走行態様を障害物回避走行に決定する。この場合、軌道生成部１１８は、この障害物ＯＢを回避して走行するように、複数の目標位置Ｋを配置して軌道を生成する。

［車線変更イベント］
また、車線変更イベントが実施される場合、軌道生成部１１８は、ターゲット位置の設定、車線変更可否判定、車線変更軌道生成、軌道評価といった処理を行う。また、軌道生成部１１８は、分岐イベントや合流イベントが実施される場合にも、同様の処理を行ってよい。

図７は、車線変更イベントが実施される場合に実行される処理の流れの一例を示すフローチャートである。本図および図８を参照しながら処理について説明する。

まず、軌道生成部１１８は、自車両Ｍが走行する車線（自車線）に対して隣接する隣接車線であって、車線変更先の隣接車線を走行し、且つ自車両Ｍよりも前方を走行する車両と、隣接車線を走行し、且つ自車両Ｍよりも後方を走行する車両とを特定し、これら車両の間にターゲット位置ＴＡを設定する（ステップＳ１００）。以下、隣接車線を走行し、且つ自車両Ｍよりも前方を走行する車両を、前方基準車両と称し、隣接車線を走行し、且つ自車両Ｍよりも後方を走行する車両を、後方基準車両と称して説明する。ターゲット位置ＴＡは、自車両Ｍと前方基準車両および後方基準車両との位置関係に基づく相対的な位置である。

図８は、ターゲット位置ＴＡが設定される様子を示す図である。図中、ｍＡは前走車両を表し、ｍＢは前方基準車両を表し、ｍＣは後方基準車両を表している。また、矢印ｄは自車両Ｍの進行（走行）方向を表し、Ｌ１は自車線を表し、Ｌ２は隣接車線を表している。図７の例の場合、軌道生成部１１８は、隣接車線Ｌ２上において、前方基準車両ｍＢと後方基準車両ｍＣとの間にターゲット位置ＴＡを設定する。

次に、軌道生成部１１８は、ターゲット位置ＴＡに（すなわち前方基準車両ｍＢと後方基準車両ｍＣとの間に）車線変更が可能か否かを判定するための一次条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ１０２）。

一次条件は、例えば、隣接車線に設けた禁止領域ＲＡに周辺車両が一部でも存在せず、且つ、自車両Ｍと、前方基準車両ｍＢおよび後方基準車両ｍＣとのＴＴＣがそれぞれ閾値よりも大きいことである。一次条件を満たさない場合、軌道生成部１１８は、ステップＳ１００に処理を戻し、ターゲット位置ＴＡを再設定する。この際に、一次条件を満たすようなターゲット位置ＴＡが設定できるタイミングまで待機したり、或いは前方基準車両ｍＢの前、または後方基準車両ｍＣの後ろにターゲット位置ＴＡを設定し、ターゲット位置ＴＡの側方に移動するための速度制御が行われてもよい。

図８に示すように、軌道生成部１１８は、例えば、自車両Ｍを車線変更先の車線Ｌ２に射影し、前後に若干の余裕距離を持たせた禁止領域ＲＡを設定する。禁止領域ＲＡは、車線Ｌ２の横方向の一端から他端まで延在する領域として設定される。

禁止領域ＲＡ内に周辺車両が存在しない場合、軌道生成部１１８は、例えば、自車両Ｍの前端および後端を車線変更先の車線Ｌ２側に仮想的に延出させた延出線ＦＭおよび延出線ＲＭを想定する。軌道生成部１１８は、延出線ＦＭと前方基準車両ｍＢの衝突余裕時間ＴＴＣ（Ｂ）、および延出線ＲＭと後方基準車両ｍＣの後方基準車両ＴＴＣ（Ｃ）を算出する。衝突余裕時間ＴＴＣ（Ｂ）は、延出線ＦＭと前方基準車両ｍＢとの距離を、自車両Ｍおよび前方基準車両ｍＢの相対速度で除算することで導出される時間である。衝突余裕時間ＴＴＣ（Ｃ）は、延出線ＲＭと後方基準車両ｍＣとの距離を、自車両Ｍおよび前方基準車両ｍＣの相対速度で除算することで導出される時間である。軌道生成部１１８は、衝突余裕時間ＴＴＣ（Ｂ）が閾値Ｔｈ（Ｂ）よりも大きく、且つ衝突余裕時間ＴＴＣ（Ｃ）が閾値Ｔｈ（Ｃ）よりも大きい場合に、一次条件を満たすと判定する。閾値Ｔｈ（Ｂ）とＴｈ（Ｃ）は同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。

一次条件を満たす場合、軌道生成部１１８は、車線変更のための軌道を生成する（ステップＳ１０４）。図９は、車線変更のための軌道が生成される様子を示す図である。例えば、軌道生成部１１８は、前走車両ｍＡ、前方基準車両ｍＢおよび後方基準車両ｍＣが所定の速度モデルで走行するものと仮定し、これら３台の車両の速度モデルと自車両Ｍの速度とに基づいて、自車両Ｍが前走車両ｍＡと干渉せずに、将来のある時刻において前方基準車両ｍＢと後方基準車両ｍＣとの間に位置するように軌道を生成する。例えば、軌道生成部１１８は、現在の自車両Ｍの位置から、将来のある時刻における前方基準車両ｍＢの位置や、車線変更先の車線の中央、且つ車線変更の終了地点までをスプライン曲線等の多項式曲線を用いて滑らかに繋ぎ、この曲線上に等間隔あるいは不等間隔で目標位置Ｋを所定個数配置する。この際、軌道生成部１１８は、目標位置Ｋの少なくとも１つがターゲット位置ＴＡ内に配置されるように軌道を生成する。

次に、軌道生成部１１８は、設定条件を満たす軌道を生成できたか否かを判定する（ステップＳ１０６）。設定条件とは、例えば、軌道点の各点について、加減速度や転向角、想定されるヨーレートなどが所定の範囲内に収まっていることである。設定条件を満たす軌道を生成できた場合、軌道生成部１１８は、車線変更のための軌道の情報を第２制御部１３０に出力し、車線変更を実施させる（ステップＳ１０８）。一方、設定条件を満たす軌道を生成できなかった場合、軌道生成部１１８は、ステップＳ１１０に処理を戻す。この際に、ステップＳ１０２で否定的な判定を得た場合と同様に、待機状態になったり、ターゲット位置ＴＡを再設定したりする処理が行われてもよい。

［操作反力］
第２制御部１３０の各部は、操舵誘導運転モードが実施されている間、以下の処理を行う。

第２制御部１３０の加減速制御部１３２は、軌道生成部１１８によって生成された軌道に含まれる速度成分（軌道点の間隔で表される）を実現するための速度を特定し、その速度を実現するための指示を走行駆動力出力装置９０またはブレーキ装置９４に出力する。

第２制御部１３０の操舵誘導部１３４は、ステアリングユニット９２の反力モータ９２Ｅが出力する操作反力を、軌道からの逸脱を抑制する方向に制御する。図１０は、操作反力の決定手法の一例を説明するための図である。図１０の横軸は、例えば、目標操舵角と、ステアリング操舵角センサ９２Ｃまたは操舵角センサ９２Ｈの検出結果により認識される操舵角（測定値）との差分Δφであり、縦軸は操作反力である。目標操舵角は、自車両Ｍの現在の向きと、自車両Ｍから次の目標位置Ｋに向かう向きとの差分に対し、自車両Ｍの車体設計（ホイールベースなど）やヨーレートなどを加味して算出される。Δφは、右方向に乖離している場合を正、左方向に乖離している場合を負で表すものとする。操作反力は、例えばトルクで表される。図示するように、操舵誘導部１３４は、差分Δφの絶対値が大きくなるほど、操作反力を大きくする。例えば図１０に示すように差分Δφ＝φ１、すなわち操舵角（測定値）が右方向にφ１だけ乖離している場合、ステアリングホイール９２Ａを右に操作した場合の操作反力が、左に操作した場合の操作反力よりも大きくなり、車両乗員は、ステアリングホイール９２Ａの右方向への操作を「より重く感じる」ようになる。この操作反力の傾きは、図１０に示す特性曲線が下に凸となっていることから分かるように、差分Δφの絶対値が大きくなるほど強くなるように設定されてよい。

また、第２制御部１３０は、操作反力を出力することに加えて、アシストモータ９２Ｆによるアシストトルクの出力特性を、操作反力の出力特性に対応させて変更してもよい。この場合、第２制御部１３０は、操作反力が大きくなる側と反対側への操作に対するアシストトルクを、操作反力が大きくなる側への操作に対するアシストトルクに比して大きくする。図１０の破線で示す曲線は、この場合のアシストモータ９２Ｆの出力特性を示している。例えば、差分Δφ＝φ１、すなわち操舵角（測定値）が右方向にφ１だけ乖離している場合、第２制御部１３０は、ステアリングＥＣＵ９２Ｉに指示信号を出力し、ステアリングホイール９２Ａが左方向に操作された場合のアシストトルクを、ステアリングホイール９２Ａが右方向に操作された場合のアシストトルクに比して大きくするようにしてよい。これによって、自車両の操舵角を更に強く目標操舵角に近づけることができる。以下の場合についても同様である。

操作反力は、目標操舵角と、操舵角（測定値）との差分Δφに基づいて決定されるのではなく、目標位置Ｋと自車両Ｍの横位置との差分Δｙに基づいて決定されてもよい。図１１は、操作反力の決定手法の他の例を説明するための図である。図１１の横軸は、目標位置Ｋと自車両Ｍの横位置との差分Δｙである。横位置とは、自車両Ｍの基準点（例えば重心または後輪軸中心）の走行車線に対する相対位置である。Δｙは、右方向に乖離している場合を正、左方向に乖離している場合を負で表すものとする。操作反力は、例えばトルクで表される。図示するように、操舵誘導部１３４は、差分Δｙの絶対値が大きくなるほど、操作反力を大きくする。例えば図１１に示すように差分Δｙ＝ｙ１、すなわち横位置が目標位置Ｋから右方向にｙ１だけ乖離している場合、ステアリングホイール９２Ａを右に操作した場合の操作反力が、左に操作した場合の操作反力よりも大きくなり、車両乗員は、ステアリングホイール９２Ａの右方向への操作を「より重く感じる」ようになる。なお、以下の説明では、操作反力は、図１０に示すように、目標操舵角と、操舵角（測定値）との差分に基づいて決定されるものとして説明する。

操舵誘導部１３４は、特定の場面において、例えば差分Δφに対する操作反力を相対的に大きくすることで、軌道からの逸脱を抑制する度合を大きくする。特定の場面とは、自車両Ｍの横位置を精度よくコントロールする必要がある場面であり、自車両Ｍが車線変更を行う場面（車線変更イベントが実施されている場面）が挙げられる。図１２は、差分Δφに対する操作反力を相対的に大きく変更した様子を示す図である。この場合において、アシストモータ９２Ｆの出力特性も同様に、より急峻な曲線で表されてよい。

操舵誘導部１３４は、自車両Ｍが車線変更を行う場合において、軌道からの逸脱を抑制する度合を徐々に大きくし、自車両Ｍの基準点（重心、後輪軸中心など）が道路区画線を跨ぐタイミングで、軌道からの逸脱を抑制する度合を最も大きくしてもよい。図１３は、車線変更に伴って軌道からの逸脱を抑制する度合が変更される様子を示す図である。図１３において、自車両Ｍの基準点が道路区画線を跨ぐ地点ＳＰにおいて、軌道からの逸脱を抑制する度合が最も大きくなる。図中、期間Ｔは、車線変更が実施されている期間を示す。

なお、これまでの説明では、目標操舵角と、操舵角（測定値）との差分Δφに対して操作反力を決定するものとして説明したが、目標操舵角に合わせて操作反力の特性曲線の中心軸を移動させ、操舵角（測定値）に基づいて操作反力を決定してもよい。図１４は、操舵角（測定値）に基づいて操作反力を決定する様子を示す図である。このような原理は、自車両Ｍの横位置に基づいて制御を行う場合にも同様に適用される。

また、特定の場面は、車線変更に限らず、例えば、サイズの大きい周辺車両が自車両Ｍの周辺を走行している場面、工事や事故などで車線が制限されている場面など、自車両Ｍの横位置を精度よくコントロールする必要がある種々の場面が特定の場面として扱われてもよい。

［切替制御］
切替制御部１４０は、切替スイッチ８０から入力される運転モード指定信号に基づいて運転モードを切り替える他、操作デバイスに対する加速、減速または操舵を指示する操作に基づいて、運転モードを切り替える。また、切替制御部１４０は、操舵誘導運転モードの目的地付近において、操舵誘導運転モードから手動運転モードに切り替える。

操作デバイスに対する加速、減速または操舵を指示する操作に基づいて、運転モードを切り替える場合、切替制御部１４０は、操作量（アクセル開度、ブレーキ踏量、ステアリングトルク、或いはステアリング操舵角の変化量など）が閾値以上である状態が基準時間以上継続した場合に、運転モードを操舵誘導運転モードから手動運転モードに切り替える。

ステアリングホイール９２Ａに対する操舵を指示する操作に基づいて運転モードを切り替える場合において、ステアリングトルクに関する閾値を設定する場合、その閾値は、反力モータ９２Ｅが出力する反力よりも大きい値に設定される。なお、この場合、切替制御部１４０は、操舵誘導運転モードから手動運転モードに切り替えるのではなく、反力誘導運モードから加減速のみを自動的に制御する運転モードに切り替えてもよい。

以上説明した第１の実施形態における車両制御装置１００によれば、自車両Ｍが目的地に到達するために目標とする軌道を生成する軌道生成部１１８と、軌道生成部１１８によって生成された軌道に沿って自車両が走行するように、少なくとも自車両Ｍの操舵を制御する第２制御部１３０であって、特定の場面において、軌道からの逸脱を抑制する度合を大きくする第２制御部１３０とを備えることにより、特定の場面において車両乗員に対して安心感を与えることができる。

＜第２の実施形態＞
以下、第２の実施形態について説明する。第１の実施形態では、自車両Ｍは操舵誘導運転モードを実施するものとしたが、第２の実施形態では、自車両Ｍは自動運転モードで走行することができる。自動運転モードは、自車両Ｍの加減速および操舵を自動的に制御する運転モードである。

図１５は、第２の実施形態に係る車両制御装置１００Ａの構成例を示す図である。車両制御装置１００Ａは、第１の実施形態と比較すると、第２制御部１３０に代えて走行制御部１６０を備える。走行制御部１６０は、軌道生成部１１８によって生成された軌道を、予定の時刻通りに自車両Ｍが通過するように、走行駆動力出力装置９０、ステアリングユニット９２、およびブレーキ装置９４を制御する。

この際に、走行制御部１６０は、制御の誤差や外乱等に起因して自車両Ｍの操舵角（測定値）が目標操舵角から乖離した場合、或いは自車両Ｍの横位置が目標位置Ｋから乖離した場合、乖離を小さくする方向にトルク（この場合、自発的に出力されるトルクであり、アシストトルクではない）を出力するように、アシストモータ９２Ｆを制御する。図１６は、第２実施形態におけるアシストモータ９２Ｆの出力特性を示す図である。図示するように、走行制御部１６０は、自車両Ｍの操舵角（測定値）が目標操舵角から右方向（正の方向）に乖離した場合、左方向（負の方向）にトルクを出力させる。また、走行制御部１６０は、自車両Ｍの操舵角（測定値）が目標操舵角から左方向（負の方向）に乖離した場合、右方向（正の方向）にトルクを出力させる。係る原理は、横位置に基づいて制御する場合も同様である。

また、走行制御部１６０は、第１の実施形態と同様、特定の場面において、アシストモータ９２Ｆの出力を急峻にすることで、軌道からの逸脱を抑制する度合を大きくする。図１７は、アシストモータ９２Ｆの出力特性を相対的に大きく変更した様子を示す図である。これによって、第２の実施形態の車両用制御装置１００Ａは、第１の実施形態と同様、特定の場面において車両乗員に対して安心感を与えることができる。

以上説明した第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、特定の場面において車両乗員に安心感を与えることができる。

以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。

２０…ファインダ、３０…レーダ、４０…カメラ、５０…ナビゲーション装置、６０…車両センサ、７０…アクセルペダル、７１…アクセル開度センサ、７２…ブレーキペダル、７３…ブレーキ踏量センサ、７４…ステアリングホイール、７５…ステアリングトルクセンサ、８０…切替スイッチ、９０…走行駆動力出力装置、９２…ステアリングユニット、９４…ブレーキ装置、１００、１００Ａ…車両制御装置、１１０…第１制御部、１１２…自車位置認識部、１１４…外界認識部、１１６…行動計画生成部、１１８…軌道生成部、１３０…第２制御部、１３２…加減速制御部、１３４…操舵誘導部、１４０…切替制御部、１５０…記憶部、１６０…走行制御部、Ｍ…自車両

Claims (8)

1. 自車両が目的地に到達するために目標とする軌道を生成する軌道生成部と、
   前記軌道生成部によって生成された軌道に沿って自車両が走行するように、少なくとも前記自車両の操舵を制御する制御部であって、特定の場面において、前記軌道からの逸脱を抑制する度合を大きくする制御部と、
   を備える車両制御装置。
2. 前記特定の場面は、前記軌道生成部によって生成された軌道に従って前記自車両が車線変更をする場面である、
   請求項１記載の車両制御装置。
3. 前記制御部は、車線変更において前記自車両の基準点が道路区画線を跨ぐタイミングで、前記軌道からの逸脱を抑制する度合を最も大きくする、
   請求項２記載の車両制御装置。
4. 車両乗員による操舵指示を受け付ける操作デバイスに対して、操作反力を出力する反力出力部を更に備え、
   前記制御部は、前記反力出力部が出力する操作反力を、前記軌道からの逸脱を抑制する方向に制御する、
   請求項１から３のうちいずれか１項記載の車両制御装置。
5. 転舵力を出力する転舵力出力部を更に備え、
   前記制御部は、前記転舵力出力部が出力する転舵力を、前記軌道からの逸脱を抑制する方向に制御する、
   請求項１から４のうちいずれか１項記載の車両制御装置。
6. 前記制御部は、車両乗員による操舵指示を受け付ける操作デバイスに対してなされた操作が前記軌道からの逸脱を抑制する方向である場合に、前記操作に応じた方向に前記転舵力出力部に出力させる転舵力を、前記車両乗員による操舵指示を受け付ける操作デバイスに対してなされた操作が前記軌道からの逸脱を拡大する方向である場合に、前記操作に応じた方向に前記転舵力出力部に出力させる転舵力に比して大きくすることで、前記転舵力出力部が出力する転舵力を、前記軌道からの逸脱を抑制する方向に制御する、
   請求項５記載の車両制御装置。
7. 車載コンピュータが、
   自車両が目的地に到達するために目標とする軌道を生成し、
   前記生成された軌道に沿って自車両が走行するように、少なくとも前記自車両の操舵を制御し、
   特定の場面において、前記軌道からの逸脱を抑制する度合を大きくする、
   車両制御方法。
8. 車載コンピュータに、
   自車両が目的地に到達するために目標とする軌道を生成する処理と、
   前記生成された軌道に沿って自車両が走行するように、少なくとも前記自車両の操舵を制御する処理と、
   特定の場面において、前記軌道からの逸脱を抑制する度合を大きくする処理と、
   を実行させる車両制御プログラム。

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