JP2018030410A - 運転支援制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】目標軌道への追従性を向上させることのできる運転支援制御装置を提供する。【解決手段】舵角制御装置に舵角指令値δを送信する運転支援ＥＣＵ５０は、目標軌道設定部５２と、第１制御指令値演算部５３と、第２制御指令値演算部５５と、加算器５６とを備える。目標軌道設定部５２は、目標軌道を設定する。第１制御指令値演算部５３は、目標軌道上に設定された将来の目標位置に車両の位置を追従させる目標位置追従制御の実行により第１舵角指令値δ１を演算する。第２制御指令値演算部５５は、車両の現在位置と目標軌道との横偏差である現在横偏差ΔＨに基づく現在位置追従制御の実行により第２舵角指令値δ２を演算する。加算器５６は、第１舵角指令値δ１及び第２舵角指令値δ２に基づいて最終的な舵角指令値δを演算する。【選択図】図２

Description

本開示は、運転支援制御装置に関する。

従来、特許文献１に記載の車両の運転支援システムがある。特許文献１に記載の運転支援システムは、車両の挙動を制御する制御部を備えている。制御部は、位置検知部により車両の位置を検知するとともに、検知された車両の位置に基づいて目標地点を設定する。また、制御部は、車両の現在の旋回中心及び目標旋回半径を算出し、目標旋回半径に車両の旋回半径が収束するように制御舵角を算出する。そして、制御部は、制御舵角をアクチュエータに出力することにより、ステアリングを制御する。

特開２０１５−２１４２８４号公報

ところで、例えば位置検知部の取り付け位置のずれに起因して位置検知部にオフセット誤差が発生しているような場合、位置検出部により検出される車両の位置に基づいて目標位置を設定すると、車両の位置を目標位置に追従させることができないおそれがある。

また、車両には、センサ等により検出困難な物理量が発生する場合がある。このような物理量としては、例えば車両の横すべり角や、カント路走行時の車両の姿勢変化、横風等の環境因子がある。また、車両の乗員数や積載量、タイヤの交換に伴うグリップ力の変化、経年劣化による車両諸元や車両特性の変化等も検出困難が物理量である。特許文献１に記載の運転支援システムでは、このような検出困難な物理量が車両に発生している場合、その物理量に対応した制御舵角を設定することが難しいため、結果的に車両の位置を目標位置に追従させることが困難である。

本開示は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、目標軌道への追従性を向上させることのできる運転支援制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、移動体のヨーモーメントを制御することの可能なヨーモーメント制御装置に制御指令値を送信することにより、移動体の走行軌跡を目標軌道に追従させる運転支援制御を実行する運転支援制御装置（５０）は、目標軌道設定部（５２）と、第１制御指令値演算部（５３）と、第２制御指令値演算部（５５）と、第３制御指令値演算部（５６）とを備える。目標軌道設定部は、目標軌道を設定する。第１制御指令値演算部は、目標軌道上に設定された移動体の将来の目標位置に移動体の位置を追従させる目標位置追従制御の実行により第１制御指令値を演算する。第２制御指令値演算部は、移動体の現在位置と目標軌道との横偏差である現在横偏差に基づく現在位置追従制御の実行により第２制御指令値を演算する。第３制御指令値演算部は、前記第１制御指令値及び前記第２制御指令値に基づいて最終的な制御指令値を演算する。

この構成のように、運転支援制御に用いられる制御指令値が第１制御指令値及び第２制御指令値に基づいて設定されることにより、目標位置追従制御だけでなく、現在位置追従制御も実行される。これにより、目標位置追従制御の実行だけでは上記の各種外乱の影響により移動体の走行軌跡を目標軌道に近づけることが難しい場合でも、現在位置追従制御の実行により移動体の走行軌跡を目標軌道に追従させることができる。よって、目標軌道への追従性を向上させることができる。

なお、上記手段、及び特許請求の範囲に記載の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

本開示によれば、目標軌道への追従性を向上させることのできる運転支援制御装置を提供できる。

図１は、第１実施形態の運転支援システムの概略構成を示すブロック図である。 図２は、第１実施形態の運転支援ＥＣＵの構成を示すブロック図である。 図３は、第１実施形態の運転支援ＥＣＵにより実行される目標位置追従制御の制御内容を説明するための図である。 図４は、第１実施形態の運転支援ＥＣＵにより実行される現在位置追従制御で用いられる横偏差を説明するための図である。 図５は、第１実施形態の運転支援ＥＣＵにより実行される処理の手順を示すフローチャートである。 図６は、第１実施形態の運転支援制御に基づく車両の動作例を模式的に示す図である。 図７は、第２実施形態の運転支援ＥＣＵの構成を示すブロック図である。 図８は、第３実施形態の運転支援ＥＣＵの構成を示すブロック図である。

＜第１実施形態＞
以下、運転支援制御装置の第１実施形態について図面を参照しながら説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。運転支援制御装置は、車両の走行軌跡を目標軌道に追従させる運転支援制御を実行する運転支援システムに用いられている。はじめに、運転支援システムの概要について説明する。

図１に示されるように、本実施形態の車両の運転支援システム１０は、走行環境検出部２０と、地図データベース３０と、車両状態量検出部４０と、運転支援ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０と、舵角制御装置６０とを備えている。本実施形態では、運転支援ＥＣＵ５０が運転支援制御装置に相当する。

走行環境検出部２０は、車両の位置や車両前方の道路形状等を検出する部分である。走行環境検出部２０は、ＧＮＳＳ受信機２１と、カメラ２２とを有している。ＧＮＳＳ受信機２１は、全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ）を構成する複数の衛星から送信される航法信号を受信するとともに、受信した航法信号を運転支援ＥＣＵ５０に出力する。カメラ２２は、車両前方を撮像することにより得られる画像データに応じた信号を運転支援ＥＣＵ５０に出力する。

地図データベース３０は、道路や各種施設の緯度及び経度等の情報がデータベース化されたものである。地図データベース３０には、道路形状や道路の車線情報等も登録されている。車線情報には、車線境界線の位置や種類等が含まれている。なお、地図データベース３０としては、運転支援システム１０専用のものを用いてもよいし、車両のカーナビゲーション装置で用いられているものを流用してもよい。

車両状態量検出部４０は、車両の各種状態量を検出する部分である。車両状態量検出部４０は、車速センサ４１と、ヨーレートセンサ４２とを有している。車速センサ４１は、車輪の回転速度等に基づいて車両の走行速度を検出するとともに、検出された車速に応じた信号を運転支援ＥＣＵ５０に出力する。ヨーレートセンサ４２は、車両のヨー角の時間的な変化速度であるヨーレートを検出するとともに、検出されたヨーレートに応じた信号を運転支援ＥＣＵ５０に出力する。

運転支援ＥＣＵ５０は、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭなどを有するマイクロコンピュータを中心に構成されている。ＣＰＵは、車両の走行軌跡を目標軌道に追従させる運転支援制御に関する演算処理を実行する。ＲＯＭには、運転支援制御に必要なプログラムやデータ等が記憶されている。ＲＡＭには、ＣＰＵの演算結果等が一時的に記憶される。

運転支援ＥＣＵ５０には、ＧＮＳＳ受信機２１及びカメラ２２のそれぞれの出力信号が取り込まれている。運転支援ＥＣＵ５０は、ＧＮＳＳ受信機２１の出力信号に基づいて、車両の現在の位置に対応する緯度φ及び経度λの情報を取得する。運転支援ＥＣＵ５０は、カメラ２２の出力信号に基づいて画像データＩを取得する。さらに、運転支援ＥＣＵ５０は、地図データベース３０から地図データＭを取得する。運転支援ＥＣＵ５０は、これらの取得した情報に基づいて、車両の目標軌道Ｌａを設定する。

また、運転支援ＥＣＵ５０には、車速センサ４１及びヨーレートセンサ４２のそれぞれの出力信号も取り込まれている。運転支援ＥＣＵ５０は、車速センサ４１及びヨーレートセンサ４２のそれぞれの出力信号に基づいて、車両の走行速度である車速Ｖ及びヨーレートＹの情報を取得する。

運転支援ＥＣＵ５０は、設定された目標軌道Ｌａ、車両のヨーレートＹ、及び車速Ｖ等に基づいて、目標軌道Ｌａに車両の実際の走行軌跡を追従させるための舵角指令値δを演算する。舵角指令値δは、車両の舵角の目標値である。本実施形態では、舵角指令値δが、最終的な制御指令値に相当する。

運転支援ＥＣＵ５０は、車載ネットワーク７０を介して舵角制御装置６０と通信可能に接続されている。運転支援ＥＣＵ５０は、舵角指令値δの情報を車載ネットワーク７０を介して舵角制御装置６０に送信することにより、車両の走行軌跡を目標軌道に追従させる運転支援制御を実行する。

舵角制御装置６０は、車両の舵角を制御することの可能な装置である。舵角制御装置６０としては、例えば車両のステアリングシャフトにモータのアシストトルクを付与することにより運転者のステアリング操作を補助する電動パワーステアリング装置を用いることができる。舵角制御装置６０は、運転支援ＥＣＵ５０から車載ネットワーク７０を介して送信される舵角指令値δを受信するとともに、受信した舵角指令値δに車両の実際の舵角を追従させる舵角フィードバック制御を実行する。本実施形態では、舵角制御装置６０が、車両のヨーモーメントを制御することの可能なヨーモーメント制御装置に相当する。

次に、運転支援ＥＣＵ５０により実行される運転支援制御の内容について詳しく説明する。

図２に示されるように、運転支援ＥＣＵ５０は、現在位置検出部５１と、目標軌道設定部５２と、第１制御指令値演算部５３と、現在横偏差演算部５４と、第２制御指令値演算部５５と、加算器５６とを備えている。

現在位置検出部５１には、車両の現在の位置に対応する緯度φ及び経度λ、地図データＭ、並びに画像データＩ等の情報が入力される。現在位置検出部５１は、これらの入力情報に基づいて車両の現在位置Ｐｃを検出する部分である。具体的には、緯度φ及び経度λは、地図データＭにおける車両の絶対位置を示している。現在位置検出部５１は、緯度φ及び経度λで示される車両の絶対位置と地図データＭ上の位置とを車両固定座標系の位置に変換することにより、地図データＭに登録されている車線と車両との相対的な位置関係を取得する。また、現在位置検出部５１は、画像データＩに適宜の画像処理を施して車両前方の車線の位置を検出することにより、車線と車両との相対的な位置関係を取得する。現在位置検出部５１は、地図データＭから得られる車線と車両との相対的な位置関係、及び画像データＩから得られる車線と車両との相対的な位置関係の少なくとも一方を用いることにより、車両の現在位置Ｐｃを検出する。なお、以降の処理は、車両固定座標系を用いて行われる。

目標軌道設定部５２には、現在位置検出部５１により検出される車両の現在位置Ｐｃ、地図データＭ、及び画像データＩ等の情報が入力される。目標軌道設定部５２は、これらの入力情報に基づいて車両の目標軌道を設定する部分である。例えば、目標軌道設定部５２は、地図データＭ及び画像データＩに基づいて、車両の走行している車線を区分する２つの車線境界線の位置を検出するとともに、検出された２つの車線境界線の中央を通るように目標軌道Ｌａを設定する。

第１制御指令値演算部５３には、現在位置検出部５１により検出される車両の現在位置Ｐｃ、目標軌道設定部５２により設定される目標軌道Ｌａ、車速Ｖ、及びヨーレートＹ等の情報が入力される。第１制御指令値演算部５３は、これらの入力情報に基づいて、目標軌道Ｌａ上に設定された将来の目標位置Ｐｃ＊に車両の位置を追従させる目標位置追従制御を実行することにより、第１舵角指令値δ１を演算する。本実施形態では、この第１舵角指令値δ１が第１制御指令値に相当する。目標位置追従制御としては、例えば上記の「特開２０１５−２１４２８４号公報」に記載されている制御方法を用いることができる。この制御方法は、簡略化すると以下の通りである。

図３に示されるように、カーブ路を走行中の車両が位置Ｐｃに位置しているとき、目標軌道Ｌａが一点鎖線の曲線で示されるように設定されたとする。このとき、第１制御指令値演算部５３は、車両の現在位置Ｐｃから所定距離Ｌだけ離れた目標軌道Ｌａ上の位置を将来の目標位置Ｐｃ＊として設定する。所定距離Ｌは、例えば車両が現在位置Ｐｃから所定時間経過するまで現在の車速Ｖで走行した際に到達する距離として設定されていてもよい。

また、第１制御指令値演算部５３は、現在から所定時間前までの車両の走行軌跡や、現在の車速Ｖ、ヨーレートＹ等に基づいて、現在の車両の旋回中心Ｏｒの位置、及びその旋回半径ｒを演算する。現在から所定時間前までの車両の走行軌跡は、現在から所定時間前までの車両の現在位置Ｐｃの時系列的なデータに基づいて求められる。

さらに、第１制御指令値演算部５３は、目標位置Ｐｃ＊における旋回半径を目標旋回半径ｒ＊として演算する。例えば、第１制御指令値演算部５３は、目標位置Ｐｃ＊における旋回中心が現在の車両の旋回中心Ｏｒに一致すると仮定することで、旋回中心Ｏｒと目標位置Ｐｃ＊との距離を目標旋回半径ｒ＊として演算する。

そして、第１制御指令値演算部５３は、演算された車両の現在の旋回半径ｒと目標旋回半径ｒ＊との偏差に基づくフィードバック制御である目標位置追従制御を実行することにより、第１舵角指令値δ１を演算する。この目標位置追従制御では、例えば車両の現在の旋回半径ｒと目標旋回半径ｒ＊との偏差に所定の制御ゲインを乗算することにより第１舵角指令値δ１を演算してもよい。このようなフィードバック制御により、目標軌道Ｌａ上に設定された将来の目標位置Ｐｃ＊に車両の位置を追従させることができる。

図２に示されるように、現在横偏差演算部５４には、現在位置検出部５１により検出される車両の現在位置Ｐｃ、及び目標軌道設定部５２により設定される目標軌道Ｌａ等の情報が入力される。現在横偏差演算部５４は、これらの入力情報に基づいて、車両の現在位置Ｐｃと目標軌道Ｌａとの偏差である現在横偏差ΔＨを演算する。例えば、図４に示されるように、現在横偏差演算部５４は、車両の現在位置Ｐｃと、位置Ｐｃに最も近い目標軌道Ｌａ上の位置Ｌａ１との距離ΔＨ１を現在横偏差ΔＨとして用いてもよい。あるいは、現在横偏差演算部５４は、車両の現在位置Ｐｃから車両の左右方向に延びる軸線ｍ１と目標軌道Ｌａとの交点の位置を「Ｌａ２」とするとき、車両の現在位置Ｐｃと位置Ｌａ２との距離ΔＨ２を現在横偏差ΔＨとして用いてもよい。

図２に示されるように、第２制御指令値演算部５５には、現在横偏差演算部５４により演算される現在横偏差ΔＨの情報が入力される。第２制御指令値演算部５５は、現在横偏差ΔＨに基づいて、車両の現在位置Ｐｃを目標軌道Ｌａに追従させる現在位置追従制御を実行することにより第２舵角指令値δ２を演算する。具体的には、第２制御指令値演算部５５は、現在位置追従制御として、現在横偏差ΔＨに基づく積分制御を含むフィードバック制御を実行する。第２制御指令値演算部５５は、積分制御として、例えば現在横偏差ΔＨの積算値に積分ゲインＫｉを乗算することにより第２舵角指令値δ２を演算する。本実施形態では、第２舵角指令値δ２が第２制御指令値に相当する。

なお、現在位置追従制御として積分制御が実行されることにより、第１制御指令値演算部５３により実行される目標位置追従制御の収束時間よりも現在位置追従制御の収束時間の方が長くなっている。また、第１制御指令値演算部により実行される目標位置追従制御の時定数よりも、第２制御指令値演算部５５により実行される現在位置追従制御の時定数を大きくすれば、同様に目標位置追従制御の収束時間よりも現在位置追従制御の収束時間を長くすることができる。このような時定数の調整は、例えば第２制御指令値演算部５５により実行される積分制御の積分ゲインＫｉの調整により実現することができる。

加算器５６は、第１制御指令値演算部５３により演算される第１舵角指令値δ１と、第２制御指令値演算部５５により演算される第２舵角指令値δ２とを加算することにより、最終的な舵角指令値δを演算する。運転支援ＥＣＵ５０は、この加算器５６により演算される舵角指令値δを舵角制御装置６０に送信する。本実施形態では、加算器５６が、第３制御指令値演算部に相当する。

次に、図５を参照して、運転支援ＥＣＵ５０により実行される運転支援制御の手順を総括する。

図５に示されるように、運転支援ＥＣＵ５０は、まず、ステップＳ１０として、車両の位置する緯度φ及び経度λ、地図データＭ、並びに画像データＩ等の情報に基づいて車両の現在位置Ｐｃを検出する。次に、運転支援ＥＣＵ５０は、ステップＳ１１として、車両の現在位置Ｐｃ、地図データＭ、及び画像データＩ等の情報に基づいて車両の目標軌道Ｌａを設定する。さらに、運転支援ＥＣＵ５０は、ステップＳ１２として、現在位置検出部５１により検出される車両の現在位置Ｐｃ、目標軌道設定部５２により設定される目標軌道Ｌａ、車速Ｖ、及びヨーレートＹ等の情報に基づいて目標位置追従制御を実行することにより、第１舵角指令値δ１を演算する。

また、運転支援ＥＣＵ５０は、ステップＳ１３として、現在位置検出部５１により検出される車両の現在位置Ｐｃ、及び目標軌道設定部５２により設定される目標軌道Ｌａ等に基づいて、現在横偏差ΔＨを演算する。次に、運転支援ＥＣＵ５０は、ステップＳ１４として、現在横偏差ΔＨに基づいて現在位置追従制御を実行することにより、第２舵角指令値δ２を演算する。

さらに、運転支援ＥＣＵ５０は、ステップＳ１５として、第１舵角指令値δ１と第２舵角指令値δ２とを加算することにより、最終的な舵角指令値δを演算する。次に、運転支援ＥＣＵ５０は、ステップＳ１６として、舵角指令値δを舵角制御装置６０に送信する。

次に、図６を参照して、本実施形態の運転支援システム１０の動作例について説明する。
車両がカーブ路を走行している際、目標軌道Ｌａが、図６に示される一点鎖線で示されるように設定されたとする。この場合、第１舵角指令値δ１のみに基づいて運転支援制御が行われると、すなわち目標位置追従制御のみが実行されると、各種外乱の影響により、二点鎖線で示されるような軌跡Ｅで車両が走行する場合がある。すなわち、目標位置追従制御に定常偏差が発生し、車両の実際の走行軌跡Ｅを目標軌道Ｌａに追従させることができない可能性がある。

この点、本実施形態の運転支援システム１０は、現在位置追従制御の実行により、現在横偏差ΔＨに基づく第２舵角指令値δ２を更に演算する。この第２舵角指令値δ２に基づく運転支援制御が実行されることにより、すなわち現在位置追従制御が実行されることにより、目標位置追従制御の定常偏差が除去される。そのため、車両の走行軌跡を、図中に実線Ｆで示されるように、目標軌道Ｌａに追従させることができる。

以上説明した本実施形態の運転支援ＥＣＵ５０によれば、以下の（１）〜（３）に示される作用及び効果を得ることができる。

（１）運転支援ＥＣＵ５０は、第１舵角指令値δ１と第２舵角指令値δ２とに基づいて、運転支援制御の最終的な舵角指令値δを演算する。これにより、第１舵角指令値δ１に基づく目標位置追従制御だけでなく、第２舵角指令値δ２に基づく現在位置追従制御が実行される。そのため、目標位置追従制御の実行だけでは各種外乱の影響により車両の走行軌跡を目標軌道Ｌａに追従させることが難しい場合でも、現在位置追従制御の実行により車両の走行軌跡を目標軌道Ｌａに追従させることができる。よって、目標軌道Ｌａへの追従性を向上させることができる。

（２）第２制御指令値演算部５５は、目標位置追従制御の収束時間よりも現在位置追従制御の収束時間の方が長くなるように、第２舵角指令値δ２を設定する。これにより、まずは目標位置追従制御が支配的に実行されるとともに、この目標位置追従制御に定常偏差が生じている場合に、その定常偏差を除去するかたちで現在位置追従制御が実行されるようになる。すなわち、目標位置追従制御と現在位置追従制御との干渉を抑制することができるため、運転者や乗員に違和感を与えることなく目標軌道Ｌａに追従性を向上させることができる。

（３）第２制御指令値演算部５５は、現在位置追従制御として、現在横偏差ΔＨに基づく積分制御を含むフィードバック制御を実行する。これにより、目標位置追従制御に定常偏差のある状態が長い時間継続するほど、現在位置追従制御の第２舵角指令値δ２がより大きい値に設定されるため、より的確に目標位置追従制御の定常偏差を除去することができる。また、車両の走行軌跡の振動も抑制することができる。よって、目標軌道Ｌａへの追従性を更に向上させることができる。

＜第２実施形態＞
次に、運転支援ＥＣＵ５０の第２実施形態について説明する。以下、第１実施形態との相違点を中心に説明する。

図７に示されるように、本実施形態の第２制御指令値演算部５５は、道路曲率演算部５５０と、積分ゲイン演算部５５１と、制御指令値演算部５５２とを有している。

道路曲率演算部５５０は、車両の走行している道路の曲率を演算する。具体的には、道路曲率演算部５５０には、現在位置検出部５１により検出される車両の現在位置Ｐｃ、地図データＭ、及び画像データＩ等の情報が入力される。道路曲率演算部５５０は、これらの入力情報に基づいて、車両の走行している車線を区分する車線境界線の形状を検出するとともに、検出された車線境界線の形状に基づいて、車両の走行している道路の曲率ρを演算する。

積分ゲイン演算部５５１には、道路曲率演算部５５０により演算される道路曲率ρと、車速Ｖ等の情報が入力される。積分ゲイン演算部５５１は、これらの情報に基づいて積分ゲインＫｉを演算する。具体的には、積分ゲイン演算部５５１は、道路曲率ρ、車速Ｖ、及び積分ゲインＫｉの関係を示す三次元マップを有しており、この三次元マップに基づいて道路曲率ρ及び車速Ｖから積分ゲインＫｉを演算する。三次元マップでは、道路曲率ρの増大に伴い積分ゲインＫｉがより大きい値に設定される。また、三次元マップでは、車速Ｖの増加に伴い積分ゲインＫｉがより大きい値に設定される。これは以下の理由による。

車両がカーブ路を走行している場合、道路曲率ρの増大に伴い、車両の位置と目標軌道Ｌａとの横偏差が大きくなりやすい。すなわち、目標軌道Ｌａへの追従性が悪化しやすい。これを解消するために、三次元マップでは、道路曲率ρの増大に伴い積分ゲインＫｉがより大きい値に設定される。

また、車両がカーブ路を走行している場合、車速Ｖの増加に伴い、車両の位置と目標軌道Ｌａとの横偏差が大きくなりやすい。これを解消するために、三次元マップでは、車速Ｖの増加に伴い積分ゲインＫｉがより大きい値に設定される。

制御指令値演算部５５２には、積分ゲイン演算部５５１により演算される積分ゲインＫｉと、現在横偏差演算部５４により演算される現在横偏差ΔＨとが入力される。制御指令値演算部５５２は、現在横偏差ΔＨに積分ゲインＫｉを乗算することにより、第２舵角指令値δ２を演算する。

以上説明した本実施形態の運転支援ＥＣＵ５０によれば、以下の（４）〜（８）に示される作用及び効果を更に得ることができる。

（４）第２制御指令値演算部５５は、車両の走行している道路の曲率ρに基づいて第２舵角指令値δ２を変化させる。具体的には、第２制御指令値演算部５５は、道路曲率ρの増大に伴い、第２舵角指令値δ２をより大きい値に設定する。これにより、車両の位置と目標軌道Ｌａとの横偏差の大きくなりやすいカーブ路を車両が走行している場合でも、目標軌道Ｌａへの追従性を確保することができる。

（５）第２制御指令値演算部５５は、道路曲率ρに基づいて積分ゲインＫｉを変化させることにより、第２舵角指令値δ２を変化させる。具体的には、第２制御指令値演算部５５は、道路曲率ρの増大に伴い、積分ゲインＫｉをより大きい値に設定する。これにより、道路曲率ρに基づいて第２舵角指令値δ２を容易に変化させることができる。

（７）第２制御指令値演算部５５は、車速Ｖに基づいて第２舵角指令値δ２を変化させる。具体的には、第２制御指令値演算部５５は、車速Ｖの増加に伴い、第２舵角指令値δ２をより大きい値に設定する。これにより、車両の位置と目標軌道Ｌａとの横偏差の大きくなりやすい高速域で車両が走行している場合でも、目標軌道Ｌａへの追従性を確保することができる。

（８）第２制御指令値演算部５５は、車速Ｖに基づいて積分ゲインＫｉを変化させることにより、第２舵角指令値δ２を変化させる。具体的には、第２制御指令値演算部５５は、車速Ｖの増加に伴い、積分ゲインＫｉをより大きい値に設定する。これにより、車速Ｖに基づいて第２舵角指令値δ２を容易に変化させることができる。

＜第３実施形態＞
次に、運転支援ＥＣＵ５０の第３実施形態について説明する。以下、第１実施形態との相違点を中心に説明する。

図８に示されるように、本実施形態の第２制御指令値演算部５５は、積分制御部５５３と、比例制御部５５４と、加算器５５５とを有している。

積分制御部５５３には、現在横偏差演算部５４により演算される現在横偏差ΔＨが入力される。積分制御部５５３は、現在横偏差ΔＨに基づく積分制御の実行により舵角指令値δ２０を演算する。具体的には、積分制御部５５３は、現在横偏差ΔＨの積算値に積分ゲインＫｉを乗算することにより舵角指令値δ２０を演算する。なお、積分制御部５５３の構成としては、図７に示される第２実施形態の第２制御指令値演算部５５の構成を採用することもできる。

比例制御部５５４には、現在横偏差演算部５４により演算される現在横偏差ΔＨが入力される。比例制御部５５４は、現在横偏差ΔＨに基づく比例制御の実行により舵角指令値δ２０を演算する。具体的には、積分制御部５５３は、現在横偏差ΔＨに比例ゲインＫｐを乗算することにより舵角指令値δ２１を演算する。

加算器５５５は、積分制御部５５３により演算される舵角指令値δ２０と、比例制御部５５４により演算される舵角指令値δ２１とを加算することにより、第２舵角指令値δ２を演算する。

以上説明した本実施形態の運転支援ＥＣＵ５０によれば、以下の（９）に示される作用及び効果を更に得ることができる。

（９）第２制御指令値演算部５５は、現在位置追従制御として、現在横偏差ΔＨに基づく積分制御と、現在横偏差ΔＨに基づく比例制御とを含むフィードバック制御を実行する。これにより、積分制御の応答遅れを比例制御により補助することができるため、現在位置追従制御の応答性を向上させることができる。

＜他の実施形態＞
なお、各実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。
・第２実施形態の第２制御指令値演算部５５は、道路曲率ρや車速Ｖに基づいて第２舵角指令値δ２を変化させる方法として、積分ゲインＫｉを変化させる方法とは別の方法を用いてもよい。例えば、第２制御指令値演算部５５は、道路曲率ρや車速Ｖに基づいて補正値を演算し、この補正値により、積分制御により得られる舵角指令値を補正することで第２舵角指令値δ２を演算してもよい。

・第２実施形態の第２制御指令値演算部５５は、道路曲率ρに代えて、道路の曲率半径等、道路曲率ρと相関関係のある各種パラメータに基づいて積分ゲインＫｉを変化させてもよい。

・第３実施形態の比例制御部５５４は、道路曲率ρや車速Ｖに基づいて比例ゲインＫｐを変化させてもよい。具体的には、比例制御部５５４は、道路曲率ρの増大に伴い、比例ゲインＫｐをより大きい値に設定する。また、比例制御部５５４は、車速Ｖの増加に伴い、比例ゲインＫｐをより大きい値に設定する。

・現在位置検出部５１による車両の現在位置Ｐｃの検出方法は適宜変更可能である。例えば、現在位置検出部５１は、レーザレーダ装置やミリ波レーダにより検出される車線境界線に基づいて、車両の現在位置Ｐｃを検出してもよい。また、現在位置検出部５１は、車速センサ４１により検出される車速Ｖや、ヨーレートセンサ４２により検出されるヨーレートＹに基づくデッドレニコングにより車両の現在位置Ｐｃを推定してもよい。さらに、現在位置検出部５１は、画像データＩ、車速Ｖ、ヨーレートＹ、車両の加速度、車両の舵角、スリップ角などの各種車両状態量を組み合わせることで、車両の現在位置Ｐｃを推定してもよい。

・第１制御指令値演算部５３は、車速ＶやヨーレートＹに加え、車両の横加速度や前後加速度等を用いることにより、現在の車両の旋回中心Ｏｒの位置や、その旋回半径ｒを演算してもよい。これにより、旋回中心Ｏｒや旋回半径ｒの演算精度を向上させることができる。

・第１制御指令値演算部５３により実行される目標位置追従制御の制御方法は適宜変更可能である。例えば、第１制御指令値演算部５３は、前方注視モデルや一次予測モデル、二次予測モデル等の制御モデルを用いて第１舵角指令値δ１を演算してもよい。前方注視モデルは、車両の現在位置Ｐｃから車両の進行方向に所定距離だけ離れた地点を注視点として、この注視点と目標軌道Ｌａとの横偏差に基づく制御方法である。一次予測モデル及び二次予測モデルは、所定時間経過後の車両の予測位置と目標軌道Ｌａとの偏差を将来横偏差とするとき、所定の車両状態量から将来横偏差を演算するとともに、演算された将来横偏差に基づく制御方法である。一次予測モデルでは、将来横偏差と車両状態量との関係を示す演算式として、車両状態量を変数とする一次式が用いられる。二次予測モデルでは、将来横偏差と車両状態量との関係を示す演算式として、車両状態量を変数とする二次式が用いられる。

・第２制御指令値演算部５５は、車両の走行状況に応じて第２舵角指令値δ２を変化させてもよい。例えば、第２制御指令値演算部５５は、車両が対面通行の道路を走行していると判断した場合には、積分ゲインＫｉをより大きい値に設定することにより、現在位置追従制御の収束時間をより短くしてもよい。

・第２制御指令値演算部５５による第２舵角指令値δ２の演算方法は、適宜変更可能である。要は、目標位置追従制御の収束時間よりも現在位置追従制御の収束時間の方が長くなるように第２制御指令値演算部５５が第２舵角指令値δ２を設定すれば、目標位置追従制御と現在位置追従制御との干渉を抑制することが可能である。

・車両にヨーモーメントを発生させて車両の軌道を補正する裝置は、舵角制御装置６０のように車両の舵角を変更することで車両にヨーモーメントを発生させる裝置に限らず、例えば車両の各車輪の駆動力や制動力の配分を変更することにより車両にヨーモーメントを発生させる裝置を用いることができる。

・目標軌道設定部５２による目標軌道Ｌａの設定方法は適宜変更可能である。例えば、目標軌道設定部５２は、車両のレーンチェンジに対応するために、車線境界線を跨ぐように目標軌道Ｌａを設定してもよい。また、目標軌道設定部５２は、車両の現在位置Ｐｃ、地図データＭ、及び画像データＩ等に基づいて、車両の走行にとって障害となる障害物を検出するとともに、この障害物を避けるように目標軌道Ｌａを設定してもよい。さらに、目標軌道設定部５２は、目標軌道Ｌａの候補を複数演算するとともに、演算された複数の候補のうちの一つを最終的な目標軌道Ｌａとして選択してもよい。

・運転支援システム１０により用いられる地図データベース３０は、車両に搭載されているものに限らず、例えばサーバに登録されている地図データベースをダウンロードしたものであってもよい。

・運転支援ＥＣＵ５０は、舵角指令値δに代えて、車両の舵角を制御することの可能な任意の制御指令値を演算してもよい。このような制御指令値としては、例えばモータから車両のステアリングシャフトに付与されるアシストトルクの制御指令値を用いることができる。また、運転支援ＥＣＵ５０により演算される制御指令値の種類に応じて、第１制御指令値演算部５３及び第２制御指令値演算部５５によりそれぞれ演算される第１制御指令値及び第２制御指令値の種類を変更してもよい。

・運転支援ＥＣＵ５０による車速Ｖ及びヨーレートＹの検出方法は適宜変更可能である。例えば運転支援ＥＣＵ５０は、ＧＮＳＳ速度計に基づいて車速Ｖを検出してもよいし、カメラ２２の画像データＩから得られる対地速度に基づいて車速Ｖを検出してもよい。また、運転支援ＥＣＵ５０は、車両の左右の車輪の速度差に基づいてヨーレートＹを検出してもよい。

・各実施形態の運転支援ＥＣＵ５０の構成は、車両に限らず、例えばオートバイや自転車などの各種移動体の走行を支援するシステムに用いることができる。

・運転支援ＥＣＵ５０が提供する手段及び／又は機能は、実体的な記憶装置に記憶されたソフトウェア及びそれを実行するコンピュータ、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組み合わせにより提供することができる。例えば運転支援ＥＣＵ５０がハードウェアである電子回路により提供される場合、それは多数の論理回路を含むデジタル回路、またはアナログ回路により提供することができる。

・本開示は上記の具体例に限定されるものではない。上記の具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

５０：運転支援ＥＣＵ（運転支援制御装置）
５２：目標軌道設定部
５３：第１舵角指令値演算部（第１制御指令値演算部）
５５：第２舵角指令値演算部（第２制御指令値演算部）
５６：加算器（第３制御指令値演算部）
６０：舵角制御装置（ヨーモーメント制御装置）

Claims (8)

1. 移動体のヨーモーメントを制御することの可能なヨーモーメント制御装置（６０）に制御指令値を送信することにより、前記移動体の走行軌跡を目標軌道に追従させる運転支援制御を実行する運転支援制御装置（５０）であって、
   前記目標軌道を設定する目標軌道設定部（５２）と、
   前記目標軌道上に設定された前記移動体の将来の目標位置に前記移動体の位置を追従させる目標位置追従制御の実行により第１制御指令値を演算する第１制御指令値演算部（５３）と、
   前記移動体の現在位置と前記目標軌道との横偏差である現在横偏差に基づく現在位置追従制御の実行により第２制御指令値を演算する第２制御指令値演算部（５５）と、
   前記第１制御指令値及び前記第２制御指令値に基づいて最終的な制御指令値を演算する第３制御指令値演算部（５６）と、を備える
   運転支援制御装置。
2. 前記第２制御指令値演算部は、前記目標位置追従制御の収束時間よりも前記現在位置追従制御の収束時間の方が長くなるように、前記第２制御指令値を設定する
   請求項１に記載の運転支援制御装置。
3. 前記第２制御指令値演算部は、前記移動体が走行している道路の曲率に基づいて、前記第２制御指令値を変化させる
   請求項１又は２に記載の運転支援制御装置。
4. 前記第２制御指令値演算部は、前記移動体の走行速度に基づいて、前記第２制御指令値を変更する
   請求項１又は２に記載の運転支援制御装置。
5. 前記第２制御指令値演算部は、前記現在位置追従制御として、前記現在横偏差に基づく積分制御を含むフィードバック制御を実行する
   請求項１又は２に記載の運転支援制御装置。
6. 前記第２制御指令値演算部は、前記移動体が走行している道路の曲率に基づいて、前記積分制御の積分ゲインを変化させる
   請求項５に記載の運転支援制御装置。
7. 前記第２制御指令値演算部は、前記移動体の速度に基づいて、前記積分制御の積分ゲインを変化させる
   請求項５に記載の運転支援制御装置。
8. 前記第２制御指令値演算部は、前記現在位置追従制御として、前記積分制御と、前記現在横偏差に基づく比例制御とを含むフィードバック制御を実行する
   請求項５〜７のいずれか一項に記載の運転支援制御装置。

Images