JP2018086946A

JP2018086946A - 車両制御装置

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Publication number: JP2018086946A
Application number: JP2016231432A
Authority: JP
Inventors: 紗穂里飯村; Saori Iimura; 大村　博志; Hiroshi Omura; 博志大村; 細田　浩司; Koji Hosoda; 浩司細田; 哲也立畑; Tetsuya Tatehata; 隆中上; Takashi Nakagami; 多加志後藤; Takashi Goto; 川原　康弘; Yasuhiro Kawahara; 康弘川原; 友馬西條; Yuma Saijo
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2016-11-29
Filing date: 2016-11-29
Publication date: 2018-06-07
Anticipated expiration: 2036-11-29
Also published as: JP6376520B2

Abstract

【課題】運転支援モードに適した目標走行経路へ即座に切り替え可能な車両制御装置を提供する。
【解決手段】複数の運転支援モードを備えた車両のための車両制御装置（ＥＣＵ）であって、走行路内の走行を維持するように設定される第１走行経路と、先行車の軌跡を追従するように設定される第２走行経路と、走行路上での車両１の現在の走行挙動に基づいて設定される第３走行経路Ｒ３とを含む複数の走行経路から、選択されている運転支援モードに基づいて、１つの目標走行経路を選択する走行経路選択処理を実行し、走行経路選択処理において、先行車追従モードが選択されているとき、先行車が検出されておらず、且つ、走行路の端部位置が検出されていない場合（Ｓ２８；Ｎｏ）は、先行車追従モードが維持され、第３走行経路Ｒ３が選択される（Ｓ３１、Ｓ３２）。
【選択図】図１０

Description

本発明は、車両制御装置に係り、特に、車両の安全走行を支援する車両制御装置に関する。

近年、車両の自動運転に関する技術が種々に提案されている。例えば、特許文献１には、車線変更する場面においてＧＰＳからの自車位置情報及び地図情報を用いて目標走行経路を計算する技術が提案されている。この技術では、例えば、走行路上に障害物が検出された場合には、この障害物を避けて隣の車線に車線変更するように、１つの目標走行経路が計算されるようになっている。

特開２００８−１４９８５５号公報

複数の自動運転モード又は運転支援モードを備えた車両において、常時、選択されている運転支援モードに適した単一の目標走行経路のみを計算していると、運転者の意思による運転支援モードの切替え操作の際に、切替え後の運転支援モードに適した目標走行経路を新たに計算しなければならない。ところが、目標走行経路は、ある程度の計算時間を必要とするため、切替え操作から新たな目標走行経路の計算完了までの間、新たな目標走行経路が無い期間が生じたり、運転支援モードが切替わらなかったりして、運転意図の変化に即座に対応できず運転者に違和感を与えるおそれがあった。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、運転支援モードに適した目標走行経路へ即座に切り替え可能な車両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、複数の運転支援モードを備えた車両のための車両制御装置であって、走行路内の走行を維持するように設定される第１走行経路と、先行車の軌跡を追従するように設定される第２走行経路と、走行路上での車両の現在の走行挙動に基づいて設定される第３走行経路と、を含む車両の目標位置及び目標速度を含む複数の走行経路から、乗員により選択されている運転支援モードに基づいて、１つの走行経路を目標走行経路として選択する走行経路選択処理を実行し、走行経路選択処理において、複数の運転支援モードから、先行車を追従する先行車追従モードが選択されているとき、先行車検出部により先行車が検出されておらず、且つ、走行路端部検出部により走行路の端部位置が検出されていない場合は、先行車追従モードが維持され、第３走行経路が選択され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、第１走行経路，第２走行経路，第３走行経路から、乗員により選択された運転支援モードに基づいて、１つの走行経路を目標走行経路として選択することが可能である。先行車追従モードが選択されている場合には、所定条件に応じて、第１走行経路，第２走行経路及び第３走行経路のいずれかが選択される。乗員が先行車追従モードを選択している場合、乗員が車両に対して運転支援を求めていると判断できる。よって、本発明では、先行車が検出されず且つ車両が走行している走行路の端部位置が検出されていない場合であっても、乗員が先行車追従モードを選択している場合には、先行車追従モードを維持しつつ、第３走行経路を選択することにより、車両に対する乗員の運転要求に応えることができる。そして、先行車追従モードが維持された状態において、先行車及び／又は走行路の端部位置が検出されれば、第１走行経路や第２走行経路への移行も容易に実行することが可能となる。これにより、本発明では、先行車及び／又は走行路の端部位置の検出の可否に応じて、状況に即して運転支援モードに適した走行経路へ即座に切替えることができる。

本発明において、好ましくは、走行経路選択処理において、先行車追従モードが選択されているとき、先行車検出部により先行車が検出され、且つ、走行路端部検出部により走行路の端部位置が検出されている場合は、先行車追従モードが維持され、第１走行経路が選択される。
このように構成された本発明によれば、先行車追従モードが選択されているときに、先行車及び走行路の端部位置が検出されていない状況から、先行車及び走行路の端部位置が検出された状況へ状況が変化した場合には、このような状況の変化に即して、同じ先行車追従モード内で第１走行経路を選択することができる。

本発明において、好ましくは、第１走行経路の目標位置は、車両が走行路の中央付近を走行するように設定される。
このように構成された本発明によれば、第１走行経路を走行することにより、車両が走行路の中央付近を走行することが可能になるので、車両走行の安全性を高めることができる。

本発明において、好ましくは、第１走行経路の目標速度は、設定可能な所定の一定車速である。
このように構成された本発明によれば、第１走行経路を走行することにより、一定の設定車速で走行することが可能になるので、車両走行の安定性及び経済性を高めることができる。

本発明において、好ましくは、走行経路選択処理において、先行車追従モードが選択されているとき、先行車検出部により先行車が検出され、且つ、走行路端部検出部により走行路の端部位置が検出されていない場合は、先行車追従モードが維持され、第２走行経路が選択される。
このように構成された本発明によれば、先行車追従モードが選択されているときに、例えば、先行車及び走行路の端部位置が検出されていない状況から、先行車が検出された状況へ状況が変化した場合には、このような状況の変化に即して、同じ先行車追従モード内で第２走行経路を選択することができる。

本発明において、好ましくは、走行路上の信号及び標識を含む走行規制を指示する走行規制情報に基づいて、走行規制を順守するように、目標走行経路を補正する走行経路補正処理を実行する。
このように構成された本発明によれば、第１走行経路，第２走行経路，及び第３走行経路から乗員選択による運転支援モードに応じて１つの目標走行経路が選択されるが、その後、走行規制情報により、目標走行経路を補正することができる。これにより、本発明では、第１走行経路，第２走行経路，及び第３走行経路の計算段階では走行規制情報を考慮する必要がなく、走行規制情報の取得に応じて適宜に目標走行経路を補正すればよいので、計算負荷の増大を抑制することが可能である。

本発明において、好ましくは、走行路上又は走行路周辺の障害物を回避するように、目標走行経路を補正する別の走行経路補正処理を実行し、別の走行経路補正処理において、少なくとも障害物から車両に向けて、障害物に対する車両の相対速度の許容上限値の分布を規定する速度分布領域を設定し、速度分布領域内において障害物に対する車両の相対速度が許容上限値を超えることを抑制するように、目標走行経路を補正する。
このように構成された本発明によれば、第１走行経路，第２走行経路，及び第３走行経路から乗員選択による運転支援モードに応じて１つの目標走行経路が選択されるが、その後、障害物を回避するように目標走行経路を補正することができる。これにより、本発明では、第１走行経路，第２走行経路，及び第３走行経路の計算段階では障害物を考慮する必要がなく、障害物に関する情報の取得に応じて適宜に目標走行経路を補正すればよいので、計算負荷の増大を抑制することが可能である。

本発明において、好ましくは、目標走行経路上を走行するように、車両の速度制御及び／又は操舵制御を含む走行挙動制御処理を更に実行する。
このように構成された本発明によれば、目標位置及び／又は目標速度を含む目標走行経路が設定されると、速度制御，操作制御により目標走行経路上を走行するように車両を制御することが可能である。

本発明において、好ましくは、複数の走行経路は時間的に繰返し計算される。
このように構成された本発明によれば、第１走行経路，第２走行経路，及び第３走行経路が時間的に繰返し計算されるため、状況の変化に応じて、走行経路を即座に切り替えることが可能である。また、本発明では、走行規制や他の車両等の障害物を考慮せずに、これらの走行経路を計算し、１つの走行経路が選択された後に走行規制や障害物を考慮して補正することにより、計算負荷を低減することが可能となる。

本発明によれば、運転支援モードに適した目標走行経路へ即座に切り替え可能な車両制御装置を提供することを目的とする。

本発明の実施形態における車両制御システムの構成図である。本発明の実施形態における第１走行経路の説明図である。本発明の実施形態における第２走行経路の説明図である。本発明の実施形態における第３走行経路の説明図である。本発明の実施形態における運転支援モードと目標走行経路との関係を示す説明図である。本発明の実施形態における走行規制情報に基づく第１走行経路補正処理の説明図である。本発明の実施形態における障害物回避制御の説明図である。本発明の実施形態の障害物回避制御における障害物と車両との間のすれ違い速度の許容上限値とクリアランスとの関係を示す説明図である。本発明の実施形態における運転支援制御の処理フローである。本発明の実施形態における走行経路選択処理の処理フローである。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態による車両制御システムについて説明する。まず、図１を参照して、車両制御システムの構成について説明する。図１は、車両制御システムの構成図である。

本実施形態の車両制御システム１００は、車両１（図２等参照）に対して複数の運転支援モードにより、それぞれ異なる運転支援制御を提供するように構成されている。運転者は、複数の運転支援モードから所望の運転支援モードを選択可能である。

図１に示すように、車両制御システム１００は、車両１に搭載されており、車両制御装置（ＥＣＵ）１０と、複数のセンサ及びスイッチと、複数の制御システムと、運転支援モードについてのユーザ入力を行うための運転者操作部３５を備えている。複数のセンサ及びスイッチには、車載カメラ２１，ミリ波レーダ２２，車両の挙動を検出する複数の挙動センサ（車速センサ２３，加速度センサ２４，ヨーレートセンサ２５）及び複数の挙動スイッチ（操舵角センサ２６，アクセルセンサ２７，ブレーキセンサ２８），測位システム２９，ナビゲーションシステム３０が含まれる。また、複数の制御システムには、エンジン制御システム３１，ブレーキ制御システム３２，ステアリング制御システム３３が含まれる。

運転者操作部３５は、運転者が操作可能なように車両１の車室内に設けられており、複数の運転支援モードから所望の運転支援モードを選択するためのモード選択スイッチ３６と、選択された運転支援モードに応じて設定車速を入力するための設定車速入力部３７とを備えている。運転者がモード選択スイッチ３６を操作することにより、選択された運転支援モードに応じた運転支援モード選択信号が出力される。また、運転者が設定車速入力部３７を操作することにより、設定車速信号が出力される。

ＥＣＵ１０は、ＣＰＵ，各種プログラムを記憶するメモリ，入出力装置等を備えたコンピュータにより構成される。ＥＣＵ１０は、運転者操作部３５から受け取った運転支援モード選択信号や設定車速信号、及び、複数のセンサ及びスイッチから受け取った信号に基づき、エンジン制御システム３１，ブレーキ制御システム３２，ステアリング制御システム３３に対して、それぞれエンジンシステム，ブレーキシステム，ステアリングシステムを適宜に作動させるための要求信号を出力可能に構成されている。

車載カメラ２１は、車両１の周囲を撮像し、撮像した画像データを出力する。ＥＣＵ１０は、画像データに基づいて対象物（例えば、車両、歩行者、道路、区画線（車線境界線、白線、黄線）、交通信号、交通標識、停止線、交差点、障害物等）を特定する。なお、ＥＣＵ１は、交通インフラや車々間通信等によって、車載通信機器を介して外部から対象物の情報を取得してもよい。

ミリ波レーダ２２は、対象物（特に、先行車、駐車車両、歩行者、障害物等）の位置及び速度を測定する測定装置であり、車両１の前方へ向けて電波（送信波）を送信し、対象物により送信波が反射されて生じた反射波を受信する。そして、ミリ波レーダ２２は、送信波と受信波に基づいて、車両１と対象物との間の距離（例えば、車間距離）や車両１に対する対象物の相対速度を測定する。なお、本実施形態において、ミリ波レーダ２２に代えて、レーザレーダや超音波センサ等を用いて対象物との距離や相対速度を測定するように構成してもよい。また、複数のセンサを用いて、位置及び速度測定装置を構成してもよい。

車速センサ２３は、車両１の絶対速度を検出する。
加速度センサ２４は、車両１の加速度（前後方向の縦加減速度、横方向の横加速度）を検出する。
ヨーレートセンサ２５は、車両１のヨーレートを検出する。
操舵角センサ２６は、車両１のステアリングホイールの回転角度（操舵角）を検出する。
アクセルセンサ２７は、アクセルペダルの踏み込み量を検出する。
ブレーキセンサ２８は、ブレーキペダルの踏み込み量を検出する。

測位システム２９は、ＧＰＳシステム及び／又はジャイロシステムであり、車両１の位置（現在車両位置情報）を検出する。
ナビゲーションシステム３０は、内部に地図情報を格納しており、ＥＣＵ１０へ地図情報を提供することができる。ＥＣＵ１０は、地図情報及び現在車両位置情報に基づいて、車両１の周囲（特に、進行方向前方）に存在する道路、交差点、交通信号、建造物等を特定する。地図情報は、ＥＣＵ１０内に格納されていてもよい。

エンジン制御システム３１は、車両１のエンジンを制御するコントローラである。ＥＣＵ１０は、車両１を加速又は減速させる必要がある場合に、エンジン制御システム３１に対して、エンジン出力の変更を要求するエンジン出力変更要求信号を出力する。

ブレーキ制御システム３２は、車両１のブレーキ装置を制御するためのコントローラである。ＥＣＵ１０は、車両１を減速させる必要がある場合に、ブレーキ制御システム３２に対して、車両１への制動力の発生を要求するブレーキ要求信号を出力する。

ステアリング制御システム３３は、車両１のステアリング装置を制御するコントローラである。ＥＣＵ１０は、車両１の進行方向を変更する必要がある場合に、ステアリング制御システム３３に対して、操舵方向の変更を要求する操舵方向変更要求信号を出力する。

次に、本実施形態による車両制御システム１００が備える運転支援モードについて説明する。本実施形態では、運転支援モードとして、４つのモード（先行車追従モード、自動速度制御モード、速度制限モード、基本制御モード）が備えられている。

先行車追従モードは、基本的に、車両１と先行車との間に車速に応じた所定の車間距離を維持しつつ、車両１を先行車に追従走行させるモードであり、車両制御システム１００による自動的なステアリング制御，速度制御（エンジン制御，ブレーキ制御），障害物回避制御（速度制御及びステアリング制御）を伴う。

先行車追従モードでは、車線両端部の検出の可否、及び、先行車の有無に応じて、異なるステアリング制御及び速度制御が行われる。ここで、車線両端部とは、車両１が走行する車線の両端部（白線等の区画線，道路端，縁石，中央分離帯，ガードレール等）であり、隣接する車線や歩道等との境界である。走行路端部検出部としてのＥＣＵ１０は、この車線両端部を車載カメラ２１により撮像された画像データから検出する。また、ナビゲーションシステム３０の地図情報から車線両端部を検出してもよい。しかしながら、例えば、車両１が整備された道路ではなく、車線が存在しない平原を走行する場合や、車載カメラ２１からの画像データの読取り不良等の場合に車線両端部が検出できない場合が生じ得る。

なお、上記実施形態では、ＥＣＵ１０を走行路端部検出部としているが、これに限らず、走行路端部検出部としての車載カメラ２１が車線両端部を検出してもよいし、走行路端部検出部としての車載カメラ２１とＥＣＵ１０が協働して車線両端部を検出してもよい。

また、本実施形態では、先行車検出部としてのＥＣＵ１０は、車載カメラ２１による画像データ及びミリ波レーダ２２による測定データにより、先行車を検出する。具体的には、車載カメラ２１による画像データにより前方を走行する他車両を走行車として検出する。更に、本実施形態では、ミリ波レーダ２２による測定データにより、車両１と他車両との車間距離が所定距離（例えば、４００〜５００ｍ）以下である場合に、当該他車両が先行車として検出される。

なお、上記実施形態では、ＥＣＵ１０を先行車検出部としているが、これに限らず、先行車検出部としての車載カメラ２１が前方を走行する他車両を検出してもよく、ＥＣＵ１０に加えて車載カメラ２１及びミリ波レーダ２２が先行車両検出部の一部を構成してもよい。

まず、車線両端部が検出される場合、車両１は、車線の中央付近を走行するようにステアリング制御され、設定車速入力部３７を用いて運転者によって又は所定の処理に基づいてシステム１００によって予め設定された設定車速（一定速度）を維持するように速度制御される。なお、設定車速が制限車速（速度標識やカーブの曲率に応じて規定される制限速度）よりも大きい場合は制限車速が優先され、車両１の車速は制限車速に制限される。カーブの曲率に応じて規定される制限速度は、所定の計算式により計算され、カーブの曲率が大きい（曲率半径が小さい）ほど低速度に設定される。

なお、車両１の設定車速が先行車の車速よりも大きい場合は、車両１は、車速に応じた車間距離を維持しながら先行車に追従するように速度制御される。また、追従していた先行車が車線変更等により、車両１の前方に存在しなくなると、車両１は、再び設定車速を維持するように速度制御される。

また、車線両端部が検出されない場合であって、且つ、先行車が存在する場合、車両１は、先行車の走行軌跡を追従するようにステアリング制御され、且つ、先行車の走行軌跡上の速度に追従するように速度制御される。

また、車線両端部が検出されない場合であって、且つ、先行車も存在しない場合、走行路上での走行位置を特定できない（区画線等検出不可、先行車追従不可）。この場合、現在の走行挙動（操舵角、ヨーレート、車速、加減速度等）を運転者の意思により維持又は変更するように、運転者がステアリングホイール，アクセルペダル，ブレーキペダルを操作することにより、ステアリング制御及び速度制御を実行する。

なお、先行車追従モードでは、先行車の有無、車線両端部の検出の可否にかかわらず、後述する障害物回避制御（速度制御及びステアリング制御）が更に自動的に実行される。

また、自動速度制御モードは、運転者によって又はシステム１００によって予め設定された所定の設定車速（一定速度）を維持するように速度制御するモードであり、車両制御システム１００による自動的な速度制御（エンジン制御，ブレーキ制御），障害物回避制御（速度制御）を伴うが、ステアリング制御は行われない。この自動速度制御モードでは、車両１は、設定車速を維持するように走行するが、運転者によるアクセルペダルの踏み込みにより設定車速を超えて増速され得る。また、運転者がブレーキ操作を行った場合には、運転者の意思が優先され、設定車速から減速される。また、先行車に追いついた場合には、車速に応じた車間距離を維持しながら先行車に追従するように速度制御され、先行車が存在しなくなると、再び設定車速に復帰するように速度制御される。

また、速度制限モードは、車両１の車速が速度標識による制限速度又は運転者によって設定された設定速度を超えないように、速度制御するモードであり、車両制御システム１００による自動的な速度制御（エンジン制御）を伴う。制限速度は、車載カメラ２１により撮像された速度標識や路面上の速度表示の画像データをＥＣＵ１０が画像認識処理することにより特定してもよいし、外部からの無線通信により受信してもよい。速度制限モードでは、運転者が制限速度を超えるようにアクセルペダルを踏み込んだ場合であっても、車両１は制限速度までしか増速されない。

また、基本制御モードは、運転者操作部３５により、運転支援モードが選択されていないときのモード（オフモード）であり、車両制御システム１００による自動的なステアリング制御及び速度制御は行われない。ただし、自動衝突防止制御は実行されるように構成されており、この制御において、車両１が先行車等に衝突する可能性がある場合には自動的にブレーキ制御が実行され、衝突が回避される。また、自動衝突防止制御は、先行車追従モード，自動速度制御，速度制限モードにおいても同様に実行される。

また、自動速度制御モード、速度制限モード、及び基本制御モードにおいても、後述する障害物回避制御（速度制御のみ、又は、速度制御及びステアリング制御）が更に実行される。

次に、図２〜図４を参照して、本実施形態による車両制御システム１００において計算される複数の走行経路について説明する。図２〜図４は、それぞれ第１走行経路〜第３走行経路の説明図である。本実施形態では、ＥＣＵ１０が、以下の第１走行経路Ｒ１〜第３走行経路Ｒ３を時間的に繰返し計算するように構成されている（例えば、０．１秒毎）。本実施形態では、ＥＣＵ１０は、センサ等の情報に基づいて、現時点から所定期間（例えば、２〜４秒）が経過するまでの間の走行経路を計算する。走行経路Ｒｘ（ｘ＝１，２，３）は、走行経路上の車両１の目標位置（Ｐｘ_ｋ）及び目標速度（Ｖｘ_ｋ）により特定される（ｋ＝０，１，２，・・・，ｎ）。

なお、図２〜図４における走行経路（第１走行経路〜第３走行経路）は、車両１が走行する走行路上又は走行路周辺の障害物（駐車車両、歩行者等を含む）に関する障害物情報（即ち時間的に状況が変動し得る情報）、及び、走行状況の変化に関する走行状況変化情報を考慮せずに、走行路の形状，先行車の走行軌跡，車両１の走行挙動，及び設定車速に基づいて計算される。走行状況変化情報には、交通法規（交通信号や交通標識等）による走行規制に関する走行規制情報（即ち地図情報からではなく走行中にその場で検出可能な情報）や、運転者の意思（ウインカ（方向指示器）の操作等の進路変更の意思）による車線変更要求情報が含まれ得る。このように、本実施形態では、障害物情報や走行規制情報等が計算に考慮されないので、これら複数の走行経路の全体的な計算負荷を低く抑えることができる。

以下では、理解の容易のため、車両１が直線区間５ａ，カーブ区間５ｂ，直線区間５ｃからなる道路５を走行する場合において計算される各走行経路について説明する。道路５は、左右の車線５_L，５_Rからなる。現時点において、車両１は、直線区間５ａの車線５_L上を走行しているものとする。

図２に示すように、第１走行経路Ｒ１は、道路５の形状に即して車両１に走行路である車線５_L内の走行を維持させるように所定期間分だけ設定される。詳しくは、第１走行経路Ｒ１は、直線区間５ａ，５ｃでは車両１が車線５_Lの中央付近の走行を維持するように設定され、カーブ区間５ｂでは車両１が車線５_Lの幅方向中央よりも内側又はイン側（カーブ区間の曲率半径Ｒの中心Ｏ側）を走行するように設定される。

ＥＣＵ１０は、車載カメラ２１により撮像された車両１の周囲の画像データの画像認識処理を実行し、車線両端部６_L，６_Rを検出する。車線両端部は、上述のように、区画線（白線等）や路肩等である。更に、ＥＣＵ１０は、検出した車線両端部６_L，６_Rに基づいて、車線５_Lの車線幅Ｗ及びカーブ区間５ｂの曲率半径Ｒを算出する。また、ナビゲーションシステム３０の地図情報から車線幅Ｗ及び曲率半径Ｒを取得してもよい。更に、ＥＣＵ１０は、画像データから速度標識Ｓや路面上に表示された制限速度を読み取る。なお、上述のように、制限速度を外部からの無線通信により取得してもよい。

ＥＣＵ１０は、直線区間５ａ，５ｃでは、車線両端部６_L，６_Rの幅方向の中央部を車両１の幅方向中央部（例えば、重心位置）が通過するように、第１走行経路Ｒ１の複数の目標位置Ｐ１_ｋを設定する。なお、本実施形態では、第１走行経路Ｒ１は、直線区間において、車両１が車線中央を走行するように設定されるが、これに限らず、運転者の運転特性（好み等）を反映させて、車線中央よりも所定のシフト量（距離）だけ幅方向に偏った車線中央付近に第１走行経路Ｒ１を設定するように構成してもよい。

一方、ＥＣＵ１０は、カーブ区間５ｂでは、カーブ区間５ｂの長手方向の中央位置Ｐ１_ｃにおいて、車線５_Lの幅方向中央位置からイン側への変位量Ｗｓを最大に設定する。この変位量Ｗｓは、曲率半径Ｒ，車線幅Ｗ，車両１の幅寸法Ｄ（ＥＣＵ１０のメモリに格納された規定値）に基づいて計算される。そして、ＥＣＵ１０は、カーブ区間５ｂの中央位置Ｐ１_ｃと直線区間５ａ，５ｃの幅方向中央位置とを滑らかにつなぐように第１走行経路Ｒ１の複数の目標位置Ｐ１_ｋを設定する。なお、カーブ区間５ｂへの進入前後においても、直線区間５ａ，５ｃのイン側に第１走行経路Ｒ１を設定してもよい。

第１走行経路Ｒ１の各目標位置Ｐ１_ｋにおける目標速度Ｖ１_ｋは、原則的に、運転者が運転者操作部３５の設定車速入力部３７によって又はシステム１００によって予め設定された所定の設定車速（一定速度）に設定される。しかしながら、この設定車速が、速度標識Ｓ等から取得された制限速度、又は、カーブ区間５ｂの曲率半径Ｒに応じて規定される制限速度を超える場合、走行経路上の各目標位置Ｐ１_ｋの目標速度Ｖ１_ｋは、２つの制限速度のうち、より低速な制限速度に制限される。さらに、ＥＣＵ１０は、車両１の現在の挙動状態（即ち、車速，加減速度，ヨーレート，操舵角，横加速度等）に応じて、目標位置Ｐ１_ｋ，目標車速Ｖ１_ｋを適宜に補正する。例えば、現車速が設定車速から大きく異なっている場合は、車速を設定車速に近づけるように目標車速が補正される。

なお、第１走行経路Ｒ１は、原則的には車線両端部が検出される場合に用いられる走行経路であるため、車線両端部が検出されない場合には計算しなくてもよいが、車線両端部が検出されていないにもかかわらず第１走行経路Ｒ１が誤って選択された場合に備えて、代替的に以下のように計算してもよい。

この場合、車両１が車線５_Lの中央を走行していると仮定し、ＥＣＵ１０は、車両１の車速に応じて操舵角又はヨーレートを用いて仮想的な車線両端部を設定する。そして、ＥＣＵ１０は、仮想的に設定した車両両端部に基づいて、上記と同様に、直線区間であれば車線の中央を走行し、カーブ区間であれば車線のイン側を走行するように第１走行経路を計算する。

また、図３に示すように、第２走行経路Ｒ２は、先行車３の走行軌跡を追従するように所定期間分だけ設定される。ＥＣＵ１０は、車載カメラ２１による画像データ，ミリ波レーダ２２による測定データ，車速センサ２３による車両１の車速に基づいて、車両１の走行する車線５_L上の先行車３の位置及び速度を継続的に計算して、これらを先行車軌跡情報として記憶し、この先行車軌跡情報に基づいて、先行車３の走行軌跡を第２走行経路Ｒ２（目標位置Ｐ２_ｋ、目標速度Ｖ２_ｋ）として設定する。

本実施形態では、第２走行経路Ｒ２は、原則的には先行車が検出される場合に計算される走行経路であるため、先行車が検出されない場合には計算しなくてもよいが、先行車が検出されていないにもかかわらず第２走行経路Ｒ２が誤って選択された場合に備えて、代替的に以下のように計算してもよい。

この場合、ＥＣＵ１０は、車両１から車速に応じた所定距離だけ前方に先行車が走行していると仮定する。この仮想的な先行車は車両１と同じ走行挙動（車速，操舵角，ヨーレート等）を有するものとする。そして、ＥＣＵ１０は、仮想的な先行車を追従するように第２走行経路Ｒ２を計算する。

また、図４に示すように、第３走行経路Ｒ３は、運転者による車両１の現在の運転状態に基づいて所定期間分だけ設定される。即ち、第３走行経路Ｒ３は、車両１の現在の走行挙動から推定される位置及び速度に基づいて設定される。
ＥＣＵ１０は、車両１の操舵角，ヨーレート，横加速度に基づいて、所定期間分の第３走行経路Ｒ３の目標位置Ｐ３_ｋを計算する。ただし、ＥＣＵ１０は、車線両端部が検出される場合、計算された第３走行経路Ｒ３が車線端部に近接又は交差しないように、目標位置Ｐ３_ｋを補正する。

また、ＥＣＵ１０は、車両１の現在の車速，加減速度に基づいて、所定期間分の第３走行経路Ｒ３の目標速度Ｖ３_ｋを計算する。なお、目標速度Ｖ３_ｋが速度標識Ｓ等から取得された制限速度を超えてしまう場合は、制限速度を超えないように目標速度Ｖ３_ｋを補正してもよい。

次に、図５を参照して、本実施形態による車両制御システム１００における運転支援モードと走行経路との関係について説明する。図５は、運転支援モードと目標走行経路との関係を示す説明図である。本実施形態では、運転者がモード選択スイッチ３６を操作して１つの運転支援モードを選択すると、ＥＣＵ１０が、センサ等による測定データに応じて、第１走行経路Ｒ１〜第３走行経路Ｒ３のうち、いずれか１つを選択するように構成されている。即ち、本実施形態では、運転者がある運転支援モードを選択しても、必ず同じ走行経路が適用されるわけではなく、走行状況に応じた適切な走行経路が適用されるように構成されている。

先行車追従モードの選択時には、車線両端部が検出されていると、先行車の有無にかかわらず、第１走行経路が適用される。この場合、設定車速入力部３７によって設定された設定車速が目標速度となる。
一方、先行車追従モードの選択時において、車線両端部が検出されず、先行車が検出された場合、第２走行経路が適用される。この場合、目標速度は、先行車の車速に応じて設定される。また、先行車追従モードの選択時において、車線両端部が検出されず、先行車も検出されない場合、第３走行経路が適用される。

また、自動速度制御モードの選択時には、第３走行経路が適用される。自動速度制御モードは、上述のように速度制御を自動的に実行するモードであり、設定車速入力部３７によって設定された設定車速が目標速度となる。また、運転者によるステアリングホイールの操作に基づいてステアリング制御が実行される。このため、第３走行経路が適用されるが、運転者の操作（ステアリングホイール、ブレーキ）によっては、必ずしも第３走行経路に従って車両１が走行しない場合がある。

また、速度制限モードの選択時にも第３走行経路が適用される。速度制限モードも、上述のように速度制御を自動的に実行するモードであり、目標速度は、制限速度以下の範囲で、運転者によるアクセルペダルの踏み込み量に応じて設定される。また、運転者によるステアリングホイールの操作に基づいてステアリング制御が実行される。このため、自動速度制御モードと同様に、第３走行経路が適用されるが、運転者の操作（ステアリングホイール、ブレーキ、アクセル）によっては、必ずしも第３走行経路に従って車両１が走行しない場合がある。

また、基本制御モード（オフモード）の選択時には、第３走行経路が適用される。基本制御モードは、基本的に、速度制限モードにおいて制限速度が設定されない状態と同様である。

次に、図６を参照して、本実施形態による車両制御システム１００において、走行状況の変化に応じて実行される走行経路の補正処理（第１走行経路補正処理）について説明する。図６は、走行規制情報（赤信号）に基づく第１走行経路補正処理の説明図である。なお、運転者が選択した運転支援モードに応じて適用された１つの目標走行経路（第１走行経路〜第３走行経路）が第１走行経路補正処理によって補正される。第１走行経路補正処理は、走行状況の変化、具体的には、交通信号や道路標識（「一時停止」）等の交通法規上の走行規制の検知や、運転者の意思による車線変更要求の検知に基づいて実行される。

図６において、車両１は、走行路（車線）７上を一定速度（例えば、６０ｋｍ／ｈ）で走行しており、選択された運転支援モードに応じて目標走行経路Ｒが計算されているものとする。図６では、車両１の前方に交通信号Ｌが存在するが、目標走行経路Ｒの計算においては、上述のように交通信号Ｌは考慮されていない。

図６（Ａ）において、計算された目標走行経路Ｒは走行路７に沿って直線上に延びている。目標走行経路Ｒ上の各目標位置Ｐｋでは、例えば、目標速度Ｖｋが６０ｋｍ／ｈに設定されている。ＥＣＵ１０は、車載カメラ２１による画像データ（必要であれば、ミリ波レーダ２２の測定データ等）に基づいて、交通信号Ｌの存在を検出する。この場合、ＥＣＵ１０は、画像データに基づいて交通信号Ｌが青信号であることを検出するため、走行経路Ｒの補正処理を行わない。

一方、図６（Ｂ）において、計算された目標走行経路Ｒは、図６（Ａ）と同様に計算される。しかし、ＥＣＵ１０は、交通信号Ｌが黄信号（又は赤信号）であることを検出する。また、同時に、ＥＣＵ１０は、交通信号Ｌ付近に停止線８を検出する。この場合、ＥＣＵ１０は、交通信号Ｌを順守するために車両１を停止線８で停止させるように、目標走行経路Ｒを補正して、補正後の目標走行経路Ｒｃを計算する。目標走行経路Ｒｃは、現在位置から停止線８まで延びるように設定される。そして、ＥＣＵ１０は、各目標位置Ｐｋにおける目標速度Ｖｋを、現在の車速（６０ｋｍ／ｈ）から停止線８での停止状態（０ｋｍ／ｈ）まで所定の減速度で低減するように計算する。

このように、本実施形態では、走行規制情報を取得して、適用された目標走行経路を適宜に補正するので、第１走行経路〜第３走行経路を計算する時点で走行規制情報を考慮しなくて済むため、全体として目標走行経路の計算負荷を低減することができる。

なお、図６を参照して、走行規制が交通信号である場合の第１走行経路補正処理について説明したが、走行規制が道路標識（「一時停止」等）である場合も同様である。一時停止の交通標識を地図情報から取得可能な場合は、この交通標識に伴う停止線で車両１を一時停止させるように、予め走行経路の計算に含めてもおいてもよい。しかしながら、一時停止の交通標識を地図情報から取得できない場合、ＥＣＵ１０は、車載カメラ２１による画像データから交通標識を検出したときに、目標走行経路の補正処理を実行する。

また、運転者が車線変更のため方向指示器レバーを操作した場合においても第１走行経路補正処理が実行される。この場合、ＥＣＵ１０は、方向指示器センサ（図示せず）からのスイッチ情報（車線変更要求情報）に基づいて、運転者が隣車線に車線を変更しようとしていることを検知する。方向指示器レバーが操作されると、方向指示器センサからのスイッチ情報をトリガーとして、ＥＣＵ１０は、目標走行経路を補正して、現在位置から隣車線へ車両１が横方向移動するように、補正後の目標走行経路を計算する。

次に、図７及び図８を参照して、本実施形態による車両制御システム１００において実行される障害物回避制御及びこれに伴う走行経路の補正処理（第２走行経路補正処理）について説明する。図７は障害物回避制御の説明図、図８は障害物回避制御における障害物と車両との間のすれ違い速度の許容上限値とクリアランスとの関係を示す説明図である。
図７では、車両１は走行路（車線）７上を走行しており、走行路７の道路脇に駐車された別の車両３とすれ違って、車両３を追い抜こうとしている。

一般に、道路上又は道路付近の障害物（例えば、先行車、駐車車両、歩行者等）とすれ違うとき（又は追い抜くとき）、車両１の運転者は、進行方向に対して直交する横方向において、車両１と障害物との間に所定のクリアランス又は間隔（横方向距離）を保ち、且つ、車両１の運転者が安全と感じる速度に減速する。具体的には、先行車が急に進路変更したり、障害物の死角から歩行者が出てきたり、駐車車両のドアが開いたりするといった危険を回避するため、クリアランスが小さいほど、障害物に対する相対速度は小さくされる。

また、一般に、後方から先行車に近づいているとき、車両１の運転者は、進行方向に沿った車間距離（縦方向距離）に応じて速度（相対速度）を調整する。具体的には、車間距離が大きいときは、接近速度（相対速度）が大きく維持されるが、車間距離が小さくなると、接近速度は低速にされる。そして、所定の車間距離で両車両の間の相対速度はゼロとなる。これは、先行車が駐車車両であっても同様である。

このように、運転者は、障害物と車両１との間の距離（横方向距離及び縦方向距離を含む）と相対速度との関係を考慮しながら、危険を回避するように車両１を運転している。

そこで、本実施形態では、図７に示すように、車両１は、車両１から検知される障害物（例えば、駐車車両３）に対して、障害物の周囲に（横方向領域、後方領域、及び前方領域にわたって）又は少なくとも障害物と車両１との間に、車両１の進行方向における相対速度についての許容上限値を規定する２次元分布（速度分布領域４０）を設定するように構成されている。速度分布領域４０では、障害物の周囲の各点において、相対速度の許容上限値Ｖ_limが設定されている。本実施形態では、すべての運転支援モードにおいて、障害物に対する車両１の相対速度が速度分布領域４０内の許容上限値Ｖ_limを超えることを防止するための障害物回避制御が実施される。

図７から分かるように、速度分布領域４０は、障害物からの横方向距離及び縦方向距離が小さくなるほど（障害物に近づくほど）、相対速度の許容上限値が小さくなるように設定される。また、図７では、理解の容易のため、同じ許容上限値を有する点を連結した等相対速度線が示されている。等相対速度線ａ，ｂ，ｃ，ｄは、それぞれ許容上限値Ｖ_limが０ｋｍ／ｈ，２０ｋｍ／ｈ，４０ｋｍ／ｈ，６０ｋｍ／ｈに相当する。

なお、速度分布領域４０は、必ずしも障害物の全周にわたって設定されなくてもよく、少なくとも車両１が存在する障害物の横方向の一方側（図２では、車両３の右側領域）に設定されればよい。また、図７では、車両１が走行しない領域（走行路７の外部）にも速度分布領域４０が示されているが、走行路７上のみに速度分布領域４０を設定してもよい。更に、図７では、許容上限値が６０ｋｍ／ｈまでの速度分布領域４０が示されているが、対向車線を走行する対向車とのすれ違いを考慮して、更に大きな相対速度まで速度分布領域４０を設定することができる。

図８に示すように、車両１がある絶対速度で走行するときにおいて、障害物の横方向に設定される許容上限値Ｖ_limは、クリアランスＸがＤ₀（安全距離）までは０（ゼロ）ｋｍ／ｈであり、Ｄ₀以上で２次関数的に増加する（Ｖ_lim＝ｋ（Ｘ−Ｄ₀）²。ただし、Ｘ≧Ｄ₀）。即ち、安全確保のため、クリアランスＸがＤ₀以下では車両１は相対速度がゼロとなる。一方、クリアランスＸがＤ₀以上では、クリアランスが大きくなるほど、車両１は大きな相対速度ですれ違うことが可能となる。

図８の例では、障害物の横方向における許容上限値は、Ｖ_lim＝ｆ（Ｘ）＝ｋ（Ｘ−Ｄ₀）²で定義されている。なお、ｋは、Ｘに対するＶ_limの変化度合いに関連するゲイン係数であり、障害物の種類等に依存して設定される。また、Ｄ₀も障害物の種類等に依存して設定される。

なお、本実施形態では、Ｖ_limが安全距離を含み、且つ、Ｘの２次関数となるように定義されているが、これに限らず、Ｖ_limが安全距離を含まなくてもよいし、他の関数（例えば、一次関数等）で定義されてもよい。また、図８を参照して、障害物の横方向の許容上限値Ｖ_limについて説明したが、障害物の縦方向を含むすべての径方向について同様に設定することができる。その際、係数ｋ、安全距離Ｄ₀は、障害物からの方向に応じて設定することができる。

なお、速度分布領域４０は、種々のパラメータに基づいて設定することが可能である。パラメータとして、例えば、車両１と障害物の相対速度、障害物の種類、車両１の進行方向、障害物の移動方向及び移動速度、障害物の長さ、車両１の絶対速度等を考慮することができる。即ち、これらのパラメータに基づいて、係数ｋ及び安全距離Ｄ₀を選択することができる。

また、本実施形態において、障害物は、車両，歩行者，自転車，崖，溝，穴，落下物等を含む。更に、車両は、自動車，トラック，自動二輪で区別可能である。歩行者は、大人，子供，集団で区別可能である。

また、図７では、１つの障害物が存在する場合の速度分布領域が示されているが、複数の障害物が近接して存在している場合には、複数の速度分布領域が互いに重なり合う。このため、重なり合う部分では、図７に示したような略楕円形状の等相対速度線ではなく、より小さい許容上限値の方を優先して他方を除外するようにして、又は、２つの略楕円形を滑らかにつなげるようにして、等相対速度線が設定されることになる。

図７に示すように、車両１が走行路７上を走行しているとき、車両１のＥＣＵ１０は、車載カメラ２１から画像データに基づいて障害物（車両３）を検出する。このとき、障害物の種類（この場合は、車両、歩行者）が特定される。

また、ＥＣＵ１０は、ミリ波レーダ２２の測定データ及び車速センサ２３の車速データに基づいて、車両１に対する障害物（車両３）の位置及び相対速度並びに絶対速度を算出する。なお、障害物の位置は、車両１の進行方向に沿ったｙ方向位置（縦方向距離）と、進行方向と直交する横方向に沿ったｘ方向位置（横方向距離）が含まれる。相対速度は、測定データに含まれる相対速度をそのまま用いてもよいし、測定データから進行方向に沿った速度成分を算出してもよい。また、進行方向に直交する速度成分は、必ずしも算出しなくてもよいが、必要であれば、複数の測定データ及び／又は複数の画像データから推定してもよい。

ＥＣＵ１０は、検知したすべての障害物（図７の場合、車両３）について、それぞれ速度分布領域４０を設定する。そして、ＥＣＵ１０は、車両１の速度が速度分布領域４０の許容上限値Ｖ_limを超えないように障害物回避制御を行う。このため、ＥＣＵ１０は、障害物回避制御に伴い、運転者の選択した運転支援モードに応じて適用された目標走行経路を補正する。

即ち、目標走行経路を車両１が走行すると、ある目標位置において目標速度が速度分布領域４０によって規定された許容上限値を超えてしまう場合には、目標位置を変更することなく目標速度を低下させるか（図７の経路Ｒｃ１）、目標速度を変更することなく目標速度が許容上限値を超えないように迂回経路上に目標位置を変更するか（図７の経路Ｒｃ３）、目標位置及び目標速度の両方が変更される（図７の経路Ｒｃ２）。

例えば、図７は、計算されていた目標走行経路Ｒが、走行路７の幅方向の中央位置（目標位置）を６０ｋｍ／ｈ（目標速度）で走行する経路であった場合を示している。この場合、前方に駐車車両３が障害物として存在するが、上述のように、目標走行経路Ｒの計算段階においては、計算負荷の低減のため、この障害物は考慮されていない。

目標走行経路Ｒを走行すると、車両１は、速度分布領域４０の等相対速度線ｄ，ｃ，ｂ，ｂ，ｃ，ｄを順に横切ることになる。即ち、６０ｋｍ／ｈで走行する車両１が等相対速度線ｄ（許容上限値Ｖ_lim＝６０ｋｍ／ｈ）の内側の領域に進入することになる。したがって、ＥＣＵ１０は、目標走行経路Ｒの各目標位置における目標速度を許容上限値Ｖ_lim以下に制限するように目標走行経路Ｒを補正して、補正後の目標走行経路Ｒｃ１を生成する。即ち、補正後の目標走行経路Ｒｃ１では、各目標位置において目標車速が許容上限値Ｖ_lim以下となるように、車両３に接近するに連れて目標速度が徐々に２０ｋｍ／ｈ未満に低下し、その後、車両３から遠ざかるに連れて目標速度が元の６０ｋｍ／ｈまで徐々に増加される。

また、目標走行経路Ｒｃ３は、目標走行経路Ｒの目標速度（６０ｋｍ／ｈ）を変更せず、このため等相対速度線ｄ（相対速度６０ｋｍ／ｈに相当）の外側を走行するように設定された経路である。ＥＣＵ１０は、目標走行経路Ｒの目標速度を維持するため、目標位置が等相対速度線ｄ上又はその外側に位置するように目標位置を変更するように目標走行経路Ｒを補正して、目標走行経路Ｒｃ３を生成する。したがって、目標走行経路Ｒｃ３の目標速度は、目標走行経路Ｒの目標速度であった６０ｋｍ／ｈに維持される。

また、目標走行経路Ｒｃ２は、目標走行経路Ｒの目標位置及び目標速度の両方が変更された経路である。目標走行経路Ｒｃ２では、目標速度は、６０ｋｍ／ｈには維持されず、車両３に接近するに連れて徐々に４０ｋｍ／ｈまで低下し、その後、車両３から遠ざかるに連れて元の６０ｋｍ／ｈまで徐々に増加される。目標走行経路Ｒｃ２は、その目標位置及び目標速度が所定の条件を満たすように生成することができる。所定の条件とは、例えば、車両１の縦加減速度，横加速度がそれぞれ所定値以下であることや、走行路７から隣の車線への逸脱がないこと等である。

目標走行経路Ｒｃ１のように、目標走行経路Ｒの目標位置を変更せず、目標速度のみを変更する補正は、速度制御を伴うが、ステアリング制御を伴わない運転支援モードに適用することができる（例えば、自動速度制御モード、速度制限モード、基本制御モード）。
また、目標走行経路Ｒｃ３のように、目標走行経路Ｒの目標速度を変更せず、目標位置のみを変更する補正は、ステアリング制御を伴う運転支援モードに適用することができる（例えば、先行車追従モード）。
また、目標走行経路Ｒｃ２のように、目標走行経路Ｒの目標位置及び目標速度を共に変更する補正は、速度制御及びステアリング制御を伴う運転支援モードに適用することができる（例えば、先行車追従モード）。

しかしながら、選択された運転支援モードにかかわらず、ＥＣＵ１０が、運転者の回避制御に対する好みに応じて（例えば、速度優先、直進優先を運転者が選択）、目標走行経路Ｒを目標走行経路Ｒｃ１〜Ｒｃ３のうちの任意の経路に補正するように構成してもよい。

また、先行車追従モード，自動速度制御モード，速度制限モード，又は基本制御モードにおいて車両１が同一車線を走行中の先行車に追いついた場合にも、障害物回避制御が適用される。即ち、車両１が先行車に接近するにつれて、速度分布領域４０の許容上限値Ｖ_limに従って相対速度が小さくなるように車両１の車速が制限される。そして、車両１は、車両１と先行車の間の相対速度がゼロとなる等相対速度線ａの位置での車間距離を維持しつつ先行車に追従する。

次に、図９及び図１０を参照して、本実施形態の車両制御システム１００における運転支援制御の処理フローを説明する。図９は運転支援制御の処理フローであり、図１０は走行経路選択処理の処理フローである。

ＥＣＵ１０は、図９の処理フローを所定時間（例えば、０．１秒）ごとに繰り返して実行している。まず、ＥＣＵ１０は、情報取得処理を実行する（Ｓ１１）。情報取得処理において、ＥＣＵ１０は、測位システム２９及びナビゲーションシステム３０から、現在車両位置情報及び地図情報を取得し（Ｓ１１ａ）、車載カメラ２１，ミリ波レーダ２２，車速センサ２３，加速度センサ２４，ヨーレートセンサ２５，運転者操作部３５等からセンサ情報を取得し（Ｓ１１ｂ）、操舵角センサ２６，アクセルセンサ２７，ブレーキセンサ２８，方向指示器センサ等からスイッチ情報を取得する（Ｓ１１ｃ）。

次に、ＥＣＵ１０は、情報取得処理（Ｓ１１）において取得した各種の情報を用いて所定の情報検出処理を実行する（Ｓ１２）。情報検出処理において、ＥＣＵ１０は、現在車両位置情報及び地図情報並びにセンサ情報から、車両１の周囲及び前方エリアにおける走行路形状に関する走行路情報（直線区間及びカーブ区間の有無，各区間長さ，カーブ区間の曲率半径，車線幅，車線両端部位置，車線数，交差点の有無，カーブ曲率で規定される制限速度等）、走行規制情報（制限速度、赤信号等）、障害物情報（先行車や障害物の有無，位置，速度等）、先行車軌跡情報（先行車の位置及び速度）を検出する（Ｓ１２ａ）。

また、ＥＣＵ１０は、スイッチ情報から、運転者による車両操作に関する車両操作情報（操舵角，アクセルペダル踏み込み量，ブレーキペダル踏み込み量等）を検出し（Ｓ１２ｂ）、更に、スイッチ情報及びセンサ情報から、車両１の挙動に関する走行挙動情報（車速、加減速度、横加速度、ヨーレート等）を検出する（Ｓ１２ｃ）。

次に、ＥＣＵ１０は、計算により得られた情報に基づいて、走行経路計算処理を実行する（Ｓ１３）。走行経路計算処理では、上述のように、第１走行経路の計算処理（Ｓ１３ａ）、第２走行経路の計算処理（Ｓ１３ｂ）、第１走行経路の計算処理（Ｓ１３ｃ）がそれぞれ実行される。

第１走行経路計算処理では、ＥＣＵ１０は、設定車速，車線両端部，車線幅，制限速度，車速，加減速度，ヨーレート，操舵角，横加速度等に基づいて、直線区間では車線中央付近を走行するように、カーブ区間では旋回半径が大きくなるようにカーブのイン側を走行するように、且つ、設定車速，交通標識による制限車速，及びカーブ曲率により規定される制限車速のうち最も低速な速度を上限速度とするように、所定期間分（例えば、２〜４秒）の走行経路Ｒ１（目標位置Ｐ１_ｋ及び目標速度Ｖ１_ｋ）を計算する。

また、第２走行経路計算処理では、ＥＣＵ１０は、センサ情報等から取得した先行車の先行車軌跡情報（位置及び速度）から、先行車と車両１との間に所定の車間距離を維持しつつ、車間距離を走行する時間分だけ遅れて先行車の挙動（位置及び速度）に追従するように、所定期間分の走行経路Ｒ２を計算する。

また、第３走行経路計算処理では、ＥＣＵ１０は、車両操作情報，走行挙動情報等に基づいて、現在の車両１の挙動から推定される所定期間分の走行経路Ｒ３を計算する。

次に、ＥＣＵ１０は、計算した３つの走行経路から１つの目標走行経路を選択する走行経路選択処理を実行する（Ｓ１４）。この処理では、ＥＣＵ１０は、上述のように、運転者がモード選択スイッチ３６により選択している運転支援モードに加えて、車線両端部の検出の可否、先行車の有無に基づいて、１つの目標走行経路を選択する（図５参照）。

更に、ＥＣＵ１０は、選択した目標走行経路の補正処理を実行する（Ｓ１５）。この走行経路補正処理は、第１走行経路補正処理（Ｓ１５ａ）と第２走行経路補正処理（Ｓ１５ｂ）が含まれ、必要に応じてこれらが適宜に実行される。

第１走行経路補正処理では、ＥＣＵ１０は、走行規制情報（例えば、図６に示した「赤信号」）に基づいて、目標走行経路を補正する。第１走行経路補正処理では、原則的に速度制御により車両１を停止線で停止させるように走行経路が補正される。

また、第２走行経路補正処理では、ＥＣＵ１０は、障害物情報（例えば、図７に示した駐車車両３）に基づいて、目標走行経路を更に補正する。第２走行経路補正処理では、原則的に選択されている運転支援モードに応じて、速度制御及び／又はステアリング制御により、車両１に障害物を回避させる、又は先行車を追従させるように、走行経路が補正される。

なお、走行経路補正処理（Ｓ１５）では、第１補正処理（Ｓ１５ａ）を行った後に、第２補正処理（Ｓ１５ｂ）を行うことが好ましい。例えば、図６の交通信号Ｌ（赤信号）の前方に障害物（例えば、駐車車両）が存在する場合について説明する。この場合、第１補正処理後に第２補正処理（ステアリング制御を伴う場合）が実行されると、車両１が交通信号Ｌを通過した後に障害物を回避するように目標走行経路が補正される。これに対して、第２補正処理後に第１補正処理が実行されると、赤信号の停止位置で既に障害物を避けるべく目標位置が横方向にずれるように目標走行経路が補正され得る。よって、この場合には、車両１は赤信号の停止位置で車線中央から横に逸れた位置に停止することになる。

また、運転者が方向指示器レバーを操作したが、車線変更後の車線に障害物が存在する場合について説明する。この場合、第１補正処理後に第２補正処理（ステアリング制御を伴う場合）が実行されれば、車両１が車線変更しつつ障害物を回避するように目標走行経路が補正される。これに対して、第２補正処理後に第１補正処理が実行されると、障害物を追い越してから車線変更するように目標走行経路が補正されるおそれがある。よって、この場合には、車両１が障害物を追い越すまで車線変更されないため、運転者の意図が即座に車両挙動に反映されないことになる。

このように、走行経路補正処理（Ｓ１５）において、第１補正処理（Ｓ１５ａ）の後に第２補正処理（Ｓ１５ｂ）を実行することにより、より自然で且つより運転意図に沿うように目標走行経路を補正することが可能である。

次に、ＥＣＵ１０は、選択されている運転支援モードに応じて、車両１が最終的に算出された走行経路上を走行するように、該当する制御システム（エンジン制御システム３１，ブレーキ制御システム３２，ステアリング制御システム３３）へ要求信号を出力する（Ｓ１６）。

次に、図１０を参照して、図９の走行経路選択処理（Ｓ１４）の詳細な処理フローを説明する。
まず、ＥＣＵ１０は、モード選択スイッチ３６から受け取っている運転支援モード選択信号に基づいて、運転者が先行車追従モードを選択しているか否かを判定する（Ｓ２１）。先行車追従モードが選択されていない場合（Ｓ２１；Ｎｏ）、ＥＣＵ１０は、第３走行経路を目標走行経路として選択する。

一方、先行車追従モードが選択されている場合（Ｓ２１；Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１０は、センサ情報等に基づいて、車線両端部位置が検出されているか否かを判定する（Ｓ２２）。車線両端部位置が検出されている場合（Ｓ２２；Ｙｅｓ）、先行車が検出されても、先行車が検出されなくても（先行車の検出結果にかかわらず）、ＥＣＵ１０は、運転支援モードとして先行車追従モードを維持すると共に（Ｓ２４）、第１走行経路を目標走行経路として選択する（Ｓ２５）。この場合の目標速度は、設定車速に設定される。

また、この場合、目標位置は、直線区間では車線の中央付近に設定され、カーブ区間では車線のイン側を走行するように設定される。したがって、車両１が追従する先行車が車線の区画線（白線等）からはみ出たり、車線内でふらついたりしても、車両１が車線の中央付近を走行するように第１走行経路が設定されるので、運転者の運転要求をより満足させると共に、より安全性を確保することが可能となる。

また、車線両端部位置が検出されていない場合（Ｓ２２；Ｎｏ）にも、ＥＣＵ１０は、センサ情報等に基づいて、先行車が検出されているか否かを判定する（Ｓ２８）。
車線両端部位置は検出されていないが、先行車が検出されている場合（Ｓ２８；Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１０は、運転支援モードとして先行車追従モードを維持すると共に（Ｓ２９）、第２走行経路を目標走行経路として選択する（Ｓ３０）。この場合の目標速度及び目標位置は、先行車の走行軌跡を追従するように設定される。

また、車線両端部位置及び先行車が共に検出されていない場合（Ｓ２８；Ｎｏ）、ＥＣＵ１０は、運転支援モードとして先行車追従モードを維持すると共に（Ｓ３１）、第３走行経路を目標走行経路として選択する（Ｓ３２）。この場合の目標速度及び目標位置は、車両１の現在の走行挙動に基づいて設定される。

なお、本実施形態では、先行車追従モードの選択時には、第１走行経路，第２走行経路，及び第３走行経路の中から１つが選択されるように構成されているが、これに限らず、第１走行経路，及び第２走行経路の中から１つが選択されるように構成してもよい。

次に、本実施形態の車両制御システムの作用について説明する。
本実施形態は、複数の運転支援モードを備えた車両１のための車両制御装置（ＥＣＵ）１０であって、走行路内の走行を維持するように設定される第１走行経路Ｒ１と、先行車の軌跡を追従するように設定される第２走行経路Ｒ２と、走行路上での車両１の現在の走行挙動に基づいて設定される第３走行経路Ｒ３と、を含む車両１の目標位置Ｐ_ｋ及び目標速度Ｖ_ｋを含む複数の走行経路から、乗員により選択されている運転支援モードに基づいて、１つの走行経路を目標走行経路として選択する走行経路選択処理（図９のＳ１４、図１０）を実行し、走行経路選択処理において、複数の運転支援モードから、先行車を追従する先行車追従モードが選択されているとき、ＥＣＵ１０（先行車検出部）により先行車が検出されておらず、且つ、ＥＣＵ１０（走行路端部検出部）により走行路の端部位置が検出されていない場合（Ｓ２８；Ｎｏ）は、先行車追従モードが維持され、第３走行経路Ｒ３が選択される（Ｓ３１、Ｓ３２）。

本実施形態では、第１走行経路Ｒ１，第２走行経路Ｒ２，第３走行経路Ｒ３から、乗員により選択された運転支援モードに基づいて、１つの走行経路を目標走行経路として選択することが可能である。乗員が先行車追従モードを選択している場合、乗員が車両１に対して運転支援を求めていると判断できる。よって、本実施形態では、先行車が検出されず且つ車両１が走行している走行路の端部位置が検出されていない場合であっても、乗員が先行車追従モードを選択している場合には、先行車追従モードを維持しつつ、第３走行経路Ｒ３を選択することにより、車両１に対する乗員の運転要求に応えることができる。そして、先行車追従モードが維持された状態において、先行車及び／又は走行路の端部位置が検出されれば（Ｓ２２；Ｙｅｓ、Ｓ２８；Ｙｅｓ）、第１走行経路Ｒ１や第２走行経路Ｒ２への移行も容易に実行することが可能となる（Ｓ２５、Ｓ３０）。これにより、本実施形態では、先行車及び／又は走行路の端部位置の検出の可否に応じて、状況に即して運転支援モードに適した走行経路へ即座に切替えることができる。

また、本実施形態では、走行経路選択処理において、先行車追従モードが選択されているとき、先行車検出部により先行車が検出され、且つ、走行路端部検出部により走行路の端部位置が検出されている場合は、先行車追従モードが維持され、第１走行経路が選択される。
このように構成された本実施形態によれば、先行車追従モードが選択されているときに、先行車及び走行路の端部位置が検出されていない状況から、先行車及び走行路の端部位置が検出された状況へ状況が変化した場合には、このような状況の変化に即して、同じ先行車追従モード内で第１走行経路を選択することができる。

本実施形態では、第１走行経路Ｒ１の目標位置Ｐ１_ｋは、車両１が走行路の中央付近を走行するように設定される。これにより本実施形態では、第１走行経路Ｒ１を走行することにより、車両１が走行路の中央付近を走行することが可能になるので、車両走行の安全性を高めることができる。

また、本実施形態では、第１走行経路Ｒ１の目標速度Ｖ１_ｋは、設定可能な所定の一定車速である。これにより本実施形態では、第１走行経路Ｒ１を走行することにより、一定の設定車速で走行することが可能になるので、車両走行の安定性及び経済性を高めることができる。

また、本実施形態では、走行経路選択処理（図１０）において、先行車追従モードが選択されているとき（Ｓ２１；Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１０（先行車検出部）により先行車が検出され、且つ、ＥＣＵ１０（走行路端部検出部）により走行路の端部位置が検出されていない場合（Ｓ２８；Ｙｅｓ）は、先行車追従モードが維持され、第２走行経路Ｒ２が選択される（Ｓ２９、Ｓ３０）。これにより本実施形態では、先行車追従モードが選択されているときに、例えば、先行車及び走行路の端部位置が検出されていない状況から、先行車が検出された状況へ状況が変化した場合（Ｓ２９；Ｙｅｓ）には、このような状況の変化に即して、同じ先行車追従モード内で第２走行経路を選択することができる（Ｓ２９、Ｓ３０）。

また、本実施形態では、走行路上の信号Ｌ及び標識を含む走行規制を指示する走行規制情報に基づいて、走行規制を順守するように、目標走行経路を補正する第１走行経路補正処理（図９のＳ１５ａ）を実行する。これにより本実施形態では、第１走行経路Ｒ１，第２走行経路Ｒ２，及び第３走行経路Ｒ３から乗員選択による運転支援モードに応じて１つの目標走行経路が選択されるが、その後、走行規制情報により、目標走行経路を補正することができる。これにより、本実施形態では、第１走行経路Ｒ１，第２走行経路Ｒ２，及び第３走行経路Ｒ３の計算段階（図９のＳ１３）では走行規制情報を考慮する必要がなく、走行規制情報の取得に応じて適宜に目標走行経路を補正すればよいので、計算負荷の増大を抑制することが可能である。

また、本実施形態では、走行路上又は走行路周辺の障害物を回避するように、目標走行経路を補正する第２走行経路補正処理（Ｓ１５ｂ）を実行し、第２走行経路補正処理において、少なくとも障害物（例えば、図７の駐車車両３）から車両１に向けて、障害物に対する車両１の相対速度の許容上限値Ｖ_limの分布を規定する速度分布領域４０（図７参照）を設定し、速度分布領域４０内において障害物に対する車両１の相対速度が許容上限値Ｖ_limを超えることを抑制するように、目標走行経路を補正する。
これにより本実施形態では、第１走行経路Ｒ１，第２走行経路Ｒ２，及び第３走行経路Ｒ３から乗員選択による運転支援モードに応じて１つの目標走行経路が選択されるが、その後、障害物を回避するように目標走行経路を補正することができる。これにより、本実施形態では、第１走行経路Ｒ１，第２走行経路Ｒ２，及び第３走行経路Ｒ３の計算段階では障害物を考慮する必要がなく、障害物に関する情報の取得に応じて適宜に目標走行経路を補正すればよいので、計算負荷の増大を抑制することが可能である。

また、本実施形態では、目標走行経路上を走行するように、車両の速度制御及び／又は操舵制御を含む走行挙動制御処理（図９のＳ１６）を更に実行する。これにより本実施形態では、目標位置Ｐ_ｋ及び／又は目標速度Ｖ_ｋを含む目標走行経路が設定されると、速度制御，操作制御により目標走行経路上を走行するように車両を制御することが可能である。

また、本実施形態では、複数の走行経路は時間的に繰返し計算される。これにより本実施形態では、第１走行経路Ｒ１，第２走行経路Ｒ２，及び第３走行経路Ｒ３が時間的に繰返し計算されるため、状況の変化に応じて、走行経路を即座に切り替えることが可能である。また、本実施形態では、走行規制や他の車両等の障害物を考慮せずに、これらの走行経路を計算し、１つの走行経路が選択された後に走行規制や障害物を考慮して補正することにより、計算負荷を低減することが可能となる。

１車両
３車両
５道路
５ａ，５ｃ直線区間
５ｂカーブ区間
５_L，５_R 車線
６_L，６_R 車線両端部
７走行路
８停止線
４０速度分布領域
ａ，ｂ，ｃ，ｄ等相対速度線
Ｖ_lim 許容上限値
１００車両制御システム
Ｄ幅寸法
Ｄ₀ 安全距離
Ｌ交通信号
Ｌ曲率半径
Ｒ目標走行経路
Ｒ１第１走行経路
Ｒ２第２走行経路
Ｒ３第３走行経路
Ｒｃ，Ｒｃ１，Ｒｃ２，Ｒｃ３補正後の目標走行経路
Ｐ_ｋ（Ｐ１_ｋ，Ｐ２_ｋ，Ｐ３_ｋ）目標位置
Ｖ_ｋ（Ｖ１_ｋ，Ｖ２_ｋ，Ｖ３_ｋ）目標速度
Ｓ速度標識
Ｗ車線幅
Ｗｓ変位量
Ｘクリアランス

上記の目的を達成するために、本発明は、複数の運転支援モードを備えた車両のための車両制御装置であって、走行路内の走行を維持するように設定される第１走行経路と、先行車の軌跡を追従するように設定される第２走行経路と、走行路上での車両の現在の走行挙動に基づいて設定される第３走行経路と、を含む車両の目標位置及び目標速度を含む複数の走行経路を計算する走行経路計算処理と、走行経路計算処理で計算された複数の走行経路から、乗員により選択されている運転支援モードに基づいて、１つの走行経路を目標走行経路として選択する走行経路選択処理と、を含む処理フローを時間的に繰り返し実行し、走行経路選択処理において、複数の運転支援モードから、先行車を追従する先行車追従モードが選択されているとき、先行車検出部により先行車が検出されておらず、且つ、走行路端部検出部により走行路の端部位置が検出されていない場合は、先行車追従モードが維持され、第３走行経路が選択されることを特徴とする。

上記の目的を達成するために、本発明は、複数の運転支援モードを備えた車両のための車両制御装置であって、走行路内の走行を維持するように設定される第１走行経路と、先行車の軌跡を追従するように設定される第２走行経路と、走行路上での車両の現在の走行挙動に基づいて設定される第３走行経路と、を含む車両の目標位置及び目標速度を含む複数の走行経路を計算する走行経路計算処理と、走行経路計算処理で計算された複数の走行経路から、乗員により選択されている運転支援モードに基づいて、１つの走行経路を目標走行経路として選択する走行経路選択処理と、を含む処理フローを時間的に繰り返し実行し、走行経路選択処理において、複数の運転支援モードから、先行車を追従する先行車追従モードが選択されているとき、先行車検出部により先行車が検出されておらず、且つ、走行路端部検出部により走行路の端部位置が検出されていない場合は、先行車追従モードが維持され、第３走行経路が選択され、走行経路選択処理において、先行車追従モードが選択されているとき、先行車検出部により先行車が検出され、且つ、走行路端部検出部により走行路の端部位置が検出されていない場合は、先行車追従モードが維持され、第２走行経路が選択され、第２走行経路は、走行経路計算処理において、先行車検出部により先行車が検出されているか否かにかかわらず計算され、走行経路計算処理において、先行車検出部により先行車が検出されていないときは、車両の前方に車両と同じ走行挙動の仮想的な先行車が走行していると仮定してこの仮想的な先行車に追従するように第２走行経路が計算され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、第１走行経路，第２走行経路，第３走行経路から、乗員により選択された運転支援モードに基づいて、１つの走行経路を目標走行経路として選択することが可能である。先行車追従モードが選択されている場合には、所定条件に応じて、第１走行経路，第２走行経路及び第３走行経路のいずれかが選択される。乗員が先行車追従モードを選択している場合、乗員が車両に対して運転支援を求めていると判断できる。よって、本発明では、先行車が検出されず且つ車両が走行している走行路の端部位置が検出されていない場合であっても、乗員が先行車追従モードを選択している場合には、先行車追従モードを維持しつつ、第３走行経路を選択することにより、車両に対する乗員の運転要求に応えることができる。そして、先行車追従モードが維持された状態において、先行車及び／又は走行路の端部位置が検出されれば、第１走行経路や第２走行経路への移行も容易に実行することが可能となる。これにより、本発明では、先行車及び／又は走行路の端部位置の検出の可否に応じて、状況に即して運転支援モードに適した走行経路へ即座に切替えることができる。
また、本発明によれば、第１走行経路，第２走行経路，及び第３走行経路が時間的に繰返し計算されるため、状況の変化に応じて、走行経路を即座に切り替えることが可能である。また、本発明では、走行規制や他の車両等の障害物を考慮せずに、これらの走行経路を計算し、１つの走行経路が選択された後に走行規制や障害物を考慮して補正することにより、計算負荷を低減することが可能となる。
また、本発明によれば、先行車追従モードが選択されているときに、例えば、先行車及び走行路の端部位置が検出されていない状況から、先行車が検出された状況へ状況が変化した場合には、このような状況の変化に即して、同じ先行車追従モード内で第２走行経路を選択することができる。

この場合、車両１が車線５_Lの中央を走行していると仮定し、ＥＣＵ１０は、車両１の車速に応じて操舵角又はヨーレートを用いて仮想的な車線両端部を設定する。そして、ＥＣＵ１０は、仮想的に設定した車線両端部に基づいて、上記と同様に、直線区間であれば車線の中央を走行し、カーブ区間であれば車線のイン側を走行するように第１走行経路を計算する。

次に、ＥＣＵ１０は、計算により得られた情報に基づいて、走行経路計算処理を実行する（Ｓ１３）。走行経路計算処理では、上述のように、第１走行経路の計算処理（Ｓ１３ａ）、第２走行経路の計算処理（Ｓ１３ｂ）、第３走行経路の計算処理（Ｓ１３ｃ）がそれぞれ実行される。

Claims

複数の運転支援モードを備えた車両のための車両制御装置であって、
走行路内の走行を維持するように設定される第１走行経路と、先行車の軌跡を追従するように設定される第２走行経路と、走行路上での前記車両の現在の走行挙動に基づいて設定される第３走行経路と、を含む前記車両の目標位置及び目標速度を含む複数の走行経路から、乗員により選択されている運転支援モードに基づいて、１つの走行経路を目標走行経路として選択する走行経路選択処理を実行し、
前記走行経路選択処理において、前記複数の運転支援モードから、先行車を追従する先行車追従モードが選択されているとき、先行車検出部により先行車が検出されておらず、且つ、走行路端部検出部により走行路の端部位置が検出されていない場合は、前記先行車追従モードが維持され、前記第３走行経路が選択される、車両制御装置。
前記走行経路選択処理において、前記先行車追従モードが選択されているとき、先行車検出部により先行車が検出され、且つ、走行路端部検出部により走行路の端部位置が検出されている場合は、前記先行車追従モードが維持され、前記第１走行経路が選択される、請求項１に記載の車両制御装置。
前記第１走行経路の目標位置は、車両が走行路の中央付近を走行するように設定される、請求項１又は２に記載の車両制御装置。
前記第１走行経路の目標速度は、設定可能な所定の一定車速である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両制御装置。
前記走行経路選択処理において、前記先行車追従モードが選択されているとき、先行車検出部により先行車が検出され、且つ、走行路端部検出部により走行路の端部位置が検出されていない場合は、前記先行車追従モードが維持され、前記第２走行経路が選択される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両制御装置。
走行路上の信号及び標識を含む走行規制を指示する走行規制情報に基づいて、前記走行規制を順守するように、前記目標走行経路を補正する走行経路補正処理を実行する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両制御装置。
走行路上又は走行路周辺の障害物を回避するように、前記目標走行経路を補正する別の走行経路補正処理を実行し、
前記別の走行経路補正処理において、少なくとも前記障害物から前記車両に向けて、前記障害物に対する前記車両の相対速度の許容上限値の分布を規定する速度分布領域を設定し、
前記速度分布領域内において前記障害物に対する前記車両の相対速度が前記許容上限値を超えることを抑制するように、前記目標走行経路を補正する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の車両制御装置。
前記目標走行経路上を走行するように、前記車両の速度制御及び／又は操舵制御を含む走行挙動制御処理を更に実行する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の車両制御装置。
前記複数の走行経路は時間的に繰返し計算される、請求項１〜８のいずれか１項に記載の車両制御装置。