JP2019043298A - 車両制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】車両と衝突するリスクの有る障害物を追い越すときの操舵制御を行う車両制御装置において、追い越し後の操舵制御の終了に伴う現在走行レーンからの車両の逸脱を抑える。
【解決手段】リスク対象を認定した場合、車両制御装置は、支援制御の開始タイミングと終了タイミングを設定する。支援制御に操舵制御を選択した場合、車両制御装置は、操舵制御の終了タイミング以降に、自車両が現在の走行レーンから逸脱するリスクが有るか否かを判定する。逸脱リスクが有ると判定した場合、車両制御装置は、リスク軽減処理を実行する。リスク軽減処理では、操舵制御の終了タイミングが延期される。また、延期前の終了タイミングにおける自車両の位置から中央線までの距離を、終了タイミングの延期中において維持するための軌道が特定される。
【選択図】図５

Description

本発明は、車両制御装置に関し、詳細には、障害物との衝突を防止する車両制御装置に関する。
特開２０１５−１５５２９５号公報には、歩行者を追い越すときの操舵制御を行う車両制御装置が開示されている。車両制御装置は、車載センサを用いて車両に近い歩行者を識別する。車両制御装置は、識別された歩行者との衝突確率を計算して閾値と比較する。衝突確率が閾値よりも高い場合、車両制御装置は、識別した歩行者からの分離距離を現在走行レーン内において設定する。操舵制御は、設定した分離距離に基づいて、識別した歩行者を追い越すときの車両の左右方向（車幅方向）の位置を調整する制御である。このような操舵制御によれば、識別した歩行者との衝突を避けながら、安全に追い越すことができる。操舵制御では、また、識別した歩行者の追い越しの終了後、車両の左右方向の位置を現在走行レーンの中央に戻すための調整も行われる。
特開２０１５−１５５２９５号公報
ところで、上述した操舵制御は、識別した歩行者を追い越した段階で終了することもできる。つまり、車両の左右方向の位置を現在走行レーンの中央に戻すための調整を省略することもできる。このような操舵制御によれば、ドライバーの運転操作への介入を最小限に留めて、介入中にドライバーが受ける違和感を減らすことができる。
しかし、識別した歩行者を追い越した段階で操舵制御を終了する場合は、この追い越し段階で車両に生じている操舵トルクや、この追い越し段階での車両の操舵角などが問題となる。即ち、追い越し段階で車両に操舵トルクが生じている場合は、操舵制御の終了後、その操舵トルクの維持をドライバーが行う必要がある。追い越し段階での車両の操舵角も同様で、操舵制御の終了後、その操舵角の維持をドライバーが行う必要がある。ところが、その必要性をドライバーが把握していないと、操舵制御の終了後、ドライバーが意図しない方向に車両が進んで現在走行レーンから逸脱するおそれがある。
本発明は、上述した課題の少なくとも１つに鑑みてなされたものであり、その目的は、車両と衝突するリスクの有る障害物を追い越すときの操舵制御を行う車両制御装置において、追い越し後の操舵制御の終了に伴う現在走行レーンからの車両の逸脱を抑えることのできる技術を提供することにある。
第１の発明は、上記の目的を達成するための車両制御装置であり、次の特徴を有する。
前記自車両との衝突リスクを有するリスク対象との衝突を回避するための操舵制御を行うように構成されている。
前記車両制御装置は、
前記操舵制御を行う場合、前記自車両が前記リスク対象を追い越すと予測されるタイミングを前記操舵制御の終了タイミングに設定し、
前記終了タイミングにおいて前記操舵制御を終了すると仮定した場合に、前記操舵制御の終了に伴った前記自車両の現在の走行レーンからの逸脱リスクの有無を判定し、
前記逸脱リスクが有ると判定した場合、前記逸脱リスクを軽減するリスク軽減処理を行うように構成されている。
第２の発明は、第１の発明において、次の特徴を有する。
前記リスク軽減処理は、
前記終了タイミングを延期する処理と、
前記終了タイミングの延期中における前記自車両の操舵輪の制御量を設定する処理であって、前記現在の走行レーンの逸脱側の境界線から前記自車両までの距離を所定距離以上に維持する軌道に沿って前記自車両を走行させるための制御量を設定する処理と、
を備えている。
第３の発明は、第１または第２の発明において、次の特徴を有する。
前記車両制御装置は、前記終了タイミングよりも所定時間前のタイミングから前記終了タイミングまでの間、前記操舵制御の終了予告を前記自車両のインターフェースを介してドライバーに報知するように構成されている。
前記リスク軽減処理は、前記所定時間前のタイミングから前記終了タイミングの延期後のタイミングまでの間、前記終了予告を前記ドライバーに報知する処理である。
第４の発明は、第１の発明において、次の特徴を有する。
前記車両制御装置は、前記終了タイミングよりも所定時間前のタイミングから前記終了タイミングまでの間、前記操舵制御の終了予告を前記自車両のインターフェースを介してドライバーに報知するように構成されている。
前記リスク軽減処理は、前記所定時間前のタイミングよりも更に早いタイミングから前記終了タイミングまでの間、前記終了予告を前記ドライバーに報知する処理である。
第１の発明によれば、自車両がリスク対象を追い越すと予測されるタイミングを操舵制御の終了タイミングに設定する場合において、逸脱リスクがあると判定したときにリスク軽減処理が行われる。従って、リスク対象の追い越し後の操舵制御の終了に伴う現在走行レーンからの逸脱を抑えることができる。
第２の発明によれば、操舵制御の終了タイミングを延期する処理と、この終了タイミングの延期中における操舵輪の制御量を設定する処理と、を含むリスク軽減処理が行われる。この設定処理では、現在の走行レーンの逸脱側の境界線から自車両までの距離を所定距離以上に維持する軌道に沿って自車両を走行させるための制御量が設定される。従って、現在走行レーンからの自車両の逸脱を高確率で抑えることができる。
第３の発明によれば、当初の報知タイミングから、操舵制御の延期後の終了タイミングまでの間、操舵制御の終了予告をドライバーに報知するリスク軽減処理が行われる。従って、操舵制御の終了に対するドライバーの準備期間を確保でき、車両制御装置からドライバーへの操舵主権の引き渡しを安全に行うことができる。
第４の発明によれば、当初の報知タイミングよりも更に早いタイミングから操舵制御の終了タイミングまでの間、操舵制御の終了予告をドライバーに報知するリスク軽減処理が行われる。従って、操舵制御の終了に対するドライバーの準備期間を確保でき、車両制御装置からドライバーへの操舵主権の引き渡しを安全に行うことができる。
本発明の実施の形態１に係る車両制御装置の構成を説明する図である。 回避軌道の特定手法を説明する図である。 操舵制御が支援制御に選定された場合の自車両ＶＣの動作例を説明する図である。 リスク対象の追い越し後の自車両の軌道を説明する図である。 本発明の実施の形態１に係るリスク軽減処理の一例を説明する図である。 本発明の実施の形態１において運転支援ＥＣＵが実施する支援制御処理ルーチンの一例を説明する図である。 本発明の実施の形態１において運転支援ＥＣＵが実施するリスク軽減処理ルーチンの一例を説明する図である。 本発明の実施の形態１において運転支援ＥＣＵが実施する操舵制御終了処理ルーチンの一例を説明する図である。 本発明の実施の形態１に係るリスク軽減処理による効果を説明する図である。 本発明の実施の形態１の変形例に係るリスク軽減処理を説明する図である。 本発明の実施の形態２において運転支援ＥＣＵが実施するリスク軽減処理ルーチンの一例を説明する図である。 本発明の実施の形態２に係るリスク軽減処理による効果を説明する図である。
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。また、以下の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態１．
先ず、図１乃至図１０を参照して本発明の実施の形態１について説明する。
［車両制御装置の構成］
図１は、本発明の実施の形態１に係る車両制御装置の構成を説明する図である。本実施の形態１に係る車両制御装置は、運転支援ＥＣＵ１０と、ブレーキＥＣＵ２０と、ステアリングＥＣＵ３０と、警報ＥＣＵ４０と、を備えている。各ＥＣＵは、マイクロコンピュータを主要部として備えるとともに、図示しないＣＡＮ（Controller Area Network）を介して相互に送受信可能に接続されている。尚、ＥＣＵは、Electric Control Unitの略である。本明細書において、マイクロコンピュータは、ＣＰＵと、ＲＯＭおよびＲＡＭ等の記憶装置と、を含み、ＣＰＵはＲＯＭに格納されたインストラクション（プログラム）を実行することにより各種機能を実現するようになっている。本明細書において、この車両制御装置が搭載された車両を「自車両」ともいう。
運転支援ＥＣＵ１０は、外界センサ５１、操舵トルクセンサ５２、ヨーレートセンサ５３、車速センサ５４および加速度センサ５５に接続されている。操舵トルクセンサ５２、ヨーレートセンサ５３、車速センサ５４および加速度センサ５５は、内界センサに分類される。
外界センサ５１は、少なくとも自車両の前方の道路、および、道路の周囲に存在する立体物に関する情報を取得する機能を有している。立体物は、例えば、歩行者、自転車、自動車などの移動物、および、電柱、樹木、ガードレールなどの固定物を表す。
外界センサ５１は、例えば、レーダセンサおよびカメラセンサを備えている。レーダセンサは、例えば、ミリ波帯の電波（以下、「ミリ波」ともいう。）を自車両の周囲（少なくとも前方を含む）に放射する。レーダセンサは、放射範囲内にミリ波を反射する立体物が存在する場合、その反射波によって、立体物の有無および自車両と立体物との相対関係（自車両と立体物との距離、および、立体物に対する自車両の相対速度など）を演算する。カメラセンサは、例えば、ステレオカメラを備えている。カメラセンサは、車両前方の左および右の風景を撮影し、撮影した左右の画像データに基づいて、道路の形状、立体物の有無および自車両と立体物との相対関係などを演算する。カメラセンサは、車道の外側線、車道の中央線、走行レーンと追い越しレーンの境界線等のレーンマーカー（以下、「白線」ともいう。）を認識し、道路の形状、および、道路と自車両との位置関係を演算する。
外界センサ５１によって取得された情報を「物標情報」ともいう。外界センサ５１は、物標情報を運転支援ＥＣＵ１０に所定の周期で繰り返し送信する。尚、外界センサ５１は、レーダセンサおよびカメラセンサを必ずしも備える必要はなく、例えば、カメラセンサだけであってもよい。また、自車両の走行する道路の形状の情報、および、当該道路と自車両との位置関係を表す情報については、ナビゲーションシステムの情報を利用することもできる。
操舵トルクセンサ５２は、ドライバーが操舵輪に入力した操舵トルクを検出し、その検出信号を運転支援ＥＣＵ１０に送信する。ヨーレートセンサ５３は、自車両に作用しているヨーレートを検出し、その検出信号を運転支援ＥＣＵ１０に送信する。車速センサ５４は、自車両の走行速度（以下、「車速」ともいう。）を検出し、その検出信号を運転支援ＥＣＵ１０に送信する。加速度センサ５５は、自車両の前後方向に作用している加速度である前後加速度、および、自車両の左右方向（車幅方向）に作用している加速度である横加速度を検出し、その検出信号を運転支援ＥＣＵ１０に送信する。尚、車速センサ５４は、車輪速センサであってもよい。
ブレーキＥＣＵ２０は、ブレーキアクチュエータ２１に接続されている。ブレーキアクチュエータ２１は、ブレーキペダルの踏力によって作動油を加圧するマスタシリンダ（図示略）と、左右前後輪に設けられる摩擦ブレーキ機構２２との間の油圧回路に設けられる。摩擦ブレーキ機構２２は、車輪に固定されるブレーキディスク２２ａと、車体に固定されるブレーキキャリパ２２ｂと、を備えている。摩擦ブレーキ機構２２は、ブレーキアクチュエータ２１から供給される作動油の油圧によってブレーキキャリパ２２ｂに内蔵されたホイールシリンダを作動させることによりブレーキパッドをブレーキディスク２２ａに押し付けて摩擦制動力を発生させる。
ステアリングＥＣＵ３０は、電動パワーステアリングシステムの制御装置であって、モータドライバー３１に接続されている。モータドライバー３１は、操舵用モータ３２に接続されている。操舵用モータ３２は、ステアリング機構（図示略）に組み込まれ、モータドライバー３１から供給された電力によってロータが回転し、このロータの回転によって左右の操舵輪を操舵する。ステアリングＥＣＵ３０は、通常時においては、操舵トルクセンサ５２が検出したドライバーの操舵トルクに応じた操舵アシストトルクを操舵用モータ３２で発生させる。操舵トルクは、その符号（正負）によって方向が識別されるものである。例えば、右方向に働く操舵トルクを正の操舵トルクと表し、左方向に働く操舵トルクを負の操舵トルクと表す。尚、ドライバーがハンドル操作をしていないときに運転支援ＥＣＵ１０から送信される操舵制御指令値（後述する操舵トルク指令値）を受信した場合は、その操舵制御指令値に従って操舵用モータ３２を駆動制御して操舵輪を操舵する。
警報ＥＣＵ４０は、ＨＭＩ（Human Machine Interface）４１に接続されている。ＨＭＩ４１は、例えば、ブザー、スピーカ等の音声出力手段、ＨＵＤ（Head Up Display）、ナビゲーションシステムのディスプレイ、コンビネーションメータ等の表示手段である。警報ＥＣＵ４０は、運転支援ＥＣＵ１０からの注意喚起指令に従って音声出力手段から警告音声を出力し、または、表示手段に警告メッセージ、警告ランプ等を表示して支援制御の作動状況をドライバーに報知する。
［運転支援ＥＣＵの構成］
次に、運転支援ＥＣＵ１０について説明する。運転支援ＥＣＵ１０は、自車進路判定部１１と、立体物検知部１２と、リスク対象認定部１３と、支援制御判定部１４と、減速制御部１５と、操舵制御部１６と、リスク軽減処理判定部１７と、を備えている。
自車進路判定部１１は、外界センサ５１から送信された物標情報に基づいて、自車両がこれから走行する道路に関する情報を所定の演算周期で生成する。例えば、自車進路判定部１１は、自車両の前端中央位置を原点とし、その原点から左右方向および前方に拡がった座標系を用いて、地面、立体物および白線の座標情報（位置情報）を生成する。これにより、自車進路判定部１１は、左右の白線で区画される自車両の走行レーンの形状と、走行レーン内における自車両の位置および向きと、自車両に対する立体物の相対位置を把握する。自車進路判定部１１は、ヨーレートセンサ５３によって検出されるヨーレート、および、車速センサ５４によって検出される車速に基づいて、自車両の旋回半径を演算し、この旋回半径に基づいて自車両の軌道を演算する。
立体物検知部１２は、立体物の位置の変化に基づいて、立体物が移動物であるか、静止物であるかを判別する。立体物検知部１２は、立体物が移動物であると判別した場合には、立体物の軌道を演算する。例えば、立体物の前後方向（自車両の走行方向）の移動速度は、車速と、立体物との相対速度との関係から演算することができる。また、立体物の左右方向の移動速度は、外界センサ５１によって検出される立体物の横端位置と白線の間の距離の変化量等から演算することができる。立体物検知部１２は、この立体物の前後方向と左右方向の移動速度に基づいて、立体物の軌道を演算する。立体物検知部１２は、演算した自車両の軌道、および、外界センサ５１によって検出される自車両と立体物との距離に基づいて、立体物の軌道を演算してもよい。
リスク対象認定部１３は、立体物の位置と自車両の軌道とに基づいて、自車両が現状の走行状態を維持して走行した場合に、自車両が立体物に衝突するリスク（以下、「衝突リスク」ともいう。）に関する判定を行う。尚、立体物が移動物体の場合には、立体物の軌道を演算して、立体物の軌道と自車両の軌道とに基づいて、衝突リスクに関する判定を行う。リスク対象認定部１３は、立体物と自車両との距離Ｌ１と、立体物との相対速度Ｖｒ１とに基づいて、自車両が立体物に衝突するまでの予測時間（衝突するまでの残り時間）である衝突予測時間ＴＴＣ（Time To Collision）を次式（１）によって演算する。
ＴＴＣ＝Ｌ１／Ｖｒ１ ・・・（１）
リスク対象認定部１３は、衝突予測時間ＴＴＣが予め設定した衝突判定値ＴＴＣ１以下である場合に、衝突リスクが高いと判定する。リスク対象認定部１３は、衝突予測時間ＴＴＣが予め設定した衝突判定値ＴＴＣ２（＞ＴＴＣ１）よりも長い場合に、衝突リスクが無いと判定する。リスク対象認定部１３は、衝突予測時間ＴＴＣが衝突判定値ＴＴＣ１と衝突判定値ＴＴＣ２の間にある場合に、衝突リスクが低いと判定する。リスク対象認定部１３は、衝突リスクが高いと判定した場合、および、衝突リスクが低いと判定した場合、立体物をリスク対象と認定する。つまり、リスク対象認定部１３は、衝突予測時間ＴＴＣが衝突判定値ＴＴＣ２以下である場合、立体物をリスク対象と認定する。
支援制御判定部１４は、リスク対象認定部１３によるリスク対象の認定の有無を判定する。支援制御判定部１４は、リスク対象が認定された場合、当該リスク対象との衝突を回避するための支援制御の選定と、選定した支援制御の開始タイミングおよび終了タイミングの設定と、を行う。支援制御には、ドライバーの運転操作に介入して自車両を減速させる減速制御と、ドライバーの運転操作に介入して自車両の操舵トルクを制御する操舵制御と、が含まれる。
支援制御の選定は、例えば、衝突リスクのレベルに基づいて行うことができる。具体的に、衝突リスクが高い場合、支援制御判定部１４は、減速制御を支援制御に選定する。衝突リスクが低い場合、支援制御判定部１４は、操舵制御を支援制御に選定する。尚、支援制御判定部１４は、衝突リスクのレベルに関係なく、減速制御と操舵制御の組み合わせを支援制御に選定することもできる。選定した支援制御の開始タイミングおよび終了タイミングの設定手法については、後述する。
減速制御部１５は、減速制御の開始タイミングおよび終了タイミングが設定された場合、自車両を減速するための目標減速度を演算する。例えば、リスク対象が停止している場合を例に挙げる。現タイミングにおける車速（＝相対速度）をＶ、自車両の減速度をａ、自車両の停止までの時間をｔとすれば、自車両が停止するまでの走行距離Ｘは、次式（２）にて表すことができる。
Ｘ＝Ｖ・ｔ＋（１／２）・ａ・ｔ２ ・・・（２）
また、車両停止までの時間ｔは、次式（３）にて表すことができる。
ｔ＝−Ｖ／ａ ・・・（３）
従って、（２）式に（３）式を代入することにより、自車両を走行距離ＴＤで停止させるために必要となる減速度ａは、次式（４）にて表すことができる。
ａ＝−Ｖ２／２ＴＤ ・・・（４）
リスク対象に対して距離βだけ手前で自車両を停止させるためには、この走行距離ＴＤを、外界センサ５１によって検出されている距離Ｌ１から距離βだけ引いた距離（Ｌ１−β）に設定すればよい。尚、リスク対象が移動している場合には、リスク対象との相対速度を用いて減速度ａを計算すればよい。
減速制御部１５は、このようにして演算した減速度ａを目標減速度に設定する。但し、自車両で発生できる減速度には限界がある（例えば、−１Ｇ程度）。そのため、演算した目標減速度の絶対値が上限値ａmaxの絶対値よりも大きい場合、減速制御部１５は、目標減速度を上限値ａmaxに設定する。減速制御部１５は、目標減速度を表す制動指令をブレーキＥＣＵ２０に送信する。これにより、ブレーキＥＣＵ２０は、目標減速度に従って、ブレーキアクチュエータ２１を制御して車輪に摩擦制動力を発生させる。これにより、自動ブレーキが作動して自車両が減速する。
操舵制御部１６は、操舵制御の開始タイミングおよび終了タイミングが設定された場合、自車両がリスク対象との衝突を回避するためにとり得る回避軌道を所定の演算周期で演算して特定する。図２は、回避軌道の特定手法を説明する図である。例えば、操舵制御部１６は、自車両が現在の走行レーン内を現在の走行状態を維持したまま走行したと仮定した場合に、自車両が通ると予測される経路Ａを特定する。そして、操舵制御部１６は、自車両が現在の横加速度に、現在の走行レーン内で自車両が安全に旋回するための横加速度の最大変化分を加算したときに、自車両が通ると予測される経路Ｂを特定する。
操舵制御部１６は、経路Ａから経路Ｂまでの走行範囲において、横加速度を一定量ずつ変化させた場合の経路の候補を求める。操舵制御部１６は、この経路の候補とリスク対象との干渉の程度に基づいて、自車両ＶＣが旋回することでリスク対象ＲＳとの衝突を安全に回避できる軌道であって、横加速度が最も小さくなる軌道を回避軌道として特定する。
操舵制御部１６は、このようにして特定した回避軌道に沿って自車両を走行させるための目標ヨーレートを演算する。操舵制御部１６は、目標ヨーレートに基づいて、目標ヨーレートが得られる目標操舵トルクを演算する。操舵制御部１６は、ヨーレートセンサ５３によって検出されるヨーレートと目標ヨーレートとの偏差が大きくなるほど増加する目標操舵トルクを設定したマップ（図示略）を予め記憶しており、このマップを参照して目標操舵トルクを演算する。これらの演算は、所定の演算周期にて行われる。
操舵制御部１６は、目標操舵トルクを演算すると、目標操舵トルクから、現在のドライバーの操舵トルクを差し引いた目標操舵アシストトルクを演算する。操舵制御部１６は、演算した目標操舵アシストトルクに向かって増加する操舵トルク指令値を演算し、演算した操舵トルク指令値をステアリングＥＣＵ３０に送信する。但し、操舵トルクには制約がある。そのため、演算した目標操舵アシストトルク（正の目標操舵アシストトルク）が上限値Ｔｒmaxよりも大きい場合、操舵制御部１６は目標操舵アシストトルクを上限値Ｔｒmaxに設定する。または、演算した目標操舵アシストトルク（負の目標操舵アシストトルク）が下限値Ｔｒminよりも小さい場合、操舵制御部１６は目標操舵アシストトルクを下限値Ｔｒminに設定する。ステアリングＥＣＵ３０は、操舵トルク指令値に従って、操舵用モータ３２が操舵トルク指令値の大きさの操舵トルクを発生するように、モータドライバー３１のスイッチング素子の制御により操舵用モータ３２への通電を制御する。これにより、操舵輪が自動操舵され、自車両が回避軌道に沿って走行する。
操舵制御部１６は、操舵制御の終了タイミング以降の目標操舵トルクを、ゼロに設定する。操舵制御部１６は、この終了タイミング以前であっても、ドライバーの操舵トルクが増加したときには、目標操舵トルクをゼロに設定する。操舵制御部１６は、設定した目標操舵トルク（即ち、ゼロ）に向かって増加または減少する操舵トルク指令値を演算し、演算した操舵トルク指令値をステアリングＥＣＵ３０に送信する。操舵制御の終了タイミング以降における通電制御は、操舵制御の開始タイミングから終了タイミングまでの間における通電制御と基本的に同じである。通電制御により、操舵用モータ３２に入力される操舵アシストトルクが徐々に増加または減少する。
支援制御判定部１４は、支援制御の予告に関する各種タイミングを設定する。支援制御判定部１４は、自動ブレーキを作動させる前段階、または、操舵輪の自動操舵の前段階で、警報ＥＣＵ４０に対して注意喚起指令を送信する。これにより、警報ＥＣＵ４０は、音声出力手段を鳴動させ、または、表示手段に警告メッセージ、警告ランプ等を表示して支援制御の作動状況をドライバーに知らせる。警報ＥＣＵ４０は、注意喚起指令に基づき、支援制御の予告に関する各種タイミングにおいて、音声出力手段等の作動を開始させ、または終了させる。これにより、支援制御の開始タイミングよりも所定時間だけ前のタイミングから当該開始タイミングまでの間、開始予告が実行される。支援制御の終了タイミングよりも所定時間だけ前のタイミングから当該終了タイミングまでの間、終了予告が実行される。
リスク軽減処理判定部１７は、少なくとも操舵制御が支援制御に選定されている場合、当該操舵制御の終了後、ドライバーが意図しない方向に自車両が進んで現在の走行レーンから逸脱するリスク（以下、「逸脱リスク」ともいう。）に関する判定を行う。リスク軽減処理判定部１７の詳細については、後述する。
［支援制御判定部の詳細］
次に、支援制御判定部１４の詳細について説明する。既に説明したように、支援制御判定部１４は、リスク対象が認定された場合、減速制御および操舵制御の少なくとも一方を支援制御に選定する。図３は、操舵制御が支援制御に選定された場合の自車両の動作例を説明する図である。図３に示す例では、リスク対象ＲＳが認定されていると仮定する。また、自車両ＶＣがリスク対象ＲＳに衝突するリスクが低いと判定されていると仮定する。また、リスク対象ＲＳの手前で自車両ＶＣを停止させるのではなく、自車両ＶＣにリスク対象ＲＳを追い越させるべく、少なくとも操舵制御が支援制御に選定されていると仮定する。
ここで、操舵制御の開始タイミングが早すぎると、自動操舵がドライバーのハンドル操作と干渉してしまう。例えば、ドライバーがリスク対象ＲＳの存在に気付いていて、リスク対象ＲＳと自車両ＶＣが近接したときにハンドル操作をしようとしている状況にも関わらず、自動操舵がハンドル操作に先駆けて開始されることがある。こうした場合には、ドライバーが違和感を受けるおそれがある。このような不具合を避けるため、支援制御判定部１４は、リスク対象ＲＳに自車両ＶＣが近接すると予測されるタイミングを、操舵制御の開始タイミングに設定する。また、支援制御判定部１４は、操舵制御に減速制御を組み合わせる場合は、減速制御の開始タイミングを操舵制御の開始タイミングと同じタイミングに設定する。
また、支援制御判定部１４は、自車両ＶＣがリスク対象ＲＳを完全に追い越すと予測されるタイミングを、操舵制御の終了タイミングに設定する。リスク対象ＲＳを完全に追い越すと予測されるタイミングは、操舵制御の開始タイミングに、操舵制御の実行期間ＴＡを足すことにより演算される。実行期間ＴＡは、操舵制御の開始タイミングでのリスク対象ＲＳ１と自車両ＶＣとの距離Ｌ２、リスク対象ＲＳの縦幅ＷＲＳ、および、リスク対象ＲＳとの相対速度Ｖｒ２を用いた次式（４）にて表すことができる。
ＴＡ＝（Ｌ２＋ＷＲＳ）／Ｖｒ２ ・・・（４）
操舵制御に減速制御を組み合わせる場合、操舵制御の終了タイミングは、減速制御の終了タイミングと一致する。
［リスク軽減処理判定部の詳細と、実施の形態１に係るリスク軽減処理の特徴］
図４は、リスク対象の追い越し後の自車両の軌道を説明する図である。図４に示す例では、図３に示した例と同様に、少なくとも操舵制御が支援制御に選定されていると仮定する。図４に示す自車両ＶＣ、リスク対象ＲＳおよび終了タイミングは、図３に示したものと同じである。既に説明したとおり、操舵制御の終了タイミング以降、操舵用モータ３２に入力される操舵アシストトルクは徐々に増加または減少する。但し、自車両ＶＣの現在の走行レーンはカーブしている。そのため、終了タイミングの前後においてドライバーの操舵トルクが変わらない場合、操舵アシストトルクの徐変に伴い、自車両ＶＣが経路Ｃを通ることになる。例えば、ドライバーが操舵制御の終了に気付くのが遅れた場合には、終了タイミングの前後においてドライバーの操舵トルクが変わらないことが予想される。このように、終了タイミング以降のドライバーの操舵トルクが十分でない場合には、自車両ＶＣが現在の走行レーンから逸脱する可能性がある。
このような問題に鑑み、リスク軽減処理判定部１７は、少なくとも支援制御に操舵制御が選定されている場合、当該操舵制御の終了タイミング以降における逸脱リスクの有無を判定する。逸脱リスクは、例えば、走行レーンの曲率半径Ｒ、路面勾配といった自車進路情報と、終了タイミング以降における操舵アシストトルク、横加速度、ロール角といった自車状態情報と、終了タイミング以降における自車両ＶＣの位置から中央線ＣＬまでの距離、中央線ＣＬを隔てた隣接車線を走行する他の車両の有無といった逸脱方向の周辺環境情報と、を考慮して判定される。リスク軽減処理判定部１７は、逸脱リスクが有ると判定した場合、支援制御判定部１４が設定した操舵制御の終了タイミングを遅らせる。即ち、リスク軽減処理判定部１７は、支援制御判定部１４が設定した操舵制御の終了タイミングを延期する。
操舵制御に減速制御を組み合わせている場合、リスク軽減処理判定部１７は、操舵制御の終了タイミングの延期に併せ、減速制御の終了タイミングを延期する。これにより、延期後の減速制御の終了タイミングを、延期後の操舵制御の終了タイミングと一致させる。尚、減速制御の終了タイミングは必ずしも延期しなくてもよく、当初設定した終了タイミングで減速制御を終了してもよい。
減速制御部１５は、操舵制御に減速制御を組み合わせている場合において、減速制御の終了タイミングが延期されたときは、延期前の終了タイミングから延期後の終了タイミングまでの間、延期前の終了タイミングにおける車速を維持するための目標減速度（または目標加速度）を演算する。
操舵制御部１６は、操舵制御の終了タイミングが延期された場合、延期前の終了タイミングから延期後の終了タイミングまでの間、自車両が現在の走行レーン内を走行するための軌道（以下、「延期中軌道」ともいう。）を所定の演算周期で演算して特定する。図５は、本発明の実施の形態１に係るリスク軽減処理の一例を説明する図である。図５に示す例では、図３および図４に示した例と同様に、少なくとも操舵制御が支援制御に選定されていると仮定する。図５に示す自車両ＶＣおよびリスク対象ＲＳは、図３および図４に示したものと同じである。図５に示す終了タイミング（延期前）は、図３および図４に示した終了タイミングに相当する。
図５に示す例では、操舵制御の延期前の終了タイミングにおける自車両ＶＣの位置から中央線ＣＬまでの距離を当該終了タイミングの延期中に亘って維持するための軌道が延期中軌道として特定されている。操舵制御部１６は、延期中軌道に沿って自車両ＶＣを走行させるための目標ヨーレートを演算する。操舵制御部１６は、目標ヨーレートに基づいて、目標ヨーレートが得られる目標操舵トルクを演算する。操舵制御部１６は、目標操舵トルクを演算すると、目標操舵トルクから、現在のドライバーの操舵トルクを差し引いた目標操舵アシストトルクを演算する。操舵制御部１６は、演算した目標操舵アシストトルクに向かって増加または減少する操舵トルク指令値を演算し、演算した操舵トルク指令値をステアリングＥＣＵ３０に送信する。ステアリングＥＣＵ３０は、操舵トルク指令値に従って、操舵用モータへの通電を制御する。これにより、操舵輪が自動操舵され、自車両ＶＣが延期中軌道に沿って走行する。
リスク軽減処理判定部１７は、操舵制御の終了タイミングを延期した場合、操舵制御の終了予告の開始タイミングを更新して、警報ＥＣＵ４０に対して注意喚起指令を送信する。警報ＥＣＵ４０は、注意喚起指令に基づいて、操舵制御の延期前の終了タイミングよりも所定時間だけ前のタイミングから、操舵制御の終了予告として音声出力手段の鳴動等を開始する。警報ＥＣＵ４０は、注意喚起指令に基づいて、操舵制御の延期後の終了タイミングにおいて、終了予告としての音声出力手段の鳴動等を終了する。
［実施の形態１における具体的処理］
図６は、本発明の実施の形態１において運転支援ＥＣＵ１０が実施する支援制御処理ルーチンの一例を説明する図である。図７は、本発明の実施の形態１において運転支援ＥＣＵ１０が実施するリスク軽減処理ルーチンの一例を説明する図である。図８は、本発明の実施の形態１において運転支援ＥＣＵ１０が実施する操舵制御終了処理ルーチンの一例を説明する図である。これらの処理ルーチンは、イグニッションスイッチがオンしている期間、所定の演算周期で繰り返し実施される。
図６に示す処理ルーチンが起動すると、運転支援ＥＣＵ１０は、先ず、リスク対象を認定したか否かを判定する（ステップＳ１０）。リスク対象の認定処理については、リスク対象認定部１３の説明で述べたとおりである。リスク対象を認定していないと判定した場合、運転支援ＥＣＵ１０は本処理ルーチンを抜ける。
ステップＳ１０において、リスク対象を認定したと判定した場合、運転支援ＥＣＵ１０は、支援制御を選定し（ステップＳ１２）、選定した支援制御の開始タイミングおよび終了タイミングの少なくとも一方を設定する（ステップＳ１４）。支援制御の選定処理、および、選択した支援制御の開始タイミング等の設定処理については、支援制御判定部１４の説明で述べたとおりである。
ステップＳ１４に続いて、運転支援ＥＣＵ１０は、目標操舵アシストトルクおよび／または目標減速度を設定する（ステップＳ１６）。目標操舵アシストトルクおよび／または目標減速度を設定する理由は、ステップＳ１４において減速制御と操舵制御の少なくとも一方が選定されるためである。目標減速度の設定処理については、減速制御部１５の説明で述べたとおりである。目標操舵アシストトルクの設定処理については、操舵制御部１６の説明で述べたとおりである。
ステップＳ１６に続いて、運転支援ＥＣＵ１０は、ステップＳ１４で設定した開始タイミングから操舵制御が開始されるように操舵トルク指令値をステアリングＥＣＵ３０に送信し、および／または、同開始タイミングから減速制御が開始されるように制動指令をブレーキＥＣＵ２０に送信する（ステップＳ１８）。
ステップＳ１８に続いて、運転支援ＥＣＵ１０は、支援制御の開始予告および終了予告の開始タイミングを設定し、警報ＥＣＵ４０に送信する（ステップＳ２０）。支援制御の開始予告および終了予告の開始タイミングの設定処理については、支援制御判定部１４の説明で述べたとおりである。
図７に示す処理ルーチンが起動すると、運転支援ＥＣＵ１０は、先ず、操舵制御の終了タイミングが到来したか否かを判定する（ステップＳ２２）。ステップＳ２２の判定は、操舵制御の終了タイミングが設定されているか否か、および、この判定処理のタイミングが操舵制御の終了タイミングよりも早いか否かにより行う。操舵制御の終了タイミングが設定されていない、または、判定処理のタイミングが当該終了タイミングを経過している要な場合は、当該終了タイミングが到来していないと判定される。操舵制御の終了タイミングが到来していないと判定した場合、運転支援ＥＣＵ１０は本処理ルーチンを抜ける。
ステップＳ２２において、操舵制御の終了タイミングが到来していると判定した場合、運転支援ＥＣＵ１０は、操舵制御の終了タイミング後の逸脱リスクに関する判定を行う（ステップＳ２４）。逸脱リスクに関する判定処理については、リスク軽減処理判定部１７の説明で述べたとおりである。逸脱リスクがないと判定した場合、運転支援ＥＣＵ１０は本処理ルーチンを抜ける。
ステップＳ２４において、逸脱リスクがあると判定した場合、運転支援ＥＣＵ１０は、操舵制御の終了タイミングを延期する（ステップＳ２６）。ステップＳ２６に続いて、運転支援ＥＣＵ１０は、終了タイミングの延期中の目標操舵アシストトルクを少なくとも設定する（ステップＳ２８）。目標操舵アシストトルクを少なくとも設定する理由は、操舵制御が単独で、または、減速制御を組み合わせて行われるからである。操舵制御に減速制御を組み合わせる場合、ステップＳ２６において、目標操舵アシストトルクに加えて目標減速度が設定される。ステップＳ２８に続いて、運転支援ＥＣＵ１０は、終了タイミングの延期中の操舵トルク指令値を少なくともステアリングＥＣＵ３０に送信する（ステップＳ３０）。ステップＳ２６〜Ｓ３０の一連の処理については、リスク軽減処理判定部１７および図５の説明で述べたとおりである。
図８に示す処理ルーチンが起動すると、運転支援ＥＣＵ１０は、先ず、操舵制御の終了タイミングが到来したか否かを判定する（ステップＳ３２）。ステップＳ３２の判定処理は、基本的には図７のステップＳ２２と同じ処理である。但し、図７のステップＳ２６において運転支援ＥＣＵ１０が操舵制御の終了タイミングを遅らせている場合、ステップＳ３２の判定は、この判定処理のタイミングが、延期後の操舵制御の終了タイミングよりも早いか否かにより行う。
ステップＳ３２において、操舵制御の終了タイミングが到来していると判定した場合、運転支援ＥＣＵ１０は、ドライバーの操舵トルクが増加したか否かを判定する（ステップＳ３４）。ドライバーの操舵トルク（正の操舵トルクまたは負の操舵トルク）が増加していないと判定された場合、操舵制御の継続をドライバーが希望している、操舵制御の終了予告が未だ出されていない、または、操舵制御の終了予告にドライバーが気付いていないと判断できる。そのため、運転支援ＥＣＵ１０は本処理ルーチンを抜ける。ステップＳ３４の判定の精度を高めるため、ドライバーの操舵トルクに関する判定に、車内カメラを用いたドライバーの視線に関する判定を組合せてもよい。
ステップＳ３４において、ドライバーの操舵トルクが増加したと判定された場合、ドライバーがハンドル操作の意思を示したと判断できる。そのため、運転支援ＥＣＵ１０は、操舵制御を終了するための操舵トルク指令値をステアリングＥＣＵ３０に送信する（ステップＳ３６）。ステップＳ３６の処理については、操舵制御部１６の説明で述べたとおりである。
ステップＳ３６に続いて、運転支援ＥＣＵ１０は、図６のステップＳ２０で設定した操舵制御の終了予告の開始タイミングをキャンセルするためのキャンセル指令を警報ＥＣＵ４０に送信する（ステップＳ３８）。キャンセル指令が出された場合、警報ＥＣＵ４０による操舵制御の終了予告は行われない。
［実施の形態１に係るリスク軽減処理による効果］
図９は、本発明の実施の形態１に係るリスク軽減処理による効果を説明する図である。図９には、操舵制御に関連する各種タイミングが描かれている。図９の上段と下段の違いは、リスク軽減処理の実行の有無である。図９の上段と下段の矢印の長さを比較すると分かるように、リスク軽減処理を実行したときには、操舵制御の終了タイミングが延期される。従って、自車両の現在の走行レーンからの逸脱が抑えられる。また、リスク軽減処理を実行したときには、操舵制御の終了予告の終了タイミングも延期される。従って、操舵制御の終了に対するドライバーの準備期間が確保され、車両制御装置からドライバーへの操舵主権の引き渡しが安全に行われる。従って、操舵制御の終了後における逸脱リスクが低減される。
［実施の形態１の変形例］
ところで、上記実施の形態１に係る車両制御装置は、リスク軽減処理において、操舵制御と、その終了予告の実行期間と、を延長した。但し、このうちの操舵制御の終了予告の実行期間については、延長しなくてもよい。何故なら、操舵制御の実行期間を延長すれば、その終了予告の実行期間の延長に関係なく、自車両の現在の走行レーンからの逸脱を高確率で抑えることができるからである。この変形例に係るリスク軽減処理において、リスク軽減処理判定部１７は、操舵制御の終了タイミングを延期した場合、警報ＥＣＵ４０に注意喚起指令を送信する。警報ＥＣＵ４０は、注意喚起指令に基づいて、操舵制御の延期後の終了タイミングよりも所定時間だけ前のタイミングから、操舵制御の終了予告として音声出力手段等の作動を開始させる。
また、上記実施の形態１に係る車両制御装置は、リスク軽減処理において、操舵制御の延期前の終了タイミングにおける自車両ＶＣの位置から中央線ＣＬまでの距離を当該終了タイミングの延期中に亘って維持するための軌道を延期中軌道として特定した（図５参照）。しかし、延期中軌道は図５に示した軌道に限られない。図１０は、本発明の実施の形態１の変形例に係るリスク軽減処理を説明する図である。図１０に示す変形例では、図５に示した例と同様に、少なくとも操舵制御が支援制御に選定されていると仮定する。図１０に示す自車両ＶＣおよびリスク対象ＲＳは、図５に示したものと同じである。図１０に示す終了タイミング（延期前）および終了タイミング（延期後）は、図５に示した終了タイミングと同じである。
図１０に示す２つの延期中軌道を比較すると分かるように、変形例に係る延期中軌道は、実施の形態１に係る延期中軌道に比べて中央線ＣＬ寄りに位置している。この理由は、操舵制御の延期後の終了タイミングにおける自車両ＶＣの位置を基準として延期中軌道を設定したためである。具体的に、この変形例においては、操舵制御の終了タイミングにおける自車両ＶＣの位置から中央線ＣＬまでの距離を基準距離に設定し、尚且つ、この自車両ＶＣの位置と、延期前の終了タイミングにおける自車両ＶＣの位置と、を現在の走行レーン内で繋いだ軌道を延期中軌道としている。このように、終了タイミングの延期中において、現在の走行レーンの逸脱側の境界線から自車両ＶＣまでの距離を所定距離以上に維持する軌道に設定する限りにおいて、延期中軌道は各種の変形が可能である。
また、上記実施の形態１に係る車両制御装置は、操舵輪を操舵するための制御量として操舵トルク（目標操舵トルク、目標操舵アシストトルクおよび操舵トルク指令値）を演算した。しかし、車両制御装置が操舵トルクに代えて操舵角（目標操舵角、目標操舵アシスト角および操舵角指令値）を演算してもよい。尚、この場合は、例えば、舵角中立点を０°とし、舵角中立点から右方向に操舵輪を回転させるときの操舵角を正の値で表し、左方向に操舵輪を回転させるときの操舵角を負の値で表すことができる。この変形については、次に説明する本発明の実施の形態２にも同じく適用することができる。
実施の形態２．
次に、図１１乃至図１２を参照して本発明の実施の形態２について説明する。尚、本実施の形態２に係る車両制御装置の構成は上記実施の形態１と共通することから、その説明については省略する。
［実施の形態２に係るリスク軽減処理の特徴］
上記実施の形態１に係る車両制御装置は、操舵制御の終了タイミングを延期し、その一方で操舵制御の終了予告の開始タイミングを延期前の開始タイミングに据え置くリスク軽減処理を実行した。本実施の形態２に係る車両制御装置は、操舵制御の終了タイミングを延期せず、その一方で、操舵制御の終了予告の開始タイミングを当初設定したタイミングよりも早めるリスク軽減処理を実行する。
本実施の形態２に係るリスク軽減処理において、リスク軽減処理判定部１７は、逸脱リスクが有ると判定した場合、操舵支援の終了予告のタイミングを早める。支援制御判定部１４は、操舵輪の自動操舵の前段階で、警報ＥＣＵ４０に対して注意喚起指令を送信する。警報ＥＣＵ４０は、注意喚起指令に基づいて、音声出力手段等の作動を開始させ、または終了させる。これにより、当初設定したタイミングよりも早いタイミングから、支援制御の終了タイミングまでの間、操舵制御の終了予告が実行される。
図１１は、本発明の実施の形態２において運転支援ＥＣＵ１０が実施するリスク軽減処理ルーチンの一例を説明する図である。尚、図１１の処理ルーチンを図７に示した処理ルーチンと置き換えると、本実施の形態２に係る支援制御処理ルーチンが説明される。
図１１に示す処理ルーチンは、ステップＳ２４の判定結果が肯定的な場合の処理においてのみ図７に示す処理ルーチンと異なる。即ち、ステップＳ２４において、逸脱リスクがあると判定した場合、運転支援ＥＣＵ１０は、操舵制御の終了予告の開始タイミングを早め、警報ＥＣＵ４０に送信する（ステップＳ４０）。
図１２は、本発明の実施の形態２に係るリスク軽減処理による効果を説明する図である。図１２には、操舵制御に関連する各種タイミングが描かれている。図１２の上段と下段の違いは、リスク軽減処理の有無である。図９の上段と下段の矢印の長さを比較すると分かるように、リスク軽減処理を実行したときには、操舵制御の開始タイミングが繰り上がる。従って、操舵制御の終了に対するドライバーの準備期間が確保され、車両制御装置からドライバーへの操舵主権の引き渡しが安全に行われる。従って、操舵制御の終了後における逸脱リスクが低減される。
１０ 運転支援ＥＣＵ
１２ 立体物検知部
１３ リスク対象認定部
１４ 支援制御判定部
１５ 減速制御部
１６ 操舵制御部
１７ リスク軽減処理判定部
２０ ブレーキＥＣＵ
３０ ステアリングＥＣＵ
４０ 警報ＥＣＵ
５１ 外界センサ
５２ 操舵トルクセンサ
５３ ヨーレートセンサ
５４ 車速センサ
５５ 加速度センサ
ＲＳ リスク対象
ＶＣ 自車両

Claims (4)

  1. 自車両との衝突リスクを有するリスク対象との衝突を回避するための操舵制御を行うように構成された車両制御装置において、
    前記車両制御装置は、
    前記操舵制御を行う場合、前記自車両が前記リスク対象を追い越すと予測されるタイミングを前記操舵制御の終了タイミングに設定し、
    前記終了タイミングにおいて前記操舵制御を終了すると仮定した場合に、前記操舵制御の終了に伴った前記自車両の現在の走行レーンからの逸脱リスクの有無を判定し、
    前記逸脱リスクが有ると判定した場合、前記逸脱リスクを軽減するリスク軽減処理を行うように構成されていることを特徴とする車両制御装置。
  2. 前記リスク軽減処理が、
    前記終了タイミングを延期する処理と、
    前記終了タイミングの延期中における前記自車両の操舵輪の制御量を設定する処理であって、前記現在の走行レーンの逸脱側の境界線から前記自車両までの距離を所定距離以上に維持する軌道に沿って前記自車両を走行させるための制御量を設定する処理と、
    を備えることを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
  3. 前記車両制御装置は、前記終了タイミングよりも所定時間前のタイミングから前記終了タイミングまでの間、前記操舵制御の終了予告を前記自車両のインターフェースを介してドライバーに報知するように構成され、
    前記リスク軽減処理が、前記所定時間前のタイミングから前記終了タイミングの延期後のタイミングまでの間、前記終了予告を前記ドライバーに報知する処理であることを特徴とする請求項２に記載の車両制御装置。
  4. 前記車両制御装置は、前記終了タイミングよりも所定時間前のタイミングから前記終了タイミングまでの間、前記操舵制御の終了予告を前記自車両のインターフェースを介してドライバーに報知するように構成され、
    前記リスク軽減処理が、前記所定時間前のタイミングよりも更に早いタイミングから前記終了タイミングまでの間、前記終了予告を前記ドライバーに報知する処理であることを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
JP2017167011A 2017-08-31 2017-08-31 車両制御装置 Active JP6859902B2 (ja)

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