JP2019077290A - 車両制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】様々なモードでの運転支援が実行されている状態において、運転者に違和感を与えにくい車両制御装置を提供する。【解決手段】車両制御装置は、周辺物標検出部10bと、車両の目標走行経路を算出する目標走行経路算出部10cと、この目標走行経路を補正した補正走行経路を算出する補正走行経路算出部10fと、を有し、補正走行経路算出部は、周辺物標検出部によって回避すべき周辺物標が検出された場合において、周辺物標に対して車両が走行可能な許容相対速度の上限ラインを設定するように構成されていると共に、上限ライン、所定の評価関数及び所定の制約条件に基づいて補正走行経路を算出するように構成され、補正走行経路算出部は、運転者の意志による現在の運転状況が継続された場合における推定走行経路を中心とする、自車幅よりも外側の領域を、制約条件として備えている。【選択図】図２

Description

本発明は、車両制御装置に係り、特に、運転者による車両の運転を支援する車両制御装置に関する。

特開２０１０−１５５５４５号公報（特許文献１）には、車両制御装置が記載されている。この車両制御装置は、障害物の緊急回避時において、その際の車速に応じて制動回避（ブレーキ操作のみ）と操舵回避（ステアリング操作のみ）のいずれかを選択し、最適化処理を用いて目標走行経路計算をするように構成されている。この車両制御装置では、制動回避が選択されると、縦方向（車両前後方向）の運動のみに計算条件が簡略化される。また、操舵回避が選択されると、横方向（車両幅方向）の運動のみに計算条件が簡略化される。このように、この技術では、緊急時において計算負荷が軽減されるため、高い計算精度を確保しつつ、計算時間を短くすることができるようになっている。

特開２０１０−１５５５４５号公報

しかしながら、特許文献１記載の発明においては、障害物の回避が制動回避又は操舵回避の何れかによって行われるので、車両制御装置による車両の制御が、運転者が現在行っている運転操作と整合しない場合があり、このような場合には運転者に強い違和感を与えてしまうという問題がある。

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、車両制御装置による様々なモードでの運転支援が実行されている状態において、運転者に違和感を与えにくい車両制御装置を提供することを目的としている。

上述した課題を解決するために、本発明は、運転者による車両の運転を支援する車両制御装置であって、周辺物標を検出する周辺物標検出部と、車両の目標走行経路を算出する目標走行経路算出部と、この目標走行経路算出部によって算出された目標走行経路を補正した補正走行経路を算出する補正走行経路算出部と、を有し、補正走行経路算出部は、周辺物標検出部によって回避すべき周辺物標が検出された場合において、周辺物標に対して車両が走行可能な許容相対速度の上限ラインを設定するように構成されていると共に、上限ライン、所定の評価関数及び所定の制約条件に基づいて補正走行経路を算出するように構成され、補正走行経路算出部は、運転者の意志による現在の運転状況が継続された場合における推定走行経路を中心とする、自車幅よりも外側の領域を、制約条件として備えていることを特徴としている。

このように構成された本発明によれば、周辺物標検出部によって回避すべき周辺物標が検出された場合には、補正走行経路算出部は、周辺物標に対して車両が走行可能な許容相対速度の上限ラインを設定する。また、補正走行経路算出部は、この上限ライン、所定の評価関数及び所定の制約条件に基づいて補正走行経路を算出する。ここで、補正走行経路算出部は、所定の制約条件として、運転者の意志による現在の運転状況が継続された場合における推定走行経路を中心とする自車幅よりも外側の領域を備えている。このように、補正走行経路算出部が所定の制約条件を備えているので、設定可能な多数の補正走行経路の中から適切な経路を少ない計算量で算出することができる。また、現在の運転状況が継続された場合における推定走行経路に基づいて制約条件が設定されるので、車両制御装置が算出する補正走行経路に現在の運転状況が反映されやすく、運転支援によって運転者に与えられる違和感を少なくすることができる。

本発明において、好ましくは、さらに、車両の操舵を自動で行う自動操舵モード、又は車両の操舵を運転者が行う運転者操舵モードが、運転者によって設定可能なモード設定操作部を有し、補正走行経路算出部は、モード設定操作部によって設定された操舵モードに応じて制約条件を変更する。

このように構成された本発明によれば、運転者によって設定された操舵モードに応じて、補正走行経路算出部が使用する制約条件が変更されるので、運転者による運転状況に応じた制約条件を、きめ細かく設定することが可能になり、一層運転者に違和感を与えにくくすることができる。

本発明において、好ましくは、モード設定操作部によって自動操舵モードが設定されている場合において、目標走行経路算出部は目標走行経路を走行中の車線の中央に設定し、補正走行経路算出部は、制約条件として、車線の外側の領域を設定する。

このように構成された本発明によれば、自動操舵モードが設定されている場合において、目標走行経路が走行中の車線の中央に設定され、所定の制約条件として、車線の外側の領域が設定されるので、車両制御装置によって運転者に違和感のない運転を実現することができる。

本発明において、好ましくは、モード設定操作部によって運転者操舵モードが設定されている場合において、補正走行経路算出部は、制約条件として、推定走行経路を中心とする自車幅よりも外側の領域を設定する。

このように構成された本発明によれば、運転者操舵モードが設定されている場合には、所定の制約条件として、推定走行経路を走行する自車幅の外側の領域が設定されるので、運転者による操舵操作に沿った走行経路の外側への逸脱が制約され、運転者の意図に整合した運転支援を行うことができる。

本発明において、好ましくは、さらに、運転者を撮像する車室内カメラと、この車室内カメラにより撮像された画像に基づいて運転者の運転意志の有無を判断する運転意志判断部を有し、補正走行経路算出部は、運転意志判断部によって判断された運転意志の有無に基づいて制約条件を変更する。

このように構成された本発明によれば、運転意志判断部によって判断された運転意志の有無に基づいて、補正走行経路算出部が使用する制約条件が変更されるので、運転者の意志に基づかない運転操作に対しては、これと整合しない制約条件を適用することができ、運転支援により十分に危険を回避することができる。

本発明において、好ましくは、補正走行経路算出部は、走行パラメータに関する制約条件として、車両の前後加速度、横加速度、前後加加速度、横加加速度、ヨーレート、操蛇角、及び操蛇角速度のうちの少なくとも１つを備えており、自動操舵モードにおいては、走行パラメータに関する制約条件は走行パラメータの絶対値として与えられ、運転者操舵モードにおいては、走行パラメータに関する制約条件は車両の走行パラメータの現在値からの変動幅として与えられている。

このように構成された本発明によれば、自動操舵モードにおいて、制約条件が走行パラメータの絶対値として与えられるので、自動操舵により運転者に違和感を与えるのを防止することができる。また、運転者操舵モードにおいて、制約条件が車両の走行パラメータの現在値からの変動幅として与えられるので、運転者の意図から大きく外れた運転支援が為されるのを防止することができる。

本発明の車両制御装置によれば、様々なモードでの運転支援が実行されている状態において、運転者に違和感を与えにくくすることができる。

本発明の実施形態による車両制御装置の構成図である。 本発明の実施形態による車両制御装置の運転者操作部の詳細を示す図である。 本発明の実施形態による車両制御装置の制御ブロック図である。 本発明の実施形態による車両制御装置により計算される第１走行経路の説明図である。 本発明の実施形態による車両制御装置により計算される第２走行経路の説明図である。 本発明の実施形態による車両制御装置により計算される第３走行経路の説明図である。 本発明の実施形態による車両制御装置における走行経路の補正による障害物回避の説明図である。 本発明の実施形態による車両制御装置において障害物を回避する際の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よる車両制御装置における走行経路補正処理の説明図である。 本発明の実施形態による車両制御装置における車両モデルの説明図である。 本発明の実施形態による車両制御装置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よる車両制御装置の補正走行経路算出部が使用する制約条件等を設定するためのフローチャートである。 本発明の実施形態による車両制御装置において、補正後の走行経路が満足すべき走行経路に対する制約条件を示す図である。 本発明の実施形態による車両制御装置において、補正後の走行経路が満足すべき走行経路に対する制約条件を示す図である。 本発明の実施形態による車両制御装置において、補正後の走行経路が満足すべき走行経路に対する制約条件を示す図である。 本発明の実施形態による車両制御装置において、補正後の走行経路が満足すべき走行経路に対する制約条件を示す図である。 本発明の実施形態による車両制御装置において、補正後の走行経路が満足すべき走行経路に対する制約条件を示す図である。 本発明の実施形態による車両制御装置において、補正後の走行経路が満足すべき走行パラメータに対する制約条件を示す図である。 本発明の実施形態による車両制御装置の補正走行経路算出部によって算出された、制約条件を満足する最適な補正走行経路の一例を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態による車両制御装置について説明する。まず、図１及び図２を参照して、車両制御装置の構成について説明する。図１Ａは車両制御装置の構成図であり、図１Ｂは運転者操作部の詳細を示す図であり、図２は車両制御装置の制御ブロック図である。

本実施形態の車両制御装置１００は、これを搭載した車両１（図３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１Ａに示すように、車両制御装置１００は車両１に搭載され、車両制御演算部（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）及び運転者の挙動を検出する複数の挙動センサ（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。

図１Ｂに示すように、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設定操作部として機能する。運転者操作部３５には、速度制限モードを設定するためのＩＳＡスイッチ３６ａと、先行車追従モードを設定するためのＴＪＡスイッチ３６ｂと、自動速度制御モードを設定するためのＡＣＣスイッチ３６ｃが設けられている。さらに、運転者操作部３５には、先行車追従モードにおける車間距離を設定するための距離設定スイッチ３７ａと、自動速度制御モード等における車速を設定するための車速設定スイッチ３７ｂと、を備えている。

図１Ａに示す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。さらに、本実施形態においては、車載カメラ２１として、車両を運転中の運転者を撮像する車室内カメラも備えている。なお、ＥＣＵ１０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（前後方向の縦加速度、横方向の横加速度）を検出する。なお、加速度は、増速側（正）及び減速側（負）を含む。
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。

図２に示すように、ＥＣＵ１０は、入力処理部１０ａ、周辺物標検出部１０ｂ、目標走行経路算出部１０ｃ、運転意志判断部１０ｄ、自動操舵制御部１０ｅ、及び補正走行経路算出部１０ｆとして機能する単一のＣＰＵを備えている。なお、本実施形態では、単一のＣＰＵが複数の上記機能を実行するように構成されているが、これに限らず、複数のＣＰＵがこれら機能を実行するように構成することができる。

入力処理部１０ａは、各センサ、運転者操作部３５、及びカメラ２１から入力された入力情報を処理するように構成されている。この入力処理部１０ａは、走行路面を撮像したカメラ２１の画像を解析し、自車両が走行している走行車線（車線の両側の区画線）を検出する画像解析部として機能する。
周辺物標検出部１０ｂは、ミリ波レーダ２２、カメラ２１等からの入力情報に基づいて周辺物標を検出するように構成されている。
目標走行経路算出部１０ｃは、ミリ波レーダ２２、車載カメラ２１である車室外カメラ、各センサ等からの入力情報に基づいて車両の目標走行経路を算出するように構成されている。

運転意志判断部１０ｄは、車載カメラ２１である車室内カメラにより撮像された画像に基づいて運転者の運転意志の有無を判断するように構成されている。即ち、運転意志判断部１０ｄは、車室内カメラにより撮像された運転者の画像を画像解析し、これに基づいて運転者が居眠りをしていないか、脇見をしていないかを判断する。運転者に居眠り等がない場合には、運転者によるステアリングやアクセルの操作は、運転者の意志に基づくもの（運転意志あり）と判断することができる。

自動操舵制御部１０ｅは、車載カメラ２１、ミリ波レーダ２２等の検出信号に基づいて、自車両が車線を逸脱する可能性があるか否かを判断すると共に、逸脱の可能性があると判断された場合には、車線内を走行するように車両の操舵を補助するように構成されている。即ち、自動操舵制御部１０ｅは、対向車に対する操舵回避（ＯＣＰ：On Coming Prevention）、後側方からの物標の接近に対する操舵回避（ＢＳＰ：Blind Spot Prevention）、又は車線・道路からの逸脱に対する操舵回避（ＬＤＰ，ＲＤＰ：Lane/Road Departure Prevention）が作動されたとき、制御システム（ステアリング制御システム３３）に要求信号を送り、車両が車線内を走行するように車両の操舵を補助する。

補正走行経路算出部１０ｆは、目標走行経路算出部１０ｃによって算出された目標走行経路を補正して、補正走行経路を算出するように構成されている。例えば、補正走行経路算出部１０ｆは、周辺物標検出部１０ｂによって回避すべき周辺物標が検出された場合に、周辺物標に対して車両が走行可能な許容相対速度の上限ラインを設定し、この上限ラインを満足するように、目標走行経路算出部１０ｃによって算出された目標走行経路を補正する。

さらに、補正走行経路算出部１０ｆは、車両が走行可能な許容相対速度の上限ラインを満足する走行経路の中から、所定の制約条件を満たす走行経路を選択する。さらに、補正走行経路算出部１０ｆは、選択された走行経路の中から所定の評価関数が最小となる走行経路を最適な補正走行経路として決定するように構成されている。即ち、補正走行経路算出部１０ｆは、上限ライン、所定の評価関数及び所定の制約条件に基づいて補正走行経路を算出する。また、本実施形態においては、最適な補正走行経路を決定するための制約条件は、選択されている運転支援モードや、運転者による運転状況に基づいて、適宜設定される。

ＥＣＵ１０は、補正走行経路算出部１０ｆによって決定された最適な補正走行経路を走行すべく、少なくともエンジン制御システム３１，ブレーキ制御システム３２，又はステアリング制御システム３３のいずれか１つ又は複数に対する要求信号を生成し、出力する。

次に、本実施形態による車両制御装置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つのモードが備えられている。即ち、ＩＳＡスイッチ３６ａを操作することにより実行される運転者操舵モードである速度制限モードと、ＴＪＡスイッチ３６ｂを操作することにより実行される自動操舵モードである先行車追従モードと、ＡＣＣスイッチ３６ｃを操作することにより実行される運転者操舵モードである自動速度制御モードと、何れの運転支援モードも選択されていない場合に実行される基本制御モードが備えられている。

＜先行車追従モード＞
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自動操舵モードであり、車両制御装置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である車室外カメラ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。

なお、先行車追従モードにおいて、先行車の有無、車線両端部の検出の可否にかかわらず、周辺物標検出部１０ｂによって回避すべき周辺物標が検出された場合には、目標走行経路が補正され、自動的に障害物（周辺物標）が回避される。

＜自動速度制御モード＞
また、自動速度制御モードは、車速設定スイッチ３７ｂを使用して運転者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運転者操舵モードであり、車両制御装置１００による自動的な速度制御（エンジン制御，ブレーキ制御）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。

＜速度制限モード＞
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、速度制御する運転者操舵モードであり、車両制御装置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。

＜基本制御モード＞
また、基本制御モードは、運転者操作部３５により、何れの運転支援モードも選択されていないときのモード（オフモード）であり、車両制御装置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、対向車に対する操舵回避（ＯＣＰ：On Coming Prevention）、後側方からの物標の接近に対する操舵回避（ＢＳＰ：Blind Spot Prevention）、車線・道路からの逸脱に対する操舵回避（ＬＤＰ，ＲＤＰ：Lane/Road Departure Prevention）は実行されるように構成されている。車両１が対向車等に衝突する可能性がある場合には、これらの制御が実行され衝突が回避される。また、これらの衝突回避は、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。なお、ＢＳＰ及びＬＤＰ，ＲＤＰについては、基本制御モードにおいて実行されないように構成することもできる。

次に、図３乃至図５を参照して、本実施形態による車両制御装置１００により計算される複数の走行経路について説明する。図３乃至図５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に備えられた目標走行経路算出部１０ｃ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、３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）。更に、各目標位置において、目標速度以外に複数の変数（加速度、加速度変化量、ヨーレート、操舵角、車両角度等）について目標値が特定される。

なお、図３乃至図５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物標（駐車車両、歩行者等の障害物）に関する周辺物標の検出情報を考慮せずに、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。このように、本実施形態では、周辺物標の情報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。

（第１走行経路）
図３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Ｌの中心Ｏ側）を走行するように設定される。

目標走行経路算出部１０ｃ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、目標走行経路算出部１０ｃ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Ｌ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Ｌを取得してもよい。更に、目標走行経路算出部１０ｃ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。

目標走行経路算出部１０ｃ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。

一方、目標走行経路算出部１０ｃ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Ｌ，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、目標走行経路算出部１０ｃ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の車速設定スイッチ３７ｂによって設定した速度、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Ｌ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、目標走行経路算出部１０ｃは、車両１の現在の挙動状態（即ち、車速，加速度，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。

（第２走行経路）
また、図４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。目標走行経路算出部１０ｃ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。

（第３走行経路）
また、図５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。
目標走行経路算出部１０ｃ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、目標走行経路算出部１０ｃ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、目標走行経路算出部１０ｃは、車両１の現在の車速，加速度に基づいて、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、本実施形態による車両制御装置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。本実施形態では、運転者が運転者操作部３５を操作して１つの運転支援モードを選択すると、選択された運転支援モードに応じて走行経路が選択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、車速設定スイッチ３７ｂ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。

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。

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乃至図９を参照して、本実施形態によるＥＣＵ１０の補正走行経路算出部１０ｆにおいて実行される走行経路補正処理について説明する。図６は走行経路の補正による障害物回避の説明図である。図７は障害物を回避する際の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り、図８は走行経路補正処理の説明図であり、図９は車両モデルの説明図である。
図６では、車両１は走行路（車線）７上を走行しており、走行中又は停車中の車両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、危険がないように車両１を運転している。

そこで、本実施形態では、図６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を超えることがないように走行経路の補正が実施される。

図６から分かるように、速度分布領域４０は、原則的に、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６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。本例では、各等相対速度領域は、略矩形に設定されている。このように、補正走行経路算出部１０ｆは、周辺物標検出部１０ｂによって回避すべき障害物（周辺物標）が検出された場合には、障害物に対して車両が走行可能な許容相対速度の上限ラインを設定している。そして、この上限ラインを満足するように、目標走行経路算出部１０ｃによって算出された目標走行経路が補正される。

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、少なくとも障害物の後方、及び、車両１が存在する障害物の横方向の一方側（図６では、車両３の右側領域）に設定されればよい。

図７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許容される。

図７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、他の関数（例えば、一次関数等）で定義されてもよい。また、図７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。

図６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に内蔵された周辺物標検出部１０ｂ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、周辺物標検出部１０ｂ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ｘ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ｙ方向位置（横方向距離）が含まれる。

ＥＣＵ１０に内蔵された補正走行経路算出部１０ｆは、検知したすべての障害物（図６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、補正走行経路算出部１０ｆは、車両１の速度が速度分布領域４０の許容上限値Ｖ_limを超えないように走行経路の補正を行う。補正走行経路算出部１０ｆは、障害物の回避に伴い、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６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６の経路Ｒｃ３）、目標位置及び目標速度の両方が変更される（図６の経路Ｒｃ２）。

例えば、図６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，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、補正走行経路算出部１０ｆ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４０ｋｍ／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。補正走行経路算出部１０ｆ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）。

次に、図８に示すように、ＥＣＵ１０に内蔵された補正走行経路算出部１０ｆは、設定可能な補正走行経路の中から、センサ情報等に基づいて、最適な補正走行経路を決定する。即ち、補正走行経路算出部１０ｆは、設定可能な補正走行経路の中から、所定の評価関数及び所定の制約条件に基づいて最適な補正走行経路を決定する。

ＥＣＵ１０は、評価関数Ｊ、制約条件及び車両モデルをメモリ内に記憶している。補正走行経路算出部１０ｆは、最適な補正走行経路を決定するに際し、制約条件及び車両モデルを満たす範囲で、評価関数Ｊが最小になる最適な補正走行経路を算出する（最適化処理）。

評価関数Ｊは、複数の評価ファクタを有する。本例の評価ファクタは、例えば、速度（縦方向及び横方向）、加速度（縦方向及び横方向）、加速度変化量（縦方向及び横方向）、ヨーレート、車線中心に対する横位置、車両角度、操舵角、その他ソフト制約について、目標走行経路と補正走行経路との差を評価するための関数である。

評価ファクタには、車両１の縦方向の挙動に関する評価ファクタ（縦方向評価ファクタ：縦方向の速度、加速度、加速度変化量等）と、車両１の横方向の挙動に関する評価ファクタ（横方向評価ファクタ：横方向の速度、加速度、加速度変化量、ヨーレート、車線中心に対する横位置、車両角度、操舵角等）が含まれる。

具体的には、評価関数Ｊは、以下の式で記述される。

式中、Ｗｋ（Ｘｋ−Ｘｒｅｆｋ）²は評価ファクタ、Ｘｋは補正走行経路の評価ファクタに関する物理量、Ｘｒｅｆｋは目標走行経路（補正前）の評価ファクタに関する物理量、Ｗｋは評価ファクタの重み値（例えば、０≦Ｗｋ≦１）である（但し、ｋ＝１〜ｎ）。したがって、本実施形態の評価関数Ｊは、ｎ個の評価ファクタの物理量について、目標走行経路（補正前）の物理量に対する補正走行経路の物理量の差の２乗の和を重み付けして、所定期間（例えば、Ｎ＝３秒）の走行経路長にわたって合計した値に相当する。

制約条件は、補正走行経路が満足する必要がある条件であり、制約条件によって評価すべき補正走行経路を絞り込むことにより、評価関数Ｊによる最適化処理に要する計算負荷を減少させることが可能となり、計算時間を短縮することができる。なお、後述するように、適用する制約条件は、設定されている運転支援モードや、運転意志判断部１０ｄによって判断された運転者の運転意志に応じて変更される。

車両モデルは、車両１の物理的な運動を規定するものであり、以下の運動方程式で記述される。この車両モデルは、本例では図９に示す２輪モデルである。車両モデルにより車両１の物理的な運動が規定されることにより、走行時の違和感が低減された補正走行経路を算出することができると共に、評価関数Ｊによる最適化処理を早期に収束させることができる。

図９及び式（１）、（２）中、ｍは車両１の質量、Ｉは車両１のヨーイング慣性モーメント、ｌはホイールベース、ｌ_fは車両重心点と前車軸間の距離、ｌ_rは車両重心点と後車軸間の距離、Ｋ_fは前輪１輪あたりのタイヤコーナリングパワー、Ｋ_rは後輪１輪あたりのタイヤコーナリングパワー、Ｖは車両１の車速、δは前輪の実舵角、βは車両重心点の横すべり角、ｒは車両１のヨー角速度、θは車両１のヨー角、ｙは絶対空間に対する車両１の横変位、ｔは時間である。
このように、補正走行経路算出部１０ｆは、目標走行経路、制約条件、車両モデル等に基づいて、多数の走行経路の中から、評価関数Ｊが最小になる最適な補正走行経路を算出する。

次に、図１０乃至図１８を参照して、本実施形態の車両制御装置１００における運転支援制御の処理フローを説明する。図１０は運転支援制御の処理フローである。
ＥＣＵ１０は、図１０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（入力処理部１０ｃ）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等からスイッチ情報を取得する（Ｓ１１ｃ）。

次に、ＥＣＵ１０（入力処理部１０ｃ）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）、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、縦加速度、横加速度、ヨーレート等）を検出する（Ｓ１２ｃ）。

次に、ＥＣＵ１０（走行経路制御部１０ａ）は、計算により得られた情報に基づいて、走行経路制御処理を実行する（Ｓ１３）。走行経路制御処理は、走行経路計算処理（Ｓ１３ａ）、走行経路補正・最適化処理（Ｓ１３ｂ）、要求信号生成処理（Ｓ１３ｃ）を含む。
走行経路計算処理（Ｓ１３ａ）では、上述のように、第１走行経路，第２走行経路，又は第３走行経路が計算される。

走行経路補正・最適化処理（Ｓ１３ｂ）では、ＥＣＵ１０は、周辺物標等（例えば、図６に示した駐車車両３）に基づいて、目標走行経路が補正されると共に、算出された補正走行経路の中から、所定の評価関数及び所定の制約条件に基づいて最適な補正走行経路が決定される。

要求信号生成処理（Ｓ１３ｃ）では、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）へ出力する要求信号を生成する。具体的には、ＥＣＵ１０は、算出された目標走行経路（最適走行経路）によって特定されるエンジン，ブレーキ，操舵の目標制御量に応じて、要求信号（エンジン要求信号，ブレーキ要求信号，ステアリング要求信号）を生成する。

更に、ＥＣＵ１０は、生成された要求信号に基づいて、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（システム制御処理：Ｓ１４）。

次に、図１１乃至図１８を参照して、図１０の走行経路補正・最適化処理（Ｓ１３ｂ）の詳細な処理フローを説明する。図１１は、補正走行経路算出部１０ｆが使用する制約条件等を設定するためのフローチャートである。また、図１２乃至図１６は、補正後の走行経路が満足すべき、走行経路に対する制約条件を示す図である。図１７は、補正後の走行経路が満足すべき走行パラメータに対する制約条件を示す図である。図１８は、補正走行経路算出部１０ｆによって算出された、制約条件を満足する最適な補正走行経路の一例を示す図である。

以下に説明するように、目標走行経路算出部１０ｃによって算出された目標走行経路は、補正走行経路算出部１０ｆによって、種々の制約条件を満足するように補正され、補正走行経路が生成される。また、適用される全ての制約条件を同時に満足する走行経路が算出できない場合には、安全な走行に関わる制約条件が優先的に適用されて、補正走行経路が生成される。

まず、図１１のステップＳ２１においては、対向車に対する操舵回避（ＯＣＰ）、後側方からの物標の接近に対する操舵回避（ＢＳＰ）、又は車線・道路からの逸脱に対する操舵回避（ＬＤＰ，ＲＤＰ）の何れかが作動中であるか否かが、自動操舵制御部１０ｅによって判断される。何れかの操舵回避制御の実行中である場合には車線逸脱の可能性があると判断され、ステップＳ２２に進み、ステップＳ２２においては、図１２に示すように、目標走行経路算出部１０ｃは、車両１が走行中の車線の逸脱側の区画線の内側３０ｃｍの位置に目標走行経路Ｒを設定する。また、補正走行経路算出部１０ｆが使用する制約条件として、走行中の車線の外側の領域Ａ（図１２の斜線の領域）が設定される。

図１２に示す例では、対向車に対する操舵回避（ＯＣＰ）により、自動的に左側に操舵が行われている。このため、目標走行経路Ｒは車線左側の区画線の内側３０ｃｍの位置に設定されている。即ち、目標走行経路Ｒは車線両側の区画線の中央に対して逸脱の可能性がある側にオフセットした位置に設定される。一方、自動操舵制御部１０ｅによって車線逸脱の可能性がないと判断され、車線が検出されている場合には、後述する図１３に示すように、目標走行経路Ｒは車線中央に設定される。

また、図１２に示すように、制約条件は、車両１の両側の区画線よりも外側の領域Ａに設定されている。このように制約条件が設定されることにより、補正走行経路算出部１０ｆは、車両１が領域Ａに侵入しない範囲で目標走行経路Ｒを補正する。一方、自動操舵制御部１０ｅによって車線逸脱の可能性がないと判断された場合においても、補正走行経路算出部１０ｆは、車両１の両側の区画線よりも外側の領域を制約条件として設定する（例えば、図１３）。

一方、何れの操舵回避制御も実行されていない場合には、ステップＳ２１からＳ２３に進み、ステップＳ２３においては、運転支援モードが先行車追従モード（ＴＪＡ）に設定されているか否かが判断される。先行車追従モードに設定されている場合にはステップＳ２４に進み、先行車追従モードに設定されていない場合にはステップＳ２９に進む。ステップＳ２４においては、車載カメラ２１の画像を解析した入力処理部１０ａ（画像解析部）によって車線が検出されているか否かが判断される。以下に説明するように、本実施形態の車両制御装置においては、モード設定操作部である運転者操作部３７によって設定されている操舵モード（先行車追従モードか否か）に応じて制約条件が変更されると共に、車線が検出されているか否かによって制約条件が変更される。

車線が検出されている場合にはステップＳ２５に進み、ステップＳ２５においては図１３に示すように目標走行経路及び制約条件が設定される。即ち、自動操舵モードである先行車追従モードの実行中であり、且つ車線が検出されている場合には、目標走行経路算出部１０ｃは、車線両側の区画線の中央に目標走行経路Ｒを設定し、補正走行経路算出部１０ｆは、制約条件として、検出された車線（両側の区画線の外側の領域Ａ（図１３の斜線の領域））を設定する。即ち、車線が検出されている場合には、先行車追従モードの実行中であっても、車線の中央に目標走行経路Ｒが設定され、車線の外側の領域Ａに制約条件が設定される。このように制約条件が設定されることにより、補正走行経路算出部１０ｆは、車両１が領域Ａに侵入しない範囲で目標走行経路Ｒを補正する。

一方、車線が検出されていない場合にはステップＳ２４からＳ２６に進み、ステップＳ２６においては、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、先行車が検出されているか否かが判断される。ステップＳ２６において、先行車が検出されている場合にはステップＳ２７に進み、先行車が検出されていない場合にはステップＳ２８に進む。

ステップＳ２７においては、図１４に示すように目標走行経路Ｒ及び制約条件が設定される。即ち、先行車追従モードにおいて、車線が検出されず、且つ先行車両が検出されている場合には、先行車３の走行軌跡が目標走行経路Ｒとして設定される。さらに、この目標走行経路Ｒ（先行車両の走行軌跡）を自車両が走行した場合における推定走行経路を中心とする自車幅よりも外側の領域Ａが制約条件として設定される。このように、先行車３の走行軌跡と同一の経路を自車が走行した場合において、自車が通る領域の外側が制約条件として設定される。このように制約条件が設定されることにより、補正走行経路算出部１０ｆは、車両１が領域Ａに侵入しない範囲で目標走行経路Ｒを補正する。

一方、ステップＳ２６において、先行車が検出されていない場合には、ステップＳ２８に進み、ステップＳ２８においては、図１５に示すように目標走行経路Ｒ及び制約条件が設定される。即ち、先行車追従モードにおいて、車線及び先行車両が検出されていない場合には、運転者の意志による現在の運転状況が継続された場合に車両が走行すると推定される推定走行経路が目標走行経路Ｒとして設定され、この推定走行経路を中心として、自車幅よりも外側の領域Ａが制約条件として設定される。即ち、先行車両が検出されていない場合には、目標走行経路算出部１０ｃによって算出された目標走行経路Ｒを基準とした制約条件が設定される。このように制約条件が設定されることにより、補正走行経路算出部１０ｆは、車両１が領域Ａに侵入しない範囲で目標走行経路Ｒを補正する。

一方、ステップＳ２３において、運転支援モードが先行車追従モード（ＴＪＡ）に設定されていないと判断された場合には、ステップＳ２９に進む。ステップＳ２９においては、運転意志判断部１０ｄによって、運転者に運転意志があり、且つ車載カメラ２１によって車線が検出されているか否かが判断される。即ち、運転意志判断部１０ｄは、車両１に搭載された車室内撮影用の車載カメラ２１によって撮影された運転者の画像を解析し、運転者が居眠りをしていないか、脇見をしていないか等を判断する。運転意志判断部１０ｄは、運転者が居眠り等をしていない場合には、運転者に運転意志があると判定する。運転者に運転意志があり、且つ車線が検出されている場合には、ステップＳ３０に進み、それ以外の場合にはステップＳ３１に進む。以下に説明するように、本実施形態の車両制御装置においては、運転意志判断部１０ｄによって判断された運転意志の有無に基づいて制約条件が変更されると共に、車線が検出されているか否かによって制約条件が変更される。

ステップＳ３０においては、図１６に示すように目標走行経路Ｒ及び制約条件が設定される。即ち、先行車追従モード以外の制御モードにおいて、運転者に運転意志があり、且つ車線が検出されている場合には、運転者の意志による現在の運転状況が継続された場合に車両が走行すると推定される推定走行経路が目標走行経路Ｒとして設定される。図１６に示す例では、車両１は、車線内において、車線中央よりも左側の区画線に近い位置を、運転者の意志により走行しており、この運転状況が継続すれば、車両１は左側の区画線に近い位置を走行し続けると推定される。このため、推定される走行経路である車線中央よりも左側の区画線に近い位置が、目標走行経路Ｒとして設定される。さらに、この推定走行経路を中心として、自車幅よりも外側の領域であり、車線両側の区画線よりも外側の領域である領域Ａが制約条件として設定される。このように制約条件が設定されることにより、補正走行経路算出部１０ｆは、車両１が領域Ａに侵入しない範囲で目標走行経路Ｒを補正する。

一方、ステップＳ２９において、運転者に運転意志がないか、車線が検出されていない場合には、ステップＳ３１に進む。ステップＳ３１においては、図１５に示すように目標走行経路Ｒ及び制約条件が設定される。上述したように、図１５においては、運転者の意志による現在の運転状況が継続された場合に車両が走行すると推定される推定走行経路が目標走行経路Ｒとして設定され、この推定走行経路を中心として、自車幅よりも外側の領域Ａが制約条件として設定される。

次に、図１７を参照して、補正後の走行経路が満足すべき走行パラメータに関する制約条件を説明する。
上述したように、ＥＣＵ１０の目標走行経路算出部１０ｃは目標走行経路Ｒを算出し、この目標走行経路Ｒは、補正走行経路算出部１０ｆによって、上記各制約条件（図１２乃至図１６）を満足するように補正される。これに加えて補正走行経路算出部１０ｆは、図１７に示す走行パラメータをも満足するように目標走行経路Ｒを補正する。即ち、補正された走行経路が図１２乃至図１６に示す制約条件を満足しているとしても、自車両１の運動性能に対して実現困難な走行経路であったり、車両の乗員に不快感を与える走行経路であったりしては、採用することができない。このため、本実施形態においては、車両の加速度等に関する走行パラメータに対しても制約条件を設けている。

即ち、図１７に示すように、本実施形態では、先行車追従モード（ＴＪＡ）においては、自車の前後加速度が±３ｍ／ｓ²以内に制限され、自車の横加速度が±４ｍ／ｓ²以内に制限され、自車の前後加加速度が±５ｍ／ｓ³以内に制限され、自車の横加加速度が±２ｍ／ｓ³以内に制限され、自車の操蛇角が±９０ｒａｄ以内に制限され、自車の操蛇角速度が±９０ｒａｄ／ｓ以内に制限され、自車のヨーレートが±１０ｒａｄ／ｓ以内に制限される。このように、自動操舵モードである先行車追従モードにおいては、制約条件が走行パラメータの絶対値として与えられ、走行パラメータにこのような制約条件を設けることにより、車両の乗員に大きなＧ（加速度）が作用し、不快感を与えるのを防止している。

一方、自動速度制御モード（ＡＣＣ）においては、自車の前後加速度が現在値の±２ｍ／ｓ²以内に制限され、自車の横加速度が現在値の±１ｍ／ｓ²以内に制限され、自車の前後加加速度が現在値の±２ｍ／ｓ³以内に制限され、自車の横加加速度が現在値の±１ｍ／ｓ³以内に制限され、自車の操蛇角が現在値の±３０ｒａｄ以内に制限され、自車の操蛇角速度が現在値の±３０ｒａｄ／ｓ以内に制限され、自車のヨーレートが現在値の±２ｒａｄ／ｓ以内に制限される。このように、運転者操舵モードである自動速度制御モードにおいては、制約条件が走行パラメータの現在値からの変動幅として与えられ、走行パラメータにこのような制約条件を設けることにより、車両の急激な加減速等を防止している。

次に、図１８を参照して、補正走行経路算出部１０ｆによって算出される最適な補正走行経路の一例を説明する。
図１８に示す例では、自車両１において、先行車追従モード（ＴＪＡ）が設定され、また、対向車に対する操舵回避（ＯＣＰ）等は作動されていない。さらに、車載カメラ２１によって走行車線が検出されている。このため、図１１のフローチャートにおいては、ステップＳ２１→Ｓ２３→Ｓ２４→Ｓ２５の順に処理が進み、ステップＳ２５においては、検出されている車線の中央に目標走行経路Ｒが設定される。

しかしながら、前方には車両３が駐車しており、ＥＣＵ１０の周辺物標検出部１０ｂは、回避すべき周辺物標として車両３を検出し、車両３の周囲に自車両１が走行可能な許容相対速度の上限ライン（図１８の例ではラインａ：許容相対速度０（ゼロ））を設定する。図１８に示す例においては、自車両１が目標走行経路Ｒを走行し続けると、自車両１は車両３に対する許容相対速度０のラインａ内に侵入してしまう。

このため、ＥＣＵ１０の補正走行経路算出部１０ｆは、自車両１がラインａ内に侵入しないように、先に設定された目標走行経路Ｒを補正する。この際、補正後の走行経路に対し、制約条件として、(1)車線両側の区画線の外側の領域Ａ（図１８の斜線の領域）に自車両１が侵入しないこと、及び、(2)走行パラメータが図１７のＴＪＡ制御中に対して設定された値の範囲を超えないこと、が適用される。補正走行経路算出部１０ｆは、これらの制約条件を満足する走行経路のうち、上述した評価関数Ｊが最小となる経路を補正走行経路Ｒｃとして算出する。この際、評価関数Ｊの値を計算すべき走行経路が各制約条件によって絞り込まれているので、少ない計算量で最適な補正走行経路を算出することができる。

本発明の実施形態の車両制御装置１００によれば、周辺物標検出部１０ｂによって回避すべき周辺物標が検出された場合には、補正走行経路算出部１０ｆは、周辺物標に対して車両１が走行可能な許容相対速度の上限ライン（図６のラインａ〜ｄ）を設定する。また、補正走行経路算出部１０ｆは、この上限ライン、所定の評価関数Ｊ及び所定の制約条件に基づいて補正走行経路Ｒｃを算出する。ここで、補正走行経路算出１０ｅ部は、所定の制約条件として、運転者の意志による現在の運転状況が継続された場合における推定走行経路を中心とする自車幅よりも外側の領域（図１５、図１６）を備えている。このように、補正走行経路算出部１０ｆが所定の制約条件を備えているので、設定可能な多数の補正走行経路の中から適切な経路を少ない計算量で算出することができる。また、現在の運転状況が継続された場合における推定走行経路に基づいて制約条件が設定されるので、車両制御装置１００が算出する補正走行経路に現在の運転状況が反映されやすく、運転支援によって運転者に与えられる違和感を少なくすることができる。

また、本実施形態の車両制御装置１００によれば、運転者によって設定された操舵モードに応じて（図１１のステップＳ２３→Ｓ２４又はＳ２３→Ｓ２９）、補正走行経路算出部１０ｆが使用する制約条件（図１２乃至図１６）が変更されるので、運転者による運転状況に応じた制約条件を、きめ細かく設定することが可能になり、一層運転者に違和感を与えにくくすることができる。

さらに、本実施形態の車両制御装置１００によれば、自動操舵モードが設定されている場合（図１１のステップＳ２３→Ｓ２４）において、目標走行経路が走行中の車線の中央に設定され、所定の制約条件として、車線の外側の領域が設定される（図１３）ので、車両制御装置１００によって運転者に違和感のない運転を実現することができる。

また、本実施形態の車両制御装置１００によれば、運転者操舵モードが設定されている場合（図１１のステップＳ２３→Ｓ２９）には、所定の制約条件として、推定走行経路を走行する自車幅の外側の領域が設定される（図１５）ので、運転者による操舵操作に沿った走行経路の外側への逸脱が制約され、運転者の意図に整合した運転支援を行うことができる。

さらに、本実施形態の車両制御装置１００によれば、運転意志判断部１０ｄによって判断された運転意志の有無に基づいて（図１１のステップＳ２９→Ｓ３０又はＳ２９→Ｓ３１）、補正走行経路算出部１０ｆが使用する制約条件が変更されるので、運転者の意志に基づかない運転操作に対しては、これと整合しない制約条件を適用することができ、運転支援により十分に危険を回避することができる。

また、本実施形態の車両制御装置１００によれば、自動操舵モードにおいて、制約条件が走行パラメータの絶対値として与えられる（図１７のＴＪＡ制御中）ので、自動操舵により運転者に違和感を与えるのを防止することができる。また、運転者操舵モードにおいて、制約条件が車両の走行パラメータの現在値からの変動幅として与えられる（図１７のＡＣＣ制御中）ので、運転者の意図から大きく外れた運転支援が為されるのを防止することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、上述した実施形態に種々の変更を加えることができる。特に、上述した実施形態においては、自動操舵モードとして先行車追従モード（ＴＪＡ）が設定され、運転者操舵モードとして自動速度制御モード（ＡＣＣ）が設定されていたが、他の制御モードを自動操舵モード或いは運転者操舵モードとして設定することもできる。また、上述した実施形態では、自動速度制御モードにおいて自動操舵が実行されることはないが、緊急の危険回避等、所定の場合において自動速度制御モードであっても自動操舵が実行されるように本発明を構成することもできる。

１ 車両
１０ 車両制御演算部（ＥＣＵ）
１０ａ 入力処理部（画像解析部）
１０ｂ 周辺物標検出部
１０ｃ 目標走行経路算出部
１０ｄ 運転意志判断部
１０ｅ 自動操舵制御部
１０ｆ 補正走行経路算出部
２１ 車載カメラ
２２ ミリ波レーダ
２３ 車速センサ
２４ 加速度センサ
２５ ヨーレートセンサ
２６ 操舵角センサ
２７ アクセルセンサ
２８ ブレーキセンサ
２９ 測位システム
３０ ナビゲーションシステム
３１ エンジン制御システム
３２ ブレーキ制御システム
３３ ステアリング制御システム
３５ 運転者操作部（モード設定操作部）
３６ａ ＩＳＡスイッチ
３６ｂ ＴＪＡスイッチ
３６ｃ ＡＣＣスイッチ
３７ａ 距離設定スイッチ
３７ｂ 車速設定スイッチ
４０ 速度分布領域
１００ 車両制御装置

Claims (6)

1. 運転者による車両の運転を支援する車両制御装置であって、
   周辺物標を検出する周辺物標検出部と、
   車両の目標走行経路を算出する目標走行経路算出部と、
   この目標走行経路算出部によって算出された上記目標走行経路を補正した補正走行経路を算出する補正走行経路算出部と、を有し、
   上記補正走行経路算出部は、上記周辺物標検出部によって回避すべき周辺物標が検出された場合において、周辺物標に対して車両が走行可能な許容相対速度の上限ラインを設定するように構成されていると共に、上記上限ライン、所定の評価関数及び所定の制約条件に基づいて上記補正走行経路を算出するように構成され、
   上記補正走行経路算出部は、運転者の意志による現在の運転状況が継続された場合における推定走行経路を中心とする、自車幅よりも外側の領域を、上記制約条件として備えていることを特徴とする車両制御装置。
2. さらに、車両の操舵を自動で行う自動操舵モード、又は車両の操舵を運転者が行う運転者操舵モードが、運転者によって設定可能なモード設定操作部を有し、上記補正走行経路算出部は、上記モード設定操作部によって設定された操舵モードに応じて上記制約条件を変更する請求項１記載の車両制御装置。
3. 上記モード設定操作部によって自動操舵モードが設定されている場合において、上記目標走行経路算出部は上記目標走行経路を走行中の車線の中央に設定し、上記補正走行経路算出部は、上記制約条件として、車線の外側の領域を設定する請求項２記載の車両制御装置。
4. 上記モード設定操作部によって運転者操舵モードが設定されている場合において、上記補正走行経路算出部は、上記制約条件として、上記推定走行経路を中心とする自車幅よりも外側の領域を設定する請求項２又は３に記載の車両制御装置。
5. さらに、運転者を撮像する車室内カメラと、この車室内カメラにより撮像された画像に基づいて運転者の運転意志の有無を判断する運転意志判断部を有し、上記補正走行経路算出部は、上記運転意志判断部によって判断された運転意志の有無に基づいて上記制約条件を変更する請求項１乃至４の何れか１項に記載の車両制御装置。
6. 上記補正走行経路算出部は、走行パラメータに関する制約条件として、車両の前後加速度、横加速度、前後加加速度、横加加速度、ヨーレート、操蛇角、及び操蛇角速度のうちの少なくとも１つを備えており、自動操舵モードにおいては、上記走行パラメータに関する制約条件は上記走行パラメータの絶対値として与えられ、運転者操舵モードにおいては、上記走行パラメータに関する制約条件は車両の走行パラメータの現在値からの変動幅として与えられている請求項２乃至５の何れか１項に記載の車両制御装置。

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