JP2020040515A - 車両走行制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】段差の乗り越し走行時に、後方車両の走行に悪影響を与えることを防止する。【解決手段】車両走行制御装置５０は、進行方向前方の路面の段差を検出する段差検出器５１と、段差検出器５１により検出された段差の形状に応じて段差到達時の目標車速を設定する目標車速設定部４０１と、段差到達時に車速が目標車速以下まで減少するように変速機用アクチュエータ６１およびスロットル用アクチュエータ６２を制御する変速機制御部４０３およびスロットル制御部４０４と、後方車両を検出する後方車両検出器５３と、を備える。変速機制御部４０３およびスロットル制御部４０４は、後方車両検出器５３により後方車両が検出されると、減速度の大きさが所定値以下となる減速度で、車速を目標車速以下まで減少させる。【選択図】図４

Description

本発明は、段差の乗り越し走行時の動作を制御する車両走行制御装置に関する。

この種の装置として、従来、車両の前方路面に存在する凸部の形状をカメラ等により検出し、検出された凸部の形状に基づいて車両の駆動を制御するようにした装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１記載の装置では、凸部から第１の距離だけ手前の第１地点および第１地点から第２の距離だけ手前の第２地点をそれぞれ設定し、車両が第２地点から第１地点を走行する間に、凸部の形状に応じて車両を減速させ、車両が第１地点に到達すると、減速を解除して凸部を乗り越えさせる。

特許文献１：特開２００８−１３０２号公報

しかしながら、上記特許文献１記載の装置のように凸部の手前で車両を減速させると、後方車両のドライバに車両の急減速を強いる等、後方車両の走行に悪影響を与えるおそれがある。

本発明の一態様は、走行駆動力を発生する走行駆動部を有する車両を制御する車両走行制御装置であって、進行方向前方の路面の段差を検出する段差検出部と、段差検出部により検出された段差の形状に応じて段差到達時の目標車速を設定する目標車速設定部と、段差到達時に車速が目標車速以下まで減少するように走行駆動部を制御する制御部と、後方車両を検出する後方車両検出部と、を備える。制御部は、後方車両検出部により後方車両が検出されると、減速度の大きさが所定値以下となる減速度で、車速を目標車速以下まで減少させる。

本発明によれば、段差乗り越し時に後方車両の走行に悪影響を与えることを防ぐことができる。

本発明の実施形態に係る車両走行制御装置が適用される自動運転車両の走行駆動系の概略構成を示す図。 図１の自動運転車両を制御する車両制御システムの全体構成を概略的に示すブロック図。 本発明の実施形態に係る車両走行制御装置が適用される動作の一例を示す図。 本発明の実施形態に係る車両走行制御装置の要部構成を示すブロック図。 図４の車両走行制御装置による段差の形状を特定するための一手法を説明する図。 アクセルペダルの操作量と乗り上げ駆動力の補正係数の関係を示す図。 図４のコントローラで実行される処理の一例を示すフローチャート。 図４のコントローラで実行される他の処理の一例を示すフローチャート。 本発明の実施形態に係る車両走行制御装置による動作の一例を示すタイムチャート。 本発明の実施形態に係る車両走行制御装置による動作の他の例を示すタイムチャート。

以下、図１〜図９Ｂを参照して本発明の実施形態について説明する。本発明の実施形態に係る車両走行制御装置は、自動運転機能を有する車両（自動運転車両）に適用される。まず、自動運転車両の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る車両走行制御装置が適用される自動運転車両１００（単に車両と呼ぶ場合もある）の走行駆動系の概略構成を示す図である。車両１００は、ドライバによる運転操作が不要な自動運転モードでの走行だけでなく、ドライバの運転操作による手動運転モードでの走行も可能である。

図１に示すように、車両１００は、車体前部のエンジンルームに配置されたエンジン１と変速機２とを有し、例えば前輪を駆動輪および後輪を従動輪とするＦＦ方式の車両として構成される。なお、車両１００の駆動方式はこれに限らず、例えば後輪を駆動輪および前輪を従動輪とし、あるいは４輪を駆動輪としてもよい。

エンジン１は、スロットルバル１１ブを介して供給される吸入空気とインジェクタ１２から噴射される燃料とを適宜な割合で混合し、点火プラグ等により点火して燃焼させ、これにより回転動力を発生する内燃機関（例えばガソリンエンジン）である。なお、ガソリンエンジンに代えてディーゼルエンジン等、各種エンジンを用いることもできる。吸入空気量はスロットルバルブ１１により調節され、スロットルバルブ１１の開度は、電気信号により作動するスロットル用アクチュエータの駆動によって変更される。

変速機２は、エンジン１と駆動輪３との間の動力伝達径路に設けられ、エンジン１からの回転を変速し、かつエンジン１からのトルクを変換して出力する。変速機２で変速された回転は差動機構を介して左右の駆動輪３に伝達され、これにより車両１００が走行する。なお、エンジン１の代わりに、あるいはエンジン１に加えて、駆動源としての走行用モータを設け、電気自動車やハイブリッド自動車として車両１００を構成することもできる。

変速機２は、例えば複数の変速段に応じて変速比を段階的に変更可能な有段変速機である。なお、変速比を無段階に変更可能な無段変速機を、変速機２として用いることもできる。図示は省略するが、トルクコンバータを介してエンジン１からの動力を変速機２に入力してもよい。変速機２は、例えばドグクラッチや摩擦クラッチなどの係合要素２１を備え、油圧制御装置２２が係合要素２１への油の流れを制御することにより、変速機２の変速段を変更することができる。

ブレーキ装置４は、例えば油圧力による作動するディスクブレーキにより構成され、ブレーキ装置４の作動により、駆動輪３の回転を強制的に停止させることができる。

図２は、図１の自動運転車両１００を制御する車両制御システム１０１の全体構成を概略的に示すブロック図である。図２に示すように、車両制御システム１０１は、コントローラ４０と、コントローラ４０にそれぞれ電気的に接続された外部センサ群３１と、内部センサ群３２と、入出力装置３３と、ＧＰＳ受信機３４と、地図データベース３５と、ナビゲーション装置３６と、通信ユニット３７と、走行用のアクチュエータＡＣとを主に有する。

外部センサ群３１は、車両１００の周辺情報である外部状況を検出する複数のセンサの総称である。例えば外部センサ群３１には、車両１００の全方位の照射光に対する散乱光を測定して車両１００から周辺の障害物までの距離を測定するライダ、電磁波を照射し反射波を検出することで車両１００の周辺の他車両や障害物等を検出するレーダ、車両１００に搭載され、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を有して車両１００の周辺（前方、後方および側方）を撮像するカメラなどが含まれる。

内部センサ群３２は、車両１００の走行状態を検出する複数のセンサの総称である。例えば内部センサ群３２には、車両１００の車速を検出する車速センサ、車両１００の前後方向の加速度および左右方向の加速度をそれぞれ検出する加速度センサ、エンジン１の回転数を検出するエンジン回転数センサ、車両１００の重心の鉛直軸回りの回転角速度を検出するヨーレートセンサ、スロットルバルブ１１の開度（スロットル開度）を検出するスロットル開度センサなどが含まれる。手動運転モードでのドライバの運転操作、例えばアクセルペダル、ブレーキペダル、ステアリングホイール等の操作部材の操作等を検出するセンサも内部センサ群３２に含まれる。

入出力装置３３は、ドライバから指令が入力されたり、ドライバに対し情報が出力されたりする装置の総称である。例えば入出力装置３３には、操作部材の操作によりドライバが各種指令を入力する各種スイッチ、ドライバが音声で指令を入力するマイク、ドライバに表示画像を介して情報を提供する表示部、ドライバに音声で情報を提供するスピーカなどが含まれる。各種スイッチには、自動運転モードおよび手動運転モードのいずれかを指令する手動自動切換スイッチが含まれる。

手動自動切換スイッチは、例えばドライバが手動操作可能なスイッチとして構成され、スイッチ操作に応じて、自動運転機能を有効化した自動運転モードまたは自動運転機能を無効化した手動運転モードへの切換指令を出力する。手動自動切換スイッチの操作によらず、所定の走行条件が成立したときに、手動運転モードから自動運転モードへの切換、あるいは自動運転モードから手動運転モードへの切換が指令されるようにしてもよい。すなわち、手動自動切換スイッチが自動的に切り換わることで、モード切換が手動ではなく自動で行われるようにしてもよい。

ＧＰＳ受信機（ＧＰＳセンサ）３４は、複数のＧＰＳ衛星からの測位信号を受信し、これにより車両１００の絶対位置（緯度、経度など）を測定する。

地図データベース３５は、ナビゲーション装置３６に用いられる一般的な地図情報を記憶する装置であり、例えばハードディスクにより構成される。地図情報には、道路の位置情報、道路形状（曲率など）の情報、交差点や分岐点の位置情報が含まれる。なお、地図データベース３５に記憶される地図情報は、コントローラ４０の記憶部４２に記憶される高精度な地図情報とは異なる。

ナビゲーション装置３６は、ドライバにより入力された目的地までの道路上の目標経路を探索するとともに、目標経路に沿った案内を行う装置である。目的地の入力および目標経路に沿った案内は、入出力装置３３を介して行われる。目標経路は、ＧＰＳ受信機３４により測定された自車両の現在位置と、地図データベース３５に記憶された地図情報とに基づいて演算される。

通信ユニット３７は、インターネット回線などの無線通信網を含むネットワークを介して図示しない各種サーバと通信し、地図情報および交通情報などを定期的に、あるいは任意のタイミングでサーバから取得する。取得した地図情報は、地図データベース３５や記憶部４２に出力され、地図情報が更新される。取得した交通情報には、渋滞情報や、信号が赤から青に変わるまでの残り時間等の信号情報が含まれる。

アクチュエータＡＣは、車両１００の走行を制御するための走行用アクチュエータである。アクチュエータＡＣには、コントローラ４０からの電気信号により作動する各種アクチュエータが含まれる。例えばエンジン１のスロットルバルブ１１の開度を調整するスロットル用アクチュエータと、変速機２の係合要素２１への油の流れを制御して変速機２の変速段を変更する変速機用アクチュエータと、ブレーキ装置４を作動するブレーキ用アクチュエータと、ステアリング装置を駆動するステアリング用アクチュエータとが含まれる。

コントローラ４０は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）により構成される。なお、エンジン制御用ＥＣＵ、変速機制御用ＥＣＵ等、機能の異なる複数のＥＣＵを別々に設けることができるが、図２では、便宜上、これらＥＣＵの集合としてコントローラ４０が示される。コントローラ４０は、ＣＰＵ等の演算部４１と、ＲＯＭ，ＲＡＭ，ハードディスク等の記憶部４２と、図示しないその他の周辺回路とを有するコンピュータを含んで構成される。

記憶部４２には、車線の中央位置の情報や車線位置の境界の情報等を含む高精度の詳細な地図情報が記憶される。より具体的には、地図情報として、道路情報、交通規制情報、住所情報、施設情報、電話番号情報、駐車場情報等が記憶される。道路情報には、高速道路、有料道路、国道などの道路の種別を表す情報、道路の車線数、各車線の幅員、道路の勾配、道路の３次元座標位置、車線のカーブの曲率、車線の合流ポイントおよび分岐ポイントの位置、道路標識等の情報が含まれる。交通規制情報には、工事等により車線の走行が制限または通行止めとされている情報などが含まれる。記憶部４２には、変速動作の基準となるシフトマップ（変速線図）、各種制御のプログラム、プログラムで用いられる閾値等の情報も記憶される。

演算部４１は、機能的構成として、自車位置認識部４３と、外界認識部４４と、行動計画生成部４５と、走行制御部４６とを有する。

自車位置認識部４３は、ＧＰＳ受信機３４で受信した車両１００の位置情報および地図データベース３５の地図情報に基づいて、地図上の車両１００の位置（自車位置）を認識する。記憶部４２に記憶された地図情報（建物の形状などの情報）と、外部センサ群３１が検出した車両１００の周辺情報とを用いて自車位置を認識してもよく、これにより自車位置を高精度に認識することができる。なお、道路上や道路脇の外部に設置されたセンサで自車位置を測定可能であるとき、そのセンサと通信ユニット３７を介して通信することにより、自車位置を高精度に認識することもできる。

外界認識部４４は、ライダ、レーダ、カメラ等の外部センサ群３１からの信号に基づいて車両１００の周囲の外部状況を認識する。例えば車両１００の周辺を走行する周辺車両（前方車両や後方車両）の位置や速度や加速度、車両１００の周囲に停車または駐車している周辺車両の位置、および他の物体の位置や状態などを認識する。他の物体には、標識、信号機、道路の境界線や停止線、建物、ガードレール、電柱、看板、歩行者、自転車、路面上の凸状または凹状の段差等が含まれる。他の物体の状態には、信号機の色（赤、青、黄）、歩行者や自転車の移動速度や向き、路面上の段差の形状などが含まれる。

行動計画生成部４５は、例えばナビゲーション装置３６で演算された目標経路と、自車位置認識部４３で認識された自車位置と、外界認識部４４で認識された外部状況とに基づいて、現時点から所定時間先までの車両１００の走行軌道（目標軌道）を生成する。目標経路上に目標軌道の候補となる複数の軌道が存在するときには、行動計画生成部４５は、その中から法令を順守し、かつ効率よく安全に走行する等の基準を満たす最適な軌道を選択し、選択した軌道を目標軌道とする。そして、行動計画生成部４５は、生成した目標軌道に応じた行動計画を生成する。

行動計画には、現時点から所定時間（例えば５秒）先までの間に単位時間（例えば０．１秒）毎に設定される走行計画データ、すなわち単位時間毎の時刻に対応付けて設定される走行計画データが含まれる。走行計画データは、単位時間毎の車両１００の位置データと車両状態のデータとを含む。位置データは、例えば道路上の２次元座標位置を示す目標点のデータであり、車両状態のデータは、車速を表す車速データと車両１００の向きを表す方向データなどである。走行計画は単位時間毎に更新される。

行動計画生成部４５は、現時点から所定時間（例えば５秒）先までの単位時間毎の位置データを時刻順に接続することにより、目標軌道を生成する。このとき、目標軌道上の単位時間毎の各目標点の車速（目標車速）に基づいて、単位時間毎の加速度（目標加速度）を算出する。すなわち、行動計画生成部４５は、目標車速と目標加速度とを算出する。なお、目標加速度を走行制御部４６で算出するようにしてもよい。

走行制御部４６は、自動運転モードにおいて、行動計画生成部４５で生成された目標軌道に沿って車両１００が目標車速および目標加速度で走行するようにアクチュエータＡＣを制御する。すなわち、単位時間毎の目標点を車両１００が通過するように、スロットル用アクチュエータ、変速機用アクチュエータ、ブレーキ用アクチュエータ、ステアリング用アクチュエータ等をそれぞれ制御する。手動運転時には、走行制御部４６は、内部センサ群３２で検出されたドライバの運転操作に応じてアクチュエータＡＣを制御する。自動運転時にアクセルペダルやブレーキペダル等の操作部材が操作されたとき、走行制御部４６は、操作部材の操作に応じてアクチュエータＡＣを制御する。

図３は、本発明の実施形態に係る車両走行制御装置が適用される動作の一例を示す図である。図３に示すように、車両走行制御装置は、自動運転により矢印Ａ１方向に走行中の車両１００が、車両前方に位置する路面１０３上の段差１０２を乗り越えるときに適用される。なお、車両１００の後方には、矢印Ａ２に示すように、車両１００に向かって後方車両２００が走行している。段差１０２は、車両１００の減速を促すために路面１０３上に設けられた突起部であり、例えばスピードブレーカやスピードバンプなどと呼ばれる。段差１０２の乗り越し時の衝撃が大きいと、乗員に不快感を与える。したがって、車両１００は、段差乗越時の衝撃を和らげるように、段差１０２の手前で十分に減速される。

しかしながら、後方車両２００が存在する場合において、車両１００の減速度が大きいと、後方車両２００のドライバに急減速の操作を強いる等、後方車両２００の走行に悪影響を与えるおそれがある。この点を考慮し、本実施形態は、以下のように車両走行制御装置を構成する。

図４は、本実施形態に係る車両走行制御装置５０の要部構成を示すブロック図である。車両走行制御装置５０は、自動運転により段差１０２を乗り越えさせるように車両１００の走行動作を制御する装置であり、図２の車両制御システム１０１の一部を構成する。

図４に示すように、車両走行制御装置５０は、コントローラ４０を中心として構成され、コントローラ４０にそれぞれ信号を入力する段差検出器５１と、距離検出器部５２と、後方車両検出器５３と、車速検出器５４と、加減速操作検出器５５と、コントローラ４０からそれぞれ制御信号が出力される変速機用アクチュエータ６１と、スロットル用アクチュエータ６２と、ブレーキ用アクチュエータ６３とを有する。

段差検出器５１は、車両１００の前方の路面１０３上の段差１０２を検出する検出器である。距離検出器５２は、車両１００から段差１０２までの距離、例えば図３に示すように、タイヤが段差１０２に当接する地点Ｐ０（段差当接地点）までの距離ΔＸ１、および車両１００から段差１０２の各地点Ｐ１〜Ｐ４（図５）までの距離を検出する検出器である。後方車両検出器５３は、後方車両２００を検出するとともに、車両１００から後方車両２００までの距離（図３のΔＸ２）を検出する検出器である。段差検出器５１と距離検出器５２と後方車両検出器５３とは、図２の外部センサ群３１の一部であり、カメラ、ライダ、レーダ等により構成される。

車速検出器５４は、車両１００の車速を検出する検出器である。加減速操作検出器５５は、アクセルペダルの操作量（加速操作）およびブレーキペダルの操作量（減速操作）を検出する検出器である。車速検出器５４と加減速操作検出器５５とは、図２の内部センサ群３２の一部を構成する。変速機用アクチュエータ６１と、スロットル用アクチュエータ６２と、ブレーキ用アクチュエータ６３と、ステアリグ用アクチュエータ６４とは、図２のアクチュエータＡＣの一部を構成する。

コントローラ４０は、機能的構成として、目標車速設定部４０１と、駆動力設定部４０２と、変速機制御部４０３と、スロットル制御部４０４と、ブレーキ制御部４０５とを有する。目標車速設定部４０１と駆動力設定部４０２とは、例えば図２の行動計画生成部４５の一部を構成する。変速機制御部４０３とスロットル制御部４０４とブレーキ制御部４０５とは、例えば図２の走行制御部４６の一部を構成する。以下、図４のコントローラ４０の各部の構成について詳細に説明する。

目標車速設定部４０１は、まず、段差検出器５１により検出された段差１０２の形状を特定する。図５は、段差１０２の形状を特定するための一手法を説明する図である。図５に示すように、路面１０３に沿った車両１００の進行方向をＸ方向、路面１０３に対し垂直な方向をＹ方向とそれぞれ定義する。このとき、段差１０２は、Ｘ方向に沿って、段差１０２が開始する段差開始部１０２ａ（地点Ｐ１〜Ｐ２）と、路面１０３に平行な直線部１０２ｂ（地点Ｐ２〜Ｐ３）と、段差１０２が終了する段差終了部１０２ｃ（地点Ｐ３〜Ｐ４）とに分けられる。

段差開始部１０２ａは、段差１０２の路面１０３からの高さｈの２倍を長径、路面１０３上の段差開始地点Ｐ１から段差１０２の頂点である地点Ｐ２に至るまでのＸ方向の長さの２倍を短径とした楕円Ｑ１として、段差１０２（点線）に近似される。段差終了部１０２ｃは、段差開始部１０２ａに対しＸ方向に対称な形状として定義される。なお、段差１０２の高さｈを半径とした１／４円Ｑ２として、段差開始部１０２ａと段差終了部１０２ｃとを、段差１０２（点線）に近似させてもよい。以上より、目標車速設定部４０１は、段差検出器５１により地点Ｐ１〜Ｐ３を検出することで、段差１０２の形状を特定できる。

次に、目標車速設定部４０１は、この特定した段差形状に基づいて、段差１０２を乗り越す際の目標車速を算出する。具体的には、まず、車両１００（タイヤ）が段差１０２に衝突したときに車両１００が段差１０２から受ける衝撃力の上限値（上限衝撃力）Ｆ１を設定する。なお、衝撃力が大きいほど乗員の不快感の程度は大きくなるが、上限衝撃力Ｆ１は、乗員が許容できる不快感の程度に相当する値に設定される。そして、目標車速設定部４０１は、タイヤが段差１０２に当接する時点（段差当接時点と呼ぶ）における衝撃力が上限衝撃力Ｆ１以下となる目標車速、すなわち段差当接時点の目標車速（最終目標車速と呼ぶ）Ｖａの上限値（上限車速）Ｖａ１を算出する。

すなわち、衝撃力は、段差１０２の形状および段差１０２に衝突する直前の車両１００の運動量と相関関係を有し、段差１０２の長径が長く短径が短いほど、かつ、車重が重いほど、かつ、車速が速いほど、衝撃力は大きくなる。したがって、この点を考慮して、車重を一定としたときの、上限衝撃力Ｆ１に対応する段差１０２の形状と上限車速Ｖａ１との関係（特性図や関係式）を予め記憶しておき、目標車速設定部４０１は、この記憶された関係を用いて段差１０２の形状に対応する上限車速Ｖａ１を算出する。そして、上限車速Ｖａ１を超えない範囲で、段差到達時点の最終目標車速Ｖａを設定する。

この場合、目標車速設定部４０１は、段差衝突前に、後方車両検出器５３からの信号に基づいて、図３に示すように車両１００から所定距離ΔＸ３内に後方車両２００が存在するか否か、すなわち後方車両検出器５３により検出された距離ΔＸ２が所定距離ΔＸ３以下であるか否かを判定する。所定距離ΔＸ３は、段差乗り越し時の車両１００の減速走行により、後方車両２００のドライバの運転に急減速等の悪影響を与えるおそれのある車間距離の閾値である。所定距離ΔＸ３は、例えば車速検出器５４により検出された車速が速いほど大きい値に設定される。

目標車速設定部４０１は、所定距離ΔＸ３内に後方車両２００が存在すると判定すると、車速検出器５４により検出された現車速と、最終目標車速（例えば上限車速Ｖａ１）とに基づいて、減速度の大きさが所定値α１となる減速時間、すなわち最小減速時間Δｔ１を算出する。所定値α１は、後方車両２００のドライバの運転に対し、急減速等の悪影響を与えない減速度である。車両１００の減速度の大きさが所定値α１以下であれば、後方車両２００の減速度の大きさを所定値α１以下に抑えることができ、これにより後方車両２００の走行に悪影響を与えることを抑制できる。

さらに、目標車速設定部４０１は、所定距離ΔＸ３内に後方車両２００が存在するとき、所定の減速時間Δｔにわたり、一定の割合で最終目標車速Ｖａまで減速するように、行動計画に含まれる単位時間毎の目標車速を設定する。例えば、減速開始地点から所定の減速時間Δｔにわたって一定の割合で減速し、段差到達時点で減速が終了して目標車速が最終目標車速Ｖａとなるように、減速開始地点から減速終了地点まで走行する間の単位時間毎の目標車速を設定する。この場合、目標車速設定部４０１は、減速時間Δｔを最小減速時間Δｔ１以上（例えば最小減速時間Δｔ１）に設定する。このように減速時間Δｔを最小減速時間Δｔ１以上に設定して単位時間毎の目標車速を設定することで、減速度の大きさを所定値α１以下に抑えることができる。なお、減速開始地点から減速が終了する段差当接地点までを、減速区間と呼ぶ場合がある。

駆動力設定部４０２は、段差検出器５１により検出された段差１０２の形状と、タイヤの段差当接時点の車速とに応じて、段差到達後にタイヤが段差１０２を乗り上げるための乗り上げ駆動力Ｆａを設定する。乗り上げ駆動力Ｆａは、例えば段差当接時点の車速（最終目標車速Ｖａ）が低くて段差乗り上げ時の運動量が小さいほど、かつ、段差１０２の高さｈが高いほど、大きくなる。さらに駆動力設定部４０２は、予め乗り上げ駆動力Ｆａに関する補正係数βが設定されているとき、その補正係数βを用いて乗り上げ駆動力Ｆａの補正値ΔＦａを算出し、乗り上げ駆動力Ｆａを補正値ΔＦａで補正する。

この場合、まず、加減速操作検出器５５からの信号に基づいて、段差乗り越し時（例えば図５の地点Ｐ１〜Ｐ２の間）のアクセルペダルの操作およびブレーキペダルの操作の有無を判定する。この判定は、段差乗り越し時の車両１００の挙動に乗員が満足したか否かの判定である。すなわち、ドライバは段差乗り越し時の駆動力の不足を感じるとき、段差乗り越し時にアクセルペダルを操作し、反対に駆動力が過剰と感じるとき、段差乗り越し時にブレーキペダルを操作して、自動運転に介入する。そこで、アクセルペダルまたはブレーキペダルが操作されたとき、その操作量に応じて補正係数βを算出する。

図６は、アクセルペダルの操作量Ｓと補正係数βとの関係を示す図である。図６に示すように、補正係数βは０以上かつ１以下の範囲で設定され、アクセルペダルの操作量Ｓの増加に伴い補正係数βは０から１に向けて徐々に増加する。なお、図示は省略するが、ブレーキペダルの操作量と補正係数βとの関係は、図６と異なり、補正係数βは−１以上０以下の範囲で設定されるとともに、ブレーキペダルの操作量の増加に伴い補正係数βは徐々に減少する。

そして、駆動力設定部４０２は、車両１００が再び同様の段差１０２を乗り越えるとき、乗り上げ駆動力Ｆａにこの補正係数βを乗算して補正値ΔＦａを算出するとともに、乗り上げ駆動力Ｆａに補正値ΔＦａを加算して乗り上げ駆動力Ｆａを補正する。アクセルペダルが操作されたとき、補正値ΔＦａはプラスであるため、補正後の乗り上げ駆動力Ｆａは増加する。一方、ブレーキペダルが操作されたとき、補正値ΔＦａはマイナスであるため、補正後の乗り上げ駆動力Ｆａは減少する。これにより、アクセルペダルまたはブレーキペダルの操作による駆動力変更の要求が、次回以降の乗り上げ駆動力Ｆａの設定に反映される。

変速機制御部４０３は、目標車速設定部４０１により設定された単位時間毎の目標車速に基づいて、減速時間Δｔ内の目標車速の変化の程度、すなわち減速度を算出する。さらに、減速度に対応した目標減速力を算出するとともに、目標減速力をエンジンブレーキによって得るように変速機用アクチュエータ６１に制御信号を出力し、変速機２の変速段を設定する。この場合、変速機２の変速段がロー側であるほど、大きなエンジンブレーキ力が得られる点を考慮し、目標減速力が大きいほど変速機２をロー側に制御する。例えば、目標減速力が４速段で得られる減速力と５速段で得られる減速力との間の値であるとき、変速段を４速段に制御する。したがって、減速時間Δｔに対応する減速区間において、ブレーキ装置４を作動させずに最終目標車速Ｖａまで減速できる。

スロットル制御部４０４は、目標車速設定部４０１により設定された目標車速に応じて車速が変化するようにスロットル用アクチュエータ６２に制御信号を出力し、スロットルバルブ１１の開度を制御する。タイヤが段差１０２を乗り上げる際には、駆動力設定部４０２により設定された乗り上げ駆動力Ｆａを発生するように、スロットルバルブ１１の開度を制御する。

ブレーキ制御部４０５は、車速が目標車速を超えないようにブレーキ用アクチュエータ６３に制御信号を出力し、ブレーキ装置４の作動を制御する。例えばタイヤが段差１０２から降りるとき（図５の地点Ｐ３〜Ｐ４）、車両１００は重力により加速されるが、このような場合に実車速が目標車速を超えないようにブレーキ装置４を作動する。

図７は、図４のコントローラ４０で実行される処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、車両１００が自動運転で走行中に、段差検出器５１により路面１０３上に段差１０２が検出されると開始される。

まず、ステップＳ１で、段差検出器５１からの信号に基づいて段差１０２の形状を特定する。次いで、ステップＳ２で、段差１０２の形状に応じて、乗員に不快感を与えないような段差到達時点の最終目標車速Ｖａを設定する。例えば上限車速Ｖａ１を最終目標車速Ｖａとして設定する。次いで、ステップＳ３で、後方車両検出器５３からの信号に基づいて、所定距離ΔＸ３内に後方車両２００が存在するか否かを判定する。ステップＳ３で肯定されるとステップＳ４に進み、否定されるとステップＳ４をパスしてステップＳ５に進む。

ステップＳ４では、減速度の大きさが所定値α１となる最小減速時間Δｔ１を算出する。ステップＳ５では、段差到達時点の目標車速がステップＳ２で設定された最終目標車速Ｖａとなるような単位時間毎の目標車速を設定する。この場合、ステップＳ４で最小減速時間Δｔ１が算出されたときは、最小減速時間Δｔ１以上の減速時間Δｔを設定するとともに、減速時間Δｔ内における単位時間毎の目標車速を設定する。減速時間Δｔ内の目標車速の設定は、減速開始地点から減速終了地点までの減速区間の設定に相当する。

次いで、ステップＳ６で、距離検出器５２からの信号に基づいて、車両１００（タイヤ）が減速開始地点に到達したか否か、すなわちステップＳ５で設定された目標車速が減少する地点に到達したか否かを判定する。ステップＳ６で肯定されるとステップＳ７に進み、否定されるとステップＳ７をパスしてステップＳ８に進む。ステップＳ７では、ステップＳ５で設定された目標車速に基づいて、減速時間Δｔ内における減速度（目標加速度）を算出する。上述したように減速時間Δｔは最小減速時間Δｔ１以上に設定されるため、ステップＳ７で算出される減速度の大きさは、所定値α１以下となる。

次いで、ステップＳ８で、ステップＳ７で算出した減速度に対応した減速力を算出するとともに、エンジンブレーキによりこの減速力を得ることが可能な目標変速段を算出する。なお、減速開始地点に到達する前（ステップＳ６で否定されるとき）は、ステップＳ８で、予め定めた変速マップに従い車速と要求駆動力とに応じて目標変速段を算出する。次いで、ステップＳ９で、変速機用アクチュエータ６１に制御信号を出力し、変速機２の変速段を目標変速段に制御する。例えば、段差到達時点よりも減速時間Δｔだけ前の減速開始時点において、変速段を目標変速段に制御する。

次いで、ステップＳ１０で、ステップＳ５の目標車速に対応する目標加速度に従い、スロットル用アクチュエータ６２に制御信号を出力し、走行駆動力を制御する。次いで、ステップＳ１１で、距離検出器５２からの信号に基づいてタイヤが段差当接地点Ｐ０（図３）に到達したか否かを判定する。ステップＳ１１で否定されるとステップＳ１に戻り、肯定されると処理を終了する。

図８は、図４のコントローラ４０で実行される他の処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、図７に続く処理であり、タイヤが段差当接地点Ｐ０に到達したと判定されると（図９ＡのタイヤＴＲ２）、開始される。

ステップＳ２１では、距離検出器５２からの信号に基づいてタイヤが段差１０２に乗り上げたか否か（乗り上げが完了したか否か）、すなわちタイヤが図５の地点Ｐ２に到達したか否か、より詳しくはタイヤの中心が地点Ｐ２の鉛直上方に位置する状態（図９ＡのタイヤＴＲ３）か否かを判定する。ステップＳ２１で肯定されるとステップＳ２２に進み、否定されるとステップＳ２２〜ステップＳ２５をパスしてステップＳ２６に進む。

ステップＳ２２では、段差検出器５１により検出された段差１０２の形状と、車速検出器５４により検出された段差到達時点の車速（最終目標車速Ｖａ）とに基づいて、段差１０２を乗り上げるための乗り上げ駆動力Ｆａを設定する。この場合、予め補正係数βが設定されているときは、乗り上げ駆動力Ｆａに補正係数βを乗算して補正値ΔＦａを算出し、補正値ΔＦａで補正した乗り上げ駆動力Ｆａを設定する。次いで、ステップＳ２３で、スロットル用アクチュエータ６２に制御信号を出力し、ステップＳ２２で設定された乗り上げ駆動力Ｆａを発生させる。

次いで、ステップＳ２４で、加減速操作検出器５５からの信号に基づいて、ドライバによりアクセルペダルまたはブレーキペダルが操作されたか否かを判定する。ステップＳ２４で肯定されるとステップＳ２５に進み、否定されるとステップＳ２５をパスしてステップＳ２６に進む。ステップＳ２５では、検出されたアクセルペダルまたはブレーキペダルの操作量に応じて、図６等の特性を用いて補正係数βを設定する。この補正係数βは記憶部４２に記憶される。次回の段差乗り越し時には、この補正係数βを用いて補正値ΔＦが算出され、乗り上げ駆動力Ｆａが設定される（ステップＳ２２）。

次いで、ステップＳ２６で、段差乗り越しが終了するまでの単位時間毎の目標車速を設定する。この場合、目標車速は一定の値、例えばステップＳ２で設定した段差到達時点の最終目標車速Ｖａと同一の値に設定する。なお、段差１０２の各地点Ｐ２〜Ｐ４で目標車速を変化させてもよい。次いで、ステップＳ２７で、距離検出器５２からの信号に基づいて、タイヤが段差終了部１０２ｃの開始地点Ｐ３（図５）に到達したか否か、すなわちタイヤが段差１０２の降り動作を開始するか否かを判定する。より詳しくはタイヤの中心が図５の地点Ｐ３の鉛直上方に位置する状態（図９ＡのタイヤＴＲ４）か否かを判定する。ステップＳ２７で肯定されるとステップＳ２８に進み、否定されるとステップＳ２８をパスしてステップＳ２９に進む。

ステップＳ２８では、重力による車速の増加を抑えるように、ブレーキ用アクチュエータ６３に制御信号を出力し、ブレーキ装置４を作動する。ステップＳ２９では、ステップＳ２６の目標車速に応じて目標加速度を設定し、この目標加速度に従い、スロットル用アクチュエータ６２に制御信号を出力して、走行駆動力を制御する。次いで、ステップＳ３０で、距離検出器５２からの信号に基づいてタイヤが段差終了地点に到達したか否か、より詳しくはタイヤが路面１０３に当接した状態（図９ＡのタイヤＴＲ５）か否かを判定する。ステップＳ３０で否定されるとステップＳ２１に戻り、肯定されると処理を終了する。その後は、目標車速が増加し、車両１００は加速走行する。

図９Ａは、本実施形態に係る車両走行制御装置５０による動作の一例を示すタイムチャートである。図９Ａには、駆動力と車速と変速段のそれぞれの時間経過に伴う変化を示す。さらに図９Ａには、減速開始地点に位置するタイヤＴＲ１と、段差当接地点Ｐ０に位置するタイヤＴＲ２と、段差乗り上げが完了した直後のタイヤＴＲ３と、段差降り動作を開始するタイヤＴＲ４と、段差終了地点に到達したタイヤＴＲ５をそれぞれ示す。

図９Ａに示すように、例えば自動運転にて５速段で走行中に段差１０２を検出すると、コントローラ４０は目標車速とともに減速時間Δｔを設定する（ステップＳ５）。そして、段差到達時点ｔ２よりも減速時間Δｔだけ前の減速開始時点ｔ１で、変速機２を例えば３速段に切り換えるとともに、アクセルペダルが非操作のときと同様に、スロットルバルブ１１の開度を閉じ側に制御する（ステップＳ９，ステップＳ１０）。これにより、エンジンブレーキが作動して駆動力が減少する。したがって、ブレーキ装置４を作動させなくても車速が徐々に低下し、時点ｔ２で車速を最終目標車速Ｖａに制御できる。

段差１０２の検出時に、後方車両２００が存在すれば、コントローラ４０は、減速度の大きさが所定値α１以下となるように、つまり減速時間Δｔが最小減速時間Δｔ１以上となるように減速開始時点ｔ１を設定する（ステップＳ５）。これにより、後方車両２００が存在するときには、存在しないときよりも減速開始時点ｔ１が早まり、緩やかな減速度で早期に減速が開始される。その結果、後方車両２００の走行に急減速等の悪影響を与えることを防止できる。

時点ｔ２で、車速が最終目標車速Ｖａまで低下した状態で、タイヤが段差当接地点Ｐ０に到達すると、駆動力が乗り上げ駆動力Ｆａまで増加する（ステップＳ２３）。これによりタイヤは、段差１０２を容易に乗り上げることができる。時点ｔ３で、タイヤ全体が段差１０２を乗り上がると、駆動力が低下し、車速が最終目標車速Ｖａに制御される（ステップＳ２９）。時点ｔ４で、タイヤが降り動作開始地点Ｐ３に到達すると、駆動力がさらに減少するとともに、ブレーキ装置４が作動する（ステップＳ２８）。これにより、タイヤが段差から降りるときの車速の上昇を抑え、乗員が受けるショックを軽減できる。時点ｔ５で、タイヤが段差終了地点に到達すると、駆動力が増加し、車速が上昇する。

図９Ｂは、タイヤの段差当接後にアクセルペダルが操作された例を示すタイムチャートである。図９Ｂに示すように、時点ｔ２でアクセルペダルが操作されると、コントローラは補正係数βを設定し、次回の段差乗り越し時の乗り上げ駆動力Ｆａを増大させる（ステップＳ２５）。これにより、ドライバの要求を満足させる自動運転による段差乗り越し走行が可能である。

本実施形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）本実施形態に係る車両走行制御装置５０は、走行駆動力を発生するエンジン１、変速機２等を有する車両１００を制御するものであり、進行方向前方の路面１０３の段差１０２を検出する段差検出器５１と、段差検出器５１により検出された段差１０２の形状に応じて段差到達時の最終目標車速Ｖａを設定する目標車速設定部４０１と、段差到達時に車速が最終目標車速Ｖａまで減少するようにエンジン１および変速機２を制御するコントローラ４０（スロットル制御部４０４および変速機制御部４０３）と、後方車両２００を検出する後方車両検出器５３と、を備える（図１，４）。スロットル制御部４０４および変速機制御部４０３は、後方車両検出器５３により後方車両２００が検出されると、減速度の大きさが所定値α１以下となる減速度で、換言すると、最小減速時間Δｔ１以上の減速時間Δｔで、車速を最終目標車速Ｖａ以下まで減少させる。

車両１００が段差１０２を乗り越えるとき、車両１００および乗員に与えるショックを低減するために車両１００を十分に減速させる必要があるが、本実施形態では、後方車両２００が存在するときに、その減速度の大きさを制限する。これにより、後方車両２００のドライバに急減速を強いる等、後方車両２００の走行に悪影響を与えることを防止できる。

（２）変速機制御部４０３は、段差乗り越え時に車両１００を減速する際に、エンジン１の制動作用（エンジンブレーキ）により車速が最終目標車速Ｖａまで減少するように変速機２の変速段を制御する。これにより、ブレーキ装置４を作動させることなく、エンジンブレーキの作動によって車速を容易に最終目標車速Ｖａまで低下させることができる。また、変速機２がロー側に切り換えられるため、段差乗り越え後に車両１００をスムーズに加速させることができる。

（３）車両走行制御装置５０は、ドライバにより入力される加速操作または減速操作を検出する加減速操作検出器５５をさらに備える（図４）。コントローラ４０、特にスロットル制御部４０４は、車両のタイヤが段差１０２に当接した後、走行駆動力を所定の乗り上げ駆動力Ｆａまで増加させるようにスロットル用アクチュエータ６２を制御するとともに、タイヤが段差１０２に当接した後に加減速操作検出器５５により加速操作または減速操作が検出されると、検出された加速操作または減速操作に応じて、次回の段差乗り越し時に所定の乗り上げ駆動力Ｆａを補正する。これにより、車両１００は段差乗り越し時にドライバの要求する駆動力を発生するようになり、ドライバは自動運転に対し高い満足感を得る。

上記実施形態は種々の形態に変更することができる。以下、変形例について説明する。上記実施形態では、レーダ、ライダ、カメラ等により構成された段差検出器５１により路面１０３上の段差１０２を検出するようにしたが、進行方向前方の段差を検出するのであれば、段差検出部の構成はいかなるものでもよい。例えば、通信ユニット３７を介して段差の情報を取得して段差を検出するようにしてもよい。上記実施形態では、目標車速設定部４０１が、段差検出器５１により検出された段差１０２の形状に応じて段差到達時の目標車速（最終目標車速Ｖａ）を設定するようにしたが、目標車速設定部の構成はこれに限らない。上記実施形態では、加減速操作検出器５５によりアクセルペダルの操作およびブレーキペダルの操作を検出するようにしたが、加減速操作検出部の構成はこれに限らない。

上記実施形態では、レーダ、ライダ、カメラ等により構成された後方車両検出器５３により後方車両２００を検出するようにしたが、後方車両検出部の構成はこれに限らない。例えば、通信ユニット３７を介して後方車両を検出してもよい。上記実施形態では、変速機制御部４０３とスロットル制御部４０４とがそれぞれ走行駆動部としての変速機２（変速機用アクチュエータ６１）およびエンジン１（スロットル用アクチュエータ６２）を制御するようにしたが、制御部が他の走行駆動部を制御するようにしてもよい。すなわち、後方車両が検出されると、減速度の大きさが所定値以下となる減速度で、段差到達時の車速を目標車速以下まで減少させるのであれば、制御部の構成はいかなるものでもよい。

上記実施形態では、車両１００が凸状の段差１０２を乗り越える場合に車両走行制御装置５０の適用するようにしたが、車両１００が凹状の段差（窪み）を乗り越える場合にも、車両走行制御装置を同様に適用することができる。段差が連続する場合であっても、車両走行制御装置を同様に適用することができる。すなわち、本発明の車両走行制御装置は、種々の段差（窪みを含む）を乗り越える場合に効果的に適用することができる。

上記実施形態では、車両走行制御装置５０を自動運転車両１００に適用したが、本発明の車両走行制御装置は、段差乗り越え時の支援を行う車両等、一部の自動運転機能のみを有する車両に対しても同様に適用することができる。

以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、上述した実施形態および変形例により本発明が限定されるものではない。上記実施形態と変形例の１つまたは複数を任意に組み合わせることも可能であり、変形例同士を組み合わせることも可能である。

１ エンジン、２ 変速機、４０ コントローラ、５０ 車両走行制御装置、５１ 段差検出器、５３ 後方車両検出器、５５ 加減速操作検出器、６１ 変速機用アクチュエータ、６２ スロットル用アクチュエータ、１００ 自動運転車両、４０１ 目標車速設定部、４０２ 駆動力設定部、４０３ 変速機制御部、４０４ スロットル制御部

Claims (3)

1. 走行駆動力を発生する走行駆動部を有する車両を制御する車両走行制御装置であって、
   進行方向前方の路面の段差を検出する段差検出部と、
   前記段差検出部により検出された段差の形状に応じて段差到達時の目標車速を設定する目標車速設定部と、
   段差到達時に車速が前記目標車速以下まで減少するように前記走行駆動部を制御する制御部と、
   後方車両を検出する後方車両検出部と、を備え、
   前記制御部は、前記後方車両検出部により後方車両が検出されると、減速度の大きさが所定値以下となる減速度で、車速を前記目標車速以下まで減少させることを特徴とする車両走行制御装置。
2. 請求項１に記載の車両走行制御装置において、
   前記走行駆動部は、内燃機関と、前記内燃機関に接続された変速機と、を有し、
   前記制御部は、前記内燃機関の制動作用により車速が前記目標車速以下まで減少するように前記変速機の変速比を制御することを特徴とする車両走行制御装置。
3. 請求項１または２に記載の車両走行制御装置において、
   ドライバにより入力される加速操作または減速操作を検出する加減速操作検出部をさらに備え、
   前記制御部は、車両のタイヤが前記段差に当接した後、走行駆動力を所定の乗り上げ駆動力まで増加させるように前記走行駆動部を制御するとともに、前記タイヤが前記段差に当接した後に前記加減速操作検出部により加速操作または減速操作が検出されると、検出された加速操作または減速操作に応じて、次回の段差乗り越し時に前記所定の乗り上げ駆動力を補正することを特徴とする車両走行制御装置。
   

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