JP2020040547A - 車両走行制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パス追従制御の追従性能を向上させること。【解決手段】車両走行制御装置は、目標軌跡を算出し、目標軌跡に追従するように車両走行を制御するパス追従制御を行う。パス追従制御は、パス追従制御の制御遅れに相当する遅延時間の分だけ横位置偏差を補正する補償処理と、横位置偏差が減少するように車両走行を制御する走行制御処理と、車両の横滑りを検出する横滑り検出処理と、を含む。補償処理は、ヨーレート及び車速に基づいて横位置偏差を補正する第１補償処理と、位置情報に基づいて横位置偏差を補正する第２補償処理と、を含む。横滑りが検出されている場合、横滑りが検出されていない場合と比較して、補償処理に対する第１補償処理の寄与度を低下させ、補償処理に対する第２補償処理の寄与度を増加させる。【選択図】図６

Description

本発明は、目標軌道に追従するように車両の走行を制御する車両走行制御装置に関する。

目標軌道（目標パス）に追従するように車両の走行を制御する「パス追従制御（path-following control）」が知られている。このパス追従制御では、様々な要因により制御遅れが発生する可能性がある。制御遅れの要因としては、演算処理時間、情報通信時間、アクチュエータ応答時間、などが考えられる。例えば、目標軌道の算出にはある程度の時間が必要であり、その目標軌道算出時間が制御遅れの原因となる。制御遅れは、目標軌道に対する追従性能の低下を招く。

特許文献１は、車両の走行状態を取得する際の時間遅れを抑制し、安定的に車両の制御を行うことを目的とした運転支援システムを開示している。運転支援システムは、走路境界を含む画像を取得し、取得した画像に基づいて目標軌道を生成する。また、運転支援システムは、取得した画像に基づいて、走路における車両の横位置を取得する。そして、運転支援システムは、目標軌道と車両の横位置とに基づいてパス追従制御を行う。

車両の横位置を取得する際、画像データの生成や画像データの処理にある程度の時間がかかる。この時間遅れを補償するために、運転支援システムは、画像に基づいて取得された横位置を補正する。具体的には、運転支援システムは、センサによって検出されるヨーレートと車速を用い、時間遅れに相当する期間における車両の横移動量を推定する。そして、運転支援システムは、推定された横移動量を横位置に足し合わせることによって、横位置を補正する。

特開２０１８−０２４２９５号公報

上記の特許文献１に開示されている技術によれば、ヨーレートと車速を用いることによって、時間遅れに相当する期間における車両の横移動量が推定される。しかしながら、この推定方法は、グリップ走行などの線形域における車両走行を前提としている。車両の横滑りが発生している状況下では、横移動量の推定精度は著しく低下する。誤った横移動量に基づいて横位置の補正が行われると、目標軌道に対する追従性能が却って低下してしまう。

本発明の１つの目的は、目標軌道に追従するように車両の走行を制御する車両走行制御装置において、追従性能を向上させることができる技術を提供することにある。

本発明の１つの観点において、車両に搭載される車両走行制御装置が提供される。
前記車両走行制御装置は、
目標軌跡を算出し、前記目標軌跡に追従するように前記車両の走行を制御するパス追従制御を行う制御装置と、
前記車両の位置を示す位置情報を取得する位置情報取得装置と、
前記車両のヨーレート及び車速を検出する車両状態取得装置と
を備える。
横位置偏差は、前記車両と前記目標軌跡との間の距離である。
前記パス追従制御は、
前記パス追従制御の制御遅れに相当する遅延時間の分だけ前記横位置偏差を補正する補償処理と、
前記横位置偏差が減少するように前記車両の走行を制御する走行制御処理と、
前記車両の横滑りを検出する横滑り検出処理と
を含む。
前記補償処理は、
前記ヨーレート及び前記車速に基づいて前記横位置偏差を補正する第１補償処理と、
前記位置情報に基づいて前記横位置偏差を補正する第２補償処理と
を含む。
前記横滑りが検出されている場合、前記制御装置は、前記横滑りが検出されていない場合と比較して、前記補償処理に対する前記第１補償処理の寄与度を低下させ、前記補償処理に対する前記第２補償処理の寄与度を増加させる。

本発明によれば、パス追従制御の制御遅れに相当する遅延時間の分だけ横位置偏差を補正する補償処理が行われる。この補償処理によって得られる横位置偏差を用いてパス追従制御を行うことによって、制御遅れを補償することが可能となる。これにより、目標軌道に対する追従性能が向上する。

補償処理は、ヨーレート及び車速に基づく第１補償処理と、位置情報に基づく第２補償処理とを含む。横滑りが検出されている場合、横滑りが検出されていない場合と比較して、第１補償処理の寄与度が低下し、第２補償処理の寄与度が増加する。これにより、横滑りが発生している状況下における横位置偏差の算出精度の低下を抑制することが可能となる。その結果、制御遅れを補償する補償処理が有効に働き、目標軌道に対する追従性能が向上する。

本発明の実施の形態に係る車両走行制御装置によるパス追従制御を説明するための概念図である。 本発明の実施の形態に係る車両走行制御装置によるパス追従制御における補償処理を説明するための概念図である。 車両の横滑りが発生した場合を説明するための概念図である。 車両の横滑りが発生した場合を説明するための概念図である。 本発明の実施の形態に係る車両走行制御装置の構成例を概略的に示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る車両走行制御装置の制御装置の機能構成例を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る車両走行制御装置によるパス追従制御を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係るパス追従制御の一例を示すタイミングチャートである。 本発明の実施の形態に係るパス追従制御の変形例を示す概念図である。

添付図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。

１．概要
図１は、本実施の形態に係る車両走行制御装置によるパス追従制御を説明するための概念図である。車両走行制御装置は、車両１に搭載されており、車両１の走行を制御する車両走行制御を行う。パス追従制御は、車両走行制御の一種である。具体的には、パス追従制御において、車両走行制御装置は、車両１の目標軌道ＴＰを定期的に算出し、最新の目標軌道ＴＰに追従するように車両１の走行を制御する。

ここで、座標系（Ｘ，Ｙ）について定義する。図１に示される例では、原点Ｏは、車両１の中心であり、Ｘ方向は車両１の前方方向であり、Ｙ方向はＸ方向と直交する平面方向である。但し、座標系（Ｘ，Ｙ）は、図１で示された例に限られない。

目標軌道ＴＰは、あるタイミングにおける座標系（Ｘ，Ｙ）において定義される。原点ＯからＹ方向に位置する目標軌道ＴＰ上の点Ｐを考える。このとき、横位置偏差Ｅｄは、原点Ｏと点Ｐとの間の距離、すなわち、車両１と目標軌道ＴＰとの間の距離（Ｙ方向偏差）である。また、ヨー角偏差θｄは、点Ｐにおける目標軌道ＴＰの接線ＴＬと車両１の前方方向との間の角である。車両走行制御装置は、横位置偏差Ｅｄ、ヨー角偏差θｄ、目標軌道ＴＰの曲率等に基づいて、横位置偏差Ｅｄ及びヨー角偏差θｄが減少するように車両１の走行を制御する。これにより、パス追従制御が実現される。

但し、パス追従制御では、様々な要因により制御遅れが発生する可能性がある。制御遅れの要因としては、演算処理時間、情報通信時間、アクチュエータ応答時間、などが考えられる。例えば、目標軌道ＴＰの算出にはある程度の時間が必要であり、その目標軌道算出時間が制御遅れの原因となる。パス追従制御の制御遅れは、目標軌道ＴＰに対する追従性能の低下を招き、好ましくない。そこで、本実施の形態に係る車両走行制御装置は、制御遅れを補償するように横位置偏差Ｅｄ及びヨー角偏差θｄを算出する。制御遅れを補償するように横位置偏差Ｅｄ及びヨー角偏差θｄを算出する処理は、以下「補償処理」と呼ばれる。

図２は、補償処理を説明するための概念図である。第１タイミングＴ１において、車両走行制御装置は、目標軌道ＴＰの算出に必要な運転環境情報を取得する。第１タイミングＴ１の後、車両走行制御装置は、運転環境情報に基づいて目標軌道ＴＰを算出する。第１タイミングＴ１における運転環境情報に基づいて算出される目標軌道ＴＰは、第１タイミングＴ１における座標系（Ｘ，Ｙ）で定義される。第１タイミングＴ１における横位置偏差Ｅｄ及びヨー角偏差θｄは、それぞれ、Ｅｄ１及びθｄ１である。

次に、目標軌道算出時間等、パス追従制御の制御遅れに相当する遅延時間を考える。その遅延時間だけ第１タイミングＴ１よりも後のタイミングは、第２タイミングＴ２である。第２タイミングＴ２における横位置偏差Ｅｄ及びヨー角偏差θｄは、それぞれ、Ｅｄ２及びθｄ２である。パス追従制御においては、第１タイミングＴ１における横位置偏差Ｅｄ１及びヨー角偏差θｄ１ではなく、第２タイミングＴ２における横位置偏差Ｅｄ２及びヨー角偏差θｄ２が用いられる。これにより、パス追従制御の制御遅れを補償することが可能となる。補償処理は、制御遅れに相当する遅延時間の分だけ横位置偏差Ｅｄとヨー角偏差θｄを補正する処理であると言うことができる。

図２に示される例において、横位置はＹ方向位置であり、ヨー角はＸ方向となす角である。第１タイミングＴ１における車両１の横位置及びヨー角は、共に０である。第１タイミングＴ１から後のヨー角θは、ヨーレートセンサによって検出されるヨーレートＹＲを積分することによって算出（推定）可能である。従って、第２タイミングＴ２におけるヨー角θ２は、第１タイミングＴ１から第２タイミングＴ２までの期間にわたってヨーレートＹＲを積分することによって算出（推定）可能である。

また、ヨー角θと車速Ｖに基づいて、Ｘ方向速度とＹ方向速度が算出される。第１タイミングＴ１から第２タイミングＴ２までの期間にわたってＸ方向速度及びＹ方向速度を積分することによって、当該期間におけるＸ方向移動量及びＹ方向移動量を算出（推定）することができる。そのＹ方向移動量が、第２タイミングＴ２における車両１の横位置Ｅ２に相当する。

一方、第２タイミングＴ２において車両１からＹ方向に位置する目標軌道ＴＰ上の点Ｐ２は、例えばＸ方向移動量から得られる。その点Ｐ２の横位置は、目標横位置Ｅｔである。また、その点Ｐ２における目標軌道ＴＰの接線ＴＬ２のヨー角は、目標ヨー角θｔである。これら目標横位置Ｅｔ及び目標ヨー角θｔは、目標軌道ＴＰの位置や曲率等の情報から算出可能である。

目標横位置Ｅｔと車両１の横位置Ｅ２との差分が、第２タイミングＴ２における横位置偏差Ｅｄ２である。また、目標ヨー角θｔと車両１のヨー角θ２との差分が、第２タイミングＴ２におけるヨー角偏差θｄ２である。

このように、車両走行制御装置は、ヨーレートＹＲ、車速Ｖ、及び目標軌道ＴＰの情報に基づいて、第２タイミングＴ２における横位置偏差Ｅｄ２及びヨー角偏差θｄ２を算出（推定）することができる。第２タイミングＴ２における横位置偏差Ｅｄ２及びヨー角偏差θｄ２を用いてパス追従制御を行うことによって、パス追従制御の制御遅れを補償することが可能となる。これにより、目標軌道ＴＰに対する追従性能が向上する。

次に、図３を参照して、車両１の“横滑り”が発生している場合を考える。横滑りが発生している場合、横位置偏差Ｅｄ２の算出結果は大きく影響される。何故なら、ヨーレートＹＲと車速Ｖに基づく横位置偏差Ｅｄ２の算出処理は、グリップ走行などの線形域における車両走行を前提としているからである。図３に示されるように、横滑りが発生している状況下では、車両１の実際の移動軌跡は、ヨーレートＹＲと車速Ｖから推定される移動軌跡から大きくずれる。従って、ヨーレートＹＲと車速Ｖに基づいて算出される横位置偏差Ｅｄ２は、実際の横位置偏差Ｅｄ２から大きくずれる。

図４は、車両１の横滑りが発生している状況を速度の観点から示している。図４において、車両１は横滑りしており、車両１の車体スリップ角は大きくなっている。ヨーレートＹＲと車速Ｖから算出される横速度成分（Ｙ方向速度）は、実際には存在しない誤った横速度成分である。誤った横速度成分から算出される横移動距離（Ｙ方向移動量）も、実情から乖離した誤ったものとなる。

このように、車両１の横滑りが発生している場合、ヨーレートＹＲと車速Ｖに基づく横位置偏差Ｅｄ２の算出精度は低下する。そのような低精度の横位置偏差Ｅｄ２を用いてパス追従制御を行うと、目標軌道ＴＰに対する追従性能が却って低下する。

そこで、本実施の形態によれば、ヨーレートＹＲと車速Ｖに基づく横位置偏差Ｅｄ２の算出精度が低下する状況では、車両１の位置情報に基づいて横位置偏差Ｅｄ２が算出される。位置情報の更新頻度は、ヨーレートＹＲや車速Ｖの更新頻度に比べると低い。しかしながら、車両１の横滑りが発生している状況下では、ヨーレートＹＲと車速Ｖを用いるよりも、位置情報を用いた方が、横位置偏差Ｅｄ２の算出精度は高くなる。

以下の説明において、「第１補償処理」は、更新頻度が比較的高いヨーレートＹＲ及び車速Ｖに基づいて横位置偏差Ｅｄ２を算出する（つまり、横位置偏差Ｅｄを補正する）補償処理を意味する。一方、「第２補償処理」は、更新頻度が比較的低い位置情報に基づいて横位置偏差Ｅｄ２を算出する（つまり、横位置偏差Ｅｄを補正する）補償処理を意味する。

車両１の横滑りが発生していない場合、第１補償処理による横位置偏差Ｅｄ２の算出精度は、第２補償処理よりも高い。従って、横位置偏差Ｅｄ２の算出には、主に第１補償処理が用いられる。第１補償処理と第２補償処理が組み合わされてもよいが、その場合であっても、補償処理に対する第１補償処理の寄与度は第２補償処理の寄与度よりも高くなるように設定される。

一方、車両１の横滑りが発生している場合、第２補償処理による横位置偏差Ｅｄ２の算出精度は、第１補償処理よりも高い。従って、横位置偏差Ｅｄ２の算出には、主に第２補償処理が用いられる。第１補償処理と第２補償処理が組み合わされてもよいが、その場合であっても、補償処理に対する第２補償処理の寄与度は第１補償処理の寄与度よりも高くなるように設定される。

すなわち、横滑りが発生している場合、横滑りが発生していない場合と比較して、第１補償処理の寄与度が低下し、第２補償処理の寄与度が増加する。これにより、横滑りが発生している状況下における横位置偏差Ｅｄ２の算出精度の低下を抑制することが可能となる。その結果、パス追従制御の制御遅れを補償する補償処理が有効に働き、目標軌道に対する追従性能が向上する。

以下、本実施の形態に係る車両走行制御装置について更に詳しく説明する。

２．車両走行制御装置
２−１．全体構成
図５は、本実施の形態に係る車両走行制御装置１０の構成例を概略的に示すブロック図である。車両走行制御装置１０は、車両１に搭載されており、車両１の走行を制御する。図５に示されるように、車両走行制御装置１０は、位置情報取得装置２０、車両状態取得装置３０、周辺情報取得装置４０、走行装置５０、及び制御装置１００を備えている。

位置情報取得装置２０は、車両１の位置及び方位を示す位置情報を取得する。例えば、位置情報取得装置２０は、地図データベース、ＧＰＳ（Global Positioning System）装置、カメラ、及び通信装置を含んでいる。地図データベースは、地図上のレーン配置及びレーン形状を示す地図情報を有している。ＧＰＳ装置は、車両１の位置及び方位を計測する。カメラは、車両１の周囲を撮像する。カメラによって撮像される白線の位置及び形状、地図情報、及びＧＰＳ装置による位置方位計測結果に基づいて、車両１の位置及び方位を精度良く算出することができる。通信装置は、Ｖ２Ｘ通信（車車間通信および路車間通信）を行う。このＶ２Ｘ通信によって、車両１の位置情報が取得されてもよい。位置情報取得装置２０は、位置情報を制御装置１００に送る。

車両状態取得装置３０は、車両１の状態を示す車両状態情報を取得する。例えば、車両状態取得装置３０は、車速センサ、車輪速センサ、ヨーレートセンサ、横Ｇセンサ、及び舵角センサを含んでいる。車速センサは、車両１の速度である車速Ｖを検出する。車輪速センサは、各車輪の車輪速Ｖｗを検出する。車速Ｖは、各車輪の車輪速Ｖｗから算出されてもよい。ヨーレートセンサは、車両１のヨーレートＹＲを検出する。横Ｇセンサは、車両１の横加速度を検出する。舵角センサは、車両１の操舵角を検出する。車両状態取得装置３０は、車両状態情報を制御装置１００に送る。尚、車両状態取得装置３０による車両状態情報の取得頻度は、上記の位置情報の取得頻度よりも高い。

周辺情報取得装置４０は、車両１の周辺の状況を示す周辺情報を取得する。例えば、周辺情報取得装置４０は、地図データベース、カメラ、ライダー（LIDAR: Laser Imaging Detection and Ranging）、及びレーダを含んでいる。地図データベースから、地図上のレーン配置及びレーン形状を示す地図情報が得られる。カメラ、ライダー、及びレーダといった外界センサによる計測結果から、車両１の周囲の物標に関する物標情報が得られる。物標としては、白線、路側物、周辺車両などが例示される。周辺情報取得装置４０は、地図情報と物標情報を含む周辺情報を制御装置１００に送る。

位置情報、車両状態情報、及び周辺情報は、車両１の運転環境を示す運転環境情報を構成している。位置情報取得装置２０、車両状態取得装置３０、及び周辺情報取得装置４０は、運転環境情報を取得する「運転環境情報取得装置」を構成していると言える。

走行装置５０は、操舵装置、駆動装置、及び制動装置を含んでいる。操舵装置は、車輪を転舵する。例えば、操舵装置は、パワーステアリング（EPS: Electric Power Steering）装置を含んでいる。駆動装置は、駆動力を発生させる動力源である。駆動装置としては、エンジンや電動機が例示される。制動装置は、制動力を発生させる。

制御装置１００は、車両１の走行を制御する車両走行制御を行う。典型的には、制御装置１００は、プロセッサ及び記憶装置を備えるマイクロコンピュータである。制御装置１００は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）とも呼ばれる。記憶装置には、制御プログラムが格納される。プロセッサが記憶装置に格納された制御プログラムを実行することにより、制御装置１００による各種処理が実現される。

特に、制御装置１００は、車両走行制御の１つとしてパス追従制御を行う。パス追従制御において、制御装置１００は、目標軌道ＴＰを算出し、目標軌道ＴＰに追従するように車両１の走行を制御する。車両１の走行は、走行装置５０を適宜作動させることにより制御可能である。以下、パス追従制御に関連する制御装置１００の機能構成について、更に詳しく説明する。

２−２．制御装置の機能構成
図６は、制御装置１００の機能構成例を示すブロック図である。制御装置１００は、機能ブロックとして、目標軌道算出部１１０、走行状態算出部１２０、走行制御部１３０、及び横滑り検出部１４０を備えている。これら機能ブロックは、制御装置１００のプロセッサが記憶装置に格納された制御プログラムを実行することにより実現される。以下、各機能ブロックについて詳しく説明する。

２−２−１．目標軌道算出部１１０
目標軌道算出部１１０は、運転環境情報に基づいて目標軌道ＴＰを算出する「目標軌道算出処理」を行う。運転環境情報は、上述の位置情報、車両状態情報、及び周辺情報を含んでいる。目標軌道ＴＰの算出方法としては、様々なものが提案されている。本実施の形態における目標軌道ＴＰの算出方法は、特に限定されない。目標軌道算出部１１０は、目標軌道ＴＰの情報を走行状態算出部１２０に出力する。

２−２−２．走行状態算出部１２０
走行状態算出部１２０は、目標軌道ＴＰに対する車両１の走行状態を算出する「走行状態算出処理」を行う。走行状態は、ヨー角偏差θｄ及び横位置偏差Ｅｄを含んでいる。走行状態算出処理において、走行状態算出部１２０は、パス追従制御の制御遅れを補償するために、上述の「補償処理」を行う。つまり、走行状態算出部１２０は、制御遅れに相当する遅延時間の分だけ横位置偏差Ｅｄとヨー角偏差θｄを補正する。走行状態算出部１２０は、補償処理を行うことによって、第２タイミングＴ２における横位置偏差Ｅｄ２及びヨー角偏差θｄ２を算出する。

第２タイミングＴ２におけるヨー角偏差θｄ２の算出方法は、上述の通りである。つまり、ヨーレートＹＲ及び目標軌道ＴＰの情報に基づいて、第２タイミングＴ２におけるヨー角偏差θｄ２を算出することができる。ヨーレートＹＲは、車両状態情報に含まれている。

第２タイミングＴ２における横位置偏差Ｅｄ２の算出方法としては、上述の「第１補償処理」と「第２補償処理」の２つが考えられる。第１補償処理部１２１は、第１補償処理を行う、つまり、ヨーレートＹＲ及び車速Ｖに基づいて横位置偏差Ｅｄ２を算出する。ヨーレートＹＲ及び車速Ｖは、車両状態情報に含まれている。一方、第２補償処理部１２２は、第２補償処理を行う、つまり、位置情報に基づいて横位置偏差Ｅｄ２を算出する。補償処理において、第１補償処理と第２補償処理を組み合わせて実施してもよい。

走行状態算出部１２０は、算出した横位置偏差Ｅｄ２及びヨー角偏差θｄ２の情報を走行制御部１３０に出力する。

２−２−３．走行制御部１３０
走行制御部１３０は、横位置偏差Ｅｄ２及びヨー角偏差θｄ２が減少するように車両１の走行を制御する「走行制御処理」を行う。走行制御処理において、走行制御部１３０は、ヨー角偏差θｄ２及び横位置偏差Ｅｄ２を減少させるための車両制御量を算出する。そして、走行制御部１３０は、算出した車両制御量に従って走行装置５０を作動させる。これにより、目標軌道ＴＰに追従するように車両１の走行させることが可能となる。

例えば、目標ヨーレート算出部１３１は、横位置偏差Ｅｄ２及びヨー角偏差θｄ２に基づいて、車両１を目標軌道ＴＰに追従させるために必要な目標ヨーレートＹＲｔを算出する。横位置偏差Ｅｄ２及びヨー角偏差θｄ２と目標ヨーレートＹＲｔとの間の対応関係は、例えばマップで規定される。あるいは、目標ヨーレートＹＲｔは、次の式（１）に従って算出されてもよい。

式（１）：ＹＲｔ＝Ｇａ×Ｅｄ２＋Ｇｂ×θｄ２
ここで、第１制御ゲインＧａは、横位置偏差Ｅｄ２に対する制御ゲインであり、第２制御ゲインＧｂは、ヨー角偏差θｄ２に対する制御ゲインである。

制御量算出部１３２は、ヨーレートＹＲと目標ヨーレートＹＲｔとの差分であるヨーレート偏差ＹＲｄを算出する。ヨーレートＹＲは、車両状態情報に含まれている。更に、制御量算出部１３２は、ヨーレート偏差に応じた目標舵角を算出する。また、制御量算出部１３２は、車両状態情報から操舵角（実舵角）を取得する。そして、制御量算出部１３２は、実舵角と目標舵角の差に応じたモータ電流指令値を算出し、そのモータ電流指令値に従ってパワーステアリング装置のモータを駆動する。

２−２−４．横滑り検出部１４０
横滑り検出部１４０は、車両状態情報に基づいて、車両１の横滑りを検出する「横滑り検出処理」を行う。横滑り検出部１４０は、制御装置１００が有する車両安定制御（ＶＳＣ：Vehicle Stability Control）機能の一部であってもよい。

例えば、横滑り検出部１４０は、車速Ｖと操舵角に応じた期待ヨーレートを算出する。そして、横滑り検出部１４０は、期待ヨーレートとヨーレートＹＲとの差であるヨーレート偏差を算出する。ヨーレート偏差が作動閾値を超えた場合、横滑り検出部１４０は、横滑りが発生したと判定する。車速Ｖ、操舵角、及びヨーレートＹＲは、車両状態情報に含まれている。

横滑り検出部１４０は、横滑りの判定結果を示す情報を走行状態算出部１２０及び走行制御部１３０に出力する。本実施の形態によれば、横滑りの有無に応じてパス追従制御の方法が切り替わる。以下、横滑りの有無に応じたパス追従制御の切り替えについて説明する。

２−３．処理フロー
図７は、本実施の形態に係る制御装置１００によるパス追従制御を示すフローチャートである。

ステップＳ１０において、走行状態算出部１２０は、目標軌道ＴＰの情報、車両状態情報、及び位置情報を取得する。

続くステップＳ２０において、走行状態算出部１２０は、横滑り検出部１４０によって横滑りが検出されているか否かを判定する。横滑りが検出されていない場合（ステップＳ２０；Ｎｏ）、処理はステップＳ３０に進む。一方、横滑りが検出されている場合（ステップＳ２０；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ４０に進む。

ステップＳ３０において、走行状態算出部１２０は、通常の偏差算出処理を行う。具体的には、走行状態算出部１２０は、ヨーレートＹＲに基づいて、第２タイミングＴ２におけるヨー角偏差θｄ２を算出する。また、走行状態算出部１２０は、ヨーレートＹＲと車速Ｖに基づく第１補償処理によって、第２タイミングＴ２における横位置偏差Ｅｄ２を算出する。第１補償処理と第２補償処理が組み合わされてもよいが、その場合であっても、第１補償処理の寄与度は第２補償処理の寄与度よりも高くなるように設定される。その後、処理はステップＳ７０に進む。

ステップＳ４０において、走行状態算出部１２０は、通常のヨー角偏差算出処理を行う。具体的には、走行状態算出部１２０は、ヨーレートＹＲに基づいて、第２タイミングＴ２におけるヨー角偏差θｄ２を算出する。その後、処理はステップＳ５０に進む。

ステップＳ５０において、走行状態算出部１２０は、横位置偏差Ｅｄ２を算出する横位置偏差算出処理を行う。ここで、走行状態算出部１２０は、横滑りが検出されていないステップＳ３０と比較して、第１補償処理の寄与度を低下させ、第２補償処理の寄与度を増加させる。例えば、走行状態算出部１２０は、第１補償処理を停止し、第２補償処理によって第２タイミングＴ２における横位置偏差Ｅｄ２を算出する。第１補償処理と第２補償処理が組み合わされてもよいが、その場合であっても、第２補償処理の寄与度は第１補償処理の寄与度よりも高くなるように設定される。その後、処理はステップＳ６０に進む。

ステップＳ６０において、走行制御部１３０は、上記式（１）における制御ゲインを変更する。具体的には、走行制御部１３０は、横滑りが検出されていない場合と比較して、横位置偏差Ｅｄ２に対する第１制御ゲインＧａを減らし、一方、ヨー角偏差θｄ２に対する第２制御ゲインＧｂを増やす。これにより、パス追従制御に対する横滑りの影響を更に抑制することが可能となる。その後、処理はステップＳ７０に進む。

ステップＳ７０において、走行制御部１３０は、走行制御処理を行う。

２−４．パス追従制御の一例
図８は、本実施の形態に係るパス追従制御の一例を示すタイミングチャートである。図８には、目標ヨー角θｔ、ヨー角θ２、ヨー角偏差θｄ２（＝θｔ−θ２）、目標横位置Ｅｔ、横位置Ｅ２、及び横位置偏差Ｅｄ２（＝Ｅｔ−Ｅ２）のそれぞれの時間変化が示されている。

タイミングｔｘまで、車両１の横滑りは検出されていない。横滑りが検出されていない期間、制御装置１００は、第１補償処理によって横位置Ｅ２及び横位置偏差Ｅｄ２を算出する。尚、横位置Ｅ２のグラフ中の点線は、位置情報に基づく第２補償処理による算出結果を示している。位置情報の更新頻度はヨーレートＹＲや車速Ｖの更新頻度よりも低いため、第２補償処理による算出精度は、第１補償処理による算出精度よりも低い。

タイミングｔｘにおいて、車両１の横滑りが検出される。横滑りが発生している場合、第１補償処理による算出精度が低下する。従って、制御装置１００は、第１補償処理を停止させる。その代わり、制御装置１００は、第２補償処理によって横位置Ｅ２及び横位置偏差Ｅｄ２を算出する。これにより、横位置偏差Ｅｄ２の算出精度の低下が抑えられる。その結果、パス追従制御の制御遅れを補償する補償処理が有効に働き、目標軌道に対する追従性能が向上する。

３．変形例
図９は、本発明の実施の形態に係るパス追従制御の変形例を示す概念図である。第１タイミングＴ１において、制御装置１００は、目標軌道ＴＰの算出に必要な運転環境情報を取得する。そして、制御装置１００は、目標軌道ＴＰの算出を開始する。目標軌道ＴＰの算出が完了するのは、第１タイミングＴ１よりも後である。尚、目標軌道ＴＰは、第１タイミングＴ１における座標系（Ｘ，Ｙ）で定義される。

目標軌道ＴＰの算出が完了した後の第２タイミングＴ２Ａにおいて、制御装置１００は、最新の位置情報を取得し、車両１の位置を更新する。これは、目標軌道算出時間によるパス追従制御の制御遅れを補償する補償処理に相当する。

パス追従制御の制御遅れの要因は、目標軌道算出時間に限られない。例えば、情報通信時間やアクチュエータ応答時間も、制御遅れの要因となり得る。また、位置情報を取得するためにもある程度の時間を要する。そこで、諸々の要因による制御遅れを補償するために、第２タイミングＴ２Ａよりも更に所定時間だけ後の第２タイミングＴ２Ｂを考える。制御装置１００は、横滑りの有／無に応じた補償処理を行うことにより、第２タイミングＴ２Ｂにおける横位置偏差Ｅｄ２及びヨー角偏差θｄ２を精度良く算出することができる。このように補償処理を２段階で実施することも可能である。

１ 車両
１０ 車両走行制御装置
２０ 位置情報取得装置
３０ 車両状態取得装置
４０ 周辺情報取得装置
５０ 走行装置
１００ 制御装置
１１０ 目標軌道算出部
１２０ 走行状態算出部
１２１ 第１補償処理部
１２２ 第２補償処理部
１３０ 走行制御部
１３１ 目標ヨーレート算出部
１３２ 制御量算出部
１４０ 横滑り検出部
ＴＰ 目標軌道（目標パス）

Claims (1)

1. 車両に搭載される車両走行制御装置であって、
   目標軌跡を算出し、前記目標軌跡に追従するように前記車両の走行を制御するパス追従制御を行う制御装置と、
   前記車両の位置を示す位置情報を取得する位置情報取得装置と、
   前記車両のヨーレート及び車速を検出する車両状態取得装置と
   を備え、
   横位置偏差は、前記車両と前記目標軌跡との間の距離であり、
   前記パス追従制御は、
   前記パス追従制御の制御遅れに相当する遅延時間の分だけ前記横位置偏差を補正する補償処理と、
   前記横位置偏差が減少するように前記車両の走行を制御する走行制御処理と、
   前記車両の横滑りを検出する横滑り検出処理と
   を含み、
   前記補償処理は、
   前記ヨーレート及び前記車速に基づいて前記横位置偏差を補正する第１補償処理と、
   前記位置情報に基づいて前記横位置偏差を補正する第２補償処理と
   を含み、
   前記横滑りが検出されている場合、前記制御装置は、前記横滑りが検出されていない場合と比較して、前記補償処理に対する前記第１補償処理の寄与度を低下させ、前記補償処理に対する前記第２補償処理の寄与度を増加させる
   車両走行制御装置。

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