JP2020066383A - 車両制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自動運転モードで旋回走行する際の乗員の車酔いを抑制する。【解決手段】車両制御装置は、自動運転車両の目標加速度を含む行動計画を生成する行動計画生成部と、行動計画生成部により生成された行動計画に従い自動運転車両が自動運転で走行するように走行用アクチュエータを制御する走行制御部４６と、を備える。行動計画生成部は、目標加速度として、旋回走行開始時の第１加速度、旋回走行開始後かつ旋回走行終了前の第２加速度、旋回走行終了時の第３加速度をそれぞれ決定する目標加速度決定部５２を有する。目標加速度決定部５２は、第１加速度を所定値以下に決定するとともに、第２加速度および第３加速度を、第１加速度との差異が所定量以下となるようにそれぞれ決定する。【選択図】図５

Description

本発明は、自動運転車両の走行動作を制御する車両制御装置に関する。

この種の装置として、従来、乗員の車酔い状態に応じて自動運転制御を行う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、予め車酔い状態と車両状態との相関関係である車両状態相関値を学習し、この車両状態相関値に基づいて車酔いを低減させる運転制御目標値（上限速度や上限加速度）を設定し、制御目標値に応じて自動運転を行う。特に車両の旋回走行時には、車両のヨーレートおよび横加速度と道路の曲率半径とに基づいて上限速度を設定する。

特許文献１：特開２０１２−５９２７４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、単に上限速度を設定して旋回走行を行うのでは、旋回走行時の車酔いを最適に抑えることが難しい。

本発明の一態様は、走行用アクチュエータを有する自動運転車両の走行動作を制御する車両制御装置であって、自動運転車両の目標加速度を含む行動計画を生成する行動計画生成部と、行動計画生成部により生成された行動計画に従い自動運転車両が自動運転で走行するように走行用アクチュエータを制御する走行制御部と、を備える。行動計画生成部は、目標加速度として、旋回走行開始時の第１加速度、旋回走行開始後かつ旋回走行終了前の第２加速度、旋回走行終了時の第３加速度をそれぞれ決定する目標加速度決定部を有し、目標加速度決定部は、第１加速度を所定値以下に決定するとともに、第２加速度および第３加速度を、第１加速度との差異が所定量以下となるようにそれぞれ決定する。

本発明によれば、自動運転での旋回走行時における乗員の車酔いを最適に抑えることができる。

本発明の実施形態に係る車両制御装置が適用される車両の走行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装置の全体構成を概略的に示すブロック図。 図２の行動計画生成部で生成された行動計画の一例を示す図。 図２の記憶部に記憶されたシフトマップの一例を示す図。 本発明の実施形態に係る車両制御装置の要部構成を示すブロック図。 車両の旋回走行時の位置変化の一例を示す図。 図５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。 本発明の実施形態に係る車両制御装置の動作の一例を示すタイムチャート。

以下、図１〜図８を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る車両制御装置が適用される車両１０１の走行駆動系の概略構成を示す図である。車両１０１は、自動運転機能を有する自動運転車両である。なお、車両１０１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１０１は、エンジン１と、変速機２とを有する。

エンジン１は、スロットルバルブ１１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、スロットル用アクチュエータ１３の駆動によって変更される。スロットルバルブ１１の開度およびインジェクタ１２からの燃料の噴射量（噴射時期、噴射時間）はコントローラ４０（図２）により制御される。

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る自動変速機であり、入力軸を介して入力されたエンジン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駆動輪３に伝達され、これにより車両１０１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１０１を構成することもできる。車両１０１は、駆動輪３に設けられたブレーキ装置４により制動される。ブレーキ装置４は、例えば油圧ディスクブレーキにより構成される。

変速機２は、例えば複数の変速段（例えば６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。油圧制御装置２２は、電気信号により作動するソレノイドバルブなどのバルブ機構（便宜上、変速用アクチュエータ２３と呼ぶ）を有し、変速用アクチュエータ２３の作動に応じて係合要素２１への圧油の流れを変更することで、適宜な変速段を設定できる。

図２は、本発明の実施形態に係る車両制御装置１００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、車両制御装置１００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装置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１０１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１０１の全方位の照射光に対する散乱光を測定して車両１０１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１０１の周辺の他車両や障害物等を検出するレーダ、車両１０１に搭載され、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を有して車両１０１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１０１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１０１の車速を検出する車速センサ、車両１０１の前後方向の加速度および左右方向の加速度（横加速度）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１０１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の操作、ブレーキペダルの操作、ステアリング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ディスプレイ、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装置３４は、複数のＧＰＳ衛星からの測位信号を受信するＧＰＳ受信機を有し、ＧＰＳ受信機が受信した信号に基づいて車両１０１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。入出力装置３３を介さずに、目的地を自動的に設定することもできる。目標経路は、ＧＰＳ装置３４により得ら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１０１の走行動作に関する各種機器を作動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、エンジン１のスロットルバルブ１１の開度（スロットル開度）を調整するスロットル用アクチュエータ１３、変速機２の変速段を変更する変速用アクチュエータ２３、ブレーキ装置を作動するブレーキ用アクチュエータ、およびステアリング装置を駆動する操舵用アクチュエータなどが含まれる。

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、入出力インターフェース等の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、自動走行に関する機能的構成として、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装置３４で得られた車両１０１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１０１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１０１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１０１の周囲の外部状況を認識する。例えば車両１０１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１０１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１０１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Ｔ（例えば５秒）先までの間に単位時間Δｔ（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Δｔ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Δｔ毎の車両１０１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１０１の向きを表す方向データなどである。車両状態のデータは、単位時間Δｔ毎の位置データの変化から求めることができる。走行計画は単位時間Δｔ毎に更新される。

図３は、行動計画生成部４５で生成された行動計画の一例を示す図である。図３では、車両１０１カーブ路２００を旋回走行するシーンの走行計画が示される。図３の各点Ｐは、現時点から所定時間Ｔ先までの単位時間Δｔ毎の位置データに対応する。行動計画生成部４５は、これら各点Ｐを時刻順に接続することにより、目標軌道１０３を生成する。

行動計画生成部４５は、目標軌道１０３を生成する際に、まず走行態様を決定し、走行態様に基づいて目標軌道１０３を生成する。例えばレーンキープ走行に対応した行動計画を作成する際には、まず定速走行、追従走行、減速走行、旋回走行（カーブ走行）等の走行態様を決定する。具体的には、行動計画生成部４５は、自車両の前方に他車両（前方車両）が存在しない場合に、走行態様を定速走行に決定し、前方車両が存在する場合に、追従走行に決定する。自車位置認識部４３で認識された地図上の自車位置に基づいて旋回走行の開始を判定し、旋回走行の開始が判定されると、走行態様を旋回走行に決定する。この場合、車両１０１がカーブ路２００に進入したと判定されると、あるいは現時点から所定時間後または所定距離走行後にカーブ路２００に進入すると判定されると、旋回走行の開始と判定される。なお、外界認識部４４によりカーブ路２００の走行が認識された場合に、走行態様を旋回走行に決定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１０３に沿って車両１００が走行するように各アクチュエータＡＣを制御する。例えば、単位時間Δｔ毎に図３の各点Ｐを車両１０１が通過するように、スロットル用アクチュエータ１３、変速用アクチュエータ２３、ブレーキ用アクチュエータ、および操舵アクチュエータをそれぞれ制御する。

より具体的には、走行制御部４６は、自動運転モードにおいて、道路勾配などにより定まる走行抵抗を考慮して、行動計画生成部４５で算出された単位時間毎の目標加速度を得るための要求駆動力を算出する。そして、例えば内部センサ群３２により検出された実加速度が目標加速度となるようにアクチュエータＡＣをフィードバック制御する。すなわち、車両１０１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。なお、手動運転モードでは、走行制御部４６は、内部センサ群３２により取得されたドライバからの走行指令（アクセル開度、ステアリングホイール５の操舵角等）に応じて各アクチュエータＡＣを制御する。

変速機２の制御について説明する。走行制御部４６は、予め記憶部４２に記憶された変速動作の基準となるシフトマップを用いて、変速用アクチュエータ２３に制御信号を出力し、これにより変速機２の変速動作を制御する。

図４は、記憶部４２に記憶されたシフトマップの一例を示す図である。図中、横軸は車速Ｖ、縦軸は要求駆動力Ｆである。なお、要求駆動力Ｆはアクセル開度（自動運転モードでは擬似的アクセル開度）またはスロットル開度に一対一で対応し、アクセル開度またはスロットル開度が大きくなるに従い要求駆動力Ｆは大きくなる。したがって、縦軸をアクセル開度またはスロットル開度に読み替えることもできる。

特性ｆ１（実線）は、自動運転モードにおけるｎ＋１段からｎ段へのダウンシフトに対応するダウンシフト線の一例であり、特性ｆ２（実線）は、自動運転モードにおけるｎ段からｎ＋１段へのアップシフトに対応するアップシフト線の一例である。特性ｆ３（点線）は、手動運転モードにおけるｎ＋１段からｎ段へのダウンシフトに対応するダウンシフト線の一例であり、特性ｆ４（点線）は、手動運転モードにおけるｎ段からｎ＋１段へのアップシフトに対応するアップシフト線の一例である。特性ｆ３，ｆ４は、それぞれ特性ｆ１，ｆ２よりも高車速側に設定される。

図４に示すように、例えば作動点Ｑ１からのダウンシフトに関し、要求駆動力Ｆが一定のまま車速Ｖが減少して、作動点Ｑ１がダウンシフト線（特性ｆ１，ｆ３）を超えると（矢印Ａ）、変速機２がｎ＋１段からｎ段へとダウンシフトする。車速Ｖが一定のまま要求駆動力Ｆが増加した場合も、作動点Ｑ１がダウンシフト線を超えて、変速機２がダウンシフトする。

一方、例えば作動点Ｑ２からのアップシフトに関し、要求駆動力Ｆが一定のまま車速Ｖが増加して、作動点Ｑ２がアップシフト線（特性ｆ２，ｆ４）を越えると（矢印Ｂ）、変速機２はｎ段からｎ＋１段へとアップシフトする。車速Ｖが一定のまま要求駆動力Ｆが減少した場合も、作動点Ｑ２がアップシフト線を越えて変速機２がアップシフトする。なお、変速段が大きいほど、ダウンシフト線およびアップシフト線は、高車速側にずらして設定される。

手動運転モードの特性ｆ３，ｆ４は、動力性能と燃費性能とを両立させる特性である。これに対し、自動運転モードの特性ｆ１，ｆ２は、動力性能よりも燃費性能や静粛性能を重視した特性である。特性ｆ１，ｆ２は特性ｆ３，ｆ４よりも低車速側に設定されるため、自動運転モード時にはアップシフトのタイミングが早く、かつ、ダウンシフトのタイミングが遅くなり、手動運転モード時よりも高速段で走行されやすい。

本実施形態の特徴的構成について説明する。本実施形態の車両制御装置１００は、演算部４１の構成、特に自動運転でカーブ路を走行（旋回走行）するときに、乗員の車酔いを低減するような目標加速度を設定する点に特徴がある。すなわち、車両１０１がカーブ路２００を走行するときには、車両前後方向および車両左右方向の加速度の変化を伴うため、車両１０１の挙動が大きく変化する。そして、自動運転モードで走行中の車両１０１の乗員は、旋回走行を予期しないため乗車姿勢が不安定なことがあり、そのため、手動運転モード時よりも車酔いを生じやすい。そこで、本実施形態では、以下のように、自動運転モードで旋回走行するときの乗員の車酔いを最適に抑えることが可能な車両制御装置を構成する。

図５は、本実施形態に係る車両制御装置１００の要部構成、特にコントローラ４０の要部構成を示すブロック図である。図５に示すようにコントローラ４０は、機能的構成として、加速度演算部５１と、目標加速度決定部５２と、走行制御部４６とを有する。加速度演算部５１と目標加速度決定部５２とは、図２の行動計画生成部４５の一部を構成する。

図６は、車両１０１の旋回走行時の位置変化の一例を示す図である。図６に示すように、旋回半径Ｒのカーブ路２００は、カーブ路２００の入口区間２０１、出口区間２０３、および入口区間２０１と出口区間２０３との間の旋回区間２０２に区分される。入口区間２０１は旋回走行が開始される区間、出口区間２０３は旋回走行が終了する区間であり、これらは、例えばカーブ路２００の曲率半径が所定値以上変化する区間である。一方、旋回区間２０２は、曲率半径の変化量が所定値以下となる区間である。入口区間２０１の手前には、旋回走行の準備をするための準備区間２０４が定義される。

加速度演算部５１は、内部センサ群３２からの信号に基づいて車両１０１の加速度Ｇを演算する。図６に示すように、旋回走行時に車両１０１には、車両前後方向の前進駆動力Ｆ１と車両左右方向の遠心力Ｆ２との合力Ｆ３が作用する。加速度演算部５１は、エンジン回転数、エンジン出力トルク、変速機２の変速比等に基づいて前進駆動力Ｆ１を算出する。さらに、地図データベース３５に記憶された地図データと外部センサ群３１（カメラなど）からの信号等に基づいてカーブ路２００の旋回半径Ｒを求めるとともに、旋回半径Ｒと車速及び車両１０１の質量とに基づいて遠心力Ｆ２を算出する。そして、加速度演算部５１は、前進駆動力Ｆ１と遠心力Ｆ２との合力Ｆ３を求め、合力Ｆ３を車両１０１の質量で除算することにより旋回走行時の加速度Ｇを算出する。

目標加速度決定部５２は、旋回走行時の車両１０１の目標加速度Ｇａを決定する。すなわち、準備区間２０４での目標加速度Ｇａ０と、入口区間２０１での目標加速度Ｇａ１と、旋回区間２０２での目標加速度Ｇａ２と、出口区間２０３での目標加速度Ｇａ３とをそれぞれ決定する。

より具体的には、目標加速度決定部５２は、車両１０１が準備区間２０４に進入すると、外部センサ群３１により検出される車両１０１の周囲の状況（前方車両との車間距離等）やカーブ路２００の旋回半径Ｒを考慮して、旋回走行開始時の目標車速、すなわち入口区間２０１の開始地点における車両１０１の目標車速を設定する。そして、車速を目標車速とするための準備区間２０４での目標加速度Ｇａ０を設定する。目標加速度Ｇａ０は準備区間２０４にわたって一定値である必要はなく、所定値α１以下となうように徐々に小さくしてもよい。

次いで、目標加速度決定部５２は、予め記憶部４２に記憶された所定値α１以下の範囲内で入口区間２０１での目標加速度Ｇａ１を設定する（Ｇａ１≦α１）。所定値α１は、乗員が車酔いを生じる加速度よりも低い値、すなわち乗員の車酔いの程度を所定の程度以下に抑えるような値に設定される。所定値α１は、例えば予め乗員を乗車させて車両１０１を旋回走行させる実験を行うことにより定めることができる。目標加速度決定部５２は、さらに、目標加速度Ｇａ１のばらつきΔＧａ１が予め定めた所定値α２以下となるように（ΔＧａ１≦α２）、入口区間２０１での目標加速度Ｇａ１を設定する。

次いで、目標加速度決定部５２は、入口区間２０１における目標加速度Ｇａ１との差（Ｇａ１−Ｇａ２の絶対値）が予め定めた所定値α３以下となるように旋回区間２０２での目標加速度Ｇａ２を設定する（Ｇａ１−α３≦Ｇａ２≦Ｇａ１＋α３）。このとき、目標加速度Ｇａ２のばらつきΔＧａ２が入口区間２０１での目標加速度Ｇａ１のばらつきΔＧａ１に対し、予め定めた所定値α４以下となるように旋回区間２０２での目標加速度Ｇａ２を設定する（ΔＧａ１−α４≦ΔＧａ２≦ΔＧａ１＋α４）。なお、所定値α４は所定値α２以下、例えば所定値α２より小さい値に設定される。

次いで、目標加速度決定部５２は、旋回区間２０２での目標加速度Ｇａ２と同一の値に出口区間２０３での目標加速度Ｇａ３を設定する。すなわち、Ｇａ１−α３≦Ｇａ３≦Ｇａ１＋α３を満たし、かつ、ΔＧａ１−α４≦ΔＧａ３≦ΔＧａ１＋α４を満たすように目標加速度Ｇａ３を設定する。

旋回走行時に車両１０１に作用する全体の加速度は、図６の合力Ｆ３に対応しており、車両進行方向の成分（前進駆動力Ｆ１に対応する成分）と進行方向に垂直な成分（遠心力Ｆ２に対応する成分）とを有する。したがって、目標加速度決定部５２は、旋回走行時の目標加速度Ｇａ１〜Ｇａ３を、車速と旋回半径Ｒとにより定まる遠心力Ｆ２を考慮して、車両進行方向の成分と進行方向に対し垂直な成分とに分解する。そして、車両進行方向の成分である前進目標加速度Ｇｂ、すなわち目標加速度Ｇａ１〜Ｇａ３にそれぞれ対応する前進目標加速度Ｇｂ１〜Ｇｂ３を、併せて設定する。

走行制御部４６は、車両１０１が目標加速度決定部４８で決定された目標加速度Ｇａ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、目標加速度Ｇａ（前進目標加速度Ｇｂ）に対応する車両１０１の前進駆動力Ｆ１を算出し、車両１０１が前進駆動力Ｆ１で走行するとともに、カーブ路２００に沿って旋回するようにスロットル用アクチュエータ１３や操舵用アクチュエータなどを制御する。変速機２の制御に関しては、走行制御部４６は、例えば旋回走行中に変速しないように変速用アクチュエータ２３を制御する。

図７は、図５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、例えば自動運転モードで走行中の車両１０１がカーブ路２００の手前の準備区間２０４に進入すると開始され、旋回走行が終了するまで（出口区間２０３から退出するまで）所定周期で繰り返される。なお、準備区間２０４の開始地点は、自車両１０１の車速と旋回半径Ｒ等に応じて定められる。

まず、ステップＳ１で、ＧＰＳ装置３４からの信号に基づいて車両１０１の現在位置を特定し、車両１０１が準備区間２０４を走行中か否かを判定する。ステップＳ１で肯定されるとステップＳ２に進み、旋回走行開始時の目標車速に対応した目標加速度Ｇａ０を設定する。一方、ステップＳ１で否定されるとステップＳ３に進み、車両１０１が入口区間２０１を走行中か否かを判定する。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Ｓ５に進む。ステップＳ４では、Ｇａ１≦α１かつΔＧａ１≦α２（但し、α１、α２は所定値）を満たすように目標加速度Ｇａ１を設定する。このとき、前進目標加速度Ｇｂ１を併せて設定する。

ステップＳ５では、車両１０１が旋回区間２０２を走行中か否かを判定する。ステップＳ５で肯定されるとステップＳ６に進み、否定されるとステップＳ７に進む。ステップＳ６では、Ｇａ１−α３≦Ｇａ２≦Ｇａ１＋α３かつΔＧａ１−α４≦ΔＧａ２≦ΔＧａ１＋α４（但し、α３、α４は所定値）を満たすように目標加速度Ｇａ２を設定する。このとき、前進目標加速度Ｇｂ２を併せて設定する。ステップＳ７では、車両１０１が出口区間２０３を走行中か否かを判定する。ステップＳ７で肯定されるとステップＳ８に進み、Ｇａ１−α３≦Ｇａ３≦Ｇａ１＋α３かつΔＧａ１−α４≦ΔＧａ３≦ΔＧａ１＋α４を満たすように目標加速度Ｇａ３を設定する。このとき、前進目標加速度Ｇｂ３を併せて設定する。

ステップＳ２、ステップＳ４、ステップＳ６およびステップＳ８のいずれかで目標加速度Ｇａが設定されると、ステップＳ９に進み、車両１０１の実加速度が目標加速度Ｇａとなるように目標加速度Ｇａ（前進目標加速度Ｇｂ）に応じてアクチュエータＡＣを制御する。一方、車両１０１が出口区間２０３を通過したことによりステップＳ７で否定されると、処理を終了する。この場合には、以降、通常の自動運転制御により車両１０１の走行動作が制御される。

図８は、本実施形態に係る車両制御装置１００の動作の一例、特に加速度Ｇの時間経過に伴う変化の一例を示すタイムチャートである。なお、図８には、自動運転モード時の動作を実線で示すとともに、手動運転モード時の動作を点線で示す。

図８に示すように、自動運転モードで走行中に、時点ｔ１でカーブ路２００の手前の準備区間２０４に進入すると、車両１０１は、加速度Ｇａ０で走行する（ステップＳ２→ステップＳ９）。時点ｔ２で、車両１０１がカーブ路２００の入口区間２０１に到達すると、車両１０１は所定値α１よりも低い加速度Ｇａ１で走行する（ステップＳ４→ステップＳ９）。入口区間２０１を走行中は、加速度Ｇａ１のばらつきは所定値α２以下に抑えられる。

時点ｔ３で、車両１０１が旋回区間２０２に到達すると、車両１０１は加速度Ｇａ２で走行する（ステップＳ６→ステップＳ９）。このとき入口区間２０１の加速度Ｇａ１との差は、所定値α３以下に抑えられる。また、入口区間２０１の加速度Ｇａ１のばらつきΔＧａ１が０であった場合、旋回区間２０２を走行中は、加速度Ｇａ２のばらつきΔＧａ２は所定値α４以下に抑えられる。

時点ｔ４で、車両１０１が出口区間２０３に到達すると、車両１０１は加速度Ｇａ３で走行する（ステップＳ８→ステップＳ９）。このとき旋回区間２０２を走行中と同様、入口区間２０１の加速度Ｇａ１との差は、所定値α３以下に抑えられる。また、入口区間２０１の加速度Ｇａ１のばらつきΔＧａ１が０であった場合、出口区間２０３を走行中は、加速度Ｇａ３のばらつきΔＧａ３は、旋回区間２０２を走行中と同様、所定値α４以下に抑えられる。時点ｔ５で、車両１０１が出口区間２０３の終了地点を通過すると、旋回走行を終了する。

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）車両制御装置１００は、走行用アクチュエータＡＣを有する自動運転車両１０１の走行動作を制御するものであり、車両１０１の目標加速度Ｇａを含む行動計画を生成する行動計画生成部４５と、行動計画生成部４５により生成された行動計画に従い車両１０１が自動運転で走行するようにアクチュエータＡＣを制御する走行制御部４６と、を備える（図２）。行動計画生成部４５は、旋回走行開始時の入口区間２０１での目標加速度Ｇａ１、旋回走行開始後かつ旋回走行終了前の旋回区間２０２での目標加速度Ｇａ２、旋回走行終了時の出口区間２０３での目標加速度Ｇａ３をそれぞれ決定する目標加速度決定部５２を有する（図５）。目標加速度決定部５２は、入口区間２０１での目標加速度Ｇａ１を所定値α１以下に決定するとともに、旋回区間２０２での目標加速度Ｇａ２および出口区間２０３での目標加速度Ｇａ３を、加速度Ｇａ１との差異が所定値α３以下となるようにそれぞれ決定する。

このように本実施形態では、旋回走行時のカーブ路２００を車両１０１の挙動に対応して３つの区間（入口区間２０１、旋回区間２０２、出口区間２０３）に分け、入口区間２０１で目標加速度Ｇａ１を所定値α１以下に設定し、この目標加速度Ｇａ１を基準として、旋回区間２０２および出口区間２０３の目標加速度Ｇａ２，Ｇａ３を目標加速度Ｇａ１との偏差が所定値α３以下となるように設定する。これにより、旋回走行の開始から終了まで、車両１０１は所定値α１以下の低い加速度で、かつ、ほぼ一定の加速度で旋回走行するようになるため、乗員の車酔いを最適に抑制することができる。すなわち、車酔いは車両１０１の加速度の大きさおよび変動に依存するが、本実施形態によれば、旋回走行時の加速度の大きさを低減かつ加速度の変動を抑えるので、車酔いしやすい自動運転中であっても、乗員の車酔いを良好に抑えることができ、乗員にとって快適な自動運転車両１０１を提供することができる。

（２）目標加速度決定部５２は、さらに入口区間２０１での目標加速度Ｇａの単位時間当たりの変化量ΔＧａが所定値α２以下となるように目標加速度Ｇａを決定するとともに、旋回区間２０２での目標加速度Ｇａ２および出口区間２０３での目標加速度Ｇａ３の単位時間当たりの変化量ΔＧａ２，ΔＧａ３と入口区間２０１での目標加速度Ｇａ１の単位時間当たりの変化量ΔＧａ１との差異がそれぞれ所定値α４以下となるように旋回区間２０２での目標加速度Ｇａ２および出口区間２０３での目標加速度Ｇａ３をそれぞれ決定する。これにより旋回走行時の加速度の変動が一層抑えられ、車酔いをさらに良好に抑えることができる。

上記実施形態は種々の形態に変形することができる。以下、変形例について説明する。上記実施形態では、目標加速度決定部５２が、カーブ路２００の入口区間２０１、旋回区間２０２および出口区間２０３での目標加速度Ｇａ１，Ｇａ２，Ｇａ３をそれぞれ設定（決定）するようにしたが、目標加速度決定部の構成は上述したものに限らない。例えば、目標加速度Ｇａ１の単位時間当たりの変化量ΔＧａ１が所定値α２（第１所定量）以下となるように目標加速度Ｇａ１を決定するとともに、目標加速度Ｇａ２，Ｇａ３の単位時間当たりの変化量ΔＧａ２，ΔＧａ３と目標加速度Ｇａ１の単位時間当たりの変化量ΔＧａ１との差異が所定値α４（第２所定量）以下となるように目標加速度Ｇａ２，Ｇａ３を決定する構成を省いてもよい。すなわち、旋回走行開始時の第１加速度、旋回走行開始後かつ旋回走行終了前の第２加速度、旋回走行終了時の第３加速度をそれぞれ決定するのであれば、目標加速度決定部の構成はいかなるものでもよい。

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。

４５ 行動計画生成部、４６ 走行制御部、５２ 目標加速度決定部、１００ 車両制御装置、２０１ 入口区間、２０２ 旋回区間、２０３ 出口区間、ＡＣ アクチュエータ、Ｇａ１，Ｇａ２，Ｇａ３ 目標加速度

Claims (2)

1. 走行用アクチュエータを有する自動運転車両の走行動作を制御する車両制御装置であって、
   前記自動運転車両の目標加速度を含む行動計画を生成する行動計画生成部と、
   前記行動計画生成部により生成された行動計画に従い前記自動運転車両が自動運転で走行するように前記走行用アクチュエータを制御する走行制御部と、を備え、
   前記行動計画生成部は、前記目標加速度として、旋回走行開始時の第１加速度、旋回走行開始後かつ旋回走行終了前の第２加速度、旋回走行終了時の第３加速度をそれぞれ決定する目標加速度決定部を有し、
   前記目標加速度決定部は、前記第１加速度を所定値以下に決定するとともに、前記第２加速度および前記第３加速度を、前記第１加速度との差異が所定量以下となるようにそれぞれ決定することを特徴とする車両制御装置。
2. 請求項１に記載の車両制御装置において、
   前記目標加速度決定部は、さらに前記第１加速度の単位時間当たりの変化量が第１所定量以下となるように前記第１加速度を決定するとともに、前記第２加速度および前記第３加速度の単位時間当たりの変化量と前記第１加速度の単位時間当たりの変化量との差異が第２所定量以下となるように前記第２加速度および前記第３加速度をそれぞれ決定することを特徴とする車両制御装置。
   

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