JP2020200039A - 車両の走行制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
前記周囲認識手段が自車線を走行する先行他車を認識しない場合は、目標車速に従って定速走行制御を行い、前記周囲認識手段が自車線を走行する前記先行他車を認識した場合は、第1の目標車間時間に従って前記先行他車を追従する追従走行制御を行うACC機能と、
運転者により自動車線変更機能オン/オフ・スイッチがオン操作された場合、隣接車線の前後安全距離内に近接すると推定される他車の有無に基づいて車線変更可否判定を行い、車線変更可能と判定されると、前記第1の目標車間時間をより短い第2の目標車間時間に変更し、前記先行他車との車間時間を短縮することを特徴とする自動車線変更機能と、
を備え、
前記自動車線変更機能により、前記先行他車との車間時間が短縮した状態で、運転者による前記隣接車線と同方向のウインカ操作が行われた場合に、車線変更が継続可能であれば、所定時間のウインカ点滅後に自動操舵により前記隣接車線への車線変更を実行するように構成されている、車両の走行制御装置にある。
図1において、本発明に係る走行制御システムを備えた車両1は、エンジンや車体など一般的な自動車の構成要素に加え、従来運転者が行っていた認知・判断・操作を車両側で行うために、車両周囲環境を検知する外界センサ21、車両情報を検知する内界センサ22、速度制御および操舵制御のためのコントローラ/アクチュエータ群、定速走行/追従走行制御のためのACCコントローラ14、および、自動車線変更(経路追従制御)を実施するための自動運転コントローラ10を備えている。
次に、中央分離帯のある片側二車線以上の高速道路で、先行車を追い越すための車線変更を想定して、自動車線変更機能の概要を説明する。
自動車線変更機能は、主としてACCコントローラ14による縦方向制御(速度制御)とEPSコントローラ31による横方向制御(操舵制御)を組み合わせることにより実施される。当然ながら、ACCコントローラ14、EPSコントローラ31、エンジンコントローラ32、および、ESP/ABSコントローラ33は、自動操舵とは無関係に独立して作動するが、自動車線変更機能の作動中は、自動運転コントローラ10からの指令入力でも作動可能になっている。
以下、ACC機能と連動した自動車線変更について図4を参照しながら説明する。
運転者により自動車線変更機能オン/オフ・スイッチのオン操作がなされると(ステップ100)、ACC作動判定が行われ(ステップ101)、非作動の場合には、ACCを起動し、ACC起動中である旨をメーターパネル内に表示する(ステップ104)。既にACCが作動している場合には、自動車線変更実行に必要な自動運転コントローラ10、ACCコントローラ14、EPSコントローラ31、エンジンコントローラ32、ESP/ABSコントローラ33、外界センサ21、内界センサ22、および、アクチュエータ類のシステムチェックが実施される(ステップ102)。
システムチェック後、自動運転コントローラ10が自動車線変更機能の起動可否判定を行う(ステップ103)。何らかの理由により、各コントローラ・センサ・アクチュエータ類が正常に動作せず、NGとなった場合には、メーターパネル内に自動車線変更機能起動不可表示するとともに、運転者に対して音声等により、自動車線変更機能起動不可である旨を通知する(ステップ105)。
起動可否判定でOKとなった場合は自動車線変更機能を起動する(ステップ110)。自動車線変更機能の起動中は、自動運転コントローラ10により、次項に記載する(i)周囲環境認識と(ii)自動車線変更経路・車速目標の生成が常時実施されている。
(i)周囲環境認識
自動運転コントローラ10の環境・状態推定部11は、外界センサ21から得た点群データと画像データから求めた自車に対する自車線白線の相対座標、他車両の相対座標・相対速度と、地図情報23を参照してGPS測位手段24に取得された自車の絶対座標から、車線上の自車位置(x,y座標)を推定する。
(ii)車線変更経路・車速目標の生成
自動運転コントローラ10の経路生成部12では、環境・状態推定部11の周囲環境認識処理によって推定された車線51上の自車位置と、隣接車線52の白線位置、および、内界センサ22に取得される車速を基に、Δt秒後に隣接車線中央を走行することを想定した自車位置(xt,yt)と目標車速(Vt)を算出する。
次に、算出した目標経路50・車速と外界センサ21で検知した先行他車の相対位置・速度と、自車速度により決まる前方安全距離(XFOC)、および、自車および後続他車速度により決まる後方安全距離(XROC)から、車線変更可否を判定する。
(式1) XFOC=XBD=VVUT 2/(2・aVUT)
但し、
XBD:制動距離(m)、VVUT:自車両速度(km/h)、
aVUT:自車両減速度(m/s2)
(式2) XROC=XRT+XBB+XBD+XST
ここで、
XRT=(VRO−VVUT)・RT
XBB={VRO 2−(VRO−(aRO/2)・BB)2}/aRO−VVUT・BB
XBD={(VRO 2−VVUT 2)/2・aRO}−{(VRD−VVUT)/aRO}・VVUT
XST=VVUT・ST
但し、
XRT:後方車両反応距離(m)、XBB:制動立ち上り距離(m)
XBD:制動距離(m)、XST:制動後安全車間距離(m)、
VVUT:自車両速度(km/h)、VRO:後方車両速度(km/h)、
aRO:後方車両減速度(m/s2)、
RT:反応時間(sec)、BB:制動立ち上り時間(sec)、ST:安全車間時間(sec)
上記のように自動車線変更可能と判定されると、音声等で運転者に対してACC設定のタイムギャップを変更することが通知され(ステップ120)、タイムギャップが第1の目標車間時間(タイムギャップ1)から、それよりも短い第2の目標車間時間(タイムギャップ2)に変更される(ステップ121)。
上記のように自動車線変更機能の起動からACCタイムギャップ変更までのフローが完了した段階で、自動車線変更準備が整ったものとして、メーターパネル内に「自動車線変更準備完了(READY)」が表示される(ステップ122)。運転者は追従走行中に「自動車線変更準備完了(READY)」表示によって自動車線変更可能であることを確認する。なお、片側3車線以上の道路の中央車線を走行中の場合、左右何れの隣接車線に変更可能か、「自動車線変更準備完了(READY)」表示を左右それぞれに対応して設けることもできる。
上記のように「自動車線変更準備完了(READY)」が表示された状態で、運転者がウインカ操作することにより、自動車線変更を開始する(ステップ130)。このウインカ操作は自動車線変更開始のトリガ操作であると同時に、先述のように、左右それぞれに対応して「自動車線変更準備完了(READY)」表示が設けられている場合は、左右何れの隣接車線に変更するかの意思表示となる。
ウインカ点滅開始後3秒経過した時点から自動操舵を開始する(ステップ140)。それと同時に、メーターパネル内に「自動車線変更中」が表示され、音声等での自動車線変更中であることが運転者に通知される(ステップ141)。自動操舵の開始とともに、ACCコントローラ14からの加減速指令により車両が加速され、変更された車線においてACC目標車速(クルーズコントロールセット速度)で走行して先行他車を追い越す。自動車線変更中も常時、車線変更可否判定は継続されており(ステップ142)、車線変更可能と判定された場合には、車線変更終了判定を行う(ステップ143)。
自動車線変更終了の判定は、自車位置(横方向位置)と後方車間距離(縦方向位置)により判定し、自車位置が目標とした車線の略中央にあり、かつ、追い越した他車との車間距離が後方安全距離よりも大きいことをもって、自動車線変更終了と判定されると、メーターパネル内の「自動車線変更中」表示が消灯する(ステップ144)。
自動車線変更終了後も、運転者による自動車線変更機能オン/オフSWのオフ操作がない場合には、自動車線変更機能は起動状態にあり、周囲環境認識と自動車線変更経路・車速目標の生成、車線変更可否判定は継続して行われているが、運転者により自動車線変更機能オン/オフSWのオフ操作がなされた場合には(ステップ145)、自動車線変更準備完了(READY)表示が消灯し(ステップ146)、周囲環境認識と自動車線変更経路・車速目標の生成、車線変更可否判定が停止される(ステップ150)。それと同時にACCタイムギャップの変更通知が出され(ステップ151)、ACCタイムギャップが第1の目標車間時間(タイムギャップ1)に変更され(ステップ152)、自動車線変更機能が停止される(ステップ160)。
上述した実施例1では、第1の目標車間時間(タイムギャップ1)より短い第2の目標車間時間(タイムギャップ2)が予め指定され、自動車線変更可能と判定された場合に第2の目標車間時間(タイムギャップ2)が適用される場合について述べたが、第2の目標車間時間(タイムギャップ2)と、それより短い第3の目標車間時間(タイムギャップ3)とを組合せて指定しておき、自動車線変更の実行前のウインカ点滅中に、第3の目標車間時間(タイムギャップ3)を適用して車間時間をさらに短縮しておくこともできる。以下、第3の目標車間時間(タイムギャップ3)を適用した自動車線変更フロー(実施例2)について、図4を参照しながら説明する。
本発明に係る走行制御の自動車線変更による所要時間短縮効果を検証するために、ACC目標車速(クルーズコントロールセット速度)が100km/h(27.8m/s)、加速度が0.6(m/s2)、タイムギャップ初期値が3.6秒に設定されている車両が、80km/h(22.2m/s)で走行する先行車に追い付き、追従走行している状態から、自動車線変更機能により車線変更を行う場合を想定し、ACCタイムギャップが車線変更まで初期値(τ1)に維持されている比較例と、それよりも短い第2、第3の目標車間時間(τ2、τ3)に変更された実施例1、2について、後方安全距離を確保できる車間距離に至るまでに要する時間(距離)を車線変更所要時間(距離)として算出する計算によるシミュレーションを行った。結果を図6のタームチャートに示す。なお、図中において、上段は車速V(km/h)、下段は車間距離x(m)を示しており、これらは、x=Vτ・1000/3600の関係にある。
2 車両(先行他車)
3 車両(後続他車)
5 白線
10 自動運転コントローラ
11 環境・状態推定部
12 経路生成部
13 車両制御部
14 ACCコントローラ
21 外界センサ
22 内界センサ
31 EPSコントローラ
32 エンジンコントローラ
33 ESP/ABSコントローラ
41 操舵機構
42 エンジン
43 ブレーキ
50 目標経路
51,52 車線
Claims (4)
- 自車線と隣接車線および各車線を走行する他車を認識する周囲認識手段を備えた車両の走行制御装置であって、
前記周囲認識手段が自車線を走行する先行他車を認識しない場合は、目標車速に従って定速走行制御を行い、前記周囲認識手段が自車線を走行する前記先行他車を認識した場合は、第1の目標車間時間に従って前記先行他車を追従する追従走行制御を行うACC機能と、
運転者により自動車線変更機能オン/オフ・スイッチがオン操作された場合、隣接車線の前後安全距離内に近接すると推定される他車の有無に基づいて車線変更可否判定を行い、車線変更可能と判定されると、前記第1の目標車間時間をより短い第2の目標車間時間に変更し、前記先行他車との車間時間を短縮することを特徴とする自動車線変更機能と、
を備え、
前記自動車線変更機能により、前記先行他車との車間時間が短縮した状態で、運転者による前記隣接車線と同方向のウインカ操作が行われた場合に、車線変更が継続可能であれば、所定時間のウインカ点滅後に自動操舵により前記隣接車線への車線変更を実行するように構成されている、車両の走行制御装置。 - 前記自動車線変更機能オン/オフ・スイッチがオン操作された時に、前記ACC機能の作動を判定し、非作動の場合、前記ACC機能を作動するように構成されている、請求項1記載の車両走行制御装置。
- 前記所定時間のウインカ点滅中に前記第2の目標車間時間をより短い第3の目標車間時間に変更し、前記車線変更の実行前に前記先行他車との車間時間をさらに短縮するように前記自動車線変更機能が構成されている、請求項1または2記載の車両の走行制御装置。
- 前記自動車線変更機能は、運転者により前記自動車線変更機能オン/オフ・スイッチがオン操作された場合は、その後でオフ操作されない限り起動状態にあり、車線変更可能と判定されると、前記第2の目標車間時間が適用されるように構成されている、請求項1〜3の何れか一項記載の車両の走行制御装置。
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