JP2021015314A - 車両制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】円滑な動作により自車両を車線変更させることができる車両制御装置を得ること。【解決手段】本発明の車両制御装置１は、第１の車線から隣接する第２の車線に自車両を移動させる車線変更制御を行うものであり、自車両よりも前方でかつ第２の車線を走行する先行車両の速度または加減速度と、先行車両の前方でかつ第２の車線を走行する先々行車両の速度または加減速度とに基づいて、自車両が第１の車線から第２の車線でかつ先行車両の後ろに移動するための自車両の速度を設定することを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、自車両の車線変更を自動で行う車両制御装置に関する。

従来より、合流車線から本線に移動する場合や、走行車線間あるいは走行車線と追越車線との間を移動する場合などの、自車両の車線変更を自動運転により行う車両制御の技術が種々提案されている。

特許文献１には、合流地点における移動体の走行支援において、各移動体の乗員に与えられる違和感を解消または軽減することを目的とした走行支援装置の構成が示されている。特許文献１の走行支援装置は、基準時点以降、かつ、合流完了時点までの期間を含む合流期間における対象移動体１の周辺移動体に対する相対的な複数の走行態様候補からなる走行態様候補群から、周辺移動体の状態と各走行態様候補の出現確率との相関関係を示す合流モデルを用いて、周辺移動体状態認識手段により認識された周辺移動体の状態に基づいて出現確率が最も高い走行態様候補を選択する走行態様候補選択手段とを備える。

特開2016-110406号公報

特許文献１では、合流車線を走行する自車両と、本線を走行する先行車両との関係に基づいて自車両の制御を行っている。しかしながら、先行車両の行動は、例えば先行車両の前方を先行する先々行車両の行動に影響を受けるので、先行車両との関係だけに注目して自車両の車線変更の制御を行うと、自車両に急激な減速動作や、危険回避動作が発生する可能性がある。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、円滑な動作により自車両を車線変更させることができる車両制御装置を提供することである。

上記課題を解決する本発明の車両制御装置は、第１の車線から隣接する第２の車線に自車両を移動させる車線変更制御を行う車両制御装置であって、前記自車両よりも前方でかつ前記第２の車線を走行する先行車両の速度または加減速度と、該先行車両の前方でかつ前記第２の車線を走行する先々行車両の速度または加減速度とに基づいて、前記自車両が前記第１の車線から前記第２の車線でかつ前記先行車両の後ろに移動するための前記自車両の速度を設定することを特徴とする。

本発明によれば、先行車両だけでなく先々行車両の行動も考慮して、車線変更する際の自車両の速度または加減速度を設定するので、自車両に急激な減速動作や、危険回避動作が発生するのを抑制でき、円滑な動作により自車両を車線変更させることができる。

本発明に関連する更なる特徴は、本明細書の記述、添付図面から明らかになるものである。また、上記した以外の、課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の実施形態に係わる車両制御装置の機能ブロック図。 本発明の実施形態に係わる車両制御装置による制御フロー図。 自車両を合流車線から本線に移動させる車線変更制御の一例を説明する図。 本発明の実施形態に係わる車両制御装置が未適用の場合の車速チャート。 本発明の実施形態に係わる車両制御装置が適用された場合の車速チャート。 本発明の実施形態に係わる車両制御装置が適用された場合の車速チャート。 先々行車両と先行車両との離間距離が短い場合の制御例を示す車速チャート。 先々行車両と先行車両との離間距離が長い場合の制御例を示す車速チャート。 自車両を走行車線から追越車線に移動させる車線変更制御の一例を説明する図。

次に、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わる車両制御装置の機能ブロック図である。
車両制御装置１は、自車両に搭載されており、自動運転中に自車両を自車両の走行している第１の車線から隣接する第２の車線に移動させる車線変更制御を行うものである。車線変更の定義には、例えば、高速道路の合流車線から本線に合流する場合や、隣接する２つの走行車線間あるいは走行車線と追越車線との間を移動する場合などが含まれる。

車両制御装置１は、例えば車載ＥＣＵ等のハードウエアによって構成されており、ソフトウエアプログラムとの協働により具現化される。車両制御装置１は、図１に示すように、入力側に車両情報出力部１１と各センサ１２〜１５が接続され、出力側にハンドル制御アクチュエータ３１と、加速制御アクチュエータ３２と、減速制御アクチュエータ３３が接続されている。

車両情報出力部１１は、例えば車両ＥＣＵとの間で情報の通信を行うＣＡＮバス等の通信手段を有しており、自車両の車両情報として、車速、加減速度、操舵角、アクセルペダルの操作量及びブレーキペダルの操作量などの車両情報を取得し、車両制御装置１に出力する。

各センサ１２〜１５は、自車両の車両周囲の環境の情報を取得するためのものであり、自車両４１の周囲に存在する他の車両を検出する（車両検出手段）。各センサ１２〜１５は、例えば、カメラや、レーザーレーダー、Ｌｉｄａｒ、ソナー等によって構成されている。前方向センサ１２は、自車両４１の前方に存在する他車両を検出し、前側方センサ１３は、自車両４１の左右斜め前方に存在する他車両を検出し、後側方センサ１４は、自車両の左右斜め後方及び後方に存在する他車両を検出し、側方センサは、自車両の左右に存在する他車両を検出する。自車両の車両周囲の環境の情報を取得する手段は、各センサ１２〜１５に限られるものではない。例えば、道路や施設等のインフラ設備との間で通信する路車間通信や、他の車両との間で通信を行う車車間通信により自車両の車両周囲の環境の情報を取得しても良い。

ハンドル制御アクチュエータ３１は、車両制御装置１から出力される制御指示に基づいて自車両の操舵を行い、車線変更するために設定された走行軌道に沿って車両を移動させる。加速制御アクチュエータ３２と減速制御アクチュエータ３３は、自車両のスロットルバルブやブレーキアクチュエータを制御して、自車両を加減速させて車速の調整を行う。

車両制御装置１は、センサデータ統合部２１と、立体物情報部２２と、行動予測部２３と、走行軌道/速度作成部２４と、制御指示生成部２５を有している。

センサデータ統合部２１は、車両情報出力部１１及び各センサ１２〜１５から入力されるデータを統合して、自車両の周囲の環境を認識する処理を行う。立体物情報部２２は、センサデータ統合部２１で統合された情報から、自車両の周囲に存在する他車両（例えば先行車両、先々行車両、後方車両など）の情報を取得する。他車両の情報として、例えば他車両の存在の有無や、他車両の位置などの情報が取得される。行動予測部２３は、自車両の周囲に存在する他車両の行動を予測する。他車両の行動予測は、例えば、他車両の車速や加減速度を用いて行われる。

走行軌道/速度作成部２４は、自車両が車線変更するための走行軌道と、速度を作成する処理を行う。走行軌道/速度作成部２４は、自車両の周囲に存在する他車両の情報と行動予測に基づいて走行軌道と速度を作成する。

制御指示生成部２５は、走行軌道/速度作成部２４によって作成された走行軌道と速度になるように自車両を制御すべく、ハンドル制御アクチュエータ３１、加速制御アクチュエータ３２、減速制御アクチュエータ３３に対する制御指示を生成し、それぞれに制御指示信号を出力する。

次に、本発明の実施形態に係わる車両制御装置による車線変更制御の一例として、自車両を合流車線から本線に移動させる場合について説明する。

図２は、本発明の実施形態に係わる車両制御装置による制御フロー図、図３は、車線変更制御の一例として、自車両を合流車線から本線に移動させる車線変更制御を説明する図である。

図３に示す例では、自車両４１が合流車線（第１の車線）６１を走行している状態を示している。そして、合流車線６１に隣接する本線（第２の車線）６２には、自車両４１よりも前方を走行する先行車両５１と、先行車両５１のさらに前方を走行する先々行車両５２と、自車両４１よりも後方を走行する後方車両５３が存在している。図３に示される領域４２、４３は、自車両４１に搭載された各センサ１２〜１５により他車両を検出可能な検出領域を示したものであり、領域４２には、先行車両５１と後方車両５３が含まれ、領域４３には先々行車両５２が含まれている。

車両制御装置１は、自車両４１が合流車線６１に進入すると、合流開始と判断して自車両４１を通常加速させる制御を行う（Ｓ１０１）。ここでは、車両制御装置１から加速制御アクチュエータ３２に加速制御指令が出力され、予め設定されている合流速度まで自車両４１が加速される。

車両制御装置１は、自車両４１の車速が合流速度まで到達したか否かを判断し（Ｓ１０２）、合流速度に到達していると判断すると（Ｓ１０２でＹＥＳ）、先々行車両５２の存在の有無を判断する（Ｓ１０４）。先々行車両５２が存在する場合には（Ｓ１０４でＮＯ）、先々行車両５２の減速度と先行車両５１の減速度を演算する（減速度演算手段）。先々行車両５２と先行車両５１の減速度は、例えば自車両４１に対する相対速度の変化により演算することができる。

そして、先々行車両５２の減速度が予め設定されている第１の閾値Ｔｈ１よりも小さいか否か、及び、先行車両５１の減速度が予め設定されている第２の閾値Ｔｈ２よりも小さいか否かを判断する（Ｓ１０５）。第１の閾値Ｔｈ１及び第２の閾値Ｔｈ２は、例えば１０％に設定されている。つまり、先々行車両５２及び先行車両５１の減速度がそれぞれ１０％よりも小さい場合に減速度が小であると判断される。

先々行車両５２の減速度が第１の閾値Ｔｈ１よりも小さく、かつ、先行車両５１の減速度が第２の閾値Ｔｈ２よりも小さいと判断された場合（Ｓ１０５でＹＥＳ）、車両変更制御を実行すべくステップＳ１０６以降の処理に移行し、先々行車両５２の減速度が第１の閾値Ｔｈ１以上、または、先行車両５１の減速度が第２の閾値Ｔｈ２以上と判断された場合（Ｓ１０５でＮＯ）には、車線変更制御を中断すべく、ステップＳ１０８の処理に移行する。

ステップＳ１０５でＹＥＳと判断された場合、先行車両５１と後方車両５３との間に自車両４１が進入したときに自車両４１と後方車両５３との間に所定距離を確保できるか否かを判断する（Ｓ１０６）。そして、後方車両５３との間に所定距離を確保できると判断した場合には（Ｓ１０６でＹＥＳ）、自車両４１が合流車線６１から本線６２の先行車両５１の後ろに移動するための自車両４１の加減速度を演算して設定する（Ｓ１０７）。

なお、先行車両５１と後方車両５３との間に自車両４１が進入したときに、自車両４１と後方車両５３との間に所定距離を確保するための処理は、後方車両５３の車両制御により実行させることもできる。したがって、車両制御装置１においてステップＳ１０６の処理を省略することもできる。

車両制御装置１は、先行車両５１の減速度と先々行車両５２の減速度に基づいて自車両４１の加減速度を演算して設定する（加減速度設定手段）。車両制御装置１は、先々行車両５２と先行車両５１との離間距離を考慮して、自車両４１の加減速度を演算する。

例えば、第１の基準距離と、第１の基準距離よりも長い第２の基準距離とが予め設定されており、先行車両５１と先々行車両５２との離間距離が第１の基準距離よりも短い場合には、先行車両５１が減速を開始するタイミングとほぼ同じタイミングで自車両４１の減速を開始し、かつ、自車両４１の加減速度として、先行車両５１の減速度よりも大きな減速度を設定する。

また、先行車両５１と先々行車両５２との離間距離が第２の基準距離よりも長い場合には、先々行車両５２の減速状態に応じて自車両４１の減速を開始し、先々行車両５２の減速度に基づいて前記自車両の加減速度を設定する。

車両制御装置１は、ステップＳ１０７により自車両４１の加減速度が設定されると、その加減速度を用いて車線変更の制御を行う（Ｓ１０３）。

なお、ステップＳ１０１の通常加速により、自車両４１が合流速度に到達していないと判断した場合は（Ｓ１０２でＮＯ）、合流中断となり（Ｓ１１０）、図２に示す車線変更制御の処理が最初からやり直される。また、先々行車両５２の減速度が第１の閾値Ｔｈ１以上、または、先行車両５１の減速度が第２の閾値Ｔｈ２以上の場合（Ｓ１０５でＮＯ）、或いは、後方車両５３との間に所定距離を確保できないと判断された場合（Ｓ１０６でＮＯ）には、車線変更制御を中断する（Ｓ１０８）。車線変更制御の中断により、合流が一時的に止められる。そして、周囲車両の監視後、合流を再開する。

次に、具体的な制御例について車速チャートを用いて説明する。

図４は、本発明の実施形態に係わる車両制御装置が未適用の場合の車速チャートであり、（１）は、自車両が合流車線から本線に合流する状態を模式的に示す図、(２)は、先々行車両が減速し、それに応じて先行車両も減速したときの自車両の車速変化を示し、（３）は、（２）の要部を拡大して示す図である。

自車両４１は、合流車線６１において時刻ｔ１から時刻ｔ２の間に先々行車両５２と先行車両５１と同速度まで加速して、時刻ｔ２から時刻ｔ３の間に合流車線６１から本線６２に移動する車線変更を行い、時刻ｔ３以降に車間調整を行う。

例えば図４（２）、（３）に示すように、先々行車両５２が減速を開始すると、先行車両５１は、先々行車両５２の減速する行動を見て減速を開始する。したがって、先行車両５１が減速を開始するタイミングＢは、先々行車両５２が減速を開始するタイミングＡよりも遅くなる。そして、自車両４１が減速を開始するタイミングＣは、先行車両５１が減速を開始するタイミングＢよりもさらに時間ｔだけ遅くなる。

したがって、自車両４１の車速は、先々行車両５２が減速する前の車速まで上昇され、それから先々行車両５２及び先行車両５１の減速後の車速と同じ車速（同速度）まで下げられ、自車両４１は傾斜部分ｄ１に示されるように急激に減速される。このように、先行車両５１の行動だけに注目して自車両４１を制御すると、自車両４１に急激な減速動作や、危険回避動作が発生する可能性がある。

図５は、本発明の実施形態に係わる車両制御装置による車線変更制御が行われた場合の車速チャートである。

例えば図５（２）に示すように、先々行車両５２と先行車両５１が減速せずに通過する場合、先々行車両５２と先行車両５１の減速度は閾値Ｔｈ１とＴｈ２よりも小さい（Ｓ１０５でＹＥＳ）。したがって、後方車両５３との間に所定距離を確保できる場合（Ｓ１０６でＹＥＳ）、自車両４１の加減速度が設定され（Ｓ１０７）、合流車線から本線に車線を変更する制御が行われる（Ｓ１０３）。

この制御により、自車両４１は、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間に先々行車両５２と先行車両５１と同速度まで加速して、時刻ｔ２から時刻ｔ３の間に合流車線６１から本線６２に移動できる。したがって、円滑な動作により自車両４１を車線変更させることができる。

図６は、本発明の実施形態に係わる車両制御装置による車線変更制御が行われた場合の車速チャートである。

例えば図６（２）に示すように、自車両４１が合流車線で加速中に先々行車両５２が減速を開始すると、車両制御装置１は、先々行車両５２の減速に応じて先行車両５１も減速すると予測することができ、先行車両５１の減速とほぼ同時に自車両４１の減速を開始することができる。

したがって、図４（３）に示す例と比較して、先行車両５１が減速を開始するタイミングＢから自車両４１が減速を開始するタイミングＣまでの時間ｔを短くすることができる。これにより、傾斜部分ｄ２に示すように自車両４１に作用する減速度を小さくすることができ、自車両４１に急激な減速動作や、危険回避動作が発生するのを防ぐことができる。

図７は、先々行車両５２と先行車両５１との離間距離が短い場合の制御例を示す車速チャートである。

例えば先々行車両５２と先行車両５１との離間距離が予め設定されている第１の基準距離よりも短い場合、先々行車両５２の減速開始から比較的短い時間で先行車両５１の減速が開始されることが予測される。

車両制御装置１は、先々行車両５２の減速度と先行車両５１の減速度に基づいて自車両４１の加減速度を演算して設定しているので、図７（３）に示すように、先行車両５１が減速を開始するタイミングＢとほぼ同じタイミングＣで自車両４１の減速を開始することができる。そして、先々行車両５２と先行車両５１との離間距離が第１の基準距離よりも短いので、図７（３）に示すように、自車両４１の加減速度として傾斜部分ｄ３に示すように先行車両５１の減速度よりも大きな減速度が設定され、自車両４１と先行車両５１との間の車間距離を確保することができる。

図８は、先々行車両５２と先行車両５１との離間距離が長い場合の制御例を示す車速チャートである。

例えば先々行車両５２と先行車両５１との離間距離が予め設定されている第２の基準距離よりも長い場合、先々行車両５２の減速開始から比較的長い時間が経過した後で先行車両５１の減速が開始されることが予測される。

車両制御装置１は、先々行車両５２の減速度に基づいて自車両４１の加減速度を演算し設定するので、自車両４１の車速が先々行車両５２の減速後の車速を超える量であるオーバーシュートｄ４を小さくすることができ、円滑な動作により車線変更を行わせることができる。

上述の実施形態では、自車両４１を合流車線から本線に移動させる車線変更の場合を例に説明したが、かかる状況に限定されるものではなく、他の状況にも同様に適用することができる。

図９は、自車両を走行車線から追越車線に移動させる車線変更制御の一例を説明する図である。本実施形態の車両制御装置１によれば、図９に示すように、先行車両５１の速度と先々行車両５２の速度とに基づいて、自車両４１が第１の車線である走行車線６３から第２の車線である追越車線６４でかつ先行車両５１の後ろに移動するための自車両４１の速度を設定することができる。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、前記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。さらに、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

上述の実施形態では、先々行車両５２が一台である場合を例に説明したが、先々行車両５２は複数台でもよく、例えば、先々行車両５２の前方に存在する車両も、先々行車両５２として認識し、これら複数の先々行車両５２の速度に基づいて自車両４１の速度を設定しても良い。

１ 車両制御装置
４１ 自車両
５１ 先行車両
５２ 先々行車両
５３ 後方車両
６１ 合流車線
６２ 本線
６３ 走行車線
６４ 追越車線

Claims (6)

1. 第１の車線から隣接する第２の車線に自車両を移動させる車線変更制御を行う車両制御装置であって、
   前記自車両よりも前方でかつ前記第２の車線を走行する先行車両の速度または加減速度と、該先行車両の前方でかつ前記第２の車線を走行する先々行車両の速度または加減速度とに基づいて、前記自車両が前記第１の車線から前記第２の車線でかつ前記先行車両の後ろに移動するための前記自車両の速度を設定することを特徴とする車両制御装置。
2. 前記先行車両と前記先々行車両を検出する車両検出手段と、
   前記車両検出手段により検出された前記先行車両と前記先々行車両の減速度をそれぞれ演算する減速度演算手段と、
   前記先行車両の減速度と前記先々行車両の減速度に基づいて前記自車両の加減速度を演算して設定する加減速度設定手段と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
3. 前記加減速度設定手段は、前記先行車両の減速度と前記先々行車両の減速度が各々設定された閾値よりも小さい場合に、前記自車両の加減速度を演算して設定することを特徴とする請求項２に記載の車両制御装置。
4. 前記加減速度設定手段は、前記先行車両と前記先々行車両との離間距離が第１の基準距離よりも短い場合に、前記先行車両の減速度よりも大きな減速度を設定することを特徴とする請求項２に記載の車両制御装置。
5. 前記加減速度設定手段は、前記先行車両と前記先々行車両との離間距離が第２の基準距離よりも長い場合に、前記先々行車両の減速度に基づいて前記自車両の加減速度を演算して設定することを特徴とする請求項２に記載の車両制御装置。
6. 前記車両検出手段は、前記自車両よりも後方でかつ前記第２の車線を走行する後方車両を検出し、
   前記加減速度設定手段は、前記先行車両の減速度と、前記先々行車両の減速度と、前記自車両と前記後方車両との離間距離とに基づいて前記自車両の加減速度を演算して設定することを特徴とする請求項２に記載の車両制御装置。

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