JP2022164165A

JP2022164165A - 経路生成装置及び走行支援制御装置

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Publication number: JP2022164165A
Application number: JP2021069484A
Authority: JP
Inventors: 宏規真鍋; Hiroki Manabe; 和弘西脇; Kazuhiro Nishiwaki; 敏英佐竹; Toshihide Satake
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2021-04-16
Filing date: 2021-04-16
Publication date: 2022-10-27
Anticipated expiration: 2041-04-16
Also published as: JP7154340B1

Abstract

【課題】車線変更の中断時に車両を元車線へ復帰させる場合における車両の乗り心地を改善し、走行状況に応じた適切な走行支援を行う経路生成装置及びそれを用いた走行支援制御装置を提供することを目的としている。【解決手段】走行支援制御装置は、車両の目標経路を生成する目標経路生成部、横位置目標値を設定する横位置目標値設定部、現在の車両の位置から横位置目標値に到達するまでの移動時間を演算する移動時間演算部及び目標経路を補正した補正目標経路を演算する目標経路補正部からなる経路生成装置と、補正目標経路から操舵量を演算する操舵量演算部と、により構成され、車線変更中断時に走行状態に応じて元車線へ復帰するための目標経路を補正し、車両がその経路へ追従するように車両の操舵制御を行うことで、走行状況に応じて、所望の横加速度または横位置逸脱量になるように経路を設計し、元車線へ復帰する走行支援を行う。【選択図】図２

Description

本願は、経路生成装置及び走行支援制御装置に関するものである。

従来、車両の自動操舵走行に関する制御技術が知られている。車両の走行支援制御装置は、走行車線に対して車両の方位あるいは横位置にオフセットがある状態から走行支援を行う場合がある。例えば、車線変更の中断時は、車線変更の途中の状態から、元の走行車線に復帰する走行支援を行う必要がある。

そこで、車両の車線変更を行うときに操舵を支援する車線変更支援制御を妨げる中断条件が成立したときに車両を適切に制御する技術が開示されている（例えば、特許文献１）。ここでは、車線変更を中断するまでの車両のヨー角の積分値と目標経路の最大曲率に基づいて、操舵角を決定している。これにより、一意に車両のヨー角を車線変更開始時に復帰した上で元車線へ復帰することが可能となる。

特開２０１８－２０３１０１号公報

しかしながら、車線変更の中断時の走行支援では、元の走行車線からの横位置逸脱量を抑制すると横加速度が増大し、車両の乗り心地を悪化させる。したがって、特許文献１の車線変更支援装置に開示された技術のように、一律の条件で元車線へ復帰させる制御を行う場合では、この横位置逸脱量と横加速度のトレードオフに対して、走行状況に応じた適切な走行支援を行うことは困難であるという課題があった。

本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、特に、車線変更の中断時に車両を元車線へ復帰させる場合における車両の乗り心地を改善し、走行状況に応じた適切な走行支援を行うための経路生成装置及びそれを用いた走行支援制御装置を提供することを目的としている。

本願に開示される経路生成装置は、車両の目標とする地点への走行経路である目標経路を生成する目標経路生成部と、前記目標経路において横方向のオフセット値である横位置目標値を設定する横位置目標値設定部と、現在の前記車両における位置、方位及び速度に基づいて前記車両が前記横位置目標値に到達するまでの移動時間を演算する移動時間演算部と、前記目標経路、前記横位置目標値及び前記移動時間に基づいて前記目標経路を補正した補正目標経路を演算する目標経路補正部と、を備えたことを特徴とするものである。

また、本願に開示される走行支援制御装置は、前記経路生成装置と、前記経路生成装置で求められた前記補正経路に沿って前記車両が走行する目標操舵量を演算する操舵量演算部と、を備えたことを特徴とするものである。

本願に開示される経路生成装置及び走行支援制御装置によれば、例えば、車線変更中断時に走行状態に応じて元車線へ復帰するための目標経路を補正し、車両がその経路へ追従するように車両の操舵制御を行うことで、走行状況に応じて、所望の横加速度または横位置逸脱量になるように経路を設計し、元車線へ復帰する走行支援が可能である。

実施の形態１に係る走行支援制御装置が搭載された車両の操舵に関する概略構成を示すブロック図である。実施の形態１に係る走行支援制御装置を含むシステムの全体構成を示す機能ブロック図である。実施の形態１における経路生成装置及び操舵量演算装置のハードウェア構成を示すブロック図である。実施の形態１に係る走行支援制御装置の制御対象となる走行シーンを示す図である。図４の走行シーンにおける移動時間演算部の動作を説明する図である。図４の走行シーンにおける移動時間演算部及び目標経路補正部の動作を説明する図である。実施の形態１の他の実施態様に係る走行支援制御装置を含むシステムの全体構成を示す機能ブロック図である。実施の形態１の他の実施態様における移動時間演算部の動作を説明する図である。実施の形態２に係る走行支援制御装置を含むシステムの全体構成を示す機能ブロック図である。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る走行支援制御装置が搭載された車両の操舵に関する概略構成図であり、図２は、実施の形態１に係る走行支援制御装置の構成を示す機能ブロック図である。また、図３は、走行支援制御装置の経路生成装置及び操舵量演算装置のハードウェア構成を示すブロック図であり、図４は、走行支援制御装置の制御対象となる走行シーンを示す図であり、図５は、図４の走行シーンにおける移動時間演算部の動作を説明する図であり、図６は、図４の走行シーンにおける移動時間演算部の動作を説明する図である。

まず、図１を用いて、実施の形態１に係る車両の構成について、説明する。
車両（自車両ともいう）１０には、車速検出器１と、ヨーレート検出器２と、カメラ３と、運転支援ＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）４と、操舵ＥＣＵ５と、操舵機構６と、及び操舵輪７と、が搭載されている。

車速検出器１は、自車両１０の走行速度を検出し、運転支援ＥＣＵ４に送信する。ヨーレート検出器２は、自車両１０の旋回時の角速度であるヨーレートを検出し、運転支援ＥＣＵ４に送信する。カメラ３は、車線の領域を示す道路に引かれた白線を撮影し、自車両１０の前方の白線情報を運転支援ＥＣＵ４に送信する。

運転支援ＥＣＵ４は、後述する走行支援制御装置１００の機能を実現する。運転支援ＥＣＵ４は、車速検出器１から取得した自車両１０の走行速度と、ヨーレート検出器２から取得した自車両１０のヨーレートと、カメラ３から取得した自車両１０の前方の白線情報とに基づいて、操舵ＥＣＵ５に制御指令を送信する。操舵ＥＣＵ５は、運転支援ＥＣＵ４からの制御指令に基づいて操舵機構６の動作を制御する。操舵輪７は、操舵機構６の動作に基づいて自車両１０に対する角度が決定され、自車両１０の横方向の運動を制御する。

次に、実施の形態１に係る車両の走行支援制御装置１００について説明する。
走行支援制御装置１００は、経路生成装置１１０及び操舵量演算部１０５により構成されている。

車両の経路生成装置１１０は、目標経路生成部１０１と、横位置目標値設定部１０２と、移動時間演算部１０３と、及び目標経路補正部１０４と、により構成されている。

経路生成装置１１０は、車速検出器１により検出された車速、ヨーレート検出器２により検出されたヨーレート、及びカメラ３により検出された車両前方の道路情報に基づいて、車両が走行すべき車両前方の目標経路を演算するとともに、横位置目標値及び移動時間に基づいて、目標経路を補正して補正目標経路を演算する。

操舵量演算部１０５は、補正目標経路に追従して走行するための舵角指令δ^＊を生成して操舵ＥＣＵ５に出力する。操舵ＥＣＵ５は、舵角指令δ^＊に従い、車両のステアリングを駆動するアクチュエータを車両の舵角δが舵角指令δ^＊に一致するように制御する。

目標経路生成部１０１は、車速検出器１により検出された車速、ヨーレート検出器２により検出されたヨーレート、及びカメラ３により検出された車両前方の道路情報に基づいて、車両の目標とする地点への走行経路である車両前方の目標経路を生成するために横位置、姿勢角及び曲率を算出し、求められた目標経路を目標経路補正部１０４に入力する。

横位置目標値設定部１０２は、目標経路に対して横方向のオフセット値である横位置目標値を設定し、横位置目標値を移動時間演算部１０３及び目標経路補正部１０４に入力する。

移動時間演算部１０３は、車速検出器１及びカメラ３で検出された現在の車両における位置、方位及び速度情報及び横位置目標値に基づいて、横位置目標値に達するまでの移動時間を演算し、算出された移動時間を目標経路補正部１０４に入力する。

目標経路補正部１０４は、目標経路生成部１０１において、生成された目標経路を用いて、横位置目標値及び移動時間に基づいて横位置初期値から横位置目標値に収束する横位置補正値、姿勢角補正値、及び曲率補正値を算出して補正目標経路を演算して操舵量演算部１０５に入力する。

以上、説明した経路生成装置１１０及び走行支援制御装置１００の構成は、コンピュータを用いて構成することができ、これらの各構成は、コンピュータがプログラムを実行することで実現される。すなわち、図２に示した車両の経路生成装置１１０の目標経路生成部１０１、横位置目標値設定部１０２、移動時間演算部１０３、目標経路補正部１０４、及び操舵量演算部１０５は、例えば、図３に示すプロセッサ１０００により実現される。プロセッサ１０００には、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）、ＤＰＳ（ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒ）他が適用され、記憶装置１００１に格納されるプログラムを実行することで上記各構成の機能が実現される。他の実施の形態においても同様である。

以下に、図２における車両の経路生成装置１１０及び走行支援制御装置１００の各部の動作について詳細に説明する。

目標経路生成部１０１において、カメラ３から取得された自車両１０の前方の白線情報として、左右それぞれの白線について自車両に対する白線の横位置Ｃ０_Ｒ，Ｃ０_Ｌ、姿勢角Ｃ１_Ｒ，Ｃ１_Ｌ、経路曲率Ｃ２_Ｒ、Ｃ２_Ｌを得る。

目標経路は、例えば、左右の白線の中心とするとき、自車両１０に対する目標経路の横位置Ｃ０、姿勢角Ｃ１、経路曲率Ｃ２は、以下の式（１）、式（２）、式（３）で算出される。

目標経路は、走行条件に応じて、横位置Ｃ０が、次の式（４）のように左右どちらかに寄ったラインを目標経路としてもよい。なお、ここでは、Ｃ０_０は定数である。

横位置目標値設定部１０２において、走行条件他に応じて任意のタイミングで目標経路の横位置Ｃ_０とは独立に横位置目標値ｙ_０ ^＊が設定され、出力される。例えば、車線変更の場合には、横位置目標値ｙ_０ ^＊としては、元の走行車線から隣接する走行車線の中央の横位置への横移動量が設定される。車線変更中断の場合には、横位置目標値ｙ_０ ^＊として、ゼロ“０”が設定される。

移動時間演算部１０３において、車速検出器１から取得された自車両１０の車速、及びカメラ３から取得された自車両１０の前方の白線情報に基づいて、自車両１０が現在の横位置初期値ｙ_０から横位置目標値ｙ_０ ^＊に達するまでの移動時間Ｔ_１ｃが出力される。

移動時間演算部１０３の処理について説明する。図４の走行シーンは、自車両１０が車線変更を中断した瞬間を初期状態とし、元の車線に戻るまでの動作を示している。

図５は、図４における横位置ｙ、横速度ｖ_ｙ、横加速度ａ_ｙを示している。自車両１０は、横位置ｙ_０、横速度ｖ_ｙ０で走行しているところから、移動時間Ｔ_１ｃ後に、横位置目標値ｙ_０ ^＊まで移動する。このとき、自車両１０は左右に１回ずつ横加速度が発生する。図４において、時定数τ_ｙと自車両１０の横位置ｙ、横速度ｖ_ｙ、横加速度ａ_ｙには、以下の式（５）、式（６）の関係がある。なお、式（７）のように時定数τ_ｙの２倍が移動時間Ｔ_１ｃである。

式（５）、式（６）より、自車両１０の横加速度ａ_１に基づいて、時定数τ_ｙは、式（８）のように算出することができる。

式（８）及び式（７）により、目標横加速度ａ_ｙｓｅｔを予め設定することで、自車両１０が現在の横位置初期値ｙ_０から横位置目標値ｙ_０ ^＊に到達するまでの移動時間Ｔ_１ｃを算出することが可能である。移動時間演算部１０３は、予め設定された目標横加速度ａ_ｙｓｅｔに基づいて、式（８）の横加速度ａ_１を目標横加速度ａ_ｙｓｅｔとすることで、時定数τ_yを算出し、目標移動時間Ｔ_１ｃを出力する。

目標経路補正部１０４において、横位置目標値設定部１０２より取得された横位置目標値ｙ_０ ^＊及び移動時間演算部１０３より取得された移動時間Ｔ_１ｃに基づいて、補正経路を演算し、目標経路生成部１０１より取得された目標経路の横位置Ｃ０、姿勢角Ｃ１、経路曲率Ｃ２を補正し、補正された目標経路の横位置Ｃ０’、姿勢角Ｃ１’、経路曲率Ｃ２’を出力する。

目標経路補正部１０４の処理について説明する。補正経路の横位置補正値ｙ^＊、横速度補正値ｖ_ｙ ^＊、横加速度補正値ａ_ｙ ^＊は、図５で示した横位置ｙ、横速度ｖ_ｙ、横加速度ａ_ｙの波形に相当する。図５の横位置の波形は、時定数τ_ｙ及び自車両１０の初期横位置ｙ_０、初期横速度ｖ_ｙ０、横位置目標値ｙ_０ ^＊に基づいて、初期横速度ｖ_ｙ０で、初期横位置ｙ_０から横位置目標値ｙ_０ ^＊へのステップ入力に対して移動平均フィルタを２回処理することで演算される。式（９）に、時定数がそれぞれτ_１、τ_２の２段の移動平均フィルタＦ（ｓ）を示す。

フィルタＦ（ｓ）は、式（９）の移動平均フィルタをパデー近似して使用してもよい。時定数τの場合の、２次のパデー近似を式（１０）に示す。

２次のパデー近似を適用した２段移動平均フィルタを式（１１）に示す。

式（９）及び式（１１）において、τ_１＝τ_２＝τ_ｙとした２段移動平均フィルタを用いる。補正経路の横位置補正値ｙ^＊、横速度補正値ｖ_ｙ ^＊、横加速度補正値ａ_ｙ ^＊の時刻歴は、初期横位置ｙ_０から横位置目標値ｙ_０ ^＊へのステップ入力ｙ_ｉｎとフィルタＦ（ｓ）を用いて、以下の式（１２）、式（１３）、式（１４）により求めることができる。ただし、ｓはラプラス演算子である。

目標経路の式（１）、式（２）、式（３）に対して、補正経路の式（１２）、式（１３）、式（１３）、式（１４）を用いて、補正された目標経路の横位置Ｃ０’、姿勢角Ｃ１’、経路曲率Ｃ２’は、以下の式（１５）、式（１６）、式（１７）にて算出される。ただし、Ｖは自車両１０の車速である。

以上の演算により、目標経路補正部１０４では、補正された目標経路の横位置Ｃ０’、姿勢角Ｃ１’、経路曲率Ｃ２’を演算し、操舵量演算部１０５へ出力する。

操舵量演算部１０５は、補正された目標経路の横位置Ｃ０’、姿勢角Ｃ１’、経路曲率Ｃ２’と、車速Ｖとヨーレートγ_ｅｇｏに基づいて舵角指令δ^＊を演算する。
横位置偏差ｙ_ｅ、ヨー角偏差ｒ_ｅ、ヨーレート偏差γ_ｅは、補正経路の式（１５）、式（１６）、式（１７）及び自車両１０の車速Ｖ、ヨーレートγ_ｅｇｏを用いて式（１８）、式（１９）、式（２０）により算出する。

舵角指令δ^＊は、具体的には以下の式で演算される。

式（２１）において、Ｋｉ（ｉ＝１，２，３）は制御ゲインを示す。

次に、実際の具体的な走行シーンの例をもって、本実施の形態の経路生成装置１１０及び走行支援制御装置１００の動作について説明する。
図４において、初期横位置ｙ_０＝１［ｍ］、初期横速度ｖ_ｙ０＝１［ｍ／ｓ］、横位置目標値ｙ_０ ^＊＝０［ｍ］で、目標横加速度ａ_ｙｓｅｔ＝－１［ｍ／ｓ^２］の場合の動作を説明する。このとき、式（８）より、時定数τ_ｙ＝２．０［ｓ］となる。したがって、式（７）により、移動時間Ｔ_１ｃは、４．０［ｓ］と演算され、目標経路補正部１０４に出力される。

目標経路補正部１０４では、補正経路を横位置目標値設定部１０２で設定された横位置目標値ｙ_０ ^＊に基づいて生成する。式（１１）及び式（９）、それぞれのフィルタを用いて、式（１２）、式（１３）、式（１４）の演算を行った結果を図６に示す。図６（ａ）は、補正経路の横位置補正値ｙ^＊の時間履歴を示す。図６（ｂ）は、補正経路の横速度補正値ｖ_ｙ ^＊の時間履歴を示す。図６（ｃ）は、補正経路の横加速度補正値ａ_ｙ ^＊の時間履歴を示す。この補正経路の横位置補正値ｙ^＊、横速度補正値ｖ_ｙ ^＊、横加速度補正値ａ_ｙ ^＊に基づいて、式（１５）、式（１６）、式（１７）により目標経路を補正する。

操舵量演算部１０５において、目標経路補正部１０４から取得した補正された目標経路に基づいて、式（２１）により、補正された目標経路に追従するように舵角指令を制御する。

これにより、車線変更を中断して元車線へ復帰する際に、自車両及び道路情報から算出された目標経路に対して独立に、車両が元車線へ復帰するまでに走行すべき走行経路を設計する。その際に、車両の横加速度に基づいて元車線へ復帰するまでの移動時間Ｔ_１ｃを演算することで、予め設定された目標横加速度ａ_ｙｓｅｔで元車線へ復帰する走行経路を設計することができる。それにより、設定された目標横加速度ａ_ｙｓｅｔで横位置目標値ｙ_０ ^＊に移動することができる。

このように、実施の形態１に係る走行支援制御装置によれば、車線変更中断時に車両の乗り心地を改善するため、横加速度を予め設定された目標横加速度と一致させるように、あるいは、横位置逸脱量を目標横位置逸脱量と一致させるように、車両の走行状態に応じて補正を加えて目標経路を生成することにより、車両をその経路へ追従させるように車両の操舵制御を行うことで、走行状況に応じた適切な走行支援を実施し、元車線へ復帰させることが可能である。

図７は、実施の形態１の他の実施態様に係る走行支援制御装置を含むシステムの全体構成を示す機能ブロック図である。実施の形態１に係る走行支援制御装置との相違点は、図２の走行支援制御装置１００における経路生成装置１１０が、実施の形態２の走行支援制御装置１００Ａでは、経路生成装置１１０Ａとなっており、この経路生成装置１１０Ａでは、実施の形態１の移動時間演算部１０３が移動時間演算部１０３Ａに変更されている点である。他は、実施の形態１と同様であるので説明を省略する。

移動時間演算部１０３Ａは、車速検出器１から取得された自車両１０の車速、及びカメラ３から取得された自車両１０の前方の白線情報に基づいて、移動時間Ｔ_１ｃを出力する。

次に、移動時間演算部１０３Ａの処理について説明する。実施の形態１と同様に、図４に示す走行シーンを考える。
図８は、自車両１０が元車線へ復帰する場合の横位置ｙ、横速度ｖ_ｙ、横加速度ａ_ｙの動作を示している。図８において、τ_ｙと自車両１０の横位置ｙ、横速度ｖ_ｙ、横加速度ａ_ｙの関係は、実施の形態１の場合と同様に、式（５）、式（６）で表される。式（５）、式（６）より、最大横位置逸脱量ｙ_ｍａｘで、元車線へ復帰する場合の自車両１０の横加速度ａ_１は、式（２２）となる。

このとき、時定数τ_ｙは、式（２２）の横加速度ａ_１を用いて、式（２３）のように算出される。

以上の処理により、移動時間演算部１０３Ａは、予め設定された目標横位置逸脱量ｙ_ｓｅｔを用いて、移動時間Ｔ_１ｃを演算し、出力する。

あるいは、移動時間演算部１０３Ａは、予め設定された目標横位置逸脱量ｙ_ｓｅｔと目標横加速度ａ_ｙｓｅｔとに基づいて移動時間Ｔ_１ｃの演算を行ってもよい。まず、最初に、目標横位置逸脱量ｙ_ｓｅｔを用いて横加速度ａ_１を演算する。そして、横加速度ａ_１が、目標横加速度ａ_ｓｅｔより小さい場合には、目標横加速度ａ_ｙｓｅｔに基づいて移動時間Ｔ_１ｃを演算し、横加速度ａ_１が、目標横加速度ａ_ｙｓｅｔより大きい場合には、横加速度ａ_１に基づいて移動時間Ｔ_１ｃの演算を行う。

このように、実施の形態１の他の実施態様の走行支援制御装置では、車線変更を中断して元車線へ復帰する際に、自車両及び道路情報から算出された目標経路に対して独立に、車両が元車線へ復帰するまでに走行すべき走行経路が設計される。その際に、車線変更中断後の横位置逸脱量が所望の値になるように横加速度が設定され、その横加速度に基づいて元車線へ復帰するまでの目標時間が演算されることで、車両が所望の横位置逸脱量で元車線復帰を行うように制御することができる。または、予め設定された横位置逸脱量に基づいて、算出された横加速度と予め設定された目標横加速度とを比較して、これらの小さいほうに基づいて、元車線へ復帰するまでの目標時間が演算されることで、横位置逸脱量と横加速度のトレードオフを考慮した車線変更中断が可能となる。

実施の形態２．
図９は、実施の形態２に係る走行支援制御装置の構成を示す機能ブロック図である。実施の形態１に係る走行支援制御装置との相違点は、図２に示す実施の形態１の走行支援制御装置１００における操舵量演算部１０５が、実施の形態２の走行支援制御装置２００では、操舵量演算部１０５Ａに変更されている点である。他は、実施の形態１と同様であるので説明を省略する。

操舵量演算部１０５Ａは、ＦＢ（フィードバック）舵角指令制御部１０６、ＦＦ（フィードフォワード）舵角指令制御部１０７及び舵角指令加算部１０８により構成されている。

ＦＢ舵角指令制御部１０６では、補正経路を入力として、例えば、式（２１）に示したようにＦＢ舵角指令δ_ＦＢ ^＊を演算し、出力する。

ＦＦ舵角指令制御部１０７では、初期横位置ｙ_０から横位置目標値ｙ_０ ^＊のステップ入力ｙ_ｉｎを入力として、目標経路補正部１０４の伝達特性及び車両運動モデルの逆伝達関数に基づいてＦＦ舵角指令δ_ＦＦ ^＊を演算し、出力する。

舵角指令加算部１０８では、ＦＢ舵角指令δ_ＦＢ ^＊とＦＦ舵角指令δ_ＦＦ ^＊とを加算し、舵角指令δ^＊として操舵ＥＣＵ５へ出力する。

次に、ＦＦ舵角指令制御部１０７の具体的な動作内容について説明する。
ＦＦ舵角指令制御部１０７では、車両運動モデルとして、例えば、定常円旋回時の舵角応答である定常旋回モデルあるいは車両の横運動、ヨー回転運動を２輪車に近似した２輪モデルが用いられる。定常旋回モデルを考えると、前輪タイヤ角δ_ｆから横位置ｙの伝達関数Ｇ（ｓ）は、以下の式（２４）、式（２５）、式（２６）で表されることが知られている。

式（２４）、式（２５）において、ｓはラプラス演算子であり、Ａは車両のスタビリティファクタを、ｍは車両の質量を、ｌは車両のホイールベースを、ｌ_ｆは車両重心－前輪軸間距離を、１_ｒは車両重心－後輪軸間距離を、ｋ_ｆは車両の前輪コーナリングパワーを、ｋ_ｒは車両の後輪コーナリングパワーをそれぞれ示す。これらのパラメータは、記憶装置１００１に予め記憶されている。

また、２輪モデルを考えると、前輪タイヤ角δ_ｆから横位置ｙの伝達関数Ｇ（ｓ）は、以下の式（２７）、式（２８）で表されることが知られている。

式（２７）、式（２８）において、Ｉはヨー慣性モーメントを示す。

補正経路に対して車両が追従するように，舵角を与えるためには目標経路補正部１０４の伝達特性Ｆ（ｓ）と前記車両運動モデルの逆伝達関数Ｇ^－１（ｓ）を用いて横位置目標値ｙ_ｉｎからＦＦ舵角指令δ_ＦＦ ^＊までの伝達特性を次の式（２９）で与えることができる。

ここでフィルタＦ（ｓ）は２段の移動平均フィルタを用いるが、その際の時定数として移動時間演算部１０３にて演算した時定数τ_ｙを用いる。
以上の演算により、ＦＦ舵角指令制御部１０７では、式（２９）のＦＦ舵角指令δ_ＦＦ ^＊を出力する。その後、舵角指令加算部１０８において、ＦＢ舵角指令δ_ＦＢ ^＊とＦＦ舵角指令δ_ＦＦ ^＊を加算し、舵角指令δ^＊として操舵ＥＣＵ５へ出力する。

上述したように、実施の形態２においては、図９に示すように経路生成装置１１０で求められた補正経路に沿って車両が走行する目標操舵量を演算する操舵量演算部１０５Ａを備えている。したがって、操舵量演算部１０５Ａにおいては、車両の操舵角から車両の横位置までの車両横運動の伝達関数モデルを備え、車両横運動の逆伝達関数と、目標経路補正部１０４における横位置目標値を演算する伝達関数を用いて、横位置目標値設定部１０２の出力である横位置目標値に基づいてＦＦ舵角指令を演算し、目標操舵量に加算している。

このように、実施の形態２に係る走行支援制御装置によれば、車線変更中断時に車両の乗り心地を改善するため、車両の走行状態に応じて補正を加えて目標経路を生成する際に、現在の自車走行位置から横位置目標値への入力として、目標の走行経路に追従するためのＦＦ舵角指令を演算し、補正された目標経路から演算したＦＢ舵角指令に加算することにより、車両の操舵制御を行うことで、目標の走行経路への追従性を向上させて、元車線へ復帰させることが可能である。

なお、実施の形態１及び実施の形態２の説明では、車線変更が中断される場合を例に説明したが、車線変更あるいは緊急回避時における経路生成による走行支援に利用してもよい。

また、上記実施の形態に係る走行支援制御装置は、車両の運転支援装置の一部機能として実現してもよく、また、独立した装置とするものであってもよい。

本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

また、図において、同一符号は、同一または相当部分を示す。

１車速検出器、２ヨーレート検出器、３カメラ、４運転支援ＥＣＵ、５操舵ＥＣＵ、６操舵機構、７操舵輪、１００，２００走行支援制御装置、１０１目標経路生成部、１０２横位置目標値設定部、１０３，１０３Ａ移動時間演算部、１０４目標経路補正部、１０５，１０５Ａ操舵量演算部、１０６ＦＢ舵角指令制御部、１０７ＦＦ舵角指令制御部、１０８舵角指令加算部、１１０，１１０Ａ経路生成装置

本願に開示される経路生成装置は、車両の目標とする地点への走行経路である目標経路を生成する目標経路生成部と、前記目標経路において横方向のオフセット値である横位置目標値を設定する横位置目標値設定部と、現在の前記車両における位置、方位及び速度に基づいて前記車両が前記横位置目標値に到達するまでの移動時間を演算する移動時間演算部と、前記目標経路、前記横位置目標値及び前記移動時間に基づいて前記目標経路を補正した補正目標経路を演算する目標経路補正部と、を備え、前記目標経路補正部は、前記移動時間に基づいて、横位置初期値から前記横位置目標値に収束する横位置補正値と、前記横位置補正値の微分値である横速度補正値と、前記横速度補正値の微分値である横加速度補正値を演算し、前記横位置補正値、前記横速度補正値及び前記横加速度補正値に基づいて、前記補正目標経路を演算することを特徴とするものである。

Claims

車両の目標とする地点への走行経路である目標経路を生成する目標経路生成部と、
前記目標経路において横方向のオフセット値である横位置目標値を設定する横位置目標値設定部と、
現在の前記車両における位置、方位及び速度に基づいて前記車両が前記横位置目標値に到達するまでの移動時間を演算する移動時間演算部と、
前記目標経路、前記横位置目標値及び前記移動時間に基づいて前記目標経路を補正した補正目標経路を演算する目標経路補正部と、
を備えたことを特徴とする経路生成装置。
前記目標経路補正部は、前記移動時間に基づいて、横位置初期値から前記横位置目標値に収束する横位置補正値と、前記横位置補正値の微分値である横速度補正値と、前記横速度補正値の微分値である横加速度補正値を演算し、前記横位置補正値、前記横速度補正値及び前記横加速度補正値に基づいて、前記補正目標経路を演算することを特徴とする請求項１に記載の経路生成装置。
前記横位置目標値設定部において、車線変更の場合には、前記横位置目標値を隣接する車線の中央とすることを特徴とする請求項２に記載の経路生成装置。
前記横位置目標値設定部において、車線変更中断の場合には、前記横位置目標値をゼロとすることを特徴とする請求項２に記載の経路生成装置。
前記移動時間演算部において、予め設定された目標横加速度で前記横位置目標値に収束するように前記移動時間を演算することを特徴とする請求項２に記載の経路生成装置。
前記移動時間演算部において、前記横位置目標値からの横位置逸脱量が予め設定された目標横位置逸脱量となる前記移動時間を演算することを特徴とする請求項２に記載の経路生成装置。
前記移動時間演算部において、前記横位置目標値からの横位置逸脱量が予め設定された目標横位置逸脱量を用いて横加速度を演算し、前記横加速度が予め設定された目標横加速度よりも小さい場合には、前記目標横加速度に基づいて前記移動時間を演算し、前記横加速度が前記目標横加速度よりも大きい場合には、前記横加速度に基づいて前記移動時間を演算することを特徴とする請求項２に記載の経路生成装置。
前記目標経路補正部において、移動平均フィルタを２個組み合わせた２段移動平均フィルタを用いて前記横位置補正値を演算することを特徴とする請求項２に記載の経路生成装置。
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の前記経路生成装置と、前記経路生成装置で求められた前記補正目標経路に沿って前記車両が走行する目標操舵量を演算する操舵量演算部と、を備えたことを特徴とする走行支援制御装置。
前記操舵量演算部において、前記車両の操舵角から前記車両の前記横位置目標値までの車両横運動の伝達関数モデルを備え、前記車両横運動の逆伝達関数と、前記目標経路補正部における横位置補正値を演算する伝達関数と、を用いて、前記横位置目標値設定部の出力である前記横位置目標値に基づいてフィードフォワード舵角指令を演算し、前記目標操舵量に加算することを特徴とする請求項９に記載の走行支援制御装置。