JP2022175257A

JP2022175257A - 車両制御装置

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Publication number: JP2022175257A
Application number: JP2021081505A
Authority: JP
Inventors: 大揮内藤; Daiki Naito
Original assignee: Hitachi Astemo Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2021-05-13
Filing date: 2021-05-13
Publication date: 2022-11-25
Anticipated expiration: 2041-05-13
Also published as: WO2022239388A1; US20240182029A1; DE112022001116T5; JP7606408B2

Abstract

【課題】車両が目標軌跡から逸脱した際に車両の目標軌跡への復帰を促すため、適切に目標車速を低下させると共に、再逸脱の可能性が低い場合は速やかに目標車速を元に戻し、搭乗者に違和感を与えず安全を確保す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は、目標車速で目標軌跡に沿って車両を走行させるための制御を行う車両制御装置であって、車両５０１が目標軌跡５０２から逸脱した逸脱状態であるか否かを判定し、逸脱状態であると判定された場合に、逸脱状態を示す逸脱量に基づいて目標車速を下げる抑制量を算出し、抑制量の最大値を保持し、その保持した保持値を用いて目標車速を抑制し、車両が逸脱状態から目標軌跡に復帰し、かつ予め設定された解除条件を満たす場合に、抑制量の保持値を所定の速さで減少させることを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、車両制御装置に関する。

一般的に自動運転において目標車速はドライバが任意に設定した値や法規の制限速度であり、定められた目標車速で舗装された路面を走行することを前提としている。さらに旋回時の走行安定性を向上するため、路面摩擦力μと曲率rに基づいて車速Ｖを制限する方法(図９の式（１）)や、予め設定された最大横加速度Yg_tに基づいて車速Ｖを制限する方法（図１０の式（２））などが存在する。上記のような方法によって、目標車速を生成することで一般的な市街地等における走行時の目標軌跡への追従性を確保している。

しかし、上記の方法においても予測するのが困難な外乱の影響により、目標軌跡から逸脱する場合がある。その様な場合に逸脱を防止抑制する方法として、例えば下記の特許文献１、２の技術が開示されている。

特許文献１には、自律走行時に自車が車線から逸脱することを予測、または逸脱したと判断した場合に、車両の加速を抑制し、車両の逸脱を抑制する技術が開示されている。また、特許文献２には、自律走行時に自車両に搭載された逸脱防止装置が動作した後の車速が、予め設定されている目標車速より低い場合は、目標車速を車線逸脱防止制御後の車速に変更し、再び車両が加速されるのを防止する技術が開示されている。

特開2003‐327011号公報特開2007‐8332号公報

カーブ走行中に車両が目標軌跡の外へ逸脱するような外乱は、主に路面摩擦力が自律走行システムの想定以上に低い場合が主であり、外乱の影響で車両が目標軌跡から逸脱した際に、特許文献１、２に記載された発明の適用により逸脱の防止、抑制を行おうとすると、各々以下のような問題を持つ。

特許文献１においては、逸脱防止制御動作時に車速を抑制・加速を制限するが、その後、制御が停止した場合には再度加速し、再び逸脱する、もしくは逸脱防止制御により加減速を繰り返す可能性がある。

一方、特許文献２においては、制御作動後の車速で目標とする車線に復帰可能であるとは限らず、また目標車速の復元方法が考慮されておらず、目標を低く設定し続けると、搭乗者に違和感を与えるおそれがある。

以上を鑑み、本発明の目的は、車両が目標軌跡から逸脱した際に車両の目標軌跡への復帰を促すため、適切に目標車速を低下させると共に、再逸脱の可能性が低い場合は速やかに目標車速を元に戻し、搭乗者に違和感を与えず安全を確保する車両制御装置を提供することにある。

上記課題を解決する本発明の車両制御装置は、目標車速で目標軌跡に沿って車両を走行させるための制御を行う車両制御装置であって、
前記車両が前記目標軌跡から逸脱した逸脱状態であるか否かを判定し、
前記逸脱状態であると判定された場合に、前記逸脱状態を示す逸脱量に基づいて目標車速を下げる抑制量を算出し、
前記抑制量の最大値を保持し、該保持した保持値を用いて前記目標車速を抑制し、
前記車両が前記逸脱状態から前記目標軌跡に復帰し、かつ予め設定された解除条件を満たす場合に、前記抑制量の保持値を所定の速さで減少させることを特徴とする。

本発明によれば目標軌跡から逸脱した場合、適宜、車速を抑制し、抑制が不要であれば緩やかに車速を回復することで安全な走行を可能とする。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。

本実施形態に係るシステムの構成を説明する図。目標車速抑制量算出部の構成を説明する図。制御要否判断部の処理内容を示すフローチャート。抑制量漸減処理の条件を示したフローチャート。目標軌跡から車両が逸脱した例を示す図。本実施形態における動作例を示したタイムチャート。本実施形態における他の動作例を示したタイムチャート。本実施形態におけるさらに他の動作例を示したタイムチャート。式（１）を示す図。式（２）を示す図。式（３）を示す図。式（４）を示す図。式（５）を示す図。式（６）を示す図。

以下、本発明に係る車両制御装置の一実施形態について図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態に係る車両制御システムの概略構成を示す図である。

車両システムは、目標車速で目標軌跡に沿って車両を自律走行または自動走行させるためのシステムであり、目標軌跡の逸脱時における目標車速を管理するものである。車両システムは、周囲環境や車両の状態などの情報を取得する各種の情報取得部１２と、車両に搭載されるＥＣＵ１１と、ＥＣＵ１１から出力される制御信号に基づいて車両の制御を行う各種アクチュエータ１３とを備えている。

情報取得部１２は、例えば車輪速センサや加速度センサ、ヨーレートセンサ等の車両情報取得部１０１と、例えばGPS、HD-MAP等の自車位置取得部１０２と、NAVIやC2X等の経路情報取得部１０３とを有する。

車両情報取得部１０１は、ヨーレートや加速度などの車両の運動に関する情報やABS、ESCなどの挙動制御の実行有無の情報等について取得し、これらの情報をＥＣＵ１１に出力する。

自車位置取得部１０２は、世界測地系などの絶対座標系における自車の位置情報を取得し、自車位置推定部１０４および経路算出部１０５に出力する。また、自車位置の情報を外部より取得できなくなった場合は、前回値保持、特定の値を出力するなど自車位置を取得できなくなった旨が判断可能となるような振る舞いをする、あるいは自車位置取得の可否を示す信号を出力する。

経路情報取得部１０３は、NAVIやC2Xを用いて、車両の目的地と目的地までの経路やそれに紐づく交通情報や周辺情報を取得し、経路算出部１０５および目標車速算出部１０８に出力する。

ＥＣＵ１１は、車両制御装置を構成するものであり、内部機能として、自車位置推定部１０４と、経路算出部１０５と、目標軌跡算出部１０６と、逸脱量算出部１０７と、目標車速算出部１０８と、目標車速抑制量算出部１０９と、目標車速減算部１１０と、操作量算出部１１１を備えている。これらの各構成は、ＥＣＵ１１に内蔵されるマイクロコンピュータが実行するソフトウエアプログラムの一部を機能ブロックにより具体的に表現したものである。ＥＣＵ１１は、ＣＰＵやメモリなどのハードウエアと、ハードウエアで実行されるソフトウエアプログラムとを備えており、ハードウエアとソフトウエアプログラムとの協働によりこれらの各機能を具現化する。

自車位置推定部１０４は、車両情報取得部１０１の出力と自車位置取得部１０２の出力を用いて、自車位置取得部１０２よりも高い精度の自車位置を推定する。経路算出部１０５は、自車位置取得部１０２の出力と経路情報取得部１０３の出力を用いて、目的地までの移動経路を算出する。

目標軌跡算出部１０６は、自車位置推定部１０４の出力と経路算出部１０５の出力に基づいて目標軌跡を算出する。目標軌跡算出部１０６は、自車近傍における詳細かつ連続的な走行するべき位置情報を目標軌跡として算出する。

逸脱量算出部１０７は、自車位置推定部１０４の出力と目標軌跡算出部１０６の出力に基づいて、車両が目標軌跡から逸脱した逸脱状態であるか否かを判定し、逸脱状態であると判定された場合には、その逸脱状態を示す逸脱量を算出する。逸脱量は、例えば目標軌跡から路幅方向に離れた距離などの車両中心と目標軌跡との間の離間距離、または、その離間距離を時間で微分することによって算出した、目標軌跡からの車両の逸脱速度を用いることができる。

目標車速算出部１０８は、走行中の道路の法規や任意の制限値、目標軌跡の形状等の地図情報に基づいて目標車速を算出する。目標車速算出部１０８は、例えば車載のナビゲーション装置が有する地図データベースや、外部サーバから路車間通信により、地図情報を取得することができる。

目標車速抑制量算出部１０９は、目標軌跡と目標車速と逸脱量とに基づいて、車両が目標軌跡から逸脱した際に、目標車速を抑制する抑制量を算出する。抑制量は、車両の目標車速を下げる速度量、もしくは、割合の少なくとも一方を用いることができる。

目標車速減算部１１０は、目標車速抑制量算出部１０９によって抑制量が算出された場合に、逸脱前の目標車速と抑制量とを用いて逸脱時の目標車速を算出する。目標車速減算部１１０では、抑制量が速度である場合には、逸脱前の目標車速から抑制量を減算して、逸脱時の目標車速を算出し、抑制量が速度量ではなく目標車速を下げる割合である場合には、逸脱前の目標車速に対してその割合を乗算して、逸脱時の目標車速を算出する。

目標車速減算部１１０は、車両が目標軌跡から逸脱しなかった場合、つまり、目標車速抑制量算出部１０９によって抑制量が算出されなかった場合には、目標車速算出部１０８によって算出された目標車速を、そのまま操作量算出部１１１に出力する。操作量算出部１１１は、目標車速減算部１１０によって算出された目標車速に応じて、操舵制御部１１２、制動制御部１１３、駆動制御部１１４等の各アクチュエータ１３の操作量を算出する。

図２は、目標車速抑制量算出部１０９の構成を説明する図である。
目標車速抑制量算出部１０９は、規範車速算出部２０１、制御要否判断部２０２、抑制量算出部２０３、抑制量保持部２０４、抑制量変換部２０５、および漸減量算出部２０６を有する。

規範車速算出部２０１は、車両の実車速、曲率、逸脱量より規範車速ＶＳＰ_Ｒを算出する。規範車速ＶＳＰ_Ｒとは、目標軌跡を逸脱せずに通過できる最大の車速である。
本実施例では旋回中の規範車速ＶＳＰ_Ｒの算出方法の一つとして、図１１に示す式（３）を用いる。
式（３）において、ＶＳＰ_Ｒ：規範車速、ＶＳＰ_ｃｕｒ：実車速、ｒ_ｃｕｒ：走行中の旋回半径、ｒ_ｔｇｔ：目標軌跡の旋回半径となる。
このとき、走行中の旋回半径ｒ_ｃｕｒは、目標軌跡の旋回半径ｒ_ｔｇｔと逸脱量ｅＹを用いて、図１２に示す式（４）により算出される。

また、目標軌跡の旋回半径ｒ_ｔｇｔと逸脱量ｅＹにそれぞれ閾値を設けて、車両が直線を走行中に誤動作して目標車速の抑制制御が行われてしまうのを防止してもよい。また、逸脱量ｅＹに対する不感帯を設けて、車両制御によって車両が過敏に動作するのを防いで、搭乗者の乗り心地が悪くなるのを防止しても良い。

また、目標軌跡に対して旋回内側に車両が逸脱した場合、目標軌跡の旋回半径ｒ_ｔｇｔの方が走行中の旋回半径ｒ_ｃｕｒよりも大きくなり（ｒ_ｔｇｔ＞ｒ_ｃｕｒ）、規範車速ＶＳＰ_Ｒの方が実車速ＶＳＰ_ｃｕｒよりも大きくなる（ＶＳＰ_Ｒ＞ＶＳＰ_ｃｕｒ）ことから、目標車速を増加させる側に制御する可能性がある。したがって、規範車速ＶＳＰ_Ｒの方が実車速ＶＳＰ_ｃｕｒよりも小さくなる（ＶＳＰ_Ｒ＜ＶＳＰ_ｃｕｒ）という制限を設ける、もしくは目標軌跡に対して旋回内側に車両が逸脱した場合は、逸脱量ｅＹが発生していないこととする等の防止手段を講じてもよい。

抑制量算出部２０３は、規範車速ＶＳＰ_Ｒと目標車速ＶＳＰ_ｔｇｔから抑制量Ｓを算出する。抑制量Ｓは、図１３の式（５）に示すように、規範車速ＶＳＰ_Ｒを目標車速ＶＳＰ_ｔｇｔで除算した割合を１から減算することによって算出することができる。もしくは、上記の抑制量Ｓの代わりに、逸脱速度に応じて一定の基準を用いて算出した抑制量を使用してもよい。この場合、逸脱速度が大きくなるに応じて抑制量も多くなる。また、逸脱量と逸脱速度の各々に基づいて抑制量を算出し、より大きい値を使用してもよい。

制御要否判断部２０２は、車両の目標車速と、曲率と、目標軌跡からの逸脱量に基づいて本制御の要否、つまり目標車速を抑制する制御が必要か否かを判断する。本実施例における曲率ｃは、旋回中の車両軌跡の曲率であり、図１４の式（６）によって任意の旋回半径ｒに簡単に変換できるものであるとする。

抑制量保持部２０４は、制御要否判断部２０２により制御要と判断された場合、抑制量Ｓと、抑制量の保持値Ｓｈとを比較し、より大きな値（最大値）を保持するとともに、制御否の場合は保持値Ｓｈを０へと漸減させる。

漸減量算出部２０６は、保持値Ｓｈと、目標車速と、制御要否の判断とに基づいて、保持値Ｓｈを漸減させる漸減量を算出する。例えば、抑制量Ｓが割合で保持されている場合、任意の加速度で抑制された目標車速を回復させたいときに、任意の加速度と目標車速に応じて、漸減量を算出する必要があるため、漸減量算出部２０６を設けている。

抑制量変換部２０５は、保持値と目標車速とに基づいて、保持値を車速次元に変換する。抑制量変換部２０５により車速次元に変換された保持値は、目標車速抑制量算出部１０９から目標車速減算部１１０に出力される。

図３は、図２の制御要否判断部の処理内容を示すフローチャートである。
制御要否判断部２０２は、例えば予め設定された所定周期のプログラムサイクルで図３のフローチャートに示す判断処理を実行する。

まず、現在走行中の道路における目標軌跡の旋回半径ｒ_ｔｇｔが任意の閾値Ｎ未満か否かを判断する（Ｓ３０１）。旋回半径ｒ_ｔｇｔが閾値Ｎ未満である場合（ＹＥＳ）、車両が旋回中であると判断し、つぎに逸脱量ｅＹが任意の逸脱判定閾値Ｍよりも大きいか否かを判断する（Ｓ３０２）。

逸脱量ｅＹが逸脱判定閾値Ｍよりも大きい場合（ＹＥＳ）は、抑制量を保持する（Ｓ３０３）。ここでは、抑制量の最大値を保持する処理が行われる。具体的には、逸脱量ｅＹに基づいて算出された抑制量と、保持されている抑制量の値とを比較し、より大きな値が保持値Ｓｈとして保持される。一方で、Ｓ３０１及びＳ３０２のどちらかの条件を満たさない時、例えば旋回中でない場合や、逸脱量ｅＹが閾値Ｍ以下の場合は、保持値Ｓｈを漸減させる抑制量漸減処理を行う（Ｓ３０４）。

なお、本実施例では、逸脱量として、離間距離基準にして抑制制御の要否判断を行っているが、逸脱量として逸脱速度を基準に判断してもよく、もしくは離間距離と逸脱速度の両方を使用して、どちらかが基準を上回った場合に抑制制御を行ってもよい。逸脱速度は、例えば離間距離を時間で微分することによって算出することができる。

次に、Ｓ３０４の処理内容について詳細に説明する。
図４は、図３のＳ３０４に示す抑制量漸減処理の内容を示したフローチャートである。漸減処理は、状況に応じた漸減速度を選択する部位であり、本実施例としては以下の通りである。Ｓ４０１～Ｓ４０４は、抑制量を漸減させて目標車速の抑制制御を解除する解除条件となる。

目標軌跡の曲率が一定値以下である（Ｓ４０１でＹＥＳ）、または曲率が減少している（Ｓ４０２でＹＥＳ）の場合は、車両が旋回中でない、あるいは旋回から脱出する状況であり、目標軌跡から車両が逸脱する可能性や再逸脱する可能性が低い。したがって、目標車速の抑制は不要であると判断し、保持値Ｓｈを漸減させる処理を行う（Ｓ４０５）。つまり、目標軌跡の曲率が一定値以下、もしくは、目標軌跡の曲率が車両の進行方向に移行するにしたがって漸次減少している場合には、抑制量の保持値Ｓｈを、第１の速さで減少させる漸減処理が行われる。保持値Ｓｈの漸減は、漸減量算出部２０６において算出された漸減量を用いて行われ、所定の第１の速さで保持値Ｓｈを減少させることが行われる。

一方で、車両の旋回中の曲率が一定（Ｓ４０３でＹＥＳ）、または、目標車速が低下している（Ｓ４０４でＹＥＳ）場合は、Ｓ４０１やＳ４０２の条件ほどではないが、目標軌跡から車両が逸脱する可能性や再逸脱する可能性が低いので、Ｓ４０５よりも緩やかな第２の速さで保持値Ｓｈを漸減させる処理を行う（Ｓ４０６）。つまり、車両の旋回中の曲率が一定、もしくは、目標車速の抑制により目標車速が所定値以上低下しているときは、抑制量の保持値を第１の速さよりも遅い第２の速さで減少させる処理を行う。

これにより、Ｓ４０５と比較してゆっくりと車両を加速させて、逸脱量の様子を見て安全を確保しながら保持値Ｓｈを漸減させる処理を行い、搭乗者の違和感を低減させる。Ｓ４０５の第１の速さとＳ４０６の第２の速さとでは、Ｓ４０６の第２の速さの方がＳ４０５の第１の速さよりも保持値を漸減させる速さが低く、Ｓ４０６の第２の速さの方が保持値Ｓｈをゆっくりした速さで減少させるように設定されている。

また、Ｓ３０２の条件を満たさなくなったが、Ｓ４０１～Ｓ４０４の条件を満たしていない場合は（Ｓ４０４でＮＯ）、再逸脱の可能性があると判断して、抑制量の保持を続行することで再逸脱を抑制する（Ｓ４０７）。つまり、目標軌跡の曲率が一定値よりも大きく（Ｓ４０１でＮＯ）、かつ目標軌跡の曲率が減少しておらず（Ｓ４０２でＮＯ）、かつ車両の旋回中の曲率が増加し（Ｓ４０３でＮＯ）、かつ目標車速の抑制により目標車速が所定値以上低下していない（Ｓ４０４でＮＯ）場合には、保持値Ｓｈを用いた目標車速の抑制を継続する処理（Ｓ４０７）が行われる。

図５は、目標軌跡から車両が逸脱した例を示す図、図６は、本実施形態における動作例を示したタイムチャートである。

図５および図６は、本実施例の基本的な動作として、一定の目標車速を与えられた車両５０１が、旋回中に外乱によって旋回外側に走行位置がずれ、目標軌跡５０２から逸脱し、目標車速の抑制制御により目標軌跡５０２に復帰する場合について示している。

車両制御システムは、目標車速で目標軌跡５０２に沿って車両５０１を走行させる。そして、目標軌跡の旋回半径が旋回中判定閾値Ｎよりも小さいという条件を満たす場合（Ｓ３０１でＹＥＳ）において、図５にｔ１およびｔ２で示すように、外乱により車両５０１が目標軌跡５０２から逸脱し、旋回外側へ走行位置が変化し始める。そして、逸脱量ｅＹが、許容値として設けた不感帯の逸脱判定閾値Ｍを超えると、制御要否判断部２０２において制御要と判断され、図３のフローチャートに示したＳ３０２の判断がＹＥＳとなり、Ｓ３０３において抑制量を保持する処理が開始される。

そして、図１１の式（３）と図１２の式（４）を用いて算出した規範車速を元に、図１３の式（５）を用いて算出した値（抑制量Ｓ）を、抑制量保持部２０４が保持値Ｓｈとして保持する。つまり、規範車速算出部２０１により規範車速が算出され、抑制量算出部２０３により規範車速と目標車速を用いて抑制量Ｓが算出され、抑制量保持部２０４によって抑制量Ｓが保持値Ｓｈとして保持される。

そして、図５および図６においてｔ２およびｔ３で示すように、車両５０１が外乱の影響を受け、逸脱量ｅＹがさらに増大すると、その間、逸脱量ｅＹに応じて抑制量Ｓも増加し、抑制量Ｓの増加に応じて抑制量Ｓの保持値Ｓｈも増加する。そして、目標車速ＶＳＰ_ｔｇｔは、抑制量Ｓが減算され、抑制前の値Ｖから抑制された値Ｖ’まで低下する。

また、車両５０１は、図５のｔ３とｔ４に示すように、目標軌跡５０２に復帰する制御を行うが、目標軌跡からの逸脱量ｅＹが逸脱判定閾値Ｍよりも大きいので、図３のフローチャートに示したＳ３０２の判断がＹＥＳのままとなっており、Ｓ３０３において抑制量を保持値Ｓｈに保持する処理がなされる。つまり、逸脱量ｅＹが逸脱判定閾値Ｍよりも大きい状態では、Ｓ３０２においてＮＯとはならず、Ｓ３０４の抑制量漸減処理に移行しない。

したがって、図６（ｂ）のｔ３とｔ４の間に示すように、抑制量算出部２０３において算出される抑制量Ｓは、逸脱量ｅＹに応じて減少するが、保持値Ｓｈは、抑制量保持部２０４によってｔ３における抑制量Ｓの値（最大値）に保持される。したがって、目標車速ＶＳＰ_ｔｇｔも、抑制された値Ｖ’に保持される。

そして、図５のｔ４に示す状態では、車両５０１の逸脱量ｅＹは、逸脱判定閾値Ｍの中に収まるので、Ｓ３０２の判断はＮＯとなる。しかし、この時点で図４に示したＳ４０１～Ｓ４０４のどの条件も満たされない場合は、Ｓ４０７に移行し、Ｓ４０７において前周期と同様の制御が実行される。したがって、図６のｔ４とｔ５の間に示すように、保持値Ｓｈは、抑制量Ｓの最大値に保持され続け、目標車速ＶＳＰ_ｔｇｔも、抑制された値Ｖ’に保持され続ける。

そして、最後に、図５のｔ５に示すように、図４に示したＳ４０１～Ｓ４０４のいずれかの判断がＹＥＳとなった場合に、車両５０１の再逸脱の可能性が低いとして、保持値Ｓｈを漸減し、徐々に目標車速を抑制前の目標車速へ回復させる。

このように、目標軌跡５０２からの逸脱時に、本制御によって目標車速ＶＳＰ_ｔｇｔが抑制されて低減されるので、車両５０１は、実車速や加速が抑制され、速やかに目標軌跡５０２への復帰が可能となる。特に、目標車速ＶＳＰ_ｔｇｔの抑制量が、最大値である保持値Ｓｈに保持されるので、目標車速ＶＳＰ_ｔｇｔを適切に抑制して、車両５０１を目標軌跡５０２まで迅速に復帰させることできる。そして、車両５０１が目標軌跡５０２に復帰しても、所定の解除条件Ｓ４０１～Ｓ４０４を満たさない場合には、抑制量を、最大値である保持値Ｓｈに保持し続けるので、目標軌跡５０２に復帰した後に再逸脱するのを防ぐことができる。

図７は、本実施形態における他の動作例を示したタイムチャートである。
本タイムチャートは、図６のように一定の目標車速を与えられた車両が旋回中に目標軌跡から逸脱し、その後に一時的に目標軌跡に復帰したが、さらなる外乱の影響で再度逸脱した場合を想定している。車両が外乱により目標軌跡から逸脱すると、図７のｔ１からｔ２に示すように、抑制量算出部２０３において算出される抑制量がＳ１まで増加し、目標車速はＶ１からＶ１’に抑制される。そして、抑制量保持部２０４によってｔ２から抑制量がＳ１に保持され、ｔ３において逸脱量ｅＹが逸脱判定閾値Ｍ内へと収まり、車両が目標軌跡へ復帰する。次に、ｔ４において、図４のＳ４０１～Ｓ４０４の解除条件の何れかが満たされると、保持値ＳｈがＳ１から漸減され、徐々に目標車速を回復させる。

ここまでは、図６と同様の逸脱から復帰までの流れであるが、図７においては、ｔ５において、保持値Ｓｈの漸減中に、逸脱量ｅＹが再び増加に転じ、再度、車両が目標軌跡から逸脱したとする。このとき、抑制量ＳはＳ２、車速ＶはＶ２’となっている。

ｔ５において車両の逸脱量ｅＹが逸脱判定閾値Ｍよりも大きくなると、図３のＳ３０２における判断がＹＥＳとなるため、Ｓ３０４による抑制量漸減処理は直ちに停止される。そして、図７に示したとおり、漸減中の保持値Ｓｈは、漸減が停止されてＳ２に保持され、車両は目標車速がＶ２’に保持される。

その後、車両の逸脱量ｅＹの増加に応じて抑制量算出部２０３で算出される抑制量Ｓが増加し、ｔ６においてＳ２よりも大きくなると（Ｓ２＜Ｓ）、ｔ６からｔ７において再び保持値Ｓｈが漸次増加するように更新され、再び目標車速がＶ２’から低下する。そして、ｔ７において、逸脱量ｅＹが最大となったため抑制量ＳのＳ３が保持値Ｓｈとして保持される。

以上のように、保持値Ｓｈの漸減中に、再度、車両が逸脱した場合は、漸減を直ちに停止し、抑制量の保持を再開する。さらに逸脱量ｅＹが増大し、算出される抑制量がそれまでの保持値を超過した場合は、より大きな抑制量を保持することで、車両の再逸脱の抑制や復帰までにかかる時間を低減する。

図８は、本実施形態におけるさらに他の動作例を示したタイムチャートである。
本タイムチャートは、図６のように一定の目標車速を与えられた車両が旋回中に目標軌跡から逸脱し、その後に一時的に目標軌跡に復帰したが、保持値の漸減開始前に目標車速が変化した場合を想定している。

ｔ１からｔ２において、車両が目標軌跡から逸脱し、算出される抑制量ＳがＳ１まで増加し、目標車速がＶ１からＶ１’に抑制され、ｔ３において、車両の逸脱量ｅＹは逸脱判定閾値Ｍ内へと収まり、車両は目標軌跡に復帰する。

しかし、ｔ４とｔ５の間において、目標車速ＶがＶ１からＶ２へ低下し、抑制後の目標車速Ｖ’もＶ’１からＶ’２へ低下する。さらにｔ６とｔ７の間において、目標車速ＶはＶ２からＶ１へ上昇し、抑制後の目標車速Ｖ’もＶ’２からＶ’１へ上昇する。

この時、Ｖ１＝４０ｋｍ／ｈ、Ｖ２＝１０ｋｍ／ｈだとする。仮に抑制量ＳのＳ１は割合ではなく、Ｓ１＝１０ｋｍ／ｈであるとすると、ｔ４とｔ５の間において抑制後の目標車速Ｖ’はＶ’１＝３０ｋｍ／ｈからＶ’２＝０ｋｍ／ｈへと低下してしまい、車両が停止してしまう。そのため、抑制量が車速次元で保持されている場合は上記のように目標車速が低下した場合の停車や極低速化を回避するため、目標車速に合わせ保持値を減算するなど対処する制御が必要となる。一方で抑制量が割合で保持されている場合は、Ｖ１＝４０ｋｍ／ｈ、Ｖ’１＝３０ｋｍ／ｈであるとき、Ｓ１＝０．２５である。したがって、ｔ５において、Ｖ２＝１０ｋｍ／ｈとなった場合でも、Ｖ’２＝７．５ｋｍ／ｈとなり車両は停車しない。
以上のように抑制量を割合で算出し保持することで、目標車速が変化した場合でも複雑な計算を要さず、スムーズな走行が可能となる。

なお、上記図６から図８のタイムチャートにおいて、車両が逸脱し、目標車速を抑制した後に、任意のタイミングで、自動運転を終了し、運転の主体を搭乗者の手動運転へと切り替えるハンドオーバー処理を行っても良い。ハンドオーバーを行う場合は、車両制御システムは、抑制量を保持し、目標車速の抑制をし続け、搭乗者に自動運転が終了する旨を報知し、搭乗者が運転を開始する準備ができた場合、直ちに手動運転へと切り替えて、運転の主体を搭乗者に移行させる。

上記した本実施形態の車両制御システムは、車両５０１が目標軌跡５０２から逸脱した逸脱状態であるか否かを判定し、逸脱状態であると判定された場合に、逸脱状態を示す逸脱量に基づいて目標車速を下げる抑制量を算出する。そして、抑制量の最大値を保持し、その保持した保持値を用いて目標車速を抑制し、車両が逸脱状態から目標軌跡に復帰し、かつ予め設定された解除条件を満たす場合に、抑制量の保持値を所定速度で減少させる。

本実施形態の車両制御システムによれば、車両が目標軌跡から逸脱した場合に、逸脱量を元に目標車速を下げる抑制量を算出する。そして、その抑制量を用いて目標車速を低下させ、車両の加速と車速を抑制する。また、抑制量を、目標車速に対する割合として保持することで、目標車速が変化した場合でも、複雑な計算を必要とせず対応することが可能となり、目標車速が０となるのを防ぐことができる。

ただし、そのまま抑制を続けた場合、逸脱の可能性が低く、抑制が不要な場合においても車速が低下したままであるため、搭乗者に違和感を与えることになる。そのため、条件を設定し、抑制制御を停止しなければならないが、その際に、抑制制御をON/OFFしてOFFで抑制量を０とするのではなく、抑制量を漸減し、緩やかに車速を回復するものとする。また、図４のＳ４０１～Ｓ４０４に示すように、抑制量の漸減を開始する条件を複数設定し、各々の条件に合わせ漸減する速度を変化させ、Ｓ４０５の第１の速さと、Ｓ４０６の第２の速さを切り替えることにより、安全に車速を回復するものとする。

本実施形態の車両制御システムによれば、車両５０１が目標軌跡５０２から逸脱した際に、車両５０１の目標軌跡５０２への復帰を促すため、適切に目標車速を低下させると共に、目標軌跡に復帰した後も再度逸脱しないように、適宜、目標車速を抑制し続けることができる。そして、車両が再逸脱する可能性が低い場合は速やかに目標車速を元に戻し、目標車速が変化した際に過剰な加減速や車両の停止などを防ぎ、搭乗者に違和感を与えず安全を確保することができる。

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。

１１・・・ＥＣＵ（車両制御装置）、１２・・・情報取得部、１３・・・アクチュエータ、１０９・・・目標車速抑制量算出部、１１０・・・目標車速減算部、２０１・・・規範車速算出部、２０２・・・制御要否判断部、２０３・・・抑制量算出部、２０４・・・抑制量保持部、２０５・・・抑制量変換部、２０６・・・漸減量算出部

Claims

目標車速で目標軌跡に沿って車両を走行させるための制御を行う車両制御装置であって、
前記車両が前記目標軌跡から逸脱した逸脱状態であるか否かを判定し、
前記逸脱状態であると判定された場合に、前記逸脱状態を示す逸脱量に基づいて目標車速を下げる抑制量を算出し、
前記抑制量の最大値を保持し、該保持した保持値を用いて前記目標車速を抑制し、
前記車両が前記逸脱状態から前記目標軌跡に復帰し、かつ予め設定された解除条件を満たす場合に、前記抑制量の保持値を所定の速さで減少させることを特徴とする車両制御装置。
前記逸脱量は、前記車両と前記目標軌跡との間の離間距離、または、前記目標軌跡から逸脱する逸脱速度であることを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
前記抑制量は、前記車両の目標車速を低下させる速度量、もしくは、前記目標車速を低下させる割合の少なくとも一方であることを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
前記抑制量の保持値を所定の速さで減少させている途中で、前記車両が再び前記逸脱状態であると判定された場合に、前記抑制量の保持値の漸減を停止し、前記抑制量の最大値の保持と、前記保持値を用いた前記目標車速の抑制を行うことを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
前記目標軌跡の曲率が一定値以下、もしくは、前記目標軌跡の曲率が前記車両の進行方向に移行するにしたがって漸次減少している場合には、前記抑制量の保持値を第１の速さで減少させ、
前記目標軌跡の曲率が一定値よりも大きく、かつ前記目標軌跡の曲率が前記車両の進行方向に移行するにしたがって漸次減少していない場合であって、前記車両の旋回中の曲率が一定、もしくは、前記目標車速の抑制により前記目標車速が所定値以上低下しているときは、前記抑制量の保持値を前記第１の速さよりも遅い第２の速さで減少させることを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
前記目標軌跡の曲率が一定値よりも大きく、かつ前記目標軌跡の曲率が減少しておらず、かつ前記車両の旋回中の曲率が増加し、かつ前記目標車速の抑制により前記目標車速が所定値以上低下していない場合に、前記保持値を用いた前記目標車速の抑制を継続することを特徴とする請求項５に記載の車両制御装置。
前記車両の前記目標軌跡からの逸脱により前記保持値を用いて前記目標車速を抑制した後に、前記車両の運転を自動運転から手動運転へと切り替えるハンドオーバー処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。