JP2023047006A - 車両の走行制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両の走行制御装置に関し、さらに詳しくは、自動車線維持システムの作動中における緊急回避機能に関する。
運転者の負担軽減、安全運転支援を目的とした種々の走行制御システムの実用化や国際標準化が進められている。例えば、既に実用化されている車間距離制御システム(ACCS)や車線維持支援システム(LKAS)、それらを組み合わせた「車線内部分的自動走行システム(PADS)」などの走行制御システムの実用化が進められている。このうち、60km/h以下の速度域かつ対向車線との間に物理的な分離帯のある自動車専用道路等の特定条件下での単一車線内自動走行に関する「自動車線維持システム(ALKS)」のレギュレーションが策定されている。
このような自動車線維持システムでは、システムに重大な障害が発生した場合や運転者が操作引継要求に対応できなかった場合には、リスク最小化制御(ミニマルリスクマニューバ、MRM:Minimal Risk Maneuver)に移行する。一方、他車両との衝突が予測される場合は、緊急回避制御(EM:Emergency Maneuver)が発動し、最大減速度での減速による衝突回避や車線内停止に移行する。
例えば、特許文献1には、車両の走行中に車両制御システムまたは運転者による走行の継続が困難である所定条件が満たされた場合に、車両を所定の停車領域内に停止させる自動停車モードを実行する際に、並走する他車両との側方距離を広げるようにすることが開示されている。
しかしながら、車両を停止させる際に、先行車両や後方車両の動向を考慮していないため、減速停止した車両を後方車両が回避できず、接触や衝突を招く虞がある。
本発明は、上記のような実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、緊急回避制御の発動時に先行車両や後方車両の位置を考慮して回避効果を向上することにある。
上記課題を解決するために、本発明は、
自車線と隣接車線および前記各車線上の他車および周囲環境を認識する周囲認識機能と自車運動状態を取得する機能を含む環境状態推定部と、
前記環境状態推定部に取得される情報に基づいて目標経路を生成する経路生成部と、
前記目標経路に自車を追従させるべく速度制御および操舵制御を行う車両制御部と、
を備えた車両の走行制御装置であって、
自車線に先行車両が存在しない場合は設定車速を維持し、先行車両が存在する場合は設定車間距離を維持して車線内自動走行を行う機能と、
自車線前方の先行車両または障害物との衝突が予想される場合に、緊急ブレーキの作動を含む緊急回避制御を実行するEM機能と、
を有するものにおいて、
前記EM機能の作動時に、自車線内の先行車両または障害物の横方向位置に基づいて回避操舵の方向を決定し、緊急ブレーキとともに回避操舵を実行することを特徴とする。
自車線と隣接車線および前記各車線上の他車および周囲環境を認識する周囲認識機能と自車運動状態を取得する機能を含む環境状態推定部と、
前記環境状態推定部に取得される情報に基づいて目標経路を生成する経路生成部と、
前記目標経路に自車を追従させるべく速度制御および操舵制御を行う車両制御部と、
を備えた車両の走行制御装置であって、
自車線に先行車両が存在しない場合は設定車速を維持し、先行車両が存在する場合は設定車間距離を維持して車線内自動走行を行う機能と、
自車線前方の先行車両または障害物との衝突が予想される場合に、緊急ブレーキの作動を含む緊急回避制御を実行するEM機能と、
を有するものにおいて、
前記EM機能の作動時に、自車線内の先行車両または障害物の横方向位置に基づいて回避操舵の方向を決定し、緊急ブレーキとともに回避操舵を実行することを特徴とする。
本発明に係る車両の走行制御装置は、上記のように、EM機能の作動時に、その作動要因となった先行車両または障害物の横方向位置に基づいて回避操舵の方向を決定し、緊急ブレーキとともに回避操舵を実行するので、緊急停止のための制動距離が不足する場合であっても、回避操舵によって先行車両との衝突回避の可能性を向上できる利点がある。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
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、車間距離制御のためのACCコントローラ14、車線維持制御のためのLKAコントローラ15、および、それらを統括して車線内部分的自動走行(PADS)や単一車線内自動走行(ALKS)、および、自動車線変更(PALS)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。
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、車間距離制御のためのACCコントローラ14、車線維持制御のためのLKAコントローラ15、および、それらを統括して車線内部分的自動走行(PADS)や単一車線内自動走行(ALKS)、および、自動車線変更(PALS)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。
速度制御および操舵制御のためのコントローラ/アクチュエータ群は、操舵制御のためのEPS(電動パワーステアリング)コントローラ31、加減速度制御のためのエンジンコントローラ32、ESP/ABSコントローラ33を含む。ESP(登録商標;エレクトロニックスタビリティプログラム)はABS(アンチロックブレーキシステム)を包括してスタビリティコントロールシステム(車両挙動安定化制御システム)を構成する。
外界センサ21は、自車線および隣接車線を画定する道路上の区分線、自車周辺にある他車両や障害物、人物などの存在と相対距離を画像データや点群データなどの外界データとして自動運転コントローラ10に入力するための複数の検知手段からなる。
例えば、図2に示すように、車両1は、前方検知手段211,212としてミリ波レーダ(211)およびカメラ(212)、前側方検知手段213および後側方検知手段214としてLIDAR(レーザ画像検出/測距)、後方検知手段215としてカメラ(バックカメラ)を備え、自車両周囲360度をカバーし、それぞれ自車前後左右方向所定範囲内の車両や障害物等の位置と距離、自車線および隣接車線の区分線位置を検知できるようにしている。なお、後方検知手段としてミリ波レーダ(またはLIDAR)を追加することもできる。
内界センサ22は、車速センサ、ヨーレートセンサ、加速度センサなど、車両の運動状態を表す物理量を計測する複数の検知手段からなり、図3に示すように、それぞれの測定値は、自動運転コントローラ10、ACCコントローラ14、LKAコントローラ15、および、EPSコントローラ31に入力され、外界センサ21からの入力とともに演算処理される。
自動運転コントローラ10は、環境状態推定部11、経路生成部12、および、車両制御部13を含み、以下に記載されるような機能を実施するためのコンピュータ、すなわち、プログラム及びデータを記憶したROM、演算処理を行うCPU、前記プログラム及びデータを読出し、動的データや演算処理結果を記憶するRAM、および、入出力インターフェースなどで構成されている。
環境状態推定部11は、GPS等の測位手段24による自車位置情報と地図情報23とのマッチングにより自車の絶対位置を取得し、外界センサ21に取得される画像データや点群データなどの外界データに基づいて自車線および隣接車線の区分線位置、他車位置および速度を推定する。また、内界センサ22に計測される内界データより自車の運動状態を取得する。さらに、ドライバステータスモニタ25により運転者の状態を取得する。
経路生成部12は、環境状態推定部11で推定された自車位置から到達目標までの目標経路を生成する。また、環境状態推定部11で推定された隣接車線の区分線位置、他車位置および速度、自車の運動状態に基づいて、車線維持走行、車線変更、進路変更などの自動走行における自車位置から到達目標地点までの目標経路を生成する。
車両制御部13は、経路生成部12で生成された目標経路に基づいて目標車速および目標舵角を算出し、定速走行または車間距離維持・追従走行のための速度指令をACCコントローラ14に送信し、経路追従のための操舵角指令をLKAコントローラ15経由でEPSコントローラ31に送信する。
なお、車速は、EPSコントローラ31およびACCコントローラ14にも入力される。車速により操舵反力が変わるため、EPSコントローラ31は、車速毎の操舵角-操舵トルクマップを参照して操舵機構41にトルク指令を送信する。エンジンコントローラ32、ESP/ABSコントローラ33、EPSコントローラ31により、エンジン42、ブレーキ43、操舵機構41を制御することで、車両1の縦方向および横方向の運動が制御される。
(車線内部分的自動走行システムの概要)
次に、車線内部分的自動走行システム(Partially Automated in-lane Driving System:PADS)の概要を説明する。
次に、車線内部分的自動走行システム(Partially Automated in-lane Driving System:PADS)の概要を説明する。
車線内部分的自動走行システム(PADS)は、車間距離制御システム(ACCS:Adaptive Cruise Control System)と車線維持支援システム(LKAS:Lane Keeping Assistance System)を組み合わせたシステムであり、自動運転コントローラ10とともに車間距離制御システム(ACCS)を構成するACCコントローラ14および車線維持支援システム(LKAS)を構成するLKAコントローラ15が共に作動している状態で実行可能となる。
車線内部分的自動走行システム作動と同時に、自動運転コントローラ10(経路生成部12)は、外界センサ21を通じて環境状態推定部11に取得される外界情報(車線、自車位置、自車走行車線および隣接車線を走行中の他車位置、速度)、および、内界センサ22に取得される内界情報(車速、ヨーレート、加速度)に基づいて、単一車線内目標経路および目標車速を生成する。
自動運転コントローラ10(車両制御部13)は、自車位置と自車の運動特性、すなわち、車速Vで走行中に操舵機構41に操舵トルクTが与えられた時に生じる前輪舵角δによって、車両運動により生じるヨーレートγと横加速度(d2y/dt2)の関係から、Δt秒後の車両の速度・姿勢・横変位を推定し、Δt秒後に横変位がytとなるような操舵角指令をLKAコントローラ15経由でEPSコントローラ31に与え、Δt秒後に速度Vtとなるような速度指令をACCコントローラ14に与える。
ACCコントローラ14、LKAコントローラ15、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、車線内部分的自動走行機能(PADS)、自動車線維持システム(ALKS)、および、部分的自動車線変更システム(PALS)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。
ACCコントローラ14からの減速指令を受けたESP/ABSコントローラ33は、アクチュエータに油圧指令を出し、ブレーキ43の制動力を制御することで車速を制御する。また、ACCコントローラ14からの加減速指令を受けたエンジンコントローラ32は、アクチュエータ出力(スロットル開度)を制御することで、エンジン42にトルク指令を与え、駆動力を制御することで車速を制御する。
ACC機能(ACCS)は、外界センサ21を構成する前方検知手段211としてのミリ波レーダ、ACCコントローラ14、エンジンコントローラ32、ESP/ABSコントローラ33等のハードウエアとソフトウエアの組合せで機能する。
すなわち、先行車がいない場合は、ACCセット速度(設定速度)を目標車速として定速走行し、先行車に追いついた場合(先行車速度がACCセット速度以下の場合)には、先行車の速度に合わせて、設定されたタイムギャップ(車間時間=車間距離/自車速)に応じた車間距離(設定車間距離)を維持しながら先行車に追従走行する。
LKA機能(LKAS)は、外界センサ21(カメラ212,215)に取得される画像データに基づき、自動運転コントローラ10の環境状態推定部11で車線区分線と自車位置を検知し、車線中央を走行できるように、LKAコントローラ15を介してEPSコントローラ31により操舵制御を行う。
すなわち、LKAコントローラ15からの操舵角指令を受けたEPSコントローラ31は、車速-操舵角-操舵トルクのマップを参照して、アクチュエータ(EPSモータ)にトルク指令を出し、操舵機構41が目標とする前輪舵角を与える。
車線内部分的自動走行システム(PADS)は、以上述べたようなACCコントローラ14による縦方向制御(速度制御、車間距離制御)とLKAコントローラ15による横方向制御(操舵制御、車線維持走行制御)を組み合わせることにより実施される。
(システムの状態監視)
車線内部分的自動走行システム(PADS)の作動中において、環境状態推定部11は、外界センサ21を通じて取得される外界情報、内界センサ22に取得される車両情報、ドライバステータスモニタ25に取得される運転者の状態などに基づいて、車両の走行状態や周囲環境条件、運転者状態がシステムの運行設計領域(Operational Design Domain:ODD)内に維持されているかを常時監視している。
車線内部分的自動走行システム(PADS)の作動中において、環境状態推定部11は、外界センサ21を通じて取得される外界情報、内界センサ22に取得される車両情報、ドライバステータスモニタ25に取得される運転者の状態などに基づいて、車両の走行状態や周囲環境条件、運転者状態がシステムの運行設計領域(Operational Design Domain:ODD)内に維持されているかを常時監視している。
環境状態推定部11がシステム作動条件の逸脱と判定した場合や、システムの異常や障害を検出した場合など、自動走行を安定的に継続不可能と判定した場合は、運転者に操作引継要求(Transition Demand:TD)が通知される。
運転者が操作引継要求(TD)から所定時間(例えば10秒)以内に運転操作を引継した場合は、車線内部分的自動走行から手動走行に移行する。運転者の操作引継は、ステアリングトルクセンサやステアリングホイールの把持センサにより検出される。一方、所定時間以内に運転操作引継が行われなかった場合は、ミニマルリスクマニューバ(Minimal Risk Maneuver:MRM)が作動し、リスク最小化制御が実行される。
(操作引継不履行時のリスク最小化制御)
ミニマルリスクマニューバ(MRM)は、外的走行環境の変化やシステムに障害などが発生し、運転者に操作引継要求(TD)を通知したものの、運転者が操作引継できなかった場合に、自動的に最小リスク条件(minimal risk condition)に移行する機能を指し、具体的には、自動運転コントローラ10により車線内で減速停止する制御(セーフストップ)を含む。
ミニマルリスクマニューバ(MRM)は、外的走行環境の変化やシステムに障害などが発生し、運転者に操作引継要求(TD)を通知したものの、運転者が操作引継できなかった場合に、自動的に最小リスク条件(minimal risk condition)に移行する機能を指し、具体的には、自動運転コントローラ10により車線内で減速停止する制御(セーフストップ)を含む。
先述したように、外界センサ21は複数のセンサで構成されており、自動運転コントローラ10は、何れかのセンサや検知手段に異常が発生した場合には、他のセンサや検知手段によりミニマルリスクマニューバ(MRM)を実行できるように冗長設計がなされている。
(衝突予測時の緊急回避制御)
一方、車線内部分的自動走行システム(PADS)の作動中に、何らかの理由により他車両との衝突が予測された場合は、エマージェンシーマニューバ(Emergency Maneuver:EM)が作動し、緊急回避制御が実行される。緊急回避制御(EM)は、衝突被害軽減のための自動緊急ブレーキ(AEB)の作動を含む。
一方、車線内部分的自動走行システム(PADS)の作動中に、何らかの理由により他車両との衝突が予測された場合は、エマージェンシーマニューバ(Emergency Maneuver:EM)が作動し、緊急回避制御が実行される。緊急回避制御(EM)は、衝突被害軽減のための自動緊急ブレーキ(AEB)の作動を含む。
すなわち、環境状態推定部11は、外界センサ21に検知される先行車(または障害物)の情報(車間距離、相対速度)と、内界センサ22に取得される自車の車速に基づいて衝突予測時間(TTC)を常時算出しており、衝突予測時間が所定値以下の場合など、衝突可能性が高いと判定される場合にブレーキ43のアクチュエータにブレーキ要求(油圧指令)を出し、自動ブレーキ(自動緊急ブレーキ)を実行する。
(車線内部分的自動走行システムの概要)
次に、中央分離帯のある高速道路で車線内部分的自動走行(PADS走行)している状態を想定して、自動車線維持システム(Automatically Lane Keeping System:ALKS)の概要を説明する。
次に、中央分離帯のある高速道路で車線内部分的自動走行(PADS走行)している状態を想定して、自動車線維持システム(Automatically Lane Keeping System:ALKS)の概要を説明する。
自動車線維持システム(ALKS)は、車線内部分的自動走行システム(PADS)と同様に車間距離制御システム(ACCS)と車線維持支援システム(LKAS)を組み合わせたシステムであり、自動運転コントローラ10とともに車間距離制御システム(ACCS)を構成するACCコントローラ14および車線維持支援システム(LKAS)を構成するLKAコントローラ15が共に作動している状態で実行されるが、60km/h以下の速度域でのみ実行可能となる。
自動車線維持システム(ALKS)の作動中は、単一車線を維持して自動走行が実行される。また、自動車線維持システム(ALKS)は、上記に加えて、運転者が引継要求に応じて運転を引継可能であることがドライバステータスモニタ25に確認されている場合に実行可能であり、運転者が運転席に着座してシートベルトが装着されていれば、運転状況を注視することは要求されない。
高速道路では最低速度が50km/hに規定されているため、実質的に車線内部分的自動走行(PADS走行)により先行車に追従走行している状態で高速道路が渋滞して車両速度が50km/h以下になるか、渋滞により50km/h以下で走行している先行車に追い付いた場合などに、車線内部分的自動走行(PADS走行)から自動車線維持システム(ALKS)に移行する。
図4は、自動車線維持システム(ALKS)における制御の状態遷移を示している。自動車線維持システム(ALKS)の作動中(100)においても、環境状態推定部11は、車両の走行状態や周囲環境条件、運転者状態を常時監視しており、システム起動条件が不成立と判定した場合、または、システムの障害(後述する重大な故障を除く)を検出した場合は、システムから運転者に操作引継要求(TD)が通知され(120)、運転者が所定時間(例えば10秒)以内に運転操作を引継した場合は、自動車線維持走行から手動走行(140)に移行する。
一方、所定時間以内に運転操作引継が行われなかった場合は、ミニマルリスクマニューバ(MRM)が作動し、リスク最小化制御(130)が実行される。なお、自動車線維持システム(ALKS)の作動中に、環境状態推定部11がシステムに重大な故障(事故や火災等の原因となるエンジン油圧低下、エンジン水温上昇、ブレーキシステム異常など)発生と判定した場合は、操作引継要求(TD)は行わず、直ちにミニマルリスクマニューバ(MRM)が作動し、リスク最小化制御(130)が実行される。
また、自動車線維持システム(ALKS)の作動中(100)に、他車両の割り込みや先行車両の急減速または衝突、障害物(落下物)など、何らかの理由により衝突が予測され、緊急回避制御の作動条件が成立した場合は、エマージェンシーマニューバ(EM)が作動し、緊急回避制御(100)として自動緊急ブレーキ(AEB)が実行される。
なお、以上述べたような自動運転システムは、自動車線維持システム(ALKS)の作動中はもちろん、リスク最小化制御(MRM)や緊急回避制御(EM)の作動中においても、運転者の操作介入によるオーバーライドが可能になっている。すなわち、運転者の加減速操作介入によるオーバーライド(アクセルOR、ブレーキOR)、または、運転者の操舵介入によるオーバーライド(操舵OR)が実行された場合、上述した各自動運転機能は停止され、運転者の手動運転に移行する。
ところで、上述したように、緊急回避制御(EM)の作動時には自動緊急ブレーキ(AEB)が実行されるが、作動状況や路面状況などにより制動距離が不足する場合もありうる。そのような場合にも衝突被害軽減は見込めるが、車線内における先行車両(原因車両)や後方車両の走行位置(横方向位置)を考慮して回避操舵を行うことで、衝突回避可能性を高めることができる。
(改良された緊急回避制御)
そこで、本発明に係る自動運転コントローラ10は、緊急回避制御(EM)の作動時に自動緊急ブレーキ(AEB)と同時に回避操舵を実行するために、以下のように先行車両(原因車両)や後方車両の走行位置を常時監視している。
そこで、本発明に係る自動運転コントローラ10は、緊急回避制御(EM)の作動時に自動緊急ブレーキ(AEB)と同時に回避操舵を実行するために、以下のように先行車両(原因車両)や後方車両の走行位置を常時監視している。
すなわち、環境状態推定部11は、外界センサ21(カメラ212,215)に取得される画像データに基づいて、車線区分線や自車位置とともに、先行車両2の車線内における横方向位置y2(図6)を常時検出しており、さらに、自車線の後方所定距離内に後方車両4が存在する場合はその横方向位置y4(図7)を常時検出している。
例えば、図6に示すように、先行車両2の横方向位置y2は、車両1の進行方向に対応する前方検知領域の中心線212cに対する先行車両2の中心2cの横方向偏位量(相対偏位量)と左右何れかの偏位方向として検出される。また、先行車両2の横方向位置は、車線区分線5R、5Lから先行車両2までの横方向距離y2R、y2Lに基づいて検出することもできる。
一方、図7に示すように、自車線の後方所定距離内に後方車両4が存在する場合、後方車両4の横方向位置y4は、車両1の後方検知領域の中心線215cに対する後方車両4の中心4cの横方向偏位量(相対偏位量)と左右何れかの偏位方向として検出される。また、後方車両4の横方向位置y4は、車線区分線5R、5Lから後方車両4までの横方向距離y4R、y4Lに基づいて検出することもできる。なお、夜間の場合、後方車両4の左右のヘッドランプから中心4cを検出できる。
なお、自車線の後方所定距離は、後方車両4が自車両1と同速度で追従走行するものと仮定して、当該速度における最大減速度での制動距離と空走距離(後方車両反応距離+制動立ち上り距離)に基づいて設定されるが、後方検知手段として測距手段(ミリ波レーダなど)が追加されている場合は、後方車両4の推定車速に基づいて設定されてもよい。
また、環境状態推定部11は、外界センサ21(カメラ212)に取得される画像データに基づいて、自車線前方における落下物や停止車両などの障害物を常時検出しており、前方障害物が検出され、緊急回避制御(EM)が作動した場合は、上述した先行車両と同様に回避対象として横方向位置や横幅が取得される。
さらに、環境状態推定部11は、外界センサ21の検知情報に基づいて、退避スペースとなりうる隣接車線や有効な路肩の存在を常時監視している。なお、有効な路肩とは、例えば、一般に高速道路に設けられている幅員1.75m以上の舗装構造を有する路肩であり、舗装構造のない保護路肩は含まない。
そして、緊急回避制御(EM)の作動時には、自動緊急ブレーキ(AEB)の作動と同時に以下のように回避操舵が実行される。
図8は、緊急回避制御(EM)作動時における回避方向判定を示すフローチャートであり、図5のステップ113に対応している。緊急回避制御(EM)が作動すると(ステップ112)、先ず、先行車両2の横方向位置(2c)が、車両1の走行位置(212c)に対して左右何れかに偏位(y2)しているか否かが判定される(ステップ1131)。
先行車両2の横方向位置(2c)が、車両1の走行位置(212c)に対して左右何れかに偏位(y2)している場合(ステップ1131;YES)は、偏位と反対方向(反偏位方向)に回避操舵の方向を決定する(ステップ1141)。
例えば、図6に示すように、先行車両2が車両1に対して左側に偏位している場合は、車線内に相対的に広い回避幅が確保される右側への修正操舵を実行する。この修正操舵の操舵量は、自動緊急ブレーキによる制動距離において、車両1の幅と先行車両2の偏位y2との差に相当する横変位を与える操舵量とすることができ、LKAコントローラ15経由でEPSコントローラ31に修正操舵角指令が与えられる。
一方、緊急回避制御(EM)の作動時に、先行車両2の横方向偏位(y2)が、所定以下であり、先行車両2の側方車線内に十分な回避幅を確保できないと判断される場合(図8、ステップ1131;NO)は、後方車両4が存在すれば(ステップ1132;YES)、後方車両4の横方向位置(y4)が参照され(ステップ1133)、後方車両4が左右何れかに偏位(y4)している場合(ステップ1133;YES)は、偏位と反対方向(反偏位方向)に回避操舵の方向を決定する(ステップ1142)。
例えば、図7に示すように、後方車両4が車両1に対して左側に偏位している場合は、後方車両4が少ない操舵で自車両1を回避できかつ後方車両4の回避幅が広くなるように、偏位と反対方向となる右側への修正操舵を実行する。
また、後方車両4の横方向偏位(y4)が、所定以下であり、後方車両4の回避行動を特定できない場合(ステップ1133;NO)は、外界センサ21の検知情報に基づいて隣接車線または道路端側に路肩が存在するか否かが参照され(ステップ1134)、自車線の左右何れかの側に隣接車線または有効な路肩が存在する場合(ステップ1134;YES)は、それらの側に後方車両4の回避幅を広げるために、隣接車線または路肩と反対側(中央分離帯側)に回避操舵の方向を決定する(ステップ1143)。
さらに、後方車両4が存在しない場合(図8、1132;NO)、または、後方車両4は存在するが隣接車線または有効な路肩が存在しない場合(ステップ1134;NO)は、道路端と反対側に後方車両4の回避幅が確保されるように、車線内の道路端側に回避操舵の方向を決定する(ステップ1144)。
以上のべたようなプロセスで、緊急回避制御(EM)の作動時における回避操舵の方向および操舵量が決定され、緊急回避制御(EM)の作動時には、自動緊急ブレーキ(AEB)の作動と同時に回避操舵が実行される。この回避操舵は基本的に車線内で実行されるため、操舵量は最小限であり、最大減速度での制動と同時に回避操舵が実行されても、車両1の姿勢への影響は小さく、ESP/ABSコントローラ33による挙動安定化制御で対応できる。
(自動車線維持システム作動中における制御フロー)
次に、自動車線維持システム作動中における制御フロー(図5)について説明する。
次に、自動車線維持システム作動中における制御フロー(図5)について説明する。
(1)自動車線維持システム(ALKS)作動
車線内部分的自動走行(PADS走行)により先行車に追従走行している状態で車両速度が60km/h以下になり起動条件が成立した場合に自動車線維持システム(ALKS)に移行する(ステップ100)。
車線内部分的自動走行(PADS走行)により先行車に追従走行している状態で車両速度が60km/h以下になり起動条件が成立した場合に自動車線維持システム(ALKS)に移行する(ステップ100)。
(2)衝突可能性判定
自動車線維持システム(ALKS)の作動中は、常時、衝突可能性判定が実行されている(ステップ101)。すなわち、先行車両の急制動、他車両の急な割り込み、先行車両の車線変更(操舵回避)による停止車両や障害物の出現などにより、衝突予測時間(TTC)が所定値以下となり、衝突可能性ありと判定された場合は、緊急回避制御(EM)に移行する(ステップ110)。
自動車線維持システム(ALKS)の作動中は、常時、衝突可能性判定が実行されている(ステップ101)。すなわち、先行車両の急制動、他車両の急な割り込み、先行車両の車線変更(操舵回避)による停止車両や障害物の出現などにより、衝突予測時間(TTC)が所定値以下となり、衝突可能性ありと判定された場合は、緊急回避制御(EM)に移行する(ステップ110)。
(3)緊急回避制御
緊急回避制御(EM)に移行すると、衝突判定フラグ(ステップ111)と同時に緊急回避制御として自動緊急ブレーキ(AEB)が作動し(ステップ112)、同時に、緊急回避制御作動原因となった先行車両(または前方障害物)の横方向位置、および、後方所定距離内に後方車両が存在する場合はその横方向位置に基づいて、回避操舵方向が決定される(ステップ113;図8、ステップ1131~1144)。
緊急回避制御(EM)に移行すると、衝突判定フラグ(ステップ111)と同時に緊急回避制御として自動緊急ブレーキ(AEB)が作動し(ステップ112)、同時に、緊急回避制御作動原因となった先行車両(または前方障害物)の横方向位置、および、後方所定距離内に後方車両が存在する場合はその横方向位置に基づいて、回避操舵方向が決定される(ステップ113;図8、ステップ1131~1144)。
(4)方向指示器作動
決定された回避操舵方向に対応する方向指示器を作動させ、後方車両に操舵意図を知らせる(ステップ114)。
決定された回避操舵方向に対応する方向指示器を作動させ、後方車両に操舵意図を知らせる(ステップ114)。
(5)回避操舵および最大減速度制動
走行中の車線内で決定された回避操舵方向への修正操舵が実行されると同時に、最大減速度(5m/s2以上)での自動緊急ブレーキが実行される(ステップ114)。
走行中の車線内で決定された回避操舵方向への修正操舵が実行されると同時に、最大減速度(5m/s2以上)での自動緊急ブレーキが実行される(ステップ114)。
(6)EM作動中のオーバーライド有無判定
緊急回避制御(自動緊急ブレーキ)の作動中もオーバーライド有無判定は継続されており(ステップ116)、所定の操舵オーバーライド閾値以上の操舵介入、所定のアクセルオーバーライド閾値以上のアクセル操作介入、または、所定のブレーキオーバーライド閾値以上のブレーキ操作介入が検出された場合には、自動車線維持システム(ALKS)が停止し、手動運転に移行する(ステップ140)。
緊急回避制御(自動緊急ブレーキ)の作動中もオーバーライド有無判定は継続されており(ステップ116)、所定の操舵オーバーライド閾値以上の操舵介入、所定のアクセルオーバーライド閾値以上のアクセル操作介入、または、所定のブレーキオーバーライド閾値以上のブレーキ操作介入が検出された場合には、自動車線維持システム(ALKS)が停止し、手動運転に移行する(ステップ140)。
(5)緊急回避制御完了判定
車両状態および周囲環境に基づいて緊急回避制御(EM)が完了したか否かが判定される(ステップ117)。すなわち、(緊急停止または周囲環境の変化により)差し迫った衝突のおそれがなくなった場合、又は運転者によりシステムが非作動状態になった場合に緊急回避制御完了と判定し、ハザードランプを点滅させ(ステップ118)、自動車線維持システム(ALKS)を停止する(ステップ140)。
車両状態および周囲環境に基づいて緊急回避制御(EM)が完了したか否かが判定される(ステップ117)。すなわち、(緊急停止または周囲環境の変化により)差し迫った衝突のおそれがなくなった場合、又は運転者によりシステムが非作動状態になった場合に緊急回避制御完了と判定し、ハザードランプを点滅させ(ステップ118)、自動車線維持システム(ALKS)を停止する(ステップ140)。
(6)重大な故障判定
自動車線維持システム(ALKS)の作動中は、常時、車両の自己診断機能により、重大な故障が発生しているか否かが判定されている(ステップ102)。重大な故障としては、事故や火災等の原因となるエンジン油圧低下、エンジン水温上昇、ブレーキシステム異常などが該当する。重大な故障発生と判定された場合は、重大故障フラグが立てられ(ステップ131)、リスク最小化制御(MRM)(130)に移行する。
自動車線維持システム(ALKS)の作動中は、常時、車両の自己診断機能により、重大な故障が発生しているか否かが判定されている(ステップ102)。重大な故障としては、事故や火災等の原因となるエンジン油圧低下、エンジン水温上昇、ブレーキシステム異常などが該当する。重大な故障発生と判定された場合は、重大故障フラグが立てられ(ステップ131)、リスク最小化制御(MRM)(130)に移行する。
(7)システム起動条件不成立または故障判定
自動車線維持システム(ALKS)の作動中は、環境状態推定部11により車両の走行状態や周囲環境条件がシステムの運行設計領域(ODD)内に維持されているか、ドライバステータスモニタ25により運転者が運転を引継可能な状態にあるか否か、車両の自己診断機能により自動車線維持システムの構成部品に故障や失陥があるか否かが、常時判定されている(ステップ103)。自動車線維持システムのODDとしては、道路条件および車速以外に、強風などの環境条件などがあり、システム障害、外界センサの故障がこの条件に該当する。
自動車線維持システム(ALKS)の作動中は、環境状態推定部11により車両の走行状態や周囲環境条件がシステムの運行設計領域(ODD)内に維持されているか、ドライバステータスモニタ25により運転者が運転を引継可能な状態にあるか否か、車両の自己診断機能により自動車線維持システムの構成部品に故障や失陥があるか否かが、常時判定されている(ステップ103)。自動車線維持システムのODDとしては、道路条件および車速以外に、強風などの環境条件などがあり、システム障害、外界センサの故障がこの条件に該当する。
システム起動条件不成立または故障判定された場合は、自動車線維持システム(ALKS)の停止予告と操作引継要求(TD)が通知され(ステップ120)、所定時間(例えば10秒)のカウントが開始される(ステップ121)。
(8)運転引継判定
ステップ122で、所定時間(例えば10秒)内に、操舵トルクの検出などにより運転操作引継が確認された場合には、自動車線維持システム(ALKS)が停止し、手動運転に移行する(ステップ140)。一方、所定時間内に運転操作引継が確認されなかった場合は、リスク最小化制御(MRM)(130)に移行する。
(8)運転引継判定
ステップ122で、所定時間(例えば10秒)内に、操舵トルクの検出などにより運転操作引継が確認された場合には、自動車線維持システム(ALKS)が停止し、手動運転に移行する(ステップ140)。一方、所定時間内に運転操作引継が確認されなかった場合は、リスク最小化制御(MRM)(130)に移行する。
(9)リスク最小化制御
リスク最小化制御(MRM)に移行すると、ハザードランプを作動させる(ステップ132)と同時に、ミニマルリスクマニューバ(MRM)が作動し(ステップ133)、自動運転コントローラ10により、走行中の車線を維持しつつ所定の減速度(例えば4.0m/s2以下)で減速停止する制御を実行する。
リスク最小化制御(MRM)に移行すると、ハザードランプを作動させる(ステップ132)と同時に、ミニマルリスクマニューバ(MRM)が作動し(ステップ133)、自動運転コントローラ10により、走行中の車線を維持しつつ所定の減速度(例えば4.0m/s2以下)で減速停止する制御を実行する。
(10)MRM作動中のオーバーライド有無判定
リスク最小化制御(MRM)の作動中もオーバーライド有無判定は継続されており(ステップ134)、所定の操舵オーバーライド閾値以上の操舵介入、所定のアクセルオーバーライド閾値以上のアクセル操作介入、または、所定のブレーキオーバーライド閾値以上のブレーキ操作介入が検出された場合には、自動車線維持システム(ALKS)が停止し、手動運転に移行する(ステップ140)。
リスク最小化制御(MRM)の作動中もオーバーライド有無判定は継続されており(ステップ134)、所定の操舵オーバーライド閾値以上の操舵介入、所定のアクセルオーバーライド閾値以上のアクセル操作介入、または、所定のブレーキオーバーライド閾値以上のブレーキ操作介入が検出された場合には、自動車線維持システム(ALKS)が停止し、手動運転に移行する(ステップ140)。
(11)リスク最小化制御完了判定
車両状態に基づいてリスク最小化制御(MRM)が完了したか否かが判定される(ステップ135)。すなわち、システムが非作動状態となるか、又はシステムが車両を停止させた場合にリスク最小化制御完了と判定し、自動車線維持システム(ALKS)を停止し(ステップ140)、ハザードランプを点滅状態に維持し、それ以外のすべての車両システムを停止させる。
車両状態に基づいてリスク最小化制御(MRM)が完了したか否かが判定される(ステップ135)。すなわち、システムが非作動状態となるか、又はシステムが車両を停止させた場合にリスク最小化制御完了と判定し、自動車線維持システム(ALKS)を停止し(ステップ140)、ハザードランプを点滅状態に維持し、それ以外のすべての車両システムを停止させる。
(作用と効果)
以上詳述したように、本発明に係る車両の走行制御装置は、緊急回避制御(EM)の作動時に、自車線内の先行車両2(または障害物)の横方向位置(y2)に基づいて回避操舵の方向を決定し、緊急ブレーキとともに回避操舵を実行するので、不測の事態により緊急停止のための制動距離が不足する場合であっても、回避操舵によって衝突回避の可能性を向上できる利点がある。
以上詳述したように、本発明に係る車両の走行制御装置は、緊急回避制御(EM)の作動時に、自車線内の先行車両2(または障害物)の横方向位置(y2)に基づいて回避操舵の方向を決定し、緊急ブレーキとともに回避操舵を実行するので、不測の事態により緊急停止のための制動距離が不足する場合であっても、回避操舵によって衝突回避の可能性を向上できる利点がある。
例えば、図6に示すように、車両1の走行位置(212c)に対して先行車両2の横方向位置2cが左側に偏位y2している場合に、相対的に広い回避幅を確保できる右側(反偏位方向)に、車幅と偏位y2の差によって与えられる最小限の回避操舵を実行することで、先行車両2に最接近する状況では、符号1′で示されるように、制動距離が不足しても先行車両2との衝突を回避できる。
この際、回避操舵が車両1の走行車線内で実行されることにより、隣接車線の車両の動向を考慮する必要がなく、隣接車線の車両の動向に拘わらず直ちに制御を実行できる利点もある。
なお、この時、車両1の後方を他車両が走行している場合、車両1の緊急ブレーキの作動に伴い、自動または手動で緊急制動が実行されることになるが、車両1が回避操舵により先行車両2の右側に移動するので、車両1の左側、すなわち、先行車両2側には、回避幅が確保されることになる。
緊急回避制御(EM)の作動時に、先行車両2と後方車両との間には、車両1と先行車両2との間の車間時間の2倍程度の車間時間が確保されているので、後続車両は、その直前の車両1との衝突を回避できれば、先行車両2の停止位置までに制動停止できる可能性が高い。したがって、上記の回避操舵は、車両1が後方車両に追突される可能性を低減すべく、後方車両のために回避幅を準備できる点でも有利である。
また、緊急回避制御(EM)の作動時に、先行車両2の横方向偏位y2が所定以下である場合は、後方車両の横方向位置に基づいて回避操舵の方向を決定することで、車両1が後方車両に追突される可能性を低減することができる。
例えば、図7に示すように、先行車両2が車両1の直前方にある場合に、後方車両4の横方向位置4cが、車両1の走行位置215cに対して左側に偏位y4していれば、後方車両4に相対的に広い回避幅を確保できる右側(反偏位方向)に回避操舵を実行することで、車両1が後方車両4(4′)に追突される可能性を低減でき、かつ、回避操舵により先行車両2′との衝突回避の可能性を高めることができる。
また、緊急回避制御(EM)の作動時に、後方車両4の横方向偏位y4が所定以下である場合には、自車線の道路端側に、後方車両4のための回避スペースとなりうる隣接車線または有効な路肩が存在するか否かが参照され、後方車両4のための回避スペースとなりうる隣接車線または有効な路肩が存在する場合には、それらと反対方向(中央分離帯側)に回避操舵を実行することにより、後方車両4のための回避幅を広げ、車両1が後方車両4に追突される可能性を低減することができる。
一方、後方車両4のための回避スペースとなりうる隣接車線または有効な路肩が存在しない場合は、道路側端側への回避操舵を実行することにより、道路側端と反対側(中央分離帯側)の隣接車線側に、後方車両4のための回避幅を広げ、車両1が後方車両4に追突される可能性を低減することができる。
(その他の実施例)
なお、上記実施形態では、主として緊急回避制御(EM)の作動時に、車両1の走行中の車線内で回避操舵が実行される場合について述べたが、回避操舵は、隣接車線または路肩との間の区分線5L,5Rを跨いで実行されてもよい。したがって、回避操舵は、車両1の走行中の車線から隣接車線または路肩への少なくとも部分的な移動を含んで実行されてもよい。特に、先行車両や後方車両の相対的横方向偏位が所定以下の場合は、隣接車線または路肩の前後所定範囲に他車両や障害物が存在しないことが確認されていれば、隣接車線または路肩への車線変更を含んで実行することもできる。
なお、上記実施形態では、主として緊急回避制御(EM)の作動時に、車両1の走行中の車線内で回避操舵が実行される場合について述べたが、回避操舵は、隣接車線または路肩との間の区分線5L,5Rを跨いで実行されてもよい。したがって、回避操舵は、車両1の走行中の車線から隣接車線または路肩への少なくとも部分的な移動を含んで実行されてもよい。特に、先行車両や後方車両の相対的横方向偏位が所定以下の場合は、隣接車線または路肩の前後所定範囲に他車両や障害物が存在しないことが確認されていれば、隣接車線または路肩への車線変更を含んで実行することもできる。
また、上記実施形態では、主として自動車線維持システム(ALKS)の作動中における制御の状態遷移について述べたが、車線内部分的自動走行システム(PADS)や部分的自動車線変更システム(PALS)など、他の自動運転機能の作動中において緊急回避制御(EM)が発動した場合に本発明に係る回避操舵制御が実行されてもよい。
以上、本発明のいくつかの実施形態について述べたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内においてさらに各種の変形および変更が可能であることを付言する。
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
15 LKAコントローラ
21 外界センサ
22 内界センサ
25 ドライバステータスモニタ
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
34 手動操舵(ハンドル)
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
15 LKAコントローラ
21 外界センサ
22 内界センサ
25 ドライバステータスモニタ
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
34 手動操舵(ハンドル)
Claims (6)
- 自車線と隣接車線および前記各車線上の他車および周囲環境を認識する周囲認識機能と自車運動状態を取得する機能を含む環境状態推定部と、
前記環境状態推定部に取得される情報に基づいて目標経路を生成する経路生成部と、
前記目標経路に自車を追従させるべく速度制御および操舵制御を行う車両制御部と、
を備えた車両の走行制御装置であって、
自車線に先行車両が存在しない場合は設定車速を維持し、先行車両が存在する場合は設定車間距離を維持して車線内自動走行を行う機能と、
自車線前方の先行車両または障害物との衝突が予想される場合に、緊急ブレーキの作動を含む緊急回避制御を実行するEM機能と、
を有するものにおいて、
前記EM機能の作動時に、自車線内の先行車両または障害物の横方向位置に基づいて回避操舵の方向を決定し、前記緊急ブレーキとともに回避操舵を実行することを特徴とする車両の走行制御装置。 - 前記EM機能の作動時に、前記先行車両または障害物の横方向位置が、自車の走行位置に対して左右何れかに偏位している場合は、前記回避操舵の方向を前記偏位と反対方向に決定することを特徴とする請求項1に記載の車両の走行制御装置。
- 前記EM機能の作動時に、前記先行車両または障害物の横方向位置の前記偏位が所定以下であり、自車線内に後方車両が存在しない場合は、前記回避操舵の方向を道路側端側に決定し、自車線内に後方車両が存在し、前記後方車両の横方向位置が、自車の走行位置に対して左右何れかに偏位している場合は、前記回避操舵の方向を前記後方車両の偏位と反対方向に決定することを特徴とする請求項2に記載の車両の走行制御装置。
- 自車線内に後方車両が存在するが、前記後方車両の横方向位置の前記偏位が所定以下であり、道路端側の隣接車線または路肩が存在しない場合は、前記回避操舵の方向を道路側端側に決定し、道路端側の隣接車線または路肩が存在する場合は、前記回避操舵の方向を中央分離帯側に決定することを特徴とする請求項3に記載の車両の走行制御装置。
- 前記EM機能の作動時における前記回避操舵は、走行中の車線内で実行されることを特徴とする請求項1~4の何れか一項に記載の車両の走行制御装置。
- 前記EM機能の作動時における前記回避操舵は、走行中の車線から隣接車線または路肩への少なくとも部分的な移動を含んで実行されることを特徴とする請求項1~4の何れか一項に記載の車両の走行制御装置。
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