JP2023146670A - 車両制御装置、車両制御方法、およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】運転者による運転操作を阻害することなく、車両のステアリング装置の舵角速度を制御すること。【解決手段】車両と、前記車両が走行する車線との間の位置関係を取得する取得部と、前記位置関係に基づいて、前記車両の操舵装置に、前記車両に前記車線内を走行させるための操舵トルクを舵角速度上限値の範囲内で出力させる制御部と、前記車両の乗員によって入力された操舵方向と、前記制御部が前記操舵装置に出力させる操舵方向とに基づいて、前記舵角速度上限値の値を調整する調整部と、を備える、車両制御装置。【選択図】図１

Description

本発明は、車両制御装置、車両制御方法、およびプログラムに関する。

従来、車両のステアリング装置に適用される舵角速度を制御する技術が知られている。例えば、特許文献１には、急激な操舵を抑制するために、舵角速度の指令値を車速に応じたリミット値で制限する技術が開示されている。

特開２０１８－１２２６８０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、車両の運転者の意図に反して舵角速度にリミッタ処理がかかる場合があり、運転者による運転操作を阻害する場合があった。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、運転者による運転操作を阻害することなく、車両のステアリング装置の舵角速度を制御することができる車両制御装置、車両制御方法、およびプログラムを提供することを目的の一つとする。

この発明に係る車両制御装置、車両制御方法、およびプログラムは、以下の構成を採用した。
（１）：この発明の一態様に係る車両制御装置は、車両と、前記車両が走行する車線との間の位置関係を取得する取得部と、前記位置関係に基づいて、前記車両の操舵装置に、前記車両に前記車線内を走行させるための操舵トルクを舵角速度上限値の範囲内で出力させる制御部と、前記車両の乗員によって入力された操舵方向と、前記制御部が前記操舵装置に出力させる操舵方向とに基づいて、前記舵角速度上限値の値を調整する調整部と、を備えるものである。

（２）：上記（１）の態様において、前記調整部は、前記操舵装置の操舵トルクの方向または操舵速度の方向を、前記車両の乗員によって入力された操舵方向または前記制御部が前記操舵装置に出力させる操舵方向として特定するものである。

（３）：上記（１）又は（２）の態様において、前記調整部は、前記車両の乗員によって入力された操舵方向と、前記制御部が前記操舵装置に出力させる操舵方向とが一致する場合、前記舵角速度上限値の値を増加させるものである。

（４）：上記（１）から（３）のいずれかの態様において、前記調整部は、前記車両の乗員によって入力された操舵方向と、前記制御部が前記操舵装置に出力させる操舵方向とが一致しない場合、前記舵角速度上限値の値を一定に維持するものである。

（５）：この発明の別の態様に係る車両制御方法は、コンピュータが、車両と、前記車両が走行する車線との間の位置関係を取得し、前記位置関係に基づいて、前記車両の操舵装置に、前記車両に前記車線内を走行させるための操舵トルクを舵角速度上限値の範囲内で出力させ、前記車両の乗員によって入力された操舵方向と、前記操舵装置に出力させる操舵方向とに基づいて、前記舵角速度上限値の値を調整するものである。

（６）：この発明の別の態様に係るプログラムは、コンピュータに、車両と、前記車両が走行する車線との間の位置関係を取得させ、前記位置関係に基づいて、前記車両の操舵装置に、前記車両に前記車線内を走行させるための操舵トルクを舵角速度上限値の範囲内で出力させ、前記車両の乗員によって入力された操舵方向と、前記操舵装置に出力させる操舵方向とに基づいて、前記舵角速度上限値の値を調整させるものである。

（１）～（６）の態様によれば、運転者による運転操作を阻害することなく、車両のステアリング装置の舵角速度を制御することができる。

実施形態に係る車両制御装置１００を利用した車両システム１の構成図である。 取得部１１０によって取得される位置関係の一例を示す図である。 制御部１２０によって実行されるＬＫＡＳ動作の一例を示す図である。 調整部１３０によって調整される舵角速度上限値を表すグラフの一例である。 車両制御装置１００によって実行される動作の流れの一例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照し、本発明の車両制御装置、車両制御方法、およびプログラムの実施形態について説明する。

［全体構成］
図１は、実施形態に係る車両制御装置を利用した車両システム１の構成図である。車両システム１が搭載される車両は、例えば、二輪や三輪、四輪等の車両であり、その駆動源は、ディーゼルエンジンやガソリンエンジンなどの内燃機関、電動機、或いはこれらの組み合わせである。電動機は、内燃機関に連結された発電機による発電電力、或いは二次電池や燃料電池の放電電力を使用して動作する。

車両システム１は、例えば、カメラ１０と、レーダ装置１２と、ＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging）１４と、物体認識装置１６と、通信装置２０と、ＨＭＩ（Human Machine Interface）３０と、車両センサ４０と、運転操作子５０と、車両制御装置１００と、走行駆動力出力装置２００と、ブレーキ装置２１０と、ステアリング装置２２０とを備える。これらの装置や機器は、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信線等の多重通信線やシリアル通信線、無線通信網等によって互いに接続される。なお、図１に示す構成はあくまで一例であり、構成の一部が省略されてもよいし、更に別の構成が追加されてもよい。

カメラ１０は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の固体撮像素子を利用したデジタルカメラである。カメラ１０は、車両システム１が搭載される車両（以下、自車両Ｍ）の任意の箇所に取り付けられる。前方を撮像する場合、カメラ１０は、フロントウインドシールド上部やルームミラー裏面等に取り付けられる。カメラ１０は、例えば、周期的に繰り返し自車両Ｍの周辺を撮像する。カメラ１０は、ステレオカメラであってもよい。

レーダ装置１２は、自車両Ｍの周辺にミリ波などの電波を放射すると共に、物体によって反射された電波（反射波）を検出して少なくとも物体の位置（距離および方位）を検出する。レーダ装置１２は、自車両Ｍの任意の箇所に取り付けられる。レーダ装置１２は、ＦＭ－ＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）方式によって物体の位置および速度を検出してもよい。

ＬＩＤＡＲ１４は、自車両Ｍの周辺に光（或いは光に近い波長の電磁波）を照射し、散乱光を測定する。ＬＩＤＡＲ１４は、発光から受光までの時間に基づいて、対象までの距離を検出する。照射される光は、例えば、パルス状のレーザー光である。ＬＩＤＡＲ１４は、自車両Ｍの任意の箇所に取り付けられる。

物体認識装置１６は、カメラ１０、レーダ装置１２、およびＬＩＤＡＲ１４のうち一部または全部による検出結果に対してセンサフュージョン処理を行って、物体の位置、種類、速度などを認識する。物体認識装置１６は、認識結果を車両制御装置１００に出力する。物体認識装置１６は、カメラ１０、レーダ装置１２、およびＬＩＤＡＲ１４の検出結果をそのまま車両制御装置１００に出力してよい。車両システム１から物体認識装置１６が省略されてもよい。

通信装置２０は、例えば、セルラー網やＷｉ－Ｆｉ網、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＤＳＲＣ（Dedicated Short Range Communication）などを利用して、自車両Ｍの周辺に存在する他車両と通信し、或いは無線基地局を介して各種サーバ装置と通信する。

ＨＭＩ３０は、自車両Ｍの乗員に対して各種情報を提示すると共に、乗員による入力操作を受け付ける。ＨＭＩ３０は、各種表示装置、スピーカ、ブザー、タッチパネル、スイッチ、キーなどを含む。

車両センサ４０は、自車両Ｍの速度を検出する車速センサ、加速度を検出する加速度センサ、鉛直軸回りの角速度を検出するヨーレートセンサ、自車両Ｍの向きを検出する方位センサ等を含む。

運転操作子５０は、例えば、ステアリングホイール５２の他、アクセルペダル、ブレーキペダル、シフトレバー、その他の操作子を含む。運転操作子５０には、操作量あるいは操作の有無を検出するセンサが取り付けられており、その検出結果は、車両制御装置１００、もしくは、走行駆動力出力装置２００、ブレーキ装置２１０、およびステアリング装置２２０のうち一部または全部に出力される。操作子は、必ずしも環状である必要は無く、異形ステアやジョイスティック、ボタンなどの形態であってもよい。ステアリングホイール５２には、ステアリング把持センサ５４が取り付けられている。ステアリング把持センサ５４は、静電容量センサなどにより実現され、運転者がステアリングホイール５２を把持している（力を加えられる状態で接していることをいう）か否かを検知可能な信号を車両制御装置１００に出力する。後述する通り、ステアリングホイール５２は、運転者による操舵トルクの入力に加えて、アクチュエータを介して、制御部１２０による指示に応じた操舵トルクを出力する。

車両制御装置１００は、例えば、取得部１１０と、制御部１２０と、調整部１３０とを備える。取得部１１０と、制御部１２０と、調整部１３０は、それぞれ、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのハードウェアプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。また、これらの構成要素のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）などのハードウェア（回路部；circuitryを含む）によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。プログラムは、予め車両制御装置１００のＨＤＤやフラッシュメモリなどの記憶装置（非一過性の記憶媒体を備える記憶装置）に格納されていてもよいし、ＤＶＤやＣＤ－ＲＯＭなどの着脱可能な記憶媒体に格納されており、記憶媒体（非一過性の記憶媒体）がドライブ装置に装着されることで車両制御装置１００のＨＤＤやフラッシュメモリにインストールされてもよい。取得部１１０と、制御部１２０と、調整部１３０の機能については後述する。

走行駆動力出力装置２００は、車両が走行するための走行駆動力（トルク）を駆動輪に出力する。走行駆動力出力装置２００は、例えば、内燃機関、電動機、および変速機などの組み合わせと、これらを制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）とを備える。ＥＣＵは、制御部１２０から入力される情報、或いは運転操作子５０から入力される情報に従って、上記の構成を制御する。

ブレーキ装置２１０は、例えば、ブレーキキャリパーと、ブレーキキャリパーに油圧を伝達するシリンダと、シリンダに油圧を発生させる電動モータと、ブレーキＥＣＵとを備える。ブレーキＥＣＵは、制御部１２０から入力される情報、或いは運転操作子５０から入力される情報に従って電動モータを制御し、制動操作に応じたブレーキトルクが各車輪に出力されるようにする。ブレーキ装置２１０は、運転操作子５０に含まれるブレーキペダルの操作によって発生させた油圧を、マスターシリンダを介してシリンダに伝達する機構をバックアップとして備えてよい。なお、ブレーキ装置２１０は、上記説明した構成に限らず、制御部１２０から入力される情報に従ってアクチュエータを制御して、マスターシリンダの油圧をシリンダに伝達する電子制御式油圧ブレーキ装置であってもよい。

ステアリング装置２２０は、例えば、ステアリングＥＣＵと、電動モータとを備える。電動モータは、例えば、ラックアンドピニオン機構に力を作用させて転舵輪の向きを変更する。ステアリングＥＣＵは、制御部１２０から入力される情報、或いは運転操作子５０から入力される情報に従って、電動モータを駆動し、転舵輪の向きを変更させる。

［車両制御装置の動作］
取得部１１０は、物体認識装置１６から受信した情報に基づいて、自車両Ｍと、自車両Ｍが走行する車線との間の位置関係を取得する。図２は、取得部１１０によって取得される位置関係の一例を示す図である。まず、取得部１１０は、物体認識装置１６から受信した情報（又は、カメラ１０によって撮像された自車両Ｍの周辺を表す画像）に基づいて、自車両Ｍが走行する走行車線Ｌ１の道路区画線ＲＬを取得する。

次に、取得部１１０は、自車両Ｍの両側の道路区画線ＲＬの間の中心線ＣＬを算出し、自車両Ｍと中心線ＣＬとの間の位置関係を取得する。例えば、取得部１１０は、自車両Ｍの重心から中心線ＣＬへの垂線を引き、当該垂線の長さを、自車両Ｍと中心線ＣＬとの間の距離として取得する。また、例えば、取得部１１０は、自車両Ｍの重心が中心線ＣＬの右側に位置している場合には、自車両Ｍが走行車線Ｌ１の右側に位置していると認識し、一方、自車両Ｍの重心が中心線ＣＬの左側に位置している場合には、自車両Ｍが走行車線Ｌ１の左側に位置していると認識する。図２の場合、自車両Ｍは、中心線ＣＬ上を走行しているため、取得部１１０は、自車両Ｍが走行車線Ｌ１の中心に位置していると認識する。

制御部１２０は、取得部１１０によって取得された位置関係に基づいて、自車両Ｍのステアリングホイール５２に、自車両Ｍを走行車線Ｌ１内（例えば、走行車線Ｌ１の中心線ＣＬ上）で走行させるための操舵トルクを舵角速度上限値の範囲内で出力させる。このように、自車両Ｍを走行車線Ｌ１内で走行させるための操舵トルクをステアリングホイール５２に出力させる動作をＬＫＡＳ（Lane Keeping Assist System; 車線維持支援システム）動作と称する。

図３は、制御部１２０によって実行されるＬＫＡＳ動作の一例を示す図である。図３は、自車両Ｍが、走行車線Ｌ１の中心線ＣＬを基準にして所定距離、右側に乖離して走行している場面を表している。このとき、取得部１１０は、物体認識装置１６から受信した情報に基づいて、自車両Ｍが、中心線ＣＬを基準にして所定距離、右側に乖離して走行している旨の位置関係を取得する。これに応じて、制御部１２０は、取得部１１０によって取得された位置関係に基づいて、自車両Ｍを中心線ＣＬ上で走行させるための操舵トルクをステアリングホイール５２に出力させる。図３の場合、制御部１２０は、自車両Ｍを左方向に操舵するための操舵トルクをステアリングホイール５２に出力させる。

このように、制御部１２０は、自車両Ｍのステアリングホイール５２に、自車両Ｍを走行車線Ｌ１内で走行させるための操舵トルクを舵角速度上限値の範囲内で出力させるが、一般的に、ＬＫＡＳでは、運転者が舵角速度上限値を超える操舵トルクをステアリングホイール５２に入力した場合、操舵操作のオーバーライドによって、制御部１２０による制御が中断することとなる。これは、運転者にとって、意図する操舵速度に対してブレーキがかかるように感じ得るため、運転者による自車両Ｍの運転が阻害され得る。

上記の事情を背景にして、調整部１３０は、自車両Ｍの運転者によって入力される操舵方向（すなわち、右方向または左方向）と、制御部１２０がステアリングホイール５２に出力させる操舵方向とに基づいて、舵角速度上限値の値を調整する。例えば、調整部１３０は、ステアリングホイール５２の操舵トルクの方向または操舵速度の方向を、これら二つの操舵方向として特定することができる。以下の説明では、調整部１３０は、ステアリングホイール５２の操舵トルクの方向を操舵方向として特定して制御を行う例について説明するが、操舵速度の方向を操舵方向として特定する場合の処理も同様である。

図４は、調整部１３０によって調整される舵角速度上限値を表すグラフの一例である。図４において、横軸は自車両Ｍの運転者によって入力される操舵トルクを表し、縦軸は舵角速度上限値の値を表す。調整部１３０は、自車両Ｍの運転者によってステアリングホイール５２に入力された操舵トルクを受信し、受信した操舵トルクの方向と、制御部１２０がステアリングホイール５２に出力させる操舵トルクの方向とが一致する場合には、受信した操舵トルクの大きさに応じて、舵角速度上限値を増加させる。

例えば、図４において、符号ＲＲは、受信した操舵トルクの方向が右方向であった場合に、調整部１３０が、舵角速度上限値を右方向について増加させる領域を表す。同様に、符号ＬＲは、受信した操舵トルクの方向が左方向であった場合に、調整部１３０が、舵角速度上限値を左方向について増加させる領域を表す。領域ＲＲ（領域ＬＲ）は、従来技術において、ＬＫＡＳによる右方向（左方向）への操舵が不十分であり、運転者が操舵トルクを手動で増加させることによりオーバーライドが発生する領域であると言える。

一方、本発明では、自車両Ｍの運転者によってステアリングホイール５２に入力された操舵トルクが右方向（左方向）であり、かつＬＫＡＳによる操舵方向が一致する場合、調整部１３０は、舵角速度上限値を右方向（左方向）について増加させる。これにより、オーバーライドを発生させることなく、制御部１２０によるＬＫＡＳの制御継続率を向上させ、制御の中断に伴う運転操作への阻害を防止することができる。さらに、従来のＬＫＡＳ動作では追従が不可能であり、運転者が大きくステアリング操作を実行する必要がある走路（例えば、曲がり角、ロータリー、交差点など）においても、運転者による軽い操舵トルクに応じて舵角速度上限値が同方向に増加するため、操舵操作時の運転者への負担を軽減することができる。

調整部１３０は、自車両Ｍの運転者によってステアリングホイール５２に入力された操舵トルクの方向と、制御部１２０がステアリングホイール５２に出力させる操舵トルクの方向とが一致しない場合には、舵角速度上限値の値を維持する。例えば、図４のグラフの第２象限は、自車両Ｍの運転者によって入力された操舵トルクの方向が左方向である一方、制御部１２０がステアリングホイール５２に出力させる操舵トルクの方向が右方向（すなわち、正方向）である状態を表している。同様に、図４のグラフの第４象限は、自車両Ｍの運転者によって入力された操舵トルクの方向が右方向である一方、制御部１２０がステアリングホイール５２に出力させる操舵トルクの方向が左方向（すなわち、負方向）である状態を表している。このように、操舵トルクの方向が一致しない場合には、舵角速度上限値の値を維持することにより、例えば、カメラ１０の誤認識等によって操舵制御に誤作動が発生した場合であっても、自車両Ｍの挙動を抑制して、運転者に問題に対処するための余裕を与えることができる。

次に、図５を参照して、車両制御装置１００によって実行される動作の流れについて説明する。図５は、車両制御装置１００によって実行される動作の流れの一例を示すフローチャートである。まず、取得部１１０は、物体認識装置１６から受信した情報に基づいて、自車両Ｍと走行車線との間の位置関係を取得する（ステップＳ１００）。

次に、調整部１３０は、運転者によってステアリングホイール５２に入力された操舵トルクの値を取得する（ステップＳ１０２）。次に、調整部１３０は、制御部１２０によって指示される操舵トルクの値を取得する（ステップＳ１０４）。次に、調整部１３０は、運転者によってステアリングホイール５２に入力された操舵トルクの方向と、制御部１２０によって指示される操舵トルクの方向とが一致しているか否かを判定する（ステップＳ１０６）。

運転者によってステアリングホイール５２に入力された操舵トルクの方向と、制御部１２０によって指示される操舵トルクの方向とが一致すると判定された場合、調整部１３０は、入力された操舵トルクの大きさに応じて舵角速度上限値を増加させる（ステップＳ１０８）。一方、運転者によってステアリングホイール５２に入力された操舵トルクの方向と、制御部１２０によって指示される操舵トルクの方向とが一致していないと判定された場合、調整部１３０は、舵角速度上限値を規定値に維持する（ステップＳ１１０）。

次に、制御部１２０は、調整部１３０によって設定された舵角速度上限値の範囲内で、ステアリングホイール５２に、ＬＫＡＳ動作を実行するための操舵トルクを出力させる（ステップＳ１１２）。これにより、本フローチャートの処理が終了する。なお、上記のフローチャートにおいて、ステップＳ１００、ステップＳ１０２、およびステップＳ１０４の処理は順次実行されているが、これらの処理は並列に実行されてもよい。

以上の通り説明した本実施形態によれば、自車両の乗員によって入力された操舵トルクの方向と、ＬＫＡＳ動作を実行する制御部によって指示された操舵トルクの方向とが一致する場合には、ＬＫＡＳ動作によって出力される操舵トルクの舵角速度上限値を増加させる。これにより、運転者による運転操作を阻害することなく、車両のステアリング装置の舵角速度を制御することができる。

上記説明した実施形態は、以下のように表現することができる。
プログラムを記憶した記憶装置と、
ハードウェアプロセッサと、を備え、
前記ハードウェアプロセッサが前記記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより、 車両と、前記車両が走行する車線との間の位置関係を取得し、
前記位置関係に基づいて、前記車両の操舵装置に、前記車両に前記車線内を走行させるための操舵トルクを舵角速度上限値の範囲内で出力させ、
前記車両の乗員によって入力された操舵方向と、前記制御部が前記操舵装置に出力させる操舵方向とに基づいて、前記舵角速度上限値の値を調整する、
ように構成されている、車両制御装置。

以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。

１０ カメラ
１２ レーダ装置
１４ ＬＩＤＡＲ
１６ 物体認識装置
２０ 通信装置
３０ ＨＭＩ
４０ 車両センサ
５０ 運転操作子
５２ ステアリングホイール
５４ ステアリング把持センサ
１００ 車両制御装置
１１０ 取得部
１２０ 制御部
１３０ 調整部
２００ 走行駆動力出力装置
２１０ ブレーキ装置
２２０ ステアリング装置

Claims (6)

1. 車両と、前記車両が走行する車線との間の位置関係を取得する取得部と、
   前記位置関係に基づいて、前記車両の操舵装置に、前記車両に前記車線内を走行させるための操舵トルクを舵角速度上限値の範囲内で出力させる制御部と、
   前記車両の乗員によって入力された操舵方向と、前記制御部が前記操舵装置に出力させる操舵方向とに基づいて、前記舵角速度上限値の値を調整する調整部と、を備える、
   車両制御装置。
2. 前記調整部は、前記操舵装置の操舵トルクの方向または操舵速度の方向を、前記車両の乗員によって入力された操舵方向または前記制御部が前記操舵装置に出力させる操舵方向として特定する、
   請求項１に記載の車両制御装置。
3. 前記調整部は、前記車両の乗員によって入力された操舵方向と、前記制御部が前記操舵装置に出力させる操舵方向とが一致する場合、前記舵角速度上限値の値を増加させる、
   請求項１又は２に記載の車両制御装置。
4. 前記調整部は、前記車両の乗員によって入力された操舵方向と、前記制御部が前記操舵装置に出力させる操舵方向とが一致しない場合、前記舵角速度上限値の値を一定に維持する、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の車両制御装置。
5. コンピュータが、
   車両と、前記車両が走行する車線との間の位置関係を取得し、
   前記位置関係に基づいて、前記車両の操舵装置に、前記車両に前記車線内を走行させるための操舵トルクを舵角速度上限値の範囲内で出力させ、
   前記車両の乗員によって入力された操舵方向と、前記操舵装置に出力させる操舵方向とに基づいて、前記舵角速度上限値の値を調整する、
   車両制御方法。
6. コンピュータに、
   車両と、前記車両が走行する車線との間の位置関係を取得させ、
   前記位置関係に基づいて、前記車両の操舵装置に、前記車両に前記車線内を走行させるための操舵トルクを舵角速度上限値の範囲内で出力させ、
   前記車両の乗員によって入力された操舵方向と、前記操舵装置に出力させる操舵方向とに基づいて、前記舵角速度上限値の値を調整させる、
   プログラム。

Images