JP5168420B2 - 走行制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、走行制御装置に関するものである。
従来、車両の走行を制御する装置として、走行制御計画を生成し、生成した走行制御計画に基づいて運転者の入力を変更する協調制御を行う装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された装置は、道路曲率、路面摩擦、勾配などの道路状況に基づいて、安定に通過可能な目標速度を設定する。そして、この装置は、設定された目標速度となるように速度あるいは加速度を自動調整する。
特開２００７−３２６５４８号公報
しかしながら、従来の走行制御装置にあっては、安定に通過可能な目標速度となるように走行を制御するだけであるので、走行の安定性を確保しながら運転者が希望する運転条件（例えば、燃費、旅行時間、ドライバビリティ（drivability）等）を満足させることが困難である。例えば、安定性を重視するあまり目的地に遅く到達する場合もある。
そこで、本発明はこのような技術課題を解決するためになされたものであって、走行の安定性を確保しつつユーザの希望する運転条件を満たすことができる走行制御装置を提供することを目的とする。
すなわち、本発明の一形態である走行制御装置は、車両の走行を制御する走行制御装置であって、前記車両が走行予定道路を逸脱することなく走行可能な上限速度を示す安定限界速度パターンを取得する取得部と、前記安定限界速度パターン及び実速度に基づいて、目標速度を示す目標速度パターンを用いて行われる走行制御を調整する走行制御調整部と、を備えて構成される。
本発明の一態様である走行制御装置では、取得部により、走行予定道路を逸脱することなく走行可能な上限速度を示す安定限界速度パターンが取得され、走行制御調整部により、安定限界速度パターン及び実速度に基づいて、目標速度パターンを用いて行われる走行制御が調整される。このため、例えば運転者の希望を満足する目標速度パターンから導出される目標速度となるように実速度が変更される走行制御が行われる場合において、安定限界速度パターン及び実速度に基づいて走行の安定性を評価しながら走行制御を調整することができる。よって、走行の安定性を確保しつつユーザの希望する運転条件を満たすことが可能となる。
ここで、前記安定限界速度パターンは、前記走行予定道路の複数の道路曲率に基づいて生成され、前記目標速度パターンは、前記安定限界速度パターン及び運転者の希望の運転条件を満たす理想速度パターンを用いて生成されてもよい。
また、前記走行制御調整部は、実速度と前記安定限界速度パターンから導出される上限速度との差分が所定値以上である場合と所定値未満である場合とで、走行制御が介入する程度を変更することが好適である。
このように構成することで、例えば運転者の加速要求が走行の安定を満たす速度範囲にあるか否かによって走行制御が介入する程度を変化させることができる。このため、安定を満たす速度範囲において、装置側の介入制御によって生じる運転者の違和感を低減することが可能となる。
また、前記走行制御調整部は、実速度と前記安定限界速度パターンから導出される上限速度との差分に応じて走行制御が介入する程度を連続的に変更することが好適である。このように構成することで、走行制御に介入する程度を上限速度と実速度との差分に応じて除々に大きく又は除々に小さくすることができる。よって、安定を満たす速度範囲において、装置側の介入制御によって生じる運転者の違和感を一層低減することが可能となる。
また、本発明の一態様である走行制御装置は、実速度に基づいて、前記走行予定道路の走行予定軌跡における将来の到達地点を通過する際の将来の速度と前記安定限界速度パターンから導出される将来の上限速度との差分を予測する速度差分予測部を備え、前記走行制御調整部は、将来の速度と前記安定限界速度パターンから導出される将来の上限速度との差分が所定値以上である場合と所定値未満である場合とで、走行制御が介入する程度を変更することが好適である。
このように構成することで、将来の速度と安定限界速度パターンから導出される将来の上限速度との差分を用いて、将来において走行の安定を満たす速度範囲にあるか否かを判定することができる。このため、走行の安定性を予測して検証しながらユーザの希望する運転条件を満たすことが可能となる。
本発明の一態様である走行制御装置によれば、走行の安定性を確保しつつユーザの希望する運転条件を満たすことができる。
本発明の一態様である走行制御装置を搭載した車両の構成概要図である。 安定限界速度パターン及び目標速度パターンの生成動作を示すフローチャートである。 安定限界速度パターン及び目標速度パターンの一例である。 目標速度パターンに基づく走行制御動作を示すフローチャートである。 走行制御動作を説明するための加速度パターンである。 第１実施形態に係る走行制御装置の動作を説明するフローチャートである。 強制誘導ゲインの速度差分依存性を示すグラフである。 第１実施形態に係る走行制御装置の効果を説明するグラフである。 第２実施形態に係る走行制御装置の動作を説明するフローチャートである。 強制誘導ゲインの速度差分依存性を示すグラフである。 第３実施形態に係る走行制御装置の動作を説明するフローチャートである。 第３実施形態に係る走行制御装置の動作を説明するための速度パターンである。
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
（第１実施形態）
本実施形態に係る走行制御装置は、車両の走行を制御する装置であって、例えば、追従運転や車線維持運転などの自動運転機能を備えた車両や、走行安定性を向上させる運転者支援システムを搭載した車両に好適に採用されるものである。
最初に、本実施形態に係る走行制御装置の構成を説明する。図１は、実施形態に係る走行制御装置１を有する車両５の構成を示すブロック図である。図１に示す車両５は、自動運転機能を備えた車両であって、ＧＰＳ受信機３０、センサ３１、操作部３２、ナビゲーションシステム３３、ＥＣＵ２、スロットルアクチュエータ４０及びブレーキアクチュエータ４１を備えている。ここで、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）とは、電子制御する自動車デバイスのコンピュータであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、および入出力インターフェイスなどを備えて構成されている。
ＧＰＳ受信機３０は、例えば、運転者の位置情報を受信する機能を有している。ここで、ＧＰＳ（Global Positioning System）とは、衛星を用いた計測システムのことであり、自車両の現在位置の把握に好適に用いられるものである。また、ＧＰＳ受信機３０は、位置情報をＥＣＵ２へ出力する機能を有している。
センサ３１は、車両５の周囲の走行環境や、自車両の走行状態を取得する機能を有している。センサ３１としては、例えば、速度センサ、加速度センサ、ヨーレートセンサ、操舵角センサ、白線検知センサ、車両５の周辺を監視する画像カメラ、車両５の周辺の障害物や後続車両を検知する電磁波センサやミリ波センサ等が用いられる。また、センサ３１は、取得した情報をＥＣＵ２へ出力する機能を有している。
操作部３２は、運転者の要求する条件を入力する機能を有している。操作部３２としては、例えば、目標旅行時間、目標燃費、運転者が希望する運転条件（燃費優先走行、旅行時間優先走行、ドライバビリティ優先走行、環境規制ガス低減走行）等を入力する操作パネル、操舵要求を入力するハンドル、減速要求を入力するブレーキペダル、加速要求を入力するアクセルペダル等が用いられる。また、操作部３２は、入力した情報をＥＣＵ２へ出力する機能を有している。
ナビゲーションシステム３３は、所定地点（例えば目的地）までの走行予定ルートを算出する機能を有している。例えば、ナビゲーションシステム３３は、運転者等の操作により指定された出発地及び目的地を取得し、地図データベースを用いて出発地から目的地までの走行ルートを算出する。例えば、ナビゲーションシステム３３は、ＧＰＳから自車両の現在位置を取得して、現在位置と目的地との間の走行予定ルートを算出してもよい。さらに、ナビゲーションシステム３３は、地図データベースから走行予定ルートの道路情報を読み出し、その道路情報をＥＣＵ２へ出力する機能を有している。地図データベースは、ナビゲーションシステム３３に備わるものを用いてもよいし、外部記録媒体、又は通信により取得するものであってもよい。道路情報は、道路に関する情報であり、例えば、道路の形状、勾配、幅、路面摩擦係数等が含まれる。
ＥＣＵ２は、ＧＰＳ受信機３０、センサ３１、操作部３２及びナビゲーションシステム３３に接続されており、安定限界速度パターン生成部２０、目標速度パターン生成部２１、走行制御部２２、加減速制御部２３、ゲイン変更判定部（取得部、走行制御調整部）１０及び強制誘導ゲイン変更部（走行制御調整部）１１を備えている。
安定限界速度パターン生成部２０は、安定限界速度パターンを生成する機能を有している。安定限界速度パターンは、走行予定道路を逸脱することなく通過可能な上限速度（走行予定の走行軌跡に沿って安定に走行可能な最大速度である安定限界速度）であって、例えば位置（距離）又は時間に依存している。安定限界速度パターン生成部２０は、走行予定道路の道路情報に基づいて安定限界速度パターンを生成する。例えば、安定限界速度パターン生成部２０は、走行予定道路の複数の道路曲率に基づいて安定限界速度パターンを生成する。より具体的には、安定限界速度パターン生成部２０は、道路曲率及び路面摩擦係数等の道路環境上の要求、道路上を所定の速度以下で走行しなければならない等の交通上の要求、及び、摩擦円限界、加減速限界、操舵限界等の車両性能から生じる要求を満たす範囲で、走行予定道路を逸脱することなく通過可能な上限速度を算出する。安定限界速度パターン生成部２０は、最適化手法等の従来の方法を採用することで、安定限界速度パターンを生成する。安定限界速度パターン生成部２０は、算出した安定限界速度パターンを目標速度パターン生成部２１及びゲイン変更判定部１０へ出力する。
目標速度パターン生成部２１は、目標速度パターンを生成する機能を有している。目標速度パターンは、車両が目標とする速度であって、例えば位置（距離）又は時間に依存する速度である。目標速度パターン生成部２１は、例えば、運転者の希望する運転条件を与えられた場合、最適と評価される目標速度パターンを導き出すロジックを備えている。具体的には、目標速度パターン生成部２１は、運転者が所定の希望到着地点、希望到着時刻、及び燃費を優先する旨を設定した場合には、希望到着地点に希望到着時刻で到着できる範囲かつ安定に走行できる範囲で、最も燃費が良いと評価された速度パターンを目標速度パターンとして導出する。また、例えば、目標速度パターン生成部２１は、運転者が所定の希望到着地点、希望到着時刻、及び乗り心地を優先する旨を設定した場合には、希望到着地点に希望到着時刻で到着できる範囲かつ安定に走行できる範囲で、最も横Ｇやジャーク等の変化量が少ないと評価された速度パターンを目標速度パターンとして導出する。目標速度パターン生成部２１は、上記ロジックとして、最適化手法等の従来の方法を採用する。例えば、目標速度パターン生成部２１は、安定限界速度パターン及び運転者の希望の運転条件を満たす理想速度パターンを用いて、目標速度パターンを生成する。理想速度パターンとは、運転者の希望する運転条件を最も満たすことができる速度であって、運転条件ごとに存在する。理想速度パターンは、例えば車両諸元情報に基づいて導出される摩擦円限界、加減速限界、操舵限界等の車両性能をから生じる要求を満たす範囲の速度である。理想速度パターンとして、例えば、燃費優先走行の理想速度パターン、旅行時間優先走行の理想速度パターン、ドライバビリティ優先走行等が存在する。目標速度パターン生成部２１は、例えば安定限界速度パターンより求まる安定限界速度より目標速度が小さくなるように、運転者の希望の運転条件を満たす理想速度パターンを変更して目標速度パターンを生成する。目標速度パターン生成部２１は、算出した目標速度パターンを走行制御部２２へ出力する。
走行制御部２２は、車両の走行を制御する機能を有している。走行制御部２２は、車両５の挙動を加味しながら、走行予定ルート、及び目標走行制御パターン生成部１４が出力した目標速度パターンに基づいて、各時刻における位置と速度を忠実に再現できるように、各アクチュエータを制御する制御値を生成する機能を有している。そして、走行制御部２２は、例えば、操作部３２により入力される運転者の要求と、目標速度パターンとして設定された制御側の要求との両者を調停する機能を有している。例えば、走行制御部２２は、目標速度パターン及び現在位置（又は現在時刻）を用いて導出される目標速度と、運転者の要求速度（又は要求加速度）とを比較して、目標速度と実速度との差分が小さくなるように介入制御を行う。運転者の要求速度又は要求加速度とは、現在のアクセルペダルの入力量、ブレーキペダルの入力量及び車速から推定される物理量であり、運転者が今現在どのくらいの速度又は加速度を要求しているのかを示すものである。走行制御部２２は、例えば、要求速度が目標速度よりも大きくなるほど、踏み込み量に対する出力量が小さくなるように介入する。反対に、走行制御部２２は、例えば要求速度が目標速度よりも小さくなるほど、踏み込み量に対する出力量が大きくなるように介入する。なお、速度を用いた介入制御を説明したが、加速度を用いて介入制御をしても良い。走行制御部２２は、介入制御が運転者に与える違和感を考慮して、例えば弁別閾値及び時系列分別閾値を用いて介入制御を行う。弁別閾値とは、刺激の識別が可能な最小値のことである。また、時系列分別閾値とは、刺激の変化の識別が可能な最小値である。走行制御部２２は、介入制御による速度や加速度等の変更量が弁別閾値を超えない範囲、かつ、介入制御による速度や加速度等の微分量が時系列分別閾値を超えない範囲で、可能な限り目標速度に近づけるように制御する。すなわち、走行制御部２２は、弁別閾値及び時系列分別閾値を介入ゲインとして介入制御を行う。走行制御部２２は、弁別閾値及び時系列分別閾値を用いて設定した加減速制御情報を加減速制御部２３へ出力する。
加減速制御部２３は、走行制御部２２から入力した加減速制御情報に基づいてスロットルアクチュエータ４０及びブレーキアクチュエータ４１を制御するための信号を生成し、生成した制御信号をスロットルアクチュエータ４０及びブレーキアクチュエータ４１へ出力する機能を有している。スロットルアクチュエータ４０は、車両の走行を制御する機械的な構成要素であり、例えば電子スロットル等である。また、ブレーキアクチュエータ４１は、例えば油圧式ブレーキの場合には、各車輪のブレーキ油圧の調整を行うバルブ等である。スロットルアクチュエータ４０及びブレーキアクチュエータ４１はバイワイヤアクチュエータとして機能する。
ゲイン変更判定部１０は、走行制御部２２が用いる介入ゲインを変更するか否かを判定する機能を有している。ゲイン変更判定部１０は、安定限界速度パターン生成部２０が出力した安定限界速度パターン及び現在位置（又は現在時刻）を用いて導出される安定限界速度と、センサ３１が出力した実速度とを比較して、介入ゲインを変更するか否かを判定する。ゲイン変更判定部１０は、判定結果を強制誘導ゲイン変更部１１へ出力する。
強制誘導ゲイン変更部１１は、ゲイン変更判定部１０の判定結果に基づいて、介入ゲインの変更を行う機能を有している。強制誘導ゲイン変更部１１は、強制誘導ゲインを変更することで、介入ゲインすなわち弁別閾値及び時系列分別閾値を変更する。ここで、強制誘導ゲインをＧＫ、基準弁別閾値をＢstandardとすると、弁別閾値Ｂは以下の式１で表現できる。
Figure 0005168420
 また、基準時系列弁別閾値をＢｔstandardとすると、時系列弁別閾値Ｂｔは以下の式２で表現できる。
Figure 0005168420
 なお、基準弁別閾値Ｂstandard及び基準時系列弁別閾値Ｂｔstandardは、実験等により予め定められた所定値を用いる。式１、式２に示すように、強制誘導ゲインが大きいほど介入ゲインが大きくなるため、目標速度へ追従するための介入制御の程度が強くなるといえる。強制誘導ゲイン変更部１１は、強制誘導ゲインＧＫを変更することで介入ゲインを変更する。
以上説明したゲイン変更判定部１０及び強制誘導ゲイン変更部１１を備えて車両走行制御装置１が構成される。
次に、上記した走行制御装置１を搭載した車両５の走行制御について説明する。最初に、走行制御装置１が入力する安定限界速度パターン及び目標速度パターンの生成動作を説明する。図２は、本実施形態に係る走行制御装置１を備える車両５の安定限界速度パターン及び目標速度パターンの生成動作を示すフローチャートである。図２に示す制御処理は、例えば、イグニッションオン又は車両５に備わる走行制御の開始ボタンがオンされてから、所定の間隔で繰り返し実行される。
図２に示すように、ＥＣＵ２は、道路情報取得処理から開始する（Ｓ１０）。Ｓ１０の処理では、安定限界速度パターン生成部２０が、ナビゲーションシステム３３又はセンサ３１から走行予定道路の道路情報を取得する。Ｓ１０の処理が終了すると、安定限界速度パターン生成処理へ移行する（Ｓ１２）。
Ｓ１２の処理では、安定限界速度パターン生成部２０が、走行予定道路の複数の道路曲率に基づいて安定限界速度パターンＰ１を生成する。例えば、安定限界速度パターン生成部２０は、最適化手法により、カーブにおける曲率及び路面摩擦係数から求まる上限速度、法令等により規定される上限速度、及び、車両性能により求まる上限速度のうち最も小さい速度を安定限界速度として算出する。図３は、安定限界速度パターンＰ１及び目標速度パターンＰ２の一例を示すグラフである。図３に示すように、カーブ付近で速度を落とし、直線部分で最大速度となるような安定限界速度パターンＰ１が作成される。Ｓ１２の処理が終了すると、運転者要求入力処理へ移行する（Ｓ１４）。
Ｓ１４の処理では、目標速度パターン生成部２１が、操作部３２を介して運転者の要求を取得する。例えば、目標速度パターン生成部２１が、燃費優先走行、旅行時間優先走行、ドライバビリティ優先走行、環境規制ガス低減走行から最も重視する走行を、操作部３２を介して運転者に１つ選択させ、選択された走行を運転者の要求事項として取得する。Ｓ１４の処理が終了すると、目標速度パターン生成処理へ移行する（Ｓ１６）。
Ｓ１６の処理では、目標速度パターン生成部２１が、目標速度パターンＰ２を生成する。目標速度パターン生成部２１は、最適化手法により、例えば安定限界速度パターンＰ１及び運転者の希望の運転条件を満たす理想速度パターンを用いて生成する。例えば、目標速度パターン生成部２１は、安定限界速度パターンＰ１より求まる安定限界速度より目標速度が小さくなるように、運転者の希望の運転条件を満たす理想速度パターンを変更して目標速度パターンＰ２を生成する。これにより、図３に示す目標速度パターンＰ２が生成される。Ｓ１６の処理が終了すると、図２に示す制御処理を終了する。図２に示す制御処理を実行することにより、安定限界速度パターンＰ１及び目標速度パターンＰ２が生成される。
次に、図２で生成した目標速度パターンを用いて車両５が行う走行制御について説明する。図４は、車両５が行う走行制御動作を示すフローチャートである。図４に示す制御処理は、例えば、図２に示す制御処理実行後であって、車両の走行時に実行される。なお、図４では、加速度を用いて走行制御を行う場合を説明する。
図４に示すように、ＥＣＵ２が目標速度パターン入力処理から開始する（Ｓ２０）。Ｓ２０の処理では、走行制御部２２が、例えば図２に示す制御処理により生成された目標速度パターンを入力する。Ｓ２０の処理が終了すると、要求速度入力処理へ移行する（Ｓ２２）。
Ｓ２２の処理では、走行制御部２２が、運転者の要求加速度を入力する。例えば、アクセルペダルの踏み込み量に基づいて要求加速度を入力する。Ｓ２２の処理が終了すると、加速度判定処理へ移行する（Ｓ２４）。
Ｓ２４の処理では、走行制御部２２が、目標加速度と要求加速度との差分の絶対値が所定値以上であるか否かを判定する。例えば、走行制御部２２は、Ｓ２２の処理で入力した目標速度パターンを積分して目標加速度パターンを生成し、現在時刻の目標加速度を算出する。そして、走行制御部２２は、現在時刻の目標加速度とＳ２２の処理で入力した要求加速度との差分を算出し、算出された差分の絶対値が所定値以上であるか否かを判定する。Ｓ２４の処理において、走行制御部２２により、算出された差分の絶対値が所定値以上でないと判定された場合には、図４に示す制御処理を終了する。一方、Ｓ２４の処理において、走行制御部２２により、算出された差分の絶対値が所定値以上であると判定された場合には、走行制御処理へ移行する（Ｓ２８）。
Ｓ２８の処理では、走行制御部２２が、運転者に違和感を与えない範囲で実加速度が目標加速度に近くなるように走行制御を行う。この処理について図５を用いて説明する。図５は、走行制御部２２の走行制御を説明するための加速度パターンである。図５では、Ｓ２６の処理で算出した目標加速度パターンをＰ３で示し、Ｓ２２の処理で取得した運転者の要求加速度パターンをＰ４で示している。図５に示すように、走行制御部２２は、要求加速度パターンＰ４を基準として弁別閾値に基づいた調停範囲を設定する。この調停範囲は、上限値が要求加速度パターンＰ４に弁別閾値を加算した値であり、下限値が要求加速度パターンＰ４から弁別閾値を減算した値である。すなわち、この調停範囲内で要求加速度パターンＰ４を目標加速度パターンＰ３に近づくように時系列弁別値で調整することにより、運転者に違和感を与えない走行制御が可能となる。図５では、時間に依存した調停範囲の上限値パターンをＰ５、時間に依存した調停範囲の下限値パターンをＰ６で示している。例えば、走行制御部２２は、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２の範囲では、上限値パターンＰ５を越えない範囲で、時系列弁別閾値勾配を用いて要求加速度パターンＰ４を持ち上げて、目標加速度パターンＰ３に近づけた加速度パターンＰ７とする。加速度パターンＰ７は、走行制御による実加速度を示している。このように、Ｓ２８の処理では、弁別閾値及び時系列弁別閾値を介入ゲインとして、走行制御部２２が違和感を与えない範囲で運転者の要求を動的に調整する。Ｓ２８の処理が終了すると、図４に示す制御処理を終了する。
以上で図４に示す制御処理を終了する。図４に示す制御処理を実行することで、運転者に違和感を与えない範囲で実加速度を目標加速度に近づけるように、控えめな特性変化による走行制御が行われる。
次に、図４で示す走行制御に用いる介入ゲインを、走行制御装置１が走行制御を調整する動作を説明する。図６は、走行制御装置１が行う介入ゲイン調整動作を示すフローチャートである。図６に示す制御処理は、例えば、図２に示す制御処理実行後であって、図４に示すＳ２８の走行制御処理前に実行される。なお、図６では、速度を用いて走行制御を行う場合を説明する。
図６に示すように、ＥＣＵ２が安定限界速度パターン入力処理から開始する（Ｓ３０）。Ｓ３０の処理では、ゲイン変更判定部１０が、例えば図２に示す制御処理により生成された安定限界速度パターンを入力する。Ｓ３０の処理が終了すると、実速度入力処理へ移行する（Ｓ３２）。
Ｓ３２の処理では、ゲイン変更判定部１０が、実車速を入力する。例えば、センサ３１の検出結果に基づいて現時点での実車速を入力する。Ｓ３２の処理が終了すると、速度判定処理へ移行する（Ｓ３４）。
Ｓ３４の処理では、ゲイン変更判定部１０が、安定限界速度と実速度との差分の絶対値が所定値以上であるか否かを判定する。例えば、ゲイン変更判定部１０は、Ｓ３２の処理で入力した安定限界速度パターンから、現在位置の安定限界速度を算出する。そして、ゲイン変更判定部１０は、現在位置の安定限界速度とＳ３２の処理で入力した実速度との差分を算出し、算出された差分の絶対値が所定値以上であるか否かを判定する。Ｓ３４の処理において、ゲイン変更判定部１０により、算出された差分の絶対値が所定値以上であると判定された場合には、ゲイン変更処理へ移行する（Ｓ３６）。
Ｓ３６の処理では、強制誘導ゲイン変更部１１が、走行制御部２２が用いる介入ゲインを変更する。強制誘導ゲイン変更部１１は、例えば強制誘導ゲインを変更することで、介入ゲインが大きくなるように変更する。ここで、例えば、誘導ゲイン変更部１１は、上述した式１，２を用いて介入ゲインを調整しているとする。この場合、誘導ゲイン変更部１１は、図７に示すマップを用いて強制誘導ゲインＧＫを変更する。図７は、安定限界速度と実速度との差分の絶対値に依存した強制誘導ゲインＧＫを示すマップであり、Ｓ３４の処理で用いた所定値をＸとして示している。図７に示すように、強制誘導ゲイン変更部１１は、強制誘導ゲインＧＫをＹ（Ｙ＞１）に設定することにより、介入ゲインを大きく変更する。Ｓ３６の処理が終了すると、図６に示す制御処理を終了する。
一方、Ｓ３４の処理において、強制誘導ゲイン変更部１１により、算出された差分の絶対値が所定値以上でないと判定された場合には、走行制御部２２が用いる介入ゲインを変更しない（Ｓ３８）。例えば、誘導ゲイン変更部１１が上述した式１，２を用いて介入ゲインを調整している場合には、誘導ゲイン変更部１１は、図７に示すように強制誘導ゲインＧＫを１とする。Ｓ３８の処理が終了すると、図６に示す制御処理を終了する。
以上で図６に示す制御処理を終了する。図６に示す制御処理を実行することにより、実車速が安定限界車速に近づいた場合には、図４に示すＳ２８の走行制御処理で用いる介入ゲインが変更される。このため、実車速が安定限界車速に近づいた場合には、運転者の要求が反映されやすい走行制御から車両側の誘導がより強い走行制御へと変更される。例えば、図８に示すように、安定限界速度パターンＰ１及び目標速度パターンＰ２が設定されているとする。そして、運転者の位置に依存した要求速度パターンがＰ８であり、位置Ｌ１で安定限界速度を越えるものとする。ここで、運転者に与える違和感を抑制するために運転者の要求が反映されやすい走行制御、すなわち、運転者から加速要求があるとその加速要求に沿うように速度を制御した場合には、安定限界速度に実速度が近接するおそれや、場合によってはＰ９に示すように位置Ｌ１で実車速が安定限界速度を越えるおそれがある。しかしながら、本実施形態に係る走行制御装置１を採用することにより、実速度が安定限界速度に所定値以上近づいた場合には動的に介入ゲインを大きく変更することができるので、目標速度への追従を強めることが可能となる。このため、Ｐ１０に示すように、車両側の強い介入制御が行われ、位置Ｌ１で実車速が安定限界速度を超えることを回避することができる。このように、前回の調停結果が安定限界を超える可能性が高い場合には、強い介入によって車両の安定を確保することが可能となる。
上述したように、第１実施形態に係る走行制御装置１によれば、ゲイン変更判定部１０により、走行予定道路を逸脱することなく走行可能な上限速度を示す安定限界速度パターンＰ１が取得され、強制誘導ゲイン変更部１１により、安定限界速度パターンＰ１及び実速度に基づいて、目標速度パターンＰ２を用いて行われる走行制御が調整される。このため、例えば運転者の希望を満足する目標速度パターンＰ２から導出される目標速度となるように実速度が変更される走行制御が行われる場合において、安定限界速度パターンＰ１及び実速度に基づいて走行の安定性を評価しながら走行制御を調整することができる。すなわち、実車速が安定限界速度パターンＰ２により導出される安定限界速度を超えるか否かを逐次検証し、実車速が安定限界速度に近接した場合には、走行制御の調整を行うことで安定性を担保することが可能となる。例えば、従来の走行制御装置であれば、走行中の走行制御として、実車速が安定限界速度以下となるように制御していた。このため、従来の走行制御装置は、安定限界速度が例えば６０ｋｍ／ｈｒであるとすると、実車速が６０ｋｍ／ｈｒとなるように制御するだけであり、６０ｋｍ／ｈｒ以下であれば制御結果が５０ｋｍ／ｈｒ、４０ｋｍ／ｈｒ、３０ｋｍ／ｈｒであってもよい。このため、例えば、燃費を優先させた速度は５０ｋｍ／ｈｒが最適であり、乗り心地を優先させた速度は３０ｋｍ／ｈｒが最適であったとしても、従来の走行制御装置ではどの速度が運転者の希望速度となるのかが判定できないため、最適な制御値を定めることができない。一方、目標速度パターンＰ２のみを参照して協調制御を行うことも考えられるが、運転者の希望を優先したり、介入制御に起因する違和感低減を重視したりした場合、運転者の速度要求をどの程度優先・制限してよいのか判定できないため、走行の安定性が担保されないおそれがある。これに対して、第１実施形態に係る走行制御装置１では、安定限界速度パターンＰ１を参照することにより、安定な速度の範囲で運転者の希望を満たす目標速度パターンＰ２となるように制御することができる。すなわち、第１実施形態に係る走行制御装置１では、安定限界速度パターンＰ１を目標速度パターンＰ２の生成のみに利用するのではなく、動的に活用することができる。よって、走行の安定性を確保しつつユーザの希望する運転条件を満たすことが可能となる。
また、第１実施形態に係る走行制御装置１によれば、運転者の加速要求が走行の安定を満たす速度範囲にあるか否かによって走行制御が介入する程度を変化させることができる。このため、走行の安定を満たす速度範囲において、装置側の介入制御によって生じる運転者の違和感を低減することが可能となる。
（第２実施形態）
第２実施形態に係る走行制御装置１は、第１実施形態に係る走行制御装置１とほぼ同様に構成されるものであって、第１実施形態に係る走行制御装置１と比べ、安定限界速度と実速度との差分の絶対値に依存した強制誘導ゲインＧＫを示すマップのみが相違する。なお、第２実施形態においては、第１実施形態と重複する部分は説明を省略し、相違点を中心に説明する。
本実施形態に係る走行制御装置１を備えた車両５の構成は、第１実施形態に係る走行制御装置１を備えた車両５と同様である。また、本実施形態に係る走行制御装置１は、第１実施形態に係る走行制御装置１と同様に構成され、強制誘導ゲイン変更部１１が参照するマップのみが相違する。その他の機能は、第１実施形態に係る強制誘導ゲイン変更部１１と同様である。
次に、第２実施形態に係る走行制御装置１の動作について説明する。図９は、第２実施形態に係る走行制御装置１が行う介入ゲイン調整動作を示すフローチャートである。図９に示す制御処理は、例えば、図２に示す制御処理実行後であって、図４に示すＳ２８の走行制御処理前に実行される。なお、安定限界速度パターンＰ１、目標速度パターンＰ２については、図２に示す制御処理により生成されるものとし、図４に示す制御処理によって走行制御が行われるものとする。そして、図９では、速度を用いて走行制御を行う場合を説明する。
図９に示すように、ＥＣＵ２が安定限界速度パターン入力処理から開始する（Ｓ４０）。Ｓ４０の処理は、Ｓ３０の処理と同様である。Ｓ４０の処理が終了すると、実速度入力処理へ移行する（Ｓ４２）。
Ｓ４２の処理では、ゲイン変更判定部１０が、実車速を入力する。Ｓ４２の処理は、Ｓ３２の処理と同様である。Ｓ４２の処理が終了すると、速度判定処理へ移行する（Ｓ４４）。
Ｓ４４の処理では、ゲイン変更判定部１０が、安定限界速度と実速度との差分の絶対値が所定値以上であるか否かを判定する。Ｓ４４の処理は、Ｓ３４の処理と同様である。Ｓ４４の処理において、ゲイン変更判定部１０により、算出された差分の絶対値が所定値以上であると判定された場合には、ゲイン変更処理へ移行する（Ｓ４６）。
Ｓ４６の処理では、強制誘導ゲイン変更部１１が、強制誘導ゲインＧＫを算出し、算出された強制誘導ゲインＧＫを用いて介入ゲインを変更する。ここで、例えば、誘導ゲイン変更部１１は、上述した式１，２を用いて介入ゲインを調整しているとする。この場合、誘導ゲイン変更部１１は、図１０に示すマップを用いて強制誘導ゲインＧＫを変更する。図１０は、安定限界速度と実速度との差分の絶対値に依存した強制誘導ゲインＧＫを示すマップであり、Ｓ４４の処理で用いた所定値をＸとして示している。図１０に示すように、強制誘導ゲイン変更部１１は、安定限界速度と実速度との差分の絶対値が大きくなるほど、強制誘導ゲインＧＫを除々に連続的に大きく設定する。Ｓ４６の処理が終了すると、図９に示す制御処理を終了する。
一方、Ｓ４４の処理において、強制誘導ゲイン変更部１１により、算出された差分の絶対値が所定値以上でないと判定された場合には、走行制御部２２が用いる介入ゲインを変更しない（Ｓ４８）。例えば、誘導ゲイン変更部１１が上述した式１，２を用いて介入ゲインを調整している場合には、誘導ゲイン変更部１１は、図１０に示すように強制誘導ゲインＧＫを１とする。Ｓ４８の処理が終了すると、図９に示す制御処理を終了する。
以上で図９に示す制御処理を終了する。図９に示す制御処理を実行することにより、実車速が安定限界車速に近づいた場合には、図４に示すＳ２８の走行制御処理で用いる介入ゲインが実車速と安定限界車速との差分に応じて除々に変更される。このため、実車速が安定限界車速に近づいた場合には、運転者の要求が反映されやすい走行制御から車両側の誘導がより強い走行制御へと連続的に変更される。
上述したように、第２実施形態に係る走行制御装置１によれば、走行制御に介入する程度を安定限界速度と実速度との差分に応じて除々に大きく又は除々に小さくすることができる。すなわち、第２実施形態に係る走行制御装置１によれば、実車速が安定限界速度に近づいた場合に介入ゲインが大きく変化することを回避することができるため、安定な走行を担保しつつ、装置側の介入制御によって生じる運転者の違和感を一層低減することが可能となる。また、介入ゲインの変更を判定するための所定値Ｘを比較的柔軟に設定することができるので、介入のタイミングが決定的に遅れることを防止することが可能となる。このため、安定管理を実現しやすく、運転者の希望と走行の安定性の両立を容易に行うことができる。
（第３実施形態）
第３実施形態に係る走行制御装置１は、第１，第２実施形態に係る走行制御装置１とほぼ同様に構成されるものであって、第１，第２実施形態に係る走行制御装置１と比べ、将来を予測して走行制御を行う点が相違する。なお、第３実施形態においては、第１，第２実施形態と重複する部分は説明を省略し、相違点を中心に説明する。
本実施形態に係る走行制御装置１を備えた車両５の構成は、第１，第２実施形態に係る走行制御装置１を備えた車両５と同様である。また、本実施形態に係る走行制御装置１は、第１，第２実施形態に係る走行制御装置１とほぼ同様に構成され、ゲイン変更判定部（速度差分予測部）１０及び強制誘導ゲイン変更部１１の機能の一部が相違する。
本実施形態に係るゲイン変更判定部１０は、実速度に基づいて、走行予定道路の走行予定軌跡における将来の到達地点を通過する際の将来の速度と安定限界速度パターンＰ１から導出される将来の安定限界速度との差分を予測する機能を備えている。例えば、ゲイン変更判定部１０は、予測する将来がどの程度の将来であるかを規定するための先読み時間Ｔｐｒｅを設定する。例えば、先読み時間Ｔｐｒｅが５秒であれば、５秒経過時の車両状態を予測することとなる。そして、ゲイン変更判定部１０は、現在の速度Ｖｘ及び加速度ａｘが先読み時間Ｔｐｒｅ経過まで一定であると仮定して、先読み時間Ｔｐｒｅ経過時の車速Ｖｐｒｅ及び位置（先読み時間Ｔｐｒｅ中に移動する距離Ｌｐｒｅ）を推定する。すなわち、ゲイン変更判定部１０は、車両５が等加速度運動であると仮定して先読み時間Ｔｐｒｅ経過時の車速Ｖｐｒｅ及び位置Ｌｐｒｅを推定する。ゲイン変更判定部１０は、例えば、以下の式３，４を用いて車速Ｖｐｒｅ及び位置Ｌｐｒｅを推定する。
Figure 0005168420
Figure 0005168420
本実施形態に係る強制誘導ゲイン変更部１１は、将来の速度と将来の安定限界速度との差分に基づいて、強制誘導ゲインＧｐｒｅを算出する機能を有している。例えば、強制誘導ゲイン変更部１１は、第１，第２実施形態と同様にマップを用いて強制誘導ゲインＧｐｒｅを算出する。そして、強制誘導ゲイン変更部１１は、第１，第２実施形態で求めた強制誘導ゲインＧＫを強制誘導ゲインＧｎｏｗとすると、強制誘導ゲインＧｎｏｗと強制誘導ゲインＧｐｒｅとを比較して、走行の安定性を重視した走行制御となるように、両者のうち大きな強制誘導ゲインを採用する機能を有している。その他の機能は、第１，２実施形態に係る強制誘導ゲイン変更部１１と同様である。
次に、第３実施形態に係る走行制御装置１の動作について説明する。図１１は、第３実施形態に係る走行制御装置１が行う介入ゲイン調整動作を示すフローチャートである。図１１に示す制御処理は、例えば、図２に示す制御処理実行後であって、図４に示すＳ２８の走行制御処理前に実行される。なお、安定限界速度パターンＰ１、目標速度パターンＰ２については、図２に示す制御処理により生成されるものとし、図４に示す制御処理によって走行制御が行われるものとする。また、図９を用いて強制誘導ゲインＧｎｏｗが生成されているものとする。そして、図１１では、速度を用いて走行制御を行う場合を説明する。
図１１に示すように、ゲイン変更判定部１０は、先読み時間Ｔｐｒｅの設定処理から開始する（Ｓ５０）。Ｓ５０の処理では、ゲイン変更判定部１０が、所定の先読み時間Ｔｐｒｅを設定する。Ｓ５０の処理が終了すると、車両状態推定処理へ移行する（Ｓ５２）。
Ｓ５２の処理では、ゲイン変更判定部１０が、先読み時間Ｔｐｒｅ経過時の車両状態を推定する。ゲイン変更判定部１０は、現在の実車速Ｖｘ、加速度ａｘ及び現在位置Ｌ２を入力する。そして、上述した式３及び式４を用いて将来の車速Ｖｐｒｅ及び移動距離Ｌｐｒｅを算出する。例えば、図１２に示すように、安定限界速度パターンＰ１、目標速度パターンＰ２が設定されており、現在位置がＬ２であるとする。この場合、ゲイン変更判定部１０は、移動距離Ｌｐｒｅを用いて先読み時間Ｔｐｒｅ経過時の将来の位置Ｌ３を算出する。Ｓ５２の処理が終了すると、速度判定処理へ移行する（Ｓ５４）。
Ｓ５４の処理では、ゲイン変更判定部１０が、将来の安定限界速度Ｖｓｐｒｅと将来の実速度Ｖｐｒｅとの差分の絶対値が所定値以上であるか否かを判定する。ゲイン変更判定部１０は、図１２に示すように、安定限界速度パターンＰ１及びＳ５２の処理で算出された位置Ｌ３を用いて、先読み時間Ｔｐｒｅ経過時における安定限界速度Ｖｓｐｒｅを算出する。そして、ゲイン変更判定部１０は、安定限界速度ＶｓｐｒｅとＳ５２の処理で算出された将来の車速Ｖｐｒｅとの差分の絶対値が所定値以上であるか否かを判定する。Ｓ５４の処理において、ゲイン変更判定部１０により、算出された差分の絶対値が所定値以上であると判定された場合には、ゲイン算出処理へ移行する（Ｓ５６）。
Ｓ５６の処理では、強制誘導ゲイン変更部１１が、先読み情報に基づいた強制誘導ゲインＧｐｒｅを算出する。ここで、例えば、誘導ゲイン変更部１１は、上述した式１，２を用いて介入ゲインを調整しているとする。この場合、誘導ゲイン変更部１１は、例えば図１０に示すマップを用いて強制誘導ゲインＧｐｒｅを算出する。Ｓ５６の処理が終了すると、誘導ゲイン決定処理へ移行する（Ｓ６０）。
Ｓ６０の処理では、強制誘導ゲイン変更部１１が、現在の強制誘導ゲインＧｎｏｗと先読み情報に基づいた強制誘導ゲインＧｐｒｅとを比較して、大きい方を強制誘導ゲインＧＫとして設定する。強制誘導ゲイン変更部１１は、図９に示す制御処理により生成された強制誘導ゲインＧｎｏｗと、Ｓ５６（Ｓ５８）の処理で算出された強制誘導ゲインＧｐｒｅとを比較して、大きい方を強制誘導ゲインＧＫとして設定する。Ｓ６０の処理が終了すると、図１１に示す制御処理を終了する。
一方、Ｓ５４の処理において、強制誘導ゲイン変更部１１により、算出された差分の絶対値が所定値以上でないと判定された場合には、走行制御部２２が用いる介入ゲインを変更しない（Ｓ５８）。例えば、誘導ゲイン変更部１１が上述した式１，２を用いて介入ゲインを調整している場合には、誘導ゲイン変更部１１は、図１０に示すように強制誘導ゲインＧＫを１とする。Ｓ５８の処理が終了すると、誘導ゲイン決定処理へ移行し（Ｓ６０）、強制誘導ゲインＧｎｏｗと強制誘導ゲインＧｐｒｅとを比較して大きい方を強制誘導ゲインＧＫとして設定する．
以上で図１１に示す制御処理を終了する。図１１に示す制御処理を実行することにより、将来の情報を用いて将来の事象が予測され、予測された事象に基づいて現在の走行制御が調整される。このため、現在又は将来において、実車速が安定限界車速に近づく可能性がある場合には、運転者の要求が反映されやすい走行制御から車両側の誘導がより強い走行制御へと変更することができる。
上述したように、第３実施形態に係る走行制御装置１によれば、将来の車速Ｖｐｒｅと安定限界速度パターンから導出される将来の安定限界速度Ｖｓｐｒｅとの差分を用いて、将来において走行の安定を満たす速度範囲にあるか否かを判定することができる。このように、安定限界速度パターンという先読み情報を有する利点を十分に生かすことで、例えば急激なカーブ半径の変化等によって安定限界速度が急激に変化する場合であっても、走行制御の介入のタイミングが遅れることを回避することができるとともに、安定管理を実現し易くすることが可能となる。よって、走行の安定性を予測して検証しながらユーザの希望する運転条件を満たすことができる。
なお、上述した実施形態は本発明に係る走行制御装置の一例を示すものである。本発明に係る走行制御装置は、実施形態に係る走行制御装置に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で、各実施形態に係る走行制御装置を変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。
例えば、上述した各実施形態では、速度パターン又は加速度パターンを用いて走行制御を行う例を説明したが、速度パターンを用いた制御において速度パターンを加速度パターン又はジャークパターンに替えて行ってもよいし、加速度パターンを用いた制御において加速度パターンを速度パターン又はジャークパターンに替えて行ってもよい。
また、上述した各実施形態では、安定限界速度パターンＰ１の算出方法について説明したが、これに限られるものではない。例えば、安定限界速度パターンＰ１を道路曲率のみ用いて生成したり、道路形状のみ用いて生成したりしてもよい。すなわち、本実施形態に係る走行制御装置１は、安定限界速度パターンＰ１の生成手法に関らず効果を奏することができる。
また、上述した各実施形態では、目標速度パターンＰ２の算出方法について説明したが、これに限られるものではない。例えば、目標速度パターンＰ２を他の手法により生成してもよいし、必ずしも安定限界速度パターンＰ１を生成した後に目標速度パターンＰ２を生成する必要はない。すなわち、本実施形態に係る走行制御装置１は、目標速度パターンＰ２の生成手法に関らず効果を奏することができる。
１…走行制御装置、２…ＥＣＵ、５…車両、１０…ゲイン変更判定部（取得部、走行制御調整部）、１１…強制誘導ゲイン変更部（走行制御調整部）、２０…安定限界速度パターン生成部、２１…目標速度パターン生成部、２２…走行制御部、２３…加減速制御部。

Claims (5)

  1. 車両の走行を制御する走行制御装置であって、
    前記車両が走行予定道路を逸脱することなく走行可能な上限速度を示す安定限界速度パターンを取得する取得部と、
    前記安定限界速度パターン及び実速度に基づいて、目標速度を示す目標速度パターンを用いて行われる走行制御を調整する走行制御調整部と、
    を備え、
    前記目標速度パターンは、運転者の希望の運転条件を満たす理想速度パターンを用いて生成されること、
    を特徴とする走行制御装置。
  2. 前記安定限界速度パターンは、前記走行予定道路の複数の道路曲率に基づいて生成される請求項１に記載の走行制御装置。
  3. 前記走行制御調整部は、実速度と前記安定限界速度パターンから導出される上限速度との差分が所定値以上である場合と所定値未満である場合とで、走行制御が介入する程度を変更する請求項２に記載の走行制御装置。
  4. 前記走行制御調整部は、実速度と前記安定限界速度パターンから導出される上限速度との差分に応じて走行制御が介入する程度を連続的に変更する請求項３に記載の走行制御装置。
  5. 実速度に基づいて、前記走行予定道路の走行予定軌跡における将来の到達地点を通過する際の将来の速度と前記安定限界速度パターンから導出される将来の上限速度との差分を予測する速度差分予測部を備え、
    前記走行制御調整部は、将来の速度と前記安定限界速度パターンから導出される将来の上限速度との差分が所定値以上である場合と所定値未満である場合とで、走行制御が介入する程度を変更する請求項１〜４の何れか一項に記載の走行制御装置。
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