JP6364580B2 - 車両の走行を制御するためのアクティブステアリングシステム及び方法 - Google Patents

Description

（関連出願への相互参照）
本出願は、２０１４年３月５日提出の米国仮出願第６１／９４８、１９３号、及び、２０１４年１１月４日提出の米国非仮出願第１４／５３２、６１４号の利益を主張する。これらの開示全体は参照によってこの出願に組込まれる。

本開示は、アクティブステアリング安全システムにおいて、衝突回避のための時間を改善する車両の制御システムに関する。

本セクションは、本開示に関連する背景技術を提示するが、それは必ずしも従来技術に該当しない。

車両機能の制御の自動化において、アクティブステアリングシステムは、車両がドライバーから独立して自立性及び権限を持つことを可能にしている。これが安全性についての利点を生み出す１つの場面は、おそらく先行車両の急停止によって、先行車両との事故の確率が高くなる危機的な状況において、車両がドライバーによるステアリング操作に優先できるようにすることによる場面である。これらの状況において、そして今日の技術によると、今日の車両は、どの車両が前方に位置しているか、そして、それの短期的な可能性の高い走行経路及び速度を特定することができる。

現在のいくつかの技術は、衝突を回避するために車両を能動的に操舵することと関連している。これらの技術は、とりわけ、制御対象車両の前方の先行車両を検出して考慮するものである。これらの技術は、先行車両が唯一の障害物であり、且つ、隣接する障害物を考慮することなく、車両を操舵するために利用可能な隣接車線があるものと想定している。これらの技術は、隣接車線が実際に利用可能であるか、又は、材質又は天気のように車両の車輪と車線道路との間の摩擦係数に影響を与える隣接車線のタイプや状態を考慮していない。また、これらの技術は、隣接車線の幅、及び、突然の操舵により車両が隣接車線の境界線内に安全に留まることなく、隣接車線を横切ってしまう可能性を十分に考慮していない。

このセクションは本開示の一般的な概要を提供するものであり、その全範囲又はその特徴の全ての包括的な開示ではない。

本教示は、車両を制御するためのアクティブステアリングシステムを提供する。このシステムは、少なくとも１つのセンサと、制御モジュールと、を含んでいる。少なくとも１つのセンサは、先行障害物を検出するように構成される。制御モジュールは、少なくとも１つのセンサから信号を受信し、操舵プロファイルを決定し、その操舵プロファイルに基づき車線変更の操作を実行するように構成されている。操舵プロファイルは、車両を現在車線から隣接車線へと操縦するための、複数の操舵角度、及び、対応する車両位置を含んでいる。操舵角度は、乗員快適閾値以上に車両の加速度を増加させないように算出される。そして、制御モジュールは、車両と先行障害物との間の距離、及び、先行障害物との相対速度を判定し、これらの距離及び相対速度に基づき、車両と先行障害物との間の衝突を避けるために必要な減速度を算出する。さらに、制御モジュールは、車両が利用可能な減速度を算出し、車両と前記先行障害物との間の衝突を避けるために必要な減速度と、車両が利用可能な減速度とを比較する。制御モジュールは、衝突を避けるために必要な減速度が利用可能な減速度よりも大きい場合、車線変更が必要と判定する。

本教示は、さらに、道路における現在車線を走行している車両を能動的に制御する方法を提供する。この方法は、制御モジュール、及び、先行障害物を検出するセンサを備える車両に適用される。この方法は、センサが少なくとも１つの信号を制御モジュールに送信することを含む。この方法は、センサの信号に基づき車線変更が必要であるかを制御モジュールが判定することを含む。この方法は、隣接車線が利用可能であるかを制御モジュールが判定することを含む。この方法は、制御モジュールが、乗員快適閾値以上に車両の加速度を増加させないように、車両を現在車線から隣接車線へと操縦するための、複数の操舵角度、及び、対応する車両位置を含む操舵プロファイルを算出することを含む。この方法は、制御モジュールが、操舵プロファイルに基づいて車線変更の操縦を行うために、車両のステアリングシステムを制御することを含む。そして、制御モジュールにて実行される車線変更が必要か否かを判定するステップは、車両と先行障害物との間の距離、及び、先行障害物との相対速度を判定すること、車両と先行障害物との間の衝突を避けるために必要な減速度を算出すること、車両が利用可能な減速度を算出すること、及び、車両と先行障害物との間の衝突を避けるために必要な減速度と、車両が利用可能な減速度と、を比較することを含む。

その他の適用可能分野は、本明細書の説明から明らかとなろう。本概要の説明及び具体例は単に例示を目的としており、本開示の範囲を限定することを意図していない。

ここに記載の図面は選択された実施形態を例示する目的のためのものであり、全ての可能な実施例を示すものではなく、また、本開示の範囲を限定することを意図していない。

ステアリングやブレーキシステムといった、車両のシステムを能動的に制御するための制御システムを備えた車両の概略図である。 道路上における図１の車両及び他の車両を示す例示的な道路の概略図である。 車線変更が必要であるか否かを判定するステップ、及び、隣接車線が利用可能であるか否かを判定するステップを含む、図１の制御システムにより用いられ、車両を制御するフローチャートである。 先行車両を避けるための十分な距離を決定するステップを含む、図３のフローチャートにおける車線変更が必要か否かを示すステップのフローチャートである。 図４のフローチャートにおける先行車両を避けるための十分な距離を決定するステップのフローチャートである。 図３のフローチャートにおける隣接車線が利用可能であるか否かを判定するステップのフローチャートである。

複数の図面にわたって、対応する参照符号は、対応する部分を示している。

例示的な実施形態が、添付の図面を参照してより詳細に説明される。

図１を参照すると、車両１０は、一対の第１車輪１４、一対の第２車輪１８、制御システム２２、ブレーキシステム２６、及び、ステアリングシステム３０を備えていることが概略的に示されている。車両１０は、どのような種類の陸用車両であってもよく、例えば、自動車、トラック、バス、ＲＶ、軍事用車両、農業用車両、又は、商業用車両である。車両１０は、自動制御車両、又は、通常は人間の運転手（図示せず）によって制御されるが、制御システム２２が運転手による車両の操作を補うか、又は、運転手による操作に優先するように構成された車両である。車両の動力は、例えば内燃機関、１つ又は複数の電気モータ、又は、これらの組み合わせといった、適した手段により供給される。

一対の第１車輪１４は、ステアリングシステム３０と連結された一対の前輪であり、車両を操舵するように構成される。また、一対の第１車輪１４は、例えば、前輪駆動車両、全輪駆動車両、又は、四輪駆動車両の駆動輪とすることができる。一対の第２車輪１８は、後輪であり、後輪駆動車両、全輪駆動車両、又は四輪駆動車両の駆動輪とすることができ、また、前輪駆動車両における非駆動輪とすることもできる。

制御システム２２は、複数のセンサ５０、データベース５４、及び、制御モジュール５８を含んでいる。複数のセンサ５０は、車両の操作における様々なパラメータを検出するセンサを含んでおり、例えばこのパラメータは、車両の地理的な位置、車道における位置、車線における位置、速度、軌道、加速度、操舵角度、ブレーキの作動、エンジンの速度、エンジンの温度、及び、ブレーキの温度を含んでいる。また、複数のセンサ５０は、車両の周囲における様々なパラメータを検出するセンサを含んでおり、例えばこのパラメータは、車両１０の走行路面のタイプ及びサイズ、車両１０に隣接する走行路面の存在、タイプ及びサイズ、車両の車線又は隣接車線における他の車両や障害物の存在、位置、速度及び加速度、及び、気象状態を含んでいる。これらのセンサ例としては、例えば、global positioning system（ＧＰＳ）センサ、近接センサ、レーダセンサ、laser or light detection and ranging（ＬＩＤＡＲ）センサ、カメラ、加速度計、ジャイロスコープ、慣性測定ユニット、雨又は水センサ、及び、温度センサがある。

他の車両について終始言及されているが、このシステムは、歩行者、自転車利用者、壁、木、道路標識、街灯、又は他の障害物を検出して応答するように構成されていることが理解されるであろう。隣接車線について終始言及されているが、隣接車線は、車両を支持して走行可能な面であると理解され、例えば、走行車線、路肩（舗装又は未舗装）、バイク車線、歩道、中央分離帯である。車両１０内に概略的に示しているが、センサ５０は、車両１０の外部又は内部といったようにセンサのタイプに応じて適切に車両１０に位置しているか、又は、車両１０における様々な要素の中に位置している。例えば、近接センサは車両１０の外部に位置し、又は、ブレーキセンサはブレーキシステム２６内に位置している。センサ５０の夫々は、下記に示されるように、制御モジュール５８によって受信及び使用されるための信号を出力するように構成されている。

データベース５４は、地図、道路情報、速度制限、天気情報、乗員快適値、操舵又はブレーキの最大レート、及び、車輪１４，１８と関連する異なる路面のタイプの摩擦係数等といった様々な制御入力値に対し、予め決められた値を格納するように構成されている。乗員快適値は、例えば、乗員が容認できる前後方向又は横方向の加速度の値である。乗員快適値は、特定の乗員に基づき、又は、例えば、スポーツモードでは高い閾値、又は、快適モードでは低い閾値といった具合に、車両１０における他の設定に基づき調整されうる。データベース５４に格納されている値は、データベース５４に予めプログラムされているか、又は、無線通信により周期的又は連続的にアップデートされる。データベース５４は、下記に示されるように、要求された値を制御モジュール５８へ出力するように構成される。データベース５４は、どのようなタイプの電子データ格納媒体であってもよく、例えば、ハードドライブ、ソリッドステートメモリ、フラッシュドライブ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、又は、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）とされる。データベース５４は車両１０の中に位置しているように説明及び描写されているが、例えば、リモートサーバー（図示せず）に配置されるか、又は、インターネットを介してアクセス可能にされるように、データベース５４が車両１０と離れた位置にあって無線通信を介してアクセス可能とされていてもよい。

制御モジュール５８は、データベース５４、及び、１つ又は複数のセンサ５０から電気信号の形態の情報データを受信するように構成されている。制御モジュール５８は、運転手の操作なしに車両を能動的に制御するために、ステアリングシステム３０及びブレーキシステム２６を制御するための制御信号を出力するように構成される。また、制御モジュール５８は、車両エンジン（図示せず）のエンジン速度、又は、他の動力源を制御するように構成される。

ブレーキシステム２６は、車両１０を減速するため、又は、牽引損失を抑制して車両１０の安定性を制御するために、１つ又は複数の車輪１４，１８の回転を阻止するように構成されている。提供された例において、ブレーキシステム２６は、４つの車輪１４，１８の夫々に設けられたブレーキ７０を含んでいる、しかしながら他の構成が用いられてもよい。ブレーキシステム２６は、運転手によって機械的又は電気的に制御可能とされ、且つ、制御モジュール５８により自動制御可能に構成される。ブレーキシステム２６は、例えば、摩擦ディスク又はドラム、回生ブレーキ、電磁ブレーキ、又は、空気ブレーキといった、どのようなタイプのブレーキ装置を含んでいてもよい。

ステアリングシステム３０は、車両１０の操舵を制御するために一対の第１車輪１４における操舵角度１１０を制御するように構成されたステアリング機構９０を含んでいる。操舵角度１１０は、一対の第１車輪１４が前方直進に進む位置に対して左又は右に曲がる角度である。ステアリングシステム３０は、運転手によって機械的又は電気的に操作可能に構成され、且つ、制御モジュール５８によって自動制御可能とされている。ステアリング機構９０は、例えば、ラックアンドピニオン機構、又は、リサーキュレイティングボール機構といった、いずれの適切なタイプのステアリング機構であってもよい。

図２をさらに参照すると、車両１０が走行する例示的な道路２１０の概略図が示されている。提供された例において、車両１０は、矢印２１４が示す方向に走行している。車両１０は、第１位置Ａに描写されており、これは、車両１０が道路２１０の現在車線２１８において位置する場所である。また、道路２１０は、隣接車線２２２を有している。車両１０は、破線に示す第２位置Ｂにも描写されている。車両１０は、下記に示されるように、車線変更の実施後、隣接車線２２２において第２位置Ｂで走行する。先行車両２２６は、現在車線２１８に存在している。先行車両２２６は、車両１０の先に位置している。隣接先行車両（隣接先行障害物）２３０は、隣接車線２２２において車両１０の先に存在している。隣接後続車両（隣接後続障害物）２３４は、隣接車線２２２において車両１０の後ろに存在している。さらに他の車両（図示せず）が道路２１０に存在してもよく、そして、互いに関連する車両２２６，２３０，２３４の位置は図２に示すものと異なっていてもよいことが理解されるであろう。

図３をさらに参照すると、車線変更の際に車両１０を自動制御するために制御モジュール５８によって用いられるフローチャートのロジックルーチン３１０が示されている。ロジックルーチン３１０は、連続的に実行するか、運転者の入力、又は、１つ又は複数のセンサ５０による特定の状態の検出をきっかけに開始される、この特定の状態とは、例えば、他の車両２２６，２３０，２３４又は障害物に関連する車両１０の速度や位置である。ステップ３１４において制御モジュール５８は、センサ５０から入力信号を受信する。ルーチン３１０は、センサ５０から入力信号を受信した後、ステップ３１８に進む。ステップ３１８において制御モジュール５８は、その時点で車線変更が必要か否かを判定する。

図４をさらに参照すると、ロジックルーチン３１０における図３のステップ３１８、すなわち車線変更が必要か否かを判定する処理が、より詳細に示されている。ステップ４１０において制御モジュール５８は、隣接車線２２２のように現在車線２１８に隣接する走行可能な路面が存在するか否かを判定するために、センサ５０から受信した信号を分析する。制御モジュール５８が、走行可能な隣接車線２２２が存在しないと判定すると、ルーチン３１０は、ステップ４１４に進み、隣接車線２２２無しでは、車線変更が安全に行い得ないため、車線変更が必要ではないことを出力する、これは、制御モジュール５８は、車両１０と同じ方向２１４に走行が行われる車線と、反対方向に走行が行われる車線、すなわち反対車線（図示せず）と、を区別可能に構成されている。この構成により、制御モジュール５８は、反対車線を、車線変更するための走行可能な路面ではないとして無視するように構成される。

隣接車線２２２が存在していると制御モジュール５８が判定すると、ルーチン３１０はステップ４１８に進み、この処理において制御モジュール５８は、先行車両２２６（又は障害物）に対する相対速度及び距離を判定する。制御モジュール５８は、センサ５０からの入力信号に基づき、先行車両２２６に対する相対速度及び距離を判定することができる。例えば、センサ５０は、車両１０の速度を判定し、そして、センサ５０は、先行車両２２６の速度を判定する。制御モジュール５８は、相対速度を判定するために、先行車両２２６の速度から車両１０の速度を減じる。センサ５０は、先行車両２２６までの距離２５０（図２）を判定し、この距離の値を示す信号を制御モジュール５８に送信する。

ルーチン３１０は、先行車両２２６に対する相対速度及び距離２５０を判定した後、ステップ４２２に進む。ステップ４２２において制御モジュール５８は、先行車両２２６との衝突を回避するために必要とされる車両１０が停止するためのレート、つまり減速度を算出するために、ステップ４１８で判定された先行車両２２６に対する車両１０の相対距離、及び、先行車両２２６に対する距離２５０を用いる。

ルーチン３１０は、先行車両２２６との衝突を回避するために必要とされる減速度を算出した後、ステップ４２６に進む。ステップ４２６において制御モジュール５８は、現在車線２１８及び隣接車線２２２の摩擦係数を見積もる。制御モジュール５８は、データベース５４に格納されたデータ、及び、センサ５０から受信した信号に基づき摩擦係数を見積もることができる。例えば、データベース５４は、異なる路面及び状態に応じて記憶された異なる摩擦係数を有しており、制御装置は、現在車線２１８及び隣接車線２２２の路面及び状態を判定するためにセンサ５０又はデータベース５４からの入力を用いることができる。例えば、データベース５４に格納されたＧＰＳ又は地図データは、現在車線２１８及び隣接車線２２２における路面の材質に関する情報を含んでいる。データベース５４に格納された天気データは、例えば、路面が濡れている、又は、凍っているときなどに、摩擦係数の値を修正するのに用いられる。これに代えて、又は、これに加えて、センサ５０は、例えば、カメラ、水センサ、又は、温度センサを有し、路面のタイプ及び状態を検出するように構成され得る。現在車線２１８の摩擦係数は隣接車線２２２の摩擦係数と異なることもあり得ることが理解されるであろう。

ルーチン３１０は、摩擦係数を見積もった後、ステップ４３０に進む。ステップ４３０において制御モジュール５８は、利用可能な停車するためのレート、すなわち減速度を算出する。利用可能な減速度は、現在車線２１８の路面において車両１０が安全に減速可能な減速度である。利用可能な減速度は、車両１０の速度、及び、車輪１４，１８と路面との摩擦係数に基づき算出される。

ルーチン３１０は、利用可能な減速度を算出した後、ステップ４３４に進む。ステップ４３４において制御モジュール５８は、利用可能な減速度と、先行車両２２６との衝突を回避するために必要とされる減速度と、を比較する。利用可能な減速度が必要とされる減速度よりも大きい場合、ルーチン３１０はステップ４１４に進み、車両１０が衝突を回避するために安全に減速することができるので、車線変更が必要ないことを出力する、
制御モジュール５８が、利用可能な減速度が必要とされる減速度よりも大きくないと判定すると、ルーチン３１０はステップ４３８に進む。ステップ４３８において制御モジュール５８は、先行車両２２６を避けるために必要とされる車両１０と先行車両２２６との間の十分な距離を決定する。

図５をさらに参照すると、ロジックルーチン３１０における図４のステップ４３８、すなわち先行車両２２６を避けるための十分な距離を決定する処理が、より詳細に示されている。ステップ５１０において制御モジュール５８は、現在車線２１８の幅２５４（図２）を判定し、そして、隣接車線２２２における外側境界２６２（図２）までの横方向距離２５８（図２）を判定する。外側境界２６２は、現在車線２１８から遠い方の隣接車線２２２の境界である。制御モジュール５８は、センサ５０からの入力信号、又は、データベース５４に格納されたデータに基づき、現在車線２１８の幅２５４を判定する。隣接車線２２２における外側境界２６２までの横方向距離２５８は、車両１０が隣接車線２２２の外側境界２６２に到達するまでに横方向に移動するのに要する距離である。制御モジュール５８は、センサ５０からの入力信号、又は、センサ５０からの入力信号とデータベース５４に格納された情報との組み合わせに基づき、隣接車線２２２における外側境界２６２までの横方向距離２５８を判定することができる。

ルーチン３１０は、隣接車線２２２における外側境界２６２までの横方向距離２５８を判定した後、ステップ５１４に進む。ステップ５１４において制御モジュール５８は、現在車線２１８及び隣接車線２２２における最大操舵速度を判定する。最大操舵速度は、ステアリングシステム３０がトラクションを失うことなく車輪１４の操舵角度１１０（図１）を変化させることができる値の最大速度である。最大操舵速度は、車両１０の速度、現在の操舵角度１１０、及び、車輪１４と現在車線２１８及び隣接車線２２２の路面との摩擦係数に依存する。現在車線２１８における最大操舵速度は、隣接車線２２２における最大操舵速度と異なることもあり得ることが理解されるであろう。

ルーチン３１０は、最大操舵速度を判定した後、ステップ５１８に進む。ステップ５１８において制御モジュール５８は、車両１０が先行車両２２６を避けるために移動しなければならない横方向距離２６６（図２）を判定する。制御モジュール５８は、先行車両２２６の相対的な横方向位置を検出するセンサ５０から受信した信号を分析することで、車両１０が先行車両２２６を避けるために必要な横方向距離２６６を判定する。先行車両２２６を避けるのに必要な横方向距離２６６は、車両１０の隣接車線２２２から離れている外縁２７０から、先行車両２２６の隣接車線２２２に近接している内縁２７４までの距離である。

ルーチン３１０は、先行車両２２６を避けるために必要な横方向距離２６６を判定した後、ステップ５２２に進む。ステップ５２２において制御モジュール５８は、乗員の快適要件を超えることなく、且つ、隣接車線２２２の外側境界２６２を超えることなしに、車線変更を行うために十分である、車両１０と先行車両２２６と間の十分な距離を算出する。この快適要件は、上記したように、データベース５４に格納された加速度の最大値である。

ルーチン３１０は、図５のステップ５２２において車線変更のための十分な距離を算出した後、図４のステップ４４２に進む。ステップ４４２において制御モジュール５８は、先行車両２２６までの距離２５０と、車線変更する際に先行車両２２６を避けるために十分な距離と、を比較する。先行車両２２６までの距離２５０が、車線変更する際の先行車両２２６を避けるために十分な距離よりも短い場合、ルーチン３１０は、ステップ４１４に進み、快適なレベルの範囲内で、又は、隣接車線２２２の外側境界２６２を超えることなく車線変更するには、車両１０及び先行車両２２６の間に十分な空間がないので、車線変更は必要ないことを出力する、
先行車両２２６までの距離２５０が、車線変更する際において先行車両２２６を避けるために十分な距離よりも短くない場合、ルーチン３１０はステップ４４６に進み、車線変更が必要であることを出力する。要約すると、隣接車線２２２が存在し、車両１０が先行車両２２６を避けるために減速することができず、且つ、車両１０と先行車両２２６との間の距離が、隣接車線２２２の外側境界２６２を超えることなしに、そして、乗員快適レベルを超えることなしに、車線変更を行うのに十分である場合に、車線変更が必要であると判定される。

図３に戻り、図４のステップ４１４において判定されたように、車線変更が必要ではない場合、ルーチン３１０はステップ３２２に進む。ステップ３２２においてルーチン３１０は終了する。その代わりに、ステップ３２２では、ステップ３１４へ戻ることでルーチン３１０を再び開始させてもよい。車線変更が必要であると判定されると、ルーチン３１０はステップ３２６に進む。ステップ３２６において制御モジュール５８は、隣接車線２２２が、車両１０が進入するのに実際に利用可能であるか否かを判定する。

図６をさらに参照すると、ロジックルーチン３１０における図３のステップ３２６、すなわち隣接車線２２２が利用可能であるか否かを判定する処理が、より詳細に示されている。ステップ６１０において制御モジュール５８は、例えば隣接先行車両２３０又は隣接後続車両２３４のように、隣接車線２２２において車両が検出されるかどうかを調べる。隣接車線２２２の車両は、センサ５０によって検出され得る。隣接車線２２２において車両が検出されない場合、ルーチン３１０は、ステップ６１４に進み、隣接車線が利用可能であることを出力する。

隣接車線２２２においた車両が検出された場合、ルーチン３１０はステップ６１８に進む。ステップ６１８において制御モジュール５８は、車両１０と他の隣接車両との前後方向の距離を判定する。提示された例において、センサ５０は、車両１０と隣接先行車両２３０との間の距離である隣接先行距離２７８（図２）、及び、車両１０と隣接後続車両２３４との間の距離である隣接後続距離２８２（図２）を検出する。

ルーチン３１０は、隣接先行距離２７８及び隣接後続距離２８２を判定した後、ステップ６２２に進む。ステップ６２２において制御モジュール５８は、安全先行距離と安全後続距離とを決定する。安全先行距離とは、安全考慮事項に基づき許容される車両１０と隣接先行車両２３０との間の最短距離である。安全後続距離とは、安全考慮事項に基づき許容される車両１０と隣接後続車両２３４との間の最短距離である。安全考慮事項は、例えば、乗員快適値、車両１０の速度、隣接先行車両２３０の速度、隣接車線２２２における道路のタイプと状態、及び、隣接車線２２２の摩擦係数を含むことができる。安全考慮事項の値は、データベース５４に格納されるか、又は、センサ５０によって決定される。

ルーチン３１０は、安全先行距離及び安全後続距離を決定した後、ステップ６２６に進む。ステップ６２６において制御モジュール５８は、隣接先行距離２７８と安全先行距離とを比較する。センサ５０の検出範囲内に隣接先行車両２３０がない場合、ルーチン３１０は、ステップ６２６を抜かして、ステップ６３０に進むことが理解されるであろう。

ルーチン３１０は、隣接先行距離２７８が安全先行距離よりも長くない場合、ステップ６３４に進む。ステップ６３４において制御モジュール５８は、車両の速度を安全に低下させられるか否かを判定する。車両の速度を安全に低下させられない場合、ルーチン３１０はステップ６３８に進む。制御モジュール５８が、トラクションを失うことなくブレーキ７０を安全に作動させることができる場合、車両の速度を安全に低下させることができる。他の要因、例えば、減速することで車両１０が追突されるような距離で、車両（図示せず）が現在車線において車両１０の後に位置することなども考慮されうる。ステップ６３８においてルーチン３１０は、車両１０が隣接車線２２２に安全に進入するには隣接先行車両２３０が前後方向において車両１０と近すぎるので、隣接車線２２２が利用可能でないことを出力する、これは、
車両１０が安全に減速できる場合、ルーチン３１０は、ステップ６４２に進む。ステップ６４２において制御モジュール５８は、車両１０を減速させるべく、ブレーキ７０を作動させるために、信号をブレーキシステム２６へ送信する。ブレーキシステム２６は、複数のブレーキ７０を一緒に作動させることができ、あるいは、個々のブレーキ７０を独立して作動させることもできる。ブレーキシステム２６が車両１０を予め決められた量だけ速度を低下させた後、又は、ブレーキ７０が予め決められた時間だけ作動された後、ルーチン３１０は、隣接車両２３０、２３４との距離を再び判定するために、ステップ６１８へ復帰する。

ステップ６２６に戻り、制御モジュール５８が、隣接先行距離２７８が安全先行距離よりも長いと判定すると、ルーチン３１０はステップ６３０に進む。ステップ６３０において制御モジュール５８は、隣接後続距離２８２と安全後続距離とを比較する。センサ５０の検出範囲内に隣接後続車両２３４がない場合、ルーチン３１０はステップ６３０を抜かして、ステップ６４６に進むことが理解されるであろう。

隣接後続距離２８２が安全後続距離よりも長くない場合、ルーチン３１０は、車両１０が隣接車線２２２に安全に進入すには隣接後続車両２３４が前後方向において車両１０と近すぎるので、隣接車線２２２が利用可能でないことを出力するためにステップ６３８に進む。隣接後続距離２８２が安全後続距離よりも長い場合、ルーチン３１０はステップ６４６に進む。

ステップ６４６において制御モジュール５８は、隣接先行車両２３０の相対速度、及び、隣接後続車両２３４の相対速度を判定する。隣接先行車両２３０の相対速度は、隣接先行車両２３０の速度から車両１０の速度を減じたものである。隣接後続車両２３４の相対速度は、隣接後続車両２３４の速度から車両１０の速度を減じたものである。隣接先行車両２３０及び隣接後続車両２３４の速度は、センサ５０によって判定できる。

隣接先行車両２３０及び隣接後続車両２３４の相対速度が判定された後、ルーチン３１０はステップ６５０に進む。ステップ６５０において制御モジュール５８は、隣接先行距離２７８が安全先行距離よりも長いままである時間、及び、隣接後続距離２８２が安全後続距離よりも長いままである時間を算出する。制御モジュールは、これらの時間を、隣接先行車両２３０の相対速度、及び、隣接後続車両２３４の相対速度に基づき算出することができる。

ルーチン３１０は、隣接先行距離２７８が安全先行距離よりも長いままである時間、及び、隣接後続距離２８２が安全後続距離よりも長いままである時間を算出した後、ステップ６５４に進む。ステップ６５４において制御モジュール５８は操舵プロファイル２８６（図２）を算出する。操舵プロファイル２８６は、隣接車線の外側境界２６２を超えることなく、且つ、乗員の快適レベルを超えることなく、車両１０が現在車線２１８から隣接車線２２２へ車線変更する場合に用いる操舵角度１１０（図１）及び車両位置を含んでいる。制御モジュール５８は、複数の可能な操舵プロファイル２８６を算出する。例えば、これらの操舵プロファイル２８６は、危機的操舵プロファイル、通常操舵プロファイル、及び、最大快適操舵プロファイルを含むことができる。危機的操舵プロファイルは、乗員快適値が最も低くなるように算出される。最大快適操舵プロファイルは、乗員快適値が最も高くなるように算出される。通常操舵プロファイルは、危機的操舵プロファイルと最大快適操舵プロファイルとの中間である。操舵プロファイルは、データベース５４に格納されるか、又は、一時的な記憶装置に保持される。

ルーチン３１０は、操舵プロファイル２８６を算出した後、ステップ６５８に進む。ステップ６５８において制御モジュール５８は、操舵プロファイル２８６に基づき、車線変更を完了するのに掛かる時間を算出する。

制御モジュール５８は、車線変更を完了するのに必要な時間を算出した後、ステップ６６２に進む。ステップ６６２において制御モジュール５８は、車線変更が完了するのに必要な時間を、隣接先行距離２７８が安全先行距離よりも長いままである時間、及び、隣接後続距離２８２が安全後続距離よりも長いままである時間と比較する。

車線変更が完了するのに必要な時間が、隣接先行距離２７８が安全先行距離よりも長いままである時間以上である場合、及び、隣接後続距離２８２が安全後続距離よりも長ままである時間以上である場合、ルーチン３１０はステップ６３８に進み、隣接先行車両２３０と隣接後続車両２３４のどちらかが、車両１０に近づき過ぎる前に、車線変更を完了できないので、隣接車線が利用可能ではないことを出力する。

車線変更を完了するのに必要な時間が、隣接先行距離２７８が安全先行距離よりも長いままである時間よりも短く、且つ、隣接後続距離２８２が安全後続距離よりも長いままである時間よりも短い場合、ルーチン３１０はステップ６１４に進み、車両１０が安全に車線変更を完了できるので、隣接車線が利用可能であることを出力する、このように制御モジュール５８は、車両が安全に車線変更できるか否かを判定する際、隣接後続車両２３４及び隣接先行車両２３０の将来の位置を考慮する。車両１０の両側に車線があるように２番目の隣接車線（図示せず）がある場合、制御モジュール５８は、同様に、２番目の隣接車線の利用可能性を調べ、操舵プロファイル２８６における安全及び快適さの上限が許容できるものであれば２番目の隣接車線を選択する。

図３のステップ３２６に戻って、図６のステップ６３８で判定されたように隣接車線が利用可能でない場合、ルーチン３１０は、ステップ３２２に進み、上記したように終了するか又は再び開始する。図６のステップ６３８で判定されたように隣接車線が利用可能である場合、ルーチン３１０はステップ３３０に進む。ステップ３３０において制御モジュール５８は、操舵プロファイル２８６に従って操舵角度１１０を調整し、車線変更を開始するように、ステアリングシステム３０を制御するための信号をステアリングシステム３０へ送信する。複数の操舵プロファイル２８６が算出された場合、制御モジュール５８は、安全許容誤差又は乗員快適レベルを含む任意の数の要因に基づき、１つの最適な操舵プロファイル２８６を選択する。

車両１０が車線変更を開始した後、ルーチン３１０はステップ３３４に進む。ステップ３３４において制御モジュール５８は、車両位置を判定する。現在車線２１８、隣接車線２２２の外側境界２６２、先行車両２２６、隣接先行車両２３０、隣接後続車両２３４に関連する車両位置は、センサ５０により判定される。

ルーチン３１０は、車両位置を判定した後、ステップ３３８に進む。ステップ３３８において制御モジュール５８は、車両位置と、操舵プロファイル２８６から予想される位置と、を比較する。車両位置が、操舵プロファイル２８６から予想される位置に対して予め決められた誤差の範囲内にない場合、ルーチン３１０はステップ３４２に進む。

ステップ３４２において制御モジュール５８は、新しい操舵プロファイルを算出する。新しい操舵プロファイルは、操舵プロファイル２８６と類似しているが、実際の車両位置と予想される車両位置との間の変化又は差異についても考慮している。ルーチン３１０は、新しい操舵プロファイルを算出した後、新しい操舵プロファイルに基づき車線変更を続けるために、ステップ３３０に復帰する。

ステップ３３８に戻り、車両位置が、操舵プロファイル２８６（又は新しい操舵プロファイル）から予想される位置に対する予め決められた誤差の範囲内にある場合、ルーチン３１０は、ステップ３４６に進む。ステップ３４６において制御モジュール５８は、車線変更が完了したか否か調べる。車線変更が完了していない場合、ルーチン３１０は、車両位置を再び判定するためにステップ３３４に戻る。車線変更が完了している場合、ルーチン３１０はステップ３２２に進んで、必要に応じて終了するか又は再び開始する。

本開示が完全なものとされ、またその範囲を当業者に十分に伝えるように、例示的実施形態が説明される。そして、具体的構成部品、装置、及び方法の例などの、多数の具体的な詳細は、本開示の実施形態の完全な理解を提供するために説明される。しかしながら、具体的な詳細が利用される必要はなく、例示的実施形態は多くの異なる形で具現化されてもよく、いずれも本開示の範囲を限定すると解釈されるべきではないことが、当業者には明らかであろう。いくつかの例示的実施形態において、公知のプロセス、公知の装置構造、及び公知の技術は、詳細には説明されない。

ある要素又は層が、別の要素又は層「の上に（ｏｎ）」あるか、別の要素又は層「に係合（ｅｎｇａｇｅｄ ｔｏ）」するか、別の要素又は層「に接続（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｔｏ）」するか、もしくは別の要素又は層「に結合（ｃｏｕｐｌｅｄ ｔｏ）」するとして言及される場合、それは、他の要素又は層の直接上にあるか、他の要素又は層に直接係合するか、他の要素又は層に直接接続するか、もしくは他の要素又は層に直接結合する場合があり、あるいは介在する要素又は層が存在する場合がある。対照的に、要素が、別の要素又は層「の直接上に（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｏｎ）」あるか、別の要素又は層「に直接係合（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｅｎｇａｇｅｄ ｔｏ）」するか、別の要素又は層「に直接接続（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｔｏ）」するか、もしくは別の要素又は層「に直接結合（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ ｔｏ）」するとして言及される場合、介在する要素又は層は存在しない場合がある。要素間の関係を説明するために使用される他の語は、同様の方式で解釈されるべきである（例えば、「〜間で（ｂｅｔｗｅｅｎ）」に対する「直接〜間で（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｂｅｔｗｅｅｎ）」、「隣接して（ａｄｊａｃｅｎｔ）」に対する「直接隣接して（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ａｄｊａｃｅｎｔ）」など）。本明細書で使用する場合、用語「及び／又は」は、関連して列挙される１つ以上の項目の、任意の組み合わせ、及び全ての組み合わせを含む。

Claims (12)

1. 車両（１０）を制御するためのアクティブステアリングシステムであって、
   先行障害物（２２６）を検出するように構成された少なくとも１つのセンサ（５０）と、
   少なくとも１つの前記センサから信号を受信するとともに、操舵プロファイル（２８６）を決定し、前記操舵プロファイルに基づき車線変更を行うように構成された制御モジュール（５８）と、を備え、
   前記操舵プロファイルは、前記車両を現在車線（２１８）から隣接車線（２２２）へと操縦するための、複数の操舵角度（１１０）、及び、対応する車両位置を含んでおり、
   前記操舵角度は、乗員快適閾値以上に前記車両の加速度を増加させないように算出され、
   前記制御モジュールは、前記車両と前記先行障害物との間の距離（２５０）、及び、前記先行障害物との相対速度を判定し、これらの距離及び相対速度に基づき、前記車両と前記先行障害物との間の衝突を避けるために必要な減速度を算出し、さらに、前記車両が利用可能な減速度を算出し、前記車両と前記先行障害物との間の衝突を避けるために必要な減速度と、前記車両が利用可能な減速度とを比較して、衝突を避けるために必要な減速度が利用可能な減速度よりも大きい場合に、車線変更が必要と判定するアクティブステアリングシステム。
2. 予めプログラムされたデータを前記制御モジュールへ提供するように構成されたデータベース（５４）をさらに備え、
   前記制御モジュールは、前記データベースからの予めプログラムされたデータに基づき、前記操舵プロファイルを算出するように構成された請求項１に記載のアクティブステアリングシステム。
3. 少なくとも１つの前記センサは、前記隣接車線の物体（２３０，２３４）を検出するように構成され、
   前記制御モジュールは、前記隣接車線の前記物体が前記車両に対して安全な距離よりも近くなることなしに車線変更が完了する場合にのみ、車線変更を行うように構成されている請求項１又は２に記載のアクティブステアリングシステム。
4. 前記制御モジュールは、さらに、前記隣接車線への車線変更により前記車両と前記先行障害物との間の衝突を避けるための、前記車両と前記先行障害物との間の十分距離を決定し、前記車両及び前記先行障害物の間の距離が前記十分距離よりも長い場合に、車線変更が必要と判定する請求項１乃至３のいずれか１項に記載のアクティブステアリングシステム。
5. 前記制御モジュールは、前記車両が走行している前記現在車線の摩擦係数を見積もり、前記車両の速度と前記現在車線の摩擦係数とに基づいて、前記車両が利用可能な減速度を算出する請求項１乃至４のいずれか１項に記載のアクティブステアリングシステム。
6. 道路（２１０）の現在車線（２１８）を走行する車両を能動的に制御する方法であって、
   制御モジュール（５８）と、先行障害物（２２６）を検出するセンサ（５０）を備える車両（１０）に適用され、
   前記センサにより、前記制御モジュールへ少なくとも１つの信号を送信すること、
   前記制御モジュールにより、前記センサの信号に基づき車線変更が必要であるか否かを判定すること、
   前記制御モジュールにより、隣接車線（２２２）が利用可能であるか否かを判定すること、
   前記制御モジュールにより、乗員快適閾値以上に前記車両の加速度を増加させないように、前記車両を現在車線（２１８）から隣接車線（２２２）へと操縦するための、複数の操舵角度（１１０）、及び、対応する車両位置を含む操舵プロファイル（２８６）を算出すること、及び、
   前記制御モジュールにより、前記操舵プロファイルに基づき車線変更を行うために前記車両のステアリングシステム（３０）を制御することを備え、
   車線変更が必要か否かを判定するステップは、
   前記制御モジュールにより、前記車両と前記先行障害物との間の距離（２５０）、及び、前記先行障害物との相対速度を判定すること、
   前記制御モジュールにより、前記車両と前記先行障害物との間の衝突を避けるために必要な減速度を算出すること、
   前記制御モジュールにより、前記車両が利用可能な減速度を算出すること、及び、
   前記制御モジュールにより、前記車両と前記先行障害物との間の衝突を避けるために必要な減速度と、前記車両が利用可能な減速度と、を比較することを含む方法。
7. 前記制御モジュールにより、車線変更を行っている間の前記道路における前記車両の位置を判定すること、
   前記制御モジュールにより、前記道路における前記車両の位置と、前記操舵プロファイルから予想される位置と、を比較すること、
   前記車両の位置が、予想される位置に対して予め定められた誤差の範囲内にない場合、前記制御モジュールにより、新たな前記操舵プロファイルを生成すること、及び、
   前記制御モジュールにより、新たな前記操舵プロファイルに基づき車線変更を行うために前記ステアリングシステムを制御することをさらに備える請求項６に記載の方法。
8. 車線変更が必要か否かを判定するステップは、
   前記制御モジュールにより、
   前記隣接車線への車線変更により前記車両と前記先行障害物との間の衝突を避けるための、前記車両と前記先行障害物との間の十分距離を決定すること、及び、
   前記車両及び前記先行障害物の間の距離と、前記十分距離と、を比較することをさらに含む請求項６又は７に記載の方法。
9. 前記車両が利用可能な減速度を算出するステップは、
   前記車両における一組の車輪（１４，１８）と前記現在車線との間の摩擦係数を見積もること、及び、
   前記車両の速度と前記現在車線の摩擦係数とに基づいて、前記車両が利用可能な減速度を算出することを含む請求項６乃至８のいずれか１項に記載の方法。
10. 前記隣接車線が利用可能であるか否かを判定するステップは、
    前記制御モジュールにより、前記隣接車線において隣接障害物（２３０，２３４）が検出されるか否かを判定すること、
    隣接先行障害物（２３０）が存在する場合、前記制御モジュールにより、前記車両と前記隣接先行障害物との間の安全先行距離を決定し、そして、前記車両と前記隣接先行障害物との間の距離と前記安全先行距離とを比較すること、及び、
    隣接後続障害物（２３４）が存在する場合、前記制御モジュールにより、前記車両と前記隣接後続障害物との間の安全後続距離を決定し、そして、前記車両と前記隣接後続障害物との間の距離と前記安全後続距離とを比較することを含む請求項６乃至９のいずれか１項に記載の方法。
11. 前記隣接車線が利用可能であるか否かを判定するステップは、前記車両と前記隣接先行障害物との間の距離が前記安全先行距離よりも長くない場合、前記制御モジュールにより、前記車両が減速するためにブレーキシステム（２６）へ制御信号を送信することをさらに含む請求項１０に記載の方法。
12. 前記隣接車線が利用可能であるか否かを判定するステップは、
    前記制御モジュールにより、前記隣接先行障害物及び前記隣接後続障害物との相対速度を判定すること、
    前記制御モジュールにより、前記隣接先行障害物と前記車両との間の距離が前記安全先行距離よりも長いままである時間を算出すること、
    前記制御モジュールにより、前記隣接後続障害物と前記車両との間の距離が前記安全後続距離よりも長いままである時間を算出すること、
    前記制御モジュールにより、車線変更が完了するために必要な時間を算出すること、
    前記制御モジュールにより、車線変更が完了するために必要な時間と、前記隣接先行障害物と前記車両との間の距離が前記安全先行距離よりも長いままである時間と、を比較すること、及び、
    前記制御モジュールにより、車線変更が完了するために必要な時間と、前記隣接後続障害物と前記車両との間の距離が前記安全後続距離よりも長いままである時間と、を比較することをさらに含む請求項１１に記載の方法。

Images