JP6413919B2 - 車両姿勢制御装置 - Google Patents

Description

本発明の一側面は、車両姿勢制御装置に関する。

従来、自車両の周囲の物体を検出する装置が知られている。例えば、特許文献１の装置では、レーザ光を自車両の周囲に向けて走査しながら照射し、レーザ光と当該レーザ光の反射光とに基づいて自車両の周囲における物体の存在を検出する。

特開２０１４−１０４９３９号公報

ところで、自車両が加速、減速又は旋回等の動作を行う場合や、自車両が走行する路面の形状が変化した場合には、自車両の姿勢が変動することがある。また、自車両の周囲の物体の位置が変動することがある。自車両の周囲の物体を検出するためのセンサは自車両の外部に固定されているため、自車両の姿勢や物体の位置が変動すると、物体を検出できなくなる場合がある。

そこで本発明は、自車両の周囲の物体を検出する場合において、物体をより検出し続けられるようにすることができる車両姿勢制御装置を提供することを目的とする。

本発明の一側面は、自車両の周囲の物体を検出する物体検出部と、自車両の姿勢の変化を検出する姿勢検出部と、物体検出部による物体の検出結果と、姿勢検出部による姿勢の変化の検出結果とに基づいて、物体検出部が物体を検出できなくなるか否かを予測する予測部と、予測部により物体検出部が物体を検出できなくなると予測された場合に、予測部による予測結果に基づいて、物体検出部が物体を検出し続けられるように、自車両の姿勢を制御する姿勢制御部とを備えた車両姿勢制御装置である。

この構成によれば、予測部により、物体検出部による物体の検出結果と、姿勢検出部による姿勢の変化の検出結果とに基づいて、物体検出部が物体を検出できなくなるか否かが予測され、姿勢制御部により、予測部により物体検出部が物体を検出できなくなると予測された場合に、予測部による予測結果に基づいて、物体検出部が物体を検出し続けられるように、自車両の姿勢が制御される。このため、自車両の周囲の物体を検出する場合において、物体をより検出し続けられるようにすることができる。

本発明の一側面によれば、自車両の周囲の物体を検出する場合において、物体をより検出し続けられるようにすることができる。

実施形態に係る車両姿勢制御装置の構成を示すブロック図である。 図１の車両姿勢制御装置の動作を示すフローチャートである。 （Ａ）は自車両の前方に検出し続けるべき物体がある状況を示し、（Ｂ）は（Ａ）の状況において自車両の減速動作により物体を検出できなくなる状況を示し、（Ｃ）は（Ｂ）の状況において姿勢制御により物体を検出し続ける状況を示す図である。 （Ａ）は自車両の前方に検出し続けるべき物体がある状況を示し、（Ｂ）は（Ａ）の状況において自車両の加速動作により物体を検出できなくなる状況を示し、（Ｃ）は（Ｂ）の状況において姿勢制御により物体を検出し続ける状況を示す図である。 （Ａ）は自車両の左右側方に検出し続けるべき物体がある状況を示し、（Ｂ）は（Ａ）の状況において自車両の旋回動作により物体を検出できなくなる状況を示し、（Ｃ）は（Ｂ）の状況において姿勢制御により物体を検出し続ける状況を示す図である。 （Ａ）は自車両の前方に検出し続けるべき物体がある状況を示し、（Ｂ）は（Ａ）の状況において路面の上り勾配により物体を検出できなくなる状況を示し、（Ｃ）は（Ｂ）の状況において姿勢制御により物体を検出し続ける状況を示す図である。 （Ａ）は自車両の前方に検出し続けるべき物体がある状況を示し、（Ｂ）は（Ａ）の状況において自車両の減速動作及び路面の上り勾配により物体を検出できなくなる状況を示し、（Ｃ）は（Ｂ）の状況において姿勢制御により物体を検出し続ける状況を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図１に示すように、車両姿勢制御装置１００は、乗用車などの自車両Ｖに搭載される。車両姿勢制御装置１００は、自車両Ｖの周囲の物体を検出しつつ、自車両Ｖのロール角、ピッチ角及び車高等の姿勢を制御し、自車両Ｖの自動運転を実行する。自動運転とは、自車両Ｖの加速、減速及び操舵等の運転操作が自車両Ｖのドライバーの運転操作によらずに実行されることを意味する。

図１に示すように、車両姿勢制御装置１００は、外部センサ１、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信部２、内部センサ３、地図データベース４、ナビゲーションシステム５、アクチュエータ６、ＨＭＩ（Human Machine Interface）７、アクティブサスペンション８、アクティブスタビライザ９、補助機器Ｕ及びＥＣＵ１０を備えている。

外部センサ１は、自車両Ｖの周辺情報である外部状況を検出する検出機器である。外部センサ１は、ライダー（LIDER：Laser Imaging Detection and Ranging）を含む。外部センサ１は、ライダーの替りにレーダー（Radar）又はカメラを含んでいてもよい。外部センサ１は、例えば、自車両Ｖの前方、左側方及び右側方に検出範囲を有する。外部センサ１の自車両Ｖの前方、左側方及び右側方の検出範囲は、例えば、自車両Ｖが走行する路面と平行な方向を検出範囲の中心とする。

ライダーは、光を利用して自車両Ｖの外部の物体を検出する。ライダーは、光を自車両Ｖの周囲に送信し、物体で反射された光を受信することで反射点までの距離を計測し、物体を検出する。ライダーは、例えば物体までの距離又は方向を物体情報として出力することができる。ライダーは、検出した物体情報をＥＣＵ１０へ出力する。なお、センサーフュージョンを行う場合には、反射された光の受信情報をＥＣＵ１０へ出力してもよい。

レーダーは、電波を利用して自車両Ｖの外部の物体を検出する。電波は、例えばミリ波である。レーダーは、電波を自車両Ｖの周囲に送信し、物体で反射された電波を受信して物体を検出する。レーダーは、例えば物体までの距離又は方向を物体に関する物体情報として出力することができる。レーダーは、検出した物体情報をＥＣＵ１０へ出力する。なお、センサーフュージョンを行う場合には、反射された電波の受信情報をＥＣＵ１０へ出力してもよい。

カメラは、自車両Ｖの外部状況を撮像する撮像機器である。カメラは、例えば、自車両Ｖのフロントガラスの裏側に設けられている。カメラは、単眼カメラであってもよく、ステレオカメラであってもよい。ステレオカメラは、例えば両眼視差を再現するように配置された二つの撮像部を有している。ステレオカメラの撮像情報には、奥行き方向の情報も含まれている。カメラは、自車両Ｖの外部状況に関する撮像情報をＥＣＵ１０へ出力する。なお、ライダー、レーダー及びカメラは、必ずしも重複して備える必要はない。

ＧＰＳ受信部２は、３個以上のＧＰＳ衛星から信号を受信して、自車両Ｖの位置を示す位置情報を取得する。位置情報には、例えば緯度及び経度が含まれる。ＧＰＳ受信部２は、測定した自車両Ｖの位置情報をＥＣＵ１０へ出力する。なお、ＧＰＳ受信部２に代えて、自車両Ｖが存在する緯度及び経度が特定できる他の手段を用いてもよい。

内部センサ３は、自車両Ｖの姿勢に応じた情報及び自車両Ｖの走行状態に応じた情報を検出する検出器である。内部センサ３は、自車両Ｖの姿勢に応じた情報を検出するために、少なくとも、ロール角センサ及びピッチ角センサを含む。また、内部センサ３は、自車両Ｖの姿勢に応じた情報を検出するために、車高センサを含んでいてもよい。

ロール角センサは、自車両Ｖのロール角を検出するためのセンサである。ロール角は、例えば、自車両Ｖが走行する路面に対する自車両の前後方向に伸びる軸周りの回転角を意味する。ロール角センサとしては、例えばジャイロ式のセンサを用いることができる。ロール角センサは、自車両Ｖのロール角に応じた信号をＥＣＵ１０に送信する。

ピッチ角センサは、自車両Ｖのピッチ角を検出するためのセンサである。ピッチ角は、例えば、自車両Ｖが走行する路面に対する自車両の左右側方に伸びる軸周りの回転角を意味する。ピッチ角センサとしては、例えばジャイロ式のセンサを用いることができる。ピッチ角センサは、自車両Ｖのロール角に応じた信号をＥＣＵ１０に送信する。

車高センサは、自車両Ｖの車高を検出するためのセンサである。車高は、例えば、自車両Ｖが走行する路面から自車両Ｖの車体（車輪を除く）の一番低い箇所までの垂直距離である最低地上高又は自車両Ｖが走行する路面から自車両Ｖの外部センサ１の設置位置までの垂直距離を意味する。車高センサとしては、例えば、サスペンションアームと車体との上下変位量をポテンメーター等により電圧で検出することにより、車高を検出するセンサを用いることができる。あるいは、車高センサとしては、路面との距離を超音波やレーザーで計測する形式のものでもよい。車高センサは、自車両Ｖの車高に応じた信号をＥＣＵ１０に送信する。

内部センサ３は、自車両Ｖの走行状態に応じた情報を検出するために、車速センサ、加速度センサ及びヨーレートセンサのうち少なくとも一つを含む。車速センサは、自車両Ｖの速度を検出する検出器である。車速センサとしては、例えば、自車両Ｖの車輪又は車輪と一体に回転するドライブシャフトなどに対して設けられ、車輪の回転速度を検出する車輪速センサが用いられる。車速センサは、自車両Ｖの速度を含む車速情報（車輪速情報）をＥＣＵ１０へ出力する。

加速度センサは、自車両Ｖの加速度を検出する検出器である。加速度センサは、例えば、自車両Ｖの前後方向の加速度を検出する前後加速度センサと、自車両Ｖの横加速度を検出する横加速度センサとを含んでいる。加速度センサは、自車両Ｖの加速度を含む加速度情報をＥＣＵ１０へ出力する。

ヨーレートセンサは、自車両Ｖの重心の鉛直軸周りのヨーレート（回転角速度）を検出する検出器である。ヨーレートセンサとしては、例えばジャイロセンサが用いられる。ヨーレートセンサは、自車両Ｖのヨーレートを含むヨーレート情報をＥＣＵ１０へ出力する。

地図データベース４は、地図情報を備えたデータベースである。地図データベース４は、例えば、自車両Ｖに搭載されたＨＤＤ（Hard disk drive）内に形成されている。地図情報には、例えば、道路の位置情報、道路形状の情報、交差点及び分岐点の位置情報が含まれる。道路形状の情報には、例えばカーブ、直線部の種別、カーブの曲率などが含まれる。さらに、車両姿勢制御装置１００が建物又は壁などの遮蔽構造物の位置情報、又はＳＬＡＭ（Simultaneous Localization and Mapping）技術を使用する場合には、地図情報に外部センサ１の出力信号を含ませてもよい。なお、地図データベース４は、自車両Ｖと通信可能な情報処理センターなどの施設のコンピュータに記憶されていてもよい。

ナビゲーションシステム５は、自車両Ｖの運転者によって地図上に設定された目的地までの案内を自車両Ｖの運転者に対して行う装置である。ナビゲーションシステム５は、ＧＰＳ受信部２によって測定された自車両Ｖの位置情報と地図データベース４の地図情報とに基づいて、自車両Ｖの走行するルートを算出する。ルートは、例えば複数車線の区間において自車両Ｖが走行する走行車線を特定したルートでもよい。ナビゲーションシステム５は、例えば、自車両Ｖの位置から目的地に至るまでの目標ルートを計算し、ディスプレイの表示及びスピーカの音声出力により目標ルートの報知を運転者に対して行う。ナビゲーションシステム５は、例えば自車両Ｖの目標ルートの情報をＥＣＵ１０へ出力する。なお、ナビゲーションシステム５は、自車両Ｖと通信可能な情報処理センターなどの施設のコンピュータに記憶された情報を用いてもよい。あるいは、ナビゲーションシステム５により行われる処理の一部が、施設のコンピュータによって行われてもよい。

アクチュエータ６は、自車両Ｖの走行制御を実行する装置である。アクチュエータ６は、スロットルアクチュエータ、ブレーキアクチュエータ及びステアリングアクチュエータを少なくとも含む。スロットルアクチュエータは、ＥＣＵ１０からの制御信号に応じてエンジンに対する空気の供給量（スロットル開度）を制御し、自車両Ｖの駆動力を制御する。なお、自車両Ｖがハイブリッド車又は電気自動車である場合には、スロットルアクチュエータを含まず、動力源としてのモータにＥＣＵ１０からの制御信号が入力されて当該駆動力が制御される。アクセルアクチュエータは、自車両Ｖのスロットル開度に対応させてアクセルペダルの位置を変動させてもよい。

ブレーキアクチュエータは、ＥＣＵ１０からの制御信号に応じてブレーキシステムを制御し、自車両Ｖの車輪へ付与する制動力を制御する。ブレーキシステムとしては、例えば、液圧ブレーキシステムを用いることができる。ブレーキアクチュエータは、自車両Ｖの車輪への制動力に対応させてブレーキペダルの位置を変動させてもよい。

ステアリングアクチュエータは、電動パワーステアリングシステムのうち操舵トルクを制御するアシストモータの駆動を、ＥＣＵ１０からの制御信号に応じて制御する。これにより、ステアリングアクチュエータは、自車両Ｖの操舵トルク及び操舵角を制御する。ステアリングアクチュエータは、自車両Ｖの操舵角に対応させてステアリングホイールの回転角度を変動させてもよい。

ＨＭＩ７は、自車両Ｖの乗員（運転者を含む）と車両姿勢制御装置１００との間で情報の出力及び入力をするためのインターフェイスである。ＨＭＩ７は、例えば、乗員に画像情報を表示するためのディスプレイパネル、音声出力のためのスピーカ及び乗員が入力操作を行うための操作ボタン又はタッチパネルなどを備えている。ＨＭＩ７は、無線で接続された携帯情報端末を利用して、乗員に対する情報の出力を行ってもよく、携帯情報端末を利用して乗員による入力操作を受け付けてもよい。

アクティブサスペンション８は、ＥＣＵ１０からの制御信号に応じて、自車両Ｖの各輪を支持するエアサスペンションの駆動部を制御して、エアサスペンションのアブソーバの減衰力、エアサスペンションの変位量及び各輪にかかるタイヤ荷重を変化させる。なお、自車両Ｖが油圧式のサスペンションを備える場合は、アクティブサスペンション８は、サスペンションの油圧駆動部を制御することにより、サスペンションのアブソーバの減衰力、サスペンションの変位量及び各輪にかかるタイヤ荷重を変化させてもよい。

アクティブスタビライザ９は、ＥＣＵ１０からの制御信号に応じて、旋回時における自車両Ｖのロール角を制御する。アクティブスタビライザ９は、アクティブサスペンション８の左右のエアサスペンションに連結されたトーションバーを有する。トーションバーには、バーのねじれを制御するアクティブスタビライザ９の駆動部が設けられている。アクティブスタビライザ９の駆動部は、左右のトーションバーを逆方向に回転させることにより、左車輪の接地荷重と右車輪の接地荷重とに差を与え、旋回時における自車両Ｖのロール角を安定させる。

補助機器Ｕは、通常、自車両Ｖの運転者によって操作され得る機器である。補助機器Ｕは、アクチュエータ６に含まれない機器を総称したものである。ここでの補助機器Ｕは、例えば方向指示灯、前照灯、ワイパー等を含む。

ＥＣＵ１０は、自車両Ｖの自動運転を制御する。ＥＣＵ１０は、ＣＰＵ[Central Processing Unit]、ＲＯＭ[Read Only Memory]、ＲＡＭ[Random Access Memory]等を有する電子制御ユニットである。ＥＣＵ１０は、物体検出部１１、姿勢検出部１２、予測部１３、姿勢制御部１４、環境認識部１５、走行計画生成部１６及び走行制御部１７を有している。ＥＣＵ１０では、ＲＯＭに記憶されているプログラムをＲＡＭにロードし、ＣＰＵで実行することで、上記の物体検出部１１等の各部の制御を実行する。ＥＣＵ１０は、複数の電子制御ユニットから構成されていてもよい。

物体検出部１１は、外部センサ１により取得された情報に基づいて、自車両Ｖの周囲の物体を検出する。物体検出部１１が検出する物体には、例えば、歩行者、他車両、自動二輪車及び自転車等の移動物や、縁石、ガードレール、ポール、中央分離帯、建物及び樹木等の静止物が含まれる。物体検出部１１は、自車両Ｖの周囲の物体について、自車両Ｖに対する位置、自車両Ｖとの距離、自車両Ｖに対する相対的な移動方向、自車両Ｖに対する相対速度、自車両Ｖに対する相対加速度及び大きさ等に関する情報を取得する。

姿勢検出部１２は、内部センサ３のロール角センサ、ピッチ角センサ又は車高センサにより取得された情報に基づいて、自車両Ｖの姿勢の変化を検出する。自車両Ｖの姿勢の変化には、自車両Ｖのロール角、ピッチ角又は車高の変化の大きさや、単位時間当たりの自車両Ｖのロール角、ピッチ角又は車高の変化率が含まれる。

予測部１３は、物体検出部１１による物体の検出結果と、姿勢検出部１２による姿勢の変化の検出結果とに基づいて、物体検出部１１が物体を検出できなくなるか否かを予測する。また、予測部１３は、物体検出部１１による物体の検出結果と、内部センサ３により検出された自車両Ｖの走行状態に応じた情報とに基づいて、物体検出部１１が検出し続けるべき物体があるか否かを判定する。なお、姿勢検出部１２による姿勢の変化の検出結果には、自車両Ｖの姿勢が変化していないことを検出した検出結果も含まれる。

姿勢制御部１４は、予測部１３により物体検出部１１が物体を検出できなくなると予測された場合に、予測部１３による予測結果に基づいて、物体検出部１１が物体を検出し続けられるように、アクティブサスペンション８及びアクティブスタビライザ９に制御信号を出力することにより、自車両Ｖの姿勢を制御する。

環境認識部１５は、物体検出部１１、ＧＰＳ受信部２及び地図データベース４により取得された情報に基づいて、自車両Ｖ周囲の環境を認識する。環境認識部１５は、物体検出部１１により取得された情報に基づいて、例えば、道路の車線境界線（白線、黄線）、縁石、ガードレール、ポール、中央分離帯、建物及び樹木等の静止物や、歩行者、他車両、自動二輪車及び自転車等の移動物に関する情報を取得する。環境認識部１５は、ＧＰＳ受信部２及び地図データベース４により取得された情報に基づいて、自車両Ｖが走行している道路の形状、曲率、勾配、凹凸、車線数、分岐の有無、合流の有無等に関する情報を取得する。

走行計画生成部１６は、ナビゲーションシステム５で計算された目標ルート、物体検出部１１により認識された自車両Ｖ周囲の物体に関する情報、及び地図データベース４から取得された地図情報に基づいて、自車両Ｖの走行計画を生成する。走行計画は、目標ルートにおいて自車両Ｖが進む軌跡である。走行計画には、例えば、各時刻における自車両Ｖの速度、加速度、減速度、方向及び舵角等が含まれる。走行計画生成部１６は、目標ルート上において自車両Ｖが安全、法令順守、走行効率などの基準を満たした走行をするような走行計画を生成する。さらに、走行計画生成部１６は、自車両Ｖ周囲の物体の状況に基づき、物体との接触を回避するように自車両Ｖの走行計画を生成する。

走行制御部１７は、走行計画生成部１６で生成した走行計画に基づいて自車両Ｖの走行を自動で制御する。走行制御部１７は、走行計画に応じた制御信号をアクチュエータ６に出力する。これにより、走行制御部１７は、走行計画に沿って自車両Ｖの自動運転が実行されるように、自車両Ｖの走行を制御する。

次に、車両姿勢制御装置１００で実行される処理について説明する。以下の説明では、車両姿勢制御装置１００により、自車両Ｖの自動運転が実行されている状況を想定する。以下に図２を参照して説明される処理が、車両姿勢制御装置１００により、例えば１〜５００ｍｓごとに繰り返し実行される。

なお、自動運転の開始においては、例えば、自車両ＶのイグニションがＯＮとなると、物体検出部１１により検出された自車両Ｖ周囲の物体に基づいて、走行制御部１７が、自動運転が可能か否かを判断する。自動運転が可能な場合は、走行制御部１７はＨＭＩ７により乗員に自動運転が可能である旨を報知する。乗員がＨＭＩ７に所定の入力操作を行うことにより、車両姿勢制御装置１００は自動運転を開始する。

図２に示すように、ＥＣＵ１０の物体検出部１１は、自車両Ｖの周囲の物体を検出する（Ｓ１）。ＥＣＵ１０の姿勢検出部１２は、自車両Ｖの姿勢の変化を検出する（Ｓ２）。ＥＣＵ１０の予測部１３は、自車両Ｖの周囲に検出し続けるべき物体があるか否かを判定する（Ｓ３）。

予測部１３は、例えば、内部センサ３により検出された自車両Ｖの進行方向に、物体検出部１１により検出された物体が存在するときに、当該物体を物体検出部１１が検出し続けるべき物体であると判定することができる。また、予測部１３は、例えば、物体検出部１１により検出された物体の自車両Ｖに対する相対的な移動方向が自車両Ｖに接近する方向であるときに、当該物体を物体検出部１１が検出し続けるべき物体であると判定することができる。あるいは、予測部１３は、例えば、物体検出部１１により検出された物体の自車両Ｖとの距離が所定の閾値以下であるときに、当該物体を物体検出部１１が検出し続けるべき物体であると判定することができる。

予測部１３が自車両Ｖの周囲に検出し続けるべき物体がないと判定したときは（Ｓ３）、車両姿勢制御装置１００は処理を終了する。予測部１３が自車両Ｖの周囲に検出し続けるべき物体があると判定したときは（Ｓ３）、予測部１３は、物体検出部１１による物体の検出結果と、姿勢検出部１２による姿勢の変化の検出結果とに基づいて、物体検出部１１が物体を検出できなくなるか否かを予測する（Ｓ４）。

予測部１３により物体検出部１１が物体を検出できなくなると予測されていない場合は（Ｓ４）、車両姿勢制御装置１００は処理を終了する。ＥＣＵ１０の姿勢制御部１４は、予測部１３により物体検出部１１が物体を検出できなくなると予測された場合に（Ｓ４）、予測部１３による予測結果に基づいて、物体検出部１１が物体を検出し続けられるように、自車両Ｖの姿勢を制御する（Ｓ５）。以下、Ｓ４及びＳ５の処理の例について説明する。

図３（Ａ）に示すように、路面Ｓを走行する自車両Ｖの前方に検出し続けるべき物体Ｏ_１がある状況を想定する。図３（Ａ）の状況では、物体Ｏ_１は、外部センサ１の前方検出範囲Ｒ_Ｆ内に位置する。図３（Ｂ）に示すように、図３（Ａ）の状況において自車両Ｖが減速動作を行った状況を想定する。減速動作により自車両Ｖには、自車両Ｖのピッチ角における俯角が増大するような外乱Ｄが作用する。

外乱Ｄによる自車両Ｖのピッチ角の変化は姿勢検出部１２により検出される。予測部１３は、物体検出部１１による検出結果の物体Ｏ_１の位置、大きさ等の情報と、姿勢検出部１２により検出された単位時間当たりのピッチ角の変化率に関する情報と、外部センサ１の前方検出範囲Ｒ_Ｆの大きさに関する情報と、アクティブサスペンション８のアブソーバの減衰力に関する情報とに基づいて、外部センサ１の前方検出範囲Ｒ_Ｆの路面Ｓへの俯角が増大し、物体Ｏ_１が外部センサ１の前方検出範囲Ｒ_Ｆ外に位置するようになると予測する。

図３（Ｃ）に示すように、姿勢制御部１４は、アクティブサスペンション８のアブソーバの減衰力に対して減衰力操作量ＭＶ_Ａを与えることにより、自車両Ｖのピッチ角の変化を抑制し、物体Ｏ_１が、外部センサ１の前方検出範囲Ｒ_Ｆ内に留まるように自車両Ｖの姿勢を制御する。これにより、物体検出部１１は、自車両Ｖの減速動作による自車両Ｖの姿勢の変化により検出不可能となる物体Ｏ_１を検出し続けることができる。

また、別の例として、図４（Ａ）に示すように、路面Ｓを走行する自車両Ｖの前方に検出し続けるべき物体Ｏ_２がある状況を想定する。物体Ｏ_２は、縁石等の路面Ｓからの高さが低い物体である。図４（Ａ）の状況では、物体Ｏ_２は、外部センサ１の前方検出範囲Ｒ_Ｆ内に位置する。図４（Ｂ）に示すように、図４（Ａ）の状況において自車両Ｖが加速動作を行った状況を想定する。加速動作により自車両Ｖには、自車両Ｖのピッチ角における仰角が増大するような外乱Ｄが作用する。

外乱Ｄによる自車両Ｖのピッチ角の変化は姿勢検出部１２により検出される。予測部１３は、物体検出部１１による検出結果の物体Ｏ_２の位置、大きさ等の情報と、姿勢検出部１２により検出された単位時間当たりのピッチ角の変化率に関する情報と、外部センサ１の前方検出範囲Ｒ_Ｆの大きさに関する情報と、アクティブサスペンション８のアブソーバの減衰力に関する情報とに基づいて、外部センサ１の前方検出範囲Ｒ_Ｆの路面Ｓへの仰角が増大し、路面Ｓからの高さが低い物体Ｏ_２が、外部センサ１の前方検出範囲Ｒ_Ｆ外に位置するようになると予測する。

図４（Ｃ）に示すように、姿勢制御部１４は、アクティブサスペンション８のアブソーバの減衰力に対して減衰力操作量ＭＶ_Ａを与えることにより、自車両Ｖのピッチ角の変化を抑制し、物体Ｏ_２が、外部センサ１の前方検出範囲Ｒ_Ｆ内に留まるように自車両Ｖの姿勢を制御する。これにより、物体検出部１１は、自車両Ｖの加速動作による自車両Ｖの姿勢の変化により検出不可能となる物体Ｏ_２を検出し続けることができる。

また、別の例として、図５（Ａ）に示すように、路面Ｓを走行する自車両Ｖの右側方に検出し続けるべき物体Ｏ_３があり、自車両Ｖの左側方に検出し続けるべき物体Ｏ_４がある状況を想定する。物体Ｏ_４は、縁石等の路面Ｓからの高さが低い物体である。図５（Ａ）の状況では、物体Ｏ_３は外部センサ１の右側方検出範囲Ｒ_Ｒ内に位置し、物体Ｏ_４は外部センサ１の左側方検出範囲Ｒ_Ｌ内に位置する。図５（Ｂ）に示すように、図５（Ａ）の状況において自車両Ｖが左旋回動作を行った状況を想定する。左旋回動作により自車両Ｖには、自車両Ｖのロール角における右側への傾斜角が増大するような外乱Ｄが作用する。

外乱Ｄによる自車両Ｖのロール角の変化は姿勢検出部１２により検出される。予測部１３は、物体検出部１１による検出結果の物体Ｏ_３，Ｏ_４の位置、大きさ等の情報と、姿勢検出部１２により検出された単位時間当たりのロール角の変化率に関する情報と、外部センサ１の右側方検出範囲Ｒ_Ｒ及び左側方検出範囲Ｒ_Ｌの大きさに関する情報と、アクティブサスペンション８のアブソーバの減衰力及びアクティブスタビライザ９による左車輪の接地荷重と右車輪の接地荷重との差に関する情報とに基づいて、外部センサ１の右側方検出範囲Ｒ_Ｒの俯角及び左側方検出範囲Ｒ_Ｌの仰角が増大し、物体Ｏ_３が外部センサ１の右側方検出範囲Ｒ_Ｒ外に位置するようになり、物体Ｏ_４が外部センサ１の左側方検出範囲Ｒ_Ｌ外に位置するようになると予測する。

図５（Ｃ）に示すように、姿勢制御部１４は、アクティブサスペンション８のアブソーバの減衰力に対して減衰力操作量ＭＶ_Ａを与えることにより、自車両Ｖのロール角の変化を抑制し、物体Ｏ_３が外部センサ１の右側方検出範囲Ｒ_Ｒ内に留まり、物体Ｏ_４が外部センサ１の左側方検出範囲Ｒ_Ｌ内に留まるように自車両Ｖの姿勢を制御する。これにより、物体検出部１１は、自車両Ｖの左旋回動作による自車両Ｖの姿勢の変化により検出不可能となる物体Ｏ_３，Ｏ_４を検出し続けることができる。

また、別の例として、図６（Ａ）に示すように、路面Ｓを走行する自車両Ｖの前方の上り勾配Ａ上に他車両等の検出し続けるべき物体Ｏ_５が走行している状況を想定する。図６（Ａ）の状況では、物体Ｏ_５は、外部センサ１の前方検出範囲Ｒ_Ｆ内に位置する。図６（Ｂ）に示すように、図６（Ａ）の状況において、自車両Ｖは略水平な路面Ｓを走行する一方、物体Ｏ_５は上り勾配Ａを登坂し続ける。

略水平な路面Ｓを走行する自車両Ｖのピッチ角が略一定であることは姿勢検出部１２により検出される。予測部１３は、物体検出部１１による検出結果の物体Ｏ_５の位置、大きさ、自車両Ｖに対する相対的な移動方向等の情報と、姿勢検出部１２により検出された単位時間当たりのピッチ角の変化率に関する情報と、外部センサ１の前方検出範囲Ｒ_Ｆの大きさに関する情報とに基づいて、上り勾配Ａを登坂し続ける物体Ｏ_５が路面Ｓの上方に移動し、物体Ｏ_５が外部センサ１の前方検出範囲Ｒ_Ｆ外に位置するようになると予測する。

図６（Ｃ）に示すように、姿勢制御部１４は、アクティブサスペンション８のエアサスペンションの変位量に対して変位量操作量ＭＶ_Ｓを与えることにより、自車両Ｖのピッチ角における仰角を増大させ、物体Ｏ_５が、外部センサ１の前方検出範囲Ｒ_Ｆ内に留まるように自車両Ｖの姿勢を制御する。これにより、物体検出部１１は、上り勾配Ａを登坂し続ける物体Ｏ_５の位置の変化により検出不可能となる物体Ｏ_５を検出し続けることができる。

また、図７（Ａ）に示すように、図６（Ａ）の状況と同様に、路面Ｓを走行する自車両Ｖの前方の上り勾配Ａ上に他車両等の検出し続けるべき物体Ｏ_５が走行している状況を想定する。図６（Ａ）の状況と同様に、物体Ｏ_５は、外部センサ１の前方検出範囲Ｒ_Ｆ内に位置する。図７（Ｂ）に示すように、図７（Ａ）の状況において自車両Ｖが減速動作を行った状況を想定する。減速動作により自車両Ｖには、自車両Ｖのピッチ角における俯角が増大するような外乱Ｄが作用する。また、図６（Ｂ）の状況と同様に、自車両Ｖは略水平な路面Ｓを走行する一方、物体Ｏ_５は上り勾配Ａを登坂し続ける。

外乱Ｄによる自車両Ｖのピッチ角の変化は姿勢検出部１２により検出される。予測部１３は、物体検出部１１による検出結果の物体Ｏ_５の位置、大きさ、自車両Ｖに対する相対的な移動方向等の情報と、姿勢検出部１２により検出された単位時間当たりのピッチ角の変化率に関する情報と、外部センサ１の前方検出範囲Ｒ_Ｆの大きさに関する情報と、アクティブサスペンション８のアブソーバの減衰力に関する情報とに基づいて、外部センサ１の前方検出範囲Ｒ_Ｆの路面Ｓへの俯角が増大し、且つ上り勾配Ａを登坂し続ける物体Ｏ_５が路面Ｓの上方に移動し、物体Ｏ_５が外部センサ１の前方検出範囲Ｒ_Ｆ外に位置するようになると予測する。

図７（Ｃ）に示すように、姿勢制御部１４は、アクティブサスペンション８のアブソーバの減衰力に対して減衰力操作量ＭＶ_Ａを与えることにより、外乱Ｄによる自車両Ｖのピッチ角の変化を抑制し、且つアクティブサスペンション８のエアサスペンションの変位量に対して変位量操作量ＭＶ_Ｓを与えることにより、自車両Ｖのピッチ角における仰角を増大させ、物体Ｏ_５が、外部センサ１の前方検出範囲Ｒ_Ｆ内に留まるように自車両Ｖの姿勢を制御する。これにより、物体検出部１１は、自車両Ｖの減速動作による自車両Ｖの姿勢の変化と上り勾配Ａを登坂し続ける物体Ｏ_５の位置の変化とにより検出不可能となる物体Ｏ_５を検出し続けることができる。

本実施形態によれば、車両姿勢制御装置１００において、予測部１３により、物体検出部１１による物体の検出結果と、姿勢検出部１２による姿勢の変化の検出結果とに基づいて、物体検出部１１が物体を検出できなくなるか否かが予測され、姿勢制御部１４により、予測部１３により物体検出部１１が物体を検出できなくなると予測された場合に、予測部１３による予測結果に基づいて、物体検出部１１が物体を検出し続けられるように、自車両Ｖの姿勢が制御される。このため、自車両Ｖの周囲の物体を検出する場合において、物体をより検出し続けられるようにすることができる。したがって、自車両Ｖの周囲の物体や環境を認識する精度を向上させることができる。

また、本実施形態の車両姿勢制御装置１００は、自車両Ｖの周囲の環境を認識する精度の向上により、安全性の向上と、効率的でロバストな運転支援のための走行計画の生成に寄与する。また、効率的でロバストな走行計画の生成により、例えば、不要な加速操作及び減速操作が低減されることで、乗員の乗り心地の向上、燃費の向上及び自車両Ｖの周囲の交通流の円滑化をもたらす効果を奏する。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく様々な形態で実施される。例えば、車両姿勢制御装置１００の予測部１３は、物体検出部１１による物体の検出結果とに加えて、姿勢検出部１２による姿勢の変化の検出結果と、環境認識部１５より取得した自車両Ｖが走行する路面Ｓの勾配、凹凸等の三次元的な形状とに基づいて、物体検出部１１が物体を検出できなくなるか否かを予測し、姿勢制御部１４は、予測部１３による予測結果に基づいて、物体検出部１１が物体を検出し続けられるように、自車両Ｖの姿勢を制御してもよい。これにより、上り勾配や下り勾配といった路面Ｓの形状を考慮した自車両Ｖの姿勢制御を計画的に実行することができる。

また、車両姿勢制御装置１００の予測部１３は、物体検出部１１による物体の検出結果と、姿勢検出部１２による姿勢の変化の検出結果とに加えて、走行計画生成部１６により生成された走行計画中の減速の予定、走行制御部１７によるブレーキアクチュエータへの制御信号、ブレーキアクチュエータによる自車両Ｖの車輪への制動力及びブレーキアクチュエータにより変動させられたブレーキペダルの位置のいずれかとに基づいて、物体検出部１１が物体を検出できなくなるか否かを予測し、姿勢制御部１４は、予測部１３による予測結果に基づいて、物体検出部１１が物体を検出し続けられるように、自車両Ｖの姿勢を制御してもよい。これにより、減速による自車両Ｖの姿勢の変化を予測し、自車両Ｖの姿勢制御を計画的に実行することができる。

また、車両姿勢制御装置１００の予測部１３は、物体検出部１１による物体の検出結果と、姿勢検出部１２による姿勢の変化の検出結果とに加えて、走行計画生成部１６により生成された走行計画中の加速の予定、走行制御部１７によるアクセルアクチュエータへの制御信号及びアクセルアクチュエータにより制御された自車両Ｖのスロットル開度及びアクセルアクチュエータにより変動させられたアクセルペダルの位置のいずれかとに基づいて、物体検出部１１が物体を検出できなくなるか否かを予測し、姿勢制御部１４は、予測部１３による予測結果に基づいて、物体検出部１１が物体を検出し続けられるように、自車両Ｖの姿勢を制御してもよい。これにより、加速による自車両Ｖの姿勢の変化を予測し、自車両Ｖの姿勢制御を計画的に実行することができる。

また、車両姿勢制御装置１００の予測部１３は、物体検出部１１による物体の検出結果と、姿勢検出部１２による姿勢の変化の検出結果とに加えて、走行計画生成部１６により生成された走行計画中の旋回の予定、走行制御部１７によるステアリングアクチュエータへの制御信号、ステアリングアクチュエータにより制御された自車両Ｖの操舵トルク、操舵角及びステアリングアクチュエータにより変動させられたステアリングホイールの回転角度のいずれかとに基づいて、物体検出部１１が物体を検出できなくなるか否かを予測し、姿勢制御部１４は、予測部１３による予測結果に基づいて、物体検出部１１が物体を検出し続けられるように、自車両Ｖの姿勢を制御してもよい。これにより、旋回による自車両Ｖの姿勢の変化を予測し、自車両Ｖの姿勢制御を計画的に実行することができる。

１…外部センサ、２…ＧＰＳ受信部、３…内部センサ、４…地図データベース、５…ナビゲーションシステム、６…アクチュエータ、７…ＨＭＩ、８…アクティブサスペンション、９…アクティブスタビライザ、Ｕ…補助機器、１０…ＥＣＵ、１１…物体検出部、１２…姿勢検出部、１３…予測部、１４…姿勢制御部、１５…環境認識部、１６…走行計画生成部、１７…走行制御部、１００…車両姿勢制御装置、Ｖ…自車両、Ｓ…路面、Ａ…上り勾配、Ｏ_１，Ｏ_２，Ｏ_３，Ｏ_４，Ｏ_５…物体、Ｒ_Ｆ…前方検出範囲、Ｒ_Ｌ…左側方検出範囲、Ｒ_Ｒ…右側方検出範囲、Ｄ…外乱、ＭＶ_Ａ…減衰力操作量、ＭＶ_Ｓ…変位量操作量。

Claims (1)

1. 自車両の周囲の物体を検出する物体検出部と、
   前記自車両の姿勢の変化を検出する姿勢検出部と、
   前記物体検出部による前記物体の検出結果と、前記姿勢検出部による前記姿勢の変化の検出結果とに基づいて、前記物体検出部が前記物体を検出できなくなるか否かを予測する予測部と、
   前記予測部により前記物体検出部が前記物体を検出できなくなると予測された場合に、前記予測部による予測結果に基づいて、前記物体検出部が前記物体を検出し続けられるように、前記自車両の姿勢を制御する姿勢制御部と、
   を備えた車両姿勢制御装置。
   

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