JP6465278B2 - 車両の走行制御システム - Google Patents

Description

本発明は、走行環境を認識し、自車両の走行情報を検出して自動運転制御を行う車両の走行制御システムに関する。

近年、車両においては、ドライバの運転を、より快適に安全に行えるように自動運転の技術を利用した様々なものが開発され提案されている。例えば、特開２００３−６３３７３号公報（以下、特許文献１）では、ステアリングシステムに故障が発生した場合、左右の車輪に付与するブレーキ力を制御して車両の進路を変更して所定の退避領域内に車両を停止させる車両の自動退避装置の技術が開示されている。

特開２００３−６３３７３号公報

上述の特許文献１に開示される車両の自動退避装置の技術では、常に複数の退避領域候補を求め、ステアリングシステムに故障が発生した場合に退避領域を設定し、退避領域と走行中の車両との位置関係を基に、車両の減速と車両にヨーモーメントを付加するヨーブレーキ制御を実行するようになっている。

しかし、走行環境情報が、何等かの異常（例えば、カメラ・レーダ等の検出機器の異常、悪天候等）により得られなくなる（検出精度の低下も含む）と、退避領域と走行中の車両との位置関係を得ることが困難となり、車両を退避領域に退避させることができず、車両の安全を確保することができなくなる虞がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、自動運転制御において、たとえ走行環境情報が得られない状況下で操舵系に異常が発生した場合であっても、車両を適切な経路で退避地点に誘導して安全を確保することのできる車両の走行制御システムを提供することを目的としている。

本発明の一態様による車両の走行制御システムは、自車両が走行する環境の走行環境情報と自車両の走行情報とに基づいて自動運転制御を実行する車両の走行制御システムにおいて、前記自動運転制御の際に、前記走行環境情報の取得に異常が検出され、且つ自車両の操舵系に異常が検出された場合、前記走行環境情報の取得に異常が検出される前の最後に取得した前記走行環境情報に基づいて、自車両の安全を確保するための退避経路を設定し、該退避経路を走行する走行モードを、自車両の車速、自車両と周辺障害物との距離、及びドライバの保舵状態を条件として、前記退避経路の曲率、該曲率の前記退避経路をトレースするために必要な付加ヨーモーメントを調整する調整ゲイン、及び目標減速度を設定した複数の走行モードの中から選択し、異常発生時の状況に応じた走行モードとして設定する走行モード設定部と、前記走行モードに応じて、前記目標減速度に基づく減速度及び前記付加ヨーモーメントに基づくヨーモーメントを、ブレーキ制御を介して自車両に発生させる退避走行制御部とを備える。

本発明によれば、自動運転制御において、たとえ走行環境情報が得られない状況下で操舵系に異常が発生した場合であっても、車両を適切な経路で退避地点に誘導して安全を確保することが可能となる。

車両の走行制御システムの全体構成図 退避走行制御の一例を示す説明図 ハンドルの保舵状態により変化するヨーレートの説明図 走行モードの選択条件を示す説明図 自動運転制御時における異常時退避制御のフローチャート 自動運転制御時における異常時退避制御のフローチャート（続き） 走行モードＭ１，Ｍ２，Ｍ５，Ｍ６による車速及び付加ヨーモーメント調整ゲインを示す説明図 走行モードＭ３，Ｍ４，Ｍ７，Ｍ８による車速及び付加ヨーモーメント調整ゲインを示す説明図

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１において、符号１は、走行制御装置１０を中心として構成される車両の走行制御システムを示している。走行制御装置１０には、周辺環境認識装置１５、自車位置情報検出装置１６、車車間通信装置１７、道路交通情報通信装置１８、エンジン制御装置２０、ブレーキ制御装置２１、ステアリング制御装置２２、警報装置２３等が車載ネットワークを形成する通信バス１００を介して接続され、また、各種設定及び操作用のスイッチ群１９が接続されている。

周辺環境認識装置１５は、車両の外部環境を撮影して画像情報を取得する車室内に設けた固体撮像素子等を備えたカメラ装置（ステレオカメラ、単眼カメラ、カラーカメラ等：図示せず）と、車両の周辺に存在する立体物からの反射波を受信するレーダ装置（レーザレーダ、ミリ波レーダ、超音波レーダ等：図示せず）で構成されている。

周辺環境認識装置１５は、カメラ装置で撮像した画像情報を基に、例えば、距離情報に対して周知のグルーピング処理を行い、グルーピング処理した距離情報を予め設定しておいた三次元的な道路形状データや立体物データ等と比較することにより、車線区画線データ、道路に沿って存在するガードレール、縁石等の側壁データ、車両等の立体物データ等を自車両からの相対的な位置（距離、角度）を、速度と共に抽出する。

また、周辺環境認識装置１５は、レーダ装置で取得した反射波情報を基に、反射した立体物の存在する位置（距離、角度）を、速度と共に検出する。尚、本実施の形態では、周辺環境認識装置１５で認識可能な最大距離（立体物までの距離、車線区画線の最遠距離）を視程としている。更に、周辺環境認識装置１５では、例えば、カメラ装置、レーダ装置等の異常や、悪天候等により周辺環境認識の精度が低下した場合には、周辺環境認識装置１５の異常を走行制御装置１０に出力する。

自車位置情報検出装置１６は、例えば、公知のナビゲーションシステムであり、例えば、ＧＰＳ[Global Positioning System：全地球測位システム]衛星から発信された電波を
受信し、その電波情報に基づいて現在位置を検出して、フラッシュメモリや、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ブルーレイ（Blu−ray；登録商標）ディスク、ＨＤＤ（ Hard disk drive）等に予め記憶しておいた地図データ上に自車位置を特定する。

この予め記憶される地図データとしては、道路データおよび施設データを有している。道路データは、リンクの位置情報、種別情報、ノードの位置情報、種別情報、および、ノードとリンクとの接続関係の情報、すなわち、道路の分岐、合流地点情報と分岐路における最大車速情報等を含んでいる。施設データは、施設毎のレコードを複数有しており、各レコードは、対象とする施設の名称情報、所在位置情報、施設種別（デパート、商店、レストラン、駐車場、公園、車両の故障時の修理拠点の別）情報を示すデータを有している。そして、地図位置上の自車位置を表示して、操作者により目的地が入力されると、出発地から目的地までの経路が所定に演算され、ディスプレイへの画像表示やスピーカからの音声案内により誘導自在になっている。

車車間通信装置１７は、例えば、所定の通信エリアを有する無線通信装置で構成され、他の車両と通信して情報の送受信を行うことが可能となっている。そして、他の車両との相互通信により、車両情報、走行情報、交通環境情報等を交換する。車両情報としては、車種（本形態では、乗用車、トラック、二輪車等の種別）を示す固有情報がある。また、走行情報としては車速、位置情報、ブレーキランプの点灯情報、右左折時に発信される方向指示器の点滅情報、緊急停止時に点滅されるハザードランプの点滅情報がある。更に、交通環境情報としては、道路の渋滞情報、工事情報等の状況によって変化する情報が含まれている。

道路交通情報通信装置１８は、所謂、道路交通情報通信システム（VICS：Vehicle Information and Communication System：登録商標）であり、FM多重放送や道路上の発信機から、渋滞や事故、工事、所要時間、駐車場の道路交通情報をリアルタイムに受信し、この受信した交通情報を、上述の予め記憶しておいた地図データ上に表示する。

スイッチ群１９は、ドライバの運転支援制御に係るスイッチ群で、例えば、速度を予め設定しておいた一定速で走行制御させるスイッチ、或いは、先行車との車間距離、車間時間を予め設定しておいた一定値に維持して追従制御させるためのスイッチ、走行車線を設定車線に維持して走行制御するレーンキープ制御のスイッチ、走行車線からの逸脱防止制御を行う車線逸脱防止制御のスイッチ、先行車（追い越し対象車両）の追い越し制御を実行させる追い越し制御実行許可スイッチ、これら全ての制御を協調して行わせる自動運転制御を実行させるためのスイッチ、これら各制御に必要な車速、車間距離、車間時間、制限速度等を設定するスイッチ、或いは、これら各制御を解除するスイッチ等から構成されている。

エンジン制御装置２０は、車両のエンジン（図示せず）の運転状態を制御する周知の制御ユニットであり、例えば、吸入空気量、スロットル開度、エンジン水温、吸気温度、空燃比、クランク角、アクセル開度、その他の車両情報に基づき、燃料噴射制御、点火時期制御、電子制御スロットル弁の開度制御等の主要な制御を行う。

ブレーキ制御装置２１は、例えば、ブレーキスイッチ、４輪の車輪速、ハンドル角θＨ、ヨーレートγ、その他の車両情報に基づき、４輪のブレーキ装置（図示せず）をドライバのブレーキ操作とは独立して制御可能で、周知のアンチロック・ブレーキ・システム（Antilock Brake System）や、横すべり防止制御等の車両に付加するヨーモーメントを制御するヨーモーメント制御、及び、ヨーブレーキ制御を行う周知の制御ユニットである。そして、ブレーキ制御装置２１は、走行制御装置１０から、各輪のブレーキ力が入力された場合には、該ブレーキ力に基づいて各輪のブレーキ液圧を算出し、ブレーキ駆動部（図示せず）を作動させる。

ステアリング制御装置２２は、例えば、車速Ｖ、ドライバの操舵トルクＴdrv、ハンドル角θＨ、ヨーレートγ、その他の車両情報に基づき、車両の操舵系に設けた電動パワーステアリングモータ（図示せず）によるアシストトルクを制御する、周知の制御装置である。また、ステアリング制御装置２２は、上述の走行車線を設定車線に維持して走行制御するレーンキープ制御、走行車線からの逸脱防止制御を行う車線逸脱防止制御が可能となっており、これらレーンキープ制御、車線逸脱防止制御に必要な操舵角、或いは、操舵トルクが、走行制御装置１０により算出されてステアリング制御装置２２に入力され、入力された制御量に応じて電動パワーステアリングモータが駆動制御される。また、ステアリング制御装置２２では、操舵機構を含む操舵系、操舵トルクセンサ、ハンドル角センサ等の異常を検出するようになっており、走行制御装置１０により、これらの異常状態の発生が監視されている。

警報装置２３は、車両の様々な装置に異常が生じた場合、警報を適宜発生する装置であり、例えば、モニタ、ディスプレイ、アラームランプ等の視覚的な出力と、スピーカ・ブザー等の聴覚的な出力との少なくとも一方を用いて、警告・報知を行う。後述するように、異常発生時の退避走行時には、自車両の乗員のみならず、自車両周辺の他車両、歩行者を対象として、警告。報知を行う。

以上の各装置を有する走行制御システム１の中心となる走行制御装置１０は、各装置１５〜２２からの入力情報や制御情報に基づいて、障害物等との衝突防止制御、定速走行制御、追従走行制御、レーンキープ制御、車線逸脱防止制御、その他追い越し制御等を協調させて自動運転制御等を実行する。この自動運転制御の際に、自動運転を行うのに必要な走行環境情報を正常に取得できなくなるような異常（例えば、画像認識の停止や信頼性の低下、レーダ波送受信機能の低下等）が発生し、且つ自車両の操舵系の異常が検出された場合、走行制御装置１０は、異常発生時の状況に応じた適切な走行モードで自車両を安全な位置に退避させる退避走行制御を行う。

このため、走行制御装置１０は、退避走行制御のための機能として、走行モード設定部１１と退避走行制御部１２とを主とする制御機能を備えている。走行モード設定部１１は、自動運転制御の際に、走行環境情報の取得に異常が検出され、且つ自車両の操舵系に異常が検出された場合、走行環境情報の取得に異常が検出される前の最後に取得した走行環境情報に基づいて、自車両の安全を確保するための退避経路を設定し、該退避経路を進行する走行モードを設定する。退避走行制御部１２は、設定された走行モードに応じて、自車両の減速及びヨーモーメントをブレーキ制御装置２１を介して制御する。

詳細には、走行モード設定部１１は、図２に示すように、走行環境情報の取得が異常になる前の最後に検出した走行環境情報取得可能範囲内において、道路境界縁石や停止車両等の障害物に車両が接触することなく安全に、路肩に車両が停車できる走行位置までの経路を退避経路として設定する。図２の例では、左カーブにおいて、走行環境情報取得と操舵系が正常であれば、図中、破線で示すような、道路に沿った目標経路となるが、走行環境情報取得と操舵系が異常の場合には、実線で示すような、カーブ内側の路肩に車両が向かう退避経路が設定される例を示している。

尚、図２中、Ｌｃは最後に認識した視程を示す。また、図２の例では、路肩に障害物等は示されていないが、路肩に障害物等がある場合には、退避経路は、その障害物の手前までの距離に設定される。

ここで、退避経路の曲率をκcとすると、曲率κcの経路に沿って走行するのに必要な退避時目標ハンドル角θHFは、以下の（１）式によって算出することができる。
θHF＝(１＋Ａ・Ｖ²)・ｌ・ｎ・κc …（１）
但し、 Ａ：車両固有のスタビリティファクタ
Ｖ：車速
ｌ：ホイールベース
ｎ：ステアリングギヤ比

路肩に安全に停止するためには、退避時目標ハンドル角θHFと走行環境情報取得及び操舵系が異常と判定されたときのハンドル角θH0との差分（θHF−θH0）を必要ハンドル角θH_vdcとして、この必要ハンドル角θH_vdcに応じたヨーモーメントを、ブレーキ制御装置２１を介したヨーブレーキ制御によって発生させ、車両に付加する。この付加ヨーモーメントＭztは、例えば、以下の（２）式により、算出することができる。
Ｍzt＝Ｋbm・(２・Ｋｆ・Ｋｒ)／(Ｋｆ＋Ｋｒ)・(θH_vdc／ｎ) …（２）
但し、 Ｋｆ：前輪の等価コーナリングパワー
Ｋｒ：後輪の等価コーナリングパワー
Ｋbm：走行モードに応じた調整ゲイン

尚、操舵系の異常によりθH0が変化する場合、時々刻々検出されるハンドル角θＨを用いて、すなわち、θH_vdc＝θHF−θＨとして、付加ヨーモーメントＭztを算出する。

この場合、付加ヨーモーメントＭztは、ヨーブレーキ制御によって発生するため、低車速域では十分なコーナリングパワーが得られず、路肩に寄せるために必要なヨーモーメントを得られない可能性がある。また、車速が低くなると、ドライバがハンドルを操作或いは保舵している場合には進行路及び車速に応じたヨーレートが発生して設定経路に沿った曲率を維持することが可能であるが、ドライバがハンドルを保舵していない場合には、旋回方向のセルフステアが発生し、ヨーブレーキ制御によるヨーレートが過大となって曲率維持が困難となる。

ここで、ドライバがハンドルを操作／固定している場合の車両運動は、以下の（３）式、（４）式で与えられ、これらの（３），（４）式より、ヨーレートγは、以下の（５）式により得られる。
２・(Ｋｆ＋Ｋｒ)・β＋(ｍ・Ｖ＋(２／Ｖ)・(ｌｆ・Ｋｆ−ｌｒ・Ｋｒ))・γ＝２・Ｋｆ・δ …（３）
２・(ｌｆ・Ｋｆ−ｌｒ・Ｋｒ)・β＋(２・(ｌｆ²・Ｋｆ＋ｌｒ²・Ｋｒ)／Ｖ)・γ＝２・ｌｆ・Ｋｆ・δ＋Ｍｚ …（４）
γ＝(１／(１＋Ａ・Ｖ²))・(Ｖ／ｌ)・(δ＋(Ｋｆ＋Ｋｒ)／（２・ｌ・Ｋｆ・Ｋｒ))・Ｍｚ) …（５）
但し、 ｍ：車両質量
β：車体すべり角
δ：前輪舵角
ｌｆ：前軸−重心間距離
ｌ：後軸−重心間距離
Ｍｚ：付加ヨーモーメント

一方、ドライバがハンドルから手を放している場合には、セルフアライニングトルクに応じて前輪が自由に転舵して横力は発生しない。従って、このときの車両運動は、（３）式、（４）式のＫｆを０と置いた以下の（６）式、（７）式で与えられ、（６）式、（７）式より、ヨーレートγは、以下の（８）式により得られる。
２・Ｋｒ・β＋(ｍ・Ｖ−(２／Ｖ)・ｌｒ・Ｋｒ)・γ＝０ …（６）
−２・ｌｒ・Ｋｒ・β＋((２・ｌｒ²・Ｋｒ)／Ｖ)・γ＝Ｍｚ …（７）
γ＝Ｍｚ／(ｍ・ｌｒ・Ｖ) …（８）

（５）式、（８）式から得られるヨーレートγの一例を図３に示す。ドライバがハンドルを操作／固定している場合、ヨーレートγの特性は図３の実線で示すようになり、ヨーブレーキ制御によって旋回半径一定に近いヨーレートが付加される。一方、ドライバがハンドルから手を放している場合、ヨーレートγの特性は、図３の破線で示すようになり、旋回方向のセルフステアによって、ブレーキ力により発生するヨーモーメントが低速で急激に高まる。

すなわち、（５）式、（８）式、図３からも明らかなように、ブレーキ力により車両のヨーモーメント制御を行う場合には、ヨーモーメント制御によって発生するヨーレートγは、舵角が固定されている場合と、セルフアライメントトルクによって舵角が変化する場合とで異なるため、状況に応じて適切に制御する必要がある。更に、自車両の減速による後続車の衝突も想定される。

このため、走行モード設定部１１は、異常発生時の状況に応じて自車両の減速度及び付加ヨーモーメントを最適化した走行モードを設定し、この走行モードで退避経路を進行させる。本実施の形態においては、異常発生時の自車両の車速Ｖ、ドライバのハンドルの保持・非保持の状態、自車両と障害物との距離Ｌｖに応じて、以下の（１）〜（８）に示すような複数の走行モードＭ１〜Ｍ８を予め設定しておく。

各走行モードＭ１〜Ｍ８では、モード毎に曲率κcの退避経路が設定され、この曲率κcの経路をトレースするために必要な付加ヨーモーメントＭztを調整する調整ゲインＫbmがモード毎に設定される。また、最大視程範囲内で自車両を路肩に停車或いは路肩に寄せられるように、モード毎に目標減速度Ｇmdが決定される。

そして、図４に示すように、これらの走行モードＭ１〜Ｍ８の中から、自車両の車速Ｖが閾値Ｖｈ以上か否かの条件、自車両周辺に存在する障害物と自車両との距離Ｌｖが閾値Ｌｈ以上の遠方か否かの条件、ドライバがハンドルを保持している（｜Ｔdrv｜≧Ｔdrvc：Ｔdrvcは設定値）か非保持である（｜Ｔdrv｜＜Ｔdrvc）かの条件によって走行モードを選択し、異常発生時の状況に応じた最適な走行モードとして設定する。

ここで、走行モードＭ１〜Ｍ４は失陥時の車速が高速側であるときの走行モード、走行モードＭ５〜Ｍ８は、失陥時の車速が低速側であるときの走行モードであり、閾値Ｖｈは、ヨーブレーキ制御で十分なヨーモーメントが発生する車速の閾値である。また、距離の閾値Ｌｈは、前走車が急減速した場合等、障害物との衝突が予見される場合に、ヨーモーメント付加よりも衝突回避の減速を優先するための閾値である。これらの閾値は、車種毎に予め実験或いはシミュレーション等によって求められ、システム内の制御定数としてメモリに保存されている。

（１）走行モードＭ１
Ｖ≧Ｖｈ（高車速）且つＬｖ≧Ｌｈ（障害物が遠方）且つハンドル保持の条件で選択されるモードであり、障害物との衝突危険性が低いモードである。走行モードＭ１では、即座に制御を介して自車両を路肩に寄せながら減速させる。

（２）走行モードＭ２
走行モードＭ２は、Ｖ≧Ｖｈ（高車速）且つＬｖ≧Ｌｈ（障害物が遠方）且つハンドル非保持の条件で選択されるモードであり、走行モードＭ１と同様、障害物との衝突危険性が低いモードであるが、ドライバがハンドルを保持していないため、制御後半になるとヨーコントロールが難しくなる。このため、走行モードＭ２では、先ず、路肩に寄せる制御を行い、路肩に寄った後、減速を開始する。

（３）走行モードＭ３
走行モードＭ３は、Ｖ≧Ｖｈ（高車速）且つＬｖ＜Ｌｈ（障害物が近方）且つハンドル保持の条件で選択されるモードであり、障害物との距離が近く、衝突危険性が高いモードである。走行モードＭ３では、自車両前後の障害物に合わせて速度を調整し、安全性が確認された後、路肩に寄せながら減速する。尚、走行モードＭ３と同様、走行モードＭ４，Ｍ７，Ｍ８はも障害物との衝突危険性が高いモードであり、最大視程範囲範囲内で安全性が確保されなかった場合には、路肩に寄せる制御を徐々に弱める。

（４）走行モードＭ４
走行モードＭ４は、Ｖ≧Ｖｈ（高車速）且つＬｖ＜Ｌｈ（障害物が近方）且つハンドル非保持の条件で選択されるモードである。走行モードＭ４は、走行モードＭ３と同様、障害物との衝突危険性が高いモードであるが、ドライバがハンドルを保持していないため、制御後半になるとヨーコントロールが難しくなる。このため、走行モードＭ４では、自車両前後の障害物に合わせて速度を調整し、安全性が確認されてから路肩に寄せる制御を行い、路肩に寄った後、減速を開始する。

（５）走行モードＭ５
走行モードＭ５は、Ｖ＜Ｖｈ（低車速）且つＬｖ≧Ｌｈ（障害物が遠方）且つハンドル保持の条件で選択されるモードである。走行モードＭ５は、走行モードＭ１，Ｍ２と同様、障害物との衝突危険性が低いモードであるため、即座に制御を開始するが、走行モードＭ１，Ｍ２と比較して十分に路肩に寄せきれない虞があるが、可能な限り路肩に寄せる制御を行う。

（６）走行モードＭ６
走行モードＭ６は、Ｖ＜Ｖｈ（低車速）且つＬｖ≧Ｌｈ（障害物が遠方）且つハンドル非保持の条件で選択されるモードである。走行モードＭ６は、走行モードＭ５とハンドル非保持の条件のみが異なり、ドライバがハンドルを保持していないため、制御後半でのヨーレートの過大な発生を抑えるため、走行モードＭ５よりも付加ヨーモーメントを小さくする。

（７）走行モードＭ７
走行モードＭ７は、Ｖ＜Ｖｈ（低車速）且つＬｖ＜Ｌｈ（障害物が近方）且つハンドル保持の条件で選択されるモードであり、走行モードＭ３，Ｍ４と同様、障害物との衝突危険性が高いモードであるため、自車両前後の障害物に合わせて速度を調整し、安全性が確認されてから路肩に寄せる制御を行う。走行モードＭ７は、走行モードＭ３，Ｍ４よりも低速域での制御であるため、十分に路肩に寄せきれない虞があるが、可能な限り路肩に寄せる制御を行う。

（８）走行モードＭ８
走行モードＭ８は、Ｖ＜Ｖｈ（低車速）且つＬｖ＜Ｌｈ（障害物が近方）且つハンドル非保持の条件で選択されるモードであり、走行モードＭ３，Ｍ４，Ｍ７と同様、障害物との衝突危険性が高いモードである。走行モードＭ８は、走行モードＭ７に対してドライバがハンドルを保持していない場合のモードであるため、制御後半でのヨーレートの過大な発生を抑えるため、走行モードＭ７よりも付加ヨーモーメントを小さくする。

退避走行制御部１２は、以上の各行モードにおける減速度とヨーモーメントを与えるため、各輪のブレーキ力（旋回内側前輪のブレーキ力Ｆfi、旋回外側前輪のブレーキ力Ｆfo、旋回内側後輪のブレーキ力Ｆri、旋回外側後輪のブレーキ力Ｆro）を、例えば、以下の（９）式〜（１２）式により算出し、算出したブレーキ力の指示値をブレーキ制御装置２１に出力する。
Ｆfi＝(Ｋｘ／２)・Ｆｘ＋Ｋｙ・Ｆｙ …（９）
Ｆfo＝(Ｋｘ／２)・Ｆｘ−Ｋｙ・Ｆｙ …（１０）
Ｆri＝((１−Ｋｘ）／２)・Ｆｘ＋(１−Ｋｙ)・Ｆｙ …（１１）
Ｆro＝((１−Ｋｘ）／２)・Ｆｘ−(１−Ｋｙ)・Ｆｙ …（１２）

ここで、Ｋｘは減速度制御の前後制動力配分比（前輪側制動力／総制動力）であり、Ｆｘは、ブレーキ力の総和で、走行モード毎に設定される退避時目標減速度Ｇmdに基づいて、以下の（１３）式により算出される。
Ｆｘ＝−ｍ・Ｇmd・ｔ …（１３）

また、ｋｙはヨーモーメント制御の前後軸配分比（前軸のヨーモーメント／総ヨーモーメント）であり、Ｆｙは付加ヨーモーメントＭztに応じた左右輪ブレーキ力差の総和Ｆｙで、トレッドをｄとして、以下の（１４）式により算出される。
Ｆｙ＝Ｍzt／ｄ …（１４）

また、退避走行制御部１２は、退避制御の実行時、各輪のブレーキ力の指示値をブレーキ制御装置２１に出力すると共に、警報装置２３に警報出力を指示して、自車両の乗員に異常退避を報知するとともに、自車両周辺の他車両や歩行者に、ブレーキランプやハザードランプによって異常発生時の退避走行中であることを報知する。この退避走行中の報知は、ブレーキランプやハザードランプによる視覚的な報知のみらず、車車間通信による他車両への送信を加えるようにしても良い。

次に、走行制御装置１０で実行される走行モードＭ１〜Ｍ８による退避走行制御のプログラム処理について、図５及び図６に示すフローチャートを用いて説明する。

この退避走行制御では、先ず、最初のステップＳ１０１において、自動運転制御が実行されている自動運転状態か否かが判定される。自動運転状態ではない場合は、プログラムを抜け、自動運転状態の場合、Ｓ１０２に進み、自動運転を行うのに必要な走行環境情報取得に異常（例えば、画像認識の停止や信頼性の低下、レーダ波送受信機能の低下等）が発生しているか否か判定する。

ステップＳ１０２の判定の結果、走行環境情報取得が正常であれば、プログラムを抜け、走行環境情報取得に異常が発生していれば、ステップＳ１０３に進む。ステップＳ１０３に進むと、操舵系の異常が検出されているか否かが判定され、操舵系の異常が検出されていない場合は、プログラムを抜け、操舵系の異常が検出されている場合、ステップＳ１０４に進む。

ステップＳ１０４に進むと、失陥時の車速Ｖが閾値Ｖｈ以上であるか否かが判定され、Ｖ≧Ｖｈの場合、ステップＳ１０５へ進み、Ｖ＜Ｖｈの場合には、ステップＳ１１２に進む。ステップＳ１１２以降は、走行モードＭ５〜Ｍ８に係る処理であり、ステップＳ１０５〜Ｓ１１１は、走行モードＭ１〜Ｍ４に係る処理となる。

先に、ステップＳ１０５〜Ｓ１１１の処理について説明する。ステップＳ１０５では、自車両と障害物との距離Ｌｖが閾値Ｌｈ以上か否かが判定され、Ｌｖ＜Ｌｈの場合、ステップＳ１０６でドライバがハンドルを保持している（｜Ｔdrv｜≧Ｔdrvc）か非保持である（｜Ｔdrv｜＜Ｔdrvc）かが判定される。そして、ドライバがハンドルを保持している場合には、ステップＳ１０７へ進んで走行モードＭ１の退避走行を行い、ドライバがハンドルを保持していない場合には、ステップＳ１０８へ進んで走行モードＭ２の退避走行を行う。

図７に示すように、自車両の前後方向をｘ方向、横方向をｙ方向）とする２次元座標で退避経路を表現するとき、走行モードＭ１による退避走行では、障害物との衝突危険性は低いため、自車両を直ちに減速させて路肩に寄せ、停車させる。これに対して、走行モードＭ２による退避走行では、ドライバがハンドルを保持していないため、図７に示すように、制御前半では減速よりも路肩に寄せるヨーモーメント制御を優先し、路肩に寄った後の制御後半で減速を開始し、最大視程距離付近の退避位置に停車させる。

走行モードＭ１と走行モードＭ２とは、ヨーモーメント付加及び減速の制御タイミングが異なり、退避経路の曲率κc及び目標減速度Ｇmdが異なる値に設定されている。但し、付加ヨーモーメントＭztの調整ゲインＫbmは、走行モードＭ１，Ｍ２で同じ値に設定されている。

一方、ステップＳ１０５においてＬｖ＜Ｌｈの場合には、ステップＳ１０５からステップＳ１０９へ進んでドライバがハンドルを保持している（｜Ｔdrv｜≧Ｔdrvc）か非保持である（｜Ｔdrv｜＜Ｔdrvc）かが判定される。そして、ドライバがハンドルを保持している場合には、ステップＳ１１０で走行モードＭ３の退避走行を行い、ドライバがハンドルを保持していない場合、ステップＳ１１１で走行モードＭ４の退避走行を行う。

走行モードＭ３は、障害物との衝突危険性が高いため、図８に示すように、自車両前後の障害物に合わせて速度を調整し、安全を性を確保した後、路肩への移動を開始する。この路肩への移動では、ヨーモーメントを付加しながら減速する制御を行い、最大視程距離付近の退避位置に停車させる。

一方、走行モードＭ４は、同様に、自車両前後の障害物に合わせて速度を調整した後、路肩への移動を開始するが、ドライバがハンドルを保持していないため、図８に示すように、制御前半では減速よりも路肩に寄せるヨーモーメント制御を優先し、路肩に寄った後の制御後半で減速を開始し、最大視程距離付近の退避位置に停車させる。

走行モードＭ３と走行モードＭ４とは、前後の障害物に合わせて速度を調整した後に路肩への移動を開始する点では同様であるが、退避経路の曲率κc及び目標減速度Ｇmdが異なる。走行モードＭ３の付加ヨーモーメントＭztの調整ゲインＫbmは、走行モードＭ１，Ｍ２よりも大きい値に設定されている。また、走行モードＭ４の付加ヨーモーメントＭztの調整ゲインＫbmは、走行モードＭ３よりも大きい値で、制御前半の短期間で路肩に寄せられるように設定されている。

次に、ステップＳ１１２以降の走行モードＭ５〜Ｍ８に係る処理について説明する。ステップＳ１１２では、自車両と障害物との距離Ｌｖが閾値Ｌｈ以上か否かが判定され、Ｌｖ＜Ｌｈの場合、ステップＳ１１１３でドライバがハンドルを保持している（｜Ｔdrv｜≧Ｔdrvc）か非保持である（｜Ｔdrv｜＜Ｔdrvc）かが判定される。そして、ドライバがハンドルを保持している場合には、ステップＳ１１４へ進んで走行モードＭ５の退避走行を行い、ドライバがハンドルを保持していない場合、ステップＳ１１５へ進んで走行モードＭ６の退避走行を行う。

走行モードＭ５，Ｍ６は、走行モードＭ１，Ｍ２と同様、障害物との衝突危険性が低いモードであるが、走行モードＭ１，Ｍ２よりも低車速域であるため、十分に路肩に寄せきれない可能性がある。図７から明らかなように、走行モードＭ５，Ｍ６における退避経路の曲率κc及び目標減速度Ｇmdは同様であり、走行モードＭ２の減速開始までに路肩に寄せきれることを意図して設定されている。走行モードＭ５，Ｍ６における付加ヨーモーメントＭztの調整ゲインＫbmは、走行モードＭ１，Ｍ２よりも小さく設定されており、また、ドライバがハンドルを保持していない場合の走行モードＭ６では、制御後半でのヨーレートの過大な発生を抑えるため、走行モードＭ５よりも調整ゲインＫbmが小さく設定されている。

一方、ステップＳ１１２においてＬｖ＜Ｌｈの場合には、ステップＳ１１２からステップＳ１１６へ進んでドライバがハンドルを保持している（｜Ｔdrv｜≧Ｔdrvc）か非保持である（｜Ｔdrv｜＜Ｔdrvc）かが判定される。そして、ドライバがハンドルを保持している場合には、ステップＳ１１７で走行モードＭ７の退避走行を行い、ドライバがハンドルを保持していない場合、ステップＳ１１１８で走行モードＭ８の退避走行を行う。

走行モードＭ７，Ｍ８は、走行モードＭ３，Ｍ４と同様、障害物との衝突危険性が低いモードであり、前後の障害物に合わせて速度を調整した後に路肩への移動を開始するが、走行モードＭ３，Ｍ４よりも低車速域であるため、十分に路肩に寄せきれない可能性がある。このため、走行モードＭ７，Ｍ８では、路肩への移動開始後、可能な限り路肩に寄せられるように最大視程距離までの退避経路の曲率κc及び目標減速度Ｇmdが設定されている。

走行モードＭ７，Ｍ８における付加ヨーモーメントＭztの調整ゲインＫbmは、図８に示すように走行モードＭ３，Ｍ４よりも小さく、且つ走行モードＭ１，Ｍ２よりも小さくなるように設定されている。ドライバがハンドルを保持していない場合の走行モードＭ８では、制御後半でのヨーレートの過大な発生を抑えるため、走行モードＭ７よりも調整ゲインＫbmが小さく設定されている。例えば、走行モードＭ７，Ｍ８の調整ゲインＫbmは、走行モードＭ５，Ｍ６と同様に設定されている。

このように本実施の形態における走行制御システム１は、自動運転制御の際、自動運転を行うのに必要な走行環境情報取得に異常が発生し、且つ自車両の操舵系の異常が検出された場合、走行制御装置１０の走行モード設定部１１において、走行環境情報の取得に異常が検出される前の最後に取得した走行環境情報に基づいて、自車両の安全を確保するための退避経路を設定し、この退避経路を進行する走行モードを異常発生時の状況に応じて設定する。そして、走行制御装置１０の退避走行制御部１２において、走行モードに応じて自車両の減速及びヨーモーメントをブレーキ制御装置２１を介して制御する。これにより、自動運転制御において、たとえ走行環境情報が得られない状況下で操舵系に異常が発生した場合であっても、車両を適切な経路で退避地点に誘導して安全を確保することが可能となる。

また、退避経路を進行する走行モードを、自車両の車速、自車両と周辺障害物との距離、ドライバの保舵状態を条件として設定することで、異常発生時の状況に応じた最適な走行モードで退避地点に誘導することができ、しかも、減速度及びヨーモーメントが異なる複数の走行モードから選択することで迅速に対応することができる。更に、退避走行制御の実行時に、自車両の乗員に異常退避を報知するとともに、自車両周辺の他車両、歩行者に、自車両の異常退避を報知することで、自車両のみならず、周囲の安全も確保することができる。

１ 走行制御システム
１０ 走行制御装置
１１ 走行モード設定部
１２ 退避走行制御部
１５ 周辺環境認識装置
１６ 自車位置情報検出装置
１７ 車車間通信装置
１８ 道路交通情報通信装置
１９ スイッチ群
２０ エンジン制御装置
２１ ブレーキ制御装置
２２ ステアリング制御装置
２３ 警報装置

Claims (2)

1. 自車両が走行する環境の走行環境情報と自車両の走行情報とに基づいて自動運転制御を実行する車両の走行制御システムにおいて、
   前記自動運転制御の際に、前記走行環境情報の取得に異常が検出され、且つ自車両の操舵系に異常が検出された場合、前記走行環境情報の取得に異常が検出される前の最後に取得した前記走行環境情報に基づいて、自車両の安全を確保するための退避経路を設定し、該退避経路を走行する走行モードを、自車両の車速、自車両と周辺障害物との距離、及びドライバの保舵状態を条件として、前記退避経路の曲率、該曲率の前記退避経路をトレースするために必要な付加ヨーモーメントを調整する調整ゲイン、及び目標減速度を設定した複数の走行モードの中から選択し、異常発生時の状況に応じた走行モードとして設定する走行モード設定部と、
   前記走行モードに応じて、前記目標減速度に基づく減速度及び前記付加ヨーモーメントに基づくヨーモーメントを、ブレーキ制御を介して自車両に発生させる退避走行制御部と
   を備えることを特徴とする車両の走行制御システム。
2. 前記退避走行制御部の制御実行時に、自車両の乗員に異常退避を報知するとともに、自
   車両周辺の他車両、歩行者に、自車両の異常退避を報知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システム。

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