JP6477253B2 - 車両走行制御装置 - Google Patents

Description

本発明は車両走行制御装置に関する。

従来、車両を目標経路に沿って走行させる車両走行制御装置が知られている。この車両走行制御装置は、車両と目標経路との横偏差に応じて操舵量を算出する（特許文献１〜３参照）。

特開２００８−１６８７８２号公報 特開２００３−２６０１７号公報 特開２００４−３４５５０４号公報

車両が目標経路に沿って走行しているとき、路面状況や風等の外乱により、横偏差が大きくなることがある。横偏差が大きい状態において、車両の車速が高いと、車両の乗員に不安感を与えてしまう。本発明は、こうした問題にかんがみてなされたものであり、乗員の不安感を軽減できる車両走行制御装置を提供することを目的としている。

本発明の車両走行制御装置は、自車両を目標経路に沿って走行させる車両走行制御装置であって、目標経路について予め設定された基準車速を取得する基準車速取得ユニットと、自車両と目標経路との横偏差を取得する横偏差取得ユニットと、横偏差が大きいほど減速幅が大きくなるように、基準車速を減速することで目標車速を算出する目標車速算出ユニットと、自車両の車速を、目標車速に制御する車速制御ユニットと、を備えることを特徴とする。

本発明の車両走行制御装置は、横偏差が大きいほど、目標車速を低くする。そのことにより、横偏差が生じたとき、自車両の乗員の不安感を軽減することができる。

車両走行制御装置１の構成を表すブロック図である。 車両走行制御装置１が実行する処理を表すフローチャートである。 走行環境の例を表す説明図である。 横偏差Ｘを表す説明図である。 横偏差と減速率αとの関係を表す説明図である。 前方注視点、前方注視距離、及び前方横偏差Ｙを表す説明図である。

本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
＜第１の実施形態＞
１．車両走行制御装置１の構成
車両走行制御装置１の構成を図１に基づき説明する。車両走行制御装置１は、車両に搭載された車載装置である。以下では、車両走行制御装置１を搭載した車両を自車両とする。車両走行制御装置１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備える公知のコンピュータである。車両走行制御装置１は、ＲＯＭに記憶されたプログラムにより後述する処理を実行する。

車両走行制御装置１は、機能的に、基準車速取得ユニット３、横偏差取得ユニット５、目標車速算出ユニット７、車速制御ユニット９、走行環境取得ユニット１１、前方横偏差取得ユニット１３、目標操舵角算出ユニット１５、操舵角制御ユニット１７、車速取得ユニット１９、及び前方注視距離設定ユニット２１を備える。各ユニットの機能は後述する。

自車両は、車両走行制御装置１に加えて、地図データベース２３、衛星測位システム（ＧＮＳＳ）２５、車輪速センサ２７、パワートレイン２９、ブレーキ装置３１、及び操舵装置３３を備える。

地図データベース２３は、地図情報を記憶している。地図情報には、道路の位置、道路の形状、道路の幅（走行可能範囲）、交差点の位置、道路の曲率、道路に隣接する物体（例えば、建物、壁等）や溝の位置、対向車線の有無等が含まれる。また、地図情報には、道路上の各位置における基準車速が含まれる。基準車速は、目標経路に沿って走行する車両の目標車速を決めるときに基準となる車速である。基準車速と目標車速との関係は後述する。

衛星測位システム２５は、航法衛星が送信する電波を利用して自車両の位置情報を取得する。位置情報には、自車両の位置と方位とが含まれる。自車両の方位とは、自車両における後方から前方に向う軸の方位である。車輪速センサ２７は自車両の車速を検出する。

パワートレイン２９は、自車両の動力源（エンジン又はモータ）と、その動力源の動力を駆動輪に伝達する機構とを備える。ブレーキ装置３１は、自車両のブレーキ動作を行う。操舵装置３３は自車両の操舵を行う。

２．車両走行制御装置１が実行する処理
自車両が目標経路に沿って走行するときに車両走行制御装置１が所定時間ごとに繰り返し実行する処理を図２〜図６に基づき説明する。この処理を実行するとき、車両走行制御装置１は、目標経路を取得している。

なお、目標経路とは、目的地に向って、道路上に設定された経路である。目標経路は、例えば、地図データベース２３に予め記憶しておき、それを読み出して使用することができる。また、目標経路は、ユーザが目的地を入力したとき、車両走行制御装置１、又は他の車載装置（例えばナビゲーションシステム等）が地図情報を用いて作成するものであってもよい。また、目標経路は、外部のサーバ等から取得するものであってもよい。

図２のステップ１では、目標車速算出ユニット７が、衛星測位システム２５を用いて、自車両の位置と方位とを取得する。
ステップ２では、基準車速取得ユニット３が、前記ステップ１で取得した自車両の位置に対応する基準車速を地図情報から読み出す。なお、上述したように、地図情報には、道路上の各位置における基準車速が含まれる。

ステップ３では、走行環境取得ユニット１１が、前記ステップ１で取得した自車両の位置の周辺における走行環境を地図情報から取得する。走行環境としては、道路の形状（例えば曲率）、道路の幅、道路に隣接する物体の有無、対向車線の有無、交差点の有無等がある。

走行環境の例を図３に示す。この例では、自車両３５は、道路３６上を、目標経路４３に沿って走行中である。道路３６のうち、区間Ａは、後述する区間Ｂ、Ｃに比べて道路幅が広いという走行環境を有する。区間Ｂは、区間Ａに比べて道路幅が狭く、対向車線があるという走行環境を有する。区間Ｃは、区間Ａに比べて道路幅が狭く、道路３６に隣接して圧迫感のある壁（物体の一例）３８があり、交差点を有するという走行環境を有する。

図２に戻り、ステップ４では、横偏差取得ユニット５が、自車両と目標経路との横偏差を取得する。この横偏差を、図４を用いて説明する。図４に示す例では、自車両３５は、道路３６上を、目標経路４３に沿って走行中である。自車両３５の中心３７を通り、自車両３５の後方から前方に向う軸を３９とする。中心３７を通り、軸３９に直交する垂線４１と、目標経路４３との交点を４５とする。中心３７と交点４５との距離が横偏差Ｘである。自車両３５が目標経路４３より左側にいるときの横偏差Ｘは負の数とし、自車両３５が目標経路４３より右側にいるときの横偏差Ｘは正の数とする。

なお、横偏差は、自車両が本ステップ３の時点での位置にいるときの横偏差であってもよいし、自車両が所定時間後の（将来の）予測位置にいるときの横偏差であってもよい。所定時間後の予測位置は、自車両が、本ステップ３の時点から所定時間後まで、同じ方位に同じ車速で走行し続けると仮定したときの位置である。

図２に戻り、ステップ５では、目標車速算出ユニット７が、前記ステップ３で取得した走行環境と、前記ステップ４で取得した横偏差とを用いて、以下のようにして減速率αを算出する。

減速率αは、図５に示すように、前記ステップ４で取得した横偏差に応じて変化する変数である。減速率αは、０以上、１以下の値を有する。減速率αは、横偏差が０のとき１であり、横偏差の絶対値が大きいほど、小さい値となる。

横偏差と減速率αとの関係は、前記ステップ３で取得した走行環境に応じて異なる。具体的には、自車両の乗員に不安感を生じさせやすい走行環境であるほど、横偏差の値は同じであっても、減速率αの値を小さくする。例えば、図５に示すように、自車両の乗員に不安感を生じさせにくい走行環境である場合、横偏差と減速率αとの関係は曲線Ｌ１により表され、自車両の乗員に不安感を生じさせやすい走行環境である場合、横偏差と減速率αとの関係は曲線Ｌ２により表され、中間の走行環境である場合、横偏差と減速率αとの関係は曲線Ｌ３により表される。

また、走行環境と、横偏差が生じたときの自車両の乗員における不安感との関係は、例えば、以下のようになる。
・道路の幅が狭いほど、自車両の乗員の不安感は高い。

・道路の曲率が大きいほど、自車両の乗員の不安感は高い。
・道路に対向車線があると、対向車線がない場合より、自車両の乗員の不安感は高い。
・道路に交差点があると、交差点がない場合より、自車両の乗員の不安感は高い。

・道路に隣接して物体、溝等があると、それらがない場合より、自車両の乗員の不安感は高い。
目標車速算出ユニット７は、前記ステップ３で取得した走行環境に応じて、横偏差と減速率αとの関係（例えば、図５における曲線Ｌ１〜Ｌ３のうちのいずれか）を選択する。次に、その選択した関係に、前記ステップ４で取得した横偏差を当てはめて、減速率αを算出する。

図２に戻り、ステップ６では、目標車速算出ユニット７が、前記ステップ２で取得した基準車速に、前記ステップ５で算出した減速率αを乗算して、目標車速を算出する。目標車速は、以下の数式１により表される。数式１においてＶ_ＴＯは基準車速であり、Ｖ_Ｔは目標車速である。

ステップ７では、車速制御ユニット９が、自車両の車速を、前記ステップ６で算出した目標車速に制御する。すなわち、車速制御ユニット９は、パワートレイン２９及びブレーキ装置３１を制御して、自車両の車速を前記ステップ６で算出した目標車速に近づける処理を行う。

ステップ８では、車速取得ユニット１９が、車輪速センサ２７を用いて自車両の車速を取得する。
ステップ９では、前方注視距離設定ユニット２１が、前方注視距離Ｌを設定する。ここで、前方注視距離Ｌについて、図６を用いて説明する。図６に示す例では、自車両３５は、道路３６上を、目標経路４３に沿って走行中である。上述した軸３９上の点であって、自車両３５よりも前方にある点を、前方注視点４７とする。自車両３５の中心３７から前方注視点４７までの距離が前方注視距離Ｌである。よって、前方注視点４７は、自車両３５から前方注視距離Ｌだけ前方にある点である。

車両走行制御装置１は、自車両の車速を入力すると前方注視距離Ｌを出力するマップを予め備えている。前方注視距離設定ユニット２１は、そのマップに、前記ステップ８で取得した自車両の車速を入力することで、前方注視距離Ｌを設定する。上記のマップは、自車両の車速が低いほど、前方注視距離Ｌを小さくする。そのため、前方注視距離設定ユニット２１は、自車両の車速が低いほど、前方注視距離Ｌを小さく設定する。

ステップ１０では、前方横偏差取得ユニット１３が、前記ステップ９で設定した前方注視距離Ｌを用いて、前方横偏差Ｙを取得する。前方横偏差をＹ、図６を用いて説明する。前方注視点４７を通り、軸３９に直交する垂線を４９とする。垂線４９と目標経路４３との交点を５１とする。前方注視点４７と交点５１との距離が前方横偏差Ｙである。

ステップ１１では、目標操舵角算出ユニット１５が、前記ステップ９で取得した前方注視距離Ｌ、及び前記ステップ１０で取得した前方横偏差Ｙに応じて、目標操舵角δを算出する。目標操舵角δは、数式２により表される。数式２においてＡは定数であり、Ｖは前記ステップ８で取得した自車両の車速であり、Ｌは前記ステップ９で設定した前方注視距離であり、Ｒは自車両の旋回半径である。旋回半径Ｒは、数式３により表される。

ステップ１２では、操舵角制御ユニット１７が、自車両の操舵角を前記ステップ１１で算出した目標操舵角δに制御する。すなわち、操舵角制御ユニット１７は、ブレーキ装置３１を制御して、自車両の操舵角を前記ステップ１１で算出した目標操舵角δに近づける処理を行う。

３．車両走行制御装置１が奏する効果
（１Ａ）車両走行制御装置１は、横偏差が大きいほど、目標車速を低くする。そのことにより、横偏差が生じたとき、自車両の乗員の不安感を軽減することができる。

（１Ｂ）車両走行制御装置１は、横偏差が大きいほど減速幅が大きくなるように、基準車速を減速することで目標車速を算出する。そのことにより、自車両の状況に応じた目標車速を容易に算出することができる。

（１Ｃ）車両走行制御装置１は、自車両の周囲における走行環境を取得し、その走行環境に応じて、目標車速の値を変化させる。そのことにより、走行環境に適した目標車速を設定することができる。

（１Ｄ）車両走行制御装置１は、走行環境として、道路の形状、道路の幅、道路に隣接する物体、対向車線、及び交差点等を取得し、その走行環境に応じて目標車速を設定する。そのことにより、自車両の乗員の不安感を一層軽減することができる。

（１Ｅ）車両走行制御装置１は、横偏差が大きいほど小さくなる減速率αを基準車速に乗算することで目標車速を算出する。そのことにより、目標車速を容易に算出することができる。

（１Ｆ）車両走行制御装置１は、自車両の車速が低いほど、前方注視距離Ｌを小さく設定する。そして、その前方注視距離Ｌを用いて、目標操舵角δを算出する。そのことにより、自車両の車速が低いほど、目標操舵角δは小さくなる。その結果、車両走行制御装置１は、自車両の位置を目標経路に早期に近づけることができる。
＜その他の実施形態＞
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、種々の形態を採り得る。

（１）車両走行制御装置１は、基準車速を他の方法で取得してもよい。例えば、自車両の前方の道路の曲率を取得し、その曲率に応じた基準車速を算出することができる。自車両の前方の道路の曲率は、地図情報から読み出してもよいし、車載カメラを用いて取得した画像において車線境界線を認識し、その車線境界線の形状から曲率を算出してもよい。

（２）横偏差と減速率αとの関係は、走行環境によらず一定であってもよい。
（３）車両走行制御装置１は、他の方法で目標車速を設定してもよい。例えば、車両走行制御装置１は、基準車速、横偏差、及び走行環境を入力すると、目標車速を出力するマップを備えており、そのマップを用いて目標車速を算出してもよい。上記のマップは、基準車速と走行環境が同じであれば、横偏差の絶対値が大きいほど、低い目標車速を出力する。また、上記のマップは、基準車速と横偏差が同じであれば、走行環境が、乗員の不安感を高めるものであるほど、低い目標車速を出力する。

（４）車両走行制御装置１は、自車両の車速によらず、前方注視距離Ｌを一定にしてもよい。
（５）車両走行制御装置１は、他の方法で走行環境を取得してもよい。例えば、車載カメラ等の車載センサを用いて、走行環境を取得してもよい。

（６）上記実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に統合させたりしてもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、同様の機能を有する公知の構成に置き換えてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言のみによって特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本発明の実施形態である。

（７）上述した車両走行制御装置１の他、当該車両走行制御装置１を構成要素とするシステム、当該車両走行制御装置１としてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した媒体、車両走行制御方法等、種々の形態で本発明を実現することもできる。

１…車両走行制御装置、３…基準車速取得ユニット、５…横偏差取得ユニット、７…目標車速算出ユニット、９…車速制御ユニット、１１…走行環境取得ユニット、１３…前方横偏差取得ユニット、１５…目標操舵角算出ユニット、１７…操舵角制御ユニット、１９…車速取得ユニット、２１…前方注視距離設定ユニット、２３…地図データベース、２５…衛星測位システム、２７…車輪速センサ、２９…パワートレイン、３１…ブレーキ装置、３３…操舵装置、３５…自車両、３６…道路、３７…中心、３９…軸、４１、４９…垂線、４３…目標経路、４５、５１…交点、４７…前方注視点

Claims (5)

1. 自車両を目的地に向かって道路上に設定された経路である目標経路に沿って走行させる車両走行制御装置であって、
   前記目標経路上の位置に対応して予め設定された基準車速を取得する基準車速取得ユニットと、
   道路上の自車両と前記目標経路との横偏差を取得する横偏差取得ユニットと、
   前記横偏差が大きいほど減速幅が大きくなるように、前記基準車速を減速することで目標車速を算出する目標車速算出ユニットと、
   自車両の車速を、前記目標車速に制御する車速制御ユニットと、
   を備えることを特徴とする車両走行制御装置。
2. 請求項１に記載の車両走行制御装置であって、
   自車両の周辺における走行環境を取得する走行環境取得ユニットを備え、
   前記減速幅は、前記走行環境取得ユニットで取得した走行環境に応じて異なることを特徴とする車両走行制御装置。
3. 請求項２に記載の車両走行制御装置であって、
   前記走行環境は、道路の形状、道路の幅、道路に隣接する物体、対向車線、及び交差点から成る群から選択される１以上であることを特徴とする車両走行制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両走行制御装置であって、
   前記目標車速算出ユニットは、前記横偏差が大きいほど小さくなる変数を前記基準車速に乗算することで前記目標車速を算出することを特徴とする車両走行制御装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両走行制御装置であって、
   自車両から前方注視距離だけ前方にある前方注視点と前記目標経路との横偏差である前方横偏差を取得する前方横偏差取得ユニットと、
   前記前方横偏差に応じて目標操舵角を算出する目標操舵角算出ユニットと、
   自車両の操舵角を、前記目標操舵角に制御する操舵角制御ユニットと、
   自車両の車速を取得する車速取得ユニットと、
   前記車速が低いほど、前記前方注視距離を小さく設定する前方注視距離設定ユニットと、
   を備えることを特徴とする車両走行制御装置。