JP6525417B1

JP6525417B1 - 車両制御装置

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Publication number: JP6525417B1
Application number: JP2017253723A
Authority: JP
Inventors: 梨絵粟根; 大村　博志; 博志大村; 哲也立畑
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2017-12-28
Filing date: 2017-12-28
Publication date: 2019-06-05
Anticipated expiration: 2037-12-28
Also published as: JP2019119260A

Abstract

【課題】計算負荷を軽減しながら、運転者に違和感を与えにくい車両制御装置を提供する。【解決手段】本発明は、車両制御装置(100)であって、周辺物標検出部(10a)と、現時点から第１の期間内における目標走行経路を算出する目標走行経路算出部(10c)と、目標走行経路を補正して、第１の期間よりも短い第２の期間における補正走行経路を算出する補正走行経路算出部(10d)と、主制御部(10f)の制御信号を所定条件に基づいて変更するバックアップ制御部(10e)と、を有し、補正走行経路算出部は、第２の期間内の走行経路上に近接物標が検出された場合に、これに対して許容相対速度の上限ラインを設定して補正走行経路を算出し、バックアップ制御部は、近接物標は検出されていないが第２の期間よりも後の、第１の期間内の走行経路上に遠方物標が検出されている場合に、遠方物標に応じて補正走行経路を変更することを特徴としている。【選択図】図２

Description

本発明は、車両制御装置に関し、特に、運転者による車両の運転を支援する車両制御装置に関する。

特開２０１０−１５５５４５号公報（特許文献１）には、車両制御装置が記載されている。この車両制御装置は、障害物の緊急回避時において、その際の他車両との車間距離に応じて制動回避（ブレーキ操作のみ）と操舵回避（ステアリング操作のみ）のいずれかを選択し、最適化処理を用いて目標走行経路計算をするように構成されている。この車両制御装置では、制動回避が選択されると、縦方向（車両前後方向）の運動のみに計算条件が簡略化される。また、操舵回避が選択されると、横方向（車両幅方向）の運動のみに計算条件が簡略化される。このように、この技術では、緊急時において計算負荷が軽減されるため、高い計算精度を確保しつつ、計算時間を短くすることができるようになっている。

特開２０１０−１５５５４５号公報

しかしながら、特許文献１記載の発明においては、障害物の回避が制動回避又は操舵回避の何れか一方に制約されてしまうので、車両制御装置によって選択される車両の走行経路が必ずしも適切なものにならない場合があり、このような場合には運転者に強い違和感を与えてしまうという問題がある。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、車両制御装置による計算負荷を軽減しながら、運転者に違和感を与えにくい車両制御装置を提供することを目的としている。

上述した課題を解決するために、本発明は、運転者による車両の運転を支援する車両制御装置であって、自車両の走行経路上に存在する物標を検出する周辺物標検出部と、現時点から第１の期間内において自車両が走行する目標走行経路を算出する目標走行経路算出部と、この目標走行経路算出部によって算出された目標走行経路を補正して、第１の期間よりも短い第２の期間において走行する補正走行経路を算出する補正走行経路算出部と、この補正走行経路算出部によって算出された補正走行経路上を走行するための制御信号を出力する主制御部と、この主制御部による制御信号を、所定条件に基づいて変更するバックアップ制御部と、を有し、補正走行経路算出部は、周辺物標検出部によって、第２の期間内において走行する走行経路上に回避すべき近接物標が検出された場合において、少なくとも近接物標から車両に向けて、近接物標に対する車両の相対速度の許容上限値の分布を規定する速度分布領域を設定し、この速度分布領域における許容上限値は近接物標から距離が離れるほど大きくなるように設定され、速度分布領域内において近接物標に対する車両の相対速度が許容上限値を超えないように、目標走行経路を補正して速度分布領域内を車両が走行するための複数の補正走行経路を算出し、走行経路上に回避すべき近接物標が検出されない場合には、目標走行経路を補正せずに補正走行経路として出力するように構成され、バックアップ制御部は、第２の期間において走行する走行経路上には回避すべき近接物標が検出されていないが、第２の期間よりも後の、第１の期間内に走行する走行経路上に回避すべき遠方物標が検出されている場合には、検出された遠方物標に応じて補正走行経路を変更することを特徴としている。

このように構成された本発明によれば、目標走行経路算出部は現時点から第１の期間内において自車両が走行する目標走行経路を算出する。補正走行経路算出部は、第１の期間よりも短い第２の期間内において走行する走行経路上に回避すべき近接物標が検出された場合には、近接物標に対して車両が走行可能な許容相対速度の上限ラインを設定し、この上限ラインに基づいて目標走行経路を補正して、補正走行経路を算出する。このように、回避すべき近接物標が存在する場合に、目標走行経路を補正した補正走行経路が算出されるので、車両制御装置の計算負荷を軽減することができる。さらに、第２の期間において走行する走行経路上には回避すべき近接物標が検出されていないが、第２の期間よりも後の、第１の期間内に走行する走行経路上に回避すべき遠方物標が検出されている場合において、バックアップ制御部により、検出された遠方物標に応じて補正走行経路が変更される。このため、補正走行経路が計算される区間よりも先に存在する遠方物標に対しても余裕を持って対処することができ、運転支援によって運転者に与えられる違和感を少なくすることができる。

本発明において、好ましくは、バックアップ制御部は、遠方物標が検出されている場合において、自車両の走行速度を低下させるように補正走行経路を変更する。

このように構成された本発明によれば、遠方物標が検出されている場合に、バックアップ制御部が自車両の走行速度を低下させるように補正走行経路を変更するので、余裕を持って遠方物標を回避することができ、運転支援によって運転者に与えられる違和感を少なくすることができる。

本発明において、好ましくは、バックアップ制御部は、遠方物標が検出されている場合において、遠方の走行経路上に回避すべき物標が存在することを運転者に報知する。

このように構成された本発明によれば、遠方物標が検出されている場合において、遠方の走行経路上に回避すべき物標が存在することが運転者に報知されるので、運転者に対し遠方物標に対する注意を促し、補正走行経路が変更されることによる違和感を軽減することができる。

本発明において、好ましくは、バックアップ制御部は、遠方物標と自車両との間の相対速度が所定値以下である場合には、補正走行経路の変更を行わない。

走行中の自車両に対する相対速度が低い遠方物標は、先行車両である可能性が高く、これを回避するための運転行動が必要になるまでには長い時間がある。上記のように構成された本発明によれば、遠方物標と自車両との間の相対速度が所定値以下である場合には、補正走行経路が変更されないので、現時点において対処の必要がない遠方物標に対して補正走行経路が変更され、運転者に強い違和感を与えるのを防止することができる。

本発明の車両制御装置によれば、車両制御装置における計算負荷を軽減しながら、運転者に違和感を与えにくくすることができる。

本発明の実施形態による車両制御装置の構成図である。本発明の実施形態による車両制御装置の運転者操作部の詳細を示す図である。本発明の実施形態による車両制御装置の制御ブロック図である。本発明の実施形態による車両制御装置により計算される第１走行経路の説明図である。本発明の実施形態による車両制御装置により計算される第２走行経路の説明図である。本発明の実施形態による車両制御装置により計算される第３走行経路の説明図である。本発明の実施形態による車両制御装置における走行経路の補正による障害物回避の説明図である。本発明の実施形態による車両制御装置において障害物を回避する際の障害物と車両との間のすれ違い速度の許容上限値とクリアランスとの関係を示す説明図である。本発明の実施形態による車両制御装置における車両モデルの説明図である。本発明の実施形態による車両制御装置において、車室外カメラ及びその他の各センサからの入力情報に基づいて、制御信号を生成する手順を示すフローチャートである。本発明の実施形態による車両制御装置において、補正走行経路の変更が行われる状況の一例を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態による車両制御装置について説明する。まず、図１及び図２を参照して、車両制御装置の構成について説明する。図１Ａは車両制御装置の構成図であり、図１Ｂは運転者操作部の詳細を示す図であり、図２は車両制御装置の制御ブロック図である。

本実施形態の車両制御装置１００は、これを搭載した車両１（図３等参照）に対して複数の運転支援モードにより、それぞれ異なる運転支援制御を提供するように構成されている。運転者は、複数の運転支援モードから所望の運転支援モードを選択可能である。

図１Ａに示すように、車両制御装置１００は車両１に搭載された、車両制御演算部（ＥＣＵ）１０と、複数のセンサ及びスイッチと、複数の制御システムと、運転支援モードについてのユーザ入力を行うための運転者操作部３５を備えている。複数のセンサ及びスイッチには、前方カメラである車室外カメラ２０、車室内カメラ２１，ミリ波レーダ２２，車両の挙動を検出する複数の挙動センサ（車速センサ２３，加速度センサ２４，ヨーレートセンサ２５）及び運転者の挙動を検出する複数の挙動センサ（操舵角センサ２６，アクセルセンサ２７，ブレーキセンサ２８），測位システム２９，ナビゲーションシステム３０が含まれる。また、複数の制御システムには、エンジン制御システム３１，ブレーキ制御システム３２，ステアリング制御システム３３が含まれる。

図１Ｂに示すように、運転者操作部３５は、運転者が操作可能なように車両１の車室内に設けられており、複数の運転支援モードから所望の運転支援モードを選択するための運転支援モード設定部として機能する。運転者操作部３５には、速度制限モードを設定するためのＩＳＡスイッチ３６ａと、先行車追従モードを設定するためのＴＪＡスイッチ３６ｂと、自動速度制御モードを設定するためのＡＣＣスイッチ３６ｃが設けられている。さらに、運転者操作部３５には、先行車追従モードにおける車間距離を設定するための距離設定スイッチ３７ａと、自動速度制御モード等における車速を設定するための車速設定スイッチ３７ｂと、を備えている。

図１Ａに示すＥＣＵ１０は、ＣＰＵ，各種プログラムを記憶するメモリ，入出力装置等を備えたコンピュータにより構成される。ＥＣＵ１０は、運転者操作部３５から受け取った運転支援モード選択信号や設定車速信号、及び、複数のセンサ及びスイッチから受け取った信号に基づき、エンジン制御システム３１，ブレーキ制御システム３２，ステアリング制御システム３３に対して、それぞれエンジンシステム，ブレーキシステム，ステアリングシステムを適宜に作動させるための要求信号を出力可能に構成されている。

車室外カメラ２０は、車両１の前方を撮像し、撮像した画像データを出力する。ＥＣＵ１０は、画像データに基づいて対象物（例えば、車両、歩行者、道路、区画線（車線境界線、白線、黄線）、交通信号、交通標識、停止線、交差点、障害物等）を特定する。また、車両１の側方や後方を撮像する車室外カメラを設けることもできる。さらに、本実施形態においては、運転中の運転者を撮像する車室内カメラ２１も車両に備えられている。なお、ＥＣＵ１０は、交通インフラや車々間通信等によって、車載通信機器を介して外部から対象物の情報を取得してもよい。

ミリ波レーダ２２は、対象物（特に、先行車、駐車車両、歩行者、障害物等）の位置及び速度を測定する測定装置であり、車両１の前方へ向けて電波（送信波）を送信し、対象物により送信波が反射されて生じた反射波を受信する。そして、ミリ波レーダ２２は、送信波と受信波に基づいて、車両１と対象物との間の距離（例えば、車間距離）や車両１に対する対象物の相対速度を測定する。なお、本実施形態においては、ミリ波レーダ２２として、車両１の前方の対象物を検出する前方レーダ、側方の対象物の対象物を検出する側方レーダ、及び車両１の後方の対象物を検出する後方レーダが備えられている。また、ミリ波レーダ２２に代えて、レーザレーダや超音波センサ等を用いて対象物との距離や相対速度を測定するように構成してもよい。また、複数のセンサを用いて、位置及び速度測定装置を構成してもよい。

車速センサ２３は、車両１の絶対速度を検出する。
加速度センサ２４は、車両１の加速度（前後方向の縦加速度、横方向の横加速度）を検出する。なお、加速度は、増速側（正）及び減速側（負）を含む。
ヨーレートセンサ２５は、車両１のヨーレートを検出する。
操舵角センサ２６は、車両１のステアリングホイールの回転角度（操舵角）を検出する。
アクセルセンサ２７は、アクセルペダルの踏み込み量を検出する。
ブレーキセンサ２８は、ブレーキペダルの踏み込み量を検出する。

測位システム２９は、ＧＰＳシステム及び／又はジャイロシステムであり、車両１の位置（現在車両位置情報）を検出する。
ナビゲーションシステム３０は、内部に地図情報を格納しており、ＥＣＵ１０へ地図情報を提供することができる。ＥＣＵ１０は、地図情報及び現在車両位置情報に基づいて、車両１の周囲（特に、進行方向前方）に存在する道路、交差点、交通信号、建造物等を特定する。地図情報は、ＥＣＵ１０内に格納されていてもよい。

エンジン制御システム３１は、車両１のエンジンを制御するコントローラである。ＥＣＵ１０は、車両１を加速又は減速させる必要がある場合に、エンジン制御システム３１に対して、目標加減速度が得られるようにエンジン出力の変更を要求するエンジン出力変更要求信号を出力する。

ブレーキ制御システム３２は、車両１のブレーキ装置を制御するためのコントローラである。ＥＣＵ１０は、車両１を減速させる必要がある場合に、ブレーキ制御システム３２に対して、目標加減速度が得られるように車両１への制動力の発生を要求するブレーキ要求信号を出力する。

ステアリング制御システム３３は、車両１のステアリング装置を制御するコントローラである。ＥＣＵ１０は、車両１の進行方向を変更する必要がある場合に、ステアリング制御システム３３に対して、目標蛇角が得られるように操舵方向の変更を要求する操舵方向変更要求信号を出力する。

図２に示すように、ＥＣＵ１０は、入力処理部１０ａ、対象物標選択部１０ｂ、目標走行経路算出部１０ｃ、補正走行経路算出部１０ｄ、バックアップ制御部１０ｅ、及び主制御部１０ｆとして機能する単一のＣＰＵを備えている。なお、本実施形態では、単一のＣＰＵが複数の上記機能を実行するように構成されているが、これに限らず、複数のＣＰＵがこれら機能を実行するように構成することができる。

入力処理部１０ａは、車室外カメラ２０、及びその他の各センサ、運転者操作部３５から入力された入力情報を処理するように構成されている。この入力処理部１０ａは、走行路面を撮像した車室外カメラ２０の画像を解析し、自車両が走行している走行車線（車線の両側の区画線）を検出する画像解析部として機能する。また、入力処理部１０ａは、ミリ波レーダ２２等のセンサからの入力信号や、車室外カメラ２０の画像の解析に基づいて、自車両の周囲に存在する周辺物標を認識するように構成されている。従って、入力処理部１０ａは、自車両の走行経路上に存在する物標を検出する周辺物標検出部として機能する。本実施形態においては、入力処理部１０ａは、入力された情報に基づいて、約３５種類の対象物を周辺物標として認識するように構成されている。また、周辺物標検出部は、現在の車速で走行する自車両が、現時点から第１の期間内に到達する範囲に存在する物標を検出するように構成されている。なお、本実施形態においては、第１の期間は約６秒に設定されている。

対象物標選択部１０ｂは、入力処理部１０ａにおいて認識された多数の周辺物標の中から、自車両の運転支援に関係する対象物標を選択するように構成されている。例えば、自車両の進行方向に存在する周辺の車両や、道路標識、横断歩道、歩行者等が、対象物標選択部１０ｂによって対象物標として選択される。本実施形態においては、対象物標選択部１０ｂは、入力処理部１０ａによって認識された約３５種類の対象物の中から、５つ程度の対象物を対象物標として選択するように構成されている。対象物標選択部１０ｂによって選択される対象物標は、自車両の走行状態や、設定されている運転支援モードに応じて変更される。

目標走行経路算出部１０ｃは、ミリ波レーダ２２、車室外カメラ２１、その他の各センサ等からの入力情報に基づいて、自車両１が第１の期間内において走行する目標走行経路を算出するように構成されている。

補正走行経路算出部１０ｄは、目標走行経路算出部１０ｃによって算出された目標走行経路を補正して、第１の期間よりも短い第２の期間において自車両１が走行する範囲の補正走行経路を算出するように構成されている。例えば、補正走行経路算出部１０ｄは、対象物標選択部１０ｂによって選択された回避すべき対象物標に対して車両が走行可能な許容相対速度の上限ラインを設定し、この上限ラインを満足するように、目標走行経路算出部１０ｃによって算出された目標走行経路を補正する。なお、本実施形態においては、第２の期間は約３秒に設定されている。

さらに、補正走行経路算出部１０ｄは、車両が走行可能な許容相対速度の上限ラインを満足する走行経路の中から、所定の制約条件を満たす走行経路を選択する。さらに、補正走行経路算出部１０ｄは、選択された走行経路の中から所定の評価関数が最小となる走行経路を最適な補正走行経路として決定するように構成されている。即ち、補正走行経路算出部１０ｄは、上限ライン、所定の評価関数及び所定の制約条件に基づいて目標走行経路を補正して、補正走行経路を算出する。また、本実施形態においては、最適な補正走行経路を決定するための制約条件は、選択されている運転支援モードや、運転者による運転状況に応じて異なるものが設定される。

主制御部１０ｆは、補正走行経路算出部１０ｄによって算出された補正走行経路上を走行するための制御信号を出力する。また、バックアップ制御部１０ｅは、主制御部１０ｆによる制御信号を、所定の条件に基づいて変更する。
ＥＣＵ１０は、主制御部１０ｆによって出力された制御信号を、少なくともエンジン制御システム３１，ブレーキ制御システム３２，又はステアリング制御システム３３のいずれか１つ又は複数に対し、要求信号として出力する。また、主制御部１０ｆの制御信号がバックアップ制御部１０ｅによって変更された場合には、変更された制御信号が各制御システムに出力される。

次に、本実施形態による車両制御装置１００が備える運転支援モードについて説明する。本実施形態では、運転支援モードとして、４つのモードが備えられている。即ち、ＩＳＡスイッチ３６ａを操作することにより実行される運転者操舵モードである速度制限モードと、ＴＪＡスイッチ３６ｂを操作することにより実行される自動操舵モードである先行車追従モードと、ＡＣＣスイッチ３６ｃを操作することにより実行される運転者操舵モードである自動速度制御モードと、何れの運転支援モードも選択されていない場合に実行される基本制御モードが備えられている。

＜先行車追従モード＞
先行車追従モードは、基本的に、車両１と先行車との間に車速に応じた所定の車間距離を維持しつつ、車両１を先行車に追従走行させる自動操舵モードであり、車両制御装置１００による自動的なステアリング制御，速度制御（エンジン制御，ブレーキ制御），障害物回避制御（速度制御及びステアリング制御）を伴う。

先行車追従モードでは、車線両端部の検出の可否、及び、先行車の有無に応じて、異なるステアリング制御及び速度制御が行われる。ここで、車線両端部とは、車両１が走行する車線の両端部（白線等の区画線，道路端，縁石，中央分離帯，ガードレール等）であり、隣接する車線や歩道等との境界である。ＥＣＵ１０に備えられた入力処理部１０ａは、この車線両端部を車室外カメラ２０により撮像された画像データから検出する。また、ナビゲーションシステム３０の地図情報から車線両端部を検出してもよい。しかしながら、例えば、車両１が整備された道路ではなく、車線が存在しない平原を走行する場合や、車室外カメラ２０からの画像データの読取り不良等の場合に車線両端部が検出できない場合が生じ得る。

また、本実施形態では、先行車検出部としてのＥＣＵ１０は、車室外カメラ２０による画像データ、及びミリ波レーダ２２のうちの前方レーダによる測定データにより、先行車を検出する。具体的には、車室外カメラ２０による画像データにより前方を走行する他車両を走行車として検出する。更に、本実施形態では、ミリ波レーダ２２による測定データにより、車両１と他車両との車間距離が所定距離（例えば、４００〜５００ｍ）以下である場合に、当該他車両が先行車として検出される。

なお、先行車追従モードにおいて、先行車の有無、車線両端部の検出の可否にかかわらず、入力処理部１０ａによって回避すべき周辺物標が検出された場合には、目標走行経路が補正され、自動的に障害物（周辺物標）が回避される。

＜自動速度制御モード＞
また、自動速度制御モードは、車速設定スイッチ３７ｂを使用して運転者によって予め設定された所定の設定車速（一定速度）を維持するように速度制御する運転者操舵モードであり、車両制御装置１００による自動的な速度制御（エンジン制御，ブレーキ制御）を伴うが、ステアリング制御は行われない。この自動速度制御モードでは、車両１は、設定車速を維持するように走行するが、運転者によるアクセルペダルの踏み込みにより設定車速を超えて増速され得る。また、運転者がブレーキ操作を行った場合には、運転者の意思が優先され、設定車速から減速される。また、先行車に追いついた場合には、車速に応じた車間距離を維持しながら先行車に追従するように速度制御され、先行車が存在しなくなると、再び設定車速に復帰するように速度制御される。

＜速度制限モード＞
また、速度制限モードは、車両１の車速が速度標識による制限速度又は運転者によって設定された設定速度を超えないように、速度制御する運転者操舵モードであり、車両制御装置１００による自動的な速度制御（エンジン制御）を伴う。制限速度は、車室外カメラ２０により撮像された速度標識や路面上の速度表示の画像データをＥＣＵ１０が画像認識処理することにより特定してもよいし、外部からの無線通信により受信してもよい。速度制限モードでは、運転者が制限速度を超えるようにアクセルペダルを踏み込んだ場合であっても、車両１は制限速度までしか増速されない。

＜基本制御モード＞
また、基本制御モードは、運転者操作部３５により、何れの運転支援モードも選択されていないときのモード（オフモード）であり、車両制御装置１００による自動的なステアリング制御及び速度制御は行われない。ただし、車両１が対向車等に衝突する可能性がある場合には、衝突を回避する制御が実行される。また、これらの衝突回避は、先行車追従モード，自動速度制御，速度制限モードにおいても同様に実行される。

次に、図３乃至図５を参照して、本実施形態による車両制御装置１００により計算される複数の走行経路について説明する。図３乃至図５は、それぞれ第１走行経路〜第３走行経路の説明図である。本実施形態では、ＥＣＵ１０に備えられた目標走行経路算出部１０ｃが、以下の第１走行経路Ｒ１〜第３走行経路Ｒ３を時間的に繰返し計算するように構成されている（例えば、０．１秒毎）。本実施形態では、ＥＣＵ１０は、センサ等の情報に基づいて、現時点から所定の第１の期間（例えば、６秒）が経過するまでの間の走行経路を計算する。走行経路Ｒｘ（ｘ＝１，２，３）は、走行経路上の車両１の目標位置（Ｐｘ_ｋ）及び目標速度（Ｖｘ_ｋ）により特定される（ｋ＝０，１，２，・・・，ｎ）。更に、各目標位置において、目標速度以外に複数の変数（加速度、加速度変化量、ヨーレート、操舵角、車両角度等）について目標値が特定される。

なお、図３乃至図５における走行経路（第１走行経路〜第３走行経路）は、車両１が走行する走行路上又は走行路周辺の物標（駐車車両、歩行者等の障害物）に関する周辺物標の検出情報を考慮せずに、走行路の形状，先行車の走行軌跡，車両１の走行挙動，及び設定車速に基づいて計算される。このように、本実施形態では、周辺物標の情報が計算に考慮されないので、これら複数の走行経路の全体的な計算負荷を低く抑えることができる。

以下では、理解の容易のため、車両１が直線区間５ａ，カーブ区間５ｂ，直線区間５ｃからなる道路５を走行する場合において計算される各走行経路について説明する。道路５は、左右の車線５_L，５_Rからなる。現時点において、車両１は、直線区間５ａの車線５_L上を走行しているものとする。

（第１走行経路）
図３に示すように、第１走行経路Ｒ１は、道路５の形状に即して車両１に走行路である車線５_L内の走行を維持させるように所定期間分だけ設定される。詳しくは、第１走行経路Ｒ１は、直線区間５ａ，５ｃでは車両１が車線５_Lの中央付近の走行を維持するように設定され、カーブ区間５ｂでは車両１が車線５_Lの幅方向中央よりも内側又はイン側（カーブ区間の曲率半径Ｌの中心Ｏ側）を走行するように設定される。

目標走行経路算出部１０ｃは、車室外カメラ２０により撮像された車両１の周囲の画像データの画像認識処理を実行し、車線両端部６_L，６_Rを検出する。車線両端部は、上述のように、区画線（白線等）や路肩等である。更に、目標走行経路算出部１０ｃは、検出した車線両端部６_L，６_Rに基づいて、車線５_Lの車線幅Ｗ及びカーブ区間５ｂの曲率半径Ｌを算出する。また、ナビゲーションシステム３０の地図情報から車線幅Ｗ及び曲率半径Ｌを取得してもよい。更に、目標走行経路算出部１０ｃは、画像データから速度標識Ｓや路面上に表示された制限速度を読み取る。なお、上述のように、制限速度を外部からの無線通信により取得してもよい。

目標走行経路算出部１０ｃは、直線区間５ａ，５ｃでは、車線両端部６_L，６_Rの幅方向の中央部を車両１の幅方向中央部（例えば、重心位置）が通過するように、第１走行経路Ｒ１の複数の目標位置Ｐ１_ｋを設定する。

一方、目標走行経路算出部１０ｃは、カーブ区間５ｂでは、カーブ区間５ｂの長手方向の中央位置Ｐ１_ｃにおいて、車線５_Lの幅方向中央位置からイン側への変位量Ｗｓを最大に設定する。この変位量Ｗｓは、曲率半径Ｌ，車線幅Ｗ，車両１の幅寸法Ｄ（ＥＣＵ１０のメモリに格納された規定値）に基づいて計算される。そして、目標走行経路算出部１０ｃは、カーブ区間５ｂの中央位置Ｐ１_ｃと直線区間５ａ，５ｃの幅方向中央位置とを滑らかにつなぐように第１走行経路Ｒ１の複数の目標位置Ｐ１_ｋを設定する。なお、カーブ区間５ｂへの進入前後においても、直線区間５ａ，５ｃのイン側に第１走行経路Ｒ１を設定してもよい。

第１走行経路Ｒ１の各目標位置Ｐ１_ｋにおける目標速度Ｖ１_ｋは、原則的に、運転者が運転者操作部３５の車速設定スイッチ３７ｂによって設定した速度、又は車両制御装置１００によって予め設定された所定の設定車速（一定速度）に設定される。しかしながら、この設定車速が、速度標識Ｓ等から取得された制限速度、又は、カーブ区間５ｂの曲率半径Ｌに応じて規定される制限速度を超える場合、走行経路上の各目標位置Ｐ１_ｋの目標速度Ｖ１_ｋは、２つの制限速度のうち、より低速な制限速度に制限される。さらに、目標走行経路算出部１０ｃは、車両１の現在の挙動状態（即ち、車速，加速度，ヨーレート，操舵角，横加速度等）に応じて、目標位置Ｐ１_ｋ，目標車速Ｖ１_ｋを適宜に補正する。例えば、現車速が設定車速から大きく異なっている場合は、車速を設定車速に近づけるように目標車速が補正される。

（第２走行経路）
また、図４に示すように、第２走行経路Ｒ２は、先行車３の走行軌跡を追従するように所定の第１の期間分だけ設定される。目標走行経路算出部１０ｃは、車室外カメラ２０による画像データ，ミリ波レーダ２２による測定データ，車速センサ２３による車両１の車速に基づいて、車両１の走行する車線５_L上の先行車３の位置及び速度を継続的に計算して、これらを先行車軌跡情報として記憶し、この先行車軌跡情報に基づいて、先行車３の走行軌跡を第２走行経路Ｒ２（目標位置Ｐ２_ｋ、目標速度Ｖ２_ｋ）として設定する。

（第３走行経路）
また、図５に示すように、第３走行経路Ｒ３は、運転者による車両１の現在の運転状態に基づいて所定の第１の期間分だけ設定される。即ち、第３走行経路Ｒ３は、車両１の現在の走行挙動から推定される位置及び速度に基づいて設定される。
目標走行経路算出部１０ｃは、車両１の操舵角，ヨーレート，横加速度に基づいて、所定期間分の第３走行経路Ｒ３の目標位置Ｐ３_ｋを計算する。ただし、目標走行経路算出部１０ｃは、車線両端部が検出される場合、計算された第３走行経路Ｒ３が車線端部に近接又は交差しないように、目標位置Ｐ３_ｋを補正する。

また、目標走行経路算出部１０ｃは、車両１の現在の車速，加速度に基づいて、所定の第１の期間分の第３走行経路Ｒ３の目標速度Ｖ３_ｋを計算する。なお、目標速度Ｖ３_ｋが速度標識Ｓ等から取得された制限速度を超えてしまう場合は、制限速度を超えないように目標速度Ｖ３_ｋを補正してもよい。

次に、本実施形態による車両制御装置１００における運転支援モードと走行経路との関係について説明する。本実施形態では、運転者が運転者操作部３５を操作して１つの運転支援モードを選択すると、選択された運転支援モードに応じて走行経路が選択されるように構成されている。

先行車追従モードの選択時には、車線両端部が検出されていると、先行車の有無にかかわらず、第１走行経路が適用される。この場合、車速設定スイッチ３７ｂによって設定された設定車速が目標速度となる。
一方、先行車追従モードの選択時において、車線両端部が検出されず、先行車が検出された場合、第２走行経路が適用される。この場合、目標速度は、先行車の車速に応じて設定される。また、先行車追従モードの選択時において、車線両端部が検出されず、先行車も検出されない場合、第３走行経路が適用される。

また、自動速度制御モードの選択時には、第３走行経路が適用される。自動速度制御モードは、上述のように速度制御を自動的に実行するモードであり、設定車速入力部３７によって設定された設定車速が目標速度となる。また、運転者によるステアリングホイールの操作に基づいてステアリング制御が実行される。

また、速度制限モードの選択時にも第３走行経路が適用される。速度制限モードも、上述のように速度制御を自動的に実行するモードであり、目標速度は、制限速度以下の範囲で、運転者によるアクセルペダルの踏み込み量に応じて設定される。また、運転者によるステアリングホイールの操作に基づいてステアリング制御が実行される。

また、基本制御モード（オフモード）の選択時には、第３走行経路が適用される。基本制御モードは、基本的に、速度制限モードにおいて制限速度が設定されない状態と同様である。

次に、図６乃至図８を参照して、本実施形態によるＥＣＵ１０の補正走行経路算出部１０ｄにおいて実行される走行経路補正処理について説明する。図６は走行経路の補正による障害物回避の説明図である。図７は障害物を回避する際の障害物と車両との間のすれ違い速度の許容上限値とクリアランスとの関係を示す説明図であり、図８は車両モデルの説明図である。
図６では、車両１は走行路（車線）７上を走行しており、走行中又は停車中の車両３とすれ違って、車両３を追い抜こうとしている。

一般に、道路上又は道路付近の障害物（例えば、先行車、駐車車両、歩行者等）とすれ違うとき（又は追い抜くとき）、車両１の運転者は、進行方向に対して直交する横方向において、車両１と障害物との間に所定のクリアランス又は間隔（横方向距離）を保ち、且つ、車両１の運転者が安全と感じる速度に減速する。具体的には、先行車が急に進路変更したり、障害物の死角から歩行者が出てきたり、駐車車両のドアが開いたりするといった危険を回避するため、クリアランスが小さいほど、障害物に対する相対速度は小さくされる。

また、一般に、後方から先行車に近づいているとき、車両１の運転者は、進行方向に沿った車間距離（縦方向距離）に応じて速度（相対速度）を調整する。具体的には、車間距離が大きいときは、接近速度（相対速度）が大きく維持されるが、車間距離が小さくなると、接近速度は低速にされる。そして、所定の車間距離で両車両の間の相対速度はゼロとなる。これは、先行車が駐車車両であっても同様である。

このように、運転者は、障害物と車両１との間の距離（横方向距離及び縦方向距離を含む）と相対速度との関係を考慮しながら、危険がないように車両１を運転している。

そこで、本実施形態では、図６に示すように、車両１は、車両１から検知される障害物（例えば、駐車車両３）に対して、障害物の周囲に（横方向領域、後方領域、及び前方領域にわたって）又は少なくとも障害物と車両１との間に、車両１の進行方向における相対速度についての許容上限値を規定する２次元分布（速度分布領域４０）を設定するように構成されている。速度分布領域４０では、障害物の周囲の各点において、相対速度の許容上限値Ｖ_limが設定されている。本実施形態では、すべての運転支援モードにおいて、障害物に対する車両１の相対速度が速度分布領域４０内の許容上限値Ｖ_limを超えることがないように走行経路の補正が実施される。

図６から分かるように、速度分布領域４０は、原則的に、障害物からの横方向距離及び縦方向距離が小さくなるほど（障害物に近づくほど）、相対速度の許容上限値が小さくなるように設定される。また、図６では、理解の容易のため、同じ許容上限値を有する点を連結した等相対速度線が示されている。等相対速度線ａ，ｂ，ｃ，ｄは、それぞれ許容上限値Ｖ_limが０ｋｍ／ｈ，２０ｋｍ／ｈ，４０ｋｍ／ｈ，６０ｋｍ／ｈに相当する。本例では、各等相対速度領域は、略矩形に設定されている。このように、補正走行経路算出部１０ｄは、入力処理部１０ａによって回避すべき障害物（周辺物標）が認識され、対象物標選択部１０ｂによって選択された場合には、障害物に対して車両が走行可能な許容相対速度の上限ラインを設定している。そして、この上限ラインを満足するように、目標走行経路算出部１０ｃによって算出された目標走行経路が補正され、第２の期間（例えば約３秒）に亘る補正走行経路が算出される。

なお、速度分布領域４０は、必ずしも障害物の全周にわたって設定されなくてもよく、少なくとも障害物の後方、及び、車両１が存在する障害物の横方向の一方側（図６では、車両３の右側領域）に設定されればよい。

図７に示すように、車両１がある絶対速度で走行するときにおいて、障害物の横方向に設定される許容上限値Ｖ_limは、クリアランスＸがＤ₀（安全距離）までは０（ゼロ）ｋｍ／ｈであり、Ｄ₀以上で２次関数的に増加する（Ｖ_lim＝ｋ（Ｘ−Ｄ₀）²。ただし、Ｘ≧Ｄ₀）。即ち、安全確保のため、クリアランスＸがＤ₀以下では車両１は相対速度がゼロとなる。一方、クリアランスＸがＤ₀以上では、クリアランスが大きくなるほど、車両１は大きな相対速度ですれ違うことが許容される。

図７の例では、障害物の横方向における許容上限値は、Ｖ_lim＝ｆ（Ｘ）＝ｋ（Ｘ−Ｄ₀）²で定義されている。なお、ｋは、Ｘに対するＶ_limの変化度合いに関連するゲイン係数であり、障害物の種類等に依存して設定される。また、Ｄ₀も障害物の種類等に依存して設定される。

なお、本実施形態では、Ｖ_limがＸの２次関数となるように定義されているが、これに限らず、他の関数（例えば、一次関数等）で定義されてもよい。また、図７を参照して、障害物の横方向の許容上限値Ｖ_limについて説明したが、障害物の縦方向を含むすべての径方向について同様に設定することができる。その際、係数ｋ、安全距離Ｄ₀は、障害物からの方向に応じて設定することができる。

なお、速度分布領域４０は、種々のパラメータに基づいて設定することが可能である。パラメータとして、例えば、車両１と障害物の相対速度、障害物の種類、車両１の進行方向、障害物の移動方向及び移動速度、障害物の長さ、車両１の絶対速度等を考慮することができる。即ち、これらのパラメータに基づいて、係数ｋ及び安全距離Ｄ₀を選択することができる。

また、本実施形態において、障害物は、車両，歩行者，自転車，崖，溝，穴，落下物等を含む。更に、車両は、自動車，トラック，自動二輪で区別可能である。歩行者は、大人，子供，集団で区別可能である。

図６に示すように、車両１が走行路７上を走行しているとき、車両１のＥＣＵ１０に内蔵された入力処理部１０ａは、車室外カメラ２０から画像データに基づいて障害物（車両３）を検出する。このとき、障害物の種類（この場合は、車両、歩行者）が特定される。

また、入力処理部１０ａは、ミリ波レーダ２２の測定データ及び車速センサ２３の車速データに基づいて、車両１に対する障害物（車両３）の位置及び相対速度並びに絶対速度を算出する。なお、障害物の位置は、車両１の進行方向に沿ったｘ方向位置（縦方向距離）と、進行方向と直交する横方向に沿ったｙ方向位置（横方向距離）が含まれる。
なお、障害物を回避するための補正走行経路は、現時点から所定の第２の期間において自車両１が走行すると想定される範囲について算出されるが、障害物の検出（位置、種類等の特定）は、第２の期間よりも長い第１の期間に自車両１が走行すると想定される範囲について実行される。

ＥＣＵ１０に内蔵された補正走行経路算出部１０ｄは、検知したすべての障害物（図６の場合、車両３）のうち、第２の期間内に自車両１が到達する範囲内にある障害物について、それぞれ速度分布領域４０を設定する。そして、補正走行経路算出部１０ｄは、車両１の速度が速度分布領域４０の許容上限値Ｖ_limを超えないように走行経路の補正を行う。補正走行経路算出部１０ｄは、障害物の回避に伴い、運転者の選択した運転支援モードに応じて適用された目標走行経路を補正する。

即ち、目標走行経路を車両１が走行すると、ある目標位置において目標速度が速度分布領域４０によって規定された許容上限値を超えてしまう場合には、目標位置を変更することなく目標速度を低下させるか（図６の経路Ｒｃ１）、目標速度を変更することなく目標速度が許容上限値を超えないように迂回経路上に目標位置を変更するか（図６の経路Ｒｃ３）、目標位置及び目標速度の両方が変更される（図６の経路Ｒｃ２）。

例えば、図６は、計算されていた目標走行経路Ｒが、走行路７の幅方向の中央位置（目標位置）を６０ｋｍ／ｈ（目標速度）で走行する経路であった場合を示している。この場合、前方に駐車車両３が障害物として存在するが、上述のように、目標走行経路Ｒの計算段階においては、計算負荷の低減のため、この障害物は考慮されていない。

目標走行経路Ｒを走行すると、車両１は、速度分布領域４０の等相対速度線ｄ，ｃ，ｃ，ｄを順に横切ることになる。即ち、６０ｋｍ／ｈで走行する車両１が等相対速度線ｄ（許容上限値Ｖ_lim＝６０ｋｍ／ｈ）の内側の領域に進入することになる。したがって、補正走行経路算出部１０ｄは、目標走行経路Ｒの各目標位置における目標速度を許容上限値Ｖ_lim以下に制限するように目標走行経路Ｒを補正して、補正後の目標走行経路Ｒｃ１を生成する。即ち、補正後の目標走行経路Ｒｃ１では、各目標位置において目標車速が許容上限値Ｖ_lim以下となるように、車両３に接近するに連れて目標速度が徐々に４０ｋｍ／ｈ未満に低下し、その後、車両３から遠ざかるに連れて目標速度が元の６０ｋｍ／ｈまで徐々に増加される。

また、目標走行経路Ｒｃ３は、目標走行経路Ｒの目標速度（６０ｋｍ／ｈ）を変更せず、このため等相対速度線ｄ（相対速度６０ｋｍ／ｈに相当）の外側を走行するように設定された経路である。補正走行経路算出部１０ｄは、目標走行経路Ｒの目標速度を維持するため、目標位置が等相対速度線ｄ上又はその外側に位置するように目標位置を変更するように目標走行経路Ｒを補正して、目標走行経路Ｒｃ３を生成する。したがって、目標走行経路Ｒｃ３の目標速度は、目標走行経路Ｒの目標速度であった６０ｋｍ／ｈに維持される。

また、目標走行経路Ｒｃ２は、目標走行経路Ｒの目標位置及び目標速度の両方が変更された経路である。目標走行経路Ｒｃ２では、目標速度は、６０ｋｍ／ｈには維持されず、車両３に接近するに連れて徐々に低下し、その後、車両３から遠ざかるに連れて元の６０ｋｍ／ｈまで徐々に増加される。

目標走行経路Ｒｃ１のように、目標走行経路Ｒの目標位置を変更せず、目標速度のみを変更する補正は、速度制御を伴うが、ステアリング制御を伴わない運転支援モードに適用することができる（例えば、自動速度制御モード、速度制限モード、基本制御モード）。
また、目標走行経路Ｒｃ３のように、目標走行経路Ｒの目標速度を変更せず、目標位置のみを変更する補正は、ステアリング制御を伴う運転支援モードに適用することができる（例えば、先行車追従モード）。
また、目標走行経路Ｒｃ２のように、目標走行経路Ｒの目標位置及び目標速度を共に変更する補正は、速度制御及びステアリング制御を伴う運転支援モードに適用することができる（例えば、先行車追従モード）。

次に、ＥＣＵ１０に内蔵された補正走行経路算出部１０ｄは、設定可能な補正走行経路の中から、センサ情報等に基づいて、最適な補正走行経路を決定する。即ち、補正走行経路算出部１０ｄは、設定可能な補正走行経路の中から、所定の評価関数及び所定の制約条件に基づいて最適な補正走行経路を決定する。

ＥＣＵ１０は、評価関数Ｊ、制約条件及び車両モデルをメモリ内に記憶している。補正走行経路算出部１０ｄは、最適な補正走行経路を決定するに際し、制約条件及び車両モデルを満たす範囲で、評価関数Ｊが極値をもつ最適な補正走行経路を算出する（最適化処理）。

評価関数Ｊは、複数の評価ファクタを有する。本例の評価ファクタは、例えば、速度（縦方向及び横方向）、加速度（縦方向及び横方向）、加速度変化量（縦方向及び横方向）、ヨーレート、車線中心に対する横位置、車両角度、操舵角、その他ソフト制約について、目標走行経路を補正した複数の走行経路の良否を評価するための関数である。

評価ファクタには、車両１の縦方向の挙動に関する評価ファクタ（縦方向評価ファクタ：縦方向の速度、加速度、加速度変化量等）と、車両１の横方向の挙動に関する評価ファクタ（横方向評価ファクタ：横方向の速度、加速度、加速度変化量、ヨーレート、車線中心に対する横位置、車両角度、操舵角等）が含まれる。

本実施形態においては、評価関数Ｊは、以下の式で記述される。

式中、Ｗｋ（Ｘｋ−Ｘｒｅｆｋ）²は評価ファクタ、Ｘｋは補正走行経路の評価ファクタに関する物理量、Ｘｒｅｆｋは目標走行経路（補正前）の評価ファクタに関する物理量、Ｗｋは評価ファクタの重み値（例えば、０≦Ｗｋ≦１）である（但し、ｋ＝１〜ｎ）。したがって、本実施形態の評価関数Ｊは、ｎ個の評価ファクタの物理量について、目標走行経路（補正前）の物理量に対する補正走行経路の物理量の差の２乗の和を重み付けして、所定の第２の期間（例えば、Ｎ＝３秒）の走行経路長にわたって合計した値に相当する。

本実施形態においては、目標走行経路を補正した走行経路の評価が高いほど評価関数Ｊは小さな値をもつので、評価関数Ｊが極小値となる走行経路が、補正走行経路算出部１０ｄによって最適な補正走行経路として算出される。

制約条件は、補正走行経路が満足する必要がある条件であり、制約条件によって評価すべき補正走行経路を絞り込むことにより、評価関数Ｊによる最適化処理に要する計算負荷を減少させることが可能となり、計算時間を短縮することができる。目標走行経路算出部１０ｃによって算出された目標走行経路は、補正走行経路算出部１０ｄによって、周辺物標に対して自車両が走行可能な許容相対速度の上限ライン（図６）、上述した評価関数Ｊ、及び制約条件に基づいて補正され、補正走行経路が算出される。即ち、周辺物標に対する許容相対速度の上限ラインを越えないように変更された走行経路のうち、各制約条件を満足すると共に、評価関数の値が最も小さくなる走行経路が最適な補正走行経路として算出される。

例えば、自動操舵モードである先行車追従モードの実行中であり、且つ車室外カメラ２０によって車線が検出されている場合には、目標走行経路算出部１０ｃは、車線両側の区画線の中央に目標走行経路Ｒを設定し、補正走行経路算出部１０ｄは、制約条件として、検出された車線（両側の区画線の外側の領域）を設定する。即ち、車線が検出されている場合には、先行車追従モードの実行中であっても、車線の中央に目標走行経路Ｒが設定され、車線の外側の領域に制約条件が設定される。このように制約条件が設定されることにより、補正走行経路算出部１０ｄは、車両１が車線の外側の領域に侵入しない範囲で目標走行経路Ｒを補正する。

一方、先行車追従モードにおいて、車線が検出されず、且つ先行車両が検出されている場合には、先行車の走行軌跡が目標走行経路Ｒとして設定される。さらに、この目標走行経路Ｒ（先行車両の走行軌跡）を自車両が走行した場合における推定走行経路を中心とする自車幅よりも外側の領域が制約条件として設定される。このように、先行車の走行軌跡と同一の経路を自車が走行した場合において、自車が通る領域の外側が制約条件として設定される。このように制約条件が設定されることにより、補正走行経路算出部１０ｄは、車両１が推定走行経路を中心とする自車幅よりも外側の領域に侵入しない範囲で目標走行経路Ｒを補正する。

さらに、先行車追従モードにおいて、車線及び先行車両が検出されていない場合には、運転者の意志による現在の運転状況が継続された場合に車両が走行すると推定される推定走行経路が目標走行経路Ｒとして設定され、この推定走行経路を中心として、自車幅よりも外側の領域が制約条件として設定される。即ち、先行車両が検出されていない場合には、目標走行経路算出部１０ｃによって算出された目標走行経路Ｒを基準とした制約条件が設定される。このように制約条件が設定されることにより、補正走行経路算出部１０ｄは、車両１が、推定走行経路を中心として自車幅よりも外側の領域に侵入しない範囲で目標走行経路Ｒを補正する。

また、先行車追従モード以外の制御モードにおいて、車線が検出されている場合には、運転者の意志による現在の運転状況が継続された場合に車両が走行すると推定される推定走行経路が目標走行経路Ｒとして設定される。例えば、車両１が、車線内において、車線中央よりも左側の区画線に近い位置を、運転者の意志により走行している場合には、この運転状況が継続すれば、車両１は左側の区画線に近い位置を走行し続けると推定される。このような場合には、推定される走行経路である車線中央よりも左側の区画線に近い位置が、目標走行経路Ｒとして設定される。さらに、この推定走行経路を中心として、自車幅よりも外側の領域であり、車線両側の区画線よりも外側の領域である領域が制約条件として設定される。

車両モデルは、車両１の物理的な運動を規定するものであり、以下の運動方程式で記述される。この車両モデルは、本例では図８に示す２輪モデルである。車両モデルにより車両１の物理的な運動が規定されることにより、走行時の違和感が低減された補正走行経路を算出することができると共に、評価関数Ｊによる最適化処理を早期に収束させることができる。

図８及び式（１）、（２）中、ｍは車両１の質量、Ｉは車両１のヨーイング慣性モーメント、ｌはホイールベース、ｌ_fは車両重心点と前車軸間の距離、ｌ_rは車両重心点と後車軸間の距離、Ｋ_fは前輪１輪あたりのタイヤコーナリングパワー、Ｋ_rは後輪１輪あたりのタイヤコーナリングパワー、Ｖは車両１の車速、δは前輪の実舵角、βは車両重心点の横すべり角、ｒは車両１のヨー角速度、θは車両１のヨー角、ｙは絶対空間に対する車両１の横変位、ｔは時間である。
このように、補正走行経路算出部１０ｄは、目標走行経路、制約条件、車両モデル等に基づいて、多数の走行経路の中から、評価関数Ｊが最小になる最適な補正走行経路を算出する。

次に、補正後の走行経路が満足すべき走行パラメータに関する制約条件を説明する。
上述したように、ＥＣＵ１０の目標走行経路算出部１０ｃは目標走行経路Ｒを算出し、この目標走行経路Ｒは、補正走行経路算出部１０ｄによって、上記各制約条件を満足するように補正される。これに加えて補正走行経路算出部１０ｄは、制約条件として、走行パラメータの制限値をも満足するように目標走行経路Ｒを補正する。即ち、補正された走行経路が上記の走行位置に関する制約条件を満足しているとしても、自車両１の運動性能に対して実現困難な走行経路であったり、車両の乗員に不快感を与える走行経路であったりしては、採用することができない。このため、本実施形態においては、車両の加速度等、自車両の運動に関する走行パラメータに対しても制約条件を設けている。

即ち、本実施形態では、先行車追従モード（ＴＪＡ）において、自車の前後加速度が±３ｍ／ｓ²以内に制限され、自車の横加速度が±４ｍ／ｓ²以内に制限され、自車の前後加加速度が±５ｍ／ｓ³以内に制限され、自車の横加加速度が±２ｍ／ｓ³以内に制限され、自車の操蛇角が±９０ｄｅｇ以内に制限され、自車の操蛇角速度が±９０ｄｅｇ／ｓ以内に制限され、自車のヨーレートが±１０ｄｅｇ／ｓ以内に制限される。このように、自動操舵モードである先行車追従モードにおいては、制約条件が走行パラメータの絶対値として与えられ、走行パラメータにこのような制約条件を設けることにより、車両の乗員に大きなＧ（加速度）が作用し、不快感を与えるのを防止している。

次に、図９を参照して、ＥＣＵ１０による制御信号の生成手順を説明する。図９は、車室外カメラ２０及びその他の各センサからの入力情報に基づいて、ＥＣＵ１０により制御信号を生成する手順を示すフローチャートである。この図９に示すフローチャートによる処理は、運転支援制御の実行中において、所定の時間間隔で繰り返し実行される。本実施形態においては、図９に示すフローチャートの処理は、目標走行経路や補正走行経路を更新する時間間隔である約０．１秒毎に実行される。

まず、図９のステップＳ１においては、車室外カメラ２０及びその他の各センサからの入力情報に基づいて、車両１が走行している走行路の情報や、車両状態の情報が検出される。このステップＳ１における処理は、主としてＥＣＵ１０の入力処理部１０ａによって実行される。走行路の情報としては、車両１が走行している車線の幅や、直線道路か、カーブした道路か等の道路形状に関する情報が、主として車室外カメラ２０によって撮像された画像から検出される。また、車両状態の情報としては、車速センサ２３によって測定された現在の車速や、操蛇角センサ２６によって測定された現在の操舵角、アクセルセンサ２７によって測定されたアクセルペダルの踏み込み量等が検出される。

次に、ステップＳ２においては、主としてミリ波レーダ２２や車室外カメラ２０からの入力情報に基づいて、車両１の周辺に存在する物標の情報が検出（認識）される。ステップＳ２において検出される物標は、本実施形態においては、目標走行経路が生成される第１の期間である約６秒後までに車両１が到達する可能性のある範囲に存在する物標であり、先行車、歩行者、障害物、信号、道路標識、横断歩道等が検出される。このステップＳ２における物標の検出処理も、主としてＥＣＵ１０の入力処理部１０ａによって実行される。
さらに、ステップＳ２においては、検出された周辺物標の中から走行経路の算出に必要な対象物標が選択される。この周辺物標から対象物標を選択する処理は、主としてＥＣＵ１０の対象物標選択部１０ｂによって実行される。

次いで、ステップＳ３においては、ステップＳ１において検出された走行路情報、車両状態情報、及びステップＳ２において検出、選択された対象物標の情報に基づいて目標走行経路（図３乃至図５）が算出される。上述したように、本実施形態においては、現時点から第１の期間である約６秒後までの目標走行経路が生成される。このステップＳ３における目標走行経路の算出は、主としてＥＣＵ１０の目標走行経路算出部１０ｃによって実行される。上述したように、目標走行経路は設定されている運転支援モードに応じて設定される走行経路であり、目標走行経路の算出には、対象物標選択部１０ｂによって選択された先行車や、歩行者、障害物等は加味されない。

さらに、ステップＳ４においては、ステップＳ３において算出された目標走行経路、及びステップＳ２において検出、選択された対象物標の情報に基づいて、目標走行経路が補正され、補正走行経路が算出される。この補正走行経路の算出は、目標走行経路が算出される第１の期間よりも短い第２の期間（本実施形態においては約３秒間）内の走行経路について行われる。このステップＳ４における補正走行経路の算出は、主としてＥＣＵ１０の補正走行経路算出部１０ｄによって実行される。なお、目標走行経路上に回避すべき障害物等が存在しない場合には、目標走行経路は補正されず、目標走行経路と補正走行経路は同一になる。

目標走行経路上に回避すべき障害物等の物標が存在する場合には、この物標との衝突を回避するために、物標に対して車両１が走行可能な許容相対速度の上限ラインが設定される（図６）。さらに、補正走行経路算出部１０ｄは、許容相対速度の上限ラインを越えないように複数の走行経路（例えば、図６のＲｃ１〜Ｒｃ３）を生成すると共に、これらの走行経路の中から、所定の制約条件を満足しないものを排除する。さらに、排除されずに残った各走行経路について評価関数Ｊを計算し、この値の極値（極小値）に対応する走行経路が、補正走行経路として算出される。

次に、ステップＳ５においては、ステップＳ４において生成された補正走行経路に回避すべき物標である近接物標が存在したか否かが判断される。即ち、補正走行経路を生成した、現時点から第２の期間内に走行する経路に回避すべき物標が存在したか否かが判断される。回避すべき物標が存在した場合にはステップＳ６に進み、存在しない場合にはステップＳ７に進む。

ステップＳ６においては、ＥＣＵ１０の主制御部１０ｆにより、補正走行経路算出部１０ｄによって生成された補正走行経路を走行するための制御信号が生成され、図９のフローチャートの１回の処理を終了する。ステップＳ６において生成される制御信号は、現時点から第２の期間内に走行する経路に存在する近接物標を回避するために、目標走行経路を補正した補正走行経路となっている。

一方、ステップＳ５において、補正走行経路に、回避すべき物標である近接物標が存在しないと判断された場合には、ステップＳ７に進み、そこでは補正走行経路よりも先に、回避すべき物標である遠方物標が存在するか否かが判断される。即ち、補正走行経路が生成された現時点から第２の期間よりも後の、第１の期間内に走行する走行経路上に、回避すべき遠方物標が存在するか否かが判断される。本実施形態においては、第２の期間が約３秒であり、第１の期間が約６秒であるため、ステップＳ７においては、現時点の約３秒後から約６秒後までの間に走行する走行経路に回避すべき遠方物標が存在するか否かが判断される。

ステップＳ７において回避すべき遠方物標が存在しないと判断された場合にはステップＳ６に進み、そこで主制御部１０ｆにより補正走行経路を走行するための制御信号が生成される。この場合においては、走行経路上に近接物標も、遠方物標も検出されていないので、補正走行経路は、ステップＳ３において生成された目標走行経路と同一の走行経路となる。

一方、ステップＳ７において回避すべき遠方物標が存在すると判断された場合にはステップＳ８に進み、そこで自車両１と遠方物標との間の相対速度が所定値よりも大きいか否かが判断される。なお、本実施形態においては、自車両１と遠方物標が相対速度約２０ｋｍ／ｈよりも大きい速度で接近している場合に、それらの間の相対速度が所定値よりも大きいと判断される。自車両１と遠方物標の相対速度が所定値以下である場合には、ステップＳ６に進み、そこで主制御部１０ｆにより補正走行経路を走行するための制御信号が生成される。この場合においては、走行経路上に近接物標が検出されていないので、補正走行経路は、ステップＳ３において生成された目標走行経路と同一の走行経路となり、補正走行経路よりも先に存在する遠方物標の存在は走行経路には考慮されない。

即ち、自車両１と遠方物標の間の相対速度が低い場合には、その遠方物標は自車両１の前方を走行している先行車両である可能性が高い。さらに、その先行車両との間の相対速度が低いので、先行車両に追いつくまでに要する時間が長く、現時点の走行経路にこれを考慮する必要性が少ないため、相対速度が低い場合には遠方物標の存在は走行経路に考慮されない。また、先行車両の速度変化により相対速度は変動するため、遠方に存在する相対速度の低い遠方物標（先行車両）まで考慮して走行経路を生成すると制御が煩雑となり、不要な計算負荷の増大に繋がるので相対速度が低い遠方物標の存在は考慮されない。

一方、ステップＳ８において、自車両１と遠方物標との間の相対速度が所定値よりも大きいと判断された場合には、ステップＳ９に進む。ステップＳ９においては、ＥＣＵ１０のバックアップ制御部１０ｅが、ステップＳ４において生成された補正走行経路（この場合には目標走行経路と同一）を変更する。

図１０は、ステップＳ９における処理が行われる状況の一例を示している。図１０においては、自車両１が第２の期間に走行する走行経路内には近接物標が存在せず、第２の期間よりも後の、第１の期間内に走行する走行経路に遠方物標として駐車車両４２が存在している。このような状況においては、自車両１が第２の期間に走行する走行経路内には近接物標が存在しないので、ＥＣＵ１０の補正走行経路算出部１０ｄによる目標走行経路の補正は実行されない（補正走行経路と目標走行経路が同一になる）。

しかしながら、図１０に示す状況から僅かに時間が経過すると、自車両１が駐車車両４２に接近し、第２の期間に走行する走行経路の区間内に駐車車両４２が入るようになる。この時点において、駐車車両４２は、入力処理部１０ａにより近接物標として検出され、衝突を回避するための補正走行経路の算出に加味されるようになる。このように、駐車車両４２は、自車両１の走行に伴って第２の期間に走行する走行経路の区間内に入ると補正走行経路の算出に加味されるようになるが、この走行経路の区間内に入る前に、駐車車両４２に対する対処を始めておくことによって、より円滑な補正走行経路を生成することが可能になる。

バックアップ制御部１０ｅは、後に駐車車両４２が第２の期間に走行する走行経路の区間内に入ったとき、より円滑な補正走行経路を生成できるよう、現時点で生成された補正走行経路（目標走行経路と同じ）を変更するように構成されている。本実施形態においては、バックアップ制御部１０ｅは、図１０に示す如き状況において、現時点で生成された補正走行経路の走行速度を低下させるように構成されている。このように走行速度を予め低下させておくことにより、駐車車両４２が第２の期間に走行する走行経路の区間内に入ったとき、補正走行経路算出部１０ｄは、駐車車両４２を回避するための無理のない補正走行経路を生成することができる。

即ち、自車両１の速度を予め低下させておくことにより、駐車車両４２の横を通過するとき、駐車車両４２のより近くを走行することが許容される（図６参照）ので、回避のために必要とされる操舵角を小さく抑えることができる。また、駐車車両４２が第２の期間に走行する走行経路の区間内に入る前に減速を開始しておくことにより、駐車車両４２に到達するまでの間の減速度（負の加速度）を低く抑えることもできる。

また、バックアップ制御部１０ｅにより、補正走行経路の走行速度を低下させる減速度は、自車両１と遠方物標（駐車車両４２等）との間の相対速度や、自車両１と遠方物標との間の距離に応じて変化させることもできる。例えば、自車両１と遠方物標の相対速度が高い場合には、遠方物標は早期に、第２の期間に走行する走行経路の区間内に入るので減速度を大きくし、相対速度が低い場合には第２の期間の走行経路に入るまでの時間が長いので減速度を小さくするように、バックアップ制御部１０ｅを構成することもできる。同様に、自車両１と遠方物標との間の距離が短い場合には減速度を大きくし、距離が長い場合には減速度を小さくするようにバックアップ制御部１０ｅを構成することもできる。

このように、本実施形態においては、第２の期間に走行する走行経路について補正走行経路を算出し、第２の期間の後、第１の期間内に走行する走行経路上に存在する遠方物標に基づいて補正走行経路の速度を変更している。このため、第２の期間よりも長い第１の期間に走行する走行経路について補正走行経路を算出した場合に比べ、補正走行経路を算出するための計算負荷を軽減しながら、遠方にある遠方物標をも考慮して、補正走行経路をより円滑なものにすることができる。

次に、図９のステップＳ１０において、バックアップ制御部１０ｅは、走行経路上の遠方に回避すべき物標（駐車車両４２）があることを運転者に報知する。このように、遠方物標として駐車車両４２等が検出されている場合において、バックアップ制御部１０ｅが走行経路上の遠方に回避すべき物標が存在することを運転者に報知するので、駐車車両４２等に気づいていない運転者が、自車両１の減速に違和感を感じるのを抑制することができる。
さらに、ステップＳ１１においては、ステップＳ９において変更された変更後の補正走行経路に基づいて制御信号が生成され、図９のフローチャートの１回の処理を終了する。

本発明の実施形態の車両制御装置１００によれば、回避すべき近接物標が存在する場合に、目標走行経路を補正した補正走行経路が算出されるので、車両制御装置１００の計算負荷を軽減することができる。また、第２の期間において走行する走行経路上には回避すべき近接物標が検出されていないが、第２の期間よりも後の、第１の期間内に走行する走行経路上に回避すべき遠方物標（図１０の駐車車両４２）が検出されている場合において、バックアップ制御部１０ｅにより、検出された遠方物標に応じて補正走行経路が変更（図９のステップＳ９）される。このため、補正走行経路が計算される区間よりも先に存在する遠方物標に対しても余裕を持って対処することができ、運転支援によって運転者に与えられる違和感を少なくすることができる。

また、本実施形態の車両制御装置１００によれば、遠方物標（図１０の駐車車両４２）が検出されている場合に、バックアップ制御部１０ｅが自車両１の走行速度を低下させるように補正走行経路を変更するので、余裕を持って遠方物標を回避することができ、運転支援によって運転者に与えられる違和感を少なくすることができる。

さらに、本実施形態の車両制御装置１００によれば、遠方物標（図１０の駐車車両４２）が検出されている場合において、遠方の走行経路上に回避すべき物標が存在することが運転者に報知される（図９のステップＳ１０）ので、運転者に対し遠方物標に対する注意を促し、補正走行経路が変更（図９のステップＳ９）されることによる違和感を軽減することができる。

また、本実施形態の車両制御装置１００によれば、遠方物標（図１０の駐車車両４２）と自車両１との間の相対速度が所定値以下である場合には、補正走行経路が変更されない（図９のステップＳ８→Ｓ６）ので、現時点において対処の必要がない遠方物標に対して補正走行経路が変更され、運転者に強い違和感を与えるのを防止することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、上述した実施形態に種々の変更を加えることができる。

１車両
１０車両制御演算部（ＥＣＵ）
１０ａ入力処理部（周辺物標検出部）
１０ｂ対象物標選択部
１０ｃ目標走行経路算出部
１０ｄ補正走行経路算出部
１０ｅバックアップ制御部
１０ｆ主制御部
２０車室外カメラ
２１車室内カメラ（前方カメラ）
２２ミリ波レーダ（前方レーダ）
２３車速センサ
２４加速度センサ
２５ヨーレートセンサ
２６操舵角センサ
２７アクセルセンサ
２８ブレーキセンサ
２９測位システム
３０ナビゲーションシステム
３１エンジン制御システム
３２ブレーキ制御システム
３３ステアリング制御システム
３５運転者操作部（運転支援モード設定部）
３６ａＩＳＡスイッチ
３６ｂＴＪＡスイッチ
３６ｃＡＣＣスイッチ
３７ａ距離設定スイッチ
３７ｂ車速設定スイッチ
４０速度分布領域
１００車両制御装置

Claims

運転者による車両の運転を支援する車両制御装置であって、
自車両の走行経路上に存在する物標を検出する周辺物標検出部と、
現時点から第１の期間内において自車両が走行する目標走行経路を算出する目標走行経路算出部と、
この目標走行経路算出部によって算出された上記目標走行経路を補正して、上記第１の期間よりも短い第２の期間において走行する補正走行経路を算出する補正走行経路算出部と、
この補正走行経路算出部によって算出された上記補正走行経路上を走行するための制御信号を出力する主制御部と、
この主制御部による制御信号を、所定条件に基づいて変更するバックアップ制御部と、を有し、
上記補正走行経路算出部は、上記周辺物標検出部によって、上記第２の期間内において走行する走行経路上に回避すべき近接物標が検出された場合において、少なくとも上記近接物標から上記車両に向けて、上記近接物標に対する上記車両の相対速度の許容上限値の分布を規定する速度分布領域を設定し、この速度分布領域における許容上限値は上記近接物標から距離が離れるほど大きくなるように設定され、上記速度分布領域内において上記近接物標に対する上記車両の相対速度が上記許容上限値を超えないように、上記目標走行経路を補正して上記速度分布領域内を上記車両が走行するための複数の補正走行経路を算出し、走行経路上に回避すべき近接物標が検出されない場合には、上記目標走行経路を補正せずに補正走行経路として出力するように構成され、
上記バックアップ制御部は、上記第２の期間において走行する走行経路上には回避すべき近接物標が検出されていないが、上記第２の期間よりも後の、上記第１の期間内に走行する走行経路上に回避すべき遠方物標が検出されている場合には、検出された上記遠方物標に応じて上記補正走行経路を変更することを特徴とする車両制御装置。
上記バックアップ制御部は、上記遠方物標が検出されている場合において、自車両の走行速度を低下させるように上記補正走行経路を変更する請求項１記載の車両制御装置。
上記バックアップ制御部は、上記遠方物標が検出されている場合において、遠方の走行経路上に回避すべき物標が存在することを運転者に報知する請求項１又は２に記載の車両制御装置。
上記バックアップ制御部は、上記遠方物標と自車両との間の相対速度が所定値以下である場合には、上記補正走行経路の変更を行わない請求項１乃至３の何れか１項に記載の車両制御装置。