JP6572948B2 - 車両制御装置 - Google Patents
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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。
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。
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モードであり、車両制御システム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。
まず、車線両端部が検出される場合、車両1は、車線の中央付近を走行するようにステアリング制御され、設定車速入力部37を用いて運転者によって又は所定の処理に基づいてシステム100によって予め設定された設定車速(一定速度)を維持するように速度制御される。なお、設定車速が制限車速(速度標識やカーブの曲率に応じて規定される制限速度)よりも大きい場合は制限車速が優先され、車両1の車速は制限車速に制限される。カーブの曲率に応じて規定される制限速度は、所定の計算式により計算され、カーブの曲率が大きい(曲率半径が小さい)ほど低速度に設定される。
また、車線両端部が検出されない場合であって、且つ、先行車が存在する場合、車両1は、先行車の走行軌跡を追従するようにステアリング制御され、且つ、先行車の走行軌跡上の速度に追従するように速度制御される。
また、車線両端部が検出されない場合であって、且つ、先行車も存在しない場合、走行路上での走行位置を特定できない(区画線等検出不可、先行車追従不可)。この場合、現在の走行挙動(操舵角、ヨーレート、車速、加速度等)を運転者の意思により維持又は変更するように、運転者がステアリングホイール,アクセルペダル,ブレーキペダルを操作することにより、ステアリング制御及び速度制御を実行する。
また、自動速度制御モードは、運転者によって又はシステム100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モードであり、車両制御システム100による自動的な速度制御(エンジン制御,ブレーキ制御),障害物回避制御(速度制御)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。
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、速度制御するモードであり、車両制御システム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、車載カメラ21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。
また、基本制御モードは、運転者操作部35により、運転支援モードが選択されていないときのモード(オフモード)であり、車両制御システム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、自動衝突防止制御は実行されるように構成されており、この制御において、車両1が先行車等に衝突する可能性がある場合には自動的にブレーキ制御が実行され、衝突が回避される。また、自動衝突防止制御は、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。
図2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5L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5L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5L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。
また、図3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期間分だけ設定される。ECU10は、車載カメラ21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5L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。
また、図4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。
ECU10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、ECU10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。
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。
図5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。
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)。
まず、ECU10は、モード選択スイッチ36から受け取っている運転支援モード選択信号に基づいて、運転者が先行車追従モードを選択しているか否かを判定する(S21)。
車線両端部位置は検出されていないが、先行車が検出されている場合(S24;Yes)、ECU10は、第2走行経路を目標走行経路として計算する(S25)。第2走行経路の計算処理では、ECU10は、センサ情報等から取得した先行車の先行車軌跡情報(位置及び速度)から、先行車と車両1との間に所定の車間距離を維持しつつ、車間距離を走行する時間分だけ遅れて先行車の挙動(位置及び速度)に追従するように、所定期間分の走行経路R2を計算する。
まず、ECU10は、情報取得処理(S11)において取得した各種の情報を用いて障害物情報(先行車や障害物の有無,位置,速度等)を取得する(S31)。
そして、ECU10は、障害物情報に基づいて、障害物が検出されていないと判定すると(S32;No)、処理を終了するが、障害物が検出されていると判定すると(S32;Yes)、障害物情報や車両1の走行挙動情報等から速度分布領域(図5参照)を設定する(S33)。
本実施形態は、車両1の目標走行経路Rを計算する目標走行経路計算部10aを備えた車両制御装置(ECU)10である。目標走行経路計算部10aは、障害物(例えば、車両3)が検出された場合に、この障害物を回避するように目標走行経路Rを補正する走行経路補正処理(S14;S31−S35)を実行する。目標走行経路計算部10aは、走行経路補正処理において、少なくとも障害物から車両1に向けて、障害物に対する車両1の相対速度の許容上限値Vlimの分布を規定する速度分布領域40を設定し、速度分布領域40内において障害物に対する車両1の相対速度が許容上限値Vlimを超えないように、目標走行経路Rを補正して複数の補正走行経路を算出し、目標走行経路Rに対して複数の補正走行経路を、複数の評価ファクタを含む評価関数Jによって評価し、その評価に応じて1つの補正走行経路を算出する、ように構成されている。複数の評価ファクタは、車両1の縦方向の挙動に関する評価ファクタ(x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(y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)を含む。
また、本実施形態では、具体的には、制約条件は、速度,加速度,加速度変化量,操舵角,操舵角速度,ヨーレートの少なくとも1つを含む。
3 車両
5 道路
5a,5c 直線区間
5b カーブ区間
5L,5R 車線
6L,6R 車線両端部
7 走行路
40 速度分布領域
a,b,c,d 等相対速度線
Vlim 許容上限値
100 車両制御システム
D 幅寸法
D0 安全距離
R 目標走行経路
R1 第1走行経路
R2 第2走行経路
R3 第3走行経路
Rc1,Rc2,Rc3 補正走行経路
X クリアランス
Claims (7)
- 車両の目標走行経路を計算する目標走行経路計算部を備えた車両制御装置であって、
前記目標走行経路計算部は、障害物が検出された場合に、この障害物を回避するように前記目標走行経路を補正する走行経路補正処理を実行し、
前記目標走行経路計算部は、前記走行経路補正処理において、
少なくとも前記障害物から前記車両に向けて、前記障害物に対する前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前記障害物から距離が離れるほど大きくなるように設定され、
前記速度分布領域内において前記障害物に対する前記車両の相対速度が前記許容上限値を超えないように、前記目標走行経路を補正して前記速度分布領域内を前記車両が走行するための複数の補正走行経路を算出し、
これらの前記目標走行経路に対して補正された複数の前記補正走行経路を、複数の評価ファクタを含む所定の評価関数によって評価し、その評価に応じて1つの補正走行経路を算出する、ように構成されており、
前記複数の評価ファクタは、車両縦方向の挙動に関する評価ファクタと、車両横方向の挙動に関する評価ファクタを含む、車両制御装置。 - 前記目標走行経路計算部は、前記走行経路補正処理において、前記車両の挙動を制限する所定の制約条件を満たすように前記補正走行経路を算出する、請求項1に記載の車両制御装置。
- 前記制約条件は、速度,加速度,加速度変化量,操舵角,操舵角速度,ヨーレートの少なくとも1つを含む、請求項2に記載の車両制御装置。
- 前記目標走行経路計算部は、前記走行経路補正処理において、前記車両の物理的な運動を規定する所定の車両モデルを用いて前記補正走行経路を算出する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の車両制御装置。
- 前記評価関数は、前記目標走行経路と前記補正走行経路との間の各評価ファクタに関する物理量の差に関する合計値で表され、
前記目標走行経路計算部は、前記走行経路補正処理において、前記合計値が最も小さな補正走行経路を選択する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の車両制御装置。 - 前記車両縦方向の挙動に関する評価ファクタは、車両縦方向速度又は車両縦方向加速度を少なくとも含み、前記車両横方向の挙動に関する評価ファクタは、車両横方向速度,車両横方向加速度,ヨーレートのいずれか1つを少なくとも含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載の車両制御装置。
- 前記補正走行経路上を走行するように、前記車両の速度制御及び/又は操舵制御を含む走行挙動制御処理を実行する走行挙動制御部を更に備える、請求項1〜6のいずれか1項に記載の車両制御装置。
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