JP6642332B2 - 運転支援制御装置 - Google Patents

Description

本開示は、運転支援制御装置に関する。

従来、特許文献１に記載の車両の運転支援装置がある。特許文献１に記載の運転支援装置は、車両を目標位置に沿って走行させるように操舵系に操舵トルクを付与する。この運転支援装置は、外乱量取得部と、積分制御部とを備えている。外乱量取得部は、走行路の横断勾配や風等の車両に対する横方向の外乱量を取得する。積分制御部は、目標位置と車両の横位置との偏差を積分する。特許文献１に記載の運転支援装置では、この積分制御部により演算される積分値に基づいて目標操舵トルクが設定される。また、積分制御部は、外乱量の符号が変化するタイミングで積分量を零にリセットすることにより、積分制御による位相遅延を抑制する。

特開２０１２−２０６５２号公報

ところで、特許文献１に記載の運転支援装置のように、横偏差の積分値に基づいて目標操舵トルク等の制御指令値を演算すれば、車両の位置と目標軌道との偏差が大きくなりやすい状況、例えば車両がカーブ路を走行している状況でも、目標軌道に対する車両の追従性を向上させることができる。また、このような制御方法では、車両がカーブ路から直線路にさしかかった際に積分値をリセットすることが有効である。これにより、積分制御の位相遅延を抑制することができるため、直線路における車両の追従性を向上させることができる。

しかしながら、車両がカーブ路から直線路にさしかかった際に積分値をリセットすると、目標操舵トルク等の制御指令値が急変する。このような制御指令値の急変は、車両の舵角に振動を生じさせる要因となるため、運転者に違和感を与えるおそれがある。

本開示は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、運転者の違和感を軽減することのできる運転支援制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、移動体のヨーモーメントを制御することの可能なヨーモーメント制御装置６０に制御指令値を送信することにより、移動体の走行軌跡を目標軌道に追従させる運転支援制御を実行する運転支援制御装置（５０）は、目標軌道設定部（５２）と、制御指令値演算部（５５）と、を備える。目標軌道設定部は、目標軌道を設定する。制御指令値演算部は、移動体の位置と目標軌道との偏差である横偏差の積分値に基づいて制御指令値を演算する。制御指令値演算部は、移動体の走行している道路の曲率の減少に伴って積分値を漸減させるとともに、漸減された積分値がリセット閾値以下になることに基づいて積分値をリセットする。

この構成によれば、移動体の位置と目標軌道との偏差である横偏差に基づく積分制御が実行される。そのため、例えば移動体がカーブ路を走行している際に、目標軌道に対する移動体の追従性を向上させることができる。また、道路の曲率の減少に伴って積分値が漸減するため、積分値に基づいて演算される制御指令値も漸減する。これにより、積分制御の位相遅延を抑制しつつ、制御指令値の急変も抑制することができるため、運転者の違和感を軽減することができる。

なお、上記手段、及び特許請求の範囲に記載の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

本開示によれば、運転者の違和感を軽減することのできる運転支援制御装置を提供できる。

図１は、第１実施形態の運転支援システムの概略構成を示すブロック図である。 図２は、第１実施形態の運転支援ＥＣＵの構成を示すブロック図である。 図３は、第１実施形態の運転支援ＥＣＵにより実行される目標位置追従制御の制御内容を説明するための図である。 図４は、第１実施形態の運転支援ＥＣＵにより実行される現在位置追従制御で用いられる横偏差を説明するための図である。 図５は、第１実施形態の第２制御指令値演算部の構成を示すブロック図である。 図６は、第１実施形態の運転支援ＥＣＵにより実行される処理の手順を示すフローチャートである。 図７は、第１実施形態の運転支援制御に基づく車両の動作例を模式的に示す図である。 図８は、比較例の運転支援制御に基づく車両の動作例を模式的に示す図である。 図９は、第１実施形態の運転支援制御に基づく車両の動作例を模式的に示す図である。 図１０（Ａ）〜（Ｄ）は、車両の位置に対する道路曲率ρ、漸減ゲインＫｄｇｎ、第２舵角指令値δ２、及び舵角指令値δの推移を示すタイミングチャートである。 図１１は、第１実施形態の第１変形例の第２制御指令値演算部の構成を示すブロック図である。 図１２は、第１実施形態の第２変形例の第２制御指令値演算部の構成を示すブロック図である。 図１３（Ａ）〜（Ｃ）は、車両の位置に対する道路曲率ρ、最大曲率ρｍａｘ、及び漸減ゲインＫｄｇｎの推移を示すタイミングチャートである。 図１４は、第２実施形態の第２制御指令値演算部の構成を示すブロック図である。 図１５は、第３実施形態の第２制御指令値演算部の構成を示すブロック図である。

＜第１実施形態＞
以下、運転支援制御装置の第１実施形態について図面を参照しながら説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。運転支援制御装置は、車両の走行軌跡を目標軌道に追従させる運転支援制御を実行する運転支援システムに用いられている。はじめに、運転支援システムの概要について説明する。

図１に示されるように、本実施形態の車両の運転支援システム１０は、走行環境検出部２０と、地図データベース３０と、車両状態量検出部４０と、運転支援ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０と、舵角制御装置６０とを備えている。本実施形態では、運転支援ＥＣＵ５０が運転支援制御装置に相当する。

走行環境検出部２０は、車両の位置や車両前方の道路形状等を検出する部分である。走行環境検出部２０は、ＧＮＳＳ受信機２１と、カメラ２２とを有している。ＧＮＳＳ受信機２１は、全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ）を構成する複数の衛星から送信される航法信号を受信するとともに、受信した航法信号を運転支援ＥＣＵ５０に出力する。カメラ２２は、車両前方を撮像することにより得られる画像データに応じた信号を運転支援ＥＣＵ５０に出力する。

地図データベース３０は、道路や各種施設の緯度及び経度等の情報がデータベース化されたものである。地図データベース３０には、道路形状や道路の車線情報等も登録されている。車線情報には、車線境界線の位置や種類等が含まれている。なお、地図データベース３０としては、運転支援システム１０専用のものを用いてもよいし、車両のカーナビゲーション装置で用いられているものを流用してもよい。

車両状態量検出部４０は、車両の各種状態量を検出する部分である。車両状態量検出部４０は、車速センサ４１と、ヨーレートセンサ４２とを有している。車速センサ４１は、車輪の回転速度等に基づいて車両の走行速度を検出するとともに、検出された車速に応じた信号を運転支援ＥＣＵ５０に出力する。ヨーレートセンサ４２は、車両のヨー角の時間的な変化速度であるヨーレートを検出するとともに、検出されたヨーレートに応じた信号を運転支援ＥＣＵ５０に出力する。

運転支援ＥＣＵ５０は、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭなどを有するマイクロコンピュータを中心に構成されている。ＣＰＵは、車両の走行軌跡を目標軌道に追従させる運転支援制御に関する演算処理を実行する。ＲＯＭには、運転支援制御に必要なプログラムやデータ等が記憶されている。ＲＡＭには、ＣＰＵの演算結果等が一時的に記憶される。

運転支援ＥＣＵ５０には、ＧＮＳＳ受信機２１及びカメラ２２のそれぞれの出力信号が取り込まれている。運転支援ＥＣＵ５０は、ＧＮＳＳ受信機２１の出力信号に基づいて、車両の現在の位置に対応する緯度φ及び経度λの情報を取得する。運転支援ＥＣＵ５０は、カメラ２２の出力信号に基づいて画像データＩを取得する。さらに、運転支援ＥＣＵ５０は、地図データベース３０から地図データＭを取得する。運転支援ＥＣＵ５０は、これらの取得した情報に基づいて、車両の目標軌道Ｌａを設定する。

また、運転支援ＥＣＵ５０には、車速センサ４１及びヨーレートセンサ４２のそれぞれの出力信号も取り込まれている。運転支援ＥＣＵ５０は、車速センサ４１及びヨーレートセンサ４２のそれぞれの出力信号に基づいて、車両の走行速度である車速Ｖ及びヨーレートＹの情報を取得する。

運転支援ＥＣＵ５０は、設定された目標軌道Ｌａ、車両のヨーレートＹ、及び車速Ｖ等に基づいて、目標軌道Ｌａに車両の実際の走行軌跡を追従させるための舵角指令値δを演算する。舵角指令値δは、車両の舵角の目標値である。

運転支援ＥＣＵ５０は、車載ネットワーク７０を介して舵角制御装置６０と通信可能に接続されている。運転支援ＥＣＵ５０は、舵角指令値δの情報を車載ネットワーク７０を介して舵角制御装置６０に送信することにより、車両の走行軌跡を目標軌道に追従させる運転支援制御を実行する。

舵角制御装置６０は、車両の舵角を制御することの可能な装置である。舵角制御装置６０としては、例えば車両のステアリングシャフトにモータのアシストトルクを付与することにより運転者のステアリング操作を補助する電動パワーステアリング装置を用いることができる。舵角制御装置６０は、運転支援ＥＣＵ５０から車載ネットワーク７０を介して送信される舵角指令値δを受信するとともに、受信した舵角指令値δに車両の実際の舵角を追従させる舵角フィードバック制御を実行する。本実施形態では、舵角制御装置６０が、車両のヨーモーメントを制御することの可能なヨーモーメント制御装置に相当する。

次に、運転支援ＥＣＵ５０により実行される運転支援制御の内容について詳しく説明する。

図２に示されるように、運転支援ＥＣＵ５０は、現在位置検出部５１と、目標軌道設定部５２と、第１制御指令値演算部５３と、横偏差演算部５４と、第２制御指令値演算部５５と、加算器５６とを備えている。

現在位置検出部５１には、車両の現在の位置に対応する緯度φ及び経度λ、地図データＭ、並びに画像データＩ等の情報が入力される。現在位置検出部５１は、これらの入力情報に基づいて車両の現在位置Ｐｃを検出する部分である。具体的には、緯度φ及び経度λは、地図データＭにおける車両の絶対位置を示している。現在位置検出部５１は、緯度φ及び経度λで示される車両の絶対位置と地図データＭ上の位置とを車両固定座標系の位置に変換することにより、地図データＭに登録されている車線と車両との相対的な位置関係を取得する。また、現在位置検出部５１は、画像データＩに適宜の画像処理を施して車両前方の車線の位置を検出することにより、車線と車両との相対的な位置関係を取得する。現在位置検出部５１は、地図データＭから得られる車線と車両との相対的な位置関係、及び画像データＩから得られる車線と車両との相対的な位置関係の少なくとも一方を用いることにより、車両の現在位置Ｐｃを検出する。なお、以降の処理は、車両固定座標系を用いて行われる。

目標軌道設定部５２には、現在位置検出部５１により検出される車両の現在位置Ｐｃ、地図データＭ、及び画像データＩ等の情報が入力される。目標軌道設定部５２は、これらの入力情報に基づいて車両の目標軌道Ｌａを設定する部分である。例えば、目標軌道設定部５２は、地図データＭ及び画像データＩに基づいて、車両の走行している車線を区分する２つの車線境界線の位置を検出するとともに、検出された２つの車線境界線の中央を通るように目標軌道Ｌａを設定する。

第１制御指令値演算部５３には、現在位置検出部５１により検出される車両の現在位置Ｐｃ、目標軌道設定部５２により設定される目標軌道Ｌａ、車速Ｖ、及びヨーレートＹ等の情報が入力される。第１制御指令値演算部５３は、これらの入力情報に基づいて、目標軌道Ｌａ上に設定された将来の目標位置Ｐｃ＊に車両の位置を追従させる目標位置追従制御を実行することにより、第１舵角指令値δ１を演算する。本実施形態では、この第１舵角指令値δ１が第１制御指令値に相当する。目標位置追従制御としては、例えば以下の制御方法を用いることができる。

図３に示されるように、カーブ路を走行中の車両が位置Ｐｃに位置しているとき、目標軌道Ｌａが一点鎖線の曲線で示されるように設定されたとする。このとき、第１制御指令値演算部５３は、車両の現在位置Ｐｃから所定距離Ｌだけ離れた目標軌道Ｌａ上の位置を将来の目標位置Ｐｃ＊として設定する。所定距離Ｌは、例えば車両が現在位置Ｐｃから所定時間経過するまで現在の車速Ｖで走行した際に到達する距離として設定されていてもよい。

また、第１制御指令値演算部５３は、現在から所定時間前までの車両の走行軌跡や、現在の車速Ｖ、ヨーレートＹ等に基づいて、現在の車両の旋回中心Ｏｒの位置、及びその旋回半径ｒを演算する。現在から所定時間前までの車両の走行軌跡は、現在から所定時間前までの車両の位置Ｐｃの時系列的なデータに基づいて求められる。

さらに、第１制御指令値演算部５３は、目標位置Ｐｃ＊における旋回半径を目標旋回半径ｒ＊として演算する。例えば、第１制御指令値演算部５３は、目標位置Ｐｃ＊における旋回中心が現在の車両の旋回中心Ｏｒに一致すると仮定することで、旋回中心Ｏｒと目標位置Ｐｃ＊との距離を目標旋回半径ｒ＊として演算する。

そして、第１制御指令値演算部５３は、演算された車両の現在の旋回半径ｒと目標旋回半径ｒ＊との偏差に基づくフィードバック制御である目標位置追従制御を実行することにより、第１舵角指令値δ１を演算する。この目標位置追従制御では、例えば旋回半径ｒと目標旋回半径ｒ＊との偏差に所定の制御ゲインを乗算することにより第１舵角指令値δ１を演算してもよい。このようなフィードバック制御により、目標軌道Ｌａ上に設定された将来の目標位置Ｐｃ＊に車両の位置を追従させることができる。

図２に示されるように、横偏差演算部５４には、現在位置検出部５１により検出される車両の現在位置Ｐｃ、及び目標軌道設定部５２により設定される目標軌道Ｌａ等の情報が入力される。横偏差演算部５４は、これらの入力情報に基づいて、車両の現在位置Ｐｃと目標軌道Ｌａとの偏差である横偏差ΔＨを演算する。例えば、図４に示されるように、横偏差演算部５４は、車両の現在位置Ｐｃと、位置Ｐｃに最も近い目標軌道Ｌａ上の位置Ｌａ１との距離ΔＨ１を横偏差ΔＨとして用いてもよい。あるいは、横偏差演算部５４は、車両の現在位置Ｐｃから車両の左右方向に延びる軸線ｍ１と目標軌道Ｌａとの交点の位置を「Ｌａ２」とするとき、車両の現在位置Ｐｃと位置Ｌａ２との距離ΔＨ２を横偏差ΔＨとして用いてもよい。

図２に示されるように、第２制御指令値演算部５５には、横偏差演算部５４により演算される横偏差ΔＨ、現在位置検出部５１により検出される車両の現在位置Ｐｃ、地図データＭ、及び画像データＩ等の情報が入力される。第２制御指令値演算部５５は、これらの情報に基づいて、車両の現在位置Ｐｃを目標軌道Ｌａに追従させる現在位置追従制御を実行することにより第２舵角指令値δ２を演算する。

具体的には、図５に示されるように、第２制御指令値演算部５５は、積分値演算部５５０と、道路曲率演算部５５１と、積分値リセット部５５２と、積分値漸減部５５３とを有している。
積分値演算部５５０は、横偏差ΔＨの積分値δＩを演算する。

道路曲率演算部５５１は、車両の走行している道路の曲率ρを演算する。具体的には、道路曲率演算部５５１には、車両の現在位置Ｐｃ、地図データＭ、及び画像データＩ等の情報が入力される。道路曲率演算部５５１は、これらの入力情報に基づいて、車両の走行している車線を区分する車線境界線の形状を検出するとともに、検出された車線境界線の形状に基づいて、車両の走行している道路曲率ρを演算する。

積分値リセット部５５２には、積分値演算部５５０により演算される積分値δＩ、及び道路曲率演算部５５１により演算される道路曲率ρが入力される。積分値リセット部５５２は、道路曲率ρがリセット曲率ρｒ以下である場合には、積分値δＩを零にリセットする。積分値リセット部５５２は、道路曲率ρがリセット曲率ρｒよりも大きい場合には、積分値δＩをそのまま出力する。

積分値漸減部５５３には、積分値リセット部５５２から出力される積分値δＩ、及び道路曲率演算部５５１により演算される道路曲率ρが入力される。積分値漸減部５５３は、積分値δＩ及び道路曲率ρに基づいて第２舵角指令値δ２を演算する。

具体的には、積分値漸減部５５３は、以下の式ｆ１に基づいて漸減ゲインＫｄｇｎを演算する。

なお、式ｆ１において、「ρｓ」は漸減開始曲率を示す。漸減開始曲率ρｓは、積分値δＩの漸減を開始すべき曲率となるように予め実験等により設定されており、運転支援ＥＣＵ５０のＲＯＭに記憶されている。

式１に示されるように、積分値漸減部５５３は、「１」及び「ρ／ρｓ」のうちの値の小さい方を漸減ゲインＫｄｇｎとして設定する。すなわち、「ρ／ρｓ」の値が「１」未満の場合には、漸減ゲインＫｄｇｎは「ρ／ρｓ」に設定される。また、「ρ／ρｓ」の値が「１」以上である場合には、漸減ゲインＫｄｇｎは「１」に設定される。

積分値漸減部５５３は、漸減ゲインＫｄｇｎを演算した後、以下の式ｆ２に基づいて、最終的な積分値δＩを演算する。

第２制御指令値演算部５５は、積分値漸減部５５３により演算される最終的な積分値δＩを第２舵角指令値δ２として出力する。なお、第２制御指令値演算部５５は、積分値δＩに積分ゲインを乗算することにより第２舵角指令値δ２を演算してもよい。この積分ゲインは、道路曲率ρ等の道路環境量や、車速Ｖ等の車両状態量等に基づいて変化させてもよい。

次に、図６を参照して、第２制御指令値演算部５５により実行される第２舵角指令値δ２の演算手順について総括する。

図６に示されるように、第２制御指令値演算部５５は、まず、ステップＳ１０として、車両の現在位置Ｐｃ、地図データＭ、及び画像データＩ等の情報に基づいて道路曲率ρを演算する。次に、第２制御指令値演算部５５は、ステップＳ１１として、横偏差ΔＨの積分値δＩを演算する。さらに、第２制御指令値演算部５５は、ステップＳ１２として、道路曲率ρが漸減開始曲率ρｓ以下であるか否かを判断する。

第２制御指令値演算部５５は、ステップＳ１２で肯定判断した場合、すなわち道路曲率ρが漸減開始曲率ρｓ以下である場合には、ステップＳ１３として、積分値δＩを零にリセットする。

第２制御指令値演算部５５は、ステップＳ１２で否定判断した場合、あるいはステップＳ１３を実行した場合には、ステップＳ１４として、道路曲率ρに応じた漸減ゲインＫｄｇｎを演算する。次に、第２制御指令値演算部５５は、ステップＳ１５として、積分値δＩに漸減ゲインＫｄｇｎを乗算することにより、最終的な積分値δＩを演算する。さらに、第２制御指令値演算部５５は、ステップＳ１６として、積分値δＩを第２舵角指令値δ２として出力する。

図２に示されるように、積分値漸減部５５３により演算される第２舵角指令値δ２は、加算器５６に出力される。加算器５６は、第１制御指令値演算部５３により演算される第１舵角指令値δ１と、第２制御指令値演算部５５により演算される第２舵角指令値δ２とを加算することにより、最終的な舵角指令値δを演算する。運転支援ＥＣＵ５０は、この加算器５６により演算される舵角指令値δを舵角制御装置６０に送信する。本実施形態では、加算器５６が、第３制御指令値演算部に相当する。

次に、図７〜図１０を参照して、本実施形態の運転支援システム１０の動作例について説明する。

車両がカーブ路を走行している際に、すなわち車両が旋回している際に、図７に一点鎖線で示されるように目標軌道Ｌａが設定されたとする。この場合、第１舵角指令値δ１のみに基づいて運転支援制御が行われると、すなわち目標位置追従制御のみが実行されると、各種外乱の影響により、二点鎖線で示されるような軌跡Ｅで車両が走行する場合がある。すなわち、目標位置追従制御に定常偏差が発生し、車両の実際の走行軌跡Ｅを目標軌道Ｌａに追従させることができない可能性がある。

この点、本実施形態の運転支援システム１０は、現在位置追従制御の実行により、横偏差ΔＨに基づく第２舵角指令値δ２を更に演算する。この第２舵角指令値δ２に基づく運転支援制御が実行されることにより、すなわち現在位置追従制御が実行されることにより、目標位置追従制御の定常偏差が除去される。そのため、車両の走行軌跡を、図中に実線Ｆで示されるように、目標軌道Ｌａに追従させることができる。

一方、現在位置追従制御は積分制御であるため、積分制御の位相遅延により、車両がカーブ路から直線路へと走行した際に、目標軌道Ｌａの追従性が悪化する可能性がある。具体的には、図８に示されるように、車両がカーブ路から直線路へと走行した際に、車両の走行軌跡Ｅが目標軌道Ｌａからずれる可能性がある。これを解消するためには、車両がカーブ路から直線路にさしかかった際に積分値δＩを零にリセットすればよいが、単に積分値δＩをリセットすると、第２舵角指令値δ２が急変する。結果的に車両の舵角が急変するため、運転者に違和感を与えるおそれがある。

この点、本実施形態の運転支援ＥＣＵ５０は、車両がカーブ路の途中からカーブ路の出口へと走行する間に積分値δＩを漸減させるため、第２舵角指令値δ２の大きな変動を抑制することができる。例えば図９に示されるようなカーブ路を車両が走行している場合、車両の位置に応じて道路曲率ρが図１０（Ａ）に示されるように変化する。すなわち、車両が位置Ｐ１に近づくほど道路曲率ρは漸増する。また、車両が位置Ｐ１から位置Ｐ２の区間を走行している期間、道路曲率ρは一定値を示す。さらに、車両が位置Ｐ２から位置Ｐ４に近づくほど、道路曲率ρは漸減するとともに、車両が位置Ｐ４に達した時点で道路曲率ρはほぼ零となる。なお、図９及び図１０（Ａ）では、位置Ｐ１から位置Ｐ２までの区間の道路曲率ρが漸減開始曲率ρｓを示す場合について例示している。

このような状況において、運転支援ＥＣＵ５０が式ｆ１に基づいて漸減ゲインＫｄｇｎを演算すると、漸減ゲインＫｄｇｎは、図１０（Ｂ）に示されるように演算される。すなわち、車両が位置Ｐ１に近づくほど、漸減ゲインＫｄｇｎが漸増する。また、車両が位置Ｐ１から位置Ｐ２の区間を走行している際には、漸減ゲインＫｄｇｎは「１」に設定される。さらに、車両が位置Ｐ２から位置Ｐ４に近づくほど、漸減ゲインＫｄｇｎは漸減するとともに、車両が位置Ｐ４に達した時点で漸減ゲインＫｄｇｎはほぼ零となる。

この場合、車両が位置Ｐ２から位置Ｐ４の区間を走行している際に、漸減ゲインＫｄｇｎの漸減に伴って積分値δＩが漸減する。そのため、図１０（Ｃ）に実線で示されるように、車両が位置Ｐ２から位置Ｐ４の区間を走行している際に、第２舵角指令値δ２も漸減する。また、道路曲率ρが漸減開始曲率ρｓ以下となる位置Ｐ３で積分値δＩが零にリセットされることにより、第２舵角指令値δ２もリセットされる。これにより、積分値δＩを漸減させない場合の第２舵角指令値δ２の推移を比較例として図１０（Ｃ）に一点鎖線で示すように、本実施形態の運転支援ＥＣＵ５０では、第２舵角指令値δ２の急変を抑制することができる。そのため、本実施形態の運転支援ＥＣＵ５０における舵角指令値δの推移を図１０（Ｄ）に実線で示すとともに、積分値δＩを漸減させない場合の舵角指令値δの推移を比較例として図１０（Ｄ）に一点鎖線で示すように、舵角指令値δの急変を抑制することができる。

以上説明した本実施形態の運転支援ＥＣＵ５０によれば、以下の（１）〜（４）に示される作用及び効果を得ることができる。

（１）第２制御指令値演算部５５は、車両の位置と目標軌道Ｌａとの偏差である横偏差ΔＨの積分値δＩに基づいて第２舵角指令値δ２を演算する。また、第２制御指令値演算部５５は、車両の走行している道路の曲率ρの減少に伴って積分値δＩを漸減させる。これにより、横偏差ΔＨに基づく積分制御が実行されるため、例えば車両がカーブ路を走行している際に、目標軌道Ｌａに対する車両の追従性を向上させることができる。また、道路曲率ρの減少に伴って積分値δＩが漸減するため、積分値δＩに基づいて演算される第２舵角指令値δ２も漸減する。これにより、積分制御の位相遅延を抑制しつつ、舵角指令値δの急変も抑制することができるため、運転者の違和感を軽減することができる。

（２）第２制御指令値演算部５５は、道路曲率ρが漸減開始曲率ρｓ以下になることに基づいて、積分値δＩを零にリセットする。これにより、より確実に積分制御の位相遅延を抑制することができるため、直線路における車両の追従性を向上させることができる。

（３）第２制御指令値演算部５５は、道路曲率ρの減少に伴って減少する漸減ゲインＫｄｇｎを演算するとともに、漸減ゲインＫｄｇｎを積分値δＩに乗算することにより、積分値δＩを漸減させる。これにより、道路曲率ρの減少に合わせて、積分値δＩを容易に漸減させることができる。

（４）第２制御指令値演算部５５は、式ｆ１に基づいて、すなわち道路曲率ρと、予め定められた漸減開始曲率ρｓとの比率に基づいて漸減ゲインＫｄｇｎを演算する。これにより、漸減開始曲率ρｓの調整により、道路曲率ρの大小に応じた積分制御の効果を任意に調整することが可能となる。また、積分値δＩを漸減させる期間を考える必要がなくなる。さらに、漸減開始曲率ρｓをより大きい値に設定することで、道路曲率ρに対する漸減ゲインＫｄｇｎの値が相対的に小さくなるため、道路曲率ρのより小さい道路における積分制御の効果を小さくすることができる。車両の走行している道路の曲率ρが小さくなるほど、すなわち車両の走行している道路の形状が直線に近づくほど、横偏差ΔＨが大きくなり難くなるため、積分制御の効果を小さくしても実用上の影響は少ない。

（第１変形例）
次に、第１実施形態の運転支援ＥＣＵ５０の第１変形例について説明する。
車両がカーブ路を走行している場合、車速Ｖが速くなるほど、車両の位置と目標軌道Ｌａとの偏差である横偏差が大きくなりやすい。すなわち、目標軌道Ｌａへの追従性が悪化しやすい。

そこで、本変形例の運転支援ＥＣＵ５０では、車速Ｖに基づいて漸減開始曲率ρｓを設定する。具体的には、図１１に示されるように、本変形例の積分値漸減部５５３には、車速Ｖの情報が入力される。積分値漸減部５５３は、車速Ｖが速くなるほど、漸減開始曲率ρｓをより小さい値に設定する。これにより、横偏差ΔＨが大きくなりやすい高速域で車両が走行している場合には、より小さい曲率ρのカーブ路で漸減ゲインＫｄｇｎが「１」に達する。すなわち、積分制御による目標軌道への追従性の効果を得られ易くなる。

（第２変形例）
次に、第１実施形態の運転支援ＥＣＵ５０の第２変形例について説明する。
図１２に示されるように、本変形例の道路曲率演算部５５１は、車両の走行している道路の最大曲率ρｍａｘを演算する。具体的には、道路曲率演算部５５１は、車両が直線路からカーブ路にさしかかることにより道路曲率ρが増加し始めると、所定の周期で演算される道路曲率ρの今回値と前回値とを比較して、道路曲率ρの今回値の方が前回値よりも大きい場合には、道路曲率ρの今回値を最大曲率ρｍａｘとして記憶する。すなわち、道路曲率演算部５５１は、以下の式ｆ３に基づいて最大曲率ρｍａｘを演算する。

また、道路曲率演算部５５１は、道路曲率ρが閾値ρｔｈ以下になることに基づいて、最大曲率ρｍａｘの値を零にリセットする。閾値ρｔｈは、道路曲率ρが零まで減少したか否かを判断することができるように予めの実験等により設定されており、運転支援ＥＣＵ５０のＲＯＭに記憶されている。

積分値漸減部５５３には、道路曲率演算部５５１により演算される最大曲率ρｍａｘが更に入力される。積分値漸減部５５３は、以下の式ｆ４に基づいて漸減ゲインＫｄｇｎを演算する。

次に、本変形例の運転支援ＥＣＵ５０の動作例について説明する。

例えば、図９に示されるようなカーブ路を車両が走行している場合、車両の位置に応じて道路曲率ρが図１３（Ａ）に示されるように変化する。この場合、図１３（Ｂ）に示されるように、車両が位置Ｐ１に近づくほど最大曲率ρｍａｘは漸増する。また、車両が位置Ｐ１から位置Ｐ２の区間を走行している期間、最大曲率ρｍａｘは一定値を示す。そして、道路曲率ρが閾値ρｔｈ以下になる位置Ｐ３で最大曲率ρｍａｘは零にリセットされる。

このような状況において、運転支援ＥＣＵ５０が式ｆ４に基づいて漸減ゲインＫｄｇｎを演算すると、漸減ゲインＫｄｇｎは、図１３（Ｃ）に示されるように演算される。すなわち、車両が位置Ｐ２に達するまでは、漸減ゲインＫｄｇｎが「１」に設定されるとともに、位置Ｐ２以降は、道路曲率ρの減少に伴って漸減ゲインＫｄｇｎが減少する。

このように、本変形例の運転支援ＥＣＵ５０は、式ｆ４に基づいて、すなわち車両が走行している道路の最大曲率ρｍａｘと道路曲率ρとの比率に基づいて漸減ゲインＫｄｇｎを演算している。このような演算方法を用いた場合でも、道路曲率ρの減少に伴って減少する漸減ゲインＫｄｇｎを演算することができる。また、この演算方法を用いれば、道路曲率ρの大小によらず、道路曲率ρが最大曲率ρｍａｘを示している期間は漸減ゲインＫｄｇｎが確実に「１」に設定されるため、より的確に積分制御の効果を得ることができる。

＜第２実施形態＞
次に、運転支援ＥＣＵ５０の第２実施形態について説明する。以下、第１実施形態との相違点を中心に説明する。

第１制御指令値演算部５３は、目標位置追従制御として、目標軌道Ｌａ上に設定された将来の目標位置Ｐｃ＊と、車速Ｖとに基づくフィードフォワード制御の実行により、第１舵角指令値δ１を演算する。

具体的には、第１制御指令値演算部５３は、車両を現在位置Ｐｃから目標位置Ｐｃ＊に到達させるための走行軌跡を演算するとともに、演算された走行軌跡の曲率を目標曲率ρａとして演算する。そして、第１制御指令値演算部５３は、目標曲率ρａを実現するための第１舵角指令値δ１を、車両２輪モデルに基づいた舵角の演算式により演算する。具体的には、第１制御指令値演算部５３は、以下の式ｆ５〜ｆ７に基づいて第１舵角指令値δ１を演算する。

なお、式ｆ５〜ｆ７において、「Ｊ」は、車両のヨー慣性モーメントを示す。「Ｋｆ」は、車両の前輪コーナリングパワーを示す。「Ｋｒ」は、車両の後輪コーナリングパワーを示す。「Ｌｆ」は、車両重心−前輪軸間距離を示す。「Ｌｒ」は、車両重心−後輪軸間距離を示す。これらのパラメータは、運転支援ＥＣＵ５０のＲＯＭに予め記憶されている。

図１４に示されるように、第２制御指令値演算部５５には、第１制御指令値演算部５３により演算される第１舵角指令値δ１が入力される。第２制御指令値演算部５５は、第１舵角指令値δ１を用いて、以下の式ｆ８に基づいて漸減ゲインＫｄｇｎを演算する。

なお、式ｆ８において、「δｔｈ」は、漸減開始舵角を示す。漸減開始舵角δｔｈは、積分値δＩの漸減を開始すべき舵角となるように予めの実験等により設定されており、運転支援ＥＣＵ５０のＲＯＭに記憶されている。

このように、本実施形態の第２制御指令値演算部５５は、式ｆ８に基づいて、すなわちフィードフォワード制御の制御指令値である第１舵角指令値δ１と、予め定められた漸減開始舵角δｔｈとの比率に基づいて漸減ゲインＫｄｇｎを演算する。これにより、第１実施形態の（４）と同等あるいは類似の作用及び効果を得ることができる。

＜第３実施形態＞
次に、運転支援ＥＣＵ５０の第３実施形態について説明する。以下、第１実施形態との相違点を中心に説明する。

図１５に示されるように、本実施形態の積分値リセット部５５２には、積分値漸減部５５３により演算される積分値δＩが入力されている。積分値リセット部５５２は、積分値漸減部５５３により演算される積分値δＩがリセット閾値δｒ以下になることに基づいて、積分値δＩを零にリセットする。このような構成であっても、第１実施形態の（２）と同等あるいは類似の作用及び効果を得ることができる。

＜他の実施形態＞
なお、各実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。
・第１実施形態の第２制御指令値演算部５５は、積分値δＩに基づく第２舵角指令値δ２の演算を車両の旋回中に限って実行してもよい。これにより、車両が直線路からカーブ路にさしかかる際の積分制御の影響を除去することができる。また、第２制御指令値演算部５５には、直線走行用の積分制御部とカーブ路走行用の積分制御部とを設けてもよい。この場合、第２制御指令値演算部５５は、道路曲率ρに応じて直線走行用の積分制御部とカーブ路走行用の積分制御部とを連続的に切り替えて実行する。なお、第２制御指令値演算部５５は、直線走行用の積分制御部を常時実行してもよい。これにより、センサ等のオフセット分を除去しながらカーブ路を走行することが可能となる。

・第１実施形態の運転支援ＥＣＵ５０は、車速ＶやヨーレートＹ、車両の横加速度、車両の前後加速度、横偏差ΔＨ等の各種車両状態量に基づいて漸減開始曲率ρｓを変化させてもよい。同様に、第２実施形態の運転支援ＥＣＵ５０は、各種車両状態量に基づいて漸減開始舵角δｔｈを変化させてもよい。

・第２実施形態の第１制御指令値演算部５３によるフィードフォワード制御の制御方法は適宜変更可能である。例えば、第１制御指令値演算部５３は、前方注視モデルや一次予測モデル、二次予測モデル等の制御モデルを用いて第１舵角指令値δ１を演算してもよい。前方注視モデルは、車両の現在位置Ｐｃから車両の進行方向に所定距離だけ離れた地点を注視点として、この注視点と目標軌道Ｌａとの横偏差に基づく制御方法である。一次予測モデル及び二次予測モデルは、所定時間経過後の車両の予測位置と目標軌道Ｌａとの偏差を将来横偏差とするとき、所定の車両状態量から将来横偏差を演算するとともに、演算された将来横偏差に基づく制御方法である。一次予測モデルでは、将来横偏差と車両状態量との関係を示す演算式として、車両状態量を変数とする一次式が用いられる。二次予測モデルでは、将来横偏差と車両状態量との関係を示す演算式として、車両状態量を変数とする二次式が用いられる。

・第２実施形態の運転支援ＥＣＵ５０の構成と、第３実施形態の運転支援ＥＣＵ５０の構成とを組み合わせてもよい。

・道路曲率演算部５５１による道路曲率ρの演算方法は適宜変更可能である。例えば、道路曲率演算部５５１は、レーザレーダ装置やミリ波レーダにより検出される車線境界線に基づいて、道路曲率ρを検出してもよい。また、現在位置検出部５１は、車速センサ４１により検出される車速Ｖや、ヨーレートセンサ４２により検出されるヨーレートＹ等に基づいて道路曲率ρを推定してもよい。さらに、現在位置検出部５１は、目標軌道Ｌａに基づいて道路曲率ρを演算してもよい。

・横偏差演算部５４による横偏差ΔＨの演算方法は適宜変更可能である。例えば、横偏差演算部５４は、レーザレーダ装置等を更に用いて横偏差ΔＨを演算してもよい。

・運転支援ＥＣＵ５０は、道路曲率ρに代えて、道路の曲率半径等、道路曲率ρと相関関係のある各種パラメータを用いてもよい。

・目標軌道設定部５２による目標軌道Ｌａの設定方法は適宜変更可能である。例えば、目標軌道設定部５２は、車両のレーンチェンジに対応するために、車線境界線を跨ぐように目標軌道Ｌａを設定してもよい。また、目標軌道設定部５２は、車両の現在位置Ｐｃ、地図データＭ、及び画像データＩ等に基づいて、車両の走行にとって障害となる障害物を検出するとともに、この障害物を避けるように目標軌道Ｌａを設定してもよい。さらに、目標軌道設定部５２は、目標軌道Ｌａの候補を複数演算するとともに、演算された複数の候補のうちの一つを最終的な目標軌道Ｌａとして選択してもよい。

・運転支援システム１０により用いられる地図データベース３０は、車両に搭載されているものに限らず、例えばサーバに登録されている地図データベースをダウンロードしたものであってもよい。

・車両にヨーモーメントを発生させて車両の軌道を補正する裝置は、舵角制御装置６０のように車両の舵角を変更することで車両にヨーモーメントを発生させる裝置に限らず、例えば車両の各車輪の駆動力や制動力の配分を変更することにより車両にヨーモーメントを発生させる裝置を用いることができる。

・運転支援ＥＣＵ５０は、舵角指令値δに代えて、車両の舵角を制御することの可能な任意の制御指令値を演算してもよい。このような制御指令値としては、例えばモータから車両のステアリングシャフトに付与されるアシストトルクの制御指令値を用いることができる。また、運転支援ＥＣＵ５０により演算される制御指令値の種類に応じて、第１制御指令値演算部５３及び第２制御指令値演算部５５によりそれぞれ演算される第１制御指令値及び第２制御指令値の種類を変更してもよい。

・運転支援ＥＣＵ５０による車速Ｖ及びヨーレートＹの検出方法は適宜変更可能である。例えば運転支援ＥＣＵ５０は、ＧＮＳＳ速度計に基づいて車速Ｖを検出してもよいし、カメラ２２の画像データＩから得られる対地速度に基づいて車速Ｖを検出してもよい。また、運転支援ＥＣＵ５０は、車両の左右の車輪の速度差に基づいてヨーレートＹを検出してもよい。

・各実施形態の運転支援ＥＣＵ５０の構成は、車両に限らず、例えばオートバイや自転車などの各種移動体の走行を支援するシステムに用いることができる。

・運転支援ＥＣＵ５０が提供する手段及び／又は機能は、実体的な記憶装置に記憶されたソフトウェア及びそれを実行するコンピュータ、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組み合わせにより提供することができる。例えば運転支援ＥＣＵ５０がハードウェアである電子回路により提供される場合、それは多数の論理回路を含むデジタル回路、またはアナログ回路により提供することができる。

・本開示は上記の具体例に限定されるものではない。上記の具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

５０：運転支援ＥＣＵ（運転支援制御装置）
５２：目標軌道設定部
５３：第１舵角指令値演算部（第１制御指令値演算部）
５５：第２舵角指令値演算部（第２制御指令値演算部）
５６：加算器（第３制御指令値演算部）
６０：舵角制御装置（ヨーモーメント制御装置）

Claims (7)

1. 移動体のヨーモーメントを制御することの可能なヨーモーメント制御装置（６０）に制御指令値を送信することにより、前記移動体の走行軌跡を目標軌道に追従させる運転支援制御を実行する運転支援制御装置（５０）であって、
   前記目標軌道を設定する目標軌道設定部（５２）と、
   前記移動体の位置と前記目標軌道との偏差である横偏差の積分値に基づいて前記制御指令値を演算する制御指令値演算部（５５）と、を備え、
   前記制御指令値演算部は、
   前記移動体の走行している道路の曲率の減少に伴って前記積分値を漸減させるとともに、漸減された前記積分値がリセット閾値以下になることに基づいて前記積分値をリセットする
   運転支援制御装置。
2. 前記制御指令値演算部は、
   前記道路の曲率の減少に伴って漸減する漸減ゲインを演算するとともに、前記漸減ゲインを前記横偏差の積分値に乗算することにより前記積分値を漸減させる
   請求項１に記載の運転支援制御装置。
3. 前記制御指令値演算部は、
   前記道路の曲率と漸減開始曲率との比率に基づいて前記漸減ゲインを演算する
   請求項２に記載の運転支援制御装置。
4. 前記制御指令値演算部は、
   前記移動体の走行速度に基づいて前記漸減開始曲率を設定する
   請求項３に記載の運転支援制御装置。
5. 前記制御指令値演算部は、
   前記道路の曲率と、前記移動体が走行している前記道路の最大曲率との比率に基づいて前記漸減ゲインを演算する
   請求項２に記載の運転支援制御装置。
6. 前記ヨーモーメント制御装置に送信される前記制御指令値は、前記移動体の舵角指令値であり、
   前記制御指令値演算部を第２制御指令値演算部とするとき、
   前記第２制御指令値演算部は第２舵角指令値を演算するものであり、
   前記目標軌道上に設定された前記移動体の将来の目標位置に基づくフィードフォワード制御の実行により第１舵角指令値を演算する第１制御指令値演算部（５３）と、
   前記第１舵角指令値及び前記第２舵角指令値に基づいて最終的な舵角指令値を演算する第３制御指令値演算部（５６）と、を更に備え、
   前記第２制御指令値演算部は、
   前記第１舵角指令値に基づいて前記漸減ゲインを演算する
   請求項２に記載の運転支援制御装置。
7. 前記第２制御指令値演算部は、
   前記第１舵角指令値と漸減開始舵角との比率に基づいて前記漸減ゲインを演算する
   請求項６に記載の運転支援制御装置。
   

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