JP6654121B2 - 車両運動制御装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施形態1に係る自動運転システムを搭載する車両1の構成図である。ここでいう自動運転システムとは、操舵と加減速を同時にシステムが司る場合がある形態を指す。例えば、ドライバの指示をトリガとした自動レーンチェンジシステム、緊急時限定の自動制動および操舵回避システム、ドライバ不要の完全自動運転システム、いずれをも指すものとする。車両1は、車両運動制御装置15の制御指令によって運転者の操作に依存せずに操舵と加減速を制御することができる。
レーンチェンジ軌道生成部1512は、横運動とは独立して必要な加減速の程度に基づいてレーンチェンジ終点の車速を設定するとともに、左右の操舵角の最大値が均等な暫定操舵プロファイルを設定する。この暫定操舵プロファイルは、例えば図8で例示したようなものである。
レーンチェンジ軌道生成部1512は、レーンチェンジ始点における車速と連チェンジ終点における車速が異なるか否かを判定する。終点の車速が始点の車速と異なる場合はステップS103へ進み、同じである場合はステップS104へスキップする。車速が同じである場合は合成加速度のピークが左右で均等になるので、後述のステップS103を実施する必要はないからである。
レーンチェンジ軌道生成部1512は、暫定操舵プロファイルの左右の操舵角の最大値を変更する。例えば図12に例示するように、走行軌道のうち車速が大きい区間の曲率が小さくなるように、操舵角最大値を変更する。
レーンチェンジ軌道生成部1512は、暫定操舵プロファイルと式1に基づき、G−Vectoring制御を作用させた場合の走行軌道と速度プロファイルを算出する。
レーンチェンジ軌道生成部1512は、左旋回区間における前後・横合成加速度と右旋回区間における前後・横合成加速度が平準化されるか否かを判定する。平準化される場合はステップS106へ進み、平準化されない場合はステップS103に戻って同様の処理を繰り返す。
本ステップにおいて、必ずしも前後・横合成加速度のピーク値が左右の旋回区間で等しくなくても、左右旋回区間が点対称軌道である場合と比較して、左右旋回区間間の前後・横合成加速度の差分が小さくなるのであれば、平準化されたとみなすことができる。差分がどの程度まで小さくなれば平準化されたとみなすかについては、適当な閾値を用いて判定すればよい。
ステップS102において、レーンチェンジ始点の車速と終点の車速が等しいと判断した場合、本ステップにおいて前後・横合成加速度のピーク値は既に平準化されているとみなされることになる。
レーンチェンジ軌道生成部1512は、操舵プロファイルとしてその時点の暫定操舵プロファイルを採用し、走行軌道と速度プロファイルについてはステップS104において算出したものを採用する。レーンチェンジ軌道生成部1512は、これらを制御目標として用いる。
実施形態1においては、オンラインで目標軌道を探索することが必要である。本発明の実施形態2では、オフラインの計算に基づいてあらかじめマップ化しておいた対応関係を参照することにより、目標軌道を算出する手順を説明する。その他構成は実施形態1と同様である。
以上の実施形態において説明した走行軌道は、レーンチェンジ様態以外の動的軌道生成と組み合わせることもできる。本発明の実施形態3では、その組み合わせの1例について説明する。
本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
11 左前輪
12 右前輪
13 左後輪
14 右後輪
15 車両運動制御装置
16 慣性センサ
17 GNSSセンサ
18 操舵装置
19 駆動装置
20 制動制御装置
21 制動装置(左前輪)
22 制動装置(右前輪)
23 制動装置(左後輪)
24 制動装置(右後輪)
25 減速機
26 ドライブシャフト
27 操舵角センサ
28 カメラ
29 側方画像センサ
30 レーザースキャナ
31 車輪速センサ(左前輪)
32 車輪速センサ(右前輪)
33 車輪速センサ(左後輪)
34 車輪速センサ(右後輪)
Claims (11)
- 車両の操舵と加減速を制御する車両運動制御装置であって、
前記車両の走行軌道を算出する軌道生成部、
前記走行軌道にしたがって前記車両の操舵角を制御する操舵角制御部、
前記走行軌道にしたがって前記車両の加速度を制御する加速度制御部、
を備え、
前記軌道生成部は、前記車両を左右一方へ旋回させた後に連続して他方へ旋回させる前記走行軌道を算出する場合は、前記走行軌道のうち前記車両の車速が高い部分ほど前記走行軌道の曲率の前記走行軌道内におけるピーク値が小さくなるように、前記走行軌道を算出し、
前記加速度制御部は、前記走行軌道において前記車両が左右一方へ旋回するときとその後に連続して他方へ旋回するときとの間で、前記車両の車速が互いに異なるように、前記車両の前後加速度を制御し、
前記軌道生成部は、前記車両が左右一方へ旋回している間における前記車両の前後・横合成加速度の最大値と他方へ旋回している間における前記車両の前後・横合成加速度の最大値との間の差分を算出し、
前記軌道生成部は、前記車両が点対称な軌道に沿って左右へ旋回する場合よりも前記差分が小さくなるように、前記走行軌道を算出する
ことを特徴とする車両運動制御装置。 - 前記軌道生成部は、前記走行軌道において前記車両が左右一方へ旋回し始めた後に連続して他方へ旋回し終えるまでの間に前記車両が走行する縦移動距離が長いほど、前記走行軌道を前記車両が走行している間の操舵角の最大値または操舵速度の最大値が小さくなるように、前記走行軌道を算出する
ことを特徴とする請求項1記載の車両運動制御装置。 - 前記軌道生成部は、前記走行軌道において前記車両が左右一方へ旋回し始めた後に連続して他方へ旋回し終えるまでの間における前記車両の横移動量が小さいほど、前記走行軌道を前記車両が走行している間の操舵角の最大値または操舵速度の最大値が小さくなるように、前記走行軌道を算出する
ことを特徴とする請求項1記載の車両運動制御装置。 - 前記軌道生成部は、前記走行軌道において前記車両が左右一方へ旋回する間とその後に連続して他方へ旋回する間のいずれにおいても、前記車両の操舵角が正弦波状に変化するように、前記走行軌道を算出する
ことを特徴とする請求項1記載の車両運動制御装置。 - 前記軌道生成部は、4次関数によって表される曲線を用いて、前記車両を左右一方へ旋回させた後に連続して他方へ旋回させる前記走行軌道を算出する
ことを特徴とする請求項1記載の車両運動制御装置。 - 前記加速度制御部は、前記車両の横運動に応じて前記車両の前後加速度を制御する
ことを特徴とする請求項1記載の車両運動制御装置。 - 前記軌道生成部は、前記走行軌道の曲率の変化率が連続となるように前記走行軌道を算出する
ことを特徴とする請求項6記載の車両運動制御装置。 - 前記軌道生成部は、6次関数によって表される曲線を用いて、前記車両を左右一方へ旋回させた後に連続して他方へ旋回させる前記走行軌道を算出する
ことを特徴とする請求項7記載の車両運動制御装置。 - 前記加速度制御部は、前記車両に作用する横加速度絶対値が増える際には前記車両を減速させ、減る際には加速させる
ことを特徴とする請求項6記載の車両運動制御装置。 - 車両の操舵と加減速を制御する車両運動制御方法であって、
前記車両の走行軌道を算出する軌道生成ステップ、
前記走行軌道にしたがって前記車両の操舵角を制御する操舵角制御ステップ、
前記走行軌道にしたがって前記車両の加速度を制御する加速度制御ステップ、
を有し、
前記軌道生成ステップにおいて、前記車両を左右一方へ旋回させた後に連続して他方へ旋回させる前記走行軌道を算出する場合は、前記走行軌道のうち前記車両の車速が高い部分ほど前記走行軌道の曲率の前記走行軌道内におけるピーク値が小さくなるように、前記走行軌道を算出し、
前記加速度制御ステップにおいては、前記走行軌道において前記車両が左右一方へ旋回するときとその後に連続して他方へ旋回するときとの間で、前記車両の車速が互いに異なるように、前記車両の前後加速度を制御し、
前記軌道生成ステップにおいては、前記車両が左右一方へ旋回している間における前記車両の前後・横合成加速度の最大値と他方へ旋回している間における前記車両の前後・横合成加速度の最大値との間の差分を算出し、
前記軌道生成ステップにおいては、前記車両が点対称な軌道に沿って左右へ旋回する場合よりも前記差分が小さくなるように、前記走行軌道を算出する
ことを特徴とする車両運動制御方法。 - 車両の操舵と加減速を制御する制御演算を車両運動制御装置に実行させる車両運動制御プログラムであって、前記車両運動制御装置に、
前記車両の走行軌道を算出する軌道生成ステップ、
前記走行軌道にしたがって前記車両の操舵角を制御する制御指令値を算出する操舵角制御ステップ、
前記走行軌道にしたがって前記車両の加速度を制御する制御指令値を算出する加速度制御ステップ、
を実行させ、
前記軌道生成ステップにおいて、前記車両運動制御装置に、前記車両を左右一方へ旋回させた後に連続して他方へ旋回させる前記走行軌道を算出させる場合は、前記走行軌道のうち前記車両の車速が高い部分ほど前記走行軌道の曲率の前記走行軌道内におけるピーク値が小さくなるように、前記走行軌道を算出させ、
前記加速度制御ステップにおいては、前記車両運動制御装置に、前記走行軌道において前記車両が左右一方へ旋回するときとその後に連続して他方へ旋回するときとの間で、前記車両の車速が互いに異なるように、前記車両の前後加速度を制御させ、
前記軌道生成ステップにおいては、前記車両運動制御装置に、前記車両が左右一方へ旋回している間における前記車両の前後・横合成加速度の最大値と他方へ旋回している間における前記車両の前後・横合成加速度の最大値との間の差分を算出させ、
前記軌道生成ステップにおいては、前記車両運動制御装置に、前記車両が点対称な軌道に沿って左右へ旋回する場合よりも前記差分が小さくなるように、前記走行軌道を算出させる
ことを特徴とする車両運動制御プログラム。
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