JP6658886B2 - 走行制御方法及び走行制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、走行制御方法及び走行制御装置に関するものである。

従来から、操舵トルクなどを操舵力伝達系に与えることで、前方車線に自車両を追従させる自動操舵を行う装置が知られている（特許文献１参照）。

特開２００１−０３９３２５号公報

しかし、手動操舵から自動操舵へ切り替えた直後から、通常の制御量を操舵力伝達系に与えてしまうと、操舵制御が急激に開始され、運転者に違和感を与えてしまうという課題がある。

本発明は、上記課題に鑑みて成されたものであり、その目的は、車両の横位置の制御を開始した時に運転者に与える違和感を軽減する走行制御方法及び走行制御装置を提供することである。

本発明の一態様に係わる走行制御方法は、自車両が走行している車線の区画線又は車線上の自車両の前方を走行する先行車に対して自車両の横位置が所定の位置となるように自車両の走行を制御する自動運転モードと自車両の走行を制御しない手動運転モードとを切り替え可能な走行制御装置において、手動運転モードから自動運転モードへ切り替わった場合に、区画線に対する自車両の横位置が所定の位置になるために必要な操舵角目標値を算出し、実際の操舵角を操舵角目標値に一致させるために必要な操舵トルク目標値を演算し、操舵トルク目標値に乗算するゲインを調整することで、実際の操舵トルクを調整し、自動運転モードに切り替わってからの経過時間に応じてゲインを大きくする。

本発明によれば、車両の横位置の制御を開始した時に運転者に与える違和感を軽減する走行制御方法及び走行制御装置を提供することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る走行制御システム１の構成を示すブロック図である。 図２は、図１の走行制御装置１００の処理動作の一例を示すフローチャートである。 図３は、図２のレーンキープ制御（Ｓ０７）の詳細な手順を示すフローチャートである。

図面を参照して、実施形態を説明する。図面の記載において同一部分には同一符号を付して説明を省略する。

図１を参照して、本発明の実施形態に係る走行制御システム１の構成を説明する。走行制御システム１は、車両駆動コントローラ３と、エンジンコントローラ５と、前方カメラ７と、通信ユニット９と、ＧＰＳ受信機１１と、前方レーダー１５と、車速センサ１７と、運転支援切替スイッチ１８とを備えている。また、走行制御システム１は、運転支援コントローラ１９と、ディスプレイ２１と、スピーカ２３と、ステアリングアクチュエータ２５とを備えている。走行制御システム１は自車両に搭載されており、自車両にはアダプティブクルーズコントロール等の自車両前方の先行車に対して追従走行するシステムが装備されている。

車両駆動コントローラ３は、アンチロックブレーキシステムやトラクションコントロールシステム、ビークルダイナミクスコントロール等の車両の駆動を制御するシステムを備えている。エンジンコントローラ５は、エンジンの制御を行うコントローラである。前方カメラ７は、自車両前方を撮像して、先行車が撮像された画像を取得する。前方カメラ７で撮像された画像は、先行車との車間距離や相対速度、自車両または区画線に対する先行車の横位置等の情報を取得するために使用される。通信ユニット９は、路車間通信や携帯電話回線を使った情報通信サービスの送受信を行う。ＧＰＳ受信機１１は、自車両の緯度、経度、高度の情報を衛星から受信する。前方レーダー１５は、ミリ波を用いて先行車と自車両との間の車間距離や相対速度を測定する。車速センサ１７は、自車両の車速を計測する。運転支援切替スイッチ１８は、自車両が走行している車線の区画線又は車線上の自車両の前方を走行する先行車に対して自車両が所定の位置となるように自車両の走行を制御する自動運転モードと自車両の走行を制御しない手動運転モードとを切り替えるためのスイッチであり、自車両の運転者により操作される。

運転支援コントローラ１９は、アダプティブクルーズコントロールや緊急ブレーキ、オートホールドブレーキ等の運転支援システムや自動運転システムの制御を行う。さらに、アダプティブクルーズコントロールにステアリング制御機能を追加したシステムを備えていてもよい。運転支援コントローラ１９は、前方カメラ７や前方レーダー１５を用いて先行車の有無や区画線の検知（レーン検知）、車間距離、自車両または区画線に対する先行車の横位置を計測し、エンジンコントローラ５又はステアリングアクチュエータ２５に指令を送って自車両の加減速や操舵の制御を行う。運転支援コントローラ１９は、先行車がいない場合は車速を一定に保って走行する車速制御を行い、先行車がいる場合は先行車との車間距離を一定に保って走行する車間維持制御を行う。先行車が止まった場合には、自車両も停止して停止保持制御を行う。

ディスプレイ２１は、アダプティブクルーズコントロールや緊急ブレーキ、オートホールドブレーキ等のシステム状態を表示する。スピーカ２３は、アダプティブクルーズコントロールや緊急ブレーキ、オートホールドブレーキ等からの情報提示や警告の際に、表示とともに音声を出力する。ステアリングアクチュエータ２５は、運転支援コントローラ１９及び走行制御装置１００からの指示を受けて自車両の横位置制御のためのステアリング操作を行う。

走行制御装置１００は、運転支援コントローラ１９と一体型のコントローラとして自車両に搭載されている。走行制御装置１００は、自車両が走行している車線の区画線又は先行車に対して自車両が所定の位置（例えば、左右の区画線の中央位置又は先行車の走行軌跡と同じ位置）となるように自車両の走行を制御する。具体的には、走行制御装置１００は、自車両の横位置が車線の区画線又は先行車の走行軌跡に対して所定の位置になるように、車両の操舵或いは制動の少なくも一方を制御する。ここでは、車線の区画線に対して自車両が所定の位置となるように自車両の走行を制御する場合を例示する。また、走行制御装置１００が、ステアリングアクチュエータ２５に対して制御信号を送信することにより、車両の操舵を制御する場合を例に取り説明を続ける。

走行制御装置１００は、自車両の走行を制御する自動運転モードと自車両の走行を制御しない手動運転モードとを切り替えることができる。走行制御装置１００は、スイッチ１８が操作される度に、自動運転モードと手動運転モードとを切り替える。なお、切替のトリガーは、スイッチ１８の操作だけに限らない。例えば、走行制御装置１００は、自動運転モードにおいて運転者が自動運転に介入した場合、一時的に手動運転モードへ切り替える。その後、運転者の介入が終了すれば、所定時間後に、再び、走行制御装置１００による走行の制御が開始される。つまり、走行制御装置１００は、スイッチ１８の操作無しで、手動運転モードから自動運転モードへ切り替える。

走行制御装置１００は、例えば、ＣＰＵ（中央処理装置）、メモリ、及び入出力部を備える汎用のマイクロコンピュータである。マイクロコンピュータを走行制御装置１００として機能させるためのコンピュータプログラム（走行制御プログラム）を、マイクロコンピュータにインストールして実行する。これにより、汎用のマイクロコンピュータは、走行制御装置１００として機能する。なお、ここでは、ソフトウェアによって走行制御装置１００を実現する例を示すが、もちろん、以下に示す各情報処理を実行するための専用のハードウェアを用意して、走行制御装置１００を構成することも可能である。また、走行制御装置１００に含まれる複数のユニット（１１０、１２０、１３０）を個別のハードウェアにより構成してもよい。更に、走行制御装置１００のみならず、車両駆動コントローラ３、エンジンコントローラ５、運転支援コントローラ１９の各々も、同様にして、ソフトウェア或いは専用のハードウェアとして実現可能である。更に、走行制御装置１００は、車両にかかわる他の制御に用いる電子制御ユニット（ＥＣＵ）と兼用してもよい。

走行制御装置１００は、機能的な構成要素として、スイッチ状態検出部１１０と、区画線認識部１２０と、車両制御部１３０とを備える。スイッチ状態検出部１１０は、運転支援切替スイッチ１８の状態をリアルタイムに検出する。区画線認識部１２０は、カメラ７により取得された画像から、自車両が走行する車線（自車線）を区画する区画線を認識する。車両制御部１３０は、区画線認識部１２０により認識された区画線に対して、自車両の横位置が所定の位置になるように、自車両の走行、例えば自車両の操舵を制御する。具体的に、車両制御部１３０は、ステアリングアクチュエータ２５に対して制御信号を送信することにより、ステアリングアクチュエータ（モータ）２５が出力する操舵トルクを制御する。これにより、走行制御装置１００は、車両の操舵を制御することができる。

車両制御部１３０は、自動運転モード選択時に、自車両の走行状態情報に基づいて、区画線に対する自車両の横位置が所定の位置となるために必要な操舵角の目標値を算出する。車両制御部１３０は、実際の操舵角を操舵角の目標値に一致させるために必要な操舵トルクの目標値を演算する。車両制御部１３０は、操舵トルクの目標値に乗算するゲイン値を調整することにより、ステアリングアクチュエータ２５が実際に出力する操舵トルクを調整する。つまり、車両制御部１３０は、操舵トルクの目標値に対する実際の操舵トルクの割合を、ゲイン値により調整する。ゲイン値を大きくするほど、実際の操舵トルクは操舵トルクの目標値に近づき、操舵の制御量が増加する。このため、ゲイン値を大きく取るほど、急激な操舵制御が実行され、短い時間で自車両の横位置を所定の位置へ移動させることができる。

手動運転モードから自動運転モードへ切り替わった場合、車両制御部１３０は、当該切り替わって自車両の走行を制御し始めてからの経過時間に応じて、ゲイン値を変化させることにより、操舵の制御量を変化させる。具体的に、車両制御部１３０は、手動運転モードから自動運転モードへ切り替わって自車両の走行を制御し始めてから所定時間が経過するまでのゲイン値を、所定時間が経過した後のゲイン値よりも小さくする。これにより、手動運転モードから自動運転モードへ切り替わって自車両の走行を制御し始めてから所定時間が経過するまでの操舵の制御量を、所定時間が経過した後の操舵の制御量よりも小さくすることができる。所定時間が経過した後の操舵の制御量を「通常の制御量」とした場合、手動運転モードから自動運転モードへ切り替わって自車両の走行を制御し始めてから所定時間が経過するまでの操舵の制御量は「ゆるやかな制御量」となる。

これにより、レーンキープ制御の開始直後又は再開直後から通常の制御量が車両の走行に加えられることが無くなり、急激な走行制御の開始が抑制されるので、運転者に与える違和感を軽減することができる。具体的には、運転者毎に走行し易い区画線に対する横位置が異なる。よって、レーンキープ制御の開始時に、走行しやすい横位置から所定の位置（例えば、車線中央位置）に急激に制御されてしまうと、大きな違和感を与える場合がある。そこで、制御開始時には、緩やかに横位置を変化させることにより、違和感を軽減することができる。なお、「ゆるやかな制御量」は制御量がゼロであることを含まない。つまり、手動運転モードから自動運転モードへ切り替わってから所定時間が経過するまでの間、走行制御装置１００による走行の制御の開始を遅らせるのではなく、ゼロではない「緩やかな制御量」により走行の制御を実行する。

手動運転モードから自動運転モードへ切り替わった時、車両制御部１３０は、自車両の走行状態情報に基づいて、もし自車両の現在の走行状態を維持したならば、自車両が車線から逸脱するか否かを判断する。つまり、自車両の操舵状態又はヨーレート状態から想定される自車両の走行予定経路が、区画線認識部１２０により認識された左右一対の区画線よりも外側にはみ出してしまうか否かを判断する。自車両が車線から逸脱すると判断した場合、車両制御部１３０は、自車両が車線から逸脱しないために必要な操舵の制御を「通常の制御量」により実行する。そして、自車両が車線から逸脱しないために必要な操舵の制御を行った後、操舵の制御量は「ゆるやかな制御量」とする。換言すれば、手動運転モードから自動運転モードへ切り替わってから所定時間が経過するまでの操舵の制御量のうち、自車両が車線から逸脱しないために必要な制御量を、その後の操舵の制御量よりも大きくする。

これにより、車線から逸脱しないための操舵の制御量は大きくし、その後の操舵の制御量を小さくすることができる。よって、車線からの逸脱を回避しつつ、運転者に与える違和感を軽減することができる。

図２を参照して、図１の走行制御装置１００を用いた走行制御方法の一例を説明する。図２のフローチャートは、自車両が備えるイグニションスイッチ（ＩＧＮ）がオンすることにより開始され、イグニションスイッチ（ＩＧＮ）がオフするまでの間、繰り返し実行される。

ステップＳ０１において、スイッチ状態検出部１１０は、運転支援切替スイッチ１８の状態を検出する。スイッチ１８の状態がオン状態であれば（Ｓ０３でＹＥＳ）、自動運転モードが選択されていると判断して、ステップＳ０５へ進む。一方、スイッチ１８の状態がオフ状態であれば（Ｓ０３でＮＯ）、手動運転モードが選択されていると判断して、走行制御装置１００は手動運転モードを実行し（Ｓ１１）、ステップＳ１３へ進む。

ステップＳ０５において、走行制御装置１００は、運転者が操舵に介入しているか否かを判断する。運転者が操舵に介入していると判断した場合（Ｓ０５でＹＥＳ）、運転者は、自動運転モードを継続する意思が無いと判断して、走行制御装置１００は、運転支援切替スイッチ１８をオン状態からオフ状態へ切り替える。そして、手動運転モードを実行する（Ｓ１１）。図示は省略するが、運転者が走行制御に介入し終えた場合、手動運転モードから自動運転モードへ自動的に復帰するフローを含んでいる。

一方、運転者が操舵に介入していないと判断した場合（Ｓ０５でＮＯ）、ステップＳ０７へ進み、走行制御装置１００は、レーンキープ制御を実行する。すなわち、走行制御装置１００は、自車両が走行している車線を認識し、車線の区画線に対して自車両が所定の位置となるように自車両の走行を制御する。レーンキープ制御の詳細は図３を参照して後述する。

ステップＳ１３において、イグニションスイッチ（ＩＧＮ）がオフ状態であるか否かを判断する。オン状態であれば（Ｓ１３でＮＯ）、ステップＳ０１へ戻り、オフ状態であれば（Ｓ１３でＹＥＳ）、図２のフローは終了する。

図３を参照して、図２のレーンキープ制御（Ｓ０７）の詳細な手順を示す。

先ず、ステップＳ７０１で、スイッチ状態検出部１１０は、運転者による運転支援切替スイッチ１８の操作により、手動運転モードから自動運転モードへ切り替わったか否かを判断する。切り替わった場合（Ｓ７０１でＹＥＳ）、ステップＳ７０３へ進み、車両制御部１３０は、自車両の走行状態情報に基づいて、もし自車両の走行状態（加減速状態、操舵状態）を維持したならば、自車両が車線から逸脱するか否かを判断する。自車両が車線から逸脱すると判断した場合（Ｓ７０３でＹＥＳ）、ステップＳ７０４に進み、車両制御部１３０は、自車両が車線から逸脱しないために必要なレーンキープ制御を「通常の制御量」により実行する。詳細には、車両制御部１３０は、操舵トルクの目標値に対する実際の操舵トルクの割合（ゲイン値）を所定の基準値よりも大きい値に設定する。

自車両が車線から逸脱しないと判断した場合（Ｓ７０３でＮＯ）、ステップＳ７０５に進み、車両制御部１３０は、レーンキープ制御を「通常の制御量」よりも小さい「ゆるやかな制御量」により実行する。詳細には、車両制御部１３０は、操舵トルクの目標値に対する実際の操舵トルクの割合（ゲイン値）を所定の基準値よりも小さい値に設定する。

ステップＳ７０７において、手動運転モードから自動運転モードへ切り替わって自車両の走行を制御し始めてから所定時間が経過するか否かを判断する。これより、車両制御部１３０は、手動運転モードから自動運転モードへ切り替わって自車両の走行を制御し始めてから所定時間が経過するまでのレーンキープ制御を「ゆるやかな制御量」により実行することができる。

手動運転モードから自動運転モードへ切り替わって自車両の走行を制御し始めてから所定時間が経過した場合（ステップＳ７０７でＹＥＳ）、ステップＳ７１１に進み、車両制御部１３０は、レーンキープ制御を「通常の制御量」により実行する。その後、図２のステップＳ１３に戻る。

上記のように、本発明の実施形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

走行制御装置１００が、走行の制御の一例として、車両の操舵を制御する例を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、車両の操舵の代わりに、或いは、車両の操舵に加えて、左右タイヤの制動力を独立して制御してもよい。例えば、右側／左側タイヤのみに制動力を加えることにより、自車両を右側／左側に旋回させることができる。

上述の各実施形態で示した各機能は、１又は複数の処理回路により実装され得る。処理回路は、電気回路を含む処理装置等のプログラムされた処理装置を含む。処理装置は、また、実施形態に記載された機能を実行するようにアレンジされた特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）や従来型の回路部品のような装置を含む。

実施形態では、自車両が走行している車線の区画線に対して自車両が所定の位置となるように自車両の走行を制御するレーンキープ制御の例を示したが、本発明はこれに限らない。例えば、車線上の自車両の前方を走行する先行車に対して自車両が所定の位置となるように自車両の走行を制御する追従制御に適用することも可能である。

日本国特許出願２０１６−１３３２１９（出願日２０１６年７月５日）の全内容がここに援用され、誤訳や記載漏れから保護される。

１８ 運転支援切替スイッチ
２５ ステアリングアクチュエータ
１００ 走行制御装置
１１０ スイッチ状態検出部
１２０ 区画線認識部
１３０ 車両制御部

Claims (3)

1. 自車両が走行している車線に対する前記自車両の横位置が所定の位置となるように前記自車両の走行を制御する自動運転モードと前記自車両の走行を制御しない手動運転モードとを切り替え可能な走行制御装置の走行制御方法であって、
   前記手動運転モードから前記自動運転モードへ切り替わった場合に、
   前記車線に対する前記自車両の横位置が所定の位置になるために必要な操舵角目標値を算出し、
   実際の操舵角を前記操舵角目標値に一致させるために必要な制御目標値を演算し、
   前記制御目標値に乗算するゲイン値を調整することで、実際の制御量を調整すると共に、
   前記車線からの前記自車両の逸脱を判断し、
   前記車線から前記自車両が逸脱しないと判断した場合は、前記自動運転モードに切り替わってから所定時間が経過するまでの前記ゲイン値を、前記所定時間が経過した後の前記ゲイン値よりも小さくし、
   前記車線から前記自車両が逸脱すると判断した場合は、前記自動運転モードに切り替わってから前記所定時間が経過するまでの前記ゲイン値を、前記所定時間が経過した後の前記ゲイン値とすることを特徴とする走行制御方法。
2. 請求項１に記載の走行制御方法であって、
   前記自動運転モードに切り替わってから所定時間が経過するまでの間において、前記自車両が前記車線から逸脱すると判断した場合に、
   前記自車両が前記車線を維持するために必要な走行の制御を、前記所定時間が経過した後の前記走行の制御量により実行し、
   前記自車両が前記車線を維持するために必要な走行の制御を実行した後の前記走行の制御量を、前記所定時間が経過するまでの前記走行の制御量とすること
   を特徴とする走行制御方法。
3. 自車両が走行している車線に対する前記自車両の横位置が所定の位置となるように前記自車両の走行を制御する自動運転モードと前記自車両の走行を制御しない手動運転モードとを切り替え可能な走行制御装置であって、
   前記手動運転モードから前記自動運転モードへ切り替わった場合に、
   前記車線に対する前記自車両の横位置が所定の位置になるために必要な操舵角目標値を算出し、
   実際の操舵角を前記操舵角目標値に一致させるために必要な制御目標値を演算し、
   前記制御目標値に乗算するゲイン値を調整することで、実際の制御量を調整すると共に、
   前記車線からの前記自車両の逸脱を判断し、
   前記車線から前記自車両が逸脱しないと判断した場合は、前記自動運転モードに切り替わってから所定時間が経過するまでの前記ゲイン値を、前記所定時間が経過した後の前記ゲイン値よりも小さくし、
   前記車線から前記自車両が逸脱すると判断した場合は、前記自動運転モードに切り替わってから前記所定時間が経過するまでの前記ゲイン値を、前記所定時間が経過した後の前記ゲイン値とすることを特徴とする走行制御装置。

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