JP6773215B2 - 車両制御方法及び車両制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両制御方法及び車両制御装置に関するものである。

操舵用の電動機を備え、車両が直進状態にある場合に、操舵トルク及び舵角を含む車両情報に基づいて電動機に係る駆動電力を制御することにより、操舵系にアシストトルクを付与する制御を行う車両用操舵装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の車両用操舵装置は、操舵トルクを積算したトルク積算値を算出し、トルク積算値が閾値以上のときに、車両の片流れ現象を打ち消すように電動機に係る駆動電力の片流れ対応制御を行う。

特開２０１５−３７９３２号公報

しかしながら、車両が片流れを起こり、操舵トルクの積算値が閾値以上になった時に片流れ対応制御が開始されるため、車両が片流れを起こしてから片流れ対応制御が開始されるまで時間がかかるという問題があった。

本発明が解決しようとする課題は、他車両の追い抜き時に、自車両が当該他車両に引き込まれる現象を抑制する制御を、従来のように操舵トルクの積算値が閾値以上になった時点で片流れ対応制御を実行する場合と比べて、短時間で実行できる車両制御方法又は車両制御装置を提供することである。

本発明は、自車両の走行車線に対して横方向への操舵量を付与して、自車両の走行軌跡を目標軌跡に戻す制御を通常制御として実行し、センサの検出データを用いて、他車両が自車両の走行車線と隣接する隣接車線を走行しているか否かを判定し、他車両が自車両より前方で隣接車線を走行していると判定した場合には、自車両が他車両を通過する前に、操舵量の応答性を通常制御時の操舵量の応答性より高くすることによって上記課題を解決する。

本発明によれば、引き込まれ抑制制御を短時間で実行できるという効果を奏する。

図１は、本発明の一実施形態に係る車両制御装置を有する車両制御システム１０００のブロック図である。 図２は、本実施形態に係る車両制御システムが実行する操舵制御処理の制御手順を示すフローチャートである。 図３は、本実施形態に係る車両制御システムにおいて、カメラの撮像範囲と、他車両との位置関係を示す図である。 図４は、本実施形態に係る車両制御システムにおいて、自車両と他車両との位置関係を示す図である。 図５は、本実施形態に係る車両制御システムにおいて、制御装置により実行される操舵制御のブロック線図である。 図６は、本実施形態に係る車両制御システムにおいて、自車両と他車両との位置関係を示す図である。 図７は、本実施形態に係る車両制御システムにおいて、操舵量特性を示すグラフである。 図８は、本実施形態に係る車両制御システムにおいて、自車両と他車両との位置関係を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、本発明に係る車両制御装置を、車両の車両制御システムに適用した場合を例にして説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る車両制御装置１００を有する車両制御システム１０００のブロック図である。本実施形態の車両制御システムは、操舵ユニット１と、ステアリングホイール２と、車輪３、４と、車両制御装置１００と備える。本実施形態の車両制御装置１００は、ステアリングホイール２の操作に応じて、車輪３、４の操舵を制御する。

操舵ユニット１は、シャフト１１、モータ１２、操舵角センサ１３、トルクセンサ１４、ギア（図示しない）を有している。シャフト１１は、左右の駆動輪に連結されている。ギアには、ラック＆ピニオン式のステアリングギアが使用され、シャフト１１の回転に応じて、前輪３、４を転舵する。

モータ１２は、例えばブラシレスモータであり、モータ１２の出力軸は減速機を介してラックギアと接続され、制御装置３０からの制御指令に応じて、ラックに対して、前輪３、４を操舵するための操舵トルクを出力する。また、モータ１２は、制御装置３０からの制御指令に応じて、操舵量を付与させるように動作して操舵トルクを出力する。操舵量は、外乱抑制のための転舵を促すために操舵ユニット１に付与される。例えば、横風などの外乱が入力され、車両の挙動に影響を及ぼすときには、外乱抑制のための操舵トルクをステアリングに付与することで、横風が吹く方向への操舵操作が抑制される。このような、外乱による車両の片流れ制御は、例えば車線逸脱防止支援システム等に採用されている。なお、操舵ユニット１のステアリング機構が電子的に制御できる場合には、モータ３はステアリング機構に対して直接、操舵量を発生させるように、設置されればよい。操舵ユニット１が電動油圧式パワーステアリングで構成されている場合には、モータ３は電動ポンプに対して動力を供給する。モータ１２は、本発明の「アクチュエータ」に相当する。

操舵角センサ１３は、モータ１２の回転角を検出することで、前輪３、４の舵角（操舵角）を算出する。モータ１２の回転角と、前輪３、４の舵角との間には相関性がある。操舵角センサ１３は、モータ１２の回転角と前輪３、４の舵角との対応関係を示すマップを参照しつつ、モータ回転角に対応する舵角を算出することで、前輪３、４の舵角を検出する。

トルクセンサ１４は、ステアリングホイール２と操舵ユニット１とを連結する連結機構に設けられており、ドライバーのステアリングホイール２の操舵量に相当する操舵トルクを検出する。操舵角センサ１３及びトルクセンサ１４は、検出値を制御装置３０に出力する。

カメラ２０は、車両の前方の状態を撮像する撮像装置である。カメラ２０は、車両の走行中に動作し、車両の周囲を検出するセンサとして使用される。カメラ２０は、撮像画像のデータを制御装置３０に出力する。なお、車両の前方を検出するセンサは、カメラ２０に限らず、レーダやソナー等でもよい。また、カメラ２０に限らず、例えば、自車両が、車車間通信を用いて、他車両の情報を取得することで、自車両の前方の状態を検出してもよい。

車両制御装置１００は、モータ１２、操舵角センサ１３、トルクセンサ１４、カメラ２０、及び制御装置３０を備える。車両制御装置１００の各構成は、相互に情報の授受を行うためにＣＡＮ（Controller Area Network）その他の車載ＬＡＮによって接続される。車両制御装置１００は、操舵角センサ１３及びトルクセンサ１４から入力される検出データに基づき、操舵制御を実行する。ステアリングホイール２の操舵量と、操舵角センサ１３で検出された実際の操舵角との間にズレが生じている場合には、車両制御装置１００は、操舵角センサ１３で検出された操舵角が、ステアリングホイール２の操舵量と一致するような、制御操舵量を演算し、制御操舵量に応じた制御指令値をモータ１２に出力する。

本実施形態の車両制御装置１００の制御装置３０は、車両制御プログラムが格納されたＲＯＭ１２と、このＲＯＭ１２に格納されたプログラムを実行することで、本実施形態の車両制御装置１００として機能する動作回路としてのＣＰＵ１１と、アクセス可能な記憶装置として機能するＲＡＭ１３とを備える、特徴的なコンピュータである。

本実施形態の車両制御プログラムは、車両の周囲の状態を検出し、検出結果に応じて車両の操舵制御を実行して、車両の横方向への動きを発生させる制御手順を実行させるプログラムである。このプログラムは本実施形態の車両制御装置１００の制御装置３０により実行される。

本実施形態に係る車両制御装置１００の制御装置３０は、周囲状況検出処理、操舵量を付与するための制御指令値を演算する演算機能、操舵制御処理を実行する機能を備える。各処理を実現するためのソフトウェアと上述したハードウェアの協働により、上記各処理を実行する。

ここで、他車両の追い抜きの時に、自車両が他車両に引き込まれる現象について、説明する。他車両は、例えば大型車であり、大型車等の分類は、例えば車両重量等により予め決めることができる。大型車は、例えば自車両が、大型車の側方を走行した場合に、自車両が大型車に引き込まれる現象が発生するような車両である。大型車は、バス、トラックなどの車両である。

自車両と他車両が、例えば、直線状の高速道路を走行すると仮定する。自車両及び他車両の走行条件は以下の通りである。他車両が左側車線を走行しており、自車両が右側車線（追い越し車線）を走行している。他車両が自車両４０の前方を走行し、自車両４０の車速（Ｖ_１）は他車両の車速（Ｖ_２）より大きいため、自車両は時間の経過に伴い、他車両に近づく。

自車両が他車両の後方に近づいた時に、自車両の左前方には、他車両が自車両に接近した状態で走行している。このとき、自車両に対して左右を流れる空気の間で、流速差が発生する。自車両の進行方向に対して、他車両に近い方の空気の流れをＡ_Ｌとし、他車両から遠い方の空気の流れをＡ_Ｒとした場合に、空気の流れ（Ａ_Ｌ）の流速は空気の流れ（Ａ_Ｒ）の流速より小さくなる。

そのため、自車両は他車両に近づき、自車両が他車両の側方を走行すると、自車両は他車両側へ引き込まれる（以下、引き込まれ現象とも称す。）。自車両のドライバーは、他車両へ引き込まれ現象に気づくと、他車両から遠ざかるように、ステアリングホイール２を操作する。このとき、ステアリングホイール２は、他車両に近づく方向への操舵力を受けているため、当該操舵力に対して反力を発生させるには、操舵トルクを大きくする必要がある。

また、引き込まれ現象を外乱とした場合には、車線逸脱防止支援システムを利用して、自車両の走行軌跡を目標軌跡（直線状の軌跡）に戻すことも考えられる。しかしながら、車線逸脱防止支援システムに使われる操舵制御では、自車両が外乱を受けて、システムが自車両が他車両へ引き込まれていることを検出した場合に操舵制御が実行される。そのため、システムが引き込まれ現象を検知してから、引き込まれ現象を抑制する制御を実行するまでに時間がかかってしまう。本実施形態に係る車両制御装置１００は、以下に説明する車両制御方法により、引き込まれ現象を抑制する制御を短時間で実行している。

図２は、本実施形態に係る車両制御システム１０００が実行する操舵制御処理の制御手順を示すフローチャートである。図２に示す制御フローは所定の周期で繰り返し実行される。

ステップ１にて、制御装置３０は、カメラ２０の撮像画像を取得する。図３は、カメラ２０の撮像範囲Ｐと、他車両５０との位置関係を示す図である。カメラ２０は、自車両４０の前方に設置されている。カメラ２０は、例えばフロントガラスの上部で中央付近に設置されている。図３に示すように、他車両５０が、自車両４０の前方で隣接車線を走行している場合には、他車両５０はカメラ２０の撮像範囲に含まれる。

ステップ２にて、制御装置３０は、追い抜きフラグがオフ状態であるか否かを判定する。追い抜きフラグは、自車両４０が大型車を追い抜こうとしていているか否かを示す値であり、制御装置３０のメモリ（図示しない）に記憶されている。自車両４０が大型車を追い抜こうとしていている場合には、追い抜きフラグはオンとなる。追い抜きフラグは、予め設定された追い抜き条件を満たす場合にオンになる。また、追い抜き条件を満たすか否かの判定は、自車両が追い抜き対象の他車両を実際に追い抜く前に実行される。

追い抜きフラグがオフ状態である場合には、ステップ３の制御フローが実行される。一方、追い抜きフラグがオン状態である場合には、ステップ９の制御フローが実行される。

追い抜き条件は、自車両の前方を走行する他車両の大きさ、自車両と他車両との間の位置関係、他車両に対する自車両の相対速度で規定される。追い抜き条件を満たすか否の判定フローは、ステップ３からステップ７の制御フローに相当する。

ステップ３にて、制御装置３０は、前方の隣接車線に大型車があるか否かを判定する。具体的には、制御装置３０は、カメラ２０の撮像画像を取得し、撮像画像から車両画像を特定する。車両画像は、車両後方から見たときの画像である。制御装置３０は、車両画像の面積を測定する。車両画像の大きさは、車両画像の面積に相当する。制御装置３０は、車両画像の面積と、大型車を示す面積閾値とを比較し、車両画像の面積が面積閾値より大きい場合には、前方の車両が大型車であると判定する。制御装置３０が前方の隣接車線に大型車が存在すると判定した場合には、ステップＳ４の制御フローが実行される。一方、制御装置３０が前方の隣接車線に大型車が存在しないと判定した場合には、ステップＳ１５の制御フローが実行される。なお、制御装置３０は、車両画像の大きさに限らず、自車両と他車両との間の距離、自車両に対する他車両の相対速度等を含めて、大型車が存在するか否かの判定を行ってもよい。

ステップ４にて、制御装置３０は、カメラ２０の画像を用いて、自車両と他車両との位置関係、及び自車両に対する他車両の相対速度を演算する。カメラ２０は、自車両の前方を所定周期で連続して撮像している。制御装置３０は、連続して撮像された撮像画像の差分を求め、当該差分と自車両の現在の車速から、相対速度（Ｖ_ｒｅｆ）を演算する。

図４は、自車両と他車両との位置関係を示す図である。図４に示すように、他車両５０は、自車両４０の前方で隣接車線を走行している。自車両４０の中心点Ｏを原点とし、自車両４０の進行方向をｘ方向とし、横方向をｙ方向とする。自車両の横方向は、路面上において、自車両４０の進行方向に対して垂直な方向である。制御装置３０はカメラ２０の撮像画像から、他車両５０の後端Ｚ_ｂを特定する。後端Ｚ_ｂは、他車両５０を真上から見たときに、四隅の頂点のうち最も自車両４０に近い頂点である。図４に示すように、他車両５０が自車両４０に対して左側前方を走行している場合には、後端Ｚ_ｂは、他車両５０を真上から見たときに、右下に位置する点である。また、制御装置３０は、自車両の前端Ｚ_ａを特定する。前端Ｚ_ａは、自車両４０を真上から見たときに、四隅の頂点のうち最も他車両５０に近い頂点である。前端Ｚ_а及び後端Ｚ_ｂの位置は、中心点Ｏを原点とした位置座標で表すことができる。

制御装置３０は、ｘ方向の車間距離とｙ方向の車間距離をそれぞれ演算する。自車両の前端Ｚ_аから他車両の後端Ｚ_ｂまでの距離において、ｘ方向の車間距離ｘ_ｒｅｆはｘ成分の長さ（前後長さ）を示し、ｙ方向の車間距離ｙ_ｒｅｆはｙ成分の長さ（側方長さ）を示す。

また、制御装置３０はｙ方向のずれ量（ｙ_ｄ）を演算する。ずれ量は、自車両４０の走行車線の中心線Ｃに対するずれの大きさを表している。中心線（車線中心線）Ｃは、走行車線を区切る境界線（白線）の真ん中に位置する線である。ずれ量（ｙ_ｄ）は、中心線Ｃとｘ軸との間の距離である。ずれ量（ｙ_ｄ）が大きいほど、自車両４０と他車両５０との間の横方向の接近距離は短くなる。なお、他車両が自車両の左側に存在する場合には、ずれ量（ｙ_ｄ）は中心線Ｃから左側の方向を正方向とする。また、他車両が自車両の右側に存在する場合には、ずれ量（ｙ_ｄ）は中心線Ｃから右側の方向を正方向とする。ずれ量（ｙ_ｄ）が０より大きい場合には、自車両が中心線Ｃよりも他車両に近づいていることを示す。

ステップ５にて、制御装置３０は、横方向の車間距離（ｙ_ｒｅｆ）と第１距離閾値（ｙ_ｔｈ＿а）とを比較し、横方向の車間距離（ｙ_ｒｅｆ）が第１距離閾値（ｙ_ｔｈ＿а）未満であるか否かを判定する。第１距離閾値（ｙ_ｔｈ＿а）は、自車両と他車両との間の横方向の間隔が近いことを判定するための閾値である。第１距離閾値（ｙ_ｔｈ＿а）は、ｙ方向の長さを表しており、予め設定される閾値である。横方向の車間距離（ｙ_ｒｅｆ）が第１距離閾値（ｙ_ｔｈ＿а）未満である場合には、制御装置３０はステップ６の制御フローを実行する。横方向の車間距離（ｙ_ｒｅｆ）が第１距離閾値（ｙ_ｔｈ＿а）以上である場合には、制御装置３０は、自車両の横方向で、車間距離の短い他車両は存在しないと判定し、ステップ１５の制御フローを実行する。

ステップ６にて、制御装置３０は、進行方向の車間距離（ｘ_ｒｅｆ）と第２距離閾値（ｘ_ｔｈ＿а）とを比較し、進行方向の車間距離（ｘ_ｒｅｆ）が第２距離閾値（ｘ_ｔｈ＿а）未満であるか否かを判定する。第２距離閾値（ｘ_ｔｈ＿а）は、自車両と他車両との間の進行方向の間隔が近いことを判定するための閾値である。第２距離閾値（ｘ_ｔｈ＿а）は、ｘ方向の長さを表しており、予め設定される閾値である。進行方向の車間距離（ｘ_ｒｅｆ）が第２距離閾値（ｘ_ｔｈ＿а）未満である場合には、制御装置３０はステップ７の制御フローを実行する。進行方向の車間距離（ｘ_ｒｅｆ）が第１距離閾値（ｘ_ｔｈ＿а）以上である場合には、制御装置３０は、自車両の進行方向で、隣接車線上に、車間距離の短い他車両は存在しないと判定し、ステップ１５の制御フローを実行する。

ステップ７にて、制御装置３０は、相対速度（Ｖ_ｒｅｆ）と相対速度閾値（Ｖ_ｔｈ）とを比較し、相対速度（Ｖ_ｒｅｆ）が相対速度閾値（Ｖ_ｔｈ）より大きいか否かを判定する。相対速度閾値（Ｖ_ｔｈ）は、自車両が時間の経過と共に他車両に接近し続けていること示す判定閾値である。相対速度閾値（Ｖ_ｔｈ）は予め設定される閾値である。相対速度（Ｖ_ｒｅｆ）が相対速度閾値（Ｖ_ｔｈ）より大きい場合には、制御装置３０はステップ８の制御フローを実行する。

すなわち、自車両のｘ方向とｙ方向で車間距離の短い他車両が存在し、かつ、自車両が時間の経過とともに他車両の後方に近づいている場合には、制御装置３０は追い抜き条件を満たすと判定する。一方、相対速度（Ｖ_ｒｅｆ）が相対速度閾値（Ｖ_ｔｈ）以下である場合には、制御装置３０は、自車両が時間の経過と共に他車両に接近していないと判定し、ステップ１０の制御フローを実行する。

ステップ８にて、制御装置３０は追い抜きフラグをオフからオンに切り換える。ステップ９にて、制御装置３０は、カメラ２０の画像を用いて、自車両と他車両との位置関係及び自車両に対する他車両の相対速度（Ｖ_ｒｅｆ）を演算する。自車両と他車両との位置関係は、進行方向の車間距離（ｘ_ｒｅｆ）と横方向の車間距離（ｙ_ｒｅｆ）である。なお、追い抜きフラグをオンにした直後に、ステップ９の制御フローを実行する際には、ステップＳ４の制御フローで演算された自車両と他車両との位置関係（ｘ_ｒｅｆ、ｙ_ｒｅｆ）、ずれ量（ｙ_ｄ）及び相対速度（Ｖ_ｒｅｆ）を用いてもよい。

ステップ１０にて、制御装置３０は、位置関係（ｘ_ｒｅｆ）及び相対速度（Ｖ_ｒｅｆ）を用いて追い抜き完了時間（ｔ_ｅｎｄ）を演算する。追い抜き完了時間（ｔ_ｅｎｄ）は、例えば、他車両のｘ方向の長さに、進行方向の車間距離（ｘ_ｒｅｆ）を加えた長さを、相対速度（Ｖ_ｒｅｆ）で割ることで求められる。

ステップ１１にて、制御装置３０は、追い抜きフラグをオンにした時点からの経過時間（ｔ_ｄ）と、追い抜き完了時間（ｔ_ｅｎｄ）とを比較する。経過時間（ｔ_ｄ）が追い抜き完了時間（ｔ_ｅｎｄ）未満である場合には、制御装置３０は、追い抜きが完了していないと判定し、ステップ１２の制御フローを実行する。一方、経過時間（ｔ_ｄ）が追い抜き完了時間（ｔ_ｅｎｄ）以上である場合には、制御装置３０は、追い抜きが完了したと判定し、ステップ１３の制御フローを実行する。ステップ１３の制御フローでは、制御装置３０は追い抜きフラグをオフ状態に切り替える。

ステップ１２にて、制御装置３０は、自車両と他車両との間の接近距離（Ｌ_ｒｅｆ）を演算し、接近距離（Ｌ_ｒｅｆ）と第３距離閾値（Ｌ_ｔｈ）とを比較する。接近距離（Ｌ_ｒｅｆ）は、自車両の前端Ｚ_аから他車両の後端Ｚ_ｂまでの距離に相当する。接近距離（Ｌ_ｒｅｆ）は、他車両の後方から自車両が接近していることを判定するための閾値である。接近距離（Ｌ_ｒｅｆ）が第３距離閾値（Ｌ_ｔｈ）未満である場合には、制御装置３０はステップ１４の制御フローを実行する。接近距離（Ｌ_ｒｅｆ）が第３距離閾値（Ｌ_ｔｈ）以上である場合には、制御装置３０は、ステップ１３の制御フローを実行する。ステップ１３では、制御装置３０は追い抜きフラグをオフにする。そして、制御装置３０はステップ１５の制御フローを実行する。

ステップ１４にて、制御装置３０は、ずれ量（ｙ_ｄ）と第４距離閾値（ｙ_ｄ＿ｔｈ）とを比較する。第４距離閾値（ｙ_ｄ＿ｔｈ）は、自車両が走行車線の中心線Ｃより他車両側に近づいているか否かを判定するための閾値である。第４距離閾値（ｙ_ｄ＿ｔｈ）は０以上の値である。ずれ量（ｙ_ｄ）が第４距離閾値（ｙ_ｄ＿ｔｈ）より大きい場合には、制御装置３０はステップ１６の制御フローを実行する。一方、ずれ量（ｙ_ｄ）が第４距離閾値（ｙ_ｄ＿ｔｈ）以下である場合には、制御装置３０はステップ１５の制御フローを実行する。

ステップ１５にて、制御装置３０は積分増加ゲイン（ｋ_ｉ）を通常ゲインに設定する。通常ゲインは１である。ステップＳ１６にて、制御装置３０は積分増加ゲイン（ｋ_ｉ）を増加ゲインに設定する。増加ゲインは１より大きい値である。ステップ１７にて、制御装置３０は、ステップ１５又はステップ１６で設定された積分項増加ゲインを用いて、操作制御を実行する。

ステップ１５からステップ１７の制御フローの詳細を、図５を参照しつつ説明する。図５は、操舵制御のブロック線図である。図６は、自車両と他車両との位置関係を示す図である。

制御装置３０は、ずれ量の指令値（ｙ_ｃｒ）を入力、操舵制御量（δ_ｃｏｎｆ）を出力する。操舵制御量（δ_ｃｏｎｆ）は操舵量を発生させるために必要な操舵トルク指令値である。操舵トルク指令値は操舵ユニット１に入力され、操舵ユニット１は指令値に応じた操舵量（操舵トルク）を出力する。Ｋ１は、ずれ量の指令値（ｙ_ｃｒ）を入力とし、操舵量を出力とした場合の伝達要素を表している。Ｋ２は、差分（Δｙ）を入力とし、操舵量を出力とした場合の伝達要素を表している。差分（Δｙ）は、ずれ量（ｙ_ｃｒ）とセンサにより検出されたずれ量（ｙ_ｄ＿０）との差分（Δｙ_ｄ）である。ｋ_ｉは積分増加ゲインである。

ずれ量の指令値（ｙ_ｃｒ）は、自車両４０の位置が走行車線の中心線Ｃに対してずれている場合に、自車両４０の走行軌跡を自車両４０の目標軌跡と一致させるために、自車両４０を横方向に移動させるための目標値である。自車両の走行軌跡は自車両が実際に走行する経路の軌跡を示している。目標軌跡は、自車両が自動運転等により走行する際に目標となる走行の軌跡である。目標軌跡は、例えばカメラ１２の撮像画像等により求めることができる。制御装置３０は、図５のブロック線図で示される伝達関数を用いて、ずれ量の指令値（ｙ_ｃｒ）に対する操舵制御量（δ_ｃｏｎｆ）を演算する。操舵ユニット１の出力は、操舵制御量（δ_ｃｏｎｆ）の入力に対して操舵トルクを出力する。なお、本来、操舵ユニット１の出力は、前輪３、４の操舵トルクとなるが、図５では便宜上、自車両４０の横方向のずれ量（ｙ_ｄ）としている。このずれ量（ｙ_ｄ）は、操舵制御量（δ_ｃｏｎｆ）に応じて前輪３、４を操舵した後の、自車両４０のずれ量を示している。外乱がある場合には、操舵ユニット１の出力に相当する、ずれ量は、指令値（ｙ_ｃｒ）対して大きくずれることになる。

伝達関数は、ずれ量（ｙ_ｄ）に対して操舵量を付与するための制御関数であって、指令値（ｙ_ｃｒ）に比例する比例項と、ずれ量の差分（Δｙ）に応じたＦＢ（フィードバック）項を含んでいる。比例項の比例係数はＫ１である。ＦＢ項は、検出ユニット６０により検出された検出値をフィードバックし、検出値とずれ量の指令値との差分をとり、差分に対して積分値を演算する。

伝達関数は、下記式（１）で示される。

自車両４０が他車両５０に引き込まれるときの操舵量をδ_ｐとした場合に、下記式（２）を満たす場合に、引き込まれる方向と反対側の操舵量が操舵量（δ_ｐ）より大きくなる。そして、自車両が大型車に引き込まれている場合には、大型車に引き込まれる力を打ち消すために必要なタイヤ横力が発生し、自車両の走行軌跡が目標軌跡に戻る。

式（１）に示すように、伝達関数は積分項を含むため、自車両の横方向のずれ（偏差）に対する操舵量は、時間の経過とともに増加する。また積分項は積分増加ゲイン（ｋ_ｉ）を含むため、積分増加ゲイン（ｋ_ｉ）が大きいほど、操舵量は大きくなる。さらに、積分項はずれ量の差分（Δｙ）の積分式で示されるため、自車両の走行軌跡と目標軌跡との間の横方向のずれ量が大きいほど、操舵量（操舵制御量）は大きくなる。

図６に示すように、引き込まれ現象が発生した場合に、自車両の走行軌跡Ｍは、目標軌跡Ｃに対して、他車両側に膨らむ。なお、目標軌跡Ｃは走行車線の中心線とする。走行軌跡Ｍと目標軌跡Ｃで囲まれるエリアの面積（Ｓ）は、ずれ量（ｙ_ｄ）の時間あたりの積算値となる。本実施形態では、積分項が積分増加ゲイン（ｋ_ｉ＞１）を含むため、走行軌跡Ｍの他車両側への膨らみ量が少なくなり、面積（Ｓ）は小さくなる。

本実施形態では、通常時の制御として、車線逸脱防止システムによる操舵制御を行っている。車線逸脱防止システムでは、積分増加ゲイン（ｋ_ｉ）は通常ゲインに設定されている。制御装置３０は、カメラ１２を用いて車両の前方の状態を検出し、追い抜き条件を満たすか否かを判定する。大型車が、自車両の前方で、隣接車線上を走行している状態で、追い抜き条件を満たす場合には、制御装置３０は、自車両が他車両を実際に追い越す前に、積分増加ゲイン（ｋ_ｉ）を増加ゲインに設定する。積分増加ゲイン（ｋ_ｉ）が増加ゲインに設定された後、自車両が他車両に近づき、自車両の位置が他車両の側方になると、引き込まれ現象が発生しやすい状態となる。

引き込まれ現象が発生すると、自車両は他車両に引き込まれるように、横方向にずれる。他車両への引き込まれることを回避するために、引き込まれる方向とは反対方向にステアリングホイール２が操作される。ステアリングホイール２の操作は、自動運転による操作でもよく、ドライバー操作でもよい。このとき、本実施形態では、車線逸脱防止システムにおける積分増加ゲイン（ｋ_ｉ）が増加ゲインに設定されているため、ステアリングホイール２の操作入力に対して操舵量の応答性が、通常時の応答性よりも高くなる。言い換えると、ステアリングホイールの操作量に対して、操舵量を付与するための操舵量（操舵トルク）が通常時に出力される操舵量（操舵トルク）よりも大きくなる。これにより、本実施形態では、自車両が他車両に引き込まれることを事前に予測できるので、引き込まれ現象が発生してから、システムが、操舵量を付与するための操舵制御（以下、引き込まれ抑制制御とも称する）を短時間で実行できる。また、自車両が大型車を追い抜く際に、目標軌跡に対する追随性を高めることができる。

本実施形態において、車線逸脱防止システム（レーンキープシステム）を含む運転支援システムは自動運転機能を有してもよい。自動運転では、自車両を目標軌跡に沿って走行するように、操舵角、車速等を制御する。この運転支援システムでは、外乱等により自車両の走行軌跡が目標軌跡から外れて、自車両が横方向にずれた場合には、横方向のずれ量に応じて操舵量を付与して、操舵制御を自動的に実行する。本実施形態では、追い越し条件を満たさない状態で、自車両が走行車線から逸脱した場合には、通常制御時の応答性で操舵制御を自動的に実行する。一方、追い越し条件を満たす状態で、引き込まれ現象が発生した場合には、通常制御時の応答性よりも高い応答性で、操舵制御を自動的に実行する。

なお、車線逸脱防止システム（レーンキープシステム）を含む運転支援システムは、必ずしも自動運転機能を備えている必要はなく、例えば、自車両が検出された車線から逸脱するような挙動を示した場合に、警告表示又は警告音によりドライバーに対して車線逸脱を通知し、ドライバーが車線に戻すようなステアリング操作をした場合に、ドライバーによるステアリング操作を支援するようなシステムであってもよい。

図７は、操舵量特性を示すグラフである。グラフа、ｂは、引き込まれ現象が発生した場合に、大型車への引き込まれること回避する制御を実行したときの特性を示している。グラフаは積分増加ゲイン（ｋ_ｉ）を増加ゲインに設定したときの特性を示し、グラフｂは、本実施形態とは異なり、積分増加ゲイン（ｋ_ｉ）を通常ゲインにしたときの特性を示す。横軸は、時間（ｔ）を示す。縦軸は操舵トルクを示す。δ_ｐは自車両４０が他車両５０に引き込まれるときの操舵量である。

グラフаに示すように、積分増加ゲイン（ｋ_ｉ）が増加ゲインに設定された場合には、時間（ｔ_１）の時点で、操舵量を付与するための操舵量（操舵制御量（δ_ｃｏｎｆ）の積算値に対応する）が操舵量（δ_ｐ）より大きくなる。一方、積分増加ゲイン（ｋ_ｉ）が通常ゲインに設定された場合には、時間（ｔ_２＞ｔ_１）の時点で、操舵量を付与するための操舵量（操舵制御量（δ_ｃｏｎｆ）の積算値に対応する）が操舵量（δ_ｐ）より大きくなる。すなわち、本実施形態では、積分増加ゲイン（ｋ_ｉ）を大きくすることで、操舵ユニット１への入力に対する操舵量の応答性が通常時の応答性より高くなるため、式（１）の伝達関数に含まれる積分値が大きくなるまでの時間が短縮される。その結果として、本実施形態では、大型車への引き込まれ量を軽減することができる。

本実施形態に係る車両制御装置１００は、車線逸脱防止システム（レーンキープシステム）等の運転支援システムに適用される。車線逸脱防止システムは、カメラ等を用いて車線を検出する。自車両が検出された車線から逸脱するような挙動を示した場合には、システムは、自車両が現在の走行レーンをキープするように、操舵制御を実行する。具体的には、車両制御装置１００は、自車両の現在の走行軌跡と目標軌跡との差分（ずれ量）に応じて、操舵量を付与させるための操舵制御量を演算し、指令値をモータ１２に出力する。車両制御装置１００は、操舵制御量に応じてモータ１２を動作させることで、自車両の走行車線に対して横方向への操舵量を付与して、自車両の走行軌跡を目標軌跡に戻す制御を実行する。このときの積分増加ゲイン（ｋ_ｉ）は通常ゲインである（通常制御時に相当）。

車両制御装置１００は、カメラ２０の撮像画像を用いて自車両の前方の状態を検出し、追い抜き条件を満たすか否かを判定する。追い抜き条件を満たさない場合には、車両制御装置１００は操舵制御における積分増加ゲイン（ｋ_ｉ）を通常ゲインに設定する。一方、追い抜き条件を満たす場合には、車両制御装置１００は積分増加ゲイン（ｋ_ｉ）を増加ゲインに設定する。車両制御装置１００は、自車両の現在の走行軌跡と目標軌跡とのずれ量に対して、操舵量の大きさが通常制御時より大きくなるように、操舵制御量を演算する。すなわち、車両制御装置１００は、ずれ量に対する操舵量の大きさの応答性を、通常制御時の応答性より高くする。これにより、引き込まれ現象により、自車両は走行車線から逸脱するような挙動が発生した場合に、自車両が現在の走行レーンをキープするように操舵制御を短時間で実行できる。

上記のように、本実施形態に係る車両制御装置１００は、自車両の走行車線に対して横方向への操舵量を付与して、自車両の走行軌跡を目標軌跡に戻す制御を通常制御として実行し、カメラ２０の検出データを用いて、大型車が隣接車線を走行しているか否かを判定する。大型車が自車両より前方で隣接車線を走行していると判定した場合には、自車両が大型車を通過する前に、操舵量の応答性を通常の操舵量の応答性より高くする。これにより、引き込まれ抑制制御を短時間で実行できる。

また本実施形態では、大型車が自車両より前方で隣接車線を走行し、自車両が自車両の目標軌跡より大型車側を走行する場合には、操舵トルクの応答性を、第１応答性に設定し、大型車が自車両より前方で隣接車線を走行し、自車両が自車両の目標軌跡より大型車と反対側を走行する場合には、操舵トルクの応答性を第２応答性に設定する。第１応答性は第２応答性よりも高い。第１の応答性は、積分増加ゲイン（ｋ_ｉ）を増加ゲインに設定したときの応答性に対応し、第２の応答性は、積分増加ゲイン（ｋ_ｉ）を通常ゲインに設定したときの応答性に対応する。

本実施形態では、ステップ１４の制御フローにより、ずれ量（ｙ_ｄ）と第４距離閾値（ｙ_ｄ＿ｔｈ）とを比較することで、自車両が走行車線の中心線Ｃ（自車両の目標軌跡に相当）より他車両側に近づいているか否かを判定する。ずれ量（ｙ_ｄ）が第４距離閾値（ｙ_ｄ＿ｔｈ）より大きい場合には、自車両が中心線Ｃより他車両側を走行していることになり、積分増加ゲイン（ｋ_ｉ）を増加ゲインに設定し、操舵トルクに対するトルクを高い応答性に設定する。一方、ずれ量（ｙ_ｄ）が第４距離閾値（ｙ_ｄ＿ｔｈ）より小さい場合には、自車両が中心線Ｃより他車両と反対側を走行していることになり、積分増加ゲイン（ｋ_ｉ）を通常ゲインに設定し、操舵トルクに対するトルクを低い応答性に設定する。これにより、自車両が、側方の大型車と反対側を走行している場合には、操舵トルクの応答性が通常の応答性となるため、ドライバーが大型車と反対側に向かって操舵した際の違和感を低減できる。

また本実施形態では、自車両の走行軌跡と目標軌跡との間の横方向へのずれ量（ｙ_ｄ）を演算し、ずれ量（ｙ_ｄ）に応じて、操舵量の応答性を通常の操舵量の応答性より高くする。これにより、自車両が大型車を追い抜く際に目標軌跡に対する追随性を高めることができる。また、大型車への引き込まれ量に対して操舵制御量を素早く変更することができる。

また本実施形態では、自車両が大型車を通過した場合には、操舵量の応答性を、通常の操舵量の応答性に戻す。これにより、引き込まれによる影響がなくなった時点で応答性を元に戻すことができる。

また本実施形態では、追い抜き条件を満たす場合には、積分増加ゲイン（ｋ_ｉ）を増加ゲインに設定し、追い抜き条件を満たさない場合には、積分増加ゲイン（ｋ_ｉ）を通常ゲインに設定する。これにより、通常の運転支援走行時において、目標軌跡へ頻繁な修正操舵の発生を抑制できる。

なお本実施形態において、積分増加ゲイン（ｋ_ｉ）の値は、ずれ量に応じて設定してもよい。例えば、制御装置３０は、ずれ量（ｙ_ｄ）が大きいほど、積分増加ゲイン（ｋ_ｉ）を大きくする。これにより、自車両が大型車を追い抜く際に目標軌跡に対する追随性を高めることができる。

また本実施形態において、自車両４０が他車両５０を追い抜いたか否かの判定は、追い抜きフラグをオンにした時点からの経過時間（ｔ_ｄ）に限らず、車間距離を用いて判定してもよい。

図８を参照しつつ、積分増加ゲイン（ｋ_ｉ）を増加ゲインに設定した後、積分増加ゲイン（ｋ_ｉ）を増加ゲインから通常ゲインに戻るときの制御について説明する。図８は、自車両と他車両との位置関係を示す図である。図８に示すように、自車両４０は他車両５０を追い抜き、他車両は、自車両４０の後方で隣接車線を走行している。ｘ軸、ｙ軸、中心点Ｏの表記は図４と同様である。

制御装置３０は、カメラ２０の撮像画像から、他車両５０の前端Ｚ_ｄを特定する。前端Ｚ_ｄは、他車両５０を真上から見たときに、四隅の頂点のうち最も自車両４０に近い頂点である。図８に示すように、他車両５０が自車両４０に対して左側後方を走行している場合には、前端Ｚ_ｂは、他車両５０を真上から見たときに、右上に位置する点である。また、制御装置３０は、自車両の後端Ｚ_ｃを特定する。後端Ｚ_ｃは、自車両４０を真上から見たときに、四隅の頂点のうち最も他車両５０に近い頂点である。

制御装置３０は、ｘ方向の車間距離（ｘ_ｒｅｆ）とｙ方向の車間距離（ｙ_ｒｅｆ）をそれぞれ演算する。制御装置３０は、進行方向の車間距離（ｘ_ｒｅｆ）と第５距離閾値（ｘ_ｔｈ＿ｂ）とを比較し、車間距離（ｘ_ｒｅｆ）が第５距離閾値（ｘ_ｔｈ＿ｂ）より大きいか否かを判定する。車間距離（ｘ_ｒｅｆ）が第５距離閾値（ｘ_ｔｈ＿ｂ）より大きい場合には、制御装置３０は、自車両４０が他車両５０を追い抜いたと判定し、積分増加ゲイン（ｋ_ｉ）を増加ゲインから通常ゲインに戻すことで、操舵量の応答性を通常時の応答性に戻す。一方、車間距離（ｘ_ｒｅｆ）が第５距離閾値（ｘ_ｔｈ＿ｂ）以下である場合には、制御装置３０は、自車両４０が他車両５０を追い抜いていないと判定し、積分増加ゲイン（ｋ_ｉ）を増加ゲインで維持させる。

なお、本実施形態において、操舵量の付与は、外乱による操舵トルクに対して逆向きのトルクを出力するような、モータ１２の制御に限らず、外乱による操舵トルクと付与された操舵量によるトルクとを打ち消すように、言い換えると、付与された操舵量によるトルクを、外乱による操舵トルクに加えることで、外乱による操舵トルクを小さくすることで、モータ１２を制御してよい。

なお、本実施形態において、自車両４０が他車両５０を追い抜いたか否かの判定は、自車両の後方に設置された後方カメラ、サイドレーダ、又はソナー等を用いて判定してもよい。

なお、本実施形態において、操舵量の応答性の入力は、ドライバーのステアリング操作に限らず、自動運転システムにおける制御指令でもよい。すなわち、車両が自動運転により走行中であり、自車両が隣接車線上の大型車を走行する場合に、本実施形態に係る車両制御システムにより、操舵量の応答性を設定すればよい。これにより、ドライバーからステアリングホイール２への入力するトルクを検出する必要がないので、ドライバーがステアリングホイール２へ入力するトルクが極小さい場合、もしくは、ドライバーがステアリングホイール２へ入力するトルクが無いような自動運転車両においても、引き込まれ抑制制御を短時間で実行できる。

１…操舵ユニット
２…ステアリングホイール
３、４…車輪
１１…シャフト
１２…モータ
１３…操舵角センサ
１４…トルクセンサ
２０…カメラ
３０…制御装置
４０…自車両
５０…他車両
６０…検出ユニット
１００…車両制御装置
１０００…車両制御システム

Claims (5)

1. 自車両の前方の状態を検出するセンサ及び制御装置を備えた車両制御装置を用いて、車両を制御する車両制御方法であって、
   前記自車両の走行車線に対して横方向への操舵量を付与して、前記自車両の走行軌跡を目標軌跡に戻す制御を通常制御として実行し、
   前記センサの検出データを用いて、他車両が前記自車両の走行車線と隣接する隣接車線を走行しているか否かを判定し、
   前記他車両が前記自車両より前方で前記隣接車線を走行していると判定した場合には、前記自車両が前記他車両を通過する前に、前記操舵量の応答性を前記通常制御時の前記操舵量の応答性より高くする車両制御方法。
2. 前記他車両が前記自車両より前方で前記隣接車線を走行し、前記自車両が前記自車両の目標軌跡より前記他車両側を走行する場合には、操舵トルクの応答性を第１応答性に設定し、
   前記他車両が前記自車両より前方で前記隣接車線を走行し、前記自車両が前記自車両の目標軌跡より前記他車両と反対側を走行する場合には、操舵トルクの応答性を第２応答性に設定し、
   前記第１応答性は前記第２応答性より高い
   請求項１記載の車両制御方法。
3. 前記走行軌跡と前記目標軌跡との間の前記横方向へのずれ量を演算し、
   前記ずれ量に応じて、前記操舵量の応答性を前記通常制御時の前記操舵量の応答性より高くする請求項１又は２記載の車両制御方法。
4. 前記自車両が前記他車両を通過した場合には、前記操舵量の応答性を、前記通常制御時の前記操舵量の応答性に戻す請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両制御方法。
5. 自車両の前方の状態を検出するセンサと、
   前記自車両の走行車線に対して横方向への操舵量を付与するアクチュエータと、
   前記アクチュエータを制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、
   前記自車両の走行車線に対して横方向へのずれ量に応じて、前記操舵量を発生するための前記アクチュエータの制御操舵量を演算し、
   前記制御操舵量に応じて前記アクチュエータを動作させて、前記自車両の走行軌跡を目標軌跡に戻す制御を通常制御として実行し、
   前記センサの検出データを用いて、他車両が前記自車両の走行車線と隣接する隣接車線を走行しているか否かを判定し、
   前記他車両が前記自車両より前方で前記隣接車線を走行していると判定した場合には、前記自車両が前記他車両を通過する前に、前記操舵量の応答性を、前記通常制御時の前記操舵量の応答性より高くする車両制御装置。

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