JP6907896B2 - 自動運転システム - Google Patents

Description

本発明は自動運転システムに関し、特に、予め設定された目標ルートに沿って車両を自動で走行させる自動運転システムに関する。

特開２０１６−０９９７１３号公報には、自動運転システムに関する従来技術の一例が開示されている。同公報に開示された自動運転システムでは、予め設定された目標ルートに沿って走行計画が生成され、走行計画に基づいて車両の走行が自動で制御される。

特開２０１６−０９９７１３号公報

ところで、車両には、自動運転システムの他にも、例えば、ＰＣＳ（Pre-Crash Safety system）、ＡＢＳ（Antilock Brake System）、ＴＲＣ（Traction Control）、ＶＳＣ（Vehicle Stability Control）等、衝突時の安全や走行時の安全を確保するための安全システムが搭載されている。これらの安全システムは、車両の制動アクチュエータを操作する。自動運転システムによる制動アクチュエータの操作と、安全システムによる制動アクチュエータの操作とが干渉する場合、安全システムによる操作が優先される。また、自動運転システムの作動中もドライバによるブレーキ操作は可能である。ドライバによるブレーキ操作も、自動運転システムによる制動アクチュエータの操作より優先される。ゆえに、自動運転中の安全システムの作動やドライバによるブレーキ操作は、自動運転システムによる制動アクチュエータの操作に対する操作介入となる。

安全システムによる制動アクチュエータの操作やドライバによるブレーキ操作は、車両に作用する制動力を変化させ、車両の速度を変化させる。ゆえに、自動運転システムの作動中に安全システムの作動やドライバによるブレーキ操作があった場合、車両の速度が変化して走行計画からのずれが生じる。従来の自動運転システムでは、計画通りの速度で車両が走行しているとの前提で、目標とする経路に対して車両を追従させるように車両の走行が制御される。このため、安全システムの作動やドライバによるブレーキ操作によって速度に変化が生じた場合、目標とする経路に対する車両の追従性を維持できなくなるおそれや、車両の挙動に乱れが生じるおそれがある。

本発明は、自動運転中に車両に作用する制動力を変化させる操作介入が行われた場合において、目標とする経路に対する車両の追従性を維持しつつ車両の挙動を安定させることができる自動運転システムを提供することを目的とする。

本発明に係る自動運転システムは、走行計画部と走行制御部とを備える。走行計画部は、目標ルートに沿った経路であり、且つ、現在から所定時間先までの車両のとるべき経路である目標経路を所定の座標系における制御点の集合として生成することと、同目標経路上の制御点の通過時刻を規定する速度計画を生成することと、を周期的に繰り返し実行するように構成される。走行制御部は、走行計画部で生成された目標経路と速度計画とを受け取り、速度計画に従い目標経路に沿うように車両を走行させる自動運転制御を実行するように構成される。さらに、走行計画部は、車両に作用する制動力を変化させる操作介入が自動運転中に行われた場合、車両の実速度に基づいて速度計画を立て直すように構成される。車両に作用する制動力を変化させる操作介入には、例えば、ドライバによるブレーキ操作や安全システムの作動が含まれる。安全システムには、例えば、ＰＣＳ、ＡＢＳ、ＶＳＣ、ＴＲＣが含まれる。

車両に作用する制動力を変化させる操作介入が自動運転中に行われた場合、速度計画により定まる計画速度と実速度との間に乖離が生じる。このような乖離は、自動運転制御において参照すべき目標経路上の制御点にずれを生じさせ、目標経路に対する車両の追従性を低下させ、また、車両の挙動に乱れを生じさせる。しかし、上記のごとく構成された自動運転システムによれば、車両に作用する制動力を変化させる操作介入が自動運転中に行われた場合、実速度に基づいて速度計画が立て直される。速度計画の立て直しにより計画速度が実速度に合わせられることで、計画速度と実速度との乖離に起因する目標経路に対する車両の追従性の低下は抑えられ、車両の挙動の乱れも抑えられる。

走行計画部は、車両に作用する制動力を変化させる操作介入が自動運転中に行われた場合、車両の実速度と実加速度とに基づいて速度計画を立て直すように構成されてもよい。速度計画により定まる計画速度が実速度に合わせられ、さらに、速度計画により定まる計画加速度が実加速度に合わせられることで、目標経路に対する車両の追従性の低下と車両の挙動の乱れはさらに抑えられる。

走行計画部は、車両に作用する制動力を変化させる操作介入が行われている間は、速度計画により定まる計画速度を実速度に一致させ、操作介入が終了した場合、その時点での実速度から計画速度を徐々に上昇させるように速度計画を立て直してもよい。このような構成によれば、操作介入が終了した後の加速度の急変による車両の挙動の乱れを抑えることができる。

走行計画部は、操作介入がＡＢＳの作動である場合、自動運転制御による目標減速度と車両の実速度とに基づいて速度計画を立て直すように構成されてもよい。このような構成によれば、速度計画により定まる計画速度が実速度に合わせられ、速度計画により定まる計画加速度が自動運転制御による目標減速度に合わせられることで、路面環境の制約下で実現可能な最大限の減速度を確保しつつ、目標経路に対する車両の追従性の低下と車両の挙動の乱れを抑えることができる。

以上述べたように、本発明に係る自動運転システムによれば、自動運転中に車両に作用する制動力を変化させる操作介入が行われた場合において、目標とする経路に対する車両の追従性を維持しつつ車両の挙動を安定させることができる。

本発明の実施の形態の自動運転システムが搭載される自動運転車両の制御系の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態の自動運転システムによる走行計画の一例と自動運転制御のための操作量の演算について説明する図である。 比較例の自動運転システムによる走行計画の問題点について説明する図である。 本発明の実施の形態の自動運転システムによる走行計画の立て直し方法とその効果について説明する図である。 比較例の自動運転システムによる車両の挙動の一例を示す図である。 本発明の実施の形態の自動運転システムによる走行計画の立て直し方法の具体例と車両の挙動の一例を示す図である。 ＴＲＣの作動時の走行計画の立て直し方法について説明する図である。 ＡＢＳの作動時の走行計画の立て直し方法について説明する図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。ただし、以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。

１．自動運転車両の制御系の構成
本発明の実施の形態の自動運転システムは、自動運転車両に搭載される自動運転のための制御システムであって、例えばＳＡＥ（Society of Automotive Engineers）のレベル定義においてレベル３以上の自動運転レベルを実現することができる制御システムである。本実施の形態の自動運転システムが搭載される自動運転車両は、例えば図１にブロック図で示される構成の制御系を有する。

自動運転車両１００は、制御装置としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）１を備える。ＥＣＵ１は、少なくとも１つのプロセッサと少なくとも１つのメモリとを有するコンピュータである。メモリに記憶されているプログラムがプロセッサで実行されることで、ＥＣＵ１には様々な機能が実現される。その機能には、少なくとも自動運転システム１０としての機能と、安全システム４０としての機能が含まれる。自動運転システム１０の詳細については後述する。

安全システム４０には、衝突時の安全を確保するための安全システムであるＰＣＳや、走行時の安全を確保するための安全システムであるＡＢＳ、ＴＲＣ、ＶＳＣ等が含まれる。ＰＣＳは、前方の物体との衝突を予知し、衝突の回避支援或いは衝突の被害軽減のための車両制御を行うシステムである。ＡＢＳは、制動時に車輪のロックを防止してハンドルの操作性を確保するシステムである。ＴＲＣは、発進や加速時に車輪の空転を抑えて安定性を確保するシステムである。ＶＳＣは、車輪の横滑りを抑えて安定性を確保するシステムである。これらの安全システム４０は、自動運転システム１０とは別個に設けられ、少なくとも車両の制動力を制御する。

ＥＣＵ１の入力部には、ＧＰＳユニット２、地図情報ユニット３、及びナビゲーションシステム４が接続されている。ＧＰＳユニット２は、ＧＰＳ信号に基づいて車両の現在位置を示す位置情報を取得する手段である。ＥＣＵ１は、ＧＰＳユニット２から提供される位置情報に基づいて、車両の現在位置を知ることができる。なお、本明細書においては特別な断りのない限り、“車両”とは自動運転システム１０が搭載されている自車両を意味する。地図情報ユニット３は、例えば、車両に搭載されたＨＤＤやＳＳＤ等のストレージ内に形成されたデータベースである。地図情報ユニット３が有する地図情報には、例えば、道路の位置情報、道路形状の情報、交差点及び分岐点の位置情報、道路のレーン情報等が含まれる。ＧＰＳユニット２及び地図情報ユニット３は、ナビゲーションシステム４にも接続されている。

ナビゲーションシステム４は、ドライバによって地図上に設定された目的地までの案内を行う装置である。ナビゲーションシステム４は、ＧＰＳユニット２によって測定された車両の位置情報と地図情報ユニット３が有する地図情報とに基づいて目的地までの目標ルートを算出し、目標ルートをＥＣＵ１へ出力する。ただし、ＥＣＵ１がインターネットに接続可能な場合には、地図情報はインターネット上のサーバーに記憶されていてもよいし、目標ルートの計算もインターネット上のサーバーによって行われてもよい。

また、ＥＣＵ１の入力部には、自律センサ５及び車両センサ６が接続されている。自律センサ５は、車両の周辺環境や周辺物体に関する情報を取得するセンサである。自律センサ５には、例えば、ライダー（LIDAR：Laser Imaging Detection and Ranging）、ミリ波レーダ、及びカメラのうち少なくとも一つが含まれる。車両センサ６は、車両の運動状態に関する情報を取得するセンサである。車両センサ６には、例えば車輪の回転速度から車両の走行速度を計測する速度センサ、車両に作用する加速度を計測する加速度センサ、車両の旋回角速度を計測するヨーレートセンサ、操舵角を計測する操舵角センサ等が含まれる。

さらに、ＥＣＵ１には、ドライバにより操作される運転操作具５０の操作量に応じた信号が入力される。運転操作具には、例えばブレーキベダル、アクセルペダル、及びハンドルが含まれる。

ＥＣＵ１の出力部には、車両を駆動するための駆動アクチュエータ７、車両を操舵するための操舵アクチュエータ８、車両を制動するための制動アクチュエータ９が接続されている。駆動アクチュエータ７には、例えば、エンジン、ＥＶシステム、ハイブリッドシステム、燃料電池システムが含まれる。操舵アクチュエータ８には、例えば、パワーステアリングシステム、ステアバイワイヤ操舵システム、後輪操舵システムが含まれる。制動アクチュエータ９には、例えば、油圧ブレーキ、電力回生ブレーキが含まれる。これらのアクチュエータ７，８，９は、ＥＣＵ１から送信される操作指令値に従って動作する。

２．自動運転システムの構成
図１には、ＥＣＵ１が自動運転システム１０として動作する場合の機能がブロックで詳細に表現されている。以下、自動運転システム１０が有する機能について説明する。

自動運転システム１０は、走行計画部２０と走行制御部３０とを備える。走行計画部２０は、ナビゲーションシステム４で算出された目標ルートに沿って車両を走行させるための走行計画を立てるように構成されている。走行制御部３０は、走行計画部２０で立てられた走行計画に従って自動運転制御を実行するように構成されている。なお、自動運転制御には速度制御と操舵制御とが含まれる。

走行計画部２０は、より詳しくは、車両状態量情報取得部２１、車両位置情報取得部２２、目標軌道情報生成部２３、目標軌道情報更新要求部２４、ドライバ操作判定部２５、及び安全システム作動判定部２６から構成されている。ここでは、まず、車両状態量情報取得部２１、車両位置情報取得部２２、及び目標軌道情報生成部２３について説明し、目標軌道情報更新要求部２４、ドライバ操作判定部２５、及び安全システム作動判定部２６については、走行制御部３０の説明の後に説明する。

車両状態量情報取得部２１は、車両の状態量に関する情報を車両センサ６から取得する。車両の状態量には、速度、前後方向の加速度、ヨーレート、操舵角等が含まれる。車両位置情報取得部２２は、車両の位置に関する情報をＧＰＳユニット２から取得する。車両の位置は、地図情報ユニット３に記憶されている地図上での位置であり、絶対座標系で表される。自律センサ５にカメラが含まれている場合には、カメラの撮影画像と地図情報に含まれているランドマークとの位置合わせによって、地図上での車両の位置を補正することが行われる。

目標軌道情報生成部２３は、ナビゲーションシステム４で算出された目標ルートと、車両状態量情報取得部２１で取得された車両の状態量と、車両位置情報取得部２２で取得された車両の位置とを取得する。そして、取得したそれらの情報に基づいて、目標ルートに沿って車両を走行させるための走行計画を生成する。走行計画を生成することには、目標経路を生成することと、速度計画を生成することとが含まれる。

目標経路は、現在から数秒先或いは数十秒先までの車両のとるべき経路であって、目標ルートに沿って設定される。目標経路は、具体的には、所定の座標系での車両の目標位置を繋いでできる経路であって、例えば、Ｘ座標とＹ座標とで表される制御点の集合で表される。目標経路を表す座標系は、例えば地図を表示する座標系として用いられる絶対座標系でもよいし、車両に固定された車両の幅方向をＸ軸とし進行方向をＹ軸とする車両座標系であってもよい。

速度計画とは、目標経路上の各制御点の通過時刻を規定することである。制御点を順に通過するときの通過時刻が決まれば通過速度が一義的に定まることから、目標経路上の各制御点の通過時刻を規定することは、目標経路上の各制御点の通過速度を規定することと同義でもある。速度計画は、制御位置ごとに時間に関連して計画速度を設定した速度パターンとして表現することもできる。また、速度計画は、制御位置ごとに時間に関連して計画加速度を設定した加速度パターンを含んでもよい。

図２は、目標軌道情報生成部２３で生成される走行計画の一例を示す図である。図２には、絶対座標系での目標経路と車両の現在位置及び予測位置が描かれている。車両の現在位置は時刻ｔ＝Ｔ０での車両の位置である。予測位置は将来予測される車両の位置であって、図２には、時刻ｔ＝Ｔ１，Ｔ２及びＴ３における車両の予測位置が描かれている。車両の予測位置は、速度計画と、車両の現在位置及び車両の現在の状態量から計算される。

再び図１に戻って目標軌道情報生成部２３についての説明を続ける。目標軌道情報生成部２３は、生成した目標経路と速度計画とを組み合わせて目標軌道情報とする。目標経路が位置を規定するものであるのに対し、目標経路に速度計画が組み合わされてなる目標軌道情報は、位置と時刻とを規定する情報である。目標軌道情報生成部２３は、生成した目標軌道情報を走行制御部３０に供給する。また、目標軌道情報生成部２３は、目標軌道情報の生成を最新の情報に基づいて一定の周期（例えば数百ミリ秒単位の周期）で繰り返し実行する。図２に示す時刻Ｔ０，Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３の間隔はこの周期に対応している。

次に、走行制御部３０について説明する。走行制御部３０は、操作量演算部３１、駆動制御部３２、操舵制御部３３、及び制動制御部３４から構成されている。操作量演算部３１は、目標軌道情報生成部２３から供給された目標軌道情報に基づいて、自動運転のための操作量を演算する。操作量演算部３１で演算される操作量には、速度制御のための操作量と、操舵制御のための操作量とが含まれる。具体的には、駆動アクチュエータ７、制動アクチュエータ９、操舵アクチュエータ８の各操作量が操作量演算部３１で演算される。操作量演算部３１による操作量の演算方法の一例について図２を用いて説明する。

操作量演算部３１は、速度計画に従い目標経路に沿って車両を走行させるように、フィードフォワード制御とフィードバック制御とによって各操作量を決定する。具体的には、現在よりも所定時間だけ先の時刻における目標経路上の制御点が参照点として設定される。図２に示す例では、現時刻Ｔ０よりも２周期だけ先の時刻Ｔ２における制御点Ｐ２が時刻Ｔ０のときの参照点として決定される。そして、その参照点に対応するパラメータから、時刻Ｔ０のときの操作量のフィードフォワード値が算出される。フィードフォワード値の算出において参照されるパラメータは、例えば、目標経路の曲率である。また、時刻Ｔ０のときの参照点と時刻Ｔ２での予測位置とのずれの大きさや傾向を示すパラメータから、時刻Ｔ０のときの操作量のフィードバック補正量が算出される。フィードバック補正量の算出において参照されるパラメータは、例えば、横偏差（車両の幅方向におけるずれ量）やヨー角偏差である。操作量演算部３１は、フィードフォワード値とフィードバック補正量との和を、時刻Ｔ０のときの操作量として算出する。

再び図１に戻って走行制御部３０に関する説明を続ける。操作量演算部３１で算出された駆動アクチュエータ７の操作量は駆動制御部３２へ供給される。操舵アクチュエータ８の操作量は操舵制御部３３へ供給される。そして、制動アクチュエータ９の操作量は制動制御部３４へ供給される。駆動制御部３２、操舵制御部３３、及び制動制御部３４は、操作量演算部３１から供給された操作量を操作指令値に変換し、各アクチュエータ７，８，９へ操作指令値を送信する。

ただし、各制御部３２，３３，３４は、安全システム４０が要求する各アクチュエータ７，８，９の操作量も受け付ける。例えば、ＰＣＳが作動する場合、制動制御部３４は、衝突回避或いは衝突被害軽減のためにＰＣＳが制動アクチュエータ９に要求する操作量を受け付ける。また、ＡＢＳが作動する場合、制動制御部３４は、車輪のロックを防止するためにＰＣＳが制動アクチュエータ９に要求する操作量を受け付ける。

さらに各制御部３２，３３，３４は、ドライバが運転操作具５０の操作を介して要求する各アクチュエータ７，８，９の操作量も受け付ける。例えば、ドライバがブレーキ操作を行った場合、制動制御部３４は、ブレーキペダルの操作量から変換される制動アクチュエータ９の操作量を受け付ける。

各制御部３２，３３，３４は、操作量演算部３１で算出された操作量と、安全システム４０が要求する操作量と、ドライバが運転操作具５０の操作を介して要求する操作量とを加算するか、或いは、操作量間で調停を行う。調停では、操作量演算部３１で算出された操作量、すなわち、自動運転システム１０が要求する操作量よりも、安全システム４０が要求する操作量及びドライバが要求する操作量が優先される。したがって、自動運転の実行中に安全システム４０の作動やドライバによる運転操作具５０の操作は、自動運転システム１０による各アクチュエータ７，８，９の操作に対する操作介入となる。

ところで、自動運転の実行中に安全システム４０の作動による操作介入や、ドライバのブレーキ操作による操作介入が行われた場合、車両の速度が変化して走行計画からのずれが生じる。本実施の形態の自動運転システム１０は、この点について対策された機能を有している。ここでは、その機能についての説明に先立ち、従来の自動運転制御が適用された比較例の自動運転システムによる走行計画の問題点について、図３を用いて説明する。

図３に示すように、時刻T０から時刻Ｔ１までの間にドライバによるブレーキ操作が行われ、車両が制動されたとする。制動によって車両は減速し、車両の実速度と速度計画による計画速度との間にはずれが生じる。操作量の演算において参照される時刻Ｔ１のときの参照点は、２周期だけ先の時刻Ｔ３おける目標経路上の制御点である。比較例の自動運転システムでは、常に計画通りの速度で車両が走行しているとの前提で走行計画が生成されている。このため、比較例の自動運転システムでは、減速がない場合の時刻Ｔ３での車両の予測位置（点線で示す）に対応する制御点Ｐ２ｆが、時刻Ｔ１のときの参照点として決定される。

しかしながら、減速があった場合の時刻Ｔ３での車両の正しい予測位置は実線で示す位置であり、その予測位置に対応する制御点Ｐ２ｔが時刻Ｔ１のときの正しい参照点である。このため、制御点Ｐ２ｆを時刻Ｔ１のときの参照点として操作量の演算を行った場合には、適切なフィードフォワード値が得られない、フィードバック補正量が過大になる等の問題が生じ、目標経路に対する車両の追従性を維持できなくなるおそれや、車両の挙動に乱れが生じるおそれがある。

再び図１に戻り、上述の問題に関して自動運転システム１０において対策された機能について説明する。走行計画部２０が有する目標軌道情報更新要求部２４、ドライバ操作判定部２５、及び安全システム作動判定部２６は、上述の問題に対する対策機能の一部である。

ドライバ操作判定部２５は、各制御部３２，３３，３４から各アクチュエータ７，８，９へ送信される操作指令値と、ドライバが運転操作具５０を操作したときに発せられる信号とにより、ドライバによって車両に作用する制動力を変化させる操作介入、具体的には、ブレーキ操作が行われたかどうか判定する。ドライバによりブレーキ操作が行われたことが判明した場合、ドライバ操作判定部２５から目標軌道情報更新要求部２４へ、ドライバ操作信号が送信される。

安全システム作動判定部２６は、各制御部３２，３３，３４から各アクチュエータ７，８，９へ送信される操作指令値と、安全システム４０が操作量を出力したときに発せられる信号とにより、車両に作用する制動力を変化させる操作介入が安全システム４０により行われたかどうか判定する。安全システム４０の作動による操作介入が行われたことが判明した場合、安全システム作動判定部２６から目標軌道情報更新要求部２４へ、安全システム作動信号が送信される。

目標軌道情報更新要求部２４は、ドライバ操作信号或いは安全システム作動信号を受信した場合、目標軌道情報生成部２３に対して目標軌道情報の更新を要求する。目標軌道情報の更新とは、走行計画を立て直すこと、より詳しくは、走行計画に含まれる速度計画を立て直すことである。

目標軌道情報生成部２３は、目標軌道情報の更新を要求された場合、車両センサ６により計測される車両の実速度に基づいて速度計画を立て直す。詳しくは、計画速度を現在の実速度に合わせて修正し、目標経路上の各制御点の位置と通過時間との関係を再設定する。制御位置ごとに時間に関連して計画加速度が設定されている場合には、各制御点における計画加速度も実加速度に合わせて修正する。目標軌道情報生成部２３による走行計画の立て直し方法の一例について図４を用いて説明する。

図４（Ａ）には、ドライバのブレーキ操作や安全システム４０の作動による制動が働いていない通常時における目標経路と車両の現在位置及び予測位置が描かれている。一方、図４（Ｂ）には、ドライバのブレーキ操作或いは安全システム４０の作動による制動が働いている減速時における目標経路と車両の現在位置及び予測位置が描かれている。車両が制動されて減速した場合、速度の変化によって車両の予測位置にはずれが生じる。例えば、時刻T０から時刻Ｔ１までの間にドライバによるブレーキ操作が行われ、車両が制動されたとする。この場合、図４（Ａ）と図４（Ｂ）との比較から分かるように、減速時の時刻Ｔ１以降の車両の予測位置と通常時の予測位置との間にはずれが生じる。

本実施の形態では、車両に作用する制動力を変化させる操作介入が自動運転中に行われた場合、速度計画により定まる計画速度は実速度に合わせられ、実速度に基づいて目標経路上の各制御点と通過時刻との関係が再設定される。このため、車両が減速した時刻Ｔ１以降の車両の予測位置が正しく計算される。そして、正しく計算された時刻Ｔ３での車両の予測位置に対応する制御点Ｐ３が、時刻Ｔ１のときの参照点として決定される。また、正しく計算された時刻Ｔ４での車両の予測位置に対応する制御点Ｐ４が、時刻Ｔ２のときの参照点として決定される。このような方法で走行計画の立て直しが行われることで、計画速度と実速度との乖離に起因する目標経路に対する車両の追従性の低下や、車両の挙動の乱れは抑えられる。

３．走行計画の立て直し方法の具体例
本実施の形態の自動運転システム１０による走行計画の立て直し方法の具体例について、比較例の自動運転システムとの車両の挙動の比較を交えて説明する。まず、比較例の自動運転システムによる車両の挙動の一例について図５を用いて説明する。図５は、比較例の自動運転システムにおける車両の挙動に関係するパラメータの時間による変化を示すタイムチャートである。パラメータとして、上段から順に、ドライバのブレーキ操作或いは安全システムの作動による制動力、計画速度及び実速度、自動運転システムの速度制御（ＡＤＳ速度制御）による駆動力、車両の前後加速度、そして、参照曲率及び参照曲率真値が示されている。

比較例の自動運転システムによれば、ドライバのブレーキ操作等による制動力が車両に作用すると、計画速度と実速度との間に乖離が生じる。自動運転システムの速度制御には、フィードバック制御が含まれているので、計画速度と実速度との差を減少させる側に駆駆動アクチュエータを操作して駆動力を増大させることが行われる。この結果、図中に問題点１として示すように、ドライバのブレーキ操作等によって割り込みで発生した制動力と、自動運転システムの速度制御による駆動力とが干渉することになる。

そして、制動力と駆動力とが干渉している状態で制動力が急減した場合、図中に問題点２として示すように、車両の前後加速度に急激な変化が生じる。前後加速度の急激な変化は車両の挙動に乱れを生じさせ、また、乗員に不快感を与える。

また、比較例の自動運転システムでは、車両が計画速度で走行していることを前提とした曲率が操舵制御で参照される。このため、計画速度と実速度とが乖離した場合、図中に問題点３として示すように、操舵制御で参照される参照曲率と、本来参照すべき曲率である参照曲率真値との間には誤差が生じる。同様に、操舵制御で参照される横偏差やヨー角偏差においても真値との間で誤差が生じる。これらの誤差は目標経路に対する車両の追従性を低下させてしまうとともに、急激な操舵操作を生じさせて車両の挙動を不安定にしてしまう。

次に、本実施の形態の自動運転システム１０による車両の挙動の一例について図６を用いて説明する。図６は、本実施の形態の自動運転システム１０における車両の挙動に関係するパラメータの時間による変化を示すタイムチャートである。パラメータとして、上段から順に、ドライバのブレーキ操作或いは安全システム４０の作動による制動力、計画速度及び実速度、自動運転システムの速度制御（ＡＤＳ速度制御）による駆動力、車両の前後加速度、そして、参照曲率及び参照曲率真値が示されている。

本実施の形態の自動運転システム１０によれば、ドライバのブレーキ操作等の操作介入によって制動力が車両に作用すると、速度計画の立て直しが行われる。速度計画の立て直しでは、図中に対策１として示すように、制動力が作用している間、制動力の作用によって低下する実速度に計画速度が一致させられる。計画速度と実速度との乖離がなくなることにより、速度制御のフィードバック制御は働かず、図中に効果１として示すように、制動力と自動運転システムの速度制御による駆動力との干渉は生じなくなる。なお、走行計画の立て直しによって計画速度を実速度に一致させている間は、速度制御及び操舵制御の各フィードバック制御の積分値或いは学習値はリセットされるかホールドされる。

また、計画速度と実速度との乖離がなくなることにより、図中に効果２として示すように、操舵制御で参照される参照曲率と、本来参照すべき曲率である参照曲率真値との間に乖離が生じなくなる。横偏差やヨー角偏差についても同様である。操舵制御において適切な参照値が参照されることで、目標経路に対する車両の追従性と挙動の安定性は維持される。

目標経路に対する車両の追従性や挙動の安定性を改善する方法としては、操舵制御のフィードバックゲインを調整する方法が知られている。しかしながら、フィードバックゲインを大きくした場合には、目標経路に対する車両の追従性は向上するものの挙動の安定性は低下してしまう。逆に、フィードバックゲインを小さくした場合には、車両の挙動は安定するものの目標経路に対する車両の追従性は低下してしまう。これに対して、上述のように走行計画を立て直す方法によれば、目標経路に対する車両の追従性と車両の挙動の安定性とを両立させることができる。

そして、ドライバのブレーキ操作等の操作介入が終了し、制動力が車両に作用しなくなった場合、図中に対策２として示すように、その時点での実速度から操作介入が行われる前の速度まで、計画速度を徐々に増大させるように速度計画が立てられる。つまり、緩やかに加速する速度計画が立てられる。計画速度の増大を緩やかにすれば実速度もそれに追従して緩やかに増大するようになる。このような速度計画によれば、図中に効果３として示すように、制動力が急減した後の車両の前後加速度の急変は抑えられ、車両の挙動を安定させることができる。

前後加速度の急変を抑える方法としては、駆動力に除変処理を施す方法が知られている。しかしながら、駆動力に対する除変処理は、制動力が急減したときの前後加速度の急変を抑えることができるものの、計画速度に対する実速度の追従性を低下させてしまう。結果、計画速度と実速度との乖離に起因する問題は残ったままとなってしまう。これに対して、上述のように走行計画を立て直す方法によれば、制動力が急減したときの前後加速度の急変を抑えながら計画速度と実速度との乖離も抑えることができる。

４．ＡＢＳの作動時の走行計画の立て直し方法
最後に、ＡＢＳが作動した場合の走行計画の立て直し方法の一例について説明する。ＡＢＳが作動した場合の走行計画の立て直し方法には、その他の安全システム４０が作動した場合の走行計画の立て直し方法との間で違いが有る。ここでは、その他の安全システム４０の例としてＴＲＣを挙げ、ＴＲＣが作動した場合の走行計画の立て直し方法と比較する。

図７は、自動運転制御による目標加速度と、ＴＲＣが作動することで実現される実加速度との関係を示す図である。ＴＲＣが作動していない通常時は、速度計画による計画加速度は目標加速度に等しくされている。ＴＲＣが作動し車両が制動されることで、実加速度は目標加速度よりも低く抑えられ、車両の速度には変化が生じる。これにより、自動運転システム１０による走行計画の立て直しが開始される。ＴＲＣの作動時の走行計画の立て直しでは、計画速度を実速度に合わせ、且つ、計画加速度を実加速度に合わせるように速度計画が立て直される。これにより、目標経路に対する車両の追従性の低下と車両の挙動の乱れは抑えられる。

一方、図８は、自動運転制御による目標加速度と、ＡＢＳが作動することで実現される実加速度との関係を示す図である。ＡＢＳが作動していない通常時は、速度計画による計画加速度は目標加速度に等しくされている。ＡＢＳは自動運転制御によって車両が制動されている状況で作動するので、そのときの目標加速度は負の加速度となっている。ＡＢＳが作動し車両に作用する制動力が緩和されることで、実加速度は目標加速度よりも小さくなり、車両の速度には変化が生じる。これにより、自動運転システム１０による走行計画の立て直しが開始される。

ＡＢＳの作動時の走行計画の立て直しでは、計画速度は実速度に合わせられ、計画加速度は自動運転制御による目標加速度に合わせるように速度計画が立て直される。ＡＢＳが作動する状況は、路面環境の制約によって必要な減速度を実現できない状況である。このような状況で計画加速度を実加速度に合わせてしまうと、路面環境の回復時に必要な減速度を実現できなくなる。そこで、ＡＢＳの作動時は、計画加速度を実加速度に合わせるのではなく目標加速度のままとすることで、路面環境の制約下で実現可能な最大限の減速度を確保しつつ、目標経路に対する車両の追従性の低下と車両の挙動の乱れを抑えることができる。

１ ＥＣＵ
７，８，９ アクチュエータ
１０ 自動運転システム
２０ 走行計画部
３０ 走行制御部
４０ 安全システム
５０ 運転操作具

Claims (4)

1. 目標ルートに沿った経路であり、且つ、現在から所定時間先までの車両のとるべき経路である目標経路を所定の座標系における制御点の集合として生成することと、同目標経路上の制御点の通過時刻を規定する速度計画を生成することと、を周期的に繰り返し実行する走行計画部と、
   前記速度計画に従い前記目標経路に沿うように前記車両を走行させる自動運転制御を実行する走行制御部と、を備え、
   前記走行計画部は、自動運転中に前記車両に作用する制動力を変化させる操作介入が行われた場合、前記車両の実速度に基づいて前記速度計画を立て直す
   ことを特徴とする自動運転システム。
2. 前記走行計画部は、前記操作介入が行われた場合、前記車両の実速度と実加速度とに基づいて前記速度計画を立て直す
   ことを特徴とする請求項１に記載の自動運転システム。
3. 前記走行計画部は、前記操作介入が行われている間は、前記速度計画により定まる計画速度を実速度に一致させ、前記操作介入が終了した場合、その時点での実速度から前記計画速度を徐々に増大させるように前記速度計画を立て直す
   ことを特徴とする請求項１に記載の自動運転システム。
4. 前記走行計画部は、前記操作介入がＡＢＳの作動である場合、前記自動運転制御による目標加速度と前記車両の実速度とに基づいて前記速度計画を立て直す
   ことを特徴とする請求項１に記載の自動運転システム。

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