JP7034726B2

JP7034726B2 - 車両制御装置

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Publication number: JP7034726B2
Application number: JP2018006013A
Authority: JP
Inventors: 慎也笠井; 正人今井; 隆筒井
Original assignee: Hitachi Astemo Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2018-01-17
Filing date: 2018-01-17
Publication date: 2022-03-14
Anticipated expiration: 2038-01-17
Also published as: CN111565981A; CN111565981B; US12084109B2; US20210061356A1; JP2019123405A; WO2019142544A1; DE112018006015T5

Description

本発明は、車両制御装置に関する。

交通事故の防止や渋滞時など運転者の運転負荷を軽減するための運転支援システムが開発されている。運転支援システムの一つとして自動駐車がある。自動駐車は、運転者が目標の駐車枠を指定すれば、アクセル、ブレーキ、ステアリング操作の一部あるいは全てを自動で行い、車両を目標の駐車枠に駐車させるものである。

例えば、このような自動駐車では、幾何学的に直線と円弧で演算した経路に基づいて車両を移動した場合、直線と円弧の接続部で操舵角量がステップ的に変化して追従性が悪化する。このため、特許文献１では、直線と円弧の間にクロソイド曲線を緩和曲線として導入することで、操舵角量を線形的に変化させて追従性を保っている。この特許文献１では、緩和曲線区間において操舵角速度が一定のクロソイド曲線を導入しており、操舵角加速度までは考慮されていない。

特開２０１７－８１３９８号公報

特許文献１に開示されている技術では、緩和曲線区間で操舵角加速度が急峻になり、操舵の追従制御に対して急激な制御を要求し、操舵制御時のハンドル挙動が急変する課題がある。このハンドル挙動の急変によって運転者に対して大きな横Ｇを生じさせ、運転者に違和感を与える。
このような問題は、自動駐車における車両駆動制御に限らず、自車位置を目標位置まで移動させる車両駆動制御でも同様である。

本発明による車両制御装置は、現在地から目標地までの経路を生成する経路生成部と、前記経路上の地点ごとに採るべき操舵角の目標値である目標操舵角を生成し、生成した前記目標操舵角を表す操舵角情報を出力する操舵パターン生成部と、前記経路上の補正対象区間で、前記補正対象区間の前記目標操舵角に対して前記操舵角が下回る区間と前記操舵角が上回る区間とを含むように、前記操舵角情報を補正する操舵角補正部と、前記操舵角補正部で補正された前記操舵角情報に基づいて操舵制御する操舵制御部と、を備え、前記補正対象区間は、前記目標操舵角が一定の操舵角速度で変化する区間であって、かつ、前記目標操舵角が一定で変化しない２つの非補正対象区間に挟まれている区間である。

本発明により、運転者への違和感の一因である操舵制御時のハンドル挙動の急変を抑制し、違和感の少ない自動操舵が可能になる。

第１実施形態による車両制御装置の構成図である。第２実施形態による車両制御装置の構成図である。車両制御装置の処理動作を示すフローチャートである。車両制御装置の操舵角情報の補正処理を示すフローチャートである。（ａ）（ｂ）経路情報、操舵角情報の一例を示す図である。緩和曲線区間（操舵角切り増し区間）における操舵角速度を示す図である。緩和曲線区間（操舵角切り戻し区間）における操舵角速度を示す図である。（ａ）（ｂ）経路情報、補正された操舵角情報の一例を示す図である。自車両情報、操舵角情報の取得処理を示すフローチャートである。操舵角加速度の成立性領域マップの一例を示したものである。（ａ）（ｂ）車両の駐車状態の一例を示す図である。車両制御装置の他の例を示す構成図である。車両制御装置の他の例を示す構成図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態による車両制御装置１の構成図である。図１に示すように、車両制御装置１は、経路生成部１１、操舵パターン生成部１２、操舵角補正部１３、操舵制御部１４、認識情報部２０を備える。認識情報部２０は、目標空間情報部２１、目標位置情報部２２、自車両情報部２３、自車両位置情報部２４、自車両周囲情報部２５を備える。車両制御装置１は、現在位置から目標位置までの経路情報を生成し、さらに、経路に対する操舵角情報を生成し、操舵角情報に基づいてハンドルを操舵制御する。

目標空間情報部２１は、目標位置の周辺の障害物の位置や距離など、車両走行の制約条件となる情報を有する。ここでの障害物は、静止立体物と移動体の二つをまとめて障害物と呼ぶ。静止立体物は、駐車車両、壁、ポール、パイロン、縁石、車止めなどである。また、移動体は、歩行者、自転車、バイク、車両などである。

目標位置情報部２２は、目標位置の形状や自車両との相対位置などの情報を有する。目標空間情報部２１および目標位置情報部２２は、自車両に搭載された外界認識センサから情報を取得する。外界認識センサとして、ステレオカメラや単眼カメラなどの車載カメラがある。ステレオカメラは、自車両の周辺環境に関する情報を取得する装置であり、自車両前方を距離測位しながら撮影する。また、単眼カメラは、自車両の前方、後方、右側方、左側方にそれぞれ1個ずつ配置することで、周辺環境をそれぞれ撮影する。これらの車載カメラを用いて、自車両周辺の静止立体物、移動体、車線区分線や枠線等の路面ペイントなどを検出する。車載カメラ以外の外界認識センサとして、レーザーレーダ、ミリ波レーダやソナーなどを用いる。また、路車間および車車間通信によって周辺環境の情報を取得してもよい。

自車両情報部２３は、自車両の旋回半径、ハンドルの操舵角速度上限の設定値および操舵角加速度の設定値などの自車両の挙動の上限となる情報を有する。
自車両位置情報部２４は、自車両の操舵角および車両速度および車輪の回転数から車両モデルに基づいて演算するデッドレコニング(Dead-Reckoning)により自車両位置情報を求める。または、ＧＰＳなどのセンサによって取得する位置情報や、路車間および車車間通信によって自車両位置情報を求めてもよい。
自車両周囲情報部２５は、自車両位置の周辺の障害物の位置や距離など、自車両周囲の制約条件となる情報を有する。

経路生成部１１は、目標空間情報部２１、目標位置情報部２２、自車両情報部２３、自車両位置情報部２４、自車両周囲情報部２５より、専用線やＣＡＮ（Controller Areａ Network）などを介して情報が入力される。そして、この入力に基づいて現在位置から目標位置までの経路情報を生成する。
操舵パターン生成部１２は、経路生成部１１の経路情報に基づいて、走行距離に応じた操舵角情報を生成する。ここでは、経路生成部１１が生成した経路に対して、操舵角の目標値として操舵角速度が一定である目標操舵角を生成し、生成した目標操舵角を表す操舵角情報を出力する。

操舵角補正部１３は、操舵パターン生成部１２で生成した操舵角情報に対して、自車両情報部２３の操舵角速度および操舵角加速度に基づいて、操舵角情報を補正する。操舵角情報の補正については、自動駐車支援装置が実装された車両制御装置である第２実施形態において詳細に説明するが、概略以下の通りである。
操舵制御部１４は、自車両位置情報部２４の自車両位置情報に基づいて自車両の走行距離を演算し、操舵角補正部１３で補正した操舵角情報を用いて経路上を走行するように操舵制御する。

（第２実施形態）
第２実施形態による車両制御装置を図２を参照して説明する。図２は、図１に示した第１実施形態の車両制御装置を自動駐車支援装置として実施する場合のブロック図である。図１の車両制御装置１と相違する点を主に説明し、同様な構成要素については図１と同一の箇所には同一の符号を付してその説明を省略する。

図２に示すように、車両制御装置１ａは、経路生成部１１ａ、操舵パターン生成部１２ａ、操舵角補正部１３ａ、操舵制御部１４ａ、認識情報部２０ａを備える。認識情報部２０ａは、図１の目標空間情報部２１を目標駐車空間情報部２１ａに、図１の目標位置情報部２２を目標駐車位置情報部２２ａに置き換えた構成である。

目標駐車空間情報部２１ａは、目標駐車位置の周辺の障害物の位置や距離など、目標空間の制約条件となる情報を有する。
目標駐車位置情報部２２ａは、目標駐車位置の形状や自車両との相対位置などの情報を有する。

経路生成部１１ａは、現在の自車両位置から目標駐車位置までの経路情報を生成する。この経路情報は、直線と、円弧と、緩和曲線とで構成される。また、緩和曲線はクロソイド曲線を利用し、操舵角速度一定での演算に基づいた経路情報で表される。
操舵パターン生成部１２ａは、経路生成部１１ａで生成された経路情報に基づいて、走行距離に対応した操舵角情報を生成する。ここでは、経路生成部１１ａが生成した経路に対して、操舵角の目標値として操舵角速度が一定である目標操舵角を生成し、生成した目標操舵角を表す操舵角情報を出力する。

操舵角補正部１３ａは、操舵パターン生成部１２ａで生成された操舵角情報に対して、自車両情報部２３で設定されたハンドルの操舵角速度上限の設定値および操舵角加速度の設定値を上限として、操舵角速度の増加および減少等により、操舵角情報を補正する。また、自車両位置情報部２４で演算された駐車経路上での自車位置に基づいて自車両の走行距離を演算し、補正した操舵角情報に基づいて、現在の走行距離から認識された駐車経路上の自車位置において必要な操舵角情報を出力する。
操舵制御部１４ａは、操舵角補正部１３ａから出力された操舵角情報に基づいて操舵制御する。

図３は、車両制御装置１ａの処理動作を示すフローチャートである。なお、このフローチャートで示したプログラムを、ＣＰＵ、メモリなどを備えたコンピュータにより実行することができる。全部の処理、または一部の処理をハードロジック回路により実現してもよい。更に、このプログラムは、予め車両制御装置１ａの記憶媒体に格納して提供することができる。あるいは、独立した記録媒体にプログラムを格納して提供したり、ネットワーク回線によりプログラムを車両制御装置１ａの記憶媒体に記録して格納することもできる。データ信号（搬送波）などの種々の形態のコンピュータ読み込み可能なコンピュータプログラム製品として供給してもよい。

図３のステップＳ３０１では、周囲情報、自車両情報、目標駐車情報を取得する。ここで、周囲情報は、自車両周囲情報部２５が外界認識センサを用いて取得した情報である。自車両情報は、自車両情報部２３と自車両位置情報部２４の各情報である。上述したとおり、自車両情報部２３の情報は、自車両の旋回半径、ハンドルの操舵角速度上限の設定値および操舵角加速度の設定値などの自車両の挙動の上限となる情報であり、以下では自車両情報と呼ぶ。自車両位置情報部２４の情報は、デッドレコニングまたはＧＰＳなどのセンサにより取得した自車両位置情報である。目標駐車情報は、目標駐車空間情報部２１ａおよび目標駐車位置情報部２２ａの各情報であり、外界認識センサを用いて取得した情報である。目標駐車空間情報部２１ａの情報は、目標駐車位置の周辺の障害物の位置や距離など、目標空間の制約条件となる情報である。目標駐車位置情報部２２ａ情報は、目標駐車位置の形状や自車両との相対位置などの情報である。次にステップＳ３０２に進む。

ステップＳ３０２では、ステップＳ３０１で取得した情報を用いて、経路生成部１１ａによる経路情報の生成を行い、生成した経路情報を操舵パターン生成部１２ａに出力し、ステップＳ３０３に進む。
ステップＳ３０３では、ステップＳ３０２で生成された経路情報を用いて、操舵パターン生成部１２ａによる操舵角情報の生成を行い、操舵角補正部１３ａに出力し、ステップＳ３０４に進む。

ステップＳ３０４では、操舵角補正部１３ａが、ステップＳ３０１で取得した自車両情報と、ステップＳ３０３で生成された操舵角情報とを用いて、操舵角情報を補正し、ステップＳ３０１で取得した自車両位置情報を用いて操舵角情報を操舵制御部１４ａに出力し、ステップＳ３０５に進む。ステップＳ３０４の詳細は図４を参照して後述する。
ステップＳ３０５では、ステップＳ３０４で補正された操舵角情報に基づいて、操舵制御部１４ａによって自車両のハンドルを制御し、一連の処理を終了する。

図４は、車両制御装置１ａの操舵角情報の補正処理を示すフローチャートである。図４は、図３のステップＳ３０４の詳細を示すフローチャートである。
図４のステップＳ４０１では、自車両情報部２３の情報、すなわち、自車両の旋回半径、ハンドルの操舵角速度上限の設定値および操舵角加速度の設定値などの自車両の挙動の上限となる情報と、操舵パターン生成部１２ａから出力された操舵角情報とを取得し、ステップＳ４０２に進む。ステップＳ４０１の詳細は図９を参照して後述する。

ステップＳ４０２では、自車両情報部２３が有する操舵角加速度の設定値を取得し、取得した操舵角加速度の設定値を操舵角速度の変化勾配に設定する。これにより、操舵角情報の緩和曲線区間において、操舵パターン生成部１２ａから出力された操舵角速度が一定の操舵角情報に対して、操舵角速度の増加および減少する区間を設定する。次に、ステップＳ４０３に進む。

ステップＳ４０３では、自車両情報部２３が有する操舵角速度上限の設定値を取得し、操舵角情報の緩和曲線区間において、取得した操舵角速度上限の設定値を操舵角速度の増加上限値と設定する。次に、ステップＳ４０４へ進む。
ステップＳ４０４では、経路長および車両方位を増減させない条件で、操舵角速度の増加区間、一定区間、および減少区間を算出する。この算出において、ステップＳ４０１で取得した操舵角情報と、ステップＳ４０２で設定した操舵角速度の変化勾配と、ステップＳ４０３で設定した操舵角速度の増加上限値とを用いる。詳細は図５、図６を参照して後述する。次に、ステップＳ４０５へ進む。

ステップＳ４０５では、操舵角情報の補正を行う。この補正では、ステップＳ４０２で設定した操舵角速度の変化勾配と、ステップＳ４０３で設定した操舵角速度の増加上限値と、ステップＳ４０３で算出した操舵角速度の増加区間、一定区間、および減少区間と、を用いる。詳細は図８を参照して後述する。次に、ステップＳ４０６へ進む。
ステップＳ４０６では、自車両位置情報部２４より自車両位置情報を取得し、ステップＳ４０７へ進む。

ステップＳ４０７では、ステップＳ４０６で取得した自車両位置情報を用いて、駐車経路上での自車両の走行距離を演算し、ステップＳ４０５で補正した操舵角情報に基づいて、現在の走行距離に対応して操舵角情報を出力し、一連の処理を終了する。

ここで、図４のステップＳ４０４における経路長および車両方位を増減させない条件と、操舵角速度の増加区間、一定区間、および減少区間の算出について、図５（ａ）、図５（ｂ）、図６を参照して説明する。

図５（ａ）は、直線と、円弧と、緩和曲線とで構成される経路であり、経路生成部１１ａによって生成される経路情報の一例を図示したものである。
自車両５００が目標駐車位置５０１まで片側転舵で移動する場合であり、自車両５００が走行する経路は、直線区間５１０ａと、緩和曲線区間５１１ａ（操舵角切り増し区間）と、円弧区間５１２と、緩和曲線区間５１１ｂ（操舵角切り戻し区間）と、直線区間５１０ｂとにより構成される。

図５（ｂ）は、図５（ａ）の経路に対する操舵角補正前の操舵角情報が表す目標操舵角を図示したものである。図５（ｂ）の縦軸は操舵角であり、横軸は距離である。直線区間５１０ａでは、目標操舵角は変化せずに０のままとなり、緩和曲線区間５１１ａでは、クロソイド曲線のため、目標操舵角は一定の操舵角速度に応じた勾配で増加し、円弧区間５１２では、目標操舵角は一定の角度を保持し、緩和曲線区間５１１ｂでは、クロソイド曲線のため、目標操舵角は一定の操舵角速度に応じた勾配で減少し、直線区間５１０ｂでは、目標操舵角は変化せずに０のままとなる。

図６は、図５（ｂ）の緩和曲線区間５１１ａ（操舵角切り増し区間）における操舵角速度を示す図である。図６の縦軸は操舵角速度を表し、横軸は距離を表す。なお、図５（ｂ）の縦軸は操舵角であるが、図６の縦軸は操舵角速度である。また、図６の緩和曲線区間６１０は図５（ｂ）の緩和曲線区間５１１ａであり、操舵角速度６２０は図５（ｂ）の緩和曲線区間５１１ａにおける操舵角速度である。

図６を参照して説明する。図５（ｂ）の緩和曲線区間５１１ａでの目標操舵角の操舵角速度は、図６に示す操舵角速度６２０であり、操舵角速度上限は、図６に示す操舵角速度上限６２１である。設定した操舵角加速度すなわち操舵角速度の変化勾配６３０をθ''_max、操舵角速度上限６２１をθ'_maxとし、操舵角速度６２０と緩和曲線区間６１０に基づいて、操舵角補正部１３ａによる補正後の操舵角情報が表す操舵角速度の増加区間６１１（L0～L1）と、一定区間６１２（L1～L2）と、減少区間６１３（L2～L3）との３区間を求める。L0は開始位置とし、L1は操舵角速度が上限に到達するまでの経路距離とし、L2は操舵角速度一定までの経路距離とし、L3は再び操舵角速度が0になるまでの経路距離とする。

操舵角速度６２０をθ'とし、θ'の積分値として操舵角６４０（一点鎖線の矩形の面積）をθ（=θ'・L3）とする。また、緩和曲線区間６１０における補正後の操舵角速度の積分値である操舵角６５０（実線の台形の面積）は下記の式（１）となる。

ここで、図４のステップＳ４０４における経路長および車両方位を増減させない条件として、操舵角６４０と操舵角６５０が等価になることが条件となる。操舵角６４０と操舵角６５０が等価になる下記の式（２）より経路距離L1と、経路距離L2と、経路距離L3と、を導出する。

操舵角速度上限６２１は、設定した操舵角加速度６３０に操舵角速度が上限に到達するまでの経路距離L1をかけた値と等価になるため、下記の式（３）が成立する。また、操舵角速度が上限に到達するまでの経路距離L1は、操舵角速度一定での経路距離L2と、操舵角速度が0になるまでの経路距離L3と、を用いて下記の式（４）のように表記できる。

式（３）と、式（４）と、を式（２）に代入し、下記の式（５）を導出する。

式（５）を一定区間６１２（L1～L2）について解き、下記の式（６）を導出する。

また、式（６）に式（３）を代入し、下記の式（７）を導出する。

よって、増加区間（L0～L1）は式（７）となる。

さらに、式（６）に式（７）を代入し、下記の式（８）を導出する。

また、操舵角６４０（θ（=θ'・L₃））から、L3について解き、下記の式（９）を導出する。

よって、減少区間(L2～L3)は下記の式（１０）となる。

以上説明したように、図４のステップＳ４０４における経路長および車両方位を増減させない条件に基づいて、操舵角速度の増加区間、一定区間、および減少区間の算出が可能である。図４のステップＳ４０４で求めた増加区間、一定区間、および減少区間は、補正した操舵角情報を求めるための積分区間（緩和曲線区間６１０）として用いる。また、算出した各区間を用いることで、経路長および車両方位を増減させずに操舵角情報を補正することができる。

以上をまとめると、操舵角補正部１３ａは、操舵角切り増し区間（図６の緩和曲線区間６１０）における目標操舵角に応じた一定の操舵角速度６２０の積分値６４０と、操舵角切り増し区間６１０において目標操舵角を実現するための操舵角速度のパターンの積分値６５０とが等しくなるように、予め設定された操舵角加速度である変化勾配６３０に応じた操舵角速度のパターンを求める。換言すると、操舵角補正部１３ａは、操舵角切り増し区間６１０における目標操舵角に応じた一定の操舵角速度６２０の大きさを一辺とし、操舵角切り増し区間６１０の長さを他辺とする矩形の面積６４０と、操舵角切り増し区間６１０において目標操舵角を実現するための操舵角速度のパターンの面積６５０とが等しくなるように、予め設定された操舵角加速度である変化勾配６３０に応じた操舵角速度のパターンを求める。

図７は、図５（ｂ）の緩和曲線区間５１１ｂ（操舵角切り戻し区間）における操舵角速度を示す図である。図７の縦軸は操舵角速度を表し、横軸は距離を表す。図７は、上述した図６と同様の考え方に基づく。
図７において、設定した操舵角加速度すなわち操舵角速度の変化勾配６３０’をθ''_max、操舵角速度上限６２１’をθ'_maxとし、操舵角速度６２０’と緩和曲線区間６１０’に基づいて、操舵角補正部１３ａによる補正後の操舵角情報が表す操舵角速度の減少区間６１１’（L0～L1）と、一定区間６１２’（L1～L2）と、増加区間６１３’（L2～L3）との３区間を求める。操舵角６４０’（一点鎖線の矩形の面積）と、緩和曲線区間６１０’における補正後の操舵角速度の積分値である操舵角６５０’（実線の台形の面積）が等価になることが条件となる。

以上をまとめると、操舵角補正部１３ａは、操舵角切り戻し区間（図７の緩和曲線区間６１０’）における目標操舵角に応じた一定の操舵角速度６２０’の積分値６４０’と、操舵角切り戻し区間において目標操舵角を実現するための操舵角速度のパターンの積分値６５０’とが等しくなるように、予め設定された操舵角加速度である変化勾配６３０’に応じた操舵角速度のパターンを求める。換言すると、操舵角補正部１３ａは、操舵角切り戻し区間６１０’における目標操舵角に応じた一定の操舵角速度６２０’の大きさを一辺とし、操舵角切り増し区間６１０’の長さを他辺とする矩形の面積６４０’と、操舵角切り戻し区間６１０’において目標操舵角を実現するための操舵角速度のパターンの面積６５０’とが等しくなるように、予め設定された操舵角加速度である変化勾配６３０’に応じた操舵角速度のパターンを求める。

次に、図４のステップＳ４０５における操舵角情報の補正について、図８（ａ）、図８（ｂ）を参照して説明する。
図８（ａ）は、直線と、円弧と、緩和曲線と、で構成される経路であり、図５（ａ）の経路に基づいて、操舵角補正部１３ａによって操舵角が補正された後の経路情報の一例を図示したものである。経路は、自車両７００が目標駐車位置７９０まで片側転舵で移動するケースであり、自車両７００が走行する経路は、直線区間７１０ａと、緩和曲線区間７１１ａ（操舵角切り増し区間）と、円弧区間７１２と、緩和曲線区間７１１ｂ（操舵角切り戻し区間）と、直線区間７１０ｂとにより構成される。

図８（ｂ）は、図８（ａ）の経路に対する操舵角情報を図示したものである。操舵角は、操舵角補正部１３ａによって、上記のステップＳ４０４の処理で求めた操舵角速度のパターンに従って補正されたものである。縦軸は操舵角であり、横軸は距離である。

直線区間７１０ａでは、操舵角は変化せずに０のままとなる。
緩和曲線区間７１１ａ（操舵角切り増し区間）では、目標操舵角７３０を下回る操舵角の区間７０１の後に、目標操舵角７３０を上回る操舵角の区間７０２が来るように操舵角を補正する。
円弧区間７１２では、操舵角は一定の角度を保持する。
緩和曲線区間７１１ｂ（操舵角切り戻し区間）では、目標操舵角７３１を上回る操舵角の区間７０３の後に、目標操舵角７３１を下回る操舵角の区間７０４が来るように操舵角を補正する。
直線区間７１０ｂでは、操舵角は変化せずに０のままとなる。

ここで、図８（ｂ）に示す緩和曲線区間７１１ａ（操舵角切り増し区間）は、図６に示した緩和曲線区間６１０に相当する。さらに、図８（ｂ）に示す緩和曲線区間７１１ａの増加区間７２１、一定区間７２２、減少区間７２３は、図６に示した操舵角速度の増加区間６１１、一定区間６１２、減少区間６１３にそれぞれ相当する。

図８（ｂ）に示す緩和曲線区間７１１ｂ（操舵角切り戻し区間）は、図７に示した緩和曲線区間６１０’に相当する。さらに、図８（ｂ）に示す緩和曲線区間７１１ｂの減少区間７２１’、一定区間７２２’、増加区間７２３’は、図７に示した操舵角速度の減少区間６１１’、一定区間６１２’、増加区間６１３’にそれぞれ相当する。

操舵角補正部１３ａによる操舵角情報の補正より、緩和曲線区間７１１ａでは、操舵角は、一定の操舵角速度に応じた勾配で増加する目標操舵角７３０に対して、目標操舵角７３０を下回る区間７０１と目標操舵角７３０を上回る区間７０２を有する操舵角７４０に補正される。

下回る区間７０１から上回る区間７０２に切り替わる変曲点７５０は、操舵角速度の増加区間および減少区間における操舵角加速度が等しい場合、緩和曲線区間７１１ａの中点に位置し、下回る区間７０１と上回る区間７０２が等しくなる。また、変曲点７５０は、操舵角速度の増加区間および減少区間における操舵角加速度が不等の場合、緩和曲線区間７１１ａの中点から緩和曲線区間７１１ａの操舵角速度の増加区間および減少区間における操舵角加速度が大きい方よりの緩和曲線区間７１１ａの点に位置する。

緩和曲線区間７１１ｂでは、操舵角は一定の操舵角速度に応じた勾配で減少する目標操舵角７３１に対して、目標操舵角７３１を上回る区間７０３と目標操舵角７３１を下回る区間７０４を有する操舵角７４１に補正される。

上回る区間７０３から下回る区間７０４に切り替わる変曲点７５１は、操舵角速度の増加区間および減少区間における操舵角加速度が等しい場合、緩和曲線区間７１１ｂの中点に位置し、上回る区間７０３と下回る区間７０４が等しくなる。また、変曲点７５１は、緩和曲線区間７１１ｂの操舵角速度の増加区間および減少区間における操舵角加速度が不等の場合、緩和曲線区間７１１ｂの中点から操舵角速度の増加区間および減少区間における操舵角加速度が大きい方よりの緩和曲線区間７１１ｂの点に位置する。

次に、図４のステップＳ４０１における自車両情報、操舵角情報の取得処理について、図９を参照して説明する。図９は、ステップＳ４０１の詳細を示すフローチャートである。
図９のステップＳ８０１では、自車両情報部２３に設定された操舵角速度上限と操舵パターン生成部１２ａから出力された最大操舵角速度とを取得し、ステップＳ８０２に進む。

ステップＳ８０２では、ステップＳ８０１で取得した最大操舵角速度と操舵角速度上限とに基づいて、取得した操舵角情報の最大操舵角速度が自車両情報部２３に設定した操舵角速度上限を超えるか否かを判定し、超えると判定した場合は車両の操舵制御が不能になるのでステップＳ８０４に進む。超えないと判定した場合はステップＳ８０３に進む。

ステップＳ８０３では、下記の式（１１）に基づいて、緩和曲線区間における操舵角速度の増加区間および減少区間が０を超えるか否かを判定し、超えると判定した場合は処理を終了する。超えないと判定した場合は、操舵角の補正ができなくなるのでステップＳ８０４に進む。

式（１１）において、θ'は前述の図６に示した操舵角速度６２０を、θ''_maxは前述の図６に示した操舵角加速度６３０を、L3は前述の図６に示した再び操舵角速度が０になるまでの経路距離を示す。

ステップＳ８０４では、下記の式（１２）に基づいて、経路生成部１１ａが経路情報を生成する際の操舵角速度を再設定し、処理を終了する。

上記の式（１１）、式（１２）の幾何計算による算出以外に、図１０に図示する成立性領域マップを参照に成立性の判定を行ってもよい。図１０は操舵角加速度の成立性領域マップの一例を示したものである。縦軸は補正前の操舵角速度、横軸は補正後の操舵角速度である。

図１０において、操舵角速度上限９１０と操舵角の補正関数９１１とで囲まれた斜線で示す領域９００は操舵角速度の補正処理が成立する領域である。また、領域９０１ａおよび領域９０１ｂは補正処理が不成立になる領域である。補正関数９１１は、車両の操舵角速度上限を用いた場合の関数の一例である。補正関数９１２は、車両の操舵角速度上限の９０％を用いた場合の関数の一例である。補正関数９１３は、車両の操舵角速度上限の８０％を用いた場合の関数の一例である。補正関数９１２、９１３は、操舵角速度上限を用いたくない場合に適宜選択する。自車両情報部２３の設定した操舵角速度上限に対して、補正前の操舵角速度を基に図１０の補正関数９１１、９１２、もしくは９１３を参照して、補正後の操舵角速度を求めることが出来る。

図１１（ａ）、図１１（ｂ）は、車両の駐車状態の一例を示す図である。図１１（ａ）は駐車前の状態、図１１（ｂ）は駐車後の状態を示す。
図１１（ａ）に示すように、自車両１００１を駐車スペース１０２０へ駐車する。通路１０２１の通路方位１０３０に対して駐車方位１０３１が直角になる駐車スペース１０２０に自車両１００１を駐車する並列駐車の場合を示す。駐車スペース１０２０は、車両を所定の方位で駐車するために区画が定められた領域であり、駐車枠または駐車場所などと称される。

図１１（ａ）では、駐車スペース１０２０は、通路方位１０３０の通路１０２１に対して左側に位置する。自車両１００１は、通路方位１０３０と同じ向きの車両方位で通路１０２１の地点を初期位置１００２とする。

初期位置１００２の地点で、車両制御装置１は周囲情報、自車両情報、目標駐車情報を取得する。そして、車両制御装置１は、自車両１００１が駐車スペース１０２０に駐車方位１０３１で駐車完了するように、取得した情報を用いて、経路生成部１１ａによる経路生成を行い、経路情報を操舵パターン生成部１２ａに出力する。さらに、生成された経路情報を用いて、操舵パターン生成部１２ａによる操舵角情報の生成を行い、操舵角補正部１３ａに出力する。操舵角補正部１３ａは、自車両情報と操舵角情報とを用いて、操舵角情報を補正する。その後、初期位置１００２から移動を開始し、移動距離に対応する操舵角情報に基づいて、操舵制御部１４ａで自車両１００１のハンドルを制御して駐車スペース１０２０への経路１０１０に沿って移動する。そして、図１１（ｂ）に示すように、駐車スペース１０２０へ自車両１００１を駐車する。

本実施形態における車両制御装置１の構成は、図１もしくは図２に限定されるものではなく、図１２もしくは図１３に示す構成であってもよい。なお、図１もしくは図２と同一の箇所には同一の符号を付して各部の説明は省略する。
図１２に示すように、車両制御装置１ｂは、認識・経路情報部２０ｂと、制御部１０と、を備える。制御部１０は、操舵パターン生成部１２と、操舵角補正部１３と、操舵制御部１４とで構成される。認識・経路情報部２０ｂは、経路生成部１１と、目標空間情報部２１と、目標位置情報部２２と、自車両情報部２３と、自車両位置情報部２４と、自車両周囲情報部２５とで構成される。

図１３に示すように、車両制御装置１ｃは、認識・経路情報部２０ｂと、操舵情報部３０と、操舵制御部１４とを備える。操舵情報部３０は、操舵パターン生成部１２と、操舵角補正部１３とで構成される。認識・経路情報部２０ｂは、経路生成部１１と、目標空間情報部２１と、目標位置情報部２２と、自車両情報部２３と、自車両位置情報部２４と、自車両周囲情報部２５とで構成される。

以上説明した実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）車両制御装置１ａは、現在地から目標地までの経路を生成する経路生成部１１ａと、経路に対する操舵角の目標値である目標操舵角７３０、７３１を生成し、生成した目標操舵角７３０、７３１を表す操舵角情報を出力する操舵パターン生成部１２ａと、目標操舵角７３０、７３１が変化する区間で、当該区間の目標操舵角７３０、７３１に対して操舵角７４０、７４１が下回る区間７０１、７０４と操舵角７４０、７４１が上回る区間７０２、７０３とを含むように、操舵角情報を補正する操舵角補正部１３ａと、操舵角補正部１３ａで補正された操舵角情報に基づいて操舵制御する操舵制御部１４ａとを備える。これにより、運転者への違和感の一因である操舵制御時のハンドル挙動の急変を抑制し、違和感の少ない自動操舵が可能になる。

（２）（１）に記載の車両制御装置１ａにおいて、操舵角補正部１３ａは、目標操舵角７３０が増加する操舵角切り増し区間７１１ａで、操舵角７４０が目標操舵角７３０を下回る区間７０１の後に操舵角７４０が目標操舵角７３０を上回る区間７０２を含むように、操舵角情報を補正する。これにより、操舵角切り増し区間７１１ａにおいて、運転者への違和感の一因である操舵制御時のハンドル挙動の急変を抑制し、違和感の少ない自動操舵が可能になる。

（３）（１）または（２）に記載の車両制御装置１ａにおいて、操舵角補正部１３ａは、目標操舵角７３１が減少する操舵角切り戻し区間７１１ｂで、操舵角７４１が目標操舵角７３１を上回る区間７０３の後に操舵角７４１が目標操舵角７３１を下回る区間７０４を含むように、操舵角情報を補正する。これにより、操舵角切り戻し区間７１１ｂにおいて、運転者への違和感の一因である操舵制御時のハンドル挙動の急変を抑制し、違和感の少ない自動操舵が可能になる。

（４）（２）に記載の車両制御装置１ａにおいて、操舵角補正部１３ａは、操舵角切り増し区間６１０における目標操舵角に応じた一定の操舵角速度６２０の積分値６４０と、操舵角切り増し区間６１０において目標操舵角を実現するための操舵角速度のパターンの積分値６５０とが等しくなるように、変化勾配６３０に応じた操舵角速度のパターンを求める。これにより、操舵角切り増し区間６１０において、経路長および車両方位を増減させずに、運転者への違和感の一因である操舵制御時のハンドル挙動の急変を抑制し、違和感の少ない自動操舵が可能になる。

（５）（２）に記載の車両制御装置１ａにおいて、操舵角補正部１３ａは、操舵角切り増し区間６１０における目標操舵角に応じた一定の操舵角速度６２０の大きさを一辺とする矩形の面積６４０と、操舵角切り増し区間６１０において目標操舵角を実現するための操舵角速度のパターンの面積６５０とが等しくなるように、変化勾配６３０に応じた操舵角速度のパターンを求める。これにより、操舵角切り増し区間６１０において、運転者への違和感の一因である操舵制御時のハンドル挙動の急変を抑制し、違和感の少ない自動操舵が可能になる。

（６）（４）に記載の車両制御装置１ａにおいて、操舵角補正部１３ａは、操舵角切り増し区間６１０において、操舵角切り増し区間６１０と操舵角速度６２０の積分値６４０の積分区間とを等しくする。これにより、経路長および車両方位を増減させずに、運転者への違和感の一因である操舵制御時のハンドル挙動の急変を抑制し、違和感の少ない自動操舵が可能になる。

（７）（５）に記載の車両制御装置１ａにおいて、操舵角補正部１３ａは、操舵角切り増し区間６１０の長さを矩形の他辺として矩形の面積６４０を求める。これにより、経路長および車両方位を増減させずに、運転者への違和感の一因である操舵制御時のハンドル挙動の急変を抑制し、違和感の少ない自動操舵が可能になる。

（８）（１）に記載の車両制御装置１ａにおいて、操舵角補正部１３ａは、目標操舵角が増加する操舵角切り増し区間６１０または目標操舵角が減少する操舵角切り戻し区間６１０’において、操舵角速度が所定の上限値６２１、６２１’に達するように、予め設定された操舵角加速度に対応する変化勾配６３０、６３０’に応じた操舵角速度の積分値６５０、６５１’、または操舵角速度と区間の距離との関係に基づく面積６５０、６５１’を求める。これにより、運転者への違和感の一因である操舵制御時のハンドル挙動の急変を抑制し、違和感の少ない自動操舵が可能になる。

（９）（３）に記載の車両制御装置１ａにおいて、操舵角補正部１３ａは、操舵角切り戻し区間６１０’における目標操舵角に応じた一定の操舵角速度６２０’の積分値６４０’と、操舵角切り戻し区間６１０’において目標操舵角を実現するための操舵角速度のパターンの積分値６５０’とが等しくなるように、変化勾配６３０’に応じた操舵角速度のパターンを求める。これにより、操舵角切り戻し区間６１０’において、運転者への違和感の一因である操舵制御時のハンドル挙動の急変を抑制し、違和感の少ない自動操舵が可能になる。

（１０）（９）に記載の車両制御装置１ａにおいて、操舵角補正部１３ａは、操舵角切り戻し区間６１０’における目標操舵角に応じた一定の操舵角速度６２０の大きさを一辺とする矩形の面積６４０’と、操舵角切り戻し区間６１０’において目標操舵角を実現するための操舵角速度のパターンの面積６５０’とが等しくなるように、変化勾配６３０’に応じた操舵角速度のパターンを求める。これにより、操舵角切り戻し区間６１０’において、運転者への違和感の一因である操舵制御時のハンドル挙動の急変を抑制し、違和感の少ない自動操舵が可能になる。

（１１）（９）に記載の車両制御装置１ａにおいて、操舵角補正部１３ａは、操舵角切り戻し区間６１０’において、操舵角切り戻し区間６１０’と操舵角速度６２０’の積分値６４０’の積分区間とを等しくする。これにより、運転者への違和感の一因である操舵制御時のハンドル挙動の急変を抑制し、違和感の少ない自動操舵が可能になる。

（１２）（１０）に記載の車両制御装置１ａにおいて、操舵角補正部１３ａは、操舵角切り戻し区間６１０’の長さを矩形の他辺として矩形の面積６４０’を求める。これにより、運転者への違和感の一因である操舵制御時のハンドル挙動の急変を抑制し、違和感の少ない自動操舵が可能になる。

（１３）（１）から（３）までのいずれか一項に記載の車両制御装置１ａにおいて、操舵角補正部１３ａは、補正前の操舵角情報による操舵角速度が車両の操舵角速度の上限値６２１、６２１’を超過するかを判定し（ステップＳ８０２）、超過しない場合に操舵角情報の補正を行う。これにより、操舵角速度の上限値６２１、６２１’以内で、運転者への違和感の一因である操舵制御時のハンドル挙動の急変を抑制し、違和感の少ない自動操舵が可能になる。

（１４）（１３）に記載の車両制御装置１ａにおいて、操舵角補正部１３ａは、補正前の操舵角情報による操舵角速度が車両の操舵角速度の上限値６２１、６２１’を超過すると判定した場合は、補正前の操舵角情報による操舵角速度が上限値６２１、６２１’となるように、経路生成部１１ａが経路情報を生成する際の操舵角速度を再設定する（ステップＳ８０４）。これにより、操舵角速度の上限値６２１、６２１’を超えることなく、運転者への違和感の一因である操舵制御時のハンドル挙動の急変を抑制し、違和感の少ない自動操舵が可能になる。

（変形例）
本発明は、以上説明した実施形態を次のように変形して実施することができる。
（１）自車両が目標駐車位置まで片側転舵で移動する自動駐車を例に説明したが、片側転舵に限らずＳ字転舵による経路であって、緩和曲線区間７１１ａ（操舵角切り増し区間）や緩和曲線区間７１１ｂ（操舵角切り戻し区間）において本実施形態を適用することが出来る。

（２）自動駐車の駐車経路を例に説明したが、自動駐車の駐車経路に限らず自動運転による経路であって、緩和曲線区間７１１ａ（操舵角切り増し区間）や緩和曲線区間７１１ｂ（操舵角切り戻し区間）を有する場合にも本実施形態を適用することが出来る。

本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の特徴を損なわない限り、本発明の技術思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。また、上述の実施形態と変形例を組み合わせた構成としてもよい。

１、１ａ、１ｂ、１ｃ車両制御装置
１０制御部
１１経路生成部
１２操舵パターン生成部
１３、１３ａ操舵角補正部
１４操舵制御部
２０、２０ａ、認識情報部
２０ｂ認識・経路情報部
２１目標空間情報部
２１ａ目標駐車空間情報部
２２目標位置情報部
２２ａ目標駐車位置情報部
２３自車両情報部
２４自車両位置情報部
２５自車両周囲情報部
３０操舵情報部
５００自車両
５０１目標駐車位置
５１０直線区間
５１１ａ、５１１ｂ緩和曲線区間
５１２円弧区間
６１０緩和曲線区間
６１１増加区間
６１２一定区間
６１３減少区間
６２０、６２０’ 操舵角速度
６２１、６２１’ 操舵角速度上限
６３０、６３０’ 操舵角加速度
６４０、６４０’ 操舵角（補正前）
６５０、６５０’ 操舵角（補正後）
７０１操舵角速度増加区間において補正前の操舵角を下回る区間
７０２操舵角速度増加区間において補正前の操舵角を上回る区間
７０３操舵角速度減少区間において補正前の操舵角を上回る区間
７０４操舵角速度減少区間において補正前の操舵角を下回る区間
７１１ａ、７１１ｂ緩和曲線区間
７３０目標操舵角（補正前）
７３１目標操舵角（補正前）
７４０操舵角速度増加区間における補正後の操舵角
７４１操舵角速度減少区間における補正後の操舵角
７５０操舵角速度増加区間における変曲点
７５１操舵角速度減少区間における変曲点
９００補正成立領域
９０１ａ、９０１ｂ補正不成立領域
９１０操舵角速度上限
９１１、９１２、９１３操舵角補正関数
１００１自車両
１００２初期位置
１０２０駐車スペース
１０２１通路
１０３０通路方位
１０３１駐車方位

Claims

現在地から目標地までの経路を生成する経路生成部と、
前記経路上の地点ごとに採るべき操舵角の目標値である目標操舵角を生成し、生成した前記目標操舵角を表す操舵角情報を出力する操舵パターン生成部と、
前記経路上の補正対象区間で、前記補正対象区間の前記目標操舵角に対して前記操舵角が下回る区間と前記操舵角が上回る区間とを含むように、前記操舵角情報を補正する操舵角補正部と、
前記操舵角補正部で補正された前記操舵角情報に基づいて操舵制御する操舵制御部と、
を備え、
前記補正対象区間は、前記目標操舵角が一定の操舵角速度で変化する区間であって、かつ、前記目標操舵角が一定で変化しない２つの非補正対象区間に挟まれている区間である車両制御装置。
請求項１に記載の車両制御装置において、
前記補正対象区間は、前記目標操舵角が一定の操舵角速度で増加する操舵角切り増し区間を含み、
前記操舵角補正部は、前記操舵角切り増し区間で、前記操舵角が前記目標操舵角を下回る区間の後に前記操舵角が前記目標操舵角を上回る区間を含むように、前記操舵角情報を補正する車両制御装置。
請求項１または請求項２に記載の車両制御装置において、
前記補正対象区間は、前記目標操舵角が一定の操舵角速度で減少する操舵角切り戻し区間を含み、
前記操舵角補正部は、前記操舵角切り戻し区間で、前記操舵角が前記目標操舵角を上回る区間の後に前記操舵角が前記目標操舵角を下回る区間を含むように、前記操舵角情報を補正する車両制御装置。
請求項２に記載の車両制御装置において、
前記操舵角補正部は、前記操舵角切り増し区間を、操舵角速度を０から所定の上限値に到達するまで一定の変化勾配で増加させる増加区間と、操舵角速度を前記上限値に維持する一定区間と、操舵角速度を前記上限値から０まで一定の変化勾配で減少させる減少区間とに分け、前記増加区間、前記一定区間および前記減少区間における前記操舵角速度の積分値の合計が、前記操舵角切り増し区間における補正前の一定の操舵角速度の積分値と等しくなるように、前記操舵角情報を補正する車両制御装置。
請求項４に記載の車両制御装置において、
前記操舵角補正部は、前記一定区間の距離を上底とし、前記操舵角切り増し区間の距離を下底とする台形の面積が、前記操舵角切り増し区間における補正前の一定の操舵角速度の大きさを一辺とし、前記操舵角切り増し区間の距離を他辺とする矩形の面積と等しくなるように、前記操舵角情報を補正する車両制御装置。
請求項３に記載の車両制御装置において、
前記操舵角補正部は、前記操舵角切り戻し区間を、操舵角速度を０から所定の下限値に到達するまで一定の変化勾配で減少させる減少区間と、操舵角速度を前記下限値に維持する一定区間と、操舵角速度を前記下限値から０まで一定の変化勾配で増加させる増加区間とに分け、前記減少区間、前記一定区間および前記増加区間における前記操舵角速度の積分値の合計が、前記操舵角切り戻し区間における補正前の一定の操舵角速度の積分値と等しくなるように、前記操舵角情報を補正する車両制御装置。
請求項６に記載の車両制御装置において、
前記操舵角補正部は、前記一定区間の距離を下底とし、前記操舵角切り増し区間の距離を上底とする台形の面積が、前記操舵角切り戻し区間における補正前の一定の操舵角速度の大きさを一辺とし、前記操舵角切り戻し区間の距離を他辺とする矩形の面積と等しくなるように、前記操舵角情報を補正する車両制御装置。