JP7180426B2 - 車両制御システム - Google Patents

Description

本発明は、車両制御システムに係り、特に、車両の車線変更の支援を行う車両制御システムに関する。

特許文献１には、分岐路においても車線区画線に基づく操舵支援を行うことを可能にした運転支援装置に関する技術が開示されている。この技術では、車両の進行方向の左右にそれぞれ存在する車線区画線を検出し、これら左右の車線区画線の曲率を算出する。そして、算出された左及び右の車線区画線の曲率のうち、進行方向として特定された進路の曲率との差が小さい曲率を有する車線区画線を車両が進行する車線の車線区画線として選択する。これにより、分岐路において適切に選択された車両の進行方向への車線区画線に基づいて操舵支援を行うことができるとしている。

特開２０１５－１９１４４５号公報

ところで、本線から分岐する分岐路には、分岐先の車線が複数存在するものがある。このような分岐路においては、分岐先の複数車線のうちの本線に対して最も外側となる分岐車線にのみ、本線から連続した外側区画線があることが一般的である。このため、このような分岐路に対して上記特許文献１の技術を適用すると、行先の分岐車線によっては、本線に対して最も外側となる分岐車線に一旦車線を変更した後、本線寄りの分岐車線へと車線変更を行うことが必要となる場合がある。このようなシステムの介入動作による車両の挙動は、ドライバの手動運転の場合と異なる経路を辿ることとなるため、ドライバの違和感や心理的な不安に繋がるおそれがある。

本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたもので、複数車線を有する分岐車線へと自動で車線変更する場合に、車線変更の回数を抑制してドライバの違和感を解消することができる車両制御システムを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、第１の発明は、車両に搭載された車両制御システムに適用される。システムは、経路生成部と、走行制御部と、を備えている。経路生成部は、本線から分岐車線への分岐始端から分岐終端までの分岐区間において、車両が本線から分岐車線へと車線を変更して目的地へと向かうための目標経路を生成する。走行制御部は、目標経路に追従するように車両を走行させる。ここで、分岐車線は、本線から最も離れた側の第一分岐車線と、第一分岐車線よりも本線に近い側の第二分岐車線と、を含んだ複数の分岐車線を含んで構成されている。そして、経路生成部は、本線から分岐車線の第二分岐車線へと進行して目的地へと向かう場合、分岐区間において本線と分岐車線とを区画する分岐区画線に基づいて、目標経路を生成するように構成されている。経路生成部は、第一目標経路生成処理と、第二目標経路生成処理とを含んでいる。第一目標経路生成処理では、本線における車線変更開始地点から分岐区画線を跨いだ後、分岐車線における車線変更終了地点へ到達する第一目標経路を生成する。また、第二目標経路生成処理では、車線変更終了地点から分岐区画線に沿って並行に走行する第二目標経路を生成する。経路生成部は、車線変更開始地点から車線変更終了地点までの所定距離が目標経路における制限車速に所定時間を乗じた距離以下となるように車線変更開始地点及び車線変更終了地点を設定する。経路生成部は、分岐始端を車線変更開始地点に設定する。そして、経路生成部は、所定距離が分岐区間よりも長い場合、分岐終端を車線変更終了地点に設定する。

第２の発明は、第１の発明において、更に以下の特徴を有する。
経路生成部は、分岐区画線から分岐車線の側に所定量をオフセットした位置を車線変更終了地点に設定する。

第３の発明は、第２の発明において、更に以下の特徴を有する。
第二分岐車線は、本線に最も近い側の分岐車線である。そして、所定量は、第二分岐車線の幅の１／２に設定されている。

第４の発明は、第１乃至第３の何れか１つの発明において、更に以下の特徴を有する。
所定距離は、所定の最小距離以上である。

第５の発明は、第１乃至第４の何れか１つの発明において、更に以下の特徴を有する。
経路生成部は、分岐終端を車線変更終了地点に設定した場合、第二目標経路生成処理を実施しないように構成されている。

第６の発明は、第１乃至第５の何れか１つの発明において、更に以下の特徴を有する。
第一目標経路生成処理は、車線変更終了地点において車両の進行方向が分岐区画線と並行になるように第一目標経路を生成する。

第７の発明は、第１乃至第６の何れか１つの発明において、更に以下の特徴を有する。
経路生成部は、本線の車線境界を区画する外側区画線を本線の車線幅分オフセットした仮想区画線を分岐区画線として用いるように構成されている。

第１の発明に係る車両制御システムによれば、本線から分岐車線の第二分岐車線へと車線を変更する場合に、本線と分岐車線とを隔てる分岐区画線に基づき目標経路が生成される。これにより、本線から第二分岐車線へと連続する区画線が存在しない場合であっても、本線から第二分岐車線へと車線変更する目標経路を生成することが可能となる。これにより、必ずしも本線から第一分岐車線への車線変更を必要としないため、車線変更の回数を抑制してドライバの違和感を解消することが可能となる。

また、第１の発明によれば、本線における車線変更開始地点から分岐車線における車線変更終了地点まで走行し、その後分岐区画線に沿って並行に走行する目標経路が生成される。このような目標経路によれば、分岐車線における第二分岐車線へとスムーズに近づくことが可能となる。
また、第１の発明によれば、制限車速を用いて所定距離の最大値を設定するため、車両の実車速を用いる場合よりも周辺車両の走行態様により適合させることが可能となる。
また、第１の発明によれば、本線から分岐車線への分岐始端が車線変更開始地点に設定される。これにより、分岐始端を通過してから速やかに車線変更を開始することが可能となる。
更に、第１の発明によれば、所定距離が分岐区間よりも長い場合、分岐終端が車線変更終了地点に設定される。これにより、分岐区間内において確実に車線変更を行うことが可能となる。

第２の発明によれば、分岐区画線を基準としてオフセット量が設定されるので、分岐車線の本線から離れた側の車線状況によらずに分岐車線における車線変更終了地点を的確に設定することが可能となる。

第３の発明によれば、分岐車線における第二分岐車線へとスムーズに車線変更を行うことができるので、車線変更の際の挙動を安定させることが可能となる。

第４の発明によれば、車線変更開始地点から車線変更終了地点までの所定距離を所定の最小距離以上に設定することができるので、急激な車線変更を抑制して挙動を安定させることが可能となる。

第５の発明によれば、第二目標経路生成処理をし得ない場合であっても、本線から分岐車線の第二分岐車線への車線変更を実現することが可能となる。

第６の発明によれば、車線変更終了地点から分岐車線における第二分岐車線へと滑らかに移行することが可能となる。

第７の発明によれば、本線の外側区画線を車線幅分だけオフセットした仮想区画線が当該区画線として用いられる。これにより、分岐区画線に相当する車線が引かれていない場合であっても、分岐区画線を特定することが可能となる。

このように、本発明によれば、複数車線を有する分岐車線を走行する場合に、車線変更の回数を抑制してドライバの違和感を解消することができる車両制御システムを提供することが可能となる。

実施の形態１に係る車両制御システムによる車線変更制御を説明するための概念図である。 比較例の車線変更制御を説明するための概念図である。 実施の形態１の車両制御システムの構成例を示すブロック図である。 実施の形態１の車両ＥＣＵが備える経路生成部の機能ブロックの構成を示すブロック図である。 車線変更開始地点を設定する処理を説明するための図である。 車線変更終了地点を設定する処理を説明するための図である。 最大距離が分岐区間長よりも大きい場合の所定距離の設定方法について説明するための図である。 ３次多項式を用いて第一目標経路を生成する処理を説明するための図である。 第二目標経路を生成する処理を説明するための図である。 実施の形態１において実行される車線変更制御のルーチンを示すフローチャートである。 分岐区画線を特定する方法の変形例を説明するための図である。

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やステップ等は、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．実施の形態１．
１－１．車両制御システムによる車線変更制御の概要
図１は、実施の形態１に係る車両制御システムによる車線変更制御を説明するための概念図である。また、図２は、比較例の車線変更制御を説明するための概念図である。車両制御システムは車両に搭載されるものであり、自動運転によって分岐路での車線変更を行う車線変更制御を実施する。

以下の説明では、車両制御システムが搭載された車両を「車両Ｍ１」と表記する。また、車線変更前の車両Ｍ１が走行している車線を「本線Ｌ１」と表記し、本線から分岐した車線を「分岐車線Ｌ２」と表記する。また、分岐車線が複数車線を有する場合において、本線Ｌ１から最も離れた側に位置する分岐車線Ｌ２を「第一分岐車線Ｌ２１」と表記し、第一分岐車線Ｌ２１よりも本線の側に位置する分岐車線Ｌ２を「第二分岐車線Ｌ２２」と表記する。なお、以下の説明では、第二分岐車線Ｌ２２が単一の車線で構成される場合を例示するが、第二分岐車線Ｌ２２は、複数の車線を含んで構成されていてもよい。

また、以下の説明では、本線Ｌ１から分岐車線Ｌ２への分岐開始地点を「分岐始端」と表記し、本線から分岐車線への分岐終了地点を「分岐終端」と表記する。さらに、分岐始端から分岐終端までの車線区間を「分岐区間」と表記し、分岐区間において本線と分岐車線とを区画する境界線を「分岐区画線ＰＬ」と表記する。なお、ここでの分岐区画線ＰＬは、実際の路面に記された白線等の区画線に限らず、本線と分岐車線とを区画する仮想的な区画線も含む。

車両Ｍ１が目的地へ向かう経路が、本線Ｌ１から第二分岐車線Ｌ２２へと車線変更を行う経路である場合を考える。図２に示すように、第二分岐車線Ｌ２２と第一分岐車線Ｌ２１とを区画する車線区画線は、分岐車線の途中から存在することが一般的である。この場合、本線から第二分岐車線Ｌ２２に連続した区画線が存在しないため、本線Ｌ１から車両Ｍ１の進行方向左側の車線境界を区画する外側区画線に沿って走行したとしても、第二分岐車線Ｌ２２に到達することができない。

そこで、例えば図２に示す比較例では、先ず車両Ｍ１の進行方向左側の区画線に沿って分岐車線Ｌ２へ進入するように目標経路を設定する。そして、その後、第二分岐車線Ｌ２２と第一分岐車線Ｌ２１とを区画する車線区画線を認識した後に、第一分岐車線Ｌ２１から第二分岐車線Ｌ２２へと車線変更するように目標経路を設定する。このような目標経路に追従するように車両Ｍ１を走行させることにより、本線Ｌ１から第二分岐車線Ｌ２２へと車線変更を行うことができる。

しかしながら、上記の比較例による車線変更制御には、以下の課題がある。それは、ドライバが手動運転によって車線変更を行う場合よりも、車線変更の回数が増えてしまうことである。このことは、ドライバの違和感や心理的不安に繋がる。

そこで、本実施の形態に係る車両制御システムは、車両Ｍ１が目的地へ向かう経路が、本線Ｌ１から第二分岐車線Ｌ２２へと車線変更を行い進行する経路である場合、分岐区画線ＰＬに基づいて目標経路を生成する。以下、図１を参照して更に詳しく説明する。

図１に示す車線変更制御の例では、本線Ｌ１から分岐車線Ｌ２への車線変更を開始する地点を「車線変更開始地点Ｐ１」と表記し、当該車線変更が終了する地点を「車線変更終了地点Ｐ２」と表記する。図１に示す車線変更制御の例では、車線変更開始地点Ｐ１を分岐始端に設定し、車線変更開始地点Ｐ１から所定距離だけ進行し且つ分岐区画線ＰＬから分岐車線の側へ所定量だけオフセットした地点を車線変更終了地点Ｐ２に設定している。ここでの所定距離は、例えば、分岐車線の制限車速に所定時間（例えば９秒）を乗じた距離に設定することができる。また、ここでの所定量は、例えば、第二分岐車線Ｌ２２の車線幅の１／２の長さに設定することができる。

車線変更開始地点Ｐ１から車線変更終了地点Ｐ２へと進行する目標経路は、「第一目標経路」と呼ばれる。第一目標経路は、例えば、分岐区画線ＰＬを基準とした３次多項式によって設定することができる。この際、第一目標経路は、車線変更開始地点Ｐ１及び車線変更終了地点Ｐ２において車両Ｍ１が分岐区画線ＰＬと並行な方向を向くように設定されることが好ましい。なお、第一目標経路の設定方法については詳細を後述する。

車線変更終了地点Ｐ２から分岐終端へと進行する目標経路は、「第二目標経路」と呼ばれる。第二目標経路は、車線変更終了地点Ｐ２から分岐区画線ＰＬに沿って並行に進行する経路が設定される。分岐終端以降は、第二分岐車線Ｌ２２の区画線に沿って走行するように目標経路が設定される。

このような車線変更制御によれば、比較例の制御に比べて車線変更の回数を減らすことができる。これにより、ドライバの違和感や心理的不安が抑制される。

１－２．車両制御システムの構成例
次に、上述した車線変更制御を実行する車両制御システムの構成例について説明する。図３は、実施の形態１の車両制御システムの構成例を示すブロック図である。図３に示す車両制御システム１００は、車両Ｍ１に搭載される。車両Ｍ１としては、内燃機関を動力源とする自動車、電動機を動力源とする電気自動車、および、内燃機関と電動機を備えるハイブリッド自動車が例示される。電動機は、二次電池、水素燃料電池、金属燃料電池、アルコール燃料電池などの電池により駆動される。

車両制御システム１００は、車両Ｍ１の自動運転を行うためのシステムである。車両制御システム１００は、自動運転制御用の電子制御ユニット（以下、「車両ＥＣＵ」とも表記する）３０を含んで構成されている。また、車両制御システム１００は、車両ＥＣＵ３０の入力側に接続されるカメラ１２、レーダ１４、ＨＭＩユニット１６、通信装置１８、ナビゲーション装置２０、及び車両状態検出センサ２２を含んで構成されている。さらに車両制御システム１００は、車両ＥＣＵ３０の出力側に接続される走行装置用の電子制御ユニット（以下、「走行装置ＥＣＵ」ともいう。）４０を含んで構成されている。

カメラ１２は、例えば車両Ｍ１の前方の画像を撮像する前方カメラや、車両Ｍ１の左右後方の画像を撮像する左後方カメラ及び右後方カメラのように、車両Ｍ１の周辺情報を取得する情報取得手段として機能するものである。カメラ１２によって撮像された画像は、随時車両ＥＣＵ３０に画像データとして送信され、車両ＥＣＵ３０において各画像データに対して画像処理される。カメラ１２で取得される周辺情報は、例えば車両Ｍ１の周辺を走行する周辺車両の位置情報や白線等の区画線情報、信号情報等の道路情報である。

レーダ１４は、例えばレーザレーダやミリ波レーダ等であって、車両Ｍ１の周辺情報を取得する情報取得手段として機能するものである。レーダ１４は、車両Ｍ１の前方及び後方にそれぞれレーザ波等を送出し、その反射波を受信することで車両Ｍ１の周辺情報を取得する。レーダ１４で取得される周辺情報は、例えば周辺車両の有無情報や周辺車両までの距離、角度（すなわち、相対位置）や速度（相対速度）情報、電柱や建物等の位置情報等である。レーダ１４により検出された各情報は、随時車両ＥＣＵ３０に送信される。

ＨＭＩユニット１６は、車両Ｍ１のドライバに情報を提供し、また、ドライバから情報を受け付けるためのインタフェースである。例えば、ＨＭＩユニット１６は、入力装置、表示装置、及びスピーカを備えている。入力装置としては、タッチパネル、キーボード、スイッチ、ボタンが例示される。ドライバは、入力装置を用いて、目的地等の情報をＨＭＩユニット１６に入力することができる。ドライバから入力された各情報は、随時車両ＥＣＵ３０に送信される。

通信装置１８は、道路上に設けられた路側機から車両Ｍ１に設けられたアンテナを介して周辺情報を受信する情報取得手段として機能するものである。路側機は、例えば渋滞情報、車線別の交通情報、一時停止等の規制情報、死角位置の交通状況の情報等を送信するビーコン装置である。また、通信装置１８は、車両Ｍ１の周辺の周辺車両とアンテナを介して直接、或いは中継機（図示略）を経由して通信する情報取得手段としても機能する。ここで取得される周辺情報としては、例えば周辺車両の位置情報や速度情報などが例示される。通信装置１８において受信された各情報は、随時車両ＥＣＵ３０に送信される。

ナビゲーション装置２０は、ＧＰＳ衛星からアンテナを介して車両Ｍ１の現在位置を検出し、またＧＰＳ、速度センサ及びジャイロスコープ等を用いて、車両Ｍ１の走行速度の検出や目的地への経路案内等を行うものである。ナビゲーション装置２０には、詳細な道路情報を含んだ地図データが内蔵されている。この地図データには、例えば道路の形状、車線数、分岐、車線幅の情報等が含まれている。ナビゲーション装置２０で取得された現在位置の情報や道路情報等は、随時車両ＥＣＵ３０に送信される。

車両状態検出センサ２２は、車両Ｍ１の走行状態を検出する。車両状態検出センサ２２としては、車速センサ、横加速度センサ、ヨーレートセンサなどが例示される。車両状態検出センサ２２で検出された情報は、随時車両ＥＣＵ３０に送信される。

車両ＥＣＵ３０は、車両制御システム１００の制御部に相当する。典型的に、車両ＥＣＵ３０は、プロセッサ、メモリ、および、入出力インタフェースを備えるマイクロコンピュータである。車両ＥＣＵ３０は、車両Ｍ１を目的地へと自動で走行させる自動運転を行う。車両ＥＣＵ３０は、車両Ｍ１の自動運転を行うための機能ブロックとして、経路生成部３２と、走行制御部３４とを含んでいる。経路生成部３２は、入出力インタフェースを介して各種情報取得手段から目標経路の生成に必要な情報を受け取る。そして、経路生成部３２は、受け取った情報に基づいて、目的地へ車両Ｍ１を移動させるための目標経路を生成する。走行制御部３４は、車両Ｍ１が生成された目標経路を追従して走行するように、走行装置ＥＣＵ４０に情報を出力する。

走行装置ＥＣＵ４０は、車両ＥＣＵ３０と同様の構成を有するマイクロコンピュータである。走行装置ＥＣＵ４０は、複数のＥＣＵから構成される。これらのＥＣＵは、車両ＥＣＵ３０から入力される各種の情報に従って、車両Ｍ１を自動で走行させるための各種の走行装置（図示しない）をそれぞれ制御する。これらの走行装置は、走行駆動力出力装置、ステアリング装置およびブレーキ装置を含んでいる。走行駆動力出力装置は、走行駆動力を発生させる動力源である。ステアリング装置は、車輪を転舵する。ブレーキ装置は、制動力を発生させる。

なお、車両ＥＣＵ３０が行う自動運転には、目標経路の生成を除き公知の技術が適用される。そのため、自動運転に関連した車両ＥＣＵ３０の機能の説明については上記の記載に留める。本実施の形態の特徴である目標経路の生成に関連する機能の説明については、詳細を後述する。

１－３．車両ＥＣＵの機能の説明
実施の形態１の車両ＥＣＵ３０では、本線Ｌ１から分岐車線Ｌ２へと車線変更を行う車線変更制御において、車両Ｍ１の目標経路を生成する目標経路生成処理が実施される。目標経路生成処理は、車両ＥＣＵ３０の経路生成部３２において実施される。図４は、実施の形態１の車両ＥＣＵが備える経路生成部の機能ブロックの構成を示すブロック図である。この図に示すように、車両ＥＣＵ３０の経路生成部３２は、車線変更制御において目標経路を生成するための機能ブロックとして、車線変更開始地点設定処理部３２２と、車線変更終了地点設定処理部３２４と、第一目標経路生成処理部３２６と、第二目標経路生成処理部３２８と、を含んでいる。

車線変更開始地点設定処理部３２２は、車線変更開始地点Ｐ１を設定するための機能ブロックである。図５は、車線変更開始地点を設定する処理を説明するための図である。具体的には、車線変更開始地点設定処理部３２２には、ナビゲーション装置２０に内蔵された地図データから特定された分岐始端の位置、詳細な道路情報や分岐区画線ＰＬ、車両Ｍ１の現在位置等の情報が入力される。そして、車線変更開始地点設定処理部３２２は、入力された情報に基づいて、車両進行方向の位置が分岐始端となり且つ車幅方向の分岐区画線ＰＬからの距離Ｗｓが本線Ｌ１の車線幅Ｗ１の中央となる地点（つまりＷｓ＝Ｗ１／２となる地点）を車線変更開始地点Ｐ１に設定する。

なお、車線変更開始地点Ｐ１の車両進行方向の位置は、分岐始端に設定する場合に限られない。すなわち、車線変更開始地点Ｐ１は、分岐始端から分岐終端までの分岐区間の間の任意の地点に設定することができる。

車線変更終了地点設定処理部３２４は、車線変更終了地点Ｐ２を設定するための機能ブロックである。図６は、車線変更終了地点を設定する処理を説明するための図である。具体的には、車線変更終了地点設定処理部３２４には、ナビゲーション装置２０に内蔵された地図データから特定された分岐始端及び分岐終端の位置、詳細な道路情報や分岐区画線ＰＬ、車両Ｍ１の現在位置等の情報が入力される。車線変更開始地点設定処理部３２２によって設定された車線変更開始地点Ｐ１も車線変更終了地点設定処理部３２４に入力される。そして、車線変更終了地点設定処理部３２４は、入力された情報に基づいて、車両進行方向の位置が車線変更開始地点Ｐ１から所定距離ｌとなり且つ車幅方向の位置が分岐区画線ＰＬから分岐車線Ｌ２の側に所定のオフセット量Ｗｅだけオフセットした地点を車線変更終了地点Ｐ２に設定する。

ここでの所定距離ｌは、例えば分岐車線Ｌ２の制限車速に所定時間（例えば９秒）を乗じた距離を最大距離Ｄｍａｘ（上限）として、最大距離Ｄｍａｘ以下の任意の値、好ましくは最大距離Ｄｍａｘに設定することができる。このように、所定距離ｌに上限を設けることによって、車線変更に長時間を要することによるドライバの違和感を防止することができる。また、分岐車線Ｌ２の制限車速を用いた上限値を設定することにより、車両Ｍ１の現在速度を用いる場合よりも周辺車両の走行態様に対して、より適合させることが可能となる。

なお、最大距離Ｄｍａｘは、制限車速を用いる態様の他、車線変更制御中の目標速度に所定時間を乗じた距離や、車両Ｍ１の現在速度に所定時間を乗じた距離、固定距離閾値を用いることとしてもよい。

また、ここでのオフセット量Ｗｅは、車両Ｍ１が分岐区画線ＰＬを跨いで分岐車線Ｌ２の側に完全に含まれるオフセット量であればよい。好ましくは、オフセット量Ｗｅは、例えば車両Ｍ１の行先である第二分岐車線Ｌ２２の車線幅Ｗ２の１／２の長さに設定することができる。このようなオフセット量Ｗｅの設定によれば、第二分岐車線Ｌ２２が最も本線Ｌ１の側の車線である場合に、車線変更終了地点Ｐ２から最も本線Ｌ１の側の分岐車線である第二分岐車線Ｌ２２へと滑らかに移動することができる。

所定距離ｌは下限となる最小距離以上となるように更に制限を加えてもよい。このような最小距離は、急激な車線変更を防止するための制限であって、この目的を達成し得る範囲において任意の距離に設定することができる。

なお、本線Ｌ１と分岐車線Ｌ２の形状によっては、最大距離Ｄｍａｘが分岐区間長よりも大きくなることも考えられる。図７は、最大距離Ｄｍａｘが分岐区間長よりも大きい場合の所定距離ｌの設定方法について説明するための図である。この図に示すように、最大距離Ｄｍａｘが分岐区間よりも大きい場合、例えば、所定距離ｌを分岐区間長に設定することができる。このような所定距離ｌの設定によれば、車線変更終了地点Ｐ２が分岐区間を超えた地点に設定されることを防ぐことができる。

第一目標経路生成処理部３２６は、車線変更開始地点Ｐ１から分岐区画線ＰＬを跨いで車線変更終了地点Ｐ２へと車両Ｍ１を滑らかに走行させるための第一目標経路を生成するための機能ブロックである。具体的には、第一目標経路生成処理部３２６には、車線変更開始地点設定処理部３２２によって設定された車線変更開始地点Ｐ１、車線変更終了地点設定処理部３２４によって設定された車線変更終了地点Ｐ２、及び分岐区画線ＰＬが入力される。第一目標経路生成処理部３２６は、以下に示す拘束条件を設定した３次多項式によって算出することができる。

図８は、３次多項式を用いて第一目標経路を生成する処理を説明するための図である。この図に示すように、先ず、車線変更開始地点Ｐ１、車線変更終了地点Ｐ２、及び分岐区画線ＰＬの座標を設定する。なお、この座標系では、車両Ｍ１の進行方向を＋ｘ方向とし、車両Ｍ１の右側から左側へと向かう車幅方向を＋ｙ方向としている。そして、分岐区画線ＰＬをｘ軸に沿った線としている。これにより、車線変更開始地点Ｐ１の座標は（０，－Ｗｓ）に設定され、車線変更終了地点Ｐ２の座標は（ｌ，Ｗｅ）に設定される。

なお、車線変更開始地点Ｐ１及び車線変更終了地点Ｐ２では、車両Ｍ１が分岐区画線ＰＬに並行な方向（つまり＋ｘ方向）を向いていることが好ましい。そこで、次式（１）に示す３次多項式には、式（２）に示す拘束条件を設定する。そして、式（２）に示す拘束条件を満たす係数ａ_０,ａ_１,ａ_２,ａ_３を算出することとする。

第一目標経路生成処理部３２６は、式（１）を用いて各ｘに対応するｙを算出することにより、車線変更開始地点Ｐ１と車線変更終了地点Ｐ２とを結ぶ目標第一経路を生成する。

なお、第一目標経路生成処理部３２６において用いられる多項式は式（１）のものに限られない。すなわち、ここでの多項式は、例えば拘束条件を更に増やした５次多項式でもよい。

第二目標経路生成処理部３２８は、車線変更終了地点Ｐ２から分岐終端まで車両Ｍ１を滑らかに走行させるための第二目標経路を生成するための機能ブロックである。図９は、第二目標経路を生成する処理を説明するための図である。具体的には、第二目標経路生成処理部３２８には、車線変更終了地点設定処理部３２４によって設定された車線変更終了地点Ｐ２、及び分岐区画線ＰＬが入力される。第二目標経路生成処理部３２８は、車線変更終了地点Ｐ２から分岐区画線ＰＬに並行に分岐終端へと向かう経路を第二目標経路として生成する。

なお、分岐終端が車線変更終了地点Ｐ２に設定されている場合は、第二目標経路を生成することができない。そこで、分岐終端が車線変更終了地点Ｐ２に設定されている場合、第二目標経路生成処理部３２８は、第二目標経路を生成する処理を実施しないこととする。これにより、第一目標経路から第二分岐車線Ｌ２２へと車両Ｍ１を導くことができる。

１－４．車線変更制御の具体的処理
次に、フローチャートを参照して、上述した構成を備える実施の形態１の車両制御システムにおいて実行される車線変更制御の具体的処理について説明する。図１０は、実施の形態１において実行される車線変更制御のルーチンを示すフローチャートである。なお、図１０に示すルーチンは、車両Ｍ１が本線Ｌ１から分岐車線Ｌ２へと車線変更を行う際に、車両ＥＣＵ３０によって実行される。

図１０に示すルーチンが開始されると、先ず、ステップＳ１００の処理では、ナビゲーション装置２０で取得された現在位置の情報や道路情報、目的地情報等に基づいて、目的地へと向かう行先の目標車線が第二分岐車線Ｌ２２であるか否かが判定される。その結果、判定の成立が認められない場合、行先の目標車線が第一分岐車線Ｌ２１であると判断されて、次のステップＳ１０２の処理へと移行する。

本線Ｌ１における分岐車線Ｌ２の側の車線境界を区画する外側区画線は、本線Ｌ１から分岐車線Ｌ２の第一分岐車線Ｌ２１へと連続している。このため、ステップＳ１０２の処理では、この外側区画線に基づいて、本線Ｌ１から第一分岐車線Ｌ２１へと車線変更するための目標経路が生成される。ここでは、例えば、外側区画線から所定量（例えば第一分岐車線Ｌ２１の車線幅の１／２）だけオフセットした位置が目標経路として生成される。ステップＳ１０２の処理が完了すると、本ルーチンは終了される。

一方、上記Ｓ１００の処理において、判定の成立が認められた場合、次のステップＳ１０４の処理へと移行する。次のステップＳ１０４の処理では、車線変更開始地点設定処理部３２２において車線変更開始地点Ｐ１が設定される。ステップＳ１０４の処理が完了すると、処理は次のステップＳ１０６の処理に移行する。ステップＳ１０６では、車線変更終了地点設定処理部３２４において車線変更終了地点Ｐ２が設定される。

ステップＳ１０６の処理が完了すると、処理は次のステップＳ１０８の処理に移行する。ステップＳ１０８では、第一目標経路生成処理部３２６において、分岐区画線ＰＬに基づいて、第一目標経路が生成される。ステップＳ１０８の処理が完了すると、処理は次のステップＳ１１０の処理に移行する。ステップＳ１１０では、第二目標経路生成処理部３２８において、分岐区画線ＰＬに基づいて、第二目標経路が生成される。ステップＳ１１０の処理が完了すると、本ルーチンは終了される。

このような制御によれば、分岐先目標車線が第二分岐車線Ｌ２２である場合、車線変更の回数を抑えてドライバの違和感や心理的不安を抑制することが可能となる。

１－５．実施の形態１に係る車両制御システムの変形例
実施の形態１に係る車両制御システム１００は、以下のように変形した構成を適用することができる。

分岐区画線ＰＬの特定方法は、ナビゲーション装置２０の道路情報に記憶されている実際の路面に記された白線等の情報を用いる方法に限られない。図１１は、分岐区画線を特定する方法の変形例を説明するための図である。この図に示すように、本線Ｌ１の外側区画線を本線Ｌ１の車線幅Ｗ１だけオフセットした仮想区画線を分岐区画線ＰＬとして特定することとしてもよい。このような方法によれば、本線Ｌ１と分岐車線Ｌ２との間に実際の分岐区画線ＰＬが引かれていない場合であっても、仮想的な分岐区画線ＰＬを特定することが可能となる。

１２ カメラ
１４ レーダ
１６ ＨＭＩユニット
１８ 通信装置
２０ ナビゲーション装置
２２ 車両状態検出センサ
３０ 車両ＥＣＵ（Electronic Control Unit）
３２ 経路生成部
３４ 走行制御部
４０ 走行装置ＥＣＵ
１００ 車両制御システム
３２２ 車線変更開始地点設定処理部
３２４ 車線変更終了地点設定処理部
３２６ 第一目標経路生成処理部
３２８ 第二目標経路生成処理部

Claims (7)

1. 車両に搭載された車両制御システムであって、
   本線から分岐車線への分岐始端から分岐終端までの分岐区間において、前記車両が前記本線から前記分岐車線へと車線を変更して目的地へと向かうための目標経路を生成する経路生成部と、
   前記目標経路に追従するように前記車両を走行させる走行制御部と、を備え、
   前記分岐車線は、
   前記本線から最も離れた側の第一分岐車線と、
   前記第一分岐車線よりも前記本線に近い側の第二分岐車線と、を含んだ複数の分岐車線を含んで構成され、
   前記経路生成部は、
   前記本線から前記分岐車線の前記第二分岐車線へと進行して前記目的地へと向かう場合、前記分岐区間において前記本線と前記分岐車線とを区画する分岐区画線に基づいて、前記目標経路を生成するように構成され、
   前記経路生成部は、
   前記本線における車線変更開始地点から前記分岐区画線を跨いだ後、前記分岐車線における車線変更終了地点へ到達する第一目標経路を生成する第一目標経路生成処理と、
   前記車線変更終了地点から前記分岐区画線に沿って並行に走行する第二目標経路を生成する第二目標経路生成処理と、を含み、
   前記経路生成部は、前記車線変更開始地点から前記車線変更終了地点までの所定距離が前記目標経路における制限車速に所定時間を乗じた距離以下となるように前記車線変更開始地点及び前記車線変更終了地点を設定するように構成され、
   前記経路生成部は、前記分岐始端を前記車線変更開始地点に設定し、前記所定距離が前記分岐区間の長さよりも長い場合、前記分岐終端を前記車線変更終了地点に設定するように構成される
   ことを特徴とする車両制御システム。
2. 前記経路生成部は、前記分岐区画線から前記分岐車線の側に所定量をオフセットした位置を前記車線変更終了地点に設定することを特徴とする請求項１に記載の車両制御システム。
3. 前記第二分岐車線は、前記本線に最も近い側の分岐車線であり、
   前記所定量は、前記第二分岐車線の幅の１／２に設定されていることを特徴とする請求項２に記載の車両制御システム。
4. 前記所定距離は、所定の最小距離以上であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の車両制御システム。
5. 前記経路生成部は、前記分岐終端を前記車線変更終了地点に設定した場合、前記第二目標経路生成処理を実施しないように構成されていることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の車両制御システム。
6. 前記第一目標経路生成処理は、前記車線変更終了地点において前記車両の進行方向が前記分岐区画線と並行になるように前記第一目標経路を生成することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の車両制御システム。
7. 前記経路生成部は、前記本線の車線境界を区画する外側区画線を前記本線の車線幅分オフセットした仮想区画線を前記分岐区画線として用いるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の車両制御システム。

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