JP7270481B2 - 車両制御システム - Google Patents
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Description
本発明は、車両を自動運転する車両制御システムに関する。
車両の乗員に快適な移動を提供する従来の自動運転車両としては、例えば、特許文献１が知られている。この文献の要約書には、「搭乗者の車酔い状態に対応した運転制御を行うことにより、車両の搭乗者の車酔いを低減、防止して快適に乗車できる自動運転車両を提供する」ための解決手段として、「予め設定された走行計画に従って自動運転走行可能な自動運転車両１であって、車両の搭乗者の車酔い状態を検出し、その搭乗者の車酔い状態に応じて自動運転制御を実行する。これにより、車両の搭乗者の車酔いの低減、防止が行える。」との記載がある。すなわち、特許文献１では、搭乗者の車酔い状態に応じた自動運転により、乗員の車酔いを低減している。
車両の自動運転中は、乗員による車両運転が不要なため、運転席の乗員であっても車外前方を見ているとは限らず、読書や動画閲覧等の様々な活動を行っている可能性がある。このため、乗員の活動内容に応じて自動運転の制御態様を変更できれば、乗員の快適性を更に高めることができる。
しかしながら、特許文献１は、車酔い発生後の車酔い低減を目的としたものであるため、乗員が読書等をしている場合であっても、車酔いが発生しない限り自動運転の制御態様は一様であり、乗員の行動（動画閲覧、読書等）によっては、快適な自動運転とは言えない場合もあった。
そこで、本発明は、乗員の行動に応じて自動運転の制御態様を変更することで、乗員の行動に応じた快適性の高い自動運転を実現できる車両制御システムを提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明の車両制御性ステムは、車両を自動走行させるシステムであって、車両内情報に基づき乗員の位置情報及び行動情報を検出する乗員情報検出部と、該乗員情報検出部が検出した前記位置情報及び前記行動情報に基づき車両運動許容値を算出する許容値算出部と、該許容値算出部が算出した前記車両運動許容値に基づき走行予定の経路及び時間を含んだ軌道情報を生成する軌道生成部と、該軌道生成部で生成した前記軌道情報に応じて前記車両のアクチュエータに送る制御指令値を生成する自動走行制御部と、を備えるシステムとした。
本発明の自動運転システムによれば、乗員の行動に応じて自動運転の制御態様を変更することで、乗員の行動に応じた快適性の高い自動運転を実現することができる。
以下、本発明の実施例について、図面を用いて説明する。
本発明の実施例１に係る車両制御システムを、図１～図９を用いて説明する。
図１は、本実施例の車両制御システム１を搭載した車両２０を上方から見た全体構成図であり、ＦＬは左前輪、ＦＲは右前輪、ＲＬは左後輪、ＲＲは右後輪である。
この車両２０の前後左右には、外界を認識する車載センサ２２～２５が設置されている。これらの車載センサ２２～２５は、例えば１８０゜視野角を持った魚眼カメラであり、これらを車両２０の前後左右に設置することで、車両２０の周囲に存在する他車両、自転車、歩行者、障害物等との相対距離や相対速度を検出できる。これらの車載センサは、超音波センサ、ステレオカメラ、赤外線カメラに置換しても良く、また、周囲３６０゜をセンシング可能なレーザレーダを車両２０の天井に搭載することで、前後左右のセンサに代える構成としても良い。
また、車両２０内には、車両内を認識する車内センサ２１が設置されている。この車内センサ２１は、例えばカメラであり、車両２０に乗車している乗員の位置や行動を検出できる。カメラは例えば、車両２０のフロントガラスの裏側に乗員に向けて設置されている。この車内センサは、レーザレーダ、サーモグラフィカメラ、乗員に取り付けられたセンサ、座席に取り付けられたセンサに置換しても良い。
内部センサ３４は、車両２０の走行状態を検出する検出機器である。内部センサ３４は、車速センサ、加速度センサ、ジャイロセンサ等のセンサを含む。車速センサは車両２０の速度を検出する検出器である。車速センサとしては、例えば、各車輪ＦＬ～ＲＲまたは車輪と一体に回転するドライブシャフト等に対して設けられ、車輪の回転速度を検出する車輪速センサ３１ＦＬ～３１ＲＲが用いられる。加速度センサは、車両２０の加速度を検出する検出器である。加速度センサは、例えば、車両２０の前後加速度Ａｘを検出する前後加速度センサ、車両２０の横加速度Ａｙを検出する横加速度センサ、車両２０の上下加速度Ａｚを検出する上下加速度センサを含んでいる。ジャイロセンサは、車両２０の角速度を検出する検出器である。ジャイロセンサは、例えば、車両２０のヨーレイトＲｙ（車両上下方向を軸に回転する際の角速度）を検出するヨーレイトセンサ、車両２０のロールレイトＲｒ（車両前後方向を軸に回転する際の角速度）を検出するロールレイトセンサ、車両２０のピッチレイトＲｐ（車両横方向を軸に回転する際の角速度）を検出するピッチレイトセンサを含んでいる。
車両制御システム１は、車内センサ２１や車載センサ２２～２５等のセンサから信号が入力され、ブレーキ制御装置２６、駆動制御装置２７、操舵制御装置２８、サスペンション制御装置２９、車載通信装置４３、表示装置４４に指令信号を出力するものであり、自動運転を行うシステムである。
ここで、ブレーキ制御装置２６は、車両制御システム１の指令信号に基づきブレーキ機構３３を制御し、各輪のホイールシリンダ３６ＦＬ～３６ＲＲを通して制動力配分を調整するものである。駆動制御装置２７は、車両制御システム１の指令信号に基づき駆動機構４０を制御し、エンジンやモータ等の駆動用アクチュエータのトルク出力を調整するものである。操舵制御装置２８は、車両制御システム１の指令信号に基づき前輪操舵機構３０を制御し、車両２０の進行方向を制御するものである。サスペンション制御装置２９は、車両制御システム１の指令信号に基づきサスペンション機構３７（前輪のサスペンション機構の図示は省略）を制御し、車両２０の上下運動を制御するものである。
また、車載通信装置４３は、路車間または車車間の通信を行うものであるが、これに代え、記憶媒体（ＵＳＢメモリ、ＳＤカード、ＨＤＤ等）の記録再生装置から必要な情報を取得する構成としても良い。表示装置４４は、車両２０の走行計画や動画等を表示するものであり、乗員が直接操作できるようにタッチパネル式ディスプレイ等を用いることが望ましい。
図２は、車両制御システム１の要部を示すブロック図である。ここに示すように、車両制御システム１は、主に、乗員情報検出部１０、許容値算出部１１、軌道生成部１２、自動走行制御部１３を備えており、車内センサ２１等から取得した車両内情報と、車載センサ２２～２５等から取得した外界情報に基づいて、アクチュエータ２（具体的には、前輪操舵機構３０、ブレーキ機構３３、駆動機構４０等）への制御指令値を生成するものである。
この車両制御システム１は、実際には、ＣＰＵ等の演算装置、半導体メモリ等の主記憶装置、補助記憶装置、および、通信装置などのハードウェアを備えた計算機である。そして、補助記憶装置に記録されたデータベースを参照しながら、主記憶装置にロードされたプログラムを演算装置が実行することで、後述する各機能を実現するが、以下では、このような計算機分野での周知技術を適宜省略しながら説明する。なお、車両制御システム１は、必ずしも車両２０に搭載されている必要はなく、クラウド上で制御指令値を生成するものであってもよく、また、乗員個人のスマートフォンにインストールしたアプリケーションで制御指令値を生成するものであってもよい。
以下、本実施例の、乗員情報検出部１０、許容値算出部１１、軌道生成部１２、自動走行制御部１３を、順次詳細に説明する。
＜乗員情報検出部１０＞
乗員情報検出部１０は、カメラ等の車内センサ２１から取得した車両内情報に基づいて、乗員の乗車位置や行動、乗員の身体が向いている方向（乗員方向ＤＨ）等を推定し、車両制御システム１の記憶装置に記憶する。乗員行動の具体例として、睡眠、読書、動画閲覧等が挙げられる。
＜乗員情報検出部１０＞
乗員情報検出部１０は、カメラ等の車内センサ２１から取得した車両内情報に基づいて、乗員の乗車位置や行動、乗員の身体が向いている方向（乗員方向ＤＨ）等を推定し、車両制御システム１の記憶装置に記憶する。乗員行動の具体例として、睡眠、読書、動画閲覧等が挙げられる。
図３は、乗員情報検出部１０の要部を示すブロック図である。ここに示すように、乗員情報検出部１０は、視線情報推定部１０ａ、視認対象推定部１０ｂ、乗員方向推定部１０ｃを備えている。
視線情報推定部１０ａは、車内センサ２１から得られた車両内情報に基づいて、乗員の視線を検出または推定する。例えば、カメラにより乗員の眼球運動を追跡して、視線情報を推定してもよい。
視認対象推定部１０ｂは、視線情報推定部１０ａより出力される視線情報に基づいて、乗員の視認対象及び乗員の行動を検出または推定する。ここではまず、視線情報に基づいて、乗員の視認対象が車両外か車両内か判別する。
そして、乗員の視認対象が車両外と推定された場合には、視認対象を細かく分類せず、視認対象を車両外対象物とする。乗員行動に関しても細かく分類せず、車両外視認とする。
一方、乗員の視認対象が車両内と推定された場合であれば、視認対象および乗員行動の詳細な判別を行う。視認対象として、例えば、本、書類、ディスプレイ、会話相手などが挙げられる。視認対象の判別方法としては、乗員視線の先にある対象物をデータベースから推定する手法や学習モデル（画像情報を入力とした深層学習等）から推定する手法が挙げられる。同時に、乗員が視認対象を把持しているか否かも判定する。また、視線情報および視認対象情報に基づいて乗員行動を推定する。これは、直接乗員行動を推定する学習モデルから乗員行動を推定してもよい。
乗員方向推定部１０ｃは、車内センサ２１から得られた車両内情報に基づいて、乗員の身体がどちらの方向に向いているか（車両の進行方向ＤＣに対する相対的な乗員方向ＤＨ）を推定する。
＜許容値算出部１１＞
許容値算出部１１は、乗員情報検出部１０から取得した乗員情報（視認対象、乗員行動、乗員方向等）に基づいて、乗員に不快感を抱かせないために許容される車両運動制御値（以下、「車両運動許容値Ｃ」と称する）を決定する。この車両運動許容値Ｃは、具体的には、車両運動情報を表す物理量である前後加速度Ａｘ、横加速度Ａｙ、上下加速度Ａｚ、ヨーレイトＲｙ、ロールレイトＲｒ、ピッチレイトＲｐ等の夫々についての許容値である。
＜許容値算出部１１＞
許容値算出部１１は、乗員情報検出部１０から取得した乗員情報（視認対象、乗員行動、乗員方向等）に基づいて、乗員に不快感を抱かせないために許容される車両運動制御値（以下、「車両運動許容値Ｃ」と称する）を決定する。この車両運動許容値Ｃは、具体的には、車両運動情報を表す物理量である前後加速度Ａｘ、横加速度Ａｙ、上下加速度Ａｚ、ヨーレイトＲｙ、ロールレイトＲｒ、ピッチレイトＲｐ等の夫々についての許容値である。
例えば、図４に示すように、乗員の視認対象（図中では星印で表示）が車両外に存在する場合には、乗員の乗車位置が運転席であるか後部座席であるかによらず、車両運動許容値Ｃ１～Ｃｎを基準値Ｓ１～Ｓｎに設定する。基準値Ｓは、一般的に乗員が不快に感じる物理量の閾値であり、例えば前後加速度Ａｘであれば±０．２Ｇである。なお、図４に示すように、基準値Ｓは低速時には車速に比例して大きくなるが、所定の速度に達した以降は、一定となるように設定されている。
一方、図５に示すように、乗員の視認対象（星印）が車両内に存在する場合には、車両運動許容値Ｃを基準値Ｓより小さい抑制値Ｓ’とする。すなわち、基準値Ｓ１～Ｓｎよりも小さい抑制値Ｓ’１～Ｓ’ｎを車両運動許容値Ｃ１～Ｃｎに設定する。
例えば、視認対象の物体が乗員により把持されている場合、前後加速度Ａｘおよび上下加速度Ａｚが生じることで視線のブレが生じてしまい、違和感の発生や、乗員の車酔いを誘発する可能性がある。そこで、視認対象の物体が乗員により把持されている場合（例えば読書中）においては、車両の前後加速度許容値ＣＡｘ、上下加速度許容値ＣＡｚを、それぞれの基準値Ｓよりも小さい抑制値Ｓ’に変更する。
一方、視認対象の物体が乗員により把持されていない場合、すなわち車両内に配置されているディスプレイ等を視認している場合においては、視聴するコンテンツの種類に応じて車両運動許容値Ｃを変更する。例えば、動画視聴時用と静止画視聴時用の抑制値Ｓ’を別個に用意しておくことで、ニュース映像視聴時と比較して、スライドショー映像視聴時には、車両運動許容値Ｃをより小さくする。
また、図６に示すように、乗員の視認対象が車両内に存在する場合では、乗員方向ＤＨに基づいて車両運動許容値Ｃを変更する。視認対象や乗員行動が等しい場合においても、進行方向ＤＣと乗員方向ＤＨが略一致している時と比較し、進行方向ＤＣと乗員方向ＤＨが異なる場合における車両運動許容値Ｃをより小さいものとする。例えば、図６に示すように、車両運動許容値Ｃの一つである前後加速度許容値ＣＡｘと横加速度許容値ＣＡｙを、進行方向ＤＣと乗員方向ＤＨが等しい場合の基準値ＳＡｘ、ＳＡｙより小さい抑制値Ｓ’Ａｘ、Ｓ’Ａｙに設定する。
＜軌道生成部１２＞
軌道生成部１２は、車載センサ２２～２５から得られた外界情報（障害物情報等）と、車両運動許容値Ｃに基づいて、車両２０が走行する軌道を定義する軌道情報生成する。ここで軌道情報とは、図７に示すように、車両が走行する経路Ｌと、所定位置における車両の通過時間ｔを含んだ情報である。なお、軌道情報は、所定位置における通過時間情報で規定するのではなく、所定位置における車速情報を規定するものでも良い。また、経路Ｌとは、具体的には、目標ルート上に設定された目標縦位置と目標横位置の座標が一定間隔毎に規定されたものである。
＜軌道生成部１２＞
軌道生成部１２は、車載センサ２２～２５から得られた外界情報（障害物情報等）と、車両運動許容値Ｃに基づいて、車両２０が走行する軌道を定義する軌道情報生成する。ここで軌道情報とは、図７に示すように、車両が走行する経路Ｌと、所定位置における車両の通過時間ｔを含んだ情報である。なお、軌道情報は、所定位置における通過時間情報で規定するのではなく、所定位置における車速情報を規定するものでも良い。また、経路Ｌとは、具体的には、目標ルート上に設定された目標縦位置と目標横位置の座標が一定間隔毎に規定されたものである。
許容値算出部１１が算出した前後加速度許容値ＣＡｘが小さい場合、目標軌道における車両２０の目標走行速度を全体的に低くする。これにより、大きな加減速が発生することなく車両２０が走行することが可能となる。また、許容値算出部１１が算出した横加速度許容値ＣＡｙが小さい場合、目標軌道（目標経路）の曲率を小さくする。これにより、大きな横加速度Ａｙが発生することなく車両２０が走行することが可能となる。
同様に、許容値算出部１１が算出したヨーレイト許容値ＣＲｙが小さい場合、目標軌道（目標経路）の曲率を小さくする。これにより、急激なヨー運動を伴わずに車両２０が走行することが可能となる。
＜自動走行制御部１３＞
図８は、自動走行制御部１３の要部を示すブロック図である。ここに示すように、自動走行制御部１３は、制御目標値算出部１３ａと、指令値演算部１３ｂを備えている。
＜自動走行制御部１３＞
図８は、自動走行制御部１３の要部を示すブロック図である。ここに示すように、自動走行制御部１３は、制御目標値算出部１３ａと、指令値演算部１３ｂを備えている。
制御目標値算出部１３ａは、軌道生成部１２が生成した軌道情報（経路情報、時間情報）に基づいて制御目標値Ｔを算出する。具体的には、図９に示すように、所望の軌道に沿って自動運転するために必要な、車両２０の目標前後加速度ＴＡｘ、目標横加速度ＴＡｙ、目標上下加速度ＴＡｚ、目標ヨーレイトＴＲｙ、目標ロールレイトＴＲｒ、目標ピッチレイトＴＲｐを算出する。なお、軌道生成部１２での軌道生成時に車両運動許容値Ｃが考慮されていることから、制御目標値Ｔは車両運動許容値Ｃを超えることはない。
指令値演算部１３ｂは、制御目標値算出部１３ａより得られた制御目標値Ｔに基づいてブレーキ制御装置２６、駆動制御装置２７、操舵制御装置２８、サスペンション制御装置２９に出力する制御指令値を算出する。このため、指令値演算部１３ｂは、図８に示すように、操舵制御装置２８への制御指令値を演算する前輪操舵角演算部１３ｂ１、駆動制御装置２７への制御指令値を演算する駆動力演算部１３ｂ２、ブレーキ制御装置２６への制御指令値を演算する制動力演算部１３ｂ３、サスペンション制御装置２９への制御指令値を演算する減衰力演算部１３ｂ４やストローク量演算部１３ｂ５を備えている。
制御目標値算出部１３ａが算出した目標前後加速度ＴＡｘを実現するには、各輪の制動力と駆動力を調整する必要がある。そのため、駆動力演算部１３ｂ２では適切な駆動力指令値を演算し、制動力演算部１３ｂ３では適切な制動力指令値を演算する。
制御目標値算出部１３ａが算出した目標横加速度ＴＡｙを実現するには、前輪操舵角を調整する必要がある。そのため、前輪操舵角演算部１３ｂ１では適切な前輪操舵角指令値を演算し、前輪操舵機構３０を動作させて、タイヤに横力を発生させ所望の横運動を実現する。この際、タイヤに発生する横力は前輪操舵角演算部１３ｂ１で算出した操舵角に大きく依存するが、ブレーキ機構３３やサスペンション機構３７を同時に動作させることで横加速度の調整をより精緻に行うことができる。一般的にタイヤに発生する横力は操舵角、車両横滑り角、ヨーレイト、接地加重により決定される。例えば、制動力演算部１３ｂ３により各輪の制動力を変更させた場合、各輪にかかる荷重が上手く分配することができる。これにより、各輪で発生する横力が不均一になる車両２０の横運動を微調整することが可能である。また、減衰力演算部１３ｂ４、ストローク量演算部１３ｂ５により各輪の接地加重を調整することで、微調整を行うことが可能である。
制御目標値算出部１３ａが算出した目標上下加速度ＴＡｚを実現するには、減衰力、ストローク量を調整する必要がある。そのため、減衰力演算部１３ｂ４では適切な減衰力指令値を演算し、ストローク量演算部１３ｂ５では適切なストローク量指令値を演算する。また、駆動力演算部１３ｂ２、制動力演算部１３ｂ３より車両２０の前後加速度を調整することで、車両２０の前輪及び後輪にかかる荷重を分配でき、上下加速度Ａｚの調整を行うことも可能である。
制御目標値算出部１３ａが算出した目標ヨーレイトＴＲｙを実現するには、目標横加速度ＴＡｙ同様、前輪操舵角を調整する必要がある。また、ブレーキＤＹＣ（Direct Yaw Moment Control)に代表されるように、制動力演算部１３ｂ３により算出される各輪の制動力を調整することで、車両２０のヨー運動を調整することも可能である。
制御目標値算出部１３ａが算出した目標ロールレイトＴＲｒを実現するには、前輪操舵角演算部１３ｂ１より算出される前輪操舵角を調整する必要がある。また、減衰力演算部１３ｂ４、ストローク量演算部１３ｂ５により、左右輪の減衰力やストローク量を調整することで車両２０のロール運動を調整することも可能である。
制御目標値算出部１３ａが算出した目標ピッチレイトＴＲｐを実現するには、目標上下加速度ＴＡｚ同様、減衰力演算部１３ｂ４、ストローク量演算部１３ｂ５を調整し、車両前方と車両後方での沈み込みを調整する必要がある。また、駆動力演算部１３ｂ２、制動力演算部１３ｂ３より車両２０の前後加速度を調整することにより車両２０のピッチ運動を調整することが可能である。
なお、複数の制御目標値Ｔを同時に実現するには、指令値演算部１３ｂ内の各指令値演算部が相互に連携し、車両２０の３軸６自由度の運動を作り出せばよい。
自動走行制御部１３より算出された制御指令値がブレーキ制御装置２６、駆動制御装置２７、操舵制御装置２８、サスペンション制御装置２９に出力され所望の車両運動に基づいて自動運転が実現され、乗員の行動に適した走行が可能となる。
以上で説明した本実施例の自動運転システムによれば、乗員の視線や行動に応じて自動運転の車両運動許容値Ｃを変更することで、乗員の行動に応じた快適性の高い自動運転を実現することができる。
本発明の実施例２に係る車両制御システムを、図１０～１２を用いて説明する。なお、実施例１との共通点は重複説明を省略する。
図１０は、本実施例の車両制御システム１を搭載した車両２０の上方から見た全体構成図であり、実施例１の車両２０にインホイールモータ機構３５ＦＬ～３５ＲＲと、後輪操舵機構３２を追加したものである。
実施例１のブレーキ制御装置２６は、各輪のホイールシリンダ３６を通して制動力配分を調整していたが、本実施例のブレーキ制御装置２６は、インホイールモータ機構３５のモータを使用した回生ブレーキを用いて各輪の制動力配分を調整する。なお、回生ブレーキは、モータを発電機として作動させることで減速させ、その際に発電した電気を再利用することで省エネルギー化に貢献するものである。
また、実施例１の駆動制御装置２７は、車両制御システム１の指令信号に基づき駆動機構４０（エンジンやモータ）を制御していたが、本実施例の駆動制御装置２７は、車両制御システム１の指令信号に基づき各輪のインホイールモータ機構３５を制御する。
さらに、実施例１の操舵制御装置２８は、車両制御システム１の指令信号に基づき前輪操舵機構３０を制御するものであったが、本実施例の操舵制御装置２８は、車両制御システム１の指令信号に基づき前輪操舵機構３０、後輪操舵機構３２を制御し、車両２０の進行方向を制御する。なお、前輪操舵機構３０及び後輪操舵機構３２は左右輪の操舵角を独立に制御することも可能である。
実施例１と同様、本実施例においても、許容値算出部１１から出力された車両運動許容値Ｃに基づいて軌道を生成するが、本実施例では、インホイールモータ機構３５と後輪操舵機構３２が付加されたことにより生成可能な軌道がより多様化する。具体的には、後輪を前輪と同方向に操舵（同相制御）することで、車両２０はヨー運動を伴わずに横運動を行うことができる。例えば、車線変更においては、車両２０の姿勢角を維持したまま車線を変更できる。これにより、車両運動許容値Ｃの一つである横加速度の許容値が小さい場合においても、容易に軌道を生成することが可能となる。
また、各輪を独立に駆動、操舵することで車両２０はその場で回転することが可能となる。この際、各輪は双方向に駆動可能であることが前提である。これにより、曲率が連続的に変化する軌道を必ずしも生成する必要がない。例えば、図７に示した滑らかな経路Ｌだけではなく、図１１に示すような、地点Ｐにおいてその場で回転し、進行方向を略直角に変更する経路Ｌ１も生成可能となる。
図１２は、本実施例の自動走行制御部１３の要部を示すブロック図である。ここに示すように、自動走行制御部１３は、制御目標値算出部１３ａ、指令値演算部１３ｂを備えている。
本実施例の制御目標値算出部１３ａは、実施例１と同等である。一方、本実施例の指令値演算部１３ｂは、実施例１の図８で示した構成に、操舵制御装置２８への制御指令値を演算する後輪操舵角演算部１３ｂ６が追加されている。
目標前後加速度ＴＡｘを調整するには、各輪の制動力と駆動力を調整する必要がある。インホイールモータ機構３５を搭載した本実施例の指令値演算部１３ｂでは、駆動力演算部１３ｂ２と制動力演算部１３ｂ３を一つの指令値演算部として取り扱うことも可能となる。
目標横加速度ＴＡｙを調整するには、前輪操舵角および後輪操舵角を調整する必要がある。インホイールモータ機構３５を搭載した本実施例の指令値演算部１３ｂでは、減衰力演算部１３ｂ４、ストローク量演算部１３ｂ５により各輪の接地加重を調整することで、横加速度の微調整を行うことが可能である。
実施例１と同様、目標上下加速度ＴＡｚを調整するには、減衰力演算部１３ｂ４、ストローク量演算部１３ｂ５を調整する必要がある。
また駆動力演算部１３ｂ２、制動力演算部１３ｂ３より車両２０の前後加速度を調整することで、車両２０の前輪及び後輪にかかる荷重を分配でき、上下加速度の調整を行うことも可能である。
制御目標値の一つである目標ヨーレイトＴＲｙを調整するには、目標横加速度ＴＡｙ同様、前輪操舵角演算部１３ｂ１および後輪操舵角演算部１３ｂ６を調整する必要がある。
制御目標値の一つである目標ロールレイトＲｒを調整するには、前輪操舵角演算部１３ｂ１および後輪操舵角演算部１３ｂ６より算出される前輪操舵角を調整する必要がある。
また減衰力演算部１３ｂ４、ストローク量演算部１３ｂ５により、左右輪の減衰力やストローク量を調整することで車両２０のロール運動を調整することも可能である。
制御目標値の一つである目標ピッチレイトＴＲｐを調整するには、目標上下加速度ＴＡｚ同様、減衰力演算部１３ｂ４、ストローク量演算部１３ｂ５を調整し、車両前方と車両後方での沈み込みを調整する必要がある。
また駆動力演算部１３ｂ２、制動力演算部１３ｂ３より車両２０の前後加速度を調整することにより車両２０のピッチ運動を調整することが可能である。
以上で説明したように、インホイールモータ機構や後輪操舵機構を付加した、本実施例の自動運転システムによっても、乗員の視線や行動に応じて自動運転の車両運動許容値Ｃを変更することで、乗員の行動に応じた快適性の高い自動運転を実現することができる。
本発明の実施例３に係る車両制御システム１を、図１３～１５を用いて説明する。なお、実施例２との共通点は重複説明を省略する。
図１３は、本実施例の車両制御システム１の要部を示すブロック図である。ここに示すように、本実施例の車両制御システム１は、実施例２の車両制御システム１に、基準ヨーレイト算出部１４と、車両運動制御値算出部１５を追加したものである。
図１４は、基準ヨーレイト算出部１４の要部を示すブロック図である。ここに示すように、基準ヨーレイト算出部１４は、視認映像検出・取得部１４ａと、基準ヨーレイト演算部１４ｂを備えている。
視認映像検出・取得部１４ａでは、車内センサ２１が取得した車両内情報に基づいて、車両内で流れている動画の移動方向を検出・取得する。
基準ヨーレイト演算部１４ｂでは、視認映像検出・取得部から出力された映像情報に基づいて基準ヨーレイトを算出する。具体的には、映像の移動方向により、視線情報としてどのようなヨー運動を知覚するか等算出する。
映像の移動方向は、車内センサ２１の上方からリアルタイムに取得する場合と視認対象映像が事前に分かっていることから移動方向を事前取得する場合がある。車両２０に備え付けのデータベースから映画などの動画を選択したい場合、クラウドから娯楽用コンテンツの動画をダウンロードした場合などは事前に映像の移動方向を取得することができる。
図１５は、本実施例に係る車両運動制御値算出部１５の要部を示すブロック図である。ここに示すように、車両運動制御値算出部１５は、車両運動制御値演算部１５ａ、ヨーレイト差分演算部１５ｂ、車両ヨーレイト取得部１５ｃを備えている。
車両ヨーレイト取得部１５ｃでは、内部センサ３４、特にジャイロセンサから得られた車両運動情報を取得し、車両ヨーレイトを取得する。この際、ローパスフィルタ等のフィルタを用いることで車両運動情報の値を処理しても良い。
ヨーレイト差分演算部１５ｂでは、車両ヨーレイト取得部１５ｃより出力された車両ヨーレイトと基準ヨーレイト算出部１４より出力された基準ヨーレイトの差分を演算する。
車両運動制御値演算部１５ａでは、乗員情報検出部１０より出力された乗員の乗車位置とヨーレイト差分演算部より出力されたヨーレイト差分値に基づいて車両運動制御値を演算する。この際、ヨーレイト差分値が小さくなるよう車両運動を調整することが好ましい。
以上で説明したように、本実施例の車両制御システム１によれば、実施例１や実施例２のように車両運動許容値Ｃのみを決定するのではなく、視聴映像の移動方向に乗員の車酔い防止のみならず、映像と運動が連動することにより車両内での臨場感を提供できる。
本発明の実施例４に係る車両制御システム１を、図１６～１８を用いて説明する。なお、上記した実施例との共通点は重複説明を省略する。
図１６は、本実施例の車両制御システム１を搭載した車両２０の上方から見た全体構成図である。図１に示した実施例１の車両構成に加え、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信部５０、地図データベース５１を備えている。
地図データベース５１は、地図情報を備えたデータベースである。地図データベース５１は、例えば、車両２０に搭載されたＨＤＤ内に形成している。地図データベース５１は地図情報を変更することなく所有している場合と、逐次クラウドから地図情報をダウンロードしてくる二つのケースが存在する。地図情報には、例えば、道路の位置情報、道路形状の情報（例えばカーブ、直線部の種別、車線数、カーブの曲率等）、交差点および分岐点の位置情報が含まれる。
さらに、ＧＰＳ情報、建物などの静止物の位置情報とマッチング、ＳＬＡＭ（Simultaneous Localization and Mapping）等の技術より自車の自己位置推定を行う。
図１７は、本実施例に係る車両制御システム１の要部をブロック図である。実施例１に入力情報として地図データベース５１からの地図情報を追加したものである。
図１８は、本実施例に係る軌道生成部１２の要部を示すブロック図である。ここに示すように、軌道生成部１２は、地図情報取得部１２ａ、軌道情報生成部１２ｂを備えている。
地図情報取得部１２ａでは、車載センサ２２～２５で得られた地図情報（例えば点群データにより生成される地図情報）を補完するため、地図データベースから必要な情報を取得する。例えば、渋滞時においては周辺車両が多いことから（死角になる領域が増加する）長い距離の地図を車載センサ２２～２５で作成することが困難であることから地図情報取得部１２ａの役割が重要となる。
軌道情報生成部１２ｂでは、地図情報取得部１２ａから出力される地図情報と車両運動許容値Ｃに基づいて軌道が算出される。広範囲で精密な地図情報を用いることによって、車両２０が車両運動許容値Ｃ内で走行することが可能となる。
軌道が生成された後のシステム動作は、実施例１と同様である。
本発明の実施例５に係る車両制御システム１を、図１９を用いて説明する。なお、上記した実施例との共通点は重複説明を省略する。
本実施例の車両制御システム１の大まかな構成は、実施例１と同様であるが、図１９に示すように、乗員情報検出部１０と許容値算出部１１の構成が異なる。すなわち、乗員情報検出部１０は、乗員位置情報検出部１０ｄ、乗員行動情報検出部１０ｅ、個人特定部１０ｆを備えている。
乗員位置情報検出部１０ｄは、入力される車両内情報に基づいて乗員の位置および乗員方向を検出する。
乗員行動情報検出部１０ｅは、入力される車両内情報に基づいて乗員の行動や視認対象を検出、推定する。
個人特定部１０ｆは、入力される車両内情報から乗員が誰であるかを特定し、特定した乗員個人の好みに合った車両運動情報を取得する。個人の特定方法として、カメラによる顔認証、静脈認証などに代表される生体情報による特定方法、乗員のスマートフォンと連携した認証、ユーザによる個人情報の入力等が挙げられる。
個人が特定された後、データベースから個人が好む車両運動を分析し、個人情報として出力する。またデータベースから好みを検出するのではなく、システムが学習して個人情報を形成、乗員自身に好みを入力してもらう手法を用いてもよい。
許容値算出部１１では、乗員位置情報検出部１０ｄより出力された乗員位置情報および乗員方向情報、乗員行動情報検出部１０ｅより出力された乗員行動および視認対象、個人特定部１０ｆより出力された個人情報に基づいて許容値Ｃを演算する。これにより、より個人にあった軌道が車両制御システムから生成され、個々人が快適に車両内で行動を行うことができる。
なお、本発明は上記した各実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも全ての構成を備えるに限定させるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成について、他の構成の追加、削除、置換をすることが可能である。
１ 車両制御システム
１０ 乗員情報検出部
１０ａ 視線情報推定部
１０ｂ 視認対象推定部
１０ｃ 乗員方向推定部
１０ｄ 乗員位置情報検出部
１０ｅ 乗員行動情報検出部
１０ｆ 個人特定部
１１ 許容値検出部
１２ 軌道生成部
１２ａ 地図情報取得部
１２ｂ 軌道情報生成部
１３ 自動走行制御部
１３ａ 制御目標値算出部
１３ｂ 指令値演算部
１３ｂ１ 前輪操舵角演算部
１３ｂ２ 駆動力演算部
１３ｂ３ 制動力演算部
１３ｂ４ 減推力演算部
１３ｂ５ ストローク量演算部
１３ｂ６ 後輪操舵角演算部
１４ 基準ヨーレイト算出部
１４ａ 視認映像検出・取得部
１４ｂ 基準ヨーレイト演算部
１５ 車両運動制御値算出部
１５ａ 車両運動制御値演算部
１５ｂ ヨーレイト差分演算部
１５ｃ 車両ヨーレイト取得部
２０ 車両
２１ 車内センサ
２２～２５ 車載センサ
２６ ブレーキ制御装置
２７ 駆動制御装置
２８ 操舵制御装置
２９ サスペンション制御装置
３０ 前輪操舵機構
３２ 後輪操舵機構
３３ ブレーキ機構
３５ インホイールモータ機構
３７ サスペンション機構
４０ 駆動機構
５０ ＧＰＳ受信部
５１ 地図データベース
１０ 乗員情報検出部
１０ａ 視線情報推定部
１０ｂ 視認対象推定部
１０ｃ 乗員方向推定部
１０ｄ 乗員位置情報検出部
１０ｅ 乗員行動情報検出部
１０ｆ 個人特定部
１１ 許容値検出部
１２ 軌道生成部
１２ａ 地図情報取得部
１２ｂ 軌道情報生成部
１３ 自動走行制御部
１３ａ 制御目標値算出部
１３ｂ 指令値演算部
１３ｂ１ 前輪操舵角演算部
１３ｂ２ 駆動力演算部
１３ｂ３ 制動力演算部
１３ｂ４ 減推力演算部
１３ｂ５ ストローク量演算部
１３ｂ６ 後輪操舵角演算部
１４ 基準ヨーレイト算出部
１４ａ 視認映像検出・取得部
１４ｂ 基準ヨーレイト演算部
１５ 車両運動制御値算出部
１５ａ 車両運動制御値演算部
１５ｂ ヨーレイト差分演算部
１５ｃ 車両ヨーレイト取得部
２０ 車両
２１ 車内センサ
２２～２５ 車載センサ
２６ ブレーキ制御装置
２７ 駆動制御装置
２８ 操舵制御装置
２９ サスペンション制御装置
３０ 前輪操舵機構
３２ 後輪操舵機構
３３ ブレーキ機構
３５ インホイールモータ機構
３７ サスペンション機構
４０ 駆動機構
５０ ＧＰＳ受信部
５１ 地図データベース
Claims (4)
- 車両を自動走行させる車両制御システムであって、
車両内情報に基づき乗員の位置情報及び行動情報を検出する乗員情報検出部と、
該乗員情報検出部が検出した前記位置情報及び前記行動情報に基づき車両運動許容値を算出する許容値算出部と、
該許容値算出部が算出した前記車両運動許容値に基づき走行予定の経路及び時間を含んだ軌道情報を生成する軌道生成部と、
該軌道生成部で生成した前記軌道情報に応じて前記車両のアクチュエータに送る制御指令値を生成する自動走行制御部と、
を備える車両制御であって、
前記乗員情報検出部は、前記乗員の視線方向に関する視線情報を取得または検出し、該視線情報に基づいて前記乗員の視認対象が車両外に存在するか車両内に存在するかを推定し、
前記許容値算出部は、視認対象が車両内に存在すると推定された場合には、前記視認対象が車両外に存在すると推定された場合に比べ、前記車両運動許容値を小さくし、
前記乗員情報検出部は、前記視認対象が車両内に存在する映像である場合、該映像が静止画であるか動画であるかを検出または取得し、
前記許容値算出部は、前記映像が静止画である場合には、前記映像が動画である場合に比べ、前記車両運動許容値を小さくすることを特徴とする車両制御システム。 - 前記乗員情報検出部は、前記動画の移動方向に基づき基準ヨーレイトを算出し、
前記許容値算出部は、前記基準ヨーレイトと前記車両のヨーレイトの差が小さくなるように、前記ヨーレイトの車両運動許容値を小さく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。 - 車両を自動走行させる車両制御システムであって、
車両内情報に基づき乗員の位置情報及び行動情報を検出する乗員情報検出部と、
該乗員情報検出部が検出した前記位置情報及び前記行動情報に基づき車両運動許容値を算出する許容値算出部と、
該許容値算出部が算出した前記車両運動許容値に基づき走行予定の経路及び時間を含んだ軌道情報を生成する軌道生成部と、
該軌道生成部で生成した前記軌道情報に応じて前記車両のアクチュエータに送る制御指令値を生成する自動走行制御部と、
を備える車両制御であって、
前記乗員情報検出部は、前記乗員の視線方向に関する視線情報を取得または検出し、該視線情報に基づいて前記乗員の視認対象が車両外に存在するか車両内に存在するかを推定し、
前記許容値算出部は、視認対象が車両内に存在すると推定された場合には、前記視認対象が車両外に存在すると推定された場合に比べ、前記車両運動許容値を小さくし、
前記乗員情報検出部は、前記視認対象が車両内に存在する場合、前記乗員が前記視認対象を把持しているかを推定し、
前記許容値算出部は、前記乗員が前記視認対象を把持している場合には、前記視認対象を把持していない場合に比べ、前記車両運動許容値を小さくすることを特徴とする車両制御システム。 - 車両を自動走行させる車両制御システムであって、
車両内情報に基づき乗員の位置情報及び行動情報を検出する乗員情報検出部と、
該乗員情報検出部が検出した前記位置情報及び前記行動情報に基づき車両運動許容値を算出する許容値算出部と、
該許容値算出部が算出した前記車両運動許容値に基づき走行予定の経路及び時間を含んだ軌道情報を生成する軌道生成部と、
該軌道生成部で生成した前記軌道情報に応じて前記車両のアクチュエータに送る制御指令値を生成する自動走行制御部と、
を備える車両制御であって、
前記軌道生成部は、前記車両の前後加速度、横加速度、上下加速度、ヨーレイト、ロールレイト、ピッチレイトの少なくとも一つに関する前記車両運動許容値に基づき、前記軌道情報を生成し、
前記軌道生成部は、前記横加速度の許容値が小さい場合、前記横加速度を発生させず、前記ヨーレイトのみ発生させ、前記車両をその場で回転させる前記軌道情報を生成することを特徴とする車両制御システム。
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