JP7271950B2

JP7271950B2 - 車両の制御装置

Info

Publication number: JP7271950B2
Application number: JP2019000133A
Authority: JP
Inventors: みなみ佐藤; 和幸藤田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2019-01-04
Filing date: 2019-01-04
Publication date: 2023-05-12
Anticipated expiration: 2039-01-04
Also published as: US11500389B2; US20200218268A1; JP2020109561A

Description

本開示は、車両の制御装置に関する。

特許文献１は、予め設定した計画経路に沿って走行可能な車両を開示する。特許文献１に記載された技術では、車両の前方の進行方向左側及び進行方向右側それぞれに存在する障害物との干渉を避けるために、これらの障害物の間を通るように計画経路をオフセットしている。

特開２０１６－８１４０３号公報

上述したような車両の制御装置では、車両の操舵制御（計画経路のオフセット）を行うことにより、進行方向左側及び進行方向右側それぞれに存在する障害物との干渉を避けている。しかし、これらの障害物よりも手前に他の障害物が更に存在する場合、操舵制御の態様によっては、当該他の障害物に接近し過ぎてしまい、車両の乗員に不安感を与えてしまう可能性がある。

本開示は、車両の乗員の不安感を抑制することができる車両の制御装置を提供する。

本開示の一側面は、車両の周辺環境及び走行状態に基づいて、車両の操舵制御を行う操舵制御部を備え、操舵制御部は、車両の前方の進行方向左側に存在する１又は複数の障害物のうち横方向の位置が車両に最も近い第１障害物と、車両の前方の進行方向右側に存在する１又は複数の障害物のうち横方向の位置が車両に最も近い第２障害物と、の間を通過するように操舵制御を行い、第１障害物及び第２障害物よりも車両に近い第３障害物が存在する場合には、進行方向左側及び進行方向右側のうち第３障害物が存在する一方側への操舵制御を抑制する。

この車両の制御装置によれば、第１障害物及び第２障害物よりも車両に近い第３障害物が存在する場合、進行方向左側及び進行方向右側のうち第３障害物が存在する一方側への当該操舵制御が抑制され、第３障害物との接近が抑制される。よって、第３障害物への接近に起因する車両の乗員の不安感を抑制することができる。

一実施形態においては、操舵制御部は、車両に乗員が不在で且つ第３障害物に生物が含まれない場合には、操舵制御を抑制しなくてもよい。車両に乗員が不在で且つ第３障害物に生物が含まれない場合、車両及び第３障害物には、不安感を与えてしまう対象が存在しない。よって、その場合には、操舵制御を抑制しないことで、第１障害物及び第２障害物との衝突リスクの低減を重視した操舵制御を行いやすくなるため、第１障害物及び第２障害物との干渉を確実に回避することが可能となる。

本開示の種々の側面及び実施形態によれば、車両の乗員の不安感を抑制することができる。

第１実施形態に係る車両の制御装置を含む車両の機能ブロック図である。第１実施形態に係る車両の制御装置の処理を例示するフローチャートである。（ａ）は、第３障害物が車両の進行方向左側に存在する例を示す図である。（ｂ）は、第３障害物が車両の進行方向右側に存在する例を示す図である。第２実施形態に係る車両の制御装置を含む車両の機能ブロック図である。

以下、図面を参照して、例示的な実施形態について説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は繰り返さない。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係る車両の制御装置１を含む車両Ｖの一例の機能ブロック図である。図１に示されるように、車両の制御装置１は、乗用車などの車両Ｖに搭載される。車両Ｖは、外界センサ３、内界センサ５及びアクチュエータ９を備える。

外界センサ３は、車両Ｖの周辺環境を検出する検出機器である。外界センサ３は、車両Ｖが走行する車道の前方の物体の位置を検出する。外界センサ３は、カメラ及びレーダセンサのうち少なくとも一つを含む。カメラは、車両Ｖの周辺環境を撮像する撮像機器である。カメラは、一例として車両Ｖのフロントガラスの裏側に設けられる。カメラは、車両Ｖの周辺環境に関する撮像情報を取得する。カメラは、単眼カメラであってもよく、ステレオカメラであってもよい。ステレオカメラは、両眼視差を再現するように配置された二つの撮像部を有する。ステレオカメラの撮像情報には、奥行き方向の情報も含まれる。レーダセンサは、電波（例えばミリ波）又は光を利用して車両Ｖの周辺の物体を検出する検出機器である。レーダセンサには、例えば、ミリ波レーダ又はライダー（LIDAR：Laser Imaging Detection and Ranging）が含まれる。レーダセンサは、電波又は光を車両Ｖの周辺に送信し、物体で反射された電波又は光を受信することで物体を検出する。

内界センサ５は、車両Ｖの走行状態を検出する検出機器である。内界センサ５は、車速センサ、加速度センサ及びヨーレートセンサを含む。車速センサは、車両Ｖ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、車両Ｖの車輪又は車輪と一体に回転するドライブシャフトなどに対して設けられ、車輪の回転速度を検出する車輪速センサが用いられる。加速度センサは、車両Ｖの加速度を検出する検出器である。加速度センサは、車両Ｖの前後方向の加速度を検出する前後加速度センサと、車両Ｖの加速度を検出する横加速度センサとを含んでもよい。ヨーレートセンサは、車両Ｖの重心の鉛直軸周りのヨーレート（回転角速度）を検出する検出器である。ヨーレートセンサとしては、例えばジャイロセンサを用いることができる。

アクチュエータ９は、車両Ｖの操舵制御を実行する装置である。アクチュエータ９は、エンジンアクチュエータ、ブレーキアクチュエータ、及び操舵アクチュエータを少なくとも含む。エンジンアクチュエータは、入力される制御信号に応じてエンジンに対する空気の供給量を変更（例えばスロットル開度を変更）することで、車両Ｖの駆動力を制御する。なお、エンジンアクチュエータは、車両Ｖがハイブリッド車又は電気自動車である場合には、動力源としてのモータの駆動力を制御する。

車両の制御装置１は、操舵制御ＥＣＵ１０を有する。操舵制御ＥＣＵ１０は、ＣＰＵ（CentralProcessing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＣＡＮ（Controller AreaNetwork）通信回路などを有する電子制御ユニットである。操舵制御ＥＣＵ１０は、例えばＣＡＮ通信回路を用いて通信するネットワークに接続され、上述した車両Ｖの構成要素と通信可能に接続される。操舵制御ＥＣＵ１０は、例えば、ＣＰＵが出力する信号に基づいて、ＣＡＮ通信回路を動作させてデータを入出力し、データをＲＡＭに記憶し、ＲＯＭに記憶されているプログラムをＲＡＭにロードし、ＲＡＭにロードされたプログラムを実行することで、各種の機能を実現する。操舵制御ＥＣＵ１０は、複数の電子制御ユニットから構成されてもよい。

操舵制御ＥＣＵ１０は、機能的構成として、特定部１１及び操舵制御部１２を有する。特定部１１は、外界センサ３で検出した周辺環境に基づいて、車両Ｖの前方の進行方向左側に存在する１又は複数の障害物のうち横方向の位置が車両Ｖに最も近い第１障害物を特定する。特定部１１は、車両Ｖの前方の進行方向右側に存在する１又は複数の障害物のうち横方向の位置が車両に最も近い第２障害物を特定する。横方向は、進行方向と直交する水平方向である。

また、特定部１１は、第１障害物及び第２障害物よりも車両Ｖに近い第３障害物が存在する場合、当該第３障害物を特定する。第３障害物は、第１障害物及び第２障害物のうち車両Ｖに近い一方と車両Ｖとの間に存在する障害物である。なお、特定部１１による障害物特定の手法は、特に限定されず、公知の種々の手法を用いることができる。第１障害物、第２障害物及び第３障害物としては、特に限定されず、電柱、ガードレール、木、建物などの固定障害物の他、歩行者、自転車、他車両などの移動障害物が含まれる。

操舵制御部１２は、外界センサ３で検出した周辺環境及び内界センサ５で検出した走行状態に基づいて、車両Ｖの操舵を制御する操舵制御を行う。操舵制御部１２は、操舵制御として、第１障害物と第２障害物との間を通過させる制御を行う。操舵制御部１２は、第３障害物が存在する場合に進行方向左側及び進行方向右側のうち第３障害物が存在する一方側への操舵制御を抑制する抑制部１２ａを含む。操舵制御部１２は、操舵制御を実行するための制御信号をアクチュエータ９へ出力する。操舵制御部１２による操舵制御の詳細については、後述する。

操舵制御部１２は、第３障害物が存在する場合、例えば外界センサ３のカメラの撮像画像に基づいて、第３障害物に生物が含まれるか否かを判定する。操舵制御部１２は、例えば着座センサ又は車内カメラ等の乗員検出部の検出結果に基づいて、車両Ｖに乗員が不在か否かを判定する。操舵制御部１２は、車両Ｖに乗員が不在で且つ第３障害物に生物が含まれない場合には、抑制部１２ａの機能を停止させ、操舵制御を抑制しない。例えば生物としては、人又は動物が挙げられる。

図２は、車両の制御装置１の処理を例示するフローチャートである。図２に示されるフローチャートは、操舵制御ＥＣＵ１０により実行される。操舵制御ＥＣＵ１０は、例えば運転者の操作により、制御開始ボタンがＯＮされたときに処理を開始する。

まず、外界センサ３により車両Ｖの周辺環境を取得すると共に、内界センサ５により車両Ｖの走行状態を取得する（ステップＳ１）。特定部１１により、車両Ｖの周辺環境及び走行状態に基づいて、第１障害物及び第２障害物を特定する（ステップＳ２）。特定部１１により、車両Ｖの周辺環境に基づいて、第３障害物が存在するか否かを判定する（ステップＳ３）。ステップＳ３でＹＥＳの場合、第３障害物を特定する。例えば外界センサ３のカメラの撮像画像及び乗員検出部の検出結果に基づいて、車両Ｖに乗員が不在で且つ第３障害物に生物が含まれないか否かを判定する（ステップＳ４）。

ステップＳ３でＮＯ又はステップＳ４でＹＥＳの場合、通常の操舵制御を行う。通常の操舵制御は、例えば横方向において第１障害物と第２障害物との中間位置を通過するように車両Ｖを操舵させる制御である。通常の操舵制御としては、特に限定されず、公知の種々の操舵制御を実行してもよい。ステップＳ４でＮＯの場合、特定部１１による第３障害物の特定結果に基づいて、第３障害物が車両Ｖの進行方向左側に位置するか否かを判定する（ステップＳ６）

ステップＳ６でＹＥＳの場合、抑制部１２ａにより、第３障害物が存在する一方側が進行方向左側であるとして、進行方向左側への操舵制御を抑制する。ここでは、抑制部１２ａにより進行方向左側への操舵を禁止する。その結果、操舵制御部１２は、進行方向左側へ操舵せずに第１障害物を回避する第１横移動量を算出し、進行方向左側へ操舵せずに第２障害物を回避する第２横移動量を算出する（ステップＳ７及びステップＳ８）。横移動量は、横方向における車両Ｖの移動量である。第２障害物に対する接近によって車両Ｖの乗員に与え得る不安感を抑制すべく、第１横移動量及び第２横移動量のうち、進行方向右側への横移動量が少ない何れかを選択する（ステップＳ９）。

他方、ステップＳ６でＮＯの場合、抑制部１２ａにより、第３障害物が存在する一方側が進行方向右側であるとして、進行方向右側への操舵制御を抑制する。ここでは、抑制部１２ａにより進行方向右側への操舵を禁止する。その結果、操舵制御部１２は、進行方向右側へ操舵せずに第１障害物を回避する第１横移動量を算出し、進行方向右側へ操舵せずに第２障害物を回避する第２横移動量を算出する（ステップＳ１０及びステップＳ１１）。第１障害物に対する接近によって車両の乗員に与え得る不安感を抑制すべく、第１横移動量及び第２横移動量のうち、進行方向左側への横移動量が少ない何れかを選択する（ステップＳ１２）。

ステップＳ９又はステップＳ１２の後、第１横移動量及び第２横移動量のうち選択した何れかを横移動量とする操舵制御を実行する（ステップＳ１３）。その後、終了条件を満たしていない場合には、図２に示されるフローチャートが最初から開始される。終了条件は、例えば、運転者の操作によって制御終了ボタンがＯＮされたときである。

図３（ａ）は、第３障害物Ａ１が車両Ｖの進行方向左側に存在する例を示す図である。図３（ａ）の例においては、進行方向左側へ操舵せずに第１障害物Ｃ１を回避する第１横移動量Ｘ１が算出される。進行方向左側へ操舵せずに第２障害物Ｂ１を回避する第２横移動量Ｘ２が算出される。第１横移動量Ｘ１及び第２横移動量Ｘ２のうち、進行方向右側への横移動量が少ない第２横移動量Ｘ２が選択される。そして、この第２横移動量Ｘ２を横移動量とする操舵制御が実行される。

図３（ｂ）は、第３障害物Ａ２が車両Ｖの進行方向右側に存在する例を示す図である。図３（ｂ）の例においては、進行方向右側へ操舵せずに第１障害物Ｃ２を回避する第１横移動量Ｘ３が算出される。進行方向右側へ操舵せずに第２障害物Ｂ２を回避する第２横移動量Ｘ４が算出される。第１横移動量Ｘ３及び第２横移動量Ｘ４のうち、進行方向左側への横移動量が少ない第１横移動量Ｘ３が選択される。そして、この第１横移動量Ｘ３を横移動量とする操舵制御が実行される。

以上、車両の制御装置１によれば、第１障害物Ｃ１，Ｃ２及び第２障害物Ｂ１，Ｂ２よりも車両Ｖに近い第３障害物Ａ１，Ａ２が存在する場合、進行方向左側及び進行方向右側のうち第３障害物Ａ１，Ａ２が存在する一方側への当該操舵制御が抑制され、第３障害物Ａ１，Ａ２との接近が抑制される。よって、第３障害物Ａ１，Ａ２への接近に起因する車両Ｖの乗員の不安感を抑制することができる。第３障害物Ａ１，Ａ２に生物が含まれる場合には、その生物の不安感も抑制することができる。

車両Ｖに乗員が不在で且つ第３障害物Ａ１，Ａ２に生物が含まれない場合、車両Ｖ及び第３障害物Ａ１，Ａ２には、不安感を与えてしまう対象が存在しない。この点、車両の制御装置１では、車両Ｖに乗員が不在で且つ第３障害物Ａ１，Ａ２に生物が含まれない場合には、操舵制御を抑制しない。これにより、第１障害物Ｃ１，Ｃ２及び第２障害物Ｂ１，Ｂ２との衝突リスクの低減を重視した操舵制御を、操舵制御を抑制する場合に比べて行いやすくなる。そのため、第１障害物Ｃ１，Ｃ２及び第２障害物Ｂ１，Ｂ２との干渉を確実に回避することが可能となる。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態においては、上記第１実施形態と異なる点を説明し、重複する説明は省略する。

図４は、第２実施形態に係る車両の制御装置１を含む車両Ｖの一例の機能ブロック図である。図４に示されるように、本実施形態の車両Ｖは、自動運転で走行する車両である。自動運転とは、予め設定された目的地に向かって自動で車両Ｖを走行させる車両制御である。目的地は、運転者などの乗員が設定してもよく、車両Ｖが自動で設定してもよい。自動運転では、運転者が運転操作を行う必要が無く、自動で車両Ｖが走行する。車両Ｖは、ＧＰＳ受信部４、地図データベース６及びナビゲーションシステム７を更に備える。

ＧＰＳ受信部４は、３個以上のＧＰＳ衛星から信号を受信して、車両Ｖの位置を示す位置情報を取得する。位置情報には、例えば緯度及び経度が含まれる。ＧＰＳ受信部４に代えて、車両Ｖが存在する緯度及び経度が特定できる他の手段が用いられてもよい。

地図データベース６は、地図情報を記憶する記憶装置である。地図データベース６は、例えば、車両Ｖに搭載されたＨＤＤ（Hard Disk Drive）内に格納される。地図データベース６は、地図情報として、静止物体の情報、交通ルール、信号機の位置などを含む。静止物体は、例えば、路面ペイント（白線や黄線などのレーン境界線を含む）や構造物（縁石、ポール、電柱、建物、標識、木など）である。地図データベース６に含まれる地図情報の一部は、地図データベース６が記憶されたＨＤＤとは異なる記憶装置に記憶されてもよい。地図データベース６に含まれる地図情報の一部又は全ては、車両Ｖに備わる記憶装置以外の記憶装置に記憶されていてもよい。

ナビゲーションシステム７は、予め設定された目的地まで車両Ｖの運転者の案内を行うシステムである。ナビゲーションシステム７は、ＧＰＳ受信部４により測定された車両Ｖの位置と地図データベース６の地図情報とに基づいて、車両Ｖの走行する走行道路及び走行レーンを認識する。ナビゲーションシステム７は、車両Ｖの位置から目的地に至るまでの目標ルートを演算し、ＨＭＩ（Human Machine Interface）を用いて運転者に対して当該目標ルートの案内を行う。

車両の制御装置１は、自動運転ＥＣＵ２０を有する。自動運転ＥＣＵ２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＡＮ通信回路などを有する電子制御ユニットである。自動運転ＥＣＵ２０は、例えばＣＡＮ通信回路を用いて通信するネットワークに接続され、上述した車両Ｖの構成要素と通信可能に接続される。自動運転ＥＣＵ２０は、例えば、ＣＰＵが出力する信号に基づいて、ＣＡＮ通信回路を動作させてデータを入出力し、データをＲＡＭに記憶し、ＲＯＭに記憶されているプログラムをＲＡＭにロードし、ＲＡＭにロードされたプログラムを実行することで、各種の機能を実現する。自動運転ＥＣＵ２０は、複数の電子制御ユニットから構成されてもよい。

自動運転ＥＣＵ２０は、機能的構成として、特定部１１及び操舵制御部１２を有する。操舵制御部１２は、抑制部１２ａを含む。自動運転ＥＣＵ２０は、外界センサ３及び内界センサ５の検出結果、地図データベース６、車両Ｖの位置、及び、操舵制御部１２の操舵制御の内容などに基づいて、車両Ｖの進路を生成する。自動運転ＥＣＵ２０は、外界センサ３の検出結果、及び地図データベース６に基づいて、車両Ｖの進路に応じた走行計画を生成する。自動運転ＥＣＵ２０は、地図データベース６に格納された制限速度を用いて、走行レーンの制限速度を超えない範囲で走行計画を生成する。また、自動運転ＥＣＵ２０は、所定の上限速度を超えない範囲で車両Ｖが走行する走行計画を生成する。

自動運転ＥＣＵ２０は、生成する走行計画を、車両Ｖの進路を車両Ｖに固定された座標系での目標位置ｐと各目標点での速度ｖとの二つの要素からなる組、すなわち配位座標（ｐ、ｖ）を複数持つものとして出力する。ここで、それぞれの目標位置ｐは、少なくとも車両Ｖに固定された座標系でのｘ座標、ｙ座標の位置もしくはそれと等価な情報を有する。なお、走行計画は、車両Ｖの操舵などの挙動を記すものであれば特に限定されるものではない。走行計画は、例えば速度ｖの代わりに目標時刻ｔを用いてもよいし、目標時刻ｔとその時点での車両Ｖの方位とを付加したものでもよい。走行計画は、車両Ｖが進路を走行する際における、車両Ｖの車速、加減速度及び操舵トルクなどの推移を示すデータとしてもよい。走行計画は、車両Ｖの速度パターン、加減速度パターン及び操舵パターンを含んでいてもよい。

自動運転ＥＣＵ２０は、生成した走行計画に基づいて車両Ｖの走行を自動で制御する。自動運転ＥＣＵ２０は、走行計画に応じた制御信号をアクチュエータ９に出力する。これにより、自動運転ＥＣＵ２０は、車両Ｖの操舵制御を含む自動運転制御を行う。

以上、第２実施形態に係る車両の制御装置１においても、上記第１実施形態と同様の効果、すなわち、第３障害物への接近に起因する車両Ｖの乗員の不安感を抑制するなどの効果を奏する。

［変形例］
以上、種々の例示的実施形態について説明してきたが、上述した例示的実施形態に限定されることなく、様々な省略、置換、及び変更がなされてもよい。

上記実施形態において、操舵制御部１２の抑制部１２ａは、操舵制御の抑制として、進行方向左側及び進行方向右側のうち第３障害物が存在する一方側への操舵量を、第３障害物が存在しない場合に比べて減らしてもよい。上記実施形態において、操舵制御部１２は、横方向において第１障害物と第２障害物との中間位置を通過するように操舵制御を行ってもよい。本発明では、第１障害物又は第２障害物と第３障害物とは、同一物体の場合の場合もある。すなわち、本発明では、第１障害物又は第２障害物の何れかが最も車両に近い場合、その第１障害物又は第２障害物の何れかが第３障害物を構成することが含まれる。

１…車両の制御装置、１１…特定部、１２…操舵制御部、１２ａ…抑制部、Ａ１，Ａ２…第３障害物、Ｂ１，Ｂ２…第２障害物、Ｃ１，Ｃ２…第１障害物、Ｖ…車両。

Claims

人が乗車可能な自動運転車両である車両の周辺環境及び走行状態に基づいて、前記車両の操舵制御を行う操舵制御部を備え、
前記操舵制御部は、
前記車両の前方の進行方向左側に存在する１又は複数の障害物のうち横方向の位置が前記車両に最も近い第１障害物と、前記車両の前方の進行方向右側に存在する１又は複数の障害物のうち横方向の位置が前記車両に最も近い第２障害物と、の間を通過させる操舵制御を行い、
前記第１障害物及び前記第２障害物よりも前記車両に近い、前記第１障害物及び前記第２障害物とは別の障害物であって横方向の位置が前記第１障害物及び前記第２障害物よりも離れた第３障害物が存在する場合には、前記第１障害物と前記第２障害物との間を通過させる操舵制御を行うとともに、前記進行方向左側及び前記進行方向右側のうち前記第３障害物が存在する一方側への操舵制御を抑制し、
前記操舵制御部は、
前記車両に乗員が不在で且つ前記第３障害物に生物が含まれるか否かを判定した結果、前記車両に乗員が存在する場合又は前記第３障害物に生物が含む場合には、前記第１障害物と前記第２障害物との間を通過させる操舵制御を行うとともに、前記進行方向左側及び前記進行方向右側のうち前記第３障害物が存在する一方側への操舵制御を抑制し、
前記車両に乗員が不在で且つ前記第３障害物に生物が含まれるか否かを判定した結果、前記車両に乗員が不在で且つ前記第３障害物に生物が含まれない場合には、前記第１障害物と前記第２障害物との間を通過させる操舵制御を行うとともに、前記進行方向左側及び前記進行方向右側のうち前記第３障害物が存在する一方側への操舵制御を抑制しない、車両の制御装置。