JP7333763B2 - 制御装置、制御方法およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、制御装置、制御方法およびプログラムに関する。

近年、ドライバによる運転操作（具体的には、加減速操作および操舵操作）によらずに車両を自動で走行させる自動運転に関する技術が提案されている。自動運転では、車両を目標経路に沿って走行させる制御が行われる。このような自動運転に関する技術として、例えば、特許文献１に開示されているように、車両の目標経路上の目標地点と現在地点とを通り、現在地点において車両の現在の進行方向に沿った接線を有する円弧上を車両に走行させるように操舵角（つまり、タイヤの切れ角）を制御する技術がある。

国際公開第２０１７／２０８７８１号

特許文献１に開示されている上記の円弧に基づく操舵角の制御によれば、操舵角の急激な変化を抑制することができるので、目標経路上に急カーブがある場合等においても車両の挙動を安定化させることができる。しかしながら、上記の操舵角の制御では、目標経路における曲率の変化に起因して、実際の車両の走行経路が目標経路に対して大きく乖離してしまう場合がある。このような走行経路と目標経路との乖離は、例えば、車両が車線を逸脱する要因となり得る。

そこで、本発明は、このような課題に鑑み、目標経路に対する走行経路の乖離を抑制しつつ、車両を目標経路に沿って走行させることが可能な制御装置、制御方法およびプログラムを提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の制御装置は、目標操舵角を決定する決定部と、車両の操舵角を目標操舵角に制御する制御部と、を備え、決定部は、車両の目標経路上の基準目標地点と現在地点とを通り、現在地点において車両の現在の進行方向に沿った接線を有する基準円弧上を車両に走行させる場合の操舵角である基準操舵角を決定し、目標経路上で基準目標地点より手前に位置する副目標地点と現在地点とを通り、現在地点において車両の現在の進行方向に沿った接線を有する副円弧上を車両に走行させる場合の操舵角である副操舵角を決定し、副操舵角に応じて基準操舵角を調整することにより得られる操舵角を、目標操舵角として決定する。

決定部は、目標経路上の複数の副目標地点にそれぞれ対応する複数の副操舵角を決定し、複数の副操舵角に応じて基準操舵角を調整してもよい。

決定部は、基準操舵角の調整において、基準操舵角および複数の副操舵角を重み付け平均してもよい。

決定部は、基準操舵角の調整における複数の副操舵角の各々の重みを、複数の副目標地点の各々と基準円弧との距離に応じて変化させてもよい。

決定部は、基準操舵角の調整における複数の副操舵角の各々の重みを、車両の走行路の摩擦係数に応じて変化させてもよい。

決定部は、基準操舵角の調整における複数の副操舵角の各々の重みを、車両の走行路の幅に応じて変化させてもよい。

決定部は、基準操舵角の調整における複数の副操舵角の各々の重みを、対向車の有無に応じて変化させてもよい。

決定部は、基準操舵角の調整における複数の副操舵角の各々の重みを、車両における乗員の有無に応じて変化させてもよい。

上記課題を解決するために、本発明の制御方法は、目標操舵角を決定するステップと、車両の操舵角を制御装置により目標操舵角に制御するステップと、を備え、目標操舵角を決定するステップにおいて、車両の目標経路上の基準目標地点と現在地点とを通り、現在地点において車両の現在の進行方向に沿った接線を有する基準円弧上を車両に走行させる場合の操舵角である基準操舵角を決定し、目標経路上で基準目標地点より手前に位置する副目標地点と現在地点とを通り、現在地点において車両の現在の進行方向に沿った接線を有する副円弧上を車両に走行させる場合の操舵角である副操舵角を決定し、副操舵角に応じて基準操舵角を調整することにより得られる操舵角を、目標操舵角として決定する。

上記課題を解決するために、本発明のプログラムは、コンピュータを、目標操舵角を決定する決定部と、車両の操舵角を目標操舵角に制御する制御部と、として機能させるためのプログラムであって、決定部は、車両の目標経路上の基準目標地点と現在地点とを通り、現在地点において車両の現在の進行方向に沿った接線を有する基準円弧上を車両に走行させる場合の操舵角である基準操舵角を決定し、目標経路上で基準目標地点より手前に位置する副目標地点と現在地点とを通り、現在地点において車両の現在の進行方向に沿った接線を有する副円弧上を車両に走行させる場合の操舵角である副操舵角を決定し、副操舵角に応じて基準操舵角を調整することにより得られる操舵角を、目標操舵角として決定する。

本発明によれば、目標経路に対する走行経路の乖離を抑制しつつ、車両を目標経路に沿って走行させることが可能となる。

本発明の実施形態に係る制御装置が搭載される車両の概略構成を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る制御装置の機能構成の一例を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る目標経路および当該目標経路上に設定される基準目標地点の一例を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る制御装置が行う自動運転モード中の操舵制御に関する処理の流れの一例を示すフローチャートである。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

<車両の構成>
図１～図３を参照して、本発明の実施形態に係る制御装置１００が搭載される車両１の構成について説明する。

なお、以下で説明する車両１は、本発明に係る制御装置が搭載される車両の一例に過ぎず、本発明に係る制御装置が搭載される車両は、後述するように、車両１に特に限定されない。

図１は、制御装置１００が搭載される車両１の概略構成を示す模式図である。図１に示されるように、車両１は、駆動用モータ２１と、インバータ２２と、バッテリ２３と、ブレーキ装置３１と、液圧制御ユニット３２と、マスタシリンダ３３と、アクセルペダル４１と、ブレーキペダル４２と、動力伝達系５１と、車輪５２と、ステアリングホイール５３と、アクセル開度センサ６１と、ブレーキセンサ６２と、パワーステアリング機構７１と、ナビゲーション装置８１と、車速センサ９１と、車両位置センサ９２と、制御装置１００とを備える。

車両１は、駆動用モータ２１のみを駆動源として備え、駆動用モータ２１から出力される動力を用いて走行する電気車両である。

車両１の運転モードは、手動運転モードと自動運転モードとの間で切り替え可能となっている。手動運転モードは、ドライバの運転操作（つまり、加減速操作および操舵操作）に応じて車両１の加減速度および操舵角が制御される運転モードである。自動運転モードは、ドライバの運転操作によらずに車両１の加減速度および操舵角が自動で制御される運転モードである。

駆動用モータ２１は、車両１の車輪５２に伝達される動力を出力するモータであり、例えば、三相交流式のモータである。駆動用モータ２１は、インバータ２２を介してバッテリ２３と接続されており、バッテリ２３の電力を用いて駆動されて動力を出力する。

なお、駆動用モータ２１は、車両１の減速時に回生駆動されて車輪５２の運動エネルギを用いて発電可能なモータジェネレータであってもよい。この場合、駆動用モータ２１により発電される電力は、インバータ２２を介してバッテリ２３へ供給される。それにより、バッテリ２３が駆動用モータ２１により発電される電力によって充電される。

駆動用モータ２１の出力軸は、動力伝達系５１を介して車輪５２と接続されており、駆動用モータ２１から出力される動力は、動力伝達系５１を介して車輪５２に伝達される。

なお、車両１において、駆動用モータ２１から出力される動力が伝達される駆動輪は、前輪であってもよく、後輪であってもよい。また、動力伝達系５１の出力側から出力される動力は、図示しないプロペラシャフトを介して前輪および後輪の双方へ伝達されてもよい。

インバータ２２は、双方向の電力変換を行う電力変換装置である。例えば、インバータ２２は、三相ブリッジ回路を含む。インバータ２２は、バッテリ２３から供給される直流電力を交流電力に変換して駆動用モータ２１に供給可能である。また、インバータ２２は、駆動用モータ２１により発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ２３に供給可能である。

バッテリ２３は、電力を充放電可能な電池である。バッテリ２３として、例えば、リチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池または鉛蓄電池が用いられるが、これら以外の電池が用いられてもよい。バッテリ２３は、駆動用モータ２１に供給される電力を蓄電する。

マスタシリンダ３３は、倍力装置（図示省略）を介してブレーキペダル４２と接続されており、ブレーキペダル４２の操作量であるブレーキ操作量に応じて、油圧を発生させる。マスタシリンダ３３は、液圧制御ユニット３２を介して、各車輪５２にそれぞれ設けられるブレーキ装置３１と接続されている。マスタシリンダ３３によって発生した油圧は、液圧制御ユニット３２を介して各ブレーキ装置３１へ供給される。

ブレーキ装置３１は、油圧を用いて車輪５２に制動力を付与する。各車輪５２に対して各ブレーキ装置３１により付与される制動力の合計が、車両１に付与される制動力となる。

ブレーキ装置３１は、例えば、ブレーキパッドおよびホイールシリンダを含むブレーキキャリパ（図示省略）を有する。ブレーキパッドは、例えば、車輪５２と一体として回転するブレーキディスクの両側面にそれぞれ対向して一対設けられる。ホイールシリンダは、ブレーキキャリパ内に形成され、ホイールシリンダ内にはピストンが摺動可能に設けられる。ピストンの先端部はブレーキパッドと対向して設けられ、ピストンの摺動に伴ってブレーキパッドがブレーキディスクの各側面へ向けて移動するようになっている。マスタシリンダ３３によって発生した油圧は、ブレーキ装置３１のホイールシリンダへ供給される。それにより、ブレーキキャリパ内のピストンおよびブレーキパッドが移動することによって、ブレーキディスクの両側面が一対のブレーキパッドにより挟まれ、車輪５２に制動力が付与される。

液圧制御ユニット３２は、各ブレーキ装置３１へ供給される油圧（つまり、各ブレーキ装置３１のブレーキ液圧）を調整可能である。具体的には、液圧制御ユニット３２は、ポンプおよび制御弁等の装置を有しており、これらの装置の動作が制御されることにより、各ブレーキ装置３１のブレーキ液圧が制御される。それにより、各車輪５２に付与される制動力が制御される。液圧制御ユニット３２は各ブレーキ装置３１へ供給される油圧を個別に調整可能であってもよい。また、ブレーキ系統は、２系統であってもよい。

アクセルペダル４１は、ドライバによるアクセル操作を受け付ける。アクセル操作は、具体的には、アクセルペダル４１を踏み込む操作である。

ブレーキペダル４２は、ドライバによるブレーキ操作を受け付ける。ブレーキ操作は、具体的には、ブレーキペダル４２を踏み込む操作である。

アクセル開度センサ６１は、ドライバによるアクセルペダル４１の操作量であるアクセル開度を検出し、検出結果を制御装置１００に出力する。

ブレーキセンサ６２は、ドライバによるブレーキペダル４２の操作量であるブレーキ操作量を検出し、検出結果を制御装置１００に出力する。

パワーステアリング機構７１は、ドライバのステアリングホイール５３を用いた操舵操作を補助する。例えば、パワーステアリング機構７１は、ステアリングホイール５３を回動させる動力を出力可能な電動モータを有している。この場合、ドライバの操舵操作の補助は、当該電動モータを駆動させることによって実現される。なお、後述するように、自動運転モードにおいて、パワーステアリング機構７１を利用して車両１の操舵角の制御が行われる。

ナビゲーション装置８１は、ユーザによる入力操作に応じて車両１の現在地点（つまり、車両１が現在位置する地点）からユーザが所望する目的地までのルートを案内する装置である。ナビゲーション装置８１は、案内の対象となる走行ルート（つまり、車両１の現在地点から目的地までのルートとしてユーザにより設定されたルート）を示す情報を制御装置１００に出力する。また、ナビゲーション装置８１は、情報を視覚的に表示する機能を有し、ルート案内に関する各種情報（例えば、車両１の現在地点、案内の対象となる走行ルート、目的地の位置、車両１の現在地点から目的地までの走行ルート上での距離および目的地までの到達時間等）を表示する。ナビゲーション装置８１は、例えば、後述する車両位置センサ９２による検出結果を用いて車両１の現在地点を取得することができる。

車速センサ９１は、車両１の速度である車速を検出し、検出結果を制御装置１００に出力する。

車両位置センサ９２は、車両１の位置を検出し、検出結果を制御装置１００に出力する。具体的には、車両位置センサ９２は、車両１が現在位置する地点である現在地点を検出することができる。例えば、車両位置センサ９２は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）信号を取得すること等によって車両１の位置を特定することができる。

制御装置１００は、演算処理装置であるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＣＰＵが使用するプログラムや演算パラメータ等を記憶する記憶素子であるＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、および、ＣＰＵの実行において適宜変化するパラメータ等を一時記憶する記憶素子であるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等を含む。

図２は、制御装置１００の機能構成の一例を示すブロック図である。例えば、図２に示されるように、制御装置１００は、取得部１１０と、制御部１２０と、決定部１３０とを有する。

取得部１１０は、制御部１２０および決定部１３０が行う処理において用いられる各種情報を取得し、制御部１２０および決定部１３０へ出力する。例えば、取得部１１０は、アクセル開度センサ６１、ブレーキセンサ６２、ナビゲーション装置８１、車速センサ９１および車両位置センサ９２から出力される各種情報を取得する。

制御部１２０は、車両１内の各装置の動作を制御する。例えば、制御部１２０は、モータ制御部１２１と、ブレーキ制御部１２２と、操舵制御部１２３とを含む。

モータ制御部１２１は、駆動用モータ２１の動作を制御する。具体的には、モータ制御部１２１は、インバータ２２のスイッチング素子の動作を制御することによって、バッテリ２３と駆動用モータ２１との間の電力の供給を制御する。それにより、モータ制御部１２１は、駆動用モータ２１による動力の生成および発電を制御することができる。

ブレーキ制御部１２２は、ブレーキ装置３１の動作を制御する。具体的には、ブレーキ制御部１２２は、液圧制御ユニット３２の動作を制御することによって、各車輪５２に対して設けられている各ブレーキ装置３１のブレーキ液圧を制御する。それにより、ブレーキ制御部１２２は、車両１に付与される制動力を制御することができる。

操舵制御部１２３は、パワーステアリング機構７１の動作を制御する。具体的には、操舵制御部１２３は、パワーステアリング機構７１の電動モータの出力を制御することによって、当該電動モータによりステアリングホイール５３に付与されるトルクを制御することができる。

上述したように、車両１の運転モードは、手動運転モードと自動運転モードとの間で切り替え可能となっている。例えば、車両１には、手動運転モードと自動運転モードとのいずれを実行させるかを選択するための入力装置（例えば、スイッチまたはボタン等）が設けられており、ドライバは、当該入力装置を操作することにより、手動運転モードまたは自動運転モードを選択することができる。なお、自動運転モード中にドライバによりブレーキ操作等の特定の操作が行われた場合には、自動運転モードから手動運転モードへの切り替えが行われるようになっていてもよい。制御部１２０は、運転モードに応じて、車両１の加減速度および操舵角を制御する。

手動運転モードでは、制御部１２０は、車両１の加減速度がドライバによる加減速操作（つまり、アクセル操作およびブレーキ操作）に応じた加減速度となるように、各装置を制御する。具体的には、制御部１２０は、車両１に付与される駆動力がアクセル開度に応じた駆動力となるように、駆動用モータ２１の動作を制御する。それにより、車両１の加速度をドライバによるアクセル操作に応じて制御することができる。また、制御部１２０は、車両１に付与される制動力がブレーキ操作量に応じた制動力となるように、ブレーキ装置３１の動作を制御する。それにより、車両１の減速度をドライバによるブレーキ操作に応じて制御することができる。また、制御部１２０は、ドライバによる操舵操作が行われている時に、ステアリングホイール５３の回動方向と一致する方向のトルクがステアリングホイール５３に付与されるようにパワーステアリング機構７１の動作を制御する。それにより、ドライバの操舵操作が補助される。

自動運転モードでは、制御部１２０は、車両１が目標経路に沿って自動で走行するように、各装置を制御する。目標経路としては、例えば、ナビゲーション装置８１においてユーザによる入力操作に応じて設定されている走行ルートが用いられる。具体的には、制御部１２０は、自動運転モードにおいて、車両１の操舵角が後述する決定部１３０により決定される目標操舵角θｔになるように、パワーステアリング機構７１の動作を制御する。また、制御部１２０は、例えば、車両１の車速が設定速度に維持されるように、車両１の加減速度を制御する。なお、車両１の前方を走行する先行車が存在する場合、制御部１２０は、車両１と先行車との車間距離が設定距離に維持されるように、車両１の加減速度を制御することが好ましい。

決定部１３０は、自動運転モードにおける操舵角の制御（以下、操舵制御とも呼ぶ）において用いられる上述した目標操舵角θｔを決定し、当該目標操舵角θｔを制御部１２０に出力する。

制御装置１００は、上述したように、車両１に搭載される各装置と通信を行う。制御装置１００と各装置との通信は、例えば、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）通信を用いて実現される。

なお、本実施形態に係る制御装置１００が有する機能は複数の制御装置により部分的に分割されてもよく、複数の機能が１つの制御装置によって実現されてもよい。制御装置１００が有する機能が複数の制御装置により部分的に分割される場合、当該複数の制御装置は、ＣＡＮ等の通信バスを介して、互いに接続されてもよい。

ここで、図３を参照して、比較例における目標操舵角θｔの決定処理を説明した後に、本実施形態に係る制御装置１００の決定部１３０による目標操舵角θｔの決定処理の概略について説明する。

図３は、目標経路９および当該目標経路９上に設定される基準目標地点２０３の一例を示す模式図である。なお、図３は、車両１の現在の進行方向をＹ方向とし、Ｙ方向に直交する方向をＸ方向として示されている。

比較例では、基準目標地点２０３と現在地点２０１とを通り、現在地点２０１において車両１の現在の進行方向（つまり、Ｙ方向）に沿った接線を有する基準円弧３０３を特定し、基準円弧３０３上を車両１に走行させる場合の操舵角を目標操舵角θｔとして決定する。ゆえに、車両１は、自動運転モードにおいて、基準円弧３０３上を走行するように制御される。

ここで、基準目標地点２０３が現在地点２０１から過度に近い場合、目標操舵角θｔが目標経路９における曲率の変化に応じて変化しやすくなる。ゆえに、例えば、目標経路９上に急カーブがある場合等において、目標操舵角θｔが急激に変化してしまい、車両１の挙動が不安定となる場合がある。よって、基準目標地点２０３は、目標操舵角θｔの急激な変化が抑制される程度に現在地点２０１から遠くに設定される。しかしながら、基準目標地点２０３がそのように設定される結果として、実際の車両１の走行経路が目標経路９に対して乖離しやすくなってしまう。

一方、本実施形態に係る制御装置１００では、決定部１３０は、基準目標地点２０３の他に当該基準目標地点２０３より手前（つまり、車両１に近い側）に位置する１つまたは複数の副目標地点２０５を目標経路９上に設定する。具体的には、図３に示される例では、副目標地点２０５ａ，２０５ｂ，２０５ｃの３つの副目標地点２０５が設定されている。

そして、決定部１３０は、基準円弧３０３上を車両１に走行させる場合の操舵角である基準操舵角θ３の他に、副目標地点２０５と現在地点２０１とを通り、現在地点２０１において車両１の現在の進行方向に沿った接線を有する副円弧３０５上を車両１に走行させる場合の操舵角である副操舵角θ５を決定する。具体的には、図３に示される例では、各副目標地点２０５ａ，２０５ｂ，２０５ｃと対応する各副円弧３０５ａ，３０５ｂ，３０５ｃのそれぞれに対して副操舵角θ５が決定される。決定部１３０は、副操舵角θ５に応じて基準操舵角θ３を調整（具体的には、基準操舵角θ３が小さくなるように調整）することにより得られる操舵角を目標操舵角θｔとして決定する。

本実施形態では、車両１の進行に伴って随時、上記のように基準操舵角θ３が副操舵角θ５に応じて調整されることによって目標操舵角θｔが決定されるので、実際の車両１の走行経路を目標経路９に近づけることができる。それにより、目標経路９に対する走行経路の乖離を抑制しつつ、車両１を目標経路９に沿って走行させることが可能となる。なお、自動運転モード中に制御装置１００により行われる操舵制御に関する処理（特に、決定部１３０により行われる目標操舵角θｔの決定処理）の詳細については、後述する。

<制御装置の動作>
続いて、図４を参照して、本発明の実施形態に係る制御装置１００の動作について説明する。具体的には、以下では、上記で参照した図３を適宜参照して、自動運転モード中の操舵制御に関する処理の詳細について説明する。

図４は、制御装置１００が行う自動運転モード中の操舵制御に関する処理の流れの一例を示すフローチャートである。具体的には、図４に示される制御フローは、運転モードが自動運転モードとなっている間、予め設定された時間間隔で繰り返し実行される。

図４に示される制御フローが開始されると、まず、ステップＳ５０１において、制御装置１００は、車両１の前方に目標経路９が存在するか否かを判定する。車両１の前方に目標経路９が存在すると判定された場合（ステップＳ５０１／ＹＥＳ）、ステップＳ５０２に進む。一方、車両１の前方に目標経路９が存在しないと判定された場合（ステップＳ５０１／ＮＯ）、図４に示される制御フローは終了する。

ステップＳ５０１でＹＥＳと判定された場合、ステップＳ５０２において、決定部１３０は、基準目標地点２０３および副目標地点２０５を設定する。

上述したように、目標操舵角θｔを決定するための基準操舵角θ３は、基準目標地点２０３と現在地点２０１とを通る基準円弧３０３に基づいて決定される。また、基準目標地点２０３が現在地点２０１から過度に近い場合、基準操舵角θ３が急激に変化しやすくなるので、目標操舵角θｔも急激に変化しやすくなる。それにより、車両１の挙動が不安定になりやすくなる。ゆえに、決定部１３０は、具体的には、目標操舵角θｔの急激な変化が抑制される程度に現在地点２０１から遠い位置に、基準目標地点２０３を設定する。

例えば、決定部１３０は、目標経路９上で現在地点２０１から最も近い地点２０９（図３を参照）から目標経路９を現在の車速で基準走行時間（例えば、１．５ｓ等）だけ走行した場合に到達する地点を基準目標地点２０３として設定する。

また、例えば、決定部１３０は、地点２０９から目標経路９を現在の車速で上記基準走行時間よりも短い走行時間だけ走行した場合に到達する地点を副目標地点２０５として設定する。なお、副目標地点２０５の数は、図３に示される例のように複数であってもよく、１つであってもよい。また、複数の副目標地点２０５が設定される場合において、副目標地点２０５の数は３以外であってもよい。

図３に示される例で基準走行時間が１．５ｓである場合、決定部１３０は、例えば、副目標地点２０５ａと対応する走行時間を０．６ｓとし，副目標地点２０５ｂと対応する走行時間を０．８ｓとし、副目標地点２０５ｃと対応する走行時間を１．２ｓとする。なお、この場合、基準目標地点２０３および副目標地点２０５ａ，２０５ｂ，２０５ｃにおける隣り合う地点間の間隔は等間隔にはならないが、決定部１３０は、基準目標地点２０３および副目標地点２０５ａ，２０５ｂ，２０５ｃを等間隔になるように設定してもよい。

次に、ステップＳ５０３において、決定部１３０は、基準円弧３０３および副円弧３０５を特定する。

上述したように、基準円弧３０３は、基準目標地点２０３と現在地点２０１とを通り、現在地点２０１において車両１の現在の進行方向（例えば、図３に示される例ではＹ方向）に沿った接線を有する円弧である。また、副円弧３０５は、副目標地点２０５と現在地点２０１とを通り、現在地点２０１において車両１の現在の進行方向（例えば、図３に示される例ではＹ方向）に沿った接線を有する円弧である。

図３に示される例のように複数の副目標地点２０５が設定される場合、決定部１３０は、複数の副目標地点２０５にそれぞれ対応する副円弧３０５を特定する。具体的には、図３に示される例では、決定部１３０は、副目標地点２０５ａと現在地点２０１とを通る副円弧３０５ａ、副目標地点２０５ｂと現在地点２０１とを通る副円弧３０５ｂ、および、副目標地点２０５ｃと現在地点２０１とを通る副円弧３０５ｃを特定する。

次に、ステップＳ５０４において、決定部１３０は、基準操舵角θ３および副操舵角θ５を決定する。

上述したように、基準操舵角θ３は、基準円弧３０３上を車両１に走行させる場合の操舵角である。決定部１３０は、具体的には、基準円弧３０３の半径および車速に基づいて、基準操舵角θ３を決定する。ここで、車速が大きいほど基準操舵角θ３を大きな値に決定することが好ましい。また、副操舵角θ５は、副円弧３０５上を車両１に走行させる場合の操舵角である。決定部１３０は、具体的には、副円弧３０５の半径および車速に基づいて、副操舵角θ５を決定する。ここで、車速が大きいほど副操舵角θ５を大きな値に決定することが好ましい。

図３に示される例のように複数の副目標地点２０５が設定される場合、決定部１３０は、複数の副目標地点２０５にそれぞれ対応する副操舵角θ５を決定する。具体的には、図３に示される例では、決定部１３０は、副円弧３０５ａ上を車両１に走行させる場合の操舵角を副目標地点２０５ａに対応する副操舵角θ５ａとして決定し、副円弧３０５ｂ上を車両１に走行させる場合の操舵角を副目標地点２０５ｂに対応する副操舵角θ５ｂとして決定し、副円弧３０５ｃ上を車両１に走行させる場合の操舵角を副目標地点２０５ｃに対応する副操舵角θ５ｃとして決定する。

例えば、図３に示される例では、各円弧の曲率は、副円弧３０５ａ、副円弧３０５ｂ、副円弧３０５ｃ、基準円弧３０３の順に大きくなる。ゆえに、各操舵角の大きさは、副操舵角θ５ａ、副操舵角θ５ｂ、副操舵角θ５ｃ、基準操舵角θ３の順に大きくなる。

次に、ステップＳ５０５において、決定部１３０は、基準操舵角θ３の調整における各副操舵角θ５の重みの比率を決定する。

後述するように、図４に示される制御フローでは、目標操舵角θｔの決定において、決定部１３０は、複数の副操舵角θ５に応じて基準操舵角θ３を調整（具体的には、重み付け平均）する。基準操舵角θ３の調整における各副操舵角θ５の重みは、基準操舵角θ３の調整に各副操舵角θ５が寄与する程度に相当する。例えば、基準操舵角θ３の調整で重み付け平均が行われる場合において、各副操舵角θ５に乗じられる係数が各副操舵角θ５の重みに相当する。

図３に示される例では、決定部１３０は、例えば、基準操舵角θ３の調整における複数の副操舵角θ５ａ，θ５ｂ，θ５ｃの各々の重みを、複数の副目標地点２０５ａ，２０５ｂ，２０５ｃの各々と基準円弧３０３との距離Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３に応じて変化させる。具体的には、決定部１３０は、副目標地点２０５と基準円弧３０３との距離が長いほど、当該副目標地点２０５と対応する副操舵角θ５の重みを重くする。

ここで、副目標地点２０５ｂと基準円弧３０３との距離Ｄ２、副目標地点２０５ａと基準円弧３０３との距離Ｄ１、および、副目標地点２０５ｃと基準円弧３０３との距離Ｄ３は、この順に小さくなっている。ゆえに、決定部１３０は、基準操舵角θ３の調整における各副操舵角θ５の重みの比率を、副操舵角θ５ｂ、副操舵角θ５ａ、副操舵角θ５ｃの順に小さくなるように決定する。例えば、基準操舵角θ３の調整における副操舵角θ５ａ，θ５ｂ，θ５ｃの重みの比率を、距離Ｄ１：距離Ｄ２：距離Ｄ３に決定する。

基準操舵角θ３の調整では、現在地点２０１に近い側の副目標地点２０５（例えば、副目標地点２０５ａ）の重みを重くするほど、基準操舵角θ３を小さくなるように調整する程度が大きくなるので、実際の車両１の走行経路を目標経路９に近づける効果が大きくなるが、目標操舵角θｔの変化を抑制し車両１の挙動を安定化させる効果は小さくなる。一方、現在地点２０１から遠い側の副目標地点２０５（例えば、副目標地点２０５ｃ）の重みを重くするほど、基準操舵角θ３を小さくなるように調整する程度が小さくなるので、目標操舵角θｔの変化を抑制し車両１の挙動を安定化させる効果が大きくなるが、実際の車両１の走行経路を目標経路９に近づける効果は小さくなる。つまり、実際の車両１の走行経路を目標経路９に近づける効果と、目標操舵角θｔの変化を抑制し車両１の挙動を安定化させる効果とは、トレードオフの関係にある。また、これらの効果の程度は、各副操舵角θ５の重みの比率に応じて変化する。

ゆえに、上記のように複数の副操舵角θ５ａ，θ５ｂ，θ５ｃに応じて基準操舵角θ３を調整することによって、上記のトレードオフの関係にある両効果を適切に両立させることができるので、車両１の挙動を適切に安定化させつつ、目標経路９に対する走行経路の乖離を抑制することができる。特に、上記のように各副操舵角θ５の重みを距離Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３に応じて変化させることによって、車両１の挙動を適切に安定化させつつ、目標経路９に対する走行経路の乖離をより効果的に抑制することができる。

次に、ステップＳ５０６において、決定部１３０は、目標操舵角θｔを決定する。

図３に示される例では、決定部１３０は、複数の副操舵角θ５ａ，θ５ｂ，θ５ｃに応じて基準操舵角θ３を調整することにより得られる操舵角を目標操舵角θｔとして決定する。具体的には、決定部１３０は、基準操舵角θ３の調整において、基準操舵角θ３および複数の副操舵角θ５ａ，θ５ｂ，θ５ｃを重み付け平均する。

例えば、ステップＳ５０５で基準操舵角θ３の調整における副操舵角θ５ａ，θ５ｂ，θ５ｃの重みの比率が距離Ｄ１：距離Ｄ２：距離Ｄ３に決定された場合、目標操舵角θｔは、以下の式（１）を用いて表される。

θｔ＝θ３×ｋ＋θ５ａ×（Ｄ１／（Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３））×（１－ｋ）＋θ５ｂ×（Ｄ２／（Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３））×（１－ｋ）＋θ５ｃ×（Ｄ３／（Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３））×（１－ｋ） ・・・（１）

なお、式（１）のｋは、目標操舵角θｔの決定に基準操舵角θ３が寄与する程度を示す定数であり、例えば、０．５等に設定される。例えば、距離Ｄ１が０．３ｍであり、距離Ｄ２が０．６ｍであり、距離Ｄ３が０．１ｍであり、副操舵角θ５ａが３０°であり、副操舵角θ５ｂが４０°であり、副操舵角θ５ｃが５０°であり、基準操舵角θ３が６０°であり、ｋが０．５である場合、これらの数値を式（１）に代入することにより、目標操舵角θｔは４９°に決定される。

次に、ステップＳ５０７において、制御部１２０は、車両１の操舵角を目標操舵角θｔに制御し、図４に示される制御フローは終了する。

なお、上記では、基準操舵角θ３の調整における複数の副操舵角θ５ａ，θ５ｂ，θ５ｃの各々の重みを距離Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３に応じて変化させる例を説明したが、決定部１３０は、各副操舵角θ５の重みを他のパラメータに応じて変化させてもよい。

例えば、決定部１３０は、各副操舵角θ５の重みを車両１の走行路の摩擦係数に応じて変化させてもよい。なお、走行路の摩擦係数を示す情報は、例えば、走行路の摩擦係数を検出可能なセンサを利用する方法や車両１の外部装置から受信する方法等によって取得され得る。具体的には、決定部１３０は、走行路の摩擦係数が低いほど、現在地点２０１から遠い側の副目標地点２０５（例えば、副目標地点２０５ｃ）の重みを重くする。それにより、目標操舵角θｔの変化を抑制し車両１の挙動を安定化させる効果が大きくなる。例えば、走行路が濡れている場合や凍結している場合に当該走行路の摩擦係数が低くなる。ここで、走行路の摩擦係数が低いほど車両１の挙動は不安定になりやすい。ゆえに、各副操舵角θ５の重みを車両１の走行路の摩擦係数に応じて変化させることにより、車両１の挙動が不安定になることを適切に抑制することができる。

また、例えば、決定部１３０は、各副操舵角θ５の重みを車両１の走行路の幅に応じて変化させてもよい。なお、走行路の幅を示す情報は、例えば、ナビゲーション装置８１に記憶されている地図データを利用すること等によって取得され得る。具体的には、決定部１３０は、走行路の幅が狭いほど、現在地点２０１に近い側の副目標地点２０５（例えば、副目標地点２０５ａ）の重みを重くする。それにより、実際の車両１の走行経路を目標経路９に近づける効果が大きくなる。ここで、走行路の幅が狭いほど車両１が車線から逸脱しやすくなる。ゆえに、各副操舵角θ５の重みを車両１の走行路の幅に応じて変化させることにより、車両１が車線から逸脱することを適切に抑制することができる。

また、例えば、決定部１３０は、各副操舵角θ５の重みを対向車の有無に応じて変化させてもよい。なお、対向車の有無を示す情報は、例えば、車両１の前方を撮像し、得られる画像に対して画像処理を施すことにより対向車の有無を検出可能なセンサを利用すること等によって取得され得る。具体的には、決定部１３０は、対向車が存在する場合、対向車が存在しない場合と比べて、現在地点２０１に近い側の副目標地点２０５（例えば、副目標地点２０５ａ）の重みを重くする。それにより、実際の車両１の走行経路を目標経路９に近づける効果が大きくなる。ここで、対向車が存在する場合、車両１の車線からの逸脱を抑制する必要性が高くなる。ゆえに、各副操舵角θ５の重みを対向車の有無に応じて変化させることにより、車両１が車線から逸脱することを適切に抑制することができる。

また、例えば、決定部１３０は、各副操舵角θ５の重みを車両１における乗員（具体的には、ドライバを含む乗員）の有無に応じて変化させてもよい。なお、車両１における乗員の有無を示す情報は、例えば、車両１の車室内を撮像し、得られる画像に対して画像処理を施すことにより乗員の有無を検出可能なセンサを利用すること等によって取得され得る。具体的には、決定部１３０は、乗員が存在しない場合、乗員が存在する場合と比べて、現在地点２０１に近い側の副目標地点２０５（例えば、副目標地点２０５ａ）の重みを重くする。それにより、実際の車両１の走行経路を目標経路９に近づける効果が大きくなる。ここで、乗員が存在しない場合、車両１の挙動が不安定になることにより乗員に与えられる違和感を低減する必要性がなくなる。ゆえに、各副操舵角θ５の重みを車両１における乗員の有無に応じて変化させることにより、目標経路９に対する走行経路の乖離をより効果的に抑制することができる。

なお、上記では、基準操舵角θ３の調整において、基準操舵角θ３および複数の副操舵角θ５ａ，θ５ｂ，θ５ｃを重み付け平均する例を説明したが、決定部１３０は、基準操舵角θ３を他の方法で調整してもよい。

例えば、決定部１３０は、基準操舵角θ３および複数の副操舵角θ５ａ，θ５ｂ，θ５ｃを単純平均することにより得られる操舵角を目標操舵角θｔとして決定してもよい。また、例えば、決定部１３０は、複数の副操舵角θ５ａ，θ５ｂ，θ５ｃのうち最も小さい副操舵角θ５と基準操舵角θ３とを単純平均することにより得られる操舵角を目標操舵角θｔとして決定してもよい。また、例えば、決定部１３０は、複数の副目標地点２０５ａ，２０５ｂ，２０５ｃのうち基準円弧３０３との距離が最も長い副目標地点２０５と対応する副操舵角θ５と基準操舵角θ３とを単純平均することにより得られる操舵角を目標操舵角θｔとして決定してもよい。

<制御装置の効果>
続いて、本発明の実施形態に係る制御装置１００の効果について説明する。

本実施形態に係る制御装置１００では、決定部１３０は、車両１の目標経路９上の基準目標地点２０３と現在地点２０１とを通り、現在地点２０１において車両１の現在の進行方向に沿った接線を有する基準円弧３０３上を車両１に走行させる場合の操舵角である基準操舵角θ３を決定する。また、決定部１３０は、目標経路９上で基準目標地点２０３より手前に位置する副目標地点２０５と現在地点２０１とを通り、現在地点２０１において車両１の現在の進行方向に沿った接線を有する副円弧３０５上を車両１に走行させる場合の操舵角である副操舵角θ５を決定する。そして、決定部１３０は、副操舵角θ５に応じて基準操舵角θ３を調整することにより得られる操舵角を目標操舵角θｔとして決定する。また、制御部１２０は、車両１の操舵角を目標操舵角θｔに制御する。それにより、基準操舵角θ３より小さい操舵角を目標操舵角θｔとして決定することができるので、実際の車両１の走行経路を目標経路９に近づけることができる。ゆえに、目標経路９に対する走行経路の乖離を抑制しつつ、車両１を目標経路９に沿って走行させることができる。

また、本実施形態に係る制御装置１００では、決定部１３０は、目標経路９上の複数の副目標地点２０５にそれぞれ対応する複数の副操舵角θ５を決定し、複数の副操舵角θ５に応じて基準操舵角θ３を調整することが好ましい。それにより、車両１の挙動を適切に安定化させつつ、目標経路９に対する走行経路の乖離を抑制することができる。

また、本実施形態に係る制御装置１００では、決定部１３０は、基準操舵角θ３の調整において、基準操舵角θ３および複数の副操舵角θ５を重み付け平均することが好ましい。それにより、複数の副操舵角θ５のうち最小の副操舵角θ５と基準操舵角θ３との間の操舵角に目標操舵角θｔを決定することができる。ゆえに、車両１の挙動を適切に安定化させつつ、目標経路９に対する走行経路の乖離を抑制することを適切に実現することができる。

また、本実施形態に係る制御装置１００では、決定部１３０は、基準操舵角θ３の調整における複数の副操舵角θ５の各々の重みを、複数の副目標地点２０５の各々と基準円弧３０３との距離に応じて変化させることが好ましい。それにより、車両１の挙動を適切に安定化させつつ、目標経路９に対する走行経路の乖離をより効果的に抑制することができる。

また、本実施形態に係る制御装置１００では、決定部１３０は、基準操舵角θ３の調整における複数の副操舵角θ５の各々の重みを、車両１の走行路の摩擦係数に応じて変化させることが好ましい。ここで、上述したように、走行路の摩擦係数が低いほど車両１の挙動は不安定になりやすい。ゆえに、複数の副操舵角θ５の各々の重みを走行路の摩擦係数に応じて変化させることにより、車両１の挙動が不安定になることを適切に抑制することができる。

また、本実施形態に係る制御装置１００では、決定部１３０は、基準操舵角θ３の調整における複数の副操舵角θ５の各々の重みを、車両１の走行路の幅に応じて変化させることが好ましい。ここで、上述したように、走行路の幅が狭いほど車両１が車線から逸脱しやすくなる。ゆえに、複数の副操舵角θ５の各々の重みを車両１の走行路の幅に応じて変化させることにより、車両１が車線から逸脱することを適切に抑制することができる。

また、本実施形態に係る制御装置１００では、決定部１３０は、基準操舵角θ３の調整における複数の副操舵角θ５の各々の重みを、対向車の有無に応じて変化させることが好ましい。ここで、上述したように、対向車が存在する場合、車両１の車線からの逸脱を抑制する必要性が高くなる。ゆえに、複数の副操舵角θ５の各々の重みを対向車の有無に応じて変化させることにより、車両１が車線から逸脱することを適切に抑制することができる。

また、本実施形態に係る制御装置１００では、決定部１３０は、基準操舵角θ３の調整における複数の副操舵角θ５の各々の重みを、車両１における乗員の有無に応じて変化させることが好ましい。ここで、上述したように、乗員が存在しない場合、車両１の挙動が不安定になることにより乗員に与えられる違和感を低減する必要性がなくなる。ゆえに、複数の副操舵角θ５の各々の重みを車両１における乗員の有無に応じて変化させることにより、目標経路９に対する走行経路の乖離をより効果的に抑制することができる。

以上、添付図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されないことは勿論であり、特許請求の範囲に記載された範疇における各種の変更例または修正例についても、本発明の技術的範囲に属することは言うまでもない。

例えば、上記では、図１を参照して、車両１の構成について説明したが、本発明に係る車両の構成は、このような例に限定されない。本発明に係る車両は、例えば、図１に示される車両１に対して一部の構成要素の削除、追加または変更を加えたものであってもよい。例えば、本発明に係る車両は、各車輪に対してそれぞれ駆動用モータが設けられる（つまり、４つの駆動用モータが設けられる）車両であってもよい。また、例えば、本発明に係る車両は、駆動源として駆動用モータに加えてエンジンを備えるハイブリッド車両であってもよい。また、例えば、本発明に係る車両は、駆動源として駆動用モータを備えずに、エンジンのみを備えるエンジン車であってもよい。

また、例えば、本明細書においてフローチャートを用いて説明した処理は、必ずしもフローチャートに示された順序で実行されなくてもよい。また、追加的な処理ステップが採用されてもよく、一部の処理ステップが省略されてもよい。

本発明は、制御装置、制御方法およびプログラムに利用できる。

１ 車両
９ 目標経路
２１ 駆動用モータ
２２ インバータ
２３ バッテリ
３１ ブレーキ装置
３２ 液圧制御ユニット
３３ マスタシリンダ
４１ アクセルペダル
４２ ブレーキペダル
５１ 動力伝達系
５２ 車輪
５３ ステアリングホイール
６１ アクセル開度センサ
６２ ブレーキセンサ
７１ パワーステアリング機構
８１ ナビゲーション装置
９１ 車速センサ
９２ 車両位置センサ
１００ 制御装置
１１０ 取得部
１２０ 制御部
１２１ モータ制御部
１２２ ブレーキ制御部
１２３ 操舵制御部
１３０ 決定部
２０１ 現在地点
２０３ 基準目標地点
２０５，２０５ａ，２０５ｂ，２０５ｃ 副目標地点
３０３ 基準円弧
３０５，３０５ａ，３０５ｂ，３０５ｃ 副円弧

Claims (10)

1. 目標操舵角を決定する決定部と、
   車両の操舵角を前記目標操舵角に制御する制御部と、
   を備え、
   前記決定部は、
   前記車両の目標経路上の基準目標地点と現在地点とを通り、前記現在地点において前記車両の現在の進行方向に沿った接線を有する基準円弧上を前記車両に走行させる場合の操舵角である基準操舵角を決定し、
   前記目標経路上で前記基準目標地点より手前に位置する副目標地点と前記現在地点とを通り、前記現在地点において前記車両の現在の進行方向に沿った接線を有する副円弧上を前記車両に走行させる場合の操舵角である副操舵角を決定し、
   前記副操舵角に応じて前記基準操舵角を調整することにより得られる操舵角を、目標操舵角として決定する、
   制御装置。
2. 前記決定部は、
   前記目標経路上の複数の前記副目標地点にそれぞれ対応する複数の前記副操舵角を決定し、
   前記複数の副操舵角に応じて前記基準操舵角を調整する、
   請求項１に記載の制御装置。
3. 前記決定部は、前記基準操舵角の調整において、前記基準操舵角および前記複数の副操舵角を重み付け平均する、
   請求項２に記載の制御装置。
4. 前記決定部は、前記基準操舵角の調整における前記複数の副操舵角の各々の重みを、前記複数の副目標地点の各々と前記基準円弧との距離に応じて変化させる、
   請求項２または３に記載の制御装置。
5. 前記決定部は、前記基準操舵角の調整における前記複数の副操舵角の各々の重みを、前記車両の走行路の摩擦係数に応じて変化させる、
   請求項２～４のいずれか一項に記載の制御装置。
6. 前記決定部は、前記基準操舵角の調整における前記複数の副操舵角の各々の重みを、前記車両の走行路の幅に応じて変化させる、
   請求項２～５のいずれか一項に記載の制御装置。
7. 前記決定部は、前記基準操舵角の調整における前記複数の副操舵角の各々の重みを、対向車の有無に応じて変化させる、
   請求項２～６のいずれか一項に記載の制御装置。
8. 前記決定部は、前記基準操舵角の調整における前記複数の副操舵角の各々の重みを、前記車両における乗員の有無に応じて変化させる、
   請求項２～７のいずれか一項に記載の制御装置。
9. 目標操舵角を決定するステップと、
   車両の操舵角を制御装置により前記目標操舵角に制御するステップと、
   を備え、
   前記目標操舵角を決定するステップにおいて、
   前記車両の目標経路上の基準目標地点と現在地点とを通り、前記現在地点において前記車両の現在の進行方向に沿った接線を有する基準円弧上を前記車両に走行させる場合の操舵角である基準操舵角を決定し、
   前記目標経路上で前記基準目標地点より手前に位置する副目標地点と前記現在地点とを通り、前記現在地点において前記車両の現在の進行方向に沿った接線を有する副円弧上を前記車両に走行させる場合の操舵角である副操舵角を決定し、
   前記副操舵角に応じて前記基準操舵角を調整することにより得られる操舵角を、目標操舵角として決定する、
   制御方法。
10. コンピュータを、
    目標操舵角を決定する決定部と、
    車両の操舵角を前記目標操舵角に制御する制御部と、
    として機能させるためのプログラムであって、
    前記決定部は、
    前記車両の目標経路上の基準目標地点と現在地点とを通り、前記現在地点において前記車両の現在の進行方向に沿った接線を有する基準円弧上を前記車両に走行させる場合の操舵角である基準操舵角を決定し、
    前記目標経路上で前記基準目標地点より手前に位置する副目標地点と前記現在地点とを通り、前記現在地点において前記車両の現在の進行方向に沿った接線を有する副円弧上を前記車両に走行させる場合の操舵角である副操舵角を決定し、
    前記副操舵角に応じて前記基準操舵角を調整することにより得られる操舵角を、目標操舵角として決定する、
    プログラム。

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