JP7435867B1

JP7435867B1 - 車速制御装置

Info

Publication number: JP7435867B1
Application number: JP2023038408A
Authority: JP
Inventors: 昌司仲田
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2023-03-13
Filing date: 2023-03-13
Publication date: 2024-02-21
Anticipated expiration: 2043-03-13
Also published as: JP2024129297A

Abstract

【課題】走行可能な幅に適した速度で車両を走行させる。【解決手段】車速制御装置１０は、車両の走行路の進行方向前方の障害物の位置及び大きさを取得する取得部１２１と、障害物の位置及び大きさに基づいて、走行路において車両が走行可能な走行幅を算出する算出部１２３と、車両の車幅及び減速度を記憶する記憶部１１と、走行幅と車幅との差、及び減速度に基づいて、車両が走行路を走行する車速を決定する決定部１２４と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、車速制御装置に関する。

特許文献１の車両制御装置は、車両の車幅方向両側の障害物の位置に基づいて車両が走行可能な幅を算出することにより、車両が走行できるか否かを判定する。

国際公開第２０２０／２３５３８５号

従来の車両制御装置は、車両が走行できると判定した場合は、車両が走行可能な幅と車幅との差に余裕がない道路であっても、運転者の操作に応じた速度で走行する。このため、運転者が誤って速度を速くする運転操作を行うことで車両が障害物に接触するおそれがある。

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、走行可能な幅に適した速度で車両を走行させることを目的とする。

本発明の態様に係る車速制御装置は、車両の走行路の進行方向前方の障害物の位置及び大きさを取得する取得部と、前記障害物の位置及び大きさに基づいて、前記走行路において前記車両が走行可能な走行幅を算出する算出部と、前記車両の車幅及び減速度を記憶する記憶部と、前記走行幅と前記車幅との差、及び前記減速度に基づいて、前記車両が前記走行路を走行する車速を決定する決定部と、を有する。

前記取得部は、前記走行路の左側の第１障害物の位置及び大きさと、前記走行路の右側の第２障害物の位置及び大きさとを取得し、前記算出部は、前記走行幅として、前記第１障害物と前記第２障害物との距離を算出してもよい。

複数の前記障害物のうち、前記車両が前記減速度で減速して停止する位置の先にある前記障害物を特定する特定部をさらに有し、前記算出部は、前記特定部が特定した前記障害物の位置及び大きさに基づいて、前記走行幅を算出してもよい。

前記決定部は、予め設定された前記障害物の速度と所定の余裕距離とにさらに基づいて、前記車速を決定してもよい。

前記算出部は、前記障害物の位置に基づいて前記障害物の速度をさらに算出し、前記決定部は、前記障害物が前記車両の進行方向に移動する場合、決定した前記車速に前記障害物の速度を加算し、前記障害物が前記車両の進行方向と反対方向に移動する場合、決定した前記車速から前記障害物の速度を減算してもよい。

前記算出部は、前記障害物が、前記車両の進行方向と直交する方向において前記走行路から離れる場合、前記障害物の速度に補正係数を乗算した補正値を前記走行幅に加算し、前記障害物が、前記車両の進行方向と直交する方向において前記走行路に近づく場合、前記補正値を前記走行幅から減算してもよい。

本発明によれば、走行可能な幅に適した速度で車両を走行させるという効果を奏する。

本実施形態に係る車両Ｓの概要を説明するための図である。車両Ｓの車速を決定する動作を説明するための図である。走行路の複数の障害物の一例を示す図である。車速制御装置１０における処理シーケンスの例を示す図である。第２変形例に係る走行路の障害物の一例を示す図である。

＜車両Ｓの概要＞
図１は、本実施形態に係る車両Ｓの概要を説明するための図である。図１に示す車両Ｓは、障害物特定装置１と、速度センサ２と、走行制御装置３と、車速制御装置１０と、を備える。車両Ｓは、例えば、運転者が設定した車速に基づく走行（いわゆるクルーズコントロールによる走行）が可能な車両であり、走行路の進行方向前方の障害物の位置及び大きさに基づいて、走行路を走行する車速を決定する機能を有する。障害物は、例えば、車両Ｓと異なる他の車両、人、動植物、壁、及び車両Ｓの走行が困難な段差である。運転者が設定した速度は、速度の上限値を含む。

障害物特定装置１は、車両Ｓの進行方向前方の障害物の位置及び大きさを特定する処理を実行する。一例として、障害物特定装置１は、車両Ｓに搭載されたＡＤＡＳ（Advanced Driver-Assistance Systems；先進運転支援システム）が備えるＬｉＤＡＲ（Light Detection And Ranging）等の三次元レーザ（不図示）が、車両Ｓの進行方向前方の物体を測定することにより生成した点群データに基づいて、障害物の位置及び大きさを特定する。速度センサ２は、車両Ｓの車速を検出して車速制御装置１０に送信する。走行制御装置３は、例えばＶＣＵ（Vehicle Control Unit）であり、車速制御装置１０が決定した車速で車両Ｓを走行させる。

車速制御装置１０は、障害物特定装置１が特定した障害物の位置及び大きさと、速度センサ２が検出した車速とに基づいて、車両Ｓが障害物の周囲を走行するための車速を決定する処理を実行する。車速制御装置１０は、電子部品を含む筐体を有していてもよく、電子部品が実装されたプリント基板であってもよい。

図２は、車両Ｓの車速を決定する動作を説明するための図である。車速制御装置１０は、走行路Ａの位置及び幅における障害物Ｑ１の位置及び大きさを障害物特定装置１から取得し、車両Ｓが走行可能な走行幅Ｌ１を算出する。そして、車速制御装置１０は、走行幅Ｌ１と車幅Ｌ２との差、及び車両Ｓの減速度に基づいて、車両Ｓが位置Ｐ１から位置Ｐ２までの距離Ｒ１を走行する車速を決定する。

車両Ｓは、例えば、クルーズコントロールによる走行において車両Ｓの運転者が設定した車速よりも車速制御装置１０が決定した車速が小さい場合、車速制御装置１０が決定した車速に減速して走行する。クルーズコントロールによる走行ではない場合、車両Ｓは、車速制御装置１０が決定した車速を上限値として、アクセルペダルの踏込量に対応する車速で走行する。これにより、車両Ｓは、走行路Ａにおいて運転者が誤って車速を速くする動作（すなわち、設定する車速を誤って大きくしたり、誤ってアクセルを踏み込んだりする動作）を行ったとしても、走行可能な走行幅Ｌ１に応じた車速で走行できるため、車両Ｓが障害物Ｑ１に接触することを抑制できる。
以下、車速制御装置１０の構成及び動作を詳細に説明する。

＜車速制御装置１０の構成＞
車速制御装置１０は、記憶部１１と、制御部１２と、を有する。制御部１２は、取得部１２１と、特定部１２２と、算出部１２３と、決定部１２４と、を有する。

記憶部１１は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）又はＳＳＤ（Solid State Drive）等の記憶媒体を有する。記憶部１１は、制御部１２が実行するプログラムを記憶している。記憶部１１は、車両Ｓの車速を決定するための各種の情報を記憶している。一例として、記憶部１１は、車両Ｓの車幅Ｌ２及び減速度を記憶する。減速度は、車両Ｓがスリップ等の異常を発生しないように減速できる値であり、実験又はシミュレーションにより定められる。

制御部１２は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）又はＥＣＵ（Electronic Control Unit）等のプロセッサである。制御部１２は、記憶部１１に記憶されたプログラムを実行することにより、取得部１２１、特定部１２２、算出部１２３及び決定部１２４として機能する。なお、制御部１２は、１つのプロセッサで構成されていてもよいし、複数のプロセッサ又は１以上のプロセッサと電子回路との組み合わせにより構成されていてもよい。
以下、制御部１２により実現される各部の構成を説明する。

取得部１２１は、障害物特定装置１が特定した車両Ｓの走行路Ａの進行方向前方の障害物の位置及び大きさを取得する。例えば、図２において、取得部１２１は、障害物Ｑ１の輪郭線に対応する複数の座標、及び走行路Ａの内側と外側との境界にある段差Ｆ１及び段差Ｆ２に対応する複数の座標を取得する。一例として、座標は、車両座標系の座標である。

取得部１２１は、複数の障害物それぞれの位置及び大きさを取得してもよい。図３は、走行路の複数の障害物の一例を示す図である。取得部１２１は、例えば、走行路Ａの左側の第１障害物Ｑ１の位置及び大きさと、走行路Ａの右側の第２障害物Ｑ２の位置及び大きさとを取得する。また、取得部１２１は、速度センサ２が検出した走行中の車両Ｓの速度を取得する。

特定部１２２は、一定時間ごとに、走行路Ａの複数の障害物のうち、車両Ｓの車速を決定する対象となる障害物を特定する。特定部１２２は、例えば、記憶部１１に記憶された減速度を参照することにより、複数の障害物のうち、車両Ｓが当該減速度で減速して停止する位置の先にある障害物を特定する。例えば、図３において、特定部１２２は、取得部１２１が取得した速度で走行する車両Ｓが記憶部１１に記憶された減速度で減速した場合に、位置Ｐ３で停止することを特定する。そして、特定部１２２は、位置Ｐ３から距離Ｒ２先にある第１障害物Ｑ１及び第２障害物Ｑ２を特定する。すなわち、特定部１２２は、進行方向において位置Ｐ３からもっとも近い位置にある障害物を特定する。

算出部１２３は、特定部１２２が特定した障害物Ｑ１の位置及び大きさに基づいて、走行路Ａにおいて車両Ｓが走行可能な走行幅Ｌ１を算出する。例えば、図２において、算出部１２３は、障害物Ｑ１の輪郭線に対応する複数の座標のうち、進行方向と直交する方向において走行路Ａの中央にもっとも近い座標Ｃ１を特定する。そして、算出部１２３は、段差Ｆ２に対応する複数の座標のうち、座標Ｃ１にもっとも近い座標Ｃ２を特定し、座標Ｃ１と座標Ｃ２との距離Ｌ１を走行幅として算出する。

算出部１２３は、走行路Ａの左側に第１障害物Ｑ１があり、走行路Ａの右側に第２障害物Ｑ２がある場合、走行幅として、第１障害物Ｑ１と第２障害物Ｑ２との距離を算出してもよい。例えば、図３において、算出部１２３は、第１障害物Ｑ１の輪郭線に対応する複数の座標のうち、進行方向と直交する方向において走行路Ａの中央にもっとも近い座標Ｃ３を特定する。算出部１２３は、第２障害物Ｑ２の輪郭線に対応する複数の座標のうち、進行方向と直交する方向において走行路Ａの中央にもっとも近い座標Ｃ４を特定する。そして、算出部１２３は、座標Ｃ３と座標Ｃ４との距離Ｌ１を走行幅として算出する。

走行路Ａの障害物が車両Ｓと異なる他の車両、人又は動物である場合、障害物が移動することが想定される。そこで、算出部１２３は、障害物の位置に基づいて障害物の速度を算出する。算出部１２３は、例えば、所定の時間が経過する度に取得部１２１が取得した障害物の位置の差に基づいて障害物の速度を算出する。算出部１２３がこのように動作することで、後述する決定部１２４が、障害物の速度を考慮した車速を決定することができる。

また、算出部１２３は、所定の時間が経過する度に取得部１２１が取得した障害物の位置に基づいて、障害物が移動する方向を特定する。一例として、算出部１２３が特定する方向は、図３に示す方向Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３及びＤ４の少なくともいずれかである。そして、算出部１２３は、障害物が、車両Ｓの進行方向と直交する方向において走行路Ａから離れる場合（図３に示す方向Ｄ３に移動する場合）、障害物の速度に補正係数を乗算した補正値を走行幅Ｌ１に加算する。補正係数は、実験又はシミュレーションにより定められてた係数であり、記憶部１１に記憶されている。一方、算出部１２３は、障害物が、車両Ｓの進行方向と直交する方向において走行路Ａに近づく場合（図３に示す方向Ｄ４に移動する場合）、補正値を走行幅Ｌ１から減算する。算出部１２３がこのように動作することで、障害物と走行路Ａとの距離に基づく走行幅Ｌ１を算出できる。

決定部１２４は、走行幅Ｌ１と車幅Ｌ２との差、及び減速度に基づいて、車両Ｓが走行路Ａを走行する車速を決定する。決定部１２４は、例えば、走行幅Ｌ１と車幅Ｌ２との差δ、記憶部１１に記憶された減速度αを用いて「φ＝αδ」を算出することにより、車速φを決定する。決定部１２４がこのように動作することで、車両Ｓは、走行可能な幅に応じた車速φで走行することができる。その結果、車両Ｓの車速が大きいことにより、障害物に接触することを抑制できる。

走行路Ａの障害物が人又は動物である場合、障害物が走行路Ａに向かって移動する（すなわち飛び出す）可能性がある。そこで、決定部１２４は、予め設定された障害物の速度βと所定の余裕距離τとにさらに基づいて、車速φを決定してもよい。障害物の速度βは、例えば、人又は動物が走行路に飛び出す際の速度であり、所定の余裕距離τは、いわゆるオフセット値である。速度β及び余裕距離τは、実験又はシミュレーションにより定められており、記憶部１１に記憶されている。決定部１２４は、例えば「φ＝α（δ＋τ）／β」を算出することにより車速φを決定する。決定部１２４がこのように動作することで、障害物が走行路Ａに飛び出した場合であっても、車両Ｓは障害物に接触する位置よりも手前の位置で停止することができる。

さらに、走行路Ａの障害物が人又は動物である場合、障害物が移動する速度及び方向に応じて、車両Ｓが走行路Ａを走行するために適した車速が変化する。そこで、決定部１２４は、障害物が移動する速度及び方向に基づいて車両Ｓの車速を決定してもよい。決定部１２４は、例えば、障害物が車両Ｓの進行方向に移動する場合（図３に示す方向Ｄ１に移動する場合）、決定した車速に障害物の速度を加算する。一方、決定部１２４は、障害物が車両Ｓの進行方向と反対方向に移動する場合（図３に示す方向Ｄ２に移動する場合）、決定した車速から障害物の速度を減算する。決定部１２４がこのように動作することで、障害物が車両Ｓに近づく場合は車両Ｓの車速を小さくし、障害物が車両Ｓから遠ざかる場合は車両Ｓの車速を大きくすることができるため、障害物が移動する方向に応じた車速を決定できる。

＜車速制御装置１０における処理シーケンス＞
図４は、車速制御装置１０における処理シーケンスの例を示す図である。図４に示す処理シーケンスは、障害物Ｑの位置及び大きさに基づいて、車両Ｓが走行路Ａを走行する車速を決定する動作を示す。車速制御装置１０は、図４に示す処理シーケンスを一定時間ごとに繰り返す。

取得部１２１は、走行路Ａの進行方向前方の障害物Ｑの位置及び大きさを取得する（Ｓ１１）。算出部１２３は、取得部１２１が取得した障害物Ｑの位置及び大きさに基づいて、走行路Ａにおける車両Ｓの走行幅Ｌ１を算出する（Ｓ１２）。決定部１２４は、走行幅Ｌ１と車幅Ｌ２との差、及び減速度に基づいて、車両Ｓが走行路Ａを走行する車速を決定する（Ｓ１３）。

算出部１２３は、所定の時間が経過する度に取得部１２１が取得した障害物Ｑの位置及び大きさに基づいて、障害物Ｑの速度を算出し、障害物Ｑが移動する方向を特定する（Ｓ１４）。算出部１２３が算出した障害物Ｑの速度が０である場合（Ｓ１５のＮＯ）、車速制御装置１０は、Ｓ１３において決定した車速を走行制御装置３に通知する（Ｓ１９）。

算出部１２３が算出した障害物Ｑの速度が０より大きい場合（Ｓ１５のＹＥＳ）、かつ算出部１２３が特定した障害物Ｑの移動方向が車両進行方向である場合（Ｓ１６のＹＥＳ）、決定部１２４は、Ｓ１３において決定した車速に障害物Ｑの速度を加算する（Ｓ１７）。算出部１２３が算出した障害物Ｑの速度が０より大きい場合（Ｓ１５のＹＥＳ）、かつ算出部１２３が特定した障害物Ｑの移動方向が車両進行方向ではない場合（Ｓ１６のＮＯ）、決定部１２４は、Ｓ１３において決定した車速から障害物Ｑの速度を減算する（Ｓ１８）。決定部１２４は、決定した車速を走行制御装置３に通知する（Ｓ１９）。

＜第１変形例＞
以上の説明においては、車速制御装置１０が走行路Ａを走行する車両Ｓの車速を決定する動作を例示したが、これに限らない。車速制御装置１０は、決定した車速を車両Ｓの車速の上限値として走行制御装置３に通知してもよい。

＜第２変形例＞
以上の説明においては、算出部１２３が走行路Ａにおいて車両Ｓが走行可能な走行幅を１つ算出する動作を例示したが、これに限らない。車速制御装置１０においては、算出部１２３が、走行路Ａにおいて車両Ｓが走行可能な複数の走行幅を算出し、決定部１２４が、複数の走行幅のうち１つの走行幅に基づいて車速を決定してもよい。

図５は、第２変形例に係る走行路の障害物の一例を示す図である。図５においては、走行路Ａを走行する車両Ｓの進行方向前方に障害物Ｑ１が置かれている。まず、算出部１２３は、障害物Ｑ１の輪郭線に対応する複数の座標のうち、段差Ｆ１にもっとも近い座標Ｃ１と段差Ｆ２にもっとも近い座標Ｃ２とを特定する。そして、算出部１２３は、段差Ｆ１に対応する複数の座標のうち座標Ｃ１にもっとも近い座標Ｐ１と座標Ｃ１との距離Ｌ１、及び段差Ｆ２に対応する複数の座標のうち座標Ｃ２にもっとも近い座標Ｐ２と座標Ｃ２との距離Ｌ２を算出する。続いて、決定部１２４は、算出部１２３が算出した距離Ｌ１及び距離Ｌ２のうち、距離が大きい距離Ｌ２を用いて車両Ｓの車速を決定する。車速制御装置１０がこのように動作することで、走行路Ａにおいて複数の走行可能な走行幅がある場合に、もっとも大きい走行幅（すなわち、もっとも安全に走行できる走行幅）を用いた車速を決定できる。

＜車速制御装置１０による効果＞
以上説明したように、車速制御装置１０は、車両Ｓの走行路Ａの進行方向前方の障害物の位置及び大きさを取得する取得部１２１と、障害物の位置及び大きさに基づいて、走行路Ａにおいて車両Ｓが走行可能な走行幅Ｌ１を算出する算出部１２３と、車両Ｓの車幅Ｌ２及び減速度を記憶する記憶部１１と、走行幅Ｌ１と車幅Ｌ２との差、及び減速度に基づいて、車両Ｓが走行路を走行する車速を決定する決定部１２４とを有する。

車速制御装置１０がこのように構成されることで、走行路Ａにおいて走行可能な走行幅Ｌ１に応じた車速で車両Ｓを走行させることができる。その結果、クルーズコントロールにおいて運転者が誤った車速を設定したり、手動操舵において誤ってアクセルを踏み込んだりした場合であっても、車両Ｓが障害物に接触することを抑制できる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。

１障害物特定装置
２速度センサ
３走行制御装置
１０車速制御装置
１１記憶部
１２制御部
１２１取得部
１２２特定部
１２３算出部
１２４決定部

Claims

車両の走行路の進行方向前方の障害物の位置及び大きさを取得する取得部と、
前記障害物の位置及び大きさに基づいて、前記走行路において前記車両が走行可能な走行幅を算出する算出部と、
前記車両の車幅及び減速度を記憶する記憶部と、
前記走行幅と前記車幅との差、及び前記減速度に基づいて、前記車両が前記走行路を走行する車速を決定する決定部と、
複数の前記障害物のうち、前記車両が前記減速度で減速して停止する位置の先にある前記障害物を特定する特定部と、
を有し、
前記算出部は、前記特定部が特定した前記障害物の位置及び大きさに基づいて、前記走行幅を算出する、
車速制御装置。
前記取得部は、前記走行路の左側の第１障害物の位置及び大きさと、前記走行路の右側の第２障害物の位置及び大きさとを取得し、
前記算出部は、前記走行幅として、前記第１障害物と前記第２障害物との距離を算出する、
請求項１に記載の車速制御装置。
前記決定部は、予め設定された前記障害物の速度と所定の余裕距離とにさらに基づいて、前記車速を決定する、
請求項１に記載の車速制御装置。
前記算出部は、前記障害物の位置に基づいて前記障害物の速度をさらに算出し、
前記決定部は、前記障害物が前記車両の進行方向に移動する場合、決定した前記車速に前記障害物の速度を加算し、前記障害物が前記車両の進行方向と反対方向に移動する場合、決定した前記車速から前記障害物の速度を減算する、
請求項１に記載の車速制御装置。
前記算出部は、前記障害物が、前記車両の進行方向と直交する方向において前記走行路から離れる場合、前記障害物の速度に補正係数を乗算した補正値を前記走行幅に加算し、前記障害物が、前記車両の進行方向と直交する方向において前記走行路に近づく場合、前記補正値を前記走行幅から減算する、
請求項１に記載の車速制御装置。