KR20190104569A - 차량 운동 제어 장치, 차량 운동 제어 방법 및 차량 운동 제어 시스템 - Google Patents

차량 운동 제어 장치, 차량 운동 제어 방법 및 차량 운동 제어 시스템 Download PDF

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KR20190104569A
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겐타로 우에노
히로시 이토
히로키 스가와라
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히다치 오토모티브 시스템즈 가부시키가이샤
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Abstract

목표 궤도에 대한 추종성의 저하를 억제할 수 있는 차량 운동 제어 장치, 차량 운동 제어 방법 및 차량 운동 제어 시스템을 제공한다. 차량 운동 제어 장치는, 차량 운동 제어 장치가 탑재되는 차량의 목표 궤도 상의 목표 위치의 입력을 접수하여, 목표 위치를 축적하는 목표 위치 축적부와, 목표 위치 축적부에 의해 축적된 과거의 목표 위치에 대하여 차량을 추종시키는 지령을 차량의 액츄에이터에 출력하는 액츄에이터 지령부를 구비한다.

Description

차량 운동 제어 장치, 차량 운동 제어 방법 및 차량 운동 제어 시스템
본 발명은, 차량 운동 제어 장치, 차량 운동 제어 방법 및 차량 운동 제어 시스템에 관한 것이다.
종래, 자차량을 목표 궤도를 따르도록 자동 운전하는 차량 운동 제어 장치가 알려져 있다. 특허문헌 1에는, 전방 주시 시간후에 자차량이 도달하는 위치와 목표 위치의 어긋남에 따라서 조타를 결정하는 전방 주시 모델에 기초하여, 자차량의 액츄에이터를 구동 제어하는 기술이 개시되어 있다.
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2016-107658호 공보
그러나, 상기 종래 기술에서는, 목표 위치가 자차량으로부터 먼 위치에 있기 때문에, 커브 주행시의 주행 궤도가 목표 궤도에 대하여 쇼트컷 궤도가 되기 쉬워, 목표 궤도에 대한 추종성이 낮다고 하는 문제가 있었다.
본 발명의 목적의 하나는, 목표 궤도에 대한 추종성의 저하를 억제할 수 있는 차량 운동 제어 장치, 차량 운동 제어 방법 및 차량 운동 제어 시스템을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 일실시형태에서의 차량 운동 제어 장치는, 차량 운동 제어 장치가 탑재되는 차량의 목표 궤도 상의 목표 위치의 입력을 접수하여, 목표 위치를 축적하는 목표 위치 축적부와, 목표 위치 축적부에 의해 축적된 과거의 목표 위치에 대하여 차량을 추종시키는 지령을 차량의 액츄에이터에 출력하는 액츄에이터 지령부를 구비한다.
따라서, 목표 궤도에 대한 추종성의 저하를 억제할 수 있다.
도 1은 실시형태 1의 차량 운동 제어 시스템(1)의 구성도이다.
도 2는 실시형태 1의 차량 운동 제어부(8)의 구성도이다.
도 3은 각 궤도점 및 자차량의 위치를 기준 좌표계 상에 플롯한 것이다.
도 4는 실시형태 1의 액츄에이터 지령부(21)의 제어 블록도이다.
도 5는 전방 주시점에 대한 자세각 β'과 최근접점에 대한 자세각 β의 차를 나타내는 설명도이다.
도 6은 목표 궤도가 변경되었을 때의 궤도점의 입력 방법을 나타내는 설명도이다.
〔실시형태 1〕
도 1은, 실시형태 1의 차량 운동 제어 시스템(1)의 구성도이다.
차량 운동 제어 시스템(1)은, 엔진(100) 및 모터 제네레이터(101)를 구동원으로 하는 하이브리드 차량에 탑재되어 있다. 차량 운동 제어 시스템(1)은, 로케이터(3), 카메라 유닛(4), 레이더(5), 자동 운전 컨트롤 유닛(이하 ADCU)(6) 및 차량 운동 제어 유닛(차량 운동 제어 장치 : 이하 VMCU)(7)을 갖는다.
로케이터(3)는, GNSS(Global Navigation Satellite System) 수신기 및 나침반 센서 등의 관성 센서를 갖는다. 로케이터(3)는, GNSS 수신기에 의해 수신하는 복수의 인공위성으로부터의 신호와 관성 센서의 계측 결과에 기초하여 자차량의 위치를 측정한다. 자차량의 위치는, 차량의 무게 중심점, 기하학 중심점 또는 후륜 차축 중심으로 한다.
카메라 유닛(4)은, 스테레오 카메라(4a) 및 인식부(4b)를 갖는다. 스테레오 카메라(4a)는, 2개의 CCD에 의해 자차량 전방의 소정 범위를 촬영한다. 인식부(4b)는, 스테레오 카메라(4a)에 의해 촬영된 화상의 어긋남을 산출하고 기선 길이에 의해 물체(장해물)를 인식하여, 물체까지의 거리를 산출한다.
레이더(5)는, 예컨대 밀리파를 송신 안테나로부터 자차량의 전방을 향해 방출한다. 레이더(5)는, 물체에서 반사된 밀리파를 수신 안테나에 의해 수신하여 물체까지의 거리를 산출한다.
ADCU(6)는, 차량 위치 추정부(6a), 주변 상황 인식부(6b), 경고 판단부(6c) 및 궤도 생성부(6d)를 갖는다.
차량 위치 추정부(6a)는, 지도 데이터를 저장하는 메모리를 갖는다. 차량 위치 추정부(6a)는, 로케이터(3)에 의해 측정된 자차량의 위치를 다이내믹 맵과 매칭시켜 자차량의 위치를 추정한다. 이 때, 주변 상황 인식부(6b)에 의해 인식된 자차량 주변의 상황을 참조하여 추정 정밀도의 향상을 도모한다.
주변 상황 인식부(6b)는, 차량 위치 추정부(6a)에 의해 추정된 자차량의 위치와, 카메라 유닛(4) 및 레이더(5)에 의해 산출된 물체까지의 거리에 기초하여, 자차량 주변의 상황을 인식한다. 자차량 주변의 상황은, 예컨대, 커브의 곡률(곡률 반경), 회전각, 개시 위치 등의 도로 정보, 이동 물체(보행자, 자전거, 오토바이, 다른 차량 등) 및 정지 물체(노상의 낙하물, 교통 신호, 가드레일, 연석, 도로 표지, 도로 표시, 구획선, 수목 등) 등이다.
경고 판단부(6c)는, 주변 상황 인식부(6b)에 의해 인식된 자차량 주변의 상황으로부터 판단되는 충돌, 접촉이나 차선 일탈의 가능성의 유무에 기초하여, 드라이버에 대한 경고의 필요 여부를 판단한다.
궤도 생성부(6d)는, 자동 운전에 관한 운전 지원 기능에서의 자차량의 목표 궤도를 생성한다. 운전 지원 기능은, 예컨대, 순항 제어 기능(이하 ACC), 차선 유지 지원 기능(이하 LKS), 자동 운전 기능(이하 AD), 자동 긴급 브레이크 기능(이하 AEB)이나 긴급 조타 회피 지원 기능이다. 그 중, ACC 및 LKS는, 드라이버의 스위치 조작 등에 의해 작동/비작동을 전환 가능하다. 목표 궤도는, 전방 주시 시간(전방 주시 거리/차속)후의 자차량의 궤도점(목표 위치)이다. 궤도 생성부(6d)는, 생성한 궤도점에서 자차량이 목표로 하는 요우각 및 차속을 생성한다. 궤도 생성부(6d)는, 소정 시간 간격으로 궤도점, 요우각 및 차속(이하, 궤도점 등이라고도 함)을 생성하여, VMCU(7)에 출력한다. 자차량의 요우각은, 자차량의 전후축 방향과 노면에 고정된 기준축 방향(노면 고정 좌표계의 x축 방향 등)이 이루는 각도이다. 궤도 생성부(6d)로부터 VMCU(7)에 출력하는 요우각은, 자차량의 전후축 방향과 궤도점 상에서의 궤도의 접선 방향이 이루는 각도이어도 좋다. 각 운전 지원 기능의 궤도점 및 차속은, 공지의 수법을 이용하여 생성된다. 예컨대, LKS에서는, 주행로의 중앙에 궤도점을 설정하고, 드라이버에 의해 설정된 설정 차속을 궤도점의 차속으로 한다. 또한, ACC에서는, 선행차가 존재하는 경우, 선행차 상에 궤도점을 설정하고, 선행차에 대하여 소정의 차간 거리를 유지할 수 있는 차속을 궤도점의 차속으로 한다. ACC에서 선행차가 존재하지 않는 경우는 LKS와 동일하다. AD에서는, 설정된 목표 경로 상에 궤도점을 설정하고, 주행하고 있는 도로 상에서 설정된 제한 차속이나 자동 운전에 적당하다고 판단된 목표 차속을 궤도점의 차속으로 한다. 또한, 각 운전 지원 기능의 요우각은, 자차량의 전후축 방향이 목표 궤도의 접선 방향과 일치하는 각도로 한다.
궤도 생성부(6d)는, 복수의 운전 지원 기능이 작동중인 경우, 각 궤도점 중 가장 긴급도가 높은 운전 지원 기능의 궤도점 등을 선택하여 출력한다. 예컨대, LKS의 작동중에 긴급 조타 회피 지원 기능이 기동한 경우나, 차선 변경이 필요해진 경우에는, 긴급 조타 회피 지원 기능이나 차선 변경을 위한 궤도점 등이 선택된다.
또, 궤도 생성부(6d)는, 긴급 회피나 차선 변경 등에 따라서 목표 궤도를 변경한 경우, 자차량의 위치에 가장 가까운 궤도점 등으로부터 순서대로 전방 주시 거리의 궤도점 등까지 연속하여 궤도점 등을 출력한다. 통신 용량에 따라서는 복수의 궤도점 등을 동시에 송신해도 좋다. 이 때, ADCU(6)는, 자차량이 변경후의 궤도점 중 자차량에 가장 가까운 궤도점에 도달하기 전에 다음 궤도점을 출력하도록, 자차량의 차속 등에 따라서 궤도점 등의 송신 간격을 단축하거나 궤도점과 궤도점 사이의 거리를 확장한다. 이 송신 시간의 단축 혹은 점간 거리의 확장은, 목표 궤도가 변경되고 나서 전방 주시 거리의 궤도점 등을 송신할 때까지 행해진다.
VMCU(7)는, 통상용 제어부(7a), 세이프 스테이트용 제어부(7b), 이상 검지부(7c) 및 셀렉터(7d)를 갖는다.
통상용 제어부(7a)는, 차량 운동 제어부(8) 및 경고 제어부(9)를 갖는다.
차량 운동 제어부(8)는, 궤도 생성부(6d)로부터 출력된 궤도점 등에 대하여 자차량을 추종시키는 지령(조타 지령, 가속 또는 감속 지령)을 셀렉터(7d)에 출력한다. 차량 운동 제어부(8)의 상세에 관해서는 후술한다.
경고 제어부(9)는, 경고 판단부(6c)에 의해 드라이버에 대한 경고가 필요하다고 판단되었을 때, 스피커로부터 경고음이나 음성을 발하여 드라이버에게 경고한다.
세이프 스테이트용 제어부(7b)는, ADCU(6)의 이상 등에 의해 VMCU(7)가 궤도점 등을 수신할 수 없는 경우, 소정 시간 동안, ADCU(6) 대신에 궤도점 등을 생성함과 더불어, 통상용 제어부(7a) 대신에 궤도점 등에 대하여 자차량을 추종시키는 지령을 셀렉터(7d)에 출력한다. 세이프 스테이트용 제어부(7b)는, 궤도 버퍼부(10), LKS/AEB 제어부(11), 차량 위치 추정부(12), 차량 운동 제어부(페일 세이프용 액츄에이터 지령부)(13) 및 경고 제어부(14)를 갖는다.
궤도 버퍼부(10)는, 궤도 생성부(6d)로부터 출력된 궤도점 등을 축적한다.
LKS/AEB 제어부(11)는, 카메라 유닛(4)에 의해 인식된 물체 및 물체까지의 거리에 기초하여, LKS 및 AEB의 궤도점 등을, 궤도 생성부(6d)와 동일하게 공지의 수법을 이용하여 생성한다.
차량 위치 추정부(12)는, 지도 데이터를 저장하는 메모리를 갖는다. 차량 위치 추정부(12)는, 로케이터(3)에 의해 측정된 자차량의 위치에 기초하여, 다이내믹 맵과의 매칭에 의해 자차량의 위치를 추정한다.
차량 운동 제어부(13)는, VMCU(7)이 궤도점 등을 수신할 수 없는 경우, LKS/AEB 제어부(11)에 의해 생성된 LKS 및 AEB의 궤도점 등에 대하여 자차량을 추종시키는 지령(가속 지령, 감속 지령, 조타 지령)을 셀렉터(7d)에 출력한다(페일 세이프용 액츄에이터 지령 단계). 차량 운동 제어부(13)는, LKS/AEB 제어부(11)에 의해 생성된 궤도점 등에서는 안전한 주행을 유지할 수 없다고 판단한 경우, 궤도 버퍼부(10)에 축적된 궤도점 등에 대하여 소정 시간 자차량을 추종시키는 지령을 셀렉터(7d)에 출력한다.
경고 제어부(14)는, VMCU(7)이 궤도점 등을 수신할 수 없는 경우, 스피커로부터 경고음이나 음성을 발하여 운전 지원 기능의 이상을 드라이버에게 경고한다.
이상 검지부(7c)는, 후술하는 각 액츄에이터의 이상을 검출한다.
셀렉터(7d)는, 차량 운동 제어부(8) 또는 차량 운동 제어부(13)로부터 출력된 지령을 실행하는 액츄에이터를 선택하고, 대응하는 컨트롤 유닛에 지령을 출력한다. 차량 운동 제어 시스템(1)은, 액츄에이터로서 엔진(100), 모터 제네레이터(101), 전동형 제어 브레이크(102), 전동 파킹 브레이크(103), VDC 유닛(104), 전동 파워 스티어링 장치(105))를 갖는다. 전동형 제어 브레이크(102)는, 전동 모터에 의해 브레이크 마스터 실린더에 액압을 발생시킴으로써 각 바퀴의 마찰 브레이크력을 제어한다. VDC 유닛(104)은, 전동 펌프에 의해 각 바퀴의 마찰 브레이크력을 개별적으로 제어한다. 컨트롤 유닛은, 엔진 컨트롤 유닛(111), 모터 컨트롤 유닛(112), 전동형 제어 브레이크 컨트롤 유닛(113), 전동 파킹 브레이크 컨트롤 유닛(114), VDC 컨트롤 유닛(115), 전동 파워 스티어링 컨트롤 유닛(116)이다. 각 컨트롤 유닛은, 차량 운동 제어부(8)로부터 출력된 지령에 따라서 대응하는 액츄에이터를 제어한다.
셀렉터(7d)는, 가속 지령을 실행하는 액츄에이터로서 엔진(100)을 선택한다. 셀렉터(7d)는, 이상 검지부(7c)에 의해 엔진(100)의 이상이 검지된 경우, 엔진(100) 대신에 모터 제네레이터(101)를 선택한다. 셀렉터(7d)는, 감속 지령을 실행하는 액츄에이터로서 전동형 제어 브레이크(102)를 선택한다. 셀렉터(7d)는, 이상 검지부(7c)에 의해 전동형 제어 브레이크(102)의 이상이 검지된 경우, 전동형 제어 브레이크(102) 대신에 전동 파킹 브레이크(103) 또는 VDC 유닛(104)을 선택한다. 셀렉터(7d)는, 조타 지령을 실행하는 액츄에이터로서 전동 파워 스티어링 장치(105)를 선택한다. 셀렉터(7d)는, 이상 검지부(7c)에 의해 전동 파워 스티어링 장치(105)의 이상이 검지된 경우, 전동 파워 스티어링 장치(105) 대신에 VDC 유닛(104)을 선택한다.
도 2는, 실시형태 1의 차량 운동 제어부(8)의 구성도이다.
차량 운동 제어부(8)는, 궤도 버퍼부(목표 위치 축적부)(15), 차량 위치 추정부(16), 곡률 연산부(17), 최근접점 연산부(18), 자세각 연산부(19), 상대 위치 연산부(20) 및 액츄에이터 지령부(21)를 갖는다.
궤도 버퍼부(15)는, 궤도 생성부(6d)로부터 출력된 궤도점 등을 소정 시간 간격으로 입력하고 축적한다(목표 위치 축적 단계). 궤도점은, 도 3에 나타낸 바와 같이, 궤도점 등을 수신했을 때의 차량 좌표계를 기준 좌표계로 하는 이차원 좌표 상의 점으로서 기억된다. 기준 좌표계는, 궤도점 등을 수신했을 때의 자차량의 위치를 원점으로 하여, 자차량의 전후축 방향으로 x축, 자차량의 차폭 방향으로 y축이 설정되어 있다. 요우각은, 자차량의 전후축 방향과 기준 좌표계의 x축 방향이 이루는 각도로 치환되어 기억된다. 여기서, 긴급 회피시나 차선 변경 등으로 목표 궤도가 변경되는 경우가 있다. 이 경우, 궤도 버퍼부(15)는, 변경후의 궤도점 등 중 자차량의 위치에 가장 가까운 궤도점 등으로부터 순서대로 전방 주시 거리의 궤도점 등까지 연속하여 궤도점 등을 수신한다. 궤도 버퍼부(15)에 축적된 변경전의 궤도점 등은 파기된다. 이 때, 궤도 버퍼부(15)는, 자차량이 변경후의 궤도점 중 자차량에 가장 가까운 궤도점에 도달하기 전에 다음 궤도점을 입력하도록, 자차량의 차속 등에 따라서 궤도점 등의 수신 간격을 단축하거나 궤도점과 궤도점 사이의 거리를 확장한다. 이 수신 간격의 변경 혹은 점간 거리의 확장은, 목표 궤도가 변경되고 나서 전방 주시 거리의 궤도점 등을 수신할 때까지 행해진다.
차량 위치 추정부(16)는, 자차량의 내부 센서로부터 얻어지는 차륜속, 요우레이트, 전후 가속도, 좌우 가속도(횡가속도) 등의 적분치에 기초하는, 소위 데드 레코닝에 의해 자차량의 위치를 추정한다(자차 위치 추정 단계).
곡률 연산부(17)는, 궤도 버퍼부(15)에 축적된 각 궤도점으로부터 목표 궤도의 곡률 및 곡률 변화를 연산한다(곡률 연산 단계). 예컨대, 각 궤도점을 원활하게 연결하는 곡선의 곡률 및 곡률 변화를 구하여, 이들을 목표 궤도의 곡률 및 곡률 변화로 해도 좋다.
최근접점 연산부(18)는, 궤도 버퍼부(15)에 축적된 각 궤도점을 연결하는 선 위에서 자차량의 위치에 가장 가까운 점인 최근접점(최근접 목표 위치)을 연산한다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 현재의 차량 좌표계를 기준 좌표계 상에 투영하는 것에 의해, 궤도 버퍼부(15)에 축적된 각 궤도점(궤도점 1(x1, y1, θ1, v1), 궤도점 2(x2, y2, θ2, v2), 궤도점 3(x3, y3, θ3, v3), 궤도점 4(x4, y4, θ4, v4))과 자차량의 위치관계를 알 수 있다. x는 x 좌표, y는 y 좌표, θ는 요우각, v는 차속이다. 도 3에서, 예컨대, 궤도점 2의 요우각 θ2는, 목표 궤도의 접선 방향과 일치하는 각도이기 때문에, 예컨대, θ2≒{(궤도점 1, 2 사이를 연결하는 선분의 각도×궤도점 2, 3 사이의 거리)+(궤도점 2, 3 사이를 연결하는 선분의 각도×궤도점 1, 2 사이의 거리)}/(궤도점 1, 2 사이의 거리+궤도점 2, 3 사이의 거리)가 된다. 목표 궤도는 각 궤도점 1, 2, 3, 4를 원활하게 연결하는 곡선형이기 때문에, 상기 식을 이용함으로써 자차량의 전후축 방향을 목표 궤도의 접선 방향과 일치시키는 요우각이 구해진다. 도 3의 케이스에서는, 궤도점 3, 4 사이를 연결하는 선분 위에 최근접점(xn, yn, θn, vn)이 설정된다. 최근접점의 요우각 θn은, 궤도점 3의 요우각 θ3과 궤도점 4의 요우각 θ4의 중간치로 한다. 또한, 최근접점의 차속 vn은, 궤도점 3의 차속 v3와 궤도점 4의 차속 v4의 평균치로 한다.
자세각 연산부(19)는, 곡률 연산부(17)에 의해 연산된 목표 궤도의 곡률 및 곡률 변화에 기초하여, 최근접점 연산부(18)에 의해 연산된 최근접점에서 자차량의 진행 방향을 최근접점의 요우각, 즉 목표 궤도의 접선 방향과 일치시키기 위해 필요한 자차량의 자세각을, 차속 등도 고려하여 연산한다(자세각 연산 단계). 자세각은, 자차량의 진행 방향과 전후축 방향이 이루는 각도이다. 자세각 연산부(19)는, 커브 주행시에 자차량 위의 소정의 1점(자차량의 위치)이 목표 궤도 상을 통과하도록, 자차량의 정면 방향을 자차량의 진행 방향보다 선회 외측으로 향하게 하는 자세각을 연산한다.
상대 위치 연산부(20)는, 차량 위치 추정부(16)에 의해 추정된 자차량의 위치에 대한 최근접점 연산부(18)에 의해 연산된 최근접점의 상대 위치를 연산한다(상대 위치 연산 단계). 도 3의 케이스에서는, 자차량의 위치와 최근접점의 거리 yres가 좌우 위치 편차이며, 차속 vres의 좌우 위치 편차 방향의 성분이 좌우 속도 y'res이다.
액츄에이터 지령부(21)는, 자세각 연산부(19)에 의해 연산된 자세각에 기초하여 최근접점의 요우각을 보정한다. 액츄에이터 지령부(21)는, 상대 위치 연산부(20)에 의해 연산된 최근접점의 상대 위치에 기초하여, 자차량을 목표로 하는 차속 및 보정후의 요우각으로 최근접점을 통과시키기 위해, 조타 지령과 가속 또는 감속 지령을 생성하여, 셀렉터(7d)에 출력한다(액츄에이터 지령 단계). 조타 지령은, 요우레이트 지령, 좌우 위치 지령 및 요우각 지령이다.
도 4는, 액츄에이터 지령부(21)의 제어 블록도이다.
곱셈기(22)는, 요우레이트 지령에 차속을 곱하여 좌우 가속도 지령을 출력한다. 감산기(23)는, 좌우 위치 지령으로부터 좌우 위치를 감산하여 좌우 위치 편차 지령을 출력한다. 게인 블록(24)은, 좌우 위치 편차 지령에 위치 게인 Kp을 곱하여 좌우 속도 지령을 출력한다. 감산기(25)는, 좌우 속도 지령으로부터 좌우 속도를 감산하여 좌우 속도 편차 지령을 출력한다. 게인 블록(26)은, 좌우 속도 편차 지령에 속도 게인 Kd를 곱하여 좌우 가속도 편차 지령을 출력한다. 가산기(27)는, 좌우 가속도 지령에 좌우 가속도 편차 지령을 가산하여 출력한다. 플랜트 모델(차량 모델)(29)은, 외란을 상쇄하는 좌우 가속도 지령을 입력하고, 좌우 가속도 및 요우레이트를 출력한다.
2차 적분 블록(33)은, 좌우 가속도를 2차 적분하여 좌우 위치를 연산한다. 1차 적분 블록(34)은, 요우레이트를 1차 적분하여 요우각을 연산한다. 감산기(35)는, 요우각으로부터 요우각 지령을 감산하여 요우각 편차를 연산한다. 1차 미분 블록(36)은, 요우각 편차를 1차 미분하여 요우레이트 편차를 연산한다. 곱셈기(37)는, 요우레이트 편차에 차속을 곱하여 좌우 속도를 연산한다.
다음으로, 실시형태 1의 작용 효과를 설명한다.
최근, 자동 운전의 기능이 커지고, ACC나 LKS 등의 개별적인 운전 지원 기능의 집합으로 인해, 외계 인식, 궤도 계획, 경로 생성, 제어와 논리 구성에 기초한 시스템 설계가 필요로 되고 있다. 실시형태 1의 차량 운동 제어 시스템(1)은, 각 운전 지원 기능의 목표 궤도에 기초하는 궤도점을 계산하는 상위 컨트롤러(ADCU(6)), 외계 인식 센서(로케이터(3), 카메라 유닛(4)) 및 차량의 각 액츄에이터와 접속하여, ADCU(6)로부터 부여된 궤도점을 유지하고, 자차량을 목표 궤도에 추종시키는 지령을 각 액츄에이터에 출력하는 VMCU(7)를 갖는다. VMCU(7)는, 궤도점에 기초하는 지령에 의해 액츄에이터 제어를 행하기 때문에, 심플한 시스템 구성으로 자동 운전에 관한 각 운전 지원 기능을 실현할 수 있다. 또한, VMCU(7)은 동일한 제어 특성으로 각 운전 지원 기능이 요구하는 차량 운동을 실현할 수 있다. 또한, VMCU(7)은 외계 인식 센서와 접속되어 있기 때문에, ADCU(6)가 실함(失陷)한 경우에는, 외계 인식 센서로부터 얻어진 정보에 기초하여 단독으로 각 운전 지원 기능을 실현할 수 있다.
여기서, 전방 주시 모델에 기초하는 종래의 차량 운동 제어 장치에서는, 몇초 먼저 자차량이 도달하는 위치와 목표 위치의 어긋남에 따라서 조타를 결정하고 있다. 즉, 목표 위치가 자차량으로부터 먼 위치에 있기 때문에, 선회시의 주행 궤도는 목표 궤도에 대하여 쇼트컷 궤도가 되기 쉬워, 목표 궤도에 대한 추종성이 낮다. 특히, 저속(예컨대, 크리프 속도로부터 20 km/h 정도까지의 차속 영역)으로 급커브(예컨대, 반경 5∼10 m 정도의 커브)를 주행하는 장면에서는, 쇼트컷 궤도가 현저해져, 차선 일탈의 가능성이 높아진다. 여기서, 자동 주차 시스템과 같이 미리 주차 개시 위치로부터 주차 위치까지의 조작 패턴을 미리 결정해 놓는 수법을 이용함으로써, 저속으로 급커브를 주행할 때의 쇼트컷 궤도를 회피할 수 있다. 그러나, 자동 주차 시스템은 저차속 영역을 전제로 하고 있어, 차속이 높아지면 필연적으로 목표 위치와 실제 위치의 편차가 커지기 때문에, 대폭적인 보정이 강요된다. 즉, 자동 주차 시스템의 수법은 시가지나 고속도로와 같은 중고차속 영역에서의 차량 운동 제어에는 적합하지 않아, 범용성이 부족하다. 또, 통상은 전방 주시 모델에 기초하는 차량 운동 제어를 행하고, 저속으로 급커브를 주행할 때에만 자동 주차 시스템의 수법을 적용한 경우, 제어 특성이 연속되지 않는다. 제어 특성이 연속되지 않는 경우, 양 제어의 전환시(과도시)에 양 제어가 정합되지 않아, 목표 궤도에 대한 추종성 저하를 초래할 우려가 있다.
이에 비해, 실시형태 1의 VMCU(7)는, ADCU(6)으로부터 출력된 궤도점 등을 축적하는 궤도 버퍼부(15)와, 궤도 버퍼부(15)에 축적된 각 궤도점을 연결하는 선 위에서 자차량의 위치에 가장 가까운 점인 최근접점에 대하여 자차량을 추종시키는 지령을 각 액츄에이터에 출력하는 액츄에이터 지령부(21)를 구비한다. 최근접점은, 가장 최근에 축적된 현재(최신)의 궤도점보다 전에 축적된 2 궤도점 사이를 연결하는 선분 위에 설정되는 과거의 목표 위치이다. 즉, 실시형태 1의 VMCU(7)에서는, 전방 주시점보다 자차량에 가까운 궤도점에 대하여 자차량을 추종시키기 때문에, 전방 주시 모델을 채용한 경우와 비교하여, 커브 주행시에 쇼트컷 궤도가 생기기 어려워진다. 그 결과, 차량 운동 제어에 있어서 목표 궤도에 대한 추종성의 저하를 억제할 수 있다. 또한, 최근접점은, 자차량에 가장 가까운 목표 궤도 상의 점이기 때문에, 저속으로 급커브를 주행하는 경우라 하더라도 쇼트컷 궤도가 생기기 어려워진다. 게다가, 차속이나 도로 형상에 따라서 제어 특성을 전환할 필요가 없다. 따라서, 실시형태 1의 VMCU(7)는, 차속이나 목표 궤도의 형상에 상관없이, 목표 궤도에 대한 추종성의 저하를 억제할 수 있다.
또, 종래의 차량 운동 제어 장치에서는, 자차량을 추종시키는 목표 위치를 자차량으로부터 어느 정도 떨어진 위치로 할 수 밖에 없다. 최근접점과 같은 자차량 근방은, 스테레오 카메라의 촬영 범위밖(사각)이 되므로, 스테레오 카메라로 목표 위치를 인식할 수 없기 때문이다. 이에 비해, 실시형태 1의 VMCU(7)는, ADCU(6)으로부터 입력한 궤도점을 축적하는 궤도 버퍼부(15)를 갖기 때문에, 카메라 유닛(4)의 사각이 되는 최근접점을 파악할 수 있어, 최근접점에 자차량을 추종시키는 제어를 실현할 수 있었다.
VMCU(7)는, 데드 레코닝에 의해 자차량의 위치를 추정하는 차량 위치 추정부(16)와, 추정된 자차량의 위치에 대한 최근접점의 상대 위치를 연산하는 상대 위치 연산부(20)를 구비하고, 액츄에이터 지령부(21)는, 연산된 상대 위치에 기초하여 최근접점에 자차량을 추종시키는 지령을 출력한다. 자차량을 최근접점에 대하여 추종시키기 위해서는, 부여된 각 궤도점이 자차량 좌표 상의 어디에 있는지를 추정할 필요가 있다. 따라서, 자차량의 위치 변화를 추정하고, 부여된 궤도점과 자차량의 상대관계를 항상 파악하는 것에 의해, 목표 궤도에 대한 자차량의 추종성을 향상시킬 수 있다.
VMCU(7)는, 축적된 각 궤도점으로부터 목표 궤도의 곡률을 연산하는 곡률 연산부(17)와, 연산된 곡률 및 곡률 변화에 기초하여, 최근접점에서의 자차량의 진행 방향과 목표 궤도의 접선 방향을 일치시키기 위해 필요한 자세각을 연산하는 자세각 연산부(19)를 구비하고, 액츄에이터 지령부(21)는, 연산된 자세각에 기초하여, 최근접점에서의 자차량의 정면 방향을, 최근접점에서의 목표 궤도의 접선 방향보다 선회 외측으로 기울이는 지령을 출력한다. 저속으로 급커브를 주행할 때 자차량을 목표 궤도에 추종시키기 위해서는, 목표 궤도의 접선 방향에 대하여 자차량의 정면 방향을 선회 외측으로 크게 기울일 필요가 있다. 여기서, 전방 주시 모델에 기초하는 차량 운동 제어에서는, 자차량의 진행 방향과 자차량의 전후축 방향이 대략 일치하고 있다고 가정하고, 자차량의 정면 방향을 전방 주시점으로 향하게 했다. 이 때문에, 저속으로 급커브를 주행한 경우, 자차량의 정면 방향이 자차량의 위치에서의 목표 궤도의 접선 방향보다 선회 내측을 향하게 되어, 목표 궤도에 추종할 수 없다.
또한, 도 5에서, 전방 주시점에서의 목표 궤도의 접선과 자차량의 위치(=최근접점)에서의 자차량의 정면 방향이 이루는 각도를 자세각 β'로서 산출한 경우를 생각한다. 이 경우, β'는 현재의 자차량의 위치에서 필요한 자세각 β와 상이한 각도가 된다. 따라서, 자차량의 위치에서 β'가 되도록 자차량의 요우각을 제어하더라도 목표 궤도에는 추종할 수 없다. 한편, 실시형태 1의 VMCU(7)는, 현재의 자차량의 위치에서 필요한 자세각 β를 연산하고, β가 되도록 자차량의 요우각을 제어한다. 즉, VMCU(7)은, 커브 주행시, 자차량 위의 소정의 점(무게 중심점 등)이 그리는 궤적의 접선에 대하여, 자차량의 정면 방향이 항상 선회 외측을 향하도록 자차량을 제어한다. 이것에 의해, 자차량 위의 소정의 1점이 목표 궤도 상을 통과하도록 자차량을 컨트롤할 수 있다. 특히, 소정 곡률(예컨대, 반경 5∼10 m 정도의 커브)의 급커브를 소정 차속(예컨대, 크리프 속도로부터 20 km/h 정도까지의 차속 영역)으로 주행하는 경우에는, 자차량의 주행 궤도가 목표 궤도에 대하여 쇼트컷 궤도가 되는 것을 회피할 수 있기 때문에, 전방 주시 모델을 채용한 경우와 비교하여 목표 궤도에 대한 추종성을 대폭 향상시킬 수 있다.
차량 운동 제어부(13)는, VMCU(7)이 궤도점 등을 수신할 수 없는 경우, LKS/AEB 제어부(11)에 의해 생성된 LKS 및 AEB의 궤도점 등에 대하여 자차량을 추종시키는 지령(가속 지령, 감속 지령, 조타 지령)을 셀렉터(7d)에 출력하거나, 또는, LKS/AEB 제어부(11)에 의해 생성된 궤도점 등에서는 안전한 주행을 유지할 수 없다고 판단한 경우, 궤도 버퍼부(10)에 축적된 궤도점 등에 대하여 소정 시간 자차량을 추종시키는 지령을 셀렉터(7d)에 출력한다. 이것에 의해, 상위 컨트롤러(ADCU(6)) 또는 통신에 실함이 생긴 것에 의해, VMCU(7)가 궤도점 등을 수신할 수 없는 경우라 하더라도, 최저한의 운전 지원 기능을 유지할 수 있다.
차량 운동 제어 시스템(1)은, 자차량에 전후 방향 가속도를 부여하는 액츄에이터(엔진(100), 모터 제네레이터(101), 전동형 제어 브레이크(102), 전동 파킹 브레이크(103)) 및 자차량에 요우 모멘트를 부여하는 액츄에이터(전동 파워 스티어링 장치(105), VDC 유닛(104))를 각각 복수 구비하고, 액츄에이터 지령부(21)는, 액츄에이터 중의 어느 것이 실함한 경우, 실함하지 않은 액츄에이터에 지령을 출력한다. 예컨대, 엔진(100)이 실함한 경우, 모터 제네레이터(101)에 가속 지령을 출력한다. 또한, 전동형 제어 브레이크(102)가 실함한 경우, 전동 파킹 브레이크(103)에 감속 지령을 출력한다. 전동 파워 스티어링 장치(105)가 실함한 경우, VDC 유닛(104)에 조타 지령을 출력한다. 동등한 기능을 갖는 액츄에이터를 용장화하는 것에 의해, 작동중인 액츄에이터가 실함한 경우라 하더라도, 정상적인 액츄에이터를 작동시켜 운전 지원 기능을 계속할 수 있다.
궤도 버퍼부(15)는, 목표 궤도가 변경된 경우, 자차량이 변경후의 궤도점 중 자차량에 가장 가까운 궤도점에 도달하기 전에 다음 궤도점을 입력한다. 도 6은, 목표 궤도가 변경되었을 때의 궤도점의 입력 방법을 나타내는 설명도이다. 목표 궤도가 변경전의 목표 궤도로부터 변경후의 목표 궤도로 변경되면, 궤도 버퍼부(15)는, 축적한 변경전의 각 궤도점 1∼4를 파기하고, 변경후의 목표 궤도 중 현재의 자차량의 위치로부터 가장 가까운 궤도점 1로부터 순서대로 연속하여 궤도점 2∼N을 입력한다. 궤도점 N은, 전방 주시 시간후의 궤도점이다. 이 때, 자차량이 변경후의 목표 궤도의 궤도점 1에 도달하는 것보다 빠르게 목표 궤도가 연장되는 수신 간격으로 궤도점 2∼N을 순서대로 입력한다. 여기서, 목표 궤도가 변경되었을 때, 가령 전방 주시 시간후의 목표 궤도를 입력하는 수법을 계속한 경우, 자차량의 위치로부터 전방 주시 시간후의 궤도점에 이르는 목표 궤도가 불명확하기 때문에, 변경된 목표 궤도에 추종할 수 없다. 이에 비해, 목표 궤도가 변경되었을 때, 자차량에 가까운 궤도점으로부터 순서대로, 또한, 자차량이 궤도점에 도달하는 것보다 빠른 페이스로 궤도점을 수신하는 것에 의해, 최근접점에 대한 추종이 가능하다. 따라서, 긴급 회피나 차선 변경 등에 따라 목표 궤도가 변경된 경우라 하더라도, 변경후의 목표 궤도에 대한 추종성을 향상시킬 수 있다.
〔실시형태 2〕
실시형태 2에서는, 자차량의 주행 상태에 따라서 자차량을 추종시키는 목표 위치를 선택하는 점에서 실시형태 1과 상이하다.
최근접점 연산부(18)는, 자차량이 고속 주행하고 있는 경우에 한해, 궤도 버퍼부(15)에 축적된 각 궤도점 중 최근접점보다 진행 방향 전방에 있는 궤도점을 목표 궤도점으로서 출력한다. 이 때, 자차량의 차속이 높을수록 보다 자차량으로부터 떨어진 궤도점을 목표 궤도점으로 해도 좋다. 상대 위치 연산부(20)는, 자차량의 위치에 대한 목표 궤도점의 상대 위치를 연산한다. 액츄에이터 지령부(21)는, 목표 궤도점의 상대 위치에 기초하여 조타 지령, 가속 또는 감속 지령을 생성하여, 셀렉터(7d)에 출력한다.
쇼트컷에 의한 차선 일탈은 저속으로 급커브를 주행할 때에 생기기 때문에, 저속 주행중에는 추종 제어의 목표 위치를 최근접점으로 하는 것에 의해, 자차량의 주행 궤도가 쇼트컷 궤도가 되는 것을 억제할 수 있다. 한편, 고속 주행을 전제로 하는 고속 도로에는 급커브가 존재하지 않기 때문에, 쇼트컷에 의한 차선 일탈이 생기지 않는다. 따라서, 고속 주행중에는 추종 제어의 목표 궤도점을 최근접점보다 진행 방향 전방으로 설정함으로써, 추종 제어의 게인이 작아지기 때문에, 추종 제어에 따르는 차량 거동 변화를 억제할 수 있다. 즉, 실시형태 2에서는, 주행 상태(차속)에 따라서 목표 위치를 선택하는 것에 의해, 저속 주행시의 목표 궤도에 대한 추종성 저하를 억제하면서, 고속 주행시의 승차감을 개선할 수 있다.
이상 설명한 실시형태로부터 파악할 수 있는 다른 양태에 관해, 이하에 기재한다.
차량 운동 제어 장치는, 그 하나의 양태에 있어서, 상기 차량 운동 제어 장치가 탑재되는 차량의 목표 궤도 상의 목표 위치의 입력을 접수하여, 상기 목표 위치를 축적하는 목표 위치 축적부와, 상기 목표 위치 축적부에 의해 축적된 과거의 목표 위치에 대하여 상기 차량을 추종시키는 지령을 상기 차량의 액츄에이터에 출력하는 액츄에이터 지령부를 구비한다.
보다 바람직한 양태에서는, 상기 양태에 있어서, 상기 액츄에이터 지령부는, 상기 과거의 목표 위치 중 상기 차량에 가장 가까운 최근접 목표 위치에 대하여 상기 차량을 추종시키는 지령을 상기 지령으로서 출력한다.
다른 바람직한 양태에서는, 상기 양태의 어느 하나에 있어서, 상기 차량의 위치를 추정하는 차량 위치 추정부와, 상기 차량 위치 추정부에 의해 추정된 상기 차량의 위치에 대한 상기 최근접 목표 위치의 상대 위치를 연산하는 상대 위치 연산부를 구비하고, 상기 액츄에이터 지령부는, 상기 상대 위치 연산부에 의해 연산된 상기 상대 위치에 기초하여, 상기 최근접 목표 위치에 대하여 상기 차량을 추종시키는 지령을 상기 지령으로서 출력한다.
또 다른 바람직한 양태에서는, 상기 양태의 어느 하나에 있어서, 상기 목표 위치 축적부에 의해 축적된 각 목표 위치로부터 상기 목표 궤도의 곡률을 연산하는 곡률 연산부와, 상기 차량의 진행 방향과 상기 차량의 전후축 방향이 이루는 각도를 자세각으로 했을 때, 상기 곡률 연산부에 의해 연산된 상기 곡률에 기초하여, 상기 과거의 목표 위치에서의 상기 차량의 진행 방향을 상기 목표 궤도의 접선 방향과 일치시키기 위해 필요한 상기 자세각을 연산하는 자세각 연산부를 구비하고, 상기 액츄에이터 지령부는, 상기 자세각 연산부에 의해 연산된 상기 자세각에 기초하여, 상기 차량의 정면 방향을 상기 목표 궤도의 접선 방향보다 선회 방향에 대한 외측으로 기울이는 지령을 상기 지령으로서 출력한다.
또 다른 바람직한 양태에서는, 상기 양태의 어느 하나에 있어서, 상기 액츄에이터 지령부는, 상기 과거의 목표 위치 중 상기 차량의 주행 상태에 따른 목표 위치를 선택하고, 상기 선택된 목표 위치에 대하여 상기 차량을 추종시키는 지령을 상기 지령으로서 출력한다.
또 다른 바람직한 양태에서는, 상기 양태의 어느 하나에 있어서, 상기 차량 운동 제어 장치는, 페일 세이프용 액츄에이터 지령부를 구비한다. 상기 페일 세이프용 액츄에이터 지령부는, 상기 목표 위치 축적부가 상기 목표 위치를 축적할 수 없는 경우, 상기 차량에 탑재된 외계 인식부에 의해 취득되는 외계 인식 정보에 기초하는 궤도에 상기 차량을 추종시키는 지령을 출력하거나, 또는, 상기 목표 위치 축적부에 의해 축적된 과거의 목표 위치에 기초하는 궤도에 상기 차량을 추종시키는 지령을 출력한다.
또 다른 바람직한 양태에서는, 상기 양태의 어느 하나에 있어서, 상기 차량의 위치를 추정하는 차량 위치 추정부를 구비하고, 상기 목표 위치 축적부는, 상기 목표 궤도가 변경된 경우, 변경후의 목표 궤도 상의 목표 위치에 상기 차량이 도달하기 전에 다음 목표 위치의 입력을 접수한다.
또 다른 바람직한 양태에서는, 상기 양태의 어느 하나에 있어서, 상기 액츄에이터는 복수의 액츄에이터를 구비하고, 상기 액츄에이터 지령부는, 상기 복수의 액츄에이터 중 어느 것이 실함한 경우, 실함하지 않은 액츄에이터에 상기 지령을 출력한다.
또한, 다른 관점에서, 차량 운동 제어 장치는, 어떤 양태에 있어서, 상기 차량 운동 제어 장치가 탑재되는 차량을 목표 궤도를 따라서 주행시키는 차량 운동 제어 장치로서, 커브 주행시, 상기 차량 위의 소정의 점이 그리는 궤적의 접선에 대하여, 상기 차량의 정면 방향이 항상 선회 방향에 대하여 외측을 향하도록 상기 차량을 제어한다.
바람직하게는, 상기 양태에 있어서, 상기 커브의 곡률이 소정 곡률보다 큰 경우에, 상기 접선에 대하여 상기 차량의 정면 방향이 항상 선회 방향에 대하여 외측을 향하도록 상기 차량을 제어한다.
다른 바람직한 양태에서는, 상기 양태의 어느 하나에 있어서, 상기 차량의 차속이 소정 차속보다 낮은 경우에, 상기 접선에 대하여 상기 차량의 정면 방향이 항상 선회 방향에 대하여 외측을 향하도록 상기 차량을 제어한다.
또한, 다른 관점에서, 차량 운동 제어 방법은, 어떤 양태에 있어서, 제어되어야 할 차량의 목표 궤도 상의 목표 위치의 입력을 접수하여, 상기 목표 위치를 축적하는 목표 위치 축적 단계와, 상기 목표 위치 축적 단계에 의해 축적된 과거의 목표 위치에 대하여 상기 차량을 추종시키는 지령을 상기 차량의 액츄에이터에 출력하는 액츄에이터 지령 단계를 구비한다.
바람직하게는, 상기 양태에 있어서, 상기 액츄에이터 지령 단계는, 상기 과거의 목표 위치 중 상기 차량에 가장 가까운 최근접 목표 위치에 대하여 상기 차량을 추종시키는 지령을 상기 지령으로서 출력하는 단계를 구비한다.
다른 바람직한 양태에서는, 상기 양태의 어느 하나에 있어서, 상기 차량의 위치를 추정하는 차량 위치 추정 단계와, 상기 차량 위치 추정 단계에 의해 추정된 상기 차량의 위치에 대한 상기 최근접 목표 위치의 상대 위치를 연산하는 상대 위치 연산 단계를 구비하고, 상기 액츄에이터 지령 단계는, 상기 상대 위치 연산 단계에 의해 연산된 상기 상대 위치에 기초하여, 상기 최근접 목표 위치에 대하여 상기 차량을 추종시키는 지령을 상기 지령으로서 출력하는 단계를 구비한다. 또 다른 바람직한 양태에서는, 상기 양태의 어느 하나에 있어서, 상기 목표 위치 축적 단계에 의해 축적된 각 목표 위치로부터 상기 목표 궤도의 곡률을 연산하는 곡률 연산 단계와, 상기 차량의 진행 방향과 상기 차량의 전후축 방향이 이루는 각도를 자세각으로 했을 때, 상기 곡률 연산 단계에 의해 연산된 상기 곡률에 기초하여, 상기 과거의 목표 위치에서의 상기 차량의 진행 방향을 상기 목표 궤도의 접선 방향과 일치시키기 위해 필요한 상기 자세각을 연산하는 자세각 연산 단계를 구비하고, 상기 액츄에이터 지령 단계는, 상기 자세각 연산 단계에 의해 연산된 상기 자세각에 기초하여, 상기 차량의 정면 방향을 상기 목표 궤도의 접선 방향보다 선회 방향에 대한 외측으로 기울이는 지령을 상기 지령으로서 출력하는 단계를 구비한다.
또 다른 바람직한 양태에서는, 상기 양태의 어느 하나에 있어서, 상기 액츄에이터 지령 단계는, 상기 과거의 목표 위치 중 상기 차량의 주행 상태에 따른 목표 위치를 선택하고, 상기 선택된 목표 위치에 대하여 상기 차량을 추종시키는 지령을 상기 지령으로서 출력하는 단계를 구비한다.
또 다른 바람직한 양태에서는, 상기 양태의 어느 하나에 있어서, 상기 차량 운동 제어 방법은, 페일 세이프를 위해 제2 지령을 액츄에이터에 출력하는 페일 세이프용 액츄에이터 지령 단계를 구비한다. 상기 페일 세이프용 액츄에이터 지령 단계는, 상기 목표 위치 축적 단계에 의해 상기 목표 위치를 축적할 수 없는 경우, 상기 차량에 탑재된 외계 인식부에 의해 취득되는 외계 인식 정보에 기초하는 궤도에 상기 차량을 추종시키는 지령을 상기 제2 지령으로서 출력하는 단계, 또는, 상기 목표 위치 축적 단계에 의해 축적된 상기 목표 위치에 기초하는 궤도에 상기 차량을 추종시키는 지령을 상기 제2 지령으로서 출력하는 단계를 구비한다.
또 다른 바람직한 양태에서는, 상기 양태의 어느 하나에 있어서, 상기 차량의 위치를 추정하는 차량 위치 추정 단계를 구비하고, 상기 목표 위치 축적 단계는, 상기 목표 궤도가 변경된 경우, 변경후의 목표 궤도 상의 목표 위치에 상기 차량이 도달하기 전에 다음 목표 위치의 입력을 접수하는 단계를 구비한다.
또한, 다른 관점에서, 차량 운동 제어 시스템은, 어떤 양태에 있어서, 상기 차량 운동 시스템이 탑재되는 차량의 목표 궤도를 연산하는 목표 궤도 연산부를 갖는 자동 운전 컨트롤 유닛과, 상기 목표 궤도 연산부에 의해 연산된 상기 목표 궤도 상의 목표 위치의 입력을 접수하여, 상기 목표 위치를 축적하는 목표 위치 축적부와, 상기 목표 위치 축적부에 축적된 과거의 목표 위치에 대하여 상기 차량을 추종시키는 지령을 출력하는 액츄에이터 지령부를 갖는 차량 운동 제어 유닛과, 상기 액츄에이터 지령부로부터 출력된 상기 지령에 따라서 상기 차량을 제어하는 액츄에이터를 구비한다.
바람직하게는, 상기 양태에 있어서, 상기 액츄에이터 지령부는, 상기 과거의 목표 위치 중 상기 차량에 가장 가까운 목표 위치에 대하여 상기 차량을 추종시키는 지령을 상기 지령으로서 출력한다.
이상, 본 발명의 몇가지 실시형태에 관해 설명했지만, 전술한 발명의 실시형태는, 본 발명의 이해를 쉽게 하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명은, 그 취지를 일탈하지 않고, 변경, 개량될 수 있으며, 본 발명에는 그 균등물이 포함된다. 또한, 전술한 과제의 적어도 일부를 해결할 수 있는 범위, 또는, 효과의 적어도 일부를 발휘하는 범위에서, 특허청구범위 및 명세서에 기재된 각 구성 요소의 임의의 조합 또는 생략이 가능하다.
본원은, 2017년 2월 15일 출원의 일본특허출원번호 2017-25564호에 기초하는 우선권을 주장한다. 2017년 2월 15일 출원의 일본특허출원번호 2017-25564호의 명세서, 특허청구범위, 도면 및 요약서를 포함하는 모든 개시 내용은 참조에 의해 전체로서 본원에 삽입된다.
1 : 차량 운동 제어 시스템, 6 : 자동 운전 컨트롤 유닛, 7 : 차량 운동 제어 유닛(차량 운동 제어 장치), 13 : 차량 운동 제어부(페일 세이프용 액츄에이터 지령부),　15 : 궤도 버퍼부(목표 위치 축적부), 16 : 차량 위치 추정부, 17 : 곡률 연산부, 19 : 자세각 연산부, 20 : 상대 위치 연산부, 21 : 액츄에이터 지령부, 100 : 엔진(액츄에이터), 101 : 모터 제네레이터(액츄에이터), 102 : 전동형 제어 브레이크(액츄에이터), 103 : 전동 파킹 브레이크(액츄에이터), 104 : VDC 유닛(액츄에이터), 105 : 전동 파워 스티어링 장치(액츄에이터)

Claims (20)

  1. 차량 운동 제어 장치에 있어서,
    상기 차량 운동 제어 장치가 탑재되는 차량의 목표 궤도 상의 목표 위치의 입력을 접수하여, 상기 목표 위치를 축적하는 목표 위치 축적부와,
    상기 목표 위치 축적부에 의해 축적된 과거의 목표 위치에 대하여 상기 차량을 추종시키는 지령을 상기 차량의 액츄에이터에 출력하는 액츄에이터 지령부
    를 구비하는 차량 운동 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 액츄에이터 지령부는, 상기 과거의 목표 위치 중 상기 차량에 가장 가까운 최근접 목표 위치에 대하여 상기 차량을 추종시키는 지령을 상기 지령으로서 출력하는 것인 차량 운동 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 차량의 위치를 추정하는 차량 위치 추정부와,
    상기 차량 위치 추정부에 의해 추정된 상기 차량의 위치에 대한 상기 최근접 목표 위치의 상대 위치를 연산하는 상대 위치 연산부를 구비하고,
    상기 액츄에이터 지령부는, 상기 상대 위치 연산부에 의해 연산된 상기 상대 위치에 기초하여, 상기 최근접 목표 위치에 대하여 상기 차량을 추종시키는 지령을 상기 지령으로서 출력하는 것인 차량 운동 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 목표 위치 축적부에 의해 축적된 각 목표 위치로부터 상기 목표 궤도의 곡률을 연산하는 곡률 연산부와,
    상기 차량의 진행 방향과 상기 차량의 전후축 방향이 이루는 각도를 자세각으로 했을 때, 상기 곡률 연산부에 의해 연산된 상기 곡률에 기초하여, 상기 과거의 목표 위치에서의 상기 차량의 진행 방향을 상기 목표 궤도의 접선 방향과 일치시키기 위해 필요한 상기 자세각을 연산하는 자세각 연산부를 구비하고,
    상기 액츄에이터 지령부는, 상기 자세각 연산부에 의해 연산된 상기 자세각에 기초하여, 상기 차량의 정면 방향을 상기 목표 궤도의 접선 방향보다 선회 방향에 대한 외측으로 기울이는 지령을 상기 지령으로서 출력하는 것인 차량 운동 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 액츄에이터 지령부는, 상기 과거의 목표 위치 중 상기 차량의 주행 상태에 따른 목표 위치를 선택하고, 상기 선택된 목표 위치에 대하여 상기 차량을 추종시키는 지령을 상기 지령으로서 출력하는 것인 차량 운동 제어 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    페일 세이프용 액츄에이터 지령부를 구비하고,
    상기 페일 세이프용 액츄에이터 지령부는,
    상기 목표 위치 축적부가 상기 목표 위치를 축적할 수 없는 경우, 상기 차량에 탑재된 외계 인식부에 의해 취득되는 외계 인식 정보에 기초하는 궤도에 상기 차량을 추종시키는 지령을 출력하거나, 또는,
    상기 목표 위치 축적부에 의해 축적된 과거의 목표 위치에 기초하는 궤도에 상기 차량을 추종시키는 지령을 출력하는 것인 차량 운동 제어 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 차량의 위치를 추정하는 차량 위치 추정부를 구비하고,
    상기 목표 위치 축적부는, 상기 목표 궤도가 변경된 경우, 변경후의 목표 궤도 상의 목표 위치에 상기 차량이 도달하기 전에 다음 목표 위치의 입력을 접수하는 것인 차량 운동 제어 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 액츄에이터는 복수의 액츄에이터를 구비하고,
    상기 액츄에이터 지령부는, 상기 복수의 액츄에이터 중의 어느 것이 실함(失陷)한 경우, 실함하지 않은 액츄에이터에 상기 지령을 출력하는 것인 차량 운동 제어 장치.
  9. 차량 운동 제어 장치로서, 상기 차량 운동 제어 장치가 탑재되는 차량을 목표 궤도를 따라서 주행시키는 차량 운동 제어 장치에 있어서,
    커브 주행시, 상기 차량 위의 미리 정해진 점이 그리는 궤적의 접선에 대하여, 상기 차량의 정면 방향이 항상 선회 방향에 대하여 외측을 향하도록 상기 차량을 제어하는 것인 차량 운동 제어 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 커브의 곡률이 미리 정해진 곡률보다 큰 경우에, 상기 접선에 대하여 상기 차량의 정면 방향이 항상 선회 방향에 대하여 외측을 향하도록 상기 차량을 제어하는 것인 차량 운동 제어 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 차량의 차속이 미리 정해진 차속보다 낮은 경우에, 상기 접선에 대하여 상기 차량의 정면 방향이 항상 선회 방향에 대하여 외측을 향하도록 상기 차량을 제어하는 것인 차량 운동 제어 장치.
  12. 차량 운동 제어 방법에 있어서,
    제어되어야 할 차량의 목표 궤도 상의 목표 위치의 입력을 접수하여, 상기 목표 위치를 축적하는 목표 위치 축적 단계와,
    상기 목표 위치 축적 단계에 의해 축적된 과거의 목표 위치에 대하여 상기 차량을 추종시키는 지령을 상기 차량의 액츄에이터에 출력하는 액츄에이터 지령 단계
    를 포함하는 차량 운동 제어 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 액츄에이터 지령 단계는, 상기 과거의 목표 위치 중 상기 차량에 가장 가까운 최근접 목표 위치에 대하여 상기 차량을 추종시키는 지령을 상기 지령으로서 출력하는 단계를 포함하는 것인 차량 운동 제어 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 차량의 위치를 추정하는 차량 위치 추정 단계와,
    상기 차량 위치 추정 단계에 의해 추정된 상기 차량의 위치에 대한 상기 최근접 목표 위치의 상대 위치를 연산하는 상대 위치 연산 단계
    를 포함하고,
    상기 액츄에이터 지령 단계는, 상기 상대 위치 연산 단계에 의해 연산된 상기 상대 위치에 기초하여, 상기 최근접 목표 위치에 대하여 상기 차량을 추종시키는 지령을 상기 지령으로서 출력하는 단계를 포함하는 것인 차량 운동 제어 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 목표 위치 축적 단계에 의해 축적된 각 목표 위치로부터 상기 목표 궤도의 곡률을 연산하는 곡률 연산 단계와,
    상기 차량의 진행 방향과 상기 차량의 전후축 방향이 이루는 각도를 자세각으로 했을 때, 상기 곡률 연산 단계에 의해 연산된 상기 곡률에 기초하여, 상기 과거의 목표 위치에서의 상기 차량의 진행 방향을 상기 목표 궤도의 접선 방향과 일치시키기 위해 필요한 상기 자세각을 연산하는 자세각 연산 단계
    를 포함하고,
    상기 액츄에이터 지령 단계는, 상기 자세각 연산 단계에 의해 연산된 상기 자세각에 기초하여, 상기 차량의 정면 방향을 상기 목표 궤도의 접선 방향보다 선회 방향에 대한 외측으로 기울이는 지령을 상기 지령으로서 출력하는 단계를 포함하는 것인 차량 운동 제어 방법.
  16. 제12항에 있어서, 상기 액츄에이터 지령 단계는, 상기 과거의 목표 위치 중 상기 차량의 주행 상태에 따른 목표 위치를 선택하고, 상기 선택된 목표 위치에 대하여 상기 차량을 추종시키는 지령을 상기 지령으로서 출력하는 단계를 포함하는 것인 차량 운동 제어 방법.
  17. 제12항에 있어서,
    페일 세이프를 위해 제2 지령을 액츄에이터에 출력하는 페일 세이프용 액츄에이터 지령 단계를 포함하고,
    상기 페일 세이프용 액츄에이터 지령 단계는,
    상기 목표 위치 축적 단계에 의해 상기 목표 위치를 축적할 수 없는 경우, 상기 차량에 탑재된 외계 인식부에 의해 취득되는 외계 인식 정보에 기초하는 궤도에 상기 차량을 추종시키는 지령을 상기 제2 지령으로서 출력하는 단계, 또는,
    상기 목표 위치 축적 단계에 의해 축적된 상기 목표 위치에 기초하는 궤도에 상기 차량을 추종시키는 지령을 상기 제2 지령으로서 출력하는 단계
    를 포함하는 것인 차량 운동 제어 방법.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 차량의 위치를 추정하는 차량 위치 추정 단계를 포함하고,
    상기 목표 위치 축적 단계는, 상기 목표 궤도가 변경된 경우, 변경후의 목표 궤도 상의 목표 위치에 상기 차량이 도달하기 전에 다음 목표 위치의 입력을 접수하는 단계를 포함하는 것인 차량 운동 제어 방법.
  19. 차량 운동 제어 시스템에 있어서,
    상기 차량 운동 시스템이 탑재되는 차량의 목표 궤도를 연산하는 목표 궤도 연산부를 갖는 자동 운전 컨트롤 유닛과,
    상기 목표 궤도 연산부에 의해 연산된 상기 목표 궤도 상의 목표 위치의 입력을 접수하여, 상기 목표 위치를 축적하는 목표 위치 축적부와, 상기 목표 위치 축적부에 축적된 과거의 목표 위치에 대하여 상기 차량을 추종시키는 지령을 출력하는 액츄에이터 지령부를 갖는 차량 운동 제어 유닛과,
    상기 액츄에이터 지령부로부터 출력된 상기 지령에 따라서 상기 차량을 제어하는 액츄에이터
    를 구비하는 차량 운동 제어 시스템.
  20. 제19항에 있어서, 상기 액츄에이터 지령부는, 상기 과거의 목표 위치 중 상기 차량에 가장 가까운 목표 위치에 대하여 상기 차량을 추종시키는 지령을 상기 지령으로서 출력하는 것인 차량 운동 제어 시스템.
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