WO2019186691A1 - 自動運転車両の制御方法および制御装置 - Google Patents

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acceleration characteristic
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三浦 創
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日産自動車株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a control method and control device for an autonomous driving vehicle, and more particularly to a technique for improving fuel efficiency by optimizing acceleration.
  • JP2015-024746A discloses a technique for accelerating a host vehicle at a predetermined acceleration toward a target vehicle speed (paragraph 0013).
  • the characteristics (acceleration characteristics) when accelerating the host vehicle are not necessarily adapted to the actual traffic conditions of the road that is running.
  • first-to-first vehicle a preceding vehicle traveling ahead of the host vehicle and another vehicle traveling further ahead (the other vehicle in front of the host vehicle is particularly referred to as “first-to-first vehicle”).
  • the host vehicle accelerates, catches up with a preceding vehicle that is traveling at a speed lower than the target vehicle speed of the host vehicle, and then the preceding vehicle changes its lane.
  • the host vehicle further accelerates toward the target vehicle speed.
  • the acceleration is excessively high, sudden acceleration and its stopping or braking can be performed within a short time by catching up with the preceding vehicle immediately before reaching the target vehicle speed or immediately after reaching the target vehicle speed. Repeatedly, there is concern that fuel will be consumed wastefully.
  • the acceleration is excessively low, moderate acceleration is continued for a long time, which not only impairs drivability but also raises a concern that fuel consumption may increase.
  • An object of the present invention is to provide a control method and a control device for an autonomous driving vehicle in consideration of the above problems.
  • the acceleration of the host vehicle is controlled so that the vehicle speed approaches the target vehicle speed, and when the host vehicle catches up with another vehicle traveling forward, the vehicle speed of the host vehicle is set to the inter-vehicle distance from the other vehicle. Accordingly, there is provided an automatic driving vehicle control method in which the acceleration is changed according to the frequency with which the host vehicle catches up with the preceding vehicle that is the other vehicle immediately before it and the other vehicle ahead of it.
  • an automatic driving vehicle control device is provided.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of a control system for an autonomous driving vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a flowchart showing a basic flow of control (vehicle drive control) executed by the control system during automatic driving.
  • FIG. 3 is a flowchart showing the contents of processing in part A of the control executed by the control system.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing the relationship between the acceleration gain g and the vehicle speed difference ⁇ V.
  • FIG. 1 schematically shows an overall configuration of a control system (hereinafter referred to as “vehicle control system”) S of an autonomous driving vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • the vehicle control system S includes an internal combustion engine (hereinafter simply referred to as “engine”) E, a driving support system controller (ADAS / CU) 1, and an engine controller (ECU) 2 that are driving sources of the vehicle.
  • engine hereinafter simply referred to as “engine”
  • ADAS / CU driving support system controller
  • ECU engine controller
  • the engine controller 2 controls the operation of the engine E, and controls the output of the engine E by adjusting the intake air amount and the fuel supply amount to the engine E.
  • the engine controller 2 is connected to the driving support system controller 1 so as to be able to communicate with each other, and as information related to engine control, a signal from an accelerator sensor 21 that detects an operation amount of an accelerator pedal by a driver, rotation of the engine E A signal from the rotational speed sensor 22 that detects the speed, a signal from the water temperature sensor 23 that detects the coolant temperature of the engine E, and the like are input.
  • the drive source of the vehicle is not limited to the engine E, and may be an electric motor or a combination of the engine E and the electric motor. Of course, an appropriate controller in place of the engine controller 2 is provided according to the type of drive source.
  • the driving support system controller 1 sets various control parameters related to automatic driving of the vehicle, and outputs command signals corresponding to the control parameters to various devices related to automatic driving (for example, the engine E and an automatic transmission not shown).
  • automated driving means that all of acceleration, braking, and steering can be performed in a state where it is possible to return to manual driving by the driver at any time based on the monitoring by the driver.
  • the level of automation classification or automatic operation to which this embodiment can be applied is not limited to this.
  • the vehicle speed is basically controlled by automatic driving so as to approach the target vehicle speed set by the driver or determined by laws and regulations.
  • the acceleration or deceleration of the vehicle that is set when the vehicle speed is controlled corresponds to a control parameter related to automatic driving.
  • the characteristic (acceleration characteristic) when setting the acceleration is switched according to the actual traffic situation of the road in addition to the attribute of the road.
  • two driving modes (high acceleration mode and low acceleration mode) having different accelerations with respect to the target vehicle speed Vtrg are set, and acceleration characteristics (high acceleration characteristics and low acceleration characteristics) adapted for each driving mode are adopted. To do.
  • the vehicle control system S includes an automatic steering device 11, an automatic wheel brake device 12, and an automatic parking brake device 13 in addition to the engine E as devices relating to automatic driving of the vehicle.
  • the automatic steering device 11, the automatic wheel brake device 12 and the automatic parking brake device 13 are all operable in response to a command signal from the driving support system controller 1.
  • the automatic steering device 11 is a device for changing the traveling direction and the reverse direction of the vehicle during automatic driving, and the automatic wheel brake device 12 generates a braking force on the vehicle regardless of the operation of the brake pedal by the driver.
  • the automatic parking brake device 13 is a device for automatically operating the parking brake when the system start switch of the vehicle is in an OFF state.
  • the vehicle control system S switches between automatic driving and manual driving by the driver's own selection, and switches 14 for setting the driving conditions during the automatic driving, the operating state of the automatic driving and the driving state of the vehicle And a display device 15 for causing the driver to recognize.
  • the switch device 14 is configured as an aggregation switch (hereinafter referred to as “handle switch”) provided adjacent to the grip portion of the steering wheel, and in addition to switching on and off automatic driving, An operation unit for switching the set inter-vehicle distance is provided.
  • the display device (hereinafter referred to as “meter display”) 15 is installed on the dashboard of the driver's seat, and has a configuration that enables visual recognition of the on / off state of automatic driving (for example, the on state of automatic driving). And a display unit for displaying the set vehicle speed and the set inter-vehicle distance.
  • the display device 15 can also be embodied as a head-up display.
  • the driving support system controller 1 and the engine controller 2 are configured as an electronic control unit including a central processing unit (CPU), various storage devices such as a ROM and a RAM, a microcomputer including an input / output interface and the like.
  • CPU central processing unit
  • various storage devices such as a ROM and a RAM
  • microcomputer including an input / output interface and the like.
  • the driving support system controller 1 inputs a signal from the steering wheel switch 14 and a signal from the traveling environment recognition device 16 and a signal from the preceding vehicle monitoring device 17 as information relating to automatic driving.
  • the driving environment recognition device 16 is for recognizing the environment where the host vehicle is placed or the surrounding situation, and can be implemented by an optical camera sensor, for example.
  • the traveling environment recognition device 16 may be composed of a plurality of optical camera sensors having different detectable distances or viewing angles.
  • the preceding vehicle monitoring device 17 is for monitoring a preceding vehicle within a predetermined distance in front of the host vehicle, and can be implemented by a radar sensor, for example, a millimeter wave radar sensor, in addition to an optical camera sensor. It is.
  • the preceding vehicle monitoring device 17 outputs a signal corresponding to the inter-vehicle distance between the host vehicle and the preceding vehicle when there is a preceding vehicle. Specifically, based on the signal from the preceding vehicle monitoring device 17, the relative speed of the preceding vehicle with respect to the host vehicle can be detected from the amount of change per unit time in the inter-vehicle distance.
  • the driving environment recognition device 16 and the preceding vehicle monitoring device 17 can be configured not only by separate sensors but also as a single sensor unit. Both of them can be detected by an optical camera sensor or a laser radar sensor (LiDAR). It is possible to make the structure which serves as both.
  • LiDAR laser radar sensor
  • the driving support system controller 1 inputs a signal from the vehicle speed sensor 24 that detects the vehicle speed VSP.
  • a signal indicating the vehicle speed VSP can also be input via the engine controller 2.
  • the vehicle control system S is based on the traveling state of the own vehicle, the traveling state of a vehicle other than the own vehicle (for example, a preceding vehicle), the surrounding traffic conditions, and the like.
  • the driving support system controller 1 sets the required driving force of the vehicle necessary to achieve the target acceleration, and causes the engine E that is a driving source to generate an output torque corresponding to the required driving force to the engine controller 2.
  • Command signal is output.
  • the driving support system controller 1 further sets a required braking force of the vehicle necessary to achieve the target deceleration, and outputs a command signal corresponding to the required braking force to the automatic wheel brake device 12.
  • the driving support system controller 1 may use a vehicle speed set by the driver (hereinafter referred to as “set vehicle speed”) with the maximum speed specified by a road sign or defined by laws and regulations as a limited vehicle speed. ) And the limited vehicle speed, the lower vehicle speed is selected, and this is set as the target vehicle speed Vtrg. Then, the required driving force is set so that the vehicle speed VSP approaches the target vehicle speed Vtrg at the target acceleration ⁇ trg corresponding to the current vehicle speed, and a command signal for the engine controller 2 is output.
  • the vehicle basically runs at a constant speed at the target vehicle speed Vtrg during automatic driving.
  • the target vehicle speed Vtrg is set.
  • the vehicle speed VSP of the host vehicle is limited so that an inter-vehicle distance greater than the set inter-vehicle distance is ensured between the preceding vehicle and the preceding vehicle.
  • the vehicle speed VSP is limited so that the relative speed of the host vehicle with respect to the preceding vehicle becomes zero when the inter-vehicle distance with the preceding vehicle is the set inter-vehicle distance.
  • the vehicle speed VSP in this case depends on the vehicle speed of the preceding vehicle. In addition to this, for example, when the host vehicle approaches the preceding vehicle beyond the position of a predetermined inter-vehicle distance, the limitation of the vehicle speed VSP may be merely urging relative deceleration of the host vehicle.
  • Automatic driving is canceled when the driver operates the handle switch 14 or performs some operation related to the behavior of the vehicle (for example, operation of a steering wheel or a brake pedal by the driver).
  • the term “other vehicle” refers to all vehicles except the host vehicle, and the “other vehicle” includes a preceding vehicle and a preceding vehicle.
  • the “preceding vehicle” refers to another vehicle that is traveling immediately before the host vehicle.
  • the other vehicle traveling further ahead (of the preceding vehicle) refers to one vehicle or two or more other vehicles traveling ahead of the preceding vehicle, and is not limited to the preceding vehicle.
  • another vehicle traveling in front of the host vehicle all other vehicles that are traveling in front of the host vehicle are included.
  • FIG. 3 shows the contents of the processing executed in part A of the flowchart shown in FIG.
  • the driving support system controller 1 is programmed to execute vehicle drive control at predetermined time intervals. However, when a target vehicle speed Vtrg higher than the current vehicle speed VSP is set and an acceleration instruction for bringing the vehicle speed VSP close to the target vehicle speed Vtrg is output, the process waits until the acceleration is completed and determines whether the acceleration characteristic is suitable (S107). To 111 and S205 to 209) are executed.
  • S101 it is determined whether or not automatic driving is in progress. Whether or not automatic driving is being performed can be determined based on a signal from the handle switch 14. If the automatic operation is being performed, the process proceeds to S102, and if the automatic operation is not being performed, the process proceeds to S112.
  • the driving mode is basically switched according to the attribute of the road, the limited vehicle speed, and the like. In the present embodiment, the high acceleration mode is set as a default when traveling on a highway, and the low acceleration mode is set when traveling on another general road.
  • the low acceleration characteristic is selected as the acceleration characteristic for the low acceleration mode.
  • the low acceleration characteristic is selected by selecting the low acceleration gain gl as the acceleration gain g used for calculating the target acceleration ⁇ trgl.
  • the low acceleration characteristic corresponds to a “second acceleration characteristic”.
  • S104 it is determined whether or not there is an acceleration instruction.
  • the presence / absence of an acceleration instruction is determined based on a vehicle speed difference ⁇ V that is the difference between the target vehicle speed Vtrg and the current vehicle speed VSP, and whether or not this is greater than zero. If there is an acceleration instruction, the process proceeds to S105, and if there is no acceleration instruction, the current control is terminated.
  • the target acceleration ⁇ trgl is calculated.
  • the acceleration gain g is switched according to the operation mode. In the low acceleration mode, the low acceleration gain gl is selected to select the low acceleration characteristic.
  • the low acceleration gain gl increases as the vehicle speed difference ⁇ V increases, but is smaller than the high acceleration gain gh described later throughout the vehicle speed difference ⁇ V.
  • S106 it is determined whether or not the current acceleration has been completed.
  • the completion of acceleration is basically determined by the fact that the vehicle speed difference ⁇ V decreases with acceleration and reaches 0, in other words, the vehicle speed VSP has reached the target vehicle speed Vtrg.
  • the determination is also made by catching up with the other vehicle traveling ahead in front of the vehicle speed difference ⁇ V (that is, during acceleration) and restricting further acceleration.
  • the process proceeds to S107, and when it is not finished, the process waits until the acceleration is finished.
  • Tacc is calculated for the time during which the current acceleration has continued (hereinafter referred to as “acceleration continuation time”), and it is determined whether or not this is equal to or longer than a predetermined time Tthrl.
  • the acceleration duration Tacc is calculated by measuring the time from the start of acceleration when the vehicle speed difference ⁇ V is greater than 0 to the end of acceleration at which the end of acceleration is determined in S106.
  • the acceleration characteristic is switched from the currently selected low acceleration characteristic to the high acceleration characteristic. That is, in the low acceleration mode, the acceleration characteristics are switched when the process of S107 to 111 experiences a long acceleration that continues for a predetermined time Tthrl continuously for the number of times determined by the predetermined value CNT1.
  • the operation mode itself is switched to the high acceleration mode in order to switch the acceleration characteristics.
  • the driver performs a manual operation. Specifically, the acceleration ⁇ is controlled based on the depression amount of the accelerator pedal.
  • the high acceleration characteristic is selected as the acceleration characteristic for the high acceleration mode. Specifically, the high acceleration gain gh is selected as the acceleration gain g used for calculating the target acceleration ⁇ trgh.
  • the high acceleration characteristic corresponds to the “first acceleration characteristic”.
  • S202 it is determined whether or not there is an acceleration instruction. Specifically, it is determined whether or not a vehicle speed difference ⁇ V that is a difference between the target vehicle speed Vtrg and the current vehicle speed VSP is greater than zero. If there is an acceleration instruction, the process proceeds to S203, and if there is no acceleration instruction, the process returns to the flowchart shown in FIG.
  • the target acceleration ⁇ trgh is calculated. Specifically, similarly to the calculation of the target acceleration ⁇ trgl, the vehicle speed difference ⁇ V is multiplied by the high acceleration gain gh for the high acceleration mode by the above equation (1).
  • the high acceleration gain gh has the tendency shown in FIG. 4 with respect to the vehicle speed difference ⁇ V, and increases as the vehicle speed difference ⁇ V increases.
  • S204 it is determined whether or not the current acceleration has been completed. Specifically, it is determined whether the vehicle speed difference ⁇ V reaches 0, or if not, whether the host vehicle has caught up with another vehicle traveling ahead during acceleration. If the acceleration is completed, the process proceeds to S205. If the acceleration is not completed, the process waits until the acceleration is completed.
  • S205 it is determined whether or not the acceleration duration Tacc related to the current acceleration is less than the predetermined time Tthrh.
  • the process proceeds to S206, and when it is equal to or longer than the predetermined time Tthrh, the process proceeds to S207.
  • the acceleration characteristic is switched from the currently selected high acceleration characteristic to the low acceleration characteristic. That is, in the high acceleration mode, the acceleration characteristics are switched when the process of S205 to S209 experiences a short acceleration that ends continuously before the predetermined time Tthrh for the number of times determined by the predetermined value CNT2.
  • the operation mode itself is switched to the low acceleration mode in order to switch the acceleration characteristics.
  • the predetermined time Tthrh related to the suitability determination in the high acceleration mode may be equal to or different from the predetermined time Tthrl related to the suitability determination in the low acceleration mode.
  • the number determination values CNT1 and CNT2 may be the same or different in the high acceleration mode and the low acceleration mode.
  • the engine E constitutes a “drive source”, and the driving support controller 1 and the engine controller 2 constitute a “controller”.
  • the “controller” can be configured by only the driving support controller 1 or can be configured as a set of individual controllers to which functions provided as the “controller” are assigned.
  • control device vehicle control system S for the autonomous driving vehicle according to the present embodiment is configured as described above, and the effects obtained by the present embodiment are summarized below.
  • the acceleration duration time Tacc is long according to the acceleration duration time Tacc when catching up with other vehicles (the preceding vehicle and other vehicles running further ahead) that the host vehicle is accelerating and traveling ahead.
  • the acceleration characteristic is switched to a high acceleration characteristic that gives a higher acceleration, and when the acceleration duration Tacc is short, the acceleration characteristic is changed to a low acceleration characteristic that gives a lower acceleration.
  • the acceleration continuation time Tacc indicates the “frequency of catching up with other vehicles”, and “catch up” means reaching a position separated from the other vehicle ahead by a predetermined inter-vehicle distance. According to the present embodiment, it is possible to easily grasp the “frequency of catching up with other vehicles” by the acceleration duration time Tacc.
  • a plurality of characteristics as acceleration characteristics specifically, a high acceleration characteristic for the high acceleration mode and a low acceleration characteristic for the low acceleration mode are set in advance, and the acceleration is changed by switching between them. It was. As a result, the acceleration characteristics are more appropriately adapted through individual settings for the case where the acceleration duration Tacc is long (low frequency) and the case where the acceleration duration Tacc is short (high frequency). Is possible.
  • the acceleration duration time Tacc is short and the frequency of catching up with other vehicles is high even during traveling in the high acceleration mode, switching to a low acceleration characteristic that gives a lower acceleration makes it possible to suddenly accelerate and stop or stop the acceleration. It becomes possible to suppress deterioration in fuel consumption due to braking being repeated in a short time. For example, in a traffic situation where the distance from the host vehicle to the other vehicle in front is not so long, by reducing the acceleration, it is possible to avoid sudden acceleration / deceleration and approach the other vehicle while gradually accelerating.
  • the high acceleration mode is selected as a default (S102 in FIG. 2), and the acceleration control is basically based on the high acceleration characteristics. (S201 in FIG. 3).
  • the distance between vehicles is in a relatively short traffic situation, and after the host vehicle starts accelerating, the vehicle speed VSP catches up with another vehicle before reaching the target vehicle speed Vtrg or after reaching the target vehicle speed Vtrg. Even if the vehicle catches up with another vehicle immediately after arrival, the acceleration characteristic is switched to the low acceleration characteristic as a result of the conformity determination (S209). Thereafter, when the distance between the vehicles widens and acceleration continues for a long time depending on the low acceleration characteristics, the acceleration characteristics are returned to the high acceleration characteristics (S111).
  • the present invention is not limited to this.
  • the frequency of catching up with other vehicles is low during traveling in the low acceleration mode, specifically, when the acceleration duration Tacc due to the low acceleration characteristic is long, the low acceleration characteristic An increase correction may be applied to the characteristic line (acceleration gain gl1 shown in FIG. 4).
  • the correction is reduced to the characteristic line of the high acceleration characteristic (acceleration gain gh1 shown in FIG. 4). May be applied.
  • a low fuel consumption mode that emphasizes fuel consumption and a high output mode that emphasizes output can be set by the driver's selection.
  • acceleration is controlled by low acceleration characteristics
  • the high output mode the acceleration characteristic can be adapted while maintaining the driver's selection (that is, without switching the driving mode itself).
  • the correction applied to the acceleration characteristics specifically, the increase correction amount applied to the low acceleration gain gl and the decrease correction amount applied to the high acceleration gain gh need not be uniform, and catch up with the acceleration duration Tacc or other vehicles. It is possible to change in a multistage manner or continuously depending on the frequency. Specifically, while the acceleration duration time Tacc is longer and the frequency is lower during traveling in the low acceleration mode, the increase correction amount applied to the low acceleration gain gl is increased, while the acceleration continues during traveling in the high acceleration mode. As the time Tacc is shorter and the frequency is higher, the reduction correction amount applied to the high acceleration gain gh is increased. Thereby, it becomes possible to adapt the acceleration characteristic more precisely to the actual traffic situation.
  • correction according to the frequency of catching up with other vehicles may be performed on one preset acceleration characteristic without switching the acceleration characteristic.

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Abstract

自動運転中の車速を目標車速に近付けるように、加速度を制御する。自車両が前方を走行している他車両に追いついた場合に、自車両の車速を他車両との車間距離に応じて制限する。自車両がその直前の他車両である先行車両およびそのさらに前方の他車両に追いつく頻度に応じ、加速度を変更する。

Description

自動運転車両の制御方法および制御装置
 本発明は、自動運転車両の制御方法および制御装置に関し、特に加速の最適化により燃費の改善を図る技術に関する。
 JP2015-024746Aには、自車両を目標車速に向けて所定の加速度で加速させる技術が開示されている(段落0013)。
 しかし、上記文献に記載の技術によると、自車両を加速させる際の特性(加速度特性)が走行中の道路の実際の交通状況に必ずしも適合したものであるとは限らない。
 例えば、次のような懸念がある。高速道路を走行中、自車両に対してその前方を走行している先行車両と、そのさらに前方を走行している他車両(自車両の2台前の他車両を、特に「先々行車両」という場合がある)と、がある状況において、自車両が加速し、自車両の目標車速よりも低い速度で走行中の先行車両に追いついた後、先行車両が車線を変更するなどして自車両の前方が空くと、自車両は、目標車速に向けてさらに加速する。ここで、加速度が過度に高い場合は、自車両が目標車速に到達する前または目標車速に到達した後すぐに先々行車両に追いつくことで、急な加速とその停止ないし制動とが短時間のうちに繰り返され、燃料を無駄に消費することが懸念される。他方で、加速度が過度に低い場合は、緩やかな加速が長時間に亘って継続され、運転性を損なうばかりでなく、燃料の消費が却って増大することも懸念される。
 このように、単に加速度を設定するだけでは、燃費等の観点から必ずしも最適な状態にあるとはいえず、依然として改善の余地がある。
 本発明は、以上の問題を考慮した自動運転車両の制御方法および制御装置を提供することを目的とする。
 一態様では、車速を目標車速に近付けるように、自車両の加速度を制御し、自車両が前方を走行している他車両に追いついた場合に、自車両の車速を他車両との車間距離に応じて制限し、自車両がその直前の他車両である先行車両およびそのさらに前方の他車両に追いつく頻度に応じ、加速度を変更する、自動運転車両の制御方法が提供される。
 他の態様では、自動運転車両の制御装置が提供される。
図1は、本発明の一実施形態に係る自動運転車両の制御システムの全体的な構成を示す概略図である。 図2は、同上制御システムが自動運転時に実行する制御(車両駆動制御)の基本的な流れを示すフローチャートである。 図3は、同上制御システムが実行する制御のA部における処理の内容を示すフローチャートである。 図4は、加速ゲインgと車速差ΔVとの関係を示す説明図である。
 以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
 (システム全体の構成)
 図1は、本発明の一実施形態に係る自動運転車両の制御システム(以下「車両制御システム」という)Sの全体的な構成を概略的に示している。
 車両制御システムSは、車両の駆動源である内燃エンジン(以下、単に「エンジン」という)Eと、運転支援システムコントローラ(ADAS/CU)1と、エンジンコントローラ(ECU)2と、を備える。
 エンジンコントローラ2は、エンジンEの動作を制御するものであり、エンジンEに対する吸入空気量および燃料供給量等を調整することにより、エンジンEの出力を制御する。エンジンコントローラ2は、運転支援システムコントローラ1に対して相互通信可能に接続されるとともに、エンジン制御に関する情報として、運転者によるアクセルペダルの操作量を検出するアクセルセンサ21からの信号、エンジンEの回転速度を検出する回転速度センサ22からの信号、エンジンEの冷却水温度を検出する水温センサ23からの信号等を入力する。車両の駆動源は、エンジンEに限らず、電動モータであってもよいし、エンジンEと電動モータとの組み合わせであってもよい。駆動源の種類に応じ、エンジンコントローラ2に代わる適宜のコントローラが設けられることは、勿論である。
 運転支援システムコントローラ1は、車両の自動運転に関する各種制御パラメータを設定し、自動運転に関わる各種装置(例えば、エンジンEおよび図示しない自動変速機)に対し、制御パラメータに応じた指令信号を出力する。本実施形態において、「自動運転」とは、運転者による監視のもと、運転者自身の選択によりいつでも運転者による手動運転に復帰することが可能な状態で、加速、制動および操舵の全ての操作を制御システム側で負担する運転状態をいう。ただし、本実施形態が適用可能な自動化の分類ないし自動運転のレベルは、これに限定されるものではない。本実施形態では、自動運転により、基本的には、車速を、運転者の設定によるかまたは法令等の定めによる目標車速に近付けるように制御する。車速を制御する際に設定される車両の加速度または減速度は、いずれも自動運転に関する制御パラメータに該当する。ここで、加速度を設定する際の特性(加速度特性)を、道路の属性等によるほか、走行中の道路の実際の交通状況によっても切り換える。本実施形態では、目標車速Vtrgに対する加速度が互いに異なる2つの運転モード(高加速モード、低加速モード)を設定し、運転モード毎に適合させた加速度特性(高加速度特性、低加速度特性)を採用する。
 車両制御システムSは、車両の自動運転に関わる装置として、エンジンEのほか、自動ステアリング装置11、自動ホイールブレーキ装置12および自動パーキングブレーキ装置13を備える。自動ステアリング装置11、自動ホイールブレーキ装置12および自動パーキングブレーキ装置13は、いずれも運転支援システムコントローラ1からの指令信号に応じて動作可能である。自動ステアリング装置11は、自動運転時に車両の進行方向および後退方向を変化させるための装置であり、自動ホイールブレーキ装置12は、運転者によるブレーキペダルの操作によらず、車両に制動力を生じさせるための装置であり、自動パーキングブレーキ装置13は、車両のシステム起動スイッチがオフ状態であるときに、パーキングブレーキを自動的に作動させるための装置である。
 さらに、車両制御システムSは、自動運転と手動運転とを運転者自身の選択により切り換えるとともに、自動運転時の走行条件を設定するためのスイッチ装置14と、自動運転の作動状態および車両の走行状態を運転者に認識させるための表示装置15と、を備える。本実施形態において、スイッチ装置14は、ステアリングホイールの把持部に隣接して設けられた集約スイッチ(以下「ハンドルスイッチ」という)として構成され、自動運転のオンおよびオフの切換えのほか、設定車速および設定車間距離の切換えのための操作部を備える。表示装置(以下「メータディスプレイ」という)15は、運転席のダッシュボードに設置され、自動運転のオンまたはオフ状態の視覚的な認識を可能とする構成であるとともに(例えば、自動運転のオン状態とオフ状態とで、表示色を異ならせることによる)、設定車速および設定車間距離を表示する表示部を備える。表示装置15は、ヘッドアップディスプレイとして具現することも可能である。
 本実施形態において、運転支援システムコントローラ1およびエンジンコントローラ2は、中央演算装置(CPU)、ROMおよびRAM等の各種記憶装置、入出力インターフェース等からなるマイクロコンピュータを備えた電子制御ユニットとして構成される。
 運転支援システムコントローラ1は、自動運転に関する情報として、ハンドルスイッチ14からの信号を入力するほか、走行環境認識装置16からの信号および先行車両監視装置17からの信号を入力する。
 走行環境認識装置16は、自車両が置かれている環境ないし周囲の状況を認識するためのものであり、例えば、光学カメラセンサにより具現することが可能である。走行環境認識装置16は、検知可能距離または視野角が異なる複数の光学カメラセンサからなるものであってもよい。
 先行車両監視装置17は、自車両前方の所定距離以内の範囲にある先行車両を監視するためのものであり、光学カメラセンサによるほか、レーダセンサ、例えば、ミリ波レーダセンサにより具現することが可能である。先行車両監視装置17は、先行車両がある場合に、自車両と先行車両との車間距離に応じた信号を出力する。先行車両監視装置17からの信号をもとに、具体的には、車間距離の単位時間当たりの変化量から、自車両に対する先行車両の相対速度を検出することができる。
 走行環境認識装置16と先行車両監視装置17とは、別個のセンサによるばかりでなく、1つのセンサユニットとして構成することも可能であり、光学カメラセンサまたはレーザレーダセンサ(LiDAR)等により、両者を兼ねる構成とすることが可能である。
 以上に加え、運転支援システムコントローラ1は、車速VSPを検出する車速センサ24からの信号を入力する。車速VSPを示す信号は、エンジンコントローラ2を介して入力することも可能である。
 (制御システムの動作)
 車両制御システムSは、ハンドルスイッチ14の操作により自動運転が選択されると、自車両の走行状態、自車両以外の他車両(例えば、先行車両)の走行状態および周囲の交通状況等をもとに、目標とする加速度および減速度を設定する。運転支援システムコントローラ1は、目標加速度を達成するのに必要な車両の要求駆動力を設定し、エンジンコントローラ2に対し、要求駆動力に応じた出力トルクを、駆動源であるエンジンEにより生じさせるための指令信号を出力する。運転支援システムコントローラ1は、さらに、目標減速度を達成するのに必要な車両の要求制動力を設定し、要求制動力に応じた指令信号を自動ホイールブレーキ装置12に出力する。
 本実施形態において、運転支援システムコントローラ1は、道路標識により指定されるかまたは法令等により定められた最高速度を制限車速として、運転者により設定された車速(以下「設定車速」という場合がある)と制限車速とのうち低い方の車速を選択し、これを目標車速Vtrgに設定する。そして、車速VSPを現在の車速に応じた目標加速度αtrgで目標車速Vtrgに近付けるように、要求駆動力を設定するとともに、エンジンコントローラ2に対する指令信号を出力する。これにより、車両は、自動運転時において、基本的には、目標車速Vtrgでの定速走行を行う。
 これに対し、自車両よりも前方の所定範囲内、具体的には、ミリ波レーダセンサ17により認識可能な範囲内を走行している他車両(先行車両)がある場合は、目標車速Vtrgに拘らず、先行車両との間に設定車間距離以上の車間距離が確保されるように、自車両の車速VSPを制限する。本実施形態では、先行車両との車間距離が設定車間距離であるときの、先行車両に対する自車両の相対的な速度が0となるように、車速VSPを制限する。この場合の車速VSPは、先行車両の車速に依存する。車速VSPの制限は、これ以外に、例えば、自車両が先行車両に対して所定車間距離の位置を超えて接近した場合に、単に自車両の相対的な減速を促すものであってもよい。
 自動運転は、運転者によりハンドルスイッチ14が操作されるかまたは車両の挙動に関わる何らかの操作(例えば、運転者によるステアリングホイールまたはブレーキペダルの操作)が行われることにより、解除される。
 以下の説明では、自車両に対してその前方を走行している先行車両と、そのさらに前方を走行している他車両と、がある状況を想定する。このような状況として、高速道路を走行している場合を例示することができる。ここで、「他車両」というときは、自車両を除く全ての車両を対象とし、「他車両」には、先行車両および先々行車両が含まれる。「先行車両」とは、自車両の直前を走行中の他車両をいう。さらに、「(先行車両の)さらに前方を走行している他車両」とは、先行車両の前方を走行中の、1台または2台以上の他車両をいい、先々行車両に限らない。「自車両の前方を走行している他車両」というときは、先行車両を含め、自車両の前方を走行中の全ての他車両を対象とする。
 (フローチャートによる説明)
 図2および3は、本実施形態に係る運転支援システムコントローラ1が行う制御(車両駆動制御)の基本的な流れをフローチャートにより示している。図3は、図2に示すフローチャートのA部で実行される処理の内容を示している。運転支援システムコントローラ1は、車両駆動制御を所定時間毎に実行するようにプログラムされている。ただし、現在の車速VSPよりも高い目標車速Vtrgが設定され、車速VSPを目標車速Vtrgに近付けるための加速指示が出力されたときは、加速が終了するまで待機し、加速度特性の適合判定(S107~111、S205~209)を実行する。
 図2に示すフローチャートにおいて、S101では、自動運転中であるか否かを判定する。自動運転中であるか否かは、ハンドルスイッチ14からの信号をもとに判定することが可能である。自動運転中である場合は、S102へ進み、自動運転中でない場合は、S112へ進む。
 S102では、現在選択中の運転モードが低加速モードであるか否かを判定する。低加速モードとは、アクセル要求に対して設定される目標加速度αtrg(=αtrgl)が低く抑えられる運転モードである。現在選択中の運転モードが低加速モードである場合は、S103へ進み、それ以外の場合は、図3に示すフローチャートに進む。運転モードは、基本的には、道路の属性や制限車速等に応じて切り換えられる。本実施形態では、高速道路を走行する際に、デフォルトとして高加速モードが設定され、それ以外の一般道路を走行する際に、低加速モードが設定される。
 S103では、低加速モード用の加速度特性として、低加速度特性を選択する。本実施形態において、低加速度特性の選択は、目標加速度αtrglの算出に用いる加速ゲインgとして、低加速ゲインglを選択することによる。低加速度特性は、「第2加速度特性」に相当する。
 S104では、加速指示があるか否かを判定する。加速指示の有無は、目標車速Vtrgと現在の車速VSPとの差である車速差ΔVに基づき、これが0よりも大きいか否かにより判定する。加速指示がある場合は、S105へ進み、加速指示がない場合は、今回の制御を終了する。
 S105では、目標加速度αtrglを算出する。目標加速度αtrglの算出は、次式(1)に示すように、車速差ΔVに加速ゲインg(=gl)を乗じることによる。ここで、加速ゲインgは、運転モードに応じて切り換えられ、低加速モードでは、低加速度特性の選択のため、低加速ゲインglが選択される。ここで、低加速ゲインglは、図4に示すように、車速差ΔVの拡大に応じて増大するが、車速差ΔV全体を通じて後に述べる高加速ゲインghよりも小さな値である。
 αtrg=g×ΔV
     =g×(Vtrg-VSP) …(1)
 S106では、今回の加速が終了したか否かを判定する。加速が終了したことは、基本的には、車速差ΔVが加速に伴って減少し、0に達したことにより、換言すれば、車速VSPが目標車速Vtrgに達したことにより判定されるが、本実施形態では、車速差ΔVが0に達する前に(つまり、加速中に)自車両が前方を走行している他車両に追いつき、それ以上の加速が制限されることによっても判定される。加速が終了した場合は、S107へ進み、終了していない場合は、終了するまで待機する。
 S107では、今回の加速が所定時間Tthrl以上継続したか否かを判定する。具体的には、今回の加速が継続した時間(以下「加速継続時間」という)Taccを算出し、これが所定時間Tthrl以上であるか否かを判定する。加速継続時間Taccの算出は、車速差ΔVが0よりも大きくなる加速開始時から、S106により加速の終了が判定される加速終了時までの時間を測定することによる。加速継続時間Taccが所定時間Tthrl以上である場合は、S108へ進み、所定時間Tthrlに満たない場合は、S109へ進む。
 S108では、低加速モード用のカウンタの値CNTlに1を加算する。
 CNTl=CNTl+1 …(2)
 S109では、カウンタの値CNTlを0にリセットする。
 S110では、1を加算した後のカウンタの値CNTlが所定値CNT1未満であるか否かを判定する。所定値CNT1未満である場合は、今回の制御をそのまま終了し、所定値CNT1以上である場合は、S111へ進む。
 S111では、加速度特性を、現在選択されている低加速度特性から高加速度特性に切り換える。つまり、低加速モードでは、S107~111の処理により、所定値CNT1により定められる回数に亘って連続して、所定時間Tthrl以上継続する長い加速を経験した場合に、加速度特性を切り換えるのである。本実施形態では、加速度特性の切換えのため、運転モード自体を高加速モードに切り換える。
 S112では、運転者の手動操作による運転を実行する。具体的には、加速度αをアクセルペダルの踏込量をもとに制御する。
 図3に示すフローチャートに移り、S201では、高加速モード用の加速度特性として、高加速度特性を選択する。具体的には、目標加速度αtrghの算出に用いる加速ゲインgとして、高加速ゲインghを選択する。高加速度特性は、「第1加速度特性」に相当する。
 S202では、加速指示があるか否かを判定する。具体的には、目標車速Vtrgと現在の車速VSPとの差である車速差ΔVが0よりも大きいか否かを判定する。加速指示がある場合は、S203へ進み、加速指示がない場合は、図2に示すフローチャートに戻り、今回の制御を終了する。
 S203では、目標加速度αtrghを算出する。具体的には、目標加速度αtrglの算出と同様に、上式(1)により、車速差ΔVに高加速モード用の高加速ゲインghを乗算する。高加速ゲインghは、車速差ΔVに対して図4に示す傾向を有し、車速差ΔVの拡大に対して増大する。
 S204では、今回の加速が終了したか否かを判定する。具体的には、車速差ΔVが0に達するか、そうでなければ、自車両が加速中に前方を走行している他車両に追いついたかを判定する。加速が終了した場合は、S205へ進み、終了していない場合は、終了するまで待機する。
 S205では、今回の加速に係る加速継続時間Taccが所定時間Tthrhに満たないか否かを判定する。加速継続時間Taccが所定時間Tthrhに満たない場合は、S206へ進み、所定時間Tthrh以上である場合は、S207へ進む。
 S206では、高加速モード用のカウンタの値CNThに1を加算する。
 CNTh=CNTh+1 …(3)
 S207では、カウンタの値CNThを0にリセットする。
 S208では、1を加算した後のカウンタの値CNThが所定値CNT2未満であるか否かを判定する。所定値CNT2未満である場合は、今回の制御をそのまま終了し、所定値CNT2以上である場合は、S209へ進む。
 S209では、加速度特性を、現在選択されている高加速度特性から低加速度特性に切り換える。つまり、高加速モードでは、S205~209の処理により、所定値CNT2により定められる回数に亘って連続して、所定時間Tthrh前に終了する短い加速を経験した場合に、加速度特性を切り換えるのである。本実施形態では、加速度特性の切換えのため、運転モード自体を低加速モードに切り換える。ここで、高加速モードでの適合判定に係る所定時間Tthrhは、低加速モードでの適合判定に係る所定時間Tthrlと等しい長さであってもよいし、異なる長さであってもよい。さらに、回数判定値CNT1、CNT2は、高加速モードと低加速モードとで同じであっても、異なっていてもよい。
 本実施形態では、エンジンEにより「駆動源」が構成され、運転支援コントローラ1およびエンジンコントローラ2により「コントローラ」が構成される。「コントローラ」は、運転支援コントローラ1のみにより構成することも、「コントローラ」として備える機能を振り分けた個別のコントローラを集合として構成することも可能である。
 (作用効果の説明)
 本実施形態に係る自動運転車両の制御装置(車両制御システムS)は、以上のように構成され、本実施形態により得られる効果について以下に纏める。
 第1に、自車両が加速して前方を走行している他車両(先行車両およびそのさらに前方を走行している他車両)に追いつく際の加速継続時間Taccに応じ、加速継続時間Taccが長い場合は、加速度特性をより高い加速度を与える高加速度特性に切り換える一方、加速継続時間Taccが短い場合は、より低い加速度を与える低加速度特性に切り換えることとした。これにより、加速度特性を自車両が走行している道路の実際の交通状況に適合させることが可能となり、運転性に対する影響に配慮して、運転性の悪化を抑制しながら燃費の向上を図ることができる。ここで、加速継続時間Taccは、「他車両に追いつく頻度」を指標し、「追いつく」とは、前方の他車両から後方に所定車間距離だけ離れた位置に到達することをいう。本実施形態によれば、加速継続時間Taccにより、「他車両に追いつく頻度」を容易に把握することが可能である。
 第2に、加速度特性として複数の特性、具体的には、高加速モード用の高加速度特性と、低加速モード用の低加速度特性と、を予め設定し、これらの切換えにより加速度を変更することとした。これにより、加速継続時間Taccが長い場合(低頻度の場合)と、加速継続時間Taccが短い場合(高頻度の場合)と、のそれぞれに対する個別の設定を通じ、加速度特性をより適切に適合させることが可能となる。
 第3に、低加速モードによる走行中であっても加速継続時間Taccが長く、他車両に追いつく頻度が低いときは、より高い加速度を与える高加速度特性に切り換えることで、緩やかな加速が長時間に亘って継続されることによる燃費の悪化を抑制することが可能となる。例えば、同一車線を走行している他車両がまばらである交通状況において、加速度を上げることで、加速開始後、速やかに目標車速Vtrgでの巡航走行に移行することができる。
 他方で、高加速モードによる走行中であっても加速継続時間Taccが短く、他車両に追いつく頻度が高いときは、より低い加速度を与える低加速度特性に切り換えることで、急な加速とその停止ないし制動が短時間のうちに繰り返されることによる燃費の悪化を抑制することが可能となる。例えば、自車両から前方の他車両までの距離がそれほど長くない交通状況において、加速度を下げることで、急な加減速を避け、他車両に向けて緩やかに加速しながら接近することができる。
 高速道路を走行する場合を例にさらに説明すると、高速道路を走行する際は、高加速モードがデフォルトとして選択され(図2のS102)、加速度の制御は、基本的には、高加速度特性による(図3のS201)。ここで、車両同士の間隔が比較的短い交通状況にあり、自車両が加速を開始した後、車速VSPが目標車速Vtrgに到達する前に他車両に追いついたり、目標車速Vtrgに到達した後であっても到達後すぐに他車両に追いついたりした場合は、適合判定の結果、加速度特性が低加速度特性に切り換えられる(S209)。その後、車両同士の間隔が広がり、低加速度特性によっては加速が長時間に亘って継続するようになった場合は、加速度特性が高加速度特性に戻される(S111)。
 以上の説明では、「前方を走行している他車両に追いつく頻度」に応じて加速度特性自体を切り換える場合を例に説明した。しかし、これに限定されるものではなく、低加速モードでの走行中、他車両に追いつく頻度が低い場合、具体的には、低加速度特性による加速継続時間Taccが長い場合に、低加速度特性の特性線(図4に示す加速ゲインgl1)に増大補正を施すようにしてもよい。同様に、高加速モードでの走行中、高加速度特性による加速継続時間Taccが短く、他車両に追いつく頻度が高い場合に、高加速度特性の特性線(図4に示す加速ゲインgh1)に減少補正を施すようにしてもよい。
 これにより、例えば、燃費を重視した低燃費モードと、出力を重視した高出力モードと、を運転者の選択により設定可能とし、低燃費モードでは、低加速度特性により加速度を制御し、高出力モードでは、高加速度特性により加速度を制御するようにした場合に、運転者の選択を維持した状態で(つまり、運転モード自体の切換えを伴わずに)、加速度特性の適合を図ることが可能となる。
 さらに、加速度特性に施す補正、具体的には、低加速ゲインglに施す増大補正量および高加速ゲインghに施す減少補正量は、一律である必要はなく、加速継続時間Taccないし他車両に追いつく頻度に応じて多段的または連続的に変化させることが可能である。具体的には、低加速モードでの走行中、加速継続時間Taccが長く、頻度が低いときほど、低加速ゲインglに施す増大補正量を増大させる一方、高加速モードでの走行中、加速継続時間Taccが短く、頻度が高いときほど、高加速ゲインghに施す減少補正量を増大させる。これにより、実際の交通状況に対し、加速度特性をより細やかに適合させることが可能となる。
 さらに、加速度特性の切換えを行わず、予め設定された1つの加速度特性に対し、他車両に追いつく頻度に応じた補正を行うようにしてもよいことは、勿論である。
 以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は、本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を、上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。上記実施形態に対し、請求の範囲に記載した事項の範囲内で様々な変更および修正が可能である。

Claims (8)

  1.  自動運転中の車速を目標車速に近付けるように、自車両の加速度を制御し、
     自車両が前方を走行している他車両に追いついた場合に、自車両の車速を前記他車両との車間距離に応じて制限し、
     自車両がその直前の他車両である先行車両およびそのさらに前方の他車両に追いつく頻度に応じ、前記加速度を変更する、
    自動運転車両の制御方法。
  2.  請求項1に記載の自動運転車両の制御方法であって、
     前記頻度が高いときほど、低いときよりも前記加速度を低下させる、
    自動運転車両の制御方法。
  3.  請求項2に記載の自動運転車両の制御方法であって、
     前記先行車両およびそのさらに前方の他車両に追いつく際の加速の継続時間が短いときほど、前記加速度を低下させる、
    自動運転車両の制御方法。
  4.  請求項1に記載の自動運転車両の制御方法であって、
     高い加速度を与える第1加速度特性か、前記第1加速度特性よりも低い加速度を与える第2加速度特性か、により、自車両の加速度を制御し、
     前記頻度に応じ、前記第1加速度特性と前記第2加速度特性とを切り換えることで、前記加速度を変更する、
    自動運転車両の制御方法。
  5.  請求項4に記載の自動運転車両の制御方法であって、
     前記第1加速度特性による走行中、前記頻度が予め定められた頻度よりも高い場合に、前記第2加速度特性に切り換え、
     前記第2加速度特性による走行中、前記頻度が予め定められた頻度よりも低い場合に、前記第1加速度特性に切り換える、
    自動運転車両の制御方法。
  6.  高い加速度を与える第1加速度特性と、前記第1加速度特性よりも低い加速度を与える第2加速度特性と、を切り換えて加速度を制御し、
     前記第2加速度特性による走行中、前記第2加速度特性による加速が所定時間以上継続した場合に、前記第1加速度特性に切り換えるかまたは前記第2加速度特性により与えられる加速度を増大させ、
     前記第1加速度特性による走行中、前記第1加速度特性による加速の継続時間が所定時間に満たない場合に、前記第2加速度特性に切り換えるかまたは前記第1加速度特性により与えられる加速度を減少させる、
    自動運転車両の制御方法。
  7.  高い加速度を与える第1加速度特性と、前記第1加速度特性よりも低い加速度を与える第2加速度特性と、を切り換えて加速度を制御し、
     前記第2加速度特性による走行中、自車両の前方を自車両の目標車速よりも低い車速で走行している他車両に対し、前記目標車速への到達後に追いついた場合は、前記第1加速度特性に切り換えるかまたは前記第2加速度特性により与えられる加速度を増大させ、
     前記第1加速度特性による走行中、前記他車両に対し、前記目標車速への到達前に追いついた場合は、前記第2加速度特性に切り換えるかまたは前記第1加速度特性により与えられる加速度を減少させる、
    自動運転車両の制御方法。
  8.  車両の駆動源と、
     前記駆動源を制御するコントローラと、
    を備え、
     前記コントローラは、
     自動運転中の車速を目標車速に近付けるように、自車両の加速度を制御する加速制御部と、
     自車両が前方を走行している他車両に追いついた場合に、自車両の車速を前記他車両との車間距離に応じて制限する車速制限部と、
    を備え、
     前記加速制御部は、自車両がその直前の他車両である先行車両およびそのさらに前方の他車両に追いつく頻度に応じ、前記加速度を変更する、
    自動運転車両の制御装置。
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