JP2014113929A - 車両制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両制御の所望の制御性および信頼性を確保する。
【解決手段】車両制御装置１０は、自車両の制御に用いられる情報に基づいて、自車両の走行計画を生成する走行計画生成部２５と、走行計画生成部２５によって取得された走行計画に応じて、自車両を制御する車両制御部２９と、車両制御部２９によって自車両が制御される際の制御量を、走行計画に応じて規制する制御量規制部２７と、を備える。車両制御部２９は、ステアリングアクチュエータ１６と、ブレーキアクチュエータ１５と、スロットルアクチュエータ１４とのうち、少なくとも何れかの制御量の大きさおよび変化速度のうち、少なくとも何れかを規制する。
【選択図】図１

Description

この発明は、車両制御装置に関する。

従来、車両の前方画像に基づいて転舵アクチュエータの制御量を設定し、この制御量の時間変化を制限する制限値を、運転支援制御の開始時および停止時と継続時とで異ならせる運転支援装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、従来、追従操舵制御の指示電流値を、高速走行領域では目標ヨーレートに基づき演算し、低速走行領域では目標ステアリング角に基づき演算し、指示電流値の制限値を、自車速と走行半径と路面摩擦係数との何れかに応じて可変設定する運転支援装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特許第４２１１６８５号公報 特開２００６−２９８００９号公報

ところで、上記従来技術に係る運転支援装置によれば、転舵制御の制御量の制限値を制御タイミングに応じて可変設定するだけでは、異なる目的で実行される複数の転舵制御に対して同一の制限値が設定されることになり、各転舵制御に対して適正な制限値を得ることができないという問題が生じる。
また、操舵制御の制御量の制限値を、各種センサやカメラなどによって取得される情報（つまり車両の制御に用いられる情報）に応じて可変設定するだけでは、情報の確度が低い場合に適正な制限値を得ることができないという問題が生じる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、車両制御の所望の制御性および信頼性を確保することが可能な車両制御装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明の第１の発明に係る車両制御装置は、車両の制御に用いられる情報を取得する情報取得手段（例えば、実施の形態での外界センサ１１、車両状態センサ１２、物体認識部２１、現在位置検出部２２、道路情報取得部２３、および地図データ記憶部２４）と、少なくとも前記情報取得手段によって取得された前記情報に基づいて、前記車両の走行計画を取得する走行計画取得手段（例えば、実施の形態での走行計画生成部２５）と、前記走行計画取得手段によって取得された前記走行計画に応じて、前記車両を制御する制御手段（例えば、実施の形態での車両制御部２９）と、前記制御手段によって前記車両が制御される際の制御量を、前記走行計画に応じて規制する制御量規制手段（例えば、実施の形態での制御量規制部２７）と、を備える。

さらに、本発明の第２の発明に係る車両制御装置は、前記走行計画に係るパラメータを生成するパラメータ生成手段（例えば、実施の形態でのパラメータ生成部２６）を備え、前記制御量規制手段は、前記パラメータ生成手段によって生成された前記パラメータに応じて、前記制御量を規制する。

さらに、本発明の第３の発明に係る車両制御装置では、前記制御量規制手段は、前記走行計画と前記車両の速度とに応じて、前記制御量を規制する。

さらに、本発明の第４の発明に係る車両制御装置は、前記車両の操舵を行なう操舵アクチュエータ（例えば、実施の形態でのステアリングアクチュエータ１６）と、前記車両の制動を行なう制動アクチュエータ（例えば、実施の形態でのブレーキアクチュエータ１５）と、前記車両の駆動を行なう駆動アクチュエータ（例えば、実施の形態でのスロットルアクチュエータ１４）と、を備え、前記制御手段は、前記操舵アクチュエータおよび前記制動アクチュエータおよび前記駆動アクチュエータのうち少なくとも何れかの前記制御量を設定する。

さらに、本発明の第５の発明に係る車両制御装置では、前記制御量規制手段は、前記操舵アクチュエータおよび前記制動アクチュエータおよび前記駆動アクチュエータのうち、少なくとも何れかの前記制御量の大きさおよび変化速度のうち、少なくとも何れかを規制する。

さらに、本発明の第６の発明に係る車両制御装置は、少なくとも前記情報取得手段によって取得された前記情報に基づいて、前記車両の経済走行計画を取得する経済走行計画取得手段（例えば、実施の形態での経済走行計画生成部２８）を備え、前記制御手段は、前記制御量規制手段によって規制された前記制御量の範囲内において、前記経済走行計画取得手段によって取得された前記経済走行計画に応じて、前記車両を制御する。

さらに、本発明の第７の発明に係る車両制御装置では、前記経済走行計画取得手段は、前記経済走行計画として速度計画を取得する。

本発明の第１の発明に係る車両制御装置によれば、各種の目的に対応した車両の走行計画に応じて制御量を規制することから、車両制御に用いられる情報の確度が低い場合であっても、目的が異なる複数の車両制御のそれぞれに対して、所望の制御性および信頼性を確保することができる。

本発明の第２の発明に係る車両制御装置によれば、走行計画に係るパラメータに応じて制御量を容易に規制することができる。

本発明の第３の発明に係る車両制御装置によれば、走行計画と速度との組み合わせに応じて制御量を適正に規制することができる。

本発明の第４または第５の発明に係る車両制御装置によれば、車両の操舵と制動と駆動とのうち少なくとも何れかの制御量を、各種の目的に対応した車両の走行計画に応じて適正に規制することができる。

本発明の第６または第７の発明に係る車両制御装置によれば、所望の制御性および信頼性を確保した状態で、さらに、車両制御の経済性を向上させることができる。

本発明の実施の形態に係る車両制御装置の構成図である。 本発明の実施の形態に係る車両制御装置の制御量の規制値（最大ステアアシスト力、最大ブレーキ圧力）と速度と各種の目的（駐車、すり抜け、車線維持、停止、追従）との対応関係の例を示す図である。

以下、本発明の一実施形態に係る車両制御装置について添付図面を参照しながら説明する。
本実施の形態による車両制御装置１０は、図１に示すように、外界センサ１１と、車両状態センサ１２と、処理装置１３と、スロットルアクチュエータ１４と、ブレーキアクチュエータ１５と、ステアリングアクチュエータ１６と、報知装置１７と、を備えて構成されている。

外界センサ１１は、例えば、自車両の外界を検出するレーダ装置および撮像装置を備えている。
レーダ装置は、自車両の外界に設定された検出対象領域を複数の角度領域に分割し、各角度領域を走査するようにして、電磁波の発信信号を発信する。そして、各発信信号が自車両の外部の物体（例えば、先行車両や歩行者など）によって反射されることで生じた反射波の反射信号を受信する。そして、発信信号および反射信号に応じた検知信号、例えばレーダ装置から外部の物体までの距離に係る検知信号などを生成し、この検知信号を出力する。
撮像装置は、自車両の外界に設定された撮像領域をカメラにより撮像し、撮像によって得られた画像に画像処理を行なって画像データ（例えば、動画像または時系列の間欠的な複数の静止画像など）を生成し、画像データを処理装置１３に出力する。

車両状態センサ１２は、自車両の各種の車両情報の検知結果の信号を出力する。
車両状態センサ１２は、例えば、自車両の駆動輪の回転速度（車輪速）を検出する車輪速センサと、車体に作用する加速度を検知する加速度センサと、車体の姿勢や進行方向を検知するジャイロセンサと、車体のヨーレート（車両重心の上下方向軸回りの回転角速度）を検知するヨーレートセンサと、を備えている。
車両状態センサ１２は、例えば、運転者の運転操作に係る状態量（例えば、アクセルペダルの踏み込み操作量、ブレーキペダルの踏み込み操作量、ステアリングホイールの舵角、転舵輪の転舵角、シフトポジション、方向指示灯の操作有無、自動走行の実行指示有無など）を検出する各センサまたは各スイッチなどを備えている。

処理装置１３は、例えば、物体認識部２１と、現在位置検出部２２と、道路情報取得部２３と、地図データ記憶部２４と、走行計画生成部２５と、パラメータ生成部２６と、制御量規制部２７と、経済走行計画生成部２８と、車両制御部２９と、を備えている。

物体認識部２１は、外界センサ１１のレーダ装置から出力される検知信号および撮像装置から出力される画像データに基づき、自車両の外界に存在する物体を認識する。

現在位置検出部２２は、人工衛星を利用して自車両の位置を測定するためのＧＰＳ（Global Positioning System）信号などの測位信号を、アンテナ２２ａを介して受信して、この測位信号に基づいて自車両の現在位置を検出する。また、現在位置検出部２２は、さらに、自車両の速度およびヨーレートなどに基づく自律航法の演算処理を併用して、自車両の現在位置を検出可能である。

道路情報取得部２３は、地図データ記憶部２４に記憶されている地図データあるいは車両の外部のサーバ装置などから随時受信する地図データなどを参照して、自車両の走行路の情報（走行路の種別および形状などと、交差点、分岐点、およびカーブなどの有無と、など）を取得可能である。
また、道路情報取得部２３は、例えば、ＦＭ多重放送や、路上などに配置されたビーコン装置から発信される光信号または電波信号や、他車両または基地局などから送信される無線通信信号などを、アンテナ２３ａを介して受信して、自車両の走行路の情報（走行路の種別および形状などと、交差点、分岐点、およびカーブなどの有無と、道路交通情報と、走行路の工事や規制などの有無と、走行路面の状態および走行路周辺の気象情報と、など）を取得可能である。

地図データ記憶部２４は、予め外部から取得した地図データを記憶、あるいは車両の外部のサーバ装置などから随時取得する地図データを記憶する。
なお、地図データ記憶部２４は、予め処理装置１３に内蔵あるいは処理装置１３に着脱可能に接続されたメモリなどの記憶媒体やハードディスクなどの記憶装置、あるいは処理装置１３との間で有線または無線により通信接続可能な機器（携帯端末など）に備えられた記憶媒体や記憶装置など、であってもよい。

走行計画生成部２５は、自車両の制御に用いられる各種の情報に基づいて、自車両の走行計画を生成する。
自車両の制御に用いられる各種の情報は、例えば、物体認識部２１から出力される物体の認識結果と、現在位置検出部２２によって検出された自車両の現在位置と、道路情報取得部２３によって取得された自車両の走行路の情報と、地図データ記憶部２４に記憶された地図データと、である。
また、自車両の制御に用いられる各種の情報は、例えば、ナビゲーション機能を有する機器（車両に搭載されたナビゲーション装置や車両と通信接続可能な携帯端末など）から出力される経路誘導情報と、処理装置１３あるいは他の機器などから出力される制御動作のタイミング情報と、各種の目的から導き出される情報と、などである。

走行計画は、例えば、各種の目的を達成するための一連の走行動作の実行順序を計画したものであり、走行軌道や速度計画などによって構成される。
各種の目的は、例えば、交差点や分岐点での右折または左折、狭い走行路における障害物などに対するすり抜け、車線変更、自動的な車線維持走行、自動的な追従走行または追尾走行、駐車、発進、停止、などである。

パラメータ生成部２６は、走行計画生成部２５によって生成された走行計画に係るパラメータを生成する。
パラメータは、例えば、スロットルアクチュエータ１４、ブレーキアクチュエータ１５、およびステアリングアクチュエータ１６などの車両挙動に係る各種のアクチュエータにおける操作量の大きさおよび操作量の変化速度などである。

制御量規制部２７は、車両状態センサ１２から出力された自車両の各種の車両情報の検知結果と、パラメータ生成部２６によって生成されたパラメータとに応じて、車両が制御される際の制御量を規制する。

例えば図２（Ａ）に示すように、駐車、すり抜け、および車線維持走行の各目的を達成するための走行計画に対して、ステアリングアクチュエータ１６による操舵アシスト力がパラメータとして設定されている。
制御量規制部２７は、各目的の走行計画に対して、ステアリングアクチュエータ１６による操舵アシスト力を規制するための最大値（最大ステアアシスト力）を、自車両の速度に応じて変化するように設定する。

制御量規制部２７は、例えば、駐車を目的とする走行計画に対しては、自車両の速度の低速領域において、速度の増大に伴い、最大ステアアシスト力が大きな変化速度で低下傾向に変化するように設定し、速度の中高速領域において、最大ステアアシスト力をゼロとする。

また、制御量規制部２７は、例えば、すり抜けを目的とする走行計画に対しては、自車両の速度の中速領域において、速度の増大に伴い、最大ステアアシスト力が中程度の変化速度で低下傾向に変化するように設定し、速度の低速領域および高速領域では、自車両の速度に関わらずに最大ステアアシスト力を一定にする。

また、制御量規制部２７は、例えば、車線維持走行を目的とする走行計画に対しては、自車両の速度の低速領域から高速領域に亘って、速度の増大に伴い、最大ステアアシスト力が小さな変化速度で緩やかに低下傾向に変化するように設定する。

また、例えば図２（Ｂ）に示すように、停止および追従走行の各目的を達成するための走行計画に対して、ブレーキアクチュエータ１５によるブレーキ圧力がパラメータとして設定されている。
制御量規制部２７は、各目的の走行計画に対して、ブレーキアクチュエータ１５によるブレーキ圧力を規制するための最大値（最大ブレーキ圧力）を、自車両の速度に応じて変化するように設定する。

制御量規制部２７は、例えば、停止を目的とする走行計画に対しては、自車両の速度の低速領域から高速領域に亘って、速度の増大に伴い、最大ブレーキ圧力が大きな変化速度で低下傾向に変化するように設定する。

また、制御量規制部２７は、例えば、追従を目的とする走行計画に対しては、自車両の速度の低速領域から高速領域に亘って、停止を目的とする走行計画よりも小さな最大ブレーキ圧力を設定し、速度の増大に伴い、最大ブレーキ圧力が小さな変化速度で低下傾向に変化するように設定する。

経済走行計画生成部２８は、自車両の制御に用いられる各種の情報に基づいて、走行計画生成部２５によって生成された走行計画に基づき、制御量規制部２７によって規制された制御量の範囲内において、経済走行の走行計画（例えば、速度計画など）を生成する。

例えば、車庫入れによる駐車を目的とする走行計画では、走行計画生成部２５は、一連の走行動作として、車庫への横付けと、車庫から離れる方向へのフル転舵による前進と、逆方向へのフル転舵による後進と、の実行を計画する。そして、この走行計画に対して、制御量規制部２７は、図２（Ａ）に示すようなステアリングアクチュエータ１６による操舵アシスト力の規制と、スロットルアクチュエータ１４およびブレーキアクチュエータ１５に係る車両の速度および加減速度の規制とを設定する。
経済走行計画生成部２８は、走行計画生成部２５によって生成された走行計画に基づき、制御量規制部２７による規制の範囲内において、例えば、燃費を向上させる経済走行として車両の速度が高めに設定された走行計画を生成する。

また、例えば、先行車両に対する追従を目的とする走行計画では、走行計画生成部２５は、先行車両との車間距離を一定に維持する動作の実行を計画する。そして、この走行計画に対して、制御量規制部２７は、図２（Ｂ）に示すようなブレーキアクチュエータ１５によるブレーキ圧力の規制と、スロットルアクチュエータ１４およびステアリングアクチュエータ１６に係る制御量の規制とを設定する。
経済走行計画生成部２８は、走行計画生成部２５によって生成された走行計画に基づき、制御量規制部２７による規制の範囲内において、例えば、燃費を向上させる経済走行として先行車両の頻繁な加減速に対する感度が低めに設定された走行計画を生成する。

車両制御部２９は、制御量規制部２７によって規制された制御量の範囲内において、経済走行計画生成部２８によって生成された経済走行の走行計画（例えば、速度計画など）に応じて、自車両を制御する。
車両制御部２９は、例えば、スロットルアクチュエータ１４により走行駆動源の駆動力を制御する制御信号、ブレーキアクチュエータ１５により減速を制御する制御信号およびステアリングアクチュエータ１６により転舵を制御する制御信号、などを出力する。
また、車両制御部２９は、自車両の乗員に各種の情報を報知する場合に、報知装置１７を制御する制御信号を出力する。

なお、報知装置１７は、例えば、触覚的伝達装置と、視覚的伝達装置と、聴覚的伝達装置とを備えて構成されている。

触覚的伝達装置は、シートベルト装置や操舵制御装置などであって、車両制御部２９から出力される制御信号に応じて、例えばシートベルトに所定の張力を発生させて自車両の乗員が触覚的に知覚可能な締め付け力を作用させたり、例えばステアリングホイールに自車両の運転者が触覚的に知覚可能な振動（ステアリング振動）を発生させる。
視覚的伝達装置は、表示装置などであって、車両制御部２９から出力される制御信号に応じて、例えば表示装置に所定の情報を表示したり、所定の灯体を点滅させる。
聴覚的伝達装置は、スピーカなどであって、車両制御部２９から出力される制御信号に応じて所定の音や音声などを出力する。

上述したように、本実施の形態による車両制御装置１０によれば、各種の目的に対応した車両の走行計画に応じて制御量を規制することから、車両制御に用いられる情報の確度が低い場合であっても、目的が異なる複数の車両制御のそれぞれに対して、所望の制御性および信頼性を確保することができる。

さらに、走行計画に係るパラメータに応じて制御量を容易に規制することができる。
さらに、走行計画と速度との組み合わせに応じて制御量を適正に規制することができる。
さらに、車両の操舵と制動と駆動とのうち少なくとも何れかの制御量を、各種の目的に対応した車両の走行計画に応じて適正に規制することができる。
さらに、所望の制御性および信頼性を確保した状態で、さらに、車両制御の経済性を向上させることができる。

なお、上述した実施の形態において、経済走行計画生成部２８は省略されてもよい。
この場合、車両制御部２９は、走行計画生成部２５によって生成された走行計画に応じて、制御量規制部２７によって規制された制御量の範囲内で自車両を制御する。

なお、本発明の技術的範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、上述した実施形態はほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。

１０ 車両制御装置
１１ 外界センサ（情報取得手段）
１２ 車両状態センサ（情報取得手段）
１４ スロットルアクチュエータ（駆動アクチュエータ）
１５ ブレーキアクチュエータ（制動アクチュエータ）
１６ ステアリングアクチュエータ（操舵アクチュエータ）
２１ 物体認識部（情報取得手段）
２２ 現在位置検出部（情報取得手段）
２３ 道路情報取得部（情報取得手段）
２４ 地図データ記憶部（情報取得手段）
２５ 走行計画生成部（走行計画取得手段）
２６ パラメータ生成部（パラメータ生成手段）
２７ 制御量規制部（制御量規制手段）
２８ 経済走行計画生成部（経済走行計画取得手段）
２９ 車両制御部（制御手段）

Claims (7)

1. 車両の制御に用いられる情報を取得する情報取得手段と、
   少なくとも前記情報取得手段によって取得された前記情報に基づいて、前記車両の走行計画を取得する走行計画取得手段と、
   前記走行計画取得手段によって取得された前記走行計画に応じて、前記車両を制御する制御手段と、
   前記制御手段によって前記車両が制御される際の制御量を、前記走行計画に応じて規制する制御量規制手段と、
   を備えることを特徴とする車両制御装置。
2. 前記走行計画に係るパラメータを生成するパラメータ生成手段を備え、
   前記制御量規制手段は、前記パラメータ生成手段によって生成された前記パラメータに応じて、前記制御量を規制する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
3. 前記制御量規制手段は、前記走行計画と前記車両の速度とに応じて、前記制御量を規制する、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両制御装置。
4. 前記車両の操舵を行なう操舵アクチュエータと、
   前記車両の制動を行なう制動アクチュエータと、
   前記車両の駆動を行なう駆動アクチュエータと、を備え、
   前記制御手段は、前記操舵アクチュエータおよび前記制動アクチュエータおよび前記駆動アクチュエータのうち少なくとも何れかの前記制御量を設定する、
   ことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１つに記載の車両制御装置。
5. 前記制御量規制手段は、前記操舵アクチュエータおよび前記制動アクチュエータおよび前記駆動アクチュエータのうち、少なくとも何れかの前記制御量の大きさおよび変化速度のうち、少なくとも何れかを規制する、
   ことを特徴とする請求項４に記載の車両制御装置。
6. 少なくとも前記情報取得手段によって取得された前記情報に基づいて、前記車両の経済走行計画を取得する経済走行計画取得手段を備え、
   前記制御手段は、前記制御量規制手段によって規制された前記制御量の範囲内において、前記経済走行計画取得手段によって取得された前記経済走行計画に応じて、前記車両を制御する、
   ことを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１つに記載の車両制御装置。
7. 前記経済走行計画取得手段は、前記経済走行計画として速度計画を取得する、
   ことを特徴とする請求項６に記載の車両制御装置。

Images