JP2017144776A

JP2017144776A - 車両の走行制御装置

Info

Publication number: JP2017144776A
Application number: JP2016026081A
Authority: JP
Inventors: 康博関島; Yasuhiro Sekishima
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2016-02-15
Filing date: 2016-02-15
Publication date: 2017-08-24
Also published as: DE102017100323A1; US20170235311A1; US10274962B2; CN107082067A

Abstract

【課題】カーブを走行する際に、ドライバが直接ステアリングホイールを保持した状態の場合とステアリングホイールを非保持（手放し）状態の場合であっても、同じ走行感覚で走行でき不安感を与えることがない。
【解決手段】自動運転制御の状態で、自車両が走行する前方のカーブを認識し、ドライバがステアリングホイールを保持していないことを検出した場合には、旋回半径ρに基づいて設定される目標車速Ｖｔｋや許容横加速度を、ドライバがステアリングホイールを保持している場合に設定される目標車速Ｖｔｋや許容横加速度よりも低い値に補正し、補正された目標車速や許容横加速度に基づいて自車両の目標加速度を設定して加減速制御する。
【選択図】図３

Description

本発明は、運転支援制御や自動運転制御で、特にカーブを適切に通過する車両の走行制御装置に関する。

近年、車両においては、ドライバの運転を、より快適に安全に行えるように運転支援制御や自動運転制御を利用した様々な技術が開発され実用化されている。例えば、特開２０１０−３０５４４号公報（以下、特許文献１）では、自車両の加減速制御を行い、少なくともカーブ進入前にカーブを走行可能な目標車速に自車両を制御する自動運転制御の解除条件を満足しても、カーブまで自車両の減速状態が維持しない状態と推定される場合には、減速制御を維持する車両の自動運転制御の技術が開示されている。

特開２０１０−３０５４４号公報

ところで、ドライバが直接ステアリングホイールを保持した状態の場合（手動運転時、運転支援制御時及び自動運転制御時を含む）のドライバにとっての走行感覚と、上述の特許文献１に開示されるような自動運転制御時の際のドライバがステアリングホイールを非保持（手放し）状態の場合のドライバにとっての走行感覚とが異なる場合がある。例えば、ドライバが直接ステアリングホイールを保持した状態でドライバ自身がカーブを走行する際に設定する車速と、自動運転制御時の際にドライバがステアリングホイールを非保持（手放し）状態でカーブを走行する際に設定される目標車速とでは、同じ値であっても後者の方がドライバは早く感じてドライバに不安感を与えてしまう虞がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、カーブを走行する際に、ドライバが直接ステアリングホイールを保持した状態の場合とステアリングホイールを非保持（手放し）状態の場合であっても、同じ走行感覚で走行でき不安感を与えることのない車両の走行制御装置を提供することを目的とする。

本発明の車両の走行制御装置の一態様は、自車両が走行する走行環境情報を取得する走行環境情報取得手段と、自車両の走行情報を検出する走行情報検出手段と、上記走行環境情報と上記自車両の走行情報に基づいて自動運転制御を実行する車両の走行制御装置において、ドライバのステアリングホイールの保持状態を検出するステアリング保持状態検出手段と、上記走行環境情報に基づいて自車両が走行する前方のカーブを認識し、該前方のカーブを通過する際の自車両の目標車速と許容横加速度の少なくとも一方の目標パラメータを設定する目標パラメータ設定手段と、上記ドライバのステアリングホイールの保持状態に応じて上記目標パラメータ設定手段で設定した上記目標パラメータを補正する目標パラメータ補正手段と、上記補正された目標パラメータに基づいて自車両の目標加速度を設定し、加減速制御する加減速制御手段とを備えた。

本発明による車両の走行制御装置によれば、カーブを走行する際に、ドライバが直接ステアリングホイールを保持した状態の場合とステアリングホイールを非保持（手放し）状態の場合であっても、同じ走行感覚で走行でき不安感を与えることがないという優れた効果を奏する。

本発明の実施の一形態による、車両の走行制御装置の全体構成図である。本発明の実施の一形態による、自動運転制御（加減速制御）プログラムのフローチャートである。本発明の実施の一形態による、カーブ半径に応じて設定される目標車速の特性説明図である。本発明の実施の一形態による、前方カーブを走行する自車両の一例の説明図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１において、符号１は、車両の走行制御装置を示し、この走行制御装置１には、走行制御部１０に、周辺環境認識装置１１、ドライバ状態検出装置１２、走行パラメータ検出装置１３、自車位置情報検出装置１４、車車間通信装置１５、道路交通情報通信装置１６、スイッチ群１７の各入力装置と、エンジン制御装置２１、ブレーキ制御装置２２、ステアリング制御装置２３、表示装置２４、スピーカ・ブザー２５の各出力装置が接続されている。

周辺環境認識装置１１は、車両の外部環境を撮影して画像情報を取得する車室内に設けた固体撮像素子等を備えたカメラ装置（ステレオカメラ、単眼カメラ、カラーカメラ等）と、車両の周辺に存在する立体物からの反射波を受信するレーダ装置（レーザレーダ、ミリ波レーダ等）、ソナー等（以上、図示せず）で構成されている。

周辺環境認識装置１１は、カメラ装置で撮像した画像情報を基に、例えば、距離情報に対して周知のグルーピング処理を行い、グルーピング処理した距離情報を予め設定しておいた三次元的な道路形状データや立体物データ等と比較することにより、車線区画線データ、道路に沿って存在するガードレール、縁石等の側壁データ、車両（先行車、対向車、並走車、駐車車両）等の立体物データ等を自車両からの相対的な位置（距離、角度）を、速度と共に抽出する。

また、周辺環境認識装置１１は、レーダ装置で取得した反射波情報を基に、反射した立体物の存在する位置（距離、角度）を、速度と共に検出する。このように、周辺環境認識装置１１は走行環境情報取得手段として設けられている。

ドライバ状態検出装置１２は、例えば、特開２０１３−９０８３４号公報に開示されるようなステアリングホイールに設けられ、ドライバの生体信号を検出するステアリングホイール用生体検出センサであり、本実施の形態においては、このステアリングホイール用生体検出センサにより、ドライバのステアリングホイールの保持状態を検出するようになっており、すなわち、ドライバ状態検出装置１２は、ステアリング保持状態検出手段として設けられている。

走行パラメータ検出装置１３は、自車両の走行情報、具体的には、車速、前後加速度、横加速度、操舵角、操舵トルク、ヨーレート、アクセル開度、スロットル開度、及び走行する路面の路面勾配、路面摩擦係数推定値等を検出する。このように、走行パラメータ検出装置１３は走行情報検出手段として設けられている。

自車位置情報検出装置１４は、例えば、公知のナビゲーションシステムであり、例えば、ＧＰＳ[Global Positioning System：全地球測位システム]衛星から発信された電波を受信し、その電波情報に基づいて現在位置を検出して、フラッシュメモリや、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ブルーレイ（Blu−ray：登録商標）ディスク、ＨＤＤ（Hard disk drive）等に予め記憶しておいた地図データ上に自車位置を特定する。

この予め記憶される地図データとしては、道路データおよび施設データを有している。道路データは、リンクの位置情報、種別情報、ノードの位置情報、種別情報、ノードにおけるカーブ曲率（或いは、カーブ半径）、および、ノードとリンクとの接続関係の情報、すなわち、道路の分岐、合流地点情報と分岐路における最大車速情報等を含んでいる。施設データは、施設毎のレコードを複数有しており、各レコードは、対象とする施設の名称情報、所在位置情報、施設種別（デパート、商店、レストラン、駐車場、公園、車両の故障時の修理拠点の別）情報を示すデータを有している。そして、地図位置上の自車位置を表示して、操作者により目的地が入力されると、出発地から目的地までの経路が所定に演算され、ディスプレイ、モニタ等の表示装置２４に表示され、また、スピーカ・ブザー２５により音声案内して誘導自在になっている。このように、自車位置情報検出装置１４は、走行環境情報取得手段として設けられている。

車車間通信装置１５は、例えば、無線ＬＡＮなど１００[m]程度の通信エリアを有する狭域無線通信装置で構成され、サーバなどを介さずに他の車両と直接通信を行い、情報の送受信を行うことが可能となっている。そして、他の車両との相互通信により、車両情報、走行情報、交通環境情報等を交換する。車両情報としては車種（本形態では、乗用車、トラック、二輪車等の種別）を示す固有情報がある。また、走行情報としては車速、位置情報、ブレーキランプの点灯情報、右左折時に発信される方向指示器の点滅情報、緊急停止時に点滅されるハザードランプの点滅情報がある。更に、交通環境情報としては、道路の渋滞情報、工事情報等の状況によって変化する情報が含まれている。このように、車車間通信装置１５は、走行環境情報取得手段として設けられている。

道路交通情報通信装置１６は、所謂、道路交通情報通信システム（VICS：Vehicle Information and Communication System：登録商標）で、FM多重放送や道路上の発信機から、渋滞や事故、工事、所要時間、駐車場の道路交通情報をリアルタイムに受信し、この受信した交通情報を、上述の予め記憶しておいた地図データ上に表示する装置となっている。このように、道路交通情報通信装置１６は、走行環境情報取得手段として設けられている。

スイッチ群１７は、ドライバの運転支援制御に係るスイッチ群で、例えば、速度を予め設定しておいた一定速で走行制御させるスイッチ、或いは、先行車との車間距離、車間時間を予め設定しておいた一定値に維持して追従制御させるためのスイッチ、走行車線を設定車線に維持して走行制御するレーンキープ制御のスイッチ、走行車線からの逸脱防止制御を行う車線逸脱防止制御のスイッチ、先行車（追い越し対象車両）の追い越し制御を実行させる追い越し制御実行許可スイッチ、これら全ての制御を協調して行わせる自動運転制御を実行させるためのスイッチ、これら各制御に必要な車速、車間距離、車間時間、制限速度等を設定するスイッチ、或いは、これら各制御を解除するスイッチ等から構成されている。

エンジン制御装置２１は、例えば、吸入空気量、スロットル開度、エンジン水温、吸気温度、酸素濃度、クランク角、アクセル開度、その他の車両情報に基づき、車両のエンジン（図示せず）についての燃料噴射制御、点火時期制御、電子制御スロットル弁の制御等の主要な制御を行う公知の制御ユニットである。また、エンジン制御装置２１は、自動運転状態の際に、走行制御部１０から、上述の各自動運転制御（障害物等との衝突防止制御、定速走行制御、追従走行制御、レーンキープ制御、車線逸脱防止制御、その他追い越し制御等）に必要な加速度（要求加速度）が入力された場合には、該要求加速度に基づいて駆動トルク（自動運転要求トルク）を算出し、この自動運転要求トルクを目標トルクとするエンジン制御を行う。

ブレーキ制御装置２２は、例えば、ブレーキスイッチ、４輪の車輪速、ハンドル角、ヨーレート、その他の車両情報に基づき、４輪のブレーキ装置（図示せず）をドライバのブレーキ操作とは独立して制御可能で、公知のＡＢＳ制御や、横すべり防止制御等の車両に付加するヨーモーメントを制御するヨーブレーキ制御を行う公知の制御ユニットである。また、ブレーキ制御装置２２は、自動運転状態の際に、走行制御部１０から、上述の各自動運転制御（障害物等との衝突防止制御、定速走行制御、追従走行制御、レーンキープ制御、車線逸脱防止制御、その他追い越し制御等）に必要な減速度（要求減速度）が入力された場合には、該要求減速度に基づいて、各輪ブレーキのホイールシリンダの目標液圧を設定し、ブレーキ制御を行う。

ステアリング制御装置２３は、例えば、車速、操舵トルク、ハンドル角、ヨーレート、その他の車両情報に基づき、車両の操舵系に設けた電動パワーステアリングモータ（図示せず）によるアシストトルクを制御する、公知の制御装置である。また、ステアリング制御装置２３は、上述の走行車線を設定車線に維持して走行制御するレーンキープ制御、走行車線からの逸脱防止制御を行う車線逸脱防止制御、これらを協調して実行する自動運転操舵制御が可能となっており、これらレーンキープ制御、車線逸脱防止制御、自動運転操舵制御に必要な操舵角、目標ハンドル角、或いは、操舵トルクが、走行制御部１０により算出されてステアリング制御装置２３に入力され、入力された制御量に応じて電動パワーステアリングモータが駆動制御される。

表示装置２４は、例えば、モニタ、ディスプレイ、アラームランプ等のドライバに対して視覚的な警告、報知を行う装置である。また、スピーカ・ブザー２５は、ドライバに対して聴覚的な警告、報知を行う装置である。

そして、走行制御部１０は、上述の各装置１１〜１７からの各入力信号に基づいて、障害物等との衝突防止制御、定速走行制御、追従走行制御、レーンキープ制御、車線逸脱防止制御、その他追い越し制御等を協調させて行って自動運転制御等を実行する。この自動運転制御の状態で、自車両が走行する前方のカーブを認識し、前方のカーブを通過する際の自車両の目標車速を設定し、ドライバ状態検出装置１２で検出したドライバのステアリングホイールの保持状態に応じて設定した目標パラメータ（本実施の形態では目標車速）を補正し、補正された目標パラメータに基づいて自車両の目標加速度を設定し、該目標加速度に基づいて要求加速度、或いは要求減速度を算出し、エンジン制御装置２１、或いはブレーキ制御装置２２に出力して加減速制御する。このように、走行制御部１０は、目標パラメータ設定手段、目標パラメータ補正手段、加減速制御手段の機能を有して設けられている。

次に、走行制御部１０で実行される、自動運転制御（加減速制御）プログラムを、図２のフローチャートで説明する。

まず、ステップ（以下、「Ｓ」と略称）１０１では、自車両の前方進行路の予め設定しておいた距離以内にカーブが存在するか否か判定される。尚、自車両の前方進行路は、周辺環境認識装置１１からの画像情報により取得した車線情報や、自車位置情報検出装置１４のナビゲーションシステムの地図データ上で設定される誘導路から得られたものである。

Ｓ１０１の判定の結果、前方にカーブが存在しないと判定された場合は、Ｓ１０２に進み、通常の加減速制御、すなわち、上述の各自動運転制御（障害物等との衝突防止制御、定速走行制御、追従走行制御、レーンキープ制御、車線逸脱防止制御、その他追い越し制御等）に必要な要求加減速度を算出し、エンジン制御装置２１、或いはブレーキ制御装置２２に出力して加減速制御を実行する。

また、Ｓ１０１の判定の結果、前方にカーブが存在すると判定された場合は、Ｓ１０３に進み、ドライバ状態検出装置１２で検出したドライバのステアリングホイールの保持状態を判定する。尚、本実施の形態では、ドライバ状態検出装置１２のステアリングホイール用生体検出センサでドライバのステアリングホイールの保持状態を判定するようになっているが、他に、操舵トルクの絶対値によりドライバのステアリングホイールの保持状態を判定するようにしても良い。この場合、操舵トルクの絶対値が予め設定しておいた値以上の場合、ドライバはステアリングホイール保持状態と判定し、操舵トルクの絶対値が予め設定しておいた値未満の場合、ドライバはステアリングホイール非保持（手放し）状態と判定する。

次いで、Ｓ１０４に進み、Ｓ１０１で検出された全ての前方に存在するカーブ（本実施の形態では、１，２，３，・・・ｋ個のカーブ）について、自車両から近い順にｋ番目前方のカーブの目標車速Ｖtkを設定する。カーブの目標車速Ｖtkは、例えば、当該カーブの旋回半径ρに応じて、予め計算・実験等で設定しておいた、図３に示すようなマップを参照することにより、Ｓ１０３で判定されたステアリングホイール保持状態を考慮して設定される。

カーブの目標車速Ｖtkは、図３のマップからも明らかなように、ドライバがステアリングホイール保持状態におけるカーブの目標車速Ｖtkの値（図３中、実線で示す）よりも、ドライバがステアリングホイール非保持（手放し）状態におけるカーブの目標車速Ｖtkの値（図３中、破線で示す）の方が小さく設定される。

これは、前述したように、ドライバが直接ステアリングホイールを保持した状態でドライバ自身がカーブを走行する際に設定する車速と、自動運転制御時の際にドライバがステアリングホイールを非保持（手放し）状態でカーブを走行する際に設定される目標車速とでは、同じ値であっても後者の方がドライバは早く感じてしまい、ドライバに不安感を与えてしまう虞がある。このため、ドライバがステアリングホイール非保持（手放し）状態におけるカーブの目標車速Ｖtkの値（図３中、破線で示す）を、通常時（図３中、実線で示す、ドライバがステアリングホイール保持状態）よりも低く設定することにより、ドライバに不安感を与えることを防止するのである。

尚、カーブの目標車速Ｖtkを自車位置情報検出装置１４のナビゲーションシステムの地図データから得られる場合は、地図データから得られたカーブの目標車速Ｖtkを、ドライバが直接ステアリングホイールを保持した状態の目標車速とする。そして、この目標車速Ｖtkを低下補正（例えば、１．０よりも小さい数値を乗算、或いは、設定速度値を減算）して、ドライバがステアリングホイール非保持（手放し）状態におけるカーブの目標車速の値を算出する。或いは、図３を基に、地図データから得られたカーブの目標車速Ｖtkに対する旋回半径ρを求め、この旋回半径ρにおけるドライバがステアリングホイール非保持（手放し）状態におけるカーブの目標車速Ｖtkの値を設定するようにしても良い。

Ｓ１０４で、全てのカーブについて目標車速Ｖtkを設定した後は、Ｓ１０５に進み、全てのカーブについて目標加速度ａtkを、例えば、以下の（１）式により、算出する。

ａtk＝（Ｖtk^２−Ｖ^２）／（２・ｓ）・・・（１）
ここで、Ｖは現在の車速、ｓはｋ番目のカーブ入口までの距離である。

尚、カーブ入口までの距離ｓは、ｋ＝１番目のカーブに対しては、予め実験・計算等により設定しておいた制御開始距離ΔＬｓが設定され（図４中、カーブＡ参照）、自車両の現在位置が制御開始距離ΔＬｓよりもカーブの入口に近い場合は、その現在位置からカーブ入口までの距離に設定される。この場合は、制御開始距離ΔＬｓよりもカーブの入口に近いので、直ぐに加減速制御が実行されることになる。また、制御開始距離ΔＬｓは、ドライバのステアリングホイールの保持状態で可変され、ドライバがステアリングホイール非保持（手放し）状態の場合は、ステアリングホイール保持状態の場合よりも長い距離に設定される。このため、ドライバがステアリングホイール非保持（手放し）状態の場合は、ステアリングホイール保持状態の場合よりも緩い加減速度で加減速制御が実行され、ドライバに不安感を与えることが抑制されるようになっている。更に、２番目以降のカーブ入口までの距離（図４中、カーブＢ参照）は、上述の制御開始距離ΔＬｓに当該カーブ入口までの距離を加算した値（図４において、ｓ＝ΔＬｓ＋Ｌ２）となる。

次いで、Ｓ１０６に進み、Ｓ１０５で算出した、全てのカーブについて目標加速度ａtkについて、最小値を抽出し、この最小値を目標加速度ａｔに設定する。

そして、Ｓ１０７に進み、目標加速度ａｔに基づいて、上述の各自動運転制御（障害物等との衝突防止制御、定速走行制御、追従走行制御、レーンキープ制御、車線逸脱防止制御、その他追い越し制御等）に必要な要求加減速度を算出し、エンジン制御装置２１、或いはブレーキ制御装置２２に出力して加減速制御を実行する。

尚、本実施の形態では、カーブ通過時の目標車速Ｖtkを、ドライバがステアリングホイールを保持状態の時の値に比してドライバがステアリングホイール非保持（手放し）状態の時の値を低く設定して制御するようになっているが、カーブ通過時に許容横加速度を設定する技術においても本願発明は適用できる。

この場合、カーブを通過する際の許容横加速度ａｙが、例えば、以下の（２）式で算出される場合、
ａｙ＝μ・Ｋus・ｇ・・・（２）
ここで、μは路面摩擦係数推定値、Ｋusは予め実験・計算等により設定しておいた安全率（０．５〜１．０）、ｇは重力加速度である。

カーブにおける許容速度Ｖａは、例えば、以下の（３）式で算出される。

Ｖａ＝（ρ・ａｙ）^１／２・・・（３）
従って、ドライバがステアリングホイールを保持状態の時の許容横加速度ａｙを、上述の（２）式で求められる値とし、ステアリングホイールを非保持（手放し）状態の時の許容横加速度ａｙを、予め実験・計算等により設定した１未満の値をλとして、以下の（４）式で求められる値で求めるものとする。

ａｙ＝λ・μ・Ｋus・ｇ・・・（４）
このように、カーブ通過時の許容横加速度ａｙを、ドライバがステアリングホイールを保持状態の時の値に比してステアリングホイール非保持（手放し）状態の時の値を低く設定して制御するのである。

尚、他に、車速と許容横加速度の両方を用いて目標車速を求める手法として、図３のマップから求められる目標車速を、上述の（３）式で算出される許容速度Ｖａで制限して、カーブにおける目標車速を求めるようにしても良い。

このように、本発明の実施の形態によれば、自動運転制御の状態で、自車両が走行する前方のカーブを認識し、ドライバがステアリングホイールを保持していないことを検出した場合には、目標車速や許容横加速度を、ドライバがステアリングホイールを保持している場合に設定される目標車速や許容横加速度よりも低い値に補正し、補正された目標車速や許容横加速度に基づいて自車両の目標加速度を設定して加減速制御する。このため、カーブを走行する際に、ドライバが直接ステアリングホイールを保持した状態の場合（手動運転時や運転支援制御時や自動運転時）と、自動運転時にステアリングホイールを非保持（手放し）状態の場合であっても、同じ走行感覚で走行できドライバに不安感を与えることがないという優れた効果を奏する。

１走行制御装置
１０走行制御部（目標パラメータ設定手段、目標パラメータ補正手段、加減速制御手段）
１１周辺環境認識装置（走行環境情報取得手段）
１２ドライバ状態検出装置（ステアリング保持状態検出手段）
１３走行パラメータ検出装置（走行情報検出手段）
１４自車位置情報検出装置（走行環境情報取得手段）
１５車車間通信装置（走行環境情報取得手段）
１６道路交通情報通信装置（走行環境情報取得手段）
１７スイッチ群
２１エンジン制御装置
２２ブレーキ制御装置
２３ステアリング制御装置
２４表示装置
２５スピーカ・ブザー

Claims

自車両が走行する走行環境情報を取得する走行環境情報取得手段と、自車両の走行情報を検出する走行情報検出手段と、上記走行環境情報と上記自車両の走行情報に基づいて自動運転制御を実行する車両の走行制御装置において、
ドライバのステアリングホイールの保持状態を検出するステアリング保持状態検出手段と、
上記走行環境情報に基づいて自車両が走行する前方のカーブを認識し、該前方のカーブを通過する際の自車両の目標車速と許容横加速度の少なくとも一方の目標パラメータを設定する目標パラメータ設定手段と、
上記ドライバのステアリングホイールの保持状態に応じて上記目標パラメータ設定手段で設定した上記目標パラメータを補正する目標パラメータ補正手段と、
上記補正された目標パラメータに基づいて自車両の目標加速度を設定し、加減速制御する加減速制御手段と、
を備えたことを特徴とする車両の走行制御装置。
上記目標パラメータ補正手段は、上記ステアリング保持状態検出手段でドライバがステアリングホイールを保持していないことを検出した場合には、上記目標パラメータを、ドライバがステアリングホイールを保持している場合に設定される上記目標パラメータよりも低い値に補正することを特徴とする請求項１記載の車両の走行制御装置。
上記加減速制御手段は、上記走行環境情報に基づいて自車両が走行する前方に複数のカーブが認識され、各カーブ毎に上記自車両の目標加速度が設定された場合は、最小の目標加速度に基づいて上記加減速制御を実行することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の車両の走行制御装置。