JP2019098972A - 運転支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の運転モードの切り替えをスムースに実現する。【解決手段】運転支援装置は、アダプティブクルーズコントロール（ＡＣＣ）とＡＣＣよりも自動運転レベルの高い自動運転制御とを切り替えて実施することが可能である。第１目標加速度は、切り替え前の第１運転制御に要求される目標加速度である。第２目標加速度は、切り替え後の第２運転制御に要求される目標加速度である。運転支援装置は、第１運転制御から第２運転制御への切替タイミング以降、時間変化率をリミット値以下に制限しながら目標加速度を第１目標加速度から第２目標加速度に変化させる。【選択図】図２

Description

本発明は、車両の運転を支援する運転支援装置に関する。

特許文献１は、車両に搭載される自動運転制御装置を開示している。自動運転制御装置による運転モードは、基本モードと高度自動化モードを含んでいる。自動運転制御装置は、周辺情報に基づいて、切替条件が成立するか否か判定する。運転モードが高度自動化モードに設定されているときに基本モード切替条件が成立した場合、自動運転制御装置は、運転モードを高度自動化モードから基本モードに切り替える。

国際公開第２０１６／０５２５０７号

車両の運転モード（運転制御）が第１運転モードから第２運転モードに切り替えられる場合を考える。運転モードの切り替え時、第１運転モードにおいて要求されていた加速度と第２運転モードにおいて要求される加速度とは必ずしも等しくない。従って、運転モードの切り替え時に車両の加速度が急変するおそれがある。このことは、乗り心地の悪化を招く。

本発明の１つの目的は、車両の運転モードの切り替えをスムースに実現することが可能な技術を提供することにある。

本発明の１つの観点において、車両に搭載される運転支援装置が提供される。
前記運転支援装置は、
アダプティブクルーズコントロールに要求される目標加速度を算出するＡＣＣシステムと、
前記アダプティブクルーズコントロールよりも自動運転レベルの高い自動運転制御に要求される目標加速度を算出する自動運転システムと、
前記目標加速度に基づいて前記車両の走行を制御する車両走行制御装置と、
前記アダプティブクルーズコントロールと前記自動運転制御の一方である第１運転制御から、前記アダプティブクルーズコントロールと前記自動運転制御の他方である第２運転制御への切り替えを行うか否かを判定する切替判定装置と
を備える。
第１目標加速度は、前記第１運転制御に要求される前記目標加速度である。
第２目標加速度は、前記第２運転制御に要求される前記目標加速度である。
前記切替判定装置が前記切り替えを行うと判定した場合、前記車両走行制御装置は、前記第１運転制御から前記第２運転制御への切替タイミング以降、時間変化率をリミット値以下に制限しながら前記目標加速度を前記第１目標加速度から前記第２目標加速度に変化させる。

本発明によれば、第１運転制御から第２運転制御への切り替えが発生し、目標加速度が第１目標加速度から第２目標加速度に変化する際、目標加速度の時間変化率はリミット値に以下に制限される。これにより、車両の加速度が急変することが防止される。言い換えれば、車両の運転モードの切り替えをスムースに実現することが可能となる。このことは、乗り心地の改善に寄与する。

本発明の実施の形態に係る運転支援装置の構成を概略的に示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係るジャーク制限処理を説明するための概念図である。 本発明の実施の形態に係る車両走行制御装置の第１の例を説明するためのブロック図である。 本発明の実施の形態に係る車両走行制御装置の第１の例を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る車両走行制御装置の第２の例を説明するためのブロック図である。 本発明の実施の形態に係る車両走行制御装置の第２の例を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る車両走行制御装置の第２の例を説明するための概念図である。

添付図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。

１．運転支援装置
図１は、本実施の形態に係る運転支援装置１０の構成を概略的に示すブロック図である。運転支援装置１０は、車両に搭載され、車両の運転を支援する。特に、運転支援装置１０は、自動運転レベルの異なる複数の運転モードで、車両の運転を支援する。例えば、複数の運転モードは、「ＡＣＣモード」と「自動運転モード」を含む。

ＡＣＣモードは、アダプティブクルーズコントロール（以下、「ＡＣＣ（Adaptive Cruise Control）」と呼ばれる）を実施する運転モードである。ＡＣＣは、車両の駆動力及び制動力を制御して、先行車両との車間距離を設定値に保ちながら追従走行を行う機能である。ＡＣＣの自動運転レベルはレベル１である。

一方、自動運転モードは、ＡＣＣよりも自動運転レベルの高い自動運転制御を実施する運転モードである。例えば、自動運転制御は、駆動力制御、制動力制御、及び操舵制御の全てを自動で行う。

図１に示されるように、運転支援装置１０は、情報取得装置２０、ＡＣＣシステム３０、自動運転システム４０、切替判定装置５０、駆動装置６０、制動装置７０、操舵装置８０、及び車両走行制御装置１００を備えている。

情報取得装置２０は、ＡＣＣや自動運転制御の実施に必要な運転環境情報を取得する。運転環境情報は、車両の位置を示す位置情報、地図情報、車両の周囲の状況を示す周囲状況情報、車両の状態を示す車両状態情報、等を含む。位置情報は、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）を利用することにより得られる。地図情報は、地図データベースから得られる。周囲状況情報は、カメラ、ライダー、レーダー等の外界センサを利用することにより得られる。例えば、周囲状況情報は、先行車両の情報を含む。車両状態情報は、車両に搭載された各種センサによる検出結果に基づいて得られる。例えば、車両状態情報は、車両の速度及び加速度の情報を含む（尚、本明細書において、「加速度」とは「対地加減速度」を意味する）。情報取得装置２０は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）及び各種センサにより実現される。

ＡＣＣシステム３０は、先行車両情報及び車速情報に基づいて、ＡＣＣに要求される目標加速度ＡＴａを算出する。このＡＣＣシステム３０は、ＥＣＵにより実現される。

自動運転システム４０は、運転環境情報（位置情報、地図情報、周囲状況情報、及び車両状態情報）に基づいて、自動運転制御に要求される目標加速度ＡＴｂを算出する。この自動運転システム４０は、ＥＣＵにより実現される。

切替判定装置５０は、車両の運転制御（運転モード）をＡＣＣと自動運転制御との間で切り替えるか否かを判定する。例えば、切替判定装置５０は、自動運転制御に必要な地図情報（例：車両の周囲及び目的地までの地図情報）が取得できているか否かに基づいて、運転制御の切り替えを行うか否かを判定する。そのような地図情報が存在しない場合、自動運転制御は行われない。従って、地図情報が存在する区間から存在しない区間に車両が移動する際、切替判定装置５０は、自動運転制御からＡＣＣへの切り替えを行うと判定する。一方、地図情報が存在しない区間から存在する区間に車両が移動する際、切替判定装置５０は、ＡＣＣから自動運転制御への切り替えを行うと判定する。あるいは、切替判定装置５０は、車両のドライバからの指示に従って運転モードを切り替えてもよい。このような切替判定装置５０は、ＥＣＵにより実現される。

駆動装置６０（パワートレイン）は、車輪に駆動力を発生させる装置である。制動装置７０は、車輪に制動力を発生させる装置である。操舵装置８０は、車輪を転舵する装置である。

車両走行制御装置１００は、車両の走行を制御する。具体的には、車両走行制御装置１００は、駆動装置６０を制御することによって、駆動力を制御する。また、車両走行制御装置１００は、制動装置７０を制御することによって、制動力を制御する。また、車両走行制御装置１００は、操舵装置８０を制御することによって、車両の転舵を制御する。また、切替判定装置５０が運転制御の切り替えを行うと判定した場合、車両走行制御装置１００は、運転制御を切り替える。この車両走行制御装置１００は、ＥＣＵにより実現される。

以下、駆動力及び制動力の制御について考える。各運転モードにおいて、車両走行制御装置１００は、所望の駆動力及び制動力を「目標加速度ＡＴ」に基づいて算出する。ＡＣＣモードでは、車両走行制御装置１００は、基本的に、ＡＣＣシステム３０によって算出される目標加速度ＡＴａを、目標加速度ＡＴとして用いる。一方、自動運転モードでは、車両走行制御装置１００は、基本的に、自動運転システム４０によって算出される目標加速度ＡＴｂを、目標加速度ＡＴとして用いる。但し、切替判定装置５０が運転制御の切り替えを行うと判定した場合、車両走行制御装置１００は、運転制御の切替タイミングからしばらくの間、次に説明される「ジャーク制限処理」を実施する。

２．ジャーク制限処理
図２は、本実施の形態に係るジャーク制限処理を説明するための概念図である。時刻ｔ１において、切替判定装置５０は、運転制御の切り替えを行うことを決定し、車両走行制御装置１００は、運転制御を切り替える。つまり、時刻ｔ１は、切替タイミングである。

切替タイミングｔ１より前に行われていた運転制御（ＡＣＣと自動運転制御の一方）は、以下「第１運転制御」と呼ばれる。切替タイミングｔ１以降に行われる運転制御（ＡＣＣと自動運転制御の他方）は、以下「第２運転制御」と呼ばれる。第１運転制御に要求される目標加速度ＡＴ（ＡＴａとＡＴｂの一方）は、以下「第１目標加速度ＡＴ１」と呼ばれる。第２運転制御に要求される目標加速度（ＡＴａとＡＴｂの他方）は、以下「第２目標加速度ＡＴ２」と呼ばれる。

本実施の形態によれば、車両走行制御装置１００は、切替タイミングｔ１において、目標加速度ＡＴを第１目標加速度ＡＴ１から第２目標加速度ＡＴ２に即座に切り替えない。その代わり、車両走行制御装置１００は、切替タイミングｔ１以降、目標加速度ＡＴの時間変化率に制限（リミット値）を与える。言い換えれば、車両走行制御装置１００は、切替タイミングｔ１以降、時間変化率をリミット値以下に制限しながら目標加速度ＡＴを第１目標加速度ＡＴ１から第２目標加速度ＡＴ２に変化させる。この処理が、「ジャーク制限処理」である。

ジャーク制限処理は、目標加速度ＡＴが第２目標加速度ＡＴ２と一致するまで実施される。図２に示される例では、切替タイミングｔ１よりも後の終了タイミングｔ２において、目標加速度ＡＴが第２目標加速度ＡＴ２と一致し、ジャーク制限処理が終了する。その後は、通常の第２運転制御が実施される。

以上に説明されたように、本実施の形態によれば、第１運転制御から第２運転制御への切り替えが発生し、目標加速度ＡＴが第１目標加速度ＡＴ１から第２目標加速度ＡＴ２に変化する際、目標加速度ＡＴの時間変化率はリミット値に以下に制限される。これにより、車両の加速度が急変することが防止される。言い換えれば、車両の運転モードの切り替えをスムースに実現することが可能となる。このことは、乗り心地の改善に寄与する。

３．車両走行制御装置の様々な例
３−１．第１の例
図３は、本実施の形態に係る車両走行制御装置１００の第１の例を説明するためのブロック図である。車両走行制御装置１００は、要求制駆動力演算部１１０及び配分演算部１６０を備えている。

要求制駆動力演算部１１０は、車両走行に要求される「要求制駆動力ＦＲ」を算出する。この要求制駆動力演算部１１０は、切替演算部１２０、ＦＢ演算部１３０、及び駆動力補正部１４０を含んでいる。

切替演算部１２０は、要求制駆動力ＦＲの算出に必要な目標加速度ＡＴを算出する。具体的には、切替演算部１２０は、ＡＣＣシステム３０によって算出される目標加速度ＡＴａと、自動運転システム４０によって算出される目標加速度ＡＴｂを受け取る。ＡＣＣでは、切替演算部１２０は、基本的に目標加速度ＡＴａを目標加速度ＡＴとして出力する。一方、自動運転制御では、切替演算部１２０は、基本的に目標加速度ＡＴｂを目標加速度ＡＴとして出力する。そして、運転制御の切り替えが行われる場合、切替演算部１２０は、上述のジャーク制限処理を行って目標加速度ＡＴを算出する。

ＦＢ演算部１３０は、目標加速度ＡＴと車両加速度Ａとの差分に基づいて、フィードバック演算量ＡＦＢを算出する。目標加速度ＡＴは、切替演算部１２０から出力される。車両加速度Ａは、車両に搭載されたセンサによる検出結果から算出される。

駆動力補正部１４０は、駆動力補正量ＦＣを算出する。駆動力補正は、空気抵抗補正、転がり抵抗補正、クリープ補正、路面勾配補正、等を含む。

車両重量がＷである場合、要求制駆動力演算部１１０によって算出される要求制駆動力ＦＲは、次の式（１）で表される。

式（１）：ＦＲ＝（ＡＴ＋ＡＦＢ）×Ｗ＋ＦＣ

配分演算部１６０は、要求制駆動力ＦＲを実現するために必要な駆動装置６０及び制動装置７０のそれぞれに対する制御指令値を算出する。そして、配分演算部１６０は、算出したそれぞれの制御指令値を駆動装置６０及び制動装置７０に出力する。

図４は、第１の例を説明するためのフローチャートである。図４に示される処理フローは、一定期間毎に繰り返し実行される。第１運転制御から第２運転制御への切替タイミングにおいて（ステップＳ１００；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２００に進む。それ以外の場合（ステップＳ１００；Ｎｏ）、処理はステップＳ３００に進む。

ステップＳ２００において、切替演算部１２０は、目標加速度ＡＴの切り替えを行う。但し、切替演算部１２０は、切り替え後の目標加速度ＡＴの初期値を、切り替え前の第１目標加速度ＡＴ１に設定する。その後、処理はステップＳ６００に進む。

ステップＳ３００において、切替演算部１２０は、ジャーク制限処理が行われているか否かを判定する。ジャーク制限処理は、目標加速度ＡＴが第２目標加速度ＡＴ２と一致するまで実施される。ジャーク制限処理が行われている最中の場合（ステップＳ３００；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ４００に進む。ジャーク制限処理が終了すると（ステップＳ３００；Ｎｏ）、処理はステップＳ５００に進む。

ステップＳ４００において、切替演算部１２０は、ジャーク制限処理を行って目標加速度ＡＴを算出する。具体的には、切替演算部１２０は、時間変化率をリミット値以下に制限しながら目標加速度ＡＴを第２目標加速度ＡＴ２に近づける。その後、処理はステップＳ６００に進む。

ステップＳ５００において、切替演算部１２０は、切り替え後の第２目標加速度ＡＴ２を目標加速度ＡＴとして出力する。その後、処理はステップＳ６００に進む。

ステップＳ６００において、要求制駆動力演算部１１０は、目標加速度ＡＴと車両加速度Ａに基づいてフィードバック演算量ＡＦＢを算出し、上記式（１）に従って要求制駆動力ＦＲを算出する。その後、処理はステップＳ７００に進む。

ステップＳ７００において、配分演算部１６０は、要求制駆動力ＦＲを実現するために必要な駆動装置６０及び制動装置７０のそれぞれに対する制御指令値を算出する。そして、配分演算部１６０は、算出したそれぞれの制御指令値を駆動装置６０及び制動装置７０に出力する。

３−２．第２の例
図５は、本実施の形態に係る車両走行制御装置１００の第２の例を説明するためのブロック図である。上述の第１の例と重複する説明は適宜省略する。

第２の例では、ＡＣＣ用の要求制駆動力演算部１１０ａと自動運転制御用の要求制駆動力演算部１１０ｂとが別々に設けられている。要求制駆動力演算部１１０ａは、切替演算部１２０ａ、ＦＢ演算部１３０ａ、及び駆動力補正部１４０ａを含んでおり、目標加速度ＡＴａに基づいてＡＣＣに要求される要求制駆動力ＦＲａを算出する。要求制駆動力演算部１１０ｂは、切替演算部１２０ｂ、ＦＢ演算部１３０ｂ、及び駆動力補正部１４０ｂを含んでおり、自動運転制御に要求される要求制駆動力ＦＲｂを算出する。

車両走行制御装置１００は、更に、切替部１５０を有している。切替部１５０は、要求制駆動力ＦＲａと要求制駆動力ＦＲｂのいずれか一方を要求制駆動力ＦＲとして配分演算部１６０に出力する。具体的には、ＡＣＣでは、切替部１５０は、基本的に、要求制駆動力ＦＲａを要求制駆動力ＦＲとして配分演算部１６０に出力する。一方、自動運転制御では、切替部１５０は、基本的に、要求制駆動力ＦＲｂを要求制駆動力ＦＲとして配分演算部１６０に出力する。但し、運転制御の切替タイミングでは、切替部１５０は次のような処理を行う。

切り替え前の第１運転制御における要求制駆動力ＦＲ（ＦＲａとＦＲｂの一方）は、以下「第１要求制駆動力ＦＲ１」と呼ばれる。一方、切り替え後の第２運転制御における要求制駆動力ＦＲ（ＦＲａとＦＲｂの他方）は、以下「第２要求制駆動力ＦＲ２」と呼ばれる。運転制御の切替タイミングにおいて、切替部１５０は、切り替え前の第１要求制駆動力ＦＲ１を要求制駆動力ＦＲとして出力する。これにより、切り替えの前後で要求制駆動力ＦＲを連続させることが可能となる。

図６は、第２の例を説明するためのフローチャートである。第１の例と異なる部分を主に説明し、重複する説明は適宜省略する。第２の例では、ステップＳ２００の後に、ステップＳ６００の代わりにステップＳ６５０が行われる。ステップＳ６５０の後、処理はステップＳ７００に進む。

ステップＳ６５０において、切替部１５０は、切り替え前の第１要求制駆動力ＦＲ１を要求制駆動力ＦＲとして配分演算部１６０に出力する。また、要求制駆動力演算部１１０は、第１要求制駆動力ＦＲ１を考慮して、フィードバック演算量ＡＦＢの調整を行う。

図７を参照して、フィードバック演算量ＡＦＢの調整について説明する。図７において、切り替え前のフィードバック演算量ＡＦＢ及び駆動力補正量ＦＣは、それぞれ、ＡＦＢ１及びＦＣ１で表されている。同様に、切り替え前のフィードバック演算量ＡＦＢ及び駆動力補正量ＦＣは、それぞれ、ＡＦＢ２及びＦＣ２で表されている。上述の通り、切替タイミングにおいて、要求制駆動力ＦＲは、切り替え前の第１要求制駆動力ＦＲ１に設定される。それに合わせるためには、切り替えタイミングにおけるフィードバック演算量ＡＦＢ２は、次の式（２）で表される関係を満たせばよい。

式（２）：Ｗ×ＡＦＢ２＝ＦＲ１−Ｗ×ＡＴ−ＦＣｂ

つまり、フィードバック演算量ＡＦＢ２は、通常のフィードバック制御ではなく、最終的な要求制駆動力ＦＲからフィードフォワード的に演算される。このようにして、切り替えの前後で要求制駆動力ＦＲを連続させることが可能となる。

１０ 運転支援装置
２０ 情報取得装置
３０ ＡＣＣシステム
４０ 自動運転システム
５０ 切替判定装置
６０ 駆動装置
７０ 制動装置
８０ 操舵装置
１００ 車両走行制御装置
１１０ 要求制駆動力演算部
１２０ 切替演算部
１３０ ＦＢ演算部
１４０ 駆動力補正部
１５０ 切替部
１６０ 配分演算部

Claims (1)

1. 車両に搭載される運転支援装置であって、
   アダプティブクルーズコントロールに要求される目標加速度を算出するＡＣＣシステムと、
   前記アダプティブクルーズコントロールよりも自動運転レベルの高い自動運転制御に要求される目標加速度を算出する自動運転システムと、
   前記目標加速度に基づいて前記車両の走行を制御する車両走行制御装置と、
   前記アダプティブクルーズコントロールと前記自動運転制御の一方である第１運転制御から、前記アダプティブクルーズコントロールと前記自動運転制御の他方である第２運転制御への切り替えを行うか否かを判定する切替判定装置と
   を備え、
   第１目標加速度は、前記第１運転制御に要求される前記目標加速度であり、
   第２目標加速度は、前記第２運転制御に要求される前記目標加速度であり、
   前記切替判定装置が前記切り替えを行うと判定した場合、前記車両走行制御装置は、前記第１運転制御から前記第２運転制御への切替タイミング以降、時間変化率をリミット値以下に制限しながら前記目標加速度を前記第１目標加速度から前記第２目標加速度に変化させる
   運転支援装置。

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