JP2019171970A - 車両制御システム - Google Patents
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Abstract
【課題】メインの電子制御装置に異常が発生した場合において、サブの電子制御装置による応急的な走行軌跡制御を適切に行う。【解決手段】メインECU50に異常が発生した場合、応急的な走行軌跡制御として支援制御AまたはBが行われる。支援制御Aは、目標軌跡TP_RSが白線WLと交差しない場合に行われる。支援制御Aでは、目標軌跡TP_RSに沿って自車両Mを走行させるフィードフォワード制御が行われる。支援制御Aでは、走行レーンの中央から基準位置までの横方向の距離LD_CLを目標距離に保つためのフィードバック制御も行われる。支援制御Bは、目標軌跡TP_RSが白線WLと交差する場合に行われる。支援制御Bでは、目標軌跡TP_RSに沿って自車両Mを走行させるフィードフォワード制御のみが行われる。【選択図】図6
Description
本発明は、車両制御システムに関する。特に、本発明は、車両の走行軌跡制御を行う車両制御システムに関する。
特開2013−147194号公報には、車両の走行軌跡制御を行う車両制御システムが開示されている。この従来のシステムは、CCDカメラと、転舵輪(左右の前輪)を制御する電子制御装置と、を備えている。CCDカメラは、車両の前方の画像情報を取得して電子制御装置に送る。電子制御装置は、画像情報に基づいて、車両が走行するレーン(走行レーン)を特定する。電子制御装置は、また、現在の走行レーンに沿って車両を走行させるための転舵輪の転舵角の目標値(目標転舵角)を設定する。
電子制御装置は、また、CCDカメラからの信号が入力されなくなったとき、その直前に入力された画像情報に基づいて走行レーンを特定し、目標転舵角を設定する。したがって、この従来のシステムによれば、CCDカメラに異常が発生したような場合であっても、目標とする走行軌跡(すなわち、現在の走行レーン)に沿って車両を走行させることができる。
ところで、上述した異常の発生は、目標とする走行軌跡(以下、「目標軌跡」ともいう。)を設定する機能を有する電子制御装置においても起こり得る。この場合の対策としては、例えば、電子制御装置をメインとサブの2つで構成することが考えられる。具体的には、異常発生前はメイン装置において目標軌跡を設定し、かつ、この目標軌跡をバックアップしておく。
そして、異常が発生した場合には、その直前のバックアップデータに基づいて、目標軌跡の設定処理と、この目標軌跡に沿って車両を走行させるための転舵角のフィードフォワード操作量の設定処理と、をサブ装置において実行する。このような応急処理によれば、メイン装置に異常が発生した場合であっても、目標軌跡に沿って車両を走行させることができる。
しかし、バックアップデータは最新の情報ではない。そのため、バックアップデータに基づいた転舵角のフィードフォワード操作量の設定処理では、外乱に対処できないおそれがある。例えば、横風の発生や路面状態の変化といった周囲環境に対応できない。この場合は、現在の走行レーンから逸脱する方向に転舵輪が転舵されることで、ドライバが不安を感じるおそれがある。また、例えば、ドライバによるステアリングホイールの回動操作に対応できない。この場合は、ドライバの意図に反する方向に転舵輪が転舵されるおそれがある。
本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたものであり、メインの電子制御装置に異常が発生した場合において、サブの電子制御装置による応急的な走行軌跡制御を適切に行うことが可能な車両制御システムを提供することを目的とする。
第1の発明は上述した課題を解決するための車両制御システムであり、次の特徴を有する。
前記車両制御システムは、目標軌跡に沿って車両を走行させるシステムである。
前記車両制御システムは、メイン演算装置と、サブ演算装置と、白線情報取得装置と、を備える。
前記メイン演算装置は、前記目標軌跡を演算するように構成されている。
前記サブ演算装置は、前記メイン演算装置に異常が発生した場合、前記目標軌跡を演算するように構成されている。
前記白線情報取得装置は、前記車両の周囲の白線情報を取得するように構成されている。
前記サブ演算装置は、前記メイン演算装置が演算した前記目標軌跡のバックアップデータを記憶するように構成されている。
前記サブ演算装置は、前記バックアップデータに基づいて、第1目標軌跡を演算するように構成されている。前記第1目標軌跡は、前記メイン演算装置に異常が発生する直前の目標軌跡である。
前記サブ演算装置は、転舵角の第1フィードフォワード操作量を演算するように構成されている。前記第1フィードフォワード操作量は、前記第1目標軌跡に沿って前記車両を走行させるためのフィードフォワード操作量である。
前記サブ演算装置は、前記白線情報に基づいて、第1フィードバック操作量を演算する。前記第1フィードバック操作量は、走行レーン上の基準線から前記車両までの横方向距離を保つためのフィードバック操作量である。
前記サブ演算装置は、車両によるレーン変更の実施が把握されない場合、前記第1フィードフォワード操作量を前記第1フィードバック操作量で補正するように構成されている。
前記サブ演算装置は、車両によるレーン変更の実施が把握された場合、前記第1フィードフォワード操作量を前記第1フィードバック操作量で補正しないように構成されている。
前記車両制御システムは、目標軌跡に沿って車両を走行させるシステムである。
前記車両制御システムは、メイン演算装置と、サブ演算装置と、白線情報取得装置と、を備える。
前記メイン演算装置は、前記目標軌跡を演算するように構成されている。
前記サブ演算装置は、前記メイン演算装置に異常が発生した場合、前記目標軌跡を演算するように構成されている。
前記白線情報取得装置は、前記車両の周囲の白線情報を取得するように構成されている。
前記サブ演算装置は、前記メイン演算装置が演算した前記目標軌跡のバックアップデータを記憶するように構成されている。
前記サブ演算装置は、前記バックアップデータに基づいて、第1目標軌跡を演算するように構成されている。前記第1目標軌跡は、前記メイン演算装置に異常が発生する直前の目標軌跡である。
前記サブ演算装置は、転舵角の第1フィードフォワード操作量を演算するように構成されている。前記第1フィードフォワード操作量は、前記第1目標軌跡に沿って前記車両を走行させるためのフィードフォワード操作量である。
前記サブ演算装置は、前記白線情報に基づいて、第1フィードバック操作量を演算する。前記第1フィードバック操作量は、走行レーン上の基準線から前記車両までの横方向距離を保つためのフィードバック操作量である。
前記サブ演算装置は、車両によるレーン変更の実施が把握されない場合、前記第1フィードフォワード操作量を前記第1フィードバック操作量で補正するように構成されている。
前記サブ演算装置は、車両によるレーン変更の実施が把握された場合、前記第1フィードフォワード操作量を前記第1フィードバック操作量で補正しないように構成されている。
第2の発明は、第1の発明において、更に次の特徴を有する。
前記サブ演算装置は、第2目標軌跡を演算するように構成されている。前記第2目標軌跡は、前記メイン演算装置に異常が発生した時点での前記横方向距離を保つための目標軌跡である。
前記サブ演算装置は、車両によるレーン変更の実施が把握された場合、前記メイン演算装置に異常が発生してからの経過時間と、ヨー角との組み合わせ、または、前記経過時間と前記横方向距離との組み合わせに基づいて、第1軌跡制御の進行状況を判定するように構成されている。前記第1軌跡制御は、前記第1目標軌跡に沿って前記車両を走行させる走行軌跡制御である。
前記サブ演算装置は、前記進行状況が、前記第1軌跡制御の開始前または開始直後に該当すると判定した場合、第2軌跡制御を例外的に開始するように構成されている。前記第2軌跡制御は、前記第2目標軌跡に沿って前記車両を走行させる走行軌跡制御である。
前記サブ演算装置は、第2目標軌跡を演算するように構成されている。前記第2目標軌跡は、前記メイン演算装置に異常が発生した時点での前記横方向距離を保つための目標軌跡である。
前記サブ演算装置は、車両によるレーン変更の実施が把握された場合、前記メイン演算装置に異常が発生してからの経過時間と、ヨー角との組み合わせ、または、前記経過時間と前記横方向距離との組み合わせに基づいて、第1軌跡制御の進行状況を判定するように構成されている。前記第1軌跡制御は、前記第1目標軌跡に沿って前記車両を走行させる走行軌跡制御である。
前記サブ演算装置は、前記進行状況が、前記第1軌跡制御の開始前または開始直後に該当すると判定した場合、第2軌跡制御を例外的に開始するように構成されている。前記第2軌跡制御は、前記第2目標軌跡に沿って前記車両を走行させる走行軌跡制御である。
第3の発明は、第2の発明において、更に次の特徴を有する。
前記サブ演算装置は、転舵角の第2フィードフォワード操作量を演算する。前記第2フィードフォワード操作量は、前記第2目標軌跡に沿って前記車両を走行させるためのフィードフォワード操作量である。
前記サブ演算装置は、前記白線情報に基づいて、第2フィードバック操作量を演算するように構成されている。前記第2フィードバック操作量は、前記メイン演算装置に異常が発生した時点での前記横方向距離を保つためのフィードバック操作量である。
前記サブ演算装置は、前記第2フィードフォワード操作量に基づいて前記第2軌跡制御を開始するように構成されている。
前記サブ演算装置は、前記第2フィードバック操作量を用いた前記第2フィードフォワード操作量の補正の開始を、前記第2軌跡制御の開始よりも遅らせるように構成されている。
前記サブ演算装置は、転舵角の第2フィードフォワード操作量を演算する。前記第2フィードフォワード操作量は、前記第2目標軌跡に沿って前記車両を走行させるためのフィードフォワード操作量である。
前記サブ演算装置は、前記白線情報に基づいて、第2フィードバック操作量を演算するように構成されている。前記第2フィードバック操作量は、前記メイン演算装置に異常が発生した時点での前記横方向距離を保つためのフィードバック操作量である。
前記サブ演算装置は、前記第2フィードフォワード操作量に基づいて前記第2軌跡制御を開始するように構成されている。
前記サブ演算装置は、前記第2フィードバック操作量を用いた前記第2フィードフォワード操作量の補正の開始を、前記第2軌跡制御の開始よりも遅らせるように構成されている。
第4の発明は、第1の発明において、更に次の特徴を有する。
前記サブ演算装置は、第3目標軌跡を演算するように構成されている。前記第3目標軌跡は、前記メイン演算装置に異常が発生する直前の目標軌跡である。前記第3目標軌跡は、レーン変更用の目標軌跡に該当しない目標軌跡でもある。
前記サブ演算装置は、前記車両によるレーン変更の実施が把握された場合、前記メイン演算装置に異常が発生してからの経過時間と、ヨー角との組み合わせ、または、前記経過時間と前記横方向距離との組み合わせに基づいて、第1軌跡制御の進行状況を判定するように構成されている。前記第1軌跡制御は、前記第1目標軌跡に沿って前記車両を走行させる走行軌跡制御である。
前記サブ演算装置は、前記進行状況が、前記第1軌跡制御の開始前または開始直後に該当すると判定した場合、第3軌跡制御を例外的に開始するように構成されている。前記第3軌跡制御は、前記第3目標軌跡に沿って前記車両を走行させる走行軌跡制御である。
前記サブ演算装置は、第3目標軌跡を演算するように構成されている。前記第3目標軌跡は、前記メイン演算装置に異常が発生する直前の目標軌跡である。前記第3目標軌跡は、レーン変更用の目標軌跡に該当しない目標軌跡でもある。
前記サブ演算装置は、前記車両によるレーン変更の実施が把握された場合、前記メイン演算装置に異常が発生してからの経過時間と、ヨー角との組み合わせ、または、前記経過時間と前記横方向距離との組み合わせに基づいて、第1軌跡制御の進行状況を判定するように構成されている。前記第1軌跡制御は、前記第1目標軌跡に沿って前記車両を走行させる走行軌跡制御である。
前記サブ演算装置は、前記進行状況が、前記第1軌跡制御の開始前または開始直後に該当すると判定した場合、第3軌跡制御を例外的に開始するように構成されている。前記第3軌跡制御は、前記第3目標軌跡に沿って前記車両を走行させる走行軌跡制御である。
第5の発明は、第4の発明において、更に次の特徴を有する。
前記サブ演算装置は、転舵角の第3フィードフォワード操作量を演算するように構成されている。前記第3フィードフォワード操作量は、前記第3目標軌跡に沿って前記車両を走行させるためのフィードフォワード操作量である。
前記サブ演算装置は、前記白線情報に基づいて、第3フィードバック操作量を演算するように構成されている。前記第3フィードバック操作量は、前記メイン演算装置に異常が発生する直前、かつ、前記レーン変更用の目標軌跡が計画される直前の前記横方向距離を保つためのフィードバック操作量である。
前記サブ演算装置は、前記第3フィードフォワード操作量に基づいて前記第3軌跡制御を開始するように構成されている。
前記サブ演算装置は、前記第3フィードバック操作量を用いた前記第3フィードフォワード操作量の補正の開始を、前記第3軌跡制御の開始よりも遅らせるように構成されている。
前記サブ演算装置は、転舵角の第3フィードフォワード操作量を演算するように構成されている。前記第3フィードフォワード操作量は、前記第3目標軌跡に沿って前記車両を走行させるためのフィードフォワード操作量である。
前記サブ演算装置は、前記白線情報に基づいて、第3フィードバック操作量を演算するように構成されている。前記第3フィードバック操作量は、前記メイン演算装置に異常が発生する直前、かつ、前記レーン変更用の目標軌跡が計画される直前の前記横方向距離を保つためのフィードバック操作量である。
前記サブ演算装置は、前記第3フィードフォワード操作量に基づいて前記第3軌跡制御を開始するように構成されている。
前記サブ演算装置は、前記第3フィードバック操作量を用いた前記第3フィードフォワード操作量の補正の開始を、前記第3軌跡制御の開始よりも遅らせるように構成されている。
第1の発明によれば、車両によるレーン変更の実施が把握されない場合、第1フィードフォワード操作量を第1フィードバック操作量で補正する。そのため、メイン演算装置に異常が発生した以降の外乱に対処することが可能となる。また、第1の発明によれば、車両によるレーン変更の実施が把握された場合、第1フィードフォワード操作量を第1フィードバック操作量で補正しない。そのため、第1フィードバック操作量による補正によって、転舵角が意図しない方向に調整されるのを防止して、レーン変更を完了させることが可能になる。したがって、サブ演算装置による応急的な走行軌跡制御を適切に行うことが可能になる。
第2の発明によれば、第1フィードフォワード操作量に基づいた第1軌跡制御の開始前または開始直後から、第2軌跡制御が例外的に開始される。車両によるレーン変更の実施が把握された場合、第1フィードバック操作量による補正が行われない。そのため、第1軌跡制御の開始以降の外乱に対処することが難しく、レーン変更に支障を来す可能性がある。この点、第2軌跡制御は、第2目標軌跡に沿って車両を走行させる走行軌跡制御である。第2目標軌跡は、メイン演算装置に異常が発生した時点での横方向距離を保つための目標軌跡である。したがって、第2軌跡制御を開始すれば、レーン変更自体は中止されるものの、レーン変更前のレーンに沿って自車両を安全に走行させることが可能となる。
第3の発明によれば、第2フィードバック操作量を用いた第2フィードフォワード操作量の補正の開始が、第2軌跡制御の開始よりも遅延される。第2フィードバック操作量による補正を第2軌跡制御と同時に開始すると、転舵角が意図しない方向に調整される可能性がある。この点、第2フィードバック操作量による補正の開始を遅らせれば、転舵角がある程度落ち着いた後に、転舵角を調整することが可能になる。したがって、第2軌跡制御を適切に行うことが可能になる。
第4の発明によれば、第1フィードフォワード操作量に基づいた第1軌跡制御の開始前または開始直後から、第3軌跡制御が例外的に開始される。第3軌跡制御は、第3目標軌跡に沿って車両を走行させる走行軌跡制御である。上述したように、車両によるレーン変更の実施が把握された場合、第1フィードバック操作量による補正が行われないため、レーン変更に支障を来す可能性がある。この点、第3目標軌跡は、メイン演算装置に異常が発生する直前の目標軌跡であって、かつ、レーン変更用の目標軌跡に該当しない目標軌跡である。したがって、第3軌跡制御を開始すれば、レーン変更自体は中止されるものの、レーン変更前のレーンに沿って自車両を安全に走行させることが可能となる。
第5の発明によれば、第3フィードバック操作量を用いた第3フィードフォワード操作量の補正の開始が、第3軌跡制御の開始よりも遅延される。第3フィードバック操作量による補正の開始を遅らせれば、転舵角がある程度落ち着いた後に、転舵角を調整することが可能になる。したがって、第3軌跡制御を適切に行うことが可能になる。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。ただし、以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造やステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。
実施の形態1.
先ず、図1乃至図6を参照して本発明の実施の形態1について説明する。
先ず、図1乃至図6を参照して本発明の実施の形態1について説明する。
1.車両制御システムの説明
1.1 システムの全体構成の説明
図1は、本発明の実施の形態1に係る車両制御システムの構成例を示すブロック図である。図1に示す車両制御システム100は、車両に搭載される。車両制御システム100が搭載される車両(以下、「自車両M」ともいう。)は、例えば、ディーゼルエンジンやガソリンエンジンなどの内燃機関を動力源とする自動車、電動機を動力源とする電気自動車、内燃機関と電動機を備えるハイブリッド自動車である。電動機は、二次電池、水素燃料電池、金属燃料電池、アルコール燃料電池などの電池により駆動される。
1.1 システムの全体構成の説明
図1は、本発明の実施の形態1に係る車両制御システムの構成例を示すブロック図である。図1に示す車両制御システム100は、車両に搭載される。車両制御システム100が搭載される車両(以下、「自車両M」ともいう。)は、例えば、ディーゼルエンジンやガソリンエンジンなどの内燃機関を動力源とする自動車、電動機を動力源とする電気自動車、内燃機関と電動機を備えるハイブリッド自動車である。電動機は、二次電池、水素燃料電池、金属燃料電池、アルコール燃料電池などの電池により駆動される。
車両制御システム100は、周辺監視装置10と、車両センサ20と、カメラ30と、走行支援ECU(Electric Control Unit)40と、走行装置ECU70と、走行装置80と、HMI(Human Machine Interface)ユニット90と、を備えている。
周辺監視装置10は、自車両Mの周辺の状況を検出する。周辺監視装置10としては、ミリ波レーダー、ライダー(LIDER: Laser Imaging Detection and Ranging)、ソナーなどが例示される。ミリ波レーダーは、電波を利用して自車両Mの周囲の物標を検出する。ライダーは、光を利用して自車両Mの周囲の物標を検出する。ソナーは、超音波を利用して自車両Mの周囲の物標を検出する。ミリ波レーダー、ライダーおよびソナーは、必ずしも重複して備える必要はない。周辺監視装置10は、検出した情報を走行支援ECU40に送る。
車両センサ20は、自車両Mの走行状態を検出する。車両センサ20としては、車速センサ、加速度センサ、ヨーレートセンサ、操舵角センサ、操舵トルクセンサなどが例示される。車速センサは、自車両Mの速度(車速)を検出する。加速度センサは、自車両Mの加速度を検出する。ヨーレートセンサは、自車両Mに作用しているヨーレートを検出する。操舵角センサは、EPSモータの回転軸の回転角度から操舵角を検出する。操舵トルクセンサは、ドライバによるステアリングホイールの回動操作によってピニオン軸に入力されるトルクを操舵トルクとして検出する。操舵角および操舵トルクは、車両の左旋回方向への操舵または転舵の場合を正として検出される。車両センサ20は、検出した情報を走行支援ECU40に送る。
カメラ30は、自車両Mの外部状況を撮像する。カメラ30は、例えば、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)などの固体撮像素子を利用したデジタルカメラである。カメラ30は、単眼カメラであってもよく、ステレオカメラであってもよい。カメラ30は、撮像画像を走行支援ECU40に送る。カメラ30は、画像処理装置を含んでいてもよい。画像処理装置は、撮像画像に基づいて、自車両Mの周囲のレーンのマーカー(以下、「白線WL」ともいう。)を認識する。画像処理装置は、認識した白線WLの情報に基づいて、走行レーンの形状、および、白線WLと自車両Mの位置関係を演算する。画像処理装置は、これらの情報を走行支援ECU40に送る。
走行支援ECU40は、走行軌跡制御のONモードが選択されている場合に、当該制御の実行に必要な各種処理を行う。走行支援ECU40は、この各種処理を行う構成として、メインECU50およびサブECU60を備えている。ECU50および60は、典型的には、プロセッサ、メモリ、および、入出力インタフェースを備えるマイクロコンピュータである。
ECU50および60は、入出力インタフェースを介して各種情報を受け取る。ECU50および60は、また、各種情報に基づいて、走行軌跡制御の実行に必要な各種処理をそれぞれ行う。ただし、本実施の形態において、サブECU60の処理対象は、メインECU50の処理対象の一部に限定される。この理由は、サブECU60の搭載目的が、メインECU50のバックアップであるためで、サブECU60の処理能力は、メインECU50ほど高くない。このような理由により、サブECU60には、周辺監視装置10からの情報が入力されない。つまり、サブECU60は、車両センサ20およびカメラ30からの情報に基づいて、走行軌跡制御用の各種処理を行う。
走行装置ECU70は、走行支援ECU40と同様の典型的な構成を有するマイクロコンピュータである。走行装置ECU70は、複数のECUから構成される。これらのECUは、走行装置ECU70から入力される情報に従って、走行装置80をそれぞれ作動させるのに必要な各種処理を行う。走行装置ECU70は、EPS装置(電動パワーステアリング装置)用のコントローラを含んでいる。このEPSコントローラは、走行装置ECU70から入力される情報に従ってEPS装置のインバータを操作する。
走行装置80は、EPS装置を含んでいる。EPS装置は、例えばラックアンドピニオン型のステアリング装置であり、ステアリングホイールと、ステアリングシャフトと、転舵アクチュエータと、を備えている。ステアリングホイールは、ステアリングシャフトに固定されている。ステアリングシャフトは、ピニオン軸に連結されている。ピニオン軸は、転舵アクチュエータが備えるラック軸と、所定の交差角をもって配置されている。ラック軸の両端には、転舵輪が組み付けられている。
ピニオン軸に形成されたピニオン歯と、ラック軸に形成されたラック歯とが噛合することにより、ラックランドピニオン機構が構成される。ラックランドピニオン機構により、ステアリングシャフトの回転がラック軸の軸方向変位に変換され、転舵輪の転舵角が変更される。ピニオン軸は、ウォームアンドホイール等の減速機構を介して、EPSモータの回転軸に接続されている。EPSモータには、EPSモータの各端子に電圧を印加するインバータが接続されている。ラック軸、ピニオン軸、減速機構、EPSモータおよびインバータが、転舵アクチュエータを構成する。
HMIユニット90は、車両のドライバに情報を提供し、また、ドライバから情報を受け付けるためのインタフェースである。HMIユニット90は、ドライバから入力された情報を走行支援ECU40に送る。HMIユニット90は、走行支援ECU40から入力された情報をドライバに提供する。HMIユニット90は、例えば、入力装置と、表示装置と、音声装置と、を備えている。入力装置としては、タッチパネル、キーボード、スイッチ、ボタンが例示される。表示装置としては、HUD(Head Up Display)、ナビゲーションシステムのディスプレイ、コンビネーションメータが例示される。音声装置としては、ブザー、スピーカ、マイクが例示される。ドライバは、HMIユニット90を介して、走行軌跡制御を実行するONモードと、同制御を実行しないOFFモードと、を切り替えることができる。
1.2 メインECU50の説明
図2は、図1に示したメインECU50の機能構成例を示すブロック図である。図2では、メインECU50が有する操舵アシストに関連する機能に着目して説明する。操舵アシストに関連する機能ブロックとして、メインECU50は、物標情報取得部51と、車両情報取得部52と、目標軌跡計画部53と、目標制御量演算部54と、を備えている。これらの機能ブロックは、メインECU50のプロセッサがメモリに格納された制御プログラムを実行することにより実現される。制御プログラムは、コンピュータが読み取り可能な記録媒体に格納されていてもよい。
図2は、図1に示したメインECU50の機能構成例を示すブロック図である。図2では、メインECU50が有する操舵アシストに関連する機能に着目して説明する。操舵アシストに関連する機能ブロックとして、メインECU50は、物標情報取得部51と、車両情報取得部52と、目標軌跡計画部53と、目標制御量演算部54と、を備えている。これらの機能ブロックは、メインECU50のプロセッサがメモリに格納された制御プログラムを実行することにより実現される。制御プログラムは、コンピュータが読み取り可能な記録媒体に格納されていてもよい。
物標情報取得部51は、周辺監視装置10およびカメラ30からの情報を取得して、自車両Mの周囲の物標に関する情報(以下、「物標情報」ともいう。)を生成する。自車両Mの周囲の物標には、移動物標と、静止物標とが含まれる。移動物標としては、車両、バイク、自転車、歩行者などが例示される。移動物標に関する情報には、移動物標の位置、速度とサイズが含まれる。静止物標としては、白線WL、標識などが例示される。静止物標に関する情報には、静止物標の位置とサイズが含まれる。
車両情報取得部52は、車両センサ20からの情報を取得して、自車両Mの走行状態に関する情報(以下、「車両情報」ともいう。)を生成する。車両情報取得部52は、また、車両センサ20からの情報を取得して、ドライバの運転関与に関する状態に関する情報(以下、「ドライバ情報」ともいう。)を生成する。ドライバ情報には、ドライバの保舵状態に関する情報が含まれる。ドライバの保舵状態に関する情報は、具体的には操舵トルクセンサからの情報である。
目標軌跡計画部53は、物標情報、車両情報およびドライバ情報に基づいて、目標軌跡TP(Target Path)を計画する。目標軌跡TPは、自車両Mの基準位置(例えば、自車両Mの重心や後輪軸の中心の位置をいう。以下同じ。)が到達すべき目標位置の集まりを定めたものである。目標位置の設定に際しては、物標情報の統合処理が行われ、これにより自車両Mの位置が高精度に特定される。目標位置は、走行レーンの中央に設定される。ただし、目標位置は、走行レーンの中央以外の位置に設定されてもよいし、走行レーンからの逸脱を防止する位置に設定されてもよい。目標軌跡TPは、所定の演算周期で計算される。目標軌跡TPの設定処理は特に限定されず、公知の処理を適用できる。
目標制御量演算部54は、目標軌跡TPに沿って自車両Mが走行するための目標転舵角を演算する。例えば、目標制御量演算部54は、目標軌跡TPと車速とに基づき、転舵角のフィードフォワード操作量を設定する。目標制御量演算部54は、また、フィードバック制御量を目標値に制御するためのフィードバック操作量によって、フィードフォワード操作量を補正する。フィードバック制御量には、ヨーレートおよびヨー角(走行レーンに対する自車両Mの前後軸線のなす角度をいう。以下同じ。)が含まれる。フィードバック制御量には、走行レーンの中央から基準位置までの横方向(車幅方向)における距離LD_CLも含まれる。
目標制御量演算部54は、また、目標転舵角が得られる目標操舵トルクを求め、更に、目標操舵トルクと実際の操舵トルクの偏差に基づいて、目標操舵アシストトルクを求める。目標制御量演算部54は、目標操舵アシストトルクの大きさに応じた操舵トルク指令値を求める。操舵トルク指令値は、EPSコントローラに送られる。
1.3 サブECU60の説明
図3は、図1に示したサブECU60の機能構成例を示すブロック図である。図3では、サブECU60が有するメインECU50のバックアップ機能に着目して説明する。バックアップに関連する機能ブロックとして、サブECU60は、システム状態管理部61と、目標軌跡記憶部62と、白線情報取得部63と、目標軌跡演算部64と、目標制御量演算部65と、白線情報記憶部66と、交差判定部67と、を備えている。これらの機能ブロックは、サブECU60のプロセッサがメモリに格納された制御プログラムを実行することにより実現される。
図3は、図1に示したサブECU60の機能構成例を示すブロック図である。図3では、サブECU60が有するメインECU50のバックアップ機能に着目して説明する。バックアップに関連する機能ブロックとして、サブECU60は、システム状態管理部61と、目標軌跡記憶部62と、白線情報取得部63と、目標軌跡演算部64と、目標制御量演算部65と、白線情報記憶部66と、交差判定部67と、を備えている。これらの機能ブロックは、サブECU60のプロセッサがメモリに格納された制御プログラムを実行することにより実現される。
システム状態管理部61は、車両制御システム100の全体の状態を管理する。システム状態管理部61の管理対象には、メインECU50の状態が含まれる。システム状態管理部61は、メインECU50が正常に作動しているか否かを判定する。メインECU50に異常が発生していることを示す異常情報を受け取った場合、システム状態管理部61は、メインECU50が正常に作動していないと判定する。
目標軌跡記憶部62は、メインECU50が正常に作動している場合、目標軌跡計画部53が計画した目標軌跡TPを記憶する。目標軌跡記憶部62は、目標軌跡TPを構成する目標位置の座標データ(バックアップデータ)を時系列で記憶する。ただし、座標データの記憶は一時的なものとされる。つまり、一定期間の経過後、座標データは順次消去される。目標軌跡記憶部62は、記憶した座標データを目標軌跡演算部64および交差判定部67に送る。
白線情報取得部63は、カメラ30からの情報を取得して、自車両Mの周囲の白線WLに関する情報を生成する。具体的に、白線情報取得部63は、カメラ30の撮像画像に基づいて白線WLを認識する。また、白線情報取得部63は、認識した白線WLに基づいて、距離LD_CL(すなわち、走行レーンの中央から基準位置までの横方向における距離)を演算する。カメラ30が画像処理装置を備える場合、白線情報取得部63は、自車両Mの位置関係に関する情報からこの距離情報を抽出してもよい。白線情報取得部63は、距離情報を目標軌跡演算部64に送る。
目標軌跡演算部64は、目標軌跡記憶部62からのバックアップデータに基づいて、目標軌跡TPを復元する。復元された目標軌跡TP(以下、「目標軌跡TP_RS」ともいう。)は、メインECU50に異常が発生する直前に計画された、基準位置が到達すべき目標位置の集まりを定めた過去の走行軌跡である。そのため、メインECU50が正常に作動している場合は、過去の走行軌跡の復元を積極的に行わなくてもよい。目標軌跡演算部64が復元した目標軌跡TP_RSの情報は、目標制御量演算部65に送られる。
目標制御量演算部65は、目標軌跡TP_RSに沿って自車両Mが走行するための目標転舵角を演算する。例えば、目標制御量演算部65は、目標軌跡TP_RSと現在の車速とに基づき、転舵角のフィードフォワード操作量を設定する。目標制御量演算部65は、また、白線情報取得部63からの距離情報に基づいて、フィードバック制御量を目標値に制御するためのフィードバック操作量を演算する。目標制御量演算部65は、演算したフィードバック操作量によって、フィードフォワード操作量を補正する。ただし、フィードバック制御量は、距離LD_CLのみとなる。この理由は、走行レーンから自車両Mが逸脱するのを抑えるために必要最小限の処理を、サブECU60に確実に行わせるためである。
目標軌跡演算部64は、また、目標軌跡TPを復元した後は、白線情報取得部63からの距離情報に基づいて、目標軌跡TP_RSの先端よりも前方における目標軌跡TP(以下、「目標軌跡TP_FR」ともいう。)を設定する。この目標軌跡TP_FRは、目標軌跡TP_RSの先端に続く、基準位置が到達すべき目標位置の集まりを定めた走行軌跡である。この目標位置は、走行レーンの中央に設定される。目標軌跡演算部64が設定した目標軌跡TP_FRの情報は、目標制御量演算部65に送られる。
目標制御量演算部65は、目標軌跡TP_FRに沿って自車両Mが走行するための目標転舵角を演算する。例えば、目標制御量演算部65は、目標軌跡TP_FRと現在の車速とに基づき、転舵角のフィードフォワード操作量を設定する。目標制御量演算部65は、また、白線情報取得部63からの距離情報に基づいて、距離LD_CLを目標距離に制御するためのフィードバック操作量を演算する。目標制御量演算部65は、演算したフィードバック操作量によって、フィードフォワード操作量を補正する。
白線情報記憶部66は、メインECU50が正常に作動している場合、物標情報取得部51が取得した白線WLの位置情報を時系列で記憶する。白線情報記憶部66は、白線WLが認識された位置の座標データ(バックアップデータ)を時系列で記憶する。目標軌跡記憶部62は、記憶した座標データを交差判定部67に送る。ただし、座標データの記憶は一時的なものとされる。つまり、記憶から一定期間が経過した後、座標データは順次消去される。
交差判定部67は、目標軌跡記憶部62からのバックアップデータに基づいて、目標軌跡TPを復元する。交差判定部67は、目標軌跡TP_RS(すなわち、復元された異常発生直前の目標軌跡TP)と、白線情報記憶部66からの座標データとに基づいて、目標軌跡TP_RSが白線WLと交差するか否かを判定する。交差判定部67は、交差に関する判定結果を目標軌跡演算部64に送る。
2.実施の形態1に係る走行軌跡制御の特徴
実施の形態1では、メインECU50に異常が発生した場合、応急的な走行軌跡制御として3種類の支援制御A、BおよびCが行われる。これらの支援制御に必要な処理は、図3で説明したサブECU60において行われる。
実施の形態1では、メインECU50に異常が発生した場合、応急的な走行軌跡制御として3種類の支援制御A、BおよびCが行われる。これらの支援制御に必要な処理は、図3で説明したサブECU60において行われる。
2.1 支援制御A
支援制御Aは、目標軌跡TP_RSが白線WLと交差しない場合に行われる。支援制御Aでは、目標軌跡TP_RSに沿って自車両Mを走行させるフィードフォワード制御が行われる。支援制御Aでは、走行レーンの中央から基準位置までの横方向の距離LD_CLを目標距離に保つためのフィードバック制御も行われる。図4は、支援制御Aの概要を説明する図である。図4に示すように、支援制御Aでは第1FF制御が行われる。第1FF制御は、目標軌跡TP_RSと、現在の車速とに基づいたフィードフォワード制御である。第1FF制御は、上記「目標軌跡TP_RSに沿って自車両Mを走行させるフィードフォワード制御」に該当する。
支援制御Aは、目標軌跡TP_RSが白線WLと交差しない場合に行われる。支援制御Aでは、目標軌跡TP_RSに沿って自車両Mを走行させるフィードフォワード制御が行われる。支援制御Aでは、走行レーンの中央から基準位置までの横方向の距離LD_CLを目標距離に保つためのフィードバック制御も行われる。図4は、支援制御Aの概要を説明する図である。図4に示すように、支援制御Aでは第1FF制御が行われる。第1FF制御は、目標軌跡TP_RSと、現在の車速とに基づいたフィードフォワード制御である。第1FF制御は、上記「目標軌跡TP_RSに沿って自車両Mを走行させるフィードフォワード制御」に該当する。
支援制御Aでは、第1白線FB制御も行われる。第1白線FB制御は、距離LD_CLをフィードバック制御量とするフィードバック制御である。第1白線FB制御は、上記「距離LD_CLを目標距離に保つためのフィードバック制御」に該当する。第1白線FB制御が行われることで、異常発生以降の外乱に対処することができる。したがって、異常発生以降において自車両Mが走行レーンから逸脱するのを抑えることができる。
2.2 支援制御B
図4において、第1FF制御に基づく目標転舵角の調整方向(第1FF制御の方向)と、第1白線FB制御に基づく目標転舵角の調整方向(第1白線FB制御の方向)とは概ね一致している。ただし、両者の調整方向が一致しない例外もある。例えば、異常発生直前にレーン変更が計画されていた場合がこの例外に該当する。この場合、第1FF制御に基づく目標転舵角の調整方向は、距離LD_CLを縮める方向となる。つまり、この場合は、第1FF制御に基づく目標転舵角の調整方向が、第1白線FB制御に基づく目標転舵角の調整方向と一致しない。
図4において、第1FF制御に基づく目標転舵角の調整方向(第1FF制御の方向)と、第1白線FB制御に基づく目標転舵角の調整方向(第1白線FB制御の方向)とは概ね一致している。ただし、両者の調整方向が一致しない例外もある。例えば、異常発生直前にレーン変更が計画されていた場合がこの例外に該当する。この場合、第1FF制御に基づく目標転舵角の調整方向は、距離LD_CLを縮める方向となる。つまり、この場合は、第1FF制御に基づく目標転舵角の調整方向が、第1白線FB制御に基づく目標転舵角の調整方向と一致しない。
このような場合に行われるのが支援制御Bである。支援制御Bは、目標軌跡TP_RSが白線WLと交差する場合に行われる。支援制御Bでは、目標軌跡TP_RSに沿って自車両Mを走行させるフィードフォワード制御のみが行われる。図5は、支援制御Bの概要を説明する図である。図5に示すように、支援制御Bでは、第1FF制御のみが行われる。この第1FF制御の内容は、支援制御Aにおける第1FF制御の内容と同じである。
支援制御Aとは異なり、支援制御Bでは第1白線FB制御が行われない。したがって、第1白線FB制御の実行によって、図5に破線で示す矢印の方向に目標転舵角が調整されるのを防止できる。つまり、支援制御Bによれば、第1白線FB制御の実行によって目標転舵角が意図しない方向に調整されることを防止できる。よって、目標軌跡TP_RSに沿って自車両Mを走行させて、レーン変更を完了させることができる。
2.3 支援制御C
支援制御Cは、支援制御AまたはBの実行に続く形で行われる。支援制御AまたはBで行われる第1FF制御は、異常発生直前の目標軌跡TPが復元されることを前提として行われる。そのため、復元した目標軌跡TPの終端に到達した後も自車両Mが走行を続けるには、更なる支援制御の実行が必要になる。支援制御Cはこのような場合に行われる制御である。支援制御Cでは、目標軌跡TP_FRと、現在の車速とに基づいたフィードフォワード制御が行われる。支援制御Cでは、また、距離LD_CLを目標距離に保つためのフィードバック制御も行われる。
支援制御Cは、支援制御AまたはBの実行に続く形で行われる。支援制御AまたはBで行われる第1FF制御は、異常発生直前の目標軌跡TPが復元されることを前提として行われる。そのため、復元した目標軌跡TPの終端に到達した後も自車両Mが走行を続けるには、更なる支援制御の実行が必要になる。支援制御Cはこのような場合に行われる制御である。支援制御Cでは、目標軌跡TP_FRと、現在の車速とに基づいたフィードフォワード制御が行われる。支援制御Cでは、また、距離LD_CLを目標距離に保つためのフィードバック制御も行われる。
3.具体的処理
図6は、実施の形態1においてサブECU60が走行軌跡制御を実行するときの処理の流れを説明するフローチャートである。なお、図6に示すルーチンは、走行軌跡制御を実行するONモードが選択されている間、所定の制御周期で繰り返して実行されるものとする。
図6は、実施の形態1においてサブECU60が走行軌跡制御を実行するときの処理の流れを説明するフローチャートである。なお、図6に示すルーチンは、走行軌跡制御を実行するONモードが選択されている間、所定の制御周期で繰り返して実行されるものとする。
図6に示すように、サブECU60は、先ず、メインECU50に異常が発生したか否かを判定する(ステップS10)。メインECU50に異常が発生したか否かは、異常情報の検出の有無に基づいて行われる。異常情報が無いと判定した場合、サブECU60は、現在の目標軌跡TPを記憶する(ステップS12)。
ステップS10において異常情報があると判定した場合、サブECU60は、白線WLが認識可能か否かを判定する(ステップS14)。白線WLが認識可能と判定した場合、サブECU60は、目標軌跡TP_RSが白線WLを跨ぐか否かを判定する(ステップS16)。目標軌跡TP_RSには、ステップS14の判定処理の直前の目標軌跡TPが用いられる。目標軌跡TPが白線WL_NSを跨ぐか否かは、例えば、目標軌跡TPを表す座標データと一致する白線WL_NSを表す座標データの有無に基づいて判定される。
ステップS16において目標軌跡TPが白線WLを跨がないと判定した場合、サブECU60は、支援制御Aを開始する(ステップS18)。一方、ステップS14において白線WLが認識不可能と判定した場合、または、ステップS16において目標軌跡TPが白線WLを跨ぐと判定した場合、サブECU60は、支援制御Bを開始する(ステップS20)。
ステップS18またはステップS20に続いて、サブECU60は、運転関与通知をドライバに通知する(ステップS22)。運転関与通知は、HMIユニット90の表示装置および音声装置を用いて行われる。
ステップS22に続いて、サブECU60は、支援制御AまたはBの終了に伴い、支援制御Cを開始する(ステップS24)。その後、サブECU60は、支援制御Cを終了する(ステップS26)。支援制御Cの終了は、支援制御Cの最中に運転関与が認められるか否かで判定される。運転関与が認められるか否かの判定は、操舵トルクセンサからの情報に基づいて行われる。
4.効果
以上説明した実施の形態1に係る走行軌跡制御によれば、メインECU50に異常が発生した場合であっても、サブECU60による支援制御AまたはBが開始される。支援制御Aによれば、第1白線FB制御が行われる。そのため、異常発生以降の外乱に対処することができる。支援制御Bによれば、第1白線FB制御が行われない。そのため、第1白線FB制御の実行によって目標転舵角が意図しない方向に調整されることを防止できる。以上のことから、目標軌跡TP_RSに応じて第1白線FB制御のオンとオフを切り替えて、目標軌跡TP_RSに沿って自車両Mを走行させることができる。
以上説明した実施の形態1に係る走行軌跡制御によれば、メインECU50に異常が発生した場合であっても、サブECU60による支援制御AまたはBが開始される。支援制御Aによれば、第1白線FB制御が行われる。そのため、異常発生以降の外乱に対処することができる。支援制御Bによれば、第1白線FB制御が行われない。そのため、第1白線FB制御の実行によって目標転舵角が意図しない方向に調整されることを防止できる。以上のことから、目標軌跡TP_RSに応じて第1白線FB制御のオンとオフを切り替えて、目標軌跡TP_RSに沿って自車両Mを走行させることができる。
また、実施の形態1に係る走行軌跡制御によれば、支援制御AまたはBの開始に続いて運転関与通知が行われる。また、支援制御AまたはBの終了に伴って支援制御Cが開始される。したがって、余裕のあるハンドオーバーを実現することができる。
なお、上記実施の形態1においては、メインECU50が第1の発明の「メイン演算装置」に相当する。サブECU60が第1の発明の「サブ演算装置」に相当する。カメラ30が第1の発明の「白線情報取得装置」に相当する。目標軌跡TP_RSが第1の発明の「第1目標軌跡」に相当する。走行レーンの中央が第1の発明の「走行レーン上の基準線」に相当する。
実施の形態2.
図7乃至図9を参照して本発明の実施の形態2について説明する。なお、実施の形態2に係る車両制御システムの全体構成、および、メインECUの構成は、上記実施の形態1と共通することから、これらの説明は省略する。上記実施の形態1と共通するサブECUの構成についても適宜省略する。
図7乃至図9を参照して本発明の実施の形態2について説明する。なお、実施の形態2に係る車両制御システムの全体構成、および、メインECUの構成は、上記実施の形態1と共通することから、これらの説明は省略する。上記実施の形態1と共通するサブECUの構成についても適宜省略する。
1.車両制御システムの説明
1.1 サブECU60の説明
図7は、実施の形態2に係るサブECU60の機能構成例を示すブロック図である。バックアップに関連する機能ブロックとして、サブECU60は、システム状態管理部61〜交差判定部67と、ヨー角情報取得部68と、進行状況判定部69と、を備えている。これらの機能ブロックは、サブECU60のプロセッサがメモリに格納された制御プログラムを実行することにより実現される。
1.1 サブECU60の説明
図7は、実施の形態2に係るサブECU60の機能構成例を示すブロック図である。バックアップに関連する機能ブロックとして、サブECU60は、システム状態管理部61〜交差判定部67と、ヨー角情報取得部68と、進行状況判定部69と、を備えている。これらの機能ブロックは、サブECU60のプロセッサがメモリに格納された制御プログラムを実行することにより実現される。
ヨー角情報取得部68は、ヨーレートセンサからの情報を取得して、ヨー角を演算する。ヨー角情報取得部68は、演算したヨー角の情報を進行状況判定部69に送る。
進行状況判定部69は、異常発生時点から現在までの経過時間TLを算出する。進行状況判定部69は、経過時間TLに関する情報と、ヨー角情報取得部68からのヨー角情報と、に基づいて、支援制御Bの進行状況を判定する。進行状況判定部69は、例えば、経過時間TLが閾値THLよりも短く、かつ、ヨー角が閾値THYよりも小さい場合は、支援制御Bの開始前または開始直後であると判定する。進行状況判定部69は、進行状況に関する判定結果を目標軌跡演算部64に送る。
別の例として、進行状況判定部69は、経過時間情報と、白線情報取得部63からの距離情報と、に基づいて、支援制御Bの進行状況を判定する。進行状況判定部69は、例えば、経過時間TLが閾値THLよりも短く、かつ、距離LD_CLが閾値THDよりも短い場合は、支援制御Bの開始前または開始直後であると判定する。進行状況判定部69は、進行状況に関する判定結果を目標軌跡演算部64に送る。
目標軌跡演算部64は、目標軌跡記憶部62からのバックアップデータに基づいて、目標軌跡TPを復元する。つまり、目標軌跡演算部64は、目標軌跡TP_RSを演算する。ただし、支援制御Bの開始前または開始直後であるとの判定結果を進行状況判定部69から受け取った場合、目標軌跡演算部64は、異常発生時点の横位置LP1を保つための目標軌跡TP(以下、「目標軌跡TP_LP1」ともいう。)を演算する。つまり、目標軌跡演算部64は、目標軌跡TP_RSとは別に目標軌跡TP_LP1を演算する。目標軌跡TP_LP1は、目標軌跡TP_RSの途中から分岐する形で設定される。
目標制御量演算部65は、目標軌跡TP_RSまたは目標軌跡TP_LP1に沿って自車両Mが走行するための目標転舵角を演算する。目標軌跡TP_RSに沿った目標転舵角を演算する場合については、既に説明した通りである。目標軌跡TP_LP1に沿った目標転舵角を演算する場合、目標制御量演算部65は、目標軌跡TP_LP1と現在の車速とに基づき、転舵角のフィードフォワード操作量を設定する。
目標制御量演算部65は、また、白線情報取得部63からの距離情報に基づいて、横位置LP1を保つためのフィードバック操作量を演算する。目標制御量演算部65は、演算したフィードバック操作量によって、フィードフォワード操作量を補正する。ただし、フィードフォワード操作量の演算の開始と同時にこの操作量の補正を開始すると、目標転舵角が意図しない方向に調整される可能性がある。そこで、目標制御量演算部65は、横位置LP1を保つためのフィードバック操作量の演算を、フィードフォワード操作量の演算の開始よりも遅らせて開始する。
別の例として、目標制御量演算部65は、目標軌跡TP_LP1に沿って自車両Mが走行するための目標転舵角(以下、「目標転舵角TA_LP1」ともいう。)の演算する場合、この演算の最中、異常発生時点のヨー角情報に基づいて別の目標転舵角(以下、「目標転舵角TA_A」ともいう。)を演算してもよい。目標転舵角TA_Aは、具体的には、ヨー角を減少させる転舵角の目標値であり、目標転舵角TA_LP1に比べて演算が容易な目標値である。つまり、この別の例では、目標転舵角TA_LP1の演算の最中、目標転舵角TA_LP1よりも短時間で演算される目標転舵角TA_Aに基づいて、転舵角のフィードフォワード操作量が設定されてもよい。
目標転舵角TA_LP1の演算の最中、自車両Mは目標軌跡TP_RSに沿って走行する。つまり、目標転舵角TA_LP1の演算の最中、レーン変更が進行する。そのため、目標転舵角TA_LP1の演算に時間を要した場合には、目標転舵角TA_LP1の演算の完了時点での自車両Mの横位置が、横位置LP1から大きく離れてしまう。この点、目標転舵角TA_Aに基づいて転舵角のフィードフォワード操作量を設定しておけば、目標転舵角TA_LP1の演算の完了時点での自車両Mの横位置と横位置LP1の間の距離を短くすることができる。
2.実施の形態2に係る走行軌跡制御の特徴
実施の形態2では、メインECU50に異常が発生した場合、支援制御A、BおよびCが行われる。ここまでは、上記実施の形態1と同じである。実施の形態2では、更に、支援制御Bを行う場合において、所定条件が成立するときに支援制御Dが開始される。これらの支援制御A〜Dに必要な処理は、図7で説明したサブECU60において行われる。
実施の形態2では、メインECU50に異常が発生した場合、支援制御A、BおよびCが行われる。ここまでは、上記実施の形態1と同じである。実施の形態2では、更に、支援制御Bを行う場合において、所定条件が成立するときに支援制御Dが開始される。これらの支援制御A〜Dに必要な処理は、図7で説明したサブECU60において行われる。
2.1 支援制御D
支援制御Dは、支援制御Bの開始前または開始直後であると判定された場合に行われる。支援制御Dでは、目標軌跡TP_LP1に沿って自車両Mを走行させるフィードフォワード制御が行われる。支援制御Dでは、横位置LP1を保つためのフィードバック制御も行われる。図8は、支援制御Dの概要を説明する図である。図8に示すように、支援制御Dでは、第2FF制御が行われる。第2FF制御は、目標軌跡TP_LP1と、現在の車速とに基づいたフィードフォワード制御である。第2FF制御は、支援制御Bの開始前または開始直後に開始される。図8に示す第2FF制御の開始位置は、支援制御Bの開始直後に支援制御Dに切り替わった場合の切り替え点を表している。
支援制御Dは、支援制御Bの開始前または開始直後であると判定された場合に行われる。支援制御Dでは、目標軌跡TP_LP1に沿って自車両Mを走行させるフィードフォワード制御が行われる。支援制御Dでは、横位置LP1を保つためのフィードバック制御も行われる。図8は、支援制御Dの概要を説明する図である。図8に示すように、支援制御Dでは、第2FF制御が行われる。第2FF制御は、目標軌跡TP_LP1と、現在の車速とに基づいたフィードフォワード制御である。第2FF制御は、支援制御Bの開始前または開始直後に開始される。図8に示す第2FF制御の開始位置は、支援制御Bの開始直後に支援制御Dに切り替わった場合の切り替え点を表している。
支援制御Dでは、第2白線FB制御も行われる。第2白線FB制御は、距離LD_CLをフィードバック制御量とするフィードバック制御である。横位置LP1は、典型的には、レーン変更前のレーンの中央である。この場合、第2白線FB制御の内容は、第1白線FB制御の内容と実質的に同一となる。ただし、レーン変更中にメインECU50に異常が発生した場合は、横位置LP1が走行レーンの中央から外れる。この場合、異常発生時点の距離情報に基づいて演算した距離LD_CLを保つためのフィードバック操作量が決定される。図8に示す第2白線FB制御の開始位置は、第2FF制御の開始位置よりも前方に位置している。この理由は、横位置LP1を保つためのフィードバック操作量の演算の開始を意図的に遅らせているからである。
支援制御Dでは、目標軌跡TP_LP1に沿って自車両Mを走行させるフィードフォワード制御の開始前に、ヨー角を減少させるフィードフォワード制御を行ってもよい。ただし、支援制御Bの開始前のヨー角は通常ゼロに等しく、支援制御Bの開始直後でもヨー角がゼロの場合もある。そのため、ヨー角を減少させるフィードフォワード制御を行う場合は、ヨー角がゼロでないことを別途確認してから行うことが望ましい。
3.具体的処理
図9は、実施の形態2においてサブECU60が走行軌跡制御を実行するときの処理の流れを説明するフローチャートである。なお、図9に示すルーチンは、走行軌跡制御を実行するONモードが選択されている間、所定の制御周期で繰り返して実行されるものとする。
図9は、実施の形態2においてサブECU60が走行軌跡制御を実行するときの処理の流れを説明するフローチャートである。なお、図9に示すルーチンは、走行軌跡制御を実行するONモードが選択されている間、所定の制御周期で繰り返して実行されるものとする。
図9に示すように、サブECU60は、先ず、支援制御Bの実行中であるか否かを判定する(ステップS30)。ここでいう「支援制御Bの実行中」には、支援制御Bが実際に開始された場合だけでなく、支援制御Bの開始が見込まれる場合も含まれる。支援制御Bの実行中であるか否かは、異常情報の検出の有無、および、目標軌跡TP_RSが白線WLを跨ぐか否かに基づいて行われる。支援制御Bの実行中であると判定した場合、サブECU60は、白線WLが認識可能か否かを判定する(ステップS32)。
ステップS32において白線WLが認識可能と判定した場合、サブECU60は、支援制御Bの進行状況に関する判定を行う(ステップS34)。具体的に、サブECU60は、現在の進行状況が所定条件を満たすか否かを判定する。経過時間TLが閾値THLよりも短く、かつ、ヨー角が閾値THYよりも小さい場合は、所定条件が成立する。経過時間TLが閾値THLよりも短く、かつ、距離LD_CLが閾値THDよりも短い場合も、所定条件が成立する。
ステップS34において所定条件が成立すると判定した場合、サブECU60は、支援制御Dを開始する(ステップS36)。一方、ステップS32において白線WLが認識可能でないと判定した場合、または、ステップS34において所定条件が成立しないと判定した場合、サブECU60は、支援制御Bの実行を継続する(ステップS38)。
ステップS36またはステップS38に続いて、サブECU60は、運転関与通知をドライバに通知する(ステップS22)。ステップS22〜S26の処理の内容は、図6で説明したとおりである。
4.効果
以上説明した実施の形態2に係る走行軌跡制御によれば、支援制御Bが行われる場合に、その進行状況に関する判定が行われる。そして、所定条件が成立すると判定された場合、支援制御Bの開始前から、または、支援制御Bの途中から、支援制御Dが開始される。支援制御Bでは第1FF制御のみが行われるため、外乱の影響を受け易い。この点、支援制御Dでは、第2FF制御が行われる。第1FF制御とは異なり、第2FF制御ではレーン変更が継続されない。そのため、支援制御Dが開始された場合、レーン変更が中止されてしまう。その代わり、支援制御Dが開始された場合は、レーン変更前のレーンに沿って自車両Mを安全に走行させることができる。
以上説明した実施の形態2に係る走行軌跡制御によれば、支援制御Bが行われる場合に、その進行状況に関する判定が行われる。そして、所定条件が成立すると判定された場合、支援制御Bの開始前から、または、支援制御Bの途中から、支援制御Dが開始される。支援制御Bでは第1FF制御のみが行われるため、外乱の影響を受け易い。この点、支援制御Dでは、第2FF制御が行われる。第1FF制御とは異なり、第2FF制御ではレーン変更が継続されない。そのため、支援制御Dが開始された場合、レーン変更が中止されてしまう。その代わり、支援制御Dが開始された場合は、レーン変更前のレーンに沿って自車両Mを安全に走行させることができる。
また、支援制御Dでは、第2FF制御の開始から遅れて第2白線FB制御が開始される。第2FF制御と第2白線FB制御が同時に開始されると、第2白線FB制御の実行によって目標転舵角が意図しない方向に調整される可能性がある。この点、第2白線FB制御の開始を遅らせることで、第2FF制御の実行によって目標転舵角がある程度落ち着いた後に、第2白線FB制御の実行によって目標転舵角を調整することができる。つまり、自車両Mの走行軌跡が目標軌跡TP_LP1と概ね一致した後に、横位置LP1を保ちながら自車両Mを走行させることができる。
なお、上記実施の形態2においては、支援制御Bが第2の発明の「第1軌跡制御」に相当する。支援制御Dが第2の発明の「第2軌跡制御」に相当する。
実施の形態3.
図10乃至図13を参照して本発明の実施の形態3について説明する。なお、実施の形態3に係る車両制御システムの全体構成、および、メインECUの構成は、上記実施の形態1と共通することから、これらの説明は省略する。上記実施の形態1と共通するサブECUの構成についても適宜省略する。
図10乃至図13を参照して本発明の実施の形態3について説明する。なお、実施の形態3に係る車両制御システムの全体構成、および、メインECUの構成は、上記実施の形態1と共通することから、これらの説明は省略する。上記実施の形態1と共通するサブECUの構成についても適宜省略する。
1.車両制御システムの説明
1.1 サブECU60の説明
図10は、実施の形態3に係るサブECU60の機能構成例を示すブロック図である。バックアップに関連する機能ブロックとして、サブECU60は、システム状態管理部61〜進行状況判定部69を備えている。これらの機能ブロックは、サブECU60のプロセッサがメモリに格納された制御プログラムを実行することにより実現される。
1.1 サブECU60の説明
図10は、実施の形態3に係るサブECU60の機能構成例を示すブロック図である。バックアップに関連する機能ブロックとして、サブECU60は、システム状態管理部61〜進行状況判定部69を備えている。これらの機能ブロックは、サブECU60のプロセッサがメモリに格納された制御プログラムを実行することにより実現される。
目標軌跡記憶部62は、メインECU50が正常に作動している場合、目標軌跡計画部53が計画した目標軌跡TPを第1領域62aに記憶する。目標軌跡記憶部62は、目標軌跡TPを構成する目標位置の座標データを時系列で記憶する。ただし、座標データの記憶は一時的なものとされる。つまり、一定期間の経過後、第1領域62a内の座標データは順次消去される。目標軌跡記憶部62は、第1領域62aに記憶した座標データを交差判定部67に送る。
交差判定部67は、目標軌跡記憶部62からのバックアップデータ(より正確には、第1領域62aに記憶した座標データ)に基づいて、目標軌跡TPを復元する。交差判定部67は、目標軌跡TP_RSと、白線情報記憶部66からの座標データとに基づいて、目標軌跡TP_RSが白線WLと交差するか否かを判定する。交差判定部67は、交差に関する判定結果を目標軌跡記憶部62および目標軌跡演算部64に送る。
目標軌跡記憶部62は、交差に関する判定結果に基づいて、第1領域62aに記憶した座標データのコピーを第2領域62bに記憶する。第2領域62bにコピーが記憶されるのは、目標軌跡TP_RSが白線WLと交差するとの判定結果が出された場合である。第2領域62bに記憶されるコピーの元データは、目標軌跡TP_RSが白線WLと交差するとの判定結果が出される直前の座標データである。目標軌跡記憶部62は、第1領域62aに記憶した座標データと、第2領域62bに記憶したコピーデータとを目標軌跡演算部64に送る。
図11は、目標軌跡記憶部62が行う記憶処理の流れを説明するフローチャートである。なお、図11に示すルーチンは、走行軌跡制御を実行するONモードが選択されている間、所定の制御周期で繰り返して実行されるものとする。
図11に示すルーチンでは、先ず、現在の目標軌跡TPを構成する目標位置の座標データが第1領域62aに記憶される(ステップS40)。続いて、レーン変更が計画されたか否かが判定される(ステップS42)。レーン変更が計画されたか否かは、目標軌跡TP_RSが白線WLと交差するか否かの判定結果に基づいて判定される。目標軌跡TP_RSが白線WLと交差すると判定された場合、レーン変更が計画されたと判定される。この場合、ステップS42の判定処理の直前の目標軌跡TPを構成していた目標位置の座標データのコピーが第2領域62bに記憶される(ステップS44)。
目標軌跡演算部64は、第1領域62aのバックアップデータに基づいて、目標軌跡TPを復元する。つまり、目標軌跡演算部64は、目標軌跡TP_RSを演算する。ただし、支援制御Bの開始前または開始直後であるとの判定結果を進行状況判定部69から受け取った場合、目標軌跡演算部64は、第2領域62bからのバックアップデータに基づいて、目標軌跡TPを復元する。つまり、目標軌跡演算部64は、レーン変更が計画される直前の目標軌跡TPを演算する。以下、説明の便宜上、第1領域62aのバックアップデータに基づく目標軌跡TP_RSを「目標軌跡TP_RS1」と称し、第2領域62bのバックアップデータに基づく目標軌跡TP_RSを「目標軌跡TP_RS2」と称す。目標軌跡TP_RS2は、目標軌跡TP_RS1の途中から分岐する形で設定される。
目標制御量演算部65は、目標軌跡TP_RS1または目標軌跡TP_RS2に沿って自車両Mが走行するための目標転舵角を演算する。目標軌跡TP_RS1に沿った目標転舵角を演算する場合については、既に説明した通りである。目標軌跡TP_RS2に沿った目標転舵角を演算する場合、目標制御量演算部65は、目標軌跡TP_RS2と現在の車速とに基づき、転舵角のフィードフォワード操作量を設定する。
目標制御量演算部65は、また、白線情報取得部63からの距離情報に基づいて、レーン変更が計画される直前の横位置LP2を保つためのフィードバック操作量を演算する。目標制御量演算部65は、更に、演算したフィードバック操作量によって、フィードフォワード操作量を補正する。なお、目標制御量演算部65は、横位置LP2を保つためのフィードバック操作量の演算を、フィードフォワード操作量の演算の開始よりも遅らせて開始する。この理由は、上記実施の形態2で述べた理由と同じである。
2.実施の形態3に係る走行軌跡制御の特徴
実施の形態3では、メインECU50に異常が発生した場合、支援制御A、BおよびCが行われる。ここまでは、上記実施の形態1と同じである。実施の形態3では、更に、支援制御Bを行う場合において、所定条件が成立するときに支援制御Eが開始される。所定条件は、支援制御Dの開始条件と同じである。これらの支援制御A〜CおよびEに必要な処理は、図9で説明したサブECU60において行われる。
実施の形態3では、メインECU50に異常が発生した場合、支援制御A、BおよびCが行われる。ここまでは、上記実施の形態1と同じである。実施の形態3では、更に、支援制御Bを行う場合において、所定条件が成立するときに支援制御Eが開始される。所定条件は、支援制御Dの開始条件と同じである。これらの支援制御A〜CおよびEに必要な処理は、図9で説明したサブECU60において行われる。
2.1 支援制御E
支援制御Eは、支援制御Bの開始前または開始直後であると判定された場合に行われる。支援制御Eでは、目標軌跡TP_RS2に沿って自車両Mを走行させるフィードフォワード制御が行われる。支援制御Eでは、横位置LP2を保つためのフィードバック制御も行われる。図12は、支援制御Eの概要を説明する図である。図12に示すように、支援制御Eでは、第3FF制御が行われる。第3FF制御は、目標軌跡TP_RS2と、現在の車速とに基づいたフィードフォワード制御である。第3FF制御は、支援制御Bの開始前または開始直後に開始される。図12に示す第3FF制御の開始位置は、支援制御Bの開始直後に支援制御Eに切り替わった場合の切り替え点を表している。
支援制御Eは、支援制御Bの開始前または開始直後であると判定された場合に行われる。支援制御Eでは、目標軌跡TP_RS2に沿って自車両Mを走行させるフィードフォワード制御が行われる。支援制御Eでは、横位置LP2を保つためのフィードバック制御も行われる。図12は、支援制御Eの概要を説明する図である。図12に示すように、支援制御Eでは、第3FF制御が行われる。第3FF制御は、目標軌跡TP_RS2と、現在の車速とに基づいたフィードフォワード制御である。第3FF制御は、支援制御Bの開始前または開始直後に開始される。図12に示す第3FF制御の開始位置は、支援制御Bの開始直後に支援制御Eに切り替わった場合の切り替え点を表している。
支援制御Eでは、第3白線FB制御も行われる。第3白線FB制御は、距離LD_CLをフィードバック制御量とするフィードバック制御である。横位置LP2は、典型的には、レーン変更前のレーンの中央である。この場合、第3白線FB制御の内容は、第1白線FB制御の内容と実質的に同一となる。ただし、レーン変更中にメインECU50に異常が発生した場合は、横位置LP2が走行レーンの中央から外れる。この場合、異常発生時点の距離情報に基づいて演算した距離LD_CLを保つためのフィードバック操作量が決定される。図12に示す第3白線FB制御の開始位置は、第3FF制御の開始位置よりも前方に位置している。この理由は、横位置LP2を保つためのフィードバック操作量の演算の開始を意図的に遅らせているからである。
3.具体的処理
図13は、実施の形態3においてサブECU60が走行軌跡制御を実行するときの処理の流れを説明するフローチャートである。なお、図13に示すルーチンは、走行軌跡制御を実行するONモードが選択されている間、所定の制御周期で繰り返して実行されるものとする。
図13は、実施の形態3においてサブECU60が走行軌跡制御を実行するときの処理の流れを説明するフローチャートである。なお、図13に示すルーチンは、走行軌跡制御を実行するONモードが選択されている間、所定の制御周期で繰り返して実行されるものとする。
図13に示すように、サブECU60は、ステップS30〜S34の処理を行う。そして、ステップS34において所定条件が成立すると判定した場合、サブECU60は、支援制御Eを開始する(ステップS46)。一方、ステップS32において白線WLが認識可能でないと判定した場合、または、ステップS34において所定条件が成立しないと判定した場合、サブECU60は、支援制御Bの実行を継続する(ステップS38)。
ステップS46またはステップS38に続いて、サブECU60は、運転関与通知をドライバに通知する(ステップS22)。ステップS22〜S26の処理の内容は、図6で説明したとおりである。
4.効果
以上説明した実施の形態3に係る走行軌跡制御によれば、支援制御Bが行われる場合に、その進行状況に関する判定が行われる。そして、所定条件が成立すると判定された場合、支援制御Bの開始前から、または、支援制御Bの途中から、支援制御Eが開始される。支援制御Bでは第1FF制御のみが行われるため、外乱の影響を受け易い。この点、支援制御Eでは、第3FF制御が行われる。第1FF制御とは異なり、第3FF制御ではレーン変更が継続されない。そのため、支援制御Eが開始された場合、レーン変更が中止されてしまう。その代わり、支援制御Eが開始された場合は、レーン変更前のレーンに沿って自車両Mを安全に走行させることができる。
以上説明した実施の形態3に係る走行軌跡制御によれば、支援制御Bが行われる場合に、その進行状況に関する判定が行われる。そして、所定条件が成立すると判定された場合、支援制御Bの開始前から、または、支援制御Bの途中から、支援制御Eが開始される。支援制御Bでは第1FF制御のみが行われるため、外乱の影響を受け易い。この点、支援制御Eでは、第3FF制御が行われる。第1FF制御とは異なり、第3FF制御ではレーン変更が継続されない。そのため、支援制御Eが開始された場合、レーン変更が中止されてしまう。その代わり、支援制御Eが開始された場合は、レーン変更前のレーンに沿って自車両Mを安全に走行させることができる。
特に、実施の形態3では、第2領域62bに記憶した座標データを復元することで目標軌跡TP_RS2を演算する。そのため、目標軌跡TP_LP1を別途演算する実施の形態2に比べて、サブECU60の処理負荷を軽くすることもできる。
また、支援制御Eでは、第3FF制御の開始から遅れて第3白線FB制御が開始される。そのため、第3FF制御の実行によって目標転舵角がある程度落ち着いた後に、第3白線FB制御の実行によって目標転舵角を調整することができる。つまり、自車両Mの走行軌跡が目標軌跡TP_RS2と概ね一致した後に、横位置LP2を保ちながら自車両Mを走行させることができる。
なお、上記実施の形態3においては、支援制御Bが第4の発明の「第1軌跡制御」に相当する。支援制御Eが第4の発明の「第3軌跡制御」に相当する。
その他の実施の形態.
上記実施の形態1乃至3に係る車両制御システムは、以下のように変形することもできる。
上記実施の形態1乃至3に係る車両制御システムは、以下のように変形することもできる。
上記実施の形態1乃至3では、目標軌跡TP_RSが白線WLと交差する場合、異常発生直前にレーン変更が計画されていたと交差判定部67が判定した。つまり、交差条件が成立したときにレーン変更の実施(近い将来でのレーン変更の実施の予定を含む。)が把握された。ただし、レーン変更の実施は、交差条件とは異なる他の条件によって把握されてもよい。例えば、HMIユニット90を介したレーン変更がメインECU50から提案され、且つ、この提案に対するドライバの承認(例えば、ドライバによる方向指示器の操作)が行われているか否かをシステム状態管理部61が判定し、レーン変更の計画を把握してもよい。このように、レーン変更の実施を把握するための条件には、サブECU60において判定可能な任意の条件を適用することができる。
10 周辺監視装置
20 車両センサ
30 カメラ
40 走行支援ECU
50 メインECU
60 サブECU
61 システム状態管理部
62 目標軌跡記憶部
62a 第1領域
62b 第2領域
63 白線情報取得部
64 目標軌跡演算部
65 目標制御量演算部
66 白線情報記憶部
67 交差判定部
68 ヨー角情報取得部
69 進行状況判定部
70 走行装置ECU
80 走行装置
90 HMIユニット
100 車両制御システム
M 自車両
TP 目標軌跡
WL 白線
20 車両センサ
30 カメラ
40 走行支援ECU
50 メインECU
60 サブECU
61 システム状態管理部
62 目標軌跡記憶部
62a 第1領域
62b 第2領域
63 白線情報取得部
64 目標軌跡演算部
65 目標制御量演算部
66 白線情報記憶部
67 交差判定部
68 ヨー角情報取得部
69 進行状況判定部
70 走行装置ECU
80 走行装置
90 HMIユニット
100 車両制御システム
M 自車両
TP 目標軌跡
WL 白線
Claims (5)
- 目標軌跡に沿って車両を走行させる車両制御システムであって、
前記目標軌跡を演算するメイン演算装置と、
前記メイン演算装置に異常が発生した場合、前記目標軌跡を演算するサブ演算装置と、
前記車両の周囲の白線情報を取得する白線情報取得装置と、
を備え、
前記サブ演算装置が、
前記メイン演算装置が演算した前記目標軌跡のバックアップデータを記憶し、
前記バックアップデータに基づいて、前記メイン演算装置に異常が発生する直前の目標軌跡である第1目標軌跡を演算し、
前記第1目標軌跡に沿って前記車両を走行させるための転舵角の第1フィードフォワード操作量を演算し、
前記白線情報に基づいて、走行レーン上の基準線から前記車両までの横方向距離を保つための第1フィードバック操作量を演算し、
前記車両によるレーン変更の実施が把握されない場合、前記第1フィードフォワード操作量を前記第1フィードバック操作量で補正し、
前記車両によるレーン変更の実施が把握された場合、前記第1フィードフォワード操作量を前記第1フィードバック操作量で補正しない
ことを特徴とする車両制御システム。 - 前記サブ演算装置が、
前記メイン演算装置に異常が発生した時点での前記横方向距離を保つための第2目標軌跡を演算し、
前記車両によるレーン変更の実施が把握された場合、前記メイン演算装置に異常が発生してからの経過時間と、ヨー角との組み合わせ、または、前記経過時間と前記横方向距離との組み合わせに基づいて、前記第1目標軌跡に沿って前記車両を走行させる第1軌跡制御の進行状況を判定し、
前記進行状況が、前記第1軌跡制御の開始前または開始直後に該当すると判定した場合、前記第2目標軌跡に沿って前記車両を走行させる第2軌跡制御を例外的に開始する
ことを特徴とする請求項1に記載の車両制御システム。 - 前記サブ演算装置が、
前記第2目標軌跡に沿って前記車両を走行させるための転舵角の第2フィードフォワード操作量を演算し、
前記白線情報に基づいて、前記メイン演算装置に異常が発生した時点での前記横方向距離を保つための第2フィードバック操作量を演算し、
前記第2フィードフォワード操作量に基づいて前記第2軌跡制御を開始し、
前記第2フィードバック操作量を用いた前記第2フィードフォワード操作量の補正の開始を、前記第2軌跡制御の開始よりも遅らせる
ことを特徴とする請求項2に記載の車両制御システム。 - 前記サブ演算装置が、
前記メイン演算装置に異常が発生する直前の目標軌跡であって、かつ、レーン変更用の目標軌跡に該当しない目標軌跡である第3目標軌跡を演算し、
前記車両によるレーン変更の実施が把握された場合、前記メイン演算装置に異常が発生してからの経過時間と、ヨー角との組み合わせ、または、前記経過時間と前記横方向距離との組み合わせに基づいて、前記第1目標軌跡に沿って前記車両を走行させる第1軌跡制御の進行状況を判定し、
前記進行状況が、前記第1軌跡制御の開始前または開始直後に該当すると判定した場合、前記第3目標軌跡に沿って前記車両を走行させる第3軌跡制御を例外的に開始する
ことを特徴とする請求項1に記載の車両制御システム。 - 前記サブ演算装置が、
前記第3目標軌跡に沿って前記車両を走行させるための転舵角の第3フィードフォワード操作量を演算し、
前記白線情報に基づいて、前記メイン演算装置に異常が発生する直前、かつ、前記レーン変更用の目標軌跡が計画される直前の前記横方向距離を保つための第3フィードバック操作量を演算し、
前記第3フィードフォワード操作量に基づいて前記第3軌跡制御を開始し、
前記第3フィードバック操作量を用いた前記第3フィードフォワード操作量の補正の開始を、前記第3軌跡制御の開始よりも遅らせる
ことを特徴とする請求項4に記載の車両制御システム。
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