JP5413466B2 - 車両制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両制御装置に関し、具体的には走行経路に応じて走行計画を計算すると共に計算した走行計画に基づいて車両を制御する車両制御装置に関するものである。

従来、車両の走行計画を計算する装置として、走行計画を上位計画及び下位計画に階層化して計算を行うものが知られている（特許文献１参照）。この特許文献１に記載された装置では、上位計画を車両の走行方針に沿って計算すると共に下位計画を周辺環境の状況変化に応じて計算する。これによって、特許文献１に記載された装置では、車両の走行方針を満足しつつ周辺環境の状況変化に柔軟に対応可能な走行計画の計算を実現する。

特開２００８−１２９８０４号公報

ところで、前述のような装置において走行計画を計算しても、走行中の車両の周辺環境が大きく変化した場合には走行計画の再計算を行う必要がある。しかしながら、走行計画の再計算に時間がかかると、その間に車両が移動して周辺環境が変化するため、実際の周辺環境を適切に走行計画に反映させることが難しいと言う問題があった。このため、走行計画における計算時間短縮が強く望まれている。

そこで、本発明は、走行計画として第１の走行計画と第１の走行計画より計算粒度の粗い第２の走行計画とを計算することで、任意の区間における走行計画の精度を確保しつつ、計算時間の短縮を図ることができる車両制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、車両の目的地までの走行経路に応じて計算された走行計画に沿って車両を制御する車両制御装置であって、目的地までの走行経路を設定する走行経路設定ユニットと、走行経路を第１の区間と第２の区間とに分ける走行経路分割ユニットと、第１の区間に応じた第１の走行計画と第２の区間に応じた第２の走行計画とを計算する走行計画計算ユニットと、を備え、走行計画計算ユニットは、車両が到達することで走行経路分割ユニットによる走行経路の再分割及び走行計画計算ユニットによる走行計画の再計算が開始される再計算開始地点を第１の区間に設定すると共に、第１の走行計画における計算粒度より第２の走行計画における計算粒度を粗くすることを特徴とする。なお、計算粒度とは、計算処理のレベルであり、この計算粒度が粗いほど走行計画の精度が低下する代わりに計算時間が短くなる。

本発明に係る車両制御装置によれば、走行計画として第１の走行計画と第１の走行計画より計算粒度が粗く計算処理が簡素な第２の走行計画とを計算することで、走行計画全体を第１の走行計画と同じ計算粒度で計算する場合と比べて、走行計画の精度低下と引き替えに計算時間を短くすることができる。従って、この車両制御装置によれば、任意の第１の区間における第１の走行計画の精度を確保しつつ、走行計画全体の計算時間の短縮を図ることができる。また、走行計画全体を第１の走行計画と同じ計算粒度で計算する場合と比べて演算処理量を低減させることができる。

本発明に係る車両制御装置においては、走行経路分割ユニットが走行経路のうち車両の現在地から所定距離内の区間を第１の区間に含めることが好ましい。
この車両制御装置によれば、車両の現在地から所定距離内の区間における走行計画の精度を確保しつつ、走行計画全体の計算時間の短縮を図ることができる。このため、走行計画の計算終了後、当該走行計画の精度の確保された区間を走行している間に次の走行計画を計算することで、車両は走行計画の精度の確保された区間内を続けて走行することが可能になる。従って、この車両制御装置によれば、走行計画の精度が確保された区間を走行し続けて目的地まで到達することが可能になる。

本発明に係る車両制御装置においては、走行経路のうち曲率が所定値以上の区間をカーブ区間に設定するカーブ区間設定ユニットを更に備え、走行経路分割ユニットは、カーブ区間を第１の区間に含めることが好ましい。
この車両制御装置によれば、走行経路のうち直線の区間よりも精密な車両制御が要求されるカーブ区間が第１の区間に含まれるので、カーブ区間において精度の確保された第１の走行計画に沿った信頼性の高い車両制御が実現できる。従って、この車両制御装置によれば、走行計画全体の計算時間の短縮を図りつつカーブ区間における車両の安全性及び乗り心地の良さの向上を図ることができる。

本発明に係る車両制御装置においては、走行経路のうち勾配変化率が所定値以上の区間を勾配変化区間に設定する勾配変化区間設定ユニットを更に備え、走行経路分割ユニットは、勾配変化区間を第１の区間に含めることが好ましい。
この車両制御装置によれば、走行経路のうち平坦な区間よりも車両制御が燃費に与える影響の大きい勾配変化区間が第１の区間に含まれるので、勾配変化区間において精度の確保された第１の走行計画に沿った信頼性の高い車両制御が実現できる。従って、この車両制御装置によれば、走行計画全体の計算時間の短縮を図りつつ勾配変化区間における車両の安全性及び燃費の向上を図ることができる。

本発明に係る車両制御装置においては、車両周囲の他車両を検出する他車両検出ユニットと、他車両検出ユニットが検出した他車両と車両との衝突余裕時間が所定値以下となる他車両接近地点を算出する他車両接近地点算出ユニットと、を更に備え、走行経路分割ユニットは、他車両接近地点を第１の区間に含めることが好ましい。
この車両制御装置によれば、他車両と車両との衝突余裕時間が所定値以下となる他車両接近地点が第１の区間に含まれるので、他車両接近時において精度の確保された第１の走行計画に沿った信頼性の高い車両制御が実現できる。従って、この車両制御装置によれば、走行計画全体の計算時間の短縮を図りつつ他車両に対する車両の安全性の向上を図ることができる。

本発明に係る車両制御装置においては、走行計画計算ユニットが予め設定された車両制御方針に応じて第２の走行計画の計算条件を変更することが好ましい。
この車両制御装置では、運転者等が予め設定した安全性重視、乗り心地重視、燃費重視等の車両制御方針に応じて第２の走行計画の計算条件を変更することで、第２の走行計画の計算粒度の粗さが車両制御方針に対して大きな影響を与えないようにしながら計算時間の短縮を図ることができる。

第１の実施形態に係る車両制御装置を示すブロック図である。 走行経路に沿った車両の走行距離と走行計画における車速制御目標値との関係を示すグラフである。 図２に示す再計算開始地点Ｒに車両が到達した場合の走行経路の分割を示すグラフである。 車速の実測値と車速制御目標値との間に差が生じた場合を説明するためのグラフである。 走行経路に沿った車両の走行距離と車速制御目標値との関係を示すグラフである。第１の実施形態に係る車両制御装置の動作を示すフローチャートである。 第２の実施形態に係る車両制御装置を示すブロック図である。 カーブ区間を示す概略平面図である。 第２の実施形態に係る車両制御装置の動作を示すフローチャートである。 第３の実施形態に係る車両制御装置を示すブロック図である。 勾配変化区間を示す概略側面図である。 第３の実施形態に係る車両制御装置の動作を示すフローチャートである。 第４の実施形態に係る車両制御装置を示すブロック図である。 第４の実施形態に係る車両制御装置の動作を示すフローチャートである。

以下、本発明に係る車両制御装置の好適な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、同一の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

［第１の実施形態］
第１の実施形態に係る車両制御装置１は、車両の現在地から目的地までの走行経路に応じた走行計画の計算を行うと共に、この走行計画に沿って車両を制御するものである。図１に示されるように、車両制御装置１は、装置を統括的に制御するＥＣＵ［Electric Control Unit］２を備えている。

ＥＣＵ２は、演算処理を行うＣＰＵ［Central Processing Unit］、記憶部となるＲＯＭ［Read Only Memory］及びＲＡＭ［Random Access Memory］、入力信号回路、出力信号回路、電源回路等により構成される電子制御ユニットである。ＥＣＵ２は、ＧＰＳ[Global Positioning System]受信部３、車両センサ４、ユーザインターフェイス５、地図データベース６、及び車両制御部７と電気的に接続されている。

ＧＰＳ受信部３は、複数のＧＰＳ衛生からの電波を受信することにより車両の現在地Ｇを検出する。ＧＰＳ受信部３は、検出した現在地Ｇを現在地信号としてＥＣＵ２に送信する。

車両センサ４は、車両の車速、加速度、ヨーレート、操舵角等の車両の走行状態の実測値を検出する機器である。車両センサは、具体的には、車速センサや加速度センサ等の各種センサから構成されている。車両センサ４は、検出した車両の走行状態の実測値を車両実測信号としてＥＣＵ２に送信する。

ユーザインターフェイス５は、装置と運転者との間で情報の入出力を行うための機器である。ユーザインターフェイス５は、例えばタッチパネル式ディスプレイである。ユーザインターフェイス５は、運転者から入力された車両の目的地Ｐに関する情報を目的地信号としてＥＣＵ２に送信する。また、ユーザインターフェイス５は、ＥＣＵ２から送信された信号に応じて車両の走行経路等の各種情報を運転者に伝達する。

地図データベース６は、道路の形状や勾配変化等の地図情報を記憶したデータベースである。地図データベース６は、ＥＣＵ２から送信された地図情報要求信号に応じて地図情報をＥＣＵ２に送信する。車両制御部７は、ＥＣＵ２から送信された車両制御信号に応じて車両を制御するものである。車両制御部７は、車両のエンジン、操舵アクチュエータ、及びブレーキシステム等を制御することで車両制御を実現する。

ＥＣＵ２は、走行経路設定部（走行経路設定ユニット）１１、走行経路分割部（走行経路分割ユニット）１２、走行計画計算部（走行計画計算ユニット）１３、及び再計算条件判定部１４を有している。

走行経路設定部１１は、現在地Ｇから目的地Ｐまでの走行経路を設定する。具体的には、走行経路設定部１１は、ユーザインターフェイス５から目的地信号を送信された場合、車両周辺の地図情報を取得するためＧＰＳ受信部３の現在地信号に基づいて地図データベース６に地図情報要求信号を送信する。走行経路設定部１１は、地図データベース６から送信された地図信号、ＧＰＳ受信部３から送信された現在地信号、及びユーザインターフェイス５から送信された目的地信号に基づいて、現在地Ｇから目的地Ｐまでの走行経路を設定する。

走行経路分割部１２は、走行経路設定部１１の設定した走行経路を第１の区間Ａと第２の区間Ｂとに分ける（図２及び図３参照）。図２は、走行経路に沿った車両の走行距離と走行計画における車速制御目標値との関係を示すグラフである。図２に車両の現在地Ｇ及び目的地Ｐを示す。図２における実線は車両センサ４が検出した車速の実測値を示しており、一点鎖線は走行計画の車速制御目標を示している。また、図３には、図２に示す再計算開始地点Ｒに車両が到達した場合のグラフを示す。再計算開始地点Ｒについては後述する。図２及び図３に示されるように、走行経路分割部１２は、走行経路のうち車両の現在地から所定距離内の区間を第１の区間Ａとし、走行経路のうち第１の区間Ａ以外の区間を第２の区間Ｂとして分ける。

走行計画計算部１３は、走行経路に応じた車両の走行計画を計算する。走行計画とは、走行経路に沿って車両を走行させるために所定時間毎の車両走行状態（車速、加速度、操舵角、ヨーレート、車両位置等）に関する車両制御目標値を予め決定したものである。換言すると、走行計画は各種車両制御目標値の時系列データ群から構成されている。

走行計画計算部１３は、走行経路のうち第１の区間Ａに応じた第１の走行計画と第２の区間Ｂに応じた第２の走行計画とを計算する。走行計画計算部１３は、第１及び第２の走行計画の計算において、ＳＣＧＲＡ［Sequential Conjugate Gradient Restoration Algorithm］法等の収束演算や各種計算モデル（車両モデル、ジャーク計算のモデル、摩擦円計算のモデル等）を利用する。

走行計画計算部１３は、第１の走行計画における計算粒度より第２の走行計画における計算粒度を粗くする。計算粒度とは計算処理のレベルである。ここで、計算粒度の粗さに主に影響する三つの要素について説明する。一つ目の要素は、走行計画を構成する時系列データ群の時間間隔である。走行計画を構成する時系列データ群の時間軸上の間隔が広いほど、計算粒度は粗くなる。二つ目の要素は、収束演算における終了条件（収束条件）である。この終了条件が緩いほど計算粒度は粗くなる。三つ目の要素は、走行計画の計算に用いる各種計算モデルである。この計算モデルとして簡素化されたモデルを用いるほど計算粒度は粗くなる。このように、三つの要素の影響により計算粒度が粗くなるほど走行計画の計算処理が簡素化される。そして、計算処理が簡素化されるほど、走行計画の精度が低下する代わりに計算時間が短くなる。従って、計算粒度の粗い第２の走行計画は、第１の走行計画と比べて精度が低い代わりに計算時間が短くなる。

また、走行計画計算部１３は、第１の区間Ａ内に再計算開始地点Ｒを設定する。再計算開始地点Ｒとは、車両が到達することで走行計画の再計算が開始される地点である（図２及び図３参照）。具体的には、走行計画計算部１３は、第１の走行計画に基づき車両が第１の区間Ａを抜けるまでの時間Ｔ１を認識する。続いて、走行計画計算部１３は、認識した時間Ｔ１から今回の第１及び第２の走行計画の計算にかかった時間Ｔ２を除いた時間Ｔ３を算出する。走行計画計算部１３は、第１の走行計画において時間Ｔ３後に車両が位置する地点を再計算開始地点Ｒとして設定する。走行計画計算部１３は、計算した第１及び第２の走行計画に応じた車両制御信号を車両制御部７に送信する。

また、走行計画計算部１３は、ＧＰＳ受信部３から送信された現在地信号に基づいて、車両が目的地Ｐに到達したか否かを判定する。走行計画計算部１３は、車両が目的地Ｐに到達したと判定した場合、車両制御の処理を終了する。

再計算条件判定部１４は、走行計画の再計算を行う再計算条件が満たされたか否かを判定する。具体的には、再計算条件判定部１４は、車両センサ４から送信された車両実測信号に基づいて、車両の車速、加速度、操舵角、ヨーレート等の車両の走行状態の実測値を認識する。再計算条件判定部１４は、認識した車両の走行状態の実測値と第１の走行計画の車両制御目標値との差が所定の許容範囲内であるか否かを判定する。ここで、図４は、車速の実測値と車速制御目標値との間に差が生じた場合を示すグラフである。図４において、破線は車両の走行開始前に計算された走行計画の車速制御目標を示している。また、一点鎖線は現在地Ｇにおいて再計算された走行計画の車速制御目標を示している。実線は車両センサ４が検出した車速の実測値を示している。図４に現在地Ｇにおける車速の実測値（実線）と走行前に計算された走行計画の車速制御目標値（破線）との差をＨとして示す。再計算条件判定部１４は、車両の実測値と第１の走行計画の車両制御目標値との差が許容範囲内ではないと判定した場合、再計算条件が満たされたと判定する。

また、再計算条件判定部１４は、ＧＰＳ受信部３から送信された現在地信号に基づいて、車両が走行計画計算部１３の設定した再計算開始地点Ｒに到達したか否かを判定する（図２及び図３参照）。再計算条件判定部１４は、車両が再計算開始地点Ｒに到達したと判定した場合、再計算条件が満たされたと判定する。再計算条件判定部１４が再計算条件は満たされたと判定すると、再び走行経路分割部１２における走行経路の分割及び走行計画計算部１３における走行経路の計算が行われる。

次に、上述した第１の実施形態に係る車両制御装置１のＥＣＵ２が実行する処理について図面を参照して説明する。

図５に示されるように、ＥＣＵ２の走行経路設定部１１は、まずユーザインターフェイス５から送信された目的地信号に基づいて、運転者の目的地Ｐが入力されたことを認識する（Ｓ１）。次に、走行経路設定部１１は、ユーザインターフェイス５から送信された目的地信号、ＧＰＳ受信部３から送信された現在地信号、及び地図データベース６から送信された地図信号に基づいて、車両の現在地Ｇから目的地Ｐまでの走行経路を設定する（Ｓ２）。

その後、ＥＣＵ２の走行経路分割部１２は、走行経路設定部１１の設定した走行経路を車両の現在地Ｇから所定距離内の第１の区間Ａと走行経路のうち第１の区間Ａ以外の区間である第２の区間Ｂとに分ける（Ｓ３）。ＥＣＵ２の走行計画計算部１３は、走行経路のうち第１の区間Ａに応じた第１の走行計画と第２の区間Ｂに応じた第２の走行計画とを計算する（Ｓ４）。このとき、走行計画計算部１３は、第１の走行計画における計算粒度より第２の走行計画における計算粒度を粗くする。

次に、走行計画計算部１３は、第１の区間Ａ内に再計算開始地点Ｒを設定する（Ｓ５）。続いて、走行計画計算部１３は、計算した第１及び第２の走行計画に応じた車両制御信号を車両制御部７に送信開始する（Ｓ６）。車両制御部７は、走行計画計算部１３から送信された車両制御信号に応じて、車両のエンジン、操舵アクチュエータ、及びブレーキシステム等を駆動させることにより車両制御を行う。

走行計画計算部１３が車両制御信号を送信すると、ＥＣＵ２の再計算条件判定部１４は、車両センサ４から送信された車両実測信号に基づいて、車両の走行状態の実測値を認識する。再計算条件判定部１４は、認識した車両の走行状態の実測値と第１の走行計画の車両制御目標値との差が許容範囲内であるか否かを判定する（Ｓ７）。再計算条件判定部１４は、実測値と第１の走行計画の車両制御目標値との差が許容範囲内ではないと判定した場合、再計算条件が満たされたと判定して再びＳ２の処理へと戻す。

一方、再計算条件判定部１４は、実測値と第１の走行計画の車両制御目標値との差が許容範囲内であると判定した場合、ＧＰＳ受信部３から送信された現在地信号に基づいて、車両が走行計画計算部１３の設定した再計算開始地点Ｒに到達したか否かを判定する。再計算条件判定部１４は、車両が再計算開始地点Ｒに到達したと判定した場合、再計算条件が満たされたと判定して再びＳ２の処理へと戻す。一方、再計算条件判定部１４が車両は再計算開始地点Ｒに到達していないと判定した場合、走行計画計算部１３は、ＧＰＳ受信部３から送信された現在地信号に基づいて、車両が目的地Ｐに到達したか否かを判定する（Ｓ９）。走行計画計算部１３は、車両が目的地Ｐに到達していないと判定した場合、再びＳ７の処理に戻す。走行計画計算部１３は、車両が目的地Ｐに到達したと判定した場合、車両制御の処理を終了する。

以上説明した第１の実施形態に係る車両制御装置１によれば、走行計画として第１の走行計画と第１の走行計画より計算粒度が粗く計算処理が簡素な第２の走行計画とを計算することで、走行計画全体を第１の走行計画と同じ計算粒度で計算する場合と比べて、走行計画の精度低下と引き替えに計算時間を短くすることができる。従って、この車両制御装置１によれば、第１の区間Ａにおける第１の走行計画の精度を確保しつつ、走行計画全体の計算時間の短縮を図ることができる。

また、この車両制御装置１によれば、走行計画全体を第１の走行計画と同じ計算粒度で計算する場合と比べて演算処理量を低減させることができる。しかも、運転者からの要求や周辺環境等の各種条件に応じて第１の区間Ａの長さを動的に変化させる態様とすることで、走行計画の精度と計算時間とのバランス調整が可能になる。

また、この車両制御装置１では、車両の現在地Ｇから所定距離内の区間を第１の区間Ａとしている。そして、走行計画の再計算を開始する再計算開始地点Ｒを第１の区間Ａ内に設定することで、車両が第１の区間Ａ内で第１の走行計画に沿って制御されている間に、その現在地Ｇから所定距離内の区間を新たな第１の区間Ａとして第１の走行計画が計算されるので、車両は走行計画の精度の確保された区間内を続けて走行することが可能になる。従って、この車両制御装置１によれば、走行計画の精度が確保された区間を走行し続けて目的地Ｐまで到達することが可能になるので、信頼性の高い車両制御を行うことができる。

［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態に係る車両制御装置２１について図面を参照して説明する。第２の実施形態に係る車両制御装置２１は、第１の実施形態に係る車両制御装置１と比べてカーブ区間Ｃを考慮して走行経路を分割する点が主に相違している。

図６及び図７に示されるように、第２の実施形態に係る車両制御装置２１のＥＣＵ２２は、第１の実施形態に係るＥＣＵ２と比べてカーブ区間設定部（カーブ区間設定ユニット）２３を更に有している。カーブ区間設定部２３は、走行経路設定部１１が設定した走行経路のうち曲率が所定値以上の区間をカーブ区間Ｃとして設定する。

ＥＣＵ２２の走行経路分割部２４は、走行経路のうち車両の現在地Ｇから所定距離内の区間を第１の区間Ａとし、走行経路のうち第１の区間Ａ以外の区間を第２の区間Ｂとして分ける。走行経路分割部２４は、第１の区間Ａの終点Ａｅがカーブ区間Ｃ内に含まれるか否かを判定する。走行経路分割部２４は、第１の区間Ａの終点Ａｅがカーブ区間Ｃ内に含まれると判定した場合、第１の区間Ａの終点がカーブ区間Ｃの始点Ｃｓとなるように第１の区間Ａを短縮する。走行経路分割部２４は、第１の区間Ａを短縮した場合、次回の走行経路の分割（すなわち再計算条件を満たした後の走行経路の分割）で第１の区間Ａにカーブ区間Ｃの全体が含まれるように設定処理を行う。この場合、走行経路分割部２４は、次回の走行経路の分割時においてカーブ区間Ｃの全体を含むように第１の区間Ａを拡張する。なお、車両の現在地Ｇから所定距離内にカーブ区間Ｃの全体が含まれる場合には、第１の区間Ａは拡張されない。

次に、上述した第２の実施形態に係る車両制御装置２１のＥＣＵ２２が実行する処理について図面を参照して説明する。

図８に示されるように、ＥＣＵ２２の走行経路設定部１１は、まずユーザインターフェイス５から送信された目的地信号に基づいて、運転者の目的地Ｐが入力されたことを認識する（Ｓ１１）。次に、走行経路設定部１１は、ＧＰＳ受信部３から送信された現在地信号、ユーザインターフェイス５から送信された目的地信号及び地図データベース６から送信された地図信号、に基づいて、車両の現在地Ｇから目的地Ｐまでの走行経路を設定する（Ｓ１２）。

走行経路設定部１１が走行経路を設定すると、カーブ区間設定部２３は、走行経路のうち曲率が所定値以上の区間をカーブ区間Ｃとして設定する（Ｓ１３）。その後、走行経路分割部２４は、走行経路設定部１１の設定した走行経路を車両の現在地Ｇから所定距離内の第１の区間Ａと走行経路のうち第１の区間Ａ以外の区間である第２の区間Ｂとに分ける（Ｓ１４）。

続いて、走行経路分割部２４は、第１の区間Ａの終点Ａｅがカーブ区間Ｃ内に含まれるか否かを判定する（Ｓ１５）。走行経路分割部２４は、第１の区間Ａの終点Ａｅがカーブ区間Ｃ内に含まれないと判定した場合、Ｓ１８の処理に移行する。走行経路分割部２４は、第１の区間Ａの終点Ａｅがカーブ区間Ｃ内に含まれると判定した場合、第１の区間Ａの終点がカーブ区間Ｃの始点Ｃｓとなるように第１の区間Ａを短縮する（Ｓ１６）。走行経路分割部２４は、第１の区間Ａを短縮した場合、次回の走行経路の分割で第１の区間Ａにカーブ区間Ｃの全体が含まれるように設定する第１の区間拡張設定処理を行う（Ｓ１７）。その後、Ｓ１８の処理に移行する。

Ｓ１８において走行計画計算部１３は、走行経路のうち第１の区間Ａに応じた第１の走行計画と第２の区間Ｂに応じた第２の走行計画とを計算する。このとき、走行計画計算部１３は、第１の走行計画における計算粒度より第２の走行計画における計算粒度を粗くする。

次に、走行計画計算部１３は、第１の区間Ａ内に再計算開始地点Ｒを設定する（Ｓ１９）。続いて、走行計画計算部１３は、計算した第１及び第２の走行計画に応じた車両制御信号を車両制御部７に送信開始する（Ｓ２０）。車両制御部７は、走行計画計算部１３から送信された車両制御信号に応じて、車両のエンジン、操舵アクチュエータ、及びブレーキシステム等を駆動させることにより車両制御を行う。

走行計画計算部１３が車両制御信号を送信すると、ＥＣＵ２の再計算条件判定部１４は、車両センサ４から送信された車両実測信号に基づいて、車両の走行状態の実測値と第１の走行計画の車両制御目標値との差が許容範囲内であるか否かを判定する（Ｓ２１）。再計算条件判定部１４は、実測値と第１の走行計画の車両制御目標値との差が許容範囲内ではないと判定した場合、再計算条件が満たされたと判定して再びＳ１４の処理へと戻す。

一方、再計算条件判定部１４は、実測値と第１の走行計画の車両制御目標値との差が許容範囲内であると判定した場合、ＧＰＳ受信部３から送信された現在地信号に基づいて、車両が走行計画計算部１３の設定した再計算開始地点Ｒに到達したか否かを判定する（Ｓ２２）。再計算条件判定部１４は、車両が再計算開始地点Ｒに到達したと判定した場合、再計算条件が満たされたと判定して再びＳ１４の処理へと戻す。一方、再計算条件判定部１４が車両は再計算開始地点Ｒに到達していないと判定した場合、走行計画計算部１３は、ＧＰＳ受信部３から送信された現在地信号に基づいて、車両が目的地Ｐに到達したか否かを判定する（Ｓ２３）。走行計画計算部１３は、車両が目的地Ｐに到達していないと判定した場合、再びＳ２１の処理に戻す。走行計画計算部１３は、車両が目的地Ｐに到達したと判定した場合、車両制御の処理を終了する。

以上説明した第２の実施形態に係る車両制御装置２１によれば、第１の実施形態に係る車両制御装置１と同様の効果を得ることができる。更に、走行経路のうち直線の区間よりも精密な車両制御が要求されるカーブ区間Ｃが第１の区間Ａに含まれるので、精度の確保された第１の走行計画に沿った信頼性の高い車両制御が実現できる。従って、この車両制御装置２１によれば、走行計画全体の計算時間の短縮を図りつつカーブ区間Ｃにおける車両の安全性及び乗り心地性の向上を図ることができる。

［第３の実施形態］
次に、第３の実施形態に係る車両制御装置３１について図面を参照して説明する。第３の実施形態に係る車両制御装置３１は、第１の実施形態に係る車両制御装置１と比べて勾配変化区間Ｄを考慮して走行経路を分割する点が主に相違している。

図９及び図１０に示されるように、第３の実施形態に係る車両制御装置３１のＥＣＵ３２は、第１の実施形態に係るＥＣＵ２と比べて勾配変化区間設定部（勾配変化区間設定ユニット）３３を更に有している。勾配変化区間設定部３３は、走行経路設定部１１が設定した走行経路のうち勾配変化が所定値以上の区間を勾配変化区間Ｄとして設定する。

ＥＣＵ３２の走行経路分割部３４は、走行経路のうち車両の現在地Ｇから所定距離内の区間を第１の区間Ａとし、走行経路のうち第１の区間Ａ以外の区間を第２の区間Ｂとして分ける。走行経路分割部３４は、第１の区間Ａの終点Ａｅが勾配変化区間Ｄ内に含まれるか否かを判定する。走行経路分割部３４は、第１の区間Ａの終点Ａｅが勾配変化区間Ｄ内に含まれると判定した場合、第１の区間Ａの終点が勾配変化区間Ｄの始点Ｄｓとなるように第１の区間Ａを短縮する。走行経路分割部３４は、第１の区間Ａを短縮した場合、次回の走行経路の分割（すなわち再計算条件を満たした後の走行経路の分割）で第１の区間Ａに勾配変化区間Ｄの全体が含まれるように設定処理を行う。この場合、走行経路分割部３４は、次回の走行経路の分割時において勾配変化区間Ｄの全体を含むように第１の区間Ａを拡張する。なお、車両の現在地Ｇから所定距離内に勾配変化区間Ｄの全体が含まれる場合には、第１の区間Ａは拡張されない。

次に、上述した第３の実施形態に係る車両制御装置３１のＥＣＵ３２が実行する処理について図面を参照して説明する。

図１１に示されるように、ＥＣＵ３２の走行経路設定部１１は、まずユーザインターフェイス５から送信された目的地信号に基づいて、運転者の目的地Ｐが入力されたことを認識する（Ｓ３１）。次に、走行経路設定部１１は、ＧＰＳ受信部３から送信された現在地信号、ユーザインターフェイス５から送信された目的地信号及び地図データベース６から送信された地図信号、に基づいて、車両の現在地Ｇから目的地Ｐまでの走行経路を設定する（Ｓ３２）。

走行経路設定部１１が走行経路を設定すると、勾配変化区間設定部３３は、走行経路のうち勾配変化が所定値以上の区間を勾配変化区間Ｄとして設定する（Ｓ３３）。その後、走行経路分割部３４は、走行経路設定部１１の設定した走行経路を車両の現在地Ｇから所定距離内の第１の区間Ａと走行経路のうち第１の区間Ａ以外の区間である第２の区間Ｂとに分ける（Ｓ３４）。

続いて、走行経路分割部３４は、第１の区間Ａの終点Ａｅが勾配変化区間Ｄ内に含まれるか否かを判定する（Ｓ３５）。走行経路分割部３４は、第１の区間Ａの終点Ａｅが勾配変化区間Ｄ内に含まれないと判定した場合、Ｓ３８の処理に移行する。走行経路分割部３４は、第１の区間Ａの終点Ａｅが勾配変化区間Ｄ内に含まれると判定した場合、第１の区間Ａの終点が勾配変化区間Ｄの始点Ｃｓとなるように第１の区間Ａを短縮する（Ｓ３６）。走行経路分割部３４は、第１の区間Ａを短縮した場合、次回の走行経路の分割で第１の区間Ａに勾配変化区間Ｄの全体が含まれるように設定する第１の区間拡張設定処理を行う（Ｓ３７）。その後、Ｓ３８の処理に移行する。

Ｓ３８において走行計画計算部１３は、走行経路のうち第１の区間Ａに応じた第１の走行計画と第２の区間Ｂに応じた第２の走行計画とを計算する。このとき、走行計画計算部１３は、第１の走行計画における計算粒度より第２の走行計画における計算粒度を粗くする。

次に、走行計画計算部１３は、第１の区間Ａ内に再計算開始地点Ｒを設定する（Ｓ３９）。続いて、走行計画計算部１３は、計算した第１及び第２の走行計画に応じた車両制御信号を車両制御部７に送信開始する（Ｓ４０）。車両制御部７は、走行計画計算部１３から送信された車両制御信号に応じて、車両のエンジン、操舵アクチュエータ、及びブレーキシステム等を駆動させることにより車両制御を行う。

走行計画計算部１３が車両制御信号を送信すると、ＥＣＵ２の再計算条件判定部１４は、車両センサ４から送信された車両実測信号に基づいて、車両の走行状態の実測値と第１の走行計画の車両制御目標値との差が許容範囲内であるか否かを判定する（Ｓ４１）。再計算条件判定部１４は、実測値と第１の走行計画の車両制御目標値との差が許容範囲内ではないと判定した場合、再計算条件が満たされたと判定して再びＳ１４の処理へと戻す。

一方、再計算条件判定部１４は、実測値と第１の走行計画の車両制御目標値との差が許容範囲内であると判定した場合、ＧＰＳ受信部３から送信された現在地信号に基づいて、車両が走行計画計算部１３の設定した再計算開始地点Ｒに到達したか否かを判定する（Ｓ４２）。再計算条件判定部１４は、車両が再計算開始地点Ｒに到達したと判定した場合、再計算条件が満たされたと判定して再びＳ３４の処理へと戻す。一方、再計算条件判定部１４が車両は再計算開始地点Ｒに到達していないと判定した場合、走行計画計算部１３は、ＧＰＳ受信部３から送信された現在地信号に基づいて、車両が目的地Ｐに到達したか否かを判定する（Ｓ４３）。走行計画計算部１３は、車両が目的地Ｐに到達していないと判定した場合、再びＳ４１の処理に戻す。走行計画計算部１３は、車両が目的地Ｐに到達したと判定した場合、車両制御の処理を終了する。

以上説明した第３の実施形態に係る車両制御装置３１によれば、第１の実施形態に係る車両制御装置１と同様の効果を得ることができる。更に、走行経路のうち平坦な区間よりも車両制御が燃費に与える影響の大きい勾配変化区間Ｄが第１の区間Ａに含まれるので、勾配変化区間Ｄにおいて精度の確保された第１の走行計画に沿った信頼性の高い車両制御が実現できる。従って、この車両制御装置３１によれば、走行計画全体の計算時間の短縮を図りつつ車両の安全性及び燃費の向上を図ることができる。

［第４の実施形態］
次に、第４の実施形態に係る車両制御装置４１について図面を参照して説明する。第４の実施形態に係る車両制御装置４１は、第１の実施形態に係る車両制御装置１と比べて他車両の接近を考慮して走行経路の分割する点が主に相違している。

図１２に示されるように、第４の実施形態に係る車両制御装置４１は、第１の実施形態に係るＥＣＵ２と比べて他車両検出部（他車両検出ユニット）８を更に備えている。また、車両制御装置４１のＥＣＵ４２は、他車両接近地点設定部（他車両接近地点設定ユニット）４３を更に有している。

他車両検出部８は、車両周囲の他車両を検出するものである。他車両検出部８は、例えばミリ波レーダセンサ、レーザレーダセンサ、画像センサ等から構成されている。他車両検出部８は、取得した他車両に関する情報を他車両信号としてＥＣＵ４２に送信する。ＥＣＵ４２の他車両接近地点設定部４３は、車両センサ４から送信された車両実測信号と他車両検出部８から送信された他車両信号とに基づいて、他車両に対する車両の衝突余裕時間ＴＴＣ［Time To Collision］を算出する。他車両接近地点設定部４３は、走行経路上で衝突余裕時間ＴＴＣが所定値以下となる地点を他車両接近地点として設定する。他車両接近地点設定部４３は、他車両検出部８が検出した他車両のそれぞれについて他車両接近地点を設定する。

ＥＣＵ４２の走行経路分割部４４は、走行経路のうち車両の現在地Ｇから所定距離内の区間を第１の区間Ａとし、走行経路のうち第１の区間Ａ以外の区間を第２の区間Ｂとして分ける。走行経路分割部４４は、他車両接近地点設定部４３が他車両接近地点を設定したか否かを判定する。走行経路分割部４４は、他車両接近地点設定部４３が他車両接近地点を設定したと判定した場合、他車両接近地点は全て第１の区間Ａ内であるか否かを判定する。走行経路分割部４４は、他車両接近地点が全て第１の区間Ａ内にないと判定した場合、全ての他車両接近地点を含むように第１の区間Ａを拡張する。なお、第１の区間Ａの拡張には限界を設けるようにしても良い。

次に、上述した第４の実施形態に係る車両制御装置４１のＥＣＵ４２が実行する処理について図面を参照して説明する。

図１３に示されるように、ＥＣＵ４２の走行経路設定部１１は、まずユーザインターフェイス５から送信された目的地信号に基づいて、運転者の目的地Ｐが入力されたことを認識する（Ｓ５１）。次に、走行経路設定部１１は、ＧＰＳ受信部３から送信された現在地信号、ユーザインターフェイス５から送信された目的地信号及び地図データベース６から送信された地図信号、に基づいて、車両の現在地Ｇから目的地Ｐまでの走行経路を設定する（Ｓ５２）。

走行経路設定部１１が走行経路を設定した場合、他車両接近地点設定部４３は、車両センサ４から送信された車両実測信号と他車両検出部８から送信された他車両信号とに基づいて、他車両に対する車両の衝突余裕時間ＴＴＣを算出する。他車両接近地点設定部４３は、走行経路上で衝突余裕時間ＴＴＣが所定値以下となる地点を他車両接近地点として設定する（Ｓ５３）。このとき、他車両検出部８が他車両を検出していない場合及び他車両に対する車両の衝突余裕時間ＴＴＣが所定値以下となる地点が存在しない場合には他車両接近地点は設定されない。

その後、走行経路分割部４４は、走行経路設定部１１の設定した走行経路を車両の現在地Ｇから所定距離内の第１の区間Ａと走行経路のうち第１の区間Ａ以外の区間である第２の区間Ｂとに分ける（Ｓ５４）。続いて、走行経路分割部４４は、他車両接近地点が存在するか否かを判定する（Ｓ５５）。走行経路分割部４４は、他車両接近地点が存在しないと判定した場合、Ｓ５８の処理に移行する。

走行経路分割部４４は、他車両接近地点が存在すると判定した場合、第１の区間Ａ内に全ての他車両接近地点が存在するか否かを判定する（Ｓ５６）。走行経路分割部４４は、第１の区間Ａ内に全ての他車両接近地点が存在すると判定した場合、Ｓ５８の処理に移行する。走行経路分割部４４は、第１の区間Ａ内に全ての他車両接近地点が存在ないと判定した場合、全ての他車両接近地点を含むように第１の区間Ａを拡張する（Ｓ５７）。その後、Ｓ５８の処理に移行する。

Ｓ５８において走行計画計算部１３は、走行経路のうち第１の区間Ａに応じた第１の走行計画と第２の区間Ｂに応じた第２の走行計画とを計算する。このとき、走行計画計算部１３は、第１の走行計画における計算粒度より第２の走行計画における計算粒度を粗くする。

次に、走行計画計算部１３は、第１の区間Ａ内に再計算開始地点Ｒを設定する（Ｓ５９）。続いて、走行計画計算部１３は、計算した第１及び第２の走行計画に応じた車両制御信号を車両制御部７に送信開始する（Ｓ６０）。車両制御部７は、走行計画計算部１３から送信された車両制御信号に応じて、車両のエンジン、操舵アクチュエータ、及びブレーキシステム等を駆動させることにより車両制御を行う。

走行計画計算部１３が車両制御信号を送信すると、ＥＣＵ２の再計算条件判定部１４は、車両センサ４から送信された車両実測信号に基づいて、車両の走行状態の実測値と第１の走行計画の車両制御目標値との差が許容範囲内であるか否かを判定する（Ｓ６１）。再計算条件判定部１４は、実測値と第１の走行計画の車両制御目標値との差が許容範囲内ではないと判定した場合、再計算条件が満たされたと判定して再びＳ５３の処理へと戻す。

一方、再計算条件判定部１４は、実測値と第１の走行計画の車両制御目標値との差が許容範囲内であると判定した場合、ＧＰＳ受信部３から送信された現在地信号に基づいて、車両が走行計画計算部１３の設定した再計算開始地点Ｒに到達したか否かを判定する（Ｓ６２）。再計算条件判定部１４は、車両が再計算開始地点Ｒに到達したと判定した場合、再計算条件が満たされたと判定して再びＳ５３の処理へと戻す。一方、再計算条件判定部１４が車両は再計算開始地点Ｒに到達していないと判定した場合、走行計画計算部１３は、ＧＰＳ受信部３から送信された現在地信号に基づいて、車両が目的地Ｐに到達したか否かを判定する（Ｓ６３）。走行計画計算部１３は、車両が目的地Ｐに到達していないと判定した場合、再びＳ６１の処理に戻す。走行計画計算部１３は、車両が目的地Ｐに到達したと判定した場合、車両制御の処理を終了する。

以上説明した第４の実施形態に係る車両制御装置４１によれば、第１の実施形態に係る車両制御装置１と同様の効果を得ることができる。更に、この車両制御装置４１によれば、他車両と車両との衝突余裕時間ＴＴＣが所定値以下となる他車両接近地点が第１の区間Ａに含まれるので、他車両接近時において精度の確保された第１の走行計画に沿った信頼性の高い車両制御が実現できる。従って、この車両制御装置４１によれば、走行計画全体の計算時間の短縮を図りつつ他車両に対する車両の安全性の向上を図ることができる。なお、第４の実施形態では、他車両の接近を考慮して走行経路の分割を行ったが、歩行者や建物等の障害物を考慮して走行経路の分割を行うようにしても良い。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。

例えば、上記第１〜第４の実施形態を適宜組み合わせて用いても良く、全ての実施形態の構成を併せ持っている態様であっても良い。このような場合において、走行計画計算部１３が運転者等により予め設定された車両制御方針に応じて第２の走行計画の計算条件を変更する態様にしても良い。すなわち、運転者等が安全性重視、燃費重視、乗り心地重視等の車両制御方針をユーザインターフェイス５に入力することで、走行計画計算部１３は運転者が入力した車両制御方針すなわち重視項目に対する影響が少なくなるように第２の走行計画の計算条件を変更する。この計算条件には、第２の走行計画の計算に用いる計算モデルや計算の前提条件等が含まれる。

より具体的には、運転者が安全性重視や乗り心地重視を車両制御方針として設定した場合には、第２の走行計画における車両位置の制御目標値の時系列データすなわち車両の目標走行ラインが道路中心と一致すると仮定する計算条件とすることで、安全性や乗り心地に大きな影響を与えることなく計算時間を短縮することが可能になる。なお、この場合においては、第１の区間Ａと第２の区間Ｂとの境で目標走行ラインのオフセットが生じる可能性があるため目標走行ラインの補完処理を併せて行う。

また、運転者が燃費を車両制御方針すなわち重視項目として設定した場合には、第２の走行計画における計算条件のジャーク制限を弱めることで、燃費を大きく低下させることなく計算時間を短縮することが可能になる。このように、運転者が設定した車両制御方針に応じて第２の走行計画の計算条件を変更することで、第２の走行計画の計算粒度を粗くしたことが車両制御方針に対して大きな影響を与えないようにしながら計算時間の短縮を図ることができる。従って、第１の区間Ａの拡張により計算時間が規定時間を越える可能性のある場合には、上記のように計算条件を変更することで車両制御方針に影響を与えないように計算粒度を粗くして計算時間の短縮を図ることができる。なお、車両制御方針が予め設定されていない場合であっても車両の走行環境等から自動的に重視項目を判定して第２の走行計画の計算条件を変更する態様であっても良い。

また、上記第２及び第３の実施形態において第１の区間Ａの終点Ａｅがカーブ区間Ｃや勾配変化区間Ｄに含まれる場合、次回の走行経路分割における第１の区間Ａではなく現在の当該第１の区間Ａをカーブ区間Ｃや勾配変化区間Ｄの全体を含むように拡張する態様であっても良い。

また、第１の区間Ａは、車両の現在地Ｇから所定距離内の区間に限られず、走行経路の中の任意の区間を選択することができる。また、第１の区間Ａは、連続した一体の区間ではなく、第２の区間Ｂを挟んだ複数の区間から構成されていても良い。例えば、走行経路に設定されたカーブ区間Ｃや勾配変化区間Ｄは、車両が接近してから連続した第１の区間Ａに含めるのではなく、予め走行経路内の全てのカーブ区間Ｃや勾配変化区間Ｄを第１の区間Ａとして計算を行う態様であっても良い。

本発明は走行計画に沿って車両を制御する車両制御装置に利用可能である。

１、２１、３１、４１…車両制御装置 ３…ＧＰＳ受信部 ４…車両センサ ５…ユーザインターフェイス ６…地図データベース ７…車両制御部 ８…他車両検出部 １１…走行経路設定部 １２、２４、３４、４４…走行経路分割部 １３…走行計画計算部 １４…再計算条件判定部 ２３…カーブ区間設定部 ４３…他車両接近地点設定部 Ｃ…カーブ区間 Ｇ…現在地 Ｐ…目的地 Ｒ…再計算開始地点

Claims (6)

1. 車両の目的地までの走行経路に応じて計算された走行計画に沿って前記車両を制御する車両制御装置であって、
   前記目的地までの走行経路を設定する走行経路設定ユニットと、
   前記走行経路を第１の区間と第２の区間とに分ける走行経路分割ユニットと、
   前記第１の区間に応じた第１の走行計画と前記第２の区間に応じた第２の走行計画とを計算する走行計画計算ユニットと、
   を備え、
   前記走行計画計算ユニットは、前記車両が到達することで前記走行経路分割ユニットによる走行経路の再分割及び前記走行計画計算ユニットによる走行計画の再計算が開始される再計算開始地点を前記第１の区間に設定すると共に、前記第１の走行計画における計算粒度より前記第２の走行計画における計算粒度を粗くしたことを特徴とする車両制御装置。
2. 前記走行経路分割ユニットは、前記走行経路のうち前記車両の現在地から所定距離内の区間を前記第１の区間に含めることを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
3. 前記走行経路のうち曲率が所定値以上の区間をカーブ区間に設定するカーブ区間設定ユニットを更に備え、
   前記走行経路分割ユニットは、前記カーブ区間を前記第１の区間に含めることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両制御装置。
4. 前記走行経路のうち勾配変化率が所定値以上の区間を勾配変化区間に設定する勾配変化区間設定ユニットを更に備え、
   前記走行経路分割ユニットは、前記勾配変化区間を前記第１の区間に含めることを特徴とする請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の車両制御装置。
5. 前記車両周囲の他車両を検出する他車両検出ユニットと、
   前記他車両検出ユニットが検出した前記他車両と前記車両との衝突余裕時間が所定値以下となる他車両接近地点を算出する他車両接近地点算出ユニットと、を更に備え、
   前記走行経路分割ユニットは、前記他車両接近地点を前記第１の区間に含めることを特徴とする請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の車両制御装置。
6. 前記走行計画計算ユニットは、予め設定された車両制御方針に応じて前記第２の走行計画の計算条件を変更することを特徴とする請求項１〜請求項５のうちいずれか一項に記載の車両制御装置。

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