JP6259797B2 - 車両走行制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、車両の走行状態を目標走行状態に一致又は近づけるように車両の走行支援制御（自動運転制御、半自動運転制御を含む。）を行う車両走行制御装置に関する。

特許文献１は、車両の走行位置を検出し、走行軌跡が目標軌跡と一致するように、操舵輪の目標操舵角、現在の操舵角及び車速に応じて、転舵アクチュエータに供給する電流値を算出する制御について開示している。この制御において、転舵アクチュエータに供給される電流値は、推定される路面の摩擦係数に応じて算出される。

特開２００８−１４３２９３号公報

特許文献１では、路面の摩擦係数に応じて適切な制御量を算出することで、操舵角の目標操舵角への収束性を向上させると共に、路面の摩擦係数に拘らず、車両の走行軌跡を目標軌跡に迅速に一致させるようにしている。

ところで、車速が高速域であったり、走行路が急カーブであったり、雨や雪等により路面の摩擦係数が低下するような状況で、走行軌跡が目標軌跡からずれた場合、ずれを補正することは難しい。ずれが大きい場合に大きな制御量で車両を制御したとしても、車両が目標軌跡に対して十分に追従できない可能性がある。更に急な加減速、操舵が発生することは望ましくない。

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、車両が目標走行状態に追従しやすくし、車両の走行安定性を向上させることができる車両走行制御装置を提供することを目的とする。

本発明に係る車両走行制御装置は、車両の現在の走行状態である実走行状態を取得する走行状態取得部と、前記車両の目標とする走行状態である目標走行状態を設定する目標走行状態設定部と、前記目標走行状態に対する前記実走行状態の偏差を取得する偏差取得部と、前記偏差取得部により前記偏差が取得される場合に、前記車両の走行状態を前記目標走行状態に一致あるいは近づけるように、前記車両の走行支援制御を行う制御部と、前記偏差が大きくなるほど、前記目標走行状態により設定された前記目標走行状態を前記実走行状態に近づける補正部とを備えることを特徴とする。

上記の構成のとおり、本発明は、目標走行状態に対する現在の走行状態の偏差が大きくなるほど、目標走行状態を現在の走行状態に近づけるように補正する。本発明によれば、偏差（ずれ）が小さい場合には、予め設定された目標走行状態に追従する走行支援が行われる。このため、予定通りの走行が可能となる。一方、偏差（ずれ）が大きい場合には、車両が目標走行状態に追従しやすくなる。このため、自動運転又は半自動運転において、過剰に車両制御が行われることを抑制でき、車両の走行安定性を向上させることが可能となる。

本発明において、前記車両の外部状況を取得する外部状況取得部を更に備えることも可能である。前記走行状態取得部は、前記車両の実走行軌道を取得する走行軌道取得部を含むことも可能である。前記目標走行状態設定部は、前記外部状況取得部により取得される前記外部状況に基づいて前記車両の目標軌道を設定する目標軌道設定部を含むことも可能である。前記偏差取得部は、前記目標軌道に対する前記実走行軌道の前記偏差を取得することも可能である。前記制御部は、前記偏差取得部により前記偏差が取得される場合に、前記車両の走行軌道を前記目標軌道に一致あるいは近づけるように、前記車両の走行支援制御を行うことも可能である。前記補正部は、前記偏差が大きくなるほど、前記目標軌道設定部により設定された前記目標軌道を前記実走行軌道に近づけることも可能である。

上記の構成のとおり、本発明は、目標軌道に対する実走行軌道の偏差が小さい場合には、現在設定されている目標軌道に追従する走行支援を行う。本発明によれば、偏差が小さい場合には、予定通りの軌道、あるいはそれに近い軌道で車両を走行させることが可能となる。一方、偏差が大きい場合には、車両が目標軌道に追従しやすくなる。このため、自動運転又は半自動運転において、過剰に車両制御が行われることを抑制でき、車両の走行安定性を向上させることが可能となる。

本発明において、前記走行状態取得部は、前記車両の走行位置を取得する走行位置取得部を含むことも可能である。前記目標走行状態設定部は、前記走行位置の目標位置を設定する。前記偏差取得部は、前記目標位置に対する、前記走行位置取得部により取得される前記走行位置の前記偏差を取得する。前記補正部は、前記偏差が大きくなるほど、前記目標位置を進行方向後側に補正する。

上記の構成のとおり、本発明は、走行位置の制御を支援する。本発明によれば、車両が目標位置又は目標軌道に追従しやすくなる。このため、自動運転又は半自動運転において、過剰に車両制御が行われることを抑制でき、車両の走行安定性を向上させることが可能となる。

本発明において、前記走行状態取得部は、前記車両の走行速度である車速を取得する車速取得部と、前記車両のヨーレートを取得するヨーレート取得部のうちの少なくとも１つを含むことも可能である。前記目標走行状態設定部は、前記車速と前記ヨーレートのうちの少なくとも１つの目標値を設定する。前記偏差取得部は、前記車速の前記目標値に対する、前記車速取得部により取得される前記車速の前記偏差と、前記ヨーレートの前記目標値に対する、前記ヨーレート取得部により取得される前記ヨーレートの前記偏差のうちの少なくとも１つを取得する。そして、前記補正部は、前記偏差が大きくなるほど、前記目標値を減少させる。

上記の構成のとおり、本発明は、車速又はヨーレートの制御を支援する。本発明によれば、車両が目標車速又は目標ヨーレートに追従しやすくなる。このため、自動運転又は半自動運転において、過剰に車両制御が行われることを抑制でき、車両の走行安定性を向上させることが可能となる。

本発明において、前記車両の走行速度である車速を取得する車速取得部と、前記車両の加減速を支援する加減速制御部とを備えることも可能である。前記補正部は、前記走行位置取得部により取得される前記走行位置に基づいて前記目標軌道又は前記目標位置を補正する。前記制御部は、補正された前記目標軌道又は前記目標位置に前記車両が追従するように、前記車速取得部により取得される前記車速に基づいて、前記加減速制御部による加減速制御を行う。更に、前記補正部における前記目標軌道の所定時間当たりの更新回数よりも、前記加減速制御における指令値の所定時間当りの更新回数が多く設定されることが好ましい。

本発明によれば、車速調整の応答性を早めることができ、位置調整もそれに合わせて応答させることができる。このため、車両を目標軌道に追従させる制御の安定性を向上させることが可能となる。

本発明において、前記車両の操舵角速度を取得する操舵角速度取得部と、前記車両の操舵を支援する操舵制御部とを備えることも可能である。前記補正部は、前記走行位置取得部により取得される前記走行位置に基づいて前記目標軌道を補正する。前記制御部は、補正された前記目標軌道に前記車両が追従するように、前記操舵角速度取得部により取得される前記操舵角速度に基づいて、前記操舵制御部による操舵制御を行う。更に、前記補正部における前記目標軌道の所定時間当たりの更新回数よりも、前記操舵制御における指令値の所定時間当りの更新回数が多く設定されることが好ましい。

本発明によれば、操舵調整の応答性を早めることができ、位置調整もそれに合わせて応答させることができる。このため、車両を目標軌道に追従させる制御の安定性を向上させることが可能となる。

本発明によれば、目標走行状態に対する現在の走行状態の偏差が小さい場合には、予定通りの走行が可能となる。一方、偏差が大きい場合には、車両が目標走行状態に追従しやすくなり、車両の走行安定性が向上する。

図１は車両走行制御装置の機能ブロック図である。 図２は第１実施形態に係る目標軌道の補正の説明に供する図である。 図３は第１実施形態に係るフィードバック制御のブロック線図である。 図４は第１実施形態に係る目標軌道の補正処理及び偏差の取得処理のフローチャートである。 図５Ａ〜図５Ｃは目標軌道の補正時に使用するマップを示す図である。 図６は第２実施形態に係る目標位置の補正の説明に供する図である。 図７は第２実施形態に係るフィードバック制御のブロック線図である。 図８は第２実施形態に係る目標軌道の補正処理及び偏差の取得処理のフローチャートである。

以下、本発明に係る車両走行制御装置１０について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

［１．車両走行制御装置１０の構成］
図１を用いて車両走行制御装置１０の構成を説明する。車両走行制御装置１０は、各種の情報取得部１２、１４、１６と、情報取得部１２、１４、１６で取得される情報に基づいて車両１００（図２、図６参照。）の走行支援制御に関する演算処理を行う演算部１８と、演算部１８から出力される指令値に従って被制御機器の制御を行う各種の車両制御部２０、２２、２４とを有する。

［１−１．各種情報取得部１２、１４、１６］
外部状況取得部１２は、車両１００の外部状況、例えば、走行路の車線や車両周辺の物体といった車両周辺の環境情報を取得するように構成される。外部状況取得部１２は、例えば、各種カメラ（単眼カメラ、ステレオカメラ、赤外線カメラ等）や各種レーダ（ミリ波レーダ、マイクロ波レーダ、レーザレーダ等）等を備える。また、カメラにより得られた情報とレーダにより得られた情報を統合するフュージョンセンサを使用することも可能である。また、衛星や路上装置から送信される電磁波を受信して道路情報（走行路の長さ、幅員、カーブのＲ等）を取得する装置（ＧＰＳ受信機、ＧＮＳＳ受信機、ビーコン受信機等）を使用することも可能である。

走行状態取得部１４は、車両１００の現在の走行状態である実走行状態を取得するように構成される。走行状態取得部１４は、走行位置取得部２６と、車速取得部２８と、ヨーレート取得部３０と、操舵角取得部３２と、走行軌道取得部３４と、を含む。

走行位置取得部２６は、走行状態の１つである車両１００の走行位置Ｐｓ（図２、図６参照。）及び車両１００の姿勢（進行方向）を取得するように構成される。走行位置取得部２６は、各種測位装置、例えば、衛星や路上装置から送信される電磁波を受信して位置情報（緯度、経度、高度、座標等）を取得する装置（ＧＰＳ受信機、ＧＮＳＳ受信機、ビーコン受信機等）やジャイロセンサや加速度センサ等を備える。車両１００の走行位置Ｐｓは車両１００の特定部位を基準に測定される。

車速取得部２８は、走行状態の１つである車両１００の速度（車速という。）を取得するように構成される。車速取得部２８は、例えば、１以上の車輪に設けられる速度センサ等を備える。

ヨーレート取得部３０は、走行状態の１つである車両１００のヨーレートを取得するように構成される。ヨーレート取得部３０は、例えば、ヨーレートセンサ等を備える。

操舵角取得部３２は、走行状態の１つである操舵角を取得するように構成される。操舵角取得部３２は、例えば、ステアリングシャフトに設けられる操舵角センサ等を備える。ここでは、取得された操舵角に基づいて操舵角速度及び操舵角加速度も取得される。

走行軌道取得部３４は、走行状態の１つである車両１００の実走行軌道Ｏｓ（図２、図６参照。）の情報（単に実走行軌道Ｏｓともいう。）を取得するように構成される。実走行軌道Ｏｓとは、実際に車両が走行した軌道（軌跡）を含み、これから走行する予定の軌道、例えば走行した軌道（軌跡）の進行方向前側の延長線を含んでいてもよい。走行軌道取得部３４はメモリを備える。メモリは実走行軌道Ｏｓに含まれる一連の点列の位置情報を記憶する。また、延長線はコンピュータ等により予測可能である。

経路取得部１６は、目的地までの走行経路情報を取得するように構成される。経路取得部１６は、例えば、ナビゲーション装置を備える。

［１−２．演算部１８］
演算部１８は、ＥＣＵにより構成される。ＥＣＵは、マイクロコンピュータを含む計算機であり、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭも含む。）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、その他、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器等の入出力装置等を有する。ＥＣＵは、ＣＰＵがＲＯＭに記録されているプログラムを読み出し実行することで各種機能実現部として機能する。本実施形態において、演算部１８を構成するＥＣＵは、プログラムを実行することにより、目標走行状態設定部４０、偏差取得部４２、補正部４４、走行支援制御部４６及び周期設定部４８として機能する。ＥＣＵは複数に分割されてもよく、又は、他のＥＣＵと統合されてもよい。なお、これらの全ての機能又は一部の機能は、ハードウエアにより実現することも可能である。

目標走行状態設定部４０は、外部状況取得部１２、走行状態取得部１４及び経路取得部１６により取得される各種情報に基づいて、車両１００の目標とする走行状態である目標走行状態を設定するように構成される。目標走行状態設定部４０は、目標値設定部５２と目標軌道設定部５４とを含む。

目標値設定部５２は、車両１００が目標とする走行位置（緯度、経度、高度、座標等）の情報（単に目標位置Ｐ５、Ｐ６（図２、図６参照。）ともいう。）、車速の目標値情報（単に目標車速ともいう。）、ヨーレートの目標値情報（単に目標ヨーレートともいう。）を設定するように構成される。目標軌道設定部５４は、外部状況取得部１２により取得される外部状況、及び、経路取得部１６により取得される走行経路情報に基づいて、車両１００の目標軌道Ｏｆ（図２、図６参照。）の情報（単に目標軌道Ｏｆともいう。）を設定するように構成される。目標軌道Ｏｆは、単位時間毎の目標位置Ｐ５、Ｐ６の情報を含む。各目標位置Ｐ５、Ｐ６には、車両１００の姿勢情報（進行方向）が対応づけられる。また、各目標位置Ｐ５、Ｐ６に車速、加速度、ヨーレート、横Ｇ、操舵角、操舵角速度、操舵角加速度等の目標値情報が対応づけられてもよい。上述した目標位置Ｐ５、Ｐ６、目標車速、目標ヨーレート、目標軌道Ｏｆは目標走行状態を示す情報である。

偏差取得部４２は、目標走行状態設定部４０で設定される目標走行状態と、走行状態取得部１４で取得される実走行状態とに基づいて、目標走行状態に対する実走行状態の偏差を取得するように構成される。目標走行状態として目標軌道Ｏｆが設定される場合は、目標軌道Ｏｆに対する実走行軌道Ｏｓの偏差が演算される。目標走行状態として目標位置Ｐ５、Ｐ６が設定される場合は、現在の目標位置Ｐ５に対する現在の走行位置Ｐｓの偏差が演算される。目標走行状態として目標車速が設定される場合は、現在の目標車速に対する現在の車速の偏差が演算される。目標走行状態として目標ヨーレートが設定される場合は、現在の目標車速に対する現在のヨーレートの偏差が演算される。

補正部４４は、偏差取得部４２により取得される偏差に応じて、目標走行状態を補正するように構成される。具体的には、偏差が大きくなるほど、目標走行状態設定部４０により設定された目標走行状態を、走行状態取得部１４により取得された実走行状態に近づけて、新たな目標走行状態を設定する。

走行支援制御部４６は、車両１００を制御するように構成される。具体的には、車両１００の走行状態を、目標走行状態設定部４０により設定された目標走行状態、又は、補正部４４により設定された新たな目標走行状態に一致あるいは近づけるように、走行支援制御の指令値を出力する。走行支援制御部４６は、加減速指令部５６と、操舵指令部５８とを含む。

加減速指令部５６は、車両の走行支援制御のうち、加減速制御を行うように構成される。具体的には、加減速指令部５６は、目標走行状態設定部４０又は補正部４４により設定された目標走行状態と、実走行状態とに基づいて、車両１００の走行状態を目標走行状態に一致させるための加減速度指令値を演算する。

操舵指令部５８は、車両の走行支援制御のうち、操舵制御を行うように構成される。具体的には、操舵指令部５８は、目標走行状態設定部４０又は補正部４４により設定された目標走行状態と、実走行状態とに基づいて、車両１００の走行状態を目標走行状態に一致させるための操舵角速度指令値を演算する。

周期設定部４８は、走行支援制御部４６で行われる指令値の更新回数、すなわち各種演算の周期を設定するように構成される。

［１−３．車両制御部２０、２２、２４］
駆動制御部２０は、加減速指令部５６で演算された加速度指令値に従い、車両１００の駆動を制御するように構成される。駆動制御部２０は、車両１００がエンジン車又はディーゼル車の場合、エンジン及びエンジンに対する燃料の供給量を調整するスロットルバルブを備え、電気自動車の場合、走行用の電動モータ及び電気モータの駆動回路を備える。車両１００がハイブリッド車の場合は、スロットルバルブや電気モータの駆動回路を備える。駆動制御部２０は、更に、スロットルバルブや駆動回路を制御する駆動ＥＣＵを備える。

制動制御部２２は、加減速指令部５６で演算された減速度指令値に従い、車両１００の制動を制御するように構成される。制動制御部２２は、摩擦ブレーキや電動パーキングブレーキ等のブレーキ装置と、各ブレーキ装置のブレーキアクチュエータ（電磁弁、電動モータ等）を制御するブレーキＥＣＵとを備える。

操舵制御部２４は、操舵指令部５８で演算された操舵角速度指令値に従い、車両１００の操舵を制御するように構成される。操舵制御部２４は、電動パワーステアリング装置と、電動パワーステアリング装置のステアリングアクチュエータ（電動モータ等）を制御するステアリングＥＣＵとを備える。

［２．車両走行制御装置１０で行われるフィードバック制御］
車両走行制御装置１０はフィードバック制御を行う。フィードバック制御で如何に情報が伝達されるかを以下で説明する。なお、第１実施形態の説明で使用する図２、及び、第２実施形態の説明で使用する図６は、各軌道Ｏｓ、Ｏｆ、Ｏｎ及び各位置Ｐｓ、Ｐ５、Ｐ６、Ｐ６ｎをデフォルメして示している。

［２−１．第１実施形態（目標軌道全体を補正する場合）］
ここでは、図２で示すように、目標走行状態の一つである目標軌道Ｏｆを補正して、新たな目標軌道Ｏｎを設定する第１実施形態を説明する。第１実施形態では、図３で示すようなフィードバック制御が行われる。

［２−１−１．フィードバックシステムＳ１］
図３で示すフィードバックシステムＳ１において、センシングブロック７０は、図１で示す外部状況取得部１２、走行状態取得部１４、経路取得部１６に相当する。行動計画ブロック７２は、図１で示す目標走行状態設定部４０に相当する。目標軌道補正ブロック７４は、図１で示す偏差取得部４２、補正部４４に相当する。比例器７６、減算器７８、微分器８０、積分器８２、８４は、図１で示す走行支援制御部４６に相当する。速度検知ブロック８６は、図１で示す車速取得部２８、操舵角取得部３２に相当する。走行位置検知ブロック８８は、図１で示す走行位置取得部２６、走行軌道取得部３４に相当する。減算器７８と微分器８０と積分器８２と速度検知ブロック８６により、速度次元のフィードバックループＬ１が形成される。また、目標軌道補正ブロック７４と比例器７６と速度次元のフィードバックループＬ１と積分器８４と走行位置検知ブロック８８により位置次元のフィードバックループＬ２が形成される。

センシングブロック７０では、各種情報が取得される。ここでは、外部状況取得部１２が車両１００の周辺の物体（先行車両、歩行者、構造物、障害物等）及び車線の位置情報を取得する。また、走行位置取得部２６が車両１００の走行位置情報を取得する。また、車速取得部２８が車速情報を取得する。また、ヨーレート取得部３０がヨーレート情報を取得する。また、操舵角取得部３２が操舵角情報を取得する。また、経路取得部１６が走行経路情報を取得する。取得された各種情報は行動計画ブロック７２に送られる。

行動計画ブロック７２では、センシングブロック７０で取得された各種情報に基づいて、最適な行動計画が設定される。ここでは、目標軌道設定部５４が走行経路に沿って最適な目標軌道Ｏｆを設定する。設定された目標軌道Ｏｆは目標軌道補正ブロック７４に送られる。

目標軌道補正ブロック７４には、行動計画ブロック７２から目標軌道Ｏｆが送られると共に、走行位置検知ブロック８８から実走行軌道Ｏｓが送られる。目標軌道補正ブロック７４では、目標軌道Ｏｆが補正され、更に、補正後の新たな目標軌道Ｏｎ上の次回目標位置Ｐ６ｎに対する現在走行位置Ｐｓの偏差が取得される。ここでは、偏差取得部４２が目標軌道Ｏｆに対する実走行軌道Ｏｓの位置偏差Ｄ１を取得する。次いで、補正部４４が位置偏差Ｄ１に応じて新たな目標軌道Ｏｎを設定し、次回目標位置Ｐ６ｎに対する現在走行位置Ｐｓの位置偏差及び姿勢偏差を取得する。位置偏差は、次の演算までに補正すべき位置補正量に相当する。また、姿勢偏差は、次の演算までに補正すべき姿勢補正量に相当する。目標軌道補正ブロック７４で行われる処理の詳細については、下記［２−１−２．目標軌道の補正及び偏差の取得］で説明する。取得された位置偏差及び姿勢偏差は比例器７６に送られる。

以下で説明する比例器７６〜積分器８２で行われる処理のうち、車速に関する処理は加減速指令部５６で行われ、操舵に関する処理は操舵指令部５８で行われる。

比例器７６では、ゲインをＫｐ（単位Ｓ^-1）としたＰ制御が行われる。Ｐ制御により、位置偏差から速度次元の車速指令値が演算され、また、姿勢偏差から速度次元の操舵角速度（又はヨーレート、以下省略。）指令値が演算される。車速指令値は、次の演算までに車両１００を目標位置Ｐ６ｎに到達させるために必要な車速に相当する。角速度指令値は、次の演算までに車両１００の姿勢を目標姿勢にするために必要な操舵角速度に相当する。各指令値は減算器７８に送られる。

減算器７８には、比例器７６から車速指令値及び角速度指令値が送られると共に、速度検知ブロック８６から現在の車速及び操舵角速度が送られる。減算器７８では、車速指令値に対する現在の車速の偏差が演算され、また、角速度指令値に対する現在の操舵角速度の偏差が演算される。各速度指令値は微分器８０に送られる。

微分器８０では、ゲインをＫｄ（単位Ｓ^-1）としたＤ制御が行われる。Ｄ制御により、車速の偏差から加速度次元の加速度（減速度を含む。）指令値が演算され、また、角速度の偏差から加速度次元の角加速度（又は旋回角加速度、以下省略。）指令値が演算される。加速度指令値は、次の演算までに車両１００を目標位置Ｐ６ｎに到達させるために必要な加速度（減速度を含む。）に相当する。角加速度指令値は、次の演算までに車両１００の姿勢を目標姿勢にするために必要な操舵角加速度に相当する。加速度指令値は、図１で示す駆動制御部２０又は制動制御部２２に送られる。また、角加速度指令値は、図１で示す操舵制御部２４に送られる。

図１で示す駆動制御部２０は、加速度指令値に従ってスロットルバルブや電動モータの電流を制御することにより、車両１００の加速制御を行う。制動制御部２２は、減速度指令値に従って電磁弁や電動モータの電流を制御することにより、車両１００の減速制御を行う。操舵制御部２４は、角加速度指令値に従って電動モータの電流を制御することにより、車両１００の操舵制御を行う。

図３に戻り、積分器８２では、加速度次元の加速度指令値から速度次元の車速が演算され、また、加速度次元の角加速度指令値から速度次元の角速度が演算される。積分器８４では、速度次元の車速から距離次元の走行位置（距離）が演算され、また、速度次元の角速度から距離次元の車両姿勢が演算される。

速度検知ブロック８６では、加減速制御の結果を反映した車速、すなわち現在の車速が取得され、また、操舵制御の結果を反映した操舵角速度、すなわち現在の操舵角速度が取得される。ここでは、車速取得部２８が車速を取得し、操舵角取得部３２が操舵角速度を取得する。

走行位置検知ブロック８８では、加減速制御の結果を反映した走行位置、すなわち現在の走行位置が取得され、また、操舵制御の結果を反映した車両姿勢、すなわち現在の車両姿勢が取得される。結果として、最新の実走行軌道が取得される。ここでは、走行位置取得部２６が走行位置及び車両姿勢を取得する。また、走行軌道取得部３４は、走行位置取得部２６により取得された走行位置及び車両姿勢の情報を記憶すると共に、最新の実走行軌道を更新する。最新の実走行軌道は目標軌道補正ブロック７４に送られる。

なお、図１で示す周期設定部４８により、フィードバックループＬ１の演算周期（加減速度の更新回数）は、フィードバックループＬ２の演算周期（目標軌道の更新回数）よりも短くなるように設定される。このようにすることで、フィードバックシステムＳ１が振動的になることを抑制しつつ、車速調整の応答性を早めることができる。その結果、位置調整の応答性も早まる。

以上のフィードバック制御が行われることにより、車両１００が無理なく追従可能な新たな目標軌道Ｏｎが設定される。車両１００が新たな目標軌道Ｏｎに安定して追従した段階で、目標軌道設定部５４は、経路取得部１６により取得される走行経路情報に基づいて、車両１００の目標軌道Ｏｆを再設定する。

［２−１−２．目標軌道の補正及び偏差の取得］
図１で示す偏差取得部４２と補正部４４、すなわち図３で示す目標軌道補正ブロック７４で行われる目標軌道の補正処理及び偏差取得処理の詳細について、主に図２、図４を用いて説明する。

図２において、車両１００は、時点Ｔ１〜時点Ｔ２で目標軌道Ｏｆに沿って走行するが、時点Ｔ２でアンダーステア等の影響を受けて目標軌道Ｏｆから逸脱する。車両１００は、時点Ｔ２〜時点Ｔ５で目標軌道Ｏｆから逸れた実走行軌道Ｏｓを走行し、時点Ｔ５で走行位置Ｐｓに至る。

図４のステップＳ１にて、偏差取得部４２は、目標軌道Ｏｆに対する実走行軌道Ｏｓの偏差を取得する。図２で示す時点Ｔ５で、偏差取得部４２は、現在の目標位置Ｐ５に対する走行位置Ｐｓの位置偏差Ｄ１を演算により取得する。時点Ｔ５における走行位置Ｐｓは走行位置取得部２６で取得され、目標位置Ｐ５は目標値設定部５２で設定されている。

ステップＳ２にて、補正部４４は、偏差取得部４２により演算された位置偏差Ｄ１の大きさに応じて目標軌道Ｏｆを補正する。第１実施形態では、目標軌道Ｏｆを補正し、目標軌道Ｏｆと実走行軌道Ｏｓとの間に新たな目標軌道Ｏｎを設定する。この際、位置偏差Ｄ１が大きくなるほど、新たな目標軌道Ｏｎを実走行軌道Ｏｓに近づける。この処理には、例えば、図５Ａで示すようなマップＭ１が使用される。

マップＭ１は、横軸が当初の目標軌道Ｏｆに対する実走行軌道Ｏｓの位置偏差Ｄ１であり、縦軸が新たな目標軌道Ｏｎに対する実走行軌道Ｏｓの位置偏差Ｄ２である。マップＭ１において、位置偏差Ｄ１が大きくなるほど、位置偏差Ｄ２は小さくなる。つまり、位置偏差Ｄ１が大きくなるほど、新たな目標軌道Ｏｎは実走行軌道Ｏｓに近くなる。補正部４４は、マップＭ１を用いることにより、位置偏差Ｄ１が大きくなるほど、新たな目標軌道Ｏｎを実走行軌道Ｏｓに近づける。ここでは、走行位置Ｐｓと当初の目標位置Ｐ５との間に、走行位置Ｐｓとの距離がＤ２（＜Ｄ１）となる新たな位置Ｐ５ｎを設定する。そして、新たな位置Ｐ５ｎを含む新たな目標軌道Ｏｎを設定する。勿論、当初の目標軌道Ｏｆ上の他の目標位置を実走行軌道Ｏｓに近づけるようにしてもよい。

ステップＳ３にて、補正部４４は、新たな目標軌道Ｏｎの中から次に目標とする新たな目標位置Ｐ６ｎを判別する。次いで、ステップＳ４にて、補正部４４は、新たな目標位置Ｐ６ｎに対する現在の走行位置Ｐｓの偏差（位置偏差）を演算により取得する。また、補正部４４は、新たな目標位置Ｐ６ｎにおける車両姿勢に対する現在の車両姿勢の偏差（姿勢偏差）を演算により取得する。取得された位置偏差及び姿勢偏差は図３で示す比例器７６（走行支援制御部４６）に送られる。そして、比例器７６で、上述したＰ制御が行われる。

ところで、ステップＳ２において、位置偏差Ｄ１が大きすぎる場合は、当初の目標軌道Ｏｆを補正するよりも、走行支援制御を解除又は禁止すると共に、車両１００の制動支援を行う方が適切である。このため、本実施形態では、図５Ａで示すように、位置偏差Ｄ１の上限値Ｄ１ｍａｘが設定されている。位置偏差Ｄ１が上限値Ｄ１ｍａｘ以上である場合、所定の減速度指令値が、加減速指令部５６から制動制御部２２に送られる。制動制御部２２は、減速度指令値に従い、車両１００の制動を制御する。

また、ステップＳ２において、位置偏差Ｄ１が小さい場合は、車両１００は当初の目標軌道Ｏｆに追従できる。このため、本実施形態では、図５Ａで示すように、位置偏差Ｄ１の下限値Ｄ１ｍｉｎが設定されている。位置偏差Ｄ１が下限値Ｄ１ｍｉｎ以下である場合、目標軌道Ｏｆの補正は行われない。

なお、図５Ａで示すマップＭ１は、位置偏差Ｄ１と位置偏差Ｄ２との関係が線形であるが、非線形であってもよい。例えば、図５Ｂで示すマップＭ２のように、下限値Ｄ１ｍｉｎと上限値Ｄ１ｍａｘとの間で、位置偏差Ｄ１が小さくなるほど位置偏差Ｄ２の変化率が大きくなり、位置偏差Ｄ１が大きくなるほど位置偏差Ｄ２の変化率が小さくなるようにしてもよい。逆に、位置偏差Ｄ１が小さくなるほど位置偏差Ｄ２の変化率が小さくなり、位置偏差Ｄ１が大きくなるほど位置偏差Ｄ２の変化率が大きくなるようにしてもよい。また、図５Ｃで示すマップＭ３のように、位置偏差Ｄ１が大きくなるに応じて位置偏差Ｄ２が段階的に小さくなるようにしてもよい。また、マップＭ１〜マップＭ３を使用するのではなく、テーブルを使用してもよい。

［２−２．第２実施形態（目標軌道上の目標位置を補正する場合）］
ここでは、図６で示すように、目標走行状態の一つである目標位置Ｐ６を目標軌道Ｏｆ上で補正して、新たな目標位置Ｐ６ｎを設定する第２実施形態を説明する。第２実施形態では、図７で示すようなフィードバック制御が行われる。

［２−２−１．フィードバックシステムＳ２］
図７で示すフィードバックシステムＳ２の多くの構成は、図３で示すフィードバックシステムＳ１と共通する。共通する構成の説明は省略する。相違するのは目標位置補正ブロック７４´である。

目標位置補正ブロック７４´には、行動計画ブロック７２から目標軌道Ｏｆが送られると共に、走行位置検知ブロック８８から実走行軌道Ｏｓが送られる。目標位置補正ブロック７４´では、目標軌道Ｏｆ上で次回目標位置Ｐ６が補正されて新たな目標位置Ｐ６ｎが設定され、更に、次回目標位置Ｐ６ｎに対する現在走行位置Ｐｓの偏差が取得される。ここでは、偏差取得部４２が目標位置Ｐ５に対する走行位置Ｐｓの位置偏差Ｄ１を取得する。次いで、補正部４４が位置偏差Ｄ１に応じて新たな目標位置Ｐ６ｎを設定し、次回目標位置Ｐ６ｎに対する現在走行位置Ｐｓの位置偏差及び姿勢偏差を取得する。目標位置補正ブロック７４´で行われる処理の詳細については、下記［２−２−２．目標位置の補正及び偏差の取得］で説明する。取得された位置偏差及び姿勢偏差は比例器７６に送られる。

［２−２−２．目標位置の補正及び偏差の取得］
図１で示す偏差取得部４２と補正部４４、すなわち図７で示す目標位置補正ブロック７４´で行われる目標位置の補正処理及び偏差取得処理について、主に図６、図８を用いて説明する。

図８のステップＳ１１にて、偏差取得部４２は、目標位置Ｐ５に対する走行位置Ｐｓの偏差を取得する。図６で示す時点Ｔ５で、偏差取得部４２は、現在の目標位置Ｐ５に対する走行位置Ｐｓの位置偏差Ｄ１を演算により取得する。時点Ｔ５における走行位置Ｐｓは走行位置取得部２６で取得され、目標位置Ｐ５は目標値設定部５２で設定されている。

ステップＳ１２にて、補正部４４は、偏差取得部４２により演算された位置偏差Ｄ１の大きさに応じて次の目標位置Ｐ６を補正する。第２実施形態では、次の目標位置Ｐ６を進行方向後側に補正して新たな目標位置Ｐ６ｎを設定する。この際、位置偏差Ｄ１が大きくなるほど、新たな目標位置Ｐ６ｎが現在走行位置Ｐｓに近づくように、後退量を大きくする。この処理にも、図５Ａ〜図５Ｃで示すようなマップＭ１〜マップＭ３と同等のマップを使用可能であり、その他にテーブル等を使用可能である。

ステップＳ１３にて、補正部４４は、新たな目標位置Ｐ６ｎに対する現在の走行位置Ｐｓの偏差（位置偏差）を演算により取得する。また、補正部４４は、新たな目標位置Ｐ６ｎにおける車両姿勢に対する現在の車両姿勢の偏差（姿勢偏差）を演算により取得する。取得された位置偏差及び姿勢偏差は図３で示す比例器７６（走行支援制御部４６）に送られる。そして、比例器７６で、上述したＰ制御が行われる。

［２−３．第１、第２実施形態の変形例（横位置を補正する場合）］
第１、第２実施形態では、新たな目標位置Ｐ６ｎに対する現在の走行位置Ｐｓの位置偏差（前後方向及び横方向の位置偏差）を小さくしている。これとは別に、第１、第２実施形態において、新たな目標位置Ｐ６ｎに対する現在の走行位置Ｐｓの横方向の位置偏差のみを小さくすることも可能である。

この場合、図３で示す目標軌道補正ブロック７４及び図７で示す目標位置補正ブロック７４´では、横方向の位置偏差が取得される。比例器７６では、演算によりヨーレート指令値、又は、操舵の角速度指令値が取得される。減算器７８では、ヨーレート指令値に対する現在のヨーレートの偏差、又は、角速度指令値に対する現在の操舵角速度の偏差が演算される。微分器８０では、演算により旋回角加速度指令値、又は、角加速度指令値が取得される。角加速度指令値は、図１で示す操舵制御部２４に送られる。操舵制御部２４は、角加速度指令値に従って電動モータの電流を制御することにより、車両１００の操舵制御を行う。

［２−４．第１、第２実施形態のまとめ］
車両走行制御装置１０は、走行状態取得部１４と、目標走行状態設定部４０と、偏差取得部４２と、走行支援制御部４６（制御部）と、補正部４４とを備える。走行状態取得部１４は、車両１００の現在の走行状態である実走行状態（実走行軌道Ｏｓや走行位置Ｐｓ等）を取得する。目標走行状態設定部４０は、車両１００の目標とする走行状態である目標走行状態（目標軌道Ｏｆや目標位置Ｐ５、Ｐ６）を設定する。偏差取得部４２は、目標走行状態に対する実走行状態の偏差を取得する。走行支援制御部４６は、偏差取得部４２により偏差が取得される場合に、車両１００の走行状態を目標走行状態に一致あるいは近づけるように、車両１００の走行支援制御を行う。補正部４４は、偏差が大きくなるほど、目標走行状態により設定された目標走行状態を実走行状態に近づける。

第１、第２実施形態によれば、偏差が小さい場合には、予め設定された目標走行状態（目標軌道Ｏｆや目標位置Ｐ５、Ｐ６）に追従する走行支援が行われる。このため、予定通りの走行が可能となる。一方、偏差が大きい場合には、車両１００が目標走行状態（新たな目標軌道Ｏｎや新たな目標位置Ｐ６ｎ）に追従しやすくなる。このため、自動運転又は半自動運転において、過剰に車両制御が行われることを抑制でき、車両１００の走行安定性を向上させることが可能となる。

また、車両走行制御装置１０は、車両１００の走行速度である車速を取得する車速取得部２８と、車両１００の加減速を支援する駆動制御部２０及び制動制御部２２（加減速制御部）とを備える。補正部４４は、走行位置取得部２６により取得される走行位置Ｐｓに基づいて目標軌道Ｏｆ又は目標位置Ｐ５、Ｐ６を補正する。走行支援制御部４６（制御部）は、新たな目標軌道Ｏｎ又は目標位置Ｐ６ｎに車両１００が追従するように、車速取得部２８により取得される車速に基づいて、駆動制御部２０及び制動制御部２２による加減速制御を行う。この際、周期設定部４８は、補正部４４における目標軌道Ｏｆの所定時間当たりの更新回数よりも、加減速制御における指令値の所定時間当りの更新回数を多く設定する。

また、車両走行制御装置１０は、車両１００の操舵角速度を取得する操舵角取得部３２（操舵角速度取得部）と、車両１００の操舵を支援する操舵制御部２４とを備える。補正部４４は、走行位置取得部２６により取得される走行位置Ｐｓに基づいて目標軌道Ｏｆを補正する。走行支援制御部４６（制御部）は、新たな目標軌道Ｏｎに車両１００が追従するように、操舵角取得部３２により取得される操舵角速度に基づいて、操舵制御部２４による操舵制御を行う。この際、周期設定部４８は、補正部４４における目標軌道Ｏｆの所定時間当たりの更新回数よりも、操舵制御における指令値の所定時間当りの更新回数を多く設定する。

第１、第２実施形態によれば、車速調整及び操舵調整の応答性を早めることができ、位置調整もそれに合わせて応答させることができる。このため、車両１００を新たな目標軌道Ｏｎや目標位置Ｐ６ｎに追従させる制御の安定性を向上させることが可能となる。

［２−５．第３実施形態］
図２〜図５を用いて説明した第１実施形態、及び、図６〜図８を用いて説明した第２実施形態では、実走行軌道Ｏｓや現在の走行位置Ｐｓが、車両１００の実走行状態とされ、当初の目標軌道Ｏｆや次回目標位置Ｐ６が車両１００の目標走行状態とされる。

この他に、本発明は、車速を車両１００の走行状態とし、目標車速を目標走行状態とすることも可能である。例えば、車両１００が目標車速に追従して走行している最中に、走行路が悪路となると、実際の車速が目標車速に追いつかない状況が発生しうる。このような場合でも、図１で示す車両走行制御装置１０を使用可能である。

この場合、目標値設定部５２は、走行状態取得部１４で取得された各情報に基づいて、目標車速を設定する。偏差取得部４２は、車速取得部２８から現在の車速を取得し、目標車速に対する現在の車速の偏差を演算により取得する。補正部４４は、偏差取得部４２により取得された偏差が大きくなるほど、目標車速を現在の車速に近づける。具体的には、目標車速を減少させる。加減速指令部５６は、補正部４４により補正された目標車速に応じて加速度指令値を駆動制御部２０及び制動制御部２２に送る。すると、車両１００は過剰な加減速をすることなく目標車速に追従できる。

なお、車速の代わりに、加速度（減速度）を車両１００の走行状態とすることも可能である。また、目標車速の代わりに、目標加速度（減速度）を車両１００の目標走行状態とすることも可能である。

この他に、本発明は、ヨーレートを車両１００の走行状態とし、目標ヨーレートを目標走行状態とすることも可能である。例えば、カーブで車両１００が目標ヨーレートに追従して走行している最中に、アンダーステアの影響を受け、実際のヨーレートが目標ヨーレートに追いつかない状況が発生しうる。このような場合でも、図１で示す車両走行制御装置１０を使用可能である。

この場合、目標値設定部５２は、走行状態取得部１４で取得された各情報に基づいて、目標ヨーレートを設定する。偏差取得部４２は、ヨーレート取得部３０から現在のヨーレートを取得し、目標ヨーレートに対する現在のヨーレートの偏差を演算により取得する。補正部４４は、偏差取得部４２により取得された偏差が大きくなるほど、目標ヨーレートを現在のヨーレートに近づける。具体的には、目標ヨーレートを減少させる。操舵指令部５８は、補正部４４により補正された目標ヨーレートに応じて旋回角加速度指令値を操舵制御部２４に送る。すると、車両１００は過剰な操舵をすることなく目標ヨーレートに追従できる。

なお、ヨーレートの代わりに、操舵の角加速度（減速度）や横Ｇを車両１００の走行状態とすることも可能である。また、目標ヨーレートの代わりに、目標角加速度（減速度）や目標横Ｇを車両１００の目標走行状態とすることも可能である。

［２−６．第３実施形態のまとめ］
第３実施形態において、走行状態取得部１４は、車速取得部２８とヨーレート取得部３０とを含む。目標走行状態設定部４０の目標値設定部５２は、車速とヨーレートのうちの少なくとも１つの目標値を設定する。偏差取得部４２は、目標車速（車速の目標値）に対する、車速取得部２８により取得される車速の偏差と、目標ヨーレート（ヨーレートの目標値）に対する、ヨーレート取得部３０により取得されるヨーレートの偏差のうちの少なくとも１つを取得する。そして、補正部４４は、偏差が大きくなるほど、目標車速及び／又は目標ヨーレートを減少させる。

第３実施形態において、実走行状態とは、車速、ヨーレートをいう。目標走行状態とは目標車速、目標ヨーレートをいう。他に、加速度、旋回角加速度、操舵角速度、操舵角加速度、横Ｇ等を実走行状態及び目標走行状態とすることも可能である。

第３実施形態によれば、車両１００が目標車速及び／又は目標ヨーレートに追従しやすくなる。このため、自動運転又は半自動運転において、過剰に車両制御が行われることを抑制でき、車両の走行安定性を向上させることが可能となる。

１０…車両走行制御装置 １２…外部状況取得部
１４…走行状態取得部 １８…演算部
２０…駆動制御部 ２２…制動制御部
２４…操舵制御部 ２６…走行位置取得部
２８…車速取得部 ３０…ヨーレート取得部
３２…操舵角取得部 ３４…走行軌道取得部
４０…目標走行状態設定部 ４２…偏差取得部
４４…補正部 ４６…走行支援制御部
４８…周期設定部 ５２…目標値設定部
５４…目標軌道設定部 ５６…加減速指令部
５８…操舵指令部

Claims (3)

1. 車両の現在の走行状態である実走行状態を取得する走行状態取得部と、
   前記車両の目標とする走行状態である目標走行状態を設定する目標走行状態設定部と、
   前記目標走行状態に対する前記実走行状態の偏差を取得する偏差取得部と、
   前記偏差取得部により前記偏差が取得される場合に、前記車両の走行状態を前記目標走行状態に一致あるいは近づけるように、前記車両の走行支援制御を行う制御部と、
   前記偏差が大きくなるほど、前記目標走行状態設定部により設定された前記目標走行状態を前記実走行状態に近づける補正部とを備える車両走行制御装置であって、
   前記目標走行状態設定部は、前記車両の目標軌道を設定する目標軌道設定部を含み、
   前記走行状態取得部は、前記車両の走行位置を取得する走行位置取得部を含み、
   前記目標走行状態設定部は、前記走行位置の目標位置を設定し、
   車両走行制御装置は更に、
   前記車両の走行速度である車速を取得する車速取得部と、
   前記車両の加減速を支援する加減速制御部とを備え、
   前記補正部は、前記走行位置取得部により取得される前記走行位置に基づいて前記目標軌道又は前記目標位置を補正し、
   前記制御部は、補正された前記目標軌道又は前記目標位置に前記車両が追従するように、前記車速取得部により取得される前記車速に基づいて、前記加減速制御部による加減速制御を行い、
   前記補正部における前記目標軌道の所定時間当たりの更新回数よりも、前記加減速制御における指令値の所定時間当たりの更新回数を多く設定すること
   を特徴とする車両走行制御装置。
2. 車両の現在の走行状態である実走行状態を取得する走行状態取得部と、
   前記車両の目標とする走行状態である目標走行状態を設定する目標走行状態設定部と、
   前記目標走行状態に対する前記実走行状態の偏差を取得する偏差取得部と、
   前記偏差取得部により前記偏差が取得される場合に、前記車両の走行状態を前記目標走行状態に一致あるいは近づけるように、前記車両の走行支援制御を行う制御部と、
   前記偏差が大きくなるほど、前記目標走行状態設定部により設定された前記目標走行状態を前記実走行状態に近づける補正部とを備える車両走行制御装置であって、
   前記目標走行状態設定部は、前記車両の目標軌道を設定する目標軌道設定部を含み、
   前記走行状態取得部は、前記車両の走行位置を取得する走行位置取得部を含み、
   車両走行制御装置は更に、
   前記車両の操舵角速度を取得する操舵角速度取得部と、
   前記車両の操舵を支援する操舵制御部とを備え、
   前記補正部は、
   前記走行位置取得部により取得される前記走行位置に基づいて前記目標軌道を補正し、
   前記制御部は、
   補正された前記目標軌道に前記車両が追従するように、前記操舵角速度取得部により取得される前記操舵角速度に基づいて、前記操舵制御部による操舵制御を行い、
   前記補正部における前記目標軌道の所定時間当たりの更新回数よりも、前記操舵制御における指令値の所定時間当たりの更新回数を多く設定すること
   を特徴とする車両走行制御装置。
3. 請求項１又は２に記載の車両走行制御装置において、
   前記車両の外部状況を取得する外部状況取得部を更に備え、
   前記走行状態取得部は、
   前記車両の実走行軌道を取得する走行軌道取得部を含み、
   前記目標軌道設定部は、
   前記外部状況取得部により取得される前記外部状況に基づいて前記目標軌道を設定し、
   前記偏差取得部は、
   前記目標軌道に対する前記実走行軌道の前記偏差を取得し、
   前記制御部は、
   前記偏差取得部により前記偏差が取得される場合に、前記車両の走行軌道を前記目標軌道に一致あるいは近づけるように、前記車両の走行支援制御を行い、
   前記補正部は、
   前記偏差が大きくなるほど、前記目標軌道設定部により設定された前記目標軌道を前記実走行軌道に近づけること
   を特徴とする車両走行制御装置。

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