JP6470039B2 - 車両制御システム - Google Patents

Description

本発明は、車両の制御システムに関する。

特許文献１には、車両の車線変更先の車線を走行する他車両を認識する他車両認識手段と、他車両認識手段により他車両を認識することが可能である認識可能領域を検出する領域検出手段と、認識可能領域が大きい程、車両の車線変更に充てる車線変更時間を長く設定する車線変更時間設定手段と、車線変更時間で車線変更が完了するように車両の走行を制御する走行制御手段とを備える車両制御装置が記載されている。特許文献１の車両制御装置により、例えば認識可能領域が比較的小さいことが検出された場合には、自車両との距離が近いにもかかわらず認識できない他車両が存在している可能性があると判断され、車線変更制御が短い時間で完了される。他方で、認識可能領域が比較的大きいことが検出された場合には、自車両から離れた位置の他車両であっても検出できるため、車線変更制御が長い時間をかけて実行される。すなわち、特許文献１の車両制御装置では、車線変更時の乗り心地及び車線変更の機会の両方を確保しつつ、好適に車両の走行を制御できるとしている。

特開２０１４−７６６８９号公報

しかしながら、特許文献１では、認識可能領域の外からくる後続車両と自車との相対速度を考慮していないため、該後続車両が認識可能領域の外から急接近してきた場合、自車が車線変更をして該後続車両と接触するあるいは該後続車両に急減速させてしまうという課題がある。

本発明の目的は、車両の車線変更先の車線を走行する後続車両が、認識可能領域の外から急接近してきた場合にも、安全を確保できる車両制御システムを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の望ましい態様の一つは次の通りである。車両が走行する車線のレーンマーカ及び／または車両の周囲の他車両を検知する外界認識手段と、前記外界認識手段の検知可能限界距離を求める限界距離算出手段と、前記検知可能限界距離内に他車両が存在しない場合、該距離外に存在する仮想車両との相対速度を算出する相対速度算出手段と、前記相対速度から自車両が車線変更するために必要な前記外界認識手段の必要検知距離を求める必要検知距離算出手段と、を有し、前記検知可能限界距離が前記必要検知距離より小さいと判断した場合、車線変更できないことをドライバに通知することを特徴とする車両制御システムを提供する。

本発明によれば、車線変更先の車線を走行する後続車両が検知可能限界距離の外から急接近してきた場合においても、自車が車線変更をして後続車両と接触するあるいは後続車両に急減速させることがなくなり、車両制御システムの安全性を向上することができる。

第１から５の実施形態におけるシステム構成図。 第１から５の実施形態における自動車線変更のフローチャート。 第１から５の実施形態における車線変更制御条件の成立判断を示す図。 第１から５の実施形態における車線変更意図の表示を示す図。 第１から５の実施形態における周囲車両の相対位置、相対速度を示す図。 第１から５の実施形態における車体速度Ｖ₀と車線変更に要する時間Ｔ₁の関係を示す図。 第１から５の実施形態における第一の車線変更の可否判断を示す図。 第１から５の実施形態におけるドライバへの警報処理を示す図。 第１から５の実施形態における自動車線変更制御のフローチャート。 第１から３の実施形態における検知可能限界距離の設定方法を示す図。 第１、３から５の実施形態における最大相対速度を算出するフローチャート。 第１から５の実施形態における最大相対速度と必要検知距離の関係を示す図。 第１から３の実施形態における車両制御システムの動作結果を示す図。 第１の実施形態における外乱下での検知可能限界距離の設定方法を示す図。 第１の実施形態における外乱下での車両制御システムの動作結果を示す図。 第２の実施形態における最大相対速度を算出するフローチャート。 第３の実施形態におけるドライバへの警告処理を示すフローチャート。 第４の実施形態における検知可能限界距離の設定方法を示す図。 第４の実施形態における車両制御システムの動作結果を示す図。 第５の実施形態における検知可能限界距離の設定方法を示す図。 第５の実施形態における車両制御システムの動作結果を示す図。

以下、本発明の車両制御システムの実施例について、図面を用いて説明する。

以下、本発明の車両制御システムの実施例１について、図面を用いて説明する。

図１は、車両制御システム０を示す図である。なお、ＦＬ輪は左前輪、ＦＲ輪は右前輪、ＲＬ輪は左後輪、ＲＲ輪は右後輪を、それぞれ意味する。

車両制御システム０は、外界を認識するセンサ２、３、４、５、それらの情報に基づき車線変更するためのステアリング制御機構１０、ブレーキ制御機構１３、スロットル制御機構２０と、警報装置２３、及び各アクチュエータ１０、１３、２０への指令値を演算する車両制御装置１と、当該車両制御装置１からの指令値に基づき上記ステアリング制御機構１０を制御するステアリング制御装置８と、当該指令値に基づき上記ブレーキ制御機構１３を制御し各輪のブレーキ力配分を調整するブレーキ制御装置１５と、当該指令値に基づきスロットル制御機構２０を制御しエンジンのトルク出力を調整するスロットル制御装置１９と、を備える。

外界を認識するセンサとして、前方にステレオカメラ２、左右側方にレーザレーダ３、４、後方にミリ波レーダ５を備えており、自車と周囲車両の相対距離及び相対速度を検出することができる。また、前方のステレオカメラは、自車が走行している車線のレーンマーカの横位置を検出することができる。なお、本実施例では、センサ構成の一例として上記センサの組み合わせを示しているが、それに限定するものではなく、超音波センサ、単眼カメラ、赤外線カメラなどとの組み合わせでもよい。上記センサ信号が、車両制御装置１に入力される。又、自動車線変更入力装置１１の入力が車両制御装置１に入力されている。自動車線変更入力装置１１は、例えば、ウインカーが用いられ、そのＯＮ、ＯＦＦ情報によって車線変更支援の動作が決定される。但し、上記自動車線変更入力装置１１は、ウインカーに限定されるものではなく、専用の入力装置を用いてもよい。

車両制御装置１は、図１に詳細に示していないが、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び入出力装置を有する。上記ＲＯＭには、図２を用いて説明する車線変更のフローが記憶されている。詳細は後述するが、車両制御装置１は、各アクチュエータ１０、１３、２０の指令値を演算する。各アクチュエータ１０、１３、２０の制御装置８、１５、１９は、車両制御装置１の指令値を通信により受信し、当該指令値に基づき各アクチュエータを制御する。

次に、ブレーキの動作について説明する。ドライバのブレーキペダル１２を踏む踏力を、ブレーキブースタ（不図示）で倍力し、マスタシリンダ（不図示）によって、その力に応じた油圧を発生させる。発生した油圧は、ブレーキ制御機構１３を介して、ホイルシリンダ１６に供給される。ホイルシリンダ１６ＦＬ〜１６ＲＲは、シリンダ（不図示）、ピストン、パッド、等から構成されており、マスタシリンダ９から供給された作動液によってピストンが推進され、ピストンに連結されたパッドがディスクロータに押圧される。なお、ディスクロータは、車輪（不図示）とともに回転している。そのため、ディスクロータに作用したブレーキトルクは、車輪と路面との間に作用するブレーキ力となる。以上により、ドライバのブレーキペダル操作に応じて、各輪に制動力が発生させることができる。

ブレーキ制御装置１５は、図１に詳細に示していないが、車両制御装置１と同様に例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び入出力装置を有する。ブレーキ制御装置１５には、前後加速度、横加速度、ヨーレートを検出可能なコンバインセンサ１４と、各輪に設置された車輪速センサ８ＦＬ〜８ＲＲと、上述のブレーキ制御装置１５からのブレーキ力指令と、後述するステアリング制御装置８を介しハンドル角検出装置２１からのセンサ信号が入力されている。又、ブレーキ制御装置１５の出力は、ポンプ（不図示）、制御バルブを有するブレーキ制御機構１３に接続されており、ドライバのブレーキペダル操作とは独立に、各輪に任意の制動力を発生させることができる。ブレーキ制御装置１５は、上記情報に基づいて車両のスピン、ドリフトアウト、車輪のロックを推定し、それらを抑制するように該当輪の制動力を発生させ、ドライバの操縦安定性を高める役割を担っている。又、車両制御装置１が、ブレーキ制御装置にブレーキ指令を通信することで、車両に任意のブレーキ力を発生させることができる。但し、本稿では、上記ブレーキ制御装置に限定するものではなく、ブレーキバイワイヤ等のほかのアクチュエータを用いてもよい。

次に、ステアリングの動作について説明する。ドライバがハンドル６を介して入力した操舵トルクとハンドル角をそれぞれ操舵トルク検出装置７とハンドル角検出装置２１で検出し、それらの情報に基づいてステアリング制御装置８はモータを制御しアシストトルクを発生させる。なお、ステアリング制御装置８も、図１に詳細に示していないが、車両制御装置１と同様に例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び入出力装置を有する。上記ドライバの操舵トルクと、モータによるアシストトルクの合力により、ステアリング制御機構１０が可動し、前輪が切れる。一方で、前輪の切れ角に応じて、路面からの反力がステアリング制御機構に伝わり、路面反力としてドライバに伝わる構成となっている。

ステアリング制御装置８は、ドライバのステアリング操作とは独立に、モータ９によりトルクを発生し、ステアリング制御機構１０を制御することができる。従って、車両制御装置１は、ステアリング制御装置８に目標操舵トルクを通信することで、前輪を任意の切れ角に制御することができる。但し、本特許では上記ステアリング制御装置に限定するものではなく、ステアバイワイヤ等のほかのアクチュエータを用いてもよい。

次に、アクセルについて説明する。ドライバのアクセルペダル１７の踏み込み量はストロークセンサ１８で検出され、スロットル制御装置８に入力される。なお、スロットル制御装置１９も、図１に詳細に示していないが、車両制御装置１と同様に例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び入出力装置を有する。スロットル制御装置１９は、上記アクセルペダル踏み込み量に応じてスロットル開度を調節し、エンジンを制御する。以上により、ドライバのアクセルペダル操作に応じて車両を加速させることができる。又、スロットル制御装置はドライバのアクセル操作とは独立にスロットル開度を制御することができる。従って、車両制御装置１は、スロットル制御装置８に目標加速度を通信することで、車両に任意の加速度を発生させることができる。

以上により、車両制御システム０は、ドライバが車線変更をしたい時に、周囲車両の状況に応じてブレーキ、スロットルを調整することで車両の速度を適切に制御するとともに、ステアリングを制御し自動的に車線変更することができる。

図２は、車両制御装置１に実装されている車線変更のフローチャートである。まず、車両制御装置１は、車線変更制御条件の成立の有無を判定する（Ｓ２０１）。Ｓ２０１は、図３のフローチャートで実行される。まず、ドライバによる自動車線変更入力装置１１の開始入力があるか否かを判定し（Ｓ３０１）、ＹＥＳの場合はＳ３０２へ進み、ＮＯの場合は車線変更制御条件が不成立と判定する（Ｓ３０６）。

次に、ドライバによる自動車線変更入力装置１１の終了入力があるか否かを判定し（Ｓ３０２）、ＮＯの場合はＳ３０３へ、ＹＥＳの場合はＳ３０６へ進む。

次に、車両制御装置１は、車線変更の制御を所定時間以上継続したか否かを判定し（Ｓ３０３）、ＮＯの場合はＳ３０４へ、ＹＥＳの場合はＳ３０６へ進む。Ｓ３０３の処理を入れることで、車線変更ができない状況が所定時間以上継続した場合に、車線変更制御を終了することができ、システムの作動しっぱなしを防ぐことができる。

次に、システムに異常があるか否かを判定する（Ｓ３０４）。ＹＥＳの場合はＳ３０６へ進み、車線変更制御条件が不成立と判断する。ＮＯの場合は、Ｓ３０５へ進み車線変更制御条件が成立したと判断する。以上、Ｓ３０１〜Ｓ３０６の結果に基づいて、Ｓ２０１の車線変更制御条件が成立しているか否かが判断される。

Ｓ２０１でＹＥＳの場合はＳ２０２へ進み、ＮＯの場合はリターン処理に進む。リターン処理では、ある所定時間（数十ｍ秒から数百ｍ秒）経過後に図２のフローのスタートに戻る。即ち、車線変更制御条件が成立するか否かを常に監視し、成立した場合に車線変更制御が開始される構成となっている。

次に、車両制御装置１は、図４に示す自車の車線変更の意図を他車に明示する処理を行う（Ｓ２０２）。車線変更の意図を他車両に明示する方法は、図４（ａ）のウインカーを点灯する方法がある。他には、図４（ｂ）の車線変更したい隣接車線との境界に沿うように車両を制御する方法が挙げられる。上記制御を実現するために、車両制御装置１は、まず前方に設置したステレオカメラ２の情報を用いて車線を検出する。そして、後述する自車の車体速度、上記車線情報に基づいて車両に必要な目標ヨーモーメントを算出する。上記目標ヨーモーメントから目標操舵角、又は、目標ヨーモーメントを算出し、それぞれステアリング制御装置８、ブレーキ制御装置１５へ通信する。以上より、隣接車線の境界に沿うように車両を制御することができる。隣接車線との境界に沿うように車両を制御する方法は、上記に限定せず他の方法でもよい。他に、自車の車線変更意図を他車に明示する方法としては、図３（ｃ）の車車間通信による他車へ自車の車線変更の意図を送る方法もある。以上、Ｓ２０２の処理により、ドライバの車線変更の意図が明確に他車に伝えられるので、他車両が自車の車線変更意図を認識することができ、スムーズに車線変更ができる。また、自車の車線変更の意図を他車に明示する処理するタイミングを、後述する第一の車線変更可否判断（Ｓ２０７）や、第二の車線変更可否判断（Ｓ２１３）等の結果に応じて変えることも有効である。車線変更ができないと判断あるいは今後予測される場合は、車線変更できると判断された場合よりも早く車線変更の意図を明示することで、他車両に車線変更の意図を早く認識させることができ、他車両に対して自車の車線変更を譲るように促す効果があるので、よりスムーズに車線変更が可能となる。

次に、車両制御装置１は、外界を認識するセンサ２、３、４、５で車両の車線変更先の車線を走行する他車両（合流などで車線変更先の車線に侵入してくる車両も含む）を検知する（Ｓ２０３）。

次に、車両制御装置１は、他車両を検知しているか否かを判断する（Ｓ２０４）。他車両を検知している場合はＳ２０５に、他車両を検知していない場合は、Ｓ２１０に進む。

Ｓ２０５では、図５に示すように車両前方を検出するステレオカメラ２、車両の左右側方を検出するレーザレーダ３、４及び車両の後方を検出するミリ波レーダ５により、自車とその周囲車両の相対距離及び相対速度を算出する。まず車輪速センサ２２ＦＬ〜２２ＲＲから自車の速度を推定する。これは、例えば４つの車輪速センサの中で一番低い値を選択し、それを推定車体速度とする。但し、車体速度の推定方法は、上記に限定するわけではなく、車輪速センサの平均値を用いる等の他の方法を用いてもよい。他車の相対位置及び相対速度は、車両の重心位置に原点、Ｘ軸を車両の前方とする座標系で表す。時刻ｔ秒におけるＸ軸方向の周囲車両との重心間の相対距離Ｘ_i及び相対速度Ｖ_iはそれぞれ、

で表せる。

次に、上記相対位置及び相対速度に基づいて、車線変更した場合の衝突危険度を算出する（Ｓ２０６）。まず、上記で推定した車体速度を図６に示す車体速度と車線変更に要する時間のマップに入力し、車線変更に要する時間を算出する。図６のマップは、車体速度が高くなるにつれて、車線変更に要する時間は短くなるように設定されている。これにより、高速では車線変更に要する時間が短く、一方低速では同時間が短くなり、車体速度に応じて適切に車線変更に要する時間Ｔ₁を算出することができる。次に、算出した車線変更に要する時間Ｔ₁に基づき、車線変更した時の（車線変更に要する時間Ｔ₁秒後の）衝突危険度を表す車間距離Ｘ_i ^gap(t+Ｔ₁)及び衝突予測時間Ｔ_i ^ttc(t+Ｔ₁)を次式で算出する。
但し、Ｌ₀は自車の全長（前後方向）、Ｌ_iは周囲車両ｉの長さを表す。

次に、図７を用いて（２）、（３）式で求めた車間距離Ｘ_i ^gap(t+Ｔ₁)及び衝突予測時間Ｔ_i ^ttc(t+Ｔ₁)から車線変更可能か否かを判定する（Ｓ２０７）。この車線変更可否判断を、第一の車線変更可否判断と呼ぶ。図７は、縦軸に車間距離、横軸に衝突予測時間をとっている。判定基準は、全ての周囲車両の相対距離及び衝突予測時間に十分余裕がある場合、即ち、次式が成り立つ場合に車線変更可能とし、それ以外の場合は車線変更不可とする。

Ｘ₁ ^gap_aは、車線変更するスペース（以後、目標スペース）の前方車両に対して車線変更可能か否かの相対距離の閾値（以後、第１の所定値と呼ぶ）であり、Ｘ₂ ^gap_aは、目標スペースの後方車両に対して車線変更可能か否かの相対距離の閾値（以後、第３の所定値と呼ぶ）である。第１と第３の所定値は、ドライバがこの相対距離にいる時は相対速度に関わらず車線変更しないと考える距離（例えば第１の所定値は７ｍ、第３の所定値は１０ｍ）であることが望ましい。なお、これらは一定値ではなく車速又はドライバに応じて変えてもよい。一方、Ｔ₁ ^TTC_aは、目標スペースの前方車両に対して車線変更可能か否かの衝突予測時間の閾値以後、第２の所定値と呼ぶ）であり、Ｔ₂ ^TTC_aは、目標スペースの後方車両に対して車線変更可能か否かの衝突予測時間の閾値（以後、第４の所定値と呼ぶ）である。第２と第４の所定値は、ドライバがこの衝突予測時間の時は危険と感じる時間（例えば第２の所定値は５Ｓ、第４の所定値は６Ｓ）であることが望ましい。なお、これらも一定値ではなく車速又はドライバに応じて変えてもよい。この判断基準により、例えば、相対距離が長くても衝突予測時間が短い（相対速度が大きい）状態で車線変更しようとした場合、即ち、車線変更後すぐに後続車に追いつかれるような場合は車線変更不可判定となる。又、相対速度が負、即ち、車両が遠ざかっていくような場合でも、相対距離が短い場合は車線変更できないと判断することができる。上記判断で車線変更可能と判断した場合、Ｓ２０９の自動車線変更制御の処理に進む。一方、車線変更不可能と判断した場合はＳ２０８のドライバへの警告の処理に進む。ここで、車線変更可否判断は図７に限定されるものではなく、例えば図７の横軸を相対速度に置き換えたものでもよい。

次に、Ｓ２０８のドライバへの警告処理では、図８に示すように、前記危険度（衝突予測時間や車間距離）に応じて、警告装置８の警告灯の大きさや警告音のボリュームを変え、車線変更ができないことをドライバに知らせる。危険度に応じて表示や音量を変えることで、ドライバが周囲の状況をより的確に把握できる。

第一の車線変更可否判断で可能と判断された場合、図９に示す自動車線変更制御（Ｓ２０９）を行う。まず、車線の横位置に基づき、車線変更の目標軌道を生成する（Ｓ９０１）。次に、目標軌道に追従するように目標操舵トルクを生成し、ステアリング制御装置８へ出力する（Ｓ９０２）。続いて、車線の横位置に基づき車線変更が完了したかどうかを判定し、車線変更が完了したと判断した場合自動車線変更制御を終了し、車線変更が完了していない場合Ｓ９０１に戻る。以上が他車両を検知した場合の車線変更の処理である。

続いて、他車両を検知していない場合の車線変更の処理を説明する。Ｓ２０４において、他車両を検知していないと判断した場合、Ｓ２１０の処理に進む。Ｓ２１０では、図１０に示すようにセンサの中で連続的に検知できる対象（路面ペイント含む）の中で最も遠方の対象を検知可能限界距離と定める（Ｓ２１０）。図１０の例では、ガードレールの最も遠方で見えた位置を、検知可能限界距離と定めている。ただし、検知可能限界距離の設定方法は、上記の方法に限らず、最も遠方の対象を検知可能限界距離としてもよいし、反射率を考慮して見えにくい物体の中で最も遠方の対象を検知可能限界距離としてもよい。検知可能限界距離を見えにくい対象物に限定し、その中で最も遠方の対象物を用いることで、より安全性を向上できる。

Ｓ２１１では、図１１に示す最大相対速度算出処理を行う。まず、上述の方法で自車速度を算出する（Ｓ１１０１）。続いて、図示しないナビゲーションシステムから自車が走行する車線の制限速度を抽出し、車線の制限速度に安全マージンを加えて、最悪条件である他車両（仮想車両）の最高速度を推定する（Ｓ１１０２）。ただし、他車両の制限速度を推定する方法は、上記に限定せず、車載カメラで標識やペイントを検出して、車線の制限速度を認識し、車線の制限速度に安全マージンを加えて、他車両の制限速度を推定してもよい。次に、Ｓ１１０３で、自車速度と他車両の制限速度から、自車両と他車両の想定しうる最大相対速度を算出する。

続いて、Ｓ２１２で、図１２のマップを用いて、前記最大相対速度に基づき、必要検知距離を求める。ここで、必要検知距離とは、最大相対速度を持った後続車両が検知可能限界距離の遠方からきた場合に、衝突や急減速のない車線変更をするために必要なセンサの検知距離である。上述の処理により、最大相対速度が大きくなるにつれて必要検知距離が大きく設定できる。

続いて、Ｓ２１３で、前記検知可能限界距離と前記必要検知距離に基づき、車線変更の可否判断を行う。この車線変更可否判断を、第二の車線変更可否判断と呼ぶ。前記検知可能限界距離が前記必要検知距離よりも大きい場合、すなわち、実際のセンサの検知距離が車線変更をするのに必要なセンサの検知距離よりも大きい場合、車線変更が可能であると判断する。一方、前記検知可能限界距離が前記必要検知距離よりも小さい場合は、車線変更ができないと判断する。第２の車線変更可否判断で、車線変更ができないと判断した場合前記Ｓ２０８の処理を行い、車線変更できると判断した場合前記Ｓ２０９の処理を行う。

本願の特徴部分は、特に図２のＳ２０４及びＳ２１０〜Ｓ２１３の処理である。すなわち、車線変更する車線の他車両が検知できないときに、自車両の検知可能限界距離と衝突や急減速のない車線変更に必要な必要検知距離を算出し、該検知可能限界距離が該必要検知距離よりも小さいときに、車線変更ができないと判断して、車線変更できないことをドライバに通知する点にある。こうすることで、車線変更先の車線を走行する他車両が、認識可能領域の外から急接近してきた場合にも安全を確保することができる。

図１３に、車両制御システムを適用した場合の車両の動作を示す。自車速度が速い場合、図１３に示すように、前記必要検知距離が小さくなり、前記検知可能限界距離が該必要検知距離より大きくなる。よって、第二の車線変更可否判断で、車線変更可能と判断され、自動車線変更制御が行われる。一方で、自車速度が遅い場合は、前記必要検知距離が大きくなるため、第二の車線変更可否判断で、車線変更できないと判断され、必要検知距離と検知可能限界距離の差を危険度をとして、ドライバへの警告を行い、車線変更できないことをドライバに通知する。警告だけでなく、自動運転からドライバへの手動運転へ切り替えてもよい。

図１４に、外乱例えば、霧が発生したときの検知可能限界距離の設定方法を示す。外乱が少ない図１０に比べ、検知可能限界距離が短くなっている。

図１５に、霧が発生したときに車両制御システムを適用した場合の車両の動作を示す。図１３と比べ、必要検知距離は変わらないが、検知可能限界距離が短くなっている。その結果、第二の車線変更可否判断で、車線変更できないと判断され、ドライバへの警告を行う。霧を例に説明しているが、雨、夜間などの環境の変化や、カーブや勾配の切り替わり地点、トンネルの出入り口など走行条件の変化による外乱であっても、本車両制御システムを適用可能である。

以上に説明した本実施例の車両制御システムの特に車両制御装置について以下、説明する。まず車両制御システムは車両の外界の情報を検知する外界認識部（ステレオカメラ２、レーザレーダ３、４、ミリ波レーダ５）を備える。そして車両制御装置１の制御部は外界認識部により検知可能範囲内に他車両を認識しない場合に、検知可能範囲外の仮想車両と自車両との相対速度を算出する相対速度算出部を機能として有する。また車両制御システムは、相対速度算出部により算出した相対速度に基づいて車線変更が可能か否かを判断し、該判断結果をドライバに通知する通知部を備える。

なお、車両制御装置１の制御部は外界認識部により他車両を認識した場合に該他車両と自車両との相対速度を算出する相対速度算出部と、この相対速度算出部により算出した相対速度に基づいて車線変更が可能か否かを判断し、該判断結果を自車両のドライバに通知する通知部を備える。

また、車両制御装置１の制御部は、外界認識部で検知可能な範囲を算出する検知範囲算出部と、検知範囲算出部により算出された検知可能な範囲内に他車両がいるか否かにより他車両の認識を行う他車両認識部と、を備える。

また、車両制御装置１の制御部は、外界認識部により検知可能範囲内に他車両を認識しない場合に、検知可能範囲外の仮想車両を仮想車両と自車両との相対速度を算出する。そして、算出した相対速度に基づいて車線変更が可能か否かを判断し、該判断結果を自車両のドライバに通知することが望ましい。

また、車両制御装置１の制御部は、相対速度算出部で算出した相対速度に基づいて自車両が車線変更するために必要な外界認識部の必要検知距離を算出する必要検知距離算出部と、を有する。そして通知部は、算出した必要検知距離が外界認識部の検知可能範囲の限界より小さいと判断した場合、車線変更はできない、あるいは危険であることを自車両のドライバに通知するものである。

このとき、車両制御装置１の制御部が自動的に自車両の車線変更を行うように制御する車線変更制御部を有するようにしてもよい。あるいは、車両制御装置１の制御部が自動的に自車両を加速させるように制御する車両速度制御部を有するようにしてもよい。また相対速度算出部は上記したように、車線の制限速度に基づいて仮想車両と自車両との相対速度を算出すると良い。

また、車両制御装置１の制御部は、外界認識部により認識できる認識対象のうち、最も遠方にある認識対象の近傍を外界認識部の検知可能範囲の限界と設定し、外界認識部の検知可能範囲の限界に基づいて車線変更が可能か否か判断するものである。具体的には、必要検知距離が外界認識部の検知可能範囲の限界より大きいと判断した場合、自車両の車線変更が可能であると判断するものである。

以上より、本発明によれば、検知可能限界距離と必要検知距離に基づき車線変更が可能か否かを判断し、検知可能限界距離が必要検知距離より小さいと判断した場合、すなわち安全が確認できない場合、無理に車線変更することなく、車線変更できないことをドライバへ通知する。その結果、車線変更先の車線を走行する他車両が検知可能限界距離の外から急接近してきた場合においても、自車が車線変更をして後続車両と接触するあるいは後続車両に急減速させることがなくなり、車両制御システムの安全性を向上することができる。さらに、本発明は、霧などの様々な外乱によって検知可能限界距離が短くなった場合に対しても、同様の効果が得られる。

本実施例は、車線変更する車線の速度分布に基づき最大相対速度を設定する車両制御システムである。第１の実施形態と同一の機能を有する部分については、説明を省略する。

第２の実施形態の最大相対速度を算出するフローチャートを図１６に示す。まず、自車速度を算出する（Ｓ１６０１）。車両が走行する位置の速度履歴を記憶した地図データに基づき、他車両（仮想車両）の最高速度を推定する（Ｓ１６０２）。なお、車線の速度履歴を記憶した地図データは、以下のように実際に走行されたデータに基づいて逐次更新されることが望ましい。

図示しないテレマセンターと各車両が図示しない情報端末で繋がれている。テレマティクスセンターが各車両の走行速度を地図データとして蓄積、管理される。すなわち、地図データは各車両が実際に走行した速度分布が蓄積される。各車両は、定期的に前記地図データを取得する。ただし、上記に地図データの管理方法は上記に限定する必要はなく、他の方法でもよい。次に、Ｓ１６０３で、自車速度と他車両の制限速度から、自車両と他車両の想定しうる最大相対速度を算出する。

すなわち本実施例において車両制御装置１の制御部の相対速度算出部は、車線の走行速度の履歴に基づいて仮想車両と自車両との相対速度を算出するものである。

以上のように、車線変更する車線の速度分布に基づき、他車両の最高速度を推定することで、車線の制限速度に基づき車線の最高速度を推定するよりも、推定精度が高くなる。その結果、第二の車線変更可否判断の精度が向上し、安全性が向上する。

本実施例は、第二の車線変更可否判断で車線変更できないと判断した場合に加速制御し、車線変更可能なシーンを拡大することができる車両制御システムである。第１の実施形態と同一の機能を有する部分については、説明を省略する。

第３の実施形態では、第二の車線変更で車線変更できないと判断した場合、図１７に示すドライバへの警告処理（Ｓ２０８）を行う。Ｓ１７０１は、第一の実施形態と同じように図８に示す方法で、ドライバへの警告を行う。Ｓ１７０２は、相対速度を減らすように目標加速度を演算する。例えば、仮想車両との相対速度が大きく車線変更できない場合は、上記処理により車線変更できる速度まで、自車速度を上げることが可能となる。

以上のように、第二の車線変更可否判断で車線変更できないと判断した場合に加速制御することで、相対速度が小さくなり、必要検知距離が小さくすることができる。その結果、第二の車線変更可否判断が車線変更可へ切り替わる。すなわち、本実施例の車両製システムにより自動車線変更の機会を増加させることができる。

本実施例は、片側１車線道路で自車線の前方にいる障害物を、対向車線に一時的にはみ出して避けて走行する（一時的な車線変更をする）車両制御システムである。第１の実施形態と同一の機能を有する部分については、説明を省略する。

図１８に第４の実施形態における検知可能限界距離の設定方法を示す。他車両を検知していないと判断した場合、図１８に示すようにセンサの中で連続的に検知できる対象（路面ペイント含む）の中で最も遠方の対象を検知可能限界距離と定める。図１８では、ガードレールの最も遠方で見えた位置を、検知可能限界距離と定めている。

図１９に第４の実施形態における車両制御システムの動作結果を示す。前記検知可能限界距離と、自車と仮想的な対向車両の最大相対速度から求めた必要検知距離に基づいて対向車線への一時的な車線変更の可否判断をする。図１９の場合、検知可能限界距離よりも必要検知距離が大きいため、対向車線に対する一時的な車線変更ができないと判断され、車線変更できないことをドライバへ通知する。この場合、自車を減速させて、最大相対速度を小さくして、車線変更を可能にする処理を入れると、自動車線変更をする機会が多くなる。

以上のように、本発明によれば、検知可能限界距離と必要検知距離に基づき車線変更が可能か否かを判断し、検知可能限界距離が必要検知距離より小さいと判断した場合、すなわち安全が確認できない場合、車線変更せずにドライバへ警告する。その結果、対向車線に対する車線変更に対しても、車両の車線変更先の車線を走行する他車両が検知可能限界距離の外から急接近してきた場合、無理に車線変更することなく、車線変更できないことをドライバに通知することができる。その結果、車線変更先の車線を走行する他車両が検知可能限界距離の外から急接近してきた場合においても、自車が車線変更をして後続車両と接触するあるいは後続車両に急減速させることがなくなり、車両制御システムの安全性を向上することができる。

本実施例は、側道から優先道路に自動左折する車両制御システムである。第１の実施形態と同一の機能を有する部分については、説明を省略する。

図２０に第５の実施形態における検知可能限界距離の設定方法を示す。他車両を検知していないと判断した場合、図２０に示すようにセンサの中で連続的に検知できる対象（路面ペイント含む）の中で最も遠方の対象を検知可能限界距離と定める。図２０では、レーンマーカの中で最も遠方で見えた位置を、検知可能限界距離と定めている。

図２１に第５の実施形態における車両制御システムの動作結果を示す。図２１に示すように、前記検知可能限界距離と、自車が左折しようとしている車線を走行する他車両（仮想車両）との最大相対速度から求めた必要検知距離に基づいて左折の可否判断をする。図２１の場合、検知可能限界距離が必要検知距離よりも大きいため、左折できると判断し、左折のための目標操舵トルクを生成し、自動左折制御をする。

なお、第５の実施例では、側道から優先道路に自動左折する車両制御システムを示したが、その他交差点の右折や直進、信号がある交差点に対しても有効である。すなわち、本実施例の車両制御装置１の制御部は、相対速度算出部により算出した相対速度に基づいて、右折、又は左折が可能か否かを判断し、該判断結果をドライバに通知する、あるいは、可能と判断した場合に右折、又は左折の自動運転を行うように自車両を制御するものである。

以上のように、本発明によれば、検知可能限界距離と必要検知距離に基づき車線変更が可能か否かを判断し、検知可能限界距離が必要検知距離より小さいと判断した場合、すなわち安全が確認できない場合、無理に車線変更することなく、車線変更できないことをドライバへ通知する。その結果、車線変更先の車線を走行する後続車両が検知可能限界距離の外から急接近してきた場合においても、自車が車線変更をして後続車両と接触するあるいは後続車両に急減速させることがなくなり、車両制御システムの安全性を向上することができる。

以上、実施例について説明したが、具体的な構成は各実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。

０…車両制御システム、１…車両制御装置、２…ステレオカメラ、３、４…レーザレーダ、５…ミリ波レーダ、６…ハンドル、７…操舵トルク検出装置、８…ステアリング制御装置、９…モータ、１０…ステアリング制御機構、１１…自動車線変更入力装置、１２…ブレーキペダル、１３…ブレーキ制御機構、１４…コンバインセンサ、１５…ブレーキ制御装置、１６ＦＬ〜１６ＲＲ…ホイルシリンダ、１７…アクセルペダル、１８…ストロークセンサ、１９…スロットル制御装置、２０…スロットル制御機構、２１…ハンドル角検出装置、２２ＦＬ〜２２ＲＲ…車輪速センサ、２３…警報装置

Claims (17)

1. 車両制御システムであって、
   自車両が走行する車線のレーンマーカ及び／または前記自車両の周囲の他車両を検知する外界認識手段と、
   前記外界認識手段の検知可能限界距離を求める限界距離算出手段と、
   前記検知可能限界距離内に他車両が存在しない場合、該距離外に存在する仮想車両との相対速度を算出する相対速度算出手段と、
   前記相対速度から前記自車両が車線変更するために必要な前記外界認識手段の必要検知距離を求める必要検知距離算出手段と、を有し、
   前記検知可能限界距離が前記必要検知距離より小さいと判断した場合、車線変更できないことをドライバに通知することを特徴とする車両制御システム。
2. 前記検知可能限界距離が前記必要検知距離より大きいと判断した場合、自動的に前記自車両の車線変更をすることを特徴とする、請求項１記載の車両制御システム。
3. 前記検知可能限界距離が前記必要検知距離より小さいと判断した場合、前記自車両を加速することを特徴とする、請求項１または２記載の車両制御システム車両制御システム。
4. 前記相対速度算出手段は、前記車線の制限速度に基づき前記仮想車両との相対速度を算出することを特徴とする、請求項１から３の何れかに記載の車両制御システム。
5. 前記相対速度算出手段は、前記車線の走行速度の履歴データに基づき、前記仮想車両との相対速度を算出することを特徴とする、請求項１から３の何れかに記載の車両制御システム。
6. 前記限界距離算出手段は、前記自車両から連続的に検出できる複数のオブジェクトを検出し、該オブジェクトに基づき、最も遠方のオブジェクトの近傍に前記検知可能限界距離
   を設定することを特徴とする、請求項１から３の何れかに記載の車両制御システム。
7. 前記限界距離算出手段は、前記オブジェクトの中で輝度が所定値以下のオブジェクトを抽出し、輝度が所定値以下のオブジェクトの中から前記検知可能限界距離を設定することを特徴とする、請求項６に記載の車両制御システム。
8. 前記検知可能限界距離が前記必要検知距離より小さいと判断した場合、ウインカーを出すタイミングを早くすることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の車両制御システム。
9. 車両制御システムにおいて、
   自車両の外界の情報を検知する外界認識部と、
   前記外界認識部により検知可能範囲内に他車両を認識しない場合に、検知可能範囲外の仮想車両と自車両との相対速度を算出する相対速度算出部と、
   前記相対速度算出部により算出した相対速度に基づいて、右折、左折、又は車線変更が可能か否かを判断し、該判断結果をドライバに通知する通知部を備え、
   前記相対速度算出部で算出した前記相対速度に基づいて自車両が車線変更するために必要な前記外界認識部の必要検知距離を算出する必要検知距離算出部と、を有し、
   前記通知部は、前記必要検知距離が前記外界認識部の検知可能範囲の限界より小さいと判断した場合、車線変更はできない、あるいは危険であることを自車両のドライバに通知する、ことを特徴とする車両制御システム。
10. 車両制御システムにおいて、
    自車両の外界の情報を検知する外界認識部と、
    前記外界認識部により検知可能範囲内に他車両を認識しない場合に、検知可能範囲外の仮想車両と自車両との相対速度を算出する相対速度算出部と、
    前記相対速度算出部により算出した相対速度に基づいて、右折、左折、又は車線変更が可能か否かを判断し、該判断結果をドライバに通知する通知部を備え、
    前記相対速度算出部で算出した前記相対速度に基づいて自車両が車線変更するために必要な前記外界認識部の必要検知距離を算出する必要検知距離算出部と、
    前記必要検知距離が前記外界認識部の検知可能範囲の限界より大きいと判断した場合、自動的に自車両の車線変更を行うように制御する車線変更制御部と、を備えたことを特徴とする車両制御システム。
11. 車両制御システムにおいて、
    自車両の外界の情報を検知する外界認識部と、
    前記外界認識部により検知可能範囲内に他車両を認識しない場合に、検知可能範囲外の仮想車両と自車両との相対速度を算出する相対速度算出部と、
    前記相対速度算出部により算出した相対速度に基づいて、右折、左折、又は車線変更が可能か否かを判断し、該判断結果をドライバに通知する通知部を備え、
    前記相対速度算出部で算出した前記相対速度に基づいて自車両が車線変更するために必要な前記外界認識部の必要検知距離を算出する必要検知距離算出部と、
    前記必要検知距離が前記外界認識部の検知可能範囲の限界より大きいと判断した場合、自車両を加速させるように制御する車両速度制御部と、を備えたことを特徴とする車両制御システム。
12. 車両制御システムにおいて、
    自車両の外界の情報を検知する外界認識部と、
    前記外界認識部により検知可能範囲内に他車両を認識しない場合に、検知可能範囲外の仮想車両と自車両との相対速度を算出する相対速度算出部と、
    前記相対速度算出部により算出した相対速度に基づいて、右折、左折、又は車線変更が可能か否かを判断し、該判断結果をドライバに通知する通知部を備え、
    前記相対速度算出部で算出した前記相対速度に基づいて自車両が車線変更するために必要な前記外界認識部の必要検知距離を算出する必要検知距離算出部を備え、
    前記外界認識部により認識できる認識対象のうち、最も遠方にある認識対象の近傍を前記外界認識部の検知可能範囲の限界と設定し、
    前記必要検知距離が前記外界認識部の検知可能範囲の限界より大きいと判断した場合、自車両の車線変更が可能であると判断することを特徴とする車両制御システム。
13. 請求項９乃至１２記載の何れかに記載の車両制御システムにおいて、
    前記外界認識部で検知可能な範囲を算出する検知範囲算出部と、
    前記検知範囲算出部により算出された検知可能な範囲内に他車両がいるか否かにより他車両の認識を行う他車両認識部と、を備えたことを特徴とする車両制御システム。
14. 請求項９乃至１２に記載の車両制御システムにおいて、
    前記相対速度算出部により算出した相対速度に基づいて車線変更が可能と判断した場合に、自車両を加速させるように制御する車両速度制御部を備えたことを特徴とする車両制御システム。
15. 請求項９乃至１２に記載の車両制御システムにおいて、
    前記相対速度算出部は、車線の制限速度に基づいて前記仮想車両と自車両との相対速度を算出することを特徴とする車両制御システム。
16. 請求項９乃至１２に記載の車両制御システムにおいて、
    前記相対速度算出部は、車線の走行速度の履歴に基づいて前記仮想車両と自車両との相対速度を算出することを特徴とする車両制御システム。
17. 請求項９乃至１２に記載の車両制御システムにおいて、
    前記外界認識部により認識できる認識対象のうち、最も遠方にある認識対象の近傍を前記外界認識部の検知可能範囲の限界と設定し、
    前記外界認識部の検知可能範囲の限界に基づいて車線変更が可能か否か判断することを特徴とする車両制御システム。