JP6866867B2 - 車両制御システム - Google Patents

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。

特開２０１３−１４７１９４号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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に示したメインＥＣＵの機能構成例を示すブロック図である。 図１に示したサブＥＣＵの機能構成例を示すブロック図である。 支援制御Ａの概要を説明する図である。 支援制御Ｂの概要を説明する図である。 本発明の実施の形態１においてサブＥＣＵ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。 本発明の実施の形態２に係るサブＥＣＵの機能構成例を示すブロック図である。 支援制御Ｄの概要を説明する図である。 本発明の実施の形態２においてサブＥＣＵ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。 本発明の実施の形態３に係るサブＥＣＵの機能構成例を示すブロック図である。 目標軌跡記憶部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。 支援制御Ｅの概要を説明する図である。 本発明の実施の形態３においてサブＥＣＵ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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

Claims (5)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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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