JP6868102B2 - 車両制御装置 - Google Patents
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Description
<全体構成>
図1は、本発明の一実施形態における車両制御装置10の構成を示すブロック図である。車両制御装置10は、車両(図5の自車両110)に組み込まれており、かつ、自動又は手動により車両の走行制御を行う。この「自動運転」は、車両の走行制御をすべて自動で行う「完全自動運転」のみならず、走行制御を部分的に自動で行う「部分自動運転」(或いは、運転支援)を含む概念である。
外界センサ14は、車両の外界状態を示す情報(以下、外界情報)を取得する複数のカメラ33と複数のレーダ34を備え、取得した外界情報を制御システム12に出力する。外界センサ14は、さらに、複数のLIDAR(Light Detection and Ranging;光検出と測距/Laser Imaging Detection and Ranging;レーザ画像検出と測距)を備えてもよい。
駆動力装置28は、駆動力制御用ECU(電子制御装置;Electronic Control Unit)と、エンジン・駆動モータを含む駆動源から構成される。駆動力装置28は、走行制御部60から入力される車両制御値Cvhに従って車両が走行するための走行駆動力(トルク)を生成し、トランスミッションを介し、或いは直接的に車輪に伝達する。
制御システム12の機能実現部は、1つ又は複数のCPU(Central Processing Unit)が、非一過性の記憶媒体(例えば、記憶装置40)に記憶されているプログラムを実行することにより機能が実現されるソフトウェア機能部である。これに代わって、機能実現部は、FPGA(Field-Programmable Gate Array)等の集積回路からなるハードウェア機能部であってもよい。
図2は、図1の車両制御装置10における主要な特徴部を示す機能ブロック図である。車両制御装置10は、局所環境マップ生成部54(図1)の他、外界状態検出部80と、情報取得部82と、目標速度生成部84と、制限付与部86と、加減速制御部88と、を備える。
図3は、図2に示す目標速度生成部84の詳細ブロック図である。目標速度生成部84は、パターン生成部91と、軌道候補生成部92と、軌道評価部93と、出力軌道生成部94と、を備える。
図4は、図2に示す制限付与部86の詳細ブロック図である。制限付与部86は、追従変数生成部96と、ミニマムセレクタ98と、を備える。
本実施形態における車両制御装置10は、以上のように構成される。続いて、車両制御装置10の動作について、図5−図7を参照しながら説明する。
先ず、外界状態検出部80は、自車両110の周辺にある静止物としてレーンマーク117、118を、自車両110の周辺にある移動物として他車両120をそれぞれ検出する。そして、車両制御装置10は、外界センサ14による検出結果に基づいて(又は、車車間通信を介して他車両120から)他車両情報を取得する。
次いで、第1加速度決定部102は、第1車両挙動モデルに基づいて自車両110の走行挙動(ここでは、第1加速度)を決定する。この第1車両挙動モデルは、予見時間Tpの経過時に車間距離D=Dtarを満たすように自車両110の走行挙動を決定するモデル(以下、予見車間モデルという)に相当する。
Sp(t)=f(t,s1,v1,a1) ‥‥(1)
Se(t)=s0+ofs+v0・t+β1・t・t/2 ‥‥(2)
Se(Tp)=Sp(Tp)−Dtar ‥‥(3)
β1=2・{Sp(Tp)−v0・Tp−Δ}/(Tp・Tp) ‥‥(4)
次いで、第2加速度決定部104は、第2車両挙動モデルに基づいて自車両110の走行挙動(ここでは、第2加速度)を決定する。この第2車両挙動モデルは、自車両110を質量部分(マス)とするバネ・マス・ダンパモデルに相当する。
M・β2=−k・ds−c・dv ‥‥(5)
β2=−k・(Δ−s1)/M−c・(v1−v0)/M ‥‥(6)
c=2√(M・k) ‥‥(7)
次いで、加速度演算部106は、ステップS2、S3でそれぞれ決定された加速度β1、β2を入力とする任意の演算処理を行うことで、目標加速度βを生成する。例えば、加速度演算部106は、より小さい値を選択する最小値演算処理を行うことで、加速度β1、β2のうちいずれか小さい方Min(β1,β2)を目標加速度βとして出力する。なお、加速度演算部106の出力値は、最小値に限られず、最大値、平均値、重み付け平均値を含む任意の合成値であってもよい。
最後に、走行制御部60は、制限付与部86により速度が制限された状態下に自車両110の走行制御を継続する。このようにして、自車両110は、逐次的に設定される予測時点にて目標車間距離Dtarに等しい車間距離Dを確保しながら、先行する他車両120に対して追従走行する。
続いて、本実施形態における追従制御(追従変数生成部96の動作)による結果について、図8A−図12Cを参照しながら説明する。
図8A−図8Dは、バネ・マス・ダンパモデルに基づく追従制御を行った結果を示す図である。ここでは、自車両110及び他車両120が一定の速度及び一定の車間距離Dを保ちながらレーン115を走行している途中、他車両120が急に減速を開始した場合を想定する。
図9A−図9Dは、車間予見モデル及びバネ・マス・ダンパモデルに基づく追従制御(最小値演算)を行った結果を示す図である。走行シーンは、図8A−図8Bの場合と同様とする。
図10A−図10Dは、車間予見モデルに基づく追従制御を行った結果を示す図である。ここでは、レーン115上に他車両120が停止している状態で、目標車間距離Dtarよりも大きく離れた遠方から自車両110が他車両120に近づいていく場合を想定する。
図11A−図11Dは、車間予見モデル及びバネ・マス・ダンパモデルに基づく追従制御(最小値演算)を行った結果を示す図である。走行シーンは、図10A−図10Bの場合と同様とする。
図12A−図12Cは、車間予見モデル及びバネ・マス・ダンパモデルに基づく追従制御(最小値演算)を行った結果を示す図である。ここでは、自車両110及び他車両120が一定の速度及び一定の車間距離Dを保ちながらレーン115を走行している途中、他車両120の走行挙動が変化した場合を想定する。
以上のように、車両制御装置10は、自車両110の走行制御を少なくとも部分的に自動で行う装置であって、[1]自車両110の外界状態を検出する外界状態検出部80と、[2]自車両110の前方に検出された他車両120に対する追従制御を実行可能な走行制御部60と、[3]追従制御に関わる追従変数を生成する追従変数生成部96と、を備える。
なお、この発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。或いは、技術的に矛盾が生じない範囲で各々の構成を任意に組み合わせてもよい。
Claims (5)
- 自車両(110)の走行制御を少なくとも部分的に自動で行う車両制御装置(10)であって、
前記自車両(110)の外界状態を検出する外界状態検出部(80)と、
前記外界状態検出部(80)により前記自車両(110)の前方に検出された他車両(120)に対する追従制御を実行可能な走行制御部(60)と、
前記追従制御に関わる追従変数を生成する追従変数生成部(96)と、を備え、
前記追従変数生成部(96)は、
現時点より先の予測時点における前記他車両(120)の予測位置(132)を算出し、
前記予測位置(132)から目標車間距離(Dtar)だけ手前にある目標位置(136)を設定し、
前記予測時点において前記自車両(110)を前記目標位置(136)に到達させる第1追従変数を決定し、
前記第1追従変数とは異なる車両挙動モデルとしてのバネ・マス・ダンパモデルに基づいて第2追従変数を決定し、
少なくとも前記第1追従変数及び前記第2追従変数を入力とする演算処理を行うことで前記追従変数を生成し、
更に、前記自車両(110)の走行シーンが、前記他車両が発進したシーン、前記他車両が加速したシーン、又は前記他車両がレーン変更したシーンである場合は、前記第1追従変数のみを入力とする前記演算処理を行うことで前記追従変数を生成する
ことを特徴とする車両制御装置(10)。 - 請求項1に記載の車両制御装置(10)において、
複数の制限速度候補を有するミニマムセレクタ(98)を更に備え、
前記ミニマムセレクタ(98)は、前記第1追従変数に含まれる速度と、前記複数の制限速度候補とのうち、最小となる速度を、前記追従変数として生成する
ことを特徴とする車両制御装置(10)。 - 請求項2に記載の車両制御装置(10)において、
前記複数の制限速度候補は、法規制に基づく速度の上限値、安定した走行挙動を保つための速度の上限値、又は所定の停止位置にて停車可能な速度の上限値である
ことを特徴とする車両制御装置(10)。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の車両制御装置(10)において、
前記追従変数生成部(96)は、最小値演算処理を行うことで前記追従変数を生成する
ことを特徴とする車両制御装置(10)。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載の車両制御装置(10)において、
前記追従変数生成部(96)は、前記追従変数として、前記自車両(110)の速度、加速度及びジャークのうち少なくとも1つを生成する
ことを特徴とする車両制御装置(10)。
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