JP2017171027A

JP2017171027A - 車両の走行制御装置

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Publication number: JP2017171027A
Application number: JP2016057294A
Authority: JP
Inventors: 雅俊保科; Masatoshi Hoshina; 小山　哉; Hajime Koyama; 哉小山
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2016-03-22
Filing date: 2016-03-22
Publication date: 2017-09-28
Anticipated expiration: 2036-03-22
Also published as: JP6691404B2

Abstract

【課題】ドライバのフィーリングに合致した適切な車速でカーブを走行することができる車両の走行制御装置を提供する。【解決手段】走行制御部１０は、自車両がカーブを通過する際の旋回半径ρに基づいて目標車速Ｖｃｒｖを設定すると共に、自車両に予め設定された視野基準点Ｐと自車両が走行する道路の旋回方向内側の路端との関係に基づいてカーブを通過する際の見通し情報を算出し、見通し情報に基づいて車速補正値を算出αし、算出した車速補正値αに基づいて目標車速Ｖｃｒｖを補正する。【選択図】図２

Description

本発明は、走行環境を認識し、自車両の走行情報を検出して自動運転を行う車両の走行制御装置に関する。

近年、車両の走行制御装置においては、ドライバの運転をより快適且つ安全に行えるようにするため、運転支援制御や自動運転制御を利用した様々な技術が開発され実用化されている。このような自動運転制御時等における自車両の目標車速は、基本的には、先行車の車速やドライバによって入力されたセット車速等に基づいて設定され、この目標車速に基づく加減速制御により、自車両の車速が所定に制御される。

一方、自車両の前方にカーブが存在する場合の目標車速は、カーブの旋回半径等に応じて可変に設定される。例えば、特許文献１には、自車走行路のノード情報に基づいて各ノード点での旋回半径を算出し、各ノード点の旋回半径と所定の横加速度とに基づいて、各ノード点における自動運転制御の目標車速を算出する技術が開示されている。

特開２０１０−３０５４４号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術のように、単に、自車両の旋回半径に基づいて設定された目標車速は、必ずしもドライバのフィーリングに合致するとは限らない。例えば、同一の旋回半径及び車速にてカーブを通過する場合であっても、一般道と高速道路等とでは、ドライバの体感速度が相違する場合がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ドライバのフィーリングに合致した適切な車速でカーブを走行することができる車両の走行制御装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様による車両の走行制御装置は、自車両が走行する走行環境情報を取得する走行環境情報取得手段と、自車両の走行情報を検出する走行情報検出手段と、前記走行環境情報と前記走行情報に基づいて自動運転制御を実行する車両の走行制御装置において、前記走行環境情報に基づいて自車両が走行する道路上の自車走行レーン及び前方のカーブを認識し、自車両が前記カーブを通過する際の旋回半径に基づいて目標車速を設定する目標車速設定手段と、自車両に予め設定された視野基準点と自車両が走行する道路の旋回方向内側の路端との関係に基づいて前記カーブを通過する際の見通し情報を算出する見通し情報算出手段と、前記見通し情報に基づいて車速補正値を算出し、当該車速補正値に基づいて前記目標車速を補正する目標車速補正手段と、を備えたものである。

本発明の車両の走行制御装置によれば、ドライバのフィーリングに合致した適切な車速でカーブを走行することができる。

車両の走行制御装置の全体構成図自動運転制御における車速制御ルーチンを示すフローチャートカーブにおける見通し情報を例示する説明図カーブにおける見通し情報を例示する説明図自車両の旋回半径と目標車速との関係を例示する特性図見通し情報と車速補正値との関係を例示する特性図第１の変形例に係り、見通し情報と車速補正値との関係を例示する特性図第２の変形例に係り、見通し情報と車速補正値との関係を例示する特性図

以下、図面を参照して本発明の形態を説明する。図面は本発明の一実施形態に係り、図１は車両の走行制御装置の全体構成図、図２は自動運転制御における車速制御ルーチンを示すフローチャート、図３，４はカーブにおける見通し情報を例示する説明図、図５は自車両の旋回半径と目標車速との関係を例示する特性図、図６は見通し情報と車速補正値との関係を例示する特性図である。

図１において、符号１は車両の走行制御装置を示し、この走行制御装置１は、走行制御部１０に、周辺環境認識装置１１、ドライバ状態検出装置１２、走行パラメータ検出装置１３、自車位置情報検出装置１４、車車間通信装置１５、道路交通情報通信装置１６、スイッチ群１７等の各入力装置と、エンジン制御装置２１、ブレーキ制御装置２２、ステアリング制御装置２３、表示装置２４、スピーカ・ブザー２５等の各出力装置が接続されて要部が構成されている。

周辺環境認識装置１１は、車両の外部環境を撮影して画像情報を取得するために車室内に設けられた固体撮像素子等を備えたカメラ装置（ステレオカメラ、単眼カメラ、カラーカメラ等）と、車両の周辺に存在する立体物からの反射波を受信するレーダ装置（レーザレーダ、ミリ波レーダ等）、ソナー等（以上、図示せず）で構成されている。

周辺環境認識装置１１は、カメラ装置で撮像した画像情報を基に、例えば、距離情報に対して周知のグルーピング処理を行い、グルーピング処理した距離情報を予め設定しておいた三次元的な道路形状データや立体物データ等と比較することにより、車線区画線データ、道路に沿って存在するガードレール、縁石等の側壁データ、車両（先行車、対向車、併走車、駐車車両）等の立体物データ等を自車両からの相対的な位置（距離、角度）を、速度と共に抽出する。

また、周辺環境認識装置１１は、レーダ装置で取得した反射波情報を基に、反射した立体物の存在する位置（距離、角度）を、速度とともに検出する。このように、周辺環境認識装置１１は走行環境情報取得手段として設けられている。

ドライバ状態検出装置１２は、例えば、ステアリングホイールに設けられ、ドライバの生体信号を検出するステアリングホイール用生体検出センサであり、本実施の形態においては、このステアリングホイール用生体検出センサにより、ドライバのステアリングホイールの保持状態を検出するようになっている。

走行パラメータ検出装置１３は、自車両の走行情報、具体的には、車速、前後加速度、横加速度、操舵角、操舵トルク、ヨーレート、アクセル開度、スロットル開度、及び走行する路面の路面勾配、路面摩擦係数推定値等を検出する。このように、走行パラメータ検出装置１３は、走行情報検出手段として設けられている。

自車位置情報検出装置１４は、例えば、公知のナビゲーションシステムであり、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System：全地球測位システム）衛星から発信された電波を受信し、その電波情報に基づいて現在位置を検出してフラッシュメモリや、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ブルーレイ（Blu-ray：登録商標）ディスク、ＨＤＤ（Hard disc drive）等に予め記憶しておいた地図データ上に自車位置を特定する。

この予め記憶される地図データとしては、道路データおよび施設データを有している。道路データは、リンクの位置情報、種別情報、ノードの位置情報、種別情報、ノードにおけるカーブ曲率（或いは、カーブ半径）、および、ノードとリンクとの接続関係の情報、すなわち、道路の分岐、合流地点情報と分岐路における最大車速情報等を含んでいる。施設データは、施設毎のレコードを複数有しており、各レコードは、対称とする施設の名称情報、所在位置情報、施設種別（デパート、商店、レストラン、駐車場、公園、車両の故障時の修理拠点の別）情報を示すデータを有している。そして、地図位置上の自車位置を表示して、操作者により目的地が入力されると、出発地から目的地までの経路が所定に演算され、ディスプレイ、モニタ等の表示装置２４に表示され、また、スピーカ・ブザー２５により音声案内して誘導自在になっている、このように、自車位置情報検出装置１４は、走行環境情報取得手段として設けられている。

車車間通信装置１５は、例えば、無線ＬＡＮなど１００(m)程度の通信エリアを有する境域無線通信装置で構成され、サーバなどを介さずに他の車両と直接通信を行い、情報の送受信を行うことが可能となっている。そして、他の車両との相互通信により、車両情報、走行情報、交通環境情報等を交換する。車両情報としては車種（本形態では、乗用車、トラック、二輪車等の種別）を示す固有情報がある。また、走行情報としては車速、位置情報、ブレーキランプの点灯情報、右左折時に発信される方向指示器の点滅情報、緊急停止時に点滅されるハザードランプの点滅情報がある。更に、交通環境情報としては、道路の渋滞情報、工事情報等の状況によって変化する情報が含まれている。このように、車車間通信装置１５は、走行環境情報取得手段及び走行情報検出手段として設けられている。

道路交通情報通信装置１６は、所謂、道路交通情報通信システム（VICS：Vehicle Information and Communication System：登録商標）で、FM多重放送や道路上の発信機から、渋滞や事故、工事、所要時間、駐車場の道路交通情報をリアルタイムに受信し、この受信した交通情報を、上述の予め記憶しておいた地図データ上に表示する装置となっている。このように、道路交通情報通信装置１６は、走行環境情報取得手段として設けられている。

スイッチ群１７は、ドライバの運転支援制御に係るスイッチ群で、例えば、速度を予め設定しておいた一定速で走行制御させるスイッチ、或いは、先行車との車間距離、車間時間を予め設定しておいた一定値に維持して追従制御させるためのスイッチ、走行車線を設定車線に維持して走行制御するレーンキープ制御のスイッチ、走行車線からの逸脱防止制御を行う車線逸脱防止制御のスイッチ、先行車（追い越し対象車両）の追い越し制御を実行させる追い越し制御実行許可スイッチ、これら全ての制御を協調して行わせる自動運転制御を実行させるためのスイッチ、これら各制御に必要な車速、車間距離、車間時間、制限速度等を設定するスイッチ、或いは、これら各制御を解除するスイッチ等から構成されている。

エンジン制御装置２１は、例えば、吸入空気量、スロットル開度、エンジン水温、吸気温度、酸素濃度、クランク角、アクセル開度、その他の車両情報に基づき、車両のエンジン（図示せず）についての燃料噴射制御、点火時期制御、電子制御スロットル弁の制御等の主要な制御を行う公知の制御ユニットである。また、エンジン制御装置２１は、自動運転状態の際に、走行制御部１０から、上述の各自動運転制御（障害物等との衝突防止制御、定速走行制御、追従走行制御、レーンキープ制御、車線逸脱防止制御、その他追い越し制御等）に必要な加速度（要求加速度）が入力された場合には、該要求加速度に基づいて駆動トルク（自動運転要求トルク）を算出し、この自動運転要求トルクを目標トルクとするエンジン制御を行う。

ブレーキ制御装置２２は、例えば、ブレーキスイッチ、４輪の車輪速、ハンドル角、ヨーレート、その他の車両情報に基づき、４輪のブレーキ装置（図示せず）をドライバのブレーキ操作とは独立して制御可能で、公知のＡＢＳ制御や、横すべり防止制御等の車両に付加するヨーモーメントを制御するヨーブレーキ制御を行う公知の制御ユニットである。また、ブレーキ制御装置２２は、自動運転状態の際に、走行制御部１０から、上述の各自動運転制御（障害物等との衝突防止制御、定速走行制御、追従走行制御、レーンキープ制御、車線逸脱防止制御、その他追い越し制御等）に必要な減速度（要求減速度）が入力された場合には、該要求減速度に基づいて、各輪ブレーキのホイールシリンダの目標液圧を設定し、ブレーキ制御を行う。

ステアリング制御装置２３は、例えば、車速、操舵トルク、ハンドル角、ヨーレート、その他の車両情報に基づき、車両の操舵系に設けた電動パワーステアリングモータ（図示せず）によるアシストトルクを制御する、公知の制御装置である。また、ステアリング制御装置２３は、上述の走行車線を設定車線に維持して走行制御するレーンキープ制御、走行車線からの逸脱防止制御を行う車線逸脱防止制御、これらを協調して実行する自動運転操舵制御が可能となっており、これらレーンキープ制御、車線逸脱防止制御、自動運転操舵制御に必要な操舵角、目標ハンドル角、或いは、操舵トルクが、走行制御部１０により算出されてステアリング制御装置２３に入力され、入力された制御量に応じて電動パワーステアリングモータが駆動制御される。

表示装置２４は、例えば、モニタ、ディスプレイ、アラームランプ等のドライバに対して視覚的な警告、報知を行う装置である。また、スピーカ・ブザー２５は、ドライバに対して聴覚的な警告、報知を行う装置である。

そして、走行制御部１０は、上述の各装置１１〜１７からの各入力信号に基づいて、障害物等との衝突防止制御、定速走行制御、追従走行制御、レーンキープ制御、車線逸脱防止制御、その他追い越し制御等を協調させて行って自動運転制御等を実行する。この自動運転制御の状態で、自車両が走行する前方のカーブを認識すると、走行制御部１０は、カーブを通過する際の自車両の目標車速Ｖｃｒｖを設定し、目標車速Ｖｃｒｖに基づいて自車両の目標加速度を設定し、該目標車速Ｖｃｒｖに基づいて要求加減速度を算出し、エンジン制御装置２１、或いはブレーキ制御装置２２に出力して加減速制御する。

このような自動運転制御によるカーブ通過時の目標車速の設定に際し、走行制御部１０は、自車両に予め設定された視野基準点Ｐと自車両が走行する道路の旋回方向内側の路端との関係（例えば、図３，４参照）に基づいてカーブの見通し情報（より具体的には、カーブの旋回方向内側の見通し情報）を算出する。そして、走行制御部１０は、算出した見通し情報に基づいて車速補正値αを算出し、算出した車速補正値αに基づいて目標車速Ｖｃｒｖを補正する。なお、着座位置によってドライバが認識できる視野が異なることを考慮し、視野基準点Ｐは、右ハンドル車である場合には車両の中心軸よりも車幅方向右寄りの位置に設定され（図３，４参照）、左ハンドル車である場合には車両の中心軸よりも車幅方向左寄りの位置に設定される。

このように、本実施形態において、走行制御部１０は、目標車速設定手段、見通し情報算出手段、及び、目標車速補正手段としての各機能を実現する。

次に、走行制御部１０で実行される自動運転制御における車速制御について、図２に示す車速制御ルーチンのフローチャートに従って説明する。

このルーチンは設定時間毎に繰り返し実行されるものであり、ルーチンがスタートすると、走行制御部１０は、先ず、ステップＳ１０１において、自車両の前方進行路の予め設定しておいた距離以内にカーブが存在するか否かを調べる。

なお、本実施形態において、自車両の前方進行路は、周辺環境認識装置１１や自車位置情報検出装置１４等から得られる各種情報に基づいて設定される。すなわち、走行制御部１０は、例えば、周辺環境認識装置１１からの画像情報により取得した車線区画線情報や、自車位置情報検出装置１４のナビゲーションシステムの地図データ上で設定される誘導路等に基づいて、道路上における自車走行レーンを特定し、特定した自車走行レーンのレーン幅中央に沿って自車両の進前方行路を設定する。

ステップＳ１０１の判定の結果、前方進行路上にカーブが存在しないと判定した場合、走行制御部１０は、ステップＳ１０３に進み、通常の加減速制御を実行した後、ルーチンを抜ける。すなわち、走行制御部１０は、上述の各自動運転制御（障害物等との衝突防止制御、定速走行制御、追従走行制御、レーンキープ制御、車線逸脱防止制御、その他追い越し制御等）に必要な要求加減速度を算出し、エンジン制御装置２１、或いはブレーキ制御装置２２に出力して加減速制御を実行した後、ルーチンを抜ける。

一方、ステップＳ１０１の判定の結果、前方進行路上にカーブが存在すると判定した場合、走行制御部１０は、ステップＳ１０２に進み、自車両がカーブに対する車速の制御区間を走行中であるか否かを調べる。すなわち、カーブを検出すると、走行制御部１０は、当該カーブに対する自車両の旋回半径ρ等に基づき、予め設定されたマップ等を参照して、カーブに対して事前の減速制御等を開始するための制御開始距離を設定する。そして、走行制御部１０は、カーブよりも制御開始距離手前から当該カーブを脱出するまでの区間を制御区間として設定し、この制御区間を自車両が走行中であるか否かを調べる。

そして、ステップＳ１０２の判定の結果、自車両がカーブに対する車速の制御区間を走行中でないと判定した場合、走行制御部１０は、ステップＳ１０２に進み、通常の加減速制御を実行した後、ルーチンを抜ける。

一方、ステップＳ１０２の判定の結果、自車両がカーブに対する車速の制御区間を走行中であると判定した場合、走行制御部１０は、ステップＳ１０４に進み、当該カーブを安全に通過するための目標車速Ｖｃｒｖを設定する。

ここで、カーブの目標車速Ｖｃｒｖは、例えば、当該カーブの旋回半径ρに応じて、予め設定しておいたマップを参照することにより設定される。すなわち、例えば、図５に示すように、走行制御部１０には、自車両が前方進行路に従ってカーブを走行する際の旋回半径ρと、目標車速Ｖｃｒｖと、の関係を示すマップ等が予め実験やシミュレーション等に基づいて設定され格納されており、走行制御部１０は、このマップを参照して、カーブの旋回半径ρに応じた目標車速Ｖｃｒｖを設定する。

続くステップＳ１０５において、走行制御部１０は、自車両に予め設定された視野基準点Ｐと自車両が走行する道路の旋回方向内側の路端との関係に基づいてカーブの見通し情報を算出する。

本実施形態において、走行制御部１０は、例えば、図３，４に示すように、視野基準点Ｐを通る車両の前後軸Ａｐと、視野基準点Ｐから自車走行レーンを含む道路の旋回方向内側の路端までの接線Ｔｐと、の成す角度θを、見通し情報（より具体的には、カーブにおける旋回方向内側の視野角θ）として算出する。

この場合において、自車走行レーンを含む道路上に２車線以上の車線が存在する場合、例えば、図３に示すように、走行制御部１０は、旋回方向の最も内側に存在する車線区画線等に基づいて路端を設定することが可能である。また、自車走行レーンを含む道路が単車線である場合、例えば、図４に示すように、走行制御部１０は、自車走行レーンの旋回方向内側の車線区画線等に基づいて路端を設定することが可能である。

ステップＳ１０５からステップＳ１０６に進むと、走行制御部１０は、目標車速Ｖｃｒｖに対する車速補正値αを算出する。

ここで、車速補正値αは、例えば、カーブにおける旋回方向内側の視野角θ（見通し情報）と、目標車速Ｖｃｒｖと、に応じて、予め設定しておいたマップを参照することにより設定される。すなわち、例えば、図６に示すように、走行制御部１０には、カーブにおける旋回方向内側の視野角θ、及び、目標車速Ｖｃｒｖと、車速補正値αとの関係を示すマップ等が、予め実験やシミュレーション等に基づいて設定され格納されており、走行制御部１０は、このマップを参照して、目標車速Ｖｃｒｖを増減補正するための車速補正値αを設定する。

この場合、車速補正値αは、カーブにおける旋回方向内側の見通しが良いほど大きな値が設定される。すなわち、図６からも明らかなように、車速補正値αは、カーブにおける旋回方向内側の視野角θが大きい程、大きな値が算出される。また、同じ視野角θであっても、車速補正値αは、目標車速Ｖｃｒｖが大きい程、大きな値が算出される。

ステップＳ１０６からステップＳ１０７に進むと、走行制御部１０は、ステップＳ１０４で設定した目標車速Ｖｃｒｖを、ステップＳ１０６で算出した車速補正値αによって増減補正する。なお、補正後の目標車速Ｖｃｒｖは、旋回半径ρに応じて定まる目標車速の上限値（最大車速）を超えないよう、適宜上限処理される。

そして、ステップＳ１０７からステップＳ１０８に進むと、走行制御部１０は、補正後の目標車速Ｖｃｒｖによってカーブを通過するために必要な要求加減速度を算出し、エンジン制御装置２１、或いはブレーキ制御装置２２に出力して加減速制御を実行した後、ルーチンを抜ける。

このような実施形態によれば、自車両がカーブを通過する際の旋回半径ρに基づいて目標車速Ｖｃｒｖを設定すると共に、自車両に予め設定された視野基準点Ｐと自車両が走行する道路の旋回方向内側の路端との関係に基づいてカーブを通過する際の見通し情報を算出し、見通し情報に基づいて車速補正値を算出αし、算出した車速補正値αに基づいて目標車速Ｖｃｒｖを補正することにより、ドライバのフィーリングに合致した適切な車速でカーブを走行することができる。

すなわち、カーブを通過する際の目標車速Ｖｃｒｖを旋回半径ρに基づいて画一的に設定した場合、カーブにおける旋回方向内側の見通しが良好な場合にはドライバがもたつき感を覚えることが想定され、逆に、カーブにおける旋回方向内側の見通しが良好でない場合にはドライバが恐怖感を覚えることが想定されることに鑑み、見通し情報に応じて目標車速Ｖｃｒｖを増減補正することにより、ドライバのフィーリングに合致した適切な車速でカーブを走行することができる。

ここで、上述の実施形態においては、見通し情報であるカーブ旋回方向内側の視野角θと、目標車速Ｖｃｒｖと、に基づいて車速補正値αを算出する一例について説明したが、例えば、図７に示すように、目標車速Ｖｃｒｖに代わるパラメータとして、カーブの旋回半径ρを用いることも可能である。

この場合、同じ視野角θであっても、車速補正値αは、旋回半径ρが大きい程、大きな値が算出される。

また、カーブの旋回方向内側の見通し情報として、視野角θに代えて、視野基準点Ｐから道路の旋回方向内側の路端までの接線Ｔｐの長さＬを用いることも可能である。この場合、例えば、図８に示すように、走行制御部１０には、接線Ｔｐの長さＬと、車速補正値αとの関係を示すマップ等が、予め実験やシミュレーション等に基づいて設定され、車速補正値αは、接線Ｔｐの長さＬが長くなる程、大きな値が算出される。

なお、本発明は、以上説明した各実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲内である。

１ … 走行制御装置
１０ … 走行制御部（目標車速設定手段、見通し情報算出手段、目標車速補正手段）
１１ … 周辺環境認識装置（走行環境情報取得手段）
１２ … ドライバ状態検出装置
１３ … 走行パラメータ検出装置（走行情報検出手段）
１４ … 自車位置情報検出装置（走行環境情報取得手段）
１５ … 車車間通信装置（走行環境情報取得手段）
１６ … 道路交通情報通信装置（走行環境情報取得手段）
１７ … スイッチ群
２１ … エンジン制御装置
２２ … ブレーキ制御装置
２３ … ステアリング制御装置
２４ … 表示装置
２５ … スピーカ・ブザー

Claims

自車両が走行する走行環境情報を取得する走行環境情報取得手段と、自車両の走行情報を検出する走行情報検出手段と、前記走行環境情報と前記走行情報に基づいて自動運転制御を実行する車両の走行制御装置において、
前記走行環境情報に基づいて自車両が走行する道路上の自車走行レーン及び前方のカーブを認識し、自車両が前記カーブを通過する際の旋回半径に基づいて目標車速を設定する目標車速設定手段と、
自車両に予め設定された視野基準点と自車両が走行する道路の旋回方向内側の路端との関係に基づいて前記カーブを通過する際の見通し情報を算出する見通し情報算出手段と、
前記見通し情報に基づいて車速補正値を算出し、当該車速補正値に基づいて前記目標車速を補正する目標車速補正手段と、を備えたことを特徴とする車両の走行制御装置。
前記見通し情報算出手段は、前記視野基準点を通る車両の前後軸と、前記視野基準点から前記道路の旋回方向内側の路端までの接線と、の成す角度を、前記見通し情報として算出し、
前記目標車速補正手段は、前記目標車速が大きく、且つ、前記成す角度が大きいほど、前記車速補正値を大きな値に算出することを特徴とする請求項１に記載の車両の走行制御装置。
前記見通し情報算出手段は、前記視野基準点を通る車両の前後軸と、前記視野基準点から前記道路の旋回方向内側の路端までの接線と、の成す角度を前記見通し情報として算出し、
前記目標車速補正手段は、前記旋回半径が大きく、且つ、前記成す角度が大きいほど、前記車速補正値を大きな値に算出することを特徴とする請求項１に記載の車両の走行制御装置。
前記見通し情報算出手段は、前記視野基準点から前記道路の旋回方向内側の路端までの接線の長さを前記見通し情報として算出し、
前記目標車速補正手段は、前記接線の長さが大きいほど、前記車速補正値を大きな値に算出することを特徴とする請求項１に記載の車両の走行制御装置。