JP7619468B2 - 車両制御方法及び車両制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両制御方法及び車両制御装置に関する。

例えば下記特許文献１には、自車両の周囲の物体を回避して自車両を走行させる走行制御装置が記載されている。

国際公開第２０１６／０２４３１５号

しかしながら、自動的に物体を回避する際に大きな舵角変化が発生すると、ステアリングホイールが大きく動いて乗員に違和感を与えることがある。
本発明は、自動的に物体を回避する際に発生する過大な舵角変化を抑制することを目的とする。

本発明の一態様の車両制御方法では、自車両の車速が所定の速度閾値未満に低下した時点である車速低下時点を検出する処理と車線中央又は車線境界線に対する自車両の横偏差を検出する処理と、車速低下時点に検出した横偏差を維持するように自車両の第１目標走行軌道を生成する処理と、自車両が回避すべき回避対象物を検出する処理と、車速が速度閾値未満に低下すると判定しない場合に比べて車速が速度閾値未満に低下すると判定した場合に回避対象物に対する自車両の接近度合いを低減する操舵制御を抑制することにより、車速低下時点後、第１目標走行軌道に沿って走行しつつ自車両の加減速度を調整することにより回避対象物を回避する処理と、をコントローラに実行させる。

本発明によれば、自動的に物体を回避する際に発生する過大な舵角変化を抑制できる。

実施形態の車両制御装置の概略構成の一例を示す図である。 従来の車両制御の課題の説明図である。 実施形態の車両制御方法の一例の説明図である。 図１のコントローラの機能構成の一例のブロック図である。 速度低下状態でない場合の目標走行軌道の一例の説明図である。 速度低下状態における目標走行軌道の一例の説明図である。 速度低下状態における物体回避制御の例の説明図である。 実施形態の車両制御方法の一例のフローチャートである。 速度低下状態検出処理の第１例のフローチャートである。 速度低下状態検出処理の第２例のフローチャートである。 速度低下状態検出処理の第３例のフローチャートである。

（構成）
図１は、実施形態の車両制御装置を搭載する車両の概略構成の一例を示す図である。自車両１は、自車両１の走行を制御する車両制御装置１０を備える。車両制御装置１０は、センサによって自車両１の周囲の走行環境を検出し、周囲の走行環境に基づいて自車両１の走行を支援する。車両制御装置１０による自車両１の走行支援制御は、例えば、運転者が関与せずに自動で自車両１を走行させる自律走行制御を含んでよい。また、車両制御装置１０による走行支援制御は、自車両１の操舵角、駆動力又は制動力を部分的に制御して、自車両１の運転者を支援する運転支援制御を含んでもよい。

車両制御装置１０は、物体センサ１１と、車両センサ１２と、測位装置１３と、地図データベース（地図ＤＢ）１４と、ナビゲーション装置１５と、コントローラ１６と、アクチュエータ１７を備える。
物体センサ１１は、自車両１に搭載されたレーザレーダやミリ波レーダ、ソナー、カメラ、LIDARなど、自車両１の周辺の物体を検出する複数の異なる種類の物体検出センサを備える。

車両センサ１２は、自車両１から得られる様々な情報（車両信号）を検出する。車両センサ１２には、例えば、車速センサ、車輪速センサ、３軸加速度センサ、操舵角を検出する操舵角センサ、自車両１に生じる角速度、を検出するジャイロセンサ、ヨーレートを検出するヨーレートセンサ、自車両のアクセル開度を検出するアクセルセンサと、運転者によるブレーキ操作量を検出するブレーキセンサが含まれる。

測位装置１３は、全地球型測位システム受信機を備え、複数の航法衛星から電波を受信して自車両１の現在位置を測定する。全地球型測位システム受信機は、例えば地球測位システム受信機等であってよい。測位装置１３は、例えば慣性航法装置であってもよい。
地図データベース１４は、自動運転用の地図として好適な高精度地図データ（以下、単に「高精度地図」という。）を記憶してよい。高精度地図は、ナビゲーション用の地図データ（以下、単に「ナビ地図」という。）よりも高精度の地図データであり、道路単位の情報よりも詳細な車線単位の情報を含む。例えば車線単位の情報は、車線基準線（例えば車線中央線）上の基準点を示す車線ノードの情報と、車線ノード間の車線の区間態様を示す車線リンクの情報を含む。車線ノードの情報は、車線ノードの識別番号、位置座標、接続される車線リンク数、接続される車線リンクの識別番号を含む。車線リンクの情報は、車線リンクの識別番号、車線の種類、車線の幅員、車線境界線の種類、車線の形状、車線区分線の形状、車線基準線の形状を含む。

ナビゲーション装置１５は、測位装置１３により自車両の現在位置を認識し、その現在位置における地図情報を地図データベース１４から取得する。ナビゲーション装置１５は、乗員が入力した目的地までの道路単位の経路（以下「ナビゲーション経路」と表記することがある）を設定し、このナビゲーション経路に従って乗員に道路案内を行う。また、ナビゲーション装置１５は、ナビゲーション経路の情報をコントローラ１６へ出力する。コントローラ１６は、自律走行制御の際に、ナビゲーション経路に沿って走行するように自車両を自動で運転してよい。

コントローラ１６は、自車両１の走行を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）である。コントローラ１６は、プロセッサ２０と、記憶装置２１等の周辺部品とを含む。プロセッサ２０は、例えばＣＰＵやＭＰＵであってよい。記憶装置２１は、半導体記憶装置や、磁気記憶装置、光学記憶装置等を備えてよい。記憶装置２１は、レジスタ、キャッシュメモリ、主記憶装置として使用されるＲＯＭ及びＲＡＭ等のメモリを含んでよい。以下に説明するコントローラ１６の機能は、例えばプロセッサ２０が、記憶装置２１に格納されたコンピュータプログラムを実行することにより実現される。コントローラ１６は、以下に説明する各情報処理を実行するための専用のハードウエア（例えば、ＦＰＧＡ等のプログラマブル・ロジック・デバイス）で形成してもよい。

アクチュエータ１７は、コントローラ１６からの制御信号に応じて、自車両１のステアリングホイール、アクセル開度及びブレーキ装置を操作して、自車両１の車両挙動を発生させる。アクチュエータ１７は、自車両１のステアリングの操舵角を制御するステアリングアクチュエータと、自車両１のアクセル開度を制御するアクセル開度アクチュエータと、ブレーキ装置の制動動作を制御するブレーキ制御アクチュエータを備える。

次に、コントローラ１６による自車両１の制御の一例を説明する。図２Ａは従来の車両制御の課題の説明図である。
いま、車線２の車線中央２ｃに沿って自車両１の目標走行軌道を設定し、この目標走行軌道に沿って自車両１を走行させて目標停止位置Ｐ１で停止する制御を想定する。目標停止位置Ｐ１は、例えば先行車両３や、図示しない停止線の所定距離手前の位置であってよい。自車両１の前方の車線２上には、自車両１が回避すべき回避対象物として駐車車両４ａ及び４ｂが存在している。このため、駐車車両４ａ及び４ｂとの距離を保ちつつ車線中央２ｃに沿った目標走行軌道に近づくように自車両１を走行させる。例えば、自車両１は軌道Ｔに沿って走行する。
軌道Ｔの例では、駐車車両４ａとの距離を保つために矢印５ａのように車線中央２ｃ（すなわち目標走行軌道）から車線幅方向に偏差（以下「横偏差」と表記することがある）を持って走行する。駐車車両４ａを通過後は、矢印５ｂのように横偏差を解消するように左側に操舵する。また、目標停止位置Ｐ１のすぐ手前の駐車車両４ｂとの距離を保つために、矢印５ｃに示すように左側に操舵して目標走行軌道との横偏差を発生させる。駐車車両４ｂを通過後は、矢印５ｄのように横偏差を解消するように右側に操舵する。

このように、駐車車両４ｂを通過後に横偏差を解消するように操舵する場合に操舵角変化が大きくなることがある。例えば、自車両１を目標停止位置Ｐ１に停止させる場合には、自車両１の車速は極低速（例えば２．０ｍ／ｓ未満）になる。このような極低速では、横偏差を解消するために要する操舵角変化が大きくなることがある。横方向速度が小さい極低速では旋回曲率半径が小さくなるためである。この結果、ステアリングホイールが大きく動いて乗員に違和感を与えることがある。

図２Ｂは、実施形態の車両制御方法の一例の説明図である。実施形態の車両制御方法では、自車両１の車速が所定の速度閾値未満に低下するか否かを判定する。また、車線中央２ｃに対する自車両１の横偏差Ｙｏｆｆを検出する。車線２の車線境界線に対する自車両１の横偏差Ｙｏｆｆを検出してもよい。車速が速度閾値未満に低下すると判定した場合、車速が速度閾値未満に低下する時点である車速低下時点Ｔ１以降の横偏差Ｙｏｆｆの変化を抑制するように自車両の目標走行軌道Ｘを生成する。
例えば、車速低下時点Ｔ１を検出又は推定し、車速低下時点Ｔ１における車線中央２ｃ又は車線境界線に対する自車両１の横偏差Ｙｏｆｆを検出してよい。そして、車速低下時点Ｔ１に検出した横偏差Ｙｏｆｆを維持するように自車両の目標走行軌道Ｘを生成してよい。
自車両１が回避すべき回避対象物（図２Ｂの例では駐車車両４ｂ）を検出した場合には、車速低下時点Ｔ１の後、目標走行軌道Ｘに沿って走行しつつ自車両１の減速度を調整することにより回避対象物を回避する。

このため、車速低下時点Ｔ１の後の期間では回避対象物（図２Ｂの例では駐車車両４ｂ）を回避するための横方向の移動が抑制される。このため、自車両の速度が低い状態で回避対象物を回避するための舵角変化を抑制できる。この結果、ステアリングホイールの回転を抑制できる。
また、車速低下時点Ｔ１よりも前の時点で回避対象物（例えば駐車車両４ａ）を回避していた場合には、車速低下時点Ｔ１の横偏差Ｙｏｆｆを維持するように目標走行軌道Ｘを設定する。このため、回避行動前の車線内横位置に復帰する動作がなくなるので、自車両の速度が低い状態での舵角変化を抑制できる。この結果、ステアリングホイールの回転を抑制できる。

以下、コントローラ１６の機能を詳しく説明する。図３は、コントローラ１６の機能構成の一例のブロック図である。コントローラ１６は、物体検出部３０と、自車両位置推定部３１と、地図取得部３２と、検出統合部３３と、物体追跡部３４と、地図内位置演算部３５と、車両制御部３６を備える。
物体検出部３０は、物体センサ１１の検出信号に基づいて、自車両１の周辺の物体、例えば車両（自動車や自動二輪車）、歩行者、障害物などの位置、姿勢、大きさ、速度などを検出する。物体検出部３０は、例えば自車両１を空中から眺める天頂図（平面図ともいう）において、物体の２次元位置、姿勢、大きさ、速度などを表現する検出結果を出力する。

自車両位置推定部３１は、測位装置１３による測定結果や、車両センサ１２からの検出結果を用いたオドメトリに基づいて、自車両１の絶対位置、すなわち、所定の基準点に対する自車両１の位置、姿勢及び速度を計測する。地図取得部３２は、地図データベース１４から自車両１が走行する道路の構造を示す地図情報を取得する。

検出統合部３３は、複数の物体検出センサの各々から物体検出部３０が得た複数の検出結果を統合して、各物体に対して一つの２次元位置、姿勢、大きさ、速度などを出力する。具体的には、物体検出センサの各々から得られた物体の挙動から、各物体検出センサの誤差特性などを考慮した上で最も誤差が少なくなる最も合理的な物体の挙動を算出する。具体的には、既知のセンサ・フュージョン技術を用いることにより、複数種類のセンサで取得した検出結果を総合的に評価して、より正確な検出結果を得る。
物体追跡部３４は、物体検出部３０によって検出された物体を追跡する。具体的には、検出統合部３３が統合した検出結果に基き、異なる時刻に出力された物体の挙動から、異なる時刻間における物体の同一性の検証（対応付け）を行い、その対応付けに基づいて物体の速度などの挙動を予測する。

地図内位置演算部３５は、自車両位置推定部３１により得られた自車両１の絶対位置、及び地図取得部３２により取得された地図情報から、地図上における自車両１の位置及び姿勢を推定する。また、地図内位置演算部３５は、自車両１が走行している道路、さらに当該道路のうちで自車両１が走行する車線２やその隣接車線４を特定し、車線２内における自車両１の横方向位置（車幅方向位置、車線内横位置）を算出する。
車両制御部３６は、物体追跡部３４による物体の挙動の予測結果と、地図内位置演算部３５による自車両１の位置及び姿勢の演算結果と、乗員（例えば運転者）の入力に基づいて、アクチュエータ１７を駆動して自車両１の走行を制御する。車両制御部３６は、ルート設定部４０と、パス生成部４１と、速度低下時点判定部４２と、制御指令値演算部４３を備える。

ルート設定部４０は、地図内位置演算部３５が演算した自車両１の現在位置と乗員から入力された目的地とに基づいて（または、ナビゲーション装置１５が設定したナビゲーション経路に基づいて）、自車両１が走行すべき車線単位の目標ルート（以下、単に「ルート」と表記する）を設定する。このルートは、静的に設定される目標経路であり、地図データベース１４に格納される高精度地図の車線形状や、物体センサ１１で検出した車線境界線の形状に基づいて設定される。例えば、現在位置から目的地まで移動する際に走行する道路の車線中央をルートとして設定してよい。

パス生成部４１は、自車両１が車線変更等の運転行動を行うか否かを判断し、判断結果に基づいて自車両１が走行すべき目標パス（以下、単に「パス」と表記する）を設定する。このパスは、自車両１の運転行動に応じて動的に設定され、例えば交通状況に応じて自車両１に車線変更させる場合には、パス生成部４１は、車線変更前の車線から車線変更後の車線まで自車両１が移動する移動経路を、自車両１の車両モデルに基づいて生成する。反対に、自車両１に車線変更させない場合には、ルートと一致するようなパスを生成する。パス生成部４１が生成するパスＰは、次式（１）のような点列データであってよい。
Ｐ＝［Ｐ_Ｌ，Ｐ_Ｌ＋１，…，Ｐ_Ｌ＋Ｍ］…（１）
なお、式（１）のＰ_Ｌ＋Ｍは、現在位置からＭ［ｍ］進んだパス上の点のデータである。パスＰは、自車両１が追従すべきパスの形状を表す情報であり、車速の情報を持たない。点列の各点Ｐ_Ｌ＋ｉは、例えば位置（ｘ，ｙ）、姿勢（θ），曲率（κ）で表現される。位置（ｘ，ｙ）は地図座標系における座標を示し、姿勢（θ）は各点でのパスの進行方向（接線方向）を示す。

速度低下時点判定部４２は、自車両１が目標停止位置に対して減速を開始し、且つ自車両１の現在の車速ｖが所定の速度閾値Ｖ_ＴＨ未満に低下した時点である車速低下時点Ｔ１を検出又は推定する。まず、速度低下時点判定部４２は、自車両１の前方に停止目標となる物体が存在するか否かを判定する。停止目標は、例えば自車両１が走行する車線２上の前方の車両や、停止線、歩行者、横断歩道など、自車両１がその手前で停止すべき対象物を全て含む。自車両１の前方に停止目標となる物体が存在する場合、速度低下時点判定部４２は停止目標の所定距離手前の位置に目標停止位置を設定する。

次に、速度低下時点判定部４２は、目標停止位置へ対する自車両の減速を開始したか否かを判定する。速度低下時点判定部４２は、例えば、次式（２）が満たされる場合に、目標停止位置へ対する自車両の減速を開始したと判定してよい。
Ｌ＜ｖ^２／（２ａ） …（２）
式（２）のＬは自車両１の現在位置から目標停止位置までの距離であり、ｖは現在の自車両１の車速であり、ａは所定の減速度（設定値）である。速度低下時点判定部４２は、一定の減速度ａで停止するまでの距離よりも、現在位置から目標停止位置までの距離が短くなった場合に、目標停止位置へ対する自車両の減速を開始したと判定する。

上式（２）が成立した場合は、速度低下時点判定部４２は、減速開始フラグＦｄを「Ｔｒｕｅ」に設定し、その後は（２）の評価をせずに、次の減速開始取消条件（Ａ）又は（Ｂ）が成立するまで、目標停止位置へ対する減速中と判定する。
（Ａ）減速を開始したと判定した後に自車両が目標停止位置に停止した。
（Ｂ）減速を開始したと判定した後に、目標停止位置が変更若しくはキャンセルされた。例えば、停止目標である先行車両が前進した。停止目標であった停止線が設けられていた信号機が停止表示（赤信号）から進行表示（青信号）に変化することにより目標停止位置がキャンセルされた。
減速開始取消条件（Ａ）又は（Ｂ）が成立すると、速度低下時点判定部４２は、目標停止位置へ対する自車両１の減速を開始した旨の判定を取り消し、減速開始フラグＦｄを「Ｆａｌｓｅ」に設定する。

次に、速度低下時点判定部４２は、自車両１が停止直前であるか否かを判定する。例えば自車両１の現在の車速ｖが所定の速度閾値Ｖ_ＴＨを下回った場合に自車両１が停止直前であると判定する。
目標停止位置へ対する自車両１の減速を開始したと判定した後に、自車両１が停止直前であると判定した場合、速度低下時点判定部４２は、自車両１の速度低下状態を検出する。速度低下時点判定部４２は、最初に速度低下状態を検出した時点を車速低下時点Ｔ１として検出する。
なお、速度低下時点判定部４２は、自車両１の現在の車速ｖと減速度と基づいて現在の車速ｖが速度閾値Ｖ_ＴＨを下回る時刻を推定し、目標停止位置へ対する自車両１の減速を開始したと判定した後に車速ｖが速度閾値Ｖ_ＴＨを下回る時刻を車速低下時点Ｔ１として推定してもよい。
すなわち「速度低下状態」は、目標停止位置へ対する自車両１の減速を開始し、且つ車速ｖが速度閾値Ｖ_ＴＨ未満である状態である。「車速低下時点Ｔ１」は、目標停止位置へ対する自車両１の減速を開始した後に、車速ｖが速度閾値Ｖ_ＴＨ未満に低下した時点である。

速度低下時点判定部４２は、車速低下時点Ｔ１におけるパスＰに対する自車両１の車線幅方向の偏差を横偏差Ｙｏｆｆとして記録する。パスＰが車線中央に沿って生成される場合には、横偏差Ｙｏｆｆは車線中央に対する自車両１の横偏差となる。車線中央に代えて車線境界線に対する横偏差を記録してもよい。速度低下時点判定部４２は、横偏差Ｙｏｆｆを記録したことを示す記録済フラグＦｒを「Ｔｒｕｅ」に設定する。速度低下時点判定部４２は、記録済フラグＦｒが「Ｆａｌｓｅ」であるか「Ｔｒｕｅ」であるかに基づいて、最初に速度低下状態を検出したか否かを判断できる。
一方で、減速を開始したと判定しない場合や停止直前であると判定しない場合には、速度低下時点判定部４２は、自車両１の速度低下状態を検出しない。このとき記録済フラグＦｒが「Ｆａｌｓｅ」に設定される。

次に、制御指令値演算部４３は、パス生成部４１が生成したパスＰに沿って、自車両１が周囲の物体との間隔を保ちながら移動するような制御指令値を算出する。制御指令値演算部４３は、目標停止位置までの距離と、停止目標との相対速度、相対加速度に基づいて自車両１の速度指令値を算出する。そして、速度指令値とパスＰに基づいて、現時刻ｔからｔ＋Ｎ×ｄｔ秒後まで、各時刻ｔ＋ｉ×ｄｔ（ｉは１～Ｎの整数）の自車両の目標位置、姿勢、速度及び曲率をＮステップ分計算することで、自車両１の目標走行軌道Ｘを算出する。

目標走行軌道Ｘは、一定時間分の将来の自車両１の状態を表す軌道上の点列であり、例えば次式（３）の点列で表現される。
Ｘ＝［Ｘ_ｔ，Ｘ_ｔ＋ｄｔ，Ｘ_{ｔ＋２ｄｔ}…，Ｘ_{ｔ＋Ｎ×ｄｔ}］…（３）
Ｘ_ｔ＋Ｔは、Ｔ秒後の自車両の目標状態であり、位置（ｘ，ｙ）、姿勢（θ），速度（ｖ），曲率（κ）で表現される。
また、制御指令値演算部４３は、自車両１の予測軌道Ｘｐを算出する。予測軌道Ｘｐは、将来の車両の状態を予測した軌道であり、自車両１の現在位置を基点として障害物を回避しながら目標軌道にできるだけ近づこうとする軌道となる。予測軌道Ｘｐの各点の成分は、目標走行軌道Ｘの各点の成分と同じである。

制御指令値演算部４３による目標走行軌道Ｘの算出方法の一例を以下に説明する。制御指令値演算部４３は、時刻ｔ＋Ｔにおける目標軌道の点Ｘ_ｔ＋Ｔを１ステップ前の点Ｘ_{ｔ＋Ｔーｄｔ}に基づいて算出する距離をＮステップ繰り返すことにより、Ｘの点列［Ｘ_ｔ，Ｘ_ｔ＋ｄｔ，Ｘ_{ｔ＋２ｄｔ}…，Ｘ_{ｔ＋Ｎ×ｄｔ}］を算出する。具体的には、１ステップ前の点Ｘ_{ｔ＋Ｔーｄｔ}からパスＰに沿って変位Ｄだけ進んだ位置及び姿勢を点Ｘ_ｔ＋Ｔとして算出する。
変位Ｄは次式（４）により求められる。
Ｄ＝ｖ_{ｔ＋Ｔーｄｔ}×ｄｔ …（４）
ｖ_{ｔ＋Ｔーｄｔ}：前ステップの目標軌道の点Ｘ_{ｔ＋Ｔーｄｔ}の速度
ｄｔ：ステップ時間幅

制御指令値演算部４３は、目標軌道の点Ｘ_ｔ＋Ｔから目標停止位置までの距離から速度指令値を算出する。
例えば制御指令値演算部４３は、次式（５）の評価関数Ｆを最小化するような速度指令値Ｖを最適化計算により求めてもよい。

式（５）において、Ｌｒ_ｉは停止目標ｉに対する目標停止位置までの距離であり、Ｌ_ｉは停止目標ｉと自車両１との現在の距離であり、Ｖ_ｉは停止目標ｉの速度であり、Ｖｒは設定車速であり、Ｗ_Ｌは車間距離のウエイトであり、Ｗ_Ｖは設定車速のウエイトである。

速度低下時点判定部４２が自車両１の速度低下状態を検出した場合（すなわち、目標停止位置へ対する自車両１の減速を開始したと判定した後に、自車両１が停止直前であると判定した場合）、制御指令値演算部４３は、車速低下時点Ｔ１における横偏差Ｙｏｆｆに基づいて、次式（６）のように目標走行軌道Ｘの点Ｘ_ｔ＋Ｔを補正する。

式（６）のＸｃ_ｔ＋Ｔは、補正後の点Ｘ_ｔ＋Ｔを示し、θは点Ｘ_ｔ＋Ｔはおける目標走行軌道Ｘの姿勢（進行方向、接線方向）を示す。すなわち、制御指令値演算部４３は、目標走行軌道Ｘの点Ｘ_ｔ＋Ｔの車線幅方向位置を横偏差Ｙｏｆｆに応じて移動させることにより、目標走行軌道Ｘの点Ｘ_ｔ＋Ｔを補正する。

この補正の効果を、図４Ａ及び図４Ｂに示す。図４Ａは、自車両１が速度低下状態でない場合の目標走行軌道の一例の説明図である。この場合に、目標軌道点Ｘは、パスＰに完全に沿うように生成される。図４Ａの例では、車線中央２Ｃに沿って生成される。左側の駐車車両４ａを回避した後は、予測軌道Ｘｐは車線中央２ｃに戻るように生成される。
目標停止位置Ｐ１の直前において自車両１が極低速で走行している状態で予測軌道Ｘｐに沿った旋回動作を行うと、上述のとおりステアリングホイールが大きく動いて乗員に違和感を与える可能性がある。
図４Ｂを参照する。目標停止位置Ｐ１に近づいて自車両１の速度低下状態が検出されると、横偏差Ｙｏｆｆを維持するように目標走行軌道Ｘが補正される。これにより、駐車車両４ａを回避した時の横偏差Ｙｏｆｆを解消することなく停車するため、ステアリングホイールの動きを抑制できる。

図３を参照する。制御指令値演算部４３は、生成した目標走行軌道Ｘを用いて自車両１の車両制御を行う。車両制御では、例えば自車両１の操舵及び車速を制御する。
車両制御ではＮ×ｄｔ秒分の自車両１の予測軌道Ｘｐが、自車両周辺の回避対象物との距離を保ちつつ目標走行軌道Ｘに近づくように自車両１に入力する制御入力（加減速指令値ｄＶ_ｉｎ及び操舵指令値ｄＫ_ｉｎ）を算出する。この制御は、一般的なモデル予測制御を用いて実現できる。
例えば制御指令値演算部４３は、離散的な時刻ｔ＋Ｔにおいて制御入力Ｕを自車両１に入力したときに、自車両１の予測軌道Ｘｐの点Ｘｐ_ｔ＋Ｔと目標走行軌道の点Ｘ_ｔ＋Ｔとの差分と、回避対象物に対する自車両１の接近度合いと、に応じて定義された評価関数が小さくなるように、時刻ｔ＋Ｔにおける制御入力Ｕを演算する。
自車両１の速度低下状態が検出されていない場合には、各時刻ｔ＋Ｔでの評価関数Ｊ１を例えば次式（７）のように定義する。

ここでＷ_Ｏ、Ｗ_Ｘ、Ｗ_Ｕは重み行列であり、Ｘｅは、（Ｘ_ｔ＋Ｔ－Ｘｐ_ｔ＋Ｔ）である。Ａ_{ｉ，ｔ＋Ｔ}は、回避対象物ｉに対する自車両１の接近度合いを示す変数である。例えば、回避対象物ｉを囲む回避対象領域と自車両１が重なる領域の面積や、回避対象物ｉと自車両１との距離に応じた変数でもよい。

評価関数Ｊ１の第１項は、自車両１の予測位置Ｘｐ_ｔ＋Ｔが、回避対象物ｉに近づいている場合に増加する。Ａ_{ｉ，ｔ＋Ｔ}は状態量Ｘｐ_ｔ＋Ｔの関数であり、状態量Ｘｐ_ｔ＋Ｔは、現在の状態量Ｘｐ_ｔと、制御入力Ｕの関数である。最適化計算によりＡ_{ｉ，ｔ＋Ｔ}を最小化するような制御入力Ｕが算出される。
また、Ｊ１の第２項は、自車両１の予測状態Ｘｐ_ｔ＋Ｔと目標走行軌道Ｘ_ｔ＋Ｔとの差分にかかるコストである。第３項は、Ｕの絶対値にかかるコストである。これらを総和した評価関数とすることで、回避対象物の回避（第１項）、目標軌道への追従（第２項）、制御入力の安定化（第３項）を両立した制御入力が算出される。

ここで、図４Ｃのように側方の回避対象（駐車車両４ｂ）に近づくとき、この回避対象物に対するＡ_{ｉ，ｔ＋Ｔ}が増加する。Ａ_{ｉ，ｔ＋Ｔ}を減らすには、符号６に示すように予測位置Ｘｐ _ｔ＋Ｔ を左方向にずらす必要があるため、操舵指令値ｄＫ_ｉｎが増加する。このとき、目標停止位置Ｐ１の直前で自車両１が極低速で走行していると、左へ移動するために大きく操舵する必要がある。そのため操舵指令値ｄＫ_ｉｎが大きな値となり、乗員に違和感を与える虞がある。

そこで本発明では、目標停止位置Ｐ１に近づいて自車両１の速度低下状態が検出されると、次式（８）の評価関数Ｊ２を最小化する最適化計算により制御入力Ｕを演算する。

ここで、ｖ_ｉ、ｖ_ｔ＋Ｔは回避対象物ｉ及び自車両１の速度である。
またＡ’_{ｉ，ｔ＋Ｔ}は、時刻ｔ＋Ｔよりも前の周期においた制御入力を演算する際に計算された回避対象物ｉに対する自車両１の接近度合いの確定値（すなわち、時刻ｔ＋Ｔよりも前の時刻における制御入力Ｕが自車両１に入力された場合の接近度合い）である。このため制御入力Ｕでは変化しない。すなわち、Ｕによる偏微分は０になる。

したがって、最適化計算によってＡ’_{ｉ，ｔ＋Ｔ}を０にするような調整は行われない。一方、接近度合いＡ’_{ｉ，ｔ＋Ｔ}に相対速度（ｖｉ－ｖ_ｔ＋Ｔ）が乗算されているため、回避対象物ｉに近づいているときは、車速を回避対象物ｉに合わせる調整が行われる。その結果、図４Ｃのように右側の回避対象物４ｂの手前の位置Ｐ２で停止するような加減速指令値ｄＶ_ｉｎが算出される。
制御指令値演算部４３は、評価関数Ｊ_１、Ｊ_２を最小化するような制御入力Ｕを算出する。制御指令値演算部４３は、算出した制御入力Ｕに基づいてアクチュエータ１７を駆動して、自車両１の速度及び操舵角を制御する。

（動作）
図５は、実施形態の車両制御方法の一例のフローチャートである。
ステップＳ１においてコントローラ１６は、自車両１の周囲の物体や停止線、自己位置を検出する。ステップＳ２において速度低下時点判定部４２は、速度低下状態検出処理を実施する。

図６は、速度低下状態検出処理の第１例のフローチャートである。ステップＳ３０において速度低下時点判定部４２は、減速開始フラグＦｄが「Ｔｒｕｅ」であるか否かを判定する。減速開始フラグＦｄが「Ｔｒｕｅ」でない場合（Ｓ３０：Ｎ）に処理はステップＳ３１へ進む。減速開始フラグＦｄが「Ｔｒｕｅ」である場合（Ｓ３０：Ｙ）に処理はステップＳ３６へ進む。
ステップＳ３６において速度低下時点判定部４２は、減速開始取消条件が成立するか否かを判定する。減速開始取消条件が成立しない場合（Ｓ３６：Ｎ）に処理はステップＳ３３へ進む。減速開始取消条件が成立する場合（Ｓ３６：Ｙ）に処理はステップＳ３７へ進む。
ステップＳ３７において速度低下時点判定部４２は、減速開始フラグＦｄを「Ｆａｌｓｅ」に設定する。その後に処理はステップＳ３１に進む。

ステップＳ３１において速度低下時点判定部４２は、目標停止位置へ対する自車両の減速を開始したか否かを判定する。減速を開始した場合（Ｓ３１：Ｙ）に処理はステップＳ３２へ進む。減速を開始してない場合（Ｓ３１：Ｎ）に処理はステップＳ３５へ進む。ステップＳ３５において速度低下時点判定部４２は、自車両１の速度低下状態を検出していないと判定する。その後に速度低下状態検出処理は終了する。
ステップＳ３２において速度低下時点判定部４２は、減速開始フラグＦｄを「Ｔｒｕｅ」に設定する。その後に処理はステップＳ３３に進む。

ステップＳ３３において速度低下時点判定部４２は、自車両１が停止直前であるか否かを判定する。自車両１が停止直前でない場合（Ｓ３３：Ｎ）に処理はステップＳ３５へ進み、自車両１の速度低下状態を検出していないと判定して速度低下状態検出処理は終了する。
自車両１が停止直前である場合（Ｓ３３：Ｙ）に処理はステップＳ３４へ進む。速度低下時点判定部４２は、自車両１の速度低下状態を検出したと判定する。その後に速度低下状態検出処理は終了する。

図５を参照する。速度低下状態を検出した場合（Ｓ３：Ｙ）に処理はステップＳ１１に進む。速度低下状態を検出してない場合（Ｓ３：Ｎ）に処理はステップＳ４に進む。速度低下時点判定部４２は、記録済フラグＦｒを「Ｆａｌｓｅ」に設定する。
ステップＳ５において制御指令値演算部４３は、変数ｉを「１」に初期化する。ステップＳ６において制御指令値演算部４３は、時刻ｔ＋ｉ×ｄｔにおける目標走行軌道Ｘの点Ｘ_{ｔ＋ｉ×ｄｔ}の位置を算出する。ステップＳ７において制御指令値演算部４３は、目標走行軌道Ｘの点Ｘ_{ｔ＋ｉ×ｄｔ}における速度指令値を算出する。ステップＳ８において制御指令値演算部４３は、変数ｉの値を１つ増加する。ステップＳ９において制御指令値演算部４３は、変数ｉがＮより大きいか否かを判定する。変数ｉがＮより大きくない場合（Ｓ９：Ｎ）に処理はステップＳ６に戻る。変数ｉがＮより大きい場合（Ｓ９：Ｙ）に処理はステップＳ１０に進む。

ステップＳ１０において制御指令値演算部４３は、上式（７）の評価関数Ｊ１を小さくする最適化計算により制御入力Ｕを算出する。その後に処理はステップＳ２１へ進む。
一方で、ステップＳ１１において速度低下時点判定部４２は、最初に速度低下状態を検出したか否か（すなわち記録済フラグＦｒが「Ｆａｌｓｅ」であるか否か）を判定する。最初に速度低下状態を検出した場合（Ｓ１１：Ｙ）に処理はステップＳ１２に進む。既に速度低下状態が検出済みであった場合（Ｓ１１：Ｎ）に処理はステップＳ１４に進む。
ステップＳ１２において速度低下時点判定部４２は、記録済フラグＦｒを「Ｔｒｕｅ」に設定する。ステップＳ１３において速度低下時点判定部４２は横偏差Ｙｏｆｆを記録する。ステップＳ１４～Ｓ１６の処理はステップＳ５～Ｓ７の処理と同様である。

ステップＳ１７において制御指令値演算部４３は、横偏差Ｙｏｆｆに基づいて目標走行軌道Ｘの点Ｘ_ｔ＋Ｔを補正する。
ステップＳ１８において制御指令値演算部４３は、変数ｉの値を１つ増加する。ステップＳ１９において制御指令値演算部４３は、変数ｉがＮより大きいか否かを判定する。変数ｉがＮより大きくない場合（Ｓ１９：Ｎ）に処理はステップＳ１５に戻る。変数ｉがＮより大きい場合（Ｓ１９：Ｙ）に処理はステップＳ２０に進む。ステップＳ２０において制御指令値演算部４３は、上式（８）の評価関数Ｊ２を小さくする最適化計算により制御入力Ｕを算出する。その後に処理はステップＳ２１へ進む。
ステップＳ２１において制御指令値演算部４３は、制御入力Ｕで自車両１を制御する。ステップＳ２２においてイグニションキーがオフになったか判定する。イグニションキーがオフでない場合（Ｓ２２：Ｎ）に処理はステップＳ１に戻る。イグニションキーがオフになった場合（Ｓ２２：Ｙ）に処理は終了する。

（変形例）
（１）上記実施形態では、減速開始取消条件（Ａ）「自車両が目標停止位置に停止した」又は（Ｂ）「目標停止位置が変更若しくはキャンセルされた」のいずれか一方が成立すると、速度低下時点判定部４２が、目標停止位置へ対する自車両１の減速を開始した旨の判定を取り消した。これに代えて図７に示すフローチャートのように減速開始取消条件（Ｂ）の判断を省略してもよい。
ステップＳ４０において速度低下時点判定部４２は自車両１が停止状態であるか否かを判定する。自車両１が停止状態である場合（Ｓ４０：Ｙ）に処理はステップＳ４１へ進む。自車両１が停止状態でない場合（Ｓ４０：Ｎ）に処理はステップＳ４２へ進む。ステップＳ４１において速度低下時点判定部４２は減速開始フラグＦｄを「Ｆａｌｓｅ」に設定する。
ステップＳ４２において速度低下時点判定部４２は減速開始フラグＦｄが「Ｔｒｕｅ」であるか否かを判定する。減速開始フラグＦｄが「Ｔｒｕｅ」である場合（Ｓ４２：Ｙ）に処理はステップＳ４５へ進む。減速開始フラグＦｄが「Ｔｒｕｅ」でない場合（Ｓ４２：Ｎ）に処理はステップＳ４３へ進む。ステップＳ４３～Ｓ４７の処理は図６のステップＳ３１～Ｓ３５の処理と同様である。

（２）上記の減速開始取消条件（Ａ）及び（Ｂ）の判定は、「停止のための減速が必要なくなったこと」を検出する判定であり、次式（９）が満たされるか否かを判定することで代用してもよい。
Ｌ＞ｖ^２／（２ａ）＋Ｌ_ＴＨ …（９）
Ｌ_ＴＨ：判定マージン
すなわち、自車両１が目標停止位置に対して減速を開始したと判定した後に状況が変わり、目標停止位置までの余裕がＬ_ＴＨ以上になったら、目標停止位置へ対する自車両１の減速を開始した旨の判定を取り消してもよい。

（３）さらに、上式（９）の条件と上式（１）の条件とを組み合わせて、自車両１の速度低下状態を検出してもよい。図８は、速度低下状態検出処理の第３例のフローチャートである。
ステップＳ５０において速度低下時点判定部４２は自車両１が減速中であるか否かを判定する。速度低下時点判定部４２は、次式（１０）が成立する場合に自車両１が減速中であると判定する。
Ｌ＜ｖ^２／（２ａ）＋Ｌ_ＴＨ …（１０）
自車両１が減速中である場合（Ｓ５０：Ｙ）処理はステップＳ５１へ進む。減速中でない場合（Ｓ５０：Ｎ）処理はステップＳ５３へ進む。
ステップＳ５１において速度低下時点判定部４２は自車両１が停止直前であるか否かを判定する。自車両１が停止直前である（Ｓ５１：Ｙ）に処理はステップＳ５２へ進む。自車両１が停止直前でない場合（Ｓ５１：Ｎ）に処理はステップＳ５３へ進む。ステップＳ５２において速度低下時点判定部４２は、自車両１の速度低下状態を検出したと判定する。ステップＳ５３において速度低下時点判定部４２は、自車両１の速度低下状態を検出していないと判定する。図８のステップＳ５０の判定では、マージンＬ_ＴＨの分だけ、減速中であるか否かの判定条件が緩くなるが、ステップＳ５１の停止直前であるか否かの判定と合わせれば、上記の実施形態と同様となる。

（４）さらに、自車両１が停止直前か否かを判定する閾値が車速Ｖ_ＴＨであることを考えると、図８のステップＳ５０において、条件式Ｌ＜Ｖ_ＴＨ ^２／（２ａ）＋Ｌ_ＴＨを満すか否かに応じて、自車両１が減速中か否かを判定してもよい。この場合、自車両の車速ｖが閾値Ｖ_ＴＨ以下であることが間接的に考慮されているため、停止直前であるか否かを判定するステップＳ５１を省略してもよい。

（実施形態の効果）
（１）コントローラ１６は、自車両の車速が所定の速度閾値未満に低下するか否かを判定する車速判定処理と、車線中央又は車線境界線に対する自車両の横偏差を検出する横偏差検出処理と、車速が速度閾値未満に低下すると判定した場合、車速が速度閾値未満に低下する時点である車速低下時点以降の横偏差の変化を抑制するように自車両の第１目標走行軌道を生成する目標軌道生成処理と、自車両が回避すべき回避対象物を検出する回避対象物検出処理と、車速低下時点後、第１目標走行軌道に沿って走行しつつ自車両の減速度を調整することにより回避対象物を回避する回避処理を実行する。
これにより、自車両の速度が低いとき、物体を回避するのに伴う発生する舵角変化を抑制できる。これにより、ステアリングホイールが大きく動いて乗員に違和感を与えるのを抑制できる。

（２）コントローラ１６は、自車両の前方の目標停止位置を設定する処理と、目標停止位置へ対する自車両の減速を開始した否かを判定する処理と、を実行し、目標停止位置へ対する自車両の減速を開始したと判定し、且つ車速が速度閾値未満に低下すると判定した場合に、目標軌道生成処理と、回避処理と、を実行してもよい。これにより、目標停止位置へ停止する場合に限定して舵角変化を抑制できる。

（３）コントローラ１６は、目標停止位置へ対する自車両の減速を開始したと判定した後に、自車両が目標停止位置に停止するか、目標停止位置が変更若しくはキャンセルされた場合に、目標軌道生成処理と、回避処理と、を実行しない。これにより、舵角変化を不要に抑制してしまうことを防止できる。

（４）コントローラ１６は、自車両の現在の車速に応じて、所定減速度で目標停止位置に停止できる所要距離を算出する処理を実行し、自車両から目標停止位置までの距離が、所要距離に応じて設定される距離閾値未満である場合に、目標停止位置へ対する自車両の減速を開始したと判定し、目標停止位置へ対する自車両の減速を開始したと判定し、且つ車速が速度閾値未満に低下すると判定した場合に、目標軌道生成処理と、回避処理と、を実行してよい。これにより、自車両が目標停止位置へ減速しているのか否かを判定できる。

（５）コントローラは、車線形状に基づいて第２目標走行軌道を生成し、第２目標走行軌道の車線幅方向位置を、車速低下時点に検出した横偏差に応じて移動させることにより、第１目標走行軌道を生成してよい。これにより、横偏差を維持する目標走行軌道を算出できる。

（６）コントローラは、自車両に加減速度と操舵角の制御入力を入力したときの自車両の予測位置と第１目標走行軌道との差分と、回避対象物に対する自車両の接近度合いとに応じた評価関数を小さくするように制御入力を演算する処理を実行してよく、第１時刻において制御入力を演算する際に評価される評価関数が、第１時刻よりも前の第２時刻において演算された制御入力を自車両に入力したときの接近度合いに、自車両に対する回避対象物の相対速度を乗算して得られた項を含んでよい。これにより、減速度の調整で回避対象物を回避できる。

１…自車両、２…車線、２ｃ…車線中央、３…先行車両、４ａ、４ｂ…駐車車両、Ｐ１…目標停止位置、Ｘ…目標走行軌道、Ｘｐ…予測軌道、Ｙｏｆｆ…横偏差

Claims (7)

1. 自車両の車速が所定の速度閾値未満に低下するか否かを判定する車速判定処理と、
   車線中央又は車線境界線に対する前記自車両の横偏差を検出する横偏差検出処理と、
   前記車速が前記速度閾値未満に低下すると判定した場合、前記車速が前記速度閾値未満に低下する時点である車速低下時点以降の前記横偏差の変化を抑制するように前記自車両の第１目標走行軌道を生成する目標軌道生成処理と、
   前記自車両が回避すべき回避対象物を検出する回避対象物検出処理と、
   前記車速が前記速度閾値未満に低下すると判定しない場合に比べて前記車速が前記速度閾値未満に低下すると判定した場合に前記回避対象物に対する前記自車両の接近度合いを低減する操舵制御を抑制することにより、前記車速低下時点後、前記第１目標走行軌道に沿って走行しつつ前記自車両の減速度を調整することにより前記回避対象物を回避する回避処理と、
   をコントローラに実行させることを特徴とする車両制御方法。
2. 前記コントローラは、
   前記自車両の前方の目標停止位置を設定する処理と、
   前記目標停止位置へ対する前記自車両の減速を開始した否かを判定する処理と、を実行し、
   前記目標停止位置へ対する前記自車両の減速を開始したと判定し、且つ前記車速が前記速度閾値未満に低下すると判定した場合に、前記目標軌道生成処理と、前記回避処理と、を実行することを特徴とする請求項１に記載の車両制御方法。
3. 前記コントローラは、前記目標停止位置へ対する前記自車両の減速を開始したと判定した後に、前記自車両が前記目標停止位置に停止するか、前記目標停止位置が変更若しくはキャンセルされた場合に、前記目標軌道生成処理と、前記回避処理と、を実行しないことを特徴とする請求項２に記載の車両制御方法。
4. 前記コントローラは、
   前記自車両の現在の前記車速に応じて、所定減速度で前記目標停止位置に停止できる所要距離を算出する処理を実行し、
   前記自車両から前記目標停止位置までの距離が、前記所要距離に応じて設定される距離閾値未満である場合に、前記目標停止位置へ対する前記自車両の減速を開始したと判定し、
   前記目標停止位置へ対する前記自車両の減速を開始したと判定し、且つ前記車速が前記速度閾値未満に低下すると判定した場合に、前記目標軌道生成処理と、前記回避処理と、を実行することを特徴とする、
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載の車両制御方法。
5. 前記コントローラは、車線形状に基づいて第２目標走行軌道を生成し、前記第２目標走行軌道の車線幅方向位置を、前記車速低下時点に検出した前記横偏差に応じて移動させることにより、前記第１目標走行軌道を生成する、ことを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の車両制御方法。
6. 前記コントローラは、前記自車両に加減速度と操舵角の制御入力を入力したときの前記自車両の予測位置と前記第１目標走行軌道との差分と、前記回避対象物に対する前記自車両の接近度合いとに応じた評価関数を小さくするように前記制御入力を演算する処理を実行し、
   第１時刻において前記制御入力を演算する際に評価される前記評価関数が、前記第１時刻よりも前の第２時刻において演算された前記制御入力を前記自車両に入力したときの前記接近度合いに、前記自車両に対する前記回避対象物の相対速度を乗算して得られた項を含むことを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の車両制御方法。
7. 自車両の車速が所定の速度閾値未満に低下するか否かを判定する車速判定処理と、
   車線中央又は車線境界線に対する前記自車両の横偏差を検出する横偏差検出処理と、
   前記車速が前記速度閾値未満に低下すると判定した場合、前記車速が前記速度閾値未満に低下する時点である車速低下時点以降の前記横偏差の変化を抑制するように前記自車両の第１目標走行軌道を生成する目標軌道生成処理と、
   前記自車両が回避すべき回避対象物を検出する回避対象物検出処理と、
   前記車速が前記速度閾値未満に低下すると判定しない場合に比べて前記車速が前記速度閾値未満に低下すると判定した場合に前記回避対象物に対する前記自車両の接近度合いを低減する操舵制御を抑制することにより、前記車速低下時点後、前記第１目標走行軌道に沿って走行しつつ前記自車両の減速度を調整することにより前記回避対象物を回避する回避処理と、
   を実行するコントローラを備えることを特徴とする車両制御装置。

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