JP7740190B2 - 車両制御装置 - Google Patents

Description

本開示は、車両制御装置に関する。

従来、車両制御装置に関する技術文献として、特開２００３－２９８４１号公報が知られている。この公報には、自車両が目標車線内位置へ移動する際に、自車両の車速に応じて目標車線内位置への移動速度を制御することにより、乗員の不安感を緩和する技術が示されている。

特開２００３－２９８４１号公報

このような車両制御装置では、車両の走行車線外で走行車線から一定距離内且つ車両の前方に存在する対象物から横距離を取る自動操舵制御が実行される場合がある。この自動操舵制御の実行においても、乗員の不安感を緩和するための更なる改善が求められている。

本開示は、自動操舵制御における乗員の不安感を緩和することができる車両制御装置を提供することを目的とする。

本開示の一態様に係る車両制御装置は、車両の走行車線外で走行車線から一定距離内且つ車両の前方に存在する対象物と車両との間の横距離を確保するための車両の自動操舵制御を実行する車両制御装置であって、車両に搭載された前方センサの検出結果に基づいて、対象物の種類を判定する種類判定部と、対象物の種類に応じて、自動操舵制御における目標横速度を変化させる走行制御部と、前方センサの検出結果に基づいて、車両の前後方向における対象物と車両との距離である前後方向距離を認識する距離認識部と、車両と対象物との前後方向距離が小さいほど目標横速度が大きくなる目標横速度パターンを対象物の種類ごとに記憶する記憶部と、を備え、対象物の種類には、大型移動体、及び小型静止体が含まれ、目標横速度パターンには、大型移動体に対応する第１横速度パターン、及び小型静止体に対応する第４横速度パターンが含まれ、車両と対象物との前後方向距離が同じである場合において、第１横速度パターンの目標横速度と比べて第４横速度パターンの目標横速度は大きく、走行制御部は、種類判定部の判定した対象物の種類に応じた目標横速度パターンに沿って自動操舵制御を実行する。

本開示によれば、自動操舵制御における乗員の不安感を緩和することができる車両制御装置を提供することが可能となる。

一実施形態の車両制御装置を示すブロック図である。 対象物の種類に応じた自動操舵制御を説明するための図である。 対象物の種類に対応した目標横速度パターンを示す図である。 車両制御装置による処理を示すフローチャートである。 ＶＬＯ制御を示すフローチャートである。 ＶＬＯ制御を示すフローチャートである。

以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、一実施形態の車両制御装置１を示すブロック図である。図１に示されるように、車両制御装置１は、前方センサ２と、内界センサ３と、駆動アクチュエータ４と、ブレーキアクチュエータ５と、ステアリングアクチュエータ６と、ＥＣＵ[Electronic Control Unit]１０と、を備えている。車両制御装置１は、自動運転車両である車両７（図２参照）の走行を制御する。

前方センサ２は、カメラ及びレーダセンサのうち少なくとも一つを含むように構成されている。カメラは、車両７の外部を撮像する撮像機器である。カメラは、撮像画像の情報をＥＣＵ１０へ送信する。カメラの撮像画像に対する画像認識処理により車両７の周囲の物体が検出される。カメラは、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。

レーダセンサは、電波（例えばミリ波）又は光を利用して車両７の周囲の物体を検出する検出機器である。レーダセンサには、ミリ波レーダ又はライダー［LIDAR：Light Detection and Ranging］が含まれる。レーダセンサは、電波又は光を車両７の周囲に送信し、物体で反射された電波又は光を受信することで物体を検出する。レーダセンサは、検出した物体の情報をＥＣＵ１０へ送信する。

内界センサ３は、車両７の走行状態を検出する検出機器である。内界センサ３は、例えば、車速センサ、加速度センサ及びヨーレートセンサ等を含む。車速センサは、車両７の速度を検出する検出器である。車速センサとしては、例えば車輪速センサが用いられる。加速度センサは、車両７の加速度を検出する検出器である。加速度センサは、車両７の前後方向の加速度を検出する前後加速度センサと、車両７の横方向の加速度を検出する横加速度センサとを含んでもよい。ヨーレートセンサは、車両７の重心の鉛直軸周りのヨーレート（回転角速度）を検出する検出器である。ヨーレートセンサとしては、例えばジャイロセンサを用いることができる。内界センサ３は、車両７の走行状態の情報をＥＣＵ１０へ送信する。

駆動アクチュエータ４は、ＥＣＵ１０からの制御信号に応じて車両７の駆動力を制御する。具体的には、駆動アクチュエータ４は、エンジンに対する空気の供給量（スロットル開度）を制御し、車両７の駆動力を制御する。なお、車両７がハイブリッド車（HEV：Hybrid Electric Vehicle）である場合には、エンジンに対する空気の供給量の他に、動力源としてのモータにＥＣＵ１０からの制御信号が入力されて当該駆動力が制御される。車両７が電気自動車（BEV：Battery Electric Vehicle）である場合には、動力源としてのモータにＥＣＵ１０からの制御信号が入力されて当該駆動力が制御される。これらの場合における動力源としてのモータは、駆動アクチュエータ４を構成する。

ブレーキアクチュエータ５は、ＥＣＵ１０からの制御信号に応じて車両７の制動力を制御する。具体的には、ブレーキアクチュエータ５は、ＥＣＵ１０からの制御信号に応じてブレーキシステムを制御し、車両７の車輪へ付与する制動力を制御する。ブレーキシステムとしては、例えば、液圧ブレーキシステムを用いることができる。

ステアリングアクチュエータ６は、ＥＣＵ１０からの制御信号に応じて車両７の操舵トルクを制御する。具体的には、ステアリングアクチュエータ６は、電動パワーステアリングシステムのうち操舵トルクを制御するアシストモータの駆動を、ＥＣＵ１０からの制御信号に応じて制御する。

ＥＣＵ１０は、ＣＰＵ[CentralProcessing Unit]と、ＲＯＭ[Read Only Memory]又はＲＡＭ[Random Access Memory]などの記憶装置とを有する電子制御ユニットである。ＥＣＵ１０では、例えば、記憶装置に記憶されているプログラムをＣＰＵで実行することにより各種の機能を実現する。ＥＣＵ１０は、例えば車両７に設けられている。

車両制御装置１は、車両７の自動操舵制御を実行する。本実施形態では、自動操舵制御は、ＶＬＯ（Vehicle Lateral Offset）制御である。ＶＬＯ制御は、車両７の走行車線外で走行車線から一定距離内且つ車両の前方に存在する対象物と車両７との間の横距離を確保するための制御である。ＶＬＯ制御は、車両７に隣接する物体と車両７との横距離を確保するための制御である。

図２は、対象物の種類に応じたＶＬＯ制御を説明するための図である。図２の（ａ）に示されるように、車両７の走行車線２１に隣接する走行車線２２内であって車両７の前方には、対象物８として例えば大型移動体（例えば大型車両）が存在する場合がる。一方、図２の（ｂ）に示されるように、走行車線２２内であって車両７の前方には、対象物８として例えば小型静止体（例えば工事用のパイロン）が存在する場合がある。ＶＬＯ制御では、対象物８と車両７との横距離Ｄ２，Ｄ４が大きくなるように車両７を走行させる。ＶＬＯ制御では、対象物８の種類が異なる場合に、対象物８の種類ごとに異なるパターンに沿って車両７を走行させる。具体的には、次のとおりである。

図１に示されるように、ＥＣＵ１０は、機能的構成として、記憶部１１と、種類判定部１２と、距離認識部１３と、走行制御部１４と、を備えている。記憶部１１は、各対象物８に対応した目標横速度パターンを記憶する。目標横速度パターンについては後述する。記憶部１１は、ＥＣＵ１０の外のデータベースに目標横速度パターンを記憶させてもよい。

種類判定部１２は、車両７に搭載された前方センサ２の検出結果に基づいて、対象物８の種類を判定する。種類判定部１２は、前方センサ２のカメラの撮像画像に基づいて、対象物８の種類を判定する。種類判定部１２は、例えば撮像画像に対するノイズ除去、エッジ処理、パターンマッチング、ディープラーニングのうち少なくとも一つを用いて、対象物８の種類を判定する。種類判定部１２は、前方センサ２のレーダセンサの検出結果に基づいて、対象物８の種類を判定してもよい。

種類判定部１２は、前方センサ２の検出結果に基づいて、対象物８の移動状態を判定する。種類判定部１２は、対象物８が移動体であるか否か、及び、対象物８が静止体であるか否かを判定する。種類判定部１２は、前方センサ２の検出結果に基づいて、対象物８の大きさを判定する。種類判定部１２は、対象物８が大型物体であるか否か、及び、対象物８が小型物体であるか否かを判定する。

対象物８の種類としては、例えば、大型移動体、大型静止体、小型移動体又は小型静止体等が挙げられる。大型移動体としては、例えば、大型車両（例えばトラック等）又は工事車両等が挙げられる。大型静止体としては、例えば、壁又はフェンス等が挙げられる。小型移動体としては、例えば、歩行者又は自転車等が挙げられる。小型静止体としては、例えば、工事用のパイロン、看板（例えば矢印板等）、ブロック又は小型バリア等が挙げられる。

距離認識部１３は、前方センサ２の検出結果に基づいて、車両７の前後方向における対象物８と車両７との距離Ｄ１，Ｄ３を認識する。距離認識部１３は、前方センサ２のカメラの撮像画像又はレーダセンサの検出結果に基づいて、距離Ｄ１，Ｄ３を認識してもよい。

走行制御部１４は、車両７の前方に対象物８が存在する場合には、車両７と対象物８との間の横距離Ｄ２，Ｄ４が大きくなるように車両７の走行を制御する。走行制御部１４は、車両７が横方向において対象物８から離れるように、車両７の走行を制御する。走行制御部１４は、車両７が所定の横速度で横方向における目標位置に移動するように、車両７の走行を制御する。走行制御部１４は、例えば車両７の操舵角に関する信号をステアリングアクチュエータ６に送信することで、車両７の横速度を制御する。走行制御部１４は、対象物８の種類に応じて、車両７のＶＬＯ制御における目標横速度を変化させる。

走行制御部１４は、目標横速度パターンに沿ってＶＬＯ制御を実行する。目標横速度パターンは、ＶＬＯ制御における車両７の目標横速度の時間変化パターンである。目標横速度パターンは、対象物８の種類に応じて異なるパターンが予め用意されていてもよい。走行制御部１４は、対象物８の種類ごとに異なった目標横速度パターンに沿ってＶＬＯ制御を実行する。例えば、対象物８が移動体である場合における目標横速度パターンは、対象物８が静止体である場合における目標横速度パターンと異なっている。例えば、対象物８が大型物体である場合における目標横速度パターンは、対象物８が小型物体である場合における目標横速度パターンと異なっている。

図３は、対象物８の種類に対応した目標横速度パターンを示す図である。図３には、一例として、大型移動体（例えば大型車両）に対応する目標横速度パターンＰ１及び小型静止体（例えば工事用のパイロン）に対応する目標横速度パターンＰ２が示されている。走行制御部１４は、対象物８が大型移動体である場合には、目標横速度パターンＰ１に沿ってＶＬＯ制御を実行する。目標横速度パターンＰ１では、距離Ｄ１が小さいほど目標横速度が大きくなる。走行制御部１４は、対象物８が小型静止体である場合には、目標横速度パターンＰ２に沿ってＶＬＯ制御を実行する。目標横速度パターンＰ２では、距離Ｄ３が小さいほど目標横速度が大きくなる。

走行制御部１４は、対象物８が前方センサ２によって検出されるタイミングが遅いほど目標横速度を大きくする。対象物８が前方センサ２によって検出されるタイミングは、ＶＬＯ制御の実行の開始のタイミングと一致してもよいし、一致していなくてもよい。また、本実施形態では、距離が等しい場合に、目標横速度パターンＰ１における目標横速度は、目標横速度パターンＰ２における目標横速度よりも小さい。目標横速度パターンＰ１，Ｐ２は、上限横速度Ｌ１と下限横速度Ｌ２との間に設定される。

次に、ＥＣＵ１０の処理について説明する。図４は、ＥＣＵ１０による処理を示すフローチャートである。図４に示されるように、ＥＣＵ１０は、ステップＳ１において、車両７がＶＬＯ制御の許可状態であるか否かを判定する。ＥＣＵ１０は、車両７がＶＬＯ制御の許可状態であると判定された場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）、ステップＳ２に移行する。ＥＣＵ１０は、車両７がＶＬＯ制御の許可状態ではないと判定された場合（ステップＳ１：ＮＯ）、今回の処理を終了する。ＥＣＵ１０は、ステップＳ２において、車両７の前方に対象物８が存在するか否かを判定する。ＥＣＵ１０は、車両７の前方に対象物８が存在すると判定された場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、ステップＳ３に移行する。ＥＣＵ１０は、車両７の前方に対象物８が存在しないと判定された場合（ステップＳ２：ＮＯ）、今回の処理を終了する。ＥＣＵ１０は、ステップＳ３において、車両７のＶＬＯ制御を実行する。

図５は、車両７のＶＬＯ制御を示すフローチャートである。図５に示されるように、対象物８の種類に応じて、第１横速度パターン、第２横速度パターン、第３横速度パターン又は第４横速度パターンに沿ってＶＬＯ制御を実行する。第１横速度パターン、第２横速度パターン、第３横速度パターン及び第４横速度パターンのそれぞれは、異なるパターンとして記憶部１１に記憶されている。ＥＣＵ１０は、ステップＳ３１において、対象物８が大型移動体であるか否かを判定する。ＥＣＵ１０は、対象物８が大型移動体である場合（ステップＳ３１：ＹＥＳ）、ステップＳ３２に移行する。ＥＣＵ１０は、対象物８が大型移動体ではない場合（ステップＳ３１：ＮＯ）、ステップＳ３３に移行する。ＥＣＵ１０は、ステップＳ３２において、第１横速度パターン（例えば図２に示される目標横速度パターンＰ１）に沿ってＶＬＯ制御を実行する。

ＥＣＵ１０は、ステップＳ３３において、対象物８が大型静止体であるか否かを判定する。ＥＣＵ１０は、対象物８が大型静止体である場合（ステップＳ３３：ＹＥＳ）、ステップＳ３４に移行する。ＥＣＵ１０は、対象物８が大型静止体ではない場合（ステップＳ３３：ＮＯ）、ステップＳ３５に移行する。ＥＣＵ１０は、ステップＳ３４において、第２横速度パターンに沿ってＶＬＯ制御を実行する。車両７の前後方向における対象物８と車両７との距離が同じである場合、第２横速度パターンにおける横速度は、第１横速度パターンにおける横速度よりも小さい。つまり、ＥＣＵ１０は、対象物８が大型静止体である場合には、対象物８が大型移動体である場合に比べ、より大きい横速度で車両７を走行させる。

ＥＣＵ１０は、ステップＳ３５において、対象物８が小型移動体であるか否かを判定する。ＥＣＵ１０は、対象物８が小型移動体である場合（ステップＳ３５：ＹＥＳ）、ステップＳ３６に移行する。ＥＣＵ１０は、対象物８が小型移動体ではない場合（ステップＳ３５：ＮＯ）、ステップＳ３７に移行する。ＥＣＵ１０は、ステップＳ３６において、第３横速度パターンに沿ってＶＬＯ制御を実行する。

ＥＣＵ１０は、ステップＳ３７において、対象物８が小型静止体であるか否かを判定する。ＥＣＵ１０は、対象物８が小型静止体である場合（ステップＳ３７：ＹＥＳ）、ステップＳ３８に移行する。ＥＣＵ１０は、対象物８が小型静止体ではない場合（ステップＳ３７：ＮＯ）、今回の処理を終了する。ＥＣＵ１０は、ステップＳ３８において、第４横速度パターン（例えば図２に示される目標横速度パターンＰ２）に沿ってＶＬＯ制御を実行する。

図６は、各目標横速度パターンに沿ったＶＬＯ制御を示すフローチャートである。図６に示されるように、ＥＣＵ１０は、ステップＳ４１において、車両７の前後方向における対象物８と車両７との間の距離を認識する。ＥＣＵ１０は、ステップSＳ４２において、目標横速度パターン及び上記の距離に基づいて、目標横速度を設定する。ＥＣＵ１０は、設定された目標横速度で車両７を走行させる。

以上説明したように、本実施形態の車両制御装置１では、走行制御部１４が、対象物８の種類に応じて、ＶＬＯ制御における目標横速度を変化させる。これにより、対象物８の種類ごとに異なる目標横速度で車両７を走行させることができる。したがって、車両制御装置１では、対象物８の種類にかかわらず一定の目標横速度でＶＬＯ制御を実行する場合に比べて、運転者による手動運転に近いＶＬＯ制御を実現することができ、乗員の不安感を緩和することができる。従来は、前方センサ２による対象物８の検出精度又は対象物８の種類等によっては、乗員がＶＬＯ制御の実行が比較的遅いと感じる場合があった。本実施形態の車両制御装置１によれば、近接しないと検出されにくい対象物８又は乗員が早期に回避することを望む対象物８等が存在する場合においても、適切な目標横速度となるように予め設定することで、乗員の不安感を緩和することができる。

車両制御装置１は、前方センサ２の検出結果に基づいて、車両７の前後方向における対象物８と車両７との距離を認識する距離認識部１３を備えている。走行制御部１４は、当該距離が小さいほど目標横速度が大きくなる目標横速度パターンに沿ってＶＬＯ制御を実行する。目標横速度パターンは、対象物８の種類ごとに異なっている。車両７の前後方向における対象物８と車両７との間の距離が小さいほど乗員の不安感が大きい傾向にある。上記の構成によれば、当該距離が小さいほど目標横速度が大きいため、短時間で対象物８との距離を確保することができ、乗員の不安感を緩和することができる。

種類判定部１２は、前方センサ２の検出結果に基づいて、対象物８の移動状態を判定する。対象物８が移動体である場合における目標横速度パターンは、対象物８が静止体である場合における目標横速度パターンと異なっている。これにより、対象物８が移動体である場合には、対象物８が静止体である場合と異なる目標横速度パターンに沿ったＶＬＯ制御を実現することができる。したがって、対象物８が移動体であっても静止体であっても同じ目標横速度パターンでＶＬＯ制御を実行する場合に比べて、運転者による手動運転に近いＶＬＯ制御を実現することができ、乗員の不安感を緩和することができる。

種類判定部１２は、前方センサ２の検出結果に基づいて、対象物８の大きさを判定する。対象物８が大型物体である場合における目標横速度パターンは、対象物８が小型物体である場合における目標横速度パターンと異なっている。これにより、対象物８が大型物体である場合には、対象物８が小型物体である場合と異なる目標横速度パターンに沿ったＶＬＯ制御を実現することができる。したがって、対象物８が大型物体であっても小型物体であっても同じ目標横速度パターンでＶＬＯ制御を実行する場合に比べて、運転者による手動運転に近いＶＬＯ制御を実現することができ、乗員の不安感を緩和することができる。

以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述した実施形態に限定されるものではない。本開示は、上述した実施形態を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した様々な形態で実施することができる。

対象物８の種類として、大型移動体、大型静止体、小型移動体又は小型静止体等が例示されたが、対象物８の種類としては、乗員の不安感の大きさに基づいて分類されたその他の様々な種類であってもよい。対象物８の種類には、１つの物体のみが含まれていてもよい。例えば、大型移動体には、大型車両のみが含まれていてもよく、小型静止体には、工事用のパイロンのみが含まれていてもよい。種類判定部１２は、必ずしも対象物８の移動状態の判定を行う必要はない。種類判定部１２は、必ずしも対象物８の大きさの判定を行う必要はない。種類判定部１２は、車両（停止中の車両及び走行中の車両の両方を含む）や構造物などの種類を判定するだけであってもよい。

走行制御部１４は、例えば、対象物８が大型車両である場合には、対象物８が工事車両である場合とは異なる目標横速度パターンに沿ってＶＬＯ制御を実行してもよい。

走行制御部１４は、例えば、対象物８が壁である場合には、対象物８がフェンスである場合とは異なる目標横速度パターンに沿ってＶＬＯ制御を実行してもよい。走行制御部１４は、例えば、対象物８が歩行者である場合には、対象物８が自転車である場合とは異なる目標横速度パターンに沿ってＶＬＯ制御を実行してもよい。走行制御部１４は、例えば、対象物８が工事用のパイロンである場合には、対象物８が看板である場合とは異なる目標横速度パターンに沿ってＶＬＯ制御を実行してもよい。走行制御部１４は、対象物８の各種類に対応して予め定められた所定の目標横速度で車両７の走行を制御してもよい。

対象物８が移動体である場合における車両７の目標横速度は、対象物８が静止体である場合における車両７の目標横速度よりも大きくてもよい。対象物８が大型物体である場合における車両７の目標横速度は、対象物８が小型物体である場合における車両７の目標横速度よりも大きくてもよい。

車両制御装置１は、距離認識部１３を備えていなくてもよい。走行制御部１４は、車両７の前後方向における距離に関わらず、対象物８の種類が異なる場合に、ＶＬＯ制御における目標横速度を変化させればよい。

走行制御部１４は、内界センサ３の検出結果に基づいて、車両７が目標横速度で走行しているか否かを判定してもよい。走行制御部１４は、車両７が目標横速度で走行していないと判定された場合、車両７が目標横速度で走行するまで車両７の走行を制御し続けてもよい。

１…車両制御装置、７…車両、２１…走行車線、８…対象物、２…前方センサ、１２…種類判定部、１４…走行制御部、１３…距離認識部、Ｐ１，Ｐ２…目標横速度パターン。

Claims (1)

1. 車両の走行車線外で前記走行車線から一定距離内且つ前記車両の前方に存在する対象物と前記車両との間の横距離を確保するための前記車両の自動操舵制御を実行する車両制御装置であって、
   前記車両に搭載された前方センサの検出結果に基づいて、前記対象物の種類を判定する種類判定部と、
   前記対象物の種類に応じて、前記自動操舵制御における目標横速度を変化させる走行制御部と、
   前記前方センサの検出結果に基づいて、前記車両の前後方向における前記対象物と前記車両との距離である前後方向距離を認識する距離認識部と、
   前記車両と前記対象物との前後方向距離が小さいほど目標横速度が大きくなる目標横速度パターンを前記対象物の種類ごとに記憶する記憶部と、
   を備え、
   前記対象物の種類には、大型移動体、及び小型静止体が含まれ、
   前記目標横速度パターンには、前記大型移動体に対応する第１横速度パターン、及び前記小型静止体に対応する第４横速度パターンが含まれ、
   前記車両と前記対象物との前後方向距離が同じである場合において、前記第１横速度パターンの目標横速度と比べて前記第４横速度パターンの目標横速度は大きく、
   前記走行制御部は、前記種類判定部の判定した前記対象物の種類に応じた前記目標横速度パターンに沿って前記自動操舵制御を実行する、車両制御装置。