JP7769906B2

JP7769906B2 - 車両の走行制御装置

Info

Publication number: JP7769906B2
Application number: JP2021204226A
Authority: JP
Inventors: 整久保田
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2021-12-16
Filing date: 2021-12-16
Publication date: 2025-11-14
Anticipated expiration: 2041-12-16
Also published as: EP4197870B1; EP4197870A1; JP2023089623A

Description

本発明は、車両の走行制御装置に関し、さらに詳しくは、路肩に停車した状態から車両を発進させる制御に関するものである。

運転者の負担軽減、安全運転支援を目的とした種々の走行制御システムの実用化が進められている。例えば、特許文献１には、車両の周囲状況を予測し、予測結果に基づいて走行を支援する走行支援方法として、車両の後方に位置する後方車両を検出し、後方車両が置かれた環境に基づいて後方車両の動作を予測し、車両を発進させるかまたは後方車両の通過を待って発進させる方法が開示されている。

特開２０１８－１９７９６６号公報

しかし、センサの検出範囲は有限であり、道路状況も多様であるため、車両を発進させた後に、センサの検出範囲外から高速度で接近する後方車両が出現した場合、後方車両の急制動を惹起するなどの問題を生じる虞があった。

本発明は、上記のような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、路肩に停車した状態から、センサの検出能力に過度に依存せず交通流への影響を最小限に留めて車両を発進させる制御を実行可能な走行制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、
外界センサの検知情報に基づいて走路環境を認識して目標経路を生成し、前記目標経路に追従させるように速度制御および操舵制御を行う車両の走行制御装置において、
路肩に停止した状態から自車両を発進させる発進モードであって、
（ｉ）後方の検出範囲に他車両が検出された場合は、自車両の発進によって前記他車両に必要になると推定される減速度が所定閾値以上であれば前記他車両の通過を待ち、前記他車両に必要になると推定される減速度が前記所定閾値未満であれば自車両を発進させ、
（ｉｉ）後方の検出範囲に他車両が検出されない場合は、前記目標経路を自車線中央よりも路肩に近い第１の横位置に設定して発進させ前記第１の横位置に沿って走行しながら加速する第１ステップ、その後、所定速度まで加速した状態で前記目標経路を自車線中央寄りの第２の横位置に設定し前記第２の横位置を維持する走行に移行する第２ステップを実行する、発進モードを有する、車両の走行制御装置にある。

本発明に係る車両の走行制御装置は、上記のような発進モードを有することにより、後方の検出範囲に他車両が検出されている場合でも他車両に急制動を惹起することなく発進する機会を最大限に確保でき、かつ、後方の検出範囲に他車両が検出されない場合は、発進直後に路肩に近い第１の横位置に沿って走行しながら加速するので、発進後にセンサの検出範囲に高速度で接近する後方車両が出現しても、車線中央側に走行スペースが確保されていることに加えて、路肩に近い第１の横位置から減速して直ちに路肩に停車できることから、後方車両の急制動を回避でき、センサの検出能力に過度に依存せず交通流への影響を最小限に留めて車両を発進させることができる。

車両の走行制御装置を示すブロック図である。路肩に停車した状態からの発進モードを示す概略図である。発進後における仮想接近車両の速度推定を示す概略図である。発進モードを示すフローチャートである。（ａ）自車両の速度と仮想接近車両の推定速度を示すグラフ、（ｂ）自車両と仮想接近車両との間の推定車間距離を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１に示すように、車両１の走行制御装置は、外界センサ２１、内界センサ２２、測位システム２３などからなる入力装置群、それらを通じて得られる走路環境情報１１および車両情報１２に基づいて車両１の目標経路を決定し、横方向制御１４および縦方向制御１５を実行する車両動作決定部１３を含む制御システム１０を備える。

外界センサ２１は、車両前方および後方の物体（位置、相対速度）を検知する前方および後方のレーダー（ミリ波レーダー）、車両前方および後方の走路環境を撮像する単眼カメラやステレオカメラなどのイメージセンサ、車両周囲の走路環境を３Ｄ点群データとして取得するＬＩＤＡＲ（レーザースキャナ）などから選択されるセンサ群で構成される。

例えば、図２に示されるように、外界センサ２１は、前方センサ２１１（レーダー、イメージセンサまたはレーザースキャナ）、後方センサ２１２（レーダー、イメージセンサ）、図２では右側のみ示されている前側方センサ２１３および後側方センサ２１４（レーダー、イメージセンサまたはレーザースキャナ）を含み、車両１の周囲が検出範囲に含まれるように配置されている。

内界センサ２２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、アクセルセンサ、ブレーキセンサなど、車両１の運動状態を決定する複数のセンサ群で構成され、それらの検出値は車両内通信（車載ネットワーク）を介して制御システム１０に取得され、車両１の現在の運動状態を示す状態値としての車両情報１２を構成する。

測位システム２３は、車両１の位置情報を取得するための衛星測位システム（ＧＮＳＳセンサ）として実装され、地図データと交通情報を併用し走行計画に基づいて経路案内を行う走行計画システム（ナビゲーションシステム）を構成する。位置情報と関連した車線規制や制限速度などの交通情報は、放送型情報配信、Ｖ２Ｉ型路車間通信、セルラー通信網を利用した移動体通信などを通じて取得され、さらに、外界センサ２１の検知情報から信号や交通標識の情報が取得される。

走行計画システムは、ＨＭＩ装置や無線通信端末などを利用して入力した目的地や経由地情報に基づき、それらと関連した交通情報を参照して事前に決定した走行計画に基づいて経路案内を行い、交通規則に従った自律運転を行うための速度制御、車線維持および車間維持制御、車線変更、分合流、右左折など、シーンに応じて走行モードを指定する。

制御システム１０は、外界センサ２１に取得された画像データまたは３Ｄ点群データより道路構造（道路区分線、ガードレール、中央分離帯など）を認識する道路構造認識と、レーダーによる自車線前方の先行車両や障害物の検知により、所定フレームレートで更新される走路環境情報１１を構成する走路環境推定部を備える。

制御システム１０は、走路環境情報１１および車両情報１２に基づいて目標経路を生成する車両動作決定部１３を備え、目標経路に車両１を追従させるための目標舵角を与える操舵角指令を操舵ユニット３３に出力する横方向制御部１４、および、目標速度を達成するための速度指令（加減速指令）を駆動ユニット３４および制動ユニット３５に出力する縦方向制御部１５を制御ユニットとして備える。

車両動作決定部１３は、走路環境情報１１および車両情報１２に基づいて速度制御および車間維持制御、車線維持走行、車線変更、分合流、右左折などの走行モードを有し、走行シーンごとに最適化された車両運動制御とそれらに付随したウインカ点滅などを実行できるように構成されている。

例えば、走路環境情報１１を構成する走路環境推定部は、外界センサ２１を構成する前方センサ２１１に取得される画像データまたは３Ｄ点群データに基づいて、車両１の車線（走行レーン）を認識するとともに、走行レーンの両側の道路区分線（または代替構造）から車線（走行レーン）の中央（中心線）を推定する機能を有し、車両動作決定部１３は、車線中央に目標経路を設定して操舵制御を行うことで車線中央維持走行を実行する。

また、走路環境情報１１を構成する走路環境推定部は、隣接車線の道路区分線（または代替構造）を認識し、隣接車線の中央を推定する機能を有し、車両動作決定部１３は、走路環境情報１１において隣接車線の所定範囲に他車両が存在しないことが確認されている状態で、隣接車線の前方中央に目標経路を設定して操舵制御を行うことで車線変更を実行する。

さらに、制御システム１０は、外界センサ２１を構成する後方センサ２１２（後方レーダー）により自車線後方から接近する後続車両の検知を実行し、後方接近車両情報１６に基づいて、車両１を路肩から発進させる発進モードを実行するための発進制御部１７を備える。発進モードについては後述する。

以上述べたような制御システム１０を構成する各制御ユニットは、それぞれの機能を実行するように動作可能なプログラムを格納するＲＯＭ（フラッシュメモリ）、演算処理を行うＣＰＵ、前記プログラムが読み込まれ前記ＣＰＵの作業領域および演算結果の一時記憶領域となるＲＡＭ、および入出力インターフェースを備えたコンピュータ（ＥＣＵ）として実装される。

なお、操舵ユニット３３は操舵輪を含む操舵機構と操舵アクチュエータ（電動パワーステアリングシステムを構成するＥＰＳモータ）で構成される。駆動ユニット３４は、内燃エンジン車両の場合は内燃エンジンとエンジンコントローラ、電動車両の場合は、モータジェネレータとモータコントローラ、ハイブリット車両では、それらとハイブリッドコントローラで構成される。制動ユニット３５は各車輪を制動するためのブレーキ装置とブレーキアクチュエータ、ブレーキコントローラ（ＡＢＳ／ＥＳＣコントローラ）などで構成される。

図４は、路肩停車状態からの発進モードにおける処理の流れを示すフローチャートであり、以下、発進モードについて図面を参照しながら詳細に説明する。

図２に示すように路肩５０に停車した状態から車両１を発進させる場合、車両１の運転者または利用者が発進意思を表示させるトリガ操作（ウインカレバー操作、タッチパネル操作など）を行うか、または、車両内モニタなどの検知情報に基づいて車両１内での発進準備完了と判断した場合、発進モードに移行し、交通流に対して車両１の発進意思を表示すべくウインカ点滅を開始する（ステップ１００）。

それととともに、測位システム２３に取得される車両１の位置情報と関連した車線規制や制限速度などの交通情報が取得され、かつ、外界センサ２１を構成する前方センサ２１１および前側方センサ２１３に取得される前方走路環境情報に基づいて、車両１の前方走路上の他車両や障害物の検出が実行され、かつ、外界センサ２１を構成する後方センサ２１２（後方レーダー）に取得される後方走路環境情報に基づいて、自車線５の後方から接近する車両の検出が実行される（ステップ１０１）。

（１）後続車両が検出された場合
走路前方に発進に支障となる障害物や特定走行シーンがないことが確認されている状態で、後方から接近する車両３が検出された場合（ステップ１０２；ＹＥＳ）、後方センサ２１２（後方レーダー）に検知される後続車両３の速度Ｖと距離（車間時間）から、車両１が発進後に目標速度まで加速する間に、後続車両３に必要になる減速度ｄが推定される（ステップ１０３）。

（１－１）車両１の発進により後続車両３に必要になると推定される減速度ｄが所定値未満でない、すなわち、所定閾値以上になると判定された場合は（ステップ１０４；ＮＯ）、発進せずに後続車両３が通過するまで待機し、外界センサ２１の検知情報に基づいて後続車両３の通過を確認してからステップ１０１に戻り、車両１を再発進させる。

（１－２）車両１の発進により後続車両３に必要になると推定される減速度ｄが所定値未満であると判定された場合（ステップ１０４；ＹＥＳ）は、車両１を発進させる（ステップ１０５）。

この場合、車両１を発進させて所定加速度で目標速度まで加速するまでの間に、後続車両３に急減速が必要になることがなく、かつ、後続車両３の存在によって、後方センサ２１２（後方レーダー）の検出範囲の後方から急接近する他の後続車両は存在し得ないので、車両１の発進後は車線中央（第２横位置Ｐ２）に目標経路を設定し、車線中央を走行しながら加速する（ステップ１０６）。

その後、目標速度に到達した時点（ステップ１０７；ＹＥＳ）で発進モードを終了し、通常走行モードに移行する（ステップ１０８）。なお、目標速度への到達前に先行車両に追い付いた場合は、所定車間時間を維持して先行車両への追従走行に移行する。

（２）後続車両が検出されない場合
走路前方に発進に支障となる障害物や特定走行シーンがないことが確認されており、かつ、後方から接近する車両が検出されない場合（ステップ１０２；ＮＯ）は、図２に示すように、先ず、目標経路を自車線中央よりも路肩５０に近い第１横位置Ｐ１に設定して発進させ（ステップ１０９）、第１横位置Ｐ１に沿って走行しながら加速する（ステップ１１０）。

第１横位置Ｐ１は、走路環境情報１１に基づいて、自車線５の路肩５０（外側線）を基準に、車両１の中心が車幅の１／２と余裕分からなる所定距離に維持されるように決定されるか、または、前記余裕分が確保されるように自車線中央を基準にした所定横偏位（オフセット量）として決定される。

（２－１）車両１の発進直後、あるいは、第１横位置Ｐ１に沿って走行中に、後方センサ２１２（後方レーダー）の検出範囲に高速度で接近する後方車両が出現し、この後方車両の速度と距離（車間時間）から、車両１が目標速度まで加速する間に、後方車両に必要になると推定される減速度が所定値以上と判定された場合（ステップ１１１；ＹＥＳ）、目標経路を路肩５０寄りに設定して減速し、路肩５０に停車し（ステップ１１６）、後方車両を通過させ、外界センサ２１の検知情報により後方車両の通過を確認してからステップ１０１に戻り、車両１を再発進させる。

（２－２）一方、車両１の発進後、第１横位置Ｐ１に沿って走行中に、後方から急接近する他車両が検出されない状態で、仮想接近車両を想定し、仮想接近車両演算１８を実行することで、第１横位置Ｐ１から第２横位置Ｐ２（または車線中央）を維持する走行への移行時期を動的に決定する。

すなわち、走路環境に基づいて仮想接近車両の速度Ｖｖを推定し（ステップ１１２）、仮想接近車両が推定速度Ｖｖから所定の減速度ｄｖで減速する場合における車両１との最接近距離を求める仮想接近車両演算１８を実行し（ステップ１１３）、最接近車間距離が所定値以上となった時点（ステップ１１４；ＹＥＳ）で、目標経路を自車線中央寄りの第２横位置Ｐ２に設定して第２横位置Ｐ２（または車線中央）に走路変更する（ステップ１１５）。

例えば、図３に示されるように、第１横位置Ｐ１を走行する車両１の速度Ｖ１、加速度ａ１に対して、車両１の後方センサ２１２（後方レーダー）の検出範囲Ｙ＋αの位置を走行する仮想接近車両４ｖの推定速度Ｖｖを、走路環境における制限速度Ｚと変動要素βから次式により決定する。
推定速度Ｖｖ＝制限速度Ｚ＋変動要素β

ここで、走路環境における制限速度Ｚは、測位システム２３に取得される車両１の位置情報に地図データまたは交通情報を参照して取得する。

走路環境に依存した変動要素βとしては、例えば、次のようなものが想定される。変動要素β（ｋｍ／ｈ）は、各要素の最大値としても良いし、要素数分の次元マトリクスとすることもできる。また、走行シーンごとに主導的な要素を選定しても良い。
道路形状：直線β＝３０；曲線β＝２０
道路種別：生活道路β＝２０；幹線道路β＝３０
車線数：１車線β＝２０；２車線以上β＝３０
道路幅：３ｍ未満β＝２０；３ｍ以上β＝３０

上記のような推定速度Ｖｖで走行する仮想接近車両４ｖが、危険を伴わない減速度ｄｖ（例えば、エンジンブレーキ相当の－０．０５Ｇや弱ブレーキ相当の－０．１Ｇ）で減速する場合の車両１との最接近距離Ｄｍを求め、この最接近距離Ｄｍが安全車間距離Ｄｓ未満の間は第１横位置Ｐ１の走行を継続し、最接近距離Ｄｍが安全車間距離Ｄｓ以上となった時点で第２横位置Ｐ２に移動する。

最接近距離Ｄｍが安全車間距離Ｄｓ以上となれば、もはや、後方センサ２１２（後方レーダー）の検出範囲外から接近する後方車両が出現しても、急減速を要さずに安全車間距離Ｄｓを維持できるので、自車線中央寄りの第２横位置Ｐ２に走路変更しても交通流への影響はないと推定できる。

例えば、図５（ａ）に示すように、自車両１は＋０．１１１Ｇで速度Ｖｔ＝４０ｋｍ／ｈまで加速する場合において、仮想接近車両４ｖは、後方センサ２１２の検知距離Ｄ０＝８０ｍに相当する後方位置を速度Ｖｖ＝７０ｋｍ／ｈで走行している状態から、速度Ｖｔ＝４０ｋｍ／ｈまでエンジンブレーキ相当の減速度ｄｖ＝－０．０６Ｇで減速する場合を想定する。

車両１の発進を基準にして仮想接近車両４ｖが減速を開始するタイミングｔ０が発進と同時、ｔ２～ｔ８は２～８秒後の各場合を示しており、図５（ｂ）に示すように、車両１が第１横位置Ｐ１の走行を開始してから５秒後に第２横位置Ｐ２に移動すれば、最接近距離Ｄｍに安全車間距離Ｄｓ＝２２ｍを確保できることになる。

なお、車両１が目標車速、または目標車速に対して所定の割合（例えば目標車速の９０％）の速度まで加速した時点で第１横位置Ｐ１から第２横位置Ｐ２（または車線中央）への移動が実行されるように構成することもできる。

以上述べたように本発明に係る発進モードによれば、後方センサ２１２の検出範囲に後続車両が検出されている場合でも後続車両に急制動を惹起することなく発進する機会を最大限に確保できる。

一方、後方センサ２１２の検出範囲に後続車両が検出されない場合は、発進直後に路肩５０に近い第１横位置Ｐ１に沿って走行しながら加速するので、発進後に後方センサ２１２の検出範囲に高速度で接近する後続車両が出現しても、路肩５０に近い第１横位置Ｐ１から減速して直ちに路肩５０に停車でき、車線５の中央側に操舵回避のためのスペースを空けることができるので、後方車両の急制動を回避できる。

特に、車両後方に見通しの悪いカーブ（ブラインドコーナー）が存在したり、停車車両が存在したりして、後方センサ２１２の検出範囲が制限されているような場合や、隣接車線からの車線変更によって後続車両が出現した場合にも対応できる利点がある。

また、第１横位置Ｐ１を走行中に、後方センサ２１２の検出範囲外から接近する仮想接近車両４ｖを仮定し、走路環境に基づいて決定される仮想接近車両４ｖの推定速度Ｖｖと減速度ｄｖ、および自車両１の速度Ｖ１と加速度ａ１から求まる仮想接近車両４ｖと自車両１の最接近車間距離Ｄｍが安全車間距離Ｄｓ以上となった時点で車線中央寄りの第２横位置Ｐ２に移動するので、走路環境に応じて適正なタイミングで第２横位置Ｐ２に移動でき、第１横位置Ｐ１の走行を必要最小限に留めることができる。

したがって、本発明に係る走行制御装置によれば、後方センサ２１２の検出能力に過度に依存せず、交通流への影響を最小限に留めて車両１を発進させることができる。

以上、本発明の実施形態について述べたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいてさらに各種の変形および変更が可能である。

１車両
３後続車両
４ｖ仮想接近車両
５車線（走行レーン）
１０制御システム
１１走路環境情報
１２車両情報
１３車両動作決定部
１４横方向制御部
１５縦方向制御部
１６後方接近車両情報
１７発進制御部
１８仮想接近車両演算
２１外界センサ
２２内界センサ
２３測位システム
５０路肩

Claims

外界センサの検知情報に基づいて走路環境を認識して目標経路を生成し、前記目標経路に追従させるように速度制御および操舵制御を行う車両の走行制御装置において、
路肩に停止した状態から自車両を発進させる発進モードであって、
（ｉ）後方の検出範囲に他車両が検出された場合は、自車両の発進によって前記他車両に必要になると推定される減速度が所定閾値以上であれば前記他車両の通過を待ち、前記他車両に必要になると推定される減速度が前記所定閾値未満であれば自車両を発進させ、
（ｉｉ）後方の検出範囲に他車両が検出されない場合は、前記目標経路を自車線中央よりも路肩に近い第１の横位置に設定して発進させ前記第１の横位置に沿って走行しながら加速する第１ステップ、その後、所定速度まで加速した状態で前記目標経路を自車線中央寄りの第２の横位置に設定し前記第２の横位置を維持する走行に移行する第２ステップを実行する、発進モードを有する、車両の走行制御装置。
前記第１ステップでの走行中に後方から接近する第２の他車両が検出された場合、自車両の走行状態と前記第２の他車両の速度から前記第２の他車両に必要になると推定される減速度が所定閾値未満であれば自車両の加速を継続し、前記第２の他車両に必要になると推定される減速度が所定閾値以上であれば、前記目標経路を路肩寄りに変更して減速停車させ、前記第２の他車両の通過を待つように構成されている、請求項１記載の車両の走行制御装置。
前記発進モードは、前記第１ステップでの走行中に後方から接近する他車両が検出されない状態で、後方の検出範囲外から接近する仮想接近車両を仮定し、前記走路環境に基づいて決定される前記仮想接近車両の速度および自車両の速度と加速度から求まる前記仮想接近車両と自車両の最接近車間距離が所定値以上となった場合、前記所定速度未満であっても前記第２ステップを実行するように構成されており、
前記走路環境に基づいて決定される前記仮想接近車両の速度は、前記走路環境における制限速度と、前記走路環境に依存した変動要素とから決定され、前記変動要素は、道路形状、道路種別、車線数、および、道路幅からなる群から選ばれた少なくとも１つである、
請求項１または２記載の車両の走行制御装置。
前記第２の横位置は車線中央である、請求項１～３の何れか一項記載の車両の走行制御装置。