特許 6329467 車両制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6329467

(24)【登録日】2018年4月27日

(45)【発行日】2018年5月23日

(54)【発明の名称】車両制御装置

(51)【国際特許分類】

   B60W 30/18 20120101AFI20180514BHJP

   B60R 21/00 20060101ALI20180514BHJP

   B60W 40/06 20120101ALI20180514BHJP

   B60L 3/00 20060101ALI20180514BHJP

   B60L 15/20 20060101ALI20180514BHJP

   B60K 6/445 20071001ALI20180514BHJP

【ＦＩ】

   B60W30/18

   B60R21/00 624C

   B60R21/00 626A

   B60W40/06

   B60L3/00 N

   B60L15/20 J

   B60K6/445

【請求項の数】6

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2014-184952(P2014-184952)

(22)【出願日】2014年9月11日

(65)【公開番号】特開2016-55800(P2016-55800A)

(43)【公開日】2016年4月21日

【審査請求日】2017年6月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005348

【氏名又は名称】株式会社ＳＵＢＡＲＵ

(74)【代理人】

【識別番号】110000936

【氏名又は名称】特許業務法人青海特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 広行

【審査官】 佐々木 淳

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−０８３９９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１７４１０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０４９９９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２９３２０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１０３５９３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６０Ｗ ３０／１８

Ｂ６０Ｋ ６／４４５

Ｂ６０Ｌ ３／００

Ｂ６０Ｌ １５／２０

Ｂ６０Ｒ ２１／００

Ｂ６０Ｗ ４０／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両の前方にある、該車両が乗り越し可能な障害物を検出する障害物検出部と、
前記障害物を前記車両の前輪が前進して乗り越す前進乗り越しの後に該障害物を該車両の前輪が後進して乗り越す後進乗り越しのために必要となる後進乗越駆動力を該前進乗り越しの前に導出する乗越駆動力導出部と、
前記後進乗り越しにより前記障害物を乗り越す際に出力し得る前記車両の後進駆動力を導出する出力駆動力導出部と、
前記後進乗越駆動力、および、前記車両の後進駆動力に基づいて、前記後進乗り越しが可能であるか否かを判定する後進判定部と、
前記後進判定部の判定結果が含まれる駆動力判定結果に基づいて、前記車両の走行制御、および、該駆動力判定結果の報知の一方または双方を行う処理制御部と、
を備えることを特徴とする車両制御装置。

【請求項2】

検出された前記障害物に対し前記車両と反対側である該障害物の後方領域の大きさを検出し、前記前進乗り越しが可能な大きさであって、かつ、前記車両全体が進入不可能な大きさであるか否かを判定するスペース判定部をさらに備え、
前記処理制御部は、前記駆動力判定結果、および、前記スペース判定部の判定結果であるスペース判定結果に基づいて、前記車両の走行制御と、該駆動力判定結果または該スペース判定結果の報知との一方または双方を行うことを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。

【請求項3】

前記後進判定部は、前記後進乗越駆動力、および、前記車両の後進駆動力に加え、前記スペース判定部が検出した前記後方領域の大きさから推定される、前記後進乗り越しにおける前記車両の慣性力に基づいて、前記後進乗り越しが可能であるか否かを判定することを特徴とする請求項２に記載の車両制御装置。

【請求項4】

前記乗越駆動力導出部は、さらに、前記前進乗り越しのために必要となる前進乗越駆動力を導出し、
前記出力駆動力導出部は、さらに、前記前進乗り越しにより前記障害物を乗り越す際に出力し得る前記車両の前進駆動力を導出し、
前記前進乗越駆動力、および、前記車両の前進駆動力に基づいて、前記前進乗り越しが可能であるか否かを判定する前進判定部をさらに備え、
前記駆動力判定結果には、前記前進判定部の判定結果が含まれることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の車両制御装置。

【請求項5】

前記前進判定部は、前記前進乗越駆動力、および、前記車両の前進駆動力に加え、前記車両の車速から推定される、前記前進乗り越しにおける該車両の慣性力に基づいて、前記前進乗り越しが可能であるか否かを判定することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の車両制御装置。

【請求項6】

前記乗越駆動力導出部は、前記障害物のうち、前記車両に対向する表面と反対側の裏面が、該障害物が載置された載置面に対して垂直に延在すると仮定して、前記後進乗越駆動力を導出することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の車両制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両の前方にある障害物の乗り越しの可否を判定する車両制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、車両前方にある障害物を検出し、検出した障害物に応じて車両の制動制御を行う車両制御装置が普及している。例えば、特許文献１には、車両制御装置が段差（障害物）の乗り越しを補助する技術が記載されている。特許文献１では、搭乗者が、段差の乗り越しを一旦諦めた後、再度、段差の乗り越しを行うことを前提としている。そして、この車両制御装置は、一回目に段差の乗り越しを試みたときの運動方程式から段差の勾配抵抗を導出し、勾配抵抗に基づいて段差の乗り越しに要する駆動力を特定して、モータに必要な駆動力を出力させる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００７−８３９９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、例えば、駐車場に前進して停車する際に前輪が車止めブロックなどの障害物を乗り越してしまったとき、車両を後進させても、障害物の形状や車両の後進駆動力によっては、前輪が障害物を後進で乗り越すために要する駆動力を出力できないことがある。このような場合、車両は障害物から自力で離脱できなくなってしまう可能性がある。

【0005】

そこで、本発明は、車両の前進によって前輪が障害物を乗り越した後、車両の後進によって前輪が障害物を乗り越すことができない事態に陥ることを回避可能な車両制御装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明の車両制御装置は、車両の前方にある、車両が乗り越し可能な障害物を検出する障害物検出部と、障害物を車両の前輪が前進して乗り越す前進乗り越しの後に障害物を車両の前輪が後進して乗り越す後進乗り越しのために必要となる後進乗越駆動力を前進乗り越しの前に導出する乗越駆動力導出部と、後進乗り越しにより障害物を乗り越す際に出力し得る車両の後進駆動力を導出する出力駆動力導出部と、後進乗越駆動力、および、車両の後進駆動力に基づいて、後進乗り越しが可能であるか否かを判定する後進判定部と、後進判定部の判定結果が含まれる駆動力判定結果に基づいて、車両の走行制御、および、駆動力判定結果の報知の一方または双方を行う処理制御部と、を備えることを特徴とする。

【0007】

検出された障害物に対し車両と反対側である障害物の後方領域の大きさを検出し、前進乗り越しが可能な大きさであって、かつ、車両全体が進入不可能な大きさであるか否かを判定するスペース判定部をさらに備え、処理制御部は、駆動力判定結果、および、スペース判定部の判定結果であるスペース判定結果に基づいて、車両の走行制御と、駆動力判定結果またはスペース判定結果の報知との一方または双方を行ってもよい。

【0008】

後進判定部は、後進乗越駆動力、および、車両の後進駆動力に加え、スペース判定部が検出した後方領域の大きさから推定される、後進乗り越しにおける車両の慣性力に基づいて、後進乗り越しが可能であるか否かを判定してもよい。

【0009】

乗越駆動力導出部は、さらに、前進乗り越しのために必要となる前進乗越駆動力を導出し、出力駆動力導出部は、さらに、前進乗り越しにより障害物を乗り越す際に出力し得る車両の前進駆動力を導出し、前進乗越駆動力、および、車両の前進駆動力に基づいて、前進乗り越しが可能であるか否かを判定する前進判定部をさらに備え、駆動力判定結果には、前進判定部の判定結果が含まれてもよい。

【0010】

前進判定部は、前進乗越駆動力、および、車両の前進駆動力に加え、車両の車速から推定される、前進乗り越しにおける車両の慣性力に基づいて、前進乗り越しが可能であるか否かを判定してもよい。

【0011】

乗越駆動力導出部は、障害物のうち、車両に対向する表面と反対側の裏面が、障害物が載置された載置面に対して垂直に延在すると仮定して、後進乗越駆動力を導出してもよい。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、車両の前進によって前輪が障害物を乗り越した後、車両の後進によって前輪が障害物を乗り越すことができない事態に陥ることを回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】自動車の構成を示す図である。

【図2】車両制御装置の概略的な機能を示した機能ブロック図である。

【図3】カラー画像と距離画像を説明するための説明図である。

【図4】比較例における障害物の乗り越しを説明するための説明図である。

【図5】前進時および後進時の動力伝達を説明するための共線図である。

【図6】スペース判定部の処理を説明するための説明図である。

【図7】乗越駆動力導出部の処理を説明するための説明図である。

【図8】本実施形態の障害物の乗り越しを説明するための説明図である。

【図9】車両制御処理の流れを示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

【0015】

図１は、車両１００の構成を示す図である。図１に示すように、車両１００は、エンジン１０２、モータ１０４、および、発電機１０６を有する所謂ハイブリッド自動車である。ここでは、車両１００としてハイブリッド自動車を例に挙げて説明するが、車両１００として、電気自動車やモータ非搭載の自動車を適用してもよい。

【0016】

エンジン１０２は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンが適応され、不図示の燃料タンクから供給される燃料（ガソリン、ディーゼル等）を燃焼させることで動力を得、得られた動力をダンパ１２８に出力する。エンジン１０２は、ＥＣＵ１０８（エンジンコントロールユニット）と接続され、ＥＣＵ１０８の制御指令に基づいて駆動する。

【0017】

モータ１０４は、インバータ１１０を介してバッテリ１１２に接続され、バッテリ１１２からの電力を受けてギヤ機構１１４に動力を伝達する。ギヤ機構１１４は、モータ１０４からの動力を前輪シャフト１１６に伝達するとき、減速してトルクを上げる。前輪１２０は、前輪シャフト１１６とともに一体回転する。

【0018】

こうして、モータ１０４は、エンジン１０２の駆動力を補助する電動機として機能する。また、モータ１０４は、車両１００の減速時、ブレーキ１１８の代わりに、または、ブレーキ１１８とともに車両１００に制動力を作用させ、回生によって発電する発電機として機能する。

【0019】

ここでは、車両１００は、前輪１２０が駆動する前輪駆動車である場合を例に挙げて説明したが、車両１００として、後輪１２２が駆動する後輪駆動車であってもよいし、前輪１２０および後輪１２２の双方が駆動する四輪駆動車を適用してもよい。

【0020】

発電機１０６は、インバータ１１０を介してバッテリ１１２に接続され、後述する動力分割機構１２４を介してエンジン１０２からの動力を受けて発電した電力をバッテリ１１２に蓄電させる。また、発電機１０６は、発電した電力をモータ１０４に供給する場合もある。さらに、発電機１０６は、発電とは異なるタイミングにおいて電動機としても機能し、インバータ１１０を介してバッテリ１１２から供給される電力により駆動する。

【0021】

動力分割機構１２４は、サンギヤ、リングギヤ、プラネタリギヤ、キャリアからなる遊星歯車機構である。サンギヤは、発電機１０６の回転軸に接続されている。リングギヤは、ギヤ機構１２６に接続されている。キャリアは、ダンパ１２８を介してエンジン１０２に接続されている。

【0022】

動力分割機構１２４では、エンジン１０２からダンパ１２８を介して伝達された動力を分割し、発電機１０６およびギヤ機構１２６に伝達する。ギヤ機構１２６は、動力分割機構１２４からの動力を前輪シャフト１１６に伝達するとき、減速してトルクを上げる。

【0023】

車両制御装置１３０は、中央処理装置（ＣＰＵ）、プログラム等が格納されたＲＯＭ、ワークエリアとしてのＲＡＭ等を含む半導体集積回路で構成され、車両１００の各部を統括制御する。車両制御装置１３０については後に詳述する。

【0024】

車両制御装置１３０は、アクセルペダルセンサ１３２、ブレーキペダルセンサ１３４、車速センサ１３６、加速度センサ１３８、回転数センサ１４０、１４２とそれぞれ接続され、各センサで検出された値を示す信号が入力される。

【0025】

また、車両制御装置１３０は、ＥＣＵ１０８、インバータ１１０と接続され、各センサから入力される信号に基づいて、ＥＣＵ１０８、インバータ１１０を介してエンジン１０２、モータ１０４、発電機１０６の駆動または発電を制御する。ＥＣＵ１０８は、エンジン１０２のエンジン回転数を検出し、エンジン回転数を示す信号を車両制御装置１３０に出力する。

【0026】

アクセルペダルセンサ１３２は、アクセルペダルの踏込み量（アクセル踏込み量）を検出し、アクセル踏込み量を示す信号を車両制御装置１３０に出力する。ブレーキペダルセンサ１３４は、ブレーキペダルの踏込み量（ブレーキ踏込み量）を検出し、ブレーキ踏込み量を示す信号を車両制御装置１３０に出力する。

【0027】

車速センサ１３６は、車両１００の車速を検出し、車速を示す信号を車両制御装置１３０に出力する。加速度センサ１３８は、車両１００の加速度を検出し、加速度を示す信号を車両制御装置１３０に出力する。回転数センサ１４０、１４２は、例えばレゾルバでなり、モータ１０４、発電機１０６の回転数をそれぞれ検出し、回転数を示す信号を車両制御装置１３０に出力する。

【0028】

撮像装置１４４は、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）等の撮像素子を含んで構成される。車両１００には、車両１００の進行方向側において２つの撮像装置１４４それぞれの光軸が略平行になるように、略水平方向に離隔して配置される。

【0029】

そして、撮像装置１４４は、車両１００の前方に相当する環境を撮像し、カラー値によるカラー画像を生成することができる。ここで、カラー値は、１つの輝度（Ｙ）と２つの色差（Ｕ、Ｖ）からなるＹＵＶ形式の色空間、３つの色相（Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青））からなるＲＧＢ形式の色空間、または、色相（Ｈ）、彩度（Ｓ）、明度（Ｂ）からなるＨＳＢ形式の色空間のいずれかで表される数値群である。

【0030】

図２は、車両制御装置１３０の概略的な機能を示した機能ブロック図である。図２に示すように、車両制御装置１３０は、撮像装置１４４が撮像したカラー画像に基づいて、障害物を検出する障害物検出部１６２として機能する。障害物検出部１６２は、画像処理部１６４、３次元位置情報生成部１６６、立体物特定部１６８で構成される。以下、障害物検出部１６２の機能部について、画像処理、立体物特定処理といった順に詳細な動作を説明する。

【0031】

（画像処理）
画像処理部１６４は、２つの撮像装置１４４それぞれから画像データを取得し、一方の画像データから任意に抽出したブロック（例えば水平４画素×垂直４画素の配列）に対応するブロックを他方の画像データから検索する、所謂パターンマッチングを用いて視差を導き出す。ここで、「水平」は、撮像したカラー画像の画面横方向を示し、「垂直」は、撮像したカラー画像の画面縦方向を示す。

【0032】

このパターンマッチングとしては、２つの画像データ間において、任意の画像位置を示すブロック単位で輝度（Ｙ色差信号）を比較することが考えられる。例えば、輝度の差分をとるＳＡＤ（Sum of Absolute Difference）、差分を２乗して用いるＳＳＤ（Sum of Squared intensity Difference）や、各画素の輝度から平均値を引いた分散値の類似度をとるＮＣＣ（Normalized Cross Correlation）等の手法がある。画像処理部１６４は、このようなブロック単位の視差導出処理を検出領域（例えば水平６００画素×垂直１８０画素）に映し出されている全てのブロックについて行う。ここでは、ブロックを水平４画素×垂直４画素としているが、ブロック内の画素数は任意に設定することができる。

【0033】

ただし、画像処理部１６４では、検出分解能単位であるブロック毎に視差を導出することはできるが、そのブロックがどのような立体物の一部であるかを認識できない。したがって、視差情報は、立体物単位ではなく、検出領域における検出分解能単位（例えばブロック単位）で独立して導出されることとなる。ここでは、このようにして導出された視差情報（後述する相対距離に相当）を画像データに対応付けた画像を距離画像という。

【0034】

図３は、カラー画像１７０と距離画像１７２を説明するための説明図である。例えば、２つの撮像装置１４４を通じ、検出領域１７４について図３（ａ）のようなカラー画像１７０が生成されたとする。ただし、ここでは、理解を容易にするため、２つのカラー画像１７０の一方のみを模式的に示している。本実施形態において、画像処理部１６４は、このようなカラー画像１７０からブロック毎の視差を求め、図３（ｂ）のような距離画像１７２を形成する。距離画像１７２における各ブロックには、そのブロックの視差が関連付けられている。ここでは、説明の便宜上、視差が導出されたブロックを黒のドットで表している。

【0035】

図２に戻って説明すると、３次元位置情報生成部１６６は、画像処理部１６４で生成された距離画像１７２に基づいて検出領域１７４内のブロック毎の視差情報を、所謂ステレオ法を用いて、水平距離、高さおよび相対距離を含む３次元の位置情報に変換する。ここで、ステレオ法は、三角測量法を用いることで、立体物の視差からその立体物の撮像装置１４４に対する相対距離を導出する方法である。このとき、３次元位置情報生成部１６６は、対象部位の相対距離と、対象部位と同相対距離にある道路表面上の点と対象部位との距離画像１７２上の検出距離とに基づいて、対象部位の道路表面からの高さを導出する。かかる相対距離の導出処理や３次元位置の特定処理は、様々な公知技術を適用できるので、ここでは、その説明を省略する。

【0036】

（立体物特定処理）
立体物特定部１６８は、任意の対象部位を基点として、その対象部位と、水平距離の差分および高さの差分（さらに相対距離の差分を含めてもよい）が所定範囲内にある、同一の立体物に対応するとみなされた対象部位をグループ化する。ここで、所定範囲は実空間上の距離で表され、任意の値（例えば、１．０ｍ等）に設定することができる。また、立体物特定部１６８は、グループ化により新たに追加された対象部位に関しても、その対象部位を基点として、水平距離の差分および高さの差分が所定範囲内にある、立体物が等しい対象部位をグループ化する。結果的に、対象部位同士の距離が所定範囲内であれば、それら全ての対象部位がグループ化されることとなる。

【0037】

そして、立体物特定部１６８は、３次元位置情報生成部１６６が導出した３次元の位置情報を用いて、グループ化された対象部位がいずれの立体物に対応するかを特定する。

【0038】

立体物特定処理によって特定された立体物に応じて、前輪１２０や後輪１２２の向きを可変とする操舵機構や、ブレーキ１１８やモータ１０４の回生による制動機構が制御される。こうして、車両制御装置１３０は、先行車両との車間距離を安全な距離に保つクルーズコントロールや、道路標識に示される制限速度に基づく速度制御処理などを遂行する。

【0039】

また、本実施形態においては、立体物特定部１６８は、例えば、車止めブロックなど、高さが所定値（例えば、２０ｃｍ）以下で、車両１００が乗り越し可能な障害物（段差）を立体物として特定する。そして、立体物特定処理によって特定された障害物に基づいて、後述する処理制御部による駆動制御や報知処理が遂行される。

【0040】

図４は、比較例における障害物Ｂの乗り越しを説明するための説明図である。図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、例えば、駐車場に前進して停車する際に前輪Ｔａが車止めブロックなどの障害物Ｂ（段差）を乗り越してしまったとする。

【0041】

このとき、図４（ｄ）に示すように、車両Ｖを後進させても、障害物Ｂの形状や車両Ｖの後進駆動力によっては、前輪Ｔａが障害物Ｂを後進で乗り越すために要する駆動力を出力できないことがある。また、本実施形態の車両１００は、動力分割機構１２４を備えていることから、このような課題が生じやすい。その理由を、図５を参照しながら説明する。

【0042】

図５は、前進時および後進時の動力伝達を説明するための共線図であり、図５（ａ）には、車両１００の前進時における動力分割機構１２４によるエンジン１０２の動力伝達の一例を示し、図５（ｂ）には、車両１００の後進時における動力分割機構１２４によるエンジン１０２の動力伝達の一例を示す。

【0043】

図５（ａ）、（ｂ）中、０ｒｐｍを境として上側は、モータ１０４が車両１００を前進させる向きの回転数を示し、０ｒｐｍを境として下側は、モータ１０４が車両１００を後進させる回転数を示す。また、図５（ａ）、（ｂ）中、実線の凡例Ｅ_０は、エンジン１０２停止時における発電機１０６、エンジン１０２、モータ１０４の回転数を示す。一方、破線の凡例Ｅ_１は、凡例Ｅ_０と車速が等しく（すなわち、モータ１０４の回転数が等しく）、エンジン１０２稼動時における発電機１０６、エンジン１０２、モータ１０４の回転数を示す。また、図５（ａ）、（ｂ）中、白抜き矢印はエンジン１０２のトルクを示し、黒塗り矢印はモータ１０４のトルクを示す。

【0044】

車両１００の前進時、図５（ａ）に白抜き矢印で示すように、エンジン１０２のトルクは、モータ１０４および発電機１０６に分割される。その結果、車両１００は、モータ１０４とエンジン１０２のトルクを合せた駆動力を発揮することができる。

【0045】

一方、車両１００の後進時であっても、図５（ｂ）に示すように、エンジン１０２は、車両１００を前進させる方向に回転する。その結果、エンジン１０２のトルクは、モータ１０４および発電機１０６に分割されると、モータ１０４による後進側へのトルクを打ち消す向きに作用してしまう。

【0046】

このように、車両１００の後進時においては、エンジン１０２を停止させた方が後進側への駆動力が大きいことから、バッテリ１１２の充電が必要であるとき以外は、エンジン１０２は停止する。

【0047】

すなわち、車両１００は、後進時、エンジン１０２の稼働、停止のいずれ場合であっても、前進時、エンジン１０２が稼動している場合における、モータ１０４とエンジン１０２のトルクを合せた駆動力に比べると、発揮される駆動力が小さくなる。

【0048】

また、一般に、前進側の駆動機構に比べて後進側の駆動機構は、コスト低減のために簡易化されることが多く、後進時の駆動力は、前進時の駆動力よりも小さいことが多い。特に、前輪１２０と後輪１２２にトルクを分割して伝達するトルクスプリット型の車両では、この傾向が顕著となる。

【0049】

そのため、上記の比較例のように前進して障害物Ｂを乗り越した後、後進側の駆動力が不足して、後進して障害物Ｂを乗り越すことができない事態に陥る可能性がある。

【0050】

このような事態を回避するため、図２に示す車両制御装置１３０は、スペース判定部１８０、乗越駆動力導出部１８２、出力駆動力導出部１８４、前進判定部１８６、後進判定部１８８、処理制御部１９０としても機能する。

【0051】

図６は、スペース判定部１８０の処理を説明するための説明図である。図６（ａ）に示すように、車両１００の前方に障害物Ｂがあり、さらに前方に壁Ｗが設けられているとする。

【0052】

この場合、障害物Ｂから壁Ｗまでの距離が十分にあれば、図６（ｂ）に示すように車両１００全体が障害物Ｂを乗り越した後、図６（ｃ）に示すように車両１００を旋回させて障害物Ｂから離脱することが可能となる。

【0053】

一方、障害物Ｂから壁Ｗまでの距離が不十分である場合など、障害物Ｂの周囲の広さなどによっては、車両１００全体が障害物Ｂを乗り越して旋回することはできない。このとき、後進側の駆動力が不足すると、比較例の車両Ｖのように、障害物Ｂから離脱できなくなってしまう。

【0054】

そこで、スペース判定部１８０は、障害物検出部１６２が、車両１００の前方にある障害物Ｂを検出すると、検出された障害物Ｂに対し車両１００と反対側である、障害物Ｂの後方領域の大きさを検出する。そして、スペース判定部１８０は、予め設定されたスペース判定条件を満たすか否かを判定する。

【0055】

ここで、スペース判定条件は、障害物Ｂの後方領域が、車両１００の前輪１２０が障害物Ｂを前進で乗り越し（以下、前進乗り越しと称す）可能な大きさであって、かつ、車両１００全体が進入不可能な大きさであるという条件である。

【0056】

例えば、スペース判定部１８０は、障害物Ｂの後方に壁Ｗが設けられている場合、障害物Ｂから壁Ｗまでの距離Ｘを導出する。この導出処理は、例えば、障害物検出部１６２によって特定された障害物Ｂおよび壁Ｗの３次元の位置情報によって行われる。

【0057】

さらに、スペース判定部１８０は、障害物Ｂの高さＨ、奥行き長さＹ、前輪１２０の接地点から障害物Ｂまでの距離Ｌも導出する。これらの導出値は、後述する乗越駆動力導出部１８２、出力駆動力導出部１８４、前進判定部１８６、後進判定部１８８の処理などに用いられる。

【0058】

そして、スペース判定部１８０は、障害物Ｂの後方領域が、前進乗り越し可能な大きさであるかを、例えば、距離Ｘが車両１００の全長の半分以上であるかによって判断する。また、スペース判定部１８０は、障害物Ｂの後方領域が、車両１００全体が進入不可能な大きさであるかを、例えば、車両１００の全長未満であるかによって判断する。

【0059】

すなわち、スペース判定部１８０は、距離Ｘが所定範囲（例えば、車両１００の全長の半分以上、かつ、全長未満）内であると、スペース判定条件を満たすと判定する。

【0060】

スペース判定条件を満たす場合、前進乗り越し後に、後進乗り越し（車両１００の前輪１２０が障害物Ｂを後進で乗り越すこと）ができず、障害物Ｂから離脱できなくなるおそれがあることから、乗越駆動力導出部１８２など、他の機能部による処理が行われる。

【0061】

図７は、乗越駆動力導出部１８２の処理を説明するための説明図である。図７（ａ）には、前進乗り越しに要する駆動力である前進乗越駆動力Ｆａの導出を説明するための図である。また、図７（ｂ）は、後進乗り越しに要する駆動力である後進乗越駆動力Ｆｂの導出を説明するための図である。図７（ａ）、（ｂ）では、乗り越しのとき、初めに障害物Ｂに当接したときの前輪１２０を実線で示し、障害物Ｂに乗り上げたときの前輪１２０を破線で示す。

【0062】

図７（ａ）にクロスハッチングで示すように、前輪１２０には、車両１００の自重の一部が分配された軸重Ｆｔが鉛直下方に向かって作用している。軸重Ｆｔのうち、前輪１２０における障害物Ｂとの接地点Ａにおける接線方向の力の成分Ｆｔａ（図７（ａ）中、黒塗り矢印で示す）は、Ｆｔ・ｓｉｎαとなる。

【0063】

この角αは余弦定理から下記の数式１によって導出される。

【数1】

…（数式１）
ここで、長さｂは、前輪１２０の半径ｃから障害物Ｂの高さＨを減算した値となり、長さａは、パスカルの定理から長さｂ、半径ｃで求められる。すなわち、角αおよび力の成分Ｆｔａは、検出された障害物Ｂの高さＨ、および、既知の前輪１２０の半径ｃから導出される。

【0064】

また、ｃｏｓα＝ｂ／ｃ、および、ｂ＝ｃ−Ｈの関係式から、下記の数式２が導かれる。数式２を用いても、角αおよび力の成分Ｆｔａは、検出された障害物Ｂの高さＨ、および、既知の前輪１２０の半径ｃから導出される。

【数2】

…（数式２）

【0065】

この力の成分Ｆｔａが前進乗り越しのときに抵抗となる。角αは、前輪１２０の障害物Ｂへの乗り上げに伴って漸減し、力の成分Ｆｔａは、角αの変化に伴って連続的に減少する。

【0066】

また、車速の車両１００全体に作用する走行抵抗（例えば、車速の影響を受けない転がり抵抗など）を、走行抵抗Ｒとする。すなわち、Ｆｔ・ｓｉｎα＋Ｒが抵抗の総和となる。車両１００は、少なくとも、この抵抗と等しい駆動力を出せれば、前進乗り越しが可能となる。すなわち、前進乗越駆動力Ｆａ＝Ｆｔ・ｓｉｎα＋Ｒとなる。

【0067】

一方、後進乗り越しにおいては、図７（ｂ）に示すように、前進乗り越しと実質的に同じ力のつり合いが成立するため、後進乗越駆動力Ｆｂは、前進乗越駆動力Ｆａと等しい。ただし、障害物検出部１６２は、障害物Ｂを撮像装置１４４のカラー画像１７０から検出していることから、障害物Ｂのうち、車両１００に対向する表面Ｂａと反対側の裏面Ｂｂ側の形状は、判別できない。

【0068】

そこで、乗越駆動力導出部１８２は、図７（ｂ）に示すように、障害物Ｂの裏面Ｂｂが、障害物Ｂが載置された載置面Ｓ（路面など）に対して垂直に延在すると仮定して、後進乗越駆動力Ｆｂを導出する。

【0069】

その結果、障害物Ｂの裏面Ｂｂとして想定される形状の中で、後進乗越駆動力Ｆｂが最も大きな値で導出される。そのため、後述する後進乗り越しの可否の判定において、後進乗り越しが不可能であるにもかかわらず、後進乗り越し可能であると誤判定してしまう事態を回避することが可能となる。

【0070】

そして、乗越駆動力導出部１８２は、障害物Ｂへの近接を特定するために予め設定された障害物近接条件を満たすか否かを判定する。障害物近接条件は、例えば、車両１００の障害物Ｂへ近接する方向への移動距離が、スペース判定部１８０が推定した障害物Ｂまでの距離Ｌから所定誤差範囲内に到達しているかが挙げられる。車両１００の障害物Ｂへ近接する方向への移動距離は、例えば、前輪１２０、後輪１２２の回転数、モータ１０４の回転数、ＯＤＯ（ODOmeter）、カラー画像１７０などから推定される。

【0071】

また、モータ１０４がトルクを出力している状態で、前輪１２０や後輪１２２がロックしていると、障害物Ｂを乗り越すために前輪１２０や後輪１２２の回転が一時的に停止（減速）したものと推定される。そのため、モータ１０４がトルクを出力している状態で、前輪１２０や後輪１２２がロックしているか否かも、障害物近接条件として挙げられる。ここで挙げた２つの条件が満たされると、障害物近接条件が満たされたと判定することとする。

【0072】

障害物近接条件を満たさない場合、乗越駆動力導出部１８２は、障害物Ｂからの離隔を特定するために予め設定された障害物離隔条件を満たすか否かを判定する。障害物離隔条件は、例えば、障害物Ｂを検出してから所定時間が経過しているかが挙げられる。障害物Ｂを検出してからの時間経過が大きい場合、障害物Ｂには向かっていないことが推定されるからである。

【0073】

また、車両１００の障害物Ｂへ近接する方向への移動距離が、障害物Ｂまでの距離Ｌを超えているか否かも、障害物離隔条件として挙げられる。車両１００の障害物Ｂへ近接する方向への移動距離が、障害物Ｂまでの距離Ｌを超えていれば、車両１００が障害物Ｂを避けて走行したと推定されるからである。ここで挙げた２つの条件が満たされると、障害物離隔条件が満たされたと判定することとする。

【0074】

上記の障害物近接条件および障害物離隔条件は一例であって、障害物Ｂへの近接または離隔が推定できれば、他のどのような条件を設定してもよい。

【0075】

障害物離隔条件を満たす場合、検出された障害物Ｂについては、乗り越しに関する制御を行わない。障害物離隔条件を満たすまで、乗越駆動力導出部１８２は、障害物近接条件を満たすか否かを繰り返し判定する。障害物近接条件を満たすと、出力駆動力導出部１８４の導出処理に処理を移す。

【0076】

出力駆動力導出部１８４は、前進乗り越しにより障害物を乗り越す際に出力し得る車両１００の前進駆動力、および、後進乗り越しにより障害物を乗り越す際に出力し得る車両１００の後進駆動力を導出する。

【0077】

ここで、車両１００の前進駆動力および後進駆動力は、バッテリ１１２およびインバータ１１０などの温度、バッテリ１１２のＳＯＣ（State Of Charge）などの影響で随時変化する。そのため、出力駆動力導出部１８４は、最新の前進駆動力および後進駆動力を導出することで、前進判定部１８６および後進判定部１８８の判定処理の精度を高めている。

【0078】

また、上述したように、前進時においては、車両１００は、モータ１０４とエンジン１０２のトルクを合せた駆動力を発揮することができる。そこで、出力駆動力導出部１８４は、エンジン１０２から出力可能なトルクを導出し、動力分割機構１２４によって、モータ１０４側に割り当てられるエンジン１０２のトルクと、モータ１０４のトルクを合せて前進駆動力を導出する。

【0079】

前進判定部１８６は、前進乗越駆動力Ｆａと車両１００の前進駆動力を比較して、前進乗り越しが可能であるか否かを判定する。このとき、前進判定部１８６は、車両１００の車速から推定される、前進乗り越しにおける車両１００の慣性力を導出する。

【0080】

この車両１００の慣性力は、車両１００の前進駆動力を補う向きに作用する。すなわち、前進乗り越しに要する前進乗越駆動力Ｆａは、車両１００の慣性力によって補正され、慣性力の分だけ減算される。車両１００の車速Ｖａ、所定の係数Ｋとすると、慣性力による補正項ＫＶａで表される。

【0081】

そして、補正後の前進乗越駆動力Ｆａ’とすると、前進乗越駆動力Ｆａ’は、Ｆａ’＝Ｆｔ・ｓｉｎα＋Ｒ−ＫＶａの式で導出される。前進判定部１８６は、車両１００の前進駆動力が、補正後の前進乗越駆動力Ｆａ’以上であれば、前進乗り越しが可能であると判定する。

【0082】

このように、前進判定部１８６は、前進乗越駆動力Ｆａ、および、車両１００の前進駆動力に加え、車両１００の慣性力に基づいて、前進乗り越しが可能であるか否かを判定する。

【0083】

後進判定部１８８は、後進乗越駆動力Ｆｂ、および、車両１００の後進駆動力に加え、スペース判定部１８０が検出した後方領域の大きさから推定される、後進乗り越しにおける車両１００の慣性力に基づいて、後進乗り越しが可能であるか否かを判定する。

【0084】

後進判定部１８８は、スペース判定部１８０が検出した後方領域の大きさ（例えば、図６に示す距離Ｘ）から、後進乗り越しにおいて、車両１００が後進して加速できる最大の速度Ｖｂを推定する。例えば、距離Ｘが大きい方が、後進して加速する距離を大きくとれることから、推定される最大の速度Ｖｂは大きくなる。

【0085】

速度Ｖｂを推定した後、後進判定部１８８は、後進乗り越しにおける車両１００の慣性力を導出する。ここでは、後進乗り越しにおける慣性力による補正項は、補正項ＫＶｂとなる。

【0086】

そして、補正後の後進乗越駆動力Ｆｂ’は、Ｆｂ’＝Ｆｔ・ｓｉｎα＋Ｒ−ＫＶｂの式で導出される。後進判定部１８８は、車両１００の後進駆動力が、補正後の後進乗越駆動力Ｆｂ’以上であれば、後進乗り越しが可能であると判定する。

【0087】

このように、後進判定部１８８は、後進乗越駆動力Ｆｂ、および、車両１００の後進駆動力に加え、後進乗り越しにおける車両１００の慣性力に基づいて、後進乗り越しが可能であるか否かを判定する。

【0088】

処理制御部１９０は、前進乗り越しが可能であるか、および、後進乗り越しが可能であるかの駆動力判定結果に基づいて、車両１００の制御、または、駆動力判定結果の報知を行う。

【0089】

図８は、本実施形態の障害物Ｂの乗り越しを説明するための説明図である。図８（ａ）に示すように、障害物Ｂが検出され、スペース判定条件を満たす状況で、車両１００が前進乗り越しを試みるとする。

【0090】

このとき、前進乗り越しおよび後進乗り越しのいずれも可能であるとの駆動力判定結果が出ると、図８（ｂ）に示すように、処理制御部１９０は、例えば、エンジン１０２やモータ１０４の出力を上げて車両１００の駆動力を上昇させるなど、前進乗り越しを補助するための制御処理を行う。前進乗り越しを補助する処理としては、その他、例えば、モータ１０４のモータロックトルク閾値を一時的に変更することなどが挙げられる。

【0091】

また、前進乗り越しまたは後進乗り越しのいずれかが不可能であるとの駆動力判定結果が出ると、図８（ｃ）に示すように、処理制御部１９０は、例えば、エンジン１０２やモータ１０４の出力を下げたり、ブレーキ１１８やモータ１０４の回生による制動機構を制御したりして、車両１００を減速し、前進乗り越しの回避を補助するための制御処理を行う。

【0092】

また、処理制御部１９０は、例えば、カーナビゲーションの表示部、または、車載のディスプレイなどに、前進乗り越しを回避させるための警告文などを表示させたり、車載スピーカから前進乗り越しを回避させるための警告音声などを出力させたりする。

【0093】

このように、処理制御部１９０は、駆動力判定結果、および、スペース判定条件を満たすか否かを示すスペース判定結果に基づいて、車両１００の制御、または、駆動力判定結果もしくはスペース判定結果の報知を行う。

【0094】

図９は、車両制御処理の流れを示すフローチャートである。図９に示す車両制御処理は、所定間隔で繰り返し実行される。図９に示すように、障害物検出部１６２は、車両１００の乗り越しの対象となる障害物Ｂ（例えば、段差）を検出したか否かを判定する（Ｓ２００）。乗り越し対象の障害物Ｂを検出していない場合（Ｓ２００におけるＮＯ）、当該車両制御処理を終了する。

【0095】

乗り越し対象の障害物Ｂを検出すると（Ｓ２００におけるＹＥＳ）、スペース判定部１８０は、スペース判定条件を満たすか否かを判定する（Ｓ２０２）。スペース判定条件を満たさない場合（Ｓ２０２におけるＮＯ）、当該車両制御処理を終了する。この場合、当該車両制御処理とは別の制御フローによって、駆動制御や制動制御が行われる。

【0096】

スペース判定条件を満たす場合（Ｓ２０２におけるＹＥＳ）、乗越駆動力導出部１８２は、慣性力によって補正された前進乗越駆動力Ｆａ’を導出し（Ｓ２０４）、続いて、慣性力によって補正された後進乗越駆動力Ｆｂ’を導出する（Ｓ２０６）。

【0097】

そして、乗越駆動力導出部１８２は、障害物Ｂへの近接を特定するために予め設定された障害物近接条件を満たすか否かを判定する（Ｓ２０８）。障害物近接条件を満たさない場合（Ｓ２０８におけるＮＯ）、乗越駆動力導出部１８２は、障害物Ｂからの離隔を特定するために予め設定された障害物離隔条件を満たすか否かを判定する（Ｓ２１０）。

【0098】

障害物離隔条件を満たす場合（Ｓ２１０におけるＹＥＳ）、当該車両制御処理を終了する。障害物離隔条件を満たさない場合（Ｓ２１０におけるＮＯ）、近接判定処理ステップＳ２０８に処理を戻す。

【0099】

近接判定処理ステップＳ２０８において、障害物近接条件を満たす場合（Ｓ２０８におけるＹＥＳ）、出力駆動力導出部１８４は、車両１００の前進駆動力、および、車両１００の後進駆動力を導出する（Ｓ２１２）。続いて、後進判定部１８８は、後進乗越駆動力Ｆｂ’および後進駆動力に基づいて、後進乗り越しが可能であるか否かを判定する（Ｓ２１４）。後進乗り越しが可能であれば（Ｓ２１４におけるＹＥＳ）、前進判定部１８６は、前進乗越駆動力Ｆａ’および前進駆動力に基づいて、前進乗り越しが可能であるか否かを判定する（Ｓ２１６）。

【0100】

前進乗り越しが可能であれば（Ｓ２１６におけるＹＥＳ）、処理制御部１９０は、前進乗り越しを補助するための処理を行う（Ｓ２１８）。一方、後進乗り越しが可能でない（Ｓ２１４におけるＮＯ）、または、前進乗り越しが可能でないと判定されると（Ｓ２１６におけるＮＯ）、処理制御部１９０は、前進乗り越しの回避を補助するための処理を行う（Ｓ２２０）。

【0101】

上述したように、車両制御装置１３０は、駆動力判定結果に基づいて、車両１００の制御や報知を行うことから、前進乗り越しを行った後、駆動力が不足して後進乗り越しができない事態に陥ることを回避することが可能となる。

【0102】

また、車両制御装置１３０は、スペース判定部１８０を備えることから、車両１００全体が障害物Ｂを乗り越して障害物Ｂから離脱できる場合には、前進乗り越しの回避を補助するための制御処理を行わない。そのため、車両１００に、無意味に前進乗り越しを回避させてしまう事態を回避することが可能となる。

【0103】

また、前進判定部１８６および後進判定部１８８は、車両１００の慣性力の影響も加味して、前進乗り越しおよび後進乗り越しの可否を判定することから、判定精度を向上することが可能となる。

【0104】

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【0105】

例えば、上述した実施形態では、障害物検出部１６２は、カラー画像１７０に基づいて障害物Ｂを検出する場合について説明したが、例えば、赤外線センサなど、他の手段で障害物Ｂを検出してもよい。

【0106】

また、上述した実施形態では、車両制御装置１３０は、前進判定部１８６を備え、乗越駆動力導出部１８２は、前進乗越駆動力を導出し、出力駆動力導出部１８４は、前進駆動力を導出し、駆動力判定結果には、前進判定部１８６の判定結果が含まれる場合について説明した。しかし、前進判定部１８６は必須の構成ではなく、前進乗越駆動力や前進駆動力を導出せず、駆動力判定結果に前進判定部１８６の判定結果が含まれずともよい。ただし、前進判定部１８６による判定処理を行い、その判定結果を駆動力判定結果に含めることで、処理制御部１９０は、前進乗り越しの可否に基づく走行制御や報知が可能となる。その結果、処理制御部１９０は、例えば、後進乗り越しが可能であって、かつ、前進乗り越しが不可能である場合に、前進乗り越しの回避を補助するための処理を行い、前進乗り越しの試みに伴う振動などを回避させることが可能となる。

【0107】

また、上述した実施形態では、車両制御装置１３０は、スペース判定部１８０を備える場合について説明したが、スペース判定部１８０は必須の構成ではない。

【0108】

また、上述した実施形態では、前進判定部１８６および後進判定部１８８は、車両１００の慣性力の影響も加味して、前進乗り越しおよび後進乗り越しの可否を判定する場合について説明したが、慣性力の影響は考慮せずに、前進乗り越しおよび後進乗り越しの可否を判定してもよい。

【0109】

また、上述した実施形態では、乗越駆動力導出部１８２は、障害物Ｂの裏面Ｂｂが載置面Ｓに対して垂直に延在すると仮定して、後進乗越駆動力を導出する場合について説明したが、裏面Ｂｂを他の形状と仮定して後進乗越駆動力を導出してもよい。

【産業上の利用可能性】

【0110】

本発明は、車両の前方にある障害物の乗り越しの可否を判定する車両制御装置に利用できる。

【符号の説明】

【0111】

Ｂ 障害物
Ｂａ 表面
Ｂｂ 裏面
Ｓ 載置面
１００ 車両
１２０ 前輪
１３０ 車両制御装置
１４４ 撮像装置
１６２ 障害物検出部
１８０ スペース判定部
１８２ 乗越駆動力導出部
１８４ 出力駆動力導出部
１８６ 前進判定部
１８８ 後進判定部
１９０ 処理制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】