特開 2022-136810 車両制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022136810

(43)【公開日】2022-09-21

(54)【発明の名称】車両制御装置

(51)【国際特許分類】

   B62D 6/00 20060101AFI20220913BHJP

   G08G 1/16 20060101ALI20220913BHJP

   B60W 30/12 20200101ALI20220913BHJP

   B60W 50/10 20120101ALI20220913BHJP

   B62D 113/00 20060101ALN20220913BHJP

   B62D 119/00 20060101ALN20220913BHJP

   B62D 101/00 20060101ALN20220913BHJP

【ＦＩ】

B62D6/00 ZYW

G08G1/16 C

B60W30/12

B60W50/10

B62D113:00

B62D119:00

B62D101:00

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021036601

(22)【出願日】2021-03-08

(71)【出願人】

【識別番号】000005463

【氏名又は名称】日野自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100133064

【弁理士】

【氏名又は名称】大野 新

(72)【発明者】

【氏名】佃 駿甫

【テーマコード（参考）】

3D232

3D241

5H181

【Ｆターム（参考）】

3D232CC20

3D232DA03

3D232DA15

3D232DA24

3D232DA29

3D232DA33

3D232DA84

3D232DA90

3D232DA93

3D232DC02

3D232DC08

3D232DD02

3D232DD08

3D232DE08

3D232EA01

3D232EB04

3D232GG01

3D241BA12

3D241BA15

3D241CC17

3D241CE05

3D241DA39Z

3D241DA52Z

3D241DA58Z

3D241DB03Z

3D241DB05Z

3D241DB12Z

3D241DC37A

3D241DD06Z

5H181AA02

5H181AA06

5H181CC04

5H181CC24

5H181FF03

5H181FF27

5H181LL02

5H181LL04

5H181LL09

5H181MB02

(57)【要約】

【課題】より適切な操舵制御を実行する車両制御装置を提供する。
【解決手段】車両制御装置１において、走行軌跡予測部１１により、予め設定された自動車１００のドライバーによる操舵速度Ｓに基づいて自動車１００の走行軌跡が予測され、操舵制御部１２により、走行軌跡予測部１１で予測された自動車１００の走行軌跡に基づいて、自動車１００が走行する車線を逸脱しないように自動車１００の操舵制御が実行される。これにより、より適切な操舵制御を実行できる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

自動車が走行する車線を逸脱しないように前記自動車の操舵制御を実行する操舵制御部と、
予め設定された前記自動車のドライバーによる操舵速度に基づいて前記自動車の走行軌跡を予測する走行軌跡予測部と、
を備え、
前記操舵制御部は、前記走行軌跡予測部により予測された前記自動車の前記走行軌跡に基づいて、自動車が走行する車線を逸脱しないように前記自動車の前記操舵制御を実行する、車両制御装置。

【請求項2】

前記自動車は、商用車である、請求項１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、車両制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

自動車が走行する車線を逸脱しないように自動車の操舵制御を実行する車線逸脱抑制制御に関する技術が提案されている。例えば、特許文献１には、撮影装置による画像データによって自動車が走行する車線の車線境界線を検知し、対向車線を走行する他の自動車を考慮しつつ、自動車が適正進路を走行するように操舵制御を実行する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第４４７６７８１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、上記のような車線逸脱抑制制御に関する技術では、自動車と車線境界線との現在の位置関係に基づいて操舵制御が実行されるため、自動車が車線境界線に近い状況で走行していると、常に操舵制御が実行される。特に、大型の商用車は車両幅が大きく、通常の走行時でも車線境界線に近い状況で走行している。そのため、大型の商用車において、自動車と車線境界線との現在の位置関係に基づいて操舵制御が実行されると、早期かつ頻繁に操舵制御が実行される。したがって、より適切な操舵制御を実行する技術が望まれている。

【0005】

そこで本発明は、より適切な操舵制御を実行する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】

本発明は、自動車が走行する車線を逸脱しないように自動車の操舵制御を実行する操舵制御部と、予め設定された自動車のドライバーによる操舵速度に基づいて自動車の走行軌跡を予測する走行軌跡予測部とを備え、操舵制御部は、走行軌跡予測部により予測された自動車の走行軌跡に基づいて、自動車が走行する車線を逸脱しないように自動車の操舵制御を実行する車両制御装置である。

【0007】

この構成によれば、車両制御装置において、走行軌跡予測部により、予め設定された自動車のドライバーによる操舵速度に基づいて自動車の走行軌跡が予測され、操舵制御部により、走行軌跡予測部で予測された自動車の走行軌跡に基づいて、自動車が走行する車線を逸脱しないように自動車の操舵制御が実行される。これにより、より適切な操舵制御を実行できる。

【0008】

この場合、自動車は商用車でもよい。

【0009】

この構成によれば、車両幅が大きく、通常の走行時でも車線境界線に近い状況で走行しているために、自動車と車線境界線との現在の位置関係に基づいて操舵制御が実行されると、早期かつ頻繁に操舵制御が実行される商用車において、早期かつ頻繁な操舵制御を低減でき、有用である。

【発明の効果】

【0010】

本発明の車両制御装置によれば、より適切な操舵制御を実行できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施形態に係る車両制御装置を示すブロック図である。

【図2】実施形態に係る車両制御装置の動作を示すフローチャートである。

【図3】ＬＤＰ制御中の自動車を示す平面図である。

【図4】旋回中の自動車における横移動距離と曲率との関係を示す図である。

【図5】ＬＤＰ制御中の自動車を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施形態に係る車両制御装置について、図面を用いて詳細に説明する。図１に示される車両制御装置１は、自動車１００に搭載され、各種のシステムにより自動車１００のドライバーの運転操作を支援する。自動車１００は、例えば、トラック、バン及びバス等の大型の商用車である。以下、本実施形態の車両制御装置１において、自動車１００が走行する車線を逸脱しないように自動車１００の操舵制御を実行するＬＤＰ（LaneDeparture Prevention：車線逸脱防止）制御に関する構成について中心に説明する。

【0013】

図１に示されるように、本実施形態の車両制御装置１は、ＬＤＰ制御に固有の構成として、ＬＤＰスイッチ２、カメラ３、操舵角センサ６、トルクセンサ７、操舵アクチュエータ８、ＥＣＵ‐Ａ９及びＥＣＵ‐Ｂ１０を備える。ＥＣＵ‐Ａ９は、走行軌跡予測部１１及び操舵制御部１２を有する。また、車両制御装置１は、速度測定部４、ＳＡＳ５及びＥＣＵ‐Ｃ１３を備える。

【0014】

図１において、各構成間における二重線による接続は、ＣＡＮ（Controller Area Network）による接続を意味する。また、各構成間における単線による接続は、機器同士を一対一で直接に繋ぐ電線による接続を意味する。また、各構成間における太い二重線及び単線による接続は、ＬＤＰ制御に固有の接続を意味する。

【0015】

ＬＤＰスイッチ２は、自動車１００のドライバーによるＬＤＰ制御をオン及びオフにする操作を受け付けるスイッチである。カメラ３は、路面上で車線を区画する白色又は黄色の線を含む自動車１００の前方を撮影する。カメラ３は、撮影した自動車１００の前方の画像の情報をＥＣＵ‐Ａ９に送信する。ＥＣＵ（Electronic Control Unit）‐Ａ９は、後述するように、ＬＤＰ制御を含む各種のシステムにより自動車１００のドライバーの運転操作を支援する。

【0016】

ＳＡＳ（SteeringAngle Sensor）５は、自動車１００のドライバーから入力された操舵角を検出し、ＥＣＵ‐Ａ９へ検出した操舵角を出力する。操舵角センサ６は、自動車１００のドライバーによってステアリングホイールに与えられた角度の操舵角を検出する。操舵角センサ６は、検出された操舵角をＥＣＵ‐Ｂ１０に送信する。ＥＣＵ（Electronic Control Unit）‐Ｂ１０は、自動車１００の操舵制御を実行する。

【0017】

トルクセンサ７は、自動車１００の車輪の操舵によるトルクを検出する。トルクセンサ７は、検出されたトルクをＥＣＵ‐Ｂ１０に送信する。操舵アクチュエータ８は、ＥＣＵ‐Ｂ１０からの指令により自動車１００の操舵角を制御する。操舵角センサ６及び操舵アクチュエータ８は、本発明を実施するための構成要素である。ＳＡＳ５は、従来より自動車が通常有する構成である。なお、本実施形態において、ＳＡＳ５及び操舵角センサ６の２つの操舵角検出デバイスを使用している理由は、操舵支援制御に関する自己完結性と応答性向上のためである。

【0018】

速度測定部４は、自動車１００の速度を測定する。速度測定部４は、例えば、自動車１００の車輪又は車輪と一体に回転する車軸等に対して設けられ、車輪の回転速度を信号として検出する車輪速センサである。速度測定部４は、車輪の回転速度に応じた信号をＥＣＵ‐Ｃ１３を介してＥＣＵ‐Ａ９に送信する。ＥＣＵ（Electronic Control Unit）‐Ｃ１３は、不図示のブレーキペダルセンサにより電気信号に変換された自動車１００のブレーキペダルのストロークに基づいて指示値を不図示のモジュレータに伝達する。モジュレータは、ＥＣＵ‐Ｃ１３からの指示値により、所定のエア圧をチャンバに送り自動車１００のブレーキを作動させる。

【0019】

その他、車両制御装置１は、Ｇセンサ１７及びヨーレートセンサ１８を備えている。Ｇセンサ１７は、自動車１００の横方向の加速度である横加速度を検出する。ヨーレートセンサ１８は、自動車１００のヨーレートを検出する。

【0020】

ＥＣＵ‐Ａ９、ＥＣＵ‐Ｂ１０及びＥＣＵ‐Ｃ１３の各ＥＣＵは、ＣＰＵ[Central Processing Unit]、ＲＯＭ[Read OnlyMemory]、ＲＡＭ[Random Access Memory]及びＨＤＤ（Hard disk drive）等を有する電子制御ユニットである。各ＥＣＵでは、ＲＯＭに記憶されているプログラムをＲＡＭにロードし、ＣＰＵで実行することで各部の制御を実行する。

【0021】

以下、本実施形態の車両制御装置１の動作の詳細について説明する。ＥＣＵ‐Ａ９の走行軌跡予測部１１は、以下に説明するように、予め設定された自動車１００のドライバーによる操舵速度に基づいて自動車１００の走行軌跡を予測する。ＥＣＵ‐Ａ９の操舵制御部１２は、自動車１００が走行する車線を逸脱しないように自動車１００の操舵制御（ＬＤＰ制御）を実行する。また、操舵制御部１２は、以下に説明するように、走行軌跡予測部１１により予測された自動車１００の走行軌跡に基づいて、自動車１００が走行する車線を逸脱しないように自動車１００の操舵制御を実行する。

【0022】

以下に説明するロジックは、ＥＣＵ‐Ａ９で計算される。ＥＣＵ‐Ａ９は、ＥＣＵ‐Ｂ１０に操舵角及び操舵速度を指示する。ＥＣＵ‐Ｂ１０は、操舵アクチュエータ８に指令信号を送信し、自動車１００の操舵を実行する。なお、自動車１００の操舵角とは、例えば、自動車１００の操舵に関する前輪の自動車１００の前方向に対する角度を意味する。自動車１００の操舵速度とは、例えば、自動車１００の操舵角の時間当たりの変化量を意味する。自動車１００のホイールベースとは、例えば、自動車１００において互いに最も近接する自動車１００の操舵に関する前輪の前輪軸と自動車１００の駆動に関する後輪の後輪軸との距離を意味する。

【0023】

以下、自動車１００の走行中における本実施形態の車両制御装置１の動作について説明する。図２に示されるように、自動車１００のドライバーによりＬＤＰスイッチ２がオンにされる（Ｓ１）。ＬＤＰスイッチ２がオンのときは、操舵制御部１２により、カメラ３により撮影された画像に基づく自動車１００の車線に対する位置、Ｇセンサ１７により検出された自動車１００の横加速度及びヨーレートセンサ１８により検出された自動車１００のヨーレートに基づいて、必要と判断された場合に、自動車１００が走行する車線を逸脱しないように自動車１００の操舵制御が実行される（Ｓ２）。なお、ＬＤＰスイッチ２がオフのときは、以下の動作は実行されない。

【0024】

走行軌跡予測部１１により、予め設定された自動車１００のドライバーによる操舵速度に基づいて自動車１００の走行軌跡が予測される（Ｓ３）。操舵制御部１２は、Ｓ３で予測された自動車１００の走行軌跡が車線を逸脱するか否かを判定する（Ｓ４）。Ｓ３で予測された自動車１００の走行軌跡が車線を逸脱するときは、操舵制御部１２は、自動車１００が走行する車線を逸脱しないように自動車１００の操舵制御（ＬＤＰ制御）を実行する（Ｓ５）。一方、Ｓ３で予測された自動車１００の走行軌跡が車線を逸脱しないときは、例えば、自動車１００と車線境界線との距離又は自動車１００が車線境界線に到達するまでの時間（ＴＴＣ：Time ToCollision）が短い場合であっても、操舵制御部１２はＬＤＰ制御を実行しない。

【0025】

以下、走行軌跡予測部１１が自動車１００の走行軌跡を予測する処理について説明する。図３に示されるように、自動車１００が走行している状況を想定する。自動車１００の前端Ｆから重心Ｇまでの距離は、ｌ_ｆである。自動車１００が走行している車線の中心からの自動車１００の前端Ｆの横方向への距離である前端横位置Ｙ_Ｃに対して、自動車１００が走行している車線の中心からの自動車１００の重心Ｇの横方向への距離である重心横位置Ｙ_Ｇについて、以下の式（１）が成り立つ。また、自動車１００のヨー角θ_Ｃと自動車１００の重心Ｇでの重心ヨー角θ_Ｇは等しいとみなせるため、重心ヨー角θ_Ｇについて、以下の式（２）が成り立つ。

【数1】

【0026】

走行軌跡予測部１１は、自動車１００の現在の操舵角δ_０を算出する。操舵角δ_０は、操舵角δ_０と自動車１００が走行している車線の曲率との関係から逆算される。速度測定部４により測定された自動車１００の速度は、Ｖである。カメラ３により撮影された自動車１００の前方の画像の情報から認識された自動車１００が走行している車線の曲率は、Ｋ_Ｃである。スタビリティファクタは、Ｋ_Ｓである。自動車１００のホイールベースは、ｌである。操舵角δ_０について、以下の式（３）が成り立つ。

【数2】

【0027】

走行軌跡予測部１１は、自動車１００の車線からの逸脱方向と逆方向へ一定の操舵速度Ｓにより自動車１００の操舵角が増大すると想定して、将来の操舵角δ_ｎを算出する。例えば、ＥＣＵ－Ａ９が１～５００ｍｓの１フレームごとに処理を繰り返す場合において、操舵角δ_ｎはｎフレーム後の操舵角を意味する。操舵速度Ｓは、例えば、統計値から導きだせる。また、操舵速度Ｓは、個々のドライバーによる自動車１００の走行履歴から導きだしてもよい。将来の操舵角δ_ｎについて、以下の式（４）が成り立つ。予見時間ｔについて、以下の式（５）が成り立つ。ｎフレーム後の自動車１００の走行軌跡の曲率である走行曲率Ｋ_ｎについて、以下の式（６）が成り立つ。

【数3】

【0028】

自動車１００の走行軌跡は、図４のように表される。自動車１００の走行軌跡の中心角は、ｄθである。自動車１００の走行軌跡の曲率半径は、Ｒ（＝１／Ｋ）である。自動車１００の車線方向への前方移動距離は、ｄｘである。自動車１００の横方向への横移動距離は、ｄｙである。自動車１００の走行軌跡の中心角ｄθについて、以下の式（７）が成り立つ。自動車１００の前方移動距離ｄｘについて、ｄθが十分に小さいので、以下の式（８）が成り立つ。自動車１００の横移動距離ｄｙについて、ｄｙ＝Ｒ（１－ｃｏｓｄθ）＝Ｒ（１－ｃｏｓｄθ）・｛（１＋ｃｏｓｄθ）／（１＋ｃｏｓｄθ）｝＝Ｒ（１－ｃｏｓ^２ｄθ）／（１＋ｃｏｓｄθ）＝Ｒｓｉｎ^２ｄθ／（１＋ｃｏｓｄθ）が成り立ち、ｄθが十分に小さいので、ｃｏｓｄθ＝１、ｓｉｎｄθ＝ｄθとみなせるため、以下の式（９）が成り立つ。なお、ｎフレーム後の自動車１００の横移動距離ｄｙについて、以下の式（１０）が成り立つ。

【数4】

【0029】

走行軌跡予測部１１は、上記の値を積分して、自動車１００の横移動距離を算出する。現在の自動車の横位置Ｙ_Ｇ０（＝Ｙ_Ｇ）に対して、ｎフレーム後の自動車１００の横位置Ｙ_Ｇｎについて、以下の式（１１）が成り立つ。現在の自動車のヨー角θ_０（＝θ_Ｇ）に対して、ｎフレーム後の自動車１００のヨー角θ_ｎについて、以下の式（１２）が成り立つ。走行軌跡予測部１１は、カメラ３から入力された情報に基づいて、ｎフレーム後の自動車の横位置Ｙ_Ｇｎ及びｎフレーム後の自動車１００のヨー角θ_ｎを算出する。

【数5】

【0030】

図５に示されるように、自動車１００の左端の左ミラーＭＬと、自動車１００の右端の右ミラーＭＲについて考える。自動車１００の左ミラーＭＬから重心Ｇまでの距離及び自動車１００の右ミラーＭＲから重心Ｇまでの距離は、ｌ_ｓである。ｎフレーム後における自動車１００が走行している車線の中心からの左ミラーＭＬの横方向への距離である左ミラー横位置Ｙ_ＭＬｎについて、以下の式（１３）が成り立つ。ｎフレーム後における自動車１００が走行している車線の中心からの右ミラーＭＲの横方向への距離である右ミラー横位置Ｙ_ＭＲｎについて、以下の式（１４）が成り立つ。以上より、例えば、予め設定された自動車１００のドライバーによる操舵速度Ｓに基づいて予測されたｎフレーム後の自動車１００の左ミラー横位置Ｙ_ＭＬｎ及び右ミラー横位置Ｙ_ＭＲｎのいずれかが車線境界線を越えるときは、操舵制御部１２はＬＤＰ制御を実行する。

【数6】

【0031】

本実施形態によれば、車両制御装置１において、走行軌跡予測部１１により、予め設定された自動車１００のドライバーによる操舵速度Ｓに基づいて自動車１００の走行軌跡が予測され、操舵制御部１２により、走行軌跡予測部１１で予測された自動車１００の走行軌跡に基づいて、自動車１００が走行する車線を逸脱しないように自動車１００の操舵制御が実行される。これにより、より適切な操舵制御を実行できる。

【0032】

つまり、例えば、自動車１００と車線境界線との距離又は自動車１００と車線境界線とのＴＴＣに基づいてＬＤＰ制御が実行された場合には、自動車１００のドライバーによる操舵操作がなされれば、自動車１００が走行する車線を逸脱しない場合でも、ＬＤＰ制御が実行される。したがって、車両幅が大きく、通常の走行時でも車線境界線に近い状況で走行している大型の商用車においては、早期かつ頻繁に操舵制御が実行される。一方、本実施形態によれば、走行軌跡予測部１１で予測された自動車１００の走行軌跡に基づいて、自動車１００のドライバーによる操舵操作では足りない場合にＬＤＰ制御が実行される。そのため、ＴＴＣに基づいてＬＤＰ制御が実行される領域よりも、本実施形態で予測された自動車１００の走行軌跡に基づいてＬＤＰ制御が実行される領域の方が小さくなり、早期かつ頻繁な操舵制御を低減できる。

【0033】

また、本実施形態によれば、車両幅が大きく、通常の走行時でも車線境界線に近い状況で走行しているために、自動車と車線境界線との現在の位置関係に基づいて操舵制御が実行されると、早期かつ頻繁に操舵制御が実行される商用車において、早期かつ頻繁な操舵制御を低減でき、有用である。

【0034】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく様々な形態で実施される。

【符号の説明】

【0035】

１…車両制御装置、２…ＬＤＰスイッチ、３…カメラ、４…速度測定部、５…ＳＡＳ、６…操舵角センサ、７…トルクセンサ、８…操舵アクチュエータ、９…ＥＣＵ‐Ａ、１０…ＥＣＵ‐Ｂ、１１…走行軌跡予測部、１２…操舵制御部、１３…ＥＣＵ‐Ｃ、１７…Ｇセンサ、１８…ヨーレートセンサ、１００…自動車、Ｆ…前端、Ｇ…重心、ＭＬ…左ミラー、ＭＲ…右ミラー。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】