特開 2023-158907 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】P2023158907

(43)【公開日】2023-10-31

(54)【発明の名称】車両制御装置

(51)【国際特許分類】

   G08G 1/16 20060101AFI20231024BHJP

   B60W 30/09 20120101ALI20231024BHJP

   B60W 60/00 20200101ALI20231024BHJP

【ＦＩ】

G08G1/16 C

B60W30/09

B60W60/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022068953

(22)【出願日】2022-04-19

(71)【出願人】

【識別番号】000002967

【氏名又は名称】ダイハツ工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】玉木 智

【テーマコード（参考）】

3D241

5H181

【Ｆターム（参考）】

3D241BA33

3D241BA51

3D241BC01

3D241CC01

3D241CC08

3D241CD12

3D241CE04

3D241CE05

3D241DB01Z

3D241DB02Z

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3D241DC25Z

3D241DC31Z

3D241DC34Z

3D241DC35Z

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3D241DC45Z

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5H181AA01

5H181BB13

5H181CC03

5H181CC04

5H181CC14

5H181CC27

5H181FF04

5H181FF22

5H181FF27

5H181FF33

5H181LL01

5H181LL02

5H181LL04

5H181LL09

5H181LL15

(57)【要約】

【課題】人の運転操作に近い制御を行うことができる、車両制御装置を提供する。
【解決手段】車両１の走行中に走行方向にある減速目標（カーブ、法定速度の減速、横断歩道、停止線等）に対して、それぞれ定速運転を開始する第１の閾値と減速を開始する第２の閾値とが設定されている。そして、第１の閾値及び第２の閾値と減速目標に対して算出される減速度とが比較されることにより、車両１の減速時に定速運転をしてから減速が開始される。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両の走行中に走行方向にある減速目標に対して、前記減速目標がある位置において目標とされる目標車速から現在車速を減算した減速量を、現在位置から前記減速目標までの距離で除算した減速度を算出する算出手段と、
前記減速度が第１の閾値以下である場合、前記車両の加速度を第１加速度に設定し、前記減速度が第２の閾値以下である場合、前記車両の加速度を第２加速度に設定する設定手段と、を含む車両制御装置。

【請求項2】

前記第１加速度は、前記車両を定速走行させる加速度である、請求項１に記載の車両制御装置。

【請求項3】

前記第２加速度は、前記車両を減速させる加速度である、請求項１に記載の車両制御装置。

【請求項4】

前記第１の閾値は、前記第２の閾値より大きい、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、車両を制御する車両制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、車両をユーザの運転操作によらずに走行させる自動運転について研究が進められている。

【0003】

人は、様々なシチュエーションに応じた運転操作を行うため、車両の加速や減速などの動きは、一様にはならない。車両の自動運転による動きを人の運転による動きに近づけるべく、自動運転の制御では、人の運転操作に近い制御が求められている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】国際公開第２０１８／２３０６８５号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、車両走行中に進行方向にある減速目標（カーブ、法定速度の減速、横断歩道、停止線等）がある場合、減速目標がある位置において目標とされる目標車速を達成するために、車両を減速させる必要がある。

【0006】

例えば、目標車速から現在車速を引いた減速量を、現在地から減速目標までの距離で除算した減速度が閾値以下になると減速を開始する処理を実行する場合、加速している状態から急に減速に切り替わる場合がある。このため、手動で運転する場合と比較して、すぐに減速に転じるのに無駄な加速をしてしまう、車両や乗客の負担となる等の課題があった。

【0007】

本発明の目的は、人の運転操作に近い制御を行うことができる、車両制御装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

前記の目的を達成するため、本発明の一の局面に係る車両制御装置は、車両の走行中に走行方向にある減速目標に対して、減速目標がある位置において目標とされる目標車速から現在車速を減算した減速量を、現在位置から減速目標までの距離で除算した減速度を算出する算出手段と、減速度が第１の閾値以下である場合、車両の加速度を第１加速度に設定し、減速度が第２の閾値以下である場合、車両の加速度を第２加速度に設定する設定手段と、を含む。

【0009】

この構成によれば、減速度に応じて車両の加速度が２段階に設定される。これにより、車両の減速の際に、人の運転操作に近い制御を行うことができる。

【0010】

第１加速度は、車両を定速走行させる加速度であってもよい。

【0011】

この構成では、加速している状態から定速走行を経て、その後減速が開始される。そのため、車両の減速の際に、人の運転操作に近い制御を行うことができる。

【0012】

第２加速度は、車両を減速させる加速度であってもよい。

【0013】

この構成によれば、加速している状態から第１加速度を経て、その後第２加速度で減速が開始される。そのため、車両の減速の際に、人の運転操作に近い制御を行うことができる。

【0014】

第１の閾値は、第２の閾値より大きくてもよい。

【0015】

この構成では、第１の閾値で第１加速度に設定され、第１の閾値より小さい第２の閾値で第２加速度に設定される。そのため、車両の減速の際に、人の運転操作に近い制御を行うことができる。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、車両の減速の際に、人の運転操作に近い制御を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の一実施形態に係る衝突回避制御装置が搭載される車両の電気的構成を示すブロック図である。

【図2】自動運転ＥＣＵの機能的な構成を示すブロック図である。

【図3】減速処理の流れを示すフローチャートである。

【図4】第１の閾値について説明するための図である。

【図5】第２の閾値について説明するための図である。

【図6】減速目標までの車速を表す図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

【0019】

＜車両の構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る衝突回避制御装置が搭載される車両１の電気的構成を示すブロック図である。

【0020】

車両１は、自動運転機能を搭載しており、ユーザの運転操作によらない自動運転による走行が可能である。

【0021】

車両１には、各部を制御するため、複数のＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）が搭載されている。各ＥＣＵは、マイコン（マイクロコントローラユニット）を備えており、マイコンには、たとえば、ＣＰＵ、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリおよびＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などの揮発性メモリが内蔵されている。

【0022】

複数のＥＣＵには、駆動ＥＣＵ１１、操舵ＥＣＵ１２、ブレーキＥＣＵ１３、メータＥＣＵ１４およびボデーＥＣＵ１５が含まれる。駆動ＥＣＵ１１、操舵ＥＣＵ１２、ブレーキＥＣＵ１３、メータＥＣＵ１４およびボデーＥＣＵ１５は、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信プロトコルによる通信、つまりＣＡＮ通信が可能に接続されている。

【0023】

駆動ＥＣＵ１１は、車両１の駆動装置２１を制御する制御部である。駆動装置２１は、エンジンを駆動源として備える構成であってもよいし、モータを駆動源として備える構成であってもよいし、エンジンおよびモータの両方を駆動源として備える構成であってもよい。駆動装置２１には、必要に応じて、駆動源からの駆動力を変速して出力する変速機が含まれる。

【0024】

操舵ＥＣＵ１２は、車両１の操舵装置２２を制御する制御部である。操舵装置２２は、たとえば、電動モータのトルクをステアリング機構に付与する電動パワーステアリング装置である。ステアリング機構は、たとえば、ラックアンドピニオン式のステアリングギヤを含み、電動モータのトルクによりラック軸が車幅方向に移動すると、そのラック軸の移動に伴って左右の操向輪が左右に転舵するように構成されている。

【0025】

ブレーキＥＣＵ１３は、車両１の制動装置２３を制御する制御部である。制動装置２３は、油圧式であってもよいし、電動式であってもよい。油圧式の制動装置２３は、ブレーキアクチュエータを備え、このブレーキアクチュエータの機能により、各車輪に設けられたブレーキのホイールシリンダに油圧が分配され、その油圧により各ブレーキから駆動輪を含む車輪に制動力が付与される。

【0026】

メータＥＣＵ１４は、車両１のメータパネル（図示せず）の各部を制御する制御部である。メータパネルには、車速やエンジン回転数を表示する計器類のほか、各種の情報を表示するための液晶ディスプレイなどの表示器が設けられている。また、メータＥＣＵ１４には、自動運転の緊急停止を指示するために操作される緊急停止スイッチ２４が接続されている。

【0027】

ボデーＥＣＵ１５は、車両１のイグニッションスイッチがオフの状態でも動作の必要がある各部、たとえば、左右の各ウインカやドアロックモータなどを制御する制御部である。

【0028】

また、複数のＥＣＵには、自動運転機能のための制御部として、自動運転ＥＣＵ３１、ライダＥＣＵ３２および単眼カメラＥＣＵ３３が含まれる。

【0029】

自動運転ＥＣＵ３１は、自動運転制御の制御中枢である。自動運転ＥＣＵ３１は、駆動ＥＣＵ１１、操舵ＥＣＵ１２、ブレーキＥＣＵ１３、メータＥＣＵ１４およびボデーＥＣＵ１５とＣＡＮ通信可能に接続されている。

【0030】

自動運転ＥＣＵ３１には、たとえば、イーサネット（登録商標）規格の通信ケーブルを介して、全方位ライダ（ＬｉＤＡＲ：Light Detection And Ranging）３４が接続されている。全方位ライダ３４は、３６０°全方位にレーザ光を照射し、探索範囲内に存在する物体からの反射光を光センサで受光して、その反射光に応じた検出信号を出力する。自動運転ＥＣＵ３１には、その全方位ライダ３４の検出信号が入力される。

【0031】

また、自動運転ＥＣＵ３１には、たとえば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）規格の通信ケーブルを介して、ＧＰＳ受信機３５が接続されている。ＧＰＳ受信機３５は、ＧＰＳ（Global Positioning System：全地球測位システム）衛星からの測位信号を受信する受信機である。ＧＰＳ受信機３５が受信する測位信号は、ＧＰＳ受信機３５から自動運転ＥＣＵ３１に入力される。

【0032】

ライダＥＣＵ３２は、たとえば、イーサネット規格の通信ケーブルを介して、自動運転ＥＣＵ３１と通信可能に接続されている。ライダＥＣＵ３２には、６個のライダ３６が接続されている。ライダ３６は、探索範囲にレーザ光を照射し、その探索範囲内に存在する物体からの反射光を光センサで受光して、その反射光に応じた検出信号を出力する。ライダ３６は、たとえば、車両１のフロントバンパの左端、中央および右端ならびにリヤバンパの左端、中央および右端にそれぞれ配置されている。ライダＥＣＵ３２には、各ライダ３６から出力される検出信号が入力される。ライダＥＣＵ３２は、各ライダ３６から出力される検出信号を処理し、その処理により得られるデータを自動運転ＥＣＵ３１に送信する。

【0033】

単眼カメラＥＣＵ３３は、たとえば、ＵＳＢ規格の通信ケーブルを介して、自動運転ＥＣＵ３１と通信可能に接続されている。単眼カメラＥＣＵ３３には、単眼カメラ３７が接続されている。単眼カメラ３７は、車両１の前方の探索範囲の静止画を所定のフレームレートで連続して撮影可能なカメラである。単眼カメラＥＣＵ３３には、単眼カメラ３７から連続して出力される静止画の画信号が入力される。単眼カメラＥＣＵ３３は、単眼カメラ３７から入力される画信号を処理し、その処理により得られる画像データを自動運転ＥＣＵ３１に送信する。

【0034】

＜自動運転ＥＣＵ＞
図２は、自動運転ＥＣＵ３１の機能的な構成を示すブロック図である。

【0035】

自動運転ＥＣＵ３１は、物体認識部４１、自己位置推定部４２、周辺情報統合部４３、経路計画部４４および車両制御部４５を備えている。これらの機能処理部は、プログラム処理によってソフトウエア的に実現されるか、または、論理回路などのハードウェアにより実現される。

【0036】

物体認識部４１は、全方位ライダ３４の検出信号から取得される物体（車両、歩行者、建物、縁石などの障害物）までの距離の情報と、単眼カメラ３７により撮影された画像とから、車両１の周囲に存在する他の車両や歩行者などの物体を認識する。

【0037】

自己位置推定部４２は、全方位ライダ３４の検出信号から取得される点群データと、高精度地図のデータである高精度地図データ（点群データ）４６とをマッチングさせて、車両１の位置（自己位置）を推定する。高精度地図は、高精度三次元地図であり、高精度地図データ４６には、たとえば、道路の幅および勾配などの情報や、区画線、路肩の線、交差点、踏切、停止線、横断歩道、標識などの地物の情報が含まれる。高精度地図データ４６は、自動運転ＥＣＵ３１のマイコンに内蔵された不揮発性メモリに記憶されていてもよいし、自動運転ＥＣＵ３１に接続されたＨＤＤ（Hard Disk Drive：ハードディスクドライブ）などに記憶されていてもよい。また、自己位置推定部４２は、その点群データのマッチングにより推定された自己位置と、ＧＰＳ受信機３５が受信した測位信号に基づく自己位置とを統合させて、自己位置の推定精度を高める。

【0038】

周辺情報統合部４３には、物体認識部４１による物体の認識結果と、自己位置推定部４２による自己位置の推定結果と、ライダＥＣＵ３２（図１参照）で各ライダ３６から出力される検出信号を処理して得られるデータとが入力される。また、周辺情報統合部４３には、高精度地図データ４６が入力される。周辺情報統合部４３は、高精度地図上に車両１や車両１以外の車両および歩行者などの物体を配置した周辺情報統合地図データを作成する。そして、周辺情報統合部４３は、地図情報や物体の認識情報を車両１の車内に配設されたディスプレイなどのＨＭＩ（Human Machine Interface：ヒューマンマシンインターフェース）デバイス４７に出力する。

【0039】

経路計画部４４には、周辺情報統合部４３から周辺情報統合地図データが入力される。経路計画部４４は、その周辺情報統合地図データから、車両１の目的地までの移動経路を計画する。その計画には、移動経路上の各地点での目標車速が含まれる。また、移動経路の計画には、減速区間の設定が含まれる。減速区間の設定については、後述する。そして、経路計画部４４は、その計画した目標車速および減速区間を含む移動経路の経路データをＨＭＩデバイス４７に出力する。

【0040】

車両制御部４５には、経路計画部４４から経路データが入力される。車両制御部４５は、経路データに基づいて、車両１が自動運転により移動経路に沿って走行するように、駆動ＥＣＵ１１、操舵ＥＣＵ１２およびブレーキＥＣＵ１３など、車両１の各部の動作を制御するＥＣＵに指令を出力する。

【0041】

＜減速処理＞
図３は、減速区間設定処理の流れを示すフローチャートである。図４、５は、第１、２の閾値についてそれぞれ説明するための図である。

【0042】

たとえば、ＨＭＩデバイス４７上で車両１の目的地が入力された後、ＨＭＩデバイス４７に表示される自動運転開始ボタンが押操作されることにより、ＨＭＩデバイス４７から自動運転ＥＣＵ３１に自動運転開始の指示が入力される。自動運転ＥＣＵ３１に自動運転開始の指示が入力されると、経路計画部４４により、車両１の目的地までの移動経路が計画される。移動経路は、自動運転による車両１の走行中、所定の周期で再計画される。そして、自動運転では、最も新しく計画された移動経路に従って、車両１が移動経路上の各地点を地点ごとの目標車速で走行する。自動運転は、たとえば、車両１が目的地に到着するか、または、緊急停止スイッチ２４が押操作されて、メータＥＣＵ１４から自動運転ＥＣＵ３１に自動運転停止の指示が入力されると終了となる。

【0043】

移動経路の計画および再計画の際には、経路計画部４４により、図３に示される減速処理が行われる。

【0044】

減速処理では、周辺情報統合地図データに含まれる高精度地図データ４６から、移動経路上に存在する地物等のうち、車両１の現在位置から進行方向に所定の探索範囲内において、車両１がその位置に到達するまでに車両１の減速が必要になる減速目標として、カーブ、法定速度の減速、横断歩道、停止線等が所定の周期で探索される。そして、減速目標が検知されると、減速目標に対して減速度が算出される（ステップＳ１）。減速度は、目標車速から現在車速を引いた減速量を、現在地から減速目標までの距離で除算することにより算出される。すなわち、車両１の車速を減速させることは、減速度が負の値であることに対応し、減速度が低い（絶対値が大きい負の値）ほど、急減速が必要な状況を表す。

【0045】

自動運転ＥＣＵ３１のマイコンに内蔵された不揮発性メモリには、高精度地図データ４６に含まれる減速目標と減速度との関係が記憶されている。その減速目標と減速度との関係は、たとえば、減速度テーブルとして、テーブルの形式で記憶されている。減速目標に対する減速度は、減速目標ごとに設定されていてもよいし、減速目標の種類ごとに設定されていてもよい。例えば、カーブに対して一律の減速度が設定されていてもよいし、カーブの曲率に応じて個別に減速度が設定されていてもよい。

【0046】

また、減速目標に対しては、減速目標ごとまたは減速目標の種類ごとに、車両１が減速目標の位置を安全に通過、ないしはその位置で停止できるように、減速目標がある位置において目標とされる目標車速が設定されている。そして、減速度テーブルでは、減速対象目標がある位置における目標車速が低いほど、減速度が低く（絶対値が大きい負の値）なるように、減速目標と減速度とが対応づけられている。たとえば、図４に示されるように、減速目標として、カーブ、法定速度の減速、横断歩道、停止線等が高精度地図データ４６から検知される。そして、検知された減速目標ごとに第１の閾値として減速度が設定されている。カーブや法定速度の減速では、車両１の減速のみで停止させる必要がないので、カーブからその順で目標車速が低くなるように設定されている場合、減速度がその順に低くなるように設定されている、また、横断歩道および停止線については、目標車速が０に設定されるので、速度標識に対する減速度よりも低い減速度が設定されている。図５に示す第２の閾値も第１の閾値と同様の項目であってよいが、それぞれの減速度は第１の閾値より低く設定されている。

【0047】

そして、減速目標に対して算出した減速度が第１の閾値より大きいか否かを判定する（ステップＳ２）。減速度が第１の閾値より大きい場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、減速をする必要がないので車両１を加速させる処理を実行する（ステップＳ３）。そして、設定した加速度に従って車両１が走行するよう、駆動ＥＣＵ１１を介して、車両１の駆動装置２１を制御する処理が実施される（ステップＳ４）。

【0048】

ステップＳ２において、減速度が第１の閾値以下であると判定された場合（ステップＳ２：Ｎｏ）、減速度が第２の閾値より大きいか否かを判定する（ステップＳ５）。減速度が第２の閾値より大きい場合（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、減速を開始する地点が近づいているため車両１を定速で走行させる処理を実行する（ステップＳ６）。そして、設定した速度に従って車両１が走行するよう、駆動ＥＣＵ１１を介して、車両１の駆動装置２１を制御する処理が実施される（ステップＳ４）。

【0049】

ステップＳ５において、減速度が第２の閾値以下であると判定された場合（ステップＳ５：Ｎｏ）、減速を開始する必要があるため車両１を減速させる処理を実行する（ステップＳ７）。そして、設定した加速度に従って車両１が走行するよう、駆動ＥＣＵ１１およびブレーキＥＣＵ１３を介して、車両１の駆動装置２１および制動装置２３が制御される（ステップＳ４）。

【0050】

＜減速処理の具体例＞
図６は、減速目標までの車速を表す図である。

【0051】

たとえば、図６に示されるように、車両１の現在位置から進行方向に所定の探索範囲内において、位置Ｐ１に減速目標である横断歩道が位置する場合を想定する。横断歩道では、目標車速が０に設定され、第１の閾値がＴ１、第２の閾値がＴ２に設定されているとする。第１の閾値Ｔ１、第２の閾値Ｔ２は、ともに負の値であり、第１の閾値Ｔ１＞第２の閾値Ｔ２の関係が成り立つ。

【0052】

まず、位置Ｐ３より左側の領域では、減速度＞第１の閾値Ｔ１が成り立ち、車両１が加速される。

【0053】

そして、位置Ｐ３では、減速度＝第１の閾値Ｔ１が成り立つ。位置Ｐ３において、車速はＶ１であり、減速目標の位置までの距離はＰ１－Ｐ３であるから、減速度＝（０－Ｖ１）／（Ｐ１－Ｐ３）＝Ｔ１となる。位置Ｐ３から位置Ｐ２の間では、第１の閾値Ｔ１≧減速度＞第２の閾値Ｔ２が成り立ち、車両１が定速で走行する。

【0054】

続いて、位置Ｐ２では、減速度＝第２の閾値Ｔ２が成り立つ。位置Ｐ２において、車速はＶ１であり、減速目標の位置までの距離はＰ１－Ｐ２であるから、減速度＝（０－Ｖ１）／（Ｐ１－Ｐ２）＝Ｔ２となる。位置Ｐ２から位置Ｐ１の間では、第２の閾値Ｔ２≧減速度が成り立ち、車両１が減速される。

【0055】

＜作用効果＞
以上のように、車両１の走行中に走行方向にある減速目標に対して、第１の閾値と第２の閾値とが設定されており、第１の閾値及び第２の閾値と減速度とが比較されることにより、減速度に応じて２段階に加速度が設定される。これにより、車両１の減速の際に、人の運転操作に近い制御を行うことができる。

【0056】

さらに、第１の加速度が車両１を定速走行させる加速度であり、第２加速度が車両１を減速させる加速度であり、第１の閾値が第２の閾値より大きいことにより、すぐに減速に転じるのに無駄な加速をしてしまうことや、車両１や乗客の負担となることが防止される。

【0057】

減速対象地物の探索には、高精度地図データ４６が使用される。したがって、高精度地図データ４６の更新により、最新の地物の情報に基づいて、減速対象地物に応じた減速度を設定することができる。

【0058】

＜変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。

【0059】

たとえば、前述の実施形態では、環境情報を高精度地図データ４６から取得する例を説明したが、環境情報を単眼カメラ３７によって取得してもよい。この場合、単眼カメラ３７が撮像した画像にカーブ、法定速度の減速を表示する標識、横断歩道、停止線等が映っている場合、これらの減速目標に対して減速度が算出され、減速処理が実行される。

【0060】

また、前述の実施形態では、ＨＭＩデバイス４７から自動運転ＥＣＵ３１に自動運転開始の指示が入力されるとしたが、移動体無線データ通信などのデータ通信により、車両１の外部のサーバからゲートウェイＥＣＵを介して自動運転ＥＣＵ３１に自動運転開始の指示が入力されてもよい。また、車両１が移動経路上に設定された自動運転開始地点に到達したことを以て、自動運転ＥＣＵ３１への自動運転開始の指示の入力とされてもよい。

【0061】

その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

【符号の説明】

【0062】

１：車両
１１：駆動ＥＣＵ（車両制御装置、設定手段）
１３：ブレーキＥＣＵ（車両制御装置、設定手段）
３１：自動運転ＥＣＵ（車両制御装置、算出手段、設定手段）
４６：高精度地図データ（地図情報）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】