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(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】P2023047007
(43)【公開日】2023-04-05
(54)【発明の名称】車両の走行制御装置
(51)【国際特許分類】
   B60W 50/035 20120101AFI20230329BHJP
   B60W 30/10 20060101ALI20230329BHJP
   B60W 30/12 20200101ALI20230329BHJP
   B60W 30/16 20200101ALI20230329BHJP
   B60W 60/00 20200101ALI20230329BHJP
   B60W 50/08 20200101ALI20230329BHJP
   G08G 1/16 20060101ALI20230329BHJP
【FI】
B60W50/035
B60W30/10
B60W30/12
B60W30/16
B60W60/00
B60W50/08
G08G1/16 E
G08G1/16 C
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2021155892
(22)【出願日】2021-09-24
(71)【出願人】
【識別番号】000002082
【氏名又は名称】スズキ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100099623
【弁理士】
【氏名又は名称】奥山 尚一
(74)【代理人】
【氏名又は名称】松島 鉄男
(74)【代理人】
【識別番号】100125380
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 綾子
(74)【代理人】
【識別番号】100142996
【弁理士】
【氏名又は名称】森本 聡二
(74)【代理人】
【識別番号】100166268
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 祐
(74)【代理人】
【氏名又は名称】有原 幸一
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 勝彦
【テーマコード(参考)】
3D241
5H181
【Fターム(参考)】
3D241BA02
3D241BA11
3D241BA12
3D241BA29
3D241BA64
3D241BB37
3D241BC01
3D241BC02
3D241CC01
3D241CC08
3D241CC17
3D241CE04
3D241CE05
3D241DB01Z
3D241DB02Z
3D241DB05Z
3D241DB09Z
3D241DB12Z
3D241DB20Z
3D241DC02Z
3D241DC22Z
3D241DC35Z
3D241DC37Z
5H181AA01
5H181CC03
5H181CC04
5H181CC12
5H181CC14
5H181FF04
5H181FF05
5H181LL01
5H181LL04
5H181LL08
5H181LL09
(57)【要約】
【課題】 リスク最小化制御の作動時に後方車両の位置を考慮することで、後方車両による接触や衝突のリスクを低減する。
【解決手段】 自車線に先行車両が存在しない場合は設定車速を維持し、先行車両が存在する場合は設定車間距離を維持して車線内自動走行を行う機能と、前記車線内自動走行機能の作動中にシステム障害が発生した場合、または、システム障害発生時に運転者に操作引継されない場合に、車両を車線内で減速して停止させることを含むリスク最小化制御を実行するMRM機能とを有する車両の走行制御装置において、前記MRM機能の作動時に、自車線内の後方車両の横方向位置に基づいて修正操舵の方向を決定し、減速中に修正操舵を実行する。
【選択図】図8
【特許請求の範囲】
【請求項1】
自車線と隣接車線および前記各車線上の他車および周囲環境を認識する周囲認識機能と自車運動状態を取得する機能を含む環境状態推定部と、
前記環境状態推定部に取得される情報に基づいて目標経路を生成する経路生成部と、
前記目標経路に自車を追従させるべく速度制御および操舵制御を行う車両制御部と、
を備えた車両の走行制御装置であって、
自車線に先行車両が存在しない場合は設定車速を維持し、先行車両が存在する場合は設定車間距離を維持して車線内自動走行を行う機能と、
前記車線内自動走行機能の作動中にシステム障害が発生した場合、または、システム障害発生時に運転者に操作引継されない場合に、車両を車線内で減速して停止させることを含むリスク最小化制御を実行するMRM機能と、
を有するものにおいて、
前記MRM機能の作動時に、自車線内の後方車両の横方向位置に基づいて修正操舵の方向を決定し、減速中に修正操舵を実行することを特徴とする車両の走行制御装置。
【請求項2】
前記MRM機能の作動時に、自車線内に後方車両が存在し、前記後方車両の横方向位置が、自車の走行位置に対して左右何れかに偏位している場合は、前記修正操舵の方向を前記偏位と反対方向に決定することを特徴とする請求項1に記載の車両の走行制御装置。
【請求項3】
前記MRM機能の作動時に、自車線内に後方車両が存在し、前記後方車両の横方向位置の前記偏位が所定以下であり、道路端側の隣接車線または路肩が存在しない場合は、前記修正操舵の方向を道路側端側に決定し、道路端側の隣接車線または路肩が存在する場合は、前記修正操舵の方向を中央分離帯側に決定することを特徴とする請求項2に記載の車両の走行制御装置。
【請求項4】
前記MRM機能の作動時に、自車線内に後方車両が存在し、前記後方車両の横方向位置が、車線内で左右何れかに偏位している場合は、前記修正操舵の方向を前記偏位と反対方向に決定することを特徴とする請求項1に記載の車両の走行制御装置。
【請求項5】
前記MRM機能の作動時における前記修正操舵は、走行中の車線内で実行されることを特徴とする請求項1~4の何れか一項に記載の車両の走行制御装置。
【請求項6】
前記MRM機能の作動時における前記修正操舵は、走行中の車線から隣接車線または路肩への少なくとも部分的な移動を含んで実行されることを特徴とする請求項1~4の何れか一項に記載の車両の走行制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、車両の走行制御装置に関し、さらに詳しくは、自動車線維持システムの作動中におけるリスク最小化機能に関する。
【背景技術】
【0002】
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や国際標準化が進められている。例えば、既に実用化されている車間距離制御システム(ACCS)や車線維持支援システム(LKAS)、それらを組み合わせた「車線内部分的自動走行システム(PADS)」などの走行制御システムの実用化が進められている。このうち、60km/h以下の速度域かつ対向車線との間に物理的な分離帯のある自動車専用道路等の特定条件下での単一車線内自動走行に関する「自動車線維持システム(ALKS)」のレギュレーションが策定されている。
【0003】
このような自動車線維持システムでは、システムに重大な障害が発生した場合や運転者が操作引継要求に対応できなかった場合には、リスク最小化制御(ミニマルリスクマニューバ、MRM:Minimal Risk Maneuver)に移行する。一方、他車両との衝突が予測される場合は、緊急回避制御(EM:Emergency Maneuver)が発動し、最大減速度での減速による衝突回避や車線内停止に移行する。
【0004】
例えば、特許文献1には、車両の走行中に車両制御システムまたは運転者による走行の継続が困難である所定条件が満たされた場合に、車両を所定の停車領域内に停止させる自動停車モードを実行する際に、並走する他車両との側方距離を広げるようにすることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2020-158090号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、車両を減速停止させる際に、後方車両による発見や制動の遅れなどにより、減速停止した車両を後方車両が回避できず、後方車両による接触や衝突を招く虞がある。
【0007】
本発明は、上記のような実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、リスク最小化制御の作動時に後方車両の位置を考慮することで、後方車両による接触や衝突のリスクを低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決するために、本発明は、
自車線と隣接車線および前記各車線上の他車および周囲環境を認識する周囲認識機能と自車運動状態を取得する機能を含む環境状態推定部と、
前記環境状態推定部に取得される情報に基づいて目標経路を生成する経路生成部と、
前記目標経路に自車を追従させるべく速度制御および操舵制御を行う車両制御部と、
を備えた車両の走行制御装置であって、
自車線に先行車両が存在しない場合は設定車速を維持し、先行車両が存在する場合は設定車間距離を維持して車線内自動走行を行う機能と、
前記車線内自動走行機能の作動中にシステム障害が発生した場合、または、システム障害発生時に運転者に操作引継されない場合に、車両を車線内で減速して停止させることを含むリスク最小化制御を実行するMRM機能と、
を有するものにおいて、
前記MRM機能の作動時に、自車線内の後方車両の横方向位置に基づいて修正操舵の方向を決定し、減速中に修正操舵を実行することを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
本発明に係る車両の走行制御装置は、上記のように、MRM機能の作動時に、自車線内の後方車両の横方向位置に基づいて修正操舵の方向を決定し、減速中に修正操舵を実行するので、後方車両による接触や衝突のリスクを低減するうえで有利である。
【図面の簡単な説明】
【0010】
図1】車両の走行制御システムを示す概略図である。
図2】車両の外界センサ群を示す概略的な平面図である。
図3】車両の走行制御システムを示すブロック図である。
図4】走行制御システムにおける制御の状態遷移図である。
図5】本発明実施形態の制御を示すフローチャートである。
図6】MRM作動時における自車両と後方車両の相対的位置関係の例を示す概略平面図である。
図7】MRM作動時における自車両と後方車両の相対的位置関係の他の例を示す概略平面図である。
図8】MRM作動時における修正操舵方向判定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】
【0011】
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において、本発明に係る走行制御システムを備えた車両1は、エンジンや車体など一般的な自動車の構成要素に加え、従来運転者が行っていた認知・判断・操作を車両側で行うために、車両周囲環境を検知する外界センサ21、車両情報を検知する内界センサ22、速度制御および操舵制御のためのコントローラ/アクチュエータ群、車間距離制御のためのACCコントローラ14、車線維持制御のためのLKAコントローラ15、および、それらを統括して車線内部分的自動走行(PADS)や単一車線内自動走行(ALKS)を実施するための自動運転コントローラ10を備えている。
【0012】
速度制御および操舵制御のためのコントローラ/アクチュエータ群は、操舵制御のためのEPS(電動パワーステアリング)コントローラ31、加減速度制御のためのエンジンコントローラ32、ESP/ABSコントローラ33を含む。ESP(登録商標;エレクトロニックスタビリティプログラム)はABS(アンチロックブレーキシステム)を包括してスタビリティコントロールシステム(車両挙動安定化制御システム)を構成する。
【0013】
外界センサ21は、自車線および隣接車線を画定する道路上の区分線、自車周辺にある他車両や障害物、人物などの存在と相対距離を画像データや点群データなどの外界データとして自動運転コントローラ10に入力するための複数の検知手段からなる。
【0014】
例えば、図2に示すように、車両1は、前方検知手段211,212としてミリ波レーダ(211)およびカメラ(212)、前側方検知手段213および後側方検知手段214としてLIDAR(レーザ画像検出/測距)、後方検知手段215としてカメラ(バックカメラ)を備え、自車両周囲360度をカバーし、それぞれ自車前後左右方向所定範囲内の車両や障害物等の位置と距離、自車線および隣接車線の区分線位置を検知できるようにしている。なお、後方検知手段としてミリ波レーダ(またはLIDAR)を追加することもできる。
【0015】
内界センサ22は、車速センサ、ヨーレートセンサ、加速度センサなど、車両の運動状態を表す物理量を計測する複数の検知手段からなり、図3に示すように、それぞれの測定値は、自動運転コントローラ10、ACCコントローラ14、LKAコントローラ15、および、EPSコントローラ31に入力され、外界センサ21からの入力とともに演算処理される。
【0016】
自動運転コントローラ10は、環境状態推定部11、経路生成部12、および、車両制御部13を含み、以下に記載されるような機能を実施するためのコンピュータ、すなわち、プログラム及びデータを記憶したROM、演算処理を行うCPU、前記プログラム及びデータを読出し、動的データや演算処理結果を記憶するRAM、および、入出力インターフェースなどで構成されている。
【0017】
環境状態推定部11は、GPS等の測位手段24による自車位置情報と地図情報23とのマッチングにより自車の絶対位置を取得し、外界センサ21に取得される画像データや点群データなどの外界データに基づいて自車線および隣接車線の区分線位置、他車位置および速度を推定する。また、内界センサ22に計測される内界データより自車の運動状態を取得する。さらに、ドライバステータスモニタ25により運転者の状態を取得する。
【0018】
経路生成部12は、環境状態推定部11で推定された自車位置から到達目標までの目標経路を生成する。また、環境状態推定部11で推定された隣接車線の区分線位置、他車位置および速度、自車の運動状態に基づいて、車線維持走行、車線変更、進路変更などの自動走行における自車位置から到達目標地点までの目標経路を生成する。
【0019】
車両制御部13は、経路生成部12で生成された目標経路に基づいて目標車速および目標舵角を算出し、定速走行または車間距離維持・追従走行のための速度指令をACCコントローラ14に送信し、経路追従のための操舵角指令をLKAコントローラ15経由でEPSコントローラ31に送信する。
【0020】
なお、車速は、EPSコントローラ31およびACCコントローラ14にも入力される。車速により操舵反力が変わるため、EPSコントローラ31は、車速毎の操舵角-操舵トルクマップを参照して操舵機構41にトルク指令を送信する。エンジンコントローラ32、ESP/ABSコントローラ33、EPSコントローラ31により、エンジン42、ブレーキ43、操舵機構41を制御することで、車両1の縦方向および横方向の運動が制御される。
【0021】
(車線内部分的自動走行システムの概要)
次に、車線内部分的自動走行システム(Partially Automated in-lane Driving System:PADS)の概要を説明する。
【0022】
車線内部分的自動走行システム(PADS)は、車間距離制御システム(ACCS:Adaptive Cruise Control System)と車線維持支援システム(LKAS:Lane Keeping Assistance System)を組み合わせたシステムであり、自動運転コントローラ10とともに車間距離制御システム(ACCS)を構成するACCコントローラ14および車線維持支援システム(LKAS)を構成するLKAコントローラ15が共に作動している状態で実行可能となる。
【0023】
車線内部分的自動走行システム作動と同時に、自動運転コントローラ10(経路生成部12)は、外界センサ21を通じて環境状態推定部11に取得される外界情報(車線、自車位置、自車走行車線および隣接車線を走行中の他車位置、速度)、および、内界センサ22に取得される内界情報(車速、ヨーレート、加速度)に基づいて、単一車線内目標経路および目標車速を生成する。
【0024】
自動運転コントローラ10(車両制御部13)は、自車位置と自車の運動特性、すなわち、車速Vで走行中に操舵機構41に操舵トルクTが与えられた時に生じる前輪舵角δによって、車両運動により生じるヨーレートγと横加速度(dy/dt)の関係から、Δt秒後の車両の速度・姿勢・横変位を推定し、Δt秒後に横変位がytとなるような操舵角指令をLKAコントローラ15経由でEPSコントローラ31に与え、Δt秒後に速度Vtとなるような速度指令をACCコントローラ14に与える。
【0025】
ACCコントローラ14、LKAコントローラ15、EPSコントローラ31、エンジンコントローラ32、および、ESP/ABSコントローラ33は、自動操舵とは無関係に独立して作動するが、車線内部分的自動走行機能(PADS)、自動車線維持システム(ALKS)、および、部分的自動車線変更システム(PALS)の作動中は、自動運転コントローラ10からの指令入力でも作動可能になっている。
【0026】
ACCコントローラ14からの減速指令を受けたESP/ABSコントローラ33は、アクチュエータに油圧指令を出し、ブレーキ43の制動力を制御することで車速を制御する。また、ACCコントローラ14からの加減速指令を受けたエンジンコントローラ32は、アクチュエータ出力(スロットル開度)を制御することで、エンジン42にトルク指令を与え、駆動力を制御することで車速を制御する。
【0027】
ACC機能(ACCS)は、外界センサ21を構成する前方検知手段211としてのミリ波レーダ、ACCコントローラ14、エンジンコントローラ32、ESP/ABSコントローラ33等のハードウエアとソフトウエアの組合せで機能する。
【0028】
すなわち、先行車がいない場合は、ACCセット速度(設定速度)を目標車速として定速走行し、先行車に追いついた場合(先行車速度がACCセット速度以下の場合)には、先行車の速度に合わせて、設定されたタイムギャップ(車間時間=車間距離/自車速)に応じた車間距離(設定車間距離)を維持しながら先行車に追従走行する。
【0029】
LKA機能(LKAS)は、外界センサ21(カメラ212,215)に取得される画像データに基づき、自動運転コントローラ10の環境状態推定部11で車線区分線と自車位置を検知し、車線中央を走行できるように、LKAコントローラ15を介してEPSコントローラ31により操舵制御を行う。
【0030】
すなわち、LKAコントローラ15からの操舵角指令を受けたEPSコントローラ31は、車速-操舵角-操舵トルクのマップを参照して、アクチュエータ(EPSモータ)にトルク指令を出し、操舵機構41が目標とする前輪舵角を与える。
【0031】
車線内部分的自動走行システム(PADS)は、以上述べたようなACCコントローラ14による縦方向制御(速度制御、車間距離制御)とLKAコントローラ15による横方向制御(操舵制御、車線維持走行制御)を組み合わせることにより実施される。
【0032】
(システムの状態監視)
車線内部分的自動走行システム(PADS)の作動中において、環境状態推定部11は、外界センサ21を通じて取得される外界情報、内界センサ22に取得される車両情報、ドライバステータスモニタ25に取得される運転者の状態などに基づいて、車両の走行状態や周囲環境条件、運転者状態がシステムの運行設計領域(Operational Design Domain:ODD)内に維持されているかを常時監視している。
【0033】
環境状態推定部11がシステム作動条件の逸脱と判定した場合や、システムの異常や障害を検出した場合など、自動走行を安定的に継続不可能と判定した場合は、運転者に操作引継要求(Transition Demand:TD)が通知される。
【0034】
運転者が操作引継要求(TD)から所定時間(例えば10秒)以内に運転操作を引継した場合は、車線内部分的自動走行から手動走行に移行する。運転者の操作引継は、ステアリングトルクセンサやステアリングホイールの把持センサにより検出される。一方、所定時間以内に運転操作引継が行われなかった場合は、ミニマルリスクマニューバ(Minimal Risk Maneuver:MRM)が作動し、リスク最小化制御が実行される。
【0035】
(操作引継不履行時のリスク最小化制御)
ミニマルリスクマニューバ(MRM)は、外的走行環境の変化やシステムに障害などが発生し、運転者に操作引継要求(TD)を通知したものの、運転者が操作引継できなかった場合に、自動的に最小リスク条件(minimal risk condition)に移行する機能を指し、具体的には、自動運転コントローラ10により車線内で減速停止する制御(セーフストップ)を含む。
【0036】
先述したように、外界センサ21は複数のセンサで構成されており、自動運転コントローラ10は、何れかのセンサや検知手段に異常が発生した場合には、他のセンサや検知手段によりミニマルリスクマニューバ(MRM)を実行できるように冗長設計がなされている。
【0037】
(衝突予測時の緊急回避制御)
一方、車線内部分的自動走行システム(PADS)の作動中に、何らかの理由により他車両との衝突が予測された場合は、エマージェンシーマニューバ(Emergency Maneuver:EM)が作動し、緊急回避制御が実行される。緊急回避制御(EM)は、衝突被害軽減のための自動緊急ブレーキ(AEB)の作動を含む。
【0038】
すなわち、環境状態推定部11は、外界センサ21に検知される先行車(または障害物)の情報(車間距離、相対速度)と、内界センサ22に取得される自車の車速に基づいて衝突予測時間(TTC)を常時算出しており、衝突予測時間が所定値以下の場合など、衝突可能性が高いと判定される場合にブレーキ43のアクチュエータにブレーキ要求(油圧指令)を出し、自動ブレーキ(自動緊急ブレーキ)を実行する。
【0039】
(部分的自動車線変更システムの概要)
次に、中央分離帯のある片側二車線以上の高速道路で車線内部分的自動走行(PADS走行)している状態からの車線変更を想定して、部分的自動車線変更システム(PALS)の概要を説明する。
【0040】
部分的自動車線変更システム(PALS)は、システムの判断により、あるいは、運転者の指示または承認によって、システムが自動的に車線変更(レーンチェンジ)を行うものであり、自動運転コントローラ10による縦方向制御(速度制御、車間距離制御)と横方向制御(自動操舵による目標経路追従制御)を組み合わせることにより実施される。
【0041】
部分的自動車線変更システム作動と同時に、自動運転コントローラ10(経路生成部12)は、外界センサ21を通じて環境状態推定部11に取得される外界情報(自車線および隣接車線の車線区分線、自車線および隣接車線を走行中の他車位置、速度)、および、内界センサ22に取得される内界情報(車速、ヨーレート、加速度)に基づいて、現在走行中の車線から隣接車線に車線変更するための目標経路を常時生成している。
【0042】
この自動車線変更目標経路は、現在走行中の車線から車線変更して隣接車線中央を走行する状態に至る経路であり、隣接車線を走行する他車両については、それぞれの未来位置および速度の予測がなされ、自車速度に応じて設定される隣接車線の前方所定領域、後方所定領域、および、側方所定領域内に、他車両が存在しないと判断され状況下で、システムの判断により自動操舵による自動車線変更を実行する。
【0043】
自動車線変更中も、外界センサ21を通じて環境状態推定部11に取得される外界情報により、自車周囲の監視が継続されており、前方所定領域、後方所定領域、または、側方所定領域への他車の侵入(割込み)が確認された場合、自動運転コントローラ10は、車線変更中の自車位置に基づき、車線変更継続または中止の判定を行う。
【0044】
車線変更を継続不可能と判定され、車線変更を中止する場合、自動運転コントローラ10(経路生成部12)は、車線変更開始前に走行していた車線(元車線)の中心線に追従目標を変更して目標経路・車速を再生成し、車両制御部13は、再生成した目標経路に車両を追従させるべく、舵角指令をEPSコントローラ31に、速度指令をACCコントローラ14に与え、自動操舵により元車線に戻る(自動車線復帰機能)。
【0045】
前方所定領域、後方所定領域、または、側方所定領域への他車の侵入(割込み)が確認された場合でも、自車両が殆ど隣接車線に移動しているような場合、例えば4つの車輪のうち、3つ以上が区分線を越えて隣接車線に入っている場合には、車線変更は中止せず、車線変更を継続する。
【0046】
一方、車線変更の継続が困難と判断された場合には、運転者に操作引継要求(TD)を通知し、自動車線変更を中止して運転者に権限委譲する。運転者が引継した場合は手動運転に移行するが、運転車が引継できなかった場合には、ミニマルリスクマニューバ(MRM)が作動する。
【0047】
(車線内部分的自動走行システムの概要)
次に、中央分離帯のある高速道路で車線内部分的自動走行(PADS走行)している状態を想定して、自動車線維持システム(Automatically Lane Keeping System:ALKS)の概要を説明する。
【0048】
自動車線維持システム(ALKS)は、車線内部分的自動走行システム(PADS)と同様に車間距離制御システム(ACCS)と車線維持支援システム(LKAS)を組み合わせたシステムであり、自動運転コントローラ10とともに車間距離制御システム(ACCS)を構成するACCコントローラ14および車線維持支援システム(LKAS)を構成するLKAコントローラ15が共に作動している状態で実行されるが、60km/h以下の速度域でのみ実行可能となる。
【0049】
自動車線維持システム(ALKS)の作動中は、自動車線変更機能は停止され、単一車線を維持して自動走行が実行される。また、自動車線維持システム(ALKS)は、上記に加えて、運転者が引継要求に応じて運転を引継可能であることがドライバステータスモニタ25に確認されている場合に実行可能であり、運転者が運転席に着座してシートベルトが装着されていれば、運転状況を注視することは要求されない。
【0050】
高速道路では最低速度が50km/hに規定されているため、実質的に車線内部分的自動走行(PADS走行)により先行車に追従走行している状態で高速道路が渋滞して車両速度が50km/h以下になるか、渋滞により50km/h以下で走行している先行車に追い付いた場合などに、車線内部分的自動走行(PADS走行)から自動車線維持システム(ALKS)に移行する。
【0051】
図4は、自動車線維持システム(ALKS)における制御の状態遷移を示している。自動車線維持システム(ALKS)の作動中(100)においても、環境状態推定部11は、車両の走行状態や周囲環境条件、運転者状態を常時監視しており、システム起動条件が不成立と判定した場合、または、システムの障害(後述する重大な故障を除く)を検出した場合は、システムから運転者に操作引継要求(TD)が通知され(120)、運転者が所定時間(例えば10秒)以内に運転操作を引継した場合は、自動車線維持走行から手動走行(140)に移行する。
【0052】
一方、所定時間以内に運転操作引継が行われなかった場合は、ミニマルリスクマニューバ(MRM)が作動し、リスク最小化制御(130)が実行される。なお、自動車線維持システム(ALKS)の作動中に、環境状態推定部11がシステムに重大な故障(事故や火災等の原因となるエンジン油圧低下、エンジン水温上昇、ブレーキシステム異常など)発生と判定した場合は、操作引継要求(TD)は行わず、直ちにミニマルリスクマニューバ(MRM)が作動し、リスク最小化制御(130)が実行される。
【0053】
また、自動車線維持システム(ALKS)の作動中(100)に、他車両の割り込みや先行車両の急減速または衝突、障害物(落下物)など、何らかの理由により衝突が予測され、緊急回避制御の作動条件が成立した場合は、エマージェンシーマニューバ(EM)が作動し、緊急回避制御(100)として自動緊急ブレーキ(AEB)が実行される。
【0054】
なお、以上述べたような自動運転システムは、自動車線維持システム(ALKS)の作動中はもちろん、リスク最小化制御(MRM)や緊急回避制御(EM)の作動中においても、運転者の操作介入によるオーバーライドが可能になっている。すなわち、運転者の加減速操作介入によるオーバーライド(アクセルOR、ブレーキOR)、または、運転者の操舵介入によるオーバーライド(操舵OR)が実行された場合、上述した各自動運転機能は停止され、運転者の手動運転に移行する。
【0055】
ところで、上述したリスク最小化制御(MRM)の作動時には、ハザードランプを作動させ、走行中の車線を維持しつつ所定の減速度(例えば4.0m/s以下)で減速して停止する制御が実行されるが、後方車両による発見や制動の遅れなどにより、後方車両による接触や衝突が発生する場合もありうる。
【0056】
(改良されたリスク最小化制御)
そこで、本発明に係る自動運転コントローラ10は、リスク最小化制御(MRM)の作動時に、後方車両の位置を考慮して修正操舵を実行するように構成されており、このような修正操舵を実行するために、以下のように後方車両の走行位置を常時監視している。
【0057】
すなわち、環境状態推定部11は、外界センサ21(カメラ212,215)に取得される画像データに基づいて、車線区分線や自車位置とともに、自車線の後方所定距離内に後方車両が存在する場合はその車線内における横方向位置を常時検出している。
【0058】
例えば、図6に示すように、自車線の後方所定距離内に後方車両3が存在する場合、後方車両3の横方向位置y3は、車両1の後方検知領域の中心線215cに対する後方車両3の中心3cの横方向偏位量(相対偏位量)と左右何れかの偏位方向として検出される。また、後方車両3の横方向位置y3は、車線区分線5R、5Lから後方車両3までの横方向距離y3R、y3Lに基づいて検出することもできる。また、夜間の場合、後方車両3の左右のヘッドランプから中心3cを検出できる。
【0059】
なお、自車線の後方所定距離は、後方車両3が自車両1と同速度で追従走行するものと仮定して、当該速度における最大減速度での制動距離と空走距離(後方車両反応距離+制動立ち上り距離)に基づいて設定されるが、後方検知手段として測距手段(ミリ波レーダなど)が追加されている場合は、後方車両3の推定車速に基づいて設定されてもよい。
【0060】
また、環境状態推定部11は、外界センサ21(212,213)の検知情報に基づいて、車両1や後方車両3の退避スペースとなりうる隣接車線や有効な路肩の存在を常時監視している。なお、有効な路肩とは、例えば、一般に高速道路に設けられている幅員1.75m以上の舗装構造を有する路肩であり、舗装構造のない保護路肩は含まない。
【0061】
そして、リスク最小化制御(MRM)の作動時には、減速と並行して以下のように修正操舵が実行される。
【0062】
図8は、リスク最小化制御(MRM)の作動時における修正操舵方向判定を示すフローチャートであり、図5の後方車退避経路探索(ステップ134)に対応しており、リスク最小化制御(MRM)が作動すると(ステップ133)、先ず、後方車両の存在が確認され(ステップ1341)、後方車両が存在する場合には(ステップ1341;YES)、後方車両の横方向位置が参照される(ステップ1342)。
【0063】
後方車両が左右何れかに偏位している場合(ステップ1342;YES)は、後方車両が、可及的に少ない操舵量で車両1を回避するための回避幅が、可及的に広く確保されるように、後方車両の横方向偏位と反対方向(反偏位方向)に修正操舵の方向を決定する(ステップ1351)。
【0064】
例えば、図6に示すように、後方車両3が車両1に対して右側に偏位している場合は、後方車両3が少ない操舵で車両1を回避できかつ後方車両3の回避幅が広くなるように、偏位と反対方向となる左側への修正操舵を実行する。
【0065】
この修正操舵の操舵量は、例えば、リスク最小化制御(MRM)の作動時における車速に基づいて推定される減速停止までの走行距離において、車両1の幅と後方車両3の偏位y3との差に相当する横変位を与える操舵量とすることができ、LKAコントローラ15経由でEPSコントローラ31に修正操舵角指令が与えられる。
【0066】
一方、後方車両の相対的横方向偏位が所定以下の場合(図8、ステップ1342;NO)は、後方車両の回避行動を直ちに特定できないので、外界センサ21(212、213)の検知情報に基づいて隣接車線または道路端側に路肩が存在するか否かが参照される(ステップ(1343)。
【0067】
自車線の左右何れかの側に隣接車線または有効な路肩が存在する場合(ステップ1343;YES)は、それらの側に後方車両の回避幅を広げるために、隣接車線または路肩と反対側(中央分離帯側)に修正操舵の方向を決定する(ステップ1352)。
【0068】
例えば、図7に示すように、後方車両4の相対的横方向偏位が所定以下であるが、自車線の左側に有効な路肩(または隣接車線)が存在する場合は、有効な路肩(または隣接車線)を含めて後方車両4の回避幅が広く確保されるように、路肩(または隣接車線)と反対方向となる右側への修正操舵を実行する。
【0069】
以上のべたようなプロセスで、リスク最小化制御(MRM)の作動時における修正操舵の方向および操舵量が決定され、所定減速度での減速(ブレーキ制御)と並行して修正操舵が実行される。この修正操舵は基本的に車線内で実行され、操舵量は最小限であるため、車両1の姿勢への影響は小さく、ESP/ABSコントローラ33による挙動安定化制御で対応できる。
【0070】
(自動車線維持システム作動中における制御フロー)
次に、自動車線維持システム作動中における制御フロー(図5)について説明する。
【0071】
(1)自動車線維持システム(ALKS)作動
車線内部分的自動走行(PADS走行)により先行車に追従走行している状態で車両速度が60km/h以下になり起動条件が成立した場合に自動車線維持システム(ALKS)に移行する(ステップ100)。
【0072】
(2)衝突可能性判定
自動車線維持システム(ALKS)の作動中は、常時、衝突可能性判定が実行されている(ステップ101)。すなわち、先行車両の急制動、他車両の急な割り込み、先行車両の車線変更(操舵回避)による停止車両や障害物の出現などにより、衝突予測時間(TTC)が所定値以下となり、衝突可能性ありと判定された場合は、緊急回避制御(EM)に移行する(ステップ110)。
【0073】
(3)緊急回避制御
緊急回避制御(EM)に移行すると、衝突判定フラグ(ステップ111)と同時に緊急回避制御として自動緊急ブレーキ(AEB)が作動し(ステップ112)、最大減速度(5m/s以上)での自動緊急ブレーキが実行される。
【0074】
(5)EM作動中のオーバーライド有無判定
緊急回避制御(自動緊急ブレーキ)の作動中もオーバーライド有無判定は継続されており(ステップ113)、所定の操舵オーバーライド閾値以上の操舵介入、所定のアクセルオーバーライド閾値以上のアクセル操作介入、または、所定のブレーキオーバーライド閾値以上のブレーキ操作介入が検出された場合には、自動車線維持システム(ALKS)が停止し、手動運転に移行する(ステップ140)。
【0075】
(6)緊急回避制御完了判定
車両状態および周囲環境に基づいて緊急回避制御(EM)が完了したか否かが判定される(ステップ114)。すなわち、(緊急停止または周囲環境の変化により)差し迫った衝突のおそれがなくなった場合、又は運転者によりシステムが非作動状態になった場合に緊急回避制御完了と判定し、ハザードランプを点滅させ(ステップ115)、自動車線維持システム(ALKS)を停止する(ステップ140)。
【0076】
(7)重大な故障判定
自動車線維持システム(ALKS)の作動中は、常時、車両の自己診断機能により、重大な故障が発生しているか否かが判定されている(ステップ102)。重大な故障としては、事故や火災等の原因となるエンジン油圧低下、エンジン水温上昇、ブレーキシステム異常などが該当する。重大な故障発生と判定された場合は、重大故障フラグが立てられ(ステップ131)、リスク最小化制御(MRM)(130)に移行する。
【0077】
(8)システム起動条件不成立または故障判定
自動車線維持システム(ALKS)の作動中は、環境状態推定部11により車両の走行状態や周囲環境条件がシステムの運行設計領域(ODD)内に維持されているか、ドライバステータスモニタ25により運転者が運転を引継可能な状態にあるか否か、車両の自己診断機能により自動車線維持システムの構成部品に故障や失陥があるか否かが、常時判定されている(ステップ103)。自動車線維持システムのODDとしては、道路条件および車速以外に、強風などの環境条件などがあり、システム障害、外界センサの故障がこの条件に該当する。
【0078】
システム起動条件不成立または故障判定された場合は、自動車線維持システム(ALKS)の停止予告と操作引継要求(TD)が通知され(ステップ120)、所定時間(例えば10秒)のカウントが開始される(ステップ121)。
(9)運転引継判定
ステップ122で、所定時間(例えば10秒)内に、操舵トルクの検出などにより運転操作引継が確認された場合には、自動車線維持システム(ALKS)が停止し、手動運転に移行する(ステップ140)。一方、所定時間内に運転操作引継が確認されなかった場合は、リスク最小化制御(MRM)(130)に移行する。
【0079】
(10)リスク最小化制御
リスク最小化制御(MRM)に移行すると、ハザードランプを作動させる(ステップ132)と同時に、ミニマルリスクマニューバ(MRM)が作動し(ステップ133)、自動運転コントローラ10により、走行中の車線を維持しつつ所定の減速度(例えば4.0m/s2以下)で減速停止する制御が開始される。
【0080】
(11)後方車回避経路探索
同時に、後方所定距離内における後方車両の有無が参照され、後方車両が存在する場合はその横方向位置に基づいて、修正操舵方向が決定され(ステップ134;図8、ステップ1341~1353)、所定の減速度での減速と並行して修正操舵が実行される(ステップ135)。
【0081】
(12)MRM作動中のオーバーライド有無判定
リスク最小化制御(MRM)の作動中もオーバーライド有無判定は継続されており(ステップ136)、所定の操舵オーバーライド閾値以上の操舵介入、所定のアクセルオーバーライド閾値以上のアクセル操作介入、または、所定のブレーキオーバーライド閾値以上のブレーキ操作介入が検出された場合には、自動車線維持システム(ALKS)が停止し、手動運転に移行する(ステップ140)。
【0082】
(13)リスク最小化制御完了判定
車両状態に基づいてリスク最小化制御(MRM)が完了したか否かが判定される(ステップ137)。すなわち、システムが非作動状態となるか、又はシステムが車両を停止させた場合にリスク最小化制御完了と判定し、自動車線維持システム(ALKS)を停止し(ステップ140)、ハザードランプを点滅状態に維持し、それ以外のすべての車両システムを停止させる。
【0083】
(作用と効果)
以上詳述したように、本発明に係る車両の走行制御装置は、リスク最小化制御(MRM)の作動時に、自車線内の後方所定距離内における後方車両3の横方向位置(y3)に基づいて修正操舵の方向を決定し、減速中に修正操舵を実行するので、後方車両による発見や制動が遅れた場合にも、修正操舵によって後方車両の回避経路が確保され、後方車両による接触や衝突のリスクを低減できる利点がある。
【0084】
例えば、図6に示すように、リスク最小化制御(MRM)の作動時に、車両1は、後方車両3の相対的横偏位y3と反対の左側への修正操舵により、符号1′で示されるように、車線内の左側に移動して停止するので、後方車両3による発見や制動が遅れ、操舵回避が不十分だった場合にも、修正操舵によって、車両1′の右側、前進してきた後方車両3′の略前方に回避経路が確保され、後方車両3′による接触や衝突を回避できる可能性が高まる。
【0085】
この際、修正操舵が車両1の走行車線内で実行されることにより、隣接車線の車両の動向を考慮する必要がなく、隣接車線の車両の動向に拘わらず直ちに制御を実行できる利点もある。
【0086】
また、リスク最小化制御(MRM)の作動時に、後方車両4の横方向偏位が所定以下である場合は、隣接車線または道路端側の有効な路肩が存在するか否かが参照され、後方車両4のための回避スペースとなりうる隣接車線または有効な路肩が存在する場合には、それらと反対方向に修正操舵を実行することにより、後方車両4のための回避幅を広げ、車両1が後方車両4に追突される可能性を低減することができる。
【0087】
例えば、図7に示すように、車両1の走行車線の右側に有効な路肩が検知されている場合には、それと反対の右側に修正操舵を実行し、符号1′で示されるように、車線内の右側に移動して停止するすることにより、車両1′の左側に路肩を含め十分な回避幅が確保され、後方車両3′は比較的少ない操舵で回避スペースに移動でき、後方車両3′による接触や衝突を回避できる可能性が高まる。
【0088】
また、リスク最小化制御(MRM)の作動時に、隣接車線または有効な路肩が存在しない場合は、自車線内の道路端側への修正操舵を実行することで、道路側端と反対側に後方車両のための回避幅が確保され、減速停止後の追突可能性や交通流への影響を最小限に留めることができる。
【0089】
(その他の実施例)
なお、上記実施形態では、主としてリスク最小化制御(MRM)の作動時に、車両1の走行中の車線内で修正操舵が実行される場合について述べたが、修正操舵は、隣接車線または路肩との間の区分線5L,5Rを跨いで実行されてもよい。したがって、修正操舵は、車両1の走行中の車線から隣接車線または路肩への少なくとも部分的な移動を含んで実行されてもよい。特に、後方車両の相対的横方向偏位が所定以下の場合は、隣接車線または路肩の前後所定範囲に他車両や障害物が存在しないことが確認されていれば、隣接車線または路肩への車線変更を含んで実行することもできる。
【0090】
また、上記実施形態では、主として自動車線維持システム(ALKS)の作動中における制御の状態遷移について述べたが、車線内部分的自動走行システム(PADS)や部分的自動車線変更システム(PALS)など、他の自動運転機能の作動中において、リスク最小化制御(MRM)が作動した場合に本発明に係る修正操舵制御が実行されてもよい。
【0091】
以上、本発明のいくつか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、本発明の範囲内においてさらに各種の変形および変更が可能であることを付言する。
【符号の説明】
【0092】
10 自動運転コントローラ
11 環境状態推定部
12 経路生成部
13 車両制御部
14 ACCコントローラ
15 LKAコントローラ
21 外界センサ
22 内界センサ
25 ドライバステータスモニタ
31 EPSコントローラ
32 エンジンコントローラ
33 ESP/ABSコントローラ
34 手動操舵(ハンドル)
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8