(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】
(24)【登録日】2024-07-05
(45)【発行日】2024-07-16
(54)【発明の名称】車両制御装置
(51)【国際特許分類】
B60W 30/14 20060101AFI20240708BHJP
B60W 40/02 20060101ALI20240708BHJP
B60W 60/00 20200101ALI20240708BHJP
G08G 1/16 20060101ALI20240708BHJP
【FI】
B60W30/14
B60W40/02
B60W60/00
G08G1/16 D
(21)【出願番号】P 2021127273
(22)【出願日】2021-08-03
【審査請求日】2023-02-09
(73)【特許権者】
【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】100129643
【氏名又は名称】皆川 祐一
(72)【発明者】
【氏名】玉木 智
【審査官】藤村 泰智
(56)【参考文献】
【文献】特開2015-077863(JP,A)
【文献】特開2018-203173(JP,A)
【文献】特開2017-056880(JP,A)
【文献】特開2017-105383(JP,A)
【文献】特開2000-329224(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B60W 30/00 ~ 60/00
G08G 1/00 ~ 1/16
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
車両の進行先に存在する地物を対象として、前記地物に応じた減速度、前記地物の地点における前記車両の目標車速、前記車両の現在の車速、および、前記車両の現在位置から前記地物の地点までの区間における法定速度または道路標識に記されている最高速度に基づいて、前記車両の現在位置から前記地物の地点までの区間における加減速の変化を示す加減速曲線を作成する作成手段と、
前記作成手段により作成された前記加減速曲線に従って、前記車両を加減速させる加減速手段と、を含
み、
前記地物に応じた減速度は、前記地物が所在する地域の特性を考慮して設定される、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】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
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】
【0006】
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、車両の進行先に存在する地物を対象として、所定の減速度で車両の減速を開始する減速開始手段と、所定の減速度を地物に応じて設定する設定手段とを含む。
【0007】
この構成によれば、車両の進行先に存在する地物を対象として、車両の減速が開始される場合に、減速度が対象の地物に応じて設定される。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。
【0008】
設定手段は、道路および地物の情報を含む地図情報から地物の情報を取得し、当該取得した情報から特定される地物ごとに所定の減速度を設定してもよい。
【0009】
この構成では、たとえば、地図情報の更新により、最新の地物の情報に基づいて、地物ごとに減速度を設定することができる。
【0010】
本発明の他の局面に係る車両制御装置は、車両の進行先に存在する地物を対象として、地物に応じた減速度、地物の地点における車両の目標車速、車両の現在の車速、および、車両の現在位置から地物の地点までの区間における法定速度または道路標識に記されている最高速度に基づいて、車両の現在位置から地物の地点までの区間における加減速の変化を示す加減速曲線を作成する作成手段と、作成手段により作成された加減速曲線に従って、車両を加減速させる加減速手段とを含む。
【0011】
この構成によれば、車両をその進行先に存在する地物に応じて加減速させることができる。そのため、車両の加減速の際に、人の運転操作に近い制御を行うことができる。
【0012】
設定手段は、道路および地物の情報を含む地図情報から地物の情報を取得し、当該取得した情報から特定される地物ごとに加減速曲線を作成してもよい。
【0013】
この構成では、たとえば、地図情報の更新により、最新の地物の情報に基づいて、地物ごとに加減速曲線を作成することができる。
【発明の効果】
【0014】
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】
【0015】
【
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】加減速曲線作成処理の流れを示すフローチャートである。
【
図4】地物に応じた減速度について説明するための図である。
【
図6】
図5に示される走行状況で生成される加減速曲線を示す図である。
【
図8】
図7に示される走行状況で生成される加減速曲線を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
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。
【0017】
<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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
自動運転ECU31には、たとえば、イーサネット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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
<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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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)47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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
<減速区間設定>
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は、地物に応じた減速度について説明するための図である。
【0040】
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。
【0041】
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に示される加減速曲線作成処理が行われる。
【0042】
加減速曲線作成処理では、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地物、つまり車両1の減速の対象となる減速対象地物が探索される(ステップS11)。
【0043】
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に含まれる減速対象地物と減速対象地物の手前での車両1の減速度との関係が記憶されている。その減速対象地物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。
【0044】
減速対象地物に対する減速度は、減速対象地物ごとに設定されていてもよいし、減速対象地物の種類ごとに設定されていてもよい。減速対象地物ごとに減速度が設定される場合、減速対象地物が所在する地域の特性(たとえば、住宅地、スクールゾーンなど)を考慮して、減速対象地物に対する減速度が設定されてもよい。地域の特性の情報は、高精度地図データ46に含まれないので、たとえば、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、その不揮発性メモリから読み出されてもよいし、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を介して受信してもよい。
【0045】
探索範囲内の減速対象地物の探索が完了すると、減速度テーブルに従って、探索により抽出された各減速対象地物に対して減速度が設定される(ステップS12)。
【0046】
また、減速対象地物に対しては、減速対象地物ごとまたは減速対象地物の種類ごとに、車両が減速対象地物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、減速対象地物の位置における車両1の目標車速が設定されている。そして、減速度テーブルでは、減速対象地物の位置における目標車速が低いほど、減速度が低く(小さく)なるように、減速対象地物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、カーブ、道路幅が大から小に変わる地点および速度標識については、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。
【0047】
各減速対象地物について、車両1の現在の車速、車両1の現在位置から減速対象地物までの区間における法定速度または道路標識に記されている最高速度、減速度テーブルに従って設定される減速度、および、減速対象地物の地点における車両1の目標車速に基づいて、車両1の現在位置から減速対象地物の地点までの区間における加減速の変化を示す加減速曲線が作成される(ステップS13)。その後、各減速対象地物に対する加減速曲線に基づいて、各減速対象地物の地点での車両1の車速を目標車速に低下させるための減速区間の開始地点のうち、車両1の現在位置から最も近いものが選択される。そして、その開始地点が車両1の現在位置に最も近い減速区間を有する加減速曲線に従って車両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。
【0048】
<自動運転制御の具体例>
図5は、車両1の走行状況の一例を示す図である。
図6は、
図5に示される走行状況で生成される加減速曲線を示す図である。
【0049】
たとえば、
図5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、車両1の現在位置から100m先に信号機51が存在し、現在位置から200m先に横断歩道52が存在し、現在位置から250m先にカーブ53の開始地点が存在する場合を想定する。
【0050】
減速区間設定処理では、探索範囲内の減速対象地物の探索が行われる。前記の想定下での探索では、車両1の現在位置から100m先の信号機51、200m先の横断歩道52および250m先のカーブ53が減速対象地物の候補として挙げられる。
【0051】
そして、単眼カメラ37により撮影された画像から、信号機51の点灯している信号(色)が判別される。信号機51の青信号(青色)が点灯している場合、信号機51(または信号機に対応して設けられた停止線)は、車両1の減速の対象となる減速対象地物ではないと判断されて、探索範囲内の減速対象地物から除外される。
【0052】
また、全方位ライダ34の検出信号から、横断歩道52を含む所定領域内に歩行者が存在しているか否かが判断される。所定領域内に歩行者が存在していない場合、横断歩道52(またはその手前の停止線)は、減速対象地物ではないと判断されて、探索範囲内の減速対象地物から除外される。
【0053】
その結果、探索範囲内の減速対象地物は、車両1の現在位置から250m先のカーブ53のみと判断される。そして、車両1の現在の車速、車両1の現在位置からカーブ53の開始地点までの区間における法定速度または道路標識に記されている最高速度、減速度テーブルに従ってカーブ53に対して設定される減速度、および、カーブ53の開始地点における車両1の目標車速に基づいて、車両1の現在位置からカーブ53の開始地点までの区間における加減速の変化を示す加減速曲線が作成される。
【0054】
加減速曲線は、
図6に示されるように、車両1の現在位置からの進行方向の距離を横軸にとり、車両1の車速を縦軸にとって、車両1の各位置における目標車速をプロットしたグラフである。たとえば、車両1の現在位置から約25m先までの区間では、車両1が法定速度または道路標識に記されている最高速度以下に設定された一定車速まで加速し、約25m先から約200m先までの区間では、車両1が一定車速のまま定速で走行し、約200m先からカーブ53に差し掛かる250m先までの区間を減速区間として、減速区間で車両1がカーブ53に応じた減速度で目標車速まで減速するように、加減速曲線が作成される。そして、加減速曲線に従って車両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。
【0055】
図7は、車両1の走行状況の他の例を示す図である。
図8は、
図7に示される走行状況で生成される加減速曲線を示す図である。
【0056】
たとえば、
図6に示される加減速曲線に従った車両1の走行中に、
図7に示されるように、信号機51の点灯信号が青信号から赤信号に変わった場合、移動経路の再計画における減速区間設定処理により、信号機51が減速対象地物に追加される。また、横断歩道52を含む所定領域内における歩行者の存在が検出された場合、減速区間設定処理により、横断歩道52が減速対象地物に追加される。その結果、車両1の現在位置から進行方向に所定の探索範囲内の減速対象地物は、車両1の現在位置から50m先の信号機51、150m先の横断歩道52および200m先のカーブ53であると判断される。
【0057】
そして、
図8に示されるように、各減速対象地物、つまり信号機51、横断歩道52およびカーブ53のそれぞれに対して、加減速曲線が設定される。赤信号が点灯している信号機51に対しては、
図8に破線で示されるように、車両1の現在位置から約30m先までの区間で、車両1が一定速度のまま定速で走行し、約30m先から信号機51に対応して設けられた停止線までの区間を減速区間として、減速区間で車両1が目標車速である0km/hまで減速するように、加減速曲線が作成される。歩行者が存在する横断歩道52に対しては、
図8に二点鎖線で示されるように、車両1の現在位置から約80m先までの区間で、車両1が一定速度のまま定速で走行し、約80m先から横断歩道52の手前の停止線までの区間を減速区間として、減速区間で車両1が目標車速である0km/hまで減速するように、加減速曲線が作成される。また、カーブ53に対しては、車両1の現在位置から約150m先までの区間で、車両1が一定車速のまま定速で走行し、約150m先からカーブ53に差し掛かる200m先までの区間を減速区間として、減速区間で車両1がカーブ53に応じた減速度で目標車速まで減速するように、加減速曲線が作成される。
【0058】
各減速対象地物に対する加減速曲線の作成後、それらの加減速曲線が参照されて、減速区間の開始地点が車両1の現在位置から最も近いものが選択される。
図8に示される例では、信号機51に対して作成された加減速曲線が選択される。そして、その信号機51に対する加減速曲線に従って車両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。
【0059】
<作用効果>
以上のように、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、車両1の移動経路上に存在する地物のうち、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対象地物が探索され、探索により抽出された減速対象地物に応じて、車両1の減速度が設定される。そして、車両1の現在の車速、車両1の現在位置から減速対象地物までの区間における法定速度または道路標識に記されている最高速度、減速度テーブルに従って設定される減速度、および、減速対象地物の地点における車両1の目標車速に基づいて、車両1の現在位置から減速対象地物の地点までの区間における加減速の変化を示す加減速曲線が作成され、その加減速曲線に従って、車両1が減速区間の開始地点に到達すると、車両1の減速が開始される。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。
【0060】
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。
【0061】
<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。
【0062】
たとえば、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。
【0063】
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】
【0064】
1:車両
11:駆動ECU(車両制御装置、減速開始手段、減速手段)
13:ブレーキECU(車両制御装置、減速開始手段、減速手段)
31:自動運転ECU(車両制御装置、設定手段)
46:高精度地図データ(地図情報)