特表 2024-545024 車両の前後方向制御のための方法及び装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-12-05

(54)【発明の名称】車両の前後方向制御のための方法及び装置

(51)【国際特許分類】

   B60W 30/10 20060101AFI20241128BHJP

   B60W 40/10 20120101ALI20241128BHJP

   B60W 60/00 20200101ALI20241128BHJP

【ＦＩ】

B60W30/10

B60W40/10

B60W60/00

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024531594

(86)(22)【出願日】2022-11-21

(85)【翻訳文提出日】2024-07-25

(86)【国際出願番号】 EP2022082611

(87)【国際公開番号】W WO2023099260

(87)【国際公開日】2023-06-08

(31)【優先権主張番号】102021213483.1

(32)【優先日】2021-11-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】598051819

【氏名又は名称】メルセデス・ベンツ グループ アクチェンゲゼルシャフト

【氏名又は名称原語表記】Ｍｅｒｃｅｄｅｓ－Ｂｅｎｚ Ｇｒｏｕｐ ＡＧ

【住所又は居所原語表記】Ｍｅｒｃｅｄｅｓｓｔｒａｓｓｅ １２０，７０３７２ Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ，Ｇｅｒｍａｎｙ

(71)【出願人】

【識別番号】595007530

【氏名又は名称】ロバート ボッシュ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

【氏名又は名称原語表記】Ｒｏｂｅｒｔ Ｂｏｓｃｈ ＧｍｂＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100111235

【弁理士】

【氏名又は名称】原 裕子

(74)【代理人】

【識別番号】100195257

【弁理士】

【氏名又は名称】大渕 一志

(72)【発明者】

【氏名】フスキク、 ゴラン

(72)【発明者】

【氏名】オヴェイシ、 アッタ

(72)【発明者】

【氏名】フルシヒ、 アレキサンダー

(72)【発明者】

【氏名】ロザーメル、 トーマス

(72)【発明者】

【氏名】ボエシ、 ピーター

(72)【発明者】

【氏名】ケンプフ、 アンドレ

(72)【発明者】

【氏名】クーン、 クラウス－ピーター

【テーマコード（参考）】

3D241

【Ｆターム（参考）】

3D241BA11

3D241BA16

3D241BB27

3D241DB02Z

3D241DB05Z

(57)【要約】

本発明は、車両（１）が時間（ｔ）にわたって取るべき一連の目標位置（Ｐ_ｋ）を指定する目標軌道（Ｔ_ｓｏｌｌ）の関数として車両（１）の前後方向制御を行うための方法に関する。車両（１）の実際の状態（Ｚ）に基づいて、軌道制御のための作動加速度（ａ_{ｃｔｒｌ＿ｔｒｊ}）が決定され、それにより車両（１）は目標軌道（Ｔ_ｓｏｌｌ）の指定に従って加速させられる。車両（１）の実際の速度（ｖ_ｉｓｔ）と、目標軌道（Ｔ_ｓｏｌｌ）に追従するときに超えてはならない既定の最大速度（ｖ_ｍａｘ）とに基づいて、速度制御のための作動加速度（ａ_{ｃｔｒｌ＿ｖ}）を決定し、それにより車両（１）は最大速度（ｖ_ｍａｘ）で誘導されるように加速させられる。両方の作動加速度（ａ_{ｃｔｒｌ＿ｔｒｊ}，ａ_{ｃｔｒｌ＿ｖ}）は、アービタ（５．３）に供給され、アービタ（５．３）は、それらを使用して、結果として生じる作動加速度（ａ_ｃｔｒｌ）を決定し、それによって、車両は、結果として生じる作動加速度（ａ_ｃｔｒｌ）に従って加速させられる。本発明は、車両（１）の前後方向制御を行うための装置（２）にも関する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両（１）が時間（ｔ）にわたって取るべき一連の目標位置（Ｐ_ｋ）を指定する目標軌道（Ｔ_ｓｏｌｌ）の関数として前記車両（１）の前後方向制御を行うための方法であって、
前記車両（１）の実際の状態（Ｚ）に基づいて、軌道制御のための作動加速度（ａ_{ｃｔｒｌ＿ｔｒｊ}）を決定するステップであって、それにより前記車両（１）は前記目標軌道（Ｔ_ｓｏｌｌ）の指定に従って加速させられるステップと、
前記車両（１）の実際の速度（ｖ_ｉｓｔ）と、前記目標軌道（Ｔ_ｓｏｌｌ）に追従するときに超えてはならない既定の最大速度（ｖ_ｍａｘ）とに基づいて、速度制御のための作動加速度（ａ_{ｃｔｒｌ＿ｖ}）を決定するステップであって、それにより前記車両（１）は前記最大速度（ｖ_ｍａｘ）で誘導されるように加速させられるステップと、
両方の作動加速度（ａ_{ｃｔｒｌ＿ｔｒｊ}、ａ_{ｃｔｒｌ＿ｖ}）をアービタ（５．３）に供給するステップであって、前記アービタはこれらから結果として生じる作動加速度（ａ_ｃｔｒｌ）を決定するステップと、
前記結果として生じる作動加速度（ａ_ｃｔｒｌ）に従って前記車両（１）を加速させるステップと
を含む、方法。

【請求項2】

前記作動加速度（ａ_{ｃｔｒｌ＿ｔｒｊ}）を決定する際に、前記目標軌道（Ｔ_ｓｏｌｌ）の曲率（Ｋ）が考慮される、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記既定の最大速度（ｖ_ｍａｘ）は、
最大軌道速度（ｖ_{ｍａｘ＿ｏｒｔｈ}）、
法的に許容される最大速度（ｖ_{ｍａｘ＿ｌｅｇａｌ}）、及び
絶対的なシステム定義の最大速度（ｖ_{ｍａｘ＿ｓｙｓ}）
のうちの最小値から決定される、請求項１又は２に記載の方法。

【請求項4】

前記最大軌道速度（ｖ_{ｍａｘ＿ｏｒｔｈ}）は、
前記車両（１）の実際の位置（Ｐ_ｉｓｔ）における前記目標軌道（Ｔ_ｓｏｌｌ）において指定された局所基準速度（ｖ_{ｒｅｆＰｔＯｒｔｈ}）、及び
前記車両（１）の前記実際の位置（Ｐ_ｉｓｔ）における前記目標軌道（Ｔ_ｓｏｌｌ）の曲率（Ｋ）及び前記実際の速度（ｖ_ｉｓｔ）の関数としての前記局所基準速度（ｖ_{ｒｅｆＰｔＯｒｔｈ}）の最大許容偏差（Δｖ）
の和から決定される、請求項３に記載の方法。

【請求項5】

前記車両（１）の前記実際の状態（Ｚ）は、少なくとも前記車両（１）の前記実際の速度（ｖ_ｉｓｔ）、実際の加速度（ａ_ｉｓｔ）及び／又は実際の位置（Ｐ_ｉｓｔ）から形成される、請求項１～４のいずれか１項に記載の方法。

【請求項6】

前記目標軌道（Ｔ_ｓｏｌｌ）が軌道コントローラ（５．２）に供給され、それにより前記車両（１）は、コントローラ作動加速度（ａ_ｃｔｒｌ）を使用して前記目標軌道（Ｔ_ｓｏｌｌ）の指定に従って加速され、
前記結果として生じる作動加速度（ａ_ｃｔｒｌ）は、加速度制御ユニット（６）に供給され、前記加速度制御ユニット（６）は、前記軌道コントローラ（５．２）の下位にあり、かつ前記車両（１）の実加速度を制御及び／又は調整する、請求項１～５のいずれか１項に記載の方法。

【請求項7】

前記結果として生じる作動加速度_（ａ_ｃｔｒｌ）が負の値を取るとき、前記車両（１）は減速させられる、請求項１～６のいずれか１項に記載の方法。

【請求項8】

車両（１）が時間（ｔ）にわたって取るべき一連の目標位置（Ｐ_ｋ）を指定する目標軌道（Ｔ_ｓｏｌｌ）の関数として前記車両（１）の前後方向制御を行うための装置（２）であって、
軌道コントローラ（５．２）であって、与えられた目標軌道（Ｔ_ｓｏｌｌ）を用いて、前記車両（１）の実際の状態（Ｚ）に基づいて軌道制御のための作動加速度（ａ_{ｃｔｒｌ＿ｔｒｊ}）を決定し、それにより前記車両（１）は前記目標軌道（Ｔ_ｓｏｌｌ）の指定に従って加速させられる、軌道制御ユニット（５．２）と、
速度コントローラ（５．１）であって、前記車両（１）の実際の速度（ｖ_ｉｓｔ）と、前記目標軌道（Ｔ_ｓｏｌｌ）に追従するときに超えてはならない既定の最大速度（ｖ_ｍａｘ）とに基づいて、速度制御のための作動加速度（ａ_{ｃｔｒｌ＿ｖ}）を決定し、それにより前記車両（１）は前記最大速度（ｖ_ｍａｘ）で誘導されるように加速させられる、前記速度コントローラ（５．１）と、
アービタ（５．３）であって、決定された２つの作動加速度（ａ_{ｃｔｒｌ＿ｔｒｊ}、ａ_{ｃｔｒｌ＿ｖ}）に基づいて結果として生じる作動加速度（ａ_ｃｔｒｌ）を決定する前記アービタ（５．３）と、
前記軌道コントローラ（５．２）の下位にある加速度制御ユニット（６）であって、前記結果として生じる作動加速度（ａ_ｃｔｒｌ）に従って前記車両（１）を加速させる加速度制御ユニット（６）と
を備える、装置（２）。

【請求項9】

前記加速度制御ユニット（６）は、車両制動システムである、請求項８に記載の装置（２）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両の前後方向制御のための方法に関する。

【0002】

本発明は、車両の前後方向制御のための装置にも関する。

【背景技術】

【0003】

ＤＥ１０２０１７０１０１８０Ｂ３には、前後方向動的事前制御設定値変数及び前後方向動的制御誤差変数から下位の加速度制御ユニットのための前後方向加速度制御信号を生成する前後方向位置コントローラによって車両の前後方向位置を制御するための装置及び方法が開示されている。現在の時点に対応する現在の制御基準点及び事前決定可能な先読み時点に対応する以前の制御基準点が、制御関連時点として決定される。各制御基準点について、前後方向位置、運転速度及び加速度の現在の又は予測される実際／目標偏差が決定され、前後方向動的制御誤差変数を形成するための基礎として使用される。さらに、各制御基準点について目標加速度値が決定され、前後方向動的事前制御目標値を形成するための基礎として使用される。前後方向動的事前制御設定値は、制御基準点について決定された加速度設定値を重み付けして加算することによって形成される。

【発明の概要】

【0004】

本発明の目的は、車両の前後方向制御を行うための新規な方法及び装置を提供することにある。

【0005】

本発明によれば、請求項１に記載の特徴を有する方法及び請求項８に記載の特徴を有する装置によって目的が達成される。

【0006】

本発明の有利な実施形態は、従属請求項の主題である。

【0007】

車両が経時的に取るべき一連の目標位置を指定する目標軌道の関数として車両の前後方向制御を行うための本発明による方法において、軌道制御のための作動加速度が、車両の実際の状態に基づいて決定され、これにより車両は目標軌道の指定に従って加速させられる。車両の実際の速度と、目標軌道に追従するときに超えてはならない指定された最大速度とに基づいて、速度制御のための作動加速度が決定され、それにより車両は最大速度で誘導されるように加速させられる。両方の作動加速度は、アービタに供給され、アービタは、それらを使用して、結果として生じる作動加速度を決定し、それによって、車両は、結果として生じる作動加速度に従って加速させられる。

【0008】

自動化された、特に高度に自動化された又は自律走行する車両の軌道制御は、自動運転機能を実現するための基本的な前提条件である。これは、環境検出システムからのデータに基づいて、車両が将来どのような動作を実行すべきかを決定することを含む。この決定の結果は、例えば、道路上の車両の位置を経時的にマッピングし、既知の車両環境における移動基準の役割を果たす軌道である。軌道制御は、できるだけ正確に軌道に追従することを意図している。何らかの理由で大きな縦方向位置制御誤差が蓄積された場合、目標位置における軌道指定は、車両が現在位置している道路上の実際の位置における軌道指定と一致しない。これは、「目標時間」が進行し続けることを意味する。

【0009】

例えば、車両の自動制御を目的とした制御ループは、様々なシステム制限を考慮しなければならない複雑なシステムである。このようなシステムでは、速度制限が特に重要な役割を果たす。例えば、１３０ｋｍ／ｈ未満の規定の最大速度がシステム制限として車両に指定されると同時に、法的な速度制限を考慮しなければならない。さらに、指定された目標軌道に格納された軌道速度からの最大許容偏差が指定されてもよい。特に、車両の実際の位置と目標軌道から導出される目標位置との間にずれがある場合には、これらの制限を遵守し、かつ正確に分類する必要がある。

【0010】

本方法によって、目標軌道に従って関連する時間に計画位置を達成することを目的として、信頼性の高い軌道制御を実現することができるように、上記の制限を全て考慮することが可能である。軌道制御の目標値として指定された作動加速度及び／又は速度制御のための作動加速度は、実際の位置の指定と一致しない場合、結果として生じる作動加速度によって制限される。これは、例えば、前後方向の位置制御誤差が蓄積された場合等であり得る。

【0011】

車両の自動運転に対する従来のアプローチでは、速度制限が一般的に軌道制御と並行して行われ、常に制御品質に影響を与えるのに対し、本方法では、速度制限に達する直前にのみ制限を起動することができる。その結果、この時点まで制御品質を維持することができる。それにもかかわらず、制限速度の超過を確実に防止するために十分に早い段階で起動を行うことができる。

【0012】

これは、複雑な自動化車両における制限速度又は制約速度が、実際の位置と目標位置との間にずれがあっても、本方法を用いて確実に遵守され、かつ正しく分類されることを意味する。速度制約は、常に軌道制御に影響するのではなく、速度制限又は速度制約に違反するリスクがある場合にのみ影響する。

【0013】

本方法の可能な一実施形態では、作動加速度を決定する際に、目標軌道の曲率が考慮される。このようにして、安全な軌道制御を実現することができる。

【0014】

本方法の可能な別の実施形態では、指定された最大速度は、最大軌道速度、法的に許容される最大速度及び絶対的なシステム定義の最大速度の最小値から決定される。これにより、指定された最大速度の特に信頼性の高い決定が可能となる。

【0015】

本方法の可能な別の実施形態では、最大軌道速度は、車両の実際の位置における目標軌道において指定された局所基準速度と、車両の実際の位置における目標軌道の曲率及び実際の速度の関数としての局所基準速度の最大許容偏差との和から決定される。これにより、車両の実際の位置と目標位置との間に大きなずれがある場合でも、実際の位置における作動加速度を確実に制限することが可能となる。

【0016】

本方法の可能な別の実施形態では、車両の実際の状態は、少なくとも車両の実際の速度、実際の加速度及び／又は実際の位置から形成される。これらの変数を用いて実際の状態を非常によくマッピングすることができるため、軌道制御のための作動加速度を確実に決定することができる。

【0017】

本方法の別の可能な実施形態では、目標軌道は軌道コントローラに供給され、それによって、コントローラ作動加速度を使用して車両は目標軌道の指定に従って加速させられる。結果として生じる作動加速度は、軌道コントローラの下位にあり、かつ車両の実加速度を制御及び／又は調整する加速度コントローラに供給される。

【0018】

本方法の別の可能な実施形態では、結果として生じる作動加速度が負の値を取る場合に、車両が減速される。これにより、車両の減速、したがって、車両の特に安全な運転が可能となる。

【0019】

本発明に係る目標軌道の関数として車両の前後方向制御を行うための装置は、軌道コントローラを備えており、目標軌道は、経時的に車両が取るべき一連の目標位置を指定するものであり、軌道コントローラは、供給された目標軌道を用いて、車両の実際の状態に基づいて軌道制御のための作動加速度を決定し、これによって、目標軌道の指定に従って車両が加速させられる。さらに、装置は、速度コントローラを備えており、これは、車両の実際の速度と、目標軌道に追従するときに超えてはならない既定の最大速度とに基づいて、速度制御のための作動加速度を決定し、それにより車両は最大速度で誘導されるように加速させられる。さらに、装置は、決定された２つの作動加速度を用いて結果として生じる作動加速度を決定するアービタと、軌道コントローラの下位にあり、かつ結果として生じる作動加速度に従って車両を加速させる加速度制御ユニットとを備える。

【0020】

本装置は、目標軌道に従って関連付けられた時間に計画された位置に到達することを目的とした確実な軌道制御を可能にする。目標値として指定された軌道制御のための作動加速度及び／又は速度制御のための作動加速度は、実際の位置の指定と一致しない場合、結果として生じる作動加速度によって制限され得る。これは、例えば、前後方向の位置制御誤差が蓄積された場合等であり得る。

【0021】

車両の自動運転に対する従来のアプローチでは、速度制限が一般的に軌道制御と並行して行われ、常に制御品質に影響を与えるのに対し、本装置では、速度制限に達する直前にのみ制限を起動することができる。その結果、この時点まで制御品質を維持することができる。それにもかかわらず、制限速度が超過しないことを確実にするために十分に早い段階で起動を行うことができる。制限速度に達する直前に制限が起動されると、軌道コントローラは速度制限に切り替わるか、又は既存の作動加速度をオーバライドする。したがって、軌道コントローラは、自動化車両の軌道制御のための完全なソリューションを実現するために使用することができる。

【0022】

これは、実際の位置と目標位置との間にずれがある場合でも、複雑な自動化車両の速度制限又は速度制約を確実に遵守し、かつ正確に分類するために装置を使用することができることを意味する。速度制約は、常に軌道制御に影響するのではなく、速度制限又は速度制約に違反するリスクがある場合にのみ影響する。

【0023】

本装置の可能な実施形態では、加速度制御ユニットは、車両制動システムである。これは、結果として生じる作動加速度を簡単かつ確実に調整するために使用することができる。

【0024】

本発明の実施形態の例を、図面を参照して以下により詳細に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】車両が実際の位置及び目標位置にある交通状況の概略平面図である。

【図2】車両の速度の概略時系列である。

【図3】車両の前後方向制御を行うための装置の概略ブロック図である。

【図4】車両の速度コントローラの概略ブロック図である。

【図5】車両の軌道制御と速度制御とを調停するアービタの概略ブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

対応する部分には、全ての図において同じ参照符号が付されている。

【0027】

図１は、車両１が実際の位置Ｐ_ｉｓｔ及び目標位置Ｐ_ｋにあり、いくつかの軌道区間Ｔ_{ｓｏｌｌ１}～Ｔ_{ｓｏｌｌ３}を有する目標軌道Ｔ_ｓｏｌｌを有する交通状況の平面図である。

【0028】

車両１は、自動運転、特に高度に自動化された運転又は自律運転を行うように設計されている。このような自動運転機能を実現するためには、軌道制御が大前提となる。

【0029】

この軌道制御では、図３に詳細に示す環境検出システムからのデータＵＤに基づいて、車両１が将来どのような行動を取るべきかを決定する。この決定の結果が目標軌道Ｔ_ｓｏｌｌであり、これは、例えば、時間ｔにわたる車両１の道路上の位置を表し、既知の車両環境における移動基準となる。軌道制御は、できるだけ正確に軌道に追従することを意図している。何らかの理由で大きな縦方向位置制御誤差が蓄積された場合、目標位置Ｐ_ｋにおける軌道指定は、車両１が現在位置している道路上の実際の位置Ｐ_ｉｓｔにおける軌道指定と一致しない。これは、「目標時間」が進行し続けることを意味する。

【0030】

環状交差点を例に取ると、自動化車両１の実際の位置Ｐ_ｉｓｔは、目標位置Ｐ_ｋの後方にあることを示している。実際の位置Ｐ_ｉｓｔは環状交差点内にあるが、目標位置Ｐ_ｋは、環状交差点を離れた後で、既に環状交差点の外側にある。

【0031】

図２は、時間ｔの関数としての車両１の速度ｖの進行を示しており、速度ｖは、最大軌道速度ｖ_{ｍａｘ＿ｏｒｔｈ}、法的に許容される最大速度ｖ_{ｍａｘ＿ｌｅｇａｌ}、絶対的なシステム定義の最大速度ｖ_{ｍａｘ＿ｓｙｓ}、及び目標軌道Ｔ_ｓｏｌｌから導出される目標速度ｖ_ｓｏｌｌを含む。

【0032】

目標速度ｖ_ｓｏｌｌと共に目標軌道Ｔ_ｓｏｌｌに割り当てられた速度プロファイルによれば、車両１は、軌道区間Ｔ_{ｓｏｌｌ２}では、環状交差点内を低い定速ｖで走行し、高い速度ｖに達するまで、環状交差点の後の軌道区間Ｔ_{ｓｏｌｌ３}でより強く加速することが意図されている。軌道区間Ｔ_{ｓｏｌｌ３}を対象とした速度プロファイルは、軌道区間Ｔ_{ｓｏｌｌ２}の道路形状での使用には適していない。

【0033】

しかしながら、図１に示すように、時間基準点、すなわち、軌道区間Ｔ_{ｓｏｌｌ３}における目標位置Ｐ_ｋと、局所基準点、すなわち、軌道区間Ｔ_{ｓｏｌｌ２}における実際の位置Ｐ_ｉｓｔとが離れているため、車両１が環状交差点内で軌道区間Ｔ_{ｓｏｌｌ２}に位置し、かつ自動的に加速するリスクがある。これは、時間基準点が既にはるか先に、この場合、軌道区間Ｔ_{ｓｏｌｌ３}において環状交差点の後の直線上にあるためである。

【0034】

図３は、車両１の前後方向制御を行うための装置２の可能な実施形態のブロック図である。

【0035】

装置２は、環境検出センサシステム４によって記録されたデータＵＤに基づいて目標軌道Ｔ_ｓｏｌｌを計画する軌道計画モジュール３．１を有する第１の演算ユニット３を備える。

【0036】

実際の位置Ｐ_ｉｓｔが目標位置Ｐ_ｋから逸脱した場合、自動運転モードで車両１が未調整速度ｖで移動するという図１及び図２に示された課題を解決するために、目標軌道Ｔ_ｓｏｌｌは、速度コントローラ５．１、軌道コントローラ５．２及びアービタ５．３を備えたさらなる計算ユニット５に供給される。

【0037】

軌道コントローラ５．２によって実行される軌道制御と速度コントローラ５．１によって実行される速度制限は並列に実行され、両方のコントローラの出力を調整する必要がある。

【0038】

軌道制御ユニット５．２は、与えられた目標軌道Ｔ_ｓｏｌｌを用いて、車両１の実際の状態Ｚに基づいて軌道制御のための作動加速度ａ_{ｃｔｒｌ＿ｔｒｊ}を決定し、それによって車両１は目標軌道Ｔ_ｓｏｌｌの指定に従って加速させられる。車両１の実際の状態Ｚは、例えば、車両１の実際の速度ｖ_ｉｓｔ、実際の加速度ａ_ｉｓｔ、及び実際の位置Ｐ_ｉｓｔによって特徴付けられる。

【0039】

さらに、速度コントローラ５．１は、図４に詳細に示すように、速度制御のための作動加速度ａ_{ｃｔｒｌ＿ｖ}を決定するために用いられ、それにより車両１は最大速度ｖ_ｍａｘで誘導されるように加速させられる。

【0040】

決定された２つの作動加速度ａ_{ｃｔｒｌ＿ｔｒｊ}，ａ_{ｃｔｒｌ＿ｖ}はアービタ５．３に供給され、アービタはそれらを用いて結果として生じる作動加速度ａ_ｃｔｒｌを決定する。

【0041】

結果として生じる作動加速度ａ_ｃｔｒｌは、軌道コントローラ５．２の下位にある加速度制御ユニット６に供給され、それは結果として生じる作動加速度ａ_ｃｔｒｌに従って車両１を加速させる。加速度制御ユニット６は、例えば、車両制動システムである。

【0042】

これは、車両１が目標軌道Ｔ_ｓｏｌｌに追従するように軌道制御によって制御され、アービタ５．３と共に速度制限によって車両１が規定速度制限内に維持されることを意味する。

【0043】

図４は、図３に示す速度制御部５．１の可能な実施形態のブロック図である。

【0044】

速度コントローラ５．１は、特性曲線５．１．１、乗算器５．１．２、制限ユニット５．１．３及び制御ユニット５．１．４を備えており、特に測定された車両１の実際の速度ｖ_ｉｓｔ及び目標軌道Ｔ_ｓｏｌｌに追従する際に超えてはならない既定の最大速度ｖ_ｍａｘに基づいて、速度制御のための作動加速度ａ_{ｃｔｒｌ＿ｖ}を決定し、これによって車両１は最大速度ｖ_ｍａｘで誘導されるように加速させられる。

【0045】

最大速度ｖ_ｍａｘは、最小の最大軌道速度ｖ_{ｍａｘ＿ｏｒｔｈ}、法的に許容される最大速度ｖ_{ｍａｘ＿ｌｅｇａｌ}及び絶対的なシステム定義の最大速度ｖ_{ｍａｘ＿ｓｙｓ}から制限ユニット５．１．３を用いて計算される。

【0046】

最大軌道速度ｖ_{ｍａｘ＿ｏｒｔｈ}は、指定された目標軌道Ｔ_ｓｏｌｌに格納され、かつ車両１の実際の位置Ｐ_ｉｓｔについて指定された局所基準速度_{ｖｒｅｆＰｔＯｒｔｈ}と、特性曲線５．１．１の実際の位置Ｐ_ｉｓｔにおける目標軌道Ｔ_ｓｏｌｌの曲率Ｋ及び実際の速度ｖ_ｉｓｔの関数としての局所基準速度ｖ_{ｒｅｆＰｔＯｒｔｈ}の最大許容偏差Δｖとから決定される。特性曲線５．１．１において、偏差Δｖを特徴付けるパーセンテージ％ｖが二次元関数として決定される。ここで、このパーセンテージ％ｖは曲率Ｋ及び実際の速度ｖ_ｉｓｔに反比例する。パーセンテージ％ｖは、許容偏差Δｖを形成する局所基準速度ｖ_{ｒｅｆＰｔＯｒｔｈ}のパーセンテージを示す。偏差Δｖ及び局所基準速度ｖ_{ｒｅｆＰｔＯｒｔｈ}の和が、実際の位置Ｐ_ｉｓｔにおける最大軌道速度ｖ_{ｍａｘ＿ｏｒｔｈ}となる。

【0047】

例えば、局所基準速度ｖ_{ｒｅｆＰｔＯｒｔｈ}が１３０ｋｍ／ｈの場合、５％のパーセンテージ％ｖが許容され、許容される偏差Δｖは６．５ｋｍ／ｈとなる。例えば、局所基準速度ｖ_{ｒｅｆＰｔＯｒｔｈ}が３０ｋｍ／ｈの場合、２０％のパーセンテージ％ｖが許容され、許容される偏差Δｖは６ｋｍ／ｈとなる。これらのパーセンテージ％ｖは、例えば、直線区間に適用され、例えば、急カーブにおける曲率Ｋの増加に伴って減少する。

【0048】

局所基準速度ｖ_{ｒｅｆＰｔＯｒｔｈ}に基づくこのような制限は、実際の位置Ｐｉｓｔと目標位置Ｐ_ｋとの間に大きなずれがあっても、目標速度ｖ_ｓｏｌｌを実際の位置Ｐ_ｉｓｔでそれに応じて制限できるという利点がある。これは、図１及び図２に、車両１が環状交差点を走行する例を用いて示されており、ここでは、設定点指定はより高い速度ｖを期待するが、局所基準速度ｖ_{ｒｅｆＰｔＯｒｔｈ}から導出される最大軌道速度ｖ_{ｍａｘ＿ｏｒｔｈ}は、車両１がより速く走行することを許容しない。

【0049】

次に、制御ユニット５．１．４は、実際の速度_ｖｉｓｔと最大速度ｖ_ｍａｘとの差を最小化するために、すなわち、最大速度ｖ_ｍａｘに到達して、その値を維持するために必要な作動加速度ａ_{ｃｔｒｌ＿ｖ}を計算する。

【0050】

図５は、図３に示すような、車両１の軌道制御と速度制御との間の調停を行うアービタ５．３の可能な設計例のブロック図を示す。

【0051】

この目的のために、アービタ５．３は、クロスフェードモジュール５．３．１、特性曲線５．３．２、比較器５．３．３、切替スイッチ５．３．４、及び制限ユニット５．３．５を備える。

【0052】

クロスフェードモジュール５．３．１における軌道コントローラ５．２及び速度コントローラ５．１の出力は、例えば、ｍｉｎ関数、ファジー関数又は他の適切な関数でクロスフェードされ、クロスフェードされた作動加速度ａ_{ｃｔｒｌ＿ｖ＿ｔｒｊ}は、作動加速度ａ_{ｃｔｒｌ＿ｖ}、ａ_{ｃｔｒｌ＿ｔｒｊ}から形成される。速度制限が起動している場合に、クロスフェードされた作動加速度ａ_{ｃｔｒｌ＿ｖ＿ｔｒｊ}のみが、切替スイッチ５．３．４を介して制限ユニット５．３．５に渡される。そうでない場合には、軌道制御のみがアービタ５．３の出力に接続される。

【0053】

速度制限が作動しているかどうかを決定するために、速度オフセットｖ_{ｏｆｆｓｅｔ}は、特性曲線５．３．２を使用して実際の速度ｖ_ｉｓｔの関数として決定され、この速度オフセットｖ_{ｏｆｆｓｅｔ}は、実際の速度ｖ_ｉｓｔから減算される。結果として生じる値は、最大速度ｖ_ｍａｘから減算され、これにより得られた値は、実際の速度ｖ_ｉｓｔと共に比較器５．３．３に供給される。実際の速度ｖ_ｉｓｔが減算の結果以上である場合、比較器５．３．３は、速度制限が作動していることを示す０より大きい信号を出力する。実際の速度ｖ_ｉｓｔが減算の結果未満である場合、比較器５．３．３は、速度制限が作動していないことを示す０である信号を出力する。

【0054】

速度オフセットｖ_{ｏｆｆｓｅｔ}は、実際の速度ｖ_ｉｓｔの関数であり、特に、車両１の動的特性にも依存する。速度オフセットｖ_{ｏｆｆｓｅｔ}は、例えば、実験的に決定され、ルックアップテーブルの形式で実装され得る。

【0055】

このようなアービタ５．３の機能によれば、例えば、作動加速度ａ_{ｃｔｒｌ＿ｔｒｊ}のｍｉｎ関数のみをアービトレーションとして用いた場合のように、速度制御が常に起動されるわけではないという利点がある。その代わり、速度制御は最大速度ｖ_ｍａｘに達する直前にのみ起動されるため、軌道制御は大部分にわたり起動され得る。早い段階で速度制御が起動されるため、最大速度ｖ_ｍａｘを超えることを安全に回避することができる。

【符号の説明】

【0056】

１ 車両
２ 装置
３ 演算ユニット
３．１ 軌道計画モジュール
４ 環境検出センサシステム
５ 演算ユニット
５．１． 速度コントローラ
５．１．１ 特性曲線
５．１．２ 乗算器
５．１．３ 制限ユニット
５．１．４ 制御ユニット
５．２ 軌道コントローラ
５．３ アービタ
５．３．１ クロスフェードモジュール
５．３．２ 特性曲線
５．３．３ 比較器
５．３．４ スイッチ
５．３．５ 制限ユニット
６ 加速度制御ユニット
ａ_ｃｔｒｌ 結果として生じる作動加速度
ａ_{ｃｔｒｌ＿ｔｒｊ} 作動加速度
ａ_{ｃｔｒｌ＿ｖ} 作動加速度
ａ_{ｃｔｒｌ＿ｖ＿ｔｒｊｆａｄｅｄ} クロスフェードされた作動加速度
ａ_ｉｓｔ 実際の加速度
Ｋ 曲率
Ｐ_ｉｓｔ 実際の位置
Ｐ_ｋ 目標位置
ｔ 時間
Ｔ_ｓｏｌｌ 目標軌道
Ｔ_{ｓｏｌｌ１}～_{Ｔｓｏｌｌ３} 軌道区間
ＵＤ データ
ｖ 速度
ｖ_ｉｓｔ 実際の速度
ｖ_ｍａｘ 最大速度
ｖ_{ｍａｘ＿ｌｅｇａｌ} 許容最大速度
ｖ_{ｍａｘ＿ｏｒｔｈ} 最大軌道速度
ｖ_{ｍａｘ＿ｓｙｓ} 絶対的なシステム定義の最大速度
ｖ_{ｏｆｆｓｅｔ}変数 速度オフセット
ｖ_{ｒｅｆＰｔＯｒａｌ} 基準速度
ｖ_ｓｏｌ 目標速度
Ｚ 実際の状態
％ｖ パーセンテージ
△ｖ 偏差

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【手続補正書】

【提出日】2024-07-25

【手続補正1】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両の前後方向制御のための方法に関する。

【0002】

本発明は、車両の前後方向制御のための装置にも関する。

【背景技術】

【0003】

ＤＥ１０２０１７０１０１８０Ｂ３には、前後方向動的事前制御設定値変数及び前後方向動的制御誤差変数から下位の加速度制御ユニットのための前後方向加速度制御信号を生成する前後方向位置コントローラによって車両の前後方向位置を制御するための装置及び方法が開示されている。現在の時点に対応する現在の制御基準点及び事前決定可能な先読み時点に対応する以前の制御基準点が、制御関連時点として決定される。各制御基準点について、前後方向位置、運転速度及び加速度の現在の又は予測される実際／目標偏差が決定され、前後方向動的制御誤差変数を形成するための基礎として使用される。さらに、各制御基準点について目標加速度値が決定され、前後方向動的事前制御目標値を形成するための基礎として使用される。前後方向動的事前制御設定値は、制御基準点について決定された加速度設定値を重み付けして加算することによって形成される。

【0004】

ＤＥ１９５０９４９２Ａ１には、自動車の速度を制限するための方法及び装置が開示されている。この方法は、実際の速度がまだ最大速度を下回っているが、最大速度を超える速度に対する運転者の要求が検出されるときにエンジントルクを制限するために介入する。この場合、加速制御システムの介入が最初に行われ、速度がさらに最大速度に近づくと、速度制御システムの介入が行われ、実際の速度を緩やかに設定された最大速度にすることができる。運転者が要求する速度が最大速度を下回る場合、運転応答は運転者のみによって決定されたままである。速度制限とクルーズコントロールとを組み合わせ、２つの操作モードのうちの１つを選択的に起動することが有利である。

【0005】

ＤＥ１０２０１１１０２４３５Ａ１には、前後方向の運転支援システム及び自動車を動作させるための方法が開示されている。この方法は、制御データに応じて自動車の速度を制御し、制御データとして、及び自動車の制御中の駆動カーブを記述する直近カーブデータとしてのカーブデータを提供する。カーブデータはナビゲーション装置の道路コースデータから決定され、環境データは先見環境センサによって決定される。快適カーブ率は、カーブデータを考慮して決定される。快適カーブ率は、定義された位置でのカーブの最大曲率および所定の快適横加速度から決定される。自動車についての独立クレームも含まれる。

【発明の概要】

【0006】

本発明の目的は、車両の前後方向制御を行うための新規な方法及び装置を提供することにある。

【0007】

本発明によれば、請求項１に記載の特徴を有する方法及び請求項６に記載の特徴を有する装置によって目的が達成される。

【0008】

本発明の有利な実施形態は、従属請求項の主題である。

【0009】

車両が経時的に取るべき一連の目標位置を指定する目標軌道の関数として車両の前後方向制御を行うための本発明による方法において、軌道制御のための作動加速度が、車両の実際の状態に基づいて決定され、これにより車両は目標軌道の指定に従って加速させられる。車両の実際の速度と、目標軌道に追従するときに超えてはならない指定された最大速度とに基づいて、速度制御のための作動加速度が決定され、それにより車両は最大速度で誘導されるように加速させられる。両方の作動加速度は、アービタに供給され、アービタは、それらを使用して、結果として生じる作動加速度を決定し、それによって、車両は、結果として生じる作動加速度に従って加速させられる。

【0010】

自動化された、特に高度に自動化された又は自律走行する車両の軌道制御は、自動運転機能を実現するための基本的な前提条件である。これは、環境検出システムからのデータに基づいて、車両が将来どのような動作を実行すべきかを決定することを含む。この決定の結果は、例えば、道路上の車両の位置を経時的にマッピングし、既知の車両環境における移動基準の役割を果たす軌道である。軌道制御は、できるだけ正確に軌道に追従することを意図している。何らかの理由で大きな縦方向位置制御誤差が蓄積された場合、目標位置における軌道指定は、車両が現在位置している道路上の実際の位置における軌道指定と一致しない。これは、「目標時間」が進行し続けることを意味する。

【0011】

例えば、車両の自動制御を目的とした制御ループは、様々なシステム制限を考慮しなければならない複雑なシステムである。このようなシステムでは、速度制限が特に重要な役割を果たす。例えば、１３０ｋｍ／ｈ未満の規定の最大速度がシステム制限として車両に指定されると同時に、法的な速度制限を考慮しなければならない。さらに、指定された目標軌道に格納された軌道速度からの最大許容偏差が指定されてもよい。特に、車両の実際の位置と目標軌道から導出される目標位置との間にずれがある場合には、これらの制限を遵守し、かつ正確に分類する必要がある。

【0012】

本方法によって、目標軌道に従って関連する時間に計画位置を達成することを目的として、信頼性の高い軌道制御を実現することができるように、上記の制限を全て考慮することが可能である。軌道制御の目標値として指定された作動加速度及び／又は速度制御のための作動加速度は、実際の位置の指定と一致しない場合、結果として生じる作動加速度によって制限される。これは、例えば、前後方向の位置制御誤差が蓄積された場合等であり得る。

【0013】

車両の自動運転に対する従来のアプローチでは、速度制限が一般的に軌道制御と並行して行われ、常に制御品質に影響を与えるのに対し、本方法では、速度制限に達する直前にのみ制限を起動することができる。その結果、この時点まで制御品質を維持することができる。それにもかかわらず、制限速度の超過を確実に防止するために十分に早い段階で起動を行うことができる。

【0014】

これは、複雑な自動化車両における制限速度又は制約速度が、実際の位置と目標位置との間にずれがあっても、本方法を用いて確実に遵守され、かつ正しく分類されることを意味する。速度制約は、常に軌道制御に影響するのではなく、速度制限又は速度制約に違反するリスクがある場合にのみ影響する。

【0015】

さらに、指定された最大速度は、最大軌道速度、法的に許容される最大速度及び絶対的なシステム定義の最大速度の最小値から決定される。これにより、指定された最大速度の特に信頼性の高い決定が可能となる。

【0016】

さらに、最大軌道速度は、車両の実際の位置における目標軌道において指定された局所基準速度と、車両の実際の位置における目標軌道の曲率及び実際の速度の関数としての局所基準速度の最大許容偏差との和から決定される。これにより、車両の実際の位置と目標位置との間に大きなずれがある場合でも、実際の位置における作動加速度を確実に制限することが可能となる。

【0017】

本方法の可能な一実施形態では、作動加速度を決定する際に、目標軌道の曲率が考慮される。このようにして、安全な軌道制御を実現することができる。

【0018】

本方法の可能な別の実施形態では、車両の実際の状態は、少なくとも車両の実際の速度、実際の加速度及び／又は実際の位置から形成される。これらの変数を用いて実際の状態を非常によくマッピングすることができるため、軌道制御のための作動加速度を確実に決定することができる。

【0019】

本方法の別の可能な実施形態では、目標軌道は軌道コントローラに供給され、それによって、コントローラ作動加速度を使用して車両は目標軌道の指定に従って加速させられる。結果として生じる作動加速度は、軌道コントローラの下位にあり、かつ車両の実加速度を制御及び／又は調整する加速度コントローラに供給される。

【0020】

本方法の別の可能な実施形態では、結果として生じる作動加速度が負の値を取る場合に、車両が減速される。これにより、車両の減速、したがって、車両の特に安全な運転が可能となる。

【0021】

本発明に係る目標軌道の関数として車両の前後方向制御を行うための装置は、軌道コントローラを備えており、目標軌道は、経時的に車両が取るべき一連の目標位置を指定するものであり、軌道コントローラは、供給された目標軌道を用いて、車両の実際の状態に基づいて軌道制御のための作動加速度を決定し、これによって、目標軌道の指定に従って車両が加速させられる。さらに、装置は、速度コントローラを備えており、これは、車両の実際の速度と、目標軌道に追従するときに超えてはならない既定の最大速度とに基づいて、速度制御のための作動加速度を決定し、それにより車両は最大速度で誘導されるように加速させられる。既定の最大速度は、最大軌道速度、法的に許容される最大速度、及び絶対的なシステム定義の最大速度のうちの最小値から決定される。最大軌道速度は、車両の実際の位置における目標軌道において指定された局所基準速度、及び車両の実際の位置における目標軌道の曲率及び実際の速度の関数としての局所基準速度の最大許容偏差の和から決定される。さらに、装置は、決定された２つの作動加速度を用いて結果として生じる作動加速度を決定するアービタと、軌道コントローラの下位にあり、かつ結果として生じる作動加速度に従って車両を加速させる加速度制御ユニットとを備える。

【0022】

本装置は、目標軌道に従って関連付けられた時間に計画された位置に到達することを目的とした確実な軌道制御を可能にする。目標値として指定された軌道制御のための作動加速度及び／又は速度制御のための作動加速度は、実際の位置の指定と一致しない場合、結果として生じる作動加速度によって制限され得る。これは、例えば、前後方向の位置制御誤差が蓄積された場合等であり得る。

【0023】

車両の自動運転に対する従来のアプローチでは、速度制限が一般的に軌道制御と並行して行われ、常に制御品質に影響を与えるのに対し、本装置では、速度制限に達する直前にのみ制限を起動することができる。その結果、この時点まで制御品質を維持することができる。それにもかかわらず、制限速度が超過しないことを確実にするために十分に早い段階で起動を行うことができる。制限速度に達する直前に制限が起動されると、軌道コントローラは速度制限に切り替わるか、又は既存の作動加速度をオーバライドする。したがって、軌道コントローラは、自動化車両の軌道制御のための完全なソリューションを実現するために使用することができる。

【0024】

これは、実際の位置と目標位置との間にずれがある場合でも、複雑な自動化車両の速度制限又は速度制約を確実に遵守し、かつ正確に分類するために装置を使用することができることを意味する。速度制約は、常に軌道制御に影響するのではなく、速度制限又は速度制約に違反するリスクがある場合にのみ影響する。

【0025】

本装置の可能な実施形態では、加速度制御ユニットは、車両制動システムである。これは、結果として生じる作動加速度を簡単かつ確実に調整するために使用することができる。

【0026】

本発明の実施形態の例を、図面を参照して以下により詳細に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】車両が実際の位置及び目標位置にある交通状況の概略平面図である。

【図2】車両の速度の概略時系列である。

【図3】車両の前後方向制御を行うための装置の概略ブロック図である。

【図4】車両の速度コントローラの概略ブロック図である。

【図5】車両の軌道制御と速度制御とを調停するアービタの概略ブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

対応する部分には、全ての図において同じ参照符号が付されている。

【0029】

図１は、車両１が実際の位置Ｐ_ｉｓｔ及び目標位置Ｐ_ｋにあり、いくつかの軌道区間Ｔ_{ｓｏｌｌ１}～Ｔ_{ｓｏｌｌ３}を有する目標軌道Ｔ_ｓｏｌｌを有する交通状況の平面図である。

【0030】

車両１は、自動運転、特に高度に自動化された運転又は自律運転を行うように設計されている。このような自動運転機能を実現するためには、軌道制御が大前提となる。

【0031】

この軌道制御では、図３に詳細に示す環境検出システムからのデータＵＤに基づいて、車両１が将来どのような行動を取るべきかを決定する。この決定の結果が目標軌道Ｔ_ｓｏｌｌであり、これは、例えば、時間ｔにわたる車両１の道路上の位置を表し、既知の車両環境における移動基準となる。軌道制御は、できるだけ正確に軌道に追従することを意図している。何らかの理由で大きな縦方向位置制御誤差が蓄積された場合、目標位置Ｐ_ｋにおける軌道指定は、車両１が現在位置している道路上の実際の位置Ｐ_ｉｓｔにおける軌道指定と一致しない。これは、「目標時間」が進行し続けることを意味する。

【0032】

環状交差点を例に取ると、自動化車両１の実際の位置Ｐ_ｉｓｔは、目標位置Ｐ_ｋの後方にあることを示している。実際の位置Ｐ_ｉｓｔは環状交差点内にあるが、目標位置Ｐ_ｋは、環状交差点を離れた後で、既に環状交差点の外側にある。

【0033】

図２は、時間ｔの関数としての車両１の速度ｖの進行を示しており、速度ｖは、最大軌道速度ｖ_{ｍａｘ＿ｏｒｔｈ}、法的に許容される最大速度ｖ_{ｍａｘ＿ｌｅｇａｌ}、絶対的なシステム定義の最大速度ｖ_{ｍａｘ＿ｓｙｓ}、及び目標軌道Ｔ_ｓｏｌｌから導出される目標速度ｖ_ｓｏｌｌを含む。

【0034】

目標速度ｖ_ｓｏｌｌと共に目標軌道Ｔ_ｓｏｌｌに割り当てられた速度プロファイルによれば、車両１は、軌道区間Ｔ_{ｓｏｌｌ２}では、環状交差点内を低い定速ｖで走行し、高い速度ｖに達するまで、環状交差点の後の軌道区間Ｔ_{ｓｏｌｌ３}でより強く加速することが意図されている。軌道区間Ｔ_{ｓｏｌｌ３}を対象とした速度プロファイルは、軌道区間Ｔ_{ｓｏｌｌ２}の道路形状での使用には適していない。

【0035】

しかしながら、図１に示すように、時間基準点、すなわち、軌道区間Ｔ_{ｓｏｌｌ３}における目標位置Ｐ_ｋと、局所基準点、すなわち、軌道区間Ｔ_{ｓｏｌｌ２}における実際の位置Ｐ_ｉｓｔとが離れているため、車両１が環状交差点内で軌道区間Ｔ_{ｓｏｌｌ２}に位置し、かつ自動的に加速するリスクがある。これは、時間基準点が既にはるか先に、この場合、軌道区間Ｔ_{ｓｏｌｌ３}において環状交差点の後の直線上にあるためである。

【0036】

図３は、車両１の前後方向制御を行うための装置２の可能な実施形態のブロック図である。

【0037】

装置２は、環境検出センサシステム４によって記録されたデータＵＤに基づいて目標軌道Ｔ_ｓｏｌｌを計画する軌道計画モジュール３．１を有する第１の演算ユニット３を備える。

【0038】

実際の位置Ｐ_ｉｓｔが目標位置Ｐ_ｋから逸脱した場合、自動運転モードで車両１が未調整速度ｖで移動するという図１及び図２に示された課題を解決するために、目標軌道Ｔ_ｓｏｌｌは、速度コントローラ５．１、軌道コントローラ５．２及びアービタ５．３を備えたさらなる計算ユニット５に供給される。

【0039】

軌道コントローラ５．２によって実行される軌道制御と速度コントローラ５．１によって実行される速度制限は並列に実行され、両方のコントローラの出力を調整する必要がある。

【0040】

軌道制御ユニット５．２は、与えられた目標軌道Ｔ_ｓｏｌｌを用いて、車両１の実際の状態Ｚに基づいて軌道制御のための作動加速度ａ_{ｃｔｒｌ＿ｔｒｊ}を決定し、それによって車両１は目標軌道Ｔ_ｓｏｌｌの指定に従って加速させられる。車両１の実際の状態Ｚは、例えば、車両１の実際の速度ｖ_ｉｓｔ、実際の加速度ａ_ｉｓｔ、及び実際の位置Ｐ_ｉｓｔによって特徴付けられる。

【0041】

さらに、速度コントローラ５．１は、図４に詳細に示すように、速度制御のための作動加速度ａ_{ｃｔｒｌ＿ｖ}を決定するために用いられ、それにより車両１は最大速度ｖ_ｍａｘで誘導されるように加速させられる。

【0042】

決定された２つの作動加速度ａ_{ｃｔｒｌ＿ｔｒｊ}，ａ_{ｃｔｒｌ＿ｖ}はアービタ５．３に供給され、アービタはそれらを用いて結果として生じる作動加速度ａ_ｃｔｒｌを決定する。

【0043】

結果として生じる作動加速度ａ_ｃｔｒｌは、軌道コントローラ５．２の下位にある加速度制御ユニット６に供給され、それは結果として生じる作動加速度ａ_ｃｔｒｌに従って車両１を加速させる。加速度制御ユニット６は、例えば、車両制動システムである。

【0044】

これは、車両１が目標軌道Ｔ_ｓｏｌｌに追従するように軌道制御によって制御され、アービタ５．３と共に速度制限によって車両１が規定速度制限内に維持されることを意味する。

【0045】

図４は、図３に示す速度制御部５．１の可能な実施形態のブロック図である。

【0046】

速度コントローラ５．１は、特性曲線５．１．１、乗算器５．１．２、制限ユニット５．１．３及び制御ユニット５．１．４を備えており、特に測定された車両１の実際の速度ｖ_ｉｓｔ及び目標軌道Ｔ_ｓｏｌｌに追従する際に超えてはならない既定の最大速度ｖ_ｍａｘに基づいて、速度制御のための作動加速度ａ_{ｃｔｒｌ＿ｖ}を決定し、これによって車両１は最大速度ｖ_ｍａｘで誘導されるように加速させられる。

【0047】

最大速度ｖ_ｍａｘは、最小の最大軌道速度ｖ_{ｍａｘ＿ｏｒｔｈ}、法的に許容される最大速度ｖ_{ｍａｘ＿ｌｅｇａｌ}及び絶対的なシステム定義の最大速度ｖ_{ｍａｘ＿ｓｙｓ}から制限ユニット５．１．３を用いて計算される。

【0048】

最大軌道速度ｖ_{ｍａｘ＿ｏｒｔｈ}は、指定された目標軌道Ｔ_ｓｏｌｌに格納され、かつ車両１の実際の位置Ｐ_ｉｓｔについて指定された局所基準速度_{ｖｒｅｆＰｔＯｒｔｈ}と、特性曲線５．１．１の実際の位置Ｐ_ｉｓｔにおける目標軌道Ｔ_ｓｏｌｌの曲率Ｋ及び実際の速度ｖ_ｉｓｔの関数としての局所基準速度ｖ_{ｒｅｆＰｔＯｒｔｈ}の最大許容偏差Δｖとから決定される。特性曲線５．１．１において、偏差Δｖを特徴付けるパーセンテージ％ｖが二次元関数として決定される。ここで、このパーセンテージ％ｖは曲率Ｋ及び実際の速度ｖ_ｉｓｔに反比例する。パーセンテージ％ｖは、許容偏差Δｖを形成する局所基準速度ｖ_{ｒｅｆＰｔＯｒｔｈ}のパーセンテージを示す。偏差Δｖ及び局所基準速度ｖ_{ｒｅｆＰｔＯｒｔｈ}の和が、実際の位置Ｐ_ｉｓｔにおける最大軌道速度ｖ_{ｍａｘ＿ｏｒｔｈ}となる。

【0049】

例えば、局所基準速度ｖ_{ｒｅｆＰｔＯｒｔｈ}が１３０ｋｍ／ｈの場合、５％のパーセンテージ％ｖが許容され、許容される偏差Δｖは６．５ｋｍ／ｈとなる。例えば、局所基準速度ｖ_{ｒｅｆＰｔＯｒｔｈ}が３０ｋｍ／ｈの場合、２０％のパーセンテージ％ｖが許容され、許容される偏差Δｖは６ｋｍ／ｈとなる。これらのパーセンテージ％ｖは、例えば、直線区間に適用され、例えば、急カーブにおける曲率Ｋの増加に伴って減少する。

【0050】

局所基準速度ｖ_{ｒｅｆＰｔＯｒｔｈ}に基づくこのような制限は、実際の位置Ｐｉｓｔと目標位置Ｐ_ｋとの間に大きなずれがあっても、目標速度ｖ_ｓｏｌｌを実際の位置Ｐ_ｉｓｔでそれに応じて制限できるという利点がある。これは、図１及び図２に、車両１が環状交差点を走行する例を用いて示されており、ここでは、設定点指定はより高い速度ｖを期待するが、局所基準速度ｖ_{ｒｅｆＰｔＯｒｔｈ}から導出される最大軌道速度ｖ_{ｍａｘ＿ｏｒｔｈ}は、車両１がより速く走行することを許容しない。

【0051】

次に、制御ユニット５．１．４は、実際の速度_ｖｉｓｔと最大速度ｖ_ｍａｘとの差を最小化するために、すなわち、最大速度ｖ_ｍａｘに到達して、その値を維持するために必要な作動加速度ａ_{ｃｔｒｌ＿ｖ}を計算する。

【0052】

図５は、図３に示すような、車両１の軌道制御と速度制御との間の調停を行うアービタ５．３の可能な設計例のブロック図を示す。

【0053】

この目的のために、アービタ５．３は、クロスフェードモジュール５．３．１、特性曲線５．３．２、比較器５．３．３、切替スイッチ５．３．４、及び制限ユニット５．３．５を備える。

【0054】

クロスフェードモジュール５．３．１における軌道コントローラ５．２及び速度コントローラ５．１の出力は、例えば、ｍｉｎ関数、ファジー関数又は他の適切な関数でクロスフェードされ、クロスフェードされた作動加速度ａ_{ｃｔｒｌ＿ｖ＿ｔｒｊ}は、作動加速度ａ_{ｃｔｒｌ＿ｖ}、ａ_{ｃｔｒｌ＿ｔｒｊ}から形成される。速度制限が起動している場合に、クロスフェードされた作動加速度ａ_{ｃｔｒｌ＿ｖ＿ｔｒｊ}のみが、切替スイッチ５．３．４を介して制限ユニット５．３．５に渡される。そうでない場合には、軌道制御のみがアービタ５．３の出力に接続される。

【0055】

速度制限が作動しているかどうかを決定するために、速度オフセットｖ_{ｏｆｆｓｅｔ}は、特性曲線５．３．２を使用して実際の速度ｖ_ｉｓｔの関数として決定され、この速度オフセットｖ_{ｏｆｆｓｅｔ}は、実際の速度ｖ_ｉｓｔから減算される。結果として生じる値は、最大速度ｖ_ｍａｘから減算され、これにより得られた値は、実際の速度ｖ_ｉｓｔと共に比較器５．３．３に供給される。実際の速度ｖ_ｉｓｔが減算の結果以上である場合、比較器５．３．３は、速度制限が作動していることを示す０より大きい信号を出力する。実際の速度ｖ_ｉｓｔが減算の結果未満である場合、比較器５．３．３は、速度制限が作動していないことを示す０である信号を出力する。

【0056】

速度オフセットｖ_{ｏｆｆｓｅｔ}は、実際の速度ｖ_ｉｓｔの関数であり、特に、車両１の動的特性にも依存する。速度オフセットｖ_{ｏｆｆｓｅｔ}は、例えば、実験的に決定され、ルックアップテーブルの形式で実装され得る。

【0057】

このようなアービタ５．３の機能によれば、例えば、作動加速度ａ_{ｃｔｒｌ＿ｔｒｊ}のｍｉｎ関数のみをアービトレーションとして用いた場合のように、速度制御が常に起動されるわけではないという利点がある。その代わり、速度制御は最大速度ｖ_ｍａｘに達する直前にのみ起動されるため、軌道制御は大部分にわたり起動され得る。早い段階で速度制御が起動されるため、最大速度ｖ_ｍａｘを超えることを安全に回避することができる。

【符号の説明】

【0058】

１ 車両
２ 装置
３ 演算ユニット
３．１ 軌道計画モジュール
４ 環境検出センサシステム
５ 演算ユニット
５．１． 速度コントローラ
５．１．１ 特性曲線
５．１．２ 乗算器
５．１．３ 制限ユニット
５．１．４ 制御ユニット
５．２ 軌道コントローラ
５．３ アービタ
５．３．１ クロスフェードモジュール
５．３．２ 特性曲線
５．３．３ 比較器
５．３．４ スイッチ
５．３．５ 制限ユニット
６ 加速度制御ユニット
ａ_ｃｔｒｌ 結果として生じる作動加速度
ａ_{ｃｔｒｌ＿ｔｒｊ} 作動加速度
ａ_{ｃｔｒｌ＿ｖ} 作動加速度
ａ_{ｃｔｒｌ＿ｖ＿ｔｒｊｆａｄｅｄ} クロスフェードされた作動加速度
ａ_ｉｓｔ 実際の加速度
Ｋ 曲率
Ｐ_ｉｓｔ 実際の位置
Ｐ_ｋ 目標位置
ｔ 時間
Ｔ_ｓｏｌｌ 目標軌道
Ｔ_{ｓｏｌｌ１}～_{Ｔｓｏｌｌ３} 軌道区間
ＵＤ データ
ｖ 速度
ｖ_ｉｓｔ 実際の速度
ｖ_ｍａｘ 最大速度
ｖ_{ｍａｘ＿ｌｅｇａｌ} 許容最大速度
ｖ_{ｍａｘ＿ｏｒｔｈ} 最大軌道速度
ｖ_{ｍａｘ＿ｓｙｓ} 絶対的なシステム定義の最大速度
ｖ_{ｏｆｆｓｅｔ}変数 速度オフセット
ｖ_{ｒｅｆＰｔＯｒａｌ} 基準速度
ｖ_ｓｏｌ 目標速度
Ｚ 実際の状態
％ｖ パーセンテージ
△ｖ 偏差

【手続補正2】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両（１）が時間（ｔ）にわたって取るべき一連の目標位置（Ｐ_ｋ）を指定する目標軌道（Ｔ_ｓｏｌｌ）の関数として前記車両（１）の前後方向制御を行うための方法であって、
前記車両（１）の実際の状態（Ｚ）に基づいて、軌道制御のための作動加速度（ａ_{ｃｔｒｌ＿ｔｒｊ}）を決定するステップであって、それにより前記車両（１）は前記目標軌道（Ｔ_ｓｏｌｌ）の指定に従って加速させられるステップと、
前記車両（１）の実際の速度（ｖ_ｉｓｔ）と、前記目標軌道（Ｔ_ｓｏｌｌ）に追従するときに超えてはならない既定の最大速度（ｖ_ｍａｘ）とに基づいて、速度制御のための作動加速度（ａ_{ｃｔｒｌ＿ｖ}）を決定するステップであって、それにより前記車両（１）は前記最大速度（ｖ_ｍａｘ）で誘導されるように加速させられるステップと、
両方の作動加速度（ａ_{ｃｔｒｌ＿ｔｒｊ}、ａ_{ｃｔｒｌ＿ｖ}）をアービタ（５．３）に供給するステップであって、前記アービタはこれらから結果として生じる作動加速度（ａ_ｃｔｒｌ）を決定するステップと、
前記結果として生じる作動加速度（ａ_ｃｔｒｌ）に従って前記車両（１）を加速させるステップと
を含み、
前記既定の最大速度（ｖ _ｍａｘ ）は、最大軌道速度（ｖ _{ｍａｘ＿ｏｒｔｈ} ）、法的に許容される最大速度（ｖ _{ｍａｘ＿ｌｅｇａｌ} ）、及び絶対的なシステム定義の最大速度（ｖ _{ｍａｘ＿ｓｙｓ} ）のうちの最小値から決定され、
前記最大軌道速度（ｖ _{ｍａｘ＿ｏｒｔｈ} ）は、前記車両（１）の実際の位置（Ｐ _ｉｓｔ ）における前記目標軌道（Ｔ _ｓｏｌｌ ）において指定された局所基準速度（ｖ _{ｒｅｆＰｔＯｒｔｈ} ）と、前記車両（１）の前記実際の位置（Ｐ _ｉｓｔ ）における前記目標軌道（Ｔ _ｓｏｌｌ ）の曲率（Ｋ）及び前記実際の速度（ｖ _ｉｓｔ ）の関数としての前記局所基準速度（ｖ _{ｒｅｆＰｔＯｒｔｈ} ）の最大許容偏差（Δｖ）との和から決定される、方法。

【請求項2】

前記作動加速度（ａ_{ｃｔｒｌ＿ｔｒｊ}）を決定する際に、前記目標軌道（Ｔ_ｓｏｌｌ）の曲率（Ｋ）が考慮される、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記車両（１）の前記実際の状態（Ｚ）は、少なくとも前記車両（１）の前記実際の速度（ｖ_ｉｓｔ）、実際の加速度（ａ_ｉｓｔ）及び／又は実際の位置（Ｐ_ｉｓｔ）から形成される、請求項１又は２に記載の方法。

【請求項4】

前記目標軌道（Ｔ_ｓｏｌｌ）が軌道コントローラ（５．２）に供給され、それにより前記車両（１）は、コントローラ作動加速度（ａ_ｃｔｒｌ）を使用して前記目標軌道（Ｔ_ｓｏｌｌ）の指定に従って加速され、
前記結果として生じる作動加速度（ａ_ｃｔｒｌ）は、加速度制御ユニット（６）に供給され、前記加速度制御ユニット（６）は、前記軌道コントローラ（５．２）の下位にあり、かつ前記車両（１）の実加速度を制御及び／又は調整する、請求項１～３のいずれか１項に記載の方法。

【請求項5】

前記結果として生じる作動加速度_（ａ_ｃｔｒｌ）が負の値を取るとき、前記車両（１）は減速させられる、請求項１～４のいずれか１項に記載の方法。

【請求項6】

車両（１）が時間（ｔ）にわたって取るべき一連の目標位置（Ｐ_ｋ）を指定する目標軌道（Ｔ_ｓｏｌｌ）の関数として前記車両（１）の前後方向制御を行うための装置（２）であって、
軌道コントローラ（５．２）であって、与えられた目標軌道（Ｔ_ｓｏｌｌ）を用いて、前記車両（１）の実際の状態（Ｚ）に基づいて軌道制御のための作動加速度（ａ_{ｃｔｒｌ＿ｔｒｊ}）を決定し、それにより前記車両（１）は前記目標軌道（Ｔ_ｓｏｌｌ）の指定に従って加速させられる、軌道制御ユニット（５．２）と、
速度コントローラ（５．１）であって、前記車両（１）の実際の速度（ｖ_ｉｓｔ）と、前記目標軌道（Ｔ_ｓｏｌｌ）に追従するときに超えてはならない既定の最大速度（ｖ_ｍａｘ）とに基づいて、速度制御のための作動加速度（ａ_{ｃｔｒｌ＿ｖ}）を決定し、それにより前記車両（１）は前記最大速度（ｖ_ｍａｘ）で誘導されるように加速させられ、前記既定の最大速度（ｖ _ｍａｘ ）は、最大軌道速度（ｖ _{ｍａｘ＿ｏｒｔｈ} ）、法的に許容される最大速度（ｖ _{ｍａｘ＿ｌｅｇａｌ} ）、及び絶対的なシステム定義の最大速度（ｖ _{ｍａｘ＿ｓｙｓ} ）のうちの最小値から決定され、前記最大軌道速度（ｖ _{ｍａｘ＿ｏｒｔｈ} ）は、前記車両（１）の実際の位置（Ｐ _ｉｓｔ ）における前記目標軌道（Ｔ _ｓｏｌｌ ）において指定された局所基準速度（ｖ _{ｒｅｆＰｔＯｒｔｈ} ）と、前記車両（１）の前記実際の位置（Ｐ _ｉｓｔ ）における前記目標軌道（Ｔ _ｓｏｌｌ ）の曲率（Ｋ）及び前記実際の速度（ｖ _ｉｓｔ ）の関数としての前記局所基準速度（ｖ _{ｒｅｆＰｔＯｒｔｈ} ）の最大許容偏差（Δｖ）との和から決定される、前記速度コントローラ（５．１）と、
アービタ（５．３）であって、決定された２つの作動加速度（ａ_{ｃｔｒｌ＿ｔｒｊ}、ａ_{ｃｔｒｌ＿ｖ}）に基づいて結果として生じる作動加速度（ａ_ｃｔｒｌ）を決定する前記アービタ（５．３）と、
前記軌道コントローラ（５．２）の下位にある加速度制御ユニット（６）であって、前記結果として生じる作動加速度（ａ_ｃｔｒｌ）に従って前記車両（１）を加速させる加速度制御ユニット（６）と
を備える、装置（２）。

【請求項7】

前記加速度制御ユニット（６）は、車両制動システムである、請求項６に記載の装置（２）。

【国際調査報告】