JP6325098B2

JP6325098B2 - 車両の走行制御装置

Info

Publication number: JP6325098B2
Application number: JP2016525152A
Authority: JP
Inventors: 友明高美
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2014-06-06
Filing date: 2015-06-01
Publication date: 2018-05-16
Anticipated expiration: 2035-06-01
Also published as: WO2015186648A1; US20170043784A1; JPWO2015186648A1; EP3153370A4; EP3153370A1; CN106458215A

Description

本発明は、自車両を運転支援する各種のデバイスに対し、将来生じ得る事象に対して準備する予備動作を行わせる車両の走行制御装置に関する。

従来から、外界情報を使用して自動にてステアリングやブレーキを制御する自動運転車両が知られている。

例えば、特許文献１には、自車両と先行車両との間の車間距離を所定距離に維持するように自車両の走行速度を制御する走行制御システムが開示されている。

より詳細には、自車両及び先行車両の走行状態に基づいて自車両による先行車両の追い越しの適否を判定する追い越し適否判定手段と、先行車両の追い越しが適切であると判定した場合に追い越しの準備動作を実行する追い越し準備動作実行手段と、走行環境と自車両及び先行車両の走行状態とに基づいて自車両による先行車両の追い越しの可否を判定する追い越し可否判定手段と、先行車両の追い越しが可能であると判定した場合に追い越しを実行する追い越し手段とを備えるものである。なお、追い越しが適切であると判断された際には、車線区分線への接近と加速、方向指示器の点灯を行うことで周囲に対して追い越しの意図を知らせることとしている。

一方、特許文献２には、自車前方の先行車との車間距離に応じて第１の目標速度を演算し、道路情報に応じて第２の目標速度を演算し、第１の目標速度に応じて自車の速度を制御する第１の制御モードから、第２の目標速度に応じて自車の速度を制御する第２の制御モードへ切り替える際に、自車の加減速度が所定の範囲内となるように自車の速度を制御する走行制御装置が開示されている。この走行制御装置を適用し、追従走行時のカーブ走行において目標速度まで減速する前に、自車両の乗員に違和感を与えない速度制御を実現するとしている。

特開２００９−２４８８９２号公報特表２００６−３４７５２８号公報

特許文献１で開示される走行制御システムでは、方向指示器の点灯を行うことで周囲に対して追い越しの意図を知らせることとしているため、視覚的な報知が必須の構成とならざるを得ない。

一方、特許文献２で開示される走行制御装置では、自車両の乗員に違和感を与えない速度制御を実現できるものの、他車両の乗員の違和感を払拭できるか否かは定かでない。

ところで、自動運転機能を有し、通信情報に基づいて自動運転している自動運転車両を運転する運転者が目視できない外界情報や、高度な計算から算出された経路情報に基づくものであった場合、自動運転車両の周囲の車両の乗員は自動で行われる制御の意図が分からず、不安や違和感を覚えるという課題がある。

例えば、５秒後に青信号が赤信号に変わるという外界情報に基づいて減速を始めるといった制御(以降、このような将来起こる事象に備えた準備動作のことを予備動作と称する)が行われた場合、後続車両は青信号にも関わらず減速を始める前方の自動運転車両に対して違和感を覚える。

一方で、後続車両も同様に自動運転車両であった場合、同様に外界情報に基づいて予備動作を行うため、後続車両の乗員は違和感を覚えることなく、したがって後続車両においてもこのような予備動作が行われることが望ましい。

そこで、本発明は、自動運転車両の走行制御装置に関し、他車両に対する視覚的な報知を必要とせず、自車両周囲の他車両の乗員に対して自車両の予備動作に対して違和感を感じさせることのない車両の走行制御装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成すべく、本発明による車両の走行制御装置は、自車両を運転支援する各種のデバイスに対し、将来生じ得る事象に対して準備する予備動作を行わせる車両の走行制御装置であって、外界情報を取得する外界情報取得部と、自車両の情報を取得する自車両情報取得部と、他車両が自動運転機能を有するか否かを含む他車両情報を取得する他車両情報取得部と、前記外界情報と前記自車両の情報と前記他車両情報に基づいて、前記各種のデバイスの予備動作制御量を算出する予備動作制御部とを備え、他車両が自動運転中であるか否かの判断に応じて、前記予備動作制御部では、前記予備動作制御量の調整の要否を判断し、調整不要の場合は該予備動作制御量を維持して最終の予備動作制御量とし、調整要の場合は該予備動作制御量を調整して最終の予備動作制御量とし、該最終の予備動作制御量に基づいて前記デバイスに予備動作を実行させるものである。

本発明の車両の走行制御装置によれば、他車両が自動運転中か否かを判断して運転支援する各種デバイスの予備動作の要否や予備動作制御量を設定もしくは調整することにより
、他車両の乗員に対する違和感を低減することができ、予備動作を行うことによる安全でスムーズな走行を実現することができる。

本発明の走行制御装置の構成図である。外界情報取得部の構成図である。自車両情報取得部の構成図である。要否判断部の構成図である。予備動作制御部の構成図である。本発明の走行制御装置が適用される自動車専用道路を示した図である。本発明の走行制御装置の制御フローの実施の形態１を示した図である。予備動作調整量の算出方法を説明した図である。本発明の走行制御装置が適用される交差点において自動運転中の対向車が存在する場合を示した図である。本発明の走行制御装置が適用される交差点において自動運転中でない対向車が存在する場合を示した図である。本発明の走行制御装置の制御フローの実施の形態２を示した図である。右折時に右折可能と判断する対向車までの距離(右折判断距離)と対向車の速度の関係を示した統計データである。

以下、図面を参照して本発明の車両の走行制御装置の実施の形態を説明する。

（走行制御装置の構成）
図１は本発明の走行制御装置の構成図である。

走行制御装置１０は、外界情報取得部１、自車両情報取得部２、他車両情報取得部３、要否判断部４、および予備動作制御部５を備えている。

外界情報取得部１は、図２で示すように、自車両周辺の障害物との距離、相対速度を計測できるステレオカメラ１ａやミリ波レーダ１ｂ、路上の白線等を認識できる単眼カメラ１ｃ、信号機の切り替わりタイミングや渋滞情報を取得できる無線通信機器１ｄ、信号機の位置など自車両が走行する道路の情報を取得できる地図情報取得機器１ｅから構成される。

また、自車両情報取得部２は、図３で示すように、自車両の位置を取得できるＧＰＳ(Global Positioning System)２ａ、車速を検出する車速センサ２ｂ、乗員が登録した目
的地までの経路を提供するルート作成機器２ｃから構成される。

また、他車両情報取得部３は無線通信機器とカメラ等から構成され、複数の他車両と通信を介して、他車両が自動運転車か否か、特定の予備動作制御機器を有するか否かの情報や、他車両の速度や位置、自車両との離間距離などを取得する。

また、要否判断部４は、図４で示すように、制御ＥＣＵ４ａと判断部４ｂから構成される。

制御ＥＣＵ４ａは、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＲＡＭ（Random Access Memor
y）、ＲＯＭ(Read Only Memory)等を備えたコンピュータであり、入力される外界情報と
自車両情報に応じて、予備動作制御量を演算して出力する。

判断部４ｂは、外界情報取得部１で取得された外界情報、自車両情報取得部２で取得された自車両の情報、および他車両情報取得部３で取得された他車両が自動運転機能を有するか否かを含む他車両情報に基づき、後述する予備動作制御部５における予備動作制御量の算出の要否を判断する。

仮に他車両が自動運転機能を有している場合は、自車両を運転支援するデバイスの予備動作を他車両も理解し、かつ同様に他車両を運転支援するデバイスの予備動作を実行することになる。

ここで、「自動運転機能」とは、乗員による各種デバイスの操作を必要とせず、車両が
通信にて受信した外部情報に基づいて文字通り自動で運転する機能のことである。

また、本明細書において「自動運転中」とは、自動運転機能が作動していることを意味しており、自動運転機能を有していても作動していない場合や、自車両と他車両の車間距離が長過ぎて自動運転機能を有していることや作動していることを受信できない場合は「自動運転中」に含まれない。

判断部４ｂにて予備動作制御部５における予備動作制御量の算出が不要であると判断された場合、自車両を運転支援するデバイスである、たとえばアクセルやブレーキなどに対して何らの予備動作制御も実行されない。このような場合には、デバイスを予備動作制御しなくても他車両の乗員に違和感を感じさせることがないためである。

予備動作制御部５は、図５で示すように、予備動作制御量算出部５ａと予備動作調整部６から構成される。

予備動作制御量算出部５ａは、自車両の情報（たとえば現在の速度情報）に対し、外界情報（たとえば走行方向前方の信号機から信号の切り替わりタイミングを含む信号情報）や他車両情報（たとえば後続車両が自動運転中でないこと、後続車両の速度や離間距離に関する情報）に基づいて、たとえば速度を減速する予備動作制御量を算出する。

外界情報取得部１にて取得された外部情報に基づき、判断部４ｂにて他車両が自動運転中であるか否かの判断がなされているが、予備動作調整部６において予備動作制御量の調整の要否を判断する。

予備動作制御量の調整が必要であると判断した場合は予備動作調整量を算出し、予備動作制御部５にて算出されている予備動作制御量を予備動作調整量に基づいて補正し、最終の予備動作制御量を算出する。

予備動作調整部６において予備動作制御量の調整が不要であると判断した場合は、予備動作制御部５にて算出された予備動作制御量をそのまま維持し、維持された予備動作制御量を最終の予備動作制御量とする。

ここで、予備動作調整量に基づく予備動作制御量の「補正」とは、算出された予備動作調整量（たとえば補正係数）を予備動作制御量に乗じることにより、アクセルによる減速量を低減するといったことを意味している。

本発明の走行制御装置１０によれば、他車両が自動運転中か否かを判断して運転支援する各種デバイスの予備動作の要否や予備動作制御量を設定もしくは調整することにより、他車両の乗員に対する違和感を感じさせない、もしくは違和感を低減することができる。さらに、自車両を運転支援するデバイスの予備動作により、安全でスムーズな走行を実現することができる。

（本発明の走行制御装置の適用例その１）
図６は本発明の走行制御装置が適用される自動車専用道路を示した図であり、図７は本発明の走行制御装置の制御フローの実施の形態１を示した図である。

自車両１１は、走行中に、搭載された走行制御装置１０を構成する外界情報取得部１にて前方の信号機１２から信号の切り替わりタイミングを含む信号情報１４を受信する。

さらに自車両１１は、走行制御装置１０を構成する他車両情報取得部３にて後続車１３からの他車両情報１５を受信する。

自動運転制御装置１０は、受信された信号情報１４と他車両情報１５（他車両が自動運転中か否か、他車両の速度や自車両との車間距離など）、さらには自車両情報取得部２に
て取得されている自車両の情報（速度等）に基づき、走行制御装置１０を構成する要否判断部４にて自車両１１を減速等させる予備動作制御量の生成の要否を判断する。

要否判断部４にて予備動作制御量の生成が必要と判断された場合は、走行制御装置１０を構成する予備動作制御部５にてアクセルやブレーキといったデバイスの予備動作制御量を算出する。

予備動作制御量が算出された後、予備動作調整部６にてさらに予備動作制御量の調整が必要か否かが判断され、調整が必要であると判断された場合は予備動作制御量が予備動作調整量にて補正され、補正後の最終の予備動作制御量に基づいてアクセルやブレーキ等のデバイスの制御が実行される。

ここで、具体的な制御形態を図７のフローチャートを参照して説明する。
まず、無線通信機器１ｄにより、信号の切り替わりタイミング(何秒後に青から赤に切
り替わるか等)の情報を取得する(ステップＳ１０１)。

次に、自車両１１が信号機１２を通過するまでの時間と信号が青から赤に切り替わるまでの時間を比較し、現在の車速で信号を通過できるか否かを判断する（ステップＳ１０２
）。

この判断は要否判断部４にて実行される。

仮に青から赤へ切り替わるまでの時間よりも信号機１２を通過するまでの時間が短い場合は通過できると判断し、自動運転制御装置１０によるデバイスの予備動作制御は行わない。

予備動作が行われないことから、自車両１１は現在の車速を維持したままで信号機１２を通過することになる。

一方、青から赤へ切り替わるまでの時間よりも信号機１２を通過するまでの時間が長く
、したがって通過できないと判断した場合は、信号機１２に対して停止位置１６で停止するのに必要な減速度を算出する（ステップＳ１０３）。

この減速度の算出は予備動作制御部５にて実行される。

ここで、減速度は例えば、式 (現在の自車速²)/{ 2×(自車両１１から停止位置１６ま
での距離)}にて算出される。

無線通信機器１ｄによる信号の切り替わりタイミング情報の取得と並行して、無線通信機器１ｄや他車両情報取得部３にて後続車１３の情報を取得する(ステップＳ１０４）。

この後続車１３の情報には、後続車１３が自動運転中か否かが含まれ、要否判断部４にて実際の判断がなされる（ステップＳ１０５）。

ステップＳ１０４において、後続車１３が無線通信機器１ｄを搭載していなかったり、搭載していたとしても通信するには距離が遠すぎる場合は、他車両情報１５を正確に取得できていない。

この場合は、後続車１３は自動運転中ではないと判断する。

この判断により、後続車１３の乗員に対して違和感を与えないようなより安全側の制御が行われることになる。

後続車１３が自動運転中ではないと判断された場合、後続車１３の乗員に対して違和感を与えないように減速を抑える予備動作調整量（補正係数）を算出し、減速量の調整をおこなう。

この予備動作調整量は、後続車１３に対する車間時間に対し、最終的な予備動作制御量が図８で示す車間時間−減速の予備動作制御量の関係グラフを満足するように予備動作調整部６にて算出される。

すなわち、車間時間が長い場合は、後続車１３を考慮することなく、停止位置１６で停止するのに必要な減速度で減速するように予備動作調整量が算出され（ステップＳ１０６
)、算出された予備動作調整量に基づいて予備動作制御量が補正される。

たとえば、車間時間が一般にゆとりのある車間時間と言われている1.8秒以下の場合は
、これ以上減速しないように予備動作調整量が算出される（ステップＳ１０６)。

ステップＳ１０５において、後続車１３が自動運転中であると判定された場合、さらに
、自車両１１に対して後続車１３が接近しているかどうかが要否判断部４にて判断される（ステップＳ１０７）。

後続車１３が接近していると判断された場合は、減速を抑える予備動作調整量が算出され（ステップＳ１０６)、減速し過ぎないような制御が実行される。

これは、たとえ後続車１３が自動運転中であっても、信号情報１４に基づいた減速制御をしていない場合に、後続車１３の乗員に対して違和感を与えないようにするためである
。

ステップＳ１０３にて算出された予備動作制御量に対し、ステップＳ１０６にて算出された予備動作調整量（補正係数等）が乗じられて予備動作制御量の補正がなされ、最終の予備動作制御量が算出される（ステップＳ１０８）。

このような制御により、後続車１３が自動運転中の場合には、自車両１１と後続車１３の双方がともに青信号が赤信号へ切り替わることを予測して減速の予備動作を行うことから、双方の乗員は違和感を感じることなく、スムーズな走行を実現することができる。

一方、後続車１３が自動運転中でない場合には、デバイスの予備動作を行わず、信号機１２が赤信号になってから減速を開始することにより、後続車１３の乗員への違和感を無くす、もしくは違和感を軽減することができる。

（本発明の走行制御装置の適用例その２）
図９は本発明の走行制御装置が適用される交差点において自動運転中の対向車が存在する場合を示した図であり、図１０は本発明の走行制御装置が適用される交差点において自動運転中でない対向車が存在する場合を示した図である。さらに図１１は本発明の走行制御装置の制御フローの実施の形態２を示した図である。

図９、１０において、自動運転中の自車両２１、３１は交差点で右折しようとしており
、対向車２２、３２が自動運転中か否かに応じて、交差点内で一時停止するか否かを切り替えている。

これらの場合の具体的な制御形態を図１１のフローチャートを参照して説明する。

地図情報取得機器１ｅから、交差点における道路形状、位置情報を取得する(ステップ
Ｓ２０１)。

乗員が予め登録しておいた目的地までの経路を、ルート作成機器２ｃから取得する（ステップＳ２０２）。

ステレオカメラ１ａもしくはミリ波レーダ１ｂから対向車２２、３２との車間距離、相対速を取得する(ステップＳ２０３)。

経路と対向車２２、３２との車間距離や相対速に基づいて、交差点を右折するための軌道を計算する（ステップＳ２０４）。

例えば、対向車２２、３２が通過する前に右折できない場合は、交差点内で一時停止する軌道となり、右折できる場合は適切な速度で右折をする軌道を算出する。

ここで行われる軌道計算は、予備動作調整部６において行われ、右折するための余裕時間ができるだけ短くなるように算出される。

このことにより、乗員が手動で右折するよりも早いタイミングで右折することができ、自車両２１、３１が走行する車線の交通の流れがスムーズになる効果が奏される。

ステップＳ２０１〜ステップＳ２０４における交差点右折のための軌道を計算するまでの一連の制御と並行して、他車両情報に基づく制御も実行する。

すなわち、まず、無線通信機器１ｄから対向車情報を取得する（ステップＳ２０５）。
この情報には、対向車２２、３２が”自動運転中か否か”が含まれており、要否判断部４にて実際の判断がなされる（ステップＳ２０６）。

適用例その１と同様に、対向車２２、３２が無線通信機器１ｄを搭載していなかったり
、搭載していたとしても通信するには距離が遠すぎる場合、対向車２２、３２は自動運転中ではないと判断され、対向車２２、３２の乗員に対して違和感を与えないよう、より安全側の制御が行われる。

対向車２２、３２が自動運転中ではないと判断された場合、交差点内で一時停止するといった予備動作の軌道調整量が計算される。

この場合の予備動作調整量は、対向車へ違和感を与えないように、対向車の速度が速い場合は一時停止するような予備動作調整量が算出される。

ここで、図１２は、右折時に右折可能と判断する対向車までの距離(右折判断距離)と対向車の速度の関係を示した統計データである。

年齢や運転の経験年数によって多少のばらつきはあるものの、この右折判断距離より短い車間距離で右折した場合は、対向車の乗員が違和感を覚える可能性が高く、交差点内で一時停止するように予備動作調整量を算出する（ステップＳ２０７）。

算出された予備動作調整量に基づいて軌道（予備動作制御量）が補正され、最終の軌道（最終の予備動作制御量）が算出される（ステップＳ２０８）。

このような制御により、例えば図９で示すように対向車２２が自動運転中の場合であって、ステップＳ２０４にて算出された軌道に従って一時停止することなく右折した場合は
、直進する後続車２３を待たせることがなくなるため、スムーズな交通の流れを形成できるという効果が奏される。

一方、図１０のように対向車３２が自動運転中ではない場合は、交差点内で一時停止することにより、自動運転中ではない対向車３２の乗員に対して違和感を与えることがなくなる。

１外界情報取得部
２自車両情報取得部
３他車両情報取得部
４要否判断部
５予備動作制御部
６予備動作調整部
１０走行制御装置

Claims

自車両を運転支援する各種のデバイスに対し、将来生じ得る事象に対して準備する予備動作を行わせる車両の走行制御装置であって、
外界情報を取得する外界情報取得部と、
自車両の情報を取得する自車両情報取得部と、
後続車または対向車である他車両が自動運転機能を有するか否かを含む他車両情報を取得する他車両情報取得部と、
前記外界情報と前記自車両の情報と前記他車両情報に基づいて、前記各種のデバイスの予備動作制御量を算出する予備動作制御部と、
前記外界情報と前記自車両の情報と前記他車両情報に基づいて前記予備動作制御部における予備動作制御量の算出の要否を判断する要否判断部と、
を備え、
前記要否判断部にて予備動作制御量の算出が必要であると判断された際に前記予備動作制御部にて前記予備動作制御量が算出され、
前記予備動作制御部には予備動作調整部が含まれており、
前記予備動作調整部にて予備動作調整量が算出され、
前記他車両が自動運転中であるか否かの判断に応じて、前記予備動作制御部では、前記予備動作制御量の調整の要否を判断し、調整不要の場合は該予備動作制御量を維持して最終の予備動作制御量とし、調整要の場合は該予備動作制御量を前記予備動作調整量にて補正することにより調整して最終の予備動作制御量とし、該最終の予備動作制御量に基づいて前記デバイスに予備動作を実行させる車両の走行制御装置。
請求項１に記載の車両の走行制御装置において、
後続車または対向車である他車両が自動運転中でないと判断された場合、前記予備動作調整部にて予備動作調整量が算出される車両の走行制御装置。
請求項１に記載の車両の走行制御装置において、
後続車または対向車である他車両が自動運転中であると判断された場合であって、かつ該他車両が接近していると判断された場合に、前記予備動作調整部にて予備動作調整量が算出される車両の走行制御装置。
請求項１に記載の車両の走行制御装置において、
後続車または対向車である他車両が自動運転中であると判断された場合であって、かつ該他車両が接近していないと判断された場合に、前記予備動作調整量は算出されず、前記予備動作制御量を前記最終の予備動作制御量とする車両の走行制御装置。
請求項１に記載の車両の走行制御装置において、
後続車または対向車である他車両が自動運転機能を有していない場合、もしくは自動運転機能を有しているか否かに関する情報が存在しない場合は、前記他車両が自動運転中でないと判断し、前記予備動作調整部にて予備動作調整量が算出される車両の走行制御装置。