JP6347420B2

JP6347420B2 - 車両制御装置

Info

Publication number: JP6347420B2
Application number: JP2016206748A
Authority: JP
Inventors: 大村　博志; 博志大村
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2016-10-21
Filing date: 2016-10-21
Publication date: 2018-06-27
Anticipated expiration: 2036-10-21
Also published as: JP2018065520A

Description

本発明は、車両制御装置に係り、特に、車両の走行を支援する車両制御装置に関する。

従来、車両の走行支援システムとしては、例えば特許文献１に記載されたものがある。この特許文献１に記載の車両用走行支援装置では、自車と物体との間に安全距離を設定し、予測される自車と物体との間の最接近時距離が安全距離より小さい場合には、車両の減速制御、操舵制御等を行う。ここで、安全距離は、運転者の操作及び／又は自動制御により行われる車両の操舵及び／又は制動によって自車が物体に最接近する際に接触／衝突を回避できると判断される自車と物体との最小距離として設定されている。つまり、この車両用走行支援装置は、安全距離を確保するように操舵／制動を行うので、例えば万が一移動していた物体が停止する等の予期せぬ動きがあった場合でも、物体に衝突することを回避できるようになっている。

特開２００６−２１８９３５号公報

しかしながら、物体の予期せぬ動き等によって物体への衝突回避を行う場合、自車が物体にあまりに近い位置で停止したり通過したりすると、物体が他の車両である場合には他の車両の運転者が危険を感じたり、自車の運転者も安心・安全を感じることができないなどの問題がある。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、運転者がより安心・安全を感じることができる運転支援のための車両制御装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は、車両に搭載される車両制御装置であって、車両の前方にある対象物を検知し、対象物の周囲に、車両の進行方向における対象物に対する車両の相対速度の許容上限値の分布を規定する速度分布領域を設定し、速度分布領域内において対象物に対する車両の相対速度が許容上限値を超えることを抑制する走行制御を実行するように構成されており、速度分布領域は、対象物から所定距離だけ離れた位置において許容上限値がゼロとなる相対速度ゼロ領域を有するとともに、相対速度ゼロ領域よりも対象物から離れた位置において、車両の進行方向における対象物からの横方向距離が小さいほど許容上限値が低下するように、対象物の横方向領域に対して設定され、相対速度ゼロ領域よりも対象物に近い位置において車両の進入が禁止される進入禁止領域を有し、車両制御装置は、車両が相対速度ゼロ領域内に進入した場合に、車両が進入禁止領域に進入せず相対速度ゼロ領域外に出るように、車両の走行制御を実行するように構成される、ことを特徴とする。

このように構成された本発明によれば、対象物の周囲の少なくとも一部に速度分布領域が設定される。そして、車両制御装置は、車両の対象物に対する相対速度が、この速度分布領域に設定された許容上限値を超えないように制御する。ここで、速度分布領域は、対象物に対する相対速度の許容上限値を規定する分布であり、対象物から所定距離だけ離れた位置において許容上限値ゼロ領域と、車両進入禁止領域とを有する。したがって、例えば車両が対象物に接近して許容上限値ゼロ領域に入ると、相対速度の許容上限値がゼロに制御されるため、車両はそれ以上対象物に接近しない。これにより車両制御装置は、安全な車両運転支援を行うことができる。
また、万が一予期せぬ対象物の動き等によって車両が許容上限値ゼロ領域内で更に対象物に接近した場合でも、対象物に対して進入禁止領域が設定されているので、車両はその進入禁止領域に進入しないように制動／操舵制御される。したがって、衝突回避のために制動／操舵制御された場合でも、車両と対象物との間に所定の距離が確保されるため、乗員が不安を感じることがなく安心・安全な運転支援が可能になる。
更に、速度分布領域が、対象物の横方向領域に対して横方向距離が小さいほど許容上限値が低下するように設定されているので、車両が対象物の側方を追い抜きや追い越し等する場合にも対象物に近い位置を通過するほど許容上限値が小さくなり、乗員が対象物に対して安全だと感じる速度で走行することが可能になる。

本発明において、好ましくは、速度分布領域は、相対速度ゼロ領域よりも対象物から離れた位置において、車両の進行方向における対象物からの縦方向距離が小さいほど許容上限値が低下するように、対象物の後方領域に対して設定される。
このように構成された本発明によれば、速度分布領域が、対象物の後方領域に対して縦方向距離が小さいほど許容上限値が低下するように設定されているので、車両が後方から対象物に接近する場合にも対象物に接近するに従って許容上限値が小さくなり、運転者が対象物に対して安全だと感じる速度で走行することが可能になる。

本発明において、好ましくは、車両が相対速度ゼロ領域内に進入した場合に、車両が相対速度ゼロ領域よりも対象物から離れた位置に移動するように車両の走行速度を制御するよう構成される。
このように構成された本発明によれば、車両が相対速度ゼロ領域内に進入しても車両が相対速度ゼロ領域よりも対象物から離れた位置に移動するように制御されるので、対象物との間の距離が確実に確保される。よって、乗員が対象物に対して安全だと感じる運転支援が可能になる。

本発明において、好ましくは、車両が相対速度ゼロ領域内に進入した場合に、車両が相対速度ゼロ領域外に出るように、進入禁止領域の外側に車両の目標走行経路を設定するよう構成される。
このように構成された本発明によれば車両が相対速度ゼロ領域内に進入しても、車両が相対速度ゼロ領域外に出るように進入禁止領域の外側に目標走行経路が設定されるので、車両が進入禁止領域に入ることなく対象物を回避することが可能になる。よって乗員が対象物に対して安全だと感じる運転支援が可能となる。

本発明において、好ましくは、速度分布領域は、対象物を追い越すための、車両の進行方向における対象物に対する車両の相対速度の許容下限値の分布を規定する追い越し速度分布領域を有し、追い越し速度分布領域は、車両が対象物の前方に移動した場合に対象物の前方に設定されるように構成される。
このように構成された本発明によれば、車両が対象物の前方に移動したときに対象物の前方に追い越し速度分布領域が設定されるので、車両が対象物の側方から前方まで移動して対象物の前方に入る際、車両は追い越し速度分布領域で設定される許容下限値に従って相対速度が制御される。したがって、車両が対象物を追い越す場合にも、運転者が対象物に対して安全だと感じる走行速度、距離が確保されるから、運転者が安全だと感じる運転支援が可能となる。

本発明によれば、運転者がより安心・安全を感じることができる運転支援のための車両制御装置を提供することができる。

本発明の第一実施形態による車両制御システムの構成図である。本発明の第一実施形態による対象車に対する相対速度の許容上限値とクリアランスとの関係を示す図である。本発明の第一実施形態による対象車に対して設定される速度分布領域の図である。本発明の第一実施形態による速度分布領域の相対速度ゼロ領域及び進入禁止領域を示す図である。本発明の第一実施形態による車両制御装置の処理フローである。本発明の第一実施形態による車両制御システムの作用の説明図である。本発明の第二実施形態による対象車に対して設定される速度分布領域の図である。

以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面を参照して説明する。なお、第２実施形態以降では、第１実施形態と同様の構成には、図面に第１実施形態と同一符号を付し、その説明を簡略化または省略する。

［第一実施形態］
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態による車両制御システムについて説明する。先ず、図１を参照して、車両制御システムの構成について説明する。図１は、車両制御システムの構成図である。

図１に示すように、車両制御システム１００は、車両１（図３参照）に搭載されており、車両制御装置（ＥＣＵ）１０と、複数のセンサと、複数の制御システムとを備えている。複数のセンサには、車載カメラ２１，ミリ波レーダ２２，車速センサ２３，測位システム２４，ナビゲーションシステム２５が含まれる。また、複数の制御システムには、エンジン制御システム３１，ブレーキ制御システム３２，ステアリング制御システム３３が含まれる。

ＥＣＵ１０は、ＣＰＵ，各種プログラムを記憶するメモリ，入出力装置等を備えたコンピュータにより構成される。ＥＣＵ１０は、複数のセンサから受け取った信号に基づき、エンジン制御システム３１，ブレーキ制御システム３２，ステアリング制御システム３３に対して、それぞれエンジンシステム，ブレーキシステム，ステアリングシステムを適宜に作動させるための要求信号を出力可能に構成されている。このため、ＥＣＵ１０は、機能的に、データ取得部と、対象物検知部と、位置及び相対速度算出部と、速度分布領域設定部と、経路算出部と、回避制御実行部とを備えている。

車載カメラ２１は、車両１の周囲を撮像し、撮像した画像データを出力する。ＥＣＵ１０は、画像データに基づいて対象物（例えば、先行車）を特定する。なお、ＥＣＵ１０は、画像データから対象物の進行方向又は前後方向を特定することができる。

ミリ波レーダ２２は、対象物の位置及び速度を測定する測定装置であり、車両１の前方へ向けて電波（送信波）を送信し、対象物により送信波が反射されて生じた反射波を受信する。そして、ミリ波レーダ２２は、送信波と受信波に基づいて、車両１と対象物との間の距離（例えば、車間距離）や車両１に対する対象物の相対速度を測定する。なお、本実施形態において、ミリ波レーダ２２に代えて、レーザレーダや超音波センサ等を用いて対象物との距離や相対速度を測定するように構成してもよい。また、複数のセンサを用いて、位置及び速度測定装置を構成してもよい。

車速センサ２３は、車両１の絶対速度を算出する。
測位システム２４は、ＧＰＳシステム及び／又はジャイロシステムであり、車両１の位置（現在車両位置情報）を算出する。
ナビゲーションシステム２５は、内部に地図情報を格納しており、ＥＣＵ１０へ地図情報を提供することができる。ＥＣＵ１０は、地図情報及び現在車両位置情報に基づいて、車両１の周囲（特に、進行方向前方）に存在する道路、交通信号、建造物等を特定する。また、ＥＣＵ１０は、車載カメラ２１による画像データからは特定しにくい崖，溝，穴等を、地図情報に基づいて特定してもよい。地図情報は、ＥＣＵ１０内に格納されていてもよい。

エンジン制御システム３１は、車両１のエンジンを制御するコントローラである。ＥＣＵ１０は、車両１を加速又は減速させる必要がある場合に、エンジン制御システム３１に対して、エンジン出力の変更を要求するエンジン出力変更要求信号を出力する。

ブレーキ制御システム３２は、車両１のブレーキ装置を制御するためのコントローラである。ＥＣＵ１０は、車両１を減速させる必要がある場合に、ブレーキ制御システム３２に対して、車両１への制動力の発生を要求するブレーキ要求信号を出力する。

ステアリング制御システム３３は、車両１のステアリング装置を制御するコントローラである。ＥＣＵ１０は、車両１の進行方向を変更する必要がある場合に、ステアリング制御システム３３に対して、操舵方向の変更を要求する操舵方向変更要求信号を出力する。

次に、本実施形態の車両制御システム１００の速度制御について説明する。
一般に、道路上又は道路付近の対象物（例えば、先行車、駐車車両、ガードレール等）に追いつくときや、これとすれ違うとき（又は追い抜く・追い越すとき）、走行車両の運転者は、進行方向に対して、車両と対象物との間に所定の距離又は間隔を保ち、且つ、減速する。具体的には、先行車が急に進路変更したり、道路の死角から歩行車が出てきたり、駐車車両のドアが開いたりするといった危険を回避するため、対象物との距離が小さいほど、対象物に対する相対速度は小さくされる。

また、一般に、後方から先行車等の対象物に近づいているとき、走行車の運転者は、進行方向に沿った車間距離（縦方向距離）に応じて速度（相対速度）を調整する。具体的には、車間距離が大きいときは、接近速度（相対速度）が大きく維持されるが、車間距離が小さくなると、接近速度は低速にされる。そして、所定の車間距離で走行車両と対象物との間の相対速度はゼロとなる。これは、対象物が先行車である場合に限らず、駐車車両、ガードレール等であっても同様である。

このように、運転者は、対象物と車両との間の距離（横方向距離及び縦方向距離を含む）と相対速度との関係を考慮しながら、対象物に対して安全に運転できると感じる距離及び相対速度を確保して危険を回避するように車両を運転している。

図２は、本実施形態の車両制御システム１００の対象物に対する相対速度の許容上限値と対象物に対する距離（クリアランス）との関係を示す説明図である。図２に示すように、車両１がある絶対速度で走行するときにおいて、対象物に対して設定される許容上限値Ｖ_limは、対象物との距離ＸがＤ０（安全距離）までは０（ゼロ）ｋｍ／ｈであり、Ｄ０以上で２次関数的に増加する（Ｖｌｉｍ＝ｋ（Ｘ−Ｄ０）２。ただし、Ｘ≧Ｄ０）。即ち、安全確保のため、距離ＸがＤ₀以下では車両１は相対速度がゼロとなる。一方、距離ＸがＤ₀以上では、距離が大きくなるほど、車両１は大きな相対速度で走行することが可能となる。

図２の例では、対象物に対する許容上限値は、Ｖ_lim＝ｆ（Ｘ）＝ｋ₀（Ｘ−Ｄ₀）²で定義されている。なお、ｋ₀は、Ｘに対するＶ_limの変化度合いに関連するゲイン係数であり、対象物の種類等に依存して設定される。

なお、本実施形態では、Ｖ_limが安全距離を含み、且つ、Ｘの２次関数となるように定義されているが、これに限らず、他の関数（例えば、一次関数等）で定義されてもよい。また、対象物の許容上限値Ｖ_limは、対象物の横方向または縦方向（前方または後方）に設定されてもよく、対象物を中心とするすべての径方向について設定することができる。その際、係数ｋ、安全距離Ｄ₀は、対象物からの方向に応じて設定することができる。

上記のような許容上限値Ｖ_limを考慮して、本実施形態では、車両１は、車両１から検知される対象物（先行車両、駐車車両、歩行者、ガードレール等に対して、対象物の周囲に（横方向領域、後方領域、及び前方領域にわたって）、車両１の進行方向における相対速度についての許容上限値を規定する２次元分布（速度分布領域４０）を設定するように構成されている。
図３は、本発明の第一実施形態による車両制御システムの通常走行時において先行車両に対して設定された速度分布領域の説明図である。図３に示すように、速度分布領域４０では、先行車両３の周囲の各点において、相対速度の許容上限値Ｖ_limが設定されている。つまり、速度分布領域４０は、先行車両３の周囲（前方向から横方向及び後ろ方向にわたる全周囲）にわたって相対速度の許容上限値Ｖ_limが設定されている。車両１は、運転支援システムの作動時において、この速度分布領域４０内の許容上限値Ｖ_limによって、先行車両３に対する相対速度が制限される。

速度分布領域４０は、先行車両３からの横方向距離及び縦方向距離が小さくなるほど（先行車両３に近づくほど）、相対速度の許容上限値が小さくなるように設定される。また、図３では、理解の容易のため、同じ許容上限値を有する点を結んだ等相対速度線が示されている。本実施形態では、等相対速度線ａ，ｂ，ｃ，ｄは、それぞれ許容上限値Ｖ_limが０ｋｍ／ｈ，２０ｋｍ／ｈ，４０ｋｍ／ｈ，６０ｋｍ／ｈに相当する。

なお、図３では、許容上限値が６０ｋｍ／ｈまでの速度分布領域４０が示されているが、対向車線を走行する対向車とのすれ違いを考慮して、更に大きな相対速度まで速度分布領域４０を設定することができる。

このような速度分布領域４０において、許容上限値Ｖ_limが０ｋｍ／ｈの等相対速度線ａの内側で先行車両３の周囲には、車両１が進入することができない、すなわち、それ以上車両１が先行車両３に近づくことができない進入禁止領域４２が設定されている。
また、進入禁止領域４２の外側で且つ相対速度の許容上限値Ｖ_limが０ｋｍ／ｈの等相対速度線ａの内側には、車両１と先行車両３との相対速度の許容上限値Ｖ_limが０ｋｍ／ｈに制限される相対速度ゼロ領域４４が設定されている。

ここで、上記の進入禁止領域４２及び相対速度ゼロ領域４２について詳しく説明する。
図４は、速度分布領域４０の進入禁止領域４２及び相対速度ゼロ領域４４を示す図である。この図４に示すように、進入禁止領域４２は、先行車両３の周囲（全周）に設定された矩形の領域である。車両３は、いかなる状況においても進入禁止領域４２内に入らないように制御される。つまり、車両制御システム１００は、走行支援や衝突回避等の制御を行う際に、進入禁止領域４２よりも外側に目標走行経路を設定する、あるいは進入禁止領域４２よりも外側で減速することによって、進入禁止領域４２の内側に車両１が進入しないように車両１の制動制御及び／または操舵制御を行うように構成されている。

進入禁止領域４２は、先行車両３の前方に設定された、進入禁止領域４２の前方端である前方境界線４２Ａと、先行車両３の後方に設定された、進入禁止領域４２の後方端である後方境界線４２Ｂと、先行車両３の左右に設定された、進入禁止領域４２の側方端である側方境界線４２Ｃとで囲まれた領域である。

進入禁止領域４２の前方境界線４２Ａは、先行車両３の前方端から所定の前方距離Ｄａだけ離れた位置に設定されている。所定の前方距離Ｄａは、以下の式で求められる。
［数１］
Ｄａ＝Ｌｃ／２＋ｋ₁Ｖｐ＋ｋ₂ …（１）

ここで、Ｌｃは車両１の縦の長さ（ｍ）、Ｖｐは先行車両３の走行速度（ｍ／ｓ）である。また、ｋ₁、ｋ₂は定数であり、本実施形態ではｋ₁＝０．５、ｋ₂＝５に設定されている。
なお、本実施形態では、車両制御システム１００は、車両１の位置を、車両１の中心Ｃの点として認識している。したがって、本実施形態では、上記数式１において、Ｌｃ／２の項を加算して車両１の中心Ｃから車両１の後方までの長さを加えることにより、先行車両３の前方端から車両１の中心Ｃまでの距離として所定の前方距離Ｄａを算出している。このため、例えば進入禁止領域４２の前方境界線４２Ａの所定の前方距離Ｄａを、先行車両３の前方端から車両１の後方端までの距離として設定する場合には、Ｄａは、Ｄａ＝ｋ₁Ｖｐ＋ｋ₂で表される。

なお、図４においては、先行車両３の前方端及び後方端から車両１の縦方向の長さＬｃの半分（Ｌｃ／２）の距離の位置、及び先行車両の３の側方端から車両の横方向の長さＷｃの半分（Ｗｃ／２）の距離の位置を一点鎖線の矩形で接触領域Ｔとして示している。

進入禁止領域４２の後方境界線４２Ｂは、先行車両３の後方端から所定の後方距離Ｄｂだけ離れた位置に設定されている。所定の後方距離Ｄｂは、以下の式で求められる。
［数２］
Ｄｂ＝Ｌｃ／２＋ｋ₃ …（２）

ここで、ｋ₃は定数であり、本実施形態ではｋ₃＝２に設定されている。
本実施形態では、前述のように、車両制御システム１００は、車両１の位置を、車両１の中心Ｃの点として認識しているので、上記数式２においては、所定の後方距離Ｄｂは、先行車両３の後方端から車両１の中心Ｃまでの距離として設定されている。このため、例えば進入禁止領域４２の後方境界線４２Ｂの所定の後方距離Ｄｂを、先行車両３の後方端から車両２の前方端までの距離として設定する場合には、Ｄｂは、Ｄｂ＝２である。

なお、本実施形態では進入禁止領域４２の後方境界線４２Ｂの所定の後方距離Ｄｂは一定の値であるが、これに限らず、車両１の走行速度や先行車両３の走行速度等に応じて可変に設定されていてもよい。

進入禁止領域４２の側方境界線４２Ｃは、先行車両３の側方端から所定の側方距離Ｄｃだけ離れた位置に設定されている。所定の側方距離Ｄｃは、以下の式で求められる。
［数３］
Ｄｃ＝Ｗｃ／２＋ｋ₄Ｖｐ＋ｋ₅ …（３）

ここで、Ｗｃは車両１の横の長さ（ｍ）であり、Ｖｐは先行車両３の走行速度（ｍ／ｓ）である。また、ｋ₄、ｋ₅は定数であり、本実施形態ではｋ₄＝０．１、ｋ₅＝０．５に設定されている。
本実施形態では、前述のように、車両制御システム１００は、車両１の位置を、車両１の中心の点として認識しているので、上記数式３においては、所定の側方距離Ｄｃは、先行車両３の側方端から車両１の中心Ｃまでの距離として設定されている。このため、例えば進入禁止領域４２の側方境界線４２Ｃの所定の側方距離Ｄｃを、先行車両３の側方端から車両２の側方端までの距離として設定する場合には、Ｄｃは、Ｄｃ＝ｋ₄Ｖｐ＋ｋ₅で表される。

ここで、所定の前方距離Ｄａ、後方距離Ｄｂ、及び側方距離Ｄｃは、図２で説明した安全距離Ｄ₀に対応したものであるが、これらの距離Ｄａ，Ｄｂ，Ｄｃは、単に車両１が先行車両３に衝突しない距離として設定されたものではなく、車両１が先行車両３に近づいたときに、車両１の乗員が恐怖を感じることがなく、安全な運転だと感じることができる距離として設定されている。

また、数式（１）と数式（２）とを比較すると、進入禁止領域４２の前方距離Ｄａは、後方距離Ｄｂよりも常に大きくなるように設定されている。
さらに、数式（１）及び数式（３）に示されるように、前方距離Ｄａ及び側方距離Ｄｃは、先行車両３の速度に応じて変化するように設定されている。より具体的には先行車両３の走行速度Ｖｐが大きいほど、所定距離Ｄｂ、Ｄｃが大きくなるように設定されている。

次に、相対速度ゼロ領域４４について説明する。相対速度ゼロ領域４４は、図４に示すように、略五角形に形成されている。本実施形態は、車両制御システム１００は、車両３が相対速度ゼロ領域４４の内側の領域に進入すると、車両１と先行車両３との相対速度が負になるように、つまり先行車両３の走行速度よりも車両１の走行速度の方が遅くなるように車両１を制動制御するように構成されている。このような制動制御により、車両１は、相対速度ゼロ領域４４内に入ると、相対速度ゼロ領域４４の外側に出るように、つまり先行車両３から離れるように制御されることとなる。

相対速度ゼロ領域４４は、先行車両３の前方に設定された、相対速度ゼロ領域４４の前方端である前方境界線４４Ａと、先行車両３の後方に設定された、相対速度ゼロ領域４４の後方端である後方境界線４４Ｂと、先行車両３の左右に設定された、相対速度ゼロ領域４４の側方端である側方境界線４４Ｃと、後方境界線４４Ｂ及び側方境界線４４Ｃを斜めの線でつなげた後方傾斜線４４Ｄとで囲まれた領域である。

相対速度ゼロ領域４４の前方境界線４４Ａは、進入禁止領域４２の前方境界線４２Ａから前方に所定の前方距離Ｋａだけ離れた位置に設定されている。所定の前方距離Ｋａは、以下の式で求められる。
［数４］
Ｋａ＝ｋ₆×（Ｖｐ−Ｖｃ）＋ｋ₇
但しＫａ≧０ …（４）

ここで、Ｖｃは、車両１の走行速度、ｋ₆、ｋ₇は定数である。本実施形態ではｋ₆＝１、ｋ₇＝２０に設定されている。また、車両１の走行速度Ｖｃが先行車両３の走行速度Ｖｐよりも大きくＫａが負の値になる場合には、Ｋａは０に設定される。

相対速度ゼロ領域４４の後方境界線４４Ｂは、進入禁止領域４２の後方境界線４２Ｂから後方に所定の後方距離Ｋｂだけ離れた位置に設定されている。所定の後方距離Ｋｂは、以下の式で求められる。
［数５］
Ｋｂ＝（ＴＨＷｏｒＴＴＣ）×Ｖｃ＋ｋ₈ …（５）

ここで、ＴＨＷは車頭時間と称され、先行車両３がある地点を通過してから車両１がその地点を通過するまでの時間である。また、ＴＴＣは、衝突余裕時間と称され、車両１と先行車両３が現在の相対速度を維持したときに両者が衝突するまでの時間であり、車両１と先行車両３の車間距離を両者の相対速度で除した値である。本実施形態では（ＴＨＷｏｒＴＴＣ）の項は、車頭時間または衝突余裕時間の大きい方を採用する。また、ｋ₈は定数であり、本実施形態ではｋ₈＝２に設定されている。

相対速度ゼロ領域４４の側方境界線４４Ｃは、進入禁止領域４２の側方境界線４２Ｃから側方に所定の側方距離Ｋｃだけ離れた位置に設定されている。所定の側方距離Ｋｃは、以下の式で求められる。

［数６］

ここで、Ｄｃ−Ｗｃ／２は、進入禁止領域４２Ｃから接触領域Ｃまでの横方向の距離を示すから、数式（３）を考慮すると、所定の側方距離Ｋｃは、以下のようになる。
［数７］

なお、ｋ₉は定数であり、本実施形態ではＫ₉＝３．２９に設定されている。

相対速度ゼロ領域４４の後方傾斜線４４Ｄは、相対速度ゼロ領域４４の側方境界線４４Ｃと進入禁止領域４２の後方境界線４２Ｂとの交点と、相対速度ゼロ領域４４の後方境界線４４Ｂと接触領域Ｔの側方境界線との交点と、を結んだ線で表される。

なお、速度分布領域４０は、上記の算出方法に限らず、種々のパラメータに基づいて設定することが可能である。パラメータとして、例えば、車両１と対象物の相対速度、対象物の種類、車両１の進行方向、対象物の移動方向及び移動速度、対象物の長さ、車両１の絶対速度等を考慮することができる。即ち、これらのパラメータに基づいて、係数ｋや算出式を選択することができる。

また、速度分布領域４０は、様々な対象物に対して設定されることが可能である。対象物としては、例えば車両、歩行者、自転車、走行路区画物、障害物、交通信号、交通標識等を含む。車両は、自動車、トラック、自動二輪で区別可能である。歩行者は、大人、子供、集団で区別可能である。走行路区画物は、ガードレール、走行路の端部の段差を形成する路肩、中央分離帯、車線境界線が含まれる。障害物は、崖、溝、孔、落下物が含まれる。交通標識は、停止線、止まれ標識が含まれる。

次に、図５及び図６を参照して、本実施形態の車両制御システムの処理の流れについて説明する。図５は車両制御装置の処理フロー、図６は車両制御システムの作用の説明図である。
図５に示すように、車両１が走行路上を走行しているとき、車両１のＥＣＵ１０（データ取得部）は、複数のセンサから種々のデータを取得する（Ｓ１０）。具体的には、ＥＣＵ１０は、車載カメラ２１から車両１の前方を撮像した画像データを受け取り、且つ、ミリ波レーダ２２から測定データを受け取る。

ＥＣＵ１０（対象物検知部）は、少なくとも車載カメラ２１を含む外部センサから取得したデータを処理して対象物を検知する（Ｓ１１）。具体的には、ＥＣＵ１０は、画像データの画像処理を実行して、先行車両３を対象物として検知する。このとき、対象物の種類（この場合は、車両）が特定される。また、ＥＣＵ１０は、地図情報から特定の障害物の存在を検知することができる。

また、ＥＣＵ１０（位置及び相対速度算出部）は、測定データに基づいて、車両１に対する検知された対象物（先行車両３）の位置及び相対速度を算出する。なお、対象物の位置は、車両１の進行方向に沿った縦方向位置（縦方向距離）と、進行方向と直交する横方向に沿った横方向位置（横方向距離）が含まれる。相対速度は、測定データに含まれる相対速度をそのまま用いてもよいし、測定データから進行方向に沿った速度成分を算出してもよい。また、進行方向に直交する速度成分は、必ずしも算出しなくてもよいが、必要であれば、複数の測定データ及び／又は複数の画像データから推定してもよい。

ＥＣＵ１０（速度分布領域設定部）は、検知した対象物（即ち、先行車両３）について、速度分布領域４０を設定する（Ｓ１２）。ＥＣＵ１０（経路算出部）は、設定された速度分布領域４０に基づいて、車両１の走行可能な経路及びこの経路上の各位置における設定車速又は目標速度を算出する（Ｓ１３）。そして、車両１が算出された経路を走行するため、ＥＣＵ１０（走行制御実行部）は、走行制御を実行する（Ｓ１４）。
なお、図５の処理フローは、所定時間（例えば、０．１秒）毎に繰り返し実行されるため、算出される経路及びこの経路上の設定速度は、時間経過と共に変化する。

ここで、車両１が先行車両３の後方から先行車両３に近づいていった場合の車両１の速度制御について説明する。
図６の経路Ｒ１に示すように、車両１が先行車両３の後方から先行車両３に近づく場合、車両１は、速度分布領域４０の等相対速度線ｄ，ｃ，ｂを横切るように車両１が走行する。この場合、例えば車両１が６０ｋｍ／ｈで走行しているとすると、等相対速度線ｄまではその走行速度を維持することができるが、等相対速度線ｄを超えると徐々に許容上限値Ｖ_limが小さくなっていくため、車両制御システム１００は、ブレーキ制御システム３２にブレーキ要求信号を出力して車両１を減速させて、その地点に設定された許容上限値Ｖ_limを超えないように車両１を制御する。

車両１が相対速度ゼロ領域４４の外縁まで到達した場合、車両１は先行車両３との相対速度が０（ゼロ）になるように制御される。このため、車両１は通常の運転状態では、それ以上先行車両３に近づかない。
しかしながら、例えば先行車両３が予期せず減速した場合には、車両１が相対速度ゼロ領域４４内に進入する場合がある。この場合には、車両制御システム１００は、車両１が相対速度ゼロ領域４４の外側に移動するように車両１を制御する。より具体的には、車両制御システム１００は、車両１と先行車両３との相対速度が負に、つまり０ｋｍ／ｈよりも小さくなるようにブレーキ要求信号を出力し、車両１が先行車両３から離れるように制御する。

また、車両制御システム１００は、車両１が相対速度ゼロ領域４４内に進入した場合、車両１が進入禁止領域４２内に進入しないように車両１の速度及び／又は走行経路を制御する。つまり、車両１の速度のみを制御する場合には、車両制御システム１００は、図６の経路Ｒ２に示すように、車両１が進入禁止領域４２の後方境界線４２Ｂよりも外側（後方）を走行し、後方境界線４２Ｂを超えないように、車両１の制動力を決定し、ブレーキ制御システム３２にブレーキ要求信号を出力する。その結果、車両１は進入禁止領域４２の外側の位置で先行車両３に最接近するが、それ以上先行車両３には接近せず進入禁止領域４２内に進入しない。

なお、車両制御システム１００は、車両１が相対速度ゼロ領域４４内に進入した場合、上記のように減速して進入禁止領域４２の後方境界線４２Ｂよりも後方に位置するように車両１を制御するものに限らず、例えば先行車両３との衝突を回避するように速度制御に加えて操舵制御も行ってもよい。その場合には、車両制御システム１００は、例えば図６の経路Ｒ３に示すように、進入禁止領域４２の外側に目標走行経路を設定すればよい。

以上のような実施形態によれば、次のような効果が得られる。
速度分布領域４０が、進入禁止領域４２と相対速度ゼロ領域４４とを有するので、車両１は、通常の運転状態では相対速度ゼロ領域４４の境界線の位置で先行車両３との相対速度をゼロに保持する。したがって車両制御システム１００は、車両１が先行車両３と所定の距離を保って走行することができるから、安全な運転支援を行うことができる。
また、先行車両３の予期せぬ減速等によって車両１が相対速度ゼロ領域４４内に進入してより先行車両３に近づいた場合にも、車両制御システム１００は車両１が進入禁止領域４２に進入しないように車両１を加減速／操舵制御するので、衝突回避制御を行う場合でも、車両１と先行車両３との間に所定の距離を確保することができる。したがって乗員が不安を感じるのを防止することができ、安心・安全な運転支援を行うことができる。

速度分布領域４０が、先行車両３との距離が小さくなるほど許容上限値が低下するように先行車両３の後方に対して設定されているので、車両１が先行車両３の後方から近づく場合、先行車両３に近づくほど許容上限値が小さくるから、乗員が不安になるほどの速度で先行車両３に近づくような運転支援を防止することができ、乗員が安全だと感じる速度で走行することができる。
また、速度分布領域４０が、先行車両３との距離が小さくなるほど許容上限値が低下するように先行車両３の側方（横方向）に対して設定されているので、車両１が先行車両３を追い抜いたり追い越したりする場合にも、先行車両３に近づくほど許容上限値が小さくるから、乗員が不安になるほどの速度で先行車両３を追い抜いたり追い越したりするような運転支援を防止することができる。よって、乗員が安全だと感じる速度で走行することができる。

先行車両３の予期せぬ減速等によって車両１が相対速度ゼロ領域４４内に進入した場合には、車両制御システム１００は、車両１が相対速度ゼロ領域４４の外側に出るように先行車両３から離れるよう車両１を制御する。したがって、先行車両３の予期せぬ動きがあった場合でも、先行車両３との間に所定の距離を確保することができる。よって、乗員が先行車両３に対して安全だと感じる運転支援を行うことができる。

車両１が相対速度ゼロ領域４４内に進入した場合、車両１が相対速度ゼロ領域４４の外に出るように進入禁止領域４２の外側に目標の走行経路を設定するようにすれば、車両１が進入禁止領域４２に入ることなく先行車両３を回避することができる。よって乗員が先行車両３に対して安全だと感じる衝突回避の運転支援を行うことができる。

［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態に係る車両制御システムについて説明する。第二実施形態に係る車両制御システムは、第一実施形態に係る車両制御システムに対して、車両１が先行車両３を追い越す場合の速度分布領域の設定が異なる他は、第一実施形態に係る車両制御システムと同様の構成を有する。

図７は、本発明の第二実施形態に係る先行車両３に対して設定される速度分布領域５０の図である。第二実施形態に係る速度分布領域５０は、第一実施形態と同様の進入禁止領域４２の他、車両１が先行車両３を追い越す場合に設定される追い越し速度分布領域５２を有する。

追い越し速度分布領域５２は、車両１の前方に、より詳しくは、進入禁止領域４２の前方に設定されており、車両１の進行方向における先行車両３に対する車両１の相対速度の許容下限値Ｖ_minの分布を規定するものである。追い越し速度分布領域５２は、進入禁止領域４２の前方境界線４２Ａから前方にわたって、進入禁止領域４２と同じ幅で設定され、先行車両３からの前後方向（縦方向）の距離が小さくなるほど許容下限値Ｖ_minが大きくなるように設定されている。追い越し速度分布領域５２の等相対速度線ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉは、それぞれ幅方向中央に向かって前方側に傾斜するように延びている。図７では、理解の容易のため、同じ許容下限値Ｖ_minを有する点を結んだ等相対速度線ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉが示されている。本実施形態では、等相対速度線ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉは例えばそれぞれ許容下限値Ｖｍｉｎが５０ｋｍ／ｈ、４０ｋｍ／ｈ、３０ｋｍ／ｈ、２０ｋｍ／ｈ、１０ｋｍ／ｈに相当する。

このように構成された本実施形態に係る車両制御システム１００は、車両１が先行車両３の後方にある場合には、第一実施形態と同様に先行車両３の周囲に速度分布領域４０を設定する。そして、車両１が先行車両３の追い抜き、または追い越しを行う場合、車両制御システム１００は、車両１が速度分布領域４０に基づいて車両１が走行可能な経路及びこの経路上の各位置における設定車速又は目標速度を算出する。そして、車両１が算出された経路を走行するように、ＥＣＵ１０が走行制御を実行する。

車両１が先行車両３の側方を通過して先行車両３よりも前方まで移動すると、車両制御システム１００は、先行車両３に対して設定する速度分布領域を速度分布領域４０から速度分布領域５０に変更する。本実施形態では、車両１は中心Ｃを点として認識されているので、この中央の点が車両１の進行方向における先行車両３の前方端の位置を超えて前方に位置したとき、車両１が先行車両３よりも前方に移動したと判断される。

車両１が追い越しを行う場合、車両制御システム１００は、車両１の走行速度が追い越し速度分布領域５２で設定された許容下限値Ｖ_minを下回らないように、追い越し速度分布領域５２に基づいて車両１が先行車両３の前方に移動する際に走行可能な経路及びこの経路上の各位置における設定車速または目標速度（例えば図７の経路Ｒ４）を算出する。そして車両１が算出された経路を走行するように、ＥＣＵ１０が走行制御を実行する。

このように構成された本実施形態に係る車両制御システム１００によれば、第一実施形態と同様の効果が得られる他、次のような効果が得られる。
車両１が先行車両３を追い越す際に、車両１が先行車両３より前方に移動したときに先行車両３の前方に追い越し速度分布領域５２が設定されるので、車両１が先行車両３の側方から前方まで移動して先行車両３の前方に入る際、車両は追い越し速度分布領域５２で設定される許容下限値に従って相対速度が制御される。したがって、車両１が先行車両３を追い越す場合にも、先行車両３に対して運転者が安全だと感じる走行速度、距離が確保されるから、運転者が安全だと感じる運転支援を行うことができる。

本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、例えば、以下のような態様であってもよい。
速度分布領域は、先行車両の全周にわたって設定されるものに限らず、例えば第二実施形態のように先行車両の前方のみに設定されてもよいし、あるいは側方のみ、後方のみ等に設定されてもよい。要するに、速度分布領域は、対象物の周囲の少なくとも一部に設定されていればよい。

１車両
２走行路
３先行車両（対象物）
２１車載カメラ
２２ミリ波レーダ
２３車速センサ
２４測位システム
２５ナビゲーションシステム
３１エンジン制御システム
３２ブレーキ制御システム
３３ステアリング制御システム
４０、５０速度分布領域
４２進入禁止領域
４４相対速度ゼロ領域
５２追い越し速度分布領域
１００車両制御システム
ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉ等相対速度線
Ｄ₀ 安全距離
Ｘクリアランス
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４経路

Claims

車両に搭載される車両制御装置であって、
前記車両の前方にある対象物を検知し、
前記対象物の周囲の少なくとも一部に、前記車両の進行方向における前記対象物に対する前記車両の相対速度の許容上限値の分布を規定する速度分布領域を設定し、
前記速度分布領域内において前記対象物に対する前記車両の相対速度が前記許容上限値を超えることを抑制する走行制御を実行するように構成されており、
前記速度分布領域は、前記対象物から所定距離だけ離れた位置において前記許容上限値がゼロとなる相対速度ゼロ領域を有するとともに、前記相対速度ゼロ領域よりも前記対象物から離れた位置において、前記車両の進行方向における前記対象物からの横方向距離が小さいほど前記許容上限値が低下するように、前記対象物の横方向領域に対して設定され、
前記相対速度ゼロ領域よりも前記対象物に近い位置において前記車両の進入が禁止される進入禁止領域を有し、
前記車両制御装置は、前記車両が前記相対速度ゼロ領域内に進入した場合に、前記車両が前記進入禁止領域に進入せず前記相対速度ゼロ領域外に出るように、前記車両の走行制御を実行するように構成される、
ことを特徴とする車両制御装置。
前記速度分布領域は、前記相対速度ゼロ領域よりも前記対象物から離れた位置において、前記車両の進行方向における前記対象物からの縦方向距離が小さいほど前記許容上限値が低下するように、前記対象物の後方領域に対して設定される、請求項１に記載の車両制御装置。
前記車両が前記相対速度ゼロ領域内に進入した場合に、前記車両が前記相対速度ゼロ領域よりも前記対象物から離れた位置に移動するように前記車両の走行速度を制御するよう構成される、請求項１または請求項２に記載の車両制御装置。
前記車両が前記相対速度ゼロ領域内に進入した場合に、前記車両が前記相対速度ゼロ領域外に出るように、前記進入禁止領域の外側に前記車両の目標走行経路を設定するよう構成される、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の車両制御装置。
前記速度分布領域は、前記対象物を追い越すための、前記車両の進行方向における前記対象物に対する前記車両の相対速度の許容下限値の分布を規定する追い越し速度分布領域を有し、前記追い越し速度分布領域は、前記車両が前記対象物の前方に移動した場合に前記対象物の前方に設定されるように構成される、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の車両制御装置。