以下、図面を参照して、例示的な実施形態について説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は繰り返さない。
(車両及び車両制御装置の構成)
図1は、実施形態に係る車両制御装置を含む車両の一例の機能ブロック図である。図1に示されるように、車両制御装置1は、乗用車などの車両2に搭載され、レーンに沿って車両2を走行させる装置である。車両2は、前方センサ3、後方センサ4、運転支援ECU5及び操舵制御部6を備える。
前方センサ3は、車両2の前方の状況を検出する検出機器である。前方センサ3は、車両2が走行する道路の前方の物体の位置及び走行情報を検出する。走行情報には、物体の速度、加速度などが含まれる。後方センサ4は、車両2の後方の状況を検出する検出機器である。後方センサ4は、車両2が走行する道路の後方の物体の位置及び走行情報を検出する。走行情報には、物体の速度、加速度などが含まれる。前方センサ3及び後方センサ4は、カメラ及びレーダセンサのうち少なくとも一つを含む。
カメラは、車両2の外部状況を撮像する撮像機器である。カメラは、車両2の外部状況に関する撮像情報を取得する。カメラは、例えば、車両2のフロントガラス及びリアガラスの裏面にそれぞれ設けられている。カメラは、単眼カメラであってもよく、ステレオカメラであってもよい。ステレオカメラは、両眼視差を再現するように配置された二つの撮像部を有する。ステレオカメラの撮像情報には、奥行き方向の情報も含まれる。
レーダセンサは、電波(例えばミリ波)又は光を利用して車両2の周辺の物体を検出する検出機器である。レーダセンサは、例えば、車両2の前端及び後端に設けられる。レーダセンサには、例えば、ミリ波レーダ又はライダー(LIDAR:Laser Imaging Detection and Ranging)が含まれる。レーダセンサは、電波又は光を車両2の周辺に送信し、物体で反射された電波又は光を受信することで物体を検出する。
操舵制御部6は、車両2の電動パワーステアリングシステム[EPS:Electric Power Steering]を制御する電子制御ユニットである。操舵制御部6は、電動パワーステアリングシステムのうち、車両2の操舵トルクをコントロールする操舵アクチュエータを駆動させることにより、車両2の操舵トルクを制御する。操舵制御部6は、運転支援ECU5からの制御信号に応じて操舵トルクを制御する。
運転支援ECU5は、操舵に関する制御を行う。運転支援ECU5は、CPU(CentralProcessing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、CAN(Controller AreaNetwork)通信回路などを有する電子制御ユニットである。運転支援ECU5は、例えばCAN通信回路を用いて通信するネットワークに接続され、上述した車両2の構成要素と通信可能に接続される。運転支援ECU5は、例えば、CPUが出力する信号に基づいて、CAN通信回路を動作させてデータを入出力し、データをRAMに記憶し、ROMに記憶されているプログラムを実行することで、操舵に関する制御を実現する。運転支援ECU5は、プログラムをRAMにロードし、RAMにロードされたプログラムを実行して操舵に関する制御を実現してもよい。運転支援ECU5は、複数の電子制御ユニットから構成されてもよい。
次に、運転支援ECU5の機能的構成について説明する。運転支援ECU5は、車両2が位置するレーン(以下、走行レーン)において車幅方向に目標走行位置を設定し、車両2の走行位置が目標走行位置となるように操舵制御部6を動作させる。運転支援ECU5は、走行レーンの両側にレーンが存在する走行シーンに適用されてもよい。つまり、道路は3つ以上のレーンを含んでいてもよい。
図2は、3つのレーンを含む道路を走行する車両の走行シーンを説明する図である。図2に示されるように、道路Rは、3つのレーンを有し、中央のレーン(走行レーンL0)を車両2が走行する。走行レーンL0の左側には左レーンL1が隣接し、左車両20が走行する。走行レーンL0の右側には右レーンL2が隣接し、右車両21が走行する。
運転支援ECU5は、横位置認識部11、隣接車両検出部12(第1車両検出部、第2車両検出部)、車線維持支援部(制御部)13、及び目標横位置設定部(オフセット部)14を備えている。
横位置認識部11は、車両2の横位置を認識する。横位置認識部11は、例えば、前方センサ3及び後方センサ4により取得された車両2の前方及び後方の画像に基づいて、画像解析により走行レーンL0の境界線を認識する。横位置認識部11は、認識された境界線の画像内における位置に基づいて、走行レーンL0における車両2の横位置を認識する。
隣接車両検出部12は、走行レーンL0の両側に隣接するレーン(左レーンL1及び右レーンL2)を走行する車両(左車両20及び右車両21)を検出する。隣接車両検出部12は、例えば、前方センサ3及び後方センサ4により取得されたレーザレーダ等の検出情報に基づいて、左車両20及び右車両21を検出する。隣接車両検出部12は、前方センサ3及び後方センサ4により取得された画像に基づいて左車両20及び右車両21を検出してもよい。
隣接車両検出部12は、左車両20及び右車両21の走行状態と車間距離とを検出する。隣接車両検出部12は、例えば、前方センサ3及び後方センサ4により取得されたレーザレーダ等の検出情報に基づいて、左車両20と車両2との車間距離及び相対速度、並びに、右車両21と車両2との車間距離及び相対速度を認識する。車間距離は、車両2の走行方向における車間距離である。相対速度は、車両2の走行方向における車両2の速度との差分となる速度である。隣接車両検出部12は、前方センサ3及び後方センサ4により取得されたレーザレーダ等の検出情報に基づいて、左車両20と車両2とのレーン幅方向距離、及び、右車両21と車両2とのレーン幅方向距離を検出する。レーン幅方向距離とは、レーンの幅方向の距離である。隣接車両検出部12は、左車両20と車両2から見て左レーンとのレーン幅方向距離、及び、右車両21と車両2から見て右レーンとのレーン幅方向距離を追加で検出してもよい。
車線維持支援部13は、車両2のレーン維持支援を行う。車線維持支援部13は、例えば、乗員のスイッチ操作に基づいてレーン維持支援を開始する。車線維持支援部13は、横位置認識部11が認識した車両2の横位置が目標横位置設定部14によって設定された目標横位置となるように車両2に操舵トルクを付与することで車両2の走行を制御する。車線維持支援部13は、操舵制御部6に制御信号を送信することにより、車両2へ操舵トルクを付与する。
目標横位置設定部14は、車線維持支援部13が車両2の横位置を制御する際に用いる目標横位置を設定する。目標横位置設定部14は、まず、車線維持支援部13が用いる目標横位置として、走行レーンL0に対して予め設定された初期の目標横位置を設定する。初期の目標横位置は、レーン幅方向における走行レーンL0の中央位置P1である。初期の目標横位置は、中央位置に限定されず、何れかの境界線に寄った位置であってもよい。
さらに、目標横位置設定部14は、車線維持支援部13が用いる目標横位置を、左レーンL1又は右レーンL2から離れるように走行レーンL0内で中央位置P1からオフセットさせるオフセット処理を行う。このような処理は、例えば、車両2が左車両20を追い越すときに行われる。以下では、オフセット処理は、左車両20の存在に対して行う場合を例に説明するが、これに限定されるものではなく、同一の処理を右車両21の存在に対しても行うことができる。また、以下では、オフセット処理の原因となる車両を第1車両ともいう。目標横位置設定部14は、左車両20(第1車両の一例)に対するオフセット処理として、車線維持支援部13が用いる目標横位置(中央位置P1)を、所定距離だけレーン幅方向にずらした位置(位置P2)へ変更する。目標横位置をオフセットさせるオフセット量ΔW、すなわち、中央位置P1と変更後の目標横位置とのレーン幅方向の距離は、予め設定された値を用いてもよい。
左車両20から離れるようにオフセットするオフセット処理は、左車両20と車両2との関係が所定のオフセット条件(オフセット開始条件)を満たしたときに実行可と判定される。オフセット条件とは、オフセット処理を行うか否かを判定するための条件であり、例えば、隣接車両検出部12によって検出された左車両20と車両2との走行方向距離が走行方向閾値以下、且つ左車両20とレーン境界線とのレーン幅方向距離がレーン幅方向閾値以下の場合である。走行方向閾値、及びレーン幅方向閾値は、予め設定された値を用いることができる。目標横位置設定部14は、オフセット条件の判定を複数回実行して、所定回数連続してオフセット条件を満たすときに、オフセット条件が満たされたと判定してもよい。
目標横位置設定部14は、オフセット継続条件を満たさなくなった場合、オフセット処理を終了する。オフセット継続条件は、オフセット開始条件を満たさなくなったこととしてもよいし、走行方向閾値又はレーン幅方向閾値を変更してもよい。この場合、目標横位置設定部14は、車線維持支援部13が用いる目標横位置(位置P2)を初期の目標横位置(中央位置P1)に戻す。
また、目標横位置設定部14は、右車両21と車両2との車間距離が所定距離以下であるとき、又は、右車両21と車両2とのTTC(time to collision)が所定時間以下のときには、左車両20と車両2との関係が所定のオフセット条件を満たす場合であってもオフセット処理を実行しない。つまり、目標横位置設定部14は、左車両20に対するオフセット処理によって近づくことになる右車両21(第2車両の一例)との関係に基づいて最終的なオフセット処理の実行を判定する。所定距離とは、右車両21と車両2との車間距離を判定するために予め定められた距離の閾値である。TTCは、右車両21と車両2との車間距離を右車両21と車両2との相対速度で除した値である。所定時間とは、右車両21と車両2とのTTCを判定するために予め定められた時間の閾値である。左車両20に対するオフセット処理によって車両2は右車両21に近づくことになる。このとき、右車両21との車間距離が近い場合又はTTCが短い場合、乗員は右車両21から圧迫感を受けたり、不安感を抱いたりすることがある。目標横位置設定部14は、オフセット禁止条件を設け、左車両20と車両2との関係が所定のオフセット条件を満たす場合であってもオフセット処理を実行しないことにより、上述した課題を解決する。
目標横位置設定部14は、オフセット禁止条件をオフセット開始禁止条件とオフセット継続禁止条件とに区分し、現在の車両2のオフセットの作動状況に応じてオフセット開始禁止条件とオフセット継続禁止条件との何れかを選択して判定してもよい。オフセット開始禁止エリアは、オフセット処理の開始を禁止する条件であり、オフセット継続禁止エリアは、オフセット処理の継続を禁止する条件である。
図3は、開始禁止エリアと継続禁止エリアとを示すグラフである。図3に示されるグラフは、横軸が車間距離、縦軸が相対速度である。図3に示されるように、開始禁止エリア及び継続禁止エリアは、右車両21と車両2との車間距離を第1軸、右車両21と車両2との相対速度を第2軸とする座標平面において設定される。開始禁止エリアは、ある程度の車間距離がある場合には、車間距離が長くなるほど許容される相対速度の下限値も大きく設定される。車間距離が長くなるほどTTCが長くなることから許容できる相対速度の下限値も大きくなる。一方、車間距離がある程度短い場合には、併走していることも考えられるため、相対速度に関わらず禁止となる。継続禁止エリアは、開始禁止エリアよりも狭いエリアであり、開始禁止エリア内に設定される。目標横位置設定部14は、右車両21と車両2との走行状態が開始禁止エリアに含まれる場合、オフセット処理を開始しない。また、目標横位置設定部14は、オフセット処理開始後において、右車両21と車両2との走行状態が継続禁止エリアに含まれる場合、オフセット処理を継続しない。
図4は、オフセット処理の作動状態を説明する表である。図4では、上述した目標横位置設定部14によるオフセット処理の作動状態を纏めている。図4に示されるように、遷移前の作動状態が非作動(つまりオフセット処理未実行)の場合、上から3つの条件が判定される。第1の条件は、左車両20との関係でオフセット処理開始条件が所定回数連続で成立し、かつ、右車両21との関係で開始禁止エリアに該当しないことである。この場合、オフセット処理が開始される(非作動状態から作動状態へ遷移)。第2の条件は、左車両20との関係でオフセット処理開始条件が所定回数連続で成立し、かつ、右車両21との関係で開始禁止エリアに該当することである。この場合、オフセット処理が開始されない(非作動状態を維持)。第3の条件は、左車両20との関係でオフセット処理開始条件が所定回数連続で不成立であることである。この場合、オフセット処理が開始されない(非作動状態を維持)。
遷移前の作動状態が作動(つまりオフセット処理実行中)の場合、下から3つの条件が判定される。第1の条件は、左車両20との関係でオフセット処理継続条件が所定回数連続で成立し、かつ、右車両21との関係で継続禁止エリアに該当しないことである。この場合、オフセット処理が継続される(作動状態を維持)。第2の条件は、左車両20との関係でオフセット処理継続条件が所定回数連続で成立し、かつ、右車両21との関係で継続禁止エリアに該当することである。この場合、オフセット処理が継続されない(作動状態から非作動状態へ遷移)。第3の条件は、左車両20との関係でオフセット処理継続条件が所定回数連続で不成立であることである。この場合、オフセット処理が継続されない(作動状態から非作動状態へ遷移)。
(車両制御装置の動作)
図5は、車両制御装置の動作を示すフローチャートである。図5に示されるフローチャートは、例えば乗員がレーン維持機能を開始するための操作を行った場合に開始される。
図5に示されるように、車両制御装置1は、情報取得処理(ステップS10)として、車両2の情報及び車両2の周囲の情報を取得する。具体的には、横位置認識部11が車両2の横位置を認識する。また、隣接車両検出部12が左車両20の距離及び相対速度、並びに右車両21の距離及び相対速度を取得する。
続いて、目標横位置設定部14は、遷移状態判定処理(ステップS12)として、現在の車両2のオフセットの作動状況を判定する。目標横位置設定部14は、非作動判定処理(ステップS14)として、車両2のオフセットが非作動であるか否かを判定する。
車両2のオフセットが非作動であると判定された場合(ステップS14:YES)、目標横位置設定部14は、オフセット開始判定処理(ステップS16)として、ステップS10において取得された情報に基づいて、左車両20と車両2との走行状態を決定し、オフセット開始条件を満たすか否かを判定する。例えば、目標横位置設定部14は、左車両20と車両2との走行方向距離が走行方向閾値以下、且つ左車両20とレーン境界線とのレーン幅方向距離がレーン幅方向閾値以下の場合、オフセット開始条件を満たすと判定する。
オフセット開始条件を満たすと判定された場合(ステップS16:YES)、目標横位置設定部14は、開始禁止判定(ステップS18)として、右車両21と車両2との走行状態が図3に示される開始禁止エリアに含まれるか否かを判定する。
開始禁止エリアに含まれないと判定された場合(ステップS18:NO)、目標横位置設定部14は、オフセット作動(ステップS20)として、車線維持支援部13が用いる目標横位置(中央位置P1)を、所定距離だけレーン幅方向にずらした位置(位置P2)へ変更する。車線維持支援部13は、位置P2に位置するように車両2を制御する。
一方、車両2のオフセットが作動中と判定された場合(ステップS14:NO)、目標横位置設定部14は、オフセット継続判定処理(ステップS22)として、ステップS10において取得された情報に基づいて、左車両20と車両2との走行状態を決定し、オフセット継続条件を満たすか否かを判定する。例えば、目標横位置設定部14は、左車両20と車両2との走行方向距離が走行方向閾値以下、且つ左車両20とレーン境界線とのレーン幅方向距離がレーン幅方向閾値以下の場合、オフセット継続条件を満たすと判定する。
オフセット継続条件を満たすと判定された場合(ステップS22:YES)、目標横位置設定部14は、継続禁止判定(ステップS24)として、右車両21と車両2との走行状態が図3に示される継続禁止エリアに含まれるか否かを判定する。
継続禁止エリアに含まれないと判定された場合(ステップS24:NO)、目標横位置設定部14は、オフセット継続(ステップS26)として、車線維持支援部13が用いる目標横位置(位置P2)を継続する。車線維持支援部13は、位置P2に位置するように車両2を制御する。
オフセット継続条件を満たすと判定されない場合(ステップS22:NO)、及び、継続禁止エリアに含まれると判定された場合(ステップS24:YES)、目標横位置設定部14は、オフセット継続終了(ステップS28)として、車線維持支援部13が用いる目標横位置(位置P2)を中央位置P1へ戻す。
オフセット開始条件を満たすと判定されない場合(ステップS16:NO)、開始禁止エリアに含まれると判定された場合(ステップS18:YES)、オフセット作動(ステップS20)が終了した場合、オフセット継続(ステップS26)が終了した場合、及び、オフセット継続終了(ステップS28)が終了した場合には、図5に示すフローチャートは終了する。終了後、フローチャートは、所定の終了条件を満たすまで、最初から実行される。所定の終了条件は、例えば乗員がレーン維持機能を終了するための操作を行った場合である。
(実施形態のまとめ)
車両制御装置1によれば、隣接車両検出部12により、走行レーンL0の両側に隣接する左レーンL1(第1レーンの一例)を走行する左車両20(第1車両の一例)及び右レーンL2(第2レーンの一例)を走行する右車両21(第2車両の一例)が検出される。左車両20と車両2との関係が所定のオフセット条件を満たす場合には、目標横位置設定部14により、左レーンL1から離れるようにオフセット処理が実行される。ここで、右車両21と車両2との車間距離が所定距離以下であるとき、又は、右車両21と車両2とのTTCが所定時間以下のときには、左車両20と車両2との関係が所定のオフセット条件を満たす場合であってもオフセット処理は実行されない。このため、車両2との車間距離が所定距離以下である右車両21に近づくような車両挙動を伴うオフセット処理が回避されるとともに、車両2とのTTCが所定時間以下となる右車両21に近づくような車両挙動を伴うオフセット処理が回避される。よって、車両制御装置1は、乗員に不安感を与えることを抑制することができる。
車両制御装置1によれば、相対速度及び車間距離の2つのパラメータを用いてオフセット禁止エリアが設定され、さらにオフセット禁止エリアが開始禁止と継続禁止とに分けて設定される。このため、車両制御装置1は、単にオフセット禁止エリアを設ける場合と比べて、オフセット禁止エリアの境界付近の車両状態となるシーンにおいてオフセットの実行と中止とを繰り返すことを回避できるので、車両挙動を安定化させることができる。
以上、種々の例示的実施形態について説明してきたが、上述した例示的実施形態に限定されることなく、様々な省略、置換、及び変更がなされてもよい。
例えば、目標横位置設定部14は、車種に応じてオフセット処理開始禁止条件及びオフセット処理継続禁止条件を変更してもよい。例えば、右車両21がトラックの場合、目標横位置設定部14は、車間距離のみを用いてオフセット処理開始禁止を判定してもよい。