JP6642333B2 - 運転支援制御装置 - Google Patents

Description

本開示は、運転支援制御装置に関する。

従来、特許文献１に記載の車両の運転支援装置がある。特許文献１に記載の運転支援装置は、操舵アクチュエータと、操舵制御ＥＣＵとを備えている。操舵アクチュエータは、運転者の操舵力を補助する補助トルクを車両の操舵装置に発生させる。操舵制御ＥＣＵは、車線が走行車線の曲率に応じた旋回走行をするように補助トルクを制御するフィードフォワード制御と、車両の走行位置を走行車線の中央線へ近づけるように補助トルクを制御するフィードバック制御とを実行することが可能となっている。操舵制御ＥＣＵは、車両が車線変更中であるか否かを判断し、車両が車線変更中でない場合には、フィードフォワード制御による補助トルクを用いる。操舵制御ＥＣＵは、車両が車線変更中である場合には、フィードフォワード制御による補助トルク及びフィードバック制御による補助トルクを用いる。

特開２０１３−２１２８３８号公報

ところで、車両が車線内を走行している状況では、運転者が車両の直進走行を維持するために車両の舵角を微調整する。これに起因して車両の進行方向に振動的な変化が生じると、運転支援装置により検出される曲率情報にも振動が生じる可能性がある。曲率情報が振動すると、曲率情報に基づいてフィードフォワード制御により設定される補助トルクにも振動的な変化が生じるため、車両の挙動を安定化させることができないおそれがある。

本開示は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、運転支援制御を安定化させることのできる運転支援制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、移動体のヨーモーメントを制御することの可能なヨーモーメント制御装置（６０）に制御指令値を送信することにより、前記移動体の走行軌跡を目標軌道に追従させる運転支援制御を実行する運転支援制御装置（５０）は、第１制御指令値演算部（５３）と、直進安定化補償部（５４）と、第２制御指令値演算部（５６）と、第３制御指令値演算部（５７）とを備える。第１制御指令値演算部は、前記制御指令値に用いられる第１制御指令値を演算する。直進安定化補償部は、前記移動体が直進走行中である場合に前記第１制御指令値を減少補正することにより第１制御指令補償値を演算する。第２制御指令値演算部は、前記制御指令値に用いられる第２制御指令値を演算する。第３制御指令値演算部は、前記第１制御指令補償値及び前記第２制御指令値に基づいて最終的な制御指令値を演算する。直進安定化補償部は、第１制御指令値が予め定められた制御閾値以上である場合には、第１制御指令値を第１制御指令補償値としてそのまま演算し、第１制御指令値が制御閾値未満である場合には、第１制御指令値を減少補正することにより第１制御指令補償値を演算する。
また、上記課題を解決するために、移動体のヨーモーメントを制御することの可能なヨーモーメント制御装置（６０）に制御指令値を送信することにより、前記移動体の走行軌跡を目標軌道に追従させる運転支援制御を実行する運転支援制御装置（５０）は、第１制御指令値演算部（５３）と、直進安定化補償部（５４）と、第２制御指令値演算部（５６）と、第３制御指令値演算部（５７）とを備える。第１制御指令値演算部は、前記制御指令値に用いられる第１制御指令値を演算する。直進安定化補償部は、前記移動体が直進走行中である場合に前記第１制御指令値を減少補正することにより第１制御指令補償値を演算する。第２制御指令値演算部は、前記制御指令値に用いられる第２制御指令値を演算する。第３制御指令値演算部は、前記第１制御指令補償値及び前記第２制御指令値に基づいて最終的な制御指令値を演算する。第１制御指令値演算部は、目標軌道上に設定された移動体の将来の目標位置に基づくフィードフォワード制御の実行により第１制御指令値を演算する。第２制御指令値演算部は、移動体の位置と目標軌道との偏差である横偏差に基づくフィードバック制御の実行により第２制御指令値を演算する。

この構成のように、第１制御指令値を減少補正することにより第１制御指令補償値を演算すれば、第１制御指令補償値は、第１制御指令値よりも振動の抑制された値となる。したがって、移動体が直進走行中である場合には、第１制御指令値よりも振動の抑制された第１制御指令補償値に基づいて最終的な制御指令値が演算されることになるため、結果的に第１制御指令値の振動の影響が最終的な舵角指令値に表れ難くなる。よって、運転支援制御の安定性を向上させることができる。

なお、上記手段、及び特許請求の範囲に記載の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

本開示によれば、運転支援制御を安定化させることのできる運転支援制御装置を提供できる。

図１は、実施形態の運転支援システムの概略構成を示すブロック図である。 図２は、実施形態の運転支援ＥＣＵの構成を示すブロック図である。 図３は、実施形態の運転支援ＥＣＵにより実行される目標位置追従制御の制御内容を説明するための図である。 図４は、第１舵角指令値δ１とゲインＫｄｇｎとの関係を示すグラフである。 図５は、実施形態の運転支援ＥＣＵにより実行される現在位置追従制御で用いられる横偏差を説明するための図である。 図６は、実施形態の運転支援ＥＣＵにより実行される処理の手順を示すフローチャートである。 図７は、実施形態の運転支援ＥＣＵにおける第１舵角指令値δ１及び第１舵角指令補償値δ１１の時間的な推移を示すグラフである。

以下、運転支援制御装置の一実施形態について図面を参照しながら説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。運転支援制御装置は、車両の走行軌跡を目標軌道に追従させる運転支援制御を実行する運転支援システムに用いられている。はじめに、運転支援システムの概要について説明する。

図１に示されるように、本実施形態の車両の運転支援システム１０は、走行環境検出部２０と、地図データベース３０と、車両状態量検出部４０と、運転支援ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０と、舵角制御装置６０とを備えている。本実施形態では、運転支援ＥＣＵ５０が運転支援制御装置に相当する。

走行環境検出部２０は、車両の位置や車両前方の道路形状等を検出する部分である。走行環境検出部２０は、ＧＮＳＳ受信機２１と、カメラ２２とを有している。ＧＮＳＳ受信機２１は、全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ）を構成する複数の衛星から送信される航法信号を受信するとともに、受信した航法信号を運転支援ＥＣＵ５０に出力する。カメラ２２は、車両前方を撮像することにより得られる画像データに応じた信号を運転支援ＥＣＵ５０に出力する。

地図データベース３０は、道路や各種施設の緯度及び経度等の情報がデータベース化されたものである。地図データベース３０には、道路形状や道路の車線情報等も登録されている。車線情報には、車線境界線の位置や種類等が含まれている。なお、地図データベース３０としては、運転支援システム１０専用のものを用いてもよいし、車両のカーナビゲーション装置で用いられているものを流用してもよい。

車両状態量検出部４０は、車両の各種状態量を検出する部分である。車両状態量検出部４０は、車速センサ４１と、ヨーレートセンサ４２とを有している。車速センサ４１は、車輪の回転速度等に基づいて車両の走行速度を検出するとともに、検出された車速に応じた信号を運転支援ＥＣＵ５０に出力する。ヨーレートセンサ４２は、車両のヨー角の時間的な変化速度であるヨーレートを検出するとともに、検出されたヨーレートに応じた信号を運転支援ＥＣＵ５０に出力する。

運転支援ＥＣＵ５０は、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭなどを有するマイクロコンピュータを中心に構成されている。ＣＰＵは、車両の走行軌跡を目標軌道に追従させる運転支援制御に関する演算処理を実行する。ＲＯＭには、運転支援制御に必要なプログラムやデータ等が記憶されている。ＲＡＭには、ＣＰＵの演算結果等が一時的に記憶される。

運転支援ＥＣＵ５０には、ＧＮＳＳ受信機２１及びカメラ２２のそれぞれの出力信号が取り込まれている。運転支援ＥＣＵ５０は、ＧＮＳＳ受信機２１の出力信号に基づいて、車両の現在の位置に対応する緯度φ及び経度λの情報を取得する。運転支援ＥＣＵ５０は、カメラ２２の出力信号に基づいて画像データＩを取得する。さらに、運転支援ＥＣＵ５０は、地図データベース３０から地図データＭを取得する。運転支援ＥＣＵ５０は、これらの取得した情報に基づいて、車両の目標軌道Ｌａを設定する。

また、運転支援ＥＣＵ５０には、車速センサ４１及びヨーレートセンサ４２のそれぞれの出力信号も取り込まれている。運転支援ＥＣＵ５０は、車速センサ４１及びヨーレートセンサ４２のそれぞれの出力信号に基づいて、車両の走行速度である車速Ｖ及びヨーレートＹの情報を取得する。

運転支援ＥＣＵ５０は、設定された目標軌道Ｌａ、車両のヨーレートＹ、及び車速Ｖ等に基づいて、目標軌道Ｌａに車両の実際の走行軌跡を追従させるための舵角指令値δを演算する。舵角指令値δは、車両の舵角の目標値である。

運転支援ＥＣＵ５０は、車載ネットワーク７０を介して舵角制御装置６０と通信可能に接続されている。運転支援ＥＣＵ５０は、舵角指令値δの情報を車載ネットワーク７０を介して舵角制御装置６０に送信することにより、車両の走行軌跡を目標軌道に追従させる運転支援制御を実行する。

舵角制御装置６０は、車両の舵角を制御することの可能な装置である。舵角制御装置６０としては、例えば車両のステアリングシャフトにモータのアシストトルクを付与することにより運転者のステアリング操作を補助する電動パワーステアリング装置を用いることができる。舵角制御装置６０は、運転支援ＥＣＵ５０から車載ネットワーク７０を介して送信される舵角指令値δを受信するとともに、受信した舵角指令値δに車両の実際の舵角を追従させる舵角フィードバック制御を実行する。本実施形態では、舵角制御装置６０が、車両のヨーモーメントを制御することの可能なヨーモーメント制御装置に相当する。

次に、運転支援ＥＣＵ５０により実行される運転支援制御の内容について詳しく説明する。

図２に示されるように、運転支援ＥＣＵ５０は、現在位置検出部５１と、目標軌道設定部５２と、第１制御指令値演算部５３と、直進安定化補償部５４と、横偏差演算部５５と、第２制御指令値演算部５６と、加算器５７とを備えている。

現在位置検出部５１には、車両の現在の位置に対応する緯度φ及び経度λ、地図データＭ、並びに画像データＩ等の情報が入力される。現在位置検出部５１は、これらの入力情報に基づいて車両の現在位置Ｐｃを検出する部分である。具体的には、緯度φ及び経度λは、地図データＭにおける車両の絶対位置を示している。現在位置検出部５１は、緯度φ及び経度λで示される車両の絶対位置と地図データＭ上の位置とを車両固定座標系の位置に変換することにより、地図データＭに登録されている車線と車両との相対的な位置関係を取得する。また、現在位置検出部５１は、画像データＩに適宜の画像処理を施して車両前方の車線の位置を検出することにより、車線と車両との相対的な位置関係を取得する。現在位置検出部５１は、地図データＭから得られる車線と車両との相対的な位置関係、及び画像データＩから得られる車線と車両との相対的な位置関係の少なくとも一方を用いることにより、車両の現在位置Ｐｃを検出する。なお、以降の処理は、車両固定座標系を用いて行われる。

目標軌道設定部５２には、現在位置検出部５１により検出される車両の現在位置Ｐｃ、地図データＭ、及び画像データＩ等の情報が入力される。目標軌道設定部５２は、これらの入力情報に基づいて車両の目標軌道Ｌａを設定する部分である。例えば、目標軌道設定部５２は、地図データＭ及び画像データＩに基づいて、車両の走行している車線を区分する２つの車線境界線の位置を検出するとともに、検出された２つの車線境界線の中央を通るように目標軌道Ｌａを設定する。

第１制御指令値演算部５３には、現在位置検出部５１により検出される車両の現在位置Ｐｃ、目標軌道設定部５２により設定される目標軌道Ｌａ、車速Ｖ、及びヨーレートＹ等の情報が入力される。第１制御指令値演算部５３は、これらの入力情報に基づいて、目標軌道Ｌａ上に設定された将来の目標位置Ｐｃ＊に基づくフィードフォワード制御の実行により、第１舵角指令値δ１を演算する。本実施形態では、この第１舵角指令値δ１が第１制御指令値に相当する。また、このフィードフォワード制御が、目標位置追従制御に相当する。目標位置追従制御としては、例えば以下の制御方法を用いることができる。

図３に示されるように、カーブ路を走行中の車両の現在位置が「Ｐｃ」であるとき、目標軌道Ｌａが一点鎖線の曲線で示されるように設定されたとする。このとき、第１制御指令値演算部５３は、車両の現在位置Ｐｃから所定距離Ｌだけ離れた目標軌道Ｌａ上の位置を将来の目標位置Ｐｃ＊として設定する。所定距離Ｌは、例えば車両が現在位置Ｐｃから所定時間経過するまで現在の車速Ｖで走行した際に到達する距離として設定されていてもよい。

第１制御指令値演算部５３は、車両を現在位置Ｐｃから目標位置Ｐｃ＊に到達させるための走行軌跡Ｆを演算するとともに、演算された走行軌跡Ｆの曲率を目標曲率ρａとして演算する。そして、第１制御指令値演算部５３は、目標曲率ρａを実現するための第１舵角指令値δ１を、車両２輪モデルに基づいた舵角の演算式により演算する。具体的には、第１制御指令値演算部５３は、以下の式ｆ１〜ｆ３に基づいて第１舵角指令値δ１を演算する。

なお、式ｆ１〜ｆ３において、「Ｊ」は、車両のヨー慣性モーメントを示す。「Ｋｆ」は、車両の前輪コーナリングパワーを示す。「Ｋｒ」は、車両の後輪コーナリングパワーを示す。「Ｌｆ」は、車両重心−前輪軸間距離を示す。「Ｌｒ」は、車両重心−後輪軸間距離を示す。これらのパラメータは、運転支援ＥＣＵ５０のＲＯＭに予め記憶されている。

図２に示されるように、直進安定化補償部５４には、第１制御指令値演算部５３により演算される第１舵角指令値δ１が入力される。直進安定化補償部５４は、車両が直進走行中である場合には、第１制御指令値演算部５３により演算される第１舵角指令値δ１を減少補正するとともに、減少補正された第１舵角指令値δ１を第１舵角指令補償値δ１１として出力する。直進安定化補償部５４は、車両が直進走行中でない場合には、第１舵角指令値δ１をそのまま第１舵角指令補償値δ１１として出力する。本実施形態では、第１舵角指令補償値δ１１が第１制御指令補償値に相当する。

具体的には、直進安定化補償部５４は、以下の式４に基づいてゲインＫｄｇｎを演算する。

なお、式ｆ４において、「δｔｈ」は舵角閾値を示す。舵角閾値δｔｈは、車両の直進走行時に不要な振動となる第１舵角指令値δ１の振幅を予め実験等により計測し、その振幅の値に設定されている。

式ｆ４に示されるように、直進安定化補償部５４は、所定値である「１」と、「δ１／δｔｈ」の二乗値のうちの値の小さい方をゲインＫｄｇｎとして設定する。すなわち、第１舵角指令値δ１が舵角閾値δｔｈよりも小さい場合、ゲインＫｄｇｎは、図４に示されるように、第１舵角指令値δ１の減少に伴って二次関数的に減少する。また、第１舵角指令値δ１が舵角閾値δｔｈ以上である場合、ゲインＫｄｇｎは「１」に設定される。

直進安定化補償部５４は、式ｆ４により演算されるゲインＫｄｇｎ及び第１舵角指令値δ１から以下の式ｆ５に基づいて第１舵角指令補償値δ１１を演算する。

図２に示されるように、横偏差演算部５５には、現在位置検出部５１により検出される車両の現在位置Ｐｃ、及び目標軌道設定部５２により設定される目標軌道Ｌａ等の情報が入力される。横偏差演算部５５は、これらの入力情報に基づいて、車両の現在位置Ｐｃと目標軌道Ｌａとの偏差である横偏差ΔＨを演算する。例えば、図５に示されるように、横偏差演算部５５は、車両の現在位置Ｐｃと、位置Ｐｃに最も近い目標軌道Ｌａ上の位置Ｌａ１との距離ΔＨ１を横偏差ΔＨとして用いてもよい。あるいは、横偏差演算部５５は、車両の現在位置Ｐｃから車両の左右方向に延びる軸線ｍ１と目標軌道Ｌａとの交点の位置を「Ｌａ２」とするとき、車両の現在位置Ｐｃと位置Ｌａ２との距離ΔＨ２を横偏差ΔＨとして用いてもよい。

図２に示されるように、第２制御指令値演算部５６には、横偏差演算部５５により演算される横偏差ΔＨが入力される。第２制御指令値演算部５６は、横偏差ΔＨに基づいて、車両の現在位置Ｐｃを目標軌道Ｌａに追従させる現在位置追従制御を実行することにより第２舵角指令値δ２を演算する。具体的には、第２制御指令値演算部５６は、現在位置追従制御として、横偏差ΔＨに基づく積分制御を含むフィードバック制御を実行する。第２制御指令値演算部５６は、積分制御として、例えば横偏差ΔＨの積算値に積分ゲインを乗算することにより第２舵角指令値δ２を演算する。本実施形態では、第２舵角指令値δ２が第２制御指令値に相当する。

加算器５７は、直進安定化補償部５４により演算される第１舵角指令補償値δ１１と、第２制御指令値演算部５６により演算される第２舵角指令値δ２とを加算することにより、最終的な舵角指令値δを演算する。運転支援ＥＣＵ５０は、この加算器５７により演算される舵角指令値δを舵角制御装置６０に送信する。本実施形態では、加算器５７が、第３制御指令値演算部に相当する。

次に、図６を参照して、運転支援ＥＣＵ５０により実行される舵角指令値δの演算手順について総括する。

図６に示されるように、運転支援ＥＣＵ５０は、まず、ステップＳ１０として、車両の位置する緯度φ及び経度λ、地図データＭ、並びに画像データＩ等の情報に基づいて車両の現在位置Ｐｃを検出する。次に、運転支援ＥＣＵ５０は、ステップＳ１１として、車両の現在位置Ｐｃ、地図データＭ、及び画像データＩ等の情報に基づいて車両の目標軌道Ｌａを設定する。さらに、運転支援ＥＣＵ５０は、ステップＳ１２として、フィードフォワード制御からなる目標位置追従制御の実行により第１舵角指令値δ１を演算する。具体的には、運転支援ＥＣＵ５０は、現在位置検出部５１により検出される車両の現在位置Ｐｃ、目標軌道設定部５２により設定される目標軌道Ｌａ、及び車速Ｖ等の情報から式ｆ１〜ｆ３に基づいて第１舵角指令値δ１を演算する。そして、運転支援ＥＣＵ５０は、ステップＳ１３として、第１舵角指令値δ１から式ｆ４，ｆ５に基づいて第１舵角指令補償値δ１１を演算する。

また、運転支援ＥＣＵ５０は、ステップＳ１４として、フィードバック制御からなる現在位置追従制御の実行により第２舵角指令値δ２を演算する。具体的には、運転支援ＥＣＵ５０は、現在位置検出部５１により検出される車両の現在位置Ｐｃ、及び目標軌道設定部５２により設定される目標軌道Ｌａ等に基づいて横偏差ΔＨを演算するとともに、この横偏差ΔＨに基づく積分制御を実行する。

さらに、運転支援ＥＣＵ５０は、ステップＳ１５として、第１舵角指令補償値δ１１と第２舵角指令値δ２とを加算することにより、最終的な舵角指令値δを演算する。次に、運転支援ＥＣＵ５０は、ステップＳ１６として、舵角指令値δを舵角制御装置６０に送信する。

次に、図７を参照して、本実施形態の運転支援システム１０の動作例について説明する。図７では、時刻ｔ１以前は車両が直進走行し、時刻ｔ１以降で車両が旋回しているような状況における第１舵角指令値δ１の時間的な推移が二点鎖線で、第１舵角指令補償値δ１１の時間的な推移が実線でそれぞれ示されている。

車両が直進走行している場合には、運転者が車両の直進走行を維持するために車両の舵角を微調整する。これが外乱となり、図７に二点鎖線で示されるように、第１舵角指令値δ１は、時刻ｔ１以前の車両が直進走行している期間に振動する可能性がある。

この点、本実施形態の運転支援ＥＣＵ５０は、車両が直進走行している期間に第１舵角指令値δ１が振動した場合でも、その第１舵角指令値δ１の振動の振幅が舵角閾値δｔｈ未満である場合には、図４に示されるように、ゲインＫｄｇｎが「１」よりも小さい値に設定される。これにより、第１舵角指令補償値δ１１が第１舵角指令値δ１よりも小さい値に設定されるため、図７に実線で示されるように、第１舵角指令値δ１よりも振動の抑制された第１舵角指令補償値δ１１を用いることができる。結果的に、第１舵角指令値δ１の振動の影響が最終的な舵角指令値δに表れ難くなるため、運転支援制御の安定性を向上させることができる。

また、車両の旋回中には、第１舵角指令値δ１が舵角閾値δｔｈよりも大きくなるため、図４に示されるように、ゲインＫｄｇｎが「１」に設定される。これにより、図７に実線で示されるように、第１舵角指令値δ１がそのまま第１舵角指令補償値δ１１として設定されるため、第１舵角指令値δ１に基づく目標位置追従制御を確実に実行することができる。よって、目標軌道Ｌａに対する車両の追従性を的確に確保することができる。

一方、最終的な舵角指令値δは第１舵角指令値δ１と第２舵角指令値δ２との加算値として設定されるため、仮に直進安定化補償部５４により第１舵角指令補償値δ１１がほぼ零に設定されたとしても、第２舵角指令値δ２に基づく現在位置追従制御が実行される。すなわち、車両の現在位置Ｐｃと目標軌道Ｌａとの間に偏差が生じている場合には、その偏差を抑制するようなフィードバック制御が働くため、車両の位置を目標軌道Ｌａに追従させることができる。よって、目標軌道Ｌａからの車両の逸脱を抑制することができる。

以上説明した本実施形態の運転支援ＥＣＵ５０によれば、以下の（１）〜（５）に示される作用及び効果を得ることができる。

（１）運転支援ＥＣＵ５０は、車両が直進走行中である場合に第１舵角指令値δ１を減少補正することで第１舵角指令補償値δ１１を演算する。運転支援ＥＣＵ５０は、第１舵角指令補償値δ１１と第２舵角指令値δ２とに基づいて最終的な舵角指令値δを演算する。これにより、仮に外乱の影響により第１舵角指令値δ１に振動的な変化が生じた場合でも、その変化が舵角指令値δに表れ難くなるため、運転支援制御の安定性を向上させることができる。

（２）直進安定化補償部５４は、第１舵角指令値δ１が舵角閾値δｔｈ以上である場合には、第１舵角指令値δ１を第１舵角指令補償値δ１１としてそのまま演算する。また、直進安定化補償部５４は、第１舵角指令値δ１が舵角閾値δｔｈ未満である場合には、第１舵角指令値δ１を減少補正することにより第１舵角指令補償値δ１１を演算する。これにより、第１舵角指令値δ１が舵角閾値δｔｈ以上である場合、すなわち車両が旋回中である場合には、第１舵角指令値δ１に基づく目標位置追従制御が確実に実行されるため、車両の旋回中における運転支援制御の応答性の低下を抑制することができる。

（３）直進安定化補償部５４は、舵角閾値δｔｈに対する第１舵角指令値δ１の比率に基づいてゲインＫｄｇｎを演算するとともに、ゲインＫｄｇｎを第１舵角指令値δ１に乗算することにより第１舵角指令補償値δ１１を演算する。これにより、車両の走行路がカーブ路から直線路に近づくことにより第１舵角指令値δ１が減少するほど、ゲインＫｄｇｎも減少するため、第１舵角指令補償値δ１１がより大きく減少するようになる。よって、車両が直線走行中であるか否かを直接的に判定することなく、車両の直進走行中に第１舵角指令値δ１を減少させることができる。

（４）直進安定化補償部５４は、舵角閾値δｔｈに対する第１舵角指令値δ１の比率の二乗値、及び「１」のうちの小さい方をゲインＫｄｇｎとして演算する。舵角閾値δｔｈに対する第１舵角指令値δ１の比率の二乗値をゲインＫｄｇｎとして設定することにより、舵角閾値δｔｈに対して第１舵角指令値δ１が小さくなるほど、第１舵角指令補償値δ１１の減少量が大きくなるため、第１舵角指令補償値δ１１の振動をより的確に抑制することができる。よって、運転支援制御の安定性を更に向上させることができる。

（５）第１制御指令値演算部５３は、目標軌道Ｌａ上に設定された車両の将来の目標位置Ｐｃ＊に基づくフィードフォワード制御の実行により第１舵角指令値δ１を演算する。また、第２制御指令値演算部５６は、車両の現在位置Ｐｃと目標軌道Ｌａとの偏差である横偏差ΔＨに基づくフィードバック制御の実行により第２舵角指令値δ２を演算する。このようにフィードフォワード制御とフィードバック制御とを組み合わせて実行する運転支援ＥＣＵ５０では、車両の直進走行時におけるフィードフォワード制御の振動が車両の挙動に悪影響を与える可能性があるため、上記実施形態のような構成を採用することが有効である。

なお、上記実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。
・現在位置検出部５１による車両の現在位置Ｐｃの検出方法は適宜変更可能である。例えば、現在位置検出部５１は、レーザレーダ装置やミリ波レーダにより検出される車線境界線に基づいて、車両の現在位置Ｐｃを検出してもよい。また、現在位置検出部５１は、車速センサ４１により検出される車速Ｖや、ヨーレートセンサ４２により検出されるヨーレートＹに基づくデッドレニコングにより車両の現在位置Ｐｃを推定してもよい。さらに、現在位置検出部５１は、画像データＩ、車速Ｖ、ヨーレートＹ、車両の加速度、車両の舵角、スリップ角などの各種車両状態量を組み合わせることで、車両の現在位置Ｐｃを推定してもよい。

・第１制御指令値演算部５３により実行される目標位置追従制御の制御方法は適宜変更可能である。例えば、第１制御指令値演算部５３は、前方注視モデルや一次予測モデル、二次予測モデル等の制御モデルを用いて第１舵角指令値δ１を演算してもよい。前方注視モデルは、車両の現在位置Ｐｃから車両の進行方向に所定距離だけ離れた地点である注視点に基づく制御方法である。一次予測モデル及び二次予測モデルは、所定時間経過後の車両の予測位置に基づく制御方法である。一次予測モデルでは、車両の予測位置と車両状態量との関係を示す演算式として、車両状態量を変数とする一次式が用いられる。二次予測モデルでは、車両の予測位置と車両状態量との関係を示す演算式として、車両状態量を変数とする二次式が用いられる。

・直進安定化補償部５４は、車両の舵角やヨーレートＹ等の車両状態量に基づいて、車両が直進走行中であるか否かを判定するとともに、車両が直進走行中であると判定される場合に第１舵角指令値δ１を減少させてもよい。すなわち、直進安定化補償部５４は、車両が直進走行中であるか否かを判定する判定部を有するものであってもよい。

・直進安定化補償部５４は、舵角閾値δｔｈに対する第１舵角指令値δ１の比率に基づくｎ次関数の値や対数関数の値、指数関数の値等をゲインＫｄｇｎとして用いてもよい。

・直進安定化補償部５４は、第１舵角指令値δ１に代えて、第２舵角指令値δ２を減少補正するものであってもよい。

・運転支援ＥＣＵ５０による車速Ｖ及びヨーレートＹの検出方法は適宜変更可能である。例えば運転支援ＥＣＵ５０は、ＧＮＳＳ速度計に基づいて車速Ｖを検出してもよいし、カメラ２２の画像データＩから得られる対地速度に基づいて車速Ｖを検出してもよい。また、運転支援ＥＣＵ５０は、車両の左右の車輪の速度差に基づいてヨーレートＹを検出してもよい。

・目標軌道設定部５２による目標軌道Ｌａの設定方法は適宜変更可能である。例えば、目標軌道設定部５２は、車両のレーンチェンジに対応するために、車線境界線を跨ぐように目標軌道Ｌａを設定してもよい。また、目標軌道設定部５２は、車両の現在位置Ｐｃ、地図データＭ、及び画像データＩ等に基づいて、車両の走行にとって障害となる障害物を検出するとともに、この障害物を避けるように目標軌道Ｌａを設定してもよい。さらに、目標軌道設定部５２は、目標軌道Ｌａの候補を複数演算するとともに、演算された複数の候補のうちの一つを最終的な目標軌道Ｌａとして選択してもよい。

・運転支援システム１０により用いられる地図データベース３０は、車両に搭載されているものに限らず、例えばサーバに登録されている地図データベースをダウンロードしたものであってもよい。

・車両にヨーモーメントを発生させて車両の軌道を補正する裝置は、舵角制御装置６０のように車両の舵角を変更することで車両にヨーモーメントを発生させる裝置に限らず、例えば車両の各車輪の駆動力や制動力の配分を変更することにより車両にヨーモーメントを発生させる裝置を用いることができる。

・運転支援ＥＣＵ５０は、舵角指令値δに代えて、車両の舵角を制御することの可能な任意の制御指令値を演算してもよい。このような制御指令値としては、例えばモータから車両のステアリングシャフトに付与されるアシストトルクの制御指令値を用いることができる。また、運転支援ＥＣＵ５０により演算される制御指令値の種類に応じて、第１制御指令値演算部５３及び第２制御指令値演算部５６によりそれぞれ演算される第１制御指令値及び第２制御指令値の種類を変更してもよい。

・各実施形態の運転支援ＥＣＵ５０の構成は、車両に限らず、例えばオートバイや自転車などの各種移動体の走行を支援するシステムに用いることができる。

・運転支援ＥＣＵ５０が提供する手段及び／又は機能は、実体的な記憶装置に記憶されたソフトウェア及びそれを実行するコンピュータ、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組み合わせにより提供することができる。例えば運転支援ＥＣＵ５０がハードウェアである電子回路により提供される場合、それは多数の論理回路を含むデジタル回路、またはアナログ回路により提供することができる。

・本開示は上記の具体例に限定されるものではない。上記の具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

５０：運転支援ＥＣＵ（運転支援制御装置）
５３：第１制御指令値演算部
５４：直進安定化補償部
５６：第２制御指令値演算部
５７：加算器（第３制御指令値演算部）
６０：舵角制御装置（ヨーモーメント制御装置）

Claims (6)

1. 移動体のヨーモーメントを制御することの可能なヨーモーメント制御装置（６０）に制御指令値を送信することにより、前記移動体の走行軌跡を目標軌道に追従させる運転支援制御を実行する運転支援制御装置（５０）であって、
   前記制御指令値に用いられる第１制御指令値を演算する第１制御指令値演算部（５３）と、
   前記移動体が直進走行中である場合に前記第１制御指令値を減少補正することにより第１制御指令補償値を演算する直進安定化補償部（５４）と、
   前記制御指令値に用いられる第２制御指令値を演算する第２制御指令値演算部（５６）と、
   前記第１制御指令補償値及び前記第２制御指令値に基づいて最終的な制御指令値を演算する第３制御指令値演算部（５７）と、を備え、
   前記直進安定化補償部は、
   前記第１制御指令値が予め定められた制御閾値以上である場合には、前記第１制御指令値を前記第１制御指令補償値としてそのまま演算し、
   前記第１制御指令値が前記制御閾値未満である場合には、前記第１制御指令値を減少補正することにより前記第１制御指令補償値を演算する
   運転支援制御装置。
2. 前記直進安定化補償部は、
   前記制御閾値に対する前記第１制御指令値の比率に基づいてゲインを演算するとともに、
   前記ゲインを前記第１制御指令値に乗算することにより前記第１制御指令補償値を演算する
   請求項１に記載の運転支援制御装置。
3. 前記直進安定化補償部は、
   前記制御閾値に対する前記第１制御指令値の比率の二乗値、及び予め定められた所定値のうちの小さい方を前記ゲインとして演算する
   請求項２に記載の運転支援制御装置。
4. 前記制御指令値は舵角制御指令値である
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の運転支援制御装置。
5. 前記第１制御指令値演算部は、
   前記目標軌道上に設定された前記移動体の将来の目標位置に基づくフィードフォワード制御の実行により前記第１制御指令値を演算し、
   前記第２制御指令値演算部は、
   前記移動体の位置と前記目標軌道との偏差である横偏差に基づくフィードバック制御の実行により前記第２制御指令値を演算する
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の運転支援制御装置。
6. 移動体のヨーモーメントを制御することの可能なヨーモーメント制御装置（６０）に制御指令値を送信することにより、前記移動体の走行軌跡を目標軌道に追従させる運転支援制御を実行する運転支援制御装置（５０）であって、
   前記制御指令値に用いられる第１制御指令値を演算する第１制御指令値演算部（５３）と、
   前記移動体が直進走行中である場合に前記第１制御指令値を減少補正することにより第１制御指令補償値を演算する直進安定化補償部（５４）と、
   前記制御指令値に用いられる第２制御指令値を演算する第２制御指令値演算部（５６）と、
   前記第１制御指令補償値及び前記第２制御指令値に基づいて最終的な制御指令値を演算する第３制御指令値演算部（５７）と、を備え、
   前記第１制御指令値演算部は、
   前記目標軌道上に設定された前記移動体の将来の目標位置に基づくフィードフォワード制御の実行により前記第１制御指令値を演算し、
   前記第２制御指令値演算部は、
   前記移動体の位置と前記目標軌道との偏差である横偏差に基づくフィードバック制御の実行により前記第２制御指令値を演算する
   運転支援制御装置。
   

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