WO2023037758A1 - 車両制御装置、車両制御方法、及び車両制御システム - Google Patents

Abstract

本発明に係る車両制御装置、車両制御方法、及び車両制御システムによれば、その一態様として、車両の前方情報が所定の条件を満たすとき、車両の運動を制御するアクチュエータ部へ出力する制御指令を、車両の運転支援または自動運転に関する制御指令である第１制御指令から、前記第１制御指令とは異なる指標に基づいて車両の運動を実行させるための制御指令である第２制御指令へ切り替える。これにより、運転支援や自動運転による車両走行状態において、快適な乗り心地などの異なる指標の性能を付加できる。

Description

車両制御装置、車両制御方法、及び車両制御システム

　本発明は、車両制御装置、車両制御方法、及び車両制御システムに関する。

　特許文献１の走行軌跡生成装置は、運転者の要求する通過時間及びその他の運転条件を満足した走行軌跡を導出するものであり、所定の目標通過時間と道路境界線とに基づいた第１拘束条件を達成するように収束演算して走行軌跡を導出する第１収束演算部と、前記第１拘束条件を達成している状態において、所定の運転条件を優先させるための評価関数を収束演算して走行軌跡を導出する走行軌跡導出部と、を備える。

特開２００９－１１５４６４号公報

　近年、レーンキープアシスト（Lane Keeping Assist：LKA）やアダプティブクルーズコントロール（Adaptive Cruise Control：ACC）などの機能を有する、先進支援システム（Advanced Driver Assistance System：ADAS）若しくは自動運転（Autonomous Driving：AD）と呼ばれる運転支援技術が開発されている。
　しかし、LKAやACCなどの機能は、乗員の乗り心地を考慮して車両運動を制御するものではないため、走行条件によっては左右方向の加速度や左右方向の加加速度の増大によって、乗員の乗り心地が悪くなってしまう場合があった。

　本発明は、従来の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、運転支援や自動運転による車両走行状態において、快適な乗り心地などの異なる指標の性能を付加できる、車両制御装置、車両制御方法、及び車両制御システムを提供することにある。

　本発明によれば、その１つの態様において、車両の前方情報が所定の条件を満たすとき、車両の運動を制御するアクチュエータ部へ出力する制御指令を、車両の運転支援または自動運転に関する制御指令である第１制御指令から、前記第１制御指令とは異なる指標に基づいて車両の運動を実行させるための制御指令である第２制御指令へ切り替える。

　本発明によれば、運転支援や自動運転による車両走行状態において、快適な乗り心地などの異なる指標の性能を付加できる。

車両制御システムを示すブロック図である。 ＬＫＡ及びＡＣＣによる走行における経路、車速、加速度、加加速度を示す図である。 乗り心地制御による走行における経路、車速、加速度、加加速度を示す図である。 車両制御システムの具体的構成を示すブロック図である。 軌道計画の概要を示す図である。 軌道計画による経路の計算例を示す図である。 軌道計画による車速、加速度、加加速度の設定を示す図である。 軌道の切り替え処理の第１形態を示す図である。 軌道の切り替え処理の第２形態を示す図である。 軌道の切り替え処理の第３形態を示す図である。 軌道追従制御部の構成を示すブロック図である。 乗り心地制御の介入条件の判定処理を示すフローチャートである。 第２制御指令から第１制御指令への切り替え処理を示すタイムチャートである。 ADAS-ECUが乗り心地制御機能を備える場合のシステムブロック図である。

　以下、本発明に係る車両制御装置、車両制御方法、及び車両制御システムの実施形態を、図面に基づいて説明する。
　図１は、４輪自動車である車両１００に搭載される車両制御システム２００の一態様を示す概略構成図である。

　車両制御システム２００は、外界認識センサ装置３００、第１コントロールユニットである運転支援コントロールユニット４００（以下では、ADAS-ECU４００と称する。）、第２コントロールユニットである車両運動制御装置５００、アクチュエータ部６００を有する。
　外界認識センサ装置３００は、車両１００の外界情報を検知、認識する装置であり、ステレオカメラ、単眼カメラ、全周囲カメラなどを有する。
　そして、外界認識センサ装置３００は、車両１００が走行している道路白線や路肩に関する情報や、車両１００の先行車に関する情報を出力する。

　車両１００の運動を制御するアクチュエータ部６００は、操舵装置６１０、駆動装置６２０、制動装置６３０を有する。
　操舵装置６１０は、操舵輪である前輪１０１，１０２の向き、つまり、操舵角を変えるためのモータなどの操舵アクチュエータを備え、操舵アクチュエータの電子制御によって操舵角を可変にできる、電子制御パワーステアリング装置或いはステアバイワイヤ式ステアリング装置である。

　駆動装置６２０は、たとえばモータや内燃機関などの動力源が発生する駆動力を車両１００の前輪１０１，１０２及び／または後輪１０３，１０４に伝える装置であり、モータへの供給電力の電子制御や内燃機関のスロットルの電子制御などを通じて駆動力を可変にできる装置である。
　制動装置６３０は、たとえばエネルギー源としての電動式の油圧ポンプを備え、車輪１０１－１０４のブレーキシリンダに供給する油圧の電子制御を通じて、車輪１０１－１０４に付与する制動力を可変にできる装置である。
　なお、制動装置６３０を油圧式や摩擦制動に限定するものではなく、車両制御システム２００は、モータ駆動によってブレーキパッドを動かす制動装置や、駆動装置６２０としてのモータによる回生制動などを制動装置６３０として用いることができる。

　ADAS-ECU４００は、取得した情報に基づいて演算処理した結果を出力するマイクロコンピュータ（演算処理部）を備えた電子制御装置である。
　そして、ADAS-ECU４００は、外界認識センサ装置３００などから車両１００の前方情報を含む各種の情報を取得し、アクチュエータ部６００を制御するための制御指令（以下、第１制御指令と称する。）を生成する。

　アクチュエータ部６００を制御するための制御指令は、操舵装置６１０に出力される操舵指令、駆動装置６２０に出力される駆動指令、制動装置６３０に出力される制動指令を含む。
　ここで、操舵指令は操舵トルク指令若しくは操舵角指令であり、駆動指令は駆動トルク指令であり、制動指令は、制動トルク指令、液圧指令、ブレーキ圧指令などである。

　ADAS-ECU４００は、車両１００の運転者の運転操作を支援するためにアクチュエータ部６００を制御する機能を有し、ADAS-ECU５００が生成する第１制御指令は、運転支援を実現するための制御指令である。
　ADAS-ECU４００は、運転支援機能として、レーンキープアシスト（Lane Keeping Assist）機能４１０（以下、ＬＫＡ機能４１０と称する。）、及び、アダプティブクルーズコントロール（Adaptive Cruise Control）機能４２０（以下、ＡＣＣ機能４２０と称する。）を有する。

　ＬＫＡ機能４１０は、道路白線や路肩の検知、認識に基づく操舵制御によって、車線中央の維持や車線逸脱の抑制を行う運転支援機能である。
　つまり、ＬＫＡ機能４１０は、車両１００の横位置、換言すれば、道路若しくは車線の幅方向における車両１００の位置を制御する機能であり、道路形状に沿った経路に車両１００を追従走行させる。

　ＡＣＣ機能４２０は、先行車との距離である車間距離の検知、認識に基づき、制駆動力を制御する機能であって、基本的にＬＫＡ機能４１０と一緒に使用される。
　ＡＣＣ機能４２０は、設定速度で車両１００を定速走行させ、更に、先行車に近づいたときに車両１００を自動的に加減速させて適切な車間距離を維持しながら先行車に追従走行させる運転支援機能である。

　なお、ＬＫＡ機能４１０とＡＣＣ機能４２０とのいずれか一方が運転支援する状態は、レベル１の自動運転に相当し、ＬＫＡ機能４１０とＡＣＣ機能４２０との双方が運転支援することで、車両１００が車線を維持しながら先行車に追従走行する状態は、レベル２の自動運転に相当する。
　つまり、ADAS-ECU４００は、運転主体を人とするレベル１乃至レベル２の自動運転を実現する制御機能を有し、運転支援または自動運転に関する制御指令である第１制御指令を生成する第１制御指令生成部を備えた制御装置である。

　車両運動制御装置５００は、取得した情報に基づいて演算処理した結果を出力するマイクロコンピュータ（換言すれば、演算処理部）を備えた電子制御装置である。
　車両運動制御装置５００は、前方情報取得部５１０、第１制御指令取得部５２０、第２制御指令生成部５３０、及び、切り替え部５４０を有し、アクチュエータ部６００に制御指令を出力して車両１００の運動を制御する車両制御装置である。

　前方情報取得部５１０は、外界認識センサ装置３００などが検知、認識した車両１００の前方情報を取得する。つまり、前方情報取得部５１０は、車両運動制御において、車両１００の前方情報を取得するステップを実行する。
　第１制御指令取得部５２０は、ADAS-ECU４００のＬＫＡ機能４１０、ＡＣＣ機能４２０が生成した制御指令である第１制御指令を取得する。つまり、第１制御指令取得部５２０は、車両運動制御において、第１制御指令を取得するステップを実行する。

　第２制御指令生成部５３０は、快適な乗り心地を実現できる軌道を計画し、計画した軌道に車両１００が追従させるためのアクチュエータ部６００の制御指令（以下、第２制御指令と称する。）を生成する。つまり、第２制御指令生成部５３０は、車両運動制御において、第２制御指令を生成するステップを実行する。
　なお、第２制御指令生成部５３０が生成する軌道は、経路の情報と車速の情報とを含む。
　ここで、第２制御指令生成部５３０は、車両１００の左右方向の加速度、または、車両１００の左右方向の加加速度を条件として軌道計画を行うことで、快適な乗り心地を実現できる軌道を計画する。
　換言すれば、第２制御指令生成部５３０は、所定の乗り心地条件を満たすように、車両１００の左右方向の加速度、または、車両１００の左右方向の加加速度を考慮して、軌道を計画する。

　前述したように、第１制御指令は、道路形状に沿った経路、車間距離、または、設定速度に関する制御指令であるのに対し、第２制御指令は、車両１００の左右方向の加速度、または、車両１００の左右方向の加加速度を条件として計画された軌道に関する制御指令である。
　つまり、第２制御指令生成部５３０は、第１制御指令とは異なる指標に基づいて前記車両の運動を実行させるための制御指令である第２制御指令を生成する。
　なお、以下では、第２制御指令による車両制御を、「乗り心地制御」と称する。

　切り替え部５４０は、車両１００の前方情報が所定の条件を満たすとき、アクチュエータ部６００へ出力する制御指令を、ADAS-ECU４００が生成した第１制御指令から第２制御指令生成部５３０が生成した第２制御指令へ切り替える。つまり、切り替え部５４０は、車両運動制御において、第１制御指令から第２制御指令へ切り替えるステップを実行する。
　つまり、切り替え部５４０は、ＬＫＡ機能４１０及びＡＣＣ機能４２０による運転支援が行われている車両走行状態において、「快適な乗り心地」という運転支援とは異なる指標の性能を付加する。
　換言すれば、切り替え部５４０が第１制御指令から第２制御指令に切り替えることで、ＬＫＡ機能４１０及びＡＣＣ機能４２０による運転支援が行われるときの乗り心地を改善することができる。

　なお、後で詳細に説明するように、切り替え部５４０による制御指令の切り替え判断は、車両１００の前方情報としての道路曲率の情報や、所定の車両運動が要求されているか否かの情報などに基づいて行われる。
　また、第１制御指令による車両運動制御状態（換言すれば、運転支援状態）と、第２制御指令による車両運動制御状態（換言すれば、乗り心地制御状態）との間での遷移が滑らかに行われるように、アクチュエータ部６００に出力される制御指令を過渡的に処理する機能を、切り替え部５４０及び／または第２制御指令生成部５３０が備えることができる。

　ここで、第２制御指令生成部５３０における乗り心地の良い車両運動とは、車両１００の左右方向（換言すれば、横方向）の加速度、左右方向の加加速度が所定範囲内に抑えられた車両運動である。
　係る乗り心地の良い車両運動を実現するため、第２制御指令生成部５３０は、時々刻々変化する走行可能領域に合わせて、左右方向の加速度、加加速度を小さくできる軌道を計画し、計画した軌道に車両１００を追従させるための第２制御指令を生成する。
　なお、走行可能領域とは、前方道路の車線内であって、道路白線（換言すれば、車線境界）までの余裕が確保され、更に、障害物を避け、先行車との車間距離が確保された領域である。

　ＬＫＡ機能４１０及びＡＣＣ機能４２０によって、車両１００が車線を維持しながら、定速走行若しくは先行車に追従走行する状態では、道路形状及び車速にしたがって左右方向の加速度、加加速度が発生する。
　これに対し、第２制御指令生成部５３０は、経路に合わせた加速度、加加速度を小さくする車速と、車速に合わせた道幅を有効に使う経路とを同時に計算して、軌道を適切に計画することで、車両１００の左右方向の加速度、加加速度を低減して乗員の乗り心地を向上させる。

　図２は、ＬＫＡ機能４１０及びＡＣＣ機能４２０によって、車両１００が車線を維持しながら定速走行する状態での車速、左右方向の加速度、及び、左右方向の加加速度を例示する図である。
　また、図３は、図２と同じ道路において乗り心地制御を介入させた走行状態での車速、左右方向の加速度、及び、左右方向の加加速度を例示する図である。
　ＬＫＡ機能４１０及びＡＣＣ機能４２０の運転支援によって、道路形状に沿った経路（詳細には、車線の中央付近）を車両１００が定速走行する場合、道路が曲がっている場所、つまり、カーブでは、道路形状に沿って車両１００の左右方向の加速度、左右方向の加加速度が大きくなる（図２参照）。

　これに対し、乗り心地制御では、経路に合わせた加速度、加加速度を小さくする車速と、車速に合わせた道幅を有効に使う経路とを同時に計算することで、操舵角を小さくできる経路を設定し、また、道路曲率の増大に合わせて車速を低下させる（図３参照）。
　したがって、道路が曲がっている場所でも、左右方向の加速度、左右方向の加加速度を抑えることができ、車両１００の乗員の乗り心地が向上する（図３参照）。

　図４は、車両制御システム２００の構成をより具体的に示すブロック図である。
　車両制御システム２００は、外界認識センサ装置３００とともに、地図データベース３０１、Ｖ２Ｘモジュール３０２、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信部３０３、車両物理量センサ３０４を備える。

　地図データベース３０１は、車両１００に搭載された記憶装置内に形成される。地図データベース３０１の地図情報は、道路位置、道路形状、交差点位置などの情報を含む。
　Ｖ２Ｘ（ビークルツーエブリシング）モジュール３０２は、ADAS-ECU４００や車両運動制御装置５００のマイクロコンピュータが、他の車両のマイクロコンピュータや、道路上の設備である路側機との間で通信を行うための装置である。

　ＧＰＳ受信部３０３は、ＧＰＳ衛星から信号を受信することにより、車両１００の位置の緯度及び経度を測定する。
　ここで、車両制御システム２００は、ＧＰＳ受信部３０３が測定した車両１００の位置の情報に基づき地図データベース３０１を参照することで、車両１００が走行している道路を特定したり、車両１００の目的地までの経路を設定したりする。

　車両物理量センサ３０４は、車速センサまたは車輪速センサを有し、車両１００の車速を検出する。
　更に、車両物理量センサ３０４は、車両１００の前後加速度、左右加速度、上下加速度、ヨーレート、ピッチレート、ロールレートのうちのいずれかを検出する車両挙動センサを有する。

　車両運動制御装置５００は、第２制御指令生成部５３０を構成する乗り心地制御部５５０を有し、乗り心地制御部５５０は、軌道生成部５６０及び軌道追従制御部５７０を有する。
　軌道生成部５６０は、車両前方の走行可能領域の情報に基づき、安全安心、快適、かつ、時短で移動できる目標軌道を生成する軌道計画を実施する。
　なお、軌道生成部５６０が生成する目標軌道は、目標経路の情報及び目標車速の情報を含む。

　ここで、「安全安心」とは、未知の状況やリスクを、余裕をもって避けられることを意図するもので、「快適」とは、曲がった道路でも乗員の体が前後左右に振られず乗員の乗り心地が良い走行を意図し、「時短」とは、法規や周囲環境の範囲においてできるだけ高い車速を維持することを意図する。
　軌道生成部５６０は、上記の「快適」、換言すれば、乗り心地の良い走行を実現するために、車両１００の左右方向の加速度、加加速度を条件として目標軌道を計画する。

　つまり、軌道生成部５６０は、運転支援、詳細には、ＬＫＡ機能４１０、ＡＣＣ機能４２０による走行状態に比べて左右方向の加速度、加加速度を小さくするために、左右方向の加速度、加加速度が所定範囲内になるように、目標軌道を計画する。
　なお、加速度、加加速度の所定範囲とは、乗り心地の観点から許容される範囲であって、許容上限値を下回る範囲である。
　そして、軌道追従制御部５７０は、軌道生成部５６０が計画した目標軌道に車両１００を追従させるためのアクチュエータ制御指令、つまり、第２制御指令として、操舵制御指令、駆動制御指令、制動制御指令をそれぞれ出力する。

　また、車両運動制御装置５００は、切り替え部５４０を構成する、制御介入判定部５８０及び３個の切替器５９０Ａ，５９０Ｂ，５９０Ｃを有する。
　制御介入判定部５８０は、乗り心地制御を介入させる条件、換言すれば、ADAS-ECU５００による運転支援機能で生成された第１制御指令に代えて、乗り心地制御による第２制御指令をアクチュエータ部６００に出力する条件が成立しているか否かを判定する。
　そして、制御介入判定部５８０は、介入条件の成立、非成立の判定結果に応じた切り替え制御信号を、切替器５９０Ａ，５９０Ｂ，５９０Ｃそれぞれに出力する。

　切替器５９０Ａは、ADAS-ECU５００（詳細には、ＬＫＡ機能４１０）が出力する操舵制御指令（以下、第１操舵制御指令と称する。）、及び、乗り心地制御部５５０（詳細には、軌道追従制御部５７０）が出力する操舵制御指令（以下、第２操舵制御指令と称する。）を取得する。
　そして、切替器５９０Ａは、制御介入判定部５８０が乗り心地制御の介入条件の成立を判定すると、操舵装置６１０に出力する操舵制御指令を、第１操舵制御指令から第２操舵制御指令へ切り替える。

　切替器５９０Ｂは、ADAS-ECU５００（詳細には、ＡＣＣ機能４２０）が出力する駆動制御指令（以下、第１駆動制御指令と称する。）、及び、乗り心地制御部５５０が出力する駆動制御指令（以下、第２駆動制御指令と称する。）を取得する。
　そして、切替器５９０Ｂは、制御介入判定部５８０が乗り心地制御の介入条件の成立を判定すると、駆動装置６２０に出力する駆動制御指令を、第１駆動制御指令から第２駆動制御指令へ切り替える。

　切替器５９０Ｃは、ADAS-ECU５００（詳細には、ＡＣＣ機能４２０）が出力する制動制御指令（以下、第１制動制御指令と称する。）、及び、乗り心地制御部５５０が出力する制動制御指令（以下、第２制動制御指令と称する。）を取得する。
　そして、切替器５９０Ｃは、制御介入判定部５８０が乗り心地制御の介入条件の成立を判定すると、制動装置６３０に出力する制動制御指令を、第１制動制御指令から第２制動制御指令へ切り替える。

　以下では、軌道生成部５６０による目標軌道の生成処理、換言すれば、軌道計画を詳細に説明する。
　図５は、軌道生成部５６０が、非線形最適化理論を用いて目標軌道（目標経路及び目標車速）を求める処理を概略的に示す図である。
　軌道生成部５６０は、準ニュートン法などの既知の非線形最適化手法を用いて軌道計算を行うことで、複数の条件を満たす最適解としての目標軌道を求める。

　つまり、軌道生成部５６０は、非線形最適化問題として以下の拘束条件を満たし、評価関数を最大化する目標軌道を求める。
　・拘束条件１：［安心安全］走行可能領域内に収める。
　・拘束条件２：［時短］走破時間を最短にする。
　・拘束条件３：［快適］左右方向の加速度、加加速度を許容値に収める。
　このように、非線形最適化理論を用いて目標軌道を求める場合、基準となる中央線の情報を必要とせず、走行可能領域の形状によらない計算が可能である。

　図６及び図７は軌道生成部５６０による目標軌道の計算例を第１ブロック－第３ブロック毎に示す図であり、図６は道路形状に対する目標経路を示し、図７は、目標車速及び目標軌道に追従させたときの加速度、加加速度の走行距離に対する変化を示す。
　軌道生成部５６０は、時々刻々変化する走行領域に合わせて目標軌道を計算することで、車両１００の左右方向の加速度、加加速度を許容範囲内に抑えた快適な乗り心地を実現できる目標軌道を生成する。

　ここで、軌道生成部５６０が実施する、ＬＫＡ機能４１０及びＡＣＣ機能４２０による軌道から、乗り心地制御による軌道に滑らかにつなげるための軌道切り替え処理を説明する。
　なお、「軌道が滑らかにつながる」とは、たとえば、軌道の曲率の微分値が所定値以下で軌道の切り替えが行われ、また、車両１００の横方向の加加速度が所定値以下で軌道の切り替えが行われることを意味する。

　図８は、軌道を滑らかにつなげるための軌道切り替え処理の第１形態を示す。
　この第１形態において、軌道生成部５６０は、記憶部５６１（図４参照）を有し、ＬＫＡ機能４１０及びＡＣＣ機能４２０による軌道を記憶部５６１に記憶させる。
　そして、軌道生成部５６０は、乗り心地制御における目標軌道が、記憶部５６１に記憶した軌道から滑らかにつながるように計算する。
　つまり、軌道の曲率の微分値が所定値以下または車両１００の横方向の加加速度が所定値以下で軌道がつながるように、制御指令の切り替えが行われる。

　図９は、軌道を滑らかにつなげるための軌道切り替え処理の第２形態を示す。
　この第２形態において、軌道生成部５６０は、ＬＫＡ機能４１０及びＡＣＣ機能４２０による運転支援がそのまま継続する場合の将来の軌道を予測する軌道予測部５６２（図４参照）を有する。
　そして、第２形態では、軌道予測部５６２が予測した予測軌道と第２制御指令とに基づいて制御指令の切り替えを行なう。

　軌道予測部５６２は、ＬＫＡ機能４１０及びＡＣＣ機能４２０によるこれまでの軌道、運転者の操作状態、車両１００の運動状態などに基づいて、将来の軌道を予測する。
　なお、運転者の操作状態は、ステアリングホイールの操作角、ステアリングホイールの操作力、ブレーキペダルの踏み込み、アクセルペダルの踏み込みのいずれかを含む。
　また、車両１００の運動状態は、車速、ヨーレート、左右前後の加速度のいずれかを含む。

　そして、軌道生成部５６０は、乗り心地制御による目標軌道の一部が、軌道予測部５６２が予測した軌道の一部あるいは全てに重なるように、乗り心地制御による目標軌道を生成する。
　つまり、予測軌道の少なくとも一部に第２制御指令による軌道（換言すれば、乗り心地軌道）が重なるように、アクチュエータ部６００へ出力する制御指令が第１制御指令から第２制御指令へ切り替えられる。

　図１０は、軌道を滑らかにつなげるための軌道切り替え処理の第３形態を示す。
　この第３形態において、軌道生成部５６０は、図９に示した第２形態と同様に、軌道予測部５６２（図４参照）を有する。

　軌道生成部５６０は、ＬＫＡ機能４１０及びＡＣＣ機能４２０による運転支援から乗り心地制御への切り替え直後は、軌道予測部５６２が推定した軌道を目標軌道とし、車両１００を予測軌道に追従させる。
　その後、軌道生成部５６０は、予測軌道から乗り心地制御による軌道に徐々に乗り替わるように、制御指令を切り替える。

　ところで、図８－図１０は、ＬＫＡ機能４１０及びＡＣＣ機能４２０による運転支援状態から乗り心地制御に切り替えるとき、換言すれば、第１制御指令から第２制御指令に切り替えるときの処理を示すが、車両運動制御装置５００は、逆方向の切り替えにおいても、第１形態―第３形態と同様な切り替え処理を実施することができる。
　つまり、乗り心地制御からＬＫＡ機能４１０及びＡＣＣ機能４２０による運転支援に戻すとき、換言すれば、第２制御指令から第１制御指令に切り替えるときに、図８－図１０に示した、記憶部５６１や軌道予測部５６２を用いて軌道を滑らかにつなげる軌道切り替え処理を適用することができる。

　次に、軌道追従制御部５７０を詳細に説明する。
　図１１は、軌道追従制御部５７０の一態様を示すブロック図である。
　軌道追従制御部５７０は、自車位置推定部５７１、曲率演算部５７２、最近接点演算部５７３、姿勢角演算部５７４、相対位置演算部５７５、及び、アクチュエータ指令部５７６を有する。

　自車位置推定部５７１は、車輪速、ヨーレート、前後加速度、左右加速度などの積分値に基づくデッドレコニングにより車両１００の位置を推定する。
　なお、軌道追従制御部５７０は、車両１００の位置を、ＧＰＳを用いて特定することができる。
　曲率演算部５７２は、軌道生成部５６０から目標軌道の情報を取得し、目標軌道の曲率及び曲率変化を演算する。
　最近接点演算部５７３は、目標軌道上で車両１００の位置に最も近い点である最近接点（換言すれば、最近接目標位置）を演算する。

　姿勢角演算部５７４は、目標軌道の曲率及び曲率変化に基づき、最近接点において自車両の進行方向を最近接点のヨー角（すなわち、目標軌道の接線方向）と一致させるために必要な自車両の姿勢角を、車速なども考慮して演算する。
　相対位置演算部５７５は、自車両の位置に対する最近接点の相対位置を演算する。

　アクチュエータ指令部５７６は、姿勢角演算部５７４により演算された姿勢角に基づき最近接点のヨー角を補正する。
　そして、アクチュエータ指令部５７６は、車両１００が目標車速及び補正後のヨー角で最近接点を通過することになる、つまり、車両１００を目標軌道に追従させるための、操舵指令、及び、加速指令（換言すれば、駆動指令）または減速指令（換言すれば、制動指令）を、最近接点の相対位置に基づき生成する。

　次に、制御介入判定部５８０による乗り心地制御の介入条件の判定処理を詳細に説明する。
　図１２は、制御介入判定部５８０が実行する、介入条件判定処理の一態様を示すフローチャートである。
　制御介入判定部５８０は、まず、ステップＳ５８１で、車両前方の情報に基づき、乗り心地制御を実施できる条件が整っているか否かを判断する。

　ここで、制御介入判定部５８０は、たとえば、車両前方の認識情報を使用することができない場合に、乗り心地制御を実施できる条件が整っていないと判断する。
　また、制御介入判定部５８０は、たとえば、車両前方の走行可能領域の形状が複雑すぎて経路の計算ができない場合に、乗り心地制御を実施できる条件が整っていないと判断する。

　制御介入判定部５８０は、ステップＳ５８１で、乗り心地制御を実施できる条件が整っていない（換言すれば、乗り心地制御の介入条件が成立していない）と判断すると、ステップＳ５８５に進んで、乗り心地制御を介入させることなく、ＬＫＡ機能４１０やＡＣＣ機能４２０などの運転支援機能を継続させる。
　つまり、制御介入判定部５８０は、ステップＳ５８５に進んだ場合、乗り心地制御の介入条件が成立していないと判断した結果に応じた信号を切替器５９０Ａ，５９０Ｂ，５９０Ｃに出力することで、第１制御指令から第２制御指令への切り替えは実行されず、第１制御指令が継続してアクチュエータ部６００に出力される。

　一方、制御介入判定部５８０は、ステップＳ５８１で、乗り心地制御を実施できる条件が整っていると判断すると、ステップＳ５８２に進んで、更なる条件判定を実施する。
　制御介入判定部５８０は、ステップＳ５８２で、運転支援機能によって車両１００が走行すれば十分であるか否か、換言すれば、乗り心地制御によって所期の効果が得られるか否かを判断する。

　ここで、制御介入判定部５８０は、たとえば、車両１００が走行している道路が高速道路であるなど、車線中央を走行するしかない場合に、運転支援機能によって車両１００が走行すれば十分であると判断する。
　また、制御介入判定部５８０は、たとえば、道路曲率が所定値以下で経路の修正による乗り心地の向上（換言すれば、横方向の加速度、加加速度の抑制）が見込めない場合、運転支援機能によって車両１００が走行すれば十分であると判断する。

　制御介入判定部５８０は、ステップＳ５８２で、運転支援機能によって車両１００が走行すれば十分である、換言すれば、乗り心地制御を介入させる必要性が低いと判断すると、ステップＳ５８５に進んで、乗り心地制御を介入させることなく、ＬＫＡ機能４１０やＡＣＣ機能４２０などの運転支援機能を継続させる。
　一方、制御介入判定部５８０は、ステップＳ５８２で、乗り心地制御を介入させることで乗り心地の向上が見込まれると判断すると、ステップＳ５８３に進んで、更なる条件判定を実施する。

　制御介入判定部５８０は、ステップＳ５８３で、乗り心地よりも優先される所定の車両運動が要求されている状態であるか否かを判断する。
　ここで、乗り心地よりも優先される所定の車両運動が要求されている状態とは、ＬＫＡ機能４１０及びＡＣＣ機能４２０以外の運転支援機能の実施状態、運転者による運転操作が行われた場合、安全機能の実施状態などである。

　ＬＫＡ機能４１０及びＡＣＣ機能４２０以外の運転支援機能は、駐車時支援機能や、衝突回避支援若しくは衝突被害軽減ブレーキなどの衝突安全機能などである。
　また、運転者による運転操作には、運転者によるステアリングホイールの操作、ブレーキペダルやアクセルペダルなど操作が含まれる。

　また、安全機能は、ＡＢＳ（Anti-lock Braking System）と呼ばれる車輪のロックによる滑走発生を低減する機能や、ＥＳＣ（Electronic Stability Control）と呼ばれる車両１００の横滑りを抑止する機能などである。
　制御介入判定部５８０は、ステップＳ５８３で、乗り心地よりも優先される所定の車両運動が要求されていると判断すると、ステップＳ５８５に進んで、乗り心地制御を介入させることなく、ＬＫＡ機能４１０やＡＣＣ機能４２０などの運転支援機能を継続させる。

　一方、制御介入判定部５８０は、ステップＳ５８３で、乗り心地制御よりも優先される所定の車両運動が要求されていないと判断すると、乗り心地制御の介入条件が成立していると判断して、ステップＳ５８４に進み、乗り心地制御を介入させる設定を行う。
　つまり、制御介入判定部５８０は、ステップＳ５８４に進んだ場合、乗り心地制御の介入条件が成立していると判断した結果に応じた信号を切替器５９０Ａ，５９０Ｂ，５９０Ｃに出力することで、アクチュエータ部６００に出力される制御指令が第１制御指令から第２制御指令へ切り替えられ、乗り心地制御が実施される。

　なお、乗り心地制御に移行した後に、たとえば道路曲率が所定値以下になって車両の前方情報が所定の条件を満たさなくなった場合、制御介入判定部５８０は、ステップＳ５８５に進んで、乗り心地制御を停止させる。
　また、乗り心地制御に移行した後に、たとえばＥＳＣなどの安全機能が作動した場合も、制御介入判定部５８０は、ステップＳ５８５に進んで、乗り心地制御を停止させる。
　更に、乗り心地制御に移行した後に、運転者がたとえば操舵操作を行うと、制御介入判定部５８０は、ステップＳ５８５に進んで、乗り心地制御が停止させる。

　次に、車両運動制御装置５００が、乗り心地制御の介入を解除し、ＬＫＡ機能４１０やＡＣＣ機能４２０などによる制御に戻るときの処理を説明する。
　図８－図１０に示したように、車両運動制御装置５００は、乗り心地制御を介入させるときに、ＬＫＡ機能４１０やＡＣＣ機能４２０などによる軌道から、乗り心地制御による軌道につなげるようにする。

　これに対し、車両運動制御装置５００は、乗り心地制御の介入を解除するとき、アクチュエータ部６００に出力する制御指令を、乗り心地制御による第２制御指令からＬＫＡ機能４１０やＡＣＣ機能４２０などによる第１制御指令にまで徐々に変化させる。
　なお、切替器５９０Ａ，５９０Ｂ，５９０Ｃが、第２制御指令から第１制御指令にまで徐々に変化させる機能を有することができる。

　図１３は、乗り心地制御の介入を解除するときの制御指令の変化を例示するタイムチャートである。
　車両運動制御装置５００は、時刻ｔ１において乗り心地制御の介入解除の条件が成立すると、アクチュエータ部６００に出力する制御指令を、乗り心地制御による第２制御指令からＬＫＡ機能４１０やＡＣＣ機能４２０などによる第１制御指令に徐々に近づける処理を開始する。

　そして、車両運動制御装置５００は、アクチュエータ部６００に出力する制御指令を、数秒の時間をかけて第２制御指令から第１制御指令にまで変化させ、時刻ｔ２において、アクチュエータ部６００に出力する制御指令を第１制御指令に戻す。
　このように、車両運動制御装置５００は、第２制御指令から第１制御指令にまで徐々に変化させることで、制御指令の切り替えに伴って車両挙動が急に変化することを抑止し、また、制御指令の切り替えが乗員に違和感を与えないようにする。

　但し、車両運動制御装置５００は、制御信号を第２制御指令から第１制御指令にまで変化させる時間、換言すれば、制御指令を第２制御指令から第１制御指令にまで変化させるときの制御指令の変化速度を、解除の要因となった条件に応じて変更することができる。
　具体的には、車両運動制御装置５００は、乗り心地制御の介入解除の条件成立が、衝突安全機能やＡＢＳやＥＳＣなどの安全機能の実行に因る場合、制御信号を第２制御指令から第１制御指令にまで変化させる時間（図１３の時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間Δｔ）を、他の解除条件に基づき解除するときに比べて短くすることができる。

　上記実施形態で説明した各技術的思想は、矛盾が生じない限りにおいて、適宜組み合わせて使用することができる。
　また、好ましい実施形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。

　図１に示した車両制御システム２００では、ADAS-ECU４００と、車両運動制御装置５００とを個別のユニットとして備えるが、ADAS-ECU４００が車両運動制御装置５００の機能、つまり、乗り心地制御機能を備えることができる。
　図１４は、ADAS-ECU４００が車両運動制御装置５００の機能を備える場合の機能ブロック図である。

　ここで、ADAS-ECU４００が、運転支援制御のための演算処理を実行する第１マイクロコンピュータと、乗り心地制御のための演算処理を実行する第２マイクロコンピュータとを備えることができる。
　また、ADAS-ECU４００が備える１個のマイクロコンピュータが、運転支援制御のための演算処理と、乗り心地制御のための演算処理とを実行することができる。

　また、ADAS-ECU４００は、ＬＫＡ機能４１０やＡＣＣ機能４２０に加え、高速道路で自動追い越しを行なう自動運転機能や、高速道路の分合流を自動で行う機能などを備えることができる。
　また、アクチュエータ部６００は、油圧や空気圧などのエネルギー源をもったアクティブサスペンション（active suspension）を含むことができる。そして、車両運動制御装置５００は、乗り心地制御においてダンパーの減衰力などの制御指令をアクティブサスペンションに出力することができる。

　また、車両運動制御装置５００は、車両１００のドライブモードが複数種用意されている場合に、乗り心地重視の「コンフォート」のモードが選択されていることを条件に、乗り心地制御の介入を実施することができる。
　また、車両運動制御装置５００は、乗り心地制御において、左右方向の加速度、加加速度を小さくするために、経路と車速とのいずれか一方を計算し、計算した目標を実現するための制御指令（第２制御指令）をアクチュエータ部６００に出力することができる。

　１００…車両、２００…車両制御システム、３００…外界認識センサ装置、４００…運転支援コントロールユニット（ADAS-ECU、第１コントロールユニット）、４１０…レーンキープアシスト機能（ＬＫＡ機能）、４２０…アダプティブクルーズコントロール機能（ＡＣＣ機能）、５００…車両運動制御装置（車両制御装置、第２コントロールユニット）、５１０…前方情報取得部、５２０…第１制御指令取得部、５３０…第２制御指令生成部、５４０…切り替え部、６００…アクチュエータ部、６１０…操舵装置、６２０…駆動装置、６３０…制動装置

Claims (14)

1. 　車両の前方情報を取得する前方情報取得部と、
   　前記車両の運転支援または自動運転に関する制御指令である第１制御指令を取得する第１制御指令取得部と、
   　前記第１制御指令とは異なる指標に基づいて前記車両の運動を実行させるための制御指令である第２制御指令を生成する第２制御指令生成部と、
   　前記前方情報取得部で取得された前記車両の前方情報が所定の条件を満たすとき、前記車両の運動を制御するアクチュエータ部へ出力する制御指令を、前記第１制御指令から前記第２制御指令へ切り替える切り替え部と、
   　を備える車両制御装置。
2. 　請求項１に記載の車両制御装置であって、
   　前記第１制御指令は、道路形状に沿った経路、車間距離、または、設定速度に基づく制御指令であり、
   　前記第２制御指令は、前記車両の左右方向の加速度、または、前記車両の左右方向の加加速度を条件として計画された軌道に基づく制御指令である、
   　車両制御装置。
3. 　請求項１に記載の車両制御装置であって、
   　前記切り替え部は、
   　前記車両の前方情報が所定の条件を満たさない場合、及び、所定の車両運動が要求された場合の少なくともいずれかの場合に、前記アクチュエータ部へ出力する制御指令を、前記第２制御指令から前記第１制御指令へ切り替える、
   　車両制御装置。
4. 　請求項３に記載の車両制御装置であって、
   　前記切り替え部は、
   　前記第１制御指令と前記第２制御指令のうちのいずれか一方の出力状態での軌道を記憶する記憶部の情報に基づき、経路の曲率の微分値が所定値以下または前記車両の左右方向の加加速度が所定以下で軌道がつながるように、前記一方の制御指令から他方の制御指令へ切り替える、
   　車両制御装置。
5. 　請求項３に記載の車両制御装置であって、
   　前記切り替え部は、
   　前記第１制御指令と前記第２制御指令のうちのいずれか一方の制御指令から予測される軌道である予測軌道を求め、前記予測軌道と他方の制御指令とに基づいて、前記アクチュエータ部へ出力する制御指令を前記一方の制御指令から前記他方の制御指令へ切り替える、
   　車両制御装置。
6. 　請求項５に記載の車両制御装置であって、
   　前記切り替え部は、
   　前記予測軌道の少なくとも一部に前記他方の制御指令による軌道が重なるように、前記アクチュエータ部へ出力する制御指令を前記一方の制御指令から前記他方の制御指令へ切り替える、
   　車両制御装置。
7. 　請求項５に記載の車両制御装置であって、
   　前記切り替え部は、
   　前記予測軌道から前記他方の制御指令による軌道に徐々に乗り替わるように、前記アクチュエータ部へ出力する制御指令を前記一方の制御指令から前記他方の制御指令へ切り替える、
   　車両制御装置。
8. 　請求項３に記載の車両制御装置であって、
   　前記切り替え部は、
   　前記車両の運転者が操舵操作を行った場合は、前記アクチュエータ部へ出力する制御指令を、前記第２制御指令から前記第１制御指令へ切り替える、
   　車両制御装置。
9. 　請求項１に記載の車両制御装置であって、
   　前記切り替え部は、
   　前記第１制御指令の出力状態での軌道を記憶する記憶部の情報に基づき、経路の曲率の微分値が所定値以下または前記車両の左右方向の加加速度が所定以下で軌道がつながるように、前記第１制御指令から前記第２制御指令へ切り替える、
   　車両制御装置。
10. 　請求項１に記載の車両制御装置であって、
    　前記切り替え部は、
    　前記第１制御指令から予測される軌道である予測軌道を求め、前記予測軌道と前記第２制御指令とに基づいて、前記アクチュエータ部へ出力する制御指令を前記一方の制御指令から前記他方の制御指令へ切り替える、
    　車両制御装置。
11. 　請求項１０に記載の車両制御装置であって、
    　前記切り替え部は、
    　前記予測軌道の少なくとも一部に前記第２制御指令による軌道が重なるように、前記アクチュエータ部へ出力する制御指令を前記第１制御指令から前記第２制御指令へ切り替える、
    　車両制御装置。
12. 　請求項１０に記載の車両制御装置であって、
    　前記切り替え部は、
    　前記予測軌道から前記第２制御指令による軌道に徐々に乗り替わるように、前記アクチュエータ部へ出力する制御指令を前記第１制御指令から前記第２制御指令へ切り替える、
    　車両制御装置。
13. 　車両制御方法であって、
    　車両の前方情報を取得する前方情報取得ステップと、
    　前記車両の運転支援または自動運転に関する制御指令である第１制御指令を取得する第１制御指令取得ステップと、
    　前記第１制御指令とは異なる指標に基づいて前記車両の運動を実行させるための制御指令である第２制御指令を生成する第２制御指令生成ステップと、
    　取得された前記前方情報が所定の条件を満たすとき、前記車両の運動を制御するアクチュエータへ出力する制御指令を前記第１制御指令から前記第２制御指令へ切り替える切り替えステップと、
    　を備える車両制御方法。
14. 　車両制御システムであって、
    　車両の前方情報を取得する外界認識センサ装置と、
    　前記車両の運転支援または自動運転に関する制御指令である第１制御指令を生成する第１コントロールユニットと、
    　前記第１制御指令とは異なる指標に基づいて前記車両の運動を実行させるための制御指令である第２制御指令を生成し、前記外界認識センサ装置で取得された前記車両の前方情報が所定の条件を満たすとき、出力する制御指令を前記第１制御指令から前記第２制御指令へ切り替える第２コントロールユニットと、
    　前記第２コントロールユニットから出力された制御指令を取得し、前記制御指令に基づいて前記車両の運動を制御するアクチュエータ部と、
    　を備える車両制御システム。

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