(57)【要約】【課題】車線変更における車両の速度をタイミング良く変更できる技術を提供する。【解決手段】車両１０の自動運転を実行する車両制御装置１１０は、周辺車両に関する車両情報を取得する車両情報取得部１１１と、車両情報を用いて車両と周辺車両との車間余裕度を設定し、車間余裕度に応じて車線変更における車両の速度を変更するタイミングを定める設定部１１２と、車線変更においてタイミングで車両の速度を変更する制御と、車線変更後における車両と車両の前方車両との車間距離の制御とを行う運転制御部１１３と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両（１０）の自動運転を実行する車両制御装置（１１０）であって、
周辺車両に関する車両情報を取得する車両情報取得部（１１１）と、
前記車両情報を用いて前記車両と前記周辺車両との車間余裕度を設定し、前記車間余裕度に応じて車線変更における前記車両の速度を変更するタイミングを定める設定部（１１２）と、
車線変更において前記タイミングで前記車両の速度を変更する制御と、車線変更後における前記車両と前記車両の前方車両との車間距離の制御とを行う運転制御部（１１３）と、を備える、車両制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両制御装置であって、
前記車間余裕度は、前記車両の速度と、前記車両と前記周辺車両との車間距離と、前記車両と前記周辺車両との相対速度と、前記車両と前記周辺車両との相対加速度との少なくとも一つ以上を用いて定められる、車両制御装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の車両制御装置であって、
前記周辺車両は、前記車両の車線変更後における車線の先行車両（２０）であり、
前記設定部は、前記車間余裕度が第１閾値以上の場合に、前記車間余裕度が前記第１閾値よりも小さい場合よりも減速するタイミングを遅く設定する、車両制御装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の車両制御装置であって、
前記周辺車両は、前記車両の車線変更後における車線の後続車両（３０）であり、
前記設定部は、前記車間余裕度が第２閾値より小さい場合に、前記車間余裕度が前記第２閾値以上の場合よりも減速するタイミングを遅く設定する、車両制御装置。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載の車両制御装置であって、
前記周辺車両は、前記車両の車線変更前における車線の後続車両（４０）であり、
前記設定部は、前記車間余裕度が第３閾値より小さい場合に、前記車間余裕度が前記第３閾値以上の場合よりも減速するタイミングを遅く設定する、車両制御装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の車両制御装置であって、
前記設定部は、前記車両の大きさと重量との少なくとも一方に応じて、前記車間余裕度を補正する、車両制御装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の車両制御装置であって、
前記設定部は、前記車両の車線変更前の車線の車線情報と車線変更後の車線の車線情報とに応じて、車線変更において、加速するよう設定するか減速をするよう設定するかを判定する、車両制御装置。
【請求項８】
請求項７に記載の車両制御装置であって、
前記設定部は、
前記車線変更前の車線が追い越し車線であり、かつ、前記車線変更後の車線が走行車線である場合に、車線変更において減速するよう設定し、
前記車線変更前の車線が走行車線であり、かつ、前記車線変更後の車線が追い越し車線である場合に、車線変更において加速するよう設定する、車両制御装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載の車両制御装置であって、
前記運転制御部は、前記車両の前方を走行する対象車両に追従して走行するよう制御し、前記対象車両を車線変更後における車線の前方車両に切替えるタイミングを変更することにより、前記車両の速度を変更するタイミングを制御する、車両制御装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９までのいずれか一項に記載の車両制御装置であって、
前記運転制御部は、車線変更後における前記車間距離を変更することで、前記車両の速度を変更するタイミングを制御する、車両制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、車両制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両制御装置として、車線変更における車両の速度を制御するものが知られている。例えば、特許文献１には、車線変更前における車線の先行車両の速度と、車線変更後における車線の先行車両の速度と、の何れか遅い方の速度に応じて車線変更における速度を定める技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１１４４３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、例えば、車線変更後における車線に後続車両が存在する場合には、車線変更において早期に減速を行うと、車両と後続車両との車間距離が大幅に狭くなるおそれがある。そのため、車線変更における車両の速度をタイミング良く変更できる技術が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【０００６】
本開示の一形態によれば、車両（１０）の自動運転を実行する車両制御装置（１１０）が提供される。車両制御装置は、周辺車両に関する車両情報を取得する車両情報取得部（１１１）と、前記車両情報を用いて前記車両と前記周辺車両との車間余裕度を設定し、前記車間余裕度に応じて車線変更における前記車両の速度を変更するタイミングを定める設定部（１１２）と、車線変更において前記タイミングで前記車両の速度を変更する制御と、車線変更後における前記車両と前記車両の前方車両との車間距離の制御とを行う運転制御部（１１３）と、を備える。
【０００７】
この形態の車両制御装置によれば、周辺車両に関する車両情報を用いて設定した車間余裕度に応じて車線変更における車両の速度を変更するタイミングを定めるため、車線変更における車両の速度をタイミング良く変更できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】自動運転システムの構成を示す概要図である。
【図２】車線変更処理を表わすフローチャートである。
【図３】車両と周囲車両との位置関係の一例を表す説明図である。
【図４】車両と周囲車両との位置関係の他の例を表す説明図である。
【図５】車両と周囲車両との位置関係の他の例を表す説明図である。
【図６】車線変更における車両の速度と速度変更のタイミングの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
Ａ．第１実施形態：
図１に示すように、車両１０は、自動運転制御システム１００を備える。本実施形態において、自動運転制御システム１００は、車両１０の自動運転を実行する。本実施形態において、自動運転制御システム１００は、車両制御装置１１０と、周辺センサ１２０と、車両位置センサ１２６と、車速センサ１２８と、車線情報記憶部１３０と、通信部２００と、駆動力制御ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）２２０と、制動力制御ＥＣＵ２３０と、操舵制御ＥＣＵ２４０と、を備える。車両制御装置１１０と、運転制御部１１３と、駆動力制御ＥＣＵ２２０と、制動力制御ＥＣＵ２３０と、操舵制御ＥＣＵ２４０と、車載ネットワーク２５０を介して接続される。なお、車両１０は、自動運転に限らず運転手によって手動で運転されてもよい。
【００１０】
周辺センサ１２０は、カメラ１２２と物体センサ１２４とを備える。カメラ１２２は、自車両の周囲を撮像して画像を取得する。物体センサ１２４は、自車両の周囲の状況を検出する。物体センサ１２４として、例えば、レーザーレーダー、ミリ波レーダー、超音波センサ等の反射波を利用した物体センサが挙げられる。本実施形態において、周辺センサ１２０は、車両１０の前方、側方および後方を含む周囲の情報を検出する。
【００１１】
車両位置センサ１２６は、現在の車両１０の車両位置を検出する。車両位置センサ１２６として、例えば、汎地球航法衛星システム（Ｇｌｏｂａｌ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  Ｓｙｓｔｅｍ（ｓ）（ＧＮＳＳ））やジャイロセンサ等が挙げられる。
【００１２】
車速センサ１２８は、車両１０の速度を検出する。車速センサ１２８として、例えば、加速度センサや車輪速度センサが挙げられる。
【００１３】
車線情報記憶部１３０は、車両が走行予定の車線の車線情報を記憶する。車線情報は、例えば、走行車線や追い越し車線等の車線の種類を示す情報を含む。
【００１４】
車両制御装置１１０は、車両情報取得部１１１と、設定部１１２と、運転制御部１１３と、を備える。車両制御装置１１０は、中央処理装置（ＣＰＵ）や、ＲＡＭ、ＲＯＭにより構成されたマイクロコンピュータ等からなり、予めインストールされたプログラムをマイクロコンピュータが実行することによって、これらの各部の機能を実現する。ただし、これらの各部の機能の一部又は全部をハードウェア回路で実現してもよい。
【００１５】
車両情報取得部１１１は、周辺センサ１２０の検出信号を用いて周辺車両に関する車両情報を認識する。より具体的には、車両情報取得部１１１は、周辺センサ１２０によって検出した車両と周辺車両との車間距離と、車両と周辺車両との相対速度と、車両と周辺車両との相対加速度と、車速センサ１２８によって検出した車両の速度との少なくとも一つ以上を車両情報として認識する。車両情報取得部１１１は、カメラ１２２が撮像した画像および物体センサ１２４の検出結果から、周辺車両の存在、位置、大きさ、距離、進行方向、速度、ヨー角速度、等を検出する。車両情報取得部１１１は、周辺車両との車車間通信によってこれらの情報の一部または全部を検出してもよい。
【００１６】
設定部１１２は、車両情報取得部１１１が取得した車両情報を用いて車間余裕度を設定し、車間余裕度に応じて車線変更における車両の速度を変更するタイミングを定める。本実施形態において「車間余裕度」は、値が大きいほど車両と周辺車両との車間に余裕があることを表す。設定部１１２は、例えば、車両と周辺車両との車間距離が広い場合に、車間距離が狭い場合よりも車間余裕度を大きく設定する。また、例えば、対象とする周辺車両が自車両よりも前方を走行している場合において、周辺車両が自車両よりも高速の場合をプラスとし、周辺車両が自車両よりも低速の場合をマイナスとすると、車両と周辺車両との相対速度が大きい場合に、相対速度が小さい場合よりも車間余裕度を大きく設定する。また、周辺車両が自車両よりも加速度が大きい場合をプラスとし、周辺車両が自車両よりも加速度が小さい場合をマイナスとし、車両と周辺車両との相対加速度が大きい場合に、相対加速度が小さい場合よりも車間余裕度を大きく設定する。また、例えば、対象とする周辺車両が自車両よりも後方を走行している場合において、周辺車両が自車両よりも高速の場合をプラスとし、周辺車両が自車両よりも低速の場合をマイナスとすると、車両と周辺車両との相対速度が小さい場合に、相対速度が大きい場合よりも車間余裕度を大きく設定する。また、周辺車両が自車両よりも加速度が大きい場合をプラスとし、周辺車両が自車両よりも加速度が小さい場合をマイナスとし、車両と周辺車両との相対加速度が小さい場合に、相対加速度が大きい場合よりも車間余裕度を大きく設定する。タイミングの設定の詳細については後述する。
【００１７】
運転制御部１１３は、駆動力制御ＥＣＵ２２０および制動力制御ＥＣＵ２３０、操舵制御ＥＣＵ２４０を制御することで、自動運転機能を実現する。運転制御部１１３は、例えば、設定部１１２が定めたタイミングで車両の速度を変更するように、駆動力制御ＥＣＵ２２０および制動力制御ＥＣＵ２３０を制御し、操舵制御ＥＣＵ２４０を用いて自動的に車線変更を行う。
【００１８】
駆動力制御ＥＣＵ２２０は、エンジンなど車両の駆動力を発生するアクチュエータを制御する電子制御装置である。運転者が手動で運転を行う場合、駆動力制御ＥＣＵ２２０は、アクセルペダルの操作量に応じてエンジンや電気モータである動力源を制御する。一方、自動運転を行う場合、駆動力制御ＥＣＵ２２０は、運転制御部１１３で演算された要求駆動力に応じて動力源を制御する。
【００１９】
制動力制御ＥＣＵ２３０は、車両の制動力を発生するブレーキアクチュエータを制御する電子制御装置である。運転者が手動で運転を行う場合、制動力制御ＥＣＵ２３０は、ブレーキペダルの操作量に応じてブレーキアクチュエータを制御する。一方、自動運転を行う場合、制動力制御ＥＣＵ２３０は、運転制御部１１３で演算された要求制動力に応じてブレーキアクチュエータを制御する。
【００２０】
操舵制御ＥＣＵ２４０は、車両の操舵トルクを発生するモータを制御する電子制御装置である。運転者が手動で運転を行う場合、操舵制御ＥＣＵ２４０は、ステアリングハンドルの操作に応じてモータを制御して、ステアリング操作に対するアシストトルクを発生させる。これにより、運転者が少量の力でステアリングを操作でき、車両の操舵を実現する。一方、自動運転を行う場合、操舵制御ＥＣＵ２４０は、運転制御部１１３で演算された要求操舵角に応じてモータを制御することで操舵を行う。
【００２１】
図２に示す車線変更処理は、車両制御装置１１０が車両１０の車線変更において運転制御を行う一連の処理である。この処理は車両１０が車線変更を行う場合に車両制御装置１１０によって実行される処理である。
【００２２】
まず、車両情報取得部１１１は、ステップＳ１００で、車両情報を取得する。より具体的には、カメラ１２２が撮影した車両１０の周辺画像や、物体センサ１２４が検出した車両１０の周辺状況から、車両情報を取得する。次に、設定部１１２は、ステップＳ１１０において、ステップＳ１００により取得した車両情報を用いて車両と周辺車両との車間余裕度を設定する。
【００２３】
続いて、設定部１１２は、ステップＳ１２０において、ステップＳ１１０で設定した車間余裕度に応じて車線変更における車両１０の速度を変更するタイミングを定める。本実施形態において、設定部１１２は、車両と周辺車両との位置関係が異なる以下の３つのパターンの何れか一つにおいて、タイミングを定める。
【００２４】
＜パターン１＞
図３に示すように、周辺車両を車両１０の車線変更後における車線Ｌｎ２の先行車両２０とする場合、設定部１１２は、車間余裕度が第１閾値以上の場合に、車間余裕度が第１閾値よりも小さい場合よりも減速するタイミングを遅く、または、加速するタイミングを早く設定する。これにより、車間余裕度が大きい場合に、車線変更後における車線Ｌｎ２の後続車両との車間距離を確保することが容易になる。車線変更において加速を行うか減速を行うかの判断は、例えば、先行車両２０の速度が車両１０の速度よりも大きいか否かに応じて定める事ができる。なお、このパターンのみでタイミングを定める場合、周辺センサ１２０は、車両１０の前方および側方のみが検知できればよい。
＜パターン２＞
図４に示すように、周辺車両を車両１０の車線変更後における車線Ｌｎ２の後続車両３０とする場合、設定部１１２は、車間余裕度が第２閾値より小さい場合に、車間余裕度が第２閾値以上の場合よりも減速するタイミングを遅く、または、加速するタイミングを早く設定する。これにより、車間余裕度が小さい場合に、車両１０と後続車両３０との車間距離が狭くなることを抑制できる。なお、車線変更において加速を行うか減速を行うかの判断は、上述した通りである。
＜パターン３＞
図５に示すように、周辺車両を車両１０の車線変更前における車線Ｌｎ１の後続車両４０とする場合、設定部１１２は、車間余裕度が第３閾値より小さい場合に、車間余裕度が第３閾値以上の場合よりも減速するタイミングを遅く、または、加速するタイミングを早く設定する。これにより、車間余裕度が小さい場合に、車両１０と後続車両４０との車間距離が狭くなることを抑制できる。なお、車線変更において加速を行うか減速を行うかの判断は、上述した通りである。
【００２５】
上記のパターン１〜３やその他のパターンを適宜組み合わせてタイミングを定めることもできる。なお、上記のパターン１〜３における各閾値は、車線変更において予め定めたタイミングで速度変更をした場合に車両と周囲車両とが衝突することを回避できる車間余裕度であり、予めシミュレーションや実験を行うことにより定めることができる。以下ではパターン１であって、減速する場合を例として説明する。
【００２６】
図６に示すように、設定部１１２は、ステップＳ１２０（図２）において、車両変更における車両１０の速度ｖ２を変更するタイミングｔ１を設定する。設定部１１２は、車間余裕度が第１閾値よりも小さい場合、図６に実線で示すように、速度ｖ２から速度ｖ１へはタイミングｔ１で変更するよう設定する。速度ｖ１は、例えば、車線変更後における前方車両の速度である。車線変更後において前方車両が存在しない場合、予め定められた速度を用いてもよい。運転制御部１１３は、タイミングｔ１から減速度ａ１で走行するよう制御を行い、タイミングｔ３で車両１０の速度ｖ２が速度ｖ１となるよう制御する。設定部１１２は、車間余裕度が第１閾値以上の場合、図６に一点鎖線および二点鎖線で示すように、速度ｖ２から速度ｖ１へはタイミングｔ１よりも遅いタイミングであるタイミングｔ２で変更するよう設定する。図示の便宜上、タイミングｔ１からタイミングｔ２の期間は、一点鎖線でのみグラフが示されているが、一点鎖線で示されるグラフと二点鎖線で示されるグラフとは重複している。運転制御部１１３は、一点鎖線で示すように、タイミングｔ２からタイミングｔ１における減速度と同じ減速度ａ１で走行するよう制御を行い、タイミングｔ３よりも遅いタイミングであるタイミングｔ４で車両１０の速度ｖ２が速度ｖ１となるよう制御をしてもよい。また、二点鎖線で示すようにタイミングｔ２から減速度ａ１よりも小さい減速度ａ２で走行するよう制御を行い、タイミングｔ４よりも遅いタイミングであるタイミングｔ５で車両１０の速度ｖ２が速度ｖ１となるよう制御してもよい。なお、運転制御部１１３は、タイミングｔ１から減速度ａ２で走行するように制御してもよい。
【００２７】
続いて、運転制御部１１３は、ステップＳ１３０（図２）において、ステップＳ１２０で求められたタイミングで車両１０の速度を変更しながら車線変更を行うよう、駆動力制御ＥＣＵ２２０や制動力制御ＥＣＵ２３０、操舵制御ＥＣＵ２４０を制御する。
【００２８】
最後に、運転制御部１１３は、ステップＳ１４０において、上述した速度ｖ１で追従走行を行うよう、駆動力制御ＥＣＵ２２０や制動力制御ＥＣＵ２３０、操舵制御ＥＣＵ２４０を制御する。より具体的には、車両と車線変更後における車両の前方車両との車間距離の制御を行う。なお、運転制御部１１３は、車両１０の方向指示器が消灯したことや、車両１０の車速や操舵角、ヨーレート、車両位置を用いて、ステップＳ１３０が完了したことを判断し、ステップＳ１４０の処理を行う。
【００２９】
以上で説明した本実施形態の車両制御装置１１０によれば、設定部１１２は、周辺車両に関する車両情報を用いて設定した車間余裕度に応じて車線変更における車両１０の速度を変更するタイミングを定める。そのため、車線変更における車両１０の速度をタイミング良く変更できる。また、設定部１１２は、車両１０の速度と、車両１０と周辺車両との車間距離と、車両１０と周辺車両との相対速度と、車両１０と周辺車両との相対加速度との少なくとも一つ以上を車両情報として用いて車間余裕度を定めるため、より精度よく車間余裕度を定める事ができる。
【００３０】
Ｂ．その他の実施形態：
（Ｂ１）上述した実施形態において、設定部１１２は、車両の速度と、車両と周辺車両との車間距離と、車両と周辺車両との相対速度と、車両と周辺車両との相対加速度との少なくとも一つ以上含む車両情報を用いて車間余裕度を定めている。この代わりに、設定部１１２は、車両情報に応じて定められた車両１０と周辺車両とが衝突するまでの衝突余裕時間（ＴＴＣ）を用いて車間余裕度を定めてもよい。
【００３１】
（Ｂ２）上述した実施形態において、設定部１１２は、ステップＳ１１０において、車両１０の大きさと重量との少なくとも一方に応じて車間余裕度を補正してもよい。車両１０の大きさとは、車両の長さや車幅、車両の高さを含む。設定部１１２は、例えば、車両１０の大きさが大きい場合、車両１０の大きさが小さい場合よりも車線変更における車両１０の速度を変更するタイミングが遅くなるように車間余裕度を補正する。これにより、車両１０の大きさによって生じる車間余裕度の差を補正し、良好なタイミングで速度変更ができる。なお、設定部１１２は、大型車両や中型車両といった、車両１０の車種区分に応じて車間余裕度を補正してもよい。
【００３２】
（Ｂ３）上述した実施形態において、設定部１１２は、車線情報記憶部１３０に記憶された、車両位置センサ１２６の検出した車両位置における車線の車線情報を用いて、車線変更における車両の速度を定めてもよい。設定部１１２は、例えば、車両１０の車線変更前の車線の車線情報と車線変更後の車線の車線情報とに応じて加速するよう設定するか減速をするよう設定するかを判定する。より具体的には、設定部１１２は、ステップＳ１２０において、車線変更前の車線が追い越し車線であり、かつ、車線変更後の車線が走行車線である場合に、減速するよう設定し、車線変更前の車線が走行車線であり、かつ、車線変更後の車線が追い越し車線である場合に、加速するよう設定できる。
【００３３】
（Ｂ４）上述した実施形態において、運転制御部１１３は、車両１０の前方を走行する対象車両に追従して走行するよう制御し、対象車両を車線変更後における車線の前方車両に切替えるタイミングを変更することにより、車両１０の速度を変更するタイミングを制御してもよい。例えば、対象車両を車線変更前における車線の前方車両よりも速度が遅い車線変更後における車線の前方車両に切替えるタイミングを遅くすることで、減速するタイミングを遅くする。また、運転制御部１１３は、車線変更後における車間距離を変更することで、車両１０の速度を変更するタイミングを制御してもよい。例えば、車間距離を狭くすることで、減速するタイミングを遅くすることができる。
【００３４】
本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述した課題を解決するために、あるいは上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜削除することが可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１０  車両、２０  先行車両、３０  後続車両、４０  後続車両、１００  自動運転制御システム、１１０  車両制御装置、１１１  車両情報取得部、１１２  設定部、１１３  運転制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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