(57)【要約】【課題】目標パスに車両を追従させる運転支援制御システムにおいて、車両に外部外力が作用している場合であっても車両の目標パスへの追従精度を高める。【解決手段】車両に搭載される運転支援制御システムは、車両の操舵角を調整する操舵装置と、目標パスに追従して車両を走行させるように操舵装置を制御する制御装置と、を備える。制御装置は、車両が目標パスに追従して走行するための車両運動パラメータの目標値として横加速度又はヨーレートの目標値を算出し、車両運動パラメータを目標値にするための第１操舵角を算出し、車両運動パラメータの実際値を算出し、実際値と目標値との差分値に基づいて、車両の横方向から作用する外部外力を打ち消すための第２操舵角を算出し、第１操舵角と第２操舵角とを合算して目標操舵角を算出し、そして操舵角が目標操舵角となるように操舵装置を制御する、ように構成されている。【選択図】図５
2019069745.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載される運転支援制御システムであって、
車両の操舵角を調整する操舵装置と、
目標パスに追従して車両を走行させるように前記操舵装置を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記車両が前記目標パスに追従して走行するための車両運動パラメータの目標値として、横加速度又はヨーレートの目標値を算出する目標値算出処理と、
前記車両運動パラメータを前記目標値にするための操舵角を第１操舵角として算出する第１操舵角算出処理と、
前記車両運動パラメータの実際値を算出する実際値算出処理と、
前記実際値と前記目標値との差分値に基づいて、前記車両に対して外部から作用する外部外力を打ち消すための操舵角を第２操舵角として算出する第２操舵角算出処理と、
前記第１操舵角と前記第２操舵角との合算値を目標操舵角として算出する目標操舵角算出処理と、
前記操舵角が前記目標操舵角となるように前記操舵装置を制御する制御処理と、
を備えることを特徴とする運転支援制御システム。
【請求項２】
前記第１操舵角算出処理は、前記車両運動パラメータに所定の第１ゲインを乗じた値を前記第１操舵角として算出するように構成され、
前記第２操舵角算出処理は、前記差分値に所定の第２ゲインを乗じた値を前記第２操舵角として算出するように構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の運転支援制御システム。
【請求項３】
前記第１操舵角算出処理は、前記第１操舵角又はその変化量の絶対値に上限を設ける第１ガード処理を含むように構成され、
前記第２操舵角算出処理は、前記第２操舵角又はその変化量の絶対値に上限を設ける第２ガード処理を含むように構成されている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の運転支援制御システム。
【請求項４】
前記制御装置は、
前記差分値が所定の判定値以上の場合に、前記車両の加速を制限する加速制限処理を更に含むことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の運転支援制御システム。
【請求項５】
前記加速制限処理は、
前記車両の車速を検出する処理と、
前記車速と前記差分値に基づいて、前記車両の減速度を算出する処理と、
を含んで構成されていることを特徴とする請求項４に記載の運転支援制御システム。
【請求項６】
前記加速制限処理は、前記差分値が所定の判定値以上の場合に前記車両の加速を禁止するように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の運転支援制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運転支援制御システムに係り、特に、目標パスに追従するように車両の走行を制御する運転支援制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
目標パスに追従するように車両を自動で走行させる自動運転走行に関する技術が知られている。自動運転走行中の車両が横風等の外乱による外部外力を受けると、目標パスに対する横ずれが生じてしまう。特許文献１には、車線に沿って走行自在な車両の自動運転に関して、抑制すべき外乱の影響を補正する技術が開示されている。この技術では、検出した横加速度と車両の２輪モデルで推定した横加速度に応じて、抑制すべき外乱が発生しているかが推定される。そして、外乱が発生していると判定された場合には、車線に対する横位置である対車線横位置の変化速度を用いて、外乱を補正するためのヨーモーメントが算出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−４７７９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の技術では、外乱による外部外力の補正に用いるパラメータとして対車線内横位置の変化速度を用いている。しかしながら、対車線横位置の変化速度は、車両に作用している外部外力と高い相関を有しているとは限らない。このため、特許文献１の技術では、車両に作用する外部外力を高精度に打ち消すことができず、目標パスに追従できないおそれがある。
【０００５】
本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたもので、目標パスに車両を追従させる運転支援制御システムにおいて、車両に外部外力が作用している場合であっても車両の目標パスへの追従精度を高めることができる運転支援制御システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、第１の発明は、車両に搭載される運転支援制御システムであって、車両の操舵角を調整する操舵装置と、目標パスに追従して車両を走行させるように操舵装置を制御する制御装置と、を備える。制御装置は、車両が目標パスに追従して走行するための車両運動パラメータの目標値として、横加速度又はヨーレートの目標値を算出する目標値算出処理と、車両運動パラメータを目標値にするための操舵角を第１操舵角として算出する第１操舵角算出処理と、車両運動パラメータの実際値を算出する実際値算出処理と、実際値と目標値との差分値に基づいて、車両の横方向から作用する外部外力を打ち消すための操舵角を第２操舵角として算出する第２操舵角算出処理と、第１操舵角と第２操舵角との合算値を目標操舵角として算出する目標操舵角算出処理と、操舵角が目標操舵角となるように操舵装置を制御する制御処理と、を備えている。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明において、更に以下の特徴を有する。
第１操舵角算出処理は、車両運動パラメータに所定の第１ゲインを乗じた値を第１操舵角として算出するように構成されている。また、第２操舵角算出処理は、差分値に所定の第２ゲインを乗じた値を第２操舵角として算出するように構成されている。
【０００８】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、更に以下の特徴を有する。
第１操舵角算出処理は、第１操舵角又はその変化量の絶対値に上限を設ける第１ガード処理を含むように構成されている。また、第２操舵角算出処理は、第２操舵角又はその変化量の絶対値に上限を設ける第２ガード処理を含むように構成されている。
【０００９】
第４の発明は、第１乃至第３の何れか１つの発明において、更に以下の特徴を有する。
制御装置は、差分値が所定の判定値以上の場合に、車両の加速を制限する加速制限処理を更に含むように構成されている。
【００１０】
第５の発明は、第４の発明において、更に以下の特徴を有する。
加速制限処理は、車両の車速を検出する処理と、車速と差分値に基づいて、車両の減速度を算出する処理と、を含んで構成されている。
【００１１】
第６の発明は、第４の発明において、更に以下の特徴を有する。
加速制限処理は、差分値が所定の判定値以上の場合に車両の加速を禁止するように構成されている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る運転支援制御システムによれば、車両運動パラメータである横加速度又はヨーレートの実際値と目標値との差分値は、車両に対して外部から作用する外部外力と等価とみなすことができる。このため、当該差分値を制御に用いることにより、外部外力を打ち消すための操舵角を高精度に算出することができる。これにより、車両に対して外部外力が作用している場合であっても、車両が目標パスに追従して走行するための操舵角を高精度に算出することが可能となる。
【００１３】
また、第１操舵角は外部外力が作用していない場合において車両が目標パスを追従することを目的とした目標操舵角であるのに対して、第２操舵角は作用する外部外力を打ち消すことを目的とした目標操舵角である。本発明に係る運転支援制御システムによれば、第１操舵角と第２操舵角は、それぞれ個別にガード処理が行われる。これにより、それぞれの操舵角の異常値を個別にガードすることができるので、過度なガード処理が行われることを抑制することが可能となる。
【００１４】
さらに、本発明に係る運転支援制御システムによれば、車両運動パラメータの実際値と目標値との差分値が所定の判定値以上の場合に、車両の加速が制限される。これにより、外部外力が大きいときの制御性を高めて車両の横流れ量を低減することができる。
【００１５】
このように、本発明によれば、目標パスに車両を追従させる運転支援制御システムにおいて、車両に外部外力が作用している場合であっても、車両の目標パスへの追従精度を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施の形態１に係る運転支援制御システムの構成を示す図である。
【図２】実施の形態１に係る運転支援制御システムによるパス追従制御を説明するための概念図である。
【図３】パス追従制御の課題について説明するための図である。
【図４】車両に外部外力が作用している場合の力の関係について説明するための図である。
【図５】実施の形態１の運転支援制御システムが備える制御装置の機能ブロックを示す図である。
【図６】目標横加速度及び目標ヨーレートの一例を示す図である。
【図７】差分値ΔＧ及び差分値ΔＹｒの一例を示す図である。
【図８】実施の形態２の運転支援制御システムが備える制御装置の機能ブロックを示す図である。
【図９】車両に外部外力が作用している場合の力の関係について説明するための図である。
【図１０】実施の形態３の運転支援制御システムが備える制御装置の機能ブロックを示す図である。
【図１１】実施の形態１乃至３の運転支援制御システムが備える制御装置のハードウェア構成の例を示す図である。
【図１２】実施の形態１乃至３の運転支援制御システムが備える制御装置のハードウェア構成の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。ただし、以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造やステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。
【００１８】
実施の形態１．
＜実施の形態１の車両のシステム構成＞
以下、図面を参照して本発明の実施の形態１について説明する。図１は、実施の形態１に係る運転支援制御システムの構成を示す図である。運転支援制御システム１は車両に搭載されており、当該車両の自動運転を制御する。
【００１９】
運転支援制御システム１は、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信機１０、地図データベース２０、周辺状況センサ３０、車両状態センサ４０、走行装置５０、及び制御装置１００を備えている。ＧＰＳ受信機１０は、複数のＧＰＳ衛星から送信される信号を受信し、受信信号に基づいて車両の位置及び方位を算出する。ＧＰＳ受信機１０は、算出した情報を制御装置１００に送る。
【００２０】
地図データベース２０には、地図上の各レーンの境界位置を示す情報が予め記憶されている。各レーンの境界位置は、点群或いは線群で表される。この地図データベース２０は、所定の記憶装置に格納される。
【００２１】
周辺状況センサ３０は、車両の周囲の状況を検出する。周辺状況センサ３０としては、ライダー（LIDAR：Laser Imaging Detection and Ranging）、レーダー、カメラなどが例示される。ライダーは、光を利用して車両の周囲の物標を検出する。レーダーは、電波を利用して車両の周囲の物標を検出する。カメラは、車両の周囲の状況を撮像する。周辺状況センサは、検出した情報を制御装置１００に送る。
【００２２】
車両状態センサ４０は、車両の走行状態を検出する。車両状態センサ４０としては、横加速度センサ４１、ヨーレートセンサ４２、車速センサ４３などが例示される。横加速度センサ４１は、車両に作用する横加速度Ｇを検出する。ヨーレートセンサ４２は、車両のヨーレートＹｒを検出する。車速センサ４３は、車両の車速Ｖを検出する。車両状態センサ４０は、検出した情報を制御装置１００に送る。
【００２３】
走行装置５０は、駆動装置５１、制動装置５２、操舵装置５３、トランスミッションなどを含んでいる。駆動装置５１は、駆動力を発生させる動力源である。駆動装置５１としては、エンジンや電動機が例示される。制動装置５２は制動力を発生させる。操舵装置５３は、車輪を転舵する。例えば、操舵装置５３は、パワーステアリング（EPS: Electronic Power Steering）装置を含んでいる。パワーステアリング装置のモータを駆動制御することによって、車輪を転舵することができる。
【００２４】
制御装置１００は、車両の自動運転を制御する自動運転制御を行う。典型的には、制御装置１００はプロセッサ、記憶装置、及び入出力インターフェースを備えるマイクロコンピュータである。制御装置１００は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）とも呼ばれる。制御装置１００は入出力インターフェースを通して各種情報を受け取る。そして、制御装置１００は、受け取った情報に基づいて、自動運転制御を行う。
【００２５】
＜実施の形態１の運転支援制御システムによるパス追従制御の概要＞
図２は、実施の形態１に係る運転支援制御システムによるパス追従制御を説明するための概念図である。運転支援制御システム１の制御装置１００が行う自動運転制御には、車両が目標パスに追従するように車両の走行を自動的に制御するパス追従制御が含まれる。パス追従制御では、制御装置１００は車両の目標パスを定期的に算出し、最新の目標パスに追従するように車両の走行を制御する。
【００２６】
パス追従制御では、車両を目標パスに追従させるために、車両と目標パスとの間の偏差を減少させる制御が行われる。そのために、例えば、横偏差、方位角差、目標パスの曲率などのパラメータが考慮される。横偏差は、車両と目標パスとの間の車両横方向の偏差である。方位角差は、車両と目標パスとの間の方位角の差である。制御装置１００は、横偏差、方位角差、目標パスの曲率などのパラメータに基づいて、車両と目標パスとの間の偏差を減少させるための車両運動の目標値を算出する。車両運動パラメータは、例えば車両の横加速度、ヨーレート、車速等を用いることができる。制御装置１００は、算出された車両運動パラメータの目標値を実現するための駆動力、制動力、操舵角などの目標値を算出する。制御装置１００は、算出された車両運動パラメータの目標値に従い、駆動装置５１、制動装置５２、操舵装置５３などの走行装置５０を制御する。なお、制御装置１００は、上述のパス追従制御を実行するための様々な機能ブロックを備えている。制御装置１００の機能ブロックについては、その詳細な説明を後述する。
【００２７】
本願の発明者らは、パス追従制御に関して、次のような課題を認識した。図３は、パス追従制御の課題について説明するための図である。この図に示すように、パス追従制御では、横風等の外部から作用する外部外力によって車両の走行が目標パスから横方向に流れてしまう可能性がある。外部外力の影響は、例えば横偏差やその変化速度からも推定することが可能である。しかしながら、外部外力とこれらのパラメータとの相関は必ずしも高いとはいえず、外部外力による車両の横流れを十分に抑制できないおそれがある。
【００２８】
ここで、車両に外部外力が作用している場合の力の関係について考える。図４は、車両に外部外力が作用している場合の力の関係について説明するための図である。先ず、車両が目標パスに追従するための横力Ｆｐａｔｈは、外部外力が作用していないとすると次式（１）にて表される。なお、この式において、Ｍは車両の質量を示し、Ｇｄは横加速度の目標値を示している。
【００２９】
【数１】
2019069745.tif 000003
【００３０】
次に、車両運動を質点と考えると、外部外力Ｆｄｉｓｔが作用している車両が目標パスに追従する際に求められる横加速度の実際値Ｇｃは、次式（２）にて表される。
【００３１】
【数２】
2019069745.tif 000004
【００３２】
式（２）を整理すると、外部外力Ｆｄｉｓｔは次式（３）にて表される。
【００３３】
【数３】
2019069745.tif 000005
【００３４】
このように、外部外力Ｆｄｉｓｔは、横加速度の目標値Ｇｄと実際値Ｇｃとの差分値ΔＧに比例していることから、横加速度の差分値ΔＧは外部外力Ｆｄｉｓｔと等価とみなすことができる。このため、この横加速度の差分値ΔＧをパス追従制御に用いることによって、外部外力Ｆｄｉｓｔを打ち消すための横力およびこの横力を発生させるための操舵角を算出することが可能となる。
【００３５】
なお、車両に作用する横加速度ＧｃとヨーレートＹｒとの間の関係は、次式（４）にて表される。なお、この式において、Ｖは車両の車速を表している。
【００３６】
【数４】
2019069745.tif 000006
【００３７】
このように、横加速度ＧｃはヨーレートＹｒと比例関係にあるといえる。このため、ヨーレートＹｒの目標値と実際値との差分値についても、外部外力Ｆｄｉｓｔと等価とみなすことができる。したがって、このヨーレートＹｒをパス追従制御に用いることによっても、外部外力Ｆｄｉｓｔを打ち消すための横力およびこの横力を発生させるための操舵角を算出することが可能となる。
【００３８】
＜実施の形態１の運転支援制御システムにおいて実行されるパス追従制御処理＞
次に、実施の形態１の運転支援制御システム１において実行されるパス追従制御処理について、制御装置１００の機能ブロックを参照して具体的に説明する。図５は、実施の形態１の運転支援制御システム１が備える制御装置の機能ブロックを示す図である。なお、各機能ブロックは、制御装置１００のプロセッサが記憶装置に格納された制御プログラムを実行することにより実現される。制御プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納されていてもよい。
【００３９】
この図に示すように、制御装置１００は、情報取得部１０２を備えている。情報取得部１０２は、パス追従制御に必要な情報を取得する。なお、情報取得部１０２での情報取得処理は、一定サイクル毎に繰り返し実行される。具体的には、情報取得部１０２は、ＧＰＳ受信機１０から、車両の現在位置及び方位を示す位置方位情報を取得する。
【００４０】
また、情報取得部１０２は、地図データベース２０からレーンに関する情報を読み出し、レーン情報を生成する。レーン情報は、地図上の各レーンの配置（位置、形状、傾き）を含んで構成されている。情報取得部１０２は、レーン情報に基づいて、レーンの合流、分岐、交差等を把握することができる。また、情報取得部１０２は、周辺状況センサ３０によって検出された情報に基づいて、周辺状況情報を生成する。周辺状況情報は、車両の周囲の物標に関する物標情報を含んでいる。物標としては、白線、路側物、周辺車両などが例示される。また、情報取得部１０２は、車両状態センサ４０によって検出された情報に基づいて、車両状態情報を取得する。車両状態情報は、車両の車速、操舵角、ヨーレート、横加速度などの情報を含む。
【００４１】
制御装置１００は、目標パス算出部１０４を備えている。目標パス算出部１０４は、目標パスの算出処理を行う。具体的には、目標パス算出部１０４は、情報取得部１０２が取得した情報のうち、位置方位情報、レーン情報、周辺情報等、目標パスの算出に必要な情報を読み込む。そして、目標パス算出部１０４は、読み込んだ必要情報に基づいて、目標パスを算出する。なお、目標パスの算出方法としては、様々なものが提案されている。目標パス算出部１０４では、これらの公知の算出方法に基づいて、目標パスが算出される。
【００４２】
制御装置１００は、目標車両運動パラメータ算出部１０６を備えている。目標車両運動パラメータ算出部１０６は、外部外力が車両に作用していないと仮定して、車両が目標パスに追従するために必要な車両運動パラメータの目標値を算出する処理を行う。ここでの車両運動パラメータは、車両の横加速度Ｇであり、その目標値である目標車両運動パラメータは目標横加速度Ｇｄである。なお、ここでの車両運動パラメータは、車両のヨーレートＹｒでもよく、その場合の目標車両運動パラメータは目標ヨーレートＹｒｄである。目標車両運動パラメータ算出部１０６は、情報取得部１０２が取得した情報、及び目標パス算出部１０４が算出した目標パスの情報に基づいて、横偏差、方位角差、目標パスの曲率等のパラメータを算出する。そして、目標車両運動パラメータ算出部１０６は、これらのパラメータに基づいて、車両と目標パスとの間の偏差を減少させるための目標横加速度Ｇｄ又は目標ヨーレートＹｒｄを算出する。図６には、このようにして算出した目標横加速度及び目標ヨーレートの一例を示している。
【００４３】
制御装置１００は、第１操舵角算出部１０８を備えている。第１操舵角算出部１０８は、目標車両運動パラメータを実現するために必要な操舵角を算出する処理を行う。以下の説明では、この操舵角を「第１操舵角δｐａｔｈ」と称する。一例として、車両運動パラメータが横加速度Ｇである場合、第１操舵角算出部１０８は、次式（５）に従い第１操舵角δｐａｔｈを算出する。また、車両運動パラメータがヨーレートＹｒである場合、第１操舵角算出部１０８は、次式（６）に従い第１操舵角δｐａｔｈを算出する。なお、次式において、Ｋｇは横加速度ゲインであり、Ｋｙｒはヨーレートゲインである。これらのゲインは、制御装置１００に予め記憶されている値が読み込まれて使用される。
【００４４】
【数５】
2019069745.tif 000007
【００４５】
なお、第１操舵角δｐａｔｈの算出は、上記のようにゲインを用いる方法に限られない。例えば、車両の動特性に応じて定める伝達関数と車両運動パラメータを用いて第１操舵角δｐａｔｈを算出してもよい。
【００４６】
制御装置１００は、車両運動パラメータ算出部１１２を備えている。車両運動パラメータ算出部１１２は、車両運動パラメータの実際値を算出する処理を行う。ここでは、車両運動パラメータとしての横加速度Ｇの実際値を「実横加速度Ｇｃ」と表記し、ヨーレートＹｒの実際値を「実ヨーレートＹｒｃ」と表記する。車両に外部外力Ｆｄｉｓｔが作用している場合、これらの車両運動パラメータの実際値には、外部外力Ｆｄｉｓｔによる車両運動が重畳する。車両運動パラメータ算出部１１２は、情報取得部１０２が取得した車両状態情報に基づいて、現在の実横加速度Ｇｃ又は実ヨーレートＹｒｃを算出する。
【００４７】
制御装置１００は、差分値算出部１１４を備えている。具体的には、差分値算出部１１４は、車両運動パラメータの目標値と実際値との間の差分値を算出する処理を行う。車両運動パラメータとして横加速度Ｇを用いた場合、目標横加速度Ｇｄと実横加速度Ｇｃとの間の差分値ΔＧは、センサ誤差を考慮して不感帯を入れた次式（７）にて表される。また、車両運動パラメータとしてヨーレートＹｒを用いた場合、目標ヨーレートＹｒｄと実ヨーレートＹｒｃとの間の差分値ΔＹｒは、センサ誤差を考慮して不感帯を入れた次式（８）にて表される。図７には、このようにして算出した差分値ΔＧ及び差分値ΔＹｒの一例を示している。
【００４８】
【数６】
2019069745.tif 000008
【００４９】
制御装置１００は、第２操舵角算出部１１６を備えている。第２操舵角算出部１１６は、外部外力Ｆｄｉｓｔを打ち消すために必要な操舵角を算出する処理を行う。以下の説明では、この操舵角を「第２操舵角δｄｉｓｔｕｒｂ」と称する。一例として、車両運動パラメータが横加速度Ｇである場合、第２操舵角算出部１１６は、次式（９）に従い第２操舵角δｄｉｓｔｕｒｂを算出する。また、車両運動パラメータがヨーレートＹｒである場合、第２操舵角算出部１１６は、次式（１０）に従い第２操舵角δｄｉｓｔｕｒｂを算出する。なお、次式において、Ｋｇｄｉｓｔは横加速度ゲインであり、Ｋｙｒｄｉｓｔはヨーレートゲインである。これらのゲインは、制御装置１００に予め記憶されている値が読み込まれて使用される。
【００５０】
【数７】
2019069745.tif 000009
【００５１】
なお、第２操舵角δｄｉｓｔｕｒｂの算出は、上記のようにゲインを用いる方法に限られない。例えば、車両の動特性に応じて定める伝達関数と車両運動パラメータを用いて第２操舵角δｄｉｓｔｕｒｂを算出してもよい。
【００５２】
上述したとおり、横加速度の差分値ΔＧ及びヨーレートの差分値ΔＹｒは、外部外力Ｆｄｉｓｔと等価とみなすことができる。このため、これらの差分値に所定のゲインを乗算することにより、外部外力Ｆｄｉｓｔを打ち消すために必要な操舵角を算出することができる。
【００５３】
制御装置１００は、目標操舵角算出部１２０を備えている。目標操舵角算出部１２０は、外部外力Ｆｄｉｓｔが作用している車両が目標パスに追従するために必要な目標操舵角δを算出する処理を行う。具体的には、目標操舵角算出部１２０は、第１操舵角算出部１０８にて算出した第１操舵角δｐａｔｈと、第２操舵角算出部１１６にて算出した第２操舵角δｄｉｓｔｕｒｂとを合算した合算値を、目標操舵角δとして算出する。制御装置１００は、実際の操舵角が算出した目標操舵角δとなるように、走行装置５０の操舵装置５３を制御する。
【００５４】
このように、実施の形態１の運転支援制御装置によれば、横加速度の差分値ΔＧ或いはヨーレートの差分値ΔＹｒが外部外力Ｆｄｉｓｔと等価とみなすことができることを利用して、車両に作用する外部外力Ｆｄｉｓｔを打ち消すための第２操舵角δｄｉｓｔｕｒｂが算出される。このため、外部外力Ｆｄｉｓｔが車両に作用している状況であっても、第２操舵角δｄｉｓｔｕｒｂ分の追加の転舵によって外部外力Ｆｄｉｓｔを打ち消すことができる。これにより、外部外力による車両の横流れを抑制することができるので、車両の目標パスへの追従精度を高めることが可能となる。
【００５５】
なお、実施の形態１の運転支援制御システムでは、目標車両運動パラメータ算出部１０６にて実行される処理が第１の発明の「目標値算出処理」に相当し、第１操舵角算出部１０８にて実行される処理が第１の発明の「第１操舵角算出処理」に相当し、車両運動パラメータ算出部１１２にて実行される処理が第１の発明の「実際値算出処理」に相当し、
第２操舵角算出部１１６にて実行される処理が第１の発明の「第２操舵角算出処理」に相当し、目標操舵角算出部１２０にて実行される処理が第１の発明の「目標操舵角算出処理」に相当している。また、制御装置１００が走行装置５０の操舵装置５３を制御することにより、第１の発明の「制御処理」が実現されている。
【００５６】
また、実施の形態１の運転支援制御システムでは、横加速度ゲインＫｇ又はヨーレートゲインＫｙｒが第２の発明の「第１ゲイン」に相当し、横加速度ゲインＫｇｄｉｓｔ又はヨーレートゲインＫｙｒｄｉｓｔが第２の発明の「第２ゲイン」に相当し、横加速度ゲインＫｇｄｉｓｔ又はヨーレートゲインＫｙｒｄｉｓｔが第２の発明の「第１ゲイン」に相当している。
【００５７】
＜実施の形態１の変形例＞
実施の形態１の運転支援制御システムは、以下のように変形した形態を適用してもよい。
【００５８】
第２操舵角算出部１１６は、式（９）又は式（１０）を用いて第２操舵角δｄｉｓｔｕｒｂを算出することとした。しかしながら、第２操舵角δｄｉｓｔｕｒｂは、横加速度の差分値ΔＧ或いはヨーレートの差分値ΔＹｒを用いた他の式によって算出してもよい。例えば、第２操舵角算出部１１６は、先ず、横加速度の差分値ΔＧ或いはヨーレートの差分値ΔＹｒに所定の第１ゲインを乗算することにより、外部外力Ｆｄｉｓｔを打ち消すための横力Ｆｄｉｓｔｕｒｂを算出する。そして、第２操舵角算出部１１６は、算出した横力Ｆｄｉｓｔｕｒｂに所定の第２ゲインを乗算することにより、横力Ｆｄｉｓｔｕｒｂを発生させるための操舵角、つまり第２操舵角δｄｉｓｔｕｒｂを算出する。このように、外部外力Ｆｄｉｓｔと等価とみなすことができる横加速度の差分値ΔＧ或いはヨーレートの差分値ΔＹｒから第２操舵角δｄｉｓｔｕｒｂを算出するのであれば、第２操舵角算出部１１６において行われる演算の過程に限定はない。
【００５９】
車両運動パラメータ算出部１１２での算出処理の方法に限定はない。実横加速度Ｇｃは、横加速度センサ４１によって検出された横加速度をそのまま用いてもよいし、ヨーレートセンサ４２によって検出されたヨーレートと車速センサ４３によって検出された車速を用いて横加速度を算出してもよい。また、検出されたヨーレートと車両の２輪モデルを用いて横加速度を推定する構成でもよい。実ヨーレートＹｒｃについても同様に、ヨーレートセンサ４２によって検出されたヨーレートをそのまま用いてもよいし、横加速度センサ４１によって検出された横加速度と車速センサ４３によって検出された車速を用いてヨーレートを算出してもよい。また、検出された横加速度と車両の２輪モデルを用いてヨーレートを推定する構成でもよい。
【００６０】
実施の形態２．
次に、実施の形態２の運転支援制御システム１について説明する。
【００６１】
＜実施の形態２の特徴＞
図８は、実施の形態２の運転支援制御システムが備える制御装置の機能ブロックを示す図である。なお、図８に示す運転支援制御システム１の制御装置１００は、第１ガード処理部１１０、及び第２ガード処理部１１８を追加で備える点を除き、図５に示す実施の形態１の制御装置１００と同様の機能ブロックを備えている。
【００６２】
第１ガード処理部１１０は、第１操舵角算出部１０８にて算出された第１操舵角δｐａｔｈの異常値及び急変をガードする第１ガード処理を行う。第１ガード処理では、具体的には、第１操舵角δｐａｔｈの絶対値を所定の第１操舵角上限値にてガードする。第１操舵角上限値は、第１操舵角δｐａｔｈの異常値を除外するための値であって、予め設定された値が用いられる。また、第１ガード処理では、第１操舵角δｐａｔｈの変化量の絶対値を、所定の第１変化量上限値にてガードする。第１変化量上限値は、第１操舵角δｐａｔｈの急変を除外するための値であって、予め設定された値が用いられる。なお、第１ガード処理は、第１操舵角δｐａｔｈ又はその変化量の何れか一方をガードする構成でもよい。
【００６３】
第２ガード処理部１１８は、第２操舵角算出部１１６にて算出された第２操舵角δｄｉｓｔｕｒｂの異常値及び急変をガードする第２ガード処理を行う。第２ガード処理では、具体的には、第２操舵角δｄｉｓｔｕｒｂの絶対値を所定の第２操舵角上限値にてガードする。第２操舵角上限値は、第２操舵角δｄｉｓｔｕｒｂの異常値を除外するための値であって、予め設定された値が用いられる。また、第２ガード処理では、第２操舵角δｄｉｓｔｕｒｂの変化量の絶対値を、所定の第２変化量上限値にてガードする。第２変化量上限値は、第２操舵角δｄｉｓｔｕｒｂの急変を除外するための値であって、予め設定された値が用いられる。なお、第２ガード処理は、第２操舵角δｄｉｓｔｕｒｂ又はその変化量の何れか一方をガードする構成でもよい。
【００６４】
目標操舵角算出部１２０は、第１ガード処理部１１０にて第１ガード処理が行われた後の第１操舵角δｐａｔｈと、第２ガード処理部１１８にて第２ガード処理が行われた後の第２操舵角δｄｉｓｔｕｒｂとを合算することにより、目標操舵角δを算出する。
【００６５】
このように、実施の形態２の運転支援制御装置によれば、制御装置１００は、第１操舵角δｐａｔｈ及び第２操舵角δｄｉｓｔｕｒｂに対して個別にガード処理を行う。これにより、以下の効果が得られる。
【００６６】
図９は、車両に外部外力が作用している場合の力の関係について説明するための図である。この図に示す横力Ｆｐａｔｈは、車両が目標パスに追従するための横力であって、操舵装置５３を第１操舵角δｐａｔｈに制御することによって車両に発生する。一方、横力Ｆｄｉｓｔｕｒｂは、車両に作用する外部外力Ｆｄｉｓｔを打ち消すための横力であって、操舵装置５３を第２操舵角δｄｉｓｔｕｒｂに制御することによって車両に発生する。仮に第１操舵角δｐａｔｈと第２操舵角δｄｉｓｔｕｒｂを合算した目標操舵角δにガード処理を行うこととすると、第１操舵角δｐａｔｈと第２操舵角δｄｉｓｔｕｒｂの何れの値の誤差かを判断することができないため、適切なガード値を設定することができない。これに対して、実施の形態２の運転支援制御装置によれば、第１操舵角δｐａｔｈ及び第２操舵角の誤差や異常出力が個別に抑制されるので、目標パスに追従するための横力Ｆｐａｔｈ及び外部外力を打ち消すための横力Ｆｄｉｓｔｕｒｂのそれぞれを精度よく発生させることができる。これにより、外部外力による車両の横流れを抑制することができるので、車両の目標パスへの追従精度を高めることが可能となる。
【００６７】
なお、実施の形態２の運転支援制御システムでは、第１ガード処理部１１０にて実行される処理が第３の発明の「第１ガード処理」に相当し、第２ガード処理部１１８にて実行される処理が第３の発明の「第２ガード処理」に相当している。
【００６８】
＜実施の形態２の変形例＞
実施の形態２の運転支援制御システムは、以下のように変形した形態を適用してもよい。
【００６９】
実施の形態２の運転支援制御システムは、第１ガード処理部１１０及び第２ガード処理部１１８の何れか一方のみを備える構成でもよい。
【００７０】
実施の形態３．
次に、実施の形態３の運転支援制御システム１について説明する。
【００７１】
＜実施の形態３の特徴＞
図１０は、実施の形態３の運転支援制御システムが備える制御装置の機能ブロックを示す図である。なお、図１０に示す運転支援制御システム１の制御装置１００は、車速算出部１２２、及び減速度算出部１２４を追加で備える点を除き、図８に示す実施の形態２の制御装置１００と同様の機能ブロックを備えている。
【００７２】
車速算出部１２２は、情報取得部１０２が取得した車両状態情報に基づいて、現在の車両の車速Ｖを算出する処理を行う。
【００７３】
減速度算出部１２４は、差分値算出部１１４にて算出された差分値が所定の判定値以上となったときに、車両の減速度を算出する処理を行う。具体的には、車両運動パラメータとして横加速度Ｇを用いた場合、目標横加速度Ｇｄと実横加速度Ｇｃとの間の差分値ΔＧ≧判定値の成立が認められたときに車両を減速させるための減速度を算出する。差分値ΔＧが大きいほど外部外力Ｆｄｉｓｔが大きいと判断することができる。このため、差分値ΔＧは車両を減速させるか否かを判断するための指標となり得る。制御装置１００は、減速度算出部１２４にて算出された減速度を実現するように走行装置５０の駆動装置５１及び制動装置５２を制御する。このように、差分値ΔＧが予め定められた判定値以上のときに車両を減速させることにより、車両の目標パスへの追従性を高めることが可能となる。
【００７４】
なお、車両運動パラメータとしてヨーレートＹｒを用いた場合には、目標ヨーレートＹｒｄと実ヨーレートＹｒｃとの間の差分値ΔＹｒ≧判定値の成立が認められたときに車両を減速させるための減速度を算出すればよい。差分値ΔＹｒが予め定められた判定値以上のときに車両を減速させることにより、車両の目標パスへの追従性を高めることが可能となる。
【００７５】
ところで、実施の形態３の運転支援制御システムでは、車速算出部１２２及び減速度算出部１２４にて実行される処理が第４の発明の「加速制限処理」に相当している。
【００７６】
＜実施の形態３の変形例＞
実施の形態３の運転支援制御システムは、以下のように変形した形態を適用してもよい。
【００７７】
上述した実施の形態３の運転支援制御システムでは、差分値ΔＧ≧判定値の成立が認められたときに加速を制限することができるのであれば、車両の目標パスへの追従性を高める効果が得られる。そこで、上述した実施の形態３の運転支援制御システムでは、例えば、加速度を０にすることにより車両の加速を禁止するように制御する構成でもよい。
【００７８】
上述した実施の形態３の運転支援制御システムは、実施の形態１の運転支援制御システムと同様に、第１ガード処理部１１０及び第２ガード処理部１１８を備えない構成でもよい。
【００７９】
＜実施の形態１乃至３に共通の変形例＞
実施の形態１乃至３の運転支援制御システムが備える制御装置１００は、以下のように構成されてもよい。図１１は、実施の形態１乃至３の運転支援制御システムが備える制御装置のハードウェア構成の例を示す図である。制御装置１００の各機能は、処理回路により実現される。図１１に示す例では、制御装置１００の処理回路は、少なくとも１つのプロセッサ１００１と少なくとも１つのメモリ１００２とを備える。
【００８０】
処理回路が少なくとも１つのプロセッサ１００１と少なくとも１つのメモリ１００２とを備える場合、制御装置１００の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアおよびファームウェアの少なくとも一方は、プログラムとして記述される。ソフトウェアおよびファームウェアの少なくとも一方は、少なくとも１つのメモリ１００２に格納される。少なくとも１つのプロセッサ１００１は、少なくとも１つのメモリ１００２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、制御装置１００の各機能を実現する。少なくとも１つのプロセッサ１００１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）ともいう。例えば、少なくとも１つのメモリ１００２は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク等である。
【００８１】
図１２は、実施の形態１乃至３の運転支援制御システムが備える制御装置のハードウェア構成の他の例を示す図である。図１２に示す例では、制御装置１００の処理回路は、少なくとも１つの専用のハードウェア１００３を備える。
【００８２】
処理回路が少なくとも１つの専用のハードウェア１００３を備える場合、処理回路は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）、またはこれらを組み合わせたものである。制御装置１００の各部の機能がそれぞれ処理回路で実現されても良い。また、制御装置１００の各部の機能がまとめて処理回路で実現されても良い。
【００８３】
また、制御装置１００の各機能について、一部を専用のハードウェア１００３で実現し、他の一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現してもよい。このように、処理回路は、ハードウェア１００３、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって、制御装置１００の各機能を実現する。
【符号の説明】
【００８４】
１  運転支援制御システム
１０  ＧＰＳ受信機
２０  地図データベース
３０  周辺状況センサ
４０  車両状態センサ
４１  横加速度センサ
４２  ヨーレートセンサ
４３  車速センサ
５０  走行装置
５１  駆動装置
５２  制動装置
５３  操舵装置
１００  制御装置
１０２  情報取得部
１０４  目標パス算出部
１０６  目標車両運動パラメータ算出部
１０８  第１操舵角算出部
１１０  第１ガード処理部
１１２  車両運動パラメータ算出部
１１４  差分値算出部
１１６  第２操舵角算出部
１１８  第２ガード処理部
１２０  目標操舵角算出部
１２２  車速算出部
１２４  減速度算出部
１００１  プロセッサ
１００２  メモリ
１００３  ハードウェア
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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