(57)【要約】【課題】自動運転中であっても乗員自身が運転した感覚に近い車両の挙動を実現することができる自動運転装置及び自動運転方法を提供する。【解決手段】自動運転装置１は、道路状況を検出し車両の前方の軌跡を推定する車両軌跡推定手段２、３、４、６と、車両の左車輪の車輪速度を検出する左車輪速度検出手段５と、車両の右車輪の車輪速度を検出する右車輪速度検出手段５と、左車輪速度検出手段５が検出した左車輪速度と、右車輪速度検出手段５が検出した右車輪速度との速度差を算出する車輪速度差算出手段６と、車輪速度差算出手段６が検出した速度差を用いて車両軌跡推定手段２、３、４、６で推定した軌跡を補正する補正手段６と、補正手段６で補正された軌跡を用いて車両を自動運転する自動運転手段６、７、８、９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】
道路状況を検出し車両の前方の軌跡を推定する車両軌跡推定手段と、
前記車両の左車輪の車輪速度を検出する左車輪速度検出手段と、
前記車両の右車輪の車輪速度を検出する右車輪速度検出手段と、
前記左車輪速度検出手段が検出した左車輪速度と、前記右車輪速度検出手段が検出した右車輪速度との速度差を算出する車輪速度差算出手段と、
前記車輪速度差算出手段が算出した前記速度差を用いて前記車両軌跡推定手段で推定した軌跡を補正する補正手段と、
前記補正手段で補正された軌跡を用いて前記車両を自動運転する自動運転手段と
を備えることを特徴とした自動運転装置。
【請求項２】
前記車輪速度差算出手段が検出した前記速度差が所定範囲から逸脱したとき、警報を出力する警報出力手段をさらに備える、請求項１に記載の自動運転装置。
【請求項３】
道路状況を検出し車両の前方の軌跡を推定する車両軌跡推定ステップと、
前記車両の左車輪の車輪速度を検出する左車輪速度検出ステップと、
前記車両の右車輪の車輪速度を検出する右車輪速度検出ステップと、
前記左車輪速度検出ステップで検出した左車輪速度と、前記右車輪速度検出ステップで検出した右車輪速度との速度差を算出する車輪速度差算出ステップと、
前記車輪速度差算出ステップで検出した前記速度差を用いて前記車両軌跡推定ステップで推定した軌跡を補正する補正ステップと、
前記補正ステップで補正された軌跡を用いて前記車両を自動運転する自動運転ステップと
を含むことを特徴とした自動運転方法。
【請求項４】
前記車輪速度差算出ステップで算出した前記速度差が所定範囲から逸脱したとき、警報を出力する警報出力ステップをさらに含む、請求項３に記載の自動運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自動運転装置及び自動運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両の自動運転技術が開発されている。この自動運転制御では、例えばカメラ等を用いて道路状況を認識し、自動で運転する技術が知られている（特許文献１参照）。このような自動運転制御の実行中においては、車内にドライバー（運転者）は存在せず、乗員（本願明細書での乗員とは車両に乗っている人を意味する）すら運転する必要がない場合が想定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許３３９３４２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の自動運転制御では、カーブを曲がる車両は、車両が車線を逸脱しそうになるタイミングにおいて初めてステアリング角の調整が実行される。また、水勾配を有する道路を走行する車両は、水勾配の外側に位置する車線に寄り切ってから初めてステアリング角の調整が実行される。従って、自動運転による車両の軌跡は、実際に乗員が運転する場合の車両の軌跡とは大きく異なったり、自動運転の制御に遅れが生じることによって車両の挙動が不安定となったりする傾向がある。これらの結果、車両の乗員は、自身が運転した場合の感覚と、自動運転の場合の車両の挙動との差に違和感を覚える可能性がある。
【０００５】
本発明はこのような問題の少なくとも一部を解決するためになされたもので、その目的とするところは、自動運転中であっても乗員自身が運転した感覚に近い車両の挙動を実現することができる自動運転装置及び自動運転方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は前述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様又は適用例として実現することができる。
本適用例に係る自動運転装置は、道路状況を検出し車両の前方の軌跡を推定する車両軌跡推定手段と、車両の左車輪の車輪速度を検出する左車輪速度検出手段と、車両の右車輪の車輪速度を検出する右車輪速度検出手段と、左車輪速度検出手段が検出した左車輪速度と、右車輪速度検出手段が検出した右車輪速度との速度差を算出する車輪速度差算出手段と、車輪速度差算出手段が算出した速度差を用いて車両軌跡推定手段で推定した軌跡を補正する補正手段と、補正手段で補正された軌跡を用いて車両を自動運転する自動運転手段とを備える。
【０００７】
一方、本適用例に係る自動運転方法は、道路状況を検出し車両の前方の軌跡を推定する車両軌跡推定ステップと、車両の左車輪の車輪速度を検出する左車輪速度検出ステップと、車両の右車輪の車輪速度を検出する右車輪速度検出ステップと、左車輪速度検出ステップで検出した左車輪速度と、右車輪速度検出ステップで検出した右車輪速度との速度差を算出する車輪速度差算出ステップと、車輪速度差算出ステップで検出した速度差を用いて車両軌跡推定ステップで推定した軌跡を補正する補正ステップと、補正ステップで補正された軌跡を用いて車両を自動運転する自動運転ステップとを含む。
【０００８】
これらの自動運転装置又は自動運転方法により、走行中の車両の車輪速度差に基づいて、実際に乗員が運転する場合の車両の軌跡に近い滑らかな曲線となる軌跡で、且つ車両の挙動をできるだけ安定的に維持しながら車両を自動運転することができる。従って、自動運転中であっても乗員自身が運転した感覚に近い車両の挙動を実現することができる。
【０００９】
また、本適用例に係る前述した自動運転装置は、車輪速度差算出手段が検出した速度差が所定範囲から逸脱したとき、警報を出力する警報出力手段をさらに備える。
【００１０】
一方、本適用例に係る自動運転方法は、車輪速度差算出ステップで算出した速度差が所定範囲から逸脱したとき、警報を出力する警報出力ステップをさらに含む。
【００１１】
これらの自動運転装置又は自動運転方法により、車両の挙動の急激な変化が生じた場合、乗員に注意を喚起して次の迅速な処置を促すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る自動運転装置の構成を示すブロック図である。
【図２】自動運転制御のフローチャートである。
【図３】図２のステップＳ１の初期学習で用いる基準車輪速度パラメータのマップを示した図である。
【図４】図２のステップＳ６の実軌跡の導出で用いる実車輪速度パラメータのマップを示した図である。
【図５】道路のカーブを曲がる車両の軌跡を従来と本実施形態とで比較した図である。
【図６】水勾配を有する道路を走行する車両の軌跡を従来と本実施形態とで比較した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態に係る自動運転装置を図面に基づき説明する。
【００１４】
図１は、自動運転装置１の概略構成図である。自動運転装置１は、車両に搭載され、ナビゲーション装置２、レーダ装置３、カメラ装置４、車両状態取得部５、及び走行制御部等を備え、車両の自動運転制御を行う。
【００１５】
ナビゲーション装置２は、自車両の位置を検出する機能を有するものであり、例えば、ＧＰＳデータを取得可能であり、道路情報を含む地図データベースを有する。
【００１６】
レーダ装置３は、例えばミリ波レーダやレーザレーダを備え、自車両の周囲にある他車両等の物体を検知する。具体的には、レーダ装置３により、自車両と先行車及び後行車との車間距離を検出したり、自車両の側方を走行する車両を検出したりすることが可能である。
【００１７】
カメラ装置４は、例えばＣ−ＭＯＳカメラやＣＣＤカメラを備え、これらのカメラの撮像画像により、道路の車線や水勾配を認識し、これらからの車両の逸脱を防止する、いわゆるレーンキープアシスト機能を実現する。
【００１８】
一方、車両状態取得部５は、自車両の性能、走行能力、自重、積載重量、走行経路、及び現在の車速等の車両情報（車両状態）を取得可能である。より具体的には、自車両の性能とは、例えば、加速、出力、最高速度、及び減速性能等の性能パラメータが該当する。この性能パラメータは、車両の走行距離や使用年数に応じて変化する。また、現在の車速とは、車速のみならず、車両の走行中におけるステアリング角ごとの前軸（フロントドライブシャフト）の左右車輪速度（回転速度）、後軸（リヤドライブシャフト）の左右車輪速度（回転速度）等の実車輪速度パラメータを含むものである。
【００１９】
このように、ナビゲーション装置２、レーダ装置３、及びカメラ装置４は、車両が走行する道路状況を検出する機能を有している。また、ナビゲーション装置２、レーダ装置３、カメラ装置４、車両状態取得部５は、走行制御部６に電気的に接続されている。走行制御部６は、車両の駆動部７、制動部８、操舵部９とも電気的に接続されており、これら各部を制御して車両の挙動を制御する。
【００２０】
駆動部７は、車両の走行駆動を行う部分であり、例えば、エンジン、電気モータ、又はハイブリット車両の場合はその両方である。
【００２１】
制動部８は、車両の制動を行う部分であり、例えば摩擦により制動力を発生する機械式のブレーキや、摩擦以外で制動力を発生する排気ブレーキ、リターダ、回生ブレーキ等も含まれる。
【００２２】
操舵部９は、車両の操舵を行う部分であり、例えばステアリングである。
【００２３】
走行制御部６は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）により構成され、自動運転装置１の全体の制御を行うものであり、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）を含むコンピュータを主体として構成されている。
【００２４】
そして、本実施形態の自動運転装置１は、ナビゲーション装置２、レーダ装置３、及びカメラ装置４から検出した道路状況のみならず、車両状態取得部５で取得した各車輪速度に基づいて、走行制御部６により操舵部９を制御してステアリング角の調整を行う自動運転制御を実行している。
【００２５】
以下、図２のフローチャートを参照して、走行制御部６が実行する自動運転制御について説明する。本制御が開始されると、先ずステップＳ１において車両走行の初期学習を行う。この初期学習では、基準車輪速度パラメータのマップを走行制御部６のＲＡＭ等のメモリに読み込ませる。
【００２６】
詳しくは、図３に示すように、このマップ１０は、所定のステアリング角に対する、基準となる前軸の左右車輪速度と、後軸の左右車輪速度とのデータから作成されている。これらのデータは車両の仕様に基づく基準値であり、基準車輪速度パラメータは車両固有のステアリング角と各車輪速度との関係性を把握可能に構成されている。また、基準車輪速度パラメータは、車両状態取得部５で取得した使用・経年変化を伴う前述した性能パラメータに基づいて最新データに適宜更新される。
【００２７】
次にステップＳ２では、ナビゲーション装置２、レーダ装置３、及びカメラ装置４で取得した各データを用いて道路状況を検出し、検出した道路状況を用いて自車両が次に前方に向かう際の車両の軌跡を推定する（車両軌跡推定手段、車両軌跡推定ステップ）。
【００２８】
次にステップＳ３では、ステップＳ２で推定された車両の前方軌跡と、前軸及び後軸の車軸型式、前軸と後軸との距離を表すホイールベース、ステアリングギヤ比等とを用いてステアリング目標角を算出する。
【００２９】
次にステップＳ４では、ステップＳ３で算出されたステアリング目標角を用いて操舵部９を制御して車両の自動操舵を実行する。なお、この自動操舵に際して駆動部７、制動部８を併せて制御しても良い。
【００３０】
次にステップＳ５では、車両状態取得部５を介して走行中の車両の前軸の左右車輪速度と後軸の左右車輪速度とを実車輪速度パラメータとして検出する（左車輪速度検出手段、左車輪速度検出ステップ、右車輪速度検出手段、右車輪速度検出ステップ）。
【００３１】
次にステップＳ６では、ステップＳ５で取得した実車輪速度パラメータを用いて、前軸と後軸とにおける左右車輪の車輪速度差を算出する（車輪速度差算出手段、車輪速度差算出ステップ）。そして、この算出した車輪速度差から実際に走行中の車両の走行軌跡を実軌跡として導出する。
【００３２】
詳しくは、図４に示すように、走行制御部６のＲＡＭ等のメモリに予め格納された実車輪速度パラメータのマップ１１を利用して実軌跡が導出される。このマップ１１は、実際に乗員が運転した場合の車両の所定の走行状態（直進走行、Ｒ２０左旋回、Ｒ２０右旋回等）に対する、車速と、前軸の左右輪速度と、後軸の左右輪速度とのデータから作成され、ステアリング角を含む車両の走行状態と各車輪速度との関係性を把握可能に構成されている。
【００３３】
さらにステップＳ６では、マップ１１から導出された実軌跡とステップＳ２で取得した推定軌跡とのずれを検出し、このずれをなくす方向に補正するべく操舵部９が制御される。即ち、ステップＳ６では、走行中の車両の前軸と後軸との各左右車輪の車輪速度差を用いて、ステップＳ２で取得した推定軌跡を連続的に補正し（補正手段、補正ステップ）、実車輪速度パラメータのマップ１１に基づく実軌跡に近い軌跡を用いて、操舵部９を介した車両の自動操舵ひいては自動運転が実行される（自動運転手段、自動運転ステップ）。なお、この軌跡のずれ補正に際して駆動部７、制動部８を併せて制御しても良い。
【００３４】
次にステップＳ７では、自動運転制御を停止するか否かを判定する。判定結果がＹｅｓの場合には本制御を終了する。一方、判定結果Ｎｏの場合にはステップＳ２に移行し、前述したステップＳ２〜Ｓ６が再び実行される。
【００３５】
また、ステップＳ６にて算出した前軸と後軸とにおける左右車輪の車輪速度差が所定範囲から逸脱したとき、ステップＳ８に移行して警報を出力する（警報出力手段）。
【００３６】
以上のように本実施形態の自動運転装置１及び自動運転方法は、道路状況の情報に基づき推定された車両軌跡を走行中の車両の左右車輪の車輪速度差を用いて補正し、補正された軌跡を用いて車両の自動運転を実行する。従って、乗員自身が運転した場合の感覚と、自動運転の場合の車両の挙動との間の違和感を解消し、自動運転中であっても乗員自身が運転した感覚に近い車両の挙動を実現することができる。
【００３７】
具体的には、図５に示すように、従来の場合、道路１２のカーブを曲がる車両１３は、車両１３が車線１４を逸脱しそうになるタイミングにおいて初めてステアリング角の調整が実行される。従って、車両１３は直線走行した後に車線１４を逸脱しそうな到達点Ｐに到達したとき、壁に当たったら向きを変えるような段階的な、つまり多角形状の軌跡１５（破線矢印で示す）で走行する。
【００３８】
これに対し本実施形態の自動運転装置１によれば、道路状況に基づく推定軌跡を実車輪速度パラメータのマップ１１を用いて補正することにより、走行中の車両１３の車輪速度差に基づいて、実際に乗員が運転する場合の車両１３の実軌跡に近い滑らかな曲線となる軌跡１６（実線矢印で示す）での車両１３の走行を実現することができる。
【００３９】
また、図６に示すように、従来の場合、水勾配１７を有する道路１２を走行する車両１３は、水勾配１７の外側に位置する車線１４に寄り切ってから初めてステアリング角の調整が実行される。このように自動運転の制御に遅れが生じることにより、車両１３が走行する軌跡１８（破線矢印で示す）は段階的になるとともに、複数の車輪が水勾配１７に到達した場合、車両１３の挙動が不安定となる。
【００４０】
これに対し本実施形態の自動運転装置１によれば、道路状況に基づく推定軌跡を実車輪速度パラメータのマップ１１を用いて補正することにより、１つの車輪が水勾配１７に到達した瞬間に、車輪速度差に基づいて車両１３が実際に車線１４のどちらかに寄り切る前にステアリング角の調整を実行するこができる。従って、車両１３の挙動をできるだけ安定的に維持しながら、滑らかな曲線の軌跡１９（実線矢印で示す）での車両１３の走行を実現することができる。
【００４１】
また、本実施形態の自動運転装置１は、ステップＳ６にて算出した前軸と後軸とにおける左右車輪の車輪速度差が所定範囲から逸脱したとき、ステップＳ８に移行して警報を出力する。これにより、例えばパンク等のアクシデントの発生し、車両の挙動の急激な変化が生じた場合、乗員に注意を喚起して次の迅速な処置を促すことができる。また、車両が段差や轍を走行して車両の挙動の急激な変化が生じた場合であっても、自動運転制御により車両の挙動が安定する方向に自動的に補正することもできる。
【００４２】
また、自動運転装置１により自動運転中において乗員自身が運転した感覚に近い車両の挙動を実現することにより、自動運転であっても乗員自身が運転しているような感覚を得ることができる。これにより、車両の自動運転制御に対する信頼性及び安心感を向上することができ、従来の違和感に基づく乗員の疲労を低減することができる。
【００４３】
また、自動操舵に関する不要な動作が低減されることにより、自動運転制御の応答性を含む制御性を向上することができる。
【００４４】
以上で本発明の実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。
【００４５】
例えば、上記実施形態の自動運転装置１及び自動運転方法では、ステップＳ１において車両走行の初期学習を行っているが、この初期学習は必ずしも必要ではなく、ステップＳ２の車両軌跡の推定から制御を開始しても良い。
【００４６】
また、ステップＳ２で行う道路状況の検出に際し、ナビゲーション装置２、レーダ装置３、及びカメラ装置４以外の装置を用いても良い。
【００４７】
また、自動運転装置１及び自動運転方法は、前述したように、自動操舵以外の車両のアクシデント検知や挙動維持に利用可能である。また、操舵部９の制御に際して駆動部７、制動部８を併せて制御することにより、車両の総合的な自動運転を実現することもできる。
【００４８】
また、自動運転装置１及び自動運転方法は、前述したように、駆動部７としてエンジン、電気モータ、又はその両方を搭載した車両に適用可能であるが、これに限らず、車両の運転制御システムの全てが、いわゆるドライブ・バイ・ワイヤ（drive by wire）に置き換えられた車両にも適用可能である。
【００４９】
また、自動運転装置１及び自動運転方法は、乗用車やトラック等の様々な車両に適用可能である。
【００５０】
また、自動運転装置１及び自動運転方法は、乗員が運転可能な操舵部９、即ちステアリングを備えた車両や、乗員が運転することができない、即ちステアリングを備えない車両等、様々な車両に適用可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１  自動運転装置
２  ナビゲーション装置（車両軌跡推定手段）
３  レーダ装置（車両軌跡推定手段）
４  カメラ装置（車両軌跡推定手段）
５  車両状態取得部（左車輪速度検出手段、右車輪速度検出手段）
６  走行制御部（車両軌跡推定手段、車輪速度差算出手段、補正手段、自動運転手段、警報出力手段）
７  駆動部（自動運転手段）
８  制動部（自動運転手段）
９  操舵部（自動運転手段）
【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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