(57)【要約】【課題】エネルギー消費量を低く抑えながら、運転者に違和感を与えにくい走行経路を設定することができる車両制御装置を提供する。【解決手段】本発明は、車両の走行を制御する車両制御装置(100)であって、周辺物標検出部(10b)と、走行経路及びこの経路に沿った速度を規定した第１目標走行経路を算出する第１目標走行経路算出部(10c)と、周辺物標を回避するように、走行経路及びこの経路に沿った速度を規定した第２目標走行経路を算出する第２目標走行経路算出部(10d)と、第１目標走行経路又は第２目標走行経路を走行するように速度及び／又は操舵を制御する制御部(10e)と、を有し、第１目標走行経路は自車両の走行に要するエネルギーが少なくなるように算出され、制御部は、自車両から所定距離の範囲内に回避すべき周辺物標が検出された場合には、走行経路を第２目標走行経路に切り替えることを特徴としている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の走行を制御する車両制御装置であって、
周辺物標を検出する周辺物標検出部と、
自車両が走行する経路、及びこの経路に沿った自車両の速度を規定した第１目標走行経路を算出する第１目標走行経路算出部と、
上記周辺物標検出部によって検出された周辺物標を回避するように、自車両が走行する経路、及びこの経路に沿った自車両の速度を規定した第２目標走行経路を算出する第２目標走行経路算出部と、
上記第１目標走行経路算出部によって算出された第１目標走行経路、又は上記第２目標走行経路算出部によって算出された第２目標走行経路を走行するように自車両の速度及び／又は操舵を制御する制御部と、を有し、
上記第１目標走行経路算出部は、自車両の走行に要するエネルギーが少なくなるように第１目標走行経路を算出するように構成され、
上記制御部は、上記周辺物標検出部によって、自車両から所定距離の範囲内に回避すべき周辺物標が検出された場合には、走行経路を上記第２目標走行経路算出部によって算出された第２目標走行経路に切り替えることを特徴とする車両制御装置。
【請求項２】
上記第２目標走行経路算出部によって算出される第２目標走行経路は、上記第１目標走行経路算出部によって算出される第１目標走行経路よりも短い区間に亘る走行経路を規定している請求項１記載の車両制御装置。
【請求項３】
上記第２目標走行経路算出部は、上記周辺物標検出部によって検出された回避すべき周辺物標の周囲に許容可能な相対速度の上限値を規定した、複数の制限速度分布を設定し、この制限速度分布を満足するように第２目標走行経路を算出する請求項１又は２に記載の車両制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両制御装置に関し、特に、車両の走行を制御する車両制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００８−１４９８５５号公報（特許文献１）には、車両の目標進路変更軌跡生成装置が記載されている。この目標進路変更軌跡生成装置においては、自車両の位置情報と、進路変更先の位置情報に基づいて自車両の進路変更途中の目標通過位置を算出し、目標進路変更軌跡を生成している。また、自車両の周辺にある障害物の情報や、道路に埋設されている磁気ネイルからの磁気情報に基づいて走行経路（軌跡）を設定する技術も知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１４９８５５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、走行経路は、周辺車両や障害物との衝突を回避することは当然として、より少ないエネルギー消費量（内燃機関車両の場合には燃費、電気自動車の場合には消費電力）で目標地点まで到達できるように設定することが好ましい。即ち、車両が同一の距離を走行した場合であっても、目標地点に到達するまで一定の速度で走行した場合にはエネルギー消費量が比較的少なくなるのに対して、目標地点に到達するまでに車両の加速及び減速が繰り返された場合にはエネルギー消費量が多くなる傾向がある。従って、自車両の走行経路を設定する場合、車両の位置的な軌跡ばかりでなく、エネルギー消費量がより少なくなるように、その走行経路に沿って車両の速度も規定しておくことが好ましい。しかしながら、走行経路及びこの経路に沿った速度を、計算によりエネルギー消費量が最小となるように設定すると、運転者に違和感を与える場合がある、ということが本件発明者の研究により明らかとなってきた。
従って、本発明は、エネルギー消費量を低く抑えながら、運転者に違和感を与えにくい走行経路を設定することができる車両制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決するために、本発明は、車両の走行を制御する車両制御装置であって、周辺物標を検出する周辺物標検出部と、自車両が走行する経路、及びこの経路に沿った自車両の速度を規定した第１目標走行経路を算出する第１目標走行経路算出部と、周辺物標検出部によって検出された周辺物標を回避するように、自車両が走行する経路、及びこの経路に沿った自車両の速度を規定した第２目標走行経路を算出する第２目標走行経路算出部と、第１目標走行経路算出部によって算出された第１目標走行経路、又は第２目標走行経路算出部によって算出された第２目標走行経路を走行するように自車両の速度及び／又は操舵を制御する制御部と、を有し、第１目標走行経路算出部は、自車両の走行に要するエネルギーが少なくなるように第１目標走行経路を算出するように構成され、制御部は、周辺物標検出部によって、自車両から所定距離の範囲内に回避すべき周辺物標が検出された場合には、走行経路を第２目標走行経路算出部によって算出された第２目標走行経路に切り替えることを特徴としている。
【０００６】
このように構成された本発明においては、第１目標走行経路算出部は、自車両の走行に要するエネルギーが少なくなるように第１目標走行経路を算出し、第２目標走行経路算出部は、周辺物標検出部によって検出された周辺物標を回避するように第２目標走行経路を算出する。周辺物標検出部によって、自車両から所定距離の範囲内に回避すべき周辺物標が検出された場合には、制御部は、走行経路を第２目標走行経路算出部によって算出された第２目標走行経路に切り替える。
【０００７】
このように構成された本発明によれば、制御部は、走行に要するエネルギーが少なくなるように算出された第１目標走行経路を走行するように自車両の速度及び／又は操舵を制御するので、車両のエネルギー消費量を低く抑えることができる。また、制御部は、自車両から所定距離の範囲内に回避すべき周辺物標が検出された場合に走行経路を第２目標走行経路に切り替えるので、周辺物標を回避する必要があるときだけ第２目標走行経路が採用され、運転者に違和感を与えにくくすることができる。
【０００８】
本発明において、好ましくは、第２目標走行経路算出部によって算出される第２目標走行経路は、第１目標走行経路算出部によって算出される第１目標走行経路よりも短い区間に亘る走行経路を規定している。
【０００９】
走行する車両のエネルギー消費量を低く抑えるには、比較的長い区間に亘って走行経路及びこれに沿った速度を設定し、車両の操舵や、加減速を緩やかに行うことが好ましい。従って、エネルギー消費量を抑える観点からは、遠くにある障害物等をいち早く検出し、これを回避すべく早期に車両の操舵を開始したり、減速を開始したりすることが必要となる。しかしながら、非常に遠くにある障害物を回避するために、車両制御装置によって早期に操舵や減速が開始されると、運転者に違和感を与えることがある。特に、運転者が視認できない距離や、位置にある障害物等を回避するために車両の操舵や減速が開始された場合には、車両制御装置によって操舵や減速が実行されている理由が運転者には理解できないため、強い違和感が与えられる。上記のように構成された本発明によれば、第２目標走行経路は第１目標走行経路よりも短い区間に亘る走行経路を規定しているので、非常に遠くにある障害物等を回避するための車両制御が、早期に開始されるのを防止することができ、運転者に違和感を与えにくくすることができる。
【００１０】
本発明において、好ましくは、第２目標走行経路算出部は、周辺物標検出部によって検出された回避すべき周辺物標の周囲に許容可能な相対速度の上限値を規定した、複数の制限速度分布を設定し、この制限速度分布を満足するように第２目標走行経路を算出する。
【００１１】
このように構成された本発明によれば、回避すべき周辺物標の周囲に許容可能な相対速度の上限値を規定した、複数の制限速度分布が設定され、この制限速度分布を満足するように第２目標走行経路が算出されるので、障害物等を状況に応じて適切に回避することができ、障害物等の回避において運転者に違和感を与えにくくすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の車両制御装置によれば、エネルギー消費量を低く抑えながら、運転者に違和感を与えにくい走行経路を設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態による車両制御装置の構成図である。
【図２】本発明の実施形態による車両制御装置の制御ブロック図である。
【図３】本発明の実施形態による車両制御装置において設定される走行経路Ｒ１の説明図である。
【図４】本発明の実施形態による車両制御装置において設定される走行経路Ｒ２の説明図である。
【図５】本発明の実施形態による車両制御装置において設定される走行経路Ｒ３の説明図である。
【図６】本発明の実施形態による車両制御装置における走行経路の補正による障害物回避の説明図である。
【図７】本発明の実施形態による車両制御装置において障害物を回避する際の障害物と車両との間のすれ違い速度の許容上限値とクリアランスとの関係を示す説明図である。
【図８】本発明の実施形態による車両制御装置における車両モデルの説明図である。
【図９】本発明の実施形態による車両制御装置における運転支援制御の処理フローチャートである。
【図１０】本発明の実施形態による車両制御装置における走行経路計算処理の処理フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態による車両制御装置について説明する。まず、図１及び図２を参照して、車両制御装置の構成について説明する。図１は車両制御装置の構成図であり、図２は車両制御装置の制御ブロック図である。
【００１５】
本実施形態の車両制御装置１００は、これを搭載した車両１（図３等参照）に対して複数の運転支援モードにより、それぞれ異なる運転支援制御を提供するように構成されている。運転者は、複数の運転支援モードから所望の運転支援モードを選択可能である。
【００１６】
図１に示すように、車両制御装置１００は車両１に搭載された、車両制御演算部（ＥＣＵ）１０と、複数のセンサ及びスイッチと、複数の制御システムと、運転支援モードについてのユーザ入力を行うための運転者操作部（図示せず）を備えている。複数のセンサ及びスイッチには、車室外を撮像するカメラ２１、ミリ波レーダ２２，車両の挙動を検出する車速センサ２３，測位システム２４，ナビゲーションシステム２５、車車間通信システム２６、及び路車間通信システム２７が含まれる。また、複数の制御システムには、エンジン制御システム３１，ブレーキ制御システム３２，ステアリング制御システム３３が含まれる。
【００１７】
図１に示すＥＣＵ１０は、ＣＰＵ，各種プログラムを記憶するメモリ，入出力装置等を備えたコンピュータにより構成される。ＥＣＵ１０は、運転者操作部（図示せず）から受け取った運転支援モード選択信号や設定車速信号、及び、複数のセンサ及びスイッチから受け取った信号に基づき、エンジン制御システム３１，ブレーキ制御システム３２，ステアリング制御システム３３に対して、それぞれエンジンシステム，ブレーキシステム，ステアリングシステムを適宜に作動させるための要求信号を出力可能に構成されている。
【００１８】
カメラ２１は、車両１の前方を撮像し、撮像した画像データを出力する。ＥＣＵ１０は、画像データに基づいて対象物（例えば、車両、歩行者、道路、区画線（車線境界線、白線、黄線）、交通信号、交通標識、停止線、交差点、先行車両、障害物等）を特定する。また、車両１の側方や後方を撮像する車室外カメラを設けることもできる。さらに、運転中の運転者を撮像する車室内カメラを車両に備えることもできる。
【００１９】
ミリ波レーダ２２は、対象物（特に、先行車、駐車車両、歩行者、障害物等）の位置及び速度を測定する測定装置であり、車両１の前方へ向けて電波（送信波）を送信し、対象物により送信波が反射されて生じた反射波を受信する。そして、ミリ波レーダ２２は、送信波と受信波に基づいて、車両１と対象物との間の距離（例えば、車間距離）や車両１に対する対象物の相対速度を測定する。なお、本実施形態においては、ミリ波レーダ２２として、車両１の前方の対象物を検出する前方レーダ、側方の対象物の対象物を検出する側方レーダ、及び車両１の後方の対象物を検出する後方レーダが備えられている。また、ミリ波レーダ２２に代えて、レーザレーダや超音波センサ等を用いて対象物との距離や相対速度を測定するように構成してもよい。また、複数のセンサを用いて、位置及び速度測定装置を構成してもよい。
車速センサ２３は、車両１の絶対速度を検出するように構成されている。
【００２０】
測位システム２４は、ＧＰＳシステム及び／又はジャイロシステムであり、車両１の位置（現在車両位置情報）を検出する。
ナビゲーションシステム２５は、内部に地図情報を格納しており、ＥＣＵ１０へ地図情報を提供することができる。ＥＣＵ１０は、地図情報及び現在車両位置情報に基づいて、車両１の周囲（特に、進行方向前方）に存在する道路、交差点、交通信号、建造物等を特定する。地図情報は、ＥＣＵ１０内に格納されていてもよい。
【００２１】
車車間通信システム２６は、車両と車両の間の通信システムであり、自車両と周辺を走行している車両との間で、車両の位置や、走行速度等の情報を交換するように構成されている。この車車間通信システム２６により、自車両の走行経路上の比較的遠方に停車している、又は走行している車両の位置、速度等の情報を取得することができる。
【００２２】
路車間通信システム２７は、道路に設置された交通インフラと、自車両との間の通信システムである。この路車間通信システム２７により、自車両の走行経路上に設置されている信号機の位置、この信号機の指示が変わるタイミング等の情報や、走行経路上に設置されている標識や、停止線の位置等の情報を取得することができる。
【００２３】
エンジン制御システム３１は、車両１のエンジンを制御するコントローラである。ＥＣＵ１０は、車両１を加速又は減速させる必要がある場合に、エンジン制御システム３１に対して、目標加減速度が得られるようにエンジン出力の変更を要求するエンジン出力変更要求信号を出力する。
【００２４】
ブレーキ制御システム３２は、車両１のブレーキ装置を制御するためのコントローラである。ＥＣＵ１０は、車両１を減速させる必要がある場合に、ブレーキ制御システム３２に対して、目標加減速度が得られるように車両１への制動力の発生を要求するブレーキ要求信号を出力する。
【００２５】
ステアリング制御システム３３は、車両１のステアリング装置を制御するコントローラである。ＥＣＵ１０は、車両１の進行方向を変更する必要がある場合に、ステアリング制御システム３３に対して、目標蛇角が得られるように操舵方向の変更を要求する操舵方向変更要求信号を出力する。
【００２６】
図２に示すように、ＥＣＵ１０は、入力処理部１０ａ、周辺物標検出部１０ｂ、第１目標走行経路算出部１０ｃ、第２目標走行経路算出部１０ｄ、制御部１０ｅとして機能する単一のＣＰＵを備えている。なお、本実施形態では、単一のＣＰＵが複数の上記機能を実行するように構成されているが、これに限らず、複数のＣＰＵがこれら機能を実行するように構成することができる。
【００２７】
入力処理部１０ａは、カメラ２１、ミリ波レーダ２２等の各センサ、測位システム２４、ナビゲーションシステム２５、車車間通信システム２６、路車間通信システム２７等の各通信システムから入力された入力情報を処理するように構成されている。入力処理部１０ａは、上記各センサ、各通信システムから入力された入力情報を解析し、自車両が走行している走行車線（車線の両側の区画線）や、走行中の道路の形態を検出する。
【００２８】
周辺物標検出部１０ｂは、ミリ波レーダ２２等の各センサからの入力信号や、カメラ２１の画像の解析、各通信システムからの入力情報に基づいて、自車両の周囲に存在する障害物等の周辺物標を認識（検出）するように構成されている。本実施形態においては、入力処理部１０ａは、入力された情報に基づいて、約３５種類の対象物を周辺物標として認識するように構成されている。
【００２９】
第１目標走行経路算出部１０ｃは、入力処理部１０ａによって処理されたカメラ２１、ミリ波レーダ２２、車速センサ２３、測位システム２４、ナビゲーションシステム２５、車車間通信システム２６、路車間通信システム２７等からの入力情報に基づいて自車両の第１目標走行経路を算出するように構成されている。この第１目標走行経路算出部１０ｃは、自車両の走行に要するエネルギーが少なくなるように、自車両が走行する経路、及びこの経路に沿った自車両の速度を規定した第１目標走行経路を算出するように構成されている。本実施形態においては、第１目標走行経路算出部１０ｃは、比較的長い区間（例えば、約０．５〜１ｋｍ）に亘る目標走行経路を算出するように構成されている。また、本実施形態においては、周辺物標検出部１０ｂにより検出された障害物等の周辺物標は、第１目標走行経路の算出には加味されない。
【００３０】
第２目標走行経路算出部１０ｄは、周辺物標検出部１０ｂによって検出された周辺物標を回避するように、自車両が走行する経路、及びこの経路に沿った自車両の速度を規定した第２目標走行経路を算出するように構成されている。また、本実施形態においては、第２目標走行経路算出部１０ｄは、第１目標走行経路算出部１０ｃによって算出された第１目標走行経路を補正して、第２補正走行経路を算出するように構成されている。例えば、周辺物標検出部１０ｂによって検出された回避すべき周辺物標の周囲に許容可能な相対速度の上限値を規定した、複数の制限速度分布を設定し、この制限速度分布を満足するように第１目標走行経路を補正して第２目標走行経路を算出するように第２目標走行経路算出部１０ｄを構成することができる。
【００３１】
さらに、第２目標走行経路算出部１０ｄは、制限速度分布を満足する走行経路の中から、所定の制約条件を満たす走行経路を選択する。さらに、第２目標走行経路算出部１０ｄは、選択された走行経路の中から所定の評価関数が最小となる走行経路を第２目標走行経路として算出するように構成されている。即ち、本実施形態においては、第２目標走行経路算出部１０ｄは、制限速度分布、所定の評価関数及び所定の制約条件に基づいて第２目標走行経路を算出する。なお、本実施形態においては、第２目標走行経路算出部１０ｄによって算出される第２目標走行経路は、第１目標走行経路算出部１０ｃによって算出される第１目標走行経路よりも短い区間（例えば、約０．２ｋｍ）に亘る走行経路を規定するものである。
【００３２】
制御部１０ｅは、第１目標走行経路算出部１０ｃによって算出された第１目標走行経路、又は第２目標走行経路算出部１０ｄによって算出された第２目標走行経路を走行するように自車両の速度及び／又は操舵を制御するように構成されている。さらに、制御部１０ｅは、周辺物標検出部１０ｂによって、自車両から所定距離の範囲内に回避すべき周辺物標が検出された場合には、走行経路を第２目標走行経路算出部１０ｄによって算出された第２目標走行経路に切り替えるように構成されている。
【００３３】
ＥＣＵ１０は、制御部１０ｅから制御信号として出力された目標加減速度、目標蛇角が達成されるように、少なくともエンジン制御システム３１，ブレーキ制御システム３２，又はステアリング制御システム３３のいずれか１つ又は複数に対し、要求信号を出力する。
【００３４】
次に、本実施形態による車両制御装置１００が備える運転支援モードについて説明する。本実施形態では、運転支援モードとして、４つのモードが備えられている。即ち、運転者操舵モードである速度制限モードと、自動操舵モードである先行車追従モードと、運転者操舵モードである自動速度制御モードと、何れの運転支援モードも選択されていない場合に実行される基本制御モードが備えられている。
【００３５】
＜先行車追従モード＞
先行車追従モードは、基本的に、車両１と先行車との間に車速に応じた所定の車間距離を維持しつつ、車両１を先行車に追従走行させる自動操舵モードであり、車両制御装置１００による自動的なステアリング制御，速度制御（エンジン制御，ブレーキ制御），障害物回避制御（速度制御及びステアリング制御）を伴う。
【００３６】
先行車追従モードでは、車線両端部の検出の可否、及び、先行車の有無に応じて、異なるステアリング制御及び速度制御が行われる。ここで、車線両端部とは、車両１が走行する車線の両端部（白線等の区画線，道路端，縁石，中央分離帯，ガードレール等）であり、隣接する車線や歩道等との境界である。ＥＣＵ１０に備えられた入力処理部１０ａは、この車線両端部をカメラ２１により撮像された画像データから検出する。また、ナビゲーションシステム２５の地図情報から車線両端部を検出してもよい。しかしながら、例えば、車両１が整備された道路ではなく、車線が存在しない平原を走行する場合や、カメラ２１からの画像データの読取り不良等の場合に車線両端部が検出できない場合が生じ得る。
【００３７】
また、本実施形態では、先行車検出部としてのＥＣＵ１０は、カメラ２１による画像データ、及びミリ波レーダ２２の測定データにより、先行車を検出する。具体的には、カメラ２１による画像データにより前方を走行する他車両を走行車として検出する。更に、本実施形態では、ミリ波レーダ２２による測定データにより、車両１と他車両との車間距離が所定距離（例えば、４００〜５００ｍ）以下である場合に、当該他車両が先行車として検出される。
【００３８】
なお、先行車追従モードにおいて、先行車の有無、車線両端部の検出の可否にかかわらず、周辺物標検出部１０ｂによって回避すべき周辺物標が検出された場合には、第１目標走行経路が補正され、自動的に障害物（周辺物標）が回避される。
【００３９】
＜自動速度制御モード＞
また、自動速度制御モードは、運転者によって予め設定された所定の設定車速（一定速度）を維持するように速度制御する運転者操舵モードであり、車両制御装置１００による自動的な速度制御（エンジン制御，ブレーキ制御）を伴うが、ステアリング制御は行われない。この自動速度制御モードでは、車両１は、設定車速を維持するように走行するが、運転者によるアクセルペダルの踏み込みにより設定車速を超えて増速され得る。また、運転者がブレーキ操作を行った場合には、運転者の意思が優先され、設定車速から減速される。また、先行車に追いついた場合には、車速に応じた車間距離を維持しながら先行車に追従するように速度制御され、先行車が存在しなくなると、再び設定車速に復帰するように速度制御される。
【００４０】
＜速度制限モード＞
また、速度制限モードは、車両１の車速が速度標識による制限速度又は運転者によって設定された設定速度を超えないように、速度制御する運転者操舵モードであり、車両制御装置１００による自動的な速度制御（エンジン制御）を伴う。制限速度は、カメラ２１により撮像された速度標識や路面上の速度表示の画像データをＥＣＵ１０が画像認識処理することにより特定してもよいし、外部からの無線通信により受信してもよい。速度制限モードでは、運転者が制限速度を超えるようにアクセルペダルを踏み込んだ場合であっても、車両１は制限速度までしか増速されない。
【００４１】
＜基本制御モード＞
また、基本制御モードは、運転者操作部（図示せず）により、何れの運転支援モードも選択されていないときのモード（オフモード）であり、車両制御装置１００による自動的なステアリング制御及び速度制御は行われない。ただし、車両１が対向車等に衝突する可能性がある場合には、衝突を回避する制御が実行される。また、これらの衝突回避は、先行車追従モード，自動速度制御，速度制限モードにおいても同様に実行される。
【００４２】
次に、図３乃至図５を参照して、本実施形態による車両制御装置１００により計算される複数の走行経路について説明する。図３乃至図５は、それぞれ走行経路Ｒ１乃至走行経路Ｒ３の説明図である。本実施形態では、ＥＣＵ１０に備えられた第１目標走行経路算出部１０ｃが、以下の走行経路Ｒ１〜走行経路Ｒ３を時間的に繰返し計算するように構成されている（例えば、０．１秒毎）。本実施形態では、ＥＣＵ１０は、センサ等の情報に基づいて、現在の地点から所定距離（例えば、０．５〜１ｋｍ）に亘る走行経路を計算する。図３乃至図５における走行経路Ｒｘ（ｘ＝１，２，３）は、走行経路上の車両１の目標位置（Ｐｘ_ｋ）及び目標速度（Ｖｘ_ｋ）により特定される（ｋ＝０，１，２，・・・，ｎ）。更に、各目標位置において、目標速度以外に複数の変数（加速度、加速度変化量、ヨーレート、操舵角、車両角度等）について目標値を特定しても良い。
【００４３】
なお、図３乃至図５における走行経路（走行経路Ｒ１〜走行経路Ｒ３）は、車両１が走行する走行路上又は走行路周辺の物標（駐車車両、歩行者等の障害物）に関する周辺物標の検出情報を考慮せずに、走行路の形状，先行車の走行軌跡，車両１の走行挙動，及び設定車速に基づいて計算される。このように、本実施形態では、周辺物標の情報が計算に考慮されないので、これら複数の走行経路の全体的な計算負荷を低く抑えることができる。
【００４４】
以下では、理解の容易のため、車両１が直線区間５ａ，カーブ区間５ｂ，直線区間５ｃからなる道路５を走行する場合において計算される各走行経路について説明する。道路５は、左右の車線５L，５Rからなる。現時点において、車両１は、直線区間５ａの車線５L上を走行しているものとする。
【００４５】
（走行経路Ｒ１）
図３に示す走行経路Ｒ１は、道路５の形状に即して車両１に走行路である車線５L内の走行を維持させるように所定距離分だけ設定される。詳しくは、走行経路Ｒ１は、直線区間５ａ，５ｃでは車両１が車線５Lの中央付近の走行を維持するように設定され、カーブ区間５ｂでは車両１が車線５Lの幅方向中央よりも内側又はイン側（カーブ区間の曲率半径Ｌの中心Ｏ側）を走行するように設定される。
【００４６】
カメラ２１により撮像された車両１の周囲の画像データに対し画像認識処理が実行され、車線両端部６L，６Rが検出される。車線両端部は、上述のように、区画線（白線等）や路肩等である。更に、検出した車線両端部６L，６Rに基づいて、車線５Lの車線幅Ｗ及びカーブ区間５ｂの曲率半径Ｌが算出される。また、ナビゲーションシステム２５の地図情報から車線幅Ｗ及び曲率半径Ｌを取得してもよい。更に、画像データから速度標識Ｓや路面上に表示された制限速度が読み取られる。なお、上述のように、制限速度を路車間通信システム２７等からの無線通信により取得してもよい。
【００４７】
第１目標走行経路算出部１０ｃは、直線区間５ａ，５ｃでは、車線両端部６L，６Rの幅方向の中央部を車両１の幅方向中央部（例えば、重心位置）が通過するように、走行経路Ｒ１の複数の目標位置Ｐ１_ｋを設定する。
【００４８】
一方、第１目標走行経路算出部１０ｃは、カーブ区間５ｂでは、カーブ区間５ｂの長手方向の中央位置Ｐ１_ｃにおいて、車線５Lの幅方向中央位置からイン側への変位量Ｗｓを最大に設定する。この変位量Ｗｓは、曲率半径Ｌ，車線幅Ｗ，車両１の幅寸法Ｄ（ＥＣＵ１０のメモリに格納された規定値）に基づいて計算される。そして、第１目標走行経路算出部１０ｃは、カーブ区間５ｂの中央位置Ｐ１_ｃと直線区間５ａ，５ｃの幅方向中央位置とを滑らかにつなぐように走行経路Ｒ１の複数の目標位置Ｐ１_ｋを設定する。なお、カーブ区間５ｂへの進入前後においても、直線区間５ａ，５ｃのイン側に走行経路Ｒ１を設定してもよい。
【００４９】
走行経路Ｒ１の各目標位置Ｐ１_ｋにおける目標速度Ｖ１_ｋは、原則的に、運転者が運転者操作部（図示せず）によって設定した速度、又は車両制御装置１００によって予め設定された所定の設定車速（一定速度）に設定される。しかしながら、この設定車速が、速度標識Ｓ等から取得された制限速度、又は、カーブ区間５ｂの曲率半径Ｌに応じて規定される制限速度を超える場合、走行経路上の各目標位置Ｐ１_ｋの目標速度Ｖ１_ｋは、２つの制限速度のうち、より低速な制限速度に制限される。
【００５０】
（走行経路Ｒ２）
また、図４に示すように、走行経路Ｒ２は、先行車３の走行軌跡を追従するように所定距離分だけ設定される。車室外カメラ２１による画像データ，ミリ波レーダ２２による測定データ，車速センサ２３による車両１の車速に基づいて、車両１の走行する車線５L上の先行車３の位置及び速度が継続的に計算され、これらを先行車軌跡情報として記憶し、この先行車軌跡情報に基づいて、先行車３の走行軌跡が走行経路Ｒ２（目標位置Ｐ２_ｋ、目標速度Ｖ２_ｋ）として設定される。
【００５１】
（走行経路Ｒ３）
また、図５に示すように、走行経路Ｒ３は、運転者による車両１の現在の運転状態に基づいて所定距離分だけ設定される。即ち、走行経路Ｒ３は、車両１の現在の走行挙動から推定される位置及び速度に基づいて設定される。
第１目標走行経路算出部１０ｃは、車両１の操舵角，ヨーレート，横加速度に基づいて、所定距離分の走行経路Ｒ３の目標位置Ｐ３_ｋを計算する。また、第１目標走行経路算出部１０ｃは、車両１の現在の車速，加速度に基づいて、所定距離分の走行経路Ｒ３の目標速度Ｖ３_ｋを計算する。
【００５２】
次に、本実施形態による車両制御装置１００における運転支援モードと走行経路との関係について説明する。本実施形態では、運転者が運転者操作部（図示せず）を操作して１つの運転支援モードを選択すると、選択された運転支援モードに応じて走行経路が選択されるように構成されている。
【００５３】
先行車追従モードの選択時には、車線両端部が検出されていると、先行車の有無にかかわらず、走行経路Ｒ１が適用される。この場合、運転者操作部（図示せず）によって設定された設定車速が目標速度となる。
一方、先行車追従モードの選択時において、車線両端部が検出されず、先行車が検出された場合、走行経路Ｒ２が適用される。この場合、目標速度は、先行車の車速に応じて設定される。また、先行車追従モードの選択時において、車線両端部が検出されず、先行車も検出されない場合、走行経路Ｒ３が適用される。
【００５４】
また、自動速度制御モードの選択時には、走行経路Ｒ３が適用される。自動速度制御モードは、上述のように速度制御を自動的に実行するモードであり、運転者操作部（図示せず）によって設定された設定車速が目標速度となる。また、運転者によるステアリングホイールの操作に基づいてステアリング制御が実行される。
【００５５】
また、速度制限モードの選択時にも走行経路Ｒ３が適用される。速度制限モードも、上述のように速度制御を自動的に実行するモードであり、目標速度は、制限速度以下の範囲で、運転者によるアクセルペダルの踏み込み量に応じて設定される。また、運転者によるステアリングホイールの操作に基づいてステアリング制御が実行される。
【００５６】
また、基本制御モード（オフモード）の選択時には、走行経路Ｒ３が適用される。基本制御モードは、基本的に、速度制限モードにおいて制限速度が設定されない状態と同様である。
【００５７】
次に、図６乃至図８を参照して、本実施形態によるＥＣＵ１０の第２目標走行経路算出部１０ｄにおいて実行される走行経路補正処理について説明する。図６は走行経路の補正による障害物回避の説明図である。図７は障害物を回避する際の障害物と車両との間のすれ違い速度の許容上限値とクリアランスとの関係を示す説明図であり、図８は車両モデルの説明図である。
図６では、車両１は走行路（車線）７上を走行しており、走行中又は停車中の車両３とすれ違って、車両３を追い抜こうとしている。
【００５８】
一般に、道路上又は道路付近の障害物（例えば、先行車、駐車車両、歩行者等）とすれ違うとき（又は追い抜くとき）、車両１の運転者は、進行方向に対して直交する横方向において、車両１と障害物との間に所定のクリアランス又は間隔（横方向距離）を保ち、且つ、車両１の運転者が安全と感じる速度に減速する。具体的には、先行車が急に進路変更したり、障害物の死角から歩行者が出てきたり、駐車車両のドアが開いたりするといった危険を回避するため、クリアランスが小さいほど、障害物に対する相対速度は小さくされる。
【００５９】
また、一般に、後方から先行車に近づいているとき、車両１の運転者は、進行方向に沿った車間距離（縦方向距離）に応じて速度（相対速度）を調整する。具体的には、車間距離が大きいときは、接近速度（相対速度）が大きく維持されるが、車間距離が小さくなると、接近速度は低速にされる。そして、所定の車間距離で両車両の間の相対速度はゼロとなる。これは、先行車が駐車車両であっても同様である。
【００６０】
このように、運転者は、障害物と車両１との間の距離（横方向距離及び縦方向距離を含む）と相対速度との関係を考慮しながら、危険がないように車両１を運転している。
【００６１】
そこで、本実施形態では、図６に示すように、車両１は、車両１から検知される障害物（例えば、駐車車両３）に対して、障害物の周囲に（横方向領域、後方領域、及び前方領域にわたって）又は少なくとも障害物と車両１との間に、車両１の進行方向における相対速度についての許容上限値を規定する２次元分布（制限速度分布４０）を複数設定するように構成されている。制限速度分布４０では、障害物の周囲の各点において、相対速度の許容上限値Ｖlimが設定されている。本実施形態では、すべての運転支援モードにおいて、障害物に対する車両１の相対速度が制限速度分布４０内の許容上限値Ｖlimを超えることがないように走行経路の補正が実施される。
【００６２】
図６から分かるように、制限速度分布４０は、原則的に、障害物からの横方向距離及び縦方向距離が小さくなるほど（障害物に近づくほど）、相対速度の許容上限値が小さくなるように設定される。また、図６では、理解の容易のため、同じ許容上限値を有する点を連結した等相対速度線が示されている。等相対速度線ａ，ｂ，ｃ，ｄは、それぞれ許容上限値Ｖlimが０ｋｍ／ｈ，２０ｋｍ／ｈ，４０ｋｍ／ｈ，６０ｋｍ／ｈに相当する。本例では、各等相対速度領域は、略矩形に設定されている。このように、補正走行経路算出部１０ｄは、入力処理部１０ａによって回避すべき障害物（周辺物標）が認識され、対象物標選択部１０ｂによって選択された場合には、障害物に対して車両が走行可能な許容相対速度の上限ラインを設定している。そして、この上限ラインを満足するように、目標走行経路算出部１０ｃによって算出された目標走行経路が補正される。
【００６３】
なお、制限速度分布４０は、必ずしも障害物の全周にわたって設定されなくてもよく、少なくとも障害物の後方、及び、車両１が存在する障害物の横方向の一方側（図６では、車両３の右側領域）に設定されればよい。
【００６４】
図７に示すように、車両１がある絶対速度で走行するときにおいて、障害物の横方向に設定される許容上限値Ｖlimは、クリアランスＸがＤ0（安全距離）までは０（ゼロ）ｋｍ／ｈであり、Ｄ0以上で２次関数的に増加する（Ｖlim＝ｋ（Ｘ−Ｄ0）2。ただし、Ｘ≧Ｄ0）。即ち、安全確保のため、クリアランスＸがＤ0以下では車両１は相対速度がゼロとなる。一方、クリアランスＸがＤ0以上では、クリアランスが大きくなるほど、車両１は大きな相対速度ですれ違うことが許容される。
【００６５】
図７の例では、障害物の横方向における許容上限値は、Ｖlim＝ｆ（Ｘ）＝ｋ（Ｘ−Ｄ0）2で定義されている。なお、ｋは、Ｘに対するＶlimの変化度合いに関連するゲイン係数であり、障害物の種類等に依存して設定される。また、Ｄ0も障害物の種類等に依存して設定される。
【００６６】
なお、本実施形態では、ＶlimがＸの２次関数となるように定義されているが、これに限らず、他の関数（例えば、一次関数等）で定義されてもよい。また、図７を参照して、障害物の横方向の許容上限値Ｖlimについて説明したが、障害物の縦方向を含むすべての径方向について同様に設定することができる。その際、係数ｋ、安全距離Ｄ0は、障害物からの方向に応じて設定することができる。
【００６７】
なお、制限速度分布４０は、種々のパラメータに基づいて設定することが可能である。パラメータとして、例えば、車両１と障害物の相対速度、障害物の種類、車両１の進行方向、障害物の移動方向及び移動速度、障害物の長さ、車両１の絶対速度等を考慮することができる。即ち、これらのパラメータに基づいて、係数ｋ及び安全距離Ｄ0を選択することができる。
【００６８】
また、本実施形態において、障害物は、車両，歩行者，自転車，崖，溝，穴，落下物等を含む。更に、車両は、自動車，トラック，自動二輪で区別可能である。歩行者は、大人，子供，集団で区別可能である。
【００６９】
図６に示すように、車両１が走行路７上を走行しているとき、車両１のＥＣＵ１０に内蔵された入力処理部１０ａは、カメラ２１から画像データに基づいて障害物（車両３）を検出する。このとき、障害物の種類（この場合は、車両、歩行者）が特定される。
【００７０】
また、入力処理部１０ａは、ミリ波レーダ２２の測定データ及び車速センサ２３の車速データに基づいて、車両１に対する障害物（車両３）の位置及び相対速度並びに絶対速度を算出する。なお、障害物の位置は、車両１の進行方向に沿ったｘ方向位置（縦方向距離）と、進行方向と直交する横方向に沿ったｙ方向位置（横方向距離）が含まれる。
【００７１】
ＥＣＵ１０に内蔵された第２目標走行経路算出部１０ｄは、検知したすべての障害物（図６の場合、車両３）について、それぞれ制限速度分布４０を設定する。そして、第２目標走行経路算出部１０ｄは、車両１の速度が制限速度分布４０の許容上限値Ｖlimを超えないように走行経路の補正を行う。補正走行経路算出部１０ｄは、障害物の回避に伴い、運転者の選択した運転支援モードに応じて適用された目標走行経路を補正して、第２目標走行経路を算出する。なお、第２目標走行経路算出部１０ｄによって算出される第２目標走行経路は、第１目標走行経路算出部１０ｃによって算出される第１目標走行経路よりも短い区間に亘る走行経路を規定する。
【００７２】
即ち、第１目標走行経路算出部１０ｃによって算出された第１目標走行経路を車両１が走行すると、ある目標位置において目標速度が制限速度分布４０によって規定された許容上限値を超えてしまう場合には、第１目標走行経路を補正して、制限速度分布４０を満足するように第２目標走行経路を算出する。この第２目標走行経路として、目標位置を変更することなく目標速度を低下させた経路（図６の経路Ｒｃ１）、目標速度を変更することなく目標速度が許容上限値を超えないように迂回経路上に目標位置を変更した経路（図６の経路Ｒｃ３）、目標位置及び目標速度の両方を変更した経路（図６の経路Ｒｃ２）等がある。
【００７３】
例えば、図６は、計算されていた第１目標走行経路Ｒが、走行路７の幅方向の中央位置（目標位置）を６０ｋｍ／ｈ（目標速度）で走行する経路であった場合を示している。この場合、前方に駐車車両３が障害物として存在するが、上述のように、第１目標走行経路Ｒの計算段階においては、計算負荷の低減のため、この障害物は考慮されていない。
【００７４】
第１目標走行経路Ｒを走行すると、車両１は、制限速度分布４０の等相対速度線ｄ，ｃ，ｃ，ｄを順に横切ることになる。即ち、６０ｋｍ／ｈで走行する車両１が等相対速度線ｄ（許容上限値Ｖlim＝６０ｋｍ／ｈ）の内側の領域に進入することになる。したがって、第２目標走行経路算出部１０ｄは、第１目標走行経路Ｒの各目標位置における目標速度を許容上限値Ｖlim以下に制限するように第１目標走行経路Ｒを補正して、補正後の第２目標走行経路Ｒｃ１を生成する。即ち、補正後の第２目標走行経路Ｒｃ１では、各目標位置において目標車速が許容上限値Ｖlim以下となるように、車両３に接近するに連れて目標速度が徐々に４０ｋｍ／ｈ未満に低下し、その後、車両３から遠ざかるに連れて目標速度が元の６０ｋｍ／ｈまで徐々に増加される。
【００７５】
また、第２目標走行経路Ｒｃ３は、第１目標走行経路Ｒの目標速度（６０ｋｍ／ｈ）を変更せず、このため等相対速度線ｄ（相対速度６０ｋｍ／ｈに相当）の外側を走行するように設定された経路である。第２目標走行経路算出部１０ｄは、第１目標走行経路Ｒの目標速度を維持するため、目標位置が等相対速度線ｄ上又はその外側に位置するように第１目標走行経路Ｒを補正して、第２目標走行経路Ｒｃ３を生成する。したがって、第２目標走行経路Ｒｃ３の目標速度は、第１目標走行経路Ｒの目標速度であった６０ｋｍ／ｈに維持される。
【００７６】
また、第２目標走行経路Ｒｃ２は、第１目標走行経路Ｒの目標位置及び目標速度の両方が変更された経路である。第２目標走行経路Ｒｃ２では、目標速度は、６０ｋｍ／ｈには維持されず、車両３に接近するに連れて徐々に低下し、その後、車両３から遠ざかるに連れて元の６０ｋｍ／ｈまで徐々に増加される。
【００７７】
第２目標走行経路Ｒｃ１のように、第１目標走行経路Ｒの目標位置を変更せず、目標速度のみを変更する補正は、速度制御を伴うが、ステアリング制御を伴わない運転支援モードに適用することができる（例えば、自動速度制御モード、速度制限モード、基本制御モード）。
また、第２目標走行経路Ｒｃ３のように、第１目標走行経路Ｒの目標速度を変更せず、目標位置のみを変更する補正は、ステアリング制御を伴う運転支援モードに適用することができる（例えば、先行車追従モード）。
また、第２目標走行経路Ｒｃ２のように、第１目標走行経路Ｒの目標位置及び目標速度を共に変更する補正は、速度制御及びステアリング制御を伴う運転支援モードに適用することができる（例えば、先行車追従モード）。
【００７８】
次に、ＥＣＵ１０に内蔵された第２目標走行経路算出部１０ｄは、設定可能な第２目標走行経路の中から、センサ情報等に基づいて、最適な第２目標走行経路を決定する。即ち、第２目標走行経路算出部１０ｄは、設定可能な複数の第２補正走行経路の中から、所定の評価関数及び所定の制約条件に基づいて最適な第２目標走行経路を決定する。
【００７９】
ＥＣＵ１０は、評価関数Ｊ、制約条件及び車両モデルをメモリ内に記憶している。第２目標走行経路算出部１０ｄは、補正処理により最適な第２目標走行経路を決定するに際し、制約条件及び車両モデルを満たす範囲で、評価関数Ｊが極値をもつ最適な第２目標走行経路を算出する（最適化処理）。
【００８０】
評価関数Ｊは、複数の評価ファクタを有する。本例の評価ファクタは、例えば、速度（縦方向及び横方向）、加速度（縦方向及び横方向）、加速度変化量（縦方向及び横方向）、ヨーレート、車線中心に対する横位置、車両角度、操舵角、その他ソフト制約について、第１目標走行経路を補正した複数の走行経路の良否を評価するための関数である。
【００８１】
評価ファクタには、車両１の縦方向の挙動に関する評価ファクタ（縦方向評価ファクタ：縦方向の速度、加速度、加速度変化量等）と、車両１の横方向の挙動に関する評価ファクタ（横方向評価ファクタ：横方向の速度、加速度、加速度変化量、ヨーレート、車線中心に対する横位置、車両角度、操舵角等）が含まれる。
【００８２】
本実施形態においては、評価関数Ｊは、以下の式で記述される。
2019123377.tif 000003
【００８３】
式中、Ｗｋ（Ｘｋ−Ｘｒｅｆｋ）2は評価ファクタ、Ｘｋは補正した走行経路の評価ファクタに関する物理量、Ｘｒｅｆｋは第１目標走行経路（補正前）の評価ファクタに関する物理量、Ｗｋは評価ファクタの重み値である（但し、ｋ＝１〜ｎ）。したがって、本実施形態の評価関数Ｊは、ｎ個の評価ファクタの物理量について、第１目標走行経路（補正前）の物理量に対する補正した走行経路の物理量の差の２乗の和を重み付けして、所定区間（例えば、約０．２ｋｍ）の走行経路長にわたって合計した値に相当する。
【００８４】
本実施形態においては、第１目標走行経路を補正した走行経路の評価が高いほど評価関数Ｊは小さな値をもつので、評価関数Ｊが極小値となる最適な走行経路が、第２目標走行経路算出部１０ｄによって第２目標走行経路として算出される。
【００８５】
制約条件は、補正された走行経路が満足する必要がある条件であり、制約条件によって評価すべき走行経路を絞り込むことにより、評価関数Ｊによる最適化処理に要する計算負荷を減少させることが可能となり、計算時間を短縮することができる。
【００８６】
車両モデルは、車両１の物理的な運動を規定するものであり、以下の運動方程式で記述される。この車両モデルは、本例では図８に示す２輪モデルである。車両モデルにより車両１の物理的な運動が規定されることにより、走行時の違和感が低減された補正走行経路を算出することができると共に、評価関数Ｊによる最適化処理を早期に収束させることができる。
【００８７】
2019123377.tif 000004
2019123377.tif 000005
【００８８】
図８及び式（１）、（２）中、ｍは車両１の質量、Ｉは車両１のヨーイング慣性モーメント、ｌはホイールベース、ｌfは車両重心点と前車軸間の距離、ｌrは車両重心点と後車軸間の距離、Ｋfは前輪１輪あたりのタイヤコーナリングパワー、Ｋrは後輪１輪あたりのタイヤコーナリングパワー、Ｖは車両１の車速、δは前輪の実舵角、βは車両重心点の横すべり角、ｒは車両１のヨー角速度、θは車両１のヨー角、ｙは絶対空間に対する車両１の横変位、ｔは時間である。
このように、第２目標走行経路算出部１０ｄは、第１目標走行経路、制約条件、車両モデル等に基づいて、多数の走行経路の中から、評価関数Ｊが最小になる最適な第２目標走行経路を算出する。
【００８９】
次に、図９及び図１０を参照して、本実施形態の車両制御システム１００における運転支援制御の処理フローを説明する。図９は運転支援制御の処理フローチャートであり、図１０は走行経路計算処理の処理フローチャートである。
【００９０】
ＥＣＵ１０は、図９の処理フローチャートを所定時間（例えば、０．１秒）ごとに繰り返して実行している。まず、ＥＣＵ１０の入力処理部１０ａは、情報取得処理を実行する（Ｓ１１）。情報取得処理において、ＥＣＵ１０は、測位システム２４、ナビゲーションシステム２５、車車間通信システム２６、及び路車間通信システム２７から、現在車両位置情報、地図情報、周辺物標等に関する情報を取得し（Ｓ１１ａ）、カメラ２１，ミリ波レーダ２２，車速センサ２３等からセンサ情報を取得する。なお、ステップＳ１１ｂにおいて、加速度センサ，ヨーレートセンサ，運転者操作部（以上、図示せず）等からのセンサ情報も取得するように、本発明を構成することもできる。また、操舵角センサ，アクセルセンサ，ブレーキセンサ（以上、図示せず）等からスイッチ情報を取得するように本発明を構成しても良い（Ｓ１１ｃ）。
【００９１】
次に、ＥＣＵ１０は、情報取得処理（Ｓ１１）において取得した各種の情報を用いて所定の情報検出処理を実行する（Ｓ１２）。情報検出処理において、ＥＣＵ１０は、現在車両位置情報、地図情報、車車間通信システムからの情報、路車間通信システムからの情報並びにセンサ情報から、車両１の周囲及び前方エリアにおける走行路形状に関する走行路情報（直線区間及びカーブ区間の有無，各区間長さ，カーブ区間の曲率半径，車線幅，車線両端部位置，車線数，交差点の有無，カーブ曲率で規定される制限速度等）、走行規制情報（制限速度、赤信号等）、先行車軌跡情報（先行車の位置及び速度）を検出する（Ｓ１２ａ）。また、ＥＣＵ１０の周辺物標検出部１０ｂは、情報検出処理として、車車間通信システム、路車間通信システムからの情報並びにセンサ情報から、周辺物標情報（走行経路上の障害物の有無、種類、大きさ、位置等）を検出する。
【００９２】
また、ＥＣＵ１０は、スイッチ情報から、運転者による車両操作に関する車両操作情報（操舵角，アクセルペダル踏み込み量，ブレーキペダル踏み込み量等）を検出し（Ｓ１２ｂ）、更に、スイッチ情報及びセンサ情報から、車両１の挙動に関する走行挙動情報（車速、縦加速度、横加速度、ヨーレート等）を検出する（Ｓ１２ｃ）。
【００９３】
次に、ＥＣＵ１０は、計算により得られた情報に基づいて、走行経路計算処理を実行する（Ｓ１３）。さらに、ＥＣＵ１０は、走行経路計算処理により算出された目標走行経路上を走行するように、該当する制御システム（エンジン制御システム３１，ブレーキ制御システム３２，ステアリング制御システム３３）へ要求信号を出力する（Ｓ１４）。即ち、ＥＣＵ１０は、第１目標走行経路算出部１０ｃによって算出された第１目標走行経路、又は第２目標走行経路算出部１０ｄによって算出された第２目標走行経路を走行するように自車両の速度及び／又は操舵を制御する。具体的には、ＥＣＵ１０は、算出された第１又は第２目標走行経路によって特定されるエンジン，ブレーキ，操舵の目標制御量に応じて、要求信号を生成して出力する。
【００９４】
次に、図１０を参照して、図９に示すフローチャートのステップＳ１３において実行される走行経路計算処理を説明する。図１０は、図９に示すフローチャートのサブルーチンとして実行される走行経路計算処理のフローチャートである。
【００９５】
まず、図１０のステップＳ２１においては、自車両１の走行車線上、且つ自車両１から所定距離以内に、周辺物標検出部１０ｂによって回避すべき周辺物標（障害物）が検出されているか否かが判断される。回避すべき周辺物標が検出されていない場合にはステップＳ２５以下の処理が実行され、第１目標走行経路算出部１０ｃによって算出された第１目標走行経路が、自車両１が走行する走行経路として採用される。一方、回避すべき周辺物標が検出されている場合には、ＥＣＵ１０は、ステップＳ２２以下の処理を実行し、走行経路を、第２目標走行経路算出部１０ｄによって算出された第２目標走行経路に切り替える。
【００９６】
本実施形態においては、上記所定距離はミリ波レーダ２２による検知が可能な約０．２ｋｍに設定されており、この短距離区間において第２目標走行経路が算出される。従って、自車両１の走行車線上の約０．２ｋｍよりも遠方に、周辺物標検出部１０ｂによって障害物が検出されている場合であっても、ステップＳ２５以下の処理が実行され、自車両１が走行する走行経路として第１目標走行経路が採用される。即ち、障害物等を回避するように設定される第２目標走行経路を算出する短距離区間よりも遠方に障害物等が検出されている状態においては、その障害物は目標走行経路の算出には考慮されない。また、本実施形態においては、短距離区間（例えば、約０．２ｋｍ）内に障害物等が検知されたとき第２目標走行経路に切り替えているが、障害物等を検知した状態で、運転者が障害物を視認できる程度の所定距離（例えば、約０．１５ｋｍ）まで近づいたときに第２目標走行経路に切り替えるように本発明を構成することもできる。
【００９７】
ステップＳ２５〜Ｓ２７における処理は、ＥＣＵ１０の第１目標走行経路算出部１０ｃによって実行される。
まず、ステップＳ２５においては、比較的長い中距離区間（例えば、約０．５〜１ｋｍ）に亘って設定される第１目標走行経路の候補となる複数の走行経路が設定される。ここで設定される複数の走行経路は図３乃至図５を参照して説明した走行経路であるが、同一の軌跡を有する走行経路についても、その軌跡上の各点における走行速度の相違により、複数種類の走行経路を設定することができる。なお、中距離区間における道路状況（直進、カーブ、登降坂）の情報は、ナビゲーションシステム２５に格納されている地図データ、車車間通信システム２６、又は路車間通信システム２７から取得することもできる。また、中距離区間における道路状況として、信号や、停止標識等を考慮することもできる。なお、第１目標走行経路の候補となる複数の走行経路は、所定の制約条件を満足するように設定される。
【００９８】
第１目標走行経路算出部１０ｃは、ステップＳ２５において設定された複数の走行経路の候補について評価関数Ｊを計算し、この評価関数Ｊの値が最も小さくなる走行経路を第１目標走行経路として決定する。ステップＳ２６においては、評価関数Ｊの各係数（評価ファクタの重み値Ｗｋ）が設定される。ステップＳ２６においては、車両の前後加速度及び前後加加速度（前後加速度の時間的変化）に関する評価ファクタに夫々乗じられる重み値Ｗｋが、他の重み値に比べ大きな値に設定される。例えば、車両の前後加速度及び前後加加速度に関する評価ファクタに夫々乗じられる重み値Ｗｋを、他の評価ファクタに乗じられる重み値の５倍程度の大きさに設定することができる（一例として、前後加速度及び前後加加速度に対する重み値Ｗｋ＝５とし、他の評価ファクタに対する重み値Ｗｋ＝１とする）。
【００９９】
次に、ステップＳ２７においては、ステップＳ２５において設定された複数の走行経路の候補夫々について、ステップＳ２６において設定された重み値を使用した評価関数Ｊの値が計算され、評価関数Ｊの値が最も小さくなる走行経路が、第１目標走行経路として決定される。ここで、ステップＳ２６においては、車両の前後加速度及び前後加加速度に関する評価ファクタに夫々乗じられる重み値Ｗｋが他の評価ファクタに比べて大きく設定されている。このため、走行経路の候補のうち、前後加速度や、前後加加速度が大きくなる走行経路は、評価関数Ｊによる評価が低くなる（評価関数Ｊが大きくなる）傾向がある。従って、ステップＳ２７において評価関数Ｊを使用して決定される第１目標走行経路は、複数の走行経路の候補のうち、車両の前後加速度や前後加加速度が小さい、走行に要するエネルギーの少ないもの（内燃機関車両においては燃費の良好なもの）が選択される。このように、第１目標走行経路算出部１０ｃは、自車両１の走行に要するエネルギーが少なくなるように第１目標走行経路を算出する。
【０１００】
なお、本実施形態においては、評価関数Ｊを使用して走行に要するエネルギーが少なくなる走行経路が第１目標走行経路として設定されているが、ナビゲーションシステム２５、車車間通信システム２６、又は路車間通信システム２７を介して得られる情報を利用して、車両専用道路を第１目標走行経路として選択したり、信号の少ない道路を選択したりするように本発明を構成することもできる。
【０１０１】
一方、ステップＳ２１において、回避すべき周辺物標が検出されている場合には、ステップＳ２２以下の処理が実行される。ステップＳ２２〜Ｓ２４においては、第２目標走行経路算出部１０ｄによって第２目標走行経路が算出される。
まず、ステップＳ２２においては、比較的短い短距離区間（例えば、約０．２ｋｍ）に亘って走行経路が設定される。ここで設定される走行経路は図３乃至図５を参照して説明した走行経路であるが、ステップＳ２５において設定される中距離区間（例えば、約０．５〜１ｋｍ）よりも短い区間について設定される。さらに、設定された走行経路は、検出されている周辺物標を回避すべく補正される。この走行経路の補正は、図６を参照して説明したように、回避すべき周辺物標の周囲に設定された制限速度分布４０を満足するように計算される。また、上述したように、制限速度分布４０を満足する走行経路は複数設定することができ、これらの走行経路が第２目標走行経路の候補とされる。また、第２目標走行経路の候補となる複数の走行経路は、所定の制約条件を満足するように設定される。
【０１０２】
第２目標走行経路算出部１０ｄは、ステップＳ２２において設定された複数の走行経路の候補について評価関数Ｊを計算し、この評価関数Ｊの値が最も小さくなる走行経路を第２目標走行経路として決定する。ステップＳ２３においては、評価関数Ｊの各係数（評価ファクタの重み値Ｗｋ）が設定される。ステップＳ２３においては、各評価ファクタに乗じられる重み値Ｗｋが、全て同一の値に設定される。例えば、各評価ファクタに夫々乗じられる重み値Ｗｋを全て１に設定することができる。
【０１０３】
次に、ステップＳ２４においては、ステップＳ２２において設定された複数の走行経路の候補夫々について、ステップＳ２３において設定された重み値を使用した評価関数Ｊの値が計算され、評価関数Ｊの値が最も小さくなる走行経路が、第２目標走行経路として決定される。ここで、ステップＳ２３においては、全ての評価ファクタに乗じられる重み値Ｗｋが同一であるため、評価ファクタが均等に評価された評価関数Ｊの値が算出される。即ち、第１目標走行経路が自車両１の走行に要するエネルギーが少なくなるように設定されるのに対し、第２目標走行経路は、周辺物標検出部１０ｂによって検出された周辺物標を回避するように設定される。加えて、第２目標走行経路は、複数の候補の中から自車両１が障害物等を最も円滑に回避することができるように選択される。
【０１０４】
このように、回避すべき周辺物標が検出されていない場合にはステップＳ２５以下の処理による第１目標走行経路が自車両１の走行経路として算出され、回避すべき周辺物標が検出されている場合には、ステップＳ２２以下の処理による第２目標走行経路が走行経路として算出され、図１０のフローチャートの１回の処理が終了する。なお、本実施形態においては、ステップＳ２１において、ステップＳ２２以下の処理又はステップＳ２５以下の処理が選択され、第１目標走行経路又は第２目標走行経路の何れか一方を計算しているが、変形例として、第１、第２目標走行経路を両方計算しておき、回避すべき周辺物標の有無に応じて一方を選択する（切り替える）ように本発明を構成することもできる。
【０１０５】
以上のように、図１０に示すフローチャートの処理が完了すると、図９に示すフローチャートの処理に復帰する。図９のステップＳ１４において、ＥＣＵ１０の制御部１０ｅは、図１０のフローチャートによって算出された第１目標走行経路、又は第２目標走行経路を走行するように自車両の速度及び／又は操舵を制御する。
【０１０６】
本発明の実施形態の車両制御装置１００によれば、制御部１０ｅは、走行に要するエネルギーが少なくなるように算出された第１目標走行経路を走行するように自車両の速度及び／又は操舵を制御するので、車両のエネルギー消費量を低く抑えることができる。また、制御部１０ｅは、自車両１から所定距離の範囲内に回避すべき周辺物標が検出された場合に走行経路を第２目標走行経路に切り替えるので、周辺物標を回避する必要があるときだけ第２目標走行経路が採用され、運転者に違和感を与えにくくすることができる。
【０１０７】
また、本実施形態の車両制御装置１００によれば、第２目標走行経路は第１目標走行経路よりも短い区間（例えば、約０．２ｋｍ）に亘る走行経路を規定しているので、非常に遠くにある障害物等を回避するための車両制御が、早期に開始されるのを防止することができ、運転者に違和感を与えにくくすることができる。
【０１０８】
さらに、本実施形態の車両制御装置１００によれば、回避すべき周辺物標の周囲に許容可能な相対速度の上限値を規定した、複数の制限速度分布（図６）が設定され、この制限速度分布を満足するように第２目標走行経路が算出されるので、障害物等を状況に応じて適切に回避することができ、障害物等の回避において運転者に違和感を与えにくくすることができる。
【０１０９】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、上述した実施形態に種々の変更を加えることができる。
【符号の説明】
【０１１０】
１    車両
１０    車両制御演算部（ＥＣＵ）
１０ａ  入力処理部
１０ｂ  周辺物標検出部
１０ｃ  第１目標走行経路算出部
１０ｄ  第２目標走行経路算出部
１０ｅ  制御部
２１    カメラ
２２    ミリ波レーダ
２３    車速センサ
２４    測位システム
２５    ナビゲーションシステム
２６    車車間通信システム
２７    路車間通信システム
３１    エンジン制御システム
３２    ブレーキ制御システム
３３    ステアリング制御システム
４０    制限速度分布
１００    車両制御装置
【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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