JP6642413B2 - 車両走行制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、車両走行制御装置に係り、特に、車両を自律的に走行させるうえで好適な車両走行制御装置に関する。

特許文献１には、先行車に追従して自律的に走行する車両が開示されている。この車両では、車間距離の検出値Lと車速の検出値Vsに基づいて目標車速V*が演算される。更に、その目標車速V*に基づいて目標加減速度α*が演算される。そして、その目標加減速度α*に基づいて駆動力と制動力が制御される。

この車両では、目標加減速度α*に対して、加速度側及び減速度側の双方に、夫々制限値が課される。具体的には、車速Vsに応じて下記のような制限値が課される。
［Vsが高い高速域］
急加速を許容する加速度制限値αU
急減速を許さない減速度制限値αD
［Vsが低い低速域］
急加速を許さない加速度制限値αU
急減速を許容する減速度制限値αD

このような加速度制限値αUによれば、主に低速走行が行われる市街地において、過剰な加速度を発生させることなく、高速域において良好な加速性能を実現することができる。また、上記の減速度制限値αDによれば、市街地走行時には十分な停止能力を確保しつつ、高速域で過剰な制動がなされるのを防ぐことができる。このため、上記従来の車両によれば、高速道路のような高速域と市街地のような低速域の双方において、好適な車両挙動を実現することができる。

特開２０００−３５５２３２号公報

ところで、車両の自律走行には車線変更が伴う。そして、車両が先行車に追従して走行するモードでは、車線維持の状況下では同一車線上の先行車が追従の対象となる。また、車線変更の状況下では、移動目標の車線上で先行車となる車両が追従対象となる。

車線維持の状況下では、先行車との車間距離をあわてて目標車間距離に一致させる必要性は低い。その反面、乗り心地を良好に維持するためには急激な加速は発生させないことが望ましい。このため、車線維持の状況下では、車速を迅速に変化させることに対して、車両の加速度を小さく抑えることが望まれる。

これに対して、車線変更の状況下では、目標車線上の車両との車間距離を迅速に調整することができなければ、車線変更を適切に完了させることができない事態が生じ得る。このため、車線変更の状況下では、車線維持の状況下に比して、大きな加速度を発生させる必要性が高い。

特許文献１では、加速度制限値αU及び減速度制限値αDを算出するにあたって、車線維持の状況と車線変更の状況とが区別されていない。このため、特許文献１に記載の車両では、車速維持の状況下で過剰な加速度が許容され、良好な乗り心地が確保できないという事態が生じ得る。或いは、この車両では、車線変更が要求される状況下で十分な加速度が確保できず、車線変更の機会を十分に活用できないという事態が生じ得る。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、車両を自律的に走行させ、車線維持の状況下で良好な乗り心地を実現し、かつ、高い確率で車線変更を完了させる車両走行制御装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、先行車との車間距離に応じて車速を制御する追従制御を実行する車両走行制御装置であって、
前記追従制御は、
車線維持の状況下で、走行車線上の先行車との車間距離がＬＫ目標車間距離となるように実行されるＬＫ追従制御と、
車線変更の状況下で、目標車線上で先行車となる車両との車間距離がＬＣ目標車間距離となるように実行されるＬＣ追従制御と、を含み、
前記ＬＣ追従制御では、加速度及び加加速度の一方又は双方について、前記ＬＫ追従制御の実行時に比して大きな値が許容されることを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、
前記ＬＫ追従制御は、走行車線上の先行車との車間距離がＬＫ追従時定数で前記ＬＫ目標車間距離に近づくようにＬＫ目標車速を演算する処理と、当該ＬＫ目標車速を実現するための処理とを含み、
前記ＬＣ追従制御は、目標車線上で先行車となる車両との車間距離がＬＣ追従時定数で前記ＬＣ目標車間距離に近づくようにＬＣ目標車速を演算する処理と、当該ＬＣ目標車速を実現するための処理とを含み、
前記ＬＫ追従時定数は、前記ＬＣ追従時定数より大きな値であることを特徴とする。

また、第３の発明は、第２の発明において、
前記ＬＫ追従制御は、前記ＬＫ目標車間距離に基づいてＬＫ目標加速度を演算する処理を含み、当該ＬＫ目標加速度に基づいて前記ＬＫ目標車速を演算し、
前記ＬＣ追従制御は、前記ＬＣ目標車間距離に基づいてＬＣ目標加速度を演算する処理を含み、当該ＬＣ目標加速度に基づいて前記ＬＣ目標車速を演算することを特徴とする。

また、第４の発明は、第１乃至第３の発明の何れかにおいて、
前記ＬＫ追従制御は、前記ＬＫ目標車間距離に基づいてＬＫ目標加速度を演算する処理と、当該ＬＫ目標加速度の上限値をＬＫ加速度許容値にガードする処理と、ガード後のＬＫ目標加速度に基づいてＬＫ目標車速を演算する処理と、当該ＬＫ目標車速を実現するための処理とを含み、
前記ＬＣ追従制御は、前記ＬＣ目標車間距離に基づいてＬＣ目標加速度を演算する処理と、当該ＬＣ目標加速度の上限値をＬＣ加速度許容値にガードする処理と、ガード後のＬＣ目標加速度に基づいてＬＣ目標車速を演算する処理と、当該ＬＣ目標車速を実現するための処理とを含み、
前記ＬＫ加速度許容値は、前記ＬＣ加速度許容値に比して小さな値であることを特徴とする。

また、第５の発明は、第１乃至第４の発明の何れかにおいて、
前記ＬＫ追従制御は、前記ＬＫ目標車間距離に基づいてＬＫ目標加速度を演算する処理と、加加速度の上限値がＬＫ加加速度許容値となるように前記ＬＫ目標加速度をガードする処理と、ガード後のＬＫ目標加速度に基づいてＬＫ目標車速を演算する処理と、当該ＬＫ目標車速を実現するための処理とを含み、
前記ＬＣ追従制御は、前記ＬＣ目標車間距離に基づいてＬＣ目標加速度を演算する処理と、加加速度の上限値がＬＣ加加速度許容値となるように前記ＬＣ目標加速度をガードする処理と、ガード後のＬＣ目標加速度に基づいてＬＣ目標車速を演算する処理と、当該ＬＣ目標車速を実現するための処理とを含み、
前記ＬＫ加加速度許容値は、前記ＬＣ加加速度許容値に比して小さな値であることを特徴とする。

また、第６の発明は、第１乃至第５の発明の何れかにおいて、
前記追従制御は、車線変更の実施が決定された後、前記ＬＣ追従制御が開始されるまでの間に、走行車線上の先行車と目標車線上で先行車となる車両の双方を追従対象として実行される重複追従制御を含み、
前記重複追従制御は、
前記ＬＫ目標車間距離に基づいてＬＫ目標加速度を演算する処理と、
前記ＬＣ目標車間距離に基づいてＬＣ目標加速度を演算する処理と、
前記ＬＫ目標加速度と前記ＬＣ目標加速度のうち小さい方を目標加速度として選択する処理と、
選択された当該目標加速度に基づいて目標車速を演算する処理と、当該目標車速を実現するための処理とを含むことを特徴とする。

第１の発明によれば、車線維持を前提としたＬＫ追従制御の際には加速度及び加加速度を十分に抑えることができる。また、車線変更を前提としたＬＣ追従制御の際には、機敏に車速変化を許容することができる。このため、本発明に係る追従制御によれば、車線維持の状況下で優れた乗り心地を提供しつつ、車線変更を高確率で成功させることができる。

第２の発明によれば、ＬＫ追従時定数とＬＣ追従時定数を異なる値とすることで、車線変更時には、車線維持時に比して早急に車間距離を目標車間距離に近づけることができる。その結果、本発明によれば、車線維持の状況下では優れた乗り心地を実現し、かつ、車線変更の際には高い確率で成功を得ることができる。

第3の発明によれば、ＬＫ追従制御では、ＬＫ目標加速度を介して、ＬＫ目標車間距離からＬＫ目標速度を演算することができる。また、ＬＣ追従制御では、ＬＣ目標加速度を介して、ＬＣ目標車間距離からＬＣ目標速度を演算することができる。

第４の発明によれば、車線維持の際には、ＬＫ加速度許容値が小さな値であるため許容される加速度が十分に抑制される。他方、車線変更の際には、ＬＣ加速度許容値が大きな値であるため十分に大きな加速度が許容される。このため、本発明によれば、車線維持の状況下では優れた乗り心地を実現し、かつ、車線変更の際には高い確率で成功を得ることができる。

第５の発明によれば、車線維持の際には、ＬＫ加加速度許容値が小さな値であるため許容される加加速度が十分に抑制される。他方、車線変更の際には、ＬＣ加加速度許容値が大きな値であるため十分に大きな加加速度が許容される。このため、本発明によれば、車線維持の状況下では優れた乗り心地を実現し、かつ、車線変更の際には高い確率で成功を得ることができる。

第６の発明によれば、車線変更の実施が決定された後、ＬＣ追従制御が開始されるまでの間は、重複追従制御を実行することで、走行車線上の先行車と、目標車線上の車両の双方との関係を考慮しながら目標車速を決定することができる。更に、この目標車速を、ＬＫ目標加速度とＬＣ目標加速度のうち小さい方に基づいて演算することができる。このため、本発明によれば、車線維持から車線変更の過渡期において、走行車線上の先行車と目標車線上の車両の双方につき、過剰な接近が生ずるのを避けることができる。

本発明の実施の形態１のハードウェア構成を示す図である。 図１に示すＥＣＵが、車間距離に基づいて目標車速を算出する手法を説明するための図である。 図１に示すＥＣＵが駆動力指令値を生成する手法を説明するためのブロック図である。 図１に示す車両の合流場面の一例である。 目標車速の演算に用いられる追従時定数の値と車両の挙動との関係を説明するための図である。 車両の走行時に想定される状況を説明するための図である。 図１に示すＥＣＵが重複追従制御において実行するルーチンのフローチャートである。 図１に示すＥＣＵが追従制御において実行するルーチンのフローチャートである。

実施の形態１．
［実施の形態１のハードウェア構成］
図１は本発明の実施の形態１に係る車両走行制御装置を搭載した自動運転車両１０のハードウェア構成を示す。図１に示すように、車両１０には、ステレオカメラ１２が搭載されている。ステレオカメラ１２は、車両１０の前方を所定の視野角でステレオ撮像することができる。尚、ステレオカメラ１２は、単眼カメラに置き換えることも可能である。

車両１０には、また、車両を取り巻くように複数のＬＩＤＡＲ（Laser Imaging Detection and Ranging）ユニット１４が搭載されている。より具体的には、ＬＩＤＡＲユニット１４は、車両前方、車両前方左右、車両後方、及び車両後方左右を検出領域とするように合計６台が搭載されている。ＬＩＤＡＲユニット１４によれば、夫々の検出領域内に存在する物体の輪郭とその物体までの距離とを検知することができる。

車両１０には、更に、車両を取り巻くように複数のミリ波レーダユニット１６が搭載されている。ミリ波レーダユニット１６は、車両前方、車両前方左右、及び車両後方左右を検出範囲とするように合計５台が搭載されている。ミリ波レーダユニット１６によれば、夫々の検出領域内に存在する物体までの距離、並びにその物体と車両１０との相対速度を検知することができる。以下、上述したステレオカメラ１２、ＬＩＤＡＲユニット１４及びミリ波レーダユニット１６を総称して「物体認識センサ」と称す。

車両１０には、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)１８が搭載されている。上述した「物体認識センサ」の検出信号はＥＣＵ１８に供給される。ＥＣＵ１８は、その検出信号に基づいて、車線を表す路面上の白線等、周辺車両、交通標識、工事現場等に置かれるパイロンなどを検知することができる。

車両１０には、また、ＧＰＳ(Global Positioning System)ユニット２０が搭載されている。ＧＰＳユニット２０は、ＧＰＳを利用して車両１０の現在位置を検知することができる。ＧＰＳユニット２０の出力信号はＥＣＵ１８に供給されている。ＥＣＵ１８には、地図データが記憶されている。ＥＣＵ１８は、ＧＰＳユニット２０から送られてくる信号と地図データとに基づいて、地図上における車両１０の現在位置を特定することができる。

ＥＣＵ１８には、更に、車両１０の駆動装置が備える各種アクチュエータ、制動装置が備える各種アクチュエータ、及びステアリングモータなどが電気的に接続されている（何れも図示略）。ＥＣＵ１８は、それらのアクチュエータに指令を発することにより、車両１０の加速、減速及び操舵を制御することができる。

［自動運転における追従制御］
本実施形態において、ＥＣＵ１８は、車両１０を自律的に走行させるための自動運転制御を実行することができる。自動運転制御には、車両１０を先行車に追従させるための追従制御が含まれている。更に、この追従制御には、ＬＫ追従制御、ＬＣ追従制御及び重複追従制御、が含まれている。

ＬＫ追従制御は、車両１０に車線維持（Lane Keep）を要求する状況下で行われる制御である。ＬＫ追従制御では、車両１０の走行車線上の先行車（以下、「ＬＫ先行車」とする）が追従対象とされ、ＬＫ先行車との車間距離がＬＫ目標車間距離となるように車速が制御される。ＬＫ目標車間距離とは、車線維持を前提とした場合の車両１０とＬＫ先行車の目標車間距離である。

ＬＣ追従制御は、車両１０に車線変更（Lane Change）を要求する状況下で行われる制御である。ＬＣ追従制御では、移動目的の車線上で先行車となる車両（以下、「ＬＣ先行車」とする）が追従対象とされ、ＬＣ先行車との車間距離がＬＣ目標車間距離となるように車速が制御される。ＬＣ目標車間距離とは、車線変更を前提とした場合の車両１０とＬＣ先行車の目標車間距離である。

重複追従制御は、車両１０において自律的な車線変更の開始が決定された後、現実に操舵が開始されるまでの間に実行される制御である。ＥＣＵ１８は、自らの判断で自律的な車線変更の開始を判断することができる。また、ＥＣＵ１８は、ドライバからの指令を受けることでその開始を判断することができる。更に、ＥＣＵ１８は、ドライバに対して車線変更の実施を提案し、ドライバがその提案を承認した際に車線変更の開始を判断することができる。何れの場合においても、ＥＣＵ１８は、車線変更の開始を判断した後、方向指示器を点滅させ、車線変更の開始をドライバに通知し、周囲の安全を確認したうえで現実の操舵を開始する。この間は、ＬＫ先行車との車間距離と、ＬＣ先行車との車間距離の双方を適正値に制御する必要がある。重複追従制御は、このような目的を達成するために行われる。

図２は、上述した追従制御の実施に当たり、ＥＣＵ１８が先行車との車間距離に基づいて車両１０の目標速度を演算する手法を説明するための図である。図２の上段において、「車間距離(t0)」は、時刻t0における車両１０と先行車との車間距離を示している。図２は、時刻t0において、「目標車間距離」より長い車間距離が生じていることを表している。目標車間距離は、ＬＣ追従制御、ＬＫ追従制御の夫々につき予め設定されている固定値である。

図２上段中に破線で示す「目標相対速度(t0)」は、時刻t0においてＥＣＵ１８が車間距離(t0)に基づいて設定する目標相対速度の傾きを表している。目標相対速度は、具体的には、単位時間当たりに修正するべき車間距離の長さであり、下記の（１）式により演算される。
（目標相対速度）＝−（車間距離−目標車間距離）／（追従時定数） ・・・（１）

例えば、時刻t0における車間距離(t0)が３０ｍであり、目標車間距離が１０ｍ、追従時定数が５ｓであれば、（目標相対速度）＝−（３０−１０）／５＝−４ｍ／ｓとなる。ここで、「追従時定数」とは、現在の車間距離を目標車間距離に一致させるまでの時間に相当する固定値である。

ＥＣＵ１８は、演算周期毎にその時点の車間距離(ti)に基づいて目標相対速度(ti)を設定する。追従時定数が固定値であるため、目標相対速度(ti)の絶対値は、車間距離(ti)が目標車間距離に近づくに連れて小さくなる。そして、目標相対速度(ti)の絶対値が小さいほど、１演算周期の間に車間距離が目標車間距離に近づく距離が小さくなる。その結果、車間距離(ti)は、図２上段中に実線で示すような波形に沿って目標車間距離に近づく。

図２の下段は、ＥＣＵ１８が、目標相対速度に基づいて目標加速度を演算する手法を表している。ＥＣＵ１８は、具体的には、下記の(2)式により目標加速度を演算する。
(目標加速度)＝（目標相対速度−目標相対速度前回値）／（演算周期） ・・・（２）

例えば、時刻t1における目標相対速度(t1)が−４ｍ／ｓ、時刻t2における目標相対速度(t2)が−３ｍ／ｓ、演算周期が１ｓであれば、時刻ｔ2における目標加速度(t2)は、次式のように算出される。
目標加速度(t2)＝（−３−（−４））／１＝１ｍ／ｓ^２

ＥＣＵ１８は、このようにして算出される目標加速度を下記（３）式に当てはめて目標車速を算出する。
（目標車速）＝（目標車速前回値）＋（目標加速度）＊（演算周期） ・・・（３）
目標車速前回値は、前回の処理サイクルにて算出された目標車速である。追従制御の開始時には、その時点での車両１０の速度が目標車速前回値の初期値として設定される。例えば、時刻t1の目標車速が２８ｍ／ｓであり、時刻t2において１ｍ／ｓ^２の目標加速度が要求されれば、時刻t2において、目標車速(t2)が２９ｍ／ｓと算出される。

図３は、車両１０における駆動力指令値の生成手法を説明するための制御ブロック図である。ＥＣＵ１８は、図３に示す論理に従って、駆動力指令値を算出する。ここでは、具体的には、現実の車速を目標車側に一致させるためのフィードバック制御と、目標加速度を実現するためのフィードフォワード制御が併せて行われる。このようにして算出された駆動力指令値は、エンジン又はモータ等の駆動装置に与えられる。また、駆動力指令値は、車両１０の制動を要求する値として演算されることがある。このような場合には、駆動力指令値は制動装置に与えられる。その結果、車両においては、目標車速及び目標加速度が実現されるように駆動力及び制動力が制御される。

［追従時定数の影響］
図４は、車両１０が本線への合流のため合流車線を自動走行している場面を示す。本線上には、車両１０の右後方に周辺車両３０が存在している。この場合、車線変更が必要であるため、車両１０ではＬＣ追従制御が行われる。以下、周辺車両３０は、ＬＣ先行車３０と称する。尚、この場面の条件は下記の通りであるものとする。
車両１０の速度：６０ｋｍ／ｈ
ＬＣ先行車３０の速度９０ｋｍ／ｈ
ＬＣ先行車３０の位置：−２０ｍ

図４に示す場面では、ＥＣＵ１８は、ＬＣ先行車３０の後方で本線に進入した後、車間距離をＬＣ目標車間距離に近づけるようにＬＣ追従制御を行う。尚、ここでは、ＬＣ目標車間距離が１０ｍであるものとする。

図５の左側に示す枠内には、追従時定数として大きな値が用いられた場合の波形を示している。具体的には、その上段には車間距離の経時的変化を、その下段には加速度の経時的変化を示している。他方、図５の右側に示す枠内には、追従時定数として小さな値が用いられた場合の波形を示している。左方の枠内と同様に、上段は車間距離の経時的変化を、下段は加速度の経時的変化を、夫々示している。

追従時定数は、上述の通り、「現在の車間距離を目標車間距離に一致させるまでの時間」に相当する。従って、追従時定数が大きいほど、車間距離が目標車間距離に収束するまでの時間が長くなる。図５左枠内上段の車間距離の波形３２と、図５右枠内上段の車間距離の波形３４には、その収束時間の違いが現れている。

また、「現在の車間距離が目標車間距離に一致するまでの時間が長い」という事実は、「１演算周期の間に車間距離が目標車間距離に近づく距離が短い」、つまり、「１演算周期の間に両者の差（車間距離−目標車間距離）に生ずる変化が小さい」と言い換えることができる。上記（１）式に示すように、目標相対速度の絶対値は、その差を追従時定数で除した値である。従って、その差に生ずる変化が小さいほど、１演算周期の間に目標相対速度に生ずる差も小さなものとなる。そして、上記（２）式によれば、１演算周期の間に目標相対速度に生ずる差が小さいほど、目標加速度は小さな値となる。このため、車両１０に生ずる加速度は、追従時定数が大きいほど小さなものとなる。図５左枠内下段に示す加速度の波形３６と、図５右枠内下段に示す加速度の波形３８には、その収束時間の違いが現れている。

このように、追従制御の際に車両１０が示す挙動は、追従時定数の値に応じて変化する。具体的には、追従時定数が大きいほど、車間距離を調整する間に生ずる加速度の上限値が小さくなり、かつ、車間距離の収束に要する時間が長くなる。また、追従時定数が小さいほど、その調整の間に生ずる加速度の上限値が大きな値となり、かつ、車間距離の収束に要する時間が短くなる。

［実施の形態１の特徴］
図６は、追従制御中の車両１０が遭遇する可能性のある場面を説明するための図である。図６中に（Ｉ）の符号を付して示す矢印は、合流車線から本線への「合流」を表している。（ＩＩ）の矢印は、本線内での「車線変更」を表している。また、（ＩＩＩ）を付して示す矢印は本線から分岐車線への「分岐」を表している。そして、（ＩＶ）の矢印は車線維持の様子を表している。

以下に、夫々の場面で車両１０の挙動に求められる特徴を説明する。
（Ｉ）合流
合流の場面では、本線上を走行する車両と車両の間に割り込むように車線変更を行う必要が生ずることがある。この場合、本線上で後続車両の走行を妨げることがないよう、車両１０には、ＬＣ先行車との車間距離を迅速に目標車間距離に収束させることが求められる。このため、合流の場面では、大きな加速度及び減速度を車両１０に許容する必要がある。この観点から、合流時のＬＣ追従制御に用いられる追従時定数は小さな値に設定されることが望ましい。

（ＩＩ）本線上の車線変更
本線上の車線変更の場面でも、車両１０には、移動目標の車線上を走行している車両と車両の間に割り込むことが要求されることがある。この場合も、合流の場合と同様に大きな加速度及び減速度を車両１０に許容する必要がある。このため、本線上の車線変更の際のＬＣ追従制御でも追従時定数は小さな値に設定されることが望ましい。但し、本線上の車線変更時に車両１０とＬＣ先行車との間に生じている相対速度は、合流時における相対速度に比して小さいのが通常である。このため、この場面での追従時定数は、合流時の追従時定数よりは大きな値でもよい。

（ＩＩＩ）分岐
分岐の場面では、分岐車線上への移動後に、ＬＣ先行車との車間距離は適切に維持する必要があるが、後続車の走行妨害となることをさほど意識する必要が無い。加えて、分岐車線上のＬＣ先行車は、車両１０と同様に本線から分岐してきた車両であるから、通常は両者間に大きな相対速度は生じていない。このような状況下では、大きな加速度及び減速度は必要がないため、車両１０の乗り心地を優先して、追従時定数は、本線上の車線変更時の値に比して大きな値であることが望ましい。

（ＩＶ）車線維持
車線維持の場面では、走行車線上のＬＫ先行車との相対速度が一般にさほど大きくない。また、合流や車線変更の場面と異なり車両１０には割り込み動作が要求されない。更に、分岐の場合には、分岐車線に移動したＬＣ先行車の車速が大きく変化することがあるが、車線維持の場面では通常はＬＫ先行車の車速は急変しない。このため、車線維持の場面では、車両１０に求められる加速度及び減速度が、分岐時に比して更に小さなものとなる。このため、この場面では、車両１０の乗り心地を優先して、追従時定数を分岐時の値より小さくすることが望ましい。

図７は、本実施形態において、ＥＣＵ１８が、車両１０の遭遇場面に応じて追従時定数を決定するための実行するルーチンのフローチャートである。図７に示すルーチンは、追従制御の開始が指令された後、所定の演算周期で繰り返し実行される。

図７に示すルーチンでは、先ず、車両１０が「合流」の場面に遭遇しているか否かが判別される（ステップ１００）。ここでは、具体的には、以下の処理が順次行われる。
（１００−１）車両１０の現在位置を地図データに当て嵌めて、車両１０が合流車線を走行しているか否かを判断する。現在位置が合流車線上でなければ、ステップ１００の判定は否定される。
（１００−２）車両１０が合流車線上を走行していると判別された場合は、自律的な車線変更の開始が指令されたか否かを判断する。未だその指令が発せられていなければ、ステップ１００の判定は否定される。一方、その指令が発せられていれば、本ステップ１００の判定が肯定される。

ステップ１００において「合流」の判定が成立した場合は、車線変更を想定した追従時定数に固定値ａが設定される（ステップ１０２）。後述する通り、本実施形態では、車両１０の遭遇場面に応じて、４種類の追従時定数が設定される。ａは、それらの追従時定数の中で最も小さな値である。

上記の処理が終わると、以後、追従制御の処理が実行されて（ステップ１０４）、今回のルーチンが終了される。追従制御の処理については、後に図８を参照して詳細に説明する。

図７に示すルーチン中、上記ステップ１００で「合流」の判定が否定された場合は、次に、車両１０が「本線車線変更」の場面に遭遇しているか否かが判別される（ステップ１０６）。ここでは、具体的には、以下の処理が順次行われる。
（１０６−１）車両１０の現在位置を地図データに当て嵌めて、車両１０が本線上を走行しているか否かを判断する。現在位置が本線上でなければ、ステップ１０６の判定は否定される。
（１０６−２）車両１０が本線上を走行していると判別された場合は、自律的な車線変更の開始が指令されたか否かを判断する。未だその指令が発せられていなければ、ステップ１０６の判定は否定される。一方、その指令が発せられていれば、本ステップ１０６の判定が肯定される。

ステップ１０６において「本線車線変更」の判定が成立した場合は、追従時定数に固定値ｂが設定される（ステップ１０８）。ｂは、本実施形態で用いられる４種類の追従時定数のうち、ａに次いで小さな値である。上記の処理が終わると、以後、ステップ１０４にて、追従制御の処理が実行される。

図７に示すルーチン中、上記ステップ１０６で「本線車線変更」の判定が否定された場合は、次に、車両１０が「分岐」の場面に遭遇しているか否かが判別される（ステップ１１０）。ここでは、具体的には、以下の処理が順次行われる。
（１１０−１）車両１０の現在位置を地図データ上で認識する。
（１１０−２）走行ルートに基づいて、車両１０の現在位置が、車両１０を本線から分岐車線へ移動させるべき区域に属しているか否かを判断する。この判断が否定されれば本ステップ１１０の判定は否定される。
（１１０−３）上記の判定が肯定された場合は、自律的な車線変更の開始が指令されたか否かを判断する。未だその指令が発せられていなければ、ステップ１１０の判定は否定される。一方、その指令が発せられていれば、本ステップ１１０の判定が肯定される。

ステップ１１０において「分岐」の判定が成立した場合は、追従時定数に固定値ｃが設定される（ステップ１１２）。ｃは、本実施形態で用いられる４種類の追従時定数のうち２番目に大きな値である。上記の処理が終わると、以後、ステップ１０４にて、追従制御の処理が実行される。

図７に示すルーチン中、上記ステップ１１０で「分岐」の判定が否定された場合は、車両１０に車線維持が要求されていると判断することができる。この場合は、４つの追従時定数のうち最も大きなｄが追従指定数として設定される（ステップ１１４）。以後、ステップ１０４にて、追従制御の処理が実行される。

以上の処理によれば、合流、本線車線変更、分岐、車線維持のそれぞれの場面毎に、夫々ａ、ｂ、ｃ、ｄが追従時定数として設定される。これらの間には下記の関係が成立している。これらの間には、ａ＜ｂ＜ｃ＜ｄの関係が成立している。このような設定によれば、合流→本線車線変更→分岐→車線維持の順で、車両１０に生ずる加速度及び減速度を抑えることができる。つまり、その順で車両１０の乗り心地を良好にすることができる。また、その逆の順で、目標車間距離を実現するまでの迅速性を高めることができる。このため、本実施形態によれば、遭遇場面の夫々において望まれる状況を、車両１０において適切に作り出すことができる。

図８は、上記ステップ１０４（図７）で実行される追従制御のフローチャートを示す。ここでは、先ず、走行車線上の先行車が追従対象か否かが判別される（ステップ１２０）。つまり、車両１０と同じ車線上に存在するＬＫ先行車を、追従対象として捕らえる必要があるかが判別される。本実施形態では、以下の場面でＬＫ先行車を追従対象とすることとしている。
１）本線上での車線維持中（ＬＫ追従制御の実行中）
２）自律的な車線変更の開始指令が発せられた後、現実に操舵が開始されるまでの間（重複追従制御の実行中）

重複追従制御は、具体的には、以下の３つの場面で実行される。
２−１）「合流」が判定された後、自動操舵が開始されるまでの間
２−２）「本線車線変更」が判定された後、自動操舵が開始されるまでの間
２−３）「分岐」が判定された後、自動操舵が開始されるまでの間

上記ステップ１２０では、具体的には、上記１）、２−１）、２−２）及び２−３）のうち何れかの場面が生じているか否かが判別される。その結果、何れの場面も生じていないと判別された場合は、ＬＫ先行車が追従対象ではないと判定される。この場合、ステップ１２２がジャンプされ、次にステップ１２４の処理が実行される。

一方、上記ステップ１２０で、ＬＫ先行車が追従対象であると判別された場合は、上述した（１）式及び（２）式を用いてＬＫ目標加速度が算出される（ステップ１２２）。この際、（１）式中の「車間距離」にはＬＫ先行車との車間距離が代入される。また、（１）式中の「目標車間距離」には、ＬＫ先行車との目標車間距離として記憶されているＬＫ目標車間距離が代入される。

次に、移動目標の車線上を走行している車両、つまり、ＬＣ先行車が追従対象か否かが判別される（ステップ１２４）。上述した重複追従制御の実行中、つまり２−１）、２−２）及び２−３）の場面では、ＬＫ先行車に加えてＬＣ先行車も追従対象とする必要がある。また、本実施形態では、以下の場面でもＬＣ先行車を追従対象とすることとしている。
３）車線変更のための自律的な操舵が開始された後、車線変更が完了するまでの間（ＬＣ追従制御の実行中）

そこで、上記ステップ１２４では、具体的には、上記２−１）、２−２）、２−３）及び３）のうち何れかの場面が生じているか否かが判別される。その結果、何れの場面も生じていないと判別された場合は、ＬＣ先行車が追従対象ではないと判定される。この場合、ステップ１２６がジャンプされ、次にステップ１２８の処理が実行される。

一方、上記ステップ１２４で、ＬＣ先行車が追従対象であると判別された場合は、上記の（１）式及び（２）式を用いてＬＣ目標加速度が算出される（ステップ１２６）。この際、（１）式中の「車間距離」にはＬＣ先行車との車間距離が代入される。また、（１）式中の「目標車間距離」には、ＬＣ先行車との目標車間距離として記憶されているＬＣ目標車間距離が代入される。

上記の処理が終わると、算出された目標加速度のうち最小の値が選択される（ステップ１２８）。つまり、ＬＫ目標加速度とＬＣ目標加速度の双方が算出されている場合は、それらのうち小さい方が目標加速度として選択される。また、何れか一方の目標加速度だけが算出されている場合は、その値が目標加速度として設定される。

次に、選択された目標加速度に基づいて、本処理サイクル時の目標車速が算出される（ステップ１３０）。具体的には、上記ステップ１２８で選択された目標加速度を上記（３）式に代入することで目標速度が算出される。

以上の処理によれば、車線維持の場面では、ＬＫ先行車だけが追従対象とされ、ＬＫ追従制御が行われる。ここでは、ＬＫ車間距離及びＬＫ目標車間距離に基づいてＬＫ目標加速度が算出され、更に、その値に基づいて目標速度が算出される。車線維持の場面では、追従時定数が最大値ｄに設定されている（上記ステップ１１４参照）。このため、大きな加速度を伴うことなく、安定した追従制御が実現される。

合流、車線変更、分岐の何れかの開始が判定された後、操舵が開始されるまでの場面では、ＬＫ先行車とＬＣ先行車の双方が追従対象とされ、重複追従制御が実行される。ここでは、ＬＫ車間距離及びＬＫ目標車間距離に基づくＬＫ目標加速度と、ＬＣ車間距離及びＬＣ目標車間距離に基づくＬＣ目標加速度が算出される。何れの目標加速度の算出にも、合流の場面では追従加速度としてａが用いられる（上記ステップ１０２参照）。同様に、車線変更、分岐の場合には、何れの場合にも追従加速度として夫々ｂ又はｃが用いられる（上記ステップ１０８，１１２参照）。このため、重複追従制御によれば、ＬＣ目標加速度のみならずＬＫ目標加速度についても車線変更に必要な大きな値が許容される。更に、重複追従制御では、ＬＫ目標加速度とＬＣ目標加速度のうち小さな方に基づいて目標車速が算出される。このため、車両１０は、ＬＫ先行車にもＬＣ先行車にも過剰接近することがない。このように、上述した重複追従制御によれば、車線変更に必要な機敏性を車両１０に与えつつ、走行車線上の追従対象及び目標車線上の追従対象の何れとも適切な車間距離を保ち続けることができる。

合流、車線変更、分岐の何れかの場面で、自律的な操舵が開始されると、ＬＣ先行車だけが追従対象となり、ＬＣ追従制御が開始される。ここでは、ＬＣ車間距離及びＬＣ目標車間距離に基づいてＬＣ目標加速度が算出され、更に、その値に基づいて目標速度が算出される。ここでは、合流、車線変更、分岐の夫々につき、追従時定数がａ、ｂ又はｃに設定される。このため、夫々の場面において必要十分な加速度が許容される。その結果、良好な乗り心地が得られると共に、車線変更に関して高い成功確率を得ることができる。

［実施の形態１の変形例］
ところで、上述した実施の形態においては、追従制御における最終的な制御対象を車速としているが、本発明はこれに限定されるものではない。即ち、本発明における追従制御は、結果的に車速を制御することになる対象を制御するものであってもよい。例えば、最終的な制御対象は、駆動力、或いは制動力であってもよい。

また、上述した実施の形態においては、ＬＫ目標車間距離とＬＣ目標車間距離とを、異なる値としているが、本発明はこれに限定されるものではない。即ち、それら両者は同じ値であってもよい。

また、上述した実施の形態では、ＬＫ目標加速度を算出するための追従時定数と、ＬＣ目標加速度を算出するための追従時定数を共通化することとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、重複追従制御においてＬＫ目標加速度の基礎となる追従時定数は、車線維持の場合と同じ値ｄを用いることとしてもよい。

また、上述した実施の形態では、追従時定数を変化させることにより、合流、本線車線変更、分岐、車線維持の夫々の場面で車両１０に許容する加速度の大きさを変化させることとしている。しかしながら、本発明においてその変化を生じさせる手法はこれに限定されるものではない。例えば、目標加速度を算出するにあたって、その上限又は下限を定めるガード値を設定し、合流、本線車線変更、分岐、車線維持の場面毎にそのガード値を変化させることとしてもよい（上記第４の発明に相当）。或いは、目標加速度を算出するにあたって、加加速度（ジャーク）について上限又は下限を定めるガード値を設定し、合流、本線車線変更、分岐、車線維持の場面毎にそのガード値を変化させることとしてもよい（上記第５の発明に相当）。

また、上述した実施の形態では、車線変更時に用いるＬＫ追従時定数を、合流、本線車線変更、分岐の場面に応じて異なる値としている。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。即ち、ＬＫ追従時定数は、場面に関わらず統一した値を用いることとしてもよい。

また、上述した実施の形態では、図３に示すように、駆動力指令値を介して目標車速を実現することとしている。そして、駆動力指令値を算出するための入力に目標加速度を含めている。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、目標車速を実現するための入力は、車速と目標車速だけであってもよい。

［用語の対応］
尚、上述した実施の形態では、ＬＫ追従制御で用いられる追従時定数ｄ、ＬＣ追従制御で用いられる追従時定数ａ、ｂ、ｃが、夫々上記第２の発明における「ＬＫ追従時定数」及び「ＬＣ追従時定数」に相当している。また、ＬＫ追従制御で算出される目標車速及びＬＣ追従制御で算出される目標車速が、夫々上記第２、第３、第４又は第５の発明における「ＬＫ目標車速」及び「ＬＣ目標車速」に相当している。

１０ 車両
１２ ステレオカメラ
１４ ＬＩＤＡＲユニット
１６ ミリ波レーダユニット
１８ ＥＣＵ
２０ ＧＰＳユニット
３０ 周辺車両（ＬＣ先行車）
ａ，ｂ，ｃ，ｄ 追従時定数

Claims (6)

1. 先行車との車間距離に応じて車速を制御する追従制御を実行する車両走行制御装置であって、
   前記追従制御は、
   車線維持の状況下で、走行車線上の先行車との車間距離がＬＫ目標車間距離となるように実行されるＬＫ追従制御と、
   車線変更の状況下で、目標車線上で先行車となる車両との車間距離がＬＣ目標車間距離となるように実行されるＬＣ追従制御と、を含み、
   前記ＬＣ追従制御では、加速度及び加加速度の一方又は双方について、前記ＬＫ追従制御の実行時に比して大きな値が許容されることを特徴とする車両走行制御装置。
2. 前記ＬＫ追従制御は、走行車線上の先行車との車間距離がＬＫ追従時定数で前記ＬＫ目標車間距離に近づくようにＬＫ目標車速を演算する処理と、当該ＬＫ目標車速を実現するための処理とを含み、
   前記ＬＣ追従制御は、目標車線上で先行車となる車両との車間距離がＬＣ追従時定数で前記ＬＣ目標車間距離に近づくようにＬＣ目標車速を演算する処理と、当該ＬＣ目標車速を実現するための処理とを含み、
   前記ＬＫ追従時定数は、前記ＬＣ追従時定数より大きな値であることを特徴とする請求項1に記載の車両走行制御装置。
3. 前記ＬＫ追従制御は、前記ＬＫ目標車間距離に基づいてＬＫ目標加速度を演算する処理を含み、当該ＬＫ目標加速度に基づいて前記ＬＫ目標車速を演算し、
   前記ＬＣ追従制御は、前記ＬＣ目標車間距離に基づいてＬＣ目標加速度を演算する処理を含み、当該ＬＣ目標加速度に基づいて前記ＬＣ目標車速を演算することを特徴とすることを特徴とする請求項２に記載の車両走行制御装置。
4. 前記ＬＫ追従制御は、前記ＬＫ目標車間距離に基づいてＬＫ目標加速度を演算する処理と、当該ＬＫ目標加速度の上限値をＬＫ加速度許容値にガードする処理と、ガード後のＬＫ目標加速度に基づいてＬＫ目標車速を演算する処理と、当該ＬＫ目標車速を実現するための処理とを含み、
   前記ＬＣ追従制御は、前記ＬＣ目標車間距離に基づいてＬＣ目標加速度を演算する処理と、当該ＬＣ目標加速度の上限値をＬＣ加速度許容値にガードする処理と、ガード後のＬＣ目標加速度に基づいてＬＣ目標車速を演算する処理と、当該ＬＣ目標車速を実現するための処理とを含み、
   前記ＬＫ加速度許容値は、前記ＬＣ加速度許容値に比して小さな値であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか1項に記載の車両走行制御装置。
5. 前記ＬＫ追従制御は、前記ＬＫ目標車間距離に基づいてＬＫ目標加速度を演算する処理と、加加速度の上限値がＬＫ加加速度許容値となるように前記ＬＫ目標加速度をガードする処理と、ガード後のＬＫ目標加速度に基づいてＬＫ目標車速を演算する処理と、当該ＬＫ目標車速を実現するための処理とを含み、
   前記ＬＣ追従制御は、前記ＬＣ目標車間距離に基づいてＬＣ目標加速度を演算する処理と、加加速度の上限値がＬＣ加加速度許容値となるように前記ＬＣ目標加速度をガードする処理と、ガード後のＬＣ目標加速度に基づいてＬＣ目標車速を演算する処理と、当該ＬＣ目標車速を実現するための処理とを含み、
   前記ＬＫ加加速度許容値は、前記ＬＣ加加速度許容値に比して小さな値であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか1項に記載の車両走行制御装置。
6. 前記追従制御は、車線変更の実施が決定された後、前記ＬＣ追従制御が開始されるまでの間に、走行車線上の先行車と目標車線上で先行車となる車両の双方を追従対象として実行される重複追従制御を含み、
   前記重複追従制御は、
   前記ＬＫ目標車間距離に基づいてＬＫ目標加速度を演算する処理と、
   前記ＬＣ目標車間距離に基づいてＬＣ目標加速度を演算する処理と、
   前記ＬＫ目標加速度と前記ＬＣ目標加速度のうち小さい方を目標加速度として選択する処理と、
   選択された当該目標加速度に基づいて目標車速を演算する処理と、当該目標車速を実現するための処理とを含むことを特徴とする請求項1乃至５の何れか1項に記載の車両走行制御装置。
   

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