車両制御装置および車両制御方法
【課題】より適切なタイミングで走行計画を見直すことができ、これにより、さらに的確な走行計画を効率的に生成することができる車両制御装置および車両制御方法を提供することを課題とする。
【解決手段】本発明の車両制御装置および車両制御方法は、車両が走行する走行計画を生成し、生成された走行計画に基づきアクチュエータを制御追従することにより、車両を走行制御する計画実現し、計画実現において、アクチュエータの制御追従が走行計画に対して不足する状況を予測した場合、当該走行計画の見直し指令を出力する。
【解決手段】本発明の車両制御装置および車両制御方法は、車両が走行する走行計画を生成し、生成された走行計画に基づきアクチュエータを制御追従することにより、車両を走行制御する計画実現し、計画実現において、アクチュエータの制御追従が走行計画に対して不足する状況を予測した場合、当該走行計画の見直し指令を出力する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両制御装置および車両制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、走行計画に基づく車両の走行制御を実現する技術が開発されている。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載の安全走行制御装置は、目標走行軌跡を算出し、実際の走行軌跡との差分がある場合は、運転を補助する制御を行っている。
【０００４】
また、特許文献２に記載の自走式機器は、計画した走行経路に従って自立走行中に移動目的点の位置を受信し、移動目的点の位置に変更が生じたときに、走行経路を再計画して走行している。
【０００５】
また、特許文献３に記載の走行制御計画生成システムは、走行軌跡を含む走行計画を生成し、この走行計画に基づいて車両制御を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１３２０６０号公報
【特許文献２】特開２００６−４２５３号公報
【特許文献３】特開２００８−１２９８０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来技術（特許文献１〜３等）においては、走行計画を見直すことができるものの、より適切なタイミングで走行計画を見直すことにより、さらに的確な走行計画を効率的に生成する必要があるという問題点を有していた。
【０００８】
例えば、特許文献１に記載の安全走行制御装置は、実際に走行した走行軌跡が目標走行軌跡に対して乖離した（すなわち、差分がある）場合に運転補助を行っている。このため、特許文献１に記載の安全走行制御装置において、目標走行軌跡を見直す場合は、車両が実際に走行した後に目標走行軌跡を見直しており、目標走行軌跡を見直すタイミングが遅いため、安全性向上のためにより早い段階で（すなわち、実際に走行した走行軌跡が目標走行軌跡に対して乖離する前に）目標走行軌跡を見直すことが考えられる。また、特許文献１に記載の安全走行制御装置においては、一例として、実際の走行軌跡を評価する評価関数を用いて将来の目標走行軌跡を生成する場合、目標走行軌跡を見直すタイミングが遅いため、評価関数の評価指標によっては道路の中心からオフセットされた意図しない目標走行軌跡が再生成されてしまう可能性があった。
【０００９】
また、特許文献２に記載の自走式機器は、車両が実際に走行した後（すなわち、走行中）に変更された移動目的点に基づき走行経路を再計画している。このため、特許文献２に記載の自走式機器においても、乖離が生じた際に走行経路を再計画する場合は、車両が実際に走行した後に走行経路を再計画しており、走行経路を再計画するタイミングが遅く、より早い段階で走行経路を再計画する必要があった。
【００１０】
さらに、特許文献３に記載の走行制御計画生成システムでは、生成した走行計画を所定の指標（例えば、安全性、快適性、環境性（燃費性などに基づく）など）に基づいて評価し、この評価結果に従って走行計画を見直している。このため、より早い段階で走行計画を見直すことができるものの、走行計画の再生成のタイミングが早いため、走行計画を生成する側で走行計画の理論的な評価を行っているが、走行計画を実現する側においても、実際に車両を駆動制御するアクチュエータの制御限界（例えば、各制御機構の制御量の限界）等を考慮して走行計画に対し適切な評価を行うことについて改善の余地がある。
【００１１】
このように、従来技術（特許文献１および２等）においては、走行計画を見直すことができるものの、演算された走行計画に対して車両の実際の走行が乖離してから走行計画の再生成を実行しており、走行計画の再生成のタイミングが遅く走行計画から乖離したときに限定しているため、必ず走行計画に対して乖離する瞬間が存在してしまうという問題点を有していた。また、従来技術（特許文献３等）においては、演算された走行計画に対して車両の実際の走行が乖離する前に走行計画を評価し再生成を実行できているものの、走行計画の再生成のタイミングが早く走行計画の生成時に限定しているため、走行計画の理論的な評価を行っているに過ぎず、適切な評価ができていないという問題点を有していた。
【００１２】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、より適切なタイミングで走行計画を見直すことができ、これにより、さらに的確な走行計画を効率的に生成することができる車両制御装置および車両制御方法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】
【００１３】
このような目的を達成するため、本発明の車両制御装置は、車両が走行する走行計画を生成し、当該車両を駆動制御するアクチュエータを上記走行計画に基づいて制御追従することにより、上記車両を走行制御する車両制御装置であって、上記アクチュエータの制御追従が上記走行計画に対して不足する状況を予測した場合、当該走行計画の見直し指令を出力することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の車両制御装置は、車両を駆動制御するアクチュエータに制御可能に接続された、制御部を少なくとも備えた車両制御装置であって、上記制御部は、上記車両が走行する走行計画を生成する計画生成手段と、上記計画生成手段により生成された上記走行計画に基づき上記アクチュエータを制御追従することにより、上記車両を走行制御する計画実現手段と、を備え、上記計画実現手段は、上記アクチュエータの制御追従が上記走行計画に対して不足する状況を予測した場合、当該走行計画の見直し指令を上記計画生成手段に対し出力することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の車両制御装置は、上記記載の車両制御装置において、上記計画生成手段は、上記計画実現手段により出力された上記見直し指令が入力された場合、上記走行計画を再生成することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の車両制御装置は、上記記載の車両制御装置において、上記計画実現手段は、上記アクチュエータの制御追従が上記走行計画に対して不足する状況を、当該アクチュエータの制御状態を監視することにより予測することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の車両制御装置は、上記記載の車両制御装置において、上記計画実現手段は、上記アクチュエータの制御追従が上記走行計画に対して不足する状況を、当該アクチュエータの制御量を監視することにより予測することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の車両制御装置は、上記記載の車両制御装置において、上記計画実現手段は、上記アクチュエータの制御追従が上記走行計画に対して不足する状況を、当該アクチュエータのフィードバック制御の制御量を監視することにより予測することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の車両制御装置は、上記記載の車両制御装置において、上記走行計画は、上記計画生成手段により上記走行計画を評価する評価関数を用いて生成されることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の車両制御方法は、車両が走行する走行計画を生成し、当該車両を駆動制御するアクチュエータを上記走行計画に基づいて制御追従することにより、上記車両を走行制御する車両制御装置において実行される車両制御方法であって、上記アクチュエータの制御追従が上記走行計画に対して不足する状況を予測した場合、当該走行計画の見直し指令を出力することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の車両制御方法は、車両を駆動制御するアクチュエータに制御可能に接続された、制御部を少なくとも備えた車両制御装置において実行される車両制御方法であって、上記制御部において実行される、上記車両が走行する走行計画を生成する計画生成ステップと、上記計画生成ステップにて生成された上記走行計画に基づき上記アクチュエータを制御追従することにより、上記車両を走行制御する計画実現ステップと、を含み、上記計画実現ステップにおいて、上記アクチュエータの制御追従が上記走行計画に対して不足する状況を予測した場合、当該走行計画の見直し指令を上記計画生成ステップに対し出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
この発明によれば、車両が走行する走行計画を生成し、生成された走行計画に基づきアクチュエータを制御追従することにより、車両を走行制御する計画実現し、計画実現において、アクチュエータの制御追従が走行計画に対して不足する状況を予測した場合、当該走行計画の見直し指令を出力することができる。これにより、本発明は、より適切なタイミングで走行計画を見直すことができ、さらに的確な走行計画を効率的に生成することができるという効果を奏する。
【００２３】
また、この発明によれば、計画生成において、出力された見直し指令が入力された場合、走行計画を再生成するので、従来技術（特許文献１および２等）においては、走行計画の再生成のタイミングが遅く走行計画から乖離したときに限定しているため、必ず走行計画に対して乖離する瞬間が存在してしまっていたが、本発明では、安全性向上のためにより早い段階で将来の走行計画を見直すことができ、走行計画に対して乖離する状況を軽減させることができるという効果を奏する。
【００２４】
また、この発明によれば、計画実現において、アクチュエータの制御追従が走行計画に対して不足する状況を、当該アクチュエータの制御状態を監視することにより予測するので、従来技術（特許文献３等）においては、走行計画の再生成のタイミングが早く走行計画の生成時に限定しているため、走行計画の理論的な評価を行っているが、走行計画を実現する側においても、実際に車両を駆動制御するアクチュエータの制御限界（例えば、各制御機構の制御量の限界）等を考慮して走行計画に対する適切な評価を行うことについて改善の余地があったが、本発明では、アクチュエータの制御状態の制御限界に基づき、アクチュエータを制御追従する直前のタイミングで走行計画の再生成を依頼することができる。これにより、本発明は、より適切なタイミングで走行計画を見直すことができ、さらに的確な走行計画を効率的に生成することができるという効果を奏する。
【００２５】
また、この発明によれば、計画実現において、アクチュエータの制御追従が走行計画に対して不足する状況を、当該アクチュエータの制御量を監視することにより予測するので、各アクチュエータの制御量（例えば、エンジン、ブレーキ、電動パワーステアリングの制御量）に基づき、当該アクチュエータの制御量の制御限界を修正した無理の無い走行計画の再生成を依頼することができるという効果を奏する。
【００２６】
また、この発明によれば、計画実現において、アクチュエータの制御追従が走行計画に対して不足する状況を、当該アクチュエータのフィードバック制御の制御量を監視することにより予測するので、例えば、フィードバック制御において、ハンチングの防止など想定以上の制御量を使用するのが危険な場合に制限をかけられた、フィードバック制御の制御量（以下、ＦＢ量と記載する場合がある）に基づき、当該ＦＢ量の制御限界を修正した無理の無い走行計画の再生成を依頼することができるという効果を奏する。
【００２７】
また、この発明によれば、走行計画は、走行計画を評価する評価関数を用いて生成されるので、道路を走行する際の車両の走行軌跡を走行時間や車両安定性や燃費等を指標（評価関数）として最適化手法に基づいて演算し、演算した走行軌跡を含む走行計画に基づいて車両の運動を制御することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、本システムの構成の一例を示すブロック図である。
【図２】図２は、本システムの制御部の構成を詳細に示した一例を示すブロック図である。
【図３】図３は、本システムが行う基本処理の一例を示すフローチャートである。
【図４】図４は、本システムが行う計画生成処理を詳細に示した一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下に、本発明にかかる車両制御装置および車両制御方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００３０】
［１．構成］
まず、本発明にかかる車両制御方法を実施するための電子制御装置および本発明にかかる車両制御装置を包含する本実施の形態のシステム（以下では本システムと記載する場合がある。）の構成について図１および図２を参照して説明する。ここで、図１は、本システムの構成の一例を示すブロック図である。また、図２は、本システムの制御部の構成を詳細に示した一例を示すブロック図である。
【００３１】
本システムは、道路を走行する際の車両の走行軌跡を走行時間や車両安定性や燃費等を指標（評価関数）として最適化手法に基づいて演算し、演算した走行軌跡を含む走行計画に基づいて車両の運動を制御するためのシステムである。ここで、本実施の形態における「走行計画」とは、車両が走行する将来の走行軌跡を含み、更に当該走行軌跡に従って車両が走行できるようアクチュエータ２００を制御追従する際に用いる各種指示値（例えば、スロットル開度指示値、ブレーキ圧指示値、ステアリングトルク指示値等）を少なくとも含む概念である。また、本実施の形態における「走行軌跡」とは、車両が通過するラインと、通過するラインにおける速度との両者を含む概念である。
【００３２】
以下、先に図１を参照し本システムの構成の概要を説明し、次に図２を参照し本システムの制御部の構成の詳細について説明する。
【００３３】
図１に示すように、本システムは、概略的に車両ＥＣＵ１００と、自車センサ２５０に接続されたアクチュエータ２００とを少なくとも備えて構成される。ここで、車両ＥＣＵ１００は、車両を駆動制御するアクチュエータ２００に制御可能に接続されている。
【００３４】
また、図１において、車両ＥＣＵ１００は電子制御装置であり、概略的に制御部１０２と記憶部１０６とを備えている。制御部１０２および記憶部１０６は任意の通信路を介して通信可能に接続されている。
【００３５】
記憶部１０６はストレージ手段であり、例えば、ＲＡＭ・ＲＯＭ等のメモリ装置や、ハードディスクのような固定ディスク装置、フレキシブルディスク、光ディスク等を用いることができる。記憶部１０６には、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）と協働してＣＰＵに命令を与え各種処理を行うためのコンピュータプログラムが記録されている。記憶部１０６は、概略的に道路区間情報ファイル１０６ａと定数ファイル１０６ｂとを備えている。
【００３６】
このうち、道路区間情報ファイル１０６ａは、道路区間情報入力装置（図示せず）から入力された道路区間情報等を記憶する道路区間情報記憶手段である。道路区間情報ファイル１０６ａは、道路形状や車両の運動方程式や車両自体の大きさ等を記憶していてもよい。ここで、道路区間情報入力装置は、最適化手法に基づく演算の対象となる道路区間の形状（直線、曲線等）や道路区間の区間距離（区間の長さ）等に関する道路区間情報を車両ＥＣＵ１００に入力する装置である。
【００３７】
また、定数ファイル１０６ｂは、走行計画に含まれる算出された走行軌跡が設定条件および拘束条件を満たすために必要な収束演算に用いる定数や係数を記憶する定数記憶手段である。定数ファイル１０６ｂには、制御部１０２のスペックや計算ロジックや与える問題に依存する収束演算１回に必要な時間や評価関数の減少係数等に関する定数を記憶している。また、本実施の形態において、定数ファイル１０６ｂは、自車センサ２５０により検出されたアクチュエータ２００の制御状態、制御量、および、フィードバック制御の制御量（ＦＢ量）等に関する制御限界を定数や係数として記憶している。
【００３８】
ここで、本実施の形態において、「制御限界」とは、後述する自車センサ２５０において検出されたアクチュエータ２００の制御状態、制御量、フィードバック制御の制御量等に関する限界値を意味する。一例として、フィードバック制御においては、ハンチングの防止など想定以上の制御量を使用するのが危険な場合は、フィードバック制御の制御量（ＦＢ量）の大きさに制限をかけている。この場合、車両ＥＣＵ１００側で、後述する計画実現部１０２ｂがそのＦＢ量が最大限界値に到達してしまった、あるいは、このままでは最大限界値に到達してしまう等の状況を検知することにより、制御限界にあると判定する。また、外乱（制御を乱すような作用）が想定しているものよりも大きければ、同様にＦＢ量がＭＡＸに到達することがあり得るので、このような場合も、計画実現部１０２ｂにより制御限界判定がなされる。
【００３９】
制御部１０２は、車両ＥＣＵ１００の全体を統括的に制御するＣＰＵ等である。制御部１０２は、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）等の制御プログラムや各種の処理手順等を規定したプログラム、所要データなどを格納するための内部メモリを有し、これらのプログラムに基づいて種々の情報処理を実行する。制御部１０２は、機能概念的に、計画生成部１０２ａおよび計画実現部１０２ｂを少なくとも備えている。なお、計画生成部１０２ａおよび計画実現部１０２ｂの構成の詳細については、図２を参照し後述する。
【００４０】
このうち、計画生成部１０２ａは、車両が走行する走行計画を生成する計画生成手段である。ここで、計画生成部１０２ａは、計画実現部１０２ｂにより出力された見直し指令が入力された場合、走行計画を再生成してもよい。
【００４１】
ここで、本実施の形態における「見直し指令」とは、計画実現部１０２ｂによりアクチュエータ２００の制御追従が走行計画に対して不足する状況を予測した際の、自車センサ２５０にて検出されたアクチュエータ２００の制御量を少なくとも含む情報である。本実施の形態において、計画生成部１０２ａは、道路区間情報ファイル１０６ａや定数ファイル１０６ｂに記憶された各種情報に基づいて、目標となる走行軌跡及び速度パターンを含む走行計画を動的に生成する。具体的には、計画生成部１０２ａは、計画実現部１０２ｂにてアクチュエータ２００の制御追従が走行計画に対して不足する状況（すなわち、走行計画がアクチュエータ２００の制御限界を超える状況）が予測された場合、計画実現部１０２ｂにより出力された見直し指令（計画再生成依頼）に含まれる、自車センサ２５０にて検出されたアクチュエータ２００の制御量を受け取り、当該制御量に関する限界値（制御限界）を修正し、修正された制御限界を考慮した上で、無理の無い走行軌跡を含むよう走行計画を再生成してもよい。
【００４２】
また、走行計画は、計画生成部１０２ａにより走行計画を評価する評価関数を用いて生成されてもよい。なお、評価関数を用いた走行計画の生成処理の詳細については図４を参照し後述する。
【００４３】
また、計画実現部１０２ｂは、計画生成部１０２ａにより生成された走行計画に基づきアクチュエータ２００を制御追従することにより、車両を走行制御する計画実現手段である。ここで、計画実現部１０２ｂは、アクチュエータ２００の制御追従が走行計画に対して不足する状況を予測した場合、当該走行計画の見直し指令（計画再生成依頼）を計画生成部１０２ａに対し出力してもよい。また、計画実現部１０２ｂは、アクチュエータ２００の制御追従が走行計画に対して不足する状況を、当該アクチュエータ２００の制御状態を監視することにより予測してもよい。また、計画実現部１０２ｂは、アクチュエータ２００の制御追従が走行計画に対して不足する状況を、当該アクチュエータ２００の制御量を監視することにより予測してもよい。また、計画実現部１０２ｂは、アクチュエータ２００の制御追従が走行計画に対して不足する状況を、当該アクチュエータ２００のフィードバック制御の制御量を監視することにより予測してもよい。
【００４４】
また、図１において、アクチュエータ２００は、エンジン、ブレーキ、電動パワーステアリングなどの車両の駆動制御手段である。例えば、アクチュエータ２００は、車両ＥＣＵ１００の計画生成部１０２ａにより生成された走行計画に基づいて、計画実現部１０２ｂにより出力された、スロットル開度指示値、ブレーキ圧指示値、ステアリングトルク指示値などを受けて、これらエンジン、ブレーキ、電動パワーステアリングなどを駆動制御する。すなわち、アクチュエータ２００は、車両ＥＣＵ１００の計画実現部１０２ｂにより制御され、例えば、燃料噴射制御、点火時期制御、スロットル制御、自動変速機の変速比制御、ステアリング制御、自動ブレーキ制御等、車両の走行制御に必要なあらゆる制御を行う。
【００４５】
さらに、アクチュエータ２００は、本実施の形態において、当該アクチュエータの制御状態、制御量、および、フィードバック制御の制御量に関する制御限界を検出するため、自車状態量を検出する自車センサ２５０を備えている。この自車センサ２５０は、例えば、ヨーレートセンサ、車速センサ、加速度センサ、操舵角センサ、白線検知センサ、ＧＰＳ等を含む。これにより、本実施の形態において、車両ＥＣＵ１００の計画実現部１０２ｂは、アクチュエータ２００の自車センサ２５０にて検出された各検出値（例えば、ヨーレート、車速、加速度、操舵角、白線の有無、自車位置に関する情報等）に基づいて、アクチュエータ２００の制御追従が走行計画に対して不足する状況（すなわち、走行計画がアクチュエータ２００の制御限界を超える状況）を予測する。
【００４６】
続いて、図２を参照し本システムの制御部１０２の構成の詳細について、以下に説明する。
【００４７】
なお、図２において、記憶部１０６（道路区間情報ファイル１０６ａおよび定数ファイル１０６ｂ）やアクチュエータ２００や自車センサ２５０の説明は、上記図１と同様であるため説明を省略する。
【００４８】
図２に示すように、制御部１０２は、機能概念的に、図１において説明した計画生成部１０２ａおよび計画実現部１０２ｂを備えている。ここで、計画生成部１０２ａは、更に、回数演算部１０２ｃと閾値設定部１０２ｄと走行軌跡演算部１０２ｅと評価関数演算部１０２ｆと閾値判定部１０２ｇと修正部１０２ｈを更に備える。また、計画実現部１０２ｂは、車両走行制御部１０２ｉと制御限界判定部１０２ｊを更に備える。
【００４９】
ここで、図２における計画生成部１０２ａの各構成部（回数演算部１０２ｃと閾値設定部１０２ｄと走行軌跡演算部１０２ｅと評価関数演算部１０２ｆと閾値判定部１０２ｇと修正部１０２ｈ）は、評価関数を用いた最適化手法による計画生成処理の一例を示しているに過ぎず、本発明の計画生成部１０２ａは図２に示す各構成部に限定されるものではない。
【００５０】
まず、計画生成部１０２ａの各部（回数演算部１０２ｃ、閾値設定部１０２ｄ、走行軌跡演算部１０２ｅ、評価関数演算部１０２ｆ、閾値判定部１０２ｇ、修正部１０２ｈ）について以下に説明する。
【００５１】
計画生成部１０２ａのうち、回数演算部１０２ｃは、走行計画に含まれる走行軌跡を設定条件に収めるための第１の収束演算を収束させる演算回数に基づき、走行軌跡を拘束条件（制御限界を含む）に収めるための第２の収束演算の実行可能回数を演算する回数演算手段である。また、回数演算部１０２ｃは、設定条件についての評価関数の初期値および減少係数と、第１の収束演算を終了させる所定の閾値と、に基づいて、演算された演算回数と、演算許容時間と、第１の収束演算の１回に必要な時間と、第２の収束演算の１回に必要な時間と、に基づいて、第２の収束演算の実行可能回数を演算してもよい。ここで、「設定条件」とは、道路区間情報ファイル１０６ａに格納された道路形状（一例として、道路幅やカーブの形状）や車両の運動方程式や車両自体の大きさ（一例として、車両の長さや幅）等により設定される車両の運動範囲を決定する条件であり、例えば、車両が道路をはみ出さずに走行するための条件である。また、「拘束条件」とは、車両の走行軌跡に対して設定条件を満たした上で優先される条件であり、例えば、車両の速度や燃費や乗り心地等の利用者が車両の走行に対して要求する、アクチュエータ２００の制御限界を含む走行条件である。また、「演算許容時間」とは、目標走行軌跡の演算の実行に許容される時間である。例えば、車両の走行軌跡を算出するための最適化演算の実行に許容される時間であってもよい。具体的には、第１の収束演算および前記第２の収束演算の実行に許容される時間であってもよく、車両の走行制御が開始されるまでの時間であってもよい。
【００５２】
閾値設定部１０２ｄは、回数演算部１０２ｃにて演算された実行可能回数と、拘束条件についての評価関数の初期値と、第２の収束演算毎の拘束条件（制御限界を含む）についての評価関数の減少係数と、に基づいて、第２の収束演算を終了するための閾値を設定する閾値設定手段である。
【００５３】
走行軌跡演算部１０２ｅは、道路区間情報ファイル１０６ａに格納された道路区間情報等に基づいて、走行計画に含まれる走行軌跡を演算する走行軌跡演算手段である。また、走行軌跡演算部１０２ｅは、当該走行軌跡に対して設定条件についての評価関数を用いて評価値を算出し、当該評価値が所定の閾値を満たすと判定した場合、走行軌跡を出力してもよい。一例として、走行軌跡演算部１０２ｅは、道路区間情報ファイル１０６ａに格納された道路区間情報に基づいて、車両が所定の速度で道路区間の所定の位置（例えば、道路区間の中心線上）を走行するものとして、走行軌跡を演算してもよい。
【００５４】
評価関数演算部１０２ｆは、走行軌跡演算部１０２ｅにより算出された走行軌跡に対して、拘束条件（制御限界を含む）についての評価関数を用いて評価値を算出する評価関数演算手段である。具体的には、走行軌跡に対して、速度または燃費等、何を優先的に達成するかという指標に基づいた拘束条件についての評価関数を用いて評価値を算出する。
【００５５】
閾値判定部１０２ｇは、評価関数演算部１０２ｆにより算出された評価値が閾値設定部１０２ｄによって設定された閾値を満たすか否か判定を行う閾値判定手段である。具体的には、評価値が閾値設定部１０２ｄにより設定された閾値を下回るか否か判定を行う。
【００５６】
修正部１０２ｈは、閾値判定部１０２ｇにより評価値が閾値を満たさないと判定された場合、当該評価値と前回の評価関数演算時に得られた評価値との割合に基づいて減少係数を修正し（例えば、制御限界を修正し）、閾値設定部１０２ｄにて当該減少係数に基づいて閾値を再設定するよう制御する修正手段である。
【００５７】
続いて、計画実現部１０２ｂの各部（車両走行制御部１０２ｉおよび制御限界判定部１０２ｊ）について以下に説明する。
【００５８】
計画実現部１０２ｂのうち、車両走行制御部１０２ｉは、閾値判定部１０２ｇにより評価値が閾値を満たすと判定された走行軌跡演算部１０２ｅによって算出された走行軌跡を含む走行計画に基づいて、アクチュエータ２００を制御追従することにより、車両を走行制御する車両走行制御手段である。
【００５９】
制御限界判定部１０２ｊは、アクチュエータ２００の自車センサ２５０にて検出された各検出値に基づいて、定数ファイル１０６ｂに記憶された制御限界に関する定数等と比較することにより、アクチュエータ２００の制御追従が走行計画に対して不足する状況であるか否か（すなわち、走行計画がアクチュエータ２００の制御限界を超える状況であるか否か）を判定する制御限界判定手段である。ここで、制御限界判定部１０２ｊは、アクチュエータ２００の制御追従が走行計画に対して不足する状況を予測した場合、当該走行計画の見直し指令を計画生成部１０２ａに対し出力する。
【００６０】
このように、車両ＥＣＵ１００において、計画生成部１０２ａは、例えば、道路形状、勾配情報、摩擦に関するμ情報等に基づき、制御限界を考慮した上でどのような加速度やヨーレート等を出せば良いのかを演算することにより、車両が走行する走行軌跡を含む走行計画を生成し、生成された走行計画を計画実現部１０２ｂへ出力する。そして、計画実現部１０２ｂは、計画生成部１０２ａにより生成された走行計画に追従するようアクチュエータ２００を介して車両を制御する（すなわち、走行計画に基づきアクチュエータ２００を制御追従する）。そして、計画実現部１０２ａは、生成された走行計画に対して車両の実際の走行が乖離した後に走行計画の再生成の見直し指令を出力するのではなく、例えば、アクチュエータ２００のフィードバック制御の制御量（ＦＢ量）が飽和してアクチュエータ２００がもう追従できそうにない状況（すなわち、アクチュエータ２００の制御追従が走行計画に対して不足する状況）であると判断した際に、現在の走行計画よりも無理のない走行計画の再生成を依頼する見直し指令（計画再生成依頼）を計画生成部１０２ａへ出力する。これにより、計画生成部１０２ａにより走行計画は引き直されるが、車両が走行計画から乖離することを防ぐことができる。
【００６１】
［２．処理］
次に、上述のように構成された本システムが行う車両制御方法の基本処理と計画生成処理の一例について、以下に図３および図４を参照して詳細に説明する。ここで、図３は、本システムが行う基本処理の一例を示すフローチャートである。また、図４は、本システムが行う計画生成処理を詳細に示した一例を示すフローチャートである。
【００６２】
以下に、先に図３を参照し本システムにおける基本処理について説明し、次に図４を参照し本システムにおける計画生成処理の詳細について説明する。
【００６３】
図３に示すように、まず、計画生成部１０２ａは、車両が走行する走行計画を生成する（ステップＳＡ−１）。ここで、計画生成部１０２ａは、計画実現部１０２ｂの処理により出力された見直し指令（計画再生成依頼）が入力された場合、走行計画を再生成してもよい。
【００６４】
具体的には、ステップＳＡ−１において、計画生成部１０２ａは、道路区間情報ファイル１０６ａや定数ファイル１０６ｂに記憶された各種情報に基づいて、目標となる走行軌跡及び速度パターンを含む走行計画を動的に生成する。ここで、計画生成部１０２ａは、後述するステップＳＡ−３において計画実現部１０２ｂの処理によりアクチュエータ２００の制御追従が走行計画に対して不足する状況（すなわち、走行計画がアクチュエータ２００の制御限界を超える状況）が予測された場合、ステップＳＡ−３において計画実現部１０２ｂの処理により出力された見直し指令（計画再生成依頼）に含まれる、自車センサ２５０にて検出されたアクチュエータ２００の制御量を受け取り、当該制御量に関する限界値（制御限界）を修正し、修正された制御限界を考慮した上で、無理の無い走行軌跡を含むよう走行計画を再生成してもよい。
【００６５】
また、ステップＳＡ−１において、走行計画は、計画生成１０２ａにより走行計画を評価する評価関数を用いて生成されてもよい。なお、ステップＳＡ−１における計画生成部１０２ａの計画生成処理の詳細については、図４を参照し後述する。
【００６６】
そして、計画実現部１０２ｂは、ステップＳＡ−１において計画生成部１０２ａにより生成された走行計画に基づきアクチュエータ２００を制御追従することにより、車両を走行制御（ステップＳＡ−２）。すなわち、計画実現部１０２ｂは、走行計画の実現のために各種指示値（例えば、スロットル開度指示値、ブレーキ圧指示値、ステアリングトルク指示値等）をアクチュエータ２００へ出力することによりアクチュエータ２００を作動させ、走行計画に基づいた車両制御を行う。
【００６７】
そして、計画実現部１０２ｂは、アクチュエータ２００の制御追従が走行計画に対して不足する状況であるか否かを予測する（ステップＳＡ−３）。すなわち、計画実現部１０２ｂは、アクチュエータ２００の自車センサ２５０にて検出された各検出値と、定数ファイル１０６ｂに記憶された制御限界に関する定数等と比較することにより、アクチュエータ２００の制御限界を判定する。
【００６８】
そして、計画実現部１０２ｂは、ステップＳＡ−３において、アクチュエータ２００の制御追従が走行計画に対して不足する状況を予測した場合（ステップＳＡ−３：Ｙｅｓ）当該走行計画の見直し指令（計画再生成依頼）を計画生成部１０２ａに対し出力する。ここで、計画実現部１０２ｂは、アクチュエータ２００の制御追従が走行計画に対して不足する状況を、当該アクチュエータ２００の制御状態を監視することにより予測してもよい。また、計画実現部１０２ｂは、アクチュエータ２００の制御追従が走行計画に対して不足する状況を、当該アクチュエータ２００の制御量を監視することにより予測してもよい。また、計画実現部１０２ｂは、アクチュエータ２００の制御追従が走行計画に対して不足する状況を、当該アクチュエータ２００のフィードバック制御の制御量を監視することにより予測してもよい。
【００６９】
具体的には、ステップＳＡ−３において、計画実現部１０２ｂは、アクチュエータ２００の制御追従が走行計画に対して不足する状況を予測した際、自車センサ２５０にて検出されたアクチュエータ２００の制御量を少なくとも含む見直し指令（計画再生成依頼）をステップＳＡ−１の計画生成部１０２ａに対し出力する。
【００７０】
一方、計画実現部１０２ｂは、ステップＳＡ−３において、アクチュエータ２００の制御追従が走行計画に対して不足しない状況を予測した場合（ステップＳＡ−３：Ｎｏ）、ステップＳＡ−２に戻り、上述の走行計画実現のための車両制御を行う。
【００７１】
続いて、図４を参照し本システムが行う計画生成処理の詳細な一例について、以下に説明する。
【００７２】
ここで、図４における計画生成処理（ステップＳＢ−１〜ＳＢ−５）は、図３におけるステップＳＡ−１において行われる計画生成部１０２ａの計画生成処理に対応する。また、図４を用いて示す評価関数を用いた最適化手法による計画生成処理の一例を示しているに過ぎず、本発明の計画生成処理は図４に示す処理に限定されるものではない。
【００７３】
本計画生成処理において、走行計画に含まれる目標走行軌跡の最適化演算の計算時間を短縮するためには収束判定を行う閾値を大きくする必要があるものの、設定条件の中には、車両の運動方程式や道路形状等が含まれているため、安全を考慮する場面において設定条件に走行軌跡が収まっているかどうかを判断する閾値を安易に大きくすることは、車両の運動が道路幅に収まらない可能性が発生するため避けたほうが良い。そこで、以下の計画生成処理においては、所定の閾値を達成することが要求される設定条件を満たすために必要な収束演算の処理時間を確保し、当該処理時間と演算全体の計算許容時間から拘束条件（制御限界を含む）に対する収束演算の実行回数を求めることで、計算許容時間内で最適化演算を終了させることができる拘束条件の閾値を算出している。
【００７４】
図４に示すように、まず、走行軌跡演算部１０２ｅは、道路区間情報ファイル１０６ａに格納された道路区間情報に基づいて、車両が所定の速度で道路区間の所定の位置（例えば、道路区間の中心線上）を走行するものとして、初期解となる走行軌跡を算出する。
【００７５】
つぎに、回数演算部１０２ｃは、走行軌跡を設定条件に収めるための第１の収束演算を収束させる演算回数に基づき、走行軌跡を拘束条件（制御限界を含む）に収めるための第２の収束演算の実行可能回数を演算する（ステップＳＢ−１）。
【００７６】
つぎに、閾値設定部１０２ｄは、回数演算部１０２ｃにて演算された実行可能回数と、走行軌跡演算部１０２ｅにより算出された初期解に基づいて算出された拘束条件（制御限界を含む）についての評価関数の初期値と、定数ファイル１０６ｂに格納された第２の収束演算毎の拘束条件についての評価関数の減少係数と、に基づいて、第２の収束演算を終了するための閾値を設定する（ステップＳＢ−２）。
【００７７】
つぎに、走行軌跡演算部１０２ｅは、道路区間情報ファイル１０６ａに格納された道路区間情報等に基づいて、走行軌跡を演算し、当該走行軌跡に対して設定条件についての評価関数を用いて評価値を算出し、当該評価値が所定の閾値を満たすと判定した場合、走行軌跡を出力し、一方、当該評価値が所定の閾値を満たさないと判定した場合、走行軌跡を再演算する（ステップＳＢ−３）。
【００７８】
つぎに、評価関数演算部１０２ｆは、ステップＳＢ−３にて算出された走行軌跡に対して拘束条件についての評価関数を用いて評価値を算出する（ステップＳＢ−４）。
【００７９】
つぎに、閾値判定部１０２ｇは、評価関数演算部１０２ｆにより算出された評価値が閾値設定部１０２ｄによって設定された閾値を満たすか否か判定を行う（ステップＳＢ−５）。
【００８０】
そして、走行軌跡演算部１０２ｅは、閾値判定部１０２ｇにより評価値が閾値を満たさないと判定された場合（ステップＳＢ−５：Ｎｏ）、走行計画に含まれる走行軌跡を再演算する（ステップＳＢ−３）。
【００８１】
ここで、修正部１０２ｈは、閾値判定部１０２ｇにより評価値が閾値を満たさないと判定された場合、当該評価値と前回の評価関数演算時に得られた評価値との割合に基づいて減少係数を修正し（例えば、制御限界を修正し）、閾値設定部１０２ｄにて当該減少係数に基づいて閾値を再設定するよう制御してもよい。
【００８２】
一方、閾値判定部１０２ｇは、評価値が閾値を満たすと判定した場合（ステップＳＢ−５：Ｙｅｓ）、走行軌跡を出力して、本処理を終了する。
【００８３】
［３．本実施の形態のまとめ、および他の実施の形態］
本実施の形態によれば、計画生成部１０２ａにより生成された目標値となる走行軌跡を含む走行計画に対し、計画実現部１０２ｂにてアクチュエータ２００の追従が困難と判断されるとき、計画実現部１０２ｂは、要求された走行計画に対して車両の実際の走行が乖離してから走行計画の再生成を計画生成部１０２ａへ依頼するのではなく、走行計画の実現が困難と判断した時点で走行計画の再生成を計画生成部１０２ａへ依頼することができる。すなわち、本実施の形態によれば、計画実現部１０２ｂがアクチュエータ２００の制御追従が追いつかなくなる状況（すなわち、制御限界を超える状況）を予測したときに、計画生成部１０２ａが走行計画（目標）を再生成することができる。これにより、本発明は、より早い段階で将来の走行計画を見直すことができ、より安全性を確保した走行計画の再生成が可能となる。
【００８４】
さらに、本実施の形態によれば、計画実現部１０２ｂが走行計画の再生成を計画生成部１０２ａへ依頼する際、アクチュエータ２００の制御限界（例えば、各制御機構の制御量の限界値）等を考慮して走行計画に対し適切な評価を行うことができるので、制御限界を把握した上で計画生成部１０２ａでは無理の無い計画を再生成することができる。つまり、本実施の形態によれば、走行計画に対して車両の実際の走行が乖離する前に計画の再生成を行うことができ、さらに、制御限界を計画生成部１０２ａに知らせることで無理の無い計画を作り直すことができる。これにより、本発明において、走行計画に対して乖離することがなくなり、かつ、無理のない走行計画が再生成され、計画実現部１０２ｂが追従しやすくなることで計画生成部１０２ａによる走行計画再生成処理の回数が減るという効果を奏する。したがって、本発明は、走行計画を見直すことができ、かつ、より適切なタイミングで走行計画を見直すことにより、さらに的確な走行計画を効率的に生成することができるという効果を奏する。
【００８５】
最後に、本発明にかかる車両制御装置は、上述した実施の形態以外にも、特許請求の範囲に記載した技術的思想の範囲内において種々の異なる実施の形態にて実施されてよいものである。例えば、実施の形態において説明した各処理のうち、自動的に行われるものとして説明した処理の全部または一部を手動的に行うこともでき、あるいは、手動的に行われるものとして説明した処理の全部または一部を公知の方法で自動的に行うこともできる。また、本明細書中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各処理の登録データやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。また、車両ＥＣＵ１００に関して、図示の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。また、装置の分散・統合の具体的形態は図示するものに限られず、その全部または一部を、各種の付加等に応じて又は機能負荷に応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。また、上述した実施の形態では車両ＥＣＵ１００がスタンドアローンの形態で処理を行う場合を一例に説明したが、車両ＥＣＵ１００が、当該車両ＥＣＵ１００とは別筐体で構成されるＥＣＵからの要求に応じて情報処理を行い、その処理結果を当該ＥＣＵに返却するように構成してもよい。また、評価関数はドライバの運転操作または運転モードスイッチから読み取られる優先事項（例えば、燃費を優先するか、目的地への到達時間が早いことを優先するか、という事項）によって動的に変化させることもできる。つまり、ドライバの運転操作または運転モードスイッチによって速度パターンが変化し、それに伴って評価関数が再設定されるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
以上説明したように、本発明にかかる車両制御装置および車両制御方法は、特に自動車製造産業で好適に実施することができ、極めて有用である。
【符号の説明】
【００８７】
１００ 車両ＥＣＵ
１０２ 制御部
１０２ａ 計画生成部
１０２ｃ 回数演算部
１０２ｄ 閾値設定部
１０２ｅ 走行軌跡演算部
１０２ｆ 評価関数演算部
１０２ｇ 閾値判定部
１０２ｈ 修正部
１０２ｂ 計画実現部
１０２ｉ 車両走行制御部
１０２ｊ 制御限界判定部
１０６ 記憶部
１０６ａ 道路区間情報ファイル
１０６ｂ 定数ファイル
２００ アクチュエータ
２５０ 自車センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両制御装置および車両制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、走行計画に基づく車両の走行制御を実現する技術が開発されている。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載の安全走行制御装置は、目標走行軌跡を算出し、実際の走行軌跡との差分がある場合は、運転を補助する制御を行っている。
【０００４】
また、特許文献２に記載の自走式機器は、計画した走行経路に従って自立走行中に移動目的点の位置を受信し、移動目的点の位置に変更が生じたときに、走行経路を再計画して走行している。
【０００５】
また、特許文献３に記載の走行制御計画生成システムは、走行軌跡を含む走行計画を生成し、この走行計画に基づいて車両制御を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１３２０６０号公報
【特許文献２】特開２００６−４２５３号公報
【特許文献３】特開２００８−１２９８０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来技術（特許文献１〜３等）においては、走行計画を見直すことができるものの、より適切なタイミングで走行計画を見直すことにより、さらに的確な走行計画を効率的に生成する必要があるという問題点を有していた。
【０００８】
例えば、特許文献１に記載の安全走行制御装置は、実際に走行した走行軌跡が目標走行軌跡に対して乖離した（すなわち、差分がある）場合に運転補助を行っている。このため、特許文献１に記載の安全走行制御装置において、目標走行軌跡を見直す場合は、車両が実際に走行した後に目標走行軌跡を見直しており、目標走行軌跡を見直すタイミングが遅いため、安全性向上のためにより早い段階で（すなわち、実際に走行した走行軌跡が目標走行軌跡に対して乖離する前に）目標走行軌跡を見直すことが考えられる。また、特許文献１に記載の安全走行制御装置においては、一例として、実際の走行軌跡を評価する評価関数を用いて将来の目標走行軌跡を生成する場合、目標走行軌跡を見直すタイミングが遅いため、評価関数の評価指標によっては道路の中心からオフセットされた意図しない目標走行軌跡が再生成されてしまう可能性があった。
【０００９】
また、特許文献２に記載の自走式機器は、車両が実際に走行した後（すなわち、走行中）に変更された移動目的点に基づき走行経路を再計画している。このため、特許文献２に記載の自走式機器においても、乖離が生じた際に走行経路を再計画する場合は、車両が実際に走行した後に走行経路を再計画しており、走行経路を再計画するタイミングが遅く、より早い段階で走行経路を再計画する必要があった。
【００１０】
さらに、特許文献３に記載の走行制御計画生成システムでは、生成した走行計画を所定の指標（例えば、安全性、快適性、環境性（燃費性などに基づく）など）に基づいて評価し、この評価結果に従って走行計画を見直している。このため、より早い段階で走行計画を見直すことができるものの、走行計画の再生成のタイミングが早いため、走行計画を生成する側で走行計画の理論的な評価を行っているが、走行計画を実現する側においても、実際に車両を駆動制御するアクチュエータの制御限界（例えば、各制御機構の制御量の限界）等を考慮して走行計画に対し適切な評価を行うことについて改善の余地がある。
【００１１】
このように、従来技術（特許文献１および２等）においては、走行計画を見直すことができるものの、演算された走行計画に対して車両の実際の走行が乖離してから走行計画の再生成を実行しており、走行計画の再生成のタイミングが遅く走行計画から乖離したときに限定しているため、必ず走行計画に対して乖離する瞬間が存在してしまうという問題点を有していた。また、従来技術（特許文献３等）においては、演算された走行計画に対して車両の実際の走行が乖離する前に走行計画を評価し再生成を実行できているものの、走行計画の再生成のタイミングが早く走行計画の生成時に限定しているため、走行計画の理論的な評価を行っているに過ぎず、適切な評価ができていないという問題点を有していた。
【００１２】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、より適切なタイミングで走行計画を見直すことができ、これにより、さらに的確な走行計画を効率的に生成することができる車両制御装置および車両制御方法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】
【００１３】
このような目的を達成するため、本発明の車両制御装置は、車両が走行する走行計画を生成し、当該車両を駆動制御するアクチュエータを上記走行計画に基づいて制御追従することにより、上記車両を走行制御する車両制御装置であって、上記アクチュエータの制御追従が上記走行計画に対して不足する状況を予測した場合、当該走行計画の見直し指令を出力することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の車両制御装置は、車両を駆動制御するアクチュエータに制御可能に接続された、制御部を少なくとも備えた車両制御装置であって、上記制御部は、上記車両が走行する走行計画を生成する計画生成手段と、上記計画生成手段により生成された上記走行計画に基づき上記アクチュエータを制御追従することにより、上記車両を走行制御する計画実現手段と、を備え、上記計画実現手段は、上記アクチュエータの制御追従が上記走行計画に対して不足する状況を予測した場合、当該走行計画の見直し指令を上記計画生成手段に対し出力することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の車両制御装置は、上記記載の車両制御装置において、上記計画生成手段は、上記計画実現手段により出力された上記見直し指令が入力された場合、上記走行計画を再生成することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の車両制御装置は、上記記載の車両制御装置において、上記計画実現手段は、上記アクチュエータの制御追従が上記走行計画に対して不足する状況を、当該アクチュエータの制御状態を監視することにより予測することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の車両制御装置は、上記記載の車両制御装置において、上記計画実現手段は、上記アクチュエータの制御追従が上記走行計画に対して不足する状況を、当該アクチュエータの制御量を監視することにより予測することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の車両制御装置は、上記記載の車両制御装置において、上記計画実現手段は、上記アクチュエータの制御追従が上記走行計画に対して不足する状況を、当該アクチュエータのフィードバック制御の制御量を監視することにより予測することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の車両制御装置は、上記記載の車両制御装置において、上記走行計画は、上記計画生成手段により上記走行計画を評価する評価関数を用いて生成されることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の車両制御方法は、車両が走行する走行計画を生成し、当該車両を駆動制御するアクチュエータを上記走行計画に基づいて制御追従することにより、上記車両を走行制御する車両制御装置において実行される車両制御方法であって、上記アクチュエータの制御追従が上記走行計画に対して不足する状況を予測した場合、当該走行計画の見直し指令を出力することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の車両制御方法は、車両を駆動制御するアクチュエータに制御可能に接続された、制御部を少なくとも備えた車両制御装置において実行される車両制御方法であって、上記制御部において実行される、上記車両が走行する走行計画を生成する計画生成ステップと、上記計画生成ステップにて生成された上記走行計画に基づき上記アクチュエータを制御追従することにより、上記車両を走行制御する計画実現ステップと、を含み、上記計画実現ステップにおいて、上記アクチュエータの制御追従が上記走行計画に対して不足する状況を予測した場合、当該走行計画の見直し指令を上記計画生成ステップに対し出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
この発明によれば、車両が走行する走行計画を生成し、生成された走行計画に基づきアクチュエータを制御追従することにより、車両を走行制御する計画実現し、計画実現において、アクチュエータの制御追従が走行計画に対して不足する状況を予測した場合、当該走行計画の見直し指令を出力することができる。これにより、本発明は、より適切なタイミングで走行計画を見直すことができ、さらに的確な走行計画を効率的に生成することができるという効果を奏する。
【００２３】
また、この発明によれば、計画生成において、出力された見直し指令が入力された場合、走行計画を再生成するので、従来技術（特許文献１および２等）においては、走行計画の再生成のタイミングが遅く走行計画から乖離したときに限定しているため、必ず走行計画に対して乖離する瞬間が存在してしまっていたが、本発明では、安全性向上のためにより早い段階で将来の走行計画を見直すことができ、走行計画に対して乖離する状況を軽減させることができるという効果を奏する。
【００２４】
また、この発明によれば、計画実現において、アクチュエータの制御追従が走行計画に対して不足する状況を、当該アクチュエータの制御状態を監視することにより予測するので、従来技術（特許文献３等）においては、走行計画の再生成のタイミングが早く走行計画の生成時に限定しているため、走行計画の理論的な評価を行っているが、走行計画を実現する側においても、実際に車両を駆動制御するアクチュエータの制御限界（例えば、各制御機構の制御量の限界）等を考慮して走行計画に対する適切な評価を行うことについて改善の余地があったが、本発明では、アクチュエータの制御状態の制御限界に基づき、アクチュエータを制御追従する直前のタイミングで走行計画の再生成を依頼することができる。これにより、本発明は、より適切なタイミングで走行計画を見直すことができ、さらに的確な走行計画を効率的に生成することができるという効果を奏する。
【００２５】
また、この発明によれば、計画実現において、アクチュエータの制御追従が走行計画に対して不足する状況を、当該アクチュエータの制御量を監視することにより予測するので、各アクチュエータの制御量（例えば、エンジン、ブレーキ、電動パワーステアリングの制御量）に基づき、当該アクチュエータの制御量の制御限界を修正した無理の無い走行計画の再生成を依頼することができるという効果を奏する。
【００２６】
また、この発明によれば、計画実現において、アクチュエータの制御追従が走行計画に対して不足する状況を、当該アクチュエータのフィードバック制御の制御量を監視することにより予測するので、例えば、フィードバック制御において、ハンチングの防止など想定以上の制御量を使用するのが危険な場合に制限をかけられた、フィードバック制御の制御量（以下、ＦＢ量と記載する場合がある）に基づき、当該ＦＢ量の制御限界を修正した無理の無い走行計画の再生成を依頼することができるという効果を奏する。
【００２７】
また、この発明によれば、走行計画は、走行計画を評価する評価関数を用いて生成されるので、道路を走行する際の車両の走行軌跡を走行時間や車両安定性や燃費等を指標（評価関数）として最適化手法に基づいて演算し、演算した走行軌跡を含む走行計画に基づいて車両の運動を制御することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、本システムの構成の一例を示すブロック図である。
【図２】図２は、本システムの制御部の構成を詳細に示した一例を示すブロック図である。
【図３】図３は、本システムが行う基本処理の一例を示すフローチャートである。
【図４】図４は、本システムが行う計画生成処理を詳細に示した一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下に、本発明にかかる車両制御装置および車両制御方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００３０】
［１．構成］
まず、本発明にかかる車両制御方法を実施するための電子制御装置および本発明にかかる車両制御装置を包含する本実施の形態のシステム（以下では本システムと記載する場合がある。）の構成について図１および図２を参照して説明する。ここで、図１は、本システムの構成の一例を示すブロック図である。また、図２は、本システムの制御部の構成を詳細に示した一例を示すブロック図である。
【００３１】
本システムは、道路を走行する際の車両の走行軌跡を走行時間や車両安定性や燃費等を指標（評価関数）として最適化手法に基づいて演算し、演算した走行軌跡を含む走行計画に基づいて車両の運動を制御するためのシステムである。ここで、本実施の形態における「走行計画」とは、車両が走行する将来の走行軌跡を含み、更に当該走行軌跡に従って車両が走行できるようアクチュエータ２００を制御追従する際に用いる各種指示値（例えば、スロットル開度指示値、ブレーキ圧指示値、ステアリングトルク指示値等）を少なくとも含む概念である。また、本実施の形態における「走行軌跡」とは、車両が通過するラインと、通過するラインにおける速度との両者を含む概念である。
【００３２】
以下、先に図１を参照し本システムの構成の概要を説明し、次に図２を参照し本システムの制御部の構成の詳細について説明する。
【００３３】
図１に示すように、本システムは、概略的に車両ＥＣＵ１００と、自車センサ２５０に接続されたアクチュエータ２００とを少なくとも備えて構成される。ここで、車両ＥＣＵ１００は、車両を駆動制御するアクチュエータ２００に制御可能に接続されている。
【００３４】
また、図１において、車両ＥＣＵ１００は電子制御装置であり、概略的に制御部１０２と記憶部１０６とを備えている。制御部１０２および記憶部１０６は任意の通信路を介して通信可能に接続されている。
【００３５】
記憶部１０６はストレージ手段であり、例えば、ＲＡＭ・ＲＯＭ等のメモリ装置や、ハードディスクのような固定ディスク装置、フレキシブルディスク、光ディスク等を用いることができる。記憶部１０６には、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）と協働してＣＰＵに命令を与え各種処理を行うためのコンピュータプログラムが記録されている。記憶部１０６は、概略的に道路区間情報ファイル１０６ａと定数ファイル１０６ｂとを備えている。
【００３６】
このうち、道路区間情報ファイル１０６ａは、道路区間情報入力装置（図示せず）から入力された道路区間情報等を記憶する道路区間情報記憶手段である。道路区間情報ファイル１０６ａは、道路形状や車両の運動方程式や車両自体の大きさ等を記憶していてもよい。ここで、道路区間情報入力装置は、最適化手法に基づく演算の対象となる道路区間の形状（直線、曲線等）や道路区間の区間距離（区間の長さ）等に関する道路区間情報を車両ＥＣＵ１００に入力する装置である。
【００３７】
また、定数ファイル１０６ｂは、走行計画に含まれる算出された走行軌跡が設定条件および拘束条件を満たすために必要な収束演算に用いる定数や係数を記憶する定数記憶手段である。定数ファイル１０６ｂには、制御部１０２のスペックや計算ロジックや与える問題に依存する収束演算１回に必要な時間や評価関数の減少係数等に関する定数を記憶している。また、本実施の形態において、定数ファイル１０６ｂは、自車センサ２５０により検出されたアクチュエータ２００の制御状態、制御量、および、フィードバック制御の制御量（ＦＢ量）等に関する制御限界を定数や係数として記憶している。
【００３８】
ここで、本実施の形態において、「制御限界」とは、後述する自車センサ２５０において検出されたアクチュエータ２００の制御状態、制御量、フィードバック制御の制御量等に関する限界値を意味する。一例として、フィードバック制御においては、ハンチングの防止など想定以上の制御量を使用するのが危険な場合は、フィードバック制御の制御量（ＦＢ量）の大きさに制限をかけている。この場合、車両ＥＣＵ１００側で、後述する計画実現部１０２ｂがそのＦＢ量が最大限界値に到達してしまった、あるいは、このままでは最大限界値に到達してしまう等の状況を検知することにより、制御限界にあると判定する。また、外乱（制御を乱すような作用）が想定しているものよりも大きければ、同様にＦＢ量がＭＡＸに到達することがあり得るので、このような場合も、計画実現部１０２ｂにより制御限界判定がなされる。
【００３９】
制御部１０２は、車両ＥＣＵ１００の全体を統括的に制御するＣＰＵ等である。制御部１０２は、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）等の制御プログラムや各種の処理手順等を規定したプログラム、所要データなどを格納するための内部メモリを有し、これらのプログラムに基づいて種々の情報処理を実行する。制御部１０２は、機能概念的に、計画生成部１０２ａおよび計画実現部１０２ｂを少なくとも備えている。なお、計画生成部１０２ａおよび計画実現部１０２ｂの構成の詳細については、図２を参照し後述する。
【００４０】
このうち、計画生成部１０２ａは、車両が走行する走行計画を生成する計画生成手段である。ここで、計画生成部１０２ａは、計画実現部１０２ｂにより出力された見直し指令が入力された場合、走行計画を再生成してもよい。
【００４１】
ここで、本実施の形態における「見直し指令」とは、計画実現部１０２ｂによりアクチュエータ２００の制御追従が走行計画に対して不足する状況を予測した際の、自車センサ２５０にて検出されたアクチュエータ２００の制御量を少なくとも含む情報である。本実施の形態において、計画生成部１０２ａは、道路区間情報ファイル１０６ａや定数ファイル１０６ｂに記憶された各種情報に基づいて、目標となる走行軌跡及び速度パターンを含む走行計画を動的に生成する。具体的には、計画生成部１０２ａは、計画実現部１０２ｂにてアクチュエータ２００の制御追従が走行計画に対して不足する状況（すなわち、走行計画がアクチュエータ２００の制御限界を超える状況）が予測された場合、計画実現部１０２ｂにより出力された見直し指令（計画再生成依頼）に含まれる、自車センサ２５０にて検出されたアクチュエータ２００の制御量を受け取り、当該制御量に関する限界値（制御限界）を修正し、修正された制御限界を考慮した上で、無理の無い走行軌跡を含むよう走行計画を再生成してもよい。
【００４２】
また、走行計画は、計画生成部１０２ａにより走行計画を評価する評価関数を用いて生成されてもよい。なお、評価関数を用いた走行計画の生成処理の詳細については図４を参照し後述する。
【００４３】
また、計画実現部１０２ｂは、計画生成部１０２ａにより生成された走行計画に基づきアクチュエータ２００を制御追従することにより、車両を走行制御する計画実現手段である。ここで、計画実現部１０２ｂは、アクチュエータ２００の制御追従が走行計画に対して不足する状況を予測した場合、当該走行計画の見直し指令（計画再生成依頼）を計画生成部１０２ａに対し出力してもよい。また、計画実現部１０２ｂは、アクチュエータ２００の制御追従が走行計画に対して不足する状況を、当該アクチュエータ２００の制御状態を監視することにより予測してもよい。また、計画実現部１０２ｂは、アクチュエータ２００の制御追従が走行計画に対して不足する状況を、当該アクチュエータ２００の制御量を監視することにより予測してもよい。また、計画実現部１０２ｂは、アクチュエータ２００の制御追従が走行計画に対して不足する状況を、当該アクチュエータ２００のフィードバック制御の制御量を監視することにより予測してもよい。
【００４４】
また、図１において、アクチュエータ２００は、エンジン、ブレーキ、電動パワーステアリングなどの車両の駆動制御手段である。例えば、アクチュエータ２００は、車両ＥＣＵ１００の計画生成部１０２ａにより生成された走行計画に基づいて、計画実現部１０２ｂにより出力された、スロットル開度指示値、ブレーキ圧指示値、ステアリングトルク指示値などを受けて、これらエンジン、ブレーキ、電動パワーステアリングなどを駆動制御する。すなわち、アクチュエータ２００は、車両ＥＣＵ１００の計画実現部１０２ｂにより制御され、例えば、燃料噴射制御、点火時期制御、スロットル制御、自動変速機の変速比制御、ステアリング制御、自動ブレーキ制御等、車両の走行制御に必要なあらゆる制御を行う。
【００４５】
さらに、アクチュエータ２００は、本実施の形態において、当該アクチュエータの制御状態、制御量、および、フィードバック制御の制御量に関する制御限界を検出するため、自車状態量を検出する自車センサ２５０を備えている。この自車センサ２５０は、例えば、ヨーレートセンサ、車速センサ、加速度センサ、操舵角センサ、白線検知センサ、ＧＰＳ等を含む。これにより、本実施の形態において、車両ＥＣＵ１００の計画実現部１０２ｂは、アクチュエータ２００の自車センサ２５０にて検出された各検出値（例えば、ヨーレート、車速、加速度、操舵角、白線の有無、自車位置に関する情報等）に基づいて、アクチュエータ２００の制御追従が走行計画に対して不足する状況（すなわち、走行計画がアクチュエータ２００の制御限界を超える状況）を予測する。
【００４６】
続いて、図２を参照し本システムの制御部１０２の構成の詳細について、以下に説明する。
【００４７】
なお、図２において、記憶部１０６（道路区間情報ファイル１０６ａおよび定数ファイル１０６ｂ）やアクチュエータ２００や自車センサ２５０の説明は、上記図１と同様であるため説明を省略する。
【００４８】
図２に示すように、制御部１０２は、機能概念的に、図１において説明した計画生成部１０２ａおよび計画実現部１０２ｂを備えている。ここで、計画生成部１０２ａは、更に、回数演算部１０２ｃと閾値設定部１０２ｄと走行軌跡演算部１０２ｅと評価関数演算部１０２ｆと閾値判定部１０２ｇと修正部１０２ｈを更に備える。また、計画実現部１０２ｂは、車両走行制御部１０２ｉと制御限界判定部１０２ｊを更に備える。
【００４９】
ここで、図２における計画生成部１０２ａの各構成部（回数演算部１０２ｃと閾値設定部１０２ｄと走行軌跡演算部１０２ｅと評価関数演算部１０２ｆと閾値判定部１０２ｇと修正部１０２ｈ）は、評価関数を用いた最適化手法による計画生成処理の一例を示しているに過ぎず、本発明の計画生成部１０２ａは図２に示す各構成部に限定されるものではない。
【００５０】
まず、計画生成部１０２ａの各部（回数演算部１０２ｃ、閾値設定部１０２ｄ、走行軌跡演算部１０２ｅ、評価関数演算部１０２ｆ、閾値判定部１０２ｇ、修正部１０２ｈ）について以下に説明する。
【００５１】
計画生成部１０２ａのうち、回数演算部１０２ｃは、走行計画に含まれる走行軌跡を設定条件に収めるための第１の収束演算を収束させる演算回数に基づき、走行軌跡を拘束条件（制御限界を含む）に収めるための第２の収束演算の実行可能回数を演算する回数演算手段である。また、回数演算部１０２ｃは、設定条件についての評価関数の初期値および減少係数と、第１の収束演算を終了させる所定の閾値と、に基づいて、演算された演算回数と、演算許容時間と、第１の収束演算の１回に必要な時間と、第２の収束演算の１回に必要な時間と、に基づいて、第２の収束演算の実行可能回数を演算してもよい。ここで、「設定条件」とは、道路区間情報ファイル１０６ａに格納された道路形状（一例として、道路幅やカーブの形状）や車両の運動方程式や車両自体の大きさ（一例として、車両の長さや幅）等により設定される車両の運動範囲を決定する条件であり、例えば、車両が道路をはみ出さずに走行するための条件である。また、「拘束条件」とは、車両の走行軌跡に対して設定条件を満たした上で優先される条件であり、例えば、車両の速度や燃費や乗り心地等の利用者が車両の走行に対して要求する、アクチュエータ２００の制御限界を含む走行条件である。また、「演算許容時間」とは、目標走行軌跡の演算の実行に許容される時間である。例えば、車両の走行軌跡を算出するための最適化演算の実行に許容される時間であってもよい。具体的には、第１の収束演算および前記第２の収束演算の実行に許容される時間であってもよく、車両の走行制御が開始されるまでの時間であってもよい。
【００５２】
閾値設定部１０２ｄは、回数演算部１０２ｃにて演算された実行可能回数と、拘束条件についての評価関数の初期値と、第２の収束演算毎の拘束条件（制御限界を含む）についての評価関数の減少係数と、に基づいて、第２の収束演算を終了するための閾値を設定する閾値設定手段である。
【００５３】
走行軌跡演算部１０２ｅは、道路区間情報ファイル１０６ａに格納された道路区間情報等に基づいて、走行計画に含まれる走行軌跡を演算する走行軌跡演算手段である。また、走行軌跡演算部１０２ｅは、当該走行軌跡に対して設定条件についての評価関数を用いて評価値を算出し、当該評価値が所定の閾値を満たすと判定した場合、走行軌跡を出力してもよい。一例として、走行軌跡演算部１０２ｅは、道路区間情報ファイル１０６ａに格納された道路区間情報に基づいて、車両が所定の速度で道路区間の所定の位置（例えば、道路区間の中心線上）を走行するものとして、走行軌跡を演算してもよい。
【００５４】
評価関数演算部１０２ｆは、走行軌跡演算部１０２ｅにより算出された走行軌跡に対して、拘束条件（制御限界を含む）についての評価関数を用いて評価値を算出する評価関数演算手段である。具体的には、走行軌跡に対して、速度または燃費等、何を優先的に達成するかという指標に基づいた拘束条件についての評価関数を用いて評価値を算出する。
【００５５】
閾値判定部１０２ｇは、評価関数演算部１０２ｆにより算出された評価値が閾値設定部１０２ｄによって設定された閾値を満たすか否か判定を行う閾値判定手段である。具体的には、評価値が閾値設定部１０２ｄにより設定された閾値を下回るか否か判定を行う。
【００５６】
修正部１０２ｈは、閾値判定部１０２ｇにより評価値が閾値を満たさないと判定された場合、当該評価値と前回の評価関数演算時に得られた評価値との割合に基づいて減少係数を修正し（例えば、制御限界を修正し）、閾値設定部１０２ｄにて当該減少係数に基づいて閾値を再設定するよう制御する修正手段である。
【００５７】
続いて、計画実現部１０２ｂの各部（車両走行制御部１０２ｉおよび制御限界判定部１０２ｊ）について以下に説明する。
【００５８】
計画実現部１０２ｂのうち、車両走行制御部１０２ｉは、閾値判定部１０２ｇにより評価値が閾値を満たすと判定された走行軌跡演算部１０２ｅによって算出された走行軌跡を含む走行計画に基づいて、アクチュエータ２００を制御追従することにより、車両を走行制御する車両走行制御手段である。
【００５９】
制御限界判定部１０２ｊは、アクチュエータ２００の自車センサ２５０にて検出された各検出値に基づいて、定数ファイル１０６ｂに記憶された制御限界に関する定数等と比較することにより、アクチュエータ２００の制御追従が走行計画に対して不足する状況であるか否か（すなわち、走行計画がアクチュエータ２００の制御限界を超える状況であるか否か）を判定する制御限界判定手段である。ここで、制御限界判定部１０２ｊは、アクチュエータ２００の制御追従が走行計画に対して不足する状況を予測した場合、当該走行計画の見直し指令を計画生成部１０２ａに対し出力する。
【００６０】
このように、車両ＥＣＵ１００において、計画生成部１０２ａは、例えば、道路形状、勾配情報、摩擦に関するμ情報等に基づき、制御限界を考慮した上でどのような加速度やヨーレート等を出せば良いのかを演算することにより、車両が走行する走行軌跡を含む走行計画を生成し、生成された走行計画を計画実現部１０２ｂへ出力する。そして、計画実現部１０２ｂは、計画生成部１０２ａにより生成された走行計画に追従するようアクチュエータ２００を介して車両を制御する（すなわち、走行計画に基づきアクチュエータ２００を制御追従する）。そして、計画実現部１０２ａは、生成された走行計画に対して車両の実際の走行が乖離した後に走行計画の再生成の見直し指令を出力するのではなく、例えば、アクチュエータ２００のフィードバック制御の制御量（ＦＢ量）が飽和してアクチュエータ２００がもう追従できそうにない状況（すなわち、アクチュエータ２００の制御追従が走行計画に対して不足する状況）であると判断した際に、現在の走行計画よりも無理のない走行計画の再生成を依頼する見直し指令（計画再生成依頼）を計画生成部１０２ａへ出力する。これにより、計画生成部１０２ａにより走行計画は引き直されるが、車両が走行計画から乖離することを防ぐことができる。
【００６１】
［２．処理］
次に、上述のように構成された本システムが行う車両制御方法の基本処理と計画生成処理の一例について、以下に図３および図４を参照して詳細に説明する。ここで、図３は、本システムが行う基本処理の一例を示すフローチャートである。また、図４は、本システムが行う計画生成処理を詳細に示した一例を示すフローチャートである。
【００６２】
以下に、先に図３を参照し本システムにおける基本処理について説明し、次に図４を参照し本システムにおける計画生成処理の詳細について説明する。
【００６３】
図３に示すように、まず、計画生成部１０２ａは、車両が走行する走行計画を生成する（ステップＳＡ−１）。ここで、計画生成部１０２ａは、計画実現部１０２ｂの処理により出力された見直し指令（計画再生成依頼）が入力された場合、走行計画を再生成してもよい。
【００６４】
具体的には、ステップＳＡ−１において、計画生成部１０２ａは、道路区間情報ファイル１０６ａや定数ファイル１０６ｂに記憶された各種情報に基づいて、目標となる走行軌跡及び速度パターンを含む走行計画を動的に生成する。ここで、計画生成部１０２ａは、後述するステップＳＡ−３において計画実現部１０２ｂの処理によりアクチュエータ２００の制御追従が走行計画に対して不足する状況（すなわち、走行計画がアクチュエータ２００の制御限界を超える状況）が予測された場合、ステップＳＡ−３において計画実現部１０２ｂの処理により出力された見直し指令（計画再生成依頼）に含まれる、自車センサ２５０にて検出されたアクチュエータ２００の制御量を受け取り、当該制御量に関する限界値（制御限界）を修正し、修正された制御限界を考慮した上で、無理の無い走行軌跡を含むよう走行計画を再生成してもよい。
【００６５】
また、ステップＳＡ−１において、走行計画は、計画生成１０２ａにより走行計画を評価する評価関数を用いて生成されてもよい。なお、ステップＳＡ−１における計画生成部１０２ａの計画生成処理の詳細については、図４を参照し後述する。
【００６６】
そして、計画実現部１０２ｂは、ステップＳＡ−１において計画生成部１０２ａにより生成された走行計画に基づきアクチュエータ２００を制御追従することにより、車両を走行制御（ステップＳＡ−２）。すなわち、計画実現部１０２ｂは、走行計画の実現のために各種指示値（例えば、スロットル開度指示値、ブレーキ圧指示値、ステアリングトルク指示値等）をアクチュエータ２００へ出力することによりアクチュエータ２００を作動させ、走行計画に基づいた車両制御を行う。
【００６７】
そして、計画実現部１０２ｂは、アクチュエータ２００の制御追従が走行計画に対して不足する状況であるか否かを予測する（ステップＳＡ−３）。すなわち、計画実現部１０２ｂは、アクチュエータ２００の自車センサ２５０にて検出された各検出値と、定数ファイル１０６ｂに記憶された制御限界に関する定数等と比較することにより、アクチュエータ２００の制御限界を判定する。
【００６８】
そして、計画実現部１０２ｂは、ステップＳＡ−３において、アクチュエータ２００の制御追従が走行計画に対して不足する状況を予測した場合（ステップＳＡ−３：Ｙｅｓ）当該走行計画の見直し指令（計画再生成依頼）を計画生成部１０２ａに対し出力する。ここで、計画実現部１０２ｂは、アクチュエータ２００の制御追従が走行計画に対して不足する状況を、当該アクチュエータ２００の制御状態を監視することにより予測してもよい。また、計画実現部１０２ｂは、アクチュエータ２００の制御追従が走行計画に対して不足する状況を、当該アクチュエータ２００の制御量を監視することにより予測してもよい。また、計画実現部１０２ｂは、アクチュエータ２００の制御追従が走行計画に対して不足する状況を、当該アクチュエータ２００のフィードバック制御の制御量を監視することにより予測してもよい。
【００６９】
具体的には、ステップＳＡ−３において、計画実現部１０２ｂは、アクチュエータ２００の制御追従が走行計画に対して不足する状況を予測した際、自車センサ２５０にて検出されたアクチュエータ２００の制御量を少なくとも含む見直し指令（計画再生成依頼）をステップＳＡ−１の計画生成部１０２ａに対し出力する。
【００７０】
一方、計画実現部１０２ｂは、ステップＳＡ−３において、アクチュエータ２００の制御追従が走行計画に対して不足しない状況を予測した場合（ステップＳＡ−３：Ｎｏ）、ステップＳＡ−２に戻り、上述の走行計画実現のための車両制御を行う。
【００７１】
続いて、図４を参照し本システムが行う計画生成処理の詳細な一例について、以下に説明する。
【００７２】
ここで、図４における計画生成処理（ステップＳＢ−１〜ＳＢ−５）は、図３におけるステップＳＡ−１において行われる計画生成部１０２ａの計画生成処理に対応する。また、図４を用いて示す評価関数を用いた最適化手法による計画生成処理の一例を示しているに過ぎず、本発明の計画生成処理は図４に示す処理に限定されるものではない。
【００７３】
本計画生成処理において、走行計画に含まれる目標走行軌跡の最適化演算の計算時間を短縮するためには収束判定を行う閾値を大きくする必要があるものの、設定条件の中には、車両の運動方程式や道路形状等が含まれているため、安全を考慮する場面において設定条件に走行軌跡が収まっているかどうかを判断する閾値を安易に大きくすることは、車両の運動が道路幅に収まらない可能性が発生するため避けたほうが良い。そこで、以下の計画生成処理においては、所定の閾値を達成することが要求される設定条件を満たすために必要な収束演算の処理時間を確保し、当該処理時間と演算全体の計算許容時間から拘束条件（制御限界を含む）に対する収束演算の実行回数を求めることで、計算許容時間内で最適化演算を終了させることができる拘束条件の閾値を算出している。
【００７４】
図４に示すように、まず、走行軌跡演算部１０２ｅは、道路区間情報ファイル１０６ａに格納された道路区間情報に基づいて、車両が所定の速度で道路区間の所定の位置（例えば、道路区間の中心線上）を走行するものとして、初期解となる走行軌跡を算出する。
【００７５】
つぎに、回数演算部１０２ｃは、走行軌跡を設定条件に収めるための第１の収束演算を収束させる演算回数に基づき、走行軌跡を拘束条件（制御限界を含む）に収めるための第２の収束演算の実行可能回数を演算する（ステップＳＢ−１）。
【００７６】
つぎに、閾値設定部１０２ｄは、回数演算部１０２ｃにて演算された実行可能回数と、走行軌跡演算部１０２ｅにより算出された初期解に基づいて算出された拘束条件（制御限界を含む）についての評価関数の初期値と、定数ファイル１０６ｂに格納された第２の収束演算毎の拘束条件についての評価関数の減少係数と、に基づいて、第２の収束演算を終了するための閾値を設定する（ステップＳＢ−２）。
【００７７】
つぎに、走行軌跡演算部１０２ｅは、道路区間情報ファイル１０６ａに格納された道路区間情報等に基づいて、走行軌跡を演算し、当該走行軌跡に対して設定条件についての評価関数を用いて評価値を算出し、当該評価値が所定の閾値を満たすと判定した場合、走行軌跡を出力し、一方、当該評価値が所定の閾値を満たさないと判定した場合、走行軌跡を再演算する（ステップＳＢ−３）。
【００７８】
つぎに、評価関数演算部１０２ｆは、ステップＳＢ−３にて算出された走行軌跡に対して拘束条件についての評価関数を用いて評価値を算出する（ステップＳＢ−４）。
【００７９】
つぎに、閾値判定部１０２ｇは、評価関数演算部１０２ｆにより算出された評価値が閾値設定部１０２ｄによって設定された閾値を満たすか否か判定を行う（ステップＳＢ−５）。
【００８０】
そして、走行軌跡演算部１０２ｅは、閾値判定部１０２ｇにより評価値が閾値を満たさないと判定された場合（ステップＳＢ−５：Ｎｏ）、走行計画に含まれる走行軌跡を再演算する（ステップＳＢ−３）。
【００８１】
ここで、修正部１０２ｈは、閾値判定部１０２ｇにより評価値が閾値を満たさないと判定された場合、当該評価値と前回の評価関数演算時に得られた評価値との割合に基づいて減少係数を修正し（例えば、制御限界を修正し）、閾値設定部１０２ｄにて当該減少係数に基づいて閾値を再設定するよう制御してもよい。
【００８２】
一方、閾値判定部１０２ｇは、評価値が閾値を満たすと判定した場合（ステップＳＢ−５：Ｙｅｓ）、走行軌跡を出力して、本処理を終了する。
【００８３】
［３．本実施の形態のまとめ、および他の実施の形態］
本実施の形態によれば、計画生成部１０２ａにより生成された目標値となる走行軌跡を含む走行計画に対し、計画実現部１０２ｂにてアクチュエータ２００の追従が困難と判断されるとき、計画実現部１０２ｂは、要求された走行計画に対して車両の実際の走行が乖離してから走行計画の再生成を計画生成部１０２ａへ依頼するのではなく、走行計画の実現が困難と判断した時点で走行計画の再生成を計画生成部１０２ａへ依頼することができる。すなわち、本実施の形態によれば、計画実現部１０２ｂがアクチュエータ２００の制御追従が追いつかなくなる状況（すなわち、制御限界を超える状況）を予測したときに、計画生成部１０２ａが走行計画（目標）を再生成することができる。これにより、本発明は、より早い段階で将来の走行計画を見直すことができ、より安全性を確保した走行計画の再生成が可能となる。
【００８４】
さらに、本実施の形態によれば、計画実現部１０２ｂが走行計画の再生成を計画生成部１０２ａへ依頼する際、アクチュエータ２００の制御限界（例えば、各制御機構の制御量の限界値）等を考慮して走行計画に対し適切な評価を行うことができるので、制御限界を把握した上で計画生成部１０２ａでは無理の無い計画を再生成することができる。つまり、本実施の形態によれば、走行計画に対して車両の実際の走行が乖離する前に計画の再生成を行うことができ、さらに、制御限界を計画生成部１０２ａに知らせることで無理の無い計画を作り直すことができる。これにより、本発明において、走行計画に対して乖離することがなくなり、かつ、無理のない走行計画が再生成され、計画実現部１０２ｂが追従しやすくなることで計画生成部１０２ａによる走行計画再生成処理の回数が減るという効果を奏する。したがって、本発明は、走行計画を見直すことができ、かつ、より適切なタイミングで走行計画を見直すことにより、さらに的確な走行計画を効率的に生成することができるという効果を奏する。
【００８５】
最後に、本発明にかかる車両制御装置は、上述した実施の形態以外にも、特許請求の範囲に記載した技術的思想の範囲内において種々の異なる実施の形態にて実施されてよいものである。例えば、実施の形態において説明した各処理のうち、自動的に行われるものとして説明した処理の全部または一部を手動的に行うこともでき、あるいは、手動的に行われるものとして説明した処理の全部または一部を公知の方法で自動的に行うこともできる。また、本明細書中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各処理の登録データやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。また、車両ＥＣＵ１００に関して、図示の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。また、装置の分散・統合の具体的形態は図示するものに限られず、その全部または一部を、各種の付加等に応じて又は機能負荷に応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。また、上述した実施の形態では車両ＥＣＵ１００がスタンドアローンの形態で処理を行う場合を一例に説明したが、車両ＥＣＵ１００が、当該車両ＥＣＵ１００とは別筐体で構成されるＥＣＵからの要求に応じて情報処理を行い、その処理結果を当該ＥＣＵに返却するように構成してもよい。また、評価関数はドライバの運転操作または運転モードスイッチから読み取られる優先事項（例えば、燃費を優先するか、目的地への到達時間が早いことを優先するか、という事項）によって動的に変化させることもできる。つまり、ドライバの運転操作または運転モードスイッチによって速度パターンが変化し、それに伴って評価関数が再設定されるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
以上説明したように、本発明にかかる車両制御装置および車両制御方法は、特に自動車製造産業で好適に実施することができ、極めて有用である。
【符号の説明】
【００８７】
１００ 車両ＥＣＵ
１０２ 制御部
１０２ａ 計画生成部
１０２ｃ 回数演算部
１０２ｄ 閾値設定部
１０２ｅ 走行軌跡演算部
１０２ｆ 評価関数演算部
１０２ｇ 閾値判定部
１０２ｈ 修正部
１０２ｂ 計画実現部
１０２ｉ 車両走行制御部
１０２ｊ 制御限界判定部
１０６ 記憶部
１０６ａ 道路区間情報ファイル
１０６ｂ 定数ファイル
２００ アクチュエータ
２５０ 自車センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両が走行する走行計画を生成し、当該車両を駆動制御するアクチュエータを上記走行計画に基づいて制御追従することにより、上記車両を走行制御する車両制御装置であって、上記アクチュエータの制御追従が上記走行計画に対して不足する状況を予測した場合、当該走行計画の見直し指令を出力することを特徴とする、車両制御装置。
【請求項２】
車両を駆動制御するアクチュエータに制御可能に接続された、制御部を少なくとも備えた車両制御装置であって、
上記制御部は、
上記車両が走行する走行計画を生成する計画生成手段と、
上記計画生成手段により生成された上記走行計画に基づき上記アクチュエータを制御追従することにより、上記車両を走行制御する計画実現手段と、
を備え、
上記計画実現手段は、
上記アクチュエータの制御追従が上記走行計画に対して不足する状況を予測した場合、当該走行計画の見直し指令を上記計画生成手段に対し出力することを特徴とする、車両制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の車両制御装置において、
上記計画生成手段は、
上記計画実現手段により出力された上記見直し指令が入力された場合、上記走行計画を再生成することを特徴とする、車両制御装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の車両制御装置において、
上記計画実現手段は、
上記アクチュエータの制御追従が上記走行計画に対して不足する状況を、当該アクチュエータの制御状態を監視することにより予測することを特徴とする、車両制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載の車両制御装置において、
上記計画実現手段は、
上記アクチュエータの制御追従が上記走行計画に対して不足する状況を、当該アクチュエータの制御量を監視することにより予測することを特徴とする、車両制御装置。
【請求項６】
請求項５に記載の車両制御装置において、
上記計画実現手段は、
上記アクチュエータの制御追従が上記走行計画に対して不足する状況を、当該アクチュエータのフィードバック制御の制御量を監視することにより予測することを特徴とする、車両制御装置。
【請求項７】
請求項１〜６のうちいずれか１項に記載の車両制御装置において、
上記走行計画は、上記計画生成手段により上記走行計画を評価する評価関数を用いて生成されることを特徴とする、車両制御装置。
【請求項８】
車両が走行する走行計画を生成し、当該車両を駆動制御するアクチュエータを上記走行計画に基づいて制御追従することにより、上記車両を走行制御する車両制御装置において実行される車両制御方法であって、上記アクチュエータの制御追従が上記走行計画に対して不足する状況を予測した場合、当該走行計画の見直し指令を出力することを特徴とする、車両制御方法。
【請求項９】
車両を駆動制御するアクチュエータに制御可能に接続された、制御部を少なくとも備えた車両制御装置において実行される車両制御方法であって、
上記制御部において実行される、
上記車両が走行する走行計画を生成する計画生成ステップと、
上記計画生成ステップにて生成された上記走行計画に基づき上記アクチュエータを制御追従することにより、上記車両を走行制御する計画実現ステップと、
を含み、
上記計画実現ステップにおいて、
上記アクチュエータの制御追従が上記走行計画に対して不足する状況を予測した場合、当該走行計画の見直し指令を上記計画生成ステップに対し出力することを特徴とする、車両制御方法。
【請求項１】
車両が走行する走行計画を生成し、当該車両を駆動制御するアクチュエータを上記走行計画に基づいて制御追従することにより、上記車両を走行制御する車両制御装置であって、上記アクチュエータの制御追従が上記走行計画に対して不足する状況を予測した場合、当該走行計画の見直し指令を出力することを特徴とする、車両制御装置。
【請求項２】
車両を駆動制御するアクチュエータに制御可能に接続された、制御部を少なくとも備えた車両制御装置であって、
上記制御部は、
上記車両が走行する走行計画を生成する計画生成手段と、
上記計画生成手段により生成された上記走行計画に基づき上記アクチュエータを制御追従することにより、上記車両を走行制御する計画実現手段と、
を備え、
上記計画実現手段は、
上記アクチュエータの制御追従が上記走行計画に対して不足する状況を予測した場合、当該走行計画の見直し指令を上記計画生成手段に対し出力することを特徴とする、車両制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の車両制御装置において、
上記計画生成手段は、
上記計画実現手段により出力された上記見直し指令が入力された場合、上記走行計画を再生成することを特徴とする、車両制御装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の車両制御装置において、
上記計画実現手段は、
上記アクチュエータの制御追従が上記走行計画に対して不足する状況を、当該アクチュエータの制御状態を監視することにより予測することを特徴とする、車両制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載の車両制御装置において、
上記計画実現手段は、
上記アクチュエータの制御追従が上記走行計画に対して不足する状況を、当該アクチュエータの制御量を監視することにより予測することを特徴とする、車両制御装置。
【請求項６】
請求項５に記載の車両制御装置において、
上記計画実現手段は、
上記アクチュエータの制御追従が上記走行計画に対して不足する状況を、当該アクチュエータのフィードバック制御の制御量を監視することにより予測することを特徴とする、車両制御装置。
【請求項７】
請求項１〜６のうちいずれか１項に記載の車両制御装置において、
上記走行計画は、上記計画生成手段により上記走行計画を評価する評価関数を用いて生成されることを特徴とする、車両制御装置。
【請求項８】
車両が走行する走行計画を生成し、当該車両を駆動制御するアクチュエータを上記走行計画に基づいて制御追従することにより、上記車両を走行制御する車両制御装置において実行される車両制御方法であって、上記アクチュエータの制御追従が上記走行計画に対して不足する状況を予測した場合、当該走行計画の見直し指令を出力することを特徴とする、車両制御方法。
【請求項９】
車両を駆動制御するアクチュエータに制御可能に接続された、制御部を少なくとも備えた車両制御装置において実行される車両制御方法であって、
上記制御部において実行される、
上記車両が走行する走行計画を生成する計画生成ステップと、
上記計画生成ステップにて生成された上記走行計画に基づき上記アクチュエータを制御追従することにより、上記車両を走行制御する計画実現ステップと、
を含み、
上記計画実現ステップにおいて、
上記アクチュエータの制御追従が上記走行計画に対して不足する状況を予測した場合、当該走行計画の見直し指令を上記計画生成ステップに対し出力することを特徴とする、車両制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−２４７５７１（Ｐ２０１０−２４７５７１Ａ）
【公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−９６３９９（Ｐ２００９−９６３９９）
【出願日】平成２１年４月１０日（２００９．４．１０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月１０日（２００９．４．１０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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