CN102849068B - 车辆运动控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种即便在车辆未发生横向运动的状态下,也能驾驶感良好地使车辆加减速的车辆运动控制装置。车辆运动控制装置中具有:取得本车辆前方的弯路形状的弯路形状取得机构(2);取得本车辆的位置的本车位置取得机构(3);基于该弯路形状及该本车辆的位置,运算使车辆产生的前后加速度指令值的车辆运动控制运算机构(4),车辆运动控制运算机构(4)在本车辆从弯路前进入弯路且行驶到弯路曲率成为固定或最大的地点时,运算多个不同的负的前后加速度指令值,所述前后加速度指令值基于通过本车辆前方的弯路行驶时将要产生的最大横向加速度推定值、本车辆前方的道路坡度、驾驶员的踏板操作及转弯方向中的至少一个而变化。
Description
技术领域
本发明涉及车辆运动控制装置,尤其涉及为了使车辆的运动状态变得适当而使车辆加减速的车辆运动控制装置。
背景技术
以往,已知有根据导航系统的弯路信息和转弯时的横向加速度,在车辆产生的横向加速度比设定值过大时进行减速的系统(例如专利文献1)。
在这种装置中,为了防止通过弯路时产生的横向加速度的大小成为设定值以上,而根据预先设定的横向加速度设定值和本车前方的弯路曲率来设定弯路行驶时的目标车辆速度,根据所述目标车辆速度和实际的车辆速度,来制作出必要的减速度。这种减速度的制作方法当车辆超过了在弯路能够进行转弯行驶的极限速度而进入弯路时,能有效地抑制向路外的脱离。
然而,在该设定横向加速度不是能够转弯的极限横向加速度,而设定为驾驶员通常转弯时允许的横向加速度来执行弯路前的减速控制时,未必会成为驾驶员的有减速感的减速。作为其一个原因,列举出在上述的基于目标车辆速度的减速度制作方法中,虽然能够规定进入弯路前的总减速量(减速度的积分值),但不能规定减速度的时间变化。
假设以使该弯路前的减速度成为固定的方式进行了减速控制时,由于弯路或车辆速度的不同,有时可能与驾驶员的减速感不一致。另外,当要在各弯路设定该减速度的时间变化时,需要巨大的适当工时和庞大的数据。
作为规定驾驶员的具有减速感的加减速度的时间变化的方法,提出了基于通过驾驶员操作产生的横向加加速度(横向加速度的时间变化率)的加减速度的制作方法(例如专利文献2、非专利文献1)。通过该方法,不用在各弯路设定减速度的时间变化,就能够进行与熟炼驾驶员同样的加减速。
【在先技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本特开2009-51487号公报
【专利文献2】日本特开2008-285066号公报
【非专利文献】
【非专利文献1】机动车技术会论文集Vol39,No.3,2008
然而,基于横向加加速度的加减速度的制作方法是在车辆产生横向运动时,与该横向运动关联的加减速度的制作方法,例如进入弯路前、直线路上的减速那样的在车辆上未产生横向运动的状态下的减速度无法设定。
发明内容
本发明鉴于上述课题而作出,其目的在于提供一种即便在车辆未产生横向运动的状态下,也能驾驶感良好地使车辆进行加减速的车辆运动控制装置。
为了解决上述课题,本发明的车辆运动控制装置的特征在于,具有:取得本车辆前方的弯路形状的弯路形状取得机构;取得本车辆的位置的本车位置取得机构;基于所述弯路形状及所述本车辆的位置,来运算使车辆产生的前后加速度指令值的车辆运动控制运算机构,其中,所述车辆运动控制运算机构在以本车辆行进方向为正的前后加速度指令值下,在本车辆从弯路前进入弯路且行驶到弯路曲率成为固定或最大的地点时,运算负的前后加速度指令值,并且该前后加速度指令值基于通过所述车辆运动控制运算机构预先运算出的本车辆前方的弯路行驶时将要产生的最大横向加速度推定值、本车辆前方的道路坡度、驾驶员的踏板操作及转弯方向中的至少一个而变化。
【发明效果】
根据本发明,能够提供一种即便在车辆未发生横向运动的状态下,也能驾驶感良好地使车辆加减速的车辆运动控制装置。
上述以外的课题、结构及效果通过以下的实施方式的说明能更为清楚。
附图说明
图1是表示本发明的车辆运动控制装置的车辆的弯路前的前后加速度变化和前后加加速度(前后加速度的时间变化率)变化的示意图。
图2是表示本发明的车辆运动控制装置的本车辆与前方注视点的关系的示意图。
图3是表示本发明的车辆运动控制装置的横向加速度推定值与弯路远方处的前后加速度指令值的关系的图。
图4是表示本发明的车辆运动控制装置的到前方注视点的距离与前方注视点的移动速度的关系的图。
图5是表示本发明的车辆运动控制装置的弯路曲率、速度、前后加速度的时间变化的图。
图6是表示本发明的车辆运动控制装置的比例增益修正方法的框图。
图7是表示本发明的车辆运动控制装置的最大弯路曲率的制作方法的图。
图8是表示本发明的车辆运动控制装置的最大横向加速度推定值与修正增益CadjGy的关系的图。
图9是表示本发明的车辆运动控制装置的控制用纵剖坡度(日语:縦断勾配)的制作方法的图。
图10是表示本发明的车辆运动控制装置的纵剖坡度与修正增益Cadjgrad的关系的图。
图11是表示本发明的车辆运动控制装置的横向坡度(日语:横勾配)与修正增益Cadigrad的关系的图。
图12是表示由转弯方向引起的弯路半径的不同的图。
图13是表示本发明的车辆运动控制装置的弯路曲率与修正增益Cadjdir的关系的一例的图。
图14是表示本发明的车辆运动控制装置的弯路曲率与修正增益Cadjdir的关系的另一例的图。
图15是表示本发明的车辆运动控制装置的驾驶员要求加速度/减速度与修正增益Cadjdrv的关系的图。
图16是表示本发明的车辆运动控制装置的第一实施方式的图。
图17是表示图16所示的车辆运动控制装置的车辆运动控制运算机构的一例的图。
图18是表示图16的车辆运动控制装置的流程图的图。
图19是表示图16的车辆运动控制装置的本车位置和节点位置的示意图。
图20是图16的车辆运动控制装置的距离、弯路曲率、弯路曲率变化的关系图。
图21是表示图16的车辆运动控制装置的弯路曲率、弯路曲率变化、前后加速度的时间变化的图。
图22是表示本发明的车辆运动控制装置的第二实施方式的图。
图23是表示图22所示的车辆运动控制装置的车辆运动控制运算机构的一例的图。
图24是表示图22的车辆运动控制装置的流程图的图。
图25是表示图22的车辆运动控制装置的本车位置与节点位置的关系的示意图。
图26是表示图22的车辆运动控制装置的前后加速度的时间变化的图。
图27是表示本发明的车辆运动控制装置的第三实施方式的一例的图。
图28是表示本发明的车辆运动控制装置的第三实施方式的另一例的图。
图29是表示本发明的车辆运动控制装置的第四实施方式的图。
图30是表示本发明的车辆运动控制装置的第五实施方式的流程图的图。
图31是本发明的车辆运动控制装置的第五实施方式的弯路曲率、弯路曲率变化的关系图。
图32是表示本发明的车辆运动控制装置的第五实施方式的到前方注视点的距离与前方注视点的移动速度的关系的图。
图33是表示本发明的车辆运动控制装置的第五实施方式的到前方注视点的距离与前方注视点位置处的弯路曲率的时间变化限制值的关系的图。
图34是表示本发明的车辆运动控制装置的第五实施方式的弯路曲率、速度、前后加速度、前后加加速度的时间变化的图。
【符号说明】
1车辆运动控制装置
2弯路形状取得机构
3本车位置取得机构
4车辆运动控制运算机构
5前后加速度产生机构
6车辆运动信息取得机构
7驾驶员输入信息取得机构
8横向运动关联前后加速度取得机构
9路面信息取得机构
10信息提示器
11车辆通信机构
12车载电子控制器
13设定信息取得机构
21修正增益运算部(最大横向加速度推定值)
22修正增益运算部(道路坡度)
23修正增益运算部(转弯方向)
24修正增益运算部(踏板操作量)
25比例增益运算部
具体实施方式
以下,参照附图,说明本发明的车辆运动控制装置的实施方式。
图1表示基于本发明的实施方式的车辆运动控制装置产生的车辆的弯路前的前后加速度变化和前后加加速度变化的示意图。
这里,图1的b及b’分别是基于本实施方式的车辆运动控制装置产生的前后加速度变化、前后加加速度变化。此外,图1的a及a’分别是现有技术的前后加速度变化、前后加加速度变化。
如图1所示,在现有技术中,车辆从到达弯路前的某地点的时间A到开始进入弯路的时间B为止的期间,为固定的减速。其结果是,在车辆速度高的条件下,在驾驶员明确地意识到何种程度的弯路曲率之前可能会产生强烈的减速度,结果是,虽然在转弯时成为规定的横向加速度,但在弯路跟前会感觉到过度的减速。
在本实施方式中,从所述时间A到弯路曲率成为固定的时间C为止,前后加速度发生变化,从本车位置处于弯路远方时的区间D内的基于弯路曲率的减速向本车位置处于弯路附近时的区间E内的基于弯路曲率的时间变化的减速过渡。其结果是,在从减速开始到减速度成为最大为止的区间F中,在刚开始减速之后的区间G和向弯路附近的减速过渡的区间H这两个区间内,前后加加速度发生增减。
由此,从在弯路远方驾驶员认识到“有弯路而需要减速”所进行的减速开始,能够向在弯路附近驾驶员认识到弯路的曲率变化,且“因曲率变化大,还需要再稍微减速”这样的与弯路曲率的时间变化对应的减速过渡,从而能够成为具有驾驶感的减速。
(基于弯路曲率及弯路曲率变化的前后加速度指令值的运算方法)
在实施方式的说明之前,为了容易理解本发明,以下,使用图2~图5,对基于弯路曲率及弯路曲率变化的前后加速度指令值的运算方法进行说明。需要说明的是,在本说明书中,前后加速度的加速侧为正,减速侧为负,减速度是减速侧为正的值。如图2所示,考虑本车辆以车辆速度V在虚线所示的行驶路线上行驶的场景。此时,认为驾驶员观察本车前方的行驶路线的形状而进行加减速。此时,将驾驶员的观察点作为疑拟性地表现的点而在本车辆行进方向上设定前方注视点,该位置的弯路曲率为κPP,弯路曲率变化为dκPP/dx。这里,前方注视点是处于本车辆前方的路线上且距本车辆离开了某距离Lpp的点,Lpp是车辆速度V乘以预先设定的时间Tpp而得到的值。而且,弯路曲率κPP与弯路的方向无关,为0以上的值,若弯路曲率半径足够大,则弯路曲率κPP为0。考虑到以保持车辆速度V的状态向前方注视点的位置进入时,将要产生的横向加速度推定值GyEST及横向加速度的时间变化即横向加加速度推定值dGyEST分别由下式(1)(2)表示。这里,从式(1)可知,横向加速度推定值GyEST与右转弯、左转弯无关,始终为0以上的值。
【数学式1】
GyEST=κPP·V2 ···(1)
【数学式2】
这里,在本车位置处于弯路附近且从车辆到前方注视点的距离短的条件下,假定驾驶员按照与上述的基于横向加加速度的加减速度的制作方法(专利文献2、非专利文献1)同样的算法进行加减速时,基于横向加加速度推定值dGyEST的前后加速度指令值GxREQ由下式(3)表示。
【数学式3】
GxREQ=-Cxy·dGyEST ···(3)
这里,Cxy为比例增益,根据最大横向加速度推定值、前方注视点的道路坡度、驾驶员的踏板操作等而成为可变的值,其设定方法后述。这里,式(2)的第二项(κPP·2V·dV/dt)的影响远小于第一项(dκPP/dt·V2),将式(2)代入式(3)时,能得到下式(4)。
【数学式4】
如此,能得到基于前方注视点的弯路曲率的时间变化(dκPP/dt)的前后加速度指令值。而且(dκPP/dt)能够像式(5)那样变形。
【数学式5】
这里,(dx/dt)是前方注视点的移动速度VPP,因此式(4)使用VPP而由下式(6)表示。
【数学式6】
由此,能够制作出弯路附近的前后加速度指令值。
另一方面,本车位置在弯路远方且从车辆到前方注视点的距离长的条件下,认为驾驶员无法把握弯路曲率变化那样的详细的信息,模糊地按照弯路曲率进行减速。例如图3所示,此时的前后加速度指令值GxREQfar可以使用通过上式(1)得到的横向加速度推定值GyEST,根据横向加速度推定值GyEST,以从某横向加速度设定值GyLMT0到GyLMT1使前后加速度指令值GxREQfar成为最小值GxREQfar_min那样减少(作为减速度为增加)的方式来制作。而且,可以将从本车辆到远方的前方注视点为止的距离设为Lfar,使用某设定横向加速度GySET,通过下式(7)来表示前后加速度指令值GxREQfar。这里,min(A,B)是选择A和B中的小值的函数,max(A,B)是选择A和B中的大值的函数。
【数学式7】
这里,Lfar只要是所述LPP以上的值即可,可以是预先设定的值,也可以是车辆速度V乘以预先设定的时间Tpp而得到的值。而且,GySET及GxREQfar_min可以是预先设定的值,在具备路面摩擦系数取得机构或驾驶员进行设定的设定机构的结构中,也可以是根据路面摩擦系数或驾驶员设定的设定值而变化的值。
另外,Cx可以是预先设定的值,也可以是根据最大横向加速度推定值、前方注视点处的道路坡度、驾驶员的踏板操作等而变化的值。GxREQfar的制作方法并未限定于此,但以基于前后加速度指令值GxREQfar的减速度成为基于弯路附近的前后加速度GxREQ的减速度以下的方式制作。
基于以上那样得到的弯路附近及弯路远方的前后加速度指令,来制作最终的前后加速度指令值,由此,如图1b所示,能够产生从弯路远方(区间D)的基于弯路曲率的减速向弯路附近(区间E)的基于弯路曲率变化的减速过渡那样的使减速度增加的前后加速度。
另外,也可以不是如上述那样在本车位置为弯路附近的情况和弯路远方的情况下分别制作前后加速度指令,而是通过按照到弯路的距离使所述式(6)中的前方注视点的移动速度VPP变化,来从本车位置处于弯路远方时的减速向本车位置处于弯路附近的减速变化。例如,在前方注视点的弯路曲率κPP成为某值κPPlmt以上时,如图4所示,在前方注视距离Lppκ大于Lppκ_lmt的区域中,前方注视点的移动速度VPP为VPPmin,本车辆接近弯路,随着前方注视距离Lppκ减小而使前方注视点的移动速度VPP增加,以使在前方注视距离Lppκ_near处成为车辆速度V。
这里Lppκ_lmt、Lppκ_near是以Lppκ_lmt成为Lppκ_near以上,而且VPPmin成为0以上且车辆速度V以下的方式预先设定的值。
这是以前方注视点的移动速度的形式来表现如下的行动的,即该行动为在本车位置为弯路远方而驾驶员模糊地认识到弯路的状态下,驾驶员的视线的移动速度小,在本车辆接近弯路的状态下,随着驾驶员使视线沿着弯路移动而视线的移动速度增加。
由此,在图5所示那样的本车位置的弯路曲率为κv的路线上行驶时,前方注视点的弯路曲率κpp、前方注视点的移动速度VPP如图5所示那样进行变化,其结果是,从弯路远方处的小的减速度开始,随着接近弯路而使减速度逐渐增加。
(前后加速度指令值中的比例增益的设定)
上述的比例增益Cxy、Cx基于本车辆前方的弯路行驶时将要产生的最大横向加速度推定值、本车辆前方的道路坡度、驾驶员的踏板操作、转弯方向中的至少任一个而变化。以下,使用图6~图15,说明该设定方法。
图6表示运算比例增益Cxy、Cx的框图。这里,比例增益Cxy、Cx通过将比例增益初始值Cxy0、Cx0乘以各修正增益来运算。以下,说明基于最大横向加速度推定值、道路坡度、踏板操作、转弯方向的修正增益的运算方法。
首先,在修正增益运算部(最大横向加速度推定值)21中,进行基于最大横向加速度推定值GymaxEST的修正增益CadiGy的运算。上述最大横向加速度推定值GymaxEST利用根据图7所示的前方注视点的弯路曲率和本车位置的弯路曲率而制作出的弯路曲率最大值κppmax和车辆速度V,由下式(8)表示。
【数学式8】
Gymax EST=κPP max·V2···(8)
基于通过上式(8)得到的最大横向加速度推定值GymaxEST,修正增益CadjGy以图8所示的形式提供。在图8中,Gyset1、Gyset2、Gyset3、Gyset4、Gyset5、及CadjGy1、CadjGy2是以成为0≤Gyset1<Gyset2<Gyset3<Gyset4≤Gyset5、1<CadjGy1≤CadjGy2的方式设定的值,既可以是预先设定的值,也可以是根据驾驶员自身的输入而设定的值,在具备取得车辆能够产生的最大横向加速度的机构时,还可以是根据车辆能够产生的最大横向加速度而设定的值。
通过适当设定这些Gyset1、Gyset2、Gyset3、Gyset4、Gyset5及CadjGy1、CadjGy2,能够制作出在最大横向加速度推定值GymaxEST小时使修正增益CadjGy为0的区域8A、随着最大横向加速度推定值GymaxEST的增加而使修正增益CadjGy增加的区域8B、8D、8E、在最大横向加速度推定值GymaxEST为某范围的区域中使修正增益CadjGy为1的区域8C。由此,在最大横向加速度推定值GymaxEST小的区域中,通过使修正增益CadjGy比1小,而以使前后加速度指令值的绝对值减小的方式进行修正,在最大横向加速度推定值GymaxEST处于某范围时,不进行修正,在最大横向加速度推定值GymaxEST大的区域中,通过使修正增益CadjGy比1大,而能够以使前后加速度指令值的绝对值增大的方式进行修正。而且,在最大横向加速度推定值GymaxEST非常大的区域(图8中的区域8E)中,通过使修正增益CadjGy的增加比最大横向加速度推定值GymaxEST的增加更大,而在弯路前无减速地进入弯路后从道路脱离那样的场景下,能够进一步增大前后加速度指令值的绝对值。
这里,相对于最大横向加速度推定值GymaxEST的修正增益CadjGy的设定方法并不局限于图8所示的方法,只要是相对于最大横向加速度推定值GymaxEST的增加,制作出修正增益CadjGy成为0至1的区域、成为1的区域、进而比1大的区域的方法即可。由此,能够根据横向加速度使利用上式(6)制作出的前后加速度指令值的大小增减。
接下来,在修正增益运算部(道路坡度)22中,进行基于道路坡度的修正增益Cadjgrad的运算。这里,在使用上坡或下坡那样的纵剖坡度作为道路坡度的情况下,如图9所示,根据前方注视点的纵剖坡度θpp和本车位置的纵剖坡度θv,制作控制用纵剖坡度θctrl来运算修正增益Cadjgrad。这里,θ是在上升坡度中为正,在下降坡度中为负的变量。作为θctrl的制作方法,使用前方注视点的纵剖坡度θpp和本车位置的纵剖坡度θv,对通过下式(9)运算出的值进行过滤处理。这里,kgrad是取得0至1的范围的值的常数,来对前方注视点的纵剖坡度θpp和本车位置的纵剖坡度θv的权重进行变更。需要说明的是,kgrad可以是预先设定的值,也可以是根据前方注视点的纵剖坡度θpp和本车位置的纵剖坡度θv而变化的值。例如,在θpp、θv均为正的情况、θpp为负且θv为正的情况下,可以使kgrad为不同的值,在θpp为负的情况下,可以使kgrad的值比θpp为正的情况下大。
【数学式9】
θctrl=θV+(θPP-θV)·kgrad ···(9)
使用通过上式(9)得到的θctrl,修正增益Cadjgrad以图10所示的形式提供。在图10中,θseta1、θseta2、θseta3、θseta4、θsetb1、θsetb2、θsetb3、θsetb4及Cadjgrada1、Cadjgradb1是以成为θseta1<θseta2<0<θseta3<θseta4、0<Cadjgrada1、θsetb1<θsetb2<0<θsetb3<θsetb4、0<Cadjgradb1的方式设定的值,可以是预先设定的值,也可以是根据驾驶员自身的输入而设定的值。
通过适当设定所述θseta1、θseta2、θseta3、θseta4、θsetb1、θsetb2、θsetb3、θsetb4及Cadjgrada1、Cadjgradb1,而在图10(a)所示的前后加速度指令值为负的情况下,能够制作出在控制用纵剖坡度θctrl为某负值以下时使修正增益Cadjgrad为Cadjgrada1的区域10aA、随着控制用纵剖坡度θctrl的增加而使修正增益Cadjgrad减少的区域10aB、10aD、在控制用纵剖坡度θctrl的绝对值小时使修正增益Cadjgrad为1的区域10aC、在控制用纵剖坡度θctrl为某正值以上时使修正增益Cadjgrad为0的区域10aE。同样,在图10(b)所示的前后加速度指令值为正的情况下,能够制作出在控制用纵剖坡度θctrl为某负值以下时使修正增益Cadjgrad为0的区域10bA、随着控制用纵剖坡度θctrl的增加而使修正增益Cadjgrad增加的区域10bB、10bD、在控制用纵剖坡度θctrl的绝对值小时使修正增益Cadjgrad为1的区域10bC、在控制用纵剖坡度θctrl为某正值以上时使修正增益Cadjgrad为Cadjgradb1的区域10bE。
由此,能够在纵剖坡度的绝对值小的区域不进行修正,而在基于负的前后加速度指令值的控制、即减速控制下,使下降坡度的减速度增大,并使上升坡度的减速度减小。而且,通过基于前方注视点的纵剖坡度来制作控制用纵剖坡度θctrl,从而当在平坦路上行驶中的本车辆前方存在下降弯路时,即便本车位置为平坦路,也能够实现考虑了前方的下降坡度的减速控制。
这里,相对于纵剖坡度的修正增益Cadjgrad的设定方法并不局限于图10所示的方法,相对于纵剖坡度,只要是如下的方法即可:在纵剖坡度的绝对值小时,使修正增益Cadjgrad为1,在减速控制的情况下(参照图10(a)),在下降坡度时,使修正增益Cadjgrad比1大,在上升坡度时使修正增益Cadjgrad比1小,反之在加速控制的情况下(参照图10(b)),在下降坡度时使修正增益Cadjgrad比1小,在上升坡度时使修正增益Cadjgrad比1大。
另外,上述示出了作为道路坡度而纵剖坡度时的修正方法,但在能够取得被称为超高(cant)的横向坡度的情况下,也可以根据横向坡度来变更修正增益Cadjgrad。例如,在从弯路的转弯内侧向外侧的上升坡度为正的情况下,如图11所示,在横向坡度的绝对值为某值以下的区域11C中使上述修正增益Cadjgrad为1,在横向坡度比区域11C小的值的区域11A、11B中使修正增益Cadjgrad比1大,在横向坡度比区域11C大的值的区域11D、11E中使修正增益Cadjgrad比1小。由此,在朝向转弯外侧而成为上升坡度的坡路上,横向坡度为大值,因此使修正增益Cadjgrad为小值,从而能够抑制过度的减速。而且,在朝向转弯外侧而成为下降坡度时,横向坡度为小值,因此使修正增益Cadjgrad为大值,从而能够充分地进行减速。
另外,在修正增益运算部(转弯方向)23中,进行基于转弯方向的修正增益Cadjdir的运算。如图12所示,即便在相同弯路上进行行驶的情况下,左转弯的车辆12A与右转弯的车辆12B的转弯半径也不同,例如日本那样的车辆在左侧车道行驶时,通常左转弯的转弯半径ρL比右转弯时的转弯半径ρR减小。在能高精度地得到各本车行驶车道的弯路曲率时,不需要与转弯方向相关的修正增益,但例如在弯路曲率由道路中心位置的值ρC代表时,相对于右转弯,在左转弯下可能会产生减速不足。
因此,在以右转弯时的弯路曲率为正而以左转弯时的弯路曲率为负的情况下,相对于弯路曲率的修正增益Cadjdir以图13所示的形式提供。如图13所示,在弯路曲率为负、即左转弯时,存在使修正增益Cadjdir为比1大的值的区域13A、13B,在虽然弯路曲率为负但其绝对值小的区域及弯路曲率为正的区域13C中,使修正增益Cadjdir为1。
由此,在弯路曲率的绝对值小的区域、即弯路半径大的区域中,相对于弯路半径,车道不同产生的影响减小,因此使修正增益Cadjdir为1而不进行修正,在车道不同产生的影响增大的弯路曲率的绝对值大的区域中,通过使修正增益Cadjdir为比1大的值,从而相对于右转弯,能够修正左转弯的前后加速度控制。
在图13中,示出了以右转弯为基准来修正左转弯时的前后加速度指令值的方法,但如图14所示,在右转弯时,在弯路曲率的绝对值大的区域14D、14E中,也可以使修正增益Cadjdir比1小。
另外,在修正增益运算部(踏板操作量)24中,进行基于驾驶员的油门踏板操作量或制动踏板操作量的修正增益Cadjdrv的运算。该修正增益Cadjdrv利用根据驾驶员的油门操作量制作的驾驶员要求加速度或驾驶员要求减速度,以图15所示的形式提供。
这里,驾驶员要求加速度是在固定速度行驶时的油门操作量时其值为0,且随着油门踏板操作量的增加而增加的值。另外,驾驶员要求减速度是在制动踏板操作量为0时其值为0,且随着制动踏板操作量的增加而增加的值。在图15中,Gxdrvseta1、Gxdrvseta2、Gxdrvsetb是以成为Gxdrvseta1<Gxdrvseta2、0≤Gxdrvsetb的方式设定的值,可以是预先设定的值,也可以是根据驾驶员自身的输入而设定的值,在具备取得车辆能够产生的最大横向加速度的机构的情况下,还可以是根据车辆能够产生的最大横向加速度而设定的值。
通过适当设定所述Gxdrvseta1、Gxdrvseta2、Gxdrvsetb,在图15(a)所示的前后加速度指令值为负的情况下,在驾驶员要求加速度为Gxdrvseta1以下的区域15aA中使修正增益Cadjdrv为1,在驾驶员要求加速度比Gxdrvseta1大的区域15aB中,根据驾驶员要求加速度的增加而使修正增益Cadjdrv减少,并且在驾驶员要求加速度为Gxdrvseta2以上时使修正增益Cadjdrv为0。而且,在图15(b)所示的前后加速度指令值为正的情况下,在驾驶员要求减速度为0以下的区域15bA中使修正增益Cadjdrv为1,在驾驶员要求减速度比0大的区域15bB中,随着驾驶员要求减速度的增加而使修正增益Cadjdrv减少,在驾驶员要求减速度为Gxdrvsetb以上时使修正增益Cadjdrv为0。
另外,在具备取得车辆能够产生的最大横向加速度的机构的情况下,也可以根据通过上式(8)得到的最大横向加速度推定值GymaxEST和能够产生的最大横向加速度,来变更上述Gxdrvseta1、Gxdrvseta2。例如,在最大横向加速度推定值GymaxEST成为能够产生的最大横向加速度以上时,通过将Gxdrvseta1、Gxdrvseta2设定成驾驶员要求加速度的最大值以上的值,从而能够修正增益Cadjdrv与油门踏板操作量无关而始终为1。由此,在最大横向加速度推定值GymaxEST超过能够产生的最大横向加速度的情况下,能够与驾驶员的油门踏板操作无关地实施减速控制。
需要说明的是,如已述的那样,利用比例增益运算部25将通过上述方法得到的各修正增益CadjGy、Cadjgrad、Cadjdir、Cadjdrv乘以比例增益初始值Cxy0、Cx0由此能够得到比例增益Cxy、Cx。
如以上所述,示出了根据最大横向加速度推定值、道路坡度、转弯方向、踏板操作量制作修正增益来运算比例增益Cxy、Cx的方法,但未必需要制作上述全部的修正增益,也可以通过对前后加速度指令值进行加法运算来进行修正。例如,可以仅运算修正增益CadjGy和修正增益Cadjdir作为运算比例增益Cxy、Cx时的修正增益,对于得到的前后加速度指令值,在前后加速度指令值为0以外的值时,加上通过道路坡度而产生的前后加速度Gxgrad,由此进行对坡度的修正。同样,在前后加速度指令值为负值时,加上通过驾驶员的油门踏板操作产生的前后加速度Gxacc,在前后加速度指令值为正值时,加上通过驾驶员的制动踏板操作产生的前后加速度Gxbrk,由此进行基于驾驶员的踏板操作的修正。
(用于实施发明的第一实施方式)
以下,使用图16~图21,说明本发明的第一实施方式的车辆运动控制装置的结构及动作。
首先,使用图16,说明本发明的第一实施方式的车辆运动控制装置的结构。
图16是表示本发明的第一实施方式的车辆运动控制装置的结构的系统框图。
本实施方式的车辆运动控制装置1搭载于车辆,具备:取得本车辆前方的弯路形状的弯路形状取得机构2;取得本车位置的本车位置取得机构3;根据通过所述弯路形状取得机构2和所述本车位置取得机构3得到的信息,来运算使车辆产生的前后加速度的车辆运动控制运算机构4。而且,所述车辆运动控制运算机构4的运算结果向前后加速度产生机构5发送,从而进行使车辆能够产生前后加速度的致动器的驱动。
弯路形状取得机构2可以是根据本车辆行驶的路线的地图信息来取得弯路形状的方法,可以是根据路车间通信来取得本车辆行进方向的弯路信息的方法,可以是通过车车间通信从在本车辆行进方向的前方行驶的车辆取得弯路信息的方法,也可以是通过摄像机构取得本车辆前方的弯路形状的方法。而且,还可以是通过与地图信息取得机构、路车间通信机构、车车间通信机构、或摄像机构的通信来取得弯路形状信息的方法。
本车位置取得机构3可以是通过全球定位系统(GPS),根据本车辆的坐标来取得相对于本车辆前方的弯路的本车位置的方法,可以是通过路车间通信来取得相对于本车辆前方的弯路的本车位置的方法,也可以是通过摄像机构来取得本车辆前方或周围以及其两方的图像,并取得相对于本车辆前方的弯路的本车位置的方法。而且,还可以是通过与GPS、路车间通信机构、或摄像机构的通信来取得相对于弯路的本车位置的方法。
这里,作为弯路形状取得机构2及本车位置取得机构3,可以具备多个方法。例如可以具备通过地图信息及摄像机构来取得弯路形状信息的机构来作为弯路形状取得机构2,且可以具备通过GPS及摄像机构来取得本车位置的机构来作为本车位置取得机构3。通过将多个方法组合,而作为弯路远方的信息,使用地图信息、基于GPS得到的弯路形状信息及本车位置信息,在弯路附近,除了所述地图信息、基于GPS得到的弯路形状信息及本车位置信息之外,还使用通过摄像机构得到的弯路形状信息及本车位置信息,由此能够得到精度更高的弯路形状信息及本车位置信息。
另外,在基于GPS难以取得本车位置信息时,利用摄像机构取得弯路形状信息及本车位置信息,由此能够取得前后加速度控制所需的弯路形状信息及本车位置信息。反之,在通过摄像机构难以取得弯路形状信息及本车位置信息的状况下,通过GPS及地图信息来取得弯路形状信息及本车位置信息,由此能够取得前后加速度控制所需的弯路形状信息及本车位置信息。
前后加速度产生机构5能够适用例如通过控制发动机的节气门开度而产生前后加速度的发动机、或通过控制电动机的驱动转矩来产生前后加速度的电动机、或通过改变将动力向各车轮传递时的变速比来产生前后加速度的变速器、或通过将制动盘向各车轮的制动块压紧来产生前后加速度的摩擦制动器这样的能够产生前后加速度的加减速致动器。
车辆运动控制运算机构4是具有存储区域、运算处理能力、及信号的输入输出机构的运算装置,根据通过所述弯路形状取得机构2及所述本车位置取得机构3得到的弯路形状及本车位置,运算使车辆产生前后加速度的前后加速度指令值,将能够产生成为所述前后加速度指令值的前后加速度的所述加减速致动器作为前后加速度产生机构5,向所述加减速致动器的驱动控制器发送所述前后加速度指令值。
这里,发送的信号也可以不是前后加速度,只要是通过所述加减速致动器能够实现所述前后加速度指令值的信号即可。
例如,在所述加减速致动器是通过液压将制动块向制动盘压紧的液压式摩擦制动器的情况下,将实现前后加速度指令值的液压指令值向液压式摩擦制动器控制器发送。而且,也可以不经由液压式摩擦制动器控制器,而将实现前后加速度指令值的液压式摩擦制动器驱动致动器的驱动信号直接向液压式摩擦制动器驱动致动器发送。
另外,在实现前后加速度指令值时,可以根据前后加速度指令值来变更进行驱动控制的所述加减速致动器。
例如,为了实现本车位置在弯路远方的减速中的前后加速度指令值,而将变更所述变速器的变速比的指令值向变速器控制器发送,为了实现在弯路附近的减速中的前后加速度指令值,而将液压指令值向液压式摩擦制动器控制器发送。
以下,说明使用本车辆行驶的路线的地图信息作为所述弯路形状取得机构2,并使用GPS作为所述本车位置取得机构3时的前后加速度指令值的制作方法。
这里,如图17所示,所述车辆运动控制运算机构4具备:算出本车辆的速度的本车速度算出机构41;算出从本车辆的位置到前方注视点的前方注视距离的前方注视距离算出机构42;算出所述前方注视距离中的弯路曲率及弯路曲率的时间变化的弯路曲率算出机构43;基于所述前方注视距离中的弯路曲率及弯路曲率的时间变化和所述车辆速度,来运算前后加速度指令值的前后加速度指令值运算机构44。另外,所述车辆运动控制运算机构4具备比例增益运算部25,该比例增益运算部25基于最大横向加速度推定值、本车辆前方的道路坡度、驾驶员的踏板操作、所述转弯方向中的至少任一个,来运算使前后加速度指令值变化的比例增益。
图18表示第一实施方式的所述车辆运动控制装置1的运算流程图。
在S001中,根据通过GPS得到的本车位置数据Pv(Xv,Yv)、及本车位置信息和地图信息,取得位于本车辆行进方向上的节点位置数据Pn(Xn,Yn)作为弯路形状数据而进行运算。这里,如图19所示,n是将位于本车辆行进方向的反方向的最初的节点位置作为0,朝向本车辆行进方向以1、2…、nmax的方式增加的整数。而且,nmax是能够取得的节点位置数据编号n的最大值。在运算后,向S100前进。
在S100中,进行通过GPS得到的本车位置数据Pv(Xv,Yv)是否更新的判定,若数据更新,则使数据更新标志FGPSref为1,若未更新则使其为0。在运算后,向S200前进。作为更新的判定方法,可以通过本车位置数据Pv(Xv,Yv)的与前次值Pv_z1(Xv_z1,Yv_z1)的比较来判定是否更新,也可以从GPS除了取得本车位置数据之外还取得更新标志,来判定是否被更新。
在S200中,通过图17所示的本车速度算出机构41,根据本车位置的时间变化,进行车辆速度的算出。这里,在数据更新标志为0时,将前次的车辆速度算出结果作为车辆速度。在数据更新标志为1时,根据时间ΔtP和本车辆的移动距离ΔLv,算出本车辆的移动速度即车辆速度V,该时间ΔtP是从前次数据更新标志成为1开始到本次数据更新标志成为1所需的时间,该移动距离ΔLv是根据前次数据更新标志为1时的本车位置数据Pv_Pz1(Xv_Pz1,Yv_Pz1)和本次的本车位置数据Pv(Xv,Yv)算出的本车辆的移动距离。
在S300中,通过图17所示的前方注视距离算出机构42,进行前方注视距离的运算。如图20所示,在本车辆进行方向的路线上,设定从本车辆的最近到远方的前方注视点PP0、PP1、PP2这三个前方注视点,算出从本车辆到前方注视点PP0、PP1、PP2的前方注视距离LPP0、LPP1、LPP2。
这里,前方注视距离LPP0、LPP1、LPP2可以是以满足下式(10)的关系的方式预先设定的值,也可以使用预先设定的前方注视时间TPP0、TPP1、TPP2(其中TPP0<TPP1<TPP2)和车辆速度V,分别如式(11)所示那样得到。其中,前方注视点PP0为本车辆的最近的注视点,Lmax是从本车位置到节点位置P1的距离与从节点位置P1到节点位置Pnmax的各节点间距离相加的值。在运算后,向S400前进。
【数学式10】
LPP0<LPP1<LPP2≤Lmax ···(10)
【数学式11】
LPPm=TPPm·V (其中,m=0,1,2)···(11)
在S400中,进行前后加速度控制许可标志的运算。前后加速度控制许可标志在其值为1时允许前后加速度控制,为0时禁止前后加速度控制。作为前后加速度控制许可标志的制作方法,在例如所述数据更新标志FGPSref成为0的时间为规定时间以上时,通过GPS难以取得本车位置数据,而使前后加速度控制许可标志为0。
另外,在通过本车位置数据得到的行驶轨迹与地图数据上的假定本车行驶的路线形状的背离大时,地图数据上的本车的行驶路线与实际的路线不同,而使前后加速度控制许可标志为0。
另外,也可以根据车辆速度V而使前后加速度控制许可标志为0。例如,预先设定开始控制的最低车辆速度,若车辆速度V比最低车辆速度小,则使前后加速度控制许可标志为0。
另外,如上所述,在具备多个弯路形状数据的取得机构及本车位置数据的取得机构的情况下,当判断为在该全部的取得机构中难以取得弯路形状数据及本车位置数据时,使前后加速度控制许可标志为0。例如,在除了GPS之外通过摄像机构取得弯路形状数据及本车位置数据时,如上述那样判定为难以通过GPS来取得本车位置数据,并且判定为通过摄像机构难以取得弯路形状数据及本车位置数据时,使前后加速度控制许可标志为0。并且,在除此以外的条件下为1。在运算后,向S500前进。
在S500中,通过图17所示的弯路曲率算出机构43,根据节点位置数据Pn(Xn,Yn),算出n为1以上的点的各节点位置的弯路曲率κn、本车位置的弯路曲率κv、节点间的弯路曲率变化dκn/dx,并算出前方注视距离LPP0、LPP1、LPP2处的弯路曲率κPP0、κPP1、κPP2及弯路曲率变化dκPP0/dx、dκPP1/dx、dκPP2/dx。这里,作为弯路曲率的算出方法,可以求出通过连续3点的节点Pn-1、Pn、Pn+1的圆弧的弯路曲率半径,并取得其倒数,由此求出节点Pn的弯路曲率κn。
另外,本车位置的弯路曲率κv中,若本车位置与节点位置P1一致,则弯路曲率κv成为弯路曲率κ1,若不一致,则可以根据节点P0、Pv、P1算出弯路曲率κv。这里,弯路曲率κn及弯路曲率κv与弯路的方向无关,为正值。
另外,若弯路曲率半径充分扩大,则可以使弯路曲率κn为0。根据由此得到的各节点的弯路曲率κn和各节点间距离,算出弯路曲率变化dκn/dx。如图20所示,在对节点间进行线性插补且节点Pn、Pn+1间的距离为Ln时,节点Pn、Pn+1间的弯路曲率变化dκn/dx由下式(12)表示。
【数学式12】
同样,在本车位置Pv与节点P1间的距离为Lv1时,本车位置Pv与节点P1间的弯路曲率变化dκv/dx由下式(13)表示。
【数学式13】
算出各节点的弯路曲率κn及弯路曲率变化dκn/dx之后,算出与前方注视距离LPP0、LPP1、LPP2对应的弯路曲率κPP0、κPP1、κPP2及弯路曲率变化dκPP0/dx、dκPP1/dx、dκPP2/dx。例如图20所示,在PP0处于Pv与P1之间,PP1处于P2与P3之间,PP2处于Pn与Pn+1之间时,弯路曲率κPP0、κPP1、κPP2及弯路曲率变化dκPP0/dx、dκPP1/dx、dκPP2/dx由下式(14)~(19)表示。
【数学式14】
【数学式15】
【数学式16】
【数学式17】
【数学式18】
【数学式19】
这里,各节点的弯路曲率κn及弯路曲率变化dκn/dx的算出方法并未局限于上述方法,只要是能够算出各节点处的弯路曲率及弯路曲率变化的方法即可。在运算后,向S600前进。
在S600中,通过图17所示的前后加速度指令值运算机构44,基于前方注视距离LPP0、LPP1、LPP2处的弯路曲率κPP0、κPP1、κPP2、弯路曲率变化dκPP0/dx、dκPP1/dx、dκPP2/dx及车辆速度V,制作出前后加速度指令值初始值。这里,基于车辆附近的弯路曲率变化dκPP0/dx、dκPP1/dx得到的前后加速度指令值GxREQiniPP0、GxREQiniPP1通过上述的式(6)算出,基于车辆远方的弯路曲率κPP2得到的前后加速度指令值GxREQiniPP2通过上述的图3所示的方法制作出。
这里,在通过上式(11)所示的前方注视时间TPP0、TPP1、TPP2制作出前方注视距离LPP0、LPP1、LPP2时,前方注视点PP0、PP1、PP2的移动速度VPP0、VPP1、VPP2利用对车辆速度V进行微分而得到的车辆前后加速度Gx,由下式(20)表示。
这里,若具备通过与其他的控制器的通信或由加速度传感器进行的直接测定来取得前后加速度的机构,则可以根据由其得到的前后加速度来制作出车辆前后加速度Gx。
【数学式20】
VPPm=V+TPPm·Gx (其中,m=0,1,2)···(20)
根据式(6)、(20),通过下式(21)来运算前后加速度指令值GxREQiniPP0、GxREQiniPP1。而且,根据图3来运算前后加速度指令值GxREQiniPP2。
【数学式21】
这里,若能够利用路面摩擦系数或驾驶员的油门操作这样的其他的信息,则Cxy0、Cxy1是上述的图6所示的修正增益中的能够利用的修正增益(例如,基于最大横向加速度推定值的修正增益CadjGy)乘以预先设定的常数Cxy00、Cxy10而得到的值。这里,常数Cxy00、Cxy10也可以是根据其他的条件进行变更的值。例如,在dκPPm/dx为正时和dκPPm/dx为负时可以是不同的值。关于利用这些弯路形状和本车位置以外的信息的结构,利用第二实施方式进行说明。在运算后,向S700前进。
在S700中,对前后加速度指令值初始值GxREQiniPP0、GxREQiniPP1、GxREQiniPP2进行基于前后加速度控制的介入阈值的处理、过滤处理、选择处理、加法处理等,制作出最终的前后加速度指令值GxREQfin。例如,对于上述前后加速度指令值GxREQiniPP0、GxREQiniPP1、GxREQiniPP2,进行分别设定与其符号和增减方向对应的时间常数的过滤处理,并进行与其值对应的选择处理和加法处理。
而且,减速侧的前后加速度控制介入阈值为GxBRKs,加速侧的前后加速度控制介入阈值为GxACCs,通过这些值,进行基于前后加速度控制的介入阈值的处理。这里,所述前后加速度控制介入阈值GxBRKs、GxACCs是预先设定的值。
另外,在前后加速度指令值GxREQiniPP0、GxREQiniPP1、GxREQiniPP2中的两个同时成为0以外的值的区域,若两者为同符号,则为其中绝对值大的一方的值,若为不同符号,则为两者相加的值。而且,在上述前后加速度指令值GxREQiniPP0、GxREQiniPP1、GxREQiniPP2中的三个同时成为0以外的值的区域,为将三个中的同符号的两个绝对值进行比较,其中大的一方的值加上另外的不同符号的值而得到的值。由此,能够减小在GxREQiniPP0为正且GxREQiniPP2为负、即在本车辆最近的位置上的弯路曲率变化为负且在本车辆前方存在弯路曲率变化为正的弯路时的减速度,能够提高在连续弯路上行驶时的减速感。
另外,这里进行加法运算时,也可以按照其符号进行加权。例如,若减速优先,则乘以使正的值减小那样的系数而进行相加,反之若加速优先,则乘以使负的值减小那样的系数而进行相加。
由此,在图21所示的弯路曲率κPP0、κPP1、κPP2及弯路曲率变化dκPP0/dx、dκPP1/dx、dκPP2/dx的弯路上行驶,得到点线所示的前后加速度指令值GxREQiniPP0、虚线所示的GxREQiniPP1、单点划线所示的GxREQiniPP2时,能得到实线所示的前后加速度指令值GxREQfin。这里,根据上述前后加速度指令值GxREQiniPP0、GxREQiniPP1、GxREQiniPP2来制作出GxREQfin的方法并未限定为上述内容,但在图21的T21所示的从负的前后加速度即减速时的GxREQiniPP2向GxREQiniPP1转变的区间内,要使减速度不过度减少。
同样,在图21的T10所示的从GxREQiniPP1向GxREQiniPP0转变的区间内,即从负的前后加速度即减速时的GxREQiniPP1向GxREQiniPP0转变的区间内,也要使减速度不过度减少。在运算后,向S800前进。
在S800中,若前后加速度控制许可标志为1,则将实现前后加速度指令值GxREQfin的指令值向图16所示的所述前后加速度产生机构5发送,若前后加速度控制许可标志为0,则将不进行前后加速度控制的指令值向图16所示的所述前后加速度产生机构5发送。
这里,作为前后加速度控制许可标志为1时发送的信号,如上所述,在通过发送所述前后加速度指令值GxREQfin而能够利用所述前后加速度产生机构5实现前后加速度指令值GxREQfin时,将前后加速度指令值GxREQfin作为控制指令值发送。
另外,在需要形成为与所述前后加速度产生机构5对应的指令值时,基于前后加速度指令值GxREQfin,制作出控制所述前后加速度产生机构5的指令值而进行发送。例如,在所述前后加速度产生机构5为液压式摩擦制动器且通过将液压指令值向液压式摩擦制动器控制器发送来进行前后加速度控制时,基于前后加速度指令值GxREQfin,制作出液压指令值,并将制作出的液压指令值作为控制指令值发送。
由此,车辆产生基于前后加速度指令值GxREQfin的前后加速度。
另外,如上所述,也可以将实现前后加速度指令值的指令向多个前后加速度产生机构5发送。例如,使实现基于来自弯路远方的前后加速度指令值即GxREQiniPP2而制作出的前后加速度的前后加速度产生机构5为所述变速器或发动机、或这两者,还可以添加所述液压摩擦制动器作为实现基于弯路附近的前后加速度指令值即GxREQiniPP1以及GxREQiniPP0而制作出的前后加速度的前后加速度产生机构5。
由此,通过变更发动机的节气门开度或变速器的齿轮比来进行发动机制动下的减速,从而能够实现弯路远方的比较固定的减速,并通过液压摩擦制动器来实现弯路附近的变化大的减速。由此,能够实现与如下情况同样的减速,即,该情况为在驾驶员视觉辨认出弯路远方的行进方向上的某程度弯路曲率大的弯路时,将油门断开而进行基于发动机制动的减速,在弯路附近明确地认识到弯路曲率变化之后,对制动器进行操作来减速。
如以上所述,在本实施方式中,通过使车辆产生的减速的减速模式从弯路远方的减速向弯路附近的减速变化,由此在驾驶员详细地认识到前方的弯路之前,不会进行过度的减速,能够提高驾驶感。而且,通过利用最大横向加速度推定值、驾驶员的油门操作、道路坡度、转弯方向这样的其他的信息来修正比例增益,从而能够进一步提高驾驶感。
(用于实施发明的第二实施方式)
以下,使用图22~图26,说明本发明的第二实施方式的车辆运动控制装置的结构及动作。需要说明的是,对与第一实施方式同样的结构,标注相同符号,并省略其详细说明。
首先,使用图22,说明本发明的第二实施方式的车辆运动控制装置的结构。
图22是表示本发明的第二实施方式的车辆运动控制装置的结构的系统框图。
第二实施方式的车辆运动控制装置1’搭载于车辆,具备取得本车辆前方的弯路形状的弯路形状取得机构2、取得本车位置的本车位置取得机构3、车辆运动信息取得机构6、驾驶员输入信息取得机构7、横向运动关联前后加速度取得机构8、路面信息取得机构9,并具备车辆运动控制运算机构4’,该车辆运动控制运算机构4’基于通过所述弯路形状取得机构2、所述本车位置取得机构3、所述车辆运动信息取得机构6、所述驾驶员输入信息取得机构7、所述横向运动关联前后加速度取得机构8、所述路面信息取得机构9得到的信息,来运算使车辆产生的前后加速度。
另外,所述车辆运动控制运算机构4’的运算结果向前后加速度产生机构5及信息提示器10发送,进行能够使车辆产生前后加速度的致动器的驱动及向驾驶员的信息提示。
这里,弯路形状取得机构2、取得本车位置的本车位置取得机构3及前后加速度产生机构5与上述的第一实施方式相同,因此省略其详细说明。
在所述车辆运动信息取得机构6中,作为车辆的运动信息,取得至少车辆速度V或前后加速度Gx、或这两者。这里,车辆速度V及前后加速度Gx可以取得通过传感器等直接检测到的值,也可以利用通信来取得其他的电子控制器运算的结果。
另外,也可以不输入车辆速度V及前后加速度Gx本身,只要是能够对它们进行推定的值即可。例如,可以取代车辆速度V而取得各车轮的车轮速度Vw[wheel](wheel分别包括FL(左前轮)、FR(右前轮)、RL(左后轮)、RR(右前轮))来推定车辆速度V。
在驾驶员输入信息取得机构7中,至少取得驾驶员要求前后加速度GxDrvREQ来作为由驾驶员输入的输入信息。这里,驾驶员要求前后加速度GxDrvREQ可以取得驾驶员直接输入的值,也可以利用通信取得其他的电子控制器运算的结果。而且,也可以不输入驾驶员要求加速度GxDrvREQ本身,只要是能够对其进行推定的值即可。例如,可以取代驾驶员要求前后加速度GxDrvREQ,而根据油门踏板操作量或制动踏板操作量来推定驾驶员要求前后加速度GxDrvREQ。而且,也可以仅根据油门踏板操作量,来推定除了制动器操作产生的减速之外的驾驶员要求前后加速度GxDrvREQ。
另外,若是以发动机为驱动源的车辆,则可以取得发动机转矩及换档位置(shift position)的信息,推定驾驶员要求前后加速度GxDrvREQ。而且,除了驾驶员要求前后加速度GxDrvREQ之外,还可以取得控制的接通/断开信息、驾驶员调整或选择控制量时的值。
在横向运动关联前后加速度取得机构8中,例如取得专利文献2或非专利文献1所示的基于车辆的横向加加速度的前后加速度GxGVC。这里,也可以不输入前后加速度GxGVC本身,只要是能够对其进行推定的值即可。例如,可以取代前后加速度GxGVC,而取得横向加加速度来运算前后加速度GxGVC。而且,也可以取得转向角、横摆角速度、横向加速度这样的横向运动信息来运算前后加速度GxGVC。
在路面信息取得机构9中,至少取得路面摩擦系数μ及路面纵剖坡度Grad作为路面信息。这里,也可以不输入路面摩擦系数μ及路面纵剖坡度Grad本身,只要是能够对它们进行推定的值即可。例如,可以是取代路面摩擦系数μ而取得前后加速度Gx、所述各车轮速度Vw[wheel]、所述车辆速度V等来推定路面摩擦系数μ的方法。而且,也可以是取得因转向而产生的自动回正力矩来推定路面摩擦系数μ的方法。
另外,也可以是取得各车轮的制动·驱动力(日语:制駆動力)Fwx[wheel]或取而代之的信息(例如发动机转矩或制动压)来推定路面摩擦系数μ的方法。而且,也可以取代路面纵剖坡度Grad,取得各车轮的制动·驱动力Fwx[wheel]或取而代之的信息(例如发动机转矩或制动压)和车辆的前后加速度Gx,并根据车轮产生的力与实际产生的前后加速度的差量来推定路面纵剖坡度Grad。而且,还可以取得为了测定平坦路上的车辆前后方向的加速度而安装的加速度传感器的值(信息),并根据对车辆速度V进行微分而得到的前后加速度的差量来推定路面纵剖坡度Grad。
车辆运动控制运算机构4’是具有存储区域、运算处理能力及信号的输入输出机构的运算装置,基于通过所述弯路形状取得机构2、所述本车位置取得机构3、所述车辆运动信息取得机构6、所述驾驶员输入信息取得机构7、所述横向运动关联前后加速度取得机构8、所述路面信息取得机构9得到的信息,运算使车辆产生的前后加速度及向驾驶员的信息提示,并向前后加速度产生机构5及信息提示器10发送指令值。这里,作为向前后加速度产生机构5发送的指令值,与上述的第一实施方式同样,是与作为对象的加减速致动器对应的指令值。
另外,作为信息提示器10,为提示驾驶员通过五感中的至少一个能够认识的信息的信息提示器,作为向信息提示器10发送的指令值,是能够对所述信息提示器进行驱动的指令值。例如,将显示灯或显示器那样给予驾驶员视觉信息的显示器作为信息提示器10时,基于车辆产生的前后加速度,发送进行显示灯的点亮或向显示器的显示的指令值。
另外,在将蜂鸣声或声音那样给予驾驶员听觉信息的发声器作为信息提示器10时,基于车辆产生的前后加速度,发送进行基于蜂鸣声或声音的引导的指令值。
另外,在将方向盘、踏板、座椅的振动等那样给予驾驶员触觉信息的振动发生器作为信息提示器10时,基于车辆产生的前后加速度,向使方向盘、踏板、座椅振动的振动发生器发送指令值。而且,作为信息提示器10,还可以将所述显示器、发声器、振动发生器组合使用。
以下,说明使用本车辆行驶的路线的地图信息作为所述弯路形状取得机构2,使用GPS作为所述本车位置取得机构3,作为车辆运动信息取得机构6、驾驶员输入信息取得机构7、横向运动关联前后加速度取得机构8、路面信息取得机构9,使用与其他的电子控制器的通信机构,取得车辆速度V、前后加速度Gx、驾驶员要求前后加速度GxDrvREQ、横向运动关联前后加速度GxGVC、路面摩擦系数μ、路面纵剖坡度Grad,而且使用与另外的电子控制器的通信机构或开关等输入机构,取得前后加速度控制开关接通/断开信息Fctrlsw、驾驶员设定值GDrvSet时的前后加速度指令值的制作方法。
这里,如图23所示,所述车辆运动控制运算机构4’具备:算出从本车辆的位置到前方注视点的前方注视距离的前方注视距离算出机构42’;基于前后加速度控制开关接通/断开信息、本车辆的速度、弯路形状、本车辆的位置及横向运动关联前后加速度来运算前后加速度控制模式的前后加速度控制模式运算机构45;基于运算出的所述前后加速度控制模式来算出所述前方注视距离中的弯路曲率及弯路曲率的时间变化的弯路曲率算出机构43’;基于所述前方注视距离中的弯路曲率及弯路曲率的时间变化和所述车辆速度来运算前后加速度指令值的前后加速度指令值运算机构44’;输出控制指令值的控制指令值输出机构46,该控制指令值实现基于运算的所述前后加速度控制模式而运算出的所述前后加速度指令值。而且,所述车辆运动控制运算机构4’还具备比例增益运算部,该比例增益运算部基于最大横向加速度推定值、本车辆前方的除了纵剖坡度之外的道路坡度、驾驶员的踏板操作、所述转弯方向中的至少任一个,来运算使前后加速度指令值变化的比例增益。
图24表示第二实施方式的车辆运动控制装置1’的运算流程图。
在S010中,与第一实施方式1同样,取得弯路形状及本车位置数据而进行运算。在运算后,向S011前进。
在S011中,取得车辆速度V、前后加速度Gx、驾驶员要求前后加速度GxDrvREQ、横向运动关联前后加速度GxGVC、路面摩擦系数μ、路面纵剖坡度Grad、前后加速度控制开关接通/断开信息Fctrlsw、驾驶员设定值GDrvSet等车辆运动信息、驾驶员输入信息、路面信息、横向运动关联前后加速度。而且,如上所述,在不直接取得这些值而进行推定时,取得推定所需的数据而进行运算。在运算后,向S110前进。
在S110中,与第一实施方式同样,进行基于GPS得到的本车位置数据Pv(Xv,Yv)是否更新的判定,若数据更新则使数据更新标志FGPSref为1,若未被更新则使数据更新标志FGPSref为0。在运算后,向S111前进。
在S111中,进行在S010中得到的弯路形状·本车位置数据的更新。在S110中运算的数据更新标志为0时,即在S010中取得的基于GPS得到的本车位置数据未更新,而仅在S011中取得的车辆运动信息等数据更新的情况下,基于根据在S010中得到的弯路形状·本车位置数据和通过车辆运动信息得到的车辆速度V而运算的本车辆的移动距离,对弯路形状·本车位置数据进行更新。
例如,在某时间t0中,数据更新标志为1,即进行了基于GPS得到的数据更新,此时得到的弯路形状数据为Pt0_n(Xt0_n,Yt0_n)(n为0以上且nmax_t0以下的整数),本车位置数据为Pt0_V(Xt0_V,Yt0_V)。
另外,如图25所示,此时的节点Pt0_n、Pt0_n+1的距离为Dt0_n+1,本车位置Pt0_V与节点Pt0_1的距离为Dt0_V1。在t0的Δtv后的t1的运算中,数据更新标志为0,即不进行基于GPS得到的数据更新,而仅进行车辆运动信息等的更新时,根据车辆速度V和Δtv,算出本车辆的移动距离Dt1_V,来更新本车位置与各节点的位置关系。
在本实施方式中,如上所述,将位于本车辆的行进方向的反方向的最初的节点设定为P0。因此,根据Dt1_V与Dt0_V1的大小关系,各节点的编号n改变。在Dt1_V为Dt0_V1以下时,如图25(a)所示,在t1时,本车位置也处于节点Pt0_0、Pt0_1之间,因此t1时的各节点、节点间距离、节点编号的最大值nmax_t1及Dt1_V1由下式(22)~(25)表示。
【数学式22】
Pt1_n(Xt1_n,Yt1_n)=Pt0_n(Xt0_n,Yt0_n)(其中,n为0以上且nmax_t0以下的整数)
···(22)
【数学式23】
Dt1_n=Dt0_n (其中,n为0以上且nmax_t0以下的整数) ···(23)
【数学式24】
nmax_t1=nmax_t0 ···(24)
【数学式25】
Dt1_V1=Dt0_V1-Dt1_V ···(25)
另外,在Dt1_V比Dt0_V1大时,在t1时,本车位置处于节点Pt0_1之前,因此t1时的各节点、节点间距离及Dt1_V1由下式(26)~(29)表示。
【数学式26】
Pt1_n(Xt1_n,Yt1_n)=Pt0_n+k(Xt0_n+k,Yt0_n+k) (其中,n为0以上且nmax_t0以下的整数)
···(26)
【数学式27】
Dt1_n=Dt0_n+k (其中,n为0以上且nmax_t0以下的整数) ···(27)
【数学式28】
nmax_t1=nmax_t0-k ···(28)
【数学式29】
这里,k是使通过式(29)得到的Dt1_V1为0以上且nmax_t1为正的最小的整数。
例如图25(b)所示,本车位置处于节点Pt0_1、Pt0_2之间时,k为1。在通过S010得到的弯路形状数据中,满足上述的条件的k不存在时,使nmax_t0为k。而且,若数据更新标志为1,则使通过S010得到的各节点的数据及本车位置数据为弯路形状数据及本车位置数据。在运算后,向S310前进。
在S310中,通过图23所示的前方注视距离算出机构42’,进行前方注视距离的运算。与上述的第一实施方式同样,在本车辆行进方向的路线上设定从本车辆的最近到远方的前方注视点PP0、PP1、PP2这三个前方注视点,并算出从本车辆到前方注视点PP0、PP1、PP2的前方注视距离LPP0、LPP1、LPP2。
这里,前方注视距离LPP0、LPP1、LPP2可以是以满足上式(10)的关系的方式预先设定的值,也可以使用预先设定的前方注视时间TPP0、TPP1、TPP2(其中TPP0<TPP1<TPP2)和车辆速度V,分别如上式(11)所示那样得到。
另外,也可以根据路面摩擦系数μ来变更前方注视距离LPP0、LPP1、LPP2。例如,若路面摩擦系数μ为某规定的值以下,则路面摩擦系数μ越小,将前方注视距离LPP0、LPP1、LPP2变更为越长。其中,前方注视点PP0为本车辆的最近的注视点,Lmax是从本车位置到节点位置P1的距离与从节点位置P1到节点位置Pnmax的各节点间距离相加所得到的值。在运算后,向S410前进。
在S410中,通过图23所示的前后加速度控制模式运算机构45,进行前后加速度控制模式GxMode的运算。前后加速度控制模式GxMode是如下设定的值:在其值为0时不进行前后加速度控制,在其值为1时进行基于横向运动关联前后加速度GxGVC的前后加速度控制,进而在为2时进行基于横向运动关联前后加速度GxGVC、本车位置数据、及弯路形状数据的前后加速度控制。
作为前后加速度控制模式GxMode的制作方法,例如在前后加速度控制开关接通/断开信息Fctrlsw中,若前后加速度控制开关断开时的Fctrlsw为0且前后加速度控制开关接通时的Fctrlsw为1,则在Fctrlsw为0时,前后加速度控制模式GxMode为0。
另外,也可以根据车辆速度V而使前后加速度控制模式GxMode为0。
例如,预先设定开始控制的最低车辆速度,若车辆速度V比最低车辆速度小,则使前后加速度控制模式GxMode为0。
另外,在横向运动关联前后加速度GxGVC难以取得且本车位置数据及弯路形状数据难以取得时,使前后加速度控制模式GxMode为0。在不处于前后加速度控制模式GxMode成为0的条件时,根据弯路形状数据及本车位置数据的状况,使前后加速度控制模式GxMode为1或2。
例如,在所述数据更新标志FGPSref成为0的时间为规定时间以上时,难以基于GPS取得本车位置数据,而使前后加速度控制模式GXMode为1。而且,在通过S111的式(29)运算的Dt1_V1为0时,使前后加速度控制模式GxMode为1。而且,在基于本车位置数据得到的行驶轨迹与地图数据上的假定本车行驶的路线形状的背离大时,地图数据上的本车的行驶路线与实际的路线不同,而使前后加速度控制模式GxMode为1。
另外,作为车辆运动信息,除了车辆速度V之外,还能够取得转向角、横摆角速度、横向加速度这样的横向运动信息时,分别运算根据它们推定的行驶轨迹和通过GPS得到的本车位置轨迹,若它们的背离增大,则GPS的精度下降,而使前后加速度控制模式GxMode为1。另外,在除此以外的条件下,使前后加速度控制模式GxMode为2。
由此,在基于GPS难以取得数据的状况下,可以实施基于横向运动关联前后加速度GxGVC的前后加速度控制。在运算后,向S510前进。
在S510中,通过图23所示的弯路曲率算出机构43’,若所述前后加速度控制模式GxMode为2,则与上述的第一实施方式的S500同样,运算弯路曲率、弯路曲率变化,除此以外,使弯路曲率、弯路曲率变化均为0。在运算后,向S610前进。
在S610中,通过图23所示的前后加速度指令值运算机构44’,基于前方注视距离LPP0、LPP1、LPP2的弯路曲率κPP0、κPP1、κPP2、弯路曲率变化dκPP0/dx、dκPP1/dx、dκPP2/dx及车辆速度V,制作出前后加速度指令值初始值。这里,基于车辆附近的弯路曲率变化dκPP0/dx、dκPP1/dx得到的前后加速度指令值GxREQiniPP0、GxREQiniPP1通过上式(6)算出,基于车辆远方的弯路曲率κPP2得到的前后加速度指令值GxREQiniPP2通过上式(7)算出。
这里,在利用上式(11)所示的前方注视时间TPP0、TPP1、TPP2制作前方注视距离LPP0、LPP1、LPP2时,前方注视点PP0、PP1、PP2的移动速度VPP0、VPP1、VPP2利用前后加速度Gx而由上式(20)表示。而且,根据由此得到的值,通过上式(21)来运算前后加速度指令值GxREQiniPP0、GxREQiniPP1。并且,根据上式(7)来运算GxREQiniPP2。这里,Cxy0、Cxy1及Cx是根据路面摩擦系数μ、驾驶员要求前后加速度GxDrvREQ而变化的值。
作为其设定方法,使用例如作为dκPPm/dx为正时的常数而预先设定的值Cxy0_ini、Cxy1_ini及Cx_ini、基于路面摩擦系数μ的修正系数kμ、及基于驾驶员要求前后加速度GxDrvREQ的修正系数kGxDrv,由下式(30)~(31)提供。
【数学式30】
Cxym=kμ·kGxDrv·Cxym_im (其中,m=0,1) ···(30)
【数学式31】
Cx=kGxDrv·Cx_im ···(31)
这里,修正系数kμ及kGxDrv是0至1的值,kμ设定为其值在路面摩擦系数μ小的区域比在路面摩擦系数μ大的区域小,kGxDrv设定为驾驶员要求前后加速度GxDrvREQ为某值以上时,随着其增加而减少且最终成为0。而且,在运算GxREQiniPP2时,式(7)中的GySET及GxREQfar_min的值根据路面摩擦系数μ而变更。例如,在路面摩擦系数μ为某值以下时,将GySET及GxREQfar_min变更为小值。
另外,如第一实施方式所述,Cxy0、Cxy1及Cx可以通过将上述的图6所示的修正增益中的除了基于纵剖坡度的修正之外的修正增益乘以预先设定的常数Cxy00、Cxy10及Cx0来运算。这里,常数Cxy00、Cxy10及Cx0在dκPPm/dx为正时和dκPPm/dx为负时可以是不同的值。在运算后,向S611前进。
在S611中,制作出通过路面纵剖坡度Grad将前后加速度指令值初始值修正后的前后加速度指令值修正值GxREQhoseiPPm(m=0、1、2)。这里,使用因路面纵剖坡度Grad而在车辆上产生的前后加速度GxGrad,通过下式(32)表示前后加速度指令值修正值。
【数学式32】
这里,前后加速度GxGrad是在上升坡度为负且在下降坡度为正的值。
如此,在本第二实施方式中,示出了通过加上基于纵剖坡度的修正增益而进行修正的方法,但也可以不是加法运算,而如上述的图6所示,通过乘以基于纵剖坡度的修正增益来进行修正。在运算后,向S710前进。
在S710中,对前后加速度指令值修正值GxREQhoseiPP0、GxREQhoseiPP1、GxREQhoseiPP2进行基于前后加速度控制的介入阈值的处理、过滤处理、选择处理、加法处理等而得到值GxREQfin,将该值GxREQfin再与横向运动关联前后加速度GxGVC组合,由此制作出最终的前后加速度指令值GxREQfinGVC。这里,GxREQfin的运算使上述的第一实施方式所示的S700的运算的GxREQiniPP0、GxREQiniPP1、GxREQiniPP2分别为GxREQhoseiPP0、GxREQhoseiPP1、GxREQhoseiPP2而进行同样的运算。作为所述GxREQfin与横向运动关联前后加速度GxGVC的组合方法,例如图26所示,在两者为相同符号时,其中绝对值大的一方为GxREQfinGVC,在为不同符号时,将两者相加的值作为GxREQfinGVC。
另外,在将两者相加时,也可以进行加权相加。
这里,作为前后加速度指令值GxREQfinGVC的运算方法,说明了运算GxREQfin之后与GxGVC组合的方法,但并不局限于该方法。例如,可以取代运算GxREQfin时的本车辆的最近的前方注视点PP0的前后加速度指令值修正值GxREQhoseiPP0,而使用GxGVC来运算GxREQfin,并将该值作为前后加速度指令值GxREQfinGVC。在运算后,向S810前进。
在S810中,通过图23所示的控制指令值输出机构46,若前后加速度控制模式为1或2,则将实现前后加速度指令值GxREQfinGVC的指令值向所述前后加速度产生机构5发送,若前后加速度控制模式为0,则将不进行前后加速度控制的指令值向所述前后加速度产生机构5发送,同时将与前后加速度控制状态对应的信息提示指令值向信息提示器10发送。
这里,作为前后加速度控制模式为0以外时发送的信号,如上所述,在通过发送前后加速度指令值GxREQfinGVC利用所述前后加速度产生机构5能够实现前后加速度指令值GxREQfinGVC时,将前后加速度指令值GxREQfinGVC作为控制指令值发送。
另外,在需要形成为与所述前后加速度产生机构5对应的指令值时,基于前后加速度指令值GxREQfinGVC,制作控制所述前后加速度产生机构5的指令值而进行发送。例如,在所述前后加速度产生机构5为液压式摩擦制动器且通过将液压指令值向液压式摩擦制动器控制器发送来进行前后加速度控制时,基于前后加速度指令值GxREQfinGVC来制作液压指令值,并发送制作出的液压指令值作为控制指令值。由此,能够使车辆产生基于前后加速度指令值GxREQfinGVC的前后加速度。
另外,如上所述,也可以将实现前后加速度指令值的指令向多个前后加速度产生机构5发送。例如,使实现基于本车位置在弯路远方的前后加速度指令值即GxREQhoseiPP2而制作出的前后加速度的前后加速度产生机构5为所述变速器或发动机、或这两者,还可以添加所述液压摩擦制动器,作为实现基于在弯路附近的前后加速度指令值即GxREQhoseiPP1、GxREQhoseiPP0及GxGVC而制作出的前后加速度的前后加速度产生机构5。
由此,通过变更发动机的节气门开度或变速器的齿轮比来进行发动机制动下的减速,从而能够实现弯路远方的比较固定的减速,并通过液压摩擦制动器来实现弯路附近的变化大的减速。由此,能够实现与如下情况同样的减速,即,该情况为在驾驶员视觉辨认出弯路远方的行进方向上的某程度弯路曲率大的弯路时,将油门断开而进行基于发动机制动的减速,在弯路附近明确地认识到弯路曲率变化之后,对制动器进行操作来减速。
作为向信息提示器10的指令值,例如为了将前后加速度控制中的情况向驾驶员传达而向显示器或发声器发送驱动指令值。而且,在前后加速度控制模式为1时,为了将不进行弯路前的减速的情况及其理由向驾驶员传达而向显示器或发声器发送驱动指令值。
另外,在本第二实施方式中使用的预先设定的值(例如,前方注视时间TPP0、TPP1、TPP2或横向加速度设定值GySET)可以根据驾驶员设定值GDrvSet进行变更。例如,可以是驾驶员设定值GDrvSet取0~10的值,在驾驶员设定值GDrvSet为0时,不进行基于前方注视点的从弯路前的前后加速度控制,仅进行基于横向运动关联前后加速度GxGVC的前后加速度控制,在驾驶员设定值GDrvSet越大而从弯路远方的减速越大的情况下,在驾驶员设定值GDrvSet为0时,使前方注视时间TPP0、TPP1、TPP2全部为非常小的值,对应于GDrvSet的增加而使TPP2为大值,使横向加速度设定值GySET为小值。由此,从弯路远方减速度变化,因此可以根据驾驶员的喜好来变更弯路前的减速开始时间及其减速量。这里,也可以根据驾驶员设定值GDrvSet,不变更前方注视时间TPP0、TPP1、TPP2,而变更上述的图8所示的Gyset1、Gyset2、Gyset3、Gyset4、Gyset5及CadiGy1、CadjGy2,由此来变更产生的减速量。
如上所述,在第二实施方式中,在使减速模式从本车位置处于弯路远方时的减速向接近弯路附近时的减速变化时,通过使用车辆运动信息和路面信息,能够实现更具驾驶感的前后加速度控制。而且,通过利用最大横向加速度推定值、驾驶员的油门操作、道路的横向坡度、转弯方向这样的其他的信息来修正比例增益,而能够进一步提高驾驶感。
(用于实施发明的第三实施方式)
以下,使用图27及图28,说明本发明的第三实施方式及其变形方式的车辆运动控制装置的结构及动作。需要说明的是,对于与第一、第二实施方式同样的结构,标注相同符号并省略其详细说明。
首先,使用图27,说明本发明的第三实施方式的车辆运动控制装置的结构。
图27是表示本发明的第三实施方式的车辆运动控制装置的结构的系统框图。
第三实施方式的车辆运动控制装置1”具备:取得本车辆前方的弯路形状的弯路形状取得机构2;取得本车位置的本车位置取得机构3;与车载电子控制器12进行通信的车辆通信机构11;基于通过所述弯路形状取得机构2、所述本车位置取得机构3及所述车辆通信机构11得到的信息来运算使车辆产生的前后加速度的车辆运动控制运算机构4”。
另外,所述车辆运动控制运算机构4”的运算结果经由车辆通信机构11及车载电子控制器12向前后加速度产生机构5及信息提示器10发送,从而进行能够使车辆产生前后加速度的致动器的驱动。这里,车载电子控制器12是与车辆运动控制装置1”进行通信的机构,且是能够对前后加速度产生机构5及信息提示器10进行驱动控制的车载的电子控制器。而且,在对前后加速度产生机构5进行驱动控制时,既可以车载电子控制器12直接驱动控制使车辆产生前后加速度的加减速致动器,也可以通过与控制加减速致动器的电子控制器的通信,来驱动控制加减速致动器。同样,在对信息提示器10进行驱动控制时,既可以车载电子控制器12直接驱动控制信息提示器,也可以通过与控制信息提示器的电子控制器的通信,来驱动控制信息提示器。而且,本第三实施方式的车辆运动控制装置1”未必需要向车辆装入,可以是驾驶员能够容易取出的形状。这样,通过设置车载电子控制器12,能够实现车辆运动控制装置1”的小型化。
这里,弯路形状取得机构2、取得本车位置的本车位置取得机构3、及前后加速度产生机构5、信息提示器10与上述的第一、第二实施方式相同,因此省略其说明。
车辆运动控制运算机构4”基于通过所述弯路形状取得机构2、所述本车位置取得机构3、所述车辆通信机构11得到的信息,制作出使车辆产生前后加速度的前后加速度指令值,并经由所述车辆通信机构11,与车载电子控制器12进行通信,由此进行车辆的前后加速度控制。这里,本实施方式的前后加速度指令值的制作方法与上述的第一实施方式相同,因此省略其说明。
车辆通信机构11是与搭载在车辆上的车载电子控制器12进行通信的机构。例如,可以是利用连接器将车辆运动控制装置1”与车载电子控制器12连接,由此与搭载在车辆上的电子控制器进行通信的方法,也可以是预先将车辆运动控制装置1”的识别符号登录在搭载于车辆的车载电子控制器12中,通过无线通信,与车载电子控制器12进行通信的方法。
这里,在前后加速度产生机构5及信息提示器10具备与车辆通信机构11进行通信的机构时,如图28所示,作为第三实施方式的变形方式,可以是车辆运动控制装置1”经由车辆通信机构11,直接与前后加速度产生机构5及信息提示器10进行通信,来进行前后加速度产生机构5及信息提示器10的驱动控制。
由此,可以将本实施方式向GPS搭载的便携式电话或小型的便携导航设备等装入,驾驶员通过将自己的便携电话或小型的便携导航设备带入车辆,而能够实现本实施方式的前后加速度控制。
(用于实施发明的第四实施方式)
以下,使用图29,说明本发明的第四实施方式的车辆运动控制装置的结构及动作。需要说明的是,对与第一至第三实施方式相同的结构,标注相同符号,并省略其详细说明。
图29是表示本发明的第四实施方式的车辆运动控制装置的结构的系统框图。
第四实施方式的车辆运动控制装置1”’具备:取得本车辆前方的弯路形状的弯路形状取得机构2;取得本车位置的本车位置取得机构3;与车载电子控制器12进行通信的车辆通信机构11;设定信息取得机构13,还具备车辆运动控制运算机构4”’,其基于通过所述弯路形状取得机构2、所述本车位置取得机构3、所述设定信息取得机构13、及所述车辆通信机构11得到的信息,来运算使车辆产生的前后加速度。
另外,所述车辆运动控制运算机构4”’的运算结果经由车辆通信机构11及车载电子控制器12向前后加速度产生机构5及信息提示器10发送,进行能够使车辆产生前后加速度的致动器的驱动。而且,本第四实施方式的车辆运动控制装置1”’未必需要向车辆装入,可以是驾驶员能够容易取出的形状。
这里,弯路形状取得机构2、取得本车位置的本车位置取得机构3及前后加速度产生机构5、信息提示器10、车辆通信机构11、车载电子控制器12与上述的第一、第二、第三实施方式相同,因此省略说明。
在通过上述的前方注视时间TPP0、TPP1、TPP2、横向加速度设定值GySET等驾驶员能够设定的常数的设定信息或预先设定的几个常数的组合,而具备多个控制模式时,设定信息取得机构13取得选择了该控制模式的设定信息。例如,驾驶员可以在某范围内直接输入上述前方注视时间TPP0、TPP1、TPP2、横向加速度设定值GySET,并将该输入的值作为设定信息。
另外,也可以具有“运动模式”和“通常模式”这样的几个常数的组合得到的控制模式,并将驾驶员选择的与控制模式对应的常数作为设定信息。
车辆运动控制运算机构4”’具备对通过所述设定信息取得机构13取得的设定信息进行存储的机构,基于通过所述弯路形状取得机构2、所述本车位置取得机构3、所述设定信息取得机构13、所述车辆通信机构11得到的信息,制作使车辆产生前后加速度的前后加速度指令值,并经由所述车辆通信机构11与车载电子控制器12进行通信,由此进行车辆的前后加速度控制。这里,本实施方式的前后加速度指令值的制作方法与上述的实施方式1、2相同,因此省略其说明。
由此,能够将本实施方式向GPS搭载的便携式电话、或小型的便携导航设备等装入,而且能够按各驾驶员变更其设定。由此,即便在一台车辆由多人共同拥有的状况下,驾驶员通过将自己设定了常数的便携电话或小型的便携导航设备带入车辆,就能够实现自己设定的本实施方式的前后加速度控制。
(用于实施发明的第五实施方式)
以下,使用图30~34,说明本发明的第五实施方式的车辆运动控制装置的结构及动作。
第五实施方式的车辆运动控制装置的结构虽然与第一实施方式的车辆运动控制装置1的结构相同,但运算前后加速度指令值时的前方注视点的个数不同。
图30表示第五实施方式的所述车辆运动控制装置1的运算流程图。
在S020中,与第一实施方式同样地取得弯路形状及本车位置数据而进行运算。在运算后,向S120前进。
在S120中,也与第一实施方式同样地,进行基于GPS得到的本车位置数据Pv(Xv,Yv)是否更新的判定,若数据更新,则使数据更新标志FGPSref为1,若未更新,则使数据更新标志FGPSref为0。在运算后,向S220前进。
在S220中,也与第一实施方式同样,根据本车位置的时间变化,进行车辆速度的算出。在运算后,向S320前进。
在S320中,进行前方注视距离的运算。如图31所示,在本车辆行进方向的路线上设定从本车辆的最近到远方的前方注视点PP0、PP3这两个前方注视点,算出从本车辆到前方注视点PP0、PP3的前方注视距离LPP0、LPP3。
这里,前方注视距离LPP0、LPP3利用预先设定的前方注视时间TPP0、TPP3(其中,TPP0<TPP3)和车辆速度V及前方注视点的移动速度VPP0、VPP3,由式(33)表示。
【数学式33】
这里,LPP0_z1、LPP3_z1是前方注视距离LPP0、LPP3各自的前次值,κPP0_z1、κPP3_z1是弯路曲率κPP0、κPP3各自的前次值,Δt是运算的单位步骤时间,min(A,B)是选择A和B中的小的一方的值的函数。而且,前方注视点的移动速度VPP0、VPP3利用对车辆速度V进行微分而得到的车辆前后加速度Gx及前方注视点的移动速度限制值VPPlmt0、VPPlmt3,由下式(34)表示。这里,若为具备通过与其他的控制器的通信、或基于加速度传感器的直接测定来取得前后加速度的机构的结构,则可以根据由此得到的前后加速度来制作车辆前后加速度Gx。
另外,前方注视点的移动速度限制值VPPlmt0、VPPlmt3是基于前方注视距离的前次值LPP0_z1、LPP3_z1而预先设定的值,如图32所示,以如下方式设定:若LPP0_z1、LPP3_z1比LPP_near小,则为VPPmax,若LPP0_z1、LPP3_z1在LPP_near以上且LPP_lmt以下,则随着LPP0_z1、LPP3_z1的增加而其值以向下凸的曲线的方式减少,若比LPP_lmt大,则成为VPPmin。
另外,如图33所示,前方注视点位置的弯路曲率的时间变化限制值dκPPlmt0/dt、dκPPlmt3/dt如下这样设定:在LPP0_z1、LPP_3z1比LPP_near小时,为dκPPmax/dt,在LPP0_z1、LPP3_z1为LPP_near以上且LPP_lmt以下时,随着LPP0_z1、LPP3_z1的增加而其值以向下凸的曲线的方式减少,在LPP0_z1、LPP3_z1比LPP_lmt大时成为0,前方注视点的移动速度限制值VPPlmt0、VPPlmt3也可以分别使用dκPPlmt0/dt、dκPPlmt3/dt及前方注视点位置处的弯路曲率变化的前次值dκPP0_z1/dx、dκPP3_z1/dx,由下式(35)表示。在运算后,向S420前进。
【数学式34】
【数学式35】
在S420中,与第一实施方式同样地进行前后加速度控制许可标志的运算。在运算后,向S520前进。
在S520中,根据节点位置数据Pn(Xn,Yn),算出n为1以上的点的各节点位置的弯路曲率κn、本车位置的弯路曲率κv、节点间的弯路曲率变化dκn/dx,并算出前方注视距离LPP0、LPP3处的弯路曲率κPP0、κPP3及弯路曲率变化dκPP0/dx、dκPP3/dx。这里,作为弯路曲率的算出方法,求出通过连续三点的节点Pn-1、Pn、Pn+1的圆弧的弯路曲率半径,通过取得其倒数来求出节点Pn的弯路曲率κn。
与上述的第一实施方式同样,在算出了各节点的弯路曲率κn及弯路曲率变化dκn/dx之后,算出与前方注视距离LPP0、LPP3对应的弯路曲率κPP0、κPP3及弯路曲率变化dκPP0/dx、dκPP3/dx。例如图31所示,在前方注视点PP0处于Pv与P1之间,且PP3处于Pn与Pn+1之间时,弯路曲率κPP0、κPP3及弯路曲率变化dκPP0/dx、dκPP3/dx由下式(36)~(39)表示。
【数学式36】
【数学式37】
【数学式38】
【数学式39】
这里,各节点的弯路曲率κn及弯路曲率变化dκn/dx的算出方法并不局限于上述方法,只要是能够算出各节点的弯路曲率及弯路曲率变化的方法即可。在运算后,向S620前进。
在S620中,如上述的式(4)所示,基于前方注视距离LPP0、LPP3处的弯路曲率的时间变化及车辆速度V,制作出前后加速度指令值初始值。这里,如上式(5)所示,前方注视点的弯路曲率的时间变化可以由前方注视点处的弯路曲率变化dκPP/dx及前方注视点的移动速度VPP来表示,前后加速度指令值初始值GxREQiniPP0、GxREQiniPP3可以利用上式(4)~(6)、(33)~(39),通过下式(40)进行运算。
【数学式40】
这里,Cxy0、Cxy3是预先设定的常数Cxy00、Cxy30乘以上述的图6所示的修正增益中的能够利用的修正增益(例如基于最大横向加速度推定值的修正增益CadjGy)而得到的值。这里,Cxy00、Cxy30可以是根据其他的条件进行变更的值。例如,在dκPPm/dx为正的情况下和dκPPm/dx为负的情况下可以为不同的值。在运算后,向S720前进。
在S720中,对前后加速度指令值初始值GxREQiniPP0、GxREQiniPP3进行基于前后加速度控制的介入阈值的处理、过滤处理、选择处理、加法处理等,来制作出最终的前后加速度指令值GxREQfin。例如,对于前后加速度指令值初始值GxREQiniPP0、GxREQiniPP3,进行分别设定了与其符号或增减方向对应的时间常数的过滤处理,并进行与其值对应的选择处理或加法处理。
此外,减速侧的前后加速度控制介入阈值为GxBRKs及加速侧的前后加速度控制介入阈值为GxACCs,基于这些值,进行基于前后加速度控制的介入阈值的处理。这里,前后加速度控制介入阈值GxBRKs、GxACCs是预先设定的值。
另外,在前后加速度指令值初始值GxREQiniPP0、GxREQiniPP3同时成为0以外的值的区域中,在两者为相同符号时,为其中绝对值大的一方的值,在不同符合时,为两者相加的值。由此,能够减小在GxREQiniPP0为正且GxREQiniPP3为负、即在本车辆最近的位置上的弯路曲率变化为负且在本车辆前方存在弯路曲率变化为正的弯路时的减速度,能够提高在连续弯路上行驶时的减速感。
另外,这里,在进行加法运算时,可以根据其符号进行加权。例如,若减速优先,则乘以使正的值减小那样的系数而进行相加,反之若加速优先,则乘以使负的值减小那样的系数而进行相加。
由此,在图34所示那样的弯路曲率κPP0、κPP3及弯路曲率变化dκPP0/dx、dκPP3/dx的弯路上行驶而得到点线所示的GxREQiniPP0及单点划线所示的GxREQiniPP3时,能得到实线所示的前后加速度指令值GxREQfin。而且,此时的前后加加速度除了在最初运算负的前后加速度指令值时的增减之外,在从进入弯路前到成为弯路曲率最大值之前,再次发生前后加加速度的增减。这里,根据GxREQiniPP0、GxREQiniPP3制作GxREQfin的方法并未局限于上述内容,但在图34的T30所示的负的前后加速度、即减速时的从GxREQiniPP3向GxREQiniPP0转变的区间内,要使减速度不过度减少。在运算后,向S820前进。
在S820中,与第一实施方式同样,若前后加速度控制许可标志为1,则将实现前后加速度指令值GxREQfin的指令值向所述前后加速度产生机构5发送,若前后加速度控制许可标志为0,则将不进行前后加速度控制的指令值向所述前后加速度产生机构5发送。
这里,作为前后加速度控制许可标志为1时发送的信号,与第一实施方式同样,在通过发送前后加速度指令值GxREQfin而能够利用所述前后加速度产生机构5来实现前后加速度指令值GxREQfin时,将前后加速度指令值GxREQfin作为控制指令值发送。
如以上所述,通过使前方注视点的移动速度根据到弯路的距离发生变化,而在认为驾驶员不能详细地认识弯路曲率的时间变化的弯路远方,不会进行过度的减速,在驾驶员开始详细地认识弯路曲率的时间变化的弯路附近,能够使减速度增加,从而能够实现驾驶员的期待的减速而提高驾驶感。而且,通过利用最大横向加速度推定值、驾驶员的油门操作、道路坡度、转弯方向这样的其他的信息来修整比例增益,而能够进一步提高驾驶感。而且,本第五实施方式在上述的第二~第四实施方式的结构中也能够实现。
需要说明的是,本发明并未限定为上述的第一至第五实施方式,而包含各种变形方式。例如,上述的第一至第五实施方式是为了容易理解本发明而详细地说明了的实施方式,并未限定为具备说明的全部结构的情况。而且,可以将某一实施方式的结构的一部分替换成另一实施方式的结构,而且,也可以在某一实施方式的结构中添加另一实施方式的结构。而且,对于各第一至第五实施方式的结构的一部分,还可以进行其他的结构的追加·删除·替换。
另外,上述的各结构、功能、处理部、处理机构等的一部分或全部例如可以通过在集成电路中进行设计等而由硬件来实现。而且,上述的各结构、功能等还可以通过处理器解释、执行实现各功能的程序而由软件来实现。实现各功能的程序、表、文件等的信息可以存储在存储器、硬盘、SSD(Solid State Drive)等存储装置或IC卡、SD卡、DVD等存储介质中。
另外,控制线或信息线表示了认为在说明上必要的构件,但在产品上未必表示出全部的控制线或信息线。实际上可以认为几乎全部的结构彼此连接。
Claims (12)
1.一种车辆运动控制装置,其特征在于,具有:
取得本车辆前方的弯路形状的弯路形状取得机构;
取得本车辆的位置的本车位置取得机构;
基于所述弯路形状及所述本车辆的位置,来运算使车辆产生的前后加速度指令值的车辆运动控制运算机构,
所述车辆运动控制运算机构在以本车辆行进方向为正的前后加速度指令值下,在本车辆从弯路前进入弯路且行驶到弯路曲率成为固定或最大的地点时,运算负的前后加速度指令值,并且该前后加速度指令值基于通过所述车辆运动控制运算机构预先运算出的本车辆前方的弯路行驶时将要产生的最大横向加速度推定值、本车辆前方的道路坡度、驾驶员的踏板操作及转弯方向中的至少一个而变化,
所述车辆运动控制运算机构以本车辆的位置为原点,基于距所述本车辆的位置预先确定的距离或通过车辆速度与预先确定的时间之积而得到的距离的位置上的弯路曲率的时间变化,来减少使前后加速度的时间变化即前后加加速度发生增减的所述前后加速度指令值。
2.一种车辆运动控制装置,其特征在于,具有:
取得本车辆前方的弯路形状的弯路形状取得机构;
取得本车辆的位置的本车位置取得机构;
取得本车辆的速度和前后加速度中的至少一个的车辆运动信息的车辆运动信息取得机构;
取得驾驶员要求的驾驶员要求前后加速度的驾驶员输入信息取得机构;
取得基于车辆的横向加加速度的横向运动关联前后加速度的横向运动关联前后加速度取得机构;
取得本车辆行驶的路面的路面摩擦系数及路面纵剖坡度的路面信息的路面信息取得机构;以及
基于所述弯路形状、所述本车辆的位置、所述车辆运动信息、所述驾驶员要求前后加速度、所述横向运动关联前后加速度及所述路面信息,来运算使车辆产生的前后加速度指令值的车辆运动控制运算机构,
所述驾驶员输入信息取得机构检测前后加速度控制开关的接通或断开,并输出前后加速度控制开关接通/断开信息,
所述车辆运动控制运算机构在以本车辆行进方向为正的前后加速度指令值下,在本车辆从弯路前进入弯路且行驶到弯路曲率成为固定或最大的地点时,运算负的前后加速度指令值,并且该前后加速度指令值基于通过所述车辆运动控制运算机构预先运算出的本车辆前方的弯路行驶时将要产生的最大横向加速度推定值、本车辆前方的道路坡度、驾驶员的踏板操作及转弯方向中的至少一个而变化,
所述车辆运动控制运算机构具备:
在本车辆行进方向的路线上设定多个预先确定的前方注视点,算出从所述本车辆的位置到所述前方注视点的前方注视距离的前方注视距离算出机构;
基于所述前后加速度控制开关接通/断开信息、所述本车辆的速度、所述弯路形状、所述本车辆的位置、所述横向运动关联前后加速度,来运算前后加速度控制模式的前后加速度控制模式运算机构;
基于运算出的所述前后加速度控制模式,算出所述前方注视距离处的弯路曲率及弯路曲率的时间变化的弯路曲率算出机构;
基于所述最大横向加速度推定值、所述本车辆前方的道路坡度、所述驾驶员的踏板操作及所述转弯方向中的至少一个,来运算使所述前后加速度指令值变化的比例增益的比例增益运算部;
基于所述前方注视距离处的弯路曲率及弯路曲率的时间变化、所述本车辆的速度、所述比例增益,来运算前后加速度指令值的前后加速度指令值运算机构;以及
基于运算出的所述前后加速度控制模式,输出实现运算出的所述前后加速度指令值的控制指令值的控制指令值输出机构。
3.根据权利要求1或2所述的车辆运动控制装置,其特征在于,
所述车辆运动控制运算机构运算多个不同的负的前后加速度指令值。
4.根据权利要求1或2所述的车辆运动控制装置,其特征在于,
所述车辆运动控制运算机构运算负的前后加速度指令值,该负的前后加速度指令值使前后加速度的时间变化即前后加加速度在刚开始减速之后以外的从进入弯路前到弯路曲率成为固定或最大的期间内增减。
5.根据权利要求3所述的车辆运动控制装置,其特征在于,
所述多个不同的前后加速度指令值具有:在所述弯路前使本车辆产生最初的减速度,然后成为大致固定的第一前后加速度指令值;在开始进入所述弯路前,使本车辆产生的减速度以增加的方式变化的第二前后加速度指令值,
所述第一前后加速度指令值的绝对值最大值为所述第二前后加速度指令值的绝对值最大值以下。
6.根据权利要求4所述的车辆运动控制装置,其特征在于,
所述负的前后加速度指令值在从进入弯路前到弯路曲率成为固定或最大的期间内,与前后加速度的时间变化即前后加加速度的增减前相比,前后加加速度的增减后的所述负的前后加速度指令值的绝对值增加。
7.根据权利要求1或2所述的车辆运动控制装置,其特征在于,
在所述弯路行驶时的前后加速度指令值根据本车辆的位置的弯路曲率的时间变化而不同,
在所述本车辆的位置的弯路曲率的时间变化为负时,与本车辆的位置的弯路曲率的时间变化为0以上的情况相比,使所述弯路前的前后加速度指令值的绝对值减小。
8.根据权利要求1或2所述的车辆运动控制装置,其特征在于,
所述车辆运动控制运算机构基于所述本车辆的前方的弯路曲率或弯路曲率的时间变化和车辆速度,来减少使前后加速度的时间变化即前后加加速度发生增减的前后加速度指令值。
9.根据权利要求1所述的车辆运动控制装置,其特征在于,
所述车辆运动控制运算机构具备:
算出本车辆的速度的本车速度算出机构;
在本车辆行进方向的路线上设定多个预先确定的前方注视点,算出从所述本车辆的位置到所述前方注视点的前方注视距离的前方注视距离算出机构;
算出所述前方注视距离处的弯路曲率及弯路曲率的时间变化的弯路曲率算出机构;
基于所述最大横向加速度推定值、所述本车辆前方的道路坡度、所述驾驶员的踏板操作及所述转弯方向中的至少一个,来运算使所述前后加速度指令值变化的比例增益的比例增益运算部;
基于所述前方注视距离处的弯路曲率及弯路曲率的时间变化、所述本车辆的速度、所述比例增益,来运算前后加速度指令值的前后加速度指令值运算机构。
10.根据权利要求1或2所述的车辆运动控制装置,其特征在于,
所述车辆运动控制装置具备通过所述车辆运动控制运算机构和所述车辆运动控制装置外的车载电子控制器进行信息的通信的车辆通信机构。
11.根据权利要求2或9所述的车辆运动控制装置,其特征在于,
前方注视点基于通过车辆速度与预先设定的前方注视时间之积而得到的距离、或将第一前方注视点速度与第二前方注视点速度中的小的一方的值作为前方注视点速度并通过该前方注视点速度的积分而得到的距离来设定,该第一前方注视点速度通过车辆的前后加速度与所述前方注视时间之积加上车辆速度而得到,该第二前方注视点速度基于前方注视点位置处的弯路曲率及前方注视距离而制作出。
12.根据权利要求1或2所述的车辆运动控制装置,其特征在于,
所述道路坡度由纵剖坡度及横向坡度的至少任一方构成。
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