JP2000046169A - 車両用制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 道路状況のみならず他車両との関係などの走
行環境をも制御データとして処理して制御内容を決定す
ることにより、快適な走行をおこなう。 【解決手段】 走行中に自車両に搭載されている動作機
構１０４を制御する車両用制御装置であって、道路状況
を検出する道路状況検出手段１０１と、自車両と前方車
両との車間距離を含む走行環境を検出する走行環境検出
手段１０２と、これら検出された道路状況および走行環
境に基づいて前記動作機構１０４の制御内容を決定する
制御内容決定手段１０３とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、変速機などの車
両に装備されている動作機構を、複数の情報に基づいて
制御する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近では、車両に搭載されている原動機
（エンジン）や変速機、操舵装置、懸架装置などの各種
の動作機構が、多様に制御できるように構成されるばか
りか、電気的に制御できるようになってきている。ま
た、これと併せて、車両自体の各部の動作状態のみなら
ず、自車両が走行している道路状況や目的地までの間の
道路状況、施設、イベントなどの各種の情報を走行中に
リアルタイムで取得できるようになってきている。

【０００３】運転者の意図に即した快適な走行をおこな
うためには、運転者の意図を的確に把握すると同時に、
車両のおかれている状況に応じて各動作機構を制御する
必要があるので、最近では、上述した各種の情報を車両
の走行のための制御に反映させることがおこなわれてい
る。その一例が、特開平１０−２４１１号公報に記載さ
れている。

【０００４】この公報に記載された発明は、道路の状況
に応じた運転者の変速操作意図を推定し、その推定結果
に基づいて変速比を補正するように構成されている。す
なわち実際の道路状況を把握するためにカメラによって
道路を撮影し、得られた画像を処理して道路のカーブ度
および勾配度を検出する。このようにして得られた道路
状況に対する運転者の変速操作意志をファジイ推論によ
って推定し、その結果に基づいて、変速比を補正するよ
うに構成されている。そしてこの公報に記載された発明
によれば、運転者の変速操作意志を反映させて補正した
変速段に基づいて、変速段を予め切り替え制御しておく
ことができるために、ドライバビリティが向上する、と
されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、所定の長い
区間を１台のみの車両が走行していることは稀であり、
通常は、多数の車両が並進走行している。また、その場
合の車種も多様であり、しかも動力性能や運転指向が各
車両ごとに異なっている。すなわち、道路のコーナや勾
配に応じてアクセル操作やブレーキ操作さらにはシフト
操作を実行しなければならないだけでなく、周囲の車両
や道路環境に応じて各種の操作をおこなわなければなら
ないのであり、これらの走行環境と車両の制御内容とが
不一致のために、ドライバビリティが損なわれたり、運
転者のストレスが大きくなったりする。

【０００６】しかしながら上述した従来の装置は、コー
ナ度および勾配度に応じて運転者の意図する変速段をフ
ァジイ推論するのみであって、走行環境を考慮する構成
となっていない。そのために従来の装置では、道路上の
車両の流れに応じた運転者の走行意図を的確に反映した
制御をおこなうことができないので、より快適な走行を
おこなうためには、未だ改善の余地があった。

【０００７】この発明は、上記の事情を背景としてなさ
れたものであり、道路状況のみならず、走行環境をも反
映させた動作機構の制御を実行することにより、より快
適な走行をおこなうことの可能な制御装置を提供するこ
とを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段およびその作用】上記の目
的を達成するために、請求項１の発明は、走行中に自車
両に搭載されている動作機構を制御する車両用制御装置
において、道路状況を検出する道路状況検出手段と、自
車両と前方車両との車間距離を含む走行環境を検出する
走行環境検出手段と、これら検出された道路状況および
走行環境に基づいて前記動作機構の制御内容を決定する
制御内容決定手段とを備えていることを特徴とするもの
である。

【０００９】したがって請求項１の発明によれば、コー
ナや勾配などの道路状況以外に、前方車両との車間距離
を含む走行環境をも考慮して動作機構の制御内容が決定
される。したがって他車両との関係で自車両の速度や位
置を決め、あるいは夜間の住宅地での比較的車速を抑え
た静粛な走行をおこなうなど、走行環境に応じて運転者
の意図を反映した制御内容となるので、より快適な走行
をおこなうことが可能になる。

【００１０】また、請求項２の発明は、請求項１の構成
において、前記道路状況検出手段が、自車両が走行する
予定の道路のコーナ、そのコーナの曲率半径、勾配のう
ちの少なくともいずれか一つを検出する手段を含み、か
つ前記走行環境検出手段が、前記車間距離と自車両の走
行状態とを検出する手段を含むことを特徴とするもので
ある。

【００１１】したがって請求項２の発明によれば、道路
状況としてコーナの曲率半径もしくは勾配を検出し、ま
た走行環境として車間距離に加え自車両の走行状態を検
出するので、実際の周囲の状況に適した運転者の走行の
意図を、動作機構の制御に反映させることができ、より
快適な走行が可能になる。

【００１２】

【発明の実施の形態】つぎにこの発明を図面に基づいて
具体的に説明する。先ず、この発明に係る制御装置の基
本的な構成について説明すると、図２に示すように、道
路状況検出手段１０１および走行環境検出手段１０２が
備えられている。ここで道路状況とは、自車両が走行す
る可能性のある道路の構造上の状態であり、交差点を含
むコーナの有無、コーナの曲率半径、登降坂路の種別、
その勾配、ワインディング路の有無、舗装路および非舗
装路の種別、高速道路および一般道路の種別、山間部あ
るいは海浜部の種別などである。これらの情報を得る手
段は、車両に搭載している車速センサ、加速度センサ、
ヨーレートセンサ、カメラなどの撮像装置および画像処
理装置などであってもよいが、さらに電子地図上で自車
両の位置を検出するナビゲーション装置を利用すること
ができる。このナビゲーション装置によれば、自車両の
位置のみならず、その周囲の道路の状態を電子情報とし
て予め記憶させておくことができるので、目的地までの
走行予定路の道路状況をその地点に到達する以前に知る
ことができる。

【００１３】また走行環境とは、前方車両との間の車間
距離、渋滞区間、季節、天候、工事区間、他車両の車速
や車種などの他車両の状態、市街地あるいは住宅地もし
くは文教地区などの地域の種別などである。これらの走
行環境に関する情報は、自車両から発信したレーザー光
やミリ波などの電磁波の反射波に基づいて周囲の状態を
検出して車両を制御するレーダクルーズ装置や、地上設
置情報伝達システムなどによって得ることができる。

【００１４】これらの道路状況および走行環境に関する
情報は、制御内容決定手段１０３に入力され、ここでこ
れら複数の情報の処理・演算がおこなわれて動作機構１
０４の制御内容が決定される。この動作機構１０４は、
要は車両に搭載された電気的に制御可能な機構であっ
て、原動機（エンジン）、ハイブリッド機構、電子スロ
ットルバルブ、イグナイター、自動変速機、無段変速
機、サスペンション、ステアリング機構、四輪操舵機
構、四輪駆動機構、アンチロックブレーキ機構、トラク
ションコントロール機構、車両安定化機構などである。

【００１５】制御内容決定手段１０３は、これらの動作
機構のいずれか一つもしくは複数を対象として制御信号
を出力するように構成されており、多数のデータを同時
に処理するために、例えばニューラルネットワークもし
くはファジイ推論によって制御内容を決定するように構
成することができる。なお、この制御内容決定手段３に
は、車速やスロットル開度あるいはアクセル開度、原動
機の回転数、変速比、操舵角、ヨーレート、加減速度、
各車輪の回転速度、ブレーキのオン・オフ信号などの車
両に搭載されている各センサからの検出信号が併せて入
力されている。これは、自車両の走行状態や運転者の走
行に対する意図を示すものであって、これらの検出信号
に基づいて自車両の走行状態や運転者の運転指向などが
判断される。

【００１６】さらに具体的に説明すると、図３に示すよ
うに、車両１には、動作機構として、エンジン２および
変速機３ならびにサスペンション４などが搭載されてい
る。これらの動作状態を検出するための各種のセンサ
（図示せず）が設けられており、その検出信号がそれぞ
れの制御装置（コンピュータ）に入力されている。また
自車両１の周囲の状況を検出するためにナビゲーション
システム５およびレーダークルーズシステム６が搭載さ
れている。このナビゲーションシステム５は、ＧＰＳ
（グローバル・ポジショニング・システム）や地磁気セ
ンサあるいはジャイロセンサを使用した自律航法によ
り、電子化された地図上に自車両１の位置を示して目的
地まで案内するシステムと、地上に設置されたビーコン
やサインポストなどから交通渋滞情報を含む各種の道路
情報や施設に関する情報を得る各種の道路交通情報シス
テムを含む。

【００１７】さらに、レーダークルーズシステム６は、
自車両１に対する前方の車両についての情報を得るため
の手段であって、赤外線やミリ波などの電磁波を前方に
照射し、前方車両から反射された電磁波を受信して距離
および相対速度を検出するように構成されている。

【００１８】これらのナビゲーションシステム５やレー
ダークルーズシステム６によって得られた自車両１の周
囲の情報が前記各動作機構を制御する制御装置に入力さ
れる。例えばエンジン用電子制御装置（Ｅ−ＥＣＵ）７
や変速機用電子制御装置（Ｔ−ＥＣＵ）８などとナビゲ
ーションシステム５およびレーダークルーズシステム６
との間でデータを相互に送信するように構成されてい
る。

【００１９】ここで、上記のナビゲーションシステム５
についてさらに説明すると、図４に示すように、このナ
ビゲーションシステム５は、光ディスクや磁気ディスク
などの情報記録媒体９が装填され、情報記録媒体９に記
憶されている情報を読み取るプレーヤー１０と、プレー
ヤー１０により読み取られた情報を二次元や三次元で画
像表示するための表示部１１とを備えている。

【００２０】また、ナビゲーションシステム５は、車両
の現在位置や道路状況を検出するための第１位置検出部
１２および第２位置検出部１３と、道路状況を音声によ
り運転者に知らせるスピーカ１４とを備えている。上記
表示部１１は、室内のインストルメントパネルやグロー
ブボックスの側方などに設けられた液晶ディスプレイ、
ＣＲＴなどの他、フロントウィンドの視界に影響のない
箇所に設けられた画像投影部などを用いることが可能で
ある。

【００２１】そして、これらプレーヤー１０と、表示部
１１と、第１位置検出部１２および第２位置検出部１３
と、スピーカ１４とは、電子制御装置１５により制御さ
れる。この電子制御装置１５は、中央演算処理装置（Ｃ
ＰＵ）および記憶装置（ＲＡＭ、ＲＯＭ）並びに入出力
インターフェースを主体とするマイクロコンピュータに
より構成されている。

【００２２】前記情報記録媒体９には車両の走行に必要
な情報、例えば地図、地名、道路、道路周辺の主要建築
物などが記憶されているとともに、道路の具体的な状
況、例えば直線路やカーブあるいは登坂、降坂、一般道
路、高速道路、未舗装道、砂利道、砂漠、河川敷、林
道、農道、低摩擦係数路などが記憶されている。

【００２３】また、第１位置検出部１２は、車両の走行
する方位を検出する地磁気センサ１６、車速センサ１
７、ステアリングホイールの操舵角を検出するステアリ
ングセンサ１８、車両と周囲の物体との距離を検出する
距離センサ１９、加速度センサ２０などを備えている。
さらに、第２位置検出部１３は、人工衛星２１からの電
波を受信するＧＰＳアンテナ２２と、ＧＰＳアンテナ２
２に接続されたアンプ２３と、アンプ２３に接続された
ＧＰＳ受信機２４とを備えている。

【００２４】この第２位置検出部１３は、路側、信号
機、交差点の路面などに設置され、かつ、物体検知およ
びその伝達を行う地上検出システムや、道路情報を出力
するビーコンまたはサインポストや、ＶＩＣＳ（ビーク
ル・インフォメーション＆コミュニケーション・システ
ム）、ＳＳＶＳ（スーパー・スマート・ビークル・シス
テム）などの地上設置情報伝達システム２５から発信さ
れる電波を受信するアンテナ２６と、アンテナ２６に接
続されたアンプ２７と、アンプ２７に接続された地上情
報受信機２８とを備えている。

【００２５】上記第１位置検出部１２および第２位置検
出部１３により、現在位置の検出と走行予定道路に存在
する走行阻害状態、例えば渋滞、工事中、積雪、土砂崩
れ、河川の増水、通行止め、落石、倒木、交差点での停
止車両、人や動物の存在などの検出とが可能である。

【００２６】なお、上記車両の制御装置は、走行中の安
全性を向上するために、ＡＳＶ（アドバンスドセーフテ
ィビークル）機能、例えば、車両が周囲の物体に接近し
た場合にシートを振動させることで運転者に知らせる機
能や、車両が周囲の物体に接触した場合にエアバッグを
展開させる機能などを付加することも可能である。

【００２７】さらに、レーダークルーズシステム６につ
いて説明すると、図５に示すように、このレーダークル
ーズシステム６は、レーダーセンサ２９とディスタンス
コントロールコンピュータ３０とを主体として構成され
ている。このレーダーセンサ２９は、赤外線レーザーな
どの電磁波を発進する発振器および受信器ならびにマイ
クロコンピュータなどからなるものであって、発振器か
ら照射した電磁波が前方の車両の車体もしくはリフレク
ターなどに反射し、その反射波が受信器で受信されるま
での時間および入射角度をマイクロコンピュータで演算
し、自車両１の走行線上の前方車両の有無、前方の車両
との車間距離、相対速度などのデータをディスタンスコ
ントロールコンピュータ３０に出力するように構成され
ている。また、ディスタンスコントロールコンピュータ
３０は、主として追従走行に関する制御をおこなうもの
であって、レーダーセンサ２９から入力された車間距離
や相対速度などのデータに基づいて目標加速度、ダウン
シフト、接近警報ブザーなどの要求信号をエンジン用電
子制御装置７に出力するように構成されている。

【００２８】なお、エンジン用電子制御装置７は、これ
らの要求信号に基づいて原動機２の出力を制御する電子
スロットルバルブ（図示せず）や変速機用電子制御装置
８あるいはスキッドコントロールコンピュータ３１に指
令信号を出力するようになっている。このスキッドコン
トロールコンピュータ３１には接近警報ブザー３２が接
続されている。

【００２９】また一方、自車両１に搭載されている変速
機３は変速比を電気的に制御することのできる有段式あ
るいは無段式の自動変速機であって、変速機用電子制御
装置８からの変速指令信号に基づいて変速比を大小に変
更するように構成されている。また、ロックアップクラ
ッチを内蔵したトルクコンバータ（図示せず）を有する
変速機３である場合には、そのロックアップクラッチの
係合・解放ならびにスリップ状態を変速機用電子制御装
置８からの指令信号によって制御するように構成されて
いる。

【００３０】さらにまた、電子スロットルバルブを有す
る原動機２が搭載されている場合には、アクセル開度に
対する電子スロットルバルブの開度特性を、エンジン用
電子制御装置７からの指令信号によって適宜に設定する
ことができるように構成されている。

【００３１】上記のエンジン用電子制御装置７および変
速機用電子制御装置８は、道路状況や走行環境に関する
多数の入力データに基づいて制御内容を決定するため
に、ニューラルネットワークあるいはファジイ推論によ
る演算をおこなうように構成されている。例えば図６に
示すように、道路状況に関するデータおよび走行環境に
関するデータならびに自車両の走行状態に関するデータ
が入力層のニューロンに入力され、ここで各データに重
み付けされ、中間層のニューロンに送られる。中間層の
ニューロンでは所定の変換処理がおこなわれ、また重み
付けがおこなわれる。こうして順次、変換されたデータ
が出力層のニューロンに送られ、ここで所定の変換処理
がなされ、各データの総和として出力指令値が得られ
る。こうして得られた出力信号の正確さは、重み付けに
よって影響を受けるので、例えば正解値と出力値との偏
差に基づいて学習制御をおこない、重み付けを変更す
る。

【００３２】図１には、上述した制御装置による変速比
の制御例が示されている。この制御例は、運転者の意図
に即した走行をおこなうために動作機構の制御内容を決
定するためのものであり、したがって運転者がアクセル
操作や操舵をおこなっていることを前提としている。図
１において、先ずステップ１で道路状況および走行環境
などのデータを入力する。具体的には、自車両１が現在
走行している道路の勾配、前方の道路の勾配、前方にあ
るコーナもしくは交差点の曲率半径Ｒ、前方の車両との
車間距離などを入力する。その場合、車速やアクセル開
度、現時点の変速比、ブレーキ信号などの自車両の現時
点の走行状態を示すデータを同時に入力することもでき
る。

【００３３】つぎに、これらの入力データに基づいてニ
ューラルネットワークにより、好ましい変速比αを算出
し、かつその変速比αに最も近い変速段（第ｎ速）を算
出する（ステップ２）。この変速段を算出するための基
礎データとして上述した道路状況や走行環境あるいはア
クセル開度やブレーキ信号などの自車両の走行状態が採
用されていることにより、道路状況および走行環境なら
びに運転者の運転指向を反映した変速段が算出される。
例えば車間距離を比較的大きく取って走行する運転指向
の場合には、前方に渋滞区間が検出された際に、車速が
比較的高ければ、早い時期にエンジンブレーキの効く変
速段が算出され、また比較的低速段を多用する運転指向
の場合、前方に登坂路が検出されることにより、比較的
早い時期に低速側の変速段が算出され、あるいは比較的
大きい変速比の変速段が算出される。

【００３４】ステップ２で算出された変速段（第ｎ速）
と現変速段とが比較され、両者が一致しているか否かが
判定される（ステップ３）。現変速段が算出された変速
段に一致していてステップ３で肯定的に判定された場合
にはリターンし、これとは反対にステップ３で否定的に
判定された場合には、第ｎ速への変速を実行する（ステ
ップ４）。

【００３５】したがって上記の制御によって設定される
変速段は、道路の勾配やコーナに応じて駆動力を増大さ
せたり、あるいはエンジンブレーキ力を増大させるなど
の要求駆動力に適合するだけではなく、同時に走行して
いる他の車両との車間距離などの相互関係あるいはこれ
を含む走行環境に適合した変速段となる。しかもその変
速段を設定するにあたり運転指向も考慮されているの
で、車両の挙動が運転者の意図に即したものとなり、そ
の結果、違和感のない快適な走行をおこなうことができ
る。

【００３６】ここで、この発明と上記の具体例との関係
を説明すると、ステップ１の機能がこの発明における道
路状況検出手段および走行環境検出手段に相当し、また
ステップ２の機能がこの発明における制御内容決定手段
に相当する。

【００３７】なお、上述した具体例では、変速比の制御
をおこなう例を示したが、この発明は、変速機以外に、
エンジンやハイブリッド装置の出力特性、エンジンの点
火時期、無段変速機の変速比、サスペンション機構によ
る振動減衰特性もしくは車高、四輪駆動装置による前後
輪へのトルクの分配率、四輪操舵装置もしくは後輪補助
操舵装置による後輪の舵角、トラクションコントロール
装置における駆動トルクなどを制御する装置にも適用す
ることができる。したがってこの発明で対象とする車両
は、動力源として内燃機関あるいは内燃機関と電動機と
を備えた車両、変速機として有段自動変速機あるいは無
段変速機を備えた車両、駆動形式として二輪駆動車ある
いは四輪駆動車などを対象とすることができる。さらに
この発明では上記の具体例の説明の中で述べた各データ
を制御データとして採用することができることは勿論の
こと、その他の入手可能な全ての情報を制御データとす
ることができる。そして、それらのデータに基づく制御
内容は、上述したニューラルネットワーク以外にファジ
イ推論によって多数の制御データを同時に使用した演算
をおこなって決定することとしてもよい。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明によ
れば、コーナや勾配などの道路状況以外に、前方車両と
の車間距離を含む走行環境をも考慮して動作機構の制御
内容が決定されるので、他車両との関係で自車両の速度
や位置を決め、あるいは夜間での比較的車速を抑えた静
粛な走行をおこなうなど、車両の制御状態が、走行環境
に応じて運転者の意図を反映した内容となり、その結
果、より快適な走行をおこなうことが可能になる。

【００３９】また、請求項２の発明によれば、道路状況
としてコーナの曲率半径もしくは勾配を検出し、また走
行環境として車間距離に加え自車両の走行状態を検出す
るので、実際の周囲の状況に適した運転者の走行の意図
を、動作機構の制御に反映させることができ、より快適
な走行が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明による制御装置で実行される制御例
を説明するためのフローチャートである。

【図２】 この発明を原理的に示すブロック図である。

【図３】 この発明に係る制御装置に全体的な制御系統
を模式的に示す図である。

【図４】 そのナビゲーションシステムの一例を模式的
に示すブロック図である。

【図５】 そのレーダークルーズシステムの一例を模式
的に示すブロック図である。

【図６】 ニューラルネットワークを説明するためのモ
デル図である。

【符号の説明】 １…自車両、 ２…原動機、 ３…変速機、 ４…サス
ペンション、 ５…ナビゲーションシステム、 ６…レ
ーダークルーズシステム、 ７…エンジン用電子制御装
置、 ８…変速機用電子制御装置、 １０１…道路状況
検出手段、 １０２…走行環境検出手段、 １０３…制
御内容決定手段、 １０４…動作機構。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行中に自車両に搭載されている動作機
   構を制御する車両用制御装置において、 道路状況を検出する道路状況検出手段と、 自車両と前方車両との車間距離を含む走行環境を検出す
   る走行環境検出手段と、 これら検出された道路状況および走行環境に基づいて前
   記動作機構の制御内容を決定する制御内容決定手段とを
   備えていることを特徴とする車両用制御装置。
2. 【請求項２】 前記道路状況検出手段が、自車両が走行
   する予定の道路のコーナ、そのコーナの曲率半径、勾配
   のうちの少なくともいずれか一つを検出する手段を含
   み、かつ前記走行環境検出手段が、前記車間距離と自車
   両の走行状態とを検出する手段を含むことを特徴とする
   請求項１の車両用制御装置。