JP2005267260A - 車両の運動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】少なくとも道路データ、自車位置および自車速に基づいて自車が現在走行している経路上に存在するコーナーを安全に通過可能か否かが通過可否判定手段で判定され、通過可否判定手段で否と判定されたときに車両を減速させるようにしてアクチュエータの作動が減速制御手段で制御される車両の運動制御装置において、制御応答性および滑らかな制御フィーリングを両立させる。
【解決手段】道路の路面摩擦係数が摩擦係数検出手段５で検出され、パワーユニット６およびブレーキアクチュエータ７の作動をともに制御し得る減速制御手段８が、同一の自車速では路面摩擦係数が高いほど作動制御量が大きくなるように、かつ同一の路面摩擦係数では自車速の高速領域でパワーユニット６の制御分担割合が増すようにして、パワーユニット６およびブレーキアクチュエータ７の作動を制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両の運動制御装置に関し、特に、自車の前方のコーナーを安全に旋回し得るように自動的に減速させるようにした車両の運動制御装置に関する。

ナビゲーションシステムの情報に基づいて次のコーナーの曲率情報を得るとともにその曲率で車両が安全に旋回できるように自動的に減速させるようにしたもの（たとえば特許文献１参照。）がある。
特許第３３０５５１８号公報

ところが、従来のこのような運動制御装置では、目標となる車速まで車両を減速させるために、エンジン、変速機およびブレーキをそれぞれ単独で制御するものであるので、目標速度に早く到達し過ぎたり、あるいはコーナーに進入するまでの目標速度まで減速せずにオーバスピードになってしまったりすることがあり、制御応答性に優れているとは言えず、また滑らかな制御フィーリングが得られないことがある。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、制御応答性および滑らかな制御フィーリングを両立させ得るようにした車両の運動制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、道路データを記憶する道路データ記憶手段と、前記道路データ上での自車位置を検出する自車位置検出手段と、自車速を検出する車速検出手段と、少なくとも前記道路データ、前記自車位置および前記自車速に基づいて自車が現在走行している経路上に存在するコーナーを安全に通過可能か否かを判定する通過可否判定手段と、車両を減速させるように作動し得るアクチュエータと、前記通過可否判定手段で否と判定されたときに車両を減速させるようにして前記アクチュエータの作動を制御する減速制御手段とを備える車両の運動制御装置において、道路の路面摩擦係数を検出する摩擦係数検出手段を含み、第１の前記アクチュエータであるパワーユニットおよび第２の前記アクチュエータであるブレーキアクチュエータの作動をともに制御し得る前記減速制御手段が、同一の自車速では路面摩擦係数が高いほど前記作動制御量が大きくなるように、かつ同一の路面摩擦係数では前記自車速の高速領域でパワーユニットの制御分担割合が増すようにして、前記パワーユニットおよび前記ブレーキアクチュエータの作動を制御することを特徴とする。

本発明によれば、車速を減速させるように作動し得るパワーユニットおよびブレーキアクチュエータの作動を減速制御手段でともに制御可能とし、自車速および路面摩擦係数に基づいて、パワーユニットおよびブレーキアクチュエータのうち制御対象となるものを選択して協調制御するとともにその作動制御量を決定するようにし、しかも同一の自車速では路面摩擦係数が高いほど作動制御量が大きくなるようにし、同一の路面摩擦係数では自車速の高速領域でパワーユニットの制御分担割合が増すようにしたので、制御応答性を高めるとともに、減速制御時に滑らかな制御フィーリングを得ることができる。

以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の一実施例に基づいて説明する。

図１〜図４は本発明の一実施例を示すものであり、図１は運動制御装置の構成を示すブロック図、通過可否判定手順を示すフローチャート、図３はコーナーに自車が進入する直前の状態を説明するための図、図４は自車速および路面摩擦係数に応じた減速制御マップを示す図である。

先ず図１において、車両の運動制御装置は、道路データを記憶する道路データ記憶手段１と、前記道路データ上での自車位置を検出する自車位置検出手段２と、自車速を検出する車速検出手段３と、少なくとも前記道路データ、前記自車位置および前記自車速に基づいて自車が現在走行している経路上に存在するコーナーを安全に通過可能か否かを判定する通過可否判定手段４と、道路の路面摩擦係数μを検出する摩擦係数検出手段５と、車両を減速させるように作動し得る第１のアクチュエータであるパワーユニット６ならびに第２のアクチュエータであるブレーキアクチュエータ７の作動を前記通過可否判定手段４の判定結果および前記路面摩擦係数μに基づいて制御する減速制御手段８とを備える。

前記記憶手段１および自車位置検出手段２はナビゲーションシステムＮに含まれるものである。またパワーユニット６は、スロットルを絞ることによって車両を減速させ得るエンジン９と、変速段を落とすことによって車両を減速させ得る変速機１０とを含むものである。さらに摩擦係数検出手段５には、スリップ率検出手段１１、ヨーレート検出手段１２および横方向加速度検出手段１３で検出されたスリップ率、ヨーレートおよび横方向加速度が入力されており、摩擦係数検出手段５は、スリップ率、ヨーレートおよび横方向加速度に基づいて自車が走行している路面の路面摩擦係数μを演算により検出する。

通過可否判定手段４は、前記道路データ、前記自車位置および前記自車速に加えて路面摩擦係数μをも勘案し、図２で示す手順に従って、コーナーを安全に通過可能か否かを判定するものである。

先ずステップＳ１では、自車が現在走行している経路上に図３で示すようにコーナーＣが存在するときに、そのコーナーＣの半径Ｒを、記憶手段１で記憶した道路データおよび自車位置検出手段２に基づいて演算する。

ステップＳ２では、前記摩擦係数検出手段５で検出された路面摩擦係数μと、ステップＳ１で算出した半径Ｒとに基づいて、コーナーＣに沿って無理なく旋回するための目標速度ＶＯを算出する。すなわち旋回半径Ｒ、路面摩擦係数μのコーナーＣを横力のバランスがとれた状態で旋回しているときの速度を目標速度ＶＯとし、重力加速度を９．８ｍ／ｓｅｃ² としたときには、｛９．８×μ≧ＶＯ² ／Ｒ｝が成立するので、ＶＯ＝（９．８×μ×Ｒ）^1/2 として算出することができる。

ステップＳ３では、車速検出手段３で検出されている現在の自車速Ｖが目標速度ＶＯをしきい値Ｔだけ超えているか否かを判定し、（Ｖ−ＶＯ）≦Ｔであると判定したときにはステップＳ４に進み、このステップＳ４で、コーナーＣを安全に通過可能であると判定する。

またステップＳ３において（Ｖ−ＶＯ）＞Ｔと判定したときには、ステップＳ３からステップＳ５へと進む。このステップＳ５では、前記目標速度ＶＯ、前記路面摩擦係数μおよび前記自車速Ｖに基づいて、目標減速度αＯを算出する。ここで、たとえば直線路Ｌの終端にコーナーＣの旋回開始点Ｐ（ｎ＋１）がある場合に、旋回開始点Ｐ（ｎ＋１）に進入する直前の直線路Ｌ上の地点Ｐ（ｎ）において前記目標減速度αＯを算出するにあたっては、前記地点Ｐ（ｎ）において自車速Ｖで走行している車両が旋回開始点Ｐ（ｎ＋１）までに前記目標速度ＶＯまで減速するのに必要な減速度を目標減速度αＯとして算出するものであり、その際、目標減速度α０は、（μ×９．８）以下の値として設定される。

ステップＳ６では、前記目標速度ＶＯ、前記目標減速度αＯおよび前記自車速Ｖに基づいて、目標速度ＶＯに達するまでの予想し得る最短の減速距離Ｓ′を、Ｓ′＝（Ｖ−ＶＯ）² ／（２×αＯ）に従って演算する。

次のステップＳ７では、道路データ記憶手段１からの道路データと、自車位置検出手段２からの自車位置とに基づいてコーナーＣまでの距離Ｓを算出し、Ｓ≦Ｓ′であるか否かをステップＳ８で判定した結果、Ｓ′＜ＳであるときにはステップＳ４に進んでコーナーＣを安全に通過可能であると判定し、またＳ≦Ｓ′であったときにはステップＳ９に進み、コーナーＣを安全に通過し得ないと判定する。

減速制御手段８は、通過可否判定手段４でコーナーＣを安全に通過し得ないと判定されたときに、自車速Ｖおよび路面摩擦係数μに基づいて、同一の自車速Ｖでは路面摩擦係数μが高いほど車両を減速させる作動制御量が大きくなるように、かつ同一の路面摩擦係数μでは自車速Ｖが高いほどパワーユニット６の制御分担割合が増すようにして、パワーユニット６およびブレーキアクチュエータ７の作動を制御する。

ここで減速制御手段８は、図４で示す制御マップを有するものであり、この制御マップには、自車速Ｖおよび路面摩擦係数μに応じてＡ〜Ｄの４つの領域が予め設定される。すなわちＡ領域は、自車速Ｖがたとえば７０ｋｍ／ｈ未満かつ路面摩擦係数μが０．７以上の領域であり、通常の市街地走行モードを想定して設定される。またＢ領域は、自車速Ｖが７０ｋｍ／ｈ以上かつ路面摩擦係数が０．７以上の領域であり、高速走行時を想定して設定される。Ｃ領域は、自車速が７０ｋｍ／ｈ未満かつ路面摩擦係数μが０．７未満の領域であり、悪路や雪上での走行を想定して設定される。さらにＤ領域は、自車速が７０ｋｍ／ｈ以上かつ路面摩擦係数μが０．７未満の領域であり、雪国での高速走行を想定して設定される。

なお旋回運動状態が目標の旋回運動状態となるように各車輪にブレーキを個別に制御する車両挙動制御装置を備える車両においては、前記Ｄ領域において、制御量および制御ゲインを弱めにした弱めの制御（シフトダウン制御）を実行することも可能である。

而して減速制御手段８は、Ｄ領域を除くＡ〜Ｃ領域では、同一の自車速Ｖでは路面摩擦係数μが高いほど減速側への作動制御量が大きくなるように、かつ同一の路面摩擦係数μでは前記自車速Ｖの高速領域でパワーユニット６の制御分担割合が増すようにして、パワーユニット６およびブレーキアクチュエータ７の作動を制御するものであり、前記Ａ領域では、ブレーキアクチュエータ７だけの作動制御によって車両を減速せしめ、Ａ領域よりも高速の領域であるＢ領域ではパワーユニット６だけの作動制御によって車両を減速せしめる。またＣ領域では、パワーユニット６およびブレーキアクチュエータ７の協調制御を行うものであり、同一の路面摩擦係数μでは自車速Ｖが高くなるほどパワーユニット６の制御分担割合が増すようにパワーユニット６およびブレーキアクチュエータ７の作動が減速制御手段８で制御されることになる。さらにＤ領域では、基本的に減速制御は実行されない。

ところで前記パワーユニット６の作動による減速制御を行なう際には、変速機１０の変速段を落とし、不足分をエンジン９のスロットルを絞ることで対処するようにして、変速機１０の作動制御が優先して実行される。

次にこの実施例の作用について説明すると、車速を減速させ得るように作動するパワーユニット６およびブレーキアクチュエータ７の作動を減速制御手段９でともに制御可能とし、減速制御手段９は、自車速Ｖおよび路面摩擦係数μに基づいて、パワーユニット６およびブレーキアクチュエータ７のうち制御対象となるものを選択して協調制御するとともにその作動制御量を決定するようにし、しかも、路面摩擦係数μが低くしかも高速の領域（Ｄ領域）を除く領域にあっては、同一の自車速Ｖでは路面摩擦係数μが高いほど作動制御量が大きくなるようにし、同一の路面摩擦係数μでは自車速Ｖの高速領域でパワーユニット６の制御分担割合が増すようにしている。

この結果、現在走行している経路上に存在するコーナーＣを安全に通過し得ないと通過可否判定手段４が判断して車両を減速させる際の制御応答性を高めるとともに、減速制御時に滑らかな制御フィーリングを得ることができる。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。

たとえば上記実施例では、通過可否判定手段４が、道路データ、自車位置、自車速Ｖおよび路面摩擦係数μに基づいてコーナーを安全に通過可能か否かを判定するようにしたが、路面摩擦係数μを除く道路データ、自車位置および自車速Ｖに基づいてコーナーを安全に通過し得るか否かを通過可否判定手段４が判定するようにしてもよい。

運動制御装置の構成を示すブロック図である。 通過可否判定手順を示すフローチャートである。 コーナーに自車が進入する直前の状態を説明するための図である。 自車速および路面摩擦係数に応じた減速制御マップを示す図である。

符号の説明

１・・・道路データ記憶手段
２・・・自車位置検出手段
３・・・車速検出手段
４・・・通過可否判定手段
５・・・摩擦係数検出手段
６・・・第１のアクチュエータであるパワーユニット
７・・・第２のアクチュエータであるブレーキアクチュエータ
８・・・減速制御手段
Ｃ・・・コーナー

Claims (1)

1. 道路データを記憶する道路データ記憶手段（１）と、前記道路データ上での自車位置を検出する自車位置検出手段（２）と、自車速を検出する車速検出手段（３）と、少なくとも前記道路データ、前記自車位置および前記自車速に基づいて自車が現在走行している経路上に存在するコーナー（Ｃ）を安全に通過可能か否かを判定する通過可否判定手段（４）と、車両を減速させるように作動し得るアクチュエータ（６，７）と、前記通過可否判定手段（４）で否と判定されたときに車両を減速させるようにして前記アクチュエータ（６，７）の作動を制御する減速制御手段（８）とを備える車両の運動制御装置において、道路の路面摩擦係数を検出する摩擦係数検出手段（５）を含み、第１の前記アクチュエータであるパワーユニット（６）および第２の前記アクチュエータであるブレーキアクチュエータ（７）の作動をともに制御し得る前記減速制御手段（８）が、同一の自車速では路面摩擦係数が高いほど前記作動制御量が大きくなるように、かつ同一の路面摩擦係数では前記自車速の高速領域でパワーユニット（６）の制御分担割合が増すようにして、前記パワーユニット（６）および前記ブレーキアクチュエータ（７）の作動を制御することを特徴とする車両の運動制御装置。

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