JP2008074232A - 車両用運転支援装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】カーブおよびカーブ間において運転者が違和感を感じない最適な車速を実現する。
【解決手段】自車前方の少なくとも２つ以上のカーブまでの距離とそれらのカーブの旋回半径を検出し、各カーブの旋回半径と予め設定したカーブ通過時の横加速度とに基づいて各カーブの目標通過速度を演算するとともに（１）、各カーブの入口で目標通過速度となるような各カーブごとの目標車速パターンを演算し（２〜４）、それらの目標車速パターンの内の最小値を選択して自車の加減速度を制御する（５）。
【選択図】図２

Description

本発明は、カーブ走行時の運転を支援する車両用運転支援装置に関する。

車両前方に連続したカーブがある場合には、１番目のカーブを通過するための適正車速まで減速し、１番目のカーブの適正車速をそのまま維持して２番目以降のカーブを通過するようにした車両用運転支援装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この車両用運転支援装置では、２番目のカーブが１番目のカーブより急な場合には、１番目のカーブ通過後に２番目のカーブを通過するための適正車速を再設定している。

この出願の発明に関連する先行技術文献としては次のものがある。
特開２００２−３６２１８３号公報

しかしながら、上述した従来の車両用運転支援装置では、１番目のカーブが急で２番目以降のカーブが緩い場合に、１番目の急なカーブを通過するための低い車速で２番目以降のカーブを通過するので、２番目以降のカーブをそれらのカーブの適正車速よりも低い車速で通過することになり、ドライバーに違和感を与える。また、カーブとカーブの間も１番目のカーブを通過するための低い車速を維持して通過するので、ドライバーに違和感を与える。
さらに、１番目のカーブが緩く２番目のカーブが非常に急な場合には、１番目のカーブを通過した後に２番目の急なカーブに対する適正車速を再設定するので、急な減速を強いられたり、減速が間に合わずに適正車速よりも高い車速で２番目の急なカーブを通過することがあり、ドライバーに違和感を与える。

自車前方の少なくとも２つのカーブまでの距離とそれらのカーブの旋回半径を検出し、各カーブの旋回半径と予め設定したカーブ通過時の横加速度とに基づいて各カーブの目標通過速度を演算するとともに、各カーブの入口で目標通過速度となるような各カーブごとの目標車速パターンを演算し、それらの目標車速パターンの内の最小値を選択して自車の加減速度を制御する。

本発明によれば、カーブおよびカーブ間において運転者が違和感を感じない最適な車速を実現することができる。

図１は一実施の形態の構成を示す図である。運転支援制御用コントローラー（以下、単にコントローラーという）１はマイクロコンピューターとメモリなどの周辺部品から構成され、自車前方のカーブに関する情報や自車の状態に基づいて加減速制御の目標値を演算し、エンジントルクとブレーキトルクを制御する。

ナビゲーション装置２は、ＧＰＳ受信機などにより自車位置を検出するとともに、道路地図データベースから自車前方に存在するカーブに関する情報を検索し、コントローラー１へ送る。この一実施の形態では、自車位置から前方所定範囲（例えば、５００ｍまでの範囲）内に存在するカーブを検出し、カーブごとの旋回半径とカーブまでの距離をカーブ情報としてコントローラー１へ出力する。なお、自車位置から所定距離（例えば１０ｍ）ごとに旋回半径Ｒを演算し、カーブ情報としてコントローラー１へ出力してもよい。

車両センサー３は車両状態を検出する各種センサーであり、車速を検出する車速センサー、エンジン回転速度を検出するエンジン回転センサー、自動変速機のギア比を検出する変速比センサーなどを備えている。エンジンコントローラー４は、コントローラー１からの目標エンジントルクにしたがってスロットル開度などを調節し、エンジン（不図示）のトルクを制御する。ブレーキコントローラー５は、コントローラー１からの目標ブレーキ液圧にしたがってブレーキ装置の液圧を調節し、ブレーキトルクを制御する。

図２は、運転支援制御用コントローラー１の制御を説明するための制御ブロック図である。この図を参照して一実施の形態の動作を説明する。以下では、ナビゲーション装置２から自車前方の自車に最も近いものから順にｎ個のカーブ情報が提供されたものとし、それらのカーブに自車に最も近いものから順に番号ｉ＝１，２，・・,ｎを付して識別する。なお、カーブ情報は少なくとも２つ以上（ｎ≧２）必要である。

《（１）各カーブの目標通過速度の演算》
各カーブの旋回半径をＲ_ｉ（ｉ＝１，２，・・，ｎ）とする。各カーブを走行するときに発生する横加速度ａｙが一定になるように、各カーブの目標通過速度ｖ_ｉを次式により演算する。
ｖ_ｉ＝sqrt（Ｒ_ｉ・ａｙ） ・・・（１）

なお、この一実施の形態では各カーブ走行時の横加速度が一定になるような各カーブの目標通過速度ｖ_ｉを設定する例を示すが、例えば、低速域では大きな横加速度を設定し、高速域では小さな横加速度を設定してもよい。また、カーブの先の見通しがよいほど、カーブの道路幅が広いほど、カーブのカントが大きいほど横加速度を大きくし、カーブの路面摩擦係数μが小さいほど横加速度を小さくしてもよい。

《（２）各カーブまでの基準加減速度の演算》
ナビゲーション装置２から提供された自車位置から各カーブまでの距離をｄｉ（ｉ＝１，２，・・，ｎ）とし、車両センサー３で検出された現在の自車速をｖとする。基準加速度acc_ｉ（ｉ＝１，２，・・，ｎ）は、自車位置から各カーブまで加減速度一定で走行した場合の加減速度で、次式（２）により演算する。
acc_ｉ＝（ｖ_ｉ^２−ｖ^２）／２．０／ｄ_ｉ ・・・（２）
（２）式において、ｖ_ｉは（１）式により求めた各カーブの目標通過速度である。

《（３）各カーブに到達する時間の演算》
各カーブに到達する時間は、自車位置から各カーブまで一定の加減速度で走行したときの所要時間であり、次式（３）により演算する。
ｔ_ｉ＝２・ｄ_ｉ／（ｖ_ｉ＋ｖ） ・・・（３）
（３）式において、ｖ_ｉは（１）式により求めた各カーブの目標通過速度、ｄ_ｉは自車位置から各カーブまでの距離、ｖは現在の自車速である。

《（４）各カーブに対する目標加減速度の演算》
まず、（３）式で求めた各カーブに到達する時間ｔ_ｉに基づいて、（２）式で求めた基準加速度acc_ｉの補正値acc_h_ｉ（ｉ＝１，２，・・，ｎ）を求める。図３は各カーブへの到達時間ｔ_ｉに対する補正値acc_h_ｉのマップであり、このマップはコントローラー１のメモリ（不図示）に予め記憶されている。図３に示すマップにおいて、基本的には到達時間ｔ_ｉが長いほど、車速ｖが低いほど大きな補正値acc_h_ｉを設定している。

次に、各カーブの基準加速度acc_ｉに補正値acc_h_ｉを加算し、各カーブに到達するまでの目標加減速度acc_t_ｉ（ｉ＝１，２，・・，ｎ）を求める。
acc_t_ｉ＝acc_ｉ＋acc_h_ｉ ・・・（４）

これにより、例えば、自車位置から次のカーブまでの距離が短い場合には、次のカーブへの到達時間ｔ_ｉが短いので補正値acc_h_ｉが０になり、基準加減速度acc_ｉが目標加減速度acc_t_ｉとなって次のカーブまでの間では加減速度の変化が小さい。

具体的な目標加減速度の演算例を示す。今、図４に示すように、目標通過速度ｖ_１でカーブ１を通過している場合に、カーブ２までの間の距離（ｄ_２−ｄ_１）が短く、カーブ１通過中の現在の車速ｖ（＝目標通過速度ｖ_１）とカーブ２の目標通過速度ｖ_２が等しい場合には、（２）式によりカーブ２までの基準加速度acc_２＝０と計算される。次に、（３）式により計算されるカーブ２までの到達時間ｔ_２は短いので、図３に示すマップから補正値acc_h_２＝０となる。したがって、（４）式によりカーブ２までの目標加減速度acc_t_２＝０と計算され、カーブ１からカーブ２までの間では加減速を行わず一定車速で通過することになる。

一方、自車位置から次のカーブまでの距離が長い場合には、次のカーブへの到達時間ｔ_ｉが長いので補正値acc_h_ｉが大きくなり、基準加減速度acc_ｉに補正値acc_h_ｉが加算されて大きな目標加減速度acc_t_ｉが算出され、いったん加速した後に減速して次のカーブへ進入することになる。

この場合の具体的な計算例を示す。図５に示すように、目標通過速度ｖ_１でカーブ１を通過している場合に、カーブ２までの間の距離（ｄ_２−ｄ_１）が長く、カーブ１通過中の現在の車速（＝目標通過速度ｖ_１）とカーブ２の目標通過速度ｖ_２が等しい場合には、（２）式によりカーブ２までの基準加速度acc_２＝０と計算される。次に、（３）式により計算されるカーブ２までの到達時間ｔ_２は長いので、図３に示すマップから大きな補正値acc_h_２が検索される。したがって、（４）式により大きなカーブ２までの目標加減速度acc_t_２が算出され、カーブ１通過後にいったん加速し、カーブ２へ近づいたらカーブ２の目標通過速度ｖ_２まで減速してカーブ２へ進入することになる。

さらに、車速ｖが高いほど補正値acc_h_ｉを小さくするので、高速道路を走行しているような場合には補正値acc_h_ｉが小さくなって大きな加減速が行われず、滑らかな走行になる。一方、車速ｖが低いときは補正値acc_h_ｉが大きくなって大きな加減速が行われ、きびきびした走行になる。

《（５）最小目標加減速度acc_ｔの検索》
各カーブの目標加減速度acc_t_ｉ（ｉ＝１，２，・・，ｎ）の中から最小値を検索し、目標加減速度acc_ｔとする。
acc_ｔ＝min（acc_t_１，acc_t_２，・・，acc_t_ｎ） ・・・（５）

図６に示すように手前に緩いカーブ１があり、その次に非常に急なカーブ２がある場合には、次の急なカーブ２に対する目標加減速度acc_t_２が手前の緩いカーブ１に対する目標加減速度acc_t_１よりも小さくなるので、手前の緩いカーブ１に進入する前から次の急なカーブ２に対して減速を開始するような挙動となる。

《（６）トルク配分の演算》
（５）式により求めた目標加減速度acc_ｔを所定の上下限値で制限処理した後の目標加減速度acc_limを用いて目標エンジントルクtrq_engと目標ブレーキ液圧Pbrkを演算する。まず、目標エンジントルクtrq_engを次式（６）により演算する。
trq_w＝（acc_lim−acc_r）・r_tire／ｍ，
trq_eng＝trq_w／（n_at・n_def・n_trq） ・・・（６）
（６）式において、acc_rは走行抵抗（＜０）、ｍは車両重量、r_tireはタイヤ半径、trq_wは目標ホイールトルク、n_atは自動変速機のギア比、n_defはデファレンシャルギアのギア比、n_trqはトルクコンバーターのトルク比である。

次に、次式（７）により目標ブレーキ液圧trq_w_estを演算する。まず、エンジンブレーキにより発生する駆動力を演算する。
trq_w_est＝n_at・n_def・n_trq・trq_eng_est ・・・（７）
（７）式において、trq_eng_estはスロットル全閉時のエンジントルクである。そして、次式（８）により目標ブレーキ液圧Pbrkを演算する。
Pbrk＝−Kbrk・（trq_w−trq_w_est） ・・・（８）
(８)式において、Kbrkは駆動力とブレーキ液圧の比である。

上述した一実施の形態では、目標加減速度に基づいてエンジンとブレーキのトルク配分を演算し、エンジンとブレーキを制御するようにしたが、目標加減速度を積分して目標車速パターンを演算し、目標車速に実車速をフィードバックする構成としても同様な効果が得られる。

以上説明したように、一実施の形態によれば、自車前方の自車に最も近い少なくとも２つ以上のカーブまでの距離とそれらのカーブの旋回半径を検出し、各カーブの旋回半径と予め設定したカーブ通過時の横加速度とに基づいて各カーブの目標通過速度を演算するとともに、各カーブの入口で目標通過速度となるような各カーブごとの目標車速パターンを演算し、それらの目標車速パターンの内の最小値を選択して自車の加減速度を制御するようにしたので、カーブおよびカーブ間において運転者が違和感を感じない最適な車速を実現することができる。

また、一実施の形態によれば、各カーブまでの距離、各カーブの目標通過速度および現在の車速とに基づいて、各カーブまでの基準加減速度と各カーブに到達する時間を演算し、各カーブまでの到達時間に基づいて基準加減速時間を補正し、補正後の基準加減速度の内の最小値を目標加減速度として自車の加減速度を制御するようにしたので、カーブおよびカーブ間において運転者が違和感を感じない最適な車速を実現することができる。

さらに、一実施の形態によれば、カーブまでの到達時間が長いほど、あるいは車速が低いほど基準加減速度が大きくなるように補正するようにしたので、１番目のカーブが急で２番目以降のカーブが緩い場合に、１番目の急なカーブに合わせて減速し、１番目のカーブ通過後には２番目のカーブに合わせて加速するので、１番目のカーブから２番目のカーブまでの間、および２番目のカーブを適正車速よりも低い車速で通過してドライバーに違和感を与えるようなことがない。

特許請求の範囲の構成要素と一実施の形態の構成要素との対応関係は次の通りである。すなわち、ナビゲーション装置２がカーブ情報検出手段を、運転支援制御用コントローラー１が目標通過速度演算手段、目標車速パターン演算手段、加減速制御手段、基準加減速度演算手段、到達時間演算手段、基準加減速時間補正手段および目標加減速度設定手段を、車両センサー３が車速検出手段をそれぞれ構成する。なお、以上の説明はあくまで一例であり、発明を解釈する際、上記の実施の形態の記載事項と特許請求の範囲の記載事項との対応関係になんら限定も拘束もされない。

一実施の形態の構成を示す図 運転支援制御用コントローラーの制御を説明するための制御ブロック図 カーブまでの到達時間に対する加速度補正値のマップ例を示す図 目標加減速度の演算例を示す図 目標加減速度の他の演算例を示す図 目標加減速度の他の演算例を示す図

符号の説明

１ 運転支援制御用コントローラー
２ ナビゲーション装置
３ 車両センサー
４ エンジンコントローラー
５ ブレーキコントローラー

Claims (5)

1. 自車前方の少なくとも２つ以上のカーブまでの距離とそれらのカーブの旋回半径を検出するカーブ情報検出手段と、
   前記各カーブの旋回半径と予め設定したカーブ通過時の横加速度とに基づいて前記各カーブの目標通過速度を演算する目標通過速度演算手段と、
   前記各カーブの入口で前記目標通過速度となるような前記各カーブごとの目標車速パターンを演算し、それらの目標車速パターンの内の最小値を選択する目標車速パターン演算手段と、
   前記目標車速パターンの最小値に基づいて自車の加減速度を制御する加減速制御手段とを備えることを特徴とする車両用運転支援装置。
2. 請求項１に記載の車両用運転支援装置において、
   前記目標車速パターン演算手段は、車速を検出する車速検出手段と、前記各カーブまでの距離、前記各カーブの目標通過速度および現在の前記車速とに基づいて前記各カーブまでの基準加減速度を演算する基準加減速度演算手段と、前記各カーブまでの距離、前記各カーブの目標通過速度および現在の前記車速とに基づいて前記各カーブに到達する時間を演算する到達時間演算手段と、前記各カーブまでの到達時間に基づいて前記基準加減速時間を補正する基準加減速時間補正手段と、前記補正後の基準加減速度の内の最小値を目標加減速度とする目標加減速度設定手段とを有し、
   前記加減速制御手段は、前記目標加減速度に基づいて自車の加減速度を制御することを特徴とする車両用運転支援装置。
3. 請求項２に記載の車両用運転支援装置において、
   前記基準加減速度補正手段は、カーブまでの到達時間が長いほど基準加減速度が大きくなるように補正することを特徴とする車両用運転支援装置。
4. 請求項２または請求項３に記載の車両用運転支援装置において、
   前記基準加速度補正手段は、車速が低いほど基準加減速度が大きくなるように補正することを特徴とする車両用運転支援装置。
5. 自車前方の少なくとも２つ以上のカーブまでの距離とそれらのカーブの旋回半径を検出し、前記各カーブの旋回半径と予め設定したカーブ通過時の横加速度とに基づいて前記各カーブの目標通過速度を演算するとともに、前記各カーブの入口で前記目標通過速度となるような前記各カーブごとの目標車速パターンを演算し、それらの目標車速パターンの内の最小値を選択して自車の加減速度を制御することを特徴とする運転支援方法。

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