JP2012144160A - 運転支援装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】カーブでの実際の車両の挙動により応じた減速制御が可能となる運転支援装置を提供する。
【解決手段】運転支援装置10aの自動減速制御部16は、車両のカーブに対する進入速度が過大と予測されるときに、カーブを車両が走行中に車両のドライバーが互いに異なる運転操作を行なう操作区間それぞれに応じて、ドライバーの運転操作に介入して車両を減速させる。このため、ドライバーがカーブで行なう運転操作に対応し、カーブでの実際の車両の挙動により応じた減速制御が可能となる。
【選択図】図2

Description

本発明は、運転支援装置に関し、特にはドライバーの運転操作に介入して車両を減速させる運転支援装置に関する。
カーブにおいて車両がコースアウトをしないように運転支援を行なう装置が提案されている。例えば、特許文献1には、カーブ手前の監視開始点を通過した際に、変速変更判断を行う車両の自動変速機の制御装置が開示されている。この制御装置は、監視開始点を通過した際の車速から、運転者のスロットル操作及びブレーキ量(運転パターン)に従い減速量を算出し、カーブ進入点での車速を推定する。制御装置は、この推定車速がカーブを安全に走行し得る限界車速を越えるかを判断し、越える場合にはシフトダウン区間を設定する。制御装置は、車両がシフトダウン区間に進入した際に、シフトダウン用変速マップを選択し、エンジンブレーキを効かせるように変速段を制御する。
特開平9−142175号公報
しかしながら、上記技術では運転者のカーブ進入時のスロットル操作及びブレーキ量に基づいてカーブ進入点での車速を推定し、当該車速が限界車速を超えるときにシフトダウン区間において減速制御を行なっているものの、シフトダウン区間は、車速に対応するエンジンブレーキ開始位置をシフトダウン開始位置とし、カーブ出口をシフトダウン終了地点とするものであり、カーブ形状に対して車速以外のパラメータについては常に固定された区間であるため、実際の車両の挙動に対して最適な減速制御とはならない場合がある。
本発明は、このような実情を考慮してなされたものであり、その目的は、カーブでの実際の車両の挙動により応じた減速制御が可能となる運転支援装置を提供することにある。
本発明は、車両のカーブに対する進入速度が過大と予測されるときに、カーブを車両が走行中に車両のドライバーが互いに異なる運転操作を行なう操作区間それぞれに応じて、ドライバーの運転操作に介入して車両を減速させる減速制御ユニットを備えた運転支援装置である。
この構成によれば、減速制御ユニットは、車両のカーブに対する進入速度が過大と予測されるときに、カーブを車両が走行中に車両のドライバーが互いに異なる運転操作を行なう操作区間それぞれに応じて、ドライバーの運転操作に介入して車両を減速させる。このため、ドライバーがカーブで行なう運転操作に対応し、カーブでの実際の車両の挙動により応じた減速制御が可能となる。
この場合、操作区間には、ドライバーがアクセル操作及びブレーキ操作を行なわずに車両を走行させる空走区間及びドライバーが舵角の変更を行なう転舵区間の少なくともいずれかを含み、減速制御ユニットは、空走区間及び転舵区間の少なくともいずれかの一部において、ドライバーの運転操作に介入して車両を減速させるものとできる。
この構成によれば、減速制御ユニットは、ドライバーがアクセル操作及びブレーキ操作を行なわずに車両を走行させる空走区間及びドライバーが舵角の変更を行なう転舵区間の少なくともいずれかの一部において、ドライバーの運転操作に介入して車両を減速させる。このため、車両がカーブに進入した初期の安全マージンが高い区間で減速制御が可能となる。
また、減速制御ユニットは、カーブを車両が走行中に発生する横方向の加速度が所定値以上となることが予測されるときに、車両のカーブに対する進入速度が過大と予測し、所定値は、過去においてドライバーの運転操作によりカーブを車両が走行中に発生した横方向の加速度に基づき設定されるものとできる。
この構成によれば、減速制御ユニットは、カーブを車両が走行中に発生する横方向の加速度が所定値以上となることが予測されるときに、車両のカーブに対する進入速度が過大と予測し、所定値は、過去においてドライバーの運転操作によりカーブを車両が走行中に発生した横方向の加速度に基づき設定される。このため、ドライバーの違和感を低減した制御が可能となる。
また、減速制御ユニットは、カーブの勾配に基づいて車両のカーブに対する進入速度が過大か否かを予測するものとできる。
この構成によれば、減速制御ユニットは、カーブの勾配に基づいて車両のカーブに対する進入速度が過大か否かを予測する。このため、カーブが下りコーナーでも進入速度が過大となることを防止することができ、カーブが上りコーナーでも減速制御が過大となりドライバーに違和感を与えることを防止することができる。
本発明の運転支援装置によれば、カーブでの実際の車両の挙動により応じた減速制御が可能となる。
第1実施形態に係る運転支援装置の構成を示すブロック図である。 第1実施形態に係る運転支援装置の動作を示すフローチャートである。 運転支援装置による減速制御が行なわれた場合のカーブでの走行を示す平面図である。 運転支援装置による減速制御が行なわれた場合のドライバの操作による加速度と減速制御による加速度の変化を示すグラフである。 運転支援装置による減速制御が行なわれた場合の摩擦円を示す図である。 運転支援装置による減速制御が行なわれない場合のカーブでの走行を示す平面図である。 運転支援装置による減速制御が行なわれない場合の摩擦円を示す図である。 第2実施形態に係る運転支援装置の構成を示すブロック図である。 第2実施形態に係る運転支援装置の動作を示すフローチャートである。 第3実施形態に係る運転支援装置の構成を示すブロック図である。 第3実施形態に係る運転支援装置の動作を示すフローチャートである。
以下、図面を参照して本発明の実施形態に係る運転支援装置について説明する。本発明の運転支援装置は一般的な構成を有する車両に搭載され、特にカーブを走行時に必要な場合はドライバーの運転操作に介入して車両を減速させる。図1に示すように、本発明の第1実施形態の運転支援装置10aは、地図情報取得部12、自車位置推定部14及び自動減速制御部16を備えている。
地図情報取得部12は、ナビゲーションシステム等の地図情報データベースからコーナーの最小半径、コーナーの最小半径となる位置及びコーナーでの旋回開始位置を取得する。自車位置推定部14は、GPS(Global Positioning System)等により、自車の位置を推定する。
自動減速制御部16は、地図情報取得部12及び自車位置推定部14からの情報に基づいて、システムとして要求される減速度を算出し、ドライバーの運転操作に介入して車両を減速させる。自動減速制御部16は、ハードウェアとしてECU(Electronic Control Unit)やブレーキアクチュエータ等を備えている。自動減速制御部16は、一般的な構成を有する車両の速度センサからの情報を取得することができる。自動減速制御部16は、車両の速度から、車両の加速度(減速度)及び加加速度に関する情報を取得する。
以下、本実施形態の運転支援装置10aの動作について説明する。本実施形態においては、運転支援装置10aは、まず、車両性能から決まる横加速度の最大値と、先のコーナーの最小半径に基づき、コーナーの最小半径位置における最大車速を予め算出する。また、運転支援装置10aは、コーナー手前で、ドライバーが減速を終えてブレーキをOFFにし始めた時点での車速を検出する。運転支援装置10aは、この車速が最大車速よりも高い場合、速度超過と判定する。速度超過と判定された場合は、運転支援装置10aは、速度超過しないように減速制御を行なう。また、運転支援装置10aは、地図情報に基づきドライバーの操作区間を予測する。すなわち、運転支援装置10aは、コーナーにおいて、ドライバーが、減速、空走、転舵(舵角が変化)及び保舵(舵角が一定)と操作する区間をそれぞれ推定する。運転支援装置10aは、これらの操作区間の内で空走の区間と、転舵の区間の一部の区間において、速度超過分を自動で減速させる。
図2に示すように、運転支援装置10aの自動減速制御部16は、自車の車両性能の諸元から上限横加速度Gymaxを設定する(S101)。自動減速制御部16は、地図情報取得部12、自車位置推定部14及び自車両のナビゲーションシステムに設定された経路の情報から自車の走行経路を入手する(S102)。自動減速制御部16は、路面μ(摩擦係数)を一般的な数値である例えば0.7程度の数値に設定する(S103)。なお、自動減速制御部16は、地図情報取得部12、自車位置推定部14及び自車両のナビゲーションシステム等から得た情報により、自車が雪国で気温が氷点下程度に低い場所を走行していることを検知している場合は、路面μをそれに見合った数値である例えば0.2等に設定する。
自動減速制御部16は、地図情報取得部12及び自車位置推定部14から得た情報により、自車からコーナーまでの距離が例えば20m以内と短いか否かにより、自車がコーナー手前にいるか否かを判定する(S104)。自動減速制御部16は、コーナーまでの距離Lを現在の車速Vで除した値であるコーナーまでの到達時間Tが例えば5秒以内と小さいか否かにより、自車がコーナー手前にいるか否かを判定しても良い。
自車がコーナー手前にいるときは(S104)、自動減速制御部16は、地図情報取得部12が取得した地図情報から、先のコーナーにおける例えば半径30mといった最小半径Rminを求める(S105)。自動減速制御部16は、最小半径Rmin及び上限横加速度Gymaxから、コーナーの最小半径位置における最高速度Vxmaxを求める(S106)。最高速度Vxmaxは、重力加速度gに対して、Vxmax=(Rmin*μ*g)1/2により求められる。
自動減速制御部16は、自車のドライバーがブレーキをOFFに戻し始めているか否かを自車の前後加速度Gx及び前後加加速度Jxにより判定する。自車のドライバーがブレーキをOFFに戻し始めているか否かの判定は、前後加速度Gx<0であって自車が減速中であり、且つ前後加加速度Jx>0であってブレーキがOFFに戻され始めている場合に、自動減速制御部16は、自車のドライバーがブレーキをOFFに戻し始めていると判定する(S107)。
自車のドライバーがブレーキをOFFに戻し始めているときは(S107)、自動減速制御部16は、自車の現在車速Vxが、コーナーの最小半径位置における最高速度Vxmaxを超えているか否かについて判定する(S108)。
自車の現在車速Vxが、コーナーの最小半径位置における最高速度Vxmaxを超えているときは(S108)、自動減速制御部16は、地図情報取得部12により得た道路形状から、自車のドライバーが互いに異なる運転操作を行なう操作区間について予測する(S109)。自動減速制御部16は、先のコーナーまでの各地点での道路半径Rあるいは曲率κ=1/Rに基づき、ドライバーの操作区間を分割する。
一般的な道路のコーナーは、直線と、曲率変化が一定のクロソイド曲線と、円弧とにより構成されている。ブレーキを戻し始めた位置からコーナー最小半径位置までの間に、直線、クロソイド曲線及び円弧の順の道路形状が存在する。自動減速制御部16は、これらの道路形状に基づき、ドライバーの操作区間を予測する。
上述したS107の判定により、ドライバーはブレーキ操作を終了していることが判明している。このため、自動減速制御部16は、図3に示すように、コーナーCにおいて、減速が行なわれた区間P1の残りの直線部分の区間P2を空走区間とする。また、自動減速制御部16は、クロソイド曲線の区間P3を転舵区間とし、円弧の区間P4を保舵区間とする。これらは、曲率を用いて下記のように表しても良い。
・直線の判定: κ≒0
・クロソイド曲線の判定:κ>一定値、且つdκ/dL>一定値(Lは距離)
・円弧の判定 :κ>一定値、dκ/dL≒0
図4に示すように、自動減速制御部16は、ドライバーの空走区間の距離Lfと現在車速Vxとから、空走時間Tf=Lf/Vxを算出する。また、自動減速制御部16は、ドライバーの転舵区間の距離Lsと現在車速Vxとから、転舵時間Ts=Ls/Vxを算出する。
自動減速制御部16は、速度超過分Vx−Vxmaxと、空走時間Tfと、転舵時間Tsとから、要求減速度Gxdを求める(S110)。過不足のない要求減速度Gxdを算出することで、自動減速制御部16は、図5に示すように前後加速度Gx、横方向加速度Gyで示される摩擦円の摩擦円半径の小さい領域で違和感のない制御を行なう。自動減速制御部16は、空走区間では要求減速度Gxdが一定となる自動減速を行う。自動減速制御部16は、ドライバーのステアリング操作により横加速度Gyが大きくなるにつれて、要求減速度Gxdを小さくする。
自動減速制御部16は、例えば、図4において斜線部の面積Aで示される減速による速度変化を速度超過分Vx−Vxmaxと等しくなるように要求減速度Gxdを定めるものとする。例えば、自動減速制御部16が簡易的に減速制御における転舵時の加速度を一定に変化させる場合には、以下の二次式が成立する。下式において、転舵区間の減速量は{(Gxd/Gymax)・Gxd}・Ts/2であり、空走区間の減速量はGxd・Tfであり、速度超過分は上述したようにVx−Vxmaxである。そのため、自動減速制御部16は、未知数である空走時の要求減速度Gxdを求めれば良い。自動減速制御部16は、転舵時の要求減速度Gxdは、ドライバーのステアリング操作による横方向加速度Gyに応じて減少させれば良い。
{(Gxd/Gymax)・Gxd}・Ts/2+Gxd・Tf=Vx−Vxmax
図2に戻り、自動減速制御部16は、算出した要求減速度Gxdに従い、ドライバーの運転操作に介入して自車を減速させる(S111)。
本実施形態によれば、運転支援装置10aの自動減速制御部16は、車両のカーブに対する進入速度が過大と予測されるときに、カーブを車両が走行中に車両のドライバーが互いに異なる運転操作を行なう操作区間それぞれに応じて、ドライバーの運転操作に介入して車両を減速させる。このため、ドライバーがカーブで行なう運転操作に対応し、カーブでの実際の車両の挙動により応じた減速制御が可能となる。
また、自動減速制御部16は、ドライバーがアクセル操作及びブレーキ操作を行なわずに車両を走行させる空走区間及びドライバーが舵角の変更を行なう転舵区間の一部において、ドライバーの運転操作に介入して車両を減速させる。このため、車両がカーブに進入した初期の安全マージンが高い区間で減速制御が可能となる。
すなわち、図6及び図7に示すように、コーナーCにおいて、区間p1で車両が減速し、区間p2で車両が空走し、区間p3で車両が転舵し、区間p4で車両が保舵する際に、上限横加速度Gymaxを超えた場合、車両はコースアウトし、摩擦円は点Pにおいて破綻する。そのため、コーナー進入時のドライバーの運転操作に応じて減速制御を行なう技術が開発されているが、安全性を向上させることができる範囲は限定されている。また、従来の技術では、操舵を行なえば、常時、車両を減速させる制御が作動するため、ドライバーにとっては煩わしさを感じる。
このような従来技術の課題は、下記の理由から発生する。1点目の理由は、従来技術においては、制御の開始が遅い点である。従来技術では、ドライバーの操作入力から目標減速度を算出し、減速を行っている。すなわち、コーナリングにおいて、車両が減速制御を開始することができるのは、少なくともドライバーが操舵を始めた時点以降に限られる。
2点目の理由は、必要な減速量を正しく見積もれない点である。減速量は、ドライバーの操作入力のみによって算出されるため、ドライバーが操舵を行なえば、減速制御が常時行なわれる。すなわち、従来技術においては、先のコーナーの形状に対して、現在の状況が安全であるか否かが認識できておらず、適切な減速量を出力することができない。そのため、ドライバーに違和感を与えることがある。また、3点目の理由として、従来技術では、ドライバーの操舵と並行して減速しなければならないため、減速制御の量に関して、ドライバーの操舵による横加速度に応じて、大幅に制限される。
一方、本実施形態では、ドライバーが操舵を始めていない従来技術に対して早いタイミングから減速を始めることができることにより、図3に示すように、空走区間である区間P2と、転舵区間である区間P3において減速が行われ、図5に示すように、摩擦円の小さく、安全マージンの大きい領域で運転支援を行なうことができる。その結果として、安全性をより一層高めることができる。
また、本実施形態では、コーナー進入時に速度超過であるときに限って速度超過分だけ過不足無く減速することができるため、ドライバーの違和感を低減することができる。さらに、本実施形態では、ドライバーの操舵と並行して減速する必要が無いため、減速制御の量も、ドライバーの操舵による横加速度に制限されることが少ない。
以下、本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態では、過去においてドライバーの運転操作によりカーブを車両が走行中に発生した横方向の加速度を学習し、当該加速度に基づいて運転支援を行なう。図8に示すように、本実施形態の運転支援装置10bは、上記第1実施形態の運転支援装置10aの構成に加えてドライバ特性学習部18を備えている。ドライバ特性学習部18は、ドライバーがカーブを通常に走行した際の最大横加速度を求める。
図9に示すように、本実施形態では、運転支援装置10bの自動減速制御部16は、ドライバ特性学習部18から取得した過去にドライバーがコーナーを通常に走行した際の最大横加速度以下となる上限横加速度Gymaxを設定する(S201)。その後は、自動減速制御部16は、図2のS102〜S111と同様のS202〜S211を実行する。すなわち、自動減速制御部16は、ドライバーが過去にコーナーを走行した際の最大横加速度から求められた上限横加速度Gymaxに基づいて、要求減速度Gxdを算出し(S210)、運転支援を行なう(S211)。
車両が物理的に安全にコーナーを走行することができる場合でも、車両の限界付近での走行ではドライバーが感覚的に恐怖感を感じる場合がある。本実施形態では、自動減速制御部16は、カーブを車両が走行中に発生する横方向の加速度がGymax以上となることが予測されるときに、車両のカーブに対する進入速度が過大と予測し、Gymaxは、過去においてドライバーの運転操作によりカーブを車両が走行中に発生した最大横加速度に基づき設定される。すなわち、本実施形態では、ドライバーの通常走行時の最大横加速度を学習し、その最大横加速度の範囲で走行することができるように減速制御を行なう。このため、ドライバーの違和感を低減した制御が可能となり、ドライバーが安心して車両を走行させることができる。
以下、本発明の第3実施形態について説明する。本実施形態では、地図情報やドライバーが過去に実際に走行したデータから、カーブの勾配に関する情報を取得して、運転支援を行なう。図10に示すように、本実施形態の運転支援装置10cは、上記第1実施形態の運転支援装置10aの構成に加えて勾配情報取得部20を備えている。勾配情報取得部20は、地図情報取得部12の地図情報や、ドライバーが過去に実際に走行したデータから、自車が走行するコーナーの勾配情報を取得する。
図11に示すように、運転支援装置10cの自動減速制御部16は、図2のS101〜S107と同様のS301〜S307を実行する。自動減速制御部16は、勾配情報取得部20の勾配情報と、地図情報取得部12の地図情報と、自車位置推定部14の自車の現在位置に関する情報とから、現在位置とコーナー最小半径位置との標高差hを算出する(S308)。自動減速制御部16は、現在位置から減速せずに走行した場合のコーナー最小半径位置での速度Vxfを求める(S309)。速度Vxfは、現在車速Vxに対して、Vxf=Vx+(2gh)1/2で求めることができる。自動減速制御部16は、コーナー最小半径位置での速度Vxfが最高速度Vxmaxを超えるか否かを判定する(S310)。
コーナー最小半径位置での速度Vxfが最高速度Vxmaxを超えるときは(S310)、自動減速制御部16は、コーナー最小半径位置での速度Vxfを基準として、図2のS109〜S111と同様のS311〜S313を実行する。すなわち、自動減速制御部16は、ドライバーの空走区間の距離Lfと現在車速Vxとコーナー最小半径位置での速度Vxfとから、空走時間Tfを算出する。また、自動減速制御部16は、ドライバーの転舵区間の距離Lsと現在車速Vxとコーナー最小半径位置での速度Vxfとから、転舵時間Tsを算出する(S311)。これらの空走時間Tf及び転舵時間Tsの算出は、例えば、現在位置からコーナー最小半径位置まで一定の加速度で速度が変化するものと仮定して行なうことができる。
自動減速制御部16は、速度超過分Vxf−Vxmaxと、空走時間Tfと、転舵時間Tsとから、要求減速度Gxdを求める(S312)。自動減速制御部16は、空走区間では要求減速度Gxdが一定となる自動減速を行う。自動減速制御部16は、ドライバーのステアリング操作により横加速度Gyが大きくなるにつれて、要求減速度Gxdを小さくする。自動減速制御部16は、例えば、減速による速度変化を速度超過分Vxf−Vxmaxと等しくなるように要求減速度Gxdを定めるものとする。
下りコーナーにおいては、ドライバーが勾配による速度上昇を推定できず、車両が速度超過となってしまう場合が多い。一方、上りコーナーにおいては、ドライバーは勾配による速度低下分を見積もった上で減速を行っているものの、不要な過度の減速制御が行なわれると、ドライバーに違和感を与えることがある。
一方、本実施形態では、自動減速制御部16は、勾配情報取得部20により取得したカーブの勾配に関する情報に基づいて車両のカーブに対する進入速度が過大か否かを予測する。このため、必要な減速度を正確に演算することができ、カーブが下りコーナーでも進入速度が過大となることを防止することができ、カーブが上りコーナーでも減速制御が過大となりドライバーに違和感を与えることを防止することができる。
尚、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
10a,10b,10c…運転支援装置、12…地図情報取得部、14…自車位置推定部、16…自動減速制御部、18…ドライバ特性学習部、20…勾配情報取得部。

Claims (4)

  1. 車両のカーブに対する進入速度が過大と予測されるときに、前記カーブを前記車両が走行中に前記車両のドライバーが互いに異なる運転操作を行なう操作区間それぞれに応じて、前記ドライバーの運転操作に介入して前記車両を減速させる減速制御ユニットを備えた運転支援装置。
  2. 前記操作区間には、前記ドライバーがアクセル操作及びブレーキ操作を行なわずに前記車両を走行させる空走区間及び前記ドライバーが舵角の変更を行なう転舵区間の少なくともいずれかを含み、
    前記減速制御ユニットは、前記空走区間及び前記転舵区間の少なくともいずれかの一部において、前記ドライバーの運転操作に介入して前記車両を減速させる、請求項1に記載の運転支援装置。
  3. 前記減速制御ユニットは、前記カーブを前記車両が走行中に発生する横方向の加速度が所定値以上となることが予測されるときに、前記車両の前記カーブに対する進入速度が過大と予測し、前記所定値は、過去において前記ドライバーの運転操作により前記カーブを前記車両が走行中に発生した横方向の加速度に基づき設定される、請求項1又は2に記載の運転支援装置。
  4. 前記減速制御ユニットは、前記カーブの勾配に基づいて前記車両のカーブに対する進入速度が過大か否かを予測する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の運転支援装置。
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