JP2019166881A - 車両運動制御装置、車両運動制御方法、及び車両運動制御システム - Google Patents
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Abstract
Description
そして、本発明の車両運動制御装置は、その一つの態様において、車両が進入するカーブの曲率半径が入力される外界情報入力部と、前記曲率半径に基づいて定められた、前記車両が前記カーブを走行する前後方向の速度が入力される前後車速入力部と、前記外界情報入力部から得られた前記曲率半径及び前記前後車速入力部で得られた前記前後方向の速度に基づいて前記カーブを走行中に前記車両に作用する横加速度及び横加加速度を求める横運動量取得部と、前記横運動量取得部で得られた前記横加速度及び前記横加加速度を、所定の最低横加速度以上かつ所定の最高横加速度以下の任意の基準横加速度における、所定の最低横加加速度以上かつ所定の最高横加加速度以下の範囲の値に補正した補正後横加速度及び補正後横加加速度を求める横運動量補正部と、前記横運動量補正部で補正された前記補正後横加速度及び前記補正後横加加速度に車両を制御するための指令を前記車両の操舵制御又は制動制御を行なう車両運動制御部に出力する出力部と、を備えることを特徴とする。
図1は、本発明の車両運動制御装置が適用される車両の概略構成を示しており、横加速度と横加加速度の制御に関係する要部を抽出して示している。車両運動制御装置として機能する制御装置(ECU:Electronic Control Unit)11には、外界認識装置12、自車位置認識装置13及び前後車速検出装置14で取得した情報が入力される。外界認識装置12は、外界情報からカメラ、レーダ、地図を使い前方車両情報及び地図情報を取得して出力する。この前方経路情報には、前方注視点と車両が進入するカーブの曲率半径に関する情報が含まれている。自車位置認識装置13は、検出した自車位置から現在座標を算出して出力する。また、前後車速検出装置14は、車両の前後方向の速度を検出して出力する。
そして、外界認識装置12から入力される前方注視点と車両が進入するカーブの曲率半径、自車位置認識装置13から入力される現在座標、及び前後車速検出装置14から入力される車両の前後方向の速度等に基づき制御装置11により行動計画(曲率)を算出し、例えばCAN(Controller Area Network)を介してステアリング装置18及びブレーキ油圧制御装置17と通信を行って目標走行軌跡を制御(補正)する。
横加速度=車速の二乗×曲率
横加加速度=横加速度÷カーブを走行する間における操舵時間
ここで、横加速度とは乗員にかかる横力であり、横加加速度とは乗員にかかる横力のかかり方(単位時間あたりの加速度の変化率)を意味する。横運動量取得部11aは、次経路行動計画算出装置21、目標横加速度算出装置22、及び目標横加加速度算出装置23を含んでいる。
また、横加速度の補正は、横加加速度における所定の最低横加速度以上かつ所定の最高横加速度以下の値に横加速度を補正する。この場合には、車速を落として走行することになるので、事故があった場合に被害を小さく抑えることができる。
出力部11cは、補正後横加速度及び前記補正後横加加速度で走行した際のカーブ退出時の車両位置が、横加速度及び横加加速度で車両が走行した際のカーブ退出時の車両位置に一致するように、車両運動制御部10の制御開始時を設定する指令を当該車両運動制御部10に出力する。
まず、自車位置認識装置13で検出した自車位置と、外界認識装置12で取得した前方車両情報及び地図情報から、自車両の現在座標と前方注視点を算出する(ステップS1)。
続いて、外界認識装置12、自車位置認識装置13及び前後車速検出装置14により取得した情報から、次経路の行動計画(カーブの半径、車体速度)を算出する(ステップS2)。
その後、前方注視点から算出されたカーブの半径と車体速度から下式(1)により、目標横加速度YGTGTを算出する(ステップS3)。
その後、ステップS3で算出した目標横加速度YGTGT、ステップS4で算出した目標横加加速度YJTGTを乗り心地適正マップ24に入力してマップのデータを参照する(ステップS5)。
次に、目標横加速度と目標横加加速度が、所定の範囲内に入っているか否か判断する(ステップS6)。所定の範囲内に入っている場合には、適正化された横加加速度から舵角速度を算出し、操舵開始タイミングを決定する(ステップS7)。より詳しくは、目標操舵速度算出装置26で目標操舵速度を算出し、操舵開始タイミングを決定してステアリング装置18の操舵制御部18aを制御して操舵角を設定する。
一方、ステップS6で、所定の範囲内に入っていないと判断された場合には、目標横加加速度を補正し(ステップS8)、補正された横加加速度から舵角速度を算出し、車両運動制御部10を制御する(ステップS9)。すなわち、補正された横加加速度を用いてステップS7と同様な制御を行う。
図4は、横軸に横加速度、縦軸に横加加速度を取り、これら横加速度と横加加速度の関係から条件を設定し、モニタ試乗による各条件の乗り心地評価を行った結果を表したものである。この乗り心地評価結果をマップ化し、評価スケールにより乗り心地が良好と感じられる部分を層別した結果、下記(a),(b)の傾向を見ることができた。
(a)横加速度が低い方が乗り心地の評価点は高い。
(b)横加速度が高まるにつれて横加加速度は低すぎても、また高すぎても乗り心地は良好に感じない。
まず、ある程度の横加速度(負荷)が掛かっている状態で、横加加速度が低い場合は、その横加速度を実現するためにある程度長めの操舵時間が必要となり、その分体に負荷が掛かかる時間が長くなり、乗員として乗り心地が良いとは感じにくいと考えられる。
また、操舵時間が長いため、自分がイメージしている軌道とのギャップに違和感を覚えるということが考えられる。
更に、横加速度が高くなると乗員の体に掛かる負荷が大きくなり、負荷が大きいほど乗車時の乗り心地(快適度)は低下するものと考える。
すなわち、横軸に横加速度、縦軸に横加加速度を取り、横軸の横加速度の最小値YGminと最大値YGmaxを、縦軸の横加加速度の最小値YJminと最大値YJmaxを定数で設定する。定数設定の考え方としては、横加速度の最大値は任意で設定して良い。
但し、通常走行時に掛かる最大値や車両の特性等を考慮して設定することが望ましい。また、最小値は通常走行時の横加速度、横加加速度の値から考えて、基本的に0m/s2で良い。
点Aと点Cを結ぶ直線は、次式(2)で表される。
上記の車両状態で行動計画を立てた場合、図6に点P(4.0,1.5)で示すように、目標横加速度YGTGTと目標横加加速度YJTGTは乗り心地の適正範囲から外れている。そこで、最初にパラメータの設定を行い、横加速度の最大値YGmaxを5.0m/s2、最小値YGminを0m/s2、横加加速度の最大値YJmaxを2.0m/s3、最小値YJminを0m/s3に設定する。
補正値=適正範囲内に収まるYJTGT÷YJTGT …(5)
すなわち、目標横加加速度YJTGTを1.5m/s3から乗り心地適正範囲内である1.2m/s3に調整するということは、目標横加速度YGTGT4.0m/s2に到達するまでの操舵時間2.7secを補正値の逆数である1.25倍長くすることにより3.3secとなり、より緩やかな軌道を取ることになる。
目標横加加速度の補正前の目標走行軌跡は、破線BL1に示すように、操舵開始ポイントが地点P1であり、ターゲット舵角到達ポイントが地点P3であり、コーナーへの侵入から目標舵角に到達するまでにコーナーの深くまで侵入し、コーナー出口付近に向かって急激に曲がる軌跡となる。この目標走行軌跡の場合には、図8に示すように横加速度は4.0m/s2、横加加速度は1.5m/s3、操舵速度は2.6secとなる。この結果、規定横加速度に到達するまでがやや唐突に感じるラインとなり、横加加速度が大きめとなる。
乗り心地適正マップ24に目標横加加速度と目標横加速度を入力し、補正後横加速度算出装置28で乗り心地を適正化した目標横加速度を算出する。この補正後横加速度算出装置28の出力を目標車体速度算出装置27に供給し、補正された横加速度から車体速度を算出して、カーブの半径と車体速度とに基づいてブレーキ開始タイミングを設定する。そして、ブレーキ油圧制御装置17のオイルポンプを駆動するアクチュエータ17aを目標車体速度算出装置27の出力で制御するようになっている。
一方、ステップS16で、所定の範囲内に入っていないと判断された場合には、目標横加速度を補正し(ステップS18)、補正された横加速度から車体速度を算出し、ブレーキ開始タイミングを設定する(ステップS19)。
目標横加速度YGTGTは、次式(6),(7),(8)で算出できる。
これに対し、操舵開始ポイントは地点S2で補正前と同じに設定し、制動開始ポイントを地点S1に設定して横加速度を2.0m/s2に設定した補正後の目標走行軌跡は、実線BL3’に示すように、横加速度が減少することでやや緩やかになる。
すなわち、図12に示すように、例えば目標横加加速度YJTGTが1.5m/s3の車両状態で走行する行動計画を立てた場合に、点P(3.0,1.5)で示すように、目標横加速度YGTGTと目標横加加速度YJTGTは乗り心地の適正範囲から外れている。しかし、制動開始ポイントを制御して横加速度を2.0m/s2に設定することで、適正範囲内に収めることができる。
また、上述した実施形態では、最低横加速度=0とした場合について説明したが、最低横加速度は0以外の値でもよい。元々補正の範囲に各横運動量が含まれていた場合は、補正値=0とする。
更に、乗り心地適正マップの適正範囲が三角形状の場合を例に取ったが、乗り心地は横加速度と横加加速度の組み合わせで決まり、三角形状に限られるものではないのは勿論である。
更にまた、第1の実施形態のような操舵開始タイミングの制御と第2の実施形態のようなブレーキ開始タイミングの制御とを組み合わせた制御を行っても良い。
Claims (7)
- 車両が進入するカーブの曲率半径が入力される外界情報入力部と、
前記曲率半径に基づいて定められた、前記車両が前記カーブを走行する前後方向の速度が入力される前後車速入力部と、
前記外界情報入力部から得られた前記曲率半径及び前記前後車速入力部で得られた前記前後方向の速度に基づいて前記カーブを走行中に前記車両に作用する横加速度及び横加加速度を求める横運動量取得部と、
前記横運動量取得部で得られた前記横加速度及び前記横加加速度を、所定の最低横加速度以上かつ所定の最高横加速度以下の任意の基準横加速度における、所定の最低横加加速度以上かつ所定の最高横加加速度以下の範囲の値に補正した補正後横加速度及び補正後横加加速度を求める横運動量補正部と、
前記横運動量補正部で補正された前記補正後横加速度及び前記補正後横加加速度に車両を制御するための指令を前記車両の操舵制御又は制動制御を行なう車両運動制御部に出力する出力部と、
を備えることを特徴とする車両運動制御装置。 - 請求項1に記載の車両運動制御装置において、
前記最高横加加速度は前記基準横加速度が大きいほど小さく、
前記最低横加加速度は前記基準横加速度が大きいほど大きいことを特徴とする車両運動制御装置。 - 請求項1に記載の車両運動制御装置において、
前記横運動量取得部は、前記前後方向の速度に基づいて前記横加速度を取得する横加速度取得部と、前記横加速度取得部で得られた前記横加速度に基づいて前記横加加速度を求める横加加速度演算部とで構成され、
前記横運動量補正部は前記横加速度における前記所定の最低横加加速度以上かつ前記所定の最高横加加速度以上の値に前記横加加速度を補正し、
前記車両運動制御部は、車両の操舵制御を行なうことを特徴とすることを特徴とする車両運動制御装置。 - 請求項3に記載の車両運動制御装置において、
前記補正後横加速度及び前記補正後横加加速度で走行した際のカーブ退出時の車両位置が、前記横加速度及び横加加速度で車両が走行した際のカーブ退出時の車両位置に一致するように、前記出力部は、前記車両運動制御部の制御開始時を設定する指令を前記車両運動制御部に出力することを特徴とする車両運動制御装置。 - 請求項1に記載の車両運転制御装置において、
前記横運動量取得部は、前記前後方向の速度に基づいて前記横加速度を取得する横加速度取得部と、前記横加速度取得部で得られた前記横加速度に基づいて前記横加加速度を演算する横加加速度演算部とで構成され、
前記横運動量補正部は前記横加加速度における前記所定の最低横加速度以上かつ前記所定の最高横加速度以下の値に前記横加速度を補正し、
前記車両運動制御部は、前記車両の前後加減速の制御を行なうことを特徴とする車両運動制御装置。 - 車両が進入するカーブの曲率半径が入力される外界情報入力段階と、
前記曲率半径に基づいて定められた、前記車両が前記カーブを走行する前後方向の速度が入力される前後車速入力段階と、
前記外界情報入力段階から得られた前記曲率半径及び前記前後車速入力段階でから得られた前記前後方向の速度に基づいて前記カーブの走行中に前記車両に作用する横加速度及び横加加速度を求める横運動量取得段階と、
前記横運動量取得段階で得られた前記横加速度及び前記横加加速度を、所定の最低横加速度以上かつ所定の最高横加速度以下の任意の基準横加速度における、所定の最低横加加速度以上かつ所定の最高横加加速度以下の範囲の値に補正した補正後横加速度及び補正後横加加速度を求める横運動量補正段階と、
前記横運動量補正段階で補正された前記補正後横加速度及び前記補正後横加加速度に車両を制御するための指令を前記車両の操舵制御又は制動制御を行なう車両運動制御部に出力する出力段階と、
を備えることを特徴とする車両運動制御方法。 - 車両が進入するカーブの曲率半径が入力される外界情報入力部と、
前記曲率半径に基づいて定められた、前記車両が前記カーブを走行する前後方向の速度が入力される前後車速入力部と、
前記外界情報入力部から得られた前記曲率半径及び前記前後車速入力部で得られた前記前後方向の速度に基づいて前記カーブの走行中に前記車両に作用する横加速度及び横加加速度を求める横運動量取得部と、
前記横運動量取得部で得られた前記横加速度及び前記横加加速度を、所定の最低横加速度以上かつ所定の最高横加速度以下の任意の基準横加速度における、所定の最低横加加速度以上かつ所定の最高横加加速度以下の範囲の値に補正した補正後横加速度及び補正後横加加速度を求める横運動量補正部と、
前記横運動量補正部で補正された前記補正後横加速度及び前記補正後横加加速度に車両を制御するための指令を出力する出力部と、
車両運動制御指令部から得た前記指令に基づいて前記車両の操舵制御又は制動制御を行なう車両運動制御部と、
を備えることを特徴とする車両運動制御システム。
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