JP2020142712A - 車両制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の運転支援が行われている最中にスキール音が発生することを抑制することができる車両制御装置を提供する。【解決手段】車両に搭載された車両制御装置は、車両の走行装置を自動で制御する運転支援を行う運転支援装置と、車両の周辺環境音を計測する集音装置と、を備えている。運転支援装置は、運転支援の実行中に、集音装置によって特定周波数の音成分を計測する。ここでの特定周波数の音成分は、路面とタイヤが擦れ合う際に発せられるスキール音である。そして、運転支援装置は、特定周波数の音成分が増加したことを判定した場合、車両の車速または転舵量を抑えるように走行装置を制御する。【選択図】図６

Description

本発明は、車両制御装置に係り、特に車両の駆動、制動及び転舵を自動で制御する運転支援を行うための車両制御装置に関する。

特許文献１には、車両の自動操舵制御装置に関する技術が開示されている。この装置は、車輪を転舵するステアリングアクチュエータと、ステアリングアクチュエータの作動を制御する制御手段と、を備えている。そして、運転者が自動操舵制御を開始すると、制御手段は、目標駐車位置までの車両の目標移動軌跡を設定し、設定された目標移動軌跡に基づいてステアリングアクチュエータの作動を制御する。これにより、車両を目標駐車位置へと導く。

特開２０１０−１００１３５号公報

車両の速度や転舵量の状態によっては、路面と車輪が擦れ合う際にスキール音と呼ばれる特定周波数の音成分で構成される音が発生することがある。システムによる車両の運転支援が行われている最中に、スキール音が発生すると、車両の乗員に違和感を与えるおそれがある。上記の技術では、車両の運転支援の最中にスキール音が発生した場合の対策は何らなされていない。

本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたもので、車両の運転支援が行われている最中にスキール音が発生することを抑制することができる車両制御装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、第１の発明は、車両に搭載される車両制御装置に適用される。車両制御装置は、車両の走行装置を自動で制御する運転支援を行う運転支援装置と、車両の周辺環境音を計測する集音装置と、を備えている。運転支援装置は、運転支援の実行中に、集音装置によって車両の車輪と路面が擦れ合う際に発せられる特定周波数の音成分を計測する。そして、運転支援装置は、特定周波数の音成分が増加したことを判定した場合、車両の車速または転舵量を抑えるように走行装置を制御する。

第１の発明によれば、車両の車輪と路面が擦れ合う際に発せられる特定周波数の音成分が増加した場合、車両の車速または転舵量を抑えるように走行装置が制御される。これにより、車両の搭乗者に違和感を与えるおそれのあるスキール音の発生を抑制することが可能となる。

本実施の形態に係る車両制御装置の構成例を示すブロック図である。 タイヤのスキール音のパワースペクトルを例示した図である。 特定周波数の音成分の増加判定の他の例を説明するための図である。 特定周波数の音成分の増加判定の他の例を説明するための図である。 特定周波数の音成分の増加判定の他の例を説明するための図である。 実施の形態１の車両制御装置において実行される処理を示すフローチャートである。 車両状態量として車速の変化と特定周波数の音成分との関係を示す図である。 車両状態量としての転舵量の変化と特定周波数の音成分との関係を示す図である。 転舵量の閾値と車速の関係を示す図である。 車両状態量としての転舵量と特定周波数の音成分との関係を示す図である。 車両状態量としての転舵量と特定周波数の音成分の勾配との関係を示す図である。 実施の形態２の車両制御装置において実行される処理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の形態について説明する。ただし、以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造やステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。

実施の形態１．
１−１．車両制御装置の構成
図１は、本実施の形態に係る車両制御装置の構成例を示すブロック図である。車両制御装置１０は、車両に搭載されており、車両の駆動、制動及び転舵のうちの少なくとも何れか１つを自動で制御する運転支援（自動運転）を実行可能に構成されている。車両制御装置１０は、具体的には、走行装置２０、センサ群３０、ＨＭＩ（Human Machine Interface）ユニット４０、集音装置５０、及び運転支援装置１００を含んでいる。

走行装置２０は、駆動装置２１０と制動装置２２０と転舵装置２３０とを含んでいる。駆動装置２１０は、車両の駆動力を発生させる。駆動装置２１０は、例えばエンジン、電動機等の動力源であり、発生した駆動力が変速機を介して車輪（タイヤ）に伝わる。

制動装置２２０は、制動力を発生させる。この制動装置２２０は、マスターシリンダ、ブレーキアクチュエータ、及び各車輪に設けられたホイールシリンダを含んでいる。ブレーキアクチュエータは、マスターシリンダから出力されるブレーキフルードをホイールシリンダに供給し、制動力を発生させる。転舵装置２３０は、車両の車輪を転舵させる。

センサ群３０は、自動運転に必要な情報を検出するための各種センサを含んでいる。センサ群３０は、特に車両の周辺の状況を認識するための外界センサを含んでいる。例えば、外界センサは、車両の周囲を撮像するカメラを含んでいる。カメラによって撮像された撮像情報に基づいて、目標位置を認識することができる。また、外界センサは、車両の周囲の障害物を検出する超音波ソナーを含んでいてもよい。

また、センサ群３０は車両の運転状態を検出する状態検出センサを含んでいる。例えば、状態検出センサとしては、車速センサ、横加速度センサ、ヨーレートセンサなどが例示される。また、状態検出センサは、車両の転舵量を検出するセンサを含んでいる。センサ群３０は、検出した情報を運転支援装置１００に送る。

ＨＭＩユニット４０は、車両のドライバに情報を提供し、また、ドライバから情報を受け付けるためのインターフェースである。例えば、ＨＭＩユニット４０は、入力装置、表示装置、及びスピーカを備えている。入力装置としては、タッチパネル、キーボード、スイッチ、ボタンが例示される。特に、入力装置は、自動運転をＯＮ／ＯＦＦするための「自動運転スイッチ」を含んでいる。ドライバは、入力装置を用いて、情報をＨＭＩユニット４０に入力することができる。ＨＭＩユニット４０は、ドライバから入力された情報を運転支援装置１００に送る。

集音装置５０は、車両の周辺環境音を計測するための装置である。集音装置５０は、車両の車輪と路面とが擦れ合う際に発せられる特定周波数の音成分（スキール音）を集音できる装置であれば、その構成に限定はない。

運転支援装置１００は、車両の自動運転を制御する装置である。運転支援装置１００は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）によって実現される。ＥＣＵは、入出力インターフェース、メモリ、及びプロセッサを備えるマイクロコンピュータである。運転支援装置１００は、センサ群３０及びＨＭＩユニット４０から情報を受け取り、受け取った情報に基づいて車両の自動運転を制御する。具体的には、運転支援装置１００は、車両の走行計画を立案し、その走行計画に沿って車両が走行するように走行装置２０に車両運動制御目標量を出力する。走行装置２０は、入力された車両運動制御目標量に基づいて、駆動装置２１０、制動装置２２０、及び転舵装置２３０をそれぞれ操作する。

１−２．車両制御装置の動作
車両に搭乗しているドライバが自動運転スイッチをＯＮに操作すると、運転支援装置１００は、車両の自動運転制御（運転支援）を開始する。自動運転の実行中は、車両運動制御目標量に基づいて、駆動装置２１０、制動装置２２０、及び転舵装置２３０が自動で操作される。ここで、自動運転中の車両の運転状態によっては、車両のタイヤからスキール音が発生する場合がある。実施の形態１の車両制御装置１０は、集音装置５０によって検出される音成分の中から、自動運転中の車両から発せられる特定周波数の音成分の増加を判定する。ここでの特定周波数の音成分は、タイヤのスキール音を含んだ音成分であって、例えば７００Ｈｚ周辺の音成分である。

そして、車両制御装置１０は、特定周波数の音成分が増加した場合、走行装置２０の車両運動制御目標量を制限する。ここでの車両運動制御目標量の制限は、スキール音の発生を抑える方向、つまり、車速を抑える方向或いは転舵量を抑える方向への車両運動制御目標量の自動運転制限である。これにより、自動運転中のスキール音の発生が抑制されるので、車両の乗員に違和感を与えることが抑制される。以下、特定周波数の音成分の増加を判定する方法、及び車両運動制御目標量の制限の方法の具体例について更に詳しく説明する。

１−２−１．特定周波数の音成分の増加判定
特定周波数の音成分の増加判定は、例えば、以下の方法をとり得る。

図２は、タイヤのスキール音のパワースペクトルを例示した図である。この図に示すように、タイヤのスキール音は、７００Ｈｚ近傍の音成分のパワースペクトルの増加によって判断することができる。そこで、車両制御装置１０は、７００Ｈｚ近傍のパワースペクトルが所定の判定閾値を超えたか否かによって特定周波数の音成分の増加を判定する。これにより、走行音とは異なるスキール音を区別して検出することができる。

また、特定周波数の音成分の増加判定は、所定の周波数範囲において、所定の判定閾値以上である音成分に基づき判定してもよい。図３は、特定周波数の音成分の増加判定の他の例を説明するための図である。この図に示すように、車両制御装置１０は、所定の周波数範囲の音成分の積分値又は各周波数上の点列の重み加算が所定の判定値よりも大きいか否かによって特定周波数の音成分の増加を判定してもよい。車両の乗員が不快に感じる音成分の周波数範囲及びその大きさを予め定めておくことにより、所定の周波数範囲の音成分がこの範囲を超えて増加することを抑制することが可能となる。

また、特定周波数の音成分の増加判定は、所定の周波数範囲における音成分の波形が時間とともに変化するか否かによって判定してもよい。図４は、特定周波数の音成分の増加判定の他の例を説明するための図である。この図に示すように、他車両から発せられた音の場合、ドップラー効果によって周波数が時間とともに変化する。このため、車両制御装置１０は、所定の周波数範囲における音成分の波形が変化しない場合に、特定周波数の音成分の増加を判定してもよい。これにより、他車両で発生したスキール音を高精度に除外することが可能となる。

また、特定周波数の音成分の増加判定は、所定の周波数範囲における音成分の波形が予め定められたスキール音の波形に似ているかによって判定してもよい。図５は、特定周波数の音成分の増加判定の他の例を説明するための図である。この図に示すように、スキール音の音成分は、一次周波数成分である７００Ｈｚ、二次周波数成分である１４００Ｈｚ、及び三次周波数成分である２１００Ｈｚにおいてピークとなる波形となる特徴がある。このため、車両制御装置１０は、所定の周波数範囲における音成分の波形が上記の予め定められたスキール音の波形に相似である場合に、特定周波数の音成分の増加を判定してもよい。これにより、車両から発生するスキール音を精度よく区別することができる。

さらに、特定周波数の音成分の増加判定は、所定の周波数範囲における音成分の短時間フーリエ変換（短時間ＦＦＴ）の結果に基づき判断してもよい。また、特定周波数の音成分の増加判定は、所定の周波数範囲における音成分を周波数軸で平滑化するフィルタリングを施した上で判定することとしてもよい。これにより、特定周波数の音成分の判定精度を高めることができる。

１−２−２．車両運動制御目標量の制限
車両運動制御目標量の制限は、例えば、以下の方法をとり得る。

車両運動制御目標量の制限対象が車速である場合、車両制御装置１０は、車速の増加を抑制または車速を下げるように車両運動制御目標量を制限する。具体的には、目標車速の増加を抑制するまたは下げる、目標駆動力の増加を抑制する又は下げる、目標制動力を上げる、またはこれらを組み合わせることが考えられる。これにより、車速の増加に伴い発生するスキール音を効果的に抑制することができる。

また、車両運動制御目標量の制限対象が転舵量である場合、車両制御装置１０は、転舵量の増加を抑制または転舵量を小さくするように車両運動制御目標量を制限する。具体的には、目標軌道の旋回度合いを抑制する、目標加速度の上限を下げる、目標転舵角を抑制又は小さくする、目標転舵トルクの増加を制限又は下げる、又はこれらを組み合わせることが考えられる。これにより、転舵量の増加に伴い発生するスキール音を効果的に抑制することができる。

１−３．車両制御装置によって実行される具体的処理
次に、フローチャートを参照して、上述した構成を備える実施の形態１の車両制御装置において実行される具体的処理について説明する。図６は、実施の形態１の車両制御装置において実行される処理を示すフローチャートである。

図６に示すルーチンでは、車両が自動運転中か否かが判定される（ステップＳ２）。ここでは、自動運転をＯＮ／ＯＦＦするための自動運転スイッチがＯＮに操作されているかが判定される。その結果、自動運転スイッチがＯＦＦに操作されていると判定された場合、本ルーチンは速やかに終了される。

一方、自動運転スイッチがＯＮに操作されていると判定された場合、次に、車両状態量が測定される（ステップＳ４）。ここでは、車速や転舵量等、自動運転に必要な車両状態量がセンサ群３０によって測定される。次に、集音装置５０を用いて車両の周囲の音が測定される（ステップＳ６）。

次に、車両の走行中か否かが判定される（ステップＳ８）。その結果、車両の停止中であると判定された場合、車両からのスキール音は発生しないため、後述するステップＳ１４の処理へと移行する。一方、車両の走行中であると判定された場合、次に、特定周波数成分の音成分が増加したか否かが判定される（ステップＳ１０）。ここでは上述した種々の判定手法を用いて、車両からのスキール音に相当する周波数成分の音成分が増加したか否かが判定される。その結果、特定周波数成分の音成分が増加していないと判定された場合、後述するステップＳ１４の処理へ移行する。

一方、特定周波数成分の音成分が増加していると判定された場合、次のステップに移行して、上述した種々の制限手法を用いて、自動運転の車両運動制御目標量が制限される（ステップＳ１２）。

次に、自動運転制御が実行される（ステップＳ１４）。ここでは、ステップＳ４において測定された車両状態量、及びステップＳ１２において制限された車両運動目標量に基づいて、自動運転制御が実行される。

以上に説明されたように、本実施の形態によれば、車両から発生するスキール音を抑制することができる。これにより、車両の乗員に与える違和感を解消することが可能となる。

実施の形態２．
２−１．実施の形態２の特徴
実施の形態２の車両制御装置は、特定周波数の音成分の増加と、車両運動量の対応関係を判定し、自動運転制御の車両運動制御量を抑制する制御に特徴を有している。実施の形態２の車両制御装置の構成は、実施の形態１の車両制御装置１０の構成と同様である。また、車両走行制御の基本的な考え方は、実施の形態１と同じである。実施の形態１と重複する説明は、適宜省略される。

図７は、車両状態量として車速の変化と特定周波数の音成分との関係を示す図である。なお、この図に示す特定周波数の音成分は、７００Ｈｚ近傍の周波数の音成分を示している。一般的に、車速が極低速（例えば３ｋｍ／ｈ以下）である場合、スキール音は発生しない。そこで、この図に示す例では、特定周波数の音成分の増加判定に加えて、車速が所定の閾値（例えば３ｋｍ／ｈ）よりも高い範囲であることを、車両運動制御目標量の制限の条件としている。このような制御によれば、スキール音の音成分が増加している場合を精度よく特定することができるので、乗員に違和感を与える音を効果的に抑制することが可能となる。

図８は、車両状態量としての転舵量の変化と特定周波数の音成分との関係を示す図である。なお、この図に示す特定周波数の音成分は、７００Ｈｚ近傍の周波数の音成分を示している。一般的に、転舵量が大きいほどスキール音が発生し易い。そこで、この図に示す例では、特定周波数の音成分の増加判定に加えて、転舵量が所定の閾値よりも大きい範囲であることを、車両運動制御目標量の制限の条件としている。このような制御によれば、スキール音の音成分が増加している場合を精度よく特定することができるので、乗員に違和感を与える音を効果的に抑制することが可能となる。

なお、同じ転舵量であっても、車速が高いほどスキール音が発生し易い。そこで、転舵量の閾値は、車速に応じて決定することとしてもよい。図９は、転舵量の閾値と車速の関係を示す図である。この図に示すように、車速の低速域では、低速域よりも高速の高速域よりも閾値が小さくなるように設定される。このような閾値の設定によれば、スキール音の発生をより高精度に判定することが可能となる。

図１０は、車両状態量としての転舵量と特定周波数の音成分との関係を示す図である。また、図１１は、車両状態量としての転舵量と特定周波数の音成分の勾配との関係を示す図である。これらの図に示すように、転舵量に対する特定周波数の音成分の勾配が大きい場合、音が急変してスキール音の音成分が急激に増大したと判断することができる。そこで、特定周波数の音成分の増加判定は、上述した実施の形態１と同様の増加判定の他、例えば、転舵量に対する音成分の増加勾配が所定の閾値以上となったか否かによって判定してもよい。このような制御によれば、特定周波数の音成分の判定精度を高めることができる。

２−２．実施の形態２の車両制御装置によって実行される具体的処理
次に、フローチャートを参照して、上述した構成を備える実施の形態２の車両制御装置において実行される具体的処理について説明する。図１２は、実施の形態２の車両制御装置において実行される処理を示すフローチャートである。

図１２に示すルーチンのステップＳ２２からＳ３０では、図６に示すルーチンのステップＳ２からＳ１０の処理と同様の処理が実行される。ステップＳ３０の処理において、特定周波数の音成分が増加していないと判定された場合、後述するステップＳ３６の処理へ移行する。

一方、ステップＳ３０の処理において、特定周波数成分の音成分が増加していると判定された場合、次のステップに移行して、車両状態量がスキール音の発生と関係する値になっているか否かが判定される（ステップＳ３２）。ここでは、具体的には、車速が所定の閾値よりも大きいか否か、或いは車両の転舵量が所定の閾値よりも大きいか否かが判定される。その結果、判定の成立が認められない場合、特定周波数の音成分にスキール音が含まれていないと判断されて、後述するステップＳ３６の処理へ移行する。

一方、ステップＳ３２の判定の成立が認められた場合、特定周波数の音成分にスキール音が含まれていると判断されて、次のステップに移行する。次のステップでは、上述した種々の制限手法を用いて、自動運転の車両運動制御目標量が制限される（ステップＳ３４）。ここでは、具体的には、図６に示すルーチンのステップＳ１２の処理と同様の処理が実行される。

次に、自動運転制御が実行される（ステップＳ３６）。ここでは、具体的には、図６に示すルーチンのステップＳ１４の処理と同様の処理が実行される。

以上に説明されたように、本実施の形態２の車両制御装置によれば、車両から発生するスキール音の発生を精度よく判定し、これを抑制するための処理を実行することができる。これにより、車両の乗員に与える違和感を解消することが可能となる。

１０ 車両制御装置
２０ 走行装置
３０ センサ群
４０ ＨＭＩユニット
５０ 集音装置
１００ 運転支援装置
２１０ 駆動装置
２２０ 制動装置
２３０ 転舵装置

Claims (1)

1. 車両に搭載される車両制御装置であって、
   前記車両の走行装置を自動で制御する運転支援を行う運転支援装置と、
   前記車両の周辺環境音を計測する集音装置と、を備え、
   前記運転支援装置は、
   前記運転支援の実行中に、前記集音装置によって前記車両の車輪と路面が擦れ合う際に発せられる特定周波数の音成分を計測し、
   前記特定周波数の音成分が増加したことを判定した場合、前記車両の車速または転舵量を抑えるように前記走行装置を制御する
   ように構成されることを特徴とする車両制御装置。

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