JP2022108109A - 車両制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】自動二輪車などの鞍乗型車両において、先行車追従制御中の乗員の姿勢変化に対するロバスト性を向上させることのできる車両制御装置を提供する。【解決手段】自車両を先行車両に追従させる先行車追従制御中に駆動力を制御する鞍乗型車両の車両制御装置100において、前記先行車追従制御中に姿勢検知装置800で検知した運転者の姿勢(姿勢変化)に応じて、(前記先行車追従制御の制御量である)前記駆動力を補正する。また、前記姿勢と前記自車両の駆動トルクと前記自車両の加速度を基に前記駆動力を補正する。また、前記自車両の自車速、目標となる速度、前記自車両と前記先行車両との車間距離、目標となる車間距離、相対速度の少なくとも一つから、(前記姿勢に応じた)前記駆動力を補正する。【選択図】図１

Description

本発明は、自動二輪車などの鞍乗型車両に搭載され、先行車両との車間距離や相対速度を安全に保ちつつ、追従走行を行う車両制御装置に関する。
車両の運転操作において、運転者(以下、ドライバやライダー、乗員とも称する)の負担を軽減するため、レーダーやカメラを用いて先行車両との車間距離、及び、相対速度を計測し、ドライバがアクセル、ブレーキの操作を行わずとも、自動的に先行車両に追従走行を行う技術(Adaptive Cruise Control : ACC)が知られている。加えて、自車両に働く空気抵抗を、車速と車両の空気抵抗係数と前投影面積から算出して補償する技術が知られている(下記特許文献1)。
特開２００１－４７８８７号公報
しかしながら、鞍乗型車両の一種である二輪車は四輪車と異なり乗員が車体やガラスで覆われていないため、走行中の空気抵抗は乗員の姿勢によっても変化する。また、二輪車は四輪車に比べて車体の重量が軽いため、乗員の姿勢が走行中の空気抵抗に大きく影響する。そのため、四輪車の先行車追従制御(ACC)を二輪車に適用した場合、動作中に乗員が姿勢を変えると制御性が悪化する。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、自動二輪車などの鞍乗型車両において、先行車追従制御中の乗員の姿勢変化に対するロバスト性を向上させることのできる車両制御装置を提供することにある。
前記課題を解決するため、本発明に係る車両制御装置は、自車両を先行車両に追従させる先行車追従制御中に駆動力を制御する鞍乗型車両の車両制御装置において、前記先行車追従制御中に姿勢検知装置で検知した運転者の姿勢に応じて、前記駆動力を補正する。
本発明によれば、先行車追従制御中の乗員の姿勢変化に対するロバスト性を向上(目標車間に対する実車間精度向上、および、目標車速に対する実車速精度向上)させることができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
ACCの車両のシステム構成ブロック図。 ACCの制御指令値計算処理のフローチャート。 先行車両に対する加速度を計算する処理のフローチャート。 空気抵抗の係数を計算する処理のフローチャート。 走行中の二輪車に働く力の図。 空気抵抗の係数のプリセット値テーブルの図。 目標エンジン加速度を計算する処理のフローチャート。 目標ブレーキ減速度を計算する処理のフローチャート。
以下、図面を参照しながら本発明の一実施形態である車両制御装置を説明する。
図1は、本発明の一実施形態である車両制御装置を備えた車両のシステム構成を示すブロック図である。本実施形態の車両制御装置100は、自動二輪車などの鞍乗型車両(以下、車両もしくは自車両と称する)に搭載され、図1のようなブロック図に従って車両を構築する。
車両制御装置100は、ステレオカメラ200と接続され、ステレオカメラ200で計測した先行車両との車間距離、道路曲率は、車両制御装置100へ通信によって送信される。
ステレオカメラ200は、CCDカメラ(右)とCCDカメラ(左)を持ち、CCDカメラ(右)とCCDカメラ(左)で得た画像を画像処理に入力して先行車両との車間距離を測定する。先行車両との車間距離は、通信を通して車両のCAN(Car Area Network)バスを通して車両制御装置100へ送信される。また、CCDカメラ(右)とCCDカメラ(左)で得た画像を処理し、自車両前方の道路曲率を測定する。道路曲率も、車両のCANバスを通して車両制御装置100へ送信される。
また、車両制御装置100は、車輪に取り付けられた車輪速センサ300と接続され、車輪速センサ300でタイヤ900の回転数を計測し、計測した回転数から換算した自車両の速度(自車速)は、車両制御装置100へ送信される。また、車両制御装置100は、ACCコントロールスイッチ700と接続され、ドライバのスイッチ操作情報が車両制御装置100へ送信されることで、ACC制御開始、ACC制御解除、ACC走行時の設定速度(設定車速)を判断する。この構成により、車両制御装置100は、先行車両との車間距離、自車速度(自車速)、ACC走行時の設定速度(設定車速)を得ることで、制御量を計算する。
また、車両制御装置100は、算出した制御量に基づいて、ブレーキ410での制御量、エンジン510での制御量を算出するとともに、ドライバへの報知方法を決定する。
算出したブレーキ410での制御量は、車両制御装置100に接続したブレーキコントロールユニット400に通信で送信され、ブレーキコントロールユニット400は、アクチュエータであるブレーキ410を動作させ、タイヤ900に対する摩擦力を用いて車両の減速度を制御する。
更に、エンジン510での制御量は、車両制御装置100に接続したエンジンコントロールユニット500に通信で送信され、エンジンコントロールユニット500は、エンジン510での制御量に基づき、エンジン510を制御する。エンジン510で発生した駆動力は、クラッチ520、トランスミッション530、ファイナルギア(スプロケット)540を通して倍力され、タイヤ900に伝えられることで、車両の加速度を制御する。
更に、車両制御装置100で決定したドライバへの報知方法は、車両制御装置100に接続されたメータコントロールユニット600に通信で送信されることで、メータコントロールユニット600によりブザー620を用いてドライバへ音で警告したり、表示装置610を用いて制御状態を通知したりする。
また、車両制御装置100は、姿勢検知装置800と接続される。姿勢検知装置800は、自車両に搭載されたカメラ810、レーダー820、着座センサ830、自車両の乗員の服に取り付けられた曲げセンサ840の出力を受けて、自車両の乗員の乗車姿勢を推定する。姿勢推定結果は、車両制御装置100へ送信される。カメラ810、レーダー820、着座センサ830、曲げセンサ840は、自車両にそのいずれかを搭載していればよく、また複数搭載する構成としてもよい。
カメラ810は、乗員の体の一部が映るように自車両に設置され、取得した映像を姿勢検知装置800へ送信する。姿勢検知装置800は、その映像から乗員の姿勢を推定する。映像に基づいて姿勢を推定するため、精度良く姿勢を推定することが可能である。自車両にドライブレコーダが搭載されている場合、カメラ810はドライブレコーダと兼ねてもよい。
レーダー820は、その検知範囲内に乗員が入るように自車両に搭載され、取得した乗員までの距離(詳しくは、ハンドルからライダーまでの計測距離)を姿勢検知装置800へ送信する。姿勢検知装置800は、その距離から乗員の姿勢を推定する。レーダー820を用いることで、カメラ810と異なり、照明条件によらず乗員の姿勢を検知することができる。
着座センサ830は、自車両のシートに搭載され、圧力がかかっているシート面の位置を検出できるセンサであり、その検知結果を姿勢検知装置800へ送信する。姿勢検知装置800は、その位置から乗員の姿勢を検知する。他機能を実現する目的で自車両に着座センサが搭載されている場合、着座センサは兼用とすることができ、センサを追加することなく、乗員の姿勢を検知することができる。
曲げセンサ840は、乗員の服のひじ位置に搭載され、乗員のひじ位置の曲げ量を検知できるセンサであり、その検知結果を姿勢検知装置800へ無線で送信する。姿勢検知装置800は、その曲げ量から乗員の姿勢を検知する。曲げセンサ840を用いることで、車体側に姿勢を検知するためのセンサを追加することなく、乗員の姿勢を検知することができる。
なお、車両(自車両)の構成は上述する例に限られない。例えば、ステレオカメラ200に代えて、ミリ波レーダー、単眼カメラ、ソナー、レーザーレーダーなどの外界認識センサを用いて自車両周辺を監視し、先行車両との車間距離や相対速度を計測してもよい。また、地図情報などから車両前方の道路曲率を取得してもよい。また、車輪速センサ300を用いた方法以外の方法で、自車速度を計測してもよい。また、エンジン510を用いる車両以外の、電気車両やハイブリッド車両、水素車両などであってもよい。
次に、図1に記載した車両制御装置100の機能詳細を説明する。なお、車両制御装置100は、内部にCPU、ROM、RAM等を備えたマイクロコンピュータ(マイコンとも称する)として構成されており、CPUは、ROMに格納された各種プログラムを実行し、CPUが実行されることで生成される情報はRAMに一時的に格納される。図示は省略するが、本実施形態の車両制御装置100は、乗員の姿勢(姿勢変化)を検知する姿勢検知手段と、前記姿勢に応じて、ACC走行時の駆動力(詳しくは、減速度を含む加速度)を変更(制御)する駆動力制御手段と、を有して構成される。
車両制御装置100の加速度制御について、図2のフローチャートを用いて説明する。車両制御装置100の処理は、図2のフローチャートに記載の処理を定周期で実施し、前述した先行車両との車間距離や、設定車速、自車速を受け取り、図2のフローチャートに記載の処理を繰り返し実行することでACCの制御量を計算する。
本内容を説明する上で、記号を以下のように定義する。
自車両の速度をVhとする。
先行車両の速度をVpとする。
先行車両との相対速度をVdiffとし、正の値を離れる方向とする。
設定車速をVtgtとする。
先行車両との距離をLとする。
車頭時間をThとする。
先行車両に追従して停車した場合の先行車両との距離をLoffsetとする。
目標車間距離をL_tgtとする。
目標加速度をTgtAとする。
先行車両に対する目標加速度をTgtA_Pvとする。
設定車速に対する目標加速度をTgtA_Spdとする。
目標加速度を実現するために駆動制御側で目標とする加速度(目標エンジン加速度)をTgtA_Drvとする。
目標加速度を実現するために制動制御側で目標とする減速度(目標ブレーキ減速度)をTgtA_Brkとする。
エンジンブレーキにより車両に発生する加速度をEgBrkAccelとする。
エンジンへの駆動トルク要求をDrvTrqReq_Egとする。
ブレーキへのブレーキ液圧要求をBrkPrsReq_Brkとする。
加速度制御処理の実行周期をTcとする。
車両制御装置100によるACCの制御は、処理S105から実行し、先行車両と自車両の相対速度Vdiffを算出する。Vdiffは、Lを時間微分することで取得する。処理S105は定周期実行されるため、Lを車両制御装置100に搭載されたRAM(Random Access Memory)等に保存しておき、1制御周期前に保存したLと、今回のLの差を取り、周期Tcで除算することで、Vdiffを得る。
次にACC制御許可判断S110では、以下に挙げるようないずれかの状態になっており、ACCの制御ができなくなっていないかを判断する。
・車両制御装置100の故障が発生している。
・車両制御装置100の外部装置(ステレオカメラ200、車輪速センサ300、ブレーキコントロールユニット400、エンジンコントロールユニット500、メータコントロールユニット600等)の故障が発生している。
・カメラの画像が取得できない(悪天候やレンズの汚れ)。
・スイッチ操作でACCを無効化している。
・ドライバがブレーキを操作している。
・クラッチを離して一定時間経過している。
・走行速度に対するギア位置が不適切な組み合わせで一定時間経過している。
・制御ができないような速度で走行している。
・操舵角が一定以上になっている。
・目標加速度TgtAが一定以上、または一定以下になっている。
上記のいずれかの状態になっている場合は、ACCを継続するのは不適切とし、ACCを解除(制御禁止)する。また、いずれの状態にもなっていない場合はACCを継続(制御許可)する。判定S110において、ACCを解除すると判断した場合は、処理S175と、処理S185を実行してエンジンへの駆動要求であるエンジンへの駆動トルク要求DrvTrqReq_Egと、ブレーキへの制動要求であるブレーキへのブレーキ液圧要求BrkPrsReq_Brkを解除することで、制御をしないようにする。また、その際、ブザー620を用いて警報を鳴らしたり、表示装置610を用いて制御状態を通知したりして、ACCの終了を報知する。目標加速度(目標減速度を含む)TgtAが一定以上(所定上限値以上)、または一定以下(所定下限値以下)であるかに基づいてACC制御許可判断することで、ACCの急激な加減速で乗員が自車両から振り落とされることを防ぐ。
判定S110において、ACC継続と判断した場合は、処理S120から処理S190を実行していく。
処理S120では、目標車間距離L_tgtを以下の式(1)により算出する。
［数１］
L_tgt = Th×Vp＋Loffset ・・・(1)
この時、Thには、1～3秒の数値を設定し、Loffsetは3～5メートルの数値を設定する。また、Th及びLoffsetはドライバの好みやステアリングスイッチの操作状況に応じて変化させる機能を設けることで、ドライバの嗜好に合った車間距離で走行することが可能になる。
式(1)の計算に用いるVpは、(Vh+Vdiff)で求めることができる。
次に処理S130では、先行車両に対する目標加速度TgtA_Pvを算出する。先行車両に対する目標加速度を計算する処理を、図3のフローチャートを用いて説明する。
TgtA_Pvは先行車両との位置や速度関係で計算方法を切り替えする。
まず、判定S132で制御対象とする先行車両が存在するかを確認し、先行車両が存在しない場合は、処理S138に進み、TgtA_Pvを無効値にする。先行車両が存在する場合は、判定S133に進み、先行車両が目標車間距離より近いか(L_tgt≧Lか)を判断し、近い場合は、処理S134で、離間するための目標加速度を計算し、TgtA_Pvに設定する。また、判定S133の結果、先行車両が目標車間距離より遠かった場合は、判定S135で、先行車両との相対速度が正の値、つまり、先行車両の方が速いか(Vdiff＞0か)を判定する。先行車両の方が自車両より速い場合は、処理S136にて、TgtA_Pvに無効値を設定する。
判定S135の結果、先行車両の方が遅い場合は、処理S137で、先行車両に追いつくための目標加速度を計算し、TgtA_Pvに設定する。
処理S134における、離間するための目標加速度の計算を以下に説明する。離間するための目標加速度TgtA_Pv_Leaveは、Vdiff、及び、L_tgtとLの偏差に基づいてあらかじめ設定されたマップ値を基に演算する。マップ値は、先行車両に対して近づきながら速度を低下させる、先行車両と離間しながら速度を低下させる、先行車両と離間しながら加速を行い、先行車両との相対速度をゼロにするように加速度制御を連続的に変化させて速度が制御できるように以下を設定する。
・先行車両との相対速度に応じて、先行車両に対して近づきながら速度を低下させる。
・先行車両と離間しながら速度を低下させる状況を飛ばして、先行車両と離間しながら加速するように制御する。
また、乗車姿勢に応じてマップ値を切り替えてもよい。例えば、乗車姿勢が前傾姿勢のように走行抵抗が小さくなるようなときに先行車両と自車両が急激に接近する(言い換えれば、相対速度の差が大きく目標車間距離に対して車間距離が急激に近くなる)場合には、目標加速度をより小さくするマップ値を使用して減速指令を強めることもできる。これによって、乗車姿勢が変化して走行抵抗が小さくなっても、目標車間距離に対する実車間距離精度を向上させることができる。
処理S137における、追いつくための目標加速度計算を以下に説明する。追いつきするための目標加速度TgtA_Pv_Approachは、以下の計算式(2)で行う。
［数２］
TgtA_Pv_Approach = -Vdiff^2÷{2×(L_tgt-L)} ・・・(2)
先行車両に遠距離から減速を開始し、その間に先行車両が加速することにより、自車両が再加速し、乗り心地が悪化しないように、Lが減速開始閾値L_Thrより短くならなければTgtA_Pvを無効値とし、Lが減速開始閾値L_Thrより短ければTgtA_PvにTgtA_Pv_Approachを設定することで、追いつくための目標加速度を計算する。減速開始閾値L_Thrは通常、ドライバがACCを使わずに運転する際の挙動を目安として、70m～130m前後の値を設定すると、違和感の少ない制御となる。また、この減速開始閾値は自車速などによって可変としてもよい。
図2の処理S140では、設定車速(目標車速とも称する)に対する目標加速度TgtA_Spdを以下の式(3)により算出する。
［数３］
TgtA_Spd = K×(Vtgt-Vh) ・・・(3)
上記の式(3)のKは正の定数となり、0.001～0.02で設定する。また、Kは加速をする場合は大きく、減速する場合は小さくするといった可変値にすると、減速にブレーキを使わない、燃費の良い運転にしやすい。また、Vhが速いときは、加速指令は弱く、減速指令は強くなるようにKを可変値とすることで、安全性を高めることもできる。このほか、乗車姿勢が前傾姿勢のように走行抵抗が小さくなるようなときにVtgtとVhの偏差が大きい場合には、Kを大きくして減速指令を強めることもできる。これによって、乗車姿勢が変化して走行抵抗が小さくなっても、目標車速に対する実車速精度を向上させることができる。このように、車両の安定性や、ドライバの嗜好傾向に応じてKを可変値として調整するのが望ましい。
処理S150では、目標加速度TgtAを決定する。目標加速度TgtAは、処理S130で算出したTgtA_Pvと、処理S140で算出したTgtA_Spdを比較して小さい方、つまり、より減速する方を選択し、TgtAとする。また、TgtA_Pvが無効値に設定されている場合には、TgtA_Pvは無視し、TgtA_Spdを選択し、TgtAとする。TgtAの値が急変してしまうと車両の挙動が不安定になってしまうため、変化量(変化率)制限や、一次遅れフィルタを用いることで、TgtAの値の変化を滑らかにするのが望ましい。更に、加速側の変化量制限は、乗り心地の良さを優先して制限を強くし、減速側の変化量制限は、安全性を優先して制限を弱くすることにより、加速しにくく、減速しやすくするのが望ましい。また、目標加速度TgtAが加速側と減速側のいずれの場合でも過大な場合は乗員が振り落とされる恐れがあるため、上下限に制限をかける。すなわち、TgtAの変化量(駆動力の変化量に対応)が所定値以内となるようにTgtAの変化量に制限をかける。TgtAに変化量制限をかけるほか、判定S110でACCの継続を判断するため、TgtAをRAM等に保持しておく。
処理S160では、現在の自車両の重量(車両重量)と空気抵抗の係数を算出する。処理S160の内容について図4を用いて説明する。
まず判定S161において、先行車両に対する目標加速度TgtA_Pvが無効値である、または前方道路曲率が判定閾値以上である(自車両前方の走行路に一定以上の曲率がある)、または自車位置の道路曲率が判定閾値以上である(自車両が走行している走行路に一定以上の曲率がある)かを判定する。判定S161の判定がTrueであれば、処理S162において、空気抵抗の係数は1制御周期前と同じ値を設定し、変化しないようにする。これにより以下の効果が得られる。すなわち、先行車両がいない、もしくは先行車両との車間距離が目標車間距離以上かつ先行車両の方が速いときには、先行車両との衝突リスクが小さいため、乗車姿勢に応じた駆動力指示または制動力指示の補正を停止し、乗車姿勢の変化に基づくACCの駆動力と制動力の指令値の変化を抑えて乗員の違和感を低減する。また、自車両が旋回開始または旋回中であるときには(つまり、自車両前方の走行路または自車両が走行している走行路に一定以上の曲率があるときには)、乗員が車両のバンク角のバランスをとっているため、乗車姿勢に応じた駆動力指示または制動力指示の補正を停止し、乗車姿勢の変化に基づくACCの駆動力と制動力の指令値の変化を抑えて乗員が車両のバランスを崩さないようにする。
判定S161の判定がFalseであれば、処理S163において、自車両の重量と空気抵抗の係数の推定値を算出する。
処理S163の内容について図5を用いて説明する。車両に働く前後方向の力を、エンジン510で発生してクラッチ520、トランスミッション530、ファイナルギア540を通してタイヤ900に対して与える駆動力(駆動トルク)と、路面勾配による勾配抵抗と、走行抵抗(空気抵抗)とすれば、車両に働く前後方向の力に関する運動方程式は下記の式(4)のようになる。
［数４］
(自車両の重量)×(自車加速度)
= (駆動力)+(勾配抵抗)+(走行抵抗)
= (駆動力)
+(自車両の重量)×(重力加速度の斜面方向成分)
+(空気抵抗の係数)×(自車速)×(自車速) ・・・(4)
上記の式(4)の中で、自車加速度は車輪速の微分値から算出し、重力加速度の斜面方向成分は自車両に搭載された前後加速度センサ値と、車輪速の微分値の比較から算出することができる。これにより、未知数は、自車両の重量と空気抵抗の係数の二つとなり、走行中に自車加速度、重力加速度の斜面方向成分、自車速を異なる制御周期で二つ得ることができれば、自車両の重量と空気抵抗の係数を推定することができる。自車加速度と重力加速度の斜面方向成分と自車速と姿勢検知装置800から出力される乗車姿勢の過去値をRAM等に保持しておき、乗車姿勢が現在値と同じであるときの自車加速度と重力加速度の斜面方向成分と自車速の過去値と、現在の自車加速度と勾配抵抗と自車速を用いて、処理S163では、自車両の重量と空気抵抗の係数を算出する。算出結果について、許容する上下限をあらかじめ設定しておき、算出結果がその範囲外にあった場合には制限をかける。例えば、自車両の重量については、下限を車両重量+ドライバ1名乗車時の重量、上限を車両総重量として制限をかける。
自車両の重量と空気抵抗の係数を算出できたかどうかを判定S164で判定し、Trueであれば、処理S165において、自車両の重量は処理S163で算出した自車両の重量の推定値を設定する。判定S164の結果がFalseであれば、処理S167において、自車両の重量は1制御周期前と同じ値を設定する。
また、判定S164の判定結果がTrueであれば、処理S166において、乗員の体格による空気抵抗の大きさの違いを吸収するための補正ゲインRを算出する。車両制御装置100は、空気抵抗の係数の初期値として空気抵抗の係数のプリセット値テーブルをあらかじめ持つ。空気抵抗の係数のプリセット値テーブルは、標準的な体格の乗員を想定したときの乗車姿勢に応じたテーブルである。処理S166ではまず、姿勢検知装置800から出力される乗員の乗車姿勢を読み込み、空気抵抗の係数のプリセット値テーブルから、現在の乗車姿勢に応じた空気抵抗係数のプリセット値を算出する。乗車姿勢が離散値であれば乗車姿勢に応じて空気抵抗係数を選択し、乗車姿勢が連続値であれば線形補間により求めてもよい。次に、処理S163で算出した空気抵抗の係数の推定値と、現在の乗車姿勢に応じた空気抵抗の係数のプリセット値テーブルを比較し、その倍率をRとする。Rは、標準的な乗員の体格と実際の乗員の体格のずれを表す。Rが1より大きければ標準的な乗員の体格よりも実際の乗員の体格が大きいことを意味し、Rが1より小さければ標準的な乗員の体格よりも実際の乗員の体格が小さいことを意味する。判定S164の判定結果がFalseであれば、処理S168において、乗員の体格の補正ゲインRは1制御周期前と同じ値を設定する。
処理S166により、車両制御装置100は、標準的な乗員の体格と実際の乗員の体格の違いを(補正ゲインRとして)算出することができ、また、処理S168により、何らかの理由で処理S163において現在の空気抵抗の係数の推定値を算出できなくても、それまでの乗員体格情報を保持することができる。
処理S169において、空気抵抗の係数を算出する。まず、前述の空気抵抗の係数のプリセット値テーブルに乗員の体格の補正ゲインRを乗じて、現在の(実際の)乗員の体格に応じた空気抵抗の係数のプリセット値テーブルを算出する。Rが1より大きければ標準的な乗員の体格よりも実際の乗員の体格が大きいものとして、空気抵抗の係数のプリセット値テーブル全体をより大きく算出し、Rが1より小さければ標準的な乗員の体格よりも実際の乗員の体格が小さいものとして、空気抵抗の係数のプリセット値テーブル全体をより小さく算出する(図6参照)。最後に、姿勢検知装置800から読み込んだ乗員の乗車姿勢を基に、Rを乗じた空気抵抗の係数のプリセット値テーブルから、現在の乗車姿勢に応じた空気抵抗の係数を算出する。乗車姿勢が離散値であれば乗車姿勢に応じて空気抵抗の係数を選択し、乗車姿勢が連続値であれば線形補間により求めてもよい。
これにより、処理S160において、乗員の姿勢と体格の両方を考慮した空気抵抗の係数を算出することができる。また、判定S164の判定結果がFalseで空気抵抗の係数の補正ゲインRを更新できなくても、それまでの乗員の体格の補正ゲインRを用いて乗員の姿勢を考慮した空気抵抗の係数を算出することができる。
この処理S160で、現在の自車両の重量(車両重量)と自車両に働く空気抵抗の係数を算出することによって、以降の処理において、車両の加減速(駆動力)に影響する、乗員の姿勢を考慮した走行抵抗(空気抵抗)を算出することが可能となる。
処理S170では、目標エンジン加速度TgtA_Drvを算出する。
目標エンジン加速度TgtA_Drvは、処理S150で算出した目標加速度TgtAに基づいて計算される。処理S170の内容について図7を用いて説明する。
まず、処理S172によって、エンジンブレーキにより車両に発生する加速度EgBrkAccelを計算する。EgBrkAccelは、Vhに応じてエンジンやトランスミッションの諸元や変速比に応じて設定した値を設定する。次に処理S173で、走行抵抗による加速度RunResistAccelを計算する。走行抵抗は、処理S160で算出した空気抵抗の係数とVhを用いて計算する。また、勾配抵抗として車両に搭載された前後加速度センサ値と、車輪速の微分値の比較から算出した路面の勾配を走行抵抗に加算する。次に判定S174で、目標加速度TgtAから走行抵抗による加速度RunResistAccelを引いた値、すなわち目標加速度TgtAを自車両に実現するために目標加速度TgtAを走行抵抗分で補正した値が、エンジンブレーキにより車両に発生する加速度EgBrkAccelより大きいか小さいかを判定し、エンジンの出力制御で操作できる加速度で目標加速度TgtAを実現できるかを判定する。判定S174で、エンジンの出力制御で操作できる加速度で目標加速度TgtAを実現できると判定した場合には、処理S175で、目標加速度TgtAから走行抵抗による加速度RunResistAccelを引いた値をTgtA_Drvに設定する。判定S174で、エンジンの出力制御で操作できる加速度で目標加速度TgtAを実現できないと判定した場合には、処理S176において、エンジンブレーキで車両に発生する加速度EgBrkAccelをTgtA_Drvに設定する。そして、処理S177でTgtA_Drvに不感帯を設定し、エンジンでの駆動力が微小に変動することで車体に振動が発生することによる、ドライバに与える違和感を軽減する。
処理S180では、目標ブレーキ減速度TgtA_Brkを算出する。
目標ブレーキ減速度TgtA_Brkは、処理S150で算出した目標加速度TgtAと、処理S173で算出した走行抵抗による加速度RunResistAccelと、処理S170で算出した目標エンジン加速度TgtA_Drvに基づいて計算される。処理S180の内容について図8を用いて説明する。
まず、処理S182によって、TgtAからTgtA_DrvとRunResistAccelを減算して符号反転し、ブレーキで必要な目標ブレーキ減速度のTgtA_Brkを計算する。次に、判定S183と、判定S184によって、ブレーキの制御が未開始の時にブレーキ要求がTgtABrkInitThrの閾値より小さい弱いブレーキであるかを判定し、判定S183と、判定S184の条件がともに成立している場合は、処理S185によって、処理S182で計算したTgtA_Brkをゼロにして無効化する。判定S183、判定S184、および処理S185の一連の処理を入れることで、ブレーキの作動状態を継続し、作動と解除が繰り返すことによる車両走行時の現象が発生しなくなり、乗り心地が良くなる。この時、閾値TgtABrkInitThrは定数値として設定し、大きくしすぎると減速開始が遅れて急ブレーキ気味になる。逆に小さくしすぎると車両のがたつきが抑えられなくなる。そのため、車両のブレーキ性能や安定性に応じた値として制限することで、設定するのが望ましい。
次に、処理S186で、TgtA_Brkに対してゼロを下限としたリミット処理を行い、ブレーキに対して誤って加速要求が出ないようにする。次に、処理S187で、TgtA_Brkに不感帯を設定することで、ブレーキでの出力が微小に変動することで車体に振動が発生することによるドライバに与える違和感を軽減し、目標加速度を実現するために制動制御側で目標とする減速度(目標ブレーキ減速度)TgtA_Brkとする。処理S188では、判定S183でブレーキ制御開始を判断するため、TgtA_Brkを(TgtA_Brk_oldとして)RAM等に保持しておく。
処理S190では、エンジンへの駆動トルク要求DrvTrqReq_Egとブレーキへのブレーキ液圧要求BrkPrsReq_Brkを算出する。エンジンへの駆動トルク要求DrvTrqReq_Egは、処理S170で示した目標エンジン加速度TgtA_Drvを基に、自車両の重量、タイヤ半径、トランスミッションの変速比を考慮して算出する。ブレーキへのブレーキ液圧要求BrkPrsReq_Brkは、処理S180で示した目標ブレーキ減速度TgtA_Brkを基に、自車両の重量、ブレーキ特性を考慮してブレーキ液圧に換算することで算出する。
車両制御装置100は、図2で示した加速度の制御以外にも、ACCを制御する上で、ドライバに提示するための表示情報を生成し、表示情報を通信により送信する通信処理を行う。
表示情報を生成する処理は、ACCコントロールスイッチ700から得たスイッチ情報や、判定S110の判定結果に基づく、ACCの制御中かどうかを示す情報を生成する。また、ステレオカメラ200による先行車両検出情報(ステレオカメラ200で制御対象となる先行車両が検出出来ているかどうか)、処理S140で使用する設定車速などの制御情報を表示情報として設定する。
通信処理では、ブレーキへのブレーキ液圧要求として計算したBrkPrsReq_Brkをブレーキコントロールユニット400に送信し、エンジンへの駆動トルク要求として計算したDrvTrqReq_Egをエンジンコントロールユニット500に送信し、表示情報を生成する処理で生成した表示情報をメータコントロールユニット600へ送信する。
ACCコントロールスイッチ700は、車両のステアリングハンドルに設置したスイッチや、ステアリングコラムに取り付けたレバーなど、ドライバが運転中に容易に操作できる場所に設置され、ドライバのACC制御開始、ACC制御解除、ACC走行時の設定速度を変更するために使用される。ACCコントロールスイッチ700は、ACCを開始するためのスイッチ、ACCを解除するためのスイッチ、ACC走行時の設定速度を変更するためのスイッチ、また必要に応じてACC走行時の先行車両との車間距離を変更するスイッチを備える。
ブレーキコントロールユニット400は、車両制御装置100から送信されたBrkPrsReq_Brkを用いて、ブレーキ410を制御する。
エンジンコントロールユニット500は、車両制御装置100から送信されたDrvTrqReq_Egを用いて、エンジン510を制御する。
メータコントロールユニット600は、車両制御装置100から通信された表示情報に応じて、表示装置610やブザー620を制御し、ドライバに警報や制御状態の通知を行う。
以上で説明したように、本実施形態の車両制御装置100は、自車両を先行車両に追従させる先行車追従制御中に駆動力を制御する鞍乗型車両の車両制御装置100において、前記先行車追従制御中に姿勢検知装置800で検知した運転者の姿勢(姿勢変化)に応じて、(前記先行車追従制御の制御量である)前記駆動力を補正する。
また、前記車両制御装置100は、前記姿勢と前記自車両の駆動トルクと前記自車両の加速度を基に前記駆動力を補正する。また、前記車両制御装置100は、前記自車両の自車速、目標となる速度、前記自車両と前記先行車両との車間距離、目標となる車間距離、相対速度の少なくとも一つから、(前記姿勢に応じた)前記駆動力を補正する。
本実施形態によれば、先行車追従制御中の乗員の姿勢変化に対するロバスト性を向上(目標車間に対する実車間精度向上、および、目標車速に対する実車速精度向上)させることができる。
次に、前述した本発明の一実施形態である車両制御装置100に対しての変形形態を説明する。
上記実施形態は、姿勢検知装置800として車両制御装置100の外部のセンサ等を用いているが、これらを用いない構成も可能である。例えば、勾配変化がない路面上において、エンジン実駆動力から想定される加速度(推定自車加速度)と前後Gセンサ値から得られる加速度(実際に車両に発生している実自車加速度)の差分から推定される外乱量を車両制御装置100内で計算し、外乱量が急変したときの量が乗員の姿勢変化相当であるかどうかによって、姿勢(姿勢変化)を検知する手段とすることもできる。そして、そのように推定自車加速度と実自車加速度の差分を用いて検知した姿勢(姿勢変化)から、ACCの制御量である加速度(駆動力)制御を実現することもできる。加えて、上記実施形態は、目標加速度を補正する空気抵抗量を乗車姿勢に応じて空気抵抗の係数を変更することによって算出しているが、外乱量に応じて乗車姿勢を検知したのちに、その外乱量で目標加速度を補正してもよい。これにより、車両制御装置100の外部にセンサを追加することなく、コストを抑えて、本実施形態の構成を実現することができる。
また、上記実施形態は、鞍乗型車両として二輪車を対象に記載しているが、その適用範囲は、二輪車のみに限らず、乗車姿勢が空気抵抗に影響する車両において有効である。そのため、前輪が2つ、後輪が1つで構成した三輪バイク、前輪1つ、後輪2つで構成された三輪バイク、前後輪が2つずつで構成した四輪バイクなど、適用範囲は、二輪車に限定されるものではない。
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形形態が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記憶装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
100 車両制御装置
200 ステレオカメラ
300 車輪速センサ
400 ブレーキコントロールユニット
410 ブレーキ
500 エンジンコントロールユニット
510 エンジン
520 クラッチ
530 トランスミッション
540 ファイナルギア
600 メータコントロールユニット
610 表示装置
620 ブザー
700 ACCコントロールスイッチ
800 姿勢検知装置
810 カメラ
820 レーダー
830 着座センサ
840 曲げセンサ
900 タイヤ

Claims (15)

  1. 自車両を先行車両に追従させる先行車追従制御中に駆動力を制御する鞍乗型車両の車両制御装置において、
    前記先行車追従制御中に姿勢検知装置で検知した運転者の姿勢に応じて、前記駆動力を補正することを特徴とする車両制御装置。
  2. 請求項１に記載の車両制御装置において、
    前記姿勢と前記自車両の駆動トルクと前記自車両の加速度を基に前記駆動力を補正することを特徴とする車両制御装置。
  3. 請求項１に記載の車両制御装置において、
    前記自車両の自車速、目標となる速度、前記自車両と前記先行車両との車間距離、目標となる車間距離、相対速度の少なくとも一つから、前記駆動力を補正することを特徴とする車両制御装置。
  4. 請求項１に記載の車両制御装置において、
    前記駆動力から推定する推定自車加速度と実際に前記自車両に発生している実自車加速度から、前記駆動力を補正することを特徴とする車両制御装置。
  5. 請求項１に記載の車両制御装置において、
    前記駆動力の変化量が所定値以内となるように前記駆動力の変化量に制限をかけることを特徴とする車両制御装置。
  6. 請求項１に記載の車両制御装置において、
    前記自車両の目標減速度または目標加速度が所定上限値以上または所定下限値以下となった場合には、警報を鳴らして、先行車追従制御を終了することを特徴とする車両制御装置。
  7. 請求項１に記載の車両制御装置において、
    前記自車両の前方の走行路、または、前記自車両が走行している走行路に一定以上の曲率がある場合には、前記姿勢に応じた駆動力指示の補正を停止することを特徴とする車両制御装置。
  8. 請求項１に記載の車両制御装置において、
    前記先行車両との車間距離が目標車間距離以上、かつ前記先行車両の速度が前記自車両の速度よりも大きい場合には、前記姿勢に応じた駆動力指示の補正を停止することを特徴とする車両制御装置。
  9. 請求項１に記載の車両制御装置において、
    前記先行車追従制御中の現在の乗車姿勢に応じた空気抵抗の係数を算出することにより、前記駆動力を補正することを特徴とする車両制御装置。
  10. 請求項１に記載の車両制御装置において、
    前記自車両の重量および前記自車両に働く空気抵抗の係数の推定値を算出し、
    前記空気抵抗の係数の推定値と、標準的な体格の乗員を想定したときの現在の乗車姿勢に応じた空気抵抗の係数のプリセット値テーブルを比較し、標準的な乗員の体格と実際の乗員の体格のずれを表す補正ゲインを算出し、
    前記空気抵抗の係数のプリセット値テーブルに乗員の体格の前記補正ゲインを乗じて、実際の乗員の体格に応じた空気抵抗の係数のプリセット値テーブルを算出し、
    前記現在の乗車姿勢を基に、前記補正ゲインを乗じた空気抵抗の係数のプリセット値テーブルから、前記先行車追従制御中の前記現在の乗車姿勢に応じた空気抵抗の係数を算出することにより、前記駆動力を補正することを特徴とする車両制御装置。
  11. 請求項１に記載の車両制御装置において、
    前記姿勢検知装置は、前記自車両に搭載されたカメラから前記姿勢を推定するものであることを特徴とする車両制御装置。
  12. 請求項１に記載の車両制御装置において、
    前記姿勢検知装置は、前記自車両に搭載されたレーダーによってハンドルから運転者までの距離を計測して前記姿勢を推定するものであることを特徴とする車両制御装置。
  13. 請求項１に記載の車両制御装置において、
    前記姿勢検知装置は、前記自車両に搭載された着座センサから前記姿勢を推定するものであることを特徴とする車両制御装置。
  14. 請求項１に記載の車両制御装置において、
    前記姿勢検知装置は、前記運転者の服の曲げセンサによって前記運転者のひじの曲げ量から前記姿勢を推定するものであることを特徴とする車両制御装置。
  15. 請求項１に記載の車両制御装置において、
    前記姿勢検知装置は、前記駆動力から推定する推定自車加速度と実際に前記自車両に発生している実自車加速度から前記姿勢を推定するものであることを特徴とする車両制御装置。
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