JP4052963B2

JP4052963B2 - 車両の運動制御装置

Info

Publication number: JP4052963B2
Application number: JP2003067598A
Authority: JP
Inventors: 圭勇金
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2003-03-13
Filing date: 2003-03-13
Publication date: 2008-02-27
Anticipated expiration: 2023-03-13
Also published as: DE102004010832A1; US7191046B2; JP2004276657A; US20040236490A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、道路データを記憶する道路データ記憶手段と、前記道路データ上での自車位置を検出する自車位置検出手段とを備える所謂ナビゲーションシステムを利用して、道路のコーナーを適正に通過するように車両の運動状態を制御する運動状態制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ナビゲーションシステムを利用して、自車の前方に存在するコーナーを適正に通過するように車速を制御するようにした車両の運動制御装置が、既に知られている（特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特許第３０６２７７７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが上記従来のように車速の減速によりコーナーを無理なく通過しようとする制御では、ドライバーがステアリングをきり過ぎたとき（以下、走行中の路面の摩擦係数に対して発生可能な最大の横加速度を超えるような過剰な操舵入力を与える操作のことを言う）や、コーナーを無理なく通過する速度まで減速できないときには、適切に対処することが難しい。そこで、ステアリングのきり過ぎがあったり、減速しきれないときにも車両の運動状態を適切に制御してより確実にコーナーを通過させ得るようにしたり、コーナーでの車両の運動状態を適切に判断してコーナーを確実に通過させるための制御を可能としたりすることが望まれる。
【０００５】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、コーナーを走行時の車両の運動状態を適切に制御して確実にコーナーを通過させ得るようにすることを第１の目的とし、コーナーを走行時の車両の運動状態を適切に判断してコーナーを通過させるための制御に用いることを可能とすることを第２の目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成するために、請求項１記載の発明は、道路データを記憶する道路データ記憶手段と、前記道路データ上での自車位置を検出する自車位置検出手段と、自車速を検出する車速検出手段と、前記道路データおよび前記自車位置に基づいて自車が現在走行している経路上に存在するコーナーの半径を求めるコーナー半径演算手段と、少なくとも該コーナー半径演算手段より求めたコーナーの半径に基づいて目標速度を求める目標速度演算手段と、少なくとも該目標速度演算手段により求めた目標速度と前記車速検出手段により検出した自車速とに基づいて、旋回開始点までに前記目標速度まで減速するのに必要な目標減速度を算出する目標減速度算出手段と、少なくとも該目標減速度算出手段より求めた目標減速度に基づいて自車を減速制御する運動状態制御手段とを備えた車両の運動制御装置であって、自車の旋回運動状態を表す運動パラメータを検出する運動パラメータ検出手段と、前記自車速および前記運動パラメータに基づいて自車が前記コーナーに進入したときの実旋回半径を演算、予測する実旋回半径演算手段と、前記コーナー半径演算手段で演算した半径および前記実旋回半径の差を算出する半径差算出手段とを備え、前記運動状態制御手段は、旋回開始点での自車速が前記減速制御によっても前記目標速度まで減速されないときには、前記半径差算出手段の算出結果に基づいて前記実旋回半径が前記コーナーの半径に近づくように自車のエンジン出力、又は、ブレーキ力を制御することを特徴とする。
【０００７】
このような請求項１記載の発明の構成によれば、旋回開始点での自車速が前記減速制御によっても前記目標速度まで減速されないときには、自車が走行しているコーナーの半径と、自車がコーナーに進入したときに描くであろう走行軌跡の旋回半径である実旋回半径との差に基づいて車両のエンジン出力、又は、ブレーキ力を制御して、自車の実旋回半径がコーナーの半径に近づくようにしているので、ステアリングのきり過ぎがあったり、減速が不足したときにも、確実にコーナーを通過するように車両を走行させることができる。
【０００８】
また上記第２の目的を達成するために、請求項２記載の発明は、請求項１に記載の発明において、半径差算出手段の算出結果に基づいて前記コーナーでの自車の運動状態を少なくともアンダーステア状態およびオーバーステア状態の区別について判定する運動状態判定手段を更に備え、運動状態制御手段は、自車のエンジン出力、又は、ブレーキ力を該運動状態判定手段で判定したアンダーステア状態またはオーバーステア状態を解消するように制御することを特徴とする。
【０００９】
このような請求項２記載の発明の構成によれば、自車が走行しているコーナーの半径と、自車がコーナーに進入したときに描くであろう走行軌跡の旋回半径である実旋回半径との差に基づいて車両の運動状態を判定し、自車の運動状態が少なくともアンダーステア状態およびオーバーステア状態のいずれになるかを判定するので、その判定結果に基づいて車両のエンジン出力、又は、ブレーキ力の制御を行うことにより、ステアリングのきり過ぎがあったり、減速が不足したときにも、確実にコーナーを通過するように車両を走行させることができる。
【００１０】
更に、請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記運動パラメータ検出手段が、スリップ率検出手段とヨーレート検出手段と、横方向加速度検出手段とにより構成されることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の一実施例に基づいて説明する。
【００１２】
図１〜図７は本発明の一実施例を示すものであり、図１は運動制御装置の構成を示すブロック図、図２はコーナーを旋回走行する際の制御を説明するための図、図３は運動制御手順のメインルーチンを示すフローチャート、図４は減速制御を実行するためのサブルーチンを示すフローチャート、図５は逸脱防止制御を実行するためのサブルーチンを示すフローチャート、図６はアンダーステア解消制御を実行するためのサブルーチンを示すフローチャート、図７は車線逸脱角度の算出についての説明図である。
【００１３】
先ず図１において、車両の運動制御装置は、道路データを記憶する道路データ記憶手段１と、前記道路データ上での自車位置を検出する自車位置検出手段２と、自車速を検出する車速検出手段３と、前記道路データおよび前記自車位置に基づいて自車が現在走行している経路上に存在するコーナーの半径を求めるコーナー半径演算手段４と、自車の旋回運動状態を表す運動パラメータであるスリップ率、ヨーレートおよび横方向加速度をそれぞれ検出する第１〜第３の運動パラメータ検出手段としてのスリップ率検出手段５、ヨーレート検出手段６および横方向加速度検出手段７と、少なくとも前記自車速および前記スリップ率、ヨーレートおよび横方向加速度に基づいて自車が前記コーナーに進入したときの実旋回半径を演算、予測する実旋回半径演算手段８と、前記コーナー半径演算手段４で演算した半径および前記実旋回半径の差を算出する半径差算出手段９と、該半径差算出手段９の算出結果に基づいて前記コーナーでの自車の運動状態を少なくともアンダーステア状態およびオーバーステア状態の区別について判定する運動状態判定手段１０と、該運動状態判定手段１０で判定したアンダーステア状態またはオーバーステア状態を解消するように自車の運動状態を制御する運動状態制御手段１１とを備える。
【００１４】
前記記憶手段１および自車位置検出手段２は、ナビゲーションシステムＮに含まれるものであり、コーナー半径演算手段５は、図２で示すように、自車が現在走行している経路上に存在するコーナーＣの半径Ｒを、記憶手段１で記憶した道路データおよび自車位置検出手段２に基づいて演算する。
【００１５】
またスリップ率検出手段５、ヨーレート検出手段６および横方向加速度検出手段７で検出されたスリップ率、ヨーレートおよび横方向加速度は摩擦係数検出手段１２に入力されており、この摩擦係数検出手段１２は、スリップ率、ヨーレートおよび横方向加速度に基づいて自車が走行している路面の摩擦係数μを演算により検出する。
【００１６】
この摩擦係数検出手段１２で検出された摩擦係数μと、コーナー半径演算手段４で演算された半径Ｒとは目標速度算出手段１３に入力され、目標速度算出手段１３は、図２で示したコーナーＣに沿って無理なく旋回するための目標速度ＶＯを前記摩擦係数μおよび前記半径Ｒに基づいて算出する。すなわち目標速度ＶＯで旋回半径Ｒ、摩擦係数μのコーナーＣを横力のバランスがとれた状態で旋回しているときの速度を目標速度ＶＯとし、重力加速度を９．８ｍ／ｓｅｃ² としたときには、｛９．８×μ＝ＶＯ² ／Ｒ｝が成立するので、ＶＯ＝（９．８×μ×Ｒ）^1/2 として算出することができる。
【００１７】
前記目標速度算出手段１３で算出された目標速度ＶＯと、前記摩擦係数検出手段１２で検出された摩擦係数μと、車速検出手段３で検出された自車速Ｖとは、目標減速度算出手段１４に入力され、この目標減速度算出手段１４は、目標速度ＶＯ、摩擦係数μおよび自車速Ｖに基づいて目標減速度αＯを算出する。
【００１８】
ここで、たとえば直線路Ｌの終端にコーナーＣの旋回開始点Ｐ（ｎ＋１）がある場合に、旋回開始点Ｐ（ｎ＋１）に進入する直前の直線路Ｌ上の地点Ｐ（ｎ）において前記目標減速度αＯを算出するにあたっては、前記地点Ｐ（ｎ）において自車速Ｖで走行している車両が旋回開始点Ｐ（ｎ＋１）までに前記目標速度ＶＯまで減速するのに必要な減速度を目標減速度αＯとして算出するものであり、その際、目標減速度α０は、（μ×９．８）以下の値として設定される。
【００１９】
前記目標速度算出手段１３で算出された目標速度ＶＯと、前記目標減速度算出手段１４で算出された目標減速度αＯと、車速検出手段３で検出された自車速Ｖとは減速距離算出手段１５に入力され、この減速距離算出手段１５は、前記目標速度ＶＯ、前記目標減速度αＯおよび前記自車速Ｖに基づいて、予想最短減速距離Ｓ′を、Ｓ′＝（Ｖ−ＶＯ）² ／（２×αＯ×９．８）に従って演算する。
【００２０】
さらに道路データ記憶手段１からの道路データと、自車位置検出手段２からの自車位置と、前記減速距離算出手段１５で算出された予想最短減速距離Ｓ′とは、運動状態制御手段１１に入力されるものであり、運動状態制御手段１１は、コーナーＣに進入する前に、前記道路データ、自車位置および予想最短減速距離Ｓ′に基づいて、コーナーＣの旋回開始点Ｐ（ｎ＋１）ではコーナーＣを無理なく旋回する速度まで減速するように、エンジン出力調節手段１６およびブレーキ力調節手段１７の少なくとも一方を制御する。
【００２１】
ところで、前記摩擦係数検出手段１２で検出された摩擦係数μと、車速検出手段３で検出された自車速Ｖと、車両運動状態制御手段１１による減速制御に基づく減速度とは車速予測手段１８に入力されており、この車速予測手段１８は、摩擦係数μ、自車速Ｖおよび制御された減速度に基づき、コーナーＣの旋回開始点Ｐ（ｎ＋１）での自車の予測速度Ｖ′を演算、予測する。
【００２２】
この車速予測手段１８で得られた予測速度Ｖ′と、前記摩擦係数検出手段１２で検出された摩擦係数μとは実旋回半径演算手段８に入力され、実旋回半径演算手段８は、予測速度Ｖ′および摩擦係数μに基づき自車が前記コーナーＣに進入したときの実旋回半径（Ｒ＋ｄ）を、｛Ｒ＋ｄ＝Ｖ′² ／（９．８×μ）｝に従って演算、予測する。
【００２３】
而して、摩擦係数μは、自車の旋回運動状態を表す運動パラメータであるスリップ率、ヨーレートおよび横方向加速度に基づいて得られるものであり、前記予測速度Ｖ′は、摩擦係数μ、自車速Ｖおよび減速度に基づいて得られるものであるので、実旋回半径（Ｒ＋ｄ）は、少なくとも自車速Ｖと、運動パラメータであるスリップ率、ヨーレートおよび横方向加速度とに基づいて得られるものである。
【００２４】
半径差算出手段９には、前記コーナー半径演算手段４で演算した半径Ｒと、前記実旋回半径算出手段８で得られた実旋回半径（Ｒ＋ｄ）とが入力されており、それらの半径（Ｒ＋ｄ），Ｒの半径差ｄが半径差算出手段９で得られる。
【００２５】
半径差算出手段９で得られた半径差ｄは運動状態判定手段１０に入力され、該運動状態判定手段１０は、半径差ｄに正、負のいずれの符号がついているかによって、コーナーＣでの自車の運動状態が、アンダーステア状態およびオーバーステア状態のいずれの状態にあるかを判定する。すなわち運動状態判定手段１０は、半径差算出手段９で「＋ｄ」が得られたときにはアンダーステア状態と判定し、半径差算出手段９で「−ｄ」が得られたときにはオーバーステア状態と判定する。
【００２６】
この運動状態判定手段１０による判定結果は運動状態制御手段１１に入力されており、運動状態制御手段１１は、コーナーＣを無理なく旋回する速度まで車両が充分に減速されなかったとき、あるいはステアリングのきり過ぎがあったりしたときに、ブレーキ力調節手段１７の作動制御により、アンダーステア状態またはオーバーステア状態を解消するように自車の運動状態を制御する。
【００２７】
次に上述のように構成された運動制御装置による制御手順について図３を参照しながら説明すると、ステップＳ１では、コーナー半径演算手段４による演算に基づくコーナーＣの半径Ｒを取得し、ステップＳ２では、前記コーナーＣに沿って無理なく旋回するための目標速度ＶＯを摩擦係数検出手段１２で検出された摩擦係数μおよび前記半径Ｒに基づいて目標速度算出手段１３により算出し、またステップＳ３では、車速検出手段３で検出した自車速Ｖ、前記目標速度ＶＯおよび前記摩擦係数μに基づいて、前記目標速度ＶＯまで減速するための目標減速度αＯを目標減速度算出手段１４によって算出する。
【００２８】
ステップＳ４の減速制御は、図４で示す手順に従うものであり、図４のステップＳ１１では旋回開始点Ｐ（ｎ＋１）に進入する直前の直線路Ｌ上の地点Ｐ（ｎ）から前記旋回開始Ｐ（ｎ＋１）までの距離Ｓを算出し、次いでステップＳ１２では、前記地点Ｐ（ｎ）から目標減速度αＯによる減速を開始したときの予想最短減速距離Ｓ′を、目標速度ＶＯ、目標減速度αＯおよび自車速Ｖに基づいて、予想最短減速距離Ｓ′を減速距離算出手段１５により算出し、さらにステップＳ１３ではＳ＞Ｓ′が成立するか否かを判断する。
【００２９】
而してＳ＞Ｓ′であったときには、旋回開始点Ｐ（ｎ＋１）に達するまでに目標速度ＶＯまで減速する減速制御が可能であるとして、ステップＳ１３からステップＳ１４に進み、このステップＳ１４では、目標減速度αＯが設定減速度Ｔα以下（αＯ≦Ｔα）であるか否かを判断し、αＯ≦Ｔαであったときには、ステップＳ１５においてエンジン出力調節手段１６によるエンジン出力制御を実行して車両を減速し、またＴα＜αＯであったときには、ステップＳ１６においてエンジン出力調節手段１６によるエンジン出力制御ならびにブレーキ力調節手段１７による４輪のブレーキ制御を併用して車両を減速する。
【００３０】
一方、ステップＳ１３において、Ｓ≦Ｓ′と判断したときには、ステップＳ１３からステップＳ１７に進み、このステップＳ１７ではエンジン出力調節手段１６によるエンジン出力制御ならびにブレーキ力調節手段１７による４輪のブレーキ制御を最大限併用して車両を最大限減速する。
【００３１】
再び図３において、ステップＳ４の減速制御が終了した後のステップＳ５では、旋回開始点Ｐ（ｎ＋１）での自車速Ｖが目標速度ＶＯ以下（Ｖ≦ＶＯ）であるか否かを判断し、Ｖ≦ＶＯであるときには、コーナーＣを無理なく旋回することが可能であるとして車両の運動状態制御を終了する。
【００３２】
またステップＳ５でＶＯ＜Ｖであると判断したときには、ステップＳ６に進んで逸脱防止制御を実行することになり、この逸脱防止制御は図５で示す手順に従って実行される。
【００３３】
図５のステップＳ２１では、減速制御による減速度、摩擦係数μおよび自車速Ｖに基づいて、コーナーＣの旋回開始点Ｐ（ｎ＋１）での自車の予測速度Ｖ′を車速予測手段１８で予測し、またステップＳ２２では、予測速度Ｖ′および摩擦係数μに基づいて、自車がコーナーＣに進入したときの実旋回半径（Ｒ＋ｄ）を実旋回半径演算手段８によって演算、予測し、さらにステップＳ２３では、コーナー半径演算手段４で演算した半径Ｒと、実旋回半径算出手段８で得られた実旋回半径（Ｒ＋ｄ）との差である半径差ｄを半径差算出手段９による演算で取得する。
【００３４】
ステップＳ２４では、前記半径差ｄが正であるか否かを判断し、正であるときにはステップＳ２５に進んでアンダーステア解消制御を実行し、また負であるときにはステップＳ２６に進んでオーバーステア解消制御を実行する。
【００３５】
前記アンダーステア解消制御は、図６で示す手順に従って実行されるものであり、ステップＳ３１では、旋回開始点Ｐ（ｎ＋１）から予測速度Ｖ′で所定時間ｔだけ走行したときの図７で示す車線逸脱角度θを算出する。すなわちｔａｎθ＝ｄ／（Ｖ′×ｔ）であるので、θ≒ｄ／（Ｖ′×ｔ）である。
【００３６】
ステップＳ３２では、前記車線逸脱角度θが第１設定角度θ１以下であるか否かを判断し、θ≦θ１であるときにはアンダーステア解消制御を実行するまでもないとして車両の運動制御を終了し、θ１＜θであったときには、第１設定角度θ１よりも大きな第２設定角度θ２以下であって第１設定角度θ１より大きい領域に前記車線逸脱角度θが存在するか否かをステップＳ３３で判断し、θ１＜θ≦θ２であったときにはステップＳ３４でモーメント制御を実行し、θ２≦θであったときにはステップＳ３５で最大減速制御を実行する。
【００３７】
而してステップＳ３４のモーメント制御は、４輪のブレーキ力を相互に異ならせつつ個別に制御するようにして、ブレーキ力調節手段１７により４輪のブレーキ制御を実行し、ステップＳ３５の最大減速制御は、４輪のブレーキ力がそれぞれ最大値となるようにしてブレーキ力調節手段１７により４輪のブレーキ制御を実行する。
【００３８】
またステップＳ２６のオーバーステア解消制御は、モーメント制御の方向がアンダーステア解消制御時とは１８０度異なるようにして、基本的には図６で示した手順と同様の手順で実行される。
【００３９】
再び図３において、ステップＳ６の逸脱防止制御を実行した後のステップＳ７では、半径差ｄが充分に小さくなったか否かを判断し、小さくなっていなかったときにはステップＳ６に戻ることになり、実旋回半径（Ｒ＋ｄ）がコーナーＣの半径Ｒに近づくように、逸脱防止制御を続行することになる。
【００４０】
次にこの実施例の作用について説明すると、旋回開始点Ｐ（ｎ＋１）に達するまでに充分に減速されないままで車両がコーナーＣに進入したとき、ステアリングのきり過ぎがあったときにも、コーナーＣの半径Ｒと、コーナーＣに進入したときに描くであろう走行軌跡の旋回半径である実旋回半径（Ｒ＋ｄ）との差ｄに基づいて車両の運動状態を制御し、実旋回半径（Ｒ＋ｄ）がコーナーＣの半径Ｒに近づくようにしているので、確実にコーナーＣを通過するように車両を走行させることができる。
【００４１】
しかもコーナーＣの半径Ｒと、コーナーＣに進入したときに描くであろう走行軌跡の旋回半径である実旋回半径（Ｒ＋ｄ）との差ｄに基づいて車両の運動状態を判定し、自車の運動状態が少なくともアンダーステア状態およびオーバーステア状態のいずれになるかを判定するようにしているので、その判定結果に基づいて車両の運動制御を行うことにより、確実にコーナーを通過するように車両を走行させることができる。
【００４２】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように請求項１記載の発明によれば、ステアリングのきり過ぎがあったり、減速が不足したときにも、確実にコーナーを通過するように車両を走行させることができる。
【００４４】
また請求項２記載の発明によれば、自車の運動状態が少なくともアンダーステア状態およびオーバーステア状態のいずれになるかを判定した結果に基づいて車両の運動制御を行うようにして、ステアリングのきり過ぎがあったり、減速が不足したときにも、確実にコーナーを通過するように車両を走行させることができる。
【００４５】
更に請求項３の発明によれば、前記運動パラメータ検出手段を、スリップ率検出手段とヨーレート検出手段と、横方向加速度検出手段とにより構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】運動制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】コーナーを旋回走行する際の制御を説明するための図である。
【図３】運動制御手順のメインルーチンを示すフローチャートである。
【図４】減速制御を実行するためのサブルーチンを示すフローチャートである。
【図５】逸脱防止制御を実行するためのサブルーチンを示すフローチャートである。
【図６】アンダーステア解消制御を実行するためのサブルーチンを示すフローチャートである。
【図７】車線逸脱角度の算出についての説明図である。
【符号の説明】
１・・・道路データ記憶手段
２・・・自車位置検出手段
３・・・車速検出手段
４・・・コーナー半径演算手段
５・・・運動パラメータ検出手段としてのスリップ率検出手段
６・・・ヨーレート検出手段
７・・・横方向加速度検出手段
８・・・実旋回半径演算手段
９・・・半径差算出手段
１０・・・運動状態判定手段
１１・・・運動状態制御手段
Ｃ・・・コーナー

Claims

道路データを記憶する道路データ記憶手段（１）と、前記道路データ上での自車位置を検出する自車位置検出手段（２）と、自車速を検出する車速検出手段（３）と、前記道路データおよび前記自車位置に基づいて自車が現在走行している経路上に存在するコーナー（Ｃ）の半径を求めるコーナー半径演算手段（４）と、少なくとも該コーナー半径演算手段（４）より求めたコーナー（Ｃ）の半径に基づいて目標速度を求める目標速度演算手段（１３）と、少なくとも該目標速度演算手段（１３）により求めた目標速度と前記車速検出手段（３）により検出した自車速とに基づいて、旋回開始点までに目標速度まで減速するのに必要な目標減速度を算出する目標減速度算出手段（１４）と、少なくとも該目標減速度算出手段（１４）より求めた目標減速度に基づいて自車を減速制御する運動状態制御手段（１１）とを備えた車両の運動制御装置であって、
自車の旋回運動状態を表す運動パラメータを検出する運動パラメータ検出手段（５，６，７）と、少なくとも前記自車速および前記運動パラメータに基づいて自車が前記コーナー（Ｃ）に進入したときの実旋回半径を演算、予測する実旋回半径演算手段（８）と、前記コーナー半径演算手段（４）で演算した半径および前記実旋回半径の差を算出する半径差算出手段（９）とを備え、前記運動状態制御手段（１１）は、旋回開始点での自車速が前記減速制御によっても前記目標速度まで減速されないときには、前記半径差算出手段（９）の算出結果に基づいて前記実旋回半径が前記コーナー（Ｃ）の半径に近づくように自車のエンジン出力、又は、ブレーキ力を制御することを特徴とする車両の運動制御装置。
前記半径差算出手段（９）の算出結果に基づいて前記コーナー（Ｃ）での自車の運動状態を少なくともアンダーステア状態およびオーバーステア状態の区別について判定する運動状態判定手段（１０）を更に備え、前記運動状態制御手段（１１）は、自車のエンジン出力、又は、ブレーキ力を該運動状態判定手段（１０）で判定したアンダーステア状態またはオーバーステア状態を解消するように制御することを特徴とする請求項１に記載の車両の運動制御装置。
前記運動パラメータ検出手段（５，６，７）は、スリップ率検出手段（５）とヨーレート検出手段（６）と、横方向加速度検出手段（７）とにより構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両の運動制御装置。