JP4326390B2

JP4326390B2 - 車両の運動制御装置

Info

Publication number: JP4326390B2
Application number: JP2004107050A
Authority: JP
Inventors: 圭勇金; 修矢野
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2009-09-02
Anticipated expiration: 2024-03-31
Also published as: JP2005289205A

Description

本発明は、道路データを記憶する道路データ記憶手段と、前記道路データ上の自車位置を検出する自車位置検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、前記道路データ、前記自車位置および前記車速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を安全に通過し得るか否かを判定する通過可否判定手段と、車両を減速させるためのコーナー通過用減速アクチュエータと、前記通過可否判定手段で否と判定されたときに車両を減速させるための減速制御量を定めるコーナー通過用減速制御量決定手段と、該コーナー通過用減速制御量決定手段で定まる減速制御量で前記コーナー通過用減速アクチュエータの作動を制御可能なアクチュエータ制御手段とを備える車両の運動制御装置に関する。

従来、コーナーの進入前に、ナビゲーションシステムを用いてコーナが自車の前方にあることを予測し、コーナーを適切に通過するための適正速度まで自動的に減速するようにしたものが、たとえば特許文献１等で既に知られている。
特許第３３０５５１８号公報

ところが、コーナーの進入前に適正速度まで自動的に減速するようにしていても、コーナー通過中に車両のアンダーステア状態やオーバーステア状態を解消するための旋回制御が必要になる場合があり、このような旋回制御を可能とした車両も実現されているが、従来のものでは、両制御を個別に実行するものであるので、過剰制御が生じたり、制御不足が生じたりする不具合が発生する可能性がある。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、コーナーを安全に通過するための減速制御ならびに車両の旋回運動制御の干渉が生じるのを回避して適切な運動制御がなされるようにした車両の運動制御装置を提供することを目的とする。

上記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、前記道路データ上の自車位置を検出する自車位置検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、前記道路データ、前記自車位置および前記車速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を安全に通過し得るか否かを判定する通過可否判定手段と、車両を減速させるためのコーナー通過用減速アクチュエータと、前記通過可否判定手段で否と判定されたときに車両を減速させるための減速制御量を定めるコーナー通過用減速制御量決定手段と、該コーナー通過用減速制御量決定手段で定まる減速制御量で前記コーナー通過用減速アクチュエータの作動を制御可能なアクチュエータ制御手段とを備える車両の運動制御装置において、自車の目標とする旋回運動状態を表す目標旋回運動パラメータを決定する目標旋回運動パラメータ決定手段と、自車の実際の旋回運動状態を表す実旋回運動パラメータを検出する実旋回運動パラメータ検出手段と、前記目標旋回運動パラメータおよび前記実旋回運動パラメータを比較する比較手段と、少なくとも一部を前記コーナー通過用減速アクチュエータと共通にして車両の旋回運動を調整するように作動する旋回運動調整用アクチュエータと、前記比較手段の比較結果に基づいて実旋回運動パラメータを目標旋回運動パラメータに近づけるモーメント制御ならびに車両の減速による旋回制御のいずれかを選択して前記旋回運動調整用アクチュエータの作動制御量を定める旋回運動制御用制御量決定手段と、該旋回運動制御用制御量決定手段および前記コーナー通過用減速制御量決定手段でそれぞれ定まる減速制御量のうち大きい方を選択するハイセレクト手段とを含み、前記アクチュエータ制御手段は、前記旋回運動制御用制御量決定手段が前記減速による旋回制御を選択してその減速制御量を定めた状態では、前記両アクチュエータのうち前記ハイセレクト手段で選択された減速制御量に対応した側のアクチュエータの作動を選択した前記減速制御量で制御し、また前記旋回運動制御用制御量決定手段が前記モーメント制御を選択してそのモーメント制御量を定めた状態では、前記コーナー通過用減速制御量決定手段で定まる減速制御量による前記コーナー通過用減速アクチュエータの作動を停止して、前記旋回運動制御用制御量決定手段で定めたモーメント制御量で前記旋回運動調整用アクチュエータの作動を制御することを特徴とする。

本発明によれば、旋回運動制御用制御量決定手段で旋回運動を制御するための減速制御が選択された状態では、その減速制御量と、コーナーを安全に通過するために定められる減速制御量との比較によって大きい方の減速制御量が選択され、両アクチュエータのうち減速制御量が選択された側のアクチュエータを作動せしめるようにするので、両制御の干渉が生じるのを防止しつつ充分な減速量を確保することができる。

また旋回運動制御用制御量決定手段で旋回運動を制御するためのモーメント制御が選択された状態では、減速制御を実行することなくモーメント制御が実行されることになり、両制御の干渉が生じるのを防止しつつ充分な旋回運動制御を実行することができる。

以下、本発明の実施形態を、添付図面に示す本発明の一実施例に基づいて説明する。

図１〜図５は本発明の一実施例を示すものであり、図１は車両の運動制御装置の構成を示すブロック図、図２は通過可否判定手順を示すためのフローチャート、図３はコーナーに自車が進入する直前の状態を説明するための図、図４は道路データの一例を示す図、図５は逸脱量算出手法を説明するための図である。

先ず図１において、この運動制御装置は、道路データを記憶する道路データ記憶手段１と、前記道路データ上の自車位置を検出する自車位置検出手段２と、自車の車速Ｖを検出する車速検出手段３と、前記道路データ、前記自車位置および前記車速Ｖ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を安全に通過し得るか否かを判定する通過可否判定手段４と、該通過可否判定手段４で否と判定されたときに車両を減速させるための減速制御量を定めるコーナー通過用減速制御量決定手段５と、自車の目標とする旋回運動状態を表す目標旋回運動パラメータである目標ヨーレートγＯを決定する目標旋回運動パラメータ決定手段６と、自車の実際の旋回運動状態を表す実旋回運動パラメータとしての実ヨーレートγを検出する実旋回運動パラメータ検出手段としてのヨーレート検出手段７と、目標ヨーレートγＯおよび実ヨーレートγを比較する比較手段８と、該比較手段８の比較結果に基づいて実ヨーレートγを目標ヨーレートγＯに近づけるモーメント制御ならびに車両の減速による旋回制御のいずれかを選択して旋回制御用の作動制御量を定める旋回運動制御用制御量決定手段９と、該旋回運動制御用制御量決定手段９および前記コーナー通過用減速制御量決定手段５でそれぞれ定まる減速制御量のうち大きい方を選択するハイセレクト手段１０と、コーナー通過用減速アクチュエータおよび旋回運動調整用アクチュエータに共通であるアクチュエータ１１と、前記ハイセレクト手段１０の選択結果ならびに前記旋回運動制御用制御量決定手段９による選択および作動制御量決定に基づいて前記アクチュエータ１１の作動を制御するアクチュエータ制御手段１２とを備える。

アクチュエータ１１は、スロットルを絞ることに伴うエンジン出力の低下による減速、変速機のシフトダウンによる減速、ならびブレーキ作動による減速が可能であるとともに、旋回外輪のブレーキ作動によるモーメント調整が可能であり、減速作動時には、変速機のシフトダウン、エンジン出力低下およびブレーキ作動の順で作動する。

前記道路データ記憶手段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る。また通過可否判定手段４は、道路データ記憶手段１が記憶している道路データ、自車位置検出手段２が検出した自車位置、車速検出手段３が検出した車速Ｖに加えて、摩擦係数検出手段１３で検出される路面の摩擦係数μをも勘案してコーナーを安全に通過し得るか否かを判定するものであり、摩擦係数検出手段１３は、スリップ率検出手段１４、横方向加速度検出手段１５およびヨーレート検出手段７で検出されたスリップ率、横方向加速度およびヨーレートγに基づいて自車が走行している路面の路面摩擦係数を演算により検出する。

而して通過可否判定手段４は、図２で示す手順に従って、コーナーを安全に通過可能か否かを判定するものであり、先ずステップＳ１では、自車が現在走行している経路上に図３で示すようにコーナーＣが存在するときに、そのコーナーＣの半径ＲＣを、道路データ記憶手段１で記憶した道路データおよび自車位置検出手段２で検出される自車位置に基づいて演算する。

ステップＳ２では、前記摩擦係数検出手段１３で検出された摩擦係数μと、ステップＳ１で算出した半径ＲＣとに基づいて、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を算出する。すなわち旋回半径ＲＣ、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／ＲＣ｝が成立するので、ＶＯ＝（９．８×μ×ＲＣ）^1/2として算出することができる。

ステップＳ３では、車速検出手段３で検出されている現在の車速Ｖが目標速度ＶＯをしきい値Ｔだけ超えているか否かを判定し、（Ｖ−ＶＯ）≦Ｔであると判定したときにはステップＳ４に進み、このステップＳ４で、コーナーＣを安全に通過可能であると判定する。

またステップＳ３において（Ｖ−ＶＯ）＞Ｔと判定したときには、ステップＳ３からステップＳ５へと進む。このステップＳ５では、前記目標速度ＶＯ、前記摩擦係数μおよび前記車速Ｖに基づいて、目標減速度αＯを算出する。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。

ステップＳ６では、前記目標速度ＶＯ、前記目標減速度αＯおよび前記車速Ｖに基づいて、目標速度ＶＯに達するまでの予想し得る最短の減速距離Ｓ′を、
｛Ｓ′＝（Ｖ−ＶＯ）²／（２×αＯ）｝に従って演算する。

次のステップＳ７では、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からの自車位置とに基づいてコーナーＣまでの距離Ｓを算出し、Ｓ≦Ｓ′であるか否かをステップＳ８で判定した結果、Ｓ′＜ＳであるときにはステップＳ４に進んでコーナーＣを安全に通過可能であると判定し、またＳ≦Ｓ′であったときにはステップＳ９に進み、コーナーＣを安全に通過し得ないと判定する。

通過可否判定手段４での判定結果は、コーナー通過用減速制御量決定手段５に入力されるものであり、該コーナー通過用減速制御量決定手段５は、通過可否判定手段４がコーナーＣを安全に通過し得ないと判定したときに、車速Ｖおよび摩擦係数μに基づいて、同一の車速Ｖでは摩擦係数μが高いほど車両を減速させる減速制御量が大きくなるようにして減速制御量を定め、ハイセレクト手段１０に入力する。

目標旋回運動パラメータ決定手段６は、舵角検出手段１６で検出された舵角と、ヨーレート検出手段７で検出されたヨーレートγとに基づいて目標ヨーレートγＯを定めるものである。

旋回運動制御用制御量決定手段９には、道路データ記憶手段１、自車位置検出手段２、車速検出手段３、比較手段８および目標旋回運動パラメータ決定手段６からの信号が入力されており、旋回運動制御用制御量決定手段９は、それらの入力信号に基づいて、旋回車両がアンダーステアおよびオーバーステアのいずれの状態にあるかを判断するとともに、アンダーステアのときには減速制御量を、またオーバーステアの状態ではモーメント制御量を定める。

ところで、道路データ記憶手段１には、図４で示すように、相互に間隔Ｌ０，Ｌ１…Ｌｎをあけた複数のノード点Ｎ１，Ｎ２…Ｎｎ…から成る道路データが記憶されており、旋回運動制御用制御量決定手段９では、少なくとも相互に隣接するノード点Ｎ１，Ｎ２…Ｎｎの位置情報に基づく演算によって道路データ上の各ノード点Ｎ１，Ｎ２…Ｎｎでの半径が検出される。すなわち各ノード点Ｎ１，Ｎ２…Ｎｎのリンク交差角をθ１，θ２…θｎ（ラジアン）、ノード点Ｎｎの両側の間隔をＬ（ｎ−１）、Ｌｎとしたときに、ノード点Ｎｎにおける半径Ｒｎが第（１）式に基づいて算出される。

Ｒｎ＝〔｛Ｌ（ｎ−１）／θｎ｝＋｛Ｌｎ／θｎ｝〕／２
＝｛Ｌ（ｎ−１）＋Ｌｎ｝／２θｎ……（１）
また旋回運動制御用制御量決定手段９は、自車位置検出手段２で検出された自車位置から次のノード点までの距離Ｌを、隣接するノード点間を走行する間での演算サイクルＣ１，Ｃ２…Ｃｎ毎に、車速検出手段３で得られる車速Ｖ、演算周期および道路データ記憶手段１の道路データに基づいて算出し、図５で示すように、ノード点Ｎｎおよび次のノード点Ｎ（ｎ＋１）が、それらのノード点Ｎｎ，Ｎ（ｎ＋１）での半径Ｒがほぼ等しくなるほど接近している状態、すなわちノード点が緻密に設定されている状態で、次のノード点Ｎ（ｎ＋１）での逸脱量ｄを、次の第（２）式に基づいて算出する。

ｄ＝Ｌ²／（２Ｒ）−Ｌ・γＯ・ｔ ……（２）
但し、０＜ｔ≦（Ｌ／Ｖ）
ここで摩擦係数がμである路面を車速Ｖで走行中に、（Ｖ²／Ｒ）＞μ・ｇ（ｇ；重力加速度）となってノード点Ｎｎで車両がグリップ力を失ったと仮定したときに、ノード点Ｎ（ｎ＋１）での最大逸脱量をＤと仮定し、ノード点Ｎｎで減速および旋回制御を用いてレーンからの逸脱防止を図った場合のノード点Ｎ（ｎ＋１）での復元量をｒとすると、ノード点Ｎ（ｎ＋１）での逸脱量ｄはｄ＝Ｄ−ｒとなる。

ところで上述のようにノード点Ｎｎ，Ｎ（ｎ＋１）の半径Ｒがほぼ等しいと仮定しているので、ノード点Ｎｎ，Ｎ（ｎ＋１）と、それらのノード点Ｎｎ，Ｎ（ｎ＋１）の曲率中心とを結ぶ三角形は略二等辺三角形であり、頂角をαとし、底角をβとし、グリップ力を失った車両がノード点Ｎｎでは半径Ｒの円の接線方向に進行するものとするとともにその進行方向と前記略二等辺三角形の底辺とがなす角度をδとしたときに、（α＋２β≒１８０°）であり、（β＋δ＝９０°）であることから（β＝９０−δ）である。したがって｛α＋２（９０−δ）≒１８０°｝であり、｛α＋１８０−２δ≒１８０°｝であるので、α≒２δである。これにより（２Ｄ／Ｌ）≒Ｌ／Ｒであり、
Ｄ＝Ｌ²／（２Ｒ）……（３）
とすることが可能である。またノード点Ｎ（ｎ＋１）での復元量ｒは目標ヨーレートγＯに基づくものであるので、０＜ｔ≦（Ｌ／Ｖ）としたときに、
Ｒ＝Ｌ・γＯ・ｔ……（４）
が成立し、上記第（３）式および第（４）式に基づいて上記第（２）式を得ることが可能となる。

而して旋回運動制御用制御量決定手段９は、算出した逸脱量ｄに基づいて次のノード点Ｎ（ｎ＋１）までの減速の必要性を判断するものであり、たとえば前記逸脱量ｄが１ｍを超えたときには車両が車線を逸脱する可能性が大きいアンダーステアの状態であって減速が必要であると判断し、その減速制御量を定め、ハイセレクト手段１０に入力する。

また旋回運動制御用制御量決定手段９は、目標ヨーレートγＯおよび実ヨーレートγの比較手段８での比較結果に基づいて、車両がオーバーステア状態にあると判定したときには、実ヨーレートγを目標ヨーレートγＯに近づけるべく旋回外輪側のブレーキによるモーメント制御を行うためのモーメント制御量を定め、アクチュエータ制御手段１２に入力する。

而してアクチュエータ制御手段１２は、旋回運動制御用制御量決定手段９が減速制御量を定めた状態ではハイセレクト手段１０で選択された減速制御量でアクチュエータ１１の作動を制御し、また旋回運動制御用制御量決定手段９がモーメント制御量を定めた状態では、減速制御を停止し、旋回運動制御用制御量決定手段９で定めたモーメント制御量でアクチュエータ１１の作動を制御する。

次にこの実施例の作用について説明すると、旋回運動制御用制御量決定手段９が旋回運動を制御するための減速制御を選択した状態では、その減速制御量と、コーナーを安全に通過するためにコーナー通過用減速制御量決定手段５が定めた減速制御量との比較によって大きい方の減速制御量がハイセレクト手段１０で選択され、選択された減速制御量でアクチュエータ１１の作動が制御されるので、コーナー通過用の減速制御および旋回制御用の減速制御間に干渉が生じるのを防止しつつ充分な減速量を確保することができる。

また旋回運動制御用制御量決定手段９が旋回運動を制御するためのモーメント制御を選択したときには、コーナー通過用減速制御量決定手段５が減速制御量を定めていても、その減速制御を実行することなくアクチュエータ１１によるモーメント制御が実行されることになり、コーナー通過用の減速制御および旋回制御用のモーメント制御間に干渉が生じるのを防止しつつ充分な旋回運動制御を実行することができる。

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。

たとえば上記実施例では、アクチュエータ１１が、コーナー通過用減速アクチュエータおよび旋回運動調整用アクチュエータに共通のものであるとしたが、旋回運動調整用アクチュエータは、その少なくとも一部をコーナー通過用減速アクチュエータと共通にしたものであればよい。

車両の運動制御装置の構成を示すブロック図である。通過可否判定手順を示すためのフローチャートである。コーナーに自車が進入する直前の状態を説明するための図である。道路データの一例を示す図である。逸脱量算出手法を説明するための図である。

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・・・・通過可否判定手段
５・・・・コーナー通過用減速制御量決定手段
６・・・・目標旋回運動パラメータ決定手段
７・・・・実旋回運動パラメータ検出手段
８・・・・比較手段
９・・・・旋回運動制御用制御量決定手段
１０・・・ハイセレクト手段
１１・・・アクチュエータ
１２・・・アクチュエータ制御手段

Claims

道路データを記憶する道路データ記憶手段（１）と、前記道路データ上の自車位置を検出する自車位置検出手段（２）と、車速を検出する車速検出手段（３）と、前記道路データ、前記自車位置および前記車速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を安全に通過し得るか否かを判定する通過可否判定手段（４）と、車両を減速させるためのコーナー通過用減速アクチュエータ（１１）と、前記通過可否判定手段（４）で否と判定されたときに車両を減速させるための減速制御量を定めるコーナー通過用減速制御量決定手段（５）と、該コーナー通過用減速制御量決定手段（５）で定まる減速制御量で前記コーナー通過用減速アクチュエータ（１１）の作動を制御可能なアクチュエータ制御手段（１２）とを備える車両の運動制御装置において、
自車の目標とする旋回運動状態を表す目標旋回運動パラメータを決定する目標旋回運動パラメータ決定手段（６）と、自車の実際の旋回運動状態を表す実旋回運動パラメータを検出する実旋回運動パラメータ検出手段（７）と、前記目標旋回運動パラメータおよび前記実旋回運動パラメータを比較する比較手段（８）と、少なくとも一部を前記コーナー通過用減速アクチュエータ（１１）と共通にして車両の旋回運動を調整するように作動する旋回運動調整用アクチュエータ（１１）と、前記比較手段（８）の比較結果に基づいて実旋回運動パラメータを目標旋回運動パラメータに近づけるモーメント制御ならびに車両の減速による旋回制御のいずれかを選択して前記旋回運動調整用アクチュエータ（１１）の作動制御量を定める旋回運動制御用制御量決定手段（９）と、該旋回運動制御用制御量決定手段（９）および前記コーナー通過用減速制御量決定手段（５）でそれぞれ定まる減速制御量のうち大きい方を選択するハイセレクト手段（１０）とを含み、
前記アクチュエータ制御手段（１２）は、前記旋回運動制御用制御量決定手段（９）が前記減速による旋回制御を選択してその減速制御量を定めた状態では、前記両アクチュエータ（１１）のうち前記ハイセレクト手段（１０）で選択された減速制御量に対応した側のアクチュエータ（１１）の作動を選択した前記減速制御量で制御し、また前記旋回運動制御用制御量決定手段（９）が前記モーメント制御を選択してそのモーメント制御量を定めた状態では、前記コーナー通過用減速制御量決定手段（５）で定まる減速制御量による前記コーナー通過用減速アクチュエータ（１１）の作動を停止して、前記旋回運動制御用制御量決定手段（９）で定めたモーメント制御量で前記旋回運動調整用アクチュエータ（１１）の作動を制御することを特徴とする、車両の運動制御装置。