JP4735195B2 - 車両制御システム - Google Patents

Description

本発明は、車両制御システムに関するものである。

従来、ナビゲーション装置が搭載された車両において、前記ナビゲーション装置が提供する道路状況データに対応させてサスペンション制御を行うことができるようにした車両のサスペンション制御装置が提供されている（例えば、特許文献１参照。）。この場合、道路上に段差があるか否かをデータベースに基づいて判断し、サスペンションの硬さを制御する。
特開２０００−３１８６３４号公報

しかしながら、前記従来のサスペンション制御装置においては、段差を通過する際にサスペンションをソフトにして乗り心地を良くするのみであるので、車速が高い場合には乗り心地を十分に良くすることができなかった。車両が段差を通過する際に発生する上下方向加速度は、段差の大きさと車速とによって決定されるので、同じ段差でも車速が高くなると大きくなってしまう。そして、サスペンションの硬さを制御する幅には限度があるので、車速が高いとサスペンションを最もソフトにしても、上下方向加速度を適切に吸収することができず、乗り心地が悪くなってしまう。

本発明は、前記従来の問題点を解決して、段差を通過する際に、車両の速度と上下方向加速度との関係を示す特性値が快適さの臨界値を超えると、減速制御を行うことによって、車両の速度が高い場合でも、段差の手前で減速して乗り心地を向上させることができる車両制御システムを提供することを目的とする。

そのために、本発明の車両制御システムにおいては、道路の段差の位置及び段差量を記憶する記憶手段と、車両の現在位置を検出する現在位置検出手段と、車両の速度を検出する車速検出手段と、前記段差の位置と前記現在位置とに基づいて、前記車両の前方に段差があるか否かを判断する判断手段と、前記車両の前方に段差があると判断された場合、該段差の段差量と前記車速検出手段が検出した車両の速度とに基づいて推定上下方向加速度を算出し、算出された推定上下方向加速度が前記車速検出手段が検出した車両の速度に対応する快適さの臨界値の上下方向加速度より大きいときに減速制御を行う車速制御手段とを有する。

本発明によれば、段差を通過する際に、車両の速度と上下方向加速度との関係を示す特性値が快適さの臨界値を超えると、減速制御を行うようになっている。これにより、車両の速度が高い場合でも、段差の手前で減速して乗り心地を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図２は本発明の実施の形態における車両制御システムの構成を示すブロック図である。

図に示されるように、本実施の形態における車両制御システムは、道路情報としての車両の走行環境情報を出力するナビゲーション装置１０、各種データを格納するデータベースユニット２０、及び、車両に搭載され車両の状態を検出又は制御する車両デバイス３０を有する。なお、前記データベースユニット２０はナビゲーション装置１０と一体的に構成されるものであってもよい。ここで、前記車両は乗用車、トラック、バス、二輪車等道路を走行可能なものであればいかなる種類のものであってもよいが、本実施の形態においては、説明の都合上、前記車両が４つの車輪を備える乗用車である場合について説明する。そして、４つの車輪の各々にはサスペンション（懸架装置）が取り付けられている。

ここで、前記車両デバイス３０は、サスペンションＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）３１、車速検出手段としての車速検出部３２及び車速変化部３３を有する。前記サスペンションＥＣＵ３１は、サスペンションの特性を制御する装置であり、ＣＰＵ、ＭＰＵ等の演算手段、半導体メモリ、磁気ディスク等の記憶手段、通信インターフェイス等を備え、例えば、車両内に配設されたボディ通信網としての車内ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の通信網を介して、ナビゲーション装置１０と通信可能に接続されている。なお、前記サスペンションＥＣＵ３１が制御するサスペンションの特性はいかなる特性であってもよく、例えば、ばね部材のばねレート（ばね定数又はスプリングレート）の値を制御してもよいが、ここでは、サスペンションの特性としての減衰力を制御する場合について説明する。また、該減衰力の制御はいかなる方法で行われてもよいが、ここでは、各サスペンションの油圧ダンパに内蔵されたアクチュエータを駆動してオリフィス切換え型減衰可変バルブを回転させることによって、油流路におけるオリフィスの直径の大きさを変化させるものとする。

また、前記サスペンションＥＣＵ３１には、サスペンションにおける車体側の部分であるばね上部分が上下方向に移動する加速度としての車両の上下方向加速度を検出する上下加速度センサが接続されている。該上下加速度センサの検出信号に基づいて、車両が段差上を走行したことを検出することができる。

さらに、前記車速検出部３２は、車速センサを備え、車両の速度、すなわち、車速を検出する。前記車速検出部３２も、サスペンションＥＣＵ３１と同様に、ナビゲーション装置１０と通信可能に接続されている。

また、前記車速変化部３３は、車両の駆動力を調整する駆動力調整装置としての自動変速機を制御する自動変速機制御装置を含み、自動変速機を制御することによって車速を変化させる。そして、前記自動変速機は、変速比を制御して車両のエンジンの回転を車軸に伝達する装置であり、変速比を段階的に変化させる変速段を備えた有段自動変速機であってもよいが、本実施の形態においては、変速比を無段階に変化させる無段変速機であるものとして説明する。なお、前記車速変化部３３も、サスペンションＥＣＵ３１及び車速検出部３２と同様に、ナビゲーション装置１０と通信可能に接続されている。

そして、該ナビゲーション装置１０は、ＣＰＵ、ＭＰＵ等の演算手段、半導体メモリ、磁気ディスク等の記憶手段、ＣＲＴ、液晶ディスプレイ、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）ディスプレイ、レーザホログラム等の表示手段、タッチパネル、リモートコントローラ、押しボタンスイッチ等の入力手段、ラウドスピーカ等の音声出力手段、マイクロホン等の音声入力手段、通信インターフェイス等を備える。さらに、前記ナビゲーション装置１０は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）センサ、ジャイロセンサ、Ｇセンサ等を備え、これらセンサからの信号及び前記車速検出部３２からの信号に基づいて、車両の現在位置、車両が向いている方位、車速、車両の移動距離等を検出することができる。なお、前記ナビゲーション装置１０は、運転者が操作する車両のステアリングの舵（だ）角を検出するステアリングセンサ、車両の方向指示器としてのウィンカの動作を検出するウィンカセンサ、運転者が操作するアクセル開度を検出するアクセルセンサ、運転者が操作する車両のブレーキペダルの動きを検出するブレーキセンサ、車両の重量情報を取得する車重センサ、地磁気センサ、距離センサ、ビーコンセンサ、高度計等を備えていてもよい。前記ＧＰＳセンサは、図示されないＧＰＳ衛星が発信した電波を受信することによって地球上における現在位置を検出し、前記地磁気センサは、地磁気を測定することによって車両が向いている方位を検出し、前記距離センサは、道路上の所定の位置間の距離等を検出する。そして、前記ビーコンセンサは、道路に沿って配設されたビーコンからの位置情報を受信して現在位置を検出する。

また、前記データベースユニット２０は、段差学習データベース２１、地図データベース２２及び運転者趣向学習データベース２３を有し、ナビゲーション装置１０と通信可能に接続されている。なお、前記段差学習データベース２１、地図データベース２２及び運転者趣向学習データベース２３は、ナビゲーション装置１０が内蔵する記憶手段に格納されていてもよい。

そして、前記地図データベース２２は、地図データファイル、交差点データファイル、ノードデータファイル、道路データファイル、及び、各地域のホテル、ガソリンスタンド等の施設の情報が記憶された施設情報データファイルを含んでいる。前記交差点データファイルには交差点データが、ノードデータファイルにはノードデータが、道路データファイルには道路データが、それぞれ記憶され、前記交差点データ、ノードデータ及び道路データによって道路状況が表示手段の画面に表示される。なお、前記交差点データには、交差点の種類、すなわち、交通信号灯器の設置されている交差点であるか又は交通信号灯器の設置されていない交差点であるかが含まれる。また、前記ノードデータは、前記地図データファイルに記録された地図データにおける少なくとも道路の位置及び形状を構成するものであり、実際の道路の分岐点（交差点、Ｔ字路等を含む）、ノード点、及び、各ノード点間を連結するリンクを示すデータから成る。さらに、前記ノード点は、少なくとも道路の屈曲点の位置を示す。

また、前記道路データには、道路自体について、幅員、勾（こう）配、カント、高度、バンク、路面の状態、道路の車線数、該車線数の減少する地点、幅員の狭くなる地点等のデータが含まれる。なお、高速道路や幹線道路の場合、対向方向の車線のそれぞれが別個の道路データとして格納され、二条化道路として処理される。例えば、片側２車線以上の幹線道路の場合、二条化道路として処理され、上り方向の車線と下り方向の車線とは、それぞれ、独立した道路として道路データに格納される。また、コーナについては、曲率半径、交差点、Ｔ字路、コーナの入口等のデータが含まれる。さらに、道路属性については、踏切、高速道路出入口ランプウェイ、高速道路の料金所、降坂路、登坂路、道路種別（国道、主要地方道、一般道、高速道等）等のデータが含まれる。

そして、前記段差学習データベース２１には、学習された段差の位置、段差の段差量等の段差情報が格納される。また、前記運転者趣向学習データベース２３には、段差を学習する際に取得したナビゲーション装置１０のユーザである運転者の趣向が格納される。該趣向は、段差を通過する際に不快に感じたか否かである。

なお、前記ナビゲーション装置１０は、機能の観点から、ロケーション部１１、段差量算出部１２、最適減衰力算出部１３及び目標減速度算出部１４を有する。前記ロケーション部１１は、車両の現在位置を検出するものであり、ＧＰＳセンサ、ジャイロセンサ、Ｇセンサ、車速検出部３２等からの信号に基づき、地図データベース２２を参照して、車両の現在位置を検出する。また、前記段差量算出部１２は、段差を通過した際に車速検出部３２が検出した車速、及び、上下加速度センサが検出した車両の上下方向加速度に基づき、前記段差の大きさとしての段差量を算出する。さらに、前記最適減衰力算出部１３は、車両があらかじめ学習した段差に接近すると、当該段差を通過するために最適なサスペンションの減衰力を算出する。そして、サスペンションＥＣＵ３１は、最適減衰力算出部１３によって算出された減衰力に基づき、サスペンションの減衰力を制御する。また、前記目標減速度算出部１４は、車速が段差を通過するための推奨車速よりも高いと、当該段差に到達するまでに推奨車速となるような減速度である目標減速度を算出する。そして、車速変化部３３は、目標減速度算出部１４によって算出された目標減速度が得られるように、自動変速機の変速比を制御する。

また、前記ナビゲーション装置１０は、通常の車両用ナビゲーション装置と同様に、目的地までの経路の探索、経路中の走行案内、特定区間の決定、地点、施設等の検索等の基本処理を実行し、地図を表示手段の画面に表示し、前記地図上に車両の現在位置、該現在位置から目的地までの経路、該経路に沿った案内情報等を表示する。なお、該案内情報は、発音手段によって音声出力されるようにしてもよい。

本実施の形態において、車両制御システムは、機能の観点から、段差検出手段、記憶手段、段差制御手段及び車速制御手段を有する。前記段差検出手段は、道路の段差を検出するものであり、上下加速度センサ、段差量算出部１２等の機能を含むものである。また、前記記憶手段は、段差検出手段が検出した段差の段差情報を記憶するものであり、段差学習データベース２１等の機能を含むものである。さらに、前記段差制御手段は、記憶手段に記憶されている段差の段差情報に基づいて段差制御を行うものであり、最適減衰力算出部１３、サスペンションＥＣＵ３１等の機能を含むものである。さらに、前記車速制御手段は、自動変速機の変速比を変化させて減速制御を行うものであり、目標減速度算出部１４、車速検出部３２、車速変化部３３等の機能を含むものである。

次に、前記構成の車両制御システムの動作について説明する。まず、段差を学習する動作について説明する。

図１は本発明の実施の形態における段差を学習する動作を示す図、図３は本発明の実施の形態における段差を学習する動作を示すフローチャートである。

車両が道路上の段差を走行する際に、例えば、減衰力を弱くすることによって、サスペンションの特性をソフトな、すなわち、柔らかな設定に変更することにより、乗り心地を向上させることができる。しかし、段差があることを検出してからサスペンションの特性を変更しても間に合わないので、十分な効果を得ることができない。そのため、十分な効果を得るためには、サスペンションの特性を事前に柔らかな設定に変更する必要がある。そして、サスペンションの特性を事前に変更するためには、地図データベース２２にあらかじめ段差情報を格納し、該段差情報と車両の現在位置とに基づいて、車両の進行方向前方の所定距離範囲内に段差があることを判断することが考えられるが、道路のすべての段差に関する段差情報を格納した地図データファイルや道路データファイルを作成することは、コストが高く、また、ファイルの記憶容量が膨大なものになってしまうので、事実上困難である。また、車両に取り付けたカメラ等の撮像装置やミリ波レーダ等のレーダ装置によって、車両の進行方向前方の所定距離範囲内にある段差を検出することも考えられるが、高い精度で段差を検出することはコストが高くなる。

そこで、本実施の形態においては、ナビゲーション装置１０は、上下加速度センサが検出した車両の上下方向加速度及び車速検出部３２が検出した車速に基づき、段差の存在及び当該段差の段差量を検出すると、検出した段差の段差情報を段差学習データベース２１に格納する。なお、前記段差情報は、段差の位置、段差の段差量等を含む段差に関する情報である。

図１には、段差を学習する動作が示されている。図において、４１は道路の形状を示す道路ラインであり、４２は車両の現在位置を示す現在位置マークであり、４３は段差の位置を示す段差マークであり、Ｖは車速である。まず、ナビゲーション装置１０は、マッチングしているか否かを判断する。この場合、ロケーション部１１は、ＧＰＳセンサ、ジャイロセンサ、Ｇセンサ、車速検出部３２等からの信号に基づいて検出した車両の現在位置と地図データベース２２に格納された地図データとを照合して、マップマッチングを行う。そして、検出した車両の現在位置が地図データの道路上にないときにはマッチングしていないと判断して処理が終了される。

また、検出した車両の現在位置が地図データの道路上にあるときにはマッチングしていると判断されるので、ナビゲーション装置１０は、段差を検知したか否かを判断する。この場合、図１に示されるように、車両が道路を走行中に段差上を通過したか否かが判断される。そして、上下加速度センサが検出した車両の上下方向加速度の高周波成分が所定の閾（しきい）値以上であれば車両が段差を通過したと判断される。また、上下方向加速度の高周波成分が所定の閾値未満であれば、車両が段差を通過しなかった、すなわち、段差を検知しなかったと判断され、処理が終了される。

一方、上下方向加速度の高周波成分が所定の閾値以上であれば、ナビゲーション装置１０は、車両が段差を通過した、すなわち、段差を検知したと判断し、段差量算出部１２が段差乗り越え時の車速Ｖとサスペンションの減衰力から段差量を算出する。なお、該段差量は、あらかじめ求められた段差量、サスペンションの減衰力、車速及び上下方向加速度の関係に従い、段差乗り越え時の車速Ｖと検出された上下方向加速度とに基づいて算出することができる。

続いて、ナビゲーション装置１０は、現在位置と段差量とを段差学習データベース２１に格納して処理を終了する。この場合、段差を検知した時の現在位置が段差の位置として、段差量算出部１２によって算出された段差量とともに格納される。すなわち、段差の存在する地点の座標と段差量とが、互いに対応付けされて、段差学習データベース２１に格納される。これにより、車両が通過した段差が学習される。

なお、前記処理は、所定タイミング、例えば、１０〔ｍｓｅｃ〕毎に１回ずつ、繰り返して実行される。そのため、車両が走行中に通過した各段差について、位置及び段差量が順次格納され、蓄積される。

次に、フローチャートについて説明する。
ステップＳ１ マッチングしているか否かを判断する。マッチングしている場合はステップＳ２に進み、マッチングしていない場合は処理を終了する。
ステップＳ２ 段差を検知したか否かを判断する。段差を検知した場合はステップＳ３に進み、段差を検知していない場合は処理を終了する。
ステップＳ３ 段差乗り越え時の車速から段差量を算出する。
ステップＳ４ 現在位置と段差量とを段差学習データベース２１に格納し、処理を終了する。

なお、前記段差学習データベース２１に格納される段差情報は、必ずしも当該車両による学習に基づいて取得されたものである必要はなく、あらかじめ作成されたデータベース等から取得したものであってもよい。

次に、快適境界線を設定する動作について説明する。

図４は本発明の実施の形態における運転者の趣向を学習する動作を示す図、図５は本発明の実施の形態における学習された運転者の趣向に基づいて快適境界線を設定する方法を示す図、図６は本発明の実施の形態における快適境界線の意味を説明する図である。

車両が段差を通過する際に受ける突き上げを許容できるか否かは、ユーザとしての運転者によって相違する。例えば、ある運転者は前記突き上げが弱いものであっても不快に感じ、乗り心地が悪いと感じてしまうのに対し、他の運転者は前記突き上げが強いものであっても不快に感じることがなく、乗り心地が良いと感じてしまう。また、前記突き上げを許容できるか否かは、同一の運転者であっても、車速によって相違する。一般には、車速が低いときには前記突き上げが弱いものであっても不快に感じてしまうのに対し、車速が高いときには前記突き上げが強いものであっても不快に感じることがないと考えられる。そこで、本実施の形態においては、前記突き上げに対する運転者の趣向を学習するようになっている。

ナビゲーション装置１０は、段差を検知したと判断すると、図４に示されるように、車両が段差を通過した直後に、運転者に対して突き上げに関する問い合わせを行う。例えば、「今の段差は不快でしたか？」等の質問を表示手段の画面に表示したり、音声出力手段から音声出力する。そして、運転者は、タッチパネル等の入力手段を操作して「不快である」又は「不快ではない」のいずれかの回答を入力する。そして、ナビゲーション装置１０は、車両が通過した段差についての運転者の回答を、当該段差を通過した時に検出された車速及び上下方向加速度とともに、運転者趣向学習データベース２３に格納する。これにより、車両が通過した段差からの突き上げに対する運転者の趣向が学習される。

そして、運転者の回答が所定数以上蓄積されると、蓄積された運転者の回答に基づいて、前記運転者の快適さの臨界値を示す快適境界線を設定する。この場合、回答とともに格納された車速及び上下方向加速度に基づいて、図５に示されるように、横軸に車速Ｖを採り、縦軸に上下方向加速度Ｇを採ったＶ−Ｇマップ上に、蓄積された運転者の回答を展開する。図５において、×で示される点４５は「不快である」であるとの回答を示し、○で示される点４６は「不快ではない」との回答を示している。そして、点４５の存在する領域と点４６の存在する領域とを区画する線４７を設定し、該線４７を快適境界線とする。なお、該快適境界線４７は、必ずしも直線である必要はなく曲線であってもよいが、本実施の形態においては、説明の都合上、直線であるものとして説明する。また、快適境界線４７は、段差毎に設定されるものでなく、段差に依らず、すなわち、段差に無関係に設定される。

前記快適境界線４７は、図６に示されるように、Ｖ−Ｇマップ上において、段差を通過した時の突き上げを運転者が不快に感じることがない領域、すなわち、乗り心地が良く快適であると感じる快適エリア４９と、段差を通過した時の突き上げを運転者が不快に感じる領域、すなわち、乗り心地が悪く快適に感じることができない不快エリア４８とを分ける線である。換言すると、運転者が快適に感じることができる上下方向加速度の上限値、すなわち、快適さの臨界値を示す線である。そのため、段差を通過した時に検出される車速と上下方向加速度との関係を示すＶ−Ｇマップ上における位置が、快適エリア４９内となるように制御すれば、運転者は段差を通過した時の突き上げを不快に感じることがないことが分かる。一方、車速と上下方向加速度との関係を示すＶ−Ｇマップ上における位置が、快適境界線４７を越えて不快エリア４８内に入ると、運転者は段差を通過した時の突き上げを不快に感じてしまうことが分かる。そこで、本実施の形態においては、前記快適境界線４７を利用してサスペンション制御を行うようになっている。

なお、サスペンション制御に利用される快適境界線４７は、必ずしも学習に基づいて設定されたものである必要はなく、あらかじめ設定された快適境界線４７を利用することもできる。例えば、多数の車両に各所の段差を通過させ、その時に検出された車速及び上下方向加速度とともに運転者の回答を収集し、収集された多数の回答をＶ−Ｇマップ上に展開して設定された快適境界線４７をあらかじめ記憶しておき、利用することもできる。この場合、快適境界線４７は、特定の運転者の趣向を反映するものではないが、多数の運転者の平均的な趣向を反映するものと考えることができる。

次に、サスペンション制御の方法について説明する。

図７は本発明の実施の形態におけるサスペンション制御の方法を説明する第１の図、図８は本発明の実施の形態におけるサスペンション制御の方法を説明する第２の図、図９は本発明の実施の形態におけるサスペンション制御の方法を説明する第３の図、図１０は本発明の実施の形態におけるサスペンション制御の方法を説明する第４の図である。

本実施の形態においては、道路を走行中の車両の前方に段差が存在する場合、当該段差の直前の位置における車速Ｖ１と当該段差の段差量とに基づいてサスペンションの制御量を決定する。

ここで、車両がある段差を通過する際における車速Ｖと車両の上下方向加速度Ｇとの関係を示す特性値は、図７に示されるＶ−Ｇマップ上における直線５１及び５２のように変化する。なお、直線５１は、前記特性値の変動幅の上限値に対応し、サスペンションの制御量をその制御幅の上限値として、サスペンションの減衰力を最も高くした場合、すなわち、サスペンションを最もハードに設定した場合を示している。また、直線５２は、前記特性値の変動幅の下限値に対応し、サスペンションの制御量をその制御幅の下限値として、サスペンションの減衰力を最も低くした場合、すなわち、サスペンションを最もソフトに設定した場合を示している。そして、矢印５３は、サスペンションを制御することによって変化可能な上下方向加速度Ｇの幅、すなわち、直線５１及び５２によって上限値及び下限値が規定される前記特性値の変動幅及びサスペンションの制御量の制御幅を示している。また、５４は直線５２と快適境界線４７との交点を示し、該交点５４に対応する車速をＶｘとする。なお、Ｖ−Ｇマップ上における直線５１及び５２の位置や傾きは、段差量に応じて相違する。また、段差通過時の車速をＶ１とする。

そして、図７に示されるように、Ｖ１がＶｘ以上であるとすると、Ｖｘ以上の範囲では直線５２が快適境界線４７より上に位置するので、乗り心地が良くなるようにサスペンションを最もソフトに設定したとしても、不快エリア４８に対応する値の上下方向加速度Ｇが発生することが分かる。すなわち、Ｖ１がＶｘ以上であるとすると、サスペンションを制御しても、運転者が不快に感じる上下方向加速度Ｇが発生する。そこで、運転者が不快に感じる度合いをできる限り低減するために、Ｖ１がＶｘ以上である場合には、サスペンションを最もソフトに設定し、車速Ｖと上下方向加速度Ｇとの関係が直線５２に沿って変化するようにする。

また、図８に示されるように、Ｖ１がＶｙより大きくＶｘ未満であるとする。なお、Ｖｙは、直線５１と快適境界線４７との交点５５に対応する車速である。この場合、サスペンションを制御することによって、上下方向加速度Ｇを快適境界線４７で示される快適さの臨界値とすることができる。なお、乗り心地を更に良くするために上下方向加速度Ｇを快適境界線４７よりも低い値にすることもできるが、走行安定性を向上させるためには、サスペンションをハードに設定することが望ましい。そこで、乗り心地と走行安定性とを高い次元で両立させるために、Ｖ１がＶｙより大きくＶｘ未満である場合には、車速Ｖと上下方向加速度Ｇとの関係が快適境界線４７に沿って変化するように、サスペンションを制御する。

さらに、図９に示されるように、Ｖ１がＶｙ以下であるとすると、Ｖｙ以下の範囲では直線５１が快適境界線４７より下に位置するので、走行安定性が高くなるようにサスペンションを最もハードに設定したとしても、快適エリア４９に対応する値の上下方向加速度Ｇが発生することが分かる。すなわち、Ｖ１がＶｙ以下であるとすると、サスペンションを制御しても、運転者が不快に感じる上下方向加速度Ｇが発生することはない。そこで、走行安定性をできる限り向上させるために、Ｖ１がＶｙ以下である場合には、サスペンションを最もハードに設定し、車速Ｖと上下方向加速度Ｇとの関係が直線５１に沿って変化するようにする。

乗り心地と走行安定性とを両立させるためには、車速Ｖと上下方向加速度Ｇとの関係を示す特性値が、図１０に示されるような、太線で示される最適制御線５６に沿って変化するように、サスペンションを制御することが望ましい。前記最適制御線５６は、Ｖｙ以下の範囲ではサスペンションを最もハードに設定した場合を示す直線５１と一致し、Ｖｙより大きくＶｘ未満の範囲では快適境界線４７と一致し、Ｖｘ以上の範囲ではサスペンションを最もソフトに設定した場合を示す直線５２と一致する。そのため、最適制御線５６は、スペンションを制御することができる範囲内において、車速Ｖ１と上下方向加速度Ｇとの関係を示す特性値が快適境界線４７に最も近い状態を示す線である。このように、車速Ｖ１と上下方向加速度Ｇとの関係が最適制御線５６に沿って変化するように、すなわち、車速Ｖ１と上下方向加速度Ｇとの関係が快適境界線４７に近くなるようにサスペンションを制御することによって、乗り心地と走行安定性とを運転者の好みに合わせて最適化することができる。

次に、車速を制御する方法について説明する。

図１１は本発明の実施の形態における段差の手前で減速する動作を示す図、図１２は本発明の実施の形態における必要減速度の算出方法を示す図、図１３は本発明の実施の形態における自動変速機の目標回転数を決定するためのマップを示す図である。

前述のように、車速ＶがＶｘ以上であると、サスペンションを制御しても、運転者が不快に感じる上下方向加速度Ｇが発生する。そこで、本実施の形態においては、車速ＶがＶｘ以上である場合には、エンジンブレーキを利用した減速制御を行って、Ｖｘとなるように車速を低下させる。

図１１に示されるように、ナビゲーション装置１０が、車両の前方に段差が存在すると判断し、現在の車速Ｖが前記段差に関するＶｘ以上であると判断すると、Ｖｘを目標車速に設定して減速制御が行われる。なお、車両の現在位置から段差までの距離はＬであるとする。

この場合、目標減速度算出部１４が、次の式（１）に従って必要減速度を算出する。なお、必要減速度をＧｖとする。
Ｇｖ＝（Ｖ² −Ｖｘ² ）／（２×Ｌ） ・・・式（１）
算出された必要減速度Ｇｖは、図１２における曲線６１で示される。なお、図１２は、横軸に距離を採り、縦軸に車速を採ったグラフである。図１２における曲線６１は、算出された必要減速度に対応する車速の変化を示し、曲線６１の曲率が大きいほど、すなわち、曲がり方がきついほど必要減速度が大きいことを意味する。

そして、車速変化部３３は、目標減速度算出部１４によって算出された必要減速度が得られるように、図１３に示されるようなマップに従って自動変速機を制御する。なお、該自動変速機は、プーリを使用し、プーリ比を変化させることによって変速を行う無段変速機であるものとして説明する。

図１３に示されるマップは、自動変速機の変速マップの１つであり、横軸に車速を採り、縦軸に入力軸回転数を採ってある。そして、直線６２は自動変速機の変速比を最大に設定した場合の自動変速機の入力軸回転数と車速との関係を示し、直線６３は自動変速機の変速比を最小に設定した場合の自動変速機の入力軸回転数と車速との関係を示している。なお、車速は自動変速機の出力軸回転数に比例している。

また、曲線６４及び６５は、必要減速度に対応する自動変速機の目標入力軸回転数と車速との関係を示す変速曲線であり、曲線６４は必要減速度が１〔Ｇ〕である場合に対応し、曲線６５は必要減速度が０．２〔Ｇ〕である場合に対応する。そして、必要減速度が０．２〔Ｇ〕から１〔Ｇ〕の間である場合には、曲線６４と曲線６５との間の値が選択される。これにより、目標減速度算出部１４によって算出された必要減速度に対応する自動変速機の目標入力軸回転数が決定される。この場合、必要減速度が大きいほど、目標入力軸回転数は高くなることが分かる。そして、目標入力軸回転数が高いほど自動変速機の変速比が大きくなり、アクセルを閉じた状態でエンジンブレーキが強く作用するので、強く減速される。

そこで、アクセル開度が閉である場合には運転者に減速の意思があると判断することができるので、車速変化部３３は、目標減速度算出部１４によって算出された必要減速度が得られるように目標変速比を決定する。該目標変速比は、次の式（２）に従って算出される。
（目標変速比）＝（目標入力軸回転数）／（出力軸回転数） ・・・式（２）
なお、出力軸回転数は、車速に比例するので、車速検出部３２によって検出される車速から求められる。

そして、車速変化部３３は、変速比が算出された目標変速比と一致するように自動変速機のプーリ比を制御する。

次に、車両が走行中にサスペンション及び自動変速機を制御する動作について説明する。

図１４は本発明の実施の形態における車両制御システムの制御動作を示すフローチャートである。

まず、ナビゲーション装置１０は、マッチングしているか否かを判断する。この場合、ロケーション部１１は、ＧＰＳセンサ、ジャイロセンサ、Ｇセンサ、車速検出部３２等からの信号に基づいて検出した車両の現在位置と地図データベース２２に格納された地図データとを照合して、マップマッチングを行う。そして、検出した車両の現在位置が地図データの道路上にないときにはマッチングしていないと判断して処理が終了される。

一方、段差がある場合、ナビゲーション装置１０は、制御対象の段差においてサスペンションを制御することによって変化可能な推定上下方向加速度を段差量に基づいて算出し、快適境界線と算出した推定上下方向加速度からＶｘ、Ｖｙを算出する。この場合、車両の前方に存在する段差について、図７〜１０に示されるようなＶ−Ｇマップ上における直線５１及び５２によって上限値及び下限値が規定されるサスペンションの制御幅を取得する。そして、前記Ｖ−Ｇマップ上における直線５１及び５２と快適境界線４７との交点５４及び５５に対応する車速Ｖｘ及びＶｙの値を算出する。

続いて、ナビゲーション装置１０は、現在の車速はＶｘ以上であるか否かを判断する。すなわち、現在の車速における推定上下方向加速度が、現在の車速に対応する快適境界線上の上下方向加速度より大きいか否かを判断する。そして、現在の車速がＶｘ以上である場合、サスペンションをソフトに設定して処理を終了する。この場合、車両の前方に存在する段差について、図７〜１０に示されるようなＶ−Ｇマップ上における直線５１及び５２によって上限値及び下限値が規定されるサスペンションの制御幅を取得する。そして、前記Ｖ−Ｇマップ上における直線５１及び５２と快適境界線４７との交点５４及び５５に対応する車速Ｖｘ及びＶｙの値を算出する。

続いて、ナビゲーション装置１０は、現在の車速がＶｘ以上であるか否かを判断する。そして、現在の車速がＶｘ以上である場合、サスペンションをソフトに設定し、Ｖｘを目標車速として減速制御が行われ、処理が終了される。この場合、最適減衰力算出部１３は、最も低い減衰力を算出してサスペンションＥＣＵ３１に送信する。すると、サスペンションＥＣＵ３１は、最適減衰力算出部１３から受信した減衰力となるようにサスペンションを制御する。これにより、サスペンションは最もソフトに設定される。また、目標減速度算出部１４は、前記式（１）に従って必要減速度を算出して車速変化部３３に送信する。すると、車速変化部３３は、目標減速度算出部１４から受信した必要減速度が得られるように自動変速機のプーリ比を制御する。これにより、前記段差を通過する際には、車速がＶｘとなるので、運転者が不快に感じることがない。

また、現在の車速がＶｘ以上でない場合、ナビゲーション装置１０は、現在の車速がＶｙ以下であるか否かを判断する。そして、現在の車速がＶｙ以下である場合、サスペンションをハードに設定して処理を終了する。この場合、最適減衰力算出部１３は、最も高い減衰力を算出してサスペンションＥＣＵ３１に送信する。すると、サスペンションＥＣＵ３１は、最適減衰力算出部１３から受信した減衰力となるようにサスペンションを制御する。これにより、サスペンションは最もハードに設定される。

さらに、現在の車速がＶｙ以下でない場合、快適境界線上の上下方向加速度となるようにサスペンションを制御して処理を終了する。この場合、最適減衰力算出部１３は、上下方向加速度の値が快適境界線が示す値となるような減衰力を算出してサスペンションＥＣＵ３１に送信する。すると、該サスペンションＥＣＵ３１は、最適減衰力算出部１３から受信した減衰力となるようにサスペンションを制御する。これにより、サスペンションは、車速と上下方向加速度との関係が快適境界線に沿って変化するように制御される。

なお、前記処理は、所定タイミング、例えば、１０〔ｍｓｅｃ〕毎に１回ずつ、繰り返して実行される。

次に、フローチャートについて説明する。
ステップＳ１１ マッチングしているか否かを判断する。マッチングしている場合はステップＳ１２に進み、マッチングしていない場合は処理を終了する。
ステップＳ１２ 現在位置を取得する。
ステップＳ１３ 段差学習データベース２１から段差位置及び段差量を取得する。
ステップＳ１４ 自車前方に制御対象となる段差が存在するか否かを判断する。自車前方に制御対象となる段差が存在する場合はステップＳ１５に進み、自車前方に制御対象となる段差が存在しない場合は処理を終了する。
ステップＳ１５ 車速を取得する。
ステップＳ１６ 現在の車速における推定上下方向加速度Ｇを算出する。
ステップＳ１７ 快適境界線と制御対象の段差におけるサスペンションの制御幅からＶｘ及びＶｙを算出する。
ステップＳ１８ 現在の車速はＶｘ以上か否かを判断する。現在の車速がＶｘ以上の場合はステップＳ１９に進み、現在の車速がＶｘ以上でない場合はステップＳ２１に進む。
ステップＳ１９ サスペンションをソフトに設定する。
ステップＳ２０ Ｖｘを目標車速として減速制御を行い、処理を終了する。
ステップＳ２１ 現在の車速はＶｙ以下か否かを判断する。現在の車速がＶｙ以下の場合はステップＳ２２に進み、現在の車速がＶｙ以下でない場合はステップＳ２３に進む。
ステップＳ２２ サスペンションをハードに設定し、処理を終了する。
ステップＳ２３ 快適境界線上の上下方向加速度になるようにサスペンションを制御し、処理を終了する。

このように、本実施の形態においては、車両の速度と上下方向加速度との関係を示す特性値が快適さの臨界値を示す快適境界線を超える、すなわち、現在の車速における推定上下方向加速度Ｇが、現在の車速に対応する臨界値の上下方向加速度より大きいと、減速制御を行う。具体的には、車速がＶｘ以上である場合、サスペンションをソフトに設定するとともに、自動変速機の変速比を制御して、車速がＶｘとなるように減速する。そのため、当初の速度が高くても、段差の手前で減速し、段差を通過する際の速度をＶｘにするので、運転者にとって乗り心地が悪くなることがない。

また、車速がＶｙ以下である場合、サスペンションをハードに設定し、車速がＶｙより大きくＶｘ未満である場合、快適境界線上の上下方向加速度となるようにサスペンションを制御する。そのため、乗り心地と走行安定性とを運転者の好みに合わせて最適化することができる。

さらに、車両が走行中に通過した段差を学習し、段差の位置、段差の段差量等を含む段差情報を蓄積する。そのため、道路上の段差を正確に検出することができる。

なお、本実施の形態においては、サスペンションの減衰力を制御する場合についてのみ説明したが、本実施の形態は、サスペンションの減衰力を制御しない場合にも適用することができる。この場合、車両の速度と上下方向加速度との関係を示す特性値は、図７に示されるように直線５１及び５２によって表される幅を持った帯の上を変化するのではなく、直線５１又は５２に類似する１本の直線の上を変化する。そして、該直線に沿って変化する前記特性値が快適境界線４７を超えた場合には、減速制御を行って前記直線と快適境界線４７との交点に対応する車速まで減速すれば、前記特性値が快適境界線４７の下側の快適エリア４９内となるので、サスペンションの減衰力を制御しなくても、運転者にとって乗り心地が悪くなることがない。

また、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明の実施の形態における段差を学習する動作を示す図である。 本発明の実施の形態における車両制御システムの構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態における段差を学習する動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態における運転者の趣向を学習する動作を示す図である。 本発明の実施の形態における学習された運転者の趣向に基づいて快適境界線を設定する方法を示す図である。 本発明の実施の形態における快適境界線の意味を説明する図である。 本発明の実施の形態におけるサスペンション制御の方法を説明する第１の図である。 本発明の実施の形態におけるサスペンション制御の方法を説明する第２の図である。 本発明の実施の形態におけるサスペンション制御の方法を説明する第３の図である。 本発明の実施の形態におけるサスペンション制御の方法を説明する第４の図である。 本発明の実施の形態における段差の手前で減速する動作を示す図である。 本発明の実施の形態における必要減速度の算出方法を示す図である。 本発明の実施の形態における自動変速機の目標回転数を決定するためのマップを示す図である。 本発明の実施の形態における車両制御システムの制御動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１２ 段差量算出部
１３ 最適減衰力算出部
１４ 目標減速度算出部
２１ 段差学習データベース
３１ サスペンションＥＣＵ
３２ 車速検出部
３３ 車速変化部
４７ 快適境界線

Claims (8)

1. （ａ）道路の段差の位置及び段差量を記憶する記憶手段と、
   （ｂ）車両の現在位置を検出する現在位置検出手段と、
   （ｃ）車両の速度を検出する車速検出手段と、
   （ｄ）前記段差の位置と前記現在位置とに基づいて、前記車両の前方に段差があるか否かを判断する判断手段と、
   （ｅ）前記車両の前方に段差があると判断された場合、該段差の段差量と前記車速検出手段が検出した車両の速度とに基づいて推定上下方向加速度を算出し、算出された推定上下方向加速度が前記車速検出手段が検出した車両の速度に対応する快適さの臨界値の上下方向加速度より大きいときに減速制御を行う車速制御手段とを有することを特徴とする車両制御システム。
2. 前記快適さの臨界値は、車両の速度と上下方向加速度とを座標軸とするマップ上において、車両が段差を通過しても快適に感じる領域と車両が段差を通過すると不快に感じる領域とを区画するように設定された快適境界線として示される請求項１に記載の車両制御システム。
3. 前記車速制御手段は、前記車両の前方に段差があると判断された場合、前記マップ上において、前記段差の段差量に基づいて算出されたサスペンションを制御することによって変化可能な推定上下方向加速度の幅の下限値が前記快適境界線以上となる速度範囲において減速制御を行う請求項２に記載の車両制御システム。
4. 前記車両の前方に段差があると判断された場合、前記マップ上における前記快適境界線と前記推定上下方向加速度の幅との位置関係、及び、前記車速検出手段が検出した車両の速度に基づいて、サスペンションの制御量を設定する段差制御手段を有する請求項３に記載の車両制御システム。
5. 前記段差制御手段は、前記推定上下方向加速度の幅の上限値が前記快適境界線より高く、かつ、前記推定上下方向加速度の幅の下限値が前記快適境界線より低い速度範囲においては、サスペンションを制御することによって発生する上下方向加速度が前記快適境界線に沿うように前記制御量を設定する請求項４に記載の車両制御システム。
6. （ａ）前記段差制御手段は、前記推定上下方向加速度の幅の上限値が前記快適境界線以下となる速度範囲においては前記制御量を最もハードに設定し、
   （ｂ）前記推定上下方向加速度の幅の下限値が前記快適境界線以上となる速度範囲においては前記制御量を最もソフトに設定する請求項５に記載の車両制御システム。
7. 前記快適に感じる領域及び不快に感じる領域は、ユーザによって入力された車両が通過した段差からの突き上げに対する回答に基づいて設定された領域である請求項２〜６のいずれか１項に記載の車両制御システム。
8. 前記車速制御手段は、自動変速機の変速比を変化させて減速制御を行う請求項１〜７のいずれか１項に記載の車両制御システム。

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