JP5196005B2 - 車両走行制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車両の走行制御(車両の速度調整)を行う車両走行制御装置に関するものである。
目標の速度に従って走行する運転支援機能制御の場合、従来では、路面外乱などに依存しないように設定された速度に追従するように速度調整が行われる。例えば、特許文献1には、エンジンの回転数をアイドリング時より大きい所定の回転数まで増加させ、所定の回転数にて車両を走行させたときに車両の実車速が予め設定された目標車速となるように車両の制動力を制御することにより、車両を所定の速度で自動走行可能としつつ、車両の不適切な走行を防止できる走行制御装置に関する技術が開示されている。特許文献2には、車両の走行速度を目標速度に制御するに際しての加減速の開始時や終了時のショックと目標速度への追従性との好適な両立を図ることができる車両制御装置に関する技術が開示されている。特許文献3には、クルーズ制御に際し、実際の車速を目標車速により適切に追従させることのできるクルーズ制御装置に関する技術が開示されている。
また、特許文献4には、アクセルオフを条件に車速を目標車速に制御する運転支援を行う車両駆動出力制御装置に関する技術が開示されている。特許文献5には、アクセルオフにより定速走行条件が成立し、目標車速に近づける場合、オーバーシュートしないようにする車両駆動出力制御装置に関する技術が開示されている。特許文献6には、オートクルーズ中に減速で目標車速に近づける場合、アンダーシュートして目標値に収束させるオートクルーズ制御装置および方法に関する技術が開示されている。特許文献7には、車両の加速を制御する場合、登坂では目標加速度を小さくし、降坂路では目標加速度を大きくして、運転者の違和感を抑制する車両用加速度制御装置に関する技術が開示されている。
特開2002−89314号公報 特開2004−217083号公報 特開2006−312924号公報 特開平7−137560号公報 特開平7−164918号公報 特開2000−198371号公報 特開2001−173474号公報
しかしながら、特に目標速度が数km/hのような非常に低い速度の場合は、路面の変化やドライバーの操作によって、設定された速度に追従することにドライバーは非常に違和感を覚えることがあるという問題点があった。具体的には、アクセルオフとなり目標車速に追従する制御を実行する場合、路面勾配等の走行状態によっては、ドライバーは違和感を生じることがあるという問題点があった。
本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、目標速度が数km/hのような非常に低い速度の場合であっても、ドライバーが違和感を覚えること無く車両の速度を調整することができる車両走行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、本発明にかかる車両走行制御装置は、車両の速度を予め設定された第1目標速度に収束させる車両走行制御装置であって、前記車両の速度が前記第1目標速度より大きい場合、ドライバー操作に関する情報、速度および路面勾配のうち少なくも1つを含む予め取得した車両走行状態情報に基づいて、速度の下げ幅を決定する決定手段と、前記決定手段で決定した前記下げ幅および前記第1目標速度に基づいて、当該第1目標速度より小さい第2目標速度を設定する設定手段と、を備え、前記車両の速度を、前記設定手段で設定した前記第2目標速度に収束させた後、前記第1目標速度に収束させること、を特徴とする。
また、本発明にかかる車両走行制御装置は、前記に記載の車両走行制御装置において、前記ドライバー操作に関する情報は、ブレーキペダルの操作量、アクセルペダルの操作変化量およびステアリングの舵角操作量のうち少なくとも1つに関するものを含み、前記決定手段は、前記ブレーキペダルの前記操作量が大きいときは前記下げ幅を小さなものに決定し、前記アクセルペダルの前記操作変化量が大きいときは前記下げ幅を大きなものに決定し、前記ステアリングの前記舵角操作量が大きいときは前記下げ幅を大きなものに決定すること、を特徴とする。
本発明は、車両の速度が予め設定された第1目標速度より大きい場合、ドライバー操作に関する情報、速度および路面勾配のうち少なくも1つを含む予め取得した車両走行状態情報に基づいて速度の下げ幅を決定し、決定した下げ幅および第1目標速度に基づいて当該第1目標速度より小さい第2目標速度を設定し、車両の速度を、設定した第2目標速度に収束させた後、第1目標速度に収束させる。これにより、本発明は、目標速度(第1目標速度)が数km/hのような非常に低い速度の場合であっても、ドライバーが違和感を覚えること無く車両の速度を調整することができるという効果を奏する。具体的には、本発明は、アクセルオフとなり目標速度に追従する制御を実行する際、ドライバー操作や路面勾配、速度等の走行状態に因ってドライバーが違和感を覚えること無く車両の速度を調整することができるという効果を奏する。また、本発明は、減速して目標車速に近づける場合に、ドライバーが違和感を覚えること無く減速することができるという効果を奏する。
また、本発明は、ブレーキペダルの操作量が大きいときは下げ幅を小さなものに決定し、アクセルペダルの操作変化量が大きいときは下げ幅を大きなものに決定し、ステアリングの舵角操作量が大きいときは下げ幅を大きなものに決定する。これにより、本発明は、目標速度に追従する際にドライバーの操作に因ってドライバーが違和感を覚えることの無い最適な速度調整を実現することができるという効果を奏する。
図1は、本発明にかかる車両走行制御装置を備えた車両の構成の一例を示す図である。 図2は、本実施の形態にかかる車両走行制御処理の一例を示すフローチャートである。 図3は、下げ幅とブレーキペダルの操作量との関係、下げ幅とアクセルペダル操作変化量との関係および下げ幅と舵角操作量との関係の一例を示す図である。 図4は、ゲインと路面勾配変化率との関係の一例を示す図である。 図5は、本車両走行制御処理を実施した際の速度の時間経過の一例を示す図である。 図6は、路面勾配と速度変化勾配との関係の一例を示す図である。
符号の説明
1 車両
10 エンジン
11 T/M
12 アクセルペダルセンサ
13 ECU
13a 決定部
13b 設定部
13c 調整部
13d 判定部
14 ステアリング装置
15 舵角センサ
16 ECU
17 Gセンサ
18 ブレーキ装置
19 ブレーキペダルセンサ
20 ECU
21 CAN
以下に、本発明にかかる車両走行制御装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本実施の形態により本発明が限定されるものではない。
[1.構成]
本発明にかかる車両走行制御装置を備えた車両の構成について、図1を参照して説明する。図1は、本発明にかかる車両走行制御装置を備えた車両の構成の一例を示す図である。
図1において符号1は車両である。符号10はエンジン、符号11はT/M(Transmission)、符号12はアクセルペダルセンサ、符号13はECU(Electronic Control Unit)である。符号14はステアリング装置、符号15は舵角センサ、符号16はECUである。符号17はG(重力加速度)センサである。符号18はブレーキ装置、符号19はブレーキペダルセンサ、符号20はECUである。符号21はCAN(Controller Area Network)である。
アクセルペダルセンサ12は、アクセルペダルの操作量や操作変化量、操作変化率を検出するセンサである。舵角センサ15は、ステアリングの操作量や操作変化量、操作変化率を検出するセンサである。Gセンサ17は重力加速度を検出するセンサである。ブレーキペダルセンサ19はブレーキペダルの操作量や操作変化量、操作変化率を検出するセンサである。CAN21は、相互に接続されたECU13、ECU16、ECU20間のデータ転送を媒介する。CAN21は、Gセンサ17で検出したデータの各ECUへの転送を媒介する。
ECU13は、エンジン10の動作を制御する電子制御ユニットである。ECU13は、車両1の速度を予め設定された第1目標速度に収束させる機能を有し、決定部13a、設定部13b、調整部13cおよび判定部13dをさらに備えている。
決定部13aは、予め取得した車両走行状態情報に基づいて、速度の下げ幅(アンダーシュート量)を決定する。車両走行状態情報としては、具体的には、ドライバー操作に関する情報や速度(具体的には制御開始時の速度)、路面勾配などが挙げられる。ドライバー操作に関する情報としては、具体的には、ブレーキペダル操作(例えばMC圧、ストローク、ストップランプSWなど)や、アクセルペダル操作(車両1のスロットルポジションセンサで検出されたスロットルポジションでもよい)、ステアリング操作(例えば舵角など)などが挙げられる。なお、決定部13aは、ブレーキペダルの操作量が大きいときは下げ幅を小さなものに決定してもよく、アクセルペダルの操作変化量が大きいときは下げ幅を大きなものに決定してもよく、ステアリングの舵角操作量が大きいときは下げ幅を大きなものに決定してもよい。
設定部13bは、決定部13aで決定した下げ幅および第1目標速度に基づいて当該第1目標速度より小さい第2目標速度を設定する。調整部13cは、設定部13bで設定した第2目標速度となるように車両1の各ハード(具体的にはエンジン10、T/M11、ブレーキ装置18など)を最適に制御して、車両1の速度を調整する。判定部13dは、調整部13cで調整した後の車両1の速度が設定部13bで設定した第2目標速度に収束したか否かを判定する。
ECU16は、ステアリング装置14の動作を制御する電子制御ユニットである。ECU20は、ブレーキ装置18の動作を制御する電子制御ユニットである。
なお、本実施の形態では、本発明にかかる車両走行制御装置(具体的には、本発明にかかる車両走行制御装置が備える各手段)はECU13に備えられているものとして説明するが、ECU16やECU20に備えられてもよく、CAN21と接続されている他のECU(新たに設置したものを含む)に備えられてもよい。また、本発明にかかる車両走行制御装置が備える各手段は、CAN21と接続されている複数の異なるECUに別々に(分散して)備えられてもよい。
[2.処理]
つぎに、本実施の形態にかかる車両走行制御処理を、図2から図6を参照して詳細に説明する。図2は、本実施の形態にかかる車両走行制御処理の一例を示すフローチャートである。
まず、ECU13は、制御開始条件(例えばアクセルOFFや“車両1の実速度“V”が目標速度と異なる”など)が成立すると(ステップS1:Yes)、車両1の実速度“V”と予め設定された目標速度(第1目標速度)との大小を比較する。
つぎに、実速度“V”が目標速度より大きい場合(ステップS2:Yes)、決定部13aは、アクセルペダルセンサ12・舵角センサ15・ブレーキペダルセンサ19で検出されたドライバー操作に関する情報やGセンサ17で検出された路面勾配、制御開始時の速度(制御開始時に検出された速度、具体的にはアクセルペダルOFF時の速度)に基づいて、速度のアンダーシュート量(下げ幅)を保持するための変数“Vunder”の値を決定する(ステップS3)。なお、ドライバー操作に関する情報としては、例えばペダル操作量や操作速度などが挙げられ、具体的にはアクセルペダルセンサ12で検出したアクセルペダルの操作量・操作変化量・操作変化率や舵角センサ15で検出したステアリングの操作量・操作変化量・操作変化率、ブレーキペダルセンサ19で検出したブレーキペダルの操作量・操作変化量・操作変化率などが挙げられる。
ここで、アンダーシュート量の決定の仕方の一例について、図3を参照して説明する。図3は、下げ幅とブレーキペダルの操作量との関係、下げ幅とアクセルペダル操作変化量との関係および下げ幅と舵角操作量との関係の一例を示す図である。決定部13aは、ブレーキペダルの操作量やアクセルペダルの操作変化量、ステアリングの舵角操作量に基づいて、予め設定された図3の各マップを参照して、変数“Vunder”の値を決定する。なお、各マップに予め優先順位を付け、その優先順位に従ってマップを参照して変数“Vunder”の値を決定してもよい。また、各マップに対応する評価関数を予め持たせ、各評価関数を感性にあった形で予めハイブリッド化(例えば、掛け算や足し算など)しておき、そのハイブリッド化した評価関数に従って変数“Vunder”の値を決定してもよい。ここで、ドライバーがブレーキ操作を実施した場合には、ドライバーは自身のブレーキ操作により減速度をコントロールしている状況なので、制御による減速度の調整をあまり行いたくない(運転者にとって煩わしくないようにする)。そのため、本実施の形態では、図3の如くブレーキ操作量が大きくなったら下げ幅を小さくしている。また、アクセル操作の変化量すなわち戻し量が大きい場合には、ドライバーは大きな減速を予期している。そのため、本実施の形態では、その感覚に見合うように、図3の如くアクセル操作変化量が大きくなったら下げ幅を大きくしている。また、車両は通常、操舵量が大きいときは、操舵量が小さい(例えば直進)時に比して、アクセルをOFFした時の減速度は大きくなる(旋回による抵抗増加分、速度が落ち込む)。そのため、本実施の形態では、図3の如く操舵量が大きい場合には減速感が確実にでるように下げ幅を大きくして、ドライバーの違和感を防止している。
図2に戻り、ECU13は、Gセンサ17で検出された路面勾配の変化率(単位は“勾配/秒”)に基づいて、当該変化率に応じたゲインを保持するための変数“K”の値を決定する(ステップS4)。ここで、ゲインの決定の仕方の一例について、図4を参照して説明する。図4は、ゲインと路面勾配変化率との関係の一例を示す図である。ECU13は、路面勾配変化率に基づいて、予め設定された図4のマップを参照して、変数“K”の値を決定する。このようにして、路面勾配が大きく変化(凸凹)したときにアンダーシュート量を大きく変えるためのゲインを決定する。
図2に戻り、設定部13bは、目標速度、ステップS3で決定した変数“Vunder”の値およびステップS4で決定した変数“K”の値に基づいて、変数“Vtarget”の値を設定(更新)する(ステップS5)。具体的には、変数“K”の値と変数“Vunder”の値との積を目標速度から減算して得られた値を、変数“Vtarget”に代入する。ここで、変数“Vtarget”は、ステップS3〜ステップS7までの処理では第2目標速度を保持するために利用され、ステップS8〜ステップS11までの処理では第1目標速度を保持するために利用される。
つぎに、調整部13cは、ステップS5で設定した変数“Vtarget”の値に基づいて、エンジン10やT/M11、ブレーキ装置18などを最適に使用して、車両1の速度調整制御を実施する(ステップS6)。具体的には、調整部13cは、変数“Vtarget”の値の速度となるようにエンジン10やT/M11、ブレーキ装置18などを最適に制御して、車両1の速度を調整する。
つぎに、判定部13dは、ステップS6実施後の車両1の実速度“V”がステップ5で設定した変数“Vtarget”の値以下であるか否かを判定する。つまり、車両1の速度が第2目標速度に収束したか否かを判定する。
そして、ECU13は、判定部13dでの判定結果が実速度“V”が変数“Vtarget”の値以下でないというものであった場合には(ステップS7:No)、車両1の速度が第2目標速度に収束していない(車両1の速度が第2目標速度までアンダーシュートされてない)と見做し、ステップS3へ処理を戻す。
また、ECU13は、判定部13dでの判定結果が実速度“V”が変数“Vtarget”の値以下であるというものであった場合には(ステップS7:Yes)、車両1の速度が第2目標速度に収束した(車両1の速度が第2目標速度までアンダーシュートされた)と見做し、ステップS1へ処理を戻す。
ここまで処理の結果、予め設定された目標速度(第1目標速度)より大きかった車両1の速度が、図5に示す曲線のような形(傾き)で、第2目標速度までアンダーシュートされる。図5は、本車両走行制御処理を実施した際の速度の時間経過の一例を示す図である。
そして、実速度“V”が目標速度より大きくない場合には(ステップS2:No)、ECU13は、Gセンサ17で検出された路面勾配に応じて、速度変化勾配を保持するための変数“ΔV”の値を決定する(ステップS8)。ここで、速度変化勾配の決定の仕方の一例を、図6を参照して説明する。図6は、路面勾配と速度変化勾配との関係の一例を示す図である。ECU13は、路面勾配に基づいて、予め設定された図6の左側のマップを参照して、変数“ΔV”の値を決定する。このようにして速度変化勾配を決定すると、図6の右側に示すように、勾配が小さい平坦路では目標速度への収束(到達時間)が早く、勾配が大きい登降坂路では勾配が大きくなるにつれて目標速度への収束(到達時間)が遅くなる。
図2に戻り、設定部13bは、ステップS8で決定した変数“ΔV”の値に基づいて、変数“Vtarget”の値を設定(更新)する(ステップS9)。具体的には、設定部13bは、変数“ΔV”の値を変数“Vtarget”に加算する。
つぎに、設定部13bは、ステップS9で設定した変数“Vtarget”の値および目標速度に基づいて、変数“Vtarget”の値をさらに設定(更新)する(ステップS10)。具体的には、設定部13bは、目標速度およびステップS9で更新した後の変数“Vtarget”の値のいずれか小さいものを、変数“Vtarget”に代入する。
つぎに、調整部13cは、ステップS10で更新した後の変数“Vtarget”の値に基づいて、エンジン10やT/M11、ブレーキ装置18などを最適に使用して、車両1の速度調整制御を実施する(ステップS11)。具体的には、調整部13cは、変数“Vtarget”の値の速度となるようにエンジン10やT/M11、ブレーキ装置18などを最適に制御して、車両1の速度を調整する。そして、ECU13は、ステップS1へ処理を戻す。
ここまで処理の結果、第2目標速度までアンダーシュートされた車両1の速度が、図5に示す曲線のような形(第1目標速度を超えない(オーバーシュートしない)形)で、第1目標速度に収束される(戻される)。
[3.本実施の形態のまとめ]
以上説明したように、ECU13は、車両1の実速度“V”が予め設定された目標速度より大きい場合、ドライバー操作に関する情報、速度および路面勾配のうち少なくも1つに基づいて変数“Vunder”の値を決定し、決定した変数“Vunder”の値および目標速度に基づいて変数“Vtarget”の値を設定し、設定した変数“Vtarget”の値の速度となるように車両1の速度を調整し、調整後の車両1の実速度“V”が変数“Vtarget”の値以下であるか否かを判定する。そして、ECU13は、実速度“V”が変数“Vtarget”の値以下であると判定された後(換言すると車両1の速度が第2目標速度までアンダーシュートされた後)、車両1の速度を目標速度に収束させる。
すなわち、ECU13は、アクセルペダルOFF時の速度に応じて本来の第1目標速度より小さい第2目標速度を設定し、設定した第2目標速度に車両の速度を収束させた後、本来の第1目標速度に戻す。ECU13は、アクセルOFF時に車両1の実速度を目標速度に近づけるにあたって、実速度が目標速度より大きいときに実速度を目標速度に近づける場合、実速度を、車両走行状態に応じて設定されるアンダーシュートを行った後に目標速度に収束させる。ECU13は、実速度が目標速度より低い場合、目標速度への到達時間が長くなっても目標速度以上にならないように車両1の速度を目標速度に収束させる。
また、ECU13は、車両走行状態に応じて、アンダーシュート量を決定する。具体的には、ECU13は、ブレーキペダルの操作量が大きいときは変数“Vunder”の値を小さなものに決定し、アクセルペダルの操作変化量が大きいときは変数“Vunder”の値を大きなものに決定し、ステアリングの舵角操作量が大きいときは変数“Vunder”の値を大きなものに決定する。
これにより、目標速度が数km/hのような非常に低い速度の場合であっても、ドライバーが違和感を覚えること無く車両の速度を調整することができる。具体的には、アクセルオフとなり目標速度に追従する制御を実行する際、ドライバー操作や路面勾配、速度等の走行状態に因ってドライバーが違和感を覚えること無く車両の速度を調整することができる。また、減速して目標車速に近づける場合に、ドライバーが違和感を覚えること無く減速することができる。また、目標速度に追従する際にドライバーの操作に因ってドライバーが違和感を覚えることの無い最適な速度調整を実現することができる。
ここで、高い速度からアクセルOFFで速度追従する場合、ドライバーはアクセルOFFの際に速度が高いときには減速を期待するので、実際は減速しているのに、ドライバーは目標速度を超えて加速しているように感じ易いという問題がある。また、低い速度からアクセルOFFで速度追従する場合、ドライバーは低速での速度の上下変化を感じ易く、また目標速度までの到達時間の遅さは余り感じないので、目標速度を一度超えてから一定速度になると、ドライバーは減速しているように感じ易いという問題があり、逆に目標速度への到達時間がある程度遅くてもドライバーは違和感を覚えない。さらに、路面勾配が上り坂の際にアクセルOFFで速度追従する場合、ドライバーは車両が大きく減速すると思っているので、実際は目標速度を超えていないのに、ドライバーは車両が加速しているように感じ易いという問題がある。
しかし、本実施の形態では、速度追従制御開始時に目標速度より現在の速度が高い場合には、目標速度より小さい第2目標速度まで一度下げ(アンダーシュートし)、その後、車両の速度を目標速度以上にならないように制御しながら目標速度に収束させるので、これらの問題を全て解決することができる。
また、路面勾配が大きく変化(凸又は凹)した場合、ドライバーは大きく速度変化すると思っているので、実際は速度が変化していなくても、ドライバーは加速しているように感じ易いという問題があるが、本実施の形態は、路面勾配に応じたゲインを決定し、当該決定したゲインを用いてアンダーシュート量を路面勾配に合わせて大きく変えるので、この問題を解決することができる。
また、同じ速度の上がり方でも路面勾配の大きさによってドライバーが覚える加速感は異なり、例えば路面勾配が大きいときにはドライバーは実際の速度以上に加速しているように感じているという問題があるが、本実施の形態は、制御開始時の速度が目標速度よりも低い場合には路面勾配に応じて速度の上げ方を変えるので、この問題を解決することができる。
以上のように、本発明にかかる車両走行制御装置は、特に自動車製造産業で好適に実施することができ、極めて有用である。

Claims (2)

  1. 車両の速度を予め設定された第1目標速度に収束させる速度追従制御を行う車両走行制御装置であって、
    前記速度追従制御開始時の前記車両の速度が前記第1目標速度より大きい場合、ドライバー操作に関する予め取得した情報に基づいて、速度の下げ幅を決定する決定手段と、
    前記決定手段で決定した前記下げ幅および前記第1目標速度に基づいて、当該第1目標速度より小さい第2目標速度を設定する設定手段と、
    を備え、
    前記ドライバー操作に関する情報は、ブレーキペダルの操作量、アクセルペダルの操作変化量およびステアリングの舵角操作量のうち少なくとも1つに関するものを含み、
    前記決定手段は、前記ブレーキペダルの前記操作量が大きいときは前記下げ幅を小さなものに決定し、前記アクセルペダルの前記操作変化量が大きいときは前記下げ幅を大きなものに決定し、前記ステアリングの前記舵角操作量が大きいときは前記下げ幅を大きなものに決定し、
    前記速度追従制御において、前記速度追従制御開始時の前記車両の速度が前記第1目標速度より大きい場合、前記決定手段および前記設定手段を動作させて前記第2目標速度を設定し、前記車両の速度を、設定した前記第2目標速度に収束させた後、前記第1目標速度に収束させること、
    を特徴とする車両走行制御装置。
  2. 予め検出された路面勾配の変化率に基づいてゲインを決定し、
    前記設定手段は、前記下げ幅および前記第1目標速度ならびに前記決定した前記ゲインに基づいて、前記第2目標速度を設定すること、
    を特徴とする請求項1に記載の車両走行制御装置。
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