JP5466310B2 - 車両のための始動支援装置 - Google Patents

Description

本発明は、始動工程を開始し制御する始動制御装置を備えた、車両のための始動支援装置に関する。

車両案内の際に運転者を支援し、ある程度の運転者の任務を代わりに行う支援システムが、ますます車両に装備されるようになっている。このような支援システムの例は、ＡＣＣシステム（ＡＣＣ：Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｃｒｕｉｓｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）と呼ばれ、自動的な速度制御、及び、先行車両との間隔の自動制御を可能とする適合走行制御である。この形態の先進的システムは更に、例えば渋滞の最後尾に着いた際に自動的にブレーキを掛けて自車両を停止させ、かつ、先行車両が再び動き出した際には、自動的に始動させることが出来る。このようなシステムは、「全速域ＡＣＣ」（“Ｆｕｌｌ−Ｓｐｅｅｄ Ｒａｎｇｅ ＡＣＣ（ＡＣＣ−ＦＳＲ）”）又は「ＡＣＣ／ストップアンドゴー」（“ＡＣＣ／Ｓｔｏｐ ａｎｄ Ｇｏ”）と呼ばれる。始動支援装置とは、このようなシステムの構成要素、すなわち、停止状態の後に、車両の自動的な再始動又は運転者の命令により開始される再始動を制御する構成要素として理解される。

請求項１に示される特徴を備えた本発明は、向上した、体感される路上使用適合性（Ｖｅｒｋｅｈｒｓｓｉｃｈｅｒｈｅｉｔ）と、向上した走行ダイナミクス（Ｆａｈｒｄｙｎａｍｉｋ）と、を調和させる始動支援装置を創出する。この目的のために、始動支援装置は、車道の勾配及び目標始動ダイナミクスに従って、少なくとも、第１の始動ストラテジと、第２の始動ストラテジと、から始動ストラテジを選択するよう構成された決定装置を有し、第１の始動ストラテジは、駆動システムにより駆動されて始動するためのストラテジであり、第２の始動ストラテジは、下り勾配で作用する力により基本的に始動するためのストラテジである。駆動システムにより駆動される始動とは、例えば、エンジン駆動による始動である。

始動ストラテジの選択とは、ここでは、始動工程を制御する制御素子及び／又は当該制御素子の制御ストラテジの選択として理解される。

下り勾配で作用する力（Ｈａｎｇａｂｔｒｉｅｂｓｋｒａｆｔ）とは、ここでは、場合によりトレーラを含む車両の、自車両の走行方向に作用する重量の、下り勾配で働く成分として理解される。これは、重量の、走行方向に対して車道の表面と平行に働く成分である。

始動とは、ここでは、例えば、所定の走行速度、例えば１５ｋｍ／ｈに達するまで、静止状態から車両を動かすこととして理解される。下り勾配で作用する力により基本的に始動することとは、車両の移動が主に下り勾配で作用する力により引き起こされる始動として理解される。この始動は、例えば、始動のために、車両の駆動システムによる駆動出力が必要とされること無く行われうる。例えば、始動の間に駆動システムのアイドル状態が保持されうる。

目標始動ダイナミクス（Ｓｏｌｌ−Ａｎｆａｈｒｄｙｎａｍｉｋ）とは、ここでは、停止状態からの始動の際の自車両の所望の動的な動作を記述する少なくとも１つのパラメータ、例えば、間隔制御の枠組みにおいて、始動した先行車両を追従する際の目標加速度、時間的な間隔、及び／又は、最小間隔、のような加速動作を特徴づけるパラメータとして理解される。目標始動ダイナミクスは、例えば、少なくとも１つのこのような加速パラメータを含む。好適に、目標始動ダイナミクスは可変的であり、例えば調整可能である。例えば、目標始動ダイナミクスは、ＡＣＣシステムのための動的プロフィールの一部である。

車道の勾配とは、ここでは、走行方向における車道の勾配として理解される。

車道の勾配が十分に大きい際に第２の始動ストラテジを用いて、基本的に、下り勾配で作用する力によって始動させることで、特に目標始動ダイナミクスが比較的小さい際に、運転者に安全に感じさせることが出来る。なぜならば、非常に静かでゆっくりとした走り出しが可能となるからである。これに対して、車道の勾配が同じで、目標始動ダイナミクスがより大きい際には、例えば、迅速な始動を可能にするために、駆動システムにより駆動される始動のための始動ストラテジが選択可能である。

本発明の好適な構成及び発展形態は、従属請求項から明らかとなろう。

好適に、始動支援装置は更に、予め設定された様々なカテゴリの走行環境を検出し、検出した走行環境に調整された目標始動ダイナミクスを選択する検出装置を有する。「走行環境」とは、ここでは一般に、所望の走行動作にとって決定的な周辺環境の特徴、例えば、交通状況も含めた、自車両が存在する道路の形態として理解される。

これにより、様々な走行環境のために、その都度適切なやり方で、車道の勾配に依存する適当な始動動作が実現されうる。例えば、高速道路でのストップアンドゴー交通では、小さな目標始動ダイナミクスを選択でき、一方、都市交通においては、高い目標始動ダイナミクスを選択できる。

一般的にストップアンドゴー交通においては、始動の直後に既に、交通状況又は車道勾配のために新たにブレーキを掛けなければならない確率が高い。車道の勾配が十分にある場合には、低い目標始動ダイナミクスによって、下り勾配で働く力を用いて始動することが出来る。その際に、始動支援装置により制御された非常にゆっくりした走り出しによって、ストップアンドゴー交通における下り坂での始動の際に、安全だと感じさせることが可能であり、始動工程が特に快適なものとして感じられる。このことは、運転者がリラックスして交通状況を知覚することにも寄与する。

これに対して、都市交通においては一般に迅速に始動することが経験的に分かっている。この場合、対応する高い目標始動ダイナミクスの選択によって、車道の勾配が比較的大きい際にも、決定装置は、駆動システムにより駆動される始動のための始動ストラテジを選択することが可能であり、従って、始動ダイナミクスが高められる。従って、比較的迅速な加速によって、例えば、信号機が緑である間の交通の流れを改善することが出来る。

好適に、検出装置は、カテゴリの検出の際に、自車両が、都市内道路、又は、超地域的な（ｕｅｂｅｒｏｅｒｔｌｉｃｈ）道路若しくは広域（ｕｅｂｅｒｒｅｇｉｏｎａｌ）道路に存在するかどうかを識別するよう構成される。追加的又は代替的に、検出装置は、カテゴリの検出の際に、自車両が、交差点の無い道路、又は、交差点若しくは分岐合流点の手前の道路の区間に存在するかどうかを識別するよう構成されうる。従って、交差点の無い道路で交通が止まっている際にはストップアンドゴー状況になっていることが特に予期され、従って、より小さな目標始動ダイナミクスが選択され、一方、特に、都市内道路、又は、交差点若しくは分岐交流点の手前で交通が止まっている際には、より迅速な始動が望まれるという前提から出発して、より高い目標始動ダイナミクスが選択される。

好適に、始動支援装置は更に、車両が存在する現場の車道の勾配に依存する少なくとも１つの測定値、例えば自車両の縦方向加速度、を収集するセンサ装置を有する。これにより、下り勾配で作用する力をもたらす車道の勾配を、車両上で直接検出することが可能となる。特に、停止中の車両の場合には、縦方向加速度は、車道の勾配に直接的に依存し、かつ、下り勾配で作用する力に比例する。

好適に、センサ装置は、縦方向加速度を認識する縦方向加速度センサを含む。例えば、縦方向加速器は、電子安定性制御又は走行ダイナミクス制御とも呼ばれるＥＳＰ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ Ｐｒｏｇｒａｍ、電子安定性プログラム）システムの構成要素であってもよい。従って、設けられた縦方向加速度センサも一緒に利用することが可能である。

好適に、決定装置は、車道の勾配が、目標始動ダイナミクス、又は、検出された走行環境に依存する基準値よりも大きい場合には、下り勾配で作用する力により基本的に始動するための第２の始動ストラテジを選択するよう構成される。目標始動ダイナミクスごとに異なる基準値と比較することで、簡単な決定機能によって、体感される高い安全性と、状況に適した走行ダイナミクスと、の調和が取られる。

好適に、始動支援装置は、第２の始動ストラテジに従った始動の際に、駆動システムの駆動トルクが要求されないように、始動工程を制御するよう構成される。例えば、始動制御装置は、第１の始動ストラテジに従った始動の際には、駆動システムの駆動トルクを要求するが、第２の始動ストラテジに従った始動の際には、当該駆動トルクを要求しないように構成されうる。

好適に、始動制御装置は、第２の始動ストラテジに従った始動の際に、始動工程を制御するために、制動システムの制動トルクを制御するよう構成される。特に、好適に、制動システムの制動トルクは制御されるが、駆動システムの駆動トルクは要求されない。例えば、始動工程の制御は、制動システムの制動トルクの制御又は調整のみによって行われうる。従って、例えば、勾配が大きい際にも、より安全で快適な始動が可能となりうる。

本発明の実施例が図面に示され、以下の記載においてより詳細に説明される。
本発明にかかる始動支援装置のブロック図を示す。 始動支援装置の決定装置内に実装された決定機能を説明するグラフを示す。

図１に示す始動支援装置は、少なくとも１つの位置決めセンサ１０と、縦方向加速度センサを備えた縦方向加速度センサ装置１２と、データ処理システム１４と、を備える。

位置決めセンサ１０は、先行車両を位置決めするための位置決めシステムとして機能する。位置決めセンサ１０は、例えば、車両の前方に取り付けられたレーダセンサにより形成されうる。

データ処理システム１４は、例えば、１つ以上のマイクロコンピュータと、対応するソフトウェアと、周辺システムと、により形成され、ここで解説される機能の他に、ＡＣＣシステムの枠組みにおける他の機能も実行しうる。ここでは、本発明の説明のために重要なデータ処理システム１４のシステム構成要素のみ示され、記載される。これらシステム構成要素は、特別なハードウェアとして、又は、ソフトウェアモジュールとしても実装されうる。詳細には、データ処理システム１４は、位置決めセンサ１０のためのデータ前処理ユニット１６と、縦方向加速度センサ装置１２のためのデータ前処理ユニット１８と、予め設定された様々なカテゴリの走行環境を検出する検出装置２０と、決定装置２２と、２つの始動制御装置２４、２６と、を備える。

データ前処理ユニット１６は、位置決めセンサ１０のデータを評価し、それに基づいて、位置決めされた物体、特に先行車両の間隔、相対速度、及び、アジマス角を計算する。

データ前処理ユニット１８は、縦方向加速度センサのデータを評価し、決定装置２２に、車道勾配情報Ｓを提供する。車道勾配情報は好適に、車道の勾配に対する始動動作の微調整を実現するために、特に、複数の負の値、例えば勾配に対応する値を取りうる。例えば、データ前処理ユニット１８は、例えば計算動作により又は変換テーブルにアクセスして、縦方向加速度センサにより収集された測定値を、車両が存在する現場の車道の勾配に換算し、車道勾配情報Ｓとして出力することができる。更に、データ前処理ユニットは、例えば、現在の走行速度の推移のような車両データにアクセスすることができる。代替的に、車道勾配情報Ｓは、例えば、縦方向加速度の、下り勾配で作用する力に由来する成分であってもよい。

検出装置２０は、様々な走行環境を検出する役目を果たす。この場合、走行環境は、例えば「都市交通」及び「交差点の無い道路の渋滞状況」のような、予め定義された様々なカテゴリで区別することが可能であり、各検出された状況は、検出装置２０によって、この予め定義されたカテゴリに割り当てられる。この目的のために、例えば、検出装置２０は、特に、位置決めセンサ１０の前処理された位置データにアクセスすることが出来る。

さらに、検出装置２０は、車両内に存在するナビゲーションシステムへのインタフェース２８と、渋滞情報システム、例えば、ここではナビゲーションシステムに組み込まれた交通無線システムへのインタフェース３０と、を有する。これらインタフェースを介して受信されたデータを用いて、検出装置２０は例えば、車両が、都市内道路、又は、超地域的な道路若しくは広域道路に存在するのか、車両が、交差点の手前、又は、交差点の無い道路に存在するのか、車両が、通知された渋滞の中に存在するのか、等を検出することが出来る。

位置決めセンサ１０によって、少なくとも、直前を走行する車両の位置が特定される。しかしながら、大抵の場合、さらに前を走行する車両も、直前を走行する車両の陰に完全に隠れる訳ではなく、従って、この更に前を走行する車両も同様に位置が特定されうる。このようにして、検出装置２０は、渋滞通知が無い場合にも、渋滞状況又はストップアンドゴー状況を検出することが出来る。原則的には、渋滞状況の検出のためには、交差点の無い超地域的な道路上で、直前を走行する車両が車線内で留まっていることで十分であってよい。選択的又は追加的に、走行環境を検出するために、他の情報源、例えば、位置決めシステムの構成要素でありうる映像及び画像処理システムを参照することも可能である。

検出装置２０には更にメモリが付属しており、このメモリには、予め定義された各走行環境カテゴリについて、少なくとも１つの動的プロフィール（Ｄｙｎａｍｉｋｐｒｏｆｉｌ）３２、３４が格納されている。択一的に、個々のカテゴリごとに、各運転者の個人的な好みに配慮した複数の動的プロフィールを格納することも可能である。考察中の例では、２つの動的プロフィール３２、３４のみ示される。

動的プロフィール３２は、目標始動加速度の比較的高い値を特徴とし、上記の走行環境「都市交通」において選択される。

動的プロフィール３４は、目標始動加速度の比較的小さい値を特徴とし、走行環境「交差点の無い道路の渋滞情報」において選択される。この場合目標加速度は例えば、０．２ｍ／ｓ^２よりも小さい範囲、約０．１ｍ／ｓ^２であってもよい。

各動的プロフィールは、各走行環境においてデータ処理システム１４により行われる速度制御の機能形態を決定する少なくとも１つのパラメータ、又は、パラメータの集合により定義される。このパラメータのうちの１つが特に目標始動ダイナミクスである。記載される例では、目標始動ダイナミクスはパラメータａであり、このパラメータａは、始動時に始動制御により達成すべき目標加速度（ＡＣＣ目標加速度）である。

選択された動的プロフィール３２、３４に対応するパラメータａは、図１でスイッチ３６により示されるように、決定装置２２に供給される。走行環境が何も検出されない場合には、スイッチ３６は、ニュートラルポジションを取ることも可能であり、従って、決定装置２２は、目標加速ダイナミクスａのための基準値を利用することが出来る。

検出された走行環境に調整された目標始動ダイナミクスａの、決定装置による選択は、例えば、走行状況データを追加的に考慮して行うことが可能である。走行状況データとは、ここでは、自車両の走行動作を特徴付け又は決定するデータであって、車道湿度、車道温度、トレーラ駆動、又は、回転質量（ｒｏｌｌｅｎｄｅ Ｍａｓｓｅ）、例えば、追加された積荷、トレーラ荷重等のような、他の車両とは関係のないデータとして理解される。さらに、検出装置２０は、例えば、データ処理システム１４に含まれ又はデータ処理システム１４に割り当てられた走行制御装置のデータを参照することが出来る。

上記のパラメータａの代わりに、例えば目標加速ダイナミクスａとして、自車両の実際速度と目標速度との各差分について、特定の加速値又は特定の加速の推移を設定する関数も定義することが可能である。

決定装置２２は、入力信号として、動的プロフィール３２、３４の他に、位置決めセンサ１０により位置が特定された物体の、データ前処理ユニット１６により計算された位置データ、及び、データ前処理ユニット１８により出力された車道勾配情報Ｓを獲得する。さらに、決定装置２２は、車両がＡＣＣ走行制御により導入された停止状態にある時間を示す時間信号Ｔを獲得する。前処理された位置データに基づいて、決定装置２２は、例えば先行車両が始動した場合に、始動工程が始動制御装置２４、２６により開始されるべきかを決定する。

停止以降に経過した時間Ｔが、例えば２秒の閾値を下回る場合には、始動工程の開始は自動的に行われる。より長い時間が経過した場合には、安全性の理由から、シグナリング装置３８を介して、運転者に始動準備態勢が整ったことがシグナリングされ、始動工程は、確認装置４０の作動後に始めて、運転者によって開始される。

決定装置２２は、車両勾配情報Ｓと、検出装置２０により選択された動的プロフィール３２、３４と、に基づいて、２つの始動制御装置２４、２６の作動及び停止を決定し、位置決めセンサ１０により位置が特定された物体の位置データが、その都度アクティブな（ａｋｔｉｖ）始動制御装置に転送される。

始動制御装置２４は、公知の始動支援装置で使用されるような「通常の」始動制御装置であってもよい。例えば、始動命令に応じて駆動システム４２のための駆動トルクを設定し、十分な駆動トルクに達した後に制動システム４４のブレーキを開始することで、始動制御装置２４は始動工程を制御する。始動制御装置２４は、位置決めセンサ１０の位置データに従って駆動トルクの制御を開始する。必要な場合には、始動制御装置２４は、例えば先行車両が再び停止した場合に、車両の制動システム４４にも介入する。

第２の始動制御装置２６は、車両が、下り勾配で作用する力が十分にある斜面上に存在する始動工程の際に、下り勾配で作用する力を用いて加速するために利用される。始動命令に応じて、始動制御装置２６は、位置決めセンサ１０の位置データに従って始動工程を制御するために、制動システム４４の制動トルクを設定し、制動システム４４の制動トルクの制御を開始する。この目的のために、始動制御装置２６は、車両の制動システム４４に介入する。所定の制動トルクは、例えば、ブレーキが掛かった状態で目標加速度により走り出すための、勾配又は車両の質量（Ｍａｓｓｅ）に従って予期される制動トルク又は制動圧力に相当する。例えば、１０％の傾斜は、近似的に、下り勾配で作用する最大加速度１ｍ／ｓ^２に対応し、損失を差し引くと、例えば、最大で約０．８５〜０．９ｍ／ｓ^２の、ブレーキが掛かっていない車両の加速度がもたらされる。始動工程においては、駆動システム４２によって駆動出力は要求されず、始動工程は、下り勾配で作用する力のみによって引き起こされ、例えば、駆動システムがアイドル状態にあっても、僅かな回転トルクが、トルクコンバータの末端動力側に印加された場合には、基本的に下り勾配で作用する力によって始動工程が引き起こされる。即ち、車両は駆動力無しに走りだす。

始動工程の間に、下り勾配で作用する力により実現可能な加速度が、もはや、現在の目標加速ダイナミクスのために十分ではなくなった場合には、始動制御装置２４への切り替えを行うことが可能であり、始動制御装置２４は、始動工程の更なる経過を駆動トルクの調整によって制御する。

始動工程の完了後には、例えば、通常の始動制御装置に切り替えられる。例えば、始動工程は、例えば１５ｋｍ／ｈの所定の走行速度に達した際に終了する。場合によっては、始動制御装置２４は、通常のＡＣＣ走行制御装置の機能を果たすことも出来る。

図２は、車道の勾配−Ｓ及び目標始動ダイナミクスａに従って、更なる別の走行状態パラメータを考慮せずに、始動制御装置２４、２６の作動について決定するための、決定装置２２内に実装された例示的な決定機能を示している。図２では、Ｘ軸は、例えば単位ｍ／ｓ^２における駆動トルクａを示している。Ｙ軸は、車道の勾配を示し、記載される例では、車道勾配情報Ｓの負の値に相当する。車道勾配−Ｓは、−Ｓ＝−ｔａｎαであり、但し、αは、車両が走行方向に上る角度である。ある勾配においてα＜０であり、従って−Ｓ＞０である。

勾配−Ｓが最小基準値Ｌ_０よりも小さい場合、及び、勾配が正の値である場合には（−Ｓ＜０）、決定装置２２は常に、始動のために始動制御装置２４を利用する。

勾配がＬ_０よりも大きい場合には（Ｌ_０＜−Ｓ）、決定装置２２は、車道の勾配−Ｓと、目標加速ダイナミクスに依存した、車道勾配−Ｓのための基準値と、の比較に対応した選択を行う。例えば、基準値は、Ｌ（ａ）＝Ｌ_０＋ｋ（ａ−ａ_０）と表され、但し、ｋは本例では定数であり、基準目標始動ダイナミクスａ_０は、Ｌ（ａ_０）＝Ｌ_０が成立する。

−Ｓ＞Ｌ（ａ）の場合、始動制御装置２６が始動のために利用される。基準値は好適に、車両の勾配−Ｓに基づいて存在する下り勾配で作用する力が、自車両の加速度であって、場合により所定の許容値が減算され又は加算された目標始動加速度ａに少なくとも対応する加速度をもたらすために十分大きいように、決定される。これに対して、−Ｓ≦Ｌ（ａ）の場合には、始動制御装置２４が利用される。基準値を上回る、−Ｓ及びａによる対応するパラメータ範囲Ｉ、及び、基準値を下回る、−Ｓ及びａによる対応するパラメータ範囲ＩＩが、任意の基準上限値Ｍを追加的に考慮して、図２に示される。勾配−Ｓが上限値Ｍを上回る場合には常に、始動制御装置２６が、始動工程の制御のために利用される。

ａ＞ａ_０の範囲では、ａに依存する基準値は、ａが増大するに従って増大する複数の値を有し、従って、勾配及び目標始動加速度に対する、始動ストラテジの選択のフレキシブルな調整が可能となる。全体的に、基準値は、少なくとも、ａが上昇している範囲においては上昇する。

Claims (9)

1. 始動工程を開始し制御する始動制御装置（２４；２６）を備えた、車両のための始動支援装置であって、車道の勾配及び目標始動ダイナミクスに従って、少なくとも、駆動システム（４２）により駆動されて始動するための第１の始動ストラテジと、下り勾配で作用する力により基本的に始動するための第２の始動ストラテジと、から始動ストラテジを選択するよう構成された決定装置（２２）と、
   予め設定された様々なカテゴリの走行環境を検出し、検出した前記走行環境に調整された目標始動ダイナミクスを選択する検出装置（２０）とを有し、
   自車両が交差点の無い道路の区間に存在すると前記検出装置が識別した場合は、前記決定装置は第２の始動ストラテジを選択し、
   自車両が交差点若しくは分岐交流点の手前の道路の区間に存在すると前記検出装置が識別した場合は、前記決定装置は第１の始動ストラテジを選択する、車両のための始動支援装置。
2. 前記検出装置（２０）は、前記カテゴリの前記検出の際に、自車両が、都市内道路、又は、超地域的な道路若しくは広域道路に存在するかどうかを識別するよう構成されることを特徴とする、請求項１に記載の始動支援装置。
3. 前記検出装置（２０）は、ナビゲーションシステムへのインタフェース（２８）を有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の始動支援装置。
4. 前記検出装置は、渋滞情報システムへのインタフェース（３０）を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の始動支援装置。
5. 前記車両が存在する現場の車道の勾配に依存する少なくとも１つの測定値を収集するセンサ装置（１２）を更に特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の始動支援装置。
6. 前記センサ装置（１２）は、前記自車両の縦方向加速度を認識する縦方向加速度センサを含むことを特徴とする、請求項５に記載の始動支援装置。
7. 前記決定装置（２２）は、前記車道の勾配が、前記目標始動ダイナミクスに依存する基準値よりも大きい場合には、前記下り勾配で働く力により基本的に始動するための前記第２の始動ストラテジを選択するよう構成されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の始動支援装置。
8. 前記始動支援装置は、前記第２の始動ストラテジに従った始動の際に、前記駆動システム（４２）の駆動トルクが要求されないように、前記始動工程を制御するよう構成されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の始動支援装置。
9. 前記始動制御装置（２６）は、前記第２の始動ストラテジに従った始動の際に、前記始動工程を制御するために、制動システム（４４）の制動トルクを制御するよう構成されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の始動支援装置。

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