JP5701694B2 - 車両用運転操作支援装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用運転操作支援装置に関し、特にカーブ入口に至るまでの減速に対する運転操作の支援を行うための車両用運転操作支援装置に関するものである。

従来、車両の加減速度が目標加減速度に一致するようにフィードバック制御を行うと共に、路面勾配推定値に基づいて目標加減速度を補正するようにした駆動力制御装置において、例えば、車両の走行速度が所定値以下になったら、それ以前の路面勾配推定値を保持して、その保持された路面勾配推定値に基づいて目標加減速度を補正しているものがあった（例えば特許文献１参照）。

特開２００４−１１４９８号公報

上記特許文献１には、車両の走行速度が小さくなり、それが所定値以下になったときには、それ以前の路面勾配推定値を保持し、その保持された路面勾配推定値に基づいて目標加減速度を補正し、これにより、走行速度が小さくなることで路面勾配推定値の精度が低下したときの目標加減速度の変動を小さくすることができる、と開示されている。

しかしながら、単に現在の路面勾配情報すなわち瞬間的な路面勾配情報に基づいて目標加減速度を補正しただけでは、その路面の定常的な勾配情報を反映することができない。例えば、カーブ入口の手前では下り勾配なのに、現在走行中の路面勾配が水平あるいは上り勾配になっている場合があり、そのような現在の走行状態でカーブ入口での自車両の目標速度を設定すると、下り勾配でカーブに進入するのに適する目標速度を設定できない等、現在位置からカーブ入口に至る路面の勾配状態に応じた適切な目標速度の設定が困難である、という問題があった。これは、上り勾配でカーブ進入する場合も同様である。

このような課題を解決して、勾配を走行してカーブ入口に進入する場合のカーブ入口における目標速度を現在位置からカーブ入口に至る路面の勾配状態に応じて減速による運転操作の支援を適切に行うために、本発明に於いては、車両（１）の走行時おける運転操作を支援する車両用運転操作支援装置であって、前記車両の走行状態を取得する走行状態取得手段（４・１１）と、前記車両の進路上にあるカーブの情報を取得するカーブ情報取得手段（３）と、前記カーブの情報からカーブ入口の目標地点を設定する目標地点設定手段と、前記目標地点における前記車両の目標速度を設定する目標速度設定手段（２ｂ）と、前記目標地点において前記目標速度に至るように前記車両を加減速させる支援を行う加減速支援制御手段（２ｆ）と、前記車両の走行中の路面勾配を検出する勾配検出手段（２ｃ）と、前記走行状態から現在位置を求めると共に当該現在位置から前記目標地点に至る距離を求め、該距離と前記路面勾配とに基づいて速度補正量を算出する速度補正量算出手段（２ｄ）と、前記目標速度を前記速度補正量に応じて補正する目標速度補正手段（２ｅ）とを有し、前記速度補正量算出手段は、前記距離が長いほど前記補正勾配を小さく設定するものとした。

これによれば、カーブ入口となる目標地点に至る距離が長い（カーブ入口から遠い）と速度補正量を小さくするようにしたことから、目標地点から遠い位置での勾配の影響が小さくなり、例えば目標地点に向けて全体で下り勾配を走行している場合に、遠い位置で上り勾配の部分があってもその影響が小さくなり、全体としての下り勾配に対する勾配補正量がその部分的な上り勾配の影響を大きく受けてしまうことが防止されるため、目標地点に至るまでの勾配に対応した適切な運転操作支援を行い得る。具体的には、目標地点の少し手前から下り坂になっている路面で目標地点手前の下り坂になるまでは平坦路の場合には下り坂に入ることによりカーブ進入速度が高くなり易いが、目標地点に近い所で下り勾配が検出されることにより、それに応じて速度補正量が大きく設定されるため、カーブ進入時の目標速度を低く設定することになり、速度超過状態になることなくカーブに進入することができる。

特に、前記速度補正量算出手段（２ｄ）は、現在の前記路面勾配に基づいて上り勾配または下り勾配を判定する勾配方向判定手段（２１）と、現在の前記路面勾配と前回の前記路面勾配とに基づいて勾配変化量を算出する勾配変化量算出手段（２２）と、前記勾配変化量が０の場合に１であり、前記上り勾配及び前記下り勾配のそれぞれに対応しかつ前記勾配変化量が前記０から大きく増減するほど前記１から大きく増減した値となる勾配傾向係数を算出する勾配傾向係数算出手段（２３）とを有し、かつ前記補正勾配に前記勾配傾向係数を乗算して前記補正勾配を補正すると良い。これによれば、現在の勾配状態が持続されないことを勾配変化量の正負が変化することにより判定でき、勾配が続くと判定された場合には長く続く程大きな値となる勾配傾向係数を算出し、それにより速度補正量を補正することから、より精確な目標速度を設定することができ、目標地点に近付いた場合の勾配変化に対しても応答性良く目標速度を変更し得る。

このように本発明によれば、目標地点に至る距離が長い（カーブ入口から遠い）と勾配補正量を小さくするようにしたことから、目標地点から遠い位置での勾配の影響が小さくなり、遠い位置で部分的に勾配方向や大きさに違いがあってもその影響が小さくなるため、全体としての勾配に対する勾配補正量がその部分的な勾配の影響を大きく受けてしまうことがなく、目標地点に至るまでの勾配に対応した適切な運転操作支援を行い得る。

本発明が適用された車両用運転操作支援の要部構成を示すブロック図 主制御装置の構成を示す図 路面勾配θを補正する補正係数ａを求めるためのマップを示す図 補正勾配を求めるためのマップを示す図 目標地点までの距離対する目標速度を示す図 制御要領を示すフロー図 勾配傾向による補正の制御要領を示すフロー図 勾配傾向による補正の制御要領を示すブロック図 （ａ）は下り勾配変化量を示す図、（ｂ）は下り勾配変化量に対する補正係数を求めるためのマップを示す図 （ａ）は上り勾配変化量を示す図、（ｂ）は上り勾配変化量に対する補正係数を求めるためのマップを示す図

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明が適用された車両用運転操作支援の要部構成を示すブロック図である。車両としての自動車１には、本発明に基づく運転操作支援の制御を行う主制御装置２と、地図データを備えかつＧＰＳを利用して現在位置を検出して画面の地図上に自車位置を表示するナビゲーション装置３と、走行状態取得手段としての車速センサ４およびトルクセンサ１１と、車輪Ｗの制動力を自動制御するブレーキ制御装置７と、アクセルペダルＰａの踏み込み量に応じてスロットル弁（図示省略）を自動制御するアクセル制御装置８とがそれぞれ設けられている。なお、自動制御する対象としては、ブレーキ制御装置７およびアクセル制御装置８のいずれか一方であっても良い。

ブレーキ制御装置７は、ＡＢＳ等の公知の装置により各車輪Ｗの制動力を個々に制御可能なものであって良いが、ブレーキペダル（図示省略）をアクチュエータで直接的に制御するようにしても良い。アクセル制御装置８は、例えば反力発生アクチュエータ９によりアクセルペダルＰａに反力を加える制御を行うものであって良いが、スロットル弁駆動モータ（図示省略）が設けられている装置ではその弁駆動モータを制御するようにしても良い。

主制御装置２には、ナビゲーション装置３から道路情報Ｒｉおよび自車位置Ｐｉと、上記車速センサ４およびトルクセンサ１１からの走行速度ＶおよびトルクＴとがそれぞれ入力している。トルクＴは駆動輪の駆動トルクであって良い。なお、以下の説明では、自動車１の進路上にカーブがある場合の減速制御を代表例として説明する。カーブの情報としてはカーブ開始位置や曲率であり、ナビゲーション装置３の地図データとして予め記憶されており、道路情報Ｒｉに含まれてナビゲーション装置３から出力される。

また図２に示されるように、主制御装置２には、道路情報Ｒｉに基づいて目標地点Ｐｔａを設定する目標地点設定手段としての目標地点設定部２ａと、目標地点Ｐｔａにおける目標速度Ｖｔａを設定する目標速度設定手段としての目標速度設定部２ｂと、走行速度ＶおよびトルクＴに基づいて現在走行位置における路面勾配θを検出する勾配検出手段としての勾配検出部２ｃと、目標地点Ｐｔａおよび自車位置Ｐｉの情報と路面勾配θとに基づいて補正した補正勾配θｃを設定する補正勾配設定部２ｄと、補正勾配θｃに基づいて目標速度Ｖｔａを補正する目標速度補正手段としての目標速度補正部２ｅと、目標速度補正部２ｅにより補正された補正速度Ｖｃに向けてガイドする加速ラインまたは減速ラインを設定すると共にそのラインに基づいて加速または減速制御を行う加減速制御手段としての加減速制御部２ｆとが設けられている。なお、図２では勾配検出部２ｃをナビゲーション装置３とは別に設けているが、ナビゲーション装置３がジャイロセンサ等を備えるものであれば、そのジャイロセンサ等を用いて勾配を検出するようにしてもよい。

目標地点設定部２ａは、例えば、道路情報Ｒｉにカーブが含まれる場合においてそのカーブ開始位置を目標地点Ｐｔａとして設定する。また、目標速度設定部２ｂは、上記道路情報Ｒｉから目標地点Ｐｔａより先のカーブを安定して走行可能な所定速度を目標速度Ｖｔａとして設定する。勾配検出部２ｃは、例えばトルクＴに対して走行速度Ｖの変化を検出し、予め記憶されている平坦路走行状態における両値の関係を基準にして変化が生じた場合に、その変化の状態により勾配の上り／下り（＋／−）と大きさ（傾斜角度θ）とを検出するものであって良い。補正勾配設定部２ｄは、自車位置Ｐｉから目標地点Ｐｔａに至る距離を求め、その距離の大きさに基づいて路面勾配θを補正する補正係数ａを求める。例数ａは、例えば図３に示されるマップを用いて求めるようにして良い。

図３による補正係数ａは、目標地点Ｐｔａまでの距離がＬ１になるまでは０であり、そこから目標地点Ｐｔａに近付くに連れて漸増し、目標地点Ｐｔａの手前の距離Ｌ２から目標地点Ｐｔａに至るまで１になるように設定されている。そして、補正勾配設定部２ｄでは、路面勾配θに図３から求めた補正係数ａを乗算した補正勾配θｃ（＝ａ×θ）を算出し、その補正勾配θｃを目標速度補正部２ｅに出力する。

目標速度補正部２ｅは、補正勾配θｃに基づいて目標速度Ｖｔａを補正するための補正速度ΔＶを求め、目標速度設定部２ｂから入力する目標速度Ｖｔａに補正速度ΔＶを加算し、その結果である補正目標速度Ｖｃを加減速制御部２ｆに出力する。補正速度ΔＶは、例えば図４に示されるマップを用いて求めるようにして良い。図４による補正速度ΔＶは、補正勾配θｃの下り勾配の最大値（−θｍ）から上り勾配の最大値（θｍ）の範囲で水平（θ＝０）から上り（＋）下り（−）の両側にそれぞれ比例して増大する。なお、各最大値θｍ・−θｍより大きい場合にはそれぞれ上限値ΔＶｍ・−ΔＶｍで一定となる。

目標速度補正部２ｅでは、補正勾配θｃに応じて図４から求められる補正速度ΔＶを、目標速度設定部２ｂから入力する目標速度Ｖｔａに加算した目標補正速度Ｖｃ（＝Ｖｔａ＋ΔＶ）を算出し、その目標補正速度Ｖｃを加減速制御部２ｆに出力する。なお、下り勾配（−θｃ）の場合には補正速度は−ΔＶとなり、目標補正速度Ｖｃは目標速度Ｖｔａよりも小さな値（Ｖｔａ−ΔＶ）となる。

加減速制御部２ｆは、目標地点Ｐｔａにおける目標速度Ｖｔａを目標補正速度Ｖｃとする減速ラインＤＬを図５の実線に示されるように設定する。そして、減速ラインＤＬに沿って走行速度Ｖが低減するように、例えばブレーキ制御装置７により制動力を調整して減速させたり、アクセル制御装置８によりアクセルペダルＰａに反力を発生させたり、その反力によりアクセルペダルＰａが戻ることによりエンジンブレーキを発生させたりして減速制御を行うことができる。または、上記アクセルペダルＰａの反力により運転手が減速操作することを認識し、ブレーキペダルを操作して減速する場合の運転操作支援となる。

次に、本発明に基づく制御要領を図６のフロー図を参照して説明する。先ずステップＳＴ１では、自車位置より前方の所定距離内にカーブ入口があるか否かを判別する。なお、進路上にあるカーブ入口の情報は、ナビゲーション装置３の地図情報により容易に取得し得る。

ステップＳＴ１でカーブ入口が所定距離内に無いと判定された場合にはステップＳＴ１を繰り返す。なお、本フローはサブルーチンとして実行するものであり、ステップＳＴ１を繰り返すことによるループから抜け出られないものではない。ステップＳＴ１で所定距離内にカーブ入口があると判定された場合にはステップＳＴ２に進む。

ステップＳＴ２では、カーブ入口の位置を目標地点Ｐｔａとすると共に自車位置から目標地点Ｐｔａまでの距離Ｌや、車両１の現在の走行速度Ｖ等の走行状態を取得する。次のステップＳＴ３では上記したように勾配検出部２ｃにより路面勾配θを求め、次のステップＳＴ４では、上記した図３のマップにより距離Ｌに対応する補正係数ａを求める。次のステップＳＴ５では、上記したように補正勾配設定部２ｄにより路面勾配θに補正係数ａを乗算した補正勾配θｃを求め、図４のマップにより補正勾配θｃに対応する補正速度ΔＶを求める。

次のステップＳＴ６では、補正速度ΔＶに補正係数ａを乗算して勾配補正速度ΔＶｃ（＝ａ×ΔＶ）を算出する。上記したように補正係数ａは目標地点Ｐｔａの手前までの距離Ｌ１より遠い場合には図３のマップから０であり、そのような遠い場合には勾配補正速度ΔＶｃは０になる。

ステップＳＴ６の次のステップＳＴ７では、後記する勾配傾向による補正を行う。このステップＳＴ７は必ずしも実行しなくても良く、行わない場合にはステップＳＴ６の次にステップＳＴ８に進むものとする。そのステップＳＴ８では、目標速度Ｖｔａの算出を行う。目標速度Ｖｔａは、上記したようにカーブ入口（目標地点Ｐｔａ）における好適な走行速度として設定するようにして良く、例えばナビゲーション装置３の地図情報に基づくカーブ曲率やカーブ長を考慮したカーブ進入速度とする。

次のステップＳＴ９では、カーブに至る手前の路面勾配θを考慮した目標補正速度Ｖｃを補正し（Ｖｃ＝Ｖｔａ＋ΔＶ）、そして次のステップＳＴ１０では、目標地点ＰｔａでステップＳＴ８で求められた目標補正速度Ｖｃに至るように運転操作支援に対する減速制御を行う。具体的には、上記したようにブレーキ制御やアクセルペダル反力制御や減速を促す表示等を行って、図５の実線で示される減速ラインＤＬに合わせて減速させるようにする。

これにより、速度偏差の大きさに応じて減速制御の大きさを比例させるという簡単な制御でも、下り勾配の場合には目標速度Ｖｔａを目標補正速度Ｖｃに下げるという簡単な置き換えで目的とする目標速度Ｖｔａに至るように減速制御させることができる。そして、目標地点Ｐｔａに近付くに連れて補正係数ａを大きく設定することから、遠い所での勾配の影響を受けて目標補正速度Ｖｃが不適切な値になってしまうことを防止し得るため、減速度が大きく変化する

次にステップＳＴ６における制御要領について図７のフローを参照して説明する。この図７のフローは補正勾配設定部２ｄで行うものであって良く、その回路ブロック図の一例を図８に示すが、プログラム処理としても良い。

図８では、勾配検出部２ｃから入力する路面勾配θが勾配方向判定手段としての勾配方向判定部２１と勾配変化量算出手段としての勾配変化量算出部２２とに入力する。勾配方向判定部２１では路面勾配θの正負から上り（＋）か下り（−）かを判別し、その判定結果を勾配傾向係数算出手段としての勾配傾向係数算出部２３に出力する。

勾配変化量算出部２２では路面勾配θの変化として勾配変化量（勾配微分値）ｄθ（＝［θ（n)−θ(n-1)］／ΔＬ）を算出し、その算出値を勾配傾向係数算出部２３に出力する。なお、ΔＬは［θ（n)−θ(n-1)］算出毎の走行距離であり、ナビゲーション装置３やトリップメータ（図示省略）により検出されるものであって良い。例えば下り勾配が、図９（ａ）の上段に示されるように下り始めでは緩く、中間部分できつく、終わり部分で緩い場合には、路面勾配θおよび勾配変化量ｄθはそれぞれ図の中段および下段のように変化する。また、上り勾配の場合には、図９（ａ）に対応して図１０（ａ）のようにそれぞれ変化する。

勾配傾向係数算出部２３では、上り下りの判定に基づき、下りの場合には図９（ｂ）のマップにより、上りの場合には図１０（ｂ）のマップにより、それぞれに対応する勾配傾向係数ａｄまたはａｕを求め、乗算器２４に出力する。その乗算器２４により補正勾配θｃと勾配傾向係数ａｄまたはａｕとを乗算して、その結果を目標速度補正部２ｅに出力する。このようにして、図７のフローに対応する回路ブロックが構成されていて良い。

図７のフローでは、先ずステップＳＴ７ａで現在の路面勾配θ（n)を取得し、次のステップＳＴ７ｂで前回の路面勾配θ(n-1)を取得する。路面勾配θはフローのサイクル毎に取得し、１つ前の値を前回値として記憶しておく。

次のステップＳＴ７ｃでは現在の路面勾配θ（n)が下り勾配（＜０）であるか否かを判別し、下り勾配であると判定された場合にはステップＳＴ７ｄに進む。ステップＳＴ７ｄでは、勾配変化量算出部２２により勾配変化量ｄθを算出する。

次のステップＳＴ７ｅでは、下り勾配の変化に対する補正を行うための勾配傾向係数ａｄを図９（ｂ）のマップから求める。本図示例では図９（ｂ）に示されるように、勾配変化量ｄθが０の場合に１であり、下り勾配変化量が−側の上限値ＬＵｄと＋側の下限値ＬＤｄとの間で比例変化する。

そして、次のステップＳＴ７ｆで補正勾配θｃを、上記補正勾配設定部２ｄで求められた補正勾配θｃに勾配傾向係数ａｄを乗算して算出する（θｃ＝ａｄ×θｃ）。これにより、下りの勾配傾向係数ａｄが下り勾配が持続する可能性が大きい程−側で大きな値となり、持続可能性が小さい程＋側で大きな値となることから、下り勾配の持続可能性を考慮して補正勾配θｃを算出することができるため、目標地点Ｐｔａまでの減速操作支援制御をより一層精度良く行うことができる。

ステップＳＴ７の次のステップＳＴ７ｇでは現在の路面勾配θ（n)を前回の路面勾配θ(n-1)として格納し（所定のメモリ領域に記憶する）、ステップＳＴ８に戻る。

また、ステップＳＴ７ｃで現在の路面勾配θ（n)が下り勾配（＜０）ではない（上り勾配）と判定された場合にはステップＳＴ７ｈに進み、そこで勾配変化量（勾配微分値）ｄθ（＝［θ（n)−θ(n-1)］／ΔＬ）を算出する。上り勾配の例を、上り下りの違いがあるだけで図９（ａ）と同様ものであって良い図１０（ａ）に示す。また、ステップＳＴ７ｈの次のステップＳＴ７ｉでは上り勾配の変化に対する補正を行うための勾配傾向係数ａｕを図１０（ｂ）のマップから求める。図１０（ｂ）のマップも、上り下りの違いがあるだけで図９（ｂ）のマップと同様のものであって良く、勾配変化量ｄθが０の場合に１であり、上り勾配変化量が−側の下限値ＬＤｕと＋側の上限値ＬＵｕとの間で比例変化し、上りの勾配傾向係数ａｕを求めるものである。

次のステップＳＴ７ｊでは、ステップＳＴ７ｆと同様に、補正勾配θｃを、上記補正勾配設定部２ｄで求められた補正勾配θｃに勾配傾向係数ａｕを乗算して算出する（θｃ＝ａｕ×θｃ）。このようにして、上り勾配に対しても上記下り勾配の場合と同様に目標地点Ｐｔａまでの減速操作支援制御をより一層精度良く行うことができ、例えば、補正しない場合に早めに減速してしまって目標地点Ｐｔａで走行速度Ｖが低くなり過ぎることを防止し得る。そして、ステップＳＴ７ｊの次にはステップＳＴ７ｇに進む。

このようにして、上記した例のようにカーブに進入する目標速度Ｖｔａに対して、勾配のある道路を走行する場合に、例えば図９（ａ）のような下り勾配の場合には、下り勾配の初めの部分では下り勾配が漸増することから、それに応じて勾配傾向係数ａｄが標準の１より大きな値となり、目標速度Ｖｔａの算出に対する影響を大きくすることができ、大きな減速を生じさせる運転操作支援を行うことができる。そして、下り勾配の終わり部分では下り勾配が漸減することから、それに応じて勾配傾向係数ａｄが標準の１より小さな値となり、目標速度Ｖｔａの算出への影響も小さく、下り勾配の終わり部分で目標速度Ｖｔａを大きく変えてしまうことがなく、円滑に目標速度Ｖｔａに導くことができる。

なお、上り勾配の場合も、目標速度Ｖｔａに対する影響の大きさも同様に対応し得る。このように、下り勾配と上り勾配とに対応し得ると共に、勾配の変化にも対応できる等、勾配の影響により目標地点Ｐｔａにおける目標速度Ｖｔａの大きなずれが生じることを好適に防止し得る。

１ 車両
２ｂ 目標速度設定部（目標速度設定手段）
２ｃ 勾配検出部（勾配検出手段）
２ｄ 補正勾配設定部（速度補正量算出手段）
２ｅ 目標速度補正部（目標速度補正手段）
２ｆ 加減速制御部（加減速支援制御手段）
３ ナビゲーション装置（カーブ情報取得手段）
４ 車速センサ（走行状態取得手段）
１１ トルクセンサ（走行状態取得手段）
２１ 勾配方向判定部（勾配方向判定手段）
２２ 勾配変化量算出部（勾配変化量算出手段）
２３ 勾配傾向係数算出部（勾配傾向係数算出手段）

Claims (2)

1. 車両の走行時おける運転操作を支援する車両用運転操作支援装置であって、
   前記車両の走行状態を取得する走行状態取得手段と、
   前記車両の進路上にあるカーブの情報を取得するカーブ情報取得手段と、
   前記カーブの情報からカーブ入口の目標地点を設定する目標地点設定手段と、
   前記目標地点における前記車両の目標速度を設定する目標速度設定手段と、
   前記目標地点において前記目標速度に至るように前記車両を加減速させる支援を行う加減速支援制御手段と、
   前記車両の走行中の路面勾配を検出する勾配検出手段と、
   前記走行状態から現在位置を求めると共に当該現在位置から前記目標地点に至る距離を求め、該距離に基づいて前記路面勾配を補正した補正勾配を設定する補正勾配設定手段と、
   前記補正勾配に基づいて前記目標速度を補正する目標速度補正手段とを有し、
   前記補正勾配設定手段は、前記距離が長いほど前記補正勾配を小さくすることを特徴とする車両用運転操作支援装置。
2. 前記補正勾配設定手段は、
   現在の前記路面勾配に基づいて上り勾配または下り勾配を判定する勾配方向判定手段と、
   現在の前記路面勾配と前回の前記路面勾配とに基づいて勾配変化量を算出する勾配変化量算出手段と、
   前記勾配変化量が０の場合に１であり、前記上り勾配及び前記下り勾配のそれぞれに対応しかつ前記勾配変化量が前記０から大きく増減するほど前記１から大きく増減した値となる勾配傾向係数を算出する勾配傾向係数算出手段とを有し、かつ前記補正勾配に前記勾配傾向係数を乗算して前記補正勾配を補正することを特徴とする請求項１に記載の車両用運転操作支援装置。

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