JP5785416B2

JP5785416B2 - 車両用運転操作支援装置

Info

Publication number: JP5785416B2
Application number: JP2011073200A
Authority: JP
Inventors: 豪須崎; 洋一杉本
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2011-03-29
Filing date: 2011-03-29
Publication date: 2015-09-30
Anticipated expiration: 2031-03-29
Also published as: JP2012206587A

Description

本発明は、車両用運転操作支援装置に関し、特にカーブ走行時における運転操作に対する支援を制御する車両用運転操作支援装置に関するものである。

従来、車両のカーブ走行において、ナビゲーション装置により道路の形状を取得し、自車両の進路上にカーブが存在することを判定し、そのカーブの曲率をナビゲーション装置から得たカーブ形状に基づいて取得すると共に、このようにして得たカーブ形状に基づいて、車両が入口側クロソイド領域に到達するまでに必要な減速を実現するように減速支援を行う制御を行うようにした運転支援装置がある（例えば特許文献１参照）。

特開２００６−１１１１８４号公報

しかしながら、ナビゲーション装置では、衛星からの受信状態やマップマッチングの状態により、実際に自車が走行している位置（実車位置）と、ナビゲーション装置の地図上で認識される自車位置との間にずれが生じる虞がある。このずれが発生している状態で減速支援等の運転支援を行うと、カーブ出口が見えて運転者が例えば加速してカーブを脱出しようとした場合でも、ずれ発生の影響により減速支援を続行していると、アクセルペダルの踏み込みに応じた加速が生じないため、加速操作に対する違和感を運転者に与える虞がある。

このような課題を解決して、実車位置とナビゲーション装置上の自車位置とにずれが生じていた場合でもカーブを脱出する際の例えば加速操作に対する違和感を運転者に与えることなく運転操作支援を行うために、本発明に於いては、車両（１）の走行時に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べくヨーレイトおよび横加速度の少なくとも一方と車速とを検出する走行状態取得手段（４・５・６）と、前記車両に搭載のナビゲーション装置から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求められたカーブ開始位置（Ｃｓ）における前記車速（Ｖ）と、前記カーブの情報から求められたカーブ全長（Ｌｃ）とに基づいて、前記カーブ開始位置（Ｃｓ）からカーブ終了位置（Ｃｅ）までの予測通過時間（Ｔｆ）を算出する予測通過時間算出手段（２ｂ）と、前記カーブの情報から求められた平均曲率（１／Ｒ）と、前記予測通過時間（Ｔｆ）と、前記カーブの情報から、前記車両が前記カーブを加速して脱出可能な目標通過点に対応するように前記カーブ全長を１として求められた係数（Ｋ）とを乗算してカーブ通過目標値（Ｉｒ＝Ｋ×Ｔｆ／Ｒ）を算出する脱出可能領域算出手段（２ｄ）と、前記車両の前記カーブの走行の通過状態において、前記ヨーレイトおよび横加速度の少なくとも一方と車速とに基づいて前記車両の単位時間（ｔｓ）当たりの平均瞬間曲率（１／Ｒｍ）を算出し、前記平均瞬間曲率（１／Ｒｍ）を積分してカーブ走行積分値（Ｉｄ）を求め、前記カーブ通過目標値（Ｉｒ）より前記カーブ走行積分値（Ｉｄ）が大きい（Ｉｄ＞Ｉｒ）場合にはカーブ脱出側領域に入ったと判定する走行領域判定手段（２ｆ）とを有し、前記走行領域判定手段は、前記カーブ脱出側領域に入っていないと判定した場合には安定して前記カーブを曲がれる車速になるようにブレーキ制御またはアクセル制御を行い、前記カーブ脱出側領域に入ったと判定した場合には前記ブレーキ制御またはアクセル制御を解除するものとした。

これによれば、平均曲率はナビゲーション装置の地図情報から得られる固定情報であり、予測通過時間は車両の走行状態から得られる情報であることに加え、所定の係数もナビゲーション装置による自車位置のずれの影響を受けることがない値であり、それらにより算出される脱出可能領域はナビゲーション装置で生じるずれの影響を軽減あるいは抑制できる。それにより、車両が脱出可能領域にいるか否かの判定をより精確かつ速やかに行うことができるため、運転操作支援制御において、例えばカーブ走行時の運転操作支援として減速制御を行うと共に加速可能な領域に入ったら減速制御を解除する場合に、運転者がカーブ脱出のために加速操作しようとしてもナビゲーション装置におけるずれにより減速制御を続けてしまうという違和感が生じることを防止し得る。なお、脱出可能領域としては、カーブ走行において減速制御を行う場合や、速度上昇を抑制するための加速抑制制御等を行う場合にそれらの制御を解除しても良いとする領域であって良い。

特に、前記係数は、前記カーブの情報に基づく前記カーブにおける脱出可能な位置を規定すると良い。これによれば、カーブ脱出のために例えば加速しようとしても良いとするカーブの形状に応じて係数を決めることができ、例えば略一定曲率のカーブの場合にはカーブ全行程の半分を過ぎた後半で運転者が加速しようとすることが考えられ、その場合には係数を０．５とすることができる。なお、カーブの曲率が変化するようなカーブの場合にはその曲率変化に合わせて係数を変えることができる。

また、前記走行状態取得手段は、ヨーレートおよび横加速度の少なくとも一方と車速とを検出しかつそれらの検出結果に基づいて前記カーブを走行する前記車両の平均瞬間曲率を求め、前記走行領域判定手段は、前記車両の走行に合わせて前記平均瞬間曲率を積分して前記車両の前記カーブにおける走行位置を求めて、前記車両が前記脱出可能領域を走行しているか否かを判定すると良い。これによれば、カーブ走行中の車両の平均瞬間曲率を求め、走行に応じて積分することによりカーブ走行中の実車位置を精確に求めることができ、カーブ走行時の運転操作支援を高精度に制御することができる。

このように本発明によれば、車両進行上のカーブの平均曲率等のカーブ情報はナビゲーション装置における固定情報であり、カーブ情報のカーブ全長と走行状態取得手段により取得した例えばカーブ進入時の車速とから予め予測通過時間を算出することができ、それらと係数とによりカーブを例えば加速して脱出可能な脱出可能領域を算出することができる。その脱出可能領域の算出においてナビゲーション装置によるずれが影響することがないため、車両が脱出可能領域にいるか否かの判定を精確に行うことができ、ナビゲーション装置のみでカーブ走行時の運転操作支援を行う場合のずれを防止することができ、例えば、運転操作支援としてカーブ走行時に減速制御する場合に、運転者がカーブ脱出のために加速操作しようとした場合に減速制御を続けてしまうという違和感を運転者に与えることを防止し得る。

本発明が適用された運転操作支援の要部構成を示すブロック図である。車両用運転操作支援装置の要部ブロック回路図である。制御フローを示す図である。（ａ）はカーブの例を示す図であり、（ｂ）はカーブからの脱出判定を示す図である。

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運転操作支援装置２と、地図データを備えかつＧＰＳを利用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、自動車１の走行状態を取得する走行状態取得手段を構成する車速センサ４・ヨーレイトセンサ５・横加速度センサ６と、車輪Ｗの制動力を自動制御するブレーキ制御装置７・スロットル弁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。

運転操作支援装置２には、ナビゲーション装置３から自動車１の進行上にあるカーブ情報（曲がりの大きさや長さ等の予め記憶されている地図データから得られる情報）Ｃｉと、上記各センサ４〜６からの各検出値とがそれぞれ入力している。また図２に示されるように、運転操作支援装置２には、ナビゲーション装置３からのカーブ情報Ｃｉが入力するカーブ曲率取得部２ａと、カーブ情報Ｃｉと車速センサ４からの車速Ｖが入力する予測通過時間算出手段としての予測通過時間算出部２ｂと、車速Ｖとヨーレイトセンサ５からのヨーレイトＹと横加速度センサ６からの横加速度Ｇとが入力する平均瞬間曲率算出部２ｃとが設けられている。

カーブ曲率取得部２ａは、カーブ情報Ｃｉに基づいて進行上のカーブのカーブ開始位置Ｃｓ（図４（ａ）参照）からカーブ終了位置Ｃｅ（図４（ａ）参照）までの曲がり（通常複数の曲率を有する）を平均化した平均曲率１／Ｒを取得し、その平均曲率１／Ｒを脱出可能領域算出手段としての脱出可能領域算出部２ｄに出力する。なお、平均曲率１／Ｒは地図データとして予め記憶されているものであって良い。また、予測通過時間算出部２ｂは、カーブ情報Ｃｉと車速Ｖとに基づいてカーブ開始位置Ｃｓからカーブ終了位置Ｃｅまでの予測通過時間Ｔｆを算出し、その予測通過時間Ｔｆを脱出可能領域算出部２ｄに出力する。

脱出可能領域算出部２ｄには、上記平均曲率１／Ｒ及び予測通過時間Ｔｆの他に係数設定部２ｅからの係数Ｋが入力する。係数Ｋは、カーブ全体を１として、例えばカーブの半分の通過点を目標とする場合には０．５となる値であって良い。そして、脱出可能領域算出部２ｄでは、上記平均曲率１／Ｒと予測通過時間Ｔｆと係数Ｋとを乗算してカーブ通過目標値Ｉｒ（＝Ｋ＊Ｔｆ／Ｒ）を算出し、その算出結果を走行領域判定手段としての走行領域判定部２ｆに出力する。

走行領域判定部２ｆには上記平均瞬間曲率算出部２ｃからの出力が入力する。平均瞬間曲率算出部２ｃは、車速ＶとヨーレイトＹと横加速度Ｇとに基づいて自動車１のカーブ走行の通過状態における単位時間ｔｓ当たりの平均曲率を平均瞬間曲率１／Ｒｍとして算出し、その平均瞬間曲率１／Ｒｍを走行領域判定部２ｆに出力する。なお、ヨーレイトＹと横加速度Ｇとのいずれか一方を用いて上記算出を行うようにしても良い。

走行領域判定部２ｆは、単位時間ｔｓ毎の平均瞬間曲率１／Ｒｍを積分したカーブ走行積分値Ｉｄを求めると共に、そのカーブ走行積分値Ｉｄと上記カーブ通過目標値Ｉｒとを比較して、カーブの脱出操作をしても良い走行領域に入ったか否かを判定する。走行領域判定部２ｆは、走行領域の判定に応じてブレーキ制御装置７・アクセル制御装置８に対する制御信号を出力する。

上記した各部２ａ〜２ｆは、運転操作支援装置２にＣＰＵを設けて、プログラム処理するものであって良いが、それぞれＩＣを用いた回路で構成したり、またはそれらの組合せであっても良い。

次に、本発明に基づく制御をプログラム処理する場合の制御要領を図３のフローを参照して説明する。先ずステップＳＴ１では、カーブに進入したか否かを判別する。カーブ進入の判定は、例えばナビゲーション装置３からの自車位置情報に基づいて行うことができる。カーブに進入していないと判定された場合には本フローを一旦終了し、次のプログラムサイクルでステップＳＴ１から実行する。カーブに進入したと判定された場合にはステップＳＴ２に進む。

ステップＳＴ２では車両としての自動車１の走行状態を取得する。本実施の形態では上記した各センサ４〜６により車速Ｖ・ヨーレイトＹ・横加速度Ｇを読み込んで、それらの読み込み値が上記したように予測通過時間算出部２ｂと平均瞬間曲率算出部２ｃとに入力する。次のステップＳＴ３では、ナビゲーション装置３によりカーブ情報Ｃｉを取得する。カーブ情報Ｃｉとしてはナビゲーション装置３にある地図情報であって良く、上記したようにカーブ曲率取得部２ａと予測通過時間算出部２ｂとに入力する。

次のステップＳＴ４では、カーブ曲率取得部２ａで、カーブ全体の曲率を平均化した平均曲率１／Ｒを算出する。例えば、カーブ情報Ｃｉからカーブ開始位置Ｃｓおよびカーブ終了位置Ｃｅ間でのカーブの形状を取得し、そのカーブの平均曲率１／Ｒを算出することができる。なお、カーブの入口及び出口部分がクロソイド曲線で形成され、中間部分が単曲線で形成される等、カーブが複数の曲率により構成されているものがあり、そのような場合には各曲率のカーブ全長に対する比率に応じて平均化して、平均曲率１／Ｒを求めることができる。

次のステップＳＴ５ではカーブ情報Ｃｉに基づいてカーブ全長Ｌｃを求め、次のステップＳＴ６ではカーブ通過に要する通過時間Ｔｆを算出する。これらのステップＳＴ５・６の処理は、上記したように予測通過時間算出部２ｂで行って良く、カーブ全長Ｌｃは、カーブ情報Ｃｉとして予め地図データに記憶されている場合にはそのデータを用いることができる。そして、カーブ全長Ｌｃと車速Ｖとから車速Ｖ一定で走行した場合のカーブ通過に要する予測通過時間Ｔｆ（＝Ｌｃ／Ｖ）を算出する。

次のステップＳＴ７ではカーブ通過目標値Ｉｒを算出する。上記したように脱出可能領域算出部２ｄで、平均曲率１／Ｒと予測通過時間Ｔｆと係数Ｋとを乗算してカーブ通過目標値Ｉｒ（＝Ｋ×Ｔｆ／Ｒ）を算出する。ここで、平均曲率１／Ｒは地図情報から得られる固定情報であり、予測通過時間Ｔｆは自動車１の走行状態から得られる情報であることに加え、カーブにおける所定の位置（上記通過点）を規定する係数Ｋもナビゲーション装置３による自車位置のずれの影響を受けない値である。なお、それらにより算出されるカーブ通過目標値Ｉｒは変数である。

そしてステップＳＴ８でカーブが右曲がりであるか否かを判別し、右カーブではない（左カーブ）と判定された場合にはステップＳＴ９に進む。なお、この判別はカーブ情報Ｃｉに基づくものであって良い。

ステップＳＴ９では、左カーブ（カーブの左成分）におけるカーブ走行積分値Ｉｄを求める。このカーブ走行積分値Ｉｄは、上記したように走行領域判定部２ｆで、単位時間ｔｓ毎の平均瞬間曲率１／Ｒｍを積分して求めるものであって良く、カーブ走行におけるカーブ開始位置Ｃｓからの時間経過に応じて積分される。

次のステップＳＴ１０では、上記したカーブ通過目標値Ｉｒとカーブ走行積分値Ｉｄとを比較する。そして、カーブ通過目標値Ｉｒよりカーブ走行積分値Ｉｄが大きいと判定された場合にはステップＳＴ１１に進む。例えばカーブ走行積分値Ｉｄが図４（ｂ）の実線に示されるように増大することにより、図の二点鎖線に示されるカーブ通過目標値Ｉｒを上回った場合に判定される。図４（ａ）では、自動車１が、カーブ進入側領域（Ｃｓ〜Ｃｍ）を抜け出して、カーブ脱出側領域（Ｃｍ〜Ｃｅ）に入った状態である（図の二点鎖線）。

ステップＳＴ１１では脱出判定に応じた処理を行う。例えば走行領域判定部２ｆは、ブレーキ制御装置７およびアクセル制御装置８に対して走行状態に応じて自動制御を行うものであってよい。カーブに入るまでの間に、ブレーキ制御装置７に対しては安定してカーブを曲がれる車速になるように制動制御を行い、アクセル制御装置８に対して加速を制限するようにアクセル開操作を抑制するアクセル開抑制制御を行うことができる。そのような減速制御が行われていた場合でも、運転者がアクセルを踏み込んで加速を開始した場合には、ブレーキ制御装置７に対しては減速制御を解除し、アクセル制御装置８に対してはアクセル開抑制制御を解除する。そして、本フローを終了する。これにより、運転者はカーブを加速して抜け出したい場合には通常のアクセル開操作による加速感を得ることができる。

一方、ステップＳＴ１０でカーブ走行積分値Ｉｄがカーブ通過目標値Ｉｒ以下と判定された場合にはステップＳＴ１２に進む。ステップＳＴ１２では上記平均瞬間曲率１／Ｒｍが所定値Ａ未満であるか否かを判別し、所定値Ａ未満と判定された場合にはステップＳＴ１１に進み、所定値Ａ以上であると判定された場合にはステップＳＴ８に戻る。また、制御のハンチングを抑制するために、所定値Ａ未満か否かを１回の検出値で判定するのではなく、所定時間あるいは所定回数において検出値が所定値Ａ未満となる、あるいは所定値以上となっているかで判定をしてもよい。

ここで、所定値Ａとしては、自動車１が通常のカーブ走行状態で安定してカーブを脱出可能な曲率として設定されていて良い。したがって、ステップＳＴ１０でカーブ通過目標値Ｉｒよりカーブ走行積分値Ｉｄが小さいため未だカーブ脱出側領域（Ｃｍ〜Ｃｅ）に入っていないと判定された場合であっても、曲率が小さい場合には緩やかなカーブであるとして、判定に至らなくてもステップＳＴ１１に進んで脱出判定としても何等問題が無く、曲率が大きい場合にはステップＳＴ９〜１０またはステップＳＴ１３〜１４を再実行する。

また、ステップＳＴ８で右カーブであると判定された場合にはステップＳＴ１３に進む。このステップＳＴ１３は上記ステップＳＴ９と同様の処理であって良く、続くステップＳＴ１４も上記ステップＳＴ１０と同じ処理であって良く、カーブ通過目標値Ｉｒよりカーブ走行積分値Ｉｄが大きいと判定された場合にはステップＳＴ１１に進み、カーブ走行積分値Ｉｄがカーブ通過目標値Ｉｒ以下と判定された場合にはステップＳＴ１２に進む。

このように制御することにより、走行状態を各種センサ４・５・６により直接的に取得して、カーブの曲率を瞬間的に算出することから、ナビゲーション装置３での自車位置の認識処理に対するずれの影響を受けることがなく、カーブでの走行状態を瞬間的に把握することができる。そして、その走行状態の瞬間的な曲率に基づいて時間経過に応じてカーブ走行を積分すると共に、予め地図情報から求めたカーブの脱出領域に自動車１が入ったことを速やかに判定でき、カーブ進入側での速度超過を抑制し、かつ運転者のカーブ脱出操作に対して、ずれによる違和感が生じることなく対応し得る。

なお、上記実施の形態では曲率に基づいてカーブの脱出判定を行ったが、本発明によればナビゲーション装置３から取得されるカーブの角度θに基づき目標走行距離を算出し、脱出判定を行うこともできる。具体的には、目標走行距離Ｌｆを次式により求める。
Ｌｆ＝（π／１８０）×Ｒ×θ
ここで、図４（ａ）に示されるように、Ｒはカーブ半径、θはカーブの全角度である。

そして、自車速度およびカーブに入った瞬間からの走行時間から積分して自車の通過距離Ｌｐを算出し、目標走行距離Ｌｆに係数Ｋ（＝０〜１）を乗算した値が通過距離Ｌｐ未満になったら（Ｌｆ×Ｋ＜Ｌｐ）カーブ脱出と判定する。

また、ナビゲーション装置３から取得されるカーブの角度θと、自車の単位時間当たりの回転角であるヨーレイトに基づき、脱出判定を行うこともできる。具体的には、カーブの角度θに係数Ｋ（＝０〜１）を乗算した値がヨーレイトを自車のカーブ走行時間で積分した値Ｓｙ未満になったら（θ×Ｋ＜Ｓｙ）カーブ脱出と判定する（図４（ａ）参照）。

さらに、上記各判定（曲率判定、カーブ走行距離判定、角度判定）とを併用し、カーブ脱出判定を行うようにしてもよい。具体的には、上記３つの判定のうち、最も早く脱出判定がなされたものを採用して、その時点でカーブ脱出した判定すれば、制御において応答性に優れ、カーブ走行中に加速を抑制させるような制御をしていた場合に、いち早く運転者の加速意図を反映させることができる。また、上記３つの判定のうち、全てにおいて脱出判定がなされるまでカーブを脱出したと判定しないようにすれば、カーブ走行時の安全性を向上したカーブ脱出判定を行うことができる。

１自動車（車両）
２ｂ予測通過時間算出部（予測通過時間算出手段）
２ｄ脱出可能領域算出部（脱出可能領域算出手段）
２ｆ走行領域判定部（走行領域判定手段）
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）
５ヨーレイトセンサ（走行状態取得手段）
６横加速度センサ（走行状態取得手段）

Claims

車両の走行時に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べくヨーレイトおよび横加速度の少なくとも一方と車速とを検出する走行状態取得手段と、
前記車両に搭載のナビゲーション装置から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求められたカーブ開始位置（Ｃｓ）における前記車速（Ｖ）と、前記カーブの情報から求められたカーブ全長（Ｌｃ）とに基づいて、前記カーブ開始位置（Ｃｓ）からカーブ終了位置（Ｃｅ）までの予測通過時間（Ｔｆ）を算出する予測通過時間算出手段と、
前記カーブの情報から求められた平均曲率（１／Ｒ）と、前記予測通過時間（Ｔｆ）と、前記カーブの情報から、前記車両が前記カーブを加速して脱出可能な目標通過点に対応するように前記カーブ全長を１として求められた係数（Ｋ）とを乗算してカーブ通過目標値（Ｉｒ＝Ｋ×Ｔｆ／Ｒ）を算出する脱出可能領域算出手段と、
前記車両の前記カーブの走行の通過状態において、前記ヨーレイトおよび横加速度の少なくとも一方と車速とに基づいて前記車両の単位時間（ｔｓ）当たりの平均瞬間曲率（１／Ｒｍ）を算出し、前記平均瞬間曲率（１／Ｒｍ）を積分してカーブ走行積分値（Ｉｄ）を求め、前記カーブ通過目標値（Ｉｒ）より前記カーブ走行積分値（Ｉｄ）が大きい（Ｉｄ＞Ｉｒ）場合にはカーブ脱出側領域に入ったと判定する走行領域判定手段とを有し、
前記走行領域判定手段は、前記カーブ脱出側領域に入っていないと判定した場合には安定して前記カーブを曲がれる車速になるようにブレーキ制御またはアクセル制御を行い、前記カーブ脱出側領域に入ったと判定した場合には前記ブレーキ制御またはアクセル制御を解除することを特徴とする車両用運転操作支援装置。