JP6185412B2 - 車両制御装置 - Google Patents

Description

本発明の一側面は、車両制御装置に関する。

従来の車両制御装置に関する技術として、例えば下記特許文献１に記載された車両走行制御装置が知られている。特許文献１に記載された車両走行制御装置では、発進時において車両の制動装置の制御量を検出し、この発進時の制動装置の制御量に基づいて路面勾配を推定し、推定した路面勾配に応じて車両制御を実施する。

特開２００４−３５２１１７号公報

上記従来技術では、例えば出庫時において制動装置の制御量が検出されるまで、路面情報（路面勾配）を取得することできず、制御開始直後から路面勾配の取得が完了するまでの間、車両制御の精度が低下するおそれがある。

そこで、本発明の一側面は、出庫時における車両制御の精度を向上させることができる車両制御装置を提供することを課題とする。

本発明の一側面に係る車両制御装置は、入庫時における車両の経路の路面に関する路面情報を取得する路面情報取得部と、路面情報取得部で取得した路面情報を記憶する記憶部と、経路を介する出庫時において、記憶部に記憶した入庫時の路面情報に基づいて、車両の駆動力制御を実施する駆動力制御部と、備える。

この車両制御装置では、入庫時及び出庫時に車両は同じ経路を通ることから、入庫時に路面情報を記録しておき、この記憶した路面情報に基づき出庫時に駆動力制御を実施する。これにより、出庫時において、路面情報を取得する必要がなくなり、当該取得までの間に車両制御の精度が低下してしまうのを回避できる。従って、車両制御の精度を向上させることが可能となる。

本発明の一側面によれば、出庫時において制御開始直後から高い精度で車両制御を実施することが可能な車両制御装置を提供することができる。

一実施形態に係る車両制御装置の構成を示すブロック図である。 車両傾きと相対勾配値との関係を説明する図である。 図１の車両制御装置を用いた入庫時の車両制御を示すフローチャートである。 図１の車両制御装置を用いた入庫時の車両制御を説明するための図である。 図１の車両制御装置を用いた出庫時の車両制御を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。

図１は一実施形態に係る車両制御装置の構成を示すブロック図であり、図２は車両傾きと相対勾配値との関係を説明する図である。図１に示すように、本実施形態の車両制御装置１は、自動車等の車両Ｖに搭載され、例えば入庫時及び出庫時における車両Ｖの走行を制御する。車両制御装置１は、レーザセンサ２０、車高センサ３０及び車両制御ＥＣＵ（Electronic Control Unit）４０を備えている。

レーザセンサ２０は、車両Ｖの経路の路面に関する路面情報を取得するための外界センサである。レーザセンサ２０は、例えば、車両Ｖの進行方向前方（進行方向先）の路面に対してレーザ光を出射すると共に、その反射光を受光する。レーザセンサ２０は、車両制御ＥＣＵ４０に接続されており、その検出値を車両制御ＥＣＵ４０へ出力する。車高センサ３０は、車両Ｖの車高に関する車高情報を取得するものである。車高センサ３０は、例えば車体とサスペンションアームとの上下変位量を車高変化量ΔＨｃとして検出する。車高センサ３０は、車両制御ＥＣＵ４０に接続されており、その検出値を車両制御ＥＣＵ４０へ出力する。

車両制御ＥＣＵ４０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）及び各種メモリ等を含んで構成され、車両制御装置１による走行制御を実行する。車両制御ＥＣＵ４０は、外乱減速度推定部４１、相対勾配値推定部４２、車両重量推定部４３、要求駆動力生成部４４及びメモリ４５を備えている。

外乱減速度推定部４１は、次に示すように外乱減速度Ｇ_ｅｘｔを演算し推定する。すなわち、車両制御ＥＣＵ４０内で生成され平坦路で且つ理想的な環境下での要求駆動力Ｇ_ｒｅｆ、車両Ｖに実際に生じた実駆動力Ｇ_ｒｅａｌ、現在の車両傾き抵抗分の駆動力Ｇ_θ、機械抵抗を含むロード抵抗に関する駆動力Ｇ_ＲＬ、及び、空気抵抗による駆動力Ｇｖのそれぞれは、下式（１）で表される。なお、車両制御ＥＣＵ４０内で生成される上記要求駆動力Ｇ_ｒｅｆについては、車両制御おいて通常用いられる種々の手法で生成できる。
Ｇ_ｒｅａｌ＝Ｇ_ｒｅｆ−（Ｇ_θ＋Ｇ_ＲＬ＋Ｇｖ） …（１）

上式（１）においては、入庫時及び出庫時の車両Ｖの車速が極低車速領域のため、駆動力Ｇｖ≒０とできる。また、外乱減速度Ｇ_ｅｘｔを駆動力Ｇ_θ及び駆動力Ｇ_ＲＬの和（Ｇ_ｅｘｔ＝Ｇ_θ＋Ｇ_ＲＬ）とおくと、外乱減速度Ｇ_ｅｘｔは下式（２）で表される。車両ＣＡＮ２から得られる車輪速パルスＤpulseを用いて、下式（２）は下式（３）で表される。
Ｇ_ｅｘｔ＝Ｇ_ｒｅｆ−Ｇ_ｒｅａｌ …（２）
Ｇ_ｅｘｔ＝Ｇ_ｒｅｆ−ｄ^２／ｄｔ^２（ΣＤpulse） …（３）

上式（３）から得られる外乱減速度Ｇ_ｅｘｔは、駐車支援中の外部環境が変化しない限り一定値を有する。外乱減速度推定部４１は、レーザセンサ２０により進行方向前方の勾配相対角度である相対勾配値θ_ｄ（図２参照）が認識されたとき、及び、入庫完了時に、外乱減速度Ｇ_ｅｘｔをメモリ４５へ出力して保存する。なお、相対勾配値θ_ｄの認識後にも上式（３）の演算を引き続き行い、外乱減速度Ｇ_ｅｘｔが一定値でないときには、路面材質等の外部環境が変化したと判断し、得られた外乱減速度Ｇ_ｅｘｔをメモリ４５へ再度出力して保存し直してもよい。

相対勾配値推定部４２は、レーザセンサ２０による検出値に基づいて、進行方向前方の相対勾配値θ_ｄ及び現在位置に対する勾配開始位置Ｐ_ｄを算出し推定する。相対勾配値推定部４２は、算出した相対勾配値θ_ｄ及び勾配開始位置Ｐ_ｄを。メモリ４５へ出力して保存する。

車両重量推定部４３は、入庫完了時において、車高センサ３０で検出された車高高さΔＨｃに基づき車両重量Ｍ_park-inを推定し、該車両重量Ｍ_park-inをメモリ４５へ出力して保存する。また、車両重量推定部４３は、出庫開始時において、車高センサ３０で検出された車高高さΔＨｃに基づき車両重量Ｍ_park-outを推定し、該車両重量Ｍ_park-outをメモリ４５へ出力して保存する。なお、ここでの車両重量Ｍ_park-in，Ｍ_park-outは、車両総重量を意図する。

要求駆動力生成部４４は、入庫時において、次に示すように、パワマネＥＣＵ３の制御入力として要求駆動力Ｇ_ｏｕｔを演算し生成する。すなわち、車両Ｖが勾配開始位置Ｐ_ｄに到達したとき、若しくは、応答遅れを考慮した勾配開始位置Ｐ_ｄの到達前に、メモリ４５から外乱減速度Ｇ_ｅｘｔ及び相対勾配値θ_ｄを読み込む。そして、下式（４）により要求駆動力Ｇ_ｏｕｔを生成する。相対勾配値θ_ｄが０の場合には、下式（５）により要求駆動力Ｇ_ｏｕｔを生成する。
Ｇ_ｏｕｔ＝Ｇ_ｒｅｆ＋Ｇ_ｅｘｔ＋Ｇ_θ …（４）
Ｇ_ｏｕｔ＝Ｇ_ｒｅｆ＋Ｇ_ｅｘｔ …（５）

また、要求駆動力生成部４４は、出庫時において、次に示すように、パワマネＥＣＵ３の制御入力として要求駆動力Ｇ_ｏｕｔを演算し生成する。すなわち、パワマネＥＣＵ３からのエンジンオン信号の入力に応じて、外乱減速度Ｇｅｘｔ、相対勾配値θ_ｄ、及び車両重量Ｍ_park-in，Ｍ_park-outをメモリ４５から読み込む。そして、下式（６）により要求駆動力Ｇ_ｏｕｔを生成する。
Ｇ_ｏｕｔ＝Ｇ_ｒｅｆ＋（Ｇ_ｅｘｔ＋Ｇ_θ）×Ｍ_park-out／Ｍ_park-in …（６）

このような要求駆動力生成部４４は、生成した要求駆動力Ｇ_ｏｕｔをパワマネＥＣＵ３へ出力する。その結果、入庫時及び出庫時において、要求駆動力Ｇ_ｏｕｔに基づいて駆動力制御が実行される。なお、入庫時及び出庫時に、要求駆動力Ｇ_ｏｕｔに基づき制動力制御（制駆動力制御）及び操舵制御等が実行されてもよい。

メモリ４５は、外乱減速度推定部４１で推定された外乱減速度Ｇ_ｅｘｔ、相対勾配値推定部４２で推定された相対勾配値θ_ｄ、及び、車両重量推定部４３で推定された車両重量Ｍ_park-in，Ｍ_park-outを格納し保存する。パワマネＥＣＵ３は、車両Ｖを総合的に制御するパワーマネージメントコンピュータである。ここでのパワマネＥＣＵ３は、例えばエンジンＥＣＵやモータＥＣＵへ要求駆動力Ｇ_ｏｕｔを出力指令信号として送信する。また、パワマネＥＣＵ３は、エンジン始動時にエンジンオン信号を車両制御ＥＣＵ４０へ出力する。

次に、車両制御装置１を用いた入庫時の車両制御（入庫支援）を説明する。図３は図１の車両制御装置を用いた入庫時の車両制御を示すフローチャートであり、図４は図１の車両制御装置を用いた入庫時の車両制御を説明するための図である。

図３及び図４に示すように、車両制御装置１では、例えばドライバにより支援スイッチがＯＮとされて装置作動中とされ、車両Ｖがマニュアル運転とされると共にレーザセンサ２０が作動されている状態（図４中の車両Ｖ１〜Ｖ２の区間）において、車両制御ＥＣＵ４０により以下の処理を実行する。

まず、外乱減速度推定部４１により、上式（３）に基づき外乱減速度Ｇ_ｅｘｔを推定する（Ｓ１）。続いて、相対勾配値推定部４２により相対勾配値θ_ｄ及び勾配開始位置Ｐ_ｄを推定する（Ｓ２）。そして、例えば相対勾配値θ_ｄ又は勾配開始位置Ｐ_ｄに基づいて、進行方向前方に勾配が有るか否かを判定する（Ｓ３）。勾配が有ると判定した場合、上記Ｓ１で推定した外乱減速度Ｇ_ｅｘｔと、上記Ｓ２で推定した相対勾配値θ_ｄ及び勾配開始位置Ｐ_ｄとをメモリ４５へ保存する（Ｓ４）

続いて、例えばメモリ４５に保存された勾配開始位置Ｐ_ｄに基づいて、車両Ｖが勾配開始位置Ｐ_ｄに到達したか否かを判定する（Ｓ５）。勾配開始位置Ｐ_ｄに到達した場合、要求駆動力生成部４４により外乱減速度Ｇ_ｅｘｔ及び相対勾配値θ_ｄをメモリ４５から読み込こんだ後、自動運転を開始する（Ｓ５，Ｓ６，Ｓ９）。

一方、上記Ｓ３にて進行方向前方に勾配が無いと判定した場合、上記Ｓ１で推定した外乱減速度Ｇ_ｅｘｔをメモリ４５へ保存する（Ｓ７）。要求駆動力生成部４４により外乱減速度Ｇ_ｅｘｔをメモリ４５から読み込こんだ後、自動運転を開始する（Ｓ８，Ｓ９）

上記Ｓ９の後、要求駆動力生成部４４により、上式（４）又は上式（５）に基づき要求駆動力Ｇ_ｏｕｔを生成してパワマネＥＣＵ３へ出力する（Ｓ１０）。その結果、要求駆動力Ｇ_ｏｕｔに基づいて、入庫に係る駆動力制御が少なくとも実行される。なお、ここでは、自動運転開始からの所定区間（図４中の車両Ｖ２〜Ｖ３の区間）で自動運転が実施され、その後の駐車場Ｐまでの区間（図４中の車両Ｖ３〜Ｖ４の区間）は、自動制御が実施される自動制御区間とされる。

そして、車両Ｖが駐車場Ｐに到達したと判定した場合において、例えば車両Ｖの切返し又は駐車が完了したとき、入庫が完了したと判断し、車両重量推定部４３により車両重量Ｍ_park-inを推定する（Ｓ１１，Ｓ１２）。その後、車両重量推定部４３から車両重量Ｍ_park-inをメモリ４５へ出力して保存し、処理を終了する（Ｓ１３）。

なお、上述したように、外乱減速度推定部４１によって上記Ｓ１後にも上式（３）の演算を引き続き行って外乱減速度Ｇ_ｅｘｔを推定してもよい。また、相対勾配値推定部４２によって上記Ｓ２後にも相対勾配値θ_ｄを推定してもよい。これらの場合、上記Ｓ１３においては、外乱減速度推定部４１から外乱減速度Ｇ_ｅｘｔが、相対勾配値推定部４２から相対勾配値θ_ｄが、メモリ４５へそれぞれ出力されて保存される。

次に、車両制御装置１を用いた出庫時の車両制御（出庫支援）を説明する。図５は、図１の車両制御装置を用いた出庫時の車両制御を示すフローチャートである。図５に示すように、車両制御装置１では、パワマネＥＣＵ３によりエンジンオン信号を車両制御ＥＣＵ４０へ入力し、この入力に応じて、車両重量推定部４３により車両重量Ｍ_park-outを推定してメモリ４５に保存する（Ｓ２１〜Ｓ２３）。

そして、要求駆動力生成部４４により、外乱減速度Ｇ_ｅｘｔ、相対勾配値θ_ｄ及び車両重量Ｍ_park-in，Ｍ_park-outをメモリ４５から読み込み、上式（６）に基づき要求駆動力Ｇ_ｏｕｔを生成してパワマネＥＣＵ３へ出力する（Ｓ２４，Ｓ２５）。その結果、要求駆動力Ｇ_ｏｕｔに基づいて、出庫に係る駆動力制御が少なくとも実行される。

以上、本実施形態の車両制御装置１では、前回の入庫時に、車両傾き抵抗分の駆動力Ｇ_θ及び機械抵抗を含むロード抵抗に関する駆動力Ｇ_ＲＬを含む外乱減速度Ｇ_ｅｘｔと、相対勾配値θ_ｄと、を経路の路面情報としてメモリ４５に記録する。そして、記憶した入庫時の路面情報に基づき、当該経路を介する出庫時に駆動力制御を実施する。これにより、入庫時及び出庫時に車両Ｖは同じ経路を通ることから、出庫時において、路面情報の取得までの間に車両制御の精度が低下してしまうことがなく、制御開始直後から高い精度で車両制御を実施できる。従って、車両制御の精度を向上させることが可能となる。また、車両制御装置１では、現在地又は駐車場Ｐの判定や画像認識手段が別途に必要とならず、コスト増加を抑制することもできる。

ところで、自動駐車における走行制御では、平坦路だけでなく勾配路においても、ｃｍオーダーでの高い位置制御性能が求められる。また、勾配に差し掛かっている車両Ｖについて走行制御を作動させると、一般的な車両制御装置では、要求駆動力に不足が生じて車両Ｖがずり下がったり、勾配中の制駆動力に過不足が生じてずり下がりや急加速が生じたりする場合がある。これに対し、車両制御装置１では、現在の車両Ｖの傾きを精度よく算出でき、推定した相対勾配値θ_ｄを考慮した適切な要求駆動力Ｇ_ｏｕｔを生成することができる。入庫時に目標停止位置で精度よく停止できると共に、出庫時のずり下がりを防止できる。

また、車両制御装置１では、路面勾配に対する車両Ｖの傾きを精度よく認識して適切な要求駆動力で制御する必要があるところ、図２に示すように、スロープ状の駐車場Ｐへの自動駐車において、車両Ｖに搭載されたレーザセンサ２０を用いて、現在の車両Ｖの傾きθ_０に対する進行方向前方にある相対勾配値θ_ｄと勾配開始位置Ｐ_ｄを推定する。ここで、車両Ｖの制駆動制御を行う上で、現在の車両Ｖの傾きθ_０と相対勾配値θ_ｄとの両者を加えた補償入力を生成する必要がある。

この点、レーザセンサ２０では、現在の車両Ｖの傾きθ_０を推定することが難しい場合がある。勾配センサ等が車両Ｖに搭載される場合でも、１ｄｅｇレベルの推定精度を出すことも困難である。そこで、車両制御装置１では、要求駆動力Ｇ_ｒｅｆに対する実駆動力Ｇ_ｒｅａｌの関係から、駆動力Ｇ_θ，Ｇ_ＲＬを算出する。換言すると、駐車支援環境下では下記条件１，２が成立することから、下記条件１，２を用いて駆動力Ｇ_θ，Ｇ_ＲＬを推定し、ひいては外乱減速度Ｇ_ｅｘｔを推定する（上記Ｓ１参照）。これを相対勾配値θ_ｄの推定（上記Ｓ２）及び車両重量Ｍ_park-in，Ｍ_park-outの推定（上記Ｓ１２，Ｓ２５）と合わせて制駆動制御を実施する。これにより、車両制御装置１によれば、勾配での入庫及び出庫に適切な制駆動制御を実現可能となる。

条件１： １回の駐車支援中で路面材質が変化することは少ないため、駆動力Ｇ_ＲＬは一定と考えられる。少なくとも連続的に外部環境が変化することは考えられない。
条件２： 入庫及び出庫においては、車両Ｖは略同じ経路を走るため、駆動力Ｇ_θ，Ｇ_ＲＬは変化がないとみなされる。なお、入庫及び出庫では、乗員数変化による車両重量の変化が考えられる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用してもよい。

例えば、上記実施形態では、路面情報は経路の路面勾配に関する情報を含んでおり、外乱減速度Ｇ_ｅｘｔ及び相対勾配値θ_ｄを路面情報としてメモリ４５に記憶したが、路面情報は、特に限定されるものではなく、車両Ｖの経路の路面に関する情報であればよい。

上記において、レーザセンサ２０と外乱減速度推定部４１と相対勾配値推定部４２とが路面情報取得部を構成し、メモリ４５が記憶部を構成し、要求駆動力生成部４４とパワマネＥＣＵ３とが駆動力制御部を構成する。

１…車両制御装置、３…パワマネＥＣＵ（駆動力制御部）、２０…レーザセンサ（路面情報取得部）、４１…外乱減速度推定部（路面情報取得部）、４２…相対勾配値推定部（路面情報取得部）、４４…要求駆動力生成部（駆動力制御部）、４５…メモリ（記憶部）、Ｖ，Ｖ１〜Ｖ４…車両。

Claims (1)

1. 入庫時における車両の経路の路面に関する路面情報を取得する路面情報取得部と、
   前記路面情報取得部で取得した前記路面情報を記憶する記憶部と、
   前記記憶部に記憶した前記路面情報に基づいて、入庫時及び出庫時に、前記車両の駆動力制御、制動力制御及び操舵制御を実施する電子制御ユニットと、を備え、
   前記電子制御ユニットは、前回の入庫時に前記車両が通った前記経路を介する出庫時において、前記記憶部に記憶した、前回の入庫時に前記車両が通った前記経路の路面に関する前記路面情報に基づいて、前記車両の駆動力制御、制動力制御及び操舵制御を実施する、車両制御装置。

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