JP6222476B2 - 車両の走行ライン生成装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の走行ライン生成装置に係わり、特に、カーブへの進入から脱出に至る車両の走行ラインを生成する走行ライン生成装置に関する。

従来、車両の走行ラインを生成し、その走行ラインに沿って車両が走行するように運転支援を行ったり、自動運転を行ったりする技術が知られている。
例えば、特許文献１には、燃費向上に寄与するために、道路境界線の条件を含む拘束条件を満たしている状態で、ブレーキ減速放熱総量の評価を含む評価関数によって収束演算を行って走行軌跡を導出することにより、走行路全体として減速をできるだけ抑え、放熱によるエネルギ損失を抑えた走行軌跡を生成する走行軌跡生成方法が記載されている。
また、特許文献２には、道路境界線の条件を含む拘束条件を満たしている状態で、速度の分散の評価を含む評価関数によって収束演算を行って走行軌跡を導出することにより、走行路全体で加減速をできるだけ抑え、車速のばらつきの少ない走行軌跡を生成し、最高速度の上昇による空気抵抗の増加を抑えた走行軌跡生成方法が記載されている。

特開２００９−１１３５２３号公報 特開２００９−１１５４６５号公報

ところで、車両がカーブを走行する際には、タイヤにスリップ角が生じ、そのスリップ角に応じた横力が発生する。この横力における車両前後方向の成分は、車両後方に向かって作用する抵抗力（コーナリング抵抗）となる。従って、カーブへの進入から脱出に至る燃費に優れた走行ラインを生成するためには、タイヤに発生するコーナリング抵抗を抑制した走行ラインを生成することが望ましい。

しかしながら、上述した従来の方法では、カーブ走行中にタイヤに発生するコーナリング抵抗について何ら考慮されていないので、生成された走行軌跡は必ずしもタイヤのコーナリング抵抗を抑制したものとはなっておらず、燃費向上の余地がある。

本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、カーブへの進入から脱出に至る燃費に優れた走行ラインを生成することができる、車両の走行ライン生成装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の車両の走行ライン生成装置は、カーブへの進入から脱出に至る車両の走行ラインを生成する走行ライン生成装置であって、カーブの形状情報を取得するカーブ形状情報取得手段と、カーブの形状情報に基づき特定されたカーブの開始位置と終了位置との間における車両の進行方向の目標加速度を、カーブの開始位置から終了位置へ向かうにつれて単調増加するように設定する目標加速度設定手段と、カーブの開始位置と終了位置との間における車両の目標ヨーレートを、カーブの開始位置からカーブの開始位置と終了位置との間にある中間位置へ向かうにつれて単調増加し、この中間位置からカーブの終了位置へ向かうにつれて単調減少するように設定する目標ヨーレート設定手段とを有し、目標加速度設定手段及び目標ヨーレート設定手段は、設定した目標加速度及び目標ヨーレートにより表される車両の走行ラインが、カーブの車線内側端と車線外側端との間に位置するように、目標加速度及び目標ヨーレートを設定することを特徴とする。
このように構成された本発明においては、目標ヨーレート設定手段は、車速が高く目標ヨーレートを大きくすると操舵角が増大し易いカーブの開始位置及び終了位置の近傍では目標ヨーレートを小さい値に抑えて操舵角の増大を抑制し、車速が低く目標ヨーレートを大きくしても操舵角の増大を抑制できる中間位置近傍では目標ヨーレートを大きい値にして車両を効率的に旋回させることによって、カーブの通過に要する時間を延ばすことなくタイヤに発生するコーナリング抵抗を低減することができると共に、目標加速度が負の値の区間ではタイヤに発生するコーナリング抵抗を車両の減速に利用することができるので、コーナリング抵抗によるエネルギーロスを低減することができ、これにより、カーブへの進入から脱出に至る燃費に優れた走行ラインを生成することができる。

また、本発明において、好ましくは、目標ヨーレート設定手段は、カーブの曲率半径最小位置を中間位置とする。
このように構成された本発明においては、カーブの形状に合わせて目標ヨーレートを設定することができ、カーブをスムーズに旋回しつつコーナリング抵抗によるエネルギーロスを低減することが可能な走行ラインを生成することができる。

また、本発明において、好ましくは、目標加速度設定手段は、中間位置における目標加速度を０に設定する。
このように構成された本発明においては、目標ヨーレートが最大値となる中間位置において車速を最小として操舵角の増大を抑制することができ、カーブをスムーズに旋回しつつコーナリング抵抗によるエネルギーロスを低減することが可能な走行ラインを生成することができる。

本発明による車両の走行ライン生成装置によれば、カーブへの進入から脱出に至る燃費に優れた走行ラインを生成することができる。

本発明の実施形態による車両の走行ライン生成装置を搭載した車両の電気的構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態による車両の走行ライン生成装置が走行ラインを生成するカーブの一例を示す平面図である。 本発明の実施形態による車両の走行ライン生成装置が実行する走行ライン生成処理のフローチャートである。 本発明の実施形態による車両の走行ライン生成装置により設定された加減速度制御曲線及びヨーレート制御曲線を例示する線図であり、（ａ）は目標ヨーレート設定部により設定されたヨーレート制御曲線を示す線図、（ｂ）は目標加減速度設定部により設定された加減速度制御曲線を示す線図、（ｃ）は車両が（ａ）のヨーレート制御曲線及び（ｂ）の加減速度制御曲線に従ってカーブを走行した場合にタイヤに発生するコーナリング抵抗を示す線図、（ｄ）は（ｃ）に示したコーナリング抵抗により発生したエネルギーロスを示す線図である。 カーブの勾配に応じて補正された図４（ａ）のヨーレート制御曲線を示す線図であり、（ａ）はカーブの勾配を示す線図、（ｂ）はカーブの勾配に応じて補正された図４（ａ）のヨーレート制御曲線を示す線図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態による車両の走行ライン生成装置を説明する。
まず、図１により、本発明の実施形態による車両の走行ライン生成装置を搭載する車両について説明する。図１は、本発明の実施形態による車両の走行ライン生成装置を搭載した車両の電気的構成を示すブロック図である。

図１に示すように、符号１は、本実施形態による車両の走行ライン生成装置を搭載した車両を示す。この車両１は、車両１の前方を撮影する車外カメラ２、道路の平面形状及び勾配に関する形状情報を格納した地図データベース４、ＧＰＳ６（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）、車速を検出する車速センサ８、車両１の進行方向の加速度を検出する加速度センサ１０、及び、車両１のヨーレートを検出するヨーレートセンサ１２を有する。車外カメラ２が撮影した画像データ、地図データベース４から取得された道路の形状情報、ＧＰＳ６により取得された位置情報、及び各センサにより検出された検出データは、ＥＣＵ１４（車両の走行ライン生成装置）に出力される。

ＥＣＵ１４は、カーブの平面形状及び勾配に関する形状情報を取得するカーブ形状情報取得部１６と、車両１が旋回中に発生させることのできる最大横加速度を取得する最大横加速度取得部１８と、カーブの開始位置と終了位置との間における車両１の進行方向の目標加減速度を設定する目標加減速度設定部２０と、カーブの開始位置と終了位置との間における車両１の目標ヨーレートを設定する目標ヨーレート設定部２２と、目標ヨーレート設定部２２により設定された目標ヨーレートを補正する目標ヨーレート補正部２４と、生成された走行ラインを評価する生成ライン評価部２６と、目標加速度に従って車両１のエンジン２８及びブレーキ３０を制御する加減速制御部３２と、目標加速度及び目標ヨーレートに従って車両１の電動パワーステアリング３４を制御するステアリングトルクコントローラ３６とを備える。

これらのカーブ形状情報取得部１６、最大横加速度取得部１８、目標加速度設定部、目標ヨーレート設定部２２、目標ヨーレート補正部２４、生成ライン評価部２６、加減速制御部３２、及びステアリングトルクコントローラ３６は、ＣＰＵ、当該ＣＰＵ上で解釈実行される各種のプログラム（ＯＳなどの基本制御プログラムや、ＯＳ上で起動され特定機能を実現するアプリケーションプログラムを含む）、及びプログラムや各種のデータを記憶するためのＲＯＭやＲＡＭの如き内部メモリを備えるコンピュータにより構成される。

次に、図２乃至図５により、車両１の走行ライン生成装置が行う車両１の進行方向の加減速制御について説明する。
図２は、本発明の実施形態による車両１の走行ライン生成装置が走行ラインを生成するカーブの一例を示す平面図であり、図３は、本発明の実施形態による車両１の走行ライン生成装置が実行する走行ライン生成処理のフローチャートであり、図４は、本発明の実施形態による車両１の走行ライン生成装置により設定された加減速度制御曲線及びヨーレート制御曲線を示す線図であり、図５は、カーブの勾配に応じて補正された図４のヨーレート制御曲線を示す線図である。

まず、図２に示すように、本実施形態では、車両１の走行ライン生成装置が左カーブ３８への進入から脱出に至る車両１の走行ライン４０を生成する場合を例として説明する。この図２に示したカーブ３８は、例えばクロソイド曲線、円弧、放物線などを組み合わせて形成されている。

次に、図３に示す走行ライン生成処理は、カーブ３８への進入から脱出に至る車両１の走行ライン４０を生成する処理であり、車両１のイグニッションスイッチがＯＮにされた後に実行される。

図３に示すように、走行ライン生成処理が開始されると、ステップＳ１において、カーブ形状情報取得部１６は、走行ライン４０を生成する対象となる道路の形状情報を含む地図データを、地図データベース４から読み込む。この走行ライン４０を生成する対象となる道路は、例えば、ナビゲーションシステムにより予め設定された走行経路を構成する道路である。

次に、ステップＳ２において、カーブ形状情報取得部１６は、ステップＳ１において読み込んだ地図データに基づき、走行ライン４０を生成するカーブ３８の形状を取得する。
例えば、カーブ形状情報取得部１６は、ステップＳ１において読み込んだ地図データから、車両１の走行経路において曲率半径Ｒが３００ｍ以下である範囲を、走行ライン４０の生成対象となるカーブ３８として特定する。そして、特定したカーブ３８の各ノードにおける曲率半径を地図データに基づいて取得する。

さらに、ステップＳ３において、カーブ形状情報取得部１６は、ステップＳ２において特定した走行ライン４０の生成対象となるカーブ３８における路面勾配を、ステップＳ１において読み込んだ地図データから取得する。
例えば、カーブ形状情報取得部１６は、ステップＳ２において特定した走行ライン４０の生成対象となるカーブ３８の各ノードにおける路面勾配を地図データに基づいて取得する。

あるいは、上述したステップＳ１乃至Ｓ３に代えて、カーブ形状情報取得部１６は、車外カメラ２により撮影された車両１前方の画像データにより、車両１前方の道路の曲率半径Ｒを特定し、その曲率半径Ｒが３００ｍ以下である場合に、その道路を走行ライン４０の生成対象となるカーブ３８として特定するようにしてもよい。この場合、カーブ形状情報取得部１６は、車外カメラ２により撮影された車両１前方の画像データに基づき、特定したカーブ３８の中央線上に一定間隔（例えば５ｍ間隔）でノードを設定し、各ノードにおける曲率半径及び路面勾配を取得する。

次に、ステップＳ４において、目標ヨーレート補正部２４は、ステップＳ３において取得したカーブ３８の路面勾配による車両１の前後荷重の変化を推定する。
例えば、目標ヨーレート補正部２４は、車両１の重心位置と、ステップＳ３において取得した走行ライン４０の生成対象となるカーブ３８の各ノードにおける路面勾配とに基づき、カーブ３８の各ノードにおいて車両１の前輪に加わる荷重Ｗ_fslopeを、下記式により算出する。
Ｗ_fslope＝ｍｇ（ｌ_rｃｏｓθ−ｈｓｉｎθ）／ｌ ・・・（１）
ここで、ｍは車両重量、ｇは重力加速度、ｌは前後軸間距離、ｌ_rは後軸‐重心点間距離、ｈは重心点の高さ、θは路面勾配である。

次に、ステップＳ５において、目標ヨーレート補正部２４は、ステップＳ４において推定したカーブ３８の路面勾配による車両１の前後荷重分布に基づき、目標ヨーレートを補正するときに使用するヨーレート補正係数Ｋ_slopeを決定する。
例えば、目標ヨーレート補正部２４は、カーブ３８の各ノードにおけるヨーレート補正係数Ｋ_slopeを、下記式により算出する。
Ｋ_slope＝（ｌ_rｃｏｓθ−ｈｓｉｎθ）／ｌ_r ・・・（２）
即ち、ヨーレート補正係数Ｋ_slopeは、路面が上り勾配（θが正）の場合には１未満となり、路面が下り勾配（θが負）の場合には１より大きくなる。

次に、ステップＳ６において、目標加減速度設定部２０は、旋回開始位置における車両１の進行方向の加減速度Ｇ_xent、旋回終了位置における車両１の進行方向の加減速度Ｇ_xext、及び、車両１が旋回中に発生させることのできる最大横加速度Ｇ_ymaxを決定する。
例えば、目標加減速度設定部２０は、タイヤの摩擦特性の線形領域において一定車速で旋回中に車両１に発生させることのできる横加速度の最大値（例えば４ｍ／ｓ²）を、最大横加速度Ｇ_ymaxとして決定する。また、旋回開始位置における車両１の進行方向の加減速度Ｇ_xentを最大横加速度Ｇ_ymaxと等しい大きさの最大減速度（例えば４ｍ／ｓ²）に設定し、旋回終了位置における車両１の進行方向の加減速度Ｇ_xextを、車両１が達成可能な最大加速度（例えば２ｍ／ｓ²）に設定する。

次に、ステップＳ７において、目標加減速度設定部２０は、旋回開始位置における車速（初速）Ｖ_entと、カーブ３８の開始位置と終了位置との間において車両１の進行方向の加減速度Ｇ_xを０にする中間位置とを設定する。また、目標ヨーレート設定部２２は、カーブ３８の開始位置と終了位置との間における目標ヨーレートの最大値γ_maxを設定する。
例えば、目標加減速度設定部２０は、カーブ３８の曲率半径最小位置において最大横加速度Ｇ_ymaxを発生させた場合の車速を、初速Ｖ_entの初期値として設定する。また、目標加減速度設定部２０は、カーブ３８の曲率半径最小位置を、車両１の進行方向の加減速度Ｇ_xを０にする中間位置の初期値として設定する。また、目標ヨーレート設定部２２は、カーブ３８の曲率半径最小位置において最大横加速度Ｇ_ymaxを発生させた場合のヨーレートを、目標ヨーレートの最大値γ_maxの初期値として設定する。

次に、ステップＳ８において、目標加減速度設定部２０は、ステップＳ２において取得したカーブ３８の形状情報、ステップＳ６において決定した旋回開始位置における車両１の進行方向の加減速度Ｇ_xent、旋回終了位置における車両１の進行方向の加減速度Ｇ_xext、及び、ステップＳ７において設定した加減速度Ｇ_xを０にする中間位置に基づき、旋回開始位置から旋回終了位置までの加減速度制御曲線を設定する。
具体的には、目標加減速度設定部２０は、カーブ３８における旋回開始位置から中間位置までの区間において車両１の進行方向の減速度がＧ_xextから０まで単調減少するように、且つ、カーブ３８における中間位置から旋回終了位置までの区間において車両１の進行方向の加速度が０からＧ_xextまで単調増加するように、加減速度制御曲線を設定する。即ち、車両１が進行方向に加速する場合の加速度を正、減速する場合の加速度を負とした場合、車両１の進行方向の加速度がカーブ３８の開始位置から終了位置へ向かうにつれて負の値から正の値へ単調増加するように加減速度制御曲線を設定する。

また、ステップＳ８において、目標ヨーレート設定部２２は、ステップＳ２において取得したカーブ３８の形状情報、及び、ステップＳ７において設定した目標ヨーレートの最大値γ_maxに基づき、旋回開始位置から旋回終了位置までのヨーレート制御曲線を設定する。
具体的には、目標ヨーレート設定部２２は、カーブ３８における旋回開始位置から中間位置までの区間において目標ヨーレートが０からγ_maxまで単調増加するように、且つ、カーブ３８における中間位置から旋回終了位置までの区間において目標ヨーレートがγ_maxから０まで単調減少するように設定する。

続いて、ステップＳ９において、目標ヨーレート補正部２４は、ステップＳ５において決定したヨーレート補正係数に基づき、ステップＳ８において設定したヨーレート制御曲線を補正する。
具体的には、目標ヨーレート補正部２４は、ステップＳ８において設定したヨーレート制御曲線に、ステップＳ５において決定したヨーレート補正係数Ｋ_slopeを乗算する。上述したように、ヨーレート補正係数Ｋ_slopeは、路面が上り勾配（θが正）の場合には１未満となり、路面が下り勾配（θが負）の場合には１より大きくなっているので、目標ヨーレート補正部２４は、カーブ３８における上り勾配の区間では、目標ヨーレートを減少させるように補正し、下り勾配の区間では、目標ヨーレートを増加させるように補正することになる。

このように、ステップＳ８において、旋回開始位置から旋回終了位置までの加減速度制御曲線及びヨーレート制御曲線を設定し、ステップＳ９において、ヨーレート制御曲線を補正することにより、カーブ３８への進入から脱出に至る車両１の走行ライン４０が生成される。

次に、ステップＳ１０において、生成ライン評価部２６は、ステップＳ８において設定した加減速度制御曲線と、ステップＳ８において設定されステップＳ９において補正されたヨーレート制御曲線とによって表された車両１の走行ライン４０を評価するための評価値を算出する。
例えば、生成ライン評価部２６は、下記式により定義される評価関数Ｊを算出する。
Ｊ＝（||^RＰ||−Ｒ）²＋（^Oｙ_ext）²＋（^OΨ_ext）²
ここで、^RＰはカーブ３８の車線内側端を形成する円弧の中心から車両１の走行ライン４０までの最短距離、Ｒはカーブ３８の車線内側端を形成する円弧の半径、^Oｙ_(γ=0,t≠0)は旋回終了位置における車線外側端から車両１の走行ライン４０までの距離、^OΨ_extは旋回終了位置における車線外側端の方向と車両１の走行ライン４０の方向とが成す角度である。

次に、ステップＳ１１において、生成ライン評価部２６は、ステップＳ１０において算出した評価関数Ｊが予め設定した目標値未満か否かを判定する。この目標値は、生成した走行ライン４０がカーブ３８の車線内側端と車線外側端との間に位置する場合に得られる値として設定される。

その結果、ステップＳ１０において算出した評価関数Ｊが予め設定した目標値未満ではない（目標値以上である）場合、ステップ７に戻り、目標加減速度設定部２０は、旋回開始位置における初速Ｖ_entと、カーブ３８の開始位置と終了位置との間において車両１の進行方向の加減速度Ｇ_xを０にする中間位置とを、評価関数Ｊが目標値に近づくように再設定し、目標ヨーレート設定部２２は、カーブ３８の開始位置と終了位置との間における目標ヨーレートの最大値γ_maxを、評価関数Ｊが目標値に近づくように再設定する。
以降、ステップＳ７からＳ１１までを繰り返すことにより、ステップＳ１１において評価関数Ｊが予め設定した目標値未満となるように収束演算を行う。

ステップＳ１１において、評価関数Ｊが予め設定した目標値未満となった場合、走行ライン生成装置は走行ライン生成処理を終了する。

上述の走行ライン生成処理によって生成した走行ライン４０に沿って車両１を走行するように運転支援を行ったり、自動運転を行ったりする場合、加減速制御部３２は、走行ライン生成処理のステップＳ７において決定した初速Ｖ_entにてカーブ３８に進入するように車両１のエンジン２８及びブレーキ３０を制御し、車両１がカーブ３８に進入した後は、加速度センサ１０により検出された車両１の実加速度に基づき、走行ライン生成処理のステップＳ８において設定した加減速度制御曲線の加減速度を発生させるように、車両１のエンジン２８及びブレーキ３０を制御する。また、ステアリングコントローラは、ヨーレートセンサ１２により検出された車両１の実ヨーレートに基づき、走行ライン生成処理のステップＳ８において設定されステップＳ９において補正されたヨーレート制御曲線のヨーレートを発生させるように、車両１の電動パワーステアリング３４を制御する。

次に、図４及び図５により、車両１の走行ライン生成装置により設定された加減速度制御曲線及びヨーレート制御曲線について説明する。
図４は、本発明の実施形態による車両１の走行ライン生成装置により設定された加減速度制御曲線及びヨーレート制御曲線を例示する線図であり、図４（ａ）は目標ヨーレート設定部２２により設定されたヨーレート制御曲線を示す線図、図４（ｂ）は目標加減速度設定部２０により設定された加減速度制御曲線を示す線図、図４（ｃ）は車両１が図４（ａ）のヨーレート制御曲線及び図４（ｂ）の加減速度制御曲線に従ってカーブ３８を走行した場合にタイヤに発生するコーナリング抵抗を示す線図、図４（ｄ）は図４（ｃ）に示したコーナリング抵抗により発生したエネルギーロスを示す線図である。この図４の各線図において、実線は、走行ライン生成装置により生成された走行ライン４０による値を示し、点線は、走行ライン生成装置により生成された走行ライン４０による所要時間と同一の所要時間で同じカーブ３８を定常円旋回（車速一定且つヨーレート一定）した場合における値を示している。また、図４の各線図における横軸は、カーブ３８における旋回開始位置からの距離を示し、図４（ａ）の縦軸は反時計回りのヨーレートを示し、図４（ｂ）の縦軸は車両１の進行方向の加速度（加速が正、減速が負）を示し、図４（ｃ）の縦軸はタイヤに発生するコーナリング抵抗を示し、図４（ｄ）の縦軸はコーナリング抵抗により生じるエネルギーロスを示す。
また、図５は、カーブ３８の勾配に応じて補正された図４（ａ）のヨーレート制御曲線を示す線図であり、図５（ａ）はカーブ３８の勾配を示す線図、図５（ｂ）はカーブ３８の勾配に応じて補正された図４（ａ）のヨーレート制御曲線を示す線図である。この図５の各線図における横軸は、カーブ３８における旋回開始位置からの距離を示し、図５（ａ）の縦軸はカーブ３８の勾配（上りが正、下りが負）を示し、図５（ｂ）の縦軸は反時計回りのヨーレートを示す。

まず、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、定常円旋回では、カーブ３８における旋回開始位置から旋回終了位置までヨーレートは一定であり、車両１の進行方向の加減速度は０で一定である。この定常円旋回では操舵角が一定であるので、図４（ｃ）に示すように、旋回開始位置から旋回終了位置まで一定のコーナリング抵抗がタイヤに発生する。この場合、定常円旋回における一定の車速を維持するためには、コーナリング抵抗を相殺する駆動力を発生させる必要があり、これがエネルギーロスとなる。その結果、図４（ｄ）に示すように、コーナリング抵抗により発生するエネルギーロスは、旋回開始位置から旋回終了位置まで増加し続ける。

一方、目標ヨーレート設定部２２により設定されたヨーレート制御曲線では、図４（ａ）に示すように、カーブ３８における旋回開始位置から中間位置までの区間において目標ヨーレートが０からγ_maxまで単調増加し、且つ、カーブ３８における中間位置から旋回終了位置までの区間において目標ヨーレートがγ_maxから０まで単調減少する。
また、目標加減速度設定部２０により設定された加減速度制御曲線では、図４（ｂ）に示すように、カーブ３８における旋回開始位置から中間位置までの区間において車両１の進行方向の減速度がＧ_xextから０まで単調減少し、且つ、カーブ３８における中間位置から旋回終了位置までの区間において車両１の進行方向の加速度が０からＧ_xextまで単調増加する。即ち、車両１が進行方向に加速する場合の加速度を正、減速する場合の加速度を負とした場合、車両１の進行方向の加速度がカーブ３８の開始位置から終了位置へ向かうにつれて単調増加する。

この場合、タイヤに発生するコーナリング抵抗は、目標ヨーレートに対応した操舵角の変化に伴って、旋回開始位置から中間位置までの区間において単調増加し、且つ、且つ、カーブ３８における中間位置から旋回終了位置までの区間において単調減少する。

ここで、図４（ｃ）に示したコーナリング抵抗が図４（ｂ）に示した加減速度制御曲線における減速度を達成するために要求される制動力以下の区間（図４では旋回開始位置から位置Ａまでの区間）では、コーナリング抵抗を車両１の減速に利用することができるので、この区間においてエネルギーロスは発生しない。
また、図４（ｃ）に示すように、目標ヨーレート設定部２２により設定されたヨーレートに応じてタイヤに発生するコーナリング抵抗の最大値は、定常円旋回において発生するコーナリング抵抗より大きいが、図４（ｃ）に示したコーナリング抵抗が図４（ｂ）に示した加減速度制御曲線における減速度を達成するために要求される制動力以上又は加減速度制御曲線において加速度が正の区間（図４では位置Ａから旋回終了位置までの区間）においてタイヤに発生するコーナリング抵抗の総量は、定常円旋回の場合に同区間で発生するコーナリング抵抗の総量よりも小さい。従って、図４（ｄ）に示すように、車両１が走行ライン生成装置により設定された加減速度制御曲線及びヨーレート制御曲線に従ってカーブ３８を走行した場合に発生するコーナリング抵抗によるエネルギーロスは、定常円旋回をした場合のエネルギーロスと比較して大幅に低減される。

また、図５に示すように、目標ヨーレート補正部２４は、目標ヨーレート設定部２２により設定されたヨーレート制御曲線を、カーブ３８における上り勾配の区間では、目標ヨーレートを減少させるように補正し、下り勾配の区間では、目標ヨーレートを増加させるように補正する。
即ち、カーブ３８における上り勾配の区間では、前輪の荷重が減少することによりタイヤのコーナリングフォースが減少するが、目標ヨーレートが減少側に補正されているので、目標ヨーレートを達成するために必要となる操舵角の増大が抑制され、これにより、コーナリング抵抗の増加が抑制される。
一方、カーブ３８における下り勾配の区間では、前輪の荷重が増加することによりタイヤのコーナリングフォースが増大するが、目標ヨーレートが増加側に補正されているので、目標ヨーレートを達成するために必要となる操舵角を維持しつつ、より早い旋回を実現することができ、これにより、上り勾配の区間における目標ヨーレートの減少を補うことができる。

次に、本発明の実施形態のさらなる変形例を説明する。
上述した実施形態においては、車両１の走行ライン生成装置を搭載する車両１は、動力源としてガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃エンジン２８を搭載する場合を例として説明したが、これらのエンジン２８に代えて、あるいはこれらのエンジン２８と共に、動力源として車両１にバッテリ及びモータを搭載してもよい。この場合、加減速制御部３２は、加減速制御処理において設定された加減速度制御曲線に従って、車両１のモータ及びブレーキ３０を制御する。

上述した実施形態において、目標加減速度設定部２０は、加減速度制御曲線が直線状になるように目標加減速度を設定しているが、車両１の進行方向の加速度がカーブ３８の開始位置から終了位置へ向かうにつれて単調増加する限りにおいて、加減速度制御曲線が例えばｃｏｓカーブのような曲線状に目標加減速度を設定してもよい。
また、上述した実施形態において、目標ヨーレート設定部２２は、ヨーレート制御曲線が直線状になるように目標ヨーレートを設定しているが、車両１の進行方向の加速度がカーブ３８の開始位置から終了位置へ向かうにつれて単調増加する限りにおいて、加減速度制御曲線が例えばｃｏｓカーブのような曲線状に目標加減速度を設定してもよい。

次に、上述した本発明の各実施形態及び本発明の実施形態の変形例による車両１の走行ライン生成装置の効果を説明する。

まず、目標加速度設定部は、カーブ３８の開始位置と終了位置との間における車両１の進行方向の目標加速度を、カーブ３８の開始位置から終了位置へ向かうにつれて負の値から正の値へ単調増加するように設定し、目標ヨーレート設定部２２は、カーブ３８の開始位置と終了位置との間における車両１の目標ヨーレートを、カーブ３８の開始位置からカーブ３８の開始位置と終了位置との間にある中間位置へ向かうにつれて単調増加し、この中間位置からカーブ３８の終了位置へ向かうにつれて単調減少するように設定するので、車速が高く目標ヨーレートを大きくすると操舵角が増大し易いカーブ３８の開始位置及び終了位置の近傍では目標ヨーレートを小さい値に抑えて操舵角の増大を抑制し、車速が低く目標ヨーレートを大きくしても操舵角の増大を抑制できる中間位置近傍では目標ヨーレートを大きい値にすることによって、カーブ３８の通過に要する時間を延ばすことなくタイヤに発生するコーナリング抵抗を低減することができると共に、目標加速度が負の値の区間ではタイヤに発生するコーナリング抵抗を車両１の減速に利用することができ、これにより、コーナリング抵抗によるエネルギーロスを低減することができる。従って、カーブ３８への進入から脱出に至る燃費に優れた走行ライン４０を生成することができる。

また、目標ヨーレート設定部２２は、カーブ３８の曲率半径最小位置を中間位置とするので、カーブ３８の形状に合わせて目標ヨーレートを設定することができ、カーブ３８をスムーズに旋回しつつコーナリング抵抗によるエネルギーロスを低減することが可能な走行ライン４０を生成することができる。

また、目標加減速度設定部２０は、中間位置における目標加速度を０に設定するので、目標ヨーレートが最大値となる中間位置において車速を最小として操舵角の増大を抑制することができ、カーブ３８をスムーズに旋回しつつコーナリング抵抗によるエネルギーロスを低減することが可能な走行ライン４０を生成することができる。

また、目標ヨーレート補正部２４は、カーブ３８における上り勾配の区間では、目標ヨーレートを減少させるように補正し、下り勾配の区間では、目標ヨーレートを増加させるように補正するので、カーブ３８における上り勾配の区間では、前輪の荷重が減少することによりタイヤのコーナリングフォースが減少するが、目標ヨーレートを減少側に補正することにより、目標ヨーレートを達成するために必要となる操舵角の増大を抑制でき、これにより、コーナリング抵抗の増加を抑制することができる。また、カーブ３８における下り勾配の区間では、前輪の荷重が増加することによりタイヤのコーナリングフォースが増大するが、目標ヨーレートを増加側に補正することにより、目標ヨーレートを達成するために必要となる操舵角を維持しつつ、より早い旋回を実現することができ、これにより、上り勾配の区間における目標ヨーレートの減少を補うことができる。従って、カーブ３８の通過に要する時間を延ばすことなく、カーブ３８への進入から脱出に至る燃費に優れた走行ライン４０を生成することができる。

１ 車両
２ 車外カメラ
４ 地図データベース
６ ＧＰＳ
８ 車速センサ
１０ 加速度センサ
１２ ヨーレートセンサ
１４ ＥＣＵ
１６ カーブ形状情報取得部
１８ 最大横加速度取得部
２０ 目標加減速度設定部
２２ 目標ヨーレート設定部
２４ 目標ヨーレート補正部
２６ 生成ライン評価部
２８ エンジン
３０ ブレーキ
３２ 加減速制御部
３４ 電動パワーステアリング
３６ ステアリングトルクコントローラ
３８ カーブ
４０ 走行ライン

Claims (3)

1. カーブへの進入から脱出に至る車両の走行ラインを生成する走行ライン生成装置であって、
   カーブの形状情報を取得するカーブ形状情報取得手段と、
   上記カーブの形状情報に基づき特定された上記カーブの開始位置と終了位置との間における車両の進行方向の目標加速度を、上記カーブの開始位置から終了位置へ向かうにつれて負の値から正の値へ単調増加するように設定する目標加速度設定手段と、
   上記カーブの開始位置と終了位置との間における車両の目標ヨーレートを、上記カーブの開始位置から上記カーブの開始位置と終了位置との間にある中間位置へ向かうにつれて単調増加し、この中間位置から上記カーブの終了位置へ向かうにつれて単調減少するように設定する目標ヨーレート設定手段と、を有し、
   上記目標加速度設定手段及び上記目標ヨーレート設定手段は、設定した上記目標加速度及び上記目標ヨーレートにより表される車両の走行ラインが、上記カーブの車線内側端と車線外側端との間に位置するように、上記目標加速度及び上記目標ヨーレートを設定することを特徴とする車両の走行ライン生成装置。
2. 上記目標ヨーレート設定手段は、上記カーブの曲率半径最小位置を上記中間位置とする請求項１に記載の車両の走行ライン生成装置。
3. 上記目標加速度設定手段は、上記中間位置における上記目標加速度を０に設定する請求項１又は２に記載の車両の走行ライン生成装置。

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