JP6378139B2 - 車両制御装置及び車両制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両の進行方向に存在する物体を検出して車両を制御する車両制御装置及び車両制御方法に関するものである。

従来、超音波センサを車両に搭載し、車両周辺に存在する先行車両や歩行者等の物体（障害物）を検出するとともに、その物体の検出結果に基づいて車両の走行安全性を向上させるための各種制御、例えば、制動装置の作動や、運転者への報知等を行うことが提案されている。

例えば、特許文献１に記載のものでは、車両の進行方向に障害物が検出されている場合に、車速が所定速度に到達するまでは、駆動力を徐々に引き上げて、車速が所定速度に到達してからは、駆動力を引き下げることとしている。これにより、障害物が検出されている場合であっても、障害物への衝突を回避しつつ、車両の発進に必要な駆動力を与えるようにしている。

特開２０１４−９１３５１号公報

ところで、車両の進行方向に障害物が検出されており、車両が登坂路等の上り勾配のある場所を走行する場合は、その勾配により車両の動き出しが遅れることが考えられる。この場合、車両が動き出すまでの期間が経過するまでに駆動力が過剰に引き上げられてしまうことが懸念される。このため、車両が動き出してから駆動力を引き下げても、車両が障害物に到達するまでに車両の停車が遅れるおそれが生じうる。

本発明は上記事情を鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、登坂路等の上り勾配のある場所で、車両の動き出しに必要な駆動力を適正に生じさせつつ、障害物への衝突を回避することができる車両制御装置及び車両制御方法を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について説明する。

本発明における車両制御装置は、車両（１０）の進行方向前方における物体の有無を判定する物体判定部（２１）と、物体が有ると判定された場合に、車両における駆動力指示値を、車速が所定速度に到達するまでは、運転者が操作したアクセルの開度から定まる要求値に対して抑制した状態で徐々に引き上げて、車速が所定速度に到達してから引き下げる駆動力制御部（２２）と、車両が走行する通路の勾配を算出する勾配量算出部（２３）と、駆動力指示値を引き上げる際の時間に対する引き上げ率を、勾配に基づいて変更する変更部（２４）と、を備えることを特徴とする。

上記構成によれば、駆動力指示値の引き上げに従い実際の駆動力が増加する場合に、駆動力指示値の引き上げの変化率、すなわち時間に対する引き上げ率を通路の勾配に基づいて変更することで、実駆動力の増加の傾きを緩やかにすることができる。これにより、上り勾配による車両の動き出しの遅れによって、車両の動き出しに際し実駆動力が過剰になるといったことが抑制される。このため、登坂路等、上り勾配のある場所で、車両の動き出しに必要な駆動力を適正に生じさせつつ、物体への衝突を回避することができる。

車両制御システムの概略構成図。 車両が登坂路において障害物に接近する状況を示す図。 駆動力指示値の引き上げ開始時間と車速の関係を示す図。 駆動力制御処理を示すフローチャート。 上り勾配量と引き上げ開始時間の関係を示す図。

本実施形態に係る車両制御装置は、走行駆動源としてエンジンを有する車両（自車両）に搭載されるものであり、自車両の前方に存在する障害物を検出し、その障害物との衝突を回避すべく制御を行う。まず、本実施形態に係る車両の車両制御システムの概略構成について図１を用いて説明する。

図１において、車両１０は、車両制御装置である車両制御ＥＣＵ２０を備えている。また、車両１０は、センサとして、車速センサ３１、アクセルセンサ３２、加速度センサ３３、シフト位置センサ３４及び測距センサ３５を備えており、各センサ３１〜３５は、車両制御ＥＣＵ２０に接続されている。

車速センサ３１は、所定周期でパルス信号を出力するパルス検出式である。本実施形態では、車輪と共に回転するロータに設けられた複数の凸部の通過に応じて、所定周期でパルス信号を出力する電磁ピックアップ式を用いている。車両制御ＥＣＵ２０は、車速センサ３１の検出信号を受信し、入力された検出信号のパルス間隔に基づいて車速を算出する。アクセルセンサ３２は、アクセル開度を検出するセンサである。

加速度センサ３３は、センサ自身に加わる力に基づき車両１０の加速度を感知するものであり、例えば静電容量型やピエゾ抵抗型などを用いる。加速度センサ３３では、車両１０が平坦路に停車しており、車両１０に対して垂直に重力加速度が働く状態の加速度を基準としている。すなわち、登坂路においてその上り勾配方向を車両進行方向として車両１０が停車している状態では、その上り勾配量に応じた車両１０の進行方向についての加速度が検出されることとなる。加速度センサ３３が検出した加速度は、車両制御ＥＣＵ２０へ入力される。シフト位置センサ３４は、シフト装置（図示しない）のシフト位置を検出する。

測距センサ３５は、例えば超音波センサであり、２０〜１００ｋＨｚの超音波を探査波として送信する機能と、物体から反射した探査波を反射波として受信する機能とを有している。測距センサ３５は、反射波の受信結果に基づいて、車両１０の周辺に存在する障害物を検出する。本実施形態では、車両前部（例えば前方バンパ）に、車両１０の進行方向に直交する方向（車幅方向）に並ぶように、４つの測距センサ３５が所定の間隔を開けて取り付けられている。具体的には、測距センサ３５は、車両１０の中心線１１の近傍に中心線１１に対して対象位置に取り付けられた２つのセンタセンサ（第１センサ３５ａ，第２センサ３５ｂ）と、車両１０の左コーナ及び右コーナにそれぞれ取り付けられたコーナセンサ３５ｃ，３５ｄとを備えている。なお、車両１０には、車両後部（例えば後方バンパ）にも測距センサ３５が取り付けられているが、センサの取り付け位置及び機能は車両前部の測距センサ３５と同じであるため、ここでは説明を省略する。

車両制御ＥＣＵ２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ等を備えたコンピュータである。この車両制御ＥＣＵ２０は、ＣＰＵが、ＲＯＭにインストールされているプログラムを実行することにより、車両１０の運転支援に関する各種制御を実施する。この場合、障害物に対する車両１０の衝突回避を行うべく、エンジン４１やブレーキ装置４２を制御対象とする制御信号を適宜出力する。

また、車両制御ＥＣＵ２０は、衝突回避のための機能として、障害物に対して車両１０が近づく側に移動する際においてエンジン４１の駆動力を抑制する駆動力抑制制御を実施する。具体的には、車両制御ＥＣＵ２０は、物体判定部２１、駆動力制御部２２、勾配算出部２３、引き上げ率変更部２４の各機能を実現する。

物体判定部２１は、測距センサ３５から受信した障害物の検出情報に基づいて、車両周辺の障害物の有無を判定する。具体的には、物体判定部２１は、測距センサ３５に制御信号を送信し、所定時間間隔（例えば、１００〜数１００ミリ秒間隔）の送信周期で探査波を送信するように指令する。そして、測距センサ３５から障害物の検出情報を受信すると、その受信した検出情報に基づいて、車両１０の進行方向前方における障害物の有無を判定する。この場合、車両１０が車両前側に進む前進状態であれば、車両前側の障害物の有無が判定され、車両１０が車両後側に進む後退状態であれば、車両後側の障害物の有無が判定される。

駆動力制御部２２は、物体判定部２１により車両１０の進行方向に障害物が存在すると判定され、かつその障害物の位置が、駆動力抑制を行う所定距離内である場合に、アクセルセンサ３２が取得したアクセル開度から定まる要求値ｆ０に対して、エンジン駆動力を抑制する制御を行う。具体的には、エンジン４１の駆動力を指示する駆動力指示値Ｆｉを、要求値ｆ０よりも小さい値にする制御を行う。エンジン４１の駆動力抑制は、例えば吸入空気量やスロットル開度の制限を行うことで実現されるとよい。

ここで、障害物に対して車両１０が近づく側に移動する場合において、路面に上り勾配や段差がある状況で駆動力抑制が行われると、運転者に障害物に対して近づく意思があるにもかかわらず車両１０を移動させることができなくなる。そこで、駆動力制御部２２は、エンジン駆動力が抑制されている状況下で、その駆動力抑制により車両１０の発進が制限されている場合に、エンジン駆動力を徐々に引き上げる制御を実施する。具体的には、駆動力指示値Ｆｉを、車速センサ３１により検出される車速が所定速度に到達するまでは、要求値ｆ０に対して抑制した状態で徐々に引き上げて、車速が所定速度に到達してから引き下げるようにしている。

続いて、登坂路において、車両１０を障害物に接近させて駐車する状況について、図２を用いて説明する。図２では、車両１０が上り勾配量θの勾配面に停車しており、その勾配面を上方に移動する場合を想定している。

図２（ａ）に示すように、車両１０と障害物とが近接状態にあり、車両１０を上り勾配の上方に存在する障害物（例えば壁）に対してより近づける場合においては、障害物との距離Ｌが短いために駆動力の抑制が行われる一方、上り勾配での走行抵抗により車両１０の発進が制限される。この場合、駆動力指示値Ｆｉを徐々に増加させることで車両１０が発進し、図２（ｂ）に示すように、障害物までの距離Ｌが縮められる。そして、距離Ｌが停止距離よりも小さくなれば、ブレーキ制御により車両１０が停止する。

ところで、登坂路等の上り勾配のある場所を車両１０が走行する場合は、その上り勾配による車両１０の動き出しの遅れが生じることが考えられる。この場合、車両１０が動き出すまでの期間が経過するまでの駆動力指示値Ｆｉの引き上げに従いエンジン４１の実駆動力が過剰に増加してしまうことが懸念される。

すなわち、駆動力指示値Ｆｉに対する実駆動力の増加が遅れ、駆動力指示値Ｆｉに対して実駆動力が乖離した状態となる。この状態で駆動力指示値Ｆｉが更に引き上げられると、実駆動力の上昇変化が急峻となる。この場合、登坂路では、上り勾配による車両１０の動き出しの遅れが生じるため、車両１０が動き出すまでの期間において実駆動力が過剰に増加することが考えられる。このため、車両１０が動き出してから駆動力指示値Ｆｉを引き下げても、車両１０が障害物に到達するまでに車両１０の停車が遅れるおそれがある。

そこで、本実施形態では、駆動力指示値Ｆｉを要求値ｆ０に対して抑制した状態において、その駆動力指示値Ｆｉを引き上げる際の時間に対する引き上げ率を、上り勾配量θに基づいて変更する。具体的には、アクセルオンに伴う駆動力抑制の開始後において駆動力指示値Ｆｉを初期値ｆ１から引き上げるまでの時間（引き上げ開始時間Ｔｄ）を上り勾配量θが大きいほど長くすることで、引き上げ率を変更する。引き上げ開始時間Ｔｄを長くすることで、駆動力指示値Ｆｉから実駆動力が乖離することが抑制され、駆動力指示値Ｆｉの引き上げ開始当初における実駆動力の増加の立ち上がりが緩やかになる。

引き上げ開始時間Ｔｄを長くした場合の駆動力指示値Ｆｉの時間変化と車速の時間変化との関係を、図３を用いて説明する。なお、図３において、一点鎖線は引き上げ開始時間Ｔｄが初期設定値のままである場合の駆動力指示値Ｆｉの時間変化を示し、実線は引き上げ開始時間Ｔｄを長くした場合の駆動力指示値Ｆｉの時間変化を示している。

登坂路において、車両１０の進行方向に障害物が検出されている状態で、アクセルオンの状態になると、そのアクセル開度から定まる要求値ｆ０より小さい値である初期値ｆ１に駆動力指示値Ｆｉが抑制される。引き上げ開始時間Ｔｄの変更がない場合は、Ｔｄ１が経過したタイミングｔ１１で駆動力指示値Ｆｉの引き上げが開始される。また、その引き上げ開始後、所定周期（例えば、１ｍｓ）で所定量ずつ駆動力指示値Ｆｉが引き上げられ、タイミングｔ１３で車両１０が動き出す。

一方、引き上げ開始時間Ｔｄの変更がある場合は、Ｔｄ２が経過したタイミングｔ１２で駆動力指示値Ｆｉの引き上げが開始される。また、その引き上げ開始後、所定量ずつ駆動力指示値Ｆｉが引き上げられ、タイミングｔ１４で車両１０が動き出す。引き上げ開始時間Ｔｄの変更がある場合は、引き上げ開始時間Ｔｄの変更がない場合に比べて、小さい駆動力指示値Ｆｉで車両１０が動き出し、その動き出しの際の車速の立ち上がり変化が緩やかになる。

次に、車両制御ＥＣＵ２０により実施される駆動力抑制制御の処理手順について、図４のフローチャートを用いて説明する。本処理は、車両制御ＥＣＵ２０により所定周期で繰り返し実施される。

まず、ステップＳ１１では車両１０の進行方向における所定距離以内に、障害物を検出したか否かを判定する。ステップＳ１１でＹＥＳである場合は、ステップＳ１２に進み、アクセル開度が閾値Ｔｈ１より大きいか否かを判定する。ここで、閾値Ｔｈ１は、駆動力抑制の要否を判断するための判定値であり、アクセル開度が閾値Ｔｈ１以上であれば、駆動力抑制が実施される。

ステップＳ１２でＹＥＳである場合は、ステップＳ１３に進み、駆動力を抑制することにより衝突防止制御を行う。なお、駆動指示値の引き上げ期間中でない場合は、駆動力指示値Ｆｉを初期値ｆ１に設定する。一方、ステップＳ１１，Ｓ１２のいずれかでＮＯである場合は、そのまま本処理を終了する。

続いて、ステップＳ１４では、車両状態情報を取得する。車両状態情報は、車速やシフト位置、路面勾配等の情報である。本実施形態では、路面勾配の情報として加速度センサ３３の検出信号を取得する。続くステップＳ１５では、登坂路であるか否かを判定する。ここで、登坂路であるか否かの判定は、加速度センサ３３の検出信号に基づいて算出された上り勾配量θが所定の上り勾配量以上であるか否かにより行われる。

ステップＳ１５でＮＯである場合は、そのまま本処理を終了する。ステップＳ１５でＹＥＳである場合は、ステップＳ１６に進み、駆動力指示値Ｆｉが初期値ｆ１から引き上げられた引き上げ期間中であるか否かを判定する。

ステップＳ１６でＮＯである場合は、ステップＳ１７に進み、上り勾配量θに基づいて引き上げ開始時間Ｔｄを設定する。上り勾配量θと引き上げ開始時間Ｔｄとは例えば図５の関係を有しており、上り勾配量θが大きいほど、引き上げ開始時間Ｔｄを長く設定する。

続くステップＳ１８では、駆動力抑制の開始後において引き上げ開始時間Ｔｄに到達したか否かを判定する。ステップＳ１８でＹＥＳである場合は、ステップＳ１９に進み、車両１０が発進制限状態であるか否かを判定する。ここで、発進制限状態は、アクセルオン状態で車両１０が停止状態にあることを含む。

ステップＳ１９でＹＥＳである場合は、ステップＳ２０に進み、駆動力指示値Ｆｉを引き上げ、本処理を終了する。ステップＳ１８，Ｓ１９のいずれかでＮＯである場合は、そのまま本処理を終了する。

一方、ステップＳ１６でＹＥＳである場合は、ステップＳ２１に進み、車速が閾値Ｔｈ２以上であるか否かを判定する。ステップＳ２１でＮＯである場合は、ステップＳ２０に進み、駆動力指示値Ｆｉの引き上げを継続する。ステップＳ２１でＹＥＳである場合は、ステップＳ２２に進み、駆動力指示値Ｆｉを初期値ｆ１に戻して、本処理を終了する。

以上、詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

上記構成によれば、駆動力指示値Ｆｉの引き上げに従い実駆動力が増加する場合に、駆動力指示値Ｆｉの引き上げの変化率、すなわち時間に対する引き上げ率を通路の勾配に基づいて変更することで、実駆動力の増加の傾きを緩やかにすることができる。これにより、上り勾配による車両１０の動き出しの遅れによって、車両１０の動き出しに際し実駆動力が過剰になるといったことが抑制される。このため、登坂路等、上り勾配のある場所で、車両１０の動き出しに必要な駆動力を適正に生じさせつつ、物体への衝突を回避することができる。

駆動力指示値Ｆｉについて初期値ｆ１からの引き上げ開始時間Ｔｄを変更すると、実駆動力の増加立ち上がりの傾きが変わる。したがって、実駆動力の増加の傾きを緩やかにすることが可能となる。またこの場合、実駆動力を増加させる上で、駆動力指示値Ｆｉの引き上げのパターンは同じにしつつ、所望の駆動力抑制の効果が得られる。そのため、構成の簡易化を図ることができる。

上り勾配量θが大きいものであるほど、駆動力指示値Ｆｉの引き上げ率を小さくすると、実駆動力の増加立ち上がりの傾きが小さくなる。したがって、上り勾配による車両１０の動き出しの遅れが生じる場合であっても、車両１０の動き出しに必要な実駆動力を適正に生じさせることができる。

（他実施形態）
上記の実施形態を例えば次のように変更してもよい。

・駆動力指示値Ｆｉの引き上げ率を上り勾配量θに基づいて変更する構成として、（１）駆動力指示値Ｆｉを段階的に引き上げていく際の引き上げの時間間隔Ｔｃを上り勾配量θに基づいて変更する構成、（２）駆動力指示値Ｆｉを段階的に引き上げていく際の１回当たりの駆動力引き上げ量を上り勾配量θに基づいて変更する構成の少なくともいずれかを用いてもよい。上記（１）の構成では、上り勾配量θが大きいほど時間間隔Ｔｃを大きくするとよい。また、上記（２）の構成では、上り勾配量θが大きいほど駆動力引き上げ量を大きくするとよい。

これらの構成によれば、上記同様、車両１０が上り勾配を上方に移動する場合において、駆動力指示値Ｆｉから実駆動力が乖離することを抑制し、駆動力指示値Ｆｉの引き上げ後における実駆動力の増加の立ち上がりを緩やかにすることができる。

・駆動力指示値Ｆｉの引き上げ率を、上り勾配量θに加えてシフト位置に基づいて変更するようにしてもよい。この場合、シフト位置がドライブレンジ及びリバースレンジのいずれかに応じて、引き上げ率を変更させるようにするとよい。

障害物に対して、車両１０を前進させて近づける場合と、車両１０を後退させて近づける場合とで、引き上げ率をそれぞれ変更させる構成にした。このため、障害物に対して車両１０を前進させて近づける場合と、後退させて近づける場合とのそれぞれにおいて、運転者に違和感をもたらすことなく、引き上げ率の変更を適正に行うことができる。

１０…車両、２０…車両制御ＥＣＵ、２１…物体検出部、２２…駆動力制御部、２３…勾配量算出部、２４…引き上げ率変更部。

Claims (4)

1. 車両（１０）の進行方向前方における物体の有無を判定する物体判定部（２１）と、
   前記物体が有ると判定された場合に、前記車両における駆動力指示値を、車速が所定速度に到達するまでは、運転者が操作したアクセルの開度から定まる要求値に対して抑制した状態で徐々に引き上げて、車速が前記所定速度に到達してから引き下げる駆動力制御部（２２）と、
   前記車両が走行する通路の勾配を算出する勾配量算出部（２３）と、
   前記駆動力指示値を引き上げる際の時間に対する引き上げ率を、前記勾配に基づいて変更する変更部（２４）と、
   前記車両のアクセルが操作されているにも係わらず前記車両が停止状態であるか否かを判定する状態判定部と、
   を備え、
   前記駆動力制御部は、前記物体が有ると判定された場合に、前記駆動力指示値を、車速が所定速度に到達するまでは、前記要求値より小さい駆動力である初期値から徐々に引き上げるものであり、
   前記変更部は、駆動力抑制の開始後において、前記状態判定部により前記車両が停止状態であると判定されたことを条件に、前記駆動力指示値を前記初期値から引き上げるタイミングを遅くすることで、前記引き上げ率を変更することを特徴とする車両制御装置。
2. 前記変更部は、前記勾配の上り勾配量が大きいものであるほど、前記引き上げ率を小さくする請求項１に記載の車両制御装置。
3. 前記物体が有ると判定された場合において、前記車両の進行方向が車両前側、車両後側のいずれであるかを判定する進行方向判定部を備え、
   前記変更部は、前記車両の進行方向が車両前側か車両後側かに応じて、前記引き上げ率を変更する請求項１又は２に記載の車両制御装置。
4. 車両制御装置（２０）が実行する車両制御方法であって、
   車両（１０）の進行方向前方における物体の有無を判定する物体判定ステップと、
   前記物体が有ると判定された場合に、前記車両における駆動力指示値を、車速が所定速度に到達するまでは、運転者が操作したアクセルの開度から定まる要求値に対して抑制した状態で徐々に引き上げて、車速が前記所定速度に到達してから引き下げる駆動力制御ステップと、
   前記車両が走行する通路の勾配を算出する勾配量算出ステップと、
   前記駆動力指示値を引き上げる際の時間に対する引き上げ率を、前記勾配に基づいて変更する変更ステップと、
   前記車両のアクセルが操作されているにも係わらず前記車両が停止状態であるか否かを判定する状態判定ステップと、
   を備え、
   前記駆動力制御ステップでは、前記物体が有ると判定された場合に、前記駆動力指示値を、車速が所定速度に到達するまでは、前記要求値より小さい駆動力である初期値から徐々に引き上げるものであり、
   前記変更ステップでは、駆動力抑制の開始後において、前記状態判定ステップにより前記車両が停止状態であると判定されたことを条件に、前記駆動力指示値を前記初期値から引き上げるタイミングを遅くすることで、前記引き上げ率を変更する車両制御方法。

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