JP6658414B2 - 加減速制御システム、加減速制御方法 - Google Patents

Description

本開示は、自車両の加減速を制御する技術に関する。

自車両の加減速を制御する加減速制御システムにおいて、カーブ進入時の減速区間、カーブ走行時の定速区間、カーブ終了時の加速区間がそれぞれ適切に得られるように、自車両の加減速を制御する技術が知られている。

例えば、特許文献１には、カーブ上の各ノードにおける旋回半径と、自車両の横加速度設定値とを用いて、各ノードにおける目標速度を算出する加減速制御システムが記載されている。また、この加減速制御システムでは、算出した目標速度と、自車両の現在速度とに基づいて、自車両の前後方向の目標加速度を算出する。また、この加減速制御システムでは、算出した目標加速度から自車両の前後方向の加減速に関する変化量リミッタを付加した駆動指令値を求めるように構成されている。

特開２００９−５１４８７号公報

このように特許文献１における加減速制御システムでは、横加速度設定値を用いることによって、横方向における過度な遠心力が自車両の乗員にかかりにくくなるようにしている。また、加減速制御システムでは、加減速に関する変化量リミッタを用いることによって、前後方向における過度な加減速力が自車両の乗員にかかりにくくなるようにしている。

しかしながら、実際の道路形状においては自車両の位置が３次元的に変化するため、横加速度設定値と前後方向における加減速に関する変化量リミッタとを用いるだけでは、自車両の走行中に過度な浮遊感等の違和感を乗員に与えてしまう可能性があった。

本開示の一態様は、自車両の加減速制御において走行中に過度な浮遊感等の違和感を乗員に与えにくくすることが可能な技術を提供する。

本開示の一態様である加減速制御システムは、前方取得部（１７）と、位置取得部（１８）と、状態取得部（１９）と、指令演算部（２０）と、を備える。前方取得部（１７）は、自車両前方の道路形状を取得するように構成される。位置取得部（１８）は、自車両の現在位置を取得するように構成される。状態取得部（１９）は、自車両の現在速度を取得するように構成される。指令演算部（２０）は、道路形状および自車両の現在位置に基づいて、自車両前方の道路上の各地点における目標速度を算出し、この目標速度および現在速度に基づいて、自車両に発生させる前後方向の駆動指令値を演算するように構成される。

上記の道路形状には、道路勾配が含まれている。上記の指令演算部（２０）は、自車両の上下方向の加速度を制限する加速制限値をＧｚｍａｘとし、このＧｚｍａｘと道路勾配の変化量とを用いて、駆動指令値を調整するように構成される。

このような構成によれば、自車両の加減速制御において、道路勾配が変化したときに自車両の上下方向における過度な加減速力が自車両にかかりにくくなるので、走行中に過度な浮遊感等の違和感を乗員に与えにくくすることができる。

なお、この欄及び特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本開示の一態様の技術的範囲を限定するものではない。

高度運転システム１の構成を示すブロック図である。 高度運転システム１の概要を示すイメージ図である。 加減速制御ユニット１０の構成を示すブロック図である。 指令演算部２０及び出力制御部３０の構成を示す第１のブロック図である。 加速制限値の変化を示すグラフである。 加加速制限値の変化を示すグラフである。 目標運動量算出処理のフローチャートである。 Ｖｙｍａｘ及びＶｚｍａｘの算出方法に係る説明図である。 制限値設定処理のフローチャートである。 指令演算部２０及び出力制御部３０の構成を示す第２のブロック図である。 駆動指令値に乗じる係数の変化を示すグラフである。

以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態を説明する。
［１．第１実施形態］
［１−１．全体構成］
図１に示す車両１００は、自車両の加減速を制御する加減速制御ユニット１０を含む高度運転システム１が搭載されている。なお、高度運転システム１が、加減速制御システムに相当する。

また、車両１００には、パワートレインシステム２、ブレーキシステム３、ステアリングシステム４及びアンチロックブレーキングシステム５（以下、ＡＢＳ５）等といった各種の制御システムが搭載されている。これらの制御システム２〜５及び高度運転システム１は、非図示の車内ローカルネットワーク（以下、車内ＬＡＮ）にそれぞれ接続されており、この車内ＬＡＮを介した通信により、相互に制御指令や制御量などの制御情報を共有するように構成されている。

高度運転システム１は、本システムが作動中の状態においては、運転者が操作することなく、車両１００が自動走行するように加減速制御を行い、本システムの作動が解除された状態においては、運転操作に係る権限を運転者または他の制御システムに委譲する。また、高度運転システム１は、加減速制御ユニット１０によって、図２に示すように、カーブ進入時の減速区間、カーブ走行時の定速区間、カーブ終了時の加速区間がそれぞれ適切に得られるように、車両１００の加減速を制御するように構成されている。

なお、以下の説明においては、図２に示すように、車両１００の車長方向（即ち、前後方向）に沿った軸をｘ軸、車両１００の車幅方向（即ち、横方向）に沿った軸をｙ軸、車両１００の車高方向（即ち、上下方向）に沿った軸をｚ軸と適宜表記する。これらのｘ軸、ｙ軸およびｚ軸は、互いに直交する軸である。

図１に戻り、高度運転システム１は、ロケータ６、高度地図情報記憶部７、各種のセンサ８、室内ディスプレイ９、スピーカ１１及び各種の入力装置１２が接続されている。
各種のセンサ８には、非図示の車速センサ、加速度センサ、ジャイロセンサ、画像センサ、レーダセンサ、アクセルポジションセンサ、ブレーキポジションセンサ、シフトポジションセンサ及びステアリングセンサが含まれる。車速センサは、車両１００の現在速度を検出するセンサである。加速度センサは、車両１００におけるｘ軸の現在加速度Ｇｘ、ｙ軸の現在加速度Ｇｙ及びｚ軸の現在加速度Ｇｚをそれぞれ検出するセンサである。ジャイロセンサは、ｘ、ｙ、ｚの各軸を回転する角速度（即ち、ヨーレート）をそれぞれ検出するセンサである。画像センサ及びレーダセンサは、車両１００の周辺に存在する障害物、他車両、歩行者、標識、車線境界線、建造物等の各種物標や、路面状態などを検出するセンサである。アクセルポジションセンサは、アクセルペダルの踏込位置および踏込速度を検出するセンサである。ブレーキポジションセンサは、ブレーキペダルの踏込位置および踏込速度を検出するセンサである。シフトポジションセンサは、シフトレバー位置を検出するセンサである。ステアリングセンサは、ステアリングホイールの操舵角を検出するセンサである。

また、各種の入力装置１２には、ユーザの入力操作を受け付ける非図示のタッチパネルやメカニカルなスイッチ等のほか、通信装置が含まれる。通信装置は、無線通信によって、他車両との車車間通信や、インフラとの路車間通信を実行するほか、インターネット網に接続することで、車両１００の周辺の天候などを含む各種情報を取得することができる。

ロケータ６は、準天頂衛星やＧＰＳ衛星からの電波を受信して車両１００の現在位置を示す位置情報を生成する装置である。位置情報が示す現在位置は、車速センサ、加速度センサ、ジャイロセンサ、画像センサ及びレーダセンサのうちの少なくとも一つの検出結果を用いて補完される。

高度地図情報記憶部７は、道路勾配および曲率半径などを含む道路形状を示す地図情報に、車両１００の現在位置などを含む環境情報を対応付けた高度地図情報を記憶する装置である。地図情報には、ノード及びリンクを含む道路情報の他、各ノードが示す３次元座標や、各リンクが示す道路幅、道路の曲率半径、道路勾配などを含む立体的な道路形状や、各道路に係る制限速度（即ち、法定速度）等が記憶されている。なお、道路情報が示すノードは、各道路の車線ごとに設けられており、一般的なナビゲーション装置で用いられるものよりもリンク長が短くなるように多数設けられている。また、これらのノードは、道路勾配の変化点にも設けられている。

室内ディスプレイ９は、車両１００の車室内に設けられる画像表示用のディスプレイであり、センターコンソールやダッシュボード等に設置される液晶ディスプレイのほか、メータディスプレイやヘッドアップディスプレイが含まれる。例えば、ヘッドアップディスプレイでは、高度運転システム１が作動中の状態において、車両１００の加減速制御を行う際に、事前に運転者に知らせるための予告を示す通知や、自車両前方の道路形状などが表示される。スピーカ１１は、車両１００の車室内に設けられ、各種の音声案内や警報などのほか、高度運転システム１の作動開始や作動停止を運転者に知らせるための予告を示す通知を音により出力する。

パワートレインシステム２は、高度運転システム１が作動中の状態においては、高度運転システム１から出力される駆動指令値に従って、車両１００の駆動源およびトランスミッションを制御する。また、パワートレインシステム２は、駆動源として内燃機関を搭載している場合にはスロットル装置の開度および燃料噴射量などを制御し、駆動源としてモータを搭載している場合にはモータへの供給電力などを制御する。また、パワートレインシステム２は、高度運転システム１の作動が解除された状態においては、主に、アクセルポジションセンサ及びシフトポジションセンサの検出値に従った制御を行う。ただし、パワートレインシステム２は、後述するＴＣＳが作動中の状態においては、ＴＣＳから出力される駆動指令値に従った制御を行う。

ブレーキシステム３は、高度運転システム１が作動中の状態においては、高度運転システム１から出力される駆動指令値に従って、例えば油圧式ブレーキの液圧回路に設けられたアクチュエータ等を制御する。なお、ブレーキシステム３は、モータへの供給電力を制御して回生ブレーキによる制動力を生成するように構成されても良い。また、ブレーキシステム３は、高度運転システム１の作動が解除された状態においては、主に、ブレーキポジションセンサの検出値に従った制御を行う。ただし、ブレーキシステム３は、ＴＣＳ又はＡＢＳ５が作動中の状態においては、ＴＣＳ又はＡＢＳ５から出力される駆動指令値に従った制御を行う。

ステアリングシステム４は、高度運転システム１が作動中の状態においては、高度運転システム１から出力される操舵指令値に従って、ステアリング機構に設けられたピニオンギアの回転方向および回転量などを制御する。また、ステアリングシステム４は、高度運転システム１の作動が解除された状態においては、主に、ステアリングセンサの検出値に従った制御を行う。なお、ステアリングシステム４は、高度運転システム１が作動中の状態においても、ステアリングセンサの検出値に従った制御を行うように構成されても良い。また、ステアリングシステム４は、高度運転システム１が作動中の状態において、高度運転システム１から出力される操舵指令値に従って、運転者の操舵操作をアシストするためのトルクを発生させる操舵アシスト制御を行うように構成されても良い。

ＡＢＳ５は、自車両１００の減速時に車輪のロックによる滑走の発生を低減する周知のシステムであり、例えば車速センサの検出結果に基づいて、車輪の回転が所定の減速度を超えたと判断した場合に、ブレーキシステム３を制御する。また、ＡＢＳ５は、このようなブレーキシステム３の制御の開始時と終了時にそれぞれのタイミングを示す情報を高度運転システム１に出力するように構成されている。

なお、このような車両１００の車輪の滑りを防止するための制御システムとしては、ＡＢＳ５のほか、非図示のトラクションコントロールシステム（以下、ＴＣＳ）が搭載されている。ＴＣＳは、車輪と路面との接地状態を監視し、例えば車両１００の発進時や加速時に駆動輪の空転を検出すると、ブレーキシステム３やパワートレインシステム２を制御することで、車両１００の横滑りを抑制する周知のシステムである。ＴＣＳについても、このようなブレーキシステム３やパワートレインシステム２の制御の開始時と終了時にそれぞれのタイミングを示す情報を高度運転システム１に出力するように構成されている。

高度運転システム１は、加減速制御ユニット１０、操舵制御ユニット１５及びヒューマンマシンインターフェース制御ユニット１６（以下、ＨＭＩ制御ユニット１６）を備えている。これらの各制御ユニット１０、１５、１６は、ＣＰＵ１３と、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の半導体メモリ（以下、メモリ１４）と、を有する周知のマイクロコンピュータを中心に構成される。各制御ユニット１０、１５、１６の各種機能は、ＣＰＵ１３が非遷移的実体的記録媒体に格納されたプログラムを実行することにより実現される。この例では、メモリ１４が、プログラムを格納した非遷移的実体的記録媒体に該当する。また、このプログラムが実行されることで、プログラムに対応する方法が実行される。なお、各制御ユニット１０、１５、１６を構成するマイクロコンピュータの数は１つでも複数でも良い。また、１つのマイクロコンピュータによって複数の制御ユニット１０、１５、１６が構成されても良い。

ＨＭＩ制御ユニット１６は、加減速制御ユニット１０や操舵制御ユニット１５からの入力に基づき、室内ディスプレイ９やスピーカ１１を介して必要な情報を運転者に報知するための制御を行うユニットである。

操舵制御ユニット１５は、目標ヨーレートや目標操舵角を設定し、カーブ走行やレーンチェンジに必要な操舵操作をアシストする運転支援、あるいは運転者の操作を必要としない自動操舵を実現するために、ステアリングシステム４の制御に必要な操舵指令値を生成して出力するユニットである。

［１−２．加減速制御ユニット１０の構成］
加減速制御ユニット１０は、ＣＰＵ１３がプログラムを実行することで実現される機能の構成として、図３に示すように、前方取得部１７、位置取得部１８、状態取得部１９、指令演算部２０、指令値出力部２１及び出力制御部３０を備える。加減速制御ユニット１０を構成するこれらの要素を実現する手法はソフトウェアに限るものではなく、その一部又は全部の要素について、一つあるいは複数のハードウェアを用いて実現してもよい。例えば、上記機能がハードウェアである電子回路によって実現される場合、その電子回路は多数の論理回路を含むデジタル回路、又はアナログ回路、あるいはこれらの組合せによって実現してもよい。

前方取得部１７は、自車両前方の道路形状を取得するように構成される。具体的には、前方取得部１７は、位置取得部１８により取得した車両１００の現在位置と、高度地図情報記憶部７から出力される車両１００の現在位置周辺の道路情報とに基づいて、自車両前方の道路勾配および道路の曲率半径を含む道路形状を取得する。また、前方取得部１７は、画像センサにより撮像される自車両前方の路面を含む画像に基づいて、自車両前方の道路形状を補正するように構成されても良い。なお、本実施形態において、前方取得部１７は、自車両前方の道路形状を取得するほか、画像センサから自車両前方の道路に関する路面状態を取得し、通信装置から自車両周辺の天候を示す情報を取得する。

位置取得部１８は、自車両の現在位置を取得するように構成される。具体的には、位置取得部１８は、ロケータ６から出力される位置情報が示す現在位置を、各種のセンサ８の検出結果を用いて補正することにより、車両１００の現在位置を取得する。

状態取得部１９は、自車両の走行状態を取得するように構成される。具体的には、各種のセンサ８から出力される情報を基に、車両１００の走行状態として、主に、車両１００の現在速度、現在加速度Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚ、操舵角およびヨーレート等を取得する。なお、現在加速度Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚは、正の値である場合に車両１００の加速を表し、負の値である場合に車両１００の減速を表す。また、状態取得部１９は、現在加速度Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚに関する前回値と今回値とに基づいて、単位時間あたりの加速度の変化率を示す加加速度ΔＧｘ，ΔＧｙ，ΔＧｚを算出する。

指令値出力部２１は、自車両に発生させる前後方向の駆動指令値をパワートレインシステム２及びブレーキシステム３に出力するように構成される。駆動指令値は、車両１００の駆動力または制動力を示す物理量であり、後述するように指令演算部２０により演算される。

［１−３．指令演算部２０の構成］
指令演算部２０は、図４に示すように、制限値設定ブロック２２、道路形状演算ブロック２３、目標運動値算出ブロック２４及び指令値演算ブロック２５を備える。

制限値設定ブロック２２は、自車両の速度、加速度及び加加速度のうち少なくとも一つの値を制限する値（以下、制限値）を設定するように構成される。なお、これらの制限値のうち、ユーザにより予め入力された値（以下、ユーザ設定値）は、メモリ１４に格納されている。例えば、制限値設定ブロック２２は、速度に関する制限値（以下、速度制限値）として、ユーザ設定値、又は自車両が走行中の道路に係る法定速度のいずれか一方を選択し、選択した速度制限値をＶｌｉｍとして目標運動値算出ブロック２４に出力する。具体的には、制限値設定ブロック２２は、ユーザ設定値および法定速度のうち小さい方の速度制限値をＶｌｉｍとして出力する。なお、法定速度は、高度地図情報記憶部７から読み出される。

また、制限値設定ブロック２２は、加速度に関する制限値（以下、加速制限値）、及び、加加速度に関する制限値（以下、加加速制限値）のうち、少なくとも一方の制限値を目標運動値算出ブロック２４に出力するように構成される。具体的には、制限値設定ブロック２２は、ユーザ設定値として予め入力された加速制限値または加加速制限値を、速度制限値Ｖｌｉｍとともに、目標運動値算出ブロック２４に出力する。なお、加速制限値および加加速制限値は、絶対値で表される値であり、ｘ軸，ｙ軸，ｚ軸の各軸について予め設定されている。なお、以下では、加速制限値のうち、自車両の上下方向の加速度を制限する加速制限値をＧｚｍａｘ、自車両の横方向の加速度を制限する加速制限値をＧｙｍａｘ、自車両の前後方向の加速度を制限する加速制限値をＧｘｍａｘとする。また、加加速制限値のうち、自車両の上下方向の加加速度を制限する加加速制限値をΔＧｚｍａｘ、自車両の横方向の加加速度を制限する加加速制限値をΔＧｙｍａｘ、自車両の前後方向の加加速度を制限する加加速制限値をΔＧｘｍａｘとする。

道路形状演算ブロック２３は、自車両前方の道路形状に係る演算を行うように構成される。具体的には、道路形状演算ブロック２３は、前方取得部１７により取得した自車両前方の道路形状に基づき、自車両前方の各ノードにおける道路勾配の変化量を算出するように構成される。なお、ノードにおける道路勾配の変化量は、当該ノードに接続された２つのリンクがそれぞれ示す道路勾配の差分によって表される。

目標運動値算出ブロック２４は、自車両の目標運動値を算出するように構成される。具体的には、目標運動値算出ブロック２４は、自車両前方の道路形状および自車両の現在位置に基づいて、自車両前方の道路上の各地点における目標速度および目標加速度のうち少なくとも一つの値を、目標運動値として算出する。本実施形態では、目標運動値算出ブロック２４は、自車両前方の各ノードにおける目標速度を算出し、算出した目標速度を指令値演算ブロック２５に出力するように構成される。

指令値演算ブロック２５は、駆動指令値を演算するように構成される。具体的には、指令値演算ブロック２５は、目標運動値算出ブロック２４により算出した目標速度と、自車両の現在速度とに基づいて、自車両前方の各ノードにおける目標加速度を算出し、算出した目標加速度に基づいて、自車両に発生させる前後方向の駆動指令値を演算する。なお、目標加速度は、正の値である場合に車両１００の加速を表し、負の値である場合に車両１００の減速を表す。また、指令値演算ブロック２５は、演算した駆動指令値を、指令値出力部２１を介して、パワートレインシステム２及びブレーキシステム３に出力するように構成される。

［１−４．出力制御部３０の構成］
出力制御部３０は、オーバーライド指令ブロック３１及び制限値補正ブロック３２を備える。

オーバーライド指令ブロック３１は、自車両の運転者の操作および自車両における他の制御システムのうちの少なくとも一方による入力に基づいて、指令値出力部２１による駆動指令値の出力を制御するように構成される。具体的には、オーバーライド指令ブロック３１は、センサ８による検出結果に基づき、運転者の操作として、アクセルペダル、ブレーキペダル及びシフトレバーのうちいずれか一つの操作を検出する。そして、オーバーライド指令ブロック３１は、例えば、アクセルペダルやブレーキペダルが所定量以上踏み込まれたと判断した場合や、トランスミッションのギアに係るシフトダウンやシフトアップがなされたと判断した場合に、指令値演算ブロック２５にスイッチング信号「０」を出力する。

また、オーバーライド指令ブロック３１は、他の制御システムとして、ＡＢＳ５又はＴＳＣから制御の開始に係るタイミング情報を入力すると、指令値演算ブロック２５にスイッチング信号「０」を出力する。このようにスイッチング信号「０」が出力されると、指令値演算ブロック２５による駆動指令値の演算が停止し、その結果、指令値出力部２１による駆動指令値の出力が停止されることにより、高度運転システム１の作動が解除される。つまり、運転の権限が高度運転システム１から運転者や他の制御システムに委譲される。

逆に、オーバーライド指令ブロック３１は、アクセルペダル、ブレーキペダル及びシフトレバーの全ての操作がなされていないことを検出した時、又は、ＡＢＳ５若しくはＴＳＣから制御の終了に係るタイミング情報を入力した時、指令値演算ブロック２５にスイッチング信号「１」を出力する。このようにスイッチ信号「１」が出力されると、指令値演算ブロック２５による駆動指令値の演算が再開され、その結果、指令値出力部２１による駆動指令値の出力が再開されることにより、高度運転システム１の作動が復帰する。つまり、運転の権限が運転者や他の制御システムから高度運転システム１に委譲される。

制限値補正ブロック３２は、オーバーライド指令ブロック３１による駆動指令値の出力制御により、駆動指令値の出力を停止させた後に再開させる際に、制限値設定ブロック２２から出力される加速制限値または加加速制限値を一時的に小さくするように構成される。具体的には、制限値補正ブロック３２は、制限値設定ブロック２２が加速制限値を出力するように構成されている場合は加速制限値を一時的に小さくし、制限値設定ブロック２２が加加速制限値を出力するように構成されている場合は加加速制限値を一時的に小さくする。なお、本明細書において「値を小さくする」とは、「絶対値を小さくする」意味である。

例えば、前者の場合、制限値補正ブロック３２は、高度運転システム１の作動復帰時に、図５に示すように、加速制限値を一時的に小さくし、その後、小さくする前の加速制限値である基準値まで徐々に増加させるための指令を制限値設定ブロック２２に出力する。なお、この場合、加速制限値の増加率は、線形であっても良いし、非線形であっても良い。

また例えば、後者の場合、制限値補正ブロック３２は、高度運転システム１の作動復帰時に、図６に示すように、加加速制限値を一時的に小さくし、所定期間経過後に、小さくする前の加加速制限値である基準値に戻すための指令を制限値設定ブロック２２に出力する。

なお、図５において、Ｇｍａｘは、Ｇｚｍａｘ、Ｇｙｍａｘ及びＧｘｍａｘのうちの少なくとも一つの加速制限値を示す。また、図６において、ΔＧｍａｘは、ΔＧｚｍａｘ、ΔＧｙｍａｘ及びΔＧｘｍａｘのうちの少なくとも一つの加加速制限値を示す。つまり、制限値補正ブロック３２は、高度運転システム１の作動復帰時に、Ｇｚｍａｘ、Ｇｙｍａｘ及びＧｘｍａｘのうちの少なくとも一つの加速制限値、又は、ΔＧｚｍａｘ、ΔＧｙｍａｘ及びΔＧｘｍａｘのうちの少なくとも一つの加加速制限値を可変設定させる。本実施形態では、制限値補正ブロック３２は、高度運転システム１の作動復帰時に、Ｇｘｍａｘ又はΔＧｘｍａｘを可変設定するように構成される。具体的には、制限値補正ブロック３２は、制限値設定ブロック２２が加速制限値を出力するように構成されている場合はＧｘｍａｘを可変設定し、制限値設定ブロック２２が加加速制限値を出力するように構成されている場合はΔＧｘｍａｘを可変設定する。

［１−５．目標運動値算出処理］
次に、目標運動値算出ブロック２４が実行する処理（以下、目標運動値算出処理）について、図７のフローチャートを用いて説明する。なお、目標運動値算出処理は、自車両前方の各ノードにおける目標速度を算出する処理である。この処理では、車両１００の現在位置に近いノードから道路形状に沿って順に対象となるノードを抽出し、抽出した各ノード（以下、対象ノード）における目標速度を算出する。また、目標運動値算出処理は、高度運転システム１が作動中の状態において繰り返し実行される。

本処理が開始されると、目標運動値算出ブロック２４は、制限値設定ブロック２２が加加速制限値を出力するように構成されている場合、まずステップ（以下、Ｓ）１１０において制限値設定ブロック２２から、加加速制限値としてΔＧｚｍａｘ、ΔＧｙｍａｘ及びΔＧｘｍａｘを取得する。

次にＳ１２０において、目標運動値算出ブロック２４は、現在加速度Ｇｚ，Ｇｙ，Ｇｘに、Ｓ１１０で取得したΔＧｚｍａｘ、ΔＧｙｍａｘ及びΔＧｘｍａｘをそれぞれ乗じることにより、加速制限値としてＧｚｍａｘ、Ｇｙｍａｘ及びＧｘｍａｘを取得する。また、前回抽出した対象ノードに係る加速制限値が存在する場合は、この加速制限値にＳ１１０で取得した加加速制限値を乗じることにより、今回抽出した対象ノードに係る加速制限値を取得する。なお、この計算は、制限値設定ブロック２２が加速制限値を出力するように構成されている場合、不要となる。この場合、目標運動値算出ブロック２４は、制限値設定ブロック２２から、加速制限値としてＧｚｍａｘ、Ｇｙｍａｘ及びＧｘｍａｘを取得することができる。

続くＳ１３０において、目標運動値算出ブロック２４は、道路形状演算ブロック２３により算出された対象ノードにおける道路の曲率半径、道路勾配の変化量、及び、ノード間距離を取得する。なお、対象ノードにおける道路の曲率半径は、その対象ノードに接続された２つのリンクのうちのいずれか一方に係る情報から取得される。また、ノード間距離は、前回抽出した対象ノードと今回抽出した対象ノードとの距離（即ち、リンク長）である。

続くＳ１４０において、目標運動値算出ブロック２４は、Ｓ１２０で取得したＧｙｍａｘと、Ｓ１３０で取得した対象ノードにおける道路の曲率半径に基づいて、自車両の目標速度を制限するための速度制限値を算出することができる。なお、ここで算出される速度制限値をＶｙｍａｘとする。

具体的には、Ｖｙｍａｘは、以下のように算出される。なお、車両１００は、図８に示すように、ｘ−ｙ平面内において定常円旋回を行うものと仮定する。また、図８に示す曲線は、自車両前方においてカーブした道路形状を表す。また、図８に示す曲線上の各点は、自車両前方における各ノードを表す。

すなわち、車両１００に加わる遠心力の定義よる次式（１）の不等式を満たす車速Ｖのうち、その最大値を次式（２）のようにＶｙｍａｘとして算出する。なお、式（１）及び式（２）において、Ｍは車両１００の重量、Ｒは道路の曲率半径をそれぞれ表す。

このように、Ｖｙｍａｘは、式（２）にしたがって、Ｇｙｍａｘと道路の曲率半径とに基づいて算出することができる。一方で、Ｖｙｍａｘは、道路の曲率半径の代わりに、ノードの座標情報を用いて算出することもできる。

すなわち、車両１００がノード間を移動する時間であるΔｔ秒間に、前回抽出した対象ノードにおける車両１００の向きを角度で示したθｎ-1から、今回抽出したノードにおける車両１００の向きを角度で示したθｎまで車両１００の向きが変化した場合を仮定する。この場合、車両１００のヨーレートγは、次式（３）で表される。なお、式（３）において、Δθｎは、車両１００の向きの変化量を表す。

ここで、定常円旋回において、１周が２πであり、車両１００が１周するのにかかる時間が２πＲ／Ｖであるとの仮定から、次式（４）が成り立つ。

また、ｘ−ｙ平面におけるノード間距離をΔＬとすると、次式（５）が成り立つ。

式（３）、式（４）及び式（５）より、次式（６）が得られる。

また、式（６）を式（１）に代入することにより、次式（７）が得られる。

このように、Ｖｙｍａｘは、式（７）に示すように、Ｇｙｍａｘと、車両１００の向きの変化量と、ノード間距離とに基づいて算出することができる。なお、車両１００の向きの変化量は、各ノードの座標から求めることができる。

図７に戻り、目標運動値算出ブロック２４は、続くＳ１５０において、Ｓ１２０で取得したＧｚｍａｘと、Ｓ１３０で取得した対象ノードにおける道路勾配の変化量とを用いて、自車両の目標速度を制限するための速度制限値を算出する。なお、ここで算出される速度制限値をＶｚｍａｘとする。

具体的には、Ｖｚｍａｘは、次式（８）のように算出される。なお、式（８）において、ΔＬｚはｘ−ｚ平面におけるノード間距離、Δθｎは道路勾配の変化量をそれぞれ表す。

すなわち、図８に示すｘ−ｙ平面をｘ−ｚ平面に置き換え、車両１００の向きの変化量を道路勾配の変化量と見立てることにより、Ｖｚｍａｘは、式（８）に示すように、Ｇｚｍａｘと、道路勾配の変化量と、ｘ−ｚ平面におけるノード間距離とに基づいて算出することができる。

次に、目標運動値算出ブロック２４は、Ｓ１６０において、制限値設定ブロック２２により選択されたＶｌｉｍを取得する。
そして、目標運動値算出ブロック２４は、Ｓ１７０において、Ｓ１４０で算出したＶｙｍａｘ、Ｓ１５０で算出したＶｚｍａｘ、及びＳ１６０で取得したＶｌｉｍのうち、最も小さい値を選択する。なお、ここで選択された速度制限値をＶｍａｘとする。

最後に、目標運動値算出ブロック２４は、Ｓ１８０において、Ｓ１７０で選択した速度制限値であるＶｍａｘと、Ｓ１２０で取得した加速制限値のうちのＧｘｍａｘと、を制約条件として満たす目標速度を演算し、本処理を終了する。具体的には、目標運動値算出ブロック２４は、今回抽出した対象ノードにおいて、速度がＶｍａｘ以下となり、かつ、前回抽出した対象ノードにおける速度に対する変化率がＧｘｍａｘ以下となる範囲において、最大となる速度を算出することにより、最適化した目標速度を求める。

［１−６．制限値設定処理］
次に、制限値設定ブロック２２が実行する処理（以下、制限値設定処理）について、図９のフローチャートを用いて説明する。なお、制限値設定処理は、高度運転システム１が作動中の状態において繰り返し実行される。

本処理が開始されると、制限値設定ブロック２２は、まずＳ２１０において、前方取得部１７から自車両前方の道路に関する路面状態と、自車両周辺の天候を示す情報を取得する。そして、制限値設定ブロック２２は、続くＳ２２０において、ユーザ設定値として格納されている制限値をメモリ１４から読み出す。なお、ここでメモリ１４から読み出される制限値には、加速制限値、加加速制限値および速度制限値が含まれる。

続くＳ２３０において制限値設定ブロック２２は、Ｓ２１０で取得した路面状態および天候を示す情報のうち少なくとも一方の情報に基づいて、Ｓ２２０で読み出した制限値を補正する処理（以下、制限値補正処理）を実施する。例えば、制限値補正処理では、路面がウエットな状態である場合や積雪路面、凍結路面である場合、あるいは天候が雨や雪である場合に、加速制限値、加加速制限値および速度制限値のうち少なくとも一つの制限値を小さくする。なお、このように補正された制限値は、制限値設定ブロック２２から目標運動値算出ブロック２４に出力される制限値として用いられる。

続くＳ２４０において制限値設定ブロック２２は、制限値補正ブロック３２からの指令の有無を判断し、制限値補正ブロック３２からの指令がないと判断した場合は、本処理を終了する。一方、制限値補正ブロック３２からの指令があると判断した場合は、続くＳ２５０において、その指令にしたがって、加速制限値または加加速制限値を一時的に小さくし、その後、小さくする前の基準値まで徐々に増加させるように、目標運動値算出ブロック２４に出力する制限値を可変設定する処理（以下、制限値変更処理）を実施し、本処理を終了する。

［１−７．効果］
以上詳述した第１実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１ａ）指令演算部２０による駆動指令値の調整にＧｚｍａｘと道路勾配の変化量とが用いられるため、道路勾配が変化したときに自車両の上下方向における過度な加減速力が自車両にかかりにくくなるので、走行中に過度な浮遊感等の違和感を乗員に与えにくくすることができる。

（１ｂ）指令演算部２０による駆動指令値の調整に、Ｇｚｍａｘと道路勾配の変化量とを用いて算出したＶｚｍａｘが用いられることにより、自車両の上下方向における過度な加減速力がかからないような車速を好適に得ることができるようになる。

（１ｃ）指令演算部２０による駆動指令値の調整に、Ｖｚｍａｘ及びＶｙｍａｘのうち小さい方の速度制限値が用いられるため、さらに、自車両の横方向における過度な遠心力がかからないような車速を好適に得ることができるようになる。

（１ｄ）指令演算部２０による駆動指令値の調整に、Ｖｚｍａｘ、Ｖｙｍａｘ及びＶｌｉｍのうち最も小さい値が用いられるため、さらに、ユーザ設定値または法定速度を超えないような車速を好適に得ることができるようになる。

（１ｅ）指令演算部２０による目標速度の算出に、Ｇｘｍａｘ及び速度制限値が用いられるため、さらに、自車両の前後方向における過度な加減速力がかからないような車速を好適に得ることができるようになる。

（１ｆ）天候および路面状態のうち少なくとも一方を示す情報に基づいて、指令演算部２０により加速制限値が設定されるため、例えば自車両が滑りやすいような路面に対し、加速制限値を小さくすることにより、自車両の挙動をより安定させることができるようになる。

（１Ａ）高度運転システム１では、出力制御部３０によって駆動指令値の出力を停止させた後に再開させる際に、加速制限値または加加速制限値を一時的に小さくするようにしている。このため、自車両の加減速制御が一時的に解除された後に復帰するに際して、駆動指令値を小さくし過ぎることなく、運転者になるべく違和感を与えないようにすることができ、より効率的な加減速制御を実現することができるようになる。

（１Ｂ）また、出力制御部３０によって加速制限値を一時的に小さくした後には、小さくする前の基準値まで徐々に増加させるようにしているので、なるべく運転者に違和感を与えないように、緩やかに通常の高度運転システム１の作動へと復帰させることができる。

（１Ｃ）高度運転システム１では、出力制御部３０によって駆動指令値の出力を停止させた後に再開させる際に、Ｇｘｍａｘ、Ｇｙｍａｘ及びＧｚｍａｘのうち少なくとも一つの値を一時的に小さくするようにしている。これにより、加速制限値の計算をせずに済むため、より効率的な加減速制御を実現することができる。

（１Ｄ）出力制御部３０は、運転者の操作として、アクセル操作、ブレーキ操作およびシフト操作のうちの少なくとも一つの操作による入力に基づいて、駆動指令値の出力を停止させるようにしている。このため、例えば、自車両を加減速させようとして運転者がアクセルペダルやブレーキペダルの踏み込み、又はシフトダウンやシフトアップの操作を行うことによって、高度運転システム１を好適に解除することができる。また、高度運転システム１が復帰する際には、自車両の加減速に関する制限が強化されるので、運転者の感覚に沿わないような強い加減速の発生を抑制することができる。

（１Ｅ）出力制御部３０は、他の制御システムとして、自車両の車輪の滑りを防止する制御システムによる入力に基づいて、駆動指令値の出力を停止させるようにしている。このため、例えば、ＡＢＳ５やＴＣＳの作動によって高度運転システム１を好適に解除することができる。また、高度運転システム１が復帰する際には、自車両の加減速に関する制限が強化されるため、自車両の挙動がより安定しやすくなるので、ＡＢＳ５やＴＣＳ等の再作動を抑制することができる。

［２．第２実施形態］
［２−１．第１実施形態との相違点］
第２実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第１実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。

前述した第１実施形態では、制限値補正ブロック３２は、加速制限値または加加速制限値を一時的に小さくするための指令を制限値設定ブロック２２に出力するようにしていた。これに対し、第２実施形態では、図１０に示すように、制限値補正ブロック３２は、駆動指令値を一時的に小さくするための指令を指令値演算ブロック２５に出力する点で、第１実施形態と相違する。

具体的には、制限値補正ブロック３２は、オーバーライド指令ブロック３１による駆動指令値の出力制御により、駆動指令値の出力を停止させた後に再開させる際に、指令値演算ブロック２５から出力される駆動指令値を一時的に小さくするように構成される。

詳細には、制限値補正ブロック３２は、このような高度運転システム１の作動復帰時に、指令値演算ブロック２５から出力される駆動指令値に乗じる係数を０〜１の範囲内で可変設定することにより、駆動指令値を一時的に小さくし、その後、例えば小さくする前の駆動指令値まで徐々に増加させるようにすることができる。つまり、制限値補正ブロック３２は、図１１に示すように、高度運転システム１の作動復帰時に、駆動指令値に乗じる調整値（つまり、係数）を一時的に小さくし、所定期間経過後、高度運転システム１の作動停止前の係数である基準値（即ち、「１」の値）まで徐々に増加させるように構成される。

なお、制限値補正ブロック３２は、指令値演算ブロック２５により算出される目標加速度に乗じる係数を可変設定することにより、駆動指令値を一時的に小さくするように構成されても良い。

［２−２．効果］
以上詳述した第２実施形態によれば、前述した第１実施形態の効果（１ａ）〜（１ｆ）及び（１Ｄ）並びに（１Ｅ）を奏し、さらに、以下の効果を奏する。

（２Ａ）高度運転システム１では、出力制御部３０によって駆動指令値の出力を停止させた後に再開させる際に、駆動指令値を一時的に小さくするようにしているため、より確実に自車両の挙動を安定させることができる。よって、自車両の加減速制御が一時的に解除された後に復帰するに際して、違和感を運転者に与えないようにする確実性を向上させることができる。

（２Ｂ）また、高度運転システム１では、出力制御部３０によって駆動指令値に乗じる係数を一時的に小さくした後には、小さくする前の基準値まで徐々に増加させるようにしているので、なるべく違和感を運転者に与えないように、緩やかに通常の高度運転システム１の作動へと復帰させることができる。

［３．他の実施形態］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。

（３ａ）上記実施形態では、目標運動値算出ブロック２４が目標速度を算出し、指令値演算ブロック２５が目標速度に基づいて目標加速度を算出するようにしていたが、これに限定されるものではない。例えば、目標運動値算出ブロック２４が目標速度と目標加速度の両方を算出し、指令値演算ブロック２５が目標加速度に基づいて駆動指令値を算出するようにしても良い。

（３ｂ）上記実施形態における１つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、１つの構成要素が有する１つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、１つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される１つの機能を、１つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の一態様に関する実施形態である。

（３ｃ）上述した高度運転システム１の他、当該高度運転システム１を構成要素とする車載システム、当該高度運転システム１を構成する加減速制御ユニット１０、当該高度運転システム１、当該車載システム又は当該加減速制御ユニット１０としてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した半導体メモリ等の非遷移的実態的記録媒体、運転支援方法、加減速制御方法など、種々の形態で本開示の一態様を実現することもできる。

１…高度運転システム、２…パワートレインシステム、３…ブレーキシステム、４…ステアリングシステム、５…ＡＢＳ、６…ロケータ、８…センサ、１０…加減速制御ユニット、１２…入力装置、１３…ＣＰＵ、１４…メモリ、１７…前方取得部、１８…位置取得部、１９…状態取得部、２０…指令演算部、２１…指令値出力部、２２…制限値設定ブロック、２３…道路形状演算ブロック、２４…目標運動値算出ブロック、２５…指令値演算ブロック、３０…出力制御部、３１…オーバーライド指令ブロック、３２…制限値補正ブロック。

Claims (8)

1. 自車両の加減速を制御する加減速制御システムにおいて、
   自車両前方の道路形状を取得するように構成された前方取得部（１７）と、
   自車両の現在位置を取得するように構成された位置取得部（１８）と、
   自車両の現在速度を取得するように構成された状態取得部（１９）と、
   前記道路形状および前記自車両の現在位置に基づいて、自車両前方の道路上の各地点における目標速度を算出し、前記目標速度および前記現在速度を用いて、自車両に発生させる前後方向の駆動指令値を演算するように構成された指令演算部（２０）と、
   を備え、
   前記道路形状には、道路勾配が含まれており、
   前記指令演算部は、自車両の上下方向の加速度を制限する加速制限値をＧｚｍａｘとし、前記Ｇｚｍａｘと前記道路勾配の変化量とを用いて、前記目標速度を制限する速度制限値を算出し、前記速度制限値を用いて前記駆動指令値を調整するように構成され、
   前記道路形状には、道路の曲率半径が含まれており、
   前記指令演算部は、前記Ｇｚｍａｘと前記道路勾配の変化量とを用いて算出した前記速度制限値をＶｚｍａｘ、自車両の横方向の加速度を制限する加速制限値をＧｙｍａｘとし、前記Ｇｙｍａｘと前記曲率半径とを用いて算出した前記速度制限値をＶｙｍａｘとし、ユーザにより予め入力された前記速度制限値または自車両が走行中の道路に係る法定速度をＶｌｉｍとして、前記駆動指令値を調整する際に、前記Ｖｚｍａｘ、前記Ｖｙｍａｘ及び前記Ｖｌｉｍのうち最も小さい前記速度制限値を用いるように構成された、加減速制御システム。
2. 自車両の加減速を制御する加減速制御システムにおいて、
   自車両前方の道路形状を取得するように構成された前方取得部（１７）と、
   自車両の現在位置を取得するように構成された位置取得部（１８）と、
   自車両の現在速度を取得するように構成された状態取得部（１９）と、
   前記道路形状および前記自車両の現在位置に基づいて、自車両前方の道路上の各地点における目標速度を算出し、前記目標速度および前記現在速度を用いて、自車両に発生させる前後方向の駆動指令値を演算するように構成された指令演算部（２０）と、
   を備え、
   前記道路形状には、道路勾配が含まれており、
   前記指令演算部は、自車両の上下方向の加速度を制限する加速制限値をＧｚｍａｘとし、前記Ｇｚｍａｘと前記道路勾配の変化量とを用いて、前記目標速度を制限する速度制限値を算出し、前記速度制限値を用いて前記駆動指令値を調整するように構成され、
   前記速度制限値をＶｚｍａｘ、自車両の車長方向に沿った軸をｘ軸、自車両の車幅方向に沿った軸をｙ軸、自車両の車高方向に沿った軸をｚ軸とし、前記Ｖｚｍａｘが下記式（１）に従い算出される、加減速制御システム。
   

   

   前記式（１）におけるΔＬｚは地図情報に記憶されるノード間距離であってｘ−ｚ平面におけるノード間距離、Δθｚｎは道路勾配の変化量をそれぞれ表す。
3. 請求項２に記載の加減速制御システムであって、
   前記道路形状には、道路の曲率半径が含まれており、
   前記指令演算部は、前記Ｇｚｍａｘと前記道路勾配の変化量とを用いて算出した前記速度制限値をＶｚｍａｘ、自車両の横方向の加速度を制限する加速制限値をＧｙｍａｘとし、前記Ｇｙｍａｘと前記曲率半径とを用いて算出した前記速度制限値をＶｙｍａｘとして、前記駆動指令値を調整する際に、前記Ｖｚｍａｘ及び前記Ｖｙｍａｘのうち小さい方の前記速度制限値を用いるように構成された、加減速制御システム。
4. 請求項３に記載の加減速制御システムであって、
   前記指令演算部は、ユーザにより予め入力された前記速度制限値または自車両が走行中の道路に係る法定速度をＶｌｉｍとし、前記駆動指令値を調整する際に、前記Ｖｚｍａｘ、前記Ｖｙｍａｘ及び前記Ｖｌｉｍのうち最も小さい前記速度制限値を用いるように構成された、加減速制御システム。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の加減速制御システムであって、
   前記指令演算部は、自車両の前後方向の加速度を制限する加速制限値をＧｘｍａｘとし、前記Ｇｘｍａｘ及び前記速度制限値を用いて、前記目標速度を算出するように構成された、加減速制御システム。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の加減速制御システムであって、
   前記指令演算部は、天候および路面状態のうちの少なくとも一方を示す情報に基づいて、前記加速制限値を可変設定するように構成された、加減速制御システム。
7. 自車両の加減速を制御する加減速制御方法において、
   自車両前方の道路勾配および道路の曲率半径を含む道路形状を取得し、
   自車両の現在位置を取得し、
   自車両の現在速度を取得し、
   前記道路形状および前記自車両の現在位置に基づいて、自車両前方の道路上の各地点における目標速度を算出し、前記目標速度および前記現在速度に基づいて、自車両に発生させる前後方向の駆動指令値を演算する際に、自車両の上下方向の加速度を制限する加速制限値をＧｚｍａｘとし、前記Ｇｚｍａｘと前記道路勾配の変化量とを用いて、前記目標速度を制限する速度制限値を算出し、前記速度制限値を用いて前記駆動指令値を調整し、
   前記Ｇｚｍａｘと前記道路勾配の変化量とを用いて算出した前記速度制限値をＶｚｍａｘ、自車両の横方向の加速度を制限する加速制限値をＧｙｍａｘとし、前記Ｇｙｍａｘと前記曲率半径とを用いて算出した前記速度制限値をＶｙｍａｘとし、ユーザにより予め入力された前記速度制限値または自車両が走行中の道路に係る法定速度をＶｌｉｍとして、前記駆動指令値を調整する際に、前記Ｖｚｍａｘ、前記Ｖｙｍａｘ及び前記Ｖｌｉｍのうち最も小さい前記速度制限値を用いる、
   加減速制御方法。
8. 自車両の加減速を制御する加減速制御方法において、
   自車両前方の道路勾配を含む道路形状を取得し、
   自車両の現在位置を取得し、
   自車両の現在速度を取得し、
   前記道路形状および前記自車両の現在位置に基づいて、自車両前方の道路上の各地点における目標速度を算出し、前記目標速度および前記現在速度に基づいて、自車両に発生させる前後方向の駆動指令値を演算する際に、自車両の上下方向の加速度を制限する加速制限値をＧｚｍａｘとし、前記Ｇｚｍａｘと前記道路勾配の変化量とを用いて、前記目標速度を制限する速度制限値を算出し、前記速度制限値を用いて前記駆動指令値を調整し、
   前記速度制限値をＶｚｍａｘ、自車両の車長方向に沿った軸をｘ軸、自車両の車幅方向に沿った軸をｙ軸、自車両の車高方向に沿った軸をｚ軸とし、前記Ｖｚｍａｘが下記式（１）に従い算出する、加減速制御方法。
   

   

   前記式（１）におけるΔＬｚは地図情報に記憶されるノード間距離であってｘ−ｚ平面におけるノード間距離、Δθｚｎは道路勾配の変化量をそれぞれ表す。

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