JP7294185B2 - 運転支援方法及び運転支援装置 - Google Patents

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Description

本開示は、車両の運転を支援する運転支援方法及び運転支援装置に関する。
近年、車両の運転を支援する１つの技術として、アダプティブ・クルーズ・コントロール（Adaptive Cruise Control、以下「ＡＣＣ」と表記する）が注目されている（例えば特許文献１参照）。ＡＣＣは、車両の車速、車両に対する先行車両の相対速度、及び先行車両との間の車間距離等を取得し、車速や先行車両との車間距離が一定に保たれるように、車両の駆動系統及び制動系統を制御する技術である。
なお、ＡＣＣでは、先行車がいない場合には、一般に、自車の速度を予め設定された設定車速に制御するクルーズ・コントロール（Cruise Control）が行われる。
特開平７－１７２９５号公報
従来のＡＣＣは、例えば４０ｋｍ／ｈ以下で作動させることはなかった。しかし、近年においては、停車時までＡＣＣを作動させるようになってきている。よって、車両の停止まで考慮したＡＣＣを実現することが必要である。
ところで、運転支援装置による車両の停止制御は、運転支援装置からブレーキ用ＥＣＵに目標減速度が出力され、この目標減速度に応じたブレーキ力が発生されることにより実現される。しかしながら、ブレーキの特性上、実際の減速度を、運転支援装置から出力された目標減速度とは同じにすることは非常に困難である。この結果、目標停車位置に精度良く停車させることは困難であった。
本開示は、以上の点を考慮してなされたものであり、ＡＣＣを行う場合に、自車両を目標停車位置に近い位置で停車させることができる運転支援方法及び運転支援装置を提供する。
本開示の運転支援方法の一つの態様は、
車両の運転を支援する運転支援方法であって、
車両を減速させる減速ステップと、
予測停車位置が目標停車位置よりも所定閾値以上手前側にある場合、減速制御を行う第１状態から、加速制御を行う第２状態へと状態遷移させて停車位置を調整する停車位置調整ステップと、
を含む。
本開示の運転支援装置の一つの態様は、
車両の運転を支援する運転支援装置であって、
予測停車位置が目標停車位置よりも所定閾値以上手前側にあるか否かを判定する判定部と、
予測停車位置が目標停車位置よりも所定閾値以上手前側にある場合、減速制御を行う第１状態から、加速制御を行う第２状態へと状態遷移させて停車位置を調整する停車位置調整部と、
を備える。
本開示によれば、ＡＣＣを行う場合に、自車両を目標停車位置に近い位置で停車させることができる。
実施の形態に係る運転支援装置が適用される車両の例を示す外観図 実施の形態の車両の構成を示すブロック図 停車している他車両にＡＣＣ中の自車両が接近していく状況を示す図 自車両が減速制御を行って停車するまでの様子を示した図であり、図４Ａは停車するまでの自車両と他車両との関係を示す図、図４Ｂは停車制御を開始してから停車するまでの走行距離と自車速度との関係を示すグラフ 実施の形態による運転支援装置の構成を示すブロック図 運転支援装置の動作の説明に供するフローチャート
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
＜１＞車両の構成
まず、本開示の一実施の形態に係る運転支援装置を含む車両の構成について説明する。
図１は、本実施の形態に係る運転支援装置が適用される車両１の例を示す外観図である。また、図２は、車両１の構成を示すブロック図である。なお、ここでは、運転支援装置に関連する部分に着目して、図示及び説明を行う。
図１に示すように、車両１は、トレーラー２を連結して牽引することが可能なトラクタヘッド（牽引車）である。車両１は、エンジン及び駆動輪等の動力系統や運転席を含む車両本体部３と、車両本体部３に連結されるトレーラー２と、を有する。
図２に示すように、車両１は、車両１を走行させる駆動系統１０、車両１を減速させる制動系統２０、及び運転者による車両１の運転を支援する運転支援装置３０等を有する。
駆動系統１０は、エンジン１１、クラッチ１２、変速機（トランスミッション）１３、推進軸（プロペラシャフト）１４、差動装置（デファレンシャルギヤ）１５、駆動軸（ドライブシャフト）１６、車輪１７、エンジン用ＥＣＵ１８、及び動力伝達用ＥＣＵ１９を有する。
エンジン用ＥＣＵ１８及び動力伝達用ＥＣＵ１９は、ＣＡＮ（Controller Area Network）等の車載ネットワークによって運転支援装置３０に接続され、必要なデータや制御信号を相互に送受信可能となっている。エンジン用ＥＣＵ１８は、運転支援装置３０からの駆動指令に従って、エンジン１１の出力を制御する。動力伝達用ＥＣＵ１９は、運転支援装置３０からの駆動指令に従って、クラッチ１２の断接及び変速機１３の変速を制御する。
エンジン１１の動力は、クラッチ１２を経由して変速機１３に伝達される。変速機１３に伝達された動力は、さらに、推進軸１４、差動装置１５、及び駆動軸１６を介して車輪１７に伝達される。これにより、エンジン１１の動力が車輪１７に伝達されて車両１が走行する。
制動系統２０は、常用ブレーキ２１、補助ブレーキ２２、２３、駐車ブレーキ（図示略）、及びブレーキ用ＥＣＵ２４を有する。
常用ブレーキ２１は、一般に、主ブレーキ、摩擦ブレーキ、フットブレーキ、あるいはファウンデーションブレーキ等と呼ばれるブレーキである。常用ブレーキ２１は、例えば、車輪１７と一緒に回転するドラムの内側にブレーキライニングを押し付けることにより制動力を得るドラムブレーキである。
補助ブレーキ２２は、推進軸１４の回転に直接負荷を与えることで制動力を得るリターダーであり（以下「リターダー２２」と称する）、例えば、電磁式リターダーである。補助ブレーキ２３は、エンジンの回転抵抗を利用してエンジンブレーキの効果を高める排気ブレーキである（以下「排気ブレーキ２３」と称する）。リターダー２２及び排気ブレーキ２３を設けることにより、制動力を増大できるとともに、常用ブレーキ２１の使用頻度が低減されるので、ブレーキライニング等の消耗を抑制することができる。
ブレーキ用ＥＣＵ２４は、ＣＡＮ等の車載ネットワークによって運転支援装置３０に接続され、必要なデータや制御信号を相互に送受信可能となっている。ブレーキ用ＥＣＵ２４は、運転支援装置３０からの制動指令に従って、常用ブレーキ２１の制動力（車輪１７のホイールシリンダーのブレーキ液圧）を制御する。
常用ブレーキ２１の制動動作は、運転支援装置３０及びブレーキ用ＥＣＵ２４によって制御される。リターダー２２及び排気ブレーキ２３の制動動作は、運転支援装置３０によってオン／オフで制御される。リターダー２２及び排気ブレーキ２３の制動力はほぼ固定であるため、所望の制動力を正確に発生させる場合には、制動力を細かく調整できる常用ブレーキ２１が適している。
運転支援装置３０は、ミリ波レーダーやカメラからの情報を入力する。ミリ波レーダーやカメラからの情報は、車両前方の交通状況や道路状況を示す情報である。また、運転支援装置３０は、ＡＣＣ用操作部４１、アクセル操作検出部４３、ブレーキ操作検出部４４などを有する。
運転支援装置３０は、駆動系統１０及び制動系統２０の動作を制御するための制御信号を形成する。特に、本実施の形態の運転支援装置３０は、ＡＣＣを実現するための目標加減速度を求め、これらを適宜エンジン用ＥＣＵ１８、動力伝達用ＥＣＵ１９及びブレーキ用ＥＣＵ２４に出力する。
なお、エンジン用ＥＣＵ１８、動力伝達用ＥＣＵ１９、ブレーキ用ＥＣＵ２４及び運転支援装置３０は、図示しないが、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、制御プログラムを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶媒体、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の作業用メモリ、及び通信回路をそれぞれ有する。この場合、例えば、運転支援装置３０を構成する後述の各部の機能は、ＣＰＵが制御プログラムを実行することにより実現される。なお、エンジン用ＥＣＵ１８、動力伝達用ＥＣＵ１９、ブレーキ用ＥＣＵ２４、及び運転支援装置３０の全部又は一部は、一体的に構成されていてもよい。
ＡＣＣ用操作部４１は、ＡＣＣの動作をオンオフ制御するためのＡＣＣオンオフスイッチを含む。また、ＡＣＣ用操作部４１は、ＡＣＣの各種設定を行うための設定スイッチを含む。ドライバーは、設定スイッチを操作することで、例えば目標車間距離及び目標自車速度などを設定することができる。なお、これらのスイッチは、タッチパネル付きディスプレイに表示されたユーザインタフェースによって具現化されてもよい。
アクセル操作検出部４３は、アクセルペダルの踏み込み量を検出し、検出結果を運転支援装置３０へ出力する。運転支援装置３０は、アクセルペダルの踏み込み量に基づいて、エンジン用ＥＣＵ１８及び動力伝達用ＥＣＵ１９に駆動指令を送出する。
ブレーキ操作検出部４４は、常用ブレーキ２１を動作させるためのブレーキペダルの踏み込み量を検出する。また、ブレーキ操作検出部４４は、リターダー２２又は排気ブレーキ２３を動作させる補助ブレーキレバーが操作されたか否かを検出する。そして、ブレーキ操作検出部４４は、ブレーキペダル及び補助ブレーキレバーに関する検出結果を、運転支援装置３０へ出力する。運転支援装置３０は、ブレーキペダルの踏み込み量に基づいて、ブレーキ用ＥＣＵ２４に制動指令を送出する。また、運転支援装置３０は、補助ブレーキレバーの操作に基づいて、リターダー２２又は排気ブレーキ２３のオン／オフ動作を制御する。
また、運転支援装置３０は、走行に関する各種情報を情報出力部５０から出力する。例えば、情報出力部５０からはＡＣＣが実行中であることやＡＣＣが停止中であることが音や表示により出力される。
＜２＞ＡＣＣ時の減速制御
次に、本実施の形態によるＡＣＣ時の減速制御について説明する。
本実施の形態では、図３に示したように、停車している他車両１００にＡＣＣ中の自車両１が接近していく状況を想定している。なお、図中の網掛け模様は、ミリ波レーダーによる検知範囲を示している。図からも分かるように、他車両１００は、自車両１が追従していた車両ではなく、ＡＣＣを作動させて走行していたときに突如ミリ波レーダーの検知範囲内に入ってくる車両である。
図４は、そのような他車両１００に対して、自車両１が減速制御を行って停車するまでの様子を示したものである。図４Ａは停車するまでの自車両１と他車両との関係を示す図であり、図４Ｂは停車制御を開始してから停車するまでの走行距離Ｄと自車速度ｖとの関係を示すグラフである。
車両１は、時点ｔ１で減速制御を開始する。つまり時点ｔ１では他車両１００はミリ波レーダーの検知範囲に入っている。時点ｔ１から時点ｔ２は、指定加減速区間と呼ばれる区間であり、この区間において、車両１は、自車速度ｖに応じて、一定速度での走行または燃料カットを行う。
やがて、車両１は、加減速を開始する車間距離Ｄstartになった時点ｔ２で基本減速度α０を出力する。この車間距離Ｄstartは、目標停止車間距離をＤstopとし、自車速度をｖとし、基本減速度をα０としたとき、次式で表すことができる。
Ｄstart ＝ （ｖ２）／（２α０） ＋ Ｄstop ……… （式１）
すると、図４Ｂの点線Ｌ０で示したように、走行距離Ｄが大きくなるほど、自車速度ｖは小さくなり、目標停止車間距離Ｄstopになった時点ｔ３で自車速度ｖは０になるはずである。なお、点線Ｌ０は、基本減速度α０で減速したときの目標速度ｖと走行距離Ｄとの関係を示したものである。
しかしながら、ブレーキの特性上、実際の減速度は基本減速度α０と同じになるとは限らない。一般的に、ブレーキの効き始めは、実際の減速度は基本減速度α０よりも小さくなる（つまり大きな減速となる）。
この結果、従来のＡＣＣ制御を行った場合、実際の走行距離Ｄと自車速度ｖとの関係は図４Ｂの点線Ｌ０に示したようにはならずに、実線Ｌ１で示したようにブレーキの効き始めで減速度が小さくなる（急減速となる）ので、点線Ｌ０から大きく離れる。このまま減速を続けると、車両１は、目標停車位置よりも大きく手前側の位置に停車してしまう。
これを考慮して、本実施の形態の運転支援装置３０は、停車位置調整制御を行うようになっている。
＜３＞実施の形態の運転支援装置の構成及び動作
図５は、本実施の形態の運転支援装置３０の構成を示すブロック図である。
運転支援装置３０は、車間距離検出部１０１、相対速度検出部１０２、目標加減速度出力部１１１、判定部１１２及び停車位置調整制御部１１３を有する。
車間距離検出部１０１及び相対速度検出部１０２は、それぞれ、ミリ波レーダー、カメラなどにより得られた情報に基づいて自車両１と先行車との間の車間距離及び相対速度を計測（検出）し、計測結果を目標加減速度出力部１１１に出力する。なお、車間距離検出部１０１及び相対速度検出部１０２は、レーザーレーダーなどの他のセンサーからの情報に基づいて車間距離及び相対速度を計測してもよい。
目標加減速度出力部１１１は、自車と先行車との車間距離及び相対速度に基づいて、自車を先行車に追従させるための目標加減速度を出力する。これにより、自動追従制御が実現される。また、目標加減速度出力部１１１は、先行車がいない場合には、自車の速度を設定された一定速度にするための目標加速度を出力する。これにより、定速走行制御が実現される。
自動追従走行制御とは、所定の範囲に先行車両が存在する場合に、車間距離が所定の目標範囲に収まるように、かつ、相対速度がゼロに近付くように、駆動系統１０及び制動系統２０を動作させる制御である。定速走行制御とは、所定の範囲に先行車両が存在しない場合に、車両１の走行速度が所定の目標値に近付くように、駆動系統１０及び制動系統２０を動作させる制御である。
また、目標加減速度出力部１１１は、前方に停車している他車両１００が存在する場合には、図４Ａに示したような、停車制御を行う。本実施の形態の特徴は、主に停車制御に関わる部分にあるので、以下では主に停車制御に関わる構成及び動作について説明する。
本実施の形態の目標加減速度出力部１１１は、上述した（式１）を用いて、基本減速度α０を算出し、これを出力する。ここで、（式１）において、加減速開始車間距離Ｄstart、目標停止車間距離をＤstopは、予め設定した値を用いればよく、自車速度ｖは図示しない車速センサーの出力を用いればよい。
判定部１１２は、予測停車位置が目標停車位置よりも所定閾値以上手前側にあるか否かを判定する。判定部１１２は、車間距離検出部１０１からの車間距離の情報と、実際の減速度の情報とを入力し、これらに基づいて判定を行う。つまり、現在の車間距離と減速度が分かれば、先行車からどれだけの距離で停車できるかを計算できるので、この計算結果が目標停止車間距離をＤstopと比較して所定閾値以上であれば、予測停車位置が目標停車位置よりも所定閾値以上手前側にあると判定できる。因みに、自車の実際の減速度は、例えばミリ波レーダーや加速度センサーなどにより計測できる。判定部１１２は判定結果を停車位置調整制御部１１３に出力する。なお、判定部１１２は、勿論別の方法によって、予測停車位置が目標停車位置よりも所定閾値以上手前側にあるか否かを判定してもよい。
停車位置調整制御部１１３は、予測停車位置が目標停車位置よりも所定閾値以上手前側にある場合、減速制御を行う第１状態から、加速制御を行う第２状態へと状態遷移させて停車位置を調整する。
つまり、図４Ｂの実線Ｌ１で示したような、このまま減速を続けると、車両１が目標停車位置よりも大きく手前側の位置に停車してしまうような場合には、減速制御から加速制御へと状態遷移させて停車位置を調整する。
本実施の形態においては、この状態遷移を行う際に、クラッチが断であれば、クラッチが半接合又は接合状態となるまでブレーキ指示を維持するようになっている。また、クラッチが接であれば、ブレーキ指示を解除して加速を行うようになっている。
このように、加速する場合に、クラッチが半接合になるまで、ブレーキは解除せずに維持することにより、例えば道路に勾配があった場合でも車両１のずり下がりを防止できる。
因みに、本実施の形態の場合には、減速から加速させる際に、クラッチが断の場合（つまりエンジン動力が車輪に伝わらない状況）には、クラッチが半接合になるまでエンジンの出力を上げない（つまり加速させない）ようになっている。
なお、実際上、加速制御は、自車速度ｖが所定値以下でないと行うことができないので、上述の減速制御から加速制御へと状態遷移は、自車速度ｖが所定値以下の場合に行う。
本実施の形態においては、基本減速度α０で減速したときの目標速度ｖと走行距離Ｄとの関係を示した点線Ｌ０に、１未満の係数を乗じることで得た曲線ＬＯ１、ＬＯ２を用意しておき、停車位置調整制御部１１３は、加速を開始するタイミング及び加速を終了するタイミングを曲線ＬＯ１、ＬＯ２を用いて決めている。
具体的には、停車位置調整制御部１１３は、実線Ｌ１で示した実際の距離速度曲線において、速度ｖが曲線ＬＯ１以下となったときに加速指示を出力し、その後、速度ｖが曲線ＬＯ２以上になったときに加速指示を終了して減速指示を出力するようになっている。
図６は、本実施の形態の動作を示すフローチャートである。運転支援装置３０は、前方に停止車両１００を検知して、停車制御を開始すると、ステップＳ１１において、減速制御を行う。つまり、目標加減速度出力部１１１から自車両１を目標停車位置で停車させるための目標減速度を出力する。この目標減速度は、停車位置調整制御部１１３を介してブレーキ用ＥＣＵ２４に送られる。
続くステップＳ１２では、判定部１１２によって、予測停車位置が目標停車位置よりも閾値以上手前側にあるか否かが判定される。ステップＳ１２で否定結果が得られた場合、このことはこのままの目標減速度α０での減速を続けたとしても自車両１は目標停車位置に近い位置で停車できることを意味するので、処理はステップＳ２０に移って、目標加減速度出力部１１１から出力された目標減速度α０を用いた減速を続ける。
これに対して、ステップＳ１２で肯定結果が得られた場合、このことはこのまま目標減速度α０のままで減速を続けると自車両１は目標停車位置よりもかなり手前で停車してしまうことを意味する。
よって、ステップＳ１２で肯定結果が得られた場合には、まず、ステップＳ１３において、停車位置調整制御部１１３は、自車速度ｖが所定値以下になるまで待機する。そして、自車速度ｖが所定値以下となるとステップＳ１４に移る。
ステップＳ１４において、停車位置調整制御部１１３が、クラッチを接合又は半結合（半クラッチ）に制御し、クラッチが接合又は半結合（半クラッチ）になるまでブレーキ指示を維持しながら（つまりブレーキが効いた状態のまま）待ち受ける。
クラッチが接合又は半結合（半クラッチ）になると、ステップＳ１４からステップＳ１５に移って、停車位置調整制御部１１３がブレーキ指示を解除し、続くステップＳ１６で停車位置調整制御部１１３が加速制御を行う。
＜４＞実施の形態の効果
以上説明したように、本実施の形態によれば、予測停車位置が目標停車位置よりも所定閾値以上手前側にある場合、減速制御を行う第１状態から、加速制御を行う第２状態へと状態遷移させて停車位置を調整するようにしたことにより、ＡＣＣを行う場合に、自車両を目標停車位置に近い位置で停車させることができるようになる。
また、状態遷移する際に、クラッチが断状態であれば、クラッチが半接合又は接合状態となるまでブレーキ指示を維持し、状態遷移する際に、クラッチが半接合又は接合状態であれば、ブレーキ指示を解除して加速を行うようにしたことにより、加速する場合に、例えば道路に勾配があった場合でも車両１のずり下がりを防止できる。
要するに、加速指示を出すと、クラッチは断状態から接状態に遷移するが、このとき車輪に対して駆動力が抜けることになるため、本実施の形態では、クラッチが半接合状態になるまでグレー機指示を維持するようになっている。
上述の実施の形態は、本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することの無い範囲で、様々な形で実施することができる。
上述の実施の形態では、本発明の運転支援装置を適用する車両１がトレーラー２を連結して牽引することが可能なトラクタヘッドである場合について述べたが、本発明が適用可能な車両はこれに限らず、例えば乗用車などの車両であってもよい。
本開示の運転支援装置は、ＡＣＣを行う場合に、自車両を目標停車位置に近い位置で停車させることができる運転支援方法及び装置として有用である。
１ 車両
２ トレーラー
３ 車両本体部
１０ 駆動系統
１１ エンジン
１２ クラッチ
１３ 変速機
１４ 推進軸
１５ 差動装置
１６ 駆動軸
１７ 車輪
１８ エンジン用ＥＣＵ
１９ 動力伝達用ＥＣＵ
２０ 制動系統
２１ 常用ブレーキ
２２ リターダー
２３ 排気ブレーキ
２４ ブレーキ用ＥＣＵ
３０ 運転支援装置
１０１ 車間距離検出部
１０２ 相対速度検出部
１１１ 目標加減速度出力部
１１２ 判定部
１１３ 停車位置調整制御部

Claims (6)

  1. 車両の運転を支援する運転支援方法であって、
    車両を減速させる減速ステップと、
    予測停車位置が目標停車位置よりも所定閾値以上手前側にある場合、減速制御を行う第１状態から、加速制御を行う第２状態へと状態遷移させて停車位置を調整する停車位置調整ステップと、
    を含み、
    自車速度が所定値以下のときに前記第１状態から前記第２状態への状態遷移を行う場合には、エンジンの動力を車輪に伝達する経路に設けられたクラッチが断であれば、前記クラッチが半接合又は接合状態となるまでブレーキ指示を維持する、
    運転支援方法。
  2. 自車速度が所定値以下のときに前記第１状態から前記第２状態への状態遷移を行う場合に、前記クラッチが半接合又は接合状態であれば、ブレーキ指示を解除して加速制御を行う、
    請求項１に記載の運転支援方法。
  3. 自車速度が所定値以上となったときに前記加速制御を終了し、次に減速制御を行う、
    請求項１又は２に記載の運転支援方法。
  4. 車両の運転を支援する運転支援装置であって、
    予測停車位置が目標停車位置よりも所定閾値以上手前側にあるか否かを判定する判定部と、
    予測停車位置が目標停車位置よりも所定閾値以上手前側にある場合、減速制御を行う第１状態から、加速制御を行う第２状態へと状態遷移させて停車位置を調整する停車位置調整部と、
    を備え、
    前記停車位置調整部は、
    自車速度が所定値以下のときに前記第１状態から前記第２状態への状態遷移を行う場合には、エンジンの動力を車輪に伝達する経路に設けられたクラッチが断であれば、前記クラッチが半接合又は接合状態となるまでブレーキ指示を維持する、
    運転支援装置。
  5. 前記停車位置調整部は、
    自車速度が所定値以下のときに前記第１状態から前記第２状態への状態遷移を行う場合に、前記クラッチが半接合又は接合状態であれば、ブレーキ指示を解除して加速制御を行う、
    請求項４に記載の運転支援装置。
  6. 前記停車位置調整部は、
    自車速度が所定値以上となったときに前記加速制御を終了し、次に減速制御を行う、
    請求項４又は５に記載の運転支援装置。
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