JPH07306998A

JPH07306998A - 車両の安全走行制御システム及び車両の安全走行制御方法

Info

Publication number: JPH07306998A
Application number: JP6100424A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Kuragaki; 倉垣　　智; Toshimichi Minowa; 利通箕輪; Junichi Ishii; 潤市石井
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-05-16
Filing date: 1994-05-16
Publication date: 1995-11-21
Anticipated expiration: 2020-01-05
Also published as: JP3608219B2

Abstract

(57)【要約】【目的】走行経路を推定し、現在の速度で走行を続けた
場合に危険な地点がある場合に、その地点に到達する以
前に運転者の技量に応じて安全な速度に車両速度を制御
する。【構成】道路地図情報を記憶する手段（地図情報）と、
地図情報での自車位置を推定する自車位置検知手段と、
運転者の運転技量を計測・判定するためのドライバ技量
計測手段とその入力となるセンサ群と、運転者の技量に
より制御内容を切り換える制御内容切り換え手段と、エ
ンジントルクを制御する制御手段を備え、自動車のエン
ジン始動時から停止までの間に運転技量に応じた安全走
行制御を施す。【効果】走行経路を推定し、現在の速度で走行を続けた
場合に危険な地点がある場合に、運転者の技量に応じた
方法で、その地点に到達する以前に安全な速度にするこ
とで、カーブが曲がり切れず道路から飛び出し、周りの
構造物などと衝突するといった事故を未然に防ぐことが
可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車の走行制御、特
に安全走行制御の制御装置及び制御方式に関する。車載
しているディジタル地図、及び外部インフラストクラク
チャからの安全走行情報と、車載センサによるドライバ
技量判定値とから演算される計画車速を基準として、ド
ライバの技量に適した速度で車両を運転できる様に支援
する車両の安全走行制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、ナビゲーション装置の持つ地図
情報から道路の形状(例えばカーブ路)を取り出し、その
カーブ路の道路特性に応じた車両進入速度情報を読み出
し又は加工して入手し、運転者に速度低下の告知又は車
速低減手段の作動をもってカーブ路に進入する前に車速
を低減し安全な走行を実現するシステムが従来から知ら
れている（例えば特開平4−236699 号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述のよう
に車速をコントロールするシステムは、道路形態に対応
して安全車速を演算し、その車速を実現するためにスロ
ットルやブレーキを操作する。危険な状況を回避する手
段は、前述のように車速を遅くして対応するケートと、
高度なステアリング操作（例えば車両の旋回方向と逆方
向にステアリングを操舵する；カウンターステア）や加
速を行い回避するケースが考えられる。一律に速度を低
下させ安全な走行を保障できるケースばかりではなく、
必要に応じて加速や急激なステアリング操作をもって危
険回避するケース（運転者の意図）に対応するシステム
である必要がある。このような危険回避の操作を行う場
合には運転者の運転技量に応じて加減速操作の要否や程
度，ステアリングの要否や程度を設定する必要がある。
本発明の目的は、安全走行実現の為に、経路情報だけで
なく運転者の運転技量に応じた運転操作を可能にする点
にある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的は、地図情報と
運転者の技量判定結果とから、安全走行の為の走行制御
信号を求めることによって実現される。より具体的には
例えば、道路地図情報を記憶する手段（地図情報）と，
地図情報での自車位置を推定する自車位置検知手段と，
運転者の運転技量を計測・判定するためのドライバ技量
計測手段とその入力となるセンサ群，運転者の技量によ
り制御内容を切り換える制御内容切り換え手段と，将来
安全に走行できる車速を算出する最適車速計画手段と，
実車速を測定する車速検出手段と，最適車速を達成する
ためのエンジントルクを算出する目標エンジントルク演
算手段と，エンジントルクを制御する制御手段を備え、
自動車のエンジン始動時から停止までの間に、運転技量
に応じて安全に走行するための制御内容し、エンジント
ルクを制御し、安全に走行できる車速で常に走行するこ
とにより問題点を解決する。

【０００５】ここで、地図情報としては、ＣＤに記憶さ
れた情報，路上のインフラからの情報，中央局からの電
波によって送られる情報，衛星通信による情報，車と車
との間の通信による情報，運転者自らが入力した情報す
べてを含みまた、単に限定された地図情報をさすもので
はなく経路決定の為に用いられるあらゆる情報を含む。

【０００６】更に、走行制御信号とは、単にブレーキ信
号，オート・トランスミッションの減速比信号に限ら
ず、ステアリング信号，燃料噴射信号，点火時期信号，
スロットル開度信号等、車両の走行制御，安全走行に必
要なあらゆる信号をさす。

【０００７】本発明を要約すると「走行経路推定手段に
より将来とるであろう走行経路を算出し、ドライバ技量
計測手段の判定結果により、最適車速演算手段で将来辿
るであろう推定経路上の将来通過する地点での各々の技
量に応じた車両速度を演算し、メモリに記憶しておく。
現在の位置における速度と次の通過地点での計画車速と
の差を車速比較手段で算出し、加減速する必要があれば
エンジントルク制御手段により最適車速に一致するよう
に目標エンジントルクを設定し、制御する。この操作を
最適車速と実車速が一致するまで行う。」ことである。

【０００８】

【作用】このように構成した本発明によれば、単に地図
情報からだけでなく、運転者の技量に応じた安全車速に
よって車両を走行制御できるので、安全走行が可能にな
る。

【０００９】

【実施例】図１に本発明の第１の実施例のブロック図を
示す。まず初めに安全車速を得るためには、運転者が今
後通るであろう道のりを、推定する必要がある。地図情
報１０１の情報と、自車位置検知手段１０２からの自車
位置情報を用い、走行経路推定手段１０４において、運
転者が将来進む経路を推定し、その経路における安全に
通過する為に必要な道路の形状（運転幅，勾配，曲率半
径）を演算し、メモリに記憶しておく。

【００１０】一方、運転者の技量を判断するために、ド
ライバ技量計測手段１１５においては、ステアリング角
度を検知するために操舵角検出手段１１２と車両の左右
方向の加速度を計測する加速度検出手段１１３と，タイ
ヤと路面との滑りを検出するスリップ率検出手段１１４
を入力として、ドライバの技量を初級，中級，上級の３
段階に評価する。

【００１１】制御内容切替手段１０７においては、ドラ
イバの技量に応じて最適車速の演算手順を切替えを行
う。ドライバ技量は３段階に評価されるので、それぞれ
の段階ごとに、上級者向最適車速演算手段１０８，中級
者向最適車速演算手段１０９，初級者向最適車速演算手
段１１０の中の一つの処理を行う。それぞれの手段にお
いて車速検出手段１０３と走行経路推定手段１０４の情
報から、現在の速度で推定経路を走行した場合に危険な
地点の有無を検索し、危険な地点が存在する場合には、
その地点を安全に走行できる速度を算出し、さらにその
速度を達成するための各地点の目標車速を設定した車速
計画を作成し、メモリに記憶する。その結果は車速比較
手段１０６において制御が必要か否か判定される。制御
が必要である場合には目標駆動軸トルク演算手段１０５
において目標車速を目標駆動軸トルクに変換するための
演算を行う。エンジントルク制御手段１１１によりエン
ジントルクを制御し、目標の車速を得る。

【００１２】図２にシステム構成の例を示す。ロケータ
装置２０１は自車の地図上の位置をＧＰＳ２０２，角速
度センサ２０３，地磁気センサ２０４,車輪速センサ２
０５,ＦＭ多重放送受信器２０６，ビーコン受信器２０
７、及び地図２０８からの情報により決定する。安全走
行コントローラ２０９はＩ／Ｏインターフェイス２１
０，ＣＰＵ２１１，メモリ２１２で構成される。ロケー
タ装置２１０からの位置情報と，操舵角センサ２２３の
ステアリング情報と，加速度センサ２２４からの車両運
動情報と，クランク角センサ２２２からの点火時期情報
に演算を施し、安全に走行するための目標車速や目標エ
ンジントルクを算出する。安全走行コントローラ２０９
での処理結果を基にスピーカ２１４，ディスプレイ２１
５を駆動し、ドライバに警告を促す。また、変速機コン
トローラ２１６，点火時期コントローラ２１７，スロッ
トルコントローラ２１８，燃料噴射コントローラ２２
４，バルブタイミングコントローラ２２３に安全走行コ
ントローラ２０９の処理結果を入力し、その処理結果を
基にそれぞれの制御を行う。

【００１３】図３にディジタル地図情報の例を示す。デ
ィジタル地図は道路地図をメッシュ状に分割し、分割し
たメッシュ単位でノードとリンク、及びそれぞれの属性
（例えばノードに接続しているリンク，緯度，経度や、
リンクの道路番号,幅員など)の組み合わせで道路情報を
記憶している。走行経路推定手段１０４に於いて、ディ
ジタル地図の情報を用いて、車両が将来走行する経路を
推定する。経路推定アルゴリズムは図４のとおり行われ
る。この経路推定アルゴリズムは、車両がノードを通過
した時点で処理が開始される。ステップ３０１において
自車位置検知手段１０２から、今現在、車両が通過した
ノード番号Ｎ１を取り込む。次にステップ３０２におい
て、メモリから最後に通過したノード番号Ｎ０（通過し
たノードで最も新しいノード）を取り込む。ステップ３
０３ではノードＮ１が持つ属性情報から接続する複数個
のリンクを検索し、そのリンクの持つ属性情報をリスト
アップする。ステップ３０４ではリストアップしたリン
クの持つ属性より接続先のノード番号を取り出す。そし
て、接続先のノードがＮ０であるリンクは、走行してき
たリンクと見なし、リストの中から取り除く。こうして
得られた複数個のリンクのリストは将来の経路候補であ
る。ステップ３０５ではリストアップされたリンクの数
により処理が異なるため分岐する。リンク数が１つしか
ない場合には、車両が今後とる経路は自動的に決定され
るので、推定処理を行う必要がない。一方、リンク数が
複数個ある場合には、その中から、将来走行する最も可
能性の高いリンクを推定する必要があり、それはステッ
プ３０６の処理で行われる。ステップ３０６で推定を行
うのに必要な情報は、リンクの持つ道路に関する属性
（道路種別，路線番号，幅員）に含まれている。推定方
法の第１例として道路の重要度に着目する。道路種別を
第１キー属性とし、優先順位は次の通り定義する。

【００１４】高速自動車国道＞自動車専用道＞一般国道
＞主要地方道＞一般都道府県道＞一般市町村道＞その他
ここで優先順位は交通量の多い道路の順につけたもので
あり、一般的な移動順序である支線から幹線、そして支
線を通り目的地に達する順路を考慮したものである。こ
の推定方法では、複数個のリンクの中で、個々のもつ道
路種別の属性が数１の最も左側に位置するリンクを優先
して、今後取るであろう経路と推定する。第２キー属性
として路線番号を用い、番号の若いものを優先する。第
３キー属性として前リンクと交差する角度ζを用い、ζ
の小さいものを優先する。これは、交差点においてなる
べく直進するものとしている。第４キー属性として道路
幅員を用い、幅の広いものを優先する。この第１キー属
性の優先度を最も高くし、第４キー属性の優先度を最も
低くして、取捨選択を行い経路推定を行う。

【００１５】推定方法の第２例として、道路の実際の大
きさに着目する。第１キー属性として前リンクと交差す
る角度ζ，第２キー属性として道路幅員，第３キー属性
として道路種別，第４キー属性として路線番号を用い
る。そして取捨選択を行い、経路推定を行う。

【００１６】これらの経路推定アルゴリズムを用いて、
ノードに接続する複数個のリンクの中から経路として用
いる可能性の高い１つのリンクＬｍを選び出す。そして
ステップ３０７に於いて、ノードＮ₁とリンクＬｍをメ
モリに格納する。さらにステップ３０８において、更に
先の経路推定を行うために現在位置している通りであろ
うノード番号に替えて、リンクＬｍの接続先のノード番
号をＮ₀として書き換える。そしてステップ３０３に戻
りステップ３０９までの処理を任意数組、例えば１２８
組先まで繰り返すことで、現在位置からノード数１２８
個先まで車両が通るであろう経路を推定し、その結果は
メモリに記憶する。

【００１７】図５は任意のノードＮ_iでの道路の曲率半
径を求める為に用いる情報の図解である。図５に記載さ
れている情報、すなわちノードＮ_iの座標と、リンクＬ
_ｉ−１およびＬ_ｉのそれぞれのリンク長ｈ_i-1，
ｈ_i、そしてリンク先のノードＮ_i-1,Ｎ_i+1の座標か
ら、ノードＮ_i-1，Ｎ_i，Ｎ_i+1を結ぶ曲線道路の曲率
半径ｒ_iを算出する。

【００１８】図６は安全車速計画手段１０２において、
図４に記載されている情報から道路の曲率半径を求める
アルゴリズムである。ステップ４０１ではカウンタの初
期化を行う。ステップ４０２においては前述の経路推定
アルゴリズムでメモリに格納したノード，リンク情報の
中から、リンクＬ_i-1，Ｌ_iの属性情報であるノードＮ
_iの座標、それぞれのリンクの長さｈ_i-1，ｈ_iを読み
込む。

【００１９】ステップ４０３ではリンクＬ_i-1の地図座
標上の傾きａ_i-1を求める。算出式は数１の通りであ
る。

【００２０】

【数１】

【００２１】同様にしてリンクＬ_iの地図座標上の傾き
ａ_iを求める。算出式は数２の通りである。

【００２２】

【数２】

【００２３】さらに、ステップ４０５においてリンクＬ
_iとＬ_i-1がノードＮ_iで交差する角度θ_iの大きさを
算出する。算出式は数３の通りである。

【００２４】

【数３】 θ_i＝Ａrctan(ａ_i)−Ａrctan(ａ_i-1) …（数３）ステップ４０６においては、ノードＮ_i-1〜Ｎ_i〜Ｎ
_i+1の３点間の道路の曲率半径の近似値ｒ_iを算出す
る。算出式は数４の通りである。

【００２５】

【数４】

【００２６】ここで得られたｒ_iをノードＮ_iの新たな
属性情報としてメモリに追加記憶させる。これら一連の
演算を経路推定アルゴリズムで得られたノード全てに施
す。この処理を施すことにより、経路として用いるであ
ろう道路の曲率半径をそれぞれのノードの属性として持
つことができる。

【００２７】次に、運転者の技量判定を行う実施例につ
いて述べる。本実施例では運転技量を判定する為に、運
転者のステアリング操作に着目する。図７はドライバ技
量検出手段のフローチャートである。ステップ７０１に
おいて経路形状（長さ，曲率半径，幅員等）の情報をメ
モリから読み出す。ステップ７０２においてタイヤと路
面のスリップ率μを、ステップ７０３では操舵角φを、
ステップ７０４においては横方向の加速度αをそれぞれ
のセンサから読み込む。ステップ７０５においては最適
操舵角φ_op(ｔ)を先に読み込んだ経路形状とタイヤのス
リップ率μから算出する。ステップ７０６においては、
最適操舵角と実操舵角との差である操舵角偏差ΔΦを算
出する。運転者は周りの環境に応じてステアリングを回
し、その操作量はステアリング角度センサで検出され、
実操舵角φとして偏差算出手段に入力される。ステップ
７０６においては次の数５式の演算を行う。

【００２８】

【数５】 ΔΦ＝φ_op−φ …（数５）この操舵角偏差ΔΦが小さい場合には適切な運転行動を
とっているものとし、ΔΦが大きい場合には外乱が大き
いか不適切な運転行動を行っている。

【００２９】一方、後半では操舵遅れを検出する。操舵
遅れは突発現象に対する運転者の反応時間Δｔを計測
し、そのΔｔを運転技量の指標に使うものである。ステ
ップ７０７においては横加速度αから横ジャークΔα
(ｔ）を数６式で算出する。

【００３０】

【数６】 Δα(ｔ)＝α(ｔ−τ)−α(ｔ） …（数６）ここでτは横加速度αを取り込む周期で、横ジャークΔ
αは数６式は前回の横加速度の値α(ｔ−τ)かと現在の
横加速度αとの差分である。ステップ７０８において
は、あらかじめ設定した閾値ΔαＴと比較し、閾値を越
えた場合には操舵遅れの検知を開始する。越えない場合
は処理を終了する。検知を開始した場合にはステップ７
０９において計測用のタイマを起動する。ステップ７１
０ではステップ７０９で起動したタイマがオーバーフロ
ーした場合には処理が終了する。ステップ７１１では操
舵角の変化率を数７式で算出する。

【００３１】

【数７】 Δφ(ｔ)＝φ(ｔ−τ)−φ(ｔ） …（数７）ステップ１２においては、数７式で算出されたΔφが閾
値ΔφＴを越えた場合には次のステップ７１３へ、越え
ない場合にはステップ７１０の処理へ戻る。ステップ７
１３ではタイマの値を反応時間Δｔとして読み込む。そ
してステップ７１４では操舵偏差の平均値ΔΦ*を、ス
テップ７１５では反応時間の平均値Δｔ* を算出する。
そしてステップ７１６において、ステアリングの最適操
舵角φ_opと実操舵角φとの偏差の平均値ΔΦ* と、横加
速度変化分（横ジャーク）Δαと、操舵角変化分Δφと
の時間差の平均値Δｔ* を入力とし、出力に上級又は中
級もしくは初心の３段階に運転者を評価する。図８に時
間ｔに対する横加速度α，横ジャークΔα，操舵角φ，
操舵角変化分Δφの一例を示す。この例は、車両がカー
ブの途中でグリップを失い、その後の運転者のコントロ
ールでグリップを回復する例である。横ジャークに閾値
±ΔαＴを設けておく。また、操舵角変化分にも閾値Δ
φＴを設けておく。カーブに進入し、ｔ₁で運転者がス
テアリングを回し始め、車両が回頭し、それに伴い横加
速度αが増加していく。適切な操舵になった後はカーブ
が終了するまでその操舵角を保持する。ところがｔ₂に
於いて、タイヤのグリツプが急激に低下し（スリップ率
μが小さくなる）、車両が横方向に流れ出す。その時の
横加速度α(ｔ₂)はゼロとなる。したがって横ジャーク
Δα(ｔ₂)は急激に大きな値を出力する。事前に設定し
た閾値ΔαＴを越えた場合、すなわち数８式の関係を満
たすときに反応時間Δｔの計測を開始する。

【００３２】

【数８】 Δα(ｔ)＞ΔαＴ …（数８）車両が横方向に流れ出したのを修正しようと、運転者は
車両の旋回方向と逆方向にステアリングホイールを操舵
する（カウンターを当てる）。したがって操舵角変化分
も大きく変化する。

【００３３】

【数９】 Δφ(ｔ)＞ΔφＴ …（数９）数９の関係を満たしたとき、運転者がカウンターを当て
たと判断し、反応時間Δｔの計測を終了する。この反応
時間Δｔが早い場合は運転操作が的確であり、上級の技
量とし、反応時間が長い場合は運転操作が未熟があり、
初心の技量とする。図９は前述の操舵角偏差Δφ* と反
応時間Δｔ* とを用いた総合技量判定のためのマップで
ある。図９のように操舵角偏差Δφ* と反応時間Δｔ*
が共に短い場合には上級の技量を持ち、操舵角偏差Δφ
* が大きいか反応時間Δｔ* が長い場合には初心の技量
と判定する。中間に位置するケースは中級の技量と判定
する。

【００３４】次に、図１０に車速計画アルゴリズムを示
す。ここでは、現在の車速で走行し続けた場合に、将来
の経路に於いて、前述の道路の曲率半径算出アルゴリズ
ムで得られた各ノードでの曲率半径ｒ_iの道路を安全に
通過できるかどうかを判断し、もし通過が困難であるノ
ードＮ_jが存在する場合（例えば、現在の車速で通過す
ると曲路を曲がれず脱レーンする）には、安全に通過す
るための速度Ｖ_sを算出し、現在位置のノードＮ₀から
Ｎ_jに至る間に車速をＶ_sにするための車速計画を行
う。車速計画は前述の運転技量判定の結果を考慮して計
画される。ノードＮ_jで車速Ｖ_sを達成するために、ノ
ードＮ₀から各ノードにおける目標車速Ｖ_tiを設定し、
各ノードにおいて車速ＶがＶ_tiになるように、エンジン
トルク，変速機またはブレーキを制御する。目標車速Ｖ
_tiは次の手順で計画される。ステップ８０１では現在の
車速Ｖ_nを車速検知手段で計測し、Ｖ₀に読み込む。ス
テップ８０２において、ステップ８０１で得られた現在
の車速Ｖ₀で安全に通過できる道路の曲率半径ｒ_sを数
１０式で算出する。

【００３５】

【数１０】

【００３６】ここでｋは車両の旋回能力によって決まる
定数で、車両の重量，サスペンションの構造，タイヤと
路面の摩擦係数などで決定される。ステップ８０３では
ノード番号を示すカウンタの初期化を行う。ステップ８
０４においては、各ノードでの道路の曲率半径ｒ_iと、
車速Ｖ_nで安全に通過できる道路の曲率半径ｒ_sとを比
較し、ｒ_i≧ｒ_sである場合には通過できるものとする。
一方、ｒ_i＜ｒ_sである場合には減速を行う必要があると
判定する。ある任意のノードＮ_jにおいてｒ_j＜ｒ_sと
なる場合には、ステップ８０５に処理が移行する。ノー
ドＮ_jにおける曲率半径ｒ_jを読み込み、安全にノード
Ｎ_jを通過できる速度Ｖ_jを数１１式で算出する。

【００３７】

【数１１】

【００３８】次にステップ８０７において、現在位置し
ているノードＮ₀からＮ_jまでの道のりＨ_jを数１２式
で算出する。

【００３９】

【数１２】

【００４０】この道のりＨ_jを走行している間に車両速
度Ｖ₀をＶ_jまで低下させる必要がある。ステップ８０
８では、運転技量判定の結果に基づき減速度の加え方を
変化させる。上級の運転技量の判定を受けた場合には減
速度を加えず、減速は行わない。中級の技量判定を受け
ている場合には、道のりＨ_jの間に等しく減速度をかけ
ることで車両を減速する。車両速度をＶ_sにするのに必
要な減速度(加速度ｇ)は数１３式で算出する。

【００４１】

【数１３】

【００４２】この加速度ｇが人間の感じる加速度ｇ_tよ
り大きいケースでは、加速度ｇ_tを最大値として、人間
に違和感を感じさせないよう減速する。

【００４３】ここで得られたそれぞれの技量に応じた加
速度ｇを用い、ステップ８０９では各ノードでの目標速
度Ｖ_tiを数１４式，数１５式を用い算出する。

【００４４】

【数１４】

【００４５】

【数１５】Ｖ_ti＝Ｖ_ti-1＋ｇ・ｔ_i…（数１５）数１４式は、ノードＮ_i-1とＮ_iとを結ぶリンクＬ_i-1
を走行するのに要する時間ｔ_iを算出するものである。
数１４式の中で用いられる速度Ｖ_i-1は、ノードＮ₁か
らの再帰演算で得られたものであり、減速が計画通り行
われた場合の推定値である。数１５式は、数１４式で得
られたｔ_iを用いて、ノードＮ_iに於ける目標速度Ｖ_ti
を算出する。ステップ８１０及び８１１では、すでにメ
モリに格納してある目標速度Ｖ_ti* （前に計画された車
速）と比較し、Ｖ_ti*≧Ｖ_tiである場合には、ノードＮ
_iに於ける目標速度としてＶ_ti* を消去し、新たにＶ_ti
をメモリに格納する。Ｖ_ti* は、ステップ８０５からス
テップ８１０までの処理が初めての場合には情報が入っ
ていない（ＮＵＬＬ）である。２回目以降には前回の目
標速度が記憶されている。前回と比べ、今回の目標速度
Ｖ_tiが大きいケース（Ｖ_ti*＜Ｖ_ti)では、問題となって
いるノードにおける道路の曲率半径よりも小さな曲率半
径の道路が手前にあることを示しているので、小さな曲
率半径を持つノードに即した目標速度Ｖ_ti* を優先す
る。逆に前回と比べ、今回の目標速度が小さいケース
（Ｖ_ti*≧Ｖ_ti)では、さらに小さな曲率半径を持つノー
ドが存在し、なおかつ早期に減速を行う必要があること
を示しているので、新しい目標速度Ｖ_tiを優先する。こ
れらステップ８０５からステップ８１１までの一連の処
理は、ノードＮ₀からＮ_jまで繰り返し行う。さらにス
テップ８０４からステップ８１３までの一連の処理を、
記憶している情報全て、この例の場合にはノードＮ₁₂₈
まで演算する。

【００４６】これまでに得られた情報は、安全走行情報
として、図１１の通りメモリに記憶される。

【００４７】次に、減速するのに必要な駆動軸トルク
（減速トルク）を求める。現在の車速ｖ₁から、図１０
の車速計画アルゴリズムで得られた将来の車速ｖ₂に変
化させるものとする。初速ｖ₁に於いて、車両の持つ運
動エネルギーＴ₁は数１６で、また車速ｖ₂における車
両の持つ運動エネルギーＴ₂は数１７でそれぞれ表わさ
れる。

【００４８】

【数１６】

【００４９】

【数１７】

【００５０】ここで、ｖ₁：現在の車両速度、ｖ₂：将
来の目標速度、ｍ：車両質量、Ｉ_r：車輪の慣性モーメ
ント、ｒ：車輪半径である。初速から目標速度に至るま
でに失う運動エネルギー（Ｔ₁−Ｔ₂）は外部からの仕
事Ｕ_1→2(数１８）に等しい。

【００５１】

【数１８】

【００５２】現地点での現車速ｖ₁から目標速度ｖ₂を必
要とする地点までの距離をＬ［ｍ］とすると、この距離
Ｌ［ｍ］の間を走行中に、数１９式で与えられる減速力
Ｆ_rqを加え続ける必要がある。

【００５３】

【数１９】

【００５４】これを数２０式で必要な駆動軸トルクＦ_d
に換算する。

【００５５】

【数２０】Ｆ_d＝Ｆ_rq＋(μ_rｍｇ＋μ₁Ａｖ₁ ²＋ｍｇsinθ) …（数２０）ここで、μ_rは転がり抵抗係数、ｇは重力加速度、μ_l
は空気抵抗係数、ψは道路の勾配である。ここで、駆動
軸トルクＦ_dが、０≦Ｆ_dである場合（Ｆ_rqが走行抵抗
より小さい場合）には次の３つの手段（１）点火時期を
制御、（２）空燃比（燃料噴射量）を制御、（３）スロ
ットル開度を制御によりエンジントルクを制御する。現
在のエンジントルクは、エンジンコントローラで演算さ
れる。一般的にはエンジン回転数，アクセル開度，燃料
噴射量から、前もって実験を行い得られたトルクマップ
を参照することでリアルタイムにエンジントルクを推定
することができる。現在のアクセル開度とエンジン回転
数から、現在のエンジントルクＴ_elを得る。

【００５６】図１２はエンジントルクの推定方法の機能
ブロック図である。基本的にエンジントルクは気筒内へ
の燃料噴射量に依存する。基本燃料噴射量は気筒内への
流入空気量とエンジン回転数をパラメータとして基本燃
料噴射量マップ１２０１から読み出される。この基本燃
料噴射量に補正が加わって燃料噴射量が決定される。補
正量は、スロットル開度１２０５，水温１２０６，アイ
ドルスイッチ１２０７の有無，バッテリ電圧１２０８,
クランク角センサ１２０９,Ｏ₂センサ１２１０のそれ
ぞれの値とエンジン回転数をパラメータとして補正量が
補正マップ1204に記憶されており、基本燃料噴射量に加
算または乗算される。こうして得られた燃料噴射量から
トルク推定手段１２１１においてエンジントルクを算出
し、現在のエンジントルクとして今後の演算に用いる。

【００５７】減速するためのエンジントルクＴ_obは数２
１式で算出される駆動軸トルクＴ_odとディファレンシャ
ル及び変速機の変速比ｉ₁から、次の数２２式で算出さ
れる。

【００５８】

【数２１】

【００５９】

【数２２】

【００６０】ここでＴ_elは推定された現在のエンジント
ルクである。数２２式で得られた目標エンジントルクＴ
_obを達成するために、３つの制御手段の中から適当なも
のを選択する。選択の基準は必要な応答時間をパラメー
タとして用いる。図１３は制御手段の選択を行うアルゴ
リズムである。（１）急速な応答時間が必要なケース
（急に減速したい場合）は点火時期を最適な点火進角よ
りも遅くしてエンジントルクを低減する。低減したいエ
ンジントルクが大きい場合には、特定の気筒の燃料カッ
トと未点火によりエンジントルクを低減する。（３）緩
慢な応答時間で十分なケース（ゆっくり減速したいケー
ス）ではスロットル開度を制御する。(１)と（３）の間
の中庸な（２）のケースでは空燃比を制御する。空燃比
を大きくすることでエンジントルクを低減する。この
際、同時に点火時期も最適な値に制御される。

【００６１】はじめに、目標のエンジントルクが与えら
れた場合に点火時期を変化させてエンジントルクを制御
する方法を説明する。図１３は点火時期を制御する機能
ブロック図である。現在のエンジントルクＴ_nと目標の
エンジントルクＴ_obから点火時期の変更量をトルクマッ
プ読み込み、最適な点火進角ξ_obとしてエンジンコント
ローラ１３０２に入力される。エンジンコントローラで
はξ_obとしてエンジンコントローラに入力される。エン
ジンコントローラでは最適点火進角ξ_obを基に各気筒に
点火信号を出力する。これにより、点火時期を変更した
時点からエンジントルクは目標エンジントルクＴ_obにす
ぐさま切り替わる。エンジントルクが変化したことでエ
ンジン回転数Ｎ_eが変化し、次の点火進角ξが決定す
る。これを目標車速が達成されるまで制御を続ける。

【００６２】次に、前述の目標エンジントルクＴ_obが与
えられた場合に、スロットル開度θを変化させてエンジ
ントルクを制御する方法を説明する。図１４はスロット
ル制御の機能ブロック図である。エンジントルクはエン
ジン回転数Ｎ_eとスロットル開度をパラメータとしてエ
ンジントルクマップ１４０１から読み出される。目標の
エンジントルクＴ_obが設定されると、現在のエンジン回
転数から必要なスロットル開度θ_obが得られ、現在のス
ロットル開度θ_nとの偏差をスロットル操作量Δθとし
てスロットルバルブコントローラ１４０２に入力され
る。スロットル弁１４０５の開度が目標スロットル開度
θ_obになると、流入空気量が変化し、それに伴いエンジ
ントルクが変化し、さらにエンジン回転数が変化する。
この一連の処理を目標車速に達するまで行う。

【００６３】図１５は無段変速機の変速比を変化させて
駆動軸トルクを制御行うブロック図である。入力はスロ
ットル開度θ，エンジン回転数Ｎ_e，車輪速Ｖ_sp，加速
度センサ出力Ｇである。エンジントルク−エンジン回転
数の、スロットル開度θをパラメータとしたマップ（Ｔ
_eマップ）１５０１において、エンジン回転数Ｎ_eとス
ロットル開度θからエンジントルクＴ_eが読み出され
る。また、変速機制御に用いる車輪速−エンジン回転数
の、スロットル開度θをパラメータとしたマップ（変速
マップ）１５０２から、変速比ｉが算出される。今、目
標速度Ｖ_tiに対して、実車速が早い場合には変速比を変
化させて駆動軸トルクＴ₀を減少させ、実車速を低下さ
せる。変速比の変化分Δｉは車輪速Ｖ_spと勾配を検知す
る加速度センサの出力(加速度)Ｇを入力として算出され
る。初めに角速度算出手段１５０３において、数２３式
で車輪の角速度ωを算出する。

【００６４】

【数２３】

【００６５】車輪速Ｖ_spの時間変化分ｄＶ_sp／ｄｔを変
速機の最終減速比ｒ_fで割ったものが車輪の角速度ωで
ある。この角速度ωを用いて演算手段１５０４において
勾配負荷を算出するのに必要なsinψ を数２４式で算出
する。

【００６６】

【数２４】

【００６７】ここで減速度ｇは、第１の例として図１０
のステップ８０８で得られる数値を用いる。第２の例と
して、運転者に不快感を与えないよう、人間が敏感に感
じる０.０５Ｇ(０.４９ｍ／ｓ²）よりも小さい値（例え
ば、０.４ｍ／ｓ²）にあらかじめ設定してもよい。そし
てトルク差分演算手段１５０５に於いて、目標とするト
ルク変化分ΔＴ₀を数２５式で算出する。

【００６８】

【数２５】Ｔ₀＝Ｉ・ω＋sinθ・Ｗ・Ｒ＋Ｔ_RO…（数２５）ここで、Ｉは慣性重量、Ｗは車両重量、Ｒはタイヤ半
径、Ｔ_ROは走行抵抗である。走行抵抗Ｔ_ROは車輪速−走
行負荷マップ（走行負荷マップ）１５０８から車輪速Ｖ
_spにおける走行抵抗Ｔ_ROを読み出す。変速比変化率演算
手段１５０６は変速比変化分Δｉを数２６式で算出す
る。

【００６９】

【数２６】

【００７０】変速マップ１５０２からの出力である変速
比ｉから変速比変化分Δｉを差し引いた分を駆動軸トル
ク演算手段１５０７に入力する。駆動軸トルクＴ₀は数
２７式で算出される。

【００７１】

【数２７】Ｔ₀＝ｉ×Ｔ_e…（数２７）数２３式から数２７式で得られる各パラメータの中で、
目標の変速比ｉ−Δｉを無段変速機コントローラに入力
する。そして無段変速機の変速比はｉ−Δｉに設定さ
れ、次のノードにおける計画車速にむけて車両速度は減
少する。

【００７２】

【発明の効果】走行経路を推定し、現在の速度で走行を
続けた場合に危険な地点がある場合に、その地点に到達
する以前にドライバの技量に適した安全な速度にするこ
とで、車両がカーブや下り坂の道路を走行する際、運転
者の認識不足や誤判断で車速が早くなって、カーブが曲
がり切れず道路から飛び出したり、降り坂で車速が速く
なり過ぎる事故を未然に防ぐことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例機能ブロック図。

【図２】システム構成。

【図３】地図情報の例（道路はノードとリンクの組み合
わせで表現）。

【図４】走行経路推定アルゴリズム。

【図５】道路の曲率半径算出の例。

【図６】道路曲率半径算出アルゴリズム。

【図７】ドライバ技量検出手段。

【図８】操舵角おくれ検出信号例。

【図９】総合技量特性判定手段区分図。

【図１０】最適車速計画アルゴリズム（安全に走行する
ための目標速度の算出）。

【図１１】車速計画後のメモリ内容。

【図１２】エンジントルク推定の機能ブロック図。

【図１３】点火時期制御の機能ブロック図。

【図１４】スロットル制御による機能ブロック図。

【図１５】駆動軸トルク演算（目標速度にするための駆
動軸トルクの算出）。

【符号の説明】Ｎ_i…ノード番号、Ｌ_i…リンク番号、ｒ_i…道路の曲
率半径、θ_i…道路の角度、ｈ_i…リンク長、ｘ_i…ノ
ードの地図上のｘ座標、ｙ_i…ノードの地図上のｙ座
標、ａ_i…リンクの傾き、ｒ_s…安全に通過できる道路
の曲率半径、Ｖ₀…現在の車両速度、ｋ…車両の旋回性
能によって決まる定数、ｇ…減速度、Ｖ_j…安全に通過
できるノードＮ_jでの速度、Ｈ_j…現在位置からノード
Ｎ_jまでの道のり、ｔ_i…リンクＬ_iを通過するのに要
する時間、Ｖ_ti…ノードＮ_iでの目標速度、Ｖ_ti* …す
でにメモリに記憶されているノードＮ_iでの目標速度、
θ…スロットル開度、Ｎ_e…エンジン回転数、Ｖ_sp…車
輪速、Ｇ…加速度センサの出力、Ｔ_e…エンジントル
ク、Ｒ…タイヤ半径、Ｗ…車両重量、Ｔ_RO…走行抵抗、
ｉ…変速比、Δｉ…変速比の変化分、ｒ_f…最終変速
比、Ｉ慣性重量、ω…車輪の角加速度、Ｔ₀…駆動ト
ルク。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】道路地図情報を記憶した地図情報と，地図
上における自車位置を検出する自車位置検出手段と，今
後車両が走行する経路を推定する走行経路推定手段と，
車両の速度を検出する車速検出手段と，運転者の技量を
評価する手段と，運転者の技量に合わせて前記推定経路
内での安全な車速を設定する最適車速演算手段と，設定
した車速と実車両速度を比較する比較手段と，該比較結
果に基づき計画車速を達成する駆動トルクを演算する手
段と，その演算結果に基づき駆動トルクを制御する手段
とを有することを特徴とする車両の安全走行制御装置。
【請求項２】道路地図情報を記憶したディジタル地図
と，地図上における自車位置を検出するナビゲーション
装置と，車両の速度を検出する車輪速センサと，今後車
両が走行する経路を推定する走行経路推定手段と，少な
くとも操舵角センサと加速度センサの出力信号に基づき
運転者の運転技量を判定する運転技量判定手段と，運転
者の技量に合わせて前記推定経路内での安全な車速を計
画する最適車速演算手段と，計画した車速と実車両速度
を比較する比較手段と，この比較結果に基づき計画車速
を達成するエンジントルクを演算する手段と，無段変速
機と，前記演算されたエンジントルクに基づき前記無段
変速機の変速比を制御する手段とを有することを特徴と
する車両の安全走行制御装置。
【請求項３】道路地図情報を記憶したディジタル地図
と，地図上における自車位置を検出するナビゲーション
装置と，車両の速度を検出する車輪速センサと，今後車
両が走行する経路を推定する走行経路推定手段と，少な
くとも操舵角センサと加速度センサの出力信号に基づき
運転者の運転技量を判定する運転技量判定手段と，運転
者の技量に合わせて前記推定経路内での安全な車速を計
画する最適車速演算手段と，計画した車速と車両速度を
比較する比較手段と，この比較結果に基づき計画車速を
達成するエンジントルクを演算する手段と，無段変速機
と，前記演算されたエンジントルクに基づき前記無段変
速機の変速比を制御する手段と、変速比の制御にあた
り、減速が必要な場合、その減速度合を所定の変化量に
制限する減速度制御手段とを有することを特徴とする車
両の安全走行制御装置。
【請求項４】道路地図情報を記憶したディジタル地図
と，地図上における自車位置を検出するナビゲーション
装置と，車両の速度を検出する車輪速センサと，今後車
両が走行する経路を推定する走行経路推定手段と，少な
くとも操舵角センサと加速度センサの出力信号に基づき
運転者の運転技量を判定する運転技量判定手段と，運転
者の技量に合わせて前記推定経路内での安全な車速を計
画する最適車速演算手段と，計画した車速と実車両速度
を比較する比較手段と，この比較結果に基づき計画車速
を達成するエンジントルクを演算する手段と，電子スロ
ットルと，前記演算されたエンジントルクを実現するス
ロットル開度になるよう電子スロットルを制御する手段
とを有する車両の安全走行制御装置。
【請求項５】道路地図情報を記憶したディジタル地図
と，地図上における自車位置を検出するナビゲーション
装置と，車両の速度を検出する車輪速センサと，今後車
両が走行する経路を推定する走行経路推定手段と，操舵
角センサと加速度センサの出力信号に基づき運転者の運
転技量を判定する運転技量判定手段と，運転者の技量に
合わせて前記推定経路内での安全な車速を計画する最適
車速演算手段と，計画した車速と実車両速度を比較する
比較手段と，この比較結果に基づき最適車速を達成する
車両加速度を演算する手段と，無段変速機と，前記演算
された車両加速度に基づいて前記無段変速機の変速比を
制御する手段とを有することを特徴とする車両の安全走
行制御装置。
【請求項６】道路地図情報を記憶したディジタル地図
と，地図上における自車位置を検出する自車位置検出装
置と，車両の速度を検出する車輪速センサと，点火時期
を制御する手段と，今後車両が走行する経路を推定する
走行経路推定手段と，推定された経路から安全な車速を
計画する予想車速演算手段と，計画した車速と車両速度
を比較する比較手段と，この比較結果に基づき前記計画
車速を達成する車両加速度を演算する手段と，無段変速
機と，前記演算された車両加速度に基づき無段変速機の
変速比を制御する手段と，運転者の技量を判定する手段
と，運転者の技量と推定経路情報とから安全車速を演算
する手段と，該演算結果に基づいて前記点火時期を変化
させて車速を安全な速度に変化させることを特徴とする
車両の安全走行制御装置。
【請求項７】車両が将来とるであろう走行経路を算出
し、ドライバ技量に応じてこの推定経路上の将来通過す
る地点での各安全車両速度を演算し、メモリに記憶し、
現在の位置における速度と次の通過地点での計画車速と
の差を算出し、加減速する必要があればエンジントルク
制御手段により安全車速に一致するように目標エンジン
トルクを設定し、制御すると共に、この操作を安全車速
と実車速が一致するまで行うことを特徴とする車両の安
全走行制御方法。