JPH0829715B2 - 自動車運転支援装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は自動車運転支援装置に係わり、特にアクセル
ペダル踏込量、ブレーキペダル踏込量、ハンドル操作
量、ギアシフト位置等の車輌操作入力量に基づき制御対
象を制御する車輌制御装置を備えた自動車の運転におい
て、運転者の負担を軽減させるのに好適な自動車運転支
援装置に関する。

〔従来の技術〕

自動車を快適に運転する試みはエンジンが発明されて
以来続けられてきた仕事であるが、特に車輌が置かれて
いる周囲環境に基づいて走行制御を調整することは要求
されていなかった。従って、従来は、車輌周囲環境を運
転者自身が認知し、判断し、これに基づいて運転者の意
思で運転方法を変化させて対応させていた。即ち、自動
車の運転においては、道路の状況は刻一刻と変化し、運
転者はその変化に対応しながら、運転を継続する必要が
ある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、近年、車輌の量の増大、自動車のスピ
ードの増大が進んでおり、道路状況の変化は従前にも増
して運転者の迅速な判断を要求するものとなっており、
運転者の判断だけで運転をスムーズに行うことは困難と
なってきている。

本発明の目的は、車輌自身が車輌の周囲環境を検出判
断して運転を支援し、運転者の負担を軽減することので
きる自動車運転支援装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、アクセルペダル踏込量、ブレーキペダル
踏込量、ハンドル操作量、ギアシフト位置等の車輌操作
入力量に基づき制御対象を制御する車輌制御装置を備え
た自動車の運転支援装置において、車輌が置かれている
環境として曲がりの多い坂道の登坂走行であるかどうか
に関する情報を検出する検出手段と、この検出手段で検
出された情報に基づき車輌の周囲環境を判断し、曲がり
の多い坂道の登坂走行であると判断された場合に、ハン
ドル操作量に対するステアリング角度変化量を増大させ
る車輌環境判断手段とを有することを特徴とする自動車
運転支援装置によって達成される。

また、上記目的は、アクセルペダル踏込量、ブレーキ
ペダル踏込量、ハンドル操作量、ギアシフト位置等の車
輌操作入力量に基づき制御対象を制御する車輌制御装置
を備えた自動車の運転支援装置において、車輌が置かれ
ている環境として坂道の登坂走行又は下降走行であるか
どうかに関する情報を検出する検出手段と、この検出手
段で検出された情報に基づき車輌の周囲環境を判断し、
坂道の登坂走行であると判断された場合には、アクセル
ペダル踏込量に対するスロットル開度変化量を増大さ
せ、坂道の下降走行であると判断された場合には、アク
セルペダル踏込量に対するスロットル開度変化量を減少
させる車輌環境判断手段とを有することを特徴とする自
動車運転支援装置によって達成される。

〔作用〕

このように構成された発明においては、車輌が置かれ
ている環境として曲がりの多い坂道の登坂走行であるか
どうかに関する情報を検出判断し、曲がりの多い坂道の
登坂走行であると判断された場合に、ハンドル操作量に
対するステアリング角度変化量を増大させることによ
り、車輌の周囲環境としての曲がりの多い坂道登坂走行
でのハンドル操作を安全かつ容易にし、運転者の負担を
軽減する。

また、このように構成された発明においては、車輌が
置かれている環境として坂道の登坂走行又は下降走行で
あるかどうかに関する情報を検出する検出手段と、この
検出手段で検出された情報に基づき車輌の周囲環境を判
断し、坂道の登坂走行であると判断された場合には、ア
クセルペダル踏込量に対するスロットル開度変化量を増
大させ、坂道の下降走行であると判断された場合には、
アクセルペダル踏込量に対するスロットル開度変化量を
減少させることにより、車輌の周囲環境としての登坂走
行及び下降走行時に平坦走行時と同じ運転感覚が得られ
るようアクセルペダル操作を支援し、運転者の負担を軽
減する。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面により説明する。

まず、本発明の基本概念を第１図を参照して説明す
る。第１図において、車輌制御装置はアクセルペダル、
ブレーキペダル、ハンドル、シフトレバー等の入力装置
101を有し、入力装置101から出力されたアクセルペダル
踏込量、ブレーキペダル踏込量、ハンドル操作量、ギア
シフト位置等の車輌操作入力量は補償付加装置102に入
力され、ここで操作する各因子のゲインを補償した後、
当該車輌操作入力量に基づきスロットル弁、ブレーキパ
ッド、ステアリング用アクチュエータ、トランスミッシ
ョン等の制御対象103が制御される。このような車輌制
御装置において、本発明の自動車運転支援装置は、車輌
が置かれている環境に関する情報、例えば車速情報、車
体姿勢情報、ギア位置情報等の道路状況情報を検出する
検出手段104,105,106と、検出手段104,105,106で検出さ
れた情報に基づき車輌の周囲環境を判断し、その判断結
果に応じて補償付加装置102の各ゲインを修正又は再補
償し、制御対象103の制御量を補償、修正する車輌環境
判断手段107とを備えている。

車輌環境判断手段107が判断する周囲環境としては、
高速道路の走行、坂道のある山道の登坂又は下降、曲り
道路の走行であるかどうか、後進状態であるかどうか、
雨天、雪道走行であるかどうか等があり、以下にこれら
の幾つかにつき判断の具体例を補償修正内容と共に説明
する。

第２図は車輌環境判断手段107のスタートの段階の動
作を説明するものであり、車輌環境を判断するかどうか
を認識する演算内容を示している。まず、例えば回転セ
ンサー及びクランク角センサーでそれぞれ車輪の回転及
びエンジンの回転を検出し（ステップ111）、回転セン
サーの検出値に基づき車輌が停止しているかどうかを判
定し（ステップ112）、停止してれば次にクランク角セ
ンサーの検出値に基づきエンジンが停止しているか否か
を判定し（113）、エンジンも停止していればコンピュ
ータ回路内のメモリをクリアしてタスクを終了させる
（114）、これは、回路メモリ内に車輌の前歴としての
環境情報が入ったまま停止し、その状態が維持されて再
始動すると、時に危険な動作をする可能性があるので、
エンジン再始動時に回路内メモリをクリアして、安全性
を確保するためである。エンジンが停止していないとき
には始めに戻り、判定を繰り返す。車輌停止がないとき
には別のタスク、例えば第３図に示すタスクにスキッ
プする。

第３図は高速道路上での走行かどうかを判断し、ハン
ドル操作量に対するステアリング角度変化量を制御する
演算内容を示す。まず、検出手段104で車速を検出し
（ステップ121）、その検出値に基づき車速が例えば80k
m/h以上か否かを判定し（ステップ122）、80km/h以上の
場合は高速道路上の走行と判断し、第４図に（２）で示
す特性のように、ハンドル操作量に対する留守角度変化
量を減少し、即ちゲインを減少して急激な旋回を防止
し、安全性を確保する（ステップ123）。車速が80km/h
以下の場合は第４図に（１）で示す標準運転モードを維
持する（ステップ124）。このとき検出手段104として
は、回転センサーを用いた通常の車速メータを用いるこ
とができる。又、通常の車速メータの他、対地絶対車速
メータが考えられる。更に、高速道路ゲートに入るとき
にカードによる入力、無線による入力、又は運転者自身
の手動入力等により外部より信号を入力し、車輌内のコ
ントローラでその信号を受信し、演算に取り込むように
してもよい。

第５図は車輌が曲り多い山道を登坂中かどうかを判断
し、ハンドル操作量に対するステアリング変化量を最適
制御する演算内容を示す。まず、検出手段105例えば傾
斜センサーで車輌の傾斜度を検出し、例えばハンドル操
作角センサーでハンドルの操作回数を検出し（ステップ
132）、傾斜センサーの検出値で坂道登坂であるかどう
かを判定し（ステップ132）、坂道登坂であればハンド
ル操作角センサーの検出値で曲り道かどうかを判定し
（ステップ133）、曲り道であれば曲りの多い山道の登
坂走行であると判断し、第６図に（２）で示すようにハ
ンドル操作量に対するステアリング角度変化量を増大さ
せ、即ちゲインを増大させ、ハンドル操作をし易くする
（ステップ134）。このとき、好ましくは、ハンドル操
作モードを変更したことを運転者に表示又は音声で報知
する（ステップ135）。坂道でない場合、又は坂道でも
曲り道でない場合は、ハンドル操作モードを第６図
（１）に示す標準に維持する（ステップ136）。

なお、以上のごとくハンドルの操作量に対するステア
リング角度のゲインを変化するには、ステアリングをハ
ンドルに直結した方式では困難であるので、ステアリン
グを油圧又は電動力を介して回動する方式が望ましい。

第７図は車輌が後進状態にあるかどうかを判断し、ハ
ンドル操作量に対するステアリング角度変化量及びアク
セルペダル踏込量に対するスロットル開度変化量を最適
制御する演算内容を示す。車輌を後進させる場合、通常
のドライバは運転が苦手となる場合が多い。これは見る
方向が後方のため、前進の場合の逆にハンドルを切る動
作を必要とするためであり、ハンドルを切り過ぎたりス
ロットル弁開度の調整を誤って大きくして急発進したり
する不具合が生じやすい。第７図の演算内容はこれを回
避するためのものであり、まず、検出手段106例えばギ
ア投入位置センサーでシフトレバーの投入位置を検出し
（ステップ141）、この検出値に基づいてバックギアに
入っているかどうかを判定し（ステップ142）、バック
ギアに入っている場合には、第８図に特性（２）で示す
ようにハンドル操作量に対するステアリング角度変化量
を減少させ（ステップ143）、ハンドル操作を容易にす
る。又同時に、第９図に特性（２）で示すようにアクセ
ル踏込量に対するスロットル開度変化量を減少させ（ス
テップ144）、急な発進を防止する。このようにステア
リング角度とスロットル開度に対するゲインを減少させ
ることにより、後進の運転がし易くなる。バックギアに
入っていない場合は、ハンドル操作量に対するステアリ
ング角変化量及びアクセルペダル踏込量に対するスロッ
トル開度変化量は第８図及び第９図の特性（１）に示す
ように、それぞれ標準モードに維持する（ステップ145,
146）。

第10図は、坂道を登坂中であるかどうか又は下降中で
あるかどうかを判断し、アクセルペダル踏込量に対する
スロットル開度変化量を最適制御する演算内容を示す。
まず、検出手段105例えば傾斜センサーで車輌の傾斜度
を検出し（ステップ151）、その検出値に基づき坂道で
あるかどうかを判定し（ステップ152）、坂道である場
合には更にそれが上り坂であるかどうかを判定し（ステ
ップ153）、上り坂である場合は坂道を登坂中であると
判断し、第11図の特性（３）に示すようにアクセルペダ
ル踏込量に対するスロットル開度変化量を増大し（ステ
ップ154）、平坦時と同じ運転感覚を得る。上り坂でな
い場合は坂道を下降中であると判断し、第11図の特性
（２）に示すようにアクセルペダル踏込量に対するスロ
ットル開度変化量を減少させ（ステップ155）、同様に
平坦時と同じ運転感覚を得る。坂道でないと判定された
場合は、第11図の特性（１）で示すようにアクセルペダ
ル踏込量に対するスロットル開度変化量を標準モードに
維持する（ステップ156）。なお、第11図の特性（２）
及び（３）はそれぞれ特性（２′）及び（３′）のよう
に修正することもできる。

次に、本発明の実施例を第12図を参照して説明する。
第12図において、タイヤ1A,1B,1C,1Dにはタイヤの回転
速度及び車速を検出するための回転センサー2A,2B,2C,2
Dが設けられ、エンジン３にはクランク角センサー４が
装着され、車体フレームには傾斜センサー５が設けら
れ、ハンドル６にはハンドル操作角センサー７が設けら
れ、シフトレバー８にはギア位置センサー９が設けられ
ている。又、ワイパー操作レバー10にはワイパー駆動セ
ンサー11が、車体フレーム後部には車高センサー12が設
けられている。これら各センサー2A,2B,2C,2D,4,5,7,9,
11,12の検出信号はコントローラ20に入力される。

一方、ハンドル６の操作により駆動されるタイヤ1A,1
cを連結するステアリング21は電動若しくは油圧力で駆
動するアクチュエータ22により回動するように構成さ
れ、エンジン３の吸気系に設けられ、アクセルペダル23
で開閉されるスロットル弁24にはその開度を調整するア
クチュエータ25が連結されている。又、タイヤ1A,1B,1
C,1Dに設けられたブレーキパッド26A,26B,26C,26Dは油
圧ライン27、圧力増幅器28を介してブレーキペダル29に
連結され、ワイパー30はアクチュエータ31で駆動され、
ヘッドライト32A,32Bは連動棒33に設けられたアクチュ
エータ34により角度を変えれるように構成されている。
又、各タイヤは車高を調整できるショックアブソーバ35
A,35B,35C,35Dで支持されている。後輪1B,1Dはデフレク
ションギア36を介してシャフト37により連動している。
アクチュエータ22,25,31,34、圧力増幅器28及びショッ
クアブソーバ35A〜35Dはコントローラ20からの制御信号
により駆動又はゲインが調整される。

コントローラ20は自動車運転支援装置の車輌環境判断
手段を構成し、第13図に示すように、演算機能を持ちCP
U40、記憶機能を有するRAM41、及びアナログ信号をデジ
タル信号化するA/Dコンバータ42を内蔵している。.PU40
には、前述した各センサー2A,2B,2C,2D,4,5,7,9,11,12
によりタイヤ回転速度及び車速、エンジン回転速度、車
体の前後に対する傾斜度、ハンドル操作角、シフトレバ
ーのギア位置、ワイパー駆動の有無、車体の上下加速度
の信号が入力される。又コントローラ20には、エンジン
燃焼ファクタがA/Dコンバータ42を介して入力される。
これらの信号のうち、エンジン停止後も必要な信号は記
憶装置RAM41に格納し、バッテリ等でバックアップす
る。CPU41からの出力はアクチュエータ22,25,31,34、圧
力増幅器28及びショックアブソーバ35A〜35Dに送られ、
アクチュエータ22でハンドル操作角に対するステアリン
グ角変化量が調整され、アクチュエータ25でアクセルペ
ダル踏込量に対するスロットル開度変化量が調整され、
圧力増幅器29でブレーキ踏力に対するブレーキ力が調整
され、アクチュエータ31で車速が増大するにしたがって
ワイパー動作速度を早める車速応動ワイパー調整がなさ
れ、アクチュエータ34で登坂時か下降時かによりヘッド
ライト上下方向制御を行い、ショックアブソーバ35A〜3
5Dにより悪路の程度により車高調整を行う。又、アクチ
ュエータは図示していないが、後述するごとく車速に応
じて座高を調整する車速応動座高制御、及び車速に応じ
てタイヤ圧を調整する車速応動タイヤ圧制御を行うこと
もできる。

次にこのように構成された本実施例の動作を説明す
る。回転センサー2A〜2D及びクランク各センサー４でそ
れぞれ車速及びエンジン回転速度を検出して行う車輌環
境判断手段のスタートの段階の動作は第２図を参照して
前述し、回転センサー2A〜2Dで車速を検出しアクチュエ
ータ22でハンドル操作量に対するステアリング角変化量
のゲインを調整し、高速道路上でのハンドル操作を容易
にする運転支援制御は第３図及び第４図を参照して前述
し、傾斜センサー５及びハンドル操作各センサー７でそ
れぞれ車体の傾斜度及びハンドルの操作回数を検出し、
ハンドル操作量に対するステアリング変化量を最適制御
する曲りの多い登坂山道での運転支援制御は第５図及び
第６図を参照して前述し、ギア位置センサー９でギア位
置を検出し、ハンドル操作量に対するステアリング角度
変化量及びアクセルペダル踏込量に対するスロットル開
度変化量を最適制御する後進状態での運転支援制御は第
７図〜第９図を参照して前述し、傾斜センサー５で車体
の傾斜度を検出し、アクセルペダル踏込量に対するスロ
ットル開度変化量を最適制御する坂道の登坂又は下降で
の運転支援制御は第10図及び第11図を参照して説明し
た。従って、以下にそれ以外の制御例を説明する。

車が坂道を上る場合と下る場合とでは平坦時と比べて
ブレーキペダル29の踏込量に対するブレーキの利き具合
が異なり、上り坂では利き易くなり、下り坂では利き難
くなる。従って、傾斜センサー５で車体の傾斜度を検出
し、下り坂であるか上り坂であるかを判断し、下り坂の
場合には圧力増幅器28のゲインを大きくし、ブレーキペ
ダルの踏込量に対するブレーキの利き具合を強くし、制
御し易くし、上り坂の場合には圧力増幅器28のゲインを
小さくし、ブレーキペダルの踏込量に対するブレーキの
利き具合を弱くしてやる。

又、回転センサー2A〜2Dで検出したタイヤ回転速度と
図示しない対地絶対車速計で検出した車速からタイヤ1A
〜1Dのスリップ状態を監視したり、デフレクションギア
36を介して後車輪のタイヤ1B,1Dがシャフト37により連
動して居る場合は、ハンドル操作各センサー11でハンド
ル操作各を検出し、直進時のみにタイヤ1A,1Cのスリッ
プ率を検出することもできる。

夜間走行時には、道路の状況によってヘッドライト32
A,32Bを上下する必要があるが、特に坂道では前方の認
識を早くするのが事故を未然に防ぐのに効果的である。
従って、第14図に示すように、平坦時（Ａ）に対して登
坂時（Ｂ）にはヘッドライト32A,32Bを幾分上方を照ら
すように角度調整し、下降時には幾分下方を照らすよう
に角度調整するのが望ましい。このため、ヘッドライト
32A,32Bは一般的には固定されているが、本実施例では
上述したように連動棒33及びアクチュエータ34により角
度を変えられるようにし、傾斜センサー５により車体の
傾斜度を検出して登坂時か下降時かを判断し、その判断
結果に応じてアクチュエータ34によりヘッドライトの角
度調整をし、運転者の前方視野域を明確にする。

更に、悪路では振動が激しく、車高が高い方が運転が
し易い。従って、車高センサー12で車体の上下加速度を
検出し、上下加速度により悪路の程度を判断し、上下振
動が強くなると第15図及び第16図に示すようにショック
アブソーバ35A〜35Dを駆動して車高を高くするよう調整
する。又、第16図に示すように、更に車速も検出して同
じ悪路の程度でも車速が早い方が車高を高くし、より大
きくなる振動に対応する。

更に、車速が高まると視野が狭くなる傾向があるの
で、これをカバーするために座席の高さを調節する。即
ち、回転センサー2A〜2Cで車速を検出し、車速が高くな
ると図示しない座高調節用のアクチュエータを駆動し、
座席を高くして視界を確保する。

又、運転者にとって、高速道路の走行、市街地道路の
走行でタイヤ圧を変える作業は煩わしいものとなってい
る。これを回避するためは、車速に応じてタイヤ圧を自
動制御することが好ましく、これを達成するため、第17
図及び第18図に示すように、タイヤ301の内面にメタル
ハイドライドの薄い層302を貼り、適宜ヒータ303等で加
熱してやれば、メチルハイドライド302に含有されてい
た気体が吐出され、タイヤ圧を増大することになる。こ
のメタルハイドライド302の性質は周囲温度の変化に対
して可逆的に作動し、タイヤ自体の温度が低下するにし
たがって吐出した気体を吸収し、タイヤ圧を下げる作用
を有する。従って、このように構成されたタイヤ301を
用い、回転センサー2A〜2Dで車速を検出し、車速が高く
なるにしたがってヒータ303を加熱すれば、タイヤ圧を
高くすることができ、加熱を停止すれば、タイヤ圧を下
げることができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、車輌の置かれている環境を車輌自身
が認識して、その環境に適応した運転モードを選択して
くれるので、運転者はいつも標準の運転を心掛ければよ
く、運転テクニックを必要とせず、運転者の負担が軽減
される。又、安全運転が可能となる。

特に、高速道路上の走行であると判断された場合にハ
ンドル操作量に対するステアリング角度変化量を減少さ
せる場合は、高速道路上でハンドル操作が容易となる。

曲りの多い坂道の登坂走行であると判断された場合に
ハンドル操作量に対するステアリング角度変化量を増大
させる場合は、曲りの多い坂道登坂走行でのハンドル操
作が容易になる。

後進走行であると判断された場合にハンドル操作量に
対するステアリング角度変化量を減少させると共に、ア
クセルペダル踏込量に対するスロットル開度変化量を減
少させる場合は、後進時のステアリング操作とアクセル
ペダル操作が容易となる。

坂道の登坂走行であると判断された場合に、アクセル
ペダル踏込量に対するスロットル角度変化量を増大さ
せ、坂道の下降走行であると判断された場合には、アク
セルペダル踏込量に対するスロットル開度変化量を減少
させる場合は、登坂走行及び下降走行時に平坦走行時と
同じ運転感覚でアクセルペダル操作をすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本概念を示す図であり、第２図は本
発明の自動車運転支援装置における車輌環境判断手段の
スタートの段階の動作を説明するフローチャートであ
り、第３図は運転支援制御の具体例を示すフローチャー
トであり、第４図は同運転支援制御例におけるハンドル
操作角とステアリング角度との関係を示す図であり、第
５図は運転支援制御の他の例を示すフローチャートであ
り、第６図は同運転支援制御例におけるハンドル操作角
とステアリング角度との関係を示す図であり、第７図は
運転支援制御の更に他の例を示す図であり、第８図は同
運転支援制御例におけるハンドル操作角とステアリング
角度との関係を示す図であり、第９図は同運転支援制御
例におけるアクセルペダル踏込量とスロットル開度との
関係を示す図であり、第10図は運転支援制御の更に他の
例を示すフローチャートであり、第11図は同運転支援制
御例におけるアクセルペダル踏込量とスロットル開度と
の関係を示す図であり、第12図は本発明の一実施例によ
る自動車運転支援装置の全体構成を示す概略図であり、
第13図は同自動車運転支援装置におけるコントローラの
構成及びコントローラと入力信号及び制御対象との関係
を示す図であり、第14図（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ平坦
時、登坂時、下降時におけるヘッドライトの角度位置を
示す図であり、第15図（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ平坦
路及び悪路での車高をを示す図であり、第16図は上下振
動の程度と車高との関係を示す図であり、第17はタイヤ
圧を自動車調整できるタイヤを備えた自動車の概略図で
あり、第18図は同タイヤの構成を示す概略図である。 符号の説明 101……入力装置、102……補償付加手段 103……制御対象、104-106……検出手段 107……車輌環境判断手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−74771（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−18455（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−79754（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−92964（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−88527（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−170529（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−214643（ＪＰ，Ａ) 実開 昭64−25435（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭56−45824（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アクセルペダル踏込量、ブレーキペダル踏
   込量、ハンドル操作量、ギアシフト位置等の車輌操作入
   力量に基づき制御対象を制御する車輌制御装置を備えた
   自動車の運転支援装置において、車輌が置かれている環
   境として曲がりの多い坂道の登坂走行であるかどうかに
   関する情報を検出する検出手段と、この検出手段で検出
   された情報に基づき車輌の周囲環境を判断し、曲がりの
   多い坂道の登坂走行であると判断された場合に、ハンド
   ル操作量に対するステアリング角度変化量を増大させる
   車輌環境判断手段とを有することを特徴とする自動車運
   転支援装置。