JPWO2011121700A1 - 車両制御装置 - Google Patents

Abstract

回り込んでいたり、見通しが悪かったりすることにより、不測の事態の発見が遅れる可能性の高い道路上の箇所において、タイヤ摩擦円を小さく設定することにより、不測の事態に備えた走行制御を行う車両制御装置を提供することを課題とする。ＥＣＵは、車両が走行する経路上のリスク予想がしづらい地点において、車両の上限速度である限界速度に所定の余裕度を持たせた目標速度を設定し、限界速度および目標速度に基づき経路の速度パターンである計画速度パターンを生成する。

Description

本発明は、車両制御装置に関する。

従来、走行計画に基づいて車両の走行制御を行う技術が開発されている。

例えば、特許文献１には、車両の内燃機関を停止させることにより車両を減速させる減速区間を含む走行計画に基づいて、車両の走行制御を行い、内燃機関の不停止状態が発生した場合でも燃費を考慮した走行計画を再設定する技術が開示されている。

また、特許文献２には、道路の形状や交通情報に基づいて、車両の推奨速度を算出し、当該推奨速度が変化する特定ポイント周辺の道路状況に応じて推奨速度を補正することで、詳細な道路状況に適合した走行情報をドライバに提供する技術が開示されている。

また、特許文献３には、車両のカーブ走行において運転者が受ける安心感を考慮して、カーブの曲率半径および車両が受ける許容横加速度に基づいて決定される適正車速内で走行制御を行う技術であって、特に見通しの悪いカーブでは減速度を強めるように走行制御を実行する技術が開示されている。

また、特許文献４には、カーブの曲率からカーブ進入時の適正車速を算出し、走行する車両の車速が当該適正車速より大きい場合に、カーブの所定距離手前で車速を減速できるように警報タイミングを予測してドライバに違和感を与えずに警報を行う技術であって、特に見通しの悪いカーブでは減速の警報のタイミングを早める技術が開示されている。

また、特許文献５には、車両前方の状況に応じて、車両の速度が目標車速よりも高く、運転者に減速意図が無いと判断された場合、運転者に警報を行ったり、アクチュエータを制御して車両を減速させたりする技術であって、特にブラインドカーブ等の見通しの悪い環境では低い車速でも減速度が大きくなるように制御する技術が開示されている。

また、特許文献６には、車両前方のカーブを検出して、当該カーブが見通しの悪いブラインドカーブである場合であって、車両の速度が大きすぎると判断した場合に、ドライバに警報を発するかまたは車両のエンジン出力制御を行うことにより減速制御を行う技術が開示されている。

特開２００９−２５７１２４号公報 特開２００６−１６３９４２号公報 特開２００９−１７９２５１号公報 特開２００２−１６３７８６号公報 特開平１１−１４８３９４号公報 特開平８−１９４８９５号公報

しかしながら、特許文献１から特許文献６に記載の従来の車両制御装置においては、カーブにおける限界速度の設定を行う場合、交通情報を用いたり、ドライバの介入を抑える制御を行ったりすることはあるが、基本的にはカーナビゲーション等に用いられる道路形状等の静的情報に基づいて設定されていた。そのため、当該従来の車両制御装置においては、静的情報を車両前方の先読み情報として活用しているが、路面の凍結やトラックの荷台から落下した荷物などの障害物等によって、道路上で発生する事態についての動的情報は考慮されていないという問題点を有していた。すなわち、当該従来の車両制御装置においては、不測の事態の発見が遅れる可能性の高い、リスクの高い地点（回り込んでいるカーブ、見通しの悪いカーブ等）を車両が走行する場合、これらの不測の事態への対処が遅れることで走行に対するドライバの余裕が少なくなってしまうという問題点を有していた。

また、当該従来の車両制御装置においては、道路形状等の静的情報に基づいて限界速度を設定するが、ドライバごとの走行ペースのばらつき等については考慮されていないため、ドライバによっては不測の事態へ対処する際に違和感を持ってしまうという問題点も有していた。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、回り込んでいたり、見通しが悪かったりすることにより、不測の事態の発見が遅れる可能性の高い道路上の箇所において、タイヤ摩擦円を小さく設定することにより、不測の事態に備えた走行制御を行う車両制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、車両制御装置であって、車両が走行する経路上のリスク予想がしづらい地点において、上記車両の上限速度である限界速度に所定の余裕度を持たせた目標速度を設定する目標速度設定手段と、上記限界速度および上記目標速度に基づき上記経路の速度パターンである計画速度パターンを生成する計画速度パターン生成手段と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明は、上記目標速度設定手段は、上記地点における上記限界速度の絶対値が所定値より小さい場合、当該限界速度に上記所定の余裕度より小さい上記余裕度を持たせた上記目標速度を設定することが好ましい。

本発明によれば、車両が走行する経路上のリスク予想がしづらい地点において、車両の上限速度である限界速度に所定の余裕度を持たせた目標速度を設定し、限界速度および目標速度に基づき経路の速度パターンである計画速度パターンを生成するため、動的リスクの高い地点におけるタイヤ力等のマージンを大きく設定することで、路面凍結や落下物の存在等による不測の事態に対処できるだけのタイヤ力を残しておくことができるという効果を奏する。

また、本発明によれば、車両が走行する経路上のリスク予想がしづらい地点における限界速度の絶対値が所定値より小さい場合、当該限界速度に所定の余裕度より小さい余裕度を持たせた目標速度を設定するため、ペースの遅い走行を要求される場合に、大きなマージンの設定により生じる違和感をなくすことができるという効果を奏する。

図１は、本実施形態におけるＥＣＵの構成を示すブロック図である。 図２は、本実施形態における走行計画作成処理の一例を示すフローチャートである。 図３は、本実施形態における道路の曲率とタイヤ余力との関係の一例を示した図である。 図４は、本実施形態におけるタイヤ余力と摩擦円との関係の一例を示した図である。 図５は、本実施形態における車両が走行する経路におけるタイヤ余力パターンの一例を示した図である。 図６は、本実施形態における車両が走行する経路における計画走行ラインの一例を示した図である。 図７は、本実施形態における車両が走行する経路上のカーブにおける計画速度パターンの一例を示した図である。 図８は、本実施形態における車両が走行する経路上のカーブにおける計画加減速度パターンの一例を示した図である。 図９は、本実施形態における車両が走行する経路における計画タイヤ余力パターンの一例を示した図である。

以下に、本発明にかかる車両制御装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

［１．構成］
本実施形態のＥＣＵ（電子制御ユニット）の構成について図１を参照しながら説明する。図１は、本実施形態のＥＣＵの構成を示すブロック図である。

図１において、符号１は駆動力等をコントロールすることができる車両に搭載されたＥＣＵ（本発明にかかる車両制御装置を含む）であり、符号２は車速センサであり、符号３は車両の駆動力をコントロールする駆動力制御機構であり、符号４は出力装置である。図１において、符号１ａはタイヤ余力設定部であり、符号１ｂは走行ライン生成部であり、符号１ｃは目標速度設定部であり、符号１ｄは計画速度パターン生成部であり、符号１ｅは計画タイヤ余力算出部であり、符号１ｆは車両走行制御部であり、符号１ｇは走行ペース測定部であり、符号１ｈは、注意部である。

タイヤ余力設定部１ａは、不測の事態の発見が遅れる可能性に基づいて、車両が走行する経路上の地点におけるタイヤ余力を設定する。ここで、タイヤ余力とは、タイヤの摩擦力の限界値（すなわち、摩擦円の外周）に対する、当該限界値から走行時に必要なタイヤの摩擦力を引いた値の割合であってもよい。また、タイヤ余力設定部１ａは、車両に予め記憶された地図データ（例えば、カーナビゲーション等に用いられる地図上の道路についての道路形状データを含む地図データ等）に基づく道路の曲率を用いて設定された不測の事態の発見が遅れる可能性に基づいて、車両が走行する経路上の地点におけるタイヤ余力を設定してもよい。また、タイヤ余力設定部１ａは、ＥＣＵ１により取得された運転者の走行ペースに基づくタイヤの摩擦円の平均である走行ペース摩擦円を用いて、車両が走行する経路上の地点におけるタイヤ余力を設定してもよい。

走行ライン生成部１ｂは、車両が走行する経路内（道路幅内）の軌跡である目標軌跡（計画走行ライン）を生成する。ここで、走行ライン生成部１ｂは、車両に予め記憶された軌跡に基づいて車両が走行する経路内の軌跡である計画走行ラインを生成してもよい。また、走行ライン生成部１ｂは、車両が走行する経路内の車線中央を通る軌跡である計画走行ラインを生成してもよい。また、走行ライン生成部１ｂは、車両が走行する経路内のカーブではアウト・イン・アウトを達成するような軌跡であり、カーブ以外では車線中央を通る軌跡である計画走行ラインを生成してもよい。ここで、アウト・イン・アウトとは、カーブ入口で車線中央より外寄りを通り、カーブ中間で車線中央より内寄りを通り、カーブ出口で車線中央より外寄りを通るような軌跡である。

目標速度設定部１ｃは、車両が走行する経路上のリスク予想がしづらい地点において、車両の上限速度である限界速度に所定の余裕度を持たせた目標速度を設定する。ここで、目標速度設定部１ｃは、車両が走行する経路上の不測の事態の発見が遅れる可能性の高い地点（回り込んでいる地点、見通しの悪い地点等）において、限界速度にタイヤの摩擦円が小さくなるように余裕度を持たせた目標速度を設定してもよい。また、目標速度設定部１ｃは、車両が走行する経路上のリスク予想がしづらい地点における限界速度の絶対値が所定値より小さい場合、当該限界速度に所定の余裕度より小さい余裕度を持たせた目標速度を設定してもよい。また、目標速度設定部１ｃは、車両が走行する経路上のリスク予想がしづらい地点におけるタイヤの摩擦円が一定値より小さい場合、当該限界速度に所定の余裕度より小さい余裕度を持たせた目標速度を設定してもよい。また、目標速度設定部１ｃは、予め車両に記憶された限界速度を用いて、車両が走行する経路上のリスク予想がしづらい地点において、目標速度を設定してもよい。ここで、限界速度は、車両が走行する経路上の地点において、道路の曲率が高い部分ほど小さくなるタイヤの摩擦円の限界を超えないように設定された速度、ブレーキ、エンジンおよび変速機を作動させるアクチュエータによって実現可能な速度、ならびに、法定速度の一部または全部を満たす速度であってもよい。また、所定の余裕度は、タイヤ余力設定部１ａにより設定されるタイヤ余力に基づき設定されてもよい。

計画速度パターン生成部１ｄは、限界速度および目標速度に基づく計画速度に基づき経路の速度パターンである計画速度パターンを生成する。ここで、計画速度パターン生成部１ｄは、更に、計画速度から算出される加減速度である計画加減速度に基づき計画加減速度パターンを生成してもよい。ここで、計画速度は、目標速度が設定された経路上の地点において目標速度を採用し、当該地点以外の地点において限界速度を採用してもよい。

ここで、計画速度パターン生成部１ｄは、更に、燃費向上のためにフリーラン（滑走）を利用した計画加減速度パターンを生成してもよい。ここで、フリーランとは、ハイブリットシステムに限らずエンジンのオン−オフを繰り返して走行するモードであり、エンジンオン時に運動エネルギー（例えば、速度エネルギー等）を蓄え、エンジンオフ時に運動エネルギーを用いて車両を前進させる走行である。また、計画速度パターン生成部１ｄは、更に、予め取得された経路上の減速すべき位置（赤信号、一旦停止、カーブ、渋滞等）における上限速度を、可能な限り制動を用いること達成できるようにエンジンのオンオフのタイミング、および、エンジンオン時の出力を定めることにより、フリーランを利用した計画速度パターンを生成してもよい。これにより、制動によるエネルギー損失が減少し、移動に必要なエネルギー消費を減少させることができる。また、計画速度パターン生成部１ｄは、更に、一つ先のカーブだけでなく、当該カーブ前方のカーブすなわち前方における複数のカーブにおける計画速度に基づき計画加減速度パターンを生成してもよい。これにより、無駄な加速および制動を減少させることができる。

計画タイヤ余力算出部１ｅは、車両が走行する経路上の地点において、計画速度、計画加減速度および計画走行ラインの曲率（計画曲率）に基づくタイヤ余力を計画タイヤ余力として算出する。

車両走行制御部１ｆは、駆動力制御機構３を制御することにより、走行ライン生成部１ｂにより生成された目標軌跡（計画走行ライン）を、計画速度パターン生成部１ｄにより生成された計画速度パターンおよび計画加減速度パターン、ならびに、計画タイヤ余力算出部１ｅにより算出された計画タイヤ余力に従って車両を走行させる。ここで、車両走行制御部１ｆは、フリーランを利用した計画速度パターンに従って車両を走行させる場合、エンジンオフ時にフリクションロスを減らすため、駆動力制御機構３を制御して、クラッチまたは遊星歯車等におけるエンジン出力軸と駆動輪とを切り離させてもよい。また、車両走行制御部１ｆは、フリーランを利用した計画速度パターンに従って車両を走行させる場合、駆動力制御機構３を制御して、エンジンオン時の出力を制御させることにより、計画速度パターンの波形（振幅、振幅中心、周期等）を変更させてもよい。

走行ペース測定部１ｇは、車両走行時の運転者の走行ペースを測定し、車両が走行する経路上の地点において、当該走行ペースに基づくタイヤの摩擦円の平均を走行ペース摩擦円として取得する。走行ペース測定部１ｇは、車速センサ２にて検出される車速に基づいて、車両走行時の運転者の走行ペースを測定してもよい。

注意部１ｈは、車両が走行する経路において、車速が計画速度を超過している場合、運転者に減速の注意喚起を行う。ここで、注意部１ｈは、車両が走行する経路において、車速センサ２にて検出された車速が計画速度を超過している場合、出力装置４を介して運転者に減速の注意喚起を行ってもよい。また、注意部１ｈは、音声出力データを出力装置４を介して出力させることにより運転者に減速の注意喚起を行ってもよい。また、注意部１ｈは、表示出力データを出力装置４を介して出力させることにより運転者に減速の注意喚起を行ってもよい。

［２．動作］
つぎに、上述した構成のＥＣＵ１で行われる、走行計画作成処理の一例について、図２から図９を参照して説明する。図２は、本実施形態における走行計画作成処理の一例を示すフローチャートである。

図２に示すように、タイヤ余力設定部１ａは、車両に予め記憶された道路形状データに含まれる道路の曲率等を用いて設定された不測の事態の発見が遅れる可能性に基づいて、車両が走行する経路上の地点におけるタイヤ余力（％）を設定する（ステップＳＡ−１）。ここで、タイヤ余力設定部１ａは、走行ペース測定部１ｇにより取得された運転者の走行ペースに基づくタイヤの摩擦円の平均である走行ペース摩擦円を用いて、車両が走行する経路上の地点におけるタイヤ余力を設定してもよい。

ここで、図３から図５を参照して、本実施形態におけるタイヤ余力の一例について説明する。図３は、本実施形態における道路の曲率とタイヤ余力との関係の一例を示した図である。図４は、本実施形態におけるタイヤ余力と摩擦円との関係の一例を示した図である。図５は、本実施形態における車両が走行する経路におけるタイヤ余力パターンの一例を示した図である。

図３に示すように、タイヤ余力設定部１ａは、道路の曲率を不測の事態の発見が遅れる可能性のパラメータとして適用し、曲率が１／１５以上の場合にタイヤ余力を１２％増加させるように設定している。

また、図４に示すように、タイヤ余力設定部１ａは、タイヤ余力を不測の事態の発見が遅れる可能性に応じて連続的に変化させて設定している。すなわち、タイヤ余力設定部１ａは、不測の事態の発見が早期に可能な見通しの良い地点において、タイヤのグリップ限界を示す摩擦円の外周（タイヤ限界）から小さくタイヤ力の余裕を持たせ、その内側の円内を走行計画に用いる摩擦円とし、当該摩擦円に基づいて当該地点におけるタイヤ余力を設定している。一方、タイヤ余力設定部１ａは、急操舵や急ブレーキが必要な不測の事態の発見が遅れる見通しの悪い地点において、タイヤ限界から大きくタイヤ力の余裕を持たせ、その内側の円内を走行計画に用いる摩擦円とし、当該摩擦円に基づいて当該地点におけるタイヤ余力を設定している。

そして、図５に示すように、車両が走行する経路上の各地点におけるタイヤ余力設定部１ａにより設定されたタイヤ余力（制御あり）が、タイヤ余力パターンとして示されている。すなわち、制御ありのタイヤ余力は、見通しの悪い部分では限界速度で走行した場合のタイヤ余力（制御なし）よりも大きく設定され、見通しの良い部分では制御なしよりも小さく設定されている。

図２に戻り、走行ライン生成部１ｂは、車両に予め記憶された軌跡に基づいて車両が走行する経路内（道路幅内）の軌跡である計画走行ラインを生成する（ステップＳＡ−２）。ここで、走行ライン生成部１ｂは、車両が走行する経路内の車線中央を通る軌跡である計画走行ラインを生成してもよい。また、走行ライン生成部１ｂは、車両が走行する経路内のカーブではアウト・イン・アウトを達成するような軌跡であり、カーブ以外では車線中央を通る軌跡である計画走行ラインを生成してもよい。

ここで、図６を参照して、本実施形態における車両が走行する経路における計画走行ラインの一例について説明する。図６は、本実施形態における車両が走行する経路における計画走行ラインの一例を示した図である。

図６に示すように、走行ライン生成部１ｂは、車両に予め記憶された軌跡に基づいて車両が走行する経路において、経路上の各地点においてドライバビリティを損なわないような曲率（計画曲率Ｋ）（１／ｍ）をとる軌跡である計画走行ライン（走行順に切り込み、保舵、追操舵、保舵、および、切り戻しを行う軌跡）を生成している。

再び図２に戻り、目標速度設定部１ｃは、車両が走行する経路上のリスク予想がしづらい地点である見通しの悪い部分において、予め車両に記憶された限界速度にタイヤ余力設定部１ａにより設定されたタイヤ余力に基づきタイヤの摩擦円が小さくなるように余裕度を持たせた目標速度を設定する(ステップＳＡ−３)。ここで、目標速度設定部１ｃは、車両が走行する経路上のリスク予想がしづらい地点における限界速度の絶対値が所定値より小さい場合、当該限界速度に所定の余裕度より小さい余裕度を持たせた目標速度を設定してもよい。また、目標速度設定部１ｃは、車両が走行する経路上のリスク予想がしづらい地点におけるタイヤの摩擦円が一定値より小さい場合、当該限界速度に所定の余裕度より小さい余裕度を持たせた目標速度を設定してもよい。

そして、計画速度パターン生成部１ｄは、限界速度および目標速度に基づく計画速度（Ｖｘ）（ｋｍ／ｈ）に基づき計画速度パターンを生成し、計画速度から算出される加減速度である計画加減速度（Ａｘ）（ｍ／ｓ^２）に基づき計画加減速度パターンを生成する（ステップＳＡ−４）。

ここで、図７および図８を参照して、車両が走行する経路上のカーブにおける計画速度パターンおよび計画加減速度パターンの一例について説明する。図７は、本実施形態における車両が走行する経路上のカーブにおける計画速度パターンの一例を示した図である。図８は、本実施形態における車両が走行する経路上のカーブにおける計画加減速度パターンの一例を示した図である。

図７に示すように、計画速度パターン（制御あり）は、車両が走行する経路上のカーブの中間から出口の間にある見通しの悪い部分およびその前後において、限界速度パターン（制御なし）に比べて低速となっている。一方、計画速度パターン（制御あり）は、車両が走行する経路上のカーブの入口から中間の間にある比較的見通しのよい部分において、限界速度パターン（制御なし）に比べてわずかながら高速となっている部分もある。

また、図８に示すように、計画加減速度パターン（制御あり）は、車両が走行する経路上のカーブの中間から出口の間にある見通しの悪い部分の直前において、限界加減速度パターン（制御なし）に比べて減速度が大きくなっている。

再び図２に戻り、計画タイヤ余力算出部１ｅは、車両が走行する経路上の地点において、不測の事態の発見が遅れる可能性を考慮して車両が走行する場合に必要とされるタイヤ余力であって、計画速度（Ｖｘ）、計画加減速度（Ａｘ）および計画曲率（Ｋ）に基づくタイヤ余力を計画タイヤ余力（％）として算出する（ステップＳＡ−５）。ここで、計画タイヤ余力算出部１ｅは、下記の数式に基づいて計画タイヤ余力を算出してもよい。

ここで、図９を参照して、本実施形態における車両が走行する経路における計画タイヤ余力パターンの一例について説明する。図９は、本実施形態における車両が走行する経路における計画タイヤ余力パターンの一例を示した図である。

図９に示すように、計画タイヤ余力（制御あり）は、車両が走行する経路上のカーブの中間から出口の間にある見通しの悪い部分およびその前後において、限界速度等に基づき算出されたタイヤ余力（制御なし）よりも高くなっている。

なお、ＥＣＵ１は、上記走行計画作成処理により取得された計画走行ライン、計画速度、計画加減速度、および、計画タイヤ余力に基づき車両の走行計画を作成してもよい。

［３．本実施形態のまとめ］
以上説明したように、本実施形態では、車両が走行する経路上のリスク予想がしづらい地点において、車両の上限速度である限界速度に所定の余裕度を持たせた目標速度を設定し、限界速度および目標速度に基づき経路の速度パターンである計画速度パターンを生成する。換言すると、本実施形態では、不測の事態の発見が遅れる可能性の高い地点においてタイヤの摩擦円を小さく設定した速度パターンを生成する。これにより、経路上の動的リスクの高い地点におけるタイヤ力のマージンを他の地点より大きくでき、不測の事態に対応できるだけのタイヤ力を残した走行計画を生成することができる。

また、本実施形態では、車両が走行する経路上のリスク予想がしづらい地点における限界速度の絶対値が所定値より小さい場合、当該限界速度に所定の余裕度より小さい余裕度を持たせた目標速度を設定する。これにより、タイヤの摩擦円が一定値より小さくマージンが十分である地点において、車両が遅い速度で走行する場合に違和感を無くすことができる。

そして、本実施形態では、車両走行時の運転者の走行ペースを測定し、車両が走行する経路上の地点において、当該走行ペースに基づくタイヤの摩擦円の平均を走行ペース摩擦円として取得する。これにより、ドライバの普段の走行ペースに近く、なおかつ、リスクの高い地点においてマージンの大きい走行計画を作成することができる。また、当該走行計画に基づいて車両を走行させることにより、ドライバに違和感を感じさせないドライブアシストをすることができる。

そして、本実施形態では、車両が走行する経路において、車速が計画速度を超過している場合、運転者に減速の注意喚起を行う。これにより、計画速度を超過して車両が走行する場合に、ドライバに注意喚起を促すことができる。

以上のように、本発明にかかる車両制御装置は、自動車製造産業に有用であり、特に、不測の事態に備えたタイヤマネージメント制御技術等に基づく走行計画により車両の走行制御を実行するのに適している。

１ ＥＣＵ
１ａ タイヤ余力設定部
１ｂ 走行ライン生成部
１ｃ 目標速度設定部
１ｄ 計画速度パターン生成部
１ｅ 計画タイヤ余力算出部
１ｆ 車両走行制御部
１ｇ 走行ペース測定部
１ｈ 注意部
２ 車速センサ
３ 駆動力制御機構
４ 出力装置

Claims (2)

1. 車両が走行する経路上のリスク予想がしづらい地点において、上記車両の上限速度である限界速度に所定の余裕度を持たせた目標速度を設定する目標速度設定手段と、
   上記限界速度および上記目標速度に基づき上記経路の速度パターンである計画速度パターンを生成する計画速度パターン生成手段と、
   を備えたことを特徴とする、車両制御装置。
2. 上記目標速度設定手段は、
   上記地点における上記限界速度の絶対値が所定値より小さい場合、当該限界速度に上記所定の余裕度より小さい上記余裕度を持たせた上記目標速度を設定すること
   を特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。

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