KR100227016B1 - 차량용 주행상태 예측방법 및 이를 이용한 경보방법 - Google Patents

Abstract

운전자에 의한 감속 가능성을 고려하여 적절한 경보를 출력한다.

전방의 커브에의 진입 속도를 예측할 때 그때의 가속도를 상태 유지 시간 t₀만큼 유지하는 것으로 하고, 그 후는 일정 감속도 ax₀로 감속하는 것으로 한다. 이와같은 상정 감속 패턴을 이용하여 장래의 차속을 예측함으로써 운전자에 의한 감속 가능성을 고려한 경보를 행할 수 있다.

Description

차량용 주행 상태 예측 방법 및 이를 이용한 경보 방법

제1도는 실시 형태의 전체 구성을 도시하는 블럭도.

제2도는 경보 출력을 위한 처리 동작을 도시하는 흐름도.

제3도는 상정 감속 패턴의 일 예를 도시하는 도면

제4도는 상정 감속 패턴의 일 예를 도시하는 도면

제5도는 상정 감속 패턴의 일 예를 도시하는 도면

제6도는 중요 함수의 설명도.

제7도는 복수의 제어 기준치의 설명도.

제8도는 중요 함수의 일 예의 설명도.

제9도는 제어 기준치의 설명도.

제10도는 지도상의 포인트를 나타내는 설명도.

제11도는 데이타의 보간을 도시하는 설명도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 연산 처리 장치 12 : GPS 수신기

14 : 지도 데이타 베이스 16 : 차륜 속도 센서

18 : 부적합도 센서 20 : 경보 출력 장치

22 : 감속 장치

[발명의 목적]

[발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술]

본 발명은 앞으로 주행할 커브(곡선로)를 통과할 때 발생하는 차량의 횡방향 가속도를 예측하는 차량용 주행 상태 예측 방법 및 예측된 횡방향 가속도가 소정 기준치를 초과하는 경우에 경보를 발생하는 차량용 주행 상태 경보 방법에 관한 것이다.

종래부터, 차량의 주행시의 경로 안내를 행하는 내비게이션 장치가 알려져 있으며, 이것이 차량에 탑재되는 경우도 많아지고 있다. 이 내비게이션 장치에서는 도로 형상의 데이타를 포함하는 지도 데이타를 갖고 있으며, 또 현재 위치도 항상 파악하고 있다. 그래서, 진행 방향의 전방에 커브가 존재하는 것을 그 커브 진입 전에 알 수 있다.

그래서 내비게이션 장치를 이용하여 커브 진입시 차속의 적정화를 도모하는 것도 제안되어 있다. 예를 들면 일본 특허 공개 평5-141979호 공보에서는 전방의 커브의 곡률 반경(R)과 현재 차속으로부터 커브 주행시의 횡방향 가속도 G를 산출하고, 이를 미리 정해진 기준치 G_o와 비교한다. 그리고, 횡방향 가속도 G가 기준치 G_o를 초과하는 경우에 감속이 필요하다고 판단해서 경고를 발생한다.

그래서, 운전자가 이 경고에 따라서 감속함으로써 커브 진입시의 차속을 적정한 것으로 할 수 있고, 커브를 안정되게 통과할 수 있다.

그러나, 상술한 바와 같은 커브 경고는 안정되게 주행할 수 있을 정도의 속도에 있어서도 경고가 발생되고, 경고가 귀찮게 느껴진다는 문제점이 있었다. 특히, 종래의 장치에서는 운전자가 감속하려 하고 있을 때 경고가 발생되는 경우가 많고, 이것이 귀찮음의 원인이 되고 있다.

본 발명은 상기 과제에 비추어 이루어진 것이며, 적절한 횡방향 가속도의 예측을 행할 수 있는 차량용 주행 상태 예측 방법 및 이를 이용하여 적절한 경고 발생을 행할 수 있는 차량용 주행 상태 경보 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

[발명의 구성 및 작용]

본 발명은 앞으로 주행할 커브를 통과할 때 발생하는 차량의 횡방향 가속도를 예측하는 차량용 주행 상태 예측 방법으로서, 커브 진입 시점에 있어서의 진입차속을 소정 가속도 패턴을 기초로 하여 예측하고, 예측된 진입 차속에 따라서 커브에 있어서의 횡방향 가속도를 예측하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 본 발명에서는 소정 가속도 패턴을 갖고 있으며, 이 가속도 패턴을 기초로 하여 커브에의 진입 차속을 예측한다. 따라서, 단순히 현재의 차속을 그대로 유지하는 것이 아니라, 현 시점의 상태로부터 운전자가 미리 취할 행동을 예측하여 전방의 커브 진입시의 차속을 예측할 수 있다. 예를 들면 운전자가 감속하는 것을 예측함으로써, 운전자가 감속하려 하고 있을 때 커브 경보가 발생되고 경보가 귀찮게 느껴진다는 문제를 회피할 수 있다.

또, 본 발명은 상기 소정 가속도 패턴으로서, 현시점의 주행 상태를 고려한 가감속 패턴을 이용하는 것을 특징으로 한다.

예를 들면 현시점에서의 가감속도를 소정 시간 유지하도록 조건을 설정함으로써, 현시점에서의 주행 상태를 고려하여 장래를 예측할 수 있다. 이에 의해 적절한 커브 진입 속도의 예측이 행해질 수 있다.

또, 본 발명은 상기 소정 가감속 패턴으로서, 도로 종단 구배를 고려한 가감속 패턴을 이용하는 것을 특징으로 한다.

도로의 구배는 그대로 차량의 종래의 전후 방향의 속도 변화에 영향을 주고, 이 속도 변화는 커브 선회시의 원심력에 영향을 준다. 커브를 안정되게 돌 수 있느냐는 타이어와 노면의 마찰력과, 차량의 원심력의 비교에 의해 평가된다. 따라서, 도로 종단 구배를 고려함으로써, 보다 적절한 경보 발생 조건의 설정이 행해질 수 있다.

또, 본 발명은 현시점의 주행 상태를 소정 상태 유지 시간 동안 고려하는 것을 특징으로 한다. 이와 같이, 현시점의 주행 상태가 유지되는 시간을 유한의 시간으로 한정한다. 그래서, 운전자가 감속을 행하려 하는 것을 적절히 고려하여 가감속 패턴을 현실의 운전자의 조작에 가깝게 할 수 있다.

또, 본 발명은 소정 가감속 패턴으로서 주행하고 있는 도로의 제한 속도를 고려하는 것을 특징으로 한다.

운전자는 통상의 도로의 제한 속도를 인식하고 있다. 특히, 커브의 주행시 등에 있어서는 제한 속도에 가까운 차속으로 주행한다고 생각할 수 있다. 그래서, 제한 속도로 주행한 경우를 상정하고, 이 이상 감속해야 할 때 경고를 발생함으로써 적절한 경고를 행할 수 있다.

이와 같이 적절한 예측을 행함으로써, 적절한 경보 발생의 제어를 달성할 수 있다.

이하, 본 발명의 적절한 실시 형태(이하, 실시 형태라 함)에 대해 도면을 기초로 하여 설명한다.

[전체 구성]

도1은 본 실시 형태에 관한 운전 지원 장치의 전체 구성을 도시하는 블럭도이다. 우선, 연산 처리 장치(10)는 각종 입력 신호를 기초로 하여 연산 처리를 행하고, 제어용 각종 신호를 출력한다.

GPS 수신기(12)는 인공 위성으로부터의 전파를 수신하여 현재 위치를 검출하는 GPS(글로벌 포지셔닝 시스템)의 처리를 행하는 것으로, 여기서 현재 위치 신호가 연산 처리 장치(10)로 공급된다. 또, 본 실시 형태에서는 FM 다중 방송 등에 의해 GPS의 오차 정보를 취득하고, 현재 위치 검출의 정밀도를 상승시키는 DGPS(디퍼렌셜 GPS)를 이용하고 있다. 이 때문에, 2 내지 3m 이하의 정밀도로 현재 위치를 검출할 수 있다.

지도 데이타베이스(14)는 통상의 내비게이션에 사용하기 위해 도로 지도 정보를 갖고 있다. 특히, 이 지도 데이타베이스(14)에서는 지도상의 포인트 마다(도로상의 적당한 간격) X, Y 좌표, 곡률, 노면 캔트(cant), 종단 구배, 각 지점에 있어서의 감속 필요 여부에 대한 부적합도 플랙을 갖고 있다. 그리고, 현재 및 장래의 차량 위치의 함수로서, 이들 데이타를 연산 처리 장치(10)에 제공한다.

차륜 속도 센서(16)는 회전축의 회전을 광학적 방법이나 자기적인 방법으로 검출하는 것이며, 차륜의 회전수에 따라서 펄스 신호를 발생한다. 이 예에서는 비구동륜인 좌우 전륜의 회전수를 각각 검출하고 있다. 연산 처리 장치(10)에서는 이 차륜 속도 센서(16)의 출력으로부터 차속, 가속도 등의 차량 운동에 관한 상태량을 검출한다. 또, 종방향 및 횡방향의 가속도 센서를 별도로 설치하고, 각 센서의 정밀도나 연산 결과의 체크를 행하고, 필요한 경우 보정하면 더욱 좋다.

또 부적합도 센서(18)는 빗방울 센서, 와이퍼 스위치. 노면의 촬상 장치 등으로 이루어지며, 노면의 습윤 상황 등에 따른 주행에 대한 부적합도 레벨을 부적합도 플랙으로서 연산 처리 장치(10)에 제공한다.

연산 처리 장치(10)는 도로 형상과, 현재 위치와, 차속, 가속도 등을 기초로 하여 장래의 차량 속도, 위치 횡방향 가속도 등을 예측한다. 또 연산 처리 장치(10)는 부적합도 플랙을 횡방향 가속도 제어시에 이용한다.

연산 처리 장치(10)에서 출력측 장치로서, 경보 출력 장치(20), 감속 장치(22)가 접속되어 있다. 경보 출력 장치(20)는 음성 출력용 스피커, 버저, LED(광사출용 다이오드), 디스플레이 등으로 이루어지며, 감속을 지시하는 경보를 출력한다. 또 디스플레이는 내비게이션용 표시도 행한다. 감속 장치(22)는 쓰로틀 액튜에이터, 변소 액튜에이터, 브레이크 액튜레이터 등으로 이루어지며, 차량의 감속을 제어한다.

[전체 동작]

다음에, 본 실시 형태에 있어서의 경보 출력의 제어의 전체 플로우에 대해 도2를 기초로 하여 설명한다. 엔진의 시동과 동시에 연산 처리 장치(10)가 작동하여 처리를 개시한다.

우선, 각종 제어 변수(각종 플랙 등)를 초기치로 설정한다(S11). 다음에 차륜 속도 센서(16)로부터 차량 상태량을 대입하는 동시에(S12), GPS 수신기(12)로부터 현재 위치를 대입한다(S13). 또, 지도 데이타베이스(14)에 의해 현재 위치 및 전방의 도로 형상 데이타를 대입한다(S14).

이리하여 현재 차량의 상태 및 이전의 도로의 형상을 파악한 경우에는 예고경보 및 감속 경보를 취해 장래의 횡방향 가속도를 예측한다(S15). 이 횡방향 가속도의 산출에 대해서는 후술한다. 다음에, 각 지점을 주행함에 있어서 안정되게 주행할 수 있는 횡방향 가속도, 즉 제어의 기준이 되는 제어 기준치를 산출한다(S16). 이 제어 기준치는 노면과 타이어의 마찰력에 의해 결정되지만, 후술하는 바와 같이, 지도 데이타베이스(14)에 기억되어 있는 도로의 포장 상태, 전망의 양호함, 부적합도 센서(18)에서 얻어지는 노면의 습윤 상황에 따라서 보정된다.

이와 같이 하여 얻어진 횡방향 가속도의 제어 기준치와, 예고 경보 및 감속 경보를 위해 얻어진 예측 횡방향 가속도를 비교하고, 예고 경보 및 감속 경보의 필요성을 판정하고, 경보 내용을 결정한다(S17). 그리고, 경보 출력 장치(20), 감속 장치(22)를 제어하여 결정된 경보를 출력한다(S18).

[횡방향 가속도 예측]

여기서 S15에 있어서의 횡방향 가속도의 예측에 대해 설명한다. 연산 처리 장치(10)는 차륜 속도 센서(16)로부터 현재의 차속, 각 차륜 속도, 각 차륜 가속도 등의 차량 운동에 관한 상태량을 차량측으로부터 대입하고, 지도 데이타베이스(14)로부터 종단 구배의 데이타를 대입한다. 그리고, 이들 데이타와, 운전자의 감속 거동을 모의한 상정 감속 패턴을 기초로 하여 장래의 차량 운동(차속, 위치)을 운동 방정식을 풀어서 예측한다.

[상정 감속 패턴]

우선, 상정 감속 패턴에 대해 설명한다. 이 상정 감속 패턴은 현재보다 τ₀초간은 현재 가감속 상태를 유지하고 τ₀초 후부터는 일정 감속도 ax₀로 감속하는 제동을 행한다고 가정하는 것이다. 이 예를 도3 내지 도5에 도시한다. 도3은 일정 속도 V₀로 주행하고 있는 경우를 도시하고 있으며, 현시점부터τ₀사이에서는 그속도 그대로 주행하고 , 그 후 일정 감속도 ax0로 감소간다. 이 ax0는 예를 들면 0.2G 정도롤 설정해 두고, 적절히 변경할 수 있게 하면 된다.

또 도4는 현시점에서 차량이 가속도의 평균치 ax_mean에서 가속하고 있는 경우를 도시하고 있다. 이 경우, τ₀까지는 ax_mean에서 가속을 계속하고, 그 후, ax0에서 감속한다.

또, 도5는 도4의 경우와 마찬가지로 현시점에 있어서의 가속도가 ax_mean이며, 종단 구배 inc(S)를 고려한 것이다. 여기서 , S는 현재 위치로부터 진행 방향을 향하는 거리이며, inc(S)는 각각의 위치에 있어서의 기울기이다. 또, g는 중력 가속도이며, g×inc(S)는 각 지점에 있어서의 진행 방향의 가속도가 된다.

이와 같은 상정 속도 패턴을 가정한 경우, 현재로부터 τ초 후의 차속 V(τ), 현재 위치로부터의 이동 거리 S(τ)를 다음 미분 방정식을 풀어서 구한다. 또,τ0 이상의 감속은 구배와는 관계없이, 차량 질량을 m이라 한 때, 제동력 Fb=m×ax₀를 곱하는 것으로 한다.

= ax_mean(0≤τ≤τ₀) ………… (1)

= -ax0 (τ₀<τ)

= V(τ) ………… (2)

여기서, ax_mean은 t=0이전의 어느 기간의 평균 차량 속도이며, 좌우 양륜의 가속도의 평균치로부터 산출한다. 또 ax₀는 상술한 바와 같이 일정 감속도이다. 또 상기 식의 초기 조건은 t=0이고, V=V₀, S=0로 한다.

도로의 종단 구배가 있는 경우, 상술한 inc(S)를 각 포인트와의 데이타로서 독입하면 되며, 운동 방정식은 상기 식의 우변에 g×inc(S)를 가산하기만 하면 된다. 또, τ≤τ₀인 구간에서는 구배의 영향은 ax_mean에 포함되어 있다. 이 때문에, τ>τ₀에 대해서만 종단 구배의 영향을 고려하면 된다(도5 참조).

또, τ에 관한 중요 함수로서, K1(τ), K2(τ)를 다음 식으로 정의한다.

K1(τ) = 0 (τ≤τ₀)

K1(τ) = 1 (τ>τ₀)

K2(τ) = 1 - K1(τ)

이와 같은 K1(τ), K2(τ)를 도6에 도시한다.

따라서, 상기 식(1), 식(2)은 다음과 같이 나타낼 수 있다.

= K2(τ)*ax_mean-K1(τ)*ax₀-K1(τ)*g*inc(S)…………(3)

= V(τ)…………………………………………………………(4)

그리고, 이 식(3), (4)를 풀어서 상기 상정 감속 패턴을 기초로 한 차속 V(τ), 이동거리 S(τ)를 구할 수 있다.

본 실시 형태에서는 각종 감속 모델에 대처하는 것을 가능하게 하기 위해, 식(3)의 우변의 각항에 계수 FK1, FK2, FK3을 곱해 둔다. 이로써 계수를 1로 함으로써 그 항을 100% 고려, 0으로 함으로써 그 항을 무시할 수 있다.

그래서 상정 감속 패턴은 FK1, FK2, FK3, τ₀, ax₀의 5개의 변수로 표시되게 된다.

일반 운전자의 특성에서는 FK1, FK2, FK3 = 1.0, τ₀=0.5 내지 1.5초, ax₀=2 내지 3m/sec²정도로 설정되는 것이 바람직하다. 그러나, 제어의 목표에 따라서, 이 변수의 값을 변경함으로써, 적절한 차량 거동의 예측이 가능해진다.

또, 상기 운동 방정식을 풀면, 어느 시각에서 차량은 정지하므로 그 후는 계산하지 않고 V(τ)=0, S(τ)=일정으로 하면 된다.

[노면 캔트의 고려]

우선, 캔트가 있는 커브를 선회할 때에 있어서의 차량에 걸리는 원심력은 mV²/R(m은 차량의 질량, V는 차속, R은 커브 반경)이며, 캔트가 θ이기 때문에, 차량의 횡방향(노면에 평행인 방향)으로 작용하는 힘 F_Y는 m(V²/R)cosθ-mgsinθ이다.

따라서, 차체의 횡방향 가속도는 (V²/R)cosθ-gsinθ로 표시된다. 이는, 차체의 서스펜션의 휨에 의한 롤 각을 무시하면 차체에 부착된 횡방향 가속도계의 판독치에 상당하므로 승객이 몸으로 느끼는 횡방향 가속도에 상당한다.

이를 τ의 함수인 횡방향 가속도 ayh(τ)라 하면, 이 ayh(τ)는

ayh(τ) = (V²(τ)/R(τ))cosθ-gsinθ(τ)……………………(5)

로 표시된다.

한편, 차량의 타이어에 걸리는 수직 항력 N은 N= m(V²/R)sinθ-mgcosθ이다. 이 때문에, 커브를 돌기 위해서는

μ ……………………(6)

가 성립할 필요가 있다. 이 식의 좌변은 V의 증대와 동시에 급증하고, 좌변=μ가 되는 V가 존재한다. 따라서, 이 식에서 좌변=μ로서 V를 구하면 이것이 안정되게 커브를 돌 수 있는 최대 차속, 즉 한계 차속이 된다.

여기서, 노면의 캔트 θ는 일반적으로 0.1 rad(약 5.7°)이하이며, 분모에 있어서의 제1항은 제2항의 1/10 이하이다. 이 때문에, 차속에 의해 수직 항력(분모)는 거의 변화하지 않는다. 따라서, 커브 주행시의 선회의 급격함은 분자의 ayh의 크기로 거의 평가할 수 있다. 즉, 가속도 ayh의 값이 ㎍에 가까와지면 선회가 불안정해진다. 따라서, 제어 기준치는 이보다 충분히 작은 값으로 설정한다.

또, 커브를 안정되게 돌 수 있느냐는 우선회, 좌선회를 불문하고, 횡방향 가속도 ayh(τ)의 최대치로 판단하게 되며, │ayh(τ)│의 최대치가 주행로 전방에 있어서의 예측의 대상 구간에서 제어 기준치를 상회하지 않을 것이 필요하다.

그래서, 이 │ayh(τ)│의 최대치 ayh_max를 구하고, 이를 커브 주행의 적부를 판정하는 피판정치로 한다. 또 예측 대상 구간은 시간으로 τ_min≤τ≤τ_max, 또는 거리로 V₀×τ_min≤τ≤V₀×τ_max인 구간으로 하는데, 이 τ_min및 τ_max는 실제 주행에 의한 조사를 기초로 하여 적절한 값으로 설정하며, 예를 들어 2 내지 10초 정도로 할 수 있다.

여기서, 현 시점에서의 가감속을 유지하는 시간 τ₀는 운전자가 악셀로부터 브레이크로 바꿔 밟는 데 요하는 시간 등을 고려하여 결정한다. 또 실제 주행에 의해, 커브의 존재를 인식하여 감속하는 지점 등을 고려하는 것도 적합하다. 그리고, 이와 같이 현시점에서의 주행 상황의 영향을 유한의 시간 τ₀까지로 한정하였기 때문에, 현실에 맞는 상정 감속 패턴을 제공할 수 있다.

[제어 기준치]

다음에, ayh_max와의 비교에 이용되는 제어 기준치의 설정에 대해 설명한다. 전술한 바와 같이, 안정된 커브 주행을 행하기 위해서는 ayh_max를 노면 μ에 따라서 충분히 작은 값 이하로 억제해야 한다. 예를 들면 일반 도로의 설계에 있어서는 설계 속도로 정한 때에 ayh_max는 1.7 내지 2 ㎨정도로 억제되고 있다.

그래서, 본 실시 형태에서는 다음의 두 가지 요인, F1 및 F2를 고려하고, 제어 기준치를 설정한다.

<지도 데이타베이스(14)에 입력해 둘 것>

코스 폭, 전망의 양호성, 노면 요철, 포장 정도 등을 총합적으로 평가하고, 부적합도 플랙 F1으로 하고, 지도 데이타 베이스(14)의 각 점의 데이타로 한다. 그리고, 조건이 좋을 때 F1=0, 조건이 나쁠 때 F1=1로 한다. 이와 같은 2단계 평가가 아니라 다단계 평가라도 좋다.

[차량측에서 검출할 것]

본 실시 형태에서는 부적합도 센서(18)에 있어서 검출하는 노면의 습윤에 따라서, 부적합도 플랙 F2를 설정한다. 이는 노면의 습윤에 의해서 노면의 마찰 계수 μ가 크게 변화하기 때문이다. 또, 건조, 습윤뿐만 아니라 눈, 동결 등으로 부적합도 플랙의 설정을 변경하는 것도 적합하다. 또, 타이어에 대한 정보를 검출해도 좋다. 그리고, 조건이 좋을 때 F2=0, 조건이 나쁠 때 F2=1로 한다. 이 평가도 2단계 평가가 아니라 다단계 평가로 하면 좋다.

[노면의 마찰 계수 μ에 대해]

또, 노면의 마찰 계수μ에 대해서는 후술하는 바와 같이, 데이타를 기억해 두거나 통신으로 수신해도 좋고, 또 주행 상태로부터 검출해도 좋다.

이리하여, 노면의 마찰 계수μ의 정확한 값을 얻으면, 노면의 마찰 계수μ에 대한 영향을 부적합도 플랙으로 볼 필요는 없어진다.

[제어 기준치의 설정]

이리하여, 플랙 F1, F2를 결정한 경우에는 이 조합에 따라서 플랙 F3을 결정한다.

이와 같이, 플랙 F3은 2개의 플랙을 조합함으로써, 부적합도를 수치로 나타낸 것으로 하고, 4개의 조합에 대해 0, 1, 2. 3의 값으로 하고 있다.

그리고, 이 플랙 F3의 값을 이용하여 횡방향 가속도에 대한 제어 기준치 ayh_max의 값을 변경한다. 예를 들면 감속 부족 경보에 대한 제어 기준치로서, a1, a2, a3의 3개를 설정하는 경우, 그 각각을 F3의 값에 따라서 변경하고, 제어 기준치 a1*, a2*, a3*을 얻는다. 여기서, 이 *은 플랙(3)의 값을 가리키고 있다. 예를 들면, F1=1, F2=0일 때는 F3=1, 따라서, *은 1로서 a11, a21, a31 등의 기준치를 이용한다. 이리하여, 도로의 환경, 차량의 환경에 따라서, 제어 기준치가 변경된다.

이 때, 히스테리시스를 고려하여, 도7에 도시한 바와 같이, 3개의 제어 기준치 a1*, a2*, a3*를 증가 방향과 감소 방향으로 다르게 한다. 즉, 제어 기준치 a1*, a2*, a3*의 각각에 대응하여 히스테리시스 h1*, h2*, h3*을 설정한다. 이에 의해, 제어의 헌팅을 방지할 수 있다.

또, 도8에 도시한 바와 같이, 차속 VCV1까지는 CV1, 차속 VCV2 이상인 경우에는 CV2(CV1보다 작은 값), 차속 VCV1 내지 VCV2 사이에서는 CV1으로부터 CV2로 직선적으로 감소하는 값의 중요 계수 CV(V)(1 이하)를 제어 기준치에 곱해 두는 것도 좋다. 이에 의해, 차속이 증대함에 따라서, 제어 기준치를 감소시키고, 이를 최종적인 제어 기준치로 할 수도 있다. 이는, 차속이 높을수록 조종 동작 등 사소한 조건 변화에 의한 횡방향 가속도의 변동이 커지는 것을 고려하고, 여유도를 크게 하기 위한 것이다.

[경보의 판정·제어]

다음에, 경보 출력의 판정에 대해 설명한다. 우선, 이 판정은 상술한 예측에 의해 구해진 ayh_max가 상술한 바와 같이 하여 설정된 제어 기준치를 넘는지에 따라 행한다. 도7의 예에서는 ayh_max가 a1*이하일 때 FWB=0, ayh_max가 a1*을 넘은 경우에 FWB=1, ayh_max가 a2*를 넘은 경우에 FWB=2, ayh_max가 a3*을 넘은 경우에 FWB=3으로 한다. 그래서, 이 플랙 FWB의 값에 따라서, 경보의 내용을 결정함으로써 커브 주행에 있어서의 불안정도에 따른 경보를 발생할 수 있다.

예를 들면, 경보를 플랙 FWB의 값에 따라서,

FWB=0 : 아무것도 하지 않음

FWB=1 : 음성에 의한 1차 경고(1회만)

FWB=2 : 음성에 의한 2차 경고(예를 들면 브레이크, 브레이크 등의 음성과 동시에 버저음에 의해 경고한다)

FWB=3 : 음성에 의한 3차 경고(제2차 경고와 마찬가지 내용이지만 음량을 크게 한다)

와 같은 경보를 행하는 것을 생각할 수 있다.

이와 같이, 경보 발생 방법으로서는, (i) 음성경고, (ii) 버저, (iii) 램프 또는 LED 점등의 하나 또는 조합이 적절하다고 생각된다. 또, 제어 기준치를 임의의 복수 n 만큼 설치하고, 각종 경보 수단을 조합시키는 것이 적합하다.

또, 이하의 조합에 의해, 감속 제어하는 것이 적합하다. 예를 들면 FWB=2, 3인 경우에, 감속 제어를 행해도 좋다.

(i) 쓰로틀 제어(쓰로틀을 폐쇄하고 감속한다)

(ii) 내리막길 등에서는 자동 변속 장치(AT)에 있어서의 기어 시프트다운

(급한 시프트 다운은 타이어 슬립율의 급변에 의한 차량 거동 불안정화의 원인이 된다. 따라서, 변속시의 충격을 완화시키거나 무단계 제어도 유효하다)

(iii) 전후륜의 브레이크압 제어

(이 경우, 운전자가 브레이크를 조작하고 있지 않은 경우도 포함해서 자동적인 브레이크압에 의한 차속 제어를 행한다)

이와 같은 제어에 의해 소망의 감속 제어를 행할 수 있다.

[예고 경보시이 횡방향 가속도 산출]

여기서, 본 실시 형태에서는 상술한 바와 같은 감속 부족시에 행하는 커브 직전의 경보 제어 이외에 좀 더 간단한 조건으로 상당히 전방에서부터 예고 경고를 행한다.

이 경우에는 다음과 같이 하여 횡방향 가속도를 산출하고, 이를 제어 기준치와 비교하여 경보의 출력 제어를 행한다.

우선, 지도 데이타 베이스(14)로부터 취입한 데이타를 기초로 하여 코스 전방의 특정 구간(시간 tpmin초 내지 tpmax초, 또는 거리 tpmin×V 내지 tpmax×V)에 있어서의 곡률의 절대치가 최대가 되는 점의 곡률 roumax와, 그 지점에 있어서의 캔트 cantmax를 구한다. 예를 들면 2 내지 9초 정도의 범위를 특정 구간으로 하는 것을 고려할 수 있다.

그리고, 상정 감속 패턴으로서, 다음과 같은 패턴을 이용한다. 즉, 커브의 통과 속도를 다음과 같이 가정한다.

Vp=(Fpv×V+(1-Fpv)×Vc/3.6)×Kv

여기서, Fpv는 중요 계수이며, 이 Fpv는 현재의 속도 그대로라고 가정하는 경우가 1, 그 코스의 제한 속도로 통과한다고 가정하는 경우가 0이다. Vc는 그 코스 제한 속도(km/h)이다. Kv는 보정 계수이다.

한편, 선회시의 횡방향 가속도 ayp는 ayp=roumax×Vp²-g×cantmax로 표시된다.

예를 들면 Fpv=0.5, Kv=1.0이고 Vc=50km/h인 때, 차속 70km/h로 달리고 있었던 경우에는 Vp=60km/h 상당으로 커브에 진입한다고 가정하게 된다. 이 상태에 대해 횡방향 가속도를 추정하고 경보하는 것이다.

이와 같이, 본 예에서는, 전번 커브의 통과 속도(Vp)를 제한 속도(Vc)와 현재 차속(V)에 각각 중요 계수(Fpv)를 기초로 하여 중요성을 부여한 값으로부터 추정하고 있다. 운전자는 통상 도로의 제한 속도를 인식하고 있으며, 커브 주행시에 있어서는 이 제한 속도를 기준으로 하여 주행하는 것으로 생각할 수 있다. 그래서, 이를 기준으로 함으로써, 차속의 예측이 현실에 맞는 것이 되며, 경보가 적절한 것이 된다. 또, 제한 속도 뿐 아니라, 각종 권장 속도가 채용 가능하다. 예를 들면 커브 등도 고려하여 권장 속도를 결정, 기억시켜 두고, 이를 상술한 제한 속도 대신에 이용하는 것도 적합하다.

그리고, 이렇게 하여 계산된 횡방향 가속도 apy를 제어 기준치 ap1*과 비교한다. 이 제어 기준치 ap1*은 상술한 경우와 마찬가지로 하여 결정되는 것이며, 예를 들면 상술한 제1기준치 a1*과 마찬가지 값으로 설정한다. 또, *는 F3의 값을 나타내는 것이며, ap1*는 플랙 F3의 값에 의해 변경된다.

그리고, 도9에 도시한 바와 같이, 제어 기준치 ap1*은 부호를 고려한 ap1*과 -ap1*의 두 종류로 하고, ayp가 ap1*을 넘은 때에, 플랙 FWB=1, ayp가 -ap1*을 하회한 때에 플랙 FWB=1로 하고, FWB=1인 때에 우측 커브 주의 , FWB=-1인 때에 좌측 커브 주의라는 음성을 출력한다. 또, 이 경우에도 판정에는 도9에 도시한 바와 같은 히스테리시스 hap1*을 준비하고 있다.

데이타 취입

여기서, 지도 데이타 베이스(14)에 있어서의 데이타는 도로상의 소정 포인트마다 준비되어 있다. 예를 들면 도10에 도시한 바와 같이, 소정 거리(일정 간격이 아니어도 좋다)마다 포인트 P1, P2, P3, …와 같은 각 포인트마다 각종 데이타가 기억되어 있다.

그래서, 지도 데이타 베이스(14)로부터 현재 위치를 기초로 하여 데이타를 독입하는 경우에는 그 때의 현재 위치의 직전의 포인트 PO의 데이타로부터 독입한다. 지도 데이타 베이스(14)로부터 독취하는 데이타는 표2에 도시한 바와 같이, 각 포인트의 위치, 곡률, 캔트, 종단 구배, 부적합도 플랙을 갖고 있다.

연산 처리 장치(10)는 이 데이타를 독입한 경우, 표3에 도시한 바와 같이 전방의 포인트까지이 거리, 현재 위치 직전의 포인트 PO로부터 거리를 계산하여 추가한다.

곡률은 좌측 커브를 +, 캔트는 좌측 내리막을+, 종단 구배는 오르막을 +로 함.

그리고, 이 표 3을 형식으로 가져다 둔다. 장래의 각 포인트에 있어서의 횡방향 가속도의 계산에 있어서, 이 맵 내의 데이타를 이용할 수 있다. 따라서, 고속 연산이 가능해진다. 또, 주행에 따른 맵의 갱신도 비교적 간단하다.

또, 포인트 사이의 데이타는 선형 보간에 따르면 된다. 즉, 도11에 도시한 바와 같이, 포인트 사이의 데이타는 해당 위치의 포인트의 데이타에 의해 보간한다. 또, 이 도11은 곡률 데이타에 대해 도시한 것이다.

[노면의 마찰 계수μ에 대해]

여기서, 노면의 마찰 계수 μ는 습윤시, 건조시의 값을 지도 데이타 베이스(14)에 각 포인트마다 기억해 둘 수도 있다. 이 경우에는 와이퍼의 온 오프 등에 의해 습윤, 건조의 구별을 인식하고, 마찰 계수μ를 선택함으로써 비교적 정확한 마찰 계수μ를 얻을 수 있다.

또, 각 도로에 대해서 마찰 계수μ를 기억해 두는 것이 아니라, 도로의 포장 상태에 따라서, 아스팔트이고 건조라면 몇, 습윤이면 몇 등의 테이블을 가져다 두고, 도로의 포장 상태(이를 지도 데이타 베이스(14)에 가져다 둔다)로부터 마찰 계수μ를 판정해도 좋다. 또, 도로측 표지(beacon)로부터 주행중의 도로의 마찰 계수μ의 값을 송신하게 하고, 차량에 탑재된 통신기로 수신하여 마찰 계수μ를 얻어도 좋다.

또, 과거의 브레이크나 가속시에 있어서의 슬립 등의 차량의 거동으로부터 마찰 계수μ를 추정해도 좋고, 자동 정렬 토오크(타이어가 어느 슬립 각을 가지고 구름 이동하고 있을 때, 타이어의 접지면에 슬립각을 작게 하는 방향으로 작용하는 토오크)로부터 추정해도 좋다.

이리하여, 노면의 마찰 계수μ의 정확한 값을 얻으면, 노면의 마찰 계수μ에 대한 영향의 부적합도 플랙으로 볼 필요는 없어진다.

[발명의 효과]

본원 발명의 방법을 이용함으로써, 운전자가 충분히 대처할 수 있는 상황에서도 경고가 발생되어 그 경고가 귀찮게 느껴진다는 문제점을 용이하게 극복할 수 있다.

Claims (6)

1. 앞으로 주행할 커브를 통과할 때 발생하는 차량의 횡방향 가속도를 예측하는 차량용 주행 상태 예측 방법에 있어서, 커브 진입 시점에 있어서의 진입 차속을 소정 가감속 패턴을 기초로 하여 예측하고, 예측된 진입 차속에 따라서 커브에 있어서의 횡방향 가속도를 예측하는 것을 특징으로 하는 차량용 주행 상태 예측 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 소정 가감속 패턴으로서, 현시점의 주행 상태를 고려한 가감속 패턴을 이용하는 것을 특징으로 하는 차량용 주행 상태 예측 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 소정 가감속 패턴으로서, 도로 종단 구배를 고려한 가감속 패턴을 이용하는 것을 특징으로 하는 차량용 주행 상태 예측 방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 현시점의 주행 상태를 소정 상태 유지 시간 동안 고려하는 것을 특징으로 하는 차량용 주행 상태 예측 방법.
5. 제1항에 있어서, 소정 가감속 패턴으로서 주행하고 있는 도로의 제한 속도를 고려하는 것을 특징으로 하는 차량용 주행 상태 예측 방법.
6. 앞으로 주행할 커브를 통과할 때 발생하는 횡방향 가속도를 예측하여 이 횡방향 가속도가 소정 기준치를 초과하는 경우에 경보를 발생하는 주행 상태 경보 방법에 있어서, 커브를 통과할 때 발생하는 횡방향 가속도를 상기 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 기재된 방법에 의해 예측하는 것을 특징으로 하는 차량용 주행 상태 경보 방법.

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