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発明の名称 車両制御装置及び方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−168532(P2007−168532A)
公開日 平成19年7月5日(2007.7.5)
出願番号 特願2005−366503(P2005−366503)
出願日 平成17年12月20日(2005.12.20)
代理人 【識別番号】100107308
【弁理士】
【氏名又は名称】北村 修一郎
発明者 丹羽 俊明
要約 課題
カーブを走行する際に運転者の実際の感覚に合致するように車両制御を行うことができる車両制御装置及び方法、並びにそのような車両制御等に用いるための車速−ハンドル回転速度関係を導出する装置を提供する。

解決手段
自車両2の進行方向のカーブ情報Cを取得するカーブ情報取得手段8と、自車両2の現在の走行状態の情報を取得する走行状態情報取得手段3と、カーブ情報Cに基づいて、当該カーブを走行する際の車速とハンドルの回転速度との関係を求める関係導出手段9と、ここで求めた関係に基づいてカーブを走行する際のハンドルHの回転速度を所定の閾値以下とするための目標走行状態を求め、現在の走行状態を目標走行状態に近づけるための制御を行う制御手段14と、を備える。
特許請求の範囲
【請求項1】
自車両の進行方向のカーブ情報を取得するカーブ情報取得手段と、
前記自車両の現在の走行状態の情報を取得する走行状態情報取得手段と、
前記カーブ情報に基づいて、当該カーブを走行する際の車速とハンドルの回転速度との関係を求める関係導出手段と、
前記関係導出手段で求めた関係に基づいて前記カーブを走行する際の前記ハンドルの回転速度を所定の閾値以下とするための目標走行状態を求め、前記現在の走行状態を前記目標走行状態に近づけるための制御を行う制御手段と、
を備える車両制御装置。
【請求項2】
前記カーブ情報は、前記自車両の進行方向のカーブを構成する緩和曲線のクロソイド係数情報を含む請求項1に記載の車両制御装置。
【請求項3】
前記関係導出手段は、以下の式(1)又はこの式(1)による演算結果を記憶したテーブルに基づいて車速とハンドルの回転速度との関係を求める請求項2に記載の車両制御装置、
ω=α/A×V・・・(1)
但し、ωはハンドルの回転速度、αは自車両の特性値、Aはクロソイド係数、Vは車速である。
【請求項4】
前記目標走行状態は、自車両の車速及びステアリング応答特性値の一方又は双方を含む請求項1から3のいずれか一項に記載の車両制御装置。
【請求項5】
前記目標走行状態として、前記カーブを走行する際の前記ハンドルの回転速度が所定の閾値以下となる車速である理想車速を求め、
前記現在の走行状態の情報に含まれる現在車速が前記理想車速より高い場合に、前記目標走行状態に近づけるための制御として減速制御を行う請求項1から4のいずれか一項に記載の車両制御装置。
【請求項6】
前記自車両が前記カーブを走行中に、前記現在車速が前記理想車速より高い場合には、前記目標走行状態に近づけるための制御として、前記自車両が前記カーブに進入するまでの間の減速よりも弱い減速制御を行う請求項5に記載の車両制御装置。
【請求項7】
前記現在車速が前記理想車速より高い場合には、前記目標走行状態として、前記カーブを走行する際の前記ハンドルの回転速度を所定の閾値以下とするためのステアリング応答特性値を求め、前記目標走行状態に近づけるための制御としてステアリング応答特性変更制御を行う請求項5又は6に記載の車両制御装置。
【請求項8】
前記目標走行状態として、前記カーブを走行する際の前記ハンドルの回転速度が所定の閾値以下となる車速である理想車速を求め、
前記現在の走行状態の情報に含まれる現在車速が前記理想車速より高い場合に、前記目標走行状態に近づけるための制御として減速を促すための報知を行う請求項1から7のいずれか一項に記載の車両制御装置。
【請求項9】
自車両の進行方向のカーブ情報を取得するカーブ情報取得ステップと、
前記自車両の現在の走行状態の情報を取得する走行状態情報取得ステップと、
前記カーブ情報に基づいて、当該カーブを走行する際の車速とハンドルの回転速度との関係を求める関係導出ステップと、
前記関係導出ステップで求めた関係に基づいて前記カーブを走行する際の前記ハンドルの回転速度を所定の閾値以下とするための目標走行状態を求め、前記現在の走行状態を前記目標走行状態に近づけるための制御を行う制御ステップと、
を備える車両制御方法。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、自車両の進行方向のカーブ情報等に基づいて自車両の制御を行う車両制御装置及び方法に関する。
【背景技術】
【0002】
自車両の進行方向のカーブ情報等に基づいて運転者の操作を補助するための車両制御を行う車両制御装置に関する技術として、例えば下記の特許文献1には、以下のような技術が開示されている。この車両制御装置は、記憶手段に記憶された道路データに基づいて、自車両の進行方向にカーブが存在する場合にそのカーブの半径を演算する。次に、前記カーブ半径と道路の路面摩擦係数とに基づいて、カーブを無理なく旋回するための目標速度を算出する。そして、前記目標速度、現在の自車速、カーブまでの距離、及び路面摩擦係数に基づいてシフトダウンによるエンジンブレーキやホイールブレーキを動作させ、自車両を適切に減速させる制御を実行する。
【0003】
【特許文献1】特開2005−267260号公報(第3−4頁、第1−2図)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかし、実際の道路のカーブには、クロソイド曲線等で構成される緩和曲線区間が設けられており、カーブの半径に基づいて車両の制御を行っても、運転者の実際の感覚に合致しない場合があるという問題がある。すなわち、カーブの半径が小さい場合であっても、そこに至るまでの緩和曲線区間が長い場合には運転者はハンドル操作をゆっくり行うことになるので、長いカーブと感じることはあっても急なカーブと感じることはない。一方、カーブの半径が大きい場合であっても、緩和曲線区間が短い場合には運転者は速いハンドル操作を要求されることになり、急なカーブと感じる場合がある。
【0005】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、カーブを走行する際に運転者が余裕を持って運転操作を行うことを可能とする車両制御装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するための本発明に係る車両制御装置の特徴構成は、自車両の進行方向のカーブ情報を取得するカーブ情報取得手段と、前記自車両の現在の走行状態の情報を取得する走行状態情報取得手段と、前記カーブ情報に基づいて、当該カーブを走行する際の車速とハンドルの回転速度との関係を求める関係導出手段と、前記関係導出手段で求めた関係に基づいて前記カーブを走行する際の前記ハンドルの回転速度を所定の閾値以下とするための目標走行状態を求め、前記現在の走行状態を前記目標走行状態に近づけるための制御を行う制御手段と、を備える点にある。
【0007】
この特徴構成によれば、自車両の進行方向のカーブ情報に基づいて、当該カーブを走行する際に必要なハンドルの回転速度を所定の閾値以下とするための制御を行うので、いずれのカーブにおいても運転者は基本的に一定の回転速度以下でハンドルを操作すればよいことになる。したがって、急なハンドル操作が要求される場合を少なくでき、運転者は常に余裕を持って運転操作を行うことが可能となる。
【0008】
ここで、前記カーブ情報は、前記自車両の進行方向のカーブを構成する緩和曲線のクロソイド係数情報を含むとすると好適である。
【0009】
実際の道路のカーブには、クロソイド曲線で構成される緩和曲線区間が設けられている場合が多い。また、クロソイド曲線のカーブでは、一定車速でカーブを走行する際における当該車速とハンドルの回転速度との関係は比例関係となる。したがって、カーブ情報としてクロソイド係数情報を取得することにより、カーブを走行する際の車速とハンドルの回転速度との関係を容易に求めることができる。
【0010】
そして、前記関係導出手段は、以下の式(1)又はこの式(1)による演算結果を記憶したテーブルに基づいて車速とハンドルの回転速度との関係を求める構成とすると好適である。
ω=α/A×V・・・(1)
但し、ωはハンドルの回転速度、αは自車両の特性値、Aはクロソイド係数、Vは車速である。
これにより、カーブのクロソイド係数及び自車両の特性値に応じた車速とハンドルの回転速度との関係を求めることができる。
【0011】
また、前記所定の閾値は、120〔°/s〕とすると好適である。
このようにすれば、運転者が余裕を持って操作できる回転速度以上のハンドル操作が要求されることがないので、運転者は常に余裕を持って運転操作を行うことが可能となる。
【0012】
また、前記目標走行状態は、自車両の車速及びステアリング応答特性値の一方又は双方を含む構成とすることができる。
【0013】
これにより、自車両の車速が高いために、そのままの車速でカーブを走行するためには所定の閾値以上の回転速度によるハンドル操作が要求されることになる場合に、車速を低くする減速制御、及び車輪の舵角に対するハンドルの操作量を減少させるようにステアリング応答特性を変更する制御の一方又は双方が行われることになる。したがって、ハンドルの回転速度が所定の閾値以下となるようにでき、運転者は余裕を持って運転操作を行うことが可能となる。
【0014】
より具体的には、前記目標走行状態として、前記カーブを走行する際の前記ハンドルの回転速度が所定の閾値以下となる車速である理想車速を求め、前記現在の走行状態の情報に含まれる現在車速が前記理想車速より高い場合に、前記目標走行状態に近づけるための制御として減速制御を行う構成とすると好適である。
【0015】
また、前記自車両が前記カーブを走行中に、前記現在車速が前記理想車速より高い場合には、前記目標走行状態に近づけるための制御として、前記自車両が前記カーブに進入するまでの間の減速よりも弱い減速制御を行う構成とすると好適である。
このように構成すれば、自車両がカーブに進入するまでは理想車速に近づけるように大きな減速制御を行い、自車両がカーブを走行中は走行姿勢の安定性を阻害しないような弱い減速制御を行うことになる。したがって、カーブ走行中の自車両の安定性を損なうことなく、運転者が余裕を持って運転操作を行い得るようにできる。
【0016】
更に、前記自車両が前記カーブを走行中に、前記現在車速が前記理想車速より高い場合には、前記目標走行状態として、前記カーブを走行する際の前記ハンドルの回転速度を所定の閾値に近づけるためのステアリング応答特性値を求め、前記目標走行状態に近づけるための制御としてステアリング応答特性変更制御を行う構成としても好適である。
このように構成すれば、自車両がカーブを走行中は運転者のハンドル操作量を減少させるようなステアリング応答特性変更制御を行うことになる。したがって、カーブ走行中の自車両の車速が高い理想車速より高い場合であっても、運転者が余裕を持って運転操作を行い得るようにできる。
【0017】
また、前記目標走行状態として、前記カーブを走行する際の前記ハンドルの回転速度が所定の閾値以下となる車速である理想車速を求め、前記現在の走行状態の情報に含まれる現在車速が前記理想車速より高い場合に、前記目標走行状態に近づけるための制御として減速を促すための報知を行う構成としても好適である。
【0018】
この構成によれば、自車両の車速が高いために、そのままの車速でカーブを走行するためには所定の閾値以上の回転速度によるハンドル操作が要求されることになる場合に、運転者に対して減速を促すための報知を行うことなる。したがって、運転者は報知内容に従って適切に減速することで、余裕を持って運転操作を行うことが可能となる。
【0019】
上記目的を達成するための本発明に係る車両制御方法の特徴構成は、自車両の進行方向のカーブ情報を取得するカーブ情報取得ステップと、前記自車両の現在の走行状態の情報を取得する走行状態情報取得ステップと、前記カーブ情報に基づいて、当該カーブを走行する際の車速とハンドルの回転速度との関係を求める関係導出ステップと、前記関係導出ステップで求めた関係に基づいて前記カーブを走行する際の前記ハンドルの回転速度を所定の閾値以下とするための目標走行状態を求め、前記現在の走行状態を前記目標走行状態に近づけるための制御を行う制御ステップと、を備える点にある。
【0020】
この特徴構成によれば、自車両の進行方向のカーブ情報に基づいて、当該カーブを走行する際に必要なハンドルの回転速度を所定の閾値以下とするための制御を行うので、いずれのカーブにおいても運転者は基本的に一定の回転速度以下でハンドルを操作すればよいことになる。したがって、急なハンドル操作が要求される場合を少なくでき、運転者は常に余裕を持って運転操作を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0021】
本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。
図1は、本実施形態に係る車両制御装置1の構成を示すブロック図である。この車両制御装置1は、自車両2の進行方向のカーブ情報と現在の走行状態の情報とに基づいて、カーブを走行する際のハンドルHの回転速度を所定の閾値以下とするための目標走行状態を求め、現在の走行状態を目標走行状態に近づけるための制御を行う。この際の目標走行状態としては、具体的には、自車両2の車速(理想車速Vt)及びステアリング応答特性値(理想ステアリングギヤ比Gt)の一方又は双方が含まれる。また、目標走行状態に近づけるための制御としては、具体的には、ホイールブレーキ及びエンジンブレーキの一方又は双方による減速制御、ステアリング応答特性変更制御、並びに運転者に減速を促すための報知制御が含まれる。
【0022】
以下、図1に従って、本実施形態に係る車両制御装置1の各部の構成について説明する。なお、この車両制御装置1の各機能部は、CPU等の演算処理装置を中核部材として、入力されたデータに対して種々の処理を行うための機能部がハードウエア又はソフトウエア(プログラム)或いはその両方で実装されて構成されている。
【0023】
1.各部の構成
ロケーション部4は、GPS受信機5、方位センサ6、及び車速センサ7からの情報を取得する。ここで、GPS受信機5は、図示しないGPS衛星からの信号を受信する装置であり、受信した信号に基づいてGPS受信機5の位置(緯度及び経度)や移動速度等の各種情報を取得する。方位センサ6は、地磁気センサやジャイロセンサ、或いは、ハンドルHの回転部に取り付けた光学的な回転センサや回転型の抵抗ボリューム、車輪部に取り付ける角度センサ等により構成され、自車両2の進行方位を検知する。車速センサ7は、車輪の回転数を検知する車速パルスセンサや、自車両の加速度を検知するヨー・Gセンサと検知された加速度を2回積分する回路との組み合わせ等により構成され、自車両3の現在車速Vpを検知する。そして、ロケーション部4は、これらのGPS受信機5、方位センサ6及び車速センサ7から取得した情報に基づいて、公知の方法により自車両の位置及び方位を特定する演算を行う。そして、このロケーション部4により特定された自車両3の位置及び方位は、自車位置情報及び自車方位情報としてカーブ情報取得部8に出力される。また、車速センサ7により取得された自車両2の現在車速Vpを示す車速情報は、ロケーション部4以外にも、目標走行状態導出部10及び制御部11に出力される。ここで、現在車速Vpは自車両2の現在の走行状態を示す情報の一つである。したがって、本実施形態においては、この車速センサ7が本発明における「走行状態情報取得手段3」を構成する。
【0024】
地図データベースDBには、カーブ情報Cを含む地図情報が格納されている。図2は、地図データベースDBに格納されている地図情報の内容を示す説明図である。この図に示すように、ここでは、地図情報として、道路ネットワークレイヤX1、道路情報レイヤX2、背景レイヤX3が格納されている。この地図データベースDBは、例えば、ハードディスクドライブ、DVD−ROMを備えたDVDドライブ、CD−ROMを備えたCDドライブ等のように、情報を記憶可能な記録媒体とその駆動手段とを有する装置をハードウエア構成として備えている。
【0025】
道路ネットワークレイヤX1は、道路間の接続情報を示すレイヤである。具体的には、緯度及び経度で表現された地図上の位置情報を有する多数のノードNの情報と、2つのノードNを連結して道路を構成する多数のリンクKの情報とを有して構成されている。また、各リンクKは、そのリンク情報として、道路の種別(高速道路、有料道路、国道、県道等の種別)やリンク長さ等の情報を有している。
【0026】
道路情報レイヤX2は、道路ネットワークレイヤX1に関連付けられて格納され、道路の詳細な情報を示すレイヤである。具体的には、道路ネットワークレイヤX1に関連付けられた各ノードNの情報、及び2つのノードNの間(リンクK上)に配置されて緯度及び経度で表現された地図上の位置情報を有する多数の形状補間点Sの情報を有して構成されている。また、道路情報レイヤX2には、各カーブを構成する区間毎にカーブ情報Cが記憶されている。本例においてカーブとは、道路形状が弧を描いて屈曲している区間に限らず、車両の走行軌跡が結果的に弧を描いて屈曲することとなる区間も含まれる。そして、カーブ情報Cは、カーブを構成する緩和曲線の形状や特性等を示す緩和曲線情報や、カーブの頂点部分での半径Rを示すカーブ半径情報、カーブの開始点を示す開始点情報等を含んでいる。本例では、カーブ情報Cは、緩和曲線情報として、そのクロソイド曲線のクロソイド係数Aの値を示すクロソイド係数情報Ccを有している。またこの他にも、この道路情報レイヤX2には、例えば道路の勾配情報、幅員情報、カント(バンク)情報、車線数情報等の各種情報が、各ノードN及び各形状補間点Sに関連付けて格納されている。
【0027】
背景レイヤX3は、道路ネットワークレイヤX1及び道路情報レイヤX2に関連付けられて格納され、道路及びその周辺に設けられた道路ペイントや標識等の各種地物、並びに背景等の情報を示すレイヤである。この背景レイヤX3に格納された情報は、図示しないナビゲーション装置による地図表示等に用いられる。
【0028】
カーブ情報取得部8は、ロケーション部4から出力された自車位置情報及び自車方位情報を取得し、これらの情報に基づいて自車両2の進行方向のカーブ情報Cを地図データベースDBから取得する処理を行う。ここで取得されるカーブ情報Cには、緩和曲線情報、具体的にはカーブを構成するクロソイド曲線(緩和曲線)のクロソイド係数Aの値を示すクロソイド係数情報Ccが含まれる。この際、カーブ情報取得部8は、自車位置情報に示される位置から自車両2の進行方向に向かって予め設定された探索範囲内に存在する最も近い位置にあるカーブについてのカーブ情報Cを取得する。ここで、探索範囲は、自車位置からの距離によって規定することとし、その距離は、例えば100〔m〕や300〔m〕等に設定することができる。また本例では、自車両2の進行方向の道路に交差点やインターチェンジ等の分岐がある場合には、分岐を通過して自車両2の進路が確定してからカーブ情報Cを取得することとする。また、別例では、ナビゲーション装置による経路案内中であって自車両2の走行経路が特定できる場合には、自車両2の進路は確定しているものとして、任意のタイミングで予め設定された探索範囲内に存在する最も近い位置にあるカーブについてのカーブ情報Cを取得する。そして、カーブ情報取得部8により取得されたクロソイド係数情報Ccを含むカーブ情報Cは、車速−ハンドル回転速度関係導出部9へ出力される。
本実施形態においては、このカーブ情報取得部8が、本発明における「カーブ情報取得手段」を構成する。
【0029】
車速−ハンドル回転速度関係導出部9は、カーブ情報取得部8により取得されたカーブ情報Cに基づいて、当該カーブを走行する際の車速VとハンドルHの回転速度ωとの関係を導出する処理を行う。本例では、カーブ情報Cに含まれるクロソイド係数情報Ccが示すクロソイド係数Aの値に基づいて、当該クロソイド係数Aの値についての車速Vとハンドル回転速度ωとの関係を示す情報を、図3に示す関係テーブルTbから取得することにより、車速−ハンドル回転速度関係を導出する。
本実施形態においては、車速−ハンドル回転速度関係導出部9が本発明における「関係導出手段」を構成する。
【0030】
図3は、関係テーブルTbの具体例を示す図である。この関係テーブルTbは、複数のクロソイド係数Aの値のそれぞれについて、車速Vとハンドル回転速度ωとの関係を予め演算し、その結果を格納したテーブルである。図3では、横軸を車速V(単位:km/h)、縦軸をハンドル回転速度ω(単位:°/s)としており、これらの関係は直線により表されている。よって、車速−ハンドル回転速度関係導出部9は、カーブのクロソイド係数Aの値に対応する一本の直線を、当該カーブを走行する際の車速−ハンドル回転速度関係として導出する。
この車速Vとハンドル回転速度ωとの関係は、下記の式(1)により演算することができる。
ω=α/A×V・・・(1)
ここで、αは自車両2の特性値である。この特性値αは、主として前輪と後輪との間の車軸間距離であるホイールベースd(図1参照)と、ハンドルHの回転角度に対する自車両2の進行方向の転向角度の関係とに応じて定まる各車両に固有の定数である。したがって、特定のクロソイド係数Aのクロソイド曲線(緩和曲線)で構成されるカーブを走行する際の車速Vとハンドル回転速度ωとの関係は、図3に示すような比例関係となる。なお、この図3に示す関係テーブルTbは、後述するステアリングギヤボックス2dのステアリングギヤ比Gが「1」(ハンドルHの操作量:車輪Wの方向の変化量=1:1)である場合について演算した結果を格納している。
【0031】
図3においては、クロソイド係数Aの値を20、30、・・・90等のように10刻みで規定したテーブルを示している。なお、車速−ハンドル回転速度関係を更に的確に導出するためには、更に多くのクロソイド係数Aの値について関係テーブルTbに規定すると好適である。また、この関係テーブルTbに規定するクロソイド係数Aの値の範囲は、実在のカーブの緩和曲線として存在し得るクロソイド係数Aの値をカバーできる範囲とすると好適である。
【0032】
目標走行状態導出部10は、車速−ハンドル回転速度関係導出部9で求めた車速−ハンドル回転速度関係情報に基づいて、カーブ情報取得部8によりカーブ情報Cが取得されたカーブを走行する際に運転者に要求されるハンドルHの回転速度ωが所定の閾値ωt以下とするための目標走行状態を求める処理を行う。本実施形態においては、目標走行状態導出部10は、ハンドルHの回転速度ωが所定の閾値ωt以下となる車速Vである理想車速Vt、及びハンドルHの回転速度ωを所定の閾値ωt以下とするためのステアリング応答特性値としての理想ステアリングギヤ比Gtを求める処理を行う。
本実施形態においては、この目標走行状態導出部10及び後述する制御部11が、本発明における「制御手段14」を構成する。
【0033】
理想車速Vtを求める処理は、車速−ハンドル回転速度関係導出部9において取得した車速−ハンドル回転速度関係に従い、ハンドル回転速度ωが閾値ωtとなる車速Vを理想車速Vtとして求めることにより行う。ここで、ハンドル回転速度ωの所定の閾値ωtとしては、例えば、120〔°/s〕(約2.1〔rad/s〕)とすれば、運転者は余裕を持ってハンドル操作を行うことができるので好適である。そして、理想車速Vtは、ハンドル回転速度ωの閾値ωtと、車速−ハンドル回転速度関係導出部9において取得した車速−ハンドル回転速度関係を示す直線との交差する点での自車両2の車速Vとして求められる。図3に示すように、例えばクロソイド係数Aが60の場合、理想車速Vtは30〔km/h〕となる。なお、ここで求める理想車速Vtは、ステアリングギヤボックス2dのステアリングギヤ比Gが「1」である場合についての値となる。
【0034】
ハンドルHの回転速度ωを所定の閾値ωt以下とするためのステアリング応答特性値として、理想ステアリングギヤ比Gtを求める処理は、以下のようにして行う。すなわち、まず、車速−ハンドル回転速度関係導出部9において取得した車速−ハンドル回転速度関係に従って、車速センサ7により取得される現在車速Vpでカーブを走行する際のハンドル回転速度ωpを求める。そして、この現在車速Vpでのハンドル回転速度ωpをハンドル回転速度ωの閾値ωt以下とするためのステアリングギヤボックス2dのステアリングギヤ比Gを、理想ステアリングギヤ比Gtとして求める。具体的には、理想ステアリングギヤ比Gtは、ハンドル回転速度ωの閾値ωtに対する現在車速Vpでのハンドル回転速度ωpの比として、以下の式(2)に従い演算して求めることができる。
Gt=ωp/ωt・・・(2)
ステアリングギヤボックス2dのステアリングギヤ比Gを、理想ステアリングギヤ比Gtとすることにより、ハンドルHの操作量と車輪Wの方向の変化量との比は、ハンドルHの操作量:車輪Wの方向の変化量=1:Gtとなる。
図3に示すように、例えば、クロソイド係数Aが60であって現在車速Vpが40〔km/h〕の場合、現在車速Vpでのハンドル回転速度ωpが160〔°/s〕であるので、理想ステアリングギヤ比Gtは、1.33(=160/120)となる。
【0035】
制御部11は、目標走行状態導出部10により求めた目標走行状態に基づいて、自車両2の現在の走行状態を目標走行状態に近づけるための制御を行う。本実施形態においては、この制御として、ホイールブレーキ及びエンジンブレーキの一方又は双方による減速制御、ステアリング応答特性変更制御、並びに運転者に減速を促すための報知制御を行う。
【0036】
ホイールブレーキによる減速制御は、制御部11により、自車両2の車輪に設けられたブレーキアクチュエータ2aの動作を制御することにより行う。エンジンブレーキによる減速制御は、制御部11により、トランスミッション2b及びエンジン2cの動作を制御することにより行う。具体的には、エンジン2cのスロットルをオフ状態とするとともに、トランスミッション2bの変速比を低速側に変更する制御を行う。これらの減速制御は、目標走行状態導出部10により導出された理想車速Vtを目標車速として行う。
【0037】
ステアリング応答特性変更制御は、ハンドルHの操作量(回転角度)に対する車輪Wの方向の変化量の応答特性を変更する制御である。この制御は、制御部11により、自車両2のステアリングギヤボックス2dに設けられたアクチュエータを動作させ、ステアリングギヤ比Gを変更することにより行う。具体的には、車速Vが理想車速Vtより高い場合に、ハンドルHの操作量に対して車輪Wの方向の変化量が大きくなるように、ステアリングギヤ比Gを「1」の状態から、目標走行状態導出部10により導出された理想ステアリングギヤ比Gtまで次第に変化させる。これにより、ハンドル回転速度ωを所定の閾値ωt以下としつつ必要な車輪Wの方向の変化量を確保することができる。なお、制御部11は、ステアリングギヤボックス2dの現在のステアリングギヤ比Gの情報を取得することができるように構成されている。ここで、現在のステアリングギヤ比Gは自車両2の現在の走行状態を示す情報の一つである。したがって、本実施形態においては、この制御部11も本発明における「走行状態情報取得手段3」を構成する。
【0038】
減速を促すための報知制御は、車速Vが理想車速Vtより高い場合に、自車両2の運転者に対して、減速のための操作を行うことを促す画像や音声等の出力を行う制御である。具体的には、この報知制御は、図示しないナビゲーション装置等に用いるモニタ12にメッセージを表示し、スピーカ13を用いて音声によるメッセージや警告音等を出力することにより行う。
【0039】
また、後にフローチャートを用いて説明するように、本実施形態においては、制御部11は、車速Vが理想車速Vtより高い場合に、制御部11による制御として、自車両2がカーブに進入するまでは減速制御のみを行い、自車両2がカーブを走行中は、カーブに進入するまでの減速よりも弱い減速制御とステアリング応答特性変更制御との双方を行う。この際、カーブに進入するまでの減速制御としては、ホイールブレーキを用い、必要に応じてエンジンブレーキも用いる減速制御とすると好適である。一方、カーブを走行中の弱い減速制御としては、エンジンブレーキによる減速制御とすると好適である。また、制御部11は、カーブを走行中に、車速Vが理想車速Vtより高い場合であってもハンドル回転速度ωが所定の閾値ωt以下となるように、ステアリング応答特性変更制御を行う。
【0040】
図4は、車速Vが理想車速Vtより高い場合における、自車両2の現在の走行状態を目標走行状態に近づけるための制御の具体例を示したグラフである。図4(a)に示すように、この例では、自車両2は、現在位置P1からカーブの開始地点P2までの直線区間を走行した後、クロソイド曲線でなる緩和曲線を有するカーブを走行する。図4(b)に示すように、この緩和曲線のクロソイド係数Aから導出された理想車速Vtは30〔km/h〕である。そして、自車両2は、理想車速Vtを目標車速として、50〔km/h〕の現在車速Vpで走行している状態から、現在位置P1で減速制御を開始してカーブの開始地点P2までに40〔km/h〕まで減速し、その後カーブを走行する。この際、現在位置P1からカーブの開始地点P2までの直線区間では、ホイールブレーキのみ又はホイールブレーキとエンジンブレーキの双方による強い減速制御を行い、現在車速Vpを50〔km/h〕から40〔km/h〕まで大きく減速させている。そして、カーブの開始地点P2より先のカーブ区間では、エンジンブレーキのみによる弱い減速制御を行っている。
【0041】
また、図4(b)に示すように、カーブの開始地点P2での自車両2の現在車速Vpは40〔km/h〕であり、理想車速Vtの30〔km/h〕より高い。そこで、本例では、ハンドル回転速度ωを所定の閾値ωt以下としつつ必要な車輪Wの方向の変化量を確保するために、ステアリングギヤボックス2dのステアリングギヤ比Gを「1」の状態から理想ステアリングギヤ比Gtまで次第に変化させるステアリング応答特性変更制御を行っている。ここで、カーブの開始地点P2より先のカーブ区間では、自車両2の現在車速Vpは、エンジンブレーキのみによる弱い減速制御により次第に低下している。したがって、ステアリングギヤ比Gの目標値としての理想ステアリングギヤ比Gtは、現在車速Vpが変化するのに応じて時々刻々と演算されて変化する。具体的には、図4(b)において二点鎖線で示すように、理想ステアリングギヤ比Gtは、現在車速Vpが低下するのに応じて次第に低下する。一方、実際のステアリングギヤボックス2dのステアリングギヤ比Gは、理想ステアリングギヤ比Gtを目標値として「1」の状態から次第に増加するように制御される。そして、実際のステアリングギヤ比Gが、その時点での現在車速Vpに対応する理想ステアリングギヤ比Gtに一致した後は、その時の理想ステアリングギヤ比Gtにステアリングギヤ比Gは固定される。
なお、図4には示していないが、例えば、自車両2が減速制御を開始すると同時又はそれより前に、減速を促すための報知制御も合わせて実行すると好適である。
【0042】
次に、本実施形態に係る車両制御装置1による車両制御方法を、図5に示すフローチャートに基づいて詳細に説明する。車両制御装置1は、まず、ロケーション部4により、自車位置情報及び自車方位情報を取得する(ステップ#01)。次に、カーブ情報取得部8により、自車両2の進行方向のカーブ情報Cを地図データベースDBから取得する(ステップ#02)。本例では、自車両2の現在位置から進行方向に向かって予め設定された探索範囲内に存在する最も近い位置にあるカーブについてのカーブ情報Cを取得する。ここで取得されるカーブ情報Cには、当該カーブのクロソイド曲線(緩和曲線)のクロソイド係数Aの値を示すクロソイド係数情報Ccが含まれる。そして、所定の探索範囲内にカーブが存在しない場合には(ステップ#03:NO)、処理は終了する。
【0043】
一方、所定の探索範囲内にカーブが存在する場合には(ステップ#03:YES)、車速−ハンドル回転速度関係導出部9により、ステップ#02で取得されたカーブ情報Cに含まれるクロソイド係数情報Ccに基づいて、車速−ハンドル回転速度関係を導出する(ステップ#04)。本例では、上記のとおり、カーブ情報Cに含まれるクロソイド係数情報Ccが示すクロソイド係数Aの値に基づいて、クロソイド係数情報Ccに示されるクロソイド係数Aの値についての車速Vとハンドル回転速度ωとの関係を示す情報を関係テーブルTbから取得することにより、車速−ハンドル回転速度関係を導出する。
【0044】
次に、ステップ#04で求めた車速−ハンドル回転速度関係情報に基づいて、目標走行状態導出部10により目標走行状態として、当該カーブを走行する際の自車両2の理想車速Vtを導出する(ステップ#05)。この理想車速Vtは、当該カーブを走行する際に運転者に要求されるハンドルHの回転速度ωが所定の閾値ωt(図3に示す例では120〔°/s〕)以下となる自車両2の車速Vである。そして、自車両2の現在の車速Vが既に理想車速Vt以下である場合には(ステップ#06:YES)、ハンドル回転速度ωを所定の閾値ωt以下とするための車両制御は必要ないので、処理は終了する。
【0045】
一方、自車両2の現在の車速Vが理想車速Vtより高い場合には(ステップ#06:NO)、制御部11により、ハンドル回転速度ωを所定の閾値ωt以下とするための目標走行状態(理想車速Vt及び理想ステアリングギヤ比Gt)を求め、自車両2の現在の走行状態(現在車速Vp及び現在のステアリングギヤ比G)を目標走行状態に近づけるための制御を行う。具体的には、まず、モニタ12やスピーカ13を用いて運転者に減速を促すための報知制御を行う(ステップ#07)。そして、自車両2がステップ#02でカーブ情報Cが取得されたカーブに進入する前であるか否かについて判断する(ステップ#08)。そして、自車両2がカーブ進入前である場合には(ステップ#08:YES)、ホイールブレーキ及びエンジンブレーキによる強い減速制御を行う(ステップ#09)。この減速制御における理想車速Vtを目標車速(目標走行状態)として行う。そして処理はステップ#06へ戻る。カーブに進入する前に理想車速Vt以下に減速すれば(ステップ#06:YES)、処理は終了する。
【0046】
理想車速Vt以下に減速する前にカーブに進入した場合には(ステップ#08:NO)、当該カーブを走行中は(ステップ#10:YES)、目標走行状態導出部10により目標走行状態として、当該カーブを走行する際のハンドルHの回転速度ωを所定の閾値ωt以下とするための理想ステアリングギヤ比Gtを導出する(ステップ#11)。そして、エンジンブレーキによる弱い減速制御とステアリング応答特性変更制御を行う(ステップ#12)。この制御の具体的方法については上記のとおりである。そして処理はステップ#06へ戻る。自車両2が理想車速Vt以下に減速すれば(ステップ#06:YES)、処理は終了する。また、理想車速Vt以下に減速する前にカーブを通過した場合にも(ステップ#10:NO)、処理は終了する。
【0047】
〔その他の実施形態〕
(1)上記の実施形態においては、カーブ情報Cを地図データベースDBから取得する場合について説明した。しかし、カーブ情報Cを取得する方法はこれに限定されない。すなわち、座標情報に対応してカーブ情報Cのみが格納されたカーブ情報データベースから自車両2の進行方向のカーブ情報Cを取得する構成や、自車両2に搭載された撮像装置等を用いて進行方向の道路の形状を検出し、カーブ情報Cを取得する構成とすることも好適な実施形態の一つである。
【0048】
(2)上記の実施形態においては、クロソイド係数情報Ccをカーブ情報Cとしてデータベースに格納している場合について説明した。しかし、クロソイド係数情報Ccを取得する方法はこれに限定されない。すなわち、地図データベースDBに格納されている地図情報が示す道路形状に基づいて、自車両2の進行方向のカーブのクロソイド係数Aを演算して取得する構成とすることも好適な実施形態の一つである。この際の道路形状は、例えば、道路ネットワークを構成するノードN及び形状補間点Sを結ぶことにより取得することができる。
【0049】
(3)上記の実施形態においては、車速−ハンドル回転速度関係導出部9は、関係テーブルTbからカーブのクロソイド係数Aの値に応じた車速−ハンドル回転速度関係を取得することにより車速−ハンドル回転速度関係を導出する場合について説明した。しかし、車速−ハンドル回転速度関係を導出する方法はこれに限定されない。すなわち、クロソイド係数情報Ccが取得される度に上記の式(1)を演算する構成とすることも好適な実施形態の一つである。
【0050】
(4)上記の実施形態においては、カーブ進入前とカーブ走行中とに分け、カーブ進入前は理想車速Vtを目標走行状態とする減速制御を行い、カーブ走行中は減速制御とともに理想ステアリングギヤ比Gt(理想のステアリング応答特性値)を目標走行状態とするステアリング応答特性変更制御を行う場合について説明した。しかし、本発明の適用範囲はこれに限定されず、自車両2の走行状態に応じて、各種の制御を組み合わせて適用することが可能である。すなわち、カーブ進入前やカーブ走行中等の各状態に合わせて、ホイールブレーキによる減速制御、エンジンブレーキによる減速制御、ステアリング応答特性変更制御、及び運転者に減速を促すための報知制御等の各種制御のいずれか一つ又は2つ以上を組み合わせて適宜実行する構成とすることができる。
例えば、カーブ進入前かカーブ走行中かに関係なく、理想車速Vtとなるまで減速制御のみを行う構成とすることも好適な実施形態の一つである。
また、ステアリング応答特性変更制御を実行せず、カーブ進入前はホイールブレーキ等を用いた強い減速制御を行い、カーブ走行中はエンジンブレーキ等による弱い減速制御を行う構成とすることも好適な実施形態の一つである。
また、ステアリング応答特性変更制御を、カーブ進入前から行う構成とすることも好適な実施形態の一つである。この場合において、カーブ進入前までにステアリング応答特性変更制御を完了する構成とすることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【0051】
本発明は、自車両の進行方向のカーブ情報等に基づいて、運転者の操作を補助するための制御を行う車両制御装置等に好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0052】
【図1】本発明の実施形態に係る車両制御装置の構成を示すブロック図
【図2】地図データベースに格納されている地図情報の内容を示す説明図
【図3】本発明の実施形態に係る関係テーブルの具体例を示す図
【図4】本発明の実施形態に係る、現在の走行状態を目標走行状態に近づけるための制御の具体例を示したグラフ
【図5】本実施形態に係る車両制御装置による車両制御方法を示すフローチャート
【符号の説明】
【0053】
1:車両制御装置
2:自車両
3:走行状態情報取得手段
7:車速センサ
8:カーブ情報取得部(カーブ情報取得手段)
9:車速−ハンドル回転速度関係導出部(関係導出手段)
10:目標走行状態導出部
11:制御部
14:制御手段
A:クロソイド係数
C:カーブ情報
Cc:クロソイド係数情報
H:ハンドル
Tb:関係テーブル
V:車速
ω:ハンドル回転速度
ωt:ハンドル回転速度の閾値




 

 


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