JP2016107722A - Traveling line creation device for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両の走行ライン生成装置に係わり、特に、カーブへの進入から脱出に至る車両の走行ラインを生成する走行ライン生成装置に関する。 The present invention relates to a vehicle travel line generation device, and more particularly, to a travel line generation device that generates a vehicle travel line from entry to exit from a curve.
従来、車両の走行ラインを生成し、その走行ラインに沿って車両が走行するように運転支援を行ったり、自動運転を行ったりする技術が知られている。
例えば、特許文献1には、燃費向上に寄与するために、道路境界線の条件を含む拘束条件を満たしている状態で、ブレーキ減速放熱総量の評価を含む評価関数によって収束演算を行って走行軌跡を導出することにより、走行路全体として減速をできるだけ抑え、放熱によるエネルギ損失を抑えた走行軌跡を生成する走行軌跡生成方法が記載されている。
また、特許文献2には、道路境界線の条件を含む拘束条件を満たしている状態で、速度の分散の評価を含む評価関数によって収束演算を行って走行軌跡を導出することにより、走行路全体で加減速をできるだけ抑え、車速のばらつきの少ない走行軌跡を生成し、最高速度の上昇による空気抵抗の増加を抑えた走行軌跡生成方法が記載されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, techniques for generating a travel line of a vehicle and performing driving support so that the vehicle travels along the travel line or performing automatic driving are known.
For example, in
Further,
ところで、車両がカーブを走行する際には、タイヤにスリップ角が生じ、そのスリップ角に応じた横力が発生する。この横力における車両前後方向の成分は、車両後方に向かって作用する抵抗力(コーナリング抵抗)となる。従って、カーブへの進入から脱出に至る燃費に優れた走行ラインを生成するためには、タイヤに発生するコーナリング抵抗を抑制した走行ラインを生成することが望ましい。 By the way, when the vehicle travels on a curve, a slip angle is generated in the tire, and a lateral force corresponding to the slip angle is generated. A component of the lateral force in the vehicle front-rear direction is a resistance force (cornering resistance) that acts toward the rear of the vehicle. Therefore, in order to generate a travel line with excellent fuel efficiency from entry to exit to a curve, it is desirable to generate a travel line that suppresses cornering resistance generated in the tire.
しかしながら、上述した従来の方法では、カーブ走行中にタイヤに発生するコーナリング抵抗について何ら考慮されていないので、生成された走行軌跡は必ずしもタイヤのコーナリング抵抗を抑制したものとはなっておらず、燃費向上の余地がある。 However, in the conventional method described above, no consideration is given to the cornering resistance generated in the tire during curve driving, so the generated travel locus does not necessarily suppress the cornering resistance of the tire, and fuel consumption There is room for improvement.
本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、カーブへの進入から脱出に至る燃費に優れた走行ラインを生成することができる、車両の走行ライン生成装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems of the prior art, and provides a vehicle travel line generation device capable of generating a travel line excellent in fuel consumption from entry to exit from a curve. The purpose is to provide.
上記の目的を達成するために、本発明の車両の走行ライン生成装置は、カーブへの進入から脱出に至る車両の走行ラインを生成する走行ライン生成装置であって、カーブの形状情報を取得するカーブ形状情報取得手段と、カーブの開始位置と終了位置との間における車両の進行方向の目標加速度を、カーブの開始位置から終了位置へ向かうにつれて単調増加するように設定する目標加速度設定手段と、カーブの開始位置と終了位置との間における車両の目標ヨーレートを、カーブの開始位置からカーブの開始位置と終了位置との間にある中間位置へ向かうにつれて単調増加し、この中間位置からカーブの終了位置へ向かうにつれて単調減少するように設定する目標ヨーレート設定手段とを有することを特徴とする。
このように構成された本発明においては、目標ヨーレート設定手段は、車速が高く目標ヨーレートを大きくすると操舵角が増大し易いカーブの開始位置及び終了位置の近傍では目標ヨーレートを小さい値に抑えて操舵角の増大を抑制し、車速が低く目標ヨーレートを大きくしても操舵角の増大を抑制できる中間位置近傍では目標ヨーレートを大きい値にして車両を効率的に旋回させることによって、カーブの通過に要する時間を延ばすことなくタイヤに発生するコーナリング抵抗を低減することができると共に、目標加速度が負の値の区間ではタイヤに発生するコーナリング抵抗を車両の減速に利用することができるので、コーナリング抵抗によるエネルギーロスを低減することができ、これにより、カーブへの進入から脱出に至る燃費に優れた走行ラインを生成することができる。
In order to achieve the above object, a vehicle travel line generation device of the present invention is a travel line generation device that generates a vehicle travel line from entry to exit of a curve, and acquires curve shape information. Curve shape information acquisition means, target acceleration setting means for setting the target acceleration in the vehicle traveling direction between the start position and end position of the curve so as to monotonously increase from the start position to the end position of the curve; The target yaw rate of the vehicle between the start and end positions of the curve increases monotonously from the start position of the curve toward the intermediate position between the start and end positions of the curve, and the end of the curve is reached from this intermediate position. And target yaw rate setting means for setting so as to monotonously decrease toward the position.
In the present invention configured as described above, the target yaw rate setting means steers by suppressing the target yaw rate to a small value in the vicinity of the start position and end position of the curve where the steering angle tends to increase when the vehicle speed is high and the target yaw rate is increased. In the vicinity of an intermediate position where the increase in the angle is suppressed and the increase in the steering angle can be suppressed even if the vehicle speed is low and the target yaw rate is increased, the target yaw rate is set to a large value and the vehicle is efficiently turned so that it can pass through the curve. The cornering resistance generated in the tire can be reduced without extending the time, and the cornering resistance generated in the tire can be used for deceleration of the vehicle when the target acceleration is negative. Loss can be reduced, which makes it possible to improve fuel economy from entry to exit The traveling line can be generated.
また、本発明において、好ましくは、目標ヨーレート設定手段は、カーブの曲率半径最小位置を中間位置とする。
このように構成された本発明においては、カーブの形状に合わせて目標ヨーレートを設定することができ、カーブをスムーズに旋回しつつコーナリング抵抗によるエネルギーロスを低減することが可能な走行ラインを生成することができる。
In the present invention, it is preferable that the target yaw rate setting means sets the minimum curvature radius position of the curve as the intermediate position.
In the present invention configured as described above, a target yaw rate can be set in accordance with the shape of the curve, and a traveling line capable of reducing energy loss due to cornering resistance while smoothly turning the curve is generated. be able to.
また、本発明において、好ましくは、目標加速度設定手段は、中間位置における目標加速度を0に設定する。
このように構成された本発明においては、目標ヨーレートが最大値となる中間位置において車速を最小として操舵角の増大を抑制することができ、カーブをスムーズに旋回しつつコーナリング抵抗によるエネルギーロスを低減することが可能な走行ラインを生成することができる。
In the present invention, it is preferable that the target acceleration setting means sets the target acceleration at the intermediate position to zero.
In the present invention configured as described above, an increase in the steering angle can be suppressed by minimizing the vehicle speed at an intermediate position where the target yaw rate becomes the maximum value, and energy loss due to cornering resistance is reduced while smoothly turning the curve. A travel line that can be generated can be generated.
本発明による車両の走行ライン生成装置によれば、カーブへの進入から脱出に至る燃費に優れた走行ラインを生成することができる。 According to the vehicle travel line generation device of the present invention, it is possible to generate a travel line excellent in fuel consumption from entry to exit to curve.
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態による車両の走行ライン生成装置を説明する。
まず、図1により、本発明の実施形態による車両の走行ライン生成装置を搭載する車両について説明する。図1は、本発明の実施形態による車両の走行ライン生成装置を搭載した車両の電気的構成を示すブロック図である。
Hereinafter, a vehicle travel line generation device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
First, a vehicle equipped with a vehicle travel line generation device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram showing an electrical configuration of a vehicle equipped with a vehicle travel line generation device according to an embodiment of the present invention.
図1に示すように、符号1は、本実施形態による車両の走行ライン生成装置を搭載した車両を示す。この車両1は、車両1の前方を撮影する車外カメラ2、道路の平面形状及び勾配に関する形状情報を格納した地図データベース4、GPS6(Global Positioning System)、車速を検出する車速センサ8、車両1の進行方向の加速度を検出する加速度センサ10、及び、車両1のヨーレートを検出するヨーレートセンサ12を有する。車外カメラ2が撮影した画像データ、地図データベース4から取得された道路の形状情報、GPS6により取得された位置情報、及び各センサにより検出された検出データは、ECU14(車両の走行ライン生成装置)に出力される。
As shown in FIG. 1, the code |
ECU14は、カーブの平面形状及び勾配に関する形状情報を取得するカーブ形状情報取得部16と、車両1が旋回中に発生させることのできる最大横加速度を取得する最大横加速度取得部18と、カーブの開始位置と終了位置との間における車両1の進行方向の目標加減速度を設定する目標加減速度設定部20と、カーブの開始位置と終了位置との間における車両1の目標ヨーレートを設定する目標ヨーレート設定部22と、目標ヨーレート設定部22により設定された目標ヨーレートを補正する目標ヨーレート補正部24と、生成された走行ラインを評価する生成ライン評価部26と、目標加速度に従って車両1のエンジン28及びブレーキ30を制御する加減速制御部32と、目標加速度及び目標ヨーレートに従って車両1の電動パワーステアリング34を制御するステアリングトルクコントローラ36とを備える。
The ECU 14 includes a curve shape
これらのカーブ形状情報取得部16、最大横加速度取得部18、目標加速度設定部、目標ヨーレート設定部22、目標ヨーレート補正部24、生成ライン評価部26、加減速制御部32、及びステアリングトルクコントローラ36は、CPU、当該CPU上で解釈実行される各種のプログラム(OSなどの基本制御プログラムや、OS上で起動され特定機能を実現するアプリケーションプログラムを含む)、及びプログラムや各種のデータを記憶するためのROMやRAMの如き内部メモリを備えるコンピュータにより構成される。
These curve shape
次に、図2乃至図5により、車両1の走行ライン生成装置が行う車両1の進行方向の加減速制御について説明する。
図2は、本発明の実施形態による車両1の走行ライン生成装置が走行ラインを生成するカーブの一例を示す平面図であり、図3は、本発明の実施形態による車両1の走行ライン生成装置が実行する走行ライン生成処理のフローチャートであり、図4は、本発明の実施形態による車両1の走行ライン生成装置により設定された加減速度制御曲線及びヨーレート制御曲線を示す線図であり、図5は、カーブの勾配に応じて補正された図4のヨーレート制御曲線を示す線図である。
Next, acceleration / deceleration control in the traveling direction of the
FIG. 2 is a plan view showing an example of a curve for generating a travel line by the travel line generation device for the
まず、図2に示すように、本実施形態では、車両1の走行ライン生成装置が左カーブ38への進入から脱出に至る車両1の走行ライン40を生成する場合を例として説明する。この図2に示したカーブ38は、例えばクロソイド曲線、円弧、放物線などを組み合わせて形成されている。
First, as illustrated in FIG. 2, in the present embodiment, a case where the travel line generation device of the
次に、図3に示す走行ライン生成処理は、カーブ38への進入から脱出に至る車両1の走行ライン40を生成する処理であり、車両1のイグニッションスイッチがONにされた後に実行される。
Next, the travel line generation process shown in FIG. 3 is a process of generating the
図3に示すように、走行ライン生成処理が開始されると、ステップS1において、カーブ形状情報取得部16は、走行ライン40を生成する対象となる道路の形状情報を含む地図データを、地図データベース4から読み込む。この走行ライン40を生成する対象となる道路は、例えば、ナビゲーションシステムにより予め設定された走行経路を構成する道路である。
As shown in FIG. 3, when the travel line generation process is started, in step S <b> 1, the curve shape
次に、ステップS2において、カーブ形状情報取得部16は、ステップS1において読み込んだ地図データに基づき、走行ライン40を生成するカーブ38の形状を取得する。
例えば、カーブ形状情報取得部16は、ステップS1において読み込んだ地図データから、車両1の走行経路において曲率半径Rが300m以下である範囲を、走行ライン40の生成対象となるカーブ38として特定する。そして、特定したカーブ38の各ノードにおける曲率半径を地図データに基づいて取得する。
Next, in step S2, the curve shape
For example, the curve shape
さらに、ステップS3において、カーブ形状情報取得部16は、ステップS2において特定した走行ライン40の生成対象となるカーブ38における路面勾配を、ステップS1において読み込んだ地図データから取得する。
例えば、カーブ形状情報取得部16は、ステップS2において特定した走行ライン40の生成対象となるカーブ38の各ノードにおける路面勾配を地図データに基づいて取得する。
Further, in step S3, the curve shape
For example, the curve shape
あるいは、上述したステップS1乃至S3に代えて、カーブ形状情報取得部16は、車外カメラ2により撮影された車両1前方の画像データにより、車両1前方の道路の曲率半径Rを特定し、その曲率半径Rが300m以下である場合に、その道路を走行ライン40の生成対象となるカーブ38として特定するようにしてもよい。この場合、カーブ形状情報取得部16は、車外カメラ2により撮影された車両1前方の画像データに基づき、特定したカーブ38の中央線上に一定間隔(例えば5m間隔)でノードを設定し、各ノードにおける曲率半径及び路面勾配を取得する。
Alternatively, instead of the above-described steps S1 to S3, the curve shape
次に、ステップS4において、目標ヨーレート補正部24は、ステップS3において取得したカーブ38の路面勾配による車両1の前後荷重の変化を推定する。
例えば、目標ヨーレート補正部24は、車両1の重心位置と、ステップS3において取得した走行ライン40の生成対象となるカーブ38の各ノードにおける路面勾配とに基づき、カーブ38の各ノードにおいて車両1の前輪に加わる荷重Wfslopeを、下記式により算出する。
Wfslope=mg(lrcosθ−hsinθ)/l ・・・(1)
ここで、mは車両重量、gは重力加速度、lは前後軸間距離、lrは後軸‐重心点間距離、hは重心点の高さ、θは路面勾配である。
Next, in step S4, the target yaw
For example, the target yaw
W fslope = mg (l r cos θ−hsin θ) / l (1)
Here, m is the vehicle weight, g is the gravitational acceleration, l is the distance between the front and rear axes, l r is the distance between the rear axis and the center of gravity, h is the height of the center of gravity, and θ is the road gradient.
次に、ステップS5において、目標ヨーレート補正部24は、ステップS4において推定したカーブ38の路面勾配による車両1の前後荷重分布に基づき、目標ヨーレートを補正するときに使用するヨーレート補正係数Kslopeを決定する。
例えば、目標ヨーレート補正部24は、カーブ38の各ノードにおけるヨーレート補正係数Kslopeを、下記式により算出する。
Kslope=(lrcosθ−hsinθ)/lr ・・・(2)
即ち、ヨーレート補正係数Kslopeは、路面が上り勾配(θが正)の場合には1未満となり、路面が下り勾配(θが負)の場合には1より大きくなる。
Next, in step S5, the target yaw
For example, the target yaw
K slope = (l r cos θ−h sin θ) / l r (2)
That is, the yaw rate correction coefficient K slope is less than 1 when the road surface is uphill (θ is positive), and is greater than 1 when the road surface is downhill (θ is negative).
次に、ステップS6において、目標加減速度設定部20は、旋回開始位置における車両1の進行方向の加減速度Gxent、旋回終了位置における車両1の進行方向の加減速度Gxext、及び、車両1が旋回中に発生させることのできる最大横加速度Gymaxを決定する。
例えば、目標加減速度設定部20は、タイヤの摩擦特性の線形領域において一定車速で旋回中に車両1に発生させることのできる横加速度の最大値(例えば4m/s2)を、最大横加速度Gymaxとして決定する。また、旋回開始位置における車両1の進行方向の加減速度Gxentを最大横加速度Gymaxと等しい大きさの最大減速度(例えば4m/s2)に設定し、旋回終了位置における車両1の進行方向の加減速度Gxextを、車両1が達成可能な最大加速度(例えば2m/s2)に設定する。
Next, in step S6, the target
For example, the target acceleration /
次に、ステップS7において、目標加減速度設定部20は、旋回開始位置における車速(初速)Ventと、カーブ38の開始位置と終了位置との間において車両1の進行方向の加減速度Gxを0にする中間位置とを設定する。また、目標ヨーレート設定部22は、カーブ38の開始位置と終了位置との間における目標ヨーレートの最大値γmaxを設定する。
例えば、目標加減速度設定部20は、カーブ38の曲率半径最小位置において最大横加速度Gymaxを発生させた場合の車速を、初速Ventの初期値として設定する。また、目標加減速度設定部20は、カーブ38の曲率半径最小位置を、車両1の進行方向の加減速度Gxを0にする中間位置の初期値として設定する。また、目標ヨーレート設定部22は、カーブ38の曲率半径最小位置において最大横加速度Gymaxを発生させた場合のヨーレートを、目標ヨーレートの最大値γmaxの初期値として設定する。
Next, in step S7, the target
For example, the target acceleration /
次に、ステップS8において、目標加減速度設定部20は、ステップS2において取得したカーブ38の形状情報、ステップS6において決定した旋回開始位置における車両1の進行方向の加減速度Gxent、旋回終了位置における車両1の進行方向の加減速度Gxext、及び、ステップS7において設定した加減速度Gxを0にする中間位置に基づき、旋回開始位置から旋回終了位置までの加減速度制御曲線を設定する。
具体的には、目標加減速度設定部20は、カーブ38における旋回開始位置から中間位置までの区間において車両1の進行方向の減速度がGxextから0まで単調減少するように、且つ、カーブ38における中間位置から旋回終了位置までの区間において車両1の進行方向の加速度が0からGxextまで単調増加するように、加減速度制御曲線を設定する。即ち、車両1が進行方向に加速する場合の加速度を正、減速する場合の加速度を負とした場合、車両1の進行方向の加速度がカーブ38の開始位置から終了位置へ向かうにつれて負の値から正の値へ単調増加するように加減速度制御曲線を設定する。
Next, in step S8, the target acceleration /
Specifically, the target acceleration /
また、ステップS8において、目標ヨーレート設定部22は、ステップS2において取得したカーブ38の形状情報、及び、ステップS7において設定した目標ヨーレートの最大値γmaxに基づき、旋回開始位置から旋回終了位置までのヨーレート制御曲線を設定する。
具体的には、目標ヨーレート設定部22は、カーブ38における旋回開始位置から中間位置までの区間において目標ヨーレートが0からγmaxまで単調増加するように、且つ、カーブ38における中間位置から旋回終了位置までの区間において目標ヨーレートがγmaxから0まで単調減少するように設定する。
Further, in step S8, the target yaw
Specifically, the target yaw
続いて、ステップS9において、目標ヨーレート補正部24は、ステップS5において決定したヨーレート補正係数に基づき、ステップS8において設定したヨーレート制御曲線を補正する。
具体的には、目標ヨーレート補正部24は、ステップS8において設定したヨーレート制御曲線に、ステップS5において決定したヨーレート補正係数Kslopeを乗算する。上述したように、ヨーレート補正係数Kslopeは、路面が上り勾配(θが正)の場合には1未満となり、路面が下り勾配(θが負)の場合には1より大きくなっているので、目標ヨーレート補正部24は、カーブ38における上り勾配の区間では、目標ヨーレートを減少させるように補正し、下り勾配の区間では、目標ヨーレートを増加させるように補正することになる。
Subsequently, in step S9, the target yaw
Specifically, the target yaw
このように、ステップS8において、旋回開始位置から旋回終了位置までの加減速度制御曲線及びヨーレート制御曲線を設定し、ステップS9において、ヨーレート制御曲線を補正することにより、カーブ38への進入から脱出に至る車両1の走行ライン40が生成される。
In this way, in step S8, the acceleration / deceleration control curve and the yaw rate control curve from the turning start position to the turning end position are set, and in step S9, the yaw rate control curve is corrected, so that the entry to the
次に、ステップS10において、生成ライン評価部26は、ステップS8において設定した加減速度制御曲線と、ステップS8において設定されステップS9において補正されたヨーレート制御曲線とによって表された車両1の走行ライン40を評価するための評価値を算出する。
例えば、生成ライン評価部26は、下記式により定義される評価関数Jを算出する。
J=(||RP||−R)2+(Oyext)2+(OΨext)2
ここで、RPはカーブ38の車線内側端を形成する円弧の中心から車両1の走行ライン40までの最短距離、Rはカーブ38の車線内側端を形成する円弧の半径、Oy(γ=0,t≠0)は旋回終了位置における車線外側端から車両1の走行ライン40までの距離、OΨextは旋回終了位置における車線外側端の方向と車両1の走行ライン40の方向とが成す角度である。
Next, in step S10, the generation
For example, the generation
J = (|| R P || -R) 2 + ( O y ext ) 2 + ( O Ψ ext ) 2
Here, R P is the shortest distance from the center of the arc forming the lane inner end of the
次に、ステップS11において、生成ライン評価部26は、ステップS10において算出した評価関数Jが予め設定した目標値未満か否かを判定する。この目標値は、生成した走行ライン40がカーブ38の車線内側端と車線外側端との間に位置する場合に得られる値として設定される。
Next, in step S11, the generation
その結果、ステップS10において算出した評価関数Jが予め設定した目標値未満ではない(目標値以上である)場合、ステップ7に戻り、目標加減速度設定部20は、旋回開始位置における初速Ventと、カーブ38の開始位置と終了位置との間において車両1の進行方向の加減速度Gxを0にする中間位置とを、評価関数Jが目標値に近づくように再設定し、目標ヨーレート設定部22は、カーブ38の開始位置と終了位置との間における目標ヨーレートの最大値γmaxを、評価関数Jが目標値に近づくように再設定する。
以降、ステップS7からS11までを繰り返すことにより、ステップS11において評価関数Jが予め設定した目標値未満となるように収束演算を行う。
As a result, if the evaluation function J calculated in step S10 is not less than the preset target value (is greater than or equal to the target value), the process returns to step 7 and the target acceleration /
Thereafter, by repeating steps S7 to S11, the convergence calculation is performed so that the evaluation function J is less than the preset target value in step S11.
ステップS11において、評価関数Jが予め設定した目標値未満となった場合、走行ライン生成装置は走行ライン生成処理を終了する。 In step S11, when the evaluation function J is less than the preset target value, the travel line generation device ends the travel line generation process.
上述の走行ライン生成処理によって生成した走行ライン40に沿って車両1を走行するように運転支援を行ったり、自動運転を行ったりする場合、加減速制御部32は、走行ライン生成処理のステップS7において決定した初速Ventにてカーブ38に進入するように車両1のエンジン28及びブレーキ30を制御し、車両1がカーブ38に進入した後は、加速度センサ10により検出された車両1の実加速度に基づき、走行ライン生成処理のステップS8において設定した加減速度制御曲線の加減速度を発生させるように、車両1のエンジン28及びブレーキ30を制御する。また、ステアリングコントローラは、ヨーレートセンサ12により検出された車両1の実ヨーレートに基づき、走行ライン生成処理のステップS8において設定されステップS9において補正されたヨーレート制御曲線のヨーレートを発生させるように、車両1の電動パワーステアリング34を制御する。
When performing driving assistance or performing automatic driving so that the
次に、図4及び図5により、車両1の走行ライン生成装置により設定された加減速度制御曲線及びヨーレート制御曲線について説明する。
図4は、本発明の実施形態による車両1の走行ライン生成装置により設定された加減速度制御曲線及びヨーレート制御曲線を例示する線図であり、図4(a)は目標ヨーレート設定部22により設定されたヨーレート制御曲線を示す線図、図4(b)は目標加減速度設定部20により設定された加減速度制御曲線を示す線図、図4(c)は車両1が図4(a)のヨーレート制御曲線及び図4(b)の加減速度制御曲線に従ってカーブ38を走行した場合にタイヤに発生するコーナリング抵抗を示す線図、図4(d)は図4(c)に示したコーナリング抵抗により発生したエネルギーロスを示す線図である。この図4の各線図において、実線は、走行ライン生成装置により生成された走行ライン40による値を示し、点線は、走行ライン生成装置により生成された走行ライン40による所要時間と同一の所要時間で同じカーブ38を定常円旋回(車速一定且つヨーレート一定)した場合における値を示している。また、図4の各線図における横軸は、カーブ38における旋回開始位置からの距離を示し、図4(a)の縦軸は反時計回りのヨーレートを示し、図4(b)の縦軸は車両1の進行方向の加速度(加速が正、減速が負)を示し、図4(c)の縦軸はタイヤに発生するコーナリング抵抗を示し、図4(d)の縦軸はコーナリング抵抗により生じるエネルギーロスを示す。
また、図5は、カーブ38の勾配に応じて補正された図4(a)のヨーレート制御曲線を示す線図であり、図5(a)はカーブ38の勾配を示す線図、図5(b)はカーブ38の勾配に応じて補正された図4(a)のヨーレート制御曲線を示す線図である。この図5の各線図における横軸は、カーブ38における旋回開始位置からの距離を示し、図5(a)の縦軸はカーブ38の勾配(上りが正、下りが負)を示し、図5(b)の縦軸は反時計回りのヨーレートを示す。
Next, an acceleration / deceleration control curve and a yaw rate control curve set by the travel line generation device of the
FIG. 4 is a diagram illustrating an acceleration / deceleration control curve and a yaw rate control curve set by the travel line generation device for the
5 is a diagram showing the yaw rate control curve of FIG. 4A corrected according to the slope of the
まず、図4(a)及び(b)に示すように、定常円旋回では、カーブ38における旋回開始位置から旋回終了位置までヨーレートは一定であり、車両1の進行方向の加減速度は0で一定である。この定常円旋回では操舵角が一定であるので、図4(c)に示すように、旋回開始位置から旋回終了位置まで一定のコーナリング抵抗がタイヤに発生する。この場合、定常円旋回における一定の車速を維持するためには、コーナリング抵抗を相殺する駆動力を発生させる必要があり、これがエネルギーロスとなる。その結果、図4(d)に示すように、コーナリング抵抗により発生するエネルギーロスは、旋回開始位置から旋回終了位置まで増加し続ける。
First, as shown in FIGS. 4A and 4B, in steady circle turning, the yaw rate is constant from the turning start position to the turning end position on the
一方、目標ヨーレート設定部22により設定されたヨーレート制御曲線では、図4(a)に示すように、カーブ38における旋回開始位置から中間位置までの区間において目標ヨーレートが0からγmaxまで単調増加し、且つ、カーブ38における中間位置から旋回終了位置までの区間において目標ヨーレートがγmaxから0まで単調減少する。
また、目標加減速度設定部20により設定された加減速度制御曲線では、図4(b)に示すように、カーブ38における旋回開始位置から中間位置までの区間において車両1の進行方向の減速度がGxextから0まで単調減少し、且つ、カーブ38における中間位置から旋回終了位置までの区間において車両1の進行方向の加速度が0からGxextまで単調増加する。即ち、車両1が進行方向に加速する場合の加速度を正、減速する場合の加速度を負とした場合、車両1の進行方向の加速度がカーブ38の開始位置から終了位置へ向かうにつれて単調増加する。
On the other hand, in the yaw rate control curve set by the target yaw
Further, in the acceleration / deceleration control curve set by the target acceleration /
この場合、タイヤに発生するコーナリング抵抗は、目標ヨーレートに対応した操舵角の変化に伴って、旋回開始位置から中間位置までの区間において単調増加し、且つ、且つ、カーブ38における中間位置から旋回終了位置までの区間において単調減少する。
In this case, the cornering resistance generated in the tire monotonously increases in the section from the turning start position to the intermediate position with the change of the steering angle corresponding to the target yaw rate, and the turning ends from the intermediate position in the
ここで、図4(c)に示したコーナリング抵抗が図4(b)に示した加減速度制御曲線における減速度を達成するために要求される制動力以下の区間(図4では旋回開始位置から位置Aまでの区間)では、コーナリング抵抗を車両1の減速に利用することができるので、この区間においてエネルギーロスは発生しない。
また、図4(c)に示すように、目標ヨーレート設定部22により設定されたヨーレートに応じてタイヤに発生するコーナリング抵抗の最大値は、定常円旋回において発生するコーナリング抵抗より大きいが、図4(c)に示したコーナリング抵抗が図4(b)に示した加減速度制御曲線における減速度を達成するために要求される制動力以上又は加減速度制御曲線において加速度が正の区間(図4では位置Aから旋回終了位置までの区間)においてタイヤに発生するコーナリング抵抗の総量は、定常円旋回の場合に同区間で発生するコーナリング抵抗の総量よりも小さい。従って、図4(d)に示すように、車両1が走行ライン生成装置により設定された加減速度制御曲線及びヨーレート制御曲線に従ってカーブ38を走行した場合に発生するコーナリング抵抗によるエネルギーロスは、定常円旋回をした場合のエネルギーロスと比較して大幅に低減される。
Here, the cornering resistance shown in FIG. 4C is a section below the braking force required to achieve the deceleration in the acceleration / deceleration control curve shown in FIG. 4B (from the turning start position in FIG. 4). In the section up to the position A), the cornering resistance can be used for deceleration of the
Further, as shown in FIG. 4 (c), the maximum value of the cornering resistance generated in the tire in accordance with the yaw rate set by the target yaw
また、図5に示すように、目標ヨーレート補正部24は、目標ヨーレート設定部22により設定されたヨーレート制御曲線を、カーブ38における上り勾配の区間では、目標ヨーレートを減少させるように補正し、下り勾配の区間では、目標ヨーレートを増加させるように補正する。
即ち、カーブ38における上り勾配の区間では、前輪の荷重が減少することによりタイヤのコーナリングフォースが減少するが、目標ヨーレートが減少側に補正されているので、目標ヨーレートを達成するために必要となる操舵角の増大が抑制され、これにより、コーナリング抵抗の増加が抑制される。
一方、カーブ38における下り勾配の区間では、前輪の荷重が増加することによりタイヤのコーナリングフォースが増大するが、目標ヨーレートが増加側に補正されているので、目標ヨーレートを達成するために必要となる操舵角を維持しつつ、より早い旋回を実現することができ、これにより、上り勾配の区間における目標ヨーレートの減少を補うことができる。
Further, as shown in FIG. 5, the target yaw
That is, in the ascending slope section of the
On the other hand, in the downward slope section of the
次に、本発明の実施形態のさらなる変形例を説明する。
上述した実施形態においては、車両1の走行ライン生成装置を搭載する車両1は、動力源としてガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃エンジン28を搭載する場合を例として説明したが、これらのエンジン28に代えて、あるいはこれらのエンジン28と共に、動力源として車両1にバッテリ及びモータを搭載してもよい。この場合、加減速制御部32は、加減速制御処理において設定された加減速度制御曲線に従って、車両1のモータ及びブレーキ30を制御する。
Next, further modifications of the embodiment of the present invention will be described.
In the above-described embodiment, the
上述した実施形態において、目標加減速度設定部20は、加減速度制御曲線が直線状になるように目標加減速度を設定しているが、車両1の進行方向の加速度がカーブ38の開始位置から終了位置へ向かうにつれて単調増加する限りにおいて、加減速度制御曲線が例えばcosカーブのような曲線状に目標加減速度を設定してもよい。
また、上述した実施形態において、目標ヨーレート設定部22は、ヨーレート制御曲線が直線状になるように目標ヨーレートを設定しているが、車両1の進行方向の加速度がカーブ38の開始位置から終了位置へ向かうにつれて単調増加する限りにおいて、加減速度制御曲線が例えばcosカーブのような曲線状に目標加減速度を設定してもよい。
In the embodiment described above, the target acceleration /
In the above-described embodiment, the target yaw
次に、上述した本発明の各実施形態及び本発明の実施形態の変形例による車両1の走行ライン生成装置の効果を説明する。
Next, effects of the travel line generation device for the
まず、目標加速度設定部は、カーブ38の開始位置と終了位置との間における車両1の進行方向の目標加速度を、カーブ38の開始位置から終了位置へ向かうにつれて負の値から正の値へ単調増加するように設定し、目標ヨーレート設定部22は、カーブ38の開始位置と終了位置との間における車両1の目標ヨーレートを、カーブ38の開始位置からカーブ38の開始位置と終了位置との間にある中間位置へ向かうにつれて単調増加し、この中間位置からカーブ38の終了位置へ向かうにつれて単調減少するように設定するので、車速が高く目標ヨーレートを大きくすると操舵角が増大し易いカーブ38の開始位置及び終了位置の近傍では目標ヨーレートを小さい値に抑えて操舵角の増大を抑制し、車速が低く目標ヨーレートを大きくしても操舵角の増大を抑制できる中間位置近傍では目標ヨーレートを大きい値にすることによって、カーブ38の通過に要する時間を延ばすことなくタイヤに発生するコーナリング抵抗を低減することができると共に、目標加速度が負の値の区間ではタイヤに発生するコーナリング抵抗を車両1の減速に利用することができ、これにより、コーナリング抵抗によるエネルギーロスを低減することができる。従って、カーブ38への進入から脱出に至る燃費に優れた走行ライン40を生成することができる。
First, the target acceleration setting unit monotonously changes the target acceleration in the traveling direction of the
また、目標ヨーレート設定部22は、カーブ38の曲率半径最小位置を中間位置とするので、カーブ38の形状に合わせて目標ヨーレートを設定することができ、カーブ38をスムーズに旋回しつつコーナリング抵抗によるエネルギーロスを低減することが可能な走行ライン40を生成することができる。
Further, the target yaw
また、目標加減速度設定部20は、中間位置における目標加速度を0に設定するので、目標ヨーレートが最大値となる中間位置において車速を最小として操舵角の増大を抑制することができ、カーブ38をスムーズに旋回しつつコーナリング抵抗によるエネルギーロスを低減することが可能な走行ライン40を生成することができる。
Further, since the target acceleration /
また、目標ヨーレート補正部24は、カーブ38における上り勾配の区間では、目標ヨーレートを減少させるように補正し、下り勾配の区間では、目標ヨーレートを増加させるように補正するので、カーブ38における上り勾配の区間では、前輪の荷重が減少することによりタイヤのコーナリングフォースが減少するが、目標ヨーレートを減少側に補正することにより、目標ヨーレートを達成するために必要となる操舵角の増大を抑制でき、これにより、コーナリング抵抗の増加を抑制することができる。また、カーブ38における下り勾配の区間では、前輪の荷重が増加することによりタイヤのコーナリングフォースが増大するが、目標ヨーレートを増加側に補正することにより、目標ヨーレートを達成するために必要となる操舵角を維持しつつ、より早い旋回を実現することができ、これにより、上り勾配の区間における目標ヨーレートの減少を補うことができる。従って、カーブ38の通過に要する時間を延ばすことなく、カーブ38への進入から脱出に至る燃費に優れた走行ライン40を生成することができる。
Further, the target yaw
1 車両
2 車外カメラ
4 地図データベース
6 GPS
8 車速センサ
10 加速度センサ
12 ヨーレートセンサ
14 ECU
16 カーブ形状情報取得部
18 最大横加速度取得部
20 目標加減速度設定部
22 目標ヨーレート設定部
24 目標ヨーレート補正部
26 生成ライン評価部
28 エンジン
30 ブレーキ
32 加減速制御部
34 電動パワーステアリング
36 ステアリングトルクコントローラ
38 カーブ
40 走行ライン
1
8
16 Curve shape
Claims (3)
カーブの形状情報を取得するカーブ形状情報取得手段と、
上記カーブの開始位置と終了位置との間における車両の進行方向の目標加速度を、上記カーブの開始位置から終了位置へ向かうにつれて負の値から正の値へ単調増加するように設定する目標加速度設定手段と、
上記カーブの開始位置と終了位置との間における車両の目標ヨーレートを、上記カーブの開始位置から上記カーブの開始位置と終了位置との間にある中間位置へ向かうにつれて単調増加し、この中間位置から上記カーブの終了位置へ向かうにつれて単調減少するように設定する目標ヨーレート設定手段と、を有することを特徴とする車両の走行ライン生成装置。 A travel line generation device that generates a travel line of a vehicle from entry to exit to a curve,
Curve shape information acquisition means for acquiring curve shape information;
Target acceleration setting that sets the target acceleration in the vehicle traveling direction between the start position and end position of the curve so as to monotonically increase from a negative value to a positive value as it goes from the start position to the end position of the curve Means,
The target yaw rate of the vehicle between the start position and end position of the curve increases monotonously from the start position of the curve toward the intermediate position between the start position and end position of the curve. Target vehicle yaw rate setting means for setting so as to monotonously decrease toward the end position of the curve.
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