JP4289421B2 - 車両制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両制御装置に関するものである。

従来、カーブを通過する際に車速制御を行う車両制御装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１に記載の車両制御装置によれば、自車が車速Ｖ０から所定の減速度で減速した場合に所定時間ｔ２内に停止できる距離（先読距離）を求め、自車位置よりも先読距離だけ前方に設定した仮自車位置に第２基準ノードを設定し、この第２基準ノードから距離ａ（ａ＝車速Ｖ０×所定時間ｔ１）だけ前方位置に第３基準ノードを設定する。また、第２基準ノードと第３基準ノードとの間を基準横加速度以下で通過するための通過可能車速を求める。そして、前方の道路にカーブの存在が判定され、車速Ｖ０が通過可能車速を上回っている場合には、カーブを確実に通過し得るように車速制御手段による自動減速を行う。
特許第３４３２８８１号公報

上述した特許文献１の車両制御装置では、基準横加速度以下で通過するための通過可能車速を求めているにすぎず、ドライバのカーブに対する危険感を考慮した車速制御を行うことができない。そこで、本願出願人は、自車がカーブを走行しているときの自車の横Gの現在値Gy_pとカーブの曲率半径Rに基づいてカーブを走行する際の目標速度Vs0_tを設定し、この設定した目標速度Vs0_tと自車の速度Vs0との速度差が所定速度差よりも大きい場合には、自車の現在の接近離間状態評価指標KdB_p、自車進行方向の延長線上に位置する道路付帯物と自車との距離D、自車の速度Vs0、及び目標速度Vs0_tから、目標速度Vs0_tまで自車を加減速するための目標加減速度dVs0dtを求め、自車に発生する加減速度が目標加減速度dVs0dtとなるように加減速制御を実行する車両制御装置を出願した（特願２００６−２３９４２０）。

しかしながら、この車両制御装置では、カーブの入り口地点よりも手前の地点では、道路付帯物と自車との距離Dが大きいほどカーブの曲率半径Rが大きく算出されるため、自車前方のカーブを走行する際の目標速度Vs0_tが大きく算出され、カーブの入り口地点では、算出されるカーブの曲率半径Rが小さくなるため、自車前方のカーブを走行する際の目標速度Vs0_tが小さく算出される。そのため、カーブの入り口地点までに自車の速度Vs0と目標速度Vs0_tとの速度差が十分に小さくならず、その結果、カーブ進入時のドライバの危険感に合った制御を実行することができない問題があった。

本発明は、上記問題を鑑み、カーブ進入時のドライバの危険感に合った制御を実行することができる車両制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するためになされた請求項１に記載の車両制御装置は、
自車進行方向の延長線上に位置し、自車の前方に存在するカーブ道路の道路境界又はその付近に設けられた道路付帯物と自車との距離を取得する距離取得手段と、
自車の速度を取得する速度取得手段と、
道路境界又は道路付帯物と自車との相対速度を検出する相対速度検出手段と、
道路境界又は道路付帯物と自車の速度を考慮した、道路境界又は道路付帯物に対する自車の接近離間状態を表す指標として、道路境界又は道路付帯物に接近する相対速度が高くなるほど大きくなるとともに、各相対速度において道路境界又は道路付帯物との距離が短くなるほど増加勾配が急峻になる補正接近離間状態評価指標を算出する評価指標算出手段と、
カーブ道路の曲率半径を取得する曲率半径取得手段と、
カーブ道路の曲率半径、及び自車がカーブ道路を走行する際に目標とする目標横加速度から、自車がカーブ道路を走行する際の目標走行相対速度を設定する目標走行相対速度設定手段と、
目標走行相対速度に基づいて、カーブ道路の入り口地点よりも手前の地点における自車の目標とすべき目標進入相対速度を設定するものであって、目標走行相対速度を上回る相対速度である目標進入相対速度を設定する目標進入相対速度設定手段と、
目標走行相対速度及び目標進入相対速度を用いて、カーブ道路の入り口よりも手前の地点からカーブ道路の入り口地点までのカーブ進入区間における補正接近離間状態評価指標の増加勾配が、予め設定された補正接近離間状態評価指標の閾値の増加勾配に比べて急峻となる、カーブ進入区間における補正接近離間状態評価指標の閾値を設定するカーブ進入区間閾値設定手段と、
カーブ進入区間に自車が到達するまでは、評価指標算出手段の算出した補正接近離間状態評価指標が、予め設定した補正接近離間状態評価指標の閾値を上回るかどうかを判定し、カーブ進入区間内では、評価指標算出手段の算出した補正接近離間状態評価指標が、カーブ進入区間閾値設定手段の設定したカーブ進入区間における補正接近離間状態評価指標の閾値を上回るかどうかを判定する閾値判定手段と、
閾値判定手段が閾値を上回ると判定した場合、目標走行相対速度、目標進入相対速度、自車の相対速度から、自車がカーブ進入区間に到達するまでは目標走行相対速度まで自車を減速するための目標減速度を算出し、カーブ進入区間においては目標進入相対速度まで自車を減速するための目標減速度を算出する目標減速度算出手段と、
自車に発生する減速度が目標減速度となるように減速制御を行う車両制御手段と、を備えることを特徴とする。

これにより、自車がカーブ道路に進入する際、自車の速度は、カーブ進入区間に到達するまでにカーブ道路を走行する際の目標走行相対速度を目標に減速されるようになり、カーブ進入区間においては、前記目標走行相対速度を上回る相対速度である目標進入相対速度を目標に減速されるようになる。その結果、自車の速度は、カーブの入り口地点よりも手前の地点までに十分に減速され、カーブ進入区間においては、その減速の度合いが緩められるようになるので、カーブ進入時のドライバの危険感に合った制御を実行することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本実施形態は、本発明の車両制御装置を運転支援システムに適用した場合について説明するものである。図１に、本実施形態の運転支援システムの全体構成を示す。同図に示すように、本運転支援システムは、VSC_ECU１０、舵角センサ２０、Gセンサ３０、ヨーレートセンサ４０、ENG_ECU５０、路車間通信装置６０、レーダ７０、操作SW８０、ナビゲーション装置９０、及び車両制御ECU１００によって構成される。

図１に示すVSC_ECU１０は、自車に制動力を印加するブレーキアクチュエータ（図示せず）を制御するもので、自車の横滑りを抑制するVSC（Vehicle Stability Control、登録商標）の制御機能を備える。このVSC_ECU１０は、車内LANから目標減速度の情報を受信し、この目標減速度が自車に発生するように、ブレーキアクチュエータを制御する。また、VSC_ECU１０は、自車の速度（車速）Vs0、及びブレーキ圧力の情報を車内LANに送信する。舵角センサ２０は、自車のステアリングの操舵角の情報を検出するセンサであり、検出した操舵角の情報を車内LANに送信する。

Gセンサ３０は、自車の前後方向に発生する加速度（前後Ｇ）と、横（左右）方向に発生する加速度（横Ｇ）を検出する加速度センサであり、検出した前後Ｇ及び横Ｇの情報を車内LANに送信する。ヨーレートセンサ４０は、自車の鉛直軸まわりの角速度（ヨーレート）を検出するセンサであり、検出したヨーレートの情報を車内LANに送信する。

ENG_ECU５０は、車内LANから目標加速度の情報を受信し、自車が目標加速度を発生するように、図示しないスロットルアクチュエータを制御する。路車間通信装置６０は、道路に設置された路側通信装置（路側インフラ）との路車間通信を行う無線通信装置であり、自車の進行方向前方の道路がカーブする場合に、そのカーブの入り口地点よりも十分に手前の地点において、カーブの曲率半径（カーブR）、カーブにおける路面摩擦係数μ、カーブの出入り口地点の座標（緯経度）、カーブの幅員、車線数、車線毎の幅員などを示すカーブ情報を受信する。この路車間通信には、ＤＳＲＣ（Dedicated Short Range Communication、狭域通信）などが採用される。

レーダ７０は、例えば、レーザ光を自車前方の所定範囲に照射し、その反射光を受信して、カーブ道路の道路境界やその付近に設けられた所定強度以上の反射光強度を示す反射板、デリニエータ等の道路付帯物との距離、自車幅中心軸と道路付帯物の中心軸とのズレ量（横ずれ量）等を検出し、車両制御ECU１００へ出力する。

操作SW８０は、自車のドライバが操作するスイッチ群であり、スイッチ群の操作情報は車両制御ECU１００へ出力される。ナビゲーション装置９０は、何れも図示しない周知の地磁気センサ、ジャイロスコープ、距離センサ、及び衛星からの電波に基づいて自車の位置を検出するＧＰＳ（Global Positioning System ）のためのＧＰＳ受信機等から構成される位置検出部、道路地図データを記憶する道路地図データ記憶部、液晶やＣＲＴ等を用いたカラーディスプレイ、及び制御回路によって構成される。

道路地図データは、地図上の道路をリンクとノードによって表現するためのリンクデータ及びノードデータが含まれており、このリンクデータ及びノードデータは、リンクの始点及び終点座標、リンク長、幅員などの情報を含んでいる。ナビゲーション装置９０は、車両制御ECU１００からの指令を受けて、自車の現在位置の座標（緯経度）を特定し、自車の現在位置の道路、及び自車前方の所定距離以内に存在するカーブ道路のリンクデータ及びノードデータを出力する。

車両制御ECU１００は、主にマイクロコンピュータとして構成され、何れも周知のCPU、ROM、RAM、I/O、及びこれらを接続するバスによって構成される。この車両制御ECU１００は、後述するブレーキ判別式KdB_c（KdB_c_t）を用いて、カーブ道路に進入する際の減速制御開始タイミングを決定し、カーブの入り口地点までに、自車がカーブを走行する際に目標とする目標横G（Gy_t）から算出される目標走行相対速度まで自車を減速させる減速制御を実行することにより、カーブ進入時のドライバの危険感に合った減速制御を実現するものである。

以下、図２に示すように、自車がカーブＲのカーブ道路に進入する状況を例として、車両制御ECU１００の実行する減速制御処理について、図３に示すフローチャートを参照しながら説明する。この減速制御処理は、自車の進行方向前方の道路がカーブする場合に実行するものであり、路車間通信装置６０を介してカーブ情報を受信することで実行を開始する。

先ず、図３のステップＳ１では、カーブR、カーブにおける路面摩擦係数μ、カーブの出入り口地点の座標（緯経度）、カーブの幅員、車線数、車線毎の幅員などを含むカーブ情報を取得する。また、自車の速度Vs0、自車の現在位置の座標（緯経度）などを含む車両情報を取得する。

ステップＳ２では、図２に示すように、自車正面のカーブの入り口地点（直線部終了位置）からカーブの外側の道路境界又はその付近に設けられた道路付帯物までの距離D_cを式１により算出する。なお、Lは自車中心の車線に対する横位置である。

D_c＝[R²−(R−L)²]^1/2 ・・・式１
ステップＳ３では、自車から自車正面のカーブの外側のカーブ逸脱地点である道路境界又はその付近に設けられた道路付帯物までの距離Dを算出したのち、自車から自車正面のカーブの入り口地点（直線終了位置）までの距離D_sを式２により算出する。

D_s＝D−D_c ・・・式２
ステップＳ４では、道路境界又は道路付帯物と自車の速度を考慮した補正接近離間状態評価指標KdB_cの現在値（KdB_c_p）を式３により算出する。なお、式３のVr_p（＝−Vs0）は、カーブの外側の道路境界又はその付近に設けられた道路付帯物と自車との相対速度であり、式３の|−2×Vr_p|は（−2×Vr_p）の絶対値を示す。

KdB_c_p＝10×log₁₀{|-2×Vr_p|／(D³×5×10^-8)} ・・・式３
この補正接近離間状態評価指標KdB_cについては、本願出願人が先に出願した特願２００７−７４７３に説明されているので、その概要について簡単に説明する。自車のドライバは、自車の進行方向にカーブが存在する場合、通常、そのカーブの外側の道路境界又はその付近に設けられた道路付帯物の視覚的な面積変化から、自車がカーブに接近しているのか、カーブから離間しているのかを判断し、その判断した結果に基づいてアクセル操作やブレーキ操作を行う。

従って、このドライバの運転操作の判断基準となるカーブの外側の道路境界又はその付近に設けられた道路付帯物の視覚的な面積変化を表す指標（特願２００７−７４７３の段落００４７参照）を元に減速制御を実行することで、カーブに進入する際のドライバの危険感に見合った減速開始タイミングとなる指標を、補正接近離間状態評価指標KdB_cとして求めるようにしている。

ステップＳ５では、自車の減速を開始するかどうかを判断するため、ステップＳ４にて算出した補正接近離間状態評価指標KdB_cの現在値（KdB_c_p）がブレーキ判別式KdB_c（KdB_c_t）を上回ったかどうかを判断する。このステップＳ５にて肯定判断した場合にはステップＳ６に処理を進め、否定判断した場合にはステップＳ１へ処理を移行して、上述した処理を繰り返す。ブレーキ判別式KdB_c（KdB_c_t）は式４から算出される。

KdB_c（KdB_c_t）＝−23.76×log₁₀D＋76.96 ・・・式４
このブレーキ判別式KdB_c（KdB_c_t）は、本願出願人が先に出願した特願２００７−７４７３（段落番号１０１〜１０４参照。）にて説明しているように、先行車両（本実施形態では、カーブの外側の道路境界又はその付近に設けられた道路付帯物）に自車が接近する状況において、テストドライバに対して先駆雄者に衝突しないようブレーキのコントロールが可能なぎりぎりのタイミングでブレーキ操作を開始するように教示して実験したときの補正接近離間状態評価指標KdB_cと、ブレーキ操作開始時の先行車両までの距離との関係を示した近似式である。従って、この近似式を閾値としたタイミングで減速制御の実行を開始することで、一般のドライバにおいては、ほとんどの場合に常用領域外からブレーキ操作が介入されるようになるため、カーブを逸脱する領域には入らなくなる。

図３のステップＳ６では、カーブ情報を参照して、カーブにおける路面摩擦係数μに対応したカーブを走行する際に目標とする目標横G（Gy_t）を算出する。この目標横G（Gy_t）については、カーブを走行する際、自車のステアリング操作時のタイヤの横力が確保できる程度となるように、クーロンの摩擦の法則に基づいて算出すればよい。

ステップＳ７では、目標横G（Gy_t）で自車がカーブを曲がることのできる、カーブの外側の道路境界又はその付近に設けられた道路付帯物と自車との目標走行相対速度Vr__{Gy_t}を式５から算出することによって設定する。

Vr__{Gy_t}＝−（R×Gy_t）^1／2 ・・・式５
ステップＳ８では、先ず、カーブの入り口地点よりも手前の地点における自車の目標とすべき相対速度（目標進入相対速度Vr__{Gy_t}＋v）を算出する。この目標進入相対速度Vr__{Gy_t}＋vは、目標走行相対速度Vr__{Gy_t}に対して任意な相対速度vを加算することで、目標走行相対速度Vr__{Gy_t}を相対速度vだけ上回るように設定される。

図４（ａ）は、上記式３の補正接近離間状態評価指標KdB_cを、自車から道路境界又はその付近に設けられた道路付帯物までの距離Dを横軸とし、自車と道路路境界又はその付近に設けられた道路付帯物との相対速度を縦軸として表したものである。ステップＳ８では、この図４（ａ）における目標進入相対速度Vr__{Gy_t}＋vにおける自車から見てカーブの入り口地点よりも手前の地点から道路境界又はその付近に設けられた道路付帯物までの距離D_Vr_{Gy_t}+vを求め、座標点（D_Vr_{Gy_t}+v，Vr__{Gy_t}＋v）と座標点（D_c，Vr__{Gy_t}）とを直線（曲線でもよい）で結んだ結合線を求める。

ステップＳ９では、図４（ｂ）に実線と点線で示されるブレーキ判別式KdB_c（KdB_c_t）に対し、自車から見てカーブの入り口地点よりも手前の地点から道路境界又はその付近に設けられた道路付帯物までのまでの距離D_Vr_{Gy_t}+vと、カーブの入り口地点から道路境界又はその付近に設けられた道路付帯物までの距離D_cの区間（以下、カーブ進入区間、図２に示すCcの区間）におけるブレーキ判別式を、ステップＳ８で求めた結合線から算出する。すなわち、式３に結合線の変数（D、Vr）を代入することで算出する。

これにより、図４（ｂ）の二重線で示すように、予め設定されたブレーキ判別式KdB_c（KdB_c_t）の増加勾配に比べて急峻となる、カーブ進入区間における補正接近離間状態評価指標KdB_cが得られ、カーブ進入区間では、ブレーキ開始判定に用いる判別式を、このカーブ進入区間における補正接近離間状態評価指標KdB_cに切り替える（変更する）。

従って、図５（ａ）に示すように、カーブ進入区間に到達するまでは、実線で示されるブレーキ判別式KdB_c（KdB_c_t）を用いてブレーキ開始判定を行い、図５（ｂ）に示すように、カーブ進入区間内では、二重線で示されるブレーキ判別式でブレーキ開始判定を行うことになる。

これにより、図６（ａ）に示すように、自車がカーブ道路に進入する際、自車の速度は、カーブ進入区間に到達するまでにカーブ道路を走行する際の目標走行相対速度Vr__{Gy_t}を目標に減速されるようになり、カーブ進入区間においては、目標走行相対速度Vr__{Gy_t}を上回る目標進入相対速度Vr__{Gy_t}＋vを目標に減速されるようになる。また、図６（ｂ）に示すように、KdB_c現在値(KdB_c_p)は、カーブ進入区間に到達するまでは、距離D_Vr_{Gy_t}+vにおけるブレーキ判別式KdB_c上の点を目標に変化し、カーブ進入区間内では、距離D_cにおける二重線で示されたブレーキ判別式上の点を目標に変化する。

図３のステップＳ１０では、式６から自車の目標減速度Gxを算出し、車内LANを介してVSC_ECU１０へ出力する。これにより、VSC_ECU１０では、目標減速度Gxが自車に発生するように、ブレーキアクチュエータを制御する。なお、式６のTは、自車の現在の相対速度Vr_pと、目標相対速度Vr_t（カーブ進入区間に到達するまではVr__{Gy_t}とし、カーブ進入区間内ではVr__{Gy_t}＋vとなる）との差分を目標となる自車の減速度Gxに変換するための除数であり、適宜、設定されるものである。

Gx＝（Vr_p−Vr_t）／T ・・・式６
ステップＳ１１では、自車の相対速度Vr_pが目標相対速度Vr_tを下回ったかどうかを判定する。ここで、肯定判定した場合には本処理を終了し、否定判定した場合にはステップＳ１へ処理を移行し、上述した処理を繰り返す。

このように動作する本運転支援システムにより、自車がカーブ道路を走行する際、自車の速度Vs0は、カーブの入り口地点よりも手前の地点までに十分に減速され、カーブ進入区間においては、その減速の度合いが緩められるようになるので、カーブ進入時のドライバの危険感に合った制御を実行することができる。

なお、本実施形態では、路側通信装置（路側インフラ）との路車間通信によりカーブ情報を取得するものであるが、この方法に限られるものではなく、レーダ装置、ナビゲーション装置のいずれか、或いは、それらから得られたカーブ情報を組み合わせることによって取得するようにしてもよい。

車両制御装置の全体構成を示すブロック図である。 自車がカーブＲのカーブ道路に進入する状況を説明するための図である。 車両制御ECU１００の実行する減速制御処理を説明するためのフローチャートである。 （ａ）、（ｂ）は、カーブ区間内におけるブレーキ判別式の算出方法を説明するための図である。 （ａ）はカーブ進入区間に到達するまでに行うブレーキ開始判定を説明するための図であり、（ｂ）はカーブ進入区間内にて行うブレーキ開始判定を説明するための図である。 （ａ）は、カーブ道路を走行する際の目標走行相対速度Vr__{Gy_t}及び目標走行相対速度Vr__{Gy_t}に対する自車の相対速度Vr_pの変化を説明するための図であり、（ｂ）は、KdB_c現在値（KdB_c_p）の変化を説明するための図である。

符号の説明

１０ VSC_ECU１０
５０ ENG_ECU
６０ 路車間通信装置
７０ レーダ
９０ ナビゲーション装置
１００ 車両制御ECU

Claims (1)

1. 自車進行方向の延長線上に位置し、前記自車の前方に存在するカーブ道路の道路境界又はその付近に設けられた道路付帯物と前記自車との距離を取得する距離取得手段と、
   前記自車の速度を取得する速度取得手段と、
   前記道路境界又は前記道路付帯物と前記自車との相対速度を検出する相対速度検出手段と、
   前記道路境界又は前記道路付帯物と前記自車の速度を考慮した、前記道路境界又は前記道路付帯物に対する前記自車の接近離間状態を表す指標として、前記道路境界又は前記道路付帯物に接近する相対速度が高くなるほど大きくなるとともに、各相対速度において前記道路境界又は前記道路付帯物との距離が短くなるほど増加勾配が急峻になる補正接近離間状態評価指標を算出する評価指標算出手段と、
   前記カーブ道路の曲率半径を取得する曲率半径取得手段と、
   前記カーブ道路の曲率半径、及び前記自車が前記カーブ道路を走行する際に目標とする目標横加速度から、前記自車が前記カーブ道路を走行する際の目標走行相対速度を設定する目標走行相対速度設定手段と、
   前記目標走行相対速度に基づいて、前記カーブ道路の入り口地点よりも手前の地点における前記自車の目標とすべき目標進入相対速度を設定するものであって、前記目標走行相対速度を上回る相対速度である目標進入相対速度を設定する目標進入相対速度設定手段と、
   前記目標走行相対速度及び前記目標進入相対速度を用いて、前記カーブ道路の入り口よりも手前の地点から前記カーブ道路の入り口地点までのカーブ進入区間における補正接近離間状態評価指標の増加勾配が、予め設定された補正接近離間状態評価指標の閾値の増加勾配に比べて急峻となる、前記カーブ進入区間における補正接近離間状態評価指標の閾値を設定するカーブ進入区間閾値設定手段と、
   前記カーブ進入区間に前記自車が到達するまでは、前記評価指標算出手段の算出した補正接近離間状態評価指標が、前記予め設定した補正接近離間状態評価指標の閾値を上回るかどうかを判定し、前記カーブ進入区間内では、前記評価指標算出手段の算出した補正接近離間状態評価指標が、前記カーブ進入区間閾値設定手段の設定した前記カーブ進入区間における補正接近離間状態評価指標の閾値を上回るかどうかを判定する閾値判定手段と、
   前記閾値判定手段が閾値を上回ると判定した場合、前記目標走行相対速度、前記目標進入相対速度、前記自車の相対速度から、前記自車が前記カーブ進入区間に到達するまでは前記目標走行相対速度まで前記自車を減速するための目標減速度を算出し、前記カーブ進入区間においては前記目標進入相対速度まで前記自車を減速するための目標減速度を算出する目標減速度算出手段と、
   前記自車に発生する減速度が前記目標減速度となるように減速制御を行う車両制御手段と、を備えることを特徴とする車両制御装置。

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