JP4742818B2 - 車両用減速制御装置 - Google Patents
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Description
本発明は、前記問題に鑑みてなされたものであり、道路形状に応じて最適に減速制御を作動させることができる車両用減速制御装置の提供を目的とする。
図1は、本発明における車両用減速制御装置を適用した車両の概略構成図である。
図中1は、制動流体圧制御ユニットであって、各車輪2FL〜2RRの図示しない各ホイールシリンダに供給される制動流体圧を制御するように構成されている。つまり、通常は、ドライバによるブレーキペダルの踏込み量に応じて、マスタシリンダで昇圧された制動流体圧が各ホイールシリンダに供給されるようになっているが、マスタシリンダと各ホイールシリンダとの間に介挿された制動流体圧制御ユニット1によって、ブレーキペダルの操作とは別に各ホイールシリンダへの制動流体圧を制御するように構成されている。
また、この車両には、図示しないスロットルバルブのスロットル開度を制御可能なエンジンスロットル制御ユニット3が設けられており、このエンジンスロットル制御ユニット3は、単独で、スロットル開度を制御可能であるが、前述した減速制御コントローラ10からのスロットル開度指令値が入力されたときには、そのスロットル開度指令値に応じてスロットル開度を制御するように構成されている。
また、この車両には、自車両に発生するヨーレイトφ′を検出するヨーレイトセンサ11、図示しないステアリングホイールの操舵角δを検出する操舵角センサ12、各車輪2FL〜2RRの回転速度、いわゆる車輪速度Vwi(i=FL〜RR)を検出する車輪速度センサ13FL〜13RR、図示しないアクセルペダルの踏込み量θthを検出するアクセル操作検出手段としてのアクセルセンサ14、車両に発生する横加速度Ygを検出する横加速度検出手段としての加速度センサ15が設けられ、それらの検出信号は減速制御コントローラ10に出力される。
図2に示すように、減速制御コントローラ10は、操舵角センサ12からの操舵角δ、
車輪速センサ13FL〜13RRからの車輪速VwFL〜VwRR、及びヨーレイトセンサ11からのヨーレイトφ′に基づいて、演算処理に用いるヨーレイト(ヨーレイトセレクト値)φ*を算出するヨーレイト算出部21と、横加速度制限値Yg*を算出する横加速度制限値算出部26と、横加速度制限値算出部26で算出する横加速度制限値Yg*を修正(補正)する修正横加速度制限値算出部25と、ヨーレイト算出部21で算出した演算用のヨーレイトφ*、横加速度制限値算出部26で算出した横加速度制限値Yg*、路面摩擦係数μ等に基づいて目標車速V*を算出する目標車速算出部22と、目標車速算出部22で算出した目標車速V*に基づいて目標減速度Xg*を算出する目標減速度算出部23と、目標減速度算出部23で算出した目標減速度Xg*を実現するように制動流体圧制御ユニット1、エンジンスロットル制御ユニット3を駆動制御する減速制御部24とを備えている。
先ず、ステップS1において、道路形状(カーブ)を検出する。なお、この検出は、図1に示すナビゲーションユニット4で行われる。ナビゲーションユニット4では、車両前方の道路形状情報に基づいて、自車両が進もうとしている前方にカーブが存在することを検出する。具体的には、道路形状の検出として、ノード点、ノード点間のリンクの関係、道路種別及びリンク種別等に応じて、3点法等の手法を用いて、カーブのR値(道路半径)を算出している。なお、ナビゲーションシステム自体(ノード自体)にR値(道路半径)が埋め込まれていても良い。
先ず、ヨーレイト推定部31が、操舵角センサ12で検出した操舵角δと車輪速センサ13で検出した車輪速Vwiとに基づいて、ヨーレイトを推定する。ここでのヨーレイトの推定は、一般的な手法により操舵角と車速(車輪速)とに基づいて行う。そして、ヨーレイト推定部31は、推定したヨーレイト(以下、ヨーレイト推定値という。)をヨーレイト選択部32に出力する。
一般的には、舵角から求まるヨーレイト推定値の方が、ヨーレイトセンサ11が検出したヨーレイト実測値よりも早く検出できる。しかし、低摩擦係数路等の走行時に、ハンドルをあまり切らない状態でヨーレイトが増加する方向に車両挙動が変化する場合(例えばスロースピンモードの場合)がある。このようなことから、ヨーレイト推定値とヨーレイト実測値とからセレクトハイを行うことで、ヨーレイト実測値も選択可能にして、ヨーレイト実測値の方が大きい値である場合には、このヨーレイト実測値を選択し、減速制御を早期に介入できるようにする。
続いてステップS3において、修正横加速度制限値を算出する。この算出は、図2に示す修正横加速制限値算出部25で行われ、図6に示すフローチャートを実行することで行われる。
続いてステップS22において、後述のステップS23で修正横加速度制限値を算出するための修正基準横加速度制限値を算出する。具体的には、前記ステップS21で算出した修正係数KDに基づいて、修正基準横加速度制限値Ygc_0を算出する。例えば、図8に示すように、修正係数KDが小さくなるほど、基準横加速度制限値をなす所定値(固定値、初期値)Ygcを上限として、修正基準横加速度制限値Ygc_0を大きい値に設定する。これにより、修正基準横加速度制限値Ygc_0は、常に所定値Ygc以下の値として設定される(Ygc_0≦Ygc)。
また、修正基準横加速度制限値の設定(算出)の可否を転舵方向に応じて決定している。具体的には、図9に示すように、前記ステップS1でナビゲーションユニット4が出力するカーブのカーブ方向Rdirと転舵方向(運転者の操舵方向)とが一致しない場合、修正基準横加速度制限値の設定(修正)を不可能にし、カーブ方向Rdirと転舵方向とが一致する場合、修正基準横加速度制限値の設定を可能にする。そして、修正基準横加速度制限値の設定が可能であるとした場合(設定を許可した場合)、前記図8を用いて説明したように、修正係数KDに基づいて、修正基準横加速度制限値Ygc_0を設定する。一方、修正基準横加速度制限値の設定が不可能であるとした場合(設定を禁止した場合)、修正基準横加速度制限値Ygc_0を前記所定値(固定値、初期値)Ygcに設定する。
続いてステップS23において、後述の横加速度制限値Yg*を修正(補正)するための修正横加速度制限値を算出する。
Ygc_HO=Ygc ・・・(1)
さらに、Lstart≦Ls1の場合、修正横加速度制限値Ygc_HOを下記(2)式をもとに算出する。
Ygc_HO=( Ygc−Ygc_0)/Ls1×Lstart+Ygc_0
・・・(2)
そして、Lstart<0の場合(R値が最小値Rminとなる地点を通過した場合)、修正横加速度制限値Ygc_HOを下記(3)式をもとに算出する。
Ygc_HO=Ygc_0 ・・・(3)
以上のステップS23により、カーブ入口(Lstartの地点)から所定値Ls1以前、所定値Ls1の区間、カーブ入口(Lstartの地点)からカーブ出口(Lendの地点)までの区間、及びカーブ出口(Lendの地点)以降で、図12に示すように、修正横加速度制限値Ygc_HOが変化する。すなわち、カーブに対する自車両の走行位置に応じて修正横加速度制限値Ygc_HOを設定している。なお、後述するように、修正横加速度制限値Ygc_HOに基づいて横加速度制限値Yg*を設定しているから、カーブに対する自車両の走行位置に応じて、横加速度制限値Yg*を設定しているとも言える。
なお、所定値Ls1を時間に置き換えても良い。すなわち、カーブ入口(Lstar=0)に対して所定の到達時間になった場合、カーブ入口まで徐々に、修正横加速度制限値Ygc_HOを、前記ステップS22にて修正係数KDに基づいて設定した修正基準横加速度制限値Ygc_0に近づけていく。
Yg*=Ygc_HO+Ygv+Yga ・・・(4)
ここで、Ygc_HOは前記ステップS3で算出した修正横加速度制限値であり、Ygvは車速感応横加速度補正値(車速に応じて設定される補正値)であり、Ygaはアクセル感応横加速度補正値(アクセル開度に応じて設定される補正値)である。このように、横加速度制限値Yg*は、修正横加速度制限値Ygc_HO、車速感応横加速度補正値Ygv及びアクセル感応横加速度補正値Ygaといった補正量に基づいて算出される。
V*=μ×Yg*/φ* ・・・(5)
この(2)式によれば、路面摩擦係数μが小さくなるほど目標車速V*は小さくなり、また、横加速度制限値Yg*が小さくなるほど目標車速V*は小さくなり、さらに、ヨーレイトセレクト値φ*が大きくなるほど目標車速V*は小さくなる。
Xg*=K×ΔV/Δt ・・・(6)
ここで、ΔVは、自車速Vと前記ステップS5で算出された目標車速V*との差分値(速度偏差値)であり(ΔV=V−V*)、Δtは所定の時間(速度偏差値を零にするまでの時間)であり、Kは所定のゲインである。
Xg*=(K1×ΔV+K2×dΔV)/Δt ・・・(7)
ここで、dΔVは、現在の速度偏差ΔVから速度偏差ΔVの過去値ΔVzを減算した差分値である(dΔV=ΔV−ΔVz)。また、K1,K2、ある所定のゲインである。
続いてステップS7において、制御信号出力処理を行い、実際の減速度が前記ステップS6で算出した目標減速度Xg*となるように制御信号を出力して、エンジンスロットル制御ユニット3及び制動流体圧制御ユニット1を制御する。この処理は、図2に示す減速制御部24で行われ、図16に示すフローチャートを実行する。
次にステップS32で、目標減速度Xg*が正か否かを判定する。ステップS32の判定結果がXg*>0であるとき、すなわち目標減速度Xg*が減速を要する値であるときにはステップS33に移行し、Xg*≦0であるとき、すなわち目標減速度Xg*が加速を要する値であるときにはステップS38に移行する。
Acc=Acc−ΔAdn ・・・(8)
目標スロットル開度の初期値は、前記ステップS31で読み込んだベーススロットル開度Acc_bsである。このように、目標減速度Xg*が正である場合、ドライバによるアクセル操作量に相当するスロットル開度から、サンプリング毎に所定値ΔAdnだけスロットル開度を減少させることにより、スロットル制御を行って車両を減速させる。
このように、前記ステップS34〜S36におけるエンジンスロットル制御ユニット3によるスロットル制御、及びステップS37におけるブレーキ制御を行うことにより、目標減速度Xg*となるように制御する。
ステップS39では、下記(9)式をもとにベーススロットル開度Acc_bsを目標スロットル開度Accとして設定し、減速制御を介入することなくタイマ割込み処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。
Acc=Acc_bs ・・・(9)
次にステップS41で、ブレーキ制御が終了しているか否かを判定し、終了しているときにはステップS42に移行してスロットルのリカバを行い、ステップS43に移行する。一方、前記ステップS41の判定結果が、ブレーキ制御が終了していないときには、そのままステップS43に移行する。
ステップS42では、スロットル開度Accを所定値ΔAupだけ増加させる(下記(10)式)。
Acc=Acc+ΔAup ・・・(10)
このように、サンプリング毎に所定値ΔAupだけスロットル開度を増加させることにより、スロットルのリカバを行う。
一方、前記ステップS43でリカバが終了していないと判断されたときには、スロットルリカバを続行するべく、そのままタイマ割込み処理を終了し所定のメインプログラムに復帰する。
したがって、今、目標減速度Xg*(前記ステップS1〜ステップS6の処理により算出)が0以下(Xg*≦0)であるとする。この場合には、前記ステップS32の判定によりステップS38に移行する。このとき、一度も減速制御の介入がなされておらず、減速制御介入フラグFlagが初期値のOFFに設定されているものとすると、前記ステップS38からステップS39に移行して、目標スロットルAccを運転者によるアクセル操作に相当するスロットル開度Acc_bsに設定する。よって、この場合には、減速制御が介入されず、運転者によるアクセル操作に応じた走行を継続する。
そして、自車両がカーブを抜ける等して目標減速度Xg*が再び0以下となると、前記ステップS32からステップS38に移行する。一度Xg*>0となって減速制御を行っており、減速制御介入フラグFlag=ONとなっているので、前記ステップS38の判定により前記ステップS40に移行してブレーキ液圧が減圧方向に制御される。このブレーキ制御が終了した後、運転者のアクセル操作量に相当する量までスロットル開度がリカバされる。そして、スロットル開度が完全にリカバした状態となると、減速制御介入フラグFlagをOFFにリセットして減速制御を終了する。
そして、前述のように、カーブに対する自車両の走行位置に基づいて修正横加速度制限値Ygc_HOが設定されることで(前記ステップS3)、その修正横加速度制限値Ygc_HOに基づいて横加速度制限値Yg*が算出されて(前記ステップS4)、その横加速度制限値Yg*に基づいて、目標横加速度V*、さらには目標減速度Xg*が算出されるから(前記ステップS5、ステップS6)、カーブに対する自車両の走行位置に応じて制動制御の介入タイミングが変化するようになる。
目標車速V*が小さくなるほど、目標減速度Xg*が大きくなるから、減速制御の介入タイミングは早くなる(前記(6)式参照)。また、横加速度制限値Yg*が小さくなるほど、目標車速V*が小さくなるから(前記(5)式参照)、横加速度制限値Yg*が小さくなるほど、減速制御の介入タイミングは早くなる。
また、修正基準横加速度制限値Ygc_0が小さくなるほど、修正横加速度制限値Ygc_HOが小さくなるから(前記ステップS23参照)、或いは本来、修正横加速度制限値Ygc_HOを所定値Ygcに設定するところを、修正横加速度制限値Ygc_HOをこの所定値Ygcよりも小さい修正基準横加速度制限値Ygc_0に設定しているから(前記ステップS23参照)、修正基準横加速度制限値Ygc_0が小さくなるほど、減速制御の介入タイミングは早くなる。
前述のように、カーブ内の所定位置のR値(道路形状)に基づいて、横加速度制限値Yg*(具体的には修正横加速度制限値Ygc_HO)を設定することとし、自車両前方のカーブのR値が小さくなるほど、横加速度制限値Yg*を小さくしている(横加速度制限値Yg*が減少する方向への補正量を多くしている)。これにより、カーブのR値に基づいて、すなわち、自車両の走行安全度に基づいて、減速制御の介入タイミングを設定するようにして、R値が小さいカーブに対して、すなわち、自車両の走行安全度が低くなる状況下で、目標減速度Xg*を0よりも大きい値(正値)になり易くして、減速制御を介入し易くしている。
ここで、修正基準横加速度制限値Ygc_0をR値に基づいて設定しており、そのR値は、ナビゲーションユニット4が、車両前方の道路形状情報、例えばノード点等に情報に基づいて算出する値である。一方、ナビゲーションユニット4が取得する車両前方の道路形状情報には誤差が含まれる場合がある。例えば、GPS誤差(例えばカーブ入口まので距離の変動)や地図誤差(例えばノード点の打たれ方の変動)といった誤差が含まれる場合がある。すなわち、自車両と当該自車両前方のカーブとの検出距離に誤差が生じている場合がある。よって、そのような車両前方の道路形状情報に基づいて算出したR値にも誤差が生じている可能性もある。その一方で、減速制御は、前記ステップS2において操舵角センサ12で検出した操舵角δに基づいてヨーレイトを推定しているから、運転者が操舵すれば介入するが、その運転者の操舵による車両の軌跡は、実際の道路形状を示しているとも言える。
ここで、一般的に、R値の算出精度は、Rが大きくなるほど悪くなる。これは、一般的に、3点法や5点法(又はN点法)等では複数の座標(ノード)からR値を算出しており、このようなことから、当然、算出に用いるノード点(座標)の数が多くなるほど、R値の算出精度は高くなる。そして、ノード点が多く打たれている道路形状は、一般的に小Rの場合である。このようなことから、R値の算出精度は、Rが大きくなるほど悪くなる。
また、前述のように、自車速Vが小さくなるほど車速感応横加速度補正値Ygvを大きくしている(前記図13参照)。これにより、車速が小さくなるほど車速感応横加速度補正値Ygvが大きくなるから、横加速度制限値Yg*も大きくなる(前記(4)式参照)。この結果、低速域では、目標車速V*が大きくなるので(前記(5)式参照)、減速制御が作動し難くなる(前記(6)式参照)。このように、低速域で減速制御を作動し難くすることで、低速域で減速制御を作動して運転者に違和感を与えるのを低減している。
すなわち、前記実施形態では、R値と修正係数KDとの関係を図7を用いて具体的に説明した。しかし、これに限定されるものではない。例えば、図17に示すように、R値が小さくなるほど、修正係数KDを大きくするが、R1(<R2)以下では、R値に関係なく、修正係数KDを一定値(例えば100R)にする。また、図18に示すように、低R値でのみ、修正係数KDを設定する。
ここで、オーバスピード量とは、所定車速V* 2(=√(Ygc×R))と現在自車速Viとの差分値である(Vi>V* 2を条件として算出)。ここで、Rは、道路形状を示すカーブのR値である。また、Ygcは、基準横加速度制限値であり、すなわち横加速度制限値Yg*の設定に用いている値である。すなわち、横加速度制限値Yg*とカーブスピード量とを同じ指標で設定することができる。
また、このように、オーバスピード量に基づいて修正係数KDを設定した場合、修正係数KDが大きくなるほど、修正基準横加速度制限値Ygc_0を小さく設定する。これにより、図20に示すように、修正基準横加速度制限値Ygc_0は、オーバスピード量との関係では、オーバスピード量が小さくなるほど、基準横加速度制限値Ygcを限界として、大きい値に設定される。これにより、オーバスピード量が大きければ、修正基準横加速度制限値Ygc_0が小さくなるので、その結果、減速制御の介入タイミングが早くなる。
Yg_est=Vi2/R ・・・(11)
この(11)式によれば、例えば、R=100m、Vi=25m/sec(=90km/h)とすれば、横加速度予測値Yg_estは、0.64g(=252/100)になる。
また、R値に基づいて得た修正係数KDと、オーバスピード量に基づいて得た修正係数KDとからせレクトハイして、大きい方の値を最終的な修正係数KDとして設定しても良い。
Ygc_HO=Ygc_0+ΔYgc×Δt ・・・(12)
ここで、ΔYgcはある所定値であり、Δtは所定時間を示す。なお、この(12)式により算出される修正横加速度制限値Ygc_HOの最大値は、前記所定値Ygcである。
Claims (8)
- 自車両の旋回状態、及び予め設定された横加速度制限値に基づいて、目標車速を設定する目標車速設定手段と、
自車速を検出する車速検出手段と、
前記自車速と前記目標車速とに基づいて自車両を減速制御する減速制御手段と、
ナビゲーションユニットにより自車両前方の道路形状を検出する道路形状検出手段と、
前記道路形状検出手段が検出した前記道路形状とカーブに対する自車両の走行位置とに基づいて、前記横加速度制限値を小さく補正する横加速度制限値補正手段と、
を備え、
前記道路形状検出手段は、道路半径を検出し、
前記横加速度制限値補正手段は、自車両が自車両前方のカーブを走行する際の前記横加速度制限値を、前記道路形状検出手段が検出した前記道路半径が小さくなるほど小さく補正するとともに、前記道路形状検出手段が検出した前記道路半径から算出した所定車速と、現在の自車速との差分が大きいほど小さく補正する一方、
カーブを走行する前においては、自車両がカーブ入口に近づくほど、前記自車両が自車両前方のカーブを走行する際の前記横加速度制限値に徐々に近づくように現在の前記横加速度制限値を小さくすることを特徴とする車両用減速制御装置。 - 前記横加速度制限値補正手段は、さらに、カーブ出口から自車両が離れるほど、前記横加速度制限値が大きくなるように前記横加速度制限値を補正することを特徴とする請求項1に記載の車両用減速制御装置。
- 前記横加速度制限値補正手段は、さらに、カーブ内の道路半径の最小値の地点を自車両が通過した後、自車両がカーブ出口に近づくほど、前記横加速度制限値が大きくなるように前記横加速度制限値を補正することを特徴とする請求項1又は2に記載の車両用減速制御装置。
- 運転者による加速操作を検出する運転操作検出手段をさらに有し、
前記横加速度制限値補正手段は、前記横加速度制限値により設定された目標車速になるように減速制御している最中に、前記運転操作検出手段が前記加速操作を検出した場合、前記横加速度制限値の補正を解除することを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の車両用減速制御装置。 - 前記横加速度制限値補正手段は、前記道路形状検出手段が検出したカーブの方向と、運転者の操舵方向とが一致する場合、前記横加速度制限値を補正することを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の車両用減速制御装置。
- 前記道路形状検出手段の検出した前記道路半径は、カーブ内で最小値の道路半径であることを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の車両用減速制御装置。
- 前記横加速度制限値補正手段は、前記道路半径が所定の上限値よりも大きい場合、前記横加速度制限値の補正を行わないことを特徴とする請求項1乃至6の何れか1項に記載の車両用減速制御装置。
- 前記横加速度制限値補正手段は、前記横加速度制限値の下限値を設定することを特徴とする請求項1乃至7の何れか1項に記載の車両用減速制御装置。
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