JP5114903B2

JP5114903B2 - 車両用運転支援装置

Info

Publication number: JP5114903B2
Application number: JP2006255406A
Authority: JP
Inventors: 陽治瀬戸; 弘之吉沢
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2006-09-21
Filing date: 2006-09-21
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2026-09-21
Also published as: JP2008074231A

Description

本発明は、カーブ走行に際して運転者の運転操作を支援する運転支援装置に関する。

車両前方に複数のカーブが連続している場合に、第１カーブへの進入時のみ警報を行い、第２カーブ以降は原則として警報を行わないが、第２カーブがヘアピンカーブである場合には警報を行う運転支援装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

この出願の発明に関連する先行技術文献としては次のものがある。
特許３１６１２６４号

しかしながら、上述した従来の運転支援装置では、カーブとカーブの間の距離によってカーブを区分しているので、複数のカーブを速い速度で通過する場合には第１カーブから短時間で第２カーブに到達し、第２カーブでは警報が不要であるにもかかわらず、第１カーブと第２カーブとの間にしきい値以上の距離があると連続したカーブではないと判断され、第２カーブへの進入時にも警報を行うという問題がある。
また、第１カーブに続く第２カーブがヘアピンカーブである場合には、第２カーブへの進入時に警報を行うようにしているが、ヘアピンカーブと判断されない程度の急なカーブが連続する場合には、必要な警報がなされないという問題がある。

本発明に係る運転支援装置は、車両の現在位置と車両前方のカーブに関する情報を検出する道路情報検出手段と、現在の車両状態を検出する車両状態検出手段と、前記車両の現在位置、前記車両前方のカーブ情報および前記現在の車両状態に基づいて、車両前方カーブ通過時の車両状態を推定する車両状態推定手段と、カーブ通過時に前記車両状態検出手段で検出した車両状態を記憶する車両状態記憶手段と、前記車両状態記憶手段に記憶されている過去のカーブ通過時の車両状態に基づいて、運転者のカーブ通過時の許容車両状態を推定する許容車両状態推定手段と、前記車両前方カーブ通過時の推定車両状態と前記運転者のカーブ通過時の許容車両状態とに基づいて、カーブにおける運転支援を行うか否かを判定する支援作動判定手段とを備えた運転支援装置であって、前記支援作動判定手段は、前記推定車両状態と前記許容車両状態の差分が所定の範囲内にあるときには、前記推定車両状態と前記許容車両状態との差分が小さくなるほど、前記推定車両状態を表す値が大きくなるときに前記運転支援を行うよう判定する。

本発明によれば、必要なときだけ確実に運転支援を行うことができる。

図１は一実施の形態の構成を示す。運転支援コントローラー１は図示しないマイクロコンピューター、メモリ、Ａ／Ｄコンバーターなどから構成され、マイクロコンピューターのソフトウエア形態により構成される制御ブロック１ａ〜１ｄを備える。制御ブロック１ａでは前方カーブ通過時の車両状態を推定し、制御ブロック１ｂではカーブ通過時の車両状態の記憶とドライバーの許容車両状態を演算する。ここで、カーブ通過時の車両状態はカーブ通過の難易度に関わる物理量である。また、前方カーブ通過時の推定車両状態とドライバーの許容車両状態とに基づいて、制御ブロック１ｃではドライバーへの警報判定を行い、制御ブロック１ｄでは減速制御の作動判定を行う。

ナビゲーション装置２は図示しないＧＰＳ受信機や道路地図データ記憶装置を備え、車両の現在位置を検出し、現在位置とその周辺の道路情報を出力するとともに、前方走行経路上に存在する複数のカーブを検出し、各カーブの位置や曲率半径、カーブとカーブの間の距離などの情報を出力する。車両センサー３は車両状態を検出するための各種センサー、車速センサー、ヨーレイトセンサー、操舵角センサー、アクセル開度センサーなどを備えている。音声出力装置４は、運転支援コントローラー１の音声コマンドにしたがって各種音声案内や警報を出力する。ブレーキ制御装置５は、運転支援コントローラー１のブレーキ作動指令にしたがってブレーキ液圧を制御する。

ここで、カーブ通過時の車両状態には、車両センサー３により検出した車両の挙動、例えば横Ｇセンサーにより検出した横加速度、ヨーレートセンサーにより検出したヨーレートや、ドライバーの運転操作状態、例えば舵角センサーにより検出した操舵角、操舵角速度などがある。

次に、運転支援コントローラー１の各制御ブロック１ａ〜１ｄの詳細な動作を説明する。制御ブロック１ａでは、ナビゲーション装置１からの車両位置およびその周辺の道路情報、車両前方のカーブ情報を入手するとともに、車両センサー３から車両状態を入手し、前方カーブ通過時の車両状態を推定する。制御ブロック１ｂでは、ナビゲーション装置１の車両位置およびその周辺の道路情報、車両前方のカーブ情報と、車両センサー３の車両状態とに基づいて、現在通過中のカーブの車両状態を検出して記憶する。運転支援コントローラー１のメモリ（不図示）には、過去に通過したカーブの車両状態がカーブごとに記憶されている。制御ブロック１ｂでは、過去に通過したカーブの車両状態の中から最大値をドライバーの許容車両状態として抽出する。

制御ブロック１ｃでは、前方カーブ通過時の推定車両状態とドライバーの許容車両状態とに基づいて、前方カーブを通過する際の車両状態がドライバーの許容車両状態を超えるおそれがある旨を警報するかどうかを判定し、警報する場合は警報メッセージの音声コマンドを音声出力装置４へ出力する。制御ブロック１ｄでは、前方カーブ通過時の推定車両状態とドライバーの許容車両状態とに基づいて、前方カーブを通過する際の車両状態がドライバーの許容車両状態を超えないようにブレーキ制御を実施するか否かを判定し、ブレーキ制御を実施する場合にはブレーキ作動指令をブレーキ制御装置５へ出力する。

図２は、制御ブロック１ａで実行される前方カーブ通過時の車両状態推定処理を示すフローチャートである。ここでは、車両前方Ｎ箇所にカーブが存在するものとし、各カーブの番号をｉ（ｉ＝１，２，・・，Ｎ、初期値は０）で表す。また、カーブ通過時の車両状態としてカーブ通過時の横加速度（横Ｇ）を例に上げて説明する。

ステップ１においてカーブ番号ｉに１を加算する。続くステップ２でｉ番目のカーブの入口速度ｖ_ｉを予測する。ここでは、音声出力装置４からドライバーへ警報がなされた時点からＴ秒後にドライバーが所定減速度ａで減速操作を行うと仮定する。
ｖ_ｉ＝ｓｑｒｔ｛ｖ^２−２・ａ・(ｄ_ｉ−ｖ・Ｔ)｝・・・（１）
（１）式において、ｖは車速センサー（不図示）により検出した現在の車速、ｄ_ｉはｉ番目のカーブまでの距離である。

ステップ３ではｉ番目のカーブを通過するときに発生する横加速度ｙｇ_ｉを次式により予測する。
ｙｇ_ｉ＝ｖ_ｉ^２／Ｒ_ｉ・・・（２）
（２）式において、Ｒ_ｉはｉ番目のカーブの曲率半径である。

ステップ４において走行環境や走行状態に応じた補正係数を求める。この補正係数は、カーブ通過が容易であると予測される場合は小さい値に、カーブ通過が困難であると予測される場合は大きい値になるように予め設定される。例えば、道路幅に応じた補正係数ｃ_road_widthは、図４に示すように道路幅が大きいほど小さな値を設定する。また、道路種別に応じた補正係数ｃ_road_typeは、高速道路には小さな値を、細街路には大きな値を設定する。車速に応じた補正係数ｃ_vkは、車速が大きいほど大きな値を設定する。

なお、カーブ通過の難易度に応じた補正係数には、天候、路面状態、カーブの先の見通しの良さ、横方向の道路勾配（カント）、縦方向の道路勾配（上がり下がり）を検出し、それらの値に応じて決定した補正係数を採用してもよい。

求めた補正係数を用いてｉ番目のカーブを通過するときの横加速度ｙｇ_ｉを補正し、カーブ通過時の車両状態ａ_ｉとする。
ａ_ｉ＝ｃ_road_width・ｃ_road_type・ｃ_vk・ｙｇ_ｉ・・・（３）

なお、カーブ通過時の車両状態は横加速度ｙｇ_ｉに限定されない。例えば、ｉ番目のカーブ通過時のヨーレートyawrate_ｉを次式により求め、カーブ通過時の車両状態としてもよい。
yawrate_ｉ＝ｖ_ｉ／Ｒ_ｉ・・・（４）
また、ｉ番目のカーブ通過時の操舵角str_ang_ｉを求め、カーブ通過時の車両状態としてもよい。
str_ang_ｉ＝Ｌｗ・Ｎｓ・（１＋Ａ・ｖ^２）・yawrate_ｉ／ｖ・・・（５）
（５）式において、Ｌｗは車両のホイールベース長、Ｎｓは舵角比、Ａはスタビリティーファクターである。さらに、ｉ番目のカーブ通過時の操舵角速度str_spd_ｉを求め、カーブ通過時の車両状態としてもよい。
Ｔｋ＝２・（ｄ_i−ｄ_i-1）／（ｖ_i−ｖ_i-1）
str_spd_i＝（str_ang_i−str_ang_i-1）／Ｔｋ・・・（６）

ステップ５でＮ箇所のすべてのカーブに対して上述したカーブ通過時の車両状態の推定演算を終了したか否かを確認し、終了していなければステップ１へ戻って上述した処理を繰り返し、終了したらステップ６へ進む。ステップ６では車両前方のＮ個のカーブ通過時の車両状態（ここでは横加速度ｙｇ_ｉ）の中から最大値を検索し、前方カーブ通過時の推定車両状態ａとする。
ａ＝ｍａｘ（ａ_１、ａ_２、ａ_３、・・・、ａ_Ｎ）・・・（７）

図３は、制御ブロック１ｂで実行されるカーブ通過時の車両状態の記憶処理とドライバー許容車両状態の演算処理を示すフローチャートである。ステップ１１においてナビゲーション装置２から得た現在地などの情報に基づいて現在カーブを通過中かどうかを判別する。カーブ通過中のときはステップ１２へ進み、カーブ通過中でないときはステップ１６へ進む。

ステップ１２でカーブ通過中に発生している横加速度を横Ｇセンサー（不図示）により検出し、通過中カーブの横加速度ｙｇ_０とする。続くステップ１３では上述した補正係数ｃ_road_width、ｃ_road_type、ｃ_vkを用いて通過中カーブの横加速度ｙｇ_０を補正し、通過中カーブの車両状態ｂ_０とする。
ｂ_０＝ｃ_road_width・ｃ_road_type・ｃ_vk・ｙｇ_０・・・（８）

なお、横加速度ｙｇ_０の他に、車両センサー３により検出したヨーレートyawrate_０、操舵角str_ang_０、操舵角速度str_spd_０の内の少なくとも一つ以上に基づいて通過中カーブの車両状態ｂ_０を求めることもできる。

ステップ１４でカーブを通過したか否かを確認し、通過中のときはステップ１２へ戻って上述した処理を繰り返し、通過したときはステップ１５へ進む。ステップ１５では通過したカーブの車両状態ｂ_０を過去に通過したカーブの車両状態ｂ_１として記憶する。
ｂ_１＝ｂ_０・・・（９）
なお、過去のカーブ通過時の車両状態ｂ_１とともに、そのカーブの通過日時を合わせて記憶する。

ここで、記憶されている過去のカーブ通過時の車両状態の総数をＭ個とし、記憶されている各車両状態を番号ｉ（ｉ＝１，２，・・，Ｍ、初期値は０）で表す。ステップ１６で記憶されている車両状態番号ｉに１を加算し、続くステップ１７で記憶されている過去のカーブ通過時の車両状態ｂ_ｉをカーブ通過日時からの経過時間による補正係数ｃ_timeで補正する。
ｂ_ｉ’＝ｃ_time・ｂ_ｉ・・・（１０）
図５にカーブ通過日時からの経過時間による補正係数ｃ_timeの一例を示す。

なお、過去のカーブ通過時の車両状態ｂ_ｉの補正は経過時間による補正に限定されず、カーブとカーブとの間の距離が長いほど過去のカーブ通過時の車両状態ｂ_ｉが小さくなるように補正してもよい。また、車速の履歴を保存しておき、車速がいったん０になったらさらに小さな値になるように補正してもよい。

ステップ１８でＭ個すべての過去のカーブ通過時の車両状態ｂ_ｉに対して経過時間ｃ_timeによる補正が終了したか否かを確認し、終了していない場合はステップ１６へ戻って補正処理を続ける。Ｍ個すべての過去のカーブ通過時の車両状態ｂ_ｉに対する補正が終了した場合はステップ１９へ進み、補正後の過去のカーブ通過時の車両状態ｂ_ｉの中の最大値をドライバーの許容車両状態ｂとする。
ｂ＝ｍａｘ（ｂ_１、ｂ_２、・・、ｂ_Ｍ）・・・（１１）

次に、制御ブロック１ｃで実行されるドライバーへの警報判定について説明する。この一実施の形態では、図６に示す判定マップを用いてドライバーへの警報判定を行う。図６において、カーブ通過時のドライバー許容車両状態の基準値ｃ１は、予め運転支援コントローラー１に記憶されている車両状態で、車両状態が横加速度の場合には例えば３．０ｍ／ｓ^２とする。

前方カーブ通過時の推定車両状態（推定横加速度）ａが、カーブ通過時のドライバー許容車両状態（許容横加速度）ｂよりも増加する量（ａ−ｂ）が大きいほど、前方カーブ通過時の推定車両状態（推定横加速度）ａが小さい状態で警報を行う。逆に、前方カーブ通過時の推定車両状態（推定横加速度）ａが、カーブ通過時のドライバー許容車両状態（許容横加速度）ｂよりも小さいほど、前方カーブ通過時の推定車両状態（推定横加速度）ａが大きい状態で警報を行う。なお、推定値ａの許容値ｂを増加する量（ａ−ｂ）がｘ１（例えば０．１Ｇ）を超えたら、推定値ａが基準値ｃ１以上で警報を行う。

具体的な警報の形態としては、例えば、１番目のカーブに対しては音声出力装置４で「カーブです」と放送し、１番目のカーブを通過中にその先の２番目のカーブに対して警報を行う場合、または２番目以降のカーブに対して警報を行う場合には、音声出力装置４で「カーブが続きます」と放送する。

次に、制御ブロック１ｄで実行される減速制御の作動判定について説明する。この一実施の形態では、図７に示す判定マップを用いて減速制御の作動判定を行う。図７において、カーブ通過時のドライバー許容車両状態の基準値ｃ２は、予め運転支援コントローラー１に記憶されている車両状態で、車両状態が横加速度の場合には例えば４．０ｍ／ｓ^２とする。

前方カーブ通過時の推定車両状態（推定横加速度）ａが、カーブ通過時のドライバー許容車両状態（許容横加速度）ｂよりも増加する量（ａ−ｂ）が大きいほど、前方カーブ通過時の推定車両状態（推定横加速度）ａが小さい状態で減速制御を行う。逆に、前方カーブ通過時の推定車両状態（推定横加速度）ａが、カーブ通過時のドライバー許容車両状態（許容横加速度）ｂよりも小さいほど、前方カーブ通過時の推定車両状態（推定横加速度）ａが大きい状態で減速制御を行う。なお、推定値ａの許容値ｂを増加する量（ａ−ｂ）がｘ１（例えば０．１Ｇ）を超えたら、推定値ａが基準値ｃ２以上で警報を行う。

この減速制御の作動判定しきい値を、ドライバーへの警報判定しきい値（図６参照）よりも大きくすることによって、ドライバーへの警報後に減速制御が作動することになる。図７に示す作動判定マップの減速制御作動領域に入ったときは、ブレーキ作動指令をブレーキ制御装置５へ出力する。

図８に示すように、過去にカーブ走行で発生した横加速度（横Ｇ）が０．３Ｇで、先のカーブでの推定横Ｇが０．３Ｇのときは警報を行わないが、図９に示すように、過去にカーブ走行で発生した横Ｇが０．３Ｇで、先のカーブでの推定横Ｇが０．４Ｇのときは警報を行うことになる。つまり、ドライバーがオーバースピードではないと判断してカーブを走行している状況では警報を抑制しつつ、前方に急なカーブが存在する場合には警報を行うことができる。

以上説明したように、一実施の形態によれば、車両の現在位置、車両前方のカーブ情報および現在の車両状態に基づいて車両前方カーブ通過時の車両状態を推定するとともに、記憶されている過去のカーブ通過時の車両状態に基づいて運転者のカーブ通過時の許容車両状態を推定し、車両前方カーブ通過時の推定車両状態と運転者のカーブ通過時の許容車両状態とに基づいてカーブにおける運転支援を行うか否かを判定するようにしたので、不要な運転支援が行われるのを防止し、必要なときだけ確実に運転支援を行うことができる。

また、一実施の形態では、車両前方カーブ通過時の推定車両状態と前記運転者のカーブ通過時の許容車両状態を車両の走行環境および走行状態に応じて補正するようにしたので、正確な車両状態を推定できる。

特許請求の範囲の構成要素と一実施の形態の構成要素との対応関係は次の通りである。すなわち、ナビゲーション装置２が道路情報検出手段を、車両センサー３が車両状態検出手段を、運転支援コントローラー１が車両状態推定手段、許容車両状態推定手段、支援作動判定手段をそれぞれ構成する。なお、以上の説明はあくまで一例であり、発明を解釈する際、上記の実施の形態の記載事項と特許請求の範囲の記載事項との対応関係になんら限定も拘束もされない。

なお、上述した一実施の形態では、前方カーブ通過時の推定車両状態ａ_ｉを道路幅、道路種別、車速、天候、路面状態、カーブ先の見通しの良さ、横方向の道路勾配（カント）、縦方向の道路勾配（上がり下がり）などの走行環境および走行状態に応じて補正し、カーブ通過時の車両状態ｂ_ｉを経過時間、カーブとカーブとの間の距離、車速などの走行環境および走行状態に応じて補正する例を説明したが、車両状態の補正は上述した走行環境および走行状態に限定されない。

また、車両の走行環境および走行状態に応じて車両状態を補正する代わりに、図６に示す警報判定しきい値、および図７に示す減速制御作動判定しきい値を車両の走行環境および走行状態に応じて補正するようにしてもよい。図１０に車速に応じて警報判定しきい値を補正する例を示し、図１１にカーブ通過時点からの経過時点に応じて警報判定しきい値を補正する例を示す。

さらに、上述した一実施の形態では、カーブ通過の難易度を表す車両状態として横加速度、ヨーレート、操舵角、操舵角速度を例に上げて説明したが、カーブ通過の難易度を表す車両状態は上述した一実施の形態に限定されない。また、複数の車両状態を組み合わせてカーブ通過の難易度を表す車両状態としてもよい。

一実施の形態の構成を示す図車両前方カーブ通過時の車両状態推定動作を示すフローチャートカーブ通過時の車両状態の記憶とドライバーのカーブ通過時の許容車両状態推定動作を示すフローチャート道路幅に応じた補正係数を示す図経過時間に応じた補正係数を示す図警報作動判定マップを示す図減速制御作動判定マップを示す図一実施の形態による効果を説明する図一実施の形態による効果を説明する図車速に応じた警報作動判定しきい値の補正を説明する図経過時間に応じた警報作動判定しきい値の補正を説明する図

符号の説明

１運転支援コントローラー
１ａ〜１ｄ制御ブロック
２ナビゲーション装置
３車両センサー
４音声出力装置
５ブレーキ制御装置

Claims

車両の現在位置と車両前方のカーブに関する情報を検出する道路情報検出手段と、
現在の車両状態を検出する車両状態検出手段と、
前記車両の現在位置、前記車両前方のカーブ情報および前記現在の車両状態に基づいて、車両前方カーブ通過時の車両状態を推定する車両状態推定手段と、
カーブ通過時に前記車両状態検出手段で検出した車両状態を記憶する車両状態記憶手段と、
前記車両状態記憶手段に記憶されている過去のカーブ通過時の車両状態に基づいて、運転者のカーブ通過時の許容車両状態を推定する許容車両状態推定手段と、
前記車両前方カーブ通過時の推定車両状態と前記運転者のカーブ通過時の許容車両状態とに基づいて、カーブにおける運転支援を行うか否かを判定する支援作動判定手段とを備えた運転支援装置であって、
前記支援作動判定手段は、
前記推定車両状態と前記許容車両状態の差分が所定の範囲内にあるときには、前記推定車両状態と前記許容車両状態との差分が小さくなるほど、前記推定車両状態を表す値が大きくなるときに前記運転支援を行うよう判定することを特徴とする運転支援装置。
請求項１に記載の運転支援装置において、
前記車両状態はカーブ通過の難易度に関わる物理量であることを特徴とする運転支援装置。
請求項２に記載の運転支援装置において、
前記車両状態を、横加速度、ヨーレート、操舵角および操舵角速度の少なくとも一つ以上とすることを特徴とする運転支援装置。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の運転支援装置において、
前記車両状態記憶手段に記憶されている過去のカーブ通過時の車両状態の中の最大値を前記運転者のカーブ通過時の許容車両状態とすることを特徴とする運転支援装置。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の運転支援装置において、
前記車両前方カーブ通過時の推定車両状態と前記運転者のカーブ通過時の許容車両状態を車両の走行環境および走行状態に応じて補正することを特徴とする運転支援装置。
請求項５の運転支援装置において、
前記走行環境には道路種別、道路幅、カーブの先の見通し、道路勾配、カーブ通過時点からの経過時間、カーブとカーブとの間の距離が含まれ、前記走行状態にはカーブ通過時の車速が含まれることを特徴とする運転支援装置。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の運転支援装置において、
前記運転支援は警報であり、前記支援作動判定手段は、前記車両前方カーブ通過時の推定車両状態と前記運転者のカーブ通過時の許容車両状態とに基づいて、車両前方カーブ通過に際して警報するか否かを判定することを特徴とする運転支援装置。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の運転支援装置において、
前記運転支援は減速制御であり、前記支援作動判定手段は、前記車両前方カーブ通過時の推定車両状態と前記運転者のカーブ通過時の許容車両状態とに基づいて、車両前方カーブ通過までに減速制御を行うか否かを判定することを特徴とする運転支援装置。
請求項１〜８のいずれか１項に記載の運転支援装置において、
前記許容車両状態推定手段は、
前記過去のカーブ通過時の車両状態を、当該カーブ通過日時からの経過時間に基づいて補正することを特徴とする運転支援装置。