JP5413466B2 - 車両制御装置 - Google Patents
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Description
本発明は、車両制御装置に関し、具体的には走行経路に応じて走行計画を計算すると共に計算した走行計画に基づいて車両を制御する車両制御装置に関するものである。
従来、車両の走行計画を計算する装置として、走行計画を上位計画及び下位計画に階層化して計算を行うものが知られている(特許文献1参照)。この特許文献1に記載された装置では、上位計画を車両の走行方針に沿って計算すると共に下位計画を周辺環境の状況変化に応じて計算する。これによって、特許文献1に記載された装置では、車両の走行方針を満足しつつ周辺環境の状況変化に柔軟に対応可能な走行計画の計算を実現する。
ところで、前述のような装置において走行計画を計算しても、走行中の車両の周辺環境が大きく変化した場合には走行計画の再計算を行う必要がある。しかしながら、走行計画の再計算に時間がかかると、その間に車両が移動して周辺環境が変化するため、実際の周辺環境を適切に走行計画に反映させることが難しいと言う問題があった。このため、走行計画における計算時間短縮が強く望まれている。
そこで、本発明は、走行計画として第1の走行計画と第1の走行計画より計算粒度の粗い第2の走行計画とを計算することで、任意の区間における走行計画の精度を確保しつつ、計算時間の短縮を図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。
本発明は、車両の目的地までの走行経路に応じて計算された走行計画に沿って車両を制御する車両制御装置であって、目的地までの走行経路を設定する走行経路設定ユニットと、走行経路を第1の区間と第2の区間とに分ける走行経路分割ユニットと、第1の区間に応じた第1の走行計画と第2の区間に応じた第2の走行計画とを計算する走行計画計算ユニットと、を備え、走行計画計算ユニットは、車両が到達することで走行経路分割ユニットによる走行経路の再分割及び走行計画計算ユニットによる走行計画の再計算が開始される再計算開始地点を第1の区間に設定すると共に、第1の走行計画における計算粒度より第2の走行計画における計算粒度を粗くすることを特徴とする。なお、計算粒度とは、計算処理のレベルであり、この計算粒度が粗いほど走行計画の精度が低下する代わりに計算時間が短くなる。
本発明に係る車両制御装置によれば、走行計画として第1の走行計画と第1の走行計画より計算粒度が粗く計算処理が簡素な第2の走行計画とを計算することで、走行計画全体を第1の走行計画と同じ計算粒度で計算する場合と比べて、走行計画の精度低下と引き替えに計算時間を短くすることができる。従って、この車両制御装置によれば、任意の第1の区間における第1の走行計画の精度を確保しつつ、走行計画全体の計算時間の短縮を図ることができる。また、走行計画全体を第1の走行計画と同じ計算粒度で計算する場合と比べて演算処理量を低減させることができる。
本発明に係る車両制御装置においては、走行経路分割ユニットが走行経路のうち車両の現在地から所定距離内の区間を第1の区間に含めることが好ましい。
この車両制御装置によれば、車両の現在地から所定距離内の区間における走行計画の精度を確保しつつ、走行計画全体の計算時間の短縮を図ることができる。このため、走行計画の計算終了後、当該走行計画の精度の確保された区間を走行している間に次の走行計画を計算することで、車両は走行計画の精度の確保された区間内を続けて走行することが可能になる。従って、この車両制御装置によれば、走行計画の精度が確保された区間を走行し続けて目的地まで到達することが可能になる。
この車両制御装置によれば、車両の現在地から所定距離内の区間における走行計画の精度を確保しつつ、走行計画全体の計算時間の短縮を図ることができる。このため、走行計画の計算終了後、当該走行計画の精度の確保された区間を走行している間に次の走行計画を計算することで、車両は走行計画の精度の確保された区間内を続けて走行することが可能になる。従って、この車両制御装置によれば、走行計画の精度が確保された区間を走行し続けて目的地まで到達することが可能になる。
本発明に係る車両制御装置においては、走行経路のうち曲率が所定値以上の区間をカーブ区間に設定するカーブ区間設定ユニットを更に備え、走行経路分割ユニットは、カーブ区間を第1の区間に含めることが好ましい。
この車両制御装置によれば、走行経路のうち直線の区間よりも精密な車両制御が要求されるカーブ区間が第1の区間に含まれるので、カーブ区間において精度の確保された第1の走行計画に沿った信頼性の高い車両制御が実現できる。従って、この車両制御装置によれば、走行計画全体の計算時間の短縮を図りつつカーブ区間における車両の安全性及び乗り心地の良さの向上を図ることができる。
この車両制御装置によれば、走行経路のうち直線の区間よりも精密な車両制御が要求されるカーブ区間が第1の区間に含まれるので、カーブ区間において精度の確保された第1の走行計画に沿った信頼性の高い車両制御が実現できる。従って、この車両制御装置によれば、走行計画全体の計算時間の短縮を図りつつカーブ区間における車両の安全性及び乗り心地の良さの向上を図ることができる。
本発明に係る車両制御装置においては、走行経路のうち勾配変化率が所定値以上の区間を勾配変化区間に設定する勾配変化区間設定ユニットを更に備え、走行経路分割ユニットは、勾配変化区間を第1の区間に含めることが好ましい。
この車両制御装置によれば、走行経路のうち平坦な区間よりも車両制御が燃費に与える影響の大きい勾配変化区間が第1の区間に含まれるので、勾配変化区間において精度の確保された第1の走行計画に沿った信頼性の高い車両制御が実現できる。従って、この車両制御装置によれば、走行計画全体の計算時間の短縮を図りつつ勾配変化区間における車両の安全性及び燃費の向上を図ることができる。
この車両制御装置によれば、走行経路のうち平坦な区間よりも車両制御が燃費に与える影響の大きい勾配変化区間が第1の区間に含まれるので、勾配変化区間において精度の確保された第1の走行計画に沿った信頼性の高い車両制御が実現できる。従って、この車両制御装置によれば、走行計画全体の計算時間の短縮を図りつつ勾配変化区間における車両の安全性及び燃費の向上を図ることができる。
本発明に係る車両制御装置においては、車両周囲の他車両を検出する他車両検出ユニットと、他車両検出ユニットが検出した他車両と車両との衝突余裕時間が所定値以下となる他車両接近地点を算出する他車両接近地点算出ユニットと、を更に備え、走行経路分割ユニットは、他車両接近地点を第1の区間に含めることが好ましい。
この車両制御装置によれば、他車両と車両との衝突余裕時間が所定値以下となる他車両接近地点が第1の区間に含まれるので、他車両接近時において精度の確保された第1の走行計画に沿った信頼性の高い車両制御が実現できる。従って、この車両制御装置によれば、走行計画全体の計算時間の短縮を図りつつ他車両に対する車両の安全性の向上を図ることができる。
この車両制御装置によれば、他車両と車両との衝突余裕時間が所定値以下となる他車両接近地点が第1の区間に含まれるので、他車両接近時において精度の確保された第1の走行計画に沿った信頼性の高い車両制御が実現できる。従って、この車両制御装置によれば、走行計画全体の計算時間の短縮を図りつつ他車両に対する車両の安全性の向上を図ることができる。
本発明に係る車両制御装置においては、走行計画計算ユニットが予め設定された車両制御方針に応じて第2の走行計画の計算条件を変更することが好ましい。
この車両制御装置では、運転者等が予め設定した安全性重視、乗り心地重視、燃費重視等の車両制御方針に応じて第2の走行計画の計算条件を変更することで、第2の走行計画の計算粒度の粗さが車両制御方針に対して大きな影響を与えないようにしながら計算時間の短縮を図ることができる。
この車両制御装置では、運転者等が予め設定した安全性重視、乗り心地重視、燃費重視等の車両制御方針に応じて第2の走行計画の計算条件を変更することで、第2の走行計画の計算粒度の粗さが車両制御方針に対して大きな影響を与えないようにしながら計算時間の短縮を図ることができる。
以下、本発明に係る車両制御装置の好適な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、同一の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
[第1の実施形態]
第1の実施形態に係る車両制御装置1は、車両の現在地から目的地までの走行経路に応じた走行計画の計算を行うと共に、この走行計画に沿って車両を制御するものである。図1に示されるように、車両制御装置1は、装置を統括的に制御するECU[Electric Control Unit]2を備えている。
第1の実施形態に係る車両制御装置1は、車両の現在地から目的地までの走行経路に応じた走行計画の計算を行うと共に、この走行計画に沿って車両を制御するものである。図1に示されるように、車両制御装置1は、装置を統括的に制御するECU[Electric Control Unit]2を備えている。
ECU2は、演算処理を行うCPU[Central Processing Unit]、記憶部となるROM[Read Only Memory]及びRAM[Random Access Memory]、入力信号回路、出力信号回路、電源回路等により構成される電子制御ユニットである。ECU2は、GPS[Global Positioning System]受信部3、車両センサ4、ユーザインターフェイス5、地図データベース6、及び車両制御部7と電気的に接続されている。
GPS受信部3は、複数のGPS衛生からの電波を受信することにより車両の現在地Gを検出する。GPS受信部3は、検出した現在地Gを現在地信号としてECU2に送信する。
車両センサ4は、車両の車速、加速度、ヨーレート、操舵角等の車両の走行状態の実測値を検出する機器である。車両センサは、具体的には、車速センサや加速度センサ等の各種センサから構成されている。車両センサ4は、検出した車両の走行状態の実測値を車両実測信号としてECU2に送信する。
ユーザインターフェイス5は、装置と運転者との間で情報の入出力を行うための機器である。ユーザインターフェイス5は、例えばタッチパネル式ディスプレイである。ユーザインターフェイス5は、運転者から入力された車両の目的地Pに関する情報を目的地信号としてECU2に送信する。また、ユーザインターフェイス5は、ECU2から送信された信号に応じて車両の走行経路等の各種情報を運転者に伝達する。
地図データベース6は、道路の形状や勾配変化等の地図情報を記憶したデータベースである。地図データベース6は、ECU2から送信された地図情報要求信号に応じて地図情報をECU2に送信する。車両制御部7は、ECU2から送信された車両制御信号に応じて車両を制御するものである。車両制御部7は、車両のエンジン、操舵アクチュエータ、及びブレーキシステム等を制御することで車両制御を実現する。
ECU2は、走行経路設定部(走行経路設定ユニット)11、走行経路分割部(走行経路分割ユニット)12、走行計画計算部(走行計画計算ユニット)13、及び再計算条件判定部14を有している。
走行経路設定部11は、現在地Gから目的地Pまでの走行経路を設定する。具体的には、走行経路設定部11は、ユーザインターフェイス5から目的地信号を送信された場合、車両周辺の地図情報を取得するためGPS受信部3の現在地信号に基づいて地図データベース6に地図情報要求信号を送信する。走行経路設定部11は、地図データベース6から送信された地図信号、GPS受信部3から送信された現在地信号、及びユーザインターフェイス5から送信された目的地信号に基づいて、現在地Gから目的地Pまでの走行経路を設定する。
走行経路分割部12は、走行経路設定部11の設定した走行経路を第1の区間Aと第2の区間Bとに分ける(図2及び図3参照)。図2は、走行経路に沿った車両の走行距離と走行計画における車速制御目標値との関係を示すグラフである。図2に車両の現在地G及び目的地Pを示す。図2における実線は車両センサ4が検出した車速の実測値を示しており、一点鎖線は走行計画の車速制御目標を示している。また、図3には、図2に示す再計算開始地点Rに車両が到達した場合のグラフを示す。再計算開始地点Rについては後述する。図2及び図3に示されるように、走行経路分割部12は、走行経路のうち車両の現在地から所定距離内の区間を第1の区間Aとし、走行経路のうち第1の区間A以外の区間を第2の区間Bとして分ける。
走行計画計算部13は、走行経路に応じた車両の走行計画を計算する。走行計画とは、走行経路に沿って車両を走行させるために所定時間毎の車両走行状態(車速、加速度、操舵角、ヨーレート、車両位置等)に関する車両制御目標値を予め決定したものである。換言すると、走行計画は各種車両制御目標値の時系列データ群から構成されている。
走行計画計算部13は、走行経路のうち第1の区間Aに応じた第1の走行計画と第2の区間Bに応じた第2の走行計画とを計算する。走行計画計算部13は、第1及び第2の走行計画の計算において、SCGRA[Sequential Conjugate Gradient Restoration Algorithm]法等の収束演算や各種計算モデル(車両モデル、ジャーク計算のモデル、摩擦円計算のモデル等)を利用する。
走行計画計算部13は、第1の走行計画における計算粒度より第2の走行計画における計算粒度を粗くする。計算粒度とは計算処理のレベルである。ここで、計算粒度の粗さに主に影響する三つの要素について説明する。一つ目の要素は、走行計画を構成する時系列データ群の時間間隔である。走行計画を構成する時系列データ群の時間軸上の間隔が広いほど、計算粒度は粗くなる。二つ目の要素は、収束演算における終了条件(収束条件)である。この終了条件が緩いほど計算粒度は粗くなる。三つ目の要素は、走行計画の計算に用いる各種計算モデルである。この計算モデルとして簡素化されたモデルを用いるほど計算粒度は粗くなる。このように、三つの要素の影響により計算粒度が粗くなるほど走行計画の計算処理が簡素化される。そして、計算処理が簡素化されるほど、走行計画の精度が低下する代わりに計算時間が短くなる。従って、計算粒度の粗い第2の走行計画は、第1の走行計画と比べて精度が低い代わりに計算時間が短くなる。
また、走行計画計算部13は、第1の区間A内に再計算開始地点Rを設定する。再計算開始地点Rとは、車両が到達することで走行計画の再計算が開始される地点である(図2及び図3参照)。具体的には、走行計画計算部13は、第1の走行計画に基づき車両が第1の区間Aを抜けるまでの時間T1を認識する。続いて、走行計画計算部13は、認識した時間T1から今回の第1及び第2の走行計画の計算にかかった時間T2を除いた時間T3を算出する。走行計画計算部13は、第1の走行計画において時間T3後に車両が位置する地点を再計算開始地点Rとして設定する。走行計画計算部13は、計算した第1及び第2の走行計画に応じた車両制御信号を車両制御部7に送信する。
また、走行計画計算部13は、GPS受信部3から送信された現在地信号に基づいて、車両が目的地Pに到達したか否かを判定する。走行計画計算部13は、車両が目的地Pに到達したと判定した場合、車両制御の処理を終了する。
再計算条件判定部14は、走行計画の再計算を行う再計算条件が満たされたか否かを判定する。具体的には、再計算条件判定部14は、車両センサ4から送信された車両実測信号に基づいて、車両の車速、加速度、操舵角、ヨーレート等の車両の走行状態の実測値を認識する。再計算条件判定部14は、認識した車両の走行状態の実測値と第1の走行計画の車両制御目標値との差が所定の許容範囲内であるか否かを判定する。ここで、図4は、車速の実測値と車速制御目標値との間に差が生じた場合を示すグラフである。図4において、破線は車両の走行開始前に計算された走行計画の車速制御目標を示している。また、一点鎖線は現在地Gにおいて再計算された走行計画の車速制御目標を示している。実線は車両センサ4が検出した車速の実測値を示している。図4に現在地Gにおける車速の実測値(実線)と走行前に計算された走行計画の車速制御目標値(破線)との差をHとして示す。再計算条件判定部14は、車両の実測値と第1の走行計画の車両制御目標値との差が許容範囲内ではないと判定した場合、再計算条件が満たされたと判定する。
また、再計算条件判定部14は、GPS受信部3から送信された現在地信号に基づいて、車両が走行計画計算部13の設定した再計算開始地点Rに到達したか否かを判定する(図2及び図3参照)。再計算条件判定部14は、車両が再計算開始地点Rに到達したと判定した場合、再計算条件が満たされたと判定する。再計算条件判定部14が再計算条件は満たされたと判定すると、再び走行経路分割部12における走行経路の分割及び走行計画計算部13における走行経路の計算が行われる。
次に、上述した第1の実施形態に係る車両制御装置1のECU2が実行する処理について図面を参照して説明する。
図5に示されるように、ECU2の走行経路設定部11は、まずユーザインターフェイス5から送信された目的地信号に基づいて、運転者の目的地Pが入力されたことを認識する(S1)。次に、走行経路設定部11は、ユーザインターフェイス5から送信された目的地信号、GPS受信部3から送信された現在地信号、及び地図データベース6から送信された地図信号に基づいて、車両の現在地Gから目的地Pまでの走行経路を設定する(S2)。
その後、ECU2の走行経路分割部12は、走行経路設定部11の設定した走行経路を車両の現在地Gから所定距離内の第1の区間Aと走行経路のうち第1の区間A以外の区間である第2の区間Bとに分ける(S3)。ECU2の走行計画計算部13は、走行経路のうち第1の区間Aに応じた第1の走行計画と第2の区間Bに応じた第2の走行計画とを計算する(S4)。このとき、走行計画計算部13は、第1の走行計画における計算粒度より第2の走行計画における計算粒度を粗くする。
次に、走行計画計算部13は、第1の区間A内に再計算開始地点Rを設定する(S5)。続いて、走行計画計算部13は、計算した第1及び第2の走行計画に応じた車両制御信号を車両制御部7に送信開始する(S6)。車両制御部7は、走行計画計算部13から送信された車両制御信号に応じて、車両のエンジン、操舵アクチュエータ、及びブレーキシステム等を駆動させることにより車両制御を行う。
走行計画計算部13が車両制御信号を送信すると、ECU2の再計算条件判定部14は、車両センサ4から送信された車両実測信号に基づいて、車両の走行状態の実測値を認識する。再計算条件判定部14は、認識した車両の走行状態の実測値と第1の走行計画の車両制御目標値との差が許容範囲内であるか否かを判定する(S7)。再計算条件判定部14は、実測値と第1の走行計画の車両制御目標値との差が許容範囲内ではないと判定した場合、再計算条件が満たされたと判定して再びS2の処理へと戻す。
一方、再計算条件判定部14は、実測値と第1の走行計画の車両制御目標値との差が許容範囲内であると判定した場合、GPS受信部3から送信された現在地信号に基づいて、車両が走行計画計算部13の設定した再計算開始地点Rに到達したか否かを判定する。再計算条件判定部14は、車両が再計算開始地点Rに到達したと判定した場合、再計算条件が満たされたと判定して再びS2の処理へと戻す。一方、再計算条件判定部14が車両は再計算開始地点Rに到達していないと判定した場合、走行計画計算部13は、GPS受信部3から送信された現在地信号に基づいて、車両が目的地Pに到達したか否かを判定する(S9)。走行計画計算部13は、車両が目的地Pに到達していないと判定した場合、再びS7の処理に戻す。走行計画計算部13は、車両が目的地Pに到達したと判定した場合、車両制御の処理を終了する。
以上説明した第1の実施形態に係る車両制御装置1によれば、走行計画として第1の走行計画と第1の走行計画より計算粒度が粗く計算処理が簡素な第2の走行計画とを計算することで、走行計画全体を第1の走行計画と同じ計算粒度で計算する場合と比べて、走行計画の精度低下と引き替えに計算時間を短くすることができる。従って、この車両制御装置1によれば、第1の区間Aにおける第1の走行計画の精度を確保しつつ、走行計画全体の計算時間の短縮を図ることができる。
また、この車両制御装置1によれば、走行計画全体を第1の走行計画と同じ計算粒度で計算する場合と比べて演算処理量を低減させることができる。しかも、運転者からの要求や周辺環境等の各種条件に応じて第1の区間Aの長さを動的に変化させる態様とすることで、走行計画の精度と計算時間とのバランス調整が可能になる。
また、この車両制御装置1では、車両の現在地Gから所定距離内の区間を第1の区間Aとしている。そして、走行計画の再計算を開始する再計算開始地点Rを第1の区間A内に設定することで、車両が第1の区間A内で第1の走行計画に沿って制御されている間に、その現在地Gから所定距離内の区間を新たな第1の区間Aとして第1の走行計画が計算されるので、車両は走行計画の精度の確保された区間内を続けて走行することが可能になる。従って、この車両制御装置1によれば、走行計画の精度が確保された区間を走行し続けて目的地Pまで到達することが可能になるので、信頼性の高い車両制御を行うことができる。
[第2の実施形態]
次に、第2の実施形態に係る車両制御装置21について図面を参照して説明する。第2の実施形態に係る車両制御装置21は、第1の実施形態に係る車両制御装置1と比べてカーブ区間Cを考慮して走行経路を分割する点が主に相違している。
次に、第2の実施形態に係る車両制御装置21について図面を参照して説明する。第2の実施形態に係る車両制御装置21は、第1の実施形態に係る車両制御装置1と比べてカーブ区間Cを考慮して走行経路を分割する点が主に相違している。
図6及び図7に示されるように、第2の実施形態に係る車両制御装置21のECU22は、第1の実施形態に係るECU2と比べてカーブ区間設定部(カーブ区間設定ユニット)23を更に有している。カーブ区間設定部23は、走行経路設定部11が設定した走行経路のうち曲率が所定値以上の区間をカーブ区間Cとして設定する。
ECU22の走行経路分割部24は、走行経路のうち車両の現在地Gから所定距離内の区間を第1の区間Aとし、走行経路のうち第1の区間A以外の区間を第2の区間Bとして分ける。走行経路分割部24は、第1の区間Aの終点Aeがカーブ区間C内に含まれるか否かを判定する。走行経路分割部24は、第1の区間Aの終点Aeがカーブ区間C内に含まれると判定した場合、第1の区間Aの終点がカーブ区間Cの始点Csとなるように第1の区間Aを短縮する。走行経路分割部24は、第1の区間Aを短縮した場合、次回の走行経路の分割(すなわち再計算条件を満たした後の走行経路の分割)で第1の区間Aにカーブ区間Cの全体が含まれるように設定処理を行う。この場合、走行経路分割部24は、次回の走行経路の分割時においてカーブ区間Cの全体を含むように第1の区間Aを拡張する。なお、車両の現在地Gから所定距離内にカーブ区間Cの全体が含まれる場合には、第1の区間Aは拡張されない。
次に、上述した第2の実施形態に係る車両制御装置21のECU22が実行する処理について図面を参照して説明する。
図8に示されるように、ECU22の走行経路設定部11は、まずユーザインターフェイス5から送信された目的地信号に基づいて、運転者の目的地Pが入力されたことを認識する(S11)。次に、走行経路設定部11は、GPS受信部3から送信された現在地信号、ユーザインターフェイス5から送信された目的地信号及び地図データベース6から送信された地図信号、に基づいて、車両の現在地Gから目的地Pまでの走行経路を設定する(S12)。
走行経路設定部11が走行経路を設定すると、カーブ区間設定部23は、走行経路のうち曲率が所定値以上の区間をカーブ区間Cとして設定する(S13)。その後、走行経路分割部24は、走行経路設定部11の設定した走行経路を車両の現在地Gから所定距離内の第1の区間Aと走行経路のうち第1の区間A以外の区間である第2の区間Bとに分ける(S14)。
続いて、走行経路分割部24は、第1の区間Aの終点Aeがカーブ区間C内に含まれるか否かを判定する(S15)。走行経路分割部24は、第1の区間Aの終点Aeがカーブ区間C内に含まれないと判定した場合、S18の処理に移行する。走行経路分割部24は、第1の区間Aの終点Aeがカーブ区間C内に含まれると判定した場合、第1の区間Aの終点がカーブ区間Cの始点Csとなるように第1の区間Aを短縮する(S16)。走行経路分割部24は、第1の区間Aを短縮した場合、次回の走行経路の分割で第1の区間Aにカーブ区間Cの全体が含まれるように設定する第1の区間拡張設定処理を行う(S17)。その後、S18の処理に移行する。
S18において走行計画計算部13は、走行経路のうち第1の区間Aに応じた第1の走行計画と第2の区間Bに応じた第2の走行計画とを計算する。このとき、走行計画計算部13は、第1の走行計画における計算粒度より第2の走行計画における計算粒度を粗くする。
次に、走行計画計算部13は、第1の区間A内に再計算開始地点Rを設定する(S19)。続いて、走行計画計算部13は、計算した第1及び第2の走行計画に応じた車両制御信号を車両制御部7に送信開始する(S20)。車両制御部7は、走行計画計算部13から送信された車両制御信号に応じて、車両のエンジン、操舵アクチュエータ、及びブレーキシステム等を駆動させることにより車両制御を行う。
走行計画計算部13が車両制御信号を送信すると、ECU2の再計算条件判定部14は、車両センサ4から送信された車両実測信号に基づいて、車両の走行状態の実測値と第1の走行計画の車両制御目標値との差が許容範囲内であるか否かを判定する(S21)。再計算条件判定部14は、実測値と第1の走行計画の車両制御目標値との差が許容範囲内ではないと判定した場合、再計算条件が満たされたと判定して再びS14の処理へと戻す。
一方、再計算条件判定部14は、実測値と第1の走行計画の車両制御目標値との差が許容範囲内であると判定した場合、GPS受信部3から送信された現在地信号に基づいて、車両が走行計画計算部13の設定した再計算開始地点Rに到達したか否かを判定する(S22)。再計算条件判定部14は、車両が再計算開始地点Rに到達したと判定した場合、再計算条件が満たされたと判定して再びS14の処理へと戻す。一方、再計算条件判定部14が車両は再計算開始地点Rに到達していないと判定した場合、走行計画計算部13は、GPS受信部3から送信された現在地信号に基づいて、車両が目的地Pに到達したか否かを判定する(S23)。走行計画計算部13は、車両が目的地Pに到達していないと判定した場合、再びS21の処理に戻す。走行計画計算部13は、車両が目的地Pに到達したと判定した場合、車両制御の処理を終了する。
以上説明した第2の実施形態に係る車両制御装置21によれば、第1の実施形態に係る車両制御装置1と同様の効果を得ることができる。更に、走行経路のうち直線の区間よりも精密な車両制御が要求されるカーブ区間Cが第1の区間Aに含まれるので、精度の確保された第1の走行計画に沿った信頼性の高い車両制御が実現できる。従って、この車両制御装置21によれば、走行計画全体の計算時間の短縮を図りつつカーブ区間Cにおける車両の安全性及び乗り心地性の向上を図ることができる。
[第3の実施形態]
次に、第3の実施形態に係る車両制御装置31について図面を参照して説明する。第3の実施形態に係る車両制御装置31は、第1の実施形態に係る車両制御装置1と比べて勾配変化区間Dを考慮して走行経路を分割する点が主に相違している。
次に、第3の実施形態に係る車両制御装置31について図面を参照して説明する。第3の実施形態に係る車両制御装置31は、第1の実施形態に係る車両制御装置1と比べて勾配変化区間Dを考慮して走行経路を分割する点が主に相違している。
図9及び図10に示されるように、第3の実施形態に係る車両制御装置31のECU32は、第1の実施形態に係るECU2と比べて勾配変化区間設定部(勾配変化区間設定ユニット)33を更に有している。勾配変化区間設定部33は、走行経路設定部11が設定した走行経路のうち勾配変化が所定値以上の区間を勾配変化区間Dとして設定する。
ECU32の走行経路分割部34は、走行経路のうち車両の現在地Gから所定距離内の区間を第1の区間Aとし、走行経路のうち第1の区間A以外の区間を第2の区間Bとして分ける。走行経路分割部34は、第1の区間Aの終点Aeが勾配変化区間D内に含まれるか否かを判定する。走行経路分割部34は、第1の区間Aの終点Aeが勾配変化区間D内に含まれると判定した場合、第1の区間Aの終点が勾配変化区間Dの始点Dsとなるように第1の区間Aを短縮する。走行経路分割部34は、第1の区間Aを短縮した場合、次回の走行経路の分割(すなわち再計算条件を満たした後の走行経路の分割)で第1の区間Aに勾配変化区間Dの全体が含まれるように設定処理を行う。この場合、走行経路分割部34は、次回の走行経路の分割時において勾配変化区間Dの全体を含むように第1の区間Aを拡張する。なお、車両の現在地Gから所定距離内に勾配変化区間Dの全体が含まれる場合には、第1の区間Aは拡張されない。
次に、上述した第3の実施形態に係る車両制御装置31のECU32が実行する処理について図面を参照して説明する。
図11に示されるように、ECU32の走行経路設定部11は、まずユーザインターフェイス5から送信された目的地信号に基づいて、運転者の目的地Pが入力されたことを認識する(S31)。次に、走行経路設定部11は、GPS受信部3から送信された現在地信号、ユーザインターフェイス5から送信された目的地信号及び地図データベース6から送信された地図信号、に基づいて、車両の現在地Gから目的地Pまでの走行経路を設定する(S32)。
走行経路設定部11が走行経路を設定すると、勾配変化区間設定部33は、走行経路のうち勾配変化が所定値以上の区間を勾配変化区間Dとして設定する(S33)。その後、走行経路分割部34は、走行経路設定部11の設定した走行経路を車両の現在地Gから所定距離内の第1の区間Aと走行経路のうち第1の区間A以外の区間である第2の区間Bとに分ける(S34)。
続いて、走行経路分割部34は、第1の区間Aの終点Aeが勾配変化区間D内に含まれるか否かを判定する(S35)。走行経路分割部34は、第1の区間Aの終点Aeが勾配変化区間D内に含まれないと判定した場合、S38の処理に移行する。走行経路分割部34は、第1の区間Aの終点Aeが勾配変化区間D内に含まれると判定した場合、第1の区間Aの終点が勾配変化区間Dの始点Csとなるように第1の区間Aを短縮する(S36)。走行経路分割部34は、第1の区間Aを短縮した場合、次回の走行経路の分割で第1の区間Aに勾配変化区間Dの全体が含まれるように設定する第1の区間拡張設定処理を行う(S37)。その後、S38の処理に移行する。
S38において走行計画計算部13は、走行経路のうち第1の区間Aに応じた第1の走行計画と第2の区間Bに応じた第2の走行計画とを計算する。このとき、走行計画計算部13は、第1の走行計画における計算粒度より第2の走行計画における計算粒度を粗くする。
次に、走行計画計算部13は、第1の区間A内に再計算開始地点Rを設定する(S39)。続いて、走行計画計算部13は、計算した第1及び第2の走行計画に応じた車両制御信号を車両制御部7に送信開始する(S40)。車両制御部7は、走行計画計算部13から送信された車両制御信号に応じて、車両のエンジン、操舵アクチュエータ、及びブレーキシステム等を駆動させることにより車両制御を行う。
走行計画計算部13が車両制御信号を送信すると、ECU2の再計算条件判定部14は、車両センサ4から送信された車両実測信号に基づいて、車両の走行状態の実測値と第1の走行計画の車両制御目標値との差が許容範囲内であるか否かを判定する(S41)。再計算条件判定部14は、実測値と第1の走行計画の車両制御目標値との差が許容範囲内ではないと判定した場合、再計算条件が満たされたと判定して再びS14の処理へと戻す。
一方、再計算条件判定部14は、実測値と第1の走行計画の車両制御目標値との差が許容範囲内であると判定した場合、GPS受信部3から送信された現在地信号に基づいて、車両が走行計画計算部13の設定した再計算開始地点Rに到達したか否かを判定する(S42)。再計算条件判定部14は、車両が再計算開始地点Rに到達したと判定した場合、再計算条件が満たされたと判定して再びS34の処理へと戻す。一方、再計算条件判定部14が車両は再計算開始地点Rに到達していないと判定した場合、走行計画計算部13は、GPS受信部3から送信された現在地信号に基づいて、車両が目的地Pに到達したか否かを判定する(S43)。走行計画計算部13は、車両が目的地Pに到達していないと判定した場合、再びS41の処理に戻す。走行計画計算部13は、車両が目的地Pに到達したと判定した場合、車両制御の処理を終了する。
以上説明した第3の実施形態に係る車両制御装置31によれば、第1の実施形態に係る車両制御装置1と同様の効果を得ることができる。更に、走行経路のうち平坦な区間よりも車両制御が燃費に与える影響の大きい勾配変化区間Dが第1の区間Aに含まれるので、勾配変化区間Dにおいて精度の確保された第1の走行計画に沿った信頼性の高い車両制御が実現できる。従って、この車両制御装置31によれば、走行計画全体の計算時間の短縮を図りつつ車両の安全性及び燃費の向上を図ることができる。
[第4の実施形態]
次に、第4の実施形態に係る車両制御装置41について図面を参照して説明する。第4の実施形態に係る車両制御装置41は、第1の実施形態に係る車両制御装置1と比べて他車両の接近を考慮して走行経路の分割する点が主に相違している。
次に、第4の実施形態に係る車両制御装置41について図面を参照して説明する。第4の実施形態に係る車両制御装置41は、第1の実施形態に係る車両制御装置1と比べて他車両の接近を考慮して走行経路の分割する点が主に相違している。
図12に示されるように、第4の実施形態に係る車両制御装置41は、第1の実施形態に係るECU2と比べて他車両検出部(他車両検出ユニット)8を更に備えている。また、車両制御装置41のECU42は、他車両接近地点設定部(他車両接近地点設定ユニット)43を更に有している。
他車両検出部8は、車両周囲の他車両を検出するものである。他車両検出部8は、例えばミリ波レーダセンサ、レーザレーダセンサ、画像センサ等から構成されている。他車両検出部8は、取得した他車両に関する情報を他車両信号としてECU42に送信する。ECU42の他車両接近地点設定部43は、車両センサ4から送信された車両実測信号と他車両検出部8から送信された他車両信号とに基づいて、他車両に対する車両の衝突余裕時間TTC[Time To Collision]を算出する。他車両接近地点設定部43は、走行経路上で衝突余裕時間TTCが所定値以下となる地点を他車両接近地点として設定する。他車両接近地点設定部43は、他車両検出部8が検出した他車両のそれぞれについて他車両接近地点を設定する。
ECU42の走行経路分割部44は、走行経路のうち車両の現在地Gから所定距離内の区間を第1の区間Aとし、走行経路のうち第1の区間A以外の区間を第2の区間Bとして分ける。走行経路分割部44は、他車両接近地点設定部43が他車両接近地点を設定したか否かを判定する。走行経路分割部44は、他車両接近地点設定部43が他車両接近地点を設定したと判定した場合、他車両接近地点は全て第1の区間A内であるか否かを判定する。走行経路分割部44は、他車両接近地点が全て第1の区間A内にないと判定した場合、全ての他車両接近地点を含むように第1の区間Aを拡張する。なお、第1の区間Aの拡張には限界を設けるようにしても良い。
次に、上述した第4の実施形態に係る車両制御装置41のECU42が実行する処理について図面を参照して説明する。
図13に示されるように、ECU42の走行経路設定部11は、まずユーザインターフェイス5から送信された目的地信号に基づいて、運転者の目的地Pが入力されたことを認識する(S51)。次に、走行経路設定部11は、GPS受信部3から送信された現在地信号、ユーザインターフェイス5から送信された目的地信号及び地図データベース6から送信された地図信号、に基づいて、車両の現在地Gから目的地Pまでの走行経路を設定する(S52)。
走行経路設定部11が走行経路を設定した場合、他車両接近地点設定部43は、車両センサ4から送信された車両実測信号と他車両検出部8から送信された他車両信号とに基づいて、他車両に対する車両の衝突余裕時間TTCを算出する。他車両接近地点設定部43は、走行経路上で衝突余裕時間TTCが所定値以下となる地点を他車両接近地点として設定する(S53)。このとき、他車両検出部8が他車両を検出していない場合及び他車両に対する車両の衝突余裕時間TTCが所定値以下となる地点が存在しない場合には他車両接近地点は設定されない。
その後、走行経路分割部44は、走行経路設定部11の設定した走行経路を車両の現在地Gから所定距離内の第1の区間Aと走行経路のうち第1の区間A以外の区間である第2の区間Bとに分ける(S54)。続いて、走行経路分割部44は、他車両接近地点が存在するか否かを判定する(S55)。走行経路分割部44は、他車両接近地点が存在しないと判定した場合、S58の処理に移行する。
走行経路分割部44は、他車両接近地点が存在すると判定した場合、第1の区間A内に全ての他車両接近地点が存在するか否かを判定する(S56)。走行経路分割部44は、第1の区間A内に全ての他車両接近地点が存在すると判定した場合、S58の処理に移行する。走行経路分割部44は、第1の区間A内に全ての他車両接近地点が存在ないと判定した場合、全ての他車両接近地点を含むように第1の区間Aを拡張する(S57)。その後、S58の処理に移行する。
S58において走行計画計算部13は、走行経路のうち第1の区間Aに応じた第1の走行計画と第2の区間Bに応じた第2の走行計画とを計算する。このとき、走行計画計算部13は、第1の走行計画における計算粒度より第2の走行計画における計算粒度を粗くする。
次に、走行計画計算部13は、第1の区間A内に再計算開始地点Rを設定する(S59)。続いて、走行計画計算部13は、計算した第1及び第2の走行計画に応じた車両制御信号を車両制御部7に送信開始する(S60)。車両制御部7は、走行計画計算部13から送信された車両制御信号に応じて、車両のエンジン、操舵アクチュエータ、及びブレーキシステム等を駆動させることにより車両制御を行う。
走行計画計算部13が車両制御信号を送信すると、ECU2の再計算条件判定部14は、車両センサ4から送信された車両実測信号に基づいて、車両の走行状態の実測値と第1の走行計画の車両制御目標値との差が許容範囲内であるか否かを判定する(S61)。再計算条件判定部14は、実測値と第1の走行計画の車両制御目標値との差が許容範囲内ではないと判定した場合、再計算条件が満たされたと判定して再びS53の処理へと戻す。
一方、再計算条件判定部14は、実測値と第1の走行計画の車両制御目標値との差が許容範囲内であると判定した場合、GPS受信部3から送信された現在地信号に基づいて、車両が走行計画計算部13の設定した再計算開始地点Rに到達したか否かを判定する(S62)。再計算条件判定部14は、車両が再計算開始地点Rに到達したと判定した場合、再計算条件が満たされたと判定して再びS53の処理へと戻す。一方、再計算条件判定部14が車両は再計算開始地点Rに到達していないと判定した場合、走行計画計算部13は、GPS受信部3から送信された現在地信号に基づいて、車両が目的地Pに到達したか否かを判定する(S63)。走行計画計算部13は、車両が目的地Pに到達していないと判定した場合、再びS61の処理に戻す。走行計画計算部13は、車両が目的地Pに到達したと判定した場合、車両制御の処理を終了する。
以上説明した第4の実施形態に係る車両制御装置41によれば、第1の実施形態に係る車両制御装置1と同様の効果を得ることができる。更に、この車両制御装置41によれば、他車両と車両との衝突余裕時間TTCが所定値以下となる他車両接近地点が第1の区間Aに含まれるので、他車両接近時において精度の確保された第1の走行計画に沿った信頼性の高い車両制御が実現できる。従って、この車両制御装置41によれば、走行計画全体の計算時間の短縮を図りつつ他車両に対する車両の安全性の向上を図ることができる。なお、第4の実施形態では、他車両の接近を考慮して走行経路の分割を行ったが、歩行者や建物等の障害物を考慮して走行経路の分割を行うようにしても良い。
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記第1〜第4の実施形態を適宜組み合わせて用いても良く、全ての実施形態の構成を併せ持っている態様であっても良い。このような場合において、走行計画計算部13が運転者等により予め設定された車両制御方針に応じて第2の走行計画の計算条件を変更する態様にしても良い。すなわち、運転者等が安全性重視、燃費重視、乗り心地重視等の車両制御方針をユーザインターフェイス5に入力することで、走行計画計算部13は運転者が入力した車両制御方針すなわち重視項目に対する影響が少なくなるように第2の走行計画の計算条件を変更する。この計算条件には、第2の走行計画の計算に用いる計算モデルや計算の前提条件等が含まれる。
より具体的には、運転者が安全性重視や乗り心地重視を車両制御方針として設定した場合には、第2の走行計画における車両位置の制御目標値の時系列データすなわち車両の目標走行ラインが道路中心と一致すると仮定する計算条件とすることで、安全性や乗り心地に大きな影響を与えることなく計算時間を短縮することが可能になる。なお、この場合においては、第1の区間Aと第2の区間Bとの境で目標走行ラインのオフセットが生じる可能性があるため目標走行ラインの補完処理を併せて行う。
また、運転者が燃費を車両制御方針すなわち重視項目として設定した場合には、第2の走行計画における計算条件のジャーク制限を弱めることで、燃費を大きく低下させることなく計算時間を短縮することが可能になる。このように、運転者が設定した車両制御方針に応じて第2の走行計画の計算条件を変更することで、第2の走行計画の計算粒度を粗くしたことが車両制御方針に対して大きな影響を与えないようにしながら計算時間の短縮を図ることができる。従って、第1の区間Aの拡張により計算時間が規定時間を越える可能性のある場合には、上記のように計算条件を変更することで車両制御方針に影響を与えないように計算粒度を粗くして計算時間の短縮を図ることができる。なお、車両制御方針が予め設定されていない場合であっても車両の走行環境等から自動的に重視項目を判定して第2の走行計画の計算条件を変更する態様であっても良い。
また、上記第2及び第3の実施形態において第1の区間Aの終点Aeがカーブ区間Cや勾配変化区間Dに含まれる場合、次回の走行経路分割における第1の区間Aではなく現在の当該第1の区間Aをカーブ区間Cや勾配変化区間Dの全体を含むように拡張する態様であっても良い。
また、第1の区間Aは、車両の現在地Gから所定距離内の区間に限られず、走行経路の中の任意の区間を選択することができる。また、第1の区間Aは、連続した一体の区間ではなく、第2の区間Bを挟んだ複数の区間から構成されていても良い。例えば、走行経路に設定されたカーブ区間Cや勾配変化区間Dは、車両が接近してから連続した第1の区間Aに含めるのではなく、予め走行経路内の全てのカーブ区間Cや勾配変化区間Dを第1の区間Aとして計算を行う態様であっても良い。
本発明は走行計画に沿って車両を制御する車両制御装置に利用可能である。
1、21、31、41…車両制御装置 3…GPS受信部 4…車両センサ 5…ユーザインターフェイス 6…地図データベース 7…車両制御部 8…他車両検出部 11…走行経路設定部 12、24、34、44…走行経路分割部 13…走行計画計算部 14…再計算条件判定部 23…カーブ区間設定部 43…他車両接近地点設定部 C…カーブ区間 G…現在地 P…目的地 R…再計算開始地点
Claims (6)
- 車両の目的地までの走行経路に応じて計算された走行計画に沿って前記車両を制御する車両制御装置であって、
前記目的地までの走行経路を設定する走行経路設定ユニットと、
前記走行経路を第1の区間と第2の区間とに分ける走行経路分割ユニットと、
前記第1の区間に応じた第1の走行計画と前記第2の区間に応じた第2の走行計画とを計算する走行計画計算ユニットと、
を備え、
前記走行計画計算ユニットは、前記車両が到達することで前記走行経路分割ユニットによる走行経路の再分割及び前記走行計画計算ユニットによる走行計画の再計算が開始される再計算開始地点を前記第1の区間に設定すると共に、前記第1の走行計画における計算粒度より前記第2の走行計画における計算粒度を粗くしたことを特徴とする車両制御装置。 - 前記走行経路分割ユニットは、前記走行経路のうち前記車両の現在地から所定距離内の区間を前記第1の区間に含めることを特徴とする請求項1に記載の車両制御装置。
- 前記走行経路のうち曲率が所定値以上の区間をカーブ区間に設定するカーブ区間設定ユニットを更に備え、
前記走行経路分割ユニットは、前記カーブ区間を前記第1の区間に含めることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の車両制御装置。 - 前記走行経路のうち勾配変化率が所定値以上の区間を勾配変化区間に設定する勾配変化区間設定ユニットを更に備え、
前記走行経路分割ユニットは、前記勾配変化区間を前記第1の区間に含めることを特徴とする請求項1〜請求項3のうちいずれか一項に記載の車両制御装置。 - 前記車両周囲の他車両を検出する他車両検出ユニットと、
前記他車両検出ユニットが検出した前記他車両と前記車両との衝突余裕時間が所定値以下となる他車両接近地点を算出する他車両接近地点算出ユニットと、を更に備え、
前記走行経路分割ユニットは、前記他車両接近地点を前記第1の区間に含めることを特徴とする請求項1〜請求項4のうちいずれか一項に記載の車両制御装置。 - 前記走行計画計算ユニットは、予め設定された車両制御方針に応じて前記第2の走行計画の計算条件を変更することを特徴とする請求項1〜請求項5のうちいずれか一項に記載の車両制御装置。
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