JP6119526B2

JP6119526B2 - 車両用走行制御装置

Info

Publication number: JP6119526B2
Application number: JP2013197831A
Authority: JP
Inventors: 教彰藤木
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2013-09-25
Filing date: 2013-09-25
Publication date: 2017-04-26
Anticipated expiration: 2033-09-25
Also published as: JP2015063201A

Description

本発明は、車両用走行制御装置に関する。

従来、旋回中に車両挙動が不安定になり、ドライバの意図とする挙動が実現できなくなった場合に、各輪に駆動力や制動力を作用させ、車両挙動を安定させる車両用走行制御装置が知られている。
特許文献１には、自車がカーブのどの位置にいるかを推定し、その推定結果に基づき、各輪に作用させる制駆動力を補正することで、経路に対する制駆動力の過不足を抑制し、より細やかに車両挙動の安定化を図る技術が開示されている。

特開2000-127931号公報

しかしながら、上記従来技術にあっては、ヨーレートと車速とから推定した旋回挙動と、ナビゲーションシステムの地図データとに基づいてカーブに対する自車位置の推定を行うため、車両が旋回を開始するまではヨーレートが発生しないことから、直線路と区別できず、カーブに進入するまでは制駆動力の補正を行うことができない。
よって、自車位置の推定精度が低い場合、カーブ入り口で十分に減速できずに旋回を開始し、その後、車両挙動を抑制するよう制駆動力が補正されることになるため、車両挙動に乱れが生じ、乗員に不快感を与えるという問題があった。
本発明の目的は、旋回中に車両挙動が乱れるのを抑制でき、乗員に与える不快感を軽減できる車両用走行制御装置を提供することにある。

本発明では、自車位置の推定精度が低いほど、自車の車速が旋回時目標車速に到達する位置である旋回時目標車速到達位置をカーブ入り口よりも自車に近い位置に設定し、減速開始位置から旋回時目標車速到達位置までの間に自車の車速を旋回時目標車速まで連続的または段階的に低下させるための減速時目標車速を生成する。

よって、自車位置の推定精度にかかわらずカーブ進入前に必要な減速を行うことができるため、旋回中に車両挙動が乱れるのを抑制でき、乗員に与える不快感を軽減できる。

実施例１の車両用走行制御装置を適用した車両の構成図である。実施例１のマイクロプロセッサ5の制御ブロック図である。曲率半径と旋回時目標車速との関係図である。減速開始位置および減速時目標車速の設定方法を示す図である。自車位置推定精度（尤度）と推定誤差との関係図である。マイクロプロセッサ5の制御ブロック図の他の構成例である。減速開始位置、旋回時目標車速到達位置および減速時目標車速の補正方法を示す図である。減速中の旋回時目標車速到達位置および減速時目標車速の補正方法を示す図である。

〔実施例１〕
図１は、実施例１の車両用走行制御装置を適用した車両の構成図である。
カメラ（撮像手段）1は、例えば車室内もしくは車室外のフロントウィンドウ上部に取り付けられ、周囲の物体や、車線などの道路環境を撮影し、画像情報をマイクロプロセッサ5に送る。
カーナビゲーションユニット（地図情報照会手段）3は、道路情報等の地図データベースおよび情報処理装置から構成され、自車の周りの地図情報をマイクロプロセッサ5に送る。ここで、地図データベースには周囲環境のエッジ（特徴点）の位置や形状を三次元の画像として記録した三次元地図を保存しておく。
車速センサ（車速検出手段）4には、例えばホイールに取り付けられたロータリーエンコーダが利用可能であり、ホイールの回転に比例して発生するパルス信号を検出することで車速を計測し、マイクロプロセッサ5に送る。

マイクロプロセッサ5は、A/D変換回路、D/A変換回路、中央演算処理装置、メモリ等から構成される集積回路であり、メモリに格納されたプログラムに従って目標車速を生成し、駆動力操作量をパワートレーンコントローラ（車両速度制御手段）6に送り、制動力操作量をブレーキコントローラ（車両速度制御手段）8に送る。
パワートレーンコントローラ6は、駆動力操作量を実現するようにエンジン駆動系7を制御する。
ブレーキコントローラ8は、制動力操作量を実現するようにブレーキユニット9を制御する。
ブレーキユニット9は、各輪の制動力を独立に調整可能である。

図２は、実施例１のマイクロプロセッサ5の制御ブロック図である。
自車位置推定部（自車位置推定手段）51は、カメラ1で撮影した映像を画像処理し、車線、信号機等のエッジ画像を抽出し、カーナビゲーションユニット3のデータベースに保存している三次元地図のエッジと照合させることで、自車位置を推定し、その結果を出力する。
自車位置推定部51は、推定精度演算部（自車位置推定精度判定手段）51aを有する。推定精度演算部51aは、自車位置の推定精度である尤度を演算する。ここで、自車位置の尤度は、例えば、次のように投影画像とエッジ画像との一致度が高いほど大きくなるよう算出すれば良い。まず、三次元地図をカメラ1の内部、外部パラメータを用いてカメラ画像に投影変換した投影画像上とエッジ画像上のエッジ部が一致する点を抽出する。次に、三次元地図を参照して、その一致したエッジ部の三次元空間上での位置を求める。そして自車の推定位置から、その一致したエッジ部との距離を求め、その距離の逆数を尤度とする。なお、投影画像上とエッジ画像上のエッジ部が一致しない場合には、尤度を0とする。この処理を投影画像上の全画素に対して実施し、全画素の尤度の総和を自車位置の尤度とする。さらに、この尤度は自車位置の候補となる全ての点で算出し、その合計が1となるように正規化しておく。この方法では、車両から近いエッジが一致しているほど大きい尤度が設定される。

目標車速生成部52は、カーナビゲーションユニット3と自車の推定位置から、カーブまでの距離とその曲率半径ρを取得し、取得した曲率半径ρと許容できる横加速度a_yとから、下記の式(1)に基づき、カーブ入り口から出口までの旋回時目標車速V_cを設定する。

ここで、許容できる横加速度a_yは、乗員が不快に感じない範囲で設定すれば良い。目標車速生成部52は、各輪と路面間の摩擦係数を推定する路面状態推定部（路面状態推定手段）52aを備え、路面状態推定部52aにより推定した摩擦係数に応じて許容できる横加速度a_yを可変する。図３に曲率半径と旋回時目標車速との関係を示す。旋回時目標車速V_cは、曲率半径ρが大きいほど、摩擦係数が大きいほど高くなる特性とする。
また、カーブでの旋回時目標車速V_cは横加速度の許容値だけでなく、ヨーレートの許容値に基づき算出しても良いし、両方で計算した旋回時目標車速の低い側を採用しても良い。
また、目標車速生成部（旋回時目標車速生成手段）52は、現在の車速から一定の目標減速度で減速した場合に、旋回時目標車速到達位置（カーブ入り口）で旋回時目標車速V_cを実現できる減速開始位置と減速時目標車速Vを生成する。目標減速度は、ドライバに急減速による違和感を与えない値とする。減速時目標車速V、旋回時目標車速V_c、減速開始位置および旋回時目標車速到達位置の関係を図４に示す。

旋回時目標車速到達位置補正部（旋回時目標車速到達位置設定手段）53は、目標車速生成部52で求めた旋回時目標車速V_cに到達する位置である旋回時目標車速到達位置を自車位置推定精度（尤度）に基づき自車に近い位置に補正するための補正量L_tを算出する。補正量L_tの算出には、自車位置推定精度と推定誤差の関係を用いる。この関係は、あらかじめ実車を用いた実験で取得しておき、図５に示すように、現在の自車位置推定精度に対する推定誤差を補正量L_tとして設定する。推定誤差は、自車位置推定精度（尤度）が低いほど大きくなる特性とする。

減速開始位置補正部（減速開始位置設定手段）54は、目標車速生成部52で求めた減速開始位置を自車位置推定精度（尤度）に基づき自車に近い位置に補正するための補正量L_sを算出する。この補正量L_sの算出は旋回時目標車速到達位置補正部53と同様、図５に示した自車位置推定精度と推定誤差との関係を用い、推定誤差を補正量L_sとして設定する。
なお、減速開始位置の補正量L_sは、旋回時目標車速到達位置の補正量L_tと異なっていてもよく、例えば、次のように設定しても良い。自車位置推定精度が悪化している場合は、新たに補正後の目標減速度を設定し、現在の車速から新たな目標減速度で減速した場合に、旋回時目標車速到達位置で旋回時目標車速V_cが実現できる位置を減速開始位置補正部54で再計算する。その減速開始位置から、旋回時目標車速到達位置補正部53で算出した補正量分遡った位置を減速開始位置とする。この場合、自車位置推定精度が悪化した際に、減速開始が早くなり過ぎることを抑制できる。また、この場合、マイクロプロセッサ5内の処理の構成は、図６に示すように、減速開始位置補正部54の入力として、目標車速生成部52と旋回時目標車速到達位置補正部53の出力が必要となる。

補正後目標車速生成部（減速時目標車速生成手段）55は、旋回時目標車速到達位置補正部53で算出した旋回時目標車速到達位置の補正量L_tと、減速開始位置補正部54で算出した減速開始位置の補正量L_sとから、目標車速生成部52で算出した減速時目標車速Vを補正し、その結果をパワートレーンコントローラ6とブレーキコントローラ8とに出力する。減速時目標車速Vの補正は、図７に示すように、目標車速生成部52で算出した減速時目標車速Vの旋回時目標車速到達位置を補正量L_tだけ自車に近づけると共に、減速開始位置を補正量L_sだけ自車に近づければ良い。

ここで、補正後の減速時目標車速Vに従って減速中に、自車位置推定精度が変化した場合について説明する。
減速中に自車位置推定精度が低下した場合には、再度、旋回時目標車速到達位置の補正量L_tを旋回時目標車速到達位置補正部53で算出する。補正量L_tは、自車位置推定精度が低下するほど、旋回時目標車速到達位置が現在の位置よりも自車に近づくような値とする。補正後目標車速生成部55は、再補正後の旋回時目標車速到達位置で旋回時目標車速V_cが実現できるよう減速時目標車速Vを補正する。
一方、減速中に自車位置推定精度が高まった場合には、再度、旋回時目標車速到達位置の補正量L_tを旋回時目標車速到達位置補正部53で算出する。補正量L_tは、自車位置精度が高くなるほど、旋回時目標到達位置が現在の位置よりも自車から遠ざかるような値とする。補正後目標車速生成部55は、再補正後の旋回時目標車速到達位置で旋回時目標車速V_cが実現できるよう減速時目標車速Vを補正する。このとき、図８に示すように、旋回時目標車速到達位置の補正量が前回に比べ小さくなっていた場合には、補正後目標車速生成部55において、最高速度を現在の車速に制限する。これにより、自車位置推定精度が高まったことで、減速中から再加速に転じることを抑制できる。

実施例１では、カーブ出口を加速開始位置として自車の車速を直進時の目標車速（例えば、カーブ進入直前の車速）に復帰させる加速制御を実施する。目標車速生成部（直進時目標車速生成手段）52は、減速時目標車速Vに応じた自車の減速制御を行う直前の車速を直進時目標車速とし、旋回時目標車速V_cから直進時目標車速まで一定の目標加速度で自車を加速させる加速時目標車速Vを生成する。減速開始位置補正部（加速開始位置設定手段）54および旋回時目標車速到達位置補正部（直進時目標車速到達位置設定手段）53は、カーブ進入時と同様に、自車位置推定精度（尤度）に基づき加速開始位置および直進時目標車速到達位置を自車から遠ざかる方向に補正する補正量を算出する。補正後目標車速生成部（加速時目標車速生成手段）55は、減速開始位置補正部54で算出した加速開始位置の補正量を用いて、目標車速生成部52で算出した加速時目標車速Vを補正し、その結果をパワートレーンコントローラ6とブレーキコントローラ8とに出力する。

次に、作用を説明する。
従来の車両用走行制御装置では、カーブ進入後に制駆動力の補正を行っているため、自車位置推定精度が低い場合には、カーブ入り口で十分に減速できずに減速を開始し、その後、車両挙動を抑制するように制駆動力が補正されることで、車両挙動に乱れ（オーバーステア、アンダーステア）が生じ、乗員に不快感を与えていた。
これに対し、実施例１では、自車位置推定精度が低いほど、自車の車速が旋回時目標車速V_cに到達する旋回時目標車速到達位置をカーブ入り口よりも自車に近い位置に補正し、補正された旋回時目標車速到達位置に基づき現在の車速を旋回時目標車速V_cまで低下させる際の減速時目標車速Vを補正する。これにより、自車の推定位置が実際の位置よりも自車から遠ざかる方向にずれている場合であっても、カーブ進入後に減速時目標車速Vが変化するのを抑制できる。すなわち、自車位置推定精度にかかわらず、カーブ進入前に必要な減速を行うことができるため、旋回中に車両挙動が乱れるのを抑制でき、乗員に与える不快感を軽減できる。
また、実施例１では、減速時目標車速Vに応じた自車の減速中、一定の目標減速度が得られるように、自車位置推定精度が低いほど、自車の減速開始位置を自車に近い位置に補正し、補正された減速開始位置に基づき減速時目標車速Vを補正する。これにより、常に目標減速度に従った減速を実現できる。

実施例１では、減速時目標車速Vに応じた自車の減速中に自車位置推定精度が高くなった場合、推定精度が高いほど、旋回時目標車速到達位置を現在の位置よりも自車から遠ざかる位置に補正する。これにより、より旋回時目標車速到達位置をカーブ入り口に近づけることができ、早めに減速してしまうことに対する乗員の不快感を軽減できる。ここで、減速時目標車速Vに従ってすでに減速を開始してしまっていた場合は、減速開始位置および旋回時目標車速到達位置を遅くすることで、現在の車速よりも高い速度で走行できることになる。しかしながら、この場合は、減速から加速に転じ、さらにその後減速することになるため、乗員が不快に感じることになる。そこで、実施例１では、現在の車速を上限として減速時目標車速Vを生成することで、減速から加速に転じることがなくなるため、乗員に与える不快感を軽減できる。
一方、実施例１では、減速時目標車速Vに応じた自車の減速中に自車位置推定精度が低下した場合、推定精度が低いほど、旋回時目標車速到達位置を現在の位置よりも自車に近い位置に補正する。これにより、減速が不十分なことによる車両挙動の乱れを抑制でき、乗員に与える不快感を軽減できる。

実施例１では、摩擦係数が高いほど旋回時目標車速V_cを高く設定する。これにより、車輪と路面間の摩擦係数が低い場合には、より低い減速時目標車速を設定することができ、その結果、路面状態に応じた減速を実現できるため、減速が不十分なことによる車両挙動の乱れを抑制できる。
実施例１では、カーブ出口において、自車位置推定精度が低いほど加速開始位置をカーブ出口よりも自車から遠ざかる位置に補正する。これにより、自車位置推定精度が悪い場合に、カーブの途中であるにもかかわらずカーブ終了と判断して加速することがないため、旋回中の加速による車両挙動の乱れを抑制できる。

以上説明したように、実施例１にあっては以下に列挙する効果を奏する。
(1) 車速を検出する車速センサ4と、自車周囲環境の撮像画像を取得するカメラ1と、あらかじめ記憶された周囲環境の画像から構成される三次元地図を有し、自車の走行経路形状を照会するカーナビゲーションユニット3と、カメラ1の撮像画像から周囲環境のエッジ画像を抽出し、三次元地図の画像と照合して自車位置を推定する自車位置推定部51と、カーナビゲーションユニット3に保存している三次元地図と自車の推定位置とから、自車前方のカーブ入り口の旋回時目標車速V_cを生成する目標車速生成部52と、三次元地図上における自車の推定位置からカメラ1を用いて撮影したと仮定した場合の投影画像上と撮像画像上のエッジ部が一致する点を抽出し、各抽出点の三次元空間上における位置が自車の推定位置から近いほど、自車位置の推定精度（尤度）が高いと判定する推定精度演算部51aと、自車位置推定精度が低いほど、自車の旋回時目標車速到達位置をカーブ入り口よりも自車に近い位置に設定する旋回時目標車速到達位置補正部53と、自車の車速と旋回時目標車速到達位置とに基づいて自車の減速開始位置を設定する減速開始位置補正部54と、現在の車速と自車の推定位置とに基づき、減速開始位置から旋回時目標車速到達位置までの間に自車の車速を旋回時目標車速V_cまで連続的に低下させるための減速時目標車速Vを生成する補正後目標車速生成部55と、減速時目標車速Vに基づき自車の車速を制御するパワートレーンコントローラ6およびブレーキコントローラ8と、を備えた。
よって、自車位置推定精度にかかわらず、カーブ進入前に必要な減速を行うことができるため、旋回中に車両挙動が乱れるのを抑制でき、乗員に与える不快感を軽減できる。

(2) 減速開始位置補正部54は、減速時目標車速Vに応じた自車の減速中、一定の目標減速度が得られる減速開始位置を設定する。
よって、常に目標減速度に従った減速を実現できる。

(3) 旋回時目標車速到達位置補正部53は、減速時目標車速Vに応じた自車の減速中に自車位置推定精度が高くなった場合、推定精度が高くなるほど、旋回時目標車速到達位置を現在の位置よりも自車から遠い位置に再設定する。
よって、早めに減速してしまうことに対する乗員の不快感を軽減できる。

(4) 補正後目標車速生成部55は、旋回時目標車速到達位置が再設定された場合、現在の車速を上限として減速時目標車速Vを再生成する。
よって、減速から加速に転じることで乗員に与える不快感を軽減できる。

(5) 旋回時目標車速到達位置補正部53は、減速時目標車速Vに応じた自車の減速中に自車位置推定精度が低下した場合、推定精度が低下するほど、旋回時目標車速到達位置を現在の位置よりも自車に近い位置に再設定する。
よって、減速が不十分なことにより車両挙動の乱れを抑制でき、乗員に与える不快感を軽減できる。

(6) 各輪と路面間との摩擦係数を推定する路面状態推定部52aを備え、目標車速生成部52は、摩擦係数が高いほど、旋回時目標車速V_cを高く設定する。
よって、路面状態に応じた減速を実現でき、減速が不十分なことによる車両挙動の乱れを抑制できる。

(7) カーブ出口通過後の直進時目標車速を生成する目標車速生成部52と、自車の直進時目標車速到達位置を設定する旋回時目標車速到達位置補正部53と、推定精度が低いほど、自車の加速開始位置をカーブ出口よりも自車から遠い位置に設定する減速開始位置補正部54と、加速開始位置から直進時目標車速到達位置までの間に自車の車速を直進時目標車速まで連続的に高めるための加速時目標車速Vを生成する補正後目標車速生成部55と、を備え、パワートレーンコントローラ6およびブレーキコントローラ8は、加速時目標車速に基づいて自車の速度を制御する。
よって、旋回中の加速による車両挙動の乱れを抑制できる。

（他の実施例）
以上、本発明を実施するための形態を、実施例に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は、実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。

1 カメラ
3 カーナビゲーションユニット
5 マイクロプロセッサ
6 パワートレーンコントローラ
7 エンジン駆動系
8 ブレーキコントローラ
9 ブレーキユニット
51 自車位置推定部
51a 推定精度演算部
52 目標車速生成部
52a 路面状態推定部
53 旋回時目標車速到達位置補正部
54 減速開始位置補正部
55 補正後目標車速生成部

Claims

自車の車速を検出する車速検出手段と、
自車周囲環境の撮像画像を取得する撮像手段と、
あらかじめ記憶された周囲環境の画像から構成される三次元地図を有し、自車の走行経路形状を照会する地図照会手段と、
前記撮像画像を前記三次元地図の画像と照合して自車の位置を推定する自車位置推定手段と、
前記走行経路形状に基づき自車前方のカーブ入り口の旋回時目標車速を生成する旋回時目標車速生成手段と、
前記三次元地図の画像と前記撮像画像との一致度合いが低いと、自車位置の推定精度が低いと判定する自車位置推定精度判定手段と、
前記推定精度が低いと、自車の旋回時目標車速到達位置を前記カーブ入り口よりも自車に近い位置に設定する旋回時目標車速到達位置設定手段と、
前記自車の車速と前記旋回時目標車速到達位置とに基づいて自車の減速開始位置を設定する減速開始位置設定手段と、
前記減速開始位置から前記旋回時目標車速到達位置までの間に自車の速度を前記旋回時目標車速まで連続的または段階的に低下させるための減速時目標車速を生成する減速時目標車速生成手段と、
前記減速時目標車速に基づき自車の速度を制御する車両速度制御手段と、
を備えたことを特徴とする車両用走行制御装置。
請求項１に記載の車両用走行制御装置において、
前記減速開始位置設定手段は、前記減速時目標車速に応じた自車の減速中、一定の目標減速度が得られる前記減速開始位置を設定することを特徴とする車両用走行制御装置。
請求項１または請求項２に記載の車両用走行制御装置において、
前記旋回時目標車速到達位置設定手段は、前記減速時目標車速に応じた自車の減速中に前記推定精度が高くなった場合、前記推定精度が高くなるほど、前記旋回時目標車速到達位置を現在の位置よりも自車から遠い位置に再設定することを特徴とする車両用走行制御装置。
請求項３に記載に車両用走行制御装置において、
減速時目標車速生成手段は、前記旋回時目標車速到達位置が再設定された場合、現在の車速を上限として前記減速時目標車速を再生成することを特徴とする車両用走行制御装置。
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の車両用走行制御装置において、
前記旋回時目標車速到達位置設定手段は、前記減速時目標車速に応じた自車の減速中に前記推定精度が低下した場合、前記推定精度が低下するほど、前記旋回時目標車速到達位置を現在の位置よりも自車に近い位置に再設定することを特徴とする車両用走行制御装置。
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の車両用走行制御装置において、
各輪と路面間との摩擦係数を推定する路面状態推定手段を備え、
前記旋回時目標車速生成手段は、前記摩擦係数が高いほど、前記旋回時目標車速を高く設定することを特徴とする車両用走行制御装置。
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の車両用走行制御装置において、
カーブ出口通過後の直進時目標車速を生成する直進時目標車速生成手段と、
自車の直進時目標車速到達位置を設定する直進時目標車速到達位置設定手段と、
前記推定精度が低いと、自車の加速開始位置を前記カーブ出口よりも自車から遠い位置に設定する加速開始位置設定手段と、
前記加速開始位置から前記直進時目標車速到達位置までの間に自車の速度を前記直進時目標車速まで連続的または段階的に高めるための加速時目標車速を生成する加速時目標車速生成手段と、
を備え、
前記車両速度制御手段は、前記加速時目標車速に基づいて自車の速度を制御することを特徴とする車両用走行制御装置。