JP6222475B2 - 車両加減速制御装置 - Google Patents
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Description
〔数1〕
Dmax(1−Ld/L1)≦D(Ld)≦Dmax・cos(πLd/2L1)
〔数2〕
Amax・La/L2≦A(La)≦Amax・sin(πLa/2L2)
このように構成された本発明においては、目標加減速度設定手段は、カーブの開始地点と中間地点との間において開始地点からの走行距離がLdの地点における目標減速度D(Ld)、及び、カーブの中間地点と終了地点との間において中間地点からの走行距離がLaの地点における目標加速度A(La)を、上記式を満たすように設定するので、カーブの開始地点から終了地点までの走行中に乗員が感じる加減速度の方向や大きさを、滑らかに且つ乗員が不安を感じにくいように変化させることができる。これにより、カーブへの進入から脱出までの走行過程において、安心感のある乗り心地や乗員の違和感の軽減を実現することができる。
このように構成された本発明においては、車両が過度な減速や不十分な減速を行うことなく、タイヤ性能を効率よく利用しながらスムーズに旋回を行っていると乗員に感じさせることができ、乗り心地をさらに向上することができる。
このように構成された本発明においては、車両が十分な減速をした後に旋回を行っているという安心感を乗員に与えることができる。
このように構成された本発明においては、車両の減速中に横加速度の減少を開始させることができ、これにより、車両がタイヤ性能に対して余裕のある旋回を行っているという安心感を乗員に与えることができる。
このように構成された本発明においては、カーブへの進入時に乗員が感じる減速度の大きさとカーブ走行中に乗員が感じる最大横加速度の大きさとを一致させると共に、カーブ走行中に乗員が感じる加速度の方向や大きさを滑らかに変化させることができる。これにより、カーブへの進入からカーブ走行中までの走行過程において、車両や乗員に働く慣性力の方向や大きさを滑らかに変化させることができ、乗り心地の向上や乗員の違和感の軽減を実現することができる。
まず、図1及び図2により、本発明の第1実施形態による車両加減速制御装置を搭載する車両について説明する。図1は、本発明の第1実施形態による車両加減速制御装置を搭載する車両の電気的構成を示すブロック図であり、図2は、本発明の第1実施形態による車両加減速制御装置の加減速度補正係数マップに格納されている情報を示す表である。
図3は、本発明の第1実施形態による車両加減速制御装置10を搭載した車両1が走行するカーブの一例を示す平面図であり、図4は、本発明の第1実施形態による車両加減速制御装置10が実行する加減速制御処理のフローチャートであり、図5は、車両加減速制御装置により設定された加減速度制御曲線を示す線図である。
自動運転スイッチがONにされた場合、ステップS2に進み、カーブ形状情報取得部20は、加減速度制御曲線を設定する対象となるカーブの曲率半径を含む形状情報を取得する。
例えば、カーブ形状情報取得部20は、ナビゲーションシステム14により取得された車両1の現在位置及びその周辺の地図データ等により、車両1の走行経路において曲率半径Rが300m以下である範囲を、加減速度制御曲線の設定対象となるカーブとして特定する。そして、特定したカーブの各ノードにおける曲率半径を地図データに基づいて取得する。あるいは、カーブ形状情報取得部20は、車外カメラ2により撮影された車両1前方の画像データにより、車両1前方の道路の曲率半径Rを特定し、その曲率半径Rが300m以下である場合に、その道路を加減速度制御曲線の設定対象となるカーブとして特定する。そして、車外カメラ2により撮影された車両1前方の画像データに基づき、特定したカーブの中央線上に一定間隔(例えば5m間隔)でノードを設定し、各ノードにおける曲率半径を取得する。
例えば、車両1に装着されている前後のタイヤのスリップ角をそれぞれβf、βrとし、前タイヤの等価コーナリングパワーをeKf、後タイヤのコーナリングパワーをKrとした場合、前後タイヤに発生するコーナリングフォースCf、Crは、それぞれ、Cf=−eKfβf、Cr=−2Krβrと表される。これらの式において、前後タイヤの摩擦特性の線形領域におけるスリップ角βf、βrの最大値(例えば8度)を代入することにより、前後タイヤに発生する最大コーナリングフォースCfmax、Crmaxを求めることができる。そして車重をmとすると、最大横加速度Glmaxは、車両1の運動方程式からGlmax=(Cfmax+Crmax)/mとして算出することができる。なお、この最大横加速度Glmaxは、最大横加速度取得部18が算出してもよく、あるいは、予めメモリに記憶させておき、必要に応じて最大横加速度取得部18がメモリから読み込むようにしてもよい。
さらに、乗員状態取得部22は、乗員の運転傾向に関する情報を、乗員の状態に関する情報として取得する。例えば、乗員が運転操作を行った場合に車両1に発生した前後方向及び横方向の加速度をECU16のメモリに記憶するようにしておき、乗員状態取得部22は、これらの加速度に基づき、乗員の運転傾向を、乗員の状態に関する情報として取得する。例えば、メモリに記憶されている加速度の平均値が閾値以上である場合、乗員状態取得部22は「運転傾向が急速」という乗員の状態を取得し、加速度の平均値が閾値未満である場合、乗員状態取得部22は「運転傾向が緩慢」という乗員の状態を取得する。
具体的には、走行環境取得部24は、照度センサ6により検出された照度に基づき、その時点での時間帯(昼間又は夜間)を走行環境として取得する。具体的には、照度センサ6により検出された照度が閾値以上である場合、走行環境取得部24は、その時点の時間帯として「昼間」を取得し、照度が閾値未満である場合、走行環境取得部24は時間帯として「夜間」を取得する。
また、走行環境取得部24は、ナビゲーションシステム14により取得された地図データや、車外カメラ2により撮影された車両1前方の画像データに基づき、目標加減速度を設定する対象となるカーブの見通しの良し悪しを走行環境として取得する。例えば、カーブの開始地点と終了地点とを結ぶ直線上に建物等の障害物が存在することにより、カーブの開始地点から終了地点を目視できないと考えられる場合、走行環境取得部24は、「道路の見通しが悪い」という走行環境を取得し、カーブの開始地点と終了地点とを結ぶ直線上に建物等の障害物が存在せず、カーブの開始地点から終了地点を目視できると考えられる場合、走行環境取得部24は、「道路の見通しが良い」という走行環境を取得する。
また、走行環境取得部24は、ナビゲーションシステム14により取得された交通情報や、車外カメラ2により撮影された車両1前方の画像データに基づき、目標加減速度を設定する対象となるカーブの交通量を走行環境として取得する。例えば、ナビゲーションシステム14によりカーブで渋滞が発生しているとの交通情報が取得された場合や、車両1前方の画像データにより所定台数以上の先行車両が検出された場合、走行環境取得部24は、「交通量が多い」という走行環境を取得し、ナビゲーションシステム14によりカーブで渋滞が発生していないとの交通情報が取得された場合や、車両1前方の画像データにより所定台数以上の先行車両が検出されない場合、走行環境取得部24は、「交通量が少ない」という走行環境を取得する。
さらに、走行環境取得部24は、雨滴センサ8により検出された雨滴の有無に基づき、カーブの路面状態を走行環境として取得する。例えば、雨滴センサ8により雨滴が検出された場合、走行環境取得部24は「路面μが低い」という走行環境を取得し、雨滴センサ8により雨滴が検出されない場合、走行環境取得部24は「路面μが高い」という走行環境を取得する。
具体的には、車速センサ10により検出された車速が所定速度以上である場合、車両状態取得部26は「車速が高い」という車両状態を取得し、車速が所定速度未満である場合、車両状態取得部26は「車速が低い」という車両状態を取得する。
また、加速度センサ12により検出された加速度が所定加速度以上である場合、車両状態取得部26は「加速度が高い」という車両状態を取得し、車速が所定加速度未満である場合、車両状態取得部26は「加速度が低い」という車両状態を取得する。
また、車両1の乗員数が所定数以上である場合、車両状態取得部26は「乗員が多い」という車両状態を取得し、乗員数が所定数未満である場合、車両状態取得部26は「乗員が少ない」という車両状態を取得する。
さらに、車両1の荷物積載量が所定量以上である場合、車両状態取得部26は「荷物が多い」という車両状態を取得し、荷物積載量が所定量未満である場合、車両状態取得部26は「荷物が少ない」という車両状態を取得する。
具体的には、目標加減速度設定部28は、図2に例示した加減速度補正係数マップ32を参照し、上述の各ステップにおいて取得した乗員状態、走行環境、及び車両状態のそれぞれに対応する補正係数を取得し、それらの取得した各補正係数を乗算した値を、加減速度補正係数として決定する。
また、ステップS4において乗員状態取得部22が「運転傾向が急速」という乗員の状態を取得した場合、目標加減速度設定部28は、対応する補正係数として「1」を取得し、乗員状態取得部22が「運転傾向が緩慢」という乗員の状態を取得した場合、目標加減速度設定部28は、対応する補正係数として「0.9」を取得する。
また、ステップS5において走行環境取得部24が「道路の見通しが良い」という走行環境を取得した場合、目標加減速度設定部28は、対応する補正係数として「1」を取得し、走行環境取得部24が「道路の見通しが悪い」という乗員の状態を取得した場合、目標加減速度設定部28は、対応する補正係数として「0.9」を取得する。
また、ステップS5において走行環境取得部24が「交通量が多い」という走行環境を取得した場合、目標加減速度設定部28は、対応する補正係数として「0.95」を取得し、走行環境取得部24が「交通量が少ない」という乗員の状態を取得した場合、目標加減速度設定部28は、対応する補正係数として「1」を取得する。
また、ステップS5において走行環境取得部24が「路面μが高い」という走行環境を取得した場合、目標加減速度設定部28は、対応する補正係数として「1」を取得し、走行環境取得部24が「路面μが低い」という乗員の状態を取得した場合、目標加減速度設定部28は、対応する補正係数として「0.8」を取得する。
また、ステップS6において車両状態取得部26が「加速度が高い」という車両状態を取得した場合、目標加減速度設定部28は、対応する補正係数として「0.8」を取得し、車両状態取得部26が「加速度が低い」という車両状態を取得した場合、目標加減速度設定部28は、対応する補正係数として「1」を取得する。
また、ステップS6において車両状態取得部26が「乗員が多い」という車両状態を取得した場合、目標加減速度設定部28は、対応する補正係数として「0.9」を取得し、車両状態取得部26が「乗員が少ない」という車両状態を取得した場合、目標加減速度設定部28は、対応する補正係数として「1」を取得する。
また、ステップS6において車両状態取得部26が「荷物が多い」という車両状態を取得した場合、目標加減速度設定部28は、対応する補正係数として「0.9」を取得し、車両状態取得部26が「荷物が少ない」という車両状態を取得した場合、目標加減速度設定部28は、対応する補正係数として「1」を取得する。
具体的には、目標加減速度設定部28は、カーブの開始地点における車両1の進行方向の目標加減速度Gfentを最大横加速度Glmaxと等しい大きさの最大減速度(例えば4m/s2)に設定し、カーブの終了地点における車両1の進行方向の目標加減速度Gfextを、車両1が達成可能な最大加速度(例えば2m/s2)に設定する。また、目標加減速度設定部28は、カーブの開始地点と終了地点との間に位置する曲率半径最小地点(図3の例ではC地点)における目標加減速度を0m/s2に設定する。
〔数3〕
D(Ld)=Dmax(1−Ld/L1)+K・(Dmax・cos(πLd/2L1)−Dmax(1−Ld/L1)) ・・・(1)
〔数4〕
A(La)=Amax・La/L2+K・(Amax・sin(πLa/2L2)−Amax・La/L2) ・・・(2)
〔数5〕
Dmax(1−Ld/L1)≦D(Ld)≦Dmax・cos(πLd/2L1)) ・・・(3)
〔数6〕
Amax・La/L2≦A(La)≦Amax・sin(πLa/2L2)) ・・・(4)
同様に、曲率半径最小地点とカーブの終了地点との間における加減速度制御曲線は、曲率半径最小地点における目標加減速度0m/s2とカーブの終了地点における最大加速度(図5では2m/s2)とを結ぶ直線と正弦曲線とによって囲まれた領域を変化する。そして、Kが0から1に近づくほど、加減速度制御曲線の形状は、直線から正弦曲線に近づく。
具体的には、目標加減速度設定部28は、カーブの開始地点における進入速度を、予め設定されている初期値に設定し、その初期値と加減速度制御曲線とに基づき、カーブの開始地点から終了地点までの各点における車速を算出する。次いで、算出した車速と、カーブの各点における曲率半径とに基づき、カーブの各点において発生する横加速度を算出する。そして、カーブの開始地点から終了地点までの間における進行方向の加減速度と横加速度との合成加速度の最大値が、車両1が旋回中に発生させることのできる最大横加速度Glmaxより大きい場合、カーブの開始地点における進入速度を減少させ、カーブの開始地点から終了地点までの間における進行方向の加減速度と横加速度との合成加速度の最大値が、車両1が旋回中に発生させることのできる最大横加速度Glmaxより小さい場合、カーブの開始地点における進入速度を増大させる。以降同様に、カーブの開始地点における進入速度をパラメータとして、カーブの開始地点から終了地点までの間における進行方向の加減速度と横加速度との合成加速度の最大値が最大横加速度Glmaxと一致するように収束演算を実施することにより、カーブの開始地点における初速を決定する。
次いで、ステップS11に進み、加減速制御部30は、ステップS9において決定した初速にてカーブに進入するように車両1のエンジン34及びブレーキ36を制御し、車両1がカーブに進入した後は、ステップS8において設定した加減速度制御曲線に従って、車両1の加減速を制御する。即ち、加減速制御部30は、カーブの開始地点から終了地点まで、ステップS8において設定された加減速度制御曲線の加減速度を発生させるように、車両1のブレーキ36及びエンジン34を制御する。
ステップS11の後、ECU16は加減速制御処理を終了する。
図6は、本発明の第1実施形態による車両加減速制御装置を搭載した車両1がカーブを走行するときに発生する横加速度Glをx座標、進行方向の加減速度Gfをy座標として、座標(Gl,Gf)を座標平面上にプロットした線図(G−Gダイアグラム)である。この図6では、車両1の進行方向における加速度を座標平面のy軸における正、進行方向における減速度を座標平面のy軸における負としている。また、車両1の右方向に働く横加速度を座標平面のx軸における正、左方向に働く横加速度を座標平面のx軸における負としている。
そして、そして、Kが0から1に近づくほど、カーブの開始地点と終了地点との間における加減速度座標(Gl,Gf)の形状は、直線形状(図6における点線)から円弧形状(図6における一点鎖線)に近接し、乗員は車両1がタイヤ性能の限界付近でカーブを走行していると感じるようになる。
図7は、本発明の第2実施形態による車両加減速制御装置により設定された加減速度制御曲線を示す線図であり、図8は、本発明の第2実施形態による車両加減速制御装置を搭載した車両1がカーブを走行するときに発生する横加速度Glをx座標、進行方向の加減速度Gfをy座標として、座標(Gl,Gf)を座標平面上にプロットした線図(G−Gダイアグラム)である。
具体的には、目標加減速度設定部28は、カーブの開始地点における車両1の進行方向の目標加減速度Gfentを最大横加速度Glmaxと等しい大きさの最大減速度(例えば4m/s2)に設定し、カーブの終了地点における車両1の進行方向の目標加減速度Gfextを、車両1が達成可能な最大加速度(例えば2m/s2)に設定する。また、目標加減速度設定部28は、カーブの曲率半径最小地点から開始地点側又は終了地点側に所定距離Lmだけオフセットした中間地点(図3の例ではF又はG地点)における目標加減速度を0m/s2に設定する。ここで、所定距離Lmは、(1−K)に比例する。即ち、加減速度補正係数Kが0の場合に所定距離Lmが最大となり、加減速度補正係数Kが0の場合に所定距離Lmが0(即ち中間地点=曲率半径最小地点)となる。
〔数7〕
D(Ld)=Dmax・cos(πLd/2L 3 )) ・・・(5)
〔数8〕
A(La)=Amax・sin(πLa/2L 4 )) ・・・(6)
同様に、中間地点とカーブの終了地点との間における加減速度制御曲線は、中間地点における目標加減速度0m/s2とカーブの終了地点における最大加速度(図5では2m/s2)とを結ぶ正弦曲線となる。
上述した実施形態においては、車両加減速制御装置10を搭載する車両1は、動力源としてガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃エンジン34を搭載する場合を例として説明したが、これらのエンジン34に代えて、あるいはこれらのエンジン34と共に、動力源として車両1にバッテリ及びモータを搭載してもよい。この場合、加減速制御部30は、加減速制御処理において設定された加減速度制御曲線に従って、車両1のモータ及びブレーキ36を制御する。
同様に、上述した実施形態においては、車両状態取得部26が「加速度が高い」という車両状態を取得した場合、目標加減速度設定部28は、対応する補正係数として「0.8」を取得し、車両状態取得部26が「加速度が低い」という車両状態を取得した場合、目標加減速度設定部28は、対応する補正係数として「1」を取得しているが、加速度センサ12により検出された加速度が高くなるほど補正係数が小さくなるように、補正係数を連続的に変化させてもよい。
2 車外カメラ
4 乗員状態センサ
6 照度センサ
8 雨滴センサ
10 車速センサ
12 加速度センサ
14 ナビゲーションシステム
16 ECU
18 最大横加速度取得部
20 カーブ形状情報取得部
22 乗員状態取得部
24 走行環境取得部
26 車両状態取得部
28 目標加減速度設定部
30 加減速制御部
32 加減速度補正係数マップ
34 エンジン
36 ブレーキ
Claims (5)
- カーブへの進入から脱出に至る車両の進行方向の加減速を制御する車両加減速制御装置であって、
車両の前方に存在するカーブの曲率半径を含む形状情報を取得するカーブ形状情報取得手段と、
上記形状情報に基づき特定された上記カーブの開始地点と終了地点との間における車両の進行方向の目標加減速度を設定する目標加減速度設定手段と、
車両が上記カーブの開始地点から終了地点まで走行するときに、上記目標加減速度設定手段により設定された上記目標加減速度に従って車両の進行方向の加減速を制御する加減速制御手段と、を有し、
上記目標加減速度設定手段は、上記カーブの開始地点における目標加減速度を所定の最大減速度に設定し、上記カーブの終了地点における目標加減速度を所定の最大加速度に設定し、上記開始地点と上記終了地点との間に位置する中間地点における目標加減速度を0に設定し、更に、上記最大減速度をDmax、上記最大加速度をAmax、上記開始地点と上記中間地点との間の走行距離をL1、上記中間地点と上記終了地点との間の走行距離をL2とした場合、上記開始地点と上記中間地点との間において上記開始地点からの走行距離がLdの地点における目標減速度D(Ld)、及び、上記中間地点と上記終了地点との間において上記中間地点からの走行距離がLaの地点における目標加速度A(La)を、以下の式を満たすように設定することを特徴とする車両加減速制御装置。
〔数1〕
Dmax(1−Ld/L1)≦D(Ld)≦Dmax・cos(πLd/2L1)
〔数2〕
Amax・La/L2≦A(La)≦Amax・sin(πLa/2L2) - 上記目標加減速度設定手段は、上記カーブの曲率半径最小地点における目標加減速度を0に設定する請求項1に記載の車両加減速制御装置。
- 上記目標加減速度設定手段は、上記カーブの開始地点と曲率半径最小地点との間に位置する上記中間地点における目標加減速度を0に設定する請求項1に記載の車両加減速制御装置。
- 上記目標加減速度設定手段は、上記カーブの終了地点と曲率半径最小地点との間に位置する上記中間地点における目標加減速度を0に設定する請求項1に記載の車両加減速制御装置。
- 上記目標加減速度設定手段は、上記カーブの開始地点における目標加減速度を、車両が旋回中に発生させることのできる最大横加速度と等しい大きさの上記最大減速度に設定し、上記形状情報と、上記カーブの開始地点と終了地点との間における上記目標加減速度とに基づき、上記カーブの開始地点と終了地点との間における車両の進行方向の加減速度と横加速度との合成加速度の最大値が上記最大横加速度と一致するように上記カーブの開始地点における車速を設定する請求項1から4の何れか1項に記載の車両加減速制御装置。
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