JP6313834B2 - Vehicle control device - Google Patents
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Description
本発明は、車両を制御する車両制御装置に関する。 The present invention relates to a vehicle control device that controls a vehicle.
特許文献１には、自車がカーブ路を走行する際に減速制御を行い、安全性を確保する車両用運転操作補助装置が開示されている。この装置は、前方のカーブ路における最もカーブ半径の小さい道路を制御対象点として減速制御を行うことにより、運転操作の安全性を保っている。また、特許文献２には、運転者の加減速操作を読み取り、カーブ前での減速制御を行うタイミングを調整する減速制御の手法が開示されている。この手法を用いた場合、ドライバの加減速操作に応じて作動タイミングを切り替えるため、既存の手法に対して、ドライバの意図する運転操作と制御を行うタイミングが一致し、ドライバの感じる違和感が軽減されている。特にカーブ前に減速を行う車両用運転操作補助装置は、先行車追従制御（Adaptive Cruise Control；以下「ACC」という。）と組み合わせて使われ、ドライバがアクセル操作やブレーキ操作を用いずとも、先行車の挙動、設定車速の変動、走行路のカーブ状況に合わせて、自車速度の加減速を制御することができる。
特許文献１に記載の装置では、道路の制御対象点に対して減速制御を行うため、制御対象点までの道路形状や、制御対象点以降の道路形状に応じた加減速を行うことができないという問題点がある。
In the apparatus described in
その対策として、特許文献２に記載の減速制御の手法を用いてドライバの感じる違和感を軽減する手法が知られているが、S字のカーブ路でこの手法を用いると、第１のカーブを抜けて、第２のカーブに入る際に行うアクセル操作に対しても減速制御開始タイミングを早めてしまう。そのため、S字のカーブ路を走行する際、ドライバが操作した際は第１のカーブに入るとき減速、第１のカーブを抜けるときに加速、第２のカーブに入るとき減速とするのに対して、第１のカーブを抜ける際の加速が弱まってしまい、ドライバの違和感が増大してしまう。
As a countermeasure, there is known a method for reducing the uncomfortable feeling felt by the driver using the deceleration control method described in
また、ACCと併せて使用する際は、先行車の加減速と、自車がカーブに合わせて減速するタイミングが異なるため、先行車がカーブ前減速を行った状況の下、車間距離を保つための減速制御を行った直後に、カーブに対する減速が続いて発生する二段階減速の場合、先行車をカーブ前で見失って車間距離を考慮する必要がなくなった状況の下、自車が設定車速まで加速しようとした直後にカーブに対する減速が発生し、加減速を繰り返してしまうような場合に、これまでに考えられてきた手法ではドライバに違和感を与えてしまうという問題がある。 Also, when used in conjunction with ACC, the acceleration / deceleration of the preceding vehicle and the timing at which the host vehicle decelerates along the curve are different, so the distance between the vehicles is maintained under the condition that the preceding vehicle decelerated before the curve. In the case of two-stage deceleration that continues to decelerate to the curve immediately after performing the deceleration control of the vehicle, under the situation where the preceding vehicle is lost in front of the curve and there is no need to consider the inter-vehicle distance, There is a problem that when the vehicle is decelerated immediately after trying to accelerate and acceleration / deceleration is repeated, the methods considered so far give the driver a sense of incongruity.
その結果、カーブ前に減速を行う補助機能をわずらわしく感じたドライバは、かかる補助機能を無効化させてしまい、安全装置としての役割を発揮できないというシーンが考えられる。 As a result, a driver who feels annoying the auxiliary function for decelerating before the curve invalidates the auxiliary function and cannot play a role as a safety device.
そのため、ドライバに与える違和感を軽減して、安全性を確保した走行制御装置の提供が求められている。 Therefore, there is a demand for providing a travel control device that reduces the uncomfortable feeling given to the driver and ensures safety.
上記の課題を解決するため、本発明の車両制御装置は、自車速を検出する自車速検出手段と、ドライバの設定速度を検出するための設定速度検出手段と、自車両の先行車に対する車間距離を検出する車間距離検出手段と、自車両の走行する道路のカーブ形状を検出する道路形状検出手段と、前記車間距離検出手段の検出結果によって得た車間距離と前記自車速検出手段によって得た自車速に応じて先行車挙動を算出する先行車挙動予測手段と、前記道路形状検出手段の検出によって得た道路のカーブ形状に応じて擬似走行カーブを算出する擬似走行カーブ生成手段と、前記先行車挙動予測手段によって得た先行車挙動と前記擬似走行カーブ生成手段によって得た擬似カーブと前記設定速度検出手段とによって得た設定速度からドライバの感じる違和感を低減させる加速度を算出する目標加速度生成手段と、前記目標加速度生成手段によって得た加速度に基づいて自車の加速度を制御するための加速手段及び減速手段を備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a vehicle control device according to the present invention includes an own vehicle speed detecting means for detecting an own vehicle speed, a set speed detecting means for detecting a set speed of a driver, and an inter-vehicle distance of the own vehicle with respect to a preceding vehicle. An inter-vehicle distance detection means for detecting the vehicle, a road shape detection means for detecting the curve shape of the road on which the host vehicle travels, an inter-vehicle distance obtained from the detection result of the inter-vehicle distance detection means, and the own vehicle speed detection means. A preceding vehicle behavior predicting unit that calculates a preceding vehicle behavior according to a vehicle speed, a pseudo traveling curve generating unit that calculates a pseudo traveling curve according to a curve shape of a road obtained by detection by the road shape detecting unit, and the preceding vehicle The driver feels from the preceding vehicle behavior obtained by the behavior predicting means, the pseudo curve obtained by the pseudo running curve generating means, and the set speed obtained by the set speed detecting means. A target acceleration setting means for calculating an acceleration to reduce discomfort, characterized in that it comprises the acceleration means and the deceleration means for controlling the acceleration of the vehicle based on the acceleration obtained by the target acceleration means.
また、本発明の車両制御装置では、前記目標加速度生成手段は、所定時間内の挙動を予測し、所定時間内に自車に発生する加速度を抑制するための加速度項を備えることを特徴とする。 In the vehicle control device of the present invention, the target acceleration generating means includes an acceleration term for predicting a behavior within a predetermined time and suppressing an acceleration generated in the own vehicle within the predetermined time. .
また、本発明の車両制御装置では、前記目標加速度生成手段は、所定時間内の挙動を予測し、所定時間内に自車に発生する横加速度を抑制するための横加速度項を備えることを特徴とする。 In the vehicle control device of the present invention, the target acceleration generating means includes a lateral acceleration term for predicting a behavior within a predetermined time and suppressing a lateral acceleration generated in the own vehicle within the predetermined time. And
また、本発明の車両制御装置では、前記目標加速度生成手段は、所定時間内の挙動を予測し、設定車速と自車速の乖離を抑制するための設定車速項を備えることを特徴とする。 In the vehicle control device of the present invention, the target acceleration generating means includes a set vehicle speed term for predicting a behavior within a predetermined time and suppressing a deviation between the set vehicle speed and the own vehicle speed.
また、本発明の車両制御装置では、前記目標加速度生成手段は、所定時間内の挙動を予測し、先行車への過剰な接近を抑制するための車間時間項を備えることを特徴とする。 In the vehicle control apparatus of the present invention, the target acceleration generating means includes an inter-vehicle time term for predicting a behavior within a predetermined time and suppressing an excessive approach to a preceding vehicle.
また、本発明の車両制御装置では、前記横加速度項において、前方注視距離に基づくドライバモデルを考慮し、カーブ半径が変化する前から、横加速度が発生することを考慮した制御を行い、ドライバの操舵操作と減速制御によるタイミングを合わせることを特徴とする。 In the vehicle control device of the present invention, in the lateral acceleration term, the driver model based on the forward gaze distance is considered, and the control is performed in consideration of the occurrence of the lateral acceleration before the curve radius is changed. The timing of steering operation and deceleration control are matched.
本発明は、道路の逸脱判定予測と、加速度若しくは横加速度の大きさと繰り返しの発生を抑え、設定車速と自車速の乖離を抑え、先行車へ過剰に接近することを抑え、ドライバの操舵操作と減速制御によるタイミングを合わせることにより、安全性を確保したまま、ドライバに与える違和感を軽減した走行制御を行うことを可能とする。 The present invention suppresses the occurrence of road departure judgment prediction, acceleration or lateral acceleration and repetition, suppresses the difference between the set vehicle speed and the own vehicle speed, suppresses excessive approach to the preceding vehicle, By matching the timing of the deceleration control, it is possible to perform the traveling control that reduces the uncomfortable feeling given to the driver while ensuring the safety.
本発明を実施するための形態について、以下、図を参照して説明する。
図１は、本発明に係る車両制御装置を用いた車両システムの一例である。車両制御装置100は、ナビゲーションシステム400から得た道路形状と、ステレオカメラ200から得た車間距離と、ステアリングスイッチ300から得たドライバの要求する設定車速と、車速センサ500から得た自車速に基づいて算出した要求駆動力を、エンジンコントロールユニット600に送信し、エンジン610とトランスミッション620を介してタイヤに駆動力を発生させ、自車両を加速させる。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an example of a vehicle system using a vehicle control apparatus according to the present invention. The
また、同様に算出した要求液圧を、ブレーキコントロールユニット700に送信して前後左右のホイールに取り付けられたブレーキアクチュエータ710〜713に液圧を発生させてタイヤに制動力を発生させることにより、自車両を減速させる。そして、これらの各コントロールユニット及びセンサは、CAN800を用いて接続され、相互に情報通信を可能としている。
Similarly, the requested hydraulic pressure calculated in the same manner is transmitted to the
図２は、車両制御装置100の機能ブロック図を示す。車両制御装置100では、CAN800を介して入力された信号から設定速度検出130を用いて設定車速を得る。同様に、自車速検出150を用いて自車速を、車間距離検出120を用いて車間距離を、道路形状検出140を用いてカーブ半径を得る。また、前記得られた自車速及び車間距離から、先行車速演算125を用いて先行車速度を算出する。
FIG. 2 shows a functional block diagram of the
前記得られた設定車速、自車速、先行車速度、車間距離及びカーブ半径を入力とし、モデル予測制御110を用いて、目標とする加速度を演算し、エンジントルク演算160を介して、エンジントルク指令値を生成してCAN800に出力する。同様に、前記の目標とする加速度から、ブレーキ圧演算170を介して、ブレーキ圧を生成してCAN800に出力する。
Using the obtained set vehicle speed, own vehicle speed, preceding vehicle speed, inter-vehicle distance, and curve radius as inputs, model
図３は、車両制御を行う上で用いる記号を説明するための図である。自車速をvh、先行車速度をvp、自車の走行位置をxh、先行車の走行位置をxp、走行路のカーブ半径をRと定義する。 FIG. 3 is a diagram for explaining symbols used in performing vehicle control. The host vehicle speed is defined as v h , the preceding vehicle speed is defined as v p , the traveling position of the host vehicle is defined as x h , the traveling position of the preceding vehicle is defined as x p , and the curve radius of the traveling path is defined as R.
図１の車両制御装置は、車速センサから、vhを取得し、ステレオカメラからxp-xhを取得し、ナビゲーションシステムからxhとRを取得する。また、ステレオカメラから得たxp-xhの変化量を制御装置により計測し、距離の変化量を時間で割ることで相対速度を算出する。この相対速度をvhに加算することで、vpを算出する。そして、ステアリングスイッチから設定速度vtを取得する。自車の加速度uhは、次式のとおり、vhを微分して得られる。 The vehicle control device in FIG. 1 acquires v h from the vehicle speed sensor, acquires x p -x h from the stereo camera, and acquires x h and R from the navigation system. Further, the change amount of x p -x h obtained from the stereo camera is measured by the control device, and the relative velocity is calculated by dividing the change amount of the distance by the time. By adding the relative speed v h, calculates the v p. Then, the set speed v t is acquired from the steering switch. The acceleration u h of the own vehicle can be obtained by differentiating v h as follows.
また、Rは位置の関数で表現されるため、以下のようにシグモイド関数を用いて表現され、変関数として用いる。 Since R is expressed by a position function, it is expressed by using a sigmoid function as follows and used as a variable function.
ここで、rnは最大カーブ半径、αnはカーブ半径の変化度合い、startnはカーブの開始位置、endnはカーブの終端位置を示し、いずれも道路形状検出によって設定する。 Here, r n is the maximum curve radius, α n is the degree of change of the curve radius, start n is the start position of the curve, and end n is the end position of the curve, both of which are set by road shape detection.
次に、カーブ前減速制御とACCを併用した場合に発生する問題の一例の状況について、図を参照して説明する。
図４は、S字カーブ走行路を示した図であり、X1地点のカーブ半径R1が150[m]、X4地点のカーブ半径R4が100[m]となっている。図５は、このカーブ路を走行する際に、設定速度60[km/h]として、±0.1[m/s2]以内の横加速度で走行しようとした場合の挙動を示す。
Next, a situation of an example of a problem that occurs when the pre-curve deceleration control and the ACC are used together will be described with reference to the drawings.
FIG. 4 is a diagram showing an S-shaped curve traveling path, where the curve radius R 1 at the X 1 point is 150 [m] and the curve radius R 4 at the X 4 point is 100 [m]. FIG. 5 shows the behavior when traveling on this curved road when attempting to travel at a lateral acceleration within ± 0.1 [m / s 2 ] at a set speed of 60 [km / h].
X1地点では44.09[km/h]以下の速度で走行し、X4地点では36.00[km/h]以下の速度で走行する必要がある。このような場合、加減速を抑えるように走行しようとする場合、図５に示す速度波形1の車速となるように加減速操作を行う。また、設定車速に近づけて走ろうとする場合は、速度波形2に示す車速となるように加減速操作を行う。これに対してドライバは、速度波形1と速度波形2の間で、加減速の発生を抑えつつ、設定車速に近づけて走るように速度波形3に示すような加減速操作を行う。
It is necessary to drive at a speed of 44.09 [km / h] or less at the X 1 point and at a speed of 36.00 [km / h] or less at the X 4 point. In such a case, when traveling to suppress acceleration / deceleration, the acceleration / deceleration operation is performed so that the vehicle speed of the
そして、本発明の車両制御装置は、速度波形3に沿った加減速操作を行うため、以下に示す評価関数に沿って最適制御問題を解き、評価関数を最小化させるuh(t)を算出する。以下、順に評価関数の内容について説明する。
Then, since the vehicle control device of the present invention performs acceleration / deceleration operations along the
自車に発生する加減速の発生を抑えつつ前記速度波形1を算出しようとする関数faccelは、以下の数式で定義される。
A function f accel for calculating the
faccelは、加速度の絶対値をとることで、加速又は減速を行うと値を持ち、最小値であるゼロから遠ざかるため、加減速を行わないことが最適であることを表現している。 f accel takes an absolute value of acceleration, and has a value when acceleration or deceleration is performed, and expresses that it is optimal not to perform acceleration / deceleration because it moves away from the minimum value of zero.
設定車速に、車速を近づけて走ることで前記速度波形2を算出しようとする関数fspdを以下の数式で定義する。
A function f spd for calculating the
fspdは、設定車速vtと自車速vhの差の絶対値をとることで、設定車速から自車速が離れると値を持ち、ゼロから遠ざかるため、自車速を設定車速に合わせて走行することが最適であることを表現している。 f spd takes the absolute value of the difference between the set vehicle speed v t and the host vehicle speed v h , and has a value when the host vehicle speed departs from the set vehicle speed, and moves away from zero. Expresses that is optimal.
±0.1[m/s2]以内の横加速度で走行しようとする制約を設けるために用いる関数frg’を以下の数式で定義する。 A function f rg ′ used to set a constraint to drive at a lateral acceleration within ± 0.1 [m / s 2 ] is defined by the following formula.
frg’はカーブ路を走行する際に発生する横加速度を表現しており、frg’の値を0.1[m/s2]以下に保つことで、横加速度の発生を抑えることを表現している。また、一般的なドライバはカーブ走行の際に、前方注視のドライバモデルに基づいてカーブ半径が変化する3[s]〜4[s]前から操舵を開始するため、Ｒの変化より早く横加速度が発生する。そのため、横加速度項に以下のような変更を行っている。 f rg ′ expresses the lateral acceleration that occurs when driving on a curved road, and keeps the value of f rg ′ below 0.1 [m / s 2 ] to express the suppression of lateral acceleration. ing. In addition, when driving a curve, the driver starts steering from 3 [s] to 4 [s] before the curve radius changes based on the driver model of the forward gaze. Will occur. Therefore, the following changes are made to the lateral acceleration term.
frgは、frg’に対して、位置の関数を3.5 [s]ずらしているので、前方注視のドライバモデルに基づいているため、横加速度の発生タイミングと減速の発生タイミングを一致させることが可能となる。 Since f rg shifts the position function by 3.5 [s] with respect to f rg ', it is based on the driver model of forward gaze, so the timing of lateral acceleration and the timing of deceleration may match. It becomes possible.
上記の関数を組み合わせて、次式の評価関数とする。
waccel及びwspdは任意の定数とし、faccelとfspdをバランスさせて速度波形3を調整するように設定する。速度波形1に近づけたい場合はfaccelを大きくし、速度波形2に近づけたい場合はfspdを大きくする。
w accel and w spd are set to arbitrary constants, and are set so that the
さらに制約条件として、以下を設定する。
制約条件として、横加速度の上限値が決められるため、カーブ走行時の速度を抑えて、安全な走行が可能となる。 Since the upper limit value of the lateral acceleration is determined as a constraint condition, the speed during curve traveling is suppressed and safe traveling is possible.
さらに、制約条件として以下を設定する。
制約条件として、加速度の上限値が決められるため、アクチュエータの限界を超えるような急減速又は急加速による制御を防止し、安全な走行が可能となる。 Since the upper limit value of acceleration is determined as a constraint condition, control by sudden deceleration or sudden acceleration that exceeds the limit of the actuator is prevented, and safe traveling becomes possible.
上記２つの制約条件を満たしつつ、上記評価関数を最小化するuh(t)を算出するため、制約としての安全性を確保した上で、ドライバに与える違和感を低減した走行が可能となる。 Since u h (t) that minimizes the evaluation function is calculated while satisfying the above two constraint conditions, it is possible to travel with reduced discomfort given to the driver while ensuring safety as a constraint.
図６は、従来技術を用いた場合における、先行車追従中にカーブ進入の際の状況の推移を（１）から（４）に順次示す。図６の（１）において、直線路を50[km/h]で走行している先行車に、設定車速60[km/h]の自車が自車速50[km/h]で追従している。次に、図６の（２）において、先行車がカーブに進入するため、速度を40[km/h]まで減速させる。それに合わせて、自車も40[km/h]まで減速制御を行う。 FIG. 6 shows, in order from (1) to (4), the transition of the situation when entering the curve while following the preceding vehicle when the conventional technology is used. In (1) of Fig. 6, the vehicle with the set vehicle speed of 60 [km / h] follows the preceding vehicle traveling at 50 [km / h] on a straight road following the vehicle at the speed of 50 [km / h]. Yes. Next, in (2) of FIG. 6, since the preceding vehicle enters the curve, the speed is reduced to 40 [km / h]. In line with this, the host vehicle also performs deceleration control to 40 [km / h].
さらに、図６の（３）において、カーブ路によりセンサ検知角度外に先行車を見失ってしまい、従来技術の車両制御装置によれば設定車速60[km/h]まで加速する。そして、図６の（４）において、カーブでの横加速度を抑えるため40[km/h]まで減速を行う。そのため、加減速を繰り替えし、ドライバが違和感を覚える制御となってしまう。 Further, in (3) of FIG. 6, the preceding vehicle is lost outside the sensor detection angle due to the curved road, and according to the vehicle control device of the prior art, the vehicle is accelerated to a set vehicle speed of 60 [km / h]. In (4) of FIG. 6, the vehicle is decelerated to 40 [km / h] in order to suppress the lateral acceleration on the curve. Therefore, acceleration / deceleration is repeated and the driver feels uncomfortable.
これに対し、前方にカーブがあることを加味し、先行車をセンサ検知できなくなった直後の加速を抑えて、先行車追従時の50[km/h]から、カーブ走行時の40[km/h]までゆるやかに減速するのが一般的なドライバの運転である。 On the other hand, taking into account that there is a curve ahead, the acceleration immediately after the preceding vehicle can no longer be detected by the sensor is suppressed. From 50 [km / h] when following the preceding vehicle to 40 [km / h when driving on a curve It is a general driver's driving to slow down slowly to [h].
図７は、先行車追従中にカーブ進入時の一般的なドライバの運転による車両挙動を実線で示し、従来制御手法を用いた場合の車両挙動を破線で示している。ここで注目すべきは、一般的なドライバが前方に減速の必要なカーブがあることを検知し、先行車との相対距離と相対速度を総合的に判断して、X2地点からX3地点にかけて加速を行わないことにある。 FIG. 7 shows a vehicle behavior by a general driver's driving when entering a curve while following a preceding vehicle by a solid line, and shows a vehicle behavior by using a conventional control method by a broken line. It should be noted here that a general driver detects that there is a curve that needs to be decelerated ahead, and comprehensively determines the relative distance and relative speed with the preceding vehicle, and from point X 2 to point X 3 There is no acceleration in the process.
そして、本発明による車両制御装置では、加速度項の増加を抑えるため、減速度を必要とするカーブが検出されている場合には、先行車を見失った場合でも加速を抑制することができる。 And in the vehicle control apparatus by this invention, in order to suppress the increase in an acceleration term, when the curve which needs a deceleration is detected, acceleration can be suppressed even if the preceding vehicle is lost.
また、先行車追従制御を行うようにするため、先行車との車間時間を保つため、関数fcrushを、以下の数式で定義する。 Further, in order to perform the preceding vehicle follow-up control, the function f crush is defined by the following formula in order to maintain the inter-vehicle time with the preceding vehicle.
fcrushは先行車位置までの到達時間を示しており、到達時間を一定以上とすることで自車の制動距離を確保する。そのため、前述の評価関数に対する制約条件として、到達時間についての次式を追加で定義する。 f crush indicates the arrival time to the position of the preceding vehicle, and the braking distance of the host vehicle is secured by setting the arrival time to a certain value or more. Therefore, the following expression for the arrival time is additionally defined as a constraint condition for the above-described evaluation function.
この制約条件を追加することで、車間時間が2[s]以下になるような加速を避け、先行車の割り込み等で一時的に車間時間が短くなっても減速制御を行い、安全な追従走行をすることができる。 By adding this constraint condition, avoiding acceleration where the inter-vehicle time is 2 [s] or less, and performing deceleration control even if the inter-vehicle time is temporarily shortened due to interruption of the preceding vehicle, etc., and safe follow-up driving Can do.
以上の評価関数を図２に示した車両制御装置100に組み込み、最適制御問題を解くこととなる。ただし、自車の走行開始地点から到達地点までの最適制御問題を車載用装置によって短時間に解くことは、全ての道路形状や他車の挙動を与えなければならないので困難である。そのため、リアルタイムで最適制御問題を解き続ける必要があり、モデル予測制御を用いることが望ましい。
The above evaluation function is incorporated into the
モデル予測制御とは、現在の状態と車両モデルから予測した所定時間（以下「ホライゾン時間」と記述する。）以内の挙動に沿ってリアルタイムに最適制御問題を解く制御手法である。特に現在の状態から最適制御問題を解くため、先行車が急減速など想定外の動作をした場合において、過去の予測内容に対して自車の制御量を合わせることができる。また、ホライゾン時間を一定値で区切ることにより、走行開始から到達地点に到着するまでのように長時間の予測計算を要さず、処理負荷を超過した計算量になることを避けることができる。 Model predictive control is a control method that solves an optimal control problem in real time along with behavior within a predetermined time (hereinafter referred to as “horizon time”) predicted from the current state and the vehicle model. In particular, in order to solve the optimal control problem from the current state, when the preceding vehicle performs an unexpected operation such as sudden deceleration, the control amount of the own vehicle can be matched to the past prediction contents. In addition, by dividing the horizon time by a constant value, it is possible to avoid a calculation amount exceeding the processing load without requiring a long-time prediction calculation from the start of travel to arrival at the arrival point.
しかし、車載機器に関してモデル予測制御を使用すると、減速制御対象の検出時にドライバの意図しない減速が発生するという問題が起り得る。その様子を、図８を用いて説明する。 However, when model predictive control is used for an in-vehicle device, there may be a problem that deceleration that is not intended by the driver occurs when a deceleration control target is detected. This will be described with reference to FIG.
図８は、前述の評価関数をそのままモデル予測制御として使用し、ホライゾン時間を20 [s]と設定した場合の波形である。設定車速による直線路走行からt=80[s]のタイミングでカーブに入っていく道路形状となるが、カーブに入る60[s]前のt=20[s]のタイミングから減速を開始している。通常のドライバの運転は、カーブに対して速度が速すぎる場合を除き、カーブに入る3〜4[s]前から減速を行うのであり、60[s]前から減速を行うことはないので、ドライバの意図と不一致になってしまう。この現象が発生する原因を、図９を用いて説明する。 FIG. 8 shows a waveform when the above-described evaluation function is used as it is as model predictive control and the horizon time is set to 20 [s]. From the straight road running at the set vehicle speed, the road shape enters the curve at the timing of t = 80 [s], but deceleration starts at the timing of t = 20 [s] 60 [s] before entering the curve. Yes. The normal driver's driving is to decelerate 3-4 [s] before entering the curve, except when the speed is too fast for the curve, and not to decelerate 60 [s] before, It becomes inconsistent with the driver's intention. The cause of this phenomenon will be described with reference to FIG.
図９は、走行パターンu(t)〜u(t)’’の各走行パターンで走行した際の横加速度、加速度、速度の挙動を分かりやすくするためにデジタル波形で示したものである。点線u(t)は設定車速vtを維持したままホライゾン時間の間走行を継続する場合を示し、実線u(t)’は、事前に減速を入れてからホライゾン時間内に一定速度の走行を継続する場合を示し、実線u(t)’’は、カーブに入る直前で減速を入れる場合を示す。 FIG. 9 shows digital waveforms for easy understanding of the behavior of lateral acceleration, acceleration, and speed when the vehicle travels in the travel patterns u (t) to u (t) ″. The dotted line u (t) shows the case where the vehicle continues to run for the horizon time while maintaining the set vehicle speed v t. The case of continuing is shown, and the solid line u (t) ″ indicates the case where deceleration is applied immediately before entering the curve.
u(t)を用いた場合、減速が発生しないため、ホライゾン時間以内に横加速度が0.1[m/s2]を超過してしまうため、制約違反となってしまう。これを回避するために、横加速度が発生しないように減速制御が必要となる。そこでu(t)を、事前に減速するパターンのu(t)’又は直前に減速するパターンのu(t)’’のいずれかとする方法で変形させ、横減速度の波形をu(t)からu(t)’(u(t)’’)の波形に移動させ、ホライゾン時間から追い出すことで制約条件を満たす。その結果、ホライゾン時間以内で走行する距離を減らすことになるので、vhのホライゾン時間内の積分値を抑えることになる。 When u (t) is used, since deceleration does not occur, the lateral acceleration exceeds 0.1 [m / s 2 ] within the horizon time, resulting in a constraint violation. In order to avoid this, deceleration control is required so that lateral acceleration does not occur. Therefore, u (t) is transformed by a method that uses either u (t) 'of the pattern that decelerates in advance or u (t)''of the pattern that decelerates immediately before, and the waveform of the lateral deceleration is u (t) To the waveform of u (t) ′ (u (t) ″), and the constraint condition is satisfied by evicting from the horizon time. As a result, the distance traveled within the horizon time is reduced, so that the integral value within the horizon time of v h is suppressed.
また、設定速度vtは一定であるため、積分値が等しければ、関数fspdは等しいため、u(t)’とu(t)’’のいずれが選ばれるかは決まらないが、図９の加速度のグラフに示すようにu(t)’の方が加速度絶対値の積分値が小さくなるため、関数faccelの評価において有利となり、結果的にホライゾン時間にカーブ路が検出された時点で事前減速が発生するようになってしまう。ただし、設定車速vtに合わせて走行しようとする項が働き続けるため、走行距離を減らしてホライゾン時間から横加速度波形を追い出すことができなくなる。 Further, since the set speed v t is constant, if the integral values are equal, the function f spd is equal, so it is not determined which one of u (t) ′ and u (t) ″ is selected. As shown in the acceleration graph, the integral value of acceleration absolute value is smaller in u (t) ', which is advantageous in evaluating the function f accel . As a result, when a curved road is detected in the horizon time Advance deceleration will occur. However, since the term to travel according to the set vehicle speed v t continues to work, it becomes impossible to reduce the travel distance and drive out the lateral acceleration waveform from the horizon time.
それが、図８のt=40[s]からt=80[s]にかけての波形であり、図１０に一度減速をやめてしまう原因を説明するため、デジタル波形で簡略化した図を示す。図１０において、点線u(t)に、図９にて示したカーブ突入時の減速制御後の車速を維持してカーブに進入した場合の挙動を示す。実線u(t)’に、カーブに入る直前に減速度を発生させる場合の挙動を示す。実線u(t)’’に、カーブ検知した状態から減速度を発生させる場合の挙動を示す。横加速度波形をホライゾン時間から追い出せない場合に制約を守る方法は、横加速度絶対値の最大値を抑えることが必要になる。 This is the waveform from t = 40 [s] to t = 80 [s] in FIG. 8, and FIG. 10 shows a simplified diagram with digital waveforms in order to explain the cause of stopping the deceleration once. In FIG. 10, the dotted line u (t) shows the behavior when entering the curve while maintaining the vehicle speed after the deceleration control at the time of entering the curve shown in FIG. The solid line u (t) 'shows the behavior when deceleration is generated immediately before entering the curve. A solid line u (t) ″ indicates a behavior in the case where deceleration is generated from the state where the curve is detected. The method of keeping the restriction when the lateral acceleration waveform cannot be driven out of the horizon time needs to suppress the maximum absolute value of the lateral acceleration.
横加速度はRとvhより算出されるが、道路形状を変えることはできないため、車速を下げることで対応することになり、減速量を一定まで出す必要がある。つまり、関数faccelの積分値を一定以上にする必要がある。u(t)’はカーブ直前にまとめて減速度を発生させ、u(t)’’では減速度を連続的に発生させることで、関数faccelの積分値を一定以上にしている。図１０の状況では、図９とは逆に、関数faccelについての差分は無いため、u(t)’とu(t)’’のどちらが選ばれるかは決まらないが、関数fspdの評価においてu(t)’の方が有利となるため、カーブ直前に急減速を行うようになる。 Lateral acceleration is calculated from the R and v h, since it is impossible to change the road shape, will be dealt with by lowering the vehicle speed, it is necessary to issue a deceleration amount to constant. That is, the integral value of the function f accel needs to be a certain value or more. u (t) ′ collectively generates deceleration immediately before the curve, and u (t) ″ continuously generates deceleration, so that the integral value of the function f accel is set to a certain value or more. In the situation shown in FIG. 10, contrary to FIG. 9, there is no difference with respect to the function f accel , so it is not determined which of u (t) ′ and u (t) ″ is selected, but the evaluation of the function f spd Since u (t) 'is more advantageous at, sudden deceleration is performed immediately before the curve.
そして、図９及び図１０で示した２つの現象が発生するため、図８で示すようにカーブが検出された瞬間の減速とカーブに入る直前での2回の減速が発生してしまう。対して、一般的なドライバは高速域から急カーブに進入する場合を除き、ドライバの前方注視モデルに基づき、カーブに入る3〜4[s]前まで減速制御をしないため、ドライバの意図した走行とは異なるため問題となる。 Then, since the two phenomena shown in FIGS. 9 and 10 occur, as shown in FIG. 8, the deceleration at the moment when the curve is detected and the two decelerations immediately before entering the curve occur. On the other hand, unless a general driver enters a sharp curve from a high speed range, the driver does not perform deceleration control 3-4 [s] before entering the curve based on the driver's forward gaze model. It is a problem because it is different.
そのため、高速域から急カーブに突入する場合を除き、カーブに進入する3〜4[s]前まで横加速度に関する制約項を無効化させる。その一例を下記に示す。 Therefore, except for the case of entering a sharp curve from a high speed range, the constraint term related to the lateral acceleration is invalidated 3 to 4 [s] before entering the curve. An example is shown below.
n={1}の場合のfwrgの挙動を図１１に示す。fwrgは、カーブを表現するRの式で用いたシグモイド関数の形をしており、カーブの開始からvmax・tminを始点として、カーブ終了からvmax・tminまでの区間に立ち上がる関数とする。これを下記に示すように、横加速度に関する制約項の左辺にかけることで、ホライゾン時間の中にカーブが検出されても制約項を無効化することができるため、図８に示した2段階の減速制御が発生しないようにできる。 FIG. 11 shows the behavior of f wrg when n = {1}. f Wrg is in the form of the sigmoid function used in equation R representing the curve, as a starting point the v max · t min from the start of the curve, a function that rises in a section from a curve until end v max · t min And By applying this to the left side of the constraint term related to the lateral acceleration as shown below, the constraint term can be invalidated even if a curve is detected in the horizon time, so the two stages shown in FIG. Deceleration control can be prevented from occurring.
この時、vmax及びtminは下記に基づいて決定される。
vmaxは、設定車速vtと自車速vhから大きい方を選択し、現在の車速で走行し続けた場合と、走行途中に設定車速まで加速を行った場合を考慮して選択する。tminは、ドライバモデルにおける前方注視時間である3.5[s]と、現在の自車速vhから最大の減速度を発生して横加速度の制約条件を逸脱しないようにできる時間から小さい値を選択する。Rminは横加速度の限界を検出するために用い、現時点から検出される範囲内において最小のカーブ半径となる値を設定する。こうすることで高速走行中にカーブに検出した際も横加速度の最大値を抑えることができる。 v max is selected in consideration of a case where the larger one is selected from the set vehicle speed v t and the own vehicle speed v h and the vehicle is continuously driven at the current vehicle speed and the vehicle is accelerated up to the set vehicle speed during the running. t min is 3.5 [s], which is the forward gaze time in the driver model, and a small value selected from the time that can generate maximum deceleration from the current vehicle speed v h so as not to deviate from the lateral acceleration constraint. To do. R min is used to detect the limit of the lateral acceleration, and is set to a value that makes the minimum curve radius within the range detected from the present time. By doing so, the maximum value of the lateral acceleration can be suppressed even when a curve is detected during high-speed traveling.
Claims (2)
前記制約条件は、前記横加速度の上限を決定するための条件、前記加速度の上限を決定するための条件、および前記車両から先行車位置までの到達時間が所定時間より長くなるための条件のうち少なくとも一つを含み、
前記演算処理部は、前記車両が先行車追従中にカーブに進入する予め決められた時間前まで前記制約条件を無効化させ、前記目標加速度を演算する、車両制御装置。 A calculation processing unit that calculates an optimum target acceleration used for controlling the vehicle using an evaluation function including a function related to vehicle acceleration and a function related to vehicle lateral acceleration, and a constraint condition related to the lateral acceleration. ,
The constraint conditions include a condition for determining the upper limit of the lateral acceleration, a condition for determining the upper limit of the acceleration, and a condition for reaching an arrival time from the vehicle to a preceding vehicle position longer than a predetermined time. Including at least one
The calculation processing unit is configured to calculate the target acceleration by invalidating the constraint condition until a predetermined time before the vehicle enters the curve while following the preceding vehicle .
前記演算処理部は、前記道路の形状を表現した所定の関数を使用して、前記制約条件を無効化させる、車両制御装置。 The vehicle control device according to claim 1,
The said arithmetic processing part is a vehicle control apparatus which invalidates the said constraint conditions using the predetermined function which represented the shape of the said road.
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