JP7327210B2 - 運転支援装置 - Google Patents

Description

本開示は、車両の運転を支援する運転支援装置に関する。

近年、車両の運転を支援する１つの技術として、アダプティブ・クルーズ・コントロール（Adaptive Cruise Control、以下「ＡＣＣ」と表記する）が注目されている（例えば特許文献１参照）。ＡＣＣは、車両の車速、車両に対する先行車両の相対速度、及び先行車両との間の車間距離等を取得し、車速や先行車両との車間距離が一定に保たれるように、車両の駆動系統及び制動系統を制御する技術である。

なお、ＡＣＣでは、先行車がいない場合には、一般に、自車の速度を予め設定された設定車速に制御するクルーズ・コントロール（Cruise Control、以下「ＣＣ」と表記する）が行われる。

特開平７－１７２９５号公報

ＡＣＣでは、先行車との車間距離及び相対速度に基づいて目標加減速度を求め、この目標加減速度に基づいて駆動系統及び制動系統が制御される。

ところで、停車からの発進時などには加速に必要なトルクが通常走行時よりも大きくなる。つまり、同じ加速度を実現するために必要なトルクが通常走行時よりも発進時のほうがより大きい。よって、ＡＣＣの目標加減速度出力部から同一の目標加速度が出力された場合でも、実際の加速度は、通常走行時よりも停車又は停車に近い速度が小さくなる。この結果、停車又は停車に近い速度から反応良く加速できないといった不都合が生じる。

本開示は、以上の点を考慮してなされたものであり、停車又は停車に近い速度からスムーズに加速することが可能な運転支援装置を提供する。

本開示の運転支援装置の一つの態様は、
車両の運転を支援する運転支援装置であって、
自車と先行車との車間距離を検出する車間距離検出部と、
自車と先行車との相対速度を検出する相対速度検出部と、
前記車間距離及び相対速度に基づいて、自車の目標加減速度を出力する目標加減速度出力部と、
を備え、
前記目標加減速度出力部は、
前記車間距離及び相対速度に対応付けられた第１の目標加速度が格納された第１マップと、
前記車間距離及び相対速度に対応付けられ、かつ、前記車間距離及び相対速度に関して前記第１の目標加速度よりも大きい、第２の目標加速度が格納された第２マップと、
自車の速度に応じて、前記第１マップの出力を用いるか、及び又は、前記第２マップの出力を用いるかを選択する選択部と、
を備える。

本開示によれば、停車又は停車に近い速度からスムーズに加速することが可能となる。

実施の形態に係る運転支援装置が適用される車両の例を示す外観図 実施の形態の車両の構成を示すブロック図 運転支援装置の構成を示すブロック図 運転支援装置の加減速度出力処理を示すフローチャート

以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

＜１＞車両の構成
まず、本開示の一実施の形態に係る運転支援装置を含む車両の構成について説明する。

図１は、本実施の形態に係る運転支援装置が適用される車両１の例を示す外観図である。また、図２は、車両１の構成を示すブロック図である。なお、ここでは、運転支援装置に関連する部分に着目して、図示及び説明を行う。

図１に示すように、車両１は、トレーラー２を連結して牽引することが可能なトラクタヘッド（牽引車）である。車両１は、エンジン及び駆動輪等の動力系統や運転席を含む車両本体部３と、車両本体部３に連結されるトレーラー２と、を有する。

図２に示すように、車両１は、車両１を走行させる駆動系統１０、車両１を減速させる制動系統２０、及び運転者による車両１の運転を支援する運転支援装置３０等を有する。

駆動系統１０は、エンジン１１、クラッチ１２、変速機（トランスミッション）１３、推進軸（プロペラシャフト）１４、差動装置（デファレンシャルギヤ）１５、駆動軸（ドライブシャフト）１６、車輪１７、エンジン用ＥＣＵ１８、及び動力伝達用ＥＣＵ１９を有する。

エンジン用ＥＣＵ１８及び動力伝達用ＥＣＵ１９は、ＣＡＮ（Controller Area Network）等の車載ネットワークによって運転支援装置３０に接続され、必要なデータや制御信号を相互に送受信可能となっている。エンジン用ＥＣＵ１８は、運転支援装置３０からの駆動指令に従って、エンジン１１の出力を制御する。動力伝達用ＥＣＵ１９は、運転支援装置３０からの駆動指令に従って、クラッチ１２の断接及び変速機１３の変速を制御する。

エンジン１１の動力は、クラッチ１２を経由して変速機１３に伝達される。変速機１３に伝達された動力は、さらに、推進軸１４、差動装置１５、及び駆動軸１６を介して車輪１７に伝達される。これにより、エンジン１１の動力が車輪１７に伝達されて車両１が走行する。

制動系統２０は、常用ブレーキ２１、補助ブレーキ２２、２３、駐車ブレーキ（図示略）、及びブレーキ用ＥＣＵ２４を有する。

常用ブレーキ２１は、一般に、主ブレーキ、摩擦ブレーキ、フットブレーキ、あるいはファウンデーションブレーキ等と呼ばれるブレーキである。常用ブレーキ２１は、例えば、車輪１７と一緒に回転するドラムの内側にブレーキライニングを押し付けることにより制動力を得るドラムブレーキである。

補助ブレーキ２２は、推進軸１４の回転に直接負荷を与えることで制動力を得るリターダーであり（以下「リターダー２２」と称する）、例えば、電磁式リターダーである。補助ブレーキ２３は、エンジンの回転抵抗を利用してエンジンブレーキの効果を高める排気ブレーキである（以下「排気ブレーキ２３」と称する）。リターダー２２及び排気ブレーキ２３を設けることにより、制動力を増大できるとともに、常用ブレーキ２１の使用頻度が低減されるので、ブレーキライニング等の消耗を抑制することができる。

ブレーキ用ＥＣＵ２４は、ＣＡＮ等の車載ネットワークによって運転支援装置３０に接続され、必要なデータや制御信号を相互に送受信可能となっている。ブレーキ用ＥＣＵ２４は、運転支援装置３０からの制動指令に従って、常用ブレーキ２１の制動力（車輪１７のホイールシリンダーのブレーキ液圧）を制御する。

常用ブレーキ２１の制動動作は、運転支援装置３０及びブレーキ用ＥＣＵ２４によって制御される。リターダー２２及び排気ブレーキ２３の制動動作は、運転支援装置３０によってオン／オフで制御される。リターダー２２及び排気ブレーキ２３の制動力はほぼ固定であるため、所望の制動力を正確に発生させる場合には、制動力を細かく調整できる常用ブレーキ２１が適している。

運転支援装置３０は、ミリ波レーダーやカメラからの情報を入力する。ミリ波レーダーやカメラからの情報は、車両前方の交通状況や道路状況を示す情報である。また、運転支援装置３０は、ＡＣＣ用操作部４１、アクセル操作検出部４３、ブレーキ操作検出部４４などを有する。

運転支援装置３０は、駆動系統１０及び制動系統２０の動作を制御するための制御信号を形成する。特に、本実施の形態の運転支援装置３０は、ＡＣＣを実現するための目標加減速度を求め、これらを適宜エンジン用ＥＣＵ１８、動力伝達用ＥＣＵ１９及びブレーキ用ＥＣＵ２４に出力する。

なお、エンジン用ＥＣＵ１８、動力伝達用ＥＣＵ１９、ブレーキ用ＥＣＵ２４及び運転支援装置３０は、図示しないが、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、制御プログラムを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶媒体、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の作業用メモリ、及び通信回路をそれぞれ有する。この場合、例えば、運転支援装置３０を構成する後述の各部の機能は、ＣＰＵが制御プログラムを実行することにより実現される。なお、エンジン用ＥＣＵ１８、動力伝達用ＥＣＵ１９、ブレーキ用ＥＣＵ２４、及び運転支援装置３０の全部又は一部は、一体的に構成されていてもよい。

ＡＣＣ用操作部４１は、ＡＣＣの動作をオンオフ制御するためのＡＣＣオンオフスイッチを含む。また、ＡＣＣ用操作部４１は、ＡＣＣの各種設定を行うための設定スイッチを含む。ドライバーは、設定スイッチを操作することで、例えば目標車間距離及び目標自車速度などを設定することができる。なお、これらのスイッチは、タッチパネル付きディスプレイに表示されたユーザインタフェースによって具現化されてもよい。

アクセル操作検出部４３は、アクセルペダルの踏み込み量を検出し、検出結果を運転支援装置３０へ出力する。運転支援装置３０は、アクセルペダルの踏み込み量に基づいて、エンジン用ＥＣＵ１８及び動力伝達用ＥＣＵ１９に駆動指令を送出する。

ブレーキ操作検出部４４は、常用ブレーキ２１を動作させるためのブレーキペダルの踏み込み量を検出する。また、ブレーキ操作検出部４４は、リターダー２２又は排気ブレーキ２３を動作させる補助ブレーキレバーが操作されたか否かを検出する。そして、ブレーキ操作検出部４４は、ブレーキペダル及び補助ブレーキレバーに関する検出結果を、運転支援装置３０へ出力する。運転支援装置３０は、ブレーキペダルの踏み込み量に基づいて、ブレーキ用ＥＣＵ２４に制動指令を送出する。また、運転支援装置３０は、補助ブレーキレバーの操作に基づいて、リターダー２２又は排気ブレーキ２３のオン／オフ動作を制御する。

また、運転支援装置３０は、走行に関する各種情報を情報出力部５０から出力する。例えば、情報出力部５０からはＡＣＣが実行中であることやＡＣＣが停止中であることが音や表示により出力される。

＜２＞運転支援装置の構成及び動作
図３は、本実施の形態の運転支援装置３０の構成を示すブロック図である。

運転支援装置３０は、車間距離検出部１０１、相対速度検出部１０２及び目標加減速度出力部１１０を有する。

車間距離検出部１０１及び相対速度検出部１０２は、それぞれ、ミリ波レーダー、カメラなどにより得られた情報に基づいて自車両１と先行車との間の車間距離及び相対速度を計測（検出）し、計測結果を目標加減速度出力部１１０に出力する。なお、車間距離検出部１０１及び相対速度検出部１０２は、レーザーレーダーなどの他のセンサーからの情報に基づいて車間距離及び相対速度を計測してもよい。

目標加減速度出力部１１０は、自車と先行車との車間距離及び相対速度に基づいて、自車を先行車に追従させるための目標加減速度を出力する。これにより、自動追従制御が実現される。また、目標加減速度出力部１１０は、先行車がいない場合には、自車の速度を設定された一定速度にするための目標加速度を出力する。これにより、定速走行制御が実現される。

自動追従走行制御とは、所定の範囲に先行車両が存在する場合に、車間距離が所定の目標範囲に収まるように、かつ、相対速度がゼロに近付くように、駆動系統１０及び制動系統２０を動作させる制御である。定速走行制御とは、所定の範囲に先行車両が存在しない場合に、車両１の走行速度が所定の目標値に近付くように、駆動系統１０及び制動系統２０を動作させる制御である。

本実施の形態の目標加減速度出力部１１０は、第１マップ１１１と、第２マップ１１２と、選択部１１３と、合成部１１４と、を有する。

第１マップ１１１には、車間距離及び相対速度に対応付けられた第１の目標加速度が格納されている。実際には、第１マップ１１１には、第１の目標加速度に加えて、第１の目標減速度も格納されており、車間距離及び相対速度を入力し、それに応じた第１の目標加減速度を出力する。

第２マップ１１２には、車間距離及び相対速度に対応付けられ、かつ、車間距離及び相対速度に関して第１の目標加速度よりも大きい、第２の目標加速度が格納されている。実際には、第２マップ１１２には、第２の目標加速度に加えて、第２の目標減速度も格納されており、車間距離及び相対速度を入力し、それに応じた第２の目標加減速度を出力する。

ここで、第１マップ１１１に格納された第１の目標減速度と、第２マップ１１２に格納された第２の目標減速度は、車間距離及び相対速度に関して同一の値であってもよいし、異なる値であってもよい。

選択部１１３は、自車速度に応じて、第１マップ１１１の出力を用いるか、及び又は、第２マップの出力１１２を用いるかを選択する。

合成部１１４は、第１マップ１１１の出力と、第２マップ１１２の出力とを合成する。

図４は、目標加減速度出力部１１０加減速度出力処理を示すフローチャートである。

ステップＳ１１において、自車速度Ｖが第１閾値Ｔｈ１以上か否かが選択部１１３によって判断され、第１閾値Ｔｈ１以上の場合にはステップＳ１２に移って、選択部１１３によって第１マップ１１１が選択される。これにより、第１マップ１１１から車間距離及び相対速度に応じた目標加減速度が出力される。

これに対して、ステップＳ１１において、自車速度Ｖが第１閾値Ｔｈ１未満の場合には、ステップＳ１３に移る。

ステップＳ１３において、自車速度Ｖが第２閾値Ｔｈ１以下か否かが選択部１１３によって判断され、第２閾値Ｔｈ２以下の場合にはステップＳ１４に移って、選択部１１３によって第２マップ１１２が選択される。これにより、第２マップ１１２から車間距離及び相対速度に応じた目標加減速度が出力される。

なお、第１閾値Ｔｈ１と第２閾値Ｔｈ２は、Ｔｈ１＞Ｔｈ２の関係にある。

これに対して、ステップＳ１３において、選択部１１３によって自車速度Ｖが第２閾値Ｔｈ２よりも大きいと判断された場合には、ステップＳ１５に移る。

ステップＳ１５では、選択部１１３によって第１マップ１１１及び第２マップ１１２の両方が選択され、第１及び第２マップ１１２から車間距離及び相対速度に応じた目標加減速度が出力される。続くステップＳ１６では、合成部１１４によって第１マップ１１１から出力された目標加減速度と第２マップ１１２から出力された目標加減速度が合成される。

図４の処理を行うことにより、目標加減速度出力部１１０は、Ｖ≧Ｔｈ１の場合には第１マップ１１１からの目標加減速度を出力し、Ｖ≦Ｔｈ２の場合には第２マップ１１２からの目標加減速度を出力し、Ｔｈ２＜Ｖ＜Ｔｈ１の場合には第１マップ１１１から出力された目標加減速度と第２マップ１１２から出力された目標加減速度が合成された目標加減速度を出力する。

これにより、本実施の形態の目標加減速度出力部１１０は、同じ車間距離及び相対速度が入力されたとしても、自車速度に応じて異なる目標加減速度（実際には異なる目標加速度）が出力されることになる。

例えば第１閾値Ｔｈ１が３０ｋｍ／ｈ、第２閾値が２０ｋｍ／ｈに設定されていたとすると、停車又は停車に近い速度である２０ｋｍ／ｈ以下の速度域では第２マップ１１２の目標加減速度が用いられ、３０ｋｍ／ｈ以上の速度域では第１マップ１１１の目標加減速度が用いられ、それらの間の速度域では第１マップ１１１と第２マップ１１２の目標加減速度を合成した目標加減速度が用いられる。

ここで、停車又は停車に近い速度域で用いられる第２マップ１１２には、同一の車間距離及び相対速度に関して第１マップ１１１よりも大きい値の目標加速度が格納されている。この結果、自車両１が停車又は停車に近い速度にある場合には、それよりも大きい速度で走行している場合と比較して、同一の車間距離及び相対速度が入力されたときでも、より大きな値の目標加速度が出力されるようになる。

本実施の形態では、要は、停車又は停車に近い速度から加速する際のトルク不足を、目標加減速度を大きくすることで補っていると言うことができる。

なお、ステップＳ１５及びステップＳ１６のような合成処理を行うようにしたことにより、第１マップ１１１と第２マップ１１２との切換時における目標加減速度の急激な変化を抑制することができる。

合成部１１４は、例えば、第１及び第２マップ１１１、１１２の出力を自車速度に基づいて重み付け加算することで、第１及び第２マップ１１１、１１２の出力を合成するとよい。つまり、自車速度が第１閾値Ｔｈ１（３０ｋｍ／ｈ）に近い場合には第１マップ１１１の目標加減速度に大きな重み係数を乗じて重み付け加算し、自車速度が第２閾値Ｔｈ２（２０ｋｍ／ｈ）に近い場合には第２マップ１１２の目標加減速度に大きな重み係数を乗じて重み付け加算すればよい。

因みに、第１及び第２マップ１１１、１１２の構成を１つのマップで実現することも考えられるが、そもそも目標加減速度を出力するためのマップは、車間距離及び相対速度に応じた目標加減速度を出力するといった３次元マップである。よって、さらに自車速度に応じて目標加減速度を変えようとすると、４次元マップを作成する必要があり、実現するのが困難であり。

本実施の形態の構成は、簡易な構成によって、車間距離、相対速度及び自車速度に応じて目標加減速度（目標加速度）を変えることができる。

＜３＞実施の形態の効果
以上説明したように、本実施の形態によれば、目標加減速度出力部１１０は、車間距離及び相対速度に対応付けられた第１の目標加速度が格納された第１マップ１１１と、車間距離及び相対速度に対応付けられ、かつ、車間距離及び相対速度に関して第１の目標加速度よりも大きい、第２の目標加速度が格納された第２マップ１１２と、自車速度に応じて、第１マップ１１１の出力を用いるか、及び又は、第２マップ１１２の出力を用いるかを選択する選択部１１３と、を有する。

これにより、停車又は停車に近い速度から加速する際のトルク不足を、目標加減速度を大きくすることで補うことができるので、停車又は停車に近い速度からスムーズに加速することが可能な運転支援装置３０を実現できる。

本実施の形態の運転支援装置３０は、停車又は停車に近い速度からの加速に、通常走行時の速度からの加速よりも大きなトルクが必要な駆動系を有する車両に特に有効である。

上述の実施の形態は、本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することの無い範囲で、様々な形で実施することができる。

上述の実施の形態では、本発明の運転支援装置を適用する車両１がトレーラー２を連結して牽引することが可能なトラクタヘッドである場合について述べたが、本発明が適用可能な車両はこれに限らず、例えば乗用車などの車両であってもよい。

本開示の運転支援装置は、停車又は停車に近い速度からの加速に、通常走行時の速度からの加速よりも大きなトルクが必要な駆動系を有する車両に有用である。

１ 車両
２ トレーラー
３ 車両本体部
１０ 駆動系統
１１ エンジン
１２ クラッチ
１３ 変速機
１４ 推進軸
１５ 差動装置
１６ 駆動軸
１７ 車輪
１８ エンジン用ＥＣＵ
１９ 動力伝達用ＥＣＵ
２０ 制動系統
２１ 常用ブレーキ
２２ リターダー
２３ 排気ブレーキ
２４ ブレーキ用ＥＣＵ
３０ 運転支援装置
１０１ 車間距離検出部
１０２ 相対速度検出部
１１０ 目標加減速度出力部
１１１ 第１マップ
１１２ 第２マップ
１１３ 選択部
１１４ 合成部

Claims (4)

1. 車両の運転を支援する運転支援装置であって、
   自車と先行車との車間距離を検出する車間距離検出部と、
   自車と先行車との相対速度を検出する相対速度検出部と、
   前記車間距離及び相対速度に基づいて、自車の目標加減速度を出力する目標加減速度出力部と、
   を備え、
   前記目標加減速度出力部は、
   前記車間距離及び相対速度に対応付けられた第１の目標加速度が格納された第１マップと、
   前記車間距離及び相対速度に対応付けられ、かつ、同一の車間距離及び相対速度に関して前記第１の目標加速度よりも大きい、第２の目標加速度が格納された第２マップと、
   自車の速度に応じて、前記第１マップの出力を用いるか、及び又は、前記第２マップの出力を用いるかを選択する選択部と、
   を備え、
   前記選択部は、停車又は停車に近い速度域において前記第２マップを選択する、
   運転支援装置。
2. 前記選択部は、自車速度が停車又は停車に近い速度である第１閾値以上の場合に少なくとも前記第１マップの出力を選択し、自車速度が前記第１閾値以下の場合に少なくとも前記第２マップの出力を選択する、
   請求項１に記載の運転支援装置。
3. 前記選択部は、自車速度が第１閾値以上の場合に前記第１マップの出力を選択し、自車速度が第１閾値未満の第２閾値以下の場合に前記第２マップの出力を選択し、自車速度が前記第１閾値未満でかつ前記第２閾値より大きいの場合に前記第１及び第２マップの出力を選択し、
   前記目標加減速度出力部は、さらに、自車速度が前記第１閾値未満でかつ前記第２閾値より大きい場合に、前記第１及び第２マップの出力を合成する合成部を備え、
   前記第２閾値は停車又は停車に近い速度であり、かつ、前記第１閾値は前記第２閾値よりも大きい、
   請求項１に記載の運転支援装置。
4. 前記合成部は、前記第１及び第２マップの出力を自車速度に基づいて重み付け加算することで、前記第１及び第２マップの出力を合成する、
   請求項３に記載の運転支援装置。

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