WO2022153592A1 - 車両制御装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a vehicle control device that is mounted on a saddle-mounted vehicle such as a motorcycle and performs follow-up traveling while maintaining a safe inter-vehicle distance and relative speed with a preceding vehicle.
- the distance between the vehicle and the preceding vehicle and the relative speed are measured using a radar or a camera, and the driver accelerates.
- a technology Adaptive Cruise Control: ACC
- ACC Adaptive Cruise Control
- a technique is known in which the air resistance acting on the own vehicle is calculated from the vehicle speed, the air resistance coefficient of the vehicle, and the front projected area to compensate (Patent Document 1 below).
- a two-wheeled vehicle which is a type of saddle-riding vehicle, has its occupants not covered with a car body or glass, so the air resistance during running changes depending on the occupant's posture.
- the weight of the vehicle body of a two-wheeled vehicle is lighter than that of a four-wheeled vehicle, the posture of the occupant greatly affects the air resistance during traveling. Therefore, when the preceding vehicle follow-up control (ACC) of a four-wheeled vehicle is applied to a two-wheeled vehicle, the controllability deteriorates when the occupant changes the posture during operation.
- ACC preceding vehicle follow-up control
- the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to improve robustness to a change in occupant's posture during preceding vehicle follow-up control in a saddle-type vehicle such as a motorcycle.
- the purpose is to provide a vehicle control device.
- the vehicle control device is a vehicle control device for a saddle-type vehicle that controls a driving force during a preceding vehicle tracking control that causes the own vehicle to follow the preceding vehicle.
- the driving force is corrected according to the driver's posture detected by the posture detection device.
- the present invention it is possible to improve the robustness against a change in the posture of the occupant during the preceding vehicle follow-up control (improve the accuracy between the actual vehicle to the target vehicle and improve the accuracy of the actual vehicle speed with respect to the target vehicle speed).
- System configuration block diagram of ACC vehicle Flowchart of ACC control command value calculation process.
- a flowchart of the process of calculating the acceleration with respect to the preceding vehicle Flowchart of the process of calculating the coefficient of air resistance. Diagram of the force acting on a running motorcycle. Figure of preset value table of coefficient of air resistance.
- Flowchart of the process to calculate the target engine acceleration Flowchart of the process to calculate the target brake deceleration.
- FIG. 1 is a block diagram showing a system configuration of a vehicle provided with a vehicle control device according to an embodiment of the present invention.
- the vehicle control device 100 of the present embodiment is mounted on a saddle-type vehicle (hereinafter, referred to as a vehicle or own vehicle) such as a motorcycle, and the vehicle is constructed according to a block diagram as shown in FIG.
- the vehicle control device 100 is connected to the stereo camera 200, and the inter-vehicle distance to the preceding vehicle and the road curvature measured by the stereo camera 200 are transmitted to the vehicle control device 100 by communication.
- the stereo camera 200 has a CCD camera (right) and a CCD camera (left), and inputs images obtained by the CCD camera (right) and the CCD camera (left) into image processing to measure the distance to the preceding vehicle. ..
- the inter-vehicle distance to the preceding vehicle is transmitted to the vehicle control device 100 through the CAN (Car Area Network) bus of the vehicle through communication.
- the images obtained by the CCD camera (right) and the CCD camera (left) are processed to measure the road curvature in front of the vehicle.
- the road curvature is also transmitted to the vehicle controller 100 through the vehicle's CAN bus.
- the vehicle control device 100 is connected to the wheel speed sensor 300 attached to the wheel, the rotation speed of the tire 900 is measured by the wheel speed sensor 300, and the speed of the own vehicle converted from the measured rotation speed (own vehicle speed). Is transmitted to the vehicle control device 100. Further, the vehicle control device 100 is connected to the ACC control switch 700, and the switch operation information of the driver is transmitted to the vehicle control device 100 to start ACC control, release ACC control, and set speed during ACC running (set vehicle speed). ) Is judged. With this configuration, the vehicle control device 100 calculates the control amount by obtaining the inter-vehicle distance from the preceding vehicle, the own vehicle speed (own vehicle speed), and the set speed (set vehicle speed) during ACC traveling.
- the vehicle control device 100 calculates the control amount of the brake 410 and the control amount of the engine 510 based on the calculated control amount, and determines the notification method to the driver.
- the calculated control amount of the brake 410 is transmitted by communication to the brake control unit 400 connected to the vehicle control device 100, and the brake control unit 400 operates the brake 410, which is an actuator, and uses the frictional force against the tire 900. Control vehicle deceleration.
- control amount of the engine 510 is transmitted by communication to the engine control unit 500 connected to the vehicle control device 100, and the engine control unit 500 controls the engine 510 based on the control amount of the engine 510.
- the driving force generated by the engine 510 is boosted through the clutch 520, the transmission 530, and the final gear (sprocket) 540, and is transmitted to the tire 900 to control the acceleration of the vehicle.
- the notification method to the driver determined by the vehicle control device 100 is transmitted by communication to the meter control unit 600 connected to the vehicle control device 100, and the meter control unit 600 uses the buzzer 620 to make a sound to the driver. To warn with, or to notify the control status using the display device 610.
- the vehicle control device 100 is connected to the posture detection device 800.
- the posture detection device 800 estimates the riding posture of the occupant of the own vehicle by receiving the outputs of the camera 810 mounted on the own vehicle, the radar 820, the seating sensor 830, and the bending sensor 840 attached to the clothes of the occupant of the own vehicle. do.
- the attitude estimation result is transmitted to the vehicle control device 100.
- the camera 810, the radar 820, the seating sensor 830, and the bending sensor 840 may be mounted on the own vehicle, or may be mounted in plurality.
- the camera 810 is installed in the own vehicle so that a part of the occupant's body can be seen, and the acquired image is transmitted to the attitude detection device 800.
- the posture detection device 800 estimates the posture of the occupant from the image. Since the posture is estimated based on the image, it is possible to estimate the posture with high accuracy. If the own vehicle is equipped with a drive recorder, the camera 810 may also serve as a drive recorder.
- the radar 820 is mounted on the own vehicle so that the occupant can enter within the detection range, and transmits the acquired distance to the occupant (specifically, the measured distance from the steering wheel to the rider) to the attitude detection device 800.
- the posture detection device 800 estimates the posture of the occupant from the distance.
- the radar 820 unlike the camera 810, the attitude of the occupant can be detected regardless of the lighting conditions.
- the seating sensor 830 is a sensor mounted on the seat of the own vehicle and capable of detecting the position of the seat surface under pressure, and transmits the detection result to the posture detection device 800.
- the posture detection device 800 detects the posture of the occupant from that position.
- the seating sensor is mounted on the own vehicle for the purpose of realizing other functions, the seating sensor can also be used, and the posture of the occupant can be detected without adding a sensor.
- the bending sensor 840 is a sensor mounted on the elbow position of the occupant's clothes and can detect the bending amount of the occupant's elbow position, and wirelessly transmits the detection result to the posture detection device 800.
- the posture detection device 800 detects the posture of the occupant from the bending amount. By using the bending sensor 840, it is possible to detect the posture of the occupant without adding a sensor for detecting the posture on the vehicle body side.
- the configuration of the vehicle is not limited to the above example.
- the surroundings of the own vehicle may be monitored by using an outside world recognition sensor such as a millimeter wave radar, a monocular camera, a sonar, or a laser radar, and the distance between the vehicle and the vehicle in front and the relative speed may be measured. ..
- the road curvature in front of the vehicle may be obtained from map information or the like.
- the vehicle speed may be measured by a method other than the method using the wheel speed sensor 300.
- the vehicle may be an electric vehicle, a hybrid vehicle, a hydrogen vehicle, or the like other than the vehicle using the engine 510.
- the vehicle control device 100 is configured as a microcomputer (also referred to as a microcomputer) having a CPU, ROM, RAM, etc. inside, and the CPU executes various programs stored in the ROM to execute the CPU. The information generated by this is temporarily stored in RAM.
- the vehicle control device 100 of the present embodiment has a posture detecting means for detecting the posture (posture change) of the occupant and a driving force (specifically, deceleration) during ACC traveling according to the posture. It is configured to have a driving force control means for changing (controlling) the acceleration including the acceleration.
- the acceleration control of the vehicle control device 100 will be described using the flowchart of FIG.
- the processing described in the flowchart of FIG. 2 is performed at regular intervals, the distance to the preceding vehicle, the set vehicle speed, and the own vehicle speed are received, and the processing described in the flowchart of FIG. 2 is performed.
- the control amount of ACC is calculated by executing it repeatedly.
- the symbols are defined as follows. Let the speed of your vehicle be Vh. Let Vp be the speed of the preceding vehicle. The relative speed with the preceding vehicle is Vdiff, and the direction away from the positive value is set. The set vehicle speed is Vtgt. Let L be the distance to the preceding vehicle. Let Th be the head time. The Loffset is the distance to the preceding vehicle when the vehicle stops following the preceding vehicle. Let the target inter-vehicle distance be L_tgt. Let the target acceleration be TgtA. Let TgtA_Pv be the target acceleration for the preceding vehicle. Let TgtA_Spd be the target acceleration for the set vehicle speed.
- TgtA_Drv be the target acceleration (target engine acceleration) on the drive control side in order to achieve the target acceleration.
- TgtA_Brk be the target deceleration (target brake deceleration) on the braking control side in order to achieve the target acceleration.
- the acceleration generated in the vehicle by the engine brake is EgBrkAccel.
- the drive torque requirement for the engine is DrvTrqReq_Eg.
- BrkPrsReq_Brk be the brake fluid pressure requirement for the brake.
- Tc be the execution cycle of the acceleration control process.
- the ACC control by the vehicle control device 100 is executed from the process S105, and the relative speed Vdiff between the preceding vehicle and the own vehicle is calculated.
- Vdiff is obtained by differentiating L with respect to time. Since the process S105 is executed at a fixed cycle, L is saved in the RAM (Random Access Memory) or the like mounted on the vehicle control device 100, and the difference between the L saved one control cycle before and the current L is taken. , Vdiff is obtained by dividing by the period Tc.
- the ACC control permission determination S110 it is determined whether or not the ACC control is not possible due to one of the following states.
- -The vehicle control device 100 has failed.
- -A failure has occurred in the external devices of the vehicle control device 100 (stereo camera 200, wheel speed sensor 300, brake control unit 400, engine control unit 500, meter control unit 600, etc.).
- -Camera images cannot be obtained (bad weather or dirty lenses).
- -ACC is disabled by switch operation.
- -The driver is operating the brake.
- ⁇ A certain amount of time has passed after releasing the clutch.
- -A certain amount of time has passed due to an inappropriate combination of gear positions with respect to the running speed.
- the vehicle is traveling at a speed that cannot be controlled.
- ⁇ The steering angle is above a certain level.
- -The target acceleration TgtA is above or below a certain level.
- ACC can be accelerated or decelerated rapidly. Prevent occupants from being shaken off their vehicle.
- the target inter-vehicle distance L_tgt is calculated by the following formula (1).
- Th and Loffset can be driven at an inter-vehicle distance that suits the driver's preference by providing a function that changes according to the driver's preference and the operation status of the steering switch.
- Vp used for the calculation of equation (1) can be calculated by (Vh + Vdiff).
- processing S130 the target acceleration TgtA_Pv for the preceding vehicle is calculated.
- the process of calculating the target acceleration with respect to the preceding vehicle will be described with reference to the flowchart of FIG.
- TgtA_Pv switches the calculation method depending on the position and speed relationship with the preceding vehicle.
- TgtA_Pv is set to an invalid value. If there is a preceding vehicle, the process proceeds to determination S133 to determine whether the preceding vehicle is closer than the target inter-vehicle distance (L_tgt ⁇ L). Set to TgtA_Pv. If the preceding vehicle is farther than the target inter-vehicle distance as a result of determination S133, the determination S135 determines whether the relative speed with the preceding vehicle is a positive value, that is, whether the preceding vehicle is faster (Vdiff> 0). judge. If the preceding vehicle is faster than the own vehicle, an invalid value is set in TgtA_Pv in process S136.
- process S137 calculates the target acceleration to catch up with the preceding vehicle and sets it to TgtA_Pv.
- the target acceleration TgtA_Pv_Leave for separation is calculated based on Vdiff and a preset map value based on the deviation between L_tgt and L.
- the map value is such that the speed is reduced while approaching the preceding vehicle, the speed is reduced while being separated from the preceding vehicle, the acceleration is performed while being separated from the preceding vehicle, and the relative speed with the preceding vehicle is set to zero. Set the following so that the speed can be controlled by continuously changing the control. -Decrease the speed while approaching the preceding vehicle according to the relative speed with the preceding vehicle. -It is controlled to accelerate while being separated from the preceding vehicle by skipping the situation where the speed is reduced while being separated from the preceding vehicle.
- the map value may be switched according to the riding posture. For example, when the riding posture becomes a forward leaning posture and the running resistance becomes small, the preceding vehicle and the own vehicle suddenly approach each other (in other words, the difference in relative speed is large and the inter-vehicle distance is abrupt with respect to the target inter-vehicle distance. In the case of (close to), the deceleration command can be strengthened by using a map value that makes the target acceleration smaller. As a result, even if the riding posture changes and the running resistance decreases, the accuracy of the actual inter-vehicle distance with respect to the target inter-vehicle distance can be improved.
- the target acceleration calculation for catching up in process S137 will be explained below.
- the target acceleration TgtA_Pv_Approach for catching up is calculated by the following formula (2).
- TgtA_Pv_Approach -Vdiff ⁇ 2 ⁇ ⁇ 2 ⁇ (L_tgt-L) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ (2)
- TgtA_Pv is invalidated unless L is shorter than the deceleration start threshold L_Thr so that the vehicle in front will start decelerating from a long distance and the vehicle in front will accelerate during that time, causing the vehicle to re-accelerate and the ride quality will not deteriorate.
- L is shorter than the deceleration start threshold L_Thr
- TgtA_Pv_Approach in TgtA_Pv to calculate the target acceleration to catch up.
- the deceleration start threshold value L_Thr is set to a value of around 70 m to 130 m with the behavior when the driver operates without using ACC as a guide, the control will be less uncomfortable.
- the deceleration start threshold value may be made variable depending on the vehicle speed or the like.
- the target acceleration TgtA_Spd with respect to the set vehicle speed (also referred to as the target vehicle speed) is calculated by the following formula (3).
- TgtA_Spd K ⁇ (Vtgt-Vh) ⁇ ⁇ ⁇ (3)
- K in the above equation (3) is a positive constant and is set between 0.001 and 0.02.
- K is set to a variable value such as large when accelerating and small when decelerating, it is easy to drive with good fuel economy without using a brake for deceleration.
- Vh is fast, the safety can be improved by setting K to a variable value so that the acceleration command is weak and the deceleration command is strong.
- K can be increased to strengthen the deceleration command.
- the target acceleration TgtA is determined.
- the target acceleration TgtA is TgtA by comparing TgtA_Pv calculated by processing S130 and TgtA_Spd calculated by processing S140, and selecting the smaller one, that is, the one that decelerates more. If TgtA_Pv is set to an invalid value, TgtA_Pv is ignored, TgtA_Spd is selected, and TgtA is used. If the TgtA value changes suddenly, the behavior of the vehicle becomes unstable, so it is desirable to smooth the change in the TgtA value by limiting the amount of change (rate of change) or using a first-order lag filter. ..
- the change amount limit on the acceleration side gives priority to ride comfort and strengthens the limit
- the change amount limit on the deceleration side gives priority to safety and weakens the limit, making it difficult to accelerate and decelerates. It is desirable to make it easier.
- the target acceleration TgtA is excessive on either the acceleration side or the deceleration side, the occupant may be shaken off, so the upper and lower limits are limited. That is, the amount of change in TgtA is limited so that the amount of change in TgtA (corresponding to the amount of change in driving force) is within a predetermined value.
- TgtA is stored in RAM or the like in order to judge the continuation of ACC by judgment S110.
- Processing S160 calculates the current weight of the own vehicle (vehicle weight) and the coefficient of air resistance. The contents of the process S160 will be described with reference to FIG.
- the target acceleration TgtA_Pv with respect to the preceding vehicle is an invalid value
- the front road curvature is equal to or greater than the determination threshold (the traveling path in front of the own vehicle has a certain curvature or more), or the road curvature of the own vehicle position. Is equal to or greater than the determination threshold (the track on which the own vehicle is traveling has a certain curvature or more). If the determination in the determination S161 is True, in the process S162, the coefficient of the air resistance is set to the same value as one control cycle before so that it does not change. As a result, the following effects can be obtained.
- the driving force instruction or braking force instruction according to the riding posture is instructed.
- the correction of is stopped, and the change in the command value of the driving force and braking force of the ACC based on the change in the riding posture is suppressed to reduce the discomfort of the occupant.
- the own vehicle is starting or turning (that is, when the traveling path in front of the own vehicle or the traveling path on which the own vehicle is traveling has a certain curvature)
- the occupant balances the bank angle of the vehicle.
- the vehicle acceleration is calculated from the differential value of the wheel speed
- the slope direction component of the gravitational acceleration is calculated from the comparison between the front-rear acceleration sensor value mounted on the vehicle and the differential value of the wheel speed.
- the unknown becomes two coefficients of the weight of the own vehicle and the coefficient of air resistance
- the own vehicle acceleration, the slope direction component of the gravitational acceleration, and the own vehicle speed can be obtained in two different control cycles, the own vehicle The coefficient of weight and air resistance can be estimated.
- Slope direction components of own vehicle acceleration and gravitational acceleration, own vehicle speed, and past values of riding posture output from the posture detection device 800 are stored in RAM, etc., and the own vehicle acceleration when the riding posture is the same as the current value.
- the coefficient of the weight and air resistance of the own vehicle is calculated by using the slope direction component of the gravitational acceleration, the past value of the own vehicle speed, the current own vehicle acceleration, the gradient resistance and the own vehicle speed.
- the upper and lower limits allowed are set in advance, and if the calculation result is outside the range, a limit is applied.
- the weight of the own vehicle the lower limit is the vehicle weight + the weight when one driver is on board, and the upper limit is the gross vehicle weight.
- Judgment is made by determination S164 whether or not the coefficient of the weight of the own vehicle and the coefficient of air resistance can be calculated. .. If the result of the determination S164 is False, the weight of the own vehicle is set to the same value as one control cycle before in the process S167.
- the vehicle control device 100 has a preset value table of the coefficient of air resistance as an initial value of the coefficient of air resistance in advance.
- the preset value table of the coefficient of air resistance is a table according to the riding posture assuming a occupant of a standard physique. In the process S166, first, the riding posture of the occupant output from the posture detection device 800 is read, and the preset value of the air resistance coefficient according to the current riding posture is calculated from the preset value table of the air resistance coefficient.
- the air resistance coefficient may be selected according to the riding posture, and if the riding posture is a continuous value, it may be obtained by linear interpolation.
- the estimated value of the air resistance coefficient calculated in the process S163 is compared with the preset value table of the air resistance coefficient according to the current riding posture, and the magnification is set to R.
- R represents the difference between the standard occupant physique and the actual occupant physique. If R is greater than 1, it means that the actual occupant's physique is larger than the standard occupant's physique, and if R is less than 1, it means that the actual occupant's physique is smaller than the standard occupant's physique. do. If the determination result of the determination S164 is False, the correction gain R of the occupant's physique is set to the same value as one control cycle before in the process S168.
- Process S166 allows the vehicle controller 100 to calculate the difference between the standard occupant physique and the actual occupant physique (as a correction gain R), and process S168 currently in process S163 for some reason. Even if the estimated value of the coefficient of air resistance of is not calculated, the occupant physique information up to that point can be retained.
- process S169 calculate the coefficient of air resistance.
- the preset value table of the air resistance coefficient described above is multiplied by the correction gain R of the occupant's physique to calculate the preset value table of the air resistance coefficient according to the current (actual) physique of the occupant. If R is greater than 1, then the actual occupant's physique is larger than the standard occupant's physique. Assuming that the actual occupant's physique is smaller than the physique, the entire preset value table of the air resistance coefficient is calculated to be smaller (see Fig. 6). Finally, based on the riding posture of the occupant read from the posture detection device 800, the air resistance coefficient according to the current riding posture is calculated from the preset value table of the air resistance coefficient multiplied by R. If the riding posture is a discrete value, the coefficient of air resistance may be selected according to the riding posture, and if the riding posture is a continuous value, it may be obtained by linear interpolation.
- the attitude of the occupant which affects the acceleration / deceleration (driving force) of the vehicle in the subsequent processing. It is possible to calculate the running resistance (air resistance) in consideration of.
- the target engine acceleration TgtA_Drv is calculated.
- the target engine acceleration TgtA_Drv is calculated based on the target acceleration TgtA calculated in the process S150.
- the contents of the process S170 will be described with reference to FIG.
- the acceleration EgBrkAccel generated in the vehicle by the engine brake is calculated by the process S172.
- EgBrkAccel sets the value set according to the specifications and gear ratio of the engine and transmission according to Vh.
- the acceleration RunResistAccel due to running resistance is calculated.
- the running resistance is calculated using the coefficient of air resistance calculated in the process S160 and Vh.
- the gradient resistance the gradient of the road surface calculated by comparing the front-rear acceleration sensor value mounted on the vehicle and the differential value of the wheel speed is added to the traveling resistance.
- the value obtained by subtracting the acceleration RunResistAccel due to the running resistance from the target acceleration TgtA that is, the value obtained by correcting the target acceleration TgtA by the running resistance in order to realize the target acceleration TgtA in the own vehicle, is applied to the vehicle by the engine brake. It is determined whether the generated acceleration EgBrkAccel is larger or smaller, and whether the target acceleration TgtA can be achieved with the acceleration that can be operated by the output control of the engine.
- the value obtained by subtracting the acceleration RunResistAccel due to the running resistance from the target acceleration TgtA in the process S175 is set in TgtA_Drv. If it is determined in the determination S174 that the target acceleration TgtA cannot be achieved with the acceleration that can be operated by the output control of the engine, in the process S176, the acceleration EgBrkAccel generated in the vehicle by the engine brake is set to TgtA_Drv. Then, a dead zone is set in TgtA_Drv in the process S177 to reduce the discomfort given to the driver due to the vibration generated in the vehicle body due to the slight fluctuation of the driving force in the engine.
- the target brake deceleration TgtA_Brk is calculated based on the target acceleration TgtA calculated in the process S150, the acceleration RunResistAccel due to the running resistance calculated in the process S173, and the target engine acceleration TgtA_Drv calculated in the process S170.
- the contents of the process S180 will be described with reference to FIG.
- TgtA_Drv and RunResistAccel are subtracted from TgtA and the sign is inverted to calculate TgtA_Brk of the target brake deceleration required for braking.
- the determination S183 and the determination S184 determine whether the brake request is a weak brake smaller than the threshold value of TgtABrkInitThr when the brake control is not started, and the conditions of the determination S183 and the determination S184 are both satisfied. In that case, the process S185 nullifies the TgtA_Brk calculated in the process S182 and invalidates it.
- the operating state of the brake is continued, the phenomenon during vehicle running due to repeated operation and release does not occur, and the riding comfort is improved.
- the threshold value TgtABrkInitThr is set as a constant value, and if it is set too large, the start of deceleration will be delayed and sudden braking will occur. On the contrary, if it is made too small, the rattling of the vehicle cannot be suppressed. Therefore, it is desirable to set it by limiting it as a value according to the braking performance and stability of the vehicle.
- process S186 limit processing with zero as the lower limit is performed for TgtA_Brk so that an acceleration request is not erroneously issued for the brake.
- processing S187 by setting a dead zone in TgtA_Brk, in order to reduce the discomfort given to the driver due to vibration in the vehicle body due to slight fluctuations in the output of the brake, and to achieve the target acceleration.
- Target deceleration on the braking control side target brake deceleration
- TgtA_Brk is held in RAM or the like (as TgtA_Brk_old) in order to determine the start of brake control in the determination S183.
- the drive torque request DrvTrqReq_Eg for the engine and the brake fluid pressure request BrkPrsReq_Brk for the brake are calculated.
- the drive torque request to the engine DrvTrqReq_Eg is calculated based on the target engine acceleration TgtA_Drv shown in the process S170, taking into consideration the weight of the own vehicle, the tire radius, and the gear ratio of the transmission.
- the brake fluid pressure requirement for the brake BrkPrsReq_Brk is calculated by converting it to the brake fluid pressure in consideration of the weight and brake characteristics of the own vehicle based on the target brake deceleration TgtA_Brk shown in the process S180.
- the vehicle control device 100 In addition to the acceleration control shown in FIG. 2, the vehicle control device 100 generates display information to be presented to the driver in controlling the ACC, and performs communication processing for transmitting the display information by communication.
- the process of generating display information generates switch information obtained from the ACC control switch 700 and information indicating whether or not ACC is being controlled based on the judgment result of judgment S110.
- control information such as preceding vehicle detection information by the stereo camera 200 (whether or not the preceding vehicle to be controlled by the stereo camera 200 can be detected) and the set vehicle speed used in the process S140 is set as display information.
- BrkPrsReq_Brk calculated as the brake hydraulic pressure request to the brake is transmitted to the brake control unit 400
- DrvTrqReq_Eg calculated as the drive torque request to the engine is transmitted to the engine control unit 500 to generate display information.
- the generated display information is transmitted to the meter control unit 600.
- the ACC control switch 700 is installed in a place where the driver can easily operate while driving, such as a switch installed on the steering wheel of the vehicle or a lever attached to the steering column, and the driver starts ACC control, releases ACC control, and runs ACC. Used to change the set speed of the hour.
- the ACC control switch 700 is a switch for starting ACC, a switch for canceling ACC, a switch for changing the set speed during ACC driving, and an inter-vehicle distance from the preceding vehicle during ACC driving if necessary. Equipped with a switch to change.
- the brake control unit 400 controls the brake 410 using the BrkPrsReq_Brk transmitted from the vehicle control device 100.
- the engine control unit 500 controls the engine 510 using DrvTrqReq_Eg transmitted from the vehicle control device 100.
- the meter control unit 600 controls the display device 610 and the buzzer 620 according to the display information communicated from the vehicle control device 100, and notifies the driver of an alarm and a control status.
- the vehicle control device 100 of the present embodiment is the vehicle control device 100 of the saddle-type vehicle that controls the driving force during the preceding vehicle tracking control that causes the own vehicle to follow the preceding vehicle.
- the driving force (which is the control amount of the preceding vehicle follow-up control) is corrected according to the driver's attitude (attitude change) detected by the attitude detection device 800 during the follow-up control.
- the vehicle control device 100 corrects the driving force based on the posture, the driving torque of the own vehicle, and the acceleration of the own vehicle. Further, the vehicle control device 100 is based on at least one of the own vehicle speed, the target speed, the inter-vehicle distance between the own vehicle and the preceding vehicle, the target inter-vehicle distance, and the relative speed (the attitude). The driving force is corrected (according to).
- the present embodiment it is possible to improve the robustness against a change in the posture of the occupant during the preceding vehicle follow-up control (improve the accuracy between the actual vehicle to the target vehicle and improve the accuracy of the actual vehicle speed with respect to the target vehicle speed).
- an external sensor or the like of the vehicle control device 100 is used as the posture detection device 800, but a configuration that does not use these is also possible.
- the amount of disturbance estimated from the vehicle in the vehicle control device 100 it is also possible to calculate the amount of disturbance estimated from the vehicle in the vehicle control device 100 and use it as a means for detecting the posture (change in posture) depending on whether or not the amount when the amount of disturbance suddenly changes is equivalent to the change in the posture of the occupant. ..
- the acceleration (driving force) control which is the control amount of the ACC
- the amount of air resistance for correcting the target acceleration is calculated by changing the coefficient of air resistance according to the riding posture, but after detecting the riding posture according to the amount of disturbance, the riding posture is calculated.
- the target acceleration may be corrected by the amount of disturbance.
- the above embodiment is described for a two-wheeled vehicle as a saddle-riding vehicle, but the scope of application is not limited to the two-wheeled vehicle, and is effective for a vehicle in which the riding posture affects the air resistance. Therefore, the scope of application is such as a three-wheeled bike consisting of two front wheels and one rear wheel, a three-wheeled bike consisting of one front wheel and two rear wheels, and a four-wheeled bike consisting of two front and rear wheels. , Not limited to motorcycles.
- the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modified forms.
- the above-described embodiment has been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and is not necessarily limited to the one including all the described configurations.
- each of the above configurations, functions, processing units, processing means, etc. may be realized by hardware by designing a part or all of them by, for example, an integrated circuit. Further, each of the above configurations, functions, and the like may be realized by software by the processor interpreting and executing a program that realizes each function. Information such as programs, tables, and files that realize each function can be stored in a memory, a hard disk, a storage device such as an SSD (Solid State Drive), or a recording medium such as an IC card, an SD card, or a DVD.
- SSD Solid State Drive
- control lines and information lines indicate what is considered necessary for explanation, and not all control lines and information lines are necessarily shown on the product. In practice, it can be considered that almost all configurations are interconnected.
- Vehicle control device 200 stereo camera 300 wheel speed sensor 400 Brake control unit 410 brake 500 engine control unit 510 engine 520 clutch 530 transmission 540 Final Gear 600 meter control unit 610 Display device 620 buzzer 700 ACC control switch 800 Posture detector 810 camera 820 radar 830 Seating sensor 840 Bending sensor 900 tires
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Abstract
自動二輪車などの鞍乗型車両において、先行車追従制御中の乗員の姿勢変化に対するロバスト性を向上させることのできる車両制御装置を提供する。自車両を先行車両に追従させる先行車追従制御中に駆動力を制御する鞍乗型車両の車両制御装置100において、前記先行車追従制御中に姿勢検知装置800で検知した運転者の姿勢(姿勢変化)に応じて、(前記先行車追従制御の制御量である)前記駆動力を補正する。また、前記姿勢と前記自車両の駆動トルクと前記自車両の加速度を基に前記駆動力を補正する。また、前記自車両の自車速、目標となる速度、前記自車両と前記先行車両との車間距離、目標となる車間距離、相対速度の少なくとも一つから、(前記姿勢に応じた)前記駆動力を補正する。
Description
本発明は、自動二輪車などの鞍乗型車両に搭載され、先行車両との車間距離や相対速度を安全に保ちつつ、追従走行を行う車両制御装置に関する。
車両の運転操作において、運転者(以下、ドライバやライダー、乗員とも称する)の負担を軽減するため、レーダーやカメラを用いて先行車両との車間距離、及び、相対速度を計測し、ドライバがアクセル、ブレーキの操作を行わずとも、自動的に先行車両に追従走行を行う技術(Adaptive Cruise Control : ACC)が知られている。加えて、自車両に働く空気抵抗を、車速と車両の空気抵抗係数と前投影面積から算出して補償する技術が知られている(下記特許文献1)。
しかしながら、鞍乗型車両の一種である二輪車は四輪車と異なり乗員が車体やガラスで覆われていないため、走行中の空気抵抗は乗員の姿勢によっても変化する。また、二輪車は四輪車に比べて車体の重量が軽いため、乗員の姿勢が走行中の空気抵抗に大きく影響する。そのため、四輪車の先行車追従制御(ACC)を二輪車に適用した場合、動作中に乗員が姿勢を変えると制御性が悪化する。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、自動二輪車などの鞍乗型車両において、先行車追従制御中の乗員の姿勢変化に対するロバスト性を向上させることのできる車両制御装置を提供することにある。
前記課題を解決するため、本発明に係る車両制御装置は、自車両を先行車両に追従させる先行車追従制御中に駆動力を制御する鞍乗型車両の車両制御装置において、前記先行車追従制御中に姿勢検知装置で検知した運転者の姿勢に応じて、前記駆動力を補正する。
本発明によれば、先行車追従制御中の乗員の姿勢変化に対するロバスト性を向上(目標車間に対する実車間精度向上、および、目標車速に対する実車速精度向上)させることができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
以下、図面を参照しながら本発明の一実施形態である車両制御装置を説明する。
図1は、本発明の一実施形態である車両制御装置を備えた車両のシステム構成を示すブロック図である。本実施形態の車両制御装置100は、自動二輪車などの鞍乗型車両(以下、車両もしくは自車両と称する)に搭載され、図1のようなブロック図に従って車両を構築する。
車両制御装置100は、ステレオカメラ200と接続され、ステレオカメラ200で計測した先行車両との車間距離、道路曲率は、車両制御装置100へ通信によって送信される。
ステレオカメラ200は、CCDカメラ(右)とCCDカメラ(左)を持ち、CCDカメラ(右)とCCDカメラ(左)で得た画像を画像処理に入力して先行車両との車間距離を測定する。先行車両との車間距離は、通信を通して車両のCAN(Car Area Network)バスを通して車両制御装置100へ送信される。また、CCDカメラ(右)とCCDカメラ(左)で得た画像を処理し、自車両前方の道路曲率を測定する。道路曲率も、車両のCANバスを通して車両制御装置100へ送信される。
また、車両制御装置100は、車輪に取り付けられた車輪速センサ300と接続され、車輪速センサ300でタイヤ900の回転数を計測し、計測した回転数から換算した自車両の速度(自車速)は、車両制御装置100へ送信される。また、車両制御装置100は、ACCコントロールスイッチ700と接続され、ドライバのスイッチ操作情報が車両制御装置100へ送信されることで、ACC制御開始、ACC制御解除、ACC走行時の設定速度(設定車速)を判断する。この構成により、車両制御装置100は、先行車両との車間距離、自車速度(自車速)、ACC走行時の設定速度(設定車速)を得ることで、制御量を計算する。
また、車両制御装置100は、算出した制御量に基づいて、ブレーキ410での制御量、エンジン510での制御量を算出するとともに、ドライバへの報知方法を決定する。
算出したブレーキ410での制御量は、車両制御装置100に接続したブレーキコントロールユニット400に通信で送信され、ブレーキコントロールユニット400は、アクチュエータであるブレーキ410を動作させ、タイヤ900に対する摩擦力を用いて車両の減速度を制御する。
更に、エンジン510での制御量は、車両制御装置100に接続したエンジンコントロールユニット500に通信で送信され、エンジンコントロールユニット500は、エンジン510での制御量に基づき、エンジン510を制御する。エンジン510で発生した駆動力は、クラッチ520、トランスミッション530、ファイナルギア(スプロケット)540を通して倍力され、タイヤ900に伝えられることで、車両の加速度を制御する。
更に、車両制御装置100で決定したドライバへの報知方法は、車両制御装置100に接続されたメータコントロールユニット600に通信で送信されることで、メータコントロールユニット600によりブザー620を用いてドライバへ音で警告したり、表示装置610を用いて制御状態を通知したりする。
また、車両制御装置100は、姿勢検知装置800と接続される。姿勢検知装置800は、自車両に搭載されたカメラ810、レーダー820、着座センサ830、自車両の乗員の服に取り付けられた曲げセンサ840の出力を受けて、自車両の乗員の乗車姿勢を推定する。姿勢推定結果は、車両制御装置100へ送信される。カメラ810、レーダー820、着座センサ830、曲げセンサ840は、自車両にそのいずれかを搭載していればよく、また複数搭載する構成としてもよい。
カメラ810は、乗員の体の一部が映るように自車両に設置され、取得した映像を姿勢検知装置800へ送信する。姿勢検知装置800は、その映像から乗員の姿勢を推定する。映像に基づいて姿勢を推定するため、精度良く姿勢を推定することが可能である。自車両にドライブレコーダが搭載されている場合、カメラ810はドライブレコーダと兼ねてもよい。
レーダー820は、その検知範囲内に乗員が入るように自車両に搭載され、取得した乗員までの距離(詳しくは、ハンドルからライダーまでの計測距離)を姿勢検知装置800へ送信する。姿勢検知装置800は、その距離から乗員の姿勢を推定する。レーダー820を用いることで、カメラ810と異なり、照明条件によらず乗員の姿勢を検知することができる。
着座センサ830は、自車両のシートに搭載され、圧力がかかっているシート面の位置を検出できるセンサであり、その検知結果を姿勢検知装置800へ送信する。姿勢検知装置800は、その位置から乗員の姿勢を検知する。他機能を実現する目的で自車両に着座センサが搭載されている場合、着座センサは兼用とすることができ、センサを追加することなく、乗員の姿勢を検知することができる。
曲げセンサ840は、乗員の服のひじ位置に搭載され、乗員のひじ位置の曲げ量を検知できるセンサであり、その検知結果を姿勢検知装置800へ無線で送信する。姿勢検知装置800は、その曲げ量から乗員の姿勢を検知する。曲げセンサ840を用いることで、車体側に姿勢を検知するためのセンサを追加することなく、乗員の姿勢を検知することができる。
なお、車両(自車両)の構成は上述する例に限られない。例えば、ステレオカメラ200に代えて、ミリ波レーダー、単眼カメラ、ソナー、レーザーレーダーなどの外界認識センサを用いて自車両周辺を監視し、先行車両との車間距離や相対速度を計測してもよい。また、地図情報などから車両前方の道路曲率を取得してもよい。また、車輪速センサ300を用いた方法以外の方法で、自車速度を計測してもよい。また、エンジン510を用いる車両以外の、電気車両やハイブリッド車両、水素車両などであってもよい。
次に、図1に記載した車両制御装置100の機能詳細を説明する。なお、車両制御装置100は、内部にCPU、ROM、RAM等を備えたマイクロコンピュータ(マイコンとも称する)として構成されており、CPUは、ROMに格納された各種プログラムを実行し、CPUが実行されることで生成される情報はRAMに一時的に格納される。図示は省略するが、本実施形態の車両制御装置100は、乗員の姿勢(姿勢変化)を検知する姿勢検知手段と、前記姿勢に応じて、ACC走行時の駆動力(詳しくは、減速度を含む加速度)を変更(制御)する駆動力制御手段と、を有して構成される。
車両制御装置100の加速度制御について、図2のフローチャートを用いて説明する。車両制御装置100の処理は、図2のフローチャートに記載の処理を定周期で実施し、前述した先行車両との車間距離や、設定車速、自車速を受け取り、図2のフローチャートに記載の処理を繰り返し実行することでACCの制御量を計算する。
本内容を説明する上で、記号を以下のように定義する。
自車両の速度をVhとする。
先行車両の速度をVpとする。
先行車両との相対速度をVdiffとし、正の値を離れる方向とする。
設定車速をVtgtとする。
先行車両との距離をLとする。
車頭時間をThとする。
先行車両に追従して停車した場合の先行車両との距離をLoffsetとする。
目標車間距離をL_tgtとする。
目標加速度をTgtAとする。
先行車両に対する目標加速度をTgtA_Pvとする。
設定車速に対する目標加速度をTgtA_Spdとする。
目標加速度を実現するために駆動制御側で目標とする加速度(目標エンジン加速度)をTgtA_Drvとする。
目標加速度を実現するために制動制御側で目標とする減速度(目標ブレーキ減速度)をTgtA_Brkとする。
エンジンブレーキにより車両に発生する加速度をEgBrkAccelとする。
エンジンへの駆動トルク要求をDrvTrqReq_Egとする。
ブレーキへのブレーキ液圧要求をBrkPrsReq_Brkとする。
加速度制御処理の実行周期をTcとする。
自車両の速度をVhとする。
先行車両の速度をVpとする。
先行車両との相対速度をVdiffとし、正の値を離れる方向とする。
設定車速をVtgtとする。
先行車両との距離をLとする。
車頭時間をThとする。
先行車両に追従して停車した場合の先行車両との距離をLoffsetとする。
目標車間距離をL_tgtとする。
目標加速度をTgtAとする。
先行車両に対する目標加速度をTgtA_Pvとする。
設定車速に対する目標加速度をTgtA_Spdとする。
目標加速度を実現するために駆動制御側で目標とする加速度(目標エンジン加速度)をTgtA_Drvとする。
目標加速度を実現するために制動制御側で目標とする減速度(目標ブレーキ減速度)をTgtA_Brkとする。
エンジンブレーキにより車両に発生する加速度をEgBrkAccelとする。
エンジンへの駆動トルク要求をDrvTrqReq_Egとする。
ブレーキへのブレーキ液圧要求をBrkPrsReq_Brkとする。
加速度制御処理の実行周期をTcとする。
車両制御装置100によるACCの制御は、処理S105から実行し、先行車両と自車両の相対速度Vdiffを算出する。Vdiffは、Lを時間微分することで取得する。処理S105は定周期実行されるため、Lを車両制御装置100に搭載されたRAM(Random Access Memory)等に保存しておき、1制御周期前に保存したLと、今回のLの差を取り、周期Tcで除算することで、Vdiffを得る。
次にACC制御許可判断S110では、以下に挙げるようないずれかの状態になっており、ACCの制御ができなくなっていないかを判断する。
・車両制御装置100の故障が発生している。
・車両制御装置100の外部装置(ステレオカメラ200、車輪速センサ300、ブレーキコントロールユニット400、エンジンコントロールユニット500、メータコントロールユニット600等)の故障が発生している。
・カメラの画像が取得できない(悪天候やレンズの汚れ)。
・スイッチ操作でACCを無効化している。
・ドライバがブレーキを操作している。
・クラッチを離して一定時間経過している。
・走行速度に対するギア位置が不適切な組み合わせで一定時間経過している。
・制御ができないような速度で走行している。
・操舵角が一定以上になっている。
・目標加速度TgtAが一定以上、または一定以下になっている。
・車両制御装置100の故障が発生している。
・車両制御装置100の外部装置(ステレオカメラ200、車輪速センサ300、ブレーキコントロールユニット400、エンジンコントロールユニット500、メータコントロールユニット600等)の故障が発生している。
・カメラの画像が取得できない(悪天候やレンズの汚れ)。
・スイッチ操作でACCを無効化している。
・ドライバがブレーキを操作している。
・クラッチを離して一定時間経過している。
・走行速度に対するギア位置が不適切な組み合わせで一定時間経過している。
・制御ができないような速度で走行している。
・操舵角が一定以上になっている。
・目標加速度TgtAが一定以上、または一定以下になっている。
上記のいずれかの状態になっている場合は、ACCを継続するのは不適切とし、ACCを解除(制御禁止)する。また、いずれの状態にもなっていない場合はACCを継続(制御許可)する。判定S110において、ACCを解除すると判断した場合は、処理S175と、処理S185を実行してエンジンへの駆動要求であるエンジンへの駆動トルク要求DrvTrqReq_Egと、ブレーキへの制動要求であるブレーキへのブレーキ液圧要求BrkPrsReq_Brkを解除することで、制御をしないようにする。また、その際、ブザー620を用いて警報を鳴らしたり、表示装置610を用いて制御状態を通知したりして、ACCの終了を報知する。目標加速度(目標減速度を含む)TgtAが一定以上(所定上限値以上)、または一定以下(所定下限値以下)であるかに基づいてACC制御許可判断することで、ACCの急激な加減速で乗員が自車両から振り落とされることを防ぐ。
判定S110において、ACC継続と判断した場合は、処理S120から処理S190を実行していく。
処理S120では、目標車間距離L_tgtを以下の式(1)により算出する。
[数1]
L_tgt = Th×Vp+Loffset ・・・(1)
L_tgt = Th×Vp+Loffset ・・・(1)
この時、Thには、1~3秒の数値を設定し、Loffsetは3~5メートルの数値を設定する。また、Th及びLoffsetはドライバの好みやステアリングスイッチの操作状況に応じて変化させる機能を設けることで、ドライバの嗜好に合った車間距離で走行することが可能になる。
式(1)の計算に用いるVpは、(Vh+Vdiff)で求めることができる。
次に処理S130では、先行車両に対する目標加速度TgtA_Pvを算出する。先行車両に対する目標加速度を計算する処理を、図3のフローチャートを用いて説明する。
TgtA_Pvは先行車両との位置や速度関係で計算方法を切り替えする。
まず、判定S132で制御対象とする先行車両が存在するかを確認し、先行車両が存在しない場合は、処理S138に進み、TgtA_Pvを無効値にする。先行車両が存在する場合は、判定S133に進み、先行車両が目標車間距離より近いか(L_tgt≧Lか)を判断し、近い場合は、処理S134で、離間するための目標加速度を計算し、TgtA_Pvに設定する。また、判定S133の結果、先行車両が目標車間距離より遠かった場合は、判定S135で、先行車両との相対速度が正の値、つまり、先行車両の方が速いか(Vdiff>0か)を判定する。先行車両の方が自車両より速い場合は、処理S136にて、TgtA_Pvに無効値を設定する。
判定S135の結果、先行車両の方が遅い場合は、処理S137で、先行車両に追いつくための目標加速度を計算し、TgtA_Pvに設定する。
処理S134における、離間するための目標加速度の計算を以下に説明する。離間するための目標加速度TgtA_Pv_Leaveは、Vdiff、及び、L_tgtとLの偏差に基づいてあらかじめ設定されたマップ値を基に演算する。マップ値は、先行車両に対して近づきながら速度を低下させる、先行車両と離間しながら速度を低下させる、先行車両と離間しながら加速を行い、先行車両との相対速度をゼロにするように加速度制御を連続的に変化させて速度が制御できるように以下を設定する。
・先行車両との相対速度に応じて、先行車両に対して近づきながら速度を低下させる。
・先行車両と離間しながら速度を低下させる状況を飛ばして、先行車両と離間しながら加速するように制御する。
・先行車両との相対速度に応じて、先行車両に対して近づきながら速度を低下させる。
・先行車両と離間しながら速度を低下させる状況を飛ばして、先行車両と離間しながら加速するように制御する。
また、乗車姿勢に応じてマップ値を切り替えてもよい。例えば、乗車姿勢が前傾姿勢のように走行抵抗が小さくなるようなときに先行車両と自車両が急激に接近する(言い換えれば、相対速度の差が大きく目標車間距離に対して車間距離が急激に近くなる)場合には、目標加速度をより小さくするマップ値を使用して減速指令を強めることもできる。これによって、乗車姿勢が変化して走行抵抗が小さくなっても、目標車間距離に対する実車間距離精度を向上させることができる。
処理S137における、追いつくための目標加速度計算を以下に説明する。追いつきするための目標加速度TgtA_Pv_Approachは、以下の計算式(2)で行う。
[数2]
TgtA_Pv_Approach = -Vdiff^2÷{2×(L_tgt-L)} ・・・(2)
TgtA_Pv_Approach = -Vdiff^2÷{2×(L_tgt-L)} ・・・(2)
先行車両に遠距離から減速を開始し、その間に先行車両が加速することにより、自車両が再加速し、乗り心地が悪化しないように、Lが減速開始閾値L_Thrより短くならなければTgtA_Pvを無効値とし、Lが減速開始閾値L_Thrより短ければTgtA_PvにTgtA_Pv_Approachを設定することで、追いつくための目標加速度を計算する。減速開始閾値L_Thrは通常、ドライバがACCを使わずに運転する際の挙動を目安として、70m~130m前後の値を設定すると、違和感の少ない制御となる。また、この減速開始閾値は自車速などによって可変としてもよい。
図2の処理S140では、設定車速(目標車速とも称する)に対する目標加速度TgtA_Spdを以下の式(3)により算出する。
[数3]
TgtA_Spd = K×(Vtgt-Vh) ・・・(3)
TgtA_Spd = K×(Vtgt-Vh) ・・・(3)
上記の式(3)のKは正の定数となり、0.001~0.02で設定する。また、Kは加速をする場合は大きく、減速する場合は小さくするといった可変値にすると、減速にブレーキを使わない、燃費の良い運転にしやすい。また、Vhが速いときは、加速指令は弱く、減速指令は強くなるようにKを可変値とすることで、安全性を高めることもできる。このほか、乗車姿勢が前傾姿勢のように走行抵抗が小さくなるようなときにVtgtとVhの偏差が大きい場合には、Kを大きくして減速指令を強めることもできる。これによって、乗車姿勢が変化して走行抵抗が小さくなっても、目標車速に対する実車速精度を向上させることができる。このように、車両の安定性や、ドライバの嗜好傾向に応じてKを可変値として調整するのが望ましい。
処理S150では、目標加速度TgtAを決定する。目標加速度TgtAは、処理S130で算出したTgtA_Pvと、処理S140で算出したTgtA_Spdを比較して小さい方、つまり、より減速する方を選択し、TgtAとする。また、TgtA_Pvが無効値に設定されている場合には、TgtA_Pvは無視し、TgtA_Spdを選択し、TgtAとする。TgtAの値が急変してしまうと車両の挙動が不安定になってしまうため、変化量(変化率)制限や、一次遅れフィルタを用いることで、TgtAの値の変化を滑らかにするのが望ましい。更に、加速側の変化量制限は、乗り心地の良さを優先して制限を強くし、減速側の変化量制限は、安全性を優先して制限を弱くすることにより、加速しにくく、減速しやすくするのが望ましい。また、目標加速度TgtAが加速側と減速側のいずれの場合でも過大な場合は乗員が振り落とされる恐れがあるため、上下限に制限をかける。すなわち、TgtAの変化量(駆動力の変化量に対応)が所定値以内となるようにTgtAの変化量に制限をかける。TgtAに変化量制限をかけるほか、判定S110でACCの継続を判断するため、TgtAをRAM等に保持しておく。
処理S160では、現在の自車両の重量(車両重量)と空気抵抗の係数を算出する。処理S160の内容について図4を用いて説明する。
まず判定S161において、先行車両に対する目標加速度TgtA_Pvが無効値である、または前方道路曲率が判定閾値以上である(自車両前方の走行路に一定以上の曲率がある)、または自車位置の道路曲率が判定閾値以上である(自車両が走行している走行路に一定以上の曲率がある)かを判定する。判定S161の判定がTrueであれば、処理S162において、空気抵抗の係数は1制御周期前と同じ値を設定し、変化しないようにする。これにより以下の効果が得られる。すなわち、先行車両がいない、もしくは先行車両との車間距離が目標車間距離以上かつ先行車両の方が速いときには、先行車両との衝突リスクが小さいため、乗車姿勢に応じた駆動力指示または制動力指示の補正を停止し、乗車姿勢の変化に基づくACCの駆動力と制動力の指令値の変化を抑えて乗員の違和感を低減する。また、自車両が旋回開始または旋回中であるときには(つまり、自車両前方の走行路または自車両が走行している走行路に一定以上の曲率があるときには)、乗員が車両のバンク角のバランスをとっているため、乗車姿勢に応じた駆動力指示または制動力指示の補正を停止し、乗車姿勢の変化に基づくACCの駆動力と制動力の指令値の変化を抑えて乗員が車両のバランスを崩さないようにする。
判定S161の判定がFalseであれば、処理S163において、自車両の重量と空気抵抗の係数の推定値を算出する。
処理S163の内容について図5を用いて説明する。車両に働く前後方向の力を、エンジン510で発生してクラッチ520、トランスミッション530、ファイナルギア540を通してタイヤ900に対して与える駆動力(駆動トルク)と、路面勾配による勾配抵抗と、走行抵抗(空気抵抗)とすれば、車両に働く前後方向の力に関する運動方程式は下記の式(4)のようになる。
[数4]
(自車両の重量)×(自車加速度)
= (駆動力)+(勾配抵抗)+(走行抵抗)
= (駆動力)
+(自車両の重量)×(重力加速度の斜面方向成分)
+(空気抵抗の係数)×(自車速)×(自車速) ・・・(4)
(自車両の重量)×(自車加速度)
= (駆動力)+(勾配抵抗)+(走行抵抗)
= (駆動力)
+(自車両の重量)×(重力加速度の斜面方向成分)
+(空気抵抗の係数)×(自車速)×(自車速) ・・・(4)
上記の式(4)の中で、自車加速度は車輪速の微分値から算出し、重力加速度の斜面方向成分は自車両に搭載された前後加速度センサ値と、車輪速の微分値の比較から算出することができる。これにより、未知数は、自車両の重量と空気抵抗の係数の二つとなり、走行中に自車加速度、重力加速度の斜面方向成分、自車速を異なる制御周期で二つ得ることができれば、自車両の重量と空気抵抗の係数を推定することができる。自車加速度と重力加速度の斜面方向成分と自車速と姿勢検知装置800から出力される乗車姿勢の過去値をRAM等に保持しておき、乗車姿勢が現在値と同じであるときの自車加速度と重力加速度の斜面方向成分と自車速の過去値と、現在の自車加速度と勾配抵抗と自車速を用いて、処理S163では、自車両の重量と空気抵抗の係数を算出する。算出結果について、許容する上下限をあらかじめ設定しておき、算出結果がその範囲外にあった場合には制限をかける。例えば、自車両の重量については、下限を車両重量+ドライバ1名乗車時の重量、上限を車両総重量として制限をかける。
自車両の重量と空気抵抗の係数を算出できたかどうかを判定S164で判定し、Trueであれば、処理S165において、自車両の重量は処理S163で算出した自車両の重量の推定値を設定する。判定S164の結果がFalseであれば、処理S167において、自車両の重量は1制御周期前と同じ値を設定する。
また、判定S164の判定結果がTrueであれば、処理S166において、乗員の体格による空気抵抗の大きさの違いを吸収するための補正ゲインRを算出する。車両制御装置100は、空気抵抗の係数の初期値として空気抵抗の係数のプリセット値テーブルをあらかじめ持つ。空気抵抗の係数のプリセット値テーブルは、標準的な体格の乗員を想定したときの乗車姿勢に応じたテーブルである。処理S166ではまず、姿勢検知装置800から出力される乗員の乗車姿勢を読み込み、空気抵抗の係数のプリセット値テーブルから、現在の乗車姿勢に応じた空気抵抗係数のプリセット値を算出する。乗車姿勢が離散値であれば乗車姿勢に応じて空気抵抗係数を選択し、乗車姿勢が連続値であれば線形補間により求めてもよい。次に、処理S163で算出した空気抵抗の係数の推定値と、現在の乗車姿勢に応じた空気抵抗の係数のプリセット値テーブルを比較し、その倍率をRとする。Rは、標準的な乗員の体格と実際の乗員の体格のずれを表す。Rが1より大きければ標準的な乗員の体格よりも実際の乗員の体格が大きいことを意味し、Rが1より小さければ標準的な乗員の体格よりも実際の乗員の体格が小さいことを意味する。判定S164の判定結果がFalseであれば、処理S168において、乗員の体格の補正ゲインRは1制御周期前と同じ値を設定する。
処理S166により、車両制御装置100は、標準的な乗員の体格と実際の乗員の体格の違いを(補正ゲインRとして)算出することができ、また、処理S168により、何らかの理由で処理S163において現在の空気抵抗の係数の推定値を算出できなくても、それまでの乗員体格情報を保持することができる。
処理S169において、空気抵抗の係数を算出する。まず、前述の空気抵抗の係数のプリセット値テーブルに乗員の体格の補正ゲインRを乗じて、現在の(実際の)乗員の体格に応じた空気抵抗の係数のプリセット値テーブルを算出する。Rが1より大きければ標準的な乗員の体格よりも実際の乗員の体格が大きいものとして、空気抵抗の係数のプリセット値テーブル全体をより大きく算出し、Rが1より小さければ標準的な乗員の体格よりも実際の乗員の体格が小さいものとして、空気抵抗の係数のプリセット値テーブル全体をより小さく算出する(図6参照)。最後に、姿勢検知装置800から読み込んだ乗員の乗車姿勢を基に、Rを乗じた空気抵抗の係数のプリセット値テーブルから、現在の乗車姿勢に応じた空気抵抗の係数を算出する。乗車姿勢が離散値であれば乗車姿勢に応じて空気抵抗の係数を選択し、乗車姿勢が連続値であれば線形補間により求めてもよい。
これにより、処理S160において、乗員の姿勢と体格の両方を考慮した空気抵抗の係数を算出することができる。また、判定S164の判定結果がFalseで空気抵抗の係数の補正ゲインRを更新できなくても、それまでの乗員の体格の補正ゲインRを用いて乗員の姿勢を考慮した空気抵抗の係数を算出することができる。
この処理S160で、現在の自車両の重量(車両重量)と自車両に働く空気抵抗の係数を算出することによって、以降の処理において、車両の加減速(駆動力)に影響する、乗員の姿勢を考慮した走行抵抗(空気抵抗)を算出することが可能となる。
処理S170では、目標エンジン加速度TgtA_Drvを算出する。
目標エンジン加速度TgtA_Drvは、処理S150で算出した目標加速度TgtAに基づいて計算される。処理S170の内容について図7を用いて説明する。
まず、処理S172によって、エンジンブレーキにより車両に発生する加速度EgBrkAccelを計算する。EgBrkAccelは、Vhに応じてエンジンやトランスミッションの諸元や変速比に応じて設定した値を設定する。次に処理S173で、走行抵抗による加速度RunResistAccelを計算する。走行抵抗は、処理S160で算出した空気抵抗の係数とVhを用いて計算する。また、勾配抵抗として車両に搭載された前後加速度センサ値と、車輪速の微分値の比較から算出した路面の勾配を走行抵抗に加算する。次に判定S174で、目標加速度TgtAから走行抵抗による加速度RunResistAccelを引いた値、すなわち目標加速度TgtAを自車両に実現するために目標加速度TgtAを走行抵抗分で補正した値が、エンジンブレーキにより車両に発生する加速度EgBrkAccelより大きいか小さいかを判定し、エンジンの出力制御で操作できる加速度で目標加速度TgtAを実現できるかを判定する。判定S174で、エンジンの出力制御で操作できる加速度で目標加速度TgtAを実現できると判定した場合には、処理S175で、目標加速度TgtAから走行抵抗による加速度RunResistAccelを引いた値をTgtA_Drvに設定する。判定S174で、エンジンの出力制御で操作できる加速度で目標加速度TgtAを実現できないと判定した場合には、処理S176において、エンジンブレーキで車両に発生する加速度EgBrkAccelをTgtA_Drvに設定する。そして、処理S177でTgtA_Drvに不感帯を設定し、エンジンでの駆動力が微小に変動することで車体に振動が発生することによる、ドライバに与える違和感を軽減する。
処理S180では、目標ブレーキ減速度TgtA_Brkを算出する。
目標ブレーキ減速度TgtA_Brkは、処理S150で算出した目標加速度TgtAと、処理S173で算出した走行抵抗による加速度RunResistAccelと、処理S170で算出した目標エンジン加速度TgtA_Drvに基づいて計算される。処理S180の内容について図8を用いて説明する。
まず、処理S182によって、TgtAからTgtA_DrvとRunResistAccelを減算して符号反転し、ブレーキで必要な目標ブレーキ減速度のTgtA_Brkを計算する。次に、判定S183と、判定S184によって、ブレーキの制御が未開始の時にブレーキ要求がTgtABrkInitThrの閾値より小さい弱いブレーキであるかを判定し、判定S183と、判定S184の条件がともに成立している場合は、処理S185によって、処理S182で計算したTgtA_Brkをゼロにして無効化する。判定S183、判定S184、および処理S185の一連の処理を入れることで、ブレーキの作動状態を継続し、作動と解除が繰り返すことによる車両走行時の現象が発生しなくなり、乗り心地が良くなる。この時、閾値TgtABrkInitThrは定数値として設定し、大きくしすぎると減速開始が遅れて急ブレーキ気味になる。逆に小さくしすぎると車両のがたつきが抑えられなくなる。そのため、車両のブレーキ性能や安定性に応じた値として制限することで、設定するのが望ましい。
次に、処理S186で、TgtA_Brkに対してゼロを下限としたリミット処理を行い、ブレーキに対して誤って加速要求が出ないようにする。次に、処理S187で、TgtA_Brkに不感帯を設定することで、ブレーキでの出力が微小に変動することで車体に振動が発生することによるドライバに与える違和感を軽減し、目標加速度を実現するために制動制御側で目標とする減速度(目標ブレーキ減速度)TgtA_Brkとする。処理S188では、判定S183でブレーキ制御開始を判断するため、TgtA_Brkを(TgtA_Brk_oldとして)RAM等に保持しておく。
処理S190では、エンジンへの駆動トルク要求DrvTrqReq_Egとブレーキへのブレーキ液圧要求BrkPrsReq_Brkを算出する。エンジンへの駆動トルク要求DrvTrqReq_Egは、処理S170で示した目標エンジン加速度TgtA_Drvを基に、自車両の重量、タイヤ半径、トランスミッションの変速比を考慮して算出する。ブレーキへのブレーキ液圧要求BrkPrsReq_Brkは、処理S180で示した目標ブレーキ減速度TgtA_Brkを基に、自車両の重量、ブレーキ特性を考慮してブレーキ液圧に換算することで算出する。
車両制御装置100は、図2で示した加速度の制御以外にも、ACCを制御する上で、ドライバに提示するための表示情報を生成し、表示情報を通信により送信する通信処理を行う。
表示情報を生成する処理は、ACCコントロールスイッチ700から得たスイッチ情報や、判定S110の判定結果に基づく、ACCの制御中かどうかを示す情報を生成する。また、ステレオカメラ200による先行車両検出情報(ステレオカメラ200で制御対象となる先行車両が検出出来ているかどうか)、処理S140で使用する設定車速などの制御情報を表示情報として設定する。
通信処理では、ブレーキへのブレーキ液圧要求として計算したBrkPrsReq_Brkをブレーキコントロールユニット400に送信し、エンジンへの駆動トルク要求として計算したDrvTrqReq_Egをエンジンコントロールユニット500に送信し、表示情報を生成する処理で生成した表示情報をメータコントロールユニット600へ送信する。
ACCコントロールスイッチ700は、車両のステアリングハンドルに設置したスイッチや、ステアリングコラムに取り付けたレバーなど、ドライバが運転中に容易に操作できる場所に設置され、ドライバのACC制御開始、ACC制御解除、ACC走行時の設定速度を変更するために使用される。ACCコントロールスイッチ700は、ACCを開始するためのスイッチ、ACCを解除するためのスイッチ、ACC走行時の設定速度を変更するためのスイッチ、また必要に応じてACC走行時の先行車両との車間距離を変更するスイッチを備える。
ブレーキコントロールユニット400は、車両制御装置100から送信されたBrkPrsReq_Brkを用いて、ブレーキ410を制御する。
エンジンコントロールユニット500は、車両制御装置100から送信されたDrvTrqReq_Egを用いて、エンジン510を制御する。
メータコントロールユニット600は、車両制御装置100から通信された表示情報に応じて、表示装置610やブザー620を制御し、ドライバに警報や制御状態の通知を行う。
以上で説明したように、本実施形態の車両制御装置100は、自車両を先行車両に追従させる先行車追従制御中に駆動力を制御する鞍乗型車両の車両制御装置100において、前記先行車追従制御中に姿勢検知装置800で検知した運転者の姿勢(姿勢変化)に応じて、(前記先行車追従制御の制御量である)前記駆動力を補正する。
また、前記車両制御装置100は、前記姿勢と前記自車両の駆動トルクと前記自車両の加速度を基に前記駆動力を補正する。また、前記車両制御装置100は、前記自車両の自車速、目標となる速度、前記自車両と前記先行車両との車間距離、目標となる車間距離、相対速度の少なくとも一つから、(前記姿勢に応じた)前記駆動力を補正する。
本実施形態によれば、先行車追従制御中の乗員の姿勢変化に対するロバスト性を向上(目標車間に対する実車間精度向上、および、目標車速に対する実車速精度向上)させることができる。
次に、前述した本発明の一実施形態である車両制御装置100に対しての変形形態を説明する。
上記実施形態は、姿勢検知装置800として車両制御装置100の外部のセンサ等を用いているが、これらを用いない構成も可能である。例えば、勾配変化がない路面上において、エンジン実駆動力から想定される加速度(推定自車加速度)と前後Gセンサ値から得られる加速度(実際に車両に発生している実自車加速度)の差分から推定される外乱量を車両制御装置100内で計算し、外乱量が急変したときの量が乗員の姿勢変化相当であるかどうかによって、姿勢(姿勢変化)を検知する手段とすることもできる。そして、そのように推定自車加速度と実自車加速度の差分を用いて検知した姿勢(姿勢変化)から、ACCの制御量である加速度(駆動力)制御を実現することもできる。加えて、上記実施形態は、目標加速度を補正する空気抵抗量を乗車姿勢に応じて空気抵抗の係数を変更することによって算出しているが、外乱量に応じて乗車姿勢を検知したのちに、その外乱量で目標加速度を補正してもよい。これにより、車両制御装置100の外部にセンサを追加することなく、コストを抑えて、本実施形態の構成を実現することができる。
また、上記実施形態は、鞍乗型車両として二輪車を対象に記載しているが、その適用範囲は、二輪車のみに限らず、乗車姿勢が空気抵抗に影響する車両において有効である。そのため、前輪が2つ、後輪が1つで構成した三輪バイク、前輪1つ、後輪2つで構成された三輪バイク、前後輪が2つずつで構成した四輪バイクなど、適用範囲は、二輪車に限定されるものではない。
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形形態が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、SSD(Solid State Drive)等の記憶装置、または、ICカード、SDカード、DVD等の記録媒体に置くことができる。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
100 車両制御装置
200 ステレオカメラ
300 車輪速センサ
400 ブレーキコントロールユニット
410 ブレーキ
500 エンジンコントロールユニット
510 エンジン
520 クラッチ
530 トランスミッション
540 ファイナルギア
600 メータコントロールユニット
610 表示装置
620 ブザー
700 ACCコントロールスイッチ
800 姿勢検知装置
810 カメラ
820 レーダー
830 着座センサ
840 曲げセンサ
900 タイヤ
200 ステレオカメラ
300 車輪速センサ
400 ブレーキコントロールユニット
410 ブレーキ
500 エンジンコントロールユニット
510 エンジン
520 クラッチ
530 トランスミッション
540 ファイナルギア
600 メータコントロールユニット
610 表示装置
620 ブザー
700 ACCコントロールスイッチ
800 姿勢検知装置
810 カメラ
820 レーダー
830 着座センサ
840 曲げセンサ
900 タイヤ
Claims (15)
- 自車両を先行車両に追従させる先行車追従制御中に駆動力を制御する鞍乗型車両の車両制御装置において、
前記先行車追従制御中に姿勢検知装置で検知した運転者の姿勢に応じて、前記駆動力を補正することを特徴とする車両制御装置。 - 請求項1に記載の車両制御装置において、
前記姿勢と前記自車両の駆動トルクと前記自車両の加速度を基に前記駆動力を補正することを特徴とする車両制御装置。 - 請求項1に記載の車両制御装置において、
前記自車両の自車速、目標となる速度、前記自車両と前記先行車両との車間距離、目標となる車間距離、相対速度の少なくとも一つから、前記駆動力を補正することを特徴とする車両制御装置。 - 請求項1に記載の車両制御装置において、
前記駆動力から推定する推定自車加速度と実際に前記自車両に発生している実自車加速度から、前記駆動力を補正することを特徴とする車両制御装置。 - 請求項1に記載の車両制御装置において、
前記駆動力の変化量が所定値以内となるように前記駆動力の変化量に制限をかけることを特徴とする車両制御装置。 - 請求項1に記載の車両制御装置において、
前記自車両の目標減速度または目標加速度が所定上限値以上または所定下限値以下となった場合には、警報を鳴らして、先行車追従制御を終了することを特徴とする車両制御装置。 - 請求項1に記載の車両制御装置において、
前記自車両の前方の走行路、または、前記自車両が走行している走行路に一定以上の曲率がある場合には、前記姿勢に応じた駆動力指示の補正を停止することを特徴とする車両制御装置。 - 請求項1に記載の車両制御装置において、
前記先行車両との車間距離が目標車間距離以上、かつ前記先行車両の速度が前記自車両の速度よりも大きい場合には、前記姿勢に応じた駆動力指示の補正を停止することを特徴とする車両制御装置。 - 請求項1に記載の車両制御装置において、
前記先行車追従制御中の現在の乗車姿勢に応じた空気抵抗の係数を算出することにより、前記駆動力を補正することを特徴とする車両制御装置。 - 請求項1に記載の車両制御装置において、
前記自車両の重量および前記自車両に働く空気抵抗の係数の推定値を算出し、
前記空気抵抗の係数の推定値と、標準的な体格の乗員を想定したときの現在の乗車姿勢に応じた空気抵抗の係数のプリセット値テーブルを比較し、標準的な乗員の体格と実際の乗員の体格のずれを表す補正ゲインを算出し、
前記空気抵抗の係数のプリセット値テーブルに乗員の体格の前記補正ゲインを乗じて、実際の乗員の体格に応じた空気抵抗の係数のプリセット値テーブルを算出し、
前記現在の乗車姿勢を基に、前記補正ゲインを乗じた空気抵抗の係数のプリセット値テーブルから、前記先行車追従制御中の前記現在の乗車姿勢に応じた空気抵抗の係数を算出することにより、前記駆動力を補正することを特徴とする車両制御装置。 - 請求項1に記載の車両制御装置において、
前記姿勢検知装置は、前記自車両に搭載されたカメラから前記姿勢を推定するものであることを特徴とする車両制御装置。 - 請求項1に記載の車両制御装置において、
前記姿勢検知装置は、前記自車両に搭載されたレーダーによってハンドルから運転者までの距離を計測して前記姿勢を推定するものであることを特徴とする車両制御装置。 - 請求項1に記載の車両制御装置において、
前記姿勢検知装置は、前記自車両に搭載された着座センサから前記姿勢を推定するものであることを特徴とする車両制御装置。 - 請求項1に記載の車両制御装置において、
前記姿勢検知装置は、前記運転者の服の曲げセンサによって前記運転者のひじの曲げ量から前記姿勢を推定するものであることを特徴とする車両制御装置。 - 請求項1に記載の車両制御装置において、
前記姿勢検知装置は、前記駆動力から推定する推定自車加速度と実際に前記自車両に発生している実自車加速度から前記姿勢を推定するものであることを特徴とする車両制御装置。
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