JP2017100655A

JP2017100655A - 走行制御装置

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Publication number: JP2017100655A
Application number: JP2015237545A
Authority: JP
Inventors: 寛伊能; Hiroshi Ino; 哲平三宅; Teppei Miyake; 智之堀; Tomoyuki Hori
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-12-04
Filing date: 2015-12-04
Publication date: 2017-06-08
Also published as: US20180362001A1; WO2017094906A1

Abstract

【課題】カーブに進入するときとカーブから抜け出るときに車両の搭乗者が感じる不快感を抑制する技術を提供する。【解決手段】走行制御装置は、Ｓ４００において自車の走行する道路形状を取得し、Ｓ４０２の判定がＹｅｓであり道路形状が直線からカーブに変化する場合、Ｓ４０４において、カーブを走行するときに、自車がカーブの外側に横滑りすることを抑制する上限速度を目標速度として算出する。走行制御装置は、Ｓ４０６、Ｓ４０８において、自車がカーブに進入する時点で一定速度でカーブに進入するように減速開始位置から自車を減速させる。走行制御装置は、Ｓ４１０およびＳ４１２の判定がＹｅｓであり、自車がカーブを抜け出て加速開始位置に達すると、Ｓ４１４において加速終了後の目標速度を設定し、Ｓ４１６〜Ｓ４１８において、加速開始位置から加速終了位置まで自車を加速させる。【選択図】図３

Description

本発明は、自車の車速を制御する技術に関する。

車両の走行を制御する技術として、ドライバの運転操作に対して駆動力、制動力、操舵角度等を補助的に支援するものから、ドライバに代わってすべての走行制御を自動で行うものまで、種々の技術が知られている。

特許文献１に開示されている技術では、目標速度まで減速すべき減速地点としてカーブの開始地点を検出している。そして、特許文献１の技術では、カーブを安全に通過するために、予め設定された許容横加速度または路面摩擦係数とのいずれか値の小さい方と自車の旋回半径とを用いてカーブの開始地点における目標速度を設定している。

自車がカーブに進入するときに減速を続けていると、減速することにより感じる慣性力と遠心力との両方を搭乗者が受けるので、搭乗者が不快感を感じることがある。
これに対し、特許文献１の技術によると、目標速度まで減速して自車はカーブに進入するので、自車がカーブに進入するときに減速することにより感じる慣性力を搭乗者が受けることを抑制できる。

特開２００９−６８２８号公報

しかしながら、カーブを抜け出るときに速やかに加速を完了するために、カーブを抜け出る前に加速を開始すると、車両の搭乗者は加速することにより感じる慣性力と遠心力との両方を受けるので、搭乗者が不快感を感じることがある。

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、カーブに進入するときとカーブから抜け出るときに車両の搭乗者が感じる不快感を抑制する技術を提供することを目的とする。

本発明の走行制御装置（１０）は、形状取得部（１２、Ｓ４００）と、車速制御部（１６、Ｓ４０２、Ｓ４０６〜Ｓ４１２、Ｓ４１６、Ｓ４１８、Ｓ４２２）と、を備えている。

形状取得部は、自車（１００）の走行する道路形状を取得する。車速制御部は、形状取得部が取得する道路形状が直線（２０２）からカーブ（２０４）に変化する場合、自車がカーブに進入する時点で一定速度でカーブに進入するように自車に減速を開始させる減速開始位置（２２０）を設定し、形状取得部が取得する道路形状がカーブから直線に変化する場合、自車がカーブを抜け出た時点から自車に加速を開始させる加速開始位置（２３０）を設定する。

この構成によれば、自車がカーブに進入する前に車速を減速させて一定速度でカーブに進入するので、自車がカーブに進入するときには、自車の搭乗者は、減速することにより感じる慣性力を受けない。

また、自車がカーブを抜け出てから加速させるので、自車の搭乗者は、自車がカーブから抜け出るときには加速することにより感じる慣性力は受けず、自車がカーブから抜け出て加速するときには、遠心力を受けない。

したがって、自車がカーブに進入するときと、自車がカーブを抜け出るときとにおいて、自車の搭乗者が受ける不快感を抑制できる。
尚、この欄および特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

本実施形態による走行制御システムを示すブロック図。カーブを走行する自車を示す模式図。走行制御処理を示すフローチャート。カーブに対する進入前、走行中、抜け出た後の曲率と車速との関係を示す特性図。

以下、本発明が適用された実施形態を図に基づいて説明する。
［１．構成］
図１に示す走行制御システム２は、走行制御装置１０と、カメラ２０と、ナビゲーション装置２２と、車速センサ２４と、パワートレインシステム３０と、ブレーキシステム３２とを備えている。

走行制御装置１０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、Ｉ／Ｏインタフェース等を備えるコンピュータを搭載しており、形状取得部１２と車速設定部１４と車速制御部１６とを備えている。走行制御装置１０は、ＲＯＭまたはフラッシュメモリ等の非遷移的実体的記録媒体に記録されているプログラムを実行することにより、プログラムに対応する走行制御の機能を実行する。

形状取得部１２は、カメラ２０が撮像する自車１００の前方の画像データ、あるいはナビゲーション装置２２が備える地図ＤＢの地図情報等から、自車１００が走行する道路２００の形状を取得する。

車速設定部１４は、形状取得部１２が取得する自車１００の前方の道路形状に基づき、自車１００の目標速度を設定する。図２に示すように、カーブ２０４に進入する前とカーブ２０４を抜け出てから直線２０２を走行する場合には、車速設定部１４は、例えば道路標識で規定されている制限速度を目標速度に設定する。

カーブ２０４を走行する場合、車速設定部１４は、例えば、カーブの外側に横滑りすることを抑制する上限速度を目標速度に設定する。
車速制御部１６は、自車１００の車速が車速設定部１４が設定した目標速度となるように、パワートレインシステム３０とブレーキシステム３２とを制御する。

カメラ２０は、例えば自車両の車室内のウィンドウシールドのミラーの中央付近に取り付けられており、自車１００の前方を撮像して画像データを出力する。
ナビゲーション装置２２は、自車１００の現在位置とタッチパネル等から入力される自車１００の目的地とに基づき、目的地までの経路を案内する。ナビゲーション装置２２は、ＧＰＳ衛星等の測位衛星から測位信号を受信して、自車位置を地図ＤＢに記憶されている地図情報に基づいてマッピングする。地図ＤＢに記憶されている地図情報には、道路種別、道路の制限速度、道路の曲率半径、道路の勾配等が記憶されている。

ナビゲーション装置２２は、地図ＤＢの地図情報とナビゲーション装置２２がＧＰＳ衛星等の測位衛星から測位信号を受信して検出する自車位置とから、自車１００が走行している道路２００の制限速度と、道路がカーブであれば曲率半径とを取得する。

車速センサ２４は、自車１００の車速を検出する。
パワートレインシステム３０は、車速制御部４０から指令される駆動出力にしたがって、駆動源として内燃機関を搭載している場合にはスロットル装置の開度および燃料噴射量を制御し、駆動源としてモータを搭載している場合にはモータへの供給電力を制御する。

ブレーキシステム３２は、車速制御部４０から指令される制動力にしたがって、油圧式ブレーキの液圧回路に設けられたアクチュエータを制御する。自車両が駆動源としてモータを搭載している場合には、ブレーキシステム３２は、車速制御部４０から指令される制動力にしたがって、モータへの供給電力を制御して回生ブレーキによる制動力を生成してもよい。

［２．処理］
以下、走行制御装置１０が実行する走行制御処理を、図３のフローチャートに基づいて説明する。図３のフローチャートは所定時間間隔で常時実行される。

Ｓ４００において形状取得部１２は、カメラ２０が撮像する自車１００の前方の画像データと、ナビゲーション装置２２が備える地図ＤＢが記憶している地図情報とのうち少なくともいずれか一つに基づいて、自車１００が走行する前方の道路２００の形状を取得する。

例えば、形状取得部１２は、カメラ２０が撮像する画像データに基づいて、図２に示すように、自車１００が走行する走行路を規定する左右の白線２１０、２１２を、例えば白線と路面との輝度差に基づいて検出する。そして、形状取得部１２は、例えば検出した左右の白線２１０、２１２の座標に基づいて前方の道路２００の曲率（ρ）および曲率半径（ｒ）を算出する。

また、形状取得部１２は、地図ＤＢに記憶されている地図情報と測位衛星の測位信号から検出する自車位置とから、前方の道路２００の形状を取得してもよい。
Ｓ４０２において車速制御部１６は、形状取得部１２が取得した前方の道路２００の形状に基づいて、前方の道路がカーブ２０４であるか否かを判定する。

Ｓ４０２の判定がＮｏであり前方の道路がカーブ２０４ではなく直線２０２の場合、処理はＳ４１０に移行する。
Ｓ４０２の判定がＹｅｓであり前方の道路２００がカーブ２０４の場合、Ｓ４０４において、車速設定部１４は、カーブ２０４を走行するときに、自車１００がカーブ２０４の外側に横滑りすることを抑制する上限速度を算出する。自車１００が横滑りしないためには、自車１００が受ける遠心力Ｆｖよりも、遠心力Ｆｖと反対方向に自車１００が受けるタイヤと路面との摩擦力Ｆｔが大きくなる必要がある。

ここで、重力加速度をｇ、自車１００の質量をＭ、自車１００の車速をｖ、カーブ２０４の曲率半径をｒ、自車１００と自車１００が走行する路面との摩擦係数をμとすると、遠心力Ｆｖは次式（１）で表わされ、摩擦力Ｆｔは次式（２）で表わされる。摩擦係数μは、例えば、自車１００の横滑りを極力抑制するために、濡れた路面を走行する場合を想定して設定されている。

Ｆｖ＝Ｍｖ^２／ｒ・・・（１）
Ｆｔ＝μＭｇ・・・（２）
そして、次式（３）の関係から、次式（４）を満たす速度範囲であれば、自車１００がカーブの外側に横滑りすることを抑制できる。

Ｆｖ＝Ｍｖ^２／ｒ＜Ｆｔ＝μＭｇ・・・（３）
ｖ^２／ｒ＜μｇ・・・（４）
Ｓ４０４において、車速設定部１４は、式（４）を満たす範囲内で、センサ等の検出誤差、ならびに路面状態および自車の１００の車速に基づいて適宜設定する減速分を、式（４）を等式として算出した速度ｖから減算した上限値を自車１００の上限速度として設定する。車速設定部１４は、上限速度をカーブ２０４を走行するときの目標速度として設定する。

Ｓ４０６において車速制御部１６は、自車１００がカーブ２０４に進入する時点で一定速度でカーブ２０４に進入するように自車１００に減速を開始させる減速開始位置２２０に自車１００がいるか否かを判定する。
減速開始位置２２０にいるか否かは、カーブ２０４の入口まで図２に示す距離としてＬｉ［ｍ］または時間としてｔｉ［ｓｅｃ］の位置にいるか否かで判定する。車速制御部１６は、Ｌｉ［ｍ］およびｔｉ［ｓｅｃ］が表す減速開始位置２２０に固定値を設定してもよいし、現在の車速とカーブ２０４を走行するときの目標速度との差に応じて減速開始位置２２０を設定してもよい。

前方がカーブ２０４であっても、Ｓ４０６の判定がＮｏであり、自車１００が減速開始位置２２０としてカーブ２０４の入口までＬｉ［ｍ］またはｔｉ［ｓｅｃ］の位置にいない場合、自車１００はカーブ２０４を走行中であると考えられる。この場合、処理はＳ４２２に移行する。

Ｓ４０６の判定がＹｅｓであり、自車１００が減速開始位置２２０にいる場合、Ｓ４０８において車速制御部１６は、図４に示すように、カーブに進入する時点でＳ４０４において設定した目標速度に達して一定速度になるように、自車１００を減速させる。車速制御部１６は、パワートレインシステム３０とブレーキシステム３２とに対し、駆動力と制動力の制御量を指令して自車１００の車速を減速させる。

Ｓ４１０において車速制御部１６は、前方の道路がカーブ２０４ではなく直線２０２の状態で自車１００がカーブ２０４を抜け出たか否かを判定する。Ｓ４１０の判定がＮｏであり自車１００がカーブ２０４を抜け出ていない場合、自車１００は道路の直線部分を走行していると考えられる。この場合、処理はＳ４２０に移行する。

Ｓ４１０の判定がＹｅｓであり自車１００がカーブ２０４を抜け出ている場合、Ｓ４１２において車速制御部１６は、自車１００がカーブ２０４を抜け出た時点から自車１００に加速を開始させる加速開始位置２３０にいるか否かを判定する。Ｓ４１２の判定がＮｏの場合、処理はＳ４２０に移行する。
車速制御部１６は、加速開始位置２３０に固定値として、図２に示すようにカーブ２０４の出口を設定してもよいし、自車１００がカーブ２０４を抜け出てから所定時間または所定距離を設定してもよい。また、車速制御部１６は、加速開始位置２３０として、ドライバがディスプレイ等の入力装置から入力する値を設定してもよい。
Ｓ４１２の判定がＹｅｓの場合、Ｓ４１４において車速設定部１４は、カーブ２０４を抜けてから加速を終了した後に直線２０２を走行するときの目標速度を設定する。例えば、車速設定部１４は、道路標識で規定される制限速度を目標速度として設定する。

Ｓ４１６において車速制御部１６は、Ｓ４１８の判定がＹｅｓになり自車１００が加速終了位置２３２に達するまで自車１００を加速させる。車速制御部１６は、パワートレインシステム３０とブレーキシステム３２とに対し、駆動力と制動力の制御量を指令して自車１００の車速を加速させる。
図２に示すように加速終了位置２３２は、Ｓ４１４で設定した目標速度になるまでの加速開始位置２３０からの距離としてＬｏ［ｍ］、あるいは加速開始位置２３０から目標速度に達するまでに要する時間としてｔｏ［ｓｅｃ］で表される。

車速制御部１６は、Ｌｏ［ｍ］およびｔｏ［ｓｅｃ］が表す加速終了位置２３２に固定値を設定してもよいし、カーブ２０４を走行するときの目標速度とカーブ２０４を通過して直線２０２を走行するときの目標速度との差に応じて加速終了位置２３２を設定してもよい。

また、ブレーキ操作による減速よりも、アクセル操作による加速の方が長い時間を要するので、Ｌｉ［ｍ］よりもＬｏ［ｍ］を長く、ｔｉ［ｓｅｃ］よりもｔｏ［ｓｅｃ］を長く設定してもよい。

Ｓ４２０において車速設定部１４は、直線２０２を走行するときの目標速度を設定する。前述したように、車速設定部１４は、例えば道路標識で規定される制限速度を目標速度として設定する。

Ｓ４２２において車速制御部１６は、Ｓ４０４またはＳ４２０で設定された目標速度と車速センサ２４が検出する実車速との差に基づいて、実車速を目標速度にするために、パワートレインシステム３０とブレーキシステム３２とに対し、駆動力と制動力の制御量を指令する。

［３．効果］
以上説明した上記実施形態では、自車１００がカーブ２０４に進入する時点で一定速度でカーブ２０４に進入するように減速開始位置２２０から自車１００を減速させる。さらに、自車１００がカーブ２０４を抜け出た時点から自車１００に加速を開始させる加速開始位置２３０から加速終了位置２３２まで自車１００を加速させる。つまり、カーブ２０４を走行中は加減速を行わない。

これにより、カーブ２０４を走行中は加減速により感じる慣性力を搭乗者が受けないので、カーブ２０４を走行中に遠心力と加減速により感じる慣性力との両方を受けることにより搭乗者が感じる不快感を抑制できる。

［４．他の実施形態］
（１）遠心力と反対方向に働く摩擦力を算出するために使用される摩擦係数は、路面状態に応じて適宜可変に設定してもよい。例えば、外部から通信により取得する天気情報に基づいて摩擦係数を設定してもよいし、天候に基づいてドライバが摩擦係数を走行制御装置１０に入力してもよい。また、車速とタイヤの回転速度とから算出するスリップ率に基づいて、遠心力と反対側に働く摩擦力を算出する場合の摩擦係数を設定してもよい。

（２）上記実施形態では、走行制御装置１０が実行する機能を、ＲＯＭまたはフラッシュメモリ等の非遷移的実体的記録媒体に記録されているプログラムを実行することによりソフトウェアで実現した。これに対し、走行制御装置１０が実行する機能の一部またはすべてを、一つまたは複数のＩＣ等によりハードウェア的に構成してもよい。

走行制御装置１０の機能の一部またはすべてをハードウェアである電子回路によって構成する場合、それは多数の論理回路を含むデジタル回路、またはアナログ回路によって提供することができる。

（３）上記実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に統合させたりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。尚、特許請求の範囲に記載した文言のみによって特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本発明の実施形態である。

（４）上述した走行制御装置１０の他、当該走行制御装置１０を構成要素とする走行制御システム２、当該走行制御装置１０としてコンピュータを機能させるための走行制御プログラム、この走行制御プログラムを記録した記録媒体、走行制御方法など、種々の形態で本発明を実現することもできる。

２：走行制御システム、１０：走行制御装置、１２：形状取得部、１４：車速設定部、１６：車速制御部、１００：自車、２００：道路、２０２：直線、２０４：カーブ、２２０：減速開始位置、２３０：加速開始位置、２３２：加速終了位置

Claims

自車（１００）の走行する道路形状を取得する形状取得部（１２、Ｓ４００）と、
前記形状取得部が取得する前記道路形状が直線（２０２）からカーブ（２０４）に変化する場合、前記自車が前記カーブに進入する時点で一定速度で前記カーブに進入するように前記自車に減速を開始させる減速開始位置（２２０）を設定し、前記形状取得部が取得する前記道路形状がカーブから直線に変化する場合、前記自車が前記カーブを抜け出た時点から前記自車に加速を開始させる加速開始位置（２３０）を設定する車速制御部（１６、Ｓ４０２、Ｓ４０６〜Ｓ４１２、Ｓ４１６、Ｓ４１８、Ｓ４２２）と、
を備える走行制御装置（１０）。
請求項１に記載の走行制御装置において、
前記形状取得部は、地図情報またはカメラ（２０）が撮像する前記自車の前方の画像データから前記道路形状を取得する、
走行制御装置。
請求項１または２に記載の走行制御装置において、
前記車速制御部は、前記減速開始位置から前記自車が前記カーブに進入するまでの時間と前記加速開始位置から前記自車に加速を終了させる加速終了位置（２３２）までの時間とを、あるいは前記減速開始位置から前記自車が前記カーブに進入するまでの距離と前記加速開始位置から前記加速終了位置までの距離とを、異なる値に設定する、
走行制御装置。
請求項１から３に記載の走行制御装置において、
前記車速制御部は、前記減速開始位置から前記自車が前記カーブに進入するまでの時間と前記加速開始位置から前記自車に加速を終了させる加速終了位置（２３２）までの時間とを、あるいは前記減速開始位置から前記自車が前記カーブに進入するまでの距離と前記加速開始位置から前記加速終了位置までの距離とを、前記車速に基づいて設定する、
走行制御装置。
請求項４に記載の走行制御装置において、
前記車速制御部は、前記加速開始位置から前記加速終了位置までの時間を前記減速開始位置から前記自車が前記カーブに進入するまでの時間よりも、あるいは前記加速開始位置から前記加速終了位置までの距離を前記減速開始位置から前記自車が前記カーブに進入するまでの距離よりも、長く設定する、
走行制御装置。
請求項１から５のいずれか一項に記載の走行制御装置において、
前記カーブを走行するときに前記自車が受ける遠心力よりも前記遠心力と反対方向に前記自車が受ける摩擦力が大きくなるように、前記一定速度を設定する車速設定部（１４、Ｓ４０４）をさらに備える、
走行制御装置。