JP3608219B2 - Vehicle safe driving control system and vehicle safe driving control method - Google Patents

Description

ここで優先順位は交通量の多い道路の順につけたものであり、一般的な移動順序である支線から幹線、そして支線を通り目的地に達する順路を考慮したものである。この推定方法では、複数個のリンクの中で、個々のもつ道路種別の属性が数１の最も左側に位置するリンクを優先して、今後取るであろう経路と推定する。第２キー属性として路線番号を用い、番号の若いものを優先する。第３キー属性として前リンクと交差する角度ζを用い、ζの小さいものを優先する。これは、交差点においてなるべく直進するものとしている。第４キー属性として道路幅員を用い、幅の広いものを優先する。この第１キー属性の優先度を最も高くし、第４キー属性の優先度を最も低くして、取捨選択を行い経路推定を行う。
【００１５】
推定方法の第２例として、道路の実際の大きさに着目する。第１キー属性として前リンクと交差する角度ζ，第２キー属性として道路幅員，第３キー属性として道路種別，第４キー属性として路線番号を用いる。そして取捨選択を行い、経路推定を行う。
【００１６】
これらの経路推定アルゴリズムを用いて、ノードに接続する複数個のリンクの中から経路として用いる可能性の高い１つのリンクＬｍを選び出す。そしてステップ３０７に於いて、ノードＮ_１ とリンクＬｍをメモリに格納する。さらにステップ３０８において、更に先の経路推定を行うために現在位置している通りであろうノード番号に替えて、リンクＬｍの接続先のノード番号をＮ_０ として書き換える。そしてステップ３０３に戻りステップ３０９までの処理を任意数組、例えば１２８組先まで繰り返すことで、現在位置からノード数１２８個先まで車両が通るであろう経路を推定し、その結果はメモリに記憶する。
【００１７】
図５は任意のノードＮ_ｉ での道路の曲率半径を求める為に用いる情報の図解である。図５に記載されている情報、すなわちノードＮ_ｉ の座標と、リンクＬ_ｉ−１ およびＬ_ｉ のそれぞれのリンク長ｈ_ｉ−１ ，ｈ_ｉ 、そしてリンク先のノードＮ_ｉ−１，Ｎ_ｉ＋１ の座標から、ノードＮ_ｉ−１ ，Ｎ_ｉ ，Ｎ_ｉ＋１ を結ぶ曲線道路の曲率半径ｒ_ｉ を算出する。
【００１８】
図６は安全車速計画手段１０２において、図４に記載されている情報から道路の曲率半径を求めるアルゴリズムである。ステップ４０１ではカウンタの初期化を行う。ステップ４０２においては前述の経路推定アルゴリズムでメモリに格納したノード，リンク情報の中から、リンクＬ_ｉ−１ ，Ｌ_ｉ の属性情報であるノードＮ_ｉ の座標、それぞれのリンクの長さｈ_ｉ−１ ，ｈ_ｉ を読み込む。
【００１９】
ステップ４０３ではリンクＬ_ｉ−１ の地図座標上の傾きａ_ｉ−１ を求める。算出式は数１の通りである。
【００２０】
【数１】

【００２１】
同様にしてリンクＬ_ｉ の地図座標上の傾きａ_ｉ を求める。算出式は数２の通りである。
【００２２】
【数２】

【００２３】
さらに、ステップ４０５においてリンクＬ_ｉ とＬ_ｉ−１ がノードＮ_ｉ で交差する角度θ_ｉ の大きさを算出する。算出式は数３の通りである。
【００２４】
【数３】
θ_ｉ ＝Ａｒｃｔａｎ（ａ_ｉ）−Ａｒｃｔａｎ（ａ_ｉ−１） …（数３）
ステップ４０６においては、ノードＮ_ｉ−１ 〜Ｎ_ｉ 〜Ｎ_ｉ＋１ の３点間の道路の曲率半径の近似値ｒ_ｉ を算出する。算出式は数４の通りである。
【００２５】
【数４】

【００２６】
ここで得られたｒ_ｉ をノードＮ_ｉ の新たな属性情報としてメモリに追加記憶させる。これら一連の演算を経路推定アルゴリズムで得られたノード全てに施す。この処理を施すことにより、経路として用いるであろう道路の曲率半径をそれぞれのノードの属性として持つことができる。
【００２７】
次に、運転者の技量判定を行う実施例について述べる。本実施例では運転技量を判定する為に、運転者のステアリング操作に着目する。図７はドライバ技量検出手段のフローチャートである。ステップ７０１において経路形状（長さ，曲率半径，幅員等）の情報をメモリから読み出す。ステップ７０２においてタイヤと路面のスリップ率μを、ステップ７０３では操舵角φを、ステップ７０４においては横方向の加速度αをそれぞれのセンサから読み込む。ステップ７０５においては最適操舵角φ_ｏｐ（ｔ）を先に読み込んだ経路形状とタイヤのスリップ率μから算出する。ステップ７０６においては、最適操舵角と実操舵角との差である操舵角偏差ΔΦを算出する。運転者は周りの環境に応じてステアリングを回し、その操作量はステアリング角度センサで検出され、実操舵角φとして偏差算出手段に入力される。ステップ７０６においては次の数５式の演算を行う。
【００２８】
【数５】
ΔΦ＝φ_ｏｐ−φ …（数５）
この操舵角偏差ΔΦが小さい場合には適切な運転行動をとっているものとし、ΔΦが大きい場合には外乱が大きいか不適切な運転行動を行っている。
【００２９】
一方、後半では操舵遅れを検出する。操舵遅れは突発現象に対する運転者の反応時間Δｔを計測し、そのΔｔを運転技量の指標に使うものである。ステップ７０７においては横加速度αから横ジャークΔα（ｔ）を数６式で算出する。
【００３０】
【数６】
Δα（ｔ）＝α（ｔ−τ）−α（ｔ） …（数６）
ここでτは横加速度αを取り込む周期で、横ジャークΔαは数６式は前回の横加速度の値α（ｔ−τ）かと現在の横加速度αとの差分である。ステップ７０８においては、あらかじめ設定した閾値ΔαＴと比較し、閾値を越えた場合には操舵遅れの検知を開始する。越えない場合は処理を終了する。検知を開始した場合にはステップ７０９において計測用のタイマを起動する。ステップ７１０ではステップ７０９で起動したタイマがオーバーフローした場合には処理が終了する。ステップ７１１では操舵角の変化率を数７式で算出する。
【００３１】
【数７】
Δφ（ｔ）＝φ（ｔ−τ）−φ（ｔ） …（数７）
ステップ１２においては、数７式で算出されたΔφが閾値ΔφＴを越えた場合には次のステップ７１３へ、越えない場合にはステップ７１０の処理へ戻る。ステップ７１３ではタイマの値を反応時間Δｔとして読み込む。そしてステップ７１４では操舵偏差の平均値ΔΦ＊を、ステップ７１５では反応時間の平均値Δｔ＊ を算出する。そしてステップ７１６において、ステアリングの最適操舵角φ_ｏｐと実操舵角φとの偏差の平均値ΔΦ＊ と、横加速度変化分（横ジャーク）Δαと、操舵角変化分Δφとの時間差の平均値Δｔ＊ を入力とし、出力に上級又は中級もしくは初心の３段階に運転者を評価する。図８に時間ｔに対する横加速度α，横ジャークΔα，操舵角φ，操舵角変化分Δφの一例を示す。この例は、車両がカーブの途中でグリップを失い、その後の運転者のコントロールでグリップを回復する例である。横ジャークに閾値±ΔαＴを設けておく。また、操舵角変化分にも閾値ΔφＴを設けておく。カーブに進入し、ｔ_１ で運転者がステアリングを回し始め、車両が回頭し、それに伴い横加速度αが増加していく。適切な操舵になった後はカーブが終了するまでその操舵角を保持する。ところがｔ_２ に於いて、タイヤのグリツプが急激に低下し（スリップ率μが小さくなる）、車両が横方向に流れ出す。その時の横加速度α（ｔ_２ ）はゼロとなる。したがって横ジャークΔα（ｔ_２ ）は急激に大きな値を出力する。事前に設定した閾値ΔαＴを越えた場合、すなわち数８式の関係を満たすときに反応時間Δｔの計測を開始する。
【００３２】
【数８】
Δα（ｔ）＞ΔαＴ …（数８）
車両が横方向に流れ出したのを修正しようと、運転者は車両の旋回方向と逆方向にステアリングホイールを操舵する（カウンターを当てる）。したがって操舵角変化分も大きく変化する。
【００３３】
【数９】
Δφ（ｔ）＞ΔφＴ …（数９）
数９の関係を満たしたとき、運転者がカウンターを当てたと判断し、反応時間Δｔの計測を終了する。この反応時間Δｔが早い場合は運転操作が的確であり、上級の技量とし、反応時間が長い場合は運転操作が未熟があり、初心の技量とする。図９は前述の操舵角偏差Δφ＊ と反応時間Δｔ＊ とを用いた総合技量判定のためのマップである。図９のように操舵角偏差Δφ＊ と反応時間Δｔ＊ が共に短い場合には上級の技量を持ち、操舵角偏差Δφ＊ が大きいか反応時間Δｔ＊ が長い場合には初心の技量と判定する。中間に位置するケースは中級の技量と判定する。
【００３４】
次に、図１０に車速計画アルゴリズムを示す。ここでは、現在の車速で走行し続けた場合に、将来の経路に於いて、前述の道路の曲率半径算出アルゴリズムで得られた各ノードでの曲率半径ｒ_ｉ の道路を安全に通過できるかどうかを判断し、もし通過が困難であるノードＮ_ｊ が存在する場合（例えば、現在の車速で通過すると曲路を曲がれず脱レーンする）には、安全に通過するための速度Ｖ_ｓ を算出し、現在位置のノードＮ_０ からＮ_ｊ に至る間に車速をＶ_ｓ にするための車速計画を行う。車速計画は前述の運転技量判定の結果を考慮して計画される。ノードＮ_ｊ で車速Ｖ_ｓ を達成するために、ノードＮ_０ から各ノードにおける目標車速Ｖ_ｔｉを設定し、各ノードにおいて車速ＶがＶ_ｔｉになるように、エンジントルク，変速機またはブレーキを制御する。目標車速Ｖ_ｔｉは次の手順で計画される。ステップ８０１では現在の車速Ｖ_ｎ を車速検知手段で計測し、Ｖ_０ に読み込む。ステップ８０２において、ステップ８０１で得られた現在の車速Ｖ_０ で安全に通過できる道路の曲率半径ｒ_ｓ を数１０式で算出する。
【００３５】
【数１０】

【００３６】
ここでｋは車両の旋回能力によって決まる定数で、車両の重量，サスペンションの構造，タイヤと路面の摩擦係数などで決定される。ステップ８０３ではノード番号を示すカウンタの初期化を行う。ステップ８０４においては、各ノードでの道路の曲率半径ｒ_ｉ と、車速Ｖ_ｎ で安全に通過できる道路の曲率半径ｒ_ｓ とを比較し、ｒ_ｉ≧ｒ_ｓである場合には通過できるものとする。一方、ｒ_ｉ＜ｒ_ｓである場合には減速を行う必要があると判定する。ある任意のノードＮ_ｊ においてｒ_ｊ ＜ｒ_ｓ となる場合には、ステップ８０５に処理が移行する。ノードＮ_ｊ における曲率半径ｒ_ｊ を読み込み、安全にノードＮ_ｊ を通過できる速度Ｖ_ｊ を数１１式で算出する。
【００３７】
【数１１】

【００３８】
次にステップ８０７において、現在位置しているノードＮ_０ からＮ_ｊ までの道のりＨ_ｊ を数１２式で算出する。
【００３９】
【数１２】

【００４０】
この道のりＨ_ｊ を走行している間に車両速度Ｖ_０ をＶ_ｊ まで低下させる必要がある。ステップ８０８では、運転技量判定の結果に基づき減速度の加え方を変化させる。上級の運転技量の判定を受けた場合には減速度を加えず、減速は行わない。中級の技量判定を受けている場合には、道のりＨ_ｊ の間に等しく減速度をかけることで車両を減速する。車両速度をＶ_ｓ にするのに必要な減速度（加速度ｇ）は数１３式で算出する。
【００４１】
【数１３】

【００４２】
この加速度ｇが人間の感じる加速度ｇ_ｔ より大きいケースでは、加速度ｇ_ｔ を最大値として、人間に違和感を感じさせないよう減速する。
【００４３】
ここで得られたそれぞれの技量に応じた加速度ｇを用い、ステップ８０９では各ノードでの目標速度Ｖ_ｔｉを数１４式，数１５式を用い算出する。
【００４４】
【数１４】

【００４５】
【数１５】
Ｖ_ｔｉ＝Ｖ_ｔｉ−１＋ｇ・ｔ_ｉ …（数１５）
数１４式は、ノードＮ_ｉ−１ とＮ_ｉ とを結ぶリンクＬ_ｉ−１ を走行するのに要する時間ｔ_ｉ を算出するものである。数１４式の中で用いられる速度Ｖ_ｉ−１ は、ノードＮ_１ からの再帰演算で得られたものであり、減速が計画通り行われた場合の推定値である。数１５式は、数１４式で得られたｔ_ｉ を用いて、ノードＮ_ｉ に於ける目標速度Ｖ_ｔｉを算出する。ステップ８１０及び８１１では、すでにメモリに格納してある目標速度Ｖ_ｔｉ＊ （前に計画された車速）と比較し、Ｖ_ｔｉ＊≧Ｖ_ｔｉ である場合には、ノードＮ_ｉ に於ける目標速度としてＶ_ｔｉ＊ を消去し、新たにＶ_ｔｉをメモリに格納する。Ｖ_ｔｉ＊ は、ステップ８０５からステップ８１０までの処理が初めての場合には情報が入っていない（ＮＵＬＬ）である。２回目以降には前回の目標速度が記憶されている。前回と比べ、今回の目標速度Ｖ_ｔｉが大きいケース（Ｖ_ｔｉ＊＜Ｖ_ｔｉ）では、問題となっているノードにおける道路の曲率半径よりも小さな曲率半径の道路が手前にあることを示しているので、小さな曲率半径を持つノードに即した目標速度Ｖ_ｔｉ＊ を優先する。逆に前回と比べ、今回の目標速度が小さいケース（Ｖ_ｔｉ＊≧Ｖ_ｔｉ）では、さらに小さな曲率半径を持つノードが存在し、なおかつ早期に減速を行う必要があることを示しているので、新しい目標速度Ｖ_ｔｉを優先する。これらステップ８０５からステップ８１１までの一連の処理は、ノードＮ_０ からＮ_ｊ まで繰り返し行う。さらにステップ８０４からステップ８１３までの一連の処理を、記憶している情報全て、この例の場合にはノードＮ_１２８ まで演算する。
【００４６】
これまでに得られた情報は、安全走行情報として、図１１の通りメモリに記憶される。
【００４７】
次に、減速するのに必要な駆動軸トルク（減速トルク）を求める。現在の車速ｖ_１ から、図１０の車速計画アルゴリズムで得られた将来の車速ｖ_２ に変化させるものとする。初速ｖ_１ に於いて、車両の持つ運動エネルギーＴ_１ は数１６で、また車速ｖ_２ における車両の持つ運動エネルギーＴ_２ は数１７でそれぞれ表わされる。
【００４８】
【数１６】

【００４９】
【数１７】

【００５０】
ここで、ｖ_１ ：現在の車両速度、ｖ_２：将来の目標速度、ｍ：車両質量、Ｉ_ｒ：車輪の慣性モーメント、ｒ：車輪半径である。初速から目標速度に至るまでに失う運動エネルギー（Ｔ_１ −Ｔ_２ ）は外部からの仕事Ｕ_{１ → ２}（数１８）に等しい。
【００５１】
【数１８】

【００５２】
現地点での現車速ｖ_１から目標速度ｖ_２を必要とする地点までの距離をＬ［ｍ］とすると、この距離Ｌ［ｍ］の間を走行中に、数１９式で与えられる減速力Ｆ_ｒｑを加え続ける必要がある。
【００５３】
【数１９】

【００５４】
これを数２０式で必要な駆動軸トルクＦ_ｄ に換算する。
【００５５】
【数２０】
Ｆ_ｄ＝Ｆ_ｒｑ＋（μ_ｒｍｇ＋μ_１Ａｖ_１ ^２＋ｍｇｓｉｎθ） …（数２０）
ここで、μ_ｒ は転がり抵抗係数、ｇは重力加速度、μ_ｌ は空気抵抗係数、ψは道路の勾配である。ここで、駆動軸トルクＦ_ｄ が、０≦Ｆ_ｄ である場合（Ｆ_ｒｑが走行抵抗より小さい場合）には次の３つの手段（１）点火時期を制御、（２）空燃比（燃料噴射量）を制御、（３）スロットル開度を制御によりエンジントルクを制御する。現在のエンジントルクは、エンジンコントローラで演算される。一般的にはエンジン回転数，アクセル開度，燃料噴射量から、前もって実験を行い得られたトルクマップを参照することでリアルタイムにエンジントルクを推定することができる。現在のアクセル開度とエンジン回転数から、現在のエンジントルクＴ_ｅｌを得る。
【００５６】
図１２はエンジントルクの推定方法の機能ブロック図である。基本的にエンジントルクは気筒内への燃料噴射量に依存する。基本燃料噴射量は気筒内への流入空気量とエンジン回転数をパラメータとして基本燃料噴射量マップ１２０１から読み出される。この基本燃料噴射量に補正が加わって燃料噴射量が決定される。補正量は、スロットル開度１２０５，水温１２０６，アイドルスイッチ１２０７の有無，バッテリ電圧１２０８，クランク角センサ１２０９，Ｏ_２ センサ１２１０のそれぞれの値とエンジン回転数をパラメータとして補正量が補正マップ１２０４に記憶されており、基本燃料噴射量に加算または乗算される。こうして得られた燃料噴射量からトルク推定手段１２１１においてエンジントルクを算出し、現在のエンジントルクとして今後の演算に用いる。
【００５７】
減速するためのエンジントルクＴ_ｏｂは数２１式で算出される駆動軸トルクＴ_ｏｄとディファレンシャル及び変速機の変速比ｉ_１ から、次の数２２式で算出される。
【００５８】
【数２１】

【００５９】
【数２２】

【００６０】
ここでＴ_ｅｌは推定された現在のエンジントルクである。数２２式で得られた目標エンジントルクＴ_ｏｂを達成するために、３つの制御手段の中から適当なものを選択する。選択の基準は必要な応答時間をパラメータとして用いる。図１３は制御手段の選択を行うアルゴリズムである。（１）急速な応答時間が必要なケース（急に減速したい場合）は点火時期を最適な点火進角よりも遅くしてエンジントルクを低減する。低減したいエンジントルクが大きい場合には、特定の気筒の燃料カットと未点火によりエンジントルクを低減する。（３）緩慢な応答時間で十分なケース（ゆっくり減速したいケース）ではスロットル開度を制御する。（１）と（３）の間の中庸な（２）のケースでは空燃比を制御する。空燃比を大きくすることでエンジントルクを低減する。この際、同時に点火時期も最適な値に制御される。
【００６１】
はじめに、目標のエンジントルクが与えられた場合に点火時期を変化させてエンジントルクを制御する方法を説明する。図１３は点火時期を制御する機能ブロック図である。現在のエンジントルクＴ_ｎ と目標のエンジントルクＴ_ｏｂから点火時期の変更量をトルクマップ読み込み、最適な点火進角ξ_ｏｂとしてエンジンコントローラ１３０２に入力される。エンジンコントローラではξ_ｏｂとしてエンジンコントローラに入力される。エンジンコントローラでは最適点火進角ξ_ｏｂを基に各気筒に点火信号を出力する。これにより、点火時期を変更した時点からエンジントルクは目標エンジントルクＴ_ｏｂにすぐさま切り替わる。エンジントルクが変化したことでエンジン回転数Ｎ_ｅ が変化し、次の点火進角ξが決定する。これを目標車速が達成されるまで制御を続ける。
【００６２】
次に、前述の目標エンジントルクＴ_ｏｂが与えられた場合に、スロットル開度θを変化させてエンジントルクを制御する方法を説明する。図１４はスロットル制御の機能ブロック図である。エンジントルクはエンジン回転数Ｎ_ｅ とスロットル開度をパラメータとしてエンジントルクマップ１４０１から読み出される。目標のエンジントルクＴ_ｏｂが設定されると、現在のエンジン回転数から必要なスロットル開度θ_ｏｂが得られ、現在のスロットル開度θ_ｎ との偏差をスロットル操作量Δθとしてスロットルバルブコントローラ１４０２に入力される。スロットル弁１４０５の開度が目標スロットル開度θ_ｏｂになると、流入空気量が変化し、それに伴いエンジントルクが変化し、さらにエンジン回転数が変化する。この一連の処理を目標車速に達するまで行う。
【００６３】
図１５は無段変速機の変速比を変化させて駆動軸トルクを制御行うブロック図である。入力はスロットル開度θ，エンジン回転数Ｎ_ｅ ，車輪速Ｖ_ｓｐ，加速度センサ出力Ｇである。エンジントルク−エンジン回転数の、スロットル開度θをパラメータとしたマップ（Ｔ_ｅ マップ）１５０１において、エンジン回転数Ｎ_ｅ とスロットル開度θからエンジントルクＴ_ｅ が読み出される。また、変速機制御に用いる車輪速−エンジン回転数の、スロットル開度θをパラメータとしたマップ（変速マップ）１５０２から、変速比ｉが算出される。今、目標速度Ｖ_ｔｉに対して、実車速が早い場合には変速比を変化させて駆動軸トルクＴ_０ を減少させ、実車速を低下させる。変速比の変化分Δｉは車輪速Ｖ_ｓｐと勾配を検知する加速度センサの出力（加速度）Ｇを入力として算出される。初めに角速度算出手段１５０３において、数２３式で車輪の角速度ωを算出する。
【００６４】
【数２３】

【００６５】
車輪速Ｖ_ｓｐの時間変化分ｄＶ_ｓｐ／ｄｔを変速機の最終減速比ｒ_ｆ で割ったものが車輪の角速度ωである。この角速度ωを用いて演算手段１５０４において勾配負荷を算出するのに必要なｓｉｎψ を数２４式で算出する。
【００６６】
【数２４】

【００６７】
ここで減速度ｇは、第１の例として図１０のステップ８０８で得られる数値を用いる。第２の例として、運転者に不快感を与えないよう、人間が敏感に感じる０．０５Ｇ（０．４９ｍ／ｓ^２）よりも小さい値（例えば、０．４ｍ／ｓ^２）にあらかじめ設定してもよい。そしてトルク差分演算手段１５０５に於いて、目標とするトルク変化分ΔＴ_０ を数２５式で算出する。
【００６８】
【数２５】
Ｔ_０ ＝Ｉ・ω＋ｓｉｎθ・Ｗ・Ｒ＋Ｔ_ＲＯ …（数２５）
ここで、Ｉは慣性重量、Ｗは車両重量、Ｒはタイヤ半径、Ｔ_ＲＯは走行抵抗である。走行抵抗Ｔ_ＲＯは車輪速−走行負荷マップ（走行負荷マップ）１５０８から車輪速Ｖ_ｓｐにおける走行抵抗Ｔ_ＲＯを読み出す。変速比変化率演算手段１５０６は変速比変化分Δｉを数２６式で算出する。
【００６９】
【数２６】

【００７０】
変速マップ１５０２からの出力である変速比ｉから変速比変化分Δｉを差し引いた分を駆動軸トルク演算手段１５０７に入力する。駆動軸トルクＴ_０ は数２７式で算出される。
【００７１】
【数２７】
Ｔ_０ ＝ｉ×Ｔ_ｅ …（数２７）
数２３式から数２７式で得られる各パラメータの中で、目標の変速比ｉ−Δｉを無段変速機コントローラに入力する。そして無段変速機の変速比はｉ−Δｉに設定され、次のノードにおける計画車速にむけて車両速度は減少する。
【００７２】
【発明の効果】
走行経路を推定し、現在の速度で走行を続けた場合に危険な地点がある場合に、その地点に到達する以前にドライバの技量に適した安全な速度にすることで、車両がカーブや下り坂の道路を走行する際、運転者の認識不足や誤判断で車速が早くなって、カーブが曲がり切れず道路から飛び出したり、降り坂で車速が速くなり過ぎる事故を未然に防ぐことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例機能ブロック図。
【図２】システム構成。
【図３】地図情報の例（道路はノードとリンクの組み合わせで表現）。
【図４】走行経路推定アルゴリズム。
【図５】道路の曲率半径算出の例。
【図６】道路曲率半径算出アルゴリズム。
【図７】ドライバ技量検出手段。
【図８】操舵角おくれ検出信号例。
【図９】総合技量特性判定手段区分図。
【図１０】最適車速計画アルゴリズム（安全に走行するための目標速度の算出）。
【図１１】車速計画後のメモリ内容。
【図１２】エンジントルク推定の機能ブロック図。
【図１３】点火時期制御の機能ブロック図。
【図１４】スロットル制御による機能ブロック図。
【図１５】駆動軸トルク演算（目標速度にするための駆動軸トルクの算出）。
【符号の説明】
Ｎ_ｉ …ノード番号、Ｌ_ｉ …リンク番号、ｒ_ｉ …道路の曲率半径、θ_ｉ …道路の角度、ｈ_ｉ …リンク長、ｘ_ｉ …ノードの地図上のｘ座標、ｙ_ｉ …ノードの地図上のｙ座標、ａ_ｉ …リンクの傾き、ｒ_ｓ …安全に通過できる道路の曲率半径、Ｖ_０ …現在の車両速度、ｋ…車両の旋回性能によって決まる定数、ｇ…減速度、Ｖ_ｊ …安全に通過できるノードＮ_ｊ での速度、Ｈ_ｊ …現在位置からノードＮ_ｊ までの道のり、ｔ_ｉ …リンクＬ_ｉ を通過するのに要する時間、Ｖ_ｔｉ…ノードＮ_ｉ での目標速度、Ｖ_ｔｉ＊ …すでにメモリに記憶されているノードＮ_ｉ での目標速度、θ…スロットル開度、Ｎ_ｅ …エンジン回転数、Ｖ_ｓｐ…車輪速、Ｇ…加速度センサの出力、Ｔ_ｅ …エンジントルク、Ｒ…タイヤ半径、Ｗ…車両重量、Ｔ_ＲＯ…走行抵抗、ｉ…変速比、Δｉ…変速比の変化分、ｒ_ｆ …最終変速比、Ｉ 慣性重量、ω…車輪の角加速度、Ｔ_０ …駆動トルク。[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a control device and a control system for driving control of an automobile, particularly safe driving control. The vehicle can be driven at a speed suitable for the driver's skill, based on the planned vehicle speed calculated from the on-board digital map and the safe driving information from the external infrastructure and the driver skill judgment value by the in-vehicle sensor. The present invention relates to a vehicle safe traveling control device that assists the vehicle.
[0002]
[Prior art]
For example, a road shape (for example, a curved road) is extracted from the map information of the navigation device, and vehicle approach speed information corresponding to the road characteristics of the curved road is read or processed and obtained, and a speed reduction notice or A system that realizes safe traveling by reducing the vehicle speed before entering a curved road by the operation of the vehicle speed reducing means has been conventionally known (see, for example, JP-A-4-236699).
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the system for controlling the vehicle speed as described above calculates the safe vehicle speed corresponding to the road form, and operates the throttle and the brake to realize the vehicle speed. As described above, the means for avoiding dangerous situations are avoidance by slowing the vehicle speed as described above, handling with advanced steering operation (eg steering the steering in the direction opposite to the turning direction of the vehicle; counter steer) and acceleration. A case is considered. It is necessary not only to be able to guarantee a safe driving by reducing the speed uniformly, but also to be a system that responds to the case of avoiding danger (according to the driver's intention) by accelerating or abruptly steering. When performing such a danger avoiding operation, it is necessary to set whether or not an acceleration / deceleration operation and whether or not steering is necessary according to the driving skill of the driver. An object of the present invention is to enable a driving operation according to a driving skill of a driver as well as route information in order to realize safe driving.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The above object is realized by obtaining a travel control signal for safe travel from the map information and the skill determination result of the driver. More specifically, for example, a means for storing road map information (map information), a vehicle position detecting means for estimating the vehicle position in the map information, and a driver for measuring and determining a driver's driving skill Skill measuring means, a sensor group as an input thereof, control content switching means for switching control contents according to the skill of the driver, optimum vehicle speed planning means for calculating a vehicle speed that can be safely driven in the future, vehicle speed detecting means for measuring actual vehicle speed, , It is equipped with target engine torque calculation means for calculating engine torque to achieve the optimum vehicle speed and control means for controlling engine torque, and it runs safely according to the driving skill from the start of the engine to the stop of the car The problem is solved by controlling the engine torque, controlling the engine torque, and always traveling at a vehicle speed that allows safe traveling.
[0005]
Here, the map information includes information stored on the CD, information from the infrastructure on the road, information transmitted by radio waves from the central office, information by satellite communication, information by communication between cars, driver It includes all information entered by itself and includes all information used for route determination rather than just limited map information.
[0006]
Furthermore, the travel control signal is not limited to the brake signal and the auto transmission reduction ratio signal, but is necessary for vehicle travel control and safe travel, such as a steering signal, fuel injection signal, ignition timing signal, and throttle opening signal. Point to any signal.
[0007]
The present invention can be summarized as follows: "A travel route that will be taken in the future by the travel route estimation means, and a future passing point on the estimated route that will be traced in the future by the optimum vehicle speed calculation means based on the determination result of the driver skill measurement means. The vehicle speed corresponding to each skill is calculated and stored in the memory, and the difference between the speed at the current position and the planned vehicle speed at the next passing point must be calculated by the vehicle speed comparison means, and acceleration / deceleration must be performed. If so, the engine torque control means sets and controls the target engine torque so as to match the optimum vehicle speed, and this operation is performed until the optimum vehicle speed matches the actual vehicle speed.
[0008]
[Action]
According to the present invention configured as described above, since the vehicle can be controlled not only from the map information but also by the safe vehicle speed according to the skill of the driver, safe driving is possible.
[0009]
【Example】
FIG. 1 shows a block diagram of a first embodiment of the present invention. First, in order to obtain a safe vehicle speed, it is necessary to estimate the path that the driver will take in the future. Using the information of the map information 101 and the vehicle position information from the vehicle position detection means 102, the travel route estimation means 104 estimates the route that the driver will travel in the future and is necessary for passing safely on the route. The road shape (driving width, slope, curvature radius) is calculated and stored in the memory.
[0010]
On the other hand, in order to determine the skill of the driver, the driver skill measuring means 115 includes a steering angle detecting means 112 for detecting the steering angle, an acceleration detecting means 113 for measuring the lateral acceleration of the vehicle, a tire, Slip rate detection means 114 for detecting slippage with the road surface is used as an input, and the driver's skill is evaluated in three levels: beginner, intermediate and advanced.
[0011]
In the control content switching means 107, the calculation procedure of the optimum vehicle speed is switched according to the skill of the driver. Since the driver skill is evaluated in three stages, for each stage, one process among the optimum vehicle speed calculation means 108 for advanced users, the optimum vehicle speed calculation means 109 for intermediate persons, and the optimum vehicle speed calculation means 110 for beginners is performed. Do. In each means, the information of the vehicle speed detection means 103 and the travel route estimation means 104 is searched for the presence / absence of a dangerous spot when traveling on the estimated route at the current speed. The vehicle speed plan that sets the target vehicle speed at each point for achieving the speed is created and stored in the memory. As a result, the vehicle speed comparing means 106 determines whether or not control is necessary. When control is required, the target drive shaft torque calculation means 105 performs a calculation for converting the target vehicle speed into the target drive shaft torque. The engine torque is controlled by the engine torque control means 111 to obtain a target vehicle speed.
[0012]
FIG. 2 shows an example of the system configuration. The locator device 201 determines the position of the vehicle on the map based on information from the GPS 202, angular velocity sensor 203, geomagnetic sensor 204, wheel speed sensor 205, FM multiplex broadcast receiver 206, beacon receiver 207, and map 208. The safe travel controller 209 includes an I / O interface 210, a CPU 211, and a memory 212. Target vehicle speed for safe driving by calculating the position information from the locator device 210, steering information from the steering angle sensor 223, vehicle motion information from the acceleration sensor 224, and ignition timing information from the crank angle sensor 222 And calculate the target engine torque. The speaker 214 and the display 215 are driven based on the processing result in the safe travel controller 209, and a warning is urged to the driver. Further, the processing results of the safe travel controller 209 are input to the transmission controller 216, the ignition timing controller 217, the throttle controller 218, the fuel injection controller 224, and the valve timing controller 223, and control is performed based on the processing results.
[0013]
FIG. 3 shows an example of digital map information. The digital map divides the road map into meshes, and the combination of nodes and links and their attributes (for example, links connected to the nodes, latitude, longitude, road number of the link, width, etc.) The road information is memorized. In the travel route estimation means 104, the route on which the vehicle will travel in the future is estimated using the information on the digital map. The route estimation algorithm is performed as shown in FIG. The route estimation algorithm starts processing when the vehicle passes the node. In step 301, the node number N1 through which the vehicle has passed is fetched from the own vehicle position detecting means 102. Next, in step 302, the node number N0 (the latest node that has passed) is fetched from the memory. In step 303, a plurality of links to be connected are searched from the attribute information possessed by the node N1, and the attribute information possessed by the link is listed. In step 304, the node number of the connection destination is extracted from the attributes of the listed links. Then, the link whose connection destination node is N0 is regarded as a link that has traveled, and is removed from the list. The list of links obtained in this way is a future route candidate. Processing branches at step 305 because the processing differs depending on the number of links listed. When the number of links is only one, the route that the vehicle will take in the future is automatically determined, so there is no need to perform estimation processing. On the other hand, when there are a plurality of links, it is necessary to estimate the most likely link that will travel in the future, and this is performed in the process of step 306. The information necessary for estimation in step 306 is included in the road attributes (road type, route number, width) possessed by the link. As a first example of the estimation method, attention is paid to the importance of the road. The road type is the first key attribute, and the priority order is defined as follows.
[0014]

Here, priorities are given in the order of roads with the highest traffic volume, and take into consideration the route that reaches the destination through the branch line, the main line, and the branch line, which is a general movement order. This estimation method preferentially estimates a route that will be taken in the future by giving priority to the link that has the attribute of the road type of the plurality of links that is located on the leftmost side of Equation 1. A route number is used as the second key attribute, and a lower number is prioritized. An angle ζ that intersects the previous link is used as the third key attribute, and a smaller ζ is prioritized. This is assumed to go as straight as possible at the intersection. The road width is used as the fourth key attribute, and a wider one is prioritized. The first key attribute has the highest priority and the fourth key attribute has the lowest priority, and the route is estimated by selection.
[0015]
As a second example of the estimation method, attention is paid to the actual size of the road. The angle ζ intersecting the previous link is used as the first key attribute, the road width is used as the second key attribute, the road type is used as the third key attribute, and the route number is used as the fourth key attribute. Then, selection is performed and route estimation is performed.
[0016]
Using these route estimation algorithms, one link Lm that is likely to be used as a route is selected from a plurality of links connected to the node. In step 307, node N₁And link Lm are stored in the memory. Further, in step 308, the node number of the connection destination of the link Lm is changed to N in place of the node number that would be currently located for further route estimation.₀Rewrite as Then, returning to step 303, the process up to step 309 is repeated up to an arbitrary number of pairs, for example, 128 pairs ahead, thereby estimating the route that the vehicle will take from the current position to 128 nodes ahead, and the result is stored in memory. To do.
[0017]
FIG. 5 shows an arbitrary node N_iIs an illustration of information used to determine the radius of curvature of a road at Information described in FIG. 5, ie node N_iCoordinates and link L_i-1And L_iEach link length h_i-1, H_i, And linked node N_i-1, N_{i + 1}From the coordinates of node N_i-1, N_i, N_{i + 1}Radius of curvature r of curved road connecting_iIs calculated.
[0018]
FIG. 6 shows an algorithm for obtaining the curvature radius of the road from the information described in FIG. 4 in the safe vehicle speed planning means 102. In step 401, the counter is initialized. In step 402, the link L is selected from the node and link information stored in the memory by the above route estimation algorithm._i-1, L_iNode N which is attribute information of_iCoordinates, length h of each link_i-1, H_iIs read.
[0019]
In step 403, link L_i-1The inclination a of the map coordinates_i-1Ask for. The calculation formula is as follows.
[0020]
[Expression 1]

[0021]
Similarly, link L_iThe inclination a of the map coordinates_iAsk for. The calculation formula is as follows.
[0022]
[Expression 2]

[0023]
Further, in step 405, the link L_iAnd L_i-1Is node N_iIntersecting angle θ_iThe size of is calculated. The calculation formula is as follows.
[0024]
[Equation 3]
θ_i= Arctan (a_i) -Arctan (a_i-1) (Equation 3)
In step 406, node N_i-1~ N_i~ N_{i + 1}Approximate value r of road radius of curvature between_iIs calculated. The calculation formula is as follows.
[0025]
[Expression 4]

[0026]
R obtained here_iNode N_iAre additionally stored in the memory as new attribute information. A series of these operations are performed on all nodes obtained by the route estimation algorithm. By applying this processing, the radius of curvature of the road that will be used as a route can be provided as an attribute of each node.
[0027]
Next, an embodiment for determining the skill of the driver will be described. In this embodiment, attention is paid to the steering operation of the driver in order to determine the driving skill. FIG. 7 is a flowchart of the driver skill detection means. In step 701, information on the path shape (length, radius of curvature, width, etc.) is read from the memory. In step 702, the slip ratio μ between the tire and the road surface is read from each sensor, in step 703, the steering angle φ is read, and in step 704, the lateral acceleration α is read from each sensor. In step 705, the optimum steering angle φ_op(T) is calculated from the previously read path shape and tire slip ratio μ. In step 706, a steering angle deviation ΔΦ, which is the difference between the optimum steering angle and the actual steering angle, is calculated. The driver turns the steering according to the surrounding environment, and the operation amount is detected by the steering angle sensor, and is input to the deviation calculating means as the actual steering angle φ. In step 706, the following equation (5) is calculated.
[0028]
[Equation 5]
ΔΦ = φ_op−φ (Equation 5)
When the steering angle deviation ΔΦ is small, an appropriate driving action is taken, and when ΔΦ is large, the disturbance is large or the driving action is inappropriate.
[0029]
On the other hand, a steering delay is detected in the second half. The steering delay measures the driver's reaction time Δt with respect to the sudden phenomenon, and uses that Δt as an indicator of the driving skill. In step 707, the lateral jerk Δα (t) is calculated from the lateral acceleration α using the equation (6).
[0030]
[Formula 6]
Δα (t) = α (t−τ) −α (t) (Equation 6)
Here, τ is the period for taking in the lateral acceleration α, and the lateral jerk Δα is the difference between the previous lateral acceleration value α (t−τ) and the current lateral acceleration α. In step 708, a comparison is made with a preset threshold value ΔαT, and when the threshold value is exceeded, detection of steering delay is started. If not, the process is terminated. When the detection is started, a measurement timer is started in step 709. In step 710, if the timer started in step 709 overflows, the process ends. In step 711, the change rate of the steering angle is calculated using equation (7).
[0031]
[Expression 7]
Δφ (t) = φ (t−τ) −φ (t) (Equation 7)
In step 12, if Δφ calculated by equation (7) exceeds the threshold value ΔφT, the process returns to the next step 713. If not, the process returns to step 710. In step 713, the value of the timer is read as the reaction time Δt. In step 714, an average value ΔΦ * of the steering deviation is calculated, and in step 715, an average value Δt * of the reaction time is calculated. In step 716, the optimum steering angle φ of the steering_opThe average deviation ΔΔ * of the actual steering angle φ, the lateral acceleration change (lateral jerk) Δα, and the average time difference Δt * of the steering angle change Δφ are input, and the output is advanced, intermediate or basic. The driver is evaluated in three stages. FIG. 8 shows an example of the lateral acceleration α, the lateral jerk Δα, the steering angle φ, and the steering angle change Δφ with respect to time t. In this example, the vehicle loses the grip in the middle of the curve, and the grip is recovered by the driver's control thereafter. A threshold value ± ΔαT is set in the lateral jerk. Further, a threshold value ΔφT is also provided for the steering angle change. Enter the curve and t₁Then, the driver starts to turn the steering wheel, the vehicle turns, and the lateral acceleration α increases accordingly. After proper steering, the steering angle is maintained until the curve is completed. But t₂In this case, the grip of the tire is abruptly lowered (slip ratio μ is reduced), and the vehicle starts to flow laterally. Lateral acceleration α (t₂) Is zero. Therefore, the lateral jerk Δα (t₂) Outputs a large value suddenly. When the threshold value ΔαT set in advance is exceeded, that is, when the relationship of Equation 8 is satisfied, measurement of the reaction time Δt is started.
[0032]
[Equation 8]
Δα (t)> ΔαT (Equation 8)
In order to correct the lateral flow of the vehicle, the driver steers the steering wheel in a direction opposite to the turning direction of the vehicle (applies a counter). Therefore, the change in steering angle also changes greatly.
[0033]
[Equation 9]
Δφ (t)> ΔφT (Equation 9)
When the relationship of Equation 9 is satisfied, it is determined that the driver has applied the counter, and measurement of the reaction time Δt is terminated. When the reaction time Δt is early, the driving operation is appropriate and an advanced skill is set, and when the reaction time is long, the driving operation is immature and the initial skill is set. FIG. 9 is a map for determining the total skill using the steering angle deviation Δφ * and the reaction time Δt *. If the steering angle deviation Δφ * and the reaction time Δt * are both short as shown in FIG. . Cases located in the middle are judged as intermediate skills.
[0034]
Next, FIG. 10 shows a vehicle speed planning algorithm. Here, when the vehicle continues to travel at the current vehicle speed, the curvature radius r at each node obtained by the above-described road curvature radius calculation algorithm in the future route._iNode N that is difficult to pass_jIs present (for example, if the vehicle passes at the current vehicle speed, it does not take a turn and delanes), the speed V for passing safely_sAnd the node N at the current position₀To N_jV to the vehicle speed_sCar speed plan to make The vehicle speed plan is planned in consideration of the result of the aforementioned driving skill determination. Node N_jVehicle speed V_sNode N to achieve₀To target vehicle speed V at each node_tiAnd the vehicle speed V is V at each node._tiThe engine torque, transmission or brake is controlled so that Target vehicle speed V_tiIs planned by the following procedure. In step 801, the current vehicle speed V_nIs measured by the vehicle speed detection means, V₀Read in. In step 802, the current vehicle speed V obtained in step 801 is displayed.₀Radius of curvature of road that can safely pass through_sIs calculated by the equation (10).
[0035]
[Expression 10]

[0036]
Here, k is a constant determined by the turning ability of the vehicle, and is determined by the weight of the vehicle, the structure of the suspension, the friction coefficient between the tire and the road surface, and the like. In step 803, a counter indicating the node number is initialized. In step 804, the radius of curvature r of the road at each node._iAnd vehicle speed V_nRadius of curvature of road that can safely pass through_sAnd r_i≧ r_sIf it is, it shall pass. On the other hand, r_i<R_sIf it is, it is determined that deceleration is necessary. Any node N_jR_j<R_sIf so, the process proceeds to step 805. Node N_jRadius of curvature at_jAnd safely node N_jSpeed V that can pass_jIs calculated by equation (11).
[0037]
## EQU11 ##

[0038]
Next, in step 807, the current node N₀To N_jThe road to H_jIs calculated by the equation (12).
[0039]
[Expression 12]

[0040]
This road H_jVehicle speed V while driving₀V_jNeed to be reduced to. In step 808, the method of adding deceleration is changed based on the result of the driving skill determination. When the advanced driving skill is judged, deceleration is not applied and deceleration is not performed. If you have an intermediate skill check,_jThe vehicle is decelerated by applying an equal deceleration during V speed_sThe deceleration (acceleration g) required to make the value is calculated by the equation (13).
[0041]
[Formula 13]

[0042]
This acceleration g is the acceleration g that humans feel._tIn larger cases, acceleration g_tAs the maximum value, slow down so as not to make people feel uncomfortable.
[0043]
The acceleration g corresponding to each skill obtained here is used, and in step 809, the target speed V at each node is obtained._tiIs calculated using Equation 14 and Equation 15.
[0044]
[Expression 14]

[0045]
[Expression 15]
V_ti= V_ti-1+ G · t_i ... (Equation 15)
Equation 14 represents the node N_i-1And N_iLink L connecting_i-1Time t to travel on_iIs calculated. Speed V used in Equation 14_i-1Is node N₁It is obtained by recursive calculation from, and is an estimated value when deceleration is performed as planned. Equation (15) is obtained by Equation (14)._iNode N_iTarget speed V_tiIs calculated. In steps 810 and 811, the target speed V already stored in the memory_ti* Compared to (previously planned vehicle speed), V_ti* ≧ V_tiThe node N_iV as the target speed_ti* Is deleted and a new V_tiIs stored in memory. V_ti* Indicates that there is no information (NULL) when the processing from step 805 to step 810 is the first time. From the second time onward, the previous target speed is stored. Compared to the previous time, this target speed V_tiIs a large case (V_ti* <V_ti) Shows that there is a road with a smaller radius of curvature in front of the radius of curvature of the road at the node in question, so the target speed V in line with the node having a smaller radius of curvature._ti* Is given priority. Conversely, the case where the current target speed is smaller than the previous time (V_ti* ≧ V_ti) Indicates that there is a node with a smaller radius of curvature and that it is necessary to decelerate early, so the new target speed V_tiPriority. A series of processing from step 805 to step 811 is performed by the node N.₀To N_jRepeat until Further, a series of processing from step 804 to step 813 is performed for all stored information. In this example, the node N₁₂₈Calculate up to.
[0046]
The information obtained so far is stored as safe driving information in the memory as shown in FIG.
[0047]
Next, the drive shaft torque (deceleration torque) necessary for deceleration is obtained. Current vehicle speed v₁To the future vehicle speed v obtained by the vehicle speed planning algorithm of FIG.₂Shall be changed to Initial speed v₁Kinetic energy T of the vehicle₁Is the number 16 and the vehicle speed v₂Vehicle kinetic energy T₂Are represented by Equation 17, respectively.
[0048]
[Expression 16]

[0049]
[Expression 17]

[0050]
Where v₁: Current vehicle speed, v₂: Future target speed, m: Vehicle mass, I_r: Inertia moment of wheel, r: Wheel radius. Kinetic energy lost from initial speed to target speed (T₁-T₂) Work from outside U_{1 → 2}It is equal to (Equation 18).
[0051]
[Expression 18]

[0052]
Current vehicle speed at local points₁To target speed v₂Is a deceleration force F given by Equation (19) while traveling between the distances L [m]._rqNeed to keep adding.
[0053]
[Equation 19]

[0054]
This is the required drive shaft torque F in Equation 20_dConvert to.
[0055]
[Expression 20]
F_d= F_rq+ (Μ_rmg + μ₁Av₁ ²+ Mgsinθ) (Equation 20)
Where μ_rIs rolling resistance coefficient, g is gravitational acceleration, μ_lIs the air resistance coefficient and ψ is the slope of the road. Here, the drive shaft torque F_dIs 0 ≦ F_d(F_rqThe following three means (1) control the ignition timing, (2) control the air-fuel ratio (fuel injection amount), and (3) control the engine torque by controlling the throttle opening. The current engine torque is calculated by the engine controller. In general, the engine torque can be estimated in real time by referring to a torque map obtained by conducting an experiment in advance from the engine speed, the accelerator opening, and the fuel injection amount. From the current accelerator opening and engine speed, the current engine torque T_elGet.
[0056]
FIG. 12 is a functional block diagram of an engine torque estimation method. Basically, the engine torque depends on the amount of fuel injected into the cylinder. The basic fuel injection amount is read from the basic fuel injection amount map 1201 using the amount of air flowing into the cylinder and the engine speed as parameters. A correction is added to the basic fuel injection amount to determine the fuel injection amount. The correction amount includes throttle opening 1205, water temperature 1206, presence / absence of idle switch 1207, battery voltage 1208, crank angle sensor 1209, O₂The correction amount is stored in the correction map 1204 using each value of the sensor 1210 and the engine speed as parameters, and is added to or multiplied by the basic fuel injection amount. The torque estimation means 1211 calculates the engine torque from the fuel injection amount obtained in this way, and uses it as the current engine torque for future calculations.
[0057]
Engine torque T for deceleration_obIs the drive shaft torque T calculated by Equation 21_odAnd differential and transmission gear ratio i₁From this, the following equation 22 is used.
[0058]
[Expression 21]

[0059]
[Expression 22]

[0060]
Where T_elIs the estimated current engine torque. Target engine torque T obtained by Equation 22_obIn order to achieve the above, an appropriate one is selected from the three control means. The selection criterion uses the required response time as a parameter. FIG. 13 shows an algorithm for selecting a control means. (1) In the case where a rapid response time is required (when it is desired to decelerate suddenly), the engine timing is reduced by delaying the ignition timing from the optimum ignition advance angle. When the engine torque to be reduced is large, the engine torque is reduced by fuel cut and unignition of a specific cylinder. (3) In cases where a slow response time is sufficient (cases where slow deceleration is desired), the throttle opening is controlled. In the intermediate case (2) between (1) and (3), the air-fuel ratio is controlled. The engine torque is reduced by increasing the air-fuel ratio. At this time, the ignition timing is also controlled to an optimal value.
[0061]
First, a method for controlling the engine torque by changing the ignition timing when a target engine torque is applied will be described. FIG. 13 is a functional block diagram for controlling the ignition timing. Current engine torque T_nAnd target engine torque T_obFrom the torque map, read the amount of change in ignition timing from the optimum ignition advance angle ξ_obIs input to the engine controller 1302. Ξ for engine controllers_obTo the engine controller. The optimal ignition advance angle ξ for the engine controller_obBased on this, an ignition signal is output to each cylinder. As a result, the engine torque becomes the target engine torque T from the time when the ignition timing is changed._obSwitch to immediately. Engine speed N due to engine torque change_eChanges, and the next ignition advance ξ is determined. Control is continued until the target vehicle speed is achieved.
[0062]
Next, the aforementioned target engine torque T_obA method for controlling the engine torque by changing the throttle opening degree θ will be described. FIG. 14 is a functional block diagram of throttle control. Engine torque is engine speed N_eAnd the throttle opening as a parameter are read from the engine torque map 1401. Target engine torque T_obIs set, the required throttle opening θ from the current engine speed_obAnd the current throttle opening θ_nIs input to the throttle valve controller 1402 as a throttle operation amount Δθ. The opening of the throttle valve 1405 is the target throttle opening θ_obThen, the inflow air amount changes, and accordingly, the engine torque changes, and further the engine speed changes. This series of processing is performed until the target vehicle speed is reached.
[0063]
FIG. 15 is a block diagram for controlling the drive shaft torque by changing the gear ratio of the continuously variable transmission. Input is throttle opening θ, engine speed N_e, Wheel speed V_sp, Acceleration sensor output G. Map of engine torque-engine speed with throttle opening θ as parameter (T_eIn map 1501, the engine speed N_eAnd engine torque T from throttle opening θ_eIs read out. Further, a gear ratio i is calculated from a map (shift map) 1502 using the throttle opening θ as a parameter of wheel speed-engine speed used for transmission control. Now target speed V_tiOn the other hand, when the actual vehicle speed is high, the drive shaft torque T₀To reduce the actual vehicle speed. The change in gear ratio Δi is the wheel speed V_spAnd the output (acceleration) G of the acceleration sensor for detecting the gradient is calculated as an input. First, in the angular velocity calculation means 1503, the angular velocity ω of the wheel is calculated by Equation 23.
[0064]
[Expression 23]

[0065]
Wheel speed V_spTime change dV_sp/ Dt is the final reduction ratio r of the transmission_fDivided by is the angular velocity ω of the wheel. Using this angular velocity ω, sin ψ required to calculate the gradient load is calculated by the arithmetic means 1504 using the equation (24).
[0066]
[Expression 24]

[0067]
Here, as the deceleration g, a numerical value obtained in step 808 of FIG. 10 is used as a first example. As a second example, 0.05G (0.49 m / s) that humans feel sensitively so as not to cause discomfort to the driver.²) Smaller than (for example, 0.4 m / s)²) May be set in advance. Then, in the torque difference calculation means 1505, the target torque change ΔT₀Is calculated by Equation 25.
[0068]
[Expression 25]
T₀＝ I ・ ω + sinθ ・ W ・ R + T_RO ... (Equation 25)
Where I is inertia weight, W is vehicle weight, R is tire radius, T_ROIs the running resistance. Running resistance T_ROIs the wheel speed V from the wheel speed-travel load map (travel load map) 1508_spRunning resistance T_ROIs read. The gear ratio change rate calculating means 1506 calculates the gear ratio change Δi using Equation 26.
[0069]
[Equation 26]

[0070]
An amount obtained by subtracting the change ratio Δi from the change ratio i that is an output from the change map 1502 is input to the drive shaft torque calculation means 1507. Drive shaft torque T₀Is calculated by Equation 27.
[0071]
[Expression 27]
T₀= I x T_e ... (Equation 27)
Among the parameters obtained from Equation 23 to Equation 27, the target gear ratio i−Δi is input to the continuously variable transmission controller. The gear ratio of the continuously variable transmission is set to i−Δi, and the vehicle speed decreases toward the planned vehicle speed at the next node.
[0072]
【The invention's effect】
If there is a dangerous point when you continue traveling at the current speed by estimating the travel route, the vehicle will be able to curve or descend by setting it to a safe speed suitable for the driver's skill before reaching that point. When driving on a slope road, it is possible to prevent accidents where the vehicle speed increases due to insufficient recognition or misjudgment of the driver, the curve does not bend and jumps off the road, or the vehicle speed gets too high on the downhill. Become.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a functional block diagram of a first embodiment.
FIG. 2 is a system configuration.
FIG. 3 is an example of map information (a road is expressed by a combination of nodes and links).
FIG. 4 is a travel route estimation algorithm.
FIG. 5 shows an example of calculating a curvature radius of a road.
FIG. 6 is a road curvature radius calculation algorithm.
FIG. 7 shows driver skill detection means.
FIG. 8 is an example of a detection signal for a steering angle shift.
FIG. 9 is a division diagram of total skill characteristic determination means.
FIG. 10 shows an optimal vehicle speed planning algorithm (calculation of a target speed for safe driving).
FIG. 11 shows memory contents after vehicle speed planning.
FIG. 12 is a functional block diagram of engine torque estimation.
FIG. 13 is a functional block diagram of ignition timing control.
FIG. 14 is a functional block diagram based on throttle control.
FIG. 15 shows drive shaft torque calculation (calculation of drive shaft torque to achieve a target speed).
[Explanation of symbols]
N_i... node number, L_i... link number, r_i... curvature radius of road, θ_i... road angle, h_i... link length, x_i... x coordinate on the node map, y_i... y coordinate on node map, a_i... Link inclination, r_s... curvature radius of road that can pass safely, V₀... current vehicle speed, k ... constant determined by turning performance of vehicle, g ... deceleration, V_j... Node N that can pass safely_jSpeed at H_j... Node N from current position_jThe road to t_i... Link L_iThe time it takes to pass through, V_ti... Node N_iTarget speed at V, V_ti*… Node N already stored in memory_iTarget speed at, θ ... throttle opening, N_e... engine speed, V_sp... wheel speed, G ... output of acceleration sensor, T_e... engine torque, R ... tire radius, W ... vehicle weight, T_RO... running resistance, i ... gear ratio, Δi ... change in gear ratio, r_f... final transmission ratio, I inertia weight, ω ... angular acceleration of wheel, T₀... drive torque.

Claims (8)

Means to understand the characteristics of the road on which the vehicle will travel,
An actual vehicle speed detecting means for detecting the speed of the vehicle;
Acceleration detecting means for measuring the acceleration in the left-right direction of the vehicle;
Steering angle detection means for measuring the actual steering angle;
A reaction time measuring means for measuring a reaction time from when the change in acceleration in the lateral direction of the vehicle exceeds a predetermined threshold until the change in steering angle exceeds a predetermined threshold, and is determined based on the road characteristics;
A steering angle deviation measuring means for measuring a deviation between the optimum steering angle and the actual steering angle;
Means for evaluating the skill of the driver based on outputs of the reaction time measuring means and the steering angle deviation measuring means;
Optimal vehicle speed calculation means for setting a safe vehicle speed according to the characteristics of the road according to the skill of the driver;
Vehicle speed comparison means for comparing the set optimum vehicle speed with the actual vehicle speed;
A vehicle safe traveling control device that controls at least an engine or a transmission so as to achieve an optimum vehicle speed based on the vehicle speed comparison result. 2. The vehicle safe traveling control device according to claim 1, further comprising deceleration control means for limiting the degree of deceleration to a predetermined change amount when deceleration is required for controlling the transmission. 2. The vehicle safe traveling control device according to claim 1, wherein the engine is controlled using an electronically controlled throttle in order to achieve an optimum vehicle speed. 2. The engine according to claim 1, further comprising means for calculating a vehicle acceleration for achieving an optimum vehicle speed, and based on the calculated vehicle acceleration, an engine ignition timing, an engine inflow air amount, a fuel injection amount to the engine, or a shift. A vehicle safe traveling control device that controls at least one of the ratios. 2. The vehicle safe traveling control device according to claim 1, wherein at least the engine or the transmission is controlled until the optimum vehicle speed and the actual vehicle speed coincide with each other. 2. The vehicle safe traveling control device according to claim 1, wherein the means for grasping the characteristics of the road is grasped by using at least one of map information, beacon installed on the road, or information from a broadcasting station. . 2. The vehicle safe driving control according to claim 1, wherein the means for grasping the road characteristics is calculated using at least one of a road type and a route number when there are a plurality of links in an arbitrary node. apparatus. The means for evaluating the skill of the driver according to claim 1 includes: an optimum steering angle calculated from road characteristics; an actual steering angle actually operated by the driver; a lateral acceleration of the vehicle; and a change in lateral acceleration of the vehicle. A safe traveling control device for a vehicle, wherein the evaluation is performed using at least one of the minutes.

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