(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両ガイド方法であって、
少なくとも１つのセンサによって車両周囲の少なくとも１つのパラメータを検出し、
前記パラメータに基づいて走行路を求め、
少なくとも１つの別のパラメータに基づいて前記走行路内で運動経路を求め、
求められた前記運動経路に基づいて前記車両のガイドを適合化し、
前記少なくとも１つの別のパラメータは、前記車両の横方向加速度および長手方向加速度を含む運動パラメータと、前記車両の操舵角を含む前記車両の操舵装置の駆動パラメータと、を含み、
前記車両のガイドは、車両運動の長手方向制御及び／又は車両運動の横方向制御を含み、
前記運動経路を、所定のストラテジを考慮して求め、
前記所定のストラテジは、ドライバーにとっての最大快適性および車両運動の最大ダイナミクスを含み、
前記最大快適性は、
0005921700.tif 000011
によって、全体加速度を最小化すること、または
0005921700.tif 000012
によって、全体衝撃を最小化することであり、
前記最大ダイナミクスは、
0005921700.tif 000013
によって、減速量を最大化することであり、
ａｘは長手方向の加速度であり、
ａｙは横方向の加速度であり、
0005921700.tif 000014
は長手方向の加速度の時間微分であり、
0005921700.tif 000015
は横方向の加速度の時間微分であり、
ｘＨは前方限界線である、ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記少なくとも１つの別のパラメータは、前記車両の機関の駆動パラメータ、前記車両の制動装置の駆動パラメータ、及び、ドライバー要求のうち少なくとも１つをさらに含む、
請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記機関もしくは前記制動装置もしくは前記操舵装置の前記駆動パラメータは、前記車両のアクチュエータの利用可能性及び／又は前記車両のアクチュエータの調整予備量であり、
前記アクチュエータは、前記機関、前記制動装置および前記操舵装置を含む、
請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記所定のストラテジは、具体的な前記運動経路を計画する際に、車両の運動を制御する車両運動制御部がどのような境界条件に注意しなければならないかを定める、
請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記車両の別の複数の機能の要求に応じて前記運動経路の算出に影響を及ぼす評価機能部を設ける、
請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
ドライバーに対して情報を出力するため及び／又はドライバーによる命令を入力するためのインタフェースを設ける、
請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
周囲状況をモデルに基づいて求め、前記少なくとも１つのパラメータに基づいて状況分析を行い、前記運動経路を求めるための基本データを表示する、
請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
長い予想時間に対する前記走行路を前記運動経路として計画する、
請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれか１項記載の方法を実行するように構成された計算ユニットを備えたドライバーアシストシステム。
【請求項１０】
走行路を求める車両ガイド部と、
前記走行路に基づいて運動経路を求め、車両の運動を制御する車両運動制御部と
が設けられており、
前記車両ガイド部はインタフェースを介して前記車両運動制御部に接続されている、
請求項９記載のドライバーアシストシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１記載の車両ガイド方法、及び、請求項１０記載のドライバーアシストシステムに関する。
【０００２】
従来技術
従来技術において、車両の走行機能及びその他の機能を支援する種々のドライバーアシストシステムが公知である。支援機能は、例えば、自動の車間距離制御装置、車線逸脱警告装置、車線保持装置、歩行者識別のためのナイトビューカメラ、自動駐車のための駐車支援装置、死角に入っている他車両の識別のための車線変更支援装置などである。こうした種々のドライバーアシストシステムは、"Zukunft der Fahrerassistenz mit neuen E/E-Architekturen", ATZ Elektronik, 04/2011の第８頁から第１５頁の記事に説明されている。
【０００３】
発明の開示
本発明の課題は、車両ガイド方法及びドライバーアシストシステムを改善することである。
【０００４】
この課題は、請求項１記載の車両ガイド方法、及び、請求項１０記載のドライバーアシストシステムによって解決される。本発明の有利な実施形態は従属請求項に示されている。
【０００５】
本発明の方法の利点は、車両をガイドするための走行路が周囲パラメータに依存して求められ、この走行路内で、別のパラメータに依存して、車両ガイドに用いられる運動経路が求められるということにある。このようにすれば、２段階のプロセスで実際の運動経路を求めることができるので、いっそう良好な車両ガイドが達成される。まず、周囲パラメータに依存して走行路が求められる。ただし、走行路は通常かなり広く、別のパラメータに依存してさらに精細化すべきである。このため、別のパラメータに依存して、走行路内で、実際に走行すべき運動経路が求められる。こうした手段により、道路幅、道路曲率、交通状況などの周囲状況に加え、運動経路を最適に設定するための別のパラメータも考慮できる。
【０００６】
有利な実施形態では、別のパラメータとは、車両の運動パラメータ、及び／又は、車両の機関の駆動パラメータ、及び／又は、車両の制動装置の駆動パラメータ、及び／又は、車両の操舵装置の駆動パラメータ、及び／又は、ドライバー要求である。車両の運動パラメータを考慮すると、例えば、車両の横方向加速度もしくは長手方向加速度を最適化できる。また、機関の駆動パラメータを考慮することにより、例えば、トルクを効率的に利用したり、燃料節約モードを実行したりできるようになる。さらに、制動装置の駆動パラメータを考慮することにより、運動経路を相応に選択して最適な制動を達成できるし、操舵角及び／又はドライバー要求を考慮することにより、最適な運動経路を求めることができる。例えば、ドライバーが大きなトルク又は小さなトルクのどちらを要求しているかを考慮することができる。
【０００７】
別の実施形態によれば、別のパラメータとして、車両のアクチュエータの利用可能性及び／又は調整予備量が用いられる。これにより、運動経路を設定する前に、さらなる制動、さらなる加速、より強い操舵など、車両でそもそも実際の機能部が利用されているか否かが検査される。これにより、運動経路を選択する際に車両の実際状況を考慮できる。
【０００８】
別の実施形態によれば、車両は、求められた運動経路に沿った長手方向制御及び／又は横方向制御によって案内される。
【０００９】
別の実施形態によれば、運動経路は、所定のストラテジ、例えばドライバーにとっての最大快適性もしくは車両運動の最大ダイナミクスを考慮して、求められる。これにより、運動経路をドライバーの状況もしくは個別要求に適合させることができる。
【００１０】
別の実施形態によれば、車両の別の機能の要求に応じて運動経路を求めることへ影響を及ぼす評価機能部が設けられる。このようにすれば、車両のガイド機能に加えて別の機能も考慮されることが保証される。例えば、電気自動車において、空になったバッテリとフル充電されているバッテリとで異なる運動機能が要求されるケースに対応できる。
【００１１】
別の実施形態によれば、ドライバーに対して情報を出力するため及び／又はドライバーによる命令を入力するためのインタフェースが設けられる。これにより、選択された運動がドライバーへ報知される。また、ドライバーはパラメータ及び／又は運動経路の選択に関与できる。例えばドライバーからの入力によって運動経路を求めるための所望のストラテジが設定される。
【００１２】
別の実施形態によれば、周囲状況がモデルに基づいて求められ、少なくとも１つの周囲状況のパラメータに基づいて状況分析が行われる。この状況分析に基づいて走行路が求められる。
【００１３】
本発明を以下に図示の実施例に則して詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】ドライバーアシストシステムを示す概略図である。
【図２】第１の走行状況を示す図である。
【図３】第２の走行状況を示す図である。
【図４】第３の走行状況を示す図である。
【図５】ドライバーアシストシステムの構造を示す概略図である。
【００１５】
図１には、車両をガイドするドライバーアシストシステムの概略図が示されている。車両ガイド装置は、車両ガイド部と車両運動制御部とを含む。これら２つの領域はそれぞれ異なる形式のタスクによって特徴づけられている。車両ガイドでは走行路に対する経路計画が行われ、ここでの走行路は、例えば、時間にして約１Ｓから１０Ｓに相当する１０ｍから１００ｍのオーダーの前方限界線を含む。車両運動制御では走行路内で計画された運動経路の調整が行われ、ここでの運動経路は、時間にして１Ｓ未満に相当する１０ｍ未満の前方限界線を用いた制御である。
【００１６】
タスクを区別しているため、走行タスクの２つの領域の間にインタフェースを設けて、これらを編成の点で分離することができる。よって、図１に示されているように、車両ガイド部１の機能と車両運動制御部２の機能とが設けられ、これらがインタフェース３を介して相互に接続される。インタフェース３は車両ガイド部１と車両運動制御部２とを接続しており、ドライバーアシストシステムの機能全体に対して利用可能である。車両ガイド部１によって設定された走行路は、車両運動制御部２により、別のパラメータに依存して具体的な運動経路を設定するために用いられる。その際に、車両運動制御部２は、車両の走行ダイナミクス性能及びアクチュエータの調整性能に関する別の境界条件を考慮する。
【００１７】
車両ガイド部１は周囲パラメータを検出する複数のセンサ４に接続されている。センサ４は例えば車輪センサ、ビデオセンサ、ＬＩＤＡＲセンサ、超音波センサ等として構成可能である。センサ４の信号は第１の処理ユニット５へ伝送される。センサ４の信号は信号処理にかけられ、続いてモデルベースの推定によって周囲モデルが形成される。ここで、歩行者、二輪車、自動車等の対象物や、交差点、信号機、道路形状、道路幅、交通密度、気象等の状態が検出され、周囲状況がモデル化される。また有利には、道路形状、交通制御その他の条件に関するディジタルマップの情報が考慮される。
【００１８】
続いて、状況分析が行われ、動作計画によって走行路が形成される。選択された実施例に応じて、走行路を計画する際に、複数のパラメータ及び基準、例えば、特に快適な運動フロー、又は、大幅な減速などの特別なダイナミクスを行うための最適化基準を考慮できる。また、走行ダイナミクス性能、例えば摩擦値や、アクチュエータの調整性能、例えば利用可能性及び調整予備量に関する境界条件も考慮できる。これらの情報は車両運動制御部２のステータス報告の形態で第１の処理ユニット５へ伝送される。車両ガイド部１は、車両ガイドのタスク、例えば、設定された目的地までの車両長手方向ガイドや走行路内での車両横方向制御、又は、障害物質放出量の少ない車両駆動モード、早く目的地点へ到達できるモード、燃料節約を行える動作モード等の設定を考慮して、実行される。こうしたタスクは第１の処理ユニット５で動作計画の際に考慮される。選択された実施例に応じて、車両ガイド部１及び／又は車両運動制御部２からの情報をドライバーへ出力するか又はドライバーからの入力を受け取る第２のインタフェース６を設けることができる。出力は光学手段及び／又は触覚手段及び／又は音響手段によって行われ、入力は相応の入力手段、例えばタッチパネルによって行われる。
【００１９】
第１の処理ユニット５は第１のインタフェース３を介して車両運動制御部２の第２の処理ユニット７へ接続されている。第２の処理ユニット７は信号制御線路８を介して車両のアクチュエータ９に接続されている。アクチュエータとは、車両の制御可能なあらゆるタイプの操作装置、例えば制動装置、機関トランスミッション、操舵装置等であると解されたい。また、第２の処理ユニット７は例えば車両の駆動パラメータを検出する別のセンサ１０にも接続されている。当該別のセンサ１０として、例えば、速度センサを設けることもできるし、加速度センサを設けることもできる。第２のインタフェース６は、アクチュエータ９の状態及び車両の別の駆動パラメータを考慮して、設定された走行路から、運動経路及びこの運動経路に対応する車両運動の目標値を計算する。当該車両運動の目標値は閉ループ制御において車両運動の実際値と比較される。この比較から、求められた運動経路を利用するためのアクチュエータ９に対する制御値が得られる。
【００２０】
車両運動の目標値を計算する際、つまり、運動経路を求める際に、第２のインタフェース６は例えば少なくとも１つのアクチュエータのステータス及び／又は調整予備量を考慮する。
【００２１】
本発明で提案している構造は、第１のインタフェース３が汎用性を有し、種々のドライバー支援機能によって利用可能であるという利点を有する。また、本発明の構造では、車両運動制御部２において生じている境界条件を考慮するための自由度が得られる。さらに、車両ガイド部１と車両運動制御部２との間のタスクの分離が達成される。
【００２２】
図２には、ドライバーアシストシステムによって長手方向にダイナミックな車間距離制御が実行される走行状況でのグラフが示されている。このグラフは時間ｔに関して示されており、時点ｔ＝０が現在に相当し、ｔ＞０の各時点は未来へ向かう予想時間を表している。また、前方走行車両までの距離Ｓも示されている。座標は車両内の基準点、例えば後部軸の中心点に対応する。距離Ｓは走破される弧長を表している。時点ｔ＝０では車両は弧長Ｓ＝０に位置している。
【００２３】
以下では、純粋長手方向ガイドの実施例を説明する。図２には、予想時間ｔＨに対して利用可能な走行路が示されている。前方走行車両の運動経路が始点ＳＤ０のライン１２の形態で示されている。ドライバーアシストシステムとして自動の車間距離制御装置が設けられている。ここでは、前方走行車両が一定速度で運動していると仮定する。ドライバーアシストシステムは設定時間差Δｔによって定められる所定の車間距離を設定しようとしている。全体距離から前方走行車両１２までの距離を減算することにより、走行路１３の上方限界値が得られる。つまり、車両運動のための走行路１３は、前方走行車両までの目標間隔１４によって制限される。目標間隔１４は設定時間差Δｔと前方走行車両の速度ｖＡ０とによって定められる。
【００２４】
図示の実施例では、目標間隔１４も同様に、時点ｔ＝０での弧長ＳＣ０を始点とする直線によって示されている。時間差は例えばドライバーによって設定されるか、又は、予め設定される。図２に示されている走行路１３が、第１の処理ユニット５から第２の処理ユニット７へ伝送される。第２の処理ユニット７はラインとして示されている走行路１３内の運動経路１５を求める。この場合、第２の処理ユニット７は上述したように設定されるパラメータ及び／又はアクチュエータの状態を考慮する。さらに、車両は、運動経路１５が遵守されるように駆動される。
【００２５】
基本的には、走行路すなわち走行可能空間は、種々の記述形態で表すことができる。例えば、予想時間ｔに依存した距離座標ｘ，ｙで表される区域が設定されるか、又は、代替的に前方走行車両までの距離Ｓが設定される。有利には、純粋長手方向のダイナミクスを表す関数は予想時間ｔにわたる弧長Ｓを用いている。純粋横方向のダイナミクスを表す関数は予想時間ｔに対する依存関係を有さず、この場合、ｘ座標に対してｙ座標が観察される。また、弧長Ｓを通る中心線を予想時間ｔの関数として用い、曲率κを弧長Ｓの関数として用いることができる。さらに、有利には、中心線を中心としたトレランス領域を示すこともできる。この記述形態もスケーリング可能である。純粋長手方向のダイナミクスを表す関数は時間ｔに関する弧長Ｓを用いている。純粋横方向のダイナミクスを表す関数は弧長Ｓに関する曲率κを用いている。さらに、長手方向のダイナミクスを表す関数と横方向のダイナミクスを表す関数とを組み合わせた関数を用いることもできる。また、設定操作の選択リストを格納した操作カタログを含むデータベースを使用可能である。操作カタログからいずれかの操作が選択され、専用に設けられたパラメータによって現在状況への適合化が行われる。加えて、設定操作を中心としたトレランス領域を示してもよい。なお、設定操作は、現在状況について生じているパラメータを用いて操作経路へ変換される。
【００２６】
図３には、純粋横方向ガイドに対して走行路１３を利用する別の実施例が示されている。図３では、車両１１がｘ‐ｙ平面で示されている。ｘ軸は車両の長手軸線方向の座標を表しており、車両は時点ｔ＝０でｘ＝０に位置している。ｙ軸は車両の横方向座標を表しており、車両は時点ｔ＝０でｙ＝０に位置している。図３では、横座標ｙは、前方限界線ｘＨまでの長手座標ｘに関して示されている。ここでは、第１の処理ユニット５が、左方境界１６と右方境界１７との間の走行路１３を求める。車両１１はｘ方向では走行路１３に沿って運動する。走行路１３は、左方境界１６及び右方境界１７を有する円弧によって、横余裕度、角度、曲率のパラメータで記述することもできるし、また、左方境界１６及び右方境界１７を有するクロソイド弧によって、横余裕度、角度、曲率、曲率変化分のパラメータで記述することもできる。なお、左方境界１６及び右方境界１７は、これらの境界１６，１７を補間する座標点（ｘ，ｙ）によって定められる。
【００２７】
図４には、純粋横方向でダイナミックな走行路の左方境界１６が次の各パラメータを有する円弧として記述されている。すなわち、車両１１の基準点から左方境界までの横余裕度ｙＣ０、車両長手軸線と正接線とのなす差角ＡＣＯ、走行路の左方境界の曲率κ、前方限界線ｘＨである。
【００２８】
別の実施例では、走行路が第２の処理ユニット７へ伝送されることに加え、ストラテジ指示も第２の処理ユニット７へ伝送することができる。ストラテジ指示は、例えば、ドライバーからの相応の入力により定められるか、又は、車両のメモリに格納されている。ストラテジ指示とは、走行路内の具体的な運動経路を計画する際に車両運動制御部２がどのような境界条件に注意しなければならないかを定めているものである。こうしたストラテジ指示の例として、車両運動制御部に対する最適化目標を実行する最適化タスクが挙げられる。最適化目標としては、例えば、走行快適性の最大化、又は、ダイナミクスの最大化すなわち加速度もしくは制動力の最大化が用いられる。
【００２９】
機能部とドライバーとのインタラクションの指示
ここでは、短時間の制動ショックもしくは小さな操舵モーメントなどによって、車両のアクチュエータへの介入を認識できるようにすることで、ドライバーに危機的状況を警告することができ、その場合、ドライバーは有利にはアクチュエータに対する上位性を失わない。なお、ドライバーが例えばブレーキペダルの操作もしくは舵輪の操作によってインタラクション機能をトリガした場合にのみ当該インタラクションを作動できるように構成してもよい。また、ドライバーが前もってインタラクション機能を中止していない場合にインタラクション機能を自動的にトリガし、制限された時間だけ動作させることもできる。さらに、ドライバーが予め車両運動制御部に対する上位性を有していない場合には、時間制限なくインタラクション機能を動作させてもよい。
【００３０】
図５には、第２の処理ユニット７を備えた車両運動制御部２の構造の例が概略図で示されている。図示の実施例では、加速に対してはドライブトレイン（機関及びトランスミッション）２０が駆動され、制動及び片側制動での横方向ダイナミクス介入に対してはＥＳＰ（エレクトリックスタビリティプログラム）２１が駆動され、操舵モーメント介入に対してはＥＰＳ（パワーステアリング）２２が駆動される。図示の実施例では、有利には、別の機能領域２３からの要求が考慮される。別の機能領域２３を考慮するために、車両ガイド部１に接続された判別回路２４が設けられている。設定された閉ループ制御に依存して、判別回路２４は、車両ガイド部１又は別の機能領域２３のどちらが第２の処理ユニット７によって処理されるかを判別する。選択された実施例に応じて、判別回路２４を省略し、車両ガイド部１を図１に示されているように第２の処理ユニット７に直接に接続してもよい。これは例えばドライバーアシスト機能のみしか要求を課さないという場合に特に有利である。
【００３１】
判別回路２４は第２の処理ユニット７に接続されている。第２の処理ユニット７は、走行路内で、例えばストラテジ指示にしたがって及び／又は走行ダイナミクス性能（摩擦値）及び／又はアクチュエータでの調整性能（利用可能性及び調整予備量）にしたがって、具体的な運動経路を計画する。こうした運動経路を取得するために、車両の運動パラメータの目標値、例えば長手方向運動加速度の目標値及び／又は横方向運動加速度の目標値が求められる。各目標値は生じている実際値と比較される。比較の結果から制御値が求められ、この制御値が長手方向制御回路２５及び横方向制御回路２６へ供給される。長手方向制御回路２５は加速度の制御差をドライブトレイン２０及びＥＳＰ２１に対する駆動値へ変換し、この駆動値をドライブトレイン２０及びＥＳＰ２１へ伝送する。横方向制御回路２６は、制御差及び目標値からＥＳＰに対する駆動値（例えば片側制動によるヨーモーメント）を求め、及び／又は、付加的な操舵モーメント制御回路２７を介してＥＰＳに対する操舵モーメント介入量の形態でのＥＰＳ駆動値を求める。
【００３２】
選択された実施例に応じて、第２の処理ユニット７は例えば次のような基準を含む最適化基準を考慮する。すなわち、
0005921700.tif 000002
ここで、ａｘはｘ方向の加速度の微分であり、ｔＨは予想時間である
によって、快適な長手方向運動を達成し、長手方向加速度等を最小化するか、又は、
0005921700.tif 000003
ここで、
0005921700.tif 000004
はｘ方向の加速度であり、ｔＨは予想時間である
によって、長手方向衝撃（長手方向加速度の時間微分）を最小化する。
【００３３】
横方向での快適性：
0005921700.tif 000005
ここで、ａｙはｙ方向の加速度であり、ｘＨは前方限界線である
によって、横方向加速度を最小化するか、又は、
0005921700.tif 000006
ここで、
0005921700.tif 000007
はｙ方向の加速度の時間微分であり、ｘＨは前方限界線である
によって、横方向衝撃（横方向加速度の時間微分）を最小化する。
【００３４】
快適性の組み合わせ：
0005921700.tif 000008
によって、全体加速度を最小化するか、又は、
0005921700.tif 000009
によって、全体衝撃を最小化する。
【００３５】
長手方向での高ダイナミクス性：
0005921700.tif 000010
によって、減速量を最大化する。
【００３６】
高ダイナミクス性の組み合わせ：
横ずれを設定したうえで、減速量を最大化する。
【００３７】
上述した最適化指示に加え、エネルギ消費量や障害物質放出量などに関する最適化を行うこともできる。
【図１】
0005921700.tif 000016
【図２】
0005921700.tif 000017
【図３】
0005921700.tif 000018
【図４】
0005921700.tif 000019
【図５】
0005921700.tif 000020