(57)【要約】【課題】制御目標速度付近において、要求どおりの加速が得られないというドライバの違和感を低減することが可能な車両制御装置を提供する。【解決手段】走行予定軌跡を安定走行可能な速度である限界速度よりも低速側の速度である規範速度を設定する規範速度設定手段を備える構成とする。また、ドライバによる操作に基づいて、規範速度を超える速度への加速要求があった場合に、限界速度を上限とする上限速度までの加速を可能とする構成とする。これにより、「限界速度−規範速度」に相当する余裕代を設定することができ、制御目標速度付近において、ドライバの要求に応じて加速することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行予定軌跡を安定走行可能な限界速度を設定する限界速度設定手段と、
前記限界速度よりも低速側の速度である規範速度を設定する規範速度設定手段と、
前記規範速度に収束するように車両速度を制御する制御手段と、
ドライバによる操作に基づいて、前記規範速度を超える速度への加速要求があるか否かを判定する判定手段とを備え、
前記規範速度を超える速度への加速要求があったと判定された場合に、前記限界速度を上限とする上限速度までの加速を可能とすることを特徴とする車両制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自車位置より前方の走行予定経路の道路状況（カーブ道路の曲率半径、路面摩擦係数、勾配など）に基づいて、目標車速を設定し、目標車速となるように車速あるいは加速度を制御する技術がある（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載の車両制御装置では、カーブ道路を通過可能な車速となるように目標車速が設定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３２６５４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の車両制御装置では、ドライバによって、目標速度を超えるような加速要求がされた場合に、目標速度を超えるような加速ができないように制限されていた。例えば、ドライバが、車両前方の状況を判断して、積極的にアクセル操作した場合であっても、制御システムによって目標速度を超える加速が制限されているため、要求どおりの加速が得られず、ドライバが違和感を覚えることがあった。
【０００５】
本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、制御目標速度付近において、要求どおりの加速が得られないというドライバの違和感を低減することが可能な車両制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による車両制御装置は、走行予定軌跡を安定走行可能な限界速度を設定する限界速度設定手段と、限界速度よりも低速側の速度である規範速度を設定する規範速度設定手段と、規範速度に収束するように車両速度を制御する制御手段と、ドライバによる操作に基づいて、規範速度を超える速度への加速要求があるか否かを判定する判定手段とを備え、規範速度を超える速度への加速要求があったと判定された場合に、限界速度を上限とする上限速度までの加速を可能とすることを特徴としている。
【０００７】
このような車両制御装置は、走行予定軌跡を安定走行可能な速度である限界速度よりも低速側の速度である規範速度を設定する規範速度設定手段を備える構成であるので、「限界速度−規範速度」に相当する余裕代を設定することが可能となる。そして、車両制御装置は、ドライバによる操作に基づいて、規範速度を超える速度への加速要求があった場合に、限界速度を上限とする上限速度までの加速を可能とする構成であるため、上記の余裕代に相当する加速が可能となる。その結果、制御目標速度付近において、ドライバの要求に応じて加速することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の車両制御装置によれば、制御目標速度付近において、要求どおりの加速が得られないというドライバの違和感を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係る車両制御装置を示すブロック構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る車両制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】路面摩擦係数μとトルクゲインとの関係の一例を示すグラフである。
【図４】カーブ走行路の曲率半径とトルク反応時間との関係の一例を示すグラフである。
【図５】ドライバ要求トルク及びエンジン出力トルクの一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１１】
図１に本実施形態に係る車両制御装置のブロック構成図を示す。本実施形態の車両制御装置は、車両挙動の制御を行うものである。車両制御装置１は、ドライバが急減なハンドル操作をした場合など、前後輪がグリップの限界を超えて、横滑りしそうな状態が感知されると、ブレーキ油圧、エンジン・モータ出力を制御して、車両安定性を確保するＶＳＣ（Vehicle Stability Control、登録商標）の制御機能を有するものである。
【００１２】
車両制御装置１は、前方撮像カメラ１０、レーザレーダ２０、各種センサ４０、ナビゲーション装置５０、プレビュー情報ＥＣＵ６０、運転制御ＥＣＵ７０、操舵ＥＣＵ８０、ブレーキＥＣＵ９０、エンジンＥＣＵ１００、アクティブスタビライザＥＣＵ１１０を備えている。これらのＥＣＵ６０，７０，８０，９０，１００，１１０、及びナビゲーション装置５０は、例えばＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｅｒ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の通信回路で接続されることにより、相互にデータ交換が可能な構成とされている。これらのＥＣＵは、演算処理を行うＣＰＵ、記憶部となるＲＯＭ及びＲＡＭ、入力信号回路、出力信号回路、電源回路などにより構成されている。
【００１３】
前方撮像カメラ１０は、自車前方の画像を撮影する撮像手段として機能するものである。前方撮像カメラ１０によって撮影された画像情報は、プレビュー情報ＥＣＵ６０に出力される。プレビュー情報ＥＣＵ６０は、前方撮像カメラ１０によって取得された画像情報に基づいて、例えば、道路形状、路面状況に関する情報を取得することができる。
【００１４】
レーザレーダ２０は、自車前方にレーザ光を照射し、その反射光を受信する。レーザレーダ２０によって、取得された情報は、プレビュー情報ＥＣＵ６０に出力される。プレビュー情報ＥＣＵ６０は、レーザレーダ２０によって取得された情報に基づいて、例えば、カーブ道路の道路境界やその付近に設置された反射板、視線誘導標などの道路付帯物との距離、自車幅中心軸との道路付帯物の中心軸との横ズレ量などに関する情報を取得することができる。
【００１５】
各種センサ４０は、例えば、舵角センサ、Ｇセンサ、ヨーレートセンサなどである。舵角センサは、自車のステアリングの操舵角に関する情報を検出するセンサである。Ｇセンサは、自車の前後方向に発生する加速度（前後加速度）を検出する加速度センサである。ヨーレートセンサは、自車の鉛直軸まわりの角速度（ヨーレート）を検出するセンサである。各種センサ４０としては、駆動輪の空転を感知するセンサ、車速を検出するための車輪速センサなどがある。
【００１６】
ナビゲーション装置５０は、自車の位置を検出するＧＰＳ受信機、操作者によって操作される操作部、目的地までの経路を案内する案内部、各種情報を表示する画像表示部、道路地図データを記憶する地図ＤＢ５１などを備えている。
【００１７】
プレビュー情報ＥＣＵ６０は、前方撮像カメラ１０、レーザレーダ２０、各種センサ４０、ナビゲーション装置５０から取得した情報に基づいて、自車の運転計画を作成する。プレビュー情報ＥＣＵ６０は、取得した情報に基づいて、所望の規範ラインを設定する。所望の規範ラインとは、例えば、カーブ走行路における走行予定軌跡であり、燃費、走行安定性、最高速、乗り心地重視などを考慮して、任意に設定されるトレースラインである。プレビュー情報ＥＣＵ６０は、設定された規範ラインで（安定）走行可能な限界速度パターンを作成することで、自車の運転計画をする。プレビュー情報ＥＣＵ６０は、カーブ走行路の曲率半径、路面摩擦係数μに基づいて、限界速度パターンを設定する。
【００１８】
運転制御ＥＣＵ７０は、道路情報を用いたＶＳＣトルク応答可変制御を実行するものである。運転制御ＥＣＵ７０は、走行予定軌跡を安定走行可能な限界速度よりも低速側の規範速度を設定し、この規範速度に収束するように車両速度を制御する。運転制御ＥＣＵ７０は、各種センサ４０（例えばアクセル操作を検出するセンサ）からの信号に基づいて、ドライバからの加速要求を判定する。運転制御ＥＣＵ７０は、ドライバからの加速要求が、規範速度を超える速度への加速要求であるか否かを判定する。ドライバからの加速要求が、規範速度を超える速度への加速要求であった場合には、限界速度を上限とする加速を実行することができる。
【００１９】
運転制御ＥＣＵ７０は、限界速度パターン（プレビュー情報）に基づいて、自車の加速・減速（エンジン出力・制動力）を制御する。運転制御ＥＣＵ７０は、限界速度パターンよりも下回ったところ（低速側）に規範走行速度パターンを設定する。例えば、規範走行速度パターンは、限界速度パターンの９５％とする。
【００２０】
運転制御ＥＣＵ７０では、自車前方の道路状況（カーブ道路の曲率半径、路面摩擦係数μ）を認識し、限界速度付近であってもドライバ操作に対し適切にトルクを反応させる。運転制御ＥＣＵ７０は、ドライバの要求速度が規範速度を超えた場合に、ドライバによる操作に対して、プレビュー情報に基づくフィードフォワード制御を行い、トルク操作を実施する（エンジン出力制御、制動制御を実施する）。運転制御ＥＣＵ７０は、フィードフォワード制御による制御時間（トルク反応時間）、制御目標量（トルクゲイン）を可変とする。運転制御ＥＣＵ７０は、フィードフォワード制御を実施後、フィードバック制御を行う。
【００２１】
運転制御ＥＣＵ７０は、各ＥＣＵ８０，９０，１００，１１０に制御信号を出力する。操舵ＥＣＵ８０は、運転制御ＥＣＵ７０からの信号に従って、操舵装置（電動パワーステアリング装置）８１を制御する。操舵装置８１のアクチュエータは、操舵ＥＣＵ８０から出力された駆動信号に応じて作動し、補助操舵トルクを発生させる。
【００２２】
ブレーキＥＣＵ９０は、運転制御ＥＣＵ７０からの信号に従って、ブレーキ（電子制御ブレーキシステム）９１を制御する。ブレーキ９１のアクチュエータは、ブレーキＥＣＵ９０から出力された駆動信号に応じて作動し、制動力を発生させる。油圧源の圧力調整を行うことで、各車輪に制動力を発生させる。
【００２３】
エンジンＥＣＵ１００は、運転制御ＥＣＵ７０からの信号に従って、エンジン１０１を制御し、エンジン出力を最適に制御する。車両を推進させる駆動源としてモータを搭載している場合には、モータ出力を制御する。
【００２４】
アクティブスタビライザＥＣＵ１１０は、運転制御ＥＣＵ７０からの信号に従って、アクティブスタビライザ（電動アクティブスタビライザ）１１１を制御する。アクティブスタビライザのアクチュエータは、ブラシレスモータと減速機構を備えている。アクティブスタビライザのアクチュエータは、車両のロールに応じてモータを回転させ、減速機構を通してスタビライザーバーをねじることで車両のロールを抑える。
【００２５】
次に、図２のフローチャートに沿って、車両制御装置１の動作について説明する。図２は、本実施形態に係る車両制御装置の動作を示すフローチャートである。この図における制御処理は、ＥＣＵにより所定時間ごとに繰り返し実行される。なお、図２では、ステップをＳと略記している。
【００２６】
まず、ステップ１では、プレビュー情報ＥＣＵ６０は、先読み情報として、自車両前方の道路形状、路面摩擦係数μを認知する。続くステップ２では、プレビュー情報ＥＣＵ６０は、所望の規範ラインを設定する。例えば、燃費重視、安全性重視、スピード重視、乗り心地重視などを考慮して、カーブ走行路におけるトレースライン（走行予定軌跡）を設定することで、所望の規範ラインを設定する。
【００２７】
次に、ステップ３では、プレビュー情報ＥＣＵ６０は、ステップ２で設定された規範ラインで走行可能な限界速度パターンを生成する。具体的には、路面摩擦係数μ、カーブ走行路の曲率半径に基づいて、限界速度パターンを算出する。
【００２８】
次いで、ステップ４では、プレビュー情報ＥＣＵ６０は、限界速度パターンより下回ったところに規範走行速度パターンを設定する。規範走行速度パターンは、例えば、「限界速度パターン×０．９５」を満足するように設定される。
【００２９】
次に、ステップ５では、運転制御ＥＣＵ７０は、ドライバの要求速度が規範速度を超えているか否かを判定する。ドライバの要求速度が規範速度を超えていると判定した場合には、ステップ６に進み、ドライバの要求速度が規範速度を超えていると判定されなかった場合には、ステップ７に進む。
【００３０】
次にステップ６では、運転制御ＥＣＵ７０は、現在の車両状態（エンジン出力トルク、横Ｇなど）に基づいて、タイヤマージンを算出し、タイヤのグリップ力に余裕があるか否かを判定する。タイヤマージンに余裕がある場合には、ステップ８に進み、タイヤマージンに余裕がない場合には、ステップ７に進む。運転制御ＥＣＵ７０は、自車前方の道路状況を認識し、タイヤマージンに余裕があるか否かを判定する。
【００３１】
運転制御ＥＣＵ７０は、ドライバの要求速度が規範速度を超えていない場合、タイヤマージンに余裕がない場合には、ステップ７の処理を実行する。ステップ７では、運転制御ＥＣＵ７０は、規範速度パターンに従って走行するように、車両制御を行う。運転制御ＥＣＵ７０は、各種ＥＣＵ８０，９０，１００，１１０に制御信号を出力して、操舵装置８１、ブレーキ９１、エンジン１０１、アクティブスタビライザ１１１を制御する。
【００３２】
運転制御ＥＣＵ７０は、現在速度が規範速度を超えている場合、かつ、タイヤマージンに余裕がある場合には、ステップ８の処理を実行する。運転制御ＥＣＵ７０は、規範速度を超える速度への加速要求があり、タイヤマージンに余裕がある場合には、ステップ８の処理を実行する。
【００３３】
ステップ８では、アクセル操作量に対して、エンジン出力トルクとトルク反応時間を設定する。運転制御ＥＣＵ７０は、タイヤマージン量、路面摩擦係数μ、道路の曲率半径を考慮して任意に設定する。運転制御ＥＣＵ７０は、自車前方の道路の曲率半径、車両特性（ＦＦ駆動、ＦＲ駆動）、舵角に基づいて、エンジン出力トルク、トルク反応時間を設定する。トルク反応時間とは、ドライバによるアクセル操作に応じて、出力トルクを可変とする時間の長さを指す。
【００３４】
図３〜図５では、例えばスポーティなＦＲ車の場合の設定例を示している。図３は、路面摩擦係数μとトルクゲインとの関係の一例を示すグラフである。図３では、横軸に路面摩擦係数μを示し、縦軸にトルクゲインを示している。例えば、路面摩擦係数μが大きくなるにつれて、トルクゲインを大きくするように設定することができる。
【００３５】
図４は、カーブ走行路の曲率半径とトルク反応時間との関係の一例を示すグラフである。図４では、横軸に曲率半径の大きさを示し、縦軸にトルク反応時間の長さを示している。例えば、曲率半径が大きくなるにつれて（カーブの湾曲が緩やかになり、直線に近づくにつれて）、ドライバ操作に対するトルク反応時間を長く設定することができる。
【００３６】
図５は、ドライバ要求トルク及びエンジン出力トルクの一例を示すグラフである。図５では、横軸に時間経過を示し、縦軸にトルクの大きさを示している。図５中、グラフＢ１は、ドライバ要求トルクを示し、グラフＢ２は、エンジン出力トルクを示している。図５に示すように、エンジン出力トルク（Ｂ２）は、ドライバ要求トルク（Ｂ１）の増加に応じて増加する。ドライバ要求トルクが一定となった後、エンジントルクは、徐々に減少するように設定されている。
【００３７】
以上説明したように、本実施形態の車両制御装置１によれば、走行予定軌跡を安定走行可能な速度である限界速度よりも低速側の速度である規範速度を設定する規範速度設定手段を備える構成であるので、「限界速度−規範速度」に相当する余裕代を設定することが可能となる。そして、車両制御装置１は、ドライバによる操作に基づいて、規範速度を超える速度への加速要求があった場合に限界速度を上限とする上限速度までの加速を可能とする構成である。そのため、ドライバが規範速度よりも高速走行が可能だと判断して加速要求をした場合であっても、上記の余裕代に相当する加速が可能となる。その結果、制御目標速度（規範速度）付近において、ドライバの要求に応じて加速することができるので、ドライバの違和感を低減することができる。
【００３８】
一般にドライバは先の道路状況を認識して各種操作を行う。ドライバと同じ情報をシステム（車両制御装置）に認識させ、先の道路状況に応じて、制御内容（ドライバ操作に対するトルク応答）を可変とすることで、ドライバの違和感を低減することができる。そのため、ドライバビリィティと車両の安定性との両立を図ることができる。車両制御装置１では、プレビュー情報を用いて、車両挙動を限界域に近づけないように制御することで、挙動を大きく乱すことなく、再び通常域へ戻すことができる。
【００３９】
以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。車両制御装置１をエンジン車に適用しているが、車両を推進させる駆動源としてモータを搭載した車両に、車両制御装置１を適用してもよい。また、上記実施形態では、アクティブスタビライザ１１１を搭載する車両としているが、アクティブスタビライザを搭載していない車両に、本発明の車両制御装置１を適用してもよい。
【００４０】
また、ナビゲーション装置（ナビゲーションＥＣＵ）、プレビュー情報ＥＣＵ、運転制御ＥＣＵなどで実行されている処理を、他のＥＣＵで実行してもよく、同一のＥＣＵで実行してもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１…車両制御装置、１０…前方撮像カメラ、２０…レーザレーダ、４０…各種センサ、５０…ナビゲーション装置、５１…地図ＤＢ、６０…プレビュー情報ＥＣＵ、７０…運転制御ＥＣＵ、８０…操舵ＥＣＵ、８１…操舵装置、９０…ブレーキＥＣＵ、９１…ブレーキ、１００…エンジンＥＣＵ、１０１…エンジン、１１０…アクティブスタビライザＥＣＵ、１１１…アクティブスタビライザ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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