JP2017100654A

JP2017100654A - 走行制御装置

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Publication number: JP2017100654A
Application number: JP2015237544A
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

Abstract

【課題】制限速度の範囲内で勾配のあるカーブを走行するときに適切な目標速度で車両を走行させる技術を提供する。【解決手段】走行制御装置は、Ｓ４００において自車が走行している道路の制限速度を取得し、自車と自車が走行する路面との摩擦係数に基づき、Ｓ４０４において自車がカーブを走行するときに横滑りしない上限速度を設定する。走行制御装置は、自車がカーブを走行する場合、Ｓ４０６において制限速度と上限速度とを比較して遅い方を適正速度として設定し、自車が直線道路を走行する場合、Ｓ４０８において制限速度を適正速度として設定する。走行制御装置は、自車が上り坂の手前部分または下り坂を走行する場合、Ｓ４１４において、坂道の勾配と適正速度とから適正速度に対する補正量を設定し、Ｓ４１６において補正量により適正速度を補正して目標速度を設定する。Ｓ４２０において、走行制御装置は、目標速度で自車を走行させる。【選択図】図４

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、道路標識等で規定される制限速度が低く切り替わる地点を検出し、切り替わった制限速度を目標速度としている。そして、現在の車速が設定した目標速度を上回っている場合、車速を目標速度まで減速させる。

また、特許文献１に開示されている技術では、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に進入する目標速度を設定している。そして、現在の車速が目標速度を上回っている場合、車速を目標速度まで減速させる。

制限速度およびカーブ以外にも、上り坂の頂点に近づいて頂点の向こう側が見えにくい場合、あるいは下り坂を走行して車速が上昇する場合には、ドライバに不安を与えないように車速を減速させることが考えられる。

特開２００９−６８２８号公報

道路がカーブであり、上り坂の頂点の手前部分か下り坂を走行する場合、制限速度と、カーブを走行するときの目標速度と、道路の勾配に基づいて設定した目標速度との３個の速度をそれぞれ独立して取得または算出し、３個の速度のうち最も遅い速度を目標速度として設定することが考えられる。

ここで、道路の勾配に基づいて目標速度を設定する場合、現在の車速と道路の勾配とに基づいて現在の車速に対する補正量を算出し、現在の車速を減速する補正を行って目標速度を設定することが考えられる。

しかしながら、現在の車速が補正の必要がない程度に遅く、現在の車速と道路の勾配とに基づいて算出する現在の車速に対する補正量が０の場合、現在の車速と道路の勾配とに基づいて設定する目標速度は現在の車速になる。

そして、現在の車速が制限速度とカーブを走行するときの目標速度とから設定される車速よりも遅い場合、現在の車速が目標速度として設定される。現在走行している道路の勾配であれば現在の車速よりも速い車速で走行できる場合であっても、現在の車速が目標速度として設定される。

このように、制限速度と、カーブを走行するときの目標速度と、道路の勾配に基づいて設定した目標速度との３個の速度をそれぞれ独立して取得または算出し、３個の速度のうち最も遅い速度を目標速度として設定すると、適切な目標速度を設定できないことがある。

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、制限速度の範囲内で勾配のあるカーブを走行するときに適切な目標速度で車両を走行させ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、制限速度部（２２、Ｓ４００）と、上限速度部（２４、Ｓ４０４）と、適正速度部（２６、Ｓ４０６、Ｓ４０８）と、勾配取得部（２８、Ｓ４１０）と、目標速度部（３０、Ｓ４１６、Ｓ４１８）と、車速制御部（４０、Ｓ４２０）と、を備えている。

制限速度部は自車（１００）が走行している道路（２００）の制限速度を取得する。上限速度部は、自車と自車が走行する路面との摩擦係数に基づき、自車がカーブを走行するときに横滑りしない上限速度を設定する。

適正速度部は、自車がカーブを走行する場合、制限速度部が取得する制限速度と上限速度部が設定する上限速度とを比較して遅い方を適正速度として設定し、自車が直線道路を走行する場合、制限速度を適正速度として設定する。勾配取得部は、上り坂または下り坂の勾配を取得する。

目標速度部は、自車が上り坂の頂点の手前部分または下り坂を走行する場合、勾配取得部が取得する勾配と適正速度部が設定する適正速度とから適正速度に対する補正量を設定し、補正量により適正速度を補正して目標速度を設定し、自車が上り坂の頂点の手前部分および下り坂を走行しない場合、適正速度を目標速度として設定する。車速制御部は、目標速度で自車を走行させる。

この構成によれば、制限速度の範囲内で遠心力が摩擦力よりも大きくなって自車が横滑りすることを抑制する適正速度に対して、上り坂の頂点の手前部分および下り坂の少なくとも一方における道路の勾配と適正速度とから補正量を設定する。これにより、適正速度に対して補正の必要がなければ適正速度が目標速度として設定され、補正の必要があれば適正速度に対して補正量が減速されて目標速度が設定される。

したがって、制限速度の範囲内で遠心力が摩擦力よりも大きくなって自車が横滑りすることを抑制し、さらに上り坂の頂点の手前部分および下り坂の少なくとも一方を走行するときにドライバに不安を与えない適切な目標速度を設定できる。

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。自車に働く遠心力と摩擦力とを示す模式図。坂道の頂点の手前部分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。

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５０と、加速度センサ５２と、ステアリングセンサ５４と、ナビゲーション装置５６と、車速センサ５８と、パワートレインシステム６０と、ブレーキシステム６２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、車速設定部２０と車速制御部４０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。

車速設定部２０は、制限速度部２２と上限速度部２４と適正速度部２６と勾配取得部２８と目標速度部３０とを備えている。
制限速度部２２は、図２に示すように、自車１００が走行する道路２００の制限速度を、カメラ５０が撮像する道路標識１１０の画像データ、あるいはナビゲーション装置５６が備える地図ＤＢの地図情報等から取得する。

上限速度部２４は、カメラ５０が撮像する自車１００の前方の道路形状を表わす画像データ、あるいはナビゲーション装置５６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がカーブであるか否かを検出し、カーブの場合、曲率半径を取得する。

さらに、上限速度部２４は、自車１００がカーブを走行するときに、カーブの外側に横滑りすることを抑制する上限速度を設定する。上限速度の設定の詳細は後述する。
適正速度部２６は、制限速度部２２が取得する制限速度と、上限速度部２４が設定する上限速度とのうち、遅い方の速度を適正速度として設定する。

勾配取得部２８は、自車１００が走行する道路２００の勾配を、ナビゲーション装置５６が備える地図ＤＢの地図情報等から取得する。図３では上り坂の道路２００を示しているが、道路２００は下り坂でもよい。

目標速度部３０は、自車１００が上り坂の頂点２２０の手前部分または下り坂を走行する場合、道路２００の勾配と適正速度とに基づいて適正速度を補正する補正量を設定する。上り坂および下り坂の勾配が急になるほど、適正速度に対する補正量を大きくしてもよい。そして、目標速度部３０は、設定した補正量で適正速度を補正し、目標速度として設定する。

尚、上り坂の頂点２２０の手前部分が表わす範囲は、自車１００が頂点２２０に近づいて頂点２２０の向こう側が見えにくいためにドライバが不安を感じる範囲である。この範囲は試乗実験等により勾配に応じて予め設定される。上り坂の勾配が急になるほど、頂点２２０の手前部分の範囲を長くしてもよい。また、手前部分の範囲をドライバが適宜設定してもよい。

また、車高によってドライバの視野は変化するので、目標速度部３０は、車高に応じて手前部分の範囲を設定してもよい。車高が高くなるほどドライバの視野は広くなり、車高が低くなるほどドライバの視野は狭くなる。したがって、目標速度部３０は、車高が高くなるほど頂点２２０の手前部分の範囲を短くし、車高が低くなるほど頂点２２０の手前部分の範囲を長くする。

カメラ５０およびその他のセンサは頂点２２０の向こう側を検出できないために検出範囲が狭くなる。そこで、頂点２２０の手前部分において、上り坂の勾配に応じて適正速度を補正する補正量を設定して適正速度を減速補正し、上り坂の頂点２２０に達するまでにカメラ５０およびその他のセンサの検出回数を増加させることが望ましい。

このように、適正速度に対する補正量は、坂道の勾配と適正速度とを基本として、さらに車高とカメラ５０およびその他のセンサの検出性能とに基づいて設定されることが望ましい。

車速制御部４０は、自車１００の車速が目標速度部３０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６０とブレーキシステム６２とを制御する。
カメラ５０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。

加速度センサ５２は、自車１００に加わる横加速度を検出する。ステアリングセンサ５４は、自車１００の操舵角を検出する。
ナビゲーション装置５６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５６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５６は、地図ＤＢの地図情報とナビゲーション装置５６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、道路が坂道であれば勾配とを取得する。

車速センサ５８は、自車１００の車速を検出する。
パワートレインシステム６０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６２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６２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４のフローチャートに基づいて説明する。図４のフローチャートは所定時間間隔で常時実行される。

Ｓ４００において制限速度部２２は、カメラ５０が撮像する道路標識１１０の画像データと、ナビゲーション装置５６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が走行する道路２００の制限速度を取得する。

Ｓ４０２において上限速度部２４は、自車１００が走行している道路２００の曲率半径を取得し、取得した曲率半径に基づいて、道路２００がカーブであるか否かを判定する。
例えば、上限速度部２４は、カメラ５０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、上限速度部２４は、例えば検出した左右の白線２１０、２１２の座標に基づいて道路２００の曲率を算出する。

また、上限速度部２４は、加速度センサ５２が検出する横加速度と車速センサ２８が検出する車速とに基づいて、次式（１）により曲率半径を算出してもよい。式（１）において、横加速度をαとし、車速をｖとし、曲率半径をｒとする。

ｒ＝ｖ^２／α ・・・（１）
また、上限速度部２４は、地図ＤＢに記憶されている地図情報と自車位置とから、走行している道路２００の曲率半径を取得してもよい。また、ステアリングセンサ５４が検出する操舵角度に基づいて、走行している道路２００の曲率半径を算出してもよい。

Ｓ４０２の判定がＹｅｓであり道路がカーブの場合、Ｓ４０４において、上限速度部２４は、カーブを走行するときに、自車１００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（２）で表わされ、摩擦力Ｆｔは次式（３）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・・・（２）
Ｆｔ＝μＭｇ・・・（３）
そして、次式（４）の関係から、次式（５）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・・・（４）
ｖ^２／ｒ＜μｇ・・・（５）
Ｓ４０４において、上限速度部２４は、式（５）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（５）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。

Ｓ４０６において適正速度部２６は、Ｓ４００で取得した制限速度と、Ｓ４０４で設定した上限速度とを比較し、遅い方を適正速度として設定し、Ｓ４１０に処理を移行する。
Ｓ４０２の判定がＮｏであり道路が直線の場合、Ｓ４０８において、適正速度部２６は、Ｓ４００で取得した制限速度を適正速度として設定し、Ｓ４１０に処理を移行する。

Ｓ４１０において、勾配取得部２８は、ナビゲーション装置５６が備える地図ＤＢが記憶している地図情報から、自車１００が走行している道路の勾配を取得する。
Ｓ４１２において目標速度部３０は、自車１００が上り坂の頂点２２０の手前部分または下り坂を走行しているか否かを判定する。この判定は、ナビゲーション装置５６から取得する自車１００の現在位置と、自車１００が走行する道路の勾配とに基づいてなされる。

Ｓ４１２の判定がＹｅｓであり、自車１００が上り坂の頂点２２０の手前部分または下り坂のいずれかを走行している場合、Ｓ４１４において目標速度部３０は、Ｓ４１０で取得した道路の勾配と、坂道が上り坂であるか下り坂であるかと、Ｓ４０６またはＳ４０８で設定された適正速度とに基づいて、マップ等により適正速度を補正する補正量を取得する。そして、Ｓ４１６において目標速度部３０は、適正速度を補正量で補正して目標速度を設定し、Ｓ４２０に処理を移行する。

Ｓ４１２の判定がＮｏであり、自車１００が上り坂の頂点２２０の手前部分および下り坂のいずれも走行していない場合、Ｓ４１８において目標速度部３０は、Ｓ４０６またはＳ４０８で設定された適正速度を目標速度として設定し、Ｓ４２０に処理を移行する。

Ｓ４２０において、車速制御部４０は、Ｓ４１６またはＳ４１８で設定された目標速度と車速センサ５８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６０とブレーキシステム６２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、以下の効果を得ることができる。
（１）目標速度を設定するときに、まず、制限速度と、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とに基づいて適正速度を設定する。これにより、制限速度の範囲内で遠心力が摩擦力よりも大きくなって自車が横滑りすることを抑制する適正速度を設定できる。

そして、上り坂の頂点の手前部分および下り坂の少なくとも一方における道路の勾配と適正速度とから適正速度に対する補正量を設定するので、カーブを走行するときに制限速度の範囲内で自車が横滑りすることを抑制した上で、さらに上り坂の頂点の手前部分および下り坂の少なくとも一方を走行するときに適切な目標速度を設定できる。

（２）上り坂の頂点の手前部分では、頂点の向こう側の道路が見にくいので、制限速度の範囲内で遠心力が摩擦力よりも大きくなって自車が横滑りすることを抑制する適正速度であっても、上り坂の頂点の手前部分でドライバが不安を感じることがある。

また、下り坂の勾配によっては、制限速度の範囲内で遠心力が摩擦力よりも大きくなって自車が横滑りすることを抑制する適正速度であっても、ドライバが不安を感じることがある。

そこで、適正速度と勾配とに基づいて適正速度を補正することにより、上り坂の頂点の手前部分、ならびに下り坂を走行するときに、ドライバが感じる不安を低減できる。
（３）上り坂の頂点の手前部分で適正速度と勾配とに基づいて適正速度を補正して減速することにより、例えば、上り坂の頂点に達するまでにカメラ５０が撮像する撮像回数が増加する。これにより、カメラ５０が撮像する画像データに基づいて、自車の前方の道路環境および走行環境の検出回数が増加する。

［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、２０：車速設定部、２２：制限速度部、２４：上限速度部、２６：適正速度部、２８：勾配取得部、４０：車速制御部、１００：自車、２００：道路、２２０：頂点

Claims

自車（１００）が走行している道路（２００）の制限速度を取得する制限速度部（２２、Ｓ４００）と、
前記自車と前記自車が走行する路面との摩擦係数に基づき、前記自車がカーブを走行するときに横滑りしない上限速度を設定する上限速度部（２４、Ｓ４０４）と、
前記自車が前記カーブを走行する場合、前記制限速度部が取得する前記制限速度と前記上限速度部が設定する前記上限速度とを比較して遅い方を適正速度として設定し、前記自車が直線道路を走行する場合、前記制限速度を前記適正速度として設定する適正速度部（２６、Ｓ４０６、Ｓ４０８）と、
上り坂または下り坂の勾配を取得する勾配取得部（２８、Ｓ４１０）と、
前記自車が前記上り坂の頂点の手前部分または前記下り坂を走行する場合、前記勾配取得部が取得する前記勾配と前記適正速度部が設定する前記適正速度とから前記適正速度に対する補正量を設定し、前記補正量により前記適正速度を補正して目標速度を設定し、前記自車が前記上り坂の頂点の手前部分および前記下り坂を走行しない場合、前記適正速度を目標速度として設定する目標速度部（３０、Ｓ４１６、Ｓ４１８）と、
前記目標速度部が設定する前記目標速度で前記自車を走行させる車速制御部（４０、Ｓ４２０）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、
前記上限速度部は、前記自車が走行する路面状態に基づいて前記摩擦係数を取得する、
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、
前記上限速度部は、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、前記上限速度を設定する、
走行制御装置。
請求項１から３のいずれか一項に記載の走行制御装置において、
前記目標速度部は、前記勾配と前記適正速度と、さらに前記自車の車高とから前記補正量を設定する、
走行制御装置。