JP7366157B2 - 車両制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動二輪車又は自動三輪車などの鞍乗型車両に搭載され、先行車両に追従走行する車両制御装置に関する。

四輪車の運転操作において、ドライバの負担軽減を図るために、レーダーやカメラで先行車両との車間距離及び相対速度を計測し、ドライバがアクセルやブレーキの操作を行わずとも先行車両に追従走行する技術が知られている。加えて、車両旋回時の横Ｇを抑えるためにカーブの曲率を計測し、計測した曲率に応じて追従走行時の車速や加速度を抑える技術も存在している（下記特許文献１～４参照）。

特開２０１８－３０５８７号公報 特開２０１８－２０３１２０号公報 特開２００３－３２７０１１号公報 特開２０００－２８０７８２号公報

四輪車がカーブを走行するときに、操舵角を変化させることにより旋回曲率を変えることができるため、先行車両追従制御とドライバの旋回操作は独立に行うことができる。一方、自動二輪車又は自動三輪車等の鞍乗型車両がカーブを走行するときに、ドライバが車体のバンク角を変化させることにより旋回曲率を変えるため、バンク角は車両の制駆動力に影響され、ドライバが車体のバランスを取りながら調整する必要がある。すなわち、鞍乗型車両の場合、先行車両追従制御とドライバの旋回操作は独立ではなく、ドライバは先行車両追従制御の結果に応じてバンク角を操作し旋回を行う必要がある。

このように四輪車と鞍乗型車両との旋回方法には違いがあるため、上記特許文献に記載された四輪車の先行車両追従制御を鞍乗型車両に適用すると、先行車両との相対速度、或いは目標車間距離と車間距離差分の大きさによって先行車両追従制御の駆動指示が大きく変動しうる。このときにドライバのバンク角操作が遅れると、アンダーステア或いはオーバステアが発生し、場合によって転倒する可能性がある。

本発明は、このような技術課題を解決するためになされたものであって、鞍乗型車両がカーブ走行中におけるドライバのバンク角操作の遅れを防ぎ、車両の安全性を高めることができる車両制御装置を提供することを目的とする。

本発明に係る車両制御装置は、鞍乗型車両に搭載され、先行車両に追従走行する車両制御装置において、車両前方の道路の曲率を取得する曲率取得部と、前記曲率取得部で取得した曲率に基づいて、車両の駆動力の単位時間あたりの変化量を制限する駆動力制御部と、を備えることを特徴としている。

本発明に係る車両制御装置では、駆動力制御部は曲率取得部で取得した曲率に基づいて、車両の駆動力の単位時間あたりの変化量を制限するので、先行車両との車間距離や相対速度の維持より優先してカーブ走行中における駆動力の変化を制限することができる。このため、急な駆動力の変化を抑制できるので、ドライバのバンク角操作の遅れを防ぐことが可能になり、鞍乗型車両のアンダーステア、オーバステア、転倒等を回避することができ、車両の安全性を高めることができる。

本発明によれば、鞍乗型車両がカーブ走行中におけるドライバのバンク角操作の遅れを防ぎ、車両の安全性を高めることができる。

実施形態の車両制御装置を備えた車両の構成を示すブロック図である。 車両制御装置による加速度制御を示すフローチャートである。 図２中のステップＳ１２０（目標車間距離の算出）の詳細を示すフローチャートである。 カーブを検出した際の目標車間距離を決定するグラフである。 図２中のステップＳ１３０（先行車両に対する目標加速度の算出）の詳細を示すフローチャートである。 図２中のステップＳ１５０（道路曲率に対する目標加速度の算出）の詳細を示すフローチャートである。 図２中のステップＳ１７０（エンジンへの加速度要求の算出）の詳細を示すフローチャートである。 図２中のステップＳ１８０（ブレーキへの加速度要求の算出）の詳細を示すフローチャートである。 カーブのある環境下での先行車両追従制御のタイムチャートである。

以下、図面を参照して本発明に係る車両制御装置の実施形態について説明する。なお、以下の説明では、鞍乗型車両として自動二輪車の例を挙げる。

図１は実施形態の車両制御装置を備えた車両の構成を示すブロック図である。本実施形態の車両制御装置１００は、いわゆるＡＣＣ（アダプティブ・クルーズ・コントロール）機能を有するものであって、自動二輪車である車両１０（以下において、自車両と呼ぶ場合がある）に搭載され、先行車両との適切な車間距離を維持しながら追従走行を行う可能な装置である。

図１に示すように、車両１０は、車両制御装置１００と、車両制御装置１００とそれぞれ接続されて車両制御装置１００に情報を送信するステレオカメラ２００、車輪速センサ３００、ＡＣＣコントロールスイッチ７００及びナビ装置８００と、車両制御装置１００とそれぞれ接続されて車両制御装置１００からの制御指令に従って作動するブレーキコントロールユニット４００、エンジンコントロールユニット５００及びメータコントロールユニット６００と、を備えている。

ステレオカメラ２００は、例えば電荷結合素子（ＣＣＤ）等の固体撮像素子を用いた左右一対のカメラを有し、一対のカメラで撮像した画像に画像処理を行うことにより先行車両との車間距離を計測する。また、このステレオカメラ２００は、一対のカメラで撮像した画像に基づいて自車両のバンク角を計測することができる。ステレオカメラ２００は、計測した車間距離及び自車両のバンク角の情報を車両制御装置１００に送信する。更に、ステレオカメラ２００は、一対のカメラで撮像した画像を車両制御装置１００に送信する。

車輪速センサ３００は、例えば車輪に取り付けられており、タイヤ９００の回転数に基づいて自車両の速度（以下、車速という）を計測し、計測した結果を車両制御装置１００に送信する。

ＡＣＣコントロールスイッチ７００は、ドライバが運転中に容易に操作できる場所（例えば車両１０のハンドル）に設置されており、ＡＣＣ制御の開始、ＡＣＣ制御の解除、及びＡＣＣ走行時の設定速度変更等を操作できるように構成されている。具体的には、ＡＣＣコントロールスイッチ７００は、ＡＣＣ制御を開始するためのスイッチ、ＡＣＣ制御を解除するためのスイッチ、ＡＣＣ走行時の設定速度をプラス方向或いはマイナス方向に変更するためのスイッチを有する。そして、ＡＣＣコントロールスイッチ７００は、ドライバによる各スイッチの操作情報を車両制御装置１００に送信する。

また、ＡＣＣコントロールスイッチ７００は、必要に応じてＡＣＣを使えるようにするためのスイッチ、追従走行時の車間距離スイッチ等を更に有しても良い。また、ＡＣＣコントロールスイッチ７００は、ＡＣＣ制御時において、ＡＣＣ制御を開始するためのスイッチをＡＣＣ走行時の設定速度をプラス方向に変更するためのスイッチと読み替える可能なスイッチを有しても良い。このようにすれば、スイッチ種類の増加によるコストアップを抑制できる。

ナビ装置８００は、地図情報などを有する。地図情報には、例えば車両前方の道路曲率等が含まれている。

車両制御装置１００は、例えば、演算を実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、演算のためのプログラムを記録した二次記憶装置としてのＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）と、演算経過の保存や一時的な制御変数を保存する一時記憶装置としてのＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）とを組み合わせてなるマイクロコンピュータにより構成され、ＡＣＣ制御に関する各制御を行う。

車両制御装置１００は、車両前方の道路の曲率を取得する曲率取得部１１０と、曲率取得部１１０で取得した道路の曲率に基づいて、車両の駆動力の単位時間あたりの変化量を制限する駆動力制御部１２０と、を備えている。曲率取得部１１０は、ステレオカメラ２００から送信された画像に基づいて、車両前方の道路の曲率を取得する。例えば、曲率取得部１１０は、ステレオカメラ２００から送信された画像から道路の境界線を特定し、当該境界線の軌跡より車両前方の道路の曲率を推定して取得する。

なお、撮像した画像から車両前方の道路の曲率を推定する処理は、ステレオカメラ２００によって行われても良い。すなわち、ステレオカメラ２００は、一対のカメラで撮像した画像に基づいて車両前方の道路の曲率を推定し、その推定した結果を曲率取得部１１０に送信する。曲率取得部１１０は、ステレオカメラ２００から送信した結果を受信することにより道路の曲率を取得する。なお、ここでは、曲率取得部１１０は、ナビ装置８００の地図情報から車両前方の道路の曲率を取得しても良い。

一方、駆動力制御部１２０については、後述する。

また、車両制御装置１００は、ＡＣＣコントロールスイッチ７００から送信される各スイッチ操作情報に基づいてドライバによるＡＣＣ制御開始、ＡＣＣ制御解除、ＡＣＣ走行時の設定速度等の情報を把握することができる。更に、車両制御装置１００は、ステレオカメラ２００によって計測された先行車両との車間距離、車輪速センサ３００によって計測された車速、ＡＣＣコントロールスイッチ７００から送信された設定速度、及び曲率取得部１１０によって取得された道路曲率に基づいてＡＣＣに関する制御量を算出し、算出した制御量に基づいてブレーキコントロールユニット４００及びエンジンコントロールユニット５００の制御量を更に算出し、メータコントロールユニット６００を介してドライバへの報知方法を決定する。

ブレーキコントロールユニット４００は、車両制御装置１００から送信されたブレーキへの加速度要求に従い、ブレーキ４１０を動作させてタイヤ９００に制動力を付与することにより、車両１０の減速度を制御する。このとき、ブレーキコントロールユニット４００は、自車両の重量、タイヤ動半径、ブレーキの有効径などにより、ブレーキへの加速度要求に対して発生させるブレーキの出力を調整する機能を持つ。

エンジンコントロールユニット５００は、例えば車両制御装置１００（具体的には、車両制御装置１００の駆動力制御部１２０）から送信されたエンジンへの加速度要求に従い、エンジン５１０を制御して、クラッチ５２０、トランスミッション５３０及びファイナルギア（例えばスプロケット）５４０を通してタイヤ９００に駆動力を付与することで車両１０の加速度を制御する。このとき、エンジンコントロールユニット５００は、自車両の重量、タイヤ動半径、クラッチ５２０、トランスミッション５３０の状態を考慮してエンジンへの加速度要求に対して発生させるエンジントルクを調整する機能を持ち、エンジン５１０のエンジンスロットル開度及び噴射量を制御する。更に、エンジンコントロールユニット５００は、必要に応じてトランスミッション５３０の変速比も制御することにより、目的の加速度を得られる。

メータコントロールユニット６００は、車両制御装置１００によって決定された報知方法に従い、視覚と聴覚を通じてドライバへの通知、警告等を行う。例えば、メータコントロールユニット６００は、表示装置６１０に情報を表示させたり、ブザー６２０を動作させたりすることにより、ドライバに通知や警告を行う。表示装置６１０とブザー６２０は、特許請求の範囲に記載の「報知部」に相当するものである。

なお、上述した各送受信は、例えばＣＡＮ(カー・エリア・ネットワーク)を用いて行われる。

次に、図２～図８に基づいて車両制御装置１００による加速度制御を説明する。ここでは、車両制御装置１００は、ステレオカメラ２００から送信された先行車両との車間距離L、車輪速センサ３００から送信された車速Vh、ＡＣＣコントロールスイッチ７００から送信された設定速度Vtgt、及び曲率取得部１１０で取得した道路曲率Rに基づき、図２のフローチャートに記載の制御処理を所定の周期で繰り返し実行することで、ＡＣＣ制御を行う。

まず、ステップＳ１００では、車両制御装置１００は先行車両と自車両との相対速度Vdiffを算出する。本実施形態では、先行車両と自車両との相対速度Vdiffについて、自車両から離れる方向を正の値とする。先行車両と自車両との相対速度Vdiffは、例えば先行車両との車間距離Lを時間微分することにより求められる。そして、図２の制御処理が所定の周期で実行されるため、車両制御装置１００は、前回（すなわち、１周期前）の先行車両との車間距離Lを車両制御装置１００のＲＡＭ等に保存しておき、１周期前に保存したLと今回のLとの差を取り、更に加速度制御処理の実行周期Tcで除算することによりVdiffを算出する。

ステップＳ１００に続くステップＳ１１０では、車両制御装置１００はＡＣＣ制御を許可するか否かを判定する。以下のいずれかの場合、車両制御装置１００はＡＣＣ制御を許可しない（言い換えれば、制御禁止）。すなわち、故障が発生した場合、悪天候やレンズの汚れ等の原因によってステレオカメラの画像が取得できない場合、ＡＣＣコントロールスイッチの操作でＡＣＣを無効化している場合、ドライバがブレーキを操作する場合、ドライバがクラッチを離して一定時間経過している場合、走行速度に対するギア位置が不適切な組み合わせで一定時間経過している場合、制御ができないような速度で走行している場合、操舵角が一定以上になっている場合などである。一方、上記いずれかの場合を除き、車両制御装置１００は、ＡＣＣ制御を許可する。

ＡＣＣ制御が禁止された場合、制御処理はステップＳ１９０に進む。ステップＳ１９０では、車両制御装置１００はエンジンへの加速度要求AccelReq_Egを解除する。ステップＳ１９０に続くステップＳ２００では、車両制御装置１００はブレーキへの加速度要求AccelReq_Brkを解除する。これによって、ＡＣＣ制御は行われない。

一方、ステップＳ１１０でＡＣＣ制御が許可された場合、制御処理はステップＳ１２０に進み、目標車間距離L_tgtの算出が行われる。以下、図３及び図４を参照して目標車間距離の算出を詳細に説明する。図３に示すように、ステップＳ１２１では、車両制御装置１００は、前方道路曲率が減速実施閾値以上であるか否かを判定する。ここでの減速実施閾値は、車両１０がカーブ進入までに減速する必要のある曲率であり、例えば車両の安全性及び車両特性等に基づいて設定されて予め車両制御装置１００のＲＡＭに保存されている。

前方道路曲率が減速実施閾値以上と判定された場合、制御処理はステップＳ１２２に進む。ステップＳ１２２では、車両制御装置１００は、カーブ手前で減速するための目標車間距離L_tgtを算出する。目標車間距離L_tgtは、例えば図４に示すグラフに基づいて設定される（すなわち、算出される）。すなわち、車速Vhが大きいほど且つ前方道路曲率Rが小さいほど、目標車間距離L_tgtが大きくなるように設定される。

なお、図４に示すグラフでは、カーブ走行中に先行車両が減速しても自車両がカーブ走行中に緩やかに減速するために必要な車間距離を確保できるよう設定し、車両制御装置１００を搭載する車両１０のカーブ走行特性に応じて調整するのが望ましい。

一方、ステップＳ１２１で前方道路曲率が減速実施閾値よりも小さいと判定された場合、制御処理はステップＳ１２３に進む。ステップＳ１２３では、車両制御装置１００は、通常時の目標車間距離L_tgtを算出する。通常時の目標車間距離L_tgtは、例えば以下の式（１）で求められる。
L_tgt＝Th×Vp＋Loffset （１）

式（１）において、Thは車頭時間、Vpは先行車両の速度、Loffsetは先行車両に追従して停車した場合の先行車両との車間距離である。このとき、Thは１～３[ｓ]と設定され、Loffsetは３～５[ｍ]と設定される。また、Th及びLoffsetはドライバの好みやステアリングスイッチの操作状況に応じて変化させる機能を設けても良く、このようにすれば、ドライバの嗜好に合った車間距離で走行することが可能になる。また、先行車両の速度Vpについては、例えば以下の式（２）で求められる。
Vp＝Vh+Vdiff （２）

ステップＳ１２０に続くステップＳ１３０では、先行車両に対する目標加速度TgtA_Pvの算出が行われる。以下、図５を参照して先行車両に対する目標加速度の算出を詳細に説明する。図５に示すように、先行車両に対する目標加速度TgtA_Pvの算出は、先行車両との車間距離Lや相対速度Vdiffの関係によって切り替えられる。

具体的には、ステップＳ１３１では、車両制御装置１００は、ステレオカメラ２００により撮像された画像に基づいて、自車両の前方に先行車両が存在する（言い換えれば、先行車両を検出する）か否かを判定する。先行車両が存在しないと判定した場合、車両制御装置１００は、先行車両に対する目標加速度TgtA_Pvを無効値にする（ステップＳ１３７）。

一方、先行車両が存在すると判定された場合、制御処理はステップＳ１３２に進む。ステップＳ１３２では、車両制御装置１００は、上記ステップＳ１２０で算出した目標車間距離L_tgtとステレオカメラ２００により計測された車間距離Lとを比較し、目標車間距離L_tgtが車間距離L以上であるか否かを判定する。

目標車間距離L_tgtが車間距離L以上であると判定した場合、すなわち先行車両が目標車間距離L_tgtより近くなっている場合、車両制御装置１００は、離間するための目標加速度TgtA_Pv_Leaveを計算し、計算した結果を目標加速度TgtA_Pvとして設定する（ステップＳ１３３）。離間するための目標加速度TgtA_Pv_Leaveの計算については、例えばVdiff、及びL_tgtとLの偏差に基づいて予め設定されたマップ値を基に行われる。

マップ値は、先行車両に対して近づきながら速度を低下させる場合、先行車両と離間しながら速度を低下させる場合、先行車両と離間しながら加速を行い、先行車両との相対速度をゼロにする場合のいずれかになるように、加速度制御を連続的に変化させて速度を制御できるように設定される。また、先行車両との相対速度に応じて、先行車両に対して近づきながら速度を低下させる場合や、先行車両と離間しながら速度を低下させる場合を飛ばして、先行車両と離間しながら加速のみを行うように制御することが可能である。

一方、目標車間距離L_tgtが車間距離Lよりも小さいと判定された場合、すなわち先行車両が目標車間距離L_tgtより遠い場合、制御処理はステップＳ１３４に進む。ステップＳ１３４では、車両制御装置１００は、上記ステップＳ１００で算出した相対速度Vdiffがゼロ以上であるか否かを判定する。相対速度Vdiffがゼロ以上であると判定した場合、すなわち先行車両が自車両より速い場合、車両制御装置１００は先行車両に対する目標加速度TgtA_Pvを無効値と設定する（ステップＳ１３５）。

ステップＳ１３４において相対速度Vdiffがゼロより小さいと判定した場合、すなわち先行車両が自車両より遅い場合、車両制御装置１００は先行車両に追いつくための目標加速度TgtA_Pv_Approachを計算し、計算した結果を目標加速度TgtA_Pvとして設定する（ステップＳ１３６）。追いつくための目標加速度TgtA_Pv_Approachは、例えば以下の式（３）で求められる。
TgtA_Pv_Approach＝-Vdiff^2÷{2×(L_tgt-L)} （３）

更に、車両制御装置１００は、長距離から減速を開始し、その間に先行車両が加速して減速エネルギー分を無駄にすること、或いは乗り心地を悪化することにならないように、車間距離Lが減速開始閾値L_Thrよりも短くならなければTgtA_Pvを無効値とし、車間距離Lが減速開始閾値L_Thrよりも長ければTgtA_PvにTgtA_Pv_Approachを設定することで、追いつくための目標加速度計算を行う。減速開始閾値L_Thrは通常、ドライバがＡＣＣ制御を使わずに運転する際の挙動を目安として７０ｍ～１３０ｍ前後の値に設定すると、違和感の少ない制御となる。また、この減速開始閾値L_Thrは、車速などによって可変とすることも考慮される。

ステップＳ１３０に続くステップＳ１４０では、車両制御装置１００は、設定速度に対する目標加速度TgtA_Spdを算出する。設定速度に対する目標加速度TgtA_Spdは、例えば以下の式（４）で求められる。
TgtA_Spd=K×(Vtgt-Vh) （４）

式（４）において、Vtgtは設定速度である。Kは正の定数であって、例えば０．００１～０．０２に設定される。また、Kは加速をする場合は大きく、減速する場合は小さくするといった可変値にすると、減速にブレーキを使わずに燃費の良い運転にしやすい。また、車速Vhが大きいときは、加速を弱く、減速を強くするようにKを可変値として調整することにより、安全性を高めることもできる。このようにKを可変値とする調整は、車両の安定性やドライバの嗜好傾向に応じるのが望ましい。

ステップＳ１４０に続くステップＳ１５０では、車両制御装置１００は、道路曲率に対する目標加速度を算出する。具体的には、車両制御装置１００の駆動力制御部１２０は、目標加速度上限TgtA_Crv_Max、目標加速度下限TgtA_Crv_Min、及び目標加速度変化レートTgtA_Crv_Rateをそれぞれ算出する。以下、図６を参照してそれを詳細に説明する。

まず、ステップＳ１５１では、駆動力制御部１２０は、自車両が駆動力制限を実施する必要のある曲率（すなわち、駆動力制限実施閾値曲率）以上のカーブ内に存在するか否かを判定する。駆動力制限実施閾値曲率は、例えば車両の安全性及び車両特性等に基づいて設定され、予め車両制御装置１００のＲＡＭに保存されている。そして、駆動力制限実施閾値曲率以上のカーブ内に存在すると判定された場合、制御処理はステップＳ１５２に進む。

ステップＳ１５２では、駆動力制御部１２０は、目標加速度上限TgtA_Crv_Maxを算出することにより駆動力の上限値を設定し、目標加速度下限TgtA_Crv_Minを算出することにより駆動力の下限値を設定し、目標加速度変化レートTgtA_Crv_Rateを算出することにより駆動力の単位時間あたりの変化量を設定する。

目標加速度上限TgtA_Crv_Maxは、例えば車速に比例して発生する遠心力が車体の出せる求心力を超えないように、道路曲率に基づいて算出される。言い換えれば、目標加速度上限TgtA_Crv_Maxは、車速が道路曲率に応じた最大バンク角（キャンパ角）に対応する車速の最大値を超えないように算出される。このようすれば、カーブ走行中の車両転倒を防止し、車両１０の安全性を高めることができる。

目標加速度下限TgtA_Crv_Minは、例えば実バンク角に基づいて転倒を防止するように最低限出すべき加速度として算出される。このようすれば、カーブ走行中の車両転倒を防止し、車両１０の安全性を高めることができる。なお、実バンク角は、ステレオカメラ２００から取得された画像に基づいて推定される。このようにすれば、実バンク角を高精度に推定することができる。

目標加速度変化レートTgtA_Crv_Rateは、例えば車速に比例して発生する遠心力の変化量が二輪車のドライバが単位時間あたりに起こせるバンク角変化量に基づいて決定される求心力変化量を超えないように算出される。

一方、ステップＳ１５１で自車両が駆動力制限実施閾値曲率以上のカーブ内に存在しないと判定された場合、制御処理はステップＳ１５３に進む。ステップＳ１５３では、車両制御装置１００は、目標加速度上限TgtA_Crv_Max、目標加速度下限TgtA_Crv_Min、目標加速度変化レートTgtA_Crv_Rateをそれぞれ無効値と設定する。

ステップＳ１５０に続くステップＳ１６０では、車両制御装置１００は目標加速度TgtAを決定する。このとき、車両制御装置１００は、まず、ステップＳ１３０で算出したTgtA_PvとステップＳ１４０で算出したTgtA_Spdとを比較して小さい方、すなわちより減速する方を選択する。次に、車両制御装置１００は、選択した値が１制御周期前の値と比較して、ステップＳ１５０で算出したTgtA_Crv_Rate内に収まるようにし、更にTgtA_Crv_Min以上且つTgtA_Crv_Max以下となるよう制限する条件で、目標加速度TgtAを設定する。

また、先行車両が挙動やカーブ出口でTgtA_Crv_Rateが変化するなどによってTgtAの値が急変してしまうと車両の挙動が不安定になってしまうため、変化量リミットや一次遅れフィルタを常時用いることでTgtAの値の変化を滑らかにするのが望ましい。更に、加速側の変化量リミットは、乗り心地の良さを優先して抑制を強くし、減速側の変化量リミットは、安全性を優先して、変化量リミットを正負の方向に応じて非対称にし、加速をしにくく、減速をしやすくするのが望ましい。

ステップＳ１６０に続くステップＳ１７０では、車両制御装置１００は、ステップＳ１６０で算出した目標加速度TgtAに基づいて、エンジンへの加速度要求AccelReq_Egを算出する。以下、図７を参照してエンジンへの加速度要求AccelReq_Egの算出を詳細に説明する。

まず、ステップＳ１７１では、車両制御装置１００はエンジンブレーキで発生する加速度EgBrkAccelを算出する。エンジンブレーキで発生する加速度EgBrkAccelは、例えばエンジンによる減速度と走行抵抗による減速度を加算することによって算出される。エンジンによる減速度は、例えば車速Vhに従ってエンジンやトランスミッションの諸元や変速比に応じて設定される。走行抵抗は、車両の形状に応じた空気抵抗の係数を用いて算出される。また、路面の勾配を車両に搭載された前後加速度センサ値と、車輪速の微分値の比較から算出し勾配抵抗として走行抵抗に加算される。

ステップＳ１７１に続くステップＳ１７２では、車両制御装置１００は、ステップＳ１７１で算出したEgBrkAccelを下限として、TgtAにリミットを行い、エンジンの出力制御で操作できる加速度に制限して、AccelReq_Egに設定する。

ステップＳ１７２に続くステップＳ１７３では、車両制御装置１００は、ステップＳ１７２で設定したAccelReq_Egに不感帯処理を施してエンジンでの出力が微小に変動することにより、車体に発生する振動がドライバに与える違和感を無くす。

そして、ステップＳ１７０で算出されたAccelReq_Egは、車両制御装置１００によりエンジンコントロールユニット５００に送信される。エンジンコントロールユニット５００は、送信されたAccelReq_Egに基づいてエンジン５１０を制御し、クラッチ５２０、トランスミッション５３０及びファイナルギア５４０を通してタイヤ９００に駆動力を付与することで車両１０の加速度を制御する。

ステップＳ１７０に続くステップＳ１８０では、車両制御装置１００は、ステップＳ１６０で算出したTgtAと、ステップＳ１７０で算出したAccelReq_Egに基づいて、ブレーキへの加速度要求AccelReq_Brkを算出する。以下、図８を参照してブレーキへの加速度要求AccelReq_Brkの算出を詳細に説明する。

まず、ステップＳ１８１では、車両制御装置１００は、TgtAからAccelReq_Egを減算し、ブレーキで必要な目標減速度（目標ブレーキ減速度TgtA_Brk）を算出する。ステップＳ１８１に続くステップＳ１８２では、車両制御装置１００はブレーキ制御が未開始であるか否かを判定する。ここでは、車両制御装置１００は、例えばＲＡＭに保存される前回のブレーキへの加速度要求AccelReq_Brk_Oldがゼロであるか否かを判定することにより、ブレーキ制御が未開始かを判定する。

ブレーキ制御が未開始であると判定された場合、制御処理はステップＳ１８３に進む。
ステップＳ１８３では、車両制御装置１００は、ステップＳ１８１で算出した目標ブレーキ減速度TgtA_Brkが目標ブレーキ減速度有効閾値TgtABrkInitThrよりも小さいか否かを判定する。TgtA_BrkがTgtABrkInitThrよりも小さいと判定した場合、車両制御装置１００は、TgtA_Brkをゼロにして無効化する（ステップＳ１８４）。一方、ステップＳ１８２でブレーキ制御が開始と判定された場合、或いはステップＳ１８３でTgtA_BrkがTgtABrkInitThr以上であると判定された場合、制御処理はステップＳ１８５（後述する）に進む。

ステップＳ１８２～Ｓ１８４によれば、ブレーキの作動と解除とが繰り返されず、作動状態を継続するので、車両ががたついてしまうような現象が発生しなくなり、乗り心地が良くなる。このとき、TgtABrkInitThrは定数値として設定され、大きくしすぎると減速開始が遅れて急ブレーキ気味になる。逆に小さくしすぎると車両のがたつきが抑えられなくなる。そのため、車両のブレーキ性能や安定性に応じておよそ０．１[ｍ／ｓ²]と設定されるのが望ましい。

ステップＳ１８４に続くステップＳ１８５では、車両制御装置１００は、TgtA_Brkに対してゼロを下限としたリミット処理を行ってAccelReq_Brkとすることで、ブレーキに対して誤って加速度要求が出ないようにする。

ステップＳ１８５に続くステップＳ１８６では、車両制御装置１００は、AccelReq_Brkに不感帯処理を行うことにより、ブレーキでの出力が微小に変動することで車体に発生する振動がドライバに与える違和感を無くし、最終的なブレーキへの加速度要求AccelReq_Brkとする。

ステップＳ１８６に続くステップＳ１８７では、車両制御装置１００は、最終的なブレーキへの加速度要求AccelReq_BrkをステップＳ１８２におけるブレーキ制御開始判定に用いられる前回のブレーキへの加速度要求AccelReq_Brk_OldとしてＲＡＭに保存しておく。
すなわち、前回のブレーキへの加速度要求AccelReq_Brk_Oldを更新する。

そして、ステップＳ１８０で算出されたAccelReq_Brkは、車両制御装置１００によりブレーキコントロールユニット４００に送信される。ブレーキコントロールユニット４００は、送信されたAccelReq_Brkに従い、ブレーキ４１０を動作させてタイヤ９００に制動力を付与することにより、車両１０の減速度を制御する。

ステップＳ１８０が終わると、一連の制御処理が終了する。

図９はカーブのある環境下で先行車両追従制御を行う場合の目標加速度TgtAの挙動を示す。図９に示すように、前方にカーブを検出するまでは、車両制御装置１００は相対速度Vdiff、車間距離Lの制御を実施する。車両前方にカーブを検出すると、車両制御装置１００は、上記ステップＳ１２２によってカーブ手前で減速するための目標車間距離L_tgtを長くしカーブ進入までに車間距離Lを長くする。このようにすれば、カーブ進入前に車間距離の余裕を持たせることで、駆動力の単位時間あたりの変化量を制限しても先行車両と衝突することを防止できる。

そして、カーブに進入すると、車両制御装置１００は、目標加速度上限TgtA_Crv_Max、目標加速度下限TgtA_Crv_Min、目標加速度変化レートTgtA_Crv_Rateを無効値から切り替え、カーブ中の車両の挙動が不安定とならないようにTgtAに対して制限をかける。

これによって、カーブ中に先行車両が減速して車間距離が減少し、相対速度変化が発生しても、車両制御装置１００は、車間距離及び相対速度の制御よりも車両挙動を安定させることを優先する。すなわち、駆動力制御部１２０は、先行車両との車間距離や相対速度の維持より優先してカーブ走行中における駆動力の変化を制限することができる。このため、急な駆動力の変化を抑制できるので、ドライバのバンク角操作の遅れを防ぐことが可能になり、車両１０のアンダーステア、オーバステア、転倒等を回避することができ、車両１０の安全性を高めることができる。

このとき、車両制御装置１００は、メータコントロールユニット６００の表示装置６１０やブザー６２０を制御し、車間距離及び相対速度の制御よりも車両挙動を安定させることを優先することをドライバに報知する。すなわち、駆動力制御部１２０は、駆動力の単位時間あたりの変化量を制限している間に、表示装置６１０及びブザー６２０を介してドライバに制限していることを報知する。このようにすれば、ドライバが駆動力の単位時間あたりの変化量を制限していることを把握することができるので、制限によるドライバへのストレスを低減することができる。

また、駆動力の単位時間あたりの変化量を制限したときに、駆動力制御部１２０は、先行車両との目標相対速度を維持しないように駆動力を制御することが好ましい。このようにすれば、例えば先行車両が急加速した場合であっても、先行車両に追従せず、車両１０の安全を優先することができる。

また、駆動力の単位時間あたりの変化量を制限した場合、駆動力制御部１２０は、先行車両との目標車間距離を維持しないように駆動力を制御することが好ましい。このようにすれば、例えば先行車両が急ブレーキをかけた場合であっても、車両１０の転倒を防止することができる。

そして、例えば車両１０がカーブ出口から出ることによって駆動力の単位時間あたりの変化量の制限を解除した場合（すなわち、上記ステップＳ１５１で自車両が駆動力制限実施閾値曲率以上のカーブ内に存在しないと判定された場合）、駆動力制御部１２０は、先行車両との目標相対速度を維持しない制御から目標相対速度を維持する制御に移行する移行速度を制限することが好ましい。このようにすれば、制御の切り替わりによって駆動指示値の急変を防ぎ、車両１０の安全性を高めることができる。

同様に、例えば車両１０がカーブ出口から出ることによって駆動力の単位時間あたりの変化量の制限を解除した場合、駆動力制御部１２０は、先行車両との目標車間距離を維持しない制御から目標車間距離を維持する制御に移行する移行速度を制限することが好ましい。このようにすれば、制御の切り替わりによって駆動指示値の急変を防ぎ、車両１０の安全性を高めることができる。

なお、車両制御装置１００は、図５に示す加速度の制御以外にも、ＡＣＣの制御を行いつつ、ドライバに情報を提示するための表示情報を生成する処理と、車両のＣＡＮバスを介して目的の情報を受信したり、ＡＣＣ制御に関する情報を送信したりする通信処理を行っても良い。

表示情報を生成する処理は、ＡＣＣコントロールスイッチ７００から得たスイッチ情報や、上記ステップＳ１１０の判定条件に伴い、ＡＣＣ制御中か否かを示す表示が判定される。また、ステレオカメラで制御対象となる先行車両が検出できているか否か、ステップＳ１４０で使用する設定速度などの制御情報を表示情報として設定される。

そして、通信処理では、加速度制御として算出されたブレーキへの加速度要求AccelReq_Brkがブレーキコントロールユニット４００に、エンジンへの加速度要求AccelReq_Egがエンジンコントロールユニット５００にそれぞれ送信され、表示情報を生成する処理で生成した表示情報がメータコントロールユニット６００へ送信される。

また、本実施形態に係る車両１０及び車両制御装置１００について、様々な変形例も考えられる。

［変形例１］
例えば、上記説明では鞍乗型車両として自動二輪車の例を挙げているが、本発明は自動二輪車のみに限らず、ドライバが自身の重心を変化させることによって車両のバンク角を制御する全ての鞍乗型車両において有効である。このため、前輪が２つ、後輪が１つで構成された三輪バイク、前輪が１つ、後輪が２つで構成された三輪バイクなどの鞍乗型車両にも適用される。

［変形例２］
また、上記説明において、先行車両との車間距離、道路曲率、自車両のバンク角をステレオカメラ２００といった１つの装置で計測することを説明しているが、先行車両との車間距離、自車両のバンク角は、ステレオカメラ２００を除いた他のセンサで計測することも可能である。例えば、先行車両との車間距離をレーザーレーダーで計測し、道路曲率を単眼カメラで計測し、自車両のバンク角を回転角センサで計測するような構成とすることもできる。更に、これらの構成とステレオカメラやナビ装置とを組み合わせても良く、各センシングを多重系として信頼性を向上することができる。

［変形例３］
更に、上記ステップＳ１５２において、目標加速度変化レートTgtA_Crv_Rateは「車速に比例して発生する遠心力の変化量が二輪車のドライバが単位時間あたりに起こせるバンク角変化量に基づいて決定される求心力変化量を超えないように設定する」としているが、単位時間あたりに起こせるバンク角変化量に基づいて決定される求心力変化量を超えない範囲内で補正を行うこともできる。例えば、カーブ内でバンク角を変化させる量が少ないほどドライバの操作は容易となるため、その範囲をより狭く設定することもできる。

また、例えば上記ステップＳ１２３と同様に、ステアリングスイッチの操作によってドライバが切り替えする車頭時間Thと連動させて、その変化抑制量を切り替えすることもできる。ステップＳ１２３で用いる車頭時間Thを大きな値に設定するような、すなわち車間距離を長めに設定する場合であれば、緩やかな加減速変化を好むような傾向にあるので、目標加速度変化レートTgtA_Crv_Rateの値を小さく補正することで、よりドライバに対して違和感の少なく、嗜好に合った加減速制御を提供することができる。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。

１０ 車両
１００ 車両制御装置
１１０ 曲率取得部
１２０ 駆動力制御部
２００ ステレオカメラ
３００ 車輪速センサ
４００ ブレーキコントロールユニット
４１０ ブレーキ
５００ エンジンコントロールユニット
５１０ エンジン
５２０ クラッチ
５３０ トランスミッション
５４０ ファイナルギア
６００ メータコントロールユニット
６１０ 表示装置
６２０ ブザー
７００ ＡＣＣコントロールスイッチ
８００ ナビ装置
９００ タイヤ

Claims (10)

1. 鞍乗型車両に搭載され、先行車両に追従走行する車両制御装置において、
   車両前方の道路の曲率を取得する曲率取得部と、
   前記曲率取得部で取得した曲率に基づいて、車両の駆動力の単位時間あたりの変化量を制限する駆動力制御部と、を備え、
   車両がカーブに進入する前に、前記駆動力制御部は、先行車両との車間距離が一定距離以上遠くなるように駆動力を制御することを特徴とする車両制御装置。
2. 前記駆動力制御部は、カーブを走行する際の実バンク角に基づいて、駆動力の下限値を設定する請求項１に記載の車両制御装置。
3. 前記駆動力制御部は、車速が道路の曲率に応じた最大バンク角に対応する車速の最大値を超えないように、駆動力の上限値を設定する請求項１に記載の車両制御装置。
4. 前記駆動力制御部は、駆動力の単位時間あたりの変化量を制限した場合、先行車両との目標相対速度を維持しないように駆動力を制御する請求項１に記載の車両制御装置。
5. 前記駆動力制御部は、駆動力の単位時間あたりの変化量を制限した場合、先行車両との目標車間距離を維持しないように駆動力を制御する請求項１に記載の車両制御装置。
6. 実バンク角は、車両に搭載されたカメラから取得された画像に基づいて推定される請求項２に記載の車両制御装置。
7. 駆動力の単位時間あたりの変化量の制限を解除した場合、前記駆動力制御部は、目標相対速度を維持しない制御から目標相対速度を維持する制御に移行する移行速度を制限する請求項４に記載の車両制御装置。
8. 駆動力の単位時間あたりの変化量の制限を解除した場合、前記駆動力制御部は、目標車間距離を維持しない制御から目標車間距離を維持する制御に移行する移行速度を制限する請求項５に記載の車両制御装置。
9. 駆動力の単位時間あたりの変化量の制限量は、道路の曲率、実バンク角、及び車速に基づいて決定される請求項１に記載の車両制御装置。
10. 前記駆動力制御部は、駆動力の単位時間あたりの変化量を制限している間に、車両に搭載された報知部を介してドライバに報知する請求項１に記載の車両制御装置。

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