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特開2020-157836車両の制御装置、車両の制御方法及びプログラム
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2020-157836(P2020-157836A)
(43)【公開日】2020年10月1日
(54)【発明の名称】車両の制御装置、車両の制御方法及びプログラム
(51)【国際特許分類】
   B60W 30/192 20120101AFI20200904BHJP
   G08G 1/16 20060101ALI20200904BHJP
   B60W 30/02 20120101ALI20200904BHJP
   B60W 40/068 20120101ALI20200904BHJP
【FI】
   B60W30/192
   G08G1/16 C
   B60W30/02
   B60W40/068
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】OL
【全頁数】15
(21)【出願番号】特願2019-57065(P2019-57065)
(22)【出願日】2019年3月25日
(71)【出願人】
【識別番号】000005348
【氏名又は名称】株式会社SUBARU
(74)【代理人】
【識別番号】110000936
【氏名又は名称】特許業務法人青海特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 章也
(72)【発明者】
【氏名】高尾 英行
(72)【発明者】
【氏名】山▲崎▼ 剛
【テーマコード(参考)】
3D241
5H181
【Fターム(参考)】
3D241BA16
3D241BA29
3D241BA60
3D241BB00
3D241CC01
3D241CC08
3D241CC17
3D241CD03
3D241CD07
3D241CD10
3D241CD15
3D241CE04
3D241CE05
3D241DA35Z
3D241DB01Z
3D241DB02Z
3D241DC46Z
3D241DC53Z
5H181AA01
5H181CC03
5H181CC04
5H181CC12
5H181CC14
5H181EE13
5H181FF05
5H181LL09
5H181LL16
(57)【要約】      (修正有)
【課題】自動運転から手動運転への切り換え時に、車両挙動を安定させることができる車両の制御装置及び方法を提供する。
【解決手段】車両が走行する路面の摩擦係数を推定する路面摩擦係数算出部210と、自動運転を行っている場合に、自動運転の継続可否を判断する自動運転可否判断部220と、自動運転を継続できないと判断された場合に、推定した前記摩擦係数から定まる制限値に基づいて手動運転における車両の前輪及び後輪の駆動力を制限する車両制御部230と、を備える、車両の制御装置200。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
車両が走行する路面の摩擦係数を推定する摩擦係数推定部と、
自動運転を行っている場合に、自動運転の継続可否を判断する自動運転可否判断部と、
前記自動運転を継続できないと判断された場合に、推定した前記摩擦係数から定まる制限値に基づいて手動運転における車両の前輪及び後輪の駆動力を制限する車両制御部と、
を備えることを特徴とする、車両の制御装置。
【請求項2】
前記摩擦係数推定部は、上限値と下限値で定まる前記摩擦係数を推定し、
前記車両制御部は、前記摩擦係数の前記下限値から定まる第1の制限値に基づいて前記前輪及び後輪の駆動力の一方を制限し、前記第1の制限値と前記前輪及び後輪の駆動力配分から定まる第2の制限値に基づいて前記前輪及び後輪の駆動力の他方を制限することを特徴とする、請求項1に記載の車両の制御装置。
【請求項3】
前記駆動力配分は、車両の諸元と運転状態から定まることを特徴とする、請求項2に記載の車両の制御装置。
【請求項4】
前記駆動力配分は、予め定められた値であることを特徴とする、請求項2に記載の車両の制御装置。
【請求項5】
前記第1の制限値に基づいて前記前輪の駆動力を制限することを特徴とする、請求項2〜4のいずれかに記載の車両の制御装置。
【請求項6】
前記第1の制限値に基づいて前記後輪の駆動力を制限することを特徴とする、請求項2〜4のいずれかに記載の車両の制御装置。
【請求項7】
前記第1の制限値に基づいて前記前輪及び後輪のうち操舵を行う車輪の駆動力を制限することを特徴とする、請求項2〜6のいずれかに記載の車両の制御装置。
【請求項8】
前記車両制御部は、前記後輪よりも前記前輪の駆動力をより制限することを特徴とする、請求項1〜7のいずれかに記載の車両の制御装置。
【請求項9】
前記自動運転を継続できないと判断された場合に、手動運転へ切り換える運転切換部を備えることを特徴とする、請求項1〜8のいずれかに記載の車両の制御装置。
【請求項10】
車両が走行する路面の摩擦係数を推定するステップと、
自動運転を行っている場合に、自動運転の継続可否を判断するステップと、
前記自動運転を継続できないと判断された場合に、推定した前記摩擦係数から定まる制限値に基づいて手動運転における車両の前輪及び後輪の駆動力を制限するステップと、
を備えることを特徴とする、車両の制御方法。
【請求項11】
車両が走行する路面の摩擦係数を推定する手段、
自動運転を行っている場合に、自動運転の継続可否を判断する手段、
前記自動運転を継続できないと判断された場合に、推定した前記摩擦係数から定まる制限値に基づいて手動運転における車両の前輪及び後輪の駆動力を制限する手段、
としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、車両の制御装置、車両の制御方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、例えば下記の特許文献1には、自動運転の継続が困難と判断した際に、運転者の覚醒状態を把握して、マニュアル運転能力があるときには、自動運転からマニュアル運転へ移行し、マニュアル運転能力がない場合には、緊急退避することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2016−115356号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
車両の自動運転は、様々なセンサ情報に基づいて行われる。例えば、有効なセンサ情報を取得できない事態が生じた場合、自動運転から手動運転に切り換えることが想定される。しかし、自動運転から手動運転に切り換える際に、運転者が急なアクセル、ブレーキ、ハンドル操作などをした場合に、車両の挙動が不安点になることが想定される。上記特許文献1に記載された技術は、手動運転への切り換え時に車両挙動が乱れることについて何ら考慮していなかった。
【0005】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、自動運転から手動運転への切り換え時に、車両挙動を安定させることが可能な、新規かつ改良された車両の制御装置、車両の制御方法及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、車両が走行する路面の摩擦係数を推定する摩擦係数推定部と、自動運転を行っている場合に、自動運転の継続可否を判断する自動運転可否判断部と、前記自動運転を継続できないと判断された場合に、推定した前記摩擦係数から定まる制限値に基づいて手動運転における車両の前輪及び後輪の駆動力を制限する車両制御部と、を備える、車両の制御装置が提供される。
【0007】
また、前記摩擦係数推定部は、上限値と下限値で定まる前記摩擦係数を推定し、前記車両制御部は、前記摩擦係数の前記下限値から定まる第1の制限値に基づいて前記前輪及び後輪の駆動力の一方を制限し、前記第1の制限値と前記前輪及び後輪の駆動力配分から定まる第2の制限値に基づいて前記前輪及び後輪の駆動力の他方を制限するものであっても良い。
【0008】
また、前記駆動力配分は、車両の諸元と運転状態から定まるものであっても良い。
【0009】
また、前記駆動力配分は、予め定められた値であっても良い。
【0010】
また、前記第1の制限値に基づいて前記前輪の駆動力を制限するものであっても良い。
【0011】
また、前記第1の制限値に基づいて前記後輪の駆動力を制限するものであっても良い。
【0012】
また、前記第1の制限値に基づいて前記前輪及び後輪のうち操舵を行う車輪の駆動力を制限するものであっても良い。
【0013】
また、前記車両制御部は、前記後輪よりも前記前輪の駆動力をより制限するものであっても良い。
【0014】
また、前記自動運転を継続できないと判断された場合に、手動運転へ切り換える運転切換部を備えるものであっても良い。
【0015】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、両が走行する路面の摩擦係数を推定するステップと、自動運転を行っている場合に、自動運転の継続可否を判断するステップと、前記自動運転を継続できないと判断された場合に、推定した前記摩擦係数から定まる制限値に基づいて手動運転における車両の前輪及び後輪の駆動力を制限するステップと、を備える、車両の制御方法が提供される。
【0016】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、車両が走行する路面の摩擦係数を推定する手段、自動運転を行っている場合に、自動運転の継続可否を判断する手段、前記自動運転を継続できないと判断された場合に、推定した前記摩擦係数から定まる制限値に基づいて手動運転における車両の前輪及び後輪の駆動力を制限する手段、としてコンピュータを機能させるためのプログラムが提供される。
【発明の効果】
【0017】
本発明によれば、自動運転から手動運転への切り換え時に、車両挙動を安定させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
図1】本発明の一実施形態に係る車両システム1000の構成を示す模式図である。
図2A】路面摩擦係数算出部が路面状態を判定する際に使用するマップを示す模式図である。
図2B図3Aのマップ3次元マップを2次元マップに分解して示す模式図である。
図2C図3Aのマップ3次元マップを2次元マップに分解して示す模式図である。
図2D図3Aのマップ3次元マップを2次元マップに分解して示す模式図である。
図2E図3Aのマップ3次元マップを2次元マップに分解して示す模式図である。
図3】路面状態と摩擦係数の関係を予め規定したデータベースの例を示す模式図である。
図4】本実施形態の車両システム1000で行われる処理を示すフローチャートである。
図5図4のステップS22において、路面状況に応じた駆動力を説明するための模式図である。
図6図5のフロントの図において、フロントの駆動力を制限したことにより、フロントの横力に余裕が生じる様子を示す模式図である。
図7】非自動運転に切り換える際に、駆動力が制限される様子を示すタイミングチャートである。
図8】リアの駆動力制限値を路面摩擦係数の下限値に基づいて設定し、フロントの駆動力制限値をフロントとリアの駆動力配分に応じて設定した場合に、駆動力が制限される様子を示すタイミングチャートである。
図9】理想駆動力線図を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【0020】
先ず、図1を参照して、本発明の一実施形態に係る車両システム1000の構成について説明する。この車両システム1000は、自動車などの車両に搭載される。本実施形態において、車両システム1000が搭載される車両は、自動運転と手動運転が可能な車両である。図1に示すように、本実施形態に係る車両システム1000は、第1のセンサ150、第2のセンサ160、車速センサ170、制御装置200、車両制駆動装置300、操舵装置400、情報提示装置500、を有して構成されている。
【0021】
制御装置200は、車両システム1000の全体を制御する。制御装置200は、路面摩擦係数算出部(路面摩擦係数推定部)210、自動運転可否判断部220、車両制御部230、制限値算出部240、情報提示処理部250、運転切換部260、理想駆動配分算出部270、を有している。なお、図1に示す制御装置200の構成要素は、回路(ハードウェア)、またはCPUなどの中央演算処理装置とこれを機能させるためのプログラム(ソフトウェア)から構成することができる。
【0022】
第1のセンサ150は、車両前方を撮像するカメラ、温度センサ(外気温センサ、路面温度センサ)、近赤外線センサ、ミリ波レーダ、レーザレーダ(LiDAR)、レーザ光センサ(TOF(Time of Flight)センサ)等の非接触式センサ(環境認識センサ)を備えるハイブリッドタイプのセンサであり、車両前方の画像、温度、路面状態等の環境情報を検出する。なお、第1のセンサ150による路面状態の判別の際に、例えば特開2006−46936号公報に記載されている方法を採用しても良い。
【0023】
第2のセンサ160は、車両が自動運転を行う際に利用されるセンサであり、位置センサ(GPS)、車両前方を撮像するカメラ、ミリ波レーダ、レーザレーダ等を含む。なお、第1のセンサ150と第2のセンサ160の一部または全部は共通に構成されていても良い。
【0024】
制御装置200の路面摩擦係数算出部210は、第1のセンサ150により車両前方の画像、温度等が検出されると、これに基づいて路面の摩擦係数をリアルタイムに算出する。
【0025】
具体的に、路面摩擦係数算出部210は、第1のセンサ150のカメラの画像から車両前方の路面の色、路面粗さ等を取得する。また、路面摩擦係数算出部210は、第1のセンサ150の非接触式温度計から、外気温、路面温度を取得する。
【0026】
また、路面摩擦係数算出部210は、第1のセンサ150の近赤外線センサの検出値から、路面の水分量を取得する。近赤外線を路面に照射した際に、路面に水分が多いと近赤外線の反射量が少なくなり、路面に水分が少ないと近赤外線の反射量が多くなる。従って、路面摩擦係数算出部210は、近赤外線センサの検出値に基づいて、路面の水分量を取得することができる。
【0027】
また、路面摩擦係数算出部210は、第1のセンサ150のレーザ光センサから、路面の粗さを取得する。より詳細には、レーザ光を照射してからその反射光が検出されるまでの時間に基づいて、車両前方の路面の粗さ(凹凸)を取得することができる。なお、路面摩擦係数算出部210は、車両速度に基づいて、車両走行に伴う路面の移動分を考慮して、車両前方の領域の路面の粗さを取得する。
【0028】
路面摩擦係数算出部210は、第1のセンサ150から取得したこれらの情報から、路面状態がドライ(D)、ウェット(W)、雪(S)、氷(I)であるかを判定する。図2Aは、路面摩擦係数算出部210が路面状態を判定する際に使用するマップを示す模式図である。図2Aに示すマップは、路面温度、路面凹凸、及び路面の水分量のそれぞれを正規化した値をパラメータとする、3次元マップとされている。図2B図2Eは、図2Aのマップ3次元マップを2次元マップに分解して示す模式図である。図2Bは、路面温度(Z軸)、路面凹凸(X軸)、及び路面の水分量(Y軸)の座標系を、図2C図2Bの(1)面の2次元マップを、図2D図2Bの(2)面の2次元マップを、図2E図2Bの(3)面の2次元マップを、それぞれ示している。路面摩擦係数算出部210は、第1のセンサ150による検出値から取得した路面温度、路面凹凸、路面水分量を図2Aのマップに当てはめて、路面状態を判定する。
【0029】
そして、路面摩擦係数算出部210は、図2Aのマップから判定した路面状態を、路面状態と路面摩擦係数の関係を予め規定したデータベースに反映させることで、路面摩擦係数μNを算出する。図3は、路面状態と摩擦係数の関係を予め規定したデータベースの例を示す模式図である。図3に示すデータベースでは、縦方向では、路面状況である「アスファルト」、「コンクリート」、「砂利」、「氷」、「雪」に応じた摩擦係数が示されている。また、横方向では、路面状況として、乾(ドライ(D))、濡(ウェット(W))に応じた摩擦係数が示されている。
【0030】
路面摩擦係数算出部210は、図2Aのマップから判定した路面状態を図3のデータベースに当てはめ、路面摩擦係数μを算出する。この際、「アスファルト」、「コンクリート」、「砂利」の判定については、第1のセンサ150のカメラから取得した路面の画像と、予め取得しておいた「アスファルト」、「コンクリート」、「砂利」の各画像との類似度を判定した結果から、車両前方の路面が「アスファルト」、「コンクリート」、「砂利」のいずれであるかを判定する。
【0031】
更に、路面摩擦係数算出部210は、車両前方の路面が「アスファルト」であると判定した場合に、第1のセンサ150のカメラから取得した路面の画像と、予め取得しておいた「新舗装」、「普通舗装」、「舗装摩減」、「タール過剰」の各画像との類似度を判定した結果から、車両前方の路面が「アスファルト」であり、「新舗装」、「普通舗装」、「舗装摩減」、「タール過剰」ののいずれであるかを判定する。路面摩擦係数算出部210は、車両前方の路面が「コンクリート」、「砂利」であると判定した場合も同様に、更に細分化した判定を行うことができる。
【0032】
以上により、路面摩擦係数算出部210は、路面状況と車両速度に基づいて、図3のデータベースから、車両前方の路面摩擦係数μfを算出する。例えば、第1のセンサ150のカメラの画像から、路面が「アスファルト」の「新舗装」であることが判定され、車速センサ170から検出される車両速度が40km/hであり、図2Aのマップから路面状況が乾(ドライ(D))と判定された場合、路面摩擦係数μfの値は0.82〜1.02として算出される。
【0033】
自動運転可否判断部220は、第2のセンサ160から取得した情報に基づいて、自動運転の可否を判断する。自動運転可否判断部220は、第2のセンサ160による適切なセンサ情報の収集ができない場合に、自動運転が不可であると判断する。具体的に、例えば、位置センサ(GPS)は、ビルの近辺、トンネル内などでは利用することができず、このような場合に、自動運転可否判断部220は、自動運転が不可であると判断する。また、例えば、第2のセンサ160を構成するカメラが、夜間や逆光など光源が不適切なシーン、濃霧、豪雨、豪雪、濃霧などの悪天候のシーンを撮影する場合に、適切な画像が撮影できないことから、自動運転が不可であると判断する。
【0034】
また、第2のセンサ160を構成するミリ波レーダについては、検出の際の空間分解能が他のセンサに比べて劣り、例えば段ボール箱や発泡スチロールなど電波の反射率の低い物体を検出した場合などは物体の識別は困難であるため、自動運転が不可であると判断する。
【0035】
また、第2のセンサ160を構成するレーザレーダについては、赤外光を用いるため、豪雨、豪雪、濃霧などの悪天候時に検出性能が低下する。このような場合、自動運転可否判断部220は、自動運転が不可であると判断する。
【0036】
また、自動運転可否判断部220は、上記のような条件の組み合わせにより、センサが精度良く機能しないと判断した場合に、自動運転が不可であると判断しても良い。
【0037】
また、自動運転可否判断部220は、第2のセンサ160の基幹部品の破損、故障など、センサ失陥時に、自動運転が不可であると判断する。
【0038】
運転切換部260は、自動運転が不可と判断された場合に、自動運転から手動運転へ運転モードを切り換える。車両制御部230は、自動運転が不可と判断された場合に、車両性駆動装置300を制御して、手動運転時の車両の駆動力を制限する。制限値算出部は、自動運転が不可と判断された場合に、車両の駆動力を制限するための駆動力制限値を算出する。情報提示処理部250は、自動運転が不可と判断された場合に、情報提示装置500を制御して、手動運転へ切り換える旨の情報提示を車両の乗員に対して行う。
【0039】
車両制駆動装置300は、車両を制駆動する装置である。具体的には、車両制御装置300は、車両の車輪を駆動するとともに回生により発電するモータ、エンジン(内燃機関)、摩擦ブレーキ等の装置である。操舵装置400は、操舵により主に車両の前輪を転舵する装置である。操舵装置400はアクチュエータの駆動力により、前輪を転舵することができる。操舵装置400は、後輪を転舵するものであっても良い。
【0040】
情報提示装置500は、車内に設置されたディスプレイ、スピーカ等から構成され、情報提示処理部250の指示に基づき、手動運転へ切り換える旨の情報提示を車両の乗員に対して行う。
【0041】
次に、図4のフローチャートに基づいて、本実施形態の車両システム1000で行われる処理について説明する。先ず、ステップS10では、車両システム1000を搭載した車両が自動運転を行う。自動運転は、第2のセンサ160が検出した情報に基づいて、車両制御部230が車両制駆動装置300、操舵装置400を制御することによって行われる。
【0042】
次のステップS12では、第1のセンサ150が、路面状態を把握するため、路面摩擦係数を算出するための環境情報を検出する。次のステップS14では、路面摩擦係数算出部210が、第1のセンサ150が検出した情報に基づいて、現在走行中の路面の路面摩擦係数を算出する。
【0043】
次のステップS16では、自動運転可否判断部220が、第2のセンサ160が検出した情報に基づいて、自動運転を継続できるかを示す情報を収集する。次のステップS18では、自動運転可否判断部220が、ステップS16で収集した情報に基づいて、自動運転を継続可能か否か判断する。
【0044】
ステップS18で自動運転を継続可能と判断した場合は、ステップS10に戻る。一方、ステップS18で自動運転を継続できないと判断した場合は、ステップS20へ進む。ステップS20では、非自動運転(手動運転)に切り換える旨の警告を車両の乗員に報知する。警告は、情報提示処理部250が情報提示装置500へ指令を出すことによって行われる。
【0045】
ステップS20の後はステップS22へ進む。ステップS22では、制限値算出部240が、路面状況に応じて車両の駆動力の制限値を算出する。次のステップS24では、自動運転から手動運転への切り換えを行い、ステップS22で算出した制限値に基づき、手動運転を行う。
【0046】
ステップS24では、手動運転により車両の乗員(ドライバ)がアクセル操作を行い、車両制駆動装置300が駆動力を制限する。この際、アクセル操作により指示された車両の駆動力が、ステップS22で算出された制限値を超える場合は、車両の駆動力は制限値を上限として制限される。
【0047】
図5は、図4のステップS22で算出された制限値に基づき、路面状況に応じて設定された駆動力を説明するための模式図である。図5では、車両のフロント(前輪)とリア(後輪)のそれぞれの駆動力を摩擦円で示している。図5中のフロント及びリアの図において、破線で示す摩擦円は、図4のステップS18で自動運転を継続できないと判断された時点での駆動力(自動運転時の駆動力)を示している。一方、図5中のフロントの図において、一点鎖線で示す摩擦円は、図4のステップS22において、路面状況に応じて算出された制限値により制限された手動運転時の駆動力を示している。
【0048】
路面摩擦係数算出部210による演算では、図3に基づき、路面摩擦係数μNの上限値と下限値が算出される。図4のステップS22では、フロントに関しては、安全を見込んで、路面摩擦係数の下限値(最小摩擦係数)を用いて駆動力の制限値を算出する。具体的に、図5中のフロントの図において、一点鎖線で示す駆動力の半径は、ステップS14で算出した路面摩擦係数の下限値に車輪の垂直荷重を乗算することで得られる。
【0049】
また、図5中のリアの図において、一点鎖線で示す摩擦円は、フロントの駆動力制限に合わせて設定されたリアの駆動力制限値を示している。図5に示すように、リアの駆動力は、フロントほどは制限されない。ここで、リアの駆動力制限値は、フロントの駆動力制限値に基づき、フロントとリアの駆動力配分から設定される。例えば、駆動力配分をフロント:リア=4:6とした場合、リアの駆動力制限値は、フロントの駆動力制限の1.5倍とされる。なお、フロントとリアの駆動力配分は、例えば車両の前後の荷重配分から定められる。
【0050】
以上のように、自動運転を継続できない場合は、車両制駆動装置300による前輪の駆動力(または制動力)が、現在の摩擦係数の下限値に応じた値に制限される。また、後輪の駆動力は、フロントとリアの駆動力配分に応じて定められる。これにより、現在の路面状態に応じて駆動力を制限することができ、自動運転から非自動運転(手動運転)に切り換わる際に、車両挙動を安定させることができる。特に、前輪の駆動力を、現在の路面摩擦係数の下限値に応じた値に制限することで、安全を見込んだ最小限の値まで駆動力を制限することができるため、横力に余裕を持たせることができ、車両挙動を確実に安定させることができる。また、後輪の駆動力については、前輪ほどは制限しないことにより、加速不良などの発生を確実に抑えることができる。
【0051】
一方、上述した例では、現在の路面摩擦係数の下限値に応じた値に前輪の駆動力を制限する例を示したが、駆動力制限値は現在の路面摩擦係数に基づいて設定されていれば良く、必ずしも下限値に対応した値でなくても良い。例えば、路面摩擦係数の上限値と下限値の間の値に基づいて制限値を定めても良い。また、路面摩擦係数の算出精度が非常に高く、上限値と下限値との間の差分が非常に小さい場合、算出された路面摩擦係数から所定量を減算して得られる安全を見込んだ摩擦係数に基づいて制限値を設定しても良い。
【0052】
なお、本実施形態において、駆動力制限値に基づいて実際の駆動力を制限する手法は、様々な手法を用いることができる。例えば、ドライバによって操作されるアクセルのアクセル開度を制限しても良いし、アクセル開速度を制限しても良い。また、電動車の場合は、車輪を駆動するモータの電力を制限しても良い。
【0053】
図6は、図5のフロントの図において、フロントの駆動力を制限したことにより、フロントの横力に余裕が生じる様子を示す模式図である。図6の駆動力制限前の図では、前後の駆動力Fxが破線の摩擦円の範囲内で比較的大きく、横力Fyが比較的小さくなる。一方、図6の駆動力制限後の図では、前後の駆動力Fx’を一点鎖線の範囲に制限した結果、破線で示す自動運転時の摩擦円の範囲では、横力Fy’が駆動力制限前の値Fyよりも大きくなる。従って、横力に余裕が出るため、旋回性能を向上することができる。これにより、手動運転に切り換わった後、急な操舵が行われた場合などにおいても、スリップの発生を確実に抑止できる。
【0054】
図7は、手動運転に切り換える際に、駆動力が制限される様子を示すタイミングチャートである。図7では、自動運転不可フラグの状態と、前輪、後輪の駆動力制限値とが、時間の経過に伴って変化する様子を示している。
【0055】
図7に示す時刻t0は、図4のステップS24で自動運転から手動運転へ切り換えた時点を示している。時刻t0以前では、前輪、後輪の駆動力は、ステップS14で算出された摩擦係数の上限値から求まる駆動力に制限されている。時刻t0で自動運転を継続できないと判断されると、自動運転不可フラグが立ち上がる。
【0056】
また、時刻t0で自動運転を継続できないと判断されると、前輪と後輪の駆動力に制限がかけられる。フロントの駆動力制限値は、ステップS14で算出された摩擦係数の下限値から求まる駆動力に相当し、図5中に示した一点鎖線で示す摩擦円の駆動力に相当する。また、リアの駆動力制限値は、フロントとリアの駆動力配分から設定され、例えば、フロントの駆動力制限値の1.5倍とされる。これにより、前輪と後輪のトルクダウンが行われ、自動運転から非自動運転に切り換わる際の車両挙動を安定させ、安全性を確保することができる。また、特にフロントの横力に余裕を持たせることができ、旋回性能を向上することが可能となる。なお、後輪で操舵を行う車両の場合は、リアの駆動力制限値を摩擦係数の下限値から求まる駆動力とし、フロントの駆動力制限値をフロントとリアの駆動力配分から設定することで、リアの横力に余裕を持たせることができ、旋回性能を向上することができる。
【0057】
時刻t1では、第2のセンサ160が検出した情報等に基づいて、自動運転可否判断部220が、自動運転に復帰可能と判断する。このため、時刻t1以降は、自動運転不可フラグがオフとなる。トルクダウンは、時刻t1まで継続して行われ、時刻t1以降は時刻t0以前の値に復帰する。なお、上述したように、時刻t0以前の駆動力制限値は、摩擦係数の上限値から求まる値である。
【0058】
なお、時刻t1の時点で、路面摩擦係数算出部210が算出した路面摩擦係数が、ステップS14の時点から変化している場合は、時刻t1の時点の路面摩擦係数に基づいて駆動力に制限をかけても良い。例えば、時刻t0以前では路面状態が「ドライ」であり、時刻t1の時点で路面状態が「凍結」に変化した場合は、時刻t1の時点の路面摩擦係数に基づいて駆動力に制限をかける。これにより、自動運転から手動運転に切り換わる過渡期の路面状態の変化に対応して車両挙動を安定させることができる。
【0059】
上述した説明では、フロントの駆動力制限値を路面摩擦係数の下限値に基づいて設定し、リアの駆動力制限値をフロントとリアの駆動力配分に応じて設定する例を示した。一方、リアの駆動力制限値を路面摩擦係数の下限値に基づいて設定し、フロントの駆動力制限値をフロントとリアの駆動力配分に応じて設定しても良い。例えば、駆動力配分をフロント:リア=4:6とした場合、フロントの駆動力制限値は、リアの駆動力制限の4/6倍とされる。
【0060】
図8は、リアの駆動力制限値を路面摩擦係数の下限値に基づいて設定し、フロントの駆動力制限値をフロントとリアの駆動力配分に応じて設定した場合に、駆動力が制限される様子を示すタイミングチャートである。図8でも、自動運転不可フラグの状態と、前輪、後輪の駆動力制限値とが、時間の経過に伴って変化する様子を示している。
【0061】
図8に示す時刻t0は、図4のステップS24で自動運転から手動運転へ切り換えた時点を示している。時刻t0以前では、前輪、後輪の駆動力は、ステップS14で算出された摩擦係数の上限値から求まる駆動力に制限されている。時刻t0で自動運転を継続できないと判断されると、自動運転不可フラグが立ち上がる。
【0062】
また、時刻t0で自動運転を継続できないと判断されると、駆動力制限値が低下し、前輪と後輪の駆動力に制限がかけられる。リアの駆動力制限値は、ステップS14で算出された摩擦係数の下限値から求まる駆動力に相当する。また、フロントの駆動力制限値は、フロントとリアの駆動力配分から設定され、例えば、リアの駆動力制限値の4/6倍とされる。これにより、前輪と後輪のトルクダウンが行われ、自動運転から非自動運転に切り換わる際の車両挙動を安定させ、安全性を確保することができる。また、特にリアの横力に余裕を持たせることができ、旋回性能を向上することが可能となる。
【0063】
時刻t1では、第2のセンサ160が検出した情報等に基づいて、自動運転可否判断部220が、自動運転に復帰可能と判断する。このため、時刻t1以降は、自動運転不可フラグがオフとなる。トルクダウンは、時刻t1まで継続して行われ、時刻t1以降は時刻t0以前の値に復帰する。
【0064】
図8に示す制御を行った場合、図7に示す制御に比べて、車両の総トルクは低下する一方、総トルクが低下した分、安全性をより高めることが可能となる。
【0065】
上述した例では、フロント及びリアの一方の駆動力制限値を算出した後、駆動力配分を例えばフロント:リア=4:6として、フロント及びリアの他方の駆動力制限値を算出する例を示した。一方、フロントとリアの駆動力配分は、車両の諸元に応じて異なり、また運転時の車両加速度などの運転状態によっても異なる。このため、これらの要因を加味した理想駆動力配分を算出し、理想駆動力配分に基づいてフロント及びリアの他方の駆動力制限値を算出しても良い。
【0066】
理想駆動力配分は、理想駆動力配分算出部270により算出される。以下、理想駆動力配分の算出方法について説明する。図9は、理想駆動力線図を示す模式図である。図9に示す理想駆動力線図は、車両加速度に対する理想的な前輪又は後輪の駆動力配分を示したものであり、車重、ホイールベース、重心高、ロール率から求まる。
【0067】
図9において、横軸は前輪の接地荷重Fzfに対する前輪の前後力Fx(front)の比(=Fx(front)/Fzf)を示している。ここで、前輪の静止時の接地荷重をFzf0、加速による荷重移動量をΔFzxとすると、前輪の接地荷重Fzfは以下の式(1)から算出できる。
Fzf=Fzf0−ΔFzx ・・・(1)
【0068】
また、図9において、縦軸は後輪の接地荷重Fzrに対する後輪の前後力Fx(rear)の比(=Fx(rear)/Fzr)を示している。ここで、後輪の静止時の接地荷重をFzr0、加速による荷重移動量をΔFzxとすると、後輪の接地荷重Fzrは以下の式(2)から算出できる。
Fzr=Fzr0+ΔFzxである。 ・・・(2)
【0069】
また、加速による荷重移動量をΔFzxは、車両重量m、前後加速度a、重心高h、ホイールベースlを用いて、以下の式(3)から算出できる。
ΔFzx=(m・a・h)/(2・l) ・・・(3)
【0070】
図9において、実線で示す曲線は車両の直進時の特性を示している。また、一点鎖線で示す曲線は車両の旋回時の特性を示している。
【0071】
また、図9において、5つの二点鎖線は、路面摩擦係数μが、μ=0.2,μ=0.4,μ=0.6,μ=0.8,μ=1.0のそれぞれの場合を示している。更に、5つの破線は、加速度が0.2G、0.4G、0.6G、0.8G、1.0Gのそれぞれの場合を示している。
【0072】
図9によれば、直進の場合、加速度0.2Gでは、前後の駆動力配分が前輪:後輪=52:48程度が理想駆動力配分となり、この状態でμ=0.2の路面にて限界まで駆動力を出力することができる。また、加速度0.6Gでは、前後の駆動力配分が前輪:後輪=47:53程度が理想的な駆動力配分となり、この状態でμ=0.6の路面にて限界まで駆動力を出力することができる。
【0073】
理想駆動力配分算出部270は、図9の理想駆動力線図に基づき、例えば車速センサ170から得られる車両の加速度を当てはめて、運転状態に応じた理想駆動力配分を算出する。図9に基づく制御方法としては、基本的には領域Rで示す理想駆動力配分となるように前後の駆動力を配分する。すなわち、前輪:後輪=40:60〜前輪:後輪=60:40とする。
【0074】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【0075】
200 制御装置
210 路面摩擦係数算出部
220 自動運転可否判断部
230 車両制御部
図1
図2A
図2B
図2C
図2D
図2E
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9