JP2017043171A - 車速制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両が走行している道路の制限速度を順守しつつ、カーブに適切な速度で進入できるようにする。
【解決手段】車速制御装置（１１）は、車両前方の道路に係る制限速度を取得する制限速度取得手段（１１４１）と、車両前方のカーブの開始位置までの距離およびカーブの曲率半径を算出するカーブ情報取得手段（１１４２）と、算出された曲率半径に基づいて、車両がカーブにおける走行車線を逸脱しない第１最大速度を算出する算出手段（１１４３）と、第１最大速度が取得された制限速度を超えない場合に、開始位置における車両の速度を、第１最大速度にするように車両を制御する制御手段（１１４４）とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば車両がカーブを走行する際に走行支援を行う装置に関し、特に車両がカーブに進入するまでの車速を制御する装置に関する。

この種の装置として、カーブの曲率半径の情報を取得し、該曲率半径からカーブを走行する際の許容速度を算出し、車両の速度が許容速度を超えている場合は、ドライバ（即ち運転者）に警報を行う装置が提案されている（特許文献１参照）。

特開平０７−２６６９１９号公報

しかしながら、上述の背景技術によれば、許容速度を算出する際に車両が走行する道路の制限速度を考慮しておらず、制限速度を超える速度でカーブに進入してしまいかねないという技術的問題点がある。

本発明は、上述した問題点に鑑み、例えば、車両が走行している道路の制限速度を順守しつつ、カーブに適切な速度で進入できる車速制御装置を提供することを課題とする。

＜１＞
上記課題を解決するために本発明の車速制御装置は、車両前方の道路に係る制限速度を取得する制限速度取得手段と、前記道路のカーブの有無を検知し、前記車両の現在位置から前記カーブの開始位置までの距離および前記カーブの曲率半径を算出するカーブ情報取得手段と、前記算出された曲率半径に基づいて、前記車両が前記カーブにおける走行車線を逸脱しない第１最大速度を算出する算出手段と、前記算出された第１最大速度が前記取得された制限速度を超えない場合に、前記開始位置における前記車両の速度を、前記算出された第１最大速度にするように前記車両を制御する制御手段とを備える。

本発明の車速制御装置によれば、車両前方にカーブが有ると、カーブ情報取得手段により、これが検知され、更に、カーブの開始位置までの距離および曲率半径が算出される。これと並行して或いは相前後して制限速度取得手段により、制限速度が取得される。

本発明に係る「制限速度取得手段」は、例えば、車載カメラで撮像した画像中の、道路脇、陸橋などに設置された道路標識から制限速度を画像認識等により取得する。或いは、撮像した画像中の、路面などに描かれた路面標示から制限速度を取得するものでよい。制限速度取得手段は、例えば、交通情報を集約するセンタ（以下適宜、センタと称す）などの車両外部から制限速度を取得するものでよく、例えば、車路間通信や車々間通信を介して取得してもよい。

本発明に係る「カーブ情報取得手段」は、例えば、車載カメラで撮像した画像中の、車両前方にあるカーブの有無を画像認識等により検知する。更に、例えば、撮像した画像中のカーブの開始位置を、移動しながら複数回検知して該開始位置までの距離を算出する。更に例えば、車載カメラで撮像した画像中の、車両が走行している車線の左右の白線或いはセンターラインから、該車線の中央線の軌跡を生成し、該中央線の軌跡から曲率半径を算出する。或いは、カーブ情報取得手段は、例えば、カーブの開始位置、およびカーブの曲率半径を、車両に搭載されている地図データベースなどから取得してよい。この際の「カーブの開始位置」とは、前記算出した曲率半径がゼロ以上、或いは所定値以上になる位置のことを指してよい。

このように算出された曲率半径に基づいて、算出手段により、第１最大速度を算出し、制御手段による制御下で、算出された第１最大速度が取得された制限速度を超えない場合に、開始位置における車両の速度を、算出された第１最大速度にする。ここに「第１最大速度にする」とは、第１最大速度に近付ける、理想的には文字通り一致させる又は実質的に一致させる（実践上、車両が走行車線を逸脱しない程度に一致させる）ことを意味する。

よって、この場合には、車両がカーブに進入する際に、速度が第１最大速度へと制御され（典型的には減速が適切に行われ）、走行車線を逸脱しないようにできる。逆に、算出された第１最大速度が取得された制限速度を超える場合には、制御手段による制御下で、車両の速度を、算出された第１最大速度にすることはない。

以上の結果、本発明の車速制限装置によれば、車両が走行している道路の制限速度を順守しつつ、カーブに適切な速度で進入できる車速制御装置を提供することができる。

＜２＞
上述した車速制御装置の一の態様では、前記算出手段は、前記車両に係る摩擦円に基づいて前記車両が前記走行車線を逸脱しない第２最大速度を更に算出し、前記制御手段は、前記第１最大速度に代えて、前記第１最大速度及び前記第２最大速度の小さい方が前記制限速度を超えない場合に、前記開始位置における前記速度を、前記小さい方にするように前記車両を制御する。

この態様によれば、制御手段は、単純に第１最大速度が制限速度を超えない場合に上述の如く速度を制御するのではなく、第１最大速度と異なる方法で算出された第２最大速度と第１最大速度との小さい方が、制限速度を超えない場合に上述の如く速度を制御する。即ち、第１最大速度及び第２最大速度の算出が夫々誤差等の影響で大なり小なり不正確であったとしても、制限速度を順守している可能性がより高い場合に、上述の如く速度を制御する。このため、車両が走行している道路の制限速度をより確実に順守しつつ、より安全な速度でカーブに進入することができる。

＜３＞
上述した車速制御装置の他の態様では、前記制御手段は、前記算出された第１最大速度が前記制限速度を超えている場合に、前記開始位置における前記速度を、前記制限速度にするように前記車両を制御する。

＜４＞
この態様では更に、前記制御手段は、前記算出された第１最大速度が前記制限速度を超えない場合に、前記算出された第１最大速度が目標速度として設定され、前記算出された第１最大速度が前記制限速度を超えている場合に、前記制限速度が目標速度として設定され、 前記開始位置における前記車両の速度を前記目標速度とするようにフィードバック制御するように構成してもよい。

これらの態様によれば、算出された第１最大速度が制限速度を超えている場合に、カーブの開始位置における速度を、制限速度にするように前記車両を制御する。即ち、制限速度を超える場合に、制御手段による制御下で、車両の速度を算出された第１最大速度にすることはないだけでなく、より積極的に車両の速度を制限速度にするように車両を制御する。ここに「制限速度にする」とは、制限速度に近付ける、理想的には文字通り一致させる又は実質的に一致させる（実践上、車両が制限速度を超えていないと言える程度に一致させる）ことを意味する。これにより、何れの場合にも、制御手段によりカーブの開始位置での車両速度を法規に反して制限速度以上にすることはない。特に、制御手段がＦ／Ｂ制御（フィードバック制御）を行う構成では、先ず、場合に応じて第１最大速度又は制限速度が目標速度として設定され、更に、車両の速度が該設定された目標速度となるようにＦ／Ｂ制御が行われるので、上述の如き本願発明独自の効果がより確実に得られる。

＜５＞
或いは、上述した第２最大速度を更に算出する車速制御装置の一の態様における、更なる態様では、前記制御手段は、前記小さい方が前記制限速度を超えている場合に、前記開始位置における前記速度を、前記制限速度にするように前記車両を制御する。

＜６＞
この態様では更に、前記制御手段は、前記小さい方が前記制限速度を超えない場合に、前記小さい方が目標速度として設定され、前記小さい方が前記制限速度を超えている場合に、前記制限速度が目標速度として設定され、前記開始位置における前記車両の速度を前記目標速度とするようにフィードバック制御するように構成してもよい。

これらの態様によれば、前記小さい方（即ち、第１最大速度及び前記第２最大速度の小さい方）が制限速度を超えている場合に、カーブの開始位置における速度を、制限速度にするように前記車両を制御する。即ち、制限速度を超える場合に、制御手段による制御下で、車両の速度を前記小さい方にすることはないだけでなく、より積極的に車両の速度を制限速度にするように車両を制御する。これにより、何れの場合にも、制御手段によりカーブの開始位置での車両速度を法規に反して制限速度以上にすることはない。特に、制御手段がＦ／Ｂ制御を行う構成では、先ず、場合に応じて前記小さい方又は制限速度が目標速度として設定され、更に、車両の速度が該設定された目標速度となるようにＦ／Ｂ制御が行われるので、上述の如き本願発明独自の効果がより確実に得られる。

＜７＞
上述した車速制御装置の他の態様では、前記車両前方の画像を撮像する撮像手段を更に備え、前記制限速度取得手段は、前記撮像された画像中から前記制限速度を取得し、前記カーブ情報取得手段は、前記撮像された画像中から前記距離および前記曲率半径を算出する。

この態様によれば、制限速度取得手段は、車両にセンタから制限速度を取得する機器や、制限速度を含む地図データベースを搭載していなくとも、例えば車載カメラ等の撮像手段で撮像した画像中の道路標識や路面表示から、制限速度を画像認識、文字認識等により取得できる。更に、カーブ情報取得手段は、車両にセンタからカーブ情報を取得する機器やカーブ情報を含む地図データベースを搭載していなくとも、撮像手段の撮像した画像から、例えば、撮像した画像中のカーブの開始位置を、移動しながら複数回検知して又は複数のカメラで一回若しくは複数回検知して、三角測量法等の要領で該開始位置までの距離を算出できる。更に、例えば、画像認識、文字認識等により線分として又は連なる点の配列として連続的又は断続的な認識される、画像中の車両が走行している車線の左右の白線或いはセンターラインから、該車線の中央線の軌跡を生成し、該中央線の軌跡から曲率半径を算出できる。

これらにより、撮像手段を備える車両であれば、車両が走行している道路の制限速度を順守しつつ、カーブに適切な速度で進入できる。

本発明のこのような作用及び他の利得は、これ以降に説明する実施形態により明らかにされる。

図１は、第１実施形態の車速制御装置を搭載する車両の構成を示すブロック図である。 図２は、第１最大速度の算出に係る説明図である。 図３は、第１実施形態の車速制御装置が行う処理の流れを示すフローチャートである。 図４は、第１実施形態の車速制御装置の動作の一例を示すタイムチャートである。 図５は、第１実施形態の車速制御装置の動作のその他一例を示すタイムチャートである。 図６は、第２実施形態の車速制御装置を搭載する車両の構成を示すブロック図である。 図７は、第２最大速度の算出に係る説明図である。 図８は、第２実施形態の車速制御装置が行う処理の流れを示すフローチャートである。

＜第１実施形態＞

以下、図１乃至図５を参照して本発明の車速制御装置の第１実施形態について説明する。

図１を参照しながら、第１実施形態の車速制御装置の一例について説明する。図１は、第１実施形態の車速制御装置を搭載する車両の構造の一例を示すブロック図である。

図１に示すように、車両１は、車速制御装置１１と、アクセル・ブレーキアクチュエータ１２、エンジン１３と、ブレーキ１４と、トランスミッション１５と、タイヤ１６とを備えている。

車速制御装置１１は、アクセル・ブレーキアクチュエータ１２に対して出力する各種信号を算出するために、センサ１１１と、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）受信部１１２と、地図ＤＢ（ＤａｔａＢａｓｅ）１１３と、制御ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１１４と、アクチュエータＥＣＵ１１４４とを備えている。

センサ１１１は、車両の走行に必要な又は有用な情報を検出する検出機器である。センサ１１１の検出結果は、制御ＥＣＵ１１４に対して適宜出力される。センサ１１１は、例えば、外部センサ１１１１と、内部センサ１１１２とを含む。

外部センサ１１１１は、車両の外部状況を検出する検出機器である。外部状況とは、例えば、車両の周囲の環境を含んでいてもよい。

外部センサ１１１１は、本発明に係る「撮像手段」の一具体例を構成するカメラ部１１１１Ａを含む。カメラ部１１１１Ａは、例えば車両のフロントガラス部、或いはバックミラー部に設置される。また、カメラ部１１１１Ａは、車両の前方の車線（即ち、車両がこれから走行する車線）の画像を撮像する。なお、カメラ部１１１１Ａのカメラは単眼、複眼どちらでもよい。更に、複数のカメラが、相互から一定の距離を隔てて配置されることで、カメラ部１１１１Ａが構成されてもよい。

内部センサ１１１２は、車両の内部状況を検出する検出機器である。内部状況は、例えば、車両の走行状態を含んでいてもよい。また、内部状況は、例えば、車両の各種機器の作動状態を含んでいてもよい。

内部センサ１１１２は、速度センサ１１１２Ａを含む。速度センサ１１１２Ａは、車両の速度を検出する検出機器である。速度センサ１１２１の一例として、車輪即センサがあげられる。内部センサ１１１２は、更に加速度センサ、距離センサ、傾斜角度センサ等を含んで構成されてもよい。

ＧＰＳ受信部１１２は、３個以上のＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信することで、車両の位置（以降適宜“車両位置”と称する）を計測する。ＧＰＳ受信部１２は、計測した車両位置を示す車両位置情報を、制御ＥＣＵ１１４に対して出力する。なお、ＧＰＳ受信部１２に加えて又は代えて、車両位置を計測可能な計測機器を備えていてもよい。更に、これらに代えて又は加えて、路車間通信や車々間通信によって自車位置を特定可能に構成されてもよい。

地図ＤＢ１１３は地図を示す地図情報を格納するデータベースである。地図ＤＢ１１３は、車両に搭載された記録媒体（例えば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ））内に構築されている。地図情報は、例えば、地図内に含まれる道路、交差点、分岐点および信号等の位置を示す道路位置情報や、地図内に含まれる道路の形状を示す道路形状情報（例えば、曲線および直線等の種別を示す情報や、曲線の曲率等を示す情報）等を含む。地図情報は、更に、建物や壁等の遮蔽構造物の位置を示す建物位置情報を含んでいてもよい。このような地図情報は例えば、無線通信或いはインターネット通信を介してダウンロードされ、最新のものに適宜に更新されてよい。更に、地図ＤＢが交通情報を集約するセンタ（以下適宜、センタと称す）センタに配備され、車両１の前方付近の地図情報が通信手段を介して順次或いは適宜ダウンロードされるように構成されてもよい。

制御ＥＣＵ１１４はセンサ１１１、ＧＰＳ受信部１１２及び地図ＤＢ１１３の出力を受ける。制御ＥＣＵ１１４は、アクチュエータＥＣＵ１１４４に対して出力する各種信号を算出する。アクチュエータＥＣＵ１１４４は、制御ＥＣＵ１１４による制御下で、アクセル・ブレーキアクチュエータ１２に対して出力する各種信号を算出する。

アクチュエータＥＣＵ１１４４に対して出力する各種信号を算出するために、制御ＥＣＵ１１４は、その内部に実現される論理的な処理ブロックまたは物理的な処理回路として、本発明に係る「制限速度取得手段」の一具体例である制限速度取得部１１４１と、本発明に係る「カーブ情報取得手段」の一具体例であるカーブ情報取得部１１４２と、本発明に係る「算出手段」の一具体例である目標速度算出部１１４３とを備えている。アクチュエータＥＣＵ１１４４は、本発明に係る「制御手段」の一具体例を構成するものとして、アクセル・ブレーキアクチュエータ１２を制御すべく、アクセル・ブレーキアクチュエータ１２に対して出力する各種信号を算出するように構成されている。なお、本実施形態では、車速制御装置１１は、アクチュエータＥＣＵ１１４４を、制御ＥＣＵ１１４と別途設けられたＥＣＵとして備えているが、アクチュエータＥＣＵ１１４４は、制御ＥＣＵ１１４に組み込まれていてもよい。

制限速度取得部１１４１は、例えば、プロセッサ、メモリ等から構成され、車両１がこれから走行する車線の制限速度を取得する。制限速度取得部１１４１は、例えば、カメラ部１１１１Ａである車載カメラで撮像した画像中の、道路脇、陸橋などに設置された道路標識から制限速度を取得するものでよい。或いは、制限速度取得手部１１４１は、例えば、カメラ部１１１１Ａで撮像した画像中の、路面などにえがかれた路面標示から制限速度を取得するものでよい。或いは、センタなどの車両外部から制限速度を取得するものでよい。例えば、車路間通信や車々間通信を介して取得してもよい。撮像した画像を車両１の側からセンタ側に送って、そこで画像認識等させてもよい。言いかえれば、制限速度取得部１１４１の少なくとも一部は、通信手段を介して接続された車両１の外部に設けられてもよい。なお、このような制限速度の取得は、カーブの有無と無関係に定期的に行われてもよいし、例えばカーブが有る場合などに不定期に行われてもよい。

カーブ情報取得部１１４２は、例えば、プロセッサ、メモリ等から構成され、カメラ部１１１１Ａで撮像した画像中の、車両１の前方にあるカーブの有無を画像認識等により検知する。更に、例えば、撮像した画像中のカーブの開始位置を、移動しながら複数回検知して該開始位置までの距離を算出する。更に例えば、カメラ部１１１１Ａで撮像した画像中の、車両１が走行している車線の左右の白線或いはセンターラインから、該車線の中央線の軌跡を生成し、該中央線の軌跡から曲率半径を算出する。或いは、カーブ情報取得部１１４２は、例えば、カーブの開始位置、およびカーブの曲率半径を、車両に搭載されている地図ＤＢ１１３から取得してよいし、センタにある地図ＤＢから取得してもよいし、車路間通信や車々間通信を介して取得してもよい。撮像した画像を車両１側からセンタ側に送って、センタで曲率半径等を算出させてもよい。言いかえれば、カーブ情報取得部１１４２の少なくとも一部は、通信手段を介して接続された車両１の外部に設けられてもよい。この際の「カーブの開始位置」とは、前記算出した曲率半径がゼロ以上、或いは所定値以上になる位置のことを指してよい。

目標速度算出部１１４３は、例えば、プロセッサ、メモリ等から構成され、その最大速度算出部１１４３ａにおいて、カーブ情報取得部１１４２が取得した曲率半径に基づいて、第１最大速度を算出する。そして、第１最大速度と制限速度取得部１１４１が取得した制限速度を比較し、第１最大速度が制限速度以下の場合に、第１最大速度を目標速度として設定する。即ち、このように決定される目標速度が、アクチュエータＥＣＵ１１４４におけるＦ／Ｂ制御に用いられる目標速度として設定される。

ここで、第１最大速度の算出方法を、図２を参照しながら説明する。図２は、車両１が車線幅Ｒ_Ｌの車線Ｌに沿って、曲率半径Ｒのカーブに進入する際の第１最大速度Ｖｍａｘ１を求めるものである。目標速度算出部１１４３は、地図ＤＢ１１３の地図情報、およびカーブ情報取得部１１４２が取得したカーブ情報から、図２のような俯瞰図を作成する。そして、横幅がＲ_ｃの車両１（即ち自車両）を俯瞰図のカーブ開始位置に、車両１の右側面が車線Ｌの右白線Ｌ_Ｒと重なるようにプロットする。ここで、カーブを検知した時刻をゼロとし、車両１の左側側面の点Ｐがカーブの開始位置に至るまでの期間をＴ３１、点Ｐが車線Ｌから逸脱を開始するまでの期間をＴ３２、点Ｐが最大逸脱位置に到達するまでの期間をＴ３３とすると、逸脱進入角度θは次の式で求められる。

…式１

次に、点Ｐがカーブの開始位置に到達した時の速度Ｖ（ｔ３１）と、点Ｐが逸脱を開始した時の速度Ｖ（ｔ３２）とが差が無い（即ちＶ（ｔ３１）＝Ｖ（ｔ３２））と仮定すると、期間Ｔ３２は期間Ｔ３１を用いて、以下のように示すことができる。

…式２

また、車両１に対してかけられる限界横加速度をＧｃとすると、点Ｐと左白線Ｌ_Ｌとの距離Ｌ（ｔ）は以下のように示すことができる。

…式３

また、点Ｐが右白線Ｌ_Ｌから遠ざかる方を負とすると、Ｌ（ｔ）の負の最大値Ｌｍａｘは微分で決まるので、上記式３を微分した式をゼロとおくと、Ｔ３３はＴ３２を用いて以下のように示すことができる。

…式４

ここで、上記式２を上記式４に代入すると、Ｔ３３はＴ３１を用いて以下のように示すことができる。

…式５

次に、式２と式５を、式３に代入すると、Ｌ（ｔ）の負の最大値Ｌｍａｘは次のように示すことができる。

…式６

上記式６をＶ（ｔ３２）について求めると、以下のようになる。

…式７

ここで、第１最大速度Ｖｍａｘ１は式７のＶ（ｔ３２）でよい。又は、安全マージンを考慮し、第１最大速度Ｖｍａｘ１は式７に安全マージン係数をかけたもの或いは足し引きしたものでもよい。例えば、路面状態がよく車両がスリップし難いときは、第１最大速度Ｖｍａｘ１は式７のＶ（ｔ３２）でよい。一方で、雨や雪など車両１がスリップし易いときは、第１最大速度Ｖｍａｘ１は式７に安全マージン係数をかけたもの或いは足し引きしたものでもよい。

以上で、第１最大速度の算出に係る説明を終える。

図１に戻り、アクチュエータＥＣＵ１１４４は、目標速度算出部１１４３が算出した目標速度と速度センサ１１１２Ａで検出される現在の車両速度を比較する。目標速度と現在の車両速度が一致しない場合、アクチュエータＥＣＵ１１４４は、カーブ情報取得部１１４２が取得したカーブの開始位置までに、現在の車両速度から目標速度まで加速或いは減速するのに必要な、スロットル開度或いはブレーキ油圧を算出する。即ち、この場合、アクチュエータＥＣＵ１１４４は、車速を、アクセル・ブレーキアクチュエータ１２を介して目標速度にＦ／Ｂ制御する。

アクセル・ブレーキアクチュエータ１２は、アクチュエータＥＣＵ１１４４からの出力に基づき、スロットル開度を調整し、エンジン１３に流入する空気両を制御する。また、アクセル・ブレーキアクチュエータ１２は、アクチュエータＥＣＵ１１４４からの出力に基づき、ブレーキ油圧を調整し、車両１に対する制動力を制御する。なお、ハイブリッドは車両の場合は、アクセル・ブレーキアクチュエータ１２が、モータジェネレータの出力を制御するようにしてよい。

エンジン１３は、車両１に対して、動力を生成する機構であり、例えばガソリンエンジン又はディーゼルエンジンでよい。また、ブレーキ１４は、車両１に対して、制動力を生成する機構であり、例えばブレーキキャリパ、ブレーキパッドなどで構成されている。なお、ハイブリッド車両の場合、モータジェネレータの発電電圧を調整する機構はブレーキ１４に含まれる。

トランスミッション１５は、エンジンの出力をタイヤ１６に伝える機構である。

以上で、第１実施形態の車速制御装置１１を搭載する車両１の構造の一例についての説明を終了する。

続いて、図３のフローチャートを参照しながら、第１実施形態の車速制御装置１１が行う一連の処理について説明する。

図３に示すように、制限速度取得部１１４１は、カメラ部１１１１Ａが撮像した画像から、制限速度情報を取得する（ステップＳ１１１）。次に、カーブ情報取得部１１４２は、カメラ部１１１１Ａが撮像した画像から、車両前方におけるカーブの有無に応じて、車両前方にカーブが検知できたかを判定する（ステップＳ１１２）。ステップＳ１１２の判定の結果、カーブが検知されなかった場合（ステップＳ１１２：Ｎｏ）、車速制御装置１１は、図３に示す一連の処理を終了する。なお、ステップＳ１１１とステップＳ１１２の順序は必ずしもフローチャートで示した順序でなくともよい。ステップＳ１１２が先でもよく、また、ステップＳ１１１とステップＳ１１２が同時に行われるものであってもよい。

他方で、ステップＳ１１２の判定の結果、カーブが検知された場合（ステップＳ１１２：Ｙｅｓ）、カーブ情報取得部１１４２は、カメラ部１１１１Ａが撮像した画像から、カーブの開始位置、およびカーブの曲率半径を算出する（ステップＳ１１３）。次に、目標速度算出部１１４３が備える最大速度算出部１１４３ａは、カーブ情報取部１１４２が算出したカーブの曲率半径に基づいて、第１最大速度を算出する（ステップＳ１１４）。

次に、目標速度算出部１１４３は、算出した第１最大速度が、制限速度取得部１１１１が取得した制限速度以下か否かを判定する（ステップＳ１１５）。ステップＳ１１５の判定の結果、第１最大速度が制限速度より大きい場合（ステップＳ１１５：Ｎｏ）、目標速度算出部１１４３は、制限速度を目標速度として設定する（ステップＳ１１９）。他方で、ステップＳ１１５の判定の結果、第１最大速度が制限速度以下の場合（ステップＳ１１５：Ｙｅｓ）、目標速度算出部１１４３は、第１最大速度を目標速度として設定する（ステップＳ１１６）。

続いて、アクチュエータＥＣＵ１１４４は、目標速度算出部１１４３が設定した目標速度が現在の車両速度と一致しているか否かを判定する（ステップＳ１１７）。なお、「一致しているか否か」を判定する際、完全に一致していなくともよい。例えば、アクチュエータＥＣＵ１１４４は、現在の車両速度が目標速度の上下時速５Ｋｍほどなら一致と判定してよい。ステップＳ１１７の判定の結果、目標速度が現在の車両速度と一致していると判定された場合（ステップＳ１１７：Ｙｅｓ）、車速制御装置１１は、図３に示す一連の処理を終了する。

他方で、ステップＳ１１７の判定の結果、目標速度が現在の車両速度と一致していないと判定された場合（ステップＳ１１７：Ｎｏ）、アクチュエータＥＣＵ１１４４は、カーブ情報取得部１１４２が取得したカーブの開始位置までに、現在の車両速度から目標速度まで加速或いは減速するのに必要な、スロットル開度或いはブレーキ油圧を算出する。そして、算出したスロットル開度或いはブレーキ油圧の信号をアクセル・ブレーキアクチュエータ１２に出力する。即ち、車速は、アクチュエータＥＣＵ１１４４により、アクセル・ブレーキアクチュエータ１２を介して目標速度にＦ／Ｂ制御される（ステップＳ１１８）。

以上で、第１実施形態の車速制御装置１１が行う一連の処理が終了する。なお、図３に示した処理は、「リータン」までいくと「スタート」に戻る。そして、図３に示した処理は例えば、車両１の走行中にサブルーチン処理として繰り返して行われる（例えば、一秒間に数十〜数千回程度）。

次に、図４および図５を参照しながら、第１実施形態の車速制御装置１１の動作の一例を車両の動きと共に説明する。

図４に示すように、車両１はカーブ区間に向かって、速度Ｖ１で直線区間を走行している（時刻ｔ４０）。そして、車両１はカメラ部１１１１Ａの撮像した画像から、道路脇に設置された道路標識から制限速度Ｖ０を取得する（時刻ｔ４１）。

次に、時刻ｔ４２では以下のことが行われる。まず、車両１はカメラ部１１１１Ａの撮像した画像から、カーブを検知し、該カーブの開始位置および該カーブの曲率半径を含む、カーブ情報を算出する（図３のステップＳ１１３参照）。そして、車両１は第１次最大速度Ｖ２を算出する（図３のステップＳ１１４参照）。続いて、車両１は第１最大速度Ｖ２が制限速度Ｖ０以下であると判定し（図３のステップＳ１１５参照）、更に、第１最大速度Ｖ２と現在の車両速度Ｖ１が等しくないと判定する（図３のステップＳ１１７参照）。最後に、車両１は第１最大速度Ｖ２を目標速度として設定し車速制御を開始する（図３のステップＳ１１８参照）。なお、上述において、カーブ検出から車速制御を開始することを決めるまでは、一定時間が必要であるが、実際には制御ＥＣＵ１１４内での計算のため、前記一定時間は短い。このため、上述の内容は時刻ｔ４２で行われると仮定されている。

続いて、時刻ｔ４２から時刻ｔ４３の間、車両１はカーブの開始位置までに速度をＶ２まで減速させる。そして、車両１は速度Ｖ２でカーブ区間に進入する（時刻ｔ４３）。

以上で、図４の第１実施形態の車速制御装置１１の動作の一例についての説明を終える。次に、図５の第１実施形態の車速制御装置１１の動作のその他一例の説明を行う。なお、図５は、上述した図４と比べて一部の動作が異なるものの、その他の動作については同様の部分が多い。このため、以下では、既に述べた図４と異なる部分のみを詳細に説明し、重複する部分については適宜説明を省略するものとする。

図５に示すように、車両１はカーブ区間に向かって、速度Ｖ４で直線区間を走行している（時刻ｔ４０）。時刻ｔ５２では以下のことが行われる。まず、車両１はカメラ部１１１１Ａの撮像した画像から、カーブを検知し、該カーブの開始位置および該カーブの曲率半径を含む、カーブ情報を算出する（図３のステップＳ１１３に参照）。そして、車両１は第１次最大速度Ｖ５を算出する（図３のステップＳ１１４参照）。続いて、車両１は第１最大速度Ｖ５が制限速度Ｖ３より大きいと判定し（図３のステップＳ１１５参照）、更に、制限速度Ｖ３と現在の車両速度Ｖ４が等しくないと判定する（図３のステップＳ１１７参照）。最後に、車両は制限速度Ｖ３を目標速度として設定し車速制御を開始する（図３のステップＳ１１８参照）。なお、上記カーブ検出から車速制御を開始することを決めるまで一定時間が必要であるが、実際には制御ＥＣＵ１１４内及びアクチュエータＥＣＵ１１４４内での計算等の処理であるため、前記一定時間は短い。このため、上記のプロセスは時刻ｔ５２で行われると仮定されている。

続いて、時刻ｔ５２から時刻ｔ５３の間、車両１はカーブの開始位置までに速度をＶ３まで減速させる。そして、車両１は速度Ｖ３でカーブ区間に進入する（時刻ｔ５３）。

以上で、図５の第１実施形態の車速制御装置１１の動作のその他一例についての説明を終える。

第１実施形態の車速制御装置１１によれば、車両１が走行している道路の制限速度を順守しつつ、カーブに適切な速度で進入できるように車両１を制御できる。また、第１最大速度が制限速度を超えている場合に、カーブの開始位置における速度を、制限速度にするように車両１を制御する。即ち、制限速度を超える場合に、制御ＥＣＵ１１４及びアクチュエータＥＣＵ１１４４による制御下で、車両の速度を算出された第１最大速度にすることはないだけでなく、より積極的に車両１の速度を制限速度にするように車両を制御する。これにより、何れの場合にも、制御ＥＣＵ１１４及びアクチュエータＥＣＵ１１４４による制御下で、カーブの開始位置での車両速度を法規に反して制限速度以上にすることはない。更に、制限速度取得部１１４１およびカーブ情報取得部１１４２は、車両１にセンタから情報を取得する機器や、制限速度、カーブ情報を含む地図ＤＢ（図１の地図ＤＢ１１３参照）を搭載していなくとも、カメラ部１１１１Ａで撮像した画像から、制限速度情報およびカーブ情報を取得することができる。これにより、カメラ部１１１１Ａ等の撮像手段を備える車両１であれば、車両１が走行している道路の制限速度を順守しつつ、カーブに適切な速度で進入できる。なお、このような「撮像手段」は、自車たる車両１に備えられてもよいし、車々間通信で結ばれた前方車両に備えられていてもよいし、車路間通信で結ばれた道路に備えられてもよい。

＜第２実施形態＞

次に、図６乃至図８を参照して本発明の車速制御装置の第２実施形態について説明する。なお、第２実施形態は、上述した第１実施形態と比べて一部の動作が異なるものの、その他の動作については同様の部分も多い。このため、以下では、既に述べた第１実施形態と異なる部分のみを詳細に説明し、重複する部分については適宜説明を省略するものとする。

第２実施形態の車速制御装置の一例について説明する。図６は、第２実施形態の車速制御装置が搭載された車両の構造の一例を示すブロック図である。

図６に示す第２実施形態に係る車両制御装置２１は、車両２に搭載されており、制御ＥＣＵ２１４の構成、より詳細には本発明に係る「算出手段」の一具体例としての目標速度算出部２１４３の構成が、図１に示した第１実施形態と異なる。第２実施形態に係るその他の構成については図１に示した第１実施形態の場合とほぼ同様である。

目標速度算出部２１４３は、例えば、プロセッサ、メモリ等から構成され、カーブ情報取得部１１４２が取得した曲率半径に基づいて、第１最大速度および第２最大速度を算出し、第１最大速度と第２最大速度を比較する。より具体的には、第１最大速度算出部２１４３ａにより、第１最大速度を上述の第１実施形態の場合と同様に算出し（図２、４及び５等参照）、第２最大速度算出部２１４３ｂにより、第２最大速度を後述の如く算出し（図７等参照）、比較判定部２１４３ｃにより、第１最大速度と第２最大速度との大小を比較判定し、小さい方を選択或いは決定する。更に、このように決定された小さい方を、制限速度取得部１１４１が取得した制限速度と比較し、該小さい方が制限速度以下の場合に、小さい方を目標速度として設定する。逆に、該小さい方が制限速度を超えている場合に、制限速度を目標速度として設定する。

ここで、第２最大速度の算出方法を、図７を参照しながら説明する。なお、第１最大速度の算出方法は、第１実施形態と同様なので省略する。

第２最大速度の算出は、摩擦円を利用し算出される。例えば、図７に示すように、車両２が曲率半径Ｒ、傾度αのカント（即ちバンク）路を横方向の位置を変えずに走行している。なお、曲率半径Ｒは、カーブ情報取得部１１４２（図６参照）により適宜に算定される。傾斜αは内部センサ１１１２が有する傾斜角度センサ或いはカメラ部１１１１Ａにより撮像された画像から適宜得られる。この場合、車両２が路面Ｌに対して与える垂直方向の力Ｎはｍｇ・ｃｏｓαである。よって、摩擦円の最大半径（即ち、車両２にかけられる最大加速度）は、当該垂直方向の力Ｎに各車両に依存する係数μをかけ、μ・Ｎとして表せる。つまり、車両に係る前後加速度Ｇｆｒと、車両に係る横加速度Ｇｒｌは以下のような式を満足させる必要がある。

…式８

次に、車両２の速度をＶとし、重力加速度をｇとすると、車両が横方向の位置を変えずにいるには、車両２に係る遠心加速度は次の式を満たす必要がある。なお、速度Ｖは、速度センサ１１１２Ａ（図６参照）から適宜得られ、重力加速度ｇは既定値として得られる。

…式９

ここで、摩擦円を限界まで使用し、カーブを曲がる際の速度（即ち、第２最大速度）を求めるために、式７の不等号を等号にし、かつ、Ｇｆｒをゼロとし、式８に代入すると、第２最大速度Ｖｍａｘ２は以下のように示すことができる。

…式１０

ここで、第２最大速度Ｖｍａｘ２は、安全マージンを考慮し、式１０の結果に安全マージン係数をかけたもの或いは足し引きしたものでもよい。例えば、路面状態がよく車両２がスリップし難いときは、第２最大速度Ｖｍａｘ２は式１０の結果でよい。一方で、雨や雪など車両２がスリップし易いときは、第２最大速度Ｖｍａｘ２は式１０に安全マージン係数をかけたもの或いは足し引きしたものでもよい。

以上で、第２最大速度の算出に係る説明を終える。

続いて、図８のフローチャートを参照しながら、第２実施形態の車速制御装置が行う一連の処理について説明する。図８において、図３に示した第１実施形態に係るフローチャートと同様のステップには同様の参照符号を付し、それらの説明については適宜省略する。

図８に示すように、カーブ情報取得部１１４２がカーブ情報を取得する（ステップＳ１１３）までは第１実施形態と同じである。その後、目標速度算出部２１４３は、第１最大速度算出部２１４３ａ及び第２最大速度算出部２１４３ｂにより夫々、第１最大速度および第２最大速度を算出する（ステップＳ２１４）。続いて、目標速度算出部２１４３は、比較判定部２１４３ｃにより、第１最大速度が第２最大速度以下か否かを判定する（ステップＳ２１５）。ステップＳ２１５の判定の結果、第１最大速度が第２最大速度以下である場合（ステップＳ２１５：Ｙｅｓ）、ステップＳ１１５に進む。

他方で、ステップＳ２１５の判定の結果、第１最大速度が第２最大速度よりも大きい場合（ステップＳ２１５：Ｎｏ）、目標速度算出部２１４３は、第２最大速度が、制限速度取得部１１１１が取得した制限速度以下か否かを判定する（ステップＳ２１６）。ステップＳ２１６の判定の結果、第２最大速度が制限速度より大きい場合（ステップＳ２１６：Ｎｏ）、目標速度算出部２１４３は、制限速度を目標速度として設定する（ステップＳ２１８）。他方で、ステップＳ２１６の判定の結果、第２最大速度が制限速度以下の場合（ステップＳ２１６：Ｙｅｓ）、目標速度算出部２１４３は、第２最大速度を目標速度として設定する（ステップＳ２１７）。

以上で、第２実施形態の車速制御装置２１が行う一連の処理が終了する

第２実施形態の車速制御装置によれば、単純に第１最大速度が制限速度を超えない場合に第１実施形態のように車速制御を行うのではなく、第１最大速度と異なる方法で算出された第２最大速度と第１最大速度との小さい方が、制限速度を超えない場合に車速制御を行う。即ち、第１最大速度及び第２最大速度の算出が夫々誤差等の影響で大なり小なり不正確であったとしても、制限速度を順守している可能性がより高い場合に、上述の如く速度を制御する。このため、車両２が走行している道路の制限速度をより確実に順守しつつ、より安全な速度でカーブに進入することができる。

なお、本発明は、請求の範囲及び明細書全体から読み取るこのできる発明の要旨又は思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う車速制御装置もまた本発明の技術思想に含まれる。

１、２ 車両
１１、２１ 車速制御装置
１１１ センサ
１１２ ＧＰＳ受信部
１１３ 地図ＤＢ
１１４、２１４ 制御ＥＣＵ
１１４１ 制限速度取得部
１１４２ カーブ情報取得部
１１４３、２１４３ 目標速度算出部
１１４４ アクチュエータＥＣＵ
１２ アクセル・ブレーキアクチュエータ

Claims (7)

1. 車両前方の道路に係る制限速度を取得する制限速度取得手段と、
   前記道路のカーブの有無を検知し、前記車両の現在位置から前記カーブの開始位置までの距離および前記カーブの曲率半径を算出するカーブ情報取得手段と、
   前記算出された曲率半径に基づいて、前記車両が前記カーブにおける走行車線を逸脱しない第１最大速度を算出する算出手段と、
   前記算出された第１最大速度が前記取得された制限速度を超えない場合に、前記開始位置における前記車両の速度を、前記算出された第１最大速度にするように前記車両を制御する制御手段と
   を備えることを特徴とする車速制御装置。
2. 前記算出手段は、前記車両に係る摩擦円に基づいて前記車両が前記走行車線を逸脱しない第２最大速度を更に算出し、
   前記制御手段は、前記第１最大速度に代えて、前記第１最大速度及び前記第２最大速度の小さい方が前記制限速度を超えない場合に、前記開始位置における前記速度を、前記小さい方にするように前記車両を制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の車速制御装置。
3. 前記制御手段は、前記算出された第１最大速度が前記制限速度を超えている場合に、前記開始位置における前記速度を、前記制限速度にするように前記車両を制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の車速制御装置。
4. 前記制御手段は、
   前記算出された第１最大速度が前記制限速度を超えない場合に、前記算出された第１最大速度が目標速度として設定され、前記算出された第１最大速度が前記制限速度を超えている場合に、前記制限速度が目標速度として設定され、
   前記開始位置における前記車両の速度を前記目標速度とするようにフィードバック制御する
   ことを特徴とする請求項３に記載の車速制御装置。
5. 前記制御手段は、前記小さい方が前記制限速度を超えている場合に、前記開始位置における前記速度を、前記制限速度にするように前記車両を制御する
   ことを特徴とする請求項２に記載の車速制御装置。
6. 前記制御手段は、
   前記小さい方が前記制限速度を超えない場合に、前記小さい方が目標速度として設定され、前記小さい方が前記制限速度を超えている場合に、前記制限速度が目標速度として設定され、
   前記開始位置における前記車両の速度を前記目標速度とするようにフィードバック制御する
   ことを特徴とする請求項５に記載の車速制御装置。
7. 前記車両前方の画像を撮像する撮像手段を更に備え、
   前記制限速度取得手段は、前記撮像された画像中から前記制限速度を取得し、
   前記カーブ情報取得手段は、前記撮像された画像中から前記距離および前記曲率半径を算出する
   ことを特徴とする請求項１から６の何れか一項に記載の車速制御装置。

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