JP7232269B2 - 車両制御方法及び車両制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の走行制御に関する。

従来、加速制御または加速操作が行われた場合に、車両の車速が増加したことに応じてブレーキ力を解除することで、車両を応答性良く制御することが可能な車両制御装置、車両制御方法、および車両制御プログラムが知られている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２０１８－０７０１０３号公報

しかしながら、上記特許文献１の技術では、停車してから発進するシーンにおいて、制動力の出力によって車両が停車した後、車速変化が発生するまで制動力を上げる構成となっているため、発進状況によっては、制動力を下げる時間がかかるため、応答性が悪く感じられる場合があった。

本発明は、上記の問題を鑑みてなされたもので、車両が停止して発進する際に、勾配に応じた制動力で停車保持した後、制動力をゼロまで下げることで、制動力を下げる時間を短縮し、応答性良く発進することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は次のように構成される。

本発明は、プロセッサとメモリを含む車両制御装置で、車両を制御する車両制御方法であって、前記プロセッサが、前記車両の停止状態を保持するために予め設定された第１の制動力を、前記車両制御装置に接続された制動装置に指令する第１のステップと、前記プロセッサが、前記第１の制動力を指令した後に、前記車両が走行中の路面の勾配を検出する勾配検出装置から前記勾配を取得する第２のステップと、前記プロセッサが、前記路面の勾配に応じた第２の制動力を算出する第３のステップと、前記プロセッサが、前記第２の制動力を前記制動装置に指令する第４のステップと、前記プロセッサが、前記制動装置の制動力が前記第２の制動力に到達したか否かを判定する第５のステップと、前記プロセッサが、前記制動装置の制動力が前記第２の制動力に到達している場合には、前記制動力を０とする指令を前記制動装置へ出力する第６のステップと、を含み、前記第１の制動力は、前記車両の停止状態を保持するための最大の制動力に設定され、前記第３のステップでは、取得した前記勾配から勾配抵抗を算出し、車両が停止状態を維持するために前記勾配抵抗に応じた制動力を前記第２の制動力として算出し、前記第４のステップでは、発進要求を受け付けた場合に、前記第２の制動力を前記制動装置に指令して制動力を低下させる。

本発明により、勾配の検出値を用いて勾配に応じた第２の制動力を算出し、第１の制動力から勾配に応じた第２の制動力まで低下させた後、制動力をゼロまで下げることで、制動力を低下させる時間が短くなるため、発進時間にかかる時間を短縮できる。

また、車両が発進する駆動力を、勾配によって車両がずり下がる力以上に設定することで、車両を応答性良く制御できる。

本明細書において開示される主題の、少なくとも一つの実施の詳細は、添付されている図面と以下の記述の中で述べられる。開示される主題のその他の特徴、態様、効果は、以下の開示、図面、請求項により明らかにされる。

本発明が適用された車両制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明が適用された車両制御装置の機能ブロック図である。 車両制御装置により実行される処理による各種状態の変化を示すタイミングチャートである。 車両制御装置により実行される処理の一例を示すフローチャートである。 車両制御装置により実行される処理による各種状態を示すグラフである。 車両制御装置により実行される処理による各種状態を示すグラフである。 車両制御装置により実行される処理による各種状態の変化を示すタイミングチャートである。 車両制御装置により実行される処理による各種状態の変化を示すタイミングチャートである。

以下、本発明の実施例について、図面を用いて説明する。図１は、本発明に係る車両の構成を示すブロック図である。図示例の車両１は、走行用動力源としての、例えば筒内噴射式ガソリンエンジン１１と、該エンジン１１に接離可能な自動変速機１２と、プロペラシャフト１３と、ディファレンシャルギア１４と、ドライブシャフト１５と、４つの車輪１６及び車輪速センサを有するブレーキ装置２１と、電動パワーステアリング２３を有する後輪駆動車である。

車両１には、後述する車両制御装置１８及び各種センサ１９類を含む装置と、アクチュエータ、機器類は、車内ＬＡＮやＣＡＮ通信を通じて信号やデータの授受を行えるように接続される。車両制御装置１８は後述するセンサ類から自車両の外部の情報を得て、自動駐車、自動運転等の制御を実現するための指令値を、エンジン１１や、車輪速センサを備えたブレーキ装置２１、電動パワーステアリング２３、自動変速機１２へ送信する。車輪速センサは車輪の回転に応じてパルス波形を生成し、車両制御装置１８へ送信する。

車両１の前方、後方、側方にはそれぞれ単眼カメラ１７や、ソナー２４等のセンサが配置されている。これらのセンサは車両周囲の障害物の状態や道路環境について検知し、車両制御装置１８へ供給する。なお、図中左方が車両１の前方である。また、車両１には、路面の勾配を検出する勾配検出装置として勾配センサ３０が配置される。

なお、図示の車両１は、本発明を適用可能な車両の一例であり、本発明は適用可能な車両の構成を限定するものではない。例えば、前記自動変速機１２に代えて無段変速機（ＣＶＴ）を採用した車両でもよい。また、走行動力源であるエンジン１１に代えてモータあるいは、エンジン１１とモータを走行動力源とした車両でもよい。

また、車両１の走行環境や障害物を検出するセンサとしては、上記に限定されるものではなく、レーダやＬｉＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）を採用してもよい。

図２は、本発明が適用された車両制御装置１８の機能ブロック図である。図２に示す車両制御装置１８は、車両１に搭載されるものであり、勾配センサ３０、シフト位置センサ３１、車速センサ３２、入力スイッチ部３３、駆動装置３４、制動装置３５に接続される。

車両制御装置１８は、プロセッサ２５とメモリ２６を含む。メモリ２６には、停止保持制御部（停止保持部）４２、発進制御部４３、走行制御部４４、駆動力制御部４５、制動力制御部４６の各機能部がプログラムとしてロードされて、プロセッサ２５によって実行される。

プロセッサ２５は、各機能部のプログラムに従って処理を実行することによって、所定の機能を提供する機能部として稼働する。例えば、プロセッサ２５は、制動力制御プログラムに従って処理を実行することで制動力制御部４６として機能する。他のプログラムについても同様である。さらに、プロセッサ２５は、各プログラムが実行する複数の処理のそれぞれの機能を提供する機能部としても稼働する。計算機及び計算機システムは、これらの機能部を含む装置及びシステムである。

勾配センサ３０は、車両１が走行している路面の勾配を検出する。勾配は、任意の適切な手法によって取得されることができる。本実施例では、勾配センサ３０として、車両１の前後方向の加速度を検出する加速度センサを採用することができる。勾配センサ３０は、該加速度の検出値に基づいて、路面の傾斜を推定する。勾配センサ３０は、上記に限定されるものではなく、車両１に配置されて路面の傾斜（車両のピッチ角）を検出するセンサであってもよく、該センサの検出値から、路面の勾配を取得してもよい。また、勾配センサ３０としての加速度センサは、前後方向の加速度に限定されるものではなく、３軸の加速度センサを用いることができる。

シフト位置センサ３１は、自動変速機１２のシフト位置を計測するセンサである。

車速センサ３２は、車両１の各車輪１６に取り付けられて車輪１６の回転速度を検出する車輪速センサと、車輪速センサにより検出された検出値を統合して車速信号を生成するコントローラとを含む。車速センサ３２は、車両１の走行速度を検出し、検出した走行速度を示す車速信号を車両制御装置１８に出力する。

入力スイッチ部３３は、例えば、運転席周辺に設けられた専用の機械式スイッチである。また、入力スイッチ部３３は、ＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）スイッチなどであってもよい。入力スイッチ部３３は、車両１を自動制御させる指示を運転者の操作によって受け付ける。

停止保持制御部４２は、車両１の停止状態を保持するよう、制動力制御部４６に指令を出力する。

発進制御部４３は、停止保持制御部４２によって車両１の停止状態が保持されている間に、運転者によって行われた車両１の発進操作を検出した場合に、停止保持制御部４２による車両の停止状態の保持を解除するために制動力を解除するよう制動力制御部４６に指令を出力し、車両１を発進させるための駆動力を発生するよう駆動力制御部４５に指令を出力する。制動力制御部４６は、発進制御部４３からの指令に応じて、車両１の停止状態を保持するための制動力を解除するよう、制動装置３５に指令する。

走行制御部４４は、発進制御部４３による発進制御が完了した後、車両１の走行を制御する。走行制御部４４は、制動力制御部４６および駆動力制御部４５を介して、車両１の定速走行、加速走行および減速走行等を実現することができる。

駆動力制御部４５は、駆動力を発生する駆動装置３４を制御する。駆動力制御部４５は、発進制御部４３からの指令に応じて、車両を駆動するよう駆動装置３４を制御する。ここで、駆動力を発生する駆動装置３４は、周知または公知の装置でよく、例えば、エンジン１１への吸入空気量を制御するスロットル弁や吸気バルブで構成することができる。

駆動力制御部４５は、スロットル弁の開度を調整することにより、また吸気バルブのリフト量や開閉時期を調整することにより、吸入空気量を制御することができる。

また、駆動力制御部４５は、車両１がハイブリッド車のように、エンジン１１による駆動力だけではなく、モータを用いた駆動も行われる場合、駆動装置３４は、該モータであってもよい。駆動力制御部４５は、モータの制御を介して駆動力を制御することができる。

制動力制御部４６は、制動力を発生する制動装置３５を制御する。制動力制御部４６は、停止保持制御部４２からの指令に応じて、車両１の停止状態を保持するよう制動装置を制御する。ここで、制動力を発生する制動装置３５は、上述のブレーキ装置２１を採用する例を示すが、これに限定されるものではなない。制動装置３５は、周知または公知の構成でよく、例えば、液圧ブレーキ装置や電動パーキングブレーキで構成することができる。

図３は、車両制御装置１８により実行される処理による各種状態の変化を示すタイミングチャートである。本実施例では、所定の勾配の路面上に車両１が停止しており、該停止した状態から、車両１の前進方向に発進すると仮定する。また、所定の勾配は、車両１に作用する所定のクリープ駆動力だけでは車両１の停止状態を保持できない大きさであると仮定する。なお、クリープ駆動力は、エンジン１１のアイドリング状態での駆動力を示す。

図中タイミングチャートの縦軸は上段から順に、車両１が発生する制動力と、車両１が出力する駆動力、路面の勾配抵抗、車速と、時間に応じた推移を示す。また、図３の横軸は時間を示す。勾配抵抗は、路面勾配と重力によって車両１に作用する力（ずり下がる力）を示し、図中破線は勾配センサ３０の読取値が使用不可の状態を示し、実線は勾配センサ３０の読取値が使用可能な状態を示す。

また、図示の例では、時刻ｔ１までは、運転者がブレーキ装置２１を操作して停止状態を保持し、時刻ｔ１で運転者が入力スイッチ部３３を操作して車両制御の開始を指令する。そして、時刻ｔ３では、発進要求が発生して、車両制御装置１８が発進制御を開始し、制動力を徐々に低下させ、駆動力を徐々に増大させる。そして、時刻ｔ４では車両１は駆動力によって発進する。

時刻ｔ０～時刻ｔ１の間において、車両１の停車状態は、運転者が制動装置３５（ブレーキ装置２１）を操作する制動力Ｂｒ１によって保持されている。時刻ｔ０～時刻ｔ１において、車両１が発生する駆動力は、低い所定値、例えば、クリープ駆動力Ｔｒ１に維持されている。また、図中の駆動力Ｔｒ２は、路面の勾配に釣り合うのに必要な駆動力の値を示している。

すなわち、勾配のある路面上で車両１の停止保持状態を維持するためには、勾配により車両１に作用する力（勾配抵抗）を打ち消すような力（駆動力または制動力）を車両１に作用させる必要がある。駆動力Ｔｒ２は、制動力が作用しない場合に車両１を該勾配の路面上で停止保持状態を維持するのに必要な駆動力の大きさを示す。

時刻ｔ１において、運転者によって入力スイッチ部３３の操作が行われ、車両制御がＯＮに設定され、車両制御装置１８の制御が開始される。車両１は停車保持状態に制御され、運転者が制動装置３５を解除すると、制動力は運転者が手動で操作していた制動力Ｂｒ１から所定の制動力Ｂｒ２まで低下する。所定の制動力Ｂｒ２は、例えば、予め設定された最大の制動力とする。

時刻ｔ２において、車両制御装置１８は、停車している状態で勾配センサ３０の値を取得する。一例として本実施例では、勾配を取得する手段として、加速度センサを用いて説明する。加速度センサは、車両が停車してから所定時間後、加速度の変化量が所定値以下になることで正確に路面勾配を取得できる。また、車両制御装置１８は、取得した路面勾配から勾配抵抗ｆ１を算出する。勾配抵抗ｆ１の算出については、周知の手法を用いればよい。

なお、勾配センサ３０として加速度センサを採用する場合、車両制御装置１８は、車両１が停止した時刻ｔ０から、所定の時間Δｔｓ（時刻ｔ２）を経過するまでは勾配の検出を禁止する。車両１の停止直後は加速度センサの出力に揺らぎ（変動）が含まれる。このため、所定時間Δｔｓまでの期間は、勾配の検出を禁止して、変動中の加速度を用いることを防ぐ。そして、車両制御装置１８は、所定時間Δｔｓ以降に勾配センサ３０から検出値を取得することで、勾配の測定精度を向上させることができる。

時刻ｔ２～時刻ｔ３との間において、車両制御装置１８は、算出された勾配抵抗ｆ１から、車両１が停止状態を維持するために勾配抵抗ｆ１に応じた制動力Ｂｒ３を算出する。
ここで、勾配抵抗ｆ１に応じた制動力Ｂｒ３は、該勾配抵抗ｆ１とクリープ駆動力Ｔｒ１から算出でき、プロセスの詳細は後述する。

時刻ｔ３において、車両制御装置１８は、発進要求を受け付けて発進制御を開始して、制動力を制御する。なお、発進要求は、運転者からの指令や、運転操作（アクセルペダルの踏み込み）、あるいは発進制御部４３からの指令などである。

車両制御装置１８は、制動力を所定の制動力Ｂｒ２から、勾配（勾配抵抗ｆ１）に応じた制動力Ｂｒ３まで低下させる。この場合、勾配に応じた制動力Ｂｒ３とクリープ駆動力Ｔｒ１の合計値は、勾配抵抗ｆ１と釣り合っているため、制動力を下げても車両１はずり下がることなく停車状態を維持することができる。

時刻ｔ３～時刻ｔ４との間において、車両制御装置１８は、勾配に応じた制動力Ｂｒ３から制動力がゼロまで徐々に下げる。また、車両制御装置１８は、クリープ駆動力Ｔｒ１から勾配と釣り合う駆動力Ｔｒ２まで徐々に駆動力を増大させる。車両制御装置１８は、制動力と駆動力の合計値を、勾配抵抗ｆ１と等しくなるように制御することで、車両１はずり下がることなく停車状態を維持することができる。

時刻ｔ４において、車両制御装置１８は、制動力が完全に解除された（ゼロになった）ときに、駆動力を勾配抵抗ｆ１と釣り合う駆動力Ｔｒ２よりも増大させることで車速を増加させることができ、車両１を円滑に発進させることができる。

なお、図３において、時刻ｔ０～ｔ１の間は運転者の操作により車両１が停車した状態である。また、時刻ｔ１～ｔ３の間の停止保持状態は停止保持制御部４２によって実現され、時刻ｔ３～ｔ４の間の発進制御は発進制御部４３によって実現され、時刻ｔ４以降の走行状態は、走行制御部４４によって実現される。

以上のように、車両制御装置１８は、制動力Ｂｒ２で車両１の停止状態を保持した後に、停車時の勾配を検出し、勾配に基づいた制動力Ｂｒ３に低下させてから、発進を行うことで、制動力を低下させる時間を短縮し、発進時間に要する時間を短縮できる。

図４は、本発明の実施例における発進制御の詳細なプロセスのフローチャートである。
なお、以下の説明では車両制御装置１８が処理の主体とするが、プロセッサ２５やプログラムを処理の主体として読み替えることができる。また、この処理は所定の周期で繰り返して実行される。

ステップＳ１０１において、車両制御装置１８は、運転者による車両制御の開始が検出されたか否かを判定する。前述したように、車両制御装置１８は、所定の入力スイッチ部３３が操作されたか否かを検出することにより、この判定を行うことができる。車両制御装置１８は、車両制御（ＯＮ）が検出されるとステップＳ１０２へ進み、車両制御操作（ＯＮ）が検出されなければ、当該プロセスを終了する。

車両制御（ＯＮ）が検出されると、車両制御装置１８は、ステップＳ１０２において、シフト位置センサ３１の検出信号を取得し、該検出信号によって示されるシフト位置が、車両制御の進行方向と同一であるか否かを判定する。

なお、シフト位置は、シフトレバー（図示省略）やシフトスイッチ（図示省略）で選択可能な変速レンジを示し、例えば、Ｄ（Ｄｒｉｖｅ）レンジや、Ｒ（Ｒｅｖｅｒｓｅ）レンジなどである。

該シフト位置が、車両制御装置１８が車両１を制御する進行方向と同一であれば、ステップＳ１０４へと進む。該シフト位置が、車両制御装置１８が制御する進行方向とは異なる場合、車両制御装置１８は、ステップＳ１０３で、制御内容と同一の進行方向のシフト位置に変更する。

ステップＳ１０４において、車両制御装置１８は、制動力を所定制動力（Ｂｒ２）に設定し、制動装置３５を制御する。

次に、ステップＳ１０５において、車両制御装置１８は、前述したように、現在停車している路面の勾配を、例えば勾配センサ３０の検出信号に基づいて取得し、取得した値から勾配抵抗ｆ１を算出する。

ステップＳ１０６において、車両制御装置１８は、ステップＳ１０５で算出した勾配抵抗ｆ１から、勾配に応じた制動力（Ｂｒ３）を算出する。勾配に応じた制動力の算出プロセスの詳細は、後述する。

ステップＳ１０７において、車両制御装置１８は、前述の発進要求が検出されたか否かを判定する。ただし、車両制御装置１８は、発進要求を受け付けて、所定の条件を満足した場合に、発進制御を開始する。所定の条件は、例えば、勾配センサ３０から路面勾配の読み取りが完了し、且つ、駆動装置（駆動装置３４、制動装置３５）が制御可能な場合である。なお、車両制御装置１８は、発進要求を受け付けても、所定の条件を満足するまで待機する。

車両制御装置１８は、発進要求を検出し、所定の条件を満足している場合は、ステップＳ１０８に進む。発進要求が検出されない場合は、当該プロセスを終了する

ステップＳ１０８において、車両制御装置１８は、所定制動力（Ｂｒ２）から勾配に応じた制動力（Ｂｒ３）まで低下させるように、制動力制御部４６に指令を出力する。

ステップＳ１０９において、車両制御装置１８の制動力制御部４６は、制動力が勾配に応じた制動力（Ｂｒ３）になったか否かを判断する。勾配に応じた制動力（Ｂｒ３）まで低下していなければ、ステップＳ１０８に戻り、制動力の制御を継続する。一方、勾配に応じた制動力（Ｂｒ３）まで低下していれば、ステップＳ１１０に進む。

ステップＳ１１０において、車両制御装置１８の駆動力制御部４５は、駆動力が勾配抵抗ｆ１よりも小さいか否かを判定する。車両制御装置１８は、駆動力が勾配抵抗ｆ１よりも小さい場合はステップＳ１１１に進む。一方、車両制御装置１８は、駆動力が勾配抵抗ｆ１に達していれば現在の駆動力を維持する。

ステップＳ１１１において、車両制御装置１８は、駆動力が勾配抵抗ｆ１と釣り合う駆動力に達するように、駆動力制御部４５に指令を出力する。ステップＳ１１２において、駆動力が勾配抵抗ｆ１と釣り合う駆動力に達したか否かを判定する。車両制御装置１８は、駆動力が勾配抵抗ｆ１と釣り合う値に達していなければ、ステップＳ１１１に戻って、駆動力制御を継続する。一方、車両制御装置１８は、駆動力が勾配抵抗ｆ１へ達していれば、駆動力を維持してステップ１１３に進む。

ステップＳ１１３において、車両制御装置１８は、制動力を解除するよう制動力制御部４６に指令を出力する。制動力の制御は可能な限り最速で行うのが好ましい。このように制御することで、より速やかに車両１を発進させることができる。

ステップＳ１１４において、車両制御装置１８は、制動力がゼロになったか否かを判定する。車両制御装置１８は、制動力がゼロになっていなければ、ステップＳ１１３に戻り、制動力制御を継続する。一方、制動力がゼロになっていれば、発進制御が完了したことを示す。その後、車両制御装置１８は、走行制御部によって、勾配抵抗ｆ１と釣り合う駆動力から、駆動力を増大させることで車速を徐々に増大させて、車両１をスムーズに発進させることができる。

以上のように、車両制御装置１８は、発進要求を受け付けると、制動力を勾配抵抗ｆ１に応じた制動力Ｂｒ３に低下させてから、駆動力を勾配抵抗ｆ１に応じた駆動力Ｔｒ２に増大させる指令を制動装置３５と駆動装置３４へ出力する。そして、駆動力を勾配に応じた駆動力Ｔｒ２に増大させた後に、制動力を０とする指令を出力することで、迅速且つ円滑な発進を実現することが可能となる。

また、車両制御装置１８は、制動力Ｂｒ２で車両１を停止させた後、発進要求を受け付けてから勾配に応じた制動力Ｂｒ３を制動装置３５へ指令して制動力を低下させることで、車両１の停止状態を確実に保持することができる。

また、車両制御装置１８は、勾配センサ３０から勾配を検出するタイミングを、停車開始から所定時間（Δｔｓ）を経過した後とすることで、停車直後の検出値の変動を回避して、正確な値を取得することが可能となる。

また、車両制御装置１８は、発進要求を受け付けてから勾配に応じた制動力Ｂｒ３を制動装置３５へ指令し、この制動力Ｂｒ３に達した後に、制動力が０となるまで低減させることで、スムーズな発進を実現することができる。

また、車両制御装置１８は、発進要求を受け付けると、クリープ駆動力Ｔｒ１から勾配に応じた駆動力Ｔｒ２へ増大させることで、駆動力を徐々に増大させることにより円滑な発進を実現できる。

また、駆動力Ｔｒ１がクリープ駆動力Ｔｒ１であり、勾配に応じた駆動力Ｔｒ２は、勾配抵抗ｆ１と釣り合う駆動力であり、車両制御装置１８は、駆動力の切り替えをなめらかに行うことが可能となる。

また、車両制御装置１８は、勾配に応じた駆動力Ｔｒ２まで増大させてから、制動力を低下させる指令を出力することにより、制動力を低下させる時間を短縮し、迅速に発進を行うことが可能となる。

また、車両制御装置１８は、勾配に応じた制動力Ｂｒ３を、勾配抵抗ｆ１と駆動力に基づいて算出することにより、ショックのないスムーズな発進を提供することができる。

次に、上記ステップＳ１０６における勾配抵抗ｆ１に応じた制動力の算出プロセスを図５を用いて説明する。

図５は、車両の進行方向が前進である場合の、車両１の駆動力と制動力と勾配抵抗の関係を示すグラフである。図示の例では、平坦路（勾配抵抗がゼロ）と、下り勾配（勾配抵抗が正）と、登り勾配（勾配抵抗が負）の場合を示し、登り勾配はクリープ駆動力よりも勾配抵抗の方が大きい場合とする。

ここで、駆動力はクリープ駆動力とし、制動力は勾配に応じた制動力とし、勾配抵抗は勾配センサ３０の検出値より算出した勾配抵抗（センサ誤差はゼロとする）である。また、勾配によって車両１に作用する力について、車両１の前進方向に働く力を正とし、車両１の後退方向に働く力を負とする。尚、制動力は反力として作用する。

平坦路の場合は、勾配抵抗はゼロであるため、車両に作用する力は、前進方向に働くクリープ駆動力のみである。そのため、勾配に応じた制動力は、クリープ駆動力と等しい値と算出できる。

下り勾配の場合は、勾配抵抗は正であるため、車両１に作用する力は、前進方向に働くクリープ駆動力と、前進方向に働く勾配抵抗である。そのため、停止保持のために最低限必要な制動力は、クリープ駆動力と勾配抵抗の合計値と等しい値と算出できる。

登り勾配の場合は、勾配抵抗は負であるため、車両１に作用する力は、前進方向に働くクリープ駆動力と、後退方向に働く勾配抵抗である。そのため、停止保持のために最低限必要な制動力は、クリープ駆動力と勾配抵抗の差分値と等しい値と算出できる。

上記で説明した算出方法は、各種センサや各種装置によって発生する駆動力と制動力と勾配抵抗の誤差のバラつきや周囲環境の外乱などを考慮しない場合である。そのため、本実施例で用いる勾配に応じた制動力及び、勾配と釣り合う駆動力は、勾配センサ３０の読取値等の各種センサによる誤差のばらつきや、タイヤと路面の間に発生する静止摩擦力や、タイヤのたわみによる転がり抵抗、自車両に積載された積載物の重量、風力による空気抵抗等を考慮した制動力及び駆動力とする。その際、勾配に応じた制動力及び、勾配と釣り合う駆動力は、前述の外乱によって最大誤差が発生した場合でも停止状態を保持可能な出力値とるする。この一例を図６を用いて説明する。

図６は、図５と同様に車両の進行方向が前進である場合、車両に作用する力の関係を示すグラフである。また、図６では、登り勾配（勾配抵抗が負）の場合のみについて図示し、クリープ駆動力よりも勾配抵抗の方が大きい場合とする。ここで、勾配センサ３０の検出値より算出した勾配抵抗をセンサ読取勾配抵抗とし、センサ読取勾配抵抗と実際の勾配抵抗の差分を勾配センサ誤差とし、勾配に応じた制動力だけでは停車保持できない不足分の制動力を、停車保持不足制動力とする。

前述の通り、各種誤差及び外乱を考慮しない場合の駆動力と制動力と勾配抵抗の関係を図６の（ａ）に示す。ここで、制動力と駆動力の合計値は、センサ読取勾配抵抗と等しい。

図６の（ｂ）は、実際の勾配に対してセンサ読取勾配抵抗が小さい場合を示す。前述の場合、センサ読取勾配抵抗は実際の勾配よりも小さいため、勾配に応じた制動力では、停車保持不足制動力が生じるため、車両を停止保持することができず、車両がずり下がる。
ここで、停車保持不足制動力は、勾配センサ誤差と等しい。

図６の（ｃ）は、（ｂ）の場合に加えて、周辺環境等により車両１に外乱が生じた場合を示す。前述の場合、勾配センサ誤差及び車重変化、風力、転がり抵抗、静止摩擦力などの変化により、停車保持不足制動力が生じるため、車両１を停止保持することができず、車両がずり下がる。ここで、停車保持不足制動力は、勾配センサ誤差、車重変化、風力、転がり抵抗、静止摩擦力の合計値と等しい。

そこで、図６の（ｄ）に示すように、各種センサ誤差及び外乱誤差等が生じた場合でも車両１がずり下がらないために、勾配に応じた制動力は、前述した各種誤差によって車両に作用する力が発生しても車両１がずり下がらないよう考慮した制動力にする。ここで、制動力は、前述した各種誤差が最大である場合でも停車保持できる値とし、制動力と駆動力の合計値は、センサ読取勾配抵抗、勾配センサ誤差、車重変化、風力、転がり抵抗、静止摩擦力の合計値と等しい以上の力とする。

以上に説明した、本発明の実施例によれば、制動力を、所定制動力から勾配に応じた制動力まで低下した後、徐々に下げることで、制動力を下げる時間が短くなるため、発進時間にかかる時間を短縮できる。

なお、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明は上述した実施例に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することができる。

また、図３のステップＳ１０８～Ｓ１０９で示す制動力を下げるタイミング及び、ステップＳ１１０～Ｓ１１２で示す駆動力を上げるタイミングは、発進要求後に限らず、路面勾配の取得が完了した時刻ｔ２から、発進要求を受け付ける時刻ｔ３の間であれば、どのタイミングにおいて制御してもよい。

また、車両制御装置１８は、発進要求により、制動力がゼロの場合でも、勾配抵抗と駆動力が釣り合って車両１が停車状態であれば、停止状態を明示するためにブレーキランプ（図示省略）を点灯する。

また、車両制御装置１８は、制動力を勾配に応じた制動力まで下げた停車保持状態で、車輪速パルスの変動により車両１のずり下がりを検出した場合、制動力を所定の制動力（例えば、Ｂｒ２）まで増大させる。

また、図３の時刻ｔ３～時刻ｔ４では、車両制御装置１８が、所定の変化率（または変化量）で制動力を徐々に低下させる例を示したが、これに限定されるものではなない。勾配に応じた制動力（Ｂｒ３）から制動力をゼロ（解除）に低下させる変化率は連続的でなくてもよく、少なくとも２段階以上のステップで制動力を順次低下させても上記と同様の効果が得られる。

また、図３の時刻ｔ３～時刻ｔ４では、車両制御装置１８が、所定の変化率（または変化量）で駆動力を徐々に増大させる。駆動力は連続的に増大させることで、発進時のショック（加速度の急変）を抑制して、運転性を向上させることができる。

図７は、アイドリングストップ制御を有する車両制御装置１８のタイムチャートを示す。上記実施例では、停止保持状態において、エンジン１１の運転をアイドリング状態で継続してクリープ駆動力が常に作用している場合について説明したが、アイドリングストップ状態では駆動力がゼロになる。そのため、勾配に応じた制動力Ｂｒ３は勾配抵抗ｆ１と釣り合う。

また、本実施例では、クリープ力だけでは車両を停車保持することができない大きさの勾配における発進制御について説明したが、勾配がない場合から、登り勾配及び下り勾配、種々条件において、本発明は適用可能である。その際、勾配の条件に応じ、勾配に応じた制動力に近づくように、制動装置３５を制御する。

また、本実施例で説明した制動装置３５は、例えば、ブレーキフルードを利用した液圧型制御ブレーキや、モータを用いて直接ブレーキマスタシリンダーに油圧を発生させる電動型制御ブレーキ等でもよい。図８は、本実施例の変形例として、図３の制動力を液圧型制御ブレーキと電動型制御ブレーキに変更したタイムチャートを示す。前述の各種ブレーキ装置を使用した場合でも、制動力のタイムチャートに変更はない。

この場合も、上記実施例と同様であり、時刻ｔ４において、車両制御装置１８は、制動力が完全に解除された（ゼロになった）ときに、駆動力を勾配抵抗ｆ１と釣り合う駆動力Ｔｒ２よりも増大させることで車速を増加させることができ、車両１を円滑に発進させることができる。

なお、上記実施例では、勾配センサ３０として、加速度センサを用いる例を示したが、これに限定されるものではなない。勾配を検出する装置は、例えば、ジャイロセンサやＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）を用いることができる。

＜まとめ＞
以上のように、上記実施例の車両制御装置１８は、以下のような構成とすることができる。

（１）プロセッサ（２５）とメモリ（２６）を含む車両制御装置（１８）で、車両（１）を制御する車両制御方法であって、前記プロセッサ（２５）が、前記車両の停止状態を保持するために予め設定された第１の制動力（Ｂｒ２）を、前記車両制御装置（１８）に接続された制動装置に指令する第１のステップ（Ｓ１０４）と、前記プロセッサが、前記第１の制動力（Ｂｒ２）を指令した後に、前記車両が走行中の路面の勾配を検出する勾配検出装置（勾配センサ３０）から前記勾配を取得する第２のステップ（Ｓ１０５）と、前記プロセッサが、前記路面の勾配に応じた第２の制動力（Ｂｒ３）を算出する第３のステップ（Ｓ１０６）と、前記プロセッサが、前記第２の制動力（Ｂｒ３）を前記制動装置（３５）に指令する第４のステップ（Ｓ１０８）と、を含む。

上記により、車両制御装置１８は、制動力Ｂｒ２で車両１の停止状態を保持した後に、停車時の勾配を検出し、勾配に基づいた制動力Ｂｒ３に低下させてから、発進を行うことで、制動力を低下させる時間を短縮し、発進時間に要する時間を短縮できる。

（２）上記（１）に記載の車両制御方法であって、前記第１の制動力（Ｂｒ２）は、前記車両の停止状態を保持するための最大の制動力に設定され、前記第４のステップは、発進要求を受け付けた場合に、前記第２の制動力（Ｂｒ３）を前記制動装置（３５）に指令して制動力を低下させる。

上記により、車両制御装置１８は、制動力Ｂｒ２で車両１を停止させた後、発進要求を受け付けてから、勾配に応じた制動力Ｂｒ３を制動装置３５へ指令して制動力を低下させることで、車両１の停止状態を確実に保持することができる。

（３）上記（２）に記載の車両制御方法であって、前記第２のステップは、前記車両が停止してから所定の時間（Δｔｓ）を経過した後に、前記勾配を取得する。

上記により、車両制御装置１８は、勾配センサ３０から勾配を検出するタイミングを、停車開始から所定時間（Δｔｓ）を経過した後とすることで、停車直後の検出値の変動を回避して、正確な値を取得することが可能となる。

（４）上記（２）に記載の車両制御方法であって、前記プロセッサが、前記制動装置（３５）の制動力が前記第２の制動力（Ｂｒ３）に到達したか否かを判定する第５のステップ（Ｓ１０９）と、前記プロセッサが、前記制動装置（３５）が前記第２の制動力（Ｂｒ３）に到達している場合には、前記制動力を０とする指令を前記制動装置（３５）へ出力する第６のステップ（Ｓ１１３）と、をさらに含む。

上記により、車両制御装置１８は、発進要求を受け付けてから勾配に応じた制動力Ｂｒ３を制動装置３５へ指令し、この制動力Ｂｒ３に達した後に、制動力が０となるまで低減させることで、スムーズな発進を実現することができる。

（５）上記（２）に記載の車両制御方法であって、前記第１のステップは、前記車両制御装置（１８）に接続された駆動装置（３４）に予め設定された第１の駆動力（Ｔｒ１）を指令するステップ（Ｓ１０６）を含み、前記第３のステップは、前記第１の駆動力（Ｔｒ１）以上で、前記路面の勾配に応じた第２の駆動力（Ｔｒ２）を算出するステップ（Ｓ１０６）を含み、前記第４のステップは、前記発進要求を受け付けた場合には、前記駆動装置（３４）に前記第２の駆動力（Ｔｒ２）を指令する。

上記により、車両制御装置１８は、発進要求を受け付けると、クリープ駆動力Ｔｒ１から勾配に応じた駆動力Ｔｒ２へ増大させることで、駆動力を徐々に増大させることにより円滑な発進を実現できる。

（６）上記（５）に記載の車両制御方法であって、前記第４のステップは、前記発進要求を受け付けた場合に、前記第１の駆動力（Ｔｒ１）から前記第２の駆動力（Ｔｒ２）へ増大する指令を前記駆動装置（３４）に指令して駆動力を増大させる。

上記により、車両制御装置１８は、クリープ駆動力Ｔｒ１から勾配に応じた駆動力Ｔｒ２へ増大させることで、駆動力を徐々に増大させることにより円滑な発進を実現できる。

（７）上記（６）に記載の車両制御方法であって、前記第１の駆動力（Ｔｒ１）は、前記車両の停止状態で発生する所定の駆動力であって、前記第２の駆動力（Ｔｒ２）は、前記勾配に応じた勾配抵抗（ｆ１）と釣り合う駆動力である。

上記により、駆動力Ｔｒ１がクリープ駆動力Ｔｒ１であり、勾配に応じた駆動力Ｔｒ２は、勾配抵抗ｆ１と釣り合う駆動力であり、車両制御装置１８は、駆動力の切り替えを滑らかに行うことが可能となる。

（８）上記（５）に記載の車両制御方法であって、前記第４のステップは、前記駆動力が前記第２の駆動力（Ｔｒ２）に到達した後に、前記制動力を低下させる指令を前記制動装置（３５）へ出力する。

また、車両制御装置１８は、勾配に応じた駆動力Ｔｒ２まで増大させてから、制動力を低下させる指令を出力することにより、制動力を低下させる時間を短縮し、迅速に発進を行うことが可能となる。

（９）上記（２）に記載の車両制御方法であって、前記第３のステップは、前記勾配に応じた勾配抵抗（ｆ１）を算出し、前記車両制御装置（１８）に接続された駆動装置（３４）に指令する駆動力と、前記勾配抵抗（ｆ１）に基づいて、前記第２の制動力（Ｂｒ３）を算出する。

また、車両制御装置１８は、勾配に応じた制動力Ｂｒ３を、勾配抵抗ｆ１と駆動力に基づいて算出することにより、ショックのないスムーズな発進を提供することができる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。
例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に記載したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加、削除、又は置換のいずれもが、単独で、又は組み合わせても適用可能である。

また、上記の各構成、機能、処理部、及び処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、及び機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。

また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

１ 車両
１１ エンジン
１２ 自動変速機
１３ プロペラシャフト
１４ ディファレンシャルギア
１５ ドライブシャフト
１６ 車輪
１７ 単眼カメラ
１８ 車両制御装置
２４ ソナー
２１ ブレーキ装置
２３ 電動パワーステアリング
２５ プロセッサ
２６ メモリ
３０ 勾配センサ
３１ シフト位置センサ
３２ 車速センサ
３３ 入力スイッチ部
３４ 駆動装置
３５ 制動装置
４１ 車両制御装置
４２ 停車保持制御部
４３ 発進制御部
４４ 走行制御部
４５ 駆動力制御部
４６ 制動力制御部

Claims (14)

1. プロセッサとメモリを含む車両制御装置で、車両を制御する車両制御方法であって、
   前記プロセッサが、前記車両の停止状態を保持するために予め設定された第１の制動力を、前記車両制御装置に接続された制動装置に指令する第１のステップと、
   前記プロセッサが、前記第１の制動力を指令した後に、前記車両が走行中の路面の勾配を検出する勾配検出装置から前記勾配を取得する第２のステップと、
   前記プロセッサが、前記路面の勾配に応じた第２の制動力を算出する第３のステップと、
   前記プロセッサが、前記第２の制動力を前記制動装置に指令する第４のステップと、
   前記プロセッサが、前記制動装置の制動力が前記第２の制動力に到達したか否かを判定する第５のステップと、
   前記プロセッサが、前記制動装置の制動力が前記第２の制動力に到達している場合には、前記制動力を０とする指令を前記制動装置へ出力する第６のステップと、を含み、
   前記第１の制動力は、前記車両の停止状態を保持するための最大の制動力に設定され、
   前記第３のステップでは、取得した前記勾配から勾配抵抗を算出し、車両が停止状態を維持するために前記勾配抵抗に応じた制動力を前記第２の制動力として算出し、
   前記第４のステップでは、
   発進要求を受け付けた場合に、前記第２の制動力を前記制動装置に指令して制動力を低下させることを特徴とする車両制御方法。
2. 請求項１に記載の車両制御方法であって、
   前記第２のステップでは、
   前記車両が停止してから所定の時間を経過した後に、前記勾配を取得することを特徴とする車両制御方法。
3. 請求項１に記載の車両制御方法であって、
   前記第１のステップは、
   前記車両制御装置に接続された駆動装置に予め設定された第１の駆動力を指令するステップを含み、
   前記第３のステップは、
   前記第１の駆動力以上で、前記路面の勾配に応じた第２の駆動力を算出するステップを含み、
   前記第４のステップでは、
   前記発進要求を受け付けた場合には、前記駆動装置に前記第２の駆動力を指令することを特徴とする車両制御方法。
4. 請求項３に記載の車両制御方法であって、
   前記第４のステップでは、
   前記発進要求を受け付けた場合に、前記第１の駆動力から前記第２の駆動力へ増大する指令を前記駆動装置に指令して駆動力を増大させることを特徴とする車両制御方法。
5. 請求項４に記載の車両制御方法であって、
   前記第１の駆動力は、前記車両の停止状態で発生する所定の駆動力であって、
   前記第２の駆動力は、前記勾配に応じた勾配抵抗と釣り合う駆動力であることを特徴とする車両制御方法。
6. 請求項４に記載の車両制御方法であって、
   前記第４のステップでは、
   前記駆動力が前記第２の駆動力に到達した後に、前記制動力を低下させる指令を前記制動装置へ出力することを特徴とする車両制御方法。
7. 請求項１に記載の車両制御方法であって、
   前記第３のステップでは、
   前記勾配に応じた勾配抵抗を算出し、前記車両制御装置に接続された駆動装置に指令する駆動力と、前記勾配抵抗に基づいて、前記第２の制動力を算出することを特徴とする車両制御方法。
8. プロセッサとメモリを含んで車両を制御する車両制御装置であって、
   前記車両の停止状態を保持するために予め設定された第１の制動力を、前記車両制御装置に接続された制動装置に指令する停止保持部と、
   前記第１の制動力を指令した後に、前記車両が走行中の路面の勾配を検出する勾配検出装置から前記勾配を取得し、取得した前記勾配から勾配抵抗を算出し、車両が停止状態を維持するために前記勾配抵抗に応じた制動力を第２の制動力として算出し、前記第２の制動力を前記制動装置に指令する発進制御部と、を有し、
   前記第１の制動力は、前記車両の停止状態を保持するための最大の制動力に設定され、
   前記発進制御部は、
   発進要求を受け付けた場合に、前記第２の制動力を前記制動装置に指令して制動力を低下させ、
   前記制動装置の制動力が前記第２の制動力に到達したか否かを判定し、前記制動装置の制動力が前記第２の制動力に到達している場合には、前記制動力を０とする指令を前記制動装置へ出力することを特徴とする車両制御装置。
9. 請求項８に記載の車両制御装置であって、
   前記発進制御部は、
   前記車両が停止してから所定の時間を経過した後に、前記勾配を取得することを特徴とする車両制御装置。
10. 請求項８に記載の車両制御装置であって、
    前記停止保持部は、
    前記車両制御装置に接続された駆動装置に予め設定された第１の駆動力を指令し、
    前記発進制御部は、
    前記第１の駆動力以上で、前記路面の勾配に応じた第２の駆動力を算出し、前記発進要求を受け付けた場合には、前記駆動装置に前記第２の駆動力を指令することを特徴とする車両制御装置。
11. 請求項１０に記載の車両制御装置であって、
    前記発進制御部は、
    前記発進要求を受け付けた場合に、前記第１の駆動力から前記第２の駆動力へ増大する指令を前記駆動装置に指令して駆動力を増大させることを特徴とする車両制御装置。
12. 請求項１１に記載の車両制御装置であって、
    前記第１の駆動力は、前記車両の停止状態で発生する所定の駆動力であって、
    前記第２の駆動力は、前記勾配に応じた勾配抵抗と釣り合う駆動力であることを特徴とする車両制御装置。
13. 請求項１１に記載の車両制御装置であって、
    前記発進制御部は、
    前記駆動力が前記第２の駆動力に到達した後に、前記制動力を低下させる指令を前記制動装置へ出力することを特徴とする車両制御装置。
14. 請求項８に記載の車両制御装置であって、
    前記発進制御部は、
    前記勾配に応じた勾配抵抗を算出し、前記車両制御装置に接続された駆動装置に指令する駆動力と、前記勾配抵抗に基づいて、前記第２の制動力を算出することを特徴とする車両制御装置。

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