CN115397710A - 车辆行驶控制装置 - Google Patents

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Abstract

为了在不给驾驶员不协调感的情况下切换定速行驶控制和车距控制，本申请公开的车辆行驶控制装置包括：输出所设定的目标车速的目标车速设定部(30)；根据本车的速度和所述目标车速输出定速行驶的第一加速度指令的定速行驶控制器(50)；输出前车与所述本车之间的目标车距的目标车距设定部(40)；基于所述前车与所述本车的相对速度和车距，输出控制为所述目标车距的第二加速度指令的车距控制器(60)；以及选择所述第一加速度指令和所述第二加速度指令中的任一个来作为加速度指令的控制选择部(70)，所述控制选择部(70)具有预先设定的切换加速度，并且在判定为所述第二加速度指令超过所述切换加速度的情况下，选择所述车距控制器(60)的第二加速度指令。

Description

车辆行驶控制装置
技术领域
本申请涉及车辆行驶控制装置。
背景技术
车辆行驶控制装置是根据行驶中的交通状况自动地切换以驾驶员设定的车速行驶的定速行驶控制、与位于本车前方的前车维持车距的车距控制，由此减轻驾驶员的负载的系统。
作为车辆行驶控制装置，对于以“当前车速×2.5秒”定义的本车与前车的目标车距，将“目标车距-相对速度×4秒”定义为安全车距，存在当低于安全车距时将控制切换为减速或维持车速的技术。对于该技术，在专利文献1中，基于本车的车速和与前车的相对速度，定义比安全车距要短的允许最小车距，车距根据允许最小车距的关系切换刹车的减速、节流阀的减速或维持车速，在跟随前车的过程中，即使其他车辆插队，也可以在不会恶化驾驶性的情况下跟随行驶。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开平5－104993号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
在专利文献1的技术中，在接近远方较慢的前车的状况下，当车距低于安全距离即“目标车距-相对速度×4秒”时，由定速行驶控制切换为车距控制。
但是，在与前车的速度差较大的情况下，由于切换到车距控制的时机较慢，会产生较大的减速度，有可能会给驾驶员带来不协调感。本申请公开了用于解决上述问题的技术，其目的在于提供一种在不给驾驶员带来不协调感的情况下切换定速行驶控制和车距控制来进行减速的车辆行驶控制装置。
用于解决技术问题的技术手段
本申请公开的车辆行驶控制装置包括：输出所设定的目标车速的目标车速设定部；根据本车的速度和所述目标车速输出定速行驶的第一加速度指令的定速行驶控制器；输出前车与所述本车之间的目标车距的目标车距设定部；基于所述前车与所述本车的相对速度和车距，输出控制为所述目标车距的第二加速度指令的车距控制器；以及接收来自所述定速行驶控制器的所述第一加速度指令和来自所述车距控制器的所述第二加速度指令，选择任一个作为加速度指令的控制选择部，所述控制选择部具有预先设定的切换加速度，并且在判定为所述第二加速度指令超过所述切换加速度的情况下，选择所述车距控制器的第二加速度指令。
发明效果
根据本申请公开的车辆行驶控制装置，在切换定速行驶控制和车距控制来进行加速或减速的情况下，能够在不给驾驶员带来不协调感的情况下开始加速或减速。
附图说明
图1是示出实施方式1的车辆行驶控制装置的结构的框图。
图2是示出实施方式1的控制选择部的动作的说明图。
图3是示出实施方式1的车辆行驶控制装置的硬件结构的框图。
图4是示出实施方式1的车辆行驶控制装置的硬件结构的框图。
图5是示出实施方式1的控制选择部的动作的说明图。
图6是示出实施方式1的控制选择部的动作的说明图。
图7是示出实施方式1的控制选择部的动作的说明图。
图8是示出实施方式1的控制选择部的动作的说明图。
图9是示出实施方式1的车辆控制装置的变形例的结构的框图。
图10是示出实施方式2的车辆行驶控制装置的结构的框图。
图11是示出实施方式2的控制选择部的动作的说明图。
图12是示出实施方式2的控制选择部的动作的说明图。
图13是示出实施方式3的车辆行驶控制装置的结构的框图。
图14是示出实施方式3的移动平均滤波器的运算例的说明图。
图15是示出实施方式3的控制选择部的动作的说明图。
具体实施方式
下面，参照图1至图15对本申请的实施方式所涉及的车辆行驶控制装置进行说明。另外，各图中，同一标号表示相同或相当的部分。
＜实施方式1＞
基于图1对实施方式1所涉及的车辆行驶控制装置1进行说明。图1是示出车辆行驶控制装置1的结构的简要框图。在该实施方式1中，说明本车意识到周边的车辆而控制本车行驶的加减速的车辆行驶控制装置1。另外，这里，对作为对象的周边车辆是前车的情况进行说明。
车辆行驶控制装置1接收本车车速检测部10的输出信号和前车检测部20的输出信号，进行车辆驱动部80的控制。本车车速检测部10是输出本车车速vown的传感器。前车检测部20检测与在本车前方行驶的前车的车距dlead以及以本车为基准的前车的相对速度vrel。前车检测部20可以使用例如毫米波雷达、照相机、声纳传感器(超声波传感器)、LiDAR等传感器。
如图1所示，车辆行驶控制装置1包括目标车速设定部30、目标车距设定部40、定速行驶控制器50、车距控制器60和控制选择部70。
在目标车速设定部30中，通过驾驶员的操作设定目标车速vref，能够从目标车速设定部30获得目标车速vref的信号。
由本车车速检测部10检测到的车速vown被输入到目标车距设定部40、定速行驶控制器50和车距控制器60。此外，由前车检测部20检测到的与前车的车距dlead和相对速度vrel被输入到目标车距设定部40、车距控制器60和控制选择部70。
目标车距设定部40是用于设定车距控制器60中的目标车距的模块。在目标车距设定部40中，如式1所示，基于由本车车速检测部10检测出的本车车速vown和由前车检测部20检测出的相对速度vrel，运算并输出目标车距dref。
[数学式1]
数1
dref＝Thw×(vown+vrel)+Dstop (1)
另外，在式1中，Thw是系数，Dstop是偏移即前车停车时的目标车距dref。系数Thw和偏移Dstop通过预先准备多个值的组合，使得驾驶员从多个车间设定例如“长距离”、“中距离”和“短距离”等多个阶段中选择目标车距dref。
定速行驶控制器50基于由本车车速检测部10检测到的本车车速vown和从目标车速设定部30输出的目标车速vref，运算并输出用于使本车车速vown追随目标车速vref的加速度指令aref_cc(第一加速度指令)。
此外，车距控制器60基于由本车车速检测部10检测出的本车车速vown、由前车检测部20检测出的车距dlead和相对速度vrel、以及由目标车距设定部40输出的目标车距dref，运算用于维持与前车的车距dlead并行驶的加速度指令aref_acc(第二加速度指令)。即，当前车的车速变慢时，控制降低本车车速vown，以保持由目标车距设定部40设定的目标车距dref。
控制选择部70基于前车检测部20输出的车距dlead和相对速度vrel，选择使用定速行驶控制器50的第一加速度指令aref_cc还是使用车距控制器60的第二加速度指令aref_acc，输出任一方的加速度指令ax。即，在控制选择部70中输入来自定速行驶控制器50的第一加速度指令aref_cc、来自车距控制器60的第二加速度指令aref_acc、来自目标车距设定部40的目标车距dref、以及来自前车检测部20的车距dlead和相对速度vrel，基于这些输入将任一方的加速度指令ax输出到车辆驱动部80。车辆驱动部80根据加速度指令ax控制发动机或驱动电动机或刹车，以使本车的加速度与加速度指令ax一致的方式施加制动力或驱动力。
在控制选择部70中，对选择第一加速度指令aref_cc或第二加速度指令aref_acc的方法进行说明。
车距dlead比目标车距dref大，本车车速vown比前车车速vlead大，即相对速度vrel为负的状况下，当从本车车速vown减速到前车车速vlead，同时以一定的减速度Adeccel(Adeccel>0)从车距dlead接近至目标车距dref时，下式2的关系成立。
[数学式2]
数2
Figure BDA0003884785180000051
另外，式2表示当车距dlead低于式2右边的距离时，为了收敛到目标车距dref需要比减速度Adeccel大的减速度。
同样地，车距dlead比目标车距dref小，本车车速vown比前车车速vlead小，即相对速度vrel为正的状况下，当从本车车速vown加速到前车车速vlead，同时以一定的加速度Aaccel(Aaccel>0)从车距dlead远离至目标车距dref时，下式3的关系成立。
[数学式3]
数3
Figure BDA0003884785180000061
式3表示当车距dlead低于式3右边的距离时，为了收敛到目标车距dref需要比加速度Aaccel小的加速度。
根据式2和式3，控制选择部70选择输出的条件式变为式4。
[数学式4]
数4
Figure BDA0003884785180000062
另外，式4中，Aacc是切换加速度，是预先设定的参数。此外，sign(x)是符号函数，在x>0时输出sign(x)＝+1，在x<0时输出sign(x)＝-1，在x＝0时输出sign(x)＝0。当式4成立时，控制选择部70选择由车距控制器60输出的第二加速度指令aref_acc。
在图2中示出了，对在控制选择部70中选择式4所定义的车距控制时的区域施加阴影。阴影区域的边界基于式4而得。图2中，横轴表示前车M1与本车M0的相对速度vrel，纵轴表示前车M1与本车M0的相对位置、即车距dlead，右侧即第一象限和第四象限表示本车M0比前车M1慢的区域，左侧即第二象限和第三象限表示本车M0比前车快的区域，上侧即第一象限和第二象限表示前车M1在远方的区域。因此，第一象限表示前车M1比本车M0快且离得远，第二象限表示前车M1慢且离得远，第三象限表示前车M1慢且离得近，第四象限表示前车M1快且离得近。
以上说明的车辆行驶控制装置1可以使用计算机来构成，这些各结构通过计算机执行程序来实现。即，图1所示的车辆行驶控制装置1的目标车速设定部30、目标车距设定部40、定速行驶控制器50、车距控制器60和控制选择部70例如由图3所示的处理电路11实现。对于处理电路11，适用CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)、DSP(DigitalSignal Processor：数字信号处理器)等处理器，并通过执行收纳于存储装置的程序来实现上述各结构的功能。
另外，作为处理电路11，还可以适用专用的硬件。在处理电路11为专用硬件的情况下，处理电路11例如相当于单一电路、复合电路、编程处理器、并联编程处理器、ASIC(Application Specific Integrated Circuit：专用集成电路)、FPGA(Field-Programmable Gate Array：现场可编程门阵列)或它们的组合。
此外，图4中示出了图1所示的车辆行驶控制装置1的各结构(目标车速设定部30、目标车距设定部40、定速行驶控制器50、车距控制器60和控制选择部70)使用处理器12来构成的情况下的硬件结构。该情况下，车辆行驶控制装置1的各结构功能由软件等(软件、固件、或软件和固件)的组合来实现。软件等被记载为程序，并储存于存储器13(存储装置)。作为处理电路11起作用的处理器12读取存储于存储器13的程序并加以执行，从而实现各结构的功能。
<动作>
接着，对车辆行驶控制装置1的动作进行说明。图5是用于说明控制选择部70的动作的说明图。
图5示出了前车M1在与本车M0相同车道的前方且远方行驶中，本车M0以比前车快的速度从后面接近前车M1的情况。此时，本车M0使用定速行驶控制以由目标车速设定部30设定的目标车速进行定速行驶。
图5左侧的图示出前车M1和本车M0的位置关系。并且，图5右侧的图中，横轴表示前车M1与本车M0的相对速度vrel，纵轴表示本车M0相对于前车M1的相对位置的曲线图。并且，图5的右侧图中施加阴影的区域满足式4的条件，是切换到车距控制的区域。为了用左侧图和右侧图对应地说明本实施方式的动作例，图5的右图示出了与图2所示的横轴的相对速度vrel、纵轴的车距的曲线图在纵轴和横轴上均反转后的曲线图。在以后的其他动作例的说明中，与图5同样地，作为横轴表示本车相对于前车速度的相对速度vrel、纵轴表示本车M0相对于前车M1的相对位置来进行说明。
当本车M0以定速行驶在一定程度上接近前车M1时，在进入施加阴影的区域的定时从定速行驶控制切换为车距控制，通过车距控制来控制本车M0，使本车M0平稳地向图5所示的目标位置P1减速并移动。
如图5所示，由式4的曲线定义从定速行驶控制切换到车距控制的定时。在本状况中，式4是在一定的减速度Aacc下向目标车距dref收敛的曲线，因此在车距控制中向目标车距dref收敛时的减速度一定比切换加速度Aacc要大。因此，能够通过切换加速度Aacc来调整在本状况中产生的减速度的大小。即，当判定为第二加速度指令超过切换加速度时，选择车距控制器的第二加速度指令。
上述的式4由相对于相对速度vrel的二次式来定义。因此，即使在相对速度vrel较大的状况下，也能够在较早的定时切换到车距控制，能够抑制使驾驶性恶化这样的较大减速度的发生。
图6是用于说明实施方式1中的其他行驶状况的控制选择部70的动作的说明图。
如图6那样，例如相对于在市区行驶时等、前车M1在与本车M0相同车道的前方低速行驶或停车的状态，在从后面接近比本车M0速度慢的前车M1的情况下，因为以在高速公路行驶时相同的定时开始减速，所以到达目标位置P2的时间可能会变慢。
实施方式1的特征在于，前车车速越小，则使用于切换到式4中定义的车距控制的条件中的参数即切换加速度Aacc前车车速越大。由此，在从后面接近速度比本车M0要慢的前车M1时，由于不是早期开始减速，所以能够在不使驾驶性恶化的情况下，从定速行驶控制切换为车距控制，使本车M0平稳地向目标位置P2移动。
图7是用于说明实施方式1中的其他行驶状况的控制选择部70的动作的说明图。
如图7所示，当本车M0的速度较快，且前车M1插入与本车M0相同的车道的前方的情况下，在从定速行驶控制切换为车距控制时，有可能出现不必要的减速。
其特征在于，在前车车速小于本车车速vown，即在前车M1相对于本车M0的相对速度vrel为正的情况下，与相对速度vrel为负的情况相比，使切换加速度Aacc较小。由此，在较快的前车M1插入本车M0前方的行驶状况下，可以不切换到车距控制而继续进行定速行驶控制。因此，能够抑制因切换到车距控制而引起的不必要的减速，使本车M0平稳地向目标位置P3移动。
图8是用于说明实施方式1中的其他行驶状况的控制选择部70的动作的说明图。
如图8所示，当本车M0以低于由目标车速设定部30设定的目标车速的车速行驶的情况下，当从后面接近与本车M0相同的车道上的前方且远处的比本车M0车速更低的前车M1时，在切换成车距控制进行减速之前，有时会通过定速行驶控制进行过度加速。
该情况下，定速行驶控制器50通过使用由前车检测部20检测出的与前车M1的车距dlead和相对速度vrel、与由目标车距离设定部40设定的目标车距dref和预先设定的加速禁止加速度Acc之后的下式5来禁止加速。
[数学式5]
数5
Figure BDA0003884785180000101
在式5成立的情况下，在式4的曲线与式5的曲线之间的区域中，定速行驶控制器50禁止加速。即，即使在本车车速小于目标车速的情况下，定速行驶控制器50也维持当前的车速。并且，当上述的式4成立时，控制选择部70选择由车距控制器60输出的第二加速度指令aref_acc。
由此，在切换为基于车距控制的减速之前，能够抑制基于定速行驶控制的不需要的加速。并且，能够在不给驾驶员不协调感的情况下从定速行驶控制切换为车距控制，使本车M0平稳地移动到目标位置P4。
＜变形例＞
图9是示出实施方式1的变形例即车辆行驶控制装置1的结构的框图。图9是除了图1的框图之外还有车速控制部81的结构。在图9所示的本结构中，定速行驶控制器50输出用于进行定速行驶控制的第一车速指令v1，并且车距控制器60输出用于控制为目标车距的第二车速指令v2。并且，控制选择部70选择定速行驶控制器50的第一车速指令v1和车距控制器60的第二车速指令v2中的任一个，并将车速指令vx输出到车速控制部81。然后，车速控制部81计算用于使本车车速与车速指令vx一致的加速度指令，并输出到车辆驱动部80。由此，车辆行驶控制装置1可以是在中间具有车速控制部81的结构。
＜实施方式2＞
对实施方式2所涉及的车辆行驶控制装置1进行说明。图10是示出实施方式2的车辆行驶控制装置1的结构的框图。在该实施方式2中，作为周边的对象车辆，对位于侧方的侧方车的情况进行说明。
图10中，在图1所示的实施方式1的车辆行驶控制装置1中追加了接受来自周边车检测部90的信息而进行动作的车道变更意图检测部100、侧方车间设定部110、侧方车判定部120以及侧方车间控制器130。以下对追加的模块进行说明。
在图10中，周边车检测部90是用于检测包含本车道的左右车道在内的周边车辆的信息的传感器，例如毫米波雷达、相机、LiDAR等。周边车检测部90将多个周边车的位置信息和相对速度信息输出到侧方车判定部120。
车道变更意图检测部100检测驾驶员的车道变更的意图。例如，基于本车的驾驶员向周围存在的其他车辆通知车道变更的意图时的转向灯的操作，检测驾驶员变更车道的意图。
侧方车判定部120基于从车道变更意图检测部100输出的表示驾驶员的车道变更意图的转向灯信息W，输出与在车道变更目标的相邻车道行驶的最接近本车的侧方车之间的车距dside和侧方车的相对速度vrel_side。
侧方车间设定部110输出在侧方车的前方变更车道时所需的车距dref_f、在侧方车的后方变更车道时所需的车距dref_r。同时，判定向侧方车的前方还是后方的哪边移动并变更车道，输出侧方车间控制器130的目标值即侧方目标车间dref_side。
侧方车间控制器130基于与侧方车的车距dside、和侧方车的相对速度vrel_side、以及侧方目标车间dref_side，输出用于确保车道变更的车距的第三加速度指令aref_side。
这里，定速行驶控制器50输出第一加速度指令值aref_cc，并且车距控制器60输出第二加速度指令值aref_acc。
控制选择部70基于由定速行驶控制器50输出的第一加速度指令值aref_cc、由车距控制器60输出的第二加速度指令值aref_acc、以及由侧方车间控制器130输出的第三加速度指令aref_side、作为车距控制器60的目标值的dref和作为侧方车间控制器130的目标值的dref_side，将加速度指令ax输出到车辆驱动部80。
接着，详细说明车辆行驶控制装置1的各部分的动作。车道变更意图检测部100基于转向灯信息W，将“没有车道变更意图”、“右侧车道变更”、“左侧车道变更”中的任一个输出到侧方车判定部120。
侧方车判定部120根据驾驶员的车道变更意图，从在车道变更目标的相邻车道行驶的多个侧方车中判定最接近本车的车辆为侧方车。然后，输出与侧方车的车距dside和与侧方车的相对速度vrel_side。驾驶员没有变更车道的意图时，视为无侧方车。
侧方车间设定部110运算本车在侧方车的前方变更车道时所需的前方车距dref_f以及本车在侧方车的后方变更车道时所需的后方车距dref_r。
[数学式6]
数6
dref_f＝-Thw_f×(vown+vrel_side)-dstop_f (6)
[数学式7]
数7
dref_r＝Thw_r×(vown+vrel_side)+dstop_r (7)
在式6和式7中，Thw_f和Thw_r是系数，并且dstop_f和dstop_r在偏移中分别是正值。前方目标车距dref_f因为侧方车位于后方所以为负值。前方目标车距dref_f和后方目标车距dref_r可以设定为与相对于前车的目标车距dref相同，也可以将系数Thw_f、Thw_r设为零，作为不依赖速度的固定值。
侧方车间设定部110基于与侧方车的车距dside和侧方车的相对速度vrel_side，判定向侧方车的前方还是后方的哪一方变更车道，输出侧方车间控制器130的目标值即侧方目标车间dref_side。例如，在与侧方车的车距dside为正(侧方车在本车前方)的情况下dref_side＝dref_r，在与侧方车的车距dside为负(侧方车在本车后方)的情况下dref_side＝dref_f。此外，当侧方车的相对速度vrel_side为正(侧方车较快)时dref_side＝dref_r，当侧方车的相对速度vrel_side为负(侧方车较慢)时dref_side＝dref_f。
侧方车间控制器130基于由侧方车判定部120输出的车道变更目标的相邻车道上行驶的离本车最近的侧方车之间的车距dside、侧方车的相对速度vrel_side、以及由侧方车间设定部110运算出的目标侧方车距dref_side，输出第三加速度指令aref_side，用于使车距dside与目标侧车距dref_side一致以确保变更车道的间隔。
接着，说明控制选择部70中选择加速度指令的方法。当与侧方车的车距dside位于前方目标车间dref_f和后方目标车间dref_r之间时，侧方车几乎在本车旁边行驶，并且没有用于车道变更的间隔。因此，当下面所示的式8成立时，本车为了确保用于车道变更的间隔，需要切换到与侧方车间控制器130的输出相应的控制。
[数学式8]
数8
dref_f＜dside＜dref_r (8)
此外，车道变更需要一定的时间。因此，将车道变更所需的时间设为T1c。当本车和侧方车均以一定速度行驶时，时间T1c后与侧方车的车距变化为dside+vre1_side×T1c。在该车距位于前方目标车间dref_f和后方目标车间dref_r之间的情况下，意味着在执行车道变更的过程中无法确保车距。因此，当下式9成立时，本车需要将用于确保车道变更的间隔的控制切换为侧方车间控制。
[数学式9]
数9
dref_f＜dside+Vrel_side×Tlc＜dref_r (9)
此外，基于实施方式1中的条件，考虑通过设定加速度Aside调整由侧方车控制器130产生的加速度或减速度，当下面所示的式10成立时，本车需要将为了确保用于车道变更的间隔的控制切换到侧方车间控制器。
[数学式10]
数10
Figure BDA0003884785180000141
整理以上的式8到式10，可以得到下面的式11和式12。
即，当式11或式12成立时，控制选择部70选择侧车间控制器130，并且加速度指令ax＝aref_side。
[数学式11]
数11
Figure BDA0003884785180000151
[数学式12]
数12
Figure BDA0003884785180000152
图11示出了在控制选择部70中选择式11与式12所定义的侧方车间控制的区域。图11中，横轴表示侧方车相对速度vrel_side，纵轴表示侧方车车距，右侧(第一象限和第四象限)表示本车M0较慢的区域，左侧(第二象限和第三象限)表示本车M0较快的区域，上侧表示侧方车M2在前方的区域。图11中的阴影区域表示式11或式12成立并且选择由侧方车间控制器130输出的加速度指令aref_side的区域。
当式11和式12不成立时，控制选择部70选择定速行驶控制器50的第一加速度指令或车距控制器60的第二加速度指令。关于选择定速行驶控制和车距控制中的哪一个，当实施方式1记载的条件的式4成立时，选择车距控制器60输出的第二加速度指令，设为aref＝aref_cc，当式4不成立时，选择由定速行驶控制器50输出的第一加速度指令，设为aref＝aref_cc。
以上说明的车辆行驶控制装置1的结构中，能够与实施方式1中记载的车辆行驶控制装置1同样地使用计算机来构成，这些各结构通过计算机执行程序来实现。即，图10所示的车辆行驶控制装置1的目标车速设定部30、目标车距设定部40、定速行驶控制器50、车距控制器60、控制选择部70、车道变更意图检测部100、侧方车判定部120、侧方车间设定部110以及侧方车间控制器130例如由图3所示的处理电路11实现。此外，在使用处理器构成图10所示的车辆行驶控制装置1的情况下，硬件结构为图4所示的结构。
<动作>
接着，对车辆行驶控制装置1的动作进行说明。图12是示出控制选择部70的动作的说明图。
图12示出在本车M0变更车道时，在变更车道的前方的相邻车道上存在其他车辆(侧方车M2)的情况。此时，本车M0以驾驶员所希望的目标车速定速行驶。
图12左侧的图示出侧方车M2和本车M0的位置关系图。并且，图12右侧的图中，横轴表示相对于侧方车速的本车M0的相对速度vrel，纵轴表示本车相对于前车的相对位置的曲线图。并且，图12的右图中施加阴影的区域满足式11和式12的条件，是切换到侧方车车距控制的区域。为了用左侧的图和右侧的图对应地说明本实施方式的动作例，图12右侧的图是图11的横轴上的侧方车M2相对于本车M0的相对速度vrel_side的图，与纵轴上的侧方车车距的曲线图相比，纵轴和横轴均反转并图示。
侧方车间控制器130在车道变更意图检测部100检测出驾驶员的车道变更意图的情况下，通过确保与车道变更目标的车道上存在的侧方车之间的车距，辅助驾驶员进行车道变更动作。在向目标位置P5移动并确保了车距之后，驾驶员能够手动且安全地进行车道变更。此外，也可以使用通过控制转向来跟随行驶车道的车道维持装置(LKA:Lane KeepingAssistance System：车道维持辅助系统)自动地进行车道变更。
即如图12所示，横轴为本车相对速度vrel，纵轴为在本车相对位置的相位平面中可以定义定速行驶控制、车距控制和侧方车间控制之间的切换，定速行驶控制与侧方车间控制之间的边界线(控制的切换定时)可以通过上述式11及式12的曲线来表示。
在图12所示的相位平面中，当本车M0进行车道变更时，在上述式11及式12成立的情况下，判断为在车道变更目标的相邻车道上存在应确保车距的侧方车M2。因此，从定速行驶控制切换到侧方车间控制时，使本车M0减速，增大本车相对位置，空出与侧方车M2的车间，使本车M0变更车道，移动到侧方车M2公报上的目标位置P5。然后，使本车M0加速，以使得跟随由侧方车间设定部110运算出的设定车距。
如式11和式12所示，通过定义向侧方车间控制的切换条件，不仅在侧方车M2存在于本车M0的正侧面附近(dref_f<dside<dside_r)，而且在接近比本次M0较慢的前方的侧方车M2的情况或者从后方接近比本车M0快的侧方车M2的情况下，通过切换为侧方车间控制来确保车道变更的距离，可以安全地辅助车道变更。
并且，通过使用加速度aside且用式11的二次曲线来定义在接近比本车M0慢的前方的侧方车M2时或者从后方接近比本车M0快的侧方车M2时的条件，由此，能够设定侧方车车距控制的加速度指令aacc_side。即，在判定为为了基于本车与侧方车之间的车距、相对速度和目标侧方车距控制车距而运算的的加速度指令超过预定值的情况下，选择侧方车间控制器130的第三加速度指令。
在图12所示的相位平面，本车M0变更车道时，在式11及式12不成立的情况下，已经确保了车道变更空间，或速度差较大且仅以定速行驶控制继续行驶，能够判断为确保了用于车道变更的空间，控制选择部70选择由定速行驶控制器50输出的第一加速度指令acc1。由此，在本车M0变更车道的情况下，已经确保了车道变更空间，或者速度差较大且仅以定速行驶控制继续行驶，在确保了用于车道变更的空间的情况下，通过不切换为侧方车间控制，能够抑制不需要的减速，能够使本车M0平稳地移动到目标位置P51而不会给驾驶员带来不协调感。
此外，作为实施方式2的变形例，与实施方式1的变形例同样地，也可以构成为在控制选择部70和车辆驱动部80之间加上车速控制部81。在这种情况下，定速行驶控制器50、车距控制器60和侧方车间控制器130分别输出车速指令。然后，控制选择部70选择定速行驶控制器50输出的第一车速指令、车距控制器60输出的第二车速指令和侧方车间控制器130输出的第三车速指令中的任一个，并输出到车速控制部81。然后，车速控制部81运算用于使本车车速与车速指令一致的加速度指令，并输出到车辆驱动部80。
＜实施方式3＞
对实施方式3所涉及的车辆行驶控制装置1进行说明。图13是示出实施方式3的车辆行驶控制装置1的结构的框图。图13是在实施方式2的车辆行驶控制装置1中追加GPS接收部140、地图信息存储部150、合流判断部160的图。以下对追加后的模块进行说明。
GPS接收部140接收来自GPS卫星的电波，输出用于计算本车的当前位置的信息，车辆行驶控制装置1获取该信号，并获取本车的当前位置。
地图信息存储部150相当于例如搭载于车辆上的导航系统，且存储有地图信息。
合流判断部160根据来自地图信息保存部150的地图信息和来自GPS接收部140的本车的位置信息，在高速公路的合流区间判定能否以当前的本车车速来变更车道。在合流区间的剩余距离中作为车道变更所需的距离判定为不足的情况下，将用于在合流区间的剩余距离中变更车道的车速指令vref_mrg输出到定速行驶控制器50或侧方车间控制器130。即，是运算并输出为了在预定的距离内完成车道变更所需的车速的部件。
接着，详细说明控制选择部70的各部分的动作。160根据来自地图信息保存部150的地图信息和来自GPS接收部140的位置信息，运算从高速公路的合流区间中的本车位置到合流区间的终端为止的剩余距离即合流距离xmrg。以本车车速vown行驶并以时间Tlc变更车道时，车道变更所需的距离由vown×Tlc表示。当下式13成立时，在当前的车速vown中不能在合流区间内变更车道，通常判定为不能合流。
[数学式13]
数13
vown×Tlc>Xmrg (13)
对实施方式2中的式11及式12不成立而选择了定速行驶控制的状况下，用于在合流区间内变更车道的速度进行说明。以一定的减速度amrg一边减速一边行驶，在时间Tlc后从当前位置前进到合流距离xmrg时，以下的式14成立。
[数学式14]
数14
Figure BDA0003884785180000191
整理式14后，减速度amrg由下式15表示。
[数学式15]
数15
Figure BDA0003884785180000201
由此，根据由式15表示的减速度amrg减速的速度指令vref_mrg，一边控制车速一边执行车道变更，由此，在定速行驶控制中，能够用合流距离xmrg执行车道变更。
接着，对实施方式2中的条件的式11或式12成立而选择了侧方车间控制的状况下，用于在合流区间内车道变更的速度进行说明。定义从与当前侧方车的车距dside到目标值dref_side的步进输入使用滤波器F(s)收敛到目标值的车距的时间履历dref_mrg。
在下式16中，将车距的初始值设为dside，将相对速度vrel的初始值设为vrel_side。
[数学式16]
数16
dref_mrg＝F(s)dref_side (16)
此时，本车车速的时间履历vref_mrg如下式那样使用dref_mrg的微分值来定义。
[数学式17]
数17
Figure BDA0003884785180000202
滤波器F(s)如式18那样进行定义。式18是组合2个移动平均滤波器而成的两级移动平均滤波器。
[数学式18]
数18
Figure BDA0003884785180000211
图14示出移动平均滤波器的输出即dref_mrg和vref_mrg的运算示例。在左侧的部分中，时间常数τd以较小的值进行滤波处理，在中央的部分中，时间常数τd以中等的值进行滤波处理，并且在右侧的部分中，时间常数τd以较大的值进行滤波处理。此外，最上面的图表示距离和时间的关系，中间的图表示速度和时间的关系，下面的图表示加速度和时间的关系，表示距离和速度波形收敛到目标值为止的距离和速度的时间履历。当dside<dref_side(侧方车M2为本车M0的后方)，并且vrel_side>0(侧方车较慢)的情况下，根据时间常数τd的大小，通过从减速到加速、从加速到加速、从加速到减速的不同动作收敛到目标值dref_side。此时，收敛到目标值所需的时间是2×τd。
在当前时刻，侧方车M2的车距为dside，相对速度为vrel_side，在时间tmrg后，车距变为目标值dref_side，相对速度vrel变为零，侧方车间控制完成，在此期间考虑本车M0行驶合流距离xmrg的情况。
此时，侧方车M2在时间tmrg内只行驶xmrg+dref_side-dside。因此，侧方车间控制必须在下式19所表示的时间tmrg期间收敛到目标值。
[数学式19]
数19
Figure BDA0003884785180000212
如上所述，移动平均滤波器的时间常数τd以如下方式来决定。
[数学式20]
数20
Figure BDA0003884785180000221
使用式20的时间常数τd和滤波器F(S)运算出的车距的时间履历dref_mrg在合流区间较短且需要快速变更车道的状况下，在较快的侧方车从后方接近的状况下，如图14的左图(τd最小的示例)所示那样，进行急剧地减速的动作。
控制选择部70在与实施方式2相同的条件下，从由定速行驶控制器50输出的第一加速度指令aref_cc、由车距控制器60输出的第二加速度指令值aref_acc、以及由侧方车间控制器130输出的第三加速度指令值aref_side中选择一个输出，并将加速度指令输出到车辆驱动器80。
根据以上说明的车辆行驶控制装置1的结构，能够与实施方式1中记载的车辆行驶控制装置1、实施方式2中记载的车辆行驶控制装置1同样地使用计算机来构成，这些各结构通过计算机执行程序来实现。即，图13所示的车辆行驶控制装置1的目标车速设定部30、目标车距设定部40、定速行驶控制器50、车距控制器60、控制选择部70、车辆驱动部80、周边车检测部90、车道变更意图检测部100、侧方车间设定部110、侧方车判定部120、侧方车间控制器130、GPS接收部140、地图信息存储部150以及合流判断部160例如由图3所示的处理电路11实现。此外，在使用处理器构成图13所示的车辆行驶控制装置1的情况下，硬件结构为图4所示的结构。
<动作>
以下，对车辆行驶控制装置1的动作进行说明。图15是用于说明控制选择部70的动作的说明图。
图15示出在合流区间中本车M0变更车道时，在变更车道的前方的相邻车道上存在其他车辆(周边车)的情况。此时，本车M0以驾驶员所希望的目标车速进行定速行驶。如果本车M0行驶的车道不是合流区间，则进行与实施方式2相同的控制，加速以使本车M0平稳地移动到目标位置P61。
合流区间中本车M0处于定速行驶的状态下，向侧方车行驶的相邻车道变更车道时，从定速行驶控制切换为侧方车间控制并减速，侧方车间控制控制本车M0，之后，为了维持作为目标的间隔并进行加速，使本车平稳地移动到图15所示的目标位置P6。
即如图15所示，横轴为本车相对速度vrel，纵轴为本车相对位置的相位平面中可以定义定速行驶控制、车距控制和侧方车间控制之间的切换，定速行驶控制与侧方车间控制之间的边界线(控制的切换定时)可以通过式11及式12的曲线来表示。
在图15所示的相位平面中，当本车M0进行车道变更时，在式11或式12(实施方式2的公式)成立的情况下，与实施方式2的情况相同地，判断为在车道变更目标的相邻车道上存在侧方车M2并切换到侧方车间控制。此时，在式17成立且合流距离xmrg不足而判断为不能正常合流的情况下，使侧方车间控制动作，以使其与两级移动平均滤波器的输出即dref_mrg及vref_mrg一致。由此，能使其产生急剧的减速且在合流距离xmrg内确保车距，使其完成车道变更。
此外，即使在不存在侧方车M2的情况下，在式17成立而判定为不能正常合流的情况下，根据式18的急剧速度的车速指令vref_mrg而使低速行驶控制动作，即使在合流区间较短的情况下也能够可靠地在合流区间内进行车道变更。
此外，作为车辆行驶控制装置1的变形例，与车辆行驶控制装置1的变形例同样地，也可以构成为在控制选择部70和车辆驱动部80之间加上车速控制部81。在这种情况下，定速行驶控制器50、车距控制器60和侧方车间控制器130输出车速指令。然后，控制选择部70从定速行驶控制器50、车距控制器60和侧方车间控制器130输出的车速指令中选择任一个，并将其输出到车速控制部81。然后，车速控制部81运算用于使本车车速与车速指令一致的加速度指令，并输出到车辆驱动部80。
虽然本申请记载了各种示例性的实施方式和实施例，但是在一个或多个实施方式中记载的各种特征、方式和功能不限于特定实施方式的应用，可以单独地或以各种组合来应用于实施方式。
因此，在本申请所公开的技术范围内可以设想无数未举例示出的变形例。例如，设为包括对至少一个构成要素进行变形、添加或省略的情况，以及提取至少一个构成要素并与其他实施方式的构成要素进行组合的情况。
标号说明
1车辆行驶控制装置，11处理电路，12处理器，13存储器，10本车车速检测部，20前车检测部，30目标车速设定部，40目标车距设定部，50定速行驶控制器，60车距控制器，70控制选择部，80车辆驱动部，81车速控制部，90周边车检测部，100车道变更意图检测部，110侧方车间设定部，120侧方车判定部，130侧方车间控制器，140GPS接收部，150地图信息存储部，160合流判断部。

Claims (10)

1.一种车辆行驶控制装置，其特征在于，包括：
输出所设定的目标车速的目标车速设定部；根据本车的速度和所述目标车速输出定速行驶的第一加速度指令的定速行驶控制器；输出前车与所述本车之间的目标车距的目标车距设定部；基于所述前车与所述本车的相对速度和车距，输出控制为所述目标车距的第二加速度指令的车距控制器；以及接收来自所述定速行驶控制器的所述第一加速度指令和来自所述车距控制器的所述第二加速度指令，选择任一个作为加速度指令的控制选择部，所述控制选择部具有预先设定的切换加速度，并且在判定为所述第二加速度指令超过所述切换加速度的情况下，选择所述车距控制器的第二加速度指令。
2.如权利要求1所述的车辆行驶控制装置，其特征在于，
在所述控制选择部中，设定为所述前车的速度越小则所述切换加速度越大。
3.如权利要求1所述的车辆行驶控制装置，其特征在于，
在所述控制选择部中，在所述前车的所述相对速度为正的情况下，使所述切换加速度比所述前车的所述相对速度为负的情况要小。
4.如权利要求1所述的车辆行驶控制装置，其特征在于，
所述定速行驶控制器将所述车距设为d，将所述相对速度设为vrel，将所述目标车距设为dref，将预先设定的加速禁止加速度设为Acc，在下述条件的公式成立时，进行控制以禁止加速并维持所述本车的速度。
[数学式21]
数21
Figure FDA0003884785170000011
5.一种车辆行驶控制装置，其特征在于，包括：
输出所设定的目标车速的目标车速设定部；根据本车的速度和所述目标车速输出定速行驶的第一加速度指令的定速行驶控制器；输出侧方车与所述本车之间的目标侧方车距的侧方车间设定部；基于所述侧方车与所述本车的相对速度和车距，输出控制为所述目标侧方车距的第三加速度指令的侧方车间控制器；以及接收来自所述定速行驶控制器的所述第一加速度指令和来自所述侧方车间控制器的所述第三加速度指令，选择所述第一加速度指令和所述第三加速度指令中的任一个作为加速度指令的控制选择部。
6.如权利要求5所述的车辆行驶控制装置，其特征在于，
所述控制选择部在所述本车与所述侧方车的所述车距小于用于车道变更的距离的情况下，或者在变更车道所需时间之后的所述车距小于用于变更车道的距离的情况下，或者判定为用于基于所述车距、所述相对速度和所述目标侧方车距控制所述车距而运算的加速度指令超过预定值的情况下，选择所述侧方车间控制器的第三加速度指令。
7.一种车辆行驶控制装置，其特征在于，包括：
输出所设定的目标车速的目标车速设定部；在行驶车道合流的预定距离内运算并输出用于完成车道变更所需的车速的合流判断部；输出侧方车与本车之间的目标侧方车距的侧方车间设定部；根据本车的速度、所述目标车速设定部的所述目标车速、所述合流判断部的所述必要车速，输出定速行驶的第一加速度指令的定速行驶控制器；根据所述侧方车与所述本车的相对速度、所述侧方车间设定部的所述目标侧方车距、所述合流判断部的所述必要车速，输出控制为所述目标侧方车距的第三加速度指令的侧方车间控制器；以及接收来自所述定速行驶控制器的所述第一加速度指令和来自所述侧方车间控制器的所述第三加速度指令，并选择所述第一加速度指令和所述第三加速度指令中的任一个作为加速度指令的控制选择部，在预定距离内进行车道变更。
8.如权利要求7所述的车辆行驶控制装置，其特征在于，
所述合流判断部在判断为在所述预定距离中不能进行车道变更的情况下，运算为了能够进行所述车道变更而减速的车速，并输出到所述定速行驶控制器，所述定速行驶控制器运算用于使所述本车的速度与所述减速的车速一致的加速度指令。
9.如权利要求7所述的车辆行驶控制装置，其特征在于，
在所述合流判断部中，在判断为以所述本车的当前速度到所述预定距离之前不能进行所述车道变更的情况下，运算用于确保到所述预定距离为止与所述侧方车的车距的车速，并输出到所述侧方车间控制器，所述侧方车间控制器运算用于使所述本车的速度与确保所述车距的车速一致的加速度指令。
10.如权利要求7所述的车辆行驶控制装置，其特征在于，
与所述侧方车的车距小于用于车道变更的距离的情况，或者车道变更所需的时间后与所述侧方车的所述车距小于用于车道变更的距离的情况，或者在判定为用于基于与所述侧方车的所述车距、所述相对速度和所述目标侧方车距控制所述车距而运算出的加速度指令超过预定值的情况下，所述控制选择部选择所述侧方车间控制器的所述第三加速度指令。
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