JP2002067734A - 車両用追従走行制御装置 - Google Patents

車両用追従走行制御装置

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JP2002067734A
JP2002067734A JP2000268055A JP2000268055A JP2002067734A JP 2002067734 A JP2002067734 A JP 2002067734A JP 2000268055 A JP2000268055 A JP 2000268055A JP 2000268055 A JP2000268055 A JP 2000268055A JP 2002067734 A JP2002067734 A JP 2002067734A
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JP
Japan
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vehicle
control
speed
vehicle speed
control gain
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Application number
JP2000268055A
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English (en)
Inventor
Yosuke Kobayashi
洋介 小林
Hideaki Inoue
秀明 井上
Yoji Seto
陽治 瀬戸
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
日産自動車株式会社
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Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd, 日産自動車株式会社 filed Critical Nissan Motor Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 自車速Vsの変化に伴って追従制御の応答性
が大きく変化することを回避する。 【解決手段】 自車速Vsに対してヒステリシス処理を
行って制御ゲイン算出用車速VK を設定し、この制御ゲ
イン算出用車速VK に基づいて制御ゲインK1 ,K2
設定し、これと、目標車間距離L* と実際の車間距離L
との偏差、目標相対速度Vr* と実際の相対速度Vrと
の偏差、に基づいて目標加減速度GD を算出しこれに基
づいて車速制御を行う。制御ゲイン算出用車速VK は、
自車速Vsの変化が小さい時には変化せず制御ゲインK
1 ,K2 も変化しないから、狭い範囲での車速変化に追
従して応答性が変化することはない。また、制御ゲイン
算出用車速VK は自車速Vsの変化に対して遅れて緩や
かに変化するから制御ゲインK1 ,K2 が大きく変化す
ることはない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、先行車両との車
間距離を保ちつつ先行車両に追従して速度制御するよう
にした車両用追従走行制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の車両用追従走行制御装置
としては、例えば特開平11−91398号公報に記載
されているように、自車両と先行車両との相対速度、自
車両と先行車両との間の車間距離とその目標値である目
標車間距離との偏差(車間距離偏差)に基づいて自車両
を所定車間距離すなわち目標車間距離でもって先行車両
に追従させるための目標加減速度を求め、自車両の加減
速度がこの目標加減速度になるように、車両の動力源で
ある内燃機関や車両に制動力を加える制御装置等を制御
するものが知られている。また、このような車両用追従
走行制御装置においては、相対速度、車間距離偏差、自
車速に応じて設定した制御ゲインに基づき目標加減速度
を算出することも知られている。前記制御ゲインは、例
えば前記公報においては、自車速が低いほど大きな値と
なるように設定している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に記載の車両においては、目標加減速度を設定する際
に、相対速度及び車間距離偏差に、これら各パラメータ
に対して設定された制御ゲインを乗じ、その乗算値を加
算することによって目標加減速度を算出するようにして
いる。そして、この制御ゲインは、自車速に対して一意
的に算出するようにしている。
【0004】このため、例えば先行車両に追従して加減
速を繰り返し行うような場面においては、車速の変化に
伴って制御ゲインも変化することになり、追従制御の応
答性も頻繁に変化するため、運転者に、自車両の加減速
開始のタイミングや、加減速度に対して違和感を与えて
しまう。そこで、この発明は、上記従来の未解決の問題
に着目してなされたものであり、自車速の変化に伴って
制御ゲインが変化することに起因して運転者に違和感を
与えることを回避することの可能な車両用追従走行制御
装置を提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項1に係る車両用追従走行制御装置
は、自車両の速度を検出する自車速検出手段と、先行車
両と自車両との間の車間距離目標値を算出する目標車間
距離算出手段と、先行車両と自車両との間の車間距離を
検出する車間距離検出手段と、先行車両と自車両との相
対速度を検出する相対速度検出手段と、前記自車速検出
手段で検出した自車速に基づいて制御ゲインを設定する
制御ゲイン設定手段と、自車両の制動力及び駆動力を調
整する制駆動力制御手段と、前記車間距離検出手段で検
出した車間距離検出値と前記車間距離目標値との偏差、
前記相対速度検出手段で検出した相対速度、及び前記制
御ゲイン設定手段で設定した制御ゲインに基づいて目標
加減速度を算出し、この目標加減速度に応じて前記制駆
動力制御手段を制御して追従制御を行う追従制御手段
と、を備えた車両用追従走行制御装置において、前記制
御ゲイン設定手段は、前記制御ゲインの所定以上の変化
を抑制するようになっていることを特徴としている。
【0006】この請求項1に係る発明では、先行車両と
自車両との間の車間距離目標値が算出され、これと、先
行車両と自車両との間の実際の車間距離とが一致するよ
うに、車間距離検出値と車間距離目標値との偏差、相対
速度、及び制御ゲインに基づいて目標加減速度が算出さ
れ、この目標加減速度に基づいて制動力又は駆動力が制
御されて追従制御が行われる。
【0007】このとき、前記制御ゲインは自車速に基づ
いて設定されるが、制御ゲインが所定以上の急な変化を
しないように制御ゲインが抑制される。したがって、自
車速の変化に伴って制御ゲインが大きく変化する場合で
あっても、その変化が大きくならないように制御ゲイン
が設定されるから、追従制御の応答性はそれほど変化せ
ず、運転者に違和感を与えることが回避される。
【0008】また、請求項2に係る車両用追従走行制御
装置は、前記制御ゲイン設定手段は、前記自車速の変化
を抑制して前記制御ゲイン設定のためのゲイン設定用自
車速を算出するゲイン設定用自車速算出手段を備え、前
記ゲイン設定用自車速に基づいて前記制御ゲインを設定
するようになっていることを特徴としている。この請求
項2に係る発明では、車速検出手段で検出される自車速
の変化を抑制することによって、制御ゲイン設定のため
のゲイン設定用自車速が算出され、このゲイン設定用自
車速に基づいて制御ゲインが設定される。したがって、
このように自車速の変化が抑制されたゲイン設定用自車
速に基づいて設定される制御ゲインは、真の自車速に基
づいて設定された制御ゲインに比較してその変化が抑制
されることになる。
【0009】また、請求項3に係る車両用追従走行制御
装置は、前記ゲイン設定用自車速算出手段は、前記自車
速に対してヒステリシス処理を行い、これを前記ゲイン
設定用自車速として設定するようになっていることを特
徴としている。この請求項3に係る発明では、車速検出
手段で検出される自車速に対して、ヒステリシス処理が
行われ、これがゲイン設定用自車速として設定される。
【0010】したがって、自車速の変化に対し、ゲイン
設定用自車速は緩やかに増加し、また緩やかに減少する
からこのゲイン設定用自車速に基づいて設定された制御
ゲインの変化も緩やかになる。また、請求項4に係る車
両用追従走行制御装置は、前記ゲイン設定用自車速算出
手段は、前記自車速に対してフィルタ処理を行い、これ
を前記ゲイン設定用自車速として設定するようになって
いることを特徴としている。
【0011】この請求項4に係る発明では、自車速に対
して例えばローパスフィルタ処理が行われ、これがゲイ
ン設定用自車速として設定される。したがって、ローパ
スフィルタ処理を行うことによって自車速の変化は抑制
されるから、このゲイン設定用自車速に基づいて設定さ
れる制御ゲインの変化も抑制されることになる。
【0012】また、請求項5に係る車両用追従走行制御
装置は、前記制御ゲイン設定手段は、先行車両の加減速
度を算出する先行車加減速度算出手段と、前記先行車加
減速度算出手段で算出される先行車加減速度に基づい
て、当該先行車加減速度が大きくなるほど大きな値とな
る前記制御ゲインの変化率リミッタを検出するリミッタ
検出手段と、を備え、前記自車速に対応する制御ゲイン
の変化率が前記変化率リミッタを越えないように前記制
御ゲインを設定することを特徴としている。
【0013】この請求項5に係る発明では、先行車両の
加減速度に基づいて制御ゲインの変化率リミッタが設定
され、制御ゲインは、その変化率が変化率リミッタを越
えないように設定され、このとき、前記変化率リミッタ
は、先行車両の加減速度が大きくなるほど、つまり、加
速度が大きくなるほど、又は減速度が大きくなるほど大
きな値に設定される。
【0014】したがって、先行車両の加減速度が小さい
ほど変化率リミッタは小さいから制御ゲインの変化は小
さく抑制され、先行車両の加減速度が大きくなるほど変
化率リミッタは大きいから制御ゲインの大きな変化が許
容される。よって、先行車両の加減速度が小さく、先行
車両に追従して車速が変化する自車両の速度変化が小さ
いと予測されるときには、制御ゲインの変化を抑制し追
従特性の変化を抑制して、小さな速度変化に伴って追従
特性が変化することを回避し、逆に先行車両の加減速度
が大きく、自車両の速度変化が大きいと予測されるとき
には制御ゲインの大きな変化を許容し、速やかに追従特
性を変化させて自車速に応じた追従特性を得ることが可
能となる。
【0015】また、請求項6に係る車両用追従走行制御
装置は、前記リミッタ検出手段は、前記車間距離検出値
と前記車間距離目標値との偏差又は前記相対速度が大き
くなるほど前記変化率リミッタを大きな値に設定するよ
うになっていることを特徴としている。この請求項6に
係る発明では、変化率リミッタは、車間距離検出値と車
間距離目標値との偏差、又は相対速度が大きくなるほど
大きな値に設定される。
【0016】したがって、例えば先行車両が緩減速した
場合には、変化率リミッタが小さく設定され制御ゲイン
の変化が抑制されて、応答性の変化が抑制されるが、車
間距離検出値と車間距離目標値との偏差が大きいとき、
つまり先行車両との距離があるとき、或いは相対速度が
大きいとき、つまり先行車両が自車両よりもより高速で
走行している場合には、変化率リミッタを大きくし制御
の応答性を良くすることによって、先行車両に良好に追
従させることが可能となる。
【0017】
【発明の効果】本発明の請求項1に係る車両用追従走行
制御装置によれば、自車速に応じた制御ゲインを用いて
目標加減速度を算出し、これに基づいて自車両の制動力
及び駆動力を制御して追従制御を行うが、このとき、制
御ゲインが大きく変化しないようにしたから、追従制御
の応答性の大きな変化を抑制することができ、乗員に違
和感を与えることを回避することができる。
【0018】また、請求項2に係る車両用追従走行制御
装置によれば、自車速の変化を抑制したゲイン設定用自
車速を設定し、これに基づいて制御ゲインを設定するよ
うにしたから、制御ゲインの大きな変化を容易に抑制す
ることができる。また、請求項3に係る車両用追従走行
制御装置によれば、自車速に対してヒステリシス処理を
行い、これをゲイン設定用自車速として設定するように
したから、自車速の変動が所定値以下の場合には制御ゲ
インの変化を抑制すると共に、所定値を越えたときには
制御ゲインを緩やかに変化させることができ、自車速の
小さな変化に伴って追従制御の応答性が変化すること回
避し、且つ制御ゲインの急な変化に伴う応答性の急な変
化を防止し、運転者に違和感を与えることを回避するこ
とができる。
【0019】また、請求項4に係る車両用追従走行制御
装置によれば、自車速に対してフィルタ処理を行い、こ
れを前記ゲイン設定用自車速として設定するようにした
から、自車速の変化が抑制されたゲイン設定用自車速に
基づいて制御ゲインを設定することになって、制御ゲイ
ンの大きな変化を容易に抑制することができると共に、
自車速が一定速度走行に移行した場合には、制御ゲイン
は自車速に応じた制御ゲインに収束させることができ
る。
【0020】また、請求項5に係る車両用追従走行制御
装置によれば、先行車両の加減速度に基づいて変化率リ
ミッタを設定し、これに基づいて制御ゲインの変化率を
制限するようにしたから、先行車両の緩加速或いは緩減
速に対しては自車両の応答性の変化を抑制し、先行車両
の急加速或いは急減速に対しては自車両の応答性を速や
かに変化させることができる。
【0021】さらに、請求項6に係る車両用追従走行制
御装置によれば、車間距離検出値と車間距離目標値との
偏差又は相対速度が大きくなるほど変化率リミッタを大
きな値に設定するようにしたから、一定車間時間で追従
走行していない状態では、変化率リミッタを大きくし制
御の応答性を良くすることによって、先行車両に良好に
追従させることができる。
【0022】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図1は本発明を後輪駆動車に適用
した場合の第1の実施の形態を示す概略構成図である。
図中、1FL,1FRは従動輪としての左右の前輪、1
RL,1RRは駆動輪としての後輪であって、後輪1R
L,1RRは、エンジン2の駆動力が自動変速機3、プ
ロペラシャフト4、最終減速装置5、及び車軸6を介し
て伝達されて回転駆動される。
【0023】前輪1FL,1FR及び後輪1RL,1R
Rには、それぞれ制動力を発生するディスクブレーキ7
が設けられ、これらディスクブレーキ7の制動油圧が制
動制御装置8によって制御される。この制動制御装置8
は、ブレーキペダル8aの踏み込みに応じて制動油圧を
発生すると共に、追従制御用コントローラ20からの目
標制動圧PB * に応じた制動油圧を発生するように構成
されている。
【0024】また、エンジン2には、その出力を制御す
るエンジン出力制御装置9が設けられている。このエン
ジン出力制御装置9は、例えば、エンジン出力の制御方
法として、スロットルバルブの開度THを調整してエン
ジン回転数を制御する方法と、アイドルコントロールバ
ルブの開度THを調整してエンジン回転数を制御する方
法と、アイドルコントロールバルブの開度を調整してエ
ンジン2のアイドル回転数を制御する方法とが考えられ
るが、この実施の形態では、スロットルバルブ11の開
度を調整する方法が採用されている。
【0025】また、自動変速機3には、その変速位置を
制御する変速機制御装置10が設けられている。一方、
車両の前方側の車体下部には、先行車両との間の車間距
離Lを検出する車間距離センサ12が設けられている。
このら車間距離センサ12は、例えばレーザー光を前方
に掃射して先行車両からの反射光を受光するレーザ方式
で構成され、先行車両からの反射光を受光することによ
り、先行車両と自車両との車間距離Lを計測するように
なっている。そして、車間距離センサ12は、前方の先
行車両を捕捉可能に設定されている。
【0026】なお、前記車間距離センサ12としては、
例えばミリ波や超音波を利用して計測する距離センサを
適用することもできる。また、車両には、プロペラシャ
フト4の回転速度を検出することにより、自車速Vsを
検出する車速センサ13が配設されている。さらに、追
従制御を行うか否かを選択するセットスイッチ14と、
追従制御における希望車速を設定するための車速設定装
置15とが設けられている。
【0027】さらに、スロットルバルブ11の開度を検
出するスロットル開度センサ16、エンジン回転速度を
検出するエンジン回転速度センサ17、トルクコンバー
タの出力回転速度を検出するトルクコンバータ出力回転
速度センサ18、ブレーキペダルの踏み込み時にオン状
態となるブレーキスイッチ19が設けられている。そし
て、車間距離センサ12、車速センサ13、スロットル
開度センサ16、エンジン回転速度センサ17、トルク
コンバータ出力回転速度センサ18、ブレーキスイッチ
19の各検出信号並びに追従制御を行うか否かを選択す
るセットスイッチ14のスイッチ信号及び車速設定装置
15の車速設定信号が追従制御用コントローラ20に入
力される。
【0028】そして、追従制御用コントローラ20で
は、各種センサからの検出信号及びスイッチ信号等とい
った各種センサからの検出信号とに基づいて、制動制御
装置8、エンジン出力制御装置9及び変速機制御装置1
0を制御することにより、先行車両及び後続車両との間
に適正な車間距離を維持しながら追従走行する追従走行
制御を行う。
【0029】前記追従制御用コントローラ20は、例え
ばマイクロコンピュータと、記憶装置等といった周辺装
置とを含んで構成されている。そして、図2のブロック
図に示すように、車間距離センサ12の検出信号は車間
距離測定部21に入力され車間距離Lが算出されると共
に、この車間距離Lが微分されて相対速度Vrが算出さ
れ、これら車間距離L及び相対速度Vrは車間距離目標
値演算部22に入力される。この車間距離目標値演算部
22では、車間距離測定部21からの車間距離L及び相
対速度Vrと車速センサ13で検出した自車速Vsとを
もとに、目標車間距離L* を算出する。
【0030】この目標車間距離L* は車間距離F/B制
御部23に入力され、車間距離F/B制御部23では、
車間距離目標値演算素部22からの目標車間距離L*
車間距離測定部21で検出した車間距離L及び相対速度
Vr、車速センサ13で検出した自車速Vsをもとに、
車間距離Lを目標車間距離L* に応じた値とするための
車速指令値Vs* を算出する。
【0031】この車速指令値Vs* は車速制御部24に
入力され、車速制御部24では、自車速Vsを車速指令
値Vs* に応じた値とするための駆動軸トルクの指令値
Tq * を算出する。そして、駆動軸トルク制御部25で
は、駆動軸トルクTq* をもとに目標制動圧PB *
は、目標スロットル開度θ* を算出し、これらを、制御
対象としての制動制御装置8又はエンジン出力制御装置
9に、制動圧指令値又はスロットル開度指令値として出
力する。
【0032】図3は、前記車間距離F/B制御部23を
表すブロック線図であって、車間距離F/B制御部23
は、制御ゲイン算出部23aと車速指令値演算部23b
とから構成されている。前記制御ゲイン算出部23a
は、自車速Vs、車間距離Lと目標車間距離L* との偏
差である車間距離偏差ΔL、及び相対車速Vrから制御
ゲインK1 ,K2 を算出する。また、前記車速指令値演
算部23bでは、制御ゲイン算出部23aで算出した制
御ゲインK1 ,K2 、車間距離偏差ΔL、自車速Vs及
び相対車速Vrから車速指令値Vs* を演算する。
【0033】次に、上記第1の実施の形態の動作を、追
従制御用コントローラ20で実行する追従走行制御処理
の処理手順を示す図4のフローチャートを伴って説明す
る。追従制御用コントローラ20では、図4に示す追従
走行制御処理を例えば10msec毎のタイマ割り込み
処理として実行する。なお、この処理は、セットスイッ
チ14のスイッチ信号がオフ、つまり追従走行指示が行
われていないときには行わない。また、ブレーキスイッ
チ19がオン状態、つまりブレーキペダル8aが踏み込
まれていると判定されるときには、追従走行制御処理は
行わない。
【0034】前記追従制御用コントローラ20では、ま
ず、ステップS1で、車間距離センサ12、車速センサ
13の各検出信号また、セットスイッチ14のスイッチ
信号、車速設定装置15の設定信号等を読み込み、自車
速Vs、車間距離Lを算出する。次いで、ステップS2
に移行し、算出した車間距離Lを微分して自車両と先行
車両との相対車速Vrを算出する。
【0035】次いで、ステップS3に移行して、先行車
両を検出したか否かを判定する。この判定は、例えば、
車間距離センサ12の検出信号から車間距離Lを算出
し、この車間距離Lが車間距離センサ12の検出限界値
以内であるかどうかを判定することにより行う。そし
て、車間距離Lが検出限界値以内であるときには先行車
があるものと判断してステップS4に移行する。
【0036】一方、車間距離Lが検出限界値よりも大き
いときには先行車がないものと判断して、後述のステッ
プS8に移行する。前記ステップS4では、目標車間距
離L* を算出する。例えば、相対車速Vrの絶対値が所
定値未満であり且つ車間距離Lと予め設定された定常時
における目標車間距離との偏差の絶対値が所定値未満で
あり、すなわち一定車間時間で走行中であると判定され
るときには、次式(1)にしたがって、相対速度Vrと
自車速Vsとから求めた先行車速Vtに、所定の車間時
間T(例えば1.8sec)を乗算して目標車間距離L
* を算出する。
【0037】 L* =Vt×T Vt=Vr−Vs ……(1) 一方、一定車間時間で走行中でないと判定されるときに
は目標車間距離L* を次式(2)にしたがって算出す
る。なお、式(2)中のΔLは車間距離偏差であって、
次式(3)に示すように、実際の車間距離Lから目標車
間距離L* を減算することによって算出される。また、
式(2)中のa0 及びa1 は次式(4)及び(5)で表
される。
【0038】 L* =(1−a0 /(s2 +a1 s+a0 ))×ΔL+Vt×T ……(2) ΔL=L−L* ……(3) a0 =ωτ2 ……(4) a1 =ζωτ ……(5) 次いで、ステップS5に移行し、図5に示す特性線図を
もとに、自車速Vsに対応する制御ゲイン算出用車速V
K を検出する。なお、この特性線図は予め設定され所定
の記憶領域に格納されている。
【0039】この制御ゲイン算出用車速VK は図5に示
すように、自車速Vsの変化に対して、制御ゲイン算出
用車速VK がヒステリシスをもって変化するように設定
されている。そして、制御ゲイン算出用車速VK は、加
速時には特性線m2 に沿って変化し、自車速VsがvS2
を越えるまでの間は最小値となり、vS2を越えた時点か
ら増加し、vS8を越えると最大値をとるように設定され
ている。逆に減速時には特性線m1 に沿って変化し、自
車速VsがvS6を下回るまでは最大値をとり、vS6を下
回った時点から減少し、vS1を下回ると最小値をとるよ
うに設定されている。
【0040】このようにして制御ゲイン算出用車速VK
を算出すると、続いてステップS6に移行し、ステップ
S5で検出した制御ゲイン算出用車速VK に対応する、
制御ゲインK1 及びK2 を算出する。この制御ゲインK
1 及びK2 は後述の目標加減速度GD の算出に用いられ
る制御ゲインである。すなわち、図6に示す、制御ゲイ
ンの特性図をもとに、ステップS5で検出した制御ゲイ
ン算出用車速VK に対応する、制御ゲインK1 ,K2
検出する。なお、この特性図は、制御ゲインK1 ,K2
のそれぞれについて予め設定されて所定の記憶領域に格
納されている。
【0041】図6に示すように、前記制御ゲインK2
制御ゲインK1 よりも大きな値に設定され、制御ゲイン
1 及びK2 は、制御ゲイン算出用車速VK が低速域に
あるときには大きな値に設定され、制御ゲイン算出用車
速VK が比較的中速域にあるときには制御ゲイン算出用
車速VK が増加するにつれて減少し、制御ゲイン算出用
車速VK が高速域にあるときには小さな値に設定され
る。
【0042】次いで、ステップS7に移行し、目標相対
車速Vr* 及び目標車間距離L* で走行するための目標
加減速度GD を算出する。この目標加減速度GD の算出
は次のように行う。すなわち、まず、目標相対速度Vr
* を設定し、例えば前記ステップS4で一定車間時間で
走行中であると判定されるときには、目標相対速度Vr
* は零として設定し、一定車間時間で走行中でないと判
定されるときには、前記(2)式を二階微分して目標相
対車速Vr* を算出する。
【0043】次に、相対速度Vrから目標相対車速Vr
* を減算して相対車速偏差ΔVr(=Vr−Vr* )を
算出する。そして、次式(6)にしたがって目標加減速
度GD を算出する。 GD =K1 ・ΔL+K2 ・ΔVr ……(6) なお、式中のK1 及びK2 は、前記ステップS6で検出
した制御ゲインである。
【0044】次いで、ステップS8に移行し、ステップ
S7で算出した目標加減速度GD から車速指令値Vs*
を算出する。この車速指令値Vs* の算出は、例えば、
次式(7)に従って行う。なお、式(7)中のΔtは、
タイマ割り込み処理におけるサンプリング時間である。
また、Vs* (n−1)は前回の車速指令値Vs* であ
る。
【0045】 Vs* (n)=Vs* (n−1)+GD ×Δt ……(7) なお、算出した車速指令値Vs* が車速設定装置15で
設定された設定車速Vcよりも大きい場合には、設定車
速Vcを車速指令値Vs* とする。次いで、ステップS
9に移行し、車速指令値Vs* に基づく目標トルクTq
*を算出する。この目標トルクTq* の算出は、例えば
特開平2000−6685号公報に記載されているよう
に公知の手順にしたがって、車速指令値Vs* から自車
速Vsを減算した値に制御ゲインを乗算し、これから走
行抵抗を減算し、これを目標トルクTq* とする。
【0046】次いで、ステップS10に移行し、ステッ
プS9で算出した目標トルクTq*を発生し得るスロッ
トル開度指令値及びブレーキ液圧指令値を演算して、こ
れをエンジン出力制御装置9又は制動制御装置8に出力
し、制動トルク又は駆動トルクを発生させ、タイマ割り
込み処理を終了して所定のメインプログラムに復帰す
る。
【0047】したがって、今、自車両が運転者が車速設
定装置15で車速を設定して追従制御状態にあり、車間
距離センサ12で先行車両を捕捉していない状態では、
図4の追従走行制御処理におけるステップS3からステ
ップS8に移行し、運転者が予め設定した設定車速Vc
を車速指令値V* とし、ステップS9に移行して、この
車速指令値V* と現在の自車速Vsとの車速偏差ΔVに
基づいて目標トルクTq* を算出し、これを発生し得る
スロットル開度指令値又はブレーキ液圧指令値を算出
し、制動制御装置8又はエンジン出力制御装置9を制御
して、加減速制御を行う。
【0048】すなわち、目標トルクTq* が正であるな
らば加速要求であると判断してエンジン出力制御装置9
でスロットル開度を大きくして加速することにより、自
車速Vsを車速指令値Vs* に一致させ、逆に目標トル
クTq* が負であるならば制動制御装置8でディスクブ
レーキ7で制動力を発生させることにより自車速Vsを
目標車速Vs* に一致させる。
【0049】この状態から、車間距離センサ12で先行
車両を捕捉する状態となると、ステップS3からS4に
移行し、一定車間時間で走行中ではないので、前記
(2)式から目標車間距離L* を算出する。続いて、ス
テップS5に移行し、自車速Vsに対応する制御ゲイン
算出用車速VK を図5の特性線図にしたがって検出し、
この制御ゲイン算出用車速VK に対応する制御ゲインK
1 、K2 を図6に示すような特性図から検出する。
【0050】そして、この検出した制御ゲインK1 ,K
2 に基づいて、前記(6)式にしたがって、目標加減速
度GD を算出し、この目標加減速度GD に基づいて前記
(7)式にしたがって車速指令値Vs* を算出する。そ
して、ステップS9に移行して、車速指令値Vs* と自
車速Vsとに基づきこれらを一致し得る目標トルクTq
* を算出し、これに基づいて制動制御装置8又はエンジ
ン出力制御装置9を制御することによって、ブレーキ制
御又はエンジン制御が行われる。これによって、自車速
Vsが車速指令値Vs* と一致する方向に変化すると、
相対車速Vrが零に近づくと共に車間距離Lも低下する
ことになって、定常時における目標車間距離に略一致し
た状態で走行する一定時間走行状態となる。
【0051】このように、一定車間時間走行状態となる
と、前記(1)式に基づいて目標車間距離L* が算出さ
れると共に目標相対車速Vr* が零に設定され、これに
よって、算出される目標加減速度GD が略零となり、一
定車間時間走行状態が継続される。この状態から、先行
車両が減速状態となると、これに応じて相対車速Vrが
負方向に増加することにより、自車両も減速状態とな
り、先行車両が加速状態となると、相対車速Vrが正方
向に増加することにより自車両も加速状態となる。
【0052】これによって、制動トルク又は駆動トルク
が発生されて自車速Vsが目標車速Vs* と一致するよ
う制御されることになり、つまり、設定車速Vcの範囲
で、先行車両との車間距離が一定となるように車速制御
が行われる。このとき、前記制御ゲインK1 、K2 は、
図5及び図6の特性線図にしたがって自車速Vsに応じ
て設定される。
【0053】したがって、例えば、自車両が低速域で走
行している状態では、制御ゲイン算出用車速VK は最小
値となるから、制御ゲインKは最大値となり、先行車両
に速やかに追従することになる。この状態から、自車両
が加速し自車速VsがvS2を越えて比較的中速域で走行
する状態となると、制御ゲイン算出用車速VK は特性線
2 に沿って自車速Vsの増加に伴って増加する。した
がって、制御ゲインKは減少するが、制御ゲイン算出用
車速VK の変化は自車速Vsの変化に比較して緩やかで
あり且つ自車速Vsよりも小さく設定されるから制御ゲ
インKは緩やかに変化すると共に大きめに設定されるこ
とになり、追従制御の応答性は緩やかに低下するが、比
較的高めに変化し、応答性が確保されて速やかに先行車
両に追従する。
【0054】この自車速Vsの変化に伴って制御ゲイン
算出用車速VK が変化している状態(図5の状態a2
から、自車速Vsが減少しvS3まで減少すると制御ゲイ
ン算出用車速VK は状態a2 から状態a1 に移行し、状
態a2 における制御ゲイン算出用速度vK1を維持する。
そして、再度自車速Vsが増加すると、状態a1 から状
態a2 方向に移行し、自車速VsがvS5に達するまでの
間は、制御ゲイン算出用車速VK はvK1を維持し、自車
速VsがvS5に達すると(状態a2 )、制御ゲイン算出
用車速VK は特性線m2 に沿って増加する。そして、特
性線m2 上の状態a3 にある状態から自車速Vsが減少
すると、このときの制御ゲイン算出用車速VK となる特
性線m1における車速vS4を下回るまでの間は、制御ゲ
イン算出用車速VK は状態a3 における制御ゲイン算出
用速度vK2を維持し、前記車速vS4を下回ると特性線m
1に沿って減少する。
【0055】したがって、自車速Vsが状態a2 からa
1 に変化している状態では制御ゲインK1 ,K2 は変化
せず、同様に状態a2 からa1 に変化している状態でも
制御ゲインK1 ,K2 は変化しない。そして、状態a2
からa3 に変化する状態となったときに、制御ゲインK
1 ,K2 は低下するが、その変化は自車速Vsの変化に
比較して緩やかな変化となり、追従制御の応答性は緩や
かに変化することになる。そして状態a3 からa4 に変
化する状態では制御ゲインK1 ,K2 は変化せず、状態
4 からさらに自車速Vsが減少する状態となると自車
速Vsの減少に伴って制御ゲインK1 ,K2 は減少す
る。
【0056】したがって、比較的速度変化の小さい範囲
で自車速Vsが変化する場合には、制御ゲインK1 ,K
2 は変化しないから、応答性が自車速Vsの変化に応じ
て変化することはなく、運転手に違和感を与えることは
ない。また、自車速Vsの変化に伴って制御ゲイン
1 ,K2 が変化する場合であっても、自車速Vsの変
化に対して制御ゲインK1 ,K2 は緩やかに変化するか
ら、制御ゲインK1 ,K2 の変化に対して追従制御の応
答性も緩やかに変化することになり、応答性の変化に起
因して運転手に違和感を与えることはない。
【0057】よって、例えば自車両が一般道路において
追従走行を行っている場合等において、先行車両が比較
的頻繁に加速及び減速を行うような場合、これに追従す
る自車両も加速及び減速を頻繁に行うことになるが、自
車速Vsの変化割合が小さいときには、制御ゲイン
1 ,K2 は以前の状態を維持するから、自車速Vsの
変化に伴って追従制御の応答性が変化することはない。
【0058】また、制御ゲイン算出用車速VK を自車速
Vsの変化に対して遅れて変化するよう設定しているか
ら、例えば、図6において制御ゲインK1 ,K2 が低下
し始める車速域を含んで自車速Vsが増加する場合、制
御ゲインK1 ,K2 は遅れて変化し比較的高めに設定さ
れることになる。よって、一般道路等における加速時の
応答性を十分確保することができ、速やかに先行車両に
追従させることができる。
【0059】また、例えば、自車両が高速道路において
追従走行を行っている場合等においては、制御ゲインK
1 ,K2 は比較的低い状態に設定され、先行車両に対す
る追従特性は低めに設定される。例えば図6において制
御ゲインK1 ,K2 が増加しはじめる車速域を含んで自
車速Vsが減少する場合、制御ゲインK1 ,K2 は遅れ
て変化し比較的小さめに設定されることになるから、高
速域から中速域への減速に対し、応答性を比較的鈍い状
態に維持することができ、例えば高速道路等において先
行車両が頻繁に減速するような場合であっても、これに
追従して自車両も頻繁に減速することを回避することが
できる。
【0060】なお、上記第1の実施の形態においては、
自車速Vsに対し、図5の特性線図から制御ゲイン算出
用車速VK を設定し、これに基づいて制御ゲインK1
2を設定するようにした場合について説明したが、こ
れに限るものではなく、例えば、自車速Vsをローパス
フィルタ処理した値を制御ゲイン算出用車速VK とし、
これに基づいて制御ゲインを算出するようにしてもよ
い。つまり、自車速Vsをローパスフィルタ処理した値
を制御ゲイン算出用車速VK とすると、図7に示すよう
に、自車速Vsの変化に比較して制御ゲイン算出用車速
K は緩やかに遅れて変化することになる。したがっ
て、自車速Vsをローパスフィルタ処理した値を、制御
ゲイン算出用車速VK とし、これに基づいて制御ゲイン
を検出するようにした場合でも、上記第1の実施の形態
と同等の作用効果を得ることができる。
【0061】また、図7に示すように、加速終了後、一
定速度追従走行に移行すると制御ゲインは次第に自車速
Vsに応じた値に収束していくから、自車両の加速又は
減速時に制御ゲインが大きく変化しないだけでなく、加
速又は減速状態から一定速度追従走行となった場合に
は、制御ゲインが自車速Vsに応じた値に収束させるこ
とができる。
【0062】ここで、車速センサ13が自車速検出手段
に対応し、車間距離センサ12が車間距離検出手段に対
応し、制動制御装置8及びエンジン出力制御装置9が制
駆動力制御手段に対応し、図4のステップS2の処理が
相対速度検出手段に対応し、ステップS4の処理が目標
車間距離算出手段に対応し、ステップS5の処理がゲイ
ン設定用自車速算出手段に対応し、ステップS5及びS
6の処理が制御ゲイン設定手段に対応し、ステップS7
〜S9の処理が追従制御手段に対応している。
【0063】次に、本発明の第2の実施の形態を説明す
る。この第2の実施の形態は、上記第1の実施の形態に
おいて、追従制御用コントローラ20での処理手順が異
なること以外は同様であるので、同一部には同一符号を
付与し、その詳細な説明は省略する。図8は、第2の実
施の形態における、車間距離F/B制御部23の構成を
示すブロック図である。
【0064】この第2の実施の形態における車間距離F
/B制御部23は、図7に示すように、車速センサ13
で検出した自車速Vsと車間距離測定部21で算出した
相対車速Vrとをもとに先行車加減速度αを算出する先
行車加減速度算出部31と、先行車加減速度算出部31
で算出した先行車加減速度αに基づいて制御ゲイン変化
率リミッタLIMを算出する制御ゲイン変化率リミッタ
算出部32と、自車速Vs、相対車速Vr及び車間距離
偏差ΔL(=L−L* )をもとに制御ゲインK 1 ,K2
を算出する制御ゲイン算出部33と、制御ゲイン変化率
リミッタ算出部32で算出した制御ゲイン変化率リミッ
タLIMと制御ゲイン算出部33で算出した制御ゲイン
1 ,K2 とをもとに、制御ゲインK1 ,K2 の変化率
が、制御ゲイン変化率リミッタLIMを越えないように
補正する制御ゲインリミッタ処理部34と、この制御ゲ
インリミッタ処理部34で補正した制御ゲイン確定値K
1′,K2 ′と、車間距離偏差ΔLと、相対車速Vr
と、自車速Vsとをもとに、車速指令値Vs* を算出す
る車速指令値演算部35と、から構成されている。
【0065】次に、上記第2の実施の形態の動作を、追
従制御用コントローラ20で実行する追従走行制御処理
の処理手順を示す図8のフローチャートを伴って説明す
る。なお、第1の実施の形態における図3のフローチャ
ートと同一部には同一符号を付与しその詳細な説明は省
略する。すなわち、この第2の実施の形態においては、
先行車を捕捉している状態で、は目標車間距離L* を算
出すると、ステップS4からステップS5a(先行車加
減速度算出手段)に移行し、先行車加減速度αを算出す
る。この先行車加減速度αの算出は、自車速Vsに相対
速度Vrを加算して先行車車速を算出し、これを微分し
て算出する。
【0066】続いて、ステップS5b(リミッタ検出手
段)に移行し、図10に示す特性線図をもとに、ステッ
プS5aで算出した先行車加減速度αに対応する制御ゲ
イン変化率リミッタLIMを検出する。前記特性線図
は、図10に示すように、先行車加減速度αに対して、
制御ゲインが減少する方向への変化、つまり、自車速V
sが増加するときには、制御ゲイン変化率リミッタLI
Mは、先行車の減速度が増加しそのしきい値を越えたと
き最小となり、この状態から、先行車の減速度が小さく
なりさらに加速度に切り換わって加速度が増加するほど
増加し、加速度が増加しそのしきい値を越えたときに最
大となる。逆に、先行車加減速度αに対して、制御ゲイ
ンが増加する方向への変化、つまり、自車速Vsが減少
するときには、先行車の減速度が増加しそのしきい値を
越えたとき最大となり、この状態から先行車の減速度が
小さくなりさらに加速度に切り換わって加速度が増加す
るほど減少し、加速度が増加しそのしきい値を越えたと
きに最小となる。
【0067】続いて、ステップS6aに移行し、制御ゲ
インを算出する。すなわち、まず、自車速Vsを制御ゲ
イン算出用車速VK として、前記図6の特性線図から制
御ゲインK1 ,K2 を検出する。そして、検出した制御
ゲインK1 ,K2 についてその変化率を求め、これがス
テップS5bで算出した制御ゲイン変化率リミッタLI
Mを越えなければ、自車速Vsに応じた図6に基づく制
御ゲインK1 ,K2 を、制御ゲイン確定値K1 ′,
2 ′とする。
【0068】そして、ステップS7に移行し、この制御
ゲイン確定値K1 ′,K2 ′をもとに、前記(6)式に
したがって、目標加減速度GD を算出し、以後、上記第
1の実施の形態と同様にして処理を行う。したがって、
例えば、先行車両に追従して自車両も加速する場合に
は、図6に示すように、車速が大きくなると制御ゲイン
も小さく設定されることになるが、このとき、先行車両
の加速度が小さいときには、制御ゲイン減少リミッタの
絶対値はb1に示すように比較的小さい。したがって、
制御ゲインの変化量が抑制されるから制御ゲインは大き
めに設定され、比較的追従性はよく、速やかに先行車に
追従することになる。
【0069】しかしながら、先行車両の加速度が大きく
なるにつれて制御ゲイン減少リミッタの絶対値はb2に
示すように大きくなるから、制御ゲインは速やかに減少
し、追従性が鈍くなり、大きな加速度で走行している先
行車両にむりに追従することはない。逆に、先行車両に
追従して自車両も減速する場合には、図6に示すよう
に、車速が小さくなると制御ゲインは大きく設定される
ことになるが、このとき、先行車両の減速度が小さいと
きには、制御ゲインの増加リミッタはb3に示すように
小さい。したがって、制御ゲインの変化量が抑制される
から制御ゲインは小さめに設定され、比較的追従性は鈍
く、先行車両の減速に対して緩やかに追従することにな
り、不必要な減速を行うことはない。
【0070】しかしながら、先行車両の減速度が大きく
なるにつれて制御ゲイン増加リミッタの絶対値はb4に
示すように大きくなるから、制御ゲインは速やかに増加
し、制御の応答性が向上する。このように、先行車両の
加減速度が穏やかな場合には、制御ゲインの変化量を抑
制し、制御の応答性を大きく変えず、先行車両の比較的
狭い範囲での車速変化に対し自車両が追従することを回
避する。
【0071】また、先行車両が急加速した場合には、制
御ゲインを速やかに小さくし制御の応答性を鈍くするこ
とによって自車両が先行車両に必要以上に追従していく
ことを防止する。逆に先行車両が急減速した場合には、
制御ゲインを速やかに大きくし制御の応答性を良くする
ことによって先行車両の減速に追従して速やかに減速さ
せることができる。
【0072】したがって、先行車両の加減速度に対する
制御の応答性を、運転者の間隔により近似したものとす
ることができ、運転者に違和感を与えることを防止し、
良好に車両追従を行うことができる。なお、上記各実施
の形態においては、後輪駆動車両に適用した場合につい
て説明したが、これに限るものではなく、前輪駆動車両
或いは四輪駆動車両に適用することも可能である。
【0073】また、上記各実施の形態においては、追従
制御用コントローラ20でソフトウェアによる演算処理
を行う場合について説明したが、これに限定されるもの
ではなく、関数発生器、比較器、演算器等を組み合わせ
て構成した電子回路でなるハードウェアを適用して構成
するようにしてもよい。また、ブレーキアクチュエータ
としてディスクブレーキ7を適用した場合について説明
したが、これに限定されるものではなく、ドラムブレー
キ等の他のアクチュエータを適用することができること
は勿論、制動圧以外に電気的に制御されるブレーキアク
チュエータを適用することもでき、この場合には、目標
制動圧P B * に替えて、目標電流等の指令値を演算し、
これを指令値に基づいてブレーキアクチュエータを制御
する制動制御装置8に出力するようにすればよい。
【0074】また、回転駆動源としてエンジン2を適用
した場合について説明したが、これに限定されるもので
はなく、電動モータを適用することもでき、さらには、
エンジンと電動モータとを使用するハイブリッド仕様車
に適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態を示す概略構成図で
ある。
【図2】追従制御用コントローラの機能構成を示すブロ
ック図である。
【図3】図2の車間距離F/B制御部23の機能構成を
示すブロック図である。
【図4】追従制御用コントローラにおける追従走行制御
処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図5】制御ゲイン算出用車速VK の特性を示す特性線
図である。
【図6】制御ゲインK1 ,K2 の特性を示す特性線図で
ある。
【図7】制御ゲイン算出用車速VK として自車速Vsを
ローパスフィルタ処理した場合の動作説明に供する説明
図である。
【図8】第2の実施の形態における車間距離F/B制御
部の機能構成を示すブロック図である。
【図9】第2の実施の形態における追従走行制御処理の
処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図10】制御ゲイン変化率リミッタの特性を示す特性
線図である。
【符号の説明】
2 エンジン 7 ディスクブレーキ 8 制動制御装置 9 エンジン出力制御装置 11 スロットルバルブ 12 車間距離センサ 13 車速センサ 14 セットスイッチ 15 車速設定装置 16 スロットル開度センサ 17 エンジン回転速度センサ 18 トルクコンバータ出力回転速度センサ 19 ブレーキスイッチ 20 追従制御用コントローラ
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F02D 29/02 301 F02D 29/02 301D (72)発明者 瀬戸 陽治 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 Fターム(参考) 3D041 AA41 AB01 AC08 AC15 AD04 AD30 AD50 AD51 AE04 AE41 AF01 3D044 AA25 AC03 AC21 AC24 AC26 AC28 AC59 AD04 AD21 AE03 AE04 AE07 AE12 AE18 AE22 3D046 BB17 BB18 GG02 HH00 HH20 HH22 HH25 JJ02 JJ03 JJ04 KK00 KK06 3G093 AA05 BA23 CB06 CB07 CB11 DA06 DB01 DB05 DB15 DB16 DB21 DB23 EA09 EB04 EC02 EC04 FA05 FA11 FB05 FB06

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 自車両の速度を検出する自車速検出手段
    と、 先行車両と自車両との間の車間距離目標値を算出する目
    標車間距離算出手段と、 先行車両と自車両との間の車間距離を検出する車間距離
    検出手段と、 先行車両と自車両との相対速度を検出する相対速度検出
    手段と、 前記自車速検出手段で検出した自車速に基づいて制御ゲ
    インを設定する制御ゲイン設定手段と、 自車両の制動力及び駆動力を調整する制駆動力制御手段
    と、 前記車間距離検出手段で検出した車間距離検出値と前記
    車間距離目標値との偏差、前記相対速度検出手段で検出
    した相対速度、及び前記制御ゲイン設定手段で設定した
    制御ゲインに基づいて目標加減速度を算出し、この目標
    加減速度に応じて前記制駆動力制御手段を制御して追従
    制御を行う追従制御手段と、を備えた車両用追従走行制
    御装置において、 前記制御ゲイン設定手段は、前記制御ゲインの所定以上
    の変化を抑制するようになっていることを特徴とする車
    両用追従走行制御装置。
  2. 【請求項2】 前記制御ゲイン設定手段は、前記自車速
    の変化を抑制して前記制御ゲイン設定のためのゲイン設
    定用自車速を算出するゲイン設定用自車速算出手段を備
    え、 前記ゲイン設定用自車速に基づいて前記制御ゲインを設
    定するようになっていることを特徴とする請求項1記載
    の車両用追従走行制御装置。
  3. 【請求項3】 前記ゲイン設定用自車速算出手段は、前
    記自車速に対してヒステリシス処理を行い、これを前記
    ゲイン設定用自車速として設定するようになっているこ
    とを特徴とする請求項2記載の車両用追従走行制御装
    置。
  4. 【請求項4】 前記ゲイン設定用自車速算出手段は、前
    記自車速に対してフィルタ処理を行い、これを前記ゲイ
    ン設定用自車速として設定するようになっていることを
    特徴とする請求項2記載の車両用追従走行制御装置。
  5. 【請求項5】 前記制御ゲイン設定手段は、先行車両の
    加減速度を算出する先行車加減速度算出手段と、 前記先行車加減速度算出手段で算出される先行車加減速
    度に基づいて、当該先行車加減速度が大きくなるほど大
    きな値となる前記制御ゲインの変化率リミッタを検出す
    るリミッタ検出手段と、を備え、 前記自車速に対応する制御ゲインの変化率が前記変化率
    リミッタを越えないように前記制御ゲインを設定するこ
    とを特徴とする請求項1記載の車両用追従走行制御装
    置。
  6. 【請求項6】 前記リミッタ検出手段は、前記車間距離
    検出値と前記車間距離目標値との偏差又は前記相対速度
    が大きくなるほど前記変化率リミッタを大きな値に設定
    するようになっていることを特徴とする請求項5記載の
    車両用追従走行制御装置。
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