JP2002079846A - 先行車追従制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ドライバーの運転操作感覚と車群の追従走行
時の安定性とを両立させる。 【解決手段】 先行車への追従状態にあると判別された
ときは、車間距離検出値が目標車間距離をオーバーシュ
ートしないように車間距離制御の応答特性を設定する。
これにより、先行車に車速変化があっても後続車の車速
変化が抑制され、多くの車両が縦列に並んで追従走行す
る場合に、先行車の車速変化が後続車に次々と増幅され
て伝播する車群不安定性を防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、先行車を認識して
一定の車間距離を保ちつつ追従する先行車追従制御装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】車間距離偏差の変化によって先行車に対
して追従状態にあるか否かを判断し、追従状態になって
からは車間距離制御系の応答性を緩やかにして乗り心地
を改善した先行車追従制御装置が知られている（例え
ば、特開平１１−１２３９５２号公報参照）。

【０００３】また、車間距離偏差と先行車との相対速度
に応じて車間距離制御系の応答特性を決定し、急な減速
を避けて滑らかに先行車への追従を開始するようにした
先行車追従制御装置が知られている（例えば、特開２０
００−１３５９３４号公報参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ドライバー
が先行車を発見してから目標とする車間距離へ到達する
までの運転操作を解析すると、いったん目標車間距離よ
りも短い距離まで車間を詰めた後、徐々に目標車間距離
まで車間を拡げていく傾向がある（例えば、M.A.Goodri
ch,et al."Semiotics and Mental Models(Modeling Aut
omobile Driver Behavior)",IEEE Join Conference,pp.
771-776,1998.参照）。つまり、多くのドライバーは、
先行車へ接近するときに目標車間距離をオーバーシュー
トしてから目標車間距離へ戻すような運転操作を好む傾
向がある。

【０００５】したがって、先行車追従制御装置の設計に
おいては、ドライバーに違和感を与えない追従特性を実
現するために、オーバーシュートを発生させながら目標
車間距離へ収束させる追従特性の車間距離制御アルゴリ
ズムとする必要がある。上述した後者の先行車追従制御
装置では、このようなドライバーの癖を考慮した追従特
性としており、常にオーバーシュートさせる車間距離制
御を行っている。

【０００６】ところが、後者の先行車追従制御装置で
は、多くの車両が縦列に並んで追従走行する場合に、先
頭車両の車速変化にともなう次の車両の車間距離偏差
が、次々と後続車に増幅されながら伝播していく車群不
安定性を発生させるおそれがあり、後続車の車速変動が
大きくなって乗り心地が悪化する。

【０００７】つまり、先行車追従制御においては、ドラ
イバーの自然な運転操作感覚を重視すべき場合と、追従
走行している車群の安定性を重視すべき場合とがあり、
一つの追従特性で二つの要求を満足させることはできな
い。

【０００８】上述した前者の先行車追従制御装置では、
車両が追従状態にあるか否かを判別して追従特性を変化
させているが、この装置で変化させているのは車間距離
制御系の応答速度であり、追従状態にあるか否かによっ
てオーバーシュートさせるか否かを決定するものではな
い。

【０００９】本発明の目的は、ドライバーの運転操作感
覚と車群の追従走行時の安定性とを両立させることにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】発明の第１の実施の形態
の構成を示す図１および図２に対応づけて請求項１〜３
の発明を説明すると、 （１） 請求項１の発明は、先行車との目標車間距離を
設定する目標車間距離設定手段３ａと、先行車との車間
距離を検出する車間距離検出手段１と、車速を検出する
車速検出手段２と、先行車との相対速度を検出する相対
速度検出手段３ｂと、目標車間距離、車間距離検出値、
車速検出値および相対速度検出値に基づいて、車間距離
検出値を目標車間距離に一致させるための目標車速を演
算して先行車との車間距離を制御する車間距離制御手段
３ｄと、目標車速に基づいて車両の制駆動力を制御する
制駆動力制御手段３ｅとを備えた先行車追従制御装置に
適用される。そして、先行車への追従状態と非追従状態
とを判別する状態判別手段３ｃを備え、車間距離制御手
段３ｄは、先行車への追従状態にあると判別されたとき
は、車間距離検出値が目標車間距離をオーバーシュート
しないように車間距離制御の応答特性を設定する。 （２） 請求項２の先行車追従制御装置は、車間距離制
御手段３ｄによって、先行車への非追従状態にあると判
別されたときは、車間距離検出値が目標車間距離をオー
バーシュートするように車間距離制御の応答特性を設定
するようにしたものである。 （３） 請求項３の先行車追従制御装置は、状態判別手
段３ｃによって、車間距離検出値が所定値より小さく、
かつ相対速度検出値の絶対値が所定値より小さい場合に
先行車への追従状態にあると判別し、車間距離検出値が
目標車間距離に所定値を乗じた値より大きくなったら非
追従状態にあると判別するようにしたものである。

【００１１】発明の第２の実施の形態の構成を示す図９
に対応づけて請求項４および５の発明を説明すると、 （４） 請求項４の先行車追従制御装置は、先行車の加
速開始と加速終了を検出する先行車加速検出手段３ｆを
備え、車間距離制御手段３ｄによって、先行車への追従
状態にあって先行車の加速開始が検出されたときは、車
間距離制御を中止するとともにそのときの車速検出値を
目標車速にして定速走行し、先行車の加速終了が検出さ
れたら車間距離制御を再開するようにしたものである。 （５） 請求項５の先行車追従制御装置は、先行車加速
検出手段３ｆは、先行車の加速度を推定する先行車加速
度推定手段３ｆを備え、先行車加速度推定値が所定値よ
り大きい状態が所定時間以上継続したら先行車が加速開
始したと判定し、先行車加速度推定値が所定値より小さ
い状態が所定時間以上継続したら先行車が加速終了した
と判定するようにしたものである。

【００１２】発明の第３の実施の形態の構成を示す図１
３に対応づけて請求項６および７の発明を説明すると、 （６） 請求項６の先行車追従制御装置は、自車後方に
自車を先行車として追従制御中の後続車の存在を感知す
る後続車感知手段８を備え、車間距離制御手段３によっ
て、自車を先行車として追従制御中の後続車を感知した
ときは、先行車への非追従状態であっても車間距離検出
値が目標車間距離をオーバーシュートしないように車間
距離制御の応答特性を設定するようにしたものである。 （７） 請求項７の先行車追従制御装置は、車間距離制
御手段３によって、車間距離検出手段１により先行車を
捕捉できないときは予め設定された車速を目標車速にし
て定速走行するようにしたものである。

【００１３】上述した課題を解決するための手段の項で
は、説明を分かりやすくするために一実施の形態の図を
用いたが、これにより本発明が一実施の形態に限定され
るものではない。

【００１４】

【発明の効果】（１） 請求項１の発明によれば、先行
車への追従状態にあると判別されたときは、車間距離検
出値が目標車間距離をオーバーシュートしないように車
間距離制御の応答特性を設定するようにしたので、先行
車に車速変化があっても後続車の車速変化が抑制され、
多くの車両が縦列に並んで追従走行する場合に、先行車
の車速変化が後続車に次々と増幅されて伝播する車群不
安定性を防止することができる。 （２） 請求項２の発明によれば、先行車への非追従状
態にあると判別されたときは、車間距離検出値が目標車
間距離をオーバーシュートするように車間距離制御の応
答特性を設定するようにしたので、先行車に合流すると
きに目標車間距離をオーバーシュートしてから目標車間
距離へ収束させるという、多くのドライバーの運転操作
感覚に合致した車間距離制御の応答特性を実現すること
ができる。したがって、ドライバーの運転操作感覚と車
群の追従走行時の安定性とを両立させることができる。 （３） 請求項３の発明によれば、車間距離検出値が所
定値より小さく、かつ相対速度検出値の絶対値が所定値
より小さい場合に先行車への追従状態にあると判別し、
車間距離検出値が目標車間距離に所定値を乗じた値より
大きくなったら非追従状態にあると判別するようにした
ので、先行車への追従状態と非追従状態とを適切に判別
することができ、ドライバーの運転操作感覚を満足させ
る追従特性と車群の安定性を満足させる追従特性とを適
切なタイミングで切り換えることができる。 （４） 請求項４の発明によれば、先行車への追従状態
にあって先行車の加速開始が検出されたときは、車間距
離制御を中止するとともにそのときの車速検出値を目標
車速にして定速走行し、先行車の加速終了が検出された
ら車間距離制御を再開するようにしたので、先行車の車
速変化にオーバーシュートがあっても自車の車速変化が
抑制され、車群不安定性の発生を防止することができ
る。 （５） 請求項５の発明によれば、先行車加速度推定値
が所定値より大きい状態が所定時間以上継続したら先行
車が加速開始したと判定し、先行車加速度推定値が所定
値より小さい状態が所定時間以上継続したら先行車が加
速終了したと判定するようにしたので、先行車の加速開
始と加速終了とを正確に検出することができ、車群不安
定性の発生を確実に防止することができる。 （６） 請求項６の発明によれば、自車を先行車として
追従制御中の後続車を感知したときは、先行車への非追
従状態であっても車間距離検出値が目標車間距離をオー
バーシュートしないように車間距離制御の応答特性を設
定するようにしたので、先行車の車速変化が後続車へ伝
番するのが抑制され、多くの車両が縦列に並んで追従走
行する場合の車群不安定性を防止することができる。 （７） 請求項７の発明によれば、車間距離検出手段に
より先行車を捕捉できないときは予め設定された車速を
目標車速にして定速走行するようにしたので、先行車を
見失っても運行を継続することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】《発明の第１の実施の形態》図１
は第１の実施の形態の構成を示す。車間距離センサー１
は車両前部に取り付けられ、車両前方に電磁波を照射し
て先行車との車間距離Ｒを測定する。なお、車間距離セ
ンサー１は電磁波式に限らず、レーザーレーダーやミリ
波レーダーを用いることができる。車速センサー２はロ
ータリーエンコーダーを車輪に取り付け、車輪の所定回
転角度ごとにロータリーエンコーダーから出力されるパ
ルス信号の周期およびパルス数を計測して車速Ｖfを検
出する。

【００１６】追従制御コントローラー３はマイクロコン
ピューターとメモリなどの周辺部品から構成され、車間
距離Ｒと車速Ｖfの計測値に基づいて先行車との車間距
離Ｒがその目標値Ｒ^*となるように車速を制御する。追
従制御コントローラー３は、スロットルアクチュエータ
ー４を制御してエンジン５の出力を調節するとともに、
変速機６の変速比とブレーキ装置７の制動力を調節す
る。

【００１７】図２は追従制御コントローラー３の制御ブ
ロック図、図３は追従制御プログラムを示すフローチャ
ートである。追従制御コントローラー３は、マイクロコ
ンピューターのソフトウエア形態により図２に示す制御
ブロック３ａ〜３ｅを構成し、図３に示す制御プログラ
ムを実行して先行車への追従制御を行う。これらの図に
より第１の実施の形態の動作を説明する。

【００１８】ステップ１において、車間距離センサー１
から車間距離計測値Ｒをメモリに取り込む。車間距離セ
ンサー１は図２に示すようにレーダー１ａと信号処理部
１ｂから構成され、信号処理部１ｂはレーダー１ａから
照射されたレーザー光（ミリ波の場合はミリ波）が先行
車に反射して戻ってくるまでの時間を計測し、この計測
時間に基づいて先行車との車間距離Ｒを演算する。な
お、車間距離センサー１にミリ波レーダーを用いた場合
は、ドップラー効果による周波数シフトを検出すること
によって相対速度dＲ/dtも算出することができる。

【００１９】ステップ２では、相対速度演算部３ｂで車
間距離計測値Ｒに基づいて先行車との相対速度dＲ/dtを
演算する。この実施の形態では車間距離計測値Ｒに次式
に示すバンドパスフィルター処理を施し、相対速度dＲ/
dtを演算する。

【数１】 上式において、ωおよびζはそれぞれ減衰係数と固有振
動数である。なお、車間距離センサー１にミリ波レーダ
ーを用いる場合は、上述したように信号処理部１ｂで相
対速度を算出することができるので、信号処理部１ｂか
ら算出結果の相対速度を取り込むだけで、ステップ２で
改めて相対速度を演算する必要はない。

【００２０】ステップ３で車速センサー２から車速計測
値Ｖfを取り込む。続くステップ４では、目標車間設定
部３ａで車速計測値Ｖfに基づいて目標車間距離Ｒ^*を演
算し、設定する。この実施の形態では、自車速に比例し
て目標車間距離を大きくする車間時間一定則にしたが
い、次式により目標車間距離Ｒ^*を演算する。

【数２】 上式において、ｈは目標車間時間である。

【００２１】ステップ５において、走行モード判定部３
ｃで車間距離計測値Ｒと相対速度演算値dＲ/dtに基づい
てその時点で自車がとるべき走行モードを設定し、車間
距離制御コントローラー３ｄの制御則を切り換える。具
体的な走行モードの設定や切り換え方法については後述
する。続くステップ６では、車間距離制御コントローラ
ー３ｄにおいて目標車速Ｖ^*を演算する。この目標車速
Ｖ^*の演算方法についても後述する。

【００２２】ステップ７において、車速制御コントロー
ラー３ｅでスロットルバルブ開度指令値、変速比指令値
および制動力指令値を演算し、スロットルアクチュエー
ター４、変速機６およびブレーキ装置７へ各指令値を出
力する。車速制御コントローラー３ｅの構成はすでに公
知の自動車速制御装置（ASPD;Auto Speed Control Devi
ce）と同様であり、詳細な説明を省略する。

【００２３】《走行モードの判定処理》次に、図２の走
行モード判定部３ｃによる、図３のステップ５の走行モ
ード判定処理について説明する。

【００２４】図４は走行モードの遷移図であり、最初に
この遷移図により走行モード判定部３ｃにおける走行モ
ードの判定方法を説明する。この実施の形態では３種類
の走行モード、すなわち定速走行モード、合流モードお
よび追従モードを設定し、所定の遷移条件にしたがって
切り換える。

【００２５】定速走行モードは車間距離センサー１のレ
ーダー１ａで先行車を捕捉できない場合に設定する走行
モードであり、この定速走行モードでは自車速Ｖfが予
め設定された値となるように車速を制御する。

【００２６】合流モードは、車間距離センサー１のレー
ダー１で先行車を捕捉しているが、車間距離偏差や相対
速度が大きく、目標車間距離Ｒ^*に到達するまで車間距
離を制御する場合に設定する走行モードである。この合
流モードでは、ドライバーの上述した運転操作感覚と一
致させるために、目標車間距離Ｒ^*をいったんオーバー
シュートさせた後、目標車間距離Ｒ^*に戻す車間距離制
御を実行する。

【００２７】追従モードは、すでに車間距離Ｒがその目
標値Ｒ^*の近傍にある場合に設定する走行モードであ
る。この追従モードでは、ドライバーの運転操作感覚よ
りも上述した車群の追従安定性を重視するために、目標
車間距離Ｒ^*のオーバーシュートと過剰な車速変動を抑
制する。

【００２８】この明細書では、追従モードを設定した状
態を先行車への追従状態と呼び、合流モードを設定した
状態を先行車への非追従状態と呼ぶ。なお、定速走行モ
ードは車間距離センサー１で先行車を捕捉できない状態
であるから、車間距離制御自体を実行することができ
ず、したがってこの状態は先行車への追従状態でも非追
従状態でもない。

【００２９】次に、各走行モードへの遷移条件について
説明する。レーダー１ａで先行車を捕捉できない場合
は、定速走行モードを設定する。すでに、定速走行モー
ドで走行しているときは定速走行モードを維持する。定
速走行モードで走行中にレーダー１ａが先行車を捕捉し
た場合は、合流モードへ切り換える。合流モードで走行
中に車間距離Ｒと相対速度dＲ/dtがともに目標値に十分
近づいた場合、具体的には次式に示す遷移条件を満たす
場合は、追従モードへ切り換える。

【数３】 上式において、Ｒ0、ｖr0は車間距離Ｒと相対速度dＲ/d
tの判定基準値であり、自動車速制御装置ASPDの車速制
御精度を考慮して、先行車に追従していると判断して差
し支えない値を設定する。

【００３０】追従モードから定速走行モードあるいは合
流モードへの遷移は、次の３通りの場合が考えられる。
第１の遷移は、先行車の車線変更などによりレーダー１
ａが先行車を見失った場合、すなわちレーダー１ａが突
然にロスト状態になった場合に、定速走行モードへ切り
換える遷移である。第２の遷移は、先行車の車線変更後
にその先に別の先行車を捕捉し、車間距離検出値Ｒが突
然大きくなった場合に、合流モードへ切り換える遷移で
ある。そして第３の遷移は、先行車が急加速して車間距
離偏差（車間距離計測値Ｒ−目標車間距離Ｒ^*）が急に
大きくなった場合に、合流モードへ切り換える遷移であ
る。

【００３１】第２の遷移では車間距離が不連続に変化
し、第３の遷移では車間距離が連続的に変化するが、ど
ちらの場合も車間距離Ｒが急に大きくなった場合の遷移
であり、第２および第３の遷移の条件を次式に示す条件
とする。

【数４】 上式において、ｋは１より大きな定数であり、ドライバ
ーが先行車との車間距離が大きすぎると感じ始める値、
例えばｋ＝２とする。

【００３２】図５は、図４に示す遷移条件にしたがって
走行モードを判定するための処理を示すフローチャート
である。この走行モードの判定処理では、ロストフラグ
と追従フラグを用いて走行モードを表す。

【００３３】ロストフラグはレーダー１ａが先行車を捕
捉しているときにセットされ、先行車を見失うとクリア
される。また、追従フラグは車間距離Ｒと相対速度dＲ/
dtが上記（３）式を満たす場合、つまり先行車との車間
距離Ｒがその目標値Ｒ^*の近傍にあると判断される場合
にセットされ、車間距離Ｒが上記（４）式を満たす場
合、つまり車間距離Ｒが所定値より大きくなった場合に
クリアされる。

【００３４】したがって、ロストフラグがセットされて
いる場合は追従フラグの状態に拘わらず定速走行モード
を設定し、ロストフラグがクリアされていて追従フラグ
がセットされている場合は追従モードを設定し、ロスト
フラグと追従フラグがともにクリアされている場合は合
流モードを設定する。

【００３５】図５のステップ１１において、レーダー１
ａが先行車を捕捉していないロスト状態にあるかどうか
を確認し、ロスト状態にあればステップ１５へ進み、先
行車を捕捉していればステップ１２へ進む。ロスト状態
にあるときは、ステップ１５でロストフラグをセットす
る。上述したようにこの場合は定速走行モードが設定さ
れる。

【００３６】レーダー１ａが先行車を捕捉しているとき
は、ステップ１２でロストフラグをクリアし、続くステ
ップ１３で追従フラグがセットされているかどうかを確
認する。追従フラグがセットされているときはステップ
１６へ進み、クリヤされているときはステップ１４へ進
む。ロストフラグがクリアされていて追従フラグがセッ
トされている場合は、ステップ１６で車間距離Ｒが上記
（４）式の遷移条件を満たすかどうかを確認する。
（４）式の遷移条件を満たす場合はステップ１７へ進
み、追従フラグをクリアする。ロストフラグと追従フラ
グがともにクリアされると、上述したように合流モード
が設定される。一方、（４）式の遷移条件を満たさない
場合は、追従フラグをセットしたままとする。ロストフ
ラグがクリアされ、かつ追従フラグがセットされると、
上述したように追従モードが設定される。

【００３７】ロストフラグをクリアしたときに追従フラ
グがセットされていない場合は、ステップ１４で車間距
離Ｒと相対速度dＲ/dtが上記（３）式の遷移条件を満た
すかどうかを確認する。（３）式の遷移条件を満たす場
合はステップ１８へ進み、追従フラグをセットする。ロ
ストフラグがクリアされ、かつ追従フラグがセットされ
ると、上述したように追従モードが設定される。一方、
（３）式の遷移条件を満たさない場合は追従フラグをセ
ットしない。この場合は、ロストフラグと追従フラグが
ともにクリアされるので、上述したように合流モードが
設定される。

【００３８】《目標車速Ｖ^*の演算処理》次に、図２に
示す車間距離制御コントローラー３ｄによる、図３のス
テップ６の目標車速Ｖ^*の演算処理について説明する。

【００３９】この実施の形態では、目標車速Ｖ^*から自
車速Ｖfまでの車速制御系における伝達特性を、次式に
示す一次遅れ系に近似する。

【数５】 上式において、ｓはラプラス演算子、τは車速制御系の
時定数である。車間距離制御コントローラー３ｄは車間
距離偏差（Ｒ−Ｒ^*）、相対速度dＲ/dtおよび自車速
（車速計測値）Ｖfをフィードバックする構成とし、目
標車速Ｖ^*を次式により演算する。

【数６】 上式において、ｋ1、ｋ2は走行モードなどによって決定
する制御ゲインである。先行車の車速をＶlとすると、
車間距離Ｒは次式で表される。

【数７】

【００４０】図６は、車間距離制御コントローラー３ｄ
の動作を表すブロック線図である。目標車間距離Ｒ^*お
よび先行車の車速Ｖlから車間距離Ｒまでの伝達特性は
次式で表される。

【数８】 したがって、目標車間距離Ｒ^*から車間距離Ｒまでの伝
達特性は、

【数９】 となるので、制御ゲインｋ1、ｋ2を決定することによっ
て所望の追従特性を実現できる。なお、（８）式の右辺
第１項の先行車の車速Ｖlから車間距離Ｒまでの伝達特
性は、原点にゼロ点を持つ微分特性であるから、先行車
が一定速で走行している場合は値がゼロに収束し、車間
距離Ｒの演算に影響を与えない。

【００４１】この実施の形態では、目標車間距離Ｒ^*か
ら車間距離Ｒまでの車間距離制御系における望ましい伝
達特性を次式のように定める。

【数１０】 （１０）式の伝達特性を実現するためには、（９）式か
ら制御ゲインｋ1、ｋ2を次のように定めればよい。

【数１１】

【００４２】《各走行モードにおける制御ゲインｋ1、
ｋ2の設定方法》次に、各走行モードにおける制御ゲイ
ンｋ1、ｋ2の設定法を説明する。定速走行モードにおけ
る制御ゲインｋ1、ｋ2の設定法は、公知の自動車速制御
装置ASCDの制御アルゴリズムを流用できるので、説明を
省略する。

【００４３】合流モードすなわち先行車への非追従状態
では、上述したように、目標車間距離Ｒ^*をオーバーシ
ュートさせた後に目標車間距離Ｒ^*に収束させる追従特
性を設定するので、（１１）式における減衰係数ζを１
より小さい値に設定する。上述した特開２０００−１３
５９３４号公報および特開平１１−１２３９５２号公報
に開示されているように、固有振動数ωと減衰係数ζを
車間距離Ｒと相対速度dＲ/dtに応じてスケジューリング
してもよいが、この実施の形態では常にζ＜１の範囲で
変化させるものとし、目標車間距離Ｒ^*をオーバーシュ
ートする追従特性を保持する。

【００４４】また、追従モードすなわち先行車への追従
状態では、逆にオーバーシュートを起こさないように、
ζ＞１の範囲で固有振動数ωと減衰係数ζを設定する。
例えば車速制御系の時定数τを０．４[sec]とした場合
の各走行モードにおける固有振動数ω、減衰係数ζ、制
御ゲインｋ1、ｋ2を表１に示す。

【表１】

【００４５】図７は第１の実施の形態による車間距離制
御のシュミレーション結果を示し、図８は従来の装置に
よる車間距離制御のシュミレーション結果を示す。これ
らの図において、（ａ）は車間距離Ｒ[ｍ]、（ｂ）は自
車速Ｖf[km/h]、（ｃ）は追従フラグの変化を示す。こ
のシュミレーションは、１００km/hで走行中に５０ｍ前
方に隣接車線から８０km/hの車両に割り込まれ、さらに
その先行車が時刻ｔ＝２０secから減速を初めて７０km/
hまで減速する場合のシュミレーションである。

【００４６】図７ａに示すように、割り込み車両に合流
するときに目標車間距離Ｒ^*＝３４ｍを一度オーバーシ
ュートした後、目標車間距離Ｒ^*に徐々に収束してい
る。つまり、この実施の形態によれば、合流モードを設
定して先行車へ接近して合流するとき、すなわち先行車
への非追従状態にあるときは、目標車間距離をオーバー
シュートしてから目標車間距離へ収束させるという、多
くのドライバーの運転操作感覚に合致した車間距離制御
の応答特性が実現されている。

【００４７】次に、先行車に接近して上記（３）式の遷
移条件を満たし追従フラグがセットされると（図７
ｃ）、先行車が減速してもオーバーシュートさせずに新
しい目標車間距離Ｒ^*＝３０ｍへ徐々に収束させてい
る。つまり、この実施の形態によれば、追従モードを設
定して先行車への追従状態にあるときに、先行車に車速
変化があっても後続車の車速変化が抑制され、多くの車
両が縦列に並んで追従走行する場合に、先行車の車速変
化が後続車に次々と増幅されて伝播する車群不安定性を
防止することができる。

【００４８】つまり、この第１の実施の形態によれば、
ドライバーの運転操作感覚と車群の追従走行時の安定性
とを両立させることができる。

【００４９】これに対し、図８に示す常にオーバーシュ
ートさせる追従特性の車間距離制御では、先行車への合
流時には多くのドライバーの運転操作感覚に合致した制
御が行われるが、合流後の追従時には先行車の車速変化
により後続車の車間距離制御および車速制御にオーバー
シュートが発生している。したがって、多くの車両が縦
列に並んで追従走行する場合に、先行車の車速変化が後
続車に次々と増幅されて伝播し、車群不安定現象を生じ
る。

【００５０】《発明の第２の実施の形態》上述した第１
の実施の形態では、先行車に追従して走行しているとき
に先行車が加速して車間距離Ｒが（４）式を満たす値に
なると、合流モードへ遷移して直ちに自車を加速する例
を示した。このような走行モードの遷移方法では、先行
車の車速変化にオーバーシュートがあると、先行車に追
従しようとして自車はより大きな車速オーバーシュート
を強いられることになる。

【００５１】そこで、この第２の実施の形態では、追従
モードで先行車への追従状態にあるときに、先行車が加
速しても直ちに追従して加速せず、いったん車間距離制
御を中止してそのときの車速で定速走行し、先行車の加
速が終了したら車間距離制御を再開して合流モードで自
車を加速する。

【００５２】図９は第２の実施の形態の追従制御コント
ローラー３の制御ブロック図、図１０は第２の実施の形
態の追従制御プログラムを示すフローチャートである。
なお、この第２の実施の形態の構成は図１に示す構成と
同様であり、説明を省略する。

【００５３】第２の実施の形態では、図９に示す追従制
御コントローラー３に先行車加速度推定部３ｆが新たに
追加され、図１０に示す追従制御プログラムに先行車の
加速度を演算するステップ４Ａが追加される。このステ
ップ４Ａにおいて、先行車加速度推定部３ｆにより自車
速Ｖfと相対速度dＲ/dtに基づいて先行車の加速度dＶl/
dtを推定する。ここで、自車速Ｖf、先行車の車速Ｖlお
よび相対速度dＲ/dtの間には次の関係がある。

【数１２】 したがって、上式の右辺（Ｖf＋dＲ/dt）にバンドパス
フィルターを施すことによって、先行車の加速度dＶl/d
tを推定することができる。

【００５４】図１１は第２の実施の形態の走行モードの
遷移図である。図４に示す第１の実施の形態との相違点
は、レーダーロスト時に予め設定された車速に制御する
定速走行モードＡ（第１の実施の形態の定速走行モード
に相当する）に加え、先行車が加速したときに追従モー
ドから合流モードに切り換えるのを一時的に遅らせ、追
従モードを解除したときの車速を維持する定速走行モー
ドＢを新たに追加した点にある。この定速走行モードＢ
を加えることによって、先行車が加速し終わるまで自車
の加速を抑制し、先行車の加速が終了してから自車が加
速するようになるので、先行車の車速変化にオーバーシ
ュートがあっても、自車がより大きな車速オーバーシュ
ートを強いられるのことがなく、乗り心地が改善され
る。

【００５５】先行車の加速判定は、先行車の加速度αl
（＝dＶl/dt）が所定値ａ0を超える状態がｔ0秒以上継
続したら、先行車が加速したと判定する。加速判定が出
されたら追従モードを解除して現在の自車の車速Ｖfを
維持し、定速走行モードＢを設定する。また、先行車の
加速終了判定は、先行車の加速度αlが所定値ａ1より低
い状態がｔ1秒以上継続したら、先行車の加速が終了し
たと判定する。加速終了判定が出されたら定速走行モー
ドＢから合流モードへ切り換える。

【００５６】図１２は、図１１に示す遷移条件にしたが
って走行モードを判定するための処理フローチャートで
ある。なお、図５に示す処理と同様な処理を行うステッ
プに対しては同一のステップ番号を付して相違点を中心
に説明する。この走行モードの判定処理では、上述した
ロストフラグと追従フラグに加え、ホールドフラグを用
いて走行モードを表す。ホールドフラグがセットされて
いる間は、セットされたときの車速を維持して定速走行
する。

【００５７】ステップ１２でロストフラグをクリアし、
ステップ１３で追従フラグセットが確認されたときはス
テップ２４へ進み、上述した追従モードから定速走行モ
ードＢへの遷移条件を満たすかどうかを確認する。遷移
条件を満たすときはステップ２５へ進み、追従フラグを
クリアした後、ステップ２６でホールドフラグをセット
する。ホールドフラグがセットされると、追従モードが
解除され、そのときの車速を維持して走行する定速走行
モードＢが設定される。

【００５８】一方、ステップ１２でロストフラグをクリ
アし、ステップ１３で追従フラグがセットされていない
ときはステップ２１へ進み、ホールドフラグがセットさ
れているかどうかを確認する。ホールドフラグがセット
されているときはステップ２２へ進み、上述した定速走
行モードＢから合流モードへの遷移条件を満たすかどう
かを確認する。遷移条件を満たすときはステップ２３へ
進み、ホールドフラグをクリアする。ロストフラグ、追
従フラグおよびホールドフラグがすべてクリアされる
と、合流モードが設定される。

【００５９】このように、第２の実施の形態によれば、
追従モードで先行車への追従状態にあるときに、先行車
の加速開始が検出されると、車間距離制御を中止してそ
のときの車速で定速走行し、先行車の加速終了が検出さ
れたら車間距離制御を再開して合流モードへ遷移して自
車を加速するようにしたので、先行車の車速変化にオー
バーシュートがあっても自車の車速変化が抑制され、車
群不安定性の発生を防止することができる。

【００６０】《発明の第３の実施の形態》先行車への追
従制御中に後続車が検出された場合に、上述した車群不
安定性を避けるために合流モードへの切り換えを禁止
し、追従モードを継続するようにした第３の実施の形態
を説明する。

【００６１】図１３は第３の実施の形態の構成を示す。
この第３の実施の形態では、図１に示す第１の実施の形
態の構成に対して、車両後部に設置されたレーダー感知
器８が新たに追加される。このレーダー感知器８は後方
から自車に照射されるレーダー波を検出し、レーダー波
が検出されたら自車の後方に自車を追従目標として追従
制御中の車両が存在すると判断する。

【００６２】この第３の実施の形態の追従制御コントロ
ーラー３の構成は基本的に図２に示す第１の実施の形態
の構成と同様であるが、この第３の実施の形態では走行
モード判定部３ｃにレーダー感知器８の感知結果を入力
し、後続車両のレーダー波が検出されると走行モードの
遷移条件を変更する。また、この実施の形態の追従制御
プログラムは基本的に図３に示す第１の実施の形態のプ
ログラムと同様であるが、この第３の実施の形態ではス
テップ５の走行モードの判定の際にレーダー感知器８の
感知結果に基づいて走行モードの遷移条件を変更する。

【００６３】図１４は第３の実施の形態の走行モードの
遷移図である。後続車のレーダー波を検出しないときは
図４に示す遷移条件とまったく同じである。後続車のレ
ーダー波を検出したときは、追従モードから合流モード
への切り換えを禁止するとともに、合流モードが設定さ
れているときは強制的に追従モードへ切り換える。

【００６４】図１５は、図１４に示す遷移条件にしたが
って走行モードを判定するための処理フローチャートで
ある。なお、図５に示す処理と同様な処理を行うステッ
プに対しては同一のステップ番号を付して相違点を中心
に説明する。この走行モードの判定処理では、上述した
ロストフラグと追従フラグに加え、被追従フラグを用い
て走行モードを表す。ステップ３１でレーダー感知器８
で後続車のレーダー波を検出したかどうかを確認し、検
出したらステップ３３へ進み、被追従フラグをセットす
る。一方、後続車のレーダー波を検出できないときはス
テップ３２へ進み、被追従フラグをクリアする。被追従
フラグがセットされ、かつロストフラグがクリアされて
いる場合は、追従フラグの状態に拘わらず追従モードを
設定する。

【００６５】この第３の実施の形態によれば、先行車へ
の追従制御中に自車を先行車として追従制御中の後続車
を感知した場合は、オーバーシュートをともなう追従特
性の合流モードを禁止して追従モードで走行するので、
先行車の車速変化が後続車へ伝番するのが抑制され、多
くの車両が縦列に並んで追従走行する場合の車群不安定
性を防止することができる。

【００６６】なお、定速走行モード、合流モード（先行
車への非追従状態）および追従モード（先行車への追従
状態）の間の遷移条件、および先行車の加速開始と加速
終了の判定条件は上述した一実施の形態の各条件に限定
されない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の実施の形態の構成を示す図である。

【図２】 第１の実施の形態の追従制御コントローラー
の制御ブロック図である。

【図３】 第１の実施の形態の追従制御プログラムを示
すフローチャートである。

【図４】 第１の実施の形態の走行モードの遷移図であ
る。

【図５】 第１の実施の形態の走行モードを判定するた
めの処理フローチャートである。

【図６】 車間距離制御コントローラーの動作を表すブ
ロック線図である。

【図７】 第１の実施の形態による車間距離制御のシュ
ミレーション結果を示す図である。

【図８】 従来の装置による車間距離制御のシュミレー
ション結果を示す図である。

【図９】 第２の実施の形態の追従制御コントローラー
の制御ブロック図である。

【図１０】 第２の実施の形態の追従制御プログラムを
示すフローチャートである。

【図１１】 第２の実施の形態の走行モードの遷移図で
ある。

【図１２】 第２の実施の形態の走行モードを判定する
ための処理フローチャートである。

【図１３】 第３の実施の形態の構成を示す図である。

【図１４】 第３の実施の形態の走行モードの遷移図で
ある。

【図１５】 第３の実施の形態の走行モードを判定する
ための処理フローチャートである。

【符号の説明】

１ 車間距離センサー １ａ レーダー １ｂ 信号処理部 ２ 車速センサー ３ 追従制御コントローラー ３ａ 目標車間設定部 ３ｂ 相対速度演算部 ３ｃ 走行モード判定部 ３ｄ 車間距離制御コントローラー ３ｅ 車速制御コントローラー ３ｆ 先行車加速度推定部 ４ スロットルアクチュエーター ５ エンジン ６ 変速機 ７ ブレーキ装置 ８ レーダー感知器

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） Ｂ６０Ｒ 21/00 ６２４ Ｂ６０Ｒ 21/00 ６２４Ｇ Ｂ６０Ｔ 7/12 Ｂ６０Ｔ 7/12 Ｃ Ｆ０２Ｄ 29/02 ３０１ Ｆ０２Ｄ 29/02 ３０１Ｄ ３０１Ａ Ｇ０８Ｇ 1/16 Ｇ０８Ｇ 1/16 Ｅ Ｆターム(参考） 3D041 AA41 AD46 AD51 AE04 AE30 AE41 3D044 AA01 AA25 AC26 AC28 AC59 AE04 AE07 AE22 3D046 BB17 HH05 HH07 HH20 HH36 3G093 AA05 BA23 CB11 DB05 DB16 DB21 DB23 EA09 EB03 EB04 FA05 FA11 FB05 5H180 AA01 CC03 CC12 CC14 CC15 LL01 LL04 LL09

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】先行車との目標車間距離を設定する目標車
   間距離設定手段と、 先行車との車間距離を検出する車間距離検出手段と、 車速を検出する車速検出手段と、 先行車との相対速度を検出する相対速度検出手段と、 目標車間距離、車間距離検出値、車速検出値および相対
   速度検出値に基づいて、車間距離検出値を目標車間距離
   に一致させるための目標車速を演算して先行車との車間
   距離を制御する車間距離制御手段と、 目標車速に基づいて車両の制駆動力を制御する制駆動力
   制御手段とを備えた先行車追従制御装置において、 先行車への追従状態と非追従状態とを判別する状態判別
   手段を備え、 前記車間距離制御手段は、先行車への追従状態にあると
   判別されたときは、車間距離検出値が目標車間距離をオ
   ーバーシュートしないように車間距離制御の応答特性を
   設定することを特徴とする先行車追従制御装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の先行車追従制御装置にお
   いて、 前記車間距離制御手段は、先行車への非追従状態にある
   と判別されたときは、車間距離検出値が目標車間距離を
   オーバーシュートするように車間距離制御の応答特性を
   設定することを特徴とする先行車追従制御装置。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２に記載の先行車追
   従制御装置において、 前記状態判別手段は、車間距離検出値が所定値より小さ
   く、かつ相対速度検出値の絶対値が所定値より小さい場
   合に先行車への追従状態にあると判別し、車間距離検出
   値が目標車間距離に所定値を乗じた値より大きくなった
   ら非追従状態にあると判別することを特徴とする先行車
   追従制御装置。
4. 【請求項４】請求項１〜３のいずれかの項に記載の先行
   車追従制御装置において、 先行車の加速開始と加速終了を検出する先行車加速検出
   手段を備え、 前記車間距離制御手段は、先行車への追従状態にあって
   先行車の加速開始が検出されたときは、車間距離制御を
   中止するとともにそのときの車速検出値を目標車速にし
   て定速走行し、先行車の加速終了が検出されたら車間距
   離制御を再開することを特徴とする先行車追従制御装
   置。
5. 【請求項５】請求項４に記載の先行車追従制御装置にお
   いて、 前記先行車加速検出手段は、先行車の加速度を推定する
   先行車加速度推定手段を備え、先行車加速度推定値が所
   定値より大きい状態が所定時間以上継続したら先行車が
   加速開始したと判定し、先行車加速度推定値が所定値よ
   り小さい状態が所定時間以上継続したら先行車が加速終
   了したと判定することを特徴とする先行車追従制御装
   置。
6. 【請求項６】請求項１〜５のいずれかの項に記載の先行
   車追従制御装置において、 自車後方に自車を先行車として追従制御中の後続車の存
   在を感知する後続車感知手段を備え、 前記車間距離制御手段は、自車を先行車として追従制御
   中の後続車を感知したときは、先行車への非追従状態で
   あっても車間距離検出値が目標車間距離をオーバーシュ
   ートしないように車間距離制御の応答特性を設定するこ
   とを特徴とする先行車追従制御装置。
7. 【請求項７】請求項１〜６のいずれかの項に記載の先行
   車追従制御装置において、 前記車間距離制御手段は、前記車間距離検出手段により
   先行車を捕捉できないときは予め設定された車速を目標
   車速にして定速走行することを特徴とする先行車追従制
   御装置。