JP2003011700A - 車両の運転支援装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 停止時からの発進や低速時でも車間距離の維
持を適切に行うことが可能な車両の運転支援装置を提供
する。 【解決手段】 車間距離制御時に、ブレーキ操作がオフ
された状態では、スロットル開度を破線Ａのように変化
させることで、クリープトルクに加えて付加推進力を付
与することで速やかな発進を可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は車両の車間距離を自
動的に維持する車両の運転支援装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両を設定した一定の速度で走行させる
定速走行装置が知られている。こうして、定速走行装置
においては、通常、先行車の減速等により車間距離が接
近した場合には自車を減速させて安全な車間距離を維持
する車間距離制御装置が併用されている。

【０００３】特許２６５９２２４号公報に開示されてい
る技術は、こうした技術の一例であって、高速走行モー
ドにおけるブレーキ操作時は、この車間距離制御を解除
し、市街地走行モードにおいては、ブレーキ操作時は、
この車間距離制御を停止し、ブレーキ操作解除によって
車間距離制御を復帰させることを特徴とする。これによ
り、特に渋滞等時は市街地走行モードに設定すること
で、頻繁な車間距離制御の解除、復帰操作を行う必要が
ないと記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特に、
低速時や停止時等で先行車が加速する場合においては、
高速走行時より車間距離を素早く正確に認識することは
困難であり、車間距離制御が解除されても自車が加速す
るまでにタイムラグが生じることから、実際には運転者
がアクセルを操作して加速を行うこととなり、渋滞等で
発進、停止を繰り返すような場合には、ブレーキとアク
セルを交互に操作する必要があり、操作が煩雑になる。

【０００５】そこで本発明は、停止時からの発進や低速
時でも車間距離の維持を適切に行うことが可能な車両の
運転支援装置を提供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る車両の運転支援装置は、先行車と自車
との対応関係に基づいて自車の推進力を制御する車両の
運転支援装置であって、運転者のブレーキ操作量を検出
するブレーキ操作量検出手段と、自車の車速を検出する
車速検出手段と、検出された車速が停止状態で、かつ、
ブレーキ操作がオフされた状態において、車両のクリー
プトルクに加えて付加推進力を付与する制御手段と、を
備えていることを特徴とする。

【０００７】このようにすると、ブレーキ操作をオフす
ることによって車両のクリープトルクより大きな推進力
を付加することができるため、車間距離制御が有効に機
能するまでの間に適切な推進力を付与して速やかに発
進、加速を行うことができる。

【０００８】制御手段は、推進力付与制御時にブレーキ
操作がオンにされた場合には、その操作状態に応じて付
与している推進力を漸減することが好ましい。このよう
にすると、運転者の意図にしたがって、加減速度を行う
ことが可能となる。

【０００９】ブレーキ操作が所定時間未満かつ所定量未
満である場合には、推進力付与制御を続行することが好
ましい。このようにすると、運転者の意図を超えた頻繁
な加減速度の変更を抑制できる。

【００１０】舵角を検出する舵角検出手段をさらに備え
ており、制御手段は舵角に応じて推進力付与制御時の加
速度または加速度の上限値を制限することが好ましい。
これにより、車線変更時やカーブ走行時に運転者の意図
通りの軌跡を走行することが可能である。

【００１１】車輪の走行路面上での滑りやすさを判定す
る判定手段をさらに備えており、制御手段は、判定され
た滑りやすさに応じて推進力付与制御時に付与する推進
力を制御することが好ましい。これにより、低μ路等の
車輪が滑りやすい状態での加速スリップの発生を効果的
に抑制できる。

【００１２】運転者のアクセル操作量を検出するアクセ
ル操作量検出手段をさらに備えており、推進力付与制御
中にアクセル開操作が検出された場合には、検出された
アクセル開度が所定以上に達した時点で推進力付与手段
による推進力付与を停止することが好ましい。あるい
は、制御手段は、検出されたアクセル開度に応じて推進
力付与手段による付与推進力を漸減することが好まし
い。これにより、運転者の意図する加速状態への移行を
スムースに行うことができる。

【００１３】所定の範囲内に先行車が検出されない場合
には、推進力付与制御を禁止または制限することが好ま
しい。これにより、運転者の意図を優先することが可能
であり、所定範囲内に新たに先行車が出現した場合の追
従性を確保することができる。

【００１４】制御手段は、車速が所定値を超える場合に
は推進力付与制御を停止することが好ましい。これによ
り、過剰な加速が発生することがなく、運転者の意図に
沿った走行が可能となる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理
解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に
対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説
明は省略する。

【００１６】図１は本発明に係る車両の運転支援装置の
概略構成を示すブロック図である。本装置の制御手段
は、エンジンＥＣＵ１０、ブレーキＥＣＵ２０、車間距
離ＥＣＵ３０から構成されている。そして、エンジンＥ
ＣＵ１０は、ブレーキＥＣＵ２０、車間距離ＥＣＵ３０
のそれぞれと相互に情報を交信する機能を有している。

【００１７】エンジンＥＣＵ１０には、運転者のアクセ
ル操作量を検出するアクセルセンサ１１、車速を検出す
る車速センサ１２、シフト設定状態を検出するシフトセ
ンサ１３、雨滴を検知するレインセンサ１８の各検出出
力が入力されるとともに、運転者がクルーズコントロー
ルの設定を行うためのクルーズコントロールスイッチ１
４と車間距離設定スイッチ１７の出力が入力されてい
る。そして、図示していないスロットルに取り付けら
れ、その開度を調整するスロットルコントロールモータ
１５と、自動シフト設定を行うシフトコントローラ１６
を制御するとともに、表示系４０に対して所定の出力信
号を出力するものである。

【００１８】ブレーキＥＣＵ２０には、運転者のハンド
ル操作量を検出する操舵角センサ２１と、車体のヨーレ
ートを検出するヨーレートセンサ２２と、運転者のブレ
ーキ操作量を検出するブレーキセンサ２３の各検出出力
が入力されており、各車輪に取り付けられた油圧ブレー
キへ付与する制動力を制御するブレーキアクチュエータ
２４の作動と、ストップランプ２５の点灯を制御するも
のである。

【００１９】車間距離ＥＣＵ３０には、車体前方へパル
スレーザを照射して、反射光受光までの時間により先行
車の有無、相対速度を検出するためのレーザレーダセン
サ３１が接続されている。

【００２０】図２は、この運転支援装置によるクルーズ
コントロールを説明する図である。このクルーズコント
ロールは、自車の車速を設定速度に維持する定速走行制
御と先行車との車間距離を安全な間隔に維持する車間制
御から構成されている。ここでは、設定車速をＶａ、設
定車間距離を車速Ｖに比例したＶ×ｔａ（以下、時間ｔ
ａを単に設定車間という）として制御する場合を例に説
明する。このクルーズコントロールは、アクセルセンサ
１１で検出されたアクセル操作量が所定範囲にある状態
で行われるものであり、設定速度の設定はクルーズコン
トロールスイッチ１４により、車間距離（時間）の設定
は車間距離設定スイッチ１７により行われる。なお、レ
インセンサ１８により雨滴が検出された場合には、レー
ザレーダセンサ３１による先行車の正確な検出が期待で
きないため、クルーズコントロールは解除される。

【００２１】まず、図２（ａ）に示されるように、自車
１の前の所定範囲内に先行車がレーザレーダセンサ３１
によって検出されていないと車間距離ＥＣＵ３０が判定
した場合には、エンジンＥＣＵ１０は、シフトコントロ
ーラ１６、スロットルコントロールモータ１５を制御す
ることで、自車１の車速をＶａに維持する。

【００２２】次に、図２（ｂ）に示されるように、車間
距離ＥＣＵ３０が先行車２が存在していると判定した場
合であっても、その速度Ｖｂが自車の車速Ｖａより速
く、その車間距離Ｌａが設定距離より離れつつあるか、
または遅い場合であっても安全な車間距離が確保されて
いる場合には、エンジンＥＣＵ１０は、自車１の車速を
そのままの状態で維持する。

【００２３】一方、図２（ｃ）に示されるように、車間
距離ＥＣＵ３０が先行車との車間距離Ｌｂが設定距離に
近づいているかそれより短い場合には、エンジンＥＣＵ
１０は、シフトコントローラ１６、スロットルコントロ
ールモータ１５を制御することで、自車の車速をＶｂへ
と減速することで、車間距離を安全な距離に維持する。
変速やスロットル調整のみでは減速が不十分な場合に
は、ブレーキＥＣＵ２０に減速を指示し、ブレーキＥＣ
Ｕ２０は、ブレーキアクチュエータ２４を作動させるこ
とで、制動力を付与して減速を行うとともに、ストップ
ランプ２５を点灯させて制動中であることを後続車に知
らしめる。

【００２４】また、図２（ｄ）に示されるように、減速
制御中に先行車２が他のレーンに移動したり、加速する
ことによって安全な距離が確保できる場合には、エンジ
ンＥＣＵ１０は、シフトコントローラ１６、スロットル
コントロールモータ１５を制御することで、自車１の車
速を再度設定速度のＶａへと加速する。

【００２５】なお、クルーズコントロール中は、いずれ
の状態においても現在の制御状態に関する情報を表示系
４０により表示することで運転者に注意を促すことが好
ましい。

【００２６】本実施形態では、さらに以下に述べるよう
にブレーキオフ時に推進力を付与する推進力付与制御を
行うことを特徴とする。

【００２７】図３は、この推進力付与制御の制御処理の
メイン処理を示すフローチャートである。この処理はエ
ンジンＥＣＵ１０とブレーキＥＣＵ２０とが協働して行
うものであって、各ＥＣＵ１０〜３０が作動してから作
動終了までの間、所定のタイミングで繰り返し実行され
るものである。

【００２８】まず、ステップＳ１では、車両１の車速Ｖ
が閾値Ｖth未満であるか否かを判定する。車速がＶth以
上である場合には、以下の処理をスキップして終了す
る。一方、車速がＶth未満の場合にはステップＳ２へと
移行してブレーキのオン状態からオフ状態への操作が行
われたか否かを判定する。

【００２９】具体的には、ブレーキセンサ２３で検出さ
れたブレーキ操作量θ_brが、前回のタイムステップまで
所定タイムステップ以上の間継続して所定の閾値θ_th0
以上であって、今回のタイムステップでは閾値θ_th0を
下回った場合に、ブレーキのオンからオフへの操作が行
われたと判定する。

【００３０】ブレーキのオンからオフへの操作が行われ
たと判定された場合にはステップＳ３へと移行して付与
推進力設定状態であることを示すFlag0をオンにする。
そして、ステップＳ４では、付与加速度の時間変化スケ
ジュールを設定する。例えば、車間距離ＥＣＵ３０を介
してレーザレーダセンサ３１から得られる先行車との車
間距離情報や相対速度を参照して加速度の時間変化スケ
ジュールを設定する。なお、自車の車速が充分でなく現
在の先行車との車間距離情報が正確に把握できない場合
には、蓄積されている車間距離情報を参照して加速度の
時間変化スケジュールを設定するとよい。

【００３１】なお、操舵角センサ２１、ヨーレートセン
サ２２により操舵中あるいは走行状態が不安定であるこ
とが検出された場合には、その走行状態に応じて加速度
の時間変化スケジュールを変更することが好ましい。こ
れにより走行状態に応じた適切な加速度を付与すること
ができ、運転者の意図に応じた加速が可能となる。

【００３２】さらに、以前の制動状態等から走行中の路
面における車輪の滑りやすさを判定し、その判定結果に
応じて加速度の時間変化スケジュールを制御すること
で、加速時のスリップの発生を抑制することが好まし
い。

【００３３】こうして設定された加速度の時間変化スケ
ジュールから目標スロットル開度θｔを設定し（ステッ
プＳ５）、スロットルコントロールモータ１５を制御し
て、目標スロットル開度に制御する（ステップＳ６）こ
とで、エンジンの回転数を上昇せしめ、目標の推進力、
加速度を得る。

【００３４】図４は、実際のスロットル開度の制御スケ
ジュールを説明する図である。ここでは、時刻ｔ₀の時
点でブレーキがオフ状態にされたとする。そして、上述
の付与推進力設定スケジュールによるスロットルの時間
変化曲線をＡ、車間距離ＥＣＵ３０のみで制御した場合
のスロットルの時間変化曲線をＢとする。

【００３５】車間距離ＥＣＵ３０によるスロットル制御
は、ブレーキがオフにされてから時間を経た時刻ｔ₁の
時点からスタートするため、運転者は加速開始に遅れを
感じるため、車間距離制御に違和感を感ずる。本発明に
よれば、ブレーキをオフした時点から、目標加速度を得
るためのスロットル開度θｘに向かってスロットルを徐
々に開き、付与推進力を得ることで、速やかに加速を行
う。

【００３６】続く、ステップＳ７では、付与推進力がオ
フ状態であるか否かを判定する。付与推進力が設定され
ており、判定結果がＮＯである場合には、ステップＳ８
へと移行して通常車間制御の許否を決めるFlag1をオフ
に設定して、処理を終了する。この場合には、通常の車
間制御処理はスキップされる。

【００３７】ステップＳ２において、判定結果がＮＯで
あった場合、すなわち、ブレーキが継続してオンあるい
はオフ状態にあるか、オフからオン状態に変更された場
合には、ステップＳ１１へと移行し、付与推進力設定状
態であることを示すFlag0の状態を判定する。

【００３８】Flag0がオフであった場合には、ブレーキ
が継続してオン状態にあると判定してその後の処理をス
キップして処理を終了する。一方、Flag0がオンであっ
た場合には、ステップＳ１２へと移行してアクセルセン
サ１１の検出出力によりアクセル操作が行われていない
かを判定する。アクセル操作が行われた場合には、ステ
ップＳ２０へと移行して図５に示される推進力制御処理
に移行する。一方アクセル操作が行われていないと判定
された場合には、ステップＳ１３へと移行してブレーキ
操作量θ_brが、所定の閾値θ_th未満、かつ、その操作時
間ｔ_brが、所定の閾値ｔ_th未満であるか否かを判定す
る。

【００３９】条件を満たす場合には、ブレーキ操作が行
われていないか、ブレーキ操作が行われたとしてもその
操作が短時間でかつ操作量もわずかであり、運転者は制
動操作を意図していないものと推定してステップＳ１４
へと移行する。一方、条件が満たされない場合には、運
転者が意図的に制動操作を行っているものと推定してス
テップＳ３０へと移行して図６に示される付与推進力解
除処理へと移行する。

【００４０】ステップＳ１４においては、車間制御条件
を満たしているか否かを判定する。具体的には、車間制
御により設定すべきスロットル開度が設定されているス
ロットル開度を超えたときに制御条件を満たしていると
判定すればよい（図４中の時刻ｔ₂の時点以降に該当す
る）。

【００４１】判定結果がＮＯの場合には、ステップＳ５
へと移行して推進力付与制御を継続する。一方、判定結
果がＹＥＳの場合には、ステップＳ１５へと移行して、
推進力付与制御を解除するため、Flag0をオフにし、通
常車間制御を許可するため、Flag1をオフに設定して
（ステップＳ１６）、処理を終了する。この結果、図４
でいえば、スロットル開度は時刻ｔ₀〜ｔ₂間は、破線Ａ
のように変化し、時刻ｔ₂以降は実線Ｂにしたがって変
化することとなり、付与推進力制御から通常車間制御へ
とスムースに移行することが可能となる。

【００４２】ステップＳ２０の推進力制御処理、ステッ
プＳ３０の付与推進力解除処理が行われた後は、いずれ
もステップＳ４０へと移行して、通常車間制御をスキッ
プするため、Flag1をオフに設定して、処理を終了す
る。

【００４３】次に、ステップＳ２０の推進力制御処理の
詳細について図５に示されるフローチャートを参照して
説明する。まず、ステップＳ２１では、アクセル操作量
から求められるスロットル開度θａを演算する、一方、
ステップＳ２２では、設定付与加速度から求められるス
ロットル開度θｂを演算する。ステップＳ２３では、演
算したθａとθｂとを比較し、θａが大きいときは、θ
ａを設定スロットル開度θｔとして（ステップＳ２
４）、推進力付与制御を解除するため、Flag0をオフに
する（ステップＳ２６）。一方、θｂが大きいときは、
θｂを設定スロットル開度θｔとする（ステップＳ２
５）。いずれの場合も、その後、ステップＳ２７へと移
行してスロットル開度を設定開度θｔに制御して処理を
終了する。

【００４４】ここでは、θａとθｂとを比較して、θａ
が大きくなったときに運転者のアクセル操作に移行する
例を説明したが、θｔを徐々にθａに近づけるよう制御
することで、付与推進力を漸減させる制御を行ってもよ
い。

【００４５】このようにすることで、アクセル操作によ
る加速への移行をスムースに行うことができ、運転者は
ブレーキからアクセルへの踏み替え操作を余裕を持って
行うことができるので、ドライバビリティーが向上す
る。

【００４６】続いて、ステップＳ３０の付与推進力解除
処理の詳細について図６に示されるフローチャートを参
照して説明する。ステップＳ３１では、ブレーキ操作
量、その時間変化率からスロットルを閉じる速度を設定
する。具体的には、ブレーキ操作量が大きいほど、また
その作動側への時間変化率が大きいほどスロットル閉速
度を早く設定することが好ましい。

【００４７】続く、ステップＳ３２では設定スロットル
閉速度からスロットル開度θｔを演算し、ステップＳ３
３では、これに基づいてスロットルを閉じる。そして、
ステップＳ３４でスロットルが全閉状態にあるか否かを
判定し、全閉状態であれば推進力付与制御を解除するた
め、Flag0をオフにし（ステップＳ３５）、そうでない
ときはそのまま処理を終了する。

【００４８】以上の制御のほか、先行車との車間距離が
充分に開いている場合には、推進力付与制御を行わない
ように設定してもよい。先行車との車間距離が充分にあ
る場合のクルーズコントロール実施中は、運転者はブレ
ーキオフでも定速走行が継続されることを望んでいると
推定されるからである。高速走行中においても同様のこ
とがいえ、過剰な加速度付与はかえって運転者の意図に
反する可能性がある。このような場合には、加速度付与
を禁止あるいは制限することにより、燃費の悪化を防止
する効果もある。

【００４９】一方、渋滞等の車速が低く、車間が狭い状
況下では、従来の技術によれば、頻繁なアクセル、ブレ
ーキ操作が必要とされるが、本発明によれば、ブレーキ
操作のみで減速、加速を広い範囲でコントロールするこ
とが可能であるため、ドライバビリティーが向上する。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ブ
レーキ操作による車速コントロール性能が向上し、余裕
を持ってブレーキ操作からアクセル操作への移行を行う
ことができる。その結果、クルーズコントロール時の発
進時の出遅れを防止でき、ドライバビリティーの悪化を
抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る車両の運転支援装置の概略構成を
示すブロック図である。

【図２】クルーズコントロールの制御を説明する図であ
る。

【図３】図１の装置における制御処理を表わすフローチ
ャートである。

【図４】図３の処理における加速度の時間変化スケジュ
ールを説明する図である。

【図５】図３における推進力制御処理の詳細を表わすフ
ローチャートである。

【図６】図３における付与推進力解除処理の詳細を表わ
すフローチャートである。

【符号の説明】

１…自車、２…先行車、１０…エンジンＥＣＵ、１１…
アクセルセンサ、１２…車速センサ、１３…シフトセン
サ、１４…クルーズコントロールスイッチ、１５…スロ
ットルコントロールモータ、１６…シフトコントロー
ラ、１７…車間距離設定スイッチ、１８…レインセン
サ、２０…ブレーキＥＣＵ、２１…操舵角センサ、２２
…ヨーレートセンサ、２３…ブレーキセンサ、２４…ブ
レーキアクチュエータ、２５…ストップランプ、３０…
車間距離ＥＣＵ、３１…レーザレーダセンサ、４０…表
示系。

フロントページの続き (72)発明者 河上 清治 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 3D041 AA32 AA33 AA40 AA41 AA48 AB01 AC01 AC26 AD10 AD31 AD46 AD48 AD51 AE04 AE41 AF01 3D044 AA21 AA25 AA45 AB01 AC15 AC22 AC26 AC31 AC56 AC59 AC62 AD04 AD21 AE21 3G093 AA05 BA01 BA07 BA15 BA23 CB01 CB06 CB07 CB09 CB10 DA06 DB05 DB11 DB16 DB18 EA09 EB04 EC01 EC02 FA08 FB01 FB02

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先行車と自車との対応関係に基づいて自
   車の推進力を制御する車両の運転支援装置であって、 運転者のブレーキ操作量を検出するブレーキ操作量検出
   手段と、 自車の車速を検出する車速検出手段と、 検出された車速が所定速度以下で、かつ、ブレーキ操作
   のオフ状態では、車両のクリープトルクに加えて付加推
   進力を付与する制御手段と、 を備えていることを特徴とする車両の運転支援装置。
2. 【請求項２】 前記制御手段は、前記推進力付与制御時
   にブレーキ操作がオンにされた場合には、その操作状態
   に応じて付与している推進力を漸減することを特徴とす
   る請求項１記載の車両の運転支援装置。
3. 【請求項３】 ブレーキ操作が所定時間未満かつ所定量
   未満である場合には、前記推進力付与制御を続行するこ
   とを特徴とする請求項２記載の車両の運転支援装置。
4. 【請求項４】 舵角を検出する舵角検出手段をさらに備
   えており、前記制御手段は舵角に応じて前記推進力付与
   制御時の加速度または加速度の上限値を制限することを
   特徴とする請求項１記載の車両の運転支援装置。
5. 【請求項５】 車輪の走行路面上での滑りやすさを判定
   する判定手段をさらに備えており、前記制御手段は、判
   定された滑りやすさに応じて前記推進力付与制御時に付
   与する推進力を制御することを特徴とする請求項１記載
   の車両の運転支援装置。
6. 【請求項６】 運転者のアクセル操作量を検出するアク
   セル操作量検出手段をさらに備えており、前記推進力付
   与制御中にアクセル開操作が検出された場合には、検出
   されたアクセル開度が所定以上に達した時点で前記推進
   力付与手段による推進力付与を停止することを特徴とす
   る請求項１記載の車両の運転支援装置。
7. 【請求項７】 運転者のアクセル操作量を検出するアク
   セル操作量検出手段をさらに備えており、前記制御手段
   は、検出されたアクセル開度に応じて前記推進力付与手
   段による付加推進力を漸減することを特徴とする請求項
   １記載の車両の運転支援装置。
8. 【請求項８】 前記制御手段は所定の範囲内に先行車が
   検出されない場合には、推進力付与制御を禁止または制
   限することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載
   の車両の運転支援装置。
9. 【請求項９】 前記制御手段は、車速が所定値を超える
   場合には前記推進力付与制御を停止することを特徴とす
   る請求項１〜８のいずれかに記載の車両の運転支援装
   置。