JP2004009841A

JP2004009841A - 先行車追従制御装置

Info

Publication number: JP2004009841A
Application number: JP2002164573A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Ishizu; 石津　健; Takenori Hashizume; 橋詰　武徳
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2002-06-05
Filing date: 2002-06-05
Publication date: 2004-01-15

Abstract

【課題】先行車追従シーンにおいて先行車の速度が一定せず、相対速度検出値が変動した場合でも、自車速の変動を抑えて乗員に与える不快感を解消することができる先行車追従制御装置を提供すること。
【解決手段】相対速度検出値△Ｖ及び自車速Ｖ_Ａとから先行車との車間距離指令値Ｌ^＊を決定する車間距離指令値決定部１１０と、車間距離検出値Ｌ_Ａが車間距離指令値Ｌ^＊に一致するよう制動力及び駆動力を制御する車速制御手段２００と、を備えた先行車追従制御装置において、前記車間距離指令値決定部１１０は、相対速度検出値△Ｖの変動を抑制する処理を施すヒステリシス処理しきい値決定部１１２及び相対速度ヒステリシス処理値演算部１１３を有し、該相対速度ヒステリシス処理値演算部１１３からの相対速度ヒステリシス処理値△Ｖｈｙｓを車間距離指令値Ｌ^＊の演算に用いた。
【選択図】　　　　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、先行車が存在するとき、ドライバーがセットした車速を上限とし、先行車との車間距離を保ちながら追従走行する先行車追従制御装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、先行車追従制御装置としては、例えば、特開２０００−１３５９３４号公報に記載のものが知られている。
【０００３】
この従来公報には、自車速Ｖ_Ａと相対速度検出値△Ｖと運転者が設定した車間時間ｄＴとによって車間距離指令値Ｌ^＊を算出し、車間距離検出値Ｌ_Ａが車間距離指令値Ｌ^＊に追従するように車速指令値Ｖｃｏｍを決定している。そして、車速制御部において、車速指令値Ｖｃｏｍに自車速Ｖ_Ａが追従するように制駆動力を制御する装置が記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の先行車追従制御装置にあっては、車間距離指令値Ｌ^＊がＬ^＊＝（Ｖ_Ａ＋△Ｖ）×ｄＴ（但し、（Ｖ_Ａ＋△Ｖ）は先行車の速度を示す。）として計算されるため、先行車の速度が一定せず、相対速度検出値△Ｖが変動した場合、車間距離指令値Ｌ^＊も変動してしまう。
【０００５】
そして、従来装置は、車間距離検出値Ｌ_Ａが車間距離指令値Ｌ^＊に追従するように車速指令値Ｖｃｏｍを決定しているため、車速指令値Ｖｃｏｍも変動してしまうことになり、乗員に不快感を与える可能性がある。
【０００６】
本発明は、上記課題に着目してなされたもので、先行車追従シーンにおいて先行車の速度が一定せず、相対速度検出値が変動した場合でも、自車速の変動を抑えて乗員に与える不快感を解消することができる先行車追従制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では、相対速度及び自車速とから先行車との車間距離指令値を決定する車間距離指令値決定手段と、車間距離検出値が車間距離指令値に一致するよう制動力及び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、
前記車間距離指令値決定手段は、相対速度検出値の変動を抑制する処理を施す相対速度処理部を有し、該相対速度処理部からの相対速度処理値を車間距離指令値の演算に用いた。
【０００８】
ここで、「相対速度処理値」とは、相対速度検出値の変動を抑制する処理を施す部をいい、例えば、相対速度検出値に対し不感帯幅を設定したヒステリシス処理値や、相対速度検出値に対するフィルタ処理値や、相対速度検出値に対する変化率リミッタ処理値等をいう。
【０００９】
【発明の効果】
よって、本発明の先行車追従制御装置にあっては、車間距離指令値決定手段において、相対速度検出値の変動を抑制する処理を施した相対速度処理値を車間距離指令値の演算に用いたため、先行車追従シーンにおいて先行車の速度が一定せず、相対速度検出値が変動した場合でも、自車速の変動を抑えて乗員に与える不快感を解消することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の先行車追従制御装置を実現する実施の形態を、請求項１，２，３，４，５，６に係る発明に対応する第１実施例に基づいて説明する。
【００１１】
（第１実施例）
［全体構成］
図１及び図２は第１実施例の車速・車間を自動制御する先行車追従制御装置を示す全体図である。図１において、１は車間距離センサ（車間距離検出手段）、２は車速センサ（自車速検出手段）、３は車速指令最大値設定部、４は車間時間設定部（車間距離設定手段）、５はスロットルアクチュエータ、６は自動ブレーキアクチュエータ、７はトランスミッションアクチュエータ、１００は先行車追従制御手段、２００は車速制御手段（制駆動力制御手段）である。
【００１２】
また、前記先行車追従制御手段１００において、１１０は車間距離指令値決定部（車間距離指令値決定手段）、１２０は目標車間距離演算部、１３０は前置補償車速指令値演算部、１４０は車間制御車速指令値演算部、１５０は車速指令値決定部、１６０は車間制御フィードバック定数決定部である。
【００１３】
前記車間距離センサ１は、レーザや電波を利用したものであり、反射波により先行車との車間距離Ｌ_Ａと相対速度検出値△Ｖを検出する。
【００１４】
前記車速センサ２は、タイヤの回転数等から自車速Ｖ_Ａを検出する。
【００１５】
前記車速指令最大値設定部３は、運転者が車速を設定する操作部であり、設定された車速を車速指令最大値Ｖｓｍａｘとして出力する。
【００１６】
前記車間時間設定部４は、運転者が車間時間ｄＴを設定する操作部であり、設定された車間時間ｄＴを出力する。先行車との車間距離を近く設定するほど、車間時間ｄＴは小さな値とされる。
【００１７】
前記スロットルアクチュエータ５は、スロットルバルブ開度指令値にしたがってエンジンのスロットルバルブを調節する。
【００１８】
前記自動ブレーキアクチュエータ６は、ブレーキ液圧指令値にしたがってブレーキ液圧を調節する。
【００１９】
前記トランスミッションアクチュエータ７は、変速比指令値にしたがって変速機の変速比を調節する。なお、変速機は、有段変速機でも無段変速機でも良い。
【００２０】
前記先行車追従制御手段１００は、車間距離センサ１からの車間距離Ｌ_Ａ及び相対速度検出値△Ｖと、車速センサ２からの自車速Ｖ_Ａと、運転者が任意に設定した車速指令最大値Ｖｓｍａｘと、運転者が任意に設定した車間時間ｄＴとを入力し、これらの情報に基づいて車速指令値Ｖｃｏｍを演算し、演算結果である車速指令値Ｖｃｏｍを車速制御部２００に出力する。
【００２１】
前記車速制御手段２００は、車速センサ２からの自車速Ｖ_Ａを車速指令値Ｖｃｏｍに一致させるためのスロットルバルブ開度指令値，ブレーキ液圧指令値，変速比指令値を演算し、スロットルアクチュエータ５，自動ブレーキアクチュエータ６，トランスミッションアクチュエータ７を制御する。この車速制御部１００には、フィードバック制御手法やロバストモデルマッチング手法等、種々の制御手法をを用いることができる。
【００２２】
［先行車追従制御手段］
先行車追従制御手段１００は、図１に示すように、車間距離指令値決定部１１０、目標車間距離演算部１２０、前置補償車速指令値演算部１３０、車間制御車速指令値演算部１４０、車速指令値決定部１５０、車間制御フィードバック定数決定部１６０から構成されている。
【００２３】
この先行車追従制御手段１００では、車間距離センサ１が先行車を認識していない場合には、運転者が設定した車速指令最大値Ｖｓｍａｘを車速指令値Ｖｃｏｍとして車速制御手段２００へ出力する。
【００２４】
一方、車間距離センサ１が先行車を検出した場合には、車間距離指令値決定部１１０において、自車速Ｖ_Ａと、車速指令最大値Ｖｓｍａｘと、車間時間ｄＴとに基づいて、車間距離演算値を求め、車速指令最大値Ｖｓｍａｘを上限として、自車速Ｖ_Ａに応じた車間距離を保つ車速値を車速指令値Ｖｃｏｍとして車速制御手段２００へ出力する。
【００２５】
以下、車間距離指令値決定部１１０、目標車間距離演算部１２０、前置補償車速指令値演算部１３０、車間制御車速指令値演算部１４０、車速指令値決定部１５０、車間制御フィードバック定数決定部１６０の構成を説明する。
【００２６】
《車間距離指令値決定部》
車間距離指令値決定部１１０は、図３に示すように、車間制御定常状態判定部１１１と、ヒステリシス処理しきい値決定部１１２（相対速度処理部）と、相対速度ヒステリシス処理値演算部１１３（相対速度処理部）と、車間距離指令値演算部１１４と、から構成される。以下、これらの構成要素についてその構成を説明する。
【００２７】
〈車間制御定常状態判定部〉
前記車間制御定常状態判定部１１１は、図４に示すように、相対速度検出値△Ｖによって車間制御が定常状態であるか、過渡状態であるかを判定する。
定常状態判定フラグｆＳＴＡＴが０の場合は、過渡状態と判断してヒステリシス処理を停止し、相対速度検出値△Ｖに基づいて、車間距離指令値Ｌ^＊を算出する。
定常状態判定フラグｆＳＴＡＴが１の場合は、定常状態と判定してヒステリシス処理を実行し、相対速度ヒステリシス処理値△Ｖｈｙｓに基づいて車間距離指令値Ｌ^＊を算出する。
【００２８】
〈ヒステリシス処理しきい値決定部〉
ヒステリシス処理しきい値決定部１１２は、運転者が任意に設定した車間時間ｄＴと自車速Ｖ_Ａを入力とし、ヒステリシス処理しきい値Ｗｈｙｓを出力する。
つまり、図５に示すように、自車速Ｖ_Ａが高くなるほどヒステリシス処理しきい値Ｗｈｙｓを大きく設定する（請求項４のヒステリシス処理しきい値決定部）。また、自車速Ｖ_Ａが同じであるならば、車間時間ｄＴが長くなるほど（＝車間距離が遠くなるほど）、ヒステリシス処理しきい値Ｗｈｙｓを大きく設定する（請求項３のヒステリシス処理しきい値決定部）。
【００２９】
〈相対速度ヒステリシス処理値演算部〉
相対速度ヒステリシス処理値演算部１１３は、相対速度検出値△Ｖ、ヒステリシス処理しきい値Ｗｈｙｓ、車間距離指令値Ｌ^＊の前回値、車間距離検出値Ｌ_Ａ、定常状態判定フラグｆＳＴＡＴを入力とし、相対速度ヒステリシス処理値△Ｖｈｙｓを出力する。
【００３０】
〈車間距離指令値演算部〉
車間距離指令値演算部１１４は、自車速Ｖ_Ａと車間時間ｄＴと相対速度ヒステリシス処理値△Ｖｈｙｓとを入力し、下記の（１）式、
Ｌ^＊＝（Ｖ_Ａ＋△Ｖｈｙｓ）×ｄＴ　　　　　　　　　　　　　　　　　　．．．（１）
を用いて車間距離指令値Ｌ^＊を算出する。
【００３１】
《目標車間距離演算部》
目標車間距離演算部１２０は、先行車を認識した直後の相対速度△Ｖ_０及び車間距離Ｌ_０を初期値とし、入力を車間距離指令値Ｌ^＊とした下記の（２）式のフィルタ、

ただし、ω_ｎＴ；目標車間距離応答の固有振動数であり設計者が任意に設定
ζ_Ｔ；目標車間距離応答の減衰係数であり設計者が任意に設定
を用いて目標車間距離Ｌ_Ｔと目標相対速度Ｖ_Ｔを算出する。
【００３２】
《車間制御車速指令値演算部》
車間制御車速指令値演算部１３０は、車速制御手段２００の伝達特性と積分器からなる逆系と（２）式で表される目標車間距離応答伝達特性の積からなる下記の（３）式、

を用いて補正車速指令値Ｖｃを算出する。
【００３３】
なお、補正車速指令値Ｖｃの演算時における初期値は、（２）式と同様に、先行車を認識した直後の相対速度△Ｖ_０及び車間距離Ｌ_０を初期値とする。
【００３４】
《車間制御車速指令値演算部》
車間制御車速指令値演算部１４０は、車間距離検出値Ｌ_Ａと、自車速Ｖ_Ａと、相対速度検出値△Ｖと、目標車間距離Ｌ_Ｔと、目標相対速度△Ｖ_Ｔと、フィードバック定数ｆ_Ｌ，ｆ_Ｖと、補正車速指令値Ｖｃにより下記の（４）式、
Ｖ^＊（ｔ）＝Ｖ_Ａ（ｔ）＋△Ｖ（ｔ）−Ｖｃ（ｔ）−｛Ｌ_Ｔ（ｔ）−Ｌ_Ａ（ｔ）｝・ｆ_Ｌ−｛△Ｖ_Ｔ（ｔ）−△Ｖ（ｔ）｝・ｆ_Ｖ．．．（４）
を用いて車間制御車速指令値Ｖ^＊を算出する。
【００３５】
《車速指令値決定部》
車速指令値決定部１５０は、車間制御車速指令値Ｖ^＊と車速指令最大値Ｖｓｍａｘを比較し、小さい方の値を車速指令値Ｖｃｏｍとする。
【００３６】
《車間制御フィードバック定数決定部》
車間制御フィードバック定数決定部１６０は、図６に示すように、フィードバック系減衰係数決定部１６１と、フィードバック系固有振動数決定部１６２と、車間制御フィードバック定数算出部１６３とから構成される。
【００３７】
目標車間距離Ｌ_Ｔから車間距離検出値Ｌ_Ａまでの伝達関数は、下記の式（５）、
Ｇ_ＤＢ（ｓ）＝｛ω_ｎ ^２ _ＤＢ・（Ｔ_ＶＢ・ｓ＋１）｝／｛ｓ^２＋２・ζ_ＤＢ・ω_ｎＤＢ・ｓ＋ω_ｎ ^２ _ＤＢ｝　．．．（５）
ただし、ζ_ＤＢ＝（ｆ_Ｖ＋１）／（２√ｆ_Ｌ・Ｔ_Ｖ）：車間制御フィードバック系の減衰係数
ω_ｎＤＢ＝√（ｆ_Ｌ／Ｔ_Ｖ）：車間制御フィードバック系の固有振動数
Ｔ_ＶＢ＝ｆ_Ｖ／ｆ_Ｌ：車間制御フィードバック系の零点相当の値
により記述することができる。
【００３８】
［車速制御手段］
車速指令値Ｖｃｏｍを入力とし、出力を車速センサ２とした場合の伝達特性は、所定の伝達特性Ｇが確保されており、（６）式の伝達特性で表される。

これは、図８に示すように、公知の線形制御手法であるモデルマッチング手法と近似ゼロイング手法による車速フィードバック補償器を用いて行う。車速フィードバック補償器に組み込まれた制御対象の車両モデルは、駆動力指令値ｄ_ＦＣを操作量とし、車速Ｖ_Ａを制御量としてモデル化することによって、車両のパワートレインの挙動は、図１０で示す簡易非線形モデルで表すことができる。
【００３９】
そして、例えば、図９に示すような、予め計測されたエンジン非線形定常特性マップを用いて駆動力指令値ｄ_ＦＣに実駆動力ｄ_ＦＡが一致するようなスロットル開度指令値を算出したり、エンジンの負の駆動力では足りない制動力を変速やブレーキで補うように配分する。このように、スロットル開度，変速，ブレーキ圧をコントロールすることにより、エンジン非線形定常特性等を線形化することができる。
【００４０】
したがって、駆動力指令値ｄ_ＦＣを入力とし、車速Ｖ_Ａを出力とする車両モデルは、下記の（７）式に示すように積分特性となる。

ただし、ｍ_Ｖ；車両質量
Ｌ_Ｐ；パワートレイン系の遅れによる無駄時間
つまり、制御対象の特性には、パワートレイン系の遅れによる無駄時間Ｌ_Ｐも含まれることになり、使用するアクチュエータやエンジンによって無駄時間Ｌ_Ｐの値は変化する。
【００４１】
図８において、Ｃ_１（ｓ）、Ｃ_２（ｓ）は近似ゼロイング手法による外乱推定器であり、外乱やモデル化誤差による影響を抑制する。さらに、Ｃ_３（ｓ）はモデルマッチング手法による補償器であり、車速指令値Ｖｃｏｍを入力とし実車速Ｖ_Ａを出力とした場合の制御対象の応答特性を、予め定めた一次遅れと無駄時間要素を持つ所定の伝達特性Ｇ_Ｖ（ｓ）の特性に一致させる。
【００４２】
このとき、補償器Ｃ_１（ｓ）は次式で表される。

すなわち、補償器Ｃ_１（ｓ）は、時定数Ｔ_ＨＶのローパスフィルタと無駄時間Ｌ_Ｖからなる。ここで、無駄時間Ｌ_Ｖは車間制御フィードバック定数決定部１６０で設定された値に基づき決定する。
【００４３】
補償器Ｃ_２（ｓ）は、Ｃ_１（ｓ）／Ｐ_１（ｓ）として次式で表される。

また、制御対象の無駄時間を無視して、規範モデルＧ_Ｖ（ｓ）を時定数Ｔ_Ｖの１次ローパスフィルタとすると、補償器Ｃ_３（ｓ）は次のような定数となる。

ただし、時定数Ｔ_Ｖは車間フィードバック定数決定部１６０で設定された値に基づき決定する。
【００４４】
以上の補償器Ｃ_１（ｓ），Ｃ_２（ｓ），Ｃ_３（ｓ）から、次式により駆動力指令値ｄ_ＦＣ（ｔ）が算出される。
【００４５】

そして、駆動力指令値ｄ_ＦＣ（ｔ）が実現されるように、スロットル開度、変速、ブレーキ圧をコントロールする。
【００４６】
次に、作用を説明する。
【００４７】
［車間制御定常状態判定動作］
上記車間制御定常状態判定部１１１の動作を図１１のフローチャートにより説明する。
【００４８】
ステップＳ１では、定常状態判定フラグｆＳＴＡＴに基づき、車間制御が定常状態か否かを判断する。定常状態（ｆＳＴＡＴ＝１）であると、判断した場合にはステップＳ２へ進み、過渡状態（ｆＳＴＡＴ＝０）であると判断した場合にはステップＳ４へ進む。
【００４９】
ステップＳ２では、相対速度検出値絶対値｜△Ｖ｜が過渡状態判定しきい値以上であるか否かを判断する。｜△Ｖ｜がしきい値以上の場合は、過渡状態であると判断し、ステップＳ３へ進む。｜△Ｖ｜がしきい値未満の場合は、定常状態であると判断し、処理を終了する。
【００５０】
ステップＳ３では、定常状態判定フラグｆＳＴＡＴをクリアして現在の車間制御状態を過渡状態とする。
【００５１】
ステップＳ４では、相対速度検出値絶対値｜△Ｖ｜が定常状態判定しきい値未満であるか否かを判断する。なお、定常状態判定しきい値は過渡状態判定しきい値より小さな値に設定する（図４）。｜△Ｖ｜がしきい値未満の場合は、ステップＳ５へ進む。｜△Ｖ｜がしきい値以上の場合は、ステップＳ６へ進む。
【００５２】
ステップＳ５では、車間制御が過渡状態から定常状態へ移行したと判断して定常状態判定カウンタをカウントアップし、ステップＳ７へ進む。
【００５３】
ステップＳ６では、車間制御が過渡状態であると判断してカウンタをクリアし、処理を終了する。
【００５４】
ステップＳ７では、｜△Ｖ｜＜定常状態判定しきい値の状態が所定時間連続しているか否かを判断する。定常状態判定カウンタが判定時間以上の場合は、ステップＳ８へ進む。判定時間未満の場合は処理を終了する。
【００５５】
ステップＳ８では、定常状態判定フラグｆＳＴＡＴを１として現在の車間制御状態を定常状態とする。また、定常状態判定カウンタをクリアする。
【００５６】
よって、図４に示すように、相対速度検出値絶対値｜△Ｖ｜が過渡状態判定しきい値を１回でも超えた場合は、図１１のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３へと進み、ステップＳ３では、車間制御過渡状態と判定し、定常状態判定フラグｆＳＴＡＴを０とする。
【００５７】
また、相対速度検出値絶対値｜△Ｖ｜が定常状態判定しきい値未満となる状態が所定時間連続した場合には、図１１のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ４→ステップＳ５→ステップＳ７→ステップＳ８へ進み、ステップＳ８では、車間制御状態を定常状態と判定し、定常状態判定フラグｆＳＴＡＴを１とする。
【００５８】
［相対速度ヒステリシス処理値演算動作］
相対速度ヒステリシス処理値演算部１１３の動作を、図１２のフローチャートに基づいて説明する。
【００５９】
ステップＳ１では、定常状態判定フラグｆＳＴＡＴが１（定常状態）であるか否かを判断する。ＦＳＴＡＴ＝１である場合はステップＳ２へ進む。ＦＳＴＡＴ＝０（過渡状態）である場合は、ステップＳ１１へ進み、相対速度検出値△Ｖを相対速度ヒステリシス処理値△Ｖｈｙｓとして更新する。
【００６０】
ステップＳ２では、相対速度検出値△Ｖが０以上であるか否かを判断する。相対速度検出値△Ｖが０以上の場合は、ステップＳ３へ進む。相対速度検出値△Ｖが０未満の場合は、ステップＳ７へ進む。
【００６１】
ステップＳ３では、相対速度検出値△Ｖと相対速度ヒステリシス処理値△Ｖｈｙｓの差分値（△Ｖ−△Ｖｈｙｓ）が、ヒステリシス処理しきい値Ｗｈｙｓより大きいか否かを判断する。△Ｖ−△Ｖｈｙｓ＞Ｗｈｙｓの場合は、ステップＳ４へ進む。△Ｖ−△Ｖｈｙｓ≦Ｗｈｙｓの場合は、ステップＳ５へ進む。
【００６２】
ステップＳ４では、相対速度検出値△Ｖからヒステリシス処理しきい値Ｗｈｙｓを差し引いた値を相対速度ヒステリシス処理値△Ｖｈｙｓの値として更新する。
【００６３】
ステップＳ５では、相対速度検出値△Ｖと相対速度ヒステリシス処理値△Ｖｈｙｓの差分値（△Ｖ−△Ｖｈｙｓ）が０未満であるか否かを判断する。△Ｖ−△Ｖｈｙｓ＜０の場合は、ステップＳ６へ進む。△Ｖ−△Ｖｈｙｓ≧０の場合は、ステップＳ１２へ進み、ステップＳ１２では、車間距離偏差抑制処理が実行される。車間距離偏差抑制処理については後述する。
【００６４】
ステップＳ６では、相対速度検出値△Ｖを相対速度ヒステリシス処理値△Ｖｈｙｓの値として更新する。
【００６５】
ステップＳ７では、相対速度検出値△Ｖと相対速度ヒステリシス処理値△Ｖｈｙｓの差分値（△Ｖ−△Ｖｈｙｓ）が−Ｗｈｙｓ（ヒステリシス処理しきい値Ｗｈｙｓに−１を掛けた値）未満であるか否かを判断する。△Ｖ−△Ｖｈｙｓ＜−Ｗｈｙｓである場合には、ステップＳ８へ進む。△Ｖ−△Ｖｈｙｓ≧−Ｗｈｙｓである場合は、ステップＳ９へ進む。
【００６６】
ステップＳ８では、相対速度検出値△Ｖにヒステリシス処理しきい値Ｗｈｙｓを加えた値を相対速度ヒステリシス処理値△Ｖｈｙｓの値として更新する。
【００６７】
ステップＳ９では、相対速度検出値△Ｖと相対速度ヒステリシス処理値△Ｖｈｙｓの差分値が０より大きいか否かを判断する。△Ｖ−△Ｖｈｙｓ＞０である場合には、ステップＳ１０へ進む。△Ｖ−△Ｖｈｙｓ≦０である場合は、ステップＳ１３へ進み、ステップＳ１３では、車間距離偏差抑制処理が実行される。車間距離偏差抑制処理については後述する。
【００６８】
ステップＳ１０では、相対速度検出値△Ｖを相対速度ヒステリシス処理値△Ｖｈｙｓとして更新する。
【００６９】
図１３に相対速度ヒステリシス処理値△Ｖｈｙｓの算出例を示す。この図１３はヒステリシス処理しきい値Ｗｈｙｓを５、定常状態判定フラグｆＳＴＡＴを１（定常状態）と設定した場合の例である。
【００７０】
相対速度検出値△Ｖの変化が５以下の場合は、図１３（０〜８０ｔ［ｓ］）に示す通り、相対速度検出値△Ｖ＝相対速度ヒステリシス処理値△Ｖｈｙｓとなり、変動しない。
【００７１】
相対速度検出値△Ｖの変化が５より大きい場合は、図１３（８０〜１４０ｔ［ｓ］）に示す通り、相対速度ヒステリシス処理値△Ｖｈｙｓの変化量は相対速度検出値△Ｖに比べて５（＝Ｗｈｙｓ）だけ小さくなる。このように、相対速度ヒステリシス処理値△Ｖｈｙｓの変動量は、相対速度検出値△Ｖの変動量より小さくなる。
【００７２】
［車間距離偏差抑制処理動作］
次に、車間距離偏差抑制処理の動作を、図１４のフローチャートに基づいて説明する。
【００７３】
ステップＳ１では、車間距離偏差絶対値｜Ｌ^＊−Ｌ_Ａ｜とヒステリシス処理解除しきい値ＴＨ＿Ｌｅｒｒの比較を行う。ヒステリシス処理解除しきい値ＴＨ＿Ｌｅｒｒは、図１５に示すように、自車速ＶＡによって決定され、自車速ＶＡが大きくなるほどヒステリシス処理解除しきい値ＴＨ＿Ｌｅｒｒの値は大きな値が設定される。このステップＳ１において、｜Ｌ^＊−Ｌ_Ａ｜＞ＴＨ＿Ｌｅｒｒが成立する場合は、ステップＳ２へ進む。
【００７４】
ステップＳ２では、相対速度検出値△Ｖを相対速度ヒステリシス処理値△Ｖｈｙｓとして更新する。
【００７５】
なお、ステップＳ１において、｜Ｌ^＊−Ｌ_Ａ｜＞ＴＨ＿Ｌｅｒｒが成立しない場合は、相対速度ヒステリシス処理値△Ｖｈｙｓ＝前回の相対速度ヒステリシス処理値△Ｖｈｙｓとして、相対速度ヒステリシス処理値△Ｖｈｙｓの値を保持する。
【００７６】
［先行車との車間距離設定作用］
先行車との車間距離設定作用を、車間距離偏差抑制処理を行わずに相対速度ヒステリシス処理値を求める場合（図１６）と、車間距離偏差抑制処理を行ない相対速度ヒステリシス処理値を求める第１実施例の場合（図１２及び図１４）と、の比較により説明する。
【００７７】
まず、図１７は図１６に示すフローチャートにより相対速度ヒステリシス処理値△Ｖｈｙｓを演算した場合の動作を示すタイムチャートである。このタイムチャートは、図１７（ａ）に示すように、時刻ｔ［ｓ］＝５．０で捕捉された先行車は、時刻ｔ［ｓ］＝５０．０まで一定走行を行っている。そして、時刻ｔ［ｓ］＝５０．０からｔ［ｓ］＝６５．０まで徐々に減速し、時刻ｔ［ｓ］＝６５．０以降は再び一定走行している。
【００７８】
先行車の減速により、図１７（ｂ）に示すように、相対速度ヒステリシス処理値△Ｖｈｙｓと相対速度検出値△Ｖとの間に偏差が生じる。しかし、相対速度ヒステリシス処理値△Ｖｈｙｓと相対速度検出値△Ｖとの偏差の絶対値｜△Ｖｈｙｓ−△Ｖ｜がしきい値Ｗｈｙｓ以下の場合、相対速度ヒステリシス処理値△Ｖｈｙｓは、前回値保持となる。
【００７９】
よって、相対速度ヒステリシス処理値△Ｖｈｙｓと相対速度検出値△Ｖの偏差が継続してしまい、図１７（ｄ）に示すように、車間距離指令値Ｌ^＊と車間距離検出値Ｌ_Ａの偏差が拡大してしまう。この車間距離指令値Ｌ^＊と車間距離検出値Ｌ_Ａとの偏差の拡大により、先行車と自車との近づき過ぎや離れ過ぎが発生してしまう。
【００８０】
これに対し、図１８は図１２及び図１４に示すフローチャートにより相対速度ヒステリシス処理値△Ｖｈｙｓを演算した場合の動作を示すタイムチャートである。このタイムチャートは、図１７の場合と同様に、時刻ｔ［ｓ］＝５．０で捕捉された先行車は、時刻ｔ［ｓ］＝５０．０まで一定走行を行っている。そして、時刻ｔ［ｓ］＝５０．０からｔ［ｓ］＝６５．０まで徐々に減速し、時刻ｔ［ｓ］＝６５．０以降は再び一定走行している。
【００８１】
先行車の減速により、図１８（ｃ）に示すように、相対速度ヒステリシス処理値△Ｖｈｙｓと相対速度検出値△Ｖとの間に偏差が生じる。しかし、相対速度ヒステリシス処理値△Ｖｈｙｓと相対速度検出値△Ｖとの偏差がヒステリシス処理解除しきい値ＴＨ＿Ｌｅｒｒ（図１８（ｅ）では２．０［ｍ］に設定）を超えた時点で、△Ｖｈｙｓ＝△Ｖとするため、相対速度ヒステリシス処理値△Ｖｈｙｓと相対速度検出値△Ｖの偏差の拡大を防止することができる。
【００８２】
つまり、車間距離偏差抑制処理を実行することにより、先行車と自車との近づき過ぎや離れ過ぎを防止することが可能となる。
【００８３】
［先行車の車速変動時］
図１９及び図２０に先行車が８０［ｋｍ／ｈ］を中心に３［ｋｍ／ｈ］の幅で車速変動した場合の例を示す。なお、過渡状態判定しきい値は１０［ｋｍ／ｈ］、定常状態判定しきい値は１［ｋｍ／ｈ］、定常状態判定時間は１秒、ヒステリシス処理しきい値Ｗｈｙｓは６［ｋｍ／ｈ］と設定した。
【００８４】
まず、図１９（ａ）に示すように、先行車の車速は、時刻５０［ｓ］付近から８０［ｋｍ／ｈ］を中心に３［ｋｍ／ｈ］の幅で変動している。図１９（ｂ）は、相対速度検出値△Ｖと相対速度ヒステリシス処理値△Ｖｈｙｓを示している。相対速度検出値△Ｖの車速変動が、ヒステリシス処理しきい値Ｗｈｙｓ以下の３［ｋｍ／ｈ］であるため、相対速度ヒステリシス処理値△Ｖｈｙｓは０［ｋｍ／ｈ］で一定である。よって、図１９（ｃ）に示すように、相対速度ヒステリシス処理値△Ｖｈｙｓに基づいて算出された車間距離指令値は約４０［ｍ］で一定に保たれる。
【００８５】
図２０（ａ）は、車速指令値について比較した図である。ヒステリシス処理を施すことによって車速指令値の変動幅が縮小されていることがわかる。よって、図２０（ｂ）に示すように、自車速の変動幅も縮小され、運転者に与える違和感を低減することができる。
【００８６】
自車速Ｖ_Ａが大、または、車間時間ｄＴが大の場合のように、車間距離指令値が大きくなるような場合は、ヒステリシス処理しきい値Ｗｈｙｓをより大きな値とすることで、先行車の車速変化をより受け難くすることができる。
【００８７】
逆に、自車速Ｖ_Ａが小、または、車間時間ｄＴが小の場合のように、車間距離指令値が小さい場合は、ヒステリシス処理しきい値Ｗｈｙｓをより小さな値とすることにより、先行車の車速変化に反応し易くすることができる。
【００８８】
［割込発生時］
次に、図２１及び図２２に基づいて、先行車が自車の前に割り込む割込発生時の挙動について説明する。
【００８９】
図２１（ａ）に示すように、時刻５［ｓ］にて割込が発生し、先行車速度が１００［ｋｍ／ｈ］から８０［ｋｍ／ｈ］となった場合、図２１（ｂ）に示すように、相対速度検出値△Ｖは、０［ｋｍ／ｈ］から−２０［ｋｍ／ｈ］となる。つまり、相対速度検出値△Ｖの絶対値が、過渡状態判定しきい値１０［ｋｍ／ｈ］を超えているため、図２１（ｃ）に示すように、定常状態判定フラグｆＳＴＡＴは１から０となる。つまり、相対速度検出値△Ｖの絶対値が１［ｋｍ／ｈ］未満に収束するまでは過渡状態と判定し、ヒステリシス処理は実行されない。
【００９０】
よって、図２２に示すように、先行車の割込に対してヒステリシスが無い場合と同一の動作をすることが可能となる。
【００９１】
次に、効果を説明する。
第１実施例の先行車追従制御装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００９２】
（１）相対速度検出値△Ｖ及び自車速Ｖ_Ａとから先行車との車間距離指令値Ｌ^＊を決定する車間距離指令値決定部１１０と、車間距離検出値Ｌ_Ａが車間距離指令値Ｌ^＊に一致するよう制動力及び駆動力を制御する車速制御手段２００と、を備えた先行車追従制御装置において、前記車間距離指令値決定部１１０は、相対速度検出値△Ｖの変動を抑制する処理を施す相対速度処理部１１２，１１３を有し、該相対速度処理部１１２，１１３からの相対速度ヒステリシス処理値△Ｖｈｙｓを車間距離指令値Ｌ^＊の演算に用いたため、先行車追従シーンにおいて先行車の速度が一定せず、相対速度検出値△Ｖが変動した場合でも、自車速Ｖ_Ａの変動を抑えて乗員に与える不快感を解消することができる。
【００９３】
（２）相対速度処理部は、相対速度検出値△Ｖに対し不感帯値として取り扱う限界値であるヒステリシス処理しきい値Ｗｈｙｓを決定するヒステリシス処理しきい値決定部１１２と、相対速度検出値△Ｖとヒステリシス処理しきい値Ｗｈｙｓとを入力し、今回の相対速度ヒステリシス処理値△Ｖｈｙｓを演算する相対速度ヒステリシス処理値演算部１１３と、を有し、相対速度ヒステリシス処理値演算部１１３は、
ｉ）△Ｖ≧０の場合
△Ｖ−△Ｖｈｙｓ＞Ｗｈｙｓであるならば、△Ｖｈｙｓ＝△Ｖ−Ｗｈｙｓとし、
△Ｖ−△Ｖｈｙｓ＜０であるならば、△Ｖｈｙｓ＝△Ｖとし、
０≦△Ｖ−△Ｖｈｙｓ≦Ｗｈｙｓであるならば、△Ｖｈｙｓは前回値を保持する。
ｉｉ）△Ｖ＜０の場合
△Ｖ−△Ｖｈｙｓ＞−Ｗｈｙｓであるならば、△Ｖｈｙｓ＝△Ｖ＋Ｗｈｙｓとし、
△Ｖ−△Ｖｈｙｓ＞０であるならば、△Ｖｈｙｓ＝△Ｖとし、
−Ｗｈｙｓ≦△Ｖ−△Ｖｈｙｓ≦０であるならば、△Ｖｈｙｓは前回値を保持する。
により、今回の相対速度ヒステリシス処理値△Ｖｈｙｓを演算するため、先行車追従シーンにおいて先行車の速度が一定せず、相対速度検出値△Ｖが変動した場合でも、変動幅がヒステリシス処理しきい値Ｗｈｙｓ以下であれば、相対速度ヒステリシス処理値△Ｖｈｙｓは変動しない。よって、車速指令値Ｖｃｏｍは変動しないため、。自車速ＶＡも変動せず、乗員に不快感を与えてしまうことはない。また、相対速度検出値△Ｖが急変した場合は、速やかに車間距離指令値Ｌ^＊を変更できるため、「先行車に自車が置いていかれる」、「先行車との車間が詰まり過ぎる」といった違和感を運転者に与えることなく追従制御を実行できる。
【００９４】
（３）運転者のセット操作により車間時間ｄＴを設定する車間時間設定部４を設け、ヒステリシス処理しきい値決定部１１２は、車間時間（車間距離）が長くなるほど大きなヒステリシス処理しきい値Ｗｈｙｓを決定するようにしたため、設定車間距離を「大」としての追従走行している場合は、設定車間距離を「小」と設定している場合よりヒステリシス処理しきい値Ｗｈｙｓを大きく設定することで、先行車の速度変動をより受け難くなり、自車速Ｖ_Ａを一定に保っての走行が容易となる。
【００９５】
つまり、設定車間距離を「大」としての追従走行している場合は、設定車間距離を「小」として追従走行している場合に比べて車間距離が長いため、運転者の車間距離変動に対する許容範囲が大きくなる。しかも、設定車間距離を「小」としている場合に比べてヒステリシス処理しきい値Ｗｈｙｓを大きく設定しても「先行車に自車が置いていかれる」、「先行車との車間が詰まり過ぎる」といった違和感を運転者に与えることはない。
【００９６】
（４）ヒステリシス処理しきい値決定部１１２は、自車速Ｖ_Ａが高くなるほど大きなヒステリシス処理しきい値Ｗｈｙｓを決定するようにしたため、自車速Ｖ_Ａを高くして追従走行している場合は、自車速Ｖ_Ａが低い場合よりヒステリシス処理しきい値Ｗｈｙｓを大きく設定することで、先行車の速度変動をより受け難くなり、自車速Ｖ_Ａを一定に保っての走行が容易となる。
【００９７】
つまり、自車速Ｖ_Ａが高くなるほど車間距離を長くして追従走行しているため、運転者の車間距離変動に対する許容範囲が大きくなる。しかも、自車速Ｖ_Ａが低い場合に比べてヒステリシス処理しきい値Ｗｈｙｓを大きく設定しても「先行車に自車が置いていかれる」、「先行車との車間が詰まり過ぎる」といった違和感を運転者に与えることはない。
【００９８】
（５）車間距離指令値決定部１１０に、相対車速検出値△Ｖに基づいて車間制御が定常状態であると判定する車間制御定常状態判定部１１１を設け、車間距離指令値決定部１１０は、車間制御定常状態判定部１１１により車間制御が定常状態であると判定された時にのみ相対速度ヒステリシス処理値△Ｖｈｙｓを用いた車間距離指令値Ｌ^＊の決定を実行するようにしたため、先行車の認識直後や、先行車の入れ替わり後、等のように、相対速度検出値△Ｖが大きくなるような場合、過渡状態と判定され、相対速度検出値△Ｖが０近傍に収束するまでヒステリシス処理しきい値Ｗｈｙｓを０とすることで、速やかに応答することが可能となる。
【００９９】
また、相対速度検出値△Ｖが０近傍に収束することで定常状態と判定された場合には、ヒステリシス処理しきい値Ｗｈｙｓを所定の値に設定して、相対速度検出値△Ｖにヒステリシス処理を施すため、先行車の速度変動の影響を受けず、一定速度での走行が可能となる。
【０１００】
（６）車間距離指令値決定部１１０は、以下の条件を全て満足する場合、
・車間制御定常状態
・△Ｖ≧０、且つ０≦△Ｖ−△Ｖｈｙｓ≦Ｗｈｙｓ、
または、△Ｖ＜０、且つ−Ｗｈｙｓ≦△Ｖ−△Ｖｈｙｓ≦０
・｜Ｌ^＊−Ｌ_Ａ｜＞ＴＨ＿Ｌｅｅｒ
ここで、Ｌ^＊：車間距離指令値、Ｌ_Ａ：車間距離検出値、ＴＨ＿Ｌｅｅｒ：ヒステリシス処理解除判定しきい値（自車速Ｖ_Ａによって決定される）
相対速度ヒステリシス処理値△Ｖｈｙｓを相対速度検出値△Ｖとしてヒステリシスを解除するため、先行車追従中において、相対速度偏差絶対値（＝｜△Ｖ−△Ｖｈｙｓ｜）＜ヒステリシス処理しきい値Ｗｈｙｓが所定時間連続しても、車間距離偏差（＝｜Ｌ^＊−Ｌ_Ａ｜）をヒステリシス処理解除判定しきい値ＴＨ＿Ｌｅｅｒ以内に収めることが可能となる。
【０１０１】
以上、本発明の先行車追従制御装置を第１実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この第１実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【０１０２】
例えば、第１実施例では、相対速度検出値の変動を抑制する処理を施す相対速度処理部として、相対速度検出値に対し不感帯幅を設定したヒステリシス処理によるヒステリシス処理部とする例を示したが、相対速度検出値に対しフィルタ処理をするフィルタ処理部や、相対速度検出値に対し変化率リミッタ処理をする変化率リミッタ処理部としても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の車速・車間を自動制御する先行車追従制御装置を示す全体図である。
【図２】第１実施例の車速・車間を自動制御する先行車追従制御装置を示す全体図である。
【図３】第１実施例装置の先行車追従制御手段の車間距離指令値決定部を示すブロック図である。
【図４】第１実施例装置の先行車追従制御手段の車間制御定常状態判定部で行われる車間制御定常状態判定動作の一例を示すタイムチャートである。
【図５】第１実施例装置の先行車追従制御手段のヒステリシス処理しきい値決定部に予め記憶されているヒステリシス処理しきい値マップを示す図である。
【図６】第１実施例装置の先行車追従制御手段の車間制御フィードバック定数決定部を示すブロック図である。
【図７】車間制御フィードバック定数決定部でのフィードバック系減衰係数マップ及び固有振動数定数マップを示す図である。
【図８】第１実施例装置の車速制御手段を示す車速フィードバック補償器の構成図である。
【図９】第１実施例装置の車速制御手段に設定されているエンジン非線形定常特性マップを示す図である。
【図１０】第１実施例装置の車速制御手段における制御対象の応答特性ブロック図である。
【図１１】第１実施例装置の定常状態判定部の処理内容を説明するフローチャートである。
【図１２】第１実施例装置の相対速度ヒステリシス処理値演算部の処理内容を説明するフローチャートである。
【図１３】相対速度検出値と相対速度ヒステリシス処理値との関係説明図である。
【図１４】車間距離偏差抑制処理の内容を説明するフローチャートである。
【図１５】ヒステリシス解除判定しきい値の決定マップである。
【図１６】車間距離偏差抑制処理を実行しない場合の相対速度ヒステリシス処理値演算部の処理内容を説明するフローチャートである。
【図１７】車間距離偏差抑制処理を実行しない場合の先行車速度、相対速度偏差、車間距離偏差を示すタイムチャートである。
【図１８】車間距離偏差抑制処理を実行した場合の先行車速度、相対速度偏差、車間距離偏差を示すタイムチャートである。
【図１９】先行車車速が一定の振幅で振動している場合の車速と車間距離指令値を示すタイムチャートである。
【図２０】先行車車速が一定の振幅で振動している場合の車速指令値と自車速を示すタイムチャートである。
【図２１】割込みが発生した場合の先行車車速、相対速度検出値、定常状態判定フラグを示すタイムチャートである。
【図２２】割込みが発生した場合の車間距離指令値、車速指令値、自車速を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１　車間距離センサ（車間距離検出手段）
２　車速センサ（自車速検出手段）
３　車速指令最大値設定部
４　車間時間設定部（車間距離設定手段）
５　スロットルアクチュエータ
６　自動ブレーキアクチュエータ
７　トランスミッションアクチュエータ
１００　先行車追従制御手段
１１０　車間距離指令値決定部（車間距離指令値決定手段）
１２０　目標車間距離演算部
１３０　前置補償車速指令値演算部
１４０　車間制御車速指令値演算部
１５０　車速指令値決定部
１６０　車間制御フィードバック定数決定部
２００　車速制御手段（制駆動力制御手段）

Claims

先行車との車間距離を検出する車間距離検出手段と、
先行車との相対速度を検出する相対速度検出手段と、
自車の走行速度を検出する自車速検出手段と、
前記相対速度及び自車速とから先行車との車間距離指令値を決定する車間距離指令値決定手段と、
前記車間距離検出値が車間距離指令値に一致するよう制動力及び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、
前記車間距離指令値決定手段は、相対速度検出値の変動を抑制する処理を施す相対速度処理部を有し、該相対速度処理部からの相対速度処理値を車間距離指令値の演算に用いたことを特徴とする先行車追従制御装置。
請求項１に記載された先行車追従制御装置において、
前記相対速度処理部は、
相対速度検出値に対し不感帯値として取り扱う限界値であるヒステリシス処理しきい値を決定するヒステリシス処理しきい値決定部と、
相対速度検出値とヒステリシス処理しきい値とを入力し、
・今回の相対速度検出値と前回の相対速度ヒステリシス処理値との偏差がヒステリシス処理しきい値より大きい場合は、今回の相対速度検出値とヒステリシス処理しきい値の偏差、
・今回の相対速度検出値と前回の相対速度ヒステリシス処理値との偏差がマイナスの場合は、今回の相対速度検出値、
・上記以外の場合は、前回の相対速度ヒステリシス処理値
を今回の相対速度ヒステリシス処理値とする相対速度ヒステリシス処理値演算部と、
を有することを特徴とする先行車追従制御装置。
請求項２に記載された先行車追従制御装置において、
運転者のセット操作により車間距離を設定する車間距離設定手段を設け、
前記ヒステリシス処理しきい値決定部は、設定車間距離が長くなるほど大きなヒステリシス処理しきい値を決定することを特徴とする先行車追従制御装置。
請求項２または請求項３の何れかに記載された先行車追従制御装置において、
前記ヒステリシス処理しきい値決定部は、自車速が高くなるほど大きなヒステリシス処理しきい値を決定することを特徴とする先行車追従制御装置。
請求項２ないし請求項４の何れかに記載された先行車追従制御装置において、
前記車間距離指令値決定手段に、相対車速検出値に基づいて車間制御が定常状態であると判定する車間制御定常状態判定部を設け、
前記車間距離指令値決定手段は、車間制御定常状態判定部により車間制御が定常状態であると判定された時にのみ相対速度ヒステリシス処理値を用いた車間距離指令値の決定を実行することを特徴とする先行車追従制御装置。
請求項２ないし請求項５の何れかに記載された先行車追従制御装置において、
前記車間距離指令値決定手段は、車間距離指令値と車間距離検出値との偏差が設定偏差以上となった場合は、相対速度ヒステリシス処理を解除することを特徴とする先行車追従制御装置。