JP2004025933A

JP2004025933A - 走行制御装置

Info

Publication number: JP2004025933A
Application number: JP2002181876A
Authority: JP
Inventors: Kaiji Itabashi; 板橋　界児
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-06-21
Filing date: 2002-06-21
Publication date: 2004-01-29
Anticipated expiration: 2022-06-21
Also published as: JP3843898B2

Abstract

【課題】発進時の追従制御の制御性を高めるとともに運転者の感覚に合致した制御を行うことが可能な走行制御装置を提供する。
【解決手段】先行車両を検知して車間距離を制御する走行制御装置において、ＥＣＵ２は、発進後所定の第１期間内における目標加速度をそれ以外の場合の目標加速度より高く設定するとともに、加速度をフィードバック制御する際のゲインをそれ以外の場合のゲインより低く設定する。
【選択図】　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は先行車両を検知し、車間距離を制御しながら追従走行を行う走行制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カメラやレーダー等を用いて先行する車両を検出し、先行車両との距離を制御しながらこれに追従して走行する走行制御装置が知られている。このような走行制御装置は、先行車両と自車両がほぼ定常走行している走行条件では好適な制御が行えるが、発進、停止を含めた追従走行は困難であるとされていた。
【０００３】
特許第２５０３７０５号はこうした発進、停止を含めた追従走行を可能とした走行制御装置の一例である。この技術では、走行モードを停止状態から所定の車速に至るまでの発進モードと、それ以外のモードとに区別し、スロットル弁開度制御またはブレーキ制御の制御ゲインを変更して、発進時により大きな加速度を得られる構成とすることで、発進時から直ちに追従走行が可能となると記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、先行車の発進を精度よく迅速に検出することは、速度が低いため、定常走行時における車間距離変化の検出よりも困難であり、実際の発進から発進を検知するまでにタイムラグが生ずる。制御ゲインを単純に大きくすると、開いた車間距離を縮めるために車両が急加速してしまい、運転者が不安感を感ずるおそれがある。また、発進時には、停止からの加速による車体のピッチングに起因する加速度センサの振動により車両加速度の測定精度が低下することや、例えば変速手段が低速段になっているためにスロットル制御に対する車両挙動の変化が大きいことなどから定常走行時よりフィードバック制御が難しく、ハンチングが発生しやすい。
【０００５】
そこで本発明は、発進時の追従制御の制御性を高めるとともに運転者の感覚に合致した制御を行うことが可能な走行制御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走行制御装置は、先行車両を検知して車間距離を制御する走行制御装置において、発進後所定の第１期間内における目標加速度をそれ以外の場合の目標加速度より高く設定するとともに、加速度をフィードバック制御する際のゲインをそれ以外の場合のゲインより低く設定することを特徴とする。
【０００７】
このように第１期間内における目標加速度をそれ以外の場合に比べて高くする一方、フィードバック制御のゲインをそれ以外の場合よりも低く設定することで、制御によるハンチングを抑制しつつ、十分な加速度を得ることができる。第１期間経過後は所定の勾配でゲインを増加させて所定のゲインへ到達させることが好ましい。
【０００８】
この第１期間内における目標加速度をクリープトルクと同程度の加速度値から所定の加速度値まで増加させることが好ましい。このようにすると、発進時に車両が運転者の予想を超えた急加速をすることがなく、運転者が不安感を感じることのないその感覚に合致した制御を行うことができる。
【０００９】
発進後所定の第２期間内において、加速度をフィードバック制御する際、加速度を減少させる方向の制御を抑制すると好ましい。これにより、加速度の低下を抑制し、先行車両への追従性を向上させることができる。この制御は例えば、スロットル開度減少方向の指令値を開度増大方向の指令値に比べて抑制すればよい。
【００１０】
【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。
【００１１】
図１は本発明に係る走行制御装置を搭載した車両の概略図であり、図２はそのブロック構成図である。この走行制御装置６０は、先行車を検知する手段として前方にレーザー光を照射して、その反射光を検知するレーザーレーダーセンサ１が車両前部に配置されている。そして、先行車の検知結果の処理および車両の走行制御は制御ＥＣＵ２によって行われ、この制御ＥＣＵ２は、車間制御ＥＣＵ２０、エンジンＥＣＵ２１、ブレーキＥＣＵ２２からなる。
【００１２】
このうち、エンジンＥＣＵ２１は、エンジン３の作動を制御するものであって、制御の中には電子制御式スロットルのスロットルモータ３１の作動制御も含まれる。ブレーキＥＣＵ２２は、各車輪に配置されるブレーキの作動を制御するものであって、各ブレーキの制動力はブレーキアクチュエータ４により付与する油圧を制御することで制御される。
【００１３】
ＥＣＵ２には、各輪の車輪速を検出する車輪速センサ５０、各ブレーキへ付与される油圧を検出する油圧センサ５１、車両の前後方向の加速度を検出するＧセンサ５２の出力と前述したレーザーレーダーセンサ１の出力信号が入力されている。
【００１４】
次に、この走行制御装置の動作について説明する。図３は、先行車と自車両の状態を示す図である。図のように先行車をＰ、自車両をＭの符号で表す。本制御は、先行車Ｐが存在する場合には、先行車Ｐと自車両Ｍとの車間距離Ｄｒを目標距離Ｄｔに一致させるとともに、相対速度Ｖｒ（自車両Ｍの車速Ｖ_Ｍ−先行車Ｐの車速Ｖ_Ｐ）が０となるような車間距離制御を行う。先行車Ｐが存在しない場合には、システムをＯＦＦとする。なお、先行車Ｐが存在しない場合には所定の速度で定常走行を行うようにしてもよい。
【００１５】
本実施形態では、一定速度以上の車速領域（例えば、高速走行時）だけではなく、発進・停止を含めた車速領域でも追従走行を行うことを特徴とする。この制御では、先行車の発進探知および追従発進制御が重要となる。図４は本発明に係る走行制御装置における制御処理のメインフローチャートであり、この制御は運転者が追従制御モードに設定してから解除するまでの間、ＥＣＵ２により繰り返し実行される。設定、解除は図示していない設定入力手段により行うほか、運転者が所定の運転操作を行った場合に解除する機能を有する。
【００１６】
まずステップＳ１では、レーザーレーダーセンサ１、車輪速センサ５０、油圧センサ５１、Ｇセンサ５２の出力が読み込まれる。ステップＳ２では、読み込まれた出力値を基にしてブレーキＥＣＵ２２が車輪速センサ５０の出力値から車速Ｖ_Ｍを算出し、車間制御ＥＣＵ２０が先行車Ｐの有無を判別して、先行車Ｐが存在している場合にはさらに先行車Ｐとの車間距離Ｄｒと先行車と自車両Ｍの相対速度Ｖｒを算出する。ステップＳ３では、自車両Ｍの車速Ｖｍから目標車間距離Ｄｔを設定し、ＤｔとＤｒの偏差および現在の相対速度Ｖｒ、自車両Ｍの車速Ｖｍから目標加速度Ｇｔ（負の場合には減速度となる）を設定する。
【００１７】
ステップＳ４では、制御状態フラグｎｓｌの値をチェックする。初期値０の場合（停止中あるいは発進制御中でないことを示す）には、ステップＳ５へ移行して車両が停止状態か否かを判定する。停止中の場合にはステップＳ６へと移行し、制御フラグｎｓｌの値を停止中を示す１に変更する。ステップＳ６終了後またはステップＳ４でｎｓｌの値が１と判定された場合には、ステップＳ７へと移行し、先行車Ｐが発進したか否かを判定する。
【００１８】
例えば、現在の車間距離Ｄｒと停止時の車間距離Ｄｓｔｏｐの差が所定の正の閾値ΔＤ１を超える状態がｔ１秒間継続した場合は、停止時点より先行車Ｐが自車両Ｍから離れたことが確実であるから発進と判定してよい。また、先行車Ｐの車速Ｖｐが所定の正の閾値Ｖ１を超えている状態がｔ２秒間継続している場合も、先行車Ｐが発進していることが確実といえる。あるいは、両者を組み合わせてＤｒ−Ｄｓｔｏｐが所定の正の閾値ΔＤ２を超えている状態で、かつ、Ｖｐが所定の正の閾値Ｖ２を超えている状態がｔ３秒間継続している場合にも先行車の発進を確実に判定できる。この場合は、ΔＤ１＞ΔＤ２、Ｖ１＜Ｖ２、ｔ２＞ｔ３かつｔ１＞ｔ３としても判定精度を確保することができるので、先行車の発進を短時間で精度よく検出することができ、早期の発進検出が可能となる。
【００１９】
発進判定条件が満たされたときはステップＳ８へと移行してｎｓｌの値を発進制御中であることを示す２に変更するとともに、カウンタｃｓｌを０にリセットする。ステップＳ８終了後またはステップＳ４でｎｓｌの値が２と判定された場合には、ステップＳ９へと移行してＧｔが０以下またはｃｓｌが閾値Ａ以上か否かを判定する。いずれかの条件を満たしている場合には、ステップＳ１０へと移行し、ｎｓｌの値を発進制御終了を示す０に変更する。そして、ステップＳ１１において実加速度と目標加速度Ｇｔが一致するようスロットル、ブレーキのフィードバック、フィードフォワード制御を行う。
【００２０】
ステップＳ５で車両が移動状態であった場合には、その後の処理をスキップしてステップＳ１１に移行し、スロットル、ブレーキのフィードバック、フィードフォワード制御を行う。また、ステップＳ７で先行車Ｐが発進していない、つまり停止継続中であった場合には、自車両Ｍも停止状態を保持する必要があるため、ステップＳ１２へと移行して目標加速度Ｇｔを０に設定し、ステップＳ１１へと移行し、スロットル、ブレーキのフィードバック、フィードフォワード制御を行う。
【００２１】
また、ステップＳ９で発進判定条件が満たさなかった場合には、ステップＳ１３へと移行して後述する制御Ｇｔ補正処理を行った後、ステップＳ１１へと移行し補正したＧｔ値に基づいてスロットル、ブレーキのフィードバック、フィードフォワード制御を行う。
【００２２】
この制御によれば、停止状態からの発進追従に際しては、所定の時間（本発明における第１期間）、つまりｃｓｌが閾値Ａ以下の条件では制御Ｇｔを補正処理することで、通常の追従制御とは異なる加速制御を行うことにより運転者の感覚に合致した制御を行うことができる。
【００２３】
図５は、ステップＳ１３の制御Ｇｔ補正処理を示すフローチャートである。まずステップＳ２１では、カウンタ値ｃｓｌの値を閾値Ａと比較する。ｃｓｌの値が閾値Ａ未満の場合のみ、ｃｓｌの値を１加算する（ステップＳ２２）。いずれの場合もその後はステップＳ２３へと移行してＧｔの補正演算を行う。補正Ｇｔは、例えば、以下の式に基づいて設定される。
【００２４】
【数１】

ここで、Ｇｔｍａｘはその時点における制御加速度の設定上限値であり、Ｋは制御加速度の補正係数、Ｇａｄｊは補正後の制御加速度である。Ｇｓｍｉｎは、発進時の最小加速度でクリープトルクにより得られる加速度に相当し、Ｇｕｌｉｍは、制御加速度の上限値であり、Ｋ_ｉｎｉは、加速度補正係数の初期値である。図６は、ＧｔｍａｘとＫの時間変化の例を示すグラフであり、太実線がＧｔｍａｘの太破線がＫの時間変化を示している。
【００２５】
実際に得られる補正Ｇｔの値は、補正前のＧｔによって変化することとなるが、基本的には、発進時はクリープトルクと同程度のＧｓｍｉｎに制御し、徐々に加速度要求をあげていく。また、発進時には補正係数Ｋを大きめに設定することで発進時以外の場合よりも要求加速度を同一車間距離、同一車速の場合でも大きめに設定することで、既に発進している先行車Ｐへの追従性を向上させ、ある勾配でこの補正係数を減少させることで要求加速度を小さくする。ここでは、ＧｔｍａｘをＧｓｍｉｎからＧｕｌｉｍに増加させるまでの時間とＫをＫ_ｉｎｉから１に戻すまでの時間を一致させたが、両者を異ならせてもよい。この場合には両者のうち最長の時間までが上記第１の期間に相当する。また、所定時間ＫをＫ_ｉｎｉに維持してから徐々に減らすよう制御してもよい。
【００２６】
この第１期間内におけるステップＳ１１のフィードバック制御においては、フィードバックゲインを同一車間距離および同一車速で比較した場合に、その他の期間に比べて低く抑えて制御を行う。停止状態から車両の加速度を制御する場合には、前述したように定常走行時よりフィードバック制御が難しく、ハンチングが発生しやすいため、このハンチングを抑制するためフィードバック制御のゲインを抑制するのである。このゲインは第１期間内で一定としても、第１期間内で漸増するように設定してもよい。
【００２７】
次に、発進時のスロットル制御について説明する。図７は発進時のスロットル制御を示すフローチャートである。まず、ステップＳ３１では、エンジン制御要求フラグＸｃｏｎｅｎｇが制御要求ＯＮを示す１に設定されているか否かを判定する。Ｘｃｏｎｅｎｇが０、つまり、エンジン制御では実加速度が要求加速度より大きくなる可能性があるとしてスロットルを全閉にして必要ならばブレーキ制御を行うことが要求されている場合には、その後の処理をスキップして終了する。一方、エンジン制御要求があるＸｃｏｎｅｎｇが１の場合にはステップＳ３２へと移行して前回のＸｃｏｎｅｎｇが０で自車速Ｖｍが閾値Ｖｔｈ未満の条件を満たしているか否かを判定する。条件を満たしているときのみステップＳ３３でスロットル制御の積分項のマイナス演算禁止フラグＸｃａｌ１を禁止を示す１にセットするとともに、現在の時刻ｔを変数ｔｃに格納する。
【００２８】
続いて、フィードフォワード制御分のスロットル開度θ_ＦＦの演算（ステップＳ３４）と、フィードバック制御分のスロットル開度θ_ＦＢの演算（ステップＳ３５）を行い、Ｘｃａｌ１が１か否かを判定する（ステップＳ３６）。
【００２９】
Ｘｃａｌ１が１の場合にはステップＳ３７へと移行して現在時刻ｔとステップＳ３３でセットしたｔｃとの差が閾値ｔｔｈを超えているか否かを判定する。その差が閾値以下の場合にはステップＳ３８へと移行してθ_ＦＢが０以上か否かを判定する。負の場合にはステップＳ３９へと移行してθ_ＦＢを０にセットするとともに、ＦＢスロットル開度演算用の積分項を０に設定する。続く、ステップＳ４１では、θ_ＦＦとθ_ＦＢの和を要求スロットル開度θｔに設定して処理を終了する。
【００３０】
ステップＳ３７でｔとｔｃとの差が閾値を超えていた場合には、ステップＳ４０へと移行してＸｃａｌ１を０にリセットしてステップＳ４１へと移行する。また、ステップＳ３６でＸｃａｌ１が０と判定された場合、および、ステップＳ３８でθ_ＦＢが０以上と判定された場合には、間の処理をスキップしてステップＳ４１へと移行する。
【００３１】
これにより、発進後所定の期間（本発明における第２の期間）、より詳細には、スロットル弁の開き始めから所定の時間はフィードバック制御のうち指令値（スロットル開度）を抑える方向の制御を抑制する。反対に指令値を増やす方向の制御は継続することで、上り坂における発進時でも加速度を確実に増加させて先行車への追従性を向上させることができる。また、前述したように発進時の加速度を大きめに制御した場合でもスムースなスロットル開度指令を生成することができ、制御のハンチングを抑制することができる。なお、第２の期間は、上述した第１の期間と一致させることでハンチングを抑制しつつ、加速度を確実に増加させることが好適である。他の変形例として、第２の期間を発進から実車間距離が目標車間距離近傍の所定の範囲内に達する時点までとしてもよい。このように目標車間距離近傍に達した時点で通常の指令値に戻すことにより、発進加速制御から通常制御への切替をスムースに行うことができる。
【００３２】
ここでは、スロットル閉じ方向への指令値を抑制する例として、マイナス演算を禁止することによりスロットル閉じ方向への指令を禁止する実施形態を説明したが、スロットル閉じ方向であるマイナス演算のゲインをスロットル開き方向であるプラス演算のゲインよりも小さくなるように設定してもよい。また、ここでは、スロットル制御のみについて説明したがブレーキ制御についても加速度を増大する側のフィードバック制御を抑制してもよい。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、発進後所定期間の目標加速度をそれ以外の場合より高く設定するとともに、加速度のフィードバック制御のゲインをそれ以外の場合よりも低く設定することで、制御のハンチングを抑制しつつ、大きめの加速度を得ることができるので、既に走行中の先行車への追従性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る走行制御装置を搭載した車両の概略図である。
【図２】図１のブロック構成図である。
【図３】先行車と自車両の状態を示す図である。
【図４】図１の装置における制御処理のメインフローチャートである。
【図５】図４の処理中の制御Ｇｔ補正処理を示すフローチャートである。
【図６】ＧｔｍａｘとＫの時間変化の例を示すグラフである。
【図７】図１の装置における発進時のスロットル制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…レーザーレーダーセンサ、２…制御ＥＣＵ、３…エンジン、４…ブレーキアクチュエータ、２０…車間制御ＥＣＵ、２１…エンジンＥＣＵ、２２…ブレーキＥＣＵ、３１…スロットルモータ、５０…車輪速センサ、５１…油圧センサ、５２…Ｇセンサ、６０…走行制御装置。

Claims

先行車両を検知して車間距離を制御する走行制御装置において、
発進後所定の第１期間内における目標加速度をそれ以外の場合の目標加速度より高く設定するとともに、加速度をフィードバック制御する際のゲインをそれ以外の場合のゲインより低く設定することを特徴とする走行制御装置。
前記第１期間内における目標加速度をクリープトルクと同程度の加速度値から所定の加速度値まで増加させることを特徴とする請求項１記載の走行制御装置。
発進後所定の第２期間内において、加速度をフィードバック制御する際、加速度を減少させる方向の制御を抑制することを特徴とする請求項１または２に記載の走行制御装置。
前記第２期間内において、スロットル開度減少方向の指令値を開度増大方向の指令値に比べて抑制することを特徴とする請求項３記載の走行制御装置。