JP2004249990A - 自動車の走行制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
渋滞時の低速走行から高速走行まで、安全性と利便性を保ちながら、前方車両の走行に応じた走行制御を行う。
【解決手段】
高速追従モードと低速追従モードを持ち、高速追従モード時は、検出した周辺物体のなかから、所定の対地速度以上の物体に対して安全な車間距離を保つよう速度制御を行う。高速追従時に自車の目標速度が所定の速度以下となったときは自動的に低速追従モードに遷移する。また低速追従モードから高速追従モードに遷移する際に、運転者が低速追従モードを解除する手段を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、自車両の車両速度または車間距離を最適に保ちつつ走行する、自動車の走行制御装置に関する。

従来より、自動車の運転操作を軽減することを目的とし、定速走行装置や車間距離制御装置が開発，実用化されている。たとえば、特開平7−47862号には、運転者がアクセルペダルから足を離しても設定した車速を維持して走行、または最適な車間距離を保持して走行するシステムが記載されている。また、低速走行時の頻繁なアクセルやブレーキの操作から運転者を開放し、自動的に発進，停止を行うシステムが、特開平7−225893 号や、特開平9−71154号などに提案されている。また、低速走行モードと高速走行モードの２種類の走行モードを持ち、高速での車間距離保持走行と渋滞時の低速走行を、走行モードを切換えながら実現する方式が、特開平10−166898号に提案されている。

しかしながら、従来の車間距離制御装置では、自車の走行速度と前方車両の走行速度との関係から安全な車間距離を算出して制御しており、例えば自車が高速走行中の場合に、前方の静止物に対して安全な距離を保とうとすると、遠くの静止物を見つけてかなり手前から減速操作を開始する必要があった。一方、低速での追従走行時には静止車両に対して安全な車間距離を保つよう自動車を走行制御する必要があった。

また一方、運転者にとっては高速走行から低速時の走行まで、分かりやすい簡単な操作で、安全でスムーズに動作して欲しいという要求がある。

本発明の目的は、簡便な操作で、渋滞時の低速走行から高速走行まで、簡便な操作で、前を走行する車両との車間距離を保ちつつ走行する、自動車の走行制御装置を提供することにある。

上記目的は、自車両の周辺に存在する周辺物体を検出し、周辺物体までの距離，相対速度を算出する周辺物体検出手段と、自車速を検出する速度検出手段と、自車両の速度を自動制御する車速制御手段と、少なくとも、低速追従モードと、高速追従モードの２種類以上の走行モードとを持ち、低速追従モード時には、前記周辺物体検出手段で検出した物体に対して、安全な距離を保つよう車速制御手段で速度制御を行い、高速追従モード時には、前記周辺物体検出手段で検出した物体のうち、所定の対地速度以上の物体に対して、安全な距離を保つよう車速制御手段で速度制御を行うことを特徴とする自動車の走行制御装置により達成できる。また、高速追従時に自車の目標速度が所定の速度以下となったときは自動的に低速追従モードに遷移し、低速追従モードには自車に上限速度を設け、運転者の操作で上限速度を解除することを特徴とする自動車の走行制御装置により達成できる。

以上説明したように、本発明によれば、高速追従モードと低速追従モードを持つ自動車の走行制御装置において、高速追従モード時は、検出した周辺物体のなかから、所定の対地速度以上の物体に対して安全な車間距離を保つよう速度制御を行うことで、渋滞時の低速走行から高速走行まで、前を走行する車両との車間距離を保ちつつ走行することができる。また、高速追従時の目標速度が所定の速度以下となったときは自動的に低速追従モードに遷移することで運転者の負担が軽減できる。また、低速追従モードでの目標速度がある速度以上となっても、その速度以上では走行しないようにし、運転者の操作で上限速度を解除する手段を持つことで、安全性と利便性を向上できる。

以下に本発明の実施例を図１から図９を用いて説明する。

図１は、本発明装置の一実施例の構成を示す図である。走行制御手段１０１と、先行車両を含む周辺物体との距離と相対速度を計測する距離計測手段１０２と、距離計測手段
１０２から出力される複数のターゲット情報から必要な周辺物を識別するターゲット識別手段１２０と、スロットルの開閉を制御するスロットル制御手段１０３と、スロットル駆動手段１０７と、自動変速機の変速ギア位置を制御する自動変速機制御手段１０４と、走行制御手段の指令値に基づいてブレーキを制御する自動ブレーキ制御手段１０５と、ブレーキ駆動手段１０９と、走行制御手段１０１の情報を表示する表示手段１１１と、走行制御手段に入力される走行制御設定手段１２１と、低速時上限速度解除手段１２２と、設定車速増加手段１２３と、設定車速減少手段１２４と、制御解除手段１１６と、装置起動停止手段１１７と、運転者アクセル入力手段１１８と、運転者ブレーキ入力手段１０６とから構成される。

図２に、図１の装置の状態遷移を示す。走行制御装置が停止している機能停止状態201，制御を行わない待機状態２０２のほか、走行制御装置の動作中は大きく４つの動作モードに分類される。すなわち、設定車速走行モード２０３，高速追従モード２０４，低速追従モード２０５，運転者ブレーキモード２０６の４つである。これらのうち、設定車速走行モードは、一定車速走行状態２１２，加速状態２１３，減速状態２１４の３つのサブモードを持つ。高速追従モード２０４は、高速追従状態２０８と、高速自動ブレーキ状態
２０９を持ち、低速追従モード２０５は、低速追従状態２１０，低速自動ブレーキ状態
２１１，低速時上限車速走行状態２２０の３つのサブモードを持つ。これらのモードにおいて、装置起動停止手段１１７からcont信号が入力された場合はすべて機能停止状態201へ遷移し、解除手段１１６からcancel信号が入力された場合は、待機状態２０２へ遷移する。また、運転者アクセル入力手段１１８が入力された場合は、自動ブレーキを解除する。図２に示すように、一定車速走行モード２０３では、一定車速走行状態２１２で走行中に設定車速増加手段１２３からＵｐ信号が入力された時は、加速状態２１３に移行し加速するとともに設定車速を増加させる。同様に、設定車速減少手段１２４からＤown 信号が入力された時は、減速状態２１４へ移行し減速するとともに設定車速を減少させる。また、これらの設定車速走行モード２０３の状態で、自車の走行の妨げとなる物体を距離計測手段１０２が検出した場合、自車の速度Ｖｓが、後述する低速時上限速度Ｖup以上であれば高速追従モード２０４に遷移し、Ｖup以下であれば低速追従モード２０５へ遷移する。

図３に、図１の核設定手段の操作状態と図２で使用している記号との関係を示す。

次に、本発明の一実施例を、図４，図５、および図６のフローチャートを用い説明する。

図４において、自車４００は距離計測手段１０２を実行する周辺物検出装置４０１を搭載し、先行車両を含む周辺物までの距離，相対速度，方向を計測する。図４では、自車前方に車両４１０が走行しており、その他に路側に道路標識等の静止物４２０が存在する場合を示している。

図５には、横軸を検出した周辺物の対地速度，縦軸を周辺物までの距離とした図を示してあり、前車４１０と静止物４２０はそれぞれの計測値から、図５の表の上にプロットできる。図５において、右上の領域ほど危険度が小さく、左下の領域になると危険度が大きくなる。図５では、ライン５０１の右上が危険度小、ライン５０１とライン５０２の間が危険度中、ライン５０２の下側が危険度大となる。これらのラインは自車の速度に比例して変化する。例えば、前方車両の速度が自車と同じ場合に、ライン５０２は、自車が１秒間に進む距離（時速５０km／ｈの時に約１４ｍ）であり、ライン５０１は、自車が３秒間に進む距離（時速５０km／ｈの時に約４２ｍ）である。

図６はターゲット識別手段１２０のフローを示している。周辺物検出装置４０１で検出した周辺物のうちから、自車進行方向に物体があるかをステップ６０１で調べる。進行方向に物体がない場合は、自車の進行の妨げとならないため、そのまま終了する。進行方向に物体が存在する場合、ステップ６０２で自車の走行モードを調べる。自車が設定車速走行モード，高速追従モード，低速追従モードのいずれかの走行制御モードである場合は、ステップ６０３に進み、そうでない場合は、ステップ６０８で検出した物体に対する危険度から警報レベルを求め、ステップ６０９で警報情報を出力する。危険度を判断する一つの方法として、図５に示したように、周辺物体の速度とその物体までの距離の情報と、自車速度と進行方向の情報を組み合わせて判断する方法を用いる。ステップ６０３では、自車が高速追従モード２０４であるかを調べ、高速追従モード２０４でない場合は、検出した周辺物すべてをターゲットとしてステップ６１０で選択する。ステップ６０３で高速追従モードと判断された場合は、ステップ６０４で検出した物体の対地速度Ｖｐを算出する。次にステップ６０６で所定の速度Ｖlimit 以上の対地速度を持つ周辺物を選択する。ステップ６０７では、ステップ６０６またはステップ６１０で選択されたターゲットに関する情報を、走行制御手段１０１へ出力する。ステップ６０６で判断する対地車速Ｖlimit 以上の領域は、図５の領域Ａとなる。図５のＶlimit の値は自車速に連動して変動するが、およそ自車速の６０〜８０％である。

もう一つのターゲット識別手段１２０のフローを、図７に示す。図７は、ステップ620を除き、図６と同様である。図７では、対地車速がＶlimit 以上の周辺物、もしくは、車間距離がＤth以下(図５の領域Ｂ)の周辺物をステップ６２０で選択し、ステップ６０７で選択されたターゲットに関する情報を、走行制御手段１０１へ出力する。ここで設定するＤthの値も自車速に合せて変動させるが、およそ３０〜８０ｍである。

次の実施例につき、高速追従モードでの動作を、図８に示すフローチャートで説明する。高速追従モード２０４では、一定周期(１０msecから２００msec周期)で、各設定手段の状態を調べ、その状態に応じた処理を行う。ステップ７０１では装置起動停止手段１１７の状態を調べ停止へ操作されている時は機能停止モード２０１へステップ７０８で遷移する。ステップ７０２では、解除手段１１６を調べ解除へ操作されているときは待機モード２０２へステップ７０９で遷移する。ステップ７０３では、運転者ブレーキ入力手段106を調べ、操作されているときは運転者ブレーキモード２０６へステップ７１０で遷移する。ステップ７０４で、ターゲット選択手段１２０で選択されて送られてくるターゲットのうち、自車の前方を走行する車両の有無を判断する。自車の前方を走行する車両がないと判断されたときは、ステップ７１１で、設定車速走行モード２０３へ遷移する。ステップ７０４で、自車の前方を走行する車両があると判断されたときは、ステップ７０５で、ターゲットまでの距離，相対速度、等の情報から適当な車間距離を保つための自車の目標速度Ｖｓを算出する。ステップ７０６で目標車速Ｖｓが、あらかじめ設定された速度Ｖthより低いと判断されたときは、ステップ７１２で低速追従モード２０５へ遷移する。ここでＶthは高速追従モードから低速追従モードへ遷移する速度であり、およそ４０〜６０km／ｈである。ステップ７０６で、目標車速Ｖｓが、設定速度Ｖthより低くないと判断されたときは、高速追従モードのまま、ステップ７０７で安全な車間距離を保つよう車速を制御する。

次の実施例につき、低速追従モードでの動作を、図９に示すフローチャートで説明する。低速追従モード２０４では、一定周期（１０msecから２００msec周期）で、各設定手段の状態を調べ、その状態に応じた処理を行う。ステップ７０１〜７０３、および７０８〜７１０の処理は図８と同様である。ステップ７０３で運転者ブレーキがないと判断され、ステップ８０４へ進んだ場合は、ターゲット選択手段１２０で選択されて送られてくるターゲットについて、ターゲットまでの距離，相対速度、等の情報から自車の目標とする速度Ｖｓを算出する。ステップＶｓで、目標車速Ｖｓが、あらかじめ設定された上限車速
Ｖup（約４０〜６０km／ｈ）より大きいかを判定し、大きい場合はステップ８０８で低速時上限車速走行状態２２０へ遷移し、低速時上限車速Ｖupで一定車速走行を行う。ステップ８０５で上限車速Ｖup未満と判定されたときは、ステップ８０６で安全な車間距離を保つよう車速を制御する。なお、この低速時の上限車速Ｖupは、高速追従モードから低速追従モードへ遷移する設定速度Ｖthと同じかもしくは大きい速度とする。

次に、図１０を用い低速時上限車速走行状態２２０での動作を説明する。ステップ701〜７０３、および７０８〜７１０の処理は図８と同様である。ステップ７０３で運転者ブレーキがないと判断され、ステップ９０４へ進んだ場合は、低速時上限速度解除手段122を調べ、操作されてないときは、ステップ９０５で、低速時上限車速走行状態２２０のまま低速時上限車速を維持しながら走行する。ステップ９０４で、低速時上限速度解除手段が操作されていると判断された場合は、ステップ９０６に進む。ステップ９０６は、ターゲット識別手段１２０から送られたターゲット情報をもとに、前方車両の有無を調べる。ステップ９０６で前方車両があると判断された場合は、ステップ９０７で高速追従モード２０４へ遷移する。ステップ９０６で、前方車両がないと判断された場合は、ステップ
９０８で、設定車速走行モード２０３へ遷移する。

構成図。 状態遷移図。 設定手段の操作状態と状態遷移図で使用している記号の関係の説明図。 検出する周辺物の説明図。 先行車速度と車間距離の関係の説明図。 ターゲット識別手段の処理フローチャート。 別のターゲット識別手段の処理フローチャート。 高速追従モードの処理フローチャート。 低速追従モードの処理フローチャート。 低速時上限車速走行状態の処理フローチャート。

符号の説明

１０１…走行制御手段、１０２…距離計測手段、１０３…スロットル制御手段、１０４…自動変速機制御手段、１０５…自動ブレーキ制御手段、１０６…運転者ブレーキ入力手段、１０７…スロットル駆動手段、１０９…ブレーキ駆動手段、１１１…表示手段、116…解除手段、１１７…装置起動停止手段、１１８…運転者アクセル入力手段、１２０…ターゲット識別手段、１２１…走行制御設定手段、１２２…低速時上限速度解除手段、123…設定車速増加手段、１２４…設定車速減少手段、２０１…機能停止状態、２０２…待機状態、２０３…設定車速走行モード、２０４…高速追従モード、２０５…低速追従モード、２０６…運転者ブレーキ状態、２０８…高速追従状態、２０９…高速自動ブレーキ状態、２１０…低速追従状態、２１１…低速自動ブレーキ状態、２１２…一定車速走行状態、２２０…低速時上限車速走行状態、４００…自車、４１０…前車、４２０…静止物。

Claims (6)

1. 自車両の周辺に存在する周辺物体を検出し、周辺物体までの距離と相対速度を算出する周辺物体検出手段と、
   自車速を検出する速度検出手段と、
   自車両の速度を自動制御する車速制御手段と、
   少なくとも、低速追従モードと、高速追従モードの２種類の走行モードを持ち、
   前記低速追従モード時には、前記周辺物体検出手段で検出した物体に対して、安全な距離を保つよう車速制御手段で速度制御を行い、
   前記高速追従モード時には、前記周辺物体検出手段で検出した物体のうち、所定の対地速度以上の物体に対してのみ、安全な距離を保つよう車速制御手段で速度制御を行う、自動車の走行制御装置。
2. 自車両の周辺に存在する周辺物体を検出し、周辺物体までの距離と相対速度を算出する周辺物体検出手段と、
   自車速を検出する速度検出手段と、
   自車両の速度を自動制御する車速制御手段と、
   少なくとも、低速追従モードと、高速追従モードの２種類の走行モードを持ち、
   前記低速追従モード時には、前記周辺物体検出手段で検出した物体に対して、安全な距離を保つよう車速制御手段で速度制御を行い、
   前記高速追従モード時には、前記周辺物体検出手段で検出した物体のうち、所定の対地速度以上か、または所定の距離以下の物体に対してのみ、安全な距離を保つよう車速制御手段で速度制御を行う、自動車の走行制御装置。
3. 自車両の周辺に存在する周辺物体を検出し、周辺物体までの距離と相対速度を算出する周辺物体検出手段と、
   自車速を検出する速度検出手段と、
   自車両の速度を自動制御する車速制御手段と、
   少なくとも、低速追従モードと、高速追従モードの２種類の走行モードを持ち、
   前記高速追従モード時に、前記周辺物体の対地速度が所定の速度以下に減速した時に、自動的に低速追従モードへモードを切替える手段を備えた自動車の走行制御装置。
4. 自車両の周辺に存在する周辺物体を検出し、周辺物体までの距離と相対速度を算出する周辺物体検出手段と、
   自車速を検出する速度検出手段と、
   自車両の速度を自動制御する車速制御手段と、
   少なくとも、低速追従モードと、高速追従モードの２種類の走行モードを持ち、
   前記低速追従モード時に、低速走行時の上限速度を設け、自動車の速度を自動制御する場合は、前記上限速度以下で走行するよう制御する自動車の走行制御装置。
5. 請求項４において、
   運転者の操作による前記低速追従モードの解除手段を備えることを特徴とする自動車の走行制御装置。
6. 請求項１から５のいずれかにおいて、
   自車の走行モードと前記周辺物体の計測情報を運転者に音や映像や光で知らせる手段を備えることを特徴とする自動車の走行制御装置。
   

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