JP2006504576A - 衝撃制限を有する適応的な間隔及び速度制御装置 - Google Patents

Abstract

車両の前方に存在する目標対象の間隔と相対速度を測定するためのセンサ装置（４）と，目標対象に対する所定の間隔に制御するための間隔制御機能を有し，かつ時間的に可変の操作量（ａｍ，ａｂ）を車両の駆動システム及び／又はブレーキシステムの操作部材（３０，３２）へ出力する，制御装置（１０）と，操作量及び／又はその時間的変化を制限するための衝撃制限装置（２６）と，を有する，車両の適応的な間隔及び速度制御装置は，センサ装置（１４）によって検出された交通状況の突然の変化を認識して，状況に従って，間隔及び速度制御が続行されている場合に，衝撃制限装置（２６）の機能を制限する，ダイナミック装置（３４）を特徴としている。

Description

本発明は，例えばＳＡＥペーパー第９６１０１０号，ヴィナー他の「アダプティブクルーズコントロール，システムアスペクトと開発傾向」（”Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｃｒｕｉｓｅ Ｃｏｎｔｏｒｏｌ， Ｓｙｓｔｅｍ Ａｓｐｅｃｔｓ ａｎｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｔｒｅｎｄｓ”， Ｗｉｎｎｅｒ ｅｔ ａｌ．，１９９６）に記載されているような，車両における適応的な間隔及び速度制御装置に関する。ＡＣＣ（Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｃｒｕｉｓｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）−システムとも称されるこの種の装置は，車両速度を自動的に，運転者により選択された意図速度に制御することを可能にする。さらに，車両の前方に存在する対象がセンサ装置を用いて，例えばレーダセンサを用いて検出され，かつ，センサ装置が目標対象，代表的には自己の車線上で直前の先行車両，の位置を測定した場合に，自己車両速度は必要に応じて駆動システム及び／又はブレーキシステムの操作部材への介入によって，目標対象が所定の安全間隔内で追従されるように，減少される。この間隔は，速度に依存し，例えば運転者により所定の限界内で選択可能なタイムギャップによって定められ，そのタイムギャップは，自己車両がどの間隔内で先行車両に追従するか，を表す。

レーダセンサを用いて，間隔だけでなく，先行車両の相対速度も直接測定することができる。選択的に，相対速度は，測定された間隔の微分によっても定められる。先行車両の絶対速度，従って制御される車両の自己速度Ｖと測定された相対速度Ｖｒの合計が，運転者によって選択された意図速度を超えて増大する場合には，間隔制御の枠内で計算された，自己車両の目標速度Ｖｓｏｌｌは，意図速度Ｖｓｅｔに制限される。自己車両が意図速度Ｖｓｅｔで走行し，より低速で先行車両に接近した場合には，間隔制御機能によって，相対速度に依存する所定の間隔を下回った場合に自己速度Ｖが走行快適性を考慮して徐々に減少されるように配慮されるので，自己速度が先行車両速度に適合され，一方では，先行車両に対する間隔はタイムギャップによって定められた値へ減少する。

走行快適性を向上させるために，既知のＡＣＣシステムは，操作部材へ出力される操作量及び／又はその時間的変化を制限する，いわゆる衝撃制限装置を有している。例えば，衝撃制限装置は，操作量によって表される正又は負の目標加速度とその時間的な微分を制限する機能を有しているので，唐突な移行が回避されて，衝撃のない，快適であると感じられる走行方法が達成される。

また，場合によってはＡＣＣシステムとの組合わせにおいて，いわゆるクラッシュ軽減機能（Ｃｒａｓｈ−Ｍｉｔｉｇａｔｉｏｎ−Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を有する車両ガイドシステムが提案されており，そのクラッシュ軽減機能は他の車両との衝突が切迫している場合に，衝突がまだ回避できるように，あるいは少なくとも衝突の結果が緩和できるように，もちろん衝撃制限なしで，自動的にフルブレーキを導入する。

請求項１に記載された特徴を有する装置は，高められた動特性を特徴とする交通状況において，直接的な衝突の危険が存在しない場合でも，システム行動を交通事象により良好に適合させ，従って運転者により自然に感じられる走行行動に良好に相当する走行方法を可能にする，という利点を有している。

この装置の特殊性は，ダイナミック装置にあって，そのダイナミック装置は所定の条件下で正常な間隔及び速度制御の枠内で衝撃制限を完全に，あるいは部分的に無効にし，それによって交通状況の突然の変化へのより迅速な反応を可能にする。特に，この装置によって，例えば目標対象の交代の結果，操作部材の交代，従って，例えばブレーキから加速あるいはその逆の変化が必要となる状況をより良く支配することができる。代表的な例は，例えば先行車両が，曲がるプロセスを導入するために，著しく減速し，その後曲がる際にセンサ装置の位置測定領域から消えるので，こんどはより高速でさらに距離の離れた車両が新しい目標対象として認識される状況である。人間である運転者の自然な反応は，この状況においては，曲がる車両が自己の車線を出るとすぐに，即座にブレーキを離して，アクセルペダルに切り替え，それによって自己車両を中くらいの速度で，しかし遅れずに加速することにある。衝撃制限装置を無効にすることによって，本発明に基づく装置においてはこの行動が模倣され，従来のＡＣＣシステムにおいては衝撃制限装置の機能によって，駆動システムの操作部材への交代が行われて，車両が再び加速される前に，まずブレーキ減速が徐々にゼロに減少されることがもたらされる。同様なことは，自己車両の加速が比較的強い場合に，より低速の車両が突然自己の車線内へ切り込んで来る，逆の場合にも言える。

従来のＡＣＣシステムは，一般に，アウトバーン上又は良好に拡張された州間道路上での比較的高い速度を有する走行，従って比較的大きい車間距離と交通事象の比較的わずかな動特性を特徴とする交通状況を想定している。本発明は，特に，ＡＣＣシステムの利用領域をより低い速度領域へ広げようとする努力との関連において効果的であるので，ＡＣＣシステムはダイナミックな交通状況においても，例えばアウトバーン又は州間道路上でののろのろ運転において，あるいは，より広範な拡張段階においては，都市交通においても，利用することができる。この使用領域内では，交通状況の突然の変化，特に目標対象の交代が頻繁に考慮されるので，本発明に基づく装置は，ここでも特に有用であることが明らかにされている。

本発明の好ましい形態が，従属請求項に記載されている。

衝撃制限装置の機能を無効にし，あるいは制限するための好ましい判断基準は，目標対象交代が認識されて，それに対する反応として操作部材の交代が作動されることにある。操作部材の交代が，ブレーキシステムへの介入から駆動システムへの介入へ切り替えられる方向に行われる場合には，好ましくはブレーキシステムのための衝撃制限のみが無効にされて，駆動システムのためのそれは有効なままとなる。これは，運転者の自然な行動に相当し，運転者は障害物が突然なくなった場合には即座にブレーキを離して，その後中くらいの速度で加速する。操作部材の交代が逆の方向に行われる場合には，それに応じて駆動システムのための衝撃制限が非作動にされて，ブレーキシステムのためのそれは作動されたままとなる。

操作部材のための衝撃制限を完全に非アクティブにする代わりに，加速又は減速あるいはそれらの時間的微分のための限界値があそび空間を拡大する方向にシフトされることにより，衝撃制限の作用を単に弱めることも可能である。その場合に限界値のシフトの程度は，運転者により選択可能なパラメータに依存させることができるので，運転者は各々個人的な好みに応じて，よりダイナミックな走行方法と静かな走行方向との間で選択することができる。

衝撃制限装置を完全に，あるいは部分的に無効にすべき状況の認識は，代替的に，あるいは付加的に，センサ装置によって測定された，位置測定された対象の間隔と相対速度に基づいて制御アルゴリズムの枠内で，車両の要請された加速又は特別な減速の緊急性の尺度を示す評価量が計算されることによっても，行うこともできる。その場合に衝撃制限装置によって定められた限界は，緊急性の増大に伴って，衝撃制限装置が完全に非作動になるまで，だんだんと拡大される。

衝撃制限装置の機能の非作動化又は制限は，好ましくは制限された期間の間だけ有効であり続ける。操作部材交代の場合に，衝撃制限装置は，新しい操作部部材への交代が行われた場合に，場合によっては所定の時間的遅延をもって，再び完全にアクティブにされる。衝撃制限装置を緊急性に従って駆動する場合に，緊急性が正常な程度に減少するとすぐに，完全な機能が再び形成される。

衝撃制限を状況固有に適合させる場合に，他の入力量，例えば道路タイプ（アウトバーン又は地方道路），車両の走行速度又はヨー速度を考慮することもできる。速度が高い場合には，衝撃制限装置の機能を余り著しく制限しない方が効果的である。というのは，負荷変化と特にブレーキと加速との間の交代は，カーブ走行においては特別な方法で走行快適性に作用するからである。

この装置の特殊性は，ダイナミック装置にあって，そのダイナミック装置は所定の条件下で正常な間隔及び速度制御の枠内で衝撃制限を完全に，あるいは部分的に無効にし，それによって交通状況の突然の変化へのより迅速な反応を可能にする。

本発明の実施例を図面に示し，以下で詳細に説明する。

図１に示す，適応的な間隔及び速度を制御する装置は，制御装置１０を有しており，その制御装置は，例えば１つ又は複数のマイクロコンピュータによって形成されて，入力回路１２を介してセンサ装置１４から信号を受け取る。センサ装置１４は，例えば角度を解像するレーダセンサであって，そのレーダセンサは車両の前方に存在する対象の間隔と相対速度及びアジマス角を測定する。入力回路１２は，さらに，車両の自己速度Ｖを測定するための速度センサ１６からの信号と，他のセンサ１８，２０からの信号を受信し，これら他のセンサはここではおおざっぱに示されており，かつ制御のために重要な他の入力量ｅ１−ｅｋ，例えばヨー速度，道路勾配などを測定する。

センサ装置１４の信号から，入力回路１２はこのセンサ装置によって位置測定された各対象ｉについて，対象間隔ｄｉ，対象の相対速度ｖｒｉ及び対象のアジマス角φｉを表す少なくとも３つの入力量を形成する。選択モジュール２２は，各対象について間隔及び角度データを用いて，この対象が自己車両が走行している走行車線上にあるか，あるいは隣接車線又は道路脇にあるかを調べる。自己の走行車線上に複数の対象がある場合には，これらの中で，間隔制御にとって最高の重要性を有する対象が，目標対象として選択される。通常，目標対象は，直前の先行車両であって，従って自己の走行車線上で最小の対象間隔を有する対象である。この対象の間隔ｄ，相対速度ｆｒ及びアジマス角φが，制御器２４へ伝達されて，その制御器は他の入力量Ｖ及びｅ１−ｅｋも受け取る。

目標対象が存在する限りにおいて，車両速度は制御器２４によって既知の制御アルゴリズムを用いて，目標対象が所定の間隔で追従されるように，制御される。この間隔は，速度に依存し，大体において，運転者により選択可能なタイムギャップによって定義され，そのタイムギャップは，自己車両がどの時間間隔で先行車両に追従するかを表す。

目標対象が存在しない場合には，制御器２４は自己車両速度を，運転者により選択された意図速度に制御する。先行車両の絶対速度が意図速度よりも大きい場合にも，この意図速度に制御される。

制御の目的のために，制御器２４は操作量ａｍとａｂを計算し，それら操作量は衝撃制限装置２６と出力回路２８を介して車両の駆動システムあるいはブレーキシステムの操作部材３０，３２へ出力される。操作量ａｍとａｂは，制御器２４によって，自己速度ができるだけ安定的に意図速度あるいは先行車両によって定められる目標速度に制御されて，目標対象に接近した場合には意義のある接近ストラテジーが追求され，その場合に目標対象に対する目標間隔ができるだけ安定的に制御されるように，計算される。操作量ａｍは，駆動システムの操作部材３０を用いて発生させるべき，正又は負の加速度を表し，操作量ａｂは，ブレーキシステムを用いて発生させるべき，負の加速（減速）を表す。

衝撃制限装置２６は，走行快適性を向上させるために用いられ，かつ制御器２４によって計算された操作量を，車両の不快に感じられる極端な加速又は減速が防止されるように制限する機能を有している。さらに，衝撃制限装置２６は，操作量ａｍ，ａｂの時間的変化，少なくともその第１の微分商を制限するので，加速又は減速の衝撃的な変化及び制動と加速との間の衝撃的な交代も回避される。その場合に，衝撃制限装置２６は，操作量ａｍとａｂの矛盾のないことを保証するので，特に制動プロセスの間に同時に，駆動システムへ加速指令が出力されることはない。従って，制動プロセスが必要であって，かつ制動指令が操作部材３２へ出力された場合には，駆動システムの操作部材３０への加速指令の出力は抑圧され，逆もそうである。このプロセスは，以下においては，操作部材交代と称するものとする。

制御器２４によって計算された操作量ａｍとａｂは，ダイナミック装置３４へも供給され，従ってこのダイナミック装置は，操作部材交代を認識することができる。さらに，ダイナミック装置３４は，選択モジュール２２から目標対象の交代を表す信号Ｚを得る。例えば直前の先行車両が自己の走行車線を離れた場合に，選択モジュール２２は，自己の車線上に他の車両がいない限りにおいて，目標対象損失を報告し，あるいは新しい目標対象として，最小の間隔を有する車両を選択する。このプロセスが，信号Ｚによってダイナミック装置３４へも伝達される。

図示の例において選択モジュール２２は，位置測定された各対象あるいは少なくとも，自己の走行車線上にある各対象に，入力量ｄｉ，ｖｒｉ，φｉを用いて所定の機能規則に従って，あるいは記憶されている多次元のマップを用いて，間隔制御のためのこの対象の重要性を示す評価量を対応づけるように，形成されている。その場合に目標対象として，評価量が最も大きい対象が選択される。この目標は，常に先行車両である必要はなく，例えばその次の車両が突然制動し，従って著しい負の相対速度ｖｒｉにより特に重要であると段階づけられた場合に，この（その次の）車両とすることもできる。選択された目標対象の評価量ｇ，従って全ての対象固有の評価量の最大が，信号Ｚと共にダイナミック装置３４へ伝達される。従ってダイナミック装置３４は，この評価量ｇを用いて，どのような「緊急性」をもって目標対象に反応しなければならないか，を認識することができる。

この情報を用いて，ダイナミック装置３４は，衝撃制限装置２６の機能方法を，図２に示すフローチャートを用いて詳細に説明するように制御する。

図２に示すフローチャートは，例えばセンサ装置１４の測定サイクルと同期して，ダイナミック装置３４によって周期的に実施されるプログラムルーチンを説明している。ステップ３６のプログラムルーチンの開始後に，ステップ３８において信号Ｚを用いて，目標対象交代が行われたか，が調べられる。そうである場合には，ステップ４０において操作量ａｍとａｂを用いて，−目標対象交代への反応として−操作部材交代が行われるべきか，が調べられる。この場合においても，ステップ４２においてそれまでアクティブであった操作部材のための衝撃制限がオフにされる。従って，例えば，それまでブレーキがアクティブであって，今再び加速しようとする場合には，操作部材３２（ブレーキ）のための衝撃制限がオフにされ，その結果，ブレーキのための操作指令が即座に０に減少し，そうでない場合において衝撃制限装置２６の作用に基づいてそうなるように，制限された時間的変化率によって徐々に０へ減少されることはない。新しい操作部材，従ってここで考察される例においては操作部材３０，のための衝撃制限は，その間アクティブであり続けるので，車両の加速は，走行快適性に関して望ましいように，ソフトに開始される。

操作部材交代が実行された場合には，所定の期間の経過後に，フローチャート内では詳細に示されていないが，元の操作部材（ブレーキ）のための衝撃制限が再びアクティブにされる。

ステップ３８又は４０における検査が，否定的な結果を有する場合には，ステップ４２はスキップされ，即ち衝撃制限装置は完全な範囲でアクティブであり続ける。

ステップ４４においては，評価量ｇを用いて，特別な緊急性をもって今回の目標対象に反応しなければならないか，が調べられる。この検査は，図示の例においては，操作部材交代の後だけでなく，それまでの目標対象がさらに追従される場合でも，行われる。即ち，例えば目標対象が突然その移動状態を変化させ，例えばフルブレーキを導入する状況も，検出することができる。

ステップ４４において増大された緊急性が検出された場合には，ステップ４６において２つの操作部材のための衝撃制限が各々緊急性に応じて多かれ少なかれ弱められる。ここで「弱める」というのは，衝撃制限装置２６内で調節された，正の加速度とその時間的微分のための限界値が，特に評価量ｇによって表される緊急性に応じてモノトーンに上昇する関数に従って増大され，かつ負の加速度とその時間的微分のための限界値が，ｇに応じてモノトーンに下降する関数に従って減少されることを意味している。その際に，極端な場合，ｇの値が極めて高い場合には，衝撃制限装置の完全なオフをもたらすこともあり得る。衝撃制限において緊急性をこのように考慮することによって，装置は，よりフレキシブルかつより短い応答時間で交通状況の動的な変化に反応することができるようになり，通常の場合において快適性が損なわれることはない。

ステップ４４において，増大された緊急性が検出されない場合には，ステップ４６がスキップされて，ステップ４８でプログラムルーチンが終了される。

選択モジュール２２，制御器２４，衝撃制限装置２６及びダイナミック装置３４は，図１においては明らかにするためにだけ，分離されたブロックとして示されている。実際においては，これらの機能を，唯一のマイクロプロセッサによって実施することもできる。

ダイナミック装置３４によって達成される効果を，図３の速度−時間−グラフと加速度−時間−グラフ４を用いて例で説明する。

図３において，太い黒い点線で示すカーブ４８は，第１の目標対象の，例えば直前の先行車両速度を表しており，先行車両は時点ｔ０まで一定の速度で走行しており，その後著しく制動している。図４のカーブ４８’は，対応する加速度を示している。目標対象の減速が時点ｔ０で急激に開始されていることが認識される。制御器２４は，それに対して，例えばブレーキシステムへ操作量ａｂを出力することにより，自己車両の減速によって反応する。しかし衝撃制限装置２６によって，制動プロセスが徐々に，制限された時間的変化で最終的に有効な値へ増大するように考慮される。これは，図３の速度カーブ５０と図４の対応する速度カーブ５０’で示されている。

時点ｔ１で，例えば目標対象が曲がってしまい，あるいは隣接車線へ移ったことにより，目標対象が失われる。選択モジュール２２は，新しい目標対象として，より高い速度で走行し，かつカーブ５２と５２’によって示されるように，ソフトに加速する車両を選択する。この状況において衝撃制限装置が制限されずにアクティブであり続けた場合には，自己車両の動きは図３に破線で記入されている速度カーブ５４と図４の対応する加速度カーブ５４’によって表される。障害物（即ち，従来の目標対象）がずっと前にもはや存在しなくなっているにもかかわらず，衝撃制限装置の機能によって，自己車両はさらに制動されて，制動プロセスは，カーブ５４’において認識されるように，制限された上昇率で徐々に０に減少する結果となる。従って，自己車両速度は，時点ｔ１’で初めてその最小に達する（図３）。その後に初めて，自己車両の加速が開始されて，速度は徐々に新しい目標対象（カーブ５２，５２’）へ適合される。障害物が存在しなくなったことへの遅延された反応は，多くの運転者によって（そして後続交通によっても）まごつかせ，かつ煩わしいと感じられる。

ここで説明した装置においては，時点ｔ１でダイナミック装置３４が目標対象交代と制御器２４によって命じられた操作部材交代（図２のステップ３８と４０を認識し，その後ブレーキシステムに関して衝撃制限装置２６がインアクティブにされる。従って，制動減速は，急激に０に引き下げられる。これが，図３の速度カーブ５０内の切曲と，図４の加速度カーブ５０’内の飛躍によって表される。それと結びついた軽い「衝撃」は，この特別な条件の元では，全く望ましい。その後，即座に自己車両の，最初はソフトに始まってその後激しくなる加速が開始されるので，それに応じて新しい目標対象の速度に早期に達する。この措置によって，自然の走行行動に良好に一致し，かつ交通の流れを支援するシステム反応が得られる。時点ｔ２で，衝撃制限装置２６は再び完全な範囲でアクティブにされるので，新しい目標対象の移動状態の後の変化にソフトに，かつ高い快適性で反応する。

衝撃制限装置を有する適応的な間隔及び速度制御装置のブロック図である。 装置の機能方法を説明するフローチャートである。 装置の機能方法を明らかにするための，速度−時間−グラフである。 付属の加速度−時間−グラフである。

Claims (8)

1. 車両の前方に存在する目標対象との間隔及び相対速度を測定するためのセンサ装置（４）と，
   前記目標対象に対する所定の間隔に制御するための間隔制御機能を有し，かつ時間的に可変の操作量（ａｍ，ａｂ）を車両の駆動システム及び／又はブレーキシステムの操作部材（３０，３２）へ出力する制御装置（１０）と，
   前記操作量及び／又はその時間的変化を制限するための衝撃制限装置（２６）と，
   を有する，車両の適応的な間隔及び速度制御装置において，
   センサ装置（１４）によって検出された交通状況の突然の変化を認識して，状況に従って，間隔及び速度制御が続行されている場合に，衝撃制限装置（２６）の機能を制限する，ダイナミック装置（３４）を特徴とする，車両の適応的な間隔及び速度制御装置。
2. 前記間隔制御のための目標対象を選択するために使用される選択モジュール（２２）が，前記ダイナミック装置（３４）に目標対象の交代を信号で知らせるように形成されており，かつ，
   前記ダイナミック装置（３４）にとってこの目標対象交代が，交通状況の突然の変化を認識するための判断基準である，
   ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記ダイナミック装置（３４）は，前記衝撃制限装置（２６）へ供給される操作量（ａｍ，ａｂ）を受信して，当該操作量に基づいて操作部材の交代を，交通状況の突然の変化についての判断基準として認識する，
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記ダイナミック装置は，目標対象交代にすぐ連続して，操作部材交代が行われた場合に，衝撃制限装置（２６）の機能を制限し，あるいは無効にする，
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載の装置。
5. 前記ダイナミック装置は，操作部材が交代した場合に，元の操作部材についてだけ各々衝撃制限を無効にし，あるいは制限する，
   ことを特徴とする請求項４に記載の装置。
6. 前記ダイナミック装置は，操作部材交代後に時間的に遅延して，衝撃制限装置（２６）を再び完全な範囲でアクティブにする，
   ことを特徴とする請求項４又は５に記載の装置。
7. 前記衝撃制限装置（２６）は，操作量（ａｍ，ａｂ）によって表される，車両の正と負の加速度とその時間的な微分を各々付属の限界値に制限し，かつ
   衝撃制限装置の機能の制限が，この限界値の変化にあることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の装置。
8. ダイナミック装置は，交通状況の動特性の尺度である評価量（ｇ）に従って，限界値を変化させることを特徴とする請求項７に記載の装置。
   

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