JP2007050755A - 車両用走行制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 先行車への追従性が向上する加減速制御を実行することができる車両用走行制御装置の提供を目的とする。
【解決手段】 先行車と後続車との車間関係値が目標とする車間関係値になるように後続車に対し加減速制御を実行する車両用走行制御装置において、先行車の加速により先行車と後続車が離れていく場合には（区間Ｃ）、相対加速度Ａｒに応じてスロットル開度を大きくする制御特性を有する相対加速度Ａｒに基づく加速度制御（ｅ）を実行することにより、自車の立ち上がりを良くし、先行車の減速により先行車と後続車が近づいていく場合には（区間Ｅ）、相対速度Ｖｒの減少に応じてスロットル開度を徐々に小さくする制御特性を有する相対速度Ｖｒに基づく加減速制御（ｄ）を実行することにより、自車の加速を維持する、車両用走行制御装置。
【選択図】 図３

Description

本発明は、先行車と後続車との車間関係値が目標とする車間関係値になるように後続車に対し加減速制御を実行する車両用走行制御装置に関する。

従来から、自車を先行車に追従させるのに要する目標加速度を算出し、自車の加速度が目標加速度になるように自車の駆動力又は制動力を制御する車両走行制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この車両走行制御装置は、自車と先行車との相対加速度の値に応じて目標加速度を算出している。
特開２００３−３０６０５３号公報

しかしながら、相対加速度に応じて目標加速度を算出する上述の従来技術などでは、自車が加速中に先行車が加速を止めた場合など相対加速度が負の方向に変化する場合には、自車を加速させない方向に制御する。その結果、先行車への追従性が悪化するという問題があった。

そこで、本発明は、先行車への追従性が向上する加減速制御を実行することができる車両用走行制御装置の提供を目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一局面によれば、
先行車と後続車との車間関係値が目標とする車間関係値になるように後続車に対し加減速制御を実行する車両用走行制御装置において、
先行車と後続車との相対速度を算出する相対速度算出手段と、
先行車と後続車との相対加速度を算出する相対加速度算出手段と、
前記相対速度と前記相対加速度に基づいて先行車と後続車の位置関係を判定する位置関係判定手段と、
前記位置関係判定手段によって判定された位置関係に応じて前記加減速制御を実行するために参照するパラメータを前記相対速度と前記相対加速度のいずれかから選択するパラメータ選択手段とを備えることを特徴とする車両用走行制御装置が提供される。

これにより、先行車と後続車の位置関係に応じて、相対速度に基づいて算出された目標加減速度と相対加速度に基づいて算出された目標加減速度を使い分けることができるので、先行車と後続車の位置関係に適した目標加減速度を算出することができる。

また、前記パラメータ選択手段は、前記位置関係判定手段によって先行車の加速により先行車と後続車が離れていくと判断された場合には前記相対加速度を選択し、前記位置関係判定手段によって先行車の減速により先行車と後続車が近づいていくと判断された場合には前記相対速度を選択することが好適である。

先行車の加速が始まるとともに一定の相対加速度が発生するので、先行車の加速により先行車と後続車が離れていく場合に加減速制御を実行するために参照するパラメータとして相対加速度が選択されていれば、先行車の加速発生時点で目標加減速度が定まるので、後続車の加速の立ち上がりが良くなり先行車への追従性が向上する。また、先行車の減速により先行車と後続車が近づいていく場合に加減速制御を実行するために参照するパラメータとして相対加速度ではなく相対速度が選択されていれば、相対速度に応じて目標加減速度が定まるので、後続車が加速させない方向に制御されることなく先行車に追従することができる。

このとき、前記相対速度は先行車の車速から後続車の車速を引いた相対値とし、前記相対加速度は先行車の加速度から後続車の加速度を引いた相対値とすると、前記位置関係判定手段は、前記相対速度が正の値かつ前記相対加速度が正の値の場合に先行車の加速により先行車と後続車が離れていくと判断し、前記相対速度が正の値かつ前記相対加速度が負の値の場合に先行車の減速により先行車と後続車が近づいていくと判断すればよい。

本発明によれば、先行車への追従性が向上する加減速制御を実行することができる。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。図１は、本発明の車両用走行制御装置を適用した車間制御システムの一構成例を示す図である。本発明の車両用走行制御装置が適用される車間制御システムは、先行車と後続車との車間関係値が目標とする車間関係値になるように後続車に対し加減速制御を実行する。車間関係値には、例えば、先行車と後続車との車間関係を示す、車間距離、相対速度、車間時間がある。

本実施例の車両用走行制御装置は、後続車である自車に搭載され、車間センサ１２、自車の車速を検出する車輪速センサ１４及び電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと称す）等から構成される。電子制御ＥＣＵには、車間制御ＥＣＵ１、エンジンＥＣＵ２及びブレーキＥＣＵ３等がある。

車間制御ＥＣＵ１には、例えばバンパーやフロントグリルに配設された車間センサ１２が接続されている。車間センサ１２は、ミリ波レーダ、車間センサ、超音波レーダ、カメラ等であって、自車と先行車との車間関係値を測定するためのものである。車間センサ１２は、測定信号を車間制御ＥＣＵ１内の目標加減速度算出手段５に対し出力する。

ここで、車間距離や車間時間は、レーダが送受信する波の送受信タイミングと波の速さとの関係から容易に算出可能である。また、相対速度は、算出された車間距離の時間変化から求めることが可能である。さらに、相対加速度は、相対速度の時間変化から求めることが可能である。したがって、車間制御ＥＣＵ１内の目標加減速度算出手段５は、車間センサ１２からの測定信号に基づいて先行車までの実車間距離Ｌを算出する。また、その算出された実車間距離Ｌを微分処理することにより自車と先行車との相対速度Ｖｒを算出する。さらに、その算出された相対速度Ｖｒを微分処理することにより自車と先行車との相対加速度Ａｒを算出する。なお、レーダではなくカメラの場合であっても、カメラの撮像画像をステレオ処理することによって、上記の実車間距離Ｌ等を算出することは可能である。

車間制御ＥＣＵ１には、また、車輪速センサ１４が接続されている。車輪速センサ１４は、自車の速度に応じた周期でパルス信号を車間制御ＥＣＵ１内の目標加減速度算出手段５に対し出力する。目標加減速度算出手段５は、車輪速センサ１４の出力信号に基づいて自車の車速Ｖ１を算出する。また、自車の車速Ｖ１を微分処理することにより自車の加速度Ａ１を算出する。さらに、自車と先行車との相対速度Ｖｒと自車の車速Ｖ１との関係に基づいて先行車の車速Ｖ２を算出し、自車と先行車との相対加速度Ａｒと自車の加速度Ａ１との関係に基づいて先行車の加速度Ａ２を算出する。

このように自車や先行車の加速度Ａ２等を算出することにより、先行車と自車が離れたり近づいたりする状況が、先行車と後続車がそれぞれどのような加減速をしたことによって生じたものなのかを把握することができる。例えば、「先行車の加速度Ａ２が０．２Ｇで自車の加速度Ａ１が０．１Ｇの場合」と「先行車の加速度（減速度）Ａ２が−０．１Ｇで自車の加速度（減速度）Ａ１が−０．２Ｇの場合」を比較すると、両者の相対加速度Ａｒは同じ１Ｇであっても、前者については先行車と自車が離れていく状況であり、後者については先行車と自車が近づく状況である。

目標加減速度算出手段５は、車間センサ１２や車輪速センサ１４の出力信号によって上述のように算出した実車間距離Ｌ、相対速度Ｖｒや相対加速度Ａｒ等に基づいて、目標車間距離と実車間距離Ｌとの車間距離偏差（先行車と自車との距離偏差）が零となるように自車に対する目標加減速度を算出する。なお、目標加減速度算出手段５は、相対速度Ｖｒが目標相対速度（例えば、０ｍ／ｓ）となるように目標加減速度を算出したり、目標車間時間となるように目標加減速度を算出したりしてもよい。

なお、目標車間距離や目標相対速度や目標車間時間といった目標車間関係値は、ユーザによって任意に設定されたり、所定のマップ（例えば、自車速に対する目標車間関係値が規定されたマップ）に基づいて設定されたりする。

目標加減速度算出手段５により算出された目標加減速度は、加減速制御手段６に出力される。加減速制御手段６は、自車の実加減速度が目標加減速度となるように、ブレーキＥＣＵ３やエンジンＥＣＵ２に制御信号を出して、自車を加減速制御する。

ブレーキＥＣＵ３は、各車輪を制動させるブレーキ装置を制御する。ブレーキ装置は、各車輪に制動力を発生させるブレーキアクチュエータ１６を有している。ブレーキアクチュエータ１６は、ブレーキＥＣＵ３に電気的に接続されており、ブレーキＥＣＵ３から指令される指令信号に応じた制動力を各車輪に発生させる。

エンジンＥＣＵ２は、車両の内燃機関に接続される吸気管に配設されたスロットルバルブを制御する。スロットルバルブには、アクチュエータとしてのスロットルモータが連結されている。このスロットルモータは、エンジンＥＣＵ２の指令に従って駆動制御され、スロットルバルブの開度（制御量）を調整する。スロットルバルブは、電子スロットル１５として、スロットルモータの駆動に応じた開度に調整され、内燃機関に供給される空気量を調整する。

これらのエンジンＥＣＵ２やブレーキＥＣＵ３は、加減速制御手段６からの制御信号を受けて、電子スロットル１５やブレーキアクチュエータ１６を制御する。なお、車間制御ＥＣＵ１をはじめとする、上記に例示したＥＣＵは、例えば、制御を実行するためのプログラムを実行するＣＰＵや、それらのプログラムを記憶したり、プログラムの演算結果を一時的に記憶したりするＲＯＭやＲＡＭ等からなる記憶手段を有している。例えば、目標加減速度算出手段５や加減速制御手段６は、このプログラムによって実現されるものであってよい。

それでは、本発明の車両用走行制御装置の動作例について説明する。まず、本実施例における目標加減速度算出手段５が算出する目標加減速度について詳細説明する。

図２は、目標加減速度算出のもととなる、車間距離偏差と相対速度との関係を定めるマップの一例である。車間距離偏差とは、目標車間距離と実車間距離Ｌとの差のことである。横軸は相対速度を、縦軸は車間距離偏差を示すものとする。横軸方向においてＯ点を目標相対速度（＝０ｍ／ｓ）として、右（正側）にいくほど先行車と自車が離れることを示し、左（負側）にいくほど近づくことを示す。他方、縦軸方向においてＯ点を目標車間距離偏差（＝０ｍ）として、Ｏ点に対し、上（正側）にいくほど先行車との距離が目標車間距離よりも遠くなることを示し、下（負側）にいくほど先行車との距離が目標車間距離を割り込んでいくことを示す。

では、図２に基づく目標加減速度の設定方法について説明する。図２のマップは、加速も減速も指令しない境界線ｇによって、加速を指令する領域と減速を指令する領域に分けられている。自車の走行態様が加速を指令する領域に該当するならば、目標加減速度は正となり、減速を指令する領域に該当するならば、目標加減速度は負となる。

例えば、先行車が目標車間距離よりも遠くにいて相対速度が正（離れる側）の場合、目標加減速度は正となる（領域ａ）。先行車が目標車間距離よりも遠くにいて相対速度が負（近づく側）の場合、近づき方が急ならば目標加減速度は負となり（領域ｂ）、近づき方がゆっくりならば目標加減速度は正となる（領域ｃ）。また、先行車が目標車間距離よりも割り込んでいて相対速度が正（離れる側）の場合、離れ方が急なら目標加減速度は正となり（領域ｄ）、離れ方がゆっくりならば目標加減速度は負となる（領域ｅ）。先行車が目標車間距離よりも割り込んでいて相対速度が負（近づく側）の場合、目標加減速度は負となる（領域ｆ）。

目標加減速度算出手段５によって算出された目標加減速度が正の場合には、加減速制御手段６はエンジンＥＣＵ２に対しスロットル開度を開ける側にする制御信号を送信する。これによって自車は加速する。一方、目標加減速度算出手段５によって算出された目標加減速度が負の場合には、加減速制御手段６はエンジンＥＣＵ２に対しスロットル開度を閉じる側にする制御信号を送信したり、ブレーキＥＣＵ３に対しブレーキを作動させる制御信号を送信したりする。これによって自車は減速する。このとき、詳細は後述するが、加減速制御手段６が加減速制御を実行するために参照するパラメータを相対速度Ｖｒにするか相対加速度Ａｒにするかによって、加減速制御の制御特性が変化する。

次に、図２に従い算出された目標加減速度によって自車がどのように加減速制御されるかについて説明する。図３は、本実施例の車間制御システムが実行する加減速制御を説明するための図である。図３（ａ）は、自車を加減速制御しているときの先行車の車速Ｖ２と後続車（自車）の車速Ｖ１との関係を示す図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）のときの相対速度Ｖｒを示す図である。図３（ｃ）は、図３（ａ）のときの相対加速度Ａｒを示す図である（言い換えれば、図３（ｂ）の波形の微分波形である）。図３（ｄ）は、図３（ｂ）で示されるパラメータ相対速度Ｖｒを参照して加減速制御を実行したときのスロットル開度Ｔｈｖを示す図である。図３（ｅ）は、図３（ｃ）で示されるパラメータ相対加速度Ａｒを参照して加減速制御を実行したときのスロットル開度Ｔｈａを示す図である。

区間Ａでは、自車が遠方から先行車よりも速い車速で先行車に近づいていることを示している。このとき、先行車が目標車間距離よりも遠くにいて相対速度が負であり、かつ、近づき方が急であるとして、算出される目標加減速度は負となる（図２の領域ｂ）。したがって、加減速制御手段６は、エンジンＥＣＵ２に対しスロットル開度を閉じる側にする制御信号を送信する。このとき、相対速度Ｖｒを参照した加減速制御（図３（ｄ））と相対加速度Ａｒを参照した加減速制御（図３（ｅ））の制御特性の違いはない。

区間Ｂでは、自車が先行車に追いつき、一定の車間距離を保ちながら追従していることを示している。このとき、加減速制御手段６は、目標車間距離と実車間距離Ｌとの車間距離偏差がゼロであることを維持するため、スロットル開度の調整を実施する（ブレーキによる調整も行う場合がある）。

区間Ｃでは、先行車の加速により先行車と自車が離れはじめた状態を示している。このとき、先行車が目標車間距離よりも遠くにいて相対速度が正であるとして、算出される目標加減速度は正となる（図２の領域ａ）。したがって、加減速制御手段６は、エンジンＥＣＵ２に対しスロットル開度を開ける側にする制御信号を送信する。

このとき、区間Ｃでは先行車の加速とともに相対速度Ｖｒは徐々に大きくなる（図３（ｂ））。相対速度Ｖｒを参照した加減速制御（図３（ｄ））は、相対速度Ｖｒの上昇に応じてスロットル開度を大きくする制御特性のため、自車の加速の立ち上がりが悪く先行車への追従性が悪い。一方、区間Ｃでは先行車の加速が始まるとともに一定の相対加速度Ａｒが発生する（図３（ｃ））。相対加速度Ａｒを参照した加速度制御（図３（ｅ））は、相対加速度Ａｒに応じてスロットル開度を大きくする制御特性のため、自車の加速の立ち上がりが良くなり先行車への追従性も良くなる。したがって、加減速制御手段６は、２つの加速度制御のうち、先行車への追従性の良い相対加速度Ａｒを参照した加速度制御（図３（ｅ））を選択し、実行する。

区間Ｄでは、相対加速度Ａｒを参照した加速度制御によって自車が先行車に追いつこうとしている状態を示している。加減速制御手段６は、相対加速度Ａｒを参照した加速度制御（図３（ｅ））を区間Ｃから継続して実行する。

区間Ｅでは、先行車の減速により先行車と自車が近づいている状態を示している。このとき、先行車が目標車間距離よりも遠くにいて相対速度が正であるとして、算出される目標加減速度は正となる（図２の領域ａ）。したがって、加減速制御手段６は、図２のマップの原則に従えば、エンジンＥＣＵ２に対しスロットル開度を開ける側にする制御信号を送信することになる。

ところが、区間Ｅでは相対加速度Ａｒが負に変化する（図３（ｃ））。相対加速度Ａｒを参照した加速度制御（図３（ｅ））は、相対加速度Ａｒが負のときにはスロットル開度を完全に閉じる（若しくは、ブレーキをかける）制御特性のため、自車の加速が制限されることになり、先行車への追従ができない。これに対し、区間Ｅでは先行車の減速とともに相対速度Ｖｒは徐々に小さくなる（図３（ｂ））。相対速度Ｖｒを参照した加減速制御（図３（ｄ））は、相対速度Ｖｒの減少に応じてスロットル開度を徐々に小さくする（若しくは、ブレーキを徐々にかける）制御特性のため、自車は加速を維持したまま先行車に追従することができる。

区間Ｆでは、自車が先行車に追いつき、一定の車間距離を保ちながら追従していることを示している。このとき、加減速制御手段６は、目標車間距離と実車間距離Ｌとの車間距離偏差がゼロであることを維持するため、スロットル開度の調整を実施する（ブレーキによる調整も行う場合がある）。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、実車間距離Ｌや相対速度Ｖｒや相対加速度Ａｒ等を算出するために車両に搭載された車間センサ１２や車輪速センサ１４を使用していたが、それらの算出した情報を道路側に設置されたインフラから得てもよい。例えば、走行路の特定ポイント毎に設置されている車両検知装置がある。車両検知装置は、赤外線等を利用して所定距離内で自己に接近する車両を検出する車両検出センサと、その車両検出結果を周辺車両に向けて送信する送信装置とを有している。この車両検知装置からの情報を自車が取得することによって、実車間距離Ｌ等の算出が可能となる。

本発明の車両用走行制御装置を適用した車間制御システムの一構成例を示す図である。 目標加減速度算出のもととなる、車間距離偏差と相対速度との関係を定めるマップの一例である。 本実施例の車間制御システムが実行する加減速制御を説明するための図である。

符号の説明

１ 車間制御ＥＣＵ
２ エンジンＥＣＵ
３ ブレーキＥＣＵ
５ 目標加減速度算出手段
６ 加減速制御手段
１２ 車間センサ
１４ 車輪速センサ

Claims (3)

1. 先行車と後続車との車間関係値が目標とする車間関係値になるように後続車に対し加減速制御を実行する車両用走行制御装置において、
   先行車と後続車との相対速度を算出する相対速度算出手段と、
   先行車と後続車との相対加速度を算出する相対加速度算出手段と、
   前記相対速度と前記相対加速度に基づいて先行車と後続車の位置関係を判定する位置関係判定手段と、
   前記位置関係判定手段によって判定された位置関係に応じて前記加減速制御を実行するために参照するパラメータを前記相対速度と前記相対加速度のいずれかから選択するパラメータ選択手段とを備えることを特徴とする車両用走行制御装置。
2. 前記パラメータ選択手段は、前記位置関係判定手段によって先行車の加速により先行車と後続車が離れていくと判断された場合には前記相対加速度を選択し、前記位置関係判定手段によって先行車の減速により先行車と後続車が近づいていくと判断された場合には前記相対速度を選択する、請求項１記載の車両用走行制御装置。
3. 前記位置関係判定手段は、前記相対速度が正の値かつ前記相対加速度が正の値の場合に先行車の加速により先行車と後続車が離れていくと判断し、前記相対速度が正の値かつ前記相対加速度が負の値の場合に先行車の減速により先行車と後続車が近づいていくと判断する、請求項２記載の車両用走行制御装置。