JP2008162488A - 車両の走行制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】先行車との車間距離に係る複数の制御系として、高速道路走行時のみ使われることを前提に構成される制御系Ａ、一般道路走行時にも使われることを前提に構成される制御系Ｂ、を備える車両の走行制御装置において、仮想的な車線形状から確定される先行車に対する捕捉性を高める。
【解決手段】自車進行路の車線幅として制御系Ａの動作モード時に高速道路走行に適合する車線幅を設定すると共にそれ以外のときは一般道路走行に適合する車線幅に設定する手段(S6〜S8）、自車進行路の曲率と車線幅とから自車進行路の車線形状を設定する手段(S9)、自車進行路の車線形状上の最も近い前方車を先行車と確定する手段(S10)、を備える。
【選択図】図８

Description

この発明は、先行車との車間距離に係る複数の制御系を備える車両の走行制御装置に関する。

先行車との車間距離に係る制御系としては、先行車との車間距離を目標値に維持するように車両の制駆動力を調整する制御系（車間保持制御）がある。また、先行車との車間距離が安全車間距離以下になると警報手段を作動させる制御系（車間警報制御）が開示される（特許文献１）。
特許第３０８９８６４号

車間保持制御において、先行車の捕捉性を高めるため、自車の車速とヨーレートとから自車進行路として自車の進行方向に沿う曲率を推定する手段、自車進行路の車線幅を設定する手段、自車進行路の曲率と車線幅とから自車進行路の車線形状を設定する手段、車線形状上の最も近い前方車を所定の車間距離を保つべき対象の先行車と確定する手段、を備えるものがある（特願２００６−７９０６６号）。

車間保持制御は、高速道路走行時のみ使われることを前提に構成される。そのため、車線幅は、高速道路に適合する設定になっている。先行車との車間距離に係る複数の制御系として、車間保持制御のように高速道路走行時のみ使われることを前提に構成される制御系Ａ、車間警報制御のように一般道路走行時にも使われることを前提に構成される制御系Ｂ、を備える場合、車線幅は高速道路に適合する設定のため、制御系Ｂを一般道路走行時に使うと、車線幅が広すぎて隣接車線の走行車を先行車と誤認しやすく、制御対象（例えば、車間警報）の誤作動を招きやすい。そのため、車線幅を車速に対応させることが考えられるが、ある車速域においては、高速道路走行時に狭すぎたり、一般道路走行時に広すぎたり、何れかになってしまう。車線幅が狭すぎると、先行車を見失いやすくなる。

この発明は、このような改善すべき課題を踏まえつつ、先行車との車間距離に係る複数の制御系として、高速道路走行時のみ使われることを前提に構成される制御系Ａ、一般道路走行時にも使われることを前提に構成される制御系Ｂ、を備える車両の走行制御装置において、先行車の捕捉性を高めることを目的とする。

第１の発明は、車両の走行制御装置において、先行車との車間距離に係る複数の制御系として、高速道路走行時のみに使われることを前提に構成される制御系Ａ、一般道路走行時にも使われることを前提に構成される制御系Ｂ、を備え、自車のヨーレートと車速の検出信号とから自車進行路として自車の進行方向に沿う曲率を推定する手段、自車進行路の車線幅として制御系Ａの動作モード時に高速道路走行に適合する車線幅を設定すると共にそれ以外のときは一般道路走行に適合する車線幅に設定する手段、自車進行路の曲率と車線幅とから自車進行路の車線形状を設定する手段、前方車との位置を検出する手段、自車進行路の車線形状上の最も近い前方車を先行車と確定する手段、を備えることを特徴とする。

第２の発明は、車両の走行制御装置において、先行車との車間距離に係る複数の制御系として、高速道路走行時のみに使われることを前提に構成される制御系Ａ、一般道路走行時にも使われることを前提に構成される制御系Ｂ、を備え、自車のヨーレートと車速の検出信号とから自車進行路として自車の進行方向に沿う曲率を推定する手段、自車が高速道路走行中か一般道路走行中かを識別する手段、自車進行路の車線幅として自車が高速道路走行中のときは高速道路に適合する車線幅を設定すると共に一般道路走行中のときは一般道路に適合する車線幅に設定する手段、自車進行路の曲率と車線幅とから自車進行路の車線形状を設定する手段、自車と前方車との位置関係を検出する手段、自車進行路の車線形状上の最も近い前方車を先行車と確定する手段、を備えることを特徴とする。

第３の発明は、第１の発明または第２の発明に係る車両の走行制御装置において、車線幅の設定を車速に応じて広げるように補正する手段、を備えることを特徴とする。

第４の発明は、第３の発明に係る車両の走行制御装置において、一般道路用の車線幅に対して車速が所定値以上のときは車線幅をそれ以上に広げないように補正を制限する手段、を備えることを特徴とする。

第１の発明においては、制御系Ａの動作モード時に高速道路走行に適合する車線幅が設定され、それ以外のときは一般道路走行に適合する車線幅が設定される。従って、一般道路走行時に車線幅が広すぎたりすることなく、先行車を適確に捕捉することができる。制御の動作モードにより、車線幅の設定を変更するので、ハード的な手段の追加を必要とせず、ソフト的に安価な対応が可能となる。

第２の発明においては、高速道路走行中のときは高速道路に適合する車線幅が設定され、一般道路走行中のときは一般道路に適合する車線幅に設定される。自車が高速道路走行中か一般道路走行中かを識別する手段が必要となるが、先行車を誤認することなく適確に捕捉することができる。自車が高速道路走行中か一般道路走行中かを識別する手段としては、ＧＰＳやＥＴＣや手動の高速道路走行／一般道路走行切り替えスイッチなどを使って行うこともできる。

第３の発明においては、車速が高くなる程、車線幅の設定を広く補正することにより、先行車の捕捉性が高められる。

第４の発明においては、補正の制限により、一般道路用の車線幅が広くなり過ぎるのを防止できる。

図１において、１０は走行制御装置としてトラックに搭載されるＡＣＣ（Adaptive Cruise Control)システムの電子制御ユニット(ＡＣＣ-ＥＣＵ)であり、先行車との車間距離に係る複数の制御系を備える。１１は先行車との実車間距離を目標車間距離に維持するように車両の制駆動力を制御する車間保持制御系であり、４１は先行車との車間距離が安全車間距離以下になると警報手段（ブザー１４）を作動させる車間警報制御系であり、ＡＣＣシステム１０は図示しないが、車速を一定（目標値）に維持するように車両の制駆動力を制御する定速走行制御系を備える。

車間保持制御系１１および定速走行制御系が高速道路走行時のみに使われることを前提に構成される制御系Ａ、車間警報制御系４１が一般道路走行時にも使われることを前提に構成される制御系Ｂ、となる。

１２は走行制御システム１０の操作系であり、メインスイッチのほか、各種の機能スイッチが配置される。１３はＡＣＣシステム１０の表示系であり、各種のＡＣＣ情報を表示する。ＡＣＣシステム１０の操作系において、運転者のスイッチ操作により、制御系の動作モードが選択される。

１５はエンジンの電子制御ユニット（エンジン-ＥＣＵ）であり、１６はリターダの電子制御ユニット（リターダ-ＥＣＵ）であり、１７はトランスミッションの電子制御ユニット（Ｔ／Ｍ-ＥＣＵ）であり、１８は前方車との実車間距離を検出する車間距離レーダ装置であり、１９は車両の重心点回りの角速度（ヨーレート）を検出するヨーレートセンサであり、これらはＡＣＣ-ＥＣＵの車間距離制御系１１にＣＡＮバスを介して接続される。

エンジン-ＥＣＵ１５は、ＡＣＣ-ＥＣＵ１１からの車速指令に基づいて車速制御系が燃料噴射制御系の燃料噴射量およびエキゾーストブレーキのON-OFFを制御する。Ｔ／Ｍ-ＥＣＵ１７は、ＡＣＣ-ＥＣＵ１１から車速指令に基づいて車両の変速（クラッチの断続およびトランスミッションのギヤシフト）を制御する。リターダ-ＥＣＵ１６は、ＡＣＣ-ＥＣＵ１０の車間保持制御系１１からの車速指令に基づいてリターダのON-OFFを制御する。

図２は、レーダ装置１８の構成に説明する概要図であり、図外のレーダ（ミリ波の送信部およびその反射波の受信部）、その受信情報から前方車の位置（距離，角度）を検出する手段２１、自車の車速とヨーレートとから自車進行路（自車の進行方向に沿う曲率）を推定する手段２３、自車進行路の車線幅（マップデータ）を格納する手段２４、自車進行路の推定曲率と車線幅とから自車進行路の車線形状を設定する手段２５、前方車の位置情報に基づいて自車進行路の車線形状上の最も近い前方車を先行車（追従制御対象）と確定しつつその先行車の位置情報をＡＣＣユニット１１へ出力する手段２６、を備える。２７は自車の車速を検出する車速センサである。

図３は、車線形状の説明図であり、自車のヨーレートと車速とから自車進行路（進行方向の中心線）が推定され、この中心線（図４、参照）に車線幅を与えることにより、自車進行路の車線形状（網掛領域）が設定される。図３は直進走行時の車線形状であり、車線幅は、自車進行路の水平方向に設定するものであり、制御系Ａの動作モード時に高速道路走行に適合する車線幅が設定され、それ以外のときは一般道路走行に適合する車線幅が設定されるのである。

図４の旋回走行時においては、進行方向の中心線が推定曲率に沿って湾曲するため、その接線と垂直に交わる方向の車線幅（図示せず）が水平方向の車線幅より小さくなるので、実際の車線形状との整合を取る上から、車線幅の補正手段（図示せず）が備えられる。

補正手段においては、図５の表のような車線幅変更マップが設定され、曲率半径（推定曲率の逆数）および距離に対応するゲイン（補正係数）により、自車進行路に与える水平方向の車線幅（マップデータの設定値）を補正するようになっている。補正後の車線幅＝マップデータの設定値×ゲイン、となる。図５の表において、各ゲインの中間値は、補間処理により求められる。

図４は、先行車確定方法の説明図であり、先行車は車線形状と前方車位置情報とから確定される、図４においては、３台の前方車がレーダにより捕捉され、○の２台の前方車については、車線形状上になく、先行車候補とならない。●の１台の前方車については、車線形状上にあるため、先行車候補となり、●の先行車候補は、１台のみのため、これが自車の追従走行すべき対象の先行車と確定されるのである。この先行車の位置情報はＡＣＣシステム１１へ出力され、車間距離制御系において、先行車との実車間距離を目標車間距離に保つように車両の制駆動力が制御される。

前方車の位置情報は、エンジン振動などによる誤差を含むため、前方車との角度（レーダの前方車角度情報）については、誤差を補正する手段３０（図２、参照）が備えられる。補正手段３０においては、図６の表のような前方車位置情報補正マップが設定され、レーダの前方車位置情報（角度と距離）に対応するゲイン（補正係数）により、レーダの前方車角度情報を補正するようになっている。補正後の前方車角度情報＝レーダの前方車角度情報×ゲイン、となる。図６の表において、各ゲインの中間値は、補間処理により求められる。

図２において、３１はヨーレートセンサ１９が持つ応答遅れを補正する手段である。ヨーレートセンサ１９の応答遅れは、ヨーレートの変動に比例するため、図７の表のようなヨーレート補正マップが設定され、曲率半径（推定曲率の逆数）に対応するゲイン（補正係数）により、ヨーレートセンサ１９の応答遅れを補正するようになっている。補正後のヨーレート＝ヨーレートセンサの出力値×ゲイン、となる。３５は補正手段３１への推定曲率を車速と後述の第２フィルタ処理後のヨーレートとから演算する手段である。図７のゲインの中間値は、補間処理により求められる。

３２はヨーレートに乗るノイズ（高周波成分）を除去（平滑化）する第１フィルタであり、３３は同じく第２フィルタであり、３４は第２フィルタ処理後のヨーレートの変動を演算する手段である。第１フィルタ３２は、演算手段３５からの入力（ヨーレートの変動の演算値）に基づいて、車両の操舵に伴うヨーレートの変動（低周波成分）の発生を判定すると、時定数を直進時よりも相対的に小さく補正する手段（図示せず）を備える。第２フィルタ３３の時定数は、所定の固定値に設定される。

これにより、第２フィルタ処理後のヨーレートから車両の操舵に伴う変動（低周波成分）が判定されると、第１フィルタ３２の時定数が小さく補正される。このため、第１フィルタ３２の応答遅れが小さくなり、Ｓ字カーブ等においても、先行車を適確に捕捉することができる。第１フィルタ３２の直進時の時定数は、ヨーレートに乗るノイズの除去率を高めるため、大きく設定することが可能となるのである。

第２フィルタ３３の時定数を小さく設定することにより、ヨーレートの変動を感度よく判定可能となり、第１フィルタ３２の時定数の変更時期が早まるため、Ｓ字カーブ等においても、先行車を適確に捕捉することができる。第１フィルタ３２のみの場合、直進時の時定数の設定が難しい。つまり、第２フィルタ３３を加えることにより、ヨーレートの変動を感度よく判定しつつ、応答遅れも最小限に抑えることができる。また、第１フィルタ３２の時定数は、第２フィルタ３３の時定数が固定値のため、これを基準に設定しやすくなる。

図８は、ＡＣＣシステム１０の制御内容を説明するフローチャートであり、所定の周期毎に実行される。S1においては、車速の検出信号を読み込む。S2においては、ヨーレートセンサの検出信号を読み込む。S3においては、第１フィルタの時定数を制御する。S4においては、車速と第１フィルタ処理後のヨーレートとから自車の進行方向に沿う曲率を演算する。S5においては、自車進行路（自車の進行方向の中心線）を推定する。

S6においては、制御系Ａの動作モード時（車間保持制御系１１または定速走行制御系の選択時）かどうかを判定する。S6の判定がyesのときは、S7へ進み、高速道路走行に適合する車線幅を設定する。S6の判定がnoのときは、S8へ進み、一般道路走行に適合する車線幅を設定する。

S9においては、自車進行路に車線幅（S7の設定値またはS8の設定値）を与えて車線形状を設定する。S10においては、前方車位置情報と車線形状との照合により、車線形状上で最も自車に近い前方車を先行車と確定するのである。

このような制御により、制御系Ａの動作モード時は、高速道路走行に適合する車線幅が設定され、それ以外のときは、一般道路走行に適合する車線幅が設定される。従って、一般道路走行時に車線幅が広すぎたりすることなく、先行車を適確に捕捉することができる。制御の動作モードにより、車線幅の設定を変更するので、ハード的な手段の追加を必要とせず、ソフト的に安価な対応が可能となる。

車線幅は、先行車に対する捕捉性を高めるため、車速が高くなる程、広くなるように補正することが考えられる。その場合、車線幅が広くなり過ぎると、隣接車線の走行車を先行車と誤認しやすくなるので、とくに一般道路用の車線幅に対しては、車速が所定値以上になると、車線幅をそれ以上に広げないように補正を制限すると良い。

図８のS6においては、制御系Ａの動作モード時かどうかの判定を行うが、自車が高速道路走行中かそれとも一般道路走行中かを識別する処理に代えることも考えられる。その場合、高速道路走行中のときは、高速道路に適合する車線幅が設定され、一般道路走行中のときは、一般道路に適合する車線幅に設定される。

自車が高速道路走行中か一般道路走行中かを識別する手段は必要となるが、先行車を誤認することなく適確に捕捉することができる。自車が高速道路走行中か一般道路走行中かを識別する手段としては、ＧＰＳやＥＴＣや手動の高速道路走行／一般道路走行切り替えスイッチなどを使って行うこともできる。

ＡＣＣシステムの構成を説明する概要図である レーダ装置の構成を説明するブロック図である。 車線形状の説明図である。 先行車の確定方法の説明図である。 車線幅変更マップを例示する表である。 前方車位置情報補正マップを例示する表である。 ヨーレート補正マップを例示する表である。 レーダ装置の制御内容を説明するフローチャートである。

符号の説明

１０ ＡＣＣシステム
１１ 車間距離制御系
１５ エンジン-ＥＣＵ
１７ Ｔ／Ｍ-ＥＣＵ
１８ 車間距離レーダ装置
１９ ヨーレートセンサ
２１ 前方車位置情報検出手段
２３ 自車進行路推定手段
２４ 車線幅設定手段
２５ 車線形状設定手段
２６ 先行車判定手段
２７ 車速センサ
３２ 第１フィルタ
３３ 第２フィルタ
３４ ヨーレート変動演算手段
４１ 車間警報制御系

Claims (4)

1. 先行車との車間距離に係る複数の制御系として、高速道路走行時のみに使われることを前提に構成される制御系Ａ、一般道路走行時にも使われることを前提に構成される制御系Ｂ、を備え、自車のヨーレートと車速の検出信号とから自車進行路として自車の進行方向に沿う曲率を推定する手段、自車進行路の車線幅として制御系Ａの動作モード時に高速道路走行に適合する車線幅を設定すると共にそれ以外のときは一般道路走行に適合する車線幅に設定する手段、自車進行路の曲率と車線幅とから自車進行路の車線形状を設定する手段、自車と前方車との位置関係を検出する手段、自車進行路の車線形状上の最も近い前方車を先行車と確定する手段、を備えることを特徴とする車両の走行制御装置。
2. 先行車との車間距離に係る複数の制御系として、高速道路走行時のみに使われることを前提に構成される制御系Ａ、一般道路走行時にも使われることを前提に構成される制御系Ｂ、を備え、自車のヨーレートと車速の検出信号とから自車進行路として自車の進行方向に沿う曲率を推定する手段、自車が高速道路走行中か一般道路走行中かを識別する手段、自車進行路の車線幅として自車が高速道路走行中のときは高速道路に適合する車線幅を設定すると共に一般道路走行中のときは一般道路に適合する車線幅に設定する手段、自車進行路の曲率と車線幅とから自車進行路の車線形状を設定する手段、自車と前方車との位置関係を検出する手段、自車進行路の車線形状上の最も近い前方車を先行車と確定する手段、を備えることを特徴とする車両の走行制御装置。
3. 車線幅の設定を車速に応じて広げるように補正する手段、を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に係る車両の走行制御装置。
4. 一般道路用の車線幅に対して車速が所定値以上のときは車線幅をそれ以上に広げないように補正を制限する手段、を備えることを特徴とする請求項３に係る車両の走行制御装置。