JP2008189055A - 追従制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 周辺環境に適した車間距離を確保して走行することを可能にする追従制御装置を提供する。
【解決手段】 追従制御装置１は、車両に搭載されたＥＣＵ２を備えている。ＥＣＵ２は、メモリ部１３に記憶されたドライバ好み車間距離マップから、ドライバの好みに応じた車間距離を設定する車間距離設定部１５と、前方レーダ９及び後方レーダ１０の検出信号に基づいて、自車両と周辺車両との車間距離等を求める周辺車両検出部１６と、自車両と周辺車両との車間距離等に基づいて、周辺車両の走行状態に応じた車間距離を求める車間距離設定部１７と、ドライバの好みに応じた車間距離と周辺車両の走行状態に応じた車間距離とを用いて、自車両と先行車両との目標車間距離を求める目標車間距離設定部１８と、目標車間距離に応じて速度を制御する速度制御部２０とを有している。
【選択図】 図２

Description

本発明は、自車両の前方を走行する先行車両に対して追従制御を行う追従制御装置に関するものである。

従来の追従制御装置としては、例えば特許文献１に記載されている車速制御装置が知られている。特許文献１に記載の車速制御装置は、非オートクルーズ時に、自車と先行車との車間距離を検出し、この車間距離データを集積すると共に、オートクルーズ時に、上記車間距離データに基づいて目標車間距離を設定し、この目標車間距離を保つように車速を制御するものである。
特開平７−３２９０９号公報

先行車両に対して最適とされる車間距離は、自車両の周辺を走行する周辺車両の走行状態等によって変わるものである。しかし、上記従来技術においては、オートクルーズ時に、周辺車両の走行状態等を全く考慮しないで目標車間距離を設定するので、先行車両に対して適切な車間距離が保たれないことがある。

本発明の目的は、周辺環境に適した車間距離を確保して走行することを可能にする追従制御装置を提供することである。

本発明は、自車両の前方を走行する先行車両に対して追従するように制御する追従制御装置において、自車両及び当該自車両の周辺を走行している周辺車両を含む複数の車両の車間距離を検出する車間距離検出手段と、車間距離検出手段で検出された複数の車両の車間距離に基づいて、周辺車両の走行状態に応じた第１車間距離を設定する第１車間距離設定手段と、第１車間距離設定手段で設定された第１車間距離を用いて、自車両と先行車両との目標車間距離を設定する目標車間距離設定手段と、目標車間距離設定手段で設定された目標車間距離に応じて自車両の速度を制御する手段とを備えることを特徴とするものである。

以上のような追従制御装置においては、自車両及び周辺車両を含む複数の車両の車間距離に基づいて、周辺車両の走行状態に応じた第１車間距離を設定する。このとき、例えば自車両が周辺車両の走行速度に合わせて走行可能となるような車間距離を、第１車間距離として設定する。そして、そのように設定された第１車間距離を用いて、自車両と先行車両との目標車間距離を設定し、この目標車間距離に応じて自車両の速度を制御する。これにより、周辺車両の走行状態を含む周辺環境に適した車間距離を確保した状態で走行することが可能となる。

好ましくは、自車両を運転するドライバの好みに応じた第２車間距離を設定する第２車間距離設定手段を更に備え、目標車間距離設定手段は、第１車間距離設定手段で設定された第１車間距離と第２車間距離設定手段で設定された第２車間距離とに基づいて、目標車間距離を設定する。

車両の車間距離は、運転するドライバの好みによっても異なる。そこで、自車両を運転するドライバの好みに応じた第２車間距離を更に設定し、第１車間距離と第２車間距離とに基づいて目標車間距離を設定することにより、周辺車両の走行状態を含む周辺環境だけでなくドライバの好みも考慮した最適な車間距離を確保した状態で走行することが可能となる。

また、好ましくは、車間距離検出手段は、自車両と当該自車両の後方を走行している後続車両との車間距離を検出し、第１車間距離設定手段は、自車両と後続車両との車間距離に基づいて第１車間距離を設定する。この場合には、後続車両の走行状態に適した車間距離を確保した状態で走行することが可能となる。

このとき、走行車線及び追い越し車線を含む車線種別を検出する車線種別検出手段を更に備え、第１車間距離設定手段は、車線種別検出手段により自車両が追い越し車線を走行していることが検出されたときは、自車両と後続車両との車間距離に基づいた第１車間距離の設定を行わないことが好ましい。車両が追い越し車線を走行している状態では、先行する車両を追い越すべく、走行車線の走行時に比べて速度を上げていることが多い。この場合には、自車両と後続車両との車間距離が急激に変動するため、適切な第１車間距離が得られない可能性がある。よって、自車両が追い越し車線を走行しているときには、自車両と後続車両との車間距離に基づいた第１車間距離の設定を実施しないようにすることで、不適当な第１車間距離を用いて目標車間距離が設定されることが防止される。

また、車間距離検出手段は、自車両が走行する車線に隣接する車線を走行している周辺車両同士の車間距離を検出し、第１車間距離設定手段は、周辺車両同士の車間距離に基づいて第１車間距離を設定しても良い。この場合には、隣の車線を走行している周辺車両の走行状態に適した車間距離を確保した状態で走行することが可能となる。

さらに、好ましくは、第１車間距離設定手段は、自車両が走行している車線毎に第１車間距離を設定する。この場合には、例えば走行車線の走行中に、追い越し車線を走行する時の第１車間距離を設定したり、これとは逆に、追い越し車線の走行中に、走行車線を走行する時の第１車間距離を設定することができる。

本発明によれば、周辺環境に適した車間距離を確保して走行することができる。これにより、例えばドライバの運転疲労を軽減することが可能となる。

以下、本発明に係わる追従制御装置の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明に係わる追従制御装置の一実施形態を示す概略構成図である。同図において、本実施形態の追従制御装置１は、車両に搭載されるＡＣＣ（アダプティブクルーズコントロール）システムに適用されるものである。ＡＣＣシステムは、設定速度を上限として、前方を走る先行車両の速度に合わせて一定の車間距離を確保するように、先行車両に追従して走行するシステムである。

追従制御装置１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等で構成された電子制御ユニット（ＥＣＵ）２を備えている。ＥＣＵ２のＣＰＵには、時計機能が内蔵されている。ＥＣＵ２には、ＡＣＣスイッチ３、車間切替スイッチ４、車速センサ５、人物認識カメラ６、ＧＰＳ機能付きのナビゲーション端末（ナビ端末）７、白線認識カメラ８、前方レーダ９、後方レーダ１０、スロットルバルブ１１及びブレーキアクチュエータ１２が接続されている。

ＡＣＣスイッチ３は、ドライバがＡＣＣを実行するか否かを指示入力するためのスイッチである。ＡＣＣスイッチ３をオンにすると、ＡＣＣが実行され、自車両が先行車両に追従するように自動制御される。

車間切替スイッチ４は、ドライバが車間モードを選択入力するためのスイッチであり、ＡＣＣスイッチ３がオン状態の時のみ作動する。車間切替スイッチ４は、車間モードを「長」→「中」→「短」→「オート」→「長」…という順に切り替えるように構成されている。

車速センサ５は、自車両の走行速度（車速）を検出するセンサである。人物認識カメラ６は、現在運転しているドライバの顔を撮像するカメラである。ナビ端末７は、道路種別（例えば一般道及び高速道）情報等といったナビ情報を取得する端末である。白線認識カメラ８は、自車両が走行している道路に付された白線の種別を撮像するカメラである。

前方レーダ９は、自車両の前部に設けられ、自車両とその前方を走行している他車両との距離を検出する（図４参照）。後方レーダ１０は、自車両の後部に設けられ、自車両とその後方を走行している他車両との距離を検出する（図４参照）。なお、前方レーダ９及び後方レーダ１０としては、例えばレーザレーダやミリ波レーダ等が用いられる。

電子制御ユニット（ＥＣＵ）２は、ＡＣＣスイッチ３がオン状態になっているときに、車間切替スイッチ４で選択された車間モードに応じて、先行車両に対する車間距離（車間時間）が目標車間距離（目標車間時間）に一致するようにスロットルバルブ１１及びブレーキアクチュエータ１２を制御する。

具体的には、車間切替スイッチ４により長モードが選択されると、先行車両に対する車間時間が第１所定値（例えば２秒）となるように制御する。車間切替スイッチ４により中モードが選択されると、先行車両に対する車間時間が上記第１所定値よりも小さい第２所定値（例えば１．５秒）となるように制御する。車間切替スイッチ４により短モードが選択されると、先行車両に対する車間時間が上記第２所定値よりも小さい第３所定値（例えば１秒）となるように制御する。

なお、上記のように自車両と先行車両との目標車間時間が設定されれば、下記式により自車両と先行車両との目標車間距離が決まる。なお、自車両の車速は、車速センサ５から分かる。
目標車間距離＝目標車間時間×車速

また、車間切替スイッチ４によりオートモードが選択されると、車速センサ５、前方レーダ９及び後方レーダ１０の検出値、ナビ端末７の取得情報、人物認識カメラ６及び白線認識カメラ８の撮像画像を入力し、所定の演算処理等を行い、自車両と先行車両との目標車間距離を求め、この目標車間距離に応じてスロットルバルブ１１及びブレーキアクチュエータ１２を制御する。

図２は、車間切替スイッチ４によりオートモードが選択されときに、ＥＣＵ２により追従制御を実行するための機能ブロック図である。同図において、ＥＣＵ２は、メモリ部１３と、ドライバ認識部１４と、ドライバ好み用の車間距離設定部１５と、周辺車両検出部１６と、周辺環境用の車間距離設定部１７と、目標車間距離設定部１８と、制御指令値生成部１９と、速度制御部２０とを有している。

メモリ部１３には、ＡＣＣ実行時のドライバ好み車間距離マップと、通常運転時のドライバ好み車間距離マップと、ドライバの顔画像データとが登録されている。ＡＣＣ実行時のドライバ好み車間距離マップは、ＡＣＣ実行時においてドライバが好む車間距離データを集めたものであり、通常運転時のドライバ好み車間距離マップは、ＡＣＣを実行しない通常運転時においてドライバが好む車間距離データを集めたものである。これらのドライバ好み車間距離マップのデータは、走行条件に従って自動的に更新（学習）されていく。

図３（ａ）は、ＡＣＣ実行時のドライバ好み車間距離マップの一例を示したものである。このドライバ好み車間距離マップは、道路種別（一般道、高速道）毎、時間帯（朝、昼、夕、夜、深夜）毎、車速（0km/h,10km/h,20km/h…200km/h）毎に区分けされた複数の車間距離データ及び学習フラグを有している。車間距離データとしては、車間切替スイッチ４の長モード、中モード及び短モードに対応する「長」、「中」、「短」の３種類がある。学習フラグとしては、学習が済んでいないことを示す「未」と、学習が済んだことを示す「済」とがある。

このようなＡＣＣ実行時のドライバ好み車間距離マップにおいて、各区分の車間距離データの初期値は「長」に設定され、各区分の学習フラグの初期値は「未」に設定される。なお、車間距離データの初期値を「長」にするのは、より安全面を考慮してのことである。

車間切替スイッチ４により長モードが選択され、実際に先行車両に対する車間時間が第１所定値（前述）となるように制御されると、ドライバ好み車間距離マップにおいて走行条件に該当する区分の学習が完了したものとして、学習フラグが「未」から「済」に書き換えられる。車間切替スイッチ４により中モードが選択され、実際に先行車両に対する車間時間が第２所定値（前述）となるように制御されると、ドライバ好み車間距離マップにおいて走行条件に該当する区分の学習が完了したものとして、車間距離データが「長」から「中」に書き換えられ、学習フラグが「未」から「済」に書き換えられる。車間切替スイッチ４により短モードが選択され、実際に先行車両に対する車間時間が第３所定値（前述）となるように制御されると、ドライバ好み車間距離マップにおいて走行条件に該当する区分の学習が完了したものとして、車間距離データが「長」から「短」に書き換えられ、学習フラグが「未」から「済」に書き換えられる。

このとき、ＥＣＵ２のＣＰＵから得られる現在の時間、ナビ端末７により取得された道路種別情報、車速センサ５により検出された走行速度に基づき、先行車両に対する車間時間を指定された車間モードに相当する時間にするような制御が所定回数行われたときに、ドライバ好み車間距離マップにおいて走行条件に該当する区分の学習が完了したものと判断される。例えば、車間切替スイッチ４により短モードを選択した状態で、朝の一般道において速度20km/hでの走行を所定回数実施したときには、図３（ａ）に示すように、該当する区分の車間距離データが「長」から「短」に書き換えられ、学習フラグが「未」から「済」に書き換えられる。

図３（ｂ）は、通常運転時のドライバ好み車間距離マップの一例を示したものである。このドライバ好み車間距離マップは、上記のＡＣＣ実行時のドライバ好み車間距離マップと同様の条件で区分けされた複数の車間距離データを有している。なお、このドライバ好み車間距離マップには、学習フラグは無い。

このような通常運転時のドライバ好み車間距離マップにおいて、各区分の車間距離データの初期値は「長」に設定される。そして、ＥＣＵ２のＣＰＵから得られる現在の時間、ナビ端末７により取得された道路種別情報、車速センサ５により検出された走行速度、前方レーダ９により検出された先行車両に対する車間距離に基づき、ドライバ好み車間距離マップにおいて走行条件に該当する区分の車間距離データを書き換える。例えば、実際に朝の一般道において速度20km/hで走行したときに、前方レーダ９により検出された先行車両に対する車間距離が「中」相当であった場合には、図３（ｂ）に示すように、該当する区分の車間距離データが「長」から「中」に書き換えられる。

なお、１台の自車両を複数の人間が運転する場合には、各ドライバに関するＡＣＣ実行時及び通常運転時のドライバ好み車間距離マップをメモリ部１３に登録しておく。また、各ドライバの顔画像データもメモリ部１３に登録しておく。

図２に戻り、ドライバ認識部１４は、人物認識カメラ６の撮像画像（顔画像）を入力し、画像処理を行い、これをメモリ部１３に記憶された顔画像データと照合することにより、現在運転しているドライバが誰であるかを特定する。そして、ドライバ認識部１４は、そのドライバ用のドライバ好み車間距離マップをメモリ部１３から読み出す。

ドライバ好み用の車間距離設定部１５は、メモリ部１３から読み出したドライバ好み車間距離マップ、車速センサ５の検出値及びナビ端末７の取得情報を入力し、現在の時間帯、現在走行している道路の種別、現在の車速に応じた車間距離データをドライバ好み車間距離マップから選択し、この車間距離データに対応した車間距離（車間時間）を求める。

このとき、本処理はＡＣＣ実行時の処理であるため、ＡＣＣ実行時のドライバ好み車間距離マップが通常運転時のドライバ好み車間距離マップよりも優先して使用される。具体的には、ＡＣＣ実行時のドライバ好み車間距離マップにおいて、現在の時間帯、現在走行している道路の種別、現在の車速に応じた車間距離データが既に学習済である場合には、当該車間距離データをそのまま採用し、未だ学習されていない場合には、通常運転時のドライバ好み車間距離マップにおける同じ区分の車間距離データを採用する。

周辺車両検出部１６は、前方レーダ９及び後方レーダ１０の検出信号に基づいて、自車両と周辺車両（先行車両・後続車両）との車間距離、走行方向に隣合う周辺車両同士の車間距離を求める。

具体的には、例えば図４に示すように、自車両Ｐと同じ車線において自車両Ｐの前方を走行している先行車両Ｑ_１及び更にその前方を走行している先々行車両Ｑ_２が存在する場合には、前方レーダ９の検出信号に基づいて、自車両Ｐと先行車両Ｑ_１との車間距離ｄ_１、先行車両Ｑ_１と先々行車両Ｑ_２との車間距離ｄ_２を求める。また図４に示すように、自車両Ｐと同じ車線において自車両Ｐの後方を走行している後続車両Ｑ_３が存在する場合には、後方レーダ１０の検出信号に基づいて、自車両Ｐと後続車両Ｑ_３との車間距離ｄ_３を求める。また図４に示すように、自車両Ｐが走行する車線に隣接する車線を走行している周辺車両Ｑ_４，Ｑ_５が存在する場合には、前方レーダ９及び後方レーダ１０の検出信号に基づいて、周辺車両Ｑ_４，Ｑ_５同士の車間距離ｄ_４を求める。

周辺環境用の車間距離設定部１７は、白線認識カメラ８の撮像画像及び周辺車両検出部１６で得られた車間距離の抽出値に基づいて、自車両が現在走行している車線において先行車両に対して最適な車間距離（車間時間）を求める。具体的には、周辺車両検出部１６で得られた車間距離の抽出値から、例えば車線毎に各車両間の車間時間の平均値を算出し、この平均値を用いて当該最適な車間距離を求める。このとき、周辺車両が長時間にわたって検出されない場合には、車間距離の抽出値が上記の長モードに相当する値であるとして平均値を算出する。

ただし、上記のような車間距離（車間時間）の算出は、自車両が走行車線（図４に示す左車線）を走行する場合のみ行い、自車両が追い越し車線（図４に示す右車線）を走行する場合には行わないのが望ましい。自車両が追い越し車線を走行する場合は、自車両が速度を上げている後続車両にあおられたりして、車自車両と後続車両との車間距離が急激に変動し、最適な車間距離（車間時間）が得られない可能性があるからである。

目標車間距離設定部１８は、車間距離設定部１５により得られた車間距離（ドライバの好みに応じた第２車間距離）と、車間距離設定部１７により得られた車間距離（周辺車両の走行状態に応じた第１車間距離）とを用いて、自車両と先行車両との目標車間距離（目標車間時間）を求める。具体的には、例えば第１車間距離と第２車間距離のうち長いほうの車間距離を目標車間距離としても良いし、或いは第１車間距離と第２車間距離との加重平均を算出し、これを目標車間距離としても良い。

制御指令値生成部１９は、自車両と先行車両との実車間距離（実車間時間）が目標車間距離設定部１８により得られた目標車間距離（目標車間時間）になるようにスロットルバルブ１１及びブレーキアクチュエータ１２を制御するための制御指令値を求める。

このとき、制御指令値が急激に変化すると、スロットルバルブ１１及びブレーキアクチュエータ１２の動きがぎくしゃくする。このため、制御指令値生成部１９は、比較的緩やかに高くなるような変化率をもった制御指令値を生成する。これにより、スロットルバルブ１１及びブレーキアクチュエータ１２をスムーズに動作させることが可能となる。

速度制御部２０は、制御指令値生成部１９で得られた制御指令値に従ってスロットルバルブ１１及びブレーキアクチュエータ１２を制御することにより、自車両の走行速度を制御する。

以上のように本実施形態にあっては、ＡＣＣ制御を実施する際に、自車両を運転するドライバの好みだけでなく、自車両の周辺を走行する周辺車両の走行状態も考慮して、自車両と先行車両との目標車間距離を求め、先行車両に対する実車間距離が目標車間距離となるように自車両の走行速度を制御する。このため、例えばドライバの好む車間距離が短い場合であっても、周辺車両の走行状態によっては、先行車両に対する車間距離が長くなるように補正されることがある。

これにより、ドライバの好みや周辺車両の走行状態に応じた適切な車間距離（車間時間）が先行車両に対して確保された状態で走行することができる。従って、先行車両に対して有効な追従制御を実施することができるため、ドライバの負担を十分に軽減し、利便性を向上させることが可能となる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、車間モードを「長」、「中」、「短」、「オート」の何れかに設定するための車間切替スイッチ４を設けると共に、ＥＣＵ２の車間距離設定部１５において、ＡＣＣ用及び通常運転用という２種類のドライバ好み車間距離マップを使用して、ドライバの好みに応じた車間距離を設定するようにしたが、車間切替スイッチ４は特に無くても良い。この場合には、図３（ｂ）に示すような通常運転時のドライバ好み車間距離マップのみを使用して、ドライバの好みに応じた車間距離を設定すれば良い。

本発明に係わる追従制御装置の一実施形態を示す概略構成図である。 図１に示したＥＣＵにより追従制御を実行するための機能ブロック図である。 図２に示したメモリ部に記憶されたドライバ好み車間距離マップの一例を表す表である。 自車両の周囲に他車両が走行している状況を示す概念図である。

符号の説明

１…追従制御装置、２…電子制御ユニット（ＥＣＵ）、５…車速センサ（第２車間距離設定手段）、６…人物認識カメラ（第２車間距離設定手段）、７…ナビゲーション端末（第２車間距離設定手段）、８…白線認識カメラ（車線種別検出手段）、９…前方レーダ（車間距離検出手段）、１０…後方レーダ（車間距離検出手段）、１１…スロットルバルブ、１２…ブレーキアクチュエータ、１３…メモリ部（第２車間距離設定手段）、１４…ドライバ認識部（第２車間距離設定手段）、１５…ドライバ好み用の車間距離設定部（第２車間距離設定手段）、１６…周辺車両検出部（車間距離検出手段）、１７…周辺環境用の車間距離設定部（第１車間距離設定手段）、１８…目標車間距離設定部（目標車間距離設定手段）、１９…制御指令値生成部、２０…速度制御部、Ｐ…自車両、Ｑ_１…先行車両（周辺車両）、Ｑ_２…後続車両（周辺車両）、Ｑ_３〜Ｑ_５…周辺車両。

Claims (6)

1. 自車両の前方を走行する先行車両に対して追従するように制御する追従制御装置において、
   前記自車両及び当該自車両の周辺を走行している周辺車両を含む複数の車両の車間距離を検出する車間距離検出手段と、
   前記車間距離検出手段で検出された前記複数の車両の車間距離に基づいて、前記周辺車両の走行状態に応じた第１車間距離を設定する第１車間距離設定手段と、
   前記第１車間距離設定手段で設定された前記第１車間距離を用いて、前記自車両と前記先行車両との目標車間距離を設定する目標車間距離設定手段と、
   前記目標車間距離設定手段で設定された前記目標車間距離に応じて前記自車両の速度を制御する手段とを備えることを特徴とする追従制御装置。
2. 前記自車両を運転するドライバの好みに応じた第２車間距離を設定する第２車間距離設定手段を更に備え、
   前記目標車間距離設定手段は、前記第１車間距離設定手段で設定された前記第１車間距離と前記第２車間距離設定手段で設定された前記第２車間距離とに基づいて、前記目標車間距離を設定することを特徴とする請求項１記載の追従制御装置。
3. 前記車間距離検出手段は、前記自車両と当該自車両の後方を走行している後続車両との車間距離を検出し、
   前記第１車間距離設定手段は、前記自車両と前記後続車両との車間距離に基づいて前記第１車間距離を設定することを特徴とする請求項１または２記載の追従制御装置。
4. 走行車線及び追い越し車線を含む車線種別を検出する車線種別検出手段を更に備え、
   前記第１車間距離設定手段は、前記車線種別検出手段により前記自車両が前記追い越し車線を走行していることが検出されたときは、前記自車両と前記後続車両との車間距離に基づいた前記第１車間距離の設定を行わないことする請求項３記載の追従制御装置。
5. 前記車間距離検出手段は、前記自車両が走行する車線に隣接する車線を走行している前記周辺車両同士の車間距離を検出し、
   前記第１車間距離設定手段は、前記周辺車両同士の車間距離に基づいて前記第１車間距離を設定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の追従制御装置。
6. 前記第１車間距離設定手段は、前記自車両が走行している車線毎に前記第１車間距離を設定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載の追従制御装置。
   
   
   

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