JP2009262895A - 車両用走行制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両用走行制御装置において、カーブ走行時に乗員に与える違和感を低減する。
【解決手段】先行車に追従して走行する追従制御機構を有する車両走行制御装置は、ナビゲーション装置３から道路形状情報を取得して、自車両前方のカーブを検出するカーブ検出手段１と、検出されたカーブの形状に応じて、カーブ走行時の目標車速（以下、カーブ走行時目標車速）を算出する第１算出手段１と、先行車との状態に応じた車速（以下、追従車速）を算出する第２算出手段１とを備える。さらに、自車両の前方にカーブおよび先行車が検出されている場合であって、カーブ走行時目標車速が追従車速より小さいときは、先行車に対する追従制御を実行するために必要な所要加速度を、追従制御機構による追従加速度として設定するのではなく、所要加速度よりも低減させた加速度を追従加速度として設定する加速度抑制手段１と備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、車速を制御する車両用走行制御装置に関する。

ナビゲーション装置から得られる自車両前方の道路形状（カーブ形状）に応じた車速（カーブ車速）を制御するとともに、検出した先行車と所定の車間距離を保つように車速（追従車速）を制御する車両制御装置が知られている（たとえば特許文献１）。
特開２００２−１２３８９８号公報

しかしながら、カーブ車速により車速を制御する際に先行車を検出すると、追従車速を優先するので、先行車がカーブを抜けて加速した場合、自車両がカーブを走行中であっても先行車に追従するために加速をするという問題がある。
さらに、カーブ車速と追従車速のうち低い車速を目標車速として設定して車速を制御するので、先行車が自車両よりも所定の割合で高速で走行している場合にカーブ車速で制御すると、乗員は先行車に置いていかれるような違和感（置いていかれ感）を抱くという問題がある。

本発明は、先行車に追従して走行する追従制御機構を有する車両走行制御装置において、 ナビゲーション装置から道路形状情報を取得して、自車両前方のカーブを検出するカーブ検出手段と、カーブ検出手段により検出されたカーブの形状に応じて、カーブ走行時の目標車速（以下、カーブ走行時目標車速）を算出する第１算出手段と、先行車との状態に応じた車速（以下、追従車速）を算出する第２算出手段と、自車両の前方にカーブおよび先行車が検出されている場合であって、カーブ走行時目標車速が追従車速より小さいときは、先行車に対する追従制御を実行するために必要な所要加速度を、追従制御機構による追従加速度として設定するのではなく、所要加速度よりも低減させた加速度を追従加速度として設定する加速度抑制手段とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、カーブ走行車速が追従車速未満の場合は追従車速を目標車速として設定するとともに、自車両の車速を設定された目標車速とするための加速度を抑制できる。

図面を参照して、本発明による車両用走行制御装置の実施の形態を説明する。図１は、実施の形態による車両用走行制御装置の構成を示すブロック図である。この車両用走行制御装置は、コントローラ１、操作スイッチ２、ナビゲーション装置３、車間距離センサ４、車速センサ５、エンジンコントローラ６、ブレーキコントローラ７、および報知装置８を備える。

操作スイッチ２は、車両用走行制御装置のオン／オフを切替える際や、自車両の速度もしくは先行車との車間距離を設定する際に、ドライバにより操作される。ナビゲーション装置３は、経路探索や経路案内を行う装置であり、車両の位置情報（Ｘ，Ｙ）を検出するためのＧＰＳ（Global Positioning System）受信機、地図情報を記憶した記憶媒体、および地図情報に対応した地図を表示するためのモニタ等を備えている。記憶媒体に記憶されている地図情報には、道路の種別（高速道路、一般道路等）の情報とともに、道路の制限速度情報が含まれている。ナビゲーション装置３は、検出した自車位置と地図情報とに基づいて自車両が走行している道路を判定し、自車両前方の道路形状（カーブ形状）や、その道路の制限速度を検出する。

車間距離センサ４は、たとえば車両の前方グリルもしくはバンパ部等に取り付けられたレーザレーダから自車両前方にレーザ光を送出し、自車両前方に存在する先行車両（先行車）に反射して戻ってくる反射光を受光することにより、先行車の有無、先行車との間の車間距離Ｌおよび相対速度（速度差）Ｖ_Ｔを検出する。なお、車間距離センサ４は、レーザレーダに限らず、ミリ波レーダ、カメラ等であってもよいし、それら複数を用いてもよい。

車速センサ５は、自車両の速度（自車速Ｖ0）を検出する。自車両が、たとえば後輪駆動の場合に、通常走行時における自車速Ｖ0は、前輪の車輪速Ｖ_Ｗ１、Ｖ_Ｗ２の平均値として次式（１）を用いて算出される。
Ｖ0＝（Ｖ_Ｗ１＋Ｖ_Ｗ２）／２ ・・・（１）

エンジンコントローラ６は、後述するコントローラ１からの指示に基づいて、図示しないブレーキバルブの開閉を調整して、エンジントルクを制御することにより、車両の加減速を制御する。ブレーキコントローラ７は、後述するコントローラ１からの指示に基づいて、各車輪に設けられている油圧ブレーキのブレーキ液圧を制御することによって、車両の減速度を制御する。

報知装置８は、たとえば、スピーカであり、コントローラ１からの指示に基づいて、走行している道路の制限車速が変化したことをドライバに知らせるための音声を出力する。

コントローラ１は、ＣＰＵ、およびメモリ等の周辺回路を備え、追従制御、カーブ減速制御等を行って、自車両の速度Ｖ0を後述する目標車速Ｖ^＊と一致させるための車速指令値Ｖi^＊を算出する。コントローラ１は、車速指令値Ｖi^＊を用いてエンジントルク指令値およびブレーキ液圧指令値を算出し、エンジンコントローラ６およびブレーキコントローラ７にそれぞれ出力する。追従制御とは、車間距離センサ４により先行車が検出されているときに、先行車との車間距離が目標値となるように車間距離を制御することである。カーブ減速制御とは、自車両が前方道路のカーブ形状に合わせて、自車速を適正速度に制御することである。

追従制御においては、コントローラ１は、車間距離センサ４からの信号に基づき、先行車の状態、すなわち、先行車の有無、車間距離Ｌ、および相対速度Ｖ_Ｔを読み込んで、追従車速Ｖ1^＊を算出する。具体的には、先行車との間に確保したい車間時間をＴhとすると、コントローラ１は、先行車までの目標車間距離Ｌrを以下の式（２）を用いて算出して、車間距離Ｌと目標車間距離Ｌrとを一致させるための追従車速Ｖ1^＊を算出する。
Ｌr＝Ｖ_Ｔ・Ｔh ・・・（２）

カーブ減速制御では、コントローラ１は、自車両前方のカーブを予め設定された横加速度αy（たとえば２．０[ｍ／ｓ^２]）以下で走行するための目標通過車速Ｖ2^＊を算出する。具体的には、コントローラ１は、ナビゲーション装置３から得られる車両の位置（自車位置）の情報と、自車位置前方の道路の各ノード点Ｋの座標および各ノード点Ｋまでの距離Ｌkを読み込む。読み込んだ各ノード点の座標に基づいて、コントローラ１は、各ノード点Ｋにおける道路のカーブ半径Ｒkを演算し、カーブ半径Ｒkと横加速度αyとを用いて、以下の式（３）によりカーブ通過可能車速Ｖckを算出する。
Ｖck＝

・・・（３）

コントローラ１は、上述のようにして算出されたカーブ通過可能車速Ｖckと、ノード点Ｋまでの距離Ｌkとにより、自車位置での車速Ｖckkを、以下の式（４）を用いて算出する。この車速Ｖckkは、自車両が減速度αlで減速した場合にノード点Ｋにおいてカーブ通過可能車速Ｖckとなるための自車両の現在位置における車速である。
Ｖckk＝

・・・（４）

上述のようにして各ノード点Ｋにおける自車位置での車速Ｖckkを算出すると、コントローラ１は、以下の式（５）に示すように、自車位置における車速Ｖckkのうちの最小値を目標通過車速Ｖ2^＊として算出する。
Ｖ2^＊＝ｍｉｎ（Ｖckk） （０≦ｋ≦ｎ−１） ・・・（５）

カーブ走行時において、コントローラ１は、上述したようにして算出した追従車速Ｖ1^＊と目標通過車速Ｖ2^＊とを比較して、目標車速Ｖ^＊を算出する。なお、目標車速Ｖ^＊は、ドライバにより設定された車速を上限とする。さらに、コントローラ１は、車速制御のための加速度の最大値αglimを規定する。なお、車両の直線走行時における最大加速度をαg0とする。以下、目標通過車速Ｖ2^＊が追従車速Ｖ1^＊以上（Ｖ2^＊≧Ｖ1^＊）の場合と、目標通過車速Ｖ2^＊が追従車速Ｖ1^＊未満（Ｖ2^＊＜Ｖ1^＊）の場合とに分けて説明する。

（１）目標通過車速Ｖ2^＊が追従車速Ｖ1^＊以上（Ｖ2^＊≧Ｖ1^＊）の場合
前方を走行中の車両との車間距離が短い場合、コントローラ１は、目標車速Ｖ^＊が追従車速Ｖ1^＊となる（Ｖ^＊＝Ｖ1^＊）ように設定する。さらに、コントローラ１は、車速制御のための加速度αgの最大値αglimが最大加速度αg0となる（αglim＝αg0）ように設定する。

（２）目標通過車速Ｖ2^＊が追従車速Ｖ1^＊未満（Ｖ2^＊＜Ｖ1^＊）の場合
この場合も、コントローラ１は、目標車速Ｖ^＊が目標車速Ｖ1^＊となる（Ｖ^＊＝Ｖ1^＊）ように設定する。ただし、追従車速Ｖ1^＊が目標通過車速Ｖ2^＊を非常に上回る場合（Ｖ2^＊≪Ｖ1^＊）、すなわち先行車がはるか前方を走行している場合は、目標車速Ｖ^＊が目標通過車速Ｖ2^＊となる（Ｖ^＊＝Ｖ2^＊）ように設定してもよい。さらに、コントローラ１は、車速制御のための加速度αgの最大値αglimが加速度αg1となる（αglim＝αg1）ように設定する。加速度αg1は、走行中の道路のカーブ半径や距離情報に応じて変化する値であり、後に図２を参照しながら説明する。

以上のようにして加速度αgが決定すると、コントローラ１は、自車速Ｖ0と加速度αgとから、以下の式（６）を用いて車速指令値Ｖi^＊を算出する。ただし、ΔＴは演算周期である。
Ｖi^＊＝Ｖ0＋αg・ΔＴ （αg≦αglim） ・・・（６）

次に、自車両が走行中のカーブ半径Ｒｋに応じて加速度αg1の値を変化させる場合について説明する。図２は、カーブ半径Ｒｋ、すなわち曲率半径が所定値Ｒ0（メートル）以下となるその他の各ノード点までの最小距離と、先行車に追従するための加速度との関係を示す。図２（ａ）において、カーブＣ１上の各ノード点Ａ〜Ｆのうち、ノード点Ｃを含む領域ＣＲおよびノード点Ｆを含む領域ＦＲは、カーブの曲率半径が所定値Ｒ0以下であることを示す。また、点Ｘ、ＹおよびＺは自車両の位置を示す。

図２（ｂ）には、領域ＣＲまでの距離に応じて加速度αg0が制御される様子を示す。自車両が点Ｘ（領域ＣＲ内）を走行している場合、ノード点Ｃにおけるカーブ半径Ｒkは所定値Ｒ0よりも小さい、すなわちカーブがきついので、加速度αg1は０となるように制御される。自車両が点Ｙ（ノード点Ｂ）を走行している場合、ノード点Ｂにおけるカーブの曲率はノード点Ｃにおけるカーブの曲率よりも大きい、すなわち領域ＣＲでのカーブよりも緩やかである。この場合、自車両から領域ＣＲまでの距離が離れているので、加速度αg1は徐々に増加するように制御される。自車両が点Ｚ（ノード点Ａ）を走行している場合、ノード点ＡはカーブＣ１の入口（出口）付近であり、ほぼ直線とみなすことができる。したがって、図２（ｂ）に示すように、自車両から領域ＣＲまでの距離が十分に離れているノード点Ａにおいては、加速度αg1が直線走行時における最大加速度αg0となるように制御される。なお、所定値Ｒ0が小さくなるほど、すなわちカーブ半径Ｒkが小さくなり、カーブがきつくなる程、図２（ｂ）に示す傾きＱは緩やかになるものとする。

図３および図４に示すフローチャートを用いて、実施の形態による車両用走行制御装置によって行われる処理内容を示すフローチャートである。図３，図４に示す処理を行うためのプログラムはメモリ（不図示）に格納されており、所定の時間間隔ΔＴ毎に読み出されてコントローラ１により実行される。
図３のステップＳ１においては、各種のデータを読み込む。このとき読み込まれるデータは、ナビゲーション装置３から入力した自車両の位置情報（Ｘ，Ｙ）や地図情報、操作スイッチ２により設定された情報（車両用走行制御装置のオン／オフ、自車両の車速、先行車との車間距離）、車間距離センサ４により検出された先行車の状態、先行車との間の車間距離Ｌおよび相対速度Ｖ_Ｔ、車速センサ５により検出された自車速Ｖ0である。各種データを読み込むと、ステップＳ２へ進む。

ステップＳ２においては、式（２）を用いて算出した車間距離Ｌrを用いて追従車速Ｖ1^＊を算出してステップＳ３へ進む。ステップＳ３においては、ステップＳ１でナビゲーション装置３から読み込んだ自車両の位置情報と地図情報とを用いて、前方カーブでの目標通過車速Ｖ2^＊を算出してステップＳ４へ進む。なお、ステップＳ３の詳細については、図４に示すフローチャートを参照して後述する。

ステップＳ４においては、上述したように、追従車速Ｖ1^＊と目標通過車速Ｖ2^＊とを比較し、比較結果に基づいて目標車速Ｖ＊を算出する。さらに、追従車速Ｖ1^＊と目標通過車速Ｖ2^＊の比較結果に基づいて、上述したようにして加速度αgの最大値αglimを規定して、ステップＳ５へ進む。ステップＳ５においては、上記の式（５）を用いて車速指令値Ｖi^＊を算出してステップＳ６へ進む。ステップＳ６においては、ステップＳ５で算出した車速指令値Ｖi^＊を用いてエンジントルク指令値およびブレーキ液圧指令値を算出し、エンジンコントローラ６およびブレーキコントローラ７にそれぞれ出力して処理を終了する。

次に、図４を用いて、図3のステップＳ３における処理の詳細について説明する。
ステップＳ３１においては、読み込んだ地図情報を用いて、自車両前方の推定経路における道路のカーブ半径Ｒを算出する。なお、予め乗員により目的地が設定されている場合は、目的地までの案内経路を推定経路として設定する。目的地が設定されていない場合は、道路種別や道路幅等の情報に基づいて、自車両が進むであろうと推定される経路の優先順位を推定し、その中で優先順位が最上位の経路を推定経路として設定する。カーブ半径Ｒの算出は、公知の方法により、推定経路上の各ノードとそのノードに隣り合う２点のノードの３点のノードを通る円の半径を算出することにより求まる。カーブ半径Ｒを算出するとステップＳ３２へ進む。

ステップＳ３２においては、上記の式（３）および式（４）を用いてカーブ通過可能車速Ｖckを算出してステップＳ３３へ進む。ステップＳ３３においては、式（５）を用いて目標通過車速Ｖ2^＊を算出して処理を終了する。

以上で説明した実施の形態によれば、以下の作用効果が得られる。
（１）コントローラ１は、車間距離センサ４により検出された先行車の状態に応じて算出した追従車速Ｖ1^＊と、ナビゲーション装置３から取得した道路形状情報に基づいて検出したカーブ形状に応じて算出した目標通過車速Ｖ2^＊とを比較する。そして、コントローラ１は、目標通過車速Ｖ2^＊が追従車速Ｖ1^＊未満の場合には、追従車速Ｖ1^＊を目標車速Ｖ^＊として設定するとともに、自車速を目標車速Ｖ^＊とするための加速度αgを抑制するようにした。したがって、自車両がカーブに進入するような場合に追従制御を優先するので、先行車が自車両よりも高速で走行していたとしても、ドライバが交通流に乗っていない、もしくは先行車に置いていかれるような違和感（置いていかれ感）を覚えることを抑制できる。さらに、加速度αgを抑制するので、自車両がカーブ走行中に先行車がカーブを抜けて加速した場合であっても、急激な加速によりドライバが違和感を覚えるという事態を防ぐことができる。

（２）コントローラ１は、自車両前方のカーブ形状に応じて、加速度αgの最大値αglimを変更するようにした。したがって、カーブ形状が急であるにもかかわらず、自車両が大きな加速度により制御されることがなくなり、ドライバに与える違和感を低減できる。

（３）コントローラ１は、検出したカーブの形状に基づいて自車両の位置からカーブまでの距離に応じて、加速度αgの最大値αglimを変更するようにした。したがって、先行車がカーブを抜けて加速した場合、自車両前方にカーブが続くときは緩やかな加速度により制御され、カーブ出口付近のときは自車両が直線走行時に近い加速度により制御されるので、ドライバに与える違和感を抑制できる。

以上で説明した実施の形態による車両用走行制御装置を以下のように変形できる。
（１）コントローラ１は、カーブ半径が所定値Ｒ0（メートル）以下となる各ノード点までの最小距離に応じて加速度αgの最大値αglimを変更するものに代えて、所定距離以内にあるカーブの曲率半径Rの最小値に応じて加速度αgの最大値αglimを変更してもよい。この場合、コントローラ１は、所定距離前方のノード点におけるカーブの曲率半径Ｒを算出する。図５は、自車両から所定距離Ｌ内に各ノード点Ａ〜Ｅが位置する場合における、各ノード点Ａ〜Ｅでのカーブ半径、すなわち曲率半径Ｒと、先行車に追従するための加速度との関係を示す。図５（ａ）に示すように、各ノード点Ａ〜Ｅの曲率ＲA〜ＲＥが算出されているものとする。なお、図５（ａ）における各曲率ＲA〜ＲＥの値は一例であり、この値に限定されるものではない。

自車両前方の所定距離Ｌ（メートル）内にあるノード点ＡおよびＥにおいては、カーブの曲率半径ＲAおよびＲＥは共に１０００ｍなので、コントローラ１は、ノード点ＡおよびＥにおいてはカーブが緩やかであると判定して、図５（ｂ）に示すように、加速度αg1を直線走行時における最大加速度αg0となるように制御する。また、自車両前方の所定距離Ｌ（メートル）内にあるノード点ＢおよびＤにおけるカーブの曲率半径ＲBおよびＲDは共に２５０ｍなので、コントローラ１は、さらに、自車両の前方Ｌ（メートル）以内に最もカーブがきついノード点（ＲＣ＝２００ｍ）があるときには、自車両の加速度をほぼ零にして等速走行を行わせる。図５（ｂ）に示すように、最大加速度αg0を抑制するように制御する。このように、先行車がカーブを抜けて加速した場合、自車両前方のカーブが急であるときには自車両が緩やかな加速度により制御され、自車両前方のカーブが緩やかなときには自車両が直線走行時に近い加速度により制御されるので、ドライバに与える違和感を抑制できる。

（２）目標通過車速Ｖ2^＊が追従車速Ｖ1^＊未満の場合に、カーブ半径が所定値Ｒ0（メートル）以下となる各ノード点までの最小距離に応じて加速度αg1を変更するものに代えて、所定の制限加速度に固定して走行を制御するものでもよい。この場合、たとえば加速度は（αg1＝αg0／２）のように設定すればよい。
（３）目標通過車速Ｖ2^＊が追従車速Ｖ1^＊未満の場合に、カーブ半径が所定値Ｒ0（メートル）以下となる各ノード点までの最小距離およびカーブ半径の双方に応じて加速度αg1を変更してもよい。

（４）制限車速の検出にナビゲーション装置３を用いるものに代えて、カメラ等の撮像装置や路車間通信によって制限車速を検出してもよい。撮像装置を用いる場合は、たとえば車両の前方を撮影して取得した画像データを用いて、道路に設置された標識等を画像処理により認識し、制限車速を検出すればよい。路車間通信を用いる場合は、車両に設けられた通信装置が、道路上に設置された通信装置から走行中の道路の制限車速に関する情報を受信することで制限車速を検出できる。

特許請求の範囲の構成要素と実施の形態の構成要素との対応関係は次の通りである。すなわち、コントローラ１がカーブ検出手段、第１算出手段、第２算出手段、比較手段、目標車速設定手段、加速度抑制手段、カーブ長算出手段、曲率算出手段を、車間距離センサ４が先行車検出手段をそれぞれ構成する。なお、以上の説明はあくまで一例であり、発明を解釈する上で、上記の実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係に何ら限定されるものではない。

本発明による車両用走行制御装置を搭載した車両の全体構成を示す図 カーブ長に応じて変更される加速度を説明する図 車両用走行制御装置によって行われる処理内容を示すフローチャート 車両用走行制御装置によって行われる処理内容を示すフローチャート カーブ半径に応じて変更される加速度を説明する図

符号の説明

１・・・コントローラ ３・・・ナビゲーション装置 ４・・・車間距離センサ

Claims (4)

1. 先行車に追従して走行する追従制御機構を有する車両走行制御装置において、
   ナビゲーション装置から道路形状情報を取得して、自車両前方のカーブを検出するカーブ検出手段と、
   前記カーブ検出手段により検出されたカーブの形状に応じて、カーブ走行時の目標車速（以下、カーブ走行時目標車速）を算出する第１算出手段と、
   前記先行車との状態に応じた車速（以下、追従車速）を算出する第２算出手段と、
   自車両の前方に前記カーブおよび前記先行車が検出されている場合であって、前記カーブ走行時目標車速が前記追従車速より小さいときは、前記先行車に対する追従制御を実行するために必要な所要加速度を、前記追従制御機構による追従加速度として設定するのではなく、前記所要加速度よりも低減させた加速度を追従加速度として設定する加速度抑制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. 請求項１に記載の車両用走行制御装置において、
   前記加速度抑制手段は、前記カーブ検出手段により検出された自車両前方のカーブの形状に応じて、前記所要加速度を抑制した値に変更することを特徴とする車両用走行制御装置。
3. 請求項１または２に記載の車両用走行制御装置において、
   前記検出されたカーブの形状に基づいて、自車両の現位置から前記カーブの所定位置に至る距離を算出する距離算出手段をさらに備え、
   前記加速度抑制手段は、前記算出された距離に応じて、前記所要加速度を抑制した値に変更することを特徴とする車両用走行制御装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の車両用走行制御装置において、
   前記カーブ検出手段により検出されたカーブの形状に基づいて、前記カーブの曲率半径を算出するカーブ半径算出手段をさらに備え、
   前記加速度抑制手段は、前記算出されたカーブの曲率半径に応じて、前記所要加速度を抑制した値に変更することを特徴とする車両用走行制御装置。

Images