JP2013095345A - 追従制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】追従制御における制御対象車である先行車を失った場合に、自車の挙動に起因して運転者が違和感を覚えることを低減する。
【解決手段】追従制御装置（１２０）は、自車（１０）の前方を走行する車両である先行車（２０）に、該自車を追従させる制御である追従制御を実施する。追従制御装置は、自車及び先行車間で通信が実施されつつ、追従制御が実施されている際に、先行車から送信される先行車に係る舵角量が大きい程、自車と先行車との間の距離を大きくする制御手段（１２０）を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、先行車追従制御を実施可能な追従制御装置の技術分野に関する。

この種の装置として、例えば、複数の車両が自動運転制御装置によって隊列を組んで走行している際に、隊列を形成する複数の車両のうち一の車両が隊列を離脱する場合、車間通信機を介して、該一の車両が隊列を離脱する旨を示す信号を、隊列を形成する他の車両に送信する装置が提案されている。ここでは特に、一の車両が隊列を離脱する旨を示す信号が送信された場合、該一の車両が隊列を離脱する前に、（ｉ）該一の車両と、該一の車両の前方を走行する車両との間の距離、及び（ｉｉ）該一の車両と、該一の車両の後方を走行する車両との間の距離、が広くなるような制御が行われる（特許文献１参照）。

或いは、通信により取得された、他車両の方向指示器、車速、走行位置等の走行シーン情報に基づいて、該他車両が進路変更するか否かを判定する装置が提案されている（特許文献２参照）。

或いは、自動運転により複数の車両が隊列を組んで走行している際に、該隊列の先頭を走行する先頭車両が車線変更した場合、該先頭車両に追従する制御を行う装置が提案されている（特許文献３参照）。

或いは、車群走行を開始する際に車群を導く目標車両を特定し、該目標車両に係る位置、車速等の運動情報を車車間通信により該目標車両の後続車両に伝達し、各後続車両は伝達された運動情報に基づいて自車両の車群走行制御を行う装置が提案されている（特許文献４参照）。

特開２００７−１９９９３９号公報 特開２００６−１８５２９５号公報 特開平１１−３２８５９７号公報 特開平１０−１６２２８２号公報

しかしながら、上述の特許文献１乃至４には、一の車両と、該一の車両に追従して走行する他の車両とが、相互に通信しながら隊列を組んで走行している際に、一の車両が車線変更すること等に伴い隊列が解消される場合の制御については考慮されていないという技術的問題点がある。

仮に、一の車両の車線変更開始前に、特許文献１に記載されているような、車間距離が広がる制御が実行されると、追従する他の車両の運転者が違和感を覚える可能性がある。或いは、不特定の車両を、上記一の車両（先行車）として隊列を組んでいる場合に、特許文献３に記載されているような、該一の車両の車線変更に続いて、追従する他の車両の車線変更が自動的に行われると、該他の車両の運転者が違和感を覚える可能性がある。

本発明は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、追従制御における制御対象車である先行車を失った場合に、自車の挙動に起因して運転者が違和感を覚えることを低減することができる追従制御装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明の追従制御装置は、自車の前方を走行する車両である先行車に、前記自車を追従させる制御である追従制御を実施する追従制御装置であって、前記自車及び前記先行車間で通信が実施されつつ、前記追従制御が実施されている際に、前記先行車から送信される前記先行車に係る舵角量が大きい程、前記自車と前記先行車との間の距離を大きくする制御手段を備える。

本発明の追従制御装置によれば、当該追従制御装置は、自車の前方を走行する車両である先行車に、該自車を追従させる制御である追従制御を実施する。「先行車」は、典型的には、自車の直前を走行している車両を意味する。

自車と先行車との間で車車間通信可能である場合、追従制御装置は、車車間通信により取得される先行車についての、例えば加速度、減速度、舵角量等の制御情報、例えばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）カメラにより撮像された画像データ、ミリ波レーダ等からなる距離センサにより検出された自車と先行車との間の距離、等に基づいて自車の追従制御を実施する。他方、自車と先行車との間で車車間通信を利用できない場合、追従制御装置は、例えばＣＣＤカメラにより撮像された画像データ、距離センサにより検出された自車と先行車との間の距離、等に基づいて、自車の追従制御を実施する。

尚、追従制御のうち、自車を単純に先行車に追従させる制御については、公知の各種態様を適用可能であるので、説明の煩雑化を避けるために、ここでは説明を割愛する。

例えばメモリ、プロセッサ等を備えてなる制御手段は、自車及び先行車間で通信が実施されつつ、追従制御が実施されている際に、先行車から送信される該先行車に係る舵角量が大きい程、自車と先行車との間の距離を大きくする。

「自車及び先行車間で通信が実施」とは、自車と先行車とが相互に車車間通信を行っていることを意味する。「自車及び先行車間で通信が実施されつつ、追従制御が実施されている」とは、当該追従制御装置が、少なくとも、車車間通信により取得される先行車についての制御情報に基づいて、自車の追従制御を実施していることを意味する。

ここで、本願発明者の研究によれば以下の事項が判明している。即ち、車車間通信を利用する追従制御は、車車間通信を利用できない追従制御に比べて、先行車の挙動変動を早期に認識することができる。言い換えれば、車車間通信を利用する追従制御は、車車間通信を利用できない追従制御に比べて、先行車の挙動変動に速やかに対応することができる。このため、車車間通信を利用する追従制御では、車車間通信を利用できない追従制御に比べて、自車と先行車との間の距離が短く設定されることが多い。

車車間通信を利用する追従制御が実施されている際に、現在の先行車が、例えば車線変更等をすることに伴って、追従制御における制御対象車が失われると、追従制御装置は、新たな先行車を発見するまで、予め設定されている車速まで自車を加速させる。このため、自車と先々行車（即ち、先行車の前方を走行していた車両）との間の距離が、比較的急速に縮められることとなる。加えて、追従制御装置における車間距離の設定が変更されていないことが多く、自車と先々行車との間の距離が比較的短くなることが多い。すると、特に先々行車が車車間通信を利用できない車両である場合、自車の運転者が不安を覚える可能性がある。

そこで本発明では、自車及び先行車間で通信が実施されつつ、追従制御が実施されている際に、制御手段により、先行車から送信される該先行車に係る舵角量が大きい程、自車と先行車との間の距離が大きくされる。ここで、「舵角量が大きい」とは、典型的には、舵角量の絶対値が大きいという意味である。

先行車に係る舵角量が比較的大きくなる場合、先行車が次に車線変更等をする、つまり、制御対象車が失われる、と考えられる。本発明では、先行車が、現在走行している車線の右側又は左側に寄り始めた際に、先行車に係る舵角量に応じて、自車と先行車との間の距離が変更される、即ち、車間距離の設定が変更される。

このため、本発明では、現在の制御対象車である先行車が失われた場合であっても、自車と先々行車との間の距離を、自車の運転者に違和感を与えない程度の距離とすることができる。

本発明では特に、先行車の運転者が方向指示器を点滅させる等により、車線変更等の意思を示さない場合であっても、車間距離の設定を変更することができ、実用上非常に有利である。

本発明の追従制御装置の一態様では、前記制御手段は、前記送信される前記先行車に係る舵角量に基づいて、前記先行車が現在走行中の車線に沿って走行するために必要な舵角からのズレである車線変更量を算出する算出手段を含み、前記算出された車線変更量に基づいて前記距離を変更する。

この態様によれば、現在の制御対象車である先行車が失われた場合に、追従制御における車間距離をより適切に設定することができ、実用上非常に有利である。

例えばメモリ、プロセッサ等を備えてなる算出手段は、送信される先行車に係る舵角量に基づいて、先行車が現在走行中の車線に沿って走行するために必要な舵角からのズレである車線変更量を算出する。

「先行車が現在走行中の車線に沿って走行するために必要な舵角」は、例えば車線の曲率、先行車の速度やギア比等を車車間通信により取得し、該取得された各種物理量やパラメータに基づいて算出される。「先行車が現在走行中の車線に沿って走行するために必要な舵角」の算出方法には、公知の各種態様を適用可能であるので、その詳細については説明を割愛する。

本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。

実施形態に係る隊列走行の概念を示す図である。 実施形態に係る自車の要部を示すブロック図である。 実施形態に係るＥＣＵの要部を示すブロック図である。 レーンチェンジ量と目標車間との関係を定めるマップの一例である。 実施形態に係る追従制御処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の追従制御装置に係る実施形態を、図面に基づいて説明する。

図１において、自車１０に搭載された追従制御装置は、車車間通信により、先行車２０についての制御情報を取得し、該取得された制御情報に基づいて追従制御を行っている。この結果、自車１０及び先行車２０により隊列が形成されている。

ここで、自車１０に搭載された追従制御装置は、車車間通信を利用した追従制御（所謂“Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｃｒｕｉｓｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ：ＣＡＣＣ”）を行っているので、自車１０と先行車２０との間の車間距離は比較的短くなるように設定されている。

尚、先行車２０の前方には、車車間通信を利用できない車両である先々行車３０が走行している。

次に、自車１０の構成について図２を参照して説明する。図２は、実施形態に係る自車の要部を示すブロック図である。

図２において、自車１０は、ＣＣＤカメラ１０１、距離センサ１０２、車速センサ１０３、舵角センサ１０４、アクセル踏み込み量センサ１０５、レバー位置検出センサ１０６、ブレーキ踏み込み量センサ１０７、エンジン１１１、変速機１１２、操舵アクチュエータ１１３、ブレーキ１１４、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ：電子制御ユニット）１２０、及び車車間通信装置１３０を備えて構成されている。

ＥＣＵ１２０は、ＣＣＤカメラ１０１、距離センサ１０２、車速センサ１０３、舵角センサ１０４、アクセル踏み込み量センサ１０５、レバー位置検出センサ１０６及びブレーキ踏み込み量センサ１０７各々から出力された信号、並びに、車車間通信装置１３０を介して受信した信号の少なくとも一部に応じて、エンジン１１１、変速機１１２、操舵アクチュエータ１１３及びブレーキ１１４の少なくとも一つを制御する。また、ＥＣＵ１２０は、車車間通信装置１３０を介して、自車１０に係る情報を外部に送信する。

尚、先行車２０の構成は、自車１０の構成と同様であるので、説明を割愛する。

次に、自車１０及び先行車２０が、図１に示したように、隊列を組んで走行している際に、自車１０のＥＣＵ１２０が実施する追従制御処理について、図３乃至図５を参照して説明する。

自車１０の走行中、該自車のＥＣＵ１２０は、車車間通信装置１３０を介して、先行車２０に係る情報を逐次取得する。また、自車１０のＥＣＵ１２０は、自車１０の各種センサから出力される信号を受信する。そして、自車１０のＥＣＵ１２０は、取得された先行車２０に係る情報、及び受信された信号に基づいて、自車１０を先行車２０に追従させる制御（ここでは、ＣＡＣＣ）を実施する。

ここで、ＥＣＵ１２０における目標車間演算処理について、図３及び図４を参照して説明する。図３は、実施形態に係るＥＣＵの要部を示すブロック図である。図４は、レーンチェンジ量と目標車間との関係を定めるマップの一例である。

ＥＣＵ１２０は、基本的には、車車間通信装置１３０を介して取得された先行車２０に係る車速情報及び加速度情報と、自車１０に係る車速情報及び加速度情報に基づいて、目標車間を演算する。そして、ＥＣＵ１２０は、該演算された目標車間と、自車１０及び先行車２０間の現在の車間と、の差分を求め、該求められた差分に基づいて、エンジン１１１、変速機１１２、操舵アクチュエータ１１３及びブレーキ１１４のうち少なくとも一つを制御する。

尚、「目標車間」は、「目標車間距離」として演算されてもよいし、「目標車間時間」として演算されてもよい。

次に、自車１０及び先行車２０が隊列を組んで走行している際に、先行車２０が、例えば車線変更する場合の目標車間演算処理について説明する。

この場合、先ず、ＥＣＵ１２０の先々行車存在判断部１２２は、車車間通信装置１３０を介して取得された先行車２０と先々行車３０との間の距離が、閾値より短いことを条件に、先々行車３０が存在すると判定する。

「閾値」は、先々行車３０が存在するか否かを決定するための値であって、典型的には、例えば車速等の物理量、又は何らかのパラメータに応じた可変値として設定されているが、固定値として設定されていてもよい。このような「閾値」は、経験的若しくは実験的に、或いはシミュレーションによって、例えば車速毎に、前方を走行する車両（ここでは、先々行車３０）の挙動の影響を受ける距離を求め、該求められた距離として、又は該求められた距離より所定値だけ長い距離として設定すればよい。

先々行車存在判断部１２２により、先々行車３０が存在しない（即ち、先行車２０と先々行車３０との間の距離が、閾値より長い）と判定された場合、ＥＣＵ１２０は、車車間通信装置１３０を介して取得された先行車２０に係る車速情報及び加速度情報と、自車１０に係る車速情報及び加速度情報に基づいて、ＡＣＣ（Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｃｒｕｉｓｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）に対応する目標車間を演算する。

他方、先々行車存在判断部１２２により、先々行車３０が存在する（即ち、先行車２０と先々行車３０との間の距離が、閾値より短い）と判定された場合、ＥＣＵ１２０のレーンチェンジ量演算部１２１は、車車間通信装置１３０を介して取得された先行車２０に係る舵角情報、速度情報、現在走行中の道路の曲率情報、及び、例えば車両重量、ホイールベース等の先行車２０に係る情報（車両諸元）に基づいて、先行車２０に係るレーンチェンジ量を演算する。

レーンチェンジ量演算部１２１は、具体的には、先ず下記式（１）により、先行車２０が現在走行している道路に沿って走行するために必要な舵角δ_ｏｒｇを演算する。

（１）
ここで、“ｍ”、“ｌ”、“ｌ_ｆ”、“ｌ_ｒ”、“Ｋ_ｆ”、“Ｋ_ｒ”、“Ｖ”、“ｎ”及び“ρ”は、夫々、「車両重量」、「ホイールベース」、「前輪中心から重心位置までの距離」、「後輪中心から重心位置までの距離」、「前輪に係るコーナリングパワー」、「後輪に係るコーナリングパワー」、「速度」、「ギア比」及び「曲率」である。

次に、レーンチェンジ量演算部１２１は、下記式（２）により、レーンチェンジ量を演算する。
（レーンチェンジ量）＝（現在の舵角）−δ_ｏｒｇ （２）
尚、「現在の舵角」は、車車間通信装置１３０を介して取得された先行車２０に係る舵角情報により示される値である。

ＥＣＵ１２０は、演算されたレーンチェンジ量と、例えば図４に示すような、レーンチェンジ量と目標車間との関係を定めるマップと、に基づいて目標車間を演算する。尚、レーンチェンジ量と目標車間との関係を定めるマップは、典型的には、車速毎に設けられている。

次に、自車１０及び先行車２０が、隊列を組んで走行している際に、先行車２０が、例えば車線変更する場合に、自車１０のＥＣＵ１２０が実施する追従制御処理について図５のフローチャートを参照して説明する。

図５において、先ず、ＥＣＵ１２０は、車車間通信装置１３０を介して先行車２０に係る情報を取得する（ステップＳ１０１）。次に、ＥＣＵ１２０の先々行車存在判断部１２２は、車車間通信装置１３０を介して取得された先行車２０と先々行車３０との間の距離が、閾値より短いか否かを判定する（ステップＳ１０２）。

先行車２０と先々行車３０との間の距離が、閾値より長いと判定された場合（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、先々行車存在判断部１２２は、先々行車は存在しないと判定する。そして、ＥＣＵ１２０は、ＡＣＣに対応する追従制御（通常制御）を実施する。

他方、先行車２０と先々行車３０との間の距離が、閾値より短いと判定された場合（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、先々行車存在判断部１２２は、先々行車が存在すると判定する（ステップＳ１０３）。尚、先行車２０と先々行車３０との間の距離と、閾値とが「等しい」場合は、どちらかの場合に含めて扱えばよい。

次に、ＥＣＵ１２０のレーンチェンジ量演算部１２１は、レーンチェンジ量を算出する（ステップＳ１０４）。続いて、ＥＣＵ１２０は、算出されたレーンチェンジ量と、例えば図４に示すような、レーンチェンジ量と目標車間との関係を定めるマップと、に基づいて目標車間を算出する（ステップＳ１０５）。

続いて、ＥＣＵ１２０は、自車１０と先行車２０との車間が、算出された目標車間となるように、エンジン１１１、変速機１１２、操舵アクチュエータ１１３及びブレーキ１１４のうち少なくとも一つを制御する（ステップＳ１０６）。

以上の結果、現在の制御対象車である先行車２０が失われた場合であっても、自車１０と先々行車３０との間の距離を、自車１０の運転者に違和感を与えない程度の距離とすることができる。

本実施形態に係る「ＥＣＵ１２０」は、本発明に係る「追従制御装置」及び「制御手段」の一例である。本実施形態に係る「レーンチェンジ量演算部１２１」及び「レーンチェンジ量」は、夫々、本発明に係る「算出手段」及び「車線変更量」の一例である。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う追従制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

１０…自車、２０…先行車、３０…先々行車、１０１…ＣＣＤカメラ、１０２…距離センサ、１０３…車速センサ、１０４…舵角センサ、１２０…ＥＣＵ、１２１…レーンチェンジ量演算部、１２２…先々行車存在判断部、１３０…車車間通信装置

Claims (2)

1. 自車の前方を走行する車両である先行車に、前記自車を追従させる制御である追従制御を実施する追従制御装置であって、
   前記自車及び前記先行車間で通信が実施されつつ、前記追従制御が実施されている際に、前記先行車から送信される前記先行車に係る舵角量が大きい程、前記自車と前記先行車との間の距離を大きくする制御手段を備える
   ことを特徴とする追従制御装置。
2. 前記制御手段は、
   前記送信される前記先行車に係る舵角量に基づいて、前記先行車が現在走行中の車線に沿って走行するために必要な舵角からのズレである車線変更量を算出する算出手段を含み、
   前記算出された車線変更量に基づいて前記距離を変更する
   ことを特徴とする請求項１に記載の追従制御装置。

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