JP2015058752A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】不要な減速を抑制する車両の制御装置を提供すること。
【解決手段】前方車両の相対位置を検出する相対位置値検出手段１１と、自車両が走行する走行車線に前方車両が存在する確率を算出する確率算出手段２１と、前記確率に応じて設定した第１の加減速度と、前方車両との相対位置関係に応じて設定した第２の加減速度のうち小さい方を、自車両の加減速度の制限値に設定する制限値設定手段２２と、前記制限値を上限にして、前方車両と自車両との相対位置関係を調整する調整手段２３と、を有することを特徴とする車両の制御装置を提供する。
【選択図】図２

Description

本発明は、前方車両と自車両との相対位置関係を調整する車両の制御装置に関する。

車間制御機能付き定速走行装置（以下、単に車間制御装置という）という運転支援装置が知られている。車間制御装置は、先行車を捕捉している間は車速に応じた車間距離で先行車両に追従走行し、先行車を捕捉していない場合は設定された一定車速で走行する。このため、追従走行制御装置、ＡＣＣ（Adaptive Cruise Control）装置などと呼ばれる場合がある。

車間制御装置はレーダーなどで先行車を捕捉するが、先行車であると判定するため、先行車が自車線上に存在する自車線存在確率を先行車の横位置などから計算している。自車両は自車線存在確率に基づき先行車であると判定された場合、追従走行を開始する。

しかし、先行車が「追従対象」へ変化した時、車間距離維持のために車両が急減速するおそれがあることが知られており、急減速を抑制する技術が検討されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１では追従対象確率が低いほど当該物標に対する目標車間距離を減少させる追従制御装置が開示されている。物標の追従対象確率の上昇に応じて目標車間距離を長くするため、物標の追従対象であることの確度が変化することに伴う車両挙動の急変を抑制できるとしている。

また、認識物標が実際に存在する確からしさの度合いを表す物標信頼度と検知範囲内にある全ての物標を認識している確からしさの度合いを表す認識信頼度とに応じて車間制御装置の制御内容を変更する技術が考えられている（例えば、特許文献２参照。）。特許文献２では、周囲の状況が物標認識手段での認識信頼度を低下させるような状況であっても、適切な車両制御を行うことができるとしている。

特開２０１１−００６００７号公報 特開２００４−０１７７６３号公報

ところで、車間制御装置で走行中にカーブに進入する場合があるが、従来の車間制御装置では、カーブ進入時に不要な減速が加わるおそれがあるという問題がある。

図１は、カーブ進入時の車両の状況を説明する図の一例である。自車両Ａは車間制御装置によりカーブ内側の車線を走行しており、車両Ｂがカーブ外側の車線を走行している。自車両Ａは左カーブを走行中の車両Ｂを捕捉するが、車両Ｂの速度が自車両Ａよりも遅い場合がある。この場合、車両Ｂが自車線上を走行しているか否かの判定は難しいため、自車両Ａは車両Ｂを先行車と認識し不要な減速を行う場合がある。

これは、車間制御装置は、自車線存在確率が一定の閾値を超えた対象物を先行車と認識し、一度、先行車と認識した場合、自車線存在確率の大小に関係なく（捕捉されていないと判定されるまでは）共通の加減速制御を行うためである。このため、閾値を超える最低の自車線存在確率で認識された車両Ｂに対し、大きな減速を加える場合がある。

このような課題に対し特許文献１のように、追従対象確率が低いほど目標車間距離を減少させるだけでは、不要なブレーキを抑制することは困難である。例えば、車両Ｂを追い抜く場合など、自車両Ａが車両Ｂと接近した後は急減速が避けられない。

また、特許文献２では、物標信頼度と認識信頼度とに応じて車間制御装置の制御内容を変更している。しかし、具体的な制御内容の変更は、ブレーキ要求中ではない場合はブレーキ要求を解除し、また、ブレーキ要求中である場合はそれ以前のブレーキ状態を継続する、というものなので、車間制御装置が作動していない状態と同様になってしまう。物標信頼度と認識信頼度が低くても誤判定していない可能性もあるので、車間制御装置が作動しないことは好ましくない。

本発明は、上記課題に鑑み、不要な減速を抑制する車両の制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、前方車両の相対位置を検出する相対位置値検出手段と、自車両が走行する走行車線に前方車両が存在する確率を算出する確率算出手段と、前記確率に応じて設定した第１の加減速度と、前方車両との相対位置関係に応じて設定した第２の加減速度のうち小さい方を、自車両の加減速度の制限値に設定する制限値設定手段と、前記制限値を上限にして、前方車両と自車両との相対位置関係を調整する調整手段と、を有することを特徴とする。

不要な減速を抑制する車両の制御装置を提供することができる。

カーブ進入時の車両の状況を説明する図の一例である。 車間制御装置のブロック図の一例である。 自車線存在確率の算出について説明する図の一例である。 確率・制限値マップの一例を示す図である。 距離・制限値マップの一例を示す図である。 車間制御装置が目標加速度を算出する手順を示すフローチャート図の一例である。

以下、本発明を実施するための形態について説明する。

〔本実施形態の制御の概略〕
本実施形態の車間制御機能付き定速走行装置（以下、単に「車間制御装置」という）は、図１のような状況で不要なブレーキを抑制するため、以下の制御を行う。
１．自車線存在確率に応じて加減速度の制限値を算出する
２．対象物との距離に応じて加減速度の制限値を算出する
３．２つの制限値のうち小さい方を最終的な加減速度の制限値に使用する
自車線存在確率と距離のそれぞれで求めた加減速度のうち小さい方を採用するため、対象物を誤って捕捉した場合に急な減速を抑制できる。

なお、本実施形態の車間制御装置は、以下の制御を行う。
Ｉ．レーダー等で先行車両が検出されている場合は、先行車両との距離が車速に応じた目標車間距離となるように追従走行する。
II．先行車両が車線変更等で検出されなくなった場合、運転者がセットした車速で定速走行する。
III．先行車両が停止した場合、適正な車間距離を維持して停車する。
IV．先行車両が走行を再開した場合、車速に応じた車間距離を維持しながら追従走行を開始する。

なお、III、IVの制御は、全車速車間制御と呼ばれる機能であり、本実施形態の車間制御装置は、Ｉ、IIの機能のみを有していてもよいし、又は、I〜IVの機能を有する全車速車間制御の機能を有していてもよい。

〔本実施形態の車間制御装置の構成例〕
図２は、車間制御装置のブロック図の一例を示す。車間制御装置１００は、車間制御ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１２により制御される。車間制御ＥＣＵ１２にはミリ波レーダー装置１１、エンジンＥＣＵ１３、及び、ブレーキＥＣＵ１４が、ＣＡＮ（Controller Area Network)などの車載ネットワーク又は専用線を介して通信可能に接続されている。

各ＥＣＵはマイコン、電源、ワイヤーハーネスのインタフェースなどを搭載した情報処理装置である。マイコンは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発メモリ、Ｉ／Ｏ、及び、ＣＡＮ通信装置等を備えた公知の構成を有する。図示されている各ＥＣＵと各ＥＣＵが有する機能の対応は固定ではなく、例えばエンジンＥＣＵ１３が車間制御ＥＣＵ１２の機能を備えることなども可能であり、図示する構成は一例に過ぎない。

ミリ波レーダー装置１１は、車両のフロントグリルなど車両の前方の中央部に配置され、車両の前方を中心に所定の角度（例えば、正面を中心に左右１０度）にミリ波を送信し、この範囲に存在する物体により反射したミリ波を受信する。ミリ波レーダー装置１１は、例えばＦＭＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）レーダー又はパルスレーダーである。ＦＭＣＷレーダーの場合、ミリ波レーダー装置１１は、送信信号と受信信号をミキサーでミキシングすることで、受信アンテナ毎にビート信号を生成する。送信信号が送信されてから受信信号が受信されるまでの時間は対象物との距離に比例し、またビート信号の周波数は相対速度によりシフトする。よって、ビート信号を例えばＦＦＴ解析することで距離及び相対速度が得られる。また、対象物の方位は、ＭＵＳＩＣ（Multiple Signal Classification）解析、ＤＢＦ（Digital Beam Forming)処理などにより障害物の方位θを検出する。また、パルスレーダーでは、送信パルスを送信してから受信パルスを受信するまでの時間から距離を、ドップラ周波数を利用して速度を、モノパルス方式で方位θをそれぞれ検出する。

このように、ミリ波レーダー装置１１により、対象物との距離、相対速度、及び、方位θが得られる。この３つの情報を物標情報という場合がある。距離と方位θが分かれば、自車両に対する対象物の横位置を算出できる。横位置は、自車両の車幅方向の中央を基準とする、車幅方向における対象物までの距離である。また、距離と方位は特許請求の範囲の相対位置の一例である。

なお、ミリ波レーダー装置１１でなくカメラにより先行車両を捕捉してもよい。例えばステレオカメラで距離情報を得て、ＨＯＧ（(Histograms of Oriented Gradients)などの画像認識で対象物を認識する。

車間制御ＥＣＵ１２は、ミリ波レーダー装置１１から送信される物標情報、不図示の車輪速センサから検出される現在の車速及び加速度等に基づき、目標加速度（要求駆動力）をエンジンＥＣＵ１３やブレーキＥＣＵ１４に送信する。目標加速度は正値又は負値であり、正値であればエンジンＥＣＵ１３が加速制御し、負値であり制動が必要な目標加速度であればブレーキＥＣＵ１４が不図示のブレーキアクチュエータを制御して減速する。

車間制御ＥＣＵ１２は、先行車判定部２１、加速度制限部２２、及び、加速度制御部２３を有している。これらの機能は、車間制御ＥＣＵ１２に搭載されたマイコンのＣＰＵが、ＲＯＭなどに記憶されたプログラムを実行すると共に、ハードウェアリソースと協働することで実現される。

先行車判定部２１は対象物の自車線存在確率を計算し、自車線存在確率に応じて追従する先行車を選択する。自車線存在確率の計算については後述する。

また、加速度制限部２２は、後述する確率・制限値マップに基づき自車線存在確率から求めた加速度の制限値と、後述する距離・制限値マップに基づき対象物との距離から求めた加速度の制限値のうち、小さい方を目標加速度の制限値とする。

加速度制御部２３は、現在の相対速度や距離（特許請求の範囲の相対位置関係の一例である）などから目標加速度を算出して、これを加速度制限部２２が決定した制限値で制限してエンジンＥＣＵ１３やブレーキＥＣＵ１４に送信する。

エンジンＥＣＵ１３は、目標加速度で自車両が加減速するように主にスロットル開度を制御する。すなわち、スロットルポジションセンサ（不図示）が検出するスロットル開度が、目標加速度から算出されたスロットル開度となるようにスロットル開度を決定する。例えば、以下の式からスロットル開度を決定する。
今回スロットル開度ＭＡ_n
＝前回スロットル開度ＭＡ_n-1 ＋制御ゲインＧ×（目標加速度−実加速度）×スキップ時間
ブレーキＥＣＵ１４は、ブレーキアクチュエータのバルブの開閉及び開度を制御することで車両を制動する。ブレーキアクチュエータは、ポンプが作動流体に発生させた油圧により各輪のホイルシリンダ圧を増圧・維持・減圧することで、車両の加速度（減速度）を制御する。よって、ブレーキＥＣＵ１４はブレーキアクチュエータのバルブの開度を制御することで所望の減速度が得られる。

〔自車線存在確率の算出〕
図３は、自車線存在確率の算出について説明する図の一例である。図３は、対象物の存在する範囲とその時の自車線存在確率をマップ状に示している。自車両の車幅方向の中央を原点「０」として、横軸は右方向を正値、左方向を負値としている。また、縦軸は、例えば自車両の前面を基準とする対象物までの距離を示す。

自車線存在確率は、横位置が小さいほど大きくなっている。これは、自車線存在確率は、先行車判定部２１が追従する先行車を決定するための指標となるからである。すなわち、先行車判定部２１は自車線存在確率が最も高い対象物を先行車として決定する。

また、同一車線上に複数の対象物が存在する場合は、距離が小さい対象物を先行車に決定すべきなので、横位置が同じなら距離が小さい方が自車線存在確率が大きくなっている（領域Ａ〜Ａ´内の領域Ｅ〜Ｅ´）。
領域Ｅ〜Ｅ´に対象物が存在する：自車線存在確率＝ ａ〔％〕
領域Ａ〜Ａ´に対象物が存在する：自車線存在確率＝ ｂ〔％〕
領域Ｂ〜Ｂ´に対象物が存在する：自車線存在確率＝ ｃ〔％〕
領域Ｃ〜Ｃ´に対象物が存在する：自車線存在確率＝ ｄ〔％〕
領域Ｆ〜Ｆ´に対象物が存在する：自車線存在確率＝ ｅ〔％〕
領域Ｄ〜Ｄ´に対象物が存在する：自車線存在確率＝ ｆ〔％〕
これら以外の領域の対象物は ：自車線存在確率＝ ０〔％〕
ただし、ａ＞ｂ＞ｃ＞ｄ＞ｅ＞ｆ である。

なお、図３のマップとして、距離の代わりにＴＴＣ（Time To Collision）を採用して、横位置とＴＴＣに対し自車線存在確率が登録されたマップであってもよい。先行車判定部２１は距離だけでなく車速を考慮して自車線存在確率を計算できる。

〔確率・制限値マップ、距離・制限値マップ〕
図４は自車線存在確率と加速度の制限値とが対応づけられた確率・制限値マップの一例を示す図である。自車線存在確率に対し、プラス側加速度制限値とマイナス側加速度制限値が対応づけられている。マイナス側加速度制限値は、減速度の制限値である。

例えば、自車線存在確率が０〜ｆ〔％〕であればプラス側加速度制限値とマイナス側加速度制限値は０〔ｍ／ｓ^２〕であるので、加速度制御部２３により算出された目標加速度に関わらず、制御値となる目標加速度は０〔ｍ／ｓ^２〕に制限される。つまり、車間制御装置１００は、自車線存在確率が低いので車間制御されない。

また、例えば、自車線存在確率がｅ〔％〕であれば、加速度制御部２３により算出された目標加速度に関わらず制御値となる目標加速度は１〔ｍ／ｓ^２〕に制限される。つまり、０．１Ｇ程度に制限されるので、加速も減速も緩やかにできる。また、例えば、自車線存在確率がａ〔％〕であれば、プラス側加速度制限値とマイナス側加速度制限値は５〔ｍ／ｓ^２〕である。５〔ｍ／ｓ^２〕という値は車間制御の加減速度としては大きな値なので、加速も減速もほとんど制限されることなく加速度制御部２３により算出された目標加速度が制御値となる。

なお、図４ではテーブル状にプラス側加速度制限値とマイナス側加速度制限値が対応づけられているが、テーブルにない数値は線形補間などにより算出される。

図５は自車線存在確率と加速度の制限値とが対応づけられた距離・制限値マップの一例を示す図である。距離に対し、プラス側加速度制限値とマイナス側加速度制限値が対応づけられている。例えば、距離が０〔ｍ〕〜１００〔ｍ〕であればプラス側加速度制限値とマイナス側加速度制限値は５〔ｍ／ｓ^２〕であるので、加速も減速もほとんど制限されることなく加速度制御部２３により算出された目標加速度が制御値となる。

また、例えば、距離が１５０〔ｍ〕であれば、加速度制御部２３により算出された目標加速度に関わらず制御値となる目標加速度は１〔ｍ／ｓ^２〕に制限される。つまり、０．１Ｇ程度に制限されるので、加速も減速も緩やかにできる。

また、例えば、距離が２００〔ｍ〕であれば、プラス側加速度制限値とマイナス側加速度制限値は０〔ｍ／ｓ^２〕であるので、加速度制御部２３により算出された目標加速度に関わらず制御値となる目標加速度は０〔ｍ／ｓ^２〕に制限される。つまり、距離が遠いので車間制御されない。

なお、図５ではテーブル状にプラス側加速度制限値とマイナス側加速度制限値が対応づけられているが、テーブルにない数値は線形補間などにより算出される。

したがって、加速度制限部２２は、例えば以下のように目標加速度を制限する。
自車線存在確率＝ｅ〔％〕、距離＝１００〔ｍ〕の場合、最終的な制限値を１〔ｍ／ｓ^２〕に決定する。
自車線存在確率＝ｅ〔％〕、距離＝２００〔ｍ〕の場合、最終的な制限値を０〔ｍ／ｓ^２〕に決定する。

自車線存在確率の主要な決定要素は横位置であるが、対象物との距離が長くなるとレーダーの反射強度も低下するため先行車両を誤選択する可能性が高まる。確率・制限値マップでは距離を考慮していないため、距離が遠くても横位置が近いと自車線存在確率が大きくなり加減速度を十分に抑制できないおそれがある。しかし、本実施形態のように距離・制限値マップを用いて距離が遠い場合は加減速度を制限することで、仮に先行車両を誤選択したとしても加減速度を適切に抑制できる。

〔動作手順〕
図６は、車間制御装置１００が目標加速度を算出する手順を示すフローチャート図の一例である。
Ｓ１０：先行車判定部２１は、対象物の物標情報に基づき図３のマップを参照して、前方の対象物の自車線存在確率を計算する。すなわち、前方に複数の対象物が検出された場合、全ての対象物の自車線存在確率を計算する。
Ｓ２０：先行車判定部２１は自車線存在確率に基づき先行車を選択する。すなわち、自車線存在確率が最も大きい先行車を選択する。
Ｓ３０：加速度制御部２３は、物標情報で得られた相対速度、距離等から、選択された対象物に対する目標加速度を演算する。例えば、以下の演算を行う。
目標車間距離（車間距離の設定（長・中・短）と現在の車速から決定される）
目標車間時間＝目標車間距離÷現在の車速
車間時間＝現在の距離÷現在の車速
車間時間偏差＝目標車間時間−車間時間
目標加速度＝−Ｋ１×相対速度＋Ｋ２×車間時間偏差
なお、相対速度は先行車両が近づいている場合を正、先行車両が遠ざかっていく場合を負としている。なお、Ｋ１、Ｋ２はゲインである。
Ｓ４０：加速度制限部２２は、ステップＳ３０で決定した加速度を、自車線存在確率に基づき制限する。すなわち、加速度制限部２２は、自車線存在確率に基づき図４の確率・制限値マップを参照し、第１の制限値を読み出す。
Ｓ５０：次に、加速度制限部２２は、ステップＳ３０で決定した加速度を、距離に基づき制限する。すなわち、加速度制限部２２は、距離に基づき図５の距離・制限値マップを参照し、第２の制限値を読み出す。
Ｓ６０：そして、加速度制限部２２は、第１の制限値と第２の制限値の小さい方を目標加速度の制限値に決定する。例えば、第１の制限値が１〔ｍ／ｓ^２〕、第２の制限値が０〔ｍ／ｓ^２〕の場合、第２の制限値が目標加速度の制限値として採用される。したがって、ステップＳ３０で算出された目標加速度が０〔ｍ／ｓ^２〕より大きい場合、目標加速度は０〔ｍ／ｓ^２〕に制限される。

加速度制御部２３は、ステップＳ３０で算出した目標加速度をステップＳ６０で決定した制限値で制限してエンジンＥＣＵ１３，ブレーキＥＣＵ１４に出力する。

以上説明したように、本実施形態の車間制御装置１００は、自車線存在確率と距離とのそれぞれで設定された制限値のうち小さい値を目標加速度の制限値に決定するため、先行車両の誤選択時にも急な加減速を抑制することができる。

１１ ミリ波レーダー装置
１２ 車間制御ＥＣＵ
１３ エンジンＥＣＵ
１４ ブレーキＥＣＵ
２１ 先行車判定部
２２ 加速度制限部
２３ 加速度制御部
１００ 車間制御装置

Claims (1)

1. 前方車両の相対位置を検出する相対位置値検出手段と、
   自車両が走行する走行車線に前方車両が存在する確率を算出する確率算出手段と、
   前記確率に応じて設定した第１の加減速度と、前方車両との相対位置関係に応じて設定した第２の加減速度のうち小さい方を、自車両の加減速度の制限値に設定する制限値設定手段と、
   前記制限値を上限にして、前方車両と自車両との相対位置関係を調整する調整手段と、
   を有することを特徴とする車両の制御装置。

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