JP2015058902A

JP2015058902A - 車両の走行制御装置

Info

Publication number: JP2015058902A
Application number: JP2013195702A
Authority: JP
Inventors: 涼伊東; Ryo Ito
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2013-09-20
Filing date: 2013-09-20
Publication date: 2015-03-30

Abstract

【課題】先行車に対する追従走行中に、適切な加速度で円滑な追い越しを可能とする。【解決手段】追従走行中に追い越しと判断した場合、自車両と先行車とのラップ幅Ｗと、自車両と先行車との車間距離Ｄとから加速度かさ上げ量ΔＧを算出し（Ｓ３）、目標加速度Ｇtgtに加速度かさ上げ量ΔＧを加算して目標加速度Ｇtgtを更新する（Ｓ４）。そして、更新した新たな目標加速度Ｇtgtを発生させるため、エンジントルク及びブレーキ圧を制御する（Ｓ５）。これにより、追い越し走行時に、自車両と先行車との車間距離が縮まっても加速度が相対的に減少することがなく、スムーズな追い越しを実現してドライバに違和感を与えることがない。【選択図】図７

Description

本発明は、先行車に対して車間距離を一定に維持しながら追従走行を行う車両の走行制御装置に関する。

近年、自動車等の車両においては、カメラ、ミリ波レーダ、レーザレーダ等を備える前方認識装置を搭載し、この前方認識装置で検出した自車前方の走行環境に基づいて、自車両を走行制御する走行制御装置が開発されている。

この種の走行制御装置では、前方認識装置で自車両前方の捕捉範囲に先行車が認識されない場合は、ドライバが予め設定した車速（セット車速）で定速走行制御を行い、先行車を認識した場合は、先行車との車間距離が一定となるように自車両の加速・減速を制御して追従走行制御を行う。

この先行車に対する追従走行では、例えば、先行車の速度が遅い場合等、先行車を追い越したい場合がある。このような場合、一般的には、迅速に追い越しを完了することが望ましいが、追従走行中に追い越し動作をして先行車との車間距離が縮まると、先行車が自車両の捕捉範囲から外れるまでは自車両の加速度を小さくする方向に制御が働き、減速感を伴った追い越しとなってドライバに違和感を与える虞がある。

このため、特許文献１には、先行車を追い越す場合、ドライバの操作により追従走行の車間設定を一時的に短縮することで、追い越し時に自車両を加速させる技術が開示されている。

特許第４２１６９９７号公報

特許文献１に開示の技術では、先行車の追い越し時にドライバが車間距離を変更する場合、変更した車間距離に応じて自車両の加速度の目標値を再設定する必要がある。このため、処理時間が増大してスムーズな追い越しの実現を阻害する虞があるばかりでなく、追い越し時の加速度が必ずしも適切になるとは限らない。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、先行車に対する追従走行中に、適切な加速度で円滑な追い越しを可能とすることのできる車両の走行制御装置を提供することを目的としている。

本発明による車両の走行制御装置は、自車両前方の環境を認識し、自車両前方の先行車の情報を取得する前方認識部と、前記先行車に対して一定の車間距離を維持しながら追従走行を行うための目標加速度を設定する目標加速度設定部と、前記先行車に対する追従走行中に前記先行車の追い越し走行に移行したか否かを判断する追い越し走行判断部と、前記先行車の追い越し走行に移行したとき、前記目標加速度をオフセットさせる加速度かさ上げ量を設定し、この加速度かさ上げ量を前記目標加速度に加算して前記目標加速度を更新する目標加速度更新部とを備える。

本発明によれば、先行車に対する追従走行中に、適切な加速度で円滑な追い越しを可能とすることができ、ドライバに違和感を与えることがない。

車両の走行制御装置の構成図追従走行時の目標加速度を示す説明図先行車と自車両とのラップ幅を示す説明図加速度かさ上げ量の説明図追い越し時の加速区間を示す説明図追い越し前後の加速度の変化を示す説明図追従走行制御処理のフローチャート

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１において、符号１は自動車等の車両（自車両）を示し、この車両１には、走行制御装置の一例として、車間距離制御機能付クルーズコントロールシステム（ＡＣＣ(Adaptive Cruise Control)システム）２が搭載されている。ＡＣＣシステム２は、自車両１の前方環境を認識する前方認識部としての前方認識ユニット３、エンジン制御やブレーキ制御等の車両走行制御を行う制御ユニット４等を主要部として構成されている。

本実施の形態におけるＡＣＣシステム２は、基本的に、自車両１の前方に先行車が存在しない場合にはドライバが設定した車速を保持する定速走行制御を行い、先行車が存在する場合には当該先行車に対する追従走行制御を行う。この追従走行制御は、停止を含む極低速域から所定の高速域までの車速領域で実施される。すなわち、ＡＣＣシステム２では、例えば、追従走行制御中に先行車が所定車速以下の極低速域まで減速した場合にも当該追従走行制御は継続され、渋滞等によって先行車が停止した場合、最終的に車間距離として所定の目標距離を確保した状態で停止する。

前方認識ユニット３は、本実施の形態においては、ステレオカメラ３ａと、ステレオ画像処理部３ｂとを主として構成されている。ステレオカメラ３ａは、例えばＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子を用いた左右１組のカメラで構成されている。これら１組のカメラは、それぞれ車室内の天井前方に一定の間隔をもって取り付けられ、車外の対象を異なる視点からステレオ撮像し、撮像画像をステレオ画像処理部３ｂに出力する。

ステレオ画像処理部３ｂには、ステレオカメラ３ａからの画像情報が入力されるとともに、自車両１の車速を検出する車速センサ５等からのセンサ情報が入力される。ステレオ画像処理部３ｂは、左右１組のステレオカメラ３ａで撮像した自車両１前方の左右一対の画像に対し、対応する位置のずれ量から三角測量の原理によって距離情報を生成する。そして、この距離情報に基づいて自車両１前方の立体物や道路の白線等の前方情報を認識し、これらの認識情報等に基づいて自車走行路を推定する。さらに、ステレオ画像処理部３ｂは、認識した立体物のデータ等に基づいて自車走行路上の先行車を検出し、自車両１と先行車との距離（車間距離）、自車両１に対する先行車の車速（相対速度）、先行車の加速度（減速度）等を演算し、先行車情報として走行制御部４へ出力する。

制御ユニット４の入力側には、前方認識ユニット３、車速センサ５、ＡＣＣシステムのＯＮ/ＯＦＦ、定速走行時の車速、追従走行時の車間距離等をセットするクルーズスイッチ６、エンジン７のスロットル弁の開度を検出するスロットル開度センサ８ｂ等が接続されている。尚、クルーズスイッチ６は、例えば、ステアリングに配設される複数のスイッチからなるパドルスイッチとして構成されている。

また、制御ユニット４の出力側には、エンジン７の吸気系に配設されている電子制御スロットル装置８に設けられてスロットル弁を開閉動作させるスロットルアクチュエータ８ａが接続されると共に、ブレーキブースタ９が接続されている。ブレーキブースタ９は、４輪に併設されているブレーキホイールシリンダ９ａに対してブレーキ油圧を強制的に供給するものであり、ブレーキブースタ９を介して各ブレーキホイールシリンダ９ａにブレーキ油圧が供給されると各車輪が制動され、走行中の自車両１は強制的に減速される。

ドライバによってクルーズスイッチ６が操作され、ＡＣＣシステム２が作動状態になると、制御ユニット４は、ステレオ画像処理部３ｂで認識した先行車情報を読込み、自車両１前方の走行レーンに先行車が検出されているか否かを判別する。そして、先行車が検出されていない場合は、ドライバが設定したセット車速に自車両１の車速を維持させる定速走行制御を行う。この定速走行制御では、電子制御スロットル装置８に設けられているスロットルアクチュエータ８ａを動作させてスロットル弁を開閉動作させ、自車速を速やかにセット車速に到達させてセット車速を維持する制御を行う。

また、定速走行制御を行っている際に、ステレオ画像処理部３ｂにて先行車が検出され、且つ先行車の車速がセット車速以下の場合は、制御ユニット４は、定速走行制御から追従走行制御へ移行する。この追従走行制御では、制御ユニット４は、目標加速度設定部としての機能により、一定の車間距離（目標車間距離）Ｄtgtを維持するための目標加速度Ｇtgtを設定する。尚、目標加速度Ｇtgtは、正の値では加速、負の値では減速となる。

追従走行の目標車間距離Ｄtgtは、クルーズスイッチ６による車間距離のセットが例えば、「短」、「中」、「遠」の３段階である場合、先行車の車速に基づいて、各段階の設定に対する複数の区分の距離として設定される。この目標車間距離Ｄtgtを維持するための目標加速度Ｇtgtは、先行車と自車両１との車間距離、及び先行車と自車両１との相対速度に基づいて設定され、例えば、図２に例示するような特性に設定されている。

図２は、自車両１と先行車との相対速度を一定としたときの車間距離Ｄに対する目標加速度Ｇtgtの設定例を示している。図２に示すように、目標加速度Ｇtgtは、所定の目標車間距離Ｄtgtにおける目標加速度Ｇtgtを０として、車間距離Ｄが目標車間距離Ｄtgtより大きくなる程、目標加速度Ｇtgtが大きくなり（Ｇtgt＞０；加速）、車間距離Ｄが目標車間距離Ｄtgtより小さくなる程、目標加速度Ｇtgtが小さくなる（Ｇtgt＜０：減速）特性を有している。

制御ユニット４は、スロットルアクチュエータ８ａを介してスロットル弁を開閉制御することにより、エンジンの出力を制御して目標加速度Ｇtgtを発生させ、エンジン出力の増減による加減速を経て先行車との車間距離を一定に収束させる。尚、エンジンブレーキだけでは減速度が不足する場合には、ブレーキブースタ９を作動させて強制的に減速させる。

また、追従走行制御中に先行車の離脱が検出された場合には、制御ユニット４は、追従走行制御から定速走行制御へ切換え、自車速をセット車速まで増速させる。この場合、追従走行制御中における先行車の離脱は、先行車が進路変更する場合と自車両１が進路変更する場合とがある。

例えば高速道路において、先行車の進路変更による離脱としては、先行車が分岐路に進入する等して自車両１の捕捉範囲から次第に外れる場合がある。また、自車両１の進路変更による離脱としては、自車両１が、走行レーンを追い越し側の走行レーン（車両左側通行の場合は右側の走行レーン、車両右側通行の場合は左側の走行レーン）に変更することにより、先行車が自車両１の捕捉範囲から相対的に外れる場合がある。

先行車の進路変更による離脱では、自車両１のドライバは走行レーンを変更する意思がなく、従って、定速走行制御へ移行させる際の初期加速度をより大きくする必要はない。一方、自車両１のドライバが走行レーンから追い越し側の走行レーンへ進路変更する場合には、ドライバは先行車を追い越そうとする意思があり、しかも、追い越し側の走行レーンに進路変更するに際しては、追い越し側の走行レーンを走行している後続車両に注意する必要がある。そのため、ドライバには早くセット車速に到達させたいという意思が働く。

従って、先行車を追い越す際の加速度は、先行車の離脱によりセット車速へ到達させる際の加速度よりも大きくした方がドライバの意思に沿った制御を行うことができる。しかしながら、前述したように、追従走行時の目標加速度Ｇtgtは先行車と自車の相対速度と車間距離とに基づいて決定されるため、追い越しに際して先行車との車間距離が縮まると相対的に加速度が小さくなり、減速感を伴った追い越しとなってドライバに違和感を与える虞がある。

このため、制御ユニット４は、追い越し走行判断部として機能により、追従走行中に自車両１が先行車の追い越し走行に移行したか否かを判断し、追い越し走行に移行したと判断した場合には、追従走行の目標加速度Ｇtgtをかさ上げすることで、減速感を抑制してスムーズな追い越しを実現可能とする。具体的には、制御ユニット４は、先行車を追い越す際には、目標加速度更新部としての機能により、先行車と自車両１との車間距離Ｄ、及び先行車に対する自車両１のラップ幅Ｗに基づいて、目標加速度Ｇtgtをかさ上げしてオフセットさせる増加分（加速度かさ上げ量）ΔＧを決定し、この加速度かさ上げ量ΔＧを目標加速度Ｇtgtに加算して目標加速度Ｇtgtを更新する。

ここで、ラップ幅Ｗは、図３に示すように、走行レーンの変更に伴って変化する先行車と自車両１との車幅方向の重なり量である。具体的には、ラップ幅Ｗは、ステレオ画像処理部３ｂで認識した先行車１Ｆの側面１Ｆｄの位置と、側面１Ｆｄとは反対側で自車両１の既知の車幅Ｗｓから算出される側面１ｄの位置との差分として求めることができる。尚、車両側面の位置は、例えば、車両側面の先端側位置、車両中央の側面位置等であり、これらの位置を代表位置としてラップ幅Ｗが算出される。

図４は、ラップ幅Ｗ１，Ｗ２Ｗ３，Ｗ４毎の車間距離Ｄに対する加速度かさ上げ量ΔＧの設定例を示している。同図においては、Ｗ１＝０（自車両１前方から先行車が離脱した状態）、Ｗ４＝Ｗｓ（自車両１が先行車の後方で直列となった状態）で、Ｗ１＞Ｗ２＞Ｗ３＞Ｗ４の関係にあり、同じ車間距離では、ラップ幅が小さい程、加速度のかさ上げ量が大きくなる特性を有している。

そして、図５に示すように、追い越し区間Ｌにおいて、先行車１Ｆと自車両１との車間距離Ｄ及びラップ幅Ｗに基づいて目標加速度Ｇtgtに加算する加速度かさ上げ量ΔＧを変化させて、加速度を従来よりも相対的に大きくする。具体的には、先行車の追い越し時には、この加速度かさ上げ量ΔＧを加算した新たな目標加速度Ｇtgtでエンジン出力を制御することにより、図６に破線で示す従来の加速度に比較して、図６に実線で示すように、先行車との車間距離が小さくなった場合の加速度の相対的な減少を抑制することができ、減速感を抑制してスムーズな追い越しを可能とすることができる。

次に、制御ユニット４で実行される追従走行制御のプログラム処理について、図７に示すフローチャートを用いて説明する。

この追従走行制御処理では、先ず、最初のステップＳ１において、自車両１と先行車との相対速度と、自車両１と先行車との車間距離とに基づいて、マップ参照等により目標加速度Ｇtgtを設定する。次にステップＳ２へ進み、現在の走行状態が先行車を追い越す走行状態（追い越しモード）に移行したか否かを判断する。

追い越しモードの判断は、例えば、所定速度以上での追従走行中にドライバが追い越し側の走行レーンへの進路変更を報知するためにウィンカを作動させたか否かで判断することができる。そして、追い越し側の走行レーンへのウィンカが作動していない場合には、先行車への追従走行を継続すべくステップＳ２からステップＳ５へ進み、追い越し側の走行レーンへのウィンカが作動・点滅している場合、追い越しと判断してステップＳ２からステップＳ３へ進む。

尚、例えば、ステレオ画像処理部３ｂで認識したセンターラインがステレオカメラ３ａの捕捉領域に対して追い越し側とは逆方向へ横切った場合、追い越し側の走行レーンへの移動による追い越しモードと判断するようにしても良い。さらに、舵角センサからの信号を読込み、ステアリングが追い越し側へ設定舵角以上、転舵されたか否かを判定する条件を加えても良く、ステアリングが追い越し側へ設定舵角以上、転舵されたと判定された場合、追い越し側の走行レーンへの進路変更による追い越しモードに移行したと判断するようにしても良い。

ステップＳ２において追い越しモードではなく、先行車への追従走行を継続する場合、ステップＳ５では、ステップＳ１で設定した目標加速度Ｇtgtを発生させるため、スロットルアクチュエータ８ａを介してスロットル弁を開閉制御してエンジントルクを調整すると共に、ブレーキブースタ９を介してブレーキ圧を制御する。これにより、自車両１と先行車との車間距離を一定に維持しながらの追従走行が制御される。

一方、ステップＳ２において追い越しモードと判断された場合には、ステップＳ３では、自車両１と先行車とのラップ幅Ｗと、自車両１と先行車との車間距離Ｄとから、追従走行の目標加速度Ｇtgtに加算する加速度かさ上げ量ΔＧを算出する。次に、ステップＳ３からステップＳ４へ進み、ステップＳ１で設定した目標加速度Ｇtgtに加速度かさ上げ量ΔＧを加算して目標加速度Ｇtgtを更新する（Ｇtgt←Ｇtgt＋ΔＧ）。

そして、ステップＳ４から前述のステップＳ５へ進み、更新した新たな目標加速度Ｇtgtを発生させるため、エンジントルク及びブレーキ圧を制御する。これにより、追い越し走行時に、自車両１と先行車との車間距離が縮まっても加速度が相対的に減少することがなく、スムーズな追い越しを実現してドライバに違和感を与えることがない。

このように本実施の形態においては、追従走行中に先行車を追い越す場合、先行車との車間距離及び相対速度に基づいて目標加速度Ｇtgtをかさ上げしてオフセットさせるため、追い越しの際の自車両の加速度を適切なものすることができ、ドライバのフィーリングに沿った違和感のないスムーズな追い越し走行を実現することができる。

１自車両
１Ｆ先行車
２ＡＣＣシステム
３前方認識ユニット
３ａステレオカメラ
３ｂステレオ画像処理部
４制御ユニット
Ｄ車間距離
Ｗラップ幅
Ｇtgt 目標加速度
ΔＧ加速度かさ上げ量

Claims

自車両前方の環境を認識し、自車両前方の先行車の情報を取得する前方認識部と、
前記先行車に対して一定の車間距離を維持しながら追従走行を行うための目標加速度を設定する目標加速度設定部と、
前記先行車に対する追従走行中に前記先行車の追い越し走行に移行したか否かを判断する追い越し走行判断部と、
前記先行車の追い越し走行に移行したとき、前記目標加速度をオフセットさせる加速度かさ上げ量を設定し、この加速度かさ上げ量を前記目標加速度に加算して前記目標加速度を更新する目標加速度更新部と
を備えることを特徴とする車両の走行制御装置。
前記目標加速度更新部は、前記先行車と自車両との車間距離、及び前記先行車と自車両との車幅方向の重なり量に基づいて、前記加速度かさ上げ量を設定することを特徴とする請求項１記載の車両の走行制御装置。
前記追い越し走行判断部は、自車両の車速とウィンカの作動状態とに基づいて、前記先行車の追い越し走行への移行を判断することを特徴とする請求項１又は２記載の車両の走行制御装置。
前記前方認識部は、ステレオカメラで撮像したステレオ画像を処理して自車両前方の環境を認識することを特徴とする請求項１〜３の何れか一に記載の車両の走行制御装置。