JP3651259B2 - 先行車追従制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、先行車を認識して一定の車間距離を保ちつつ追従する先行車追従制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
路面状況や車両状態を考慮して安全車間距離を決定し、実際の車間距離が安全車間距離に一致するようにエンジン出力を制御するようにした先行車追従制御装置が知られている（例えば、特開平７−４７８６４号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の先行車追従制御装置では、曲線路を走行する時でも安全車間距離を決定して実際の車間距離が安全車間距離に一致するように制御するため、定常的には先行車と同一の速度で走行することになり、曲線路での先行車の車速が必ずしも自車にとって安全な車速である保証はなく、自車の乗員にとっては速すぎることがある。
【０００４】
本発明の目的は、安全な車速で曲線路を追従走行する先行車追従制御装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
（１） 請求項１の発明は、自車速を検出する自車速検出手段と、先行車との車間距離を検出する車間距離検出手段と、車間距離検出値を目標車間距離とするための目標車速を演算する車速演算手段と、自車速検出値が目標車速演算値となるように車両の速度を制御する車速制御手段とを備え、先行車に追従走行する先行車追従制御装置に適用される。
そして、自車の横Ｇを検出する横Ｇ検出手段と、先行車追従走行中に先行車が加速したときに、横Ｇ検出手段により所定値以上の横Ｇを検出した場合は、先行車の加速に応じて自車速を加速させる際の加速度を横Ｇ検出値に応じて小さくする車速制限手段とを備え、これにより上記目的を達成する。
（２） 請求項２の先行車追従制御装置は、車速制限手段によって、追従走行中に先行車を見失った場合にも横Ｇ検出値に応じた加速度の補正を続けるようにしたものである。
（３） 請求項３の先行車追従制御装置は、車速制限手段によって、追従走行中に先行車を見失った場合には、先行車が存在しない場合に加速度の補正を始める第１の横Ｇ検出値よりも小さな第２の横Ｇ検出値から加速度の補正を始めるようにしたものである。
（４） 請求項４の先行車追従制御装置は、横Ｇ検出手段が車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサーを有し、自車速検出値にヨーレート検出値を乗じた値を横Ｇ検出値とするようにしたものである。
（５） 請求項５の先行車追従制御装置は、横Ｇ検出手段が自車速検出値、操舵角検出値、スタビリティ・ファクターに基づいて車両のヨーレートを推定し、自車速検出値にヨーレート推定値を乗じた値を横Ｇ検出値としたものである。
（６） 請求項６の発明は、自車速を検出する自車速検出手段と、先行車との車間距離を検出する車間距離検出手段と、車間距離検出値を目標車間距離とするための目標車速を演算する車速演算手段と、車間距離検出手段で先行車との車間距離を検出しているときは、自車速検出値が目標車速演算値となるように車両の速度を制御するとともに、車間距離検出手段により先行車との車間距離を検出できないときは、予め設定した速度（以下、設定速度という）となるように車両の速度を制御する車速制御手段とを備え、先行車に追従走行する先行車追従制御装置に適用される。
そして、自車の横Ｇを検出する横Ｇ検出手段と、設定速度で一定速走行しているときに横Ｇ検出手段により横Ｇを検出した場合は、横Ｇ検出値に応じて算出される第１の制限量だけ設定速度から減速させるとともに、先行車追従走行中に先行車を見失ったときに横Ｇ検出手段により横Ｇを検出した場合は、横Ｇ検出値に応じて算出される第２の制限量で目標車速演算値を制限する車速制限手段とを備え、第２の制限量は第１の制限量よりも大きくする。
（７） 請求項７の先行車追従制御装置は、横Ｇ検出手段が車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサーを有し、自車速検出値にヨーレート検出値を乗じた値を横Ｇ検出値としたものである。
（８） 請求項８の先行車追従制御装置は、横Ｇ検出手段が自車速検出値、操舵角検出値、スタビリティ・ファクターに基づいて車両のヨーレートを推定し、自車速検出値にヨーレート推定値を乗じた値を横Ｇ検出値としたものである。
【０００６】
【発明の効果】
（１）請求項１の発明によれば、さまざまな曲率の曲線路においても安全な車速で先行車に追従走行することができる。
（２）請求項２の発明によれば、追従制御上で見失った先行車に対して接近し過ぎるのを防止することができる。
（３）請求項３の発明によれば、追従走行時と単独走行時において、それぞれ最適な目標車速を得ることができる。
（４）請求項６の発明によれば、さまざまな曲率の曲線路においても安全な車速で先行車に追従走行することができる上に、追従走行時と単独走行時において、それぞれ最適な目標車速を得ることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は一実施の形態の構成を示す図である。
車間距離センサー１は、レーザー光を掃射して先行車からの反射光を受光するレーダー方式のセンサーである。なお、電波や超音波を利用して車間距離を計測してもよい。車速センサー２は変速機の出力軸に取り付けられ、その回転速度に応じた周期のパルス列を出力する。スロットルアクチュエーター３は、スロットルバルブ開度信号に応じてスロットルバルブを開閉し、エンジンへの吸入空気量を変えてエンジン出力を調節する。自動変速機４は車速とエンジントルクに応じて変速比を変える。制動装置６は車両に制動力を発生させる装置である。
【０００８】
追従制御コントローラー５はマイクロコンピューターとその周辺部品を備え、車間距離検出値と車速検出値に基づいて目標車速を設定し、スロットルアクチュエーター３、自動変速機４および制動装置６を制御する。追従制御コントローラー５は、マイクロコンピューターのソフトウエア形態により図２に示す制御ブロック１１、２１、５０、５１を構成する。
【０００９】
図２において、測距信号処理部１１は、車間距離センサー１によりレーザー光を掃射してから先行車の反射光を受光するまでの時間を計測し、先行車との車間距離を演算する。なお、前方に複数の先行車がいる場合は追従すべき先行車を特定して車間距離を演算する。この先行車の選択方法についてはすでに公知であるから説明を省略する。車速信号処理部２１は、車速センサー２からの車速パルスの周期を計測し、自車両の速度を検出する。
【００１０】
先行車追従制御部５０は、相対速度演算部５０１、車間距離制御部５０２および目標車間距離設定部５０３を備え、車間距離検出値と自車速検出値に基づいて目標車間距離と目標車速を演算する。相対速度演算部５０１は、測距信号処理部１１により検出された車間距離に基づいて先行車との相対速度を演算する。車間距離制御部５０２は、相対速度を考慮して車間距離を目標車間距離に一致させるための目標車速を演算する。目標車間距離設定部５０３は、先行車の車速または自車速に応じた目標車間距離を設定する。
【００１１】
また、車速制御部５１は、自車速が目標車速となるようにスロットルアクチュエーター３のスロットルバルブ開度と、自動変速機４の変速比と、制動装置６の制動力を制御する。
【００１２】
この実施の形態では、車両に発生する横Ｇに応じた車速補正量を算出し、その値により車速指令値を制限することによって、曲線路をより安全な速度で走行できるように制御する。
【００１３】
まず、車速指令値Vsp_Comnの算出方法を説明する。
先行車追従制御部５０で算出される制御目標車速Acc_Comoと、乗員が設定した設定車速Vsp_Como（この車速以上では追従制御しない車速）との内の、小さい方を目標車速Ac_Vcomoとして制御周期ごとに演算する。
【数１】
Ac_Vcomo＝min｛Vsp_Como，Acc_Como｝
なお、この実施の形態では制御周期を１０ｍｓとする。
【００１４】
目標車速Ac_Vcomoに向かって加速側０．０６Ｇ、減速側−０．１３Ｇの変化量リミットを設けた値が車速指令値Vsp_Comnとなる。次式により車速指令値Vsp_Comnを算出する。▲１▼Vsp_Como（１周期前）＜Ac_Vcomoの場合は、１０ｍｓ間で０．０２１km/h加速した場合が０．０６Ｇに相当するから、
【数２】
Vsp_Comn＝min｛Vsp_Comn（１周期前）＋０．０２１km/h，Ac_Vcomo｝
▲２▼Vsp_Comn（１周期前）＝Ac_Vcomoの場合は、
【数３】
Vsp_Comn＝Vsp_Comn（１周期前）
▲３▼Vsp_Comn（１周期前）＞Ac_Vcomoの場合は、１０ｍｓ間で０．０４６km/h減速した場合が−０．１３Ｇに相当するから、
【数４】
Vsp_Comn＝max｛Vsp_Comn（１周期前）−０．０４６km/h，Ac_Vcomo｝
【００１５】
この演算により車速指令値Vsp_Comnは目標車速Ac_Vcomoに向かって、加速側０．０６Ｇ、減速側−０．１３Ｇの範囲内で追従する。実際の車速はこの車速指令値Vsp_Comnと一致するように制御される。各値の関係を図３に示す。
【００１６】
次に、横Ｇによる車速指令値の制限方法を説明する。
車速指令値Vsp_Comnを横Ｇに応じて補正するための車速補正量Comn_Subを算出し、その車速補正量Comn_Subを考慮して制限付き車速指令値Vsp_Comhを算出する。まず、車速補正量Comn_Subは横Ｇに応じて決まる補正係数に加速側の変化量制限値０．０２１km/hを乗じて算出する。
【数５】
Comn_Sub＝（補正係数）＊０．０２１km/h
【００１７】
補正係数は図４に示すように横Ｇが大きいほど大きくなる。これは、横Ｇが大きいほど車速指令値Vsp_Comnの変化に大きな制限を設けるためである。図４は高速道路での使用を前提とした実験結果をもとに設定した値である。横Ｇが０．１Ｇ以下の場合は、車速補正の必要がないと判断して補正係数０とする。また、横Ｇが０．３Ｇ以上となる場合は通常の使用では発生しない上に、横Ｇ検出値が誤って大きくなった場合に補正量が過大となることを防ぐために、０．３Ｇ以上は補正係数を一定にしている。
【００１８】
横Ｇによる制限付きの車速指令値Vsp_Comhは、次式により算出する。これは、車速指令値Vsp_Comnの上記算出式２〜４に車速補正量Comn_Subの減算部を追加したものである。▲１▼’Vsp_Comh（１周期前）＜Ac_Vcomoの場合は、
【数６】
Vsp_Comh＝min｛Vsp_Comh（１周期前）−Comn_Sub＋０．０２１km/h，Ac_Vcomo｝
▲２▼’Vsp_Comh（１周期前）＝Ac_Vcomoの場合は、
【数７】
Vsp_Comh＝Vsp_Comh（１周期前）−Comn_Sub
▲３▼’Vsp_Comh（１周期前）＞Ac_Vcomoの場合は、
【数８】
Vsp_Comh＝max｛Vsp_Comh（１周期前）−Comn_Sub−０．０４６km/h，Ac_Vcomo｝
【００１９】
▲１▼’Vsp_Comh（１周期前）＜Ac_Vcomoの場合の動作を説明する。横Ｇが０．１Ｇ以下の場合は補正係数が０であるから、車速補正量Comn_Subが０となるため、加速量がそのまま加えられる。すなわち、車速指令値Vsp_Comhに制限がかからない。横Ｇが０．２Ｇの場合は補正係数が１となり、減算する車速補正量Comn_Subと加算する変化量リミット値０．０２１km/hとが等しくなり、車速指令値Vsp_Comhは変化しない。すなわち、加速指令時においても車速は保持される。横Ｇが０．２Ｇより大きい場合は、補正係数が１より大きくなるため、車速補正量Comn_Subが変化量リミット値０．０２１km/hより大きくなり、車速指令値Vsp_Comhは１周期前の車速指令値Vsp_Comhより小さくなる。すなわち、横Ｇが大きいため、加速指令が減速指令に変わることになる。
【００２０】
▲２▼’Vsp_Comh（１周期前）＝Ac_Vcomoの場合は、例えば先行車がいなくて設定車速Vsp_Comoで単独走行しているような場合でも、上式のように車速補正量Comn_Subの減算を行うため、横Ｇにより車速指令値Vsp_Comhに制限がかかる。すなわち、一定速走行を行っている場合でも、曲線路で横Ｇが大きくなると、より安全な速度に近づくよう減速指令となる。
【００２１】
▲３▼’Vsp_Comh（１周期前）＞Ac_Vcomoの場合は、すでに減速指令となっているが、さらに車速補正量Comn_Subの減算を行うため、より大きい減速指令となる。ただし、実際には減速指令ですでに車速が下がっているため、横Ｇによる減速の効果が小さい。
【００２２】
次に、図５に示すフローチャートにより、横Ｇによる制限付きの車速指令値Vsp_Comhの算出処理を説明する。
車速制御部５１は、制御周期（この実施の形態では１０ｍｓ）ごとにこの算出処理を実行する。ステップ１で車両に発生している横Ｇの算出を行う。この実施の形態では、車速にヨーレートセンサー出力を乗じた値を近似的に横Ｇとする。
【数９】
横Ｇ＝（車速）＊（ヨーレートセンサー出力）
【００２３】
なお、操舵角と車両のスタビリティ・ファクターなどからヨーレートを推定し、その値に車速を乗じて横Ｇを算出してもよい。
【数１０】
横Ｇ＝Ｖ＊Ｖ＊θ／（Ｎ＊Ｌ＊（１＋Ａ＊Ｖ＊Ｖ））
数式１０において、Ｖは車速、θは操舵角、Ｎはステアリングギア比、Ｌはホイールベース、Ａはスタビリティ・ファクターをそれぞれ表す。
また、もちろん横Ｇセンサーを用いて直接、検出するようにしてもよい。
【００２４】
次に、ステップ２で、図４に示すマップから補正係数を求め、上記数式５により横Ｇによる車速補正量Comn_Subを算出する。ステップ３では、１０ｍｓ前の車速指令値Vsp_Comhから車速補正量Comn_Subを減算し、レジスターRegに一時的に保存する。
【数１１】
Reg＝Vsp_Comh（１周期前）−Comn_Sub
【００２５】
ステップ４において、レジスターRegの値と目標車速Ac_Vcomoとを比較し、上記▲１▼’、▲２▼’、▲３▼’のケースに応じてステップ５、６、７のいずれかへ進む。▲１▼’Reg＜Ac_Vcomoの場合は、ステップ５で次式により車速指令値Vsp_Comhを算出する。
【数１２】
Vsp_Comh＝min｛Reg＋０．０２１km/h，Ac_Vcomo｝
▲２▼’Reg＝Ac_Vcomoの場合は、ステップ６で次式により車速指令値Vsp_Comhを算出する。
【数１３】
Vsp_Comh＝Reg
▲３▼’Reg＞Ac_Vcomoの場合は、ステップ７で次式により車速指令値Vsp_Comhを算出する。
【数１４】
Vsp_Comh＝max｛Reg−０．０４６km/h，Ac_Vcomo｝
【００２６】
このように算出した車速指令値Vsp_Comhと実際の車速が一致するようにスロットルアクチュエーター３、自動変速機４および制動装置６を制御する。例えばステップ５では、加速側の指令値であるが、Regを算出する際の車速補正量Comn_Subが０．０２１速度より大きい場合は、車速指令値Vsp_Comhが１０ｍｓまえの車速指令値Vsp_Comhより小さくなるため、減速するようにスロットルバルブを閉じる動作となる。
【００２７】
図６は、曲線路を追従走行中に先行車が加速した場合における、車速と車間距離の制御結果と横Ｇの測定値を示す図であり、（ａ）が横Ｇによる車速指令値制限なしの場合を、（ｂ）が横Ｇによる車速指令値制限ありの場合をそれぞれ示す。
横Ｇによる車速制限なしの場合は、横Ｇの発生に関係なく先行車の加速に応じて加速指令が算出される。この加速指令に応じて車両が加速するため、横Ｇが大きく発生し、乗員に不安感を与えることがある。横Ｇによる車速制限ありの場合は、先行車の加速に応じて自車が加速し始めると横Ｇが大きくなるため、車速指令値の増加が制限（増加量小〜増加なし〜減少）される。これにより、車速の増加が抑えられ、過度の横Ｇの発生を防ぐことができる。すなわち、先行車への追従走行よりも安全な車速での走行を優先することになる。この場合、目標車間距離と実際の車間距離との偏差が大きくなるが、曲線路が終わって横Ｇの発生が小さくなると通常の車速指令値となり、車間距離偏差を解消すべく加速する。
【００２８】
図６では、曲線路で先行車が加速した場合の動作を示したが、曲線路で先行車を見失って設定車速まで加速する場合や、単独での定速走行時にも本発明により横Ｇ低減の効果が得られる。
【００２９】
曲線路で先行車を見失って加速する場合には、見失った先行車に向かって接近するため、横Ｇが大きいことに加えて先行車に接近し過ぎる不安感を乗員に与えることがある。そこで、追従走行時および追従中に先行車を見失った場合など（先行車が存在する場合）には、横Ｇによる車速指令値の制限を単独走行時（先行車が存在しない場合）より小さい横Ｇから行うように設定する。基本的には、先行車を認識していない場合は単独走行と判断して通常の横Ｇによる車速制限を行うが、曲線路を追従走行中に先行車を見失った場合には直ちに単独走行と判断せずに、曲線路が終わり直線路になるまでは先行車が存在するとして小さい横Ｇから車速制限を行う。
また、追従走行時および追従中に先行車を見失った場合など（先行車が存在する場合）には、横Ｇによる車速指令値の制限を単独走行時（先行車が存在しない場合）より小さい横Ｇから行うとともに、車速指令値の制限量を大きくするようにしてもよい。
これにより、横Ｇをより小さく抑えるように車速が制御されるため、乗員に不安感を与えない速度での走行が可能になる。
【００３０】
以上の一実施の形態の構成において、車速センサー２および追従制御コントローラー５が自車速検出手段および横Ｇ検出手段を、車間距離センサー１および追従制御コントローラー５が車間距離検出手段を、追従制御コントローラー５が車速演算手段、車速制御手段および車速制限手段を、スロットルアクチュエーター３が駆動手段を、自動変速機４が変速手段を、制動装置６が制動手段をそれぞれ構成する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 一実施の形態の構成を示す図である。
【図２】 追従制御の構成を示す図である。
【図３】 車速指令値の算出方法を説明するための図である。
【図４】 横Ｇの補正係数を示す図である。
【図５】 横Ｇによる制限付き車速指令値の算出処理を示すフローチャートである。
【図６】 曲線路を追従走行中に先行車が加速した場合における、車速と車間距離の制御結果と横Ｇの測定値を示す図である。
【符号の説明】
１ 車間距離センサー
２ 車速センサー
３ スロットルアクチュエーター
４ 自動変速機
５ 追従制御コントローラー
６ 制動装置
１１ 測距信号処理部
２１ 車速信号処理部
５０ 先行車追従制御部
５１ 車速制御部
５０１ 相対速度演算部
５０２ 車間距離制御部
５０３ 目標車間距離設定部
【発明の属する技術分野】
本発明は、先行車を認識して一定の車間距離を保ちつつ追従する先行車追従制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
路面状況や車両状態を考慮して安全車間距離を決定し、実際の車間距離が安全車間距離に一致するようにエンジン出力を制御するようにした先行車追従制御装置が知られている（例えば、特開平７−４７８６４号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の先行車追従制御装置では、曲線路を走行する時でも安全車間距離を決定して実際の車間距離が安全車間距離に一致するように制御するため、定常的には先行車と同一の速度で走行することになり、曲線路での先行車の車速が必ずしも自車にとって安全な車速である保証はなく、自車の乗員にとっては速すぎることがある。
【０００４】
本発明の目的は、安全な車速で曲線路を追従走行する先行車追従制御装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
（１） 請求項１の発明は、自車速を検出する自車速検出手段と、先行車との車間距離を検出する車間距離検出手段と、車間距離検出値を目標車間距離とするための目標車速を演算する車速演算手段と、自車速検出値が目標車速演算値となるように車両の速度を制御する車速制御手段とを備え、先行車に追従走行する先行車追従制御装置に適用される。
そして、自車の横Ｇを検出する横Ｇ検出手段と、先行車追従走行中に先行車が加速したときに、横Ｇ検出手段により所定値以上の横Ｇを検出した場合は、先行車の加速に応じて自車速を加速させる際の加速度を横Ｇ検出値に応じて小さくする車速制限手段とを備え、これにより上記目的を達成する。
（２） 請求項２の先行車追従制御装置は、車速制限手段によって、追従走行中に先行車を見失った場合にも横Ｇ検出値に応じた加速度の補正を続けるようにしたものである。
（３） 請求項３の先行車追従制御装置は、車速制限手段によって、追従走行中に先行車を見失った場合には、先行車が存在しない場合に加速度の補正を始める第１の横Ｇ検出値よりも小さな第２の横Ｇ検出値から加速度の補正を始めるようにしたものである。
（４） 請求項４の先行車追従制御装置は、横Ｇ検出手段が車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサーを有し、自車速検出値にヨーレート検出値を乗じた値を横Ｇ検出値とするようにしたものである。
（５） 請求項５の先行車追従制御装置は、横Ｇ検出手段が自車速検出値、操舵角検出値、スタビリティ・ファクターに基づいて車両のヨーレートを推定し、自車速検出値にヨーレート推定値を乗じた値を横Ｇ検出値としたものである。
（６） 請求項６の発明は、自車速を検出する自車速検出手段と、先行車との車間距離を検出する車間距離検出手段と、車間距離検出値を目標車間距離とするための目標車速を演算する車速演算手段と、車間距離検出手段で先行車との車間距離を検出しているときは、自車速検出値が目標車速演算値となるように車両の速度を制御するとともに、車間距離検出手段により先行車との車間距離を検出できないときは、予め設定した速度（以下、設定速度という）となるように車両の速度を制御する車速制御手段とを備え、先行車に追従走行する先行車追従制御装置に適用される。
そして、自車の横Ｇを検出する横Ｇ検出手段と、設定速度で一定速走行しているときに横Ｇ検出手段により横Ｇを検出した場合は、横Ｇ検出値に応じて算出される第１の制限量だけ設定速度から減速させるとともに、先行車追従走行中に先行車を見失ったときに横Ｇ検出手段により横Ｇを検出した場合は、横Ｇ検出値に応じて算出される第２の制限量で目標車速演算値を制限する車速制限手段とを備え、第２の制限量は第１の制限量よりも大きくする。
（７） 請求項７の先行車追従制御装置は、横Ｇ検出手段が車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサーを有し、自車速検出値にヨーレート検出値を乗じた値を横Ｇ検出値としたものである。
（８） 請求項８の先行車追従制御装置は、横Ｇ検出手段が自車速検出値、操舵角検出値、スタビリティ・ファクターに基づいて車両のヨーレートを推定し、自車速検出値にヨーレート推定値を乗じた値を横Ｇ検出値としたものである。
【０００６】
【発明の効果】
（１）請求項１の発明によれば、さまざまな曲率の曲線路においても安全な車速で先行車に追従走行することができる。
（２）請求項２の発明によれば、追従制御上で見失った先行車に対して接近し過ぎるのを防止することができる。
（３）請求項３の発明によれば、追従走行時と単独走行時において、それぞれ最適な目標車速を得ることができる。
（４）請求項６の発明によれば、さまざまな曲率の曲線路においても安全な車速で先行車に追従走行することができる上に、追従走行時と単独走行時において、それぞれ最適な目標車速を得ることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は一実施の形態の構成を示す図である。
車間距離センサー１は、レーザー光を掃射して先行車からの反射光を受光するレーダー方式のセンサーである。なお、電波や超音波を利用して車間距離を計測してもよい。車速センサー２は変速機の出力軸に取り付けられ、その回転速度に応じた周期のパルス列を出力する。スロットルアクチュエーター３は、スロットルバルブ開度信号に応じてスロットルバルブを開閉し、エンジンへの吸入空気量を変えてエンジン出力を調節する。自動変速機４は車速とエンジントルクに応じて変速比を変える。制動装置６は車両に制動力を発生させる装置である。
【０００８】
追従制御コントローラー５はマイクロコンピューターとその周辺部品を備え、車間距離検出値と車速検出値に基づいて目標車速を設定し、スロットルアクチュエーター３、自動変速機４および制動装置６を制御する。追従制御コントローラー５は、マイクロコンピューターのソフトウエア形態により図２に示す制御ブロック１１、２１、５０、５１を構成する。
【０００９】
図２において、測距信号処理部１１は、車間距離センサー１によりレーザー光を掃射してから先行車の反射光を受光するまでの時間を計測し、先行車との車間距離を演算する。なお、前方に複数の先行車がいる場合は追従すべき先行車を特定して車間距離を演算する。この先行車の選択方法についてはすでに公知であるから説明を省略する。車速信号処理部２１は、車速センサー２からの車速パルスの周期を計測し、自車両の速度を検出する。
【００１０】
先行車追従制御部５０は、相対速度演算部５０１、車間距離制御部５０２および目標車間距離設定部５０３を備え、車間距離検出値と自車速検出値に基づいて目標車間距離と目標車速を演算する。相対速度演算部５０１は、測距信号処理部１１により検出された車間距離に基づいて先行車との相対速度を演算する。車間距離制御部５０２は、相対速度を考慮して車間距離を目標車間距離に一致させるための目標車速を演算する。目標車間距離設定部５０３は、先行車の車速または自車速に応じた目標車間距離を設定する。
【００１１】
また、車速制御部５１は、自車速が目標車速となるようにスロットルアクチュエーター３のスロットルバルブ開度と、自動変速機４の変速比と、制動装置６の制動力を制御する。
【００１２】
この実施の形態では、車両に発生する横Ｇに応じた車速補正量を算出し、その値により車速指令値を制限することによって、曲線路をより安全な速度で走行できるように制御する。
【００１３】
まず、車速指令値Vsp_Comnの算出方法を説明する。
先行車追従制御部５０で算出される制御目標車速Acc_Comoと、乗員が設定した設定車速Vsp_Como（この車速以上では追従制御しない車速）との内の、小さい方を目標車速Ac_Vcomoとして制御周期ごとに演算する。
【数１】
Ac_Vcomo＝min｛Vsp_Como，Acc_Como｝
なお、この実施の形態では制御周期を１０ｍｓとする。
【００１４】
目標車速Ac_Vcomoに向かって加速側０．０６Ｇ、減速側−０．１３Ｇの変化量リミットを設けた値が車速指令値Vsp_Comnとなる。次式により車速指令値Vsp_Comnを算出する。▲１▼Vsp_Como（１周期前）＜Ac_Vcomoの場合は、１０ｍｓ間で０．０２１km/h加速した場合が０．０６Ｇに相当するから、
【数２】
Vsp_Comn＝min｛Vsp_Comn（１周期前）＋０．０２１km/h，Ac_Vcomo｝
▲２▼Vsp_Comn（１周期前）＝Ac_Vcomoの場合は、
【数３】
Vsp_Comn＝Vsp_Comn（１周期前）
▲３▼Vsp_Comn（１周期前）＞Ac_Vcomoの場合は、１０ｍｓ間で０．０４６km/h減速した場合が−０．１３Ｇに相当するから、
【数４】
Vsp_Comn＝max｛Vsp_Comn（１周期前）−０．０４６km/h，Ac_Vcomo｝
【００１５】
この演算により車速指令値Vsp_Comnは目標車速Ac_Vcomoに向かって、加速側０．０６Ｇ、減速側−０．１３Ｇの範囲内で追従する。実際の車速はこの車速指令値Vsp_Comnと一致するように制御される。各値の関係を図３に示す。
【００１６】
次に、横Ｇによる車速指令値の制限方法を説明する。
車速指令値Vsp_Comnを横Ｇに応じて補正するための車速補正量Comn_Subを算出し、その車速補正量Comn_Subを考慮して制限付き車速指令値Vsp_Comhを算出する。まず、車速補正量Comn_Subは横Ｇに応じて決まる補正係数に加速側の変化量制限値０．０２１km/hを乗じて算出する。
【数５】
Comn_Sub＝（補正係数）＊０．０２１km/h
【００１７】
補正係数は図４に示すように横Ｇが大きいほど大きくなる。これは、横Ｇが大きいほど車速指令値Vsp_Comnの変化に大きな制限を設けるためである。図４は高速道路での使用を前提とした実験結果をもとに設定した値である。横Ｇが０．１Ｇ以下の場合は、車速補正の必要がないと判断して補正係数０とする。また、横Ｇが０．３Ｇ以上となる場合は通常の使用では発生しない上に、横Ｇ検出値が誤って大きくなった場合に補正量が過大となることを防ぐために、０．３Ｇ以上は補正係数を一定にしている。
【００１８】
横Ｇによる制限付きの車速指令値Vsp_Comhは、次式により算出する。これは、車速指令値Vsp_Comnの上記算出式２〜４に車速補正量Comn_Subの減算部を追加したものである。▲１▼’Vsp_Comh（１周期前）＜Ac_Vcomoの場合は、
【数６】
Vsp_Comh＝min｛Vsp_Comh（１周期前）−Comn_Sub＋０．０２１km/h，Ac_Vcomo｝
▲２▼’Vsp_Comh（１周期前）＝Ac_Vcomoの場合は、
【数７】
Vsp_Comh＝Vsp_Comh（１周期前）−Comn_Sub
▲３▼’Vsp_Comh（１周期前）＞Ac_Vcomoの場合は、
【数８】
Vsp_Comh＝max｛Vsp_Comh（１周期前）−Comn_Sub−０．０４６km/h，Ac_Vcomo｝
【００１９】
▲１▼’Vsp_Comh（１周期前）＜Ac_Vcomoの場合の動作を説明する。横Ｇが０．１Ｇ以下の場合は補正係数が０であるから、車速補正量Comn_Subが０となるため、加速量がそのまま加えられる。すなわち、車速指令値Vsp_Comhに制限がかからない。横Ｇが０．２Ｇの場合は補正係数が１となり、減算する車速補正量Comn_Subと加算する変化量リミット値０．０２１km/hとが等しくなり、車速指令値Vsp_Comhは変化しない。すなわち、加速指令時においても車速は保持される。横Ｇが０．２Ｇより大きい場合は、補正係数が１より大きくなるため、車速補正量Comn_Subが変化量リミット値０．０２１km/hより大きくなり、車速指令値Vsp_Comhは１周期前の車速指令値Vsp_Comhより小さくなる。すなわち、横Ｇが大きいため、加速指令が減速指令に変わることになる。
【００２０】
▲２▼’Vsp_Comh（１周期前）＝Ac_Vcomoの場合は、例えば先行車がいなくて設定車速Vsp_Comoで単独走行しているような場合でも、上式のように車速補正量Comn_Subの減算を行うため、横Ｇにより車速指令値Vsp_Comhに制限がかかる。すなわち、一定速走行を行っている場合でも、曲線路で横Ｇが大きくなると、より安全な速度に近づくよう減速指令となる。
【００２１】
▲３▼’Vsp_Comh（１周期前）＞Ac_Vcomoの場合は、すでに減速指令となっているが、さらに車速補正量Comn_Subの減算を行うため、より大きい減速指令となる。ただし、実際には減速指令ですでに車速が下がっているため、横Ｇによる減速の効果が小さい。
【００２２】
次に、図５に示すフローチャートにより、横Ｇによる制限付きの車速指令値Vsp_Comhの算出処理を説明する。
車速制御部５１は、制御周期（この実施の形態では１０ｍｓ）ごとにこの算出処理を実行する。ステップ１で車両に発生している横Ｇの算出を行う。この実施の形態では、車速にヨーレートセンサー出力を乗じた値を近似的に横Ｇとする。
【数９】
横Ｇ＝（車速）＊（ヨーレートセンサー出力）
【００２３】
なお、操舵角と車両のスタビリティ・ファクターなどからヨーレートを推定し、その値に車速を乗じて横Ｇを算出してもよい。
【数１０】
横Ｇ＝Ｖ＊Ｖ＊θ／（Ｎ＊Ｌ＊（１＋Ａ＊Ｖ＊Ｖ））
数式１０において、Ｖは車速、θは操舵角、Ｎはステアリングギア比、Ｌはホイールベース、Ａはスタビリティ・ファクターをそれぞれ表す。
また、もちろん横Ｇセンサーを用いて直接、検出するようにしてもよい。
【００２４】
次に、ステップ２で、図４に示すマップから補正係数を求め、上記数式５により横Ｇによる車速補正量Comn_Subを算出する。ステップ３では、１０ｍｓ前の車速指令値Vsp_Comhから車速補正量Comn_Subを減算し、レジスターRegに一時的に保存する。
【数１１】
Reg＝Vsp_Comh（１周期前）−Comn_Sub
【００２５】
ステップ４において、レジスターRegの値と目標車速Ac_Vcomoとを比較し、上記▲１▼’、▲２▼’、▲３▼’のケースに応じてステップ５、６、７のいずれかへ進む。▲１▼’Reg＜Ac_Vcomoの場合は、ステップ５で次式により車速指令値Vsp_Comhを算出する。
【数１２】
Vsp_Comh＝min｛Reg＋０．０２１km/h，Ac_Vcomo｝
▲２▼’Reg＝Ac_Vcomoの場合は、ステップ６で次式により車速指令値Vsp_Comhを算出する。
【数１３】
Vsp_Comh＝Reg
▲３▼’Reg＞Ac_Vcomoの場合は、ステップ７で次式により車速指令値Vsp_Comhを算出する。
【数１４】
Vsp_Comh＝max｛Reg−０．０４６km/h，Ac_Vcomo｝
【００２６】
このように算出した車速指令値Vsp_Comhと実際の車速が一致するようにスロットルアクチュエーター３、自動変速機４および制動装置６を制御する。例えばステップ５では、加速側の指令値であるが、Regを算出する際の車速補正量Comn_Subが０．０２１速度より大きい場合は、車速指令値Vsp_Comhが１０ｍｓまえの車速指令値Vsp_Comhより小さくなるため、減速するようにスロットルバルブを閉じる動作となる。
【００２７】
図６は、曲線路を追従走行中に先行車が加速した場合における、車速と車間距離の制御結果と横Ｇの測定値を示す図であり、（ａ）が横Ｇによる車速指令値制限なしの場合を、（ｂ）が横Ｇによる車速指令値制限ありの場合をそれぞれ示す。
横Ｇによる車速制限なしの場合は、横Ｇの発生に関係なく先行車の加速に応じて加速指令が算出される。この加速指令に応じて車両が加速するため、横Ｇが大きく発生し、乗員に不安感を与えることがある。横Ｇによる車速制限ありの場合は、先行車の加速に応じて自車が加速し始めると横Ｇが大きくなるため、車速指令値の増加が制限（増加量小〜増加なし〜減少）される。これにより、車速の増加が抑えられ、過度の横Ｇの発生を防ぐことができる。すなわち、先行車への追従走行よりも安全な車速での走行を優先することになる。この場合、目標車間距離と実際の車間距離との偏差が大きくなるが、曲線路が終わって横Ｇの発生が小さくなると通常の車速指令値となり、車間距離偏差を解消すべく加速する。
【００２８】
図６では、曲線路で先行車が加速した場合の動作を示したが、曲線路で先行車を見失って設定車速まで加速する場合や、単独での定速走行時にも本発明により横Ｇ低減の効果が得られる。
【００２９】
曲線路で先行車を見失って加速する場合には、見失った先行車に向かって接近するため、横Ｇが大きいことに加えて先行車に接近し過ぎる不安感を乗員に与えることがある。そこで、追従走行時および追従中に先行車を見失った場合など（先行車が存在する場合）には、横Ｇによる車速指令値の制限を単独走行時（先行車が存在しない場合）より小さい横Ｇから行うように設定する。基本的には、先行車を認識していない場合は単独走行と判断して通常の横Ｇによる車速制限を行うが、曲線路を追従走行中に先行車を見失った場合には直ちに単独走行と判断せずに、曲線路が終わり直線路になるまでは先行車が存在するとして小さい横Ｇから車速制限を行う。
また、追従走行時および追従中に先行車を見失った場合など（先行車が存在する場合）には、横Ｇによる車速指令値の制限を単独走行時（先行車が存在しない場合）より小さい横Ｇから行うとともに、車速指令値の制限量を大きくするようにしてもよい。
これにより、横Ｇをより小さく抑えるように車速が制御されるため、乗員に不安感を与えない速度での走行が可能になる。
【００３０】
以上の一実施の形態の構成において、車速センサー２および追従制御コントローラー５が自車速検出手段および横Ｇ検出手段を、車間距離センサー１および追従制御コントローラー５が車間距離検出手段を、追従制御コントローラー５が車速演算手段、車速制御手段および車速制限手段を、スロットルアクチュエーター３が駆動手段を、自動変速機４が変速手段を、制動装置６が制動手段をそれぞれ構成する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 一実施の形態の構成を示す図である。
【図２】 追従制御の構成を示す図である。
【図３】 車速指令値の算出方法を説明するための図である。
【図４】 横Ｇの補正係数を示す図である。
【図５】 横Ｇによる制限付き車速指令値の算出処理を示すフローチャートである。
【図６】 曲線路を追従走行中に先行車が加速した場合における、車速と車間距離の制御結果と横Ｇの測定値を示す図である。
【符号の説明】
１ 車間距離センサー
２ 車速センサー
３ スロットルアクチュエーター
４ 自動変速機
５ 追従制御コントローラー
６ 制動装置
１１ 測距信号処理部
２１ 車速信号処理部
５０ 先行車追従制御部
５１ 車速制御部
５０１ 相対速度演算部
５０２ 車間距離制御部
５０３ 目標車間距離設定部
Claims (8)
- 自車速を検出する自車速検出手段と、
先行車との車間距離を検出する車間距離検出手段と、
前記車間距離検出値を目標車間距離とするための目標車速を演算する車速演算手段と、
前記自車速検出値が前記目標車速演算値となるように車両の速度を制御する車速制御手段とを備え、先行車に追従走行する先行車追従制御装置において、
自車の横Ｇを検出する横Ｇ検出手段と、
先行車追従走行中に先行車が加速したときに、前記横Ｇ検出手段により所定値以上の横Ｇを検出した場合は、先行車の加速に応じて自車速を加速させる際の加速度を前記横Ｇ検出値に応じて小さくする車速制限手段とを備えることを特徴とする先行車追従制御装置。 - 請求項１に記載の先行車追従制御装置において、
前記車速制限手段は、追従走行中に先行車を見失った場合にも前記横Ｇ検出値に応じた加速度の補正を続けることを特徴とする先行車追従制御装置。 - 請求項１または請求項２に記載の先行車追従制御装置において、
前記車速制限手段は、追従走行中に先行車を見失った場合には、先行車が存在しない場合に加速度の補正を始める第１の横Ｇ検出値よりも小さな第２の横Ｇ検出値から加速度の補正を始めることを特徴とする先行車追従制御装置。 - 請求項１〜３のいずれかの項に記載の先行車追従制御装置において、
前記横Ｇ検出手段は車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサーを有し、前記自車速検出値に前記ヨーレート検出値を乗じた値を前記横Ｇ検出値とすることを特徴とする先行車追従制御装置。 - 請求項１〜３のいずれかの項に記載の先行車追従制御装置において、
前記横Ｇ検出手段は前記自車速検出値、操舵角検出値、スタビリティ・ファクターに基づいて車両のヨーレートを推定し、前記自車速検出値に前記ヨーレート推定値を乗じた値を前記横Ｇ検出値とすることを特徴とする先行車追従制御装置。 - 自車速を検出する自車速検出手段と、
先行車との車間距離を検出する車間距離検出手段と、
前記車間距離検出値を目標車間距離とするための目標車速を演算する車速演算手段と、
前記車間距離検出手段で先行車との車間距離を検出しているときは、前記自車速検出値が前記目標車速演算値となるように車両の速度を制御するとともに、前記車間距離検出手段により先行車との車間距離を検出できないときは、予め設定した速度（以下、設定速度という）となるように車両の速度を制御する車速制御手段とを備え、先行車に追従走行する先行車追従制御装置において、
自車の横Ｇを検出する横Ｇ検出手段と、
前記設定速度で一定速走行しているときに前記横Ｇ検出手段により横Ｇを検出した場合は、前記横Ｇ検出値に応じて算出される第１の制限量だけ前記設定速度から減速させるとともに、先行車追従走行中に先行車を見失ったときに前記横Ｇ検出手段により横Ｇを検出した場合は、前記横Ｇ検出値に応じて算出される第２の制限量で前記目標車速演算値を制限する車速制限手段とを備え、前記第２の制限量は前記第１の制限量よりも大きいことを特徴とする先行車追従制御装置。 - 請求項６に記載の先行車追従制御装置において、
前記横Ｇ検出手段は車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサーを有し、前記自車速検出値に前記ヨーレート検出値を乗じた値を前記横Ｇ検出値とすることを特徴とする先行車追従制御装置。 - 請求項６に記載の先行車追従制御装置において、
前記横Ｇ検出手段は前記自車速検出値、操舵角検出値、スタビリティ・ファクターに基づいて車両のヨーレートを推定し、前記自車速検出値に前記ヨーレート推定値を乗じた値を前記横Ｇ検出値とすることを特徴とする先行車追従制御装置。
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