JP3656464B2

JP3656464B2 - 先行車追従制御装置

Info

Publication number: JP3656464B2
Application number: JP16826399A
Authority: JP
Inventors: 智田家; 健一江川; 哲也浅田; 章東又
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1999-06-15
Filing date: 1999-06-15
Publication date: 2005-06-08
Anticipated expiration: 2019-06-15
Also published as: DE60022821D1; EP1060938A2; JP2000355232A; US6401024B1; EP1060938A3; DE60022821T2; EP1060938B1

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走行する先行車追従制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の先行車追従制御装置としては、例えば本出願人が先に提案した特開平１０−２７２９６３号公報に記載されたものが知られている。
この従来例は、車間距離Ｌ及び相対速度ΔＶに基づいて目標相対速度ΔＶ^*を算出し、この目標相対速度ΔＶを先行車車速Ｖｔから減算することにより、目標車速Ｖ^*を算出し、この目標車速Ｖ^*に基づいて車速制御部で目標制・駆動力を算出して、車速を制御するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の先行車追従制御装置にあっては、簡単な制御系で車間距離を目標値に収束させることができるものであるが、車速制御部では、急激な車速変化を防止して乗り心地を向上させるために、自車両を加減速制御する場合に単位時間当たりの車速の変化量即ち加減速度に制限を設けるようにしているのが一般的である。
【０００４】
しかしながら、加減速度を制限する場合に、通常は、加速度制限値及び減速度制限値を個別の所定値に設定するようにしているため、高車速域での加速性能を確保するために大きな加速度制限値を設定すると、市街地等で比較的低車速で走行する場合には、加速過多となって運転者に急加速感を与えるという未解決の課題がある。
【０００５】
また、減速度についても、停車際などで比較的大きな減速度が発生する可能性がある市街地等の低車速領域に合わせて減速度制限値を設定すると、車速変動が比較的緩やかな高車速領域では減速度が大きすぎてしまうというトレードオフが生じるという未解決の課題がある。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、追従制御時における車両加減速度を、車両の走行状況に合わせて、設定することにより、トレードオフの発生を防止して、乗員の走行感覚に合わせた車速制御を行うことができる先行車追従制御装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る先行車追従制御装置は、先行車との車間距離を検出する車間距離検出手段と、先行車との相対速度を検出する相対速度検出手段と、自車速を検出する自車速検出手段と、前記車間距離検出手段で検出した車間距離検出値と前記自車速検出検出手段で検出した自車速とに基づいて車間距離検出値を目標車間距離に一致させる目標車速を演算する車間距離制御手段と、該車間距離制御手段で演算した目標車速に自車速を一致させるように制御する車速制御手段とを備えた先行車追従制御装置において、前記車速制御手段は、前記目標車速に基づいて目標加減速度を演算する目標加減速度演算手段と、該目標加速度演算手段で演算した目標加減速度を前記自車速検出手段で検出した自車速が低車速領域であるときに前記目標加減速度を小さな加速度に制限し、高車速領域であるときに前記目標加減速度の制限を緩和する目標加減速度制限手段とを備えていることを特徴としている。
【０００７】
この請求項１に係る発明においては、目標加減速度演算手段で、車間距離制御手段で演算される先行車との車間距離を目標車間距離に一致させる目標車速に基づいて目標加減速度を算出し、この目標加減速度を目標加減速度制限手段で自車速が低車速領域にあるときに前記目標加減速度を小さな加速度に制限し、高車速領域であるときに前記目標加減速度の制限を緩和することにより、市街地等で低車速領域で走行している場合には、車速変化の急変を防止して、車間距離変化を少なくし、高速道路等で高車速領域で走行する場合には、先行車の急加速や先行車が他車線に車線変更することにより車間距離が急増して加速する場合に、十分な加速を得ることができる。
【０００８】
また、請求項２に係る先行車追従制御装置は、先行車との車間距離を検出する車間距離検出手段と、先行車との相対速度を検出する相対速度検出手段と、自車速を検出する自車速検出手段と、前記車間距離検出手段で検出した車間距離検出値と前記自車速検出検出手段で検出した自車速とに基づいて車間距離検出値を目標車間距離に一致させる目標車速を演算する車間距離制御手段と、該車間距離制御手段で演算した目標車速に自車速を一致させるように制御する車速制御手段とを備えた先行車追従制御装置において、前記車速制御手段は、前記目標車速に基づいて目標加減速度を演算する目標加減速度演算手段と、該目標加速度演算手段で演算した目標加減速度を前記自車速検出手段で検出した自車速が高車速領域であるときに前記目標加減速度を絶対値で小さな減速度に制限し、低車速領域であるときに前記目標加減速度の制限を緩和する目標加減速度制限手段とを備えていることを特徴としている。
【０００９】
この請求項２に係る発明においては、市街地等で低車速領域で走行する場合には、減速度制限が緩和されているので、目標加減速度を制限することなく、停止際などで比較的大きな減速度を得ることができ、安定した停止動作を確保することができると共に、先行車の割込等によって車間距離が急減したときに、大きな減速度で自車速を低下させて、車間距離を確保することができ、高速道路等で高車速領域で走行する場合には、減速度が絶対値で小さい値に設定されることにより、急な減速を抑制してゆっくりと車間距離を広げる。
【００１０】
さらに、請求項３に係る先行車追従制御装置は、先行車との車間距離を検出する車間距離検出手段と、先行車との相対速度を検出する相対速度検出手段と、自車速を検出する自車速検出手段と、前記車間距離検出手段で検出した車間距離検出値と前記自車速検出検出手段で検出した自車速とに基づいて車間距離検出値を目標車間距離に一致させる目標車速を演算する車間距離制御手段と、該車間距離制御手段で演算した目標車速に自車速を一致させるように制御する車速制御手段とを備えた先行車追従制御装置において、前記車速制御手段は、先行車を捕捉している状態であることを検出する先行車捕捉検出手段と、前記目標車速に基づいて目標加減速度を演算する目標加減速度演算手段と、前記先行車捕捉検出手段で先行車の捕捉を検出しているときに、前記目標加速度演算手段で演算した目標加減速度を前記自車速検出手段で検出した自車速が低車速領域であるときに前記目標加減速度を小さな加速度に制限し、高車速領域であるときに前記目標加減速度の制限を緩和する目標加減速度制限手段と、前記先行車捕捉検出手段で先行車を捕捉しない加速状態となったときに目標加減速度を小さく制限する加速時制限手段と、該加速時制限手段の加速度制限値を運転者の要求に応じて増加させる加速度制限増加手段とを備えていることを特徴としている。
この請求項３に係る発明においては、先行車捕捉検出手段で先行車を捕捉している状態では、前述した請求項１に係る発明と同様に自車速に応じた最適な加速度制限を行い、先行車捕捉検出手段で先行車を捕捉しない状態となることにより、加速状態となったときに、加速時制限手段で、加速度を小さい値に制限することにより、コーナー通過時のように一時的に先行車を捕捉しない状態となったときの急加速を制限する一方、加速度制限増加手段で、運転者の要求があったときに加速度制限値を増加させる。
【００１１】
さらにまた、請求項４に係る先行車追従制御装置は、先行車との車間距離を検出する車間距離検出手段と、先行車との相対速度を検出する相対速度検出手段と、自車速を検出する自車速検出手段と、前記車間距離検出手段で検出した車間距離検出値と前記自車速検出検出手段で検出した自車速とに基づいて車間距離検出値を目標車間距離に一致させる目標車速を演算する車間距離制御手段と、該車間距離制御手段で演算した目標車速に自車速を一致させるように制御する車速制御手段とを備えた先行車追従制御装置において、前記車速制御手段は、先行車を捕捉している状態であることを検出する先行車捕捉検出手段と、前記目標車速に基づいて目標加減速度を演算する目標加減速度演算手段と、前記先行車捕捉検出手段で先行車の捕捉を検出しているときに、前記目標加速度演算手段で演算した目標加減速度を前記自車速検出手段で検出した自車速が高車速領域であるときに前記目標加減速度を絶対値で小さな減速度に制限し、低車速領域であるときに前記目標加減速度の制限を緩和する目標加減速度制限手段と、前記先行車捕捉検出手段で先行車を捕捉しない加速状態となったときに目標加減速度を小さく制限する加速時制限手段と、該加速時制限手段の加速度制限値を運転者の要求に応じて増加させる加速度制限増加手段とを備えていることを特徴としている。
この請求項４に係る発明においては、先行車捕捉検出手段で先行車を捕捉している状態では、前述した請求項２に係る発明と同様に自車速に応じた最適な加速度制限を行い、先行車捕捉検出手段で先行車を捕捉しない状態となることにより、加速状態となったときに、加速時制限手段で、加速度を小さい値に制限することにより、コーナー通過時のように一時的に先行車を捕捉しない状態となったときの急加速を制限する一方、加速度制限増加手段で、運転者の要求があったときに加速度制限値を増加させる。
【００１２】
なおさらに、請求項５に係る先行車追従制御装置は、請求項１乃至４の何れかの発明において、前記目標加減速度制限手段が、低車速領域で制限値を車速にかかわらず一定値に設定したことを特徴としている。
この請求項５に係る発明においては、低車速領域では、市街地を走行している場合が多く、加速度制限値又は減速度制限値を一定値に設定することにより、加減速感覚の変化を抑制して安定走行を確保する。
【００１３】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、目標加減速度演算手段で、車間距離制御手段で演算される先行車との車間距離を目標車間距離に一致させる目標車速に基づいて目標加減速度を算出し、この目標加減速度を目標加減速度制限手段で自車速が低車速領域にあるときに前記目標加減速度を小さな加速度に制限し、高車速領域であるときに前記目標加減速度の制限を緩和することにより、市街地等で低車速領域で走行している場合には、車速変化の急変を防止して、車間距離変化を少なくし、高速道路等で高車速領域で走行する場合には、先行車の急加速や先行車が他車線に車線変更することにより車間距離が急増して加速する場合に、十分な加速を得ることができ、車両の走行速度に応じた最適な加速制御を行うことができるという効果が得られる。
【００１４】
また、請求項２に係る先行車追従制御装置によれば、市街地等で低車速領域で走行する場合には、停止際などで比較的大きな減速度を得ることができ、安定した停止動作を確保することができると共に、先行車の割込等によって車間距離が急減したときに、大きな減速度で自車速を低下させて、車間距離を確保することができ、高速道路等で高車速領域で走行する場合には、急な減速を抑制してゆっくりと車間距離を広げることができ、運転者の運転感覚に最適な減速制御を行うことができるという効果が得られる。
【００１５】
さらに、請求項３に係る先行車追従制御装置によれば、請求項１に係る発明の効果に加えて、先行車捕捉検出手段で先行車を捕捉しない状態となることにより、加速状態となったときに、加速時制限手段で、加速度を小さい値に制限することにより、コーナー通過時のように一時的に先行車を捕捉しない状態となったときの急加速を制限してコーナー通過後に先行車を再捕捉したときに大きな減速を行う必要がなく、安定走行を確保することができると共に、運転者からの要求があったときに加速度制限値を増加させることが可能であるので、運転者の運転感覚に応じた加速制御を行うことができるという効果が得られる。
【００１６】
さらにまた、請求項４に係る先行車追従制御装置によれば、請求項２に係る発明の効果に加えて、先行車捕捉検出手段で先行車を捕捉しない状態となることにより、加速状態となったときに、加速時制限手段で、加速度を小さい値に制限することにより、コーナー通過時のように一時的に先行車を捕捉しない状態となったときの急加速を制限してコーナー通過後に先行車を再捕捉したときに大きな減速を行う必要がなく、安定走行を確保することができると共に、運転者からの要求があったときに加速度制限値を増加させることが可能であるので、運転者の運転感覚に応じた加速制御を行うことができるという効果が得られる。
なおさらに、請求項５に係る先行車追従制御装置によれば、市街地等で低車速領域で走行する場合に、車速の変化にかかわらず加減速感覚を一定として、安定走行を確保し、運転者に違和感を与えることを確実に防止することができるという効果が得られる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施形態を示す概略構成図であって、図中、Ｃは車両であって、その前方端にレーザ光を掃射して先行車からの反射光を受光するレーダ方式の構成を有する車間距離センサ１が配設されている。なお、車間距離センサ１としては、レーザ光に限らず電波や超音波を利用して車間距離を計測するようにしてもよい。
【００１８】
また、エンジンＥで発生される回転駆動力が車速とエンジントルクに応じて変速ギヤ比が制御される自動変速機Ｔに伝達され、この自動変速機Ｔから後輪又は前輪の駆動輪に伝達され、各車輪にディスクブレーキ等の制動装置Ｂが設けられている。
そして、自動変速機Ｔの出力軸に車速センサ２が取付けられ、この車速センサ２から出力軸の回転速度に応じた周期のパルス列を出力する。また、エンジンＥに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更してエンジン出力を調整するスロットルアクチュエータ３が配設されている。さらに、運転席の近傍例えばインストルメントパネル、ステアリングホイール、セレクトノブ等の何れかに設置された運転者の加速要求時に操作するセルフロック式の加速要求スイッチ４が配設されている。
【００１９】
さらに、スロットルアクチュエータ３、自動変速機Ｔ及び制動装置Ｂが追従制御用コントローラ５によって制御される。この追従制御用コントローラ５には、車間距離センサ１、車速センサ２及び加速要求スイッチ４の各出力信号が入力され、この追従制御用コントローラ５によって、車間距離センサ１で検出した車間距離Ｌ、車輪速度センサ２で検出した自車速Ｖｓ及び加速要求スイッチ４のスイッチ信号ＡＳに基づいて、スロットルアクチュエータ３、自動変速機Ｔ及び制動装置Ｂを制御することにより、先行車両との間に適正な車間距離を維持しながら追従走行する追従走行制御を行う。
【００２０】
この追従制御用コントローラ２０は、マイクロコンピュータとその周辺機器を備え、マイクロコンピュータのソフトウェア形態により、図２に示す制御ブロックを構成している。
この制御ブロックは、車間距離センサ１で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Ｌを演算する測距信号処理部２１と、車速センサ１３からの車速パルスの周期を計測し、自車速Ｖｓを演算する車速信号処理部３０と、測距信号処理部２１で演算された車間距離Ｌ及び車速信号処理部３０で演算した自車速Ｖｓに基づいて車間距離Ｌを目標車間距離Ｌ^*に維持する目標車速Ｖ^*を演算する車間距離制御手段としての車間距離制御部４０と、この車間距離制御部４０で演算した目標車速Ｖ^*及び相対速度ΔＶに基づいてスロットルアクチュエータ３、自動変速機Ｔ及び制動装置Ｂを制御して、自車速を目標車速Ｖ^*に一致するように制御する車速制御手段としての車速制御部５０とを備えている。
【００２１】
車間距離制御部４０は、測距信号処理部２１から入力される車間距離Ｌに基づいて先行車との相対速度ΔＶを演算する相対速度演算部４１と、車速信号処理部３０から入力される自車速Ｖｓに基づいて先行車と自車との間の目標車間距離Ｌ^*を算出する目標車間距離設定部４２と、相対速度演算部４１で演算された相対速度ΔＶ及び目標車間距離設定部４２で算出された目標車間距離Ｌ^*に基づいて減衰係数ζ及び固有振動数ω_nを使用する規範モデルによって車間距離Ｌを目標車間距離Ｌ^*に一致させるための車間距離指令値Ｌ_Tを演算する車間距離指令値演算部４３と、この車間距離指令値演算部４３で演算された車間距離指令値Ｌ_Tに基づいて車間距離Ｌを車間距離指令値Ｌ_Tに一致させるための目標車速Ｖ^*を演算する目標車速演算部４４とを備えている。
【００２２】
ここで、相対速度演算部４１は、測距信号処理部２１から入力される車間距離Ｌを例えばバンドパスフィルタ処理するバンドパスフィルタで構成されている。このバンドパスフィルタは、その伝達関数が下記（１）式で表すことができ、分子にラプラス演算子ｓの微分項を有するので、実質的に車間距離Ｌを微分して相対速度ΔＶを近似的に演算することになる。
【００２３】
Ｆ(s) ＝ω_C ²ｓ／（ｓ²＋２ζ_Cω_Cｓ＋ω_C ²） …………（１）
但し、ω_C＝２πｆ_C、ｓはラプラス演算子、ζ_Cは減衰係数である。
このように、バンドパスフィルタを使用することにより、車間距離Ｌの単位時間当たりの変化量から簡易的な微分演算を行って相対速度ΔＶを算出する場合のように、ノイズに弱く、追従制御中にふらつきが生じるなど、車両挙動に影響を与えやすいことを回避することができる。なお、（１）式におけるカットオフ周波数ｆ_Cは、車間距離Ｌに含まれるノイズ成分の大きさと、短周期の車体前後の加速度変動の許容値とにより決定する。また、相対速度ΔＶの算出には、バンドパフィルタを使用する場合に代えて、車間距離Ｌにハイパスフィルタ処理を行うハイパスフィルタで微分処理を行うようにしてもよい。
【００２４】
また、目標車間距離設定部４２は、自車速Ｖｓに相対速度ΔＶを加算して算出した先行車車速Ｖｔ（＝Ｖｓ＋ΔＶ）と自車が現在の先行車の後方Ｌ₀［ｍ］の位置に到達するまでの時間Ｔ₀（車間時間）とから下記（２）式に従って先行車と自車との間の目標車間距離Ｌ^*を算出する。
Ｌ^*＝Ｖｔ×Ｔ₀＋Ｌ_S …………（２）
この車間時間という概念を取り入れることにより、車速が速くなるほど、車間距離が大きくなるように設定される。なお、Ｌ_Sは停止時車間距離である。
【００２５】
さらに、車間距離指令値演算部４３は、車間距離Ｌ、目標車間距離Ｌ^*に基づいて、車間距離Ｌをその目標値Ｌ^*に保ちながら追従走行するための車間距離指令値Ｌ_Tを演算する。具体的には、入力される目標車間距離Ｌ^*に対して、車間距離制御系における応答特性を目標の応答特性とするために決定される減衰係数ζ及び固有振動数ω_nを用いた下記（３）式で表される規範モデルＧ_T(s) に従った二次遅れ形式のローパスフィルタ処理を行うことにより、車間距離指令値Ｌ_Tを演算する。
【００２６】
【数１】

【００２７】
ここで、減衰係数ζ及び固有振動数ω_nは、実車間距離Ｌから目標車間距離Ｌ^*を減算した車間距離偏差ΔＬと相対車速ΔＶとによってスケジューリングして、先行車割込、先行車離脱、先行車への遠方からの接近等の追従走行状況に応じて応答特性を変更するようにすることが好ましい。
さらにまた、目標車速演算部４４は、入力される車間距離指令値Ｌ_Tに基づいてフィードバック補償器を使用して目標車速Ｖ^*を演算する。具体的には、下記（４）式に示すように、先行車車速Ｖｔから車間距離指令値Ｌ_Tと実車間距離Ｌとの偏差（Ｌ_T−Ｌ）に距離制御ゲインｆｄを乗じた値と、相対速度ΔＶに速度制御ゲインｆｖを乗じた値との線形結合を減じることにより、目標車速Ｖ^*を算出する。
【００２８】
Ｖ^*＝Ｖｔ−｛ｆｄ（Ｌ_T−Ｌ）＋ｆｖ・ΔＶ｝ …………（４）
そして、車速制御部５０は、自車速Ｖｓが目標車速Ｖ^*となるようにスロットルアクチュエータ３によるスロットルバルブ開度と、自動変速機Ｔの変速比と、制動装置Ｂの制動力とを制御する。
すなわち、車速制御部５０では、図３に示すように、道路勾配変動などの外乱に強いサーボ系とするために、ロバストマッチング制御手法で設計されている。このサーボ系は、制御対象の伝達特性をパルス伝達関数Ｐ（ｚ^-1）と置くと、各補償器は図３に示すように表され、ｚは遅延演算子であり、ｚ^-1を乗じた形式で１サンプリング周期前の値を表す。
【００２９】
図３のサーボ系は、モデルマッチング補償器５１と、外乱補償器としてのロバスト補償器５２と、モデルマッチング補償器５１から出力される加減速度指令値α１よりロバスト補償器５２から出力される外乱推定値α２を減算して目標加減速度α^*を算出する減算器５３と、この目標加減速度α^*に車体質量Ｍを乗算して目標制・駆動力Ｆ_ORを算出する乗算器５４とを備えている。
【００３０】
ここで、モデルマッチング補償器５１は、目標車速Ｖ^*を入力、実際の自車速Ｖｓを出力としたときの制御対象の応答特性が予め定めた一次遅れとむだ時間を持つ規範モデルＨ（ｚ^-1）の特性と一致するように設定されている。
目標加速度を入力、実際の自車速Ｖｓを出力とする部分を制御対象と置くと、パルス伝達関数Ｐ（ｚ^-1）は下記（５）に示す積分要素Ｐ１（ｚ^-1）とむだ時間要素Ｐ２（ｚ^-1）＝ｚ^-2との積と置くことができる。ただし、Ｔはサンプリング周期である。
【００３１】
Ｐ１（ｚ^-1）＝Ｔ・ｚ^-1／（１−ｚ^-1） …………（５）
このとき、ロバスト補償器５２を構成する補償器Ｃ１（ｚ^-1）及びＣ２（ｚ^-1）は下記（６）及び（７）式で表される。但し、γ＝exp(−Ｔ／Ｔｂ）である。
Ｃ１（ｚ^-1）＝（１−γ）・ｚ^-1／（１−γ・ｚ^-1） …………（６）
Ｃ２（ｚ^-1）＝（１−γ）・（１−ｚ^-1）／Ｔ・（１−γ・ｚ^-1）……（７）
制御対象のむだ時間を無視して、規範モデルを時定数Ｔａの１次ローパスフィルタとすると、モデルマッチング補償器５１のフィードバック補償器Ｃ３は、下記（８）式のように定数となる。
【００３２】
Ｃ３＝Ｋ＝｛１−exp(−Ｔ／Ｔａ）｝／Ｔ …………（８）
そして、車速制御部５０では、図４に示す車速制御処理を所定サンプリング周期（例えば１０ｍｓｅｃ）毎に所定メインプログラムに対するタイマ割込処理として実行する。
この車速制御処理は、図４に示すように、先ず、ステップＳ１で、ステップＳ１で、車間距離制御部４０で算出された目標車速Ｖ^*を読込むと共に、運転者が設定した設定車速Ｖ_SETを読込み、これらの内の小さい方を選択目標車速Ｖ^*ｓとして設定する。
【００３３】
次いで、ステップＳ２に移行して、自車速Ｖｓ(n) 及び実車間距離Ｌ(n) を読込み、次いでステップＳ３に移行し、ロバスト補償器５２における補償器Ｃ１（ｚ^-1）及びＣ２（ｚ^-1）に相当する下記（９）式及び（１０）式の演算を行って補償器出力ｙ１(n) 及びｙ２(n) を算出すると共に、選択目標車速Ｖ^*ｓ及び自車速Ｖｓをもとにモデルマッチング補償器５１に相当する下記（１１）式の演算を行って補償器出力α１を算出し、算出した補償器出力ｙ１(n) ，ｙ２(n) 及びα１に基づいて下記（１２）式の演算を行って目標加減速度α^*を算出し、これを今回の目標加減速度α^*(n) として目標加減速度今回値記憶領域に更新記憶すると共に、前回の目標加減速度α^*(n-1) を目標加減速度前回値記憶領域に更新記憶する。
【００３４】

次いで、ステップＳ４に移行して、先行車を捕捉しているか否かを判定する。この判定は、ステップＳ２で読込んだ実車間距離Ｌが予め設定した捕捉判定用閾値Ｌ_TH以上であるか否かを判定することにより行い、Ｌ≦Ｌ_THであるときには先行車を捕捉しているものと判断して、ステップＳ５に移行する。
【００３５】
このステップＳ５では、自車速Ｖｓ(n) をもとに図５に示す加速度制限値算出用マップを参照して加速度制限値α_Uを算出し、これを加速度制限値記憶領域に更新記憶する。
ここで、加速度制限値算出用マップは、図５に示すように、例えば自車速Ｖｓ(n) が低車速領域では、加速度制限値α_Uが所定値α_U1に設定され、且つ自車速Ｖｓ(n) が高車速領域では加速度制限値α_Uが所定値α_U2に選定され、中車速領域では、自車速Ｖｓ(n) の増加に応じて増加するように設定されている。
【００３６】
次いで、ステップＳ６に移行して、自車速Ｖｓ(n) をもとに図６に示す減速度制限値算出用マップを参照して減速度制限値α_Dを算出し、これを減速度制限値記憶領域に更新記憶する。
この減速度制限値算出用マップは、図６に示すように、例えば自車速Ｖｓ(n) が低・中車速領域では、減速度制限値α_Dが小さい値（絶対値では大きい値）の所定値α_D1に設定され、高車速領域では、自車速Ｖｓ(n) の増加に応じて減速度制限値α_Dが徐々に大きくなる（絶対値が徐々に小さくなる）ように設定されている。
【００３７】
次いで、ステップＳ７に移行して、加速要求であるか否かを判定する。この判定は、目標加減速度今回記憶領域に記憶されている目標加減速度α^*(n) が正であるか否かを判定することにより行い、α^*(n) ＞０であるときには加速要求があるものと判断してステップＳ８に移行し、目標加減速度α^*が加速度制限値α_Uより大きいか否かを判定し、α^*＞α_UであるときにはステップＳ９に移行して、加速度制限値α_Uを今回の目標加減速度α^*(n) として目標加減速度記憶領域に更新記憶してからステップＳ１０に移行し、α^*≦α_UであるときにはそのままステップＳ１０に移行する。
【００３８】
ステップＳ１０では、目標加減速度今回値記憶領域に記憶されている目標加減速度α^*(n) に車両質量Ｍを乗算して目標制・駆動力Ｆ_OR（＝Ｍ・α^*(n) ）を算出し、次いでステップＳ１１に移行して、算出した目標制・駆動力Ｆ_ORを基にスロットルアクチュエータ３のスロットルバルブ開度、自動変速機Ｔ及び制動装置Ｂを制御して、自車速Ｖｓが目標車速Ｖ^*に一致するように制御してからタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。
【００３９】
また、前記ステップＳ７の判定結果がα≦０であって加速要求ではないときには、ステップＳ１２に移行して、目標加減速度今回値記憶領域に記憶されている目標加減速度α^*(n) が減速度制限値記憶領域に記憶されている減速度制限値α_Dより小さいか否かを判定し、α^*(n) ＜α_Dであるときには、ステップＳ１３に移行して、減速度制限値α_Dを目標加減速度α^*(n) として目標加減速度今回値記憶領域に更新記憶してから前記ステップＳ１０に移行し、α^*(n) ≧α_Dであるときにはそのまま前記ステップＳ１０に移行する。
【００４０】
一方、前記ステップＳ３の判定結果が、Ｌ＞Ｌ_THで先行車を捕捉していないものであるときには、ステップＳ１４に移行して、前記ステップＳ７と同様にα^*(n) ＞０である加速要求であるか否かを判定し、α^*(n) ＞０であるときには、ステップＳ１５に移行して、加速要求スイッチ４のスイッチ信号ＡＳを読込み、次いでステップＳ１６に移行して、スイッチ信号ＡＳが論理値“１”であるか否かを判定し、スイッチ信号ＡＳが論理値“０”であるときには、運転者の加速要求がないものと判断してステップＳ１７に移行し、前述した加速度制限値算出用マップの最小値と等しい最小加速度制限値α_UMINを加速度制限値α_Uとして加速度制限値記憶領域に更新記憶してから前記ステップＳ８に移行し、スイッチ信号ＡＳが論理値“１”であるときには、運転者の加速要求があるものと判断してステップＳ１８に移行し、前述した加速度制限値算出用マップの最大値より僅かに大きい最大加速度制限値α_UMAXを加速度制限値α_Uとして加速度制限値記憶領域に更新記憶してから前記ステップＳ８に移行する。
【００４１】
また、ステップＳ１４の判定結果がα^*(n) ≦０であるときにはステップＳ１９に移行して、前述した減速度制限値算出用マップの最大値（絶対値が小さい値）より僅かに大きい最大減速度制限値α_UMAXを減速度制限値α_Dとして減速度制限値記憶領域に更新記憶してから前記ステップＳ１２に移行する。
この図３の車速制御御処理において、ステップＳ１〜Ｓ３の処理が目標加減速度演算手段に対応し、ステップＳ４の処理が先行車捕捉検出手段に対応し、ステップＳ５〜Ｓ９，Ｓ１２，Ｓ１３の処理が目標加減速度制限手段に対応し、ステップＳ１４〜Ｓ１７の処理が加速時制限手段に対応し、ステップＳ１４〜Ｓ１６及びＳ１８の処理が加速度制限増加手段に対応している。
【００４２】
次に、上記実施形態の動作を説明する。
今、車両が図７（ａ）に示すように、時点ｔ０で例えば市街地を設定車速Ｖ_SETより低い低車速領域内で定速走行する先行車を捕捉した状態で目標車間距離を維持しながら直進走行しているものとすると、この状態では、車間距離センサ１で検出される実車間距離Ｌが図７（ｂ）に示すように目標車間距離Ｌ^*に一致しており、先行車が定速走行しているので、車間距離指令値Ｌ_Tも実車間距離Ｌと略一致することにより、車間距離制御部４０の相対速度演算部４１で算出される相対速度ΔＶが略“０”となり、車間距離制御部４０の目標車速演算部４４で算出される目標車速Ｖ^*も先行車の車速Ｖｔと等しい値となっている。そして、目標車速Ｖ^*が運転者が設定した設定車速Ｖ_SETより小さいことにより、この目標車速Ｖ^*が選択目標車速Ｖ^*ｓとして設定される。
【００４３】
この定速走行状態で、時点ｔ１で先行車が急加速すると、これに応じて車間距離センサ１で検出される実車間距離Ｌが急増することから、相対速度演算部４１で算出される相対速度ΔＶが正方向に急増し、目標車間距離設定部４２で算出される目標車間距離Ｌ^*も増加することにより、車間距離指令値演算部４３で算出される車間距離指令値Ｌ_Tが増加して、目標車速演算部４４で算出される目標車速Ｖ^*が図７（ａ）で鎖線図示の如く急増する。
【００４４】
このため、車速制御部５０での図４の車速制御処理で、選択目標車速Ｖ^*ｓが増加することにより、ステップＳ３で算出される目標加減速度α^*が図７（ｃ）に示すように加速度を現す正方向に増加する。
このとき、先行車を捕捉して追従制御中であるので、ステップＳ４からステップＳ５に移行し、自車速Ｖｓ(n) が低車速領域であるので、図７（ｃ）で一点鎖線図示のように小さい値の加速度制限値α_Uが設定される。
【００４５】
そして、時点ｔ２までの間は、目標加減速度α^*が加速度制限値α_Uより小さいので、直接ステップＳ１０に移行して、目標加減速度α^*を制限することなくそのまま使用して目標制・駆動力Ｆ_ORを算出し、次いでステップＳ１１に移行して、目標制・駆動力Ｆ_ORに基づいてスロットルアクチュエータ３によってスロットル開度を制御することにより、自車速Ｖｓが増加する。
【００４６】
その後、時点ｔ２で、目標加減速度α^*が加速度制限値α_Uを越えることになるので、図４の車速制御処理において、ステップＳ８からステップＳ９に移行し、目標加減速度α^*を加速度制限値α_Uに制限することになり、このため、自車速Ｖｓの増加量は図７（ａ）で実線図示の如く目標車速Ｖ^*の増加量に比較して抑制され、これに応じて実車間距離Ｌが図７（ｂ）に示す如く目標車間距離Ｌ^*より大きい状態を継続する。
【００４７】
その後、時点ｔ３で先行車が定速走行状態となり、時点ｔ４で自車速Ｖｓが先行車の車速を越えることにより、実車間距離Ｌが減少し始め、これに応じて目標車速Ｖ^*も減少し始め、ステップＳ３で算出される目標加減速度α^*も減少を開始する。
そして、時点ｔ５で目標加減速度α^*が加速度制限値α_U以下となると、図４処理において、ステップＳ８から直接ステップＳ１０に移行することになり、ステップＳ３で算出された目標加減速度α^*に基づいて目標制・駆動力Ｆ_ORが算出されることになり、自車速Ｖｓの増加量が鈍り、時点ｔ６で自車速Ｖｓが目標車速Ｖ^*を上回ると、目標加減速度α^*が減速度を現す負の“０”に近い値となり、これによって自車速Ｖｓが減速して時点ｔ７で、車間距離Ｌが目標車間距離Ｌ^*と略一致して先行車と同速度の定速走行状態に復帰する。
【００４８】
このように、自車両が低車速領域で走行している場合には、ステップＳ５で加速度制限値算出用マップを参照して算出される加速度制限値α_Uは自車速Ｖｓの変化にかかわらず、一定値を維持するので、目標加減速度α^*を加速度制限値α_Uで制限している状態で、加速度変化を生じることがなく、安定した加速状態を得ることができる。
【００４９】
その後、時点ｔ８で赤信号等により先行車が急減速して停止状態に移行すると、これに応じて先行車との実車間距離Ｌが急減することにより、図４の処理におけるステップＳ３で算出される目標加減速度α^*が図７（ｄ）に示すように、負方向に急増することになるが、自車両が低車速領域で走行していることから、ステップＳ６で算出される減速度制限値α_Dが小さい値（絶対値で大きな値）となることから、大きな減速度を許容することになり、このとき、ステップＳ１０で算出される目標制・駆動力Ｆ_ORも負となることにより、制動装置Ｂが作動されて大きな制動力を発生し、先行車の急減速に応じて自車速Ｖｓも急減速することになり、所定の車間距離を確保しながら停止状態に移行する。同様に、低車速領域で走行中に他車線から短い車間距離で先行車が割込んできたときにも大きな減速度で減速して車間距離を確保することができる。
【００５０】
一方、自車両が高速道路を高車速領域で先行車との実車間距離Ｌを目標車間距離Ｌ^*に一致させて追従走行している状態で、先行車が前述した低車速領域での追従走行時と同様に急加速した場合には、図４の処理におけるステップＳ５で算出される加速度制限値α_Uが図７（ｃ）で二点鎖線図示の如く所定値α_U2と大きな値に設定されることにより、ステップＳ３で算出される加速度を表す目標加減速度α^*が僅かに制限されるだけで、先行車の加速状態に略追従する加速状態が得られ、運転者の運転感覚に適合した加速感覚を得ることができる。
【００５１】
同様に、高車速領域で追従走行中に、先行車が減速したり、他車線から先行車が割込んできた場合には、図４の処理におけるステップＳ６で算出される減速度制限値α_Dが低車速領域の場合に比較して大きい値（絶対値では小さい値）となるが、十分小さな値となるので、負の目標加減速度α^*を制限することなく、例えば先行車が渋滞中の最後尾に接近する場合のような比較的急な減速状態となっても、これに追従した減速状態となる。このとき、先行車が急減速して、ステップＳ３で算出される目標加減速度α^*が減速度制限値α_Dを下回る状態となると、目標加減速度α^*が減速度制限値α_Dに制限されるが、この減速度制限値α_Dは自車速Ｖｓの低下に応じて徐々に小さくなるので、目標加減速度α^*の制限が徐々に解かれて、先行車の減速状態に追従する減速状態に移行する。
【００５２】
また、高速道路を高車速領域で追従走行している状態で、先行車の減速等により、自車速Ｖｓが低車速領域まで減速し、次いで先行車が加速した場合には、自車速Ｖｓが低車速領域を走行しているときには加速度制限値α_Uが小さい値となるので、目標加減速度α^*が制限されるが、自車速Ｖｓが中車速領域となると、自車速Ｖｓの増加に応じて加速度制限値α_Uが増加することにより、目標加減速度α^*の制限が徐々に緩和されて、加速度が順次大きくなることにより、運転者の感覚に合わせた最適な加速制御を行うことができる。
【００５３】
さらに、例えば市街地を低車速領域で走行している状態で、先行車がコーナー走行状態となって車間距離センサ１で先行車を捕捉できない状態となると、車間距離制御部４０の目標車速演算部４４で算出される目標車速Ｖ^*が運転者が設定した設定車速Ｖ_SETを上回ることになり、図４の車速制御処理におけるステップＳ１で選択目標車速Ｖ^*ｓとして設定車速Ｖ_SETが設定される。
【００５４】
このため、ステップＳ３で算出される目標加減速度α^*(n) が正の大きな値となるが、ステップＳ４で先行車を捕捉していないので、ステップＳ１４に移行し、加速要求中であるので、ステップＳ１５に移行し、加速要求スイッチ４のスイッチ信号ＡＳを読込み、次いでステップＳ１６に移行して、スイッチ信号ＡＳが“１”であるか否かを判定する。このとき、運転者は、先行車がコーナーを走行することにより、捕捉できない状態であることを認識しているので、加速要求スイッチ４を操作することがなく、スイッチ信号ＡＳが論理値“０”となっていることにより、ステップＳ１７に移行して、加速度制限値α_Uとして図５に示す加速度制限値算出用マップにおける最小値α_UMINが設定されることから、目標加減速度α^*が最小値α_UMINに制限されて比較的ゆっくりとした加速状態となり、その後自車両がコーナーを通過して先行車を再度捕捉する状態となると、目標加減速度α^*(n) がそのときの実車間距離Ｌに応じて小さい値となり、先行車に追従した走行状態に復帰する。
【００５５】
ところが、直進路を走行している状態で、先行車が他車線に車線変更することにより、車間距離センサ１で先行車を捕捉しない状態となったときには、運転者に自己の設定した設定車速Ｖ_SETまで速く加速させたい要求があるときには、加速要求スイッチ４を操作して、スイッチ信号ＡＳを論理値“１”とすることにより、ステップＳ１６からステップＳ１８に移行して、図５に示す加速度制限値算出用マップにおける最大値より僅かに大きい加速度制限値α_UMAXが設定されることから、ステップＳ３で算出される目標加減速度α^*の制限が抑制されて、運転者の要求に応じた加速状態を得ることができる。
【００５６】
高車速領域で走行している場合も、上記と同様に加速制御されるが、高車速領域では、もともと加速度制限値α_Uが大きな値に設定されていることから、運転者の加速要求は少ないが、加速要求がある場合には加速要求スイッチ４を操作することにより、加速度制限値α_Uが一応増加するので、運転者の加速要求に応えることができる。
【００５７】
その後、自車速Ｖｓが設定車速Ｖ_SETに達すると、この設定車速Ｖ_SETを維持するように、比較的小さい値で正負が反転する目標加減速度α^*が算出され、目標加減速度α^*が“０”又は負となると、ステップＳ１４からステップＳ１９に移行し、減速度制限値α_Dが最小値α_DMINに設定されるが、目標加減速度α^*が“０”に近い値であるので、これが制限されることはなく、スロットルアクチュエータ３によるスロットル開度制御で設定車速を維持する加減速制御が行われる。
【００５８】
このように、上記実施形態によると、実車間距離Ｌを目標車間距離Ｌ^*に一致させるために演算される目標車速Ｖ^*と自車速Ｖｓとを一致させるように目標加減速度α^*を演算し、この目標加減速度α^*に基づいてスロットルアクチュエータ３、自動変速機Ｔ及び制動装置Ｂを制御して加減速制御を行う際に、自車速Ｖｓに応じて目標加減速度α^*を制限するようにしたので、運転者に違和感を与えることなく、車両の走行状態に応じた最適な加減速制御を行うことができる。
【００５９】
また、先行車を捕捉している状態から先行車を捕捉しない状態となったときに、加速度制限値α_Uを小さい値に設定することにより、先行車がコーナーを通過する状態等で先行車を捕捉しない状態となったときに、不用意に加速することを抑制することができ、運転者が加速要求スイッチ４を操作して加速要求を行った場合のみ急加速を許容するので、運転者の運転感覚に応じた最適な加速制御を行うことができる。
【００６０】
なお、上記実施形態においては、図４の車速制御処理におけるステップＳ５で図５に示す加速度制限値算出用マップを参照して加速度制限値α_Uを算出する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図４で破線図示のように自車速Ｖｓの増加に応じて増加する近似直線を表す方程式（例えばα_U＝ｋ₁＋ｋ₂×Ｖｓ）に従って加速度制限値α_Uを算出するようにしてもよい。
【００６１】
同様に、図６に示す減速度制限値算出用マップを参照して減速度制限値α_Dを算出する場合に代えて、図６で破線図示のように自車速Ｖｓの増加に応じて減少する近似直線を表す方程式（例えばα_D＝ｋ₃＋ｋ₄×Ｖｓ）に従って減速度制限値α_Uを算出するようにしてもよい。
また、上記実施形態においては、加速度制限値α_U及び減速度制限値α_Dの双方を自車速Ｖｓに応じて変更する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、加速度制限値α_Uのみを自車速Ｖｓに応じて変更し、減速度制限値α_Dは一定値に設定するようにしてもよい。
【００６２】
さらに、上記実施形態においては、目標車間距離Ｌ^*を先行車車速Ｖｔに基づいて算出する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、先行車車速Ｖｔに代えて自車速Ｖｓを適用するようにしてもよい。
さらにまた、上記実施形態においては、目標加減速度α^*を直接制限する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、目標制・駆動力Ｆ_ORやスロットルアクチュエータ３に対するスロットル開度や制動装置Ｂでの制動力を制限するようにしてもよい。
【００６３】
なおさらに、上記実施形態においては、追従制御用コントローラ５でソフトウェアによる車速演算処理を行う場合について説明したが、これに限定されるものではなく、関数発生器、比較器、演算器等を組み合わせて構成した電子回路でなるハードウェアを適用して構成するようにしてもよい。
また、上記実施形態においては、後輪駆動車に本発明を適用した場合について説明したが、前輪駆動車に本発明を適用することもでき、また回転駆動源としてエンジンＥを適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、電動モータを適用することもでき、さらには、エンジンと電動モータとを使用するハイブリッド車にも本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】図１の追従制御用コントローラの具体的構成を示すブロック図である。
【図３】車速制御部の具体例を示すブロック線図である。
【図４】車速制御部における車速制御処理の一例を示すフローチャートである。
【図５】自車速と加速度制限値との関係を表す加速度制限値算出用マップを示す説明図である。
【図６】自車速と減速度制限値との関係を表す加速度制限値算出用マップを示す説明図である。
【図７】車速制御部での低車速領域での車速制御状態を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
Ｅエンジン
Ｔ自動変速機
Ｂ制動装置
１車間距離センサ
２車速センサ
３スロットルアクチュエータ
４加速要求スイッチ
５追従制御用コントローラ
４０車間距離制御部
４１相対速度演算部
４２目標車間距離設定部
４３車間距離演算部
４４目標車速演算部
５０車速制御部

Claims

先行車との車間距離を検出する車間距離検出手段と、先行車との相対速度を検出する相対速度検出手段と、自車速を検出する自車速検出手段と、前記車間距離検出手段で検出した車間距離検出値と前記自車速検出検出手段で検出した自車速とに基づいて車間距離検出値を目標車間距離に一致させる目標車速を演算する車間距離制御手段と、該車間距離制御手段で演算した目標車速に自車速を一致させるように制御する車速制御手段とを備えた先行車追従制御装置において、前記車速制御手段は、前記目標車速に基づいて目標加減速度を演算する目標加減速度演算手段と、該目標加速度演算手段で演算した目標加減速度を前記自車速検出手段で検出した自車速が低車速領域であるときに前記目標加減速度を小さな加速度に制限し、高車速領域であるときに前記目標加減速度の制限を緩和する目標加減速度制限手段とを備えていることを特徴とする先行車追従制御装置。
先行車との車間距離を検出する車間距離検出手段と、先行車との相対速度を検出する相対速度検出手段と、自車速を検出する自車速検出手段と、前記車間距離検出手段で検出した車間距離検出値と前記自車速検出検出手段で検出した自車速とに基づいて車間距離検出値を目標車間距離に一致させる目標車速を演算する車間距離制御手段と、該車間距離制御手段で演算した目標車速に自車速を一致させるように制御する車速制御手段とを備えた先行車追従制御装置において、前記車速制御手段は、前記目標車速に基づいて目標加減速度を演算する目標加減速度演算手段と、該目標加速度演算手段で演算した目標加減速度を前記自車速検出手段で検出した自車速が高車速領域であるときに前記目標加減速度を絶対値で小さな減速度に制限し、低車速領域であるときに前記目標加減速度の制限を緩和する目標加減速度制限手段とを備えていることを特徴とする先行車追従制御装置。
先行車との車間距離を検出する車間距離検出手段と、先行車との相対速度を検出する相対速度検出手段と、自車速を検出する自車速検出手段と、前記車間距離検出手段で検出した車間距離検出値と前記自車速検出検出手段で検出した自車速とに基づいて車間距離検出値を目標車間距離に一致させる目標車速を演算する車間距離制御手段と、該車間距離制御手段で演算した目標車速に自車速を一致させるように制御する車速制御手段とを備えた先行車追従制御装置において、前記車速制御手段は、先行車を捕捉している状態であることを検出する先行車捕捉検出手段と、前記目標車速に基づいて目標加減速度を演算する目標加減速度演算手段と、前記先行車捕捉検出手段で先行車の捕捉を検出しているときに、前記目標加速度演算手段で演算した目標加減速度を前記自車速検出手段で検出した自車速が低車速領域であるときに前記目標加減速度を小さな加速度に制限し、高車速領域であるときに前記目標加減速度の制限を緩和する目標加減速度制限手段と、前記先行車捕捉検出手段で先行車を捕捉しない加速状態となったときに目標加減速度を小さく制限する加速時制限手段と、該加速時制限手段の加速度制限値を運転者の要求に応じて増加させる加速度制限増加手段とを備えていることを特徴とする先行車追従制御装置。
先行車との車間距離を検出する車間距離検出手段と、先行車との相対速度を検出する相対速度検出手段と、自車速を検出する自車速検出手段と、前記車間距離検出手段で検出した車間距離検出値と前記自車速検出検出手段で検出した自車速とに基づいて車間距離検出値を目標車間距離に一致させる目標車速を演算する車間距離制御手段と、該車間距離制御手段で演算した目標車速に自車速を一致させるように制御する車速制御手段とを備えた先行車追従制御装置において、前記車速制御手段は、先行車を捕捉している状態であることを検出する先行車捕捉検出手段と、前記目標車速に基づいて目標加減速度を演算する目標加減速度演算手段と、前記先行車捕捉検出手段で先行車の捕捉を検出しているときに、前記目標加速度演算手段で演算した目標加減速度を前記自車速検出手段で検出した自車速が高車速領域であるときに前記目標加減速度を絶対値で小さな減速度に制限し、低車速領域であるときに前記目標加減速度の制限を緩和する目標加減速度制限手段と、前記先行車捕捉検出手段で先行車を捕捉しない加速状態となったときに目標加減速度を小さく制限する加速時制限手段と、該加速時制限手段の加速度制限値を運転者の要求に応じて増加させる加速度制限増加手段とを備えていることを特徴とする先行車追従制御装置。
前記目標加減速度制限手段は、低車速領域で制限値を車速にかかわらず一定値に設定したことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の先行車追従制御装置。