JP3823970B2 - 車両用追従走行制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、自車両前方の追従制御対象車両に追従して走行制御を行うようにした車両用追従走行制御装置に関する。

従来の車両用追従走行制御装置としては、レーザレーダを利用して目標追尾車両までの車間距離Ｄを求めると共に、車速センサから得た自車の車速Ｖａに車間時間（例えば２秒）を乗算して目標車間距離Ｄ₀ を求め、実際の車間距離Ｄが目標車間距離Ｄ₀ に等しくなるように、スロットルアクチュエータを作動させてエンジン回転数を制御することにより、車速に応じた目標車間距離Ｄ₀ をとった状態で、目標追尾車両を追尾しつつ自車を走行させるようにした自動車の走行制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、自車速ｖ_n に車間時間Ｔ₀ を乗算した値に停止時の車間距離Ｌ₀ を加算してオフセットすることにより目標車間距離Ｌ^* _n を算出することが提案されている（例えば特許文献２参照）
特開平７−８９３６６号公報（第１頁、図４） 特開平８−２８２３３０号公報（段落番号「００３５」）

しかしながら、上記特許文献１に記載されている従来の車両用追従走行制御装置にあっては、自車速Ｖ₀ に車間時間Ｔ₀ を乗算することにより目標車間距離Ｄ₀ （＝Ｖ₀ ・Ｔ₀ ）を算出するようにしているので、自車両が停止する間際には、自車速Ｖ₀ が略"０"となるため、目標車間距離Ｄ₀ も略"０"となってしまい先行車との車間距離が近づきすぎるという未解決の課題がある。

この未解決の課題を解決するために、特許文献２に記載されているように、自車速ｖ_n に車間時間Ｔ₀ を乗算した値に停止時の車間距離Ｌ₀ を加算してオフセットすることにより目標車間距離Ｌ^* _n を算出することが提案されているが、この場合には、停止間際の車間距離を確保することができるが、通常走行時にも停止距離Ｌ₀ 分だけ目標車間距離Ｌ^* _n が長くなってしまうという新たな課題がある。

また、上記従来例にあっては、自車両の加速時及び減速時で同一の目標車間距離を設定し、発進時に先行車が発進してから運転者が発進指令をだすまでの時間に無関係に目標車間を設定するようにしているので、停止付近では、先行車が発進して加速した後、運転者の発進指令によって自車が発進するまでの時間が各回で変化するような場合には、先行車の発進した直後に自車両が発進する場合と先行車の発進よりやや遅れて発進する場合とではその後の制御応答が異なり、特に後者では速やかに追従しようとするため加速度が大きくなって乗り心地が低下するという未解決の課題もある。
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、運転者に違和感をあたえずに低車速域から高車速域まで適切な車間距離を確保することができる車両用追従走行制御装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１に係る車両用追従走行制御装置は、自車両の車速を検出する車速検出手段と、自車両前方の追従制御対象車両との車間距離を検出する車間距離検出手段と、目標車間距離を設定する目標車間距離設定手段と、該目標車間距離設定手段で設定した目標車間距離と前記車間距離検出手段で検出した車間距離との車間距離偏差を小さくするように自車両の駆動力及び制動力の何れかを制御する動力制御手段とを備えた車両用追従走行制御装置において、前記目標車間距離設定手段は、前記車速検出手段で検出した自車速が低車速域にある状態で当該自車速に応じて目標車間距離を設定する低車速域用設定手段と、前記車速検出手段で検出した自車速が高車速域にある状態で当該自車速に応じて目標車間距離を設定する高車速域用設定手段と、前記低車速域用設定手段及び高車速域用設定手段を前記車速検出手段で検出した自車速に応じて切換える目標車間距離切換手段とを備え、前記目標車間距離切換手段は、低車速域用設定手段で目標車間距離を設定している状態で自車両が加速した場合、前記車速検出手段で検出した自車速が所定の高速側切換車速以上になったときに前記高車速域用設定手段に切換え、前記高車速域用設定手段で目標車間距離を設定している状態で自車両が減速した場合、前記車速検出手段で検出した自車速が所定の低速側切換車速以下となったときに前記低車速域用設定手段に切換えるように構成され、前記高速側切換車速は、前記低速側切換車速よりも大きな値に設定されていることを特徴としている。

この請求項１に係る発明では、低車速域設定手段で目標車間距離を設定している状態から自車両が加速した場合は、自車速が所定の高速側切換車速以上になったときに、高車速域用設定手段に切換え、逆に高車速域用設定手段で目標車間距離を設定している状態から自車両が減速した場合は、自車速が高速側切換車速よりも小さい低速側切換車速以下となったときに低車速域用設定手段に切換えるので、先行車が高速側切換車速より低い状態から高い状態に加速してから減速して高速側切換車速より低い状態に復帰したときに目標車間距離の切換えを行なわず、目標車間距離の切換が頻繁に行われることを抑制することができる。

また、請求項２に係る車両用追従走行制御装置は、請求項１に係る発明において、前記低車速域用設定手段は、前記車速検出手段で検出した自車速が零であるときに所定値の目標車間距離を設定し、自車速の増加に応じて所定の車間時間をもって増加する目標車間距離を設定するように構成されていることを特徴としている。
この請求項２に係る発明では、自車速が"０"であるときには、所定値の目標車間距離を設定するので、先行車に追従している状態で、先行車が停止し、これに応じて自車両が停止する際に、所定値の目標車間距離を保って停止することができ、この停止状態に至るまでの減速状態で車間時間を考慮した目標車間距離が設定される。

さらに、請求項３に係る車両用追従走行制御装置は、請求項１又は２に係る発明において、前記低車速域用設定手段は、自車速が零近傍の車速域で、加速状態であるときの目標車間距離設定値を減速状態であるときの目標車間距離設定値より大きい値に設定するように構成されていることを特徴としている。
この請求項３に係る発明では、自車速が低車速域にある状態で、加速状態であるか減速状態であるに応じて目標車間距離設定値を異ならすことができ、発進時には自車速の変化に対する目標車間距離設定値の変化を緩やかとすることにより、先行車が発進してから自車両が発進するまでの時間が変動する場合に加速度変化を抑制し、停止に向かう減速状態では、設定した所定値の目標車間距離を設定し、車間時間を考慮して自車速の減少に伴って目標車間距離を減少させる。

さらにまた、請求項４に係る車両用追従走行制御装置は、請求項３に係る発明において、前記低車速域用設定手段は、先行車車速変化量が所定値以上であるときに加速状態であると判断し、先行車車速変化量が所定値以下であるときに減速状態であると判断するように構成されていることを特徴としている。
この請求項４に係る発明では、先行車車速変化量に基づいて加速状態であるか減速状態であるかを判断するので、低車速域での加速状態と減速状態との判別を確実に行うことができる。

なおさらに、請求項５に係る車両用追従走行制御装置は、請求項１乃至４の何れか１つに係る発明において、前記目標車間距離切換手段は、低車速域域用設定手段で目標車間距離を設定している状態から自車両が加速したときに前記車速検出手段で検出した自車速が所定の高速側切換車速以上となったときに徐々に高車速域用設定手段に切換えるように構成されていることを特徴としている。

この請求項５に係る発明では、目標車間距離切換手段で、低車速域で自車両が加速状態となって自車速が所定の高速側切換車速以上となったときに、低車速域用設定手段から高車速域用設定手段に徐々に切換えることにより、目標車間距離が不連続となることを防止しながら、設定手段の切換えを行うことができる。
また、請求項６に係る車両用追従走行制御装置は、請求項１乃至５の何れか１つに係る発明において、前記目標車間距離切換手段は、高車速域用設定手段で目標車間距離を設定している状態から自車両が減速したときに前記車速検出手段で検出した自車速が所定の低速側切換車速以下となったときに徐々に低車速域用設定手段に切換えるように構成されていることを特徴としている。

この請求項６に係る発明では、目標車間距離切換手段で、高車速域で自車両が減速状態となった、自車速が所定の低速側切換車速以下となったときに、高車速域用設定時化段から低車速域用設定手段に徐々に切換えることにより、目標車間距離が不連続となることを防止しながら、設定手段の切換えを行うことができる。
さらに、請求項７に係る車両用追従走行制御装置は、請求項５又は６に係る発明において、前記目標車間距離切換手段は、低車速域用設定手段で設定した目標車間距離をＬ_L 、高車速域用設定手段で設定した目標車間距離をＬ_H とし、時間の経過に応じて変化する切換重み係数をｗ(k) としたとき、目標車間距離Ｌ^* をＬ^* ＝（１−ｗ(k) ）Ｌ_H ＋ｗ(k) Ｌ_L で算出するように構成されていることを特徴としている。

この請求項７に係る発明では、低車速域から高車速域に加速したときには切換重み係数ｗ(k) が"１"から時間の経過と共に"０"まで変化し、逆に高車速域から低車速域に減速した場合には、切換重み係数ｗ(k) が"０"から時間の経過と共に"１"まで変化することにより、何れの場合も時間の経過と共に、目標車間距離の切換えを正確に行うことができる。
さらにまた、請求項８に係る車両用追従走行制御装置は、請求項５又は６に係る発明において、前記目標車間距離切換手段は、低車速域用設定手段で設定した加速側目標車間距離をＬ_LA、減速側目標車間距離をＬ_LD、高車速域用設定手段で設定した目標車間距離をＬ_H とし、時間の経過に応じて変化する切換重み係数をｗ(k) とし、低車速域用設定手段における加減速切換重み係数をｗ_L (k) としたとき、目標車間距離Ｌ^* をＬ^* ＝（１−ｗ(k) ）Ｌ_H ＋ｗ(k) ｛ｗ_L (k) ・Ｌ_LA＋（１−ｗ_L (k) ）Ｌ_LD｝で算出するように構成されていることを特徴としている。

この請求項８に係る発明では、請求項７と同様に低車速域用設定手段で設定した目標車間距離と高車速域用設定手段で設定した目標車間距離とを徐々に切換えることができる他、低車速域用設定手段で、加減速切換重み係数ｗ_L (k) を加速状態から減速状態となったときに"１"から時間の経過と共に"０"まで変化させ、逆に減速状態から加速状態となったときに"０"から時間の経過と共に"１"まで変化させることにより、加速状態及び減速状態で異なる目標車間距離を徐々に切換えることができる。

請求項１に係る発明によれば、低車速域設定手段で目標車間距離を設定している状態から自車両が加速した場合は、自車速が所定の高速側切換車速以上になったときに、高車速域用設定手段に切換え、逆に高車速域用設定手段で目標車間距離を設定している状態から自車両が減速した場合は、自車速が高速側切換車速よりも小さい低速側切換車速以下となったときに低車速域用設定手段に切換えるので、先行車が高速側切換車速より低い状態から高い状態に加速してから減速して高速側切換車速より低い状態に復帰したときに目標車間距離の切換えを行なわず、目標車間距離の切換が頻繁に行われることを抑制することができ、運転者に違和感を与えることを防止することができるという効果が得られる。

また、請求項２に係る発明によれば、自車速が"０"であるときには、所定値の目標車間距離を設定するので、先行車に追従している状態で、先行車が停止し、これに応じて自車両が停止する際に、所定値の目標車間距離を保って停止することができ、この停止状態に至るまでの減速状態で車間時間を考慮した目標車間距離を確保して運転者に違和感を与えることを防止することができるという効果が得られる。

さらに、請求項３に係る発明によれば、自車速が低車速域にある状態で、加速状態であるか減速状態であるに応じて目標車間距離設定値を異ならせた構成とすることにより、発進時には自車速の変化に対する目標車間距離設定値の変化を緩やかとすることにより、先行車が発進してから自車両が発進するまでの時間が変動する場合に加速度変化を抑制し、停止に向かう減速状態では、設定した所定値の目標車間距離を設定し、車間時間を考慮して自車速の減少に伴って目標車間距離を減少させることができ、低車速域での乗り心地の低下を抑制することができるという効果が得られる。

さらにまた、請求項４に係る発明によれば、先行車車速変化量に基づいて加速状態であるか減速状態であるかを判断するので、低車速域での加速状態と減速状態との判別を確実に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に係る発明によれば、目標車間距離切換手段で、低車速域で自車両が加速状態となって自車速が所定の高速側切換車速以上となったときに、低車速域用設定手段から高車速域用設定手段に徐々に切換えることにより、目標車間距離が不連続となることを防止しながら設定手段の切換えを円滑に行うことができるという効果が得られる。

また、請求項６に係る発明によれば、目標車間距離切換手段で、高車速域で自車両が減速状態となった、自車速が所定の低速側切換車速以下となったときに、高車速域用設定時化段から低車速域用設定手段に徐々に切換えることにより、目標車間距離が不連続となることを防止しながら設定手段の切換えを円滑に行うことができるという効果が得られる。
さらに、請求項７に係る発明によれば、低車速域から高車速域に加速したときには切換重み係数ｗ(k) が"１"から時間の経過と共に"０"まで変化し、逆に高車速域から低車速域に減速した場合には、切換重み係数ｗ(k) が"０"から時間の経過と共に"１"まで変化することにより、何れの場合も時間の経過と共に、目標車間距離の切換えを不連続となることなく正確に行うことができるという効果が得られる。

さらにまた、請求項８に係る発明によれば、請求項７の発明と同様の効果に加えて、低車速域用設定手段で、加減速切換重み係数ｗ_L (k) を加速状態から減速状態となったときに"１"から時間の経過と共に"０"まで変化させ、逆に減速状態から加速状態となったときに"０"から時間の経過と共に"１"まで変化させることにより、加速状態及び減速状態で異なる目標車間距離を徐々に不連続となることなく円滑に切換えることができるという効果が得られる。

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は本発明を後輪駆動車に適用した場合の一実施形態を示す概略構成図であり、図中、１ＦＬ，１ＦＲは従動輪としての前輪、１ＲＬ，１ＲＲは駆動輪としての後輪であって、後輪１ＲＬ，１ＲＲは、エンジン２の駆動力が自動変速機３、プロペラシャフト４、最終減速装置５及び車軸６を介して伝達されて回転駆動される。

前輪１ＦＬ，１ＦＲ及び後輪１ＲＬ，１ＲＲには、夫々制動力を発生する例えばディスクブレーキで構成されるブレーキアクチュエータ７が設けられていると共に、これらブレーキアクチュエータ７の制動油圧が制動制御装置８によって制御される。
ここで、制動制御装置８は、図示しないブレーキペダルの踏込みに応じて制動油圧を発生すると共に、後述する追従制御用コントローラ２０からの制動圧指令値Ｐ_BRに応じて制動油圧を発生し、これをブレーキアクチュエータ７に出力するように構成されている。

また、エンジン２には、その出力を制御するエンジン出力制御装置１１が設けられている。このエンジン出力制御装置１１では、図示しないアクセルペダルの踏込量及び後述する追従制御用コントローラ２０からのスロットル開度指令値θ^* に応じてエンジン２に設けられたスロットル開度を調整するスロットルアクチュエータ１２を制御するように構成されている。また、自動変速機３の出力側に配設された出力軸の回転速度を検出することにより、自車速Ｖｓを検出する車速センサ１３が配設されている。

一方、車両の前方側の車体下部には、先行車両との間の車間距離を検出する車間距離検出手段としてのレーザ光を掃射して先行車両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１４が設けられている。さらに、エンジン２にはエンジン回転速度Ｎ_E を検出するエンジン回転速度センサ１５が設けられている。
そして、車速センサ１３から出力される自車速Ｖｓと車間距離センサ１４から出力される車間距離Ｌとエンジン回転速度センサ１５から出力されるエンジン回転速度Ｎ_E とが追従制御用コントローラ２０に入力され、この追従制御用コントローラ２０によって、先行車両を捕捉しているときに車間距離を目標車間距離に制御し、先行車両を捕捉していないときに自車速Ｖ_S を運転者が設定した設定車速Ｖ_SET に制御する制動圧指令値Ｐ_BR及び目標スロットル開度θ^* を制動制御装置８及びエンジン出力制御装置１１に出力する。

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１４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、測距信号処理部２１で演算された車間距離Ｌ及び車速センサ１３から読込んだ自車速Ｖ_S 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^* に基づいて目標駆動軸トルクＴ_W ^* を演算する車速制御部５０と、この車速制御部５０で演算した目標駆動軸トルクＴ_W ^* に基づいてスロットルアクチュエータ１２及びブレーキアクチュエータ７に対するスロットル開度指令値θ_R 及び制動圧指令値Ｐ_BRを演算し、これらをスロットルアクチュエータ１２及びブレーキアクチュエータ７に出力する駆動軸トルク制御部６０とを備えている。

車間距離制御部４０は、測距信号処理部２１で演算された車間距離Ｌ及び後述する車間距離制御演算部４３で算出された先行車車速Ｖｔ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、この目標車間距離設定部４２で算出された目標車間距離Ｌ^* と、測距信号処理部２１から入力される車間距離Ｌと、自車速Ｖ_S とに基づいて車間距離Ｌを目標車間距離Ｌ^* に一致させるための目標車速Ｖ^* を演算する車間距離制御演算部４３とを備えている。

ここで、目標車間距離設定部４２は、図３に示す目標車間距離設定処理を実行する。この目標車間距離設定処理は、所定時間（例えば１０ｍｓｅｃ）毎のタイマ割込処理として実行され、先ず、ステップＳ１で、測距信号処理部２１から入力される車間距離Ｌ及び車間距離制御演算部４３から入力される先行車車速Ｖｔを読込み、次いでステップＳ２に移行して、先行車車速Ｖｔが予め設定された低速所定値Ｖ_L1以下であるか否かを判定し、Ｖｔ≦ＶＬ₁ であるときには、低車速域であるもの判断して、ステップＳ３に移行する。

このステップＳ３では、現在の目標車間距離Ｌ^* と車間距離センサ１４で検出した車間距離Ｌとの偏差ΔＬ（＝｜Ｌ^* −Ｌ｜）が予め設定された所定値ΔＬ_S 以上であるか否かを判定し、ΔＬ＜ΔＬ_S であるときには車間距離制御が収束しているものと判断して直接ステップＳ５に移行し、ΔＬ≧ΔＬ_S であるときには、ステップＳ４に移行して先行車車速Ｖｔが低速所定値ＶＬ₁ より小さい値に設定された低速所定値ＶＬ₂ 以下であるか否かを判定し、Ｖｔ≦ＶＬ₂ であるときにはステップＳ５に移行する。

このステップＳ５では、先行車が加速状態であるか否かを判定する。この加速状態であるか否かの判定は、今回の先行車車速Ｖｔ(n) から前回の制御周期における先行車車速Ｖｔ(n-1) を減算した車速偏差ΔＶｔが予め設定した正値の加速度閾値ΔＶｔ_A 以上であるか否かによって判定し、ΔＶｔ≧ΔＶｔ_A であるときには先行車加速状態であると判断して、ステップＳ６に移行し、下記（１）式〜（４）式の演算を行って、切換重み係数ｗ(k) 及び加減速切換重み係数ｗ_L (k) を算出してからステップＳ７に移行する。

ｗ(k) ＝ｗ(k-1) ＋Δｗ …………（１）
ｗ(k) ＝ｍｉｎ｛ｗ(k) ，１｝ …………（２）
ｗ_L (k) ＝ｗ_L (k-1) ＋Δｗ_L …………（３）
ｗ_L (k) ＝ｍｉｎ｛ｗ_L (k) ，１｝…………（４）
ここで、（２）式及び（４）式の右辺は中括弧で囲まれているうちの何れか小さい方を選択することを表しており、切換重み係数ｗ(k) 及び加減速切換重み係数ｗ_L (k) が"１"以下となるように制限している。

ステップＳ７では、先行車車速Ｖｔをもとに図４に示す目標車間距離算出用制御マップを参照して低車速域における加速用目標車間距離Ｌ_LA、減速用目標車間距離Ｌ_LD及び高車速域用目標車間距離Ｌ_H を算出してからステップＳ８に移行する。
ここで、目標車間距離算出用制御マップは、図４に示すように、低車速域での目標車間距離を設定する所定値Ｌ_S1の切片を有し所定の車間時間をもって先行車車速Ｖｔの増加に応じて目標車間距離Ｌ_L が増加するように設定された低車速域用特性直線Ｌ₁ と、先行車車速Ｖｔが"０"のとき目標車間距離Ｌ_H も"０"となり、これから所定の車間時間をもって先行車車速Ｖｔの増加に応じて目標車間距離Ｌ_H が増加するように設定された高車速域用特性直線Ｌ₂ とを有し、このうち低車速域用特性直線Ｌ₁ は低速所定値ＶＬ₂ より小さい例えば５０ｋｍ／ｈ程度に設定された所定値Ｖ_B から低速側で低車速域用特性直線と同一傾きの減速用特性線Ｌ_1D及びこれより傾きが緩やかで所定値Ｌ_S1より大きい所定値Ｌ_S2の切片を有する加速用特性線Ｌ_1Aに分岐されている。

ステップＳ８では、下記（５）式の演算を行って目標車間距離Ｌ^* を算出し、これを目標車間距離記憶領域に更新記憶してからタイマ割込処理を終了する。
Ｌ^* ＝（１−ｗ(k) ）Ｌ_H ＋ｗ(k) ｛ｗ_L (k) ・Ｌ_LA＋（１−ｗ_L (k) ）Ｌ_LD｝
…………（５）
また、前記ステップＳ５の判定結果が、ΔＶｔ＜ΔＶｔ_A であるときには加速状態ではないものと判断して、ステップＳ９に移行して、車速偏差ΔＶｔが予め設定された負値の減速度閾値−ΔＶｔ_D 以下であるか否かを判定することにより、先行車が減速状態であるか否かを判定し、ΔＶｔ≦−ΔＶｔ_D であるときには、減速状態であるものと判断してステップＳ１０に移行し、下記（６）〜（９）式の演算を行って切換重み係数ｗ(k) 及び加減速切換重み係数ｗ_L (k) を算出してから前記ステップＳ７に移行する。

ｗ(k) ＝ｗ(k-1) ＋Δｗ …………（６）
ｗ(k) ＝ｍｉｎ｛ｗ(k) ，１｝ …………（７）
ｗ_L (k) ＝ｗ_L (k-1) −Δｗ_L …………（８）
ｗ_L (k) ＝ｍａｘ｛ｗ_L (k) ，０｝…………（９）
ここで、（７）式の右辺は中括弧で囲まれている値のうちの何れか小さい方を選択することを表しており、切換重み係数をｗ(k) を"１"以下となるように制限し、（９）式の右辺は中括弧で囲まれている値のうち何れか大きい方を選択することを表しており、加減速切換重み係数ｗ_L (k) が"０"以上となるように制限している。

さらに、前記ステップＳ９の判定結果がΔＶｔ＞−ΔＶｔ_D であるときには加速状態でも減速状態でもない定速走行状態であると判断してステップＳ１１に移行し、前回の制御周期で設定された切換重み係数をｗ(k) 及び加減速切換重み係数ｗ_L (k) を維持してから前記ステップＳ７に移行する。
一方、前記ステップＳ２の判定結果がＶｔ＞ＶＬ₁ であるときにはステップＳ１２に移行し、先行車車速Ｖｔが予め設定した低速所定値ＶＬ₁ より大きい値の高速所定値ＶＨ以下であるか否かを判定し、Ｖｔ≦ＶＨであるときには、目標車速設定の切換えを必要としないものと判断してステップＳ１３に移行して、前回の制御周期で設定された切換重み係数ｗ(k) 及び加減速切換重み係数ｗ_L (k) を維持してから前記ステップＳ７に移行する。

また、ステップＳ１２の判定結果がＶｔ＞ＶＨであるときには、目標車速設定の切換えを必要とするものと判断して、ステップＳ１４に移行し、前記ステップＳ３と同様に現在の目標車間距離Ｌ^* と車間距離センサ１４で検出した車間距離Ｌとの偏差ΔＬ（＝｜Ｌ^* −Ｌ｜）が予め設定された所定値ΔＬ_S 以上であるか否かを判定し、ΔＬ≧ΔＬ_S であるときには車間距離制御が収束していないものと判断して前記ステップＳ１３に移行し、ΔＬ＜ΔＬ_S であるときには車間距離制御が収束したものと判断してステップＳ１５に移行する。

このステップＳ１５では、下記（１０）式〜（１３）式の演算を行って、切換重み係数をｗ(k) 及び加減速切換重み係数ｗ_L (k) を算出してからステップＳ７に移行する。
ｗ(k) ＝ｗ(k-1) −Δｗ …………（１０）
ｗ(k) ＝ｍａｘ｛ｗ(k) ，０｝ …………（１１）
ｗ_L (k) ＝ｗ_L (k-1) −Δｗ_L …………（１２）
ｗ_L (k) ＝ｍａｘ｛ｗ_L (k) ，０｝…………（１３）
ここで、（２）式及び（４）式の右辺は中括弧で囲まれている数値のうちの何れか大きい方を選択することを表しており、切換重み係数をｗ(k) 及び加減速切換重み係数ｗ_L (k) が"０"以上となるように制限している。

この図３の処理において、ステップＳ６，Ｓ８，Ｓ１０，Ｓ１５の処理が目標車間距離切換手段に対応し、ステップＳ７の処理及び図４の目標車間距離算出用制御マップにおける低車速域用特性直線Ｌ₁ 、減速用特性線Ｌ_1D及び加速用特性線Ｌ_1Aが低車速域設定手段に対応し、ステップＳ７の処理及び図４の目標車間距離算出用制御マップにおける高車速域用特性直線Ｌ₂ が高車速域設定手段に対応している。

車速制御部５０は、追従制御状態であるときには、車間距離センサ１４で先行車両を捕捉しているときには車間距離制御部４０から入力される目標車速Ｖ_L ^* と運転者が設定した設定車速Ｖ_SET との何れか小さい値を目標車速Ｖ^* として設定し、先行車両を捕捉していないときには運転者が設定した設定車速Ｖ_SET を目標車速Ｖ^* として設定する目標車速設定部５１と、この目標車速設定部５１で設定された目標車速Ｖ^* に自車速Ｖ_S を一致させるための目標駆動軸トルクＴ_W ^* を演算する目標駆動軸トルク演算部５２とを備えている。

ここで、駆動軸トルク制御部６０は、図５に示すように、目標駆動トルクＴ_W ^* を実現するためのスロットル開度指令値θ_R とブレーキ液圧指令値Ｐ_BRとを演算する。
すなわち、目標駆動軸トルクＴ_W ^* を除算器６１に供給して、係数Ｋ_GEARで除算して、目標エンジントルクＴ_E ^* を算出し、これをスロットル開度算出部６２に供給して、このスロットル開度算出部６２で目標エンジントルクＴ_E ^* 及びエンジン回転速度Ｎ_E をもとに予め設定されたエンジンマップを参照してスロットル開度θを算出し、これをリミッタ６３に供給して、スロットルアクチュエータ１２で制御可能な零から最大スロットル開度までの範囲に制限してスロットル開度指令値θ_R としてエンジン出力制御装置１１に出力すると共に、目標駆動軸トルクＴ_W ^* を減算器６４に供給してエンジンブレーキ補正演算部６５で演算された値Ｋ_GEAR｛Ｔ_E0−Ｊ_E （ｄＮ_E ／ｄｔ）｝（Ｊ_E ：エンジンイナーシャ、Ｔ_E0：スロットル開度θ_R が"０"のときのエンジントルク、Ｎ_E ：エンジン回転速度）から減算して目標ブレーキトルクＴ_BR ^* を算出し、これを除算器６６に供給して、目標ブレーキトルクＴ_BR ^* をＫ_BT（＝８・Ａ_B ・Ｒ_B ・μ_B ，Ａ_B ：ブレーキシリンダ面積、Ｒ_B ：ロータ有効半径、μ_B ：パッド摩擦係数）で除してブレーキ液圧指令値Ｐ_BRを算出し、これをリミッタ６７で、ブレーキアクチュエータ７で制御可能な零から最大制動圧までの範囲に制限して制動制御装置８に出力する。
なお、上述した車間距離制御部４０、車速制御部５０及び駆動軸トルク制御部６０で動力制御手段を構成している。

次に、上記実施形態の動作を説明する。
今、運転者が、設定車速Ｖ_SET を設定した状態で高速道路を高速所定値ＶＨを越えるが設定車速Ｖ_SET 未満となる先行車車速Ｖｔで高速走行する先行車に追従しながら高速走行しているものとする。このとき、追従制御用コントローラ２０の車間距離制御部４０における目標車間距離設定部４２では、図３に示す目標車速設定処理を実行しており、先行車車速Ｖｔが高速所定値ＶＨを越えているので、ステップＳ２からステップＳ１２を経てステップＳ１４に移行し、前回までの車間距離制御が収束して目標車間距離Ｌ^* と車間距離センサ１４で検出した実際の車間距離Ｌとの偏差ΔＬが所定値ΔＬ_S 未満であるものとすると、ステップＳ１５に移行して、前記（１０）〜（１３）式の演算を行うが、前回までの設定処理で切換重み係数をｗ(k-1) 及び加減速切換重み係数ｗ_L (k-1) が共に"０"に設定されているものとすると、（１０）式及び（１２）式で切換重み係数をｗ(k) 及び加減速切換重み係数ｗ_L (k) が共に−Δｗ及び−Δｗ_L に設定されて"０"未満となるが、（１１）式及び（１３）式で"０"が選択されることにより、切換重み係数ｗ(k) 及び加減速切換重み係数ｗ_L (k) が共に"０"に維持される。

このため、ステップＳ７で先行車車速Ｖｔをもとに図４の目標車速算出用制御マップを参照して低車速用目標車間距離Ｌ_L 及び高車速用目標車間距離Ｌ_H を算出し、次いでステップＳ８に移行して、前記（５）式に従って目標車間距離Ｌ^* を算出すると、切換重み係数ｗ(k) が"０"であることにより、（５）式における右辺第２項が"０"となることにより、高車速用特性直線Ｌ₂ に基づいて算出された高車速用目標車間距離Ｌ_H が目標車間距離Ｌ^* として算出され、これが目標車間距離記憶領域に更新記憶される。

このため、車間距離制御演算部４３で、目標車間距離Ｌ^* と車間距離センサ１４で検出した実際の車間距離Ｌとの偏差に基づいて、車間距離Ｌを目標車間距離Ｌ^* に一致させるための目標車速Ｖ_L ^* を算出し、これが車速制御部５０に入力されることにより、目標車速設定部５１で目標車速Ｖ_L ^* が目標車速Ｖ^* として設定され、これが目標駆動軸トルク演算部５２に入力されることにより、走行抵抗を加味した現在の自車速Ｖｓを目標車速Ｖ^* に一致させるための目標駆動軸トルクＴ_W ^* が算出され、これが駆動軸トルク制御部６０に供給されることにより、正のスロットル開度指令値θ_R が算出されると共に、"０"のブレーキ液圧指令値Ｐ_BRが算出され、これらがエンジン出力制御装置１１及び制動制御装置８に出力されて、目標車間距離Ｌ^* を維持するように駆動制御される。

この高速走行状態で、先行車が減速すると、先行車車速Ｖｔが高速所定値ＶＨ以下となるまでは、上記と同様の動作を行うが、図６に示すように、先行車車速Ｖｔの減少に応じて高速用目標車間距離Ｌ_H が減少することにより、目標車間距離Ｌ^* も減少し、この目標車間距離Ｌ^* の減少に応じてスロットル開度指令値θ_R が小さく制御されて減速状態となる。

その後、先行車車速Ｖｔが高速所定値ＶＨ以下となると、ステップＳ１２からステップＳ１３に移行するが、切換重み係数ｗ(k) 及び加減速切換重み係数ｗ_L (k) が共に"０"の前回値ｗ(k-1) 及びｗ_L (k-1) を維持することになり、高車速用目標車間距離Ｌ_H が目標車間距離Ｌ^* として設定する状態が継続される。
その後、先行車がさらに減速して図６に示すように低速所定値ＶＬ₁ 以下となると、図３の処理においてステップＳ２からステップＳ３に移行し、減速状態に急激な変化がなく、車間距離制御が収束しているので、ステップＳ５に移行し、減速状態であるので、車速偏差ΔＶｔが負の設定値−ΔＶｔ_D よりも小さい値となっているので、ステップＳ９を経てステップＳ１０に移行する。

このため、切換重み係数ｗ(k) は（６）式によってΔｗだけ加算されることにより、ｗ(k) ＞０となるが、加減速切換重み係数ｗ_L (k) は（８）式によって前記（１２）式と同様にΔｗ_L だけ減算されるので（９）式により、"０"の状態を維持する。
このため、ステップＳ８で（５）式に従って目標車間距離Ｌ^* を算出するときに、高車速用目標車間距離Ｌ_H に乗算する係数が減少し、これに代えて（５）式の右辺第２項が加減速切換重み係数ｗ_L (k) が"０"を維持することにより、減速用車間距離Ｖ_LDに乗算する係数がΔｗ(k) 分増加することにより、算出される目標車間距離Ｌ^* が図１０に示すように、高車速域用特性直線Ｌ₂ に沿って減少している状態から低車速域用特性直線Ｌ₁ 側に僅かに減少しながら移動し、目標車速設定の切換えが開始される。

その後、図３の制御周期が到来する毎に、ステップＳ１０で切換重み係数ｗ(k) がΔｗだけ増加することより、高車速域用目標車間距離Ｌ_H の割合が減少し、低車速用目標車間距離Ｌ_L の割合が増加することにより、目標車速Ｌ^* が低車速域用特性直線Ｌ₁ 側に近づき、切換重み係数ｗ(k) が"１"に達すると、目標車間距離Ｌ^* が全て低車速用目標車間距離Ｌ_L となり、図６における減速用特性直線Ｌ₁ 上となり、さらに先行車が減速すると、ステップＳ１０での切換重み係数ｗ(k) の増加が"１"に制限されるため、目標車間距離Ｌ^* は減速用特性直線Ｌ₁ に沿って減少し、図４に示すように、先行車車速Ｖｔが"０"近傍となって車速偏差ΔＶｔが所定値−ΔＶｔ_D を越えて"０"に近づくと、図３の処理において、ステップＳ９からステップＳ１１に移行し、今回の切換重み係数ｗ(k) 及び加減速切換重み係数ｗ_L (k) が夫々前回値ｗ(k-1) 及びｗ_L (k-1) を維持することになり、目標車間距離Ｌ^* は全て低車速用目標車間距離Ｌ_L の状態を保って減少し、先行車車速Ｖｔが"０"となったときに数メートルに設定された所定値Ｌ_S1の目標車間距離Ｌ^* が設定されることにより、この所定値Ｌ_S1を保って自車両も停止される。

この停止状態では、車速偏差ΔＶｔが"０"となるので、ステップＳ５及びステップＳ９を経てステップＳ１１に移行し、今回の切換重み係数ｗ(k) 及び加減速切換重み係数ｗ_L (k) が夫々前回値ｗ(k-1) 及びｗ_L (k-1) を維持する。
この停止状態から先行車が発進すると、自車両は、運転者のスイッチ操作やアクセルペダル操作等の発進確認操作があったときに発進する。

このとき、図３の処理では、先行車が発進して車速偏差ΔＶｔが所定値ΔＶｔ_A 以上となると、ステップＳ５からステップＳ６に移行することにより、このとき、前述した低車速域での減速制御時に切換重み係数ｗ(k) が"１"に制限されているので、目標車間距離Ｌ^* は（５）式の右辺第２項における低車速域用目標車間距離に基づいて算出され、このとき、自車両が発進するまでの時間が比較的長いことにより、この間にステップＳ６での加減速切換重み係数ｗ_L (k) が所定値Δｗ_L づつ増加して、比較的短時間数秒〜数十秒で"１"に達する。このため、（５）式の右辺第２項における減速用車間距離Ｌ_LDの係数が"０"となり、加速用車間距離Ｌ_LAの係数が"１"となることにより、目標車間距離Ｌ^* が加速用特性直線Ｌ_1Aの切片となる所定値Ｌ_S2まで増加することになる。したがって、先行車が発進しても車間距離センサ１４で検出した車間距離Ｌが所定値Ｌ_S2に達するまでは自車両が発進することが制限され、車間距離Ｌが設定値Ｌ_S2を越えたときに自車両が発進される。その後、目標車間距離Ｌ^* が加速用特性直線Ｌ_1Aに基づいて算出されることになるので、その勾配が減速用特性直線Ｌ_1Dに比較して緩やかであるので、自車両を発進させるための発進確認操作が遅れた場合でも、その間の目標車間距離Ｌ^* の増加分が少なくなり、急加速状態となることを抑制して運転者に違和感を与えることのない発進を行うことができる。

その後、先行車が加速を継続して、先行車車速Ｖｔが分岐点となる所定値Ｖ_B を越えると、低車速域用特性直線Ｌ₁ に基づいて加速用目標車間距離Ｌ_1Aが算出されることにより、目標車間距離Ｌ^* が図７に示すように低車速域用特性直線Ｌ₁ に沿って増加する。
そして、さらに先行車が加速を継続して、先行車車速Ｖｔが低速所定値ＶＬ₁ を越えると、ステップＳ２からステップＳ１２を経てステップＳ１３に移行して、切換重み係数ｗ(k) 及び加減速切換重み係数ｗ_L (k) が夫々前回値ｗ(k-1) 及びｗ_L (k-1) を維持する状態となり、目標車間距離Ｌ^* が低車速域用特性直線Ｌ₁ に沿って増加する状態を継続する。

その後、先行車車速Ｖｔが高速所定値ＶＨを越えると、ステップＳ１２からステップＳ１４を経てステップＳ１５に移行することになり、切換重み係数ｗ(k) 及び加減速切換重み係数ｗ_L (k) が夫々制御周期毎にΔｗ及びΔｗ_L ずつ減少され、これに応じてステップＳ８で算出される目標車間距離Ｌ^* が図７に示すように低車速域用特性直線Ｌ₁ から離れて徐々に増加しながら高車速域用特性直線Ｌ₂ 側に切換えられ、切換重み係数ｗ(k) が"０"に達すると、目標車間距離Ｌ^* が高車速域用特性直線Ｌ₂ に基づいて算出される高車速用目標車間距離Ｌ_H に全て切換えられ、以後特性直線Ｌ₂ に沿って増加する。

ところで、先行車が先行車車速Ｖｔが高速所定値ＶＨの僅か小さい状態で定速走行しており、この定速走行状態で、加速することにより、先行車車速Ｖｔが高速所定値ＶＨを越えた場合には、先行車の加速によって目標車間距離Ｌ^* が増加すると共に、車間距離センサ１４で検出した車間距離Ｌも増加することになるが、先行車の加速開始状態の過渡状態では、制御遅れにより目標車間距離Ｌ^* と車間距離Ｌとの間の車間距離偏差ΔＬが大きくなり、所定値ΔＬ_S 以上となったときには、車間距離制御が収束していないものと判断してステップＳ１４からステップＳ１３に移行して、切換重み係数ｗ(k) 及び加減速切換重み係数ｗ_L (k) が夫々前回値ｗ(k-1) 及びｗ_L (k-1) を維持することになるので、低車速域用目標車間距離Ｌ_L から高車速域用目標車間距離Ｌ_H への切換えを抑制し、低車速域用目標車間距離Ｌ_L を目標車間距離Ｌ^* として維持することなり、加速状態から減速状態となって、再度高速所定値ＶＨより低い定速走行状態に復帰したときに、目標車間距離の切換えを行う必要がなくなり、目標車間距離の切換えが頻繁に行われることを抑制することができ、運転者に違和感を与えることを防止することができる。このとき、先行車が高速所定値ＶＨを越えて加速状態を継続するか又は定速状態に移行した場合には、車間距離センサ１４で検出した車間距離Ｌと目標車間距離Ｌ^* との偏差ΔＬが所定値ΔＬ_S 未満となった時点で徐々に高車速域用目標車間距離Ｌ_H に切換えられる。

同様に、先行車が低速所定値ＶＬ₁ より僅かに高い状態で走行している状態から減速して、先行車車速Ｖｔが低速所定値ＶＬ₁ 以下となったときにも、目標車間距離Ｌ^* と車間距離Ｌとの間の車間距離偏差ΔＬが大きくなり、所定値ΔＬ_S 以上であるときには、低車速域用目標車間距離Ｌ_L への切換えが抑制され、目標車間距離の切換頻度を低下させることができる。この減速状態を継続した場合には、目標車間距離Ｌ^* と車間距離Ｌとの偏差ΔＬが所定値ΔＬ_S 未満に収束しない場合であっても、先行車車速Ｖｔが低速所定値ＶＬ₂ 以下に低下すると、ステップＳ４からステップＳ５に移行して車間距離制御の収束状態にかかわらず、図６で点線図示のように低車速域用目標車間距離Ｌ_L への切換えを行い、先行車が停車したときの車間距離確保を優先する。

なお、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に基づいて設定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、車速センサ１３で検出した自車速Ｖｓに基づいて設定するようにしてもよい。
また、上記実施形態においては、目標車間距離算出用制御マップを図４に示すように低車速域用特性直線Ｌ₁ 及び高車速域用特性直線Ｌ₂ の双方を設けた場合について説明したが、これらを別々の制御マップとしてもよく、さらには各特性直線に応じた方程式を求め、これらの方程式に先行車車速Ｖｔを代入することにより、目標車間距離Ｌ_L 及びＬ_H を演算によって算出するようにしてもよい。

さらに、上記実施形態においては、車間距離センサ１４としてレーザレーダを使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、ミリ波レーダ等の他の測距装置を適用することができる。
さらにまた、上記実施形態においては、目標車間距離Ｌ^* に車間距離Ｌを一致させる目標車速Ｖ_L ^* を算出し、これに基づいて車速を制御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、目標車間距離Ｌ^* と車間距離Ｌとの偏差に基づいて目標加減速度を算出し、この目標加減速度に応じて車速を制御するようにしてもよい。

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２０における目標車間距離設定部４２でソフトウェアによる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、ブレーキアクチュエータとしてディスクブレーキ７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、ドラムブレーキ等の他のアクチュエータを適用することができることは勿論、制動圧以外に電気的に制御されるブレーキアクチュエータを適用することもでき、この場合には、駆動軸トルク制御部６０で目標制動圧Ｐ_BRに代えて、目標電流等の指令値を演算し、これを指令値に基づいてブレーキアクチュエータを制御する制動制御装置８に出力するようにすればよい。

さらに、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２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仕様車にも本発明を適用することができる。

本発明の一実施形態を示す概略構成図である。 図１の追従制御用コントローラの具体例を示すブロック図である。 図２の目標車間距離設定部で実行する目標車間距離設定処理手順の一例を示すフローチャートである。 図３で使用する先行車車速と目標車間距離との関係を示す目標車間距離算出用制御マップを示す特性線図である。 図２の駆動軸トルク制御部の具体例を示すブロック図である。 上記実施形態の動作の説明に供する減速時における目標車間距離の変化状態を示す説明図である。 上記実施形態の動作の説明に供する加速時における目標車間距離の変化状態を示す説明図である。

符号の説明

２ エンジン
３ 自動変速機
７ ディスクブレーキ
８ 制動制御装置
１１ エンジン出力制御装置
１２ スロットルバルブ
１３ 車速センサ
１４ 車間距離センサ
１５ エンジン回転速度センサ
１５ トルクコンバータ出力回転速度センサ
１６ スロットル開度センサ
１７ ブレーキスイッチ
２０ 追従制御用コントローラ
４０ 車間距離制御部
４２ 目標車間距離設定部
４３ 車間距離制御演算部
５０ 車速制御部
６０ 駆動軸トルク制御部

Claims (8)

1. 自車両の車速を検出する車速検出手段と、自車両前方の追従制御対象車両との車間距離を検出する車間距離検出手段と、目標車間距離を設定する目標車間距離設定手段と、該目標車間距離設定手段で設定した目標車間距離と前記車間距離検出手段で検出した車間距離との車間距離偏差を小さくするように自車両の駆動力及び制動力の何れかを制御する動力制御手段とを備えた車両用追従走行制御装置において、
   前記目標車間距離設定手段は、前記車速検出手段で検出した自車速が低車速域にある状態で当該自車速に応じて目標車間距離を設定する低車速域用設定手段と、前記車速検出手段で検出した自車速が高車速域にある状態で当該自車速に応じて目標車間距離を設定する高車速域用設定手段と、前記低車速域用設定手段及び高車速域用設定手段を前記車速検出手段で検出した自車速に応じて切換える目標車間距離切換手段とを備え、
   前記目標車間距離切換手段は、低車速域用設定手段で目標車間距離を設定している状態で自車両が加速した場合、前記車速検出手段で検出した自車速が所定の高速側切換車速以上になったときに前記高車速域用設定手段に切換え、前記高車速域用設定手段で目標車間距離を設定している状態で自車両が減速した場合、前記車速検出手段で検出した自車速が所定の低速側切換車速以下となったときに前記低車速域用設定手段に切換えるように構成され、
   前記高速側切換車速は、前記低速側切換車速よりも大きな値に設定されていることを特徴とする車両用追従走行制御装置。
2. 前記低車速域用設定手段は、前記車速検出手段で検出した自車速が零であるときに所定値の目標車間距離を設定し、自車速の増加に応じて所定の車間時間をもって増加する目標車間距離を設定するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の車両用追従走行制御装置。
3. 前記低車速域用設定手段は、自車速が零近傍の車速域で、加速状態であるときの目標車間距離設定値を減速状態であるときの目標車間距離設定値より大きい値に設定するように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用追従走行制御装置。
4. 前記低車速域用設定手段は、先行車車速変化量が所定値以上であるときに加速状態であると判断し、先行車車速変化量が所定値以下であるときに減速状態であると判断するように構成されていることを特徴とする請求項３記載の車両用追従走行制御装置。
5. 前記目標車間距離切換手段は、低車速域用設定手段で目標車間距離を設定している状態から自車両が加速したときに前記車速検出手段で検出した自車速が所定の高速側切換車速以上となったときに徐々に高車速域用設定手段に切換えるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１つに記載の車両用追従走行制御装置。
6. 前記目標車間距離切換手段は、高車速域用設定手段で目標車間距離を設定している状態から自車両が減速したときに前記車速検出手段で検出した自車速が所定の低速側切換車速以下となったときに徐々に低車速域用設定手段に切換えるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１つに記載の車両用追従走行制御装置。
7. 前記目標車間距離切換手段は、低車速域用設定手段で設定した目標車間距離をＬ_L 、高車速域用設定手段で設定した目標車間距離をＬ_H とし、時間の経過に応じて変化する切換重み係数をｗ(k) としたとき、目標車間距離Ｌ^* をＬ^* ＝（１−ｗ(k) ）Ｌ_H ＋ｗ(k) Ｌ_L で算出するように構成されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の車両用追従走行制御装置。
8. 前記目標車間距離切換手段は、低車速域用設定手段で設定した加速側目標車間距離をＬ_LA、減速側目標車間距離をＬ_LD、高車速域用設定手段で設定した目標車間距離をＬ_H とし、時間の経過に応じて変化する切換重み係数をｗ(k) とし、低車速域用設定手段における加減速切換重み係数をｗ_L (k) としたとき、目標車間距離Ｌ^* をＬ^* ＝（１−ｗ(k) ）Ｌ_H ＋ｗ(k) ｛ｗ_L (k) ・Ｌ_LA＋（１−ｗ_L (k) ）Ｌ_LD｝で算出するように構成されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の車両用追従走行制御装置。

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