JP3988254B2

JP3988254B2 - 車間距離制御装置

Info

Publication number: JP3988254B2
Application number: JP15636098A
Authority: JP
Inventors: 昭夫河合
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1998-06-04
Filing date: 1998-06-04
Publication date: 2007-10-10
Anticipated expiration: 2018-06-04
Also published as: JPH11342766A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、先行車との車間距離を自車速に応じた所定距離に維持しながら追従制御することができる車間距離制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車間距離制御装置としては、レーダ装置等によって計測された先行車との車間距離を現在の走行車速に応じて一定に保つように車両のスロットル開度やギヤのシフトポジションを制御しながら追従制御するアダプティブクルーズコントロールシステム（以下ＡＣＣと呼ぶ）が実用化されており、高速道路での長距離運転時に、運転の快適性や利便性、運転負荷の軽減に寄与することができるという利点を有している。
【０００３】
追従制御モード時の車間距離は、一般に、現在の自車速に応じて決定されており、例えば車間時間が２秒程度になるように設定される。すなわち、例えば時速１００ｋｍ／ｈでの追従制御モードでは車間時間は２７．７ｍ／ｓ×２秒＝約５５ｍとなる。ＡＣＣ電子制御ユニットは時速１００ｋｍ／ｈのとき、先行車との車間距離が５５ｍを維持できるようにスロットル開度及び必要に応じてギヤのシフト位置を制御することで、車速を維持しながら所定の車間を確保するように動作する。
【０００４】
この場合、運転者は、予めＡＣＣシステムのメインスイッチをＯＮ状態に設定して高速道路を走行する。そして、任意の車速に達した時に操作スイッチをＯＮ操作して、このとき先行車が存在していなければセットしたときの車速で定速走行制御モードに移行する。一方、この状態で自車よりも遅い先行車に接近した場合には、前記の車間時間を満足するような車間距離となるように減速制御が行われ、設定車速より遅い車速での追従制御が行われる。この結果、交通量の少ない道路上では円滑な制御が行われていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の車間距離制御装置にあっては、混雑した交通量の多い環境の中では、例えば、ＡＣＣ電子制御ユニットを任意の車速でセットしても、直ちに遅い車に接近して急減速モードに入ってしまい乗り心地が悪くなるといった問題があった。
【０００６】
また、自車と先行車との相対速度が大きく、自動減速制御による減速では間に合わない場合には、フットブレーキ操作を余儀なくされるため、このブレーキ操作によってＡＣＣ電子制御ユニットの動作が解除されてしまう。この結果、再度、スイッチ操作による速度設定のやり直しが必要になり、運転者に煩わしさを感じさせるといった問題があった。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的としては、車両が先行車に追従して安定した手動運転がなされている場合にも、自動的に追従制御モードを開始することができる車間距離制御装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、上記課題を解決するため、自車速を計測する自車速計測手段と、自車と先行車との車間距離を計測する車間距離計測手段と、前記車間距離の一定時間中の計測値の最大値と最小値との差である変動量が所定の安定範囲内にあるか否かを判断する車間状態判断手段と、前記自車速の一定時間中の計測値の最大値と最小値との差である変動量が所定の安定範囲内にあるか否かを判断する自車速状態判断手段と、前記車間距離の変動量が所定の安定範囲内にある場合に、前記自車速の変動量が所定の安定範囲内にあるときには、先行車に追従する追従制御モードを開始すると判断する追従制御開始判断手段と、前記追従制御開始判断手段が追従制御モードを開始すると判断した場合、この追従制御モードの開始前の車速および車間距離に基づいて、先行車に追従するように自動的に自車速の制御を開始する車速制御手段と、を備えたことを要旨とする車間距離制御装置である。
【０００９】
請求項２記載の発明は、上記課題を解決するため、少なくともブレーキ操作、方向指示操作、操舵角操作を車両の運転状態として検出する運転状態検出手段を備え、前記追従制御開始判断手段は、車両の運転状態が安定している場合に、先行車に追従する追従制御モードを開始すると判断することを要旨とする。
【００１０】
請求項３記載の発明は、上記課題を解決するため、前記追従制御開始判断手段は、自動的に追従制御モードに移行したことを報知する報知手段を有することを要旨とする。
【００１１】
請求項４記載の発明は、上記課題を解決するため、自動的に追従制御モードに移行することを指示する操作スイッチを備え、前記追従制御開始判断手段は、この操作スイッチが能動状態にあるときには、自動的に追従制御モードに移行可能であることを要旨とする。
【００１２】
【発明の効果】
請求項１記載の本発明によれば、自車速、自車と先行車との車間距離を一定時間計測しておき、車間距離の一定時間中の計測値の最大値と最小値との差である変動量が所定の安定範囲内にあるか否かを判断するとともに、自車速の一定時間中の計測値の最大値と最小値との差である変動量が所定の安定範囲内にあるか否かを判断する。ここで、車間距離の変動量が所定の安定範囲内にある場合に、自車速の変動量が所定の安定範囲内にあるときには、先行車に追従する追従制御モードを開始すると判断し、この追従制御モードの開始前の車速および車間距離に基づいて、先行車に追従するように自動的に自車速の制御を開始することで、車両が先行車に追従して手動運転されている場合に、車間距離の変動量と自車速の変動量とがそれぞれ所定の安定範囲内にあるときに、自動的に追従制御モードを開始することができる。
【００１３】
また、請求項２記載の本発明によれば、請求項１記載の効果に加え、少なくともブレーキ操作、方向指示操作、操舵角操作を車両の運転状態として検出しておき、車両の運転状態が安定している場合に、先行車に追従する追従制御モードを開始すると判断することで、車両の運転状態が安定している場合にも、自動的に追従制御モードを開始することができる。
【００１４】
また、請求項３記載の本発明によれば、自動的に追従制御モードに移行したことを報知することで、運転者に現在追従制御モードであることの認識を促すことができる。
【００１５】
また、請求項４記載の本発明によれば、自動的に追従制御モードに移行することを指示する操作スイッチを備えておき、この操作スイッチが能動状態にあるときには、自動的に追従制御モードに移行可能であるので、車両の運転を意図的に追従制御モードに移行することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る車間距離制御装置のシステム構成を示す図である。
【００１７】
図１に示すように、車間距離制御装置は、先行車と自車との車間距離、方向及び相対速度を計測するレーザ方式や電波方式のレーダ装置１と、ＡＣＣシステム全体を制御するＡＣＣ−ＥＣＵ（電子制御ユニット）２と、スロットル開度を制御して車両の走行車速を調節するスロットルアクチュエー夕３と、先行車と自車との相対速度が大きいときなどのスロットルを閉じるだけでは減速効果が不十分なときにより大きく減速するためのギヤシフトダウンを制御するＡＴ−ＥＣＵ４と、自車の走行車速を検出する車速センサ５と、ＡＣＣ−ＥＣＵ２の作動状態として自車の走行状態や設定車速等を運転者に報知する表示器６と、先行車に接近するときの相対速度が大きく運転者にフットブレーキによる減速操作を促すように報知する警報ブザー７と、ＡＣＣ−ＥＣＵ２のメイン電源をＯＮ−ＯＦＦ操作するためのメインスイッチ８と、フットブレーキ操作が行われたときにＡＣＣ−ＥＣＵ２の動作を解除するためのブレーキスイッチ１０と、例えば自動的に追従制御モードを開始したこと表す音声信号を合成して運転者に報知する音声合成出力装置１１と、車線変更の直前に点滅されるターンシグナルの操作を検出するウインカスイッチ１２と、ステアリングの操舵角度を検出する操舵角センサ１３と、自動による定速走行制御モード及び追従制御モードを解除して中止する解除スイッチ１４とから構成されている。
【００１８】
なお、レーダ装置１は、レーザ光を用いる場合は、水平方向に１２度程度の範囲内でレーダビームを掃引して測距対象物の角度情報をも得られるスキャン方式が使用されている。また、電波方式を用いる場合は、自動車用レーダとして一般に６０ＧＨｚ〜７７ＧＨｚ程度のミリ波帯が使用されており、測距対象物までの角度情報をモノパルス方式等により得ている。
【００１９】
また、表示器６は、文字や図形等を表示する専用の液晶ディスプレイをメータパネル上に設けたり、ナビゲーション装置の表示やオーディオ機器の操作表示や、エアコンの操作表示等を行なうマルチディスプレイを表示器として兼用してもよい。
【００２０】
次に、図２は車間距離制御装置のＡＣＣ−ＥＣＵ２の内部構成を示すブロック図である。ＡＣＣ−ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、タイマ等によりハードウェアが構成されており、このＲＯＭに記憶されている制御プログラムに基づいて各機能ブロックが構成されている。
レーダ装置１から出力された測距対象物の測距データが先行車認識処理部２１に入力されと、先行車認識処理部２１は、測距対象物の測距データの中から自車線上の先行車に関する距離データを抽出して車間状態判断部２２へ出力する。車間状態判断部２２は、自車線上の先行車に関する距離データが所定範囲内にあるか否かを判断する。自車状態判断部２３は、車速センサ５等の自車の各種センサ信号を入力して現在の自車の運転状態を判断する。
【００２１】
追従制御開始判断部２４は、車間状態判断部２２からの判断結果、自車状態判断部２３からの判断結果、ブレーキスイッチ１０からのブレーキ操作、ウインカスイッチ１２からの指示方向、操舵角センサ１３からの操舵角、車速センサ５からの車速信号に基づいて、先行車に追随して走行する追従制御モードを開始するか否かを判断する。車速制御部２５は、追従制御開始判断部２４からの判断結果に基づいて、スロットルアクチュエータ３やＡＴ−ＥＣＵ４によってＡＴのシフトポジションを制御して実際に車速を制御する。
【００２２】
警報判断部２６は、運転者にブレーキ操作を促す必要がある場合には、警報表示と警報ブザー音を用いて運転者に減速操作の必要性を報知する。なお、運転者にブレーキ操作を促す状況は、例えば、先行車が急減速したときなどスロットルを閉め、シフトダウンだけでは減速が不足している場合である。
【００２３】
次に、図３に示すフローチャートを参照して、車間距離制御装置の動作を説明する。
ここで、車両に備えられたキー・シリンダにイグニッション・キーが挿入され、アクセサリ位置までＯＮ操作された場合には、ＡＣＣ−ＥＣＵ２に電源が投入されて起動開始する。
【００２４】
まず、ステップＳ１０では、ＡＣＣ−ＥＣＵ２は、メインスイッチ８がＯＮされたか否かを判断する。メインスイッチ８がＯＦＦ状態のときにはステップＳ１０の処理を繰り返しＷＡＩＴ状態となる。
【００２５】
一方、メインスイッチ８がＯＮ操作されたときには、ステップＳ２０では、追従制御モードがスタンバイ状態となり、レーダ装置１から出力される前方物体との距離データ、角度データ等の測距データがＡＣＣ−ＥＣＵに入力される。なお、電波式レーダの場合は、相対速度データも直接計測されて出力される。これらのレーダ装置１からの測距データは、先行車認識処理部２１に入力される。また、ステップＳ３０では、車速センサ５からの自車の走行車速信号は、自車状態判断部２３に入力され、現在の走行車速が計測される。
【００２６】
ステップＳ４０では、先行車認識処理部２１は、前方測距対象物までの距離データや角度データと、自車速および操舵角データ等の車両状態に基づいて、前方に検出される測距対象物の中から自車レーンの前方で最も近い距離を走行する車両を追従先行車として認識し、その車両を縦続的にトラッキングする。そして、トラッキングされている先行車の距離データは、車間状態判断部２２に送られ、ステップＳ５０では、先行車のトラッキングを開始して一定時間（例えば、５秒程度）経過したか否かを判断する。この一定時間が経過するまでステップＳ５０の処理を繰り返す。なお、ステップＳ５０で用いられた一定時間は、過去５秒間としたが、本発明はこのような場合にのみ限定するものではない。
【００２７】
ステップＳ６０では、その経過時間内における先行車との車間距離の変動量を計算する。また、ステップＳ７０では、自車状態判断部２３は、同じ経過時間内に入力された車速信号に基づいて自車速の変動量を計算する。
【００２８】
次に、ステップＳ８０では、車間状態判断部２２は、計算された車間距離の変動量が予め定められた所定値以下か否かを判断する。車間距離の変動量が所定値より大きい場合にはステップＳ１０に戻る。一方、車間距離の変動量が所定値以下の安定範囲内にある場合には、ステップＳ９０に進み、自車状態判断部２３は、計算した自車速の変動量が予め定められた所定値以下か否かを判断する。車速変動が所定値より大きい場合にはステップＳ１０に戻る。
【００２９】
なお、本実施の形態においては、自動的に追従制御モードを開始するときの判断条件として、車間距離の変動量と車速の変動量とがそれぞれ安定範囲内にあるかどうかを判断して説明しているが、本発明はこのような場合にのみ限定するものではなく、相対速度の変動量や操舵角の変動量にも予め安定範囲を決めておき、判断条件として利用するようにしてもよい。
【００３０】
車速変動が所定値以下の安定範囲内にある場合には、先行車に対して車間距離が安定し、かつ車速も安定しているので、運転者が現在の先行車に対して追従走行する意志があることと判断して追従制御開始判断部２４が先行車への追従モードに入る準備を開始する。すなわち、ステップＳ１００では、追従時の車速上限値を過去に車速変動を計測した期間の平均車速に設定する。次に、ステップＳ１１０では、追従時の目標車間距離を過去に距離変動を計測した期間中の平均車間距離に設定する。なお、本実施の形態においては、自動的に設定される上限車速と車間距離について、過去所定時間内の平均値に設定したが、本発明はこのような場合にのみ限定するものではなく、過去所定時間内における最大車速と最短車間に設定するような他の設定方法も考えられる。
【００３１】
ここで、設定車間距離は運転者の任意の距離に設定されることになるが、先行車が急減速した場合等においても異常接近や衝突を起こさない距離を確保しておく必要がある。このため、設定した車間距離にはこれ以上短い値にはできないという下限値を設ておくこととする。ステップＳ１２０では、先に設定された目標車間距離がこの下限値以上か否かを判断する。先に設定された目標車間距離がこの下限値未満の場合にはステップＳ１０に戻り、処理を繰り返す。なお、この下限値は車両の制御特性等により異なってくるが、一般的に用いられている車間時間として、例えば１．８秒程度が設定されるものとする。すなわち、時速１００ｋｍのときの最低車間距離は約５０ｍとなる。
【００３２】
次に、目標車間距離が下限値以上に確保されているときは、追従制御開始判断部２４は入力されているブレーキスイッチ信号とウインカ操作信号及びステアリング操舵角に基づいて、順次に、ステップＳ１３０では、ブレーキ操作が行われていないＯＦＦ状態か否かを判断する。そして、ステップＳ１４０では、車線変更に伴うウインカ操作が行なわれていないＯＦＦ状態か否かを判断する。さらに、ステップＳ１５０では、操舵角が安定か否かを判断する。あるいは、急カーブ内を走行中か否かを判断する。
【００３３】
ここで、ステップＳ１３０〜Ｓ１５０に示す全ての判断において、安定状態にあることが判断された場合には、ステップＳ１６０に進み、運転者に対してこれからアダプティブクルーズコントロールを開始することを報知する。すなわち、自動で追従制御モードに移行することを音声合成出力装置１１と表示器６から報知する。この結果、メータパネル上の表示器６には図４に示すような表示内容の一例が表示される。このとき、インジケータを点灯して、自動で追従走行状態に移行したことが文字表示される。また、そのときの車間距離と上限車速とが数値で示される。
【００３４】
次に、ステップＳ１７０では、車速制御部２５は、車両のスロットルアクチュエータ３とＡＴ−ＥＣＵ４を介してシフトポジションを適度にコントロールすることで、先行車との車間距離を車速に応じて一定に保って定速走行する追従制御モードを実行する。この結果、追従制御モードでは、スロットル開度及び必要に応じてギヤのシフト位置が制御され、車速を維持しながら先行車との車間距離を一定に維持できるようになる。なお、追従制御モードおよび定速走行制御モードについては公知の技術であるので、この詳しい説明を省略する。
【００３５】
追従制御中では、先行車は常にレーダ装置１によって監視されており、ステップＳ１８０では、先行車が車線変更して自車線から外れた場合、先行車が加速して自車から離れていく場合、自車が車線変更した場合等、先行車が自車の前方から離脱したか否かを判断する。先行車が自車の前方から離脱した場合にはステップＳ１９０に進み、車速制御部２５は、先行車が離脱したときの車速で定速走行制御モードに移行する。
【００３６】
一方、先行車が自車の前方から離脱していない場合にはステップＳ２００に進み、先行車が継続して存在するので、自車状態判断部２３は、追従中にブレーキがＯＮ操作されたか否かを判断する。追従中にブレーキがＯＮ操作された場合にはステップＳ１０に戻り、処理を繰り返す。一方、追従中にブレーキがＯＮ操作されていない場合には、解除スイッチ１４がＯＮ操作されたか否かを判断する。解除スイッチ１４がＯＮ操作された場合にはステップＳ１０に戻り、処理を繰り返す。一方、解除スイッチ１４がＯＮ操作されていない場合にはステップＳ１７０に戻り、追従制御モードを継続する。
【００３７】
次に、図５〜図６に示す走行状態を参照して、図３に示すフローチャートを説明する。なお、図５は、手動によるアクセル操作で先行車に追従しているときの５秒間の車間距離の変化と、自車速の変化の一例を１００ｍｓ単位で示したものである。また、図６は、その変動を数値で示したもので、５秒間の平均車間距離は、４３．７ｍ、距離の変動幅はピークｔｏピークで、０．９ｍ、自車速の平均は７６．８ｋｍ／ｈ、車速の変動幅はピークｔｏピークで０．５ｋｍ／ｈである。
【００３８】
まず、自動的に追従制御モードを開始するときの判断条件として、仮にステップＳ８０で用いられる車間距離の変動量の安定範囲を±１ｍ、ステップＳ９０で用いられる車速の変動量の安定範囲を±１ｋｍ／ｈ、ステップＳ１２０で用いられる設定車間距離の下限値を車間時間で１．８秒とする。
【００３９】
図６において、計測された車間距離の変動量０．９ｍは、安定範囲１ｍ以内に収まっており、車速の変動量の０．５ｋｍ／ｈも安定範囲１ｋｍ／ｈ以内に収まっている。この場合、追従条件として車速上限は自車速の平均である７６．８ｋｍ／ｈに設定され、目標車間距離は計測期間における平均車間距離である４３．７ｍに設定される。
【００４０】
車速７６．８ｋｍ／ｈのときの車間時間１．８秒は、距離に直すと３８．４ｍであり、設定された目標車間距離４３．７ｍはこの下限値３８．４ｍより大きいので、基本的には追従制御モードに移行する条件が成立する。
この後、ブレーキ操作やウインカ操作、大きな操舵が行われていない場合、ステップＳ１３０〜Ｓ１５０を「ＹＥＳ」で通過し、自動的に追従制御モードが開始される。
【００４１】
ステップＳ１７０で、車速制御部２５が追従制御モードに移行した後は、上限車速が７６．８ｋｍ／ｈでそのときの車間距離が４３．７ｍになるようにスロットル開度とシフトポジションが制御される。先行車が減速した場合は車間時間１．８秒となるように目標車間距離も調節される。
ここで、車速７６ｋｍ／ｈで追従制御中に先行車が前方から離脱した場合には、ステップＳ１９０に進み、そのまま車速７６ｋｍ／ｈでの定速走行制御モードに移行する。
【００４２】
このように、自車速、自車と先行車との車間距離をレーダ装置１を用いて計測しておき、車間距離の変動量が所定の安定範囲内にあるかを判断するとともに、自車速の変動量が所定の安定範囲内にあるか否かを判断する。ここで、追従制御開始判断部２４は、車間距離の変動量が所定の安定範囲内にある場合に、自車速の変動量が所定の安定範囲内にあるときには、先行車に追従する追従制御モードを開始すると判断し、車速制御部２５は、この追従制御モードの開始前の車速および車間距離に基づいて、先行車に追従するように自動的に自車速の制御を開始することで、車両が先行車に追従して安定した手動運転がなされている場合にも、車間距離の変動量と自車速の変動量とがそれぞれ所定の安定範囲内にあるときには、自動的に追従制御モードを開始することができる。
【００４３】
この結果、従来のようにフットブレーキ操作に伴って追従制御モードが解除されてしまった場合でも、再度、スイッチ操作による速度設定のやり直しを必要とせず、運転者に煩わしさを感じさせることなく、追従制御モードに復帰することができる。
【００４４】
また、従来のように、混雑した交通量の多い環境の中で、任意の車速にセットした場合に、直ちに遅い車に接近して急減速モードに入ることなく、車両が先行車に追従して手動運転されている場合には、追従制御モードに復帰することができ、車両の乗り心地の向上に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る車間距離制御装置のシステム構成を示す図である。
【図２】車間距離制御装置のＡＣＣ−ＥＣＵ２の内部構成を示すブロック図である。
【図３】車間距離制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】メータパネル上の表示器６に表示される内容の一例を示す図である。
【図５】手動によるアクセル操作で先行車に追従しているときの５秒間の車間距離の変化と、自車速の変化の一例を１００ｍｓ単位で示したものである。
【図６】先行車に追従中での５秒間の車間距離変動及び車速変動を示す表である。
【符号の説明】
１レーダー装置
２ＡＣＣ−ＥＣＵ
３スロットルアクチュエータ
４ＡＴ−ＥＣＵ
５車速センサ
６表示器
７警報ブザー
８ＡＣＣメインスイッチ
１０ブレーキスイッチ
１１音声合成出力装置
１２ウインカスイッチ
１３操舵角センサ
１４解除スイッチ
２１先行車認識処理部
２２車間状態判断部
２３自車状態判断部
２４追従制御開始判断部
２５車速制御部
２６警報判断部

Claims

自車速を計測する自車速計測手段と、
自車と先行車との車間距離を計測する車間距離計測手段と、
前記車間距離の一定時間中の計測値の最大値と最小値との差である変動量が所定の安定範囲内にあるか否かを判断する車間状態判断手段と、
前記自車速の一定時間中の計測値の最大値と最小値との差である変動量が所定の安定範囲内にあるか否かを判断する自車速状態判断手段と、
前記車間距離の変動量が所定の安定範囲内にある場合に、前記自車速の変動量が所定の安定範囲内にあるときには、先行車に追従する追従制御モードを開始すると判断する追従制御開始判断手段と、
前記追従制御開始判断手段が追従制御モードを開始すると判断した場合、この追従制御モードの開始前の車速および車間距離に基づいて、先行車に追従するように自動的に自車速の制御を開始する車速制御手段と、を備えたことを特徴とする車間距離制御装置。
少なくともブレーキ操作、方向指示操作、操舵角操作を車両の運転状態として検出する運転状態検出手段を備え、
前記追従制御開始判断手段は、
車両の運転状態が安定している場合に、先行車に追従する追従制御モードを開始すると判断することを特徴とする請求項１記載の車間距離制御装置。
前記追従制御開始判断手段は、
自動的に追従制御モードに移行したことを報知する報知手段を有することを特徴とする請求項１記載の車間距離制御装置。
自動的に追従制御モードに移行することを指示する操作スイッチを備え、
前記追従制御開始判断手段は、
この操作スイッチが能動状態にあるときには、自動的に追従制御モードに移行可能であることを特徴とする請求項１記載の車間距離制御装置。