JP4036693B2 - 車両走行制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自車と先行車との車間距離を検出し、その車間距離を所定距離に保つべく自車の走行を制御する車両走行制御技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自車と先行車との現在の車間距離である実車間距離を検出し、その実車間距離を所定の目標車間距離に保ちつつ先行車に追従して走行するシステムは従来から知られている。このシステムでは、一般に、実車間距離と目標車間距離との車間距離偏差および自車と先行車との相対速度の２値を線形加算する演算式に基づき目標加減速度を算出し、その算出した目標加減速度を実現するように自車の車速を制御することが多い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような制御では、車間距離偏差の変化や相対速度の変化に応じて自車の車速が実際に変化するまでにある程度の時間を要するため、発進時には先行車との実車間距離が大きくなるので加速度が大きくなり、高速で先行車に追い付くことから減速度も大きくなってしまう。従って、乗り心地の良好な車両走行制御が得られなかった。
【０００４】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、所定の目標車間距離を保ちつつ先行車に追従走行するシステムにおいて、特に発進時に先行車への追従走行を良好に行い得る車両走行制御装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【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に記載の発明は、先行車に追従走行する車両走行制御装置において、先行車速を検出する先行車速検出手段と、予め設定された変換式を記憶する変換式記憶手段と、検出された前記先行車速を前記変換式を用いて変換することにより得られた値に基づき自車の目標車速を設定する第１目標車速設定手段と、停止状態から発進して先行車に追従走行する際に、前記第１目標車速設定手段により設定された目標車速に基づき自車の走行制御を行う走行制御手段と、予め設定された終了条件を満足するか否かを判定する条件判定手段と、自車と先行車との現在の車間距離と予め設定された目標車間距離との偏差である車間距離偏差および自車と先行車との相対速度を用いて自車の目標車速を設定する第２目標車速設定手段とを備え、前記走行制御手段は、前記条件判定手段により前記終了条件を満足しないと判定されると、前記第１目標車速設定手段により設定される目標車速を自車速の上限値として、前記第２目標車速設定手段により設定される目標車速に基づき自車の走行制御を行い、前記条件判定手段により前記終了条件を満足すると判定されると、前記第２目標車速設定手段により設定される目標車速に基づき自車の走行制御を行うことを特徴としている。
【０００６】
この構成によれば、先行車速が検出され、検出された先行車速を変換式を用いて変換することにより得られた値に基づき自車の目標車速が設定され、停止状態から発進して先行車に追従走行する際に、その目標車速に基づき自車の走行制御が行われることにより、先行車速に応じて目標車速が設定されることから、車間距離に応じて走行制御が行われるような場合に、発進が遅れて車間距離が増大することによって生じる急加速や、その急加速により先行車に追い付いて車間距離が急減することによって生じる急減速が未然に防止されることとなり、発進時において乗り心地の良好な先行車への追従走行が可能になる。
【００１３】
すなわち、予め設定された終了条件を満足するか否かが判定され、終了条件を満足しないと判定されると、前記第１目標車速設定手段により設定される目標車速を自車速の上限値として、車間距離偏差および相対速度を用いて前記第２目標車速設定手段により設定される目標車速に基づき自車の走行制御が行われる。このとき、車間距離偏差および相対速度に応じて先行車への追従走行が好適に行われるとともに、先行車速を変換式を用いて変換することにより得られる値に基づき設定される目標車速が自車速の上限値とされることにより、急加速や急減速が未然に防止されることとなり、乗り心地の良好な先行車への追従走行が可能になる。これによって発進時における先行車への追従走行が好適に行われる。また、終了条件を満足すると判定されると、前記第２目標車速設定手段により設定される目標車速に基づき自車の走行制御が行われ、これによって通常時における先行車への追従走行が好適に行われる。
【００１６】
つぎに、自車速と先行車速との偏差である車速偏差を予め設定されたサンプリング周期で求める車速偏差演算手段と、前記車速偏差演算手段により求められた前記車速偏差の絶対値を所定回数だけ積算する積算手段とをさらに備え、前記条件判定手段は、前記車速偏差演算手段により求められた前記車速偏差の絶対値が予め設定された第１値以下になり、かつ、前記積算手段により得られる積算値が予め設定された第２値以下になると、前記終了条件を満足すると判定するとしてもよい（請求項２）。
【００１７】
この構成によれば、自車速と先行車速との偏差である車速偏差が予め設定されたサンプリング周期で求められ、求められた車速偏差の絶対値が所定回数だけ積算される。そして、車速偏差の絶対値が予め設定された第１値以下になり、かつ、車速偏差の積算値が予め設定された第２値以下になると、終了条件を満足すると判定されることにより、車速偏差の絶対値および積算値が十分に小さいということは先行車に安定して追従していることを表わしていることから、終了条件を満足すると判定して車間距離偏差および相対速度に基づく走行制御に移行しても、急加速や急減速が生じて乗り心地が低下することなく、良好な追従走行を継続することができる。
【００１８】
また、前記条件判定手段は、自車速が予め設定された第３値以上になると、前記終了条件を満足すると判定するとしてもよい（請求項３）。この構成によれば、自車速が予め設定された第３値以上になると、終了条件を満足すると判定されることにより、自車速が十分に大きいということは発進時の加速がほぼ終了したことを表わしていることから、終了条件を満足すると判定して車間距離偏差および相対速度に基づく走行制御に移行しても、急加速や急減速が生じて乗り心地が低下することなく、良好な追従走行を継続することができる。
【００１９】
また、前記条件判定手段は、先行車の加減速度が予め設定された第４値以上になると、前記終了条件を満足すると判定するとしてもよい（請求項４）。この構成によれば、先行車の加減速度が予め設定された第４値以上になると、終了条件を満足すると判定されることにより、先行車の加減速度が十分に大きいということは、先行車が急加速または急減速を行ったことを表わしていることから、終了条件を満足すると判定して車間距離偏差および相対速度に基づく走行制御に移行することにより、必要な急加速または急減速が可能になり、先行車への好適な追従走行が継続して行えることとなる。
【００２０】
また、前記条件判定手段は、自車と先行車との車間距離が予め設定された第５値以下になると、前記終了条件を満足すると判定するとしてもよい（請求項５）。この構成によれば、自車と先行車との車間距離が予め設定された第５値以下になると、終了条件を満足すると判定されることにより、車間距離が十分に小さいということは急減速が必要であることを表わしていることから、終了条件を満足すると判定して車間距離偏差および相対速度に基づく走行制御に移行することにより、必要な急減速が行えることとなる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
まず、図１、図２を参照して、本発明に係る車両走行制御装置の一実施形態の構成について説明する。図１は同実施形態の制御構成を示すブロック図、図２は記憶部に格納されている予め設定された値を示す図で、目標車間距離の一例を示している。
【００２４】
この車両走行制御装置は、自車の走行レーン前方を走行する先行車の動きに応じた追従走行等の車両走行の自動化に対応可能であって、運転者によるブレーキ操作に関係なく、自車と先行車との車間距離である実車間距離に応じて自動的にブレーキ液圧を発生させることにより車輪に制動圧を与えて減速したり、スロットルの開度あるいは燃料供給量などを制御して加減速することにより、実車間距離を所定の目標車間距離に保持するように構成されている。そして、通常は実車間距離と目標車間距離との偏差である車間距離偏差および自車と先行車との相対速度を用いて求められる目標車速に基づき自車の走行制御を行い、発進時には先行車速を用いて求められる目標車速に基づき自車の走行制御を行うようにしている。
【００２５】
この車両走行制御装置は、図１に示すように、自動走行スイッチ１１、車間設定スイッチ１２、車輪速センサ１３、車間距離センサ１４、発進スイッチ１５、エンジン電子制御ユニット（Electronic Control Unit：ＥＣＵ）１６、ブレーキＥＣＵ１７、記憶部１８と、これらに電気的に接続されたメインＥＣＵ１９とを備えるとともに、エンジンＥＣＵ１６に電気的に接続されたエンジン駆動部２０と、ブレーキＥＣＵ１７に電気的に接続されたアクチュエータ部２１とを備えている。
【００２６】
自動走行スイッチ１１は、先行車に追従する自動走行を指示するためのスイッチで、運転者によりオンにされると、自動走行が行われる。車間設定スイッチ１２は、予め設定された複数の目標車間距離曲線（後述）のうちから運転者により好みの目標車間距離曲線を選択するためのスイッチである。車輪速センサ１３は、各車輪に対応して設けられ、それぞれ対応する車輪の回転速度を検出するもので、例えばパルスエンコーダなどで構成される。車間距離センサ１４は、実車間距離Ｄｒを検出するもので、例えばレーザ発光部および受光部などで構成される。発進スイッチ１５は、自車の発進を指示する発進指示手段としての機能を有するもので、自車の停止状態で運転者によりオンにされると自動的に発進する。
【００２７】
エンジン駆動部２０は、スロットルやトランスミッションなどを駆動するもので、特にエンジンＥＣＵ１６からの制御信号に基づきスロットルの開度が制御され、車両が加減速される。アクチュエータ部２１は、自動走行のときはブレーキＥＣＵ１７からの制御信号に基づきブレーキ液圧を発生するもので、この発生したブレーキ液圧がホイルシリンダ（図示省略）に伝達され、この伝達されたブレーキ液圧に応じた制動力が車輪に印加されて車両が減速される。
【００２８】
記憶部１８は、ＲＯＭやＲＡＭなどからなり、種々の予め設定された値を含むメインＥＣＵ１９の制御プログラムを記憶するとともに、演算データ等を一時的に記憶するものである。この記憶部１８には予め設定された値として、図２に示すように、自車速Ｖｎに応じて設定された目標車間距離曲線Ｄrfが複数種類（図２では３種類）格納されており、上述したように車間設定スイッチ１２によって選択された目標車間距離曲線が自車の目標車間距離として設定される。また、記憶部１８には予め設定された値として、下記式(１)の伝達関数Ｇｐ(ｓ)、
Ｇｐ(ｓ)＝ω２／(ｓ２＋２・ζ・ω・ｓ＋ω２)…(１)
が格納されている。なお、式（１）において、ｓはラプラス演算子であり、式（１）はローパスフィルタの場合を表わす。
【００２９】
メインＥＣＵ１９は、ＣＰＵなどで構成され、車輪速センサ１３、車間距離センサ１４により検出される結果に基づき、記憶部１８に格納されている制御プログラムに従って、エンジンＥＣＵ１６およびブレーキＥＣＵ１７に制御信号を送出して車両の走行を制御するもので、以下の機能▲１▼〜▲７▼を有する；
▲１▼自動走行スイッチ１１がオンにされると、先行車に追従する自動走行を開始する機能；車間設定スイッチ１２により選択された目標車間距離曲線を自動走行における目標車間距離として設定する機能；車間距離センサ１４の検出信号に基づき先行車の有無を判別する機能；
▲２▼車輪速センサ１３により検出される各車輪の回転速度に基づき自車速Ｖｎを算出する機能；自車速Ｖｎに基づき自車が停止状態か否かを判定する機能；先行車が存在するときは車間距離センサ１４の検出信号に基づき実車間距離Ｄｒを求める機能；実車間距離Ｄｒの変化に基づき自車と先行車との相対速度Ｖｒを算出する機能；相対速度Ｖｒに基づき相対加速度Ａｒを算出する機能；実車間距離Ｄｒの変化および自車速Ｖｎに基づき先行車速Ｖｐを算出する機能。
【００３０】
▲３▼先行車速Ｖｐを用いて、上記式（１）の伝達関数Ｇｐ(ｓ)により第１目標車速Ｖｔ１を算出する機能。このとき、上記式（１）における減衰率ζおよび応答周波数ωは、発進時の実車間距離Ｄｒおよび相対速度Ｖｒに応じて決定され、この決定された値を用いて第１目標車速Ｖｔ１＝Ｇｐ(ｓ)×Ｖｐの算出が行われる。この場合、上記式（１）における減衰率ζおよび応答周波数ωと実車間距離Ｄｒとの関係は、Ｄｒが大きくなればωは大きくなる一方、ζは小さくなり、相対速度Ｖｒとの関係においても、Ｖｒが大きくなればωは大きくなり、ζは小さくなる。したがって、予め実車間距離Ｄｒおよび相対速度Ｖｒに対する減衰率ζおよび応答周波数ωの対応関係をシミュレーションにより求め、記憶部１８に格納しておくのが望ましい。なお、発進時には自車速Ｖｎ＝０であるので、相対速度Ｖｒは先行車速Ｖｐに等しくなる。
【００３１】
▲４▼車間設定スイッチ１２によって選択された目標車間距離Ｄrfにおいて、自車速Ｖｎに対応する目標車間距離Ｄｖを抽出し、この抽出した目標車間距離Ｄｖと実車間距離Ｄｒとの差である車間距離偏差ΔＤ＝(Ｄｒ−Ｄｖ)を求め、車間距離偏差ΔＤと相対速度Ｖｒとを用いて第２目標車速Ｖｔ２を算出する機能。
【００３２】
▲５▼自車が停止状態で発進スイッチ１５がオンにされ、かつ先行車が存在するときには、予め設定された終了条件を満足するか否かを判定し、終了条件を満足しないと判定すると第１目標車速Ｖｔ１に基づく走行制御を行い、終了条件を満足すると判定すると第２目標車速Ｖｔ２に基づく走行制御を行う機能。また、第１目標車速Ｖｔ１に基づく走行制御を行っているときに終了条件を満足すると判定した場合には第２目標車速Ｖｔ２に基づく走行制御に切り換える機能。
【００３３】
▲６▼以下の終了条件(ｉ)〜(vi)のいずれかが満たされると、終了条件を満足すると判定する機能；
(ｉ)Ｄｒ＜Ｄ１
Ｄ１（第５値）は予め設定された値（本実施形態では例えば５〜１０ｍ）で、実車間距離Ｄｒが設定値Ｄ１未満になると、先行車に十分に近づいたとして終了条件を満足すると判定され、第２目標車速Ｖｔ２に基づく走行制御に切り換わる；
(ii)Ｖｎ≧Ｖ１
Ｖ１（第３値）は予め設定された値（本実施形態では例えば３０〜４０ｋｍ／ｈ）で、自車速Ｖｎが設定値Ｖ１以上になると、自車速Ｖｎが十分に大きくなったとして終了条件を満足すると判定され、第２目標車速Ｖｔ２に基づく走行制御に切り換わる。
【００３４】
(iii)Ｖｒ≦Ｖ２
相対速度Ｖｒは、自車と先行車との実車間距離Ｄｒを時間微分した値、すなわちＶｒ＝ｄＤｒ／ｄｔである。従って、Ｖｒ＞０は実車間距離Ｄｒが増大していることを表わし、Ｖｒ＝０は実車間距離Ｄｒが変化しないことを表わし、Ｖｒ＜０は実車間距離Ｄｒが減少していることを表わす。先行車が急減速すると実車間距離Ｄｒは減少する。そこで、Ｖ２は負の値に設定されており、相対速度Ｖｒが負の設定値Ｖ２以下になると、先行車の減速度が大きいとして終了条件を満足すると判定され、第２目標車速Ｖｔ２に基づく走行制御に切り換わる。Ｖ２は第４値に相当する；
(iv)|Ｖｒ|≧Ｖ３
Ｖ３は正の値に設定されており、相対速度の絶対値|Ｖｒ|が正の設定値Ｖ３以上になると、先行車の加速度が大きいか又は減速度が大きいとして終了条件を満足すると判定され、第２目標車速Ｖｔ２に基づく走行制御に切り換わる。Ｖ３は第４値に相当する。
【００３５】
(ｖ)Ａｒ≦Ａ１
相対加速度Ａｒは、相対速度Ｖｒを時間微分した値、すなわちＡｒ＝ｄＶｒ／ｄｔである。従って、Ａｒ＞０は相対速度Ｖｒが増大していることを表わし、Ａｒ＝０は相対速度Ｖｒに変化がないことを表わし、Ａｒ＜０は相対速度Ｖｒが減少していることを表わす。さらにＡｒ＜０において、Ａｒ≒０は相対速度Ｖｒが緩やかに減少していることを表わし、Ａｒ≪０は相対速度Ｖｒが急激に減少していることを表わす。先行車が急減速すると相対速度Ｖｒは減少する。そこで、Ａ１は負の値に設定されており、相対加速度Ａｒが負の設定値Ａ１以下になると、先行車の減速度が大きいとして終了条件を満足すると判定され、第２目標車速Ｖｔ２に基づく走行制御に切り換わる。Ａ１は第４値に相当する。
【００３６】
(vi)ΔＶ≦Ｖ４、かつ、Σ(ΔＶ)≦Ｖ５
ΔＶ＝|Ｖｐ−Ｖｎ|は自車速Ｖｎと先行車速Ｖｐとの偏差である車速偏差の絶対値であり、所定のサンプリング周期で算出される。Σ(ΔＶ)は車速偏差ΔＶを予め設定された回数だけ積算した積算値である。また、Ｖ４（第１値），Ｖ５（第２値）は正の値に設定されている。車速偏差の絶対値ΔＶが小さく、かつ、その積算値Σ(ΔＶ)が小さいときは、先行車に安定して追従した状態であるとして終了条件を満足すると判定され、第２目標車速Ｖｔ２に基づく走行制御に切り換わる。
【００３７】
▲７▼実際に走行制御に用いる目標車速として実目標車速Ｖotを算出する機能。この実目標車速Ｖotの算出は、自車速Ｖｎが急変して車両にショックなどが生じないようにするために、所定のサンプリング周期ごとに算出される値の変化量を低減するように行われる。サンプリング周期ごとの算出値を仮目標車速Ｖｔとすると、例えば仮目標車速Ｖｔが前回（１サンプリング周期前）の実目標車速Ｖotより所定量以上変化するときは、フィルタを掛ける（例えば変化量を８０％に圧縮する）ことで、変化量を低減する。
【００３８】
記憶部１８は変換式記憶手段、第１係数記憶手段、第２係数記憶手段に相当し、メインＥＣＵ１９は第１目標車速設定手段、走行制御手段、第１係数設定手段、第２係数設定手段、条件判定手段、第２目標車速設定手段、車速偏差演算手段、積算手段に相当する。また、車輪速センサ１３、車間距離センサ１４およびメインＥＣＵ１９は先行車速検出手段を構成する。
【００３９】
次に、図３〜図５のフローチャートに従って、メインＥＣＵ１９による走行制御手順について説明する。図３〜図５は走行制御手順の一例を示すフローチャートである。同図に示されるルーチンは、所定のサンプリング周期（例えば１０msec）で実行される。
【００４０】
まず、自車が停止しているか否かが判定される（ステップ＃１０）。自車の停止は、例えば自車速Ｖｎ＝０が所定時間（例えば数秒）だけ継続するか否かにより判定され、停止していると判定されると（ステップ＃１０でＹＥＳ）、発進スイッチ１５がオンにされたか否かが判別され（ステップ＃１２）、オンにされると（ステップ＃１２でＹＥＳ）、先行車が存在するか否かが判別される（ステップ＃１４）。そして、自車が停止していないと判別されるか（ステップ＃１０でＮＯ）、または発進スイッチ１５がオンにされていないと判別されると（ステップ＃１２でＮＯ）、このルーチンを終了する。
【００４１】
ステップ＃１４において、先行車が存在しないと判別されると（ステップ＃１４でＮＯ）、予め設定された目標車速まで加速して当該目標車速での定速走行制御が行われ（ステップ＃１６）、このルーチンを終了する。一方、先行車が存在すると判別されると（ステップ＃１４でＹＥＳ）、ステップ＃１８に進む。また、ステップ＃１４においてＮＯのときには、何もせずにルーチンを終了するようにしてもよい。
【００４２】
次いで、ステップ＃１８，＃２０，＃２２，＃２４，＃２６において、実車間距離Ｄｒ、自車速Ｖｎ、相対速度Ｖｒ、相対加速度Ａｒについて、それぞれＤｒ＜Ｄ１、Ｖｎ≧Ｖ１、Ｖｒ≦Ｖ２、|Ｖｒ|≧Ｖ３、Ａｒ≦Ａ１であるか否かが判別され、ステップ＃２８において、先行車に安定して追従しているか否かが判別される。そして、Ｄｒ≧Ｄ１、Ｖｎ＜Ｖ１、Ｖｒ＞Ｖ２、|Ｖｒ|＜Ｖ３、Ａｒ＞Ａ１、かつ安定追従でない、すなわちステップ＃１８，＃２０，＃２２，＃２４，＃２６，＃２８が全てＮＯであれば、ステップ＃３０に進む。一方、Ｄｒ＜Ｄ１、Ｖｎ≧Ｖ１、Ｖｒ≦Ｖ２、|Ｖｒ|≧Ｖ３、Ａｒ≦Ａ１、または安定追従である、すなわちステップ＃１８，＃２０，＃２２，＃２４，＃２６，＃２８のいずれかがＹＥＳであれば、ステップ＃３２に進む。
【００４３】
ステップ＃３０では後述する手順により第１目標車速Ｖｔ１が算出され、次いで、この第１目標車速Ｖｔ１が仮目標車速Ｖｔとされて（ステップ＃３４）、ステップ＃３８に進む。また、ステップ＃３２では車間距離偏差ΔＤおよび相対車速Ｖｒに基づき第２目標車速Ｖｔ２が算出され、次いで、この第２目標車速Ｖｔ２が仮目標車速Ｖｔとされて（ステップ＃３６）、ステップ＃３８に進む。ステップ＃３８において、仮目標車速Ｖｔと前回の実目標車速Ｖotとの変化量が低減されて今回の実目標車速Ｖotが決定され、このルーチンを終了する。
【００４４】
図６は図５のステップ＃３０の第１目標車速Ｖｔ１算出サブルーチンを示すフローチャートである。まず、上記式（１）の伝達関数Ｇｐ(ｓ)の係数、すなわち減衰率ζ、応答周波数ωの値が設定済みであるか否かが判別され（ステップ＃４０）、既に設定されていれば（ステップ＃４０でＹＥＳ）、ステップ＃４６に進み、未だ設定されていなければ（ステップ＃４０でＮＯ）、実車間距離Ｄｒおよび相対速度Ｖｒが検出され（ステップ＃４２）、これらの値に基づき減衰率ζ、応答周波数ωの値が設定される（ステップ＃４４）。次いで、先行車速Ｖｐが算出され（ステップ＃４６）、上記式（１）の伝達関数Ｇｐ(ｓ)および先行車速Ｖｐを用いて、第１目標車速Ｖｔ１が算出される（ステップ＃４８）。
【００４５】
次に、図７を参照して、本実施形態における自車速Ｖｎの推移について説明する。図７は先行車速Ｖｐ、第１目標車速Ｖｔ１、運転者による追従車速Ｖｄの推移を示すタイミングチャートである。同図において、先行車速Ｖｐは先行車が停止状態から２５ｋｍ／ｈまで加速したときの実際のデータで、運転者による追従車速Ｖｄは上記先行車に対して追従する実際のデータを収集したものである。また、第１目標車速Ｖｔ１は上記先行車速Ｖｐを上記式（１）の伝達関数Ｇｐ(ｓ)により変換したときのシミュレーション結果である。図７に示すように、時刻ｔ＝０の先行車の加速開始から、第１目標車速Ｖｔ１は運転者による追従車速Ｖｄの実際のデータに対して良好に追従していることが分かる。
【００４６】
このように、本実施形態によれば、停止状態から発進して先行車に追従するときに、先行車速Ｖｐを伝達関数Ｇｐ(ｓ)を用いて変換することにより得られる第１目標車速Ｖｔ１に基づき自車の走行制御を行うようにしているので、運転者による実際の加速とほぼ同様に自車を加速させることができ、これによって違和感の生じない、乗り心地の良好な走行制御を実現することができる。特に、車間距離に応じて走行制御が行われるような場合には、発進が遅れて車間距離が増大することによって急加速が生じたり、その急加速により先行車に追い付いて車間距離が急減することによって急減速が生じたりするが、本実施形態によれば、そのような事態を未然に防止することができ、発進時において、乗り心地の良好な先行車への追従走行を行うことができる。
【００４７】
また、本実施形態によれば、例えば運転者による発進スイッチ１５のオンが遅れることにより、発進時には既に実車間距離Ｄｒや相対速度Ｖｒが大きくなっている場合には、それらに応じて伝達関数Ｇｐ(ｓ)の減衰率ζを低くし、応答周波数ωを高くするようにしているので、先行車に対する遅れを素早く低減することができる。
【００４８】
また、本実施形態によれば、予め設定された終了条件を満足すると判定されると、車間距離偏差ΔＤおよび相対速度Ｖｒを用いて算出される第２目標車速Ｖｔ２に基づく走行制御に切り換えるようにしているので、先行車への追従走行を良好に行うことができる。
【００４９】
この場合において、実車間距離Ｄｒの低下や先行車の急激な加減速などの特殊な追従走行状態になったときや、発進時の加速が終了して安定した追従走行状態になったときに、終了条件を満足すると判定するようにしているので、種々の追従状態に応じて良好な走行制御を実現することができる。
【００５０】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能であり、例えば以下に示す変形形態（１）〜（７）を採用することができる。
【００５１】
（１）実目標車速Ｖotの算出は、上記図３〜図５に示す手順に限られない。図８〜図１０は異なる手順例を示すフローチャートである。この形態では、メインＥＣＵ１９は、第２目標車速Ｖｔ２に基づく走行制御を基本とし、第１目標車速Ｖｔ１が第２目標車速Ｖｔ２より小さいときに、第２目標車速Ｖｔ２に代えて第１目標車速Ｖｔ１を採用することで、第１目標車速Ｖｔ１を実目標車速Ｖotの上限値として走行制御を行っている。
【００５２】
図８において、ステップ＃５０〜＃５６は、図３のステップ＃１０〜＃１６と同一であるので説明を省略する。ステップ＃５４において、先行車が存在すると判別されると（ステップ＃５４でＹＥＳ）、車間距離偏差ΔＤおよび相対車速Ｖｒに基づき第２目標車速Ｖｔ２が算出され（ステップ＃５７）、ステップ＃５８に進む。
【００５３】
図９のステップ＃５８〜＃６８は、図４のステップ＃１８〜＃２８と同一であるので説明を省略する。そして、ステップ＃５８，＃６０，＃６２，＃６４，＃６６，＃６８が全てＮＯであればステップ＃７０に進む。一方、ステップ＃５８，＃６０，＃６２，＃６４，＃６６，＃６８のいずれかがＹＥＳであればステップ＃７６に進む。
【００５４】
図１０のステップ＃７０は、図５のステップ＃３０と同一であるので説明を省略する。ステップ＃７０に続いて、第１目標車速Ｖｔ１と第２目標車速Ｖｔ２との大小が比較され（ステップ＃７２）、第２目標車速Ｖｔ２が、Ｖｔ１＜Ｖｔ２に大きくなれば（ステップ＃７２でＹＥＳ）、ステップ＃７４に進んで仮目標車速Ｖｔ＝Ｖｔ１とし、第２目標車速Ｖｔ２が、Ｖｔ１≧Ｖｔ２の間は（ステップ＃７２でＮＯ）、ステップ＃７６に進んで仮目標車速Ｖｔ＝Ｖｔ２とする。ステップ＃７４，＃７６，＃７８は、図５のステップ＃３４，＃３６，＃３８と同一であるので説明を省略する。
【００５５】
この形態によれば、第２目標車速Ｖｔ２が第１目標車速Ｖｔ１以下の間は仮目標車速Ｖｔ＝Ｖｔ２とし、第２目標車速Ｖｔ２が第１目標車速Ｖｔ１より大きくなると仮目標車速Ｖｔ＝Ｖｔ１とし、第１目標車速Ｖｔ１を上限値としているので、発進時において自車が過剰に加速して自車速Ｖｎが先行車速Ｖｐを大きく超えるような事態を避けることができることから、自車が先行車に追い付いたときに急激な減速が行われるのを未然に防止することができる。これによって、上記実施形態と同様に、発進時において乗り心地の良好な車両走行を実現することができる。
【００５６】
（２）上記実施形態では、先行車速Ｖｐを変換する変換式として上記式(１)の２次振動要素の伝達関数Ｇｐ(ｓ)を用いているが、これに限られず、他の伝達関数や、伝達関数以外の他の変換式を用いるようにしてもよい；
（３）実車間距離Ｄｒおよび相対速度Ｖｒのいずれか一方に応じて、応答周波数ωおよび減衰率ζの値を決定するようにしてもよい；
（４）上記実施形態では、条件(ｉ)〜(vi)のいずれかが満たされると終了条件を満足すると判定するようにしているが、これに限られず、条件(ｉ)〜(vi)のうち一部のみを終了条件として採用するようにしてもよい。
【００５７】
（５）走行制御に用いる目標車速が第１目標車速Ｖｔ１から第２目標車速Ｖｔ２に切り換えられたときに、その切換時点から予め設定された時間τが経過するまでは、下記式(２)により、双方の目標車速Ｖｔ１，Ｖｔ２を補間して実目標車速Ｖotを算出するようにしてもよい。
Ｖot＝Ｖｔ１・(１−ｔ／τ)＋Ｖｔ２・ｔ／τ…(２)
但し、ｔは目標車速の切換時点からの経過時間である。
【００５８】
（６）上記実施形態では、目標車速Ｖｔ１，Ｖｔ２に基づき自車の走行制御を行っているが、この場合、目標車速Ｖｔ１，Ｖｔ２からそれぞれ目標加減速度を算出し、その目標加減速度を実現する走行制御を行うようにしてもよい。例えば、第１目標車速Ｖｔ１と自車速Ｖｎとの車速偏差に基づき第１目標加減速度を算出し、この第１目標加減速度を実現する走行制御を行い、第２目標車速Ｖｔ２と自車速Ｖｎとの車速偏差に基づき第２目標加減速度を算出し、この第２目標加減速度を実現する走行制御を行うようにしてもよい。また、第２目標車速Ｖｔ２に代えて、車間距離偏差ΔＤと相対速度Ｖｒとを用いて第２目標加減速度を算出し、この第２目標加減速度を実現する走行制御を行うようにしてもよい。
【００５９】
（７）上記実施形態では、実目標車速Ｖotの変化量を低減するようにしているが、これに限られず、変化量の低減量を０とし、算出された目標車速Ｖｔ１，Ｖｔ２をそのまま実目標車速Ｖotとしてもよい。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、先行車速を検出し、検出された先行車速を予め設定された変換式を用いて変換することにより得られた値に基づき自車の目標車速を設定し、停止状態から発進して先行車に追従走行する際に、設定された目標車速に基づき自車の走行制御を行うようにしており、先行車速に応じて目標車速を設定するようにしているので、車間距離に応じて走行制御が行われるような場合に、発進が遅れて車間距離が増大することによって生じる急加速や、その急加速により先行車に追い付いて車間距離が急減することによって生じる急減速を未然に防止することができ、発進時において乗り心地の良好な先行車への追従走行を行うことができる。
【００６４】
すなわち、予め設定された終了条件を満足するか否かを判定し、終了条件を満足しないと判定されると、前記第１目標車速設定手段により設定される目標車速を自車速の上限値として、車間距離偏差および相対速度を用いて前記第２目標車速設定手段により設定される目標車速に基づき自車の走行制御が行われる。このとき、車間距離偏差および相対速度を用いて設定される目標車速に基づき自車の走行制御を行うようにしているので、車間距離偏差および相対速度に応じて先行車への追従走行を好適に行うことができるとともに、先行車速を変換式を用いて変換することにより得られる値に基づき設定される目標車速を自車速の上限値としているので、急加速や急減速を未然に防止することができ、乗り心地の良好な先行車への追従走行を行うことができる。これによって発進時における先行車への追従走行を好適に行うことができる。また、終了条件を満足すると判定されると、車間距離偏差および相対速度を用いて設定される目標車速に基づき自車の走行制御を行うようにしているので、通常時における先行車への追従走行を好適に行うことができる。
【００６６】
また、請求項２の発明によれば、自車速と先行車速との偏差である車速偏差を予め設定されたサンプリング周期で求め、求められた車速偏差の絶対値を所定回数だけ積算し、求められた車速偏差の絶対値が予め設定された第１値以下になり、かつ、得られる積算値が予め設定された第２値以下になると、終了条件を満足すると判定するようにしているので、車速偏差の絶対値および積算値が十分に小さいということは先行車に安定して追従していることを表わしていることから、終了条件を満足すると判定して車間距離偏差および相対速度に基づく走行制御に移行しても、急加速や急減速が生じて乗り心地が低下することなく、良好な追従走行を継続することができる。
【００６７】
また、請求項３の発明によれば、自車速が予め設定された第３値以上になると、前記終了条件を満足すると判定するようにしているので、自車速が十分に大きいということは発進時の加速がほぼ終了したことを表わしていることから、終了条件を満足すると判定して車間距離偏差および相対速度に基づく走行制御に移行しても、急加速や急減速が生じて乗り心地が低下することなく、良好な追従走行を継続することができる。
【００６８】
また、請求項４の発明によれば、先行車の加減速度が予め設定された第４値以上になると、終了条件を満足すると判定するようにしているので、先行車の加減速度が十分に大きいということは、先行車が急加速または急減速を行ったことを表わしていることから、終了条件を満足すると判定して車間距離偏差および相対速度に基づく走行制御に移行することにより、必要な急加速または急減速が可能になり、先行車への好適な追従走行を継続して行うことができる。
【００６９】
また、請求項５の発明によれば、自車と先行車との車間距離が予め設定された第５値以下になると、終了条件を満足すると判定するようにしているので、車間距離が十分に小さいということは急減速が必要であることを表わしていることから、終了条件を満足すると判定して車間距離偏差および相対速度に基づく走行制御に移行することにより、必要な急減速を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る車両走行制御装置の一実施形態の制御構成を示すブロック図である。
【図２】 自車速に応じて設定された目標車間距離の一例を示す図である。
【図３】 走行制御手順の一例を示すフローチャートである。
【図４】 走行制御手順の一例を示すフローチャートである。
【図５】 走行制御手順の一例を示すフローチャートである。
【図６】 図５のステップ＃３０のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図７】 先行車速、第１目標車速、運転者による追従車速の推移を示すタイミングチャートである。
【図８】 走行制御手順の異なる例を示すフローチャートである。
【図９】 走行制御手順の異なる例を示すフローチャートである。
【図１０】 走行制御手順の異なる例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１３ 車輪速センサ（先行車速検出手段）
１４ 車間距離センサ（先行車速検出手段）
１８ 記憶部（変換式記憶手段、第１係数記憶手段、第２係数記憶手段）
１９ メインＥＣＵ（第１目標車速設定手段、走行制御手段、第１係数設定手段、第２係数設定手段、条件判定手段、第２目標車速設定手段、車速偏差演算手段、積算手段、先行車速検出手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は、自車と先行車との車間距離を検出し、その車間距離を所定距離に保つべく自車の走行を制御する車両走行制御技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自車と先行車との現在の車間距離である実車間距離を検出し、その実車間距離を所定の目標車間距離に保ちつつ先行車に追従して走行するシステムは従来から知られている。このシステムでは、一般に、実車間距離と目標車間距離との車間距離偏差および自車と先行車との相対速度の２値を線形加算する演算式に基づき目標加減速度を算出し、その算出した目標加減速度を実現するように自車の車速を制御することが多い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような制御では、車間距離偏差の変化や相対速度の変化に応じて自車の車速が実際に変化するまでにある程度の時間を要するため、発進時には先行車との実車間距離が大きくなるので加速度が大きくなり、高速で先行車に追い付くことから減速度も大きくなってしまう。従って、乗り心地の良好な車両走行制御が得られなかった。
【０００４】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、所定の目標車間距離を保ちつつ先行車に追従走行するシステムにおいて、特に発進時に先行車への追従走行を良好に行い得る車両走行制御装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【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に記載の発明は、先行車に追従走行する車両走行制御装置において、先行車速を検出する先行車速検出手段と、予め設定された変換式を記憶する変換式記憶手段と、検出された前記先行車速を前記変換式を用いて変換することにより得られた値に基づき自車の目標車速を設定する第１目標車速設定手段と、停止状態から発進して先行車に追従走行する際に、前記第１目標車速設定手段により設定された目標車速に基づき自車の走行制御を行う走行制御手段と、予め設定された終了条件を満足するか否かを判定する条件判定手段と、自車と先行車との現在の車間距離と予め設定された目標車間距離との偏差である車間距離偏差および自車と先行車との相対速度を用いて自車の目標車速を設定する第２目標車速設定手段とを備え、前記走行制御手段は、前記条件判定手段により前記終了条件を満足しないと判定されると、前記第１目標車速設定手段により設定される目標車速を自車速の上限値として、前記第２目標車速設定手段により設定される目標車速に基づき自車の走行制御を行い、前記条件判定手段により前記終了条件を満足すると判定されると、前記第２目標車速設定手段により設定される目標車速に基づき自車の走行制御を行うことを特徴としている。
【０００６】
この構成によれば、先行車速が検出され、検出された先行車速を変換式を用いて変換することにより得られた値に基づき自車の目標車速が設定され、停止状態から発進して先行車に追従走行する際に、その目標車速に基づき自車の走行制御が行われることにより、先行車速に応じて目標車速が設定されることから、車間距離に応じて走行制御が行われるような場合に、発進が遅れて車間距離が増大することによって生じる急加速や、その急加速により先行車に追い付いて車間距離が急減することによって生じる急減速が未然に防止されることとなり、発進時において乗り心地の良好な先行車への追従走行が可能になる。
【００１３】
すなわち、予め設定された終了条件を満足するか否かが判定され、終了条件を満足しないと判定されると、前記第１目標車速設定手段により設定される目標車速を自車速の上限値として、車間距離偏差および相対速度を用いて前記第２目標車速設定手段により設定される目標車速に基づき自車の走行制御が行われる。このとき、車間距離偏差および相対速度に応じて先行車への追従走行が好適に行われるとともに、先行車速を変換式を用いて変換することにより得られる値に基づき設定される目標車速が自車速の上限値とされることにより、急加速や急減速が未然に防止されることとなり、乗り心地の良好な先行車への追従走行が可能になる。これによって発進時における先行車への追従走行が好適に行われる。また、終了条件を満足すると判定されると、前記第２目標車速設定手段により設定される目標車速に基づき自車の走行制御が行われ、これによって通常時における先行車への追従走行が好適に行われる。
【００１６】
つぎに、自車速と先行車速との偏差である車速偏差を予め設定されたサンプリング周期で求める車速偏差演算手段と、前記車速偏差演算手段により求められた前記車速偏差の絶対値を所定回数だけ積算する積算手段とをさらに備え、前記条件判定手段は、前記車速偏差演算手段により求められた前記車速偏差の絶対値が予め設定された第１値以下になり、かつ、前記積算手段により得られる積算値が予め設定された第２値以下になると、前記終了条件を満足すると判定するとしてもよい（請求項２）。
【００１７】
この構成によれば、自車速と先行車速との偏差である車速偏差が予め設定されたサンプリング周期で求められ、求められた車速偏差の絶対値が所定回数だけ積算される。そして、車速偏差の絶対値が予め設定された第１値以下になり、かつ、車速偏差の積算値が予め設定された第２値以下になると、終了条件を満足すると判定されることにより、車速偏差の絶対値および積算値が十分に小さいということは先行車に安定して追従していることを表わしていることから、終了条件を満足すると判定して車間距離偏差および相対速度に基づく走行制御に移行しても、急加速や急減速が生じて乗り心地が低下することなく、良好な追従走行を継続することができる。
【００１８】
また、前記条件判定手段は、自車速が予め設定された第３値以上になると、前記終了条件を満足すると判定するとしてもよい（請求項３）。この構成によれば、自車速が予め設定された第３値以上になると、終了条件を満足すると判定されることにより、自車速が十分に大きいということは発進時の加速がほぼ終了したことを表わしていることから、終了条件を満足すると判定して車間距離偏差および相対速度に基づく走行制御に移行しても、急加速や急減速が生じて乗り心地が低下することなく、良好な追従走行を継続することができる。
【００１９】
また、前記条件判定手段は、先行車の加減速度が予め設定された第４値以上になると、前記終了条件を満足すると判定するとしてもよい（請求項４）。この構成によれば、先行車の加減速度が予め設定された第４値以上になると、終了条件を満足すると判定されることにより、先行車の加減速度が十分に大きいということは、先行車が急加速または急減速を行ったことを表わしていることから、終了条件を満足すると判定して車間距離偏差および相対速度に基づく走行制御に移行することにより、必要な急加速または急減速が可能になり、先行車への好適な追従走行が継続して行えることとなる。
【００２０】
また、前記条件判定手段は、自車と先行車との車間距離が予め設定された第５値以下になると、前記終了条件を満足すると判定するとしてもよい（請求項５）。この構成によれば、自車と先行車との車間距離が予め設定された第５値以下になると、終了条件を満足すると判定されることにより、車間距離が十分に小さいということは急減速が必要であることを表わしていることから、終了条件を満足すると判定して車間距離偏差および相対速度に基づく走行制御に移行することにより、必要な急減速が行えることとなる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
まず、図１、図２を参照して、本発明に係る車両走行制御装置の一実施形態の構成について説明する。図１は同実施形態の制御構成を示すブロック図、図２は記憶部に格納されている予め設定された値を示す図で、目標車間距離の一例を示している。
【００２４】
この車両走行制御装置は、自車の走行レーン前方を走行する先行車の動きに応じた追従走行等の車両走行の自動化に対応可能であって、運転者によるブレーキ操作に関係なく、自車と先行車との車間距離である実車間距離に応じて自動的にブレーキ液圧を発生させることにより車輪に制動圧を与えて減速したり、スロットルの開度あるいは燃料供給量などを制御して加減速することにより、実車間距離を所定の目標車間距離に保持するように構成されている。そして、通常は実車間距離と目標車間距離との偏差である車間距離偏差および自車と先行車との相対速度を用いて求められる目標車速に基づき自車の走行制御を行い、発進時には先行車速を用いて求められる目標車速に基づき自車の走行制御を行うようにしている。
【００２５】
この車両走行制御装置は、図１に示すように、自動走行スイッチ１１、車間設定スイッチ１２、車輪速センサ１３、車間距離センサ１４、発進スイッチ１５、エンジン電子制御ユニット（Electronic Control Unit：ＥＣＵ）１６、ブレーキＥＣＵ１７、記憶部１８と、これらに電気的に接続されたメインＥＣＵ１９とを備えるとともに、エンジンＥＣＵ１６に電気的に接続されたエンジン駆動部２０と、ブレーキＥＣＵ１７に電気的に接続されたアクチュエータ部２１とを備えている。
【００２６】
自動走行スイッチ１１は、先行車に追従する自動走行を指示するためのスイッチで、運転者によりオンにされると、自動走行が行われる。車間設定スイッチ１２は、予め設定された複数の目標車間距離曲線（後述）のうちから運転者により好みの目標車間距離曲線を選択するためのスイッチである。車輪速センサ１３は、各車輪に対応して設けられ、それぞれ対応する車輪の回転速度を検出するもので、例えばパルスエンコーダなどで構成される。車間距離センサ１４は、実車間距離Ｄｒを検出するもので、例えばレーザ発光部および受光部などで構成される。発進スイッチ１５は、自車の発進を指示する発進指示手段としての機能を有するもので、自車の停止状態で運転者によりオンにされると自動的に発進する。
【００２７】
エンジン駆動部２０は、スロットルやトランスミッションなどを駆動するもので、特にエンジンＥＣＵ１６からの制御信号に基づきスロットルの開度が制御され、車両が加減速される。アクチュエータ部２１は、自動走行のときはブレーキＥＣＵ１７からの制御信号に基づきブレーキ液圧を発生するもので、この発生したブレーキ液圧がホイルシリンダ（図示省略）に伝達され、この伝達されたブレーキ液圧に応じた制動力が車輪に印加されて車両が減速される。
【００２８】
記憶部１８は、ＲＯＭやＲＡＭなどからなり、種々の予め設定された値を含むメインＥＣＵ１９の制御プログラムを記憶するとともに、演算データ等を一時的に記憶するものである。この記憶部１８には予め設定された値として、図２に示すように、自車速Ｖｎに応じて設定された目標車間距離曲線Ｄrfが複数種類（図２では３種類）格納されており、上述したように車間設定スイッチ１２によって選択された目標車間距離曲線が自車の目標車間距離として設定される。また、記憶部１８には予め設定された値として、下記式(１)の伝達関数Ｇｐ(ｓ)、
Ｇｐ(ｓ)＝ω２／(ｓ２＋２・ζ・ω・ｓ＋ω２)…(１)
が格納されている。なお、式（１）において、ｓはラプラス演算子であり、式（１）はローパスフィルタの場合を表わす。
【００２９】
メインＥＣＵ１９は、ＣＰＵなどで構成され、車輪速センサ１３、車間距離センサ１４により検出される結果に基づき、記憶部１８に格納されている制御プログラムに従って、エンジンＥＣＵ１６およびブレーキＥＣＵ１７に制御信号を送出して車両の走行を制御するもので、以下の機能▲１▼〜▲７▼を有する；
▲１▼自動走行スイッチ１１がオンにされると、先行車に追従する自動走行を開始する機能；車間設定スイッチ１２により選択された目標車間距離曲線を自動走行における目標車間距離として設定する機能；車間距離センサ１４の検出信号に基づき先行車の有無を判別する機能；
▲２▼車輪速センサ１３により検出される各車輪の回転速度に基づき自車速Ｖｎを算出する機能；自車速Ｖｎに基づき自車が停止状態か否かを判定する機能；先行車が存在するときは車間距離センサ１４の検出信号に基づき実車間距離Ｄｒを求める機能；実車間距離Ｄｒの変化に基づき自車と先行車との相対速度Ｖｒを算出する機能；相対速度Ｖｒに基づき相対加速度Ａｒを算出する機能；実車間距離Ｄｒの変化および自車速Ｖｎに基づき先行車速Ｖｐを算出する機能。
【００３０】
▲３▼先行車速Ｖｐを用いて、上記式（１）の伝達関数Ｇｐ(ｓ)により第１目標車速Ｖｔ１を算出する機能。このとき、上記式（１）における減衰率ζおよび応答周波数ωは、発進時の実車間距離Ｄｒおよび相対速度Ｖｒに応じて決定され、この決定された値を用いて第１目標車速Ｖｔ１＝Ｇｐ(ｓ)×Ｖｐの算出が行われる。この場合、上記式（１）における減衰率ζおよび応答周波数ωと実車間距離Ｄｒとの関係は、Ｄｒが大きくなればωは大きくなる一方、ζは小さくなり、相対速度Ｖｒとの関係においても、Ｖｒが大きくなればωは大きくなり、ζは小さくなる。したがって、予め実車間距離Ｄｒおよび相対速度Ｖｒに対する減衰率ζおよび応答周波数ωの対応関係をシミュレーションにより求め、記憶部１８に格納しておくのが望ましい。なお、発進時には自車速Ｖｎ＝０であるので、相対速度Ｖｒは先行車速Ｖｐに等しくなる。
【００３１】
▲４▼車間設定スイッチ１２によって選択された目標車間距離Ｄrfにおいて、自車速Ｖｎに対応する目標車間距離Ｄｖを抽出し、この抽出した目標車間距離Ｄｖと実車間距離Ｄｒとの差である車間距離偏差ΔＤ＝(Ｄｒ−Ｄｖ)を求め、車間距離偏差ΔＤと相対速度Ｖｒとを用いて第２目標車速Ｖｔ２を算出する機能。
【００３２】
▲５▼自車が停止状態で発進スイッチ１５がオンにされ、かつ先行車が存在するときには、予め設定された終了条件を満足するか否かを判定し、終了条件を満足しないと判定すると第１目標車速Ｖｔ１に基づく走行制御を行い、終了条件を満足すると判定すると第２目標車速Ｖｔ２に基づく走行制御を行う機能。また、第１目標車速Ｖｔ１に基づく走行制御を行っているときに終了条件を満足すると判定した場合には第２目標車速Ｖｔ２に基づく走行制御に切り換える機能。
【００３３】
▲６▼以下の終了条件(ｉ)〜(vi)のいずれかが満たされると、終了条件を満足すると判定する機能；
(ｉ)Ｄｒ＜Ｄ１
Ｄ１（第５値）は予め設定された値（本実施形態では例えば５〜１０ｍ）で、実車間距離Ｄｒが設定値Ｄ１未満になると、先行車に十分に近づいたとして終了条件を満足すると判定され、第２目標車速Ｖｔ２に基づく走行制御に切り換わる；
(ii)Ｖｎ≧Ｖ１
Ｖ１（第３値）は予め設定された値（本実施形態では例えば３０〜４０ｋｍ／ｈ）で、自車速Ｖｎが設定値Ｖ１以上になると、自車速Ｖｎが十分に大きくなったとして終了条件を満足すると判定され、第２目標車速Ｖｔ２に基づく走行制御に切り換わる。
【００３４】
(iii)Ｖｒ≦Ｖ２
相対速度Ｖｒは、自車と先行車との実車間距離Ｄｒを時間微分した値、すなわちＶｒ＝ｄＤｒ／ｄｔである。従って、Ｖｒ＞０は実車間距離Ｄｒが増大していることを表わし、Ｖｒ＝０は実車間距離Ｄｒが変化しないことを表わし、Ｖｒ＜０は実車間距離Ｄｒが減少していることを表わす。先行車が急減速すると実車間距離Ｄｒは減少する。そこで、Ｖ２は負の値に設定されており、相対速度Ｖｒが負の設定値Ｖ２以下になると、先行車の減速度が大きいとして終了条件を満足すると判定され、第２目標車速Ｖｔ２に基づく走行制御に切り換わる。Ｖ２は第４値に相当する；
(iv)|Ｖｒ|≧Ｖ３
Ｖ３は正の値に設定されており、相対速度の絶対値|Ｖｒ|が正の設定値Ｖ３以上になると、先行車の加速度が大きいか又は減速度が大きいとして終了条件を満足すると判定され、第２目標車速Ｖｔ２に基づく走行制御に切り換わる。Ｖ３は第４値に相当する。
【００３５】
(ｖ)Ａｒ≦Ａ１
相対加速度Ａｒは、相対速度Ｖｒを時間微分した値、すなわちＡｒ＝ｄＶｒ／ｄｔである。従って、Ａｒ＞０は相対速度Ｖｒが増大していることを表わし、Ａｒ＝０は相対速度Ｖｒに変化がないことを表わし、Ａｒ＜０は相対速度Ｖｒが減少していることを表わす。さらにＡｒ＜０において、Ａｒ≒０は相対速度Ｖｒが緩やかに減少していることを表わし、Ａｒ≪０は相対速度Ｖｒが急激に減少していることを表わす。先行車が急減速すると相対速度Ｖｒは減少する。そこで、Ａ１は負の値に設定されており、相対加速度Ａｒが負の設定値Ａ１以下になると、先行車の減速度が大きいとして終了条件を満足すると判定され、第２目標車速Ｖｔ２に基づく走行制御に切り換わる。Ａ１は第４値に相当する。
【００３６】
(vi)ΔＶ≦Ｖ４、かつ、Σ(ΔＶ)≦Ｖ５
ΔＶ＝|Ｖｐ−Ｖｎ|は自車速Ｖｎと先行車速Ｖｐとの偏差である車速偏差の絶対値であり、所定のサンプリング周期で算出される。Σ(ΔＶ)は車速偏差ΔＶを予め設定された回数だけ積算した積算値である。また、Ｖ４（第１値），Ｖ５（第２値）は正の値に設定されている。車速偏差の絶対値ΔＶが小さく、かつ、その積算値Σ(ΔＶ)が小さいときは、先行車に安定して追従した状態であるとして終了条件を満足すると判定され、第２目標車速Ｖｔ２に基づく走行制御に切り換わる。
【００３７】
▲７▼実際に走行制御に用いる目標車速として実目標車速Ｖotを算出する機能。この実目標車速Ｖotの算出は、自車速Ｖｎが急変して車両にショックなどが生じないようにするために、所定のサンプリング周期ごとに算出される値の変化量を低減するように行われる。サンプリング周期ごとの算出値を仮目標車速Ｖｔとすると、例えば仮目標車速Ｖｔが前回（１サンプリング周期前）の実目標車速Ｖotより所定量以上変化するときは、フィルタを掛ける（例えば変化量を８０％に圧縮する）ことで、変化量を低減する。
【００３８】
記憶部１８は変換式記憶手段、第１係数記憶手段、第２係数記憶手段に相当し、メインＥＣＵ１９は第１目標車速設定手段、走行制御手段、第１係数設定手段、第２係数設定手段、条件判定手段、第２目標車速設定手段、車速偏差演算手段、積算手段に相当する。また、車輪速センサ１３、車間距離センサ１４およびメインＥＣＵ１９は先行車速検出手段を構成する。
【００３９】
次に、図３〜図５のフローチャートに従って、メインＥＣＵ１９による走行制御手順について説明する。図３〜図５は走行制御手順の一例を示すフローチャートである。同図に示されるルーチンは、所定のサンプリング周期（例えば１０msec）で実行される。
【００４０】
まず、自車が停止しているか否かが判定される（ステップ＃１０）。自車の停止は、例えば自車速Ｖｎ＝０が所定時間（例えば数秒）だけ継続するか否かにより判定され、停止していると判定されると（ステップ＃１０でＹＥＳ）、発進スイッチ１５がオンにされたか否かが判別され（ステップ＃１２）、オンにされると（ステップ＃１２でＹＥＳ）、先行車が存在するか否かが判別される（ステップ＃１４）。そして、自車が停止していないと判別されるか（ステップ＃１０でＮＯ）、または発進スイッチ１５がオンにされていないと判別されると（ステップ＃１２でＮＯ）、このルーチンを終了する。
【００４１】
ステップ＃１４において、先行車が存在しないと判別されると（ステップ＃１４でＮＯ）、予め設定された目標車速まで加速して当該目標車速での定速走行制御が行われ（ステップ＃１６）、このルーチンを終了する。一方、先行車が存在すると判別されると（ステップ＃１４でＹＥＳ）、ステップ＃１８に進む。また、ステップ＃１４においてＮＯのときには、何もせずにルーチンを終了するようにしてもよい。
【００４２】
次いで、ステップ＃１８，＃２０，＃２２，＃２４，＃２６において、実車間距離Ｄｒ、自車速Ｖｎ、相対速度Ｖｒ、相対加速度Ａｒについて、それぞれＤｒ＜Ｄ１、Ｖｎ≧Ｖ１、Ｖｒ≦Ｖ２、|Ｖｒ|≧Ｖ３、Ａｒ≦Ａ１であるか否かが判別され、ステップ＃２８において、先行車に安定して追従しているか否かが判別される。そして、Ｄｒ≧Ｄ１、Ｖｎ＜Ｖ１、Ｖｒ＞Ｖ２、|Ｖｒ|＜Ｖ３、Ａｒ＞Ａ１、かつ安定追従でない、すなわちステップ＃１８，＃２０，＃２２，＃２４，＃２６，＃２８が全てＮＯであれば、ステップ＃３０に進む。一方、Ｄｒ＜Ｄ１、Ｖｎ≧Ｖ１、Ｖｒ≦Ｖ２、|Ｖｒ|≧Ｖ３、Ａｒ≦Ａ１、または安定追従である、すなわちステップ＃１８，＃２０，＃２２，＃２４，＃２６，＃２８のいずれかがＹＥＳであれば、ステップ＃３２に進む。
【００４３】
ステップ＃３０では後述する手順により第１目標車速Ｖｔ１が算出され、次いで、この第１目標車速Ｖｔ１が仮目標車速Ｖｔとされて（ステップ＃３４）、ステップ＃３８に進む。また、ステップ＃３２では車間距離偏差ΔＤおよび相対車速Ｖｒに基づき第２目標車速Ｖｔ２が算出され、次いで、この第２目標車速Ｖｔ２が仮目標車速Ｖｔとされて（ステップ＃３６）、ステップ＃３８に進む。ステップ＃３８において、仮目標車速Ｖｔと前回の実目標車速Ｖotとの変化量が低減されて今回の実目標車速Ｖotが決定され、このルーチンを終了する。
【００４４】
図６は図５のステップ＃３０の第１目標車速Ｖｔ１算出サブルーチンを示すフローチャートである。まず、上記式（１）の伝達関数Ｇｐ(ｓ)の係数、すなわち減衰率ζ、応答周波数ωの値が設定済みであるか否かが判別され（ステップ＃４０）、既に設定されていれば（ステップ＃４０でＹＥＳ）、ステップ＃４６に進み、未だ設定されていなければ（ステップ＃４０でＮＯ）、実車間距離Ｄｒおよび相対速度Ｖｒが検出され（ステップ＃４２）、これらの値に基づき減衰率ζ、応答周波数ωの値が設定される（ステップ＃４４）。次いで、先行車速Ｖｐが算出され（ステップ＃４６）、上記式（１）の伝達関数Ｇｐ(ｓ)および先行車速Ｖｐを用いて、第１目標車速Ｖｔ１が算出される（ステップ＃４８）。
【００４５】
次に、図７を参照して、本実施形態における自車速Ｖｎの推移について説明する。図７は先行車速Ｖｐ、第１目標車速Ｖｔ１、運転者による追従車速Ｖｄの推移を示すタイミングチャートである。同図において、先行車速Ｖｐは先行車が停止状態から２５ｋｍ／ｈまで加速したときの実際のデータで、運転者による追従車速Ｖｄは上記先行車に対して追従する実際のデータを収集したものである。また、第１目標車速Ｖｔ１は上記先行車速Ｖｐを上記式（１）の伝達関数Ｇｐ(ｓ)により変換したときのシミュレーション結果である。図７に示すように、時刻ｔ＝０の先行車の加速開始から、第１目標車速Ｖｔ１は運転者による追従車速Ｖｄの実際のデータに対して良好に追従していることが分かる。
【００４６】
このように、本実施形態によれば、停止状態から発進して先行車に追従するときに、先行車速Ｖｐを伝達関数Ｇｐ(ｓ)を用いて変換することにより得られる第１目標車速Ｖｔ１に基づき自車の走行制御を行うようにしているので、運転者による実際の加速とほぼ同様に自車を加速させることができ、これによって違和感の生じない、乗り心地の良好な走行制御を実現することができる。特に、車間距離に応じて走行制御が行われるような場合には、発進が遅れて車間距離が増大することによって急加速が生じたり、その急加速により先行車に追い付いて車間距離が急減することによって急減速が生じたりするが、本実施形態によれば、そのような事態を未然に防止することができ、発進時において、乗り心地の良好な先行車への追従走行を行うことができる。
【００４７】
また、本実施形態によれば、例えば運転者による発進スイッチ１５のオンが遅れることにより、発進時には既に実車間距離Ｄｒや相対速度Ｖｒが大きくなっている場合には、それらに応じて伝達関数Ｇｐ(ｓ)の減衰率ζを低くし、応答周波数ωを高くするようにしているので、先行車に対する遅れを素早く低減することができる。
【００４８】
また、本実施形態によれば、予め設定された終了条件を満足すると判定されると、車間距離偏差ΔＤおよび相対速度Ｖｒを用いて算出される第２目標車速Ｖｔ２に基づく走行制御に切り換えるようにしているので、先行車への追従走行を良好に行うことができる。
【００４９】
この場合において、実車間距離Ｄｒの低下や先行車の急激な加減速などの特殊な追従走行状態になったときや、発進時の加速が終了して安定した追従走行状態になったときに、終了条件を満足すると判定するようにしているので、種々の追従状態に応じて良好な走行制御を実現することができる。
【００５０】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能であり、例えば以下に示す変形形態（１）〜（７）を採用することができる。
【００５１】
（１）実目標車速Ｖotの算出は、上記図３〜図５に示す手順に限られない。図８〜図１０は異なる手順例を示すフローチャートである。この形態では、メインＥＣＵ１９は、第２目標車速Ｖｔ２に基づく走行制御を基本とし、第１目標車速Ｖｔ１が第２目標車速Ｖｔ２より小さいときに、第２目標車速Ｖｔ２に代えて第１目標車速Ｖｔ１を採用することで、第１目標車速Ｖｔ１を実目標車速Ｖotの上限値として走行制御を行っている。
【００５２】
図８において、ステップ＃５０〜＃５６は、図３のステップ＃１０〜＃１６と同一であるので説明を省略する。ステップ＃５４において、先行車が存在すると判別されると（ステップ＃５４でＹＥＳ）、車間距離偏差ΔＤおよび相対車速Ｖｒに基づき第２目標車速Ｖｔ２が算出され（ステップ＃５７）、ステップ＃５８に進む。
【００５３】
図９のステップ＃５８〜＃６８は、図４のステップ＃１８〜＃２８と同一であるので説明を省略する。そして、ステップ＃５８，＃６０，＃６２，＃６４，＃６６，＃６８が全てＮＯであればステップ＃７０に進む。一方、ステップ＃５８，＃６０，＃６２，＃６４，＃６６，＃６８のいずれかがＹＥＳであればステップ＃７６に進む。
【００５４】
図１０のステップ＃７０は、図５のステップ＃３０と同一であるので説明を省略する。ステップ＃７０に続いて、第１目標車速Ｖｔ１と第２目標車速Ｖｔ２との大小が比較され（ステップ＃７２）、第２目標車速Ｖｔ２が、Ｖｔ１＜Ｖｔ２に大きくなれば（ステップ＃７２でＹＥＳ）、ステップ＃７４に進んで仮目標車速Ｖｔ＝Ｖｔ１とし、第２目標車速Ｖｔ２が、Ｖｔ１≧Ｖｔ２の間は（ステップ＃７２でＮＯ）、ステップ＃７６に進んで仮目標車速Ｖｔ＝Ｖｔ２とする。ステップ＃７４，＃７６，＃７８は、図５のステップ＃３４，＃３６，＃３８と同一であるので説明を省略する。
【００５５】
この形態によれば、第２目標車速Ｖｔ２が第１目標車速Ｖｔ１以下の間は仮目標車速Ｖｔ＝Ｖｔ２とし、第２目標車速Ｖｔ２が第１目標車速Ｖｔ１より大きくなると仮目標車速Ｖｔ＝Ｖｔ１とし、第１目標車速Ｖｔ１を上限値としているので、発進時において自車が過剰に加速して自車速Ｖｎが先行車速Ｖｐを大きく超えるような事態を避けることができることから、自車が先行車に追い付いたときに急激な減速が行われるのを未然に防止することができる。これによって、上記実施形態と同様に、発進時において乗り心地の良好な車両走行を実現することができる。
【００５６】
（２）上記実施形態では、先行車速Ｖｐを変換する変換式として上記式(１)の２次振動要素の伝達関数Ｇｐ(ｓ)を用いているが、これに限られず、他の伝達関数や、伝達関数以外の他の変換式を用いるようにしてもよい；
（３）実車間距離Ｄｒおよび相対速度Ｖｒのいずれか一方に応じて、応答周波数ωおよび減衰率ζの値を決定するようにしてもよい；
（４）上記実施形態では、条件(ｉ)〜(vi)のいずれかが満たされると終了条件を満足すると判定するようにしているが、これに限られず、条件(ｉ)〜(vi)のうち一部のみを終了条件として採用するようにしてもよい。
【００５７】
（５）走行制御に用いる目標車速が第１目標車速Ｖｔ１から第２目標車速Ｖｔ２に切り換えられたときに、その切換時点から予め設定された時間τが経過するまでは、下記式(２)により、双方の目標車速Ｖｔ１，Ｖｔ２を補間して実目標車速Ｖotを算出するようにしてもよい。
Ｖot＝Ｖｔ１・(１−ｔ／τ)＋Ｖｔ２・ｔ／τ…(２)
但し、ｔは目標車速の切換時点からの経過時間である。
【００５８】
（６）上記実施形態では、目標車速Ｖｔ１，Ｖｔ２に基づき自車の走行制御を行っているが、この場合、目標車速Ｖｔ１，Ｖｔ２からそれぞれ目標加減速度を算出し、その目標加減速度を実現する走行制御を行うようにしてもよい。例えば、第１目標車速Ｖｔ１と自車速Ｖｎとの車速偏差に基づき第１目標加減速度を算出し、この第１目標加減速度を実現する走行制御を行い、第２目標車速Ｖｔ２と自車速Ｖｎとの車速偏差に基づき第２目標加減速度を算出し、この第２目標加減速度を実現する走行制御を行うようにしてもよい。また、第２目標車速Ｖｔ２に代えて、車間距離偏差ΔＤと相対速度Ｖｒとを用いて第２目標加減速度を算出し、この第２目標加減速度を実現する走行制御を行うようにしてもよい。
【００５９】
（７）上記実施形態では、実目標車速Ｖotの変化量を低減するようにしているが、これに限られず、変化量の低減量を０とし、算出された目標車速Ｖｔ１，Ｖｔ２をそのまま実目標車速Ｖotとしてもよい。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、先行車速を検出し、検出された先行車速を予め設定された変換式を用いて変換することにより得られた値に基づき自車の目標車速を設定し、停止状態から発進して先行車に追従走行する際に、設定された目標車速に基づき自車の走行制御を行うようにしており、先行車速に応じて目標車速を設定するようにしているので、車間距離に応じて走行制御が行われるような場合に、発進が遅れて車間距離が増大することによって生じる急加速や、その急加速により先行車に追い付いて車間距離が急減することによって生じる急減速を未然に防止することができ、発進時において乗り心地の良好な先行車への追従走行を行うことができる。
【００６４】
すなわち、予め設定された終了条件を満足するか否かを判定し、終了条件を満足しないと判定されると、前記第１目標車速設定手段により設定される目標車速を自車速の上限値として、車間距離偏差および相対速度を用いて前記第２目標車速設定手段により設定される目標車速に基づき自車の走行制御が行われる。このとき、車間距離偏差および相対速度を用いて設定される目標車速に基づき自車の走行制御を行うようにしているので、車間距離偏差および相対速度に応じて先行車への追従走行を好適に行うことができるとともに、先行車速を変換式を用いて変換することにより得られる値に基づき設定される目標車速を自車速の上限値としているので、急加速や急減速を未然に防止することができ、乗り心地の良好な先行車への追従走行を行うことができる。これによって発進時における先行車への追従走行を好適に行うことができる。また、終了条件を満足すると判定されると、車間距離偏差および相対速度を用いて設定される目標車速に基づき自車の走行制御を行うようにしているので、通常時における先行車への追従走行を好適に行うことができる。
【００６６】
また、請求項２の発明によれば、自車速と先行車速との偏差である車速偏差を予め設定されたサンプリング周期で求め、求められた車速偏差の絶対値を所定回数だけ積算し、求められた車速偏差の絶対値が予め設定された第１値以下になり、かつ、得られる積算値が予め設定された第２値以下になると、終了条件を満足すると判定するようにしているので、車速偏差の絶対値および積算値が十分に小さいということは先行車に安定して追従していることを表わしていることから、終了条件を満足すると判定して車間距離偏差および相対速度に基づく走行制御に移行しても、急加速や急減速が生じて乗り心地が低下することなく、良好な追従走行を継続することができる。
【００６７】
また、請求項３の発明によれば、自車速が予め設定された第３値以上になると、前記終了条件を満足すると判定するようにしているので、自車速が十分に大きいということは発進時の加速がほぼ終了したことを表わしていることから、終了条件を満足すると判定して車間距離偏差および相対速度に基づく走行制御に移行しても、急加速や急減速が生じて乗り心地が低下することなく、良好な追従走行を継続することができる。
【００６８】
また、請求項４の発明によれば、先行車の加減速度が予め設定された第４値以上になると、終了条件を満足すると判定するようにしているので、先行車の加減速度が十分に大きいということは、先行車が急加速または急減速を行ったことを表わしていることから、終了条件を満足すると判定して車間距離偏差および相対速度に基づく走行制御に移行することにより、必要な急加速または急減速が可能になり、先行車への好適な追従走行を継続して行うことができる。
【００６９】
また、請求項５の発明によれば、自車と先行車との車間距離が予め設定された第５値以下になると、終了条件を満足すると判定するようにしているので、車間距離が十分に小さいということは急減速が必要であることを表わしていることから、終了条件を満足すると判定して車間距離偏差および相対速度に基づく走行制御に移行することにより、必要な急減速を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る車両走行制御装置の一実施形態の制御構成を示すブロック図である。
【図２】 自車速に応じて設定された目標車間距離の一例を示す図である。
【図３】 走行制御手順の一例を示すフローチャートである。
【図４】 走行制御手順の一例を示すフローチャートである。
【図５】 走行制御手順の一例を示すフローチャートである。
【図６】 図５のステップ＃３０のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図７】 先行車速、第１目標車速、運転者による追従車速の推移を示すタイミングチャートである。
【図８】 走行制御手順の異なる例を示すフローチャートである。
【図９】 走行制御手順の異なる例を示すフローチャートである。
【図１０】 走行制御手順の異なる例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１３ 車輪速センサ（先行車速検出手段）
１４ 車間距離センサ（先行車速検出手段）
１８ 記憶部（変換式記憶手段、第１係数記憶手段、第２係数記憶手段）
１９ メインＥＣＵ（第１目標車速設定手段、走行制御手段、第１係数設定手段、第２係数設定手段、条件判定手段、第２目標車速設定手段、車速偏差演算手段、積算手段、先行車速検出手段）
Claims (5)
- 先行車に追従走行する車両走行制御装置において、
先行車速を検出する先行車速検出手段と、
予め設定された変換式を記憶する変換式記憶手段と、
検出された前記先行車速を前記変換式を用いて変換することにより得られた値に基づき自車の目標車速を設定する第１目標車速設定手段と、
停止状態から発進して先行車に追従走行する際に、前記第１目標車速設定手段により設定された目標車速に基づき自車の走行制御を行う走行制御手段と、
予め設定された終了条件を満足するか否かを判定する条件判定手段と、
自車と先行車との現在の車間距離と予め設定された目標車間距離との偏差である車間距離偏差および自車と先行車との相対速度を用いて自車の目標車速を設定する第２目標車速設定手段とを備え、
前記走行制御手段は、前記条件判定手段により前記終了条件を満足しないと判定されると、前記第１目標車速設定手段により設定される目標車速を自車速の上限値として、前記第２目標車速設定手段により設定される目標車速に基づき自車の走行制御を行い、前記条件判定手段により前記終了条件を満足すると判定されると、前記第２目標車速設定手段により設定される目標車速に基づき自車の走行制御を行うことを特徴とする車両走行制御装置。 - 自車速と先行車速との偏差である車速偏差を予め設定されたサンプリング周期で求める車速偏差演算手段と、
前記車速偏差演算手段により求められた前記車速偏差の絶対値を所定回数だけ積算する積算手段とをさらに備え、
前記条件判定手段は、前記車速偏差演算手段により求められた前記車速偏差の絶対値が予め設定された第１値以下になり、かつ、前記積算手段により得られる積算値が予め設定された第２値以下になると、前記終了条件を満足すると判定することを特徴とする請求項１に記載の車両走行制御装置。 - 前記条件判定手段は、自車速が予め設定された第３値以上になると、前記終了条件を満足すると判定することを特徴とする請求項１または２に記載の車両走行制御装置。
- 前記条件判定手段は、先行車の加減速度が予め設定された第４値以上になると、前記終了条件を満足すると判定することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の車両走行制御装置。
- 前記条件判定手段は、自車と先行車との車間距離が予め設定された第５値以下になると、前記終了条件を満足すると判定することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の車両走行制御装置。
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