JP4179560B2

JP4179560B2 - 車両の走行制御装置

Info

Publication number: JP4179560B2
Application number: JP2005064856A
Authority: JP
Inventors: 川英太郎浅
Original assignee: UD Trucks Corp
Current assignee: UD Trucks Corp
Priority date: 2005-03-09
Filing date: 2005-03-09
Publication date: 2008-11-12
Anticipated expiration: 2025-03-09
Also published as: JP2006248295A

Description

本発明は、前走車と自車との相対距離及び相互の車両速度を把握し、安全走行を維持させるために車間距離を自動的に制御する車両の走行制御装置に関するものである。

車間自動制御は、所謂「オートクルーズ」機能を有する車両において、例えば図６で示すように、レーザレーダ１から発射されたレーザ光線Ｒの反射波をレーダ１で受信して検出した前方車両Ｃ０と自車両Ｃｎとの車間距離Ｄ、及びその車間距離Ｄの時間的変動量（相対速度Ｖｒ）と自車速度Ｖから得られる前方車両Ｃ０の速度Ｖｆ等の情報を基に、自車両Ｃｎを適切な速度Ｖと車間距離（目標車間距離）Ｄｔを保たせつつ前方車両Ｃ０に自車両Ｃｎを追従させるように制御を行うシステムである。

しかし、そのような車間自動制御は、横軸に経過時間を、縦軸に速度をとり、前走車の速度をＡ線で後続車両（自車）をＢ線で示した特性図である図７及び図８に示すように、制御上の処理遅れΔｔによって、自車両には速度変動が生じてしまい、安定した走行が出来なくなってしまう場合がある。

詳細には、図７の加速時で、当初速度Ｖａ１で走行していた前走車が加速してＶａ２の速度で走行する場合、前走車に追従制御で走行していた後続車（当該車両）は時間遅れΔｔの後、前走車と略同等の加速度で加速を始める。
後続車両はｔｘ１時には前走車と同じ車速Ｖａ２に達するが、前走車の速度Ｖａ２に達した後も車速を上げ、車速Ｖａ２よりもΔＶ１だけ早い車速になった後に車速Ｖａ２になるように速度を下げ始める。
そして、今度は車速Ｖａ２よりもΔＶ２だけ遅い車速になった後に再び車速Ｖａ２になるように速度を上げる。
そのように後続車が前走車の車速Ｖａ２に収斂するまではオーバシュート及びアンダーシュートを数回繰り返す。
即ち、時間遅れによって生じるＳ１で示す面積分がそれ以降のオーバシュート及びアンダーシュートの繰返しで生じる面積Ｓ２、Ｓ３…Ｓｎの総和になるように車速が制御されてしまう。

反対に、図８の減速時には、当初速度Ｖａ１１で走行していた前走車が減速してＶａ１２の速度で走行する場合、前走車に追従制御で走行していた後続車（当該車両）は時間遅れΔｔの後、前走車と略同等の減速度で加速を始める。
後続車両はｔｘ１１時には前走車と同じ車速Ｖａ１２に減速されるが、前走車の速度Ｖａ１２に減速した後も車速を下げ続け、車速Ｖ１ａ２よりもΔＶ１１だけ遅い車速になった後に車速Ｖａ１２になるように速度を上げ始める。
そして、今度は車速Ｖａ１２よりもΔＶ１２だけ早い車速になった後に再び車速Ｖａ１２になるように速度を下げる。
そのように後続車が前走車の車速Ｖａ２に収斂するまではアンダシュート及びオーバシュートを数回繰り返す。
即ち、時間遅れによって生じるＳ１１で示す面積分がそれ以降のアンダシュート及びオーバシュートの繰返しで生じる面積Ｓ１２、Ｓ１３…Ｓ１ｎの総和になるように車速が制御されてしまう。

更に、図９に示すように、車間自動制御を行っている車両が複数台（図示の例では３台；Ｃ０、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３）連なってしまった場合は、各後続車両（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３）の速度変動（ΔＶＣ１、ΔＶＣ２、ΔＶＣ３）は後続側の車両ほど増幅してしまうと言う問題がある。

ここで、先行車両の減速に応じて自車両を減速させる時に、運転者に違和感を与えないように制御する先行車両追従制御装置が提案されている（特許文献１参照）。
実案第２５７１４４７号然るに、係る技術はあくまでも先行車両の減速に応じて自車両を減速させる時に制御を行う装置であり、前述の問題を解消することを意図したものではない。

本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、オートクルーズ機能を有し、車間自動制御を行う車両が、縦列に連なった場合に、後続車両の速度変動の波を抑制する車両の走行制御装置の提供を目的としている。

大型車両では車速制限装置、所謂「スピードリミッタ」を装備している。
本願発明者は、係る「スピードリミッタ」によってリミットスピード付近で前走車に追従して走行した場合、速度制御の応答性が向上する、との知見を得た。
すなわち、車速制限を利用し、通常の速度域でもリミッタが作動するようにして無駄な加速を抑制することが出来ることを知った。

本発明によれば、前走車（Ｃ_０）との車間距離（Ｄ）を計測する第１の計測手段（レーザレーダ１）と、自車（Ｃ_ｎ）の走行速度（Ｖ）を計測する第２の計測手段（車速センサ２）と、制御手段（コントロールユニット１０）とを有して、前走車（Ｃ_０）と自車（Ｃ_ｎ）との車間距離（Ｄ）を制御する車両の走行制御装置（１００）において、前記制御手段（１０）は、前記第１の計測手段（１）および第２の計測手段（２）の情報に基づいて車間距離（Ｄ）、自車速度（Ｖ）、相対速度（Ｖｒ）、および前走車速度（Ｖｆ）を演算する初期条件演算部（１１）と、目標速度（Ｖｃ）を演算する通常目標速度演算部（１２）と、上限速度（Ｖ１）を演算する上限速度演算部（１３）と、設定された上限速度（Ｖ１）の解除を行う上限速度解除部（１４）と、前記目標速度（Ｖｃ）と上限速度（Ｖ１）とを比較選択する速度選択部（１５）とを有し、かつ、その出力はエンジンコントロールユニット（４）に接続され、そのエンジンコントロールユニット（４）はクルーズ速度演算部（４１）と燃料噴射量演算部（４２）とを備えて前記制御手段（１０）が設定した条件に基づき設定速度（クルーズ速度Ｖｓ）を設定し、その速度（Ｖｓ）で走行する適正噴射量を演算してインジェクションポンプを制御しており、そして前記走行制御装置（１００）は、車間自動制御の条件が成立・開始されたなら設定速度（Ｖｓ）をセットし（ステップＳ１、２）、車間距離（Ｄ）および自車速度（Ｖ）を計測して相対速度（Ｖｒ）を演算し（ステップＳ３、４）、前走車（Ｃ_０）の走行速度（Ｖｆ）が安定しているか（ステップＳ５）、およびドライバーの加速入力が無いことの判定を行い（ステップＳ６）、その何れかが否であればそれ以前に設定されていた上限速度（Ｖ１）の解除を行い（ステップＳ７）、前走車（Ｃ_０）の走行速度（Ｖｆ）が安定し（例えば走行速度の変動幅が所定値内）かつドライバーの加速入力がなければ前走車（Ｃ_０）の平均車速（Ｖａ）を演算（ステップＳ８）して上限速度（Ｖ１）を設定し（ステップＳ１０）、車間距離（Ｄ）が適正に保てる目標速度（Ｖｃ）を決定して（ステップＳ１１）その目標速度（Ｖｃ）が前記上限速度（Ｖ１）を上回っていればその上限速度（Ｖ１）を目標速度（Ｖｃ）とする（ステップＳ１２、１３）機能を有している。

前記制御手段（１０）は、所定の条件（例えば、前走車Ｃ０が加速状態であり、前走車Ｃ０との車間距離Ｄが閾値を超えた場合、或いは、前走車Ｃ０が車線変更によって所定の時間内にレーダレーザ１の照射領域から逸脱した場合）を充足する場合には前記上限速度（Ｖｌ）の値を（例えば高くなる方向に）変更する様に構成されている（請求項２）。

前記制御手段（１０）は、前走車（Ｃ０）との車間距離（Ｄ）に基づいて前記上限速度（Ｖｌ）の値を変更する様に構成されている（請求項３）。

上述した構成を有する本発明によれば、前走車の平均速度を上限とするような上限速度を設けているので、前走車速度又は相対速度が変動していても自車は安定した速度で走行することが出来る。

また、特に高速自動車道路や自動車専用道路等において、車間自動制御で走行する車両が複数台、縦列に連なって走行する場合、当該車両の速度変動を抑制し安定走行を可能とすると共に、各車両の速度変動により増幅される、より後続側の車両の速度変動を抑制することが出来る。

又、縦列走行する車両群の流れも安定したものとなって、安全な道路環境とすることが出来る。

添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態について説明する。

先ず、図１を参照して実施形態の全体構成を説明する。
図１において、全体を符号１００で示す車両の走行制御装置は、前走車との車間距離を計測するレーザレーダ１と自車の走行速度を計測する車速センサ２と前走車との車間距離を自動的に制御する車間自動制御用コントロールユニット１０を装備している。

更に、車両の走行制御装置１００は、エンジン３の噴射量を制御するエンジンコントロールユニット４と、例えば、トランスミッションが自動変速式である場合にはトランスミッション５を自動的に変速制御するトランスミッションコントロールユニット６と、補助ブレーキであるリターダ７を制御するリターダコントロールユニット８を装備している。尚、前記車速センサ２は図示の例ではトランスミッション５に内装されている。

図２を参照して、制御系の構成を更に詳細に説明する。
前記車間自動制御用コントロールユニット（以下車間自動制御用コントロールユニットを単にコントロールユニットを略記する）１０は、初期条件演算部１１と、通常目標速度演算部１２と、上限速度演算部１３と、上限解除判断部１４と、通常目標速度と上限速度とを比較して小さな値の方を選択する速度選択部１５とを有している。

前記初期条件演算部１１では、レーザレーダ１からの情報および車速センサ２からの情報に基づき車間距離Ｄ、自車速度Ｖ、相対速度Ｖｒ、前走車速度Ｖｆを演算するように構成されている（以上従来例と同様で図６を参照）。

前記通常目標演算部１２は、安定走行時や減速時などの通常目標速度「Ｖｃ」を演算するように構成されている。

前記上限速度演算部１３は、例えば前走車が加速した後の速度に後続車両（自車）が追従しようとするが前走車との相対速度が不安定な場合（前走車の車速が不安定で生じる場合と、追従側の車速が不安定で生じる場合の双方がある）に前走車の平均速度を演算し、その平均速度を上限速度「Ｖｌ」として設定し、その上限速度以下に自車速度を制御するように構成されている。

又、上限解除判断部１４は、例えば前走車が加速したために必要以上の相対距離となった（遠く離れてしまった）場合、或いは、前走車が車線変更して、レーザレーダ１の捕捉領域から消えた場合に前記上限速度を解除するように構成されている。

そして、前記速度選択部１５は、前記通常目標速度「Ｖｃ」と前記上限速度「Ｖｌ」とを比較して小さな値の方を選択するように構成されている。

一方エンジンコントロールユニット４は、クルーズ速度演算部４１と燃料噴射量演算部４２を備えており、通常のエンジンの制御（オートクルーズを作動させていない通常走行時での燃料噴射量の制御）に加え、前記車間自動制御コントロールユニット１０が設定した条件に基づき、該クルーズ速度演算部４１でクルーズ速度を設定し、その速度で走行する様に該燃料噴射量演算部４２で適正燃料噴射量を演算し、演算した噴射量をエンジン３のインジェクションポンプＩＰに指示するように制御している。

上述した構成の車両の走行制御装置１００は、前走車Ｃ０との車間距離Ｄ及び自車の走行速度「Ｖ」を計測し、計測された車間距離Ｄおよび自車速度「Ｖ」から相対速度「Ｖｒ」および前走車の速度「Ｖｆ」を求め、求められた相対速度「Ｖｒ」および前走車速度「Ｖｆ」に基づいて自車の制御されるべき走行速度「Ｖｃ」を決定している。
そして、自車の走行速度「Ｖ」を前記決定された制御されるべき走行速度「Ｖｃ」になるように制御する。
制御されるべき走行速度「Ｖｃ」を決定するに際しては、決定された自車の走行速度「Ｖｃ」が予め決定されている上限速度「Ｖｌ」を越えていた場合には当該上限速度「Ｖｌ」を自車の走行速度とするように制御する。

図３は、本実施形態における制御特性を示した速度制御特性図である。
図３の速度制御特性図は、前述の従来技術で説明した速度制御特性図（図７）に対して、前走車の平均速度Ｖａ２を上限速度「Ｖｌ」に設定し、自車速度「Ｖ」がその上限速度「Ｖｌ」を超えないように、例えば上限速度「Ｖｌ」に達した時点でインジェクションポンプＩＰに制御信号を送り、エンジン回転数をそれ以上上昇しないように制御することを示した特性図である。
即ち、図７におけるオーバシュート側（図３における破線で示した部分）をカットした制御特性図である。

次に、図４のフローチャートを参照して、実施形態の制御方法について説明する。

先ず、車間自動制御条件が成立する（例えば、車両状態として各スイッチ類が走行可能状態となっている）まで待ち、条件が成立すれば（ステップＳ１のＹＥＳ）、車間自動制御を開始する。同時に設定速度（クルーズ速度）Ｖｓをセットする（ステップＳ２）。

次に速度センサ２によって自車速度Ｖを計測すると共に、レーザレーダ１によって前走車との車間距離Ｄを計測する（ステップＳ３）。

計測された車間距離Ｄの対時間変動量として相対速度Ｖｒが演算され、計測された自車速度Ｖと相対速度Ｖｒから前走車の絶対速度Ｖｆも演算される（ステップＳ４）。

次のステップＳ５では、コントロールユニット１０は前方車両の走行速度が安定しているか否か、即ち、走行速度の変動幅は±ΔＶ以内に収まっているか否かを判断して、安定していれば（ステップＳ５のＹＥＳ）、ステップＳ６に進み、安定していないなら（ステップＳ５のＮＯ）、前走車は加速しているものと見做し、それ以前に設定されていた上限速度を解除し（ステップＳ７）、再びステップＳ５を繰り返す。

ステップＳ６では、コントロールユニット１０は、ドライバによる加速入力が無いか否かを判断しており、加速入力が無ければ（ステップＳ６のＹＥＳ）、ステップＳ８に進み、一方、車間距離が十分であり、加速入力があれば（ステップＳ６のＮＯ）、それまでの上限速度を解除し（ステップＳ７）、再びステップＳ５を繰り返す。

ステップＳ８では、前方車両の平均速度「Ｖａ」を演算する。そして、前記測定された車間距離が離れすぎている場合などには、例えば上限とする速度を高めに補正する（ステップＳ９）。

次のステップＳ１０では、例えば、前記演算した前走車の平均速度「図３においてＶａ２」を上限速度「Ｖｌ」として設定する。そして、車間距離を適正に保てるように自車走行速度を決定「Ｖｃ」し（ステップＳ１１）、そのように走行するようにエンジンコントロールユニット４のクルーズ速度演算部４１に制御信号を送る。クルーズ速度演算部４１はクルーズ走行速度を演算し、エンジンコントロールユニット４内の燃料噴射量演算部４２に制御信号を送る。

次のステップＳ１２ではコントロールユニット１０は決定速度「Ｖｃ」が前記上限速度「Ｖｌ」以下であるか否かを判断し、上限「Ｖｌ」以下であれば（ステップＳ１２のＹＥＳ）、ステップＳ１に戻り再びステップＳ１以降を繰り返す。

決定速度「Ｖｃ」が上限速度「Ｖｌ」を上回れば（ステップＳ１２のＮＯ）、自車走行速度「Ｖ」を上限と同じになるように制御し、ステップＳ１に戻り再びステップＳ１以降を繰り返す。

上述したような構成および制御方法の本実施形態によれば、前走車の平均速度を上限とするような上限速度を設けているので、前走車速度又は相対速度が変動していても自車は適正な車間距離を保ちつつ、安定した速度で走行することが出来る。

図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない旨を付記する。

本発明の実施形態の装置全体を示す構成図。本発明の制御計の構成を更に詳細に説明するためのブロック図。本発明の実施形態の速度制御特性図。本発明の実施形態の制御方法を示す制御フローチャート。本発明の実施形態を実施した際に得られる効果の１例を示した様態図。レーザレーダを有する車両で前走車に追従走行する際の状態を示した図。従来技術における前走車加速時の速度制御特性図。従来技術における前走車減速時の速度制御特性図。従来技術による制御を行う車両３が前走車を追従して走行する際に制御遅れによって、各車両の速度変動幅が後続側になるにつれて徐々に増大してしまう様を示した様態図。

符号の説明

１・・・レーザレーダ
２・・・エキゾーストマニフォールド
３・・・エンジン
４・・・エンジン（クルーズ）コントロールユニット
５・・・トランスミッション
６・・・トランスミッションコントロールユニット
１０・・・コントロールユニット
１１・・・初期条件演算部
１２・・・通常目標速度演算部
１３・・・上限速度演算部
１４・・・上限（速度）解除判断部
１５・・・速度選択部
４１・・・クルーズ速度演算部
４２・・・燃料噴射量演算部
１００・・・車両の走行制御装置
ＩＰ・・・インジェクションポンプ

Claims

前走車（Ｃ_０）との車間距離（Ｄ）を計測する第１の計測手段（１）と自車（Ｃ_ｎ）の走行速度（Ｖ）を計測する第２の計測手段（２）と制御手段（１０）とを有し、前走車（Ｃ_０）と自車（Ｃ_ｎ）との車間距離（Ｄ）を制御する車両の走行制御装置（１００）において、前記制御手段（１０）は、前記第１の計測手段（１）および第２の計測手段（２）の情報に基づいて車間距離（Ｄ）、自車速度（Ｖ）、相対速度（Ｖｒ）、および前走車速度（Ｖｆ）を演算する初期条件演算部（１１）と、目標速度（Ｖｃ）を演算する通常目標速度演算部（１２）と、上限速度（Ｖ１）を演算する上限速度演算部（１３）と、設定された上限速度（Ｖ１）の解除を行う上限速度解除部（１４）と、前記目標速度（Ｖｃ）と上限速度（Ｖ１）とを比較選択する速度選択部（１５）とを有し、かつ、その出力はエンジンコントロールユニット（４）に接続され、そのエンジンコントロールユニット（４）はクルーズ速度演算部（４１）と燃料噴射量演算部（４２）とを備えて前記制御手段（１０）が設定した条件に基づき設定速度（Ｖｓ）を設定し、その速度（Ｖｓ）で走行する適正噴射量を演算してインジェクションポンプを制御しており、そして前記走行制御装置（１００）は、車間自動制御の条件が成立・開始されたなら設定速度（Ｖｓ）をセットし、車間距離（Ｄ）および自車速度（Ｖ）を計測して相対速度（Ｖｒ）を演算し、前走車（Ｃ_０）の走行速度（Ｖｆ）が安定しているか、およびドライバーの加速入力が無いことの判定を行い、その何れかが否であればそれ以前に設定されていた上限速度（Ｖ１）の解除を行い、前走車（Ｃ_０）の走行速度（Ｖｆ）が安定しかつドライバーの加速入力がなければ前走車（Ｃ_０）の平均車速（Ｖａ）を演算して上限速度（Ｖ１）を設定し、車間距離（Ｄ）が適正に保てる目標速度（Ｖｃ）を決定してその目標速度（Ｖｃ）が前記上限速度（Ｖ１）を上回っていればその上限速度（Ｖ１）を目標速度（Ｖｃ）とする機能を有していることを特徴とする車両の走行制御装置。
前記制御手段（１０）は、所定の条件を充足する場合には前記上限速度（Ｖ１）の値を変更する様に構成されている請求項１の車両の走行制御装置。
前記制御手段（１０）は、前走車（Ｃ_０）との車間距離（Ｄ）に基づいて前記上限速度（Ｖ１）の値を変更する様に構成されている請求項１、２何れかの車両の走行制御装置。