JP4760207B2

JP4760207B2 - 走行制御装置

Info

Publication number: JP4760207B2
Application number: JP2005230861A
Authority: JP
Inventors: 昌宏山田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2005-08-09
Filing date: 2005-08-09
Publication date: 2011-08-31
Anticipated expiration: 2025-08-09
Also published as: JP2007045299A

Description

本発明は車両の走行を制御する装置に関する。

ヨーレートセンサーにより検出したヨーレートを用いてカーブ路の曲率を推定し、曲率推定値に応じてレーザーセンサーの照射方向を補正する車間距離計測装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

この出願の発明に関連する先行技術文献としては次のものがある。
特開２００３−２０２３７８号公報

しかしながら、４輪操舵システムを装備した車両では、カーブ路において後輪がステアリングの操舵方向と同相または逆相に操舵されるため、ヨーレートセンサーにより検出されるヨーレート値がカーブ路曲率を正しく表さなくなり、カーブ路におけるレーダーセンサーの照射方向を自車線上に正しく補正することができないという問題がある。

センサービームを自車前方の左右に走査して先行車を検出し、先行車までの車間距離を測定するとともに、自車速を検出し、先行車が検出される場合は先行車までの車間距離がその目標値となるように先行車に追従走行し、先行車が検出されない場合は自車速が予め設定した車速となるように定速走行する走行制御装置において、ヨーレート検出値に基づいてカーブ路の曲率を推定してセンサービームの照射方向を決定するとともに、４輪操舵制御による後輪の操舵角を検出して後輪操舵角に応じて照射方向を補正し、補正に際しては、自車速が、４輪操舵制御において後輪操舵角を０とする車速よりも低いときには、１より小さい補正値を照射角に乗じて照射方向を補正し、自車速が、４輪操舵制御において後輪操舵角を０とする車速よりも高いときには、１より大きい補正値を照射角に乗じて照射方向を補正する。

本発明によれば、カーブ路でも自車線上の先行車を確実に検出して車間距離を測定することができる。

図１は一実施の形態の構成を示す図である。一実施の形態の走行制御装置は、先行車追従走行システムと４輪操舵（４ＷＳ）システムを備えている。先行車追従走行システムでは、自車線上に先行車を検出したときは、先行車までの車間距離がその目標値となるように先行車に追従走行するとともに、自車線上に先行車が検出されないときは、自車速が予め設定した車速となるように定速走行する。なお、先行車追従走行システムは、低速まで先行車追従走行制御を行う低速追従機能付きのシステムであってもよいし、中速以上においてのみ先行車追従走行制御を行う低速追従機能なしのシステムであってもよい。一方、４輪操舵システムでは、前輪の操舵に加え後輪を操舵することによって操舵の安定性と応答性を両立させる。

まず、先行車追従走行システムについて説明する。車間距離センサー１は走査駆動用アクチュエーター１ａを備えたレーダーセンサーであり、上下方向に所定角度の広がりを有するレーザー光を車両前方に照射し、左右方向に所定角度、例えば１２〜３０度の範囲で走査する。そして、先行車などからの反射光を検出して自車線上の先行車を認識するとともに、先行車までの車間距離と先行車との相対速度を検出する。なお、レーザー光の代わりにミリ波を用いて車間距離と相対速度を検出してもよい。

車間距離センサー１はまた、後述する走行制御コントローラー５からの照射方向指令値に応じて、走査駆動用アクチュエーター１ａによりレーザー光の“照射方向”を車両前方の左右方向に変えることができる。なお、この明細書ではレーザー光の左右走査角の中心の方向を“照射方向”とする。車速センサー２は自車速を検出し、ヨーレートセンサー３は車体が右または左に回転する速度、すなわちヨーレートを検出する。

スイッチ類４には各種操作スイッチ、検出スイッチが含まれる。レジューム／アクセラレートスイッチは、先行車追従走行制御中でないときは前回の先行車追従走行制御時の設定車速を読み出して先行車追従走行制御を再開し、先行車追従走行制御中のときは定速走行制御の設定車速を増加する操作部材である。キャンセルスイッチは先行車追従走行制御を解除するための操作部材である。

セット／コーストスイッチは、先行車追従走行制御中でないときは先行車追従走行制御を開始させ、先行車追従走行制御中のときは定速走行制御の設定車速を低減する操作部材である。なお、先行車追従走行制御中でないときにセット／コーストスイッチを操作して先行車追従走行制御を開始する場合、自車線上に先行車が検出されれば先行車追従走行制御を開始し、自車線上に先行車が検出されなければその時の車速を設定車速として定速走行制御を開始する。ブレーキスイッチはブレーキペダル（不図示）が踏み込まれるとオンするスイッチである。

走行制御コントローラー５はＣＰＵ５ａ、ＲＯＭ５ｂ、ＲＡＭ５ｃなどを備え、先行車追従走行制御と定速走行制御を行う。走行制御コントローラー５は、上述した車間距離センサー１、車速センサー２、ヨーレートセンサー３、スイッチ類４、後述する後輪操舵角センサー１２などから各種検出信号を入力するとともに、後述する４ＷＳコントローラー１５と各種情報の授受を行い、エンジン制御装置６、変速機制御装置７およびブレーキ制御装置８を制御する。

エンジン制御装置６はエンジン（不図示）の吸入空気量制御、燃料噴射制御、点火時期制御などを行ってエンジンの出力トルクと回転速度を調節し、車両の駆動力を制御する。変速機制御装置７は自動変速機（不図示）の変速比、すなわちシフト位置を制御する。ブレーキ制御装置８はブレーキ液圧を調節して車両の制動力を制御する。

次に、４輪操舵（４ＷＳ）システムについて説明する。前輪操舵角センサー１１は車両前輪の操舵角を検出し、後輪操舵角センサー１２は車両後輪の操舵角を検出する。また、前輪車輪速センサー１３は車両前輪の回転速度を検出し、後輪車輪速センサー１４は車両後輪の回転速度を検出する。

４ＷＳコントローラー１５はＣＰＵ１５ａ、ＲＯＭ１５ｂ、ＲＡＭ１５ｃなどを備え、４輪操舵制御を行う。４ＷＳコントローラー１５は、前輪操舵角センサー１１、後輪操舵角センサー１２、前輪車輪速センサー１３、後輪車輪速センサー１４などから各種検出信号を入力するとともに、走行制御コントローラー５と各種情報の授受を行い、後輪操舵アクチュエーター１６を制御する。後輪操舵アクチュエーター１６は、車両制御コントローラー１５からの操舵角指令値に応じて車両後輪を操舵する。

ここで、一実施の形態の車間距離センサー１のレーザー光の照射方向制御について説明する。基本的には、ヨーレートセンサー３によるヨーレート検出値に基づいてカーブ路の曲率を推定し、推定結果に基づいてレーザー光の照射方向を設定する。ところが、上述したように、カーブ路において４輪操舵システムにより後輪がステアリングの操舵方向と同相または逆相に操舵されると、ヨーレートセンサー３により検出されるヨーレート値がカーブ路曲率を正しく表さなくなり、カーブ路におけるレーザー光の照射方向を自車線上に正しく設定できない。

図２(ａ)は後輪操舵がない場合の照射方向を示す。また、図２(ｂ)は低速において後輪を前輪と逆の操舵方向、すなわち逆相に操舵した場合の照射方向を示し、図２(ｃ)は高速において後輪を前輪と同じ操舵方向、すなわち同相に操舵した場合の照射方向を示す。なお、図２(ａ)〜(ｃ)は同じ曲率のカーブ路を走行する場合を示す。４輪操舵制御を行わない場合は後輪の操舵が行われず、したがって、ヨーレートセンサー３によるヨーレート検出値に基づいてカーブ路曲率を正しく推定することができ、図２(ａ)に示すように正しいカーブ路曲率に応じてレーザー光の照射方向を自車線上に正しく向けることができる。

一方、４輪操舵制御において、後輪はカーブ路における自車速に応じて同相または逆相に操舵される。図３は一実施の形態の４輪操舵制御特性を示す。図において、横軸は自車速、縦軸はリア角度比（＝後輪操舵角／前輪操舵角）である。この一実施の形態では、自車速が６０km/hのときに後輪操舵角を０とし、６０km/hを境にして後輪の操舵方向を切り換える。自車速が６０km/hより低い低速時には、後輪を前輪の操舵方向と逆の方向、つまり逆相に操舵し、自車速が６０km/hより高い高速時には、後輪を前輪の操舵方向と同じ方向、つまり同相に操舵する。

カーブ路を６０km/h未満の低速で走行するときには、後輪が前輪と逆相に操舵されるので、ヨーレートセンサー３によるヨーレート検出値は後輪操舵をしない場合よりも大きくなる。したがって、このようなヨーレート検出値に基づいてカーブ路曲率を推定すると、推定値は実際のカーブ路曲率よりも大きくなり、図２(ｂ)に示すように、レーザー光の照射方向を自車線上よりもカーブ路の内側に向けることになる。

逆に、カーブ路を６０km/hを超える高速で走行するときには、後輪が前輪と同相に操舵されるので、ヨーレートセンサー３によるヨーレート検出値は後輪操舵をしない場合よりも小さくなる。したがって、このようなヨーレート検出値に基づいてカーブ路曲率を推定すると、推定値は実際のカーブ路曲率よりも小さくなり、図２(ｃ)に示すように、レーザー光の照射方向を自車線上よりもカーブ路の外側に向けることになる。

そこで、この一実施の形態では、ヨーレート検出値に基づいて算出したレーザー光の照射方向に対して後輪操舵角に応じた補正値を求め、レーザー光の照射方向に補正値を乗じて補正する。具体的には、車両の前後方向からの角度でレーザー光の照射方向（レーザー光の左右走査角の中心の方向）を表し、この角度を照射角θαと呼ぶ。そして、ヨーレート検出値に基づいてレーザー光の照射角θαを求め、後輪操舵角に応じた補正値Ｋを照射角θαに乗じて補正する。なお、レーザー光の照射角θαは、車両前後方向より右側に照射方向を向ける場合を正値とし、車両前後方向より左側に照射方向を向ける場合を負値とする。

図４は後輪操舵角に対する補正値Ｋを示す。この一実施の形態では、自車速が６０km/hのときに後輪操舵角を０とするので、このときの補正値Ｋを１、つまり実質的にヨーレート検出値に基づくレーザー光の照射角θαを補正しない。自車速が６０km/hより低い低速走行時には後輪が前輪と逆相側に操舵され、図２(ｂ)に示すようにヨーレート検出値に基づくレーザー光の照射角θαが自車線方向の角度よりも大きくなるので、１より小さい補正値Ｋを照射角θαに乗じてレーザー光の照射方向が自車線上に向くように補正する。

一方、自車速が６０km/hを超える高速走行時には後輪が前輪と同相側に操舵され、図２(ｃ)に示すようにヨーレート検出値に基づくレーザー光の照射角θαが自車線方向の角度よりも小さくなるので、１より大きい補正値Ｋを照射角θαに乗じてレーザー光の照射方向が自車線上に向くように補正する。

図５は一実施の形態のレーザー光の照射方向制御結果を示すタイミングチャートであり、(ａ)は先行車追従走行制御の状態（制御中；ＯＮ）を示し、(ｂ)は自車速を示し、(ｃ)はヨーレートセンサー３による検出値を示す。さらに、(ｄ)は後輪操舵角を示し、(ｅ)はレーザー光の照射角θαを示す。図において、実線は自車速５０km/hの低速でカーブ路を通過した場合の特性を示し、破線は自車速７０km/hの高速でカーブ路を通過した場合の特性を示す。

図５(ｄ)に示すように、自車速が６０km/hを超える７０km/hでカーブ路を高速走行する場合には、４輪操舵制御により後輪操舵角が前輪と同相の正側に操舵され、逆に、自車速が６０km/hより低い５０km/hでカーブ路を低速走行する場合には、４輪操舵制御により後輪操舵角が前輪と逆相の負側に操舵される。

４輪操舵制御を行わないでカーブ路を走行した場合には、ヨーレート値は車速が高いほど大きな値になる。この一実施の形態では４輪操舵制御を行うので、７０km/hの高速でカーブ路を走行すると、後輪の同相側への操舵によってヨーレート値が４輪操舵制御を行わない場合よりも小さくなり、逆に、５０km/hの低速でカーブ路を走行すると、後輪の逆相側への操舵によってヨーレート値が４輪操舵制御を行わない場合よりも大きくなる。したがって、ヨーレート値は、７０km/hの高速でカーブ路を走行した場合と、５０km/hの低速でカーブ路を走行した場合とでほぼ同じ値になる。説明を解りやすくするために、図５(ｃ)に示すように同じ値になるとして説明する。

同じ曲率のカーブ路において７０km/hの高速走行時と５０km/hの低速走行時のヨーレート値が同じ値になるので、ヨーレート値に基づいて推定されるカーブ路の曲率も７０km/hの高速走行時と５０km/hの低速走行時とで同じ値になり、その結果、ヨーレート値に基づくレーザー光の照射角度θαもまた、７０km/hの高速走行時と５０km/hの低速走行時とで同じ値になる。

一方、レーザー光の照射角θαの補正値Ｋは、図４に示すように後輪操舵角に応じて決定されるので、７０km/hの高速走行時は同相側の１よりも大きな値となり、５０km/hの低速走行時は逆相側の１よりも小さな値となる。したがって、補正値Ｋを乗じて補正されるレーザー光の照射角θαは、図５(ｄ)に示すように、７０km/hの高速走行時には大きな値になり、ヨーレート値に基づく照射方向（図２(ｃ)参照）よりカーブ路の内側に補正されて自車線上に向けられ、逆に、５０km/hの低速走行時には小さな値になり、ヨーレート値に基づく照射方向（図２(ｂ)参照）よりカーブ路の外側に補正されて自車線上に向けられる。

なお、上述したレーザー光の照射方向制御は、図２に示すように右カーブ路を例に上げて説明したが、左カーブ路の場合も同様である。

図６は一実施の形態のレーザー光の照射方向制御を示すフローチャートである。このフローチャートにより、一実施の形態の動作を説明する。走行制御コントローラー５は、スイッチ類４のセットスイッチまたはリジュームスイッチにより先行車追従走行システムが起動されると、この照射方向制御を繰り返し実行する。

ステップ１においてヨーレートセンサー３によりヨーレートを検出する。続くステップ２でヨーレート検出値に基づいてカーブ路を走行中か否かを判定する。例えば、ヨーレートセンサー３により検出されるヨーレート値が予め設定したカーブ路走行判定基準値を超えたときに、カーブ路走行中と判定する。なお、走行レーンを変更する場合のように、ごく短時間だけヨーレートが発生する場合に頻繁にレーザー光の照射方向が変わるのを避けるために、ヨーレート値が所定値を超える状態が所定時間以上継続したときにカーブ路走行中と判定してもよい。カーブ路を走行中のときはステップ３へ進み、そうでないときはステップ１へ戻る。

カーブ路を走行中のときは、ステップ３でヨーレート検出値に基づいてカーブ路の曲率を推定する。ヨーレート検出値に基づくカーブ路曲率の推定方法については、上述した特許文献１などにより公知であり、説明を省略する。ステップ４において、カーブ路曲率の推定値に基づいてレーザー光の照射方向をカーブ路の自車線方向に向けるためのレーザー光の照射角θαを演算する。

ステップ５では後輪操舵角センサー１２により後輪の操舵角を検出する。続くステップ６でＲＯＭ５ｂに記憶されている後輪操舵角に対する補正値テーブルを参照し、後輪操舵角検出値に応じた補正値Ｋを決定する。そして、ステップ７でレーザー光照射角θαに補正値Ｋを乗じて補正する。ステップ８において補正後のレーザー光照射角θαに基づいて車間距離センサー１の走査アクチュエーター１ａを制御し、照射角θαだけレーザー光の照射方向を調節する。

ステップ９においてスイッチ類４のキャンセルスイッチまたはブレーキスイッチが作動して先行車追従走行制御システムが停止されたか否かを確認し、停止されたら照射方向制御を終了し、停止されていないときはステップ１へ戻って上述した処理を繰り返す。

このように一実施の形態のよれば、センサービームを自車前方の左右に走査して先行車を検出し、先行車までの車間距離を測定するとともに、自車速を検出し、先行車が検出される場合は先行車までの車間距離がその目標値となるように先行車に追従走行し、先行車が検出されない場合は自車速が予め設定した車速となるように定速走行する走行制御装置において、カーブ路の曲率を推定してセンサービームの照射方向を決定するとともに、４輪操舵制御による後輪の操舵角を検出して後輪操舵角に応じて照射方向を補正するようにしたので、カーブ路におけるセンサービームの照射方向を自車線上に正しく補正することができ、カーブ路でも自車線上の先行車を確実に検出して車間距離を測定することができる。

《発明の一実施の形態の変形例》
上述した一実施の形態では、ヨーレート検出値に基づいてカーブ路の曲率を推定し、その推定値に基づいてレーザー光の照射角（照射方向）を演算し、さらに後輪操舵角検出値に応じた補正値でレーザー光照射角（照射方向）を補正してレーザー光の照射方向を調節する例を示したが、図７に示すように、レーザー光の走査角の中心の方向、すなわちレーザー光の照射方向を自車両の前後方向に固定したまま、レーザー光の照射範囲の中からヨーレート検出値に基づくカーブ路曲率推定値と、後輪操舵角検出値とに基づいて自車線の領域を演算し、自車線領域内において先行車を認識して車間距離と相対速度を検出するようにしてもよい。これにより、実質的に、カーブ路においてヨーレート検出値と後輪操舵検出値とに基づいてレーザー光の照射方向を自車線上に向ける上述した一実施の形態と同様な効果が得られる。

このように変形例によれば、センサービームを自車前方の左右に走査して先行車を検出し、先行車までの車間距離を測定するとともに、自車速を検出し、先行車が検出される場合は先行車までの車間距離がその目標値となるように先行車に追従走行し、先行車が検出されない場合は自車速が予め設定した車速となるように定速走行する走行制御装置において、カーブ路の曲率を推定するとともに、４輪操舵制御による後輪の操舵角を検出し、曲率推定値と後輪操舵角検出値とに基づいてセンサービームの照射範囲の中から自車線領域を推定し、その自車線領域内において先行車を検出するとともに、先行車までの車間距離を測定するようにしたので、カーブ路でも自車線上の先行車を確実に検出して車間距離を測定することができる。

なお、上述した一実施の形態では、後輪操舵角に応じて決定した補正値Ｋをレーザー光照射角θαに乗じて補正する例を示したが、ヨーレート検出値に基づいて推定されるカーブ路曲率に対して後輪操舵角に応じた補正値Ｋを乗じて補正し、補正後のカーブ路曲率に基づいてレーザー光照射角を求めるようにしてもよい。

また、上述した一実施の形態ではヨーレート検出値に基づいてカーブ路の曲率を推定する例を示したが、前輪の操舵角に基づいてカーブ路曲率を推定する場合（例えば、特公昭５１−７８９２号参照）、前輪の操舵角と車速に基づいてカーブ路曲率を推定する場合（例えば、特開平０５−０１２６００号公報参照）、あるいはヨーレートと前輪の操舵角に基づいてカーブ路曲率を推定する場合（特開２０００−２１７１７８号公報参照）でも、４輪操舵システムを装備した場合には、後輪の操舵角変化によってレーダーセンサーの照射方向を自車線上に正しく補正することができないという問題がある。したがって、このような方法でカーブ路曲率を推定する走行制御装置に対しても本願発明を適用することができ、上述した効果を得ることができる。

特許請求の範囲の構成要素と一実施の形態の構成要素との対応関係は次の通りである。すなわち、車間距離センサー１が車間距離測定手段を、車速センサー２が車速検出手段を、ヨーレートセンサー３がヨーレート検出手段を、走行制御コントローラー５が走行制御手段、曲率推定手段、照射方向決定手段および照射方向補正手段を、後輪操舵角センサー１２が後輪舵角検出手段をそれぞれ構成する。なお、以上の説明はあくまで一例であり、発明を解釈する際、上記の実施の形態の記載事項と特許請求の範囲の記載事項との対応関係になんら限定も拘束もされない。

一実施の形態の構成を示す図である。後輪操舵の有無によるレーザー光の照射方向の変化を示す図である。一実施の形態の車速に応じたリヤ角度比（＝後輪操舵角／前輪操舵角）を示す図である。一実施の形態の後輪操舵角に対するレーザー光照射角補正値Ｋを示す図である。一実施の形態のレーザー照射方向制御結果を示すタイミングチャートである。一実施の形態のレーザー照射方向制御プログラムを示すフローチャートである。一実施の形態の変形例のレーザー照射方向制御を示す図である。

符号の説明

１車間距離センサー
１ａ走査アクチュエーター
２車速センサー
３ヨーレートセンサー
４スイッチ類
５走行制御コントローラー
１２後輪操舵角センサー
１５４ＷＳコントローラー

Claims

センサービームを自車前方の左右に走査して先行車を検出し、先行車までの車間距離を測定する車間距離測定手段と、
自車速を検出する車速検出手段と、
前記車間距離測定手段により先行車が検出される場合は先行車までの車間距離がその目標値となるように先行車に追従走行し、先行車が検出されない場合は自車速が予め設定した車速となるように定速走行する走行制御手段とを備えた走行制御装置において、
車両のヨーレートを検出するヨーレート検出手段と、
前記ヨーレート検出手段によるヨーレート検出値に基づいて、カーブ路の曲率を推定する曲率推定手段と、
前記曲率推定手段による曲率推定値に基づいて前記センサービームの照射方向を決定する照射方向決定手段と、
４輪操舵制御装置により制御される後輪の操舵角を検出する後輪舵角検出手段と、
前記後輪舵角検出手段により検出される後輪操舵角に応じて前記照射方向決定手段により決定された照射方向を補正する照射方向補正手段とを備え、
前記照射方向補正手段は、前記車速検出手段によって検出された自車速が、４輪操舵制御において後輪操舵角を０とする車速よりも低いときには、１より小さい補正値を照射角に乗じて前記照射方向を補正し、前記車速検出手段によって検出された自車速が、４輪操舵制御において後輪操舵角を０とする車速よりも高いときには、１より大きい補正値を照射角に乗じて前記照射方向を補正することを特徴とする走行制御装置。
センサービームを自車前方の左右に走査して先行車を検出し、先行車までの車間距離を測定するとともに、自車速を検出し、先行車が検出される場合は先行車までの車間距離がその目標値となるように先行車に追従走行し、先行車が検出されない場合は自車速が予め設定した車速となるように定速走行する走行制御装置において、
ヨーレート検出値に基づいてカーブ路の曲率を推定してセンサービームの照射方向を決定するとともに、４輪操舵制御による後輪の操舵角を検出して後輪操舵角に応じて照射方向を補正し、
前記補正に際しては、前記自車速が、４輪操舵制御において後輪操舵角を０とする車速よりも低いときには、１より小さい補正値を照射角に乗じて前記照射方向を補正し、前記自車速が、４輪操舵制御において後輪操舵角を０とする車速よりも高いときには、１より大きい補正値を照射角に乗じて前記照射方向を補正することを特徴とする走行制御装置。