JP4797466B2 - 先行車追従制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、先行車に追従して、自動停止、自動発進等の走行制御を行う先行車追従制御装置に関する。

従来、アクチュエータを作動させて、自動的にブレーキを駆動するシステムにおいて、車両の停止時に、４輪のうちの３輪または２輪のブレーキが交互に作動するように、各輪に対応するブレーキアクチュエータを作動させることによって、ブレーキアクチュエータの負担を軽減する技術が知られている（特許文献１参照）。

特開２０００−２４７２１６号公報

しかしながら、従来の技術では、車両を停止保持するための制動力を低減させるための制御は行っていないため、車両を確実に停止させるために必要な制動力は変わらないという問題があった。

本発明による先行車追従制御装置は、先行車に追従して自車両が停止した位置の道路勾配に基づいて停車位置が上り坂であるか否かを判定し、先行車との車間距離に基づいて先行車の発進有無を検出し、停車位置が上り坂であると判定されると、道路勾配に基づき、車両に作用する力を打ち消すクリープ力が発生するように、クリープ力を制御し、車両の発進時の目標トルクを算出し、クリープ力が発生した状態で、車両を停止保持させるために必要なブレーキ液圧が発生するように、ブレーキアクチュエータを制御し、クリープ力とブレーキ液圧が発生している状態で、先行車が発進したことを検出した場合に、自車両の発進前に、目標トルクに基づいてクリープ力を発生させるとともに、目標トルクに応じたブレーキ液圧が発生するようにブレーキアクチュエータを制御してから、ブレーキ液圧を徐々に減圧することを特徴とする。

本発明による先行車追従制御装置によれば、停車位置の道路特性に基づいて、車両に発生させるクリープ力を制御するので、車両を停止保持させるために必要な制動力を低減させて、ブレーキアクチュエータの負担を軽減することができる。

図１は、一実施の形態における先行車追従制御装置の構成を示す図である。一実施の形態における先行車追従制御装置は、車間距離センサ１と、車速センサ２と、液圧センサ３と、スロットルアクチュエータ４と、ブレーキアクチュエータ５と、自動変速機６と、制御装置１０とを備える。

車間距離センサ１は、レーダ装置を備え、所定周期ごとに車両前方の所定範囲にレーザ光を送出し、先行車に反射して戻ってくる反射光を受光することにより、先行車までの車間距離を検出する。車速センサ２は、自車両の速度を検出する。液圧センサ３は、各車輪に設けられている油圧ブレーキのブレーキ液圧を検出する。

スロットルアクチュエータ４は、後述する制御装置１０からの指令に基づいて、図示しないスロットルバルブの開閉を制御することにより、車両の加減速を制御する。ブレーキアクチュエータ５は、制御装置１０からの指令に基づいて油圧ブレーキの制動力を制御する。自動変速機（オートマチックトランスミッション）６は、制御装置１０からの指令に基づいて、変速を行う。

制御装置１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備え、車間距離センサ１によって送出および受光されるレーザ光に基づいて、先行車を検出するとともに、検出した先行車両に自車両が追従して自動走行するための先行車追従制御を行う。すなわち、車間距離センサ１によって検出される車間距離、および、車速センサ２によって検出される自車両の速度に基づいて、自車両と先行車両との車間距離が一定距離に保たれるように、スロットルアクチュエータ４およびブレーキアクチュエータ５を制御する。

先行車追従制御では、先行車が減速すると、ブレーキアクチュエータ５を作動させることによって自車両を減速させ、先行車が停止すると、自車両も停止させる。この時、油圧ブレーキによって車両を停止保持させるために必要なブレーキ液圧が最小限になるように、エンジン回転数および自動変速機６を制御する。

図２は、一実施の形態における先行車追従制御装置によって行われる処理内容を示すフローチャートである。先行車追従制御を行っている状態で、先行車の停止に応じて、自車両が停止すると、制御装置１０は、ステップＳ１０の処理を開始する。

ステップＳ１０では、停車位置における道路特性を判定する。ここでは、停車位置における道路の勾配を推定する。道路勾配は、例えば、エンジンに対するトルク指令値と、実際の出力トルクとに基づいて推定することができる。例えば、トルク指令値に対して、出力トルクが低ければ、上り坂で停車していると判断することができ、トルク指令値および出力トルクと、道路勾配との関係を予め実験等によって求めてテーブル化しておけば、道路勾配を推定することができる。道路勾配を推定すると、ステップＳ２０に進む。

ステップＳ２０では、ステップＳ１０で算出した道路勾配に基づいて、車両に作用する力を算出する。例えば、停車位置における道路が上り坂であれば、車両後方に向かって重力が働くので、ステップＳ１０で算出した道路勾配に基づいて、車両に作用する力を算出する。ただし、停車位置における道路が勾配の無い平坦路、または、下り坂の場合には、車両に作用する力を０とする。なお、車両に作用する力については、道路勾配と車両に作用する力との関係を予め求めてテーブル化しておき、このテーブルを利用して求めるようにすればよい。

ステップＳ２０に続くステップＳ３０では、ステップＳ２０で算出した力を打ち消すクリープ力が発生するように、自動変速機６のシフト位置、および、エンジン回転数を制御する。

図３は、勾配が１％の道路で停車した場合に、自動変速機６のシフト位置、エンジン回転数、車両に発生するクリープ力、および、クリープ力に応じたブレーキ液圧の関係の一例を示す図である。停車時のエンジン回転数（アイドル回転数）が８００（ｒｐｍ）の場合には、シフト位置が１速、２速、３速と変化するにつれて、車両に発生するクリープ力が減少する。従って、車両に発生するクリープ力に対抗して、車両を停止させるために必要なブレーキ液圧も低下する。

また、停車時のシフト位置を３速に固定した状態で、エンジン回転数を８００（ｒｐｍ）、７００（ｒｐｍ）、６００（ｒｐｍ）と低下させると、車両に発生するクリープ力は、２１０（Ｎｍ）、１６０（Ｎｍ）、１１０（Ｎｍ）のように減少する。従って、車両に発生するクリープ力に対抗して、車両を停止させるために必要なブレーキ液圧も低下する。なお、図３では、シフト位置を３速で固定した状態でエンジン回転数を変化させた例を挙げているが、シフト位置を１速や２速で固定した状態でエンジン回転数を低下させた場合も、クリープ力および車両を停止させるために必要なブレーキ液圧は低下する。

停車位置における道路が上り坂の場合には、ステップＳ２０で算出した力を打ち消すクリープ力が発生するように、自動変速機６のシフト位置、および、エンジン回転数を制御する。ここでも、クリープ力に対応するシフト位置、および、エンジン回転数を予め実験等によって求めてテーブル化しておき、このテーブルに基づいて、自動変速機６のシフト位置、および、エンジン回転数を求める。また、停車位置における道路が下り坂の場合、および、平坦路の場合には、クリープ力が発生しないように、自動変速機６のシフト位置をニュートラルにする。この場合、エンジン回転数（アイドル回転数）は変更しない。

すなわち、停車位置における道路が上り坂の場合には、車両に作用する重力を打ち消すクリープ力が発生するように制御して、車両を停止保持するために必要なブレーキ液圧が最小になるようにする。また、停車位置における道路が下り坂または平坦路の場合には、クリープ力が発生しないようにして、車両を停止保持するために必要なブレーキ液圧が最小になるようにする。

ステップＳ３０に続くステップＳ４０では、車両を停止保持させるために必要なブレーキ液圧を算出し、算出したブレーキ液圧が発生するように、ブレーキアクチュエータ５を作動させる。ステップＳ３０では、停車位置が上り坂の場合には、車両に作用する力を打ち消すクリープ力が発生するように、自動変速機６のシフト位置、および、エンジン回転数を制御し、停車位置が下り坂および平坦路の場合には、シフト位置をニュートラルにして、クリープ力が発生しないようにした。これにより、車両を停止保持させるために必要なブレーキ力は減少するので、車両を停止保持させるために必要なブレーキ液圧は、先行車追従制御において自車両を停止させた直後のブレーキ液圧より低くなる。すなわち、ステップＳ４０では、ブレーキアクチュエータ５を作動させることによって、車両を停止保持させるために必要な値までブレーキ液圧を減圧させる処理を行う。

なお、停車位置が上り坂で、車両に作用する力とクリープ力とが釣り合っている場合、および、停車位置が平坦路でクリープ力が発生していない場合でも、安全性のため、ブレーキアクチュエータ５を作動させて、ブレーキをかけるようにする。

ステップＳ４０において、車両を停止保持させるために必要な値までブレーキ液圧を減圧させると、ステップＳ５０に進む。ステップＳ５０では、車両の停止保持が確実に行われているか否か、すなわち、車両が動いていないか否かを判定する。この判定は、車速センサ２によって検出される車速に基づいて行う。車両が動いており、車両の停止保持が確実に行われていないと判定するとステップＳ６０に進む。ステップＳ６０では、ブレーキ液圧が所定量だけ増圧するように、ブレーキアクチュエータ５を作動させて、ステップＳ５０に戻る。

ステップＳ５０において、車両が動いておらず、車両の停止保持が確実に行われていると判定すると、ステップＳ７０に進む。ステップＳ７０では、車間距離センサ１から入力される、先行車との間の車間距離の情報に基づいて、先行車が発進したか否かを判定する。先行車が発進していないと判定するとステップＳ５０に戻り、先行車が発進したと判定すると、ステップＳ８０に進む。

ステップＳ８０では、ステップＳ１０で推定した道路勾配と、先行車の発進時の加速度とに基づいて、自車両を発進させる際に必要な目標トルクを算出する。先行車の加速度は、車間距離センサ１によって、複数回検出される車間距離に基づいて算出することができる。発進時の目標トルクを算出すると、ステップＳ９０に進む。ステップＳ９０では、ステップＳ８０で算出した目標トルクに対して、自車両を停止保持するために必要なブレーキ液圧を算出し、算出したブレーキ液圧が発生するように、ブレーキアクチュエータ５を制御する。このブレーキ液圧は、算出した目標トルクが車両に発生したと仮定し、この時の車両の駆動力を抑制するために必要なブレーキ液圧である。

ステップＳ９０に続くステップＳ１００では、ステップＳ８０で算出した目標トルクに基づいて、自動変速機６のシフト位置を制御する。シフト位置を制御すると、ステップＳ１１０に進む。ステップＳ１１０では、ブレーキ液圧が徐々に減圧されるように、ブレーキアクチュエータ５を作動させて、クリープ現象を発生させる。その後、先行車に追従して走行するように、スロットルアクチュエータ４を制御する。なお、追従走行の開始は、運転者の発進指示操作があった後に行うようにしてもよい。

一実施の形態における先行車追従制御装置によれば、停車位置の道路特性を判定し、判定した道路特性に基づいて、車両に発生させるクリープ力を制御し、クリープ力を制御した状態で、車両を停止保持させるために必要なブレーキ液圧が発生するように、ブレーキアクチュエータを制御するので、車両を停止保持するために必要なブレーキ液圧を低減させて、ブレーキアクチュエータ５にかかる負荷を軽減することができる。また、ブレーキアクチュエータ５にかかる負荷を軽減することができるので、車両の停止保持時間の限界を長くすることができる。

一実施の形態における先行車追従制御装置によれば、停車位置が上り坂の場合に、停車状態で車両に作用する力を打ち消すクリープ力が発生するように、クリープ力を制御するので、車両を停止保持するために必要なブレーキ液圧を低減させることができる。また、停車位置が下り坂、または、平坦路の場合には、クリープ力が発生しないようにするので、クリープ力が発生する場合に比べて、車両を停止保持するために必要なブレーキ液圧を低減させることができる。

一実施の形態における先行車追従制御装置によれば、自動変速機のシフト位置、および、エンジン回転数を制御することによって、車両に発生させるクリープ力を制御するので、車両に発生させるクリープ力を適切に制御することができる。

また、一実施の形態における先行車追従制御装置によれば、車両の発進時の目標トルクを算出し、自車両の発進前に、算出した目標トルクに応じたブレーキ液圧が発生するように、ブレーキアクチュエータを制御し、その後、目標トルクに基づいて、自動変速機のシフト位置を制御してから、ブレーキ液圧を徐々に減圧させて、車両を発進させるようにする。すなわち、発進時の目標トルクに基づいて、自動変速機のシフト位置を制御する前に、目標トルクに応じたブレーキ液圧が発生するように、ブレーキアクチュエータを制御することにより、車両の停止保持を確実な状態として、シフト位置が変更された時に車両が不用意に発進してしまうことを防ぐことができる。

本発明は、上述した一実施の形態に限定されることはない。例えば、クリープ力を制御するために、自動変速機６のシフト位置およびエンジン回転数（アイドル回転数）を制御したが、自動変速機６のシフト位置およびエンジン回転数のうち、いずれか一方を制御するようにしてもよい。また、クリープ力が制御できるのであれば、自動変速機６のシフト位置およびエンジン回転数以外のものを制御してもよい。

車両に搭載されている変速機は、有段の変速機ではなく、無段変速機（ＣＶＴ）であってもよい。この場合、変速機のギア比を小さくすると、車両に発生するクリープ力は小さくなる。停車位置が上り坂の場合には、道路勾配が小さいほど、車両に作用する力は小さくなるので、道路勾配が小さいほど、無段変速機のギア比が小さくなるようにすればよい。

道路勾配は、エンジンに対するトルク指令値と、実際の出力トルクとに基づいて推定したが、他の方法により推定することもできるし、道路勾配を検出するためのセンサを設けるようにしてもよい。

ブレーキアクチュエータ５は、油圧ブレーキの制動力を制御するものに限られず、例えば、電動モータを用いた電動ブレーキやワイヤー等を用いたメカブレーキ等を用いることができる。

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、制御装置１０が道路特性判定手段、クリープ力制御手段、ブレーキアクチュエータ制御手段および目標トルク算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、発明を解釈する上で、上記の実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係に何ら限定されるものではない。

一実施の形態における先行車追従制御装置の構成を示す図 一実施の形態における先行車追従制御装置によって行われる処理内容を示すフローチャート 勾配が１％の道路で停車した場合に、自動変速機のシフト位置、エンジン回転数、車両に発生するクリープ力、および、クリープ力に応じたブレーキ液圧の関係の一例を示す図

符号の説明

１…車間距離センサ、２…車速センサ、３…液圧センサ、４…スロットルアクチュエータ、５…ブレーキアクチュエータ、６…自動変速機、１０…制御装置

Claims (5)

1. 先行車に追従して自動走行し、先行車が停止すると、ブレーキアクチュエータを作動させて、車両を停止させる先行車追従制御装置において、
   先行車に追従して自車両が停止した際に、停車位置の道路勾配を検出する道路勾配検出手段と、
   前記道路勾配検出手段によって検出された道路勾配に基づき、停車位置が上り坂であるか否かを判定する上り坂判定手段と、
   先行車との車間距離に基づき、先行車の発進有無を検出する先行車発進検出手段と、
   前記上り坂判定手段によって前記停車位置が上り坂であると判定されると、前記道路勾配検出手段により検出された道路勾配に基づき、車両に作用する力を打ち消すクリープ力が発生するように、クリープ力を制御するクリープ力制御手段と、
   車両の発進時の目標トルクを算出する目標トルク算出手段と、
   前記クリープ力制御手段によってクリープ力が発生した状態で、車両を停止保持させるために必要なブレーキ液圧が発生するように、前記ブレーキアクチュエータを制御するブレーキアクチュエータ制御手段とを備え、
   前記ブレーキアクチュエータ制御手段は、前記クリープ力と前記ブレーキ液圧が発生している状態で、前記先行車発進検出手段によって先行車が発進したことを検出した場合に、自車両の発進前に、前記目標トルク算出手段によって算出された目標トルクに基づいて前記クリープ力制御手段によるクリープ力を発生させるとともに、前記目標トルクに応じたブレーキ液圧が発生するように前記ブレーキアクチュエータを制御してから、前記ブレーキ液圧を徐々に減圧することを特徴とする先行車追従制御装置。
2. 請求項１に記載の先行車追従制御装置において、
   前記クリープ力制御手段は、前記道路特性判定手段によって停車位置の道路が下り坂、または、勾配の無い平坦路であると判定されると、クリープ力が発生しないように制御することを特徴とする先行車追従制御装置。
3. 請求項１または２に記載の先行車追従制御装置において、
   前記クリープ力制御手段は、自動変速機のシフト位置、および、エンジン回転数のうち、少なくとも一方を制御することによって、車両に発生させるクリープ力を制御することを特徴とする先行車追従制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の先行車追従制御装置において、
   前記道路勾配に応じて、変速ギア比を無段階にする無段階変速機をさらに備え、
   前記ブレーキアクチュエータ制御手段によって、目標トルクに応じたブレーキ液圧が発生するように、ブレーキアクチュエータが制御された後に、前記目標トルク算出手段によって算出された目標トルクに基づいて、前記無段階変速機の前記変速ギア比を制御するギア比制御手段をさらに備えることを特徴とする先行車追従制御装置。
5. 先行車に追従して自動走行し、先行車が停止すると、ブレーキアクチュエータを作動させて、車両を停止させる先行車追従制御装置において、
   先行車に追従して自車両が停止した位置の道路勾配に基づいて、停車位置が上り坂であるか否かを判定し、先行車との車間距離に基づき、先行車の発進有無を検出し、停車位置が上り坂であると判定されると、前記道路勾配に基づき、車両に作用する力を打ち消すクリープ力が発生するように、クリープ力を制御し、車両の発進時の目標トルクを算出し、クリープ力が発生した状態で、車両を停止保持させるために必要なブレーキ液圧が発生するように、前記ブレーキアクチュエータを制御し、前記クリープ力と前記ブレーキ液圧が発生している状態で、先行車が発進したことを検出した場合に、自車両の発進前に、目標トルクに基づいてクリープ力を発生させるとともに、前記目標トルクに応じたブレーキ液圧が発生するように前記ブレーキアクチュエータを制御してから、前記ブレーキ液圧を徐々に減圧することを特徴とする先行車追従制御装置。
   

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