JP5975999B2 - アダプティブクルーズコントロール及び加速度制御 - Google Patents

Description

[0001]本出願は２０１０年９月３０日に出願された先願の同時係属の米国仮特許出願第６１／３８８，３１６号の利益を主張し、その内容全体が参照により本明細書に援用される。

[0002]本発明は、先行車両の位置を特定するためのセンサシステムと、特定の制御パラメータに基づいて、車両の速度、及び／又は先行車両との間隔を調整するコントローラとを有する、自動車のためのアダプティブクルーズコントロール（ＡＣＣ）に関する。具体的には、本発明は、渋滞を検出し、かつそれに反応して、渋滞を考慮に入れるように車両の速度を制御するＡＣＣに関する。

[0003]自動車用の間隔及び速度コントローラは、ＡＣＣシステムと呼ばれる。それらのシステムは通常、先行車両との間隔及び相対速度を測定することができるレーダセンサを有する。このようにして、適切な距離、又は更に厳密には、適切に選択された時間間隔で、直前の車両、いわゆる、目標物を追跡することができる。クリアレーンモード時、すなわち、目標物が存在しないときには、例えば、運転者によって選択された所望の速度である設定点速度に対して調整が行われる。

[0004]一実施形態では、本発明はホスト車両のためのアダプティブクルーズコントロールシステムを提供する。そのアダプティブクルーズコントロールシステムは、センサ及びコントローラを含む。センサはホスト車両の前方の車両を検出するように構成される。コントローラは、検出された車両のインジケーション（指標）をセンサから受信し、ホスト車両の速度を所望の速度に保持し、ホスト車両に対する検出された車両の速度を求め、その相対速度に基づいてホスト車両の加速度を調整するように構成される。

[0005]別の実施形態では、本発明はホスト車両のためのアダプティブクルーズコントロールシステムを動作させる方法を提供する。その方法は、ホスト車両のための所望の速度のインジケーションを得ることと、ホスト車両の速度が所望の速度よりも遅いとき、或る割合でホスト車両を加速することと、所望の速度に概ね等しい速度で車両を動作させることと、ホスト車両の前方の車両を検出することと、ホスト車両の速度に対するその車両の速度を求めることと、その相対速度に基づいて第１の量だけその割合を低減することとを含む。

[0006]本発明の他の態様は、詳細な説明及び添付の図面を検討することによって明らかになるであろう。

[0007]アダプティブクルーズコントロールシステムの一実施形態のブロック図である。 [0008]アダプティブクルーズコントロールシステムのための範囲選択限界を示す図である。 [0009]アダプティブクルーズコントロールシステムのための種々の既定加速度を示すグラフである。 [0010]アダプティブクルーズコントロールシステムのための種々の可変加速度を示すグラフである。 [0011]アダプティブクルーズコントロールシステムのための加速度分類器の動作を示す図である。

[0012]本発明を詳細に説明する前に、本発明は、それぞれの応用形態に関して、以下の説明において記述されるか、又は添付の図面において示される構成の細部及び構成要素の配置には限定されないことは理解されたい。本発明は他の実施形態の余地があり、種々の方法において実践又は実行することができる。

[0013]更に、本発明の実施形態はハードウェア、ソフトウェア及び電子構成要素又はモジュールを含むことができるが、検討のために、構成要素の大部分がハードウェアにおいてのみ実現されたかのように図示及び説明される場合があることは理解されたい。しかしながら、当業者であれば、この詳細な説明を読むことによって、少なくとも１つの実施形態において、本発明の電子工学に基づく態様がソフトウェア（例えば、非一時的なコンピュータ可読媒体に記憶される）で実施できることを認識するであろう。したがって、複数のハードウェア及びソフトウェアに基づくデバイス、並びに複数の異なる構造構成要素を用いて、本発明を実施できることに留意されたい。更に、そして後の段落において説明されるように、図面において示される具体的な機械的構成は、本発明の実施形態を例示することを意図しており、他の代替の機械的構成も可能である。

[0014]アダプティブクルーズコントロール（「ＡＣＣ」）は従来のクルーズコントロールに類似であるが、更なる検知装置を用いて、ユーザの車両の前方にあり、かつ同じ車線内にある他の物体、例えば、目標車両を検出する。例えば、ユーザが車速を時速９６キロメートル（「ｋｐｈ」）（時速６０マイル（「ｍｐｈ」））に設定し、ＡＣＣの制御下で９６ｋｐｈ（６０ｍｐｈ）において前進しているとき、その車両が同じ走行車線内の低速走行の目標車両に接近するとき、ＡＣＣによってその車両は減速する。ＡＣＣはスロットル制御及びブレーキ制御を用いて、最初にホスト車両の速度を減速する。その後、ＡＣＣは、ホスト車両の速度を制御して、ホスト車両と目標車両との間の特定の距離を保持する。特定の距離はユーザ選択、検知された気象条件、検知された路面条件及び他の要因に基づく。ＡＣＣは、ホスト車両の速度を、１）特定の距離を保持するために必要な速度、及び２）ユーザ設定速度のうちの小さい方になるように制御する。ホスト車両が車線を変更するか、又は目標車両が車線を変更するか、若しくはそれ以外の状況でＡＣＣによってもはや検出されず、かつ特定の距離内に新たな目標車両が検出されない場合には、ＡＣＣによって、その車両は加速し、その後、ユーザ設定速度を保持する。

[0015]幾つかの実施形態では、ＡＣＣシステムは３つのモード：１）設定速度モード、２）追跡モード及び３）目標喪失モードを含む。設定速度モードでは、ＡＣＣシステムは、ホスト車両の速度を制御して、設定された巡航速度を保持する。幾つかの実施形態では、ホスト車両が別の低速走行の車両に接近する場合には、ＡＣＣシステムは運転者に警告を与え、速度設定モードを解除し、かつ／又は追跡モードに入る。追跡モードでは、ＡＣＣシステムは、ホスト車両を制御して、検出された目標車両を所望の間隙距離において追跡する。目標喪失モードでは、ＡＣＣシステムは所定の時間にわたって現在の速度を保持し、目標車両が再び現れることができるようにする（例えば、角を曲がって走行するか、又は坂を上る／下るとき）。ユーザは、ブレーキペダルを踏むか、又は車両内のユーザインターフェース制御を用いてＡＣＣシステムをオフに切り替えることによって、これらのモードのいずれかを無効にするか、又は解消することができる。

[0016]設定速度モードにおいて、車両は目標速度未満で進行している場合もある（例えば、坂を上っているとき、又は低速の目標車両が車線を変更し、ＡＣＣが設定速度モードに入るとき）。ＡＣＣシステムはこの減速を検出し、目標速度に達するように車両を加速する。加速の割合は予め設定され、一定の割合にすることができるか、又は車両の実際の速度と所望の速度との間の差に基づいて変化する割合とすることができる。加速の割合は、快適な乗り心地と、燃料消費にとって最適な割合とを与えるように設定することができる。

[0017]状況によっては、例えば、赤信号に接近しつつあるとき、又は交通渋滞時に、又は制限速度が低下したときに、ＡＣＣシステムによる車両の加速が、車両の乗員にとって不適切に思われる場合がある。これらの場合には、乗員は、ＡＣＣシステムが車両を目標物として選択する場所を越えた距離において、低速走行の車両を見る。これらの低速走行車両にもかかわらず、ＡＣＣは加速を実施し、それにより、車両は停止した車両又は低速走行の車両に向かって速度を上げて移動する場合がある。それゆえ、これらの状況が生じるときに、ＡＣＣシステムは加速の割合を変更することが望ましい。

[0018]図１は、ＡＣＣシステム１００を示す。ＡＣＣシステム１００は、ＡＣＣユニット１０５と、ユーザ入力モジュール１１０と、車両情報モジュール１１５と、目標車両センサ１２０と、制動コントローラ１２５と、スロットルコントローラ１３０とを含む。制動コントローラ１２５及びスロットルコントローラ１３０はホスト車両の速度コントローラ１３２の一部である。ＡＣＣユニット１０５は、マイクロコントローラ１３５と、タイマモジュール１４０と、速度モジュール１４５と、距離モジュール１５０と、加速度分類器１５５とを含む。

[0019]目標車両センサ１２０は、ホスト車両の前方の目標車両を検出できるように、ホスト車両上に配置される。センサ１２０はマイクロコントローラ１３５に目標車両情報を出力する。幾つかの実施形態では、目標車両センサ１２０はマイクロ波レーダセンサであり、周波数変調連続波（「ＦＭＣＷ」）技法を用いて物体を検知する。目標車両センサ１２０は、送信機１２２を用いて、約７６．５ＧＨｚのＦＭＣＷ信号を放射する。放射された波は目標車両から反射され、目標車両センサ１２０の受信機１２３によって受信され、処理されて、目標車両の相対速度、車両間の距離及び目標車両の相対加速度が与えられる。反射波の信号処理は、目標車両センサ１２０内で、又はＡＣＣユニット１０５（例えば、マイクロコントローラ１３５）内で、又はそれらの組み合わせにおいて実行される。

[0020]目標車両センサ１２０は、例えば、マルチビーム技法を用いて、目標車両の横方向（側面）位置、又はホスト車両の縦軸に対する目標車両の角度も示す。例えば、複数の潜在的な目標車両が検出されるときに、この角度情報を用いて、目標車両を正確に選択する。目標車両センサ１２０は、１ｍＷ未満の平均出力マイクロ波電力を有する。他の実施形態では、目標車両センサ１２０は、レーダ（電波に基づく）、ライダー（光に基づく）、ソナー（音波に基づく）、異なるＦＭＣＷ実施態様、又はそれらの組み合わせのような、異なる検知技術を用いる。

[0021]マイクロコントローラ１３５は車両情報モジュール１１５からホスト車両ステータス情報も受信する。車両ステータス情報は、例えば、速度センサ１６０、加速度センサ１６５、ヨーレートセンサ１７０、及びステアリング角センサ１７５によってそれぞれ与えられる、現在の車速、加速度／減速度、ヨーレート及びステアリング角を含む。また、マイクロコントローラ１３５は、巡航速度設定モジュール１８０、巡航速度アップ／ダウンモジュール１８５、間隙距離アップ／ダウンモジュール１９０、ＡＣＣオン／オフモジュール２００、ブレーキペダルモジュール２０５、設定間隙距離モジュール２１０、ＡＣＣ再開／中断モジュール２１５、アクセルペダルモジュール２２０及びタイマ設定モジュール２２５を含む、ユーザ入力モジュール１１０からの情報も受信する。実施形態によっては、ＡＣＣシステム１００内に、それよりも少ないか、又はそれよりも多くのユーザ入力モジュール１１０が含まれる場合もある。例えば、実施形態によっては、タイマ設定モジュール２２５は含まれない場合もある。

[0022]ＡＣＣオン／オフモジュール２００は、車両運転台内のユーザインターフェース上のスイッチ、押しボタン又は類似のデバイスであり、ＡＣＣユニット１０５を選択的に起動及び停止するために用いられる。幾つかの実施形態では、ＡＣＣユニット１０５の動作は、「設定」スイッチによって起動され、オン／オフスイッチは含まれない。巡航速度設定モジュール１８０は、設定速度モードにおいて動作している車両の巡航速度を選択するために用いられる。巡航速度アップ／ダウンモジュール１８５は、以前に選択された巡航速度を増減するために用いられる。設定間隙距離モジュールは、ＡＣＣシステム１００が追跡モードにおいて動作中に保持することになる、ホスト車両と目標車両との間の所望の間隙距離を選択するために用いられる。間隔距離アップ／ダウンモジュール１９０は、以前に選択された間隔距離を増減するために用いられる。ＡＣＣ再開／中断モジュール２１５は、起動されたＡＣＣユニット１０５を中断又は再開するために用いられる。ブレーキペダルモジュール２０５及びアクセルペダルモジュール２２０はホスト車両のブレーキペダル及びアクセルペダルを監視し、運転者によっていずれかが押された程度をマイクロコントローラ１３５に示す。

[0023]制動コントローラ１２５は、マイクロコントローラ１３５から制動信号を受信する。制動信号を受信するのに応答して、制動コントローラ１２５はホスト車両の制動システムを制御して、車両を減速する制動力を出力する。スロットルコントローラ１３０は、マイクロコントローラ１３５からスロットル入力信号を受信する。スロットル入力信号を受信するのに応答して、スロットルコントローラ１３０は、車両のエンジンを制御して、車速を上げるか、又は車速を下げる。幾つかの実施形態では、オートマチックトランスミッション車両において、スロットルコントローラ１３０又は別のトランスミッションコントローラ（図示せず）を用いて、シフトダウンによって車速を下げる。

[0024]マイクロコントローラ１３５は、タイマモジュール１４０、速度モジュール１４５及び距離モジュール１５０と通信して、それらのモジュールとＡＣＣシステム１００の他の構成要素との間で情報を共有する。速度モジュール１４５は、車両情報モジュール１１５から現在の車速を、ユーザ入力モジュール１１０から設定巡航速度を受信する。速度モジュール１４５は、現在の車速が設定巡航速度より速いか、設定巡航速度よりも遅いか、設定巡航速度の許容範囲内（例えば、０．８ｋｐｈ内（０．５ｍｐｈ内））にあるかを判断し、それに関するインジケーション（指標）をマイクロコントローラ１３５に出力する。

[0025]距離モジュール１５０は、ユーザ入力モジュール１１０から所望の間隙距離を受信し、目標車両が検出された場合には、目標車両とホスト車両との間の現在の相対距離を受信する。距離モジュール１５０は、現在の相対距離が所望の間隙距離よりも長いか、所望の間隙距離よりも短いか、所望の間隔距離の許容範囲内（例えば、０．５メートル内）にあるかを判断し、それに関するインジケーション（指標）をマイクロコントローラ１３５に出力する。

[0026]タイマモジュール１４０は、マイクロコントローラ１３５から喪失目標インジケーション（目標を喪失したことを示す指標）を受信し、喪失目標タイマ２３０を含む。喪失目標タイマ２３０は、マイクロコントローラ１３５から喪失目標インジケーションを受信すると、カウントし始める。例えば、幾つかの実施形態では、喪失目標タイマ２３０は、或る遅延時間が経過するまで、カウントアップする。他の実施形態では、喪失目標タイマ２３０は或る遅延時間に設定され、０までカウントダウンする。

[0027]マイクロコントローラ１３５は、速度モジュール１４５、距離モジュール１５０及びタイマモジュール１４０の出力を解析し、制動コントローラ１２５及びスロットルコントローラ１３０を用いてホスト車両を制御する。図１において別々に示されるが、速度モジュール１４５、タイマモジュール１４０、距離モジュール１５０、制動コントローラ１２５及びスロットルコントローラ１３０の種々の組み合わせをマイクロコントローラ１３５内に収容することができる。更に、ＡＣＣシステム１００及びその構成要素は、ハードウェア（例えば、マイクロプロセッサ、個別構成要素、フィールドプログラマブルゲートアレイ、又は特定用途向け集積回路）、ソフトウェア、又はその組み合わせを含むことができる。

[0028]図２は、センサ１２０のための範囲選択限界２５０を示す。範囲選択限界２５０は、車両２５５がホスト車両２６０と同じ車線内にいるか否かをセンサ１２０が正確に検出できる範囲である。範囲選択限界２５０内で検出される車両は、ＡＣＣシステム１００によって、追跡モードにおいて動作するための目標車両として用いることができる。加速度分類器１５５は、範囲選択限界２５０を越えて検出される車両２５５を用いて、ホスト車両を減速又は制動する必要がある公算が「低い」、「あり得る」又は「高い」と分類する。本発明の実施形態は、連続して実施することを含む、任意の数の分類を含むことができる。簡単にし、理解しやすくするために、本説明では３種類が用いられる。ＡＣＣシステム１００が加速を要求するとき（例えば、運転者が設定速度のアップを入力する、再開ボタンが押される、目標車両が車線を変更し、目標車両が進行していた速度よりも設定速度が大きい等）、ＡＣＣシステム１００は、その分類に基づいて、加速の割合を決定する。実施形態によっては、３つの加速の割合：高い、中間及び低いが存在する場合がある。低い加速度は、０、すなわち、全く加速しないこととすることができる。加速度は一定にすることができるか（図３Ａに示される）、又は可変にすることができる（図３Ｂに示される）。

[0029]例えば、高い加速の割合は、ホスト車両が迅速であるが快適に所望の速度に達するように予め設定することができるか、又は高い加速の割合は、ホスト車両の速度が所望の速度とどの程度異なるかに応じて、好ましくは最大割合及び／又は最小割合を有する或る範囲の割合にわたって変化することができる（例えば、実際の速度と所望の速度との間の差が相対的に小さいときの加速度に比べて、速度差が相対的に大きいときに加速度は高い）。ＡＣＣシステム１００が加速を要求するとき、そのシステム１００は、減速／制動の確率が低いときには高い加速の割合を使用し、減速／制動の確率があり得るときには中間の加速の割合を使用し、減速／制動の確率が非常に高いときには低い加速の割合を使用する。加速の割合が低いほど、結果として燃料経済性が改善され、運転体験が良好になる（例えば、ホスト車両の乗員は、前方に遅い又は停止した車両を見るときに、過剰な加速を受けない）。

[0030]図４は、ＡＣＣシステム１００のための加速度分類器１５５の動作の一実施形態を示す。ＡＣＣシステム１００は、ホスト車両の加速が必要であるか否かを判断する（ステップ４００）。加速が要求される場合には、ＡＣＣシステム１００はホスト車両の速度がオプションの所定の速度範囲（例えば、時速約６４〜９６キロメートル（ｋｐｈ）（時速約４０〜６０マイル（ｍｐｈ）））内にあるか否かを判断する（ステップ４０５）。ホスト車両の速度がその範囲内にない場合には、分類器は高い加速度を使用する（ステップ４１０）。その速度範囲は、その範囲外の誤検出を回避しながら、最適な燃料経済性とのバランスを与える。実施形態によっては、速度範囲ではなく、上側しきい値及び下側しきい値が用いられる場合もある。例えば、分類器は、約９６ｋｐｈ（約６０ｍｐｈ）より遅い全ての速度において、又は約４８ｋｐｈ（約３０ｍｐｈ）より速い全ての速度において動作することができる。上限は、燃料経済性の恩恵がほとんどない速度において、かつ渋滞に直面する確率が低い（例えば、高速道路上）場合に、誤検出を低減するように選択することができる。下限は、その動作を実施するのを、大量の停止灯に直面する可能性が低くなる（例えば、停止灯は、制限速度が速い道路ほど使用されるのが少ない傾向がある）時間帯に制限するように選択することができる。

[0031]速度がその範囲内にある場合には（ステップ４０５）、分類器１５５は、範囲選択限界を超える車両を調べる（ステップ４１５）。車両が検出されない場合には、分類器は、減速／制動が生じる公算が低いと判断し、高いレベルの加速度を設定する（ステップ４１０）。しかしながら、範囲選択限界を超えて１つ又は複数の車両が検出される場合には、分類器１５５は、所定のしきい値（例えば、２０ｍｐｈ）を超える値だけ、ホスト車両の速度が１つ又は複数の車両の速度よりも速いか否かを調べる（ステップ４２０）。検出される車両とホスト車両との間の速度差がしきい値よりも小さい場合には、ＡＣＣシステム１００は、加速度を下げる必要がないように十分に反応することができる。したがって、分類器１５５はその割合を高く設定する（ステップ４１０）。速度差がしきい値よりも大きい場合には、分類器は、ホスト車両よりも十分に低速で進行している２つ以上の車両が検出されるか否かを判断する（ステップ４２５）。判定基準に一致する１つのみの車両が検出される場合には、分類器１５５は、減速／制動が生じる公算があり得ると判断し、加速度を中間に設定する（ステップ４３０）。判定基準に一致する複数の車両が検出される場合には、分類器は、減速／制動が生じる公算が非常に高いと判断し、加速度を低く設定する（ステップ４３５）。

[0032]加速度分類器１５５の種々の特徴が上記に説明された。分類器１５５の更なる特徴は、加速度を判断する際にホスト車両の実際の速度を考慮に入れること、加速度を判断する際にホスト車両の前方で検出される低速車両の相対速度を考慮に入れること、及びＡＣＣシステムが追跡モードにおいて動作しているときに、ホスト車両の加速度を制御するように動作することを含むことができる。

[0033]本発明の種々の特徴及び利点は以下の特許請求の範囲において記述される。

Claims (14)

1. ホスト車両のためのアダプティブクルーズコントロールシステムであって、
   前記ホスト車両の前方にある車両を検出するように構成されるセンサと、
   前記センサから検出された車両のインジケーションを受信するコントローラとを備え、前記コントローラは、
   前記ホスト車両の速度を所望の速度に保持し、
   前記ホスト車両の速度に対する前記検出された車両の相対速度を求め、
   前記相対速度に基づいて前記ホスト車両の加速度を調整し、
   所定のしきい値を超える値だけ、前記ホスト車両が前記検出された車両より速く進行しているときに、前記加速度を第１の量低減し、所定のしきい値を超える値だけ、前記ホスト車両が２つ以上の検出された車両よりも速く進行しているときに、前記加速度を第２の量低減する
   ように構成される、アダプティブクルーズコントロールシステム。
2. 前記加速度は前記センサによって検出される前記車両の数に基づいて調整される、請求項１に記載のアダプティブクルーズコントロールシステム。
3. 前記第２の量は前記第１の量よりも大きい、請求項１に記載のアダプティブクルーズコントロールシステム。
4. 前記検出された車両は範囲選択限界を越え、前記範囲選択限界は、前記検出された車両が前記ホスト車両と同じ車線内にあるか否かを前記センサが正確に検出できる範囲である、請求項１に記載のアダプティブクルーズコントロールシステム。
5. 前記コントローラは、所定のしきい値を超える値だけ、前記検出された車両が前記ホスト車両よりも遅く進行しているときに、前記加速度を低減する、請求項１に記載のアダプティブクルーズコントロールシステム。
6. 前記アダプティブクルーズコントロールシステムは、設定された巡航速度を保持するように前記ホスト車両を制御する設定速度モード、前記検出された車両を所望の間隙距離において追跡するように前記ホスト車両を制御する追跡モード、及び所定の時間にわたって現在の速度を保持するように前記ホスト車両を制御する目標喪失モードのうちの少なくとも１つにおいて動作する、請求項１に記載のアダプティブクルーズコントロールシステム。
7. 前記コントローラは、前記アダプティブクルーズコントロールシステムが前記設定速度モードにおいて動作しているときに、前記加速度を調整する、請求項６に記載のアダプティブクルーズコントロールシステム。
8. いずれも前記コントローラに結合される、複数の車両情報センサ、複数の入力、及び速度コントローラを更に備える、請求項１に記載のアダプティブクルーズコントロールシステム。
9. 前記加速度は、前記ホスト車両の実際の速度と前記所望の速度との間の差の大きさに基づいて変更される、請求項１に記載のアダプティブクルーズコントロールシステム。
10. ホスト車両のためのアダプティブクルーズコントロールシステムを動作させる方法であって、
    前記ホスト車両のための所望の速度のインジケーションを得るステップと、
    前記ホスト車両の速度が前記所望の速度未満であるときに、或る割合で前記ホスト車両を加速するステップと、
    前記ホスト車両を前記所望の速度に概ね等しい速度において動作させるステップと、
    前記ホスト車両の前方にある車両を検出するステップと、
    前記ホスト車両の前記速度に対する前記車両の相対速度を求めるステップと、
    前記相対速度に基づいて前記割合を第１の量だけ低減するステップとを含み、
    所定のしきい値を超える値だけ、前記ホスト車両が２つ以上の検出された車両よりも速く進行しているときに、前記割合は第２の量だけ低減される、方法。
11. 所定のしきい値を超える値だけ、前記ホスト車両が検出された車両よりも速く進行している場合を除いて、前記割合は低減されない、請求項１０に記載の方法。
12. 前記割合は、前記ホスト車両の速度がしきい値より小さいときに低減されない、請求項１０に記載の方法。
13. 前記割合は、前記ホスト車両の速度がしきい値より大きいときに低減されない、請求項１０に記載の方法。
14. 検出された車両が範囲選択限界を越えており、前記範囲選択限界は、前記検出された車両が前記ホスト車両と同じ車線内にあるか否かをセンサが正確に検出できる範囲である、請求項１０に記載の方法。

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