JP6481627B2

JP6481627B2 - 車両用走行制御装置

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Publication number: JP6481627B2
Application number: JP2016007820A
Authority: JP
Inventors: 伊藤　達哉; 達哉伊藤; 佳之加藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-01-19
Filing date: 2016-01-19
Publication date: 2019-03-13
Anticipated expiration: 2036-01-19
Also published as: JP2017128178A

Description

本発明は、車間距離制御を行う車両用走行制御装置に関する。

従来、車間距離制御や定速走行制御を行う車両用走行制御装置が知られている。この車両用走行制御装置は、自車線に先行車両が存在するときには先行車両に対して設定車間距離が維持されるように自車両の車速を制御する車間距離制御を行い、先行車両が存在しないときには自車両の車速を設定車速に維持する定速走行制御を行う。このような車両用走行制御装置に関連して、例えば、特許文献１に記載の技術が知られている。

特開２００４−１１４９０６号公報

しかし、従来の車両用走行制御装置では、自車両と先行車両との間に割り込んでくる可能性のある隣接車線の車両に対して車間距離制御を行う場合、不要な加減速が発生する。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、不要な加減速を抑制できる車両用走行制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の車両用走行制御装置は、自車両の前方を走行する追従対象車両と、前記自車両の前側方を走行する前側方車両と、を検出する検出部と、前記自車両と前記前側方車両との車間距離が所定の第１設定車間距離以下であり、且つ、前記車間距離または前記自車両と前記前側方車両との直線距離が前記検出部の精度に基づいて設定された閾値以下である場合、前記前側方車両を、前記自車両と前記追従対象車両との間に割り込んでくると予想される予想割り込み車両として判定する割り込み車判定部と、前記自車両と前記追従対象車両との車間距離が前記第１設定車間距離になるように、追従用目標加速度を演算する第１目標加速度演算部と、前記自車両と前記予想割り込み車両との車間距離が所定の第２設定車間距離になるように、割り込み対応用目標加速度を演算する第２目標加速度演算部と、前記追従用目標加速度と前記割り込み対応用目標加速度のうち小さいものを調停後目標加速度として選択する目標加速度調停部と、前記自車両の加速度が前記調停後目標加速度に近づくように前記自車両の駆動力および制動力を制御する走行制御部と、を備える。

この態様によると、自車両への影響が大きい、自車両に相対的に近い前側方車両に対して減速制御を行い、自車両から相対的に遠い前側方車両に対して減速制御を行わない。よって、不要な減速を行った後、再度加速を行うような、不要な加減速を抑制できる。

本発明によれば、不要な加減速を抑制できる。

第１の実施形態に係る車両用走行制御装置のブロック図である。第１の実施形態に係る閾値の設定方法を説明する図である。図１の割り込み車判定部で行われる処理を示すフローチャートである。図１の車両用走行制御装置の動作を説明する図である。第２の実施形態に係る車両用走行制御装置の動作を説明する図である。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る車両用走行制御装置１００のブロック図である。車両用走行制御装置１００は、ＡＣＣ（Adaptive Cruise Control）と称される場合がある。

車両用走行制御装置１００は、前方レーダセンサ（検出部）１０と、前側方レーダセンサ（検出部）１１ａ，１１ｂと、車間制御ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２０と、ブレーキＥＣＵ８０と、エンジンＥＣＵ８１と、走行制御部８２と、ＨＭＩ（Human Machine Interface）出力装置８３と、を備える。

前方レーダセンサ１０は、例えば車両のフロントバンパーやフロントグリルなど車両の前端部の中央に配置され、車両の前方を中心に所定の角度にミリ波を出射し、この範囲に存在する物標により反射した反射波を受信する。

前側方レーダセンサ１１ａ，１１ｂは、例えば車両のフロントバンパーやフロントグリルなど車両の前端部に左右にオフセットして配置される。左側用の前側方レーダセンサ１１ａは、車両の左斜め前方を中心に所定の角度にミリ波を出射し、この範囲に存在する物標により反射した反射波を受信する。右側用の前側方レーダセンサ１１ｂは、車両の右斜め前方を中心に所定の角度にミリ波を出射し、この範囲に存在する物標により反射した反射波を受信する。

前方レーダセンサ１０と前側方レーダセンサ１１ａ，１１ｂは、それぞれ、受信した反射波を解析することにより、物標の位置および相対速度を検出する。具体的には、前方レーダセンサ１０等は、自車両を基準として、物標の前後方向の相対速度、横方向の相対速度、前後方向の位置および横方向の位置を検出する。これにより、前方レーダセンサ１０と前側方レーダセンサ１１ａ，１１ｂは、自車両の前方を走行する追従対象車両と、自車両の前側方を走行する前側方車両と、を検出できる。追従対象車両は、自車線上の自車前方の車両であって、自車に最も近い車両である。

車間制御ＥＣＵ２０は、前方レーダセンサ１０と前側方レーダセンサ１１ａ，１１ｂとによる検出結果に基づいて、車間距離制御を行う。車間制御ＥＣＵ２０は、第１目標加速度演算部３０と、周辺環境検出部４０と、自車進路推定部５０と、割り込み判定部６０と、加速度調停部７０と、を有する。

第１目標加速度演算部３０は、前方レーダセンサ１０により検出された追従対象車両の前後方向の相対速度と前後方向の位置に基づいて、自車両と追従対象車両との車間距離が第１設定車間距離になるように、追従用目標加速度を演算する。具体的には、第１目標加速度演算部３０は、後述する補正後の追従対象車両の前後方向の相対速度と、補正後の追従対象車両の前後方向の位置とに基づいて、追従用目標加速度を演算する。追従用目標加速度は、正または負の値である。第１設定車間距離は、ドライバーによって設定される。第１目標加速度演算部３０は、追従対象車両が存在しない場合、自車両の車速が設定車速になるように、定速走行用目標加速度を演算する。

周辺環境検出部４０は、前方レーダセンサ１０と前側方レーダセンサ１１ａ，１１ｂによる検出結果に基づいて、車両の周辺環境を検出する。周辺環境検出部４０は、移動物判定部４１と、対向車判定部４２と、同一物判定部４３と、を有する。

移動物判定部４１は、物標の相対速度に基づいて、物標が一定時間以上移動を続けているか判定する。対向車判定部４２は、物標の相対速度に基づいて、物標が対向車であるか判定する。同一物判定部４３は、前方レーダセンサ１０により検出された物標と前側方レーダセンサ１１ａ，１１ｂにより検出された物標とが同一物であるか判定し、同一物である場合、それらを統合する。

自車進路推定部５０は、道路形状に合わせた自車進路を推定する。道路形状は、図示しないナビゲーションシステムに用いられる地図データから抽出できる。自車進路推定部５０は、自車進路から、自車両を基準としたカーブ路の曲率半径を算出する。自車進路推定部５０に替えて、道路を撮像して自車両が走行している車線を示す一対の白線を検出する白線検出センサ、または、自車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサを用いて、カーブ路の曲率半径を算出してもよい。

割り込み判定部６０は、補正部６１と、割り込み位置判定部６２と、割り込み車判定部６３と、割り込み確率演算部６４と、割り込み判定結果演算部６５と、を有する。

補正部６１は、自車進路推定部５０により算出された曲率半径に基づいて、前方レーダセンサ１０等により検出された追従対象車両と前側方車両とを含む物標の前後方向の相対速度、横方向の相対速度、横方向の位置および前後方向の位置を補正する。

割り込み位置判定部６２は、隣接車線の車両が割り込んでくると予想される割り込み位置が自車両の前方であるか判定する。

割り込み車判定部６３は、周辺環境検出部４０で検出された車両の周辺環境と、割り込み位置判定部６２の判定結果とに基づいて、検出された物標から、移動していない物標と、対向車と、割り込み位置が自車の後方である車両と、先行車とを除外し、残った物標を前側方車両とする。

割り込み車判定部６３は、補正前の自車両と前側方車両との車間距離が所定の第１設定車間距離以下であり、且つ、その車間距離が所定の閾値以下である場合、前側方車両を、自車両と追従対象車両との間に割り込んでくると予想される予想割り込み車両として判定する。補正前の自車両と前側方車両との車間距離は、補正前の前側方車両の前後方向の位置と等しい。閾値は、前方レーダセンサ１０と前側方レーダセンサ１１ａ，１１ｂの精度に基づいて予め設定される。閾値の設定方法については後述する。

割り込み確率演算部６４は、前側方車両の横方向の位置および横方向の相対速度に基づいて、予想割り込み車両である前側方車両が自車両と追従対象車両との間に割り込んでくる割り込み確率を所定の周期で定期的に演算する。具体的には、割り込み確率演算部６４は、補正後の前側方車両の横方向の位置と、補正後の前側方車両の横方向の相対速度とに基づいて、割り込み確率を演算する。割り込み確率演算部６４は、基本的には、補正後の前側方車両の横方向の位置が近いほど、割り込み確率を高く演算し、補正後の前側方車両の横方向の相対速度が高いほど、割り込み確率を高く演算する。補正後の前側方車両の横方向の位置と、補正後の前側方車両の横方向の相対速度とを用いることにより、曲率半径が比較的小さいカーブ路を走行中にも、より正確な割り込み確率を得ることができる。

割り込み判定結果演算部６５は、算出された割り込み確率に一次遅れフィルタ処理を行い、一次遅れフィルタ処理が行われた割り込み確率から割り込み判定結果を演算する。一次遅れフィルタ処理の時定数は、割り込み確率のふらつきや急変を除去できるよう、実験などによって適宜設定すればよい。割り込み判定結果は、確率として表され、例えば、０％（確率なし）、５０％（中確率）、１００％（高確率）の何れかである。割り込み判定結果は、０％と１００％の何れかであってもよく、４つ以上の値の何れかであってもよい。

一次遅れフィルタ処理が行われた割り込み確率から割り込み判定結果を演算する方法は特に限定されない。例えば、第１閾値と第２閾値を設定し、一次遅れフィルタ処理が行われた割り込み確率が第１閾値未満の場合に割り込み判定結果を０％とし、第１閾値以上かつ第２閾値未満の場合に割り込み判定結果を５０％とし、第２閾値以上の場合に割り込み判定結果を１００％としてもよい。また、割り込み判定結果演算部６５は、直前の割り込み判定結果に応じて第１閾値と第２閾値を変更し、ヒステリシスを持たせてもよい。これにより、一次遅れフィルタ処理が行われた割り込み確率が第１閾値または第２閾値付近で小さくふらついても、割り込み判定結果が変化し難いようにできる。

加速度調停部７０は、第２目標加速度演算部７１と、目標加速度調停部７２と、を有する。第２目標加速度演算部７１は、割り込み判定結果が所定値以上の場合、予想割り込み車両の前後方向の相対速度と前後方向の位置に基づいて、自車両と予想割り込み車両との車間距離が所定の第２設定車間距離になるように、割り込み判定結果に応じて割り込み対応用目標加速度を演算する。具体的には、第２目標加速度演算部７１は、補正後の予想割り込み車両の前後方向の相対速度と、補正後の予想割り込み車両の前後方向の位置に基づいて、割り込み対応用目標加速度を演算する。これにより、曲率半径が比較的小さいカーブ路を走行中にも、より正確に車間距離制御を行うことができる。割り込み対応用目標加速度は、正または負の値である。
第２目標加速度演算部７１は、割り込み判定結果が所定値未満の場合、割り込み対応用目標加速度を演算しない。

所定値は、例えば、中確率に対応する値である５０％である。割り込み判定結果が５０％の場合、加速抑制を表し、第２目標加速度演算部７１は、スロットルを閉じることにより得られる範囲で割り込み対応用目標加速度を演算する。割り込み判定結果が１００％の場合、制動許可を表し、第２目標加速度演算部７１は、スロットルを閉じると共にブレーキをかけることにより得られる範囲で割り込み対応用目標加速度を演算する。これにより、割り込み判定結果が５０％の場合では、１００％の場合と比較して、減速度が小さくなる。よって、割り込み判定結果が５０％の場合、急激に減速され難いので、ドライバーの違和感を抑制できる。

第２設定車間距離は、ドライバーによって設定されてもよく、予め定められていてもよい。第２設定車間距離は、第１設定車間距離と等しくてもよく、異なってもよい。

目標加速度調停部７２は、追従用目標加速度と割り込み対応用目標加速度のうち小さいものを調停後目標加速度として選択する。

ブレーキＥＣＵ８０とエンジンＥＣＵ８１は、調停後目標加速度に基づいて、走行制御部８２を制御する。走行制御部８２は、自車両の加速度が調停後目標加速度に近づくように自車両の駆動力および制動力を制御する。

ＨＭＩ出力装置８３は、車室内に設けられ、割り込み判定結果が５０％と１００％の場合に表示や音声などによりドライバーに通知する。

図２は、第１の実施形態に係る閾値の設定方法を説明する図である。図２は、自車両Ｃａと、自車両Ｃａの前方を走行する先行車Ｃｂとを示す。例えば、前方レーダセンサ１０の検出精度は、前側方レーダセンサ１１ａ，１１ｂの検出精度より高いとする。前方レーダセンサ１０により検出された先行車Ｃｂの位置ＰＡと、実際の先行車Ｃｂの位置ＰＢとの横方向の誤差は、ｘ１（ｍ）である。前側方レーダセンサ１１ｂにより検出された先行車Ｃｂの位置ＰＣと、実際の先行車Ｃｂの位置ＰＢとの横方向の誤差は、ｘ２（ｍ）である。ｘ２はｘ１より長い。そこで、許容できる最大の誤差ｘ２が得られる距離Ｌを、閾値とする。例えば、許容できる最大の誤差ｘ２が一般的な車両の幅に基づく１．３ｍ程度となる距離Ｌを、閾値としてもよい。

図３は、図１の割り込み車判定部６３で行われる処理を示すフローチャートである。図３の処理は、所定の周期で定期的に行われる。まず、前側方車両が存在するか判定し（Ｓ１）、存在しない場合（Ｓ１のＮ）、今回の処理を終了する。前側方車両が存在する場合（Ｓ１のＹ）、自車両と前側方車両との車間距離ｄが、閾値Ｄｔｈ１および第１設定車間距離Ｄｆｗ以下であるか判定する（Ｓ２）。Ｓ２の条件を満たさない場合（Ｓ２のＮ）、今回の処理を終了する。Ｓ２の条件を満たす場合（Ｓ２のＹ）、前側方車両を予想割り込み車両として判定する（Ｓ３）。

図４は、図１の車両用走行制御装置１００の動作を説明する図である。図４に示すように、自車両Ｃａは、第１設定車間距離Ｄｆｗを保ち、追従対象車両Ｃｂに追従走行している。前側方車両Ｃ１〜Ｃ３の何れかが、隣接車線を走行しているとする。

車間距離ｄ１の前側方車両Ｃ１が存在する場合、車間距離ｄ１＞第１設定車間距離Ｄｆｗであるため、前側方車両Ｃ１は予想割り込み車両として判定されない。車間距離ｄ２の前側方車両Ｃ２が存在する場合、車間距離ｄ２＞閾値Ｄｔｈ１であるため、前側方車両Ｃ２は予想割り込み車両として判定されない。したがって、前側方車両Ｃ１，Ｃ２に対しては、割り込み対応用目標加速度が演算されず、減速制御が行われない。

車間距離ｄ３の前側方車両Ｃ３が存在する場合、車間距離ｄ３≦閾値Ｄｔｈ１、且つ、車間距離ｄ３≦第１設定車間距離Ｄｆｗであるため、前側方車両Ｃ３は予想割り込み車両として判定される。したがって、前側方車両Ｃ３に対しては、割り込み対応用目標加速度が演算され、減速制御が行われ得る。

また、例えば、第１設定車間距離Ｄｆｗが閾値Ｄｔｈ１より短く設定された場合にも、追従対象車両Ｃｂより遠い前側方車両は予想割り込み車両として判定されない。

このように、本実施形態によれば、自車両への影響が大きい、自車両に相対的に近い前側方車両に対して減速制御を行い、自車両から相対的に遠い前側方車両に対して減速制御を行わない。これにより、相対的に遠い前側方車両に対して減速制御を行った後、その前側方車両が遠ざかり、再度、追従対象車両に近づくために加速を行うような、不要な加減速を抑制できる。したがって、ドライバーの違和感を抑制できる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態では、自車両と前側方車両との直線距離を用いて予想割り込み車両を判定する。以下では、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。

図５は、第２の実施形態に係る車両用走行制御装置１００の動作を説明する図である。図５に示すように、前側方車両Ｃ１，Ｃ２の何れかが、隣接車線を走行しているとする。自車両Ｃａの前端部の中央と前側方車両Ｃ１の後端部との直線距離をｄｓ１とし、自車両Ｃａの前端部の中央と前側方車両Ｃ２の後端部との直線距離をｄｓ２とする。前側方車両Ｃ１の方位角をθ１とし、前側方車両Ｃ２の方位角をθ２として、ｄｓ１＝ｄ１／ｓｉｎθ１であり、ｄｓ２＝ｄ２／ｓｉｎθ２である。

割り込み車判定部６３は、自車両と前側方車両との車間距離が第１設定車間距離Ｄｆｗ以下であり、且つ、自車両と前側方車両との直線距離が所定の閾値Ｄｔｈ２以下である場合、前側方車両を予想割り込み車両として判定する。

本実施形態は、物標を検出可能な角度範囲がより広い前側方レーダセンサ１１ａ，１１ｂに適用することが好ましい。閾値Ｄｔｈ２は、前側方レーダセンサ１１ａ，１１ｂの精度に基づいて予め設定される。前側方レーダセンサ１１ａ，１１ｂの精度は、前側方レーダセンサ１１ａ，１１ｂと物標との直線距離が遠ざかるほど低下するため、許容可能な精度が得られる距離を閾値Ｄｔｈ２として設定する。

車間距離ｄ１の前側方車両Ｃ１が存在する場合、直線距離ｄｓ１＞閾値Ｄｔｈ２であるため、前側方車両Ｃ１は予想割り込み車両として判定されない。車間距離ｄ２の前側方車両Ｃ２が存在する場合、車間距離ｄ２≦第１設定車間距離Ｄｆｗ、且つ、直線距離ｄｓ２≦閾値Ｄｔｈ２であるため、前側方車両Ｃ２は予想割り込み車両として判定される。

このように、本実施形態によれば、前側方レーダセンサ１１ａ，１１ｂの検出精度が低い位置の自車両から離れた前側方車両を減速制御の対象から除外できる。よって、不要な加減速を抑制できる。

なお、第２の実施形態と第１の実施形態を組み合わせてもよい。即ち、前方レーダセンサ１０で検出された前側方車両に対しては第１の実施形態の判定条件を用い、前側方レーダセンサ１１ａ，１１ｂのみで検出された前側方車両に対しては第２の実施形態の判定条件を用い、予想割り込み車両を判定してもよい。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

例えば、曲率半径の比較的小さいカーブを走行する際の制御の精度を向上する必要が無い場合、自車進路推定部５０と補正部６１を設けなくてもよい。
また、割り込み確率を用いる必要が無い場合、割り込み確率演算部６４と割り込み判定結果演算部６５を設けなくてもよい。これにより、車間制御ＥＣＵ２０の処理を簡略化できる。

１０…前方レーダセンサ（検出部）、１１ａ，１１ｂ…前側方レーダセンサ（検出部）、３０…第１目標加速度演算部、６３…割り込み車判定部、７０…加速度調停部、７１…第２目標加速度演算部、７２…目標加速度調停部、８２…走行制御部、１００…車両用走行制御装置。

Claims

自車両の前方を走行する追従対象車両と、前記自車両の前側方を走行する前側方車両と、を検出する検出部と、
前記自車両と前記前側方車両との車間距離が所定の第１設定車間距離以下であり、且つ、前記自車両と前記前側方車両との直線距離が、前記検出部の精度に基づいて設定された、第１設定車間距離よりも小さい閾値以下である場合、前記前側方車両を、前記自車両と前記追従対象車両との間に割り込んでくると予想される予想割り込み車両として判定する割り込み車判定部と、
前記自車両と前記追従対象車両との車間距離が前記第１設定車間距離になるように、追従用目標加速度を演算する第１目標加速度演算部と、
前記自車両と前記予想割り込み車両との車間距離が所定の第２設定車間距離になるように、割り込み対応用目標加速度を演算する第２目標加速度演算部と、
前記追従用目標加速度と前記割り込み対応用目標加速度のうち小さいものを調停後目標加速度として選択する目標加速度調停部と、
前記自車両の加速度が前記調停後目標加速度に近づくように前記自車両の駆動力および制動力を制御する走行制御部と、
を備えることを特徴とする車両用走行制御装置。