JP6497329B2 - 車両用走行制御装置 - Google Patents

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、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

先行車両に対して車間距離制御を行っている時に、隣接車線の車両が自車両と先行車両との間に割り込む確率が高い場合、隣接車線の車両に対して車間距離制御を行うことが好ましい。そのため、隣接車線の車両の割り込み確率を精度よく算出することが好ましい。

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、隣接車線の車両の割り込み確率を精度よく算出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、前記自車両と前記追従対象車両との車間距離が所定の第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、前記前側方車両の横方向の位置および前記前側方車両の横方向の相対速度に基づいて、前記前側方車両が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割り込み確率を演算する割り込み確率演算部と、前記割り込み確率演算部で演算された前記割り込み確率に一次遅れフィルタ処理を行う割り込み判定結果演算部と、前記自車両と前記前側方車両との車間距離が所定の第２設定車間距離になるように、前記割り込み判定結果演算部で一次遅れフィルタ処理が行われた前記割り込み確率に応じて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、前側方車両の横方向の相対速度を用いることにより、前側方車両が車線端に偏って走行しているだけで自車線に近づいていないか、自車線に近づいてきているか判定できる。よって、前側方車両の割り込み確率を精度よく算出できる。

本発明によれば、隣接車線の車両の割り込み確率を精度よく算出できる。

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の実施形態に係る補正処理を説明する図である。 第１の実施形態に係る前側方車両の横方向の位置と、横方向の相対速度と、割り込み確率との関係の一例を示す図である。 第１の実施形態に係る第１閾値と第２閾値の一例を示す図である。 第１の実施形態に係る割り込み確率の瞬時値と、一次遅れフィルタ処理が行われた割り込み確率と、割り込み判定結果との時間変化を示す図である。 第１の実施形態に係る割り込み判定結果の演算処理を示すフローチャートである。 第２の実施形態に係る補正処理を説明する図である。 第３の実施形態に係る補正処理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。

図２は、第１の実施形態に係る補正処理を説明する図である。図２に示すように、自車両Ｃａと前側方車両Ｃ１は、カーブ路２００を走行している。自車両Ｃａは、自車進路推定部５０で推定された自車進路ＲＯ１に沿って走行することが想定される。前側方車両Ｃ１は、自車両Ｃａの車線に隣接する隣接車線を走行している。

自車両Ｃａの前方先端の左右の中心をｘｙ座標軸の原点とし、自車両Ｃａの前方および右を正とする。前側方車両Ｃ１の前後方向の位置をＹ（ｍ）とし、前側方車両Ｃ１の横方向の位置をＸ（ｍ）とする。前側方車両Ｃ１の前後方向の相対速度をＶｙ（ｍ／ｓ）とし、前側方車両Ｃ１の横方向の相対速度をＶｘ（ｍ／ｓ）とする。ｘｙ座標軸の原点を基準としたカーブ中心の横方向の位置、即ち自車両Ｃａを基準としたカーブ路２００の曲率半径をＲ（ｍ）とする。

補正部６１は、補正後の前側方車両Ｃ１の横方向の位置として、自車両Ｃａに対する前側方車両Ｃ１の道なりの横位置Ｌｌａｔ（ｍ）を、次の式（１）で算出する。

補正部６１は、補正後の前側方車両Ｃ１の前後方向の相対速度として、自車両Ｃａに対する前側方車両Ｃ１の道なりの相対速度Ｖｒ（ｍ／ｓ）を、次の式（２）で算出する。

補正部６１は、補正後の前側方車両Ｃ１の横方向の相対速度として、自車両Ｃａに対する前側方車両Ｃ１の道なりの横方向の相対速度Ｖｒｌａｔ（ｍ／ｓ）を、次の式（３）で算出する。

補正部６１は、補正後の前側方車両Ｃ１の前後方向の位置、即ち補正後の自車両Ｃａと前側方車両Ｃ１との車間距離として、自車両Ｃａと前側方車両Ｃ１との道なりの距離Ｌ（ｍ）を、次の式（４）で算出する。

補正後の追従対象車両の前後方向の相対速度も式（２）に基づいて算出でき、補正後の追従対象車両の前後方向の位置も式（４）に基づいて算出できる。

図１に戻り、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。割り込み車判定部６３は、このような判定条件を用いず、常に前側方車両を予想割り込み車両として判定してもよい。

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、図３の関係に従って、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２００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。

図３は、第１の実施形態に係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、割り込み確率との関係の一例を示す図である。図３に示すように、補正後の前側方車両の横方向の位置が比較的近い場合、補正後の前側方車両の横方向の相対速度によらず割り込み確率は１００％である。補正後の前側方車両の横方向の位置が比較的遠い場合、補正後の前側方車両の横方向の相対速度によらず割り込み確率は０％である。補正後の前側方車両の横方向の相対速度が負の場合、即ち前側方車両が自車両から遠ざかる場合であっても、補正後の前側方車両の横方向の位置が比較的近い場合には、割り込み確率は０％にはならない。これにより、前側方車両が左右にふらついている状況であっても、適切な割り込み確率を演算できる。

図１に戻り、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る。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。

図４は、第１の実施形態に係る第１閾値と第２閾値の一例を示す図である。直前の割り込み判定結果が０％、即ち割り込み無しの場合、第１閾値は５０％であり、第２閾値は７０％である。直前の割り込み判定結果が５０％、即ち割り込み判定（加速抑制）の場合、第１閾値は４０％であり、第２閾値は７０％である。直前の割り込み判定結果が１００％、即ち割り込み判定（制動許可）の場合、第１閾値は４０％であり、第２閾値は６０％である。

図５は、第１の実施形態に係る割り込み確率の瞬時値１１０と、一次遅れフィルタ処理が行われた割り込み確率１１１と、割り込み判定結果１１２との時間変化を示す図である。前述のように、一次遅れフィルタ処理およびヒステリシスによって割り込み確率のふらつきや急変が除去されている。

図１に戻り、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、前方レーダセンサ１０等により検出された前側方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、自車両と前側方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、補正後の前側方車両の前後方向の相対速度と、補正後の前側方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２００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％であってもよい。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６は、第１の実施形態に係る割り込み判定結果の演算処理を示すフローチャートである。図６の処理は、所定の周期で定期的に行われる。まず、前方レーダセンサ１０または前側方レーダセンサ１１ａ，１１ｂが物標を更新したか判定し（Ｓ１）、更新していない場合（Ｓ１のＮ）、今回の処理を終了する。物標を更新した場合（Ｓ１のＹ）、補正部６１は、前側方車両の横方向の位置および横方向の相対速度などを補正する（Ｓ２）。

次に、割り込み確率演算部６４は、補正結果に基づいて割り込み確率を演算する（Ｓ３）。次に、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う（Ｓ４）。次に、割り込み判定結果演算部６５は、直前の割り込み判定結果と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（Ｓ５）。

このように、本実施形態によれば、前側方車両の横方向の位置および前側方車両の横方向の相対速度に基づいて割り込み確率を演算している。前側方車両の横方向の相対速度を用いることにより、前側方車両が車線端に偏って走行しているだけで自車線に近づいていないか、自車線に近づいてきているか判定できる。よって、前側方車両の割り込み確率を精度よく算出できる。
また、一次遅れフィルタ処理およびヒステリシスによって割り込み確率のふらつきや急変を除去することができる。これにより、誤判定を抑制できる。

さらに、前側方車両の横方向の位置および横方向の相対速度をカーブ路の曲率半径に基づいて補正している。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、より正確な割り込み確率を得ることができる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態では、カーブ中心の横方向の位置Ｒを算出する基準点が第１の実施形態と異なる。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７は、第２の実施形態に係る補正処理を説明する図である。図２に示すように、カーブ中心の横方向の位置Ｒは、自車両Ｃａの後輪軸を基準点として算出されている。後輪軸中心の位置をΔＹ（ｍ）とする。

補正部６１は、自車両Ｃａに対する前側方車両Ｃ１の道なりの横位置Ｌｌａｔ（ｍ）を、次の式（５）で算出する。

補正部６１は、自車両Ｃａに対する前側方車両Ｃ１の道なりの相対速度Ｖｒ（ｍ／ｓ）を、次の式（６）で算出する。

補正部６１は、自車両Ｃａに対する前側方車両Ｃ１の道なりの横方向の相対速度Ｖｒｌａｔ（ｍ／ｓ）を、次の式（７）で算出する。

補正部６１は、自車両Ｃａと前側方車両Ｃ１との道なりの距離Ｌ（ｍ）を、次の式（８）で算出する。

このように、カーブ中心の横方向の位置Ｒが自車両Ｃａの後輪軸を基準点として算出される場合であっても、道なりの横位置Ｌｌａｔ等を適切に算出できる。したがって、第１の実施形態と同様の効果が得られる。

（第３の実施形態）
第３の実施形態では、補正部６１は、曲率半径を用いずに、自車進路推定部５０で推定された自車進路に基づいて、道なりの横位置Ｌｌａｔ等を算出する。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８は、第３の実施形態に係る補正処理を説明する図である。図８に示すように、自車両Ｃａは、自車進路推定部５０で推定された自車進路ＲＯ１に沿って走行することが想定される。自車進路ＲＯ１は、第１の実施形態で説明したように、道路形状に合わせて推定される。道路形状は図示されていない。自車進路ＲＯ１は、複数の自車進路予測点Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２，・・・を通る折れ線である。自車進路予測点Ｐ０は、ｘｙ座標軸の原点である。ｉ番目の自車進路予測点Ｐｉの前後方向の位置をＹｉ（ｍ）とし、ｉ番目の自車進路予測点Ｐｉの横方向の位置をＸｉ（ｍ）とする。前側方車両Ｃ１の前端部に最も近い自車進路予測点をＰｎとする。図示する例では、ｎ＝４である。

補正部６１は、自車両Ｃａに対する前側方車両Ｃ１の道なりの横位置Ｌｌａｔ（ｍ）を、次の式（９）で算出する。

補正部６１は、自車両Ｃａに対する前側方車両Ｃ１の道なりの相対速度Ｖｒ（ｍ／ｓ）を、次の式（１０）で算出する。

補正部６１は、自車両Ｃａに対する前側方車両Ｃ１の道なりの横方向の相対速度Ｖｒｌａｔ（ｍ／ｓ）を、次の式（１１）で算出する。

補正部６１は、自車両Ｃａと前側方車両Ｃ１との道なりの距離Ｌ（ｍ）を、次の式（１２）で算出する。この距離Ｌは、自車進路ＲＯ１をｘ軸方向に位置Ｘ，Ｙを通る位置まで平行移動したと仮定し、位置Ｘ，Ｙから自車進路ＲＯ１に沿ってｘ軸に達するまでの距離である。

このように、曲率半径を用いずに、自車進路推定部５０で推定された折れ線の自車進路ＲＯ１を用いた場合であっても、道なりの横位置Ｌｌａｔ等を適切に算出できる。したがって、第１の実施形態と同様の効果が得られる。

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路を走行する際の制御の精度を向上する必要が無い場合、第１の実施形態において自車進路推定部５０と補正部６１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、６４…割り込み確率演算部、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 (2)

1. 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、
   前記自車両と前記追従対象車両との車間距離が所定の第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、
   前記前側方車両の横方向の位置および前記前側方車両の横方向の相対速度に基づいて、前記前側方車両が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割り込み確率を演算する割り込み確率演算部と、
   前記割り込み確率演算部で演算された前記割り込み確率に一次遅れフィルタ処理を行う割り込み判定結果演算部と、
   前記自車両と前記前側方車両との車間距離が所定の第２設定車間距離になるように、前記割り込み判定結果演算部で一次遅れフィルタ処理が行われた前記割り込み確率に応じて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。
2. カーブ路の曲率半径に基づいて、前記前側方車両の横方向の位置および前記前側方車両の横方向の相対速度を補正する補正部をさらに備え、
   前記割り込み確率演算部は、前記補正部による補正後の前記前側方車両の横方向の位置および補正後の前記前側方車両の横方向の相対速度に基づいて、前記割り込み確率を演算する、ことを特徴とする請求項１に記載の車両用走行制御装置。

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