JP6613722B2 - 運転支援装置および運転支援方法 - Google Patents

Description

本開示は、車両の運転を支援する運転支援装置および運転支援方法に関する。

近年、車両の運転を支援する技術の１つとして、アダプティブ・クルーズ・コントロール（Adaptive Cruise Control、以下「ＡＣＣ」と表記する）が注目されている（例えば特許文献１参照）。

ＡＣＣは、車両の車速、車両に対する先行車両の相対速度、および先行車両との間の車間距離等を取得し、車速や先行車両との車間距離が一定に保たれるように、車両の駆動系統および制動系統を制御する技術である。例えば、ＡＣＣは、車間距離が広くなった場合、エンジンの燃料噴射量を増加させることにより車両を加速させ、車間距離が狭くなった場合、エンジンの燃料噴射量を減少させたりブレーキを作動させたりすることにより車両を減速させる。このような技術を採用することにより、運転者の操作の負担を軽減し、運転の快適性を向上させることができる。

特開平７−１７２９５号公報

ところで、ＡＣＣにおける車間距離の目標範囲を、「狭め」、「普通」、「広め」等の複数の車間レンジの間で切り替えて設定可能にすることにより、ユーザの好みに適合したより快適な自動走行を実現することが可能となる。

しかしながら、目標となる車間レンジに対する車間距離の差分が同じであっても、かかる差分の車間レンジに対する相対的な大きさや、先行車両との車間距離は、車間レンジによって異なる。このため、車間距離を目標範囲に一致させることの緊急度は、上記差分の大きさだけでなく、車間レンジによっても異なる。そして、かかる緊急度が低いような場合に、不必要に大きい加速や減速が行われると、好みの車間レンジを選択できるというメリットが損なわれる。したがって、より快適な車両走行を実現することができる技術が望まれる。

本開示の目的は、より快適な車両走行を実現することができる運転支援装置および運転支援方法を提供することである。

本開示の運転支援装置は、車両の運転を支援する運転支援装置であって、前記車両に対する先行車両の相対速度、および、前記車両と前記先行車両との間の車間距離を取得する情報取得部と、前記車間距離の目標範囲である車間レンジを、複数の車間レンジの間で切り替えて設定する車間レンジ設定部と、前記車両の駆動系統および制動系統に対する制御値を操作量とし、設定されている前記車間レンジと前記車間距離との差分である距離誤差および前記相対速度を制御量とし、ゼロを前記距離誤差および前記相対速度の目標値とし、前記相対速度の前記目標値に対する偏差値に比例して前記操作量を変化させる比例動作と、前記距離誤差の前記目標値に対する偏差値の時間積分に比例して前記操作量を変化させる積分動作とを行うＰＩ制御により、前記車両の加速および減速を含む、自動走行制御を行う走行制御部と、前記複数の車間レンジのそれぞれに応じて設定された、前記距離誤差および前記相対速度のそれぞれがゼロにより近いほど、より小さい値の前記比例動作のＰゲインが定められた複数のＰゲインテーブル、および、前記距離誤差および前記相対速度のそれぞれがゼロにより近いほど、より小さい値の前記積分動作のＩゲインが定められた複数のＩゲインテーブルを格納する情報格納部と、設定された前記車間レンジに対応する前記Ｐゲインテーブルおよび前記Ｉゲインテーブルに基づいて、前記Ｐゲインおよび前記Ｉゲインを変化させる制御調整部と、を有し、前記複数のＰゲインテーブルおよび前記複数のＩゲインテーブルでは、前記距離誤差および前記相対速度との組合せが同一であっても、対応する前記車間レンジが小さいほど、より大きい前記Ｐゲインおよび前記Ｉゲインが設定されている。

本開示の運転支援方法は、車両の運転を支援する運転支援方法であって、前記車両に対する先行車両の相対速度、および、前記車両と前記先行車両との間の車間距離の取得を開始するステップと、前記車間距離の目標範囲である車間レンジを、複数の車間レンジの間で切り替えて設定するステップと、前記車両の駆動系統および制動系統に対する制御値を操作量とし、設定されている前記車間レンジと前記車間距離との差分である距離誤差および前記相対速度を制御量とし、ゼロを前記距離誤差および前記相対速度の目標値とし、前記相対速度の前記目標値に対する偏差値に比例して前記操作量を変化させる比例動作と、前記距離誤差の前記目標値に対する偏差値の時間積分に比例して前記操作量を変化させる積分動作とを行うＰＩ制御により、前記車両の加速および減速を含む、自動走行制御を開始するステップと、前記複数の車間レンジのそれぞれに応じて設定された、前記距離誤差および前記相対速度のそれぞれがゼロにより近いほど、より小さい値の前記比例動作のＰゲインが定められた複数のＰゲインテーブル、および、前記距離誤差および前記相対速度のそれぞれがゼロにより近いほど、より小さい値の前記積分動作のＩゲインが定められた複数のＩゲインテーブルを格納する情報格納部から、設定された前記車間レンジに対応する前記Ｐゲインテーブルおよび前記Ｉゲインテーブルを取得するステップと、取得された前記Ｐゲインテーブルおよび前記Ｉゲインテーブルに基づいて、前記Ｐゲインおよび前記Ｉゲインを変化させるステップと、を有し、前記複数のＰゲインテーブルおよび前記複数のＩゲインテーブルでは、前記距離誤差および前記相対速度との組合せが同一であっても、対応する前記車間レンジが小さいほど、より大きい前記Ｐゲインおよび前記Ｉゲインが設定されている。

本開示によれば、より快適な車両走行を実現することができる。

本開示の一実施の形態における車両の構成の一例を示すブロック図 本実施の形態に係る運転支援装置の構成の一例を示す図 本実施の形態における追従走行制御の制御系の構成を模式的に示す図 本実施の形態における複数のＰゲインテーブルの一例を示す図 本実施の形態における複数のＩゲインテーブルの一例を示す図 本実施の形態におけるテーブル情報の一例を示す図 本実施の形態に係る運転支援装置の動作の一例を示すフローチャート

以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

＜車両の構成＞
まず、本開示の一実施の形態に係る運転支援装置を含む車両の構成について説明する。

図１は、本実施の形態に係る運転支援装置を含む車両の構成の一例を示すブロック図である。なお、ここでは、運転支援装置に関連する部分に着目して、図示および説明を行う。

図１に示す車両１は、例えば、直列６気筒のディーゼルエンジンを搭載した、トラック等の大型車両である。図１に示すように、車両１は、車両１を走行させる駆動系統１０、車両１を減速させる制動系統２０、および運転者による車両１の運転を支援する運転支援装置３０等を有する。

駆動系統１０は、エンジン１１、クラッチ１２、変速機（トランスミッション）１３、推進軸（プロペラシャフト）１４、差動装置（デファレンシャルギヤ）１５、駆動軸（ドライブシャフト）１６、車輪１７、エンジン用ＥＣＵ１８、および動力伝達用ＥＣＵ１９を有する。

エンジン用ＥＣＵ１８および動力伝達用ＥＣＵ１９は、ＣＡＮ（Controller Area Network）等の車載ネットワークによって運転支援装置３０に接続され、必要なデータや制御信号を相互に送受信可能となっている。エンジン用ＥＣＵ１８は、運転支援装置３０からの駆動指令に従って、エンジン１１の出力を制御する。動力伝達用ＥＣＵ１９は、運転支援装置３０からの駆動指令に従って、クラッチ１２の断接および変速機１３の変速を制御する。

エンジン１１の動力は、クラッチ１２を経由して変速機１３に伝達される。変速機１３に伝達された動力は、さらに、推進軸１４、差動装置１５、および駆動軸１６を介して車輪１７に伝達される。これにより、エンジン１１の動力が車輪１７に伝達されて車両１が走行する。

制動系統２０は、常用ブレーキ２１、補助ブレーキ２２、２３、駐車ブレーキ（図示略）、およびブレーキ用ＥＣＵ２４を有する。

常用ブレーキ２１は、一般に、主ブレーキ、摩擦ブレーキ、フットブレーキ、あるいはファウンデーションブレーキ等と呼ばれるブレーキである。常用ブレーキ２１は、例えば、車輪１７と一緒に回転するドラムの内側にブレーキライニングを押し付けることにより制動力を得るドラムブレーキである。

補助ブレーキ２２は、推進軸１４の回転に直接負荷を与えることで制動力を得るリターダであり（以下「リターダ２２」と称する）、例えば、電磁式リターダである。補助ブレーキ２３は、エンジンの回転抵抗を利用してエンジンブレーキの効果を高める排気ブレーキである（以下「排気ブレーキ２３」と称する）。リターダ２２および排気ブレーキ２３を設けることにより、制動力を増大できるとともに、常用ブレーキ２１の使用頻度が低減されるので、ブレーキライニング等の消耗を抑制することができる。

ブレーキ用ＥＣＵ２４は、ＣＡＮ等の車載ネットワークによって運転支援装置３０に接続され、必要なデータや制御信号を相互に送受信可能となっている。ブレーキ用ＥＣＵ２４は、運転支援装置３０からの制動指令に従って、常用ブレーキ２１の制動力（車輪１７のホイールシリンダーのブレーキ液圧）を制御する。

常用ブレーキ２１の制動動作は、運転支援装置３０およびブレーキ用ＥＣＵ２４によって制御される。リターダ２２および排気ブレーキ２３の制動動作は、運転支援装置３０によってオン／オフで制御される。リターダ２２および排気ブレーキ２３の制動力はほぼ固定であるため、所望の制動力を正確に発生させる場合には、制動力を細かく調整できる常用ブレーキ２１が適している。

運転支援装置３０は、車間距離検出部４１、ＡＣＣ用操作部４２、アクセル操作検出部４３、ブレーキ操作検出部４４、および車速センサ４５から各種情報を取得し、取得した情報に基づいて、駆動系統１０および制動系統２０の動作を制御する。

また、運転支援装置３０は、走行に関する各種情報を情報出力部５０から出力する。

また、運転支援装置３０は、ＡＣＣ（アダプティブ・クルーズ・コントロール）を実現する。すなわち、運転支援装置３０は、車両１における定速走行制御および追従走行制御（以下「自動走行制御」と総称する）を行う。

定速走行制御とは、所定の範囲に先行車両が存在しない場合に、車両１の走行速度（以下「車速」という）が所定の目標値（値、あるいは、値の範囲）に近付くように、駆動系統１０および制動系統２０を動作させる制御である。

また、追従走行制御とは、所定の範囲に先行車両が存在する場合に、車間距離が所定の目標範囲に収まるように、かつ、相対速度がゼロに近付くように、駆動系統１０および制動系統２０を動作させる制御である。運転支援装置３０の詳細については、後述する。

なお、運転支援装置３０は、複数の車間レンジの中から、車間距離の目標範囲として採用する車間レンジを切り替えて設定する。本実施の形態において、複数の車間レンジとは、予め定められた第１〜第５の車間レンジである。第１の車間レンジは、３０ｍ〜４０ｍ等の狭めの車間距離の範囲である。第２の車間レンジは、４０ｍ〜５０ｍ等のやや狭め車間距離の範囲である。第３の車間レンジは、５０ｍ〜６０ｍ等の普通の車間距離の範囲である。第４の車間レンジは、６０〜８０ｍ等のやや広めの車間距離の範囲である。そして、第５の車間レンジは、８０〜１００ｍ等の広めの車間距離の範囲である。

車間距離検出部４１は、車両１と先行車両との間の車間距離（以下、単に「車間距離」という）を計測（検出）し、計測結果を運転支援装置３０へ出力する。車間距離検出部４１には、例えばレーザレーダ、ミリ波レーダ、撮像装置等を単独または組み合わせて適用することができる。上述の運転支援装置３０は、車間距離検出部４１の検出結果に基づいて、定速走行中および追従走行中の駆動系統１０および制動系統２０の動作を制御する。

ＡＣＣ用操作部４２は、ＡＣＣを実行可能とするためのメインスイッチ、および、ＡＣＣの設定／解除を行うためのＡＣＣ設定スイッチを有する。また、ＡＣＣ用操作部４２は、車速の目標値を設定するための速度設定ボタン、および、車間距離を設定するための車間距離設定ボタンを含む。かかる車間距離設定ボタンは、上述の第１〜第５の車間レンジの中から１つを選択する操作を受け付けるボタンである。

なお、これらのスイッチおよびボタンは、タッチパネル付きディスプレイに表示されたユーザインタフェースであってもよい。ＡＣＣ用操作部４２は、ＡＣＣ用操作部４２において行われた操作の内容を示す操作信号を、運転支援装置３０へ出力する。上述の運転支援装置３０は、ＡＣＣ用操作部４２からの操作信号（ＡＣＣ用操作部４２を通じて行われる運転者の操作）に基づいて、自動走行制御に関する情報を設定する。

アクセル操作検出部４３は、車両を加速させるためのアクセルペダルが踏み込まれたか否か、および、アクセルペダルの踏み込み量を検出し、検出結果を、運転支援装置３０へ出力する。運転支援装置３０は、アクセルペダルの踏み込み量に基づいて、エンジン用ＥＣＵ１８および動力伝達用ＥＣＵ１９に駆動指令を送出する。

ブレーキ操作検出部４４は、常用ブレーキ２１を動作させるためのブレーキペダルが踏み込まれたか否か、および、ブレーキペダルの踏み込み量を検出する。また、ブレーキ操作検出部４４は、リターダ２２または排気ブレーキ２３を動作させる補助ブレーキレバーが操作されたか否かを検出する。そして、ブレーキ操作検出部４４は、ブレーキペダルおよび補助ブレーキレバーに関する検出結果を、運転支援装置３０へ出力する。上述の運転支援装置３０は、ブレーキペダルの踏み込み量に基づいて、ブレーキ用ＥＣＵ２４に制動指令を送出する。また、運転支援装置３０は、補助ブレーキレバーの操作に基づいて、リターダ２２または排気ブレーキ２３のオン／オフ動作を制御する。

車速センサ４５は、例えば推進軸１４に取り付けられ、車速を検出し、検出結果を、運転支援装置３０へ出力する。

情報出力部５０は、例えば、スピーカ、および、いわゆるインストルメント・パネルやあるいはナビゲーションシステムのディスプレイ（図示略）等の表示部（ディスプレイ）を含む。運転支援装置３０は、情報出力部５０を用いて、例えばスピードメータ、タコメータ、燃料計、水温計、距離計等の各種計器類、および自動走行制御に関する情報の表示や、警報音の出力等を行う。

なお、エンジン用ＥＣＵ１８、動力伝達用ＥＣＵ１９、ブレーキ用ＥＣＵ２４、および運転支援装置３０は、図示しないが、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、制御プログラムを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶媒体、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の作業用メモリ、および通信回路をそれぞれ有する。この場合、例えば、運転支援装置３０を構成する後述の各部の機能は、ＣＰＵが制御プログラムを実行することにより実現される。なお、エンジン用ＥＣＵ１８、動力伝達用ＥＣＵ１９、ブレーキ用ＥＣＵ２４、および運転支援装置３０の全部または一部は、一体的に構成されていてもよい。

このような構成を有する車両１は、運転支援装置３０により、運転者の操作に基づく通常の走行だけでなく、車速や車間距離等に基づく自動走行制御による走行を行うことができる。

＜運転支援装置の構成＞
次に、運転支援装置３０の構成について説明する。

図２は、運転支援装置３０の構成の一例を示す図である。

図２に示すように、運転支援装置３０は、情報格納部３１、情報取得部３２、車間レンジ設定部３３、走行制御部３４、制御調整部３５、および警報出力部３６を有する。

情報格納部３１は、上述の車間レンジ毎に追従走行制御における走行フィーリングを変化させるための走行制御情報を、予め格納している。走行制御情報の詳細については、後述する。

情報取得部３２は、例えばＡＣＣ用操作部４２からの入力情報に基づいて、車速の目標値を取得し、取得した目標値を走行制御部３４へ出力する。なお、情報取得部３２は、例えば、車速の目標値を、現在の車速や、走行中の道路の制限速度情報等に基づいて、適宜設定してもよい。

また、情報取得部３２は、車速センサ４５および車間距離検出部４１からの入力情報に基づいて、車速と、車両１に対する先行車両の相対速度（以下、単に「相対速度」という）と、車間距離とを取得する。例えば、情報取得部３２は、入力情報を記録し、車間距離の時間変化から、相対速度を算出する。そして、情報取得部３２は、取得した車速、相対速度、および車間距離を、走行制御部３４へ出力する。

車間レンジ設定部３３は、車間距離の目標範囲である車間レンジを、上述の複数の車間レンジの間で切り替えて設定する。より具体的には、車間レンジ設定部３３は、上述の第１〜第５の車間レンジのうちいずれか１つを車間距離の目標範囲として選択し、選択結果を走行制御部３４および制御調整部３５へ通知する。

例えば、車間レンジ設定部３３は、上述の第１〜第５の車間レンジのそれぞれを示す画像を、ＡＣＣ用操作部４２の車間距離設定ボタンの切り替え操作に応じて、情報出力部５０に切り替えながら表示する。そして、車間レンジ設定部３３は、車間距離設定ボタンの決定操作が行われた車間レンジを、車間距離の目標範囲とする。車間レンジ設定部３３は、設定された車間レンジを示す情報を、情報出力部５０に表示させてもよい。

走行制御部３４は、車速、相対速度、および車間距離のうち少なくとも１つが、それぞれの目標値に近付くように、車両１の駆動系統１０および制動系統２０を制御する。すなわち、走行制御部３４は、上述の自動走行制御を行う。

本実施の形態において、走行制御部３４は、車速とその目標値との差分、および、相対速度とその目標値との差分に対して比例制御（Ｐ制御）を行い、車間距離とその目標値（設定されている車間レンジ）との差分に対して積分制御（Ｉ制御）を行う。これにより、走行制御部３４は、これらの差分のそれぞれを０に近付ける加減速度を、加減速度の目標値（以下「目標加減速度」という）として算出し、算出された目標加減速度に基づいて、車両１の加速および減速を行う。

すなわち、走行制御部３４は、駆動系統１０および制動系統２０に対する制御値を操作量とし、設定されている車間レンジと車間距離との差分（以下「距離誤差」という）および相対速度を制御量とし、ゼロを距離誤差および相対速度の目標値とするフィードバック制御を、追従走行制御として行う。かかる追従走行制御の詳細については、後述する。

また、走行制御部３４は、所定のタイミングで自動走行制御を解除し、その旨を警報出力部３６へ通知する。例えば、走行制御部３４は、車速が３５ｋｍ／ｈ等の所定の閾値まで低下したとき、自動走行制御を解除し、運転者の操作による通常の走行に切り替える。なお、走行制御部３４は、車速が１５ｋｍ／ｈ等に低下するまでの間、ＡＣＣのうち主ブレーキの制御のみを維持してもよい。

なお、走行制御部３４は、ＡＣＣが働いていないとき、アクセル、ブレーキ、シフトレバー、およびハンドル等の操作インタフェース（いずれも図示せず）の操作に基づいて、駆動系統１０および制動系統２０を含む車両１の各部を制御する。かかる制御は、従来の車両における通常走行における制御と同一であるため、ここでの説明を省略する。

制御調整部３５は、設定される車間レンジに応じて、上述の比例制御における比例動作に用いられるＰゲイン、および、上述の積分制御における積分動作に用いられるＩゲインを変化させる、ゲイン設定を行う。かかるゲイン設定により、制御調整部３５は、複数の車間レンジの間で、走行制御部３４の追従走行制御の特性を変化させる。ゲイン設定の詳細については、後述する。

警報出力部３６は、走行制御部３４において自動走行制御が解除されるとき、情報出力部５０を用いて、警報出力を開始させる。警報出力は、例えば、情報出力部５０のスピーカからの警報音の出力である。

このような運転支援装置３０は、追従走行制御における車間距離の目標範囲である車間レンジを、複数の車間レンジの間で切り替えて設定するとともに、複数の車間レンジの間で、追従走行制御の特性（フィードバック制御の特性）を変化させることができる。

＜追従走行制御＞
ここで、走行制御部３４が行う追従走行制御の詳細について説明する。

図３は、走行制御部３４が行う追従走行制御の制御系の構成を模式的に示す図である。

図３に示すように、走行制御部３４が行う追従走行制御の制御系１００は、比例動作（Ｐ制御）および積分動作（Ｉ制御）を行うＰＩ制御系である。制御系１００の操作対象は、車両１の駆動系統１０および制動系統２０である。

より具体的には、制御系１００の操作量（操作対象への入力）は、駆動系統１０および制動系統２０に対して与える制御値であり、例えば、目標加減速度Ａである。そして、制御系１００の制御量（操作対象からの出力）は、駆動系統１０および制動系統２０出力を示す制御量であり、例えば、相対速度ｖｒおよび距離誤差（設定されている車間レンジと車間距離との差分）Δｄである。この場合、走行制御部３４は、例えば、距離誤差Δｄを、車間距離から、設定されている車間レンジのうち車間距離に最も近い値を除することにより算出する。そして、制御系１００の制御量の目標値は、例えば、相対速度ｖｒおよび距離誤差Δｄの両方において、ゼロである。

制御系１００は、相対速度ｖｒに対して、例えば以下の式（１）で表される比例動作を行うことにより、相対速度ｖｒを目標相対速度であるゼロに近付ける。

ここで、ｅ_ｐは、相対速度ｖｒの目標値０に対する偏差であり、−ｖｒである。また、Ｋ_ｐは、Ｐゲイン（Ｐゲイン）であり、相対速度ｖｒの偏差ｅ_ｐに対してどの程度の大きさで目標加減速度を増減させるかを決定する正の値のパラメータである。

また、制御系１００は、距離誤差Δｄに対して、以下の式（２）で表される積分動作を行うことにより、距離誤差Δｄを目標距離誤差であるゼロに近付ける。

ここで、ｅ_iは、距離誤差Δｄの目標値０に対する偏差であり、−Δｄである。また、Ｋ_ｉは、Ｉゲイン（Ｉゲイン）であり、距離誤差Δｄの偏差ｅ_iに対してどの程度の大きさで目標加減速度を増減させるかを決定する正の値のパラメータである。

走行制御部３４は、式（１）、（２）により得られた値を、桁調整等の所定の処理を行って加算し、加算により得られた値を目標加減速度Ａとする。

このようなＰＩ制御を、駆動系統１０に対して与える制御値のみならず、制動系統２０に対して与える制御値にも適用することにより、車間距離を目標範囲に近付ける制御を、効率良く行うことができる。

相対速度ｖｒの偏差ｅ_ｐおよび距離誤差Δｄの偏差ｅ_iが大きいとしても、急激な加速や減速が行われることは好ましくない。したがって、走行制御部３４は、加減速度がある範囲に抑えられるような値をＰゲインＫ_ｐおよびＩゲインＫ_ｉとして使用し、ある程度の時間を掛けて相対速度ｖｒおよび距離誤差Δｄをゼロに近付ける。

すなわち、追従走行制御における車両１の加減速度の大きさは、相対速度ｖｒの偏差ｅ_ｐおよび距離誤差Δｄの偏差ｅ_iだけではなく、ＰゲインＫ_ｐおよびＩゲインＫ_ｉの大きさによって決定される。

ところが、車間距離を設定された車間レンジに一致させることの緊急度、つまり、比較的大きい加速や減速を行ってまで相対速度ｖｒや距離誤差Δｄをゼロに短時間で近付けることの必要性は、車間レンジによって異なる。そこで、制御調整部３５は、情報格納部３１に格納された、車間レンジ毎にＰゲインＫ_ｐおよびＩゲインＫ_ｉを記述した走行制御情報から、設定された車間レンジに対応するＰゲインＫ_ｐおよびＩゲインＫ_ｉを抽出して走行制御部３４に設定する。

＜走行制御情報＞
次に、情報格納部３１が格納する走行制御情報について説明する。

走行制御情報は、上述の通り、車間レンジ毎にＰゲインＫ_ｐおよびＩゲインＫ_ｉを記述した情報である。走行制御情報は、走行制御情報は、例えば、複数のＰゲインテーブル、複数のＩゲインテーブル、および、テーブル情報を含む。

図４は、情報格納部３１に格納された複数のＰゲインテーブルの一例を示す図である。

図４に示すように、情報格納部３１には、例えば、第１〜第５のＰゲインテーブル１１０_１〜１１０_５が格納されている。第１〜第５のＰゲインテーブル１１０_１〜１１０_５は、後述するが、上述の第１〜第５の車間レンジにそれぞれ対応している。各Ｐゲインテーブル１１０は、相対速度ｖｒと距離誤差Δｄとの組み合わせ毎に、Ｐゲイン（比例ゲイン）Ｋ_ｐを記述している。

各Ｐゲインテーブル１１０は、例えば、相対速度ｖｒがゼロにより近いほど、および、距離誤差Δｄがゼロにより近いほど、より小さい値のＰゲインＫ_ｐを記述する。また、同じ相対速度ｖｒと距離誤差Δｄとの組合せであっても、例えば、第１〜第５のＰゲインテーブル１１０_１〜１１０_５の順に、より小さいＰゲインＫ_ｐの値が記述される。すなわち、車間レンジがよりゼロに近いものに対応するＰゲインテーブル１１０ほど、より大きいＰゲインＫ_ｐを記述している。

図５は、情報格納部３１に格納された複数のＩゲインテーブルの一例を示す図である。

図５に示すように、情報格納部３１には、例えば、第１〜第５のＩゲインテーブル１２０_１〜１２０_５が格納されている。第１〜第５のＩゲインテーブル１２０_１〜１２０_５は、後述するが、上述の第１〜第５の車間レンジにそれぞれ対応している。各Ｉゲインテーブル１２０は、相対速度ｖｒと距離誤差Δｄとの組み合わせ毎に、Ｉゲイン（比例ゲイン）Ｋ_ｉを記述している。

各Ｐゲインテーブル１２０は、例えば、相対速度ｖｒがゼロにより近いほど、および、距離誤差Δｄがゼロにより近いほど、より小さい値のＩゲインＫ_ｉを記述する。また、相対速度ｖｒと距離誤差Δｄとの組合せが同一であっても、例えば、第１〜第５のＩゲインテーブル１２０_１〜１２０_５の順に、より小さいＩゲインＫ_ｉの値が記述される。すなわち、車間レンジがよりゼロに近いものに対応するＩゲインテーブル１２０ほど、より大きいＩゲインＫ_ｉを記述している。

図６は、テーブル情報の一例を示す図である。

図６に示すように、テーブル情報１３０は、車間レンジ毎に、当該車間レンジが選択されているときに使用すべきＰゲインテーブル１１０およびＩゲインテーブル１２０を規定する。例えば、第１の車間レンジに対して、第１のＰゲインテーブル１１０_１および第１のＩゲインテーブル１２０_１が対応付けられている。これは、第１の車間レンジが車間距離の目標範囲として設定されているとき、第１のＰゲインテーブル１１０_１のＰゲインＫ_ｐおよび第１のＩゲインテーブル１２０_１のＩゲインＫ_ｉを、追従走行制御の制御系１００（図３参照）に適用すべきであるということを示す。

このように、情報格納部３１が格納する走行制御情報は、設定されている車間レンジがよりゼロに近いほど、より大きいＰゲインＫ_ｐおよびＩゲインＫ_ｉを規定した情報となっている。

＜ゲイン設定＞
次に、追従走行制御の制御系で使用するゲインの設定について説明する。

制御調整部３５は、車間距離の目標範囲となる車間レンジが設定される毎に、テーブル情報１３０（図６参照）を参照して、設定された車間レンジに対応するＰゲインテーブル１１０およびＩゲインテーブル１２０（図４および図５参照）を特定する。そして、制御調整部３５は、特定したＰゲインテーブル１１０およびＩゲインテーブル１２０を取得し、走行制御部３４に設定（出力）する。

走行制御部３４は、設定されたＰゲインテーブル１１０およびＩゲインテーブル１２０から、相対速度ｖｒと距離誤差Δｄとの組み合わせに対応するＰゲインＫ_ｐおよびＩゲインＫ_ｉを逐次取得する。そして、走行制御部３４は、追従走行制御の制御系１００(図３参照)の比例動作および積分動作（式（１）および式（２）参照）に用いる。

上述の通り、設定されている車間レンジがよりゼロに近いほど、より大きいＰゲインＫ_ｐおよびＩゲインＫ_ｉが使用される。そして、ＰゲインＫ_ｐおよびＩゲインＫ_ｉが大きいほど、相対速度ｖｒと距離誤差Δｄとの組合せが同一であっても、より大きい目標加減速度が出力される。

したがって、走行制御部３４は、例えば、「普通」である第３の車間レンジが設定されている時に比べて、「狭め」である第１の車間レンジが設定されている時の方が、より大きい加減速度を決定して、より積極的に車間距離を車間レンジに収束させる。また、走行制御部３４は、例えば、「普通」である第３の車間レンジが設定されている時に比べて、「広め」である第５の車間レンジが設定されている時の方が、より小さい加減速度を決定して、より穏やかに車間距離を車間レンジに収束させる。

このような走行フィーリングの違いは、車間距離を目標範囲に一致させることの緊急度の違いとマッチしている。すなわち、走行制御部３４は、かかる緊急度が高い場合、車間距離を車間レンジに速やかに収束させ、かかる緊急度が低い場合、加速や減速を必要最小限に抑えて、車間距離を車間レンジに緩やかに収束させる。

＜運転支援装置の動作＞
次に、運転支援装置３０の動作について説明する。ここでは、ＡＣＣに関する動作に着目して説明を行う。

運転支援装置３０は、例えば、ＡＣＣ用操作部４２においてＡＣＣ開始操作が行われると、以下に説明する処理を開始する。情報取得部３２は、車速が所定値（例えば３５ｋｍ／ｈ）に満たない場合や、車速が他の所定値（例えば１１０ｋｍ／ｈ）を超えている場合、ＡＣＣ開始操作を無効としてもよい。また、運転支援装置３０は、例えば、車速が３５ｋｍ／ｈ等の所定値に低下したとき、あるいは、ＡＣＣ用操作部４２におけるＡＣＣ解除操作が行われたとき、以下に説明する処理を終了する。

図７は、運転支援装置３０の動作の一例を示すフローチャートである。

ステップＳ１１００において、制御調整部３５は、車間距離の目標範囲となる車間レンジを、第３の車間レンジ等の初期値に設定する。

ステップＳ１２００において、車間レンジ設定部３３は、車間レンジの設定を変更する操作が行われたか否かを判定する。車間レンジ設定部３３は、車間レンジの設定を変更する操作が行われた場合（Ｓ１２００：ＹＥＳ）、処理をステップＳ１３００へ進める。また、車間レンジ設定部３３は、車間レンジの設定を変更する操作が行われていない場合（Ｓ１２００：ＮＯ）、処理を後述のステップＳ１４００へ進める。

ステップＳ１３００において、制御調整部３５は、設定されている車間レンジに対応するＰゲインテーブル１１０およびＩゲインテーブル１２０（図４および図５参照）を、走行制御部３４へ渡して、これらを使用テーブルとして設定する。

ステップＳ１４００において、情報取得部３２は、車速ｖ、相対速度ｖｒ、車間距離ｄを取得し、運転支援装置３０のメモリ等に記録する。

ステップＳ１５００において、走行制御部３４は、目標加減速度Ａを決定する。定速走行制御の場合、走行制御部３４は、例えば、設定された車速の目標値に近付くように、ＰＩ制御等により目標加減速度Ａを決定する。また、追従走行制御の場合、走行制御部３４は、制御調整部３５により設定されているＰゲインテーブル１１０およびＩゲインテーブル１２０を使用したＰＩ制御（図３参照）により、相対速度ｖｒおよび車間距離ｄに基づいて、目標加減速度Ａを決定する。ここで、目標加減速度Ａは、速度の単位時間当たりの変化量であり、加速の場合に正の値を取り、減速の場合に負の値を取る値である。

ステップＳ１６００において、走行制御部３４は、目標加減速度Ａが所定の閾値α（但し、α＞０）よりも大きいか否かを判定する。走行制御部３４は、目標加減速度Ａが閾値αよりも大きい場合（Ｓ１６００：ＹＥＳ）、処理をステップＳ１７００へ進める。また、走行制御部３４は、目標加減速度Ａが閾値α以下である場合（Ｓ１６００：ＮＯ）、処理を後述のステップＳ１８００へ進める。

ステップＳ１７００において、走行制御部３４は、車両１の加減速度が目標加減速度Ａに近付くように、エンジン１１の燃料噴射量を増加させ、車両１を加速させる。

ステップＳ１８００において、走行制御部３４は、目標加減速度Ａが所定の閾値β（但し、β＜０）よりも小さいか否かを判定する。走行制御部３４は、目標加減速度Ａが閾値βよりも小さい場合（Ｓ１８００：ＹＥＳ）、処理をステップＳ１９００へ進める。また、走行制御部３４は、目標加減速度Ａが閾値β以上である場合（Ｓ１８００：ＮＯ）、処理を後述のステップＳ２０００へ進める。なお、目標加減速度Ａが閾値β以上である場合、走行制御部３４は、処理をステップＳ１２００へ戻してもよい。

ステップＳ１９００において、走行制御部３４は、車両１の加減速度が目標加減速度Ａに近付くように、エンジン１１の燃料噴射量を減少させ、車両１を減速させる。

ステップＳ２０００において、走行制御部３４は、目標加減速度Ａが所定の閾値γ（但し、γ＜β）よりも小さいか否かを判定する。走行制御部３４は、目標加減速度Ａが閾値γよりも小さい場合（Ｓ２０００：ＹＥＳ）、処理をステップＳ２１００へ進める。また、走行制御部３４は、目標加減速度Ａが閾値γ以上である場合（Ｓ２０００：ＮＯ）、処理を後述のステップＳ２２００へ進める。なお、目標加減速度Ａが閾値γ以上である場合、走行制御部３４は、処理をステップＳ１２００へ戻してもよい。

ステップＳ２１００において、走行制御部３４は、車両１の加減速度が目標加減速度Ａに近付くように、補助ブレーキを作動させ、車両１を減速させる。

ステップＳ２２００において、走行制御部３４は、目標加減速度Ａが所定の閾値δ（但し、δ＜γ）よりも小さいか否かを判定する。走行制御部３４は、目標加減速度Ａが閾値δよりも小さい場合（Ｓ２２００：ＹＥＳ）、処理をステップＳ２３００へ進める。また、走行制御部３４は、目標加減速度Ａが閾値δ以上である場合（Ｓ２２００：ＮＯ）、処理をステップＳ１２００へ戻す。

ステップＳ２３００において、走行制御部３４は、車両１の加減速度が目標加減速度Ａに近付くように、主ブレーキを作動させ、車両１を減速させる。

このような動作により、運転支援装置３０は、設定される車間レンジに応じて、車両１を加減速度させるフィードバック制御の特性を変化させることができる。

＜本実施の形態の効果＞
以上のように、本実施の形態に係る運転支援装置３０は、車両１に対する先行車両の相対速度、および、車両１と先行車両との間の車間距離を取得する情報取得部３２と、車間距離の目標範囲である車間レンジを、複数の車間レンジの間で切り替えて設定する車間レンジ設定部３３とを有する。また、運転支援装置３０は、車両１の駆動系統１０および制動系統２０に対する制御値を操作量とし、設定されている車間レンジと車間距離との差分である距離誤差および相対速度を制御量とし、ゼロを距離誤差および相対速度の目標値とするフィードバック制御により、車両１の加速および減速を行う、自動走行制御を行う走行制御部３４を有する。そして、運転支援装置３０は、複数の車間レンジの間で、上記フィードバック制御の特性を変化させる制御調整部３５を有する。

これにより、本実施の形態に係る運転支援装置３０は、車間レンジ毎に異なる、車間距離を車間レンジに収めることの緊急度に適合した形で、車間レンジ毎に異なる走行フィーリング（目標加減速度の大きさ）を実現することができる。したがって、本実施の形態に係る運転支援装置３０は、より快適な車両走行を実現することができる。

＜本実施の形態の変形例＞
なお、切り替えて設定することが可能な車間レンジの数、それぞれの車間レンジ（車間距離の範囲）、および設定手法は、上述の例に限定されない。例えば、切り替えて設定することが可能な車間レンジは、「狭め」、「普通」、「広め」の３つであってもよい。また、車間距離の目標範囲となる車間レンジは、運転支援装置３０が、車速等の走行環境に基づき自動で設定してもよい。

また、車間レンジに応じて特性を変化させる対象となる自動走行制御のフィードバック制御、および、変化の対象となるパラメータは、上述の例に限定されない。かかるフィードバック制御は、例えば、微分動作を含むＰＩＤ制御、フィードフォワード制御と組み合わせた制御、目標加速度値のみを決定する制御等であってもよい。また、制御調整部３５は、車間レンジに応じて、Ｐゲインのみ、あるいは、Ｉゲインのみを変化させてもよい。

また、運転支援装置３０は、ユーザ操作等に応じて、使用するＰゲインテーブルおよびＩゲインテーブルを、車間レンジによらず固定としてもよい。

また、走行制御部３４が行う自動走行制御の内容は、上述の例に限定されるものではなく、例えば、車間距離のみについて所定の目標値に近付くように、所定の加減速度の範囲内で車両１の加減速を制御するものであってもよい。

また、走行制御部３４が自動走行制御の解除のトリガとするタイミングは、上述の例に限定されるものではなく、相対速度、車間距離、あるいは自動走行制御が開始されてからの経過時間が所定の条件を満たすことになったタイミングであってもよい。

なお、以上説明した運転支援装置３０の構成の一部は、運転支援装置３０の構成の他の部分と物理的に離隔していてもよい。この場合、それらの構成は、互いに通信を行うための通信部をそれぞれ備える必要がある。

＜本開示のまとめ＞
本開示の運転支援装置は、車両の運転を支援する運転支援装置であって、前記車両に対する先行車両の相対速度、および、前記車両と前記先行車両との間の車間距離を取得する情報取得部と、前記車間距離の目標範囲である車間レンジを、複数の車間レンジの間で切り替えて設定する車間レンジ設定部と、前記車両の駆動系統および制動系統に対する制御値を操作量とし、設定されている前記車間レンジと前記車間距離との差分である距離誤差および前記相対速度を制御量とし、ゼロを前記距離誤差および前記相対速度の目標値とし、前記相対速度の前記目標値に対する偏差値に比例して前記操作量を変化させる比例動作と、前記距離誤差の前記目標値に対する偏差値の時間積分に比例して前記操作量を変化させる積分動作とを行うＰＩ制御により、前記車両の加速および減速を含む、自動走行制御を行う走行制御部と、前記複数の車間レンジのそれぞれに応じて設定された、前記距離誤差および前記相対速度のそれぞれがゼロにより近いほど、より小さい値の前記比例動作のＰゲインが定められた複数のＰゲインテーブル、および、前記距離誤差および前記相対速度のそれぞれがゼロにより近いほど、より小さい値の前記積分動作のＩゲインが定められた複数のＩゲインテーブルを格納する情報格納部と、設定された前記車間レンジに対応する前記Ｐゲインテーブルおよび前記Ｉゲインテーブルに基づいて、前記Ｐゲインおよび前記Ｉゲインを変化させる制御調整部と、を有し、前記複数のＰゲインテーブルおよび前記複数のＩゲインテーブルでは、前記距離誤差および前記相対速度との組合せが同一であっても、対応する前記車間レンジが小さいほど、より大きい前記Ｐゲインおよび前記Ｉゲインが設定されている。

なお、上記運転支援装置において、前記フィードバック制御は、前記相対速度の前記目標値に対する偏差値に比例して前記操作量を変化させる比例動作と、前記距離誤差の前記目標値に対する偏差値の時間積分に比例して前記操作量を変化させる積分動作とを行うＰＩ制御を含み、前記制御調整部は、設定される前記車間レンジに応じて、前記比例動作のＰゲインおよび前記積分動作のＩゲインを変化させてもよい。

また、上記運転支援装置において、前記制御調整部は、設定されている前記車間レンジがよりゼロに近いほど、より大きい前記Ｐゲインおよび前記Ｉゲインを決定してもよい。

本開示の運転支援方法は、本開示の運転支援装置は、車両の運転を支援する運転支援装置であって、前記車両に対する先行車両の相対速度、および、前記車両と前記先行車両との間の車間距離を取得する情報取得部と、前記車間距離の目標範囲である車間レンジを、複数の車間レンジの間で切り替えて設定する車間レンジ設定部と、前記車両の駆動系統および制動系統に対する制御値を操作量とし、設定されている前記車間レンジと前記車間距離との差分である距離誤差および前記相対速度を制御量とし、ゼロを前記距離誤差および前記相対速度の目標値とし、前記相対速度の前記目標値に対する偏差値に比例して前記操作量を変化させる比例動作と、前記距離誤差の前記目標値に対する偏差値の時間積分に比例して前記操作量を変化させる積分動作とを行うＰＩ制御により、前記車両の加速および減速を含む、自動走行制御を行う走行制御部と、前記複数の車間レンジのそれぞれに応じて設定された、前記距離誤差および前記相対速度のそれぞれがゼロにより近いほど、より小さい値の前記比例動作のＰゲインが定められた複数のＰゲインテーブル、および、前記距離誤差および前記相対速度のそれぞれがゼロにより近いほど、より小さい値の前記積分動作のＩゲインが定められた複数のＩゲインテーブルを格納する情報格納部と、設定された前記車間レンジに対応する前記Ｐゲインテーブルおよび前記Ｉゲインテーブルに基づいて、前記Ｐゲインおよび前記Ｉゲインを変化させる制御調整部と、を有し、前記複数のＰゲインテーブルおよび前記複数のＩゲインテーブルでは、前記距離誤差および前記相対速度との組合せが同一であっても、対応する前記車間レンジが小さいほど、より大きい前記Ｐゲインおよび前記Ｉゲインが設定されている。

本開示の運転支援装置および運転支援方法は、より快適な車両走行を実現することができる運転支援装置および運転支援方法として有用である。

１ 車両
１０ 駆動系統
１１ エンジン
１２ クラッチ
１３ 変速機
１４ 推進軸
１５ 差動装置
１６ 駆動軸
１７ 車輪
１８ エンジン用ＥＣＵ
１９ 動力伝達用ＥＣＵ
２０ 制動系統
２１ 常用ブレーキ
２２ リターダ
２３ 排気ブレーキ
２４ ブレーキ用ＥＣＵ
３０ 運転支援装置
３１ 情報格納部
３２ 情報取得部
３３ 車間レンジ設定部
３４ 走行制御部
３５ 制御調整部
３６ 警報出力部
４１ 車間距離検出部
４２ ＡＣＣ用操作部
４３ アクセル操作検出部
４４ ブレーキ操作検出部
４５ 車速センサ
５０ 情報出力部

Claims (2)

1. 車両の運転を支援する運転支援装置であって、
   前記車両に対する先行車両の相対速度、および、前記車両と前記先行車両との間の車間距離を取得する情報取得部と、
   前記車間距離の目標範囲である車間レンジを、複数の車間レンジの間で切り替えて設定する車間レンジ設定部と、
   前記車両の駆動系統および制動系統に対する制御値を操作量とし、設定されている前記車間レンジと前記車間距離との差分である距離誤差および前記相対速度を制御量とし、ゼロを前記距離誤差および前記相対速度の目標値とし、前記相対速度の前記目標値に対する偏差値に比例して前記操作量を変化させる比例動作と、前記距離誤差の前記目標値に対する偏差値の時間積分に比例して前記操作量を変化させる積分動作とを行うＰＩ制御により、前記車両の加速および減速を含む、自動走行制御を行う走行制御部と、
   前記複数の車間レンジのそれぞれに応じて設定された、前記距離誤差および前記相対速度のそれぞれがゼロにより近いほど、より小さい値の前記比例動作のＰゲインが定められた複数のＰゲインテーブル、および、前記距離誤差および前記相対速度のそれぞれがゼロにより近いほど、より小さい値の前記積分動作のＩゲインが定められた複数のＩゲインテーブルを格納する情報格納部と、
   設定された前記車間レンジに対応する前記Ｐゲインテーブルおよび前記Ｉゲインテーブルに基づいて、前記Ｐゲインおよび前記Ｉゲインを変化させる制御調整部と、を有し、
   前記複数のＰゲインテーブルおよび前記複数のＩゲインテーブルでは、前記距離誤差および前記相対速度との組合せが同一であっても、対応する前記車間レンジが小さいほど、より大きい前記Ｐゲインおよび前記Ｉゲインが設定されている、
   運転支援装置。
2. 車両の運転を支援する運転支援方法であって、
   前記車両に対する先行車両の相対速度、および、前記車両と前記先行車両との間の車間距離の取得を開始するステップと、
   前記車間距離の目標範囲である車間レンジを、複数の車間レンジの間で切り替えて設定するステップと、
   前記車両の駆動系統および制動系統に対する制御値を操作量とし、設定されている前記車間レンジと前記車間距離との差分である距離誤差および前記相対速度を制御量とし、ゼロを前記距離誤差および前記相対速度の目標値とし、前記相対速度の前記目標値に対する偏差値に比例して前記操作量を変化させる比例動作と、前記距離誤差の前記目標値に対する偏差値の時間積分に比例して前記操作量を変化させる積分動作とを行うＰＩ制御により、前記車両の加速および減速を含む、自動走行制御を開始するステップと、
   前記複数の車間レンジのそれぞれに応じて設定された、前記距離誤差および前記相対速度のそれぞれがゼロにより近いほど、より小さい値の前記比例動作のＰゲインが定められた複数のＰゲインテーブル、および、前記距離誤差および前記相対速度のそれぞれがゼロにより近いほど、より小さい値の前記積分動作のＩゲインが定められた複数のＩゲインテーブルを格納する情報格納部から、設定された前記車間レンジに対応する前記Ｐゲインテーブルおよび前記Ｉゲインテーブルを取得するステップと、
   取得された前記Ｐゲインテーブルおよび前記Ｉゲインテーブルに基づいて、前記Ｐゲインおよび前記Ｉゲインを変化させるステップと、を有し、
   前記複数のＰゲインテーブルおよび前記複数のＩゲインテーブルでは、前記距離誤差および前記相対速度との組合せが同一であっても、対応する前記車間レンジが小さいほど、より大きい前記Ｐゲインおよび前記Ｉゲインが設定されている、
   運転支援方法。

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