JP7211387B2 - 運転支援装置及び運転支援方法 - Google Patents

Description

本開示は、車両の運転を支援する運転支援装置及び運転支援方法に関する。

近年、車両の運転を支援する１つの技術として、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の相対速度、及び先行車との間の車間距離等を取得し、車速や先行車との車間距離が一定に保たれるように、車両の駆動系及び制動系を制御する技術である。

特開平７－１７２９５号公報

ＡＣＣ実行中に、ターゲットにしていた先行車と自車との間に他車が割り込んできた場合を想定する。この場合、ＡＣＣのターゲットが他車に変わり、車間距離が目標車間距離と比較して急に短くなる。このとき、自車はＡＣＣによって他車との車間距離を目標車間距離まで広げようとするため、急減速を行うこととなる。特に、当該他車が減速しながら割り込んだ場合には、急減速の度合いがさらに大きくなる。

本開示は、以上の点を考慮してなされたものであり、不必要な急減速を行うことなく、先行車との車間距離を適切に確保することができる、運転支援装置及び運転支援方法を提供する。

本開示の運転支援装置の一つの態様は、
車両の運転を支援する運転支援装置であって、
自車から先行車までの車間距離を検出する車間距離検出部と、
前記先行車の速度を検出する速度検出部と、
前記先行車の減速度を検出する減速度検出部と、
検出された前記速度及び前記減速度に基づいて、前記先行車の制動距離を推定する先行車制動距離推定部と、
前記先行車までの車間距離と、前記先行車の制動距離とに基づいて、自車の目標制動距離を算出する目標制動距離算出部と、
前記目標制動距離に基づいて、自車の制動を制御する制動制御部と、
を備える。

本開示の運転支援方法の一つの態様は、
車両の運転を支援する運転支援方法であって、
自車から先行車までの車間距離を検出するステップと、
前記先行車の速度を検出するステップと、
前記先行車の減速度を検出するステップと、
前記先行車の速度及び減速度に基づいて、前記先行車の制動距離を推定するステップと、
前記先行車までの車間距離と、前記先行車の制動距離とに基づいて、自車の目標制動距離を算出するステップと、
前記目標制動距離に基づいて、自車の制動を制御するステップと、
を含む。

本開示によれば、不必要な急減速を行うことなく、先行車との車間距離を適切に確保することができる。

実施の形態に係る運転支援装置が適用される車両の例を示す外観図 実施の形態の車両の構成を示すブロック図 自車の前方に割込車が割り込んだ様子を示す図 実施の形態による、ＡＣＣ時に割込があった際の減速制御の様子を示す図 実施の形態の運転支援装置の構成を示すブロック図 実施の形態の運転支援装置の動作の説明に供するフローチャート

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。

＜１＞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が適用される車両１の例を示す外観図である。また、図２は、車両１の構成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、図示及び説明を行う。

図１に示すように、車両１は、トレーラー２を連結して牽引することが可能なトラクタヘッド（牽引車）である。車両１は、エンジン及び駆動輪等の動力系統や運転席を含む車両本体部３と、車両本体部３に連結されるトレーラー２と、を有する。

図２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、及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、及び動力伝達用ＥＣＵ１９を有する。

エンジン用ＥＣＵ１８及び動力伝達用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の断接及び変速機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、及び駆動軸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）、及びブレーキ用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ーであり（以下「リターダー２２」と称する）、例えば、電磁式リターダーである。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）。リターダー２２及び排気ブレーキ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及びブレーキ用ＥＣＵ２４によって制御される。リターダー２２及び排気ブレーキ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。リターダー２２及び排気ブレーキ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、ミリ波レーダーやカメラからの情報を入力する。ミリ波レーダーやカメラからの情報は、車両前方の交通状況や道路状況を示す情報である。また、運転支援装置３０は、ＡＣＣ用操作部４１、アクセル操作検出部４３、ブレーキ操作検出部４４などを有する。

運転支援装置３０は、駆動系統１０及び制動系統２０の動作を制御するための制御信号を形成する。具体的には、運転支援装置３０は、ＡＣＣを実現するための目標加減速度を求め、これらを適宜エンジン用ＥＣＵ１８、動力伝達用ＥＣＵ１９及びブレーキ用ＥＣＵ２４に出力する。

なお、エンジン用ＥＣＵ１８、動力伝達用ＥＣＵ１９、ブレーキ用ＥＣＵ２４及び運転支援装置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、及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、及び運転支援装置３０の全部又は一部は、一体的に構成されていてもよい。

ＡＣＣ用操作部４１は、ＡＣＣを起動及び解除するためのＡＣＣオンオフスイッチを含む。また、ＡＣＣ用操作部４１は、ＡＣＣの各種設定を行うための設定スイッチを含む。ドライバーは、設定スイッチを操作することで、例えば目標車間距離及び目標自車速度を設定することができる。なお、これらのスイッチは、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によって具現化されていてもよい。

アクセル操作検出部４３は、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及び動力伝達用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、リターダー２２又は排気ブレーキ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、ブレーキペダル及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。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、リターダー２２又は排気ブレーキ２３のオン／オフ動作を制御する。

また、運転支援装置３０は、走行やＡＣＣに関する各種情報を情報出力部５０から出力する。例えば、ＡＣＣが作動中であることや、ＡＣＣが解除されたことを示す表示や音が情報出力部５０から出力される。

＜２＞ＡＣＣ時に割込があった際の減速制御
次に、本実施の形態による、ＡＣＣ時に割込があった際の減速制御について説明する。

図３は、自車１の前方に割込車１００が割り込んだ様子を示す図である。割込車１００は減速しながら走行している。なお、本実施の形態において割込とは、自車１と同一の車線上の、ＡＣＣの目標車間距離Ｄよりも短い車間距離ｄの位置にターゲットの車両とは別の車両が入ってくることを意味する。

図４は、本実施の形態による、ＡＣＣ時に割込があった際の減速制御の様子を示す図である。

自車１は、車間距離ｄの位置に割込車１００が入ると、割込車１００の速度ｖ_ｌ及び減速度α_１を検出する。そして、自車１は、割込車１００の速度ｖ_ｌ及び減速度α_１を用いて、割込車１００の制動距離ｄ_ｌを次式により推定する。
ｄ_ｌ ＝ （ｖ_ｌ ^２）／（２α_ｌ） ………（式１）

次に、自車１は、自車１の目標制動距離ｄ_ｔを算出する。この目標制動距離ｄ_ｔは、割込車１００の停車位置から目標停止車間距離ｄ_ｓだけ手前の位置で停車するための制動距離である。目標制動距離ｄ_ｔは、次式により算出できる。
ｄ_ｔ ＝ （ｖ_ｌ ^２）／（２α_ｌ） ＋ ｄ － ｄ_ｓ ………（式２）

自車１は、目標制動距離の位置で自車１が停止するように、自車の制動を制御する。

＜３＞運転支援装置の構成
図５は、本実施の形態の運転支援装置３０の構成を示すブロック図である。

運転支援装置３０は、ＡＣＣ部３１、車間距離検出部３２、減速度検出部３３ａ、速度検出部３３ｂ、先行車制動距離推定部３４、目標制動距離算出部３５及び制動制御部３６を有する。

ＡＣＣ部３１は、自車と先行車との相対速度及び車間距離に基づいて、自車を先行車に追従させるための目標加減速度を出力することにより、自動追従制御を実現する。また、ＡＣＣ部３１は、先行車が存在しない場合には、自車の速度を設定された一定速度にするための目標加速度を出力することにより、定速走行制御を実現する。

自動追従走行制御とは、所定の範囲に先行車が存在する場合に、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及び制動系統２０を動作させる制御である。定速走行制御とは、所定の範囲に先行車が存在しない場合に、車両１の走行速度が所定の目標値に近付くように、駆動系統１０及び制動系統２０を動作させる制御である。

車間距離検出部３２は、ミリ波レーダー、カメラなどにより得られた自車１前方の情報に基づいて自車１と先行車との間の車間距離ｄを計測（検出）し、計測結果をＡＣＣ部３１及び目標制動距離算出部３５に出力する。なお、車間距離検出部３２は、レーザーレーダーなどの他のセンサーからの情報に基づいて車間距離ｄを計測してもよい。

減速度検出部３３ａは、ミリ波レーダーにより得られた情報に基づいて、先行車（割込車１００）の減速度α_ｌを検出する。具体的には、ミリ波レーダーによって割込車１００の速度を２回測定し、その差分に基づいて減速度α_ｌを計算できる。

速度検出部３３ｂは、ミリ波レーダーにより得られた情報に基づいて、先行車（割込車１００）の速度ｖ_ｌを検出する。先行車（割込車１００）の減速度α_ｌ及び速度ｖ_ｌは、例えば５０［ｍ秒］毎に検出される。

先行車制動距離推定部３４は、検出された速度ｖ_ｌ及び減速度α_ｌに基づいて、先行車（割込車１００）の制動距離ｄ_ｌを推定する。具体的には、上述した（式１）により制動距離ｄ_ｌを推定する。

目標制動距離算出部３５は、先行車（割込車１００）までの車間距離ｄと、先行車（割込車１００）の制動距離ｄ_ｌとに基づいて、自車１の目標制動距離ｄ_ｔを算出する。具体的には、上述した（式２）により目標制動距離ｄ_ｔを算出する。

制動制御部３６は、目標制動距離ｄ_ｔの位置で自車１が停止するように、自車の制動を制御する。具体的には、制動制御部３６は、目標制動距離ｄ_ｔの位置で自車１が停止するような目標減速度を出力する。

＜４＞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。本実施の形態の運転支援装置３０は、特に、ＡＣＣ時に割込があった際の減速制御に特徴がある。よって、ここでは、図６を用いて、ＡＣＣ時に割込があった際の減速制御を中心に説明する。

運転支援装置３０は、ステップＳ１１で割込車１００を検出すると、ステップ１２に移る。なお、割込車１００は、カメラの情報などによって検出できる。

運転支援装置３０は、ステップＳ１２において、先行車（割込車１００）までの車間距離ｄが所定閾値（目標車間距離）Ｄ以下か否か判断し、ステップＳ１３において、先行車（割込車１００）が減速しているか否か判断する。

運転支援装置３０は、先行車（割込車１００）までの車間距離ｄが所定閾値Ｄ以下であり、かつ、先行車（割込車１００）が減速している場合に、ステップＳ１４に移って、特殊ＡＣＣを行う。特殊ＡＣＣとは、図４に示したような処理であり、減速度検出部３３ａ、速度検出部３３ｂ、先行車制動距離推定部３４、目標制動距離算出部３５及び制動制御部３６により行われる処理である。

これに対して、運転支援装置３０は、先行車までの車間距離ｄが所定閾値Ｄより大きい場合、或いは、先行車が減速していない場合には、ステップＳ１５に移って、ＡＣＣ部３１によって通常のＡＣＣを行う。つまり、先行車との車間距離ｄが目標車間距離Ｄとなるに自車の制動を制御する。

運転支援装置３０は、ステップＳ１４又はステップＳ１５の処理をある決まった期間（例えば１秒）行った後、再びステップＳ１２に戻って、同様の処理を繰り返す。このような処理を繰り返すうちに、割込車１００が定速或いは加速し始めた場合には、目標車間距離Ｄが確保されるので、ステップＳ１４の処理は行われず、ステップＳ１５の処理が行われるようになる。

本実施の形態の特殊ＡＣＣは、割込車１００が停車するといったワーストケースを想定して車間距離を確保したものである。言い換えると、本実施の形態の処理は、ワーストケースを想定しての処理ではあるけれども、停車までの時間を確保できるので、通常のＡＣＣのように、割込によって短くなった車間距離ｄを急いで目標車間距離Ｄに広げる場合と比較して、急減速を低減できる。

＜５＞実施の形態の効果
以上説明したように、本実施の形態によれば、運転支援装置３０は、自車１から先行車までの車間距離ｄを検出する車間距離検出部３２と、先行車の速度ｖ_ｌを検出する速度検出部３３ｂと、先行車の減速度α_ｌを検出する減速度検出部３３ａと、検出された速度ｖ_ｌ及び減速度α_ｌに基づいて、先行車の制動距離ｄ_ｌを推定する先行車制動距離推定部３４と、先行車までの車間距離ｄと先行車の制動距離ｄ_ｌとに基づいて、自車１の目標制動距離ｄ_ｔを算出する目標制動距離算出部３５と、目標制動距離ｄ_ｔに基づいて、自車１の制動を制御する制動制御部３６と、を有する。

これにより、不必要な急減速（つまり車間距離ｄを目標車間距離Ｄに広げようとすることに起因する急減速）を行うことなく、先行車との車間距離を適切に確保することができる。

上述の実施の形態は、本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することの無い範囲で、様々な形で実施することができる。

上述の実施の形態では、本発明の運転支援装置及び方法を適用する車両１がトレーラー２を連結して牽引することが可能なトラクタヘッドである場合について述べたが、本発明が適用可能な車両はこれに限らず、例えば乗用車などの車両であってもよい。

本開示の運転支援装置及び運転支援方法は、不必要な急減速を行うことなく、先行車との車間距離を適切に確保することができる運転支援装置及び運転支援方法として有用である。

１ 車両（自車）
２ トレーラー
３ 車両本体部
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 リターダー
２３ 排気ブレーキ
２４ ブレーキ用ＥＣＵ
３０ 運転支援装置
３１ ＡＣＣ部
３２ 車間距離検出部
３３ａ 減速度検出部
３３ｂ 速度検出部
３４ 先行車制動距離推定部
３５ 目標制動距離算出部
３６ 制動制御部
４１ 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
５０ 情報出力部

Claims (6)

1. 車両の運転を支援する運転支援装置であって、
   自車から先行車までの車間距離を検出する車間距離検出部と、
   前記先行車の速度を検出する速度検出部と、
   前記先行車の減速度を検出する減速度検出部と、
   検出された前記速度及び前記減速度に基づいて、前記先行車の制動距離を推定する先行車制動距離推定部と、
   前記先行車までの車間距離と、前記先行車の制動距離とに基づいて、自車の目標制動距離を算出する目標制動距離算出部と、
   前記目標制動距離に基づいて、自車の制動を制御する制動制御部と、
   を備える運転支援装置。
2. 前記自車の目標制動距離は、前記先行車までの車間距離と前記先行車の制動距離とを加算した値よりも小さい値である、
   請求項１に記載の運転支援装置。
3. 前記制動制御部は、
   前記先行車までの車間距離が所定閾値以下であり、かつ、前記先行車が減速している場合に、前記目標制動距離に基づいて自車の制動を制御する、
   請求項１又は２に記載の運転支援装置。
4. 前記制動制御部は、
   前記先行車までの車間距離が所定閾値以下であり、かつ、前記先行車が減速している場合に、前記目標制動距離に基づいて自車の制動を制御する一方、
   前記先行車までの車間距離が所定閾値より大きい場合、或いは、前記先行車が減速していない場合には、前記先行車との車間距離が目標車間距離となるように自車の制動を制御する、
   請求項１又は２に記載の運転支援装置。
5. 車両の運転を支援する運転支援方法であって、
   自車から先行車までの車間距離を検出するステップと、
   前記先行車の速度を検出するステップと、
   前記先行車の減速度を検出するステップと、
   前記先行車の速度及び減速度に基づいて、前記先行車の制動距離を推定するステップと、
   前記先行車までの車間距離と、前記先行車の制動距離とに基づいて、自車の目標制動距離を算出するステップと、
   前記目標制動距離に基づいて、自車の制動を制御するステップと、
   を含む運転支援方法。
6. 前記先行車までの車間距離が所定閾値以下であり、かつ、前記先行車が減速している場合に、前記目標制動距離に基づいて自車の制動を制御する、
   請求項５に記載の運転支援方法。

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