(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自車両と先行車両との間の車間距離を検出する車間距離検出手段と、所定の車間距離指令値を設定する車間距離指令値設定手段と、前記車間距離指令値設定手段で設定された車間距離指令値に基づき所定の関数を用いて目標車間距離を設定する目標車間距離設定手段と、前記目標車間距離設定手段で設定された目標車間距離に前記車間距離検出手段で検出される車間距離が一致するように制駆動力を制御する制駆動力制御手段とを備え、
前記目標車間距離設定手段は、自車両と先行車両とが停車しているときに、前記車間距離検出手段で検出される停車時車間距離が前記車間距離指令値設定手段で設定された車間距離指令値より小さいときには、前記先行車両が発進するときに、前記停車時車間距離を初期値として前記目標車間距離の設定を開始することを特徴とする先行車両従制御装置。
【請求項２】
前記目標車間距離設定手段は、前記先行車両が発進したのちに、応答特性の遅い関数を用いて前記目標車間距離を設定することを特徴とする請求項１に記載の先行車両従制御装置。
【請求項３】
前記応答特性の遅い関数は、むだ時間を表す関数を含むことを特徴とする請求項２に記載の先行車両追従制御装置。
【請求項４】
前記むだ時間を、前記停車時車間距離と前記車間距離指令値との差の大きさに応じて大きく設定することを特徴とする請求項３に記載の先行車両追従制御装置。
【請求項５】
前記応答特性の遅い関数は、発進の初期段階の目標車間距離の時間変化率が負になる関数であることを特徴とする請求項２に記載の先行車両追従制御装置。
【請求項６】
前記発進の初期段階の目標車間距離の時間変化率を、前記停車時車間距離の大きさに応じて大きく設定することを特徴とする請求項５に記載の先行車両追従制御装置。
【請求項７】
前記目標車間距離設定手段は、前記応答特性の遅い関数で算出した目標車間距離を所定の最低車間距離で規制することを特徴とする請求項２〜６のいずれか１項に記載の先行車両追従制御装置。
【請求項８】
前記目標車間距離設定手段は、前記目標車間距離が前記車間距離指令値設定手段で設定された車間距離指令値に一致するまで、前記目標車間距離を前記応答特性の遅い関数を用いて設定することを特徴とする請求項２〜７のいずれか１項に先行車両従制御装置。
【請求項９】
自車両と先行車両との相対車速を検出する相対車速検出手段を備え、前記目標車間距離設定手段は、前記相対車速検出手段で検出される相対車速が負になるまで、前記目標車間距離を前記応答特性の遅い関数を用いて設定することを特徴とする請求項２〜８のいずれか１項に記載の先行車両従制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、所定の車間距離指令値に基づいて滑らかに変化する目標車間距離を設定し、その目標車間距離に実際の車間距離が一致するように制駆動力を制御して、自車両を先行車両に追従させる先行車両従制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の先行車両追従制御装置としては、例えば特開２０００−１３５９３４号公報に記載されているものが知られている。
この従来例には、自車両と先行車両との間の車間距離と所定の車間距離指令値とに基づいて、２次遅れ形式のローパスフィルタを用いて目標車間距離を演算し、その目標車間距離に車間距離が一致するように制駆動力を制御する方法が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする問題点】
しかしながら、上記従来例にあっては、２次遅れ形式のローパスフィルタを用いて目標車間距離を演算するため、例えば、渋滞等で先行車両に続いて自車両が停車したときに、車間距離が車間距離指令値よりも小さいと、自車両を先行車両に追従させて発進させようとしても、自車両は車間距離が目標車間距離を超えるまで発進を開始せず、また、目標車間距離は時間の経過とともに大きくなるので、先行車両が発進しているのに、自車両が発進しないことがあり、追従制御中であるにも関わらず、自車両が先行車両に置いていかれるといった違和感を乗員に与えるという問題があった。
【０００４】
そこで、本発明は上記従来の技術の未解決の問題点に着目してなされたものであって、先行車両の発進時に、自車両が置いていかれるといった違和感を与えてしまうことを抑制防止できる先行車両追従制御装置を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明である先行車両追従装置は、自車両と先行車両との間の車間距離を検出する車間距離検出手段と、所定の車間距離指令値を設定する車間距離指令値設定手段と、前記車間距離指令値設定手段で設定された車間距離指令値に基づき所定の関数を用いて目標車間距離を設定する目標車間距離設定手段と、前記目標車間距離設定手段で設定された目標車間距離に前記車間距離検出手段で検出される車間距離が一致するように制駆動力を制御する制駆動力制御手段とを備え、前記目標車間距離設定手段は、自車両と先行車両とが停車しているときに、前記車間距離検出手段で検出される停車時車間距離が前記車間距離指令値設定手段で設定された車間距離指令値より小さいときには、前記先行車両が発進するときに、前記停車時車間距離を初期値として前記目標車間距離の設定を開始することを特徴とする。
また、請求項２に係る発明は、前記目標車間距離設定手段は、前記先行車両が発進したのちに、応答特性の遅い関数を用いて前記目標車間距離を設定することを特徴とする。
【０００６】
また、請求項３に係る発明は、請求項２の先行車両追従装置において、前記応答特性の遅い関数は、むだ時間を表す関数を含むことを特徴とする。
さらに、請求項４に係る発明は、請求項３の先行車両追従装置にあっては、前記停車時車間距離と前記車間距離指令値との差の大きさに応じて大きく設定することを特徴とする。
【０００７】
また、請求項５に係る発明は、請求項２の先行車両追従装置において、前記応答特性の遅い関数は、発進の初期段階の目標車間距離の時間変化率が負になる関数であることを特徴とする。
また、請求項６に係る発明は、前記発進の初期段階の目標車間距離の時間変化率を、前記停車時車間距離の大きさに応じて大きく設定することを特徴とする。
【０００８】
さらに、請求項７に係る発明は、請求項２〜６のいずれか１項に記載の先行車両追従装置において、前記目標車間距離設定手段は、前記応答特性の遅い関数で算出した目標車間距離を所定の最低車間距離で規制することを特徴とする。
さらに、請求項８に係る発明は、請求項２〜７のいずれか１項に記載の先行車両追従装置において、前記目標車間距離設定手段は、前記目標車間距離が前記車間距離指令値設定手段で設定された車間距離指令値に一致するまで、前記目標車間距離を前記応答特性の遅い関数を用いて設定することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項９に係る発明は、請求項２〜８のいずれか１項に記載の先行車両追従装置において、自車両と先行車両との相対車速を検出する相対車速検出手段を備え、前記目標車間距離設定手段は、前記相対車速検出手段で検出される相対車速が負になるまで、前記目標車間距離を前記応答特性の遅い関数を用いて設定することを特徴とする。
【００１０】
【発明の効果】
したがって、請求項１に係る発明である先行車両追従制御装置にあっては、停車時の車間距離が車間距離指令値より小さいときには、目標車間距離を停車時の車間距離に初期値設定するため、先行車両が発進してもすぐに先行車両に対する追従走行が始まり、先行車両との車間距離を適切に維持することができる。
また、請求項２にある発明は、先行車両が発進したのちに、応答特性の遅い関数を用いて目標車間距離を設定するので、先行車両に追従して自車両を発進させるときには、目標車間距離が停車時と同じかほぼ同じ値となり、その目標車間距離に実際の車間距離が一致するように制駆動力が制御されるので、先行車両の発進時に、自車両が置いていかれるような違和感を乗員に与えてしまうことを抑制防止できる。
【００１１】
また、請求項３に係る発明である先行車両追従制御装置においては、応答特性の遅い関数にむだ時間を表す関数を含むようにしたため、停車時の車間距離が車間距離指令値より小さくても、先行車両が発進すると、目標車間距離が停車時の車間距離と同じ値とされ、自車両は先行車両と同じように発進し、先行車両の発進時に、自車両が置いていかれるといった違和感を乗員に与えてしまうことを効果的に抑制防止できる。
【００１２】
さらに、請求項４に係る発明である先行車両追従制御装置にあっては、むだ時間を停車時の車間距離と車間距離指令値との差の大きさに応じて大きく設定するようにしたため、停車時の車間距離と車間距離指令値との差が大きいと、むだ時間が大きく設定され、先行車両の発進後も、自車両が置いていかれるといった違和感を乗員に与えてしまうことを抑制防止できる。
【００１３】
また、請求項５に係る発明である先行車両追従制御装置にあっては、応答特性の遅い関数を、発進の初期段階の目標車間距離の時間変化率が負になる関数とするようにしたため、停車時の車間距離が車間距離指令値より小さくても、先行車両が発進すると、目標車間距離が停車時の車間距離より小さく設定され、自車両は先行車両よりも大きく加速して発進し、先行車両の発進時に、自車両が置いていかれるといった違和感を乗員に与えてしまうことを効果的に抑制防止できる。
【００１４】
さらに、請求項６に係る発明である先行車両追従制御装置にあっては、発進の初期段階の時間変化率を停車時の車間距離の大きさに応じて大きく設定するようにしたため、車間距離が大きく、自車両が先行車両に接近してしまう恐れが小さいときには、自車両はより大きく加速して発進し、先行車両の発進時に、先行車両に自車両が置いていかれるといった違和感を乗員に与えてしまうことを効果的に抑制防止できる。
【００１５】
また、請求項７に係る発明である先行車両追従制御装置にあっては、応答特性の遅い関数で算出した目標車間距離を所定の最低車間距離で規制するようにしたため、先行車両の発進時に、自車両が先行車両よりも大きな加速度で発進したとしても、先行車両に最低車間距離よりも接近してしまうことはなく、乗員に違和感を与えてしまうことを効果的に抑制防止できる。
【００１６】
また、請求項８に係る発明である先行車両追従制御装置にあっては、目標車間距離が車間距離指令値に一致するまで、目標車間距離を応答特性の遅い関数を用いて設定するようにしたため、例えば、目標車間距離が車間距離指令値に一致した後には、目標車間距離の設定に用いる関数として応答特性の速いものを用いるようにすれば、先行車両の加減速に対する自車両の追従性を確保することができる。
【００１７】
さらに、請求項９に係る発明である先行車両追従制御装置にあっては、自車両と先行車両との相対車速が負になるまで、目標車間距離を応答特性の遅い関数を用いて設定するようにしたため、例えば、先行車両が減速等したときにも、自車両は先行車両に接近してしまうことはなく、乗員に違和感を与えてしまうことを抑制防止できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る先行車両追従制御装置の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態を示す概略構成図であって、図中、１ＦＬ、１ＦＲは従動輪としての前輪、１ＲＬ、１ＲＲは駆動輪としての後輪である。これらのうち後輪１ＲＬ、１ＲＲは、エンジン２の駆動力が自動変速機３、プロペラシャフト４、最終減速装置５及び車軸６を介して伝達されて回転駆動される。
【００１９】
また、前輪１ＦＬ、１ＦＲ及び後輪１ＲＬ、１ＲＲには、夫々制動力を発生するブレーキアクチュエータとしてのディスクブレーキ７が設けられ、これらディスクブレーキ７の制動油圧は制動制御装置８によって制御される。ここで、制動制御装置８は、ブレーキペダル８ａの踏込量及び後述する追従制御用コントローラ２０からの制動油圧指令値に応じて制動油圧を発生するように構成される。
【００２０】
また、エンジン２には、その出力を制御するエンジン出力制御装置９が設けられている。このエンジン出力制御装置９は、アクセルペダル９ａの踏込量及び後述する追従制御用コントローラ２０からのスロットル開度指令値に応じて、エンジン２に設けられたスロットル開度を調整するスロットルアクチュエータ１０を制御するように構成される。
【００２１】
さらに、自動変速機３には、その変速位置や当該変速位置に適した作動流体圧を制御する変速機制御装置１１が設けられている。この変速機制御装置１１は、アクセルペダル９ａの踏込量及び後述の追従制御用コントローラ２０からの変速指令値に応じて、自動変速機３の変速位置や作動流体圧を制御するように構成される。
【００２２】
一方、車両の前方側の車体下部には、レーザ光を掃射して先行車両からの反射光を受光するレーダ方式の構成を有する車間距離センサ１２が設けられている。車間距離センサ１２では、レーザ光を掃射してから先行車両の反射光を受光するまでの時間を計測し、自車両と先行車両との間の車間距離Ｌを検出する。そして、その車間距離Ｌの検出値を微分して自車両と先行車両との相対速度△Ｖを算出し、それらを追従制御用コントローラ２０に出力する。なお、車間距離Ｌから相対速度△Ｖを算出する方法としては、車間距離Ｌの検出値を微分するやり方に変えて、例えば、バンドバスフィルターを用いるようにしてもよい。また、車間距離センサ１２は、自車両と先行車両との間の車間距離Ｌを検出できるものであればよく、レーザ光に代えて、電波や超音波を利用して車間距離Ｌ等を検出するものであってもよい。
【００２３】
また、車両には、プロペラシャフト４の回転速度に基づいて自車速Ｖを検出する車速センサ１３が設けられている。そして、車間距離センサ１２から出力される車間距離Ｌ及び相対速度ΔＶと、車速センサ１３から出力される自車速Ｖとが追従制御用コントローラ２０に入力される。この追従制御用コントローラ２０は、図示しないマイクロコンピュータ等の離散化されたディジタルシステムで構成され、後述する追従制御処理を実行し、先行車両を捕捉しているときには車間距離Ｌを目標車間距離Ｌ*に制御する制動油圧指令値、スロットル開度指令値及び変速指令値を、制動制御装置８、エンジン出力制御装置９及び変速機制御装置１１に出力する。
【００２４】
本実施の形態における追従制御処理は、マイクロコンピュータのソフトウェア形態により、図２に示す制御ブロックを構成しており、この制御ブロックは、車間距離指令値演算部３１、追従制御モード選択部３２、目標車間距離演算用定数決定部３３、目標車間距離演算部３４及び車速指令値演算部３５を備えている。車間距離指令値演算部３１は、車間距離センサ１２で検出された相対速度△Ｖと車速センサ１３で検出された自車速Ｖとに基づいて、車間距離指令値Ｌ＊を先行車両の車速Ｖｔ（＝Ｖ＋△Ｖ）の関数として下記（１）式に従って算出し、その算出結果を追従制御モード選択部３２、目標車間距離演算用定数決定部３３及び目標車間距離演算部３４に出力する処理を行う。
【００２５】
Ｌ*＝ａ・Ｖt＋Ｌof＝ａ・（Ｖ＋△Ｖ）＋Ｌof ………（１）
但し、ａは係数であり、Ｌofはオフセット値である。
なお、車間距離指令値Ｌ*を算出する方法は、上記（１）式に限定されるものではなく、例えば、自車速Ｖの関数として下記（２）式に従って算出するようにしてもよく、また、算出するのではなく、乗員に設定させるようにしてもよい。
【００２６】
Ｌ*＝ａ'・Ｖ＋Ｌof ………（２）
但し、ａ'は係数である。
また、追従制御モード選択部３２は、車間距離センサ１２で検出された車間距離Ｌ及び相対速度△Ｖ、車速センサ１３で検出された自車の車速Ｖ、車間距離指令値演算部３１で算出された車間距離指令値Ｌ*、及び目標車間距離演算部３４で算出された目標車間距離ＬTに基づいて、予め定められた３種類の追従制御モード（追従制御モード０、追従制御モード１及び追従制御モード２）のうちから追従状況に応じたものを選択し、その選択結果を目標車間距離演算部３４に出力する処理を行う。
【００２７】
一方、目標車間距離演算用定数決定部３３は、車間距離指令値演算部３１で算出される車間距離指令値Ｌ*を入力とし、車間距離センサ１２で検出される車間距離Ｌを出力とする車間距離制御系において、実際の車間距離Ｌが車間距離指令値Ｌ*に到達するまでの車間距離制御系の応答特性を好ましいものにするために、車間距離偏差△Ｌ（＝Ｌ−Ｌ*）及び相対速度△Ｖに応じて車間距離制御系の減衰係数ζT及び固有振動数ωTを設定する処理を行う。
【００２８】
具体的には、種々の追従状況において好ましい応答特性が得られるように、車間距離偏差△Ｌと相対速度△Ｖとに応じた車間距離制御系の減衰係数ζＴと固有振動数ωＴとを予めマップとして設定しておき、追従制御時に、そのマップから車間距離偏差△Ｌ及び相対速度△Ｖに対応する減衰係数ζＴ及び固有振動数ωＴを読み出すようになっている。表１に減衰係数ζＴのマップ例を表２に固有振動数ωＴのマップ例を示す。
【００２９】
【表１】
0003630124.tif 000002
【００３０】
【表２】
0003630124.tif 000003
【００３１】
また、目標車間距離演算部３４は、追従制御モード選択部３２で選択された追従制御モードに対応づけられているフィルタであって、目標車間距離演算用定数決定部３３で決定された減衰係数ζＴ及び固有振動数ωＴで係数が設定されているものを用いて、車間距離指令値演算部３１で算出された車間距離指令値Ｌ＊と先行車両を補足したとき等に設定される車間距離Ｌｏとに基づいて、目標車間距離ＬＴと目標相対速度△ＶＴを演算して、それらの演算結果を車速指令値演算部３５に出力する処理を行う。なお、追従制御モード０は、２次遅れ形式のローパスフィル夕に対応し、追従制御モード１は、むだ時間を含む２次遅れ形式のローパスフィル夕に対応し、追従制御モード２は、非最小位相系の伝達関数で表される逆応答フィル夕に対応する。
【００３２】
さらに、車速指令値演算部３５は、目標車間距離演算部３４で算出された目標車間距離ＬTと目標相対速度△ＶTに基づいて、車速指令値Ｖ*を下記（３）式に従って算出し、その算出結果を車速制御部３６に出力する処理を行う。
Ｖ*＝Ｖ（ｔ）＋△Ｖ（ｔ）−〔ｆV｛△ＶT（ｔ）−△Ｖ（ｔ）｝＋ｆL｛ＬT（ｔ)−Ｌ(ｔ)｝〕 ………（３）
但し、ｆV及びｆLは定数である。
【００３３】
そして、車速制御部３６は、車速指令値演算部３５で算出された車速指令値Ｖ＊に自車速Ｖを一致させるためのスロットル開度指令値、制動油圧指令値及び変速指令値を演算し、それらをエンジン出力制御装置９、制動制御装置８及び変速機制御装置１１に出力する。車速指令値Ｖ＊に自車速Ｖを一致させるための演算方法としては、フィードバック制御手法や、特開２０００−１３５９３４号公報に記載のロバストモデルマッチング制御手法等、種々の制御手法を用いることができる。
【００３４】
次に、図２の追従制御モード選択部３２で行われる処理を図３のフローチャートに基づいて詳細に説明する。この処理が実行されると、まずそのステップＳ１では、追従制御モード０が選択されていたか否か判定し、追従制御モード０が選択されていたときには（Ｙｅｓ）ステップＳ２に移行し、そうでないときには（Ｎｏ）ステップＳ８に移行する。なお、初期状態においては、追従制御モードの種類として追従制御モード０が選択されていたものとする。
【００３５】
前記ステップＳ２では、車速センサ１３で検出された自車両の車速Ｖが「０」であるか否か判定し、「０」であるときには（Ｙｅｓ）ステップＳ３に移行し、そうでないときには（Ｎｏ）この処理を終了する。
前記ステップＳ３では、車間距離センサ１２で検出された相対速度△Ｖが「０」であるか否か判定し、「０」であるときには（Ｙｅｓ）ステップＳ４に移行し、そうでないときには（Ｎｏ）この処理を終了する。
【００３６】
前記ステップＳ４では、車間距離センサ１２で検出された停車時の車間距離Ｌｏが車間距離指令値演算部３１で算出された車間距離指令値Ｌｏ＊より小さい（Ｌｏ＜Ｌｏ＊）か否かを判定し、小さいときには（Ｙｅｓ）ステップＳ５に移行し、そうでないときには（Ｎｏ）この処理を終了する。
前記ステップＳ５では、車間距離センサ１２で検出された停車時の車間距離Ｌｏが所定の最低車間距離Ｌｍｉｎより小さい（Ｌｏ＜Ｌｍｉｎ）か否かを判定し、小さいときには（Ｙｅｓ）ステップＳ６に移行し、そうでないときには（Ｎｏ）ステップＳ７に移行する。
【００３７】
前記ステップＳ６では、追従制御モードの種類として追従制御モード１を選択してから、この処理を終了する。
また、前記ステップＳ７では、追従制御モードの種類として追従制御モード２を選択してから、この処理を終了する。
一方、前記ステップＳ８では、車間距離センサ１２で検出された相対速度△Ｖと車速センサ１３で検出された自車速Ｖとに基づき、先行車両の車速Ｖｔを算出して、先行車両が減速しているか否か判定し、減速しているときには（Ｙｅｓ）ステップＳ１０に移行し、そうでないときには（Ｎｏ）ステップＳ９に移行する。
【００３８】
前記ステップＳ９では、車間距離指令値演算部３１で算出された車間距離指令値Ｌ＊と目標車間距離演算部３４で算出される目標車間距離ＬＴとが一致しているか否か判定し、一致しているときには（Ｙｅｓ）前記ステップＳ１０に移行し、そうでないときには（Ｎｏ）この処理を終了する。
また、前記ステップＳ１０では、追従制御モードの種類として追従制御モード０を選択して、この処理を終了する。
【００３９】
次に、図２の目標車間距離演算部３４で行われる処理を図４のブロック図に基づいて詳細に説明する。この処理は、図４に示す制御ブロックを構成しており、その制御ブロックは、車間距離指令値Ｌ*と減衰係数ζT及び固有振動数ωTとに基づいて、むだ時間を含むローパスフィル夕で目標車間距離ＬTAを算出する目標車間距離演算部Ａ３４１と、非最小位相系の逆応答フィル夕で目標車間距離ＬTBを算出する目標車間距離演算部Ｂ３４２と、ローパスフィルタで目標車間距離ＬTCを算出する目標車間距離演算部Ｃ３４３と、追従制御モード選択部３２による選択結果に基づいて、それらの目標車間距離演算部３４１、３４２、３４３で算出される目標車間距離ＬTAＬTBＬTCのいずれかを目標車間距離ＬTとして車速制御部３６等に出力する追従制御モード切り替え部３４４とを備えている。
【００４０】
これらのうち目標車間距離演算部Ａ３４１は、車間距離指令値演算部３１で算出された車間距離指令値Ｌ*に基づいて、目標車間距離演算用定数決定部３３で決定された減衰係数ζT及び固有振動数ωTを有する２次遅れ形式のローパスフィルタにむだ時間要素を含む下記（４）式に従って目標車間距離ＬTA及び目標相対速度△ＶTAを算出し、その算出結果を追従制御モード切り替え部３４４に出力する。なお、下記（４）式では、車間距離センサ１２で検出された停車時の車間距離Ｌo及び相対速度△Ｖoを目標車間距離ＬTA及び目標相対速度△ＶTAの初期値とする。
【００４１】
【数１】
0003630124.tif 000004
【００４２】
また、上記（４）式をラプラス変換すると下記（５）式のように表される。
【００４３】
【数２】
0003630124.tif 000005
【００４４】
上記（５）式は、車間距離指令値Ｌ*を入力とし目標車間距離ＬTAを出力としたときの伝達関数であり、むだ時間要素を有するため、図５に示すように、実際の車間距離Ｌoよりも大きい車間距離指令値Ｌ*が入力されてからも、目標車間距離ＬTAとして停車時の車間距離Ｌoをむだ時間Ｔにわたり出力する。なお、目標車間距離演算部Ａ３４１のむだ時間Ｔは、図６に示すようなむだ時間マップに従って、図７に示すように、車間距離指令値Ｌ*と車間距離Ｌとの差を表す偏差率βの大きさに応じて設定する。また、偏差率βは、自車両が停車したときの車間距離指令値Ｌo*と車間距離Ｌoとに基づき、下記（６）式に従って演算する。
【００４５】
β＝（Ｌｏ＊‐Ｌｏ）／Ｌｏ＊×１００………（６）
但し、Ｌｏ＊＞Ｌｏである。
なお、むだ時間Ｔを求める方法は、偏差率βを介するやり方に限定されるものではなく、例えば、停車時の車間距離Ｌｏ等をパラメータとして、予め実験等により乗員のフィーリングと一致するむだ時間Ｔのマップを作成しておき、そのマップを用いて車間距離Ｌｏから直接に求めるようにしてもよい。
【００４６】
また、目標車間距離演算部Ｂ３４２は、車間距離指令値演算部３１で算出された車間距離指令値Ｌ*に基づいて、目標車間距離演算用定数決定部３３で決定された減衰係数ζT及び固有振動数ωTを有する非最小位相系のローパスフィルタと、そのローパスフィルタの出力を所定の最低車間距離Ｌminで制限するリミッタとを含んで構成される。具体的には、ローパスフィルタは、下記（７）式に従って目標車間距離ＬTB及び目標相対速度△ＶTBを算出し、リミッタは、その算出結果を制限して追従制御モード切り替え部３４４に出力する。なお、下記（７）式では、車間距離センサ１２で検出された停車時の車間距離Ｌo及び相対速度△Ｖoを目標車間距離ＬTB及び目標相対速度△ＶTBの初期値とする。
【００４７】
【数３】
0003630124.tif 000006
【００４８】
また、上記（７）式をラプラス変換すると下記（８）式のように表される。
【００４９】
【数４】
0003630124.tif 000007
【００５０】
上記（８）式は、車間距離指令値Ｌ*を入力とし目標車間距離ＬTBを出力としたときの伝達関数であり、正の零点「１／α」を有する非最小位相系であるため、図８に示すように、実際の車間距離Ｌoよりも大きい車間距離指令値Ｌ*が入力されると、目標車間距離ＬTBを一旦小さく算出してから徐々に大きく算出する逆揺れの応答をする。その際、最低車間距離Ｌminで目標車間距離ＬTBを制限しているため、逆応答フィルタで目標車間距離ＬTBが小さく算出されたとしても、追従制御モード切り替え部３４４に出力される目標車間距離ＬTBが最低車間距離Ｌminより短くなってしまうことはない。
【００５１】
なお、目標車間距離演算部Ｂ３４２の逆応答フィル夕の係数αは、図９に示すようなマップに従って、図１０に示すように、停止時の車間距離Ｌoと最低車間距離Ｌminとの差である車間距離偏差△Ｌominの大きさに応じて大きく設定する。また、係数αを求める方法は、車間距離偏差△Ｌominを介するやり方に限定されるものではなく、例えば、停車時の車間距離Ｌo等をパラメータとして、予め実験等により乗員のフィーリングと一致する係数αのマップを作成しておき、車間距離Ｌoから直接に求めるようにしてもよい。
【００５２】
一方、目標車間距離演算部Ｃ３４３は、車間距離指令値演算部３１で算出された車間距離指令値Ｌ*に基づいて、目標車間距離演算用定数決定部３３で決定された減衰係数ζT及び固有振動数ωTを有する２次遅れ形式のローパスフィルタを表す下記（９）式に従って目標車間距離ＬTc及び目標相対速度△ＶTcを算出し、その算出結果を追従制御モード切り替え部３４４に出力する。なお、下記（９）式では、先行車両を捕捉したときには、捕捉直後の車間距離Ｌo及び相対速度△Ｖoを目標車間距離ＬTc及び目標相対速度△ＶTcの初期値とし、また、追従制御モード１又は追従制御モード２から追従制御モード０に切り替わったときには、切り替わった直後の車間距離Ｌと相対速度△Ｖを初期値とする。
【００５３】
【数５】
0003630124.tif 000008
【００５４】
また、上記（９）式をラプラス変換すると下記（１０）式のように表される。
【００５５】
【数６】
0003630124.tif 000009
【００５６】
上記（１０）式は、車間距離指令値Ｌ*を入力とし目標車間距離ＬTAを出力としたときの伝達関数であり、２次遅れ要素を有するため、図１１に示すように、実際の車間距離Ｌoよりも大きい車間距離指令値Ｌ*が入力されると、目標車間距離ＬTBとして初期値から徐々に大きな値を出力する。
そして、追従制御モード切り替え部３４４は、追従制御モード選択部３２での選択結果に基づいて、その選択された追従制御モードに対応する目標車間距離演算部３４１、３４２、３４３を選択し、その目標車間距離演算部３４１、３４２、３４３が出力している目標車間距離ＬT及び相対速度ΔＶTを車速指令値演算部３５や追従制御モード選択部３２に出力する。具体的には、追従制御モードの種類として追従制御モード０が選択されたときには、目標車間距離演算部Ｃ３４３で算出された目標車間距離ＬTc及び目標相対速度△ＶTcを出力し、また追従制御モード１が選択されたときには、目標車間距離演算部Ａ３４１で算出された目標車間距離ＬTA及び目標相対速度△ＶTAを出力し、さらに追従制御モード２が選択されたときには、目標車間距離演算部Ｂ３４２で算出された目標車間距離ＬTB及び目標相対速度△ＶTBを出力する。
【００５７】
次に、本実施の形態の動作を具体的な状況に基づいて詳細に説明する。まず、高速道路を走行中に渋滞が発生し、先行車両に続いて自車両が停車したときに、図１２に示すように、自車両が先行車両に追従して発進させるために、乗員が追従制御を開始させる操作を行ったとする。すると、追従制御用コントローラ２０で追従制御処理が実行され、図２のブロック図に示すように、まず、車間距離指令値演算部３１の処理が実行され、車間距離センサ１２で検出された相対速度△Ｖと車速センサ１３で検出された自車速Ｖとに基づいて車間距離指令値Ｌ*が算出され、その算出結果が追従制御モード選択部３２、目標車間距離演算用定数決定部３３及び目標車間距離演算部３４に出力される。
【００５８】
次いで、目標車間距離演算用定数決定部３３の処理が実行され、車間距離センサ１２で検出された車間距離Ｌ及び相対速度ΔＶと車間距離指令値演算部３１で算出された車間距離指令値Ｌ*に基づき、車間距離偏差△Ｌ及び相対速度△Ｖに応じて車間距離制御系の減衰係数ζT及び固有振動数ωTが決定される。また、同時に、追従制御モード選択部３２の処理も実行され、追従制御モードの種類が追従制御モード０に設定されるため、図３のフローチャートに示すように、まずそのステップＳ１の判定が「Ｙｅｓ」となり、また、先行車両に続いて自車両が停車したため、ステップＳ２及びＳ３の判定も「Ｙｅｓ」となる。そして、渋滞の混雑の度合いが高く、停車時の車間距離Ｌoが最低車間距離Ｌminより小さくなっているとすると、ステップＳ４及びＳ５の判定も「Ｙｅｓ」となり、ステップＳ６で、追従制御モードの種類として追従制御モード１が選択される。
【００５９】
そして、目標車間距離演算部３４の処理が実行されて、図４のブロック図に示すように、車間距離指令値Ｌ＊と減衰係数ζＴ及び固有振動数ωＴとに基づいて、むだ時間を含むローパスフィル夕を有する目標車間距離演算部Ａ３４１で目標車間距離ＬＴＡが算出され、また、逆応答フィル夕を有する目標車間距離演算部Ｂ３４２で目標車間距離ＬＴＢが算出され、さらに、ローパスフィルタを有する目標車間距離演算部Ｃ３４３で目標車間距離ＬＴＣが算出される。次いで、それらの目標車間距離演算部３４１、３４２、３４３で算出される目標車間距離ＬＴＡＬＴＢＬＴＣのうちから、追従制御モード１に対応づけられている目標車間距離演算部Ａ３４１で算出される目標車間距離ＬＴＡが、図５に示すように、追従制御モード切り替え部３４４から目標車間距離ＬＴとして車速制御部３６等に出力される。
【００６０】
また、目標車間距離ＬTが入力された車速指令値演算部３５では、その目標車間距離ＬTに基づいて車速指令値Ｖ*が算出され、車速制御部３６では、その車速指令値Ｖ*に自車速Ｖを一致させるための制動油圧指令値、スロットル開度指令値及び変速指令値が演算され、それらが制動制御装置８、エンジン出力制御装置９及び変速機制御装置１１に出力される。すると、スロットル開度指令値等を入力されたエンジン出力制御装置９等は、目標車間距離Ｌ*に実際の車間距離Ｌを一致させるように制駆動力を制御し、先行車両が発進すると、自車両と先行車両との間の車間距離Ｌが停車時と同じ値になるように自車両も発進するため、自車両が置いていかれるといった違和感を乗員に与えてしまうことを抑制防止することができる。
【００６１】
さらに、目標車間距離演算部Ａ３４１で目標車間距離ＬＴＡを算出する際に、図６に示すように、むだ時間Ｔを、停車時の車間距離Ｌｏと車間距離指令値Ｌｏ＊との差の大きさを表す偏差率βに応じて大きく設定するため、例えば、渋滞等で先行車両に続いて自車両が停車したときに、実際の車間距離Ｌと車間距離指令値Ｌｏ＊との差が大きいと、図７に示すように、むだ時間Ｔが大きく設定されるので、発進後も、自車両は停車時の車間距離Ｌｏを維持するように追従走行し、先行車両の発進時に、自車両が置いていかれるような違和感を乗員に与えてしまうことを抑制防止できる。
【００６２】
一方、混雑の度合いが低く、停車時の車間距離Ｌoが最低車間距離Ｌminより大きくなっているとすると、追従制御モード選択部３２の処理が実行されたときに、図３に示すように、ステップＳ１〜Ｓ４を経て、ステップＳ５の判定が「Ｎｏ」となり、ステップＳ７で、追従制御モードの種類として追従制御モード２が選択される。そして、目標車間距離演算部３４では、図４のブロック図に示すように、３種類の目標車間距離演算部３４１、３４２、３４３から出力される目標車間距離ＬTAＬTBＬTCのうちから、追従制御モード２に対応づけられている目標車間距離演算部Ｂ３４２で算出される目標車間距離ＬTBが、図８に示すように、追従制御モード切り替え部３４４から目標車間距離ＬTとして車速制御部３６等に出力される。
【００６３】
すると、スロットル開度指令値を入力されたエンジン出力制御装置９等は、目標車間距離ＬＴに実際の車間距離Ｌを一致させるように制駆動力を制御し、先行車両が発進したときに、自車両と先行車両との間の車間距離Ｌが停車時よりも小さい値になるように、自車両は先行車よりも大きく加速して発進するので、自車両が置いていかれるような違和感を乗員に与えてしまうことを抑制防止できる。
【００６４】
このように、本実施形態にあっては、発進の初期段階に目標車間距離ＬＴＢの時間変化率が負になる関数を用いて目標車間距離ＬＴを算出するようにしたため、自車両は先行車両よりも大きく加速して発進することになり、先行車両の発進時に、自車両が置いていかれるような違和感を乗員に与えてしまうことを抑制防止できる。
【００６５】
さらに、図９に示すように、目標車間距離ＬTの時間変化率を表す係数αを、停車時の車間距離Ｌoと最低車間距離Ｌminとの差を表す車間距離偏差ΔＬominの大きさに応じて大きく設定するようにしたため、図１０に示すように、車間距離が大きく、自車両が先行車両に接近してしまう恐れが小さいときには、自車両はより大きく加速して発進するので、自車両が置いていかれるといった違和感を乗員に与えてしまうことを効果的に抑制防止できる。
【００６６】
また、逆応答フィルタを用いて算出した目標車間距離ＬＴＢを最低車間距離Ｌｍｉｎで制限するため、先行車両の発進時に、自車両が先行車両よりも大きな加速度で発進したとしても、先行車両に最低車間距離Ｌｍｉｎよりも接近してしまうことはなく、運転者に違和感を与えてしまうことを効果的に抑制防止できる。
また、上記フローを繰り返し実行して自車両を加速しているうちに、目標車間距離演算部３４で算出される目標車間距離ＬＴが車間距離指令値Ｌ＊に一致したとする。すると、追従制御モード選択部３２の処理が実行されたときに、図３のフローチャートに示すように、ステップＳ１及びＳ８の判定が「Ｎｏ」となり、また、ステップＳ９の判定が「Ｙｅｓ」となり、ステップＳ１０で、追従制御モードの種類として追従制御モード０が選択される。そして、目標車間距離演算部３４では、図４のブロック図に示すように、３種類の目標車間距離演算部３４１、３４２、３４３から出力される目標車間距離ＬＴのうちから、追従制御モード０に対応づけられている目標車間距離演算部Ｃ３４３で算出される目標車間距離ＬＴＣが、図１１に示すように、追従制御モード切り替え部３４４から目標車間距離ＬＴとして車速制御部３６等に目標車間距離ＬＴとして出力される。
【００６７】
すると、スロットル開度指令値を入力されたエンジン出力制御装置９等は、目標車間距離ＬＴに実際の車間距離Ｌを一致させるように制駆動力を制御し、自車両と先行車両との間の車間距離Ｌが車間距離指令値Ｌ＊と同じ値にされて、例えば先行車両が加速したときには、自車両も先行車両と同じ又はわずかに遅れて加速するため、先行車両の加減速に対して自車両の追従性を確保することができる。
【００６８】
一方、上記フローを繰り返し実行して自車両を加速しているうちに、目標車間距離演算部３４で算出される目標車間距離ＬＴが車間距離指令値Ｌ＊に一致する前に、再び渋滞が発生して先行車両が減速したとする。すると、追従制御モード選択部３２の処理が実行されたときに、図３のフローチャートに示すように、ステップＳ１を経て、ステップＳ８の判定が「Ｙｅｓ」となり、ステップＳ１０で、追従制御モードの種類として追従制御モード０が選択される。
【００６９】
このように、本実施形態にあっては、先行車両が減速を始めたときに、目標車間距離ＬＴを比較的に応答特性の早い関数を用いて設定するようにしたため、自車両と先行車両との間の車間距離Ｌは直ぐに先行車両の減速状況に応じた値に制御され、自車両は先行車両に接近してしまうことはなく、運転者に違和感を与えてしまうことを抑制防止できる。
【００７０】
なお、上記実施の形態においては、車間距離センサ１２は車間距離検出手段及び相対車速検出手段に対応し、車間距離指令値演算部３１は車間距離指令値設定手段に対応し、目標車間距離演算部３４は目標車間距離設定手段に対応し、車速指令値演算部３５及び車速制御部３６は制駆動力制御装置に対応する。
また、上記実施の形態は本発明の先行車両追従制御装置の一例を示したものであり、装置の構成等を限定するものではない。
【００７１】
また、上記実施形態においては、後輪駆動車に本発明を適用した場合について説明したが、前輪駆動車に本発明を適用することもでき、また回転駆動源としてエンジン２を適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、電動モータを適用することもでき、さらには、エンジンと電動モータとを使用するハイブリッド車にも本発明を適用することができる。
【００７２】
さらに、上記実施形態においては、車間距離センサ１２としてレーザレーダを適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ミリ波レーダを適用してもよく、さらにはＣＣＤを使用したステレオカメラの撮像を画像処理して車間距離を求めるようにしてもよい。
またさらに、追従制御用コントローラ２０をマイクロコンピュータ等の離散化されたディジタルシステムで構成した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、関数発生器、比較器、演算器等の電子回路を組み合わせて構成するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の先行車両追従制御装置の実施形態を示す概略構成図である。
【図２】図１の追従制御用コントローラで実行される追従処理の具体的構成を示すブロック図である。
【図３】図２の追従制御モード選択部の処理の具体例を示すフローチャートである。
【図４】図２の目標車間距離演算部の処理の具体例を示すブロック線図である。
【図５】むだ時間要素を含むフィルタを用いて算出した目標車間距離の時間変化を示すグラフである。
【図６】偏差率に対するむだ時間のマップ例を示す特性線図である。
【図７】目標車間距離の時間変化のシミュレーション結果であって、むだ時間を変化させて示すグラフである。
【図８】逆応答フィルタを用いて算出した目標車間距離の時間変化を示すグラフである。
【図９】車間距離偏差に対する係数のマップ例を示す特性線図である。
【図１０】目標車間距離の時間変化のシミュレーション結果であって、係数を変化させて示すグラフである。
【図１１】２次遅れ形式のフィルタを用いて算出した目標車間距離の時間変化を示すグラフである。
【図１２】本実施形態の動作状況を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１ＦＬ、１ＦＲは前輪
１ＲＬ、１ＲＲは後輪
２はエンジン
３は自動変速機
４はプロペラシャフト
５は最終減速装置
６は車軸
９はエンジン出力制御装置
１０はスロットルアクチュエータ
１１は変速機制御装置
１２は車間距離センサ
１３は車速センサ
２０は追従制御用コントローラ
【図１】
0003630124.tif 000010
【図２】
0003630124.tif 000011
【図３】
0003630124.tif 000012
【図４】
0003630124.tif 000013
【図５】
0003630124.tif 000014
【図６】
0003630124.tif 000015
【図７】
0003630124.tif 000016
【図８】
0003630124.tif 000017
【図９】
0003630124.tif 000018
【図１０】
0003630124.tif 000019
【図１１】
0003630124.tif 000020
【図１２】
0003630124.tif 000021