(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両が走行する道路を含む地図情報を出力する地図情報出力手段（４）と、
地図上における自車位置を検出する自車位置検出手段（８）と、
車両の走行状態を検出する走行状態検出手段（１，２）と、
車両の操向輪を転舵するための操舵手段（１６）と、
操舵手段（１６）に操舵トルクを付加する操舵トルク付加手段（１５）と、
車両の走行状態と走行道路の自車位置前方の道路形状とに基づいて操舵トルク付加量を決定し、この操舵トルク付加量に基づいて操舵トルク付加手段（１５）を駆動する操舵制御手段（１４）と、
前走車との車間距離及び／又は相対速度を検出する前走車検出手段（１８）と、
前走車との車間距離及び／又は相対速度に応じて前走車に追従走行すべく車間距離を制御する追従走行制御手段（２０）と、
操舵制御手段（１４）による操舵制御中に追従走行制御手段（２０）による追従走行制御を開始した場合に前記操舵制御を中止するとともに、追従走行制御手段（２０）による追従走行制御中に前走車を検出できなくなった場合に操舵制御手段（１４）による操舵制御を開始する制御切換手段（２２）と、
を備えたことを特徴とする車両制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ナビゲーションシステムを用いて車両の道路逸脱を防止する制御と、車両を前走車に追従走行させる追従走行制御との両立を図った車両制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ナビゲーションシステムにより得られた地図データに基づいて、自車が走行方向前方の道路を逸脱することなく通過可能であるか否かを判定し、道路逸脱の可能性がある場合に操舵制御や車速制御を行う制御装置は種々提案されている。また、レーダー等で前走車を検出し、前走車との車間距離を一定に保つように車間距離制御を行う追従走行制御装置も種々提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、車両の道路逸脱を防止する制御と車両を前走車に追従走行させる追従走行制御とを同時に行うと、例えば追従走行制御中にドライバーが前走車の走行軌跡をトレースするように操舵を行っているときに操舵制御が開始されると、ドライバーに違和感を感じさせてしまうことが考えられる。また、両制御をその都度マニュアル操作で切り換えるようにすると、例えば追従走行制御中に前走車を見失ったような場合に、車両の道路逸脱を防止する制御へ切り換え忘れたり、ドライバーが煩わしく感じるという問題がある。  本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ナビゲーションシステムを用いて車両の道路逸脱を防止する制御と、車両を前走車に追従走行させる追従走行制御とを両立させることが可能な車両制御装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１に記載された車両制御装置は、車両が走行する道路を含む地図情報を出力する地図情報出力手段と、地図上における自車位置を検出する自車位置検出手段と、車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、車両の操向輪を転舵するための操舵手段と、操舵手段に操舵トルクを付加する操舵トルク付加手段と、車両の走行状態と走行道路の自車位置前方の道路形状とに基づいて操舵トルク付加量を決定し、この操舵トルク付加量に基づいて操舵トルク付加手段を駆動する操舵制御手段と、前走車との車間距離及び／又は相対速度を検出する前走車検出手段と、前走車との車間距離及び／又は相対速度に応じて前走車に追従走行すべく車間距離を制御する追従走行制御手段と、操舵制御手段による操舵制御中に追従走行制御手段による追従走行制御を開始した場合に前記操舵制御を中止するとともに、追従走行制御手段による追従走行制御中に前走車を検出できなくなった場合に操舵制御手段による操舵制御を開始する制御切換手段とを備えたことを特徴とする。
【０００５】
【作用】
請求項１の構成によれば、操舵制御手段は、車両の走行状態と走行道路の自車位置前方の道路形状とに基づいて決定した操舵トルクを操舵手段に付加することにより、車両が道路を逸脱しないように操舵制御を行う。追従走行制御手段は、前走車との車間距離及び／又は相対速度に応じて車間距離を制御することにより、車両を前走車に追従走行させる。操舵制御手段による操舵制御中に追従走行制御手段による追従走行制御を開始すると操舵制御が中止され、また追従走行制御手段による追従走行制御中に前走車を検出できなくなると操舵制御が開始される。
【０００６】
【実施例】
以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。
【０００７】
図１〜図７は本発明の一実施例を示すもので、図１は本発明装置の全体構成を示すブロック図、図２は操舵制御ルーチンのフローチャート、図３は道路の方位角変化量θを求める手法の説明図、図４は偏差Ｄと操舵アシストトルクＴとの関係を示すグラフ、図５は操舵角θSTと操舵アシストトルクＴとの関係を示すグラフ、図６は追従走行制御ルーチンのフローチャート、図７は追従走行制御時の作用説明図である。
【０００８】
図１において、ＮＶは自動車用ナビゲーションシステムであって、ヨーレートセンサ１及び車速センサ２からの信号が入力される慣性航法装置３と、ＩＣカードやＣＤ−ＲＯＭを用いた地図情報出力手段４と、慣性航法装置３が出力する自車の走行軌跡及び地図情報出力手段４が出力する地図情報を重ね合わせるマップマッチング処理手段５と、ＧＰＳアンテナ６からの信号が入力されるＧＰＳユニット７と、マップマッチング処理手段５が出力する位置座標及びＧＰＳユニット７が出力する位置座標に基づいて自車位置を検出する自車位置検出手段８と、目的地入力手段９からの目的地座標及び自車位置検出手段８からの自車位置座標に基づいて目的地までの経路を探索する経路探索手段１０とを備える。
【０００９】
ＳＣは操舵制御部であって、経路探索手段１０で探索した道路の形状に基づいて自車の前方の道路を走行する際に発生すると推定されるヨーレートを基準ヨーレートγREF として設定する基準ヨーレート算出手段１１と、ヨーレートセンサ１で検出した実ヨーレートγと前記基準ヨーレートγREF とを比較して両ヨーレートγREF ，γの偏差Ｄに応じた操舵アシストトルクＴを算出する操舵制御手段１４とを備える。操舵トルク付加手段１５は操舵制御手段１４からの信号に基づいて所定の操舵アシストトルクＴを発生して操舵手段１６を作動させ、操向輪を所定の方向に転舵し易いようにドライバーをアシストする。操舵トルク付加手段１５は、例えば電動パワーステアリング装置のアクチュエータである。  ＦＣは追従走行制御部であって、前走車を検出するレーダーセンサ１７と、レーダーセンサ１７からの信号に基づいて前走車の有無、車間距離、相対速度等を検出する前走車検出手段１８と、前走車検出手段１８、車速センサ２及び追従開始スイッチ１９からの信号に基づいて前走車に対して自車を追従走行させる追従走行制御手段２０とを備える。追従走行制御手段２０からの信号に基づいて車速調整手段２１が車速を調整し、自車と前走車との距離を一定に保持する。車速調整手段２１は、例えば周知のオートクルーズ装置である。
【００１０】
操舵制御部ＳＣの操舵制御手段１４と追従走行制御部ＦＣの追従走行制御手段２０とに接続された制御切換手段２２には、前走車検出手段１８からの信号追従開始スイッチ１９からの信号が入力される。
【００１１】
次に、操舵制御部ＳＣの機能を、図２のフローチャートを参照しながら説明する。
【００１２】
先ず、ナビゲーションシステムＮＶによって地図上の自車位置と、自車位置前方の道路データとを読み込む（ステップＳ１，Ｓ２）。
【００１３】
図３から明らかなように、経路探索手段１０で探索した自車の前方の道路は多数のノードＮの集合から構成されており、そこから第１〜第４基準ノードＮ1 ，Ｎ2 ，Ｎ3 ，Ｎ4 を抽出する。このとき、第２基準ノードＮ2 は自車位置検出手段８で検出した自車位置に設定され、第１基準ノードＮ1 は第２基準ノードＮ2 の手前位置に、第３基準ノードＮ3 は第２基準ノードＮ2 の前方位置に、第４基準ノードＮ4 は第３基準ノードＮ3 の更に前方位置にそれぞれ設定される。
【００１４】
道路形状がカーブであって４個の基準ノードＮ1 〜Ｎ4 が実質的に円弧上に存在していると仮定すると、自車位置である第２基準ノードＮ2 から次の第３基準ノードＮ3 への方位角変化量θが以下のようにして求められる（ステップＳ３）。
【００１５】
先ず、第１基準ノードＮ1 （Ｘ1 ，Ｙ1 ）と第２基準ノードＮ2 （Ｘ2 ，Ｙ2 ）とを結ぶベクトルＶ12（Ｘ12，Ｙ12）と、第２基準ノードＮ2 （Ｘ2 ，Ｙ2 ）と第３基準ノードＮ3 （Ｘ3 ，Ｙ3 ）とを結ぶベクトルＶ23（Ｘ23，Ｙ23）と、第３基準ノードＮ3 （Ｘ3 ，Ｙ3 ）と第４基準ノードＮ4 （Ｘ4 ，Ｙ4 ）とを結ぶベクトルＶ34（Ｘ34，Ｙ34）とを演算する。
【００１６】
このとき、ベクトルＶ12とベクトルＶ23との成す角度をθ1 とすると、ベクトルＶ12及びベクトルＶ23の内積から、
Ｘ12・Ｘ23＋Ｙ12・Ｙ23
＝（Ｘ122 ＋Ｙ122 ）1/2 ・（Ｘ232 ＋Ｙ232 ）1/2 ・ cosθ1 …(1)
が成立し、これから角度θ1 が求められる。
【００１７】
また、ベクトルＶ23とベクトルＶ34との成す角度をθ2 とすると、ベクトルＶ23及びベクトルＶ34の内積から、
Ｘ23・Ｘ34＋Ｙ23・Ｙ34
＝（Ｘ232 ＋Ｙ232 ）1/2 ・（Ｘ342 ＋Ｙ342 ）1/2 ・ cosθ2 …(2)
が成立し、これから角度θ2 が求められる。
【００１８】
これにより、第２基準ノードＮ2 から第３基準ノードＮ3 への方位角変化量θが、
θ＝（θ1 ＋θ2 ）／２              …(3)
により与えられる。
【００１９】
上述のようにして道路の方位角変化量θ（即ち、第２ノードＮ2 及び第３ノードＮ3 間の方位角変化量θ）が算出されると、その方位角変化量θを、車両が第２基準ノードＮ2 から第３基準ノードＮ3 まで走行するのに要する時間δｔで除算することにより、基準ヨーレートγREF を算出する（ステップＳ４）。
【００２０】
γREF ＝θ／δｔ                    …(4)
続いて、ヨーレートセンサ１から実ヨーレートγを読み込み（ステップＳ５）、ステップＳ４で求めた基準ヨーレートγREF とステップＳ５で求めた実ヨーレートγとの偏差Ｄ＝γ−γREF を算出し（ステップＳ６）、この偏差Ｄに比例した操舵アシストトルクＴ（Ｔ＝ｋＤ）を設定する（ステップＳ７）。図４に示すように、例えば、偏差Ｄが正である場合には、操向輪を右に操舵するような操舵アシストトルクＴが与えられ、偏差Ｄが負である場合には、操向輪を左に操舵するような操舵アシストトルクＴが与えられる（ステップＳ８）。
【００２１】
図５の破線は平常時における操舵特性を示すもので、ステアリングホイールの操舵角θSTに応じた操舵アシストトルクＴが発生するが、例えば車両が左方向に経路逸脱する可能性がある場合には、操舵特性が破線状態から実線状態に制御される。その結果、ステアリングホイールを操作しなくても（即ち、操舵角θST＝０であっても）、操向輪を右に操舵するような所定の操舵アシストトルクＴが発生し、車両が正しい経路に復帰するようにアシストされる。
【００２２】
かかるフィードバック制御を行うことにより、ドライバーの運転技術が未熟であったり、疲労等で運転能力が低下していたとしても、車両の走行軌跡を道路の形状に追随させるのを容易にし、車両の道路逸脱の可能性を大幅に低下させることができる。
【００２３】
次に、追従走行制御部ＦＣの機能を、図６のフローチャートを参照しながら説明する。
先ず、追従走行制御部ＦＣの追従開始スイッチ１９が押されると（ステップＳ１１）、レーダーセンサ１７からの信号に基づいて前走車検出手段１８が前走車との車間距離及び前走車との相対速度を判断し、前記相対速度に応じた所定の車間距離を保つように追従走行制御手段２０が車速調整手段２１を制御することにより、前走車に対する追従走行制御が開始される（ステップＳ１２）。このとき、操舵制御部ＳＣによる操舵制御が行われていれば（ステップＳ１３）、両制御の干渉を回避すべく操舵制御部ＳＣによる操舵制御が中止される（ステップＳ１４）。
【００２４】
図７に示すように、前走車が急に進路を変更してレーダーセンサ１７のレンジから離脱し、前走車検出手段１８が前走車を見失ったような場合（ステップＳ１５）、追従走行制御部ＦＣによる追従走行制御が中止される（ステップＳ１６）。このとき、ステップＳ１３で操舵制御中であってステップＳ１４で操舵制御が中止されている状態であれば（ステップＳ１７）、その操舵制御が再開される（ステップＳ１８）。これにより、追従走行制御が不能になった場合に、特別の操作を行うことなく速やかに操舵制御に復帰することができる。
【００２５】
一方、ステップＳ１７で操舵制御が中止されていないとき、即ち、元々操舵制御が行われていなかったとき、一旦レーダーセンサ１７のレンジから離脱した前走車又は新たな前走車が発見されれば（ステップＳ１９）、その発見された前走車に対する追従走行制御が再開される。
【００２６】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００２７】
例えば、レーダーセンサ１７に代えてカメラ等の撮像手段を採用することができる。また、操舵制御部ＳＣは、地図情報に基づいて検出した道路形状に応じて操舵制御を行うものであれば、適宜のものを採用することができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に記載された発明によれば、操舵制御手段による操舵制御中に追従走行制御手段による追従走行制御を開始すると操舵制御が中止され、また追従走行制御手段による追従走行制御中に前走車を検出できなくなると操舵制御が開始されるので、操舵制御及び追従走行制御の相互の干渉によってドライバーに違和感や煩わしさを感じさせることなく、両制御の機能を最大限に発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明装置の全体構成図
【図２】  操舵制御ルーチンのフローチャート
【図３】  道路の方位角変化量θを求める手法の説明図
【図４】  偏差Ｄと操舵アシストトルクＴとの関係を示すグラフ
【図５】  操舵角θSTと操舵アシストトルクＴとの関係を示すグラフ
【図６】  追従走行制御ルーチンのフローチャート
【図７】  追従走行制御時の作用説明図
【符号の説明】
１          ヨーレートセンサ（走行状態検出手段）
２          車速センサ（車速検出手段、走行状態検出手段）
４          地図情報出力手段
８          自車位置検出手段
１４        操舵制御手段
１５        操舵トルク付加手段
１６        操舵手段
１８        前走車検出手段
２０        追従走行制御手段
２２        制御切換手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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