(57)【要約】    【課題】  ブレーキをかけながら先行車に追従している時に、追従制御の下限速度を下回ってもブレーキ制御を継続する。    【解決手段】  制動装置により制動をかけながら先行車に追従している時に、自車速検出値が所定値を下回った場合には、制動装置による制動力制御のみを継続し、他のすべての追従制御を解除する。これにより、乗員に不快な”Ｇ抜け”や押し出され感を与えるようなことがなく、適切な車間距離を維持することができる。【選択図】  図５ 
2004299680.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先行車との車間距離を検出する車間距離検出手段と、
車間距離検出値を目標車間距離に一致させるための目標車速を演算制御する車間距離制御手段と、
自車速を検出する車速検出手段と、
自車速検出値を目標車速に一致させるために車両の駆動装置および制動装置を制御する車速制御手段とを備え、先行車に対して追従制御を行う装置において、
前記制動装置により制動をかけながら先行車に追従している時に、自車速検出値が所定値を下回った場合には、前記制動装置による制動力制御のみを継続し、他のすべての追従制御を解除する追従制御解除手段を備えることを特徴とする先行車追従制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の先行車追従制御装置において、
前記追従制御解除手段は、前記制動装置により制動をかけながら先行車に追従している時に、自車速検出値が所定値を下回った場合には、その時点の減速度を維持するように前記制動装置により制動力制御を行うことを特徴とする先行車追従制御装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の先行車追従制御装置において、
乗員の運転操作を検出する運転操作検出手段を備え、
前記追従制御解除手段は、追従制御の内の前記制動装置による制動力制御のみを継続させている時に、乗員による運転操作が検出された場合は、前記制動装置による制動力制御を解除することを特徴とする先行車追従制御装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかの項に記載の先行車追従制御装置において、
前記追従制御解除手段は、追従制御の内の前記制動装置による制動力制御のみを継続させることを乗員に報知することを特徴とする先行車追従制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、先行車を認識して一定の車間距離を保ちつつ追従する先行車追従制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車速と先行車との相対速度に基づいて決定した安全車間距離と車間距離検出値との差に応じて、スロットルおよびブレーキを制御する先行車追従制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この種の装置では、先行車に追従制御する車速範囲（例えば、４０〜１１０km/h）を規定し、下限速度を下回ると追従制御を解除している。
【０００３】
この出願の発明に関連する先行技術文献としては次のものがある。
【特許文献１】特開平５−１０４９９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、従来の先行車追従制御装置では、ブレーキをかけながら先行車に減速追従している時に、追従制御の下限速度（上記例では４０km/h）を下回ると追従制御が解除されてしまい、減速度が急に低下する”Ｇ抜け”が発生して乗員に不安感を与えるという問題がある。
本発明の目的は、ブレーキをかけながら先行車に追従している時に、追従制御の下限速度を下回ってもブレーキ制御を継続するようにした先行車追従制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１）  請求項１の発明は、先行車との車間距離を検出する車間距離検出手段と、車間距離検出値を目標車間距離に一致させるための目標車速を演算制御する車間距離制御手段と、自車速を検出する車速検出手段と、自車速検出値を目標車速に一致させるために車両の駆動装置および制動装置を制御する車速制御手段とを備え、先行車に対して追従制御を行う装置に適用される。
そして、制動装置により制動をかけながら先行車に追従している時に、自車速検出値が所定値を下回った場合には、制動装置による制動力制御のみを継続し、他のすべての追従制御を解除する追従制御解除手段を備える。これにより、上記目的を達成する。
（２）  請求項２の先行車追従制御装置は、追従制御解除手段によって、制動装置により制動をかけながら先行車に追従している時に、自車速検出値が所定値を下回った場合には、その時点の減速度を維持するように制動装置により制動力制御を行うようにしたものである。
（３）  請求項３の先行車追従制御装置は、乗員の運転操作を検出する運転操作検出手段を備え、追従制御解除手段によって、追従制御の内の制動装置による制動力制御のみを継続させている時に、乗員による運転操作が検出された場合は、制動装置による制動力制御を解除するようにしたものである。
（４）  請求項４の先行車追従制御装置は、追従制御解除手段によって、追従制御の内の制動装置による制動力制御のみを継続させることを乗員に報知するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００６】
（１）  請求項１の発明によれば、制動をかけながら先行車に追従している時に、追従制御の下限速度を下回っても制動力制御が継続され、乗員に不快な”Ｇ抜け”や押し出され感を与えるようなことがなく、適切な車間距離を維持することができる。
（２）  請求項２の発明によれば、制動をかけながら先行車に追従している時に、追従制御の下限速度を下回った場合にはその時点の減速度を維持するので、減速度が大きく変化せず、乗員に不安感や不快感を与えるようなことがない。
（３）  請求項３の発明によれば、乗員による運転操作がなされたら追従制御における制動力制御の継続を解除するので、乗員の運転意志を優先させることができる。
（４）  請求項４の発明によれば、追従制御における制動力制御の継続を乗員に報知するので、直ちに乗員に運転操作を行わせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１は一実施の形態の構成を示す図である。
車間距離センサー１は、レーザー光を掃射して先行車からの反射光を受光するレーダー方式のセンサーヘッドである。なお、電波や超音波を利用して車間距離を計測してもよい。車速センサー２は変速機の出力軸に取り付けられ、その回転速度に応じた周期のパルス列を出力する。スロットルアクチュエーター３は、スロットルバルブ開度指令値に応じてスロットルバルブを開閉し、エンジンへの吸入空気量を変えてエンジン出力を調節する。自動変速機４は、車速とエンジントルクに応じて変速比を変える。制動装置６は、ブレーキ液圧指令値に応じた制動力を発生させる装置である。
【０００８】
追従制御コントローラー５はマイクロコンピューターとその周辺部品を備え、車間距離と車速の検出値に基づいて目標車速を求め、スロットルアクチュエーター３、自動変速機４および制動装置６を制御する。追従制御コントローラー５は、マイクロコンピューターのソフトウエア形態により図２に示す制御ブロック１１、２１、５０、５１を構成する。
【０００９】
図２において、測距信号処理部１１は、車間距離センサー１によりレーザー光を掃射してから先行車の反射光を受光するまでの時間を計測し、先行車との車間距離ＬTを演算する。なお、前方に複数の先行車がいる場合は追従すべき先行車を特定して車間距離ＬTを演算する。この先行車の選択方法についてはすでに公知であるから説明を省略する。車速信号処理部２１は、車速センサー２からの車速パルスの周期を計測し、自車両の速度ＶSを検出する。
【００１０】
先行車追従制御部５０は、相対速度演算部５０１、車間距離制御部５０２および目標車間距離設定部５０３を備え、車間距離ＬTと自車速ＶSとに基づいて目標車間距離ＬT*と目標車速Ｖ*を演算する。相対速度演算部５０１は、測距信号処理部１１により検出された車間距離ＬTに基づいて先行車との相対速度ΔＶを演算する。車間距離制御部５０２は、相対速度ΔＶを考慮して車間距離ＬTを目標車間距離ＬT*に一致させるための目標車速Ｖ*を演算する。目標車間距離設定部５０３は、先行車の車速ＶTまたは自車速ＶSに応じた目標車間距離Ｌ*を設定する。
【００１１】
車速制御部５１は、駆動力演算部５１１、駆動力分配制御部５１２、スロットル制御部５１３およびブレーキ制御部５１４を備え、自車速ＶSが目標車速Ｖ*となるようにスロットルアクチュエーター３のスロットルバルブ開度と制動装置６のブレーキ液圧を制御する。駆動力演算部５１１は、車速ＶSが目標車速Ｖ*に一致させるための目標制駆動力を演算する。駆動力分配制御部５１２は、目標制駆動力をスロットル制御部５１３に対する駆動力とブレーキ制御部５１４に対する制動力とに分配する。スロットル制御部５１３は、目標駆動力にしたがってスロットルアクチュエーター３を制御し、ブレーキ制御部５１４は目標制動力にしたがって制動装置６を制御する。
【００１２】
次に、車間距離制御系について説明する。
この実施の形態のシステムは、車間距離と相対速度の２つの目標値を１つの入力（目標車速）で制御する１入力２出力系であることから、状態フィードバック（レギュレーター）を用いて制御系を設計する。
【００１３】
システムの状態変数ｘ1、ｘ2を次式で定義する。
【数１】
2004299680.tif 000003
【数２】
2004299680.tif 000004
ここで、ＶTは先行車の車速である。また、制御入力、すなわち追従制御コントローラー５の出力をΔＶ*とし、次式で定義する。
【数３】
2004299680.tif 000005
【００１４】
車間距離ＬTは次式で与えられる。
【数４】
2004299680.tif 000006
なお、Ｌoは車間距離ＬTの初期値である。車速サーボ系は、例えば次式に示すように、目標車速Ｖ*に対して実際の車速ＶSが一次遅れで近似的に表現できる。
【数５】
2004299680.tif 000007
ここで、τvは時定数である。
【００１５】
先行車車速ＶT＝一定と仮定すると、数式１、３、５により次式が得られる。
【数６】
2004299680.tif 000008
さらに、目標車間距離ＬT*＝一定とすると、数式２、４により次式が得られる。
【数７】
2004299680.tif 000009
したがって、システムの状態方程式は次式のように記述できる。
【数８】
2004299680.tif 000010
【００１６】
状態フィードバックを施すための制御入力ｕを、
【数９】
2004299680.tif 000011
で与えると、状態フィードバックが施された全体システムの状態方程式は次式のように表される。
【数１０】
2004299680.tif 000012
ここで、
【数１１】
2004299680.tif 000013
と置くと、システムの特性方程式は次式のように導かれる。
【数１２】
2004299680.tif 000014
【００１７】
上述した車速サーボ系の伝達特性に基づき、車間距離ＬTをＬT*へ、相対速度ΔＶを０へ収束させる特性が所望の特性となるように、ゲインｆd、ｆvを設定する。
【数１３】
2004299680.tif 000015
【数１４】
2004299680.tif 000016
【数１５】
2004299680.tif 000017
【００１８】
したがって、車間制御を行うための目標車速Ｖ*は、上記数式３、９により次式のように導かれる。
【数１６】
2004299680.tif 000018
【００１９】
車速制御系を道路勾配変動などに強い制御系とするために、例えば外乱推定器であるロバスト補償器と、全体の応答特性を規範モデルの応答特性とするモデルマッチング補償器とから構成される、”ロバストモデルマッチング制御手法”を用いて設計する。図３にその制御ブロック図を示す。
【００２０】
ロバスト補償器は、制御対象のモデル化誤差や走行抵抗という外乱を推定、補正することによって、実際の特性を線形モデルＧV(s)に一致させる制御系を構成できる。Ｈ(s)は外乱除去性能を決めるロバストフィルタで、例えば次式のようにする。
【数１７】
2004299680.tif 000019
【００２１】
モデルマッチング補償器は、フィードフォワード部の規範モデルＲ2(s)で入出力の応答特性を決定し、フィードバック部の規範モデルＲ1(s)で外乱除去性能と安定性を決定する。例えば、次式に示すように一次遅れのローパスフィルターで構成する。
【数１８】
2004299680.tif 000020
【数１９】
2004299680.tif 000021
【００２２】
制御対象である車両の線形近似モデルＧV(s)は、次式に示すような積分特性となる。
【数２０】
2004299680.tif 000022
以上から、目標駆動力Ｆor-hatを次式のように求めることができる。
【数２１】
2004299680.tif 000023
【数２２】
2004299680.tif 000024
【００２３】
上記数式２１，２２で算出された目標駆動力からスロットルバルブ開度およびブレーキ液圧の指令値を算出する方法は、例えば図４に示すような構成で実現する。まず、目標駆動力Ｆor-hatからトルク指令値Ｔerに変換する。
【数２３】
2004299680.tif 000025
ここで、Ｒtはタイヤの有効半径、Ｇmは自動変速機４のギヤ比、Ｇfはファイナルギア比である。
【００２４】
スロットル制御では、予め記憶されたエンジントルクに対するスロットルバルブ開度の非線形補償マップを用いて、先に変換されたトルク指令値Ｔerおよびエンジン回転数Ｎeから表引き演算してスロットルバルブ開度指令値を求め、スロットル制御部５１３によりスロットルアクチュエーター３を駆動制御する。
【００２５】
一方、ブレーキ制御では、スロットルバルブ開度指令値が０、すなわちスロットルバルブが全閉の時だけブレーキ制御部５１４へブレーキ液圧指令を送り、ブレーキ制御部５１４により制動装置６を駆動制御する。スロットルバルブ開度指令値が０の時は、エンジン回転数Ｎeと予め記憶されたスロットル全閉時のエンジントルクのマップから全閉時のトルクＴe0を求め、先に演算されたトルク指令値から差し引いてブレーキ液圧指令値を算出する。
【数２４】
2004299680.tif 000026
ここで、Ａbはホイールシリンダーの面積、Ｒbはディスクの有効半径、μbはパッドの摩擦係数である。
【００２６】
先行車追従制御では、追従走行中に先行車の速度が変化すると、自車の速度を自動調整して車間距離を一定に保つように働く。そのため、追従中の先行車が減速し、車速が追従制御の下限速度（例えば４０km/h）を下回ると、追従制御が解除される。特に、ブレーキをかけながら減速している場合には、今までかけていたブレーキも解除されてしまうため、”Ｇ抜け”や押し出され感を乗員に与える。
【００２７】
そこで、この実施の形態では、減速する先行車にブレーキをかけながら追従する時に追従制御の下限速度を下回る場合には、その時の減速度を維持するようにブレーキ制御を継続する。すなわち、
（１）  追従制御のブレーキ動作により車速が下限速度を下回った場合には、ブレーキ制御だけを継続し、車間距離制御や車速制御などの他のすべての追従制御を解除する。また、追従制御の内のブレーキ制御のみを継続していることを乗員に報知する。
（２）  追従制御の下限速度以下でブレーキ動作のみが継続されている時に、ブレーキペダル操作やアクセルペダル操作により乗員の運転意志が確認された場合には、以後は乗員の責任において車両の運転操作が行われるものと判断し、ブレーキ制御を含むすべての追従制御を解除する。
これにより、従来のように乗員に”Ｇ抜け”や押し出され感を与えるようなことがなく、適切な車間距離を維持することができる。
【００２８】
図５に示すフローチャートにより、一実施の形態の追従制御の解除処理を説明する。
ステップ１において、現在の車速が追従制御を実行する車速範囲内にあるかどうかを確認する。車速が追従制御を許可する下限値よりも高い場合は、この解除処理を終了して追従制御を継続する。車速が追従制御の下限速度より低い場合にはステップ２へ進み、追従制御を解除する条件、すなわち、追従制御によるブレーキ動作の有無、乗員によるブレーキ操作またはアクセル操作の有無、車両停止状態を判断する。
【００２９】
ステップ２１で、車速が追従制御の下限値を下回った原因がブレーキ動作にあるかどうかを確認する。ブレーキ液圧指令値が０であれば、エンジンブレーキのみにより減速が行われていると考えられ、すべての追従制御を解除しても問題ないと判断してステップ４へ進み、追従制御の解除処理を行う。
【００３０】
ステップ２２では、車速が追従制御の下限値を下回った原因が乗員のブレーキ操作にあるかどうかを確認する。この実施の形態では、通常のブレーキスイッチ（ストップランプスイッチ）とは別に、追従制御のブレーキ作動中でも乗員がブレーキペダルを踏んだか否かを判別できるブレーキサブスイッチを設ける。このブレーキサブスイッチがON状態の時は乗員がブレーキペダルを踏み込んでいる時であり、以後は乗員の責任において車両の運転操作が行われるものと判断してステップ４へ進み、追従制御の解除処理を行う。
【００３１】
ステップ２３で、車速が追従制御の下限値を下回った原因が乗員のアクセル操作にあるかどうかを確認する。追従制御によるブレーキ作動中はスロットルバルブ開度が０であり、逆にスロットルバルブ開度が所定値、例えば２度以上開いている場合は、乗員によりアクセルペダルが操作されていると考えられる。アクセル操作がなされている時は、以後は乗員の責任において車両の運転操作が行われるものと判断してステップ４へ進み、追従制御の解除処理を行う。
【００３２】
ステップ２４では車速を確認し、車速が略０の場合はステップ４へ進み、すべての追従制御を解除する。以上の追従制御を解除するための条件をすべて満たさなかった場合は、テップ３へ進む。
【００３３】
ステップ３において、ブレーキ制御のみを継続して他の追従制御を解除する。まずステップ３１で、車間距離制御や車速制御などのブレーキ制御以外の追従制御をすべて解除するための処理を行う。なお、いったんこのロジックに入ったら、先行車が加速しても追従させない。
【００３４】
ステップ３２で、継続制御するブレーキ液圧は、車速が追従制御の下限値を下回った時の液圧指令値を確認し、所定圧力、例えば１Mpa以下であればその時の圧力（指令値）を保持し、所定圧力以上の場合は所定圧力まで徐々に下げるように制御する。圧力指令値が１Mpaより小さい場合はその圧力を保持するように指令値を出力し、１Mpaを超える場合はステップ３３で所定の減圧処理を行う。
【００３５】
ステップ３３で、所定の減圧量、例えば０.２５Mpa/sで減圧し、最終的に１Mpaの指令値とする。ステップ３４では、追従制御において、ブレーキ制御のみ継続している旨を乗員に報知する。報知方法は、直ちに乗員に適切な運転操作を行わせるための効果的な方法、例えばブザーを連続的に吹鳴させる。
【００３６】
このように、追従制御において、減速する先行車にブレーキをかけながら追従する時に、自車速が追従制御の下限速度を下回った場合には、その時の減速度を維持するようにブレーキ制御を継続するようにしたので、乗員に不快な”Ｇ抜け”や押し出され感を与えるようなことがなく、適切な車間距離を維持することができる。
【００３７】
以上の一実施の形態の構成において、車間距離センサー１が車間距離検出手段を、追従制御コントローラー５が車間距離制御手段、車速制御手段および追従制御解除手段を、車速センサー２が車速検出手段をそれぞれ構成する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】一実施の形態の構成を示す図である。
【図２】追従制御の構成を示すブロック図である。
【図３】車速制御の構成を示すブロック図である。
【図４】スロットルバルブ開度指令値およびブレーキ液圧指令値の演算方法を示す図である。
【図５】追従制御の解除処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３９】
１  車間距離センサー
２  車速センサー
３  スロットルアクチュエーター
４  自動変速機
５  車両制御コントローラー
６  制動装置
１１  測距信号処理部
２１  車速信号処理部
５０  先行車追従制御部
５１  車速制御部
５０１  相対速度演算部
５０２  車間距離制御部
５０３  目標車間距離設定部
５１１  駆動力演算部
５１２  駆動力分配制御部
５１３  スロットル制御部
５１４  ブレーキ制御部
【図１】
2004299680.tif 000027
【図２】
2004299680.tif 000028
【図３】
2004299680.tif 000029
【図４】
2004299680.tif 000030
【図５】
2004299680.tif 000031
【手続補正書】
【提出日】平成16年8月30日(2004.8.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先行車との車間距離を検出する車間距離検出手段と、
車間距離検出値を目標車間距離に一致させるための目標車速を演算制御する車間距離制御手段と、
自車速を検出する車速検出手段と、
自車速検出値を目標車速に一致させるためにエンジンのスロットルバルブ制御とブレーキ制御とを行う車速制御手段とを備え、先行車に対して追従制御を行う装置において、
追従制御中に自車速検出値が所定値を下回った場合に、エンジンブレーキのみによる減速で自車速検出値が前記所定値を下回ったのか、またはブレーキ制御による減速で自車速検出値が前記所定値を下回ったのかを判定する判定手段と、
エンジンブレーキのみによる減速で自車速検出値が前記所定値を下回ったと判定された場合は、ブレーキ制御を含むすべての追従制御を解除し、ブレーキ制御による減速で自車速検出値が前記所定値を下回ったと判定された場合は、ブレーキ制御をのみを継続して他のすべての追従制御を解除する追従制御解除手段とを備えることを特徴とする先行車追従制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の先行車追従制御装置において、
前記追従制御解除手段は、ブレーキ制御による減速で自車速検出値が前記所定値を下回った判定された場合に、自車速検出値が前記所定値を下回ったときのブレーキ液圧指令値が所定圧力以下の場合は、自車速検出値が前記所定値を下回ったときのブレーキ液圧指令値を保持し、自車速検出値が前記所定値を下回ったときのブレーキ液圧指令値が前記所定圧力を超える場合は、ブレーキ液圧指令値を前記所定圧力まで徐々に下げることを特徴とする先行車追従制御装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
（１）  請求項１の発明は、先行車との車間距離を検出する車間距離検出手段と、車間距離検出値を目標車間距離に一致させるための目標車速を演算制御する車間距離制御手段と、自車速を検出する車速検出手段と、自車速検出値を目標車速に一致させるためにエンジンのスロットルバルブ制御とブレーキ制御とを行う車速制御手段とを備え、先行車に対して追従制御を行う装置に適用される。
そして、追従制御中に自車速検出値が所定値を下回った場合に、エンジンブレーキのみによる減速で自車速検出値が前記所定値を下回ったのか、またはブレーキ制御による減速で自車速検出値が前記所定値を下回ったのかを判定する判定手段と、エンジンブレーキのみによる減速で自車速検出値が前記所定値を下回ったと判定された場合は、ブレーキ制御を含むすべての追従制御を解除し、ブレーキ制御による減速で自車速検出値が前記所定値を下回ったと判定された場合は、ブレーキ制御をのみを継続して他のすべての追従制御を解除する追従制御解除手段とを備える。
（２）  請求項２の先行車追従制御装置は、追従制御解除手段によって、ブレーキ制御による減速で自車速検出値が前記所定値を下回った判定された場合に、自車速検出値が前記所定値を下回ったときのブレーキ液圧指令値が所定圧力以下の場合は、自車速検出値が前記所定値を下回ったときのブレーキ液圧指令値を保持し、自車速検出値が前記所定値を下回ったときのブレーキ液圧指令値が前記所定圧力を超える場合は、ブレーキ液圧指令値を前記所定圧力まで徐々に下げるようにしたものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明によれば、ブレーキ制御による減速で追従制御の下限速度を下回ってもブレーキ制御が継続され、乗員に不快な“Ｇ抜け”や押し出され感を与えるようなことがなく、適切な車間距離を維持することができる。一方、エンジンブレーキのみによる減速で追従制御の下限速度を下回った場合はブレーキ制御が解除されるが、エンジンブレーキによる減速は継続されるので、同様に、乗員に不快な“Ｇ抜け”や押し出され感を与えるようなことがなく、適切な車間距離を維持することができる。