(57)【要約】【課題】  分岐路や曲線路における先行車追従制御の制御性能を改善する。【解決手段】  先行車までの車間距離が目標車間距離となるように車間距離制御を行う先行車追従制御装置において、先行車の入れ替わりが検出され、かつ所定値以上の操舵角が検出されたときに、車間距離制御の応答性を高くする。【選択図】  図２ 
2005145221.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先行車を認識して車間距離を検出する車間距離検出手段と、
先行車までの車間距離が目標車間距離となるように制駆動力を制御する車間距離制御手段とを備えた先行車追従制御装置において、
先行車の入れ替わりを検出する入れ替わり検出手段と、
操舵角を検出する操舵角検出手段とを備え、
前記車間距離制御手段は、前記入れ替わり検出手段により先行車の入れ替わりが検出され、かつ前記操舵角検出手段により所定値以上の操舵角が検出されたときに、車間距離制御の応答性を高くす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、
前記車間距離制御手段は、車間距離が目標車間距離に達したら車間距離制御の応答性を元に戻す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、
先行車の減速度を検出する減速度検出手段を備え、
前記車間距離制御手段は、先行車入れ替わり直前の先行車の減速度が大きいほど車間距離制御の応答性を高く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１〜３のいずれかの項に記載の先行車追従制御装置において、
前記車間距離制御手段は、先行車入れ替わり後の操舵角が大きいほど車間距離制御の応答性を高くすることを特徴とする先行車追従制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかの項に記載の先行車追従制御装置において、
前記車間距離制御手段は、先行車の入れ替わりが検出され、かつ所定値以上の操舵角が検出されて車間距離制御の応答性を高くする前に、制御系の積分項をリセットして初期化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ながら追従走行する先行車追従制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
先行車の入れ替わりが検出されると、入れ替わり後の先行車に接近するときの目標車速を制限するようにした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）。
【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１１−３２１３７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来の先行車追従制御装置では、分岐路や曲線路を走行する場合に次のような問題がある。
【０００５】
まず、図１２により分岐路を走行する場合の問題点を説明する。自車Ａの前方を走行していた先行車Ｂが分岐路に進入したために見失い、先行車Ｂの先を走行していた“先先行車”Ｃを新たに追従対象として認識した後、自車Ａも分岐路に進入して先に見失った先行車Ｂをふたたび追従対象として認識した場合に、その先行車Ｂは分岐路においてすでに減速しているため、自車Ａは直ちに減速する必要があり、減速が遅れると先行車Ｂに接近し過ぎるおそれがある。
【０００６】
次に、図１３により曲線路を走行する場合の問題点を説明する。自車Ａの前方を走行していた先行車Ｂが曲線路にさしかかったために見失い、隣接車線を走行している先行車Ｃを新たに追従対象として認識した後、自車Ａも曲線路にさしかかって先に見失った先行車Ｂをふたたび追従対象として認識した場合に、その先行車Ｂは曲線路上ですでに減速しているため、自車Ａは直ちに減速する必要があり、減速が遅れると先行車Ｂに接近し過ぎるおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
先行車までの車間距離が目標車間距離となるように車間距離制御を行う先行車追従制御装置において、先行車の入れ替わりが検出され、かつ所定値以上の操舵角が検出されたときに、車間距離制御の応答性を高くする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、分岐路や曲線路において先行車の入れ替わりが発生し、自車が分岐路や曲線路にさしかかったときに先行車が減速していても、先行車に接近し過ぎるのを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は一実施の形態の構成を示す。車両１は不図示のエンジン、自動変速機、減速機、ブレーキなどを備えている。なお、この一実施の形態ではエンジンを走行駆動源とする車両を例に上げて説明するが、電気自動車やハイブリッド車両に対しても本願発明を適用することができる。
【００１０】
車速センサー２は車両１の所定の走行距離ごとにパルス信号を出力し、車速信号処理部３は車速センサー２のパルス信号を計測して車両１の走行速度Ｖspを測定する。車間距離センサー４はレーザー光や電波により自車前方の障害物を測距し、測距信号処理部５は車間距離センサー４の測距信号を処理して自車線上を走行する先行車を認識するとともに、先行車までの車間距離Ｄpsを検出する。
【００１１】
一実施の形態の先行車追従制御装置は、マイクロコンピューターのソフトウエア形態による車間距離制御部６と車速制御部７を備えている。車間距離制御部６は相対速度演算部６１、目標車間距離設定部６２、車間距離指令値演算部６３、目標車速演算部６４などから構成される。
【００１２】
相対速度演算部６１は、測距信号処理部５により検出した先行車両との車間距離Ｄpsに基づいて先行車両との相対速度ΔＶを演算する。具体的には、車間距離Ｄpsに対して次式に示すバンドパスフィルターＦd(s)を施し、相対速度ΔＶを演算する。
Ｆd(s)＝ωc２ｓ／（ｓ２＋２ζcωcｓ＋ωc２）  ・・・（１）
（１）式において、ωcは固有振動数、ζcは減衰係数であり、これらは車間距離Ｌに含まれるノイズ成分の大きさと、短周期の車体前後の加速度変動の許容値とにより決定する。また、ｓは微分演算子である。なお、バンドパスフィルターに代えてハイパスフィルターを車間距離Ｄpsに施し、相対速度ΔＶを演算してもよい。
【００１３】
相対速度演算部６１はまた、演算結果の相対速度ΔＶと、車速信号処理部３により検出した自車速Ｖspとに基づいて先行車の車速Ｖt（＝Ｖsp＋ΔＶ）を演算するとともに、先行車車速Ｖtの時間変化に基づいて先行車の加減速度αtを演算する。
【００１４】
目標車間距離設定部６２は次式により自車速Ｖspに応じた目標車間距離Ｄ＊を設定する。
Ｄ＊＝Ｖsp・Ｔo＋Ｄo  ・・・（２）
（２）式において、Ｔoは車間時間、Ｄoは停車時の車間距離である。なお、自車速Ｖspに代えて先行車の車速Ｖtに応じた目標車間距離Ｄ＊を設定してもよい。
【００１５】
車間距離指令値演算部６３は、車間距離Ｄpsがその目標値Ｄ＊に達するまでの車間距離の時間的な変化を表す車間距離指令値Ｄtを決定する。具体的には、目標車間距離Ｄ＊に対して次式に示すローパスフィルターＦt(s)を施し、車間距離指令値Ｄtを演算する。
Ｆt(s)＝ω２／（ｓ２＋２ζωｓ＋ω）  ・・・（３）
（３）式において、ωとζは車間距離制御系における応答特性を目標の応答特性とするための固有振動数と減衰係数であり、ｓは微分演算子である。
【００１６】
車間距離指令値演算部６３はまた、先行車の入れ替わりを検出し、測距信号処理部５により検出した車間距離Ｄpsと舵角センサー１０により検出した操舵角θに基づいて上記（３）式における固有振動数ωと減衰係数ζを設定し、先行車入れ替わり時の車間距離制御系における応答特性を変更する。
【００１７】
目標車速演算部６４は、フィードバック補償器を用いて車間距離Ｄpsを車間距離指令値Ｄtに一致させるための目標車速Ｖ＊を演算する。具体的には、次式により先行車両との車間距離Ｄpsと相対速度ΔＶに基づいて目標車速Ｖ＊を演算する。
Ｖ＊＝Ｖt−｛ｆd（Ｄt−Ｄps）＋ｆv＊ΔＶ｝  ・・・（４）
（４）式において、ｆdは距離制御ゲイン、ｆvは車速制御ゲインであり、Ｖtは先行車速度（Ｖt＝Ｖsp＋ΔＶ）である。
【００１８】
次に、車速制御部７はシフト位置検出部７１、車速サーボ部７２、トルク分配制御演算部７３などから構成される。シフト位置検出部７１は自動変速機（不図示）のシフト位置Ｓcを検出する。車速サーボ部７２は自車速Ｖspを目標車速Ｖ＊に一致させるための目標トルクＴegを演算する。トルク分配制御演算部７３は目標トルクＴegをエンジントルクとブレーキトルクに分配し、エンジントルクに応じたスロットルバルブ開度指令値Ｔvo_comをスロットルサーボ部９へ出力するとともに、ブレーキトルクに応じたブレーキ液圧指令値Ｐbkを制動制御装置８へ出力する。
【００１９】
制動制御装置８はブレーキ液圧指令値Ｐbkに応じたブレーキ液圧を発生させ、ブレーキを作動させる。また、スロットルサーボ部９はスロットルバルブ開度がスロットルバブル開度指令値Ｔvo_comに一致するようにエンジンのスロットルバルブを駆動制御する。
【００２０】
図２は車間距離制御部６で実行される先行車入替処理を示すフローチャートである。また、図３〜図５は分岐路における先行車の入れ替わりの様子を示す図である。これらの図により、一実施の形態の動作を説明する。車間距離制御部６は所定時間ごとにこの先行車入替処理を繰り返し実行する。
【００２１】
ステップ１において先行車の入れ替わり発生を示すフラグＦに１が設定されているか否かを確認し、フラグＦに１が設定されているときはステップ４へ進み、フラグＦに０が設定されているときはステップ２へ進む。
【００２２】
ステップ２では先行車の入れ替わり発生を確認する。先行車の入れ替わりは、例えば車間距離Ｄpsの前回の検出値に対して今回の検出値が５ｍ以上変化していたら先行車が入れ替わったと判定する。図３に示す例では、自車Ａが先行車Ｂに追従走行しているときに先行車Ｂが分岐路へ進入したため、自車Ａは先行車Ｂを見失って先行車Ｂの前方を走行していた“先先行車”Ｃを追従対象の新しい先行車として認識する。
【００２３】
先行車の入れ替わりが発生した場合はステップ３へ進み、そうでなければ処理を終了する。先行車の入れ替わりが発生した場合は、ステップ３でフラグＦに１を設定した後、ステップ４で車間距離Ｄpsが目標値Ｄ＊に達しているかどうかを確認する。車間距離Ｄpsが目標値Ｄ＊に達しているときはステップ７へ進み、そうでなければステップ５へ進む。
【００２４】
先行車の入れ替わりが発生したが、車間距離Ｄpsが目標値Ｄ＊に達した場合は、ステップ７で、先行車の入れ替わり発生を示すフラグＦを０にリセットし、上記（３）式に示す車間距離制御系の固有振動数ωに通常の追従走行制御時の値ωnを設定するとともに、減衰係数ζに通常の追従走行制御時の値ζnを設定する。これにより、車間距離制御系における応答特性は通常の追従走行制御時の特性となる。
【００２５】
一方、先行車の入れ替わりが発生し、車間距離Ｄpsが目標値Ｄ＊に達していない場合は、ステップ５で操舵角θの絶対値が所定値θo以上かどうかを確認する。この所定値θoには、自車が直進走行のままか、または分岐路あるいは曲線路にさしかかったかどうかを判定するための適当な操舵角を設定する。操舵角θの絶対値が所定値θo以上の転舵が行われ、図４に示すように自車Ａが分岐路または曲線路にさしかかったと判断される場合にはステップ６へ進み、直進走行のままであると判断される場合は処理を終了する。
【００２６】
先行車の入れ替わりが発生した後、自車が分岐路または曲線路にさしかかった時点では、図５に示すように、先行車Ｂは分岐路または曲線路においてすでに減速しており、自車Ａは先行車Ｂに接近傾向になる。そこで、このような場合にはステップ６において上記（３）式に示す車間距離制御系の固有振動数ωと減衰係数ζを変更して応答特性を速くし、自車Ａが先行車Ｂに接近し過ぎるのを防止する。
【００２７】
まず、先行車入れ替わり直前の先行車の減速度（負の加速度）を検出し、先行車の減速度が大きいほど固有振動数ωを大きくするとともに減衰係数ζを小さくする。図６は先行車入れ替わり直前の先行車加速度に対する固有振動数ωの補正係数αを示す。図６に示すように、先行車が加速状態にある場合には加速度に関わらず補正係数αを１．０とし、先行車が減速状態にある場合には減速度（負の加速度）が大きくなるにつれて補正係数αを１．０よりも大きくする。
【００２８】
図７は先行車入れ替わり直前の先行車加速度に対する減衰係数ζの補正係数γを示す。図７に示すように、先行車が加速状態にある場合には加速度に関わらず補正係数γを１．０とし、先行車が減速状態にある場合には減速度（負の加速度）が大きくなるにつれて補正係数γを１．０よりも小さくする。
【００２９】
次に、先行車入れ替わり後に発生する自車の操舵角θが大きいほど固有振動数ωを大きくするとともに減衰係数ζを小さくする。図８は先行車入れ替わり後の操舵角に対する固有振動数ωの補正係数βを示す。図８に示すように、先行車入れ替わり後の操舵角絶対値｜θ｜が大きいほど補正係数βを１．０より大きくする。
【００３０】
図９は先行車入れ替わり後の操舵角に対する減衰係数ζの補正係数ηを示す。図９に示すように、先行車入れ替わり後の操舵角絶対値｜θ｜が大きいほど補正係数ηを１．０より小さくする。
【００３１】
固有振動数ωの補正係数α、βと減衰係数ζの補正係数γ、ηを決定したら、通常の追従走行制御時の固有振動数ωnに補正係数αとβを乗じた値を、上記（３）式に示す車間距離制御系の固有振動数ωに設定するとともに、通常の追従走行制御時の減衰係数ζnに補正係数γとηを乗じた値を、上記（３）式に示す車間距離制御系の減衰係数ζに設定する。
ω←α・β・ωn  ・・・（５），
ζ←γ・η・ζn  ・・・（６）
これにより、先行車入れ替わり直前の先行車の減速度が大きいほど、また、先行車入れ替わり後の操舵角絶対値が大きいほど、車間距離制御系の固有振動数ωが大きくなり、減衰係数ζが小さくなる。
【００３２】
図１０は、車間距離制御系の固有振動数ωを変えた場合の車間距離制御系の応答特性を示す。細線が固有振動数ωを大きくした場合の応答特性を示し、太線が固有振動数ωを小さくした場合の応答特性を示す。なお、中太線は固有振動数ωを通常の追従走行制御時の固有振動数ωnとした場合の応答特性を示す。図１０から明らかなように、車間距離制御系の固有振動数ωを大きくするほど特性曲線が急峻になり、車間距離Ｄpsが目標値Ｄ＊へ速く収束する。つまり、先行車入れ替わり後に先行車が減速していても、先行車との間の車間距離Ｄpsがその目標値Ｄ＊になるように素早く減速制御が行われ、入れ替わり後の先行車に接近し過ぎるのが避けられる。
【００３３】
図１１は、車間距離制御系の減衰係数ζを変えた場合の車間距離制御系の応答特性を示す。細線が減衰係数ζを小さくした場合の応答特性を示し、太線が減衰係数ζを大きくした場合の応答特性を示す。なお、中太線は減衰係数ζを通常の追従走行制御時の減衰係数ζnとした場合の応答特性を示す。図１１から明らかなように、車間距離制御系の減衰係数ζを小さくするほど特性曲線が急峻になり、車間距離Ｄpsが目標値Ｄ＊へ速く収束する。つまり、先行車入れ替わり後に先行車が減速していても、先行車との間の車間距離Ｄpsがその目標値Ｄ＊になるように素早く減速制御が行われ、入れ替わり後の先行車に接近し過ぎるのが避けられる。
【００３４】
なお、先行車の入れ替わりが検出され、かつ所定値以上の操舵角が検出されて車間距離制御系の応答性を高くする前に、車間距離制御系および車速制御系で実行されるフィードフォワード制御、フィードバック制御、フィルター制御などのすべての積分項をリセットして初期化する。これにより、入れ替わり前の先行車に対する追従走行制御の影響を完全に除くことができ、入れ替わり後の新しい先行車に対して初期値の状態から追従走行制御を開始することができ、その分だけ新しい先行車に対する車間距離制御の応答性が高くなり、先行車に接近し過ぎるのを確実に防止できる。
【００３５】
このように、一実施の形態によれば、先行車までの車間距離が目標車間距離となるように車間距離制御を行う先行車追従制御装置において、先行車の入れ替わりが検出され、かつ所定値以上の操舵角が検出されたときに、車間距離制御の応答性を高くするようにしたので、分岐路や曲線路において先行車の入れ替わりが発生し、自車が分岐路や曲線路にさしかかったときに先行車が減速していても、先行車に接近し過ぎるのを防止することができる。
【００３６】
また、一実施の形態によれば、車間距離が目標車間距離に達したら車間距離制御の応答性を元に戻すようにしたので、通常の先行車追従走行時には最適な車間距離制御の応答性が得られる。
【００３７】
一実施の形態によれば、先行車入れ替わり直前の先行車の減速度が大きいほど車間距離制御の応答性を高くするようにした。先行車入れ替わり直前の先行車の減速度が大きいほど、分岐路や曲線路における入れ替わり後の先行車の減速度が大きいと考えられ、自車には急激な減速が要求されるが、このような場合でも先行車に接近し過ぎるのを防止することができる。
【００３８】
さらに、一実施の形態によれば、先行車入れ替わり後の操舵角が大きいほど車間距離制御の応答性を高くするようにした。先行車入れ替わり後の操舵角が大きいほど、分岐路や曲線路の曲率が高く、入れ替わり後の先行車の減速度が大きいと考えられ、自車には急激な減速が要求されるが、このような場合でも先行車に接近し過ぎるのを防止することができる。
【００３９】
特許請求の範囲の構成要素と一実施の形態の構成要素との対応関係は次の通りである。すなわち、車間距離センサー４および測距信号処理部５が車間距離検出手段を、車間距離制御部６および車速制御部７が車間距離制御手段を、相対速度演算部６１が減速度検出手段を、車間距離指令値演算部６３が入れ替わり検出手段を、舵角センサー１０が操舵角検出手段をそれぞれ構成する。なお、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、各構成要素は上記構成に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】一実施の形態の構成を示す図である。
【図２】一実施の形態の先行車入替処理を示すフローチャートである。
【図３】分岐路における先行車入れ替わりの様子を示す図である。
【図４】図３に続く、分岐路における先行車入れ替わりの様子を示す図である。
【図５】図４に続く、分岐路における先行車入れ替わりの様子を示す図である。
【図６】先行車入れ替わり直前の先行車の加速度に対する車間距離制御系の固有振動数補正係数αのマップ図である。
【図７】先行車入れ替わり直前の先行車の加速度に対する車間距離制御系の減衰係数補正係数γのマップ図である。
【図８】先行車入れ替わり後の操舵角に対する車間距離制御系の固有振動数補正係数βのマップ図である。
【図９】先行車入れ替わり後の操舵角に対する車間距離制御系の減衰係数補正係数ηのマップ図である。
【図１０】車間距離制御系の固有振動数ωを変えたときの車間距離制御系の応答特性を示す図である。
【図１１】車間距離制御系の減衰係数ζを変えたときの車間距離制御系の応答特性を示す図である。
【図１２】分岐路における従来の先行車追従制御装置の問題点を説明する図である。
【図１３】曲線路における従来の先行車追従制御装置の問題点を説明する図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  車両
２  車速センサー
３  車速信号処理部
４  車間距離センサー
５  測距信号処理部
６  車間距離制御部
７  車速制御部
８  制動制御装置
９  スロットルサーボ部
１０  舵角センサー
６１  相対速度演算部
６２  目標車間距離設定部
６３  車間距離指令値演算部
６４  目標車速演算部
７１  シフト位置検出部
７２  車速サーボ部
７３  トルク分配制御演算部
【図１】
2005145221.tif 000003
【図２】
2005145221.tif 000004
【図３】
2005145221.tif 000005
【図４】
2005145221.tif 000006
【図５】
2005145221.tif 000007
【図６】
2005145221.tif 000008
【図７】
2005145221.tif 000009
【図８】
2005145221.tif 000010
【図９】
2005145221.tif 000011
【図１０】
2005145221.tif 000012
【図１１】
2005145221.tif 000013
【図１２】
2005145221.tif 000014
【図１３】
2005145221.tif 000015