(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先行車に追従走行する機能を備えた車両の追従走行制御装置であって、
先行車の加速度の状況を前記先行車に対する自車の追従状況として検出する検出手段と、
先行車が発進したか否かを判断する判断手段と、
前記検出手段により検出される追従状況である前記先行車の加速度の状況に応じて変化するフィードフォワード制御の目標値を設定する設定手段と、
前記判断手段により先行車が発進したと判断されてから初期走行期間、前記目標値に基づいて前記フィードフォワード制御による追従走行制御を行う第１の走行制御手段と、
先行車と自車との距離に基づくフィードバック制御の目標値を演算する演算手段と、
前記演算手段が演算した目標値に基づき、前記フィードバック制御による追従走行制御を行う第２の走行制御手段と、
前記初期走行期間の終了により、自車の走行制御を前記第１の走行制御手段の追従走行制御から前記第２の走行制御手段の追従走行制御に切り替える制御切り替え手段とを備え、
前記初期走行期間は、前記フィードフォワード制御の追従走行制御に基づいて変化する前記フィードバック制御の目標値が、前記フィードフォワード制御の目標値以上になるまでの期間であり、前記フィードバック制御の目標値が前記フィードフォワード制御の目標値以上に達することによる前記初期走行期間の終了により、前記制御切り替え手段によって自車の走行制御を前記フィードフォワード制御の追従走行制御から前記フィードバック制御による追従走行制御に切り替えることを特徴とする追従走行制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の追従走行制御装置に関し、詳しくは、先行車がスタートして追従走行制御を開始した直後の走行性能の向上に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の走行制御装置は、先行車と自車とが一定距離（車間時間の距離を含む）を保つように、フィードバック制御（以下、ＦＢ制御という）の周知の追従走行制御を行う。
【０００３】
このＦＢ制御の追従走行制御においては、先行車と自車との距離及び相対速度に基づく制御の目標値にしたがって必要な加減速制御量を算出し、算出した制御量に基づいて自車の追従走行が制御される。
【０００４】
この場合、特に先行車と自車との距離が短く、先行車の加減速による前記距離の変化（ひいては相対速度の変化）が大きい、発進直後の低速域においては、先行車の加減速等によって”ギクシャク”した不安定な追従走行となり易い。なお、停止状態から発進するまでは、エンジン出力に対する加速度の応答の非線形性が強く、加減速の制御は難しい。
【０００５】
そこで、発進操作直後の加速度制御をフィードフォワード制御（以下、ＦＦ制御という）とし、発進時の加速フィーリングを向上することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。なお、この場合のＦＦ制御はマップデータ等として予め設定されて保持されたデータに基づいて行われる。
【０００６】
また、先行車と自車との車間距離が短い状態から発進して追従走行する場合に、ＦＢ制御でのもたつき感を軽減するため、発進時、ＦＢ制御にＦＦ制御を加味した追従走行制御を行うことが提案されている（例えば、特許文献２参照）。この場合のＦＦ制御は、予め設定された一定目標値に基づく制御であり、また、追従走行の制御に対する影響が、所定速度以下（又は所定時間以内）において先行車の速度（又は時間経過）に反比例して変化する制御であり、さらに、車間距離が設定された安全距離以上の場合にのみ実行される制御である。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２３２５７０号公報（要約書、段落［００１３］−［０００１９］、［００２９］−［００４９］、図１等）
【特許文献２】特開平１１−６６４９９号公報（特許請求の範囲、段落［００２６］−［００３４］、［００４３］−［００４８］、［０１２０］−［０１２８］、図２、図１４等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前記特許文献１に記載の追従走行制御の場合、発進時の先行車の挙動（加減速の状況）や、発進前の先行車と自車との車間距離等は、種々に異なり不定かつ不安定であるのに対して、発進時のＦＦ制御はマップデータ等の予め設定されたデータに基づいて行われるため、先行車の挙動等によっては、発進時のスムーズで円滑な追従走行制御が行えない問題がある。
【０００９】
前記特許文献２に記載の追従走行制御の場合、ＦＢ制御にＦＦ制御を加味する制御であり、ＦＢ制御が主たる制御であるため、つぎに説明する問題がある。
【００１０】
まず、先行車に追従して自車が発進する場合、発進時の制御においては、下記（１）〜（６）の理由から、走行中のＦＢ制御とは異なる制御が必要である。
【００１１】
（１）発進時は自車停止状態から走行状態に起動するトルクを動き出す前に発生する必要がある。（２）先行車が必ず先に動き出し、自車はそれより遅れて追従走行を開始する。（３）発進直後の２、３秒程度の極低速状態の間は、加減速の変化に対する駆動トルクの変動は大きく、トルクの加減速感度が高い。しかも、加減速度変化に対するトルクの応答は非線形性が強い。（４）発進時には勾配路などの走行抵抗の影響が大きい。（５）近距離では測距センサの精度が悪く、そのためＦＢ制御の精度が低下する。（６）前記極低速の状態では、一般に、速度や加速度の検出精度が悪く、ＦＢ制御の精度は低下する。
【００１２】
そして、追従走行の発進時に前記したようにＦＢ制御にＦＦ制御を加味するのでは、発進時、ＦＢ制御をそのまま制御の主体とするので、とくに前記（３）、（５）、（６）の影響を排除できない問題がある。しかも、ＦＦ制御は所定の目標値にしたがって行われ、そのため、実際の車間距離の変動や先行車の発進の緩急等に適切に対応することができず、ドライバにもたつき感を与え、場合によっては過剰加速の制御となる可能性も生じる。
【００１３】
本発明は、追従走行の発進時に、制御のもたつきや先行車の挙動に起因にした変動のない、スムーズで滑らかな発進を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記した目的を達成するために、本発明の追従走行制御装置は、先行車に追従走行する機能を備えた車両の追従走行制御装置であって、先行車の加速度の状況を前記先行車に対する自車の追従状況として検出する検出手段と、先行車が発進したか否かを判断する判断手段と、前記検出手段により検出される追従状況である前記先行車の加速度の状況に応じて変化するフィードフォワード制御の目標値を設定する設定手段と、前記判断手段により先行車が発進したと判断されてから初期走行期間、前記目標値に基づいて前記フィードフォワード制御による追従走行制御を行う第１の走行制御手段と、先行車と自車との距離に基づくフィードバック制御の目標値を演算する演算手段と、前記演算手段が演算した目標値に基づき、前記フィードバック制御による追従走行制御を行う第２の走行制御手段と、前記初期走行期間の終了により、自車の走行制御を前記第１の走行制御手段の追従走行制御から前記第２の走行制御手段の追従走行制御に切り替える制御切り替え手段とを備え、前記初期走行期間は、前記フィードフォワード制御の追従走行制御に基づいて変化する前記フィードバック制御の目標値が、前記フィードフォワード制御の目標値以上になるまでの期間であり、前記フィードバック制御の目標値が前記フィードフォワード制御の目標値以上に達することによる前記初期走行期間の終了により、前記制御切り替え手段によって自車の走行制御を前記フィードフォワード制御の追従走行制御から前記フィードバック制御による追従走行制御に切り替えることを特徴としている（請求項１）。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１の本発明の追従走行制御装置の場合、判断手段により先行車の発進と判断されると、検出手段の検出に基づき、先行車に対する自車の追従状況に応じて時々刻々変化するＦＦ制御の目標値を設定手段が設定する。そして、第１の走行制御手段の走行制御により、設定された目標値に基づき、先行車の時々刻々の発進状況に応じたＦＦ制御で自車が発進する。
【００１９】
したがって、ＦＢ制御のような遅れ（もたつき）や、先行車の挙動に起因にした変動のない、スムーズで滑らかな発進を実現することができる。なお、本発明において、「先行車に対する自車の追従状況」とは、先行車と自車との距離や相対速度、先行車の加速度、先行車（又は自車）の発進からの経過時間、道路勾配を含む走行抵抗等の少なくともいずれか一つの状況である。
【００２０】
また、先行車に対する自車の追従状況を先行車の時々刻々の加速度の状況とすることにより、発進時のＦＦ制御の目標値が先行車の時々刻々の加速度の状況に基づいて設定され、例えば先行車の発進の緩急に適切に対応してスムーズで滑らかな発進を実現できる。
【００２１】
さらに、発進からＦＢ制御では不安定になる初期走行期間には上述したＦＦ制御によってスムーズで滑らかに発進し、その期間が経過してＦＢ制御で安定に追従走行できるようになると、ＦＦ制御からＦＢ制御に切り替え、その後はＦＢ制御によって信頼性の高い追従走行制御を行うことができ、発進時だけでなく、発進後についても、換言すれば全車速領域において良好な追従走行制御が行える。
【００２２】
また、発進時のＦＦ制御によって自車の車速が先行車に追従して速くなると、車速から求まる追従走行の車間距離が長くなり、この車間距離に基づくＦＢ制御の目標値が大きくなる。
【００２３】
そして、ＦＢ制御の目標値がＦＦ制御の目標値以上になると、ＦＦ制御からＦＢ制御に切り替わり、以降は、過不足のない信頼性の高いＦＢ制御の追従走行が行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
つぎに、本発明をより詳細に説明するため、その一実施形態について、図１〜図４にしたがって詳述する。
【００２５】
図１は自車１に搭載された本実施形態の追従走行制御装置の制御システムのブロック図であり、併せて、その制御により走行路上の自車１が先行車αに追従走行する状態を模式的に示している。図２は図１の車間制御コントローラ２の機能ブロック図である。
【００２６】
図３は先行車αに追従して自車１が走行停止状態から発進する際の動作説明用のタイミングチャート、図４は更に詳細な動作説明用のタイミングチャートである。
【００２７】
図１の追従走行制御装置は、周知の測距レーダ３により停車中にも自車１の前方をくり返し探査する。なお、測距レーダ３は例えばレーザレーダ又はミリ波レーダからなる。
【００２８】
そして、測距レーダ３の時々刻々の前方の探査結果はコンピュータ構成の車間制御コントローラ２に取り込まれる。
【００２９】
車間制御コントローラ２には、ブレーキペダルの踏み込みの検出センサ、アクセルのスロットル開度の検出センサ等の自車１の各種センサの検出信号及び、各種スイッチの開閉信号、時計の時刻信号、ジャイロの道路勾配信号等も入力される。
【００３０】
車間制御コントローラ２は図２に示すように、本発明の検出手段としての検出部２１、判断手段としての判断部２２、設定手段としての設定部２３、第１の走行制御手段としてのＦＦ制御部２４、演算手段としての演算部２５、第２の走行制御手段としてのＦＢ制御部２６、制御切り替え手段としての出力処理部２７を備える。なお、各部２１〜２７は、車間制御コントローラ２が設定された追従走行制御のプログラムを実行することにより、ソフトウエア処理によって形成される。
【００３１】
そして、検出部２１は、測距レーダ３の時々刻々の探査結果及び、各種センサの検出信号、各種スイッチの開閉信号、時刻信号、道路勾配信号等に基づき、先行車αに対する自車１の追従状況を検出する。この追従状況は、前記探査結果から得られた先行車αと自車１との距離（以下、車間距離という）や相対速度、先行車αの加速度、先行車α（又は自車１）の発進からの経過時間、道路勾配を含む走行抵抗等の少なくともいずれか一つの時々刻々の状況である。
【００３２】
判断部２２は、例えば前記車間距離の変化から先行車αの速度変化を検出して先行車αが発進したか否かを判断する。
【００３３】
設定部２３は、検出部２１により検出される前記追従状況に応じて変化するＦＦ制御の目標値を設定する。この目標値は、設計仕様等によって設定された、又は、事前にドライバ等が選択した、又は、事前に取得したドライバ操作パターンを模擬して選択されたＦＦ目標出力であり、目標エンジン出力、目標エンジントルク、目標加速度、目標アクセル開度、目標スロットル開度、目標速度のいずれかである。そして、前記ＦＦ目標出力は、設計条件等に基づき、先行車αの加速度（車間距離変化から推定）、先行車αと自車１との前記車間距離、相対速度、道路勾配信号から求められる道路勾配（推定値）、ＦＢ制御の演算される後述のＦＢ目標出力（通常の車間制御指令値）の何れかの要素の状況に応じて変化するが、本実施形態においては、最も好ましく実用的であると考えられる、先行車の加速度の状況に応じて変化する。
【００３４】
ＦＦ制御部２４は、周知のＦＦ制御部と同様の構成であり、判断部２２により先行車αが発進したと判断されてから初期走行期間、設定部２３が設定するＦＦ目標出力（目標値）に基づいてＦＦ制御による追従走行制御を行う。初期走行期間は、（１）ある時間（後述する時刻ｔ２〜時刻ｔ３）、（２）ある値の自車速又は加速度に達するまでの時間、（３）ＦＢ目標出力（通常の車間制御指令値）又は実加速度が不安定な期間、（４）前記（１）の時間のＦＦ制御によってＦＦ目標出力（制御指令値）＜ＦＢ目標出力（通常の車間制御指令値）に達する期間であり、本実施形態においては、望ましくは（４）の期間に設定される。
【００３５】
演算部２５は、例えば、自車１のエンジンが動作している走行可能な状態の間、検出部２１の前記車間距離に基づいて、時々刻々のＦＢ制御の目標値を演算する。この目標値（以下、ＦＢ目標出力という）は、いわゆる車間時間の安全距離であり、自車１の車速に比例して長くなる。
【００３６】
ＦＢ制御部２６は、周知のＦＢ制御部と同様の構成であり、少なくとも、前記初期走行期間の終了により、演算部２５が演算したＦＢ目標出力（目標値）に基づいてＦＢ制御による追従走行制御を行う。
【００３７】
出力処理部２７は、前記初期走行期間の終了により、自車１の走行制御を、ＦＦ制御部２４の追従走行制御（ＦＦ制御）からＦＢ制御部２６の追従走行制御（ＦＢ制御）に切り替える制御切替の機能及び、前記初期走行期間に前記ＦＦ目標出力によってはＦＦ制御部２４の制御出力にＦＢ制御部の制御出力を適当な割合で加算する制御合成の機能を有する。
【００３８】
つぎに、車間制御コントローラ２のＦＦ制御出力、ＦＢ制御出力は図１のエンジン制御コントローラ４、ブレーキ制御コントローラ５に供給され、エンジン制御コントローラ４はスロットル（電子スロットル）６の開度を制御して自車１を加減速制御し、ブレーキ制御コントローラ５は発進、減速、停止の際にブレーキ７のアクチュエータを作動する。
【００３９】
以上の構成に基づき、ＦＦ目標出力を目標エンジントルクとすると、例えば交通信号が赤から青に切り替わり、先行車α、自車１が共に停止（停車）している状態から先行車αが発進し、それに追従して自車１が発進する際には、図３に示すように動作する。
【００４０】
すなわち、検出部２１の追従状況の検出に基づき、判断部２２が時刻ｔ１に図３（ａ）の先行車αの速度変化から先行車αの発進を検出し、時刻ｔ２に図３（ｃ）に示す自動又はドライバの手動の発進操作（スイッチ操作等）が発生すると、この操作をトリガとして、車間制御コントローラ２の追従走行の制御が開始され、図３（ｄ）の実線に示すように設定部２３がＦＦ目標出力を設定し、制御エンジントルクが指令される。この指令に基づき、時刻ｔ２から数秒間程度の時刻ｔ３までの初期走行期間、換言すれば自車１が発進して極低速で走行する間、ＦＦ制御が行なわれ、自車１の速度は図３（ｂ）に示すように時刻ｔ３から滑らかに上昇する。この場合、ＦＢ制御であれば、その間の先行車αの挙動等により、制御目標出力が図３（ｄ）の破線に示すように変動し、自車１の速度が大きくなったり小さくなったりして”ギクシャク”した不安定な追従走行となり易いが、ＦＦ制御であるので先行車αの挙動等の影響を受けにくく、自車１の速度が時刻ｔ３から滑らかに上昇するため、スムーズで滑らかな発進が実現し、ドライバにもたつき感を与えることがなく、過剰加速が発生することもない。
【００４１】
しかも、時刻ｔ３に達すると、ＦＢ制御に切り替わり、車間距離を一定に保つ安定で精度の高い追従走行制御に移行するため、速度の全領域に渡って良好な追従走行制御が行なえる。
【００４２】
つぎに、時刻ｔ２〜ｔ３の発進時のＦＦ制御について、図４を参照して詳述する。図４の（ａ）、（ｂ）は先行車αの加速度（先行車加速度）、速度（先行車速度）の変化を示し、（ｃ）、（ｄ）は自車１の加速度（自車加速度）、速度（自車速度）の変化を示し、（ｅ）は発進操作のタイミング、（ｆ）はＦＦ目標出力である目標エンジントルクの変化を示す。
【００４３】
先行車αの発進、発進操作等の発進条件が成立すると、時刻ｔ２に、自車発進のためのＦＦ制御の目標値として、設定部２３は、設計仕様やドライバ等の選択設定等に基づき、つぎの（イ）〜（ホ）（場合によっては（へ）も含む）のいずれかのＦＦ目標出力を設定し、ＦＦ制御部２４によるＦＦ制御の発進を実行させる。
【００４４】
（イ）ある一定値（固定値又は車間距離の変化に伴って可変される値）であり、例えば図４（ｄ）のＦＦ１で示される値：最も簡単であるが、制御目標を一定にすることで図４（ｆ）の破線ＦＢ０のＦＢ制御よりも滑らかで安定した発進制御が可能である。
【００４５】
（ロ） 先行車の加速度に依存する値であり、例えば車間距離変化から推定される先行車αの加速度にゲインを乗じた図４（ｆ）のＦＦ２の値：このように設定すれば、先行車αの発進の緩急の影響を効果的に防止できる。
【００４６】
（ハ）時間と共に増加する値であり、例えば図４（ｆ）のＦＦ３の値：このように設定すると、例えば登り勾配などの走行抵抗がある道路で発進する際に、トルク不足による発進不能を確実に回避できる。
【００４７】
（ニ）道路勾配等の予想される走行抵抗値を考慮した値であり、例えば図４（ｆ）のＦＦ４の値：（ハ）と同様の利点が有る。
【００４８】
（ホ）上記(イ)〜 （ニ）の全部又は一部を組み合わせた値であり、例えば図４（ｆ）のＦＦ０の値（具体的には、設定された加算割合に基づき、例えば（イ）、（ロ）の値を４０％、（ハ）、（ニ）の値を１０％の割合で加算した値）：このように設定すると、（イ）〜（ハ）の利点を総合して有する。
【００４９】
（へ）ＦＦ制御にＦＢ制御を加味して設定した値であり、例えば、Ｋ１、Ｋ２をゲイン定数として、（Ｋ１×ＦＢ０）＋（Ｋ２×ＦＦ０）として求められる値であり、ＦＢ目標出力を参酌して設定される。
【００５０】
また、前記のＦＦ制御は時刻ｔ２〜ｔ３の初期走行期間に行われるが、その時間（数秒間）は、具体的には、設計仕様やドライバ等の選択設定等に基づいて設定されるつぎの（あ）〜（お）のいずれかの時間または、それらの時間のいずれか先に到達する時間である。
【００５１】
（あ）一定期間、（い）ある値の自車速または加速度が発生するまでの期間、（う）例えば目標加速度と実加速度との偏差が大きい期間、（え）ＦＢ目標出力（車間制御速指令値）又は実加速度が不安定な期間、（お）ＦＦ目標出力（例えば上記制御指令値（ＦＦ０又はＦＦ１の指令値）＜通常（安定後）のＦＢ目標出力となるまでの期間である。
【００５２】
そして、とくに、（い）の時間設定はＦＦ制御で滑らかに発進するのに好適であり、（お）の時間設定は先行車αの追従走行の監視も行うことから、出力処理部２７により時刻ｔ３にＦＦ制御からＦＢ制御に切り替えると、図４（ｄ）の自車速の変化特性からも明らかなように、極めて滑らかで加速の過不足のない全車速領域の追従走行制御が実現する。なお、（え）の不安定、安定の判定が容易でない場合は、（あ）、（い）、（う）、（お）のいずれかの時間、又はそれらのいずれか先に到達する時間であってよい。
【００５３】
そして、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。
【００５４】
例えば、前記実施形態においては、目標エンジントルクをＦＦ制御の目標値として説明したが、加速度×質量（車重量）からエンジン出力が求められ、エンジン出力÷回転数からエンジントルクが求められ、エンジントルクと回転数とからアクセル開度が求められるので、ＦＦ制御の目標値は、上述したように、目標エンジン出力、目標エンジントルク、目標加速度、目標アクセル開度、目標スロットル開度、目標速度のいずれであってもよく、それらのどの値をＦＦ制御の目標値にした場合であっても、前記実施形態と同等の追従走行制御が実現する。
【００５５】
そして、本発明は、エンジン駆動の車両だけでなく、電池駆動の車両やハイブリッド車両等の種々の車両の追従走行制御についても、エンジンをモータに置き換える等することによって同様に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の一実施形態の制御システムのブロック図である。
【図２】図１の詳細な機能ブロック図である。
【図３】図１の動作説明のタイミングチャートである。
【図４】図１の詳細な動作説明のタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００５７】
１    自車
２    車間制御コントローラ
２１    検出部
２２    判断部
２３    設定部
２４    ＦＦ制御部
２５    演算部
２６    ＦＢ制御部
２７    出力処理部
α    先行車
【図１】
0005100426.tif 000002
【図２】
0005100426.tif 000003
【図３】
0005100426.tif 000004
【図４】
0005100426.tif 000005