JP2004301833A - 車間距離制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】先行車両の高さ及び自車両の走行速度に応じた適切な車間距離制御を可能とする。
【解決手段】先行車両の高さｈａが大きいほど、目標車間距離ｄｒを大きく設定したり、自車両走行速度の加速制御ゲインを小さく調整したり、自車両走行速度の減速制御ゲインを大きく調整したりすることにより、高さの大きい先行車両との車間距離を長めに制御して自車両前方の情報を視認し易くすると共に接近しにくくして違和感をなくす。また、先行車両の高さｈａに応じて前方の信号機を視認可能な前方視認可能車間距離ｄview及びその信号機を視認した後、停止線で停止可能な停止線停止可能車間距離ｄbrk を算出すると共に、走行速度Ｖに応じた基準目標車間距離ｄｒｃを算出し、基準目標車間距離ｄｒｃより前方視認可能車間距離ｄview又は停止線停止可能車間距離ｄbrk が大きいときには、それを車間距離の目標値に設定して車間距離制御を行う。
【選択図】 図２

Description

この発明は、自車両の走行状態を制御して先行車両との車間距離を制御する車間距離制御装置に関するものである。

先行車両がないときには乗員の設定した走行速度に応じて走行し、先行車両があるときには、先行車両との車間距離を検出し、乗員の設定した速度よりも低い速度で、車間距離や自車両と先行車両との相対速度に応じて、走行制御するようにした車間距離制御装置が提案されている。このような車間距離制御装置において、例えば割込みや追い越しなどにより、自車両よりも速い速度で走行している先行車両を、目標とする車間距離より短い車間距離で新たに検出したときには、現在の自車両の走行速度を目標走行速度に設定することで、車間距離が次第に大きくなるのを利用して、自車両を減速させることなく車間距離を目標値に一致させ、違和感を払拭することが提案されている（例えば特許文献１）。
特開平１１−２０５０３号公報

しかしながら、従来の車間距離制御装置では、先行車両の高さ方向の大きさが考慮されていない。つまり、例えば大型車両のように高さの大きい先行車両の後方に自車両が追従するような場合、例えば信号機のような前方情報を視認しにくいという問題がある。
本発明は、上記課題を解決するため、先行車両の高さに係わらず、その前方の情報を視認し易くする車間距離制御装置を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明の車間距離制御装置は、自車両と先行車両との車間距離が目標車間距離になるように自車両を加減速制御するにあたり、先行車両の高さを検出し、その先行車両の高さに基づいて、車間距離制御の目標車間距離を調整するか、又は自車両の加減速制御の制御ゲインを調整する、又はそれらの双方を行うことを特徴とするものである。

而して、本発明の車間距離制御装置によれば、自車両と先行車両との車間距離が目標車間距離になるように自車両を加減速制御するにあたり、先行車両の高さを検出し、その先行車両の高さに基づいて、車間距離制御の目標車間距離を調整するか、又は自車両の加減速制御の制御ゲインを調整する、又はそれらの双方を行う構成としたため、先行車両の高さが大きいときには、目標車間距離を大きく設定したり、自車両の加速制御の制御ゲインを小さくしたり、自車両の減速制御の制御ゲインを大きくしたりすることにより、自車両と先行車両との車間距離を大きくして、前方の情報が視認し易くなる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の車間距離制御装置を適用した先行車両追従走行制御装置付き車両の第１実施形態を示すシステム構成図である。この車両は、後輪１ＲＬ、１ＲＲが駆動輪、前輪１ＦＬ、１ＦＲが従動輪となる後輪駆動車両であり、エンジン２の駆動トルクが自動変速機３を介して後輪１ＲＬ、１ＲＲに伝達される。

エンジン２の回転状態、トルク、出力等はエンジン制御装置１１によって制御可能である。具体的には、スロットルバルブ開度、アイドルバルブ開度、点火時期、燃料噴射量、燃料噴射タイミング等を調整することによってエンジンの回転状態、トルク、出力等を制御することができる。
また、自動変速機３は変速機制御装置１２によって制御可能である。具体的には、自動変速機３内のクラッチやブレーキに供給する作動流体圧を調整することにより、選択されるギヤ比を変更し、所望する減速比を得るようにすることができる。

また、各車輪１ＦＬ〜１ＲＲは、所謂ディスクブレーキを構成するホイールシリンダ４ＦＬ〜４ＲＲを備えている。このホイールシリンダ４ＦＬ〜４ＲＲは供給される制動流体圧によって各車輪１ＦＬ〜１ＲＲに制動力を付与するものである。そして、各車輪１ＦＬ〜１ＲＲに付与する制動力は制動流体圧制御装置１３によって制御可能である。具体的には、例えば駆動力制御装置（ＴＣＳ）のように制動流体圧を増圧したり、アンチスキッド制御装置（ＡＢＳ）のように制動流体圧を減圧したりすることにより、各ホイールシリンダ４ＦＬ〜４ＲＲへの制動流体圧を調整し、各車輪１ＦＬ〜１ＲＲへの制動力を制御することができる。なお、この制動流体圧制御装置１３内で調圧される制動流体圧は、ブレーキペダル２１の踏込みによって昇圧されるマスタシリンダ２２から供給される。

これらの制御装置は、何れも車両の走行状態を制御するものであり、結果的に自車両の加減速度、前後方向速度等を調整して、走行状態を制御することができる。
これらの制御装置は、勿論、単独でも作動可能であるが、全体機能としては車間距離制御や先行車両追従走行制御を含む自動走行制御装置１０によって司られている。この自動走行制御装置１０は、種々の演算処理を行って車両の走行状態を制御し、もって車間距離制御や先行車両追従走行制御等を行う。

また、車両には、例えばレーザレーダを備えて自車両の前方の状態、例えば走行車線の状態や先行車両の有無、或いは先行車両までの距離、つまり車間距離、先行車両の形状、特に先行車両の高さ方向の大きさ（以下、単に高さとも記す）を検出する前方状態検出装置１６や、各車輪１ＦＬ〜１ＲＲの回転速度を検出する車輪速度センサ１７、車両に発生する前後及び横加速度を検出する加速度センサ１８、制動流体圧を検出する制動流体圧センサ１９、アクセルペダルの踏込み量を検出するアクセル開度センサ２０を備えている。また、この車両には、運転者の手動入力によって自車両の走行状態を調整するための手動スイッチ９が備えられている。更に、この車両には、自動走行制御装置１０による制御内容を乗員、特に運転者に提示するためのディスプレイ及びスピーカ２３が備えられている。なお、前方状態検出装置１６のレーザレーダは、レーザ光を車両横方向に走査することで先行車両の位置や車間距離を検出し、レーザ光を上下方向に走査することで先行車両の高さを検出するように構成されている。

また、この車両には、所謂ＧＰＳ（Global Positioning System ）によって自車両の位置情報を検出するナビゲーションシステム７が備えられている。このナビゲーションシステム７では、勿論、記憶された道路情報に対する自車両位置が検出されるが、この実施形態では、ナビゲーションシステム７から道路情報と共に、例えば信号機のある地点の情報、当該交差点の停止線位置情報などが得られるように構成されている。また、将来的には、ナビゲーションシステム７から、信号機や標識等の前方情報の高さ及び位置情報が得られるようにしてもよい。なお、このようなナビゲーションシステム７に代えて、所謂路側通信システムによる路車間通信装置を用いてもよい。つまり、本実施形態の車間距離制御装置に必要な情報は、自車両位置情報、信号機のある交差点の情報、当該交差点の停止線位置情報などであるから、それらが自車両側で得られるシステムであれば、どのようなものでも代用できる。

次に、自動走行制御装置１０内で行われる車間距離制御の演算処理について図２のフローチャートに従って説明する。この演算処理は、例えば１０msec. 程度に設定された所定サンプリング時間ΔＴ毎にタイマ割込によって実行される。なお、このフローチャートでは、特に通信のためのステップを設けていないが、演算処理によって得られた結果は随時記憶装置に更新記憶されると共に、必要な情報やプログラムは随時記憶装置から読込まれる。また、前述したエンジン制御装置１１、変速機制御装置１２、制動流体圧制御装置１３とは随時通信を行い、必要な情報や命令は随時双方向に授受される。

この演算処理では、まずステップＳ２１で、車輪速度センサ１７で検出された車輪速度Ｖｗ_j （ｊ＝ＦＬ〜ＲＲ）、アクセル開度センサ２０で検出されたアクセル開度Ａｃｃ、制動流体圧センサ１９で検出された制動流体圧Ｐｍ、手動スイッチ９で設定されている設定走行速度Ｖｃ及び設定車間時間Ｔｄ、前方状態検出装置１６のレーザレーダで検出された先行車両との車間距離ｄ及び先行車両の高さｈａ、エンジン制御装置１１で制御されているエンジン駆動トルクＴｗを読込む。

次にステップＳ２２に移行して、ステップＳ２１で読込んだ車輪速度Ｖｗ_j のうち、従動輪である前左右輪速度Ｖｗ_FL、Ｖｗ_FRの平均値から自車両の走行速度Ｖを算出する。
次にステップＳ２３に移行して、ステップＳ２１で読込んだ先行車両との車間距離の今回値ｄ_(n) と前回値ｄ_(n-1) との差分値を所定サンプリング時間ΔＴで除して、自車両と先行車両との相対速度Ｖｒを算出する。

次にステップＳ２４に移行して、後述する手法により目標車間距離ｄｒを設定する。
次にステップＳ２５に移行して、ステップＳ２４で算出した目標車間距離ｄｒとステップＳ２１で読込んだ実際の車間距離ｄとの差分値に比例制御ゲインを乗じた値と、ステップＳ２３で算出した相対速度Ｖｒに微分制御ゲインを乗じた値との加算値から基準目標走行速度Ｖｓ₀ を算出し、この基準目標走行速度Ｖｓ₀ とステップＳ２１で読込んだ設定走行速度Ｖｃとのうち、何れか小さい方を目標走行速度Ｖｓに設定する。

次にステップＳ２６に移行して、ステップＳ２５で算出した目標走行速度Ｖｓ及びステップＳ２２で算出した自車両の走行速度Ｖの差分値から、例えばＰＩＤ（比例ー微分ー積分）制御による目標加速度Ｘｇｓを算出する。
次にステップＳ２７に移行して、例えばステップＳ２６で算出した目標加速度Ｘｇｓが負である場合、つまり減速を必要とする場合に、当該目標加速度Ｘｇｓにブレーキ諸元係数を乗じた値と、ステップＳ２１で読込んだ制動流体圧Ｐｍにブレーキ諸元係数を乗じた値とのうち、何れか大きい方を目標制動流体圧Ｐｗｓ_j として算出する。なお、ブレーキ諸元係数とは、例えば各車輪のディスクローターパッド間摩擦係数、ホイールシリンダ断面積、ディスクロータ有効径、タイヤ転がり動半径等によって決まる係数である。

次にステップＳ２８に移行して、ステップＳ２６で算出した目標加速度Ｘｇｓが正である場合、つまり加速を必要とする場合に、当該目標加速度Ｘｇｓに駆動系諸元変数を乗じた値と、ステップＳ２１で読込んだアクセル開度Ａｃｃに駆動系諸元変数を乗じた値とのうち、何れか大きい方を目標駆動トルクＴｅｓとして算出する。なお、駆動系諸元変数とは、例えば歯車慣性、減速比、伝達効率、エンジン特性等によって決まる変数である。

次にステップＳ２９に移行して、ステップＳ２７で算出した目標制動流体圧Ｐｗｓ_j やステップＳ２８で算出した目標駆動トルクＴｅｓを制動流体圧制御装置１３やエンジン制御装置１１、変速機制御装置１２に向けて出力すると共に、目標車間距離制御の情報提示信号をディスプレイ及びスピーカ２３に向けて出力してからメインプログラムに復帰する。このディスプレイ及びスピーカ２３による情報提示は、例えば目標車間距離を変更制御するときには、その前に、例えば「車間距離を広げます」といった内容を音声や表示によって提示したりすることが挙げられる。

この演算処理によれば、設定された目標車間距離ｄｒ及び現在の車間距離ｄの差と相対速度Ｖｒとに基づいて基準目標走行速度Ｖｓ₀ を算出し、この基準目標走行速度Ｖｓ₀ と運転者によって設定される設定走行速度Ｖｃとのうち、何れか小さい方を目標走行速度Ｖｓに設定し、その目標走行速度Ｖｓと自車両の走行速度Ｖとの差から目標加速度Ｘｇｓを算出し、その目標加速度Ｘｇｓを達成するための目標制動流体圧Ｐｗｓ_j 及び目標駆動トルクＴｅｓを制動流体圧制御装置１３やエンジン制御装置１１、変速機制御装置１２に向けて出力すると共に、目標車間距離制御の情報提示信号をディスプレイ及びスピーカ２３に向けて出力する。

次に、図２の演算処理のステップＳ２４で行われる目標車間距離ｄｒの算出手法について説明する。まず、ステップＳ２２で算出された自車両の走行速度にステップＳ２１で読込まれた設定車間時間Ｔｄを乗じ、それにステップＳ２１で読込まれた設定車間距離に応じた定数を和して基準目標車間距離ｄｒｃを算出する。
一方、先行車両の前方にある情報を視認するために必要な車間距離、即ち前方視認可能車間距離ｄviewを以下のようにして求める。図３は、先行車両が大型車両である場合に信号機を視認するために必要な自車両と先行車両との車間距離、即ち前方視認可能車間距離ｄviewを示している。現在、各種の標識、歩行者用信号機の高さはさまざまであるが、車両用の信号機の高さはほぼ一定である。本実施形態では、信号機の高さをｈｓ一定とし、先行車両の高さがｈａであるときに、自車両の運転者が信号機を視認するための前方視認可能車間距離ｄviewを以下のようにして求める。

即ち、例えば低速ほど広範囲を視認することができ、高速ほど視認範囲が狭くなるといったように、運転者の視野領域は自車両の走行速度に応じて変化する。運転者が目の高さより高い方向を視認できる、所謂仰角を視野角θとすると、視野角θは自車両の走行速度Ｖに関する関数θ(V) と表される。運転者の目の高さをｈｄ、前方状態検出装置１６が自車両の先端に取付けられているものとして当該前方状態検出装置１６から運転者の目の位置までの水平方向の距離をｌｄとしたとき、先行車両の上方に信号機を視認できる前方視認可能車間距離ｄviewは下記１式で表れる。この前方視認可能車間距離ｄviewは、先行車両の高さｈａが大きいほど、大きな値になる。

但し、式中のδは、信号機を確実に視認するための余裕代である。また、視野角θを自車両の走行速度の関数とせず、定数としてもよい。
そして、このようにして求めた前方視認可能車間距離ｄviewと基準目標車間距離ｄｒｃのうち、何れか大きい方を設定車間距離ｄｒ₀ に設定する。
本実施形態では、この設定車間距離ｄｒ₀ に対し、下記２式の規範モデルＧ(s) で表れる二次遅れ形式のロバストフィルタ処理を施して目標車間距離ｄｒを設定する。

但し、式中のζは減衰係数、ωｎは固有振動数であり、共に設定車間距離ｄｒ₀ に対する目標車間距離ｄｒの応答特性を決定するものである。
そして、本実施形態では、図２の演算処理のステップＳ２１で読込まれた自車両と先行車両との車間距離ｄと設定車間距離ｄｒ₀ とを比較し、その比較結果に基づいて規範モデル規範モデルＧ(s) 中の減衰係数ζ、固有振動数ωｎを設定する。具体的には、自車両と先行車両との車間距離ｄが設定車間距離ｄｒ₀ 以下である場合、即ち自車両の走行速度を減速制御する場合には、減衰係数ζを１．０未満とすると共に、固有振動数ωｎを１．０より大きく設定する。このように減衰係数ζを１．０未満、固有振動数ωｎを１．０より大きく設定すると、自車両の走行速度を減速制御する際の制御ゲインが大きくなり、自車両は速やかに減速すると共に、実際の車間距離ｄが設定車間距離ｄｒ₀ よりもオーバシュートして長くなる。逆に、自車両と先行車両との車間距離ｄが設定車間距離ｄｒ₀ より大きい場合、即ち自車両の走行速度を加速制御する場合には、減衰係数ζを１．０より大きくすると共に、固有振動数ωｎを１．０未満に設定する。このように減衰係数ζを１．０より大きくし、固有振動数ωｎを１．０未満に設定すると、自車両の走行速度を加速制御する際の制御ゲインが小さくなり、自車両は加速しにくくなるので、実際の車間距離ｄは設定車間距離ｄｒ₀ に近づきにくくなる。

更に、本実施形態では、自車両の加減速制御の制御ゲインを司る減衰係数ζ及び固有振動数ωｎを先行車両の高さｈａに応じて設定する。具体的には、自車両と先行車両との車間距離ｄが設定車間距離ｄｒ₀ 以下である場合、即ち自車両の走行速度を減速制御する場合には、先行車両の高さｈａが大きいほど、制御ゲインを司る減衰係数ζを小さく設定すると共に、固有振動数ωｎを大きく設定する。逆に、自車両と先行車両との車間距離ｄが設定車間距離ｄｒ₀ より大きい場合、即ち自車両の走行速度を加速制御する場合には、先行車両の高さｈａが大きいほど、制御ゲインを司る減衰係数ζを大きく設定すると共に、固有振動数ωｎを小さく設定する。

この先行車両の高さｈａに応じた自車両と先行車両との車間距離ｄと設定車間距離ｄｒ₀ と目標車間距離ｄｒとの関係を図４に示す。図４ａは、自車両と先行車両との車間距離ｄが設定車間距離ｄｒｃより小さく、これから自車両の走行速度を減速制御して車間距離ｄを長くしなければならない状況を示し、図４ｂは、自車両と先行車両との車間距離ｄが設定車間距離ｄｒｃより大きく、これから自車両の走行速度を加速制御して車間距離ｄを短くしなければならない状況を示している。

このうち、例えば図４ａのように自車両と先行車両との車間距離ｄが設定車間距離ｄｒｃ₀ より小さく、これから自車両の走行速度を減速制御して車間距離ｄを長くしなければならない状況で設定される目標車間距離ｄｒは、先行車両の高さｈａに応じて図示のように変化する。即ち、前述のように自車両と先行車両との車間距離ｄが設定車間距離ｄｒ₀ 以下であり、車間距離を長くする必要がある場合、即ち自車両の走行速度を減速制御する場合には、先行車両の高さｈａが大きいほど、二次遅れ形式のロバストフィルタの減衰係数ζを小さく且つ固有振動数ωｎを大きく設定して制御ゲインが大きくなるので、自車両は速やかに減速して自車両と先行車両との車間距離ｄは設定車間距離ｄｒ₀ をオーバシュートする。

このように車間距離ｄは設定車間距離ｄｒ₀ をオーバシュートする、即ち自車両と先行車両との車間距離ｄが設定車間距離ｄｒ₀ より大きく、車間距離を短くする必要がある場合、即ち自車両の走行速度を加速制御する場合には、先行車両の高さｈａが大きいほど、二次遅れ形式のロバストフィルタの減衰係数ζを大きく且つ固有振動数ωｎを小さく設定して制御ゲインが小さくなるので、自車両はなかなか加速せず、自車両と先行車両との車間距離ｄは設定車間距離ｄｒ₀ に近づきにくい。

一方、図４ｂのように自車両と先行車両との車間距離ｄが設定車間距離ｄｒｃ₀ より大きく、これから自車両の走行速度を減速制御して車間距離ｄを短くしなければならない状況で設定される目標車間距離ｄｒは、先行車両の高さｈａに応じて図示のように変化する。即ち、図４ａの後半のように、自車両と先行車両との車間距離ｄが設定車間距離ｄｒ₀ より大きく、車間距離を短くする必要がある場合、即ち自車両の走行速度を加速制御する場合には、先行車両の高さｈａが大きいほど、二次遅れ形式のロバストフィルタの減衰係数ζを大きく且つ固有振動数ωｎを小さく設定して制御ゲインが小さくなるので、自車両はなかなか加速せず、自車両と先行車両との車間距離ｄは設定車間距離ｄｒ₀ に近づきにくい。

従って、先行車両の高さが大きいほど、自車両の走行速度の減速制御ゲインを大きくするとか、自車両の走行速度の加速制御ゲインを小さくすることにより、自車両と高さの大きい先行車両との車間距離が長くなり、その結果、先行車両の上方で、前方の情報を視認し易くなる。また、高さの大きい先行車両に接近しにくいので、違和感がない。
また、本実施形態では、そもそも、設定車間距離ｄｒ₀ が前方視認可能車間距離ｄviewである場合、設定車間距離ｄｒ₀ そのものが、先行車両の高さｈａが大きいほど、大きな値に設定されるので、この設定車間距離ｄｒ₀ を目標値として目標車間距離ｄｒが設定されれば、先行車両の上方で、前方の情報を視認し易くなる。

なお、本実施形態では、先行車両の高さｈａに応じて、車間距離の目標値である設定車間距離ｄｒ₀ を設定すると共に、自車両の走行速度の加減速制御ゲインも調整するものとしたが、前述のように、先行車両の高さｈａに応じて、車間距離の目標値である設定車間距離ｄｒ₀ を設定するだけでも、自車両前方の情報を視認し易くなるし、先行車両の高さｈａに応じて、自車両の走行速度の加減速制御ゲインも調整するだけでも、自車両の前方の情報を視認し易くなる。従って、本発明の車間距離制御装置では、それらの何れか一方だけを行うことによっても、自車両の前方の情報を視認し易くなる。

更に、本実施形態では、先行車両の高さｈａが大きいほど、自車両の走行速度の加速ゲインを小さくすると共に、自車両の走行速度の減速ゲインを大きくするものとしたが、前述のように、先行車両の高さｈａが大きいほど、自車両の走行速度の加速ゲインを小さくするだけでも、自車両の前方の情報を視認し易くなるし、先行車両の高さｈａが大きいほど、自車両の走行速度の減速ゲインを大きくするだけでも、自車両の前方能情報を視認し易くなる。従って、本発明の車間距離制御装置では、それらの何れか一方だけを行うことによっても、自車両の前方の情報を視認し易くなる。

また、レーザレーダからなる前方状態検出装置１６によって先行車両自体及び先行車両の高さを検出する構成としたため、構造が簡潔で、コスト的にも有利である。ちなみに、ＣＣＤカメラ等の画像処理装置で先行車両自体及び先行車両の高さを検出するようにしてもよい。
また、レーザレーダからなる前方状態検出装置１６によって先行車両の高さを検出すると共に自車両と先行車両との車間距離を検出する構成としたため、構造が簡潔で、コスト的にも有利である。ちなみに、夫々のための個別のレーザレーダを備えていてもよい。
以上より、図１の前方状態検出装置１６及び図２の演算処理のステップＳ２１が本発明の車間距離検出手段を構成し、以下同様に、図１の前方状態検出装置１６及び図２の演算処理のステップＳ２１が先行車両高さ検出手段を構成し、図２の演算処理のステップＳ２２〜ステップＳ２９が車間距離制御手段を構成している。

次に、本発明の車間距離制御装置の第２実施形態について説明する。本実施形態の車両のシステム概略構成は、第１実施形態の図１のものと同様である。本実施形態では、自動走行制御装置１０内で行われる車間距離制御の演算処理が図５のフローチャートに示すものに変更されている。この演算処理は、例えば１０msec. 程度に設定された所定サンプリング時間ΔＴ毎にタイマ割込によって実行される。なお、このフローチャートでは、特に通信のためのステップを設けていないが、演算処理によって得られた結果は随時記憶装置に更新記憶されると共に、必要な情報やプログラムは随時記憶装置から読込まれる。また、前述したエンジン制御装置１１、変速機制御装置１２、制動流体圧制御装置１３とは随時通信を行い、必要な情報や命令は随時双方向に授受される。

この演算処理では、まずステップＳ１で、加速度センサ１８で検出された前後加速度Ｘｇ、横加速度Ｙｇ、車輪速度センサ１７で検出された車輪速度Ｖｗ_j （ｊ＝ＦＬ〜ＲＲ）、アクセル開度センサ２０で検出されたアクセル開度Ａｃｃ、制動流体圧センサ１９で検出された制動流体圧Ｐｍ、手動スイッチ９で設定されている設定速度Ｖｃ、ナビゲーションシステム７で検出された自車両位置情報、前方状態検出装置１６で検出された先行車両との車間距離ｄ、及び先行車両の高さｈａ、エンジン制御装置１１で制御されているエンジン駆動トルクＴｗを読込む。

次にステップＳ２に移行して、ステップＳ１で読込んだ車輪速度Ｖｗ_j のうち、従動輪である前左右輪速度Ｖｗ_FL、Ｖｗ_FRの平均値から自車両の走行速度Ｖを算出する。
次にステップＳ３に移行して、ステップＳ１で読込んだ先行車両との車間距離の今回値ｄ_(n) と前回値ｄ_(n-1) との差分値を所定サンプリング時間ΔＴで除して、自車両と先行車両との相対速度Ｖｒを算出する。

次にステップＳ４に移行して、ステップＳ２で算出した自車両の走行速度Ｖに応じた基準目標車間距離ｄｒｃを算出する。具体的には、自車両の走行速度Ｖに所定の制御ゲインを乗じ、それに所定の制御定数を和して求める。なお、この制御ゲイン及び制御定数は、手動スイッチ９で入力された運転者の要求する車間距離に応じて設定される。
次にステップＳ５に移行して、後述する図６の演算処理に従って目標車間距離ｄｒを設定する。

次にステップＳ６に移行して、ステップＳ５の目標車間距離ｄｒ算出に伴って求めた車間距離移行開始位置とステップＳ１で読込まれた自車両位置とを比較し、自車両位置が車間距離移行開始位置を過ぎたか否かを判定し、自車両位置が車間距離移行開始位置を過ぎた場合にはステップＳ７に移行し、そうでない場合にはステップＳ８に移行する。
ステップＳ７では、後述する車間距離移行制御を終了可能であるか否かを判定し、車間距離項制御終了可能である場合にはステップＳ８に移行し、そうでない場合にはステップＳ９に移行する。なお、車間距離移行制御終了可能の判定は、後述する所定減速度（−ａ）で所定時間ｔ減速した後、所定加速度ａで所定時間ｔ加速して、当初の走行速度Ｖに復帰した後とする。

ステップＳ８では、以下のようにして目標走行速度Ｖｓを算出してからステップＳ１０に移行する。ここでは、まずステップＳ５で算出した目標車間距離ｄｒとステップＳ１で読込んだ実際の車間距離ｄとの差分値に比例制御ゲインを乗じた値と、ステップＳ３で算出した相対速度Ｖｒに微分制御ゲインを乗じた値との加算値から基準目標走行速度Ｖｓ₀ を算出し、この基準目標走行速度Ｖｓ₀ とステップＳ１で読込んだ設定走行速度Ｖｃとのうち、何れか小さい方を目標走行速度Ｖｓに設定する。

ステップＳ１０では、ステップＳ１２で算出した目標走行速度Ｖｓ及びステップＳ２で算出した自車両の走行速度Ｖの差分値から、例えばＰＩＤ（比例ー微分ー積分）制御による目標加速度Ｘｇｓを算出してからステップＳ１１に移行する。
一方、ステップＳ９では、後述する前方視認可能車間距離ｄview又は停止線停止可能車間距離ｄbrk を目標車間距離ｄｒとしたときに、その目標車間距離ｄｒに移行するための車間距離移行制御を行ってからステップＳ１１に移行する。具体的には、それまでの走行速度Ｖに対し、所定減速度（−ａ）で所定時間ｔ減速した後、所定加速度ａで所定時間ｔ加速して、当初の走行速度Ｖに復帰する制御を行う。従って、このステップＳ９では、自車両が達成すべき加速度ａ又は減速度（−ａ）が設定される。

ステップＳ１１では、例えばステップＳ１０で算出した目標加速度Ｘｇｓが負である場合、つまり減速を必要とする場合に、当該目標加速度Ｘｇｓにブレーキ諸元係数を乗じた値と、ステップＳ１で読込んだ制動流体圧Ｐｍにブレーキ諸元係数を乗じた値とのうち、何れか大きい方を目標制動流体圧Ｐｗｓ_j として算出する。なお、ブレーキ諸元係数とは、例えば各車輪のディスクローターパッド間摩擦係数、ホイールシリンダ断面積、ディスクロータ有効径、タイヤ転がり動半径等によって決まる係数である。また、ステップＳ９で所定減速度（−ａ）が設定された場合には、例えば現在のエンジン回転数で達成可能なエンジンブレーキトルク相当減速度（負値）を減じた値を目標加速度Ｘｇｓに設定し、当該目標加速度Ｘｇｓを達成するための目標制動流体圧Ｐｗｓ_j を算出する。

次にステップＳ１２に移行して、ステップＳ１０で算出した目標加速度Ｘｇｓが正である場合、つまり加速を必要とする場合に、当該目標加速度Ｘｇｓに駆動系諸元変数を乗じた値と、ステップＳ１で読込んだアクセル開度Ａｃｃに駆動系諸元変数を乗じた値とのうち、何れか大きい方を目標駆動トルクＴｅｓとして算出する。なお、駆動系諸元変数とは、例えば歯車慣性、減速比、伝達効率、エンジン特性等によって決まる変数である。また、ステップＳ９で所定加速度ａが設定された場合には、それを目標加速度Ｘｇｓに設定し、当該目標加速度Ｘｇｓを達成するための目標駆動トルクＴｅｓを算出する。

次にステップＳ１３に移行して、ステップＳ１１で算出した目標制動流体圧Ｐｗｓ_j やステップＳ１２で算出した目標駆動トルクＴｅｓを制動流体圧制御装置１３やエンジン制御装置１１、変速機制御装置１２に向けて出力すると共に、目標車間距離制御の情報提示信号をディスプレイ及びスピーカ２３に向けて出力してからメインプログラムに復帰する。このディスプレイ及びスピーカ２３による情報提示は、例えば目標車間距離を変更制御するときには、その前に、例えば「車間距離を広げます」といった内容を音声や表示によって提示したりすることが挙げられる。

この演算処理によれば、車間距離移行制御中を除き、設定された目標車間距離ｄｒ及び現在の車間距離ｄの差と相対速度Ｖｒとに基づいて基準目標走行速度Ｖｓ₀ を算出し、この基準目標走行速度Ｖｓ₀ と運転者によって設定される設定走行速度Ｖｃとのうち、何れか小さい方を目標走行速度Ｖｓに設定し、その目標走行速度Ｖｓと自車両の走行速度Ｖとの差から目標加速度Ｘｇｓを算出し、その目標加速度Ｘｇｓを達成するための目標制動流体圧Ｐｗｓ_j 及び目標駆動トルクＴｅｓを制動流体圧制御装置１３やエンジン制御装置１１、変速機制御装置１２に向けて出力すると共に、目標車間距離制御の情報提示信号をディスプレイ及びスピーカ２３に向けて出力する。また、車間距離移行制御中は、所定減速度（−ａ）又は所定加速度ａを達成するための目標制動流体圧Ｐｗｓ_j 及び目標駆動トルクＴｅｓを制動流体圧制御装置１３やエンジン制御装置１１、変速機制御装置１２に向けて出力すると共に、車間距離移行制御の情報提示信号をディスプレイ及びスピーカ２３に向けて出力する。特に、この車間距離移行制御中は、ディスプレイ及びスピーカ２３によって、車間距離を変更する旨が伝えられるため、運転者は制御の内容を理解し易い。

次に、図５の演算処理のステップＳ５で行われる図６の演算処理について説明する。この演算処理では、まずステップＳ５１で、第１実施形態と同様にして、信号機等の前方情報を視認することが可能な前方視認可能車間距離ｄviewを算出する。
次にステップＳ５２に移行して、後述するようにして、信号機等の前方情報を視認した後、交差点の停止線、つまり所定停止位置で停止することが可能な停止線停止可能車間距離ｄbrk を算出する。

次にステップＳ５３に移行して、後述するようにして、ステップＳ５１で算出された前方視認可能車間距離ｄviewに移行すべき車間距離移行開始位置及びステップＳ５２で算出された停止線停止可能車間距離ｄbrk に移行すべき車間距離移行開始位置を算出する。
次にステップＳ５４に移行して、ナビゲーションシステム７からの情報に基づいて、自車両から前方の所定の距離内に信号機があるか否かを判定し、信号機がある場合にはステップＳ５５に移行し、そうでない場合にはステップＳ５６に移行する。

ステップＳ５５では、ステップＳ５１で算出された前方視認可能車間距離ｄviewがステップＳ５２で算出された停止線停止可能車間距離ｄbrk より小さいか否かを判定し、当該前方視認可能車間距離ｄviewが停止線停止可能車間距離ｄbrk より小さい場合にはステップＳ５７に移行し、そうでない場合にはステップＳ５６に移行する。
ステップＳ５７では、図５の演算処理のステップＳ４で算出された自車両の走行速度Ｖに基づく基準目標車間距離ｄｒｃがステップＳ５２で算出された停止線停止可能車間距離ｄbrk より小さいか否かを判定し、当該基準目標車間距離ｄｒｃが停止線停止可能車間距離ｄbrk より小さい場合にはステップＳ５８に移行し、そうでない場合にはステップＳ５９に移行する。

一方、ステップＳ５６では、図５の演算処理のステップＳ４で算出された自車両の走行速度Ｖに基づく基準目標車間距離ｄｒｃがステップＳ５１で算出された前方視認可能車間距離ｄviewより小さいか否かを判定し、当該基準目標車間距離ｄｒｃが前方視認可能車間距離ｄviewより小さい場合にはステップＳ６０に移行し、そうでない場合にはステップＳ５９に移行する。

ステップＳ５８では、ステップＳ５２で算出された停止線停止可能車間距離ｄbrk を目標車間距離ｄｒに設定してから図５の演算処理のステップＳ６に移行する。
また、ステップＳ６０では、ステップＳ５１で算出された前方視認可能車間距離ｄviewより小さいか否かを判定し、当該基準目標車間距離ｄｒｃが前方視認可能車間距離ｄviewを目標車間距離ｄｒに設定してから図５の演算処理のステップＳ６に移行する。
また、ステップＳ５９では、図２の演算処理のステップＳ４で算出された自車両の走行速度Ｖに基づく基準目標車間距離ｄｒｃを目標車間距離ｄｒに設定してから図５の演算処理のステップＳ６に移行する。

この演算処理によれば、ナビゲーションシステム７からの情報により自車両の前方所定距離内に信号機がある場合には、前方視認可能車間距離ｄview及び停止線停止可能車間距離ｄbrk 及び自車両の走行速度に基づく基準目標車間距離ｄｒｃのうち、最も大きいものが目標車間距離ｄｒに設定される。後述するように前方視認可能車間距離ｄviewは、前方状態検出装置１６で検出された先行車両の高さｈａ及び走行速度に応じて変化する運転者の視野領域を考慮して、信号機を視認することが可能な車間距離の目標値であり、停止線停止可能車間距離ｄbrk は、更にその信号機を視認した後、交差点近傍の停止線で停止可能な車間距離の目標値であるので、これらのうちの大きい方として前方視認可能車間距離ｄviewが選出されれば、少なくとも先行車両の上方の信号機を視認することができ、停止線停止可能車間距離ｄbrk が選出されれば、信号機の状態に応じて停止線で停止することが可能となる。また、自車両の前方所定距離内に信号機がないときでも、前方視認可能車間距離ｄviewが走行速度に応じた基準目標車間距離ｄｒｃより大きいときには、当該前方視認可能車間距離ｄviewが目標車間距離に設定されるので、例えば大型車両が先行車両であるときには、信号機を視認できるように車間距離が自動的に大きく調整される。なお、これら前方視認可能車間距離ｄview又は停止線停止可能車間距離ｄbrk に車間距離を変更しなければならない車間距離移行開始位置も合わせて算出される。

次に、図６の演算処理のステップＳ５２で算出される停止線停止可能車間距離ｄbrk について説明する。図７は、先行車両が大型車両である場合に信号機を視認し、且つ例えば信号機が黄色から赤色に変わるといった信号機の状態に合わせて、信号機の手前の停止線で停止するために必要な自車両と先行車両との車間距離、即ち停止線停止可能車間距離ｄbrk を示している。信号機から停止線までの距離をｌｓｓとする。この信号機ー停止線間距離ｌｓｓは、例えばナビゲーションシステム７の道路情報として入手してもよいし、或いは予め２〜３ｍといった所定値に設定しておいてもよいし、或いは前述した路車間通信装置によって入手するようにしてもよい。

また、運転者が通常の制動操作によって、現在の走行速度から停止に至るまでの距離をＬとする、つまり通常の制動操作に伴う減速度で自車両が現在の走行速度から停止するまでの距離をＬとし、これを停止線の手前に設定する。そして、前述と同様に、運転者の視野角をθ(V) 、運転者の目の高さをｈｄ、前方状態検出装置１６から運転者の目の位置までの水平方向の距離をｌｄ、先行車両の高さをｈａ、信号機の高さをｈｓ、先行車両と自車両との車間距離、即ち停止線停止可能車間距離をｄbrk とすると、自車両と先行車両との間にできる三角形と、自車両と信号機との間にできる三角形の相似から、下記３式を得る。

これを停止線停止可能車間距離ｄbrk について解き、更に前述と同様に余裕代δを加えて下記４式を得る。

前述のように、本実施形態では、信号機の手前でのみ、前方視認可能車間距離ｄview又は停止線停止可能車間距離ｄbrk を目標車間距離ｄｒに設定するので、例えばそれ以前に、基準目標車間距離ｄｒｃを維持して先行車両に追従走行しており、信号機の手前でのみ、図７のような車間距離の関係を達成するためには、例えば図８に示すように、それより手前、距離ｌｒｓの地点から車間距離を変更しなければならない。

本実施形態では、前述したように、車間距離移行に際し、所定減速度（−ａ）で所定時間ｔ減速し、その後、所定加速度ａで所定時間ｔ加速して、元の走行速度Ｖに戻す。図９に示すように、走行距離は走行速度と時間との積値であるので、所定減速度（−ａ）で走行速度が減速すると、自車両の走行距離が減少し、これにより車間距離を大きくすることができる。このとき、減速開始前の自車両の走行速度をＶ、所定減速度（−ａ）で所定時間ｔ減速したときの到達速度をＶ₁ とすると、到達速度Ｖ₁ は下記５式で与えられる。一方、初速がＶ、減速度が（−ａ）で所定時間ｔ減速したときの距離と、初速がＶ₁ 、加速度ａで所定時間ｔ加速したときの距離との和が車間距離移行距離ｌｒｓであるとすると、当該車間距離移行距離ｌｒｓは下記６式で与えられ、この６式に５式を代入して解くと７式を得る。この７式で与えられる車間距離移行距離ｌｒｓを停止線停止可能車間距離ｄbrk 又は前方視認可能車間距離ｂviewに加算した位置が車間距離移行開始位置になる。

このように、本実施形態の車間距離制御装置によれば、先行車両の高さｈａに基づいて、信号機等の前方の情報を視認可能な前方視認可能車間距離ｄview、及び／又はその前方情報を視認した後、停止線等の所定位置で停止することが可能な停止線停止可能車間距離ｄbrk を算出し、それらを目標値として車間距離を制御することにより、先行車両の高さｈａ及び走行速度に応じた適切な車間距離制御が可能となる。

また、本実施形態の車間距離制御装置によれば、信号機のある地点でのみ、前方視認可能車間距離ｄview又は停止線停止可能車間距離ｄbrk を目標値とする構成としたため、通常はそれより小さい、走行速度に応じた目標車間距離に一致するように車間距離を制御し、車間距離が不要に長くなるのを抑制することができる。
また、本実施形態の車間距離制御装置によれば、自車両の走行速度に応じた基準目標車間距離ｄｒｃより前方視認可能車間距離ｄview又は停止線停止可能車間距離ｄbrk が大きいときにのみ、それらを車間距離制御の目標値に設定する構成としたため、車間距離制御をより一層適切なものとすることができる。

また、本実施形態の車間距離制御装置によれば、基準目標車間距離ｄｒｃより前方視認可能車間距離ｄview又は停止線停止可能車間距離ｄbrk が大きいときには車間距離移行開始位置を算出し、自車両の位置が車間距離移行開始位置を過ぎたときに車間距離の移行制御を行う構成としたため、車間距離が不要に長くなるのを抑制防止することができる。
また、本実施形態の車間距離制御装置によれば、自車両の走行速度を所定の減速度（−ａ）で減速した後、所定の加速度ａで加速して車間距離を変更する構成としたため、車間距離の移行に際し、違和感がない。

以上より、図１の前方状態検出装置１６及び図５の演算処理のステップＳ１が本発明の車間距離検出手段を構成し、以下同様に、図１の前方状態検出装置１６及び図５の演算処理のステップＳ１が先行車両高さ検出手段を構成し、図６の演算処理のステップＳ５３が車間距離移行開始位置算出手段を構成し、図５の演算処理のステップＳ６〜ステップＳ１３が車間距離制御手段を構成している。

本発明の車間距離制御装置を備えた先行車両追従走行制御付き車両の一例を示す車両構成図である。 図１の自動走行制御装置で行われる車間距離制御のための演算処理の第１実施形態を示すを示すフローチャートである。 前方視認可能車間距離の説明図である。 図２の演算処理の作用の説明図である。 図１の自動走行制御装置で行われる車間距離制御のための演算処理の第２実施形態を示すを示すフローチャートである。 図２の演算処理で行われるサブルーチンを示すフローチャートである。 停止線停止可能車間距離の説明図である。 車間距離移行開始位置の説明図である。 車間距離移行制御の説明図である。

符号の説明

１ＦＬ〜１ＲＲは車輪
２はエンジン
３は自動変速機
４ＦＬ〜４ＲＲはホイールシリンダ
７はナビゲーションシステム
９は手動スイッチ
１０は自動走行制御装置
１１はエンジン制御装置
１２は変速機制御装置
１３は制動流体圧制御装置
１６は前方状態検出装置
１７は車輪速センサ
１８は加速度センサ
１９は制動流体圧センサ
２０はアクセル開度センサ
２１はブレーキペダル
２２はマスタシリンダ
２３はディスプレイ及びスピーカ

Claims (12)

1. 自車両と先行車両との車間距離を検出する車間距離検出手段と、前記車間距離検出手段で検出された自車両と先行車両との車間距離が目標車間距離になるように自車両を加減速制御する車間距離制御手段とを備えた車間距離制御装置において、先行車両の高さを検出する先行車両高さ検出手段を有し、前記車間距離制御手段は、前記先行車両高さ検出手段で検出された先行車両の高さに応じて、前記目標車間距離を調整することを特徴とする車間距離制御装置。
2. 自車両と先行車両との車間距離を検出する車間距離検出手段と、前記車間距離検出手段で検出された自車両と先行車両との車間距離が目標車間距離になるように自車両を加減速制御する車間距離制御手段とを備えた車間距離制御装置において、先行車両の高さを検出する先行車両高さ検出手段を有し、前記車間距離制御手段は、前記先行車両高さ検出手段で検出された先行車両の高さに応じて、前記自車両の加減速制御の制御ゲインを調整することを特徴とする車間距離制御装置。
3. 自車両と先行車両との車間距離を検出する車間距離検出手段と、前記車間距離検出手段で検出された自車両と先行車両との車間距離が目標車間距離になるように自車両を加減速制御する車間距離制御手段とを備えた車間距離制御装置において、先行車両の高さを検出する先行車両高さ検出手段を有し、前記車間距離制御手段は、前記先行車両高さ検出手段で検出された先行車両の高さに応じて、前記目標車間距離及び自車両の加減速制御の制御ゲインを調整することを特徴とする車間距離制御装置。
4. 前記車間距離制御手段は、前記先行車両高さ検出手段で検出された先行車両の高さが大きいほど、前記目標車間距離を大きく設定することを特徴とする請求項１又は３に記載の車間距離制御装置。
5. 前記車間距離制御手段は、前記先行車両高さ検出手段で検出された先行車両の高さが大きいほど、少なくとも自車両の加速制御の制御ゲインを小さくすることを特徴とする請求項２乃至４の何れか一項に記載の車間距離制御装置。
6. 前記車間距離制御手段は、前記先行車両高さ検出手段で検出された先行車両の高さが大きいほど、少なくとも自車両の減速制御の制御ゲインを大きくすることを特徴とする請求項２乃至５の何れか一項に記載の車間距離制御装置。
7. 自車両の走行速度を検出する自車両走行速度検出手段を備え、前記車間距離制御手段は、前記自車両走行速度検出手段で検出された自車両の走行速度に基づいて基準目標車間距離を算出すると共に、前記先行車両高さ検出手段で検出された先行車両の高さに基づいて自車両の前方の情報を視認可能となる前方視認可能車間距離及び自車両の前方の情報を視認可能で且つ所定の停止位置で停止可能な停止可能車間距離の少なくとも何れか一方を算出し、前記基準目標車間距離と前記前方視認可能車間距離及び停止可能車間距離の少なくとも何れか一方とのうち最大の車間距離を前記目標車間距離として設定することを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の車間距離制御装置。
8. 前記算出された前方視認可能車間距離及び停止可能車間距離の何れか一方が前記基準目標車間距離より大きいときに前記目標車間距離を当該基準目標車間距離から前方視認可能車間距離及び停止可能車間距離の何れか一方に移行するための車間距離移行開始位置を算出する車間距離移行開始位置算出手段を備え、前記車間距離制御手段は、自車両の位置が前記車間距離移行開始位置算出手段で算出された車間距離移行開始位置を過ぎたときに車間距離の移行制御を行うことを特徴とする請求項７に記載の車間距離制御装置。
9. 前記車間距離制御手段は、前記目標車間距離を基準目標車間距離から前方視認可能車間距離及び停止可能車間距離の何れか一方に移行するために、自車両の走行速度を所定の減速度で減速した後、所定の加速度で加速して車間距離を変更することを特徴とする請求項８に記載の車間距離制御装置。
10. 前記自車両の前方の情報は信号機の状態であることを特徴とする請求項７乃至９の何れか一項に記載の車間距離制御装置。
11. 前記先行車両高さ検出手段は、先行車両を検出するためのレーダを有することを特徴とする請求項１乃至１０の何れか一項に記載の車間距離制御装置。
12. 前記先行車両高さ検出手段が有するレーダは、前記車間距離検出手段が自車両と先行車両との車間距離を検出するレーダと兼用していることを特徴とする請求項１１に記載の車間距離制御装置。

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