JP2006524603A - 自動車における速度および間隔制御装置 - Google Patents

Abstract

車両の前域内の対象を位置測定する位置測定システム（２２），制御器（１４）および位置測定された対象を間隔制御のための目標対象として選択する選択装置（２４）と，限界速度（Ｖ＿ｌｉｍ）の下でのみ利用可能な低速走行機能と，を有し，上記低速走行機能において選択装置（２４）の拡張クラスが対象から有り得る障害として分類する，自動車における速度および間隔制御装置は，前を走行する車両が目標対象として追従される，追従駆動を認識するための認識装置（２６）と，上記認識装置によって認識された走行状態に従って限界速度（Ｖ＿ｌｉｍ）を定める設定装置（２８）と，を備えることを特徴としている。

Description

本発明は，車両の前域内の対象を位置測定するための位置測定システム，制御器および位置測定された対象を間隔制御のための目標対象として選択するための選択装置並びに限界速度より下でのみ利用可能な低速走行機能を有し，その低速走行機能において選択装置の拡張クラス（拡張されたクラス）が対象から有り得る障害物として分類する，自動車においける速度および間隔制御装置に関する。

この種の装置は，適応的な速度制御システムまたはＡＣＣシステム（Adaptive Cruise Control）と称され，例えば，アウトバーン上を走行する場合に，追従駆動において前を走行する車両を適切な安全間隔内で追従するように，車両の速度を適合させることを可能にする。それに対し，自由走行駆動において，即ち自己の走行車線上で前を走行する車両が位置測定されない場合には，運転者により選択された意図速度への制御が行われる。このＡＣＣ機能は，安全上の理由から所定の最低速度より上でのみ提供され，かつ，通常，走行路上に静止している障害物を考慮しない交通状況のために設けられている。従って間隔制御のための目標対象として，移動する対象のみが考慮され，走行路端に静止している対象は無視される。

ＤＥ１９８３３６５４Ａ１とＤＥ１９９５８５２０Ａ１からは，冒頭で挙げた種類の装置が開示され，それらの装置は低速走行機能として，例えばいわゆるストップアンドロールまたはストップアンドゴー機能を有している。ストップアンドロール機能によって，例えば渋滞の後尾に追いついた場合に車両を自動的に停止状態に制動することが可能である。ストップアンドゴー機能は，さらに，車両の自動的な再始動を可能にし，位置測定システムおよび評価装置の信頼性が十分である場合には，動的な交通状況，例えば市街地交通においても使用することができる。

上記低速走行機能においては，例えば走行路上に停まっている車両のような，移動しない対象も考慮されなければならない。ここで困難なのは，選択装置内における重要な対象を選択するための判断基準を，一方では，障害物との衝突を確実に回避できるように，他方では，走行路端にある見せかけの障害物によってエラーリアクションをもたらさないように，定めることにある。目標対象を選択するために，通常，自己の車両が走行している走行車線にできる限り一致する幅と推移を有する走行チューブが定められる。上記走行チューブが余りに狭く選択された場合には，例えば，走行路上に半分だけ出ている静止した車両のような障害物が適切に考慮されない危険性がある。しかし，走行チューブの幅を増大するとエラーブレーキの危険性が高まり，それが後続交通には予測不可能なので，それ自体が事故のリスクとなる。走行速度が増大するにつれて，その中で停止している対象を有り得る障害物として考慮しなければならない間隔領域も増大する。従って，速度の増大に伴い，エラーリアクションの危険が増大し，それに続くエラーリアクションも深刻なので，低速走行機能は，所定の限界速度より低いところでのみ，利用することができる。運転者が低速走行機能を能動化した場合，車両の速度，および，場合によっては運転者により選択可能な意図速度も，自動的に限界速度に制限される。運転者がより高い速度を望む場合には，運転者は低速走行機能を非能動化するか，あるいはＡＣＣ機能へ切り替えなければならない。運転者がアクセルペダルの操作によって速度制御を上位制御する場合には，低速走行機能が非能動化されたことを運転者に光学的または音響的に知らせることと連携して自動的な切替えを行うこともできる。

発明の利点

請求項１に記載の特徴を有する本発明は，低速走行機能に関する速度領域を，安全性を損なうことなしに拡張することができる，という利点を提供する。その場合に本発明は，重要な障害物の確実な認識は，前を走行する車両を追従する場合の追従駆動において，自由走行駆動におけるよりもずっと簡単に実現できる，という状況を利用している。即ち，走行路端または走行路端の近傍に止まっている，あるいは非常に低速で移動している対象が，重要な障害物であるかどうかが疑わしい場合に，目標対象として追従している前を走行する車両自体が障害物に反応し，あるいはこの障害物を危険なく通過したことによって，その決断を容易にされる。特に目標対象が比較的小さい間隔で追従される状況においては，障害物認識におけるこのように高い安全性が達成され，一方，目標対象の間隔が大きい場合，あるいは自由走行状況においては，障害物認識は難しくなる。この理由から，本発明に基づく装置は，追従駆動と自由走行駆動とを区別する認識装置を有している。その場合に低速走行機能のための差速度は状況に応じて変化する。最も簡単な場合には，これは，追従駆動においては自由走行駆動におけるよりも大きい限界速度が選択されるようにして行うことができる。

本発明の好ましい形態と展開が，従属請求項に記載されている。

認識装置が追従駆動から自由走行駆動への切り替わり，つまり目標対象の逸失を認識した場合には，自動的により低い限界速度へ切り替えられる。その場合に好ましくは，車両の実際速度が上述したより低い限界速度より上にある限りにおいて，徐々に新しい限界速度に減少される。そのため，制御器内に初めから設けられている，減速プロセスを制御する機能を利用することができる。しかし，好ましくは，限界速度が唐突には切り替わらず，時間制御または加速度制御されるランプを用いて上記より低い限界速度へ減少される。このようにして，車両の搭乗者も不快に感じることなく，かつ，後続交通をいらつかせることもない，適度の減速によって新しい状況への速度適合が行われる。同様なことが，例えば，前を走行する車両が自己の車線へ入り込んできたとき，自由走行から追従走行へ切り替わる場合における，限界速度の上昇と車両の加速についても当てはまる。

特に好ましい実施形態において，限界速度は，所定の上限と下限内で，目標対象に対する間隔に依存するので，前を走行する車両に対する間隔が小さい場合，より大きい限界速度が許される。このことは特に，間隔制御の範囲内で，予め定められた目標間隔で追従される前を走行する車両の速度が，限界速度を中心に変化する場合に効果的である。例として，前を走行する車両の速度が実際に有効な限界速度のすぐ下であり，この車両の間隔が目標間隔に相当し，その目標間隔自体は速度に依存し，かつ予め定められたタイムギャップによって，即ち，２つの車両が走行路上の同一の点を通過する時間的な間隔によって，定められていると仮定する。そして，前を走行する車両が減速した場合には，間隔制御器は自己の車両のそれに応じた減速で反応する。その場合，目標間隔に伴って実際間隔も減少する。例えば，前を走行する車両が再び加速して，その場合に一時的にそれまでの限界速度を上回った場合に，限界速度が可変でないと，自己の車両はもはや前を走行する車両に追従することはできない。それに対して，より小さい実際間隔に応じて限界速度が増大される場合，自己の車両も一時的により高い速度で走行でき，目標対象に対する間隔を維持することが可能となる。このようにして，自己の車両が引き離されることと，それに応じて交通の流れが乱れることが回避される。前を走行する車両がさらに加速し，それによって目標間隔と実際間隔とが再び増大した場合に初めて，限界速度も再び減少し，自己の車両がこの限界速度に達した場合に，速度制限する機能が有効になる。

本発明の実施例を図面に示し，以下で詳細に説明する。

図１は，ＡＣＣ制御ユニット１０を示しており，同ユニットは自動車内の間隔および速度制御装置の主要部分を形成しており，その機能は，例えば１つまたは複数の適切にプログラミングされたマイクロプロセッサによって実施される。運転者は，車両のダッシュボードまたはステアリングホィールに配置されている入力装置１２を介して，ＡＣＣ制御装置１０の種々の機能を能動化しあるいは非能動化し，そして特に，自由走行駆動における速度制御のための意図速度を入力するために，種々の指令を入力することができる。制御器１４は，意図速度と，図示されていない速度センサによって測定された車両の実際速度Ｖとを比較して，速度を意図速度に制御するために，出力ユニット１６を介して駆動システム１８と場合によっては車両のブレーキシステム２０にも介入する。

例えば，角度認識可能なレーダーセンサの形式の位置測定システム２２は，車両の前域内の止まっている対象と移動する対象を位置測定し，位置測定された対象の測定された間隔，相対速度およびアジマス角を，選択装置２４へ報告する。止まっている対象は，その相対速度の絶対値が，自己の車両の実際速度Ｖと一致することで認識される。所定の最低速度Ｖｍｉｎ以上でのみ作動可能なＡＣＣモードにおいては，止まっている対象は無視される。選択装置２４は，各対象の間隔と角度のデータを用いて，その対象が，自己の車両が走行している走行車線の推移と幅を近似的に表す所定の走行チューブの内部にあるか，外部にあるか，を調べる。少なくとも１つの移動している対象が走行チューブ内で位置測定された場合には，この対象（対象が複数ある場合には間隔が最も小さい対象）が，間隔制御のための目標対象として選択される。この目標対象の間隔と相対速度のデータが制御器１４へ伝達され，その制御器は，これらのデータを用いて，所定の限界内において運転者により選択可能な所定のタイムギャップをもって目標対象を追従できるように，車両の速度を修正する。

車両の速度が最低速度Ｖｍｉｎを下回った場合，ＡＣＣモードは非能動化され，運転者は，この機能がもはや提供できないという音響的または光学的な報告を受ける。その場合に運転者は，自分で車両のコントロールを引き継ぐか，あるいは制御器１４内に実装されている低速走行機能，例えばストップアンドゴー機能を能動化させなければならない。上記ストップアンドゴー機能は，速度０に至るまでの低い速度領域内でも提供されており，特に，前を走行する車両が停止した場合に，自己の車両を停止状態に制動することができる。しかし，ストップアンドゴー機能は，所定の限界速度Ｖ＿ｌｉｍ以下でのみ提供される。その限界速度は，以下で詳細に説明するように所定の限界内で可変である。ＡＣＣモードに対する最低速度Ｖｍｉｎは，好ましくは，低速走行機能のための限界速度Ｖ＿ｌｉｍのバリエーション領域内か，それ以下にあるので，ある程度の重畳領域が存在し，その中では２つの機能が提供されている。

選択装置２４が間隔制御のための目標対象を選択した場合，認識装置２６内でフラグＦが１にセットされる。目標対象が失われたか，あるいは初めから目標対象が存在していない場合，フラグＦは０にセットされる。このようにして認識装置２６は，追従駆動（Ｆ＝１）と自由走行駆動（Ｆ＝０）との区別を可能にする。この情報は，設定装置２８内において，低速走行機能またはストップアンドゴー機能に対するそれぞれの限界速度Ｖ＿ｌｉｍを決定するために用いられる。この限界速度は，制御器１４へ伝達され，そこで低速走行機能が能動化されている場合，運転者により選択された意図速度にとって代わり，あるいは，それに制限される。車両の実際速度Ｖが限界速度Ｖ＿ｌｉｍの上にある場合，運転者は，適切な表示により，低速走行機能が能動化できないこと，あるいは車両が自動的にＶ＿ｌｉｍに減速されることを，知らされる。

自由走行駆動においては，限界速度Ｖ＿ｌｉｍは，限界速度のためのバリエーション（変化）領域の下方の限界，例えば４０ｋｍ／ｈを形成する値Ｖ０を有する。それに対して追従駆動（Ｆ＝１）においては，限界速度Ｖ＿ｌｉｍは，図２に示すように目標対象の間隔Ｄに依存した単調に下降する関数に従う。間隔Ｄが小さい場合，Ｖ＿ｌｉｍは，バリエーション領域の上方の限界における値Ｖ１，例えば５０ｋｍ／ｈを有する。中くらいの間隔Ｄの場合，Ｖ＿ｌｉｍは，連続的に（図示の場合には線形に）値Ｖ０へ減少する。さらに間隔が大きい場合，Ｖ＿ｌｉｍは値Ｖ０のまま一定である。この関数推移の基礎となるのは，低速走行モードにおいて同様に有り得る障害物として考慮されるべき，止まっているかあるいは極端に低速の対象は，追従される目標対象に対する間隔が小さくなるほど，それだけ容易かつ確実に実の障害物として認識され，あるいは重要でない対象として放棄される，という考え方である。例えば，選択装置２４は，止まっている対象の測定された間隔が目標対象（前を走行する車両）の間隔Ｄよりも大きい場合，その止まっている対象は重要ではないとして放棄されるように設計されている。同様に，前を走行する車両がちょうど通過した，止まっている対象も，重要ではないと分類することができる。その場合に真の止まっている障害物として残るのは，本質的に，前を走行する車両がこの対象の位置を通過した後に，初めて位置測定システムによって検出された対象だけである。その例としては，突然横道から入り込んで来た車両であり，あるいは駐車している車両の突然開いたドアである。細分化された選択プロシージャにおいては，前を走行する車両が，速度変化あるいは操舵操作によって障害物と思われるものに反応したか，も考慮することができる。これらすべての判断基準は，自己の車両と目標対象との間の間隔Ｄが小さくなるほど，それだけ信頼できる。

図３に，本装置の作動方法が，フローチャートを用いて示されている。

ステップＳ１において，認識装置２６は，評価装置２４から供給された情報を用いて，追従駆動であるかどうかを調べる。追従駆動ではない場合に，ステップＳ２において，フラグＦが０にセットされる。他の場合には，ステップＳ３において，フラグＦが１にセットされ，選択された目標対象の測定された間隔Ｄが読み込まれる。両方の場合における，その後ステップＳ４において，限界速度Ｖ＿ｌｉｍの計算が，図２に示す関係に応じて，フラグＦの状態と，測定された間隔Ｄと，に従い，並びに，Ｖ＿ｌｉｍのこれまでの値（制限された変化率）に従って行われる。その後ステップＳ５において，低速走行機能「ストップアンドゴー」がアクティブであるか，が調べられる。これが否定された場合には，ステップＳ１への復帰が行われ，上述したステップがサイクリックに繰り返される。ステップＳ５の分岐結果が肯定である場合には，ステップＳ６において，車両の実際速度ＶがＶ＿ｌｉｍ＋（プラス）所定の許容誤差インターバルΔより大きいか，が調べられる。これが否定された場合には，ステップＳ７において，計算された限界速度が制御器１４へ伝達される。運転者により入力装置１２を介して選択された意図速度が，Ｖ＿ｌｉｍよりも大きい場合には，意図速度がＶ＿ｌｉｍに制限される。同様に，運転者が後からＶ＿ｌｉｍよりも大きい意図速度を入力することも阻止される。即ち，低速走行機能がアクティブである間は，車両の速度がＶ＿ｌｉｍよりも大きくならないことが保証される。ステップＳ７に続いて，ステップＳ１への復帰が行われて，上述したプロシージャがサイクリックに繰り返される。

実際速度ＶがＶ＿ｌｉｍ＋Δよりも大きいという状態は，例えば，実際速度がまだＶ＿ｌｉｍ以下に減少していないにも拘わらず運転者が低速走行モードを能動化させようとした場合，あるいは，運転者が速度制御をアクセルペダルによって上位制御した場合に，生じる可能性がある。これらの場合，ステップＳ８において，それに応じた指示（示唆）を運転者に出力する。その後も，ステップＳ１への復帰が行われる。目標対象逸失によってＶ＿ｌｉｍが減少される場合には，繰返し通過されるステップＳ４において低速に変化させ，それぞれステップＳ７において，制御器１４が，変化に追従することができ，かつ，許容誤差インターバルΔを逸脱しない。

運転者によって入力装置１２を介して入力された意図速度は，好ましくは，より低い限界速度Ｖ＿ｌｉｍが有効である場合でも，そのまま記憶される。自由走行から追従走行へ移行する場合に，限界速度を運転者が最初に選択した意図速度（最大Ｖ１）に上げることができる。

本発明に基づく装置のブロック回路図である。 追従駆動における目標対象に対する間隔と限界速度の関係をグラフ表示している。 本装置の作動方法を説明するためのフローチャートである。

Claims (8)

1. 車両の前域内の対象を位置測定する位置測定システム（２２），制御器（１４）および位置測定された対象を間隔制御のための目標対象として選択する選択装置（２４）と；
   限界速度（Ｖ＿ｌｉｍ）の下でのみ利用可能な低速走行機能と；
   を有し，
   前記低速走行機能において選択装置（２４）の拡張クラスが対象から有り得る障害として分類する，自動車における速度および間隔制御装置において：
   前を走行する車両が目標対象として追従される，追従駆動を認識するための認識装置（２６）と；
   前記認識装置によって認識された走行状態に従って限界速度（Ｖ＿ｌｉｍ）を定める設定装置（２８）と；
   を備えることを特徴とする，速度および間隔制御装置。
2. 前記低速走行機能は，車両を停止状態に制動することを可能にする機能であることを特徴とする，請求項１に記載の速度および間隔制御装置。
3. 前記限界速度（Ｖ＿ｌｉｍ）は，認識装置（２６）が前記追従駆動を認識しない自由走行駆動においては，所定の値（Ｖ０）を有し，追従駆動においては，より高い値（Ｖ１）を有することを特徴とする，請求項１または２に記載の速度および間隔制御装置。
4. 前記設定装置（２８）は，認識装置（２６）が駆動状態の変化を認識した場合に，限界速度（Ｖ＿ｌｉｍ）を，制限された変化率により徐々に，所定の値（Ｖ０）からより高い値（Ｖ１）へ，あるいはその逆に変化させるように，形成されていることを特徴とする，請求項３に記載の速度および間隔制御装置。
5. 追従駆動における前記限界速度（Ｖ＿ｌｉｍ）は，目標対象の測定された間隔（Ｄ）の単調に下降する関数であることを特徴とする，請求項３または４に記載の速度および間隔制御装置。
6. 目標対象の大きい間隔（Ｄ）に対する限界速度（Ｖ＿ｌｉｍ）は，前記自由走行駆動のために定められた値（Ｖ０）まで減ることを特徴とする，請求項５に記載の速度および間隔制御装置。
7. 前記選択装置（２４）は，低速走行機能が能動化されている場合には，止まっている対象も評価するように形成されていることを特徴とする，請求項１から６のいずれか１項に記載の速度および間隔制御装置。
8. 前記選択装置（２４）は，追従駆動において，止まっている対象が重要な障害物であるかを決定するために，この止まっている対象の位置測定データと追従される目標対象の位置測定データとの間の関係を評価するように形成されていることを特徴とする，請求項７に記載の速度および間隔制御装置。
   

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