JP2503705B2 - 走行制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、先行車との車間距離を最適に保ちながら
追従走行を行なえるようにした走行制御装置に関するも
のである。

〔従来の技術〕

先行車との車間距離を測定し、自動速度制御装置を動
作させて車間距離を一定の値に保つ走行制御装置は、例
えば、特公昭57-22771号公報等で開示されているよう
に、従来の定速走行制御の応用として考えられたもの
で、定速走行制御の速度信号の代わりに車間距離と相対
速度でスロットル弁の開度を決定し、エンジン出力を調
整して、先行車との車間距離を一定に保つように構成さ
れている。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上のような走行制御装置は先行車及び自車がほぼ定
速で走行中であれば車間距離制御による追従走行が望み
通り行なわれるので、高速道路のような走行条件では車
間距離に細心の注意を払う必要がなくなり運転手の疲労
が軽減されるという効果が期待できる。

しかし、車両の発進時を含めての追従走行という点に
関しては、発進手段、および発進時の先行車と自車の走
行状態を考慮していないため、車間距離制御による追従
走行が困難である。

例えば発進動作を考えれば、発進の前は車両は停止し
ているが、道路の傾斜等の外乱で不用意に車両が動くよ
うなことがないように車両を停止させておかねばならな
い。また、先行車が発進した場合、それを検出した後に
自車を発進させなければならない。このことは自車が走
行を開始するまでに相当の時間遅れ（無駄時間）がある
ことを意味しており、従来の車間距離制御方法ではこの
ような無駄時間要素を一切考慮していないので期待通り
の追従はできない。発進時は車両の走行の中で特に加速
度の大きな運転状態と考えられ、従来の車間距離制御に
よる追従走行方法では上記の無駄時間要素の影響もあっ
て発進時に車間距離が大きく開いてしまい、最悪の場
合、車間距離測定が困難になり追従走行を中断せざるを
得なくなる。また、発進時の上記無駄時間をカバーして
発進から追従できるよう車間距離制御のゲインをあげる
と通常の追従走行時に車間距離、速度にハンチングが生
じ運転手に不快感を与えてしまうので、ゲインは上げら
れなかった。

従って一般道路のように発進，加速，減速，停止が頻
繁にある走行条件の下では、発進後に度々車間距離制御
による追従走行を設定する必要があり、運転手の疲労は
決して軽減されない。また、設定のし忘れ等があると、
運転手の意志と車両の走行が一致せず危険ですらあっ
た。

この発明は、このような問題点を解決するためになさ
れたものであり、車両停止状態から先行車の発進にとも
ない自車を発進させ以降車間距離制御による追従走行を
行なうことができ、また先行車が減速，停止するときに
はそれに従い減速停止でき、発進停止が繰り返される一
般道路等でも追従走行を可能とし運転手の疲労を軽減す
ることのできる走行制御装置を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係わる走行制御装置は、先行車との車間距
離を測定する車間距離測定装置と、自車の走行速度を測
定する車速センサと、エンジン出力を制御するスロット
ル弁開度制御装置と、ブレーキを制御するブレーキ制御
装置と、上記車間距離測定装置の出力信号に応じて先行
車との車間距離が所定値になるように上記スロットル弁
開度制御装置およびブレーキ制御装置を駆動する駆動手
段とを備え、上記車速センサの出力信号により走行モー
ドを自車が停止状態から所定の車速に至るまでの発進モ
ードと、それ以外のモードとに区別し、この走行モード
に応じて少なくとも上記スロットル弁開度制御装置ある
いはブレーキ制御装置の制御ゲインを変更して制御する
ようにしたものである。

〔作用〕

この発明においては、車間距離制御による先行車への
追従走行にあたって、通常の追従走行時、及び発進時の
車間距離制御のエンジン出力演算式の係数を変え、発進
時に、より大きな加速度が得られる構成としたので、発
進から直ちに追従走行が可能となる。そして減速時に
は、エンジン出力の低下だけでなく、ブレーキ制御によ
る減速も追加されて居り、これらにより発進，走行，停
止が頻繁にくり返される、特に一般道路での追従走行に
好適である作用を示す。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第
１図はこの発明による走行制御装置のブロック図を示
し、図において、２は車間距離測定装置で近赤外光のLE
Dをパルス駆動して先行車に照射し、LEDから所定の距離
離れた光位置検出器に先行車からの反射光を結像させ、
その検出位置により三角測量の方法を用いて車間距離を
測定する。LED駆動パルス周期は10msであり測定は10ms
毎に行なわれるが、外乱等により測定誤差を吸収するた
め測定値を平均化して50ms毎に車間距離測定値を出力す
る。１はコンピュータユニットで、車間距離検出器２の
車間距離検出信号の他に、エンジン３の回転数を検出す
るエンジン回転センサ31、速度検出のために変速機４の
出力軸の回転数を検出する車速センサ41の信号、そして
運転手が追従走行モードの設定をする追従指令スイッチ
７の信号を入力する。変速機４は流体結合型のいわゆる
トルクコンバータを持った自動変速機であるが無段変速
機とクラッチを組み合わせたものでもよい。43はシフト
レバー駆動装置で追従運転時にはコンピュータユニット
１の指令により制御され目標シフトレバー位置にシフト
レバー42を移動させる。

５はスロットル弁開度制御装置でありスロットル弁51
とスロットル弁51の開閉駆動をするモータ52より構成さ
れコンピュータユニット１により制御される。６はブレ
ーキ制御装置でありコンピュータユニット１の指令に応
じて、エンジンの負圧、あるいは油圧ポンプを作動させ
得られた油圧を用いてブレーキ油圧を制御し、車両の減
速度を調整する。このブレーキ制御装置６は運転手が操
作するメインのブレーキ系と並列に組み込まれ操作時の
油圧が高い方が選択されてブレーキ油圧となるよう構成
されている。

一方、追従走行状態において、コンピュータユニット
１がその走行状態における目標車間距離を算出し、車間
距離測定装置で測定した車間距離と、この車間距離の時
間変化から求めた自車と先行車の相対速度と、自車の速
度から上記目標車間距離を維持するのに必要な駆動力を
下式の演算式により算出し、これをエンジン出力に換算
し、さらに目標スロットル弁開度に変換してスロットル
弁開度制御装置５を制御する。

駆動力＝K1×（目標車間距離−車間距離） ＋K2×相対速度 ……（ａ） ここでK1,K2は比例係数である。式中の相対速度は車
間距離の時間変化により与えられる。

駆動力からエンジン出力への換算は一般には駆動力を
トランスミッションのギヤ比で除すればよいが、トルク
コンバータを有した自動変速機を使用する場合にはさら
にトルクコンバータの入出力軸回転数の比をパラメータ
としたトルク比で除すれば換算することができる。ここ
でトルクコンバータの入力軸回転数はエンジン回転数で
あり、出力軸回転数は自車の速度より求められる。エン
ジン出力はエンジン回転数とスロットル弁開度で決定さ
れるので、目標スロットル弁開度は、エンジン回転数と
エンジン出力をパラメータとして例えばマップという形
で記憶されているデータから計算で得ることができる。

先行車が減速し、エンジン出力の低下のみでは目標車
間距離を維持できない場合すなわち上式（ａ）で演算し
た駆動力が負に大きい値となった時は、ブレーキ制御装
置を駆動してブレーキ圧を上記駆動力に比例するよう制
御して、減速し目標車間距離を維持する。さらに先行車
が停止した場合は、スロットル弁を閉じることによりエ
ンジン出力を最低にして、ブレーキを自車が確実に停止
できるよう作動させる。先行車の発進はコンピュータが
車間距離測定値の変化から検出し、所定の距離以上先行
車が離間したことを確認した後ブレーキを解除して自車
を発進させる。このときの駆動力は通常の追従走行時の
駆動力演算式の係数を駆動力増大方向へ変更した演算式
（例えば下式（ｂ））を用いてコンピュータで算出し、
目標スロットル弁開度を求め、スロットル弁開度制御装
置を制御して発進させる。

駆動力＝K10×（目標車間距離−車間距離） ＋K20×相対速度 ……（ｂ） ここでK10,K20は比例係数であり、上式（ａ）の演算
結果よりも大きくなるよう上式（ａ）の係数K1,K2が変
更されている。

再び追従走行が始まり自車の速度が所定の速度以上に
なると、上記駆動力の演算式は通常の式（例えば式
（ａ））に変更される。

次に動作を第２図〜第６図に示したフローチャートを
用いて説明する。

まず、コンピュータユニット１での演算処理は車間距
離測定毎に、すなわち50ms毎に行なわれる。第２図にお
いて、始めにステップ100で車間距離測定値を読み込み
メモリに記憶する。このメモリは過去10回の測定値を更
新記憶できるように構成されており、CPU（中央処理装
置、ここでは図示しない）から随時過去の車間距離測定
値を読み出せるようになっている。次のステップ101で
は今回の車間距離測定値と１回前の車間距離測定値の差
を求める。この差は演算周期50ms間の車間距離の変化で
あるから、相対速度に相当する値となる。続いて110で
追従指令スイッチ７の状態をチェックし、追従指令スイ
ッチ７がオフの時にはステップ150の通常走行制御処理
を実行してステップ200へ進む。

ステップ110で追従指令スイッチ７がオンの時にはス
テップ120に分岐し自車が停止しているか、すなわち車
速センサ41の出力する自車の速度が０であるか否かを判
定する。自車が停止している場合はステップ140へ、自
車が走行中の場合はステップ130へ分岐する。

ステップ140では今回の車間距離測定値と４回前すな
わち200ms以前の車間距離測定値を比較し、車間距離が1
0ms以上増えた場合先行車が発進したと判断してステッ
プ170の発進処理へ分岐し、車間距離に変化がない場合
はステップ180の停止処理へ分岐してそれぞれの処理を
実行した後ステップ200へ進む。

ステップ130では現在の走行モードが発進モードでか
つ自車の速度が設定値5km/h未満であるか判定する。発
進モードでかつ速度が5km/h未満の時はステップ170発進
処理を実行し、それ以外はステップ160の追従処理を実
行してステップ200へ進む。

次にステップ150の通常走行モードを第３図のフロー
チャートにより説明すると、ステップ151でスロットル
弁の目標開度を例えば図示しないアクセルペダルの踏み
込み量に比例した値に設定し、ステップ152でシフトレ
バー制御指令をシフトレバー駆動装置43をシフトレバー
42から切り放すよう設定し、運転手が自由に操作できる
ようにする。ステップ153で目標スレーキ圧を０に設定
し、運転手のブレーキ操作によってのみブレーキに油圧
が印加されるようにする。従って通常走行モードでは通
常の自動車と一切違いなく運転手は自動車を操作できる
ようにスロットル弁、シフトレバー、ブレーキの制御目
標値を設定する。

第４図はステップ160の追従処理のフローチャート
で、ここではステップ161で走行モードを追従モードに
して、ステップ162でシフトレバー制御指令をドライブ
レンジに設定し、ステップ163で目標車間距離、車間距
離測定値、そしてステップ101で求めた相対速度から前
出の式（ａ）によって駆動力を求める。ステップ164で
式（ａ）の値を評価し、式（ａ）の結果が正の場合ステ
ップ165に分岐し目標ブレーキを０に設定して、ステッ
プ166で式（ａ）で求めた駆動力をギヤ比、トルクコン
バータトルク比で除することにより目標エンジン出力を
求める。一方、ステップ164で式（ａ）の評価結果が負
の場合は、ステップ167で駆動力（式（ａ））の絶対値
に係数（Kbrk）を乗じて目標ブレーキ圧を設定し、ステ
ップ168で目標エンジン出力を０に設定する。ステップ1
69では、ステップ166あるいはステップ168で求められた
エンジン出力とエンジン回転数からスロットル弁開度を
予め測定されマップの形に記憶されているスロットル開
度マップから補間計算により読み出し目標スロットル弁
開度とする。

第５図はステップ170の発進処理のフローチャートで
あり、発進処理では、ステップ171で走行モードを発進
モードにして、ステップ172でシフトレバー制御指令を
ドライブレンジに設定し、ステップ173で目標車間距
離、車間距離測定値、ステップ101で求めた相対速度か
ら前出の式（ｂ）によって駆動力を求める。ステップ17
4で式（ｂ）の値を評価し、式（ｂ）の結果が正の場合
ステップ175に分岐し目標ブレーキを０に設定して、ス
テップ176で式（ｂ）で求めた駆動力をギヤ比、トルク
コンバータトルク比で除することにより目標エンジン出
力を求める。一方、ステップ174で式（ｂ）の評価結果
が負の場合は、ステップ177で駆動力（式（ｂ））の絶
対値に係数（Kbrk0）を乗じて目標ブレーキ圧を設定
し、ステップ178で目標エンジン出力を０に設定する。
ステップ179では、ステップ176あるいはステップ178で
求められたエンジン出力とエンジン回転数からスロット
ル弁開度を予め測定されマップの形に記憶されているス
ロットル開度マップから補間計算により読み出し目標ス
ロットル弁開度とする。

第６図はステップ180の停止処理のフローチャート
で、ここではステップ181で走行モードを停止モードに
して、ステップ182でシフトレバー制御指令をニュート
ラルに設定し、ステップ183で目標ブレーキ圧をブレー
キ制御装置６が制御可能な最大ブレーキ圧に設定し、ス
テップ184で目標スロットル弁開度を０（全閉）に設定
する。

ステップ200では前の処理で設定されたスロットル弁
開度になるようにスロットル弁開度制御装置５のモータ
52を駆動してスロットル弁51を調整する。ステップ210
では演算設定された目標ブレーキ圧をブレーキ制御装置
６に指令してブレーキ圧を制御する。

この発明による走行制御装置は、以上説明した演算処
理によって先行車への追従走行が実現されるもので、発
進，停止の繰り返される走行時の処理の流れは、車両停
止時はステップ180の停止処理で停止し、先行車が発進
するとステップ170の発進処理で発進し発進時の加速度
は式（ｂ）で演算する駆動力によって通常より大きく設
定されるため速度の上昇が早く、先行車が車間距離を離
されることなく追従を開始できる。自車の速度が5km/h
を超えるとステップ160の追従処理で追従走行をする。
追従走行では発進時よりも式（ａ）により駆動力演算の
ゲインが小さいので車間距離がハンチングする事もなく
スムーズに追従走行ができる。先行車が停止するとステ
ップ170の追従処理内で自動的にブレーキがかかり、自
車が停止するとシフトレバーもニュートラル位置となっ
て車両は完全な停止状態となる。再び、先行車が発進す
るとステップ170以下の処理が繰り返されるので一般道
路のような発進，停止の繰り返される走行状態でも追従
走行ができる。また、発進モードで自車の速度が5km/h
未満の状態で例えば先行車が減速停止しても、ステップ
170の発進処理でブレーキが作動するため自車は停止
し、追突すことはない。

さらに発進モードでの目標ブレーキ圧演算の係数（Kb
rk0）を追従走行時の係数（Kbrk）より大きな値とする
ことにより先行車が発進直後に急制動をするといった極
端な運転をした場合にも余力をもって制動ができ、その
場合でも車速が5km/hと低いため運転手に不快感を与え
ずに、安全性を増すことができる。

なお、上記実施例では車間距離制御の駆動力演算式と
して（ａ）、および（ｂ）を用いたが、他の式を用いて
演算してもよく、また駆動力からエンジン出力、そして
目標スロットル弁開度といった一連の演算を省き、簡易
的に車間距離、相対速度、自車の速度から直接スロット
ル弁開度を演算する方法を用いても上記実施例と同様の
効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明によれば、車間距離制御
による先行車への追従走行において、通常の追従走行時
と発進時の車間距離制御のエンジン出力演算式の係数を
変え、発進時により大きな加速度を得られるようにした
ので、発進から直ちに追従走行が可能となり、また減速
時にはエンジン出力の低下だけでなくブレーキ制御によ
る減速も付加したので、発進，走行，停止が頻繁にくり
返される一般道路での追従走行が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による走行制御装置のブロ
ック図、第２図〜第６図はこの発明の動作を説明するた
めの各々のフローチャート図である。 １……コンピュータユニット、２……車間距離測定装
置、３……エンジン、４……自動変速機、５……スロッ
トル弁開度制御装置、６……ブレーキ制御装置、31……
エンジン回転センサ、41……車速センサ、51……スロッ
トル弁、52……モータ。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】先行車との車間距離を測定する車間距離測
   定装置と、自車の走行速度を測定する車速センサと、エ
   ンジン出力を制御するスロットル弁開度制御装置と、ブ
   レーキを制御するブレーキ制御装置と、上記車間距離測
   定装置の出力信号に応じて先行車との車間距離が所定値
   になるように上記スロットル弁開度制御装置およびブレ
   ーキ制御装置を駆動する駆動手段とを備え、上記車速セ
   ンサの出力信号により走行モードを自車が停止状態から
   所定の車速に至るまでの発進モードと、それ以外のモー
   ドとに区別し、この走行モードに応じて少なくとも上記
   スロットル弁開度制御装置あるいはブレーキ制御装置の
   制御ゲインを変更して制御するようにしたことを特徴と
   する走行制御装置。