JP3015391B2 - 車両用走行制御装置 - Google Patents

車両用走行制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、車両用走行制御装置、特に種々の前方車両
に安全に追従走行するための車両用走行制御装置に関す
る。
[従来の技術] 従来より車両にレーダ装置等のセンサを搭載して前方
車との車間距離や相対速度を常時監視し、安全な車間距
離を確保しつつ前方車に追従走行する走行制御装置が周
知である。
この種の走行制御装置においては、アンテナ等のレー
ダ装置によって前方車との車間距離や相対速度を検出
し、また速度センサにより自車の走行速度を検出する。
そして、検出された車間距離、相対速度及び自車速は信
号処理装置に送られる。信号処理装置は送られてきたこ
れらの検出信号より前方車との安全な車間距離を算出
し、算出された安全車間距離と現在の車間距離との比較
を行い、自車の加減速を判断して各種アクチュエータに
指令を送ることによりブレーキやアクセルを操縦して安
全に前方車に追従するものである。
あるいは、各種センサからの前方車及び自車の走行状
態の情報に基づき、前方車と衝突の可能性の高い危険領
域をその可能性の度合いに応じて段階的に複数設定し、
各段階に応じて適宜車両の走行状態や乗員保護手段へ制
御信号を送り、安全に走行制御する装置も考えられてい
る。
しかしながら、これらの走行制御装置においては、前
方車との安全車間距離は前方車との相対的な走行状態に
よって一律に決定されてしまうため、周囲の状況毎に異
なる走行状態に適合し得ないという問題があった。すな
わち、前方車の車種が大型トラックの場合には、普通乗
用車等の場合に比べて前方視界が不十分となり、このた
め運転者はより危険を感じ安全車間距離を普通乗用車等
に比べて多くとる傾向にある。ところが、上記従来の制
御装置においては、前方車の車種を識別することは考慮
されておらず、前方車が普通乗用車でも大型トラックで
も同じように安全車間距離を算出してしまうのである。
そこで、従来においては、特開昭61−6031号公報に開
示されているような走行制御装置も考えられている。こ
の装置において自車速を検出する車速検出手段及び前方
車との車間距離を検出する車間距離検出手段からの検出
結果に基づき安全車間距離を算出し走行制御する構成が
示されており、運転者が周囲の状況あるいは走行状態に
応じてこの安全車間距離を変更したいときには車間距離
調整手段の手動つまみを回すことにより安全車間距離を
適宜調整するものである。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、上述の走行制御装置においては、安全
車間距離を変更したいときにはその都度手動つまみを操
作しなければならず、操作が煩雑となってしまう問題が
あった。このように手動つまみをその都度操作して運転
者が望む所望の値に設定しなければならないのでは、前
方車を自動追従中はステアリング操作のみに集中すれば
よいという自動追従走行の利点が失われるだけではな
く、運転者が運転中にこの手動つまみを所望の値に設定
するのは困難で誤操作も生じやすい。更に、運転者は手
元の操作に注意が向けられるため、運転に集中できず、
安全性の配慮にも欠ける問題があった。
本発明は上記従来の課題に鑑みなされたものであり、
その目的は周囲の状況、特に前方車の車種に応じて安全
車間距離を自動的に設定し、より安全に前方車を追従走
行することが可能な車両用走行制御装置を提供すること
にある。
[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するために、第1図に示すように本発
明の車両用走行制御装置は、前方車との車間距離及び前
方車の横幅を検出する単一のレーダ装置を含み、さらに
前方車との相対速度及び自車の速度を検出する各センサ
を含む走行状況検出手段と、この走行条件検出手段で検
出された前方車との相対速度及び自車の速度に基づき、
前方車と自車との安全車間距離を算出する安全車間距離
算出手段と、この安全車間距離で算出された安全車間距
離を前記前方車の横幅から検出された前方車の車種に応
じて補正する安全車間距離補正手段と、この安全車間距
離補正手段で補正された安全車間距離及び前記前方車と
の車間距離に基づき、自車の速度を所望の速度に制御す
る走行制御手段とを具備し、前方車の車種に応じて自車
の走行速度を制御して追従走行することを特徴とする。
[作用] 本発明の車両用走行制御装置は上述の構成を有してお
り、走行状況検出手段が前方車との相対速度及び自車の
速度を検出するとともに、走行状況検出手段の単一レー
ダ装置で前方車との車間距離及び前方車の横幅を検出す
る。検出された前方車の横幅から、前方車の車種を検出
することができる。そして、この走行状況検出手段にて
検出された前方車の相対速度及び自車の速度から前方車
と自車との安全車間距離を算出するが、算出された安全
車間距離を安全車間距離補正手段が前方車の車種に応じ
て適宜補正する。
すなわち、前方車の車種が大型トラック等の場合に
は、普通乗用車等と比べてより安全車間距離を大きくす
るように補正し、運転者が実際の運転において感じるで
あろう危険度に合致させて安全車間距離を補正する。
このように、前方車の車種をも安全車間距離算出のた
めのパラメータとして採用することにより前方車の車種
に応じて自動的に安全車間距離を調整することが可能と
なり、補正された安全車間距離に基づいて走行制御手段
が自車の速度を制御することにより前方車の車種に応じ
て安全車間距離を確保しつつ追従走行を行うことが可能
となる。
[実施例] 以下、図面を用いながら本発明に係る車両用走行制御
装置の好適な実施例を説明する。
第2図は本実施例の全体構成を示すブロック図であ
り、視覚センサ10,システム作動スイッチ12,設定車速ス
イッチ14,自車速センサ16及び加速度センサ18から走行
状況検出手段が構成される。ここで、視覚センサ10は、
スキャン型レーザレーダ装置を用いており、細く絞った
レーザビームを水平面上で一定角度θ毎にスキャンして
前方車までの車間距離及び前方車の大きさを測定するも
のである。すなわち、自車前方に照射したレーザビーム
が前方車に照射し、戻ってくるまでの時間差より前方車
までの車間距離Rが算出でき、また、スキャン角度θが
θ〜θn+mの間に前方車を検出したとすると、 R(θn+m−θ)=R・mθ …(1) により車間距離Rでの前方車の大きさを判別することが
できる。
なお、視覚センサ10としては、本実施例で用いたスキ
ャン型レーザレーダ装置の他にカメラ等の撮像素子を用
い、画像処理を行うことによって前方車までの距離及び
大きさを判別するように構成しても良い。
また、システム作動スイッチ12及び設定車速スイッチ
14は自車のステアリング近傍に設けられ、これらのスイ
ッチを運転者が手動操作することにより本走行制御装置
の作動オン、オフ及び追従走行時の最高速度を設定する
ことができる。
自車速センサ16は、車速に応じて回転するマグネット
プレートの回転によって発生するパルス数を検知するこ
とによって車速を検出するセンサである。
加速度センサ18は、例えば圧電型加速度センサ等を用
いることができ、加速度に応じて生じるセラミック性圧
電素子の機械的な歪みによって生じる電位差を利用して
加速度を検出することができる。そして、これら各種セ
ンサからの検出信号は、各種の演算処理を行う演算処理
装置(ECU)に入力される。
演算処理装置(ECU)20は、前述の各種センサからの
検出信号を入力する入力ポート20a,ROM20b,RAM20c,CPU2
0d及び出力ポート20eを備えており、CPU20dが入力ポー
ト20aに入力した各種センサからの検出信号に基づき、
安全車間距離およびこの安全車間距離の補正を行い、出
力ポート20eに出力する。そして、出力ポート20eからス
ロットル開度を制御するスロットルアクチュエータ22,
ブレーキを制御するブレーキアクチュエータ24並びに運
転者に視覚あるいは聴覚表示により警報を発生する警報
発生装置26に制御信号を送る構成である。
以下、第3図の制御フローチャートを用いて本実施例
の作用を説明する。まず、ステップ30にてシステム作動
スイッチ12が作動しているか否かが判定される。このス
テップでYESすなわちシステムがオンと判定されたとき
には、ステップ32で設定車速スイッチ14にて運転者が設
定した所定の車速V0が入力される。次にステップ34にて
自車速センサ16によって検出された自車速Vが入力さ
れ、ステップ36で視覚センサ10すなわちスキャン型レー
ザレーダ装置によって検出された前方車までの車間距離
R並びに前方車を検出したスキャン角度θが入力され
る。
これらのステップ30〜36により各種検出信号が入力さ
れたCPU20dはこれらの検出信号に基づき以下の演算処理
を行う。すなわち、まず視覚センサ10によって検出され
た前方車までの車間距離R及びスキャン角度θより前
述の(1)式 R(θn+m−θ)=R・mθ …(1) によって前方車の大きさを算出する。こうして算出され
た前方車の大きさが所定値以上、すなわちガードレール
等の道路上の構造物ではないと判定され、ステッ38の判
定ステップにてYESと判定された時には、次のステップ4
0にて前方車までの相対速度VRが演算される。相対速度V
Rは視覚センサ10によって検出された前方車までの車間
距離Rを時間微分することにより得ることができる。そ
して、次のステップ42にてこの相対速度VRと自車速セン
サ16にて検出された自車速Vから安全車間距離RSが演算
算出される。
一般に、安全車間距離RSは、自車速Vと相対速度VR
びに自車の加速度α、前方車の加速度βの関数として、 RS=f1(V,VR,α,β) …(2) と表現することができ、具体的には例えば、 RS=V・t+V2/2α−(V+VR2/2β …(3) のように表現することができる。但し、tは空走時間で
あり、βは前方車速V+VRの時間微分で求めることがで
きる。
なお、このように(3)式に従って求められた安全車
間距離RSは、スロットル制御範囲内での安全車間距離で
ある。すなわち、ブレーキ操作を伴わずにスロットル操
作のみで前方車との衝突を防ぐことができる安全車間距
離である。これに対して、前方車を追従走行中に他車線
から他車の割り込み等によって急に車間距離が小さくな
った場合等にはこのようなスロットル操作だけでは間に
合わず、ブレーキ制御も必要となる。
このようにスロットル操作だけではなく、ブレーキ操
作も必要となる危険車間距離RDを算出するのが次のステ
ップ44であり、このステップ44においては、自車速V,相
対速度VR,前方車の加速度β及びスロットルを全閉にし
てエンジンブレーキをきかせたときの最大加速度α′を
用いて、 RD=f2(V,VR,α′,β) …(4) と表現することができる。
ところで、ステップ42にて算出された安全車間距離Rs
は、自車速V及び前方車との相対速度VRから一義的に求
めたものであるが、ほとんどの運転者は前方車が例えば
バスやトラックのような大型車であった場合に前方視界
が普通乗用車に比べて十分とれない等の理由からより多
くの危険感を感じ、それゆえ車間距離を普通乗用車の場
合に比べて長めにとる傾向がある。このため、より実際
の運転感覚に合致させるため、前方車の車種によって算
出された安全車間距離RSを補正し、ドライバーの危険感
を低減する必要がある。
このような補正を行うために設けられたのが以下のス
テップであり、まずステップ46にて前方車の車種を識別
する。すなわち、視覚センサ10からの検出信号である前
方車との距離R及びスキャン角度θから(1)式によ
り求められた前方車のR・mθが例えば1.7m以下ならば
乗用車、前方車の大きさが1.7m〜1.9mならば普通乗用車
又は小型トラック、1.9m〜2.2mならばトラック、そして
2.2m〜2.5mならば大型バスまたはトレーラのように予め
前方車の大きさに対応する前方車の車種を決めておき、
演算処理回路(ECU)20内のメモリに格納しておく。そ
して、検出された前方車の大きさR・mθとメモリに記
憶された内容とを比較し、現在検出している前方車の車
種を識別する。そして、識別された前方車の車種に基づ
いて次のステップ48にて車種に応じて安全車間距離RS
補正する。補正方法としては、例えば第5図に示すよう
に各車種に応じて補正量を予め決定しておき、前方車の
車種がトラックであった場合には、トラックの補正量C3
を安全車間距離RSに応じて RS′=C3・RS …(5) のように補正することができる。
このように、本実施例においては、追従走行すべき前
方車の車種に応じて安全車間距離を補正、すなわち前方
車がバスやトラック等の大型車両の場合には乗用車等に
比べて安全車間距離を大きくとるように補正することに
より、運転者が実際の運転において感じるであろう車種
による圧迫感を低減し、快適な追従走行を可能にするの
である。
さて、ステップ48にて車種に応じて補正された安全車
間距離RS′は、次のステップ50にて現在の前方車との車
間距離Rと大小比較され、YES,すなわち現在の車間距離
Rが算出された安全車間距離RS′よりも大きいと判定さ
れたときにはステップ52に移行し、自車速Vとドライバ
ーが設定した設定車速V0との大小関係が比較される。そ
して、このステップ52にて現在の自車速Vが設定車速V0
よりも小さい、すなわちYESと判定されたときには、現
在の車間距離が安全車間距離よりも長く、かつ設定車速
よりも小さいことを意味するので、次のステップ54にて
スロットルアクチュエータに制御信号を送り、スロット
ルの開度を上げて自車速Vを大きくするように制御す
る。
一方、ステップ50にてNO,すなわち車間距離Rが安全
車間距離RS′よりも短いと判定された時には、前方車と
衝突する可能性があることを意味するので、次のステッ
プ56にてスロットルアクチュエータに制御信号を送り、
スロットルの開度を下げて自車速Vを小さくするように
制御する。なお、ステップ52にて設定車速V0よりも自車
速Vが大きい場合にも同様の制御が行われる。そして、
ステップ58に移行して車間距離Rとステップ44にて算出
された危険車間距離RDとを比較してNO,すなわち車間距
離Rが危険車間距離RDよりも短いと判定されたときに
は、現在の車間距離がブレーキ操作を必要とする車間距
離よりも短いことを意味するので、次のステップ60にて
警報発生装置26に制御信号を送り、運転者に視覚あるい
は聴覚表示によって警報を発生する。そして、発生され
た警報に運転者が応答したか否かが次のステップ62にて
判定され、運転者がこの警報に応答しなかった、すなわ
ちこのステップにてNOと判定されたときには、次のステ
ップ64に移行してブレーキアクチュエータに制御信号を
送り、自車速Vを減速する制御がなされる。
このように、本発明は前方車の車種に応じて安全車間
距離を補正することにより、前方車との車間距離、相対
速度、並びに自車速に加えて、前方車の車種をもパラメ
ータとして考慮することにより実際のドライバーが感じ
るであろう危険度や圧迫感を安全車間距離に反映させ、
より安全かつ快適な前方車への追従走行を可能としたも
のである。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明に係る車両用走行制御装
置によれば、前方車の車種により安全車間距離を自動的
に調整するように構成したので、乗用車や大型トラック
等の種々の前方車両に追従走行することが可能となる効
果がある。
また、本発明によれば運転者は、マニュアル操作によ
る煩わしさがなくなるために、前方車を自動追従中はス
テアリング操作のみに集中すればよく、より安全な走行
が可能となる効果もある。なお、本発明においては単一
のレーダ装置で車間距離のみならず前方車の横幅を検出
することで前方車の車種を検出しているので、構成の簡
易化を図ることもできる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の構成ブロック図、 第2図は、本発明に係る車両用走行制御装置の一実施例
の全体構成ブロック図、 第3図は、同実施例の制御フローチャート図、 第4図は、同実施例の前方車種の識別説明図、 第5図は、同実施例の安全車間距離補正量算出の表図で
ある。 10……視覚センサ 12……システム作動スイッチ 14……設定車速スイッチ 16……自車速センサ 18……加速度センサ 20……演算処理装置(ECU) 22……スロットルアクチュエータ 24……ブレーキアクチュエータ 26……警報発生装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 遠藤 徳和 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−40798(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B60K 31/00 - 31/18 F02D 29/00 - 29/06

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】前方車との車間距離及び前方車の横幅を検
    出する単一のレーダ装置を含み、さらに前方車との相対
    速度及び自車の速度を検出する各センサを含む走行状況
    検出手段と、 この走行条件検出手段で検出された前方車との相対速度
    及び自車の速度に基づき、前方車と自車との安全車間距
    離を算出する安全車間距離算出手段と、 この安全車間距離で算出された安全車間距離を前記前方
    車の横幅から検出された前方車の車種に応じて補正する
    安全車間距離補正手段と、 この安全車間距離補正手段で補正された安全車間距離及
    び前記前方車との車間距離に基づき、自車の速度を所望
    の速度に制御する走行制御手段と、 を具備し、前方車の車種に応じて自車の走行速度を制御
    して追従走行することを特徴とする車両用走行制御装
    置。
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