JP3681052B2 - 追従走行制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の進行方向を含む前方領域における前方障害物(車両を含む)との距離を検出して、ドライバーのペダル操作による駆動力または制動力を補正することにより、前方障害物との衝突を防止する、あるいは自車の駆動力または制動力を制御して、前方障害物との距離を自動的に制御する追従走行制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、レーダで検出された反射物の中から、自車が前方障害物に衝突しないで安全に走行するための追従対象車を選択する手段、または装置の提案が成されている。
【０００３】
この種の装置として特開平５−３４２５００号公報で公開されている装置がある。この装置は、所定角度範囲を掃引しながら自車の走行方向に電磁波を放射し、放射された電磁波が反射体に反射して返ってくるまでの伝搬遅延時間に基づいて反射体までの距離を計測するレーダを備えている。そして、複数の反射体の中から道路の片側の路側に設置された反射器群を検出し、車線推定手段によって、検出された反射器群の配列に基づいて車線の形状を推定する。また車両識別手段によって、反射体の中から自車の前方に存在する車両を識別する。そして車線判断手段によって、前記識別した前方車両が自車と同じ車線に存在するかどうかを判断し、車間距離出力手段が、自車と同じ車線に存在する車両の中から、自車に最も近い車両との車間距離を出力するように構成されている。
【０００４】
この装置に依れば図３２の(ａ)に示すように、自車及び前方障害物Ａ、Ｂが区切られた走行車線に沿って走行している状況(状況１)下で、自車は前方障害物Ａを追従対象車として選択するように作用する。状況１の下では、前方障害物Ａはドライバーが追従したいと思っている車両であるため、ドライバーは前方障害物Ａを追従対象車として制御される自車の挙動に対して違和感を感じない。
【０００５】
しかしながら図３２の(ｂ)に示すように、自車と前方障害物Ｃが同一車線を走行しており、自車にとっての追従対象車が前方障害物Ｃである時に、前方障害物Ｄが自車と前方障害物Ｃとの間に割り込もうとするしている状況(状況２)下では、前方障害物Ｄが自車走行レーンに侵入するまで追従対象車(前方障害物Ｃ)を前方障害物Ｄに切り替えられないため、ドライバーに衝突の不安を抱かせてしまう問題がある。
【０００６】
また図３２の(ｃ)に示すように、自車と前方障害物Ｅが同一車線を走行しており、自車にとっての追従対象車が前方障害物Ｅである時に、自車が前方障害物Ｆが走行する隣接車線に車線変更しようとしている状況(状況３)下では、前方障害物Ｆが自車走行レーンを走行する車両であると判定されるまで、追従対象車(前方障害物Ｅ)を前方障害物Ｆに切り替えられないため、状況２の場合と同様に、ドライバーに衝突の不安を抱かせてしまうという問題がある。
【０００７】
本来ならば、状況２及び３の下で、適正な追従対象車を選択して前方障害物への追従制御を行うために、自車と同一車線を走行しているかどうかではなく、複数存在する前方障害物のうち、自車との衝突危険性が最も高い車両を追従対象車として選択すべきである。前記衝突危険性は、自車と前方障害物との相対的な位置関係の諸因子、例えば、以下のような、
・自車の進行方向の相対距離(以降、走行方向距離)
・自車の進行方向の相対速度(以降、走行方向相対速度)
・自車の進行方向に垂直な方向における相対距離(以降、横方向距離)
・自車の進行方向に垂直な方向における相対速度(以降、横方向相対速度)
また、
・前方障害物の加減速度
・道路の形状
・車線に対する自車及び前方障害物の相対位置
など、複雑に関係して決定されるはずである。
【０００８】
また状況２及び３の下で発生する前述の問題を解決するための装置として、特開平１０−３３８０５５号公報で公開されている装置がある。この装置は、自車と複数の前方障害物との距離をそれぞれ測定する車間距離センサを備え、前記自車と複数の前方障害物との目標車間距離をそれぞれ設定、さらに前記車間距離とこれに対応する目標車間距離との偏差から目標加減速度をそれぞれ算出する。そしてＣＣＤカメラによって撮像された前方の画像を画像処理することによって自車の車線変更または前方障害物の車線変更のどちらかを検出した時、前記目標加減速度のうちの最小のものを選択して、この目標加減速度に基づいて前記自車のエンジン出力及び制動力を制御するようにしている。
【０００９】
この装置に依れば、状況２の下では、前方障害物Ｄが自車と前方障害物Ｃとの間に割り込もうとする時、前方障害物Ｃ及びＤのそれぞれに対して演算した目標加減速度のうち小さい値を示す方の車両を追従対象車として選択するよう作用する。前方障害物Ｄが急ブレーキをかけている状態であったとすると、自車は前方障害物ＣよりもＤへ衝突する危険性の方が高くなるため、目標加減速度は前方障害物Ｃの値よりＤの値の方が小さい値を示し、追従対象車は、即座に、前方障害物ＣからＤに切り替えられる。このため、ドライバーに衝突の不安を抱かせてしまうという問題が軽減または解消されることになる。
【００１０】
また、状況３の下では、自車が前方障害物Ｆが走行する隣接車線に車線変更しようとする時、前方障害物Ｅ及びＦのそれぞれに対して演算した目標加減速度のうち小さい値を示す方の車両を追従対象車として選択するよう作用する。前方障害物Ｆが急ブレーキをかけている状態であったとすると、自車は前方障害物ＥよりもＦへ衝突する危険性の方が高くなるため、目標加減速度は前方障害物Ｅの値よりＦの値の方が小さい値を示し、追従対象車は、即座に、前方障害物ＥからＦに切り替えられる。このため、状況２の場合と同様に、ドライバーに不安を抱かせてしまうという問題が軽減または解消されることになる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
従来のこの種の装置以上のようなものであったが、前記の説明からわかるように、特開平１０−３３８０５５号公報の装置にとって、前方障害物の車線変更を検出する手段、及び自車の車線変更を検出する手段が、追従対象車を切り替えるタイミングを左右する、ひいてはドライバーに衝突の不安を抱かせてしまうかどうかを左右する重要なファクタとなるが、前記公報の中では、前記自車の車線変更を検出する手段及び前方障害物の車線変更を検出する手段をどのように実施するかについて詳しく記述されておらず、実現の程が明かでない。そして車間距離センサではなくＣＣＤカメラを用いて前方障害物及び自車の車線変更を検出するようにしている点で、装置と装置内部の演算処理が極めて複雑になるという問題があった。
【００１２】
本発明の目的は、前述のような問題を解消または軽減するために成されたもので、状況１から状況３の下で、自車にとって最も衝突する危険性の高い車両を追従対象車として選択することによって、ドライバーに衝突の不安を抱かせることがないようにすると共に、自車及び前方障害物の車線変更を検出する手段を必要としない構成にすることによって、装置と演算処理を簡素化できる追従走行制御装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記の目的に鑑み、この発明の第１の発明は、前方に存在する複数の車両等の前方障害物との相対位置を検出する車間距離センサと、自車の速度を検出する速度センサと、少なくとも自車の速度と前方障害物との相対距離に基づき、前方障害物との距離を適正化するための走行方向目標加減速度を演算する走行方向目標加減速度演算手段と、少なくとも走行方向目標加減速度に基づき前方障害物との衝突危険性を示す安全化加減速度を演算する安全化加減速度演算手段と、車間距離センサによって検出された複数の前方障害物のすべてに対して、前記走行方向目標加減速度演算手段及び安全化加減速度演算手段を適用する手段と、複数の前方障害物に対して得られた安全化加減速度のうち、最も危険性の高い安全化加減速度を持つ前方障害物を選択する前方障害物選択手段と、少なくとも前方障害物選択手段によって選択された前方障害物に対する安全化加減速度または走行方向目標加減速度に基づき、車両の駆動力または制動力を制御する車両制御手段と、を備えたことを特徴とする追従走行制御装置にある。
【００１４】
またこの発明の第２の発明は、前記車両制御手段は、指示された目標駆動力に制御するべく自車の駆動力を電気的に調節できるアクチュエータと、自車の速度に基づき加減速度を演算する加減速度演算手段と、ドライバーのアクセル操作量を検出するアクセル状態検出素子と、少なくとも自車の加減速度、アクセル操作量、及び前方障害物選択手段によって選択された前方障害物に対する安全化加減速度または走行方向目標加減速度に基づいて目標駆動力を演算する手段と、目標駆動力をアクチュエータに指示する出力手段と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の追従走行制御装置にある。
【００１５】
またこの発明の第３の発明は、前記車両制御手段は、指示された目標制動力に制御するべく自車の制動力を電気的に調節できるアクチュエータと、自車の速度に基づき加減速度を演算する加減速度演算手段と、ドライバーのブレーキ操作量を検出するブレーキ状態検出素子と、少なくとも自車の加減速度、ブレーキ操作量、及び前方障害物選択手段によって選択された前方障害物に対する安全化加減速度または走行方向目標加減速度に基づいて目標制動力を演算する手段と、目標制動力をアクチュエータに指示する出力手段と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の追従走行制御装置にある。
【００１６】
またこの発明の第４の発明は、前記車両制御手段は、指示された目標駆動力に制御するべく自車の駆動力を電気的に調節できるアクチュエータと、少なくとも前方障害物選択手段によって選択された前方障害物に対する安全化加減速度または走行方向目標加減速度に制御するための目標駆動力を演算する手段と、目標駆動力をアクチュエータに指示する出力手段と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の追従走行制御装置にある。
【００１７】
またこの発明の第５の発明は、前記車両制御手段は、指示された目標制動力に制御するべく自車の制動力を電気的に調節できるアクチュエータと、少なくとも前方障害物選択手段によって選択された前方障害物に対する安全化加減速度または走行方向目標加減速度に制御するための目標制動力を演算する手段と、目標制動力をアクチュエータに指示する出力手段と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の追従走行制御装置にある。
【００１８】
またこの発明の第６の発明は、前記安全化加減速度演算手段は、少なくとも前方障害物との相対距離に基づき重み付け係数を演算する重み付け係数演算手段と、走行方向目標加減速度を前記重み付け係数で補正し、この補正後の値を安全化加減速度とする安全化加減速度演算手段と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の追従走行制御装置にある。
【００１９】
またこの発明の第７の発明は、前記重み付け係数演算手段は、自車のヨーレイトを検出するヨーレイトセンサと、少なくともヨーレイトに基づき自車が走行する軌道曲線を演算する走行経路形状演算手段と、少なくとも走行軌道曲線と前方障害物との距離に基づき重み付け係数を演算する手段と、を含むことを特徴とする請求項６に記載の追従走行制御装置にある。
【００２０】
またこの発明の第８の発明は、前記重み付け係数演算手段は、自車のヨーレイトを検出するヨーレイトセンサと、少なくともヨーレイトと車間距離センサの出力信号に基づき横方向における所定時間後の前方障害物との距離を演算する手段と、少なくとも前方障害物との所定時間後の前方障害物との距離に基づき重み付け係数を演算する手段と、を含むことを特徴とする請求項６に記載の追従走行制御装置にある。
【００２１】
またこの発明の第９の発明は、上記所定時間は、前方障害物に衝突すると予測される時間であることを特徴とする請求項８に記載の追従走行制御装置にある。
【００２２】
またこの発明の第１０の発明は、上記所定時間は、自車の速度に基づく時間であることを特徴とする請求項８に記載の追従走行制御装置にある。
【００２３】
またこの発明の第１１の発明は、上記加減速度演算手段は、ドライバーのアクセル操作量を検出するアクセル状態検出素子と、少なくともドライバーのアクセル操作に基づき自車の加減速度を演算する手段と、を含むことを特徴とする請求項２に記載の追従走行制御装置にある。
【００２４】
またこの発明の第１２の発明は、前記加減速度演算手段は、ドライバーのブレーキ操作量を検出するブレーキ状態検出素子と、少なくともドライバーのブレーキ操作に基づき自車の加減速度を演算する手段と、を含むことを特徴とする請求項３に記載の追従走行制御装置にある。
【００２５】
またこの発明の第１３の発明は、ヨーレイトセンサの代わりにドライバーのステアリング操作量を検出するステアリング角センサと、少なくともステアリング操作量に基づき自車のヨーレイトを演算する手段と、を含むことを特徴とする請求項７または８に記載の追従走行制御装置にある。
【００２６】
またこの発明の第１４の発明は、前方障害物との距離および相対速度を一度に検出する車間距離センサを含むことを特徴とする請求項１ないし１３のいずれかに記載の追従走行制御装置にある。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明の各実施の形態について説明する。
実施の形態１．
この発明の本実施の形態に係る追従走行制御装置の概略構成は図１の通りである。１０１はエンジン、１１４は自動変速機である。エンジン１０１に接続された吸気管１０２には、エンジン１０１への吸入空気量を調節できるスロットル弁１０３が設けられており、スロットル弁１０３はスロットルアクチュエータ１０４と連結されている。前記スロットルアクチュエータ１０４を駆動することによって、スロットル弁１０３の開度が制御されてエンジン１０１の出力の制御を可能にする。
【００２８】
前記スロットルアクチュエータ１０４は、コントロールユニット１０５からの信号によって駆動されるようになっており、コントロールユニット１０５はエンジン１０１、自動変速機１１４を含む車両内各部に配置されたセンサ及びスイッチからの信号を入力している。これらのセンサ又はスイッチは、自車の速度に比例する自動変速機１１４のアウトプットシャフト１０７の回転数(自動変速機の出力軸回転数)を検出する速度センサ１０８、アクセルペダル１１２の踏込み量を検出するアクセル開度センサ１１３、車両の進行方向における前方障害物との距離を電波または光の反射状態に基づいて検出する車間距離センサ１０６、自車のヨーレイトを検出するヨーレイトセンサ１１９から構成されている。前記コントロールユニット１０５は、周知のマイクロコンピュータを構成する中央処理部１１１、記憶部１１０、及び入出力インタフェース１０９等から構成されている。
【００２９】
次に、前述のように構成された追従走行制御装置の動作を簡単に説明する。まずドライバーがアクセルペダル１１２を踏み込むと、アクセル開度センサ１１３によってその踏込み量を検出してコントロールユニット１０５に伝達する。また車間距離センサ１０６によって車両の進行方向における前方障害物との距離を検出してコントロールユニット１０５に伝達する。コントロールユニット１０５が前方障害物との距離等に基づき、自車が前方障害物に対して十分に安全な距離が確保されていると判定した場合、コントロールユニット１０５は、その情報を受けてアクセルペダル１１２の踏込み量に応じた制御量でスロットルアクチュエータ１０４を駆動し、スロットル弁１０３の開度を調節する。また自車が前方障害物に対して安全な距離が確保されていないと判定した場合においては、アクセルペダル１１２の踏込み量と、前方障害物との距離等に基づく安全化加減速度に応じた制御量でスロットルアクチュエータ１０４を駆動し、スロットル弁１０３の開度を制限する。
【００３０】
次に、コントロールユニット１０５の記憶部１１０にプログラムとして記憶され、中央処理部１１１によって処理されるプログラムの流れについて説明する。図２は、プログラムのメインルーチンを示すフローチャート概略図であり、所定の時間毎、例えば２０ｍｓ毎に繰り返し実行されるものである。尚、後述のＺaccel、ＺＶｓ、Ｚｘ(n)、Ｚｙ(n)、ＺＡｓ、Ｚｒ、ＺＶｒ、ＺＡｐ、ＺＡtarget(n)、Ｚｘtarget、ＺｄＡ、Ｚweight、Ｚα(n)、ＺdisLat、ＺＲ、Ｚｄｙ、Ｚｎtarget、Ｚα、ｎ、Ｚｔｈは、記憶部１１０に記憶され、書き換え／読み出しが可能な変数であって、Ｘｋ１、Ｘｋ２、Ｘαinfinity、Ｘαは、記憶部１１０に予め記憶してあって、書き換えができない読み出しのみ可能なデータである。
【００３１】
まずステップ２０１において、前記変数の値が初期化される。ステップ２０２では、コントロールユニット１０５に接続されたセンサやスイッチの状態を入力する。具体的には、図３に示すような入力処理の流れになる。
【００３２】
ステップ３０１では、アクセル開度センサ１１３の信号を入力しアクセルペダル１１２の踏込み量Ｚaccelとして記憶する。ステップ３０２では、速度センサ１０８が出力する速度信号を入力し自車の速度ＺＶｓとして記憶する。ステップ３０３では、車間距離センサ１０６の信号を入力し、車両の進行方向における前方障害物との相対距離を記憶する。記憶の方法は、前方障害物がいくつ存在するかを変数Ｚｎに記憶し、複数の前方障害物のそれぞれに番号ｎを割り付けて(ｎ＝０、１、２、…、Ｚｎ−１)、各々の前方障害物の相対位置を(Ｚｘ(n)、Ｚｙ(n))の座標データとして記憶する。尚、Ｚｘ(n)は走行方向(自車の車体中心軸方向)距離、Ｚｙ(n)は横方向(自車の車体中心軸に垂直な軸の方向)距離を表す。ステップ３０４では自車の速度ＺＶｓを一回微分した値を自車の加減速度ＺＡｓとして記憶する。尚、この自車の加減速度ＺＡｓは今回、前回、前々回、さらにはそれ以前の値を利用して平滑化(以降、フィルタリングと記す)するようにしても構わない。ステップ３０５では、ヨーレイトセンサ１１９の信号を入力しヨーレイトＺｒとして記憶する。以上ステップ３０１から３０５までの処理を終えると、図２のステップ２０３へ飛ぶ。
【００３３】
ステップ２０３から２０７の処理は、検出されたすべての前方障害物について走行方向目標加減速度及び安全化加減速度を演算するものである。まずステップ２０３において、前方障害物の割り付け番号を切り替えるための変数ｎの値が０に初期化される。ステップ２０４において、ｎ＜Ｚｎであれば、割り付け番号：０の前方障害物についてステップ２０５の走行方向目標加減速度演算処理(後述)及びステップ２０６の安全化加減速度演算処理(後述)が実施される。ステップ２０７では、次の割り付け番号を持つ前方障害物についてステップ２０５、２０６の処理を実施すべく、変数ｎをインクリメントして、ステップ２０４に戻る。ステップ２０４において、ｎ＜Ｚｎでなければ、すなわち、すべての前方障害物についてステップ２０５、２０６の処理が実施されれば、ステップ２０８に飛ぶ。
【００３４】
次に、図２のステップ２０５に記載の走行方向目標加減速度演算処理について説明する。図４は走行方向目標加減速度演算処理を示すプログラムのフローチャートである。尚、後述のＺｘtarget、ＺｄＬ、ＺＡtarget(n)は、記憶部１１０に記憶され、書き換え／読み出しが可能な変数であって、またＸｋ１、Ｘｋ２は記憶部１１０に予め記憶してあって、書き換えできない読み出しのみ可能なデータである。
【００３５】
図４に示す走行方向目標加減速度演算処理は、前方障害物と所定の距離で走行するための自車の走行方向目標加減速度を演算する処理ルーチンである。まず前方障害物と所定の距離で走行するための自車の走行方向目標加減速度の考え方について説明する。今、自車が距離Ｚｘ(n)[m]だけ離れて前方障害物に追従しているものとする。この時の自車の位置を基準として考えると、ｔ秒後の前方障害物の位置Ｓｐは(１)式で表される。
【００３６】
Ｓｐ＝ＺＶｐ・ｔ＋ＺＡｐ・ｔ2／２＋Ｚｘ(n)[m] (ｔ≧０) (１)
ＺＶｐ：前方障害物の速度[m/s]
ＺＡｐ：前方障害物の加減速度[m/s2]
【００３７】
また同様にｔ秒後の自車の位置Ｓｓは(２)式で表される。
【００３８】
Ｓｓ＝ＺＶｓ・ｔ＋ＺＡｓ・ｔ2／２[m] (ｔ≧０) (２)
ＺＶｓ：自車速度[m/s]
ＺＡｓ：自車加減速度[m/s2]
【００３９】
但し、時間ｔ秒間は、ＺＶｐ、ＺＡｐ、ＺＶｓ、ＺＡｐは一定であると仮定している。
【００４０】
自車が前方障害物に目標距離Ｚｘtargetだけ離れて走行するためには、次の(３)式が成立する必要がある。
【００４１】
Ｓｐ−Ｓｓ＝Ｚｘtarget (３)
【００４２】
(３)式に(１)(２)式を代入して整理すると、次の(４)式が得られる。
(ＺＡｐ−ＺＡｓ)／２・ｔ2＋(ＺＶｐ−ＺＶｓ)・ｔ＋(Ｚｘ(n)−Ｚｘtarget)＝０
(ＺＡｐ−ＺＡｓ)／２・ｔ2＋ＺＶｒ・ｔ＋ＺｄＬ＝０ (４)
ＺＶｒ：相対速度[m/s](＝ＺＶｐ−ＺＶｓ)
ＺｄＬ：距離偏差[m](＝Ｚｘ(n)−Ｚｘtarget)
【００４３】
(４)式をＺＡｓについて変形すると、
【００４４】
【００４５】
(５)式のＺＡｓは、自車が前方障害物に対して距離Ｚｘtargetだけ離れて走行するための自車の走行方向目標加減速度ＺＡtarget(n)を表す。尚、Ｘｋ1、Ｘｋ2は、ｔを与えることにより一義的に決められる値である。
【００４６】
次に、前述の本実施の形態の走行方向目標加減速度演算の処理の流れについて、図４のフローチャートを用いて説明する。まずステップ４０１において、前記距離Ｚｘ(n)を１回微分、具体的には前回の値と今回の値との差をメインルーチンの周期(２０ｍｓ)で割り算して、この値を前方障害物に対する相対速度ＺＶｒとして記憶する。尚、この相対速度はフィルタリングするようにしても構わない。ステップ４０２では、前記相対速度ＺＶｒ及び自車の速度ＺＶｓを足し算した値(すなわち前方障害物の速度)を１回微分して、この値を前方障害物の加減速度ＺＡｐとして記憶する。尚、この前方障害物の加減速度ＺＡｐについてもフィルタリングするようにしても構わない。
【００４７】
ステップ４０３において、自車の速度ＺＶｓに基づき、図５に示すような関数ｆ１によって目標距離Ｚｘtargetを演算する。関数ｆ１によれば、目標距離Ｚｘtargetは自車の速度ＺＶｓによって一義的に決まり、その直線の勾配は前方障害物との車間時間に相当する。本実施の形態ではこの車間時間を２秒に設定した特性となっている。ステップ４０４では、(５)式の走行方向目標加減速度ＺＡtarget(n)を、例えばｔ＝０.５secに設定して、Ｘｋ1＝８、Ｘｋ2＝４として演算する。
【００４８】
尚、０.５secという時間は、平均的なドライバーが前方状況の知覚、認知、判断に要する時間を足し合わせた時間である。この付近の時間に設定しておくことによって、追従制御装置による車両の乗り心地に対して、ドライバーが違和感を感じなくなるという実験結果が得られている。以上ステップ４０１〜４０４の処理を終えると、図２のステップ２０６へ飛ぶ。
【００４９】
次に、図２のステップ２０６に記載の安全化加減速度演算処理について説明する。図６は安全化加減速度演算処理を示すプログラムのフローチャートである。ステップ５０１では、前記の走行方向目標加減速度ＺＡtarget(n)を補正するための重み付け係数が演算される。この重み付け係数演算処理について説明する。図７は重み付け係数演算処理を示すプログラムのフローチャートである。まずステップ６０１において、自車のヨーレイトＺｒに基づき、自車走行経路の形状が推定される。具体的には自車走行経路の中心線の旋回半径ＺＲを推定(演算)する。この旋回半径ＺＲは、(６)式によって求められる。但し、ヨーレイトＺｒ＝０の時など値がオーバーフローせぬよう、(６)式によって求められたＺｒは無限大を意味する値(Ｘinfinity)以下に制限され、制限された場合は道路形状が直線路であることを意味する。
【００５０】
ＺＲ ＝ＺＶｓ／Ｚｒ[m] (Ｚｒ≠０) (６)
ＺＶｓ：自車速度[m/s]
Ｚｒ ：ヨーレイト[rad/s]
【００５１】
ステップ６０２、６０３では、前方障害物と自車走行経路の中心線との距離(図９参照)を(７)(８)式に従い演算、ＺdisLatに記憶する。
【００５２】
Ｚｄｙ＝Ｚｘ(n)2／(２×ＺＲ)[m] (７)
ＺdisLat＝Ｚｙ(n)−Ｚｄｙ[m] (８)
Ｚｄｙ：前方障害物との距離Ｚｘ(n)における自車走行経路の中心線の位置
Ｚｘ(n)：前方障害物との距離[m]
Ｚｙ(n)：前方障害物の横位置[m]
ＺＲ ：道路の旋回半径[m]
【００５３】
ステップ６０４では、前方障害物と自車走行経路の中心線との距離ＺdisLatに基づき、図８に示すような関数ｆ２によって重み付け係数Ｚwaightを演算する。関数ｆ２によれば、ＺwaightはＺdisLatによって一義的に決まり、ＺdisLatの値に応じて図８に示すように特性が変化する。例えば、前方障害物が自車走行経路上に存在すれば、Ｚwaightは１の値が代入され、前方障害物が隣接車線を走行して自車走行経路の中心線から離れる程、０に近い値が代入されるようになる。以上、ステップ６０１〜６０４の処理を終えると、図６のステップ５０２へ飛ぶ。
【００５４】
ステップ５０２では、所定値(例えば、−１０m/s2)から走行方向目標加減速度ＺＡtarget(n)を引いた値にステップ５０２の重み付け係数演算処理で得られた重み付け係数を掛け合わせ、この値を安全化加減速度Ｚα(n)として記憶する。以上、ステップ５０１〜５０２の処理を終えると図２のステップ２０７へ飛ぶ。
【００５５】
次に、図２のステップ２０８に記載の前方障害物選択処理について説明する。図１０は前方障害物選択処理を示すプログラムのフローチャートであって、車間距離センサによって検出されたすべての前方障害物のうち、安全化加減速度Ｚα(n)が最も小さい前方障害物、つまり、最も衝突危険性が高い前方障害物を選択するものである。まずステップ８０１において、最終的に最も衝突危険性が高い前方障害物の割り付け番号を格納するための変数Ｚｎtargetを０に初期化する。ステップ８０２において、最終的に最も衝突危険性が高い前方障害物の安全化加減速度を格納するための変数Ｚαを、Ｘαinfinity(無限大を示す値)に初期化する。
【００５６】
ステップ８０３において、前方障害物の割り付け番号を切り替えるための変数ｎを０に初期化する。ステップ８０４においてｎ＜Ｚｎ(Ｚｎは車間距離センサで検出された前方障害物の個数)であればステップ８０５へ進み、ステップ８０５において、割り付け番号：０の前方障害物の安全化加減速度Ｚα(0)の値がＺα(この時の値はＸαinfinity)より小さいかどうか、つまりＺα(0)＜Ｚαかどうか判定される。Ｚα(0)＜Ｚαであれば、ステップ８０６、８０７へ進み、割り付け番号：０の前方障害物の安全化加減速度Ｚα(0)と割り付け番号：０が、それぞれＺαとＺｎtargetに格納されてステップ８０８に飛ぶ。
【００５７】
またステップ８０５でＺα(0)＜Ｚαでなければ、ステップ８０８へ飛ぶ。ステップ８０８では、次の割り付け番号を持つ前方障害物について、ステップ８０４〜８０７の処理を実行すべく、変数ｎをインクリメントしてステップ８０４に戻る。ステップ８０４において、ｎ＜Ｚｎでなければ、すなわち、すべての前方障害物についてステップ８０５〜８０７の処理が実施されれば、図２のステップ２０９に飛ぶ。
【００５８】
次に、図２のステップ２０９に記載のアクチュエータ目標値演算処理について説明する。図１１はアクチュエータ目標値演算処理を示すプログラムのフローチャートである。ステップ９０１では、自車の加減速度ＺＡｓと前述の前方障害物選択処理によって選択された前方障害物Ｚｎtargetに基づく走行方向目標加減速度ＺＡtarget(n)との加減速度偏差を演算し、変数ＺｄＡに記憶する。ステップ９０２では、ステップ９０１で得られた加減速度偏差ＺｄＡが所定値ＸｄＡ以上かどうか、すなわちＺｄＡ≧ＸｄＡかどうかを判定する。
【００５９】
ＺｄＡ≧ＸｄＡであればステップ９０３に進み、アクセル開度Ｚaccel、安全化加減速度Ｚαに基づき、図１２に示すような関数ｆ３によって目標スロットル開度Ｚｔｈを演算する。関数ｆ３によれば、目標スロットル開度Ｚｔｈはアクセル開度Ｚaccelによって一義的に決まり、加減速度偏差ＺｄＡの大きさに応じて図１２に示すように特性が変化する。例えば、自車が前方障害物に衝突しない場合には、図１２の実線で示す特性になる。
【００６０】
またＺｄＡ≧ＸｄＡでなければステップ９０４に進み、アクセル開度Ｚaccelに基づき、図１３に示すような関数ｆ４によって目標スロットル開度Ｚｔｈを演算する。関数ｆ４によれば、目標スロットル開度Ｚｔｈはアクセル開度Ｚaccelによって一義的に決められており、ドライバーのアクセルペダル操作に応じたスロットル開度が設定されることになる。以上ステップ９０１〜９０４の処理を終えると、図２のステップ２１０へ飛ぶ。
【００６１】
次に、図２のステップ２１０に記載の出力処理について説明する。図１４は出力処理を示すプログラムのフローチャートである。ステップ１００１では、アクチュエータ目標値演算処理において演算した目標スロットル開度Ｚｔｈに応じて、スロットルアクチュエータ１０４を駆動してスロットル弁１０３の開度を調整する。ステップ１００１の処理を終えると、図２のステップ２０２へ飛んで、所定周期毎に上述の処理を繰り返し実行する。
なお、アクチュエータ目標値演算処理２０９と出力処理２１０が車両制御処理の主要部を構成する。
【００６２】
本実施の形態に係る追従走行制御装置は、前方に存在するすべての前方障害物に対して、所定の距離で走行するための自車の走行方向目標加減速度ＺＡtarget(n)を演算し、この走行方向目標加減速度ＺＡtarget(n)に、前方障害物と自車走行車線の中心線との距離ＺdisLatに基づく重み付け係数を掛けた値を安全化加減速度Ｚα(n)とする。そしてすべての前方障害物のうち、最も衝突危険性の高い値を示す安全化加減速度Ｚα(n)を持つ前方障害物を選択し、この前方障害物の安全化加減速度と自車の加減速度ＺＡｓとの加減速度偏差に基づき、通常はドライバーのアクセル操作よって一義的に決まる車両の駆動力を抑制する。
【００６３】
この構成によれば、図３２の(ａ)に示すように、自車及び前方障害物Ａ、Ｂが区切られた走行車線に沿って走行している状況(状況１)下では、前方障害物Ｂに対する重み付け係数が前方障害物Ａのそれに対して非常に小さい値となるので、自車は前方障害物Ａを追従対象車として選択するように作用する。
【００６４】
また図３２の(ｂ)に示すように、自車と前方障害物Ｃが同一車線を走行しており、自車にとっての追従対象車が前方障害物Ｃである時に、前方障害物Ｄが自車と前方障害物Ｃとの間に割り込もうとするしている状況(状況２)下では、前方障害物Ｄが自車走行車線に近づく程、重み付け係数が前方障害物Ｃの値と同等の値になるため、自車は前方障害物Ｃ、Ｄのうち、最も衝突危険性が高い車両を追従対象車として選択するように作用する。また、前方障害物Ｄの加減速度が前方障害物Ｃのそれと比べて負の方向に非常に大きい場合には、前方障害物Ｄの走行方向目標加減速度ＺＡtarget(n)は負の方向に非常に大きな値となり、結果として多少、前方障害物Ｄと自車の横方向距離が大きくとも、前方障害物Ｄの安全化加減速度Ｚα(n)は前方障害物Ｃのそれより衝突危険性が高い値を示すようになる。このため、前方障害物Ｄの割り込みが開始されたタイミングから早い時期に、追従対象車(前方障害物Ｃ)を前方障害物Ｄに切り替えるように作用する。
【００６５】
また図３２の(ｃ)に示すように、自車と前方障害物Ｅが同一車線を走行しており、自車にとっての追従対象車が前方障害物Ｅである時に、自車が前方障害物Ｆが走行する隣接車線に車線変更しようとしている状況(状況３)下では、自車が前方障害物Ｆが走行する車線に近づく程、重み付け係数が前方障害物Ｅの値と同等の値になるため、自車は前方障害物Ｅ、Ｆのうち、最も衝突危険性が高い車両を追従対象車として選択するように作用する。また、前方障害物Ｆの加減速度が前方障害物Ｅのそれと比べて負の方向に非常に大きい場合には、前方障害物Ｆの走行方向目標加減速度ＺＡtarget(n)は負の方向に非常に大きな値となり、結果として、前方障害物Ｆと自車の横方向距離が大きくとも、前方障害物Ｆの安全化加減速度Ｚα(n)は前方障害物Ｅのそれより衝突危険性が高い値を示すようになる。このため、自車の車線変更が開始されたタイミングから早い時期に、追従対象車(前方障害物Ｅ)を前方障害物Ｆに切り替えるように作用する。
【００６６】
また図３２の(ｄ)に示すように、自車と前方障害物Ｈ、Ｇが同一車線を走行おり、自車の追従対象車が前方障害物Ｇである状況(状況４)で、自車が前方障害物Ｇだけでなく前方障害物Ｈも検出できるような車間距離センサを搭載している場合、前方障害物Ｈが急ブレーキをかけると、前方障害物Ｇの安全化加減速度より前方障害物Ｈのそれの方が、衝突危険性が高い値を示すようになる。このため、前方障害物Ｇが減速を開始するよりも早い時期に、追従対象車(前方障害物Ｇ)を前方障害物Ｈに切り替えて自車を減速制御させることができる。そして、自車が追従対象車に対して安全に走行している場合(Ｚα＜Ｘα)、関数ｆ４のスロットル開度特性に従い、ドライバーのアクセルペダル１１２の操作量に応じたスロットル開度となり、ドライバーの操作のみに基づき車両の駆動力が発生することになる。また自車が追従対象車に対して安全に走行できていない場合(Ｚα≧Ｘα)、関数ｆ３のスロットル開度特性に従い、安全化加減速度Ｚαの大きさに応じてスロットル開度が制御される。この結果、車両の駆動力が制限され、前方障害物との過度の接近さらには衝突を回避し、車両の安全性を高めることができるようになる。
【００６７】
以上のようにして、本実施の形態によれば、状況１から状況４の下で、自車にとって最も衝突する危険性の高い車両を追従対象車、もしくはドライバーが追従したいと思っている前方障害物として選択することができるようになるので、ドライバーは本装置によって制御される自車の挙動に違和感を感じることがなくなると共に、衝突の不安を抱くこともなくなる。また自車及び前方障害物の車線変更を検出する手段を必要としない構成にすることによって、その部分の装置と演算処理を簡素化できるという効果を奏する。
【００６８】
尚、本実施の形態に係る追従走行制御装置の構成は、エンジン１０１への吸入空気量を調節するスロットル弁１０３の開度を調節することによって、駆動力を調節するものであったが、この構成に限らず、種々の駆動力を制御できる構成において、本発明を適用することができる。例えば、駆動力を発生させる動力源が電動モータである場合、これに与える電流を制御することによって駆動力を制限するものであっても構わない。
【００６９】
また本実施の形態における目標距離Ｚｘtargetは、自車の速度ＺＶｓのみに基づく値であったが、自車の速度ＺＶｓだけでなく、前方障害物との相対速度ＺＶｒ、さらには前方障害物の加減速度ＺＡｐに基づく値としても構わない。
【００７０】
また本実施の形態の走行方向目標加減速度演算処理は、Ｘｋ１、Ｘｋ２を所定のｔを与えて、予めデータとして記憶しておくものであったが、ｔを前方障害物との関係に応じた値とし、Ｘｋ１、Ｘｋ２を逐次演算するようにしても構わない。例えば、ｔを実施の形態１で説明した前方障害物に衝突するまでの時間としても構わない。具体的には、式(３)＝０となるｔである。
【００７１】
また本実施の形態における走行方向目標加減速度演算処理は、所定時間後、例えばｔ＝0.5sec後に現在の距離Ｚｘ(n)を目標距離Ｚｘtargetに追従させる走行方向目標加減速度を演算するものであったが、この方法に限らず、種々の走行方向目標加減速度演算処理があり得る。
【００７２】
また本実施の形態において走行車線形状の推定処理を、自車のヨーレイトＺｒに基づき、自車の旋回半径ＺＲを演算するものであったが、この旋回半径ＺＲを、車両の前方に向けられたＣＣＤカメラを用い、このカメラの映像を画像処理して得られる道路の区切り線の形状に基づき得るようにしても構わない。また前方に光を放射してその光が返ってくるまでの時間に基づき距離を計測する車間距離センサを用い、このセンサによって道路に沿って設置された複数の反射体(デリニエータ)の位置を検出し、この反射体群の配置によって推定される道路の形状に基づき得るようにしても構わない。
【００７３】
また本実施の形態におけるステップ９０１は、自車の加減速度ＺＡｓと前方障害物選択処理によって選択された前方障害物Ｚｎtargetに基づく走行方向目標加減速度ＺＡtarget(n)との加減速度偏差を演算し、変数ＺｄＡに記憶する処理であったが、自車の加減速度ＺＡｓと前方障害物選択処理によって選択された前方障害物Ｚｎtargetに基づく安全化加減速度Ｚα(n)との加減速度偏差を演算し、変数ＺｄＡに記憶する処理であっても構わない。
【００７４】
実施の形態２．
本実施の形態に係る追従走行制御装置の構成及びプログラムは、実施の形態１を基本とし、重み付け係数演算処理を図１５に示すものに変更したものである。尚、後述のＺｄｙ２は、記憶部１１０に記憶され、書き換え／読み出しが可能な変数であって、またＸＴpreは記憶部１１０に予め記憶してあって、書き換えができない読み出しのみ可能なデータである。まずステップ１１０１において、自車のヨーレイトＺｒと速度ＺＶｓに基づき、(９)式に従い、所定時間後の自車のｙ方向移動距離Ｚｄｙ２が演算される(図１６参照)。
【００７５】
Ｚｄｙ２＝ＺＶｓ×sin(Ｚｒ×ＸＴpre)×ＸＴpre[m] (９)
ＺＶｓ：自車速度[m/s]
Ｚｒ ：ヨーレイト[rad/s]
ＸＴpre：予め決められた時間[sec]
【００７６】
ステップ１１０２では、所定時間ＸＴpre後の前方障害物と自車との距離を(10)式に従い演算、ＺdisLatに記憶する。
【００７７】
ＺdisLat＝Ｚｙ(n)−Ｚｄｙ２[m] (10)
Ｚｙ(n)：前方障害物の横位置[m]
【００７８】
ステップ１１０３では、所定時間ＸＴpre後の前方障害物と自車との距離ＺdisLatに基づき、図８に示すような関数ｆ２によって重み付け係数Ｚwaightを演算する。関数ｆ２によれば、ＺwaightはＺdisLatによって一義的に決まり、所定時間後の自車と前方障害物との距離が近ければ、Ｚwaightは１に近い値が代入され、遠ければ０に近い値が代入されるようになる。以上、ステップ１１０１〜１１０３の処理を終えると、図５のステップ５０２へ飛ぶ。
【００７９】
本実施の形態に依れば、実施の形態１と同様に作用し、また同様の効果をあげることができる。
【００８０】
尚、本実施の形態に係る重み付け係数は、予め決められた所定時間ＸＴpre後の自車と前方障害物との距離を演算して求めるものであったが、このＸＴpreの値を自車の速度に比例した時間、自車と前方障害物との相対速度に比例した時間、また前方障害物と衝突するまでの時間としても構わない。
【００８１】
実施の形態３．
本実施の形態に係る追従走行制御装置の構成及びプログラムは実施の形態１を基本とし、自車加減速度演算処理を変更したものである。前述の自車加減速度演算処理は、自車の速度ＺＶｓを一回微分した値を自車の加減速度ＺＡｓとして記憶する手段であったが、本実施の形態に係る自車加減速度演算処理は、アクセル開度Ｚaccelに基づき、図１７に示すような関数ｆ５によって自車の加減速度ＺＡｓとする。関数ｆ５によれば、アクセル開度Ｚaccelが大きい程、自車の加減速度ＺＡｓが高くなるように設定されることになる。
【００８２】
本実施の形態に係る追従走行制御装置によれば、アクセル開度Ｚaccelに基づき自車の加減速度Ａｓを演算する。この構成によれば、ドライバーのアクセルペダル操作による加減速度の変化が発生する以前に、自車の加速状態を検出できるので、自車の速度ＺＶｓに基づく自車の加減速度ＺＡｓよりも速いタイミングで、前方障害物との衝突危険性を表す安全化加減速度に変化が表れる。この結果、追従対象車を切り替えるタイミングが早くなるので、ドライバーに衝突の不安を抱かせない方向に作用するという効果が得られる。
【００８３】
尚、本実施の形態は、アクセル開度センサによって検出したアクセル開度Ｚaccelに基づき、自車の加減速度ＺＡｓを演算するものであったが、アクセル開度センサ１１３(図１参照)の代わりに、アクセルが所定量だけ踏み込まれたかどうかを検出するアクセルスイッチ１１３ａを設け(アクセル開度センサ１１３およびアクセルスイッチ１１３ａをアクセル状態検出素子とする)、このアクセルスイッチの状態によって自車の加減速度ＺＡｓを演算するものであっても構わない。
【００８４】
実施の形態４．
本実施の形態に係る追従走行制御装置の構成は、実施の形態１で説明した図１を基本とし、エンジン１０１の回転数を検出するエンジン回転数センサ１１７、自動変速機１１４のシフトレバー１１５の位置を検出するシフト位置センサ１１６を追加し、前記２つのセンサをコントロールユニット１０５に入力している。
【００８５】
また本実施の形態に係る追従走行制御装置の構成及びプログラムは、実施の形態１を基本に、入力処理を図１８に示す処理に変更し、さらに自車加減速度演算処理を図１９に示す処理に変更したものである。尚、後述のＺＮｅ、ＺＲtrans、ＺＲtrqcon、ＺＴｅ、ＺＴｔは記憶部１１０に記憶され、書き換え／読み出しが可能な変数であって、またＸｍ、ＸＲfinalは記憶部１１０に予め記憶してあって、書き換えができない読み出しのみ可能なデータである。
【００８６】
図１８の入力処理は、まずステップ１３０１〜１３０５において、前述の図３のステップ３０１〜３０５と同様の処理が実行される。ステップ１３０６において、エンジン回転数センサ１１７の信号を入力しエンジン１０１の回転数ＺＮｅとして記憶する。ステップ１３０７では、シフト位置センサ１１６のシフト位置信号を入力し自動変速機１１４の変速比ＺＲtransに変換してから記憶する。ステップ１３０８では、エンジン１０１と自動変速機１１４の間に設けられたトルクコンバータ１１８における入力回転数(＝エンジン回転数)と出力回転数(＝自動変速機の出力軸回転数／変速比ＺＲtrans)の速度比ＺＲtrqconを演算して記憶する。以上ステップ１３０１〜１３０８の処理を終えると、図２のステップ２０３へ飛ぶ。
【００８７】
次に、図１９のフローチャートを用いて、本実施の形態の自車加減速度演算処理について説明する。まずステップ１４０１では、アクセル開度Ｚaccel、エンジン回転数ＺＮｅに基づき、図２０に示す関数ｆ６によってエンジントルクＺＴｅを演算する。尚、関数ｆ６はエンジン１０１のエンジントルク特性である。ステップ１４０２では、前記エンジントルクＺＴｅ、エンジン回転数ＺＮｅ、変速比ＺＲtrans、トルクコンバータの速度比Ｚtrqconに基づき、下記の(11)式に従ってタイヤ駆動トルクＺＴｔを演算する。
【００８８】
ＺＴｔ＝ＺＴｅ×ＺＲtrans×ＺＲtrqcon×ＸＲfainal (11)
ＺＴｅ：エンジントルク［kgf・m］
ＺＲtrans ：変速比
ＺＲtrqcon：トルクコンバータ速度比
ＸＲfinal ：ファイナルギヤ比
【００８９】
ステップ１４０３では、前記タイヤ駆動トルクＺＴｔ、車両重量Ｘｍに基づき、下記の(12)式に従って自車加減速度ＺＡｓを演算する。
【００９０】
ＺＡｓ＝ＺＴｔ／Ｘｍ (12)
ＺＴｔ：タイヤ駆動トルク[kgf・m]
Ｘｍ：車両重量[kg]
【００９１】
本実施の形態に係る追従走行制御装置によれば、アクセル開度Ｚaccelとエンジン、トルクコンバータ、変速機の状態に基づき自車の加減速度ＺＡｓを演算する。この構成によれば、ドライバーのアクセルペダル操作による加減速度の変化が発生する以前に、自車の加速状態を検出できるので、自車の速度ＺＶｓに基づく自車の加減速度ＺＡｓよりも速いタイミングで、前方障害物との衝突危険性を表す安全化加減速度に変化が表れる。この結果、追従対象車を切り替えるタイミングが早くなるので、ドライバーに衝突の不安を抱かせない方向に作用するという効果が得られる。
【００９２】
尚、本実施の形態は、エンジントルクＺＴｅをアクセル開度Ｚaccel及びエンジン回転数ＺＮｅの２つの変数に基づき演算するものであったが、さらに空燃比、点火時期、吸入空気温度など、エンジンの特性を左右する情報によって補正するものであっても構わない。
【００９３】
また本実施の形態は、タイヤ駆動トルクＺＴｔを(11)式に従い演算するもであったが、さらに道路の勾配、路面の摩擦係数、道路のカーブ半径など、道路環境の情報によって補正するものであっても構わない。
【００９４】
また本実施の形態は、自車の加減速度ＺＡｓを(12)式に従い演算するものであったが、車両重量Ｘｍは乗員に伴う増加分を含む重量としても構わない。
【００９５】
実施の形態５．
本実施の形態に係る追従走行制御装置は実施の形態１を基本とし、装置の構成を、図２１に示す構成に変更し、装置のプログラムは実施の形態１を基本に、入力処理を図２２に示す処理に、アクチュエータ目標値演算処理を図２３に示す処理に、出力処理を図２５に示す処理に変更したものである。尚、後述のＺbrake、Ｚｐacc、Ｚｐpiston、Ｚｐtargetは、記憶部１５１８に演算結果を一時的に記憶、そしてランダムに読み出しできる変数またはフラグであって、Ｘbrakeは、記憶部１５１８に予め記憶してあって読み出し可能なデータである。
【００９６】
図２１の装置の構成について説明する。１５０１はブレーキペダル、１５０２はマスタシリンダ、１５０３はホイールシリンダ、１５０４はブレーキペダルの踏み込み量を検出するブレーキ踏込量検出センサ、１５０６は速度センサ、１５０７は前方障害物との走行方向距離及び横方向距離を電波または光の反射状態に基づいて検出する車間距離センサ、１５１０は油を貯めておくリザーバタンク、１５１１は油圧を蓄圧しておくアキュームレータ、１５０９はリザーバタンク１５１０の油を汲み上げてアキュームレータ１５１１に高い油圧を蓄圧しておくための油圧ポンプ、１５０８は油圧ポンプ１５０９を回転させるためのモータ、１５１６はアキュームレータ１５１１に蓄圧された油圧を検出するためのアキュームレータ圧センサ、１５１３はその内部に設けられたピストン１５１４の移動によってホイールシリンダ１５０３にかかる油圧を調節できるシリンダである。ブレーキ踏込量検出センサ１５０４はブレーキが所定量だけ踏み込まれたかどうかを検出するスイッチでもよく、これらをまとめてブレーキ状態検出素子とする。
【００９７】
１５１２はアキュームレータ１５１１を油圧の源としてピストン１５１４にかかる油圧を増圧、すなわちピストン１５１４を図の左方向に移動させることのできる増圧側電磁弁、１５２０はリザーバ１５１０を油圧の解放先としてピストン１５１４にかかる油圧を減圧、すなわちピストン１５１４を図の右方向に移動させることのできる減圧側電磁弁、１５２１はピストン１５１４にかかる油圧を検出するためのピストン圧センサ、１５１５はピストン１５１４の移動によって駆動され、ホイールシリンダ１５０３よりもマスタシリンダ１５０２の方の油圧が高い場合には連動し、ホイールシリンダ１５０３よりもマスタシリンダ１５０２の方の油圧が低い場合には連動を断つチェック弁、１５２２は自車のヨーレイトを検出するヨーレイトセンサである。１５０５は前記の各センサ情報を基にモータ１５０８、及び電磁弁１５１２、１５２０を制御するためのコントロールユニットで、周知のマイクロコンピュータを構成する中央処理部１５１９、記憶部１５１８、及び入出力インタフェース１５１７等から構成されている。
【００９８】
次に、前述のように構成された装置の動作を簡単に説明する。まずブレーキ踏込量検出センサ１５０４によってその踏込み量を検出してコントロールユニット１５０５に伝達する。またアキュームレータ圧センサ１５１６によってアキュームレータ１５１１の油圧を検出してコントロールユニット１５０５に伝達する。また車間距離センサ１５０７によって前方障害物との走行方向距離及び横方向距離を検出してコントロールユニット１５０５に伝達する。コントロールユニット１５０５が距離等に基づき、前方障害物に対して十分に安全な距離が確保されていると判定している状況下において、ドライバーがブレーキペダル１５０１を踏み込むと、一般の車両と同様に、ブレーキペダル１５０１の踏込みに応じてマスタシリンダ１５０２が作動しホイールシリンダ１５０３の油圧が上昇して、その油圧に相当する制動力が発生する。
【００９９】
また前方障害物に対して安全な距離が確保されておらず、ドライバーが居眠り運転して無意識の状態であると判定された状況下においては、ブレーキペダル１５０１の踏込みに応じてマスタシリンダ１５０２が作動しホイールシリンダ１５０３の油圧が上昇する。また前方障害物との距離等に基づく安全化加減速度に応じた制御量で増圧側電磁弁１５１２を駆動することによって、ピストン１５１３が図の左側に移動し、これに伴いチェック弁１５１５がマスタシリンダ１５０２とホイールシリンダ１５０３の連動を断つ。ピストン１５１４の移動によってブレーキペダル１５０１の踏込みによって発生しているホイールシリンダ１５０３の油圧がさらに上昇して、その油圧に相当する通常よりも高い制動力が発生する。
【０１００】
また自車が前方障害物に対して安全でない状況から安全な状況に移行する状況下においては、前方障害物との距離等に基づく安全化加減速度に応じた制御量で減圧側電磁弁１５２０を駆動することによって、ピストン１５１３が図の右側に移動する。この結果、ホイールシリンダ１５０３の油圧が減少して制動力も減少する。尚、アキュームレータ１５１１の油圧が低下すると、圧力センサ１５１６によってそれを検出してモータ１５０８を回転させて、逐次、高圧に保持している。
【０１０１】
次に、図２のステップ２０２で実行される本実施の形態の入力処理について説明する。図２２は入力処理を示すプログラムのフローチャートである。ステップ１６０１では、ブレーキ踏込み量検出センサ１５０４の信号を入力しブレーキペダル１５０１の踏込み量Ｚbrakeとして記憶する。ステップ１６０２〜１６０５において、前述の図３のステップ３０２〜３０５と同じ処理が実行される。ステップ１６０６では、アキュームレータ圧センサ１５１６の信号を入力し、アキュームレータ圧Ｚｐaccとして記憶する。ステップ１６０７では、ピストン圧センサ１５２１の信号を入力し、ピストン圧Ｚｐpistonとして記憶する。以上ステップ１６０１から１６０７までの処理を終えると、図２のステップ２０３へ飛ぶ。
【０１０２】
次に、図２のステップ２０９で実行される本実施の形態のアクチュエータ目標値演算処理について説明する。図２３はアクチュエータ目標値演算処理を示すプログラムのフローチャートである。まずステップ１７０１では、自車の加減速度ＺＡｓと前述の前方障害物選択処理によって選択された前方障害物Ｚｎtargetに基づく走行方向目標加減速度ＺＡtarget(n)との加減速度偏差を演算し、変数ＺｄＡに記憶する。ステップ１７０２では、ブレーキ踏込み量Ｚbrakeが所定値Ｘbrake以上か、すなわちブレーキペダル１５０１が踏み込まれているかどうか判定する。Ｚbrake≧Ｘbrakeであればステップ１７０３へ進んで、加減速度偏差ＺｄＡが所定値ＸｄＡ以上かどうか、すなわちＺｄＡ≧ＸｄＡかどうかを判定する。
【０１０３】
ＺｄＡ≧ＸｄＡであればステップ１７０４に進み、ブレーキペダル１５０１の踏込み量Ｚbrakeと安全化加減速度Ｚαに基づき、図２４に示すような関数ｆ７によって目標ピストン圧Ｚｐtargetを演算する。関数ｆ７によれば、目標ピストン圧Zｐtargetはブレーキ踏込み量Ｚbrakeと比例関係にあり、加減速度偏差ＺｄＡの大きさに応じて図２４に示すように特性が変化する。つまり自車が前方障害物に衝突する可能性が高い程、目標ピストン圧Ｚｐtargetは大きな値に設定され、制動力が高められることになる。またＺbrake≧Ｘbrakeでない時、あるいはＺｄＡ≧ＸｄＡでない時はステップ１７０５に進み、目標ピストン圧Ｚｐtargetに０を代入する。目標ピストン圧が０に設定されと、ピストンは初期の位置(図２１の右端)となり、ホイールシリンダ圧はブレーキペダル１５０１の踏込み量に応じた圧力及び制動力となる。以上ステップ１７０１〜１７０５の処理を終えると、図２のステップ２１０へ飛ぶ。
【０１０４】
次に図２のステップ２１０で実行される本実施の形態の出力処理について説明する。図２５は出力処理を示すプログラムのフローチャートである。ステップ１８０１では、アクチュエータ目標値演算処理において演算した目標ピストン圧Ｚｐtargetにするべく、その時のアキュームレータ圧Ｚｐacc及びピストン圧Ｚｐpistonに応じて増圧側電磁弁１５１２及び減圧側電磁弁１５２０を駆動する。ステップ１８０２では、アキュームレータ１５１１の油圧が所定値以下に低下すると、アキュームレータ圧センサ１５１６によってそれを検出し、モータ１５０８を回転させて、逐次、所定値以上の圧力に保持する。以上ステップ１８０１〜１８０２の処理を終えると、図２のステップ２０２へ飛んで、所定周期毎に上述の処理を繰り返し実行する。
【０１０５】
本実施の形態に係る追従走行制御装置は、前方に存在するすべての前方障害物に対して、所定の距離で走行するための自車の走行方向目標加減速度ＺＡtarget(n)を演算し、この走行方向目標加減速度ＺＡtarget(n)に、前方障害物と自車走行車線の中心線との距離ＺdisLatに基づく重み付け係数を掛けた値を安全化加減速度Ｚα(n)とする。そしてすべての前方障害物のうち、最も衝突危険性の高い値を示す安全化加減速度Ｚα(n)を持つ前方障害物を選択し、この前方障害物の安全化加減速度と自車の加減速度ＺＡｓとの加減速度偏差に基づき、通常はドライバーのブレーキ操作よって一義的に決まる車両の制動力を増幅する。
【０１０６】
この構成によれば、実施の形態１での説明と同じく、状況１から状況４の下で、自車にとって最も衝突する危険性の高い車両を追従対象車、しいてはドライバーが追従したいと思っている前方障害物を選択するように作用すると共に、自車が追従対象車に対して安全に走行している場合(Ｚα＜Ｘα)、ドライバーのブレーキ操作量に応じたブレーキ油圧となり、ドライバーの操作のみに基づき車両の駆動力が発生することになる。また自車が追従対象車に対して安全に走行できていない場合(Ｚα≧Ｘα)、関数ｆ７のブレーキ油圧特性に従い、安全化加減速度Ｚαの大きさに応じてブレーキ油圧が制御される。この結果、車両の制動力が増幅され、前方障害物との過度の接近さらには衝突を回避し、車両の安全性を高めることができるようになる。
【０１０７】
以上のようにして、実施の形態１と同様の効果を奏する。
【０１０８】
尚、本実施の形態に係る追従走行制御装置の構成は、ピストン１５１４にかかる圧力をピストン圧センサ１５２１で監視しながら調整することによって、制動力を高めるものであったが、ピストン圧センサ１５２１の代わりに、ホイールシリンダ内１５０３にかかる圧力を検出するホイールシリンダ圧センサ１５０３ａ(図２１参照)を設け、ホイールシリンダ圧をホイールシリンダ圧センサで監視しながら制動力を制御するようにしても構わない。
【０１０９】
また本実施の形態に係る追従走行制御装置の構成は、アキュームレータ圧を源としてピストン機構(ピストン１５１４、シリンダ１５１３)を介しホイールシリンダ圧を増圧して、制動力を高めるものであったが、この構成に限らず、種々の制動力を制御できる構成において、本発明を適用することができる。例えば、図２１において、ピストン機構(ピストン１５１４、シリンダ１５１３)を廃したものでも構わない。またアキュームレータ１５１１、ポンプ１５０９、モータ１５０８、増圧側電磁弁１５１２、減圧側電磁弁１５２０、リザーバ１５１０を廃し、ピストン１５１４の位置を電気的に制御してホイールシリンダ圧を調節するものでも構わない。またアキュームレータ１５１６、ポンプ１５０９、モータ１５０８、増圧側電磁弁１５１２、減圧側電磁弁１５２０、リザーバ１５１０、シリンダ１５１３、ピストン１５１４、チェック弁１５１５を廃し、マスタシリンダ内のピストンの位置を電気的に制御してホイールシリンダ圧を調節するものでも構わない。
【０１１０】
またアキュームレータ１５１６、ポンプ１５０９、モータ１５０８、増圧側電磁弁１５１２、減圧側電磁弁１５２０、リザーバ１５１０、シリンダ１５１３、ピストン１５１４、チェック弁１５１５を廃し、ブレーキペダル１５０１とマスタシリンダ１５０２の間に設けられ、ブレーキペダル１５０１にかかるドライバーの踏力を増幅する役目を担うマスタバッグの負圧を制御するものでも構わない。またタイヤに連動して回転するブレーキディスクを電動モータの力で押しつけることによって制動させるものであっても構わない。また電動モータの発電に伴う減速エネルギーによって制動させるものであっても構わない。
【０１１１】
また本実施の形態におけるステップ１７０１は、自車の加減速度ＺＡｓと前方障害物選択処理によって選択された前方障害物Ｚｎtargetに基づく走行方向目標加減速度ＺＡtarget(n)との加減速度偏差を演算し、変数ＺｄＡに記憶する処理であったが、自車の加減速度ＺＡｓと前方障害物選択処理によって選択された前方障害物Ｚｎtargetに基づく安全化加減速度Ｚα(n)との加減速度偏差を演算し、変数ＺｄＡに記憶する処理であっても構わない。
【０１１２】
実施の形態６．
本実施の形態に係る追従走行制御装置の構成及びプログラムは、実施の形態５を基本とし、自車加減速度演算処理を変更したものである。前述の自車加減速度演算処理は、自車の速度ＺＶｓを一回微分した値を自車の加減速度ＺＡｓとして記憶する手段であったが、本実施の形態に係る自車加減速度演算処理は、ブレーキ踏込み量Ｚbrakeに基づき、図２６に示すような関数ｆ８によって自車の加減速度ＺＡｓとする。関数ｆ８によれば、ブレーキ踏込み量Ｚbrakeが大きい程、自車の加減速度ＺＡｓが高くなるように設定されることになる。
【０１１３】
本実施の形態に係る追従走行制御装置によれば、ブレーキペダルの踏込み量に基づき自車の加減速度を演算する。この構成によれば、ドライバーのブレーキペダル操作による加減速度の変化が発生する以前に、自車の加速状態を検出できるので、自車の速度ＺＶｓに基づく自車の加減速度ＺＡｓよりも速いタイミングで、前方障害物との衝突危険性を表す安全化加減速度に変化が表れる。この結果、追従対象車を切り替えるタイミングが早くなるので、ドライバーに衝突の不安を抱かせない方向に作用するという効果が得られる。
【０１１４】
尚、本実施の形態に係る自車加減速度演算手段は、ブレーキペダルの踏込み量Ｚbrakeのみに基づき自車の加減速度ＺＡｓを演算するものであったが、さらに自車の加減速度を左右する、エンジン回転数ＺＮｅ、エンジンに供給する燃料がカットされているかいないか、変速比ＺＲtrans、自車の速度ＺＶｓ、車両重量Ｘｍ、乗員人数、道路の勾配、路面の摩擦係数などによって補正するようにしても構わない。
【０１１５】
実施の形態７．
本実施の形態に係る追従走行制御装置は実施の形態１または実施の形態５を基本とし、装置の構成を図１と図２１に示す構成として、各センサ、スイッチ、及びアクチュエータを１つのコントロールユニットに接続する。また装置のプログラムは実施の形態１を基本に、入力処理を図２７に示す処理に、アクチュエータ目標値演算処理を図２８に示す処理に、出力処理を図３１に示す処理に変更したものである。尚、後述のＺｐacc、Ｚｐpiston、Ｚｐtargetは、記憶部１５１８に演算結果を一時的に記憶、そしてランダムに読み出しできる変数またはフラグであって、ＸＡtargetは、記憶部１５１８に予め記憶してあって読み出し可能なデータである。
【０１１６】
図２７の入力処理は、まずステップ２００１では、速度センサ１０８が出力する速度信号を入力し自車の速度ＺＶｓとして記憶する。ステップ２００２では、車間距離センサ１０６の信号を入力し、車両の進行方向における前方障害物(前方障害物を含む)との相対距離を記憶する。記憶の方法は、実施の形態１と同様に行う。ステップ２００３では自車の速度ＺＶｓを一回微分した値を自車の加減速度ＺＡｓとして記憶する。ステップ２００４では、ヨーレイトセンサ１１９の信号を入力しヨーレイトＺｒとして記憶する。
【０１１７】
ステップ２００５において、エンジン回転数センサ１１７の信号を入力しエンジン１０１の回転数ＺＮｅとして記憶する。ステップ２００６では、シフト位置センサ１１６のシフト位置信号を入力し自動変速機１１４の変速比ＺＲtransに変換してから記憶する。ステップ２００７では、エンジン１０１と自動変速機１１４の間に設けられたトルクコンバータ１１８における入力回転数(＝エンジン回転数)と出力回転数(＝自動変速機の出力軸回転数／変速比ＺＲtrans)の速度比ＺＲtrqconを演算して記憶する。
【０１１８】
ステップ２００８では、アキュームレータ圧センサ１５１６の信号を入力し、アキュームレータ圧Ｚｐaccとして記憶する。ステップ２００９では、ピストン圧センサ１５２１の信号を入力し、ピストン圧Ｚｐpistonとして記憶する。以上ステップ２００１から２００９までの処理を終えると、図２のステップ２０３へ飛ぶ。
【０１１９】
次に、図２８のフローチャートを用いて、本実施の形態のアクチュエータ目標値演算処理について説明する。まずステップ２１０１では、前記前方障害物選択処理で選択された前方障害物に対する、自車の走行方向目標加減速度ＺＡtarget(Ｚｎtarget)が所定の加減速度ＸＡtarget以上かどうか、すなわちＺＡtarget(Ｚｎtarget)≧ＸＡtargetかどうかを判定する。尚、ＸＡtargetは、スロットルアクチュエータを全閉にすることによって得られる減速度の値に設定される。ＺＡtarget(Ｚｎtarget)≧ＸＡtargetであればステップ２１０２に進み、エンジン回転数ＺＮｅ、安全化加減速度Ｚα、変速比ＺＲtrans、トルクコンバータの速度比Ｚtrqconに基づき、下記の(13)式に従って目標エンジントルクＺＴｅを演算する。
【０１２０】
ＺＴｅ＝(Ｘｍ×Ｚα)／(ＺＲtrans×ＺＲtrqcon×ＸＲfainal) (13)
Ｘｍ：車両重量[kg]
Ｚα：安全化加減速度［m/s2］(＝走行方向目標加減速度ＺＡtarget)
ＺＲtrans ：変速比
ＺＲtrqcon：トルクコンバータ速度比
ＸＲfinal：ファイナルギヤ比
【０１２１】
ステップ２１０３では、エンジン回転数ＺＮｅ、前記目標エンジントルクＺＴｅに基づき、図２９に示すような関数ｆ９によって目標スロットル開度Ｚｔｈを演算する。この関数ｆ９は、例えば図２９の特性を持つ２次元のルックアップテーブルであって、エンジン回転数ＺＮｅと目標エンジントルクＺＴｅを与えることにより、目標エンジントルクＺＴｅだけ出力可能なスロットル開度を得るものである。またステップ２１０４では、目標ピストン圧Ｚｐtargetに０を設定し、スロットルアクチュエータ１０４を駆動しようとする最中に、ブレーキアクチュエータ(増圧側電磁弁１５１２、減圧側電磁弁１５２０)が駆動されないようにする。
【０１２２】
またステップ２１０１でＺＡtarget(Ｚｎtarget)≧ＸＡtargetでなければステップ２１０５に進み、走行方向目標加減速度ＺＡtarget(Ｚｎtarget)に対して車両重量Ｘｍをかけた値に基づき、図３０に示すような関数ｆ１０によって目標ピストン圧Ｚｐtargetを演算する。走行方向目標加減速度ＺＡtarget(Ｚｎtarget)に対して車両重量Ｘｍをかけた値はタイヤ制動力に相当するので、関数ｆ１０によれば、走行方向目標加減速度ＺＡtargetを出力可能なタイヤ制動力を得る目標ピストン圧が設定されることになる。またステップ２１０６では、目標スロットル開度Ｚｔｈに０を設定し、ブレーキアクチュエータを駆動しようとする最中に、スロットルアクチュエータ１０４が駆動されないようにする。以上ステップ２００１から２００６の処理を終えると、図２のステップ２１０へ飛ぶ。
【０１２３】
次に、図２のステップ２１０に記載の出力処理について説明する。図３１は出力処理を示すプログラムのフローチャートである。ステップ２２０１では、アクチュエータ目標値演算処理において演算した目標スロットル開度Ｚｔｈに応じて、スロットルアクチュエータ１０４を駆動してスロットル弁１０３の開度を調整する。ステップ２２０２では、アクチュエータ目標値演算処理において演算した目標ピストン圧Ｚｐtargetにするべく、その時のアキュームレータ圧Ｚｐacc及びピストン圧Ｚｐpistonに応じて増圧側電磁弁１５１２及び減圧側電磁弁１５２０を駆動する。ステップ２２０３では、アキュームレータ１５１１の油圧が所定値以下に低下すると、アキュームレータ圧センサ１５１６によってそれを検出し、モータ１５０８を回転させて、逐次、所定値以上の圧力に保持する。以上ステップ２２０１〜２２０３の処理を終えると、図２のステップ２０２へ飛んで、所定周期毎に上述の処理を繰り返し実行する。
【０１２４】
本実施の形態に係る追従走行制御装置は、前方に存在するすべての前方障害物に対して、所定の距離で走行するための自車の走行方向目標加減速度ＺＡtarget(n)を演算し、この走行方向目標加減速度ＺＡtarget(n)に、前方障害物と自車走行車線の中心線との距離ＺdisLatに基づく重み付け係数を掛けた値を安全化加減速度Ｚα(n)とする。そしてすべての前方障害物のうち、最も衝突危険性の高い値を示す安全化加減速度Ｚα(n)を持つ前方障害物を選択し、この前方障害物に対する走行方向目標加減速度ＺＡtarget(Ｚｎtarget)に基づき、車両の駆動力及び制動力が制御され、追従対象車との距離が自動的に調節される。以上のようにして、本実施の形態によれば、追従走行制御装置において実施の形態１と同様の効果を奏する。
【０１２５】
尚、本実施の形態は、目標エンジントルクＺＴｅを(13)式に従い演算するものであったが、さらに道路の勾配、路面の摩擦係数、道路のカーブ半径など、道路環境の情報によって補正するものであっても構わない。また車両重量Ｘｍは乗員に伴う増加分を含む重量としても構わない。
【０１２６】
また本実施の形態は、目標スロットル開度Ｚｔｈを目標エンジントルクＺＴｅ及びエンジン回転数ＺＮｅの２つの変数に基づき演算するものであったが、さらにエンジンの吸入空気温度、空燃比、点火時期など、エンジンの特性を左右する情報によって補正するものであっても構わない。
【０１２７】
尚、本実施の形態は、目標ピストン圧Ｚｐtargetを安全化加減速度、すなわち自車の走行方向目標加減速度ＺＡtargetに対して車両重量をかけた値に基づき、演算するものであったが、さらに道路の勾配、摩擦係数、道路のカーブ半径など、道路環境の情報によって補正するものであっても構わない。
【０１２８】
実施の形態８．
本実施の形態に係る追従走行制御装置の構成及びプログラムは、前述の実施の形態において、ヨーレイトセンサの代わりにステアリング角センサ１１９ａ(図１参照)を備え、ヨーレイトを下記の(14)式によって得るものである。
【０１２９】
Ｚｒ：ヨーレイト[rad/s]
ＺＶｓ：自車速度[m/s]
ＺＲ：自車の旋回半径[m]
δ：タイヤの実舵角[rad]
Ｘｌ：自車のホイールベース[m]
Ａ：スタビリティ・ファクタ
Ｚθstr：ステアリング角[deg]
Ｘgearstr：ステアリングからタイヤまでのギア比
【０１３０】
この構成によっても、ヨーレイトセンサを用いた場合と同様の作用と効果が得られる。
【０１３１】
実施の形態９．
本実施の形態に係る追従走行制御装置の構成及びプログラムは、前述の実施の形態において、相対速度演算処理を変更したものである。前述の相対速度演算処理は、距離Ｚｘ(n)を一回微分した値を相対速度ＺＶｒとして記憶する手段であったが、本実施の形態に係る相対速度演算処理は、相対速度センサ、あるいは距離及び相対速度を一度に検出できる車間距離センサ(これらを代表して図１にセンサ１０６ａとして示す)を備えておき、このセンサによって相対速度を得るものである。センサ１０６ａは前方障害物との距離及び相対速度を電波または光の反射状態に基づいて直接検出する。
【０１３２】
この構成によれば、距離に基づき相対速度を演算する手段に比べて、精度の良い相対速度を得ることができるだけでなく、より実際に近い前方障害物の加減速度を得ることができるので、精度の良い安全化加減速度が得られるようになり、前方障害物との過度の接近さらには衝突を回避し、車両の安全性を高めることができる。
【０１３３】
【発明の効果】
以上のようにこの発明の第１の発明によれば、前方に存在する複数の車両等の前方障害物との相対位置を検出する車間距離センサと、自車の速度を検出する速度センサと、少なくとも自車の速度と前方障害物との相対距離に基づき、前方障害物との距離を適正化するための走行方向目標加減速度を演算する走行方向目標加減速度演算手段と、少なくとも走行方向目標加減速度に基づき前方障害物との衝突危険性を示す安全化加減速度を演算する安全化加減速度演算手段と、車間距離センサによって検出された複数の前方障害物のすべてに対して、前記走行方向目標加減速度演算手段及び安全化加減速度演算手段を適用する手段と、複数の前方障害物に対して得られた安全化加減速度のうち、最も危険性の高い安全化加減速度を持つ前方障害物を選択する前方障害物選択手段と、少なくとも前方障害物選択手段によって選択された前方障害物に対する安全化加減速度または走行方向目標加減速度に基づき、車両の駆動力または制動力を制御する車両制御手段と、を備えたことを特徴とする追従走行制御装置としたので、自車にとって最も衝突する危険性の高い車両を追従対象車として選択することができるようになるので、ドライバーが衝突の不安を抱くこともなくなる。また自車及び前方障害物の車線変更を検出する手段を必要としない構成にすることによって、その部分の装置と演算処理を簡素化できる。
【０１３４】
またこの発明の第２の発明によれば、第１の発明において、前記車両制御手段は、指示された目標駆動力に制御するべく自車の駆動力を電気的に調節できるアクチュエータと、自車の速度に基づき加減速度を演算する加減速度演算手段と、ドライバーのアクセル操作量を検出するアクセル状態検出素子と、少なくとも自車の加減速度、アクセル操作量、及び前方障害物選択手段によって選択された前方障害物に対する安全化加減速度または走行方向目標加減速度に基づいて目標駆動力を演算する手段と、目標駆動力をアクチュエータに指示する出力手段と、を含むことを特徴とする追従走行制御装置としたので、自車の駆動力の制御により上記の効果が得られる。
【０１３５】
またこの発明の第３の発明によれば、第１の発明において、前記車両制御手段は、指示された目標制動力に制御するべく自車の制動力を電気的に調節できるアクチュエータと、自車の速度に基づき加減速度を演算する加減速度演算手段と、ドライバーのブレーキ操作量を検出するブレーキ状態検出素子と、少なくとも自車の加減速度、ブレーキ操作量、及び前方障害物選択手段によって選択された前方障害物に対する安全化加減速度または走行方向目標加減速度に基づいて目標制動力を演算する手段と、目標制動力をアクチュエータに指示する出力手段と、を含むことを特徴とする追従走行制御装置としたので、自車の制動力の制御により上記の効果が得られる。
【０１３６】
またこの発明の第４の発明によれば、第１の発明において、前記車両制御手段は、指示された目標駆動力に制御するべく自車の駆動力を電気的に調節できるアクチュエータと、少なくとも前方障害物選択手段によって選択された前方障害物に対する安全化加減速度または走行方向目標加減速度に制御するための目標駆動力を演算する手段と、目標駆動力をアクチュエータに指示する出力手段と、を含むことを特徴とする追従走行制御装置としたので、自車の駆動力の制御により上記の効果が得られる。
【０１３７】
またこの発明の第５の発明によれば、第１の発明において、前記車両制御手段は、指示された目標制動力に制御するべく自車の制動力を電気的に調節できるアクチュエータと、少なくとも前方障害物選択手段によって選択された前方障害物に対する安全化加減速度または走行方向目標加減速度に制御するための目標制動力を演算する手段と、目標制動力をアクチュエータに指示する出力手段と、を含むことを特徴とする追従走行制御装置としたので、自車の制動力の制御により上記の効果が得られる。
【０１３８】
またこの発明の第６の発明によれば、第１の発明において、前記安全化加減速度演算手段は、少なくとも前方障害物との相対距離に基づき重み付け係数を演算する重み付け係数演算手段と、走行方向目標加減速度を前記重み付け係数で補正し、この補正後の値を安全化加減速度とする安全化加減速度演算手段と、を含むことを特徴とする追従走行制御装置としたので、重み付け係数で補正した安全化加減速度に基づいて、危険性の高い前方障害物を選択することができる。
【０１３９】
またこの発明の第７の発明によれば、第６の発明において、前記重み付け係数演算手段は、自車のヨーレイトを検出するヨーレイトセンサと、少なくともヨーレイトに基づき自車が走行する軌道曲線を演算する走行経路形状演算手段と、少なくとも走行軌道曲線と前方障害物との距離に基づき重み付け係数を演算する手段と、を含むことを特徴とする追従走行制御装置としたので、ヨーレイトから得られた走行軌道曲線と前方障害物との距離に基づき重み付け係数を求めることができる。
【０１４０】
またこの発明の第８の発明によれば、第６の発明において、前記重み付け係数演算手段は、自車のヨーレイトを検出するヨーレイトセンサと、少なくともヨーレイトと車間距離センサの出力信号に基づき横方向における所定時間後の前方障害物との距離を演算する手段と、少なくとも前方障害物との所定時間後の前方障害物との距離に基づき重み付け係数を演算する手段と、を含むことを特徴とする追従走行制御装置としたので、前方障害物との所定時間後の前方障害物との距離に基づき重み付け係数を求めることができる。
【０１４１】
またこの発明の第９の発明によれば、第８の発明において、上記所定時間は、前方障害物に衝突すると予測される時間であることを特徴とする追従走行制御装置としたので、適当な重み付け係数が得られる。
【０１４２】
またこの発明の第１０の発明によれば、第８の発明において、上記所定時間は、自車の速度に基づく時間であることを特徴とする追従走行制御装置としたので、適当な重み付け係数が得られる。
【０１４３】
またこの発明の第１１の発明によれば、第２の発明において、上記加減速度演算手段は、ドライバーのアクセル操作量を検出するアクセル状態検出素子と、少なくともドライバーのアクセル操作に基づき自車の加減速度を演算する手段と、を含むことを特徴とする追従走行制御装置としたので、追従対象車を切り替えるタイミングを早くすることができる。
【０１４４】
またこの発明の第１２の発明によれば、第３の発明において、前記加減速度演算手段は、ドライバーのブレーキ操作量を検出するブレーキ状態検出素子と、少なくともドライバーのブレーキ操作に基づき自車の加減速度を演算する手段と、を含むことを特徴とする追従走行制御装置としたので、追従対象車を切り替えるタイミングを早くすることができる。
【０１４５】
またこの発明の第１３の発明によれば、第７または８の発明において、ヨーレイトセンサの代わりにドライバーのステアリング操作量を検出するステアリング角センサと、少なくともステアリング操作量に基づき自車のヨーレイトを演算する手段と、を含むことを特徴とする追従走行制御装置としたので、ステアリング操作量からもヨーレイトを求めることができる。
【０１４６】
またこの発明の第１４の発明によれば、第１ないし１３のいずれかの発明において、前方障害物との距離および相対速度を一度に検出する車間距離センサを含むことを特徴とする追従走行制御装置としたので、より実際に近い前方障害物の加減速度を得ることができ、精度の良い安全化加減速度が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１に係る追従走行制御装置を実現するシステムの構成図である。
【図２】 本発明の実施の形態１に係るプログラムのメインルーチンを示すフローチャート概略図である。
【図３】 本発明の実施の形態１に係る入力処理を示すフローチャート概略図である。
【図４】 本発明の実施の形態１に係る走行方向目標加減速度演算処理を示すフローチャート概略図である。
【図５】 本発明の実施の形態１に係る関数ｆ１を示す目標距離特性である。
【図６】 本発明の実施の形態１に係る安全化加減速度演算処理を示すフローチャート概略図である。
【図７】 本発明の実施の形態１に係る重み付け係数演算処理を示すフローチャート概略図である。
【図８】 本発明の実施の形態１に係る関数ｆ２を示す重み付け係数特性である。
【図９】 本発明の実施の形態１に係る重み付け係数を説明するための図である。
【図１０】 本発明の実施の形態１に係る前方障害物選択処理を示すフローチャート概略図である。
【図１１】 本発明の実施の形態１に係るアクチュエータ目標値演算処理を示すフローチャート概略図である。
【図１２】 本発明の実施の形態１に係る関数ｆ３を示すアクセル開度−目標スロットル開度特性である。
【図１３】 本発明の実施の形態１に係る関数ｆ４を示すアクセル開度−目標スロットル開度特性である。
【図１４】 本発明の実施の形態１に係る出力処理を示すフローチャート概略図である。
【図１５】 本発明の実施の形態２に係る重み付け係数演算処理を示すフローチャート概略図である。
【図１６】 本発明の実施の形態２に係る重み付け係数を説明するための図である。
【図１７】 本発明の実施の形態３に係る関数ｆ５のアクセル開度−自車加減速度特性である。
【図１８】 本発明の実施の形態４に係る入力処理を示すフローチャート概略図である。
【図１９】 本発明の実施の形態４に係る自車加減速度演算処理を示すフローチャート概略図である。
【図２０】 本発明の実施の形態４に係る関数ｆ６のエンジントルク特性である。
【図２１】 本発明の実施の形態５に係る追従走行制御装置を実現するシステムの構成図である。
【図２２】 本発明の実施の形態５に係る入力処理を示すフローチャート概略図である。
【図２３】 本発明の実施の形態５に係るアクチュエータ目標値演算処理を示すフローチャート概略図である。
【図２４】 本発明の実施の形態５に係る関数ｆ７を示すブレーキ踏込み量−目標ピストン圧特性である。
【図２５】 本発明の実施の形態５に係る出力処理を示すフローチャート概略図である。
【図２６】 本発明の実施の形態６に係る関数ｆ８のブレーキ踏込み量−自車加減速度特性である。
【図２７】 本発明の実施の形態７に係る入力処理を示すフローチャート概略図である。
【図２８】 本発明の実施の形態７に係るアクチュエータ目標値演算処理を示すフローチャート概略図である。
【図２９】 本発明の実施の形態７に係る関数ｆ９を示す目標エンジントルク−目標スロットル開度特性である。
【図３０】 本発明の実施の形態７に係る関数ｆ１０を示す走行方向目標加減速度−目標ピストン圧特性である。
【図３１】 本発明の実施の形態７に係る出力処理を示すフローチャート概略図である。
【図３２】 本発明および従来の装置における自車と前方障害物との関係を説明するための図である。
【符号の説明】
１０１ エンジン、１０３ スロットル弁、１０４ スロットルアクチュエータ、１０５ コントロールユニット、１０６，１０６ａ 車間距離センサ、１０８ 速度センサ、１１２ アクセルペダル、１１３ アクセル開度センサ、１１４ 自動変速機、１１６ シフト位置センサ、１１７ エンジン回転数センサ、１１９ ヨーレイトセンサ、１１９ａ ステアリング角センサ、１５０１ ブレーキペダル、１５０２ マスタシリンダ、１５０３ ホイールシリンダ、１５０４ ブレーキ踏込み量検出センサ、１５０５ コントロールユニット、１５０６速度センサ、１５０７ 車間距離センサ、１５０８ モータ、１５０９ 油圧ポンプ、１５１０ リザーバ、１５１１ アキュームレータ、１５１２ 増圧側電磁弁、１５１３ シリンダ、１５１４ ピストン、１５１５ チェック弁、１５１６ アキュームレータ圧センサ、１５２０ 減圧側電磁弁、１５２１ ピストン圧センサ、１５２２ ヨーレイトセンサ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の進行方向を含む前方領域における前方障害物(車両を含む)との距離を検出して、ドライバーのペダル操作による駆動力または制動力を補正することにより、前方障害物との衝突を防止する、あるいは自車の駆動力または制動力を制御して、前方障害物との距離を自動的に制御する追従走行制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、レーダで検出された反射物の中から、自車が前方障害物に衝突しないで安全に走行するための追従対象車を選択する手段、または装置の提案が成されている。
【０００３】
この種の装置として特開平５−３４２５００号公報で公開されている装置がある。この装置は、所定角度範囲を掃引しながら自車の走行方向に電磁波を放射し、放射された電磁波が反射体に反射して返ってくるまでの伝搬遅延時間に基づいて反射体までの距離を計測するレーダを備えている。そして、複数の反射体の中から道路の片側の路側に設置された反射器群を検出し、車線推定手段によって、検出された反射器群の配列に基づいて車線の形状を推定する。また車両識別手段によって、反射体の中から自車の前方に存在する車両を識別する。そして車線判断手段によって、前記識別した前方車両が自車と同じ車線に存在するかどうかを判断し、車間距離出力手段が、自車と同じ車線に存在する車両の中から、自車に最も近い車両との車間距離を出力するように構成されている。
【０００４】
この装置に依れば図３２の(ａ)に示すように、自車及び前方障害物Ａ、Ｂが区切られた走行車線に沿って走行している状況(状況１)下で、自車は前方障害物Ａを追従対象車として選択するように作用する。状況１の下では、前方障害物Ａはドライバーが追従したいと思っている車両であるため、ドライバーは前方障害物Ａを追従対象車として制御される自車の挙動に対して違和感を感じない。
【０００５】
しかしながら図３２の(ｂ)に示すように、自車と前方障害物Ｃが同一車線を走行しており、自車にとっての追従対象車が前方障害物Ｃである時に、前方障害物Ｄが自車と前方障害物Ｃとの間に割り込もうとするしている状況(状況２)下では、前方障害物Ｄが自車走行レーンに侵入するまで追従対象車(前方障害物Ｃ)を前方障害物Ｄに切り替えられないため、ドライバーに衝突の不安を抱かせてしまう問題がある。
【０００６】
また図３２の(ｃ)に示すように、自車と前方障害物Ｅが同一車線を走行しており、自車にとっての追従対象車が前方障害物Ｅである時に、自車が前方障害物Ｆが走行する隣接車線に車線変更しようとしている状況(状況３)下では、前方障害物Ｆが自車走行レーンを走行する車両であると判定されるまで、追従対象車(前方障害物Ｅ)を前方障害物Ｆに切り替えられないため、状況２の場合と同様に、ドライバーに衝突の不安を抱かせてしまうという問題がある。
【０００７】
本来ならば、状況２及び３の下で、適正な追従対象車を選択して前方障害物への追従制御を行うために、自車と同一車線を走行しているかどうかではなく、複数存在する前方障害物のうち、自車との衝突危険性が最も高い車両を追従対象車として選択すべきである。前記衝突危険性は、自車と前方障害物との相対的な位置関係の諸因子、例えば、以下のような、
・自車の進行方向の相対距離(以降、走行方向距離)
・自車の進行方向の相対速度(以降、走行方向相対速度)
・自車の進行方向に垂直な方向における相対距離(以降、横方向距離)
・自車の進行方向に垂直な方向における相対速度(以降、横方向相対速度)
また、
・前方障害物の加減速度
・道路の形状
・車線に対する自車及び前方障害物の相対位置
など、複雑に関係して決定されるはずである。
【０００８】
また状況２及び３の下で発生する前述の問題を解決するための装置として、特開平１０−３３８０５５号公報で公開されている装置がある。この装置は、自車と複数の前方障害物との距離をそれぞれ測定する車間距離センサを備え、前記自車と複数の前方障害物との目標車間距離をそれぞれ設定、さらに前記車間距離とこれに対応する目標車間距離との偏差から目標加減速度をそれぞれ算出する。そしてＣＣＤカメラによって撮像された前方の画像を画像処理することによって自車の車線変更または前方障害物の車線変更のどちらかを検出した時、前記目標加減速度のうちの最小のものを選択して、この目標加減速度に基づいて前記自車のエンジン出力及び制動力を制御するようにしている。
【０００９】
この装置に依れば、状況２の下では、前方障害物Ｄが自車と前方障害物Ｃとの間に割り込もうとする時、前方障害物Ｃ及びＤのそれぞれに対して演算した目標加減速度のうち小さい値を示す方の車両を追従対象車として選択するよう作用する。前方障害物Ｄが急ブレーキをかけている状態であったとすると、自車は前方障害物ＣよりもＤへ衝突する危険性の方が高くなるため、目標加減速度は前方障害物Ｃの値よりＤの値の方が小さい値を示し、追従対象車は、即座に、前方障害物ＣからＤに切り替えられる。このため、ドライバーに衝突の不安を抱かせてしまうという問題が軽減または解消されることになる。
【００１０】
また、状況３の下では、自車が前方障害物Ｆが走行する隣接車線に車線変更しようとする時、前方障害物Ｅ及びＦのそれぞれに対して演算した目標加減速度のうち小さい値を示す方の車両を追従対象車として選択するよう作用する。前方障害物Ｆが急ブレーキをかけている状態であったとすると、自車は前方障害物ＥよりもＦへ衝突する危険性の方が高くなるため、目標加減速度は前方障害物Ｅの値よりＦの値の方が小さい値を示し、追従対象車は、即座に、前方障害物ＥからＦに切り替えられる。このため、状況２の場合と同様に、ドライバーに不安を抱かせてしまうという問題が軽減または解消されることになる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
従来のこの種の装置以上のようなものであったが、前記の説明からわかるように、特開平１０−３３８０５５号公報の装置にとって、前方障害物の車線変更を検出する手段、及び自車の車線変更を検出する手段が、追従対象車を切り替えるタイミングを左右する、ひいてはドライバーに衝突の不安を抱かせてしまうかどうかを左右する重要なファクタとなるが、前記公報の中では、前記自車の車線変更を検出する手段及び前方障害物の車線変更を検出する手段をどのように実施するかについて詳しく記述されておらず、実現の程が明かでない。そして車間距離センサではなくＣＣＤカメラを用いて前方障害物及び自車の車線変更を検出するようにしている点で、装置と装置内部の演算処理が極めて複雑になるという問題があった。
【００１２】
本発明の目的は、前述のような問題を解消または軽減するために成されたもので、状況１から状況３の下で、自車にとって最も衝突する危険性の高い車両を追従対象車として選択することによって、ドライバーに衝突の不安を抱かせることがないようにすると共に、自車及び前方障害物の車線変更を検出する手段を必要としない構成にすることによって、装置と演算処理を簡素化できる追従走行制御装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記の目的に鑑み、この発明の第１の発明は、前方に存在する複数の車両等の前方障害物との相対位置を検出する車間距離センサと、自車の速度を検出する速度センサと、少なくとも自車の速度と前方障害物との相対距離に基づき、前方障害物との距離を適正化するための走行方向目標加減速度を演算する走行方向目標加減速度演算手段と、少なくとも走行方向目標加減速度に基づき前方障害物との衝突危険性を示す安全化加減速度を演算する安全化加減速度演算手段と、車間距離センサによって検出された複数の前方障害物のすべてに対して、前記走行方向目標加減速度演算手段及び安全化加減速度演算手段を適用する手段と、複数の前方障害物に対して得られた安全化加減速度のうち、最も危険性の高い安全化加減速度を持つ前方障害物を選択する前方障害物選択手段と、少なくとも前方障害物選択手段によって選択された前方障害物に対する安全化加減速度または走行方向目標加減速度に基づき、車両の駆動力または制動力を制御する車両制御手段と、を備えたことを特徴とする追従走行制御装置にある。
【００１４】
またこの発明の第２の発明は、前記車両制御手段は、指示された目標駆動力に制御するべく自車の駆動力を電気的に調節できるアクチュエータと、自車の速度に基づき加減速度を演算する加減速度演算手段と、ドライバーのアクセル操作量を検出するアクセル状態検出素子と、少なくとも自車の加減速度、アクセル操作量、及び前方障害物選択手段によって選択された前方障害物に対する安全化加減速度または走行方向目標加減速度に基づいて目標駆動力を演算する手段と、目標駆動力をアクチュエータに指示する出力手段と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の追従走行制御装置にある。
【００１５】
またこの発明の第３の発明は、前記車両制御手段は、指示された目標制動力に制御するべく自車の制動力を電気的に調節できるアクチュエータと、自車の速度に基づき加減速度を演算する加減速度演算手段と、ドライバーのブレーキ操作量を検出するブレーキ状態検出素子と、少なくとも自車の加減速度、ブレーキ操作量、及び前方障害物選択手段によって選択された前方障害物に対する安全化加減速度または走行方向目標加減速度に基づいて目標制動力を演算する手段と、目標制動力をアクチュエータに指示する出力手段と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の追従走行制御装置にある。
【００１６】
またこの発明の第４の発明は、前記車両制御手段は、指示された目標駆動力に制御するべく自車の駆動力を電気的に調節できるアクチュエータと、少なくとも前方障害物選択手段によって選択された前方障害物に対する安全化加減速度または走行方向目標加減速度に制御するための目標駆動力を演算する手段と、目標駆動力をアクチュエータに指示する出力手段と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の追従走行制御装置にある。
【００１７】
またこの発明の第５の発明は、前記車両制御手段は、指示された目標制動力に制御するべく自車の制動力を電気的に調節できるアクチュエータと、少なくとも前方障害物選択手段によって選択された前方障害物に対する安全化加減速度または走行方向目標加減速度に制御するための目標制動力を演算する手段と、目標制動力をアクチュエータに指示する出力手段と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の追従走行制御装置にある。
【００１８】
またこの発明の第６の発明は、前記安全化加減速度演算手段は、少なくとも前方障害物との相対距離に基づき重み付け係数を演算する重み付け係数演算手段と、走行方向目標加減速度を前記重み付け係数で補正し、この補正後の値を安全化加減速度とする安全化加減速度演算手段と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の追従走行制御装置にある。
【００１９】
またこの発明の第７の発明は、前記重み付け係数演算手段は、自車のヨーレイトを検出するヨーレイトセンサと、少なくともヨーレイトに基づき自車が走行する軌道曲線を演算する走行経路形状演算手段と、少なくとも走行軌道曲線と前方障害物との距離に基づき重み付け係数を演算する手段と、を含むことを特徴とする請求項６に記載の追従走行制御装置にある。
【００２０】
またこの発明の第８の発明は、前記重み付け係数演算手段は、自車のヨーレイトを検出するヨーレイトセンサと、少なくともヨーレイトと車間距離センサの出力信号に基づき横方向における所定時間後の前方障害物との距離を演算する手段と、少なくとも前方障害物との所定時間後の前方障害物との距離に基づき重み付け係数を演算する手段と、を含むことを特徴とする請求項６に記載の追従走行制御装置にある。
【００２１】
またこの発明の第９の発明は、上記所定時間は、前方障害物に衝突すると予測される時間であることを特徴とする請求項８に記載の追従走行制御装置にある。
【００２２】
またこの発明の第１０の発明は、上記所定時間は、自車の速度に基づく時間であることを特徴とする請求項８に記載の追従走行制御装置にある。
【００２３】
またこの発明の第１１の発明は、上記加減速度演算手段は、ドライバーのアクセル操作量を検出するアクセル状態検出素子と、少なくともドライバーのアクセル操作に基づき自車の加減速度を演算する手段と、を含むことを特徴とする請求項２に記載の追従走行制御装置にある。
【００２４】
またこの発明の第１２の発明は、前記加減速度演算手段は、ドライバーのブレーキ操作量を検出するブレーキ状態検出素子と、少なくともドライバーのブレーキ操作に基づき自車の加減速度を演算する手段と、を含むことを特徴とする請求項３に記載の追従走行制御装置にある。
【００２５】
またこの発明の第１３の発明は、ヨーレイトセンサの代わりにドライバーのステアリング操作量を検出するステアリング角センサと、少なくともステアリング操作量に基づき自車のヨーレイトを演算する手段と、を含むことを特徴とする請求項７または８に記載の追従走行制御装置にある。
【００２６】
またこの発明の第１４の発明は、前方障害物との距離および相対速度を一度に検出する車間距離センサを含むことを特徴とする請求項１ないし１３のいずれかに記載の追従走行制御装置にある。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明の各実施の形態について説明する。
実施の形態１．
この発明の本実施の形態に係る追従走行制御装置の概略構成は図１の通りである。１０１はエンジン、１１４は自動変速機である。エンジン１０１に接続された吸気管１０２には、エンジン１０１への吸入空気量を調節できるスロットル弁１０３が設けられており、スロットル弁１０３はスロットルアクチュエータ１０４と連結されている。前記スロットルアクチュエータ１０４を駆動することによって、スロットル弁１０３の開度が制御されてエンジン１０１の出力の制御を可能にする。
【００２８】
前記スロットルアクチュエータ１０４は、コントロールユニット１０５からの信号によって駆動されるようになっており、コントロールユニット１０５はエンジン１０１、自動変速機１１４を含む車両内各部に配置されたセンサ及びスイッチからの信号を入力している。これらのセンサ又はスイッチは、自車の速度に比例する自動変速機１１４のアウトプットシャフト１０７の回転数(自動変速機の出力軸回転数)を検出する速度センサ１０８、アクセルペダル１１２の踏込み量を検出するアクセル開度センサ１１３、車両の進行方向における前方障害物との距離を電波または光の反射状態に基づいて検出する車間距離センサ１０６、自車のヨーレイトを検出するヨーレイトセンサ１１９から構成されている。前記コントロールユニット１０５は、周知のマイクロコンピュータを構成する中央処理部１１１、記憶部１１０、及び入出力インタフェース１０９等から構成されている。
【００２９】
次に、前述のように構成された追従走行制御装置の動作を簡単に説明する。まずドライバーがアクセルペダル１１２を踏み込むと、アクセル開度センサ１１３によってその踏込み量を検出してコントロールユニット１０５に伝達する。また車間距離センサ１０６によって車両の進行方向における前方障害物との距離を検出してコントロールユニット１０５に伝達する。コントロールユニット１０５が前方障害物との距離等に基づき、自車が前方障害物に対して十分に安全な距離が確保されていると判定した場合、コントロールユニット１０５は、その情報を受けてアクセルペダル１１２の踏込み量に応じた制御量でスロットルアクチュエータ１０４を駆動し、スロットル弁１０３の開度を調節する。また自車が前方障害物に対して安全な距離が確保されていないと判定した場合においては、アクセルペダル１１２の踏込み量と、前方障害物との距離等に基づく安全化加減速度に応じた制御量でスロットルアクチュエータ１０４を駆動し、スロットル弁１０３の開度を制限する。
【００３０】
次に、コントロールユニット１０５の記憶部１１０にプログラムとして記憶され、中央処理部１１１によって処理されるプログラムの流れについて説明する。図２は、プログラムのメインルーチンを示すフローチャート概略図であり、所定の時間毎、例えば２０ｍｓ毎に繰り返し実行されるものである。尚、後述のＺaccel、ＺＶｓ、Ｚｘ(n)、Ｚｙ(n)、ＺＡｓ、Ｚｒ、ＺＶｒ、ＺＡｐ、ＺＡtarget(n)、Ｚｘtarget、ＺｄＡ、Ｚweight、Ｚα(n)、ＺdisLat、ＺＲ、Ｚｄｙ、Ｚｎtarget、Ｚα、ｎ、Ｚｔｈは、記憶部１１０に記憶され、書き換え／読み出しが可能な変数であって、Ｘｋ１、Ｘｋ２、Ｘαinfinity、Ｘαは、記憶部１１０に予め記憶してあって、書き換えができない読み出しのみ可能なデータである。
【００３１】
まずステップ２０１において、前記変数の値が初期化される。ステップ２０２では、コントロールユニット１０５に接続されたセンサやスイッチの状態を入力する。具体的には、図３に示すような入力処理の流れになる。
【００３２】
ステップ３０１では、アクセル開度センサ１１３の信号を入力しアクセルペダル１１２の踏込み量Ｚaccelとして記憶する。ステップ３０２では、速度センサ１０８が出力する速度信号を入力し自車の速度ＺＶｓとして記憶する。ステップ３０３では、車間距離センサ１０６の信号を入力し、車両の進行方向における前方障害物との相対距離を記憶する。記憶の方法は、前方障害物がいくつ存在するかを変数Ｚｎに記憶し、複数の前方障害物のそれぞれに番号ｎを割り付けて(ｎ＝０、１、２、…、Ｚｎ−１)、各々の前方障害物の相対位置を(Ｚｘ(n)、Ｚｙ(n))の座標データとして記憶する。尚、Ｚｘ(n)は走行方向(自車の車体中心軸方向)距離、Ｚｙ(n)は横方向(自車の車体中心軸に垂直な軸の方向)距離を表す。ステップ３０４では自車の速度ＺＶｓを一回微分した値を自車の加減速度ＺＡｓとして記憶する。尚、この自車の加減速度ＺＡｓは今回、前回、前々回、さらにはそれ以前の値を利用して平滑化(以降、フィルタリングと記す)するようにしても構わない。ステップ３０５では、ヨーレイトセンサ１１９の信号を入力しヨーレイトＺｒとして記憶する。以上ステップ３０１から３０５までの処理を終えると、図２のステップ２０３へ飛ぶ。
【００３３】
ステップ２０３から２０７の処理は、検出されたすべての前方障害物について走行方向目標加減速度及び安全化加減速度を演算するものである。まずステップ２０３において、前方障害物の割り付け番号を切り替えるための変数ｎの値が０に初期化される。ステップ２０４において、ｎ＜Ｚｎであれば、割り付け番号：０の前方障害物についてステップ２０５の走行方向目標加減速度演算処理(後述)及びステップ２０６の安全化加減速度演算処理(後述)が実施される。ステップ２０７では、次の割り付け番号を持つ前方障害物についてステップ２０５、２０６の処理を実施すべく、変数ｎをインクリメントして、ステップ２０４に戻る。ステップ２０４において、ｎ＜Ｚｎでなければ、すなわち、すべての前方障害物についてステップ２０５、２０６の処理が実施されれば、ステップ２０８に飛ぶ。
【００３４】
次に、図２のステップ２０５に記載の走行方向目標加減速度演算処理について説明する。図４は走行方向目標加減速度演算処理を示すプログラムのフローチャートである。尚、後述のＺｘtarget、ＺｄＬ、ＺＡtarget(n)は、記憶部１１０に記憶され、書き換え／読み出しが可能な変数であって、またＸｋ１、Ｘｋ２は記憶部１１０に予め記憶してあって、書き換えできない読み出しのみ可能なデータである。
【００３５】
図４に示す走行方向目標加減速度演算処理は、前方障害物と所定の距離で走行するための自車の走行方向目標加減速度を演算する処理ルーチンである。まず前方障害物と所定の距離で走行するための自車の走行方向目標加減速度の考え方について説明する。今、自車が距離Ｚｘ(n)[m]だけ離れて前方障害物に追従しているものとする。この時の自車の位置を基準として考えると、ｔ秒後の前方障害物の位置Ｓｐは(１)式で表される。
【００３６】
Ｓｐ＝ＺＶｐ・ｔ＋ＺＡｐ・ｔ2／２＋Ｚｘ(n)[m] (ｔ≧０) (１)
ＺＶｐ：前方障害物の速度[m/s]
ＺＡｐ：前方障害物の加減速度[m/s2]
【００３７】
また同様にｔ秒後の自車の位置Ｓｓは(２)式で表される。
【００３８】
Ｓｓ＝ＺＶｓ・ｔ＋ＺＡｓ・ｔ2／２[m] (ｔ≧０) (２)
ＺＶｓ：自車速度[m/s]
ＺＡｓ：自車加減速度[m/s2]
【００３９】
但し、時間ｔ秒間は、ＺＶｐ、ＺＡｐ、ＺＶｓ、ＺＡｐは一定であると仮定している。
【００４０】
自車が前方障害物に目標距離Ｚｘtargetだけ離れて走行するためには、次の(３)式が成立する必要がある。
【００４１】
Ｓｐ−Ｓｓ＝Ｚｘtarget (３)
【００４２】
(３)式に(１)(２)式を代入して整理すると、次の(４)式が得られる。
(ＺＡｐ−ＺＡｓ)／２・ｔ2＋(ＺＶｐ−ＺＶｓ)・ｔ＋(Ｚｘ(n)−Ｚｘtarget)＝０
(ＺＡｐ−ＺＡｓ)／２・ｔ2＋ＺＶｒ・ｔ＋ＺｄＬ＝０ (４)
ＺＶｒ：相対速度[m/s](＝ＺＶｐ−ＺＶｓ)
ＺｄＬ：距離偏差[m](＝Ｚｘ(n)−Ｚｘtarget)
【００４３】
(４)式をＺＡｓについて変形すると、
【００４４】
(５)式のＺＡｓは、自車が前方障害物に対して距離Ｚｘtargetだけ離れて走行するための自車の走行方向目標加減速度ＺＡtarget(n)を表す。尚、Ｘｋ1、Ｘｋ2は、ｔを与えることにより一義的に決められる値である。
【００４６】
次に、前述の本実施の形態の走行方向目標加減速度演算の処理の流れについて、図４のフローチャートを用いて説明する。まずステップ４０１において、前記距離Ｚｘ(n)を１回微分、具体的には前回の値と今回の値との差をメインルーチンの周期(２０ｍｓ)で割り算して、この値を前方障害物に対する相対速度ＺＶｒとして記憶する。尚、この相対速度はフィルタリングするようにしても構わない。ステップ４０２では、前記相対速度ＺＶｒ及び自車の速度ＺＶｓを足し算した値(すなわち前方障害物の速度)を１回微分して、この値を前方障害物の加減速度ＺＡｐとして記憶する。尚、この前方障害物の加減速度ＺＡｐについてもフィルタリングするようにしても構わない。
【００４７】
ステップ４０３において、自車の速度ＺＶｓに基づき、図５に示すような関数ｆ１によって目標距離Ｚｘtargetを演算する。関数ｆ１によれば、目標距離Ｚｘtargetは自車の速度ＺＶｓによって一義的に決まり、その直線の勾配は前方障害物との車間時間に相当する。本実施の形態ではこの車間時間を２秒に設定した特性となっている。ステップ４０４では、(５)式の走行方向目標加減速度ＺＡtarget(n)を、例えばｔ＝０.５secに設定して、Ｘｋ1＝８、Ｘｋ2＝４として演算する。
【００４８】
尚、０.５secという時間は、平均的なドライバーが前方状況の知覚、認知、判断に要する時間を足し合わせた時間である。この付近の時間に設定しておくことによって、追従制御装置による車両の乗り心地に対して、ドライバーが違和感を感じなくなるという実験結果が得られている。以上ステップ４０１〜４０４の処理を終えると、図２のステップ２０６へ飛ぶ。
【００４９】
次に、図２のステップ２０６に記載の安全化加減速度演算処理について説明する。図６は安全化加減速度演算処理を示すプログラムのフローチャートである。ステップ５０１では、前記の走行方向目標加減速度ＺＡtarget(n)を補正するための重み付け係数が演算される。この重み付け係数演算処理について説明する。図７は重み付け係数演算処理を示すプログラムのフローチャートである。まずステップ６０１において、自車のヨーレイトＺｒに基づき、自車走行経路の形状が推定される。具体的には自車走行経路の中心線の旋回半径ＺＲを推定(演算)する。この旋回半径ＺＲは、(６)式によって求められる。但し、ヨーレイトＺｒ＝０の時など値がオーバーフローせぬよう、(６)式によって求められたＺｒは無限大を意味する値(Ｘinfinity)以下に制限され、制限された場合は道路形状が直線路であることを意味する。
【００５０】
ＺＲ ＝ＺＶｓ／Ｚｒ[m] (Ｚｒ≠０) (６)
ＺＶｓ：自車速度[m/s]
Ｚｒ ：ヨーレイト[rad/s]
【００５１】
ステップ６０２、６０３では、前方障害物と自車走行経路の中心線との距離(図９参照)を(７)(８)式に従い演算、ＺdisLatに記憶する。
【００５２】
Ｚｄｙ＝Ｚｘ(n)2／(２×ＺＲ)[m] (７)
ＺdisLat＝Ｚｙ(n)−Ｚｄｙ[m] (８)
Ｚｄｙ：前方障害物との距離Ｚｘ(n)における自車走行経路の中心線の位置
Ｚｘ(n)：前方障害物との距離[m]
Ｚｙ(n)：前方障害物の横位置[m]
ＺＲ ：道路の旋回半径[m]
【００５３】
ステップ６０４では、前方障害物と自車走行経路の中心線との距離ＺdisLatに基づき、図８に示すような関数ｆ２によって重み付け係数Ｚwaightを演算する。関数ｆ２によれば、ＺwaightはＺdisLatによって一義的に決まり、ＺdisLatの値に応じて図８に示すように特性が変化する。例えば、前方障害物が自車走行経路上に存在すれば、Ｚwaightは１の値が代入され、前方障害物が隣接車線を走行して自車走行経路の中心線から離れる程、０に近い値が代入されるようになる。以上、ステップ６０１〜６０４の処理を終えると、図６のステップ５０２へ飛ぶ。
【００５４】
ステップ５０２では、所定値(例えば、−１０m/s2)から走行方向目標加減速度ＺＡtarget(n)を引いた値にステップ５０２の重み付け係数演算処理で得られた重み付け係数を掛け合わせ、この値を安全化加減速度Ｚα(n)として記憶する。以上、ステップ５０１〜５０２の処理を終えると図２のステップ２０７へ飛ぶ。
【００５５】
次に、図２のステップ２０８に記載の前方障害物選択処理について説明する。図１０は前方障害物選択処理を示すプログラムのフローチャートであって、車間距離センサによって検出されたすべての前方障害物のうち、安全化加減速度Ｚα(n)が最も小さい前方障害物、つまり、最も衝突危険性が高い前方障害物を選択するものである。まずステップ８０１において、最終的に最も衝突危険性が高い前方障害物の割り付け番号を格納するための変数Ｚｎtargetを０に初期化する。ステップ８０２において、最終的に最も衝突危険性が高い前方障害物の安全化加減速度を格納するための変数Ｚαを、Ｘαinfinity(無限大を示す値)に初期化する。
【００５６】
ステップ８０３において、前方障害物の割り付け番号を切り替えるための変数ｎを０に初期化する。ステップ８０４においてｎ＜Ｚｎ(Ｚｎは車間距離センサで検出された前方障害物の個数)であればステップ８０５へ進み、ステップ８０５において、割り付け番号：０の前方障害物の安全化加減速度Ｚα(0)の値がＺα(この時の値はＸαinfinity)より小さいかどうか、つまりＺα(0)＜Ｚαかどうか判定される。Ｚα(0)＜Ｚαであれば、ステップ８０６、８０７へ進み、割り付け番号：０の前方障害物の安全化加減速度Ｚα(0)と割り付け番号：０が、それぞれＺαとＺｎtargetに格納されてステップ８０８に飛ぶ。
【００５７】
またステップ８０５でＺα(0)＜Ｚαでなければ、ステップ８０８へ飛ぶ。ステップ８０８では、次の割り付け番号を持つ前方障害物について、ステップ８０４〜８０７の処理を実行すべく、変数ｎをインクリメントしてステップ８０４に戻る。ステップ８０４において、ｎ＜Ｚｎでなければ、すなわち、すべての前方障害物についてステップ８０５〜８０７の処理が実施されれば、図２のステップ２０９に飛ぶ。
【００５８】
次に、図２のステップ２０９に記載のアクチュエータ目標値演算処理について説明する。図１１はアクチュエータ目標値演算処理を示すプログラムのフローチャートである。ステップ９０１では、自車の加減速度ＺＡｓと前述の前方障害物選択処理によって選択された前方障害物Ｚｎtargetに基づく走行方向目標加減速度ＺＡtarget(n)との加減速度偏差を演算し、変数ＺｄＡに記憶する。ステップ９０２では、ステップ９０１で得られた加減速度偏差ＺｄＡが所定値ＸｄＡ以上かどうか、すなわちＺｄＡ≧ＸｄＡかどうかを判定する。
【００５９】
ＺｄＡ≧ＸｄＡであればステップ９０３に進み、アクセル開度Ｚaccel、安全化加減速度Ｚαに基づき、図１２に示すような関数ｆ３によって目標スロットル開度Ｚｔｈを演算する。関数ｆ３によれば、目標スロットル開度Ｚｔｈはアクセル開度Ｚaccelによって一義的に決まり、加減速度偏差ＺｄＡの大きさに応じて図１２に示すように特性が変化する。例えば、自車が前方障害物に衝突しない場合には、図１２の実線で示す特性になる。
【００６０】
またＺｄＡ≧ＸｄＡでなければステップ９０４に進み、アクセル開度Ｚaccelに基づき、図１３に示すような関数ｆ４によって目標スロットル開度Ｚｔｈを演算する。関数ｆ４によれば、目標スロットル開度Ｚｔｈはアクセル開度Ｚaccelによって一義的に決められており、ドライバーのアクセルペダル操作に応じたスロットル開度が設定されることになる。以上ステップ９０１〜９０４の処理を終えると、図２のステップ２１０へ飛ぶ。
【００６１】
次に、図２のステップ２１０に記載の出力処理について説明する。図１４は出力処理を示すプログラムのフローチャートである。ステップ１００１では、アクチュエータ目標値演算処理において演算した目標スロットル開度Ｚｔｈに応じて、スロットルアクチュエータ１０４を駆動してスロットル弁１０３の開度を調整する。ステップ１００１の処理を終えると、図２のステップ２０２へ飛んで、所定周期毎に上述の処理を繰り返し実行する。
なお、アクチュエータ目標値演算処理２０９と出力処理２１０が車両制御処理の主要部を構成する。
【００６２】
本実施の形態に係る追従走行制御装置は、前方に存在するすべての前方障害物に対して、所定の距離で走行するための自車の走行方向目標加減速度ＺＡtarget(n)を演算し、この走行方向目標加減速度ＺＡtarget(n)に、前方障害物と自車走行車線の中心線との距離ＺdisLatに基づく重み付け係数を掛けた値を安全化加減速度Ｚα(n)とする。そしてすべての前方障害物のうち、最も衝突危険性の高い値を示す安全化加減速度Ｚα(n)を持つ前方障害物を選択し、この前方障害物の安全化加減速度と自車の加減速度ＺＡｓとの加減速度偏差に基づき、通常はドライバーのアクセル操作よって一義的に決まる車両の駆動力を抑制する。
【００６３】
この構成によれば、図３２の(ａ)に示すように、自車及び前方障害物Ａ、Ｂが区切られた走行車線に沿って走行している状況(状況１)下では、前方障害物Ｂに対する重み付け係数が前方障害物Ａのそれに対して非常に小さい値となるので、自車は前方障害物Ａを追従対象車として選択するように作用する。
【００６４】
また図３２の(ｂ)に示すように、自車と前方障害物Ｃが同一車線を走行しており、自車にとっての追従対象車が前方障害物Ｃである時に、前方障害物Ｄが自車と前方障害物Ｃとの間に割り込もうとするしている状況(状況２)下では、前方障害物Ｄが自車走行車線に近づく程、重み付け係数が前方障害物Ｃの値と同等の値になるため、自車は前方障害物Ｃ、Ｄのうち、最も衝突危険性が高い車両を追従対象車として選択するように作用する。また、前方障害物Ｄの加減速度が前方障害物Ｃのそれと比べて負の方向に非常に大きい場合には、前方障害物Ｄの走行方向目標加減速度ＺＡtarget(n)は負の方向に非常に大きな値となり、結果として多少、前方障害物Ｄと自車の横方向距離が大きくとも、前方障害物Ｄの安全化加減速度Ｚα(n)は前方障害物Ｃのそれより衝突危険性が高い値を示すようになる。このため、前方障害物Ｄの割り込みが開始されたタイミングから早い時期に、追従対象車(前方障害物Ｃ)を前方障害物Ｄに切り替えるように作用する。
【００６５】
また図３２の(ｃ)に示すように、自車と前方障害物Ｅが同一車線を走行しており、自車にとっての追従対象車が前方障害物Ｅである時に、自車が前方障害物Ｆが走行する隣接車線に車線変更しようとしている状況(状況３)下では、自車が前方障害物Ｆが走行する車線に近づく程、重み付け係数が前方障害物Ｅの値と同等の値になるため、自車は前方障害物Ｅ、Ｆのうち、最も衝突危険性が高い車両を追従対象車として選択するように作用する。また、前方障害物Ｆの加減速度が前方障害物Ｅのそれと比べて負の方向に非常に大きい場合には、前方障害物Ｆの走行方向目標加減速度ＺＡtarget(n)は負の方向に非常に大きな値となり、結果として、前方障害物Ｆと自車の横方向距離が大きくとも、前方障害物Ｆの安全化加減速度Ｚα(n)は前方障害物Ｅのそれより衝突危険性が高い値を示すようになる。このため、自車の車線変更が開始されたタイミングから早い時期に、追従対象車(前方障害物Ｅ)を前方障害物Ｆに切り替えるように作用する。
【００６６】
また図３２の(ｄ)に示すように、自車と前方障害物Ｈ、Ｇが同一車線を走行おり、自車の追従対象車が前方障害物Ｇである状況(状況４)で、自車が前方障害物Ｇだけでなく前方障害物Ｈも検出できるような車間距離センサを搭載している場合、前方障害物Ｈが急ブレーキをかけると、前方障害物Ｇの安全化加減速度より前方障害物Ｈのそれの方が、衝突危険性が高い値を示すようになる。このため、前方障害物Ｇが減速を開始するよりも早い時期に、追従対象車(前方障害物Ｇ)を前方障害物Ｈに切り替えて自車を減速制御させることができる。そして、自車が追従対象車に対して安全に走行している場合(Ｚα＜Ｘα)、関数ｆ４のスロットル開度特性に従い、ドライバーのアクセルペダル１１２の操作量に応じたスロットル開度となり、ドライバーの操作のみに基づき車両の駆動力が発生することになる。また自車が追従対象車に対して安全に走行できていない場合(Ｚα≧Ｘα)、関数ｆ３のスロットル開度特性に従い、安全化加減速度Ｚαの大きさに応じてスロットル開度が制御される。この結果、車両の駆動力が制限され、前方障害物との過度の接近さらには衝突を回避し、車両の安全性を高めることができるようになる。
【００６７】
以上のようにして、本実施の形態によれば、状況１から状況４の下で、自車にとって最も衝突する危険性の高い車両を追従対象車、もしくはドライバーが追従したいと思っている前方障害物として選択することができるようになるので、ドライバーは本装置によって制御される自車の挙動に違和感を感じることがなくなると共に、衝突の不安を抱くこともなくなる。また自車及び前方障害物の車線変更を検出する手段を必要としない構成にすることによって、その部分の装置と演算処理を簡素化できるという効果を奏する。
【００６８】
尚、本実施の形態に係る追従走行制御装置の構成は、エンジン１０１への吸入空気量を調節するスロットル弁１０３の開度を調節することによって、駆動力を調節するものであったが、この構成に限らず、種々の駆動力を制御できる構成において、本発明を適用することができる。例えば、駆動力を発生させる動力源が電動モータである場合、これに与える電流を制御することによって駆動力を制限するものであっても構わない。
【００６９】
また本実施の形態における目標距離Ｚｘtargetは、自車の速度ＺＶｓのみに基づく値であったが、自車の速度ＺＶｓだけでなく、前方障害物との相対速度ＺＶｒ、さらには前方障害物の加減速度ＺＡｐに基づく値としても構わない。
【００７０】
また本実施の形態の走行方向目標加減速度演算処理は、Ｘｋ１、Ｘｋ２を所定のｔを与えて、予めデータとして記憶しておくものであったが、ｔを前方障害物との関係に応じた値とし、Ｘｋ１、Ｘｋ２を逐次演算するようにしても構わない。例えば、ｔを実施の形態１で説明した前方障害物に衝突するまでの時間としても構わない。具体的には、式(３)＝０となるｔである。
【００７１】
また本実施の形態における走行方向目標加減速度演算処理は、所定時間後、例えばｔ＝0.5sec後に現在の距離Ｚｘ(n)を目標距離Ｚｘtargetに追従させる走行方向目標加減速度を演算するものであったが、この方法に限らず、種々の走行方向目標加減速度演算処理があり得る。
【００７２】
また本実施の形態において走行車線形状の推定処理を、自車のヨーレイトＺｒに基づき、自車の旋回半径ＺＲを演算するものであったが、この旋回半径ＺＲを、車両の前方に向けられたＣＣＤカメラを用い、このカメラの映像を画像処理して得られる道路の区切り線の形状に基づき得るようにしても構わない。また前方に光を放射してその光が返ってくるまでの時間に基づき距離を計測する車間距離センサを用い、このセンサによって道路に沿って設置された複数の反射体(デリニエータ)の位置を検出し、この反射体群の配置によって推定される道路の形状に基づき得るようにしても構わない。
【００７３】
また本実施の形態におけるステップ９０１は、自車の加減速度ＺＡｓと前方障害物選択処理によって選択された前方障害物Ｚｎtargetに基づく走行方向目標加減速度ＺＡtarget(n)との加減速度偏差を演算し、変数ＺｄＡに記憶する処理であったが、自車の加減速度ＺＡｓと前方障害物選択処理によって選択された前方障害物Ｚｎtargetに基づく安全化加減速度Ｚα(n)との加減速度偏差を演算し、変数ＺｄＡに記憶する処理であっても構わない。
【００７４】
実施の形態２．
本実施の形態に係る追従走行制御装置の構成及びプログラムは、実施の形態１を基本とし、重み付け係数演算処理を図１５に示すものに変更したものである。尚、後述のＺｄｙ２は、記憶部１１０に記憶され、書き換え／読み出しが可能な変数であって、またＸＴpreは記憶部１１０に予め記憶してあって、書き換えができない読み出しのみ可能なデータである。まずステップ１１０１において、自車のヨーレイトＺｒと速度ＺＶｓに基づき、(９)式に従い、所定時間後の自車のｙ方向移動距離Ｚｄｙ２が演算される(図１６参照)。
【００７５】
Ｚｄｙ２＝ＺＶｓ×sin(Ｚｒ×ＸＴpre)×ＸＴpre[m] (９)
ＺＶｓ：自車速度[m/s]
Ｚｒ ：ヨーレイト[rad/s]
ＸＴpre：予め決められた時間[sec]
【００７６】
ステップ１１０２では、所定時間ＸＴpre後の前方障害物と自車との距離を(10)式に従い演算、ＺdisLatに記憶する。
【００７７】
ＺdisLat＝Ｚｙ(n)−Ｚｄｙ２[m] (10)
Ｚｙ(n)：前方障害物の横位置[m]
【００７８】
ステップ１１０３では、所定時間ＸＴpre後の前方障害物と自車との距離ＺdisLatに基づき、図８に示すような関数ｆ２によって重み付け係数Ｚwaightを演算する。関数ｆ２によれば、ＺwaightはＺdisLatによって一義的に決まり、所定時間後の自車と前方障害物との距離が近ければ、Ｚwaightは１に近い値が代入され、遠ければ０に近い値が代入されるようになる。以上、ステップ１１０１〜１１０３の処理を終えると、図５のステップ５０２へ飛ぶ。
【００７９】
本実施の形態に依れば、実施の形態１と同様に作用し、また同様の効果をあげることができる。
【００８０】
尚、本実施の形態に係る重み付け係数は、予め決められた所定時間ＸＴpre後の自車と前方障害物との距離を演算して求めるものであったが、このＸＴpreの値を自車の速度に比例した時間、自車と前方障害物との相対速度に比例した時間、また前方障害物と衝突するまでの時間としても構わない。
【００８１】
実施の形態３．
本実施の形態に係る追従走行制御装置の構成及びプログラムは実施の形態１を基本とし、自車加減速度演算処理を変更したものである。前述の自車加減速度演算処理は、自車の速度ＺＶｓを一回微分した値を自車の加減速度ＺＡｓとして記憶する手段であったが、本実施の形態に係る自車加減速度演算処理は、アクセル開度Ｚaccelに基づき、図１７に示すような関数ｆ５によって自車の加減速度ＺＡｓとする。関数ｆ５によれば、アクセル開度Ｚaccelが大きい程、自車の加減速度ＺＡｓが高くなるように設定されることになる。
【００８２】
本実施の形態に係る追従走行制御装置によれば、アクセル開度Ｚaccelに基づき自車の加減速度Ａｓを演算する。この構成によれば、ドライバーのアクセルペダル操作による加減速度の変化が発生する以前に、自車の加速状態を検出できるので、自車の速度ＺＶｓに基づく自車の加減速度ＺＡｓよりも速いタイミングで、前方障害物との衝突危険性を表す安全化加減速度に変化が表れる。この結果、追従対象車を切り替えるタイミングが早くなるので、ドライバーに衝突の不安を抱かせない方向に作用するという効果が得られる。
【００８３】
尚、本実施の形態は、アクセル開度センサによって検出したアクセル開度Ｚaccelに基づき、自車の加減速度ＺＡｓを演算するものであったが、アクセル開度センサ１１３(図１参照)の代わりに、アクセルが所定量だけ踏み込まれたかどうかを検出するアクセルスイッチ１１３ａを設け(アクセル開度センサ１１３およびアクセルスイッチ１１３ａをアクセル状態検出素子とする)、このアクセルスイッチの状態によって自車の加減速度ＺＡｓを演算するものであっても構わない。
【００８４】
実施の形態４．
本実施の形態に係る追従走行制御装置の構成は、実施の形態１で説明した図１を基本とし、エンジン１０１の回転数を検出するエンジン回転数センサ１１７、自動変速機１１４のシフトレバー１１５の位置を検出するシフト位置センサ１１６を追加し、前記２つのセンサをコントロールユニット１０５に入力している。
【００８５】
また本実施の形態に係る追従走行制御装置の構成及びプログラムは、実施の形態１を基本に、入力処理を図１８に示す処理に変更し、さらに自車加減速度演算処理を図１９に示す処理に変更したものである。尚、後述のＺＮｅ、ＺＲtrans、ＺＲtrqcon、ＺＴｅ、ＺＴｔは記憶部１１０に記憶され、書き換え／読み出しが可能な変数であって、またＸｍ、ＸＲfinalは記憶部１１０に予め記憶してあって、書き換えができない読み出しのみ可能なデータである。
【００８６】
図１８の入力処理は、まずステップ１３０１〜１３０５において、前述の図３のステップ３０１〜３０５と同様の処理が実行される。ステップ１３０６において、エンジン回転数センサ１１７の信号を入力しエンジン１０１の回転数ＺＮｅとして記憶する。ステップ１３０７では、シフト位置センサ１１６のシフト位置信号を入力し自動変速機１１４の変速比ＺＲtransに変換してから記憶する。ステップ１３０８では、エンジン１０１と自動変速機１１４の間に設けられたトルクコンバータ１１８における入力回転数(＝エンジン回転数)と出力回転数(＝自動変速機の出力軸回転数／変速比ＺＲtrans)の速度比ＺＲtrqconを演算して記憶する。以上ステップ１３０１〜１３０８の処理を終えると、図２のステップ２０３へ飛ぶ。
【００８７】
次に、図１９のフローチャートを用いて、本実施の形態の自車加減速度演算処理について説明する。まずステップ１４０１では、アクセル開度Ｚaccel、エンジン回転数ＺＮｅに基づき、図２０に示す関数ｆ６によってエンジントルクＺＴｅを演算する。尚、関数ｆ６はエンジン１０１のエンジントルク特性である。ステップ１４０２では、前記エンジントルクＺＴｅ、エンジン回転数ＺＮｅ、変速比ＺＲtrans、トルクコンバータの速度比Ｚtrqconに基づき、下記の(11)式に従ってタイヤ駆動トルクＺＴｔを演算する。
【００８８】
ＺＴｔ＝ＺＴｅ×ＺＲtrans×ＺＲtrqcon×ＸＲfainal (11)
ＺＴｅ：エンジントルク［kgf・m］
ＺＲtrans ：変速比
ＺＲtrqcon：トルクコンバータ速度比
ＸＲfinal ：ファイナルギヤ比
【００８９】
ステップ１４０３では、前記タイヤ駆動トルクＺＴｔ、車両重量Ｘｍに基づき、下記の(12)式に従って自車加減速度ＺＡｓを演算する。
【００９０】
ＺＡｓ＝ＺＴｔ／Ｘｍ (12)
ＺＴｔ：タイヤ駆動トルク[kgf・m]
Ｘｍ：車両重量[kg]
【００９１】
本実施の形態に係る追従走行制御装置によれば、アクセル開度Ｚaccelとエンジン、トルクコンバータ、変速機の状態に基づき自車の加減速度ＺＡｓを演算する。この構成によれば、ドライバーのアクセルペダル操作による加減速度の変化が発生する以前に、自車の加速状態を検出できるので、自車の速度ＺＶｓに基づく自車の加減速度ＺＡｓよりも速いタイミングで、前方障害物との衝突危険性を表す安全化加減速度に変化が表れる。この結果、追従対象車を切り替えるタイミングが早くなるので、ドライバーに衝突の不安を抱かせない方向に作用するという効果が得られる。
【００９２】
尚、本実施の形態は、エンジントルクＺＴｅをアクセル開度Ｚaccel及びエンジン回転数ＺＮｅの２つの変数に基づき演算するものであったが、さらに空燃比、点火時期、吸入空気温度など、エンジンの特性を左右する情報によって補正するものであっても構わない。
【００９３】
また本実施の形態は、タイヤ駆動トルクＺＴｔを(11)式に従い演算するもであったが、さらに道路の勾配、路面の摩擦係数、道路のカーブ半径など、道路環境の情報によって補正するものであっても構わない。
【００９４】
また本実施の形態は、自車の加減速度ＺＡｓを(12)式に従い演算するものであったが、車両重量Ｘｍは乗員に伴う増加分を含む重量としても構わない。
【００９５】
実施の形態５．
本実施の形態に係る追従走行制御装置は実施の形態１を基本とし、装置の構成を、図２１に示す構成に変更し、装置のプログラムは実施の形態１を基本に、入力処理を図２２に示す処理に、アクチュエータ目標値演算処理を図２３に示す処理に、出力処理を図２５に示す処理に変更したものである。尚、後述のＺbrake、Ｚｐacc、Ｚｐpiston、Ｚｐtargetは、記憶部１５１８に演算結果を一時的に記憶、そしてランダムに読み出しできる変数またはフラグであって、Ｘbrakeは、記憶部１５１８に予め記憶してあって読み出し可能なデータである。
【００９６】
図２１の装置の構成について説明する。１５０１はブレーキペダル、１５０２はマスタシリンダ、１５０３はホイールシリンダ、１５０４はブレーキペダルの踏み込み量を検出するブレーキ踏込量検出センサ、１５０６は速度センサ、１５０７は前方障害物との走行方向距離及び横方向距離を電波または光の反射状態に基づいて検出する車間距離センサ、１５１０は油を貯めておくリザーバタンク、１５１１は油圧を蓄圧しておくアキュームレータ、１５０９はリザーバタンク１５１０の油を汲み上げてアキュームレータ１５１１に高い油圧を蓄圧しておくための油圧ポンプ、１５０８は油圧ポンプ１５０９を回転させるためのモータ、１５１６はアキュームレータ１５１１に蓄圧された油圧を検出するためのアキュームレータ圧センサ、１５１３はその内部に設けられたピストン１５１４の移動によってホイールシリンダ１５０３にかかる油圧を調節できるシリンダである。ブレーキ踏込量検出センサ１５０４はブレーキが所定量だけ踏み込まれたかどうかを検出するスイッチでもよく、これらをまとめてブレーキ状態検出素子とする。
【００９７】
１５１２はアキュームレータ１５１１を油圧の源としてピストン１５１４にかかる油圧を増圧、すなわちピストン１５１４を図の左方向に移動させることのできる増圧側電磁弁、１５２０はリザーバ１５１０を油圧の解放先としてピストン１５１４にかかる油圧を減圧、すなわちピストン１５１４を図の右方向に移動させることのできる減圧側電磁弁、１５２１はピストン１５１４にかかる油圧を検出するためのピストン圧センサ、１５１５はピストン１５１４の移動によって駆動され、ホイールシリンダ１５０３よりもマスタシリンダ１５０２の方の油圧が高い場合には連動し、ホイールシリンダ１５０３よりもマスタシリンダ１５０２の方の油圧が低い場合には連動を断つチェック弁、１５２２は自車のヨーレイトを検出するヨーレイトセンサである。１５０５は前記の各センサ情報を基にモータ１５０８、及び電磁弁１５１２、１５２０を制御するためのコントロールユニットで、周知のマイクロコンピュータを構成する中央処理部１５１９、記憶部１５１８、及び入出力インタフェース１５１７等から構成されている。
【００９８】
次に、前述のように構成された装置の動作を簡単に説明する。まずブレーキ踏込量検出センサ１５０４によってその踏込み量を検出してコントロールユニット１５０５に伝達する。またアキュームレータ圧センサ１５１６によってアキュームレータ１５１１の油圧を検出してコントロールユニット１５０５に伝達する。また車間距離センサ１５０７によって前方障害物との走行方向距離及び横方向距離を検出してコントロールユニット１５０５に伝達する。コントロールユニット１５０５が距離等に基づき、前方障害物に対して十分に安全な距離が確保されていると判定している状況下において、ドライバーがブレーキペダル１５０１を踏み込むと、一般の車両と同様に、ブレーキペダル１５０１の踏込みに応じてマスタシリンダ１５０２が作動しホイールシリンダ１５０３の油圧が上昇して、その油圧に相当する制動力が発生する。
【００９９】
また前方障害物に対して安全な距離が確保されておらず、ドライバーが居眠り運転して無意識の状態であると判定された状況下においては、ブレーキペダル１５０１の踏込みに応じてマスタシリンダ１５０２が作動しホイールシリンダ１５０３の油圧が上昇する。また前方障害物との距離等に基づく安全化加減速度に応じた制御量で増圧側電磁弁１５１２を駆動することによって、ピストン１５１３が図の左側に移動し、これに伴いチェック弁１５１５がマスタシリンダ１５０２とホイールシリンダ１５０３の連動を断つ。ピストン１５１４の移動によってブレーキペダル１５０１の踏込みによって発生しているホイールシリンダ１５０３の油圧がさらに上昇して、その油圧に相当する通常よりも高い制動力が発生する。
【０１００】
また自車が前方障害物に対して安全でない状況から安全な状況に移行する状況下においては、前方障害物との距離等に基づく安全化加減速度に応じた制御量で減圧側電磁弁１５２０を駆動することによって、ピストン１５１３が図の右側に移動する。この結果、ホイールシリンダ１５０３の油圧が減少して制動力も減少する。尚、アキュームレータ１５１１の油圧が低下すると、圧力センサ１５１６によってそれを検出してモータ１５０８を回転させて、逐次、高圧に保持している。
【０１０１】
次に、図２のステップ２０２で実行される本実施の形態の入力処理について説明する。図２２は入力処理を示すプログラムのフローチャートである。ステップ１６０１では、ブレーキ踏込み量検出センサ１５０４の信号を入力しブレーキペダル１５０１の踏込み量Ｚbrakeとして記憶する。ステップ１６０２〜１６０５において、前述の図３のステップ３０２〜３０５と同じ処理が実行される。ステップ１６０６では、アキュームレータ圧センサ１５１６の信号を入力し、アキュームレータ圧Ｚｐaccとして記憶する。ステップ１６０７では、ピストン圧センサ１５２１の信号を入力し、ピストン圧Ｚｐpistonとして記憶する。以上ステップ１６０１から１６０７までの処理を終えると、図２のステップ２０３へ飛ぶ。
【０１０２】
次に、図２のステップ２０９で実行される本実施の形態のアクチュエータ目標値演算処理について説明する。図２３はアクチュエータ目標値演算処理を示すプログラムのフローチャートである。まずステップ１７０１では、自車の加減速度ＺＡｓと前述の前方障害物選択処理によって選択された前方障害物Ｚｎtargetに基づく走行方向目標加減速度ＺＡtarget(n)との加減速度偏差を演算し、変数ＺｄＡに記憶する。ステップ１７０２では、ブレーキ踏込み量Ｚbrakeが所定値Ｘbrake以上か、すなわちブレーキペダル１５０１が踏み込まれているかどうか判定する。Ｚbrake≧Ｘbrakeであればステップ１７０３へ進んで、加減速度偏差ＺｄＡが所定値ＸｄＡ以上かどうか、すなわちＺｄＡ≧ＸｄＡかどうかを判定する。
【０１０３】
ＺｄＡ≧ＸｄＡであればステップ１７０４に進み、ブレーキペダル１５０１の踏込み量Ｚbrakeと安全化加減速度Ｚαに基づき、図２４に示すような関数ｆ７によって目標ピストン圧Ｚｐtargetを演算する。関数ｆ７によれば、目標ピストン圧Zｐtargetはブレーキ踏込み量Ｚbrakeと比例関係にあり、加減速度偏差ＺｄＡの大きさに応じて図２４に示すように特性が変化する。つまり自車が前方障害物に衝突する可能性が高い程、目標ピストン圧Ｚｐtargetは大きな値に設定され、制動力が高められることになる。またＺbrake≧Ｘbrakeでない時、あるいはＺｄＡ≧ＸｄＡでない時はステップ１７０５に進み、目標ピストン圧Ｚｐtargetに０を代入する。目標ピストン圧が０に設定されと、ピストンは初期の位置(図２１の右端)となり、ホイールシリンダ圧はブレーキペダル１５０１の踏込み量に応じた圧力及び制動力となる。以上ステップ１７０１〜１７０５の処理を終えると、図２のステップ２１０へ飛ぶ。
【０１０４】
次に図２のステップ２１０で実行される本実施の形態の出力処理について説明する。図２５は出力処理を示すプログラムのフローチャートである。ステップ１８０１では、アクチュエータ目標値演算処理において演算した目標ピストン圧Ｚｐtargetにするべく、その時のアキュームレータ圧Ｚｐacc及びピストン圧Ｚｐpistonに応じて増圧側電磁弁１５１２及び減圧側電磁弁１５２０を駆動する。ステップ１８０２では、アキュームレータ１５１１の油圧が所定値以下に低下すると、アキュームレータ圧センサ１５１６によってそれを検出し、モータ１５０８を回転させて、逐次、所定値以上の圧力に保持する。以上ステップ１８０１〜１８０２の処理を終えると、図２のステップ２０２へ飛んで、所定周期毎に上述の処理を繰り返し実行する。
【０１０５】
本実施の形態に係る追従走行制御装置は、前方に存在するすべての前方障害物に対して、所定の距離で走行するための自車の走行方向目標加減速度ＺＡtarget(n)を演算し、この走行方向目標加減速度ＺＡtarget(n)に、前方障害物と自車走行車線の中心線との距離ＺdisLatに基づく重み付け係数を掛けた値を安全化加減速度Ｚα(n)とする。そしてすべての前方障害物のうち、最も衝突危険性の高い値を示す安全化加減速度Ｚα(n)を持つ前方障害物を選択し、この前方障害物の安全化加減速度と自車の加減速度ＺＡｓとの加減速度偏差に基づき、通常はドライバーのブレーキ操作よって一義的に決まる車両の制動力を増幅する。
【０１０６】
この構成によれば、実施の形態１での説明と同じく、状況１から状況４の下で、自車にとって最も衝突する危険性の高い車両を追従対象車、しいてはドライバーが追従したいと思っている前方障害物を選択するように作用すると共に、自車が追従対象車に対して安全に走行している場合(Ｚα＜Ｘα)、ドライバーのブレーキ操作量に応じたブレーキ油圧となり、ドライバーの操作のみに基づき車両の駆動力が発生することになる。また自車が追従対象車に対して安全に走行できていない場合(Ｚα≧Ｘα)、関数ｆ７のブレーキ油圧特性に従い、安全化加減速度Ｚαの大きさに応じてブレーキ油圧が制御される。この結果、車両の制動力が増幅され、前方障害物との過度の接近さらには衝突を回避し、車両の安全性を高めることができるようになる。
【０１０７】
以上のようにして、実施の形態１と同様の効果を奏する。
【０１０８】
尚、本実施の形態に係る追従走行制御装置の構成は、ピストン１５１４にかかる圧力をピストン圧センサ１５２１で監視しながら調整することによって、制動力を高めるものであったが、ピストン圧センサ１５２１の代わりに、ホイールシリンダ内１５０３にかかる圧力を検出するホイールシリンダ圧センサ１５０３ａ(図２１参照)を設け、ホイールシリンダ圧をホイールシリンダ圧センサで監視しながら制動力を制御するようにしても構わない。
【０１０９】
また本実施の形態に係る追従走行制御装置の構成は、アキュームレータ圧を源としてピストン機構(ピストン１５１４、シリンダ１５１３)を介しホイールシリンダ圧を増圧して、制動力を高めるものであったが、この構成に限らず、種々の制動力を制御できる構成において、本発明を適用することができる。例えば、図２１において、ピストン機構(ピストン１５１４、シリンダ１５１３)を廃したものでも構わない。またアキュームレータ１５１１、ポンプ１５０９、モータ１５０８、増圧側電磁弁１５１２、減圧側電磁弁１５２０、リザーバ１５１０を廃し、ピストン１５１４の位置を電気的に制御してホイールシリンダ圧を調節するものでも構わない。またアキュームレータ１５１６、ポンプ１５０９、モータ１５０８、増圧側電磁弁１５１２、減圧側電磁弁１５２０、リザーバ１５１０、シリンダ１５１３、ピストン１５１４、チェック弁１５１５を廃し、マスタシリンダ内のピストンの位置を電気的に制御してホイールシリンダ圧を調節するものでも構わない。
【０１１０】
またアキュームレータ１５１６、ポンプ１５０９、モータ１５０８、増圧側電磁弁１５１２、減圧側電磁弁１５２０、リザーバ１５１０、シリンダ１５１３、ピストン１５１４、チェック弁１５１５を廃し、ブレーキペダル１５０１とマスタシリンダ１５０２の間に設けられ、ブレーキペダル１５０１にかかるドライバーの踏力を増幅する役目を担うマスタバッグの負圧を制御するものでも構わない。またタイヤに連動して回転するブレーキディスクを電動モータの力で押しつけることによって制動させるものであっても構わない。また電動モータの発電に伴う減速エネルギーによって制動させるものであっても構わない。
【０１１１】
また本実施の形態におけるステップ１７０１は、自車の加減速度ＺＡｓと前方障害物選択処理によって選択された前方障害物Ｚｎtargetに基づく走行方向目標加減速度ＺＡtarget(n)との加減速度偏差を演算し、変数ＺｄＡに記憶する処理であったが、自車の加減速度ＺＡｓと前方障害物選択処理によって選択された前方障害物Ｚｎtargetに基づく安全化加減速度Ｚα(n)との加減速度偏差を演算し、変数ＺｄＡに記憶する処理であっても構わない。
【０１１２】
実施の形態６．
本実施の形態に係る追従走行制御装置の構成及びプログラムは、実施の形態５を基本とし、自車加減速度演算処理を変更したものである。前述の自車加減速度演算処理は、自車の速度ＺＶｓを一回微分した値を自車の加減速度ＺＡｓとして記憶する手段であったが、本実施の形態に係る自車加減速度演算処理は、ブレーキ踏込み量Ｚbrakeに基づき、図２６に示すような関数ｆ８によって自車の加減速度ＺＡｓとする。関数ｆ８によれば、ブレーキ踏込み量Ｚbrakeが大きい程、自車の加減速度ＺＡｓが高くなるように設定されることになる。
【０１１３】
本実施の形態に係る追従走行制御装置によれば、ブレーキペダルの踏込み量に基づき自車の加減速度を演算する。この構成によれば、ドライバーのブレーキペダル操作による加減速度の変化が発生する以前に、自車の加速状態を検出できるので、自車の速度ＺＶｓに基づく自車の加減速度ＺＡｓよりも速いタイミングで、前方障害物との衝突危険性を表す安全化加減速度に変化が表れる。この結果、追従対象車を切り替えるタイミングが早くなるので、ドライバーに衝突の不安を抱かせない方向に作用するという効果が得られる。
【０１１４】
尚、本実施の形態に係る自車加減速度演算手段は、ブレーキペダルの踏込み量Ｚbrakeのみに基づき自車の加減速度ＺＡｓを演算するものであったが、さらに自車の加減速度を左右する、エンジン回転数ＺＮｅ、エンジンに供給する燃料がカットされているかいないか、変速比ＺＲtrans、自車の速度ＺＶｓ、車両重量Ｘｍ、乗員人数、道路の勾配、路面の摩擦係数などによって補正するようにしても構わない。
【０１１５】
実施の形態７．
本実施の形態に係る追従走行制御装置は実施の形態１または実施の形態５を基本とし、装置の構成を図１と図２１に示す構成として、各センサ、スイッチ、及びアクチュエータを１つのコントロールユニットに接続する。また装置のプログラムは実施の形態１を基本に、入力処理を図２７に示す処理に、アクチュエータ目標値演算処理を図２８に示す処理に、出力処理を図３１に示す処理に変更したものである。尚、後述のＺｐacc、Ｚｐpiston、Ｚｐtargetは、記憶部１５１８に演算結果を一時的に記憶、そしてランダムに読み出しできる変数またはフラグであって、ＸＡtargetは、記憶部１５１８に予め記憶してあって読み出し可能なデータである。
【０１１６】
図２７の入力処理は、まずステップ２００１では、速度センサ１０８が出力する速度信号を入力し自車の速度ＺＶｓとして記憶する。ステップ２００２では、車間距離センサ１０６の信号を入力し、車両の進行方向における前方障害物(前方障害物を含む)との相対距離を記憶する。記憶の方法は、実施の形態１と同様に行う。ステップ２００３では自車の速度ＺＶｓを一回微分した値を自車の加減速度ＺＡｓとして記憶する。ステップ２００４では、ヨーレイトセンサ１１９の信号を入力しヨーレイトＺｒとして記憶する。
【０１１７】
ステップ２００５において、エンジン回転数センサ１１７の信号を入力しエンジン１０１の回転数ＺＮｅとして記憶する。ステップ２００６では、シフト位置センサ１１６のシフト位置信号を入力し自動変速機１１４の変速比ＺＲtransに変換してから記憶する。ステップ２００７では、エンジン１０１と自動変速機１１４の間に設けられたトルクコンバータ１１８における入力回転数(＝エンジン回転数)と出力回転数(＝自動変速機の出力軸回転数／変速比ＺＲtrans)の速度比ＺＲtrqconを演算して記憶する。
【０１１８】
ステップ２００８では、アキュームレータ圧センサ１５１６の信号を入力し、アキュームレータ圧Ｚｐaccとして記憶する。ステップ２００９では、ピストン圧センサ１５２１の信号を入力し、ピストン圧Ｚｐpistonとして記憶する。以上ステップ２００１から２００９までの処理を終えると、図２のステップ２０３へ飛ぶ。
【０１１９】
次に、図２８のフローチャートを用いて、本実施の形態のアクチュエータ目標値演算処理について説明する。まずステップ２１０１では、前記前方障害物選択処理で選択された前方障害物に対する、自車の走行方向目標加減速度ＺＡtarget(Ｚｎtarget)が所定の加減速度ＸＡtarget以上かどうか、すなわちＺＡtarget(Ｚｎtarget)≧ＸＡtargetかどうかを判定する。尚、ＸＡtargetは、スロットルアクチュエータを全閉にすることによって得られる減速度の値に設定される。ＺＡtarget(Ｚｎtarget)≧ＸＡtargetであればステップ２１０２に進み、エンジン回転数ＺＮｅ、安全化加減速度Ｚα、変速比ＺＲtrans、トルクコンバータの速度比Ｚtrqconに基づき、下記の(13)式に従って目標エンジントルクＺＴｅを演算する。
【０１２０】
ＺＴｅ＝(Ｘｍ×Ｚα)／(ＺＲtrans×ＺＲtrqcon×ＸＲfainal) (13)
Ｘｍ：車両重量[kg]
Ｚα：安全化加減速度［m/s2］(＝走行方向目標加減速度ＺＡtarget)
ＺＲtrans ：変速比
ＺＲtrqcon：トルクコンバータ速度比
ＸＲfinal：ファイナルギヤ比
【０１２１】
ステップ２１０３では、エンジン回転数ＺＮｅ、前記目標エンジントルクＺＴｅに基づき、図２９に示すような関数ｆ９によって目標スロットル開度Ｚｔｈを演算する。この関数ｆ９は、例えば図２９の特性を持つ２次元のルックアップテーブルであって、エンジン回転数ＺＮｅと目標エンジントルクＺＴｅを与えることにより、目標エンジントルクＺＴｅだけ出力可能なスロットル開度を得るものである。またステップ２１０４では、目標ピストン圧Ｚｐtargetに０を設定し、スロットルアクチュエータ１０４を駆動しようとする最中に、ブレーキアクチュエータ(増圧側電磁弁１５１２、減圧側電磁弁１５２０)が駆動されないようにする。
【０１２２】
またステップ２１０１でＺＡtarget(Ｚｎtarget)≧ＸＡtargetでなければステップ２１０５に進み、走行方向目標加減速度ＺＡtarget(Ｚｎtarget)に対して車両重量Ｘｍをかけた値に基づき、図３０に示すような関数ｆ１０によって目標ピストン圧Ｚｐtargetを演算する。走行方向目標加減速度ＺＡtarget(Ｚｎtarget)に対して車両重量Ｘｍをかけた値はタイヤ制動力に相当するので、関数ｆ１０によれば、走行方向目標加減速度ＺＡtargetを出力可能なタイヤ制動力を得る目標ピストン圧が設定されることになる。またステップ２１０６では、目標スロットル開度Ｚｔｈに０を設定し、ブレーキアクチュエータを駆動しようとする最中に、スロットルアクチュエータ１０４が駆動されないようにする。以上ステップ２００１から２００６の処理を終えると、図２のステップ２１０へ飛ぶ。
【０１２３】
次に、図２のステップ２１０に記載の出力処理について説明する。図３１は出力処理を示すプログラムのフローチャートである。ステップ２２０１では、アクチュエータ目標値演算処理において演算した目標スロットル開度Ｚｔｈに応じて、スロットルアクチュエータ１０４を駆動してスロットル弁１０３の開度を調整する。ステップ２２０２では、アクチュエータ目標値演算処理において演算した目標ピストン圧Ｚｐtargetにするべく、その時のアキュームレータ圧Ｚｐacc及びピストン圧Ｚｐpistonに応じて増圧側電磁弁１５１２及び減圧側電磁弁１５２０を駆動する。ステップ２２０３では、アキュームレータ１５１１の油圧が所定値以下に低下すると、アキュームレータ圧センサ１５１６によってそれを検出し、モータ１５０８を回転させて、逐次、所定値以上の圧力に保持する。以上ステップ２２０１〜２２０３の処理を終えると、図２のステップ２０２へ飛んで、所定周期毎に上述の処理を繰り返し実行する。
【０１２４】
本実施の形態に係る追従走行制御装置は、前方に存在するすべての前方障害物に対して、所定の距離で走行するための自車の走行方向目標加減速度ＺＡtarget(n)を演算し、この走行方向目標加減速度ＺＡtarget(n)に、前方障害物と自車走行車線の中心線との距離ＺdisLatに基づく重み付け係数を掛けた値を安全化加減速度Ｚα(n)とする。そしてすべての前方障害物のうち、最も衝突危険性の高い値を示す安全化加減速度Ｚα(n)を持つ前方障害物を選択し、この前方障害物に対する走行方向目標加減速度ＺＡtarget(Ｚｎtarget)に基づき、車両の駆動力及び制動力が制御され、追従対象車との距離が自動的に調節される。以上のようにして、本実施の形態によれば、追従走行制御装置において実施の形態１と同様の効果を奏する。
【０１２５】
尚、本実施の形態は、目標エンジントルクＺＴｅを(13)式に従い演算するものであったが、さらに道路の勾配、路面の摩擦係数、道路のカーブ半径など、道路環境の情報によって補正するものであっても構わない。また車両重量Ｘｍは乗員に伴う増加分を含む重量としても構わない。
【０１２６】
また本実施の形態は、目標スロットル開度Ｚｔｈを目標エンジントルクＺＴｅ及びエンジン回転数ＺＮｅの２つの変数に基づき演算するものであったが、さらにエンジンの吸入空気温度、空燃比、点火時期など、エンジンの特性を左右する情報によって補正するものであっても構わない。
【０１２７】
尚、本実施の形態は、目標ピストン圧Ｚｐtargetを安全化加減速度、すなわち自車の走行方向目標加減速度ＺＡtargetに対して車両重量をかけた値に基づき、演算するものであったが、さらに道路の勾配、摩擦係数、道路のカーブ半径など、道路環境の情報によって補正するものであっても構わない。
【０１２８】
実施の形態８．
本実施の形態に係る追従走行制御装置の構成及びプログラムは、前述の実施の形態において、ヨーレイトセンサの代わりにステアリング角センサ１１９ａ(図１参照)を備え、ヨーレイトを下記の(14)式によって得るものである。
【０１２９】
ＺＶｓ：自車速度[m/s]
ＺＲ：自車の旋回半径[m]
δ：タイヤの実舵角[rad]
Ｘｌ：自車のホイールベース[m]
Ａ：スタビリティ・ファクタ
Ｚθstr：ステアリング角[deg]
Ｘgearstr：ステアリングからタイヤまでのギア比
【０１３０】
この構成によっても、ヨーレイトセンサを用いた場合と同様の作用と効果が得られる。
【０１３１】
実施の形態９．
本実施の形態に係る追従走行制御装置の構成及びプログラムは、前述の実施の形態において、相対速度演算処理を変更したものである。前述の相対速度演算処理は、距離Ｚｘ(n)を一回微分した値を相対速度ＺＶｒとして記憶する手段であったが、本実施の形態に係る相対速度演算処理は、相対速度センサ、あるいは距離及び相対速度を一度に検出できる車間距離センサ(これらを代表して図１にセンサ１０６ａとして示す)を備えておき、このセンサによって相対速度を得るものである。センサ１０６ａは前方障害物との距離及び相対速度を電波または光の反射状態に基づいて直接検出する。
【０１３２】
この構成によれば、距離に基づき相対速度を演算する手段に比べて、精度の良い相対速度を得ることができるだけでなく、より実際に近い前方障害物の加減速度を得ることができるので、精度の良い安全化加減速度が得られるようになり、前方障害物との過度の接近さらには衝突を回避し、車両の安全性を高めることができる。
【０１３３】
【発明の効果】
以上のようにこの発明の第１の発明によれば、前方に存在する複数の車両等の前方障害物との相対位置を検出する車間距離センサと、自車の速度を検出する速度センサと、少なくとも自車の速度と前方障害物との相対距離に基づき、前方障害物との距離を適正化するための走行方向目標加減速度を演算する走行方向目標加減速度演算手段と、少なくとも走行方向目標加減速度に基づき前方障害物との衝突危険性を示す安全化加減速度を演算する安全化加減速度演算手段と、車間距離センサによって検出された複数の前方障害物のすべてに対して、前記走行方向目標加減速度演算手段及び安全化加減速度演算手段を適用する手段と、複数の前方障害物に対して得られた安全化加減速度のうち、最も危険性の高い安全化加減速度を持つ前方障害物を選択する前方障害物選択手段と、少なくとも前方障害物選択手段によって選択された前方障害物に対する安全化加減速度または走行方向目標加減速度に基づき、車両の駆動力または制動力を制御する車両制御手段と、を備えたことを特徴とする追従走行制御装置としたので、自車にとって最も衝突する危険性の高い車両を追従対象車として選択することができるようになるので、ドライバーが衝突の不安を抱くこともなくなる。また自車及び前方障害物の車線変更を検出する手段を必要としない構成にすることによって、その部分の装置と演算処理を簡素化できる。
【０１３４】
またこの発明の第２の発明によれば、第１の発明において、前記車両制御手段は、指示された目標駆動力に制御するべく自車の駆動力を電気的に調節できるアクチュエータと、自車の速度に基づき加減速度を演算する加減速度演算手段と、ドライバーのアクセル操作量を検出するアクセル状態検出素子と、少なくとも自車の加減速度、アクセル操作量、及び前方障害物選択手段によって選択された前方障害物に対する安全化加減速度または走行方向目標加減速度に基づいて目標駆動力を演算する手段と、目標駆動力をアクチュエータに指示する出力手段と、を含むことを特徴とする追従走行制御装置としたので、自車の駆動力の制御により上記の効果が得られる。
【０１３５】
またこの発明の第３の発明によれば、第１の発明において、前記車両制御手段は、指示された目標制動力に制御するべく自車の制動力を電気的に調節できるアクチュエータと、自車の速度に基づき加減速度を演算する加減速度演算手段と、ドライバーのブレーキ操作量を検出するブレーキ状態検出素子と、少なくとも自車の加減速度、ブレーキ操作量、及び前方障害物選択手段によって選択された前方障害物に対する安全化加減速度または走行方向目標加減速度に基づいて目標制動力を演算する手段と、目標制動力をアクチュエータに指示する出力手段と、を含むことを特徴とする追従走行制御装置としたので、自車の制動力の制御により上記の効果が得られる。
【０１３６】
またこの発明の第４の発明によれば、第１の発明において、前記車両制御手段は、指示された目標駆動力に制御するべく自車の駆動力を電気的に調節できるアクチュエータと、少なくとも前方障害物選択手段によって選択された前方障害物に対する安全化加減速度または走行方向目標加減速度に制御するための目標駆動力を演算する手段と、目標駆動力をアクチュエータに指示する出力手段と、を含むことを特徴とする追従走行制御装置としたので、自車の駆動力の制御により上記の効果が得られる。
【０１３７】
またこの発明の第５の発明によれば、第１の発明において、前記車両制御手段は、指示された目標制動力に制御するべく自車の制動力を電気的に調節できるアクチュエータと、少なくとも前方障害物選択手段によって選択された前方障害物に対する安全化加減速度または走行方向目標加減速度に制御するための目標制動力を演算する手段と、目標制動力をアクチュエータに指示する出力手段と、を含むことを特徴とする追従走行制御装置としたので、自車の制動力の制御により上記の効果が得られる。
【０１３８】
またこの発明の第６の発明によれば、第１の発明において、前記安全化加減速度演算手段は、少なくとも前方障害物との相対距離に基づき重み付け係数を演算する重み付け係数演算手段と、走行方向目標加減速度を前記重み付け係数で補正し、この補正後の値を安全化加減速度とする安全化加減速度演算手段と、を含むことを特徴とする追従走行制御装置としたので、重み付け係数で補正した安全化加減速度に基づいて、危険性の高い前方障害物を選択することができる。
【０１３９】
またこの発明の第７の発明によれば、第６の発明において、前記重み付け係数演算手段は、自車のヨーレイトを検出するヨーレイトセンサと、少なくともヨーレイトに基づき自車が走行する軌道曲線を演算する走行経路形状演算手段と、少なくとも走行軌道曲線と前方障害物との距離に基づき重み付け係数を演算する手段と、を含むことを特徴とする追従走行制御装置としたので、ヨーレイトから得られた走行軌道曲線と前方障害物との距離に基づき重み付け係数を求めることができる。
【０１４０】
またこの発明の第８の発明によれば、第６の発明において、前記重み付け係数演算手段は、自車のヨーレイトを検出するヨーレイトセンサと、少なくともヨーレイトと車間距離センサの出力信号に基づき横方向における所定時間後の前方障害物との距離を演算する手段と、少なくとも前方障害物との所定時間後の前方障害物との距離に基づき重み付け係数を演算する手段と、を含むことを特徴とする追従走行制御装置としたので、前方障害物との所定時間後の前方障害物との距離に基づき重み付け係数を求めることができる。
【０１４１】
またこの発明の第９の発明によれば、第８の発明において、上記所定時間は、前方障害物に衝突すると予測される時間であることを特徴とする追従走行制御装置としたので、適当な重み付け係数が得られる。
【０１４２】
またこの発明の第１０の発明によれば、第８の発明において、上記所定時間は、自車の速度に基づく時間であることを特徴とする追従走行制御装置としたので、適当な重み付け係数が得られる。
【０１４３】
またこの発明の第１１の発明によれば、第２の発明において、上記加減速度演算手段は、ドライバーのアクセル操作量を検出するアクセル状態検出素子と、少なくともドライバーのアクセル操作に基づき自車の加減速度を演算する手段と、を含むことを特徴とする追従走行制御装置としたので、追従対象車を切り替えるタイミングを早くすることができる。
【０１４４】
またこの発明の第１２の発明によれば、第３の発明において、前記加減速度演算手段は、ドライバーのブレーキ操作量を検出するブレーキ状態検出素子と、少なくともドライバーのブレーキ操作に基づき自車の加減速度を演算する手段と、を含むことを特徴とする追従走行制御装置としたので、追従対象車を切り替えるタイミングを早くすることができる。
【０１４５】
またこの発明の第１３の発明によれば、第７または８の発明において、ヨーレイトセンサの代わりにドライバーのステアリング操作量を検出するステアリング角センサと、少なくともステアリング操作量に基づき自車のヨーレイトを演算する手段と、を含むことを特徴とする追従走行制御装置としたので、ステアリング操作量からもヨーレイトを求めることができる。
【０１４６】
またこの発明の第１４の発明によれば、第１ないし１３のいずれかの発明において、前方障害物との距離および相対速度を一度に検出する車間距離センサを含むことを特徴とする追従走行制御装置としたので、より実際に近い前方障害物の加減速度を得ることができ、精度の良い安全化加減速度が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１に係る追従走行制御装置を実現するシステムの構成図である。
【図２】 本発明の実施の形態１に係るプログラムのメインルーチンを示すフローチャート概略図である。
【図３】 本発明の実施の形態１に係る入力処理を示すフローチャート概略図である。
【図４】 本発明の実施の形態１に係る走行方向目標加減速度演算処理を示すフローチャート概略図である。
【図５】 本発明の実施の形態１に係る関数ｆ１を示す目標距離特性である。
【図６】 本発明の実施の形態１に係る安全化加減速度演算処理を示すフローチャート概略図である。
【図７】 本発明の実施の形態１に係る重み付け係数演算処理を示すフローチャート概略図である。
【図８】 本発明の実施の形態１に係る関数ｆ２を示す重み付け係数特性である。
【図９】 本発明の実施の形態１に係る重み付け係数を説明するための図である。
【図１０】 本発明の実施の形態１に係る前方障害物選択処理を示すフローチャート概略図である。
【図１１】 本発明の実施の形態１に係るアクチュエータ目標値演算処理を示すフローチャート概略図である。
【図１２】 本発明の実施の形態１に係る関数ｆ３を示すアクセル開度−目標スロットル開度特性である。
【図１３】 本発明の実施の形態１に係る関数ｆ４を示すアクセル開度−目標スロットル開度特性である。
【図１４】 本発明の実施の形態１に係る出力処理を示すフローチャート概略図である。
【図１５】 本発明の実施の形態２に係る重み付け係数演算処理を示すフローチャート概略図である。
【図１６】 本発明の実施の形態２に係る重み付け係数を説明するための図である。
【図１７】 本発明の実施の形態３に係る関数ｆ５のアクセル開度−自車加減速度特性である。
【図１８】 本発明の実施の形態４に係る入力処理を示すフローチャート概略図である。
【図１９】 本発明の実施の形態４に係る自車加減速度演算処理を示すフローチャート概略図である。
【図２０】 本発明の実施の形態４に係る関数ｆ６のエンジントルク特性である。
【図２１】 本発明の実施の形態５に係る追従走行制御装置を実現するシステムの構成図である。
【図２２】 本発明の実施の形態５に係る入力処理を示すフローチャート概略図である。
【図２３】 本発明の実施の形態５に係るアクチュエータ目標値演算処理を示すフローチャート概略図である。
【図２４】 本発明の実施の形態５に係る関数ｆ７を示すブレーキ踏込み量−目標ピストン圧特性である。
【図２５】 本発明の実施の形態５に係る出力処理を示すフローチャート概略図である。
【図２６】 本発明の実施の形態６に係る関数ｆ８のブレーキ踏込み量−自車加減速度特性である。
【図２７】 本発明の実施の形態７に係る入力処理を示すフローチャート概略図である。
【図２８】 本発明の実施の形態７に係るアクチュエータ目標値演算処理を示すフローチャート概略図である。
【図２９】 本発明の実施の形態７に係る関数ｆ９を示す目標エンジントルク−目標スロットル開度特性である。
【図３０】 本発明の実施の形態７に係る関数ｆ１０を示す走行方向目標加減速度−目標ピストン圧特性である。
【図３１】 本発明の実施の形態７に係る出力処理を示すフローチャート概略図である。
【図３２】 本発明および従来の装置における自車と前方障害物との関係を説明するための図である。
【符号の説明】
１０１ エンジン、１０３ スロットル弁、１０４ スロットルアクチュエータ、１０５ コントロールユニット、１０６，１０６ａ 車間距離センサ、１０８ 速度センサ、１１２ アクセルペダル、１１３ アクセル開度センサ、１１４ 自動変速機、１１６ シフト位置センサ、１１７ エンジン回転数センサ、１１９ ヨーレイトセンサ、１１９ａ ステアリング角センサ、１５０１ ブレーキペダル、１５０２ マスタシリンダ、１５０３ ホイールシリンダ、１５０４ ブレーキ踏込み量検出センサ、１５０５ コントロールユニット、１５０６速度センサ、１５０７ 車間距離センサ、１５０８ モータ、１５０９ 油圧ポンプ、１５１０ リザーバ、１５１１ アキュームレータ、１５１２ 増圧側電磁弁、１５１３ シリンダ、１５１４ ピストン、１５１５ チェック弁、１５１６ アキュームレータ圧センサ、１５２０ 減圧側電磁弁、１５２１ ピストン圧センサ、１５２２ ヨーレイトセンサ。
Claims (14)
- 前方に存在する複数の車両等の前方障害物との相対位置を検出する車間距離センサと、
自車の速度を検出する速度センサと、
少なくとも自車の速度と前方障害物との相対距離に基づき、前方障害物との距離を適正化するための走行方向目標加減速度を演算する走行方向目標加減速度演算手段と、
少なくとも走行方向目標加減速度に基づき前方障害物との衝突危険性を示す安全化加減速度を演算する安全化加減速度演算手段と、
車間距離センサによって検出された複数の前方障害物のすべてに対して、前記走行方向目標加減速度演算手段及び安全化加減速度演算手段を適用する手段と、複数の前方障害物に対して得られた安全化加減速度のうち、最も危険性の高い安全化加減速度を持つ前方障害物を選択する前方障害物選択手段と、
少なくとも前方障害物選択手段によって選択された前方障害物に対する安全化加減速度または走行方向目標加減速度に基づき、車両の駆動力または制動力を制御する車両制御手段と、
を備えたことを特徴とする追従走行制御装置。 - 前記車両制御手段は、
指示された目標駆動力に制御するべく自車の駆動力を電気的に調節できるアクチュエータと、
自車の速度に基づき加減速度を演算する加減速度演算手段と、
ドライバーのアクセル操作量を検出するアクセル状態検出素子と、
少なくとも自車の加減速度、アクセル操作量、及び前方障害物選択手段によって選択された前方障害物に対する安全化加減速度または走行方向目標加減速度に基づいて目標駆動力を演算する手段と、
目標駆動力をアクチュエータに指示する出力手段と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の追従走行制御装置。 - 前記車両制御手段は、
指示された目標制動力に制御するべく自車の制動力を電気的に調節できるアクチュエータと、
自車の速度に基づき加減速度を演算する加減速度演算手段と、
ドライバーのブレーキ操作量を検出するブレーキ状態検出素子と、
少なくとも自車の加減速度、ブレーキ操作量、及び前方障害物選択手段によって選択された前方障害物に対する安全化加減速度または走行方向目標加減速度に基づいて目標制動力を演算する手段と、
目標制動力をアクチュエータに指示する出力手段と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の追従走行制御装置。 - 前記車両制御手段は、
指示された目標駆動力に制御するべく自車の駆動力を電気的に調節できるアクチュエータと、
少なくとも前方障害物選択手段によって選択された前方障害物に対する安全化加減速度または走行方向目標加減速度に制御するための目標駆動力を演算する手段と、
目標駆動力をアクチュエータに指示する出力手段と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の追従走行制御装置。 - 前記車両制御手段は、
指示された目標制動力に制御するべく自車の制動力を電気的に調節できるアクチュエータと、
少なくとも前方障害物選択手段によって選択された前方障害物に対する安全化加減速度または走行方向目標加減速度に制御するための目標制動力を演算する手段と、
目標制動力をアクチュエータに指示する出力手段と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の追従走行制御装置。 - 前記安全化加減速度演算手段は、
少なくとも前方障害物との相対距離に基づき重み付け係数を演算する重み付け係数演算手段と、
走行方向目標加減速度を前記重み付け係数で補正し、この補正後の値を安全化加減速度とする安全化加減速度演算手段と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の追従走行制御装置。 - 前記重み付け係数演算手段は、
自車のヨーレイトを検出するヨーレイトセンサと、
少なくともヨーレイトに基づき自車が走行する軌道曲線を演算する走行経路形状演算手段と、
少なくとも走行軌道曲線と前方障害物との距離に基づき重み付け係数を演算する手段と、
を含むことを特徴とする請求項６に記載の追従走行制御装置。 - 前記重み付け係数演算手段は、
自車のヨーレイトを検出するヨーレイトセンサと、
少なくともヨーレイトと車間距離センサの出力信号に基づき横方向における所定時間後の前方障害物との距離を演算する手段と、
少なくとも前方障害物との所定時間後の前方障害物との距離に基づき重み付け係数を演算する手段と、
を含むことを特徴とする請求項６に記載の追従走行制御装置。 - 上記所定時間は、前方障害物に衝突すると予測される時間であることを特徴とする請求項８に記載の追従走行制御装置。
- 上記所定時間は、自車の速度に基づく時間であることを特徴とする請求項８に記載の追従走行制御装置。
- 上記加減速度演算手段は、
ドライバーのアクセル操作量を検出するアクセル状態検出素子と、
少なくともドライバーのアクセル操作に基づき自車の加減速度を演算する手段と、
を含むことを特徴とする請求項２に記載の追従走行制御装置。 - 前記加減速度演算手段は、
ドライバーのブレーキ操作量を検出するブレーキ状態検出素子と、
少なくともドライバーのブレーキ操作に基づき自車の加減速度を演算する手段と、
を含むことを特徴とする請求項３に記載の追従走行制御装置。 - ヨーレイトセンサの代わりにドライバーのステアリング操作量を検出するステアリング角センサと、
少なくともステアリング操作量に基づき自車のヨーレイトを演算する手段と、
を含むことを特徴とする請求項７または８に記載の追従走行制御装置。 - 前方障害物との距離および相対速度を一度に検出する車間距離センサを含むことを特徴とする請求項１ないし１３のいずれかに記載の追従走行制御装置。
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