JP3777799B2 - 車間距離制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、先行車との車間距離を制御する車間距離制御装置に関し、特に、割込車があった場合にも、車両の急減速を避けることができる車間距離制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、車間距離制御装置としては、割込車の発生を考慮せずに、単に、先行車のみを監視対象として、車間距離制御を行うものが知られている。
【0003】
一方、割込車の発生を考慮する技術としては、特開平6−72184号公報に、割込車に対して急減速を避ける技術が報告されている。この技術では、割込車が発生した場合に、目標車間距離との差及び相対速度に基づいて車両の加減速率を求め、加減速率と目標車速に基づいて新たな目標車速を決定して、車両の急減速を防止するように制御している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、割込車は減速ぎみに割り込んだ後、割込車の前を走行する先行車が加速ぎみのときには、割込車も先行車に追随して加速するようになる。特に、割込前に先行車が加速中である場合には、自車も加速中である場合が多い。
【0005】
このような場合、従来の車間距離制御装置にあっては、割込車を新たな先行車として扱うため、車間距離を大きく取るために自車は一旦ブレーキを掛けて急減速するので、乗り心地が悪化するといった問題があった。
この原因は、割込車の前方の先行車が加速中であり、割込車もそれに追随して加速することを考慮していなかったことにある。
【0006】
また、特開平6−72184号公報に報告されているような急減速を避ける技術を用いたとしても、図26に示す動作特性例グラフのように、割込車が発生した時点(30sec)以後では、自車速度は割込車と比較してやや減速気味になり、円滑な追従走行ができないといった問題が依然として解消されていなかった。
【0007】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的として、割込車があった場合にも、自車の走行速度の変化率を大きくすることなく、割込車との車間距離を安全に維持することができる車間距離制御装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、上記課題を解決するため、自車と先行車との車間距離を検出する車間距離検出手段と、自車の車速を検出する車速検出手段と、制駆動力を制御して車速を目標車速に制御する車速制御手段と、車速を制御して車間距離を目標車間距離に制御する車間距離制御手段を備えた車間距離制御装置において、前記車間距離制御手段により自車と先行車とが目標車間距離に制御されて自車が先行車に追従走行している際に、自車と先行車との間に進入した割込車を検出する割込車検出手段と、前記割込車検出手段で自車と先行車との間に割込車が進入したことが検出されると、割込車が検出される前の先行車の加速度、自車との相対速度、又は自車との相対加速度が正の値である場合は割込車は加速するものと予測する割込車挙動予測手段と、前記割込車挙動予測手段により割込車が加速すると予測された場合には、車速あるいは加速度を一定に保持するように目標車速を生成する目標車速生成手段とを備えたことを要旨とする。
【0009】
請求項2記載の発明は、上記課題を解決するため、自車と先行車との車間距離を検出する車間距離検出手段と、自車の車速を検出する車速検出手段と、制駆動力を制御して車速を目標車速に制御する車速制御手段と、車速を制御して車間距離を目標車間距離に制御する車間距離制御手段を備えた車間距離制御装置において、前記車間距離制御手段により自車と先行車とが目標車間距離に制御されて自車が先行車に追従走行している際に、自車と先行車との間に進入した割込車を検出する割込車検出手段と、前記割込車検出手段で自車と先行車との間に割込車が進入したことが検出されると、割込車が検出される前の先行車の加速度、自車との相対速度、又は自車との相対加速度が正の値である場合は割込車は加速するものと予測する割込車挙動予測手段と、前記割込車挙動予測手段により割込車が加速すると予測された場合に、車速あるいは加速度を一定に保持するように目標車速出力により現在の自車速を得ているときに、割込車との車間距離を制御する目標車速が前記現在の自車速より大きくなったときには、前記割込車との車間距離を制御する目標車速を生成する目標車速生成手段とを備えたことを要旨とする。
【0010】
請求項3記載の発明は、上記課題を解決するため、自車と先行車との車間距離を検出する車間距離検出手段と、自車の車速を検出する車速検出手段と、制駆動力を制御して車速を目標車速に制御する車速制御手段と、車速を制御して車間距離を目標車間距離に制御する車間距離制御手段を備えた車間距離制御装置において、前記車間距離制御手段により自車と先行車とが目標車間距離に制御されて自車が先行車に追従走行している際に、自車と先行車との間に進入した割込車を検出する割込車検出手段と、前記割込車検出手段で自車と先行車との間に割込車が進入したことが検出されると、割込車が検出される前の先行車の加速度、自車との相対速度、又は自車との相対加速度が正の値である場合は割込車は加速するものと予測する割込車挙動予測手段と、前記割込車挙動予測手段により割込車が加速すると予測された場合に、車速あるいは加速度を一定に保持するように目標車速出力により現在の自車速を得ているときに、割込車が所定の距離以内に接近したときには、前記割込車との車間距離を制御する目標車速を生成する目標車速生成手段とを備えたことを要旨とする。
【0011】
請求項4記載の発明は、上記課題を解決するため、自車と先行車との車間距離を検出する車間距離検出手段と、自車の車速を検出する車速検出手段と、制駆動力を制御して車速を目標車速に制御する車速制御手段と、車速を制御して車間距離を目標車間距離に制御する車間距離制御手段を備えた車間距離制御装置において、前記車間距離制御手段により自車と先行車とが目標車間距離に制御されて自車が先行車に追従走行している際に、自車と先行車との間に進入した割込車を検出する割込車検出手段と、前記割込車検出手段で自車と先行車との間に割込車が進入したことが検出されると、割込車が検出される前の先行車の加速度、自車との相対速度、又は自車との相対加速度が正の値である場合は割込車は加速するものと予測する割込車挙動予測手段と、前記割込車挙動予測手段で前記割込車が加速するものと予測された場合には、割込車が検出されたときの自車と割込車との車間距離から時間の経過とともに距離が徐々に大きくなる目標車間距離を生成する目標車間距離生成手段とを備えたことを要旨とする。
【0019】
【発明の効果】
請求項1記載の発明によれば、割込車が加速すると予測した場合には、車速あるいは加速度を一定に保持するように目標車速を生成するようにしたので、割込車があった場合にも現在の自車の速度を大きく変化させることのない、割込車に対する円滑な追従走行ができるようになる。
【0020】
請求項2記載の本発明によれば、割込車が加速すると予測された場合に、車速あるいは加速度を一定に保持するように目標車速出力により現在の自車速を得ているときに、割込車との車間距離を制御する目標車速が前記現在の自車速より大きくなったときには、前記割込車との車間距離を制御する目標車速に切り換えるようにしたので、割込車があって割込車の速度乃至は加速度が大きい場合にも、割込車との車間距離が引き離されることのない円滑な追従走行ができるようになる。
【0021】
請求項3記載の本発明によれば、割込車が加速すると予測された場合に、車速あるいは加速度を一定に保持するように目標車速出力により現在の自車速を得ているときに、割込車が所定の距離以内に接近したときには、前記割込車との車間距離を制御する目標車速に切り換えるようにしたので、割込車があって割込車の速度が小さいか又は減速中の場合にも、割込車との車間距離を所定の範囲に保った、安全かつ円滑な追従走行ができるようになる。
【0022】
請求項4記載の本発明によれば、割込車が加速するものと予測された場合には、割込車が検出されたときの自車と割込車との車間距離から時間の経過とともに距離が徐々に大きくなる目標車間距離を生成するようにしたので、割込車があって割込車の速度や加減速度にかかわらず、割込車との車間距離を所定の範囲に保った、安全かつ円滑な追従走行ができるようになる。
【0030】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る車間距離制御装置の全体構成を示す図である。
【0031】
車間距離検出部1は、レーザレーダ等を用いて先行車と自車との車間距離を検出する。車速検出部2は、車輪の回転に応じて、パルス信号を発生する車輪速センサ等を用いて自車の車速を検出する。相対速度演算部3は、先行車と自車との車間距離を微分や差分演算することにより相対速度を求める。
【0032】
先行車速度演算部4は、自車の車速に相対速度を加えて先行車速度を求める。車間距離制御部5は、車間距離を制御するための目標車速を演算する。割込車挙動予測部6は、先行車速度に基づいて先行車加速度を演算して、割込車の割込後の挙動を予測する。
【0033】
目標車速生成部7は、割込車予測結果に応じて自車の車速あるいは加速度を保持する。車速制御部8は、自車の車速を目標車速になるように制御するための駆動力を演算する。駆動軸トルク制御部9は、目標トルクになるよに駆動軸トルクをなすスロットル開度及びブレーキ減圧を制御する。
なお、上記の各部は、CPU、ROM、RAM、タイマ等を有するマイクロコンピュータにより構成するようにしてもよい。
【0034】
スロットルアクチュエータ10は、モータでワイヤを引っ張る方式や、電子スロットル等を用いる。ブレーキアクチュエータ11は、モータなどによりピストンを制御する方式のもの等を用いることができる。
【0035】
次に、本発明の第1の実施の形態に係る車間距離制御装置の各構成要素の作用を説明する。
図1において、車間距離検出部1により先行車と自車との車間距離Lを検出し、相対速度演算部3により車間距離を微分あるいは差分演算することにより先行車と自車との相対速度を求める。一方、車速検出部2により自車の車速を検出する。
【0036】
そして、先行車速度演算部4は、自車速度Vspと相対速度dL/dtに基づいて、先行車速度Vspfを下記の(1)式から求める。
【0037】
【数1】
Vspf=Vsp+dL/dt (1)
車間距離制御部5は、車速制御系を目標車速Vsprに対する実車速Vspの応答が時定数τvの1次遅れ系で近似できるものとすると、例えば図2に示す構成となり、車間距離Lvを目標車間距離Lrに制御するための目標車速Vsprを、下記の(2)式のように車間距離検出値Lと相対速度dL/dtと先行車速度Vspfに応じて求める。
【0038】
【数2】
Vspr=−KL・(Lr−L)−Kv・dL/dt+Vspf (2)
但し、KL,KVは制御ゲインである。
このとき、目標車間距離Lrから車間距離Lまでの伝達特性は下記の(3)式のようになる。
【0039】
【数3】
制御ゲインKL,KVを適当な値に設定することで、追従特性を所望の応答に一致させることができる。
割込車検出部12は、例えば前回の車間距離検出値より今回の検出値の方が所定値以下に短くなった場合に割込車と判断する。
【0040】
次に本発明の特徴である割込車挙動予測部6、目標車速生成部7について説明する。
割込車挙動予測部6は、(1)式で演算した先行車速度Vspfを微分あるいは差分演算することにより、先行車の加速度を演算する。割込車挙動予測部6は、割込車を検出して、割込前の先行車の加速度αFが正、すなわち下記(4)式の条件で示される場合は、割込車が加速すると予測する。逆に、割込前の先行車の加速度αFが負、すなわち下記の(4)式が成り立たない場合は割込車が減速すると予測する。
【0041】
【数4】
αF>0 (4)
目標車速生成部7は、図3に示す構成となり、割込車挙動予測部6は、割込車が加速すると予測した場合は、保持車速を出力し、一方、割込車が減速すると予測した場合は、割込車と車間制御する目標速度を出力する。
【0042】
ここで、保持車速は、割込車を検出した時の自車速を記憶した値である。また、目標車速生成部7は、割込車が加速すると予測して、割込車と車間制御する目標速度が保持車速より大きくなった場合は、割込車と車間制御する目標速度を出力する。さらに、割込車が所定距離以内に接近した場合は、割込車と車間制御する目標速度を出力する。
【0043】
図7は、本発明の第1の実施の形態に係る車間距離制御装置の割込車挙動予測部6、目標車速生成部7の動作を示すフローチャートである。
以下、図1を参照しつつ、図7に示す本発明の第1の実施の形態に係る車間距離制御装置の割込車挙動予測部6、目標車速生成部7の動作を説明する。
【0044】
まず、ステップS801では、割込車挙動予測部6で割込車の挙動を予測する。
【0045】
以下は、目標車速生成部7の動作である。
まず、ステップS803では、割込車挙動予測部6において割込車が加速すると予測されたか否かを判断する。割込車が加速すると予測されていない場合には、ステップS811に移り、割込車との車間距離を制御して終了する。
【0046】
一方、割込車が加速すると予測された場合には、下記のステップS805以下の処理に移る。
ステップS805では、自車の現在の状態、すなわち割込車が発生する前の車速もしくは加速度を維持する。
そして、ステップS807では、割込車と自車との車間距離を制御する場合の目標速度が現在の自車速度よりも大きいか否かを判断する。割込車と自車との車間距離を制御する場合の目標速度が現在の自車速度よりも大きい場合には上記のステップS811に移る。
【0047】
割込車と自車との車間距離を制御する場合の目標速度が現在の自車速度よりも大きくない場合には、ステップS809では、割込車が所定距離内に接近しているか否かを判断する。割込車が自車に所定距離内に接近している場合には、上記のステップS811に移る。
【0048】
一方、割込車が自車に所定距離内に接近していない場合には、自車の現在の状態、すなわち割込車が発生する前の車速もしくは加速度を維持したまま終了する。
【0049】
車速制御部8は、目標車速生成部7で演算した目標車速Vsprを指令値とし、選択された車速指令値に実車速を一致させる。車速制御系は例えば図4に示す構成となる。なお、図4に示す車速制御系では、駆動軸トルク制御系の伝達遅れは無視できるものとする。
【0050】
走行抵抗推定部51は、駆動軸トルク指令値Twrと車速Vspとに基づいて、下記の(5)式を用いて走行抵抗Tdhを推定し、フイードバックすることで勾配や空気抵抗、及び、転がり抵抗等の走行抵抗による影響を削除する。
【0051】
【数5】
Tdh=H(s)・Mv・s・Vsp−H(s)・Twr (5)
ここで、Mvは車両質量、H(s)はゲイン1のローパスフィルタである。
【0052】
車速制御部8は、実車速Vspを指令値Vsprに制御するための駆動軸トルク指令値Twrを走行低抗補正値Tdhを用いて下記の(6)式により演算する。
【0053】
【数6】
Twr=Ksp・(Vspr−Vsp)−Tdh (6)
ただし、Espは制御ゲインである。走行抵抗の補正によって、制御系への外乱が排除されたこととすると、車速指令値から実車速までの伝達特性は、下記の(7)式となる。
【0054】
【数7】
(7)式から、Kspを適当な値に設定することで、車速制御系の応答性を所望の応答に一致させることができる。
【0055】
駆動軸トルク制御部9は、車速制御部8が(6)式で演算した目標駆動軸トルクを満たすためのスロットル開度指令値及びブレーキ液圧指令値を演算して求める。制御系を簡略化するためトルクコンバータのトルク増幅率を無視した場合には、駆動軸トルク指令値Twrに対してエンジントルク指令値は下記の(8)式となる。
【0056】
【数8】
但し、Kdefはデフアレンシヤルギヤ比、Eatはトランスミッションの変速比である。
【0057】
次に、(8)式で求めたエンジントルク指令値と、エンジン回転数とに基づいて、図5に示すエンジンマップを用いてスロットル開度指令値Thcmdを求める。一方、ブレーキは、スロットル開度がゼロのときに作動させるものとすれば、ブレーキによる駆動軸トルクTwrcは、駆動軸トルク指令値Twrからエンジンブレーキによる駆動軸トルク分Tebを差し引く必要がある。
従って、駆動軸トルクTwrcは下記の(9)式となる。
【0058】
【数9】
Twrc=Twr−Teb (9)
但し、Tebは下記の(10)式で演算され、Teng0はスロットル開度がゼロのときのエンジントルクである。
【数10】
Teb=Kdef・Kat・Teng0 (10)
ブレーキシリンダ面積をSb,ブレーキローター半径をRb,ブレーキパッド摩擦係数をμbとし、マスタシリンダ液庄が4輪に等しく分配されると仮定すると、駆動軸トルク指令値Twrcに対してプレーキ液庄指令値Pbrは下記の(11)式となる。
【0059】
【数11】
以上の駆動軸トルク制御系をまとめると、図6に示す機能構成となる。スロットルアクチュエータ9は、スロットル開度を指令値として制御する。ブレーキアクチュエータ10は、ブレーキ液庄を指令値として制御する。
【0060】
図8は、本発明の第1の実施の形態に係る車間距離制御装置の全体の動作を示すフローチャートである。
以下、図1〜図7を参照しつつ、図8に示すフローチャートに基づいて車間距離制御装置の全体動作を説明する。
【0061】
まず、ステップS901では、車間距離検出部1は、先行車と自車との車間距離を読み込む。そして、ステップS903では、相対速度演算部3は、車間距離検出部1で検出された車間距離に基づいて、自車と先行車との相対速度を演算する。そして、ステップS905では、車速検出部2は、自車速度の読み込みを行う。
【0062】
そして、ステップS907では、先行車速度演算部4は、相対速度に自車速度を加えて先行車の速度を算出する。そして、ステップS909では、割込車挙動予測部6は、先行者速度演算部4で演算された先行車の速度に基づいて先行車の加速度を算出する。
【0063】
そして、ステップS911では、割込車検出部12は、割込車を検出したか否かを判断し、割込車を検出した場合にはステップS931以下の動作に移る。一方、割込車を検出していない場合にはステップS913以下の動作に移る。
【0064】
割込車を検出していない場合、ステップS913では、車間距離制御部5は、先行車と自車との車間距離を制御するための目標車速を算出する。そして、ステップS915では、目標車速生成部7は、車速制御の指令値として上記の先行車と自車との車間距離を制御するための目標車速を設定する。
【0065】
そして、ステップS917では、車速制御部8は、車速を制御するための駆動軸トルク制御量を演算して算出する。そして、ステップS919では、駆動軸トルク制御部9は、駆動軸トルク制御のためのアクチュエータ制御量を算出する。そして、ステップS921では、駆動軸トルク制御部9で算出されたアクチュエータ制御量に応じて、スロットルアクチュエータ10とブレーキアクチュエータ11を制御して制駆動を発生する。
【0066】
一方、ステップS931では、車間距離制御部5は、割込車と自車との車間距離を制御するための目標車速を演算して算出する。そして、ステップS933では、ステップS909で算出しておいた割込車を検出する前の先行車の加速度が零よりも大であるか否かを判断し、零よりも大きい場合には割込車が加速すると予測してステップS935以下の動作に移る。一方、先行者の加速度が零よりも大きくない場合には割込車が減速すると予測してステップS941以下の動作に移る。
【0067】
先行者の加速度が零よりも大きい場合、ステップS935では、目標車速生成部7は、車速制御のための指令値として、現在の自車速度の保持を設定する。
【0068】
そして、ステップS937では、目標車速生成部7は、ステップS931で算出しておいた割込車と自車との車間距離を制御するための目標車速が現在の自車の保持速度よりも大きいか否かを判断し、割込車と自車との車間距離を制御するための目標車速が現在の自車の保持速度よりも大きい場合にはステップS941以下の動作に移り、さもなければ、ステップS939以下の動作に移る。
【0069】
そして、ステップS939では、割込車挙動予測部6は、現在の割込車と自車との車間距離が所定距離よりも小さいか否かを判断し、現在の割込車と自車との車間距離が所定距離よりも小さい場合にはステップS941以下の動作に移り、さもなければ、上記のステップS917の動作に移る。
【0070】
ここで、ステップS941では、目標車速生成部7は、車速制御のための指令値として、ステップS931で算出しておいた割込車と自車との車間距離を制御するための目標車速を設定し、上記のステップS917の動作に移る。
【0071】
次に、図9は、本発明の第1の実施の形態に係る車間距離制御装置において、割込車の挙動予測が加速すると判断し、実際でも割込車が加速した場合の動作特性例を示すグラフである。
【0072】
図9に示すように、割込車が発生する前の時点(16〜30sec)で先行車が加速していたので、上述したように、割込前の先行車の加速度αFが正となり、(4)式が成り立つため、割込車挙動予測部6は、割込車も加速すると予測する。従って、目標車速生成部7は保持車速を目標車速として生成し、車速が保持される(30〜36sec)。
次に、割込車と自車との間での車間制御するための目標速度が保持車速より大きくなった時点(36sec)で、割込車と自車との間での車間制御に切り換わる。
【0073】
図10は、本発明の第1の実施の形態に係る車間距離制御装置において、割込車の挙動予測が加速すると判断し、実際には割込時に減速してから、直ぐに加速した場合の動作特性例を示すグラフである。
【0074】
図9に示す動作特性グラフと同様に、割込車が発生する前の時点(16〜30sec)で先行車が加速していたので、割込前の先行車の加速度αFが正となり、(4)式が成り立つため、割込車挙動予測部6は、割込車が加速すると予測する。従って、目標車速生成部7は、保持車速を目標車速として生成し、車速が維持される(30〜45sec)。一方、この予測と反し、実際には割込車が減速した場合には、前の先行車が加速していたので、割込車もすぐに加速するため、自車は不必要な減速を避けることができる。
【0075】
次に、割込車と自車との間での車間制御するための目標速度が保持車速より大きくなった時点(45sec)で、割込車と自車との間での車間制御に切り換わる。
【0076】
次に、図11は、本発明の第1の実施の形態に係る車間距離制御装置において、割込車の挙動予測が減速すると判断し、実際でも割込車が減速した場合の動作特性例を示すグラフである。
【0077】
割込前の時点(16〜30sec)で先行車が減速していたので、すなわち、割込前の先行車の加速度αFが負となり、(4)式が成り立たないため、割込車挙動予測部6は、割込車が減速すると予測する。従って、目標車速生成部7は、直ちに割込車と自車との間での車間制御するための目標速度を出力するため、割込車と自車との間での車間制御が行われる。
【0078】
(第2の実施の形態)
図12は、本発明の第2の実施の形態に係る車間距離制御装置の全体構成を示す図である。
本実施の形態に係る車間距離制御装置の全体構成は、第1の実施の形態に係る車間距離制御装置とは異なって、割込車挙動予測部6は、割込前の先行車との相対速度に基づいて、割込車の割込後の挙動を予測する。
【0079】
次に、第2の実施の形態に係る車間距離制御装置の各構成要素の作用を説明する。第1の実施の形態に係る車間距離制御装置と比べ、割込車挙動予測部6に特徴があるので、以下、割込車挙動予測部6について説明する。
【0080】
割込車挙動予測部6は、割込車を検出して、割込前の先行車との相対速度が正の値であり、先行車から離れることを示している場合、すなわち上記の相対速度が下記の(12)式で示される場合は、割込車が加速するものと予測する。逆に割込前の先行車との相対速度が負の値であり、先行車に近づくことを示している場合、すなわち下記の(12)式が成り立たない場合は、割込車が減速するものと予測する。
【0081】
【数12】
dL/dt>0 (12)
図13は、本発明の第2の実施の形態に係る車間距離制御装置の全体の動作を示すフローチャートである。
図13に示す本発明の第2の実施の形態に係る車間距離制御装置の全体の動作を示すフローチャートは、図8に示す本発明の第1の実施の形態に係る車間距離制御装置の全体の動作を示すフローチャートと比べてステップS933だけがステップS9331に置き代わったものであり、他の処理ステップについては図7に示すフローチャートと同様である。
【0082】
従って、以下、図12を参照しつつ、図13に示す本発明の第2の実施の形態に係る車間距離制御装置のステップS9331の動作についてのみ説明する。
【0083】
ステップS9331では、ステップS903で算出しておいた割込車検出前の先行車と自車との相対速度が零よりも大きいか否かを判断し、零よりも大きい場合には、ステップS935以下の動作に移り、さもなければ、ステップS941以下の動作に移る。
【0084】
図14は、本発明の第2の実施の形態に係る車間距離制御装置の割込車挙動予測部6において、割込車は加速すると判断し、実際には割込時に減速してから、直ぐに加速した場合の動作特性例を示すグラフである。
割込前の時点(16〜30sec)では先行車が加速していたので、すなわち相対速度が正となり、(12)式が成り立つため、割込車挙動予測部6は、割込車が加速すると予測する。従って、目標車速生成部7は、保持車速を目標車速として生成し、車速が保持される。この予測と反し、実際には割込車は減速したは、前の先行車が加速していたので、割込車もすぐに加速したため、自車は不必要な減速を避けることができる。
【0085】
次に、割込車と自車との間での車間制御するための目標速度が保持車速より大きくなった時点(45sec)で、割込車との車間制御に切り換わる。
【0086】
(第3の実施の形態)
図15は、本発明の第3の実施の形態に係る車間距離制御装置の全体構成を示す図である。
相対加速度演算部14は、例えば相対速度を疑似微分や差分することにより相対加速度を求める。割込車挙動予測部6は、自車と割込前の先行車との相対加速度から、割込車の割込後の挙動を予測する。
【0087】
次に、第3の実施の形態に係る車間距離制御装置の各構成要素の作用を説明する。第1及び第2の実施の形態と比べて特徴がある割込車挙動予測部6について説明する。
【0088】
割込車挙動予測部6は、割込車を検出して、割込前の先行車との相対加速度が正の値であり、先行車から離れることを示している場合、すなわち上記の相対加速度が下記の(13)式で示される場合は、割込車が加速するものと予測する。逆に割込前の先行車との相対加速度が負の値であり、先行車に近づくことを示している場合、すなわち下記の(13)式が成り立たない場合は、割込車が減速するものと予測する。
【0089】
【数13】
d2L/dt2>0 (13)
図16は、本発明の第3の実施の形態に係る車間距離制御装置の全体の動作を示すフローチャートである。
図16に示す本発明の第3の実施の形態に係る車間距離制御装置の全体の動作を示すフローチャートは、図8に示す本発明の第1の実施の形態に係る車間距離制御装置の全体の動作を示すフローチャートと比べてステップS933だけがステップS9332に置き代わったものであり、他の処理ステップについては図8に示すフローチャートと同様である。
【0090】
従って、以下、図15を参照しつつ、図16に示す本発明の第3の実施の形態に係る車間距離制御装置の全体動作をステップS9332について説明する。
【0091】
ステップS9332では、ステップS903で算出しておいた割込車検出前の先行車と自車との相対速度から相対加速度を算出し、該相対加速度が零よりも大であるか否かを判断し、零よりも大きい場合には、ステップS935以下の動作に移り、さもなければ、ステップS941以下の動作に移る。
【0092】
図17は、本発明の第3の実施の形態に係る車間距離制御装置の割込車挙動予測部6において、割込車は加速すると判断し、実際にも割込車が加速した場合の動作特性例を示すグラフである。
【0093】
割込前の時点(10〜20sec)で先行車が加速していたので、すなわち(13)式が成り立つため、割込車挙動予測部6は、割込車が加速すると予測する。従って、目標車速生成部7は、保持車速を目標車速として生成し、車速が保持される。
【0094】
次に、割込車と自車との間での車間制御するための目標速度が保持車速より大きくなった時点(26sec)で、割込車と自車との間での車間制御に切り換わる。
【0095】
(第4の実施の形態)
図18は、本発明の第4の実施の形態に係る車間距離制御装置の全体構成を示す図である。
目標車間距離生成部13は、割込車の割込車挙動予測結果に基づいて、目標車間距離を生成する。
【0096】
次に、第4の実施の形態に係る車間距離制御装置の各構成要素の作用を説明する。第1〜第3の実施の形態と比べて特徴がある部分は、目標車速生成部7に代えて、目標車間距離生成部13が設置されて、その出力が車間距離生成部5に入力される。
【0097】
割込車挙動予測部6により、割込車が加速すると予測された場合は、目標車間距離生成部13は、目標車間距離Lrを変更する。例えば、下記の(14)式に示すLr′のように、割込車検出時の割込車との車間距離Lwに目標距離を変更して、徐々に元の目標車間距離に近付ける。
【0098】
【数14】
Lr′=Lw・(1−k)+Lr・k (14)
但し、(14)式におけるkは、下記の(15)式で示される。
【0099】
【数15】
k=C・t (0<k<1) (15)
但し、(15)式において、tは時間であり、Cは定数である。例えば、C=0.0333とすれば30秒で元の目標車間距離に切り換わる。
【0100】
車間距離制御部5は、この目標車間距離Lr′に車間距離を制御する。
【0101】
図19は、本発明の第4の実施の形態に係る車間距離制御装置の全体の動作を示すフローチャートである。
図19に示す本発明の第4の実施の形態に係る車間距離制御装置の全体の動作を示すフローチャートは、図8に示す本発明の第1の実施の形態に係る車間距離制御装置の全体の動作を示すフローチャートと比べてステップS931以下の一連の動作だけがステップS101以下の一連の動作に置き代わったものであり、他の処理ステップについては図8に示すフローチャートと同様である。
従って、以下、図18を参照しつつ、図19に示す本発明の第4の実施の形態に係る車間距離制御装置のステップS101以下の動作について説明する。
【0102】
ステップS101では、割込車挙動予測部6は、割込車の挙動を予測する。
【0103】
次に、ステップS103では、目標車間距離生成部13は、上記の割込車挙動予測結果に基づいて、目標車間距離を算出する。
次に、ステップS105では、車間距離制御部5は、割込車と自車との車間距離を制御するための目標車速を算出する。
【0104】
次に、ステップS107では、車速制御部8は、車速制御の指令値を、上記の割込車と自車との車間距離を制御するための目標車速に設定し、ステップS917の動作に移る。
【0105】
図20は、本発明の第4の実施の形態に係る車間距離制御装置の割込車挙動予測部6において、割込車の挙動予測が加速すると判断し、実際でも割込車が加速した場合の動作特性例を示すグラフである。
割込車が割込む前の時点(16〜30sec)で先行車が加速していたので、すなわち、相対速度が正となり(12)式が成り立つため、割込車挙動予測部6は、割込車が加速すると予測する。従って、目標車間距離生成部13は、(14)式のように目標車間距離を生成し、割込車と車間距離制御が行われる。
【0106】
(第5の実施の形態)
図21は、本発明の第5の実施の形態に係る車間距離制御装置の全体構成を示す図である。図22は、本発明の第5の実施の形態に係る車間距離制御装置の割込車挙動予測部6,目標車速生成部7,車間距離制御部5を中心にした機能構成を示す図である。
【0107】
本実施の形態に係る車間距離制御装置の割込車挙動予測部6は、その構成要素として、先行車モデル61と、車間距離制御モデル62と、割込車モデル63とを擁している。
次に、第5の実施の形態に係る車間距離制御装置の各構成要素の作用を説明する。第1〜第4の実施の形態と比べて特徴がある割込車挙動予測部6、目標車速生成部7について説明する。
【0108】
割込車挙動予測部6は、割込前の先行車との車間距離と相対速度,割込車との車間距離と相対速度に基づいて、自車の車間距離制御のモデルを割込車に当てはめて、割込車の割込後の挙動を予測する。すなわち、割込車検出部12が割込車を検出すると、割込車挙動予測部6は、先行車モデル61、車間距離制御モデル62、割込車モデル63により、自車の車間距離制御部5を割込車に当てはめて、割込車の挙動を予測する。
【0109】
先行車モデル61は、下記の(16)式に示すように、割込車が発生する前の、先行車と自車の相対加速度d2L/dt2と、自車加速度dVsp/dtとの和から、先行車加速度αFを求め、割込時の先行車速度を初期値として、上記の先行車加速度αFを積分して、下記の(17)式に示すように、先行車速度VFMを演算する。
【0110】
【数16】
αF =d2L/dt2+dVsp/dt (16)
但し、(16)式に示す自車加速度dVsp/dtは、自車速度を疑似微分や差分して演算する。
【0111】
【数17】
VFM=1/s・αF+VFMO (17)
但し、(17)式のsは、ラプラス演算子を示し、初期値VFM0は、割込車認識時点の先行車の速度を示す。
【0112】
次に、下記の(18)式に示すように、割込車速度を初期値として出力する割込車モデルの車速を先行車車速から差し引いた値を積分して車間距離LWを演算する。
【0113】
【数18】
Lw=1/s・(VFM−VSWP)+LW0 (18)
但し、(18)式に示す車間距離の初期値LW0は、割込車認識時点における先行車と割込車の車間距離とする。
【0114】
車間距離制御モデル62は、(18)式で演算した車間距離と自車と同じ目標車間距離に基づいて、割込車の目標車速Vspwrを求める。車間距離制御に使用する数式は、自車の車間距離制御と同様の(2)式を用いる。
【0115】
割込車モデル63は、1次遅れで近似した車速制御モデルを用いて、割込車の速度Vspwを演算する。
【0116】
目標車速生成部7は、割込車挙動予測部6により生成した割込車の目標車速Vspwr、および(2)式に示す割込車と自車を制御する目標車速Vsprとを配分して、下記の(19)式に示すように、自車の車速制御系への指令値Vspr2を演算する。
【0117】
【数19】
Vspr2=Vspwr・(1−p)+Vspr・p (19)
ここで、(19)式に示すpは、目標車速の配分率であり、下記の(20)式で求める。
【0118】
【数20】
p=C・t (0<p<1) (20)
但し、tは時間、Cは定数である。例えばCを0.1とおけば、10秒間かけて車速指令値がVspwrからVsprへ徐々に変化する。また、下記の(21)式で演算すれば(19)式に示すpは、C2から始まる。例えばC2を0.5とおけばpは0.5から1まで変化する。
【0119】
【数21】
p=C・t+C2 (C2<p<1) (21)
図23は、本発明の第5の実施の形態に係る車間距離制御装置の全体の動作を示すフローチャートである。
図23に示す本発明の第5の実施の形態に係る車間距離制御装置の全体の動作を示すフローチャートは、図8に示す本発明の第1の実施の形態に係る車間距離制御装置の全体の動作を示すフローチャートと比べてステップS931以下の一連の動作だけがステップS101以下の一連の動作に置き代わったものであり、他の処理ステップについては図8に示すフローチャートと同様である。
【0120】
従って、以下、図21,22を参照しつつ、図23に示す本発明の第5の実施の形態に係る車間距離制御装置の全体動作をステップS201以下の動作について説明する。
【0121】
まず、ステップS201では、車間距離制御部5は、割込車と自車との車間距離を制御する目標車速を算出する。
次に、ステップS203では、先行車モデル61は、割込車が発生する前の、先行車と自車の相対加速度d2L/dt2と、自車加速度dVsp/dtとの和から、先行車加速度αFを求め、割込時の先行車速度を初期値として、上記の先行車加速度αFを積分して、上記の(17)式に示すように、先行車速度VFMを算出する。
【0122】
次に、ステップS205では、車間距離制御モデル62は、(18)式で演算した車間距離と自車と同じ目標車間距離に基づいて、割込車の目標車速Vspwrを求める。車間距離制御に使用する数式は、自車の車間距離制御と同様の(2)式を用いる。
【0123】
次に、ステップS207では、割込車モデル63は、1次遅れで近似した車速制御モデルを用いて、割込車の速度Vspwを算出する。
次に、ステップS209では、目標車速生成部7は、車速制御の指令値として、割込車挙動予測部6により生成した割込車の目標車速Vspwrに(1−p)を乗じた商に、割込車と自車を制御する目標車速Vsprにpを乗じた商を加算した和を設定する。ここで、pは上記の通り、目標車速の配分率であり、0〜1の範囲で徐々に増加する。
【0124】
次に、ステップS211では、目標車速生成部7は、上記の目標車速の配分率pを上記によって更新し、ステップS917の動作に移る。
図24は、本発明の第5の実施の形態に係る車間距離制御装置の割込車挙動予測部6において、自車と先行車の車間距離が大きく離れている時に割込車が自車の手前に進入しており、先行車は緩やかに加速している場合の動作特性例を示すグラフである。
【0125】
図24に示す各グラフからは、割込車が発生した時点(30sec)で、自車と割込車との間の車間距離Aが短くても、急減速は起こらず、緩やかに加速して車間距離を目標車間距離に制御できていることが読み取れる。
【0126】
図25は、本発明の第5の実施の形態に係る車間距離制御装置の割込車挙動予測部6において、自車と先行車の車間距離が目標車間距離に一致している時に、割込車が自車の手前に進入しており、先行車は緩やかに減速している場合の動作特性例を示すグラフである。
【0127】
この場合は、自車と割込車の車間距離Aが短く、更に割込車は減速すると予測されるので、自車も減速を行い、車間距離を目標車間距離に制御できている。減速が必要な場合は、遅れなく減速していることが読み取れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る車間距離制御装置の全体構成を示す図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態に係る車間距離制御装置の車間距離制御部5を中心とする機能構成を示す図である。
【図3】本発明の第1の実施の形態に係る車間距離制御装置の目標車速生成部7を中心とする機能構成を示す図である。
【図4】本発明の第1の実施の形態に係る車間距離制御装置の車速制御部8を中心とする車速制御系の機能構成を示す図である。
【図5】エンジントルク指令値とエンジン回転数に基づいて、スロットル開度指令値Thcmdを求めるためのエンジンマップを示す図である。
【図6】本発明の第1の実施の形態に係る車間距離制御装置の駆動軸トルク制御部9を中心とする駆動輪軸トルク制御系の機能構成を示す図である。
【図7】本発明の第1の実施の形態に係る車間距離制御装置の割込車挙動予測部6、目標車速生成部7の動作を示すフローチャートである。
【図8】本発明の第1の実施の形態に係る車間距離制御装置の全体動作を示すフローチャートである。
【図9】本発明の第1の実施の形態に係る車間距離制御装置において、割込車の挙動予測が加速すると判断し、実際でも割込車が加速した場合の動作特性例を示すグラフである。
【図10】本発明の第1の実施の形態に係る車間距離制御装置において、割込車の挙動予測が加速すると判断し、実際には割込時に減速してから、直ぐに加速した場合の動作特性例を示すグラフである。
【図11】本発明の第1の実施の形態に係る車間距離制御装置において、割込車の挙動予測が減速すると判断し、実際でも割込車が減速した場合の動作特性例を示すグラフである。
【図12】本発明の第2の実施の形態に係る車間距離制御装置の全体構成を示す図である。
【図13】本発明の第2の実施の形態に係る車間距離制御装置の全体の動作を示すフローチャートである。
【図14】本発明の第2の実施の形態に係る車間距離制御装置の割込車挙動予測部6において、割込車は加速すると判断し、実際には割込時に減速してから、直ぐに加速した場合の動作特性例を示すグラフである。
【図15】本発明の第3の実施の形態に係る車間距離制御装置の全体構成を示す図である。
【図16】本発明の第3の実施の形態に係る車間距離制御装置の全体の動作を示すフローチャートである。
【図17】本発明の第3の実施の形態に係る車間距離制御装置の割込車挙動予測部6において、割込車は加速すると判断し、実際にも割込車が加速した場合の動作特性例を示すグラフである。
【図18】本発明の第4の実施の形態に係る車間距離制御装置の全体構成を示す図である。
【図19】本発明の第4の実施の形態に係る車間距離制御装置の全体の動作を示すフローチャートである。
【図20】本発明の第4の実施の形態に係る車間距離制御装置の割込車挙動予測部6において、割込車の挙動予測が加速すると判断し、実際でも割込車が加速した場合の動作特性例を示すグラフである。
【図21】本発明の第5の実施の形態に係る車間距離制御装置の全体構成を示す図である。
【図22】本発明の第5の実施の形態に係る車間距離制御装置の割込車挙動予測部6,目標車速生成部7,車間距離制御部5を中心にした機能構成を示す図である。
【図23】本発明の第5の実施の形態に係る車間距離制御装置の全体の動作を示すフローチャートである。
【図24】本発明の第5の実施の形態に係る車間距離制御装置の割込車挙動予測部6において、自車と先行車の車間距離が大きく離れている時に割込車が自車の手前に進入しており、先行車は緩やかに加速している場合の動作特性例を示すグラフである。
【図25】本発明の第5の実施の形態に係る車間距離制御装置の割込車挙動予測部6において、自車と先行車の車間距離が目標車間距離に一致している時に、割込車が自車の手前に進入しており、先行車は緩やかに減速している場合の動作特性例を示すグラフである。
【図26】割込車を考慮する従来の車間距離制御装置の制御動作の動作特性例を示すグラフである。
【符号の説明】
1 車間距離検出部
2 車速検出部
3 相対速度演算部
4 先行車速度演算部
5 車間距離制御部
6 割込車挙動予測部
7 目標車速生成部
8 車速制御部
9 駆動軸トルク制御部
10 スロットルアクチュエータ
11 ブレーキアクチュエータ
12 割込車検出部
13 目標車間距離生成部
14 相対加速度演算部
61 先行車モデル
62 車間距離制御モデル
63 割込車モデル
Claims (4)
- 自車と先行車との車間距離を検出する車間距離検出手段と、
自車の車速を検出する車速検出手段と、
制駆動力を制御して車速を目標車速に制御する車速制御手段と、
車速を制御して車間距離を目標車間距離に制御する車間距離制御手段を備えた車間距離制御装置において、
前記車間距離制御手段により自車と先行車とが目標車間距離に制御されて自車が先行車に追従走行している際に、自車と先行車との間に進入した割込車を検出する割込車検出手段と、
前記割込車検出手段で自車と先行車との間に割込車が進入したことが検出されると、割込車が検出される前の先行車の加速度、自車との相対速度、又は自車との相対加速度が正の値である場合に割込車は加速するものと予測する割込車挙動予測手段と、
前記割込車挙動予測手段により割込車が加速すると予測された場合には、車速あるいは加速度を一定に保持するように目標車速を生成する目標車速生成手段と
を備えたことを特徴とする車間距離制御装置。 - 自車と先行車との車間距離を検出する車間距離検出手段と、
自車の車速を検出する車速検出手段と、
制駆動力を制御して車速を目標車速に制御する車速制御手段と、
車速を制御して車間距離を目標車間距離に制御する車間距離制御手段を備えた車間距離制御装置において、
前記車間距離制御手段により自車と先行車とが目標車間距離に制御されて自車が先行車に追従走行している際に、自車と先行車との間に進入した割込車を検出する割込車検出手段と、
前記割込車検出手段で自車と先行車との間に割込車が進入したことが検出されると、割込車が検出される前の先行車の加速度、自車との相対速度、又は自車との相対加速度が正の値である場合に割込車は加速するものと予測する割込車挙動予測手段と、
前記割込車挙動予測手段により割込車が加速すると予測された場合に、車速あるいは加速度を一定に保持するように目標車速出力により現在の自車速を得ているときに、割込車との車間距離を制御する目標車速が前記現在の自車速より大きくなったときには、前記割込車との車間距離を制御する目標車速を生成する目標車速生成手段と
を備えたことを特徴とする車間距離制御装置。 - 自車と先行車との車間距離を検出する車間距離検出手段と、
自車の車速を検出する車速検出手段と、
制駆動力を制御して車速を目標車速に制御する車速制御手段と、
車速を制御して車間距離を目標車間距離に制御する車間距離制御手段を備えた車間距離制御装置において、
前記車間距離制御手段により自車と先行車とが目標車間距離に制御されて自車が先行車に追従走行している際に、自車と先行車との間に進入した割込車を検出する割込車検出手段と、
前記割込車検出手段で自車と先行車との間に割込車が進入したことが検出されると、割込車が検出される前の先行車の加速度、自車との相対速度、又は自車との相対加速度が正の値である場合は割込車は加速するものと予測する割込車挙動予測手段と、
前記割込車挙動予測手段により割込車が加速すると予測された場合に、車速あるいは加速度を一定に保持するように目標車速出力により現在の自車速を得ているときに、割込車が所定の距離以内に接近したときには、前記割込車との車間距離を制御する目標車速を生成する目標車速生成手段と
を備えたことを特徴とする車間距離制御装置。 - 自車と先行車との車間距離を検出する車間距離検出手段と、
自車の車速を検出する車速検出手段と、
制駆動力を制御して車速を目標車速に制御する車速制御手段と、
車速を制御して車間距離を目標車間距離に制御する車間距離制御手段を備えた車間距離制御装置において、
前記車間距離制御手段により自車と先行車とが目標車間距離に制御されて自車が先行車に追従走行している際に、自車と先行車との間に進入した割込車を検出する割込車検出手段と、
前記割込車検出手段で自車と先行車との間に割込車が進入したことが検出されると、割込車が検出される前の先行車の加速度、自車との相対速度、又は自車との相対加速度が正の値である場合は割込車は加速するものと予測する割込車挙動予測手段と、
前記割込車挙動予測手段で前記割込車が加速するものと予測された場合には、割込車が検出されたときの自車と割込車との車間距離から時間の経過とともに距離が徐々に大きくなる目標車間距離を生成する目標車間距離生成手段と
を備えたことを特徴とする車間距離制御装置。
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