JP3835388B2 - 先行車追従制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、先行車両と自車両との車間距離を目標車間距離に保ちつつ、当該先行車両に自車両を追従させる先行車追従制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、先行車追従制御装置としては、例えば自車両と先行車両との車間距離と目標車間距離との差に第１のゲインを乗じた値と前記先行車両との相対速度に第２のゲインを乗じた値との加算値を含んで目標車速を設定し、当該目標車速に自車速が一致するように制駆動力を制御するレギュレータによって前記先行車両に自車両を追従させるものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−２０５０３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、先行車両に追いつく際の車速の制御特性は車線数や車線幅に対して一定であるが、車線数が多い道路では、車線数が少ない道路に比較して、先行車両に追いつく際、運転者は、追いつく速度を速く感じて違和感を覚えることが、本願発明者の研究により判明した。車線幅についても同様にいえ、車線幅が広いと、車線幅が狭い場合に比較して、先行車両に追いつく際に、運転者は、追いつく速度を速く感じて違和感を覚える。
【０００５】
すなわち、図１６中（Ａ）に示すように車線数が多いと、先行車両１０１に自車両１００が追いつく際、運転者は、追いつく速度を速く感じて、怖いといった違和感を覚える。その一方で、図１６中（Ｂ）に示すように車線数が少なければ、先行車両１０１に自車両１００が追いつく際、運転者は、比較的余裕に感じる。
そこで、本発明は、前述の実情に鑑みてなされたものであり、運転者の違和感を抑制防止できる先行車追従制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前述の問題を解決するために、請求項１記載の発明に係る先行車追従制御装置は、自車両と先行車両との車間距離と目標車間距離との差分と、自車両と先行車両との相対速度とに基づいて目標車速を設定し、当該目標車速に自車速が一致するように制駆動力を制御する先行車追従制御装置であって、道路幅検出手段により自車両が走行している道路の道路幅を検出し、道路幅検出手段が検出した道路幅が広くなるほど、先行車両に追いつく際に車間距離が目標車間距離に至るまでの目標車速の変化が小さくなるように、先行車両への追従特性を変更手段により変更する。ここで、道路幅は車線数や車線幅である。
【０００７】
【発明の効果】
本発明によれば、先行車追従制御による車速の変化を道路幅に応じて制御することができ、先行車追従制御による車速の変化と道路幅との関係で生じる運転者の違和感をなくすことができる。
【０００８】
【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ながら詳細に説明する。
図１は、第１の実施の形態の先行車追従制御装置を示す概略構成図である。
車間距離センサ１は、レーザ光を掃射して先行車両からの反射光を受光するレーダー方式のセンサヘッドである。なお、電波や超音波を利用して車間距離を計測してもよい。ＣＣＤカメラ２は、自車両前方の道路状況を撮影する。例えば、ＣＣＤカメラ２は、車両前側あるいは車室内に取り付けられている。カーナビゲーション装置３は、運転者に道路に関する情報を提供する。このカーナビゲーション装置３は、道路地図データを記録するメモリを内蔵しており、メモリに記憶されている道路地図データに基づいて任意の地点の道路に関する情報を提供する。車速センサ４は、変速機の出力軸に取り付けられ、その回転速度に応じた周期のパルス列を出力する。スロットルアクチュエータ５は、スロットル開度信号に応じてスロットルバルブを開閉し、エンジンの吸入空気量を変えてエンジン出力を調節する。自動変速機６は、車速とスロットル開度に応じて変速比を変える。制動装置７は車両に制動力を発生させる装置である。
【０００９】
追従制御コントローラ１０はマイクロコンピュータとその周辺部品を備え、車間距離の検出値と自車速の検出値とに基づいて目標車速を求め、スロットルアクチュエータ５、自動変速機６及び制動装置７を制御する。
追従制御コントローラ１０は、図２に示すように、マイクロコンピュータのソフトウエア形態によって制御ブロック１１，１２，１３，１４，３０を構成する。
【００１０】
測距信号処理部１４は、車間距離センサ１によりレーザ光を掃射してから先行車両の反射光を受光するまでの時間を計測し、自車両と先行車両との車間距離を演算する。なお、前方に複数の先行車両が存在する場合は追従すべき先行車両を特定して車間距離を演算する。
車速信号処理部１１は、車速センサ４からの車速パルスの周期を計測し、自車両の速度を検出する。
【００１１】
先行車追従制御部３０は、相対速度演算部３１、車間距離制御部３２及び目標車間距離設定部３３を備え、車間距離Ｌと自車速Ｖとに基づいて目標車間距離Ｌ＊と目標車速Ｖ＊とを演算する。
具体的には、相対速度演算部３１は、測距信号処理部１４により検出された車間距離Ｌに基づいて自車両と先行車両との相対速度ΔＶを演算する。車間距離制御部３２は、相対速度ΔＶを考慮して車間距離Ｌを目標車間距離Ｌ＊に一致させるための目標車速Ｖ＊を演算する。目標車間距離設定部３３は、先行車車速ＶTまたは自車速Ｖに応じた目標車間距離Ｌ＊を設定する。
【００１２】
また、車速制御部１３は、自車速Ｖが目標車速Ｖ＊に一致するようにスロットルアクチュエータ５のスロットル開度と、自動変速機６の変速比と、制動装置７の制動力とを制御する。
次に、測距信号処理部１４と先行車追従制御部３０とを詳細に説明する。先ず、相対速度ΔＶの演算方法について説明する。
【００１３】
相対速度ΔＶは、図３及び図４に示すように、測距信号処理部１４で算出された自車両から先行車両までの車間距離Ｌを入力とし、バンドパスフィルタあるいはハイパスフィルタを用いて近似的に求めることができる。例えば、バンドパスフィルタは下記（１）式に示す伝達関数で実現できる。
Ｆ（ｓ）＝ωc２ｓ／（ｓ２＋２ζωcｓ＋ωc２） ……（１）
ここで、ωcは２πｆcであり、ｓはラプラス演算子である。なお、フィルタ伝達関数のカットオフ周波数ｆcは、車間距離Ｌに含まれるノイズ成分の大きさと、短周期の車体前後Ｇ変動の許容値より決定する。
【００１４】
次に、車間距離Ｌを目標車間距離Ｌ＊に保ちつつ、先行車両に追従するための制御則について説明する。
基本的な制御系の構成は、図２に示すように先行車追従制御部３０と車速制御部１２とをそれぞれ独立に備えた構成になる。なお、先行車追従制御部３０の出力は目標車速（車速指令値）Ｖ＊であり、車間距離Ｌを直接に制御する構成としていない。
【００１５】
先行車追従制御部３０の車間距離制御部３２は、車間距離Ｌと相対速度ΔＶとに基づいて、車間距離Ｌを目標車間距離Ｌ＊に保ちながら先行車両に自車両が追従走行するための目標車速Ｖ＊を演算する。具体的には、図５に示すように、下記（２）式に従って、目標車間距離Ｌ＊と実車間距離Ｌとの差（Ｌ＊−Ｌ）に第１のゲインである制御ゲインｆdを乗じたものと、相対速度ΔＶに第２のゲインである制御ゲインｆvを乗じたものとの加算値ΔＶ＊を先行車車速ＶTから減じて算出する。
【００１６】
Ｖ＊＝ＶT−ΔＶ＊ ……（２）
ΔＶ＊＝ｆd（Ｌ＊−Ｌ）＋ｆv・ΔＶ
ここで、制御ゲインｆd，ｆvは先行車両に対する追従制御性能を決めるパラメータである。このシステムは２個の目標値（車間距離と相対速度）を１個の入力（目標車速）で制御する１入力２出力系であることから、制御法として状態フィードバック（レギュレーター）を用い、制御系を設計している。
【００１７】
以下、制御系設計の手順を説明する。
先ず、システムの状態変数ｘ１，ｘ２を下記（３）式で定義する。
ｘ１＝ＶT−Ｖ，ｘ２＝Ｌ＊−Ｌ ……（３）
また、制御入力（コントローラーの出力）ΔＶ＊を下記（４）式で定義する。
ΔＶ＊＝ＶT−Ｖ＊ ……（４）
ここで、車間距離Ｌは下記（５）式のように記述できる。
【００１８】
Ｌ＝∫（ＶT−Ｖ）ｄｔ＋Ｌ０ ……（５）
また、車速サーボ系は線形伝達関数によって、例えば下記（６）式のように目標車速Ｖ＊に対して実車速Ｖが一時遅れで近似的に表現できる。
Ｖ＝１／（１＋τv・ｓ）
ｄＶ／ｄｔ＝１／τv（Ｖ＊−Ｖ） ……（６）
それゆえ、先行車車速ＶTが一定であるとすると、前記（３）式、（４）式及び（６）式より、前記状態変数ｘ１は下記（７）式のように記述できる。
【００１９】
ｄｘ１／ｄｔ＝−１／τv・ｘ１＋１／τv・ΔV＊ ……（７）
また、目標車間距離Ｌ＊が一定であるとすると、前記（３）式及び（５）式より、前記状態変数ｘ２は下記（８）式のように記述できる。
ｘ２＝−（ＶT−Ｖ）＝−ｘ１ ……（８）
したがって、前記（７）式及び（８）式より、システムの状態方程式は下記（９）式のように記述できる。
【００２０】
【数１】
【００２１】
また、状態フィードバックが施された全体システムの状態方程式は下記（１０）式のように記述できる。
ｄＸ／ｄｔ＝（Ａ＋ＢＦ）Ｘ ……（１０）
但し、制御入力ｕ＝ＦＸ，Ｆ＝［ｆv ｆd］
したがって、前記（１０）式より、全体システムの特性方程式は下記（１１）式のように記述できる。
｜ｓＩ−Ａ'｜＝ｓ２＋（１−ｆv）／τv・ｓ＋ｆd／τv＝０ ……（１１）
但し、Ａ'＝Ａ＋ＢＦ
【００２２】
【数２】
【００２３】
車速制御部１３の車速サーボ系は近似的に線形伝達関数で表現でき、この伝達特性に基づき車間距離Ｌが目標車間距離Ｌ＊へ、相対速度ΔＶが０へ、それぞれ収束する収束特性が、設計者の意図する特性（減衰係数ζ、固有振動数ωn）となるように、下記（１２）式に従って制御ゲインｆd，ｆvを設定する。
なお、固有振動数ωnは、車線数に応じて設定している。これについては後で詳述する。
【００２４】
ｆv＝１−２ζωn・τv
ｆd＝ωn２・τv ……（１２）
一方、相対速度ΔＶは先行車両と自車両との車速差であることから、図６に示すように、先行車車速ＶTを自車速Ｖと相対速度ΔＶとに基づいて下記（１３）式に従って算出する。
【００２５】
ＶT＝Ｖ＋ΔＶ ……（１３）
したがって、前記（２）式及び（１３）式より、目標車速Ｖ＊は下記（１４）式のように記述できる。
Ｖ＊＝Ｖ−ｆd（Ｌ＊−Ｌ）＋（１−ｆv）ΔＶ ……（１４）
なお、目標車間距離Ｌ＊は接近警報などで用いられる車間時間という概念を用いて設定してもよいが、ここでは制御の収束性にまったく影響を及ぼさないという観点から先行車車速ＶTの関数とする。前記（１３）式で定義した先行車車速ＶTを用いて、下記（１５）式に示すように設定する。
【００２６】
Ｌ＊＝ａ・ＶT＋Ｌ０＝ａ（Ｖ＋ΔＶ）＋Ｌ０ ……（１５）
ここで、Ｌ０は車間距離の初期値である。
あるいは、先行車車速ＶTを自車速Ｖと相対速度ΔＶとから算出した値を用いると、相対速度検出値に重畳されるノイズの影響を受けるため、図７に示すように自車速Ｖの関数として、下記（１６）式に示すように設定してもよい。
【００２７】
Ｌ＊＝ａ・Ｖ＋Ｌ０ ……（１６）
以上が、車間距離Ｌを目標車間距離Ｌ＊に保ちつつ、自車両を先行車両に追従させるための制御則である。
次に、固有振動数ωnを設定する固定振動数設定処理を説明する。
本発明を適用した先行車追従制御装置は、先行車両に追いつく際の先行車追従制御で用いる固有振動数ωnを、車線数に応じて設定している。図８は、固有振動数ωnを設定する固定振動数設定処理を示すフローチャートである。この固定振動数設定処理は、車速制御部１３あるいは先行車追従制御部３０が行っており、車速制御部１３あるいは先行車追従制御部３０は、所定の時間間隔でこの制御を実行する。
【００２８】
先ず、ステップＳ１において、ＡＣＣ（adaptive cruise control）セット中か否かを判定する。ここで、ＡＣＣセット中である場合、ステップＳ２に進み、ＡＣＣセット中でない場合、当該処理を終了する。
ステップＳ２では、ナビゲーション装置３から車線数情報を受信できるか否かを判定する。ナビゲーション装置３から車線数情報を受信できる場合、ステップＳ３に進み、ナビゲーション装置３から車線数情報を受信できない場合、当該処理を終了する。
【００２９】
ステップＳ３では、車線数が４以上（車線数≧４）であるか否か、あるいは特殊道路であるか否かを判定する。
ここで、特殊道路とは、車線数が少ないが路肩が非常に広い道路など、車線数が少ないが車線数が多いときと同様な感覚を運転者に与える道路をいう。例えば、ナビゲーション情報に予めそのような特殊な道路である旨をフラグ（例えば、特殊道路フラグ）などを付して記憶しておき、ナビゲーション装置３からのナビゲーション情報からフラグを受信した場合に、道路が特殊道路であると判断するようにする。
【００３０】
このステップＳ３で、車線数が４以上である場合、あるいは特殊道路である場合、ステップＳ４に進み、元々の固有振動数（デフォルト値）ωnに０．７を掛けて新たな固有振動数ωnとし、当該処理を終了する。一方、車線数が４以上でなく、特殊道路でもない場合、ステップＳ５に進む。
ステップＳ５では、車線数が３（車線数＝３）であるか否かを判定する。ここで、車線数が３である場合、ステップＳ６に進み、元々の固有振動数（デフォルト値）ωnに０．８を掛けて新たな固有振動数ωnとし、当該処理を終了する。一方、車線数が３でない場合、ステップＳ７に進む。
【００３１】
ステップＳ７では、車線数が１（車線数＝１）であるか否かを判定する。ここで、車線数が１である場合、ステップＳ８に進み、元々の固有振動数（デフォルト値）ωnに１．１を掛けて新たな固有振動数ωnとし、当該処理を終了する。一方、車線数が１でない場合、当該処理を終了する。
なお、車線数が２（車線数＝２）である場合、元々の固有振動数（デフォルト値）ωnのままであり、すなわち、元々の固有振動数（デフォルト値）ωnに１．０を掛けて新たな固有振動数ωnを得ているのと同等な処理となる。また、ステップＳ２において、ナビゲーション装置３から車線数情報を得ることができないときも、元々の固有振動数（デフォルト値）ωnのままにする。
【００３２】
以上のように固有振動数ωnを設定する。
なお、以上の処理において、ステップＳ２、ステップＳ３、ステップＳ５及びステップＳ７の処理は道路幅を検出する道路幅検出手段を実現している。また、ステップＳ４、ステップＳ６及びステップＳ８の処理は、前記道路幅検出手段が検出した道路幅に基づいて車速を制御する車速制御手段を実現している。
【００３３】
次に動作を説明する。
今、ＡＣＣをセットしたとする。または、ＡＣＣセット中に先行車両がいなくなり、あるいは、ＡＣＣセット中に自車両が車線変更をしたり、あるいはＡＣＣセット中に自車両が先行車両を追い抜いた場合でもよい。
すると、追従制御コントローラ１０の先行車追従制御部３０あるいは車速制御部１３は、ＡＣＣセット中であることから、固有周波数設定処理を実行する（前記ステップＳ１）。そして、ナビゲーション装置３から車線数情報を受信できる場合（前記ステップＳ２）、受信した車線数に応じた固有振動数ωnを設定する。すなわち、自車両が走行している道路の車線数が４以上、あるいは自車両が走行している道路が特殊道路であれば、元々の固有振動数（デフォルト値）ωnに０．７を掛けて新たな固有振動数ωnにする（前記ステップＳ３及びステップＳ４）。または、自車両が走行している道路の車線数が３であれば、元々の固有振動数（デフォルト値）ωnに０．８を掛けて新たな固有振動数ωnにする（前記ステップＳ５及びステップＳ６）。または、自車両が走行している道路の車線数が１であれば、元々の固有振動数（デフォルト値）ωnに１．１を掛けて新たな固有振動数ωnにする（前記ステップＳ７及びステップＳ８）。なお、自車両が走行している車線数が２である場合や、ナビゲーション装置３から車線数情報を受信できない場合には、元々の固有振動数（デフォルト値）ωnを変更しない。
【００３４】
そして、先行車両がある場合には、このように設定した固有振動数ωnを用いて、先行車追従制御を実施する。例えば、前述したようにＡＣＣセット中に先行車両がいなくなり、あるいはＡＣＣセット中に自車両が車線変更をしたり、あるいはＡＣＣセット中に自車両が先行車両を追い抜いた場合に、その後、先行車両を発見した場合、このように設定した固有振動数ωnを用いて、先行車追従制御を実施する。
【００３５】
ここで、図９は、先行車追従制御特性であり、目標車間距離までの追従特性を示す。そして、異なる固有振動数ωn毎、すなわち、異なる車線数毎の特性を示す。図中、細線は１車線（固有振動数ωnがデフォルト値よりも大）の特性を示し、中線は２車線（固有振動数ωnがデフォルト値）の特性を示し、太線は３車線以上（固有振動数ωnがデフォルト値よりも小）の特性を示す。
【００３６】
この特性図より、各車線数それぞれで特性はともに目標車間距離に収束するようになっている。その一方で、車線数が多くなるほど、すなわち固有振動数ωnを小さくするほど、より遅い時期に目標車間距離に達する特性となる。すなわち、車線数を多くするほど、より緩やかな車速変化となり目標車間距離に収束する特性となる。
【００３７】
ここで、このような特性は、前記（１２）式〜（１４）式を用いて、次のように説明できる。
前記（１２）式によれば、固有振動数ωnを小さくすると、制御ゲインｆvは大きくなる。また、（１２）式によれば、固有振動数ωnを小さくすると、制御ゲインｆdは小さくなる。また、前記（１３）式によれば、自車両が先行車両に追いつく際の自車速Ｖは、先行車車速ＶTよりも大きいので、相対速度ΔＶは負値になる。
【００３８】
このように、固有振動数ωnを小さくすると、制御ゲインｆvが大きくなり、制御ゲインｆdが小さくなり、また、自車両が先行車両に追いつく際には、車間距離Ｌは目標車間距離Ｌ＊より大きく、相対速度ΔＶが負値になることから、前記（１４）式では、右辺第２項（−ｆd（Ｌ＊−Ｌ））は正値でより小さな値をとるようになり、右辺第３項（＋（１−ｆv）ΔＶ）もｆvが１未満である限りは正値でより小さな値をとるようになり、その結果、固有振動数ωnを小さくすることで、目標車速Ｖ＊はより小さい値をとるようになる。そして、この目標車速Ｖ＊は自車両が先行車両に追いつく際の車速の制御目標をなすのである。
【００３９】
以上のように、前記（１２）式〜（１４）式から、車線数が多くなるほど、固有振動数ωnを小さくすることで、より遅い時期に目標車間距離に達する特性となる。すなわち、車線数を多くするほど、より緩やかな車速変化となり目標車間距離に収束する特性となる。
このように、先行車追従制御装置は、車線数に応じて固有振動数ωnを設定し、車線数が多いほど目標車間距離に至るまでの車速変化を緩やかにして、先行車追従制御を行う。
【００４０】
次に本発明の効果を説明する。
前述したように、本発明を適用した先行車追従制御装置は、車線数に応じて固有振動数ωnを設定し、車線数が多いほど目標車間距離に至るまでの車速変化を緩やかにして、先行車追従制御を行っている。
一般的に、車線数が多い道路では、先行車両に追いつく際に、運転者は、追いつく速度を速く感じてしまうが、本発明によれば、車線数が多いほど車速を緩やかに変化させて目標車間距離に至る（先行車両に追いつく）ことになり、そのような運転者の違和感を抑止防止することができる。
【００４１】
次に第２の実施の形態を説明する。この第２の実施の形態は先行車追従制御装置である。
前述の第１の実施の形態では、車線数に応じて固有振動数ωnを設定し、車線数が多くなるほど目標車間距離に至るまでの車速変化を緩やかにしているが、これに対して、第２の実施の形態では、車線数に応じて減衰係数ζを設定することで、前述の第１の実施の形態と同様に、車線数が多いほど目標車間距離に至るまでの車速変化を緩やかにしている。
【００４２】
この第２の実施の形態の先行車追従制御装置は、車線数に応じた減衰係数ζの設定を、前記車速制御部１３あるいは先行車追従制御部３０で行っており、車速制御部１３あるいは先行車追従制御部３０を除く他の構成については、前記図１乃至図７に示す第１の実施の形態の先行車追従制御装置と同一であり、その説明は省略する。
【００４３】
図１０は、減衰係数ζを設定する減衰係数設定処理を示すフローチャートである。この減衰係数設定処理は、車速制御部１３あるいは先行車追従制御部３０が行っており、車速制御部１３あるいは先行車追従制御部３０は、所定の時間間隔でこの制御を実行する。
先ず、ステップＳ１１において、ＡＣＣセット中か否かを判定する。ここで、ＡＣＣセット中である場合、ステップＳ１２に進み、ＡＣＣセット中でない場合、当該処理を終了する。
【００４４】
ステップＳ１２では、ナビゲーション装置３から車線数情報を受信できるか否かを判定する。ナビゲーション装置３から車線数情報を受信できる場合、ステップＳ３に進み、ナビゲーション装置３から車線数情報を受信できない場合、当該処理を終了する。
ステップＳ１３では、車線数が４以上（車線数≧４）であるか否か、あるいは特殊道路であるか否かを判定する。ここで、車線数が４以上である場合、あるいは特殊道路である場合、ステップＳ１４に進み、元々の減衰係数（デフォルト値）ζに１．１０を掛けて新たな減衰係数ζとし、当該処理を終了する。一方、車線数が４以上でなく、特殊道路でもない場合、ステップＳ１５に進む。
【００４５】
ステップＳ１５では、車線数が３（車線数＝３）であるか否かを判定する。ここで、車線数が３である場合、ステップＳ１６に進み、元々の減衰係数（デフォルト値）ζに１．０５を掛けて新たな減衰係数ζとし、当該処理を終了する。一方、車線数が３でない場合、ステップＳ１７に進む。
ステップＳ１７では、車線数が１（車線数＝１）であるか否かを判定する。ここで、車線数が１である場合、ステップＳ１８に進み、元々の減衰係数（デフォルト値）ζに０．９５を掛けて新たな減衰係数ζとし、当該処理を終了する。一方、車線数が１でない場合、当該処理を終了する。
【００４６】
なお、車線数が２（車線数＝２）である場合、元々の減衰係数（デフォルト値）ζのままであり、すなわち、元々の減衰係数（デフォルト値）ζに１．００を掛けて新たな減衰係数ζを得ているのと同等な処理となる。また、ステップＳ２において、ナビゲーション装置３から車線数情報を得ることができないときも、元々の減衰係数（デフォルト値）ζのままにする。
【００４７】
以上のように減衰係数ζを設定する。
なお、以上の処理において、ステップＳ１２、ステップＳ１３、ステップＳ１５及びステップＳ１７の処理は道路幅を検出する道路幅検出手段を実現している。また、ステップＳ１４、ステップＳ１６及びステップＳ１８の処理は、前記道路幅検出手段が検出した道路幅に基づいて車速を制御する車速制御手段を実現している。
【００４８】
次に動作を説明する。
今、ＡＣＣをセットしたとする。または、ＡＣＣセット中に先行車両がいなくなり、あるいは、ＡＣＣセット中に自車両が車線変更をしたり、あるいはＡＣＣセット中に自車両が先行車両を追い抜いた場合でもよい。
すると、追従制御コントローラ１０の先行車追従制御部３０あるいは車速制御部１３は、ＡＣＣセット中であることから、減衰係数設定処理を実行する（前記ステップＳ１１）。そして、ナビゲーション装置３から車線数情報を受信できる場合（前記ステップＳ１２）、受信した車線数に応じた減衰係数ζを設定する。すなわち、車両が走行中の道路の車線数が４以上、あるいは車両が走行中の道路が特殊道路であれば、元々の減衰係数（デフォルト値）ζに１．１０を掛けて新たな減衰係数ζにする（前記ステップＳ１３及びステップＳ１４）。または、車両が走行中の道路の車線数が３であれば、元々の減衰係数（デフォルト値）ζに１．０５を掛けて新たな減衰係数ζにする（前記ステップＳ１５及びステップＳ１６）。または、車両が走行中の道路の車線数が１であれば、元々の減衰係数（デフォルト値）ζに１．０５を掛けて新たな減衰係数ζにする（前記ステップＳ１７及びステップＳ１８）。なお、自車両が走行している車線数が２である場合や、ナビゲーション装置３から車線数情報を受信できない場合には、元々の減衰係数（デフォルト値）ζを変更しない。
【００４９】
そして、先行車両がある場合には、このように設定した減衰係数ζを用いて、先行車追従制御を実施する。例えば、前述したようにＡＣＣセット中に先行車両がいなくなり、あるいはＡＣＣセット中に車線変更をしたり、あるいはＡＣＣセット中に先行車両を追い抜いた場合に、その後、先行車両を発見した場合、このように設定した減衰係数ζを用いて、先行車追従制御を実施する。
【００５０】
ここで、図１１は、先行車追従制御特性であり、目標車間距離までの追従特性を示す。そして、異なる減衰係数ζ毎、すなわち、異なる車線数毎の特性を示す。図中、細線は１車線（減衰係数ζがデフォルト値よりも小）の特性を示し、中線は２車線（減衰係数ζがデフォルト値）の特性を示し、太線は３車線以上（減衰係数ζがデフォルト値よりも大）の特性を示す。
【００５１】
この特性図より、各車線数それぞれで特性は目標車間距離に収束するようになっている。その一方で、車線数が多くなるほど、すなわち減衰係数ζを大きくするほど、目標車間距離Ｌ＊に対するオーバーシュート分が小さくなり、より緩やかな車速変化で目標車間距離に収束する特性となる。
ここで、このような特性は、前記（１２）式〜（１４）式を用いて次のように説明できる。
【００５２】
前記（１２）式によれば、減衰係数ζを大きくすると、制御ゲインｆvは小さくなる。また、前記（１３）式によれば、自車両が先行車両に追いつく際の自車速Ｖは、先行車車速ＶTよりも大きいので、相対車速ΔＶは負値になる。
このように、減衰係数ζを大きくすると、制御ゲインｆvが小さくなり、また自車両が先行車両に追いつく際には、車間距離Ｌは目標車間距離Ｌ＊より大きく、相対車速ΔＶが負値になることから、前記（１４）式では、右辺第３項(＋(１−ｆv)ΔＶ)は制御ゲインｆvが１未満である限りは正値でより小さな値をとるようになる(右辺第２項(−ｆd（Ｌ＊−Ｌ））は減衰係数ζが関与せずこれを変更しても変化しない）。その結果、減衰係数ζを大きくすることで目標車速Ｖ＊はより小さい値をとるようになる。そして、この目標車速Ｖ＊は自車両が先行車両に迫いつく際の車速の制御目標をなすのである。ただし、右辺第３項は相対車速ΔＶに関係し、相対車速ΔＶが大きいほど、前述の目標車間距離Ｌ＊に対するオーバーシュート分が大きくなることを意味するので、減衰係数ζを大きくすることは、前述のオーバーシュート分を抑えることとなる。
【００５３】
以上のように、前記（１２）式〜（１４）式から、車線数が多くなるほど減衰係数とを大きくすることで、相対車速ΔＶに関連した前述の目標車間距離Ｌ＊に対するオーバーシュート分が小さくなる特性となる。
このように、先行車追従制御装置は、車線数に応じて減衰係数ζを設定し、車線数が多いほど目標車間距離に至る車速変化を緩やかにして、先行車追従制御を行う。
【００５４】
次に本発明の効果を説明する。
前述したように、本発明を適用した先行車追従制御装置は、車線数に応じて減衰係数ζを設定し、車線数が多いほど目標車間距離に至る車速を緩やかに変化させて、より詳細には目標車間距離Ｌ＊に対するオーバーシュート分を小さくして、先行車追従制御を行っている。
【００５５】
一般的に、車線数が多い道路では、先行車両に追いつく際に、運転者は、追いつく速度を速く感じてしまうが、本発明によれば、車線数が多いほど車速を緩やかに変化させて、より詳細には目標車間距離Ｌ＊に対するオーバーシュート分を小さくして、目標車間距離に至る（先行車両に追いつく）ようになり、そのような運転者の違和感を抑止防止することができる。
【００５６】
次に第３の実施の形態を説明する。この第３の実施の形態は先行車追従制御装置である。
前述の第１の実施の形態や第２の実施の形態では、固有振動数ωnや減衰係数ζの設定を車線数に応じて行っているが、これに対して、第３の実施の形態では、車線幅を取得し、その車線幅に応じて固有振動数ωnを設定している。
【００５７】
この第３の実施の形態の先行車追従制御装置は、車線幅に応じた固有振動数ωnの設定を、前記車速制御部１３あるいは先行車追従制御部３０で行っている。また、車線幅の情報は前記ＣＣＤカメラ２による撮像データから得ている。
例えば、車線データを取得する技術としてはレーンキープ制御がある。レーンキープ制御は、カメラにより路面上に白線を検出し、その検出した白線に基づいて走行レーン内を走行させる技術である（例えば、特開２００１−２６６１６３号公報参照）。
【００５８】
このような技術を利用して、ＣＣＤカメラ２により得た撮像画像中のレーンマーカに基づいて車線幅データを得る。
なお、他の構成については、前述の第１の実施の形態の先行車追従制御装置と同一であり、その説明は省略する。
図１２は、固有振動数ωnを設定する固有振動数設定処理を示すフローチャートである。この固有振動数設定処理は、車速制御部１３あるいは先行車追従制御部３０が行っており、車速制御部１３あるいは先行車追従制御部３０は、所定の時間間隔でこの制御を実行する。
【００５９】
先ず、ステップＳ２１において、ＡＣＣセット中か否かを判定する。ここで、ＡＣＣセット中である場合、ステップＳ２２に進み、ＡＣＣセット中でない場合、当該処理を終了する。
ステップＳ２２では、前述のレーンキープ制御を行うレーンキープＥＣＵ（電子コントロールユニット）から車線幅情報を受信できるか否かを判定する。レーンキープＥＣＵから車線幅情報を受信できる場合、ステップＳ２３に進み、レーンキープＥＣＵから車線幅情報を受信できない場合、当該処理を終了する。
【００６０】
ステップＳ２３では、レーンキープＥＣＵから受信した車線幅を変数として、下記（１７）式により固有振動数ωnを算出し、当該処理を終了する。
ここで、Ｌは車線幅（ｍ）であり、Ａ１は設定定数であり（本実施の形態では、Ａ１＝０．５）、右辺のωnは固有振動数のデフォルト値である。
【００６１】
また、車線幅は法規によって設定されており、例えば国内の高速道路であれば、車線幅は３．２５ｍ〜３．７５ｍとされている。ちなみに、国内の一般道や海外の道路を含めると、車線幅は概ね２．７ｍ〜４．２ｍの範囲とされている。
前記（１７）式中の「３．２５」の値は、このような関係により決定しており、すなわち当該制御を高速道路走行中に行う場合を前提とした値である。よって、一般道や海外であれば、前記（１７）式中の「３．２５」の値の部分はそれに応じた値になる。
【００６２】
以上のように固有振動数ωnを設定する。
なお、以上の処理において、ステップＳ２２の処理は道路幅を検出する道路幅検出手段を実現している。また、ステップＳ２３の処理は、前記道路幅検出手段が検出した道路幅に基づいて車速を制御する車速制御手段を実現している。
次に動作を説明する。
【００６３】
今、ＡＣＣをセットしたとする。または、ＡＣＣセット中に先行車両がいなくなり、あるいは、ＡＣＣセット中に自車両が車線変更をしたり、あるいはＡＣＣセット中に自車両が先行車両を追い抜いた場合でもよい。
すると、追従制御コントローラ１０の先行車追従制御部３０あるいは車速制御部１３は、ＡＣＣセット中であることから、固有周波数設定処理を実行する（前記ステップＳ２１）。そして、レーンキープＥＣＵから車線幅情報を受信できる場合（前記ステップＳ２２）、前記（１７）式により、受信した車線幅に応じた固有振動数ωnにする（前記ステップＳ２３）。
【００６４】
例えば、車線幅が２．７ｍの場合、（１７）式により、固有振動数ωnは約１．０８になる。また、車線幅が３．２５ｍの場合、（１７）式により、固有振動数ωnは１になり、デフォルト値になる。さらに、車線幅が４．２ｍの場合、（１７）式により、固有振動数ωnは約０．８５になる。このように、車線幅が広くなるほど、固有振動数ωnは小さく設定される。
【００６５】
そして、先行車両がある場合には、このように設定した固有振動数ωnを用いて、先行車追従制御を実施する。例えば、前述したようにＡＣＣセット中に先行車両がいなくなり、あるいはＡＣＣセット中に自車両が車線変更をしたり、あるいはＡＣＣセット中に自車両が先行車両を追い抜いた場合に、その後、先行車両を発見した場合、このように設定した固有振動数ωnを用いて、先行車追従制御を実施する。
【００６６】
ここで、図１３は、先行車追従制御特性であり、目標車間距離までの追従特性を示す。そして、ここでは、前述の例を車線幅のパラメータとして示している。すなわち、細線は車線幅が２．７ｍ（固有振動数ωnがデフォルト値よりも大）の特性を示し、中線は車線幅が３．２５ｍ（固有振動数ωnがデフォルト値）の特性を示し、太線は車線幅が４．２ｍ（固有振動数ωnがデフォルト値よりも小）の特性を示す。
【００６７】
この特性図より、各車線幅それぞれで特性はともに目標車間距離に収束するようになっている。その一方で、車線幅が広くなるほど、すなわち固有振動数ωnを小さくするほど、より遅い時期に目標車間距離に達する特性となる。すなわち、車線幅を広くするほど、より緩やかな車速変化となり目標車間距離に収束する特性となる。
【００６８】
ここで、このような特性は、前述の第１の実施の形態と同様に、前記（１２）式〜（１４）式を用いて説明できる。
すなわち、前記（１２）式によれば、固有振動数ωnを小さくすると、制御ゲインｆvは大きくなる。また、（１２）式によれば、固有振動数ωnを小さくすると、制御ゲインｆdは小さくなる。また、前記（１３）式によれば、そのため、自車両が先行車両に追いつく際の自車速Ｖは、先行車車速ＶTよりも大きいので、相対速度ΔＶは負値になる。
【００６９】
このように、固有振動数ωnを小さくすると、制御ゲインｆvが大きくなり、制御ゲインｆdが小さくなり、また、自車両が先行車両に追いつく際には、車間距離Ｌは目標車間距離Ｌ＊より大きく、相対速度ΔＶが負値になることから、前記（１４）式では、右辺第２項（−ｆd（Ｌ＊−Ｌ））は正値でより小さな値をとるようになり、右辺第３項（＋（１−ｆv）ΔＶ）もｆvが１未満である限りは正値でより小さな値をとるようになり、その結果、固有振動数ωnを小さくすることで、目標車速Ｖ＊はより小さい値をとるようになる。そして、この目標車速Ｖ＊は自車両が先行車両に追いつく際の速度の制御目標をなすのである。
【００７０】
以上のように、前記（１２）式〜（１４）式から、車線幅が多くなるほど固有振動数ωnを小さくすることで、より遅い時期に目標車間距離に達する特性となる。すなわち、車線数を多くするほど、より緩やかな車速変化となり目標車間距離に収束する特性となる。
このように、先行車追従制御装置は、車線幅に応じて固有振動数ωnを設定して、車線幅が広いほど目標車間距離に至るまでの車速変化を緩やかにして、先行車追従制御を行う。
【００７１】
次に本発明の効果を説明する。
前述したように、本発明を適用した先行車追従制御装置は、車線幅に応じて固有振動数ωnを設定し、車線幅が広いほど目標車間距離に至るまでの車速変化を緩やかにして、先行車追従制御を行っている。
一般的に、車線幅が広い道路では、先行車両に追いつく際に、運転者は、追いつく速度を速く感じてしまうが、本発明によれば、車線幅が広くなっているほど速度を緩やかに変化させて目標車間距離に至る（先行車両に追いつく）ことになり、そのような運転者の違和感を抑止防止することができる。
【００７２】
次に第４の実施の形態を説明する。この第４の実施の形態は先行車追従制御装置である。
前述の第３の実施の形態では、車線幅に応じて固有振動数ωnを設定し、車線幅が広くなるほど目標車間距離に至るまでの車速変化を緩やかにしているが、これに対して、第４の実施の形態では、車線幅に応じて減衰係数ζを設定することで、前述の第２の実施の形態と同様に、車線幅が広くなるほど目標車間距離に至るまでの車速変化を緩やかにしている。
【００７３】
この第４の実施の形態の先行車追従制御装置は、車線幅に応じた減衰係数ζの設定を、前記車速制御部１３あるいは先行車追従制御部３０で行っている。また、車線幅データの取得については、前述の第２の実施の形態と同様に、レーンキープ制御の技術を用いて行う。
なお、他の構成については、前述の第１の実施の形態の先行車追従制御装置と同一であり、その説明は省略する。
【００７４】
図１４は、減衰係数ζを設定する減衰係数設定処理を示すフローチャートである。この減衰係数設定処理は、車速制御部１３あるいは先行車追従制御部３０が行っており、車速制御部１３あるいは先行車追従制御部３０は、所定の時間間隔でこの制御を実行する。
先ず、ステップＳ３１において、ＡＣＣセット中か否かを判定する。ここで、ＡＣＣセット中である場合、ステップＳ３２に進み、ＡＣＣセット中でない場合、当該処理を終了する。
【００７５】
ステップＳ３２では、レーンキープＥＣＵ（電子コントロールユニット）から車線幅情報を受信できるか否かを判定する。レーンキープＥＣＵから車線幅情報を受信できる場合、ステップＳ３３に進み、レーンキープＥＣＵから車線幅情報を受信できない場合、当該処理を終了する。
ステップＳ３３では、レーンキープＥＣＵから受信した車線幅を変数として、下記（１８）式により減衰係数ζを算出し、当該処理を終了する。
【００７６】
ここで、Ｌは車線幅（ｍ）であり、Ａ２は設定定数であり（本実施の形態では、Ａ２＝０．２）、右辺のζは減衰係数のデフォルト値である。
以上のように減衰係数ζを設定する。
【００７７】
なお、以上の処理において、ステップＳ３２の処理は道路幅を検出する道路幅検出手段を実現している。また、ステップＳ３３の処理は、前記道路幅検出手段が検出した道路幅に基づいて車速を制御する車速制御手段を実現している。
次に動作を説明する。
今、ＡＣＣをセットしたとする。または、ＡＣＣセット中に先行車両がいなくなり、あるいは、ＡＣＣセット中に自車両が車線変更をしたり、あるいはＡＣＣセット中に自車両が先行車両を追い抜いた場合でもよい。
【００７８】
すると、追従制御コントローラ１０の先行車追従制御部３０あるいは車速制御部１３は、ＡＣＣセット中であることから、減衰係数設定処理を実行する（前記ステップＳ３１）。そして、レーンキープＥＣＵが車線幅情報を受信できる場合（前記ステップＳ３２）、前記（１８）式により、受信した車線幅に応じた減衰係数ζにする（前記ステップＳ３３）。
【００７９】
例えば、車線幅が２．７ｍの場合、（１８）式により、減衰係数ζは約０．９７になる。また、車線幅が３．２５ｍの場合、（１８）式により、減衰係数ζは１になり、デフォルト値になる。さらに、車線幅が４．２ｍである場合、（１７）式により、減衰係数ζは約１．０６になる。このように、車線幅が広くなるほど、減衰係数ζは小さく設定される。
【００８０】
そして、先行車両がある場合には、このように設定した減衰係数ζを用いて、先行車追従制御を実施する。例えば、前述したようにＡＣＣセット中に先行車両がいなくなり、あるいはＡＣＣセット中に自車両が車線変更をしたり、あるいはＡＣＣセット中に自車両が先行車両を追い抜いた場合に、その後、先行車両を発見した場合、このように設定した減衰係数ζを用いて、先行車追従制御を実施する。
【００８１】
ここで、図１３は、先行車追従制御特性であり、目標車間距離までの追従特性を示す。そして、ここでは、前述の例を車線幅のパラメータとして示している。すなわち、細線は車線幅が２．７ｍ（減衰係数ζがデフォルト値よりも小）の特性を示し、中線は車線幅が３．２５ｍ（減衰係数ζがデフォルト値）の特性を示し、太線は車線幅が４．２（減衰係数ζがデフォルト値よりも大）の特性を示す。
【００８２】
この特性図より、各車線幅それぞれで特性は目標車間距離に収束するようになっている。その一方で、車線幅が広くなるほど、すなわち減衰係数ζを大きくするほど、目標車間距離Ｌ＊に対するオーバーシュート分が小さくなり、より緩やかな車速変化で目標車間距離に収束する特性となる。
ここで、このような特性は、前述の第１の実施の形態と同様に、前記（１２）式〜（１４）式を用いて次のように説明できる。
【００８３】
すなわち、前記（１２）式によれば、減衰係数ζを大きくすると、制御ゲインｆvは小さくなる。また、前記（１３）式によれば、自車両が先行車両に追いつく際の自車速Ｖは、先行車車速ＶTよりも大きいので、相対車速ΔＶは負値になる。
このように、減衰係数ζを大きくすると、制御ゲインｆvが小さくなり、また自車両が先行車両に追いつく際には、車間距離Ｌは目標車間距離Ｌ＊より大きく、相対車速ΔＶが負値になることから、前記（１４）式では、右辺第３項(＋(１−ｆv)ΔＶ)は制御ゲインｆvが１未満である限りは正値でより小さな値をとるようになる(右辺第２項(−ｆd（Ｌ＊−Ｌ））は減衰係数ζが関与せずこれを変更しても変化しない）。その結果、減衰係数ζを大きくすることで目標車速Ｖ＊はより小さい値をとるようになる。そして、この目標車速Ｖ＊は自車両が先行車両に迫いつく際の車速の制御目標をなすのである。ただし、右辺第３項は相対車速ΔＶに関係し、相対車速ΔＶが大きいほど、前述の目標車間距離Ｌ＊に対するオーバーシュート分が大きくなることを意味するので、減衰係数ζを大きくすることは、前述のオーバーシュート分を抑えることとなる。
【００８４】
以上のように、前記（１２）式〜（１４）式から、車線数が多くなるほど減衰係数とを大きくすることで、相対車速ΔＶに関連した前述の目標車間距離Ｌ＊に対するオーバーシュート分が小さくなる特性となる。
このように、先行車追従制御装置は、車線幅に応じて減衰係数ζを設定して、車線幅が広いほど目標車間距離に至る車速変化を緩やかにして、先行車追従制御を行う。
【００８５】
次に本発明の効果を説明する。
前述したように、本発明を適用した先行車追従制御装置は、車線幅に応じて減衰係数ζを設定し、車線幅が広いほど目標車間距離に至る車速を緩やかに変化させて、より詳細には目標車間距離Ｌ＊に対するオーバーシュート分を小さくして、先行車追従制御を行っている。
【００８６】
一般的に、車線数が多い道路では、先行車両に追いつく際に、運転者は、追いつく速度を速く感じてしまうが、本発明によれば、車線幅が広いほど車速を緩やかに変化させて、より詳細には目標車間距離Ｌ＊に対するオーバーシュート分を小さくして、目標車間距離に至る（先行車両に追いつく）ようになり、そのような運転者の違和感を抑止防止することができる。
【００８７】
以上、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、前述の実施の形態として実現されることに限定されるものではない。
すなわち、前述の実施の形態では、具体的な車線数や車線幅を挙げ、そのような車線数や車線幅に応じて設定する固有振動数ωnや減衰係数ζも具体的な値を用いているが、これに限定されないことはいうまでもない。
【００８８】
例えば、第１の実施の形態や第２の実施の形態では、車線数が４以上であれば、固有振動数ωnや減衰係数ζは一定値を示すようになるが、４以上の車線数についてさらに細かく固有振動数ωnや減衰係数ζを設定するようにしてもよい。
また、前記（１７）式や（１８）式により、車線幅に応じて固有振動数ωnや減衰係数ζを得ているが、他の式あるは手法により、車線幅に応じて固有振動数ωnや減衰係数ζを得るようにしてもよい。
【００８９】
また、前述の実施の形態では、先行車追従制御について具体的に式や処理手順を挙げて説明しているが、これに限定されるものではない。本発明が適用可能である限り、他の式や処理手順により実施される先行車追従制御に本発明を適用することができる。
例えば、前記（１２）式に示すように、制御ゲインｆdは固有振動数ωnのみを変数としているが、減衰係数ζをも変数として含むようにしてもよい。この場合、他の式もこれに応じて変形することになる。
【００９０】
また、前述の第３の実施の形態及び第４の実施の形態では、レーンキープ制御の技術を利用して車線幅の情報を取得するように説明した。しかし、これに限定されるものではなく、他の技術により車線幅を取得してもよい（例えば、特開平８−１３６２３７号公報参照）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の先行車追従制御装置を示す概略構成図である。
【図２】前記先行車追従制御装置の追従制御コントローラの構成を示すブロック図である。
【図３】前記追従制御コントローラの測距信号処理部を説明するためのブロック図である。
【図４】前記追従制御コントローラの相対速度演算部を説明するためのブロック図である。
【図５】前記追従制御コントローラの車間距離制御部を説明するためのブロック図である。
【図６】前記追従制御コントローラの車間距離制御部を説明するためのブロック図である。
【図７】前記追従制御コントローラの目標車間距離設定部を説明するためのブロック図である。
【図８】第１の実施の形態における処理内容であって、車線数に応じて固有振動数ωnを設定する固定振動数設定処理の手順を示すフローチャートである。
【図９】車線数に応じて固有振動数ωnを設定した場合の先行車追従制御の特性であって、その特性を各車線数毎について示す特性図である。
【図１０】第２の実施の形態における処理内容であって、車線数に応じて減衰係数ζを設定する減衰係数設定処理の手順を示すフローチャートである。
【図１１】車線数に応じて減衰係数ζを設定した場合の先行車追従制御の特性であって、その特性を各車線数毎について示す特性図である。
【図１２】第３の実施の形態における処理内容であって、車線幅に応じて固有振動数ωnを設定する固定振動数設定処理の手順を示すフローチャートである。
【図１３】車線幅に応じて固有振動数ωnを設定した場合の先行車追従制御の特性であって、その特性を各車線幅毎について示す特性図である。
【図１４】第４の実施の形態における処理内容であって、車線幅に応じて減衰係数ζを設定する減衰係数設定処理の手順を示すフローチャートである。
【図１５】車線幅に応じて減衰係数ζを設定した場合の先行車追従制御の特性であって、その特性を各車線幅毎について示す特性図である。
【図１６】車線数が多い道路で先行車両に追いつく際に、運転者が追いつく速度を速く感じることについての説明に使用した図である。
【符号の説明】
１ 車間距離センサ
２ ＣＣＤカメラ
３ ナビゲーション装置
４ 車速センサ
５ スロットルアクチュエータ
６ 自動変速機
７ 制動装置
１０ 追従制御コントローラ
１１ 車速信号処理部
１２ 画像処理部
１３ 車速制御部
１４ 測距信号処理部
３０ 先行車追従制御部
３１ 相対速度演算部
３２ 車間距離制御部
３３ 目標車間距離設定部
【発明の属する技術分野】
本発明は、先行車両と自車両との車間距離を目標車間距離に保ちつつ、当該先行車両に自車両を追従させる先行車追従制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、先行車追従制御装置としては、例えば自車両と先行車両との車間距離と目標車間距離との差に第１のゲインを乗じた値と前記先行車両との相対速度に第２のゲインを乗じた値との加算値を含んで目標車速を設定し、当該目標車速に自車速が一致するように制駆動力を制御するレギュレータによって前記先行車両に自車両を追従させるものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−２０５０３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、先行車両に追いつく際の車速の制御特性は車線数や車線幅に対して一定であるが、車線数が多い道路では、車線数が少ない道路に比較して、先行車両に追いつく際、運転者は、追いつく速度を速く感じて違和感を覚えることが、本願発明者の研究により判明した。車線幅についても同様にいえ、車線幅が広いと、車線幅が狭い場合に比較して、先行車両に追いつく際に、運転者は、追いつく速度を速く感じて違和感を覚える。
【０００５】
すなわち、図１６中（Ａ）に示すように車線数が多いと、先行車両１０１に自車両１００が追いつく際、運転者は、追いつく速度を速く感じて、怖いといった違和感を覚える。その一方で、図１６中（Ｂ）に示すように車線数が少なければ、先行車両１０１に自車両１００が追いつく際、運転者は、比較的余裕に感じる。
そこで、本発明は、前述の実情に鑑みてなされたものであり、運転者の違和感を抑制防止できる先行車追従制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前述の問題を解決するために、請求項１記載の発明に係る先行車追従制御装置は、自車両と先行車両との車間距離と目標車間距離との差分と、自車両と先行車両との相対速度とに基づいて目標車速を設定し、当該目標車速に自車速が一致するように制駆動力を制御する先行車追従制御装置であって、道路幅検出手段により自車両が走行している道路の道路幅を検出し、道路幅検出手段が検出した道路幅が広くなるほど、先行車両に追いつく際に車間距離が目標車間距離に至るまでの目標車速の変化が小さくなるように、先行車両への追従特性を変更手段により変更する。ここで、道路幅は車線数や車線幅である。
【０００７】
【発明の効果】
本発明によれば、先行車追従制御による車速の変化を道路幅に応じて制御することができ、先行車追従制御による車速の変化と道路幅との関係で生じる運転者の違和感をなくすことができる。
【０００８】
【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ながら詳細に説明する。
図１は、第１の実施の形態の先行車追従制御装置を示す概略構成図である。
車間距離センサ１は、レーザ光を掃射して先行車両からの反射光を受光するレーダー方式のセンサヘッドである。なお、電波や超音波を利用して車間距離を計測してもよい。ＣＣＤカメラ２は、自車両前方の道路状況を撮影する。例えば、ＣＣＤカメラ２は、車両前側あるいは車室内に取り付けられている。カーナビゲーション装置３は、運転者に道路に関する情報を提供する。このカーナビゲーション装置３は、道路地図データを記録するメモリを内蔵しており、メモリに記憶されている道路地図データに基づいて任意の地点の道路に関する情報を提供する。車速センサ４は、変速機の出力軸に取り付けられ、その回転速度に応じた周期のパルス列を出力する。スロットルアクチュエータ５は、スロットル開度信号に応じてスロットルバルブを開閉し、エンジンの吸入空気量を変えてエンジン出力を調節する。自動変速機６は、車速とスロットル開度に応じて変速比を変える。制動装置７は車両に制動力を発生させる装置である。
【０００９】
追従制御コントローラ１０はマイクロコンピュータとその周辺部品を備え、車間距離の検出値と自車速の検出値とに基づいて目標車速を求め、スロットルアクチュエータ５、自動変速機６及び制動装置７を制御する。
追従制御コントローラ１０は、図２に示すように、マイクロコンピュータのソフトウエア形態によって制御ブロック１１，１２，１３，１４，３０を構成する。
【００１０】
測距信号処理部１４は、車間距離センサ１によりレーザ光を掃射してから先行車両の反射光を受光するまでの時間を計測し、自車両と先行車両との車間距離を演算する。なお、前方に複数の先行車両が存在する場合は追従すべき先行車両を特定して車間距離を演算する。
車速信号処理部１１は、車速センサ４からの車速パルスの周期を計測し、自車両の速度を検出する。
【００１１】
先行車追従制御部３０は、相対速度演算部３１、車間距離制御部３２及び目標車間距離設定部３３を備え、車間距離Ｌと自車速Ｖとに基づいて目標車間距離Ｌ＊と目標車速Ｖ＊とを演算する。
具体的には、相対速度演算部３１は、測距信号処理部１４により検出された車間距離Ｌに基づいて自車両と先行車両との相対速度ΔＶを演算する。車間距離制御部３２は、相対速度ΔＶを考慮して車間距離Ｌを目標車間距離Ｌ＊に一致させるための目標車速Ｖ＊を演算する。目標車間距離設定部３３は、先行車車速ＶTまたは自車速Ｖに応じた目標車間距離Ｌ＊を設定する。
【００１２】
また、車速制御部１３は、自車速Ｖが目標車速Ｖ＊に一致するようにスロットルアクチュエータ５のスロットル開度と、自動変速機６の変速比と、制動装置７の制動力とを制御する。
次に、測距信号処理部１４と先行車追従制御部３０とを詳細に説明する。先ず、相対速度ΔＶの演算方法について説明する。
【００１３】
相対速度ΔＶは、図３及び図４に示すように、測距信号処理部１４で算出された自車両から先行車両までの車間距離Ｌを入力とし、バンドパスフィルタあるいはハイパスフィルタを用いて近似的に求めることができる。例えば、バンドパスフィルタは下記（１）式に示す伝達関数で実現できる。
Ｆ（ｓ）＝ωc２ｓ／（ｓ２＋２ζωcｓ＋ωc２） ……（１）
ここで、ωcは２πｆcであり、ｓはラプラス演算子である。なお、フィルタ伝達関数のカットオフ周波数ｆcは、車間距離Ｌに含まれるノイズ成分の大きさと、短周期の車体前後Ｇ変動の許容値より決定する。
【００１４】
次に、車間距離Ｌを目標車間距離Ｌ＊に保ちつつ、先行車両に追従するための制御則について説明する。
基本的な制御系の構成は、図２に示すように先行車追従制御部３０と車速制御部１２とをそれぞれ独立に備えた構成になる。なお、先行車追従制御部３０の出力は目標車速（車速指令値）Ｖ＊であり、車間距離Ｌを直接に制御する構成としていない。
【００１５】
先行車追従制御部３０の車間距離制御部３２は、車間距離Ｌと相対速度ΔＶとに基づいて、車間距離Ｌを目標車間距離Ｌ＊に保ちながら先行車両に自車両が追従走行するための目標車速Ｖ＊を演算する。具体的には、図５に示すように、下記（２）式に従って、目標車間距離Ｌ＊と実車間距離Ｌとの差（Ｌ＊−Ｌ）に第１のゲインである制御ゲインｆdを乗じたものと、相対速度ΔＶに第２のゲインである制御ゲインｆvを乗じたものとの加算値ΔＶ＊を先行車車速ＶTから減じて算出する。
【００１６】
Ｖ＊＝ＶT−ΔＶ＊ ……（２）
ΔＶ＊＝ｆd（Ｌ＊−Ｌ）＋ｆv・ΔＶ
ここで、制御ゲインｆd，ｆvは先行車両に対する追従制御性能を決めるパラメータである。このシステムは２個の目標値（車間距離と相対速度）を１個の入力（目標車速）で制御する１入力２出力系であることから、制御法として状態フィードバック（レギュレーター）を用い、制御系を設計している。
【００１７】
以下、制御系設計の手順を説明する。
先ず、システムの状態変数ｘ１，ｘ２を下記（３）式で定義する。
ｘ１＝ＶT−Ｖ，ｘ２＝Ｌ＊−Ｌ ……（３）
また、制御入力（コントローラーの出力）ΔＶ＊を下記（４）式で定義する。
ΔＶ＊＝ＶT−Ｖ＊ ……（４）
ここで、車間距離Ｌは下記（５）式のように記述できる。
【００１８】
Ｌ＝∫（ＶT−Ｖ）ｄｔ＋Ｌ０ ……（５）
また、車速サーボ系は線形伝達関数によって、例えば下記（６）式のように目標車速Ｖ＊に対して実車速Ｖが一時遅れで近似的に表現できる。
Ｖ＝１／（１＋τv・ｓ）
ｄＶ／ｄｔ＝１／τv（Ｖ＊−Ｖ） ……（６）
それゆえ、先行車車速ＶTが一定であるとすると、前記（３）式、（４）式及び（６）式より、前記状態変数ｘ１は下記（７）式のように記述できる。
【００１９】
ｄｘ１／ｄｔ＝−１／τv・ｘ１＋１／τv・ΔV＊ ……（７）
また、目標車間距離Ｌ＊が一定であるとすると、前記（３）式及び（５）式より、前記状態変数ｘ２は下記（８）式のように記述できる。
ｘ２＝−（ＶT−Ｖ）＝−ｘ１ ……（８）
したがって、前記（７）式及び（８）式より、システムの状態方程式は下記（９）式のように記述できる。
【００２０】
【数１】
また、状態フィードバックが施された全体システムの状態方程式は下記（１０）式のように記述できる。
ｄＸ／ｄｔ＝（Ａ＋ＢＦ）Ｘ ……（１０）
但し、制御入力ｕ＝ＦＸ，Ｆ＝［ｆv ｆd］
したがって、前記（１０）式より、全体システムの特性方程式は下記（１１）式のように記述できる。
｜ｓＩ−Ａ'｜＝ｓ２＋（１−ｆv）／τv・ｓ＋ｆd／τv＝０ ……（１１）
但し、Ａ'＝Ａ＋ＢＦ
【００２２】
【数２】
車速制御部１３の車速サーボ系は近似的に線形伝達関数で表現でき、この伝達特性に基づき車間距離Ｌが目標車間距離Ｌ＊へ、相対速度ΔＶが０へ、それぞれ収束する収束特性が、設計者の意図する特性（減衰係数ζ、固有振動数ωn）となるように、下記（１２）式に従って制御ゲインｆd，ｆvを設定する。
なお、固有振動数ωnは、車線数に応じて設定している。これについては後で詳述する。
【００２４】
ｆv＝１−２ζωn・τv
ｆd＝ωn２・τv ……（１２）
一方、相対速度ΔＶは先行車両と自車両との車速差であることから、図６に示すように、先行車車速ＶTを自車速Ｖと相対速度ΔＶとに基づいて下記（１３）式に従って算出する。
【００２５】
ＶT＝Ｖ＋ΔＶ ……（１３）
したがって、前記（２）式及び（１３）式より、目標車速Ｖ＊は下記（１４）式のように記述できる。
Ｖ＊＝Ｖ−ｆd（Ｌ＊−Ｌ）＋（１−ｆv）ΔＶ ……（１４）
なお、目標車間距離Ｌ＊は接近警報などで用いられる車間時間という概念を用いて設定してもよいが、ここでは制御の収束性にまったく影響を及ぼさないという観点から先行車車速ＶTの関数とする。前記（１３）式で定義した先行車車速ＶTを用いて、下記（１５）式に示すように設定する。
【００２６】
Ｌ＊＝ａ・ＶT＋Ｌ０＝ａ（Ｖ＋ΔＶ）＋Ｌ０ ……（１５）
ここで、Ｌ０は車間距離の初期値である。
あるいは、先行車車速ＶTを自車速Ｖと相対速度ΔＶとから算出した値を用いると、相対速度検出値に重畳されるノイズの影響を受けるため、図７に示すように自車速Ｖの関数として、下記（１６）式に示すように設定してもよい。
【００２７】
Ｌ＊＝ａ・Ｖ＋Ｌ０ ……（１６）
以上が、車間距離Ｌを目標車間距離Ｌ＊に保ちつつ、自車両を先行車両に追従させるための制御則である。
次に、固有振動数ωnを設定する固定振動数設定処理を説明する。
本発明を適用した先行車追従制御装置は、先行車両に追いつく際の先行車追従制御で用いる固有振動数ωnを、車線数に応じて設定している。図８は、固有振動数ωnを設定する固定振動数設定処理を示すフローチャートである。この固定振動数設定処理は、車速制御部１３あるいは先行車追従制御部３０が行っており、車速制御部１３あるいは先行車追従制御部３０は、所定の時間間隔でこの制御を実行する。
【００２８】
先ず、ステップＳ１において、ＡＣＣ（adaptive cruise control）セット中か否かを判定する。ここで、ＡＣＣセット中である場合、ステップＳ２に進み、ＡＣＣセット中でない場合、当該処理を終了する。
ステップＳ２では、ナビゲーション装置３から車線数情報を受信できるか否かを判定する。ナビゲーション装置３から車線数情報を受信できる場合、ステップＳ３に進み、ナビゲーション装置３から車線数情報を受信できない場合、当該処理を終了する。
【００２９】
ステップＳ３では、車線数が４以上（車線数≧４）であるか否か、あるいは特殊道路であるか否かを判定する。
ここで、特殊道路とは、車線数が少ないが路肩が非常に広い道路など、車線数が少ないが車線数が多いときと同様な感覚を運転者に与える道路をいう。例えば、ナビゲーション情報に予めそのような特殊な道路である旨をフラグ（例えば、特殊道路フラグ）などを付して記憶しておき、ナビゲーション装置３からのナビゲーション情報からフラグを受信した場合に、道路が特殊道路であると判断するようにする。
【００３０】
このステップＳ３で、車線数が４以上である場合、あるいは特殊道路である場合、ステップＳ４に進み、元々の固有振動数（デフォルト値）ωnに０．７を掛けて新たな固有振動数ωnとし、当該処理を終了する。一方、車線数が４以上でなく、特殊道路でもない場合、ステップＳ５に進む。
ステップＳ５では、車線数が３（車線数＝３）であるか否かを判定する。ここで、車線数が３である場合、ステップＳ６に進み、元々の固有振動数（デフォルト値）ωnに０．８を掛けて新たな固有振動数ωnとし、当該処理を終了する。一方、車線数が３でない場合、ステップＳ７に進む。
【００３１】
ステップＳ７では、車線数が１（車線数＝１）であるか否かを判定する。ここで、車線数が１である場合、ステップＳ８に進み、元々の固有振動数（デフォルト値）ωnに１．１を掛けて新たな固有振動数ωnとし、当該処理を終了する。一方、車線数が１でない場合、当該処理を終了する。
なお、車線数が２（車線数＝２）である場合、元々の固有振動数（デフォルト値）ωnのままであり、すなわち、元々の固有振動数（デフォルト値）ωnに１．０を掛けて新たな固有振動数ωnを得ているのと同等な処理となる。また、ステップＳ２において、ナビゲーション装置３から車線数情報を得ることができないときも、元々の固有振動数（デフォルト値）ωnのままにする。
【００３２】
以上のように固有振動数ωnを設定する。
なお、以上の処理において、ステップＳ２、ステップＳ３、ステップＳ５及びステップＳ７の処理は道路幅を検出する道路幅検出手段を実現している。また、ステップＳ４、ステップＳ６及びステップＳ８の処理は、前記道路幅検出手段が検出した道路幅に基づいて車速を制御する車速制御手段を実現している。
【００３３】
次に動作を説明する。
今、ＡＣＣをセットしたとする。または、ＡＣＣセット中に先行車両がいなくなり、あるいは、ＡＣＣセット中に自車両が車線変更をしたり、あるいはＡＣＣセット中に自車両が先行車両を追い抜いた場合でもよい。
すると、追従制御コントローラ１０の先行車追従制御部３０あるいは車速制御部１３は、ＡＣＣセット中であることから、固有周波数設定処理を実行する（前記ステップＳ１）。そして、ナビゲーション装置３から車線数情報を受信できる場合（前記ステップＳ２）、受信した車線数に応じた固有振動数ωnを設定する。すなわち、自車両が走行している道路の車線数が４以上、あるいは自車両が走行している道路が特殊道路であれば、元々の固有振動数（デフォルト値）ωnに０．７を掛けて新たな固有振動数ωnにする（前記ステップＳ３及びステップＳ４）。または、自車両が走行している道路の車線数が３であれば、元々の固有振動数（デフォルト値）ωnに０．８を掛けて新たな固有振動数ωnにする（前記ステップＳ５及びステップＳ６）。または、自車両が走行している道路の車線数が１であれば、元々の固有振動数（デフォルト値）ωnに１．１を掛けて新たな固有振動数ωnにする（前記ステップＳ７及びステップＳ８）。なお、自車両が走行している車線数が２である場合や、ナビゲーション装置３から車線数情報を受信できない場合には、元々の固有振動数（デフォルト値）ωnを変更しない。
【００３４】
そして、先行車両がある場合には、このように設定した固有振動数ωnを用いて、先行車追従制御を実施する。例えば、前述したようにＡＣＣセット中に先行車両がいなくなり、あるいはＡＣＣセット中に自車両が車線変更をしたり、あるいはＡＣＣセット中に自車両が先行車両を追い抜いた場合に、その後、先行車両を発見した場合、このように設定した固有振動数ωnを用いて、先行車追従制御を実施する。
【００３５】
ここで、図９は、先行車追従制御特性であり、目標車間距離までの追従特性を示す。そして、異なる固有振動数ωn毎、すなわち、異なる車線数毎の特性を示す。図中、細線は１車線（固有振動数ωnがデフォルト値よりも大）の特性を示し、中線は２車線（固有振動数ωnがデフォルト値）の特性を示し、太線は３車線以上（固有振動数ωnがデフォルト値よりも小）の特性を示す。
【００３６】
この特性図より、各車線数それぞれで特性はともに目標車間距離に収束するようになっている。その一方で、車線数が多くなるほど、すなわち固有振動数ωnを小さくするほど、より遅い時期に目標車間距離に達する特性となる。すなわち、車線数を多くするほど、より緩やかな車速変化となり目標車間距離に収束する特性となる。
【００３７】
ここで、このような特性は、前記（１２）式〜（１４）式を用いて、次のように説明できる。
前記（１２）式によれば、固有振動数ωnを小さくすると、制御ゲインｆvは大きくなる。また、（１２）式によれば、固有振動数ωnを小さくすると、制御ゲインｆdは小さくなる。また、前記（１３）式によれば、自車両が先行車両に追いつく際の自車速Ｖは、先行車車速ＶTよりも大きいので、相対速度ΔＶは負値になる。
【００３８】
このように、固有振動数ωnを小さくすると、制御ゲインｆvが大きくなり、制御ゲインｆdが小さくなり、また、自車両が先行車両に追いつく際には、車間距離Ｌは目標車間距離Ｌ＊より大きく、相対速度ΔＶが負値になることから、前記（１４）式では、右辺第２項（−ｆd（Ｌ＊−Ｌ））は正値でより小さな値をとるようになり、右辺第３項（＋（１−ｆv）ΔＶ）もｆvが１未満である限りは正値でより小さな値をとるようになり、その結果、固有振動数ωnを小さくすることで、目標車速Ｖ＊はより小さい値をとるようになる。そして、この目標車速Ｖ＊は自車両が先行車両に追いつく際の車速の制御目標をなすのである。
【００３９】
以上のように、前記（１２）式〜（１４）式から、車線数が多くなるほど、固有振動数ωnを小さくすることで、より遅い時期に目標車間距離に達する特性となる。すなわち、車線数を多くするほど、より緩やかな車速変化となり目標車間距離に収束する特性となる。
このように、先行車追従制御装置は、車線数に応じて固有振動数ωnを設定し、車線数が多いほど目標車間距離に至るまでの車速変化を緩やかにして、先行車追従制御を行う。
【００４０】
次に本発明の効果を説明する。
前述したように、本発明を適用した先行車追従制御装置は、車線数に応じて固有振動数ωnを設定し、車線数が多いほど目標車間距離に至るまでの車速変化を緩やかにして、先行車追従制御を行っている。
一般的に、車線数が多い道路では、先行車両に追いつく際に、運転者は、追いつく速度を速く感じてしまうが、本発明によれば、車線数が多いほど車速を緩やかに変化させて目標車間距離に至る（先行車両に追いつく）ことになり、そのような運転者の違和感を抑止防止することができる。
【００４１】
次に第２の実施の形態を説明する。この第２の実施の形態は先行車追従制御装置である。
前述の第１の実施の形態では、車線数に応じて固有振動数ωnを設定し、車線数が多くなるほど目標車間距離に至るまでの車速変化を緩やかにしているが、これに対して、第２の実施の形態では、車線数に応じて減衰係数ζを設定することで、前述の第１の実施の形態と同様に、車線数が多いほど目標車間距離に至るまでの車速変化を緩やかにしている。
【００４２】
この第２の実施の形態の先行車追従制御装置は、車線数に応じた減衰係数ζの設定を、前記車速制御部１３あるいは先行車追従制御部３０で行っており、車速制御部１３あるいは先行車追従制御部３０を除く他の構成については、前記図１乃至図７に示す第１の実施の形態の先行車追従制御装置と同一であり、その説明は省略する。
【００４３】
図１０は、減衰係数ζを設定する減衰係数設定処理を示すフローチャートである。この減衰係数設定処理は、車速制御部１３あるいは先行車追従制御部３０が行っており、車速制御部１３あるいは先行車追従制御部３０は、所定の時間間隔でこの制御を実行する。
先ず、ステップＳ１１において、ＡＣＣセット中か否かを判定する。ここで、ＡＣＣセット中である場合、ステップＳ１２に進み、ＡＣＣセット中でない場合、当該処理を終了する。
【００４４】
ステップＳ１２では、ナビゲーション装置３から車線数情報を受信できるか否かを判定する。ナビゲーション装置３から車線数情報を受信できる場合、ステップＳ３に進み、ナビゲーション装置３から車線数情報を受信できない場合、当該処理を終了する。
ステップＳ１３では、車線数が４以上（車線数≧４）であるか否か、あるいは特殊道路であるか否かを判定する。ここで、車線数が４以上である場合、あるいは特殊道路である場合、ステップＳ１４に進み、元々の減衰係数（デフォルト値）ζに１．１０を掛けて新たな減衰係数ζとし、当該処理を終了する。一方、車線数が４以上でなく、特殊道路でもない場合、ステップＳ１５に進む。
【００４５】
ステップＳ１５では、車線数が３（車線数＝３）であるか否かを判定する。ここで、車線数が３である場合、ステップＳ１６に進み、元々の減衰係数（デフォルト値）ζに１．０５を掛けて新たな減衰係数ζとし、当該処理を終了する。一方、車線数が３でない場合、ステップＳ１７に進む。
ステップＳ１７では、車線数が１（車線数＝１）であるか否かを判定する。ここで、車線数が１である場合、ステップＳ１８に進み、元々の減衰係数（デフォルト値）ζに０．９５を掛けて新たな減衰係数ζとし、当該処理を終了する。一方、車線数が１でない場合、当該処理を終了する。
【００４６】
なお、車線数が２（車線数＝２）である場合、元々の減衰係数（デフォルト値）ζのままであり、すなわち、元々の減衰係数（デフォルト値）ζに１．００を掛けて新たな減衰係数ζを得ているのと同等な処理となる。また、ステップＳ２において、ナビゲーション装置３から車線数情報を得ることができないときも、元々の減衰係数（デフォルト値）ζのままにする。
【００４７】
以上のように減衰係数ζを設定する。
なお、以上の処理において、ステップＳ１２、ステップＳ１３、ステップＳ１５及びステップＳ１７の処理は道路幅を検出する道路幅検出手段を実現している。また、ステップＳ１４、ステップＳ１６及びステップＳ１８の処理は、前記道路幅検出手段が検出した道路幅に基づいて車速を制御する車速制御手段を実現している。
【００４８】
次に動作を説明する。
今、ＡＣＣをセットしたとする。または、ＡＣＣセット中に先行車両がいなくなり、あるいは、ＡＣＣセット中に自車両が車線変更をしたり、あるいはＡＣＣセット中に自車両が先行車両を追い抜いた場合でもよい。
すると、追従制御コントローラ１０の先行車追従制御部３０あるいは車速制御部１３は、ＡＣＣセット中であることから、減衰係数設定処理を実行する（前記ステップＳ１１）。そして、ナビゲーション装置３から車線数情報を受信できる場合（前記ステップＳ１２）、受信した車線数に応じた減衰係数ζを設定する。すなわち、車両が走行中の道路の車線数が４以上、あるいは車両が走行中の道路が特殊道路であれば、元々の減衰係数（デフォルト値）ζに１．１０を掛けて新たな減衰係数ζにする（前記ステップＳ１３及びステップＳ１４）。または、車両が走行中の道路の車線数が３であれば、元々の減衰係数（デフォルト値）ζに１．０５を掛けて新たな減衰係数ζにする（前記ステップＳ１５及びステップＳ１６）。または、車両が走行中の道路の車線数が１であれば、元々の減衰係数（デフォルト値）ζに１．０５を掛けて新たな減衰係数ζにする（前記ステップＳ１７及びステップＳ１８）。なお、自車両が走行している車線数が２である場合や、ナビゲーション装置３から車線数情報を受信できない場合には、元々の減衰係数（デフォルト値）ζを変更しない。
【００４９】
そして、先行車両がある場合には、このように設定した減衰係数ζを用いて、先行車追従制御を実施する。例えば、前述したようにＡＣＣセット中に先行車両がいなくなり、あるいはＡＣＣセット中に車線変更をしたり、あるいはＡＣＣセット中に先行車両を追い抜いた場合に、その後、先行車両を発見した場合、このように設定した減衰係数ζを用いて、先行車追従制御を実施する。
【００５０】
ここで、図１１は、先行車追従制御特性であり、目標車間距離までの追従特性を示す。そして、異なる減衰係数ζ毎、すなわち、異なる車線数毎の特性を示す。図中、細線は１車線（減衰係数ζがデフォルト値よりも小）の特性を示し、中線は２車線（減衰係数ζがデフォルト値）の特性を示し、太線は３車線以上（減衰係数ζがデフォルト値よりも大）の特性を示す。
【００５１】
この特性図より、各車線数それぞれで特性は目標車間距離に収束するようになっている。その一方で、車線数が多くなるほど、すなわち減衰係数ζを大きくするほど、目標車間距離Ｌ＊に対するオーバーシュート分が小さくなり、より緩やかな車速変化で目標車間距離に収束する特性となる。
ここで、このような特性は、前記（１２）式〜（１４）式を用いて次のように説明できる。
【００５２】
前記（１２）式によれば、減衰係数ζを大きくすると、制御ゲインｆvは小さくなる。また、前記（１３）式によれば、自車両が先行車両に追いつく際の自車速Ｖは、先行車車速ＶTよりも大きいので、相対車速ΔＶは負値になる。
このように、減衰係数ζを大きくすると、制御ゲインｆvが小さくなり、また自車両が先行車両に追いつく際には、車間距離Ｌは目標車間距離Ｌ＊より大きく、相対車速ΔＶが負値になることから、前記（１４）式では、右辺第３項(＋(１−ｆv)ΔＶ)は制御ゲインｆvが１未満である限りは正値でより小さな値をとるようになる(右辺第２項(−ｆd（Ｌ＊−Ｌ））は減衰係数ζが関与せずこれを変更しても変化しない）。その結果、減衰係数ζを大きくすることで目標車速Ｖ＊はより小さい値をとるようになる。そして、この目標車速Ｖ＊は自車両が先行車両に迫いつく際の車速の制御目標をなすのである。ただし、右辺第３項は相対車速ΔＶに関係し、相対車速ΔＶが大きいほど、前述の目標車間距離Ｌ＊に対するオーバーシュート分が大きくなることを意味するので、減衰係数ζを大きくすることは、前述のオーバーシュート分を抑えることとなる。
【００５３】
以上のように、前記（１２）式〜（１４）式から、車線数が多くなるほど減衰係数とを大きくすることで、相対車速ΔＶに関連した前述の目標車間距離Ｌ＊に対するオーバーシュート分が小さくなる特性となる。
このように、先行車追従制御装置は、車線数に応じて減衰係数ζを設定し、車線数が多いほど目標車間距離に至る車速変化を緩やかにして、先行車追従制御を行う。
【００５４】
次に本発明の効果を説明する。
前述したように、本発明を適用した先行車追従制御装置は、車線数に応じて減衰係数ζを設定し、車線数が多いほど目標車間距離に至る車速を緩やかに変化させて、より詳細には目標車間距離Ｌ＊に対するオーバーシュート分を小さくして、先行車追従制御を行っている。
【００５５】
一般的に、車線数が多い道路では、先行車両に追いつく際に、運転者は、追いつく速度を速く感じてしまうが、本発明によれば、車線数が多いほど車速を緩やかに変化させて、より詳細には目標車間距離Ｌ＊に対するオーバーシュート分を小さくして、目標車間距離に至る（先行車両に追いつく）ようになり、そのような運転者の違和感を抑止防止することができる。
【００５６】
次に第３の実施の形態を説明する。この第３の実施の形態は先行車追従制御装置である。
前述の第１の実施の形態や第２の実施の形態では、固有振動数ωnや減衰係数ζの設定を車線数に応じて行っているが、これに対して、第３の実施の形態では、車線幅を取得し、その車線幅に応じて固有振動数ωnを設定している。
【００５７】
この第３の実施の形態の先行車追従制御装置は、車線幅に応じた固有振動数ωnの設定を、前記車速制御部１３あるいは先行車追従制御部３０で行っている。また、車線幅の情報は前記ＣＣＤカメラ２による撮像データから得ている。
例えば、車線データを取得する技術としてはレーンキープ制御がある。レーンキープ制御は、カメラにより路面上に白線を検出し、その検出した白線に基づいて走行レーン内を走行させる技術である（例えば、特開２００１−２６６１６３号公報参照）。
【００５８】
このような技術を利用して、ＣＣＤカメラ２により得た撮像画像中のレーンマーカに基づいて車線幅データを得る。
なお、他の構成については、前述の第１の実施の形態の先行車追従制御装置と同一であり、その説明は省略する。
図１２は、固有振動数ωnを設定する固有振動数設定処理を示すフローチャートである。この固有振動数設定処理は、車速制御部１３あるいは先行車追従制御部３０が行っており、車速制御部１３あるいは先行車追従制御部３０は、所定の時間間隔でこの制御を実行する。
【００５９】
先ず、ステップＳ２１において、ＡＣＣセット中か否かを判定する。ここで、ＡＣＣセット中である場合、ステップＳ２２に進み、ＡＣＣセット中でない場合、当該処理を終了する。
ステップＳ２２では、前述のレーンキープ制御を行うレーンキープＥＣＵ（電子コントロールユニット）から車線幅情報を受信できるか否かを判定する。レーンキープＥＣＵから車線幅情報を受信できる場合、ステップＳ２３に進み、レーンキープＥＣＵから車線幅情報を受信できない場合、当該処理を終了する。
【００６０】
ステップＳ２３では、レーンキープＥＣＵから受信した車線幅を変数として、下記（１７）式により固有振動数ωnを算出し、当該処理を終了する。
【００６１】
また、車線幅は法規によって設定されており、例えば国内の高速道路であれば、車線幅は３．２５ｍ〜３．７５ｍとされている。ちなみに、国内の一般道や海外の道路を含めると、車線幅は概ね２．７ｍ〜４．２ｍの範囲とされている。
前記（１７）式中の「３．２５」の値は、このような関係により決定しており、すなわち当該制御を高速道路走行中に行う場合を前提とした値である。よって、一般道や海外であれば、前記（１７）式中の「３．２５」の値の部分はそれに応じた値になる。
【００６２】
以上のように固有振動数ωnを設定する。
なお、以上の処理において、ステップＳ２２の処理は道路幅を検出する道路幅検出手段を実現している。また、ステップＳ２３の処理は、前記道路幅検出手段が検出した道路幅に基づいて車速を制御する車速制御手段を実現している。
次に動作を説明する。
【００６３】
今、ＡＣＣをセットしたとする。または、ＡＣＣセット中に先行車両がいなくなり、あるいは、ＡＣＣセット中に自車両が車線変更をしたり、あるいはＡＣＣセット中に自車両が先行車両を追い抜いた場合でもよい。
すると、追従制御コントローラ１０の先行車追従制御部３０あるいは車速制御部１３は、ＡＣＣセット中であることから、固有周波数設定処理を実行する（前記ステップＳ２１）。そして、レーンキープＥＣＵから車線幅情報を受信できる場合（前記ステップＳ２２）、前記（１７）式により、受信した車線幅に応じた固有振動数ωnにする（前記ステップＳ２３）。
【００６４】
例えば、車線幅が２．７ｍの場合、（１７）式により、固有振動数ωnは約１．０８になる。また、車線幅が３．２５ｍの場合、（１７）式により、固有振動数ωnは１になり、デフォルト値になる。さらに、車線幅が４．２ｍの場合、（１７）式により、固有振動数ωnは約０．８５になる。このように、車線幅が広くなるほど、固有振動数ωnは小さく設定される。
【００６５】
そして、先行車両がある場合には、このように設定した固有振動数ωnを用いて、先行車追従制御を実施する。例えば、前述したようにＡＣＣセット中に先行車両がいなくなり、あるいはＡＣＣセット中に自車両が車線変更をしたり、あるいはＡＣＣセット中に自車両が先行車両を追い抜いた場合に、その後、先行車両を発見した場合、このように設定した固有振動数ωnを用いて、先行車追従制御を実施する。
【００６６】
ここで、図１３は、先行車追従制御特性であり、目標車間距離までの追従特性を示す。そして、ここでは、前述の例を車線幅のパラメータとして示している。すなわち、細線は車線幅が２．７ｍ（固有振動数ωnがデフォルト値よりも大）の特性を示し、中線は車線幅が３．２５ｍ（固有振動数ωnがデフォルト値）の特性を示し、太線は車線幅が４．２ｍ（固有振動数ωnがデフォルト値よりも小）の特性を示す。
【００６７】
この特性図より、各車線幅それぞれで特性はともに目標車間距離に収束するようになっている。その一方で、車線幅が広くなるほど、すなわち固有振動数ωnを小さくするほど、より遅い時期に目標車間距離に達する特性となる。すなわち、車線幅を広くするほど、より緩やかな車速変化となり目標車間距離に収束する特性となる。
【００６８】
ここで、このような特性は、前述の第１の実施の形態と同様に、前記（１２）式〜（１４）式を用いて説明できる。
すなわち、前記（１２）式によれば、固有振動数ωnを小さくすると、制御ゲインｆvは大きくなる。また、（１２）式によれば、固有振動数ωnを小さくすると、制御ゲインｆdは小さくなる。また、前記（１３）式によれば、そのため、自車両が先行車両に追いつく際の自車速Ｖは、先行車車速ＶTよりも大きいので、相対速度ΔＶは負値になる。
【００６９】
このように、固有振動数ωnを小さくすると、制御ゲインｆvが大きくなり、制御ゲインｆdが小さくなり、また、自車両が先行車両に追いつく際には、車間距離Ｌは目標車間距離Ｌ＊より大きく、相対速度ΔＶが負値になることから、前記（１４）式では、右辺第２項（−ｆd（Ｌ＊−Ｌ））は正値でより小さな値をとるようになり、右辺第３項（＋（１−ｆv）ΔＶ）もｆvが１未満である限りは正値でより小さな値をとるようになり、その結果、固有振動数ωnを小さくすることで、目標車速Ｖ＊はより小さい値をとるようになる。そして、この目標車速Ｖ＊は自車両が先行車両に追いつく際の速度の制御目標をなすのである。
【００７０】
以上のように、前記（１２）式〜（１４）式から、車線幅が多くなるほど固有振動数ωnを小さくすることで、より遅い時期に目標車間距離に達する特性となる。すなわち、車線数を多くするほど、より緩やかな車速変化となり目標車間距離に収束する特性となる。
このように、先行車追従制御装置は、車線幅に応じて固有振動数ωnを設定して、車線幅が広いほど目標車間距離に至るまでの車速変化を緩やかにして、先行車追従制御を行う。
【００７１】
次に本発明の効果を説明する。
前述したように、本発明を適用した先行車追従制御装置は、車線幅に応じて固有振動数ωnを設定し、車線幅が広いほど目標車間距離に至るまでの車速変化を緩やかにして、先行車追従制御を行っている。
一般的に、車線幅が広い道路では、先行車両に追いつく際に、運転者は、追いつく速度を速く感じてしまうが、本発明によれば、車線幅が広くなっているほど速度を緩やかに変化させて目標車間距離に至る（先行車両に追いつく）ことになり、そのような運転者の違和感を抑止防止することができる。
【００７２】
次に第４の実施の形態を説明する。この第４の実施の形態は先行車追従制御装置である。
前述の第３の実施の形態では、車線幅に応じて固有振動数ωnを設定し、車線幅が広くなるほど目標車間距離に至るまでの車速変化を緩やかにしているが、これに対して、第４の実施の形態では、車線幅に応じて減衰係数ζを設定することで、前述の第２の実施の形態と同様に、車線幅が広くなるほど目標車間距離に至るまでの車速変化を緩やかにしている。
【００７３】
この第４の実施の形態の先行車追従制御装置は、車線幅に応じた減衰係数ζの設定を、前記車速制御部１３あるいは先行車追従制御部３０で行っている。また、車線幅データの取得については、前述の第２の実施の形態と同様に、レーンキープ制御の技術を用いて行う。
なお、他の構成については、前述の第１の実施の形態の先行車追従制御装置と同一であり、その説明は省略する。
【００７４】
図１４は、減衰係数ζを設定する減衰係数設定処理を示すフローチャートである。この減衰係数設定処理は、車速制御部１３あるいは先行車追従制御部３０が行っており、車速制御部１３あるいは先行車追従制御部３０は、所定の時間間隔でこの制御を実行する。
先ず、ステップＳ３１において、ＡＣＣセット中か否かを判定する。ここで、ＡＣＣセット中である場合、ステップＳ３２に進み、ＡＣＣセット中でない場合、当該処理を終了する。
【００７５】
ステップＳ３２では、レーンキープＥＣＵ（電子コントロールユニット）から車線幅情報を受信できるか否かを判定する。レーンキープＥＣＵから車線幅情報を受信できる場合、ステップＳ３３に進み、レーンキープＥＣＵから車線幅情報を受信できない場合、当該処理を終了する。
ステップＳ３３では、レーンキープＥＣＵから受信した車線幅を変数として、下記（１８）式により減衰係数ζを算出し、当該処理を終了する。
【００７６】
以上のように減衰係数ζを設定する。
【００７７】
なお、以上の処理において、ステップＳ３２の処理は道路幅を検出する道路幅検出手段を実現している。また、ステップＳ３３の処理は、前記道路幅検出手段が検出した道路幅に基づいて車速を制御する車速制御手段を実現している。
次に動作を説明する。
今、ＡＣＣをセットしたとする。または、ＡＣＣセット中に先行車両がいなくなり、あるいは、ＡＣＣセット中に自車両が車線変更をしたり、あるいはＡＣＣセット中に自車両が先行車両を追い抜いた場合でもよい。
【００７８】
すると、追従制御コントローラ１０の先行車追従制御部３０あるいは車速制御部１３は、ＡＣＣセット中であることから、減衰係数設定処理を実行する（前記ステップＳ３１）。そして、レーンキープＥＣＵが車線幅情報を受信できる場合（前記ステップＳ３２）、前記（１８）式により、受信した車線幅に応じた減衰係数ζにする（前記ステップＳ３３）。
【００７９】
例えば、車線幅が２．７ｍの場合、（１８）式により、減衰係数ζは約０．９７になる。また、車線幅が３．２５ｍの場合、（１８）式により、減衰係数ζは１になり、デフォルト値になる。さらに、車線幅が４．２ｍである場合、（１７）式により、減衰係数ζは約１．０６になる。このように、車線幅が広くなるほど、減衰係数ζは小さく設定される。
【００８０】
そして、先行車両がある場合には、このように設定した減衰係数ζを用いて、先行車追従制御を実施する。例えば、前述したようにＡＣＣセット中に先行車両がいなくなり、あるいはＡＣＣセット中に自車両が車線変更をしたり、あるいはＡＣＣセット中に自車両が先行車両を追い抜いた場合に、その後、先行車両を発見した場合、このように設定した減衰係数ζを用いて、先行車追従制御を実施する。
【００８１】
ここで、図１３は、先行車追従制御特性であり、目標車間距離までの追従特性を示す。そして、ここでは、前述の例を車線幅のパラメータとして示している。すなわち、細線は車線幅が２．７ｍ（減衰係数ζがデフォルト値よりも小）の特性を示し、中線は車線幅が３．２５ｍ（減衰係数ζがデフォルト値）の特性を示し、太線は車線幅が４．２（減衰係数ζがデフォルト値よりも大）の特性を示す。
【００８２】
この特性図より、各車線幅それぞれで特性は目標車間距離に収束するようになっている。その一方で、車線幅が広くなるほど、すなわち減衰係数ζを大きくするほど、目標車間距離Ｌ＊に対するオーバーシュート分が小さくなり、より緩やかな車速変化で目標車間距離に収束する特性となる。
ここで、このような特性は、前述の第１の実施の形態と同様に、前記（１２）式〜（１４）式を用いて次のように説明できる。
【００８３】
すなわち、前記（１２）式によれば、減衰係数ζを大きくすると、制御ゲインｆvは小さくなる。また、前記（１３）式によれば、自車両が先行車両に追いつく際の自車速Ｖは、先行車車速ＶTよりも大きいので、相対車速ΔＶは負値になる。
このように、減衰係数ζを大きくすると、制御ゲインｆvが小さくなり、また自車両が先行車両に追いつく際には、車間距離Ｌは目標車間距離Ｌ＊より大きく、相対車速ΔＶが負値になることから、前記（１４）式では、右辺第３項(＋(１−ｆv)ΔＶ)は制御ゲインｆvが１未満である限りは正値でより小さな値をとるようになる(右辺第２項(−ｆd（Ｌ＊−Ｌ））は減衰係数ζが関与せずこれを変更しても変化しない）。その結果、減衰係数ζを大きくすることで目標車速Ｖ＊はより小さい値をとるようになる。そして、この目標車速Ｖ＊は自車両が先行車両に迫いつく際の車速の制御目標をなすのである。ただし、右辺第３項は相対車速ΔＶに関係し、相対車速ΔＶが大きいほど、前述の目標車間距離Ｌ＊に対するオーバーシュート分が大きくなることを意味するので、減衰係数ζを大きくすることは、前述のオーバーシュート分を抑えることとなる。
【００８４】
以上のように、前記（１２）式〜（１４）式から、車線数が多くなるほど減衰係数とを大きくすることで、相対車速ΔＶに関連した前述の目標車間距離Ｌ＊に対するオーバーシュート分が小さくなる特性となる。
このように、先行車追従制御装置は、車線幅に応じて減衰係数ζを設定して、車線幅が広いほど目標車間距離に至る車速変化を緩やかにして、先行車追従制御を行う。
【００８５】
次に本発明の効果を説明する。
前述したように、本発明を適用した先行車追従制御装置は、車線幅に応じて減衰係数ζを設定し、車線幅が広いほど目標車間距離に至る車速を緩やかに変化させて、より詳細には目標車間距離Ｌ＊に対するオーバーシュート分を小さくして、先行車追従制御を行っている。
【００８６】
一般的に、車線数が多い道路では、先行車両に追いつく際に、運転者は、追いつく速度を速く感じてしまうが、本発明によれば、車線幅が広いほど車速を緩やかに変化させて、より詳細には目標車間距離Ｌ＊に対するオーバーシュート分を小さくして、目標車間距離に至る（先行車両に追いつく）ようになり、そのような運転者の違和感を抑止防止することができる。
【００８７】
以上、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、前述の実施の形態として実現されることに限定されるものではない。
すなわち、前述の実施の形態では、具体的な車線数や車線幅を挙げ、そのような車線数や車線幅に応じて設定する固有振動数ωnや減衰係数ζも具体的な値を用いているが、これに限定されないことはいうまでもない。
【００８８】
例えば、第１の実施の形態や第２の実施の形態では、車線数が４以上であれば、固有振動数ωnや減衰係数ζは一定値を示すようになるが、４以上の車線数についてさらに細かく固有振動数ωnや減衰係数ζを設定するようにしてもよい。
また、前記（１７）式や（１８）式により、車線幅に応じて固有振動数ωnや減衰係数ζを得ているが、他の式あるは手法により、車線幅に応じて固有振動数ωnや減衰係数ζを得るようにしてもよい。
【００８９】
また、前述の実施の形態では、先行車追従制御について具体的に式や処理手順を挙げて説明しているが、これに限定されるものではない。本発明が適用可能である限り、他の式や処理手順により実施される先行車追従制御に本発明を適用することができる。
例えば、前記（１２）式に示すように、制御ゲインｆdは固有振動数ωnのみを変数としているが、減衰係数ζをも変数として含むようにしてもよい。この場合、他の式もこれに応じて変形することになる。
【００９０】
また、前述の第３の実施の形態及び第４の実施の形態では、レーンキープ制御の技術を利用して車線幅の情報を取得するように説明した。しかし、これに限定されるものではなく、他の技術により車線幅を取得してもよい（例えば、特開平８−１３６２３７号公報参照）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の先行車追従制御装置を示す概略構成図である。
【図２】前記先行車追従制御装置の追従制御コントローラの構成を示すブロック図である。
【図３】前記追従制御コントローラの測距信号処理部を説明するためのブロック図である。
【図４】前記追従制御コントローラの相対速度演算部を説明するためのブロック図である。
【図５】前記追従制御コントローラの車間距離制御部を説明するためのブロック図である。
【図６】前記追従制御コントローラの車間距離制御部を説明するためのブロック図である。
【図７】前記追従制御コントローラの目標車間距離設定部を説明するためのブロック図である。
【図８】第１の実施の形態における処理内容であって、車線数に応じて固有振動数ωnを設定する固定振動数設定処理の手順を示すフローチャートである。
【図９】車線数に応じて固有振動数ωnを設定した場合の先行車追従制御の特性であって、その特性を各車線数毎について示す特性図である。
【図１０】第２の実施の形態における処理内容であって、車線数に応じて減衰係数ζを設定する減衰係数設定処理の手順を示すフローチャートである。
【図１１】車線数に応じて減衰係数ζを設定した場合の先行車追従制御の特性であって、その特性を各車線数毎について示す特性図である。
【図１２】第３の実施の形態における処理内容であって、車線幅に応じて固有振動数ωnを設定する固定振動数設定処理の手順を示すフローチャートである。
【図１３】車線幅に応じて固有振動数ωnを設定した場合の先行車追従制御の特性であって、その特性を各車線幅毎について示す特性図である。
【図１４】第４の実施の形態における処理内容であって、車線幅に応じて減衰係数ζを設定する減衰係数設定処理の手順を示すフローチャートである。
【図１５】車線幅に応じて減衰係数ζを設定した場合の先行車追従制御の特性であって、その特性を各車線幅毎について示す特性図である。
【図１６】車線数が多い道路で先行車両に追いつく際に、運転者が追いつく速度を速く感じることについての説明に使用した図である。
【符号の説明】
１ 車間距離センサ
２ ＣＣＤカメラ
３ ナビゲーション装置
４ 車速センサ
５ スロットルアクチュエータ
６ 自動変速機
７ 制動装置
１０ 追従制御コントローラ
１１ 車速信号処理部
１２ 画像処理部
１３ 車速制御部
１４ 測距信号処理部
３０ 先行車追従制御部
３１ 相対速度演算部
３２ 車間距離制御部
３３ 目標車間距離設定部
Claims (3)
- 自車両と先行車両との車間距離と目標車間距離との差分と、自車両と先行車両との相対速度とに基づいて目標車速を設定し、当該目標車速に自車速が一致するように制駆動力を制御する先行車追従制御装置であって、
自車両が走行している道路の道路幅を検出する道路幅検出手段と、
前記道路幅検出手段が検出した道路幅が広くなるほど、先行車両に追いつく際に前記車間距離が前記目標車間距離に至るまでの前記目標車速の変化が小さくなるように、前記先行車両への追従特性を変更する変更手段と、
を備えたことを特徴とする先行車追従制御装置。 - 前記道路幅検出手段は、自車両が走行している車線の車線幅を前記道路幅として検出しており、前記変更手段は、前記車線幅が広くなるほど、先行車両に追いつく際に前記車間距離が前記目標車間距離に至るまでの前記目標車速の変化が小さくなるように、前記先行車両への追従特性を変更することを特徴とする請求項１に記載の先行車追従制御装置。
- 前記道路幅検出手段は、自車両が走行している道路の車線数を前記道路幅として検出しており、前記変更手段は、前記車線数が多くなるほど、先行車両に追いつく際に前記車間距離が前記目標車間距離に至るまでの前記目標車速の変化が小さくなるように、前記先行車両への追従特性を変更することを特徴とする請求項１に記載の先行車追従制御装置。
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