JP4198227B2

JP4198227B2 - Vehicle speed control device

Info

Publication number: JP4198227B2
Application number: JP08456898A
Authority: JP
Inventors: 慎二郎遠藤; 洋鵜川; 能北川; 一志眞田
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1998-03-30
Filing date: 1998-03-30
Publication date: 2008-12-17
Anticipated expiration: 2018-03-30
Also published as: JPH11278098A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両の速度制御装置に関し、特に定速走行制御や自車と前方車両（以下、先行車と言う）との車両間距離を制御する為の車両の速度制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ドライバーがアクセルペダル操作をしなくても自車の速度が一定に保つことが出来るよう自動的にエンジン出力制御手段としてのスロットル弁の開度などを調整する定速走行装置（オートクルーズ）を搭載した車両が普及して来ている。
【０００３】
この様な定速走行装置では道路の混雑状況により先行車に追突する可能性があり、この様な追突を防止する目的で、自車に搭載したレーザレーダや電波レーダ等の距離測定装置により先行車との車間距離を測定し追突を防止する機能を有した車両の速度制御装置が開発され実用化されている。
また、障害物への、或いは走行車両への衝突を防止する機能についての開発も進んでいる。
【０００４】
【発明が解決しょうとする課題】
しかしながら、個々の制御技術は独自の検討が進められていることから、車両への追突防止や高速道路への加速・合流までを統一的に扱った自動運転に必要な加減速時の速度制御則が無かった。
【０００５】
従って本発明は、一連の速度制御に対応できる簡明で実用化可能な加減速時の統一的な速度制御則を有する車両の速度制御装置を実現することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための本発明に係る車両の速度制御装置における加減速時の統一された速度制御則の導出過程を以下に説明する。
【０００７】
１．加減速度制御則の導出
ある時刻tに車速Vで走行している自車と車速V_tで走行している相手車である先行車との車間距離がdである場合に、時刻t+Tに目標車速V_tまで加速して、同時に目標車間距離d_tを実現することを考える。なお、L₁は自車走行距離、L₂は先行車走行距離を示す。
この状況を図１に示す。また、自車の車速Vが一定加速度で目標車速V_tに到達するまでの時間変化を図２に示す。
【０００８】
図１において、車間距離と走行距離の関係から次式が成り立つ。
【数１】

【０００９】
ここで、走行距離L₁, L₂は次式で表される。
【数２】

【００１０】
これを式（1）に代入すると次式が得られる。
【数３】

【００１１】
この式（3）から加速時間Tを求めると次式を得る。
【数４】

【００１２】
一方、一定加速度V'は次式
【数５】

で表されるから、これに式（4）を代入すると、一定加速度V'は次式で与えられる。
【数６】

【００１３】
ところで、加速時間Tは正数であるから、式（4）より、以下の制御則（Ａ）または（Ｂ）のいずれかの制約条件が成り立つ必要がある。言い換えれば、制御則（Ａ）または（Ｂ）のいずれかの条件が成り立つ場合のみ、式（6）で表される一定加速度の式が有効となる。
（Ａ）d＞ｄ_tかつV＞V_t
（Ｂ）d＜ｄ_tかつV＜V_t
【００１４】
制御則（Ａ）と（Ｂ）の物理的な意味はそれぞれ以下のように解釈できる。
（Ａ）車間距離dが目標車間距離d_tより広く、
かつ、自車車速Vが目標車速V_tより速い場合
（Ｂ）車間距離dが目標車間距離d_tより狭く、
かつ、自車車速Vが目標車速V_tより遅い場合
【００１５】
それぞれの場合に応じて、式（6）の符号が以下のように異なる。
（Ａ）の場合：V'＜０：一定減速度制御
（Ｂ）の場合：V'＞０：一定加速度制御
すなわち、式（6）は、制御則（Ａ）と（Ｂ）に応じて、図１及び図２に示した一定減速度制御だけでなく、図３及び図４に示した一定加速度制御にも対応した式であることがわかる。
【００１６】
２．制御則の分類
2.1 前車追従制御則
上記の式（6）は制約条件（Ａ）または（Ｂ）が成り立つ場合にのみ有効な一定加減速度制御則であるが、さらに、その他の場合の前車追従制御則を考える。
そこで、車間距離と車速に応じて必要な制御則を場合分けして考える。図５にその場合分けを示す。
【００１７】
図５において、横軸は車間距離dを、縦軸は車速Vを表している。車間距離dと自車車速Vの、目標車間距離d_tおよび目標車速V_tに対する大小関係によって、制御則を（Ａ）から（Ｆ）に分類している。（Ａ）と（Ｂ）は既に説明した制約条件（Ａ）及び（Ｂ）に対応した制御則である。
【００１８】
条件（Ａ）から（Ｄ）は自車が先行車より後方を走行しており、目標車間距離と目標車速を実現するための前車追従制御則である。
なお、d=d_tの線上は一定車間距離クルーズの場合に相当する。
【００１９】
2.11 制御則（Ｃ）：d<d_tかつV>V_t
図６に状況を示す。目標車間距離 d_tより接近しており、かつ車速Vも速いので減速する必要がある。時刻t+Tに、目標車間距離d_tになり、その時の自車速度が目標車速V_tより遅いαV_tになるための一定減速度を求める。
【００２０】
図６において、車間距離と走行距離の関係から上記式（１）が成り立つので、走行距離は式（2）より次式が得られる。
【数７】

【００２１】
これを式（1）に代入すると次式になる。
【数８】

【００２２】
この式（8）から減速時間Tを求めると次式を得る。
【数９】

【００２３】
ここで、減速時間Tは正数であり、d<d_tの場合であるから、
【数１０】

となり、従って、
【数１１】

の条件が必要で、この条件を満たすように係数αを設定する必要がある。
【００２４】
V＞V_tの場合なので、式（11）から係数αは１より小さな正数であることがわかる。これは、目標車速をV_tより遅いαV_tとして強く減速しなければ先行車に近づき過ぎ、目標車間距離d_tを実現できないことを意味している。
【００２５】
一定減速度（−V'）は式（5）より、
【数１２】

となるので、式（9）を代入すると次式で表わされる。
【数１３】

【００２６】
2.12 制御則（Ｄ）：d>ｄ_tかつV<V_t
図８に状況を示す。目標車間距離d_tより離れており、かつ車速Vが遅いので加速する必要がある。時刻t+Tに、目標車間距離d_tになり、その時の自車速度が目標車速V_tより速いαV_tになるための一定加速度を求める。
【００２７】
図８においても、車間距離と走行距離の関係から式（７）〜（９）が成り立つ。ここで、減速時間Tは正数であり、d>d_tの場合であるから：
【数１４】

であり、従って、
【数１５】

の条件が必要であり、この条件を満たすように係数αを設定する必要がある。
【００２８】
V<V_tの場合なので、式（15）からαは１より大きな正数であることがわかる。これは、目標車速をV_tより速いαV_tとしなければ、車間距離を狭めて目標車間距離d_tを実現することができないことを意味している。
【００２９】
従って、一定加速度V'は制御則（Ｃ）の場合と同様にして式（5）より
【数１６】

となるので、式（9）を代入すると次式が求められる。
【数１７】

【００３０】
2.2 合流制御則
図５において、制御則（Ｅ）と（Ｆ）は合流制御の領域を表している。すなわち、上記の各制御則（Ａ）〜（Ｄ）は常に相手車が先行車であったが、図１０に示すように、本線を車速V_tで走行する相手車に対して、目標車間距離d_tで合流する場合、車間距離が０になる時点（相手車の後端と自車の前端が横並び状態になる時）までは、相手車＝後方車であり、その後は相手車＝先行車に切り替わる状況を想定している。
【００３１】
2.21 制御則（Ｅ）：V>V_t
車速Vが本線車速V_tより速い場合であり、αV_tまで減速して、目標車間距離d_tを実現することを考える。
【００３２】
図１０においても、車間距離と走行距離の関係から次式が成り立つ。
【数１８】

【００３３】
ここで、走行距離は式（7）で表されるから、式（7）を式（1）に代入すると次式が得られる。
【数１９】

【００３４】
この式（19）から減速時間Tを求めると次式を得る。
【数２０】

【００３５】
ここで、減速時間Tは正数であるから、
【数２１】

となり、
【数２２】

の条件が必要で、この条件を満たすように係数αを設定する必要がある。
【００３６】
V＞V_tの場合なので、式（22）からαは１より小さな正数であることがわかる。これは、目標車速を本線車速V_tより遅いαV_tとして強く減速しなければならないことを意味している。
【００３７】
従って、一定減速度（−V'）は
【数２３】

で表されるので、これに式（20）を代入すると次式が得られる。
【数２４】

【００３８】
2.22 制御則（Ｆ）：V<V_t
車速Vが本線車速V_tより遅い場合であり、加速して合流する。その状況を図１２に示す。
【００３９】
図１３において、車間距離と走行距離の関係から式（18）が成り立つが、走行距離は次式で表される。
【数２５】

【００４０】
これを式（18）に代入すると次式が得られる。
【数２６】

【００４１】
この式（26）より減速時間Tを求めると次式を得る。
【数２７】

【００４２】
従って一定加速度V'は、
【数２８】

で表されるので、これに式（27）を代入すると次式が得られる。
【数２９】

【００４３】
３．制御則の統一的表現
以上の制御則（Ａ）から（Ｆ）を整理して表すことを考える。これらの制御則の式の上での違いは係数αの有無であるが、係数αのない制御則（Ａ），（Ｂ），（Ｆ）の場合の一定加減速度V'の式は、係数αを利用している制御則（Ｃ），（Ｄ），（Ｅ）の場合の式でαを１と置いた式と全く同じである。
【００４４】
これらのことを考慮すると、前車追従制御則と合流制御則は、下記の表１に示すように統一的に表すことができる。
【表１】

【００４５】
４．係数αの算出
係数αの値によっては加減速時間Tが必要以上に長くなり過ぎる場合がある。そこで、予め加減速時間T（例えば100s）を与えておき、αを加減速時間Tから逆算して用いる。
【００４６】
すなわち、表１に示した加減速時間Tの式をαについて解けば次式が得られることになる。
【数３０】

【００４７】
そして、この式(30)で求めた係数αを式(13)又は(17)に代入すれば、加減速度V'を求めることができる。
【００４８】
したがって、制御手段は、この加減速度V'を加速制御手段又は減速制御手段に与えることにより上記の各制御則に対応した加速又は減速制御を行うことが可能となる。
【００４９】
【発明の実施の形態】
図１４は、本発明に係る車両の速度制御装置の一実施例を示したものであり、１はレーダ装置等の車間距離センサ、２は車速センサ、３は制御手段としてのコントローラ、４及び５は加速制御手段をそれぞれ構成するスロットル弁駆動装置及びスロットル弁、６及び７は減速制御手段をそれぞれ構成するブレーキ駆動装置及びフットブレーキ弁である。
なお、上記の加速制御手段４，５は、スロットル弁に限定されるものではなく、ディーゼルエンジンに適用する場合であれば燃料噴射ポンプのコントロールラック等の燃料噴射量制御手段でもよく、また減速制御手段６，７は、フットブレーキ弁に限定されるものではなく、排気ブレーキやリターダ等の補助ブレーキを使用してもよい事は言うまでもない。
【００５０】
このような実施例において上記の表１に示した制御則（Ａ）〜（Ｆ）の有効性を確認するために以下に車速制御シミュレーションによる検証を行った。
（１）シミュレーション条件
ここでは、減速制御である制御則（Ａ），（Ｃ），（Ｅ）及び、加速制御である制御則（Ｂ），（Ｄ），（Ｆ）のシミュレーションの例を示す。
【００５１】
車両の加速性能、減速性能によっては目標速度に到達した時点でも、目標車間まで車間距離をつめられるとは限らない。下記の表２では、あくまでも例を示す意味で、実現可能な適当な計算条件を設定した。
【００５２】
【表２】

【００５３】
（２）シミュレーション結果
図１５及び図１６にそれぞれ減速モード及び加速モードでのシミュレーション結果（時間対自車速V及び車間距離d）を示す。また、図１７には自車速Vと各シミュレーション結果車間距離dとの相対関係が示されている。
【００５４】
同図（ａ）に制御則（Ａ）のシミュレーション結果を示す。
ここでは、車間距離が初期の３００ｍから目標の２５０ｍに詰める間にほぼ一定の加速度で減速し、目標車間距離で目標車速に達している（図１７のグラフＡ参照）。
【００５５】
図１５（ｂ）に制御則（Ｃ）のシミュレーション結果を示す。
ここでは、減速制御開始時の自車両と先行車両との相対速度から、車間距離dは一度減少し、自車両が先行車両の車速より遅い速度になった時点から増加して、最終的には目標車間２５０ｍで目標速度V_tに到達している（図１７のグラフＣ参照）。
【００５６】
図１５（ｃ）に制御則（Ｅ）のシミュレーション結果を示す。
ここでは、加速制御開始時の自車と相手の車両との前後関係が制御則（Ｃ）とは逆で、自車両が先行する。
【００５７】
減速制御開始時の自車と先行車（この時点では、相手車両は自車の後方を走行している）との相対速度から、車間距離ｄは一度減少（実際は車間距離は増大する。ここでは、自車を原点とし、進行方向を正方向と定義することにより、制御開始時の車間距離を負の値として扱っている）し、自車が先行車の車速より遅い速度になった時点から増加（dがプラスの方向に向かう）して、最終的には目標車間２５０ｍで目標速度V_tに到達している（図１７のグラフＥ参照）。
【００５８】
図１６（ａ）に制御則（Ｂ）のシミュレーション結果を示す。
ここでは、車間距離が初期の８０ｍから目標の２５０ｍに広がる間に一定の加速度で加速し、目標車間距離で目標車速に達している（図１７のグラフＢ参照）。
【００５９】
図１６（ｂ）に制御則（Ｄ）のシミュレーション結果を示す。
ここでは、加速制御開始時の自車と先行車との相対速度から、車間距離ｄは一度増加し、自車が先行車の車速より速い速度になった時点から減少して、最終的には目標車間２５０ｍで目標速度V_tに到達している（図１７のグラフＤ参照）。
図１６（ｃ）に制御則（Ｆ）のシミュレーション結果を示す。
ここでは、加速制御開始時の自車と相手車両との前後関係が制御則Ｂとは逆で、自車両が先行する。しかし、制御則（Ｂ）の場合と同様に、一定の加速度で加速し、目標車間距離で目標車速に到達している（図１７のグラフＦ参照）。
【００６０】
以上の結果から、制御則（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ），（Ｅ），（Ｆ）とも、目標車間距離で目標車速に到達する機能が確認された。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る車両の速度制御装置によれば、車間距離と車速から相手車（先行車又は後方車）の速度を求めて所定時間経過後の自車の目標車速とし、該所定時間での一定の加減速度を所定演算式により求めて加速／減速制御を行うように構成したので、目標位置あるいは目標車間距離で目標車速に達する一定加減速度制御則を適用でき、相手車に追従する制御及び合流時の制御まで拡張することができる。この結果、次の特有の効果が得られる。
【００６２】
▲１▼加減速時の速度制御則を統一的に表現するものであるため、自動運転に必要な一連の速度制御全般に対応できる、簡明で実装し易い、自動運転の速度制御の基本となる制御則が得られる。
▲２▼独立した複数の制御則を状況に応じて切り替えて用いる従来の方法と異なり、状況が変化しても一貫して継続的な加減速制御が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る車両の速度制御装置における一定加速度制御による前車追従（制御則Ｂ）の状態を示す図である。
【図２】本発明に係る車両の速度制御装置における加速パターン（制御則Ｂ）を示す図である。
【図３】本発明に係る車両の速度制御装置における一定減速度制御による前車追従（制御則Ａ）の状態を示す図である。
【図４】本発明に係る車両の速度制御装置における制御則（Ａ）における減速パターンを示す図である。
【図５】本発明に係る車両の速度制御装置における車間距離と車速による制御則の分類を示した図である。
【図６】本発明に係る車両の速度制御装置における制御則（Ｃ）の状況を示す図である。
【図７】本発明に係る車両の速度制御装置における制御則（Ｃ）における減速パターンを示す図である。
【図８】本発明に係る車両の速度制御装置における制御則（Ｄ）の状況を示す図である。
【図９】本発明に係る車両の速度制御装置における制御則（Ｄ）における加速パターンを示す図である。
【図１０】本発明に係る車両の速度制御装置における制御則（Ｅ）の状況を示す図である。
【図１１】本発明に係る車両の速度制御装置における制御則（Ｅ）における減速パターンを示す図である。
【図１２】本発明に係る車両の速度制御装置における制御則（Ｆ）の状況を示す図である。
【図１３】本発明に係る車両の速度制御装置における制御則（Ｅ）における加速パターンを示す図である。
【図１４】本発明に係る車両の速度制御装置の一実施例を示したブロック図である。
【図１５】本発明に係る車両の速度制御装置の一実施例による減速モード時のシミュレーション結果を示したグラフ図である。
【図１６】本発明に係る車両の速度制御装置の一実施例による加速モード時のシミュレーション結果を示したグラフ図である。
【図１７】図１５及び図１６におけるシミレーション結果を車間距離と車速との関係で示したグラフ図である。
【符号の説明】
１レーダ装置
２車速センサ
３コントローラ
４スロットル弁駆動装置
５スロットル弁
６ブレーキ駆動装置
７フットブレーキ弁
図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vehicle speed control device, and more particularly, to a vehicle speed control device for controlling a constant speed traveling control and a distance between a host vehicle and a preceding vehicle (hereinafter referred to as a preceding vehicle).
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a constant speed traveling device (auto cruise) that automatically adjusts the opening of the throttle valve as an engine output control means so that the speed of the host vehicle can be kept constant even if the driver does not operate the accelerator pedal. ) Vehicles are becoming popular.
[0003]
In such a constant speed traveling device, there is a possibility that the vehicle will collide with a preceding vehicle due to the congestion of the road. For the purpose of preventing such a collision, the vehicle may be preceded by a distance measuring device such as a laser radar or radio wave radar mounted on the vehicle. A vehicle speed control device having a function of measuring a distance between vehicles and preventing a rear-end collision has been developed and put into practical use.
Development of a function for preventing a collision with an obstacle or a traveling vehicle is also in progress.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, because individual control technologies are being independently studied, the speed control law during acceleration / deceleration required for automatic operation that uniformly handles everything from preventing rear-end collisions to vehicles and accelerating / merging to highways. There was no.
[0005]
Accordingly, an object of the present invention is to realize a vehicle speed control device having a unified speed control law at the time of acceleration / deceleration that can be applied to a series of speed control and is simple and practical.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
A process for deriving a unified speed control law at the time of acceleration / deceleration in the vehicle speed control apparatus according to the present invention for achieving the above object will be described below.
[0007]
1. Derivation of acceleration / deceleration control law At time t + T when the inter-vehicle distance between the vehicle traveling at vehicle speed V at a certain time t and the preceding vehicle that is the partner vehicle traveling at vehicle speed V _t is d Consider accelerating to the target vehicle speed V _t and simultaneously realizing the target inter-vehicle distance d _t . Note that L ₁ represents the travel distance of the host vehicle, and L ₂ represents the travel distance of the preceding vehicle.
This situation is shown in FIG. Also shows the time variation of up to a vehicle speed V of the vehicle reaches the target vehicle speed V _t at a constant acceleration in FIG.
[0008]
In FIG. 1, the following equation is established from the relationship between the inter-vehicle distance and the travel distance.
[Expression 1]

[0009]
Here, the travel distances L ₁ and L ₂ are expressed by the following equations.
[Expression 2]

[0010]
Substituting this into equation (1) yields:
[Equation 3]

[0011]
When the acceleration time T is obtained from this equation (3), the following equation is obtained.
[Expression 4]

[0012]
On the other hand, the constant acceleration V ′ is expressed by the following equation:

Therefore, if equation (4) is substituted into this, constant acceleration V ′ is given by the following equation.
[Formula 6]

[0013]
By the way, since the acceleration time T is a positive number, it is necessary to satisfy either of the following control laws (A) or (B) from the equation (4). In other words, only when the condition of either the control law (A) or (B) is satisfied, the constant acceleration formula expressed by the formula (6) is effective.
(A) d> d _t and V> V _t
(B) d <d _t and V <V _t
[0014]
The physical meanings of the control laws (A) and (B) can be interpreted as follows.
(A) The inter-vehicle distance d is wider than the target inter-vehicle distance _dt ,
In addition, when the host vehicle speed V is faster than the target vehicle speed V _t (B) the inter-vehicle distance d is narrower than the target inter-vehicle distance d _t ,
When the host vehicle speed V is slower than the target vehicle speed V _t [0015]
Depending on each case, the sign of equation (6) differs as follows.
In the case of (A): V ′ <0: In the case of constant deceleration control (B): V ′> 0: Constant acceleration control In other words, the equation (6) is expressed according to the control laws (A) and (B). It can be seen that the equation corresponds not only to the constant deceleration control shown in FIGS. 1 and 2, but also to the constant acceleration control shown in FIGS.
[0016]
2. Classification of control laws
2.1 Front vehicle tracking control law The above equation (6) is a constant acceleration / deceleration control law that is effective only when the constraint (A) or (B) is satisfied. Think.
Therefore, necessary control laws are considered for each case according to the inter-vehicle distance and the vehicle speed. FIG. 5 shows the classification.
[0017]
In FIG. 5, the horizontal axis represents the inter-vehicle distance d, and the vertical axis represents the vehicle speed V. The control laws are classified from (A) to (F) according to the magnitude relationship between the inter-vehicle distance d and the host vehicle speed V with respect to the target inter-vehicle distance d _t and the target vehicle speed V _t . (A) and (B) are control laws corresponding to the constraints (A) and (B) already described.
[0018]
Conditions (A) to (D) are front vehicle following control rules for realizing the target inter-vehicle distance and the target vehicle speed when the host vehicle is traveling behind the preceding vehicle.
The d = _dt line corresponds to the case of a fixed inter-vehicle distance cruise.
[0019]
2.11 Control law (C): d <d _t and V> V _t
FIG. 6 shows the situation. Since it is closer than the target inter-vehicle distance d _t and the vehicle speed V is also fast, it is necessary to decelerate. At time t + T, a constant deceleration is obtained so that the target inter-vehicle distance d _t is reached and the vehicle speed at that time becomes αV _t slower than the target vehicle speed V _t .
[0020]
In FIG. 6, since the above formula (1) is established from the relationship between the inter-vehicle distance and the travel distance, the following formula is obtained from the formula (2) for the travel distance.
[Expression 7]

[0021]
Substituting this into equation (1) yields:
[Equation 8]

[0022]
When the deceleration time T is obtained from this equation (8), the following equation is obtained.
[Equation 9]

[0023]
Here, since the deceleration time T is a positive number and d <d _t ,
[Expression 10]

And therefore
[Expression 11]

It is necessary to set the coefficient α so as to satisfy this condition.
[0024]
Since the case of V> V _t, it can be seen that the coefficient α from equation (11) is a small positive number from 1. This means that if the target vehicle speed is αV _t slower than V _{t and the} vehicle is not decelerated strongly, the vehicle will be too close to the preceding vehicle and the target inter-vehicle distance d _t cannot be realized.
[0025]
The constant deceleration (−V ′) is obtained from equation (5)
[Expression 12]

Therefore, when the equation (9) is substituted, the following equation is obtained.
[Formula 13]

[0026]
2.12 Control law (D): d> d _t and V <V _t
FIG. 8 shows the situation. Since it is farther than the target inter-vehicle distance d _t and the vehicle speed V is slow, it needs to be accelerated. At time t + T, the target inter-vehicle distance d _t is reached, and a constant acceleration is calculated so that the vehicle speed at that time becomes αV _t faster than the target vehicle speed V _t .
[0027]
Also in FIG. 8, formulas (7) to (9) are established from the relationship between the inter-vehicle distance and the travel distance. Here, the deceleration time T is a positive number, since d> d _t :
[Expression 14]

And therefore
[Expression 15]

This condition is necessary, and the coefficient α needs to be set so as to satisfy this condition.
[0028]
Since the case of V <V _t, is α from equation (15) it can be seen that a large positive number from 1. This means that the target inter-vehicle distance d _t cannot be realized by narrowing the inter-vehicle distance unless the target vehicle speed is αV _t faster than V _t .
[0029]
Accordingly, the constant acceleration V ′ is expressed by the following equation (5) as in the case of the control law (C).

Therefore, the following equation is obtained by substituting equation (9).
[Expression 17]

[0030]
2.2 Merge Control Law In FIG. 5, the control laws (E) and (F) represent the area of merge control. That is, each of the above control law (A) ~ (D) is always opponent vehicle was preceding vehicle, as shown in FIG. 10, to the counterpart vehicle traveling the main lane by the vehicle speed V _t, the target following distance When joining at d _t , until the time when the inter-vehicle distance becomes 0 (when the rear end of the opponent's vehicle and the front end of the own vehicle are in a side-by-side state), the opponent's vehicle = the rear vehicle, and thereafter the opponent's vehicle = the preceding vehicle The situation is assumed to switch to.
[0031]
2.21 Control law (E): V> V _t
The vehicle speed V is the case faster than main line speed V _t, then decelerated to alpha] V _t, consider that to achieve the target inter-vehicle distance d _t.
[0032]
Also in FIG. 10, the following equation holds from the relationship between the inter-vehicle distance and the travel distance.
[Expression 18]

[0033]
Here, since the travel distance is expressed by equation (7), the following equation is obtained by substituting equation (7) into equation (1).
[Equation 19]

[0034]
When the deceleration time T is obtained from this equation (19), the following equation is obtained.
[Expression 20]

[0035]
Here, since the deceleration time T is a positive number,
[Expression 21]

And
[Expression 22]

It is necessary to set the coefficient α so as to satisfy this condition.
[0036]
Since the case of V> V _t, is α from the equation (22) it can be seen that a small positive number from 1. This means that the target vehicle speed must be strongly decelerated as αV _t slower than the main vehicle speed V _t .
[0037]
Therefore, the constant deceleration (−V ′) is

Therefore, substituting equation (20) into this gives the following equation:
[Expression 24]

[0038]
2.22 Control law (F): V <V _t
The vehicle speed V is a case slower than the main line vehicle speed V _t, merge to accelerate. The situation is shown in FIG.
[0039]
In FIG. 13, equation (18) is established from the relationship between the inter-vehicle distance and the travel distance, and the travel distance is represented by the following equation.
[Expression 25]

[0040]
Substituting this into equation (18) yields:
[Equation 26]

[0041]
When the deceleration time T is obtained from this equation (26), the following equation is obtained.
[Expression 27]

[0042]
Therefore, the constant acceleration V ′ is
[Expression 28]

Therefore, substituting equation (27) into this gives the following equation:
[Expression 29]

[0043]
3. Consider that the control laws (A) to (F) above are expressed in a unified manner. The difference between these control law equations is the presence or absence of the coefficient α, but the constant acceleration / deceleration V ′ expression in the case of the control laws (A), (B), and (F) without the coefficient α is the coefficient In the case of the control laws (C), (D), and (E) using α, it is exactly the same as the equation in which α is set to 1.
[0044]
Considering these things, the front vehicle following control law and the merging control law can be uniformly expressed as shown in Table 1 below.
[Table 1]

[0045]
4). Depending on the value of the coefficient α, the acceleration / deceleration time T may be longer than necessary. Therefore, an acceleration / deceleration time T (for example, 100 s) is given in advance, and α is used by calculating backward from the acceleration / deceleration time T.
[0046]
That is, if the equation of acceleration / deceleration time T shown in Table 1 is solved for α, the following equation is obtained.
[30]

[0047]
Then, the acceleration / deceleration speed V ′ can be obtained by substituting the coefficient α obtained by the equation (30) into the equation (13) or (17).
[0048]
Therefore, the control means can perform acceleration or deceleration control corresponding to each of the above control laws by giving the acceleration / deceleration speed V ′ to the acceleration control means or the deceleration control means.
[0049]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 14 shows an embodiment of a vehicle speed control device according to the present invention, wherein 1 is an inter-vehicle distance sensor such as a radar device, 2 is a vehicle speed sensor, 3 is a controller as a control means, and 4 and 5. Are a throttle valve driving device and a throttle valve constituting acceleration control means, and 6 and 7 are a brake driving device and a foot brake valve constituting deceleration control means, respectively.
The acceleration control means 4 and 5 are not limited to throttle valves, and may be fuel injection amount control means such as a control rack of a fuel injection pump as long as it is applied to a diesel engine. The means 6 and 7 are not limited to foot brake valves, and it goes without saying that an auxiliary brake such as an exhaust brake or a retarder may be used.
[0050]
In such an example, in order to confirm the effectiveness of the control laws (A) to (F) shown in Table 1 above, the following verification by vehicle speed control simulation was performed.
(1) Simulation conditions Here, simulation examples of control laws (A), (C), and (E) that are deceleration controls and control laws (B), (D), and (F) that are acceleration controls are shown. .
[0051]
Depending on the acceleration performance and deceleration performance of the vehicle, even when the target speed is reached, the inter-vehicle distance may not be filled to the target inter-vehicle distance. In Table 2 below, appropriate calculation conditions that can be realized are set in the sense of showing examples.
[0052]
[Table 2]

[0053]
(2) Simulation Results FIGS. 15 and 16 show simulation results (time versus own vehicle speed V and inter-vehicle distance d) in the deceleration mode and the acceleration mode, respectively. FIG. 17 shows the relative relationship between the own vehicle speed V and each simulation result inter-vehicle distance d.
[0054]
The simulation result of the control law (A) is shown in FIG.
Here, the vehicle is decelerated at a substantially constant acceleration while the inter-vehicle distance is reduced from the initial 300 m to the target 250 m, and reaches the target vehicle speed at the target inter-vehicle distance (see graph A in FIG. 17).
[0055]
FIG. 15B shows a simulation result of the control law (C).
Here, from the relative speed between the host vehicle and the preceding vehicle at the start of the deceleration control, the inter-vehicle distance d decreases once and increases from the time when the host vehicle becomes slower than the vehicle speed of the preceding vehicle. and the target inter-vehicle 250m reaches the target velocity V _t (see the graph C in Fig. 17).
[0056]
FIG. 15C shows a simulation result of the control law (E).
Here, the front-rear relationship between the host vehicle at the start of acceleration control and the opponent vehicle is opposite to the control law (C), and the host vehicle precedes.
[0057]
From the relative speed between the vehicle at the start of the deceleration control and the preceding vehicle (at this time, the opponent vehicle is running behind the vehicle), the inter-vehicle distance d decreases once (actually, the inter-vehicle distance increases). By defining the traveling direction as the positive direction and defining the traveling direction as the positive direction, the inter-vehicle distance at the start of the control is treated as a negative value), and from the time when the own vehicle becomes slower than the speed of the preceding vehicle increase (d moves toward the positive direction) that eventually reaches the target speed V _t at the target inter-vehicle 250 meters (see graph E in FIG. 17).
[0058]
FIG. 16A shows the simulation result of the control law (B).
Here, the vehicle accelerates at a constant acceleration while the inter-vehicle distance increases from the initial 80 m to the target 250 m, and reaches the target vehicle speed at the target inter-vehicle distance (see graph B in FIG. 17).
[0059]
FIG. 16B shows a simulation result of the control law (D).
Here, from the relative speed between the own vehicle and the preceding vehicle at the start of acceleration control, the inter-vehicle distance d increases once, decreases from the time when the own vehicle becomes faster than the vehicle speed of the preceding vehicle, and finally and the target inter-vehicle 250m reaches the target velocity V _t (see graph D in FIG. 17).
FIG. 16C shows a simulation result of the control law (F).
Here, the front-rear relationship between the host vehicle and the opponent vehicle at the start of acceleration control is opposite to the control law B, and the host vehicle takes precedence. However, as in the case of the control law (B), the vehicle accelerates at a constant acceleration and reaches the target vehicle speed at the target inter-vehicle distance (see graph F in FIG. 17).
[0060]
From the above results, it was confirmed that all the control laws (A), (B), (C), (D), (E), and (F) have the function of reaching the target vehicle speed at the target inter-vehicle distance.
[0061]
【The invention's effect】
As described above, according to the vehicle speed control device of the present invention, the speed of the opponent vehicle (the preceding vehicle or the rear vehicle) is obtained from the inter-vehicle distance and the vehicle speed, and is set as the target vehicle speed of the own vehicle after a predetermined time has elapsed. Since the acceleration / deceleration control is performed by obtaining the constant acceleration / deceleration at the predetermined time by using a predetermined arithmetic expression, the constant acceleration / deceleration control law that reaches the target vehicle speed at the target position or the target inter-vehicle distance can be applied. It is possible to extend the control to follow the control and the control at the time of merging. As a result, the following specific effects can be obtained.
[0062]
(1) The speed control law at the time of acceleration / deceleration is expressed in a unified manner, so it can be applied to a whole series of speed control necessary for automatic driving, and it is the basic of speed control for automatic driving that is easy to implement. A control law is obtained.
{Circle around (2)} Unlike conventional methods that use a plurality of independent control laws in accordance with the situation, continuous acceleration / deceleration control is possible even when the situation changes.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a state of front vehicle following (control law B) by constant acceleration control in a vehicle speed control apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an acceleration pattern (control law B) in the vehicle speed control apparatus according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a state of front vehicle following (control law A) by constant deceleration control in the vehicle speed control apparatus according to the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a deceleration pattern in a control law (A) in the vehicle speed control apparatus according to the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing classification of control laws based on the inter-vehicle distance and the vehicle speed in the vehicle speed control apparatus according to the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a state of a control law (C) in the vehicle speed control device according to the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing a deceleration pattern in a control law (C) in the vehicle speed control apparatus according to the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing a state of a control law (D) in the vehicle speed control apparatus according to the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing an acceleration pattern in a control law (D) in the vehicle speed control apparatus according to the present invention.
FIG. 10 is a diagram showing a state of a control law (E) in the vehicle speed control device according to the present invention.
FIG. 11 is a diagram showing a deceleration pattern in a control law (E) in the vehicle speed control apparatus according to the present invention.
FIG. 12 is a diagram showing a state of a control law (F) in the vehicle speed control apparatus according to the present invention.
FIG. 13 is a diagram showing an acceleration pattern in a control law (E) in the vehicle speed control apparatus according to the present invention.
FIG. 14 is a block diagram showing an embodiment of a vehicle speed control apparatus according to the present invention.
FIG. 15 is a graph showing a simulation result in a deceleration mode according to an embodiment of the vehicle speed control apparatus of the present invention.
FIG. 16 is a graph showing a simulation result in an acceleration mode according to an embodiment of the vehicle speed control apparatus of the present invention.
FIG. 17 is a graph showing the simulation results in FIGS. 15 and 16 in relation to the inter-vehicle distance and the vehicle speed.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Radar apparatus 2 Vehicle speed sensor 3 Controller 4 Throttle valve drive apparatus 5 Throttle valve 6 Brake drive apparatus 7 In the figure, the same code | symbol shows the same or an equivalent part.

Claims

相手車と自車との車間距離検出手段と、自車の車速検出手段と、加速制御手段と、減速制御手段と、該車間距離dと該車速Vから該相手車の速度を求めて所定時間T経過後の自車の目標車速V_ｔとするとともに目標車間距離をd_ｔとして係数αを次式、

により求め、さらに該係数αでの一定の加減速度V’を次式、

により求めて該加速制御手段又は該減速制御手段を制御する制御手段とを備え、
該相手車が、該前車追従制御時は常に先行車であり、該合流制御時は車間距離が 0 になる時点を境に後方車から先行車に替わることを特徴とした車両の速度制御装置。An inter-vehicle distance detection means, an own vehicle speed detection means, an acceleration control means, a deceleration control means, an inter-vehicle distance d and the vehicle speed V, and the speed of the opponent vehicle is determined for a predetermined time. The target vehicle speed V _t after T has elapsed and the target inter-vehicle distance _dt is the coefficient α,

By seeking further following equation constant acceleration V 'in the coefficient alpha,

And control means for controlling the the pressurized speed control means or deceleration control means determined by,
The speed control device for a vehicle , wherein the opponent vehicle is always a preceding vehicle at the time of the front vehicle following control, and the rear vehicle is switched to the preceding vehicle at the time when the inter-vehicle distance becomes 0 at the time of the merge control. .