JP5066437B2 - 車両の走行制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、先行車が右折或いは左折した場合には、この先行車に対する目標車間距離を先行車が直進走行する際に設定する目標車間距離よりも短く設定するようにした車両の走行制御装置に関する。
従来、自動車等の車両にカメラ、ミリ波レーダ、レーザレーダ等を備える前方認識装置を搭載し、この前方認識装置で検出した自車前方の走行環境に基づいて、自車両を走行制御する走行制御装置が種々提案されている。この種の走行制御装置では、前方認識装置で自車前方に先行車を認識した場合は、自車或いは先行車の車速に基づいて目標車間距離を設定し、この目標車間距離を維持した状態で追従走行制御を行い、又、自車前方の目標車間距離よりも手前に先行車が認識されない場合は、運転者が予め設定した車速(セット車速)で定速走行制御を行う。
ところで、追従走行制御では先行車がブレーキを働かせて減速した場合、目標車間距離よりも自車両との車間距離が短くなるため、自車両もブレーキ制御により減速して、実際の車間距離を目標車間距離に戻すようにしている。従って、先行車が右折或いは左折(以下「右左折」と称する)すべく減速した場合には自車両も減速され、その後、先行車が自車走行レーンから離脱した場合に加速される。
先行車が右左折する際に自車両で検出される先行車の移動速度は、自車直進方向のベクトルから求められるため、先行車の進行方向の速度よりも遅い値となる。そのため、車間距離と相対速度に応じてブレーキ制御を行う走行制御装置では、先行車が右左折している場合であっても、自車進行方向のベクトルで検出された車速に基づいて目標車間距離が設定され、当該目標車間距離よりも実際の車間距離が短くなった場合、ブレーキ制御が実行されることになる。
従って、追従走行制御中に先行車が右左折した場合、運転者が先行車の右左折を認識してブレーキペダルを踏み込むタイミングよりも早くブレーキが動作され、又、自車両が先行車に近接した場合には、必要以上に強いブレーキ力が作用する。
一般に、運転者は、右左折する先行車を認識した場合、当該先行車が自車進行路から離脱するタイミングを予測し、そのタイミング合わせてブレーキ操作を行い、所定速度に減速しながら先行車を追い抜こうとする。
これに対し、上述した従来のブレーキ制御では、直進走行中の先行車の車速と、右左折する際の自車進行方向のベクトルとして検出される先行車速とが同じパラメータとして処理されるため、右左折する先行車に対して行うブレーキ制御が、運転者の意図するブレーキタイミングよりも早く動作し、且つブレーキ力が期待以上に過大に働いてしまい、運転者に違和感を与えてしまうばかりでなく、減速し過ぎる傾向となるため先行車を追い抜いた後の加速運転に遅れが生じてしまう問題がある。
この対策として、例えば特許文献1(特開2000−57499号公報)には、自車両と先行車との車間距離情報と先行車の横方向位置情報とに基づいて先行車の走行軌跡と速度とを演算し、この演算結果から先行車の速度ベクトルを算出し、速度ベクトルの進行方向の変化が大きく、車速の変化が大きいときは右左折と判定する技術が開示されている。
この文献に開示されている技術によれば、追従走行制御において、先行車の右左折を早期に認識することが可能となり、先行車の右左折を認識した場合はブレーキ制御を過大に働かせることなく、円滑な走行制御を行うことができる。
特開2000−57499号公報
しかし、上述した文献に開示されている技術では、先行車が右左折中に更に減速し、或いは停車した場合には対応することができない。
すなわち、例えば先行車が右左折した際に、その進行方向で歩行者と遭遇した場合、先行車を操作する運転者は車速を更に減速し、或いは停車して歩行者が横断するの待つことになるが、このとき、先行車の後部が自車進行路に残っている可能性がある。
このような状況では、運転者は自車両をより減速させたいと要求するが、上述した文献に開示されている技術では、ブレーキを一律に緩める制御が行われてしまうため、運転者の要求に応じることができない。
本発明は、上記事情に鑑み、先行車の右左折を認識した際の目標車間距離を適正に設定し、運転者の要求に沿った走行制御を実現することのできる車両の走行制御装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため本発明による車両の走行制御装置は、自車両に搭載されて少なくとも先行車を認識する前方認識手段と、前記前方認識手段で認識した先行車情報に基づいて前記先行車右折或いは左折しているか否かを判定する右左折判定手段と、前記前方認識手段で認識した先行車情報に基づいて算出した前記先行車の車速と前記自車両の車速との一方に基づいて、該先行車と該自車両との間の目標車間距離を設定する目標車間距離設定手段とを備え、前記右左折判定手段で前記先行車が右折或いは左折していると判定した場合、前記目標車間距離設定手段では前記目標車間距離を前記先行車が直進走行している際に設定する目標車間距離よりも短く設定することを特徴とする。
本発明によれば、先行車の右折或いは左折を検出した場合、そのときの目標車間距離を、先行車が直進走行する際に設定する目標車間距離よりも短く設定するようにしたので、先行車の右折或いは左折する際に設定される目標車間距離が適正となり、運転者の要求に沿った走行制御を実現することができる。
以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。図1に走行制御装置を搭載した車両の概略構成図を示す。
図1の符号1は自動車等の車両(自車両)であり、この車両1に、車両の運転状態を制御する制御ユニット2が搭載されている。又、この制御ユニット2に走行制御手段としての機能が備えられている。この制御ユニット2は、マイクロコンピュータを主体に構成され、周知のCPU、ROM、RAM、及びEEPROM等の不揮発性記憶手段等を有している。ROMには各種制御プログラムや後述する目標車間テーブル等の固定データが格納されており、CPUは、ROMに記憶されている制御プログラムに従い、各センサ・スイッチ類からの検出信号等を処理し、上述した目標車間テーブルやRAMに格納される各種データ、及び不揮発性メモリに格納されている各種学習値データ等に基づき、エンジン制御、ブレーキ制御等の車両走行制御を行う。
この制御ユニット2の入力側に、自車両1前方を検出し、少なくとも先行車1’(図4参照)と走行レーンとを認識する前方認識手段としての前方認識装置3、自車両1の車速(自車速)Vsp[Km/h]を検出する車速センサ4、走行制御をON/OFFするクルーズスイッチ5、スロットル弁の開度を検出するスロットル開度センサ8b等が接続されている。又、この制御ユニット2の出力側に、速度メータ、回転メータ等が所定に配設されているコンビネーションメータ6が接続されており、更に、エンジン7の吸気系に配設されている電子制御スロットル装置8に設けられていると共にスロットル弁を開閉動作させるスロットルアクチュエータ8a及びブレーキブースタ9が接続されている。ブレーキブースタ9は、4輪に併設されているブレーキホイールシリンダ9aに対してブレーキ油圧を強制的に供給するものであり、ブレーキブースタ9を介して各ブレーキホイールシリンダ9aにブレーキ油圧が供給されると各車輪が制動され、走行中の自車両1は強制的に減速される。
前方認識装置3にステレオカメラ3aとステレオ画像処理部3bが設けられている。ステレオカメラ3aは、ステレオ光学系として例えば電荷結合素子(CCD)等の固体撮像素子を用いた左右一対のCCDカメラで構成されている。この各CCDカメラは、それぞれ車室内の天井前方に一定の間隔を持って取り付けられ、車外の対象を異なる視点からステレオ撮像し、画像データをステレオ画像処理部3bに入力する。
又、ステレオ画像処理部3bは、左右一対のステレオカメラ3aで撮像した、自車両1の前方のステレオ画像に対し、対応する位置のずれ量から距離情報を求めて距離画像を生成する。そして、このデータを基に先行車1’等を認識すると共に自車両1と先行車1’との相対距離(車間距離)を求め、認識した先行車1’等のデータを制御ユニット2へ出力する。
制御ユニット2は、先行車1’と自車両1との車間距離を適切に維持するACC制御(Adaptive Cruise Control:車間距離制御)を実行する機能を備えている。ACC制御では、ステレオ画像処理部3bで認識した先行車1’に関する情報と、車速センサ4で検出した自車速Vspとに基づき、先行車1’と自車両1との車間距離を適切に維持する制御が行われる。このACC制御は、クルーズスイッチ5をONすることで起動される。
すなわち、クルーズスイッチ5がONされると、制御ユニット2はステレオ画像処理部3bで認識した先行車情報を読込み、自車両1前方の走行レーンに先行車1’が走行しているか否かを識別する。そして、先行車1’が検出されていない場合は、運転者が設定したセット車速に自車両1の車速Vspを維持させる定速走行制御を行う。又、先行車1’が検出され、且つ先行車1’の車速がセット車速以下の場合は先行車1’に対して所定の車間距離を維持した状態で追従する追従走行制御が実行される。
定速走行制御では、セット車速を目標車速Vtgとして設定し、電子制御スロットル装置8に設けられているスロットルアクチュエータ8aを動作させてスロットル弁を開閉動作させ、自車速Vspを目標車速Vtgに維持させる制御を行う。又、追従走行制御では、先行車1’の車速に基づいて目標車間距離を設定し、この目標車間距離を維持するための目標車速Vtgを設定し、自車速Vspが目標車速Vtgとなるようにスロットル弁を開閉制御する。その際、先行車1’がブレーキを作動させる等して減速した結果、自車両1と先行車1’との車間距離が目標車間距離よりも短くなり、エンジンブレーキだけでは、車間距離を目標車間距離まで戻すことが出来ない場合、ブレーキブースタ9を作動させ、4輪に併設されているブレーキホイールシリンダ9aに対してブレーキ油圧を供給し、各車輪を強制的に制動させて減速させる。更に、追従走行制御中に先行車の右左折を検出した場合、上述した目標車間距離を短く設定し、減速時期を通常の追従走行制御よりも遅くすることで、運転者の感覚に沿った制御を実現する。
又、追従走行制御中に先行車1’の離脱が検出された場合、ACC制御では走行制御を追従走行制御から定速走行制御へ切換え、予め設定されている加速度に従って自車速Vspをセット車速まで増速させる過渡制御を実行する。
制御ユニット2で実行されるACC制御は、具体的には、図2、図3に示すACC制御ルーチンに従って処理される。
このルーチンは、運転者がイグニッションスイッチをONした後、クルーズスイッチ5をONすると、設定演算周期毎に実行され、先ず、ステップS1で、ステレオ画像処理部3bで自車前方の走行レーンを走行している先行車1’(図4参照)が認識されているか否かを調べ、先行車1’が認識されていない場合、ステップS2へ分岐し、定速走行制御を実行してルーチンを抜ける。ここで、定速走行制御について簡単に説明する。定速走行制御では、運転者がセットした車速(セット車速)を目標車速として設定し、自車速Vspが目標車速に収束するように、電子制御スロットル装置8に設けられているスロットル弁の弁開度をフィードバック制御する。
又、先行車1’が認識されたと判定されると、ステップS3へ進み、ステレオ画像処理部3bで認識した、先行車1’と自車両1との車間距離Lを読込み、続く、ステップS4で、この車間距離Lの変化から先行車1’と自車両1との相対速度ΔVを算出する。
次いで、ステップS5へ進むと、車速センサ4で検出した自車速Vspと相対速度ΔVとに基づき先行車1’の車速(先行車速)Vaspを算出する。そして、ステップS6で先行車速Vaspに基づき目標車間テーブルを補間計算付きで検索して、3種類の目標車間距離L1,L2,L3を設定する。尚、この目標車間距離L1,L2,L3は、L1>L2>L3の関係がある。又、このステップS6、及び後述するステップS8での処理が、本発明の目標車間距離設定手段に対応している。
目標車間距離L1は自車両1を先行車1’に対して安全な距離を維持した状態で追従することのできる距離であり、通常は、車間距離Lが目標車間距離L1を維持するように自車速Vspを制御する。以下においては、この目標車間距離L1を追従目標車間距離L1と称する。
又、目標車間距離L2は、弱いブレーキトルクによるブレーキ制御で自車速Vspを減速させるしきい値であり、車間距離Lが目標車間距離L1と目標車間距離L2との間にあるとき、スロットル弁を全閉させてエンジンブレーキを働かせると共に弱いブレーキトルクによるブレーキ制御で自車両1を減速させて、車間距離Lを強制的に目標車間距離L1へ戻す。以下においては、この目標車間距離L2をブレーキ目標車間距離L2と称する。
更に、目標車間距離L3は、最終的に自車両1を先行車1’の車速まで減速させ、或いは停車させるための車間距離であり、車間距離Lがブレーキ目標車間距離L2と目標車間距離L3との間にあるとき、スロットル弁を全閉させてエンジンブレーキを働かせると共に強いブレーキトルクによるブレーキ制御で自車両1を減速させて、最終的には自車両1を先行車1’に対し、目標車間距離L3で停車させる。以下においては、この目標車間距離L3を最終ブレーキ目標車間距離L3と称する。目標車間テーブルには、先行車速Vaspに対応して各目標車間距離L1,L2,L3が予め実験などから求めて格納されている。尚、目標車間テーブルに格納されている各目標車間距離L1,L2,L3の特性を具体的に示せば、図5に示すように追従目標車間距離(L1)ライン、ブレーキ目標車間距離(L2)ライン、最終ブレーキ目標車間距離(L3)ラインとなる。
次いで、ステップS7へ進むと、先行車1’が右左折しているか否かを調べる。先行車1’の右左折は、ステレオ画像処理部3bで認識した先行車情報に基づいて判定する。すなわち、図6に示すように、先行車1’が交差点等において右左折(図には先行車1’が左折する状態が示されている)すると、ステレオカメラ3aで撮像した先行車1’は、車体幅が直進時のW1から左折するに従い、次第にW2→W3へと広くなる。制御ユニット2では、ステレオ画像処理部3bで認識した先行車情報に基づき先行車1’の車体幅の変化を連続的に計測することで、先行車1’の右左折を判定する。そして、先行車1’が右左折と判定した場合、ステップS8へ進み、又、先行車1’が直進していると判定した場合、ステップS9へジャンプする。尚、ステップS7での処理が、本発明の右左折判定手段に対応している。
ステップS8へ進むと、上述したステップS6で設定した各目標車間距離L1,L2,L3に補正係数KG(但し、KG<1)を乗算して右左折時の各目標車間距離L1,L2,L3を設定し(L1,L2,L3←(L1,L2,L3)・KG)、ステップS9へ進む。尚、本実施形態では、この補正係数KGを0.5に設定している。従って、図5に示すように、例えば先行車1’が速度V1で走行いている場合、直進している状態の各車間距離L1,L2,L3に比し、右左折している状態の各車間距離L1,L2,L3は半分となる。
更に、本実施形態による補正係数KGは固定値であるが、この補正係数KGを可変値としても良い。具体的には、車間距離Lが0になるまでの時間を予測し、この予測時間に余裕時間を加算した値に基づいて、この値が小さくなるに従い補正係数KGを大きな値(少ない補正量)に設定する。或いは先行車1’と自車両1と横方向の相対移動速度を求め、この相対移動速度に基づき、先行車1’が自車両1の前方の走行レーンから離脱する時間を予測し、この予測時間に基づいて、この予測時間が長くなるに従い補正係数KGを大きな値に設定する。或いは、自車両1の車幅と、この車幅に対する先行車1’の横方向のラップ率を算出し、このラップ率が0になるまでの時間を予測し、この予測した時間に基づき予測時間が長くなるに従い補正係数KGを大きな値に設定する。
その結果、図5に示すように、先行車1’が右左折した際の各目標車間距離L1,L2,L3は、先行車1’が直進している際の各目標車間距離L1,L2,L3よりも短く設定されるので、自車両1が先行車1’にかなり近づくまではブレーキ制御が実行されず、又、近接した場合は強いブレーキ力により最終ブレーキ目標車間距離L3で停車されることになる。
そのため、図4(a)に示すように、先行車1’が直進している場合は、右左折と判定される直前まで、通常の各目標車間距離L1,L2,L3が設定される。そして、同図(b)に示すように、先行車1'が右左折と判定されると、各目標車間距離L1,L2,L3が補正係数KGで補正された分だけ短縮される。従って、制御ユニット2が先行車1’の右左折を検出すると、各目標車間距離L1,L2,L3が短縮されるため、例えば自車両1が直進走行する先行車1’を追従目標車間距離L1で追従走行制御している際に、先行車1’の右左折が検出されると、追従目標車間距離L1が短くなるため、走行制御は、一瞬定速走行制御へ切り替わり車間距離が詰められる。
その後、自車両1が右左折時の追従目標車間距離L1まで先行車1’に近づくと、走行制御は再び追従走行制御に切り替わる。尚、右左折時の各目標車間距離L1,L2,L3は、先行車速Vaspに基づきテーブルを補間計算付きで検索して設定するようにしても良い。
そして、ステップS9へ進むと、先行車1’と自車両1との間の車間距離Lと、追従目標車間距離L1とを比較し、L>L1のときは、車間距離Lが追従目標車間距離L1から離れたので、ステップS10へ進み、車間距離Lが追従目標車間距離L1となるように加速制御を実行してルーチンを抜ける。尚、この加速制御時の目標車速は、当然セット車速を越えることはない。
又、L≦L1のときは、ステップS11へ進み、目標車間Lとブレーキ目標車間距離L2とを比較する。そして、L>L2、すなわち、L1≧L>L2の場合は、ステップS12へ分岐し、電子制御スロットル装置8に設けられているスロットルアクチュエータ8aに対して、スロットル弁を全閉させる信号を出力し、エンジンブレーキを働かせると共に、ブレーキブースタ9に対して、ブレーキを弱く働かせるブレーキトルク信号を出力してブレーキを働かせ、車間距離Lが追従目標車間距離L1に戻るように減速させて、ルーチンを抜ける。
又、L≦L2の場合は、ステップS13へ進み、車間距離Lと最終ブレーキ目標車間距離L3との差分から相対距離ΔLを求めて、ステップS14へ進む。そして、ステップS14で、この相対距離ΔLと相対速度ΔVとに基づき、マップ検索などによりブレーキトルクTbを設定する。このブレーキトルクTbは、相対距離ΔLが短く、且つ相対速度ΔVが大きい程、強い値に設定され、逆に、相対距離ΔLが長く、且つ相対速度ΔVが小さい程、弱い値に設定される。
その後、ステップS15へ進み、電子制御スロットル装置8に設けられているスロットルアクチュエータ8aに対して、スロットル弁を全閉させる信号を出力し、エンジンブレーキを働かせると共に、ブレーキブースタ9に対してブレーキトルクTbに対応するブレーキトルク信号を出力し、このブレーキトルク信号によりブレーキブースタ9を介してブレーキホイールシリンダ9aにブレーキトルクを発生させ、急減速させて、ルーチンを抜ける。
このように、本実施形態では、先行車1’が右左折した際の各目標車間距離L1,L2,L3は、先行車1’が直進している際に設定される各目標車間距離L1,L2,L3に比し、短く設定されるので、図4(b)に示すように、制御ユニット2が先行車1’の右左折を検出した場合は、右左折時の追従目標車間距離L1に近づくまでは定速走行制御が行われる。その際、運転者は先行車1’が、右左折により自車両1前方の走行レーンから離脱するタイミングを予測し、先行車1’が自車両1前方の走行レーンから完全に離脱する前に、当該先行車1’の後部とセンターラインとの間に、自車両1を通過させることのできる幅が確保された場合、運転者はハンドルを操作し自車両1の進路変更することで、確保された幅を通り先行車1’を追い抜くことで、そのまま定速走行制御を継続させることができる。
一方、例えば、先行車1’が右左折した方向で、横断中の歩行者と遭遇する等して、停車したために、先行車1’の後部とセンターラインとの間に、自車両1を通過させることのできる幅が確保されない場合は、右左折時の各目標車間距離L1,L2,L3に応じて自車速Vspが制御されるため、自車両1を安全に停車させることができる。
その結果、制御ユニット2が先行車1’の右左折を認識した際のブレーキ制御が適正となり、先行車1’の後部とセンターラインとの間に自車両を通過させることのできる幅が確保された場合には定速走行制御を継続させることができるので、運転者の要求に沿った走行制御を実現することができる。
尚、本発明は、上述した実施形態に限るものではなく、例えば目標車間距離は追従目標車間距離L1のみであっても適用することができる。
走行制御装置を搭載した車両の概略構成図 ACC制御ルーチンを示すフローチャート(その1) ACC制御ルーチンを示すフローチャート(その2) (a)は先行車が直進走行時の追従走行制御を示す説明図、(b)は先行車が右左折時の追従走行制御を示す説明図 目標車間テーブルを示す概念図 右左折時におけるステレオカメラで捕らえた車体幅の変化を示す説明図
符号の説明
1…自車両、
1’…先行車、
2…制御ユニット、
3…前方認識装置、
4…車速センサ、
5…クルーズスイッチ、
7…エンジン、
ΔL…相対距離、
ΔV…相対速度、
KG…補正係数、
L…車間距離L、
L1…追従目標車間距離、
L2…ブレーキ目標車間距離、
L3…最終ブレーキ目標車間距離、
Vasp…先行車速、
Vsp…自車速、
Vtg…目標車速

Claims (5)

  1. 自車両に搭載されて少なくとも先行車を認識する前方認識手段と、
    前記前方認識手段で認識した先行車情報に基づいて前記先行車右折或いは左折しているか否かを判定する右左折判定手段と、
    前記前方認識手段で認識した先行車情報に基づいて算出した前記先行車の車速と前記自車両の車速との一方に基づいて、該先行車と該自車両との間の目標車間距離を設定する目標車間距離設定手段と
    を備え、
    前記右左折判定手段で前記先行車が右折或いは左折していると判定した場合、前記目標車間距離設定手段では前記目標車間距離を前記先行車が直進走行している際に設定する目標車間距離よりも短く設定する
    ことを特徴とする車両の走行制御装置。
  2. 前記目標車間距離設定手段は、前記右左折判定手段で前記先行車の右折或いは左折を判定した際に設定する前記目標車間距離を、該先行車が直進走行している際に設定する前記目標車間距離を補正して設定する
    ことを特徴とする請求項1記載の車両の走行制御装置。
  3. 前記目標車間距離を補正する補正値は、前記先行車と前記自車両との車間距離が0になるまでの時間を予測し、該予測した時間に余裕時間を加算した値に基づいて設定する
    ことを特徴とする請求項2記載の車両の走行制御装置。
  4. 前記目標車間距離を補正する補正値は、前記先行車が前記自車両前方の走行レーンから離脱するまでの時間を予測し、該予測した時間に基づいて設定する
    ことを特徴とする請求項2記載の車両の走行制御装置。
  5. 前記目標車間距離を補正する補正値は、前記自車両の車幅と該車幅に対する前記先行車の横方向のラップ率を算出し、該ラップ率が0になるまでの時間を予測し、該予測した時間に基づいて設定する
    ことを特徴とする請求項2記載の車両の走行制御装置。
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