JP5943305B2 - Travel control device - Google Patents
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Description
本発明は、例えば自動車等の車両の走行状態を制御する走行制御装置の技術分野に関する。 The present invention relates to a technical field of a travel control device that controls a travel state of a vehicle such as an automobile.
この種の装置として、例えば、複数の車両が隊列を組んで走行する隊列走行において車両を制御する装置が提案されている。該装置では特に、先行車の要求加速度と実加速度との誤差の積分量を後続車の要求加速度に加算するフィードバック制御が実行される(特許文献1参照)。或いは、先導車との車間距離と目標車間距離との偏差と、車車間通信によって求められる先導車の加減速調整情報とに基づいて、自車両を加減速制御する装置が提案されている(特許文献2参照)。 As this type of device, for example, a device for controlling a vehicle in a row running in which a plurality of vehicles run in a row has been proposed. Particularly in this apparatus, feedback control is performed in which the integral amount of the error between the requested acceleration of the preceding vehicle and the actual acceleration is added to the requested acceleration of the succeeding vehicle (see Patent Document 1). Alternatively, an apparatus for controlling acceleration / deceleration of the host vehicle based on the deviation between the inter-vehicle distance from the leading vehicle and the target inter-vehicle distance and acceleration / deceleration adjustment information of the leading vehicle obtained by inter-vehicle communication has been proposed (patent) Reference 2).
しかしながら、上述の特許文献1に記載の技術によれば、先行車の要求加速度と実加速度との間に大きな誤差が生じた場合に、該誤差に起因して走行状態の制御性能が低下する可能性があるという技術的問題点がある。上述の特許文献2に記載の技術では、該技術的問題点を解決することは極めて困難である。
However, according to the technique described in
本発明は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、先行車の要求加速度及び実加速度間の誤差に起因する制御性能の低下を抑制することができる走行制御装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above problems, for example, and provides a travel control device that can suppress a decrease in control performance caused by an error between a requested acceleration and an actual acceleration of a preceding vehicle. And
本発明の走行制御装置は、上記課題を解決するために、自車両の前方を走行する先行車における要求加速度及び実加速度を、通信を介して、前記先行車から取得する取得手段と、前記取得された要求加速度にハイパスフィルタ処理を施して得られる値と、前記取得された実加速度にローパスフィルタ処理を施して得られる値とを加算した値を、前記先行車に係る先行車要求加速度として求める演算手段と、前記求められた先行車要求加速度に基づいて、前記自車両に係る車間制御を実行する制御手段と、を備える。
In order to solve the above-described problem, the travel control device of the present invention acquires, from the preceding vehicle, an acquisition unit that acquires a requested acceleration and an actual acceleration in a preceding vehicle that travels ahead of the host vehicle via the communication, A value obtained by subjecting the obtained required acceleration to the high-pass filter processing and a value obtained by subjecting the acquired actual acceleration to the low-pass filter processing are obtained as the preceding vehicle requested acceleration for the preceding vehicle. Computation means, and control means for executing inter-vehicle distance control for the host vehicle based on the determined preceding vehicle request acceleration .
本発明の走行制御装置によれば、取得手段は、自車両の前方を走行する先行車における要求加速度及び実加速度を、例えば車車間通信等の通信を介して、該先行車から取得する。ここで、「要求加速度」は、例えばECU(Electronic Control Unit:電子制御ユニット)等から出力される加速度の要求値を意味する。「実加速度」は、例えば加速度センサ等により検出された実際の加速度の値を意味する。 According to the travel control apparatus of the present invention, the acquisition means acquires the required acceleration and the actual acceleration in the preceding vehicle traveling in front of the host vehicle from the preceding vehicle via communication such as inter-vehicle communication. Here, the “required acceleration” means a required acceleration value output from, for example, an ECU (Electronic Control Unit). “Actual acceleration” means an actual acceleration value detected by, for example, an acceleration sensor.
例えばメモリ、プロセッサ等を備える演算手段は、取得された要求加速度にハイパスフィルタ処理を施して得られる値と、取得された実加速度にローパスフィルタ処理を施して得られる値とを加算した値を、先行車に係る先行車要求加速度として求める。 For example, a computing means including a memory, a processor, etc., adds a value obtained by subjecting the acquired required acceleration to a high-pass filter process and a value obtained by subjecting the acquired actual acceleration to a low-pass filter process, Obtained as the preceding vehicle required acceleration for the preceding vehicle.
ここで本願発明者の研究によれば、以下の事項が判明している。即ち、さまざまな外乱に起因して要求加速度と実加速度との間に誤差が生じる。特に、道路に勾配がある場合、該誤差が顕著になる。 Here, according to the research of the present inventor, the following matters have been found. That is, an error occurs between the required acceleration and the actual acceleration due to various disturbances. In particular, when the road has a slope, the error becomes significant.
例えば上述した特許文献1に記載の技術では、フィードバック制御において、誤差の積分量が後続車の要求加速度に加算される。このため、望ましい効果を得るためには、誤差を考慮して十分に小さなフィードバックゲインを設定しなければならない。しかしながら、フィードバックゲインが小さいと、誤差を補償するために比較的長い時間が必要となるという技術的問題点が生じる。また、特許文献1に記載の技術では、誤差の積分項を適切なタイミングで初期化する必要がある。
For example, in the technique described in
しかるに本発明では、上述の如く、演算手段により、取得された要求加速度にハイパスフィルタ処理を施して得られる値と、取得された実加速度にローパスフィルタ処理を施して得られる値とを加算した値が、先行車に係る先行車要求加速度として求められる。このため、要求加速度と実加速度との誤差の影響を低減することができることが、本願発明者の研究により判明している。加えて、誤差の積分値を用いていないため、積分値の初期化をする必要がなくなる。
そして、制御手段により、求められた先行車要求加速度に基づいて、自車両に係る車間制御が実行されれば、先行車の要求加速度及び実加速度間の誤差の影響の少ない車間制御を実現することができる。
However, in the present invention, as described above, a value obtained by performing high-pass filter processing on the acquired required acceleration and a value obtained by performing low-pass filter processing on the acquired actual acceleration, as described above. Is calculated as the preceding vehicle requested acceleration related to the preceding vehicle. For this reason, it has been found by the inventor's research that the influence of the error between the required acceleration and the actual acceleration can be reduced. In addition, since the error integral value is not used, it is not necessary to initialize the integral value.
And if the inter-vehicle control related to the host vehicle is executed based on the required preceding vehicle required acceleration by the control means, the inter-vehicle control with less influence of the error between the required acceleration of the preceding vehicle and the actual acceleration is realized. Can do.
以上の結果、本発明の走行制御装置によれば、先行車の要求加速度及び実加速度間の誤差に起因する制御性能の低下を抑制することができる。 As a result, according to the travel control device of the present invention, it is possible to suppress a decrease in control performance caused by an error between the required acceleration and the actual acceleration of the preceding vehicle.
本発明の走行制御装置の一態様では、前記ハイパスフィルタ処理に係る伝達関数のゲインと、前記ローパスフィルタ処理に係る伝達関数のゲインとの合計値は一定である。 In one aspect of the traveling control device of the present invention, the total value of the gain of the transfer function related to the high-pass filter processing and the gain of the transfer function related to the low-pass filter processing is constant.
この態様によれば、比較的容易にして、先行車の要求加速度及び実加速度間の誤差の影響を低減することができる。尚、ハイパスフィルタ処理に係る伝達関数のゲインと、ローパスフィルタ処理に係る伝達関数のゲインとの合計値は、例えば“1”等の一定(固定)値である。該合計値は、伝達関数が発散せず、且つ減衰しないような値として設定されている。 According to this aspect, it is possible to reduce the influence of the error between the requested acceleration and the actual acceleration of the preceding vehicle relatively easily. The total value of the gain of the transfer function related to the high-pass filter processing and the gain of the transfer function related to the low-pass filter processing is a constant (fixed) value such as “1”, for example. The total value is set so that the transfer function does not diverge and does not attenuate.
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。 The effect | action and other gain of this invention are clarified from the form for implementing demonstrated below.
本発明の走行制御装置に係る実施形態について、図面に基づいて説明する。 An embodiment according to a travel control device of the present invention will be described based on the drawings.
先ず、実施形態に係る車両の構成について、図1を参照して説明する。図1は、実施形態に係る車両の構成を示すブロック図である。尚、図1では、実施形態に直接関連する構成要素のみを示し、その他の部材については図示を省略している。 First, the structure of the vehicle which concerns on embodiment is demonstrated with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a vehicle according to the embodiment. In FIG. 1, only the components directly related to the embodiment are shown, and the other members are not shown.
図1において、走行制御装置100は、車両制御ECU10と、前方車間距離センサ21a及び後方車間距離センサ22a等の自車両の走行状態を検知するためのセンサ類と、自車両の加減速・操舵等の操作を実施可能とするエンジン制御ECU31、ブレーキ制御ECU32及びステアリング制御ECU33と、を備えて構成されている。
In FIG. 1, a
車両制御ECU10は、走行制御装置100の全体の制御を行う電子制御ユニットであり、例えばCPU、ROM、RAM等を含むコンピュータを主体として構成されている。車両制御ECU10は、情報を一時的又は長期的に保存することが可能な情報記憶部(図示せず)を有している。
The vehicle control ECU 10 is an electronic control unit that performs overall control of the
前方車間距離センサ21aは、自車両の直ぐ前方を走行する車両との車間距離を検知することができる。同様に、後方車間距離センサ22aは、自車両の直ぐ後方を走行する車両との車間距離を検知することができる。このような前方車間距離センサ21a及び後方車間距離センサ22aとしては、例えば、車両の前部及び後部に設けられたミリ波レーダが採用される。前方車間距離センサ21aで得られる信号は、前方センサECU21で処理され、前方車間距離情報として車両制御ECU10に送信される。他方、後方車間距離センサ22aで得られる信号は、後方センサECU22で処理され、後方車間距離情報として車両制御ECU10に送信される。
The front inter-vehicle
前方センサECU21及び後方センサECU22は、車両内ネットワークとして構築された通信・センサ系CAN(Controller Area Network)20を介して車両制御ECU10に接続されている。 The front sensor ECU 21 and the rear sensor ECU 22 are connected to the vehicle control ECU 10 via a communication / sensor system CAN (Controller Area Network) 20 constructed as an in-vehicle network.
エンジン制御ECU31は、車両制御ECU10から送信される加速度要求値情報を受信し、該加速度要求値に対応する操作量でスロットルアクチュエータ(図示せず)等を操作する。ブレーキ制御ECU32は、加速度要求値情報を受信し、該加速度要求値に対応する操作量でブレーキアクチュエータ(図示せず)等を操作する。ステアリング制御ECU33は、車両制御ECU10から送信される操舵指令値情報を受信し、該操舵指令値に対応する操作量でステアリングアクチュエータ(図示せず)等を操作する。
The engine control ECU 31 receives the acceleration request value information transmitted from the
エンジン制御ECU31、ブレーキ制御ECU32及びステアリング制御ECU33は、車両内ネットワークとして構築された制御系CAN30を介して車両制御ECU10に接続されている。
The engine control ECU 31, the
走行制御装置100は、他の車両との間で情報等の交換をすべく、無線アンテナ23a及び無線制御ECU23を備えている。該無線制御ECU23は、通信・センサ系CAN20を介して車両制御ECU10に接続されている。
The
(隊列走行制御)
次に、以上のように構成された走行制御装置100による隊列走行制御について、図2乃至図5を参照して説明する。
(Convoy travel control)
Next, the row running control by the running
本実施形態では、先行車1と後続車2とにより構成される隊列(図2参照)において、後続車2に搭載された走行制御装置100により実行される隊列走行制御について説明する。尚、本実施形態に係る「後続車2」は、本発明に係る「自車両」の一例である。また、先行車1にも走行制御装置100が搭載されているものとする。
In the present embodiment, the platooning control executed by the
図3において、先行車1及び後続車2による隊列走行が開始されると、後続車2に搭載された走行制御装置100の車両制御ECU10は、アンテナ23a及び通信制御ECU23を介した車車間通信により、先行車1における要求加速度u及び実加速度aを受信する(ステップS101)。
In FIG. 3, when the platooning of the preceding
次に、車両制御ECU10は、受信された要求加速度uに対してハイパスフィルタ処理を施す(ステップS102)。具体的には下記式(1)(即ち、伝達関数)に従って“u_f”を算出する。
u_f=(1−G(s))u・・・・・(1)
ここで、関数G(s)は下記式(2)により表わされる。尚、“T”は時定数である。
Next, the
u_f = (1-G (s)) u (1)
Here, the function G (s) is expressed by the following equation (2). “T” is a time constant.
上記ステップS102の処理と並行して又は相前後して、車両制御ECU10は、受信された実加速度aに対してローパスフィルタ処理を施す(ステップS103)。具体的には下記式(3)(即ち、伝達関数)に従って“a_f”を算出する。
a_f=G(s)a・・・・・(3)
上記式(1)及び(3)からわかるように、ハイパスフィルタ処理に係る伝達関数のゲインと、ローパスフィルタ処理に係る伝達関数のゲインとの合計値は一定となる。
In parallel with or in parallel with the process of step S102, the
a_f = G (s) a (3)
As can be seen from the equations (1) and (3), the total value of the gain of the transfer function related to the high-pass filter processing and the gain of the transfer function related to the low-pass filter processing is constant.
次に、車両制御ECU10は、要求加速度uにハイパスフィルタ処理を施して得られる値u_fと、実加速度aにローパスフィルタ処理を施して得られる値a_fとを加算した値u_filを算出する(ステップS104)。
Next, the
ここで、上記ステップS102〜S104の処理による効果について、図4を参照して説明をする。図4は、要求加速度、実加速度及びフィルタ処理結果各々の時間変動の一例である。一例として、先行車1及び後続車2が上り勾配を隊列走行している場合を挙げる。
Here, the effect by the process of said step S102-S104 is demonstrated with reference to FIG. FIG. 4 is an example of time variation of each of the required acceleration, the actual acceleration, and the filter processing result. As an example, a case where the preceding
上り勾配を走行している場合、先行車1における要求加速度uと実加速度aとの間には、上り勾配に起因して定常誤差(図4参照)が発生する。このような場合、先行車1における要求加速度uが、そのまま後続車2における制御に用いられると、実加速度aから乖離した値に基づいて後続車2が制御されることとなる。他方、先行車1における実加速度aが、そのまま後続車2における制御に用いられると、立ち上がり時の応答性が問題となる可能性がある。また、上述した特許文献1に記載の技術では、定常誤差に起因して誤差の積分値が過大となる可能性がある。
When traveling on an uphill, a steady error (see FIG. 4) occurs between the required acceleration u and the actual acceleration a in the preceding
しかるに、上記ステップS104の処理で算出される値u_fil(図4における“フィルタ後”参照)は、要求加速度uと同様に素早く立ち上がり、且つ、時間と共に実加速度aに収束する。このため、応答の素早さと、定常誤差の影響の低減とを両立することができる。 However, the value u_fil (see “after filtering” in FIG. 4) calculated in the process of step S104 rises quickly in the same manner as the requested acceleration u and converges to the actual acceleration a with time. For this reason, it is possible to achieve both a quick response and a reduction in the influence of the steady-state error.
尚、上記ステップS102の処理の結果は、図5における実線(“要求加速度高周波成分”)のようになり、ステップS103の処理の結果は、図5における破線(“実加速度低周波成分”)のようになる。 Note that the result of the process of step S102 is as shown by a solid line ("requested acceleration high frequency component") in FIG. 5, and the result of the process of step S103 is a broken line ("actual acceleration low frequency component") in FIG. It becomes like this.
再び図3に戻り、車両制御ECU10は、上記ステップS104の処理で算出される値u_filを、先行車1に係る先行車要求加速度とみなして、後続車2(即ち、自車両)に係る車間制御を実行する(ステップS105)。
Returning to FIG. 3 again, the
車間制御は、例えば下記式(4)に従って実行される。
u_out=K*u_fil+u_acc・・・・・(4)
ここで、“u_out”は、後続車2の車間制御に係る出力要求Gであり、“K”は、先行車要求加速度に係る補正係数であり、“u_acc”は、ACC(Adaptive Cruise Control)に係る要求加速度である。
The inter-vehicle distance control is executed, for example, according to the following formula (4).
u_out = K * u_fil + u_acc (4)
Here, “u_out” is an output request G related to the inter-vehicle control of the succeeding
以上の結果、本実施形態に係る走行制御装置100によれば、先行車1における要求加速度uと実加速度aとの間の誤差の影響を低減して、後続車2の車間制御を適切に実行することができる。
As a result, according to the
本実施形態に係る「無線アンテナ23a」及び「無線制御ECU23」は、本発明に係る「取得手段」の一例である。本実施形態に係る「車両制御ECU10」は、本発明に係る「演算手段」の一例である。
The “radio antenna 23a” and “
尚、本実施形態では、先行車1及び後続車2による隊列走行を一例として示したが、本発明は3台以上の車両による隊列走行に係る隊列走行制御にも適用可能である。この場合、先行車は、自車両の直ぐ前方を走行する車両に限らず、隊列の先頭を走行する車両であってもよい。
In the present embodiment, the platooning by the preceding
本実施形態では、本発明の効果がわかりやすい例として上り勾配の走行時を挙げたが、上り勾配の走行時に限らず、平地や下り勾配の走行時にも本発明を適用可能である。 In this embodiment, as an example in which the effect of the present invention is easy to understand, the case of traveling on an uphill is given, but the present invention can be applied not only when traveling on an uphill, but also when traveling on a flat ground or downhill.
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う走行制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the scope or spirit of the invention that can be read from the claims and the entire specification. Is also included in the technical scope of the present invention.
1…先行車、2…後続車、10…車両制御ECU、20…通信・センサ系CAN、21…前方センサECU、21a…前方車間距離センサ、22…後方センサECU、22a…後方車間距離センサ、23…無線制御ECU、23a…無線アンテナ、30…制御系CAN、31…エンジン制御ECU、32…ブレーキ制御ECU、33…ステアリング制御ECU、100…走行制御装置
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記取得された要求加速度にハイパスフィルタ処理を施して得られる値と、前記取得された実加速度にローパスフィルタ処理を施して得られる値とを加算した値を、前記先行車に係る先行車要求加速度として求める演算手段と、
前記求められた先行車要求加速度に基づいて、前記自車両に係る車間制御を実行する制御手段と、
を備えることを特徴とする走行制御装置。 An acquisition means for acquiring the required acceleration and the actual acceleration in the preceding vehicle traveling in front of the host vehicle from the preceding vehicle via communication;
A value obtained by subjecting the acquired requested acceleration to a high-pass filter process and a value obtained by subjecting the obtained actual acceleration to a low-pass filter process, and a value obtained by adding a value obtained by subjecting the acquired actual acceleration to a preceding vehicle requested acceleration related to the preceding vehicle Computing means to obtain as
Control means for executing inter-vehicle control related to the host vehicle based on the calculated preceding vehicle request acceleration;
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