JP6020482B2 - 車両走行制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、自車の前方を走行する先行車に追従する追従制御を実行する車両走行制御装置に関する。

車を運転するドライバの操作負担を軽減する技術の一つとして、自車の前方を走行する先行車から追従対象車を選択し、自車と追従対象車との車間距離を一定に保持するように車速等を制御して自動的に追従させる車両走行制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特許文献１に開示されている技術では、追従制御中にドライバが加速操作または減速操作を実行すると追従制御を中止し、ドライバによる加速操作または減速操作が終了して自車と追従対象車との相対速度が０になったときの実車間距離に基づいて目標車間距離を変更して追従制御に復帰する。これにより、追従制御に復帰したときに、目標車間距離を保持するための追従制御による加速および減速を低減しようとしている。

特開２０１０−１４３３２３号公報

追従制御中にドライバによる加速操作または減速操作が終了するとき以外にも、追従対象車と自車との間に他車が進入して進入車が追従対象車となるとき、あるいはドライバがスイッチなどを操作して追従制御を開始するときなど、追従対象車と自車との相対速度が徐々に変化するのではなく不連続に変化することがある。相対速度が正の場合は追従対象車の方が自車より速度が速く離れる状態であり、相対速度が負の場合は追従対象車の方が自車より速度が遅く近づく状態である。

通常の追従制御では、追従対象車と自車との相対速度が不連続に変化すると、自車を急激に加速または減速して追従対象車に自車を追従させようとするので、加速または減速によるショックが発生し、ドライバビリティが低下する。

特許文献１の技術は、追従制御中にドライバによる加速操作または減速操作が終了して追従制御に復帰したときに、追従制御による加速および減速を低減することを制御対象としているが、それ以外に相対速度が不連続に変化する場合の追従制御による加速ショックまたは減速ショックを低減することは制御対象としていない。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、追従対象車と自車との実相対速度が不連続に変化するときに、追従制御による加速ショックまたは減速ショックを低減する車両走行制御装置を提供することを目的とする。

本発明の車両走行制御装置は、自車の前方を走行する先行車の中から選択された追従対象車に自車を追従して走行させる追従制御を実行する車両走行制御システムに適用され、相対速度取得手段と、検出手段と、加速度設定手段と、相対速度補正手段とを備えている。

相対速度取得手段は、自車に対する追従対象車の実相対速度を取得し、検出手段は、実相対速度が不連続に変化する事象の発生を検出し、加速度設定手段は、相対速度ゲインと自車が追従対象車を追従するときの追従相対速度との積に基づいて、自車が追従対象車を追従するときの目標加速度を設定する。

相対速度補正手段は、検出手段が事象の発生を検出すると、加速度設定手段が目標加速度を設定するときの追従相対速度として実相対速度を設定する代わりに、追従相対速度の絶対値を事象が発生したときの実相対速度の絶対値よりも小さい値から徐々に大きくする。

この構成によれば、目標加速度を設定するための追従相対速度として事象が発生したときの実相対速度を設定する場合に比べ、事象が発生して追従制御を開始するときの加速ショックまたは減速ショックを低減できる。そして、事象が発生したときの実相対速度の絶対値よりも小さい値から追従相対速度の絶対値を徐々に大きくして自車の目標加速度を設定するので、自車は滑らかに加速または減速して追従対象車を追従できる。

追従相対速度を徐々に大きくする場合、０から徐々に大きくすれば、事象が発生して追従制御を開始するときの加速ショックまたは減速ショックをさらに低減できる。

車両走行制御システムの構成を示すブロック図。 加速追従時の車間距離と加速開始距離との関係を示す模式図。 加速追従時の補正後追従相対速度を示すタイムチャート。 加速追従時の補正後追従相対速度と目標加速度を示すタイムチャート。 減速追従時の車間距離と減速開始距離との関係を示す模式図。 減速追従時の補正後追従相対速度を示すタイムチャート。 減速追従時の補正後追従相対速度と目標加速度を示すタイムチャート。 追従制御処理を示すフローチャート。

以下に本発明の実施形態を図に基づいて説明する。図１に示す車両走行制御システム２は、自動車に搭載され、自車の前方を走行する先行車の中から自車が追従する追従対象車を選択し、追従対象車との車間距離を一定に保持するように自車の走行を制御するものである。

車両走行制御システム２は、自車周辺の状況および自車の走行状態を検出するための各種センサおよび各種スイッチと、エンジンＥＣＵ３０と、ブレーキＥＣＵ４０と、車両走行制御装置５０とから主に構成されている。

車両走行制御システム２は、各種センサとして、レーダセンサ１０、カメラ１２、車速センサ１４、アクセルセンサ１６、ブレーキセンサ１８を備え、各種スイッチとして、追従スイッチ２０、追従モードスイッチ２２等を備えている。

レーダセンサ１０は、自車前方へレーザ光を所定角度の範囲でスキャンして出力してその反射光を検出し、レーザ光を反射した物体との間をレーザ光が往復するのに要した時間から物体までの距離と、反射光を検出した時にレーザ光を照射した方向から物体が存在する方位とを求める。尚、レーダセンサ１０は、レーザ光を利用するものに限らず、ミリ波帯またはマイクロ波帯の電波を利用するものや、超音波を利用するものを使用してもよい。

カメラ１２は自車の前方を撮像するものである。カメラ１２が撮像した画像データは、図示しない画像解析装置で解析され、自車の前方の物体が車両であるか障害物であるかなどが検出される。

車速センサ１４は自車の現在車速を検出し、アクセルセンサ１６はアクセルペダルの踏み込み量を検出し、ブレーキセンサ１８はブレーキペダルの踏み込み量を検出する。図１では、各種センサとして車速センサ１４、アクセルセンサ１６およびブレーキセンサ１８の検出信号が車両走行制御装置５０に入力されているが、エンジンＥＣＵ３０およびブレーキＥＣＵ４０にも各種センサの検出信号が入力されている。

追従スイッチ２０は、アダプティブクルーズコントロール（ＡＣＣ）を実行するか否かを入力するためのスイッチである。ＡＣＣは、先行車が存在しない場合に、所定の設定速度で走行し、先行車が存在する場合に、所定の速範囲内で所定の車間距離を保った追従走行を実行する周知の制御である。

追従モードスイッチ２２は、追従モードとして、ＡＣＣを実行するときに保持する追従対象車との車間距離を短くするか長くするかの距離モードと、追従走行する場合の速度範囲とを選択するためのスイッチである。追従対象車との車間距離は、所定距離の範囲内で連続して設定するものでもよい。

エンジンＥＣＵ３０とブレーキＥＣＵ４０と車両走行制御装置５０とは、それぞれＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリなどを備えるマイクロコンピュータ、Ａ／Ｄ変換回路、入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）、および車内ＬＡＮ１００を介して他のＥＣＵとの通信を行う通信回路などを備えている。

エンジンＥＣＵ３０は、例えばガソリンエンジンを搭載している車両であれば、エンジンの始動／停止、燃料噴射量、点火時期等を制御する。具体的には、エンジンＥＣＵ３０は、吸気管に設けられたスロットルを開閉するスロットルアクチュエータを、アクセルセンサ１６の検出値、あるいは車両走行制御装置５０からの指令にしたがい、エンジンの駆動力を増減させるように制御する。

ブレーキＥＣＵ４０は、ブレーキセンサ１８の検出値、あるいは車両走行制御装置５０からの指令にしたがい、自車に制動力を加えるブレーキアクチュエータを制御し、自車の制動力を増減させる。

車両走行制御装置５０は、追従スイッチ２０がオンになりＡＣＣの実行が指示されると、追従対象車を選択する処理を周期的に実行し、先行車の中から選択した追従対象車に対する追従制御を実行する。車両走行制御装置５０は、追従モードスイッチ２２によって選択された距離モードと自車の車速とに基づいて、追従対象車を追従するときの目標車間距離を設定する。

追従制御処理では、通常はエンジンＥＣＵ３０がスロットルアクチュエータを制御して車速を上昇または低下させ、スロットルアクチュエータで対応することができない場合、ブレーキＥＣＵ４０がブレーキアクチュエータを制御することにより、エンジンＥＣＵ３０と協働して車速を上昇または低下させる。

（追従制御処理）
追従対象車と自車との車間距離を目標車間距離に保持して車両走行制御装置５０が追従制御を実行している場合、自車に対する追従対象車の相対速度は０である。この状態で追従対象車が加速または減速して相対速度が０から正または負になると、追従対象車と自車との車間距離が目標車間距離からずれる。

車両走行制御装置５０は、相対速度が正になり追従対象車が目標車間距離よりも離れるとエンジンＥＣＵ３０に指令して自車を加速させて目標車間距離を保持する。また、車両走行制御装置５０は、相対速度が負になり追従対象車が目標車間距離よりも近づくとエンジンＥＣＵ３０およびブレーキＥＣＵ４０に指令して自車を減速させ目標車間距離を保持する。

車両走行制御装置５０は、自車を加速または減速させるときの自車の目標加速度を、次式（１）から求める。式（１）において、Ａｔｇｔ（Ｖｒ）は目標加速度、αは相対速度ゲイン、Ｖｒは追従制御において自車が追従対象車を追従するときの追従相対速度である。

Ａｔｇｔ（Ｖｒ）＝α×Ｖｒ ・・・（１）
車間距離を目標車間距離に保持して追従制御を実行しているときに、追従対象車が加速または減速して相対速度が０から正または負に変化する通常の追従制御では、車両走行制御装置５０は、追従相対速度を実相対速度に設定する。この場合、追従相対速度は０から徐々に変化するので、自車の目標加速度も徐々に変化する。したがって、加速ショックまたは減速ショックは小さい。

これに対し、以下のような事象（１）〜（４）のいずれかが発生すると、追従対象車と自車との相対速度は不連続に変化する可能性がある。
（１）一定速度で走行時に新規に追従対象車が選択される。
（２）追従対象車と自車との間に他車が進入し、追従対象車が進入車に切り替る。
（３）追従制御中に自車のドライバがアクセル操作またはブレーキ操作等により自車を加速または減速させるオーバーライド操作の終了時。
（４）追従スイッチ２０が操作され、追従制御が開始されるとき。

事象（１）〜（４）のいずれかが発生し、実相対速度が不連続に変化するときに、式（１）の追従相対速度（Ｖｒ）として実相対速度を設定すると、目標加速度が急激に変化する可能性がある。

そこで、車両走行制御装置５０は、事象（１）〜（４）のいずれかが発生すると、式（１）の追従相対速度に実相対速度を設定するのではなく、追従制御による加速ショックまたは減速ショックを低減するために追従相対速度を補正する補正処理を開始する。

尚、追従制御において設定する目標加速度は、式（１）の追従相対速度に基づいて設定されるだけではなく、目標車間距離と実車間距離との距離差によっても設定される。しかし、追従相対速度に比べ距離差が目標加速度を変化させる割合は小さいので、本実施形態では、追従相対速度を用いた目標加速度の算出について説明する。

（加速補正）
事象（１）〜（４）のいずれかが発生したときの実相対速度が正、つまり追従対象車が自車から離れていく場合、図２に示すように、自車２００と追従対象車２０２との車間距離が、追従対象車２０２に対して自車２００を加速させる第１所定距離として加速開始距離以下であれば、図３に示すように、式（１）の追従相対速度（Ｖｒ）として０を設定する。

実相対速度が不連続に正になったときに追従相対速度（Ｖｒ）を０に設定すると、目標加速度は式（１）から０になる。この場合、自車は加速しないので追従対象車との車間距離は長くなっていく。したがって、実相対速度が正になる場合に車間距離と比較する加速開始距離は、追従対象車が自車から離れ過ぎないように、自車速と追従モードスイッチ２２で選択された距離モードとに基づいて設定される。

車両走行制御装置５０は、車間距離が加速開始距離よりも長くなると式（１）の追従相対速度（Ｖｒ）を０から実相対速度まで所定時間で徐々に上昇させる。追従相対速度を０から徐々に上昇させるので、追従制御による加速ショックは小さい。

式（１）から算出される目標加速度にはドライバビリティを考慮して上限値および下限値が設定されている。追従相対速度を０から徐々に上昇させると、図４に示すように、追従相対速度が実相対速度に設定される前に、式（１）から算出される目標加速度が上限値に達することがある。

この場合、車両走行制御装置５０は、追従相対速度として実相対速度を設定する。しかし、目標加速度は上限値を越えて設定されないので、目標加速度は上限値のままである。
（減速補正）
車両走行制御装置５０は、事象（１）〜（４）のいずれかが発生したときの実相対速度が負、つまり追従対象車が自車に近づいてくる場合、図５に示すように、自車２００と追従対象車２０２との車間距離が、追従対象車２０２に対して自車２００を減速させる第２所定距離として減速開始距離以上であれば、図６に示すように、式（１）の追従相対速度（Ｖｒ）として０を設定する。

実相対速度が不連続に負になったときに追従相対速度（Ｖｒ）を０に設定すると、目標加速度は式（１）から０になる。この場合、自車は減速しないので追従対象車との車間距離は短くなっていく。したがって、実相対速度が負になる場合に車間距離と比較する減速開始距離は、追従対象車が自車に近づき過ぎないように、自車速と追従モードスイッチ２２で選択された距離モードとに基づいて設定される。

車両走行制御装置５０は、車間距離が減速開始距離よりも短くなると式（１）の追従相対速度（Ｖｒ）を０から実相対速度まで所定時間で徐々に低下させる。追従相対速度を０から徐々に低下させるので、追従制御による減速ショックは小さい。

追従相対速度を０から徐々に低下させると、図７に示すように、追従相対速度が実相対速度に設定される前に、式（１）から算出される目標加速度が下限値に達することがある。

この場合、車両走行制御装置５０は、追従相対速度として実相対速度を設定する。しかし、目標加速度は下限値を越えて設定されないので、目標加速度は下限値のままである。
次に、車両走行制御装置５０のＣＰＵがＲＯＭまたはフラッシュメモリに記憶された制御プログラムにより実行する追従制御処理について、図８のフローチャートに基づいて説明する。図８のフローチャートは追従スイッチ２０がオンの間、常時実行される。図８において「Ｓ」はステップを表わしている。

Ｓ４００において車両走行制御装置５０は、前述した事象（１）〜（４）のいずれかの発生を検出したか否かを判定する。事象（１）〜（４）のいずれも発生していない場合（Ｓ４００：Ｎｏ）、車両走行制御装置５０はＳ４２０に処理を移行する。

この場合、車両走行制御装置５０は、追従対象車が既に存在する場合には、Ｓ４２０において式（１）の追従相対速度として実相対速度を設定し、目標加速度を算出する。これに対し、追従対象車が存在しない場合には、Ｓ４２０において目標車速と自車速との差に基づいて式（１）の追従相対速度を設定し、目標車速に自車速を保持する追従制御を実行する。

事象（１）〜（４）のいずれかの発生を検出した場合（Ｓ４００：Ｙｅｓ）、車両走行制御装置５０は、実相対速度が正であり、かつ追従対象車との車間距離が加速開始距離以下である待機条件が成立しているか否かを判定する（Ｓ４０２）。

Ｓ４０２の待機条件が成立している場合（Ｓ４０２：Ｙｅｓ）、車両走行制御装置５０は、補正中フラグを１に設定し（Ｓ４０４）、相対速度補正１として式（１）の追従相対速度を０に設定し（Ｓ４０６）、Ｓ４２０に処理を移行する。

Ｓ４０２の待機条件が成立していない場合（Ｓ４０２：Ｎｏ）、車両走行制御装置５０は、実相対速度が負であり、かつ追従対象車との車間距離が減速開始距離以上である待機条件が成立しているか否かを判定する（Ｓ４０８）。

Ｓ４０８の待機条件が成立している場合（Ｓ４０８：Ｙｅｓ）、車両走行制御装置５０は、補正中フラグを１に設定し（Ｓ４１０）、相対速度補正２として式（１）の追従相対速度を０に設定し（Ｓ４１２）、Ｓ４２０に処理を移行する。

Ｓ４０８の待機条件が成立していない場合（Ｓ４０８：Ｎｏ）車両走行制御装置５０は、補正中フラグを０に設定し（Ｓ４１４）、補正中フラグが１から０に設定されたか否かを判定する（Ｓ４１６）。

Ｓ４００の判定が「Ｙｅｓ」になってからＳ４０２およびＳ４０８の待機条件がまだ成立しておらず、Ｓ４０４またはＳ４１０で補正中フラグが１に設定されていない場合、Ｓ４１６の判定結果は「Ｎｏ」になり、Ｓ４２０に処理が移行する。この場合、Ｓ４２０では、式（１）の追従相対速度として実相対速度を設定し、目標加速度を算出する。

Ｓ４００の判定が「Ｙｅｓ」になってからＳ４０２またはＳ４０８のいずれかの待機条件が成立し、Ｓ４０４またはＳ４１０で補正中フラグが１に設定されてから０に設定された場合、Ｓ４１６の判定結果は「Ｙｅｓ」になる。この場合、車両走行制御装置５０は、相対速度補正３として式（１）の追従相対速度の絶対値を０から徐々に増加させ（Ｓ４１８）、Ｓ４２０に処理を移行する。

Ｓ４２０において車両走行制御装置５０は、式（１）から、追従制御を実行するときの自車の目標加速度を算出し、算出した目標加速度が上限値または下限値になると（Ｓ４２２：Ｙｅｓ）、Ｓ４００に処理を移行する。Ｓ４００に処理が移行すると、Ｓ４００で判定する事象の発生結果はクリアされる。

式（１）から算出した目標加速度が上限値または下限値に達していない場合（Ｓ４２２：Ｎｏ）、Ｓ４２４において車両走行制御装置５０は、Ｓ４０６またはＳ４１２のいずれの相対速度補正１、２も実行されずに補正中フラグが０に設定されているか否かを判定する（Ｓ４２４）。

車両走行制御装置５０は、Ｓ４２４の判定結果が「Ｙｅｓ」であればＳ４００に処理を移行し、Ｓ４２４の判定結果が「Ｎｏ」であればＳ４０２に処理を移行する。Ｓ４００に処理が移行すると、Ｓ４００で判定する事象の発生結果はクリアされる。

尚、例えば新規に追従対象車が選択される事象の発生を検出し（Ｓ４００：Ｙｅｓ）、そのときの実相対速度が正であり、かつ車間距離が加速開始距離よりも遠い場合（Ｓ４０２：Ｎｏ）、Ｓ４０８およびＳ４１６の判定結果は「Ｎｏ」になるので、Ｓ４０６、Ｓ４１２およびＳ４１８の相対速度補正１〜３が実行されずにＳ４２０に処理が移行される。

この場合、車両走行制御装置５０は、式（１）の追従相対速度として実相対速度を設定して算出した目標加速度と目標車速に基づいて算出した目標加速度とを比較し、小さい方の目標加速度で追従制御を実行する。

また、新規に追従対象車が選択される事象の発生を検出し（Ｓ４００：Ｙｅｓ）、そのときの実相対速度が負であり、かつ車間距離が減速開始距離よりも近い場合、Ｓ４０２、Ｓ４０８およびＳ４１６の判定結果は「Ｎｏ」になるので、Ｓ４０６、Ｓ４１２およびＳ４１８の相対速度補正１〜３が実行されずにＳ４２０に処理が移行される。

この場合、車両走行制御装置５０は、式（１）の追従相対速度として負の実相対速度を設定して目標加速度を算出する。これにより、実相対速度が負である追従対象車が減速開始距離よりも近くに新規に選択されると、自車は直ちに減速し追従対象車との接近を回避しようとする。

以上説明した上記実施形態では、事象（１）〜（４）のいずれかが発生し、Ｓ４０２またはＳ４０８の待機条件が成立している間、式（１）の追従相対速度を０に設定し、Ｓ４０２またはＳ４０８の待機条件が不成立になると、追従相対速度が正または負の場合も含め追従相対速度の絶対値を０から徐々に大きくして実相対速度に近づけている。

このように追従相対速度を補正することにより、実相対速度が不連続に正または負になる追従対象車が選択されても、追従走行を実行するときに、自車の目標加速度の絶対値が目標加速度の正負に関わらず０から徐々に大きくなるので、追従制御による加速ショックまたは減速ショックを低減できる。

［他の実施形態｝
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。

例えば、式（１）の追従相対速度の絶対値を徐々に大きくして目標加速度を算出する場合、加速ショックまたは減速ショックが許容できる範囲内であれば、追従相対速度の絶対値の初期値を、０でなく実相対速度の絶対値よりも小さい値に設定してもよい。

また、追従相対速度の絶対値を徐々に大きくして目標加速度を算出する場合、Ｓ４０２またはＳ４０８の待機条件が成立している間、追従相対速度を０にするのではなく、事象（１）〜（４）のいずれかが発生すると、直ちに追従相対速度の絶対値を０から徐々に大きくしてもよい。

２：車両走行制御システム、５０：車両走行制御装置（相対速度取得手段、検出手段、加速度設定手段、相対速度補正手段、車間距離取得手段）

Claims (6)

1. 自車の前方を走行する先行車の中から選択された追従対象車に自車を追従して走行させる追従制御を実行する車両走行制御システムに適用される車両走行制御装置であって、
   自車に対する前記追従対象車の実相対速度を取得する相対速度取得手段（Ｓ４０２、Ｓ４０８）と、
   前記実相対速度が不連続に変化する事象の発生を検出する検出手段（Ｓ４００）と、
   相対速度ゲインと自車が前記追従対象車を追従するときの追従相対速度との積に基づいて、自車が前記追従対象車を追従するときの目標加速度を設定する加速度設定手段（Ｓ４２０）と、
   前記検出手段が前記事象の発生を検出すると、前記加速度設定手段が前記目標加速度を設定するときの前記追従相対速度として前記実相対速度を設定する代わりに、前記追従相対速度の絶対値を前記事象が発生したときの前記実相対速度の絶対値よりも小さい値から徐々に大きくする相対速度補正手段（Ｓ４０６、Ｓ４１２、Ｓ４１８）と、
   を備えることを特徴とする車両走行制御装置（５０）。
2. 前記相対速度補正手段は、前記追従相対速度の絶対値を０から徐々に大きくすることを特徴とする請求項１に記載の車両走行制御装置。
3. 前記相対速度補正手段は、前記追従相対速度の絶対値を徐々に大きくして前記実相対速度の絶対値に近づけることを特徴とする請求項１または２に記載の車両走行制御装置。
4. 前記事象の発生は、新規の前記追従対象車が選択されたとき、前記追従対象車が切り替わったとき、前記追従制御中の自車のドライバによる加速操作または減速操作が終了したとき、および前記追従制御を開始するとき、のいずれかであることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の車両走行制御装置。
5. 前記追従対象車と自車との車間距離を取得する車間距離取得手段（Ｓ４０２、Ｓ４０８）をさらに備え、
   前記相対速度補正手段は、前記事象の発生が検出されると、前記車間距離取得手段が取得する前記車間距離が第１所定距離以下であり前記実相対速度が正、あるいは前記車間距離が第２所定距離以上であり前記実相対速度が負である待機条件が成立している間、前記追従相対速度を０にし、前記待機条件が成立してから不成立になると、前記追従相対速度の絶対値を徐々に大きくする、
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の車両走行制御装置。
6. 前記加速度設定手段は、前記相対速度ゲインと前記追従相対速度との積の値に関わらず前記目標加速度の上限値と下限値とを設定していることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の車両走行制御装置。

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