JP7508945B2

JP7508945B2 - Vehicle control method and control device

Info

Publication number: JP7508945B2
Application number: JP2020141327A
Authority: JP
Inventors: 崇仁西
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2020-08-25
Filing date: 2020-08-25
Publication date: 2024-07-02
Anticipated expiration: 2040-08-25
Also published as: JP2022037278A

Description

この発明は、車両運転者の操作によらずに車両の加減速を制御して前方車両に追従する車両の制御方法および制御装置に関する。 This invention relates to a method and device for controlling a vehicle to follow a vehicle ahead by controlling the acceleration and deceleration of the vehicle without the driver's operation.

車両の自動走行技術ないし運転支援技術の一つとして、車両運転者の操作によらずに車両の加減速を制御して前方車両に追従する制御（本明細書ではこれを追従走行制御と呼ぶこととする）が知られている。特許文献１には、前方車両の速度変化が自車両に影響するまでの伝播時間を考慮して前方車両の平均車速を求め、この平均車速に基づいて自車両の目標車速を演算するようにした追従走行制御が開示されている。 As one of the automatic driving technologies or driving assistance technologies for vehicles, a control that controls the acceleration and deceleration of a vehicle to follow a vehicle ahead without the operation of the vehicle driver (hereinafter, this will be referred to as a following driving control) is known. Patent Document 1 discloses a following driving control that calculates the average vehicle speed of the vehicle ahead by taking into account the propagation time until a change in the speed of the vehicle ahead affects the vehicle itself, and calculates a target vehicle speed of the vehicle ahead based on this average vehicle speed.

特開２０１４－２４４８６号公報JP 2014-24486 A

特許文献１に記載の追従走行制御では、基本的に、自車両の走行情報（例えば現在の車速や加速度など）が考慮されておらず、単に前方車両の車速変化に追従して自車両の車速が変化する。特許文献１では、前方車両の車速を平均化することで前方車両の細かな車速変化の影響を抑制するようにしているが、結局は、平均化した前方車両の車速変化に遅れて自車両の車速が変化しようとするので、不必要に高い周波数（つまり小さな周期）での加減速が発生し、燃費（電動車両では電費）の点で向上の余地がある。 The following cruise control described in Patent Document 1 does not basically take into account the driving information of the host vehicle (e.g., current vehicle speed and acceleration, etc.), and the host vehicle speed changes simply to follow the changes in the vehicle speed of the vehicle ahead. Patent Document 1 attempts to suppress the effects of small changes in the vehicle speed of the vehicle ahead by averaging the vehicle speed of the vehicle ahead, but in the end, the host vehicle's speed tries to change with a lag behind the averaged changes in the vehicle speed of the vehicle ahead, resulting in acceleration and deceleration at an unnecessarily high frequency (i.e., small cycles), leaving room for improvement in terms of fuel economy (electricity consumption in the case of electric vehicles).

この発明は、車両運転者の操作によらずに車両の加減速を制御して前方車両に追従する車両の制御方法であって、
前方車両の車速データと、自車両の車速データと、から自車両の目標車速を決定し、
この目標車速を実現するように自車両の加減速を制御する、
車両の制御方法において、
前方車両の車速データは前方車両の車速であり、自車両の車速データは、これまでの一定のサンプリング時間毎の自車両の目標車速であり、
上記前方車両の車速データと、上記前方車両の車速データのデータ数よりも多いデータ数の自車両の車速データと、の平均を、上記目標車速とする。
そして、上記目標車速の周波数特性の中で目標とするカットオフ周波数よりも高周波側の成分が抑制されるように、前方車両の車速データのデータ数に対する自車両の車速データのデータ数の関係を設定する。すなわち、前方車両の車速等の走行情報のみによらずに、自車両のこれまでにサンプリングした複数の目標車速のデータを考慮して車両の目標車速を決定することで、前方車両の車速変化等に過敏に応答しない追従走行制御を実現できる。 The present invention relates to a method for controlling a vehicle to follow a preceding vehicle by controlling acceleration and deceleration of the vehicle without the operation of a vehicle driver, comprising the steps of:
determining a target vehicle speed of the own vehicle from the vehicle speed data of the preceding vehicle and the vehicle speed data of the own vehicle;
Controlling the acceleration/deceleration of the host vehicle so as to realize the target vehicle speed .
1. A vehicle control method comprising:
The vehicle speed data of the forward vehicle is the vehicle speed of the forward vehicle, and the vehicle speed data of the host vehicle is the target vehicle speed of the host vehicle at each fixed sampling time up to now,
The target vehicle speed is determined as an average of the vehicle speed data of the forward vehicle and the vehicle speed data of the subject vehicle, the number of which is greater than the number of vehicle speed data of the forward vehicle.
Then, the relationship between the number of data items of the vehicle speed data of the host vehicle and the number of data items of the vehicle speed data of the forward vehicle is set so that components on the high frequency side higher than the target cutoff frequency in the frequency characteristics of the target vehicle speed are suppressed. In other words, by determining the target vehicle speed of the vehicle not only based on the travel information such as the vehicle speed of the forward vehicle but also taking into consideration the data items of the target vehicle speeds sampled so far of the host vehicle, it is possible to realize a follow-up travel control that does not respond too sensitively to changes in the vehicle speed of the forward vehicle.

この発明によれば、前方車両の車速変化等に過敏に応答せずに追従走行を行うことができるので、追従走行時の燃費ないし電費の向上が図れる。 This invention allows the vehicle to follow the vehicle ahead without overly responding to changes in the vehicle speed, etc., of the vehicle ahead, improving fuel economy and electricity efficiency when following the vehicle ahead.

一実施例の制御装置の構成を示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a control device according to an embodiment; 一実施例の追従走行制御の処理の流れを示すフローチャート。4 is a flowchart showing a process flow of the following cruise control according to an embodiment. 前方車両の車速とｅｃｏ追従制御による自車両の車速とを比較して示す特性図。6 is a characteristic diagram showing a comparison between the vehicle speed of a vehicle ahead and the vehicle speed of the host vehicle under eco-following control; 通常追従制御と人間による追従走行との車速変化の周波数特性を比較して示す特性図。FIG. 4 is a characteristic diagram showing a comparison of frequency characteristics of vehicle speed change between normal following control and following driving by a human.

以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。 Below, one embodiment of the invention will be described in detail with reference to the drawings.

図１は、この発明に係る車両の制御装置の構成を示す機能ブロック図である。車両は、例えば、内燃機関１を走行駆動源とする自動車であり、基本的には、運転者によって運転がなされるものである。そして、いわゆる運転支援システムとして、本発明の追従走行制御を含むいくつかの機能を備えている。 Figure 1 is a functional block diagram showing the configuration of a vehicle control device according to the present invention. The vehicle is, for example, an automobile that uses an internal combustion engine 1 as a driving source, and is basically driven by a driver. As a so-called driving assistance system, it has several functions including the adaptive cruise control of the present invention.

好ましい一実施例においては、車両は、自車両の前方における他の車両や障害物等に関する情報や、側方さらには後方の状況など、運転支援システムに必要な種々の情報を取得するために、複数の情報取得センサ２を備えている。情報取得センサ２は、例えば、前方の状況を認識するための前方認識カメラ、側方を認識するための側方認識カメラ、前方の対象物を検出するミリ波レーダやレーザレーダ（LiDAR）、等であり、一般にこれらが適宜に組み合わされて用いられる。 In a preferred embodiment, the vehicle is equipped with multiple information acquisition sensors 2 to acquire various information required for the driving assistance system, such as information about other vehicles and obstacles ahead of the vehicle, and the situation to the sides and rear. The information acquisition sensors 2 are, for example, a forward recognition camera for recognizing the situation ahead, a side recognition camera for recognizing the situation to the sides, a millimeter wave radar or a laser radar (LiDAR) for detecting objects ahead, etc., and these are generally used in appropriate combinations.

また、車両は、自車両が走行する道路の情報を得るために高精度な地図情報を含むＧＰＳシステム３を備えている。また、自車両の走行情報を検出するために、例えば、車速を検出する車速センサ、内燃機関１の回転速度を検出する回転速度センサ、など、いくつかの図示しないセンサも備えている。 The vehicle is also equipped with a GPS system 3 that includes highly accurate map information to obtain information about the roads on which the vehicle is traveling. The vehicle is also equipped with several sensors (not shown) to detect the vehicle's traveling information, such as a vehicle speed sensor that detects the vehicle speed and a rotational speed sensor that detects the rotational speed of the internal combustion engine 1.

これらの情報取得センサ２や図示しない自車両情報用のセンサおよびＧＰＳシステム３が出力する情報は、運転支援コントローラ４に入力される。運転支援コントローラ４は、運転者による運転操作を支援する複数の運転支援機能を有している。例えば、アクセル操作によらずに車速を自動に制御するオートクルーズ制御機能、車線を検出して車線逸脱を警告ないし回避する車線逸脱防止機能、万一の衝突を回避ないし軽減するための自動ブレーキ制御機能、等が運転支援コントローラ４によって実現される。前方車両が存在するときに当該前方車両に追従して走行する追従走行制御は、オートクルーズ制御機能の一部をなす。オートクルーズ制御機能は、前方車両が存在しない場合は、例えば設定された車速を維持する単独走行制御を実行する。 The information output by these information acquisition sensors 2, the vehicle information sensor (not shown), and the GPS system 3 is input to the driving assistance controller 4. The driving assistance controller 4 has multiple driving assistance functions that assist the driver in driving operations. For example, the driving assistance controller 4 realizes an auto-cruise control function that automatically controls the vehicle speed without accelerator operation, a lane departure prevention function that detects lanes and warns or avoids lane departure, an automatic brake control function to avoid or mitigate a collision in the event of an accident, and the like. A following driving control that follows a vehicle ahead when there is one ahead is part of the auto-cruise control function. When there is no vehicle ahead, the auto-cruise control function executes independent driving control that maintains a set vehicle speed, for example.

車両の駆動源である内燃機関１の出力ないしトルクは、エンジンコントローラ５によって制御される。追従走行制御の実行中は、運転支援コントローラ４がエンジンコントローラ５に加速度（つまり駆動力）の指示値を与え、エンジンコントローラ５は、この加速度（負の加速度を含む）を実現するように内燃機関１を制御することとなる。これにより、運転者のアクセル操作によらずに自車両の加減速が制御される。 The output or torque of the internal combustion engine 1, which is the driving source of the vehicle, is controlled by the engine controller 5. During execution of follow-up cruise control, the driving assistance controller 4 gives an instruction value for acceleration (i.e., driving force) to the engine controller 5, and the engine controller 5 controls the internal combustion engine 1 to achieve this acceleration (including negative acceleration). In this way, the acceleration and deceleration of the vehicle are controlled without the driver's accelerator operation.

なお、運転支援コントローラ４には、例えば自動ブレーキ制御機能のために車両のブレーキコントローラ６なども接続されているが、これらの追従走行制御に関連しない部分については、説明は省略する。 The driving assistance controller 4 is also connected to the vehicle brake controller 6 for the automatic brake control function, but the parts that are not related to the following driving control will not be explained here.

上記の情報取得センサ２の検出情報や自車両の車速等の情報に基づき、運転支援コントローラ４は、前方車両の有無、前方車両の車速、前方車両の加速度、前方車両の躍度、前方車両と自車両との間の車間距離、自車両の車速、前方車両と自車両との相対車速、前方車両と自車両との間の車間時間、前方車両に対する衝突時間、自車両の加速度、自車両の躍度、等を得ることができる。 Based on the detection information from the information acquisition sensor 2 and information such as the vehicle speed of the host vehicle, the driving assistance controller 4 can obtain the presence or absence of a vehicle ahead, the vehicle speed of the vehicle ahead, the acceleration of the vehicle ahead, the jerk of the vehicle ahead, the distance between the vehicle ahead and the host vehicle, the vehicle speed of the host vehicle, the relative vehicle speed between the vehicle ahead and the host vehicle, the time between the vehicle ahead and the host vehicle, the collision time with the vehicle ahead, the acceleration of the host vehicle, the jerk of the host vehicle, etc.

一実施例の追従走行制御は、前方車両との間の車間距離の変動を比較的小さくしつつ追従走行を行う通常追従制御と、小さな周期での車速ないし加速度の変化を抑制することで燃費向上を優先したｅｃｏ追従制御と、の２つの方式の制御を備えている。運転支援コントローラ４は、後述するいくつかの条件に基づきｅｃｏ追従制御が許容される場合には、ｅｃｏ追従制御を選択し、ｅｃｏ追従制御が許容されない条件である場合には通常追従制御を選択する。 The following driving control of one embodiment has two types of control: normal following control, which performs following driving while keeping the fluctuation of the distance from the vehicle ahead relatively small, and eco following control, which prioritizes improving fuel efficiency by suppressing changes in vehicle speed or acceleration in small cycles. The driving assistance controller 4 selects eco following control when eco following control is permitted based on several conditions described below, and selects normal following control when the conditions do not permit eco following control.

一実施例の通常追従制御においては、下記式（１）を用いて目標走行指標として自車両の目標加速度atargetを求める。この目標加速度atargetに沿って、エンジンコントローラ５を介して内燃機関１の出力ないしトルクが制御される。なお、必要であれば、目標加速度atargetから目標車速を求めることも容易である。 In one embodiment of the normal tracking control, the target acceleration atarget of the vehicle is calculated as the target driving index using the following formula (1). The output or torque of the internal combustion engine 1 is controlled via the engine controller 5 in accordance with this target acceleration atarget. If necessary, it is also easy to calculate the target vehicle speed from the target acceleration atarget.

（数１）
atarget=K1(r-h・Vself-Lsafe)+K2(Vpre-Vself) …（１）
一実施例のｅｃｏ追従制御においては、下記式（２）を用いて目標走行指標として自車両の目標車速Vtargetを求め、この目標車速Vtargetから下記式（３）を用いて自車両の目標加速度atargetを求める (Equation 1)
atarget = K1 (rh · Vself - Lsafe) + K2 (Vpre - Vself) ... (1)
In the eco-friendly control according to the embodiment, a target vehicle speed Vtarget of the host vehicle is calculated as a target driving index using the following equation (2), and a target acceleration atarget of the host vehicle is calculated from the target vehicle speed Vtarget using the following equation (3).

（数２）
Vtarget={Vpre(t)+Σ(n=s~(N-1)s)Vtarget(t-n)}/N …（２） (Equation 2)
Vtarget = {Vpre(t) + Σ(n=s~(N-1)s)Vtarget(tn)}/N … (2)

（数３）
atarget=(Vtarget-Vself)/s …（３）
但し、
atarget：自車両の目標加速度
Vself：自車両の車速
Vtarget：自車両の目標車速
Vpre：前方車両の車速
s：サンプリング時間
h：車間時間
K1，K2：重み係数
r：車間距離
Lsafe：停車時車間距離
t：時間
N：サンプリング数
である。 (Equation 3)
atarget = (Vtarget - Vself) / s ... (3)
however,
atarget: target acceleration of the vehicle
Vself: Vehicle speed
Vtarget: Target speed of the vehicle
Vpre: Speed of the vehicle ahead
s: sampling time
h: Time interval
K1, K2: weighting coefficients
r: distance between vehicles
Lsafe: Distance between vehicles when stopped
t: time
N: number of samples.

すなわち、通常追従制御では、前方車両と自車両との間の車間距離に関する第１項と、前方車両と自車両との相対的な車速差に関する第２項と、を用いて目標走行指標となる目標加速度atargetを決定する。基本的に、自車両が前方車両から離れるほど目標加速度atargetが大となり、前方車両の車速が自車両の車速に対し速いほど目標加速度atargetが大となる。なお、式（１）における車間距離rおよび停車時車間距離Lsafeは、適宜に設定された設定値であり、例えば、車種等に応じて固定的に設定された値であってもよく、あるいは、運転者がこれらの値を任意に設定できる構成であってもよい。 That is, in normal tracking control, the target acceleration atarget, which is the target driving index, is determined using the first term related to the distance between the vehicle ahead and the vehicle itself, and the second term related to the relative vehicle speed difference between the vehicle ahead and the vehicle itself. Basically, the target acceleration atarget increases as the vehicle moves away from the vehicle ahead, and increases as the speed of the vehicle ahead is faster than the vehicle speed of the vehicle itself. Note that the vehicle distance r and the stopped vehicle distance Lsafe in formula (1) are appropriately set values, and may be fixed values set according to the vehicle type, or may be configured so that the driver can set these values as desired.

このような通常追従制御によれば、前方車両との間に適当な車間距離を維持しつつ確実な追従を行うことができるが、その反面、前方車両の車速変化が遅れて自車両の目標加速度atargetに反映するため、自車両の加速度ないし車速が周期的に変動する。特に、前方車両の車速が周期変化したときには、位相遅れを伴いつつ自車両の加速度ないし車速がより大きく増幅された形で周期変化する。 This normal following control allows the vehicle to reliably follow the vehicle ahead while maintaining an appropriate distance between the vehicle ahead. However, because changes in the vehicle speed of the vehicle ahead are reflected in the target acceleration of the vehicle ahead with a delay, the acceleration or speed of the vehicle ahead fluctuates periodically. In particular, when the speed of the vehicle ahead changes periodically, the acceleration or speed of the vehicle ahead changes periodically with a phase delay and in a more amplified manner.

一方、ｅｃｏ追従制御では、前方車両の走行情報である前方車両の車速に加えて、自車両の走行情報として自車両の現時点までの車速データ（この例では目標車速）を考慮して、目標走行指標となる自車両の目標車速Vtargetを決定する。そのため、仮に前方車両の車速が周期変化したとしても、目標車速Vtargetの周波数特性としては、所定の周波数（いわゆるカットオフ周波数）よりも高周波側の成分が抑制されたものとなる。 On the other hand, in eco-friendly tracking control, in addition to the vehicle speed of the vehicle ahead, which is driving information of the vehicle ahead, the vehicle speed data up to the current time of the vehicle ahead (in this example, the target vehicle speed) is taken into consideration as driving information of the vehicle ahead, and the target vehicle speed Vtarget of the vehicle ahead, which serves as the target driving indicator, is determined. Therefore, even if the vehicle speed of the vehicle ahead changes periodically, the frequency characteristics of the target vehicle speed Vtarget are such that components higher than a predetermined frequency (so-called cutoff frequency) are suppressed.

目標車速Vtargetを算出する式（２）において、カットオフ周波数は、サンプリング数Nによって定まる。例えば、Nを「１０」としたとすると、式（２）は、現時点（ｔ）における前方車両の車速Vpreのデータと、それまでのサンプリング時間毎に求められた過去９個の目標車速Vtargetのデータと、の１０個のデータの平均を求めている。従って、一種の移動平均ないし加重平均となり、前方車両の車速Vpreがステップ的に変化しても目標車速Vtargetの変化は緩やかとなる。換言すれば、例えばNを「１０」とすると、式（２）は、前方車両の１個の車速データと自車両の９個の車速データとの平均であり、自車両の車速データに重みを与えた加重平均となる。そして、自車両の９個の車速データは、過去９個分のデータの移動平均とみなすことができる。 In formula (2) for calculating the target vehicle speed Vtarget, the cutoff frequency is determined by the number of samplings N. For example, if N is set to "10", formula (2) calculates the average of 10 pieces of data, including the data on the vehicle speed Vpre of the vehicle ahead at the current time (t) and the data on the target vehicle speed Vtarget calculated for each sampling time up to that point. This is therefore a kind of moving average or weighted average, and even if the vehicle speed Vpre of the vehicle ahead changes stepwise, the change in the target vehicle speed Vtarget is gradual. In other words, if N is set to "10", formula (2) is the average of one piece of vehicle speed data of the vehicle ahead and nine pieces of vehicle speed data of the vehicle itself, and is a weighted average with a weight applied to the vehicle speed data of the vehicle itself. The nine pieces of vehicle speed data of the vehicle itself can be regarded as a moving average of the past nine pieces of data.

なお、過去９個の目標車速Vtargetのデータは、やはり式（２）によって算出されたものであるので、各々の時点の前方車両の車速Vpreを部分的に反映している。 The data for the past nine target vehicle speeds Vtarget are also calculated using formula (2), and therefore partially reflect the vehicle speed Vpre of the vehicle ahead at each point in time.

このように、式（２）により算出される目標車速Vtargetは、仮に前方車両の車速Vpreが周期変化したとしても、高周波成分に対するゲインが低いものとなる。このことは、車間距離調整や車速のゆらぎによる加減速が抑制されることを意味し、従って、通常追従制御に比較して燃費の点で有利となる。換言すれば、ｅｃｏ追従制御では、通常追従制御に比較して、前方車両と自車両との間の車間距離が一時的に拡がったり狭まったりすることを許容しつつ、自車両の車速をできるだけ一定に維持するように制御がなされる。そのため、車間距離調整や車速のゆらぎによる加減速による燃費の無駄が少なくなる。 In this way, the target vehicle speed Vtarget calculated by equation (2) has a low gain for high-frequency components even if the vehicle speed Vpre of the forward vehicle changes periodically. This means that acceleration and deceleration due to vehicle distance adjustments and vehicle speed fluctuations are suppressed, and therefore is advantageous in terms of fuel efficiency compared to normal following control. In other words, compared to normal following control, eco following control controls the vehicle speed of the host vehicle to be as constant as possible while allowing the vehicle distance between the vehicle ahead and the host vehicle to temporarily increase or decrease. This reduces the waste of fuel efficiency due to acceleration and deceleration caused by vehicle distance adjustments and vehicle speed fluctuations.

式（２）および式（３）に明らかなように、ｅｃｏ追従制御においては、車間距離ないし車間時間は考慮されていない。つまり、通常追従制御とは異なり、車間距離を考慮することなく目標車速Vtargetならびに目標加速度atargetが求められる。 As is clear from equations (2) and (3), the eco-tracking control does not take into account the vehicle distance or time between vehicles. In other words, unlike normal tracking control, the target vehicle speed Vtarget and the target acceleration atarget are calculated without taking into account the vehicle distance between vehicles.

サンプリング数Nは、２以上の任意の数とし得るが、式（２）から明らかなように、サンプリング時間が一定であれば、サンプリング数Nが大であるほどカットオフ周波数が低くなり、目標車速Vtargetの周期変化の振幅が抑制される。反面、前方車両の車速変化に対する追従性が低くなり、追従走行中の車間距離の過渡的な変化は大きくなる。 The sampling number N can be any number equal to or greater than 2. However, as is clear from equation (2), if the sampling time is constant, the larger the sampling number N, the lower the cutoff frequency will be, and the more the amplitude of the periodic change in the target vehicle speed Vtarget will be suppressed. On the other hand, the ability to follow the changes in the vehicle speed of the vehicle ahead will be reduced, and the transient change in the inter-vehicle distance during following driving will be large.

従って、サンプリング数N（換言すれば式（２）における前方車両の車速データのデータ数に対する自車両の車速データのデータ数の関係）は、目標車速Vtargetの周波数特性の中で所望のカットオフ周波数よりも高周波側の成分が抑制されるように設定される。 Therefore, the number of samples N (in other words, the relationship between the number of data points of the vehicle speed data of the vehicle ahead and the number of data points of the vehicle's own vehicle in equation (2)) is set so that the components higher than the desired cutoff frequency in the frequency characteristics of the target vehicle speed Vtarget are suppressed.

カットオフ周波数を定めるサンプリング数Nは、予め固定的に設定してもよいが、種々の条件に応じて可変的に設定されるようにしてもよい。例えば、前方車両の走行情報（車速、加速度、躍度、など）および自車両の走行情報（車速、加速度、躍度、など）の少なくとも一方に基づいて可変設定することができる。あるいは、運転者が任意に設定する所望の車間距離の設定に応じてサンプリング数Nが可変設定されるようにしてもよい。例えば、車間距離設定が短い場合には、サンプリング数Nを比較的少なく設定することが望ましい。燃費向上効果としては、サンプリング数Nが大であるほど大きな燃費向上効果が得られ得る。 The sampling number N that determines the cutoff frequency may be set to a fixed value in advance, or may be set variably according to various conditions. For example, it may be variably set based on at least one of the driving information of the vehicle ahead (vehicle speed, acceleration, jerk, etc.) and the driving information of the vehicle itself (vehicle speed, acceleration, jerk, etc.). Alternatively, the sampling number N may be variably set according to the desired inter-vehicle distance that the driver sets arbitrarily. For example, when the inter-vehicle distance setting is short, it is desirable to set the sampling number N relatively small. In terms of fuel efficiency improvement effect, the larger the sampling number N, the greater the fuel efficiency improvement effect that can be obtained.

図３は、前方車両の車速（破線）とｅｃｏ追従制御による自車両の車速（実線）とを比較して示した特性図である。図示するように、前方車両の車速変化に対し、ｅｃｏ追従制御では上述したような平均化処理を行うことにより、車速変化の波形がなまった形となり、車速の変化幅つまり振幅が小さくなる。従って、車間距離調整や車速のゆらぎによる加減速が少なくなり、燃費が向上する。 Figure 3 is a characteristic diagram comparing the vehicle speed of the vehicle ahead (dashed line) with the vehicle speed of the vehicle itself under eco-tracking control (solid line). As shown in the figure, in eco-tracking control, the averaging process described above is performed in response to changes in the vehicle speed of the vehicle ahead, which results in a smoother waveform of the vehicle speed change and a smaller range of change in vehicle speed, i.e., amplitude. This reduces acceleration and deceleration caused by vehicle distance adjustments and vehicle speed fluctuations, improving fuel efficiency.

また、図４は、通常追従制御による車速変化（破線）と人間の運転による追従走行時の車速変化（実線）の周波数特性を比較して示した特性図である。一般に、熟練した運転者による追従走行に比較して、運転支援システムの通常追従制御では、より大きな振幅の周期変化を含むものとなり、特に、高周波成分において顕著である。ｅｃｏ追従制御によれば、このような高周波成分領域におけるゲインを低減し、車間距離調整や車速のゆらぎによる加減速を抑制できる。例えば、サンプリング時間が０．１秒であるとして、サンプリング数Nが「５」であると、カットオフ周波数は０．１４Ｈｚ程度となり、サンプリング数Nが「１０」であると、カットオフ周波数は０．０３３Ｈｚ程度となる。 Figure 4 is a characteristic diagram showing a comparison of the frequency characteristics of the vehicle speed change under normal following control (dashed line) and the vehicle speed change during following driving by a human driver (solid line). In general, normal following control by a driving assistance system includes periodic changes of larger amplitude than following driving by an experienced driver, and this is particularly noticeable in high frequency components. Eco following control reduces the gain in such high frequency component regions, and can suppress acceleration and deceleration due to inter-vehicle distance adjustments and fluctuations in vehicle speed. For example, if the sampling time is 0.1 seconds and the sampling number N is "5", the cutoff frequency will be about 0.14 Hz, and if the sampling number N is "10", the cutoff frequency will be about 0.033 Hz.

好ましいサンプリング数N（つまりカットオフ周波数）は、図４に示すように、運転支援システム（通常追従制御）による車速データと熟練運転者による追従走行時の車速データとを比較して、運転支援システム（通常追従制御）に特有の高周波成分を決定し、この高周波成分を抑制するように、カットオフ周波数を求めることができる。周波数解析には、例えばＦＦＴ（高速フーリエ変換）を用いることができる。 As shown in Figure 4, the preferred sampling number N (i.e., the cutoff frequency) can be determined by comparing the vehicle speed data generated by the driving assistance system (normal following control) with the vehicle speed data generated by an experienced driver during following driving to determine the high-frequency components specific to the driving assistance system (normal following control), and then determining the cutoff frequency to suppress these high-frequency components. For example, FFT (Fast Fourier Transform) can be used for the frequency analysis.

また、車間距離設定に応じてサンプリング数Nを最適化する場合には、車間距離設定が異なるデータ（運転支援システムによる車速データと熟練運転者による車速データ）を収集した上で、それぞれ同様に周波数特性を分析し、車間距離設定に応じたカットオフ周波数を決めるようにすればよい。 In addition, when optimizing the number of samples N according to the following distance setting, data with different following distance settings (vehicle speed data from a driving assistance system and vehicle speed data from an experienced driver) can be collected, and the frequency characteristics of each can be analyzed in the same way to determine the cutoff frequency according to the following distance setting.

あるいは、実際に自車両で走行しながら車速変化に関するデータを収集し、これを車両のデータストレージやクラウドサーバ上に集積しながらリアルタイムに周波数解析を実行し、最適なカットオフ周波数（つまりサンプリング数N）を逐次設定するようにしてもよい。 Alternatively, data on changes in vehicle speed can be collected while the vehicle is actually traveling, and this data can be accumulated in the vehicle's data storage or on a cloud server while performing frequency analysis in real time, thereby successively setting the optimal cutoff frequency (i.e., the number of samples N).

さらに他の方法としては、前方の複数車両の走行情報データを例えば車車間通信や路車間通信などのコネクテッドカー技術を利用して取得できる場合には、前方の複数の車両の車間距離をモニタリングし、前方車両がその前の車両と接近したことで衝突回避のために減速したかを判断し、そのときの周波数からカットオフ周波数を決定してもよい。 As another method, when driving information data of multiple vehicles ahead can be obtained using connected car technology such as vehicle-to-vehicle communication or road-to-vehicle communication, the distance between the multiple vehicles ahead can be monitored, and it can be determined whether the vehicle ahead has slowed down to avoid a collision due to approaching the vehicle in front, and the cutoff frequency can be determined from the frequency at that time.

さらに他の方法としては、衝突を回避するための減速データなのか車速を維持するための減速なのかを機械学習で統計学的に分析し、これに基づいてカットオフ周波数を決定するようにしてもよい。 Another method would be to use machine learning to statistically analyze whether the deceleration data is for avoiding a collision or for maintaining vehicle speed, and then determine the cutoff frequency based on this.

次に、図２のフローチャートに基づき、運転支援コントローラ４が実行する追従走行制御の処理について説明する。この図２に示すルーチンは、運転支援システムにおいて車速を自動に制御するオートクルーズ制御機能がＯＮとなっている場合に、所定のサンプリング時間毎に繰り返し実行される。 Next, the process of the following cruise control executed by the driving assistance controller 4 will be described with reference to the flowchart in FIG. 2. The routine shown in FIG. 2 is executed repeatedly at every predetermined sampling time when the auto-cruise control function that automatically controls the vehicle speed is ON in the driving assistance system.

追従走行制御は追従の目標とする前方車両の存在を前提としているが、ステップ１では、前方に他車の割り込みがあったか、あるいは自車両が追従走行状態から離脱したか、を判断する。カメラ等の情報取得センサ２により他車の割り込みがあったことを検知した場合は、追従走行制御は行わず、図示せぬ他のルーチンによる自車両の単独走行制御（ステップ９）とする。同様に、自車両の車線変更などにより追従走行制御から離脱した場合は、自車両の単独走行制御（ステップ９）に移行する。車線変更は、ウィンカー入力の検知、車線の認識、操舵装置の切れ角、などから検知することができる。単独走行制御では、例えば設定された目標車速を維持するように内燃機関１等が制御される。 The following driving control is premised on the presence of a vehicle ahead that is the target of following, but in step 1, it is determined whether another vehicle has cut in ahead or whether the vehicle has left the following driving state. If an information acquisition sensor 2 such as a camera detects that another vehicle has cut in, following driving control is not performed, and the vehicle goes into independent driving control (step 9) using another routine not shown. Similarly, if the vehicle leaves following driving control due to a lane change or the like, the vehicle goes into independent driving control (step 9). A lane change can be detected by detecting a turn signal input, recognizing lanes, the steering angle, etc. In independent driving control, the internal combustion engine 1, etc. are controlled to maintain a set target vehicle speed, for example.

ステップ２では、追従状態となったか、つまり同一車線上に前方車両を認識して単独走行から追従走行制御に移行したかを判断する。前方車両を発見して追従走行制御に移行したと判断した場合には、ステップ２からステップ３へ進む。 In step 2, it is determined whether the vehicle has entered a following state, that is, whether the vehicle has recognized a vehicle ahead in the same lane and has transitioned from independent driving to following driving control. If the vehicle ahead has been found and it is determined that the vehicle has transitioned to following driving control, the process proceeds from step 2 to step 3.

ステップ３では、ｅｃｏ追従制御を禁止すべき特定の条件が成立しているかどうかを判断する。特定の条件は、前方車両と自車両との車間距離、前方車両と自車両との相対速度、自車両および／または前方車両の車速、自車両および／または前方車両の加速度、自車両および／または前方車両の躍度、前方車両と自車両との車間時間、前方車両に対する衝突時間、のいずれか１つあるいは複数の組み合わせに基づいて判定される。例えば、車間距離、車間時間あるいは衝突時間がそれぞれの閾値よりも小さい場合は、ｅｃｏ追従制御が禁止される。例えば、前方車両に対する自車両の相対速度が過度に大きい場合にｅｃｏ追従制御を禁止してもよい。例えば、前方車両の加速度が大きい場合にｅｃｏ追従制御を禁止してもよい。 In step 3, it is determined whether a specific condition for prohibiting eco-tracking control is satisfied. The specific condition is determined based on one or a combination of the following: the distance between the vehicle ahead and the host vehicle, the relative speed between the vehicle ahead and the host vehicle, the speed of the host vehicle and/or the vehicle ahead, the acceleration of the host vehicle and/or the vehicle ahead, the jerk of the host vehicle and/or the vehicle ahead, the time between the vehicle ahead and the host vehicle, and the time to collision with the vehicle ahead. For example, if the distance between the vehicles, the time to collision, or the time to collision is smaller than the respective thresholds, eco-tracking control may be prohibited. For example, eco-tracking control may be prohibited if the relative speed of the host vehicle with respect to the vehicle ahead is excessively high. For example, eco-tracking control may be prohibited if the acceleration of the vehicle ahead is high.

ステップ３においてｅｃｏ追従制御を禁止すべき特定の条件が成立していると判断した場合は、ステップ３からステップ７へ進み、通常追従制御を実行する。なお、通常追従制御に必要な前述した式（１）による目標加速度atargetないしこれに対応した目標車速の演算は、図示しないルーチンによって図２のルーチンと並行して実行される。ステップ７においては、並行して演算されている目標加速度atargetを実現するように、自車両の加減速が制御される。 If it is determined in step 3 that a specific condition for prohibiting eco-tracking control is met, the process proceeds from step 3 to step 7, and normal tracking control is executed. The calculation of the target acceleration atarget or the corresponding target vehicle speed according to the above-mentioned equation (1), which is necessary for normal tracking control, is executed in parallel with the routine in FIG. 2 by a routine not shown. In step 7, the acceleration/deceleration of the host vehicle is controlled so as to realize the target acceleration atarget, which is calculated in parallel.

ｅｃｏ追従制御を禁止すべき特定の条件が成立していなければ、ステップ３からステップ４へ進み、所定の車速以上の高速走行中であるか否かを判断する。所定の高速走行中でなければ、ステップ４からステップ７へ進み、通常追従制御を実行する。つまり、この実施例では、ｅｃｏ追従制御は、基本的に高速走行中に実行される。これは、高速走行であるほど速度変化のゆらぎが大きくなることを考慮したものである。 If the specific conditions for prohibiting eco-friendly tracking control are not met, the process proceeds from step 3 to step 4, where it is determined whether the vehicle is traveling at a high speed equal to or greater than a predetermined vehicle speed. If the vehicle is not traveling at the predetermined high speed, the process proceeds from step 4 to step 7, where normal tracking control is executed. In other words, in this embodiment, eco-friendly tracking control is basically executed when the vehicle is traveling at high speed. This is done in consideration of the fact that the fluctuation in speed change increases as the vehicle travels at high speed.

所定の高速走行中であれば、ステップ４からステップ５へ進み、前述した式（２）および式（３）の演算を実行し、目標車速Vtargetならびに目標加速度atargetを求める。つまり、図２のルーチンの演算サイクル毎に目標車速Vtargetならびに目標車速Vtargetを算出する。 If the vehicle is traveling at a predetermined high speed, the process proceeds from step 4 to step 5, and the calculations of the above-mentioned equations (2) and (3) are performed to obtain the target vehicle speed Vtarget and the target acceleration atarget. In other words, the target vehicle speed Vtarget and the target acceleration Vtarget are calculated for each calculation cycle of the routine in FIG. 2.

次にステップ６へ進み、自車両の所定の減速（あるレベルよりも急な減速）が必要な条件であるかどうかを判断する。この減速条件であるかどうかは、前方車両と自車両との車間距離、前方車両と自車両との相対速度、自車両および／または前方車両の車速、自車両および／または前方車両の加速度、自車両および／または前方車両の躍度、前方車両と自車両との車間時間、前方車両に対する衝突時間、のいずれか一つあるいはいくつかに基づいて判定される。減速が予測される条件である場合には、ステップ６からステップ７へ進み、通常追従制御とする。 Next, proceed to step 6 to determine whether a predetermined deceleration of the host vehicle (deceleration sharper than a certain level) is required. Whether or not this deceleration condition is met is determined based on one or several of the following: the distance between the host vehicle and the vehicle in front, the relative speed between the vehicle in front and the host vehicle, the speed of the host vehicle and/or the vehicle in front, the acceleration of the host vehicle and/or the vehicle in front, the jerk of the host vehicle and/or the vehicle in front, the time between the vehicle in front and the host vehicle, and the time to collision with the vehicle in front. If deceleration is predicted, proceed from step 6 to step 7 and normal tracking control is performed.

所定の減速が予測される条件でなければ、ステップ６からステップ８へ進み、ｅｃｏ追従制御を実行する。すなわち、ステップ５において算出された目標加速度atargetを実現するように自車両の加減速が制御される。 If the conditions are not such that the specified deceleration is predicted, the process proceeds from step 6 to step 8, and eco-friendly tracking control is executed. In other words, the acceleration and deceleration of the vehicle are controlled so as to achieve the target acceleration atarget calculated in step 5.

このように、図２の追従走行制御によれば、例えば高速道路の走行車線を走行しているような状況では、基本的にｅｃｏ追従制御によって追従走行がなされ、車間距離が極端に変動したような場合にのみ通常追従制御が選択される。前述したように、ｅｃｏ追従制御では、通常追従制御に比較して車間距離調整や車速のゆらぎによる加減速が抑制され、相対的に燃費が向上する。 In this way, according to the following cruise control of FIG. 2, when driving in a lane on a highway, for example, following cruise is basically performed using eco following control, and normal following control is selected only when the distance between vehicles fluctuates drastically. As mentioned above, with eco following control, the adjustment of the distance between vehicles and acceleration/deceleration due to fluctuations in vehicle speed are suppressed compared to normal following control, and fuel efficiency is relatively improved.

以上、この発明の一実施例を詳細に説明したが、この発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。 Although one embodiment of the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited to the above embodiment and various modifications are possible.

上述したｅｃｏ追従制御の式（２）では、自車両の車速データとしてそれまでの目標車速Vtargetを用いているが、自車両の車速データとして実車速を用いてもよい。例えば、通常は目標車速Vtargetを用い、実車速が目標車速Vtargetから大きく乖離している場合には目標車速Vtargetに代えて実車速を用いるようにしてもよい。 In the above-mentioned equation (2) for eco-friendly control, the previous target vehicle speed Vtarget is used as the vehicle speed data of the host vehicle, but the actual vehicle speed may be used as the vehicle speed data of the host vehicle. For example, the target vehicle speed Vtarget may be normally used, and when the actual vehicle speed significantly deviates from the target vehicle speed Vtarget, the actual vehicle speed may be used instead of the target vehicle speed Vtarget.

上記実施例ではｅｃｏ追従制御時の目標走行指標として目標車速を用いているが、前方車両と自車両との間の目標相対車速、目標加速度、あるいは、目標躍度、を目標走行指標として用いることもできる。 In the above embodiment, the target vehicle speed is used as the target driving index during eco-tracking control, but the target relative vehicle speed between the vehicle ahead and the vehicle itself, the target acceleration, or the target jerk can also be used as the target driving index.

また通常追従制御としては、上記の（１）式のような方式に限らず、他の方式による追従制御であってもよく、少なくとも前方車両と自車両との車間距離ないし車間時間あるいは衝突時間を考慮して自車両の目標走行指標を決定するものであればよい。 The normal tracking control is not limited to the method shown in formula (1) above, but may be a tracking control using other methods, as long as it determines the target driving index of the vehicle taking into account at least the inter-vehicle distance or inter-vehicle time or collision time between the vehicle ahead and the vehicle itself.

なお、本発明が対象とする追従走行制御は、ステアリング操作は運転者が行うものであってもよく、あるいは、前方車両ならびに車線の検出に基づき運転支援コントローラ４がアクチュエータを介して自動に操舵を行うものであってもよい。 In addition, the following cruise control that is the subject of the present invention may involve steering operations performed by the driver, or the driving assistance controller 4 may automatically steer via an actuator based on detection of the vehicle ahead and the lane.

また上記実施例の車両は、内燃機関１を走行駆動源としているが、本発明の追従走行制御は、ハイブリッド車両や電動車両であっても同様に適用することが可能である。 In addition, while the vehicle in the above embodiment uses an internal combustion engine 1 as a driving source, the following cruise control of the present invention can be similarly applied to hybrid vehicles and electric vehicles.

なお、前述した実施例では多数の情報取得センサ２を例示したが、本発明は、必ずしも全てのセンサを必要とするものではなく、前方車両の走行情報を取得するための少なくとも１つのセンサがあればよい。また、ＧＰＳシステム３も必ずしも必須ではない。 In the above-mentioned embodiment, a large number of information acquisition sensors 2 are exemplified, but the present invention does not necessarily require all of the sensors, and it is sufficient to have at least one sensor for acquiring driving information of the vehicle ahead. Also, the GPS system 3 is not necessarily required.

１…内燃機関
２…情報取得センサ
３…ＧＰＳシステム
４…運転支援コントローラ
５…エンジンコントローラ
６…ブレーキコントローラ 1... internal combustion engine 2... information acquisition sensor 3... GPS system 4... driving assistance controller 5... engine controller 6... brake controller

Claims

車両運転者の操作によらずに車両の加減速を制御して前方車両に追従する車両の制御方法であって、
前方車両の車速データと、自車両の車速データと、から自車両の目標車速を決定し、
この目標車速を実現するように自車両の加減速を制御する、
車両の制御方法において、
前方車両の車速データは前方車両の車速であり、自車両の車速データは、これまでの一定のサンプリング時間毎の自車両の目標車速であり、
上記前方車両の車速データと、上記前方車両の車速データのデータ数よりも多いデータ数の自車両の車速データと、の平均を、上記目標車速とし、
ここで、上記目標車速の周波数特性の中で目標とするカットオフ周波数よりも高周波側の成分が抑制されるように、前方車両の車速データのデータ数に対する自車両の車速データのデータ数の関係を設定する、
車両の制御方法。 A method for controlling a vehicle to follow a preceding vehicle by controlling acceleration and deceleration of the vehicle without the operation of a vehicle driver , comprising:
determining a target vehicle speed of the own vehicle from the vehicle speed data of the preceding vehicle and the vehicle speed data of the own vehicle;
Controlling the acceleration/deceleration of the host vehicle so as to realize the target vehicle speed .
1. A vehicle control method comprising:
The vehicle speed data of the forward vehicle is the vehicle speed of the forward vehicle, and the vehicle speed data of the host vehicle is the target vehicle speed of the host vehicle at each fixed sampling time up to now,
an average of the vehicle speed data of the forward vehicle and the vehicle speed data of the subject vehicle, the number of data being greater than the number of data of the vehicle speed data of the forward vehicle, is set as the target vehicle speed;
Here, a relationship between the number of data items of the vehicle speed data of the host vehicle and the number of data items of the vehicle speed data of the forward vehicle is set so that components on the high frequency side higher than a target cutoff frequency in the frequency characteristics of the target vehicle speed are suppressed.
How to control a vehicle.

上記カットオフ周波数を、運転者による車間距離設定に基づいて可変設定する、
請求項１に記載の車両の制御方法。 The cutoff frequency is variably set based on a vehicle distance setting by a driver.
The method for controlling a vehicle according to claim 1 .

請求項１に記載の車両の制御方法によって自車両の加減速を制御する第１の方式の追従走行を禁止する禁止条件が予め定められており、
この禁止条件が成立するときは、少なくとも前方車両と自車両との車間距離ないし車間時間あるいは衝突時間を考慮して自車両の加減速を制御する第２の方式の追従走行を行う、請求項１または２に記載の車両の制御方法。 a prohibition condition for prohibiting following-traveling of a first method for controlling acceleration/deceleration of the host vehicle by the vehicle control method according to claim 1 is determined in advance;
A vehicle control method as described in claim 1 or 2, wherein when the prohibition condition is satisfied, a second method of following driving is performed in which the acceleration/deceleration of the host vehicle is controlled taking into account at least the distance or time between the preceding vehicle and the host vehicle, or the collision time, between the preceding vehicle and the host vehicle.

上記禁止条件の成立は、前方車両と自車両との車間距離、前方車両と自車両との相対速度、自車両および／または前方車両の車速、自車両および／または前方車両の加速度、自車両および／または前方車両の躍度、前方車両と自車両との車間時間、前方車両に対する衝突時間、のいずれかに基づいて判定される、
請求項３に記載の車両の制御方法。 The satisfaction of the prohibition condition is determined based on any one of the following: a vehicle distance between the vehicle ahead and the host vehicle, a relative speed between the vehicle ahead and the host vehicle, a vehicle speed of the host vehicle and/or the vehicle ahead, an acceleration of the host vehicle and/or the vehicle ahead, a jerk of the host vehicle and/or the vehicle ahead, a time interval between the vehicle ahead and the host vehicle, and a collision time with the vehicle ahead.
The vehicle control method according to claim 3 .

車両運転者の操作によらずに車両の加減速を制御して前方車両に追従する車両の制御装置であって、
前方車両の車速データと、自車両の車速データと、から自車両の目標車速を決定し、
この目標車速を実現するように自車両の加減速を制御する、
車両の制御装置において、
前方車両の車速データは前方車両の車速であり、自車両の車速データは、これまでの一定のサンプリング時間毎の自車両の目標車速であり、
上記前方車両の車速データと、上記前方車両の車速データのデータ数よりも多いデータ数の自車両の車速データと、の平均を、上記目標車速とし、
ここで、上記目標車速の周波数特性の中で目標とするカットオフ周波数よりも高周波側の成分が抑制されるように、前方車両の車速データのデータ数に対する自車両の車速データのデータ数の関係が設定されている、
車両の制御装置。 A vehicle control device that controls the acceleration and deceleration of a vehicle to follow a vehicle ahead without the operation of a vehicle driver,
determining a target vehicle speed of the own vehicle from the vehicle speed data of the preceding vehicle and the vehicle speed data of the own vehicle;
Controlling the acceleration/deceleration of the host vehicle so as to realize the target vehicle speed .
In a vehicle control device,
The vehicle speed data of the forward vehicle is the vehicle speed of the forward vehicle, and the vehicle speed data of the host vehicle is the target vehicle speed of the host vehicle at each fixed sampling time up to now,
an average of the vehicle speed data of the forward vehicle and the vehicle speed data of the subject vehicle, the number of data being greater than the number of data of the vehicle speed data of the forward vehicle, is set as the target vehicle speed;
Here, the relationship between the number of data items of the vehicle speed data of the host vehicle and the number of data items of the vehicle speed data of the forward vehicle is set so that components on the high frequency side higher than a target cut-off frequency in the frequency characteristics of the target vehicle speed are suppressed.
Vehicle control device.