JP2006264571A - 追従停止制御装置及び追従停止制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】先行車の停止検出に基いて自車を減速停止する際に、減速度の増減変化を極力抑制し、ドライバ等に違和感を与えないようにして乗り心地を向上し、しかも、減速度の無駄な変化が極力発生しないようにする。
【解決手段】停止距離演算手段により自車１の現在の減速度に基く予想停止位置の前記先行車からの距離を予想停止車間距離としてくり返し算出し、判別手段により予想停止車間距離が先行車に近い所定の近限界停止車間距離から所定の遠限界停止車間距離までの許容範囲内か否かをくり返し判別し、前記許容範囲内の判別により自車１を現在の減速度に維持して減速し、前記許容範囲外の判別により予想停止車間距離が前記許容範囲内に入る新たな減速度を算出して自車１を前記新たな減速度で減速し、減速度の増減変化を極力抑制して自車１を追従停止制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、先行車の走行停止に追従して自車を減速停止する追従停止制御装置及び追従停止制御方法に関する。

従来、停止制御機能を有する追従走行システムを搭載した車両（自車）にあっては、停止制御を追従走行制御の延長として捕らえ、先行車が減速停止しても、目標車間距離と先行車の相対速度とに基づく自車の加減速度のフィードバック制御で目標車間距離を確保して自車を先行車に追従走行する追従制御アルゴリズムにより、自車の停止制御も行なっている。

具体的には、先行車の停止検出に基づき、通常の追従走行制御から追従停止制御に移行して自車の追従停止制御装置を作動するが、実際には、この制御装置により、追従走行制御の場合と同様の制御により、先行車の停止位置から設定した目標停止車間距離手前の位置（先行車停止時車間距離）に自車が停止するための減速度をくり返し算出し、自車を時々刻々の最新の減速度で減速して停止している。

この場合、先行車と追従車（自車）との車間距離及び両車の車速は、例えば図４に示すように変化する。この図４において、Ａ１、Ａ２は目標車間距離、実車間距離の時間変化の特性線、Ｂ１、Ｂ２は先行車、自車の車速の時間変化の特性線であり、ｔｓが先行車の停止タイミング、ｔｅがｔｓからの減速制御による自車の停止タイミングである。

そして、ｔｓ〜ｔｅの自車の減速度については、減速中の乗り心地が悪くならないようにするため、例えば、先行車停止時車間距離と自車移動量とから時々刻々の減速度を算出すること等が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

なお、「減速度」は単位時間当たりの減速量（負の加速度）であって、［ｋｍ／ｈ^２］、［ｍ／ｓ^２］等の時間の−２乗の単位（次元）である。

特許３５９６４９３号公報（［請求項１］、段落［０００７］、［００１３］、図１）

前記従来のように一律に決定された所定の目標停止車間距離に基いて自車の時々刻々の減速度を算出し、その減速度で自車を目標停止車間距離の位置ぴったりに減速停止しようとすると、制御の応答特性等に基いて時々刻々の減速度に過不足が生じることから、実際には、減速度が小刻みに増減変化して停止時の車両挙動がドライバ自身の運転行動（制動停止操作）による制動停止の車両挙動からかけ離れたものとなり、ドライバ等に違和感を与え、乗り心地が極めて悪い問題がある。しかも、目標停止位置に正確に（ぴったりと）停止することができないのは勿論（実際には図３からも明らかなように先行車のかなり手前で停止する）、減速度の無駄な変化（可変制御）が頻発する問題もある。

本発明は、先行車の停止検出に基いて自車を減速停止する際に、減速度の増減変化を極力抑制し、ドライバ等に違和感を与えないようにして乗り心地を向上し、しかも、減速度の無駄な変化が極力発生しないようにすることを目的とする。

上記した目的を達成するために、本発明の追従停止制御装置は、自車の現在の減速度に基く予想停止位置の先行車からの距離を予想停止車間距離としてくり返し算出する停止距離演算手段と、前記予想停止車間距離が前記先行車に近い所定の近限界停止車間距離から所定の遠限界停止車間距離までの許容範囲内か否かをくり返し判別する判別手段と、前記判別手段の前記許容範囲内の判別により自車を前記現在の減速度に維持して減速し、前記判別手段の前記許容範囲外の判別により前記予想停止車間距離が前記許容範囲内に入る新たな減速度を算出して自車を前記新たな減速度で減速する減速制御手段とを備えたことを特徴としている（請求項１）。

さらに、本発明の追従停止制御装置においては、前記の減速制御手段が、予想停止車間距離が近限界停止車間距離より短くなる許容範囲外の判別時に、前記予想停止車間距離が前記近限界停止車間距離になる減速度を新たな減速度として算出し、前記予想停止車間距離が遠限界停止車間距離より長くなる許容範囲外の判別時に、前記予想停止車間距離が前記遠限界停止車間距離になる減速度を新たな減速度として算出することも特徴としている（請求項２）。

つぎに、本発明の追従停止制御方法は、自車の現在の減速度に基く予想停止位置の前記先行車からの距離を予想停止車間距離としてくり返し算出し、前記予想停止車間距離が前記先行車に近い所定の近限界停止車間距離から所定の遠限界停止車間距離までの許容範囲内か否かをくり返し判別し、前記許容範囲内の判別により自車を前記現在の減速度に維持して減速し、前記許容範囲外の判別により前記予想停止車間距離が前記許容範囲内に入る新たな減速度を算出して自車を前記新たな減速度で減速することを特徴としている（請求項３）。

まず、請求項１、３の構成によれば、先行車の停止を検出したときに、従来のように目標停止車間距離を一律に設定してこの停止車間距離の位置に停止制御するよう自車を減速するのでなく、先行車から順の近限界停止車間距離、遠限界停止車間距離を設定し、両限界停止車間距離間を自車の減速停止位置の許容範囲とし、この許容範囲内に停止制御するように自車を減速するため、自車の目標停止位置に余裕を持たせることができ、自車の減速度の増減変化が少なくなって極力抑制され、ドライバ等に違和感を与えないようにして乗り心地を向上することができ、しかも、減速度の無駄な変化が極力発生しないようにすることができ、追従停止制御特性を著しく向上することができる。

さらに、請求項２の構成によれば、現在の減速度では自車が許容範囲外の位置に停止することになると予想されるときに、予想停止車間距離が近限界停止車間距離より短くなり、自車の予想停止位置が近限界停止車間距離より先行車に近い位置になるときは、自車が近限界停止車間距離の位置に停止する減速度に制御し、予想停止車間距離が遠限界停止車間距離より長くなり、自車の予想停止位置が遠限界停止車間距離の位置よりさらに先行車から離れた位置になるときは、自車が遠限界停止車間距離の位置に停止する減速度に制御するため、自車の減速度の変化が一層少なくなり、乗り心地がさらに向上し、しかも、減速度の無駄な変化を一層抑制することができ、追従停止制御特性を一層向上することができる。

つぎに、本発明をより詳細に説明するため、その一実施形態について、図１〜図３にしたがって詳述する。

図１は先行車（図示せず）に追従走行する自車１の追従停止制御装置のブロック図、図２は図１の動作説明用のフローチャート、図３は動作説明図であり、自車１は停止制御機能を有する追従走行システムを搭載する。

そして、図１において、２はレーザレーダ、ミリ波レーダ等からなる周知の測距センサであり、先行車と自車１との時々刻々の車間距離を検出し、この車間距離及びその時間変化から求まる先行車の時々刻々の相対速度を出力する。

３は車輪速センサからなる車速センサであり、自車１の時々刻々の自車速を検出して出力する。４は自車１の各種の操作スイッチからなる操作スイッチ部、５は測距センサ２、車速センサ３を除く自車１の状態監視の種々のセンサからなるセンサ部である。

６はマイクロコンピュータ構成のＥＣＵが形成する追従走行システムの車間距離制御部であり、測距センサ２の時々刻々の車間距離、相対速度、車速センサ３の時々刻々の自車速及び操作スイッチ部４、センサ部５の各種のオン／オフ信号や検出信号を取り込み、追従停止制御を含む追従走行制御のプログラムを実行し、つぎに説明する停止距離演算手段、判別手段、減速制御手段を含む追従走行制御の各種手段を形成する。

（１）停止距離演算手段
この手段は、先行車の停止検出後、自車１の現在の減速度に基く予想停止位置の先行車からの距離を予想停止車間距離としてくり返し算出する。

具体的には、先行車の停止は、測距センサ２から得られる相対速度と車速センサ３の自車速とにより、時々刻々の先行車の車速Ｖｐを検出し、この先行車の車速Ｖｐが設定された先行車停止判定車速Ｖｐ＿ｓｔｏｐ未満となることから停止と判定して検出する。

そして、先行車の停止を検出すると、自車１が現在の減速度で減速して停止する位置（予測停止位置）を先行車からの距離として求めた場合の自車１の予想停止車間距離Ｄｓｔｏｐ＿ｅｓｔ［ｋ］を、つぎの（ａ）式の演算から算出する。

Ｄｓｔｏｐ＿ｅｓｔ［ｋ］＝Ｄ［ｋ］−Ｖｓ［ｋ］^２／（２×Ａｒｅｆ［ｋ−１］）…（ａ）式

なお、前記（ａ）式において、ｋはプログラムのくり返し回数でもある時刻の変数であり、…、ｋ−１（前回）、ｋ（今回）、ｋ＋１（次回）、…に変化する。

また、Ａｒｅｆ［ｋ−１］は自車１の現在指令中の減速度（換言すれば前回（ｋ−１））に設定された最新の減速度、Ｄ［ｋ］は測距センサ２から得られる現在の実測の車間距離、Ｖｓ［ｋ］は車速センサ３から得られる現在の自車速である。

（２）判別手段
この手段は、前記（ａ）式の演算によって算出した予想停止車間距離Ｄｓｔｏｐ＿ｅｓｔ［ｋ］が先行車に近い所定の近限界停止車間距離ｄｅｆＤｓｔｏｐＮｅａｒから、この近限界停止車間距離ｄｅｆＤｓｔｏｐＮｅａｒより遠い所定の遠限界停止車間距離ｄｅｆＤｓｔｏｐＦａｒまでの許容範囲内か否かをくり返し判別する。

ここで、近限界停止車間距離ｄｅｆＤｓｔｏｐＮｅａｒ、遠限界停止車間距離ｄｅｆＤｓｔｏｐＦａｒは、自車１が安全に停止する条件下で実験等によって設定され、従来の目標停止車間距離より短、長の適当な距離であってよく、また、近限界停止車間距離ｄｅｆＤｓｔｏｐＮｅａｒを従来の目標停止車間距離に、遠限界停止車間距離ｄｅｆＤｓｔｏｐＦａｒをそれより離れた距離にしてもよい。

（３）減速制御手段
この手段は、判別手段の許容範囲内の判別により自車を現在の減速度に維持して減速し、判別手段の前記許容範囲外の判別により（ａ）式の予想停止車間距離Ｄｓｔｏｐ＿ｅｓｔ［ｋ］が前記許容範囲内に入る新たな減速度を算出して自車１をその新たな減速度で減速する。

具体的には、現在の減速度Ａｒｅｆ［ｋ−１］で減速すると、ｄｅｆＤｓｔｏｐＮｅａｒ≦Ｄｓｔｏｐ＿ｅｓｔ［ｋ］≦ｄｅｆＤｓｔｏｐＦａｒになると判別したときは、今回の減速度Ａｒｅｆ［ｋ］を現在の減速度Ａｒｅｆ［ｋ−１］（前回の減速度Ａｒｅｆ［ｋ−１］）に維持し、図１のブレーキ制御部７に、今回の指令減速度Ａｒｅｆ［ｋ］として減速度Ａｒｅｆ［ｋ−１］を与える。

一方、現在の減速度Ａｒｅｆ［ｋ−１］で減速すると、Ｄｓｔｏｐ＿ｅｓｔ［ｋ］＞ｄｅｆＤｓｔｏｐＦａｒもしくはＤｓｔｏｐ＿ｅｓｔ［ｋ］＜ｄｅｆＤｓｔｏｐＮｅａｒになると判別したときは、ｄｅｆＤｓｔｏｐＮｅａｒ≦Ｄｓｔｏｐ＿ｅｓｔ［ｋ］≦ｄｅｆＤｓｔｏｐＦａｒにするため、例えば前記許容範囲内に基準停止車間距離ｄｅｆＤｓｔｏｐＳｔａｎｄ（ｄｅｆＤｓｔｏｐＮｅａｒ＜ｄｅｆＤｓｔｏｐＳｔａｎｄ＜ｄｅｆＤｓｔｏｐＦａｒ）を設定しておき、予想停止車間距離Ｄｓｔｏｐ＿ｅｓｔ［ｋ］が基準停止車間距離ｄｅｆＤｓｔｏｐＳｔａｎｄになる新たな減速度を（ａ）式から算出し、その新たな減速度を今回の減速度Ａｒｅｆ［ｋ］とし、ブレーキ制御部７に、今回の指令減速度として、算出した新たな減速度Ａｒｅｆ［ｋ］を与えるようにしてもよいが、この実施形態においては、減速度の変化をより少なくするため、今回の減速度Ａｒｅｆ［ｋ］をつぎに説明するように設定する。

すなわち、現在の減速度Ａｒｅｆ［ｋ−１］で減速すると、予想停止車間距離Ｄｓｔｏｐ＿ｅｓｔ［ｋ］が近限界停止車間距離ｄｅｆＤｓｔｏｐＮｅａｒより短くなる（Ｄｓｔｏｐ＿ｅｓｔ［ｋ］＜ｄｅｆＤｓｔｏｐＮｅａｒ）と判別したときは、最も少ない減速度の変化（変更）で予想停止車間距離Ｄｓｔｏｐ＿ｅｓｔ［ｋ］が前記許容範囲に入る新たな減速度として、予想停止車間距離Ｄｓｔｏｐ＿ｅｓｔ［ｋ］が近限界停止車間距離ｄｅｆＤｓｔｏｐＮｅａｒになる減速度を（ａ）式から算出し、その新たな減速度を今回の減速度Ａｒｅｆ［ｋ］に設定してブレーキ制御部７に与える。

また、現在の減速度Ａｒｅｆ［ｋ−１］で減速すると、予想停止車間距離Ｄｓｔｏｐ＿ｅｓｔ［ｋ］が遠限界停止車間距離ｄｅｆＤｓｔｏｐＦａｒより長くなる（Ｄｓｔｏｐ＿ｅｓｔ［ｋ］＞ｄｅｆＤｓｔｏｐＦａｒ）と判別したときは、最も少ない減速度の変化（変更）で予想停止車間距離Ｄｓｔｏｐ＿ｅｓｔ［ｋ］が前記許容範囲に入る新たな減速度として、予想停止車間距離Ｄｓｔｏｐ＿ｅｓｔ［ｋ］が遠限界停止車間距離ｄｅｆＤｓｔｏｐＦａｒになる減速度を（ａ）式から算出し、その新たな減速度を今回の減速度Ａｒｅｆ［ｋ］に設定してブレーキ制御部７に与える。

つぎに、図１の８はスロットル制御部であり、例えば先行車走行中の車間距離制御部６の追従走行制御により、設定された目標車間距離と先行車の相対速度とに基づく自車の加減速度のフィードバック制御にしたがって指令加速度が与えられ、自車１がその指令加速度になるようにスロットルアクチュエータ９を制御して（エンジン）スロットル開度を調整する。１０はブレーキアクチュエータであり、自車１が車間距離制御部６の指令減速度で減速するように、ブレーキ制御部７の制御にしたがってブレーキシリンダ圧等を調整する。

以上の構成に基く図２のステップＳ１〜ステップＳ７の追従停止制御により、自車１はつぎに説明するようにして走行、停止する。

まず、ステップＳ１において、先行車の車速Ｖｐが設定された先行車停止判定車速Ｖｐ＿ｓｔｏｐ未満になって先行車の停止を検出するまでは、ステップＳ１からステップＳ２に移行し（すなわち、ステップＳ２の追従走行制御を継続して行ない）、このステップＳ２により車間距離制御部６の前記の加減速度のフィードバック制御にしたがって、制御部７、８に指令減速度、指令加速度が選択的に与えられ、自車速に応じて目標車間距離を確保して先行車に追従走行するように、自車１が加減速制御される。

つぎに、ステップＳ１において、先行車の停止を検出すると、ステップＳ１からステップＳ３に移行し（すなわち、ステップＳ２の追従走行制御を終了して追従停止制御を開始し）、車間距離制御部６の停止距離演算手段により、自車１が現在の減速度で減速して停止する予想停止車間距離Ｄｓｔｏｐ＿ｅｓｔ［ｋ］を、前記（ａ）式の演算から算出する。

さらに、ステップＳ４に移行し、車間距離制御部６の判別手段により、予想停止車間距離Ｄｓｔｏｐ＿ｅｓｔ［ｋ］が、ｄｅｆＤｓｔｏｐＮｅａｒ≦Ｄｓｔｏｐ＿ｅｓｔ［ｋ］≦ｄｅｆＤｓｔｏｐＦａｒの許容範囲内になるか否かを判別する。

そして、許容範囲内になるときは、ステップＳ４からステップＳ５に移行し、車間距離制御部６の減速制御手段により、今回の減速度Ａｒｅｆ［ｋ］を前回の減速度Ａｒｅｆ［ｋ−１］に維持し、ブレーキ制御部７に、今回の指令減速度Ａｒｅｆ［ｋ］として、前回と同じ減速度Ａｒｅｆ［ｋ−１］を与え、自車１の同じ減速度での減速を継続する。

一方、許容範囲外になるときは、ステップＳ４からステップＳ６に移行する。

そして、減速制御手段により、Ｄｓｔｏｐ＿ｅｓｔ［ｋ］＜ｄｅｆＤｓｔｏｐＮｅａｒであれば、予想停止車間距離Ｄｓｔｏｐ＿ｅｓｔ［ｋ］が近限界停止車間距離ｄｅｆＤｓｔｏｐＮｅａｒになる減速度を（ａ）式から算出し、その新たな減速度を今回の減速度Ａｒｅｆ［ｋ］に設定してブレーキ制御部７に与え、Ｄｓｔｏｐ＿ｅｓｔ［ｋ］＞ｄｅｆＤｓｔｏｐＦａｒであれば、予想停止車間距離Ｄｓｔｏｐ＿ｅｓｔ［ｋ］が遠限界停止車間距離ｄｅｆＤｓｔｏｐＦａｒになる減速度を（ａ）式から算出し、その新たな減速度を今回の減速度Ａｒｅｆ［ｋ］に設定してブレーキ制御部７に与え、減速度の増減変化を極力抑制して予想停止車間距離Ｄｓｔｏｐ＿ｅｓｔ［ｋ］が許容範囲内の距離になるように、自車１を減速する。

そして、自車１が停止するまでは、ステップＳ５、Ｓ６からステップＳ７を介してステップＳ３に戻り、自車１が停止するまでステップＳ３から処理をくり返し、自車速から自車１の停止を検出すると追従停止制御を終了して自車１を停止状態に維持する。

したがって、先行車ＴＧの停止検出に基く追従停止制御の際に、予想停止車間距離Ｄｓｔｏｐ＿ｅｓｔ［ｋ］が図３に示す近限界停止車間距離ｄｅｆＤｓｔｏｐＮｅａｒと遠限界停止車間距離ｄｅｆＤｓｔｏｐＦａｒで設定された許容範囲内になるように自車１を減速して停止することができ、この場合、自車１の目標停止位置に余裕を持たせることができるため、自車１の減速度の増減変化が従来制御より少なくなって極力抑制され、ドライバの運転行動に近い停止制御、すなわち、先行車の停止を確認すると、停止位置（車間距離）を定め、その位置に向けて一定減速度で減速する停止制御に近い停止制御で停止することができる。

そのため、ドライバ等に違和感を与えないようにして乗り心地を向上することができ、しかも、減速度の無駄な変化が極力発生しないようにすることができ、追従停止制御特性を著しく向上することができる。

さらに、この実施形態においては、自車１の予想停止位置が近限界停止車間距離ｄｅｆＤｓｔｏｐＮｅａｒより先行車に近い位置になるときは、自車１が近限界停止車間距離ｄｅｆＤｓｔｏｐＮｅａｒの位置に停止する減速度に制御され、遠限界停止車間距離ｄｅｆＤｓｔｏｐＦａｒでの位置よりさらに先行車から離れた位置になるときは、自車１が遠限界停止車間距離ｄｅｆＤｓｔｏｐＦａｒの位置に停止する減速度に制御されるため、自車１の減速度の変化が、前記の基準停止車間距離ｄｅｆＤｓｔｏｐＳｔａｎｄの位置に停止するようにする場合等より一層少なくなり、乗り心地がさらに向上し、しかも、減速度の無駄な変化を一層抑制することができ、追従停止制御特性を一層向上することができる。

そして、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能であり、例えば、測距センサ２の代わりに、あるいは測距センサ２とともに、ＣＣＤ単眼カメラ等の撮像手段を搭載し、この撮像手段の自車前方の撮影画像の画像処理によって先行車を認識するような場合にも、本発明を同様に適用することができる。

そして、車間距離制御部６の構成、処理手順等が前記実施形態と異なっていてもよいのは勿論である。

ところで、車両１の装備部品数を少なくするため、例えばセンサ２、３等を他の制御のセンサ等に兼用する場合にも適用することができる。

この発明の一実施形態のブロック図である。 図１の動作説明用のフローチャートである。 図１の追従停止制御の動作説明図である。 従来例の説明図である。

符号の説明

１ 自車
６ 車間距離制御部

Claims (3)

1. 先行車の停止検出に基づき、前記先行車に追従して自車を減速停止する追従停止制御装置において、
   自車の現在の減速度に基く予想停止位置の前記先行車からの距離を予想停止車間距離としてくり返し算出する停止距離演算手段と、
   前記予想停止車間距離が前記先行車に近い所定の近限界停止車間距離から所定の遠限界停止車間距離までの許容範囲内か否かをくり返し判別する判別手段と、
   前記判別手段の前記許容範囲内の判別により自車を前記現在の減速度に維持して減速し、前記判別手段の前記許容範囲外の判別により前記予想停止車間距離が前記許容範囲内に入る新たな減速度を算出して自車を前記新たな減速度で減速する減速制御手段とを備えたことを特徴とする追従停止制御装置。
2. 請求項１記載の追従停止制御装置において、
   減速制御手段は、予想停止車間距離が近限界停止車間距離より短くなる許容範囲外の判別時に、前記予想停止車間距離が前記近限界停止車間距離になる減速度を新たな減速度として算出し、前記予想停止車間距離が遠限界停止車間距離より長くなる許容範囲外の判別時に、前記予想停止車間距離が前記遠限界停止車間距離になる減速度を新たな減速度として算出することを特徴とする追従停止制御装置。
3. 先行車の停止検出に基づき、前記先行車に追従して自車を減速停止する追従停止制御方法において、
   自車の現在の減速度に基く予想停止位置の前記先行車からの距離を予想停止車間距離としてくり返し算出し、
   前記予想停止車間距離が前記先行車に近い所定の近限界停止車間距離から所定の遠限界停止車間距離までの許容範囲内か否かをくり返し判別し、
   前記許容範囲内の判別により自車を前記現在の減速度に維持して減速し、前記許容範囲外の判別により前記予想停止車間距離が前記許容範囲内に入る新たな減速度を算出して自車を前記新たな減速度で減速することを特徴とする追従停止制御方法。

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