JP2007112231A - 走行制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】減速走行制御において、適切な目標減速度の設定による、追突や不必要に強い制動力による危機感や不安感の解消を図る。
【解決手段】減速度設定部６３は、目標減速度α_a'を、車速V_aに応じた所定の目標車間距離lを確保すること、自車速V_aを先行車速V_fまで落とすこと、および、自車と先行車とは、仮にともに現在の減速度を維持したとき同時に停止することを条件として満たすように構成された関係式から導く。この関係式は、自車の速度V_a、車間距離L、目標車間距離l、先行車の速度V_fおよび先行車の減速度α_fと、自車の減速度α_a'との間の対応関係を示す。制動指示部６５は、この目標減速度α_a'に基づいて、ブレーキ駆動部３ｂ、スロットルバルブ１ａに対して指示を送り、これによって減速を制御する。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両に搭載される走行制御装置に係り、特に、走行車両における先行車両に対する減速制御に関する。

従来より、先行車の減速に合わせて自動的に自車を減速させる走行制御装置が知られている。特許文献１に開示された追突防止装置は、車列に割り込んできた先行車の相対速度と車間距離とから目標減速度を算出し、この目標減速度に基づいてブレーキを制御する。また、特許文献２に開示された走行制御装置は、走行制御での減速中、目標減速度が所定値を超えないように設定する。
特許第２９７９７０７号公報 特開平１１−１１２７３号公報

上記のような従来の走行制御装置では、それぞれ、所定の条件が設定されて目標減速度が算出されるが、必ずしも適切な値が算出されるとはいえない。その結果、ドライバや同乗者に、追突や不必要に強い制動力による危機感や不安感を抱かせることがある。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、減速走行制御において、適切な目標減速度の設定による乗員の危機感等の解消を図ることである。

かかる課題を解決するために、本発明は、車両に搭載され、目標減速度に応じて車両の減速を制御する走行制御装置を提供する。この走行制御装置は、車速センサと、プレビューセンサと、先行車情報生成部と、減速度設定部とを有する。車速センサは、自車の速度を検出し、プレビューセンサは、先行車との間の車間距離を検出する。先行車情報生成部は、自車の速度および車間距離に基づいて、先行車の速度を特定する。自車が先行車より速い場合に、減速度設定部は、自車の速度、車間距離、所定の目標車間距離および先行車の速度に基づいて、所定の対応関係における出力として自車の減速度を得る。減速度設定部は、得られた減速度を上記目標減速度として設定する。上記所定の対応関係は、所定の目標車間距離を確保すること、自車の速度を先行車の速度まで落とすこと、および、自車と先行車とは現在の減速度を維持したとき同時に停止することの条件を満たすように構成されている。

本発明において、目標車間距離更新部をさらに有することが好ましい。すなわち、この目標車間距離更新部は、目標減速度の設定に用いられる上記所定の目標車間距離を、検出された自車の速度の減少に応じて減少させる。

本発明によると、減速（制動）制御において、所定の目標車間距離を確保しつつ自車の速度を先行車の速度まで落とし、かつ、自車と先行車とは、仮にともに現在の減速度を維持したとき同時に停止するように、目標減速度が設定されるため、従来生じることがあった追突についての乗員の危機感を解消するとともに、従来生じることがあった不必要に強い制動力から生じる不安感を解消することができる。

図１は、本実施形態に係る走行制御装置６が搭載された車両の概略構成を示す図である。この車両は、四輪駆動車であり、前後左右の四輪すべてを駆動する。本車両は、ブレーキ装置３と、走行制御装置６とによって、先行車に追従するよう減速を制御することが可能である。走行制御装置６は、この際の目標減速度の設定に特徴を有する。

駆動源であるエンジン１には、吸入空気量を調節するスロットルバルブ１ａが設けられており、このスロットルバルブ１ａは所定のアクチュエータを有する。ドライバによるアクセルペダルの踏込量等に応じた制御信号が走行制御装置６で生成され、この制御信号に応じてアクチュエータが動作することによりスロットルバルブ１ａの開度が調節される。そして、この開度に応じた、燃料を含む空気がエンジン１に吸入される。エンジン１による動力は、図示しないディファレンシャル機構を介して前輪側および後輪側の車軸（駆動軸）へとそれぞれ伝達される。各車軸に伝達された動力はそれぞれ車輪２に駆動トルクを生じさせ、これにより、各車輪２に駆動力が付加される。

ブレーキ装置３は、主として、ブレーキ機構３ａと、ブレーキ駆動部３ｂと、ブレーキ制御部３ｃとから構成される。ブレーキ機構３ａは、車輪２毎に設けられており、例えば、マスターシリンダ、ホイールシリンダ、ディスクロータ、キャリパおよびブレーキパッド等から構成された周知の油圧式ブレーキ機構である。個々のブレーキ機構３ａは、ブレーキパッドをディスクロータに押圧することにより、摩擦力に応じたブレーキトルクを車輪２に与え、制動力を生じさせる。すなわち、マスターシリンダに接続されたブレーキペダルがドライバによって踏み込まれると、ブレーキフルードがマスターシリンダからブレーキ駆動部３ｂを経由して各ホイールシリンダに圧達される。このホイールシリンダに供給されるフルード圧により、キャリパがブレーキパッドをディスクロータに押圧し、ブレーキトルクが車輪２に生じる。

ブレーキ駆動部３ｂは、一般に、ハイドロリックコントロールユニットと呼ばれており、モータ、ソレノイドバルブ、リザーバ等から構成される。このブレーキ駆動部３ｂは、フルード通路を介して、各ブレーキ機構３ａのホイールシリンダおよびマスターシリンダにそれぞれ接続されている。ブレーキ駆動部３ｂは、ブレーキペダルの踏込量にかかわらず、走行制御装置６からの制御信号に基づいて自動的にブレーキ機構３ａを動作させることが可能である。

ブレーキ制御部３ｃは、ブレーキ機構３ａが動作したときに、アンチロックブレーキを行うか否かを判断する。ブレーキ制御部３ｃには、各車輪２の車輪速に応じて自車の速度V_aを検出する車速センサ４が接続されており、アンチロックブレーキを行うか否かの判断のため、車速センサ４から検出信号が入力される。ブレーキ制御部３ｃは、アンチロックブレーキを行う場合には、増圧、保持および減圧のうちのいずれかの油圧モードを選択する。この選択されたモードに応じた制御信号がブレーキ駆動部３ｂに出力される。一方、アンチロックブレーキを行わない場合には、通常ブレーキモードに応じた制御信号がブレーキ駆動部３ｂに出力される。通常ブレーキモードでは、ブレーキペダルの踏込量、または、後述する走行制御装置６からの制御信号等に応じて、ブレーキ駆動部３ｂが動作する。

プレビューセンサ５は、先行車と自車との間の車間距離Ｌを検出するセンサであり、ここでは、一対のＣＣＤカメラおよび画像処理系で構成された周知のステレオ画像処理装置である。このステレオ画像処理装置は、各ＣＣＤカメラから得られた一対の画像データに基づいて距離データを算出する。距離データでは、画像データによって規定される二次元領域上の位置と、この位置に写し出された対象物までの距離（または視差）とが対応付けられており、車両前方における対象物までの距離の分布が表される。プレビューセンサ５は、この距離データに基づいて、先行車の位置を三次元空間上で認識した上で、車間距離Ｌを検出する。なお、このプレビューセンサ５と同等の機能は、単眼カメラ、レーザレーダ、ミリ波レーダ等を単独で用い、また、これらを併用することにより実現することが可能である。

走行制御装置６は、主として、マイクロコンピュータからなり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等から構成される。走行制御装置６は、ＲＯＭに記憶された走行制御プログラムに従って、自車と先行車との車間距離が目標車間距離となるように、走行制御に関する演算を行い、これによって、先行車に追従した自動走行が行われる。このような演算を行うため車速センサ４およびプレビューセンサ５からの検出値が入力されており、この演算結果に応じた制御信号がスロットルバルブ１ａまたはブレーキ駆動部３ｂに出力される。

図２は、走行制御装置６の特に減速制御に係る主な構成を示すブロック図である。上述のように、走行制御装置６はマイクロコンピュータからなる。ここで実行される減速制御に係るプログラムは、主に、目標車間距離更新部６１と、先行車情報生成部６２と、減速度設定部６３と、ブレーキトルク対応マップ６４と、制動指示部６５とを有する。目標車間距離更新部６１は、車速センサ４により検出された自車の速度V_a（四輪についての平均等）に基づいて目標車間距離lを設定する。関数l(V_a)は、この自車速V_aの単調増加関数であり（数式１）、すなわち、自車速V_aの減少（増加）に伴って目標車間距離lは減少（増加）する。この関数l(V_a)の形は、交通流調査等によって得られたデータに基づいて定めることが可能である。

先行車情報生成部６２は、車速センサ４により検出される自車速V_aとプレビューセンサ５により検出される車間距離Lとに基づいて、自車に対する先行車の相対速度V_faを算出する。すなわち、相対速度V_faは、時刻ｔにおける車間距離Lと時刻（t+Δt）における車間距離(L+ΔL）とから、単位時間当たりの車間距離の変化（=ΔL/Δt）として求めることが可能である。相対速度V_faが正の場合には、自車が先行車から離れていくことを意味し、このV_faが負の場合には、自車が先行車に近づいていくことを意味する。減速度設定部６３は、自車速V_aと相対速度V_faと車間距離Lと目標車間距離lを次の数式２に代入することによって自車の目標減速度α_a'を算出する。

すなわち、同数式に示すように、自車の目標減速度α_a'は、自車速V_aと相対速度V_faとの積を、車間距離Lから目標車間距離lを引いたものを２倍したもので割り、これにマイナスを付したものとして算出される。ブレーキトルク対応マップ６４は、目標減速度α_a'とブレーキトルクとの対応関係を予め記述したマップであり、この対応関係は実験やシミュレーションを通じて設定される。制動指示部６５は、このマップ６４を参照して、算出された目標減速度α_a'に対応するブレーキトルクを特定し、ブレーキ駆動部３ｂに対してこのブレーキトルクを指示する制御信号を出力する。また、制動指示部６５は、同様に、スロットルバルブ１ａの開度を指示する。

図３はこれらの減速制御を含む走行制御の手順を示すフローチャートである。走行制御装置６は、この走行制御プログラムを所定間隔毎に呼び出し実行する。特にステップ３〜９が減速制御に関わる。まず、ステップ１において、先行車追従モードであるか否か、つまり、通常モードに０、先行車追従モードに１が対応するモードフラグがいずれの値であるかが判定される。先行車追従モードは、ドライバ自身の操作によって車速を調整する通常モードとは異なり、先行車に追従して車速を自動的に調整するモードである。これら２つのモードは、ドライバが所定の操作スイッチによって適宜選択する。ステップ１において否定判定された場合、すなわち、通常モードが選択されている場合には、ステップ２に進む。一方、ドライバによって先行車追従モードが選択されると、このモードが解除されるまで、すなわち、次に通常モードが選択されるまで、このステップ１で肯定判定され、ステップ３に進む。

ステップ１で通常モードが選択されている場合には、ステップ２において通常の制御が行われる。走行制御装置６は、ドライバのアクセルペダルの操作量に基づいて、スロットルバルブ１ａの開度を設定し、この設定量に応じた制御信号をスロットルバルブ１ａに向けて出力する。また、ブレーキ装置３は、ドライバのブレーキペダルの操作量に応じて各車輪２に対しブレーキトルクを付加する。これらの後、本ルーチンを抜ける。

追従モードが選択されている場合には、まず、ステップ３において、プレビューセンサ５による車間距離Lの検出値が読み込まれ、ステップ４において、上述のようにこの車間距離Lの時間微分として、相対速度V_faが算出される。具体的には、本処理の前回実行時であるΔt秒前に読み込まれた車間距離（L-ΔL）と、今回読み込まれた車間距離Lとから相対速度V_faが算出される。ステップ５においては、車速センサ４による自車速V_aの検出値が読み込まれ、ステップ６において、この自車速V_aに基づいて目標車間距離lが算出される（上記数式１）。ステップ７においては、減速を行うか否かが判断される。具体的には、自車が先行車に接近しているか否か、すなわち、相対速度V_faが負であるか否か、また、車間距離Lが目標車間距離lに対して適正であるか否か等が判断される。ステップ７で肯定判定され、減速が必要である場合には、ステップ８に進み、また、ステップ７で否定判定され、減速が必要でない場合には、ステップ１０に進む。

ステップ７での判断に基づいて減速される場合には、ステップ８において、ステップ３で読み込まれた車間距離Lと、ステップ４で算出された相対速度V_faと、ステップ５で読み込まれた自車速V_aと、ステップ６で算出された目標車間距離lとが、上記数式２に代入されて、自車の目標減速度α_a'が算出される。この減速度α_a'については後に詳述するが、仮に、自車が先行車より目標車間距離l手前の地点で追いついたとき、この地点で、先行車速V_fに対応した速度（≒V_a）となるような値が設定される。ステップ９においては、この算出された減速度α_a'に応じた制動力が付加されるよう減速制御が行われる。具体的には、この減速度α_a'に応じたブレーキトルクを指示する制御信号がブレーキ駆動部３ｂに出力されるとともに、スロットルバルブ１ａにも所定の制御信号が出力される。これにより、スロットルバルブ１ａが閉弁してエンジン１の出力が低下されつつ、ブレーキ駆動部３ｂがブレーキ機構３ａを動作させて車輪２に所定のブレーキトルクが付加される。これらの後、本ルーチンを抜ける。

ステップ７での判断に基づいて減速されない場合には、ステップ１０において、スロットルバルブ１ａを制御して自車を加速する。すなわち、車間距離Lが目標車間距離lに近づいていくようにスロットルバルブ１ａの開度が調整される。この後、本ルーチンを抜ける。

走行制御装置６は、特に、目標減速度α_a'の算出のため用いた数式２および同数式を導出する際に想定した条件等に特徴を有する。このα_a'によって、追突に対する危険感を解消することができるとともに、減速制御の初期段階における不必要に強い制動力を抑えることができる。

以下、この目標減速度α_a'の導出原理および上記した効果の根拠等について順次詳述する。図４は、先行車を間近にして自車が減速する状況を示す図である。車速V_aの自車が減速度α_a（正の値、負の加速度）で減速したとき、t秒後における自車の速度V_aおよび位置x_aは、次に示す数式３，４の関係を満たす。

同様に、車速V_fの先行車が減速度α_fで減速したとき、t秒後における先行車の速度V_fおよび位置x_fは、次の数式５，６の関係を満たす。

ここで、先行車の減速度α_fを無視して、先行車から目標車間距離l手前の地点において自車と先行車とが同じ速度になるという条件、すなわち、次の数式７，８を満足する減速度α₁は、数式９によって算出される。例えば、特許第２９７９７０７号公報では、目標車間距離lについて考慮されていないものの、数式９と同様の数式が開示されている。

同数式による減速度α₁に基づいて減速制御を行った場合には、先行車への追突を抑制することが可能である。しかしながら、この減速制御によると、制御や油圧系の遅れ等による減速の遅れに伴って、減速制御開始後に減速度が大きくなり、すなわち、後半での減速が大きくなる傾向がある。このため、ドライバが追突に対する不安感を覚えることがある。

また、例えば、特開平１１−１１２７３号公報には、先行車の減速を加味した減速度α₂の算出式（数式１０）が開示されている。まず、先行車が現在の減速度を維持したとき停止するまでに進む距離を算出し、これを現在の車間距離Lに加算する。この先行車の停止位置から目標車間距離lを引いた位置において自車を停止させる減速度がα₂である。すなわち、数式１１，１２からtを消去して添え字を対応させることにより、数式１０が得られる。

特に、ここでの目標車間距離lは、走行制御装置６におけるものと同様に、自車速V_aに応じて可変に設定される。目標減速度α₂による減速制御を行った場合には、減速度は、初期に大きく、減速開始後に緩やかに小さくなっていく。この目標減速度α₂によると、上述の数式９による減速制御に伴う不都合を解消することが可能であるが、先行車への追突の可能性がある。すなわち、上記の数式４，６において、自車の位置x_aと、先行車の位置x_fとの差が０になる場合が存在する。例えば、車速20km/hから0.01Gで減速しその後停止する先行車に対して、車速100km/h、車間距離50mで減速を開始した場合である。

以上のように、目標減速度α₁，α₂ではいずれにおいても追突の可能性があるため、次の数式１３に示す目標減速度α_aを設定した。このα_aの導出においては、数式７，８による条件に加えて、先行車の減速度α_fを加味している。目標減速度α_aによる減速制御においては、先行車から目標車間距離l手前の地点で、自車速V_aを、先行車速V_fにまで減速させることが可能である。この目標車間距離lは減速制御中速度V_aに応じて適宜更新されていくため、また、先行車の減速度α_fが加えられているため、数式９による目標減速度α₁のような、追突についての乗員の不安感を解消することができる。

さらに、初期段階での過大な減速を抑えつつ、追突の危険のない目標減速度α_a'を設定する。減速度α_fを維持したとき先行車が停止する時刻と、減速度α_aを維持したとき自車が停止する時刻とが等しいという、次に数式１４に示す条件を、数式７，８による条件に加える。すなわち、数式１４をα_fについて解き、これを数式１３に代入すると、数式２の目標減速度α_a'を得る。

図５は、数式２によるα_a'を用いた減速制御をシミュレーションした結果を示す図である。同図（ａ）は減速度の経時的変化を示し、同図（ｂ）は車速の経時的変化を示し、また、同図（ｃ）は車間距離の経時的変化を示す。ここでは、車速20km/hから0.1Gで減速して停止する先行車に対し、自車が、車速40km/h、車間距離50mから減速を開始する場合を想定している。同図では、目標減速度α_a'（上記数式２）による結果を実線で示し、その比較のために、目標減速度α₁（数式９）による結果をＡを付した破線で示し、目標減速度α₂（数式１０）による結果をＢを付した破線で示している。特に、同図（ａ）に示すように、本実施形態の減速制御での目標減速度α_a'は、初期において、目標減速度α₂よりも小さな値が設定される。また、同図（ｂ），（ｃ）に示すように、減速度α_a'による車速および車間距離は、減速度α₁によるものよりもスムーズに、それぞれ、0km/hおよび5mへと徐々に推移している。

このように、本実施形態の減速制御で用いられる目標減速度α_a'は、車速V_aに応じて更新される所定の目標車間距離lを確保すること（数式８）、自車速V_aを先行車速V_fまで落とすこと（数式７）、および、自車と先行車とは、仮にともに現在の減速度を維持したとき同時に停止すること（数式１４）を条件として満たすよう構成された数式２から算出される。このような減速度α_a'の設定によって、先行車への追突を防止し、従来のような、減速の遅れ等により乗員が抱く危機感を解消することができるとともに、初期における減速を小さく抑え、従来のような、減速初期の過大な減速による不安感を解消することができる。さらに、この減速制御においては、前半より後半の減速度が小さくなるよう設定されていくため、ドライバの操作によるスムーズな制動に近いといえる。

なお、上記実施形態では、先行車情報生成部６２は、プレビューセンサ５により検出した車間距離Lに基づいて、先行車の相対速度V_fa等を算出し、減速度設定部６３は、このV_faを用いて、目標減速度α_a'を算出した。この相対速度V_faに代えて、先行車の速度V_fを用いて、目標減速度α_a'を算出してもよい。また、各部において、各変数の間の対応関係を示す数式を用いて、先行車の速度および目標減速度等を算出したが、演算結果を予め記憶させたテーブルを用いて、先行車の速度および目標減速度等を特定(設定)することが可能である。

本実施形態に係る走行制御装置６が搭載された車両の概略構成図 走行制御装置６の主な構成を示すブロック図 走行制御の手順を示すフローチャート 先行車を間近にした自車の減速状況を示す図 本減速制御のシミュレーション結果を示す図

符号の説明

１ エンジン
１ａ スロットルバルブ
２ 車輪
３ ブレーキ装置
３ａ ブレーキ機構
３ｂ ブレーキ駆動部
３ｃ ブレーキ制御部
４ 車速センサ
５ プレビューセンサ
６ 走行制御装置
６１ 目標車間距離更新部
６２ 先行車情報生成部
６３ 減速度設定部
６４ ブレーキトルク対応マップ
６５ 制動指示部

Claims (2)

1. 車両に搭載され、目標減速度に応じて前記車両の減速を制御する走行制御装置において、
   自車の速度を検出する車速センサと、
   先行車との間の車間距離を検出するプレビューセンサと、
   前記自車の速度および前記車間距離に基づいて、前記先行車の速度を特定する先行車情報生成部と、
   前記自車が前記先行車よりも速い場合に、前記自車の速度、前記車間距離、所定の目標車間距離および前記先行車の速度に基づいて、所定の対応関係における出力として前記自車の減速度を得て、当該減速度を前記目標減速度として設定する減速度設定部とを有し、
   前記所定の対応関係は、前記所定の目標車間距離を確保すること、前記自車の速度を前記先行車の速度まで落とすこと、および、前記自車と前記先行車とは、現在の減速度を維持したとき、同時に停止することの条件を満たすように構成されていることを特徴とする走行制御装置。
2. 前記目標減速度の設定に用いられる前記所定の目標車間距離を、前記検出された自車の速度の減少に応じて減少させる目標車間距離更新部をさらに有することを特徴とする請求項１に記載された走行制御装置。

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