JP5118468B2 - 車両の走行制御装置。 - Google Patents

Description

本発明は、適用範囲を低速域にまで拡張して追従走行制御を行う車両の走行制御装置に関する。

従来より、車両においては、搭載したカメラやレーザレーダ装置等により前方の走行環境を検出し、この走行環境データから障害物や先行車を認識して、自車両の目標減速度を設定することで、障害物や先行車に対して車間距離を一定に保ちながら走行（追従走行制御）する走行制御装置が数多く提案されている。さらに、近年では、追従走行制御の適用範囲を極低速にまで拡張するとともに、先行車が停止した際には車間距離を一定に保って停止（追従停止制御）する技術が開発され、実用化されている。

例えば、特許文献１には、自車速が２０Ｋｍ／ｈよりも大きいときは先行車との車間時間を目標時間に保持すべく電子スロットルの開度制御やブレーキアクチュエータの駆動制御を行い、自車速が２０Ｋｍ／ｈ以下のときには先行車との車間距離と最小車間距離（＝１０ｍ）との偏差に比例した加減速を行うべく電子スロットルの開度制御やブレーキアクチュエータの駆動制御を行う技術が開示されている。さらに、特許文献１には、先行車の停止を検知したときには、自車速を極低速（例えば、５Ｋｍ／ｈ）にまで減速し、車間距離が停止車間距離（＝５ｍ）になった時点で自車を停止すべく電子制御スロットルの開度制御や、ブレーキアクチュエータの駆動制御を行う技術が開示されている。
特開２００１−２２５６６９号公報

ところで、この種の追従走行制御では、例えば、先行車の減速度が大きい場合等に、自車が最小車間距離等を割り込んで意図しない距離まで先行車に接近する場合がある。このような場合、追従走行制御では、車間距離を速やかに回復すべく、制御に許容される最大減速度で減速することが一般的である。

しかしながら、このような減速は、先行車との相対関係等によっては、ドライバのフィーリングとかけ離れた急減速となる虞があり、よりドライバのフィーリングに合った減速制御が求められていた。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、先行車との関係に応じ、ドライバのフィーリングに合った適切な減速度で減速制御を行うことができる車両の走行制御装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様による車用の走行制御装置は、自車前方の先行車を認識し、先行車情報を取得する先行車認識手段と、前記先行車に対する追従走行を行うための目標距離として、少なくとも、自車と先行車との間に最低限必要な最終目標距離と、該最終目標距離よりも大きな目標距離とを設定する目標距離設定手段と、前記先行車との車間距離を前記最終目標距離よりも大きく維持するためのブレーキ制御用の目標減速度を設定する目標減速度設定手段とを備え、前記目標減速度設定手段は、前記車間距離が前記最終目標距離より大きい場合、前記最終目標距離よりも大きな目標距離に対する前記車間距離の偏差に基づいて第１の目標減速度を設定し、前記車間距離が前記最終目標距離以下の場合には、前記最終目標距離に対して前記車間距離が占める割合に応じて可変する第２の目標減速度を設定するものである。

本発明の車両の走行制御装置によれば、先行車との関係に応じ、ドライバのフィーリングに合った適切な減速度で減速制御を行うことができる。

以下、図面を参照して本発明の形態を説明する。図面は本発明の一実施形態に係わり、図１は車両に搭載した運転支援装置の概略構成図、図２はブレーキ制御用の目標減速度演算ルーチンを示すフローチャート、図３は先行車速と各目標距離との関係を示すマップ、図４は自車両と各目標距離との関係を示す説明図、図５は車間距離が最終目標距離よりも大きいときの目標減速度設定用マップ、図６は車間距離が最終目標距離以下であるときの目標減速度設定用マップである。

図１において、符号１は車両（自車両）を示し、この車両１には、走行制御装置の一例として、車間距離制御機能付クルーズコントロールシステム（ＡＣＣ(Adaptive Cruise Control)システム）２が搭載されている。

このＡＣＣシステム２は、ステレオカメラ３、ステレオ画像認識装置４、走行制御ユニット５等を有して主要部が構成され、基本的に、先行車が存在しない場合にはドライバが設定した車速を保持する定速走行制御を行い、先行車が存在する場合には当該先行車に対する追従走行制御を行う。ここで、本実施形態のＡＣＣシステム２では、追従走行制御を実施可能な車速領域が、所定の高速域のみならず、停止を含む極低速域にまで拡張されている。すなわち、本実施形態のＡＣＣシステム２では、例えば、追従走行制御中に先行車が所定車速以下の極低速域まで減速した場合にも当該追従走行制御は継続され、渋滞等によって先行車が停止した場合にも、車間距離ｄとして最終目標距離ｄlim（後述する）を確保した状態で停止することが可能となっている。

ステレオカメラ３は、ステレオ光学系として例えば電荷結合素子（ＣＣＤ）等の個体撮像素子を用いた左右１組のＣＣＤカメラで構成されている。これら１組のＣＣＤカメラは、それぞれ車室内の天井前方に一定の間隔をもって取り付けられ、車外の対象を異なる視点からステレオ撮像し、撮像した画像情報をステレオ画像認識装置４に出力する。

ステレオ画像認識装置４には、ステレオカメラ３から画像情報が入力されるとともに車速センサ６から自車速Ｖ等が入力される。このステレオ画像認識装置４は、ステレオカメラ３からの画像情報に基づいて自車両１前方の立体物データや白線データ等の前方情報を認識し、これら認識情報等に基づいて自車走行路を推定する。さらに、ステレオ画像認識装置４は、認識した立体物データ等に基づいて自車走行路上の先行車検出を行う。

ここで、ステレオ画像認識装置４は、ステレオカメラ３から画像情報の処理を、例えば以下のように行う。先ず、ステレオカメラ３で自車進行方向を撮像した１組のステレオ画像対に対し、対応する位置のずれ量から三角測量の原理によって距離情報を生成する。そして、この距離情報に対して周知のグルーピング処理を行い、グルーピング処理した距離情報を予め記憶しておいた三次元的な道路形状データや立体物データ等と比較することにより、白線データ、道路に沿って存在するガードレール、縁石等の側壁データ、車両等の立体物データ等を抽出する。さらに、ステレオ画像認識装置４は、白線データや側壁データ等に基づいて自車走行路を推定し、自車走行路上に存在する立体物であって、自車両１と略同じ方向に所定の速度（例えば、０Ｋｍ／ｈ以上）で移動するものを先行車として抽出（検出）する。そして、先行車を検出した場合には、その先行車情報として、先行車距離ｄ（＝車間距離）、先行車速Ｖｆ（＝（車間距離ｄの変化の割合）＋（自車速Ｖ））、先行車減速度ａｆ（＝先行車速Ｖｆの微分値）等を演算する。なお、先行車の中で、特に、速度Ｖｆが所定値以下（例えば、４Ｋｍ／ｈ以下）で、且つ、加速していないものは、略停止状態の先行車として認識される。このように、本実施形態において、ステレオ画像認識装置４は、ステレオカメラ３とともに、先行車認識手段としての機能を実現する。

走行制御ユニット５には、例えば、ステレオ画像認識装置４、車速センサ６、定速走行スイッチ１５等が接続されている。ここで、定速走行スイッチ１５は、例えば、定速走行時の目標車速Ｖsetを設定する車速セットスイッチ、主に目標車速Ｖsetを下降側へ設定変更するコーストスイッチ、主に目標車速Ｖsetを上昇側へ設定変更するリジュームスイッチ等の複数のスイッチ類が、ステアリングコラムの側部等に設けられた定速走行操作レバーに連結されて要部が構成されている。さらに、この定速走行操作レバーの近傍には、ＡＣＣ制御（定速走行制御及び追従走行制御）のＯＮ／ＯＦＦを行うメインスイッチ（図示せず）が配設されている。

そして、ドライバにより図示しないメインスイッチがＯＮされ、定速走行操作レバーを通じてドライバの希望する車速がセットされると、走行制御ユニット５は、自車速Ｖがドライバのセットした目標車速Ｖsetに収束するよう、エンジン制御ユニット（Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ）７及びブレーキ制御ユニット８（ＢＲＫ＿ＥＣＵ）を通じた車速制御を行う。すなわち、走行制御ユニット５は、Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ７を通じて電子制御スロットル弁１７の開度制御（エンジンの出力制御）を行うことにより、自車速Ｖを目標車速Ｖsetに収束させる。さらに、走行制御ユニット５は、エンジンの出力制御のみでは十分な減速度が得られないと判断した場合に、ＢＲＫ＿ＥＣＵ８を通じてブレーキブースタ１８からの出力液圧制御（ブレーキの自動介入制御）を行うことにより、自車速Ｖを目標車速Ｖsetに収束させる。

また、定速走行制御を行っている際に、ステレオ画像認識装置４にて先行車を認識した場合、走行制御ユニット５は、低速走行制御から追従走行制御へと移行する。本実施形態において、ＡＣＣ制御が追従走行制御に移行すると、走行制御ユニット５は、制御用の目標距離として、例えば、追従目標距離ｄtrgと、最終目標距離ｄlimと、ブレーキ目標距離ｄbrkとを設定する。

追従目標距離ｄtrgは、追従走行制御において目標とする先行車との車間距離であり、エンジンの出力制御を行う際の制御パラメータとして設定される。また、最終目標距離ｄlimは、追従走行時にドライバに不安感を与えないために自車１と先行車との間に最低限必要な車間距離に設定される。また、ブレーキ目標距離ｄbrkは、エンジンの出力制御のみでは十分な減速度が得られない場合に、車間距離ｄを最終目標距離ｄlimよりも大きく（長く）維持すべくブレーキの自動介入制御を行う際の制御パラメータであり、最終目標距離ｄlim以上であって追従目標距離ｄtrgよりも短い距離に設定される。

ここで、本実施形態において、走行制御ユニット５には、例えば、図３に示すように、追従目標距離ｄtrgと先行車速Ｖｆとの関係、及び最終目標距離ｄlimと先行車速Ｖｆとの関係を示すマップが予め設定され格納されており、このマップを参照して、追従目標距離ｄtrg及び最終目標距離ｄlimは、先行車速Ｖｆが大きくなるほど大きくなるよう可変設定される。なお、先行車速Ｖｆ＝０である場合に設定される最終目標距離ｄlimの下限値には停車時に最低限必要とされる車間距離（例えば、５ｍ）が設定される。また、マップ上において、追従目標距離ｄtrgと最終目標距離ｄlimとの間の領域には、先行車速Ｖｆが大きくなるほど大きくなるブレーキ目標距離基準値ｄbrk0が規定されており、このブレーキ目標距離基準値ｄbrk0は、基本的には、ブレーキ目標距離ｄbrkとして設定される。但し、車間距離ｄが最終目標距離ｄlimに到達するまでの間を限度として可能な限り緩やかな一定の減速度でブレーキ制御を実現するため、本実施形態において、車間距離ｄとブレーキ目標距離基準値ｄbrk0との関係が予め設定された所定の関係を満たしたとき、ブレーキ目標距離ｄbrkは、ブレーキ目標距離基準値ｄbrk0から最終目標距離ｄlimまでの距離であって、車間距離ｄが小さくなるほど最終目標距離ｄlimに漸次近づくよう調整される。

なお、追従目標距離ｄtrg、最終目標距離ｄlim、及び、ブレーキ目標距離基準値ｄbrk0は、マップ以外から求められるものであってもよく、また、先行車速Ｖｆに代えて自車速Ｖが大きくなるほど大きくなるよう可変設定されるものであってもよい。

走行制御ユニット５は、例えば、追従目標距離ｄtrgと車間距離ｄとの偏差（ｄtrg−ｄ）と、自車１と先行車との相対車速Ｖrel（＝Ｖ−Ｖｆ）とに基づいてエンジン制御用の目標減速度（目標加速度）Ｇthを設定する。そして、走行制御ユニット５は、Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ７を通じて、目標減速度Ｇthに応じた開度で電子制御スロットル弁１７を開閉制御することにより、エンジンの出力制御を行い、車間距離ｄを追従目標距離ｄtrgに収束させる。

また、走行制御ユニット５は、例えば、ブレーキ目標距離ｄbrkと車間距離ｄとの偏差Ｄｄ（＝ｄ−ｄbrk）と、自車１と先行車との相対車速Ｖrelとに基づいてブレーキ制御用の目標減速度Ｇbを設定する。ここで、走行制御ユニット５には、例えば、偏差Ｄｄ及び相対車速Ｖrelと目標減速度Ｇbとの関係を示すマップが予め設定され格納されており（例えば、図５参照）、目標減速度Ｇbは、基本的には、偏差Ｄｄが小さくなるほど大きく、且つ、相対車速Ｖrelが大きくなるほど大きくなるよう設定される。そして、走行制御ユニット５は、ＢＲＫ＿ＥＣＵ８を通じて、目標減速度Ｇbに応じた液圧でブレーキブースタ１８からの出力液圧制御を行うことにより、ブレーキの自動介入制御を行い、車間距離ｄを最終目標距離ｄlimよりも大きく維持させる。

ここで、目標減速度Ｇbは、例えば、自車１がブレーキ目標距離ｄbrkに到達した際にブレーキの自動介入制御が終了するよう（相対車速Ｖrelが略「０」となるよう）設定されている。また、偏差Ｄｄが所定に大きい場合や相対車速Ｖrelが所定に小さい場合等には目標減速度Ｇbは「０」に設定され、これにより、ブレーキの自動介入が実質的に禁止される。

ところで、上述の目標減速度Ｇbは、ＡＣＣ制御に法規上許容される最大減速度（例えば、０．２５Ｇ）を上限として設定される。従って、例えば、先行車が急減速した場合等には、先行車に対する自車１の減速が不十分となり、車間距離ｄが最終目標距離ｄlim以下となる場合がある。このような場合に、車間距離ｄを最終目標距離ｄlimよりも大きい状態へと速やかに回復させるべく、走行制御ユニット５は、車間距離ｄと最終目標距離ｄlimとに基づき、例えば、車間距離ｄ＞最終目標距離ｄlimのときとは異なる特性の目標減速度Ｇbを設定する。

具体的には、走行制御ユニット５は、車間距離ｄ≦最終目標距離ｄlimである場合には、最終目標距離ｄlimに対して車間距離ｄが占める割合Ｄｒ（＝ｄ／ｄlim）×１００）と、自車１と先行車との相対車速Ｖrelとに基づいて目標減速度Ｇbを設定する。ここで、走行制御ユニット５には、例えば、割合Ｄｒ及び相対車速Ｖrelと目標減速度Ｇbとの関係を示すマップが予め設定され格納されている（例えば、図６参照）。このマップにおいて、割合Ｄｒ＝１００％のときに目標減速度Ｇbとして設定される各値Ｇ1,1、Ｇ1,2、Ｇ1,3、…、Ｇ1,n-2、Ｇ1,n-1、Ｇ1,nは、図５に示したマップ上の各値Ｇk,1、Ｇk,2、Ｇk,3、…、Ｇk,l-2、Ｇk,l-1、Ｇk,lとそれぞれ等しくなるよう設定されており、さらに、マップ上の各値は、割合Ｄｒが小さくなるほど大きく、相対車速Ｖrelが大きくなるほど大きくなるよう設定されている。これにより、例えば、相対車速Ｖrelが等しい場合の目標減速度Ｇbは、車間距離ｄ＞最終目標距離ｄlimのときに設定される値よりも略相対的に高い値となる。また、車間距離ｄ＞最終目標距離ｄlimの状態から車間距離ｄ≦最終目標距離ｄlimの状態へと移行した場合にも目標減速度Ｇbの値が急変することがない。

そして、走行制御ユニット５は、ＢＲＫ＿ＥＣＵ８を通じて、目標減速度Ｇbに応じた液圧でブレーキブースタ１８からの出力液圧制御を行うことにより、先行車に対するプリクラッシュ制御を前提としたブレーキの自動介入制御（強ブレーキ制御）を行い、車間距離ｄを最終目標距離ｄlimよりも大きな距離へと速やかに回復させる。

このように、本実施形態において走行制御ユニット５は、目標距離設定手段、及び目標減速度設定手段としての機能を有する。

次に、走行制御ユニット５で実行されるブレーキ制御用の目標減速度Ｇbの設定ルーチンについて、図２に示すフローチャートに従って説明する。
このルーチンは設定時間毎に繰り返し実行されるもので、ルーチンがスタートすると、走行制御ユニット５は、先ず、ステップＳ１０１において、現在の先行車速Ｖｆに応じたブレーキ目標距離基準値ｄbrk0及び最終目標距離ｄlimを、予め設定されたマップ（図３参照）を参照して演算し、さらに、これらの偏差（目標距離偏差）ｄ１を演算する。

続くステップＳ１０２において、走行制御ユニット５は、現在の車間距離ｄが、ブレーキ目標距離基準値ｄbrk0目標距離偏差ｄ1との和（ｄbrk0＋ｄ１）よりも大きいか否かを調べる。

そして、ステップＳ１０２において、ｄ＞ｄbrk0＋ｄ１であると判定した場合（図４（ａ）参照）、走行制御ユニット５は、ステップＳ１０４に進み、ステップＳ１０１で演算したブレーキ目標距離基準値ｄbrk0をブレーキ目標距離ｄbrkとして設定した後、ステップＳ１０６に進む。

一方、ステップＳ１０２において、ｄ≦ｄbrk0＋ｄ１であると判定した場合、走行制御ユニット５は、ステップＳ１０３に進み、車間距離ｄが最終目標距離ｄlimよりも大きいか否かを調べる。

そして、ステップＳ１０３において、ｄ＞ｄlimであると判定した場合（図４（ｂ）参照）、走行制御ユニット５は、最終目標距離ｄlimと車間距離ｄとの和の半値（（ｄlim＋ｄ）／２）をブレーキ目標距離ｄbrkとして設定した後、ステップＳ１０６に進む。これにより、ｄbrk0＋ｄ１≧ｄ＞ｄlimである場合のブレーキ目標距離ｄbrkは、車間距離ｄの減少に伴って、漸次、最終目標距離ｄlimに近づけられる。

ステップＳ１０４或いはステップＳ１０５からステップＳ１０６に進むと、走行制御ユニット５は、車間距離ｄとブレーキ目標距離ｄbrkとの偏差Ｄｄ（＝ｄ−ｄbrk）を演算し、続くステップＳ１０７において、相対車速Ｖrelと偏差Ｄｄとに応じた目標減速度Ｇbを、予め設定されたマップ（図５参照）を参照して演算した後、ルーチンを抜ける。

一方、ステップＳ１０３において、車間距離ｄ≦ｄlimであると判定した場合（図４（ｃ）参照）、走行制御ユニット５は、ステップＳ１０８に進み、最終目標距離ｄlimに対して車間距離ｄが占める割合Ｄｒ（＝（ｄ／ｄlim）×１００）を演算し、続くステップＳ１０９において、相対車速Ｖrelと割合Ｄｒとに応じた目標減速度Ｇbを、予め設定されたマップ（図６参照）を参照して演算した後、ルーチンを抜ける。

このような実施形態によれば、車間距離ｄが最終目標距離ｄlim以下となったときのブレーキ制御用の目標減速度Ｇbを、最終目標距離ｄlimに対して車間距離ｄが占める割合Ｄｒ（＝（ｄ／ｄlim）×１００）に応じて可変設定することにより、先行車に対するプリクラッシュ制御を前提としたブレーキの自動介入制御（強ブレーキ制御）時においても、過剰な減速度による減速を防止することができ、ドライバのフィーリングに合った適切な減速度で減速制御を行うことができる。すなわち、割合Ｄｒに基づいて目標減速度Ｇbを設定することにより、最終目標距離ｄlimに対して自車１が同じ距離だけ割り込んだ場合であっても、最終目標距離ｄlimが小さい場合には大きな減速度での的確なプリクラッシュ制御を実現しつつ、最終目標距離ｄlimが大きい場合には相対的に小さな減速度でプリクラッシュ制御を行うことができ、ドライバのフィーリングに合った適切な減速度で減速制御を行うことができる。

なお、上述の実施形態においては、車間距離ｄが最終目標距離ｄlimよりも大きいとき、追従目標距離ｄtrg及びブレーキ目標距離ｄbrkを用いて追従走行制御を行う一例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、車間距離ｄが最終目標距離ｄlimよりも大きいときの追従走行制御は、追従目標距離ｄtrgやブレーキ目標距離ｄbrkに代えて、周知の車間時間等に基づいて行ってもよいことは勿論である。

車両に搭載した運転支援装置の概略構成図 ブレーキ制御用の目標減速度演算ルーチンを示すフローチャート 先行車速と各目標距離との関係を示すマップ 自車両と各目標距離との関係を示す説明図 車間距離が最終目標距離よりも大きいときの目標減速度設定用マップ 車間距離が最終目標距離以下であるときの目標減速度設定用マップ

符号の説明

１ … 車両（自車両）
２ … ＡＣＣシステム
３ … ステレオカメラ（先行車認識手段）
４ … ステレオ画像認識装置（先行車認識手段）
５ … 走行制御ユニット（目標距離設定手段、目標減速度設定手段）
６ … 車速センサ
７ … エンジン制御ユニット
８ … ブレーキ制御ユニット
１５ … 定速走行スイッチ
１７ … 電子制御スロットル弁
１８ … ブレーキブースタ
ｄ … 車間距離
ｄtrg … 追従目標距離
ｄbrk0 … ブレーキ目標距離基準値
ｄbrk … ブレーキ目標距離
ｄlim … 最終目標距離
ｄ1 … 目標距離偏差
Ｄｄ … 偏差
Ｄｒ … 割合
Ｇth … 目標減速度
Ｇb … 目標減速度
Ｖ … 自車速
Ｖｆ … 先行車速
Ｖrel … 相対車速
Ｖset … 目標車速

Claims (3)

1. 自車前方の先行車を認識し、先行車情報を取得する先行車認識手段と、
   前記先行車に対する追従走行を行うための目標距離として、少なくとも、自車と先行車との間に最低限必要な最終目標距離と、該最終目標距離よりも大きな目標距離とを設定する目標距離設定手段と、
   前記先行車との車間距離を前記最終目標距離よりも大きく維持するためのブレーキ制御用の目標減速度を設定する目標減速度設定手段とを備え、
   前記目標減速度設定手段は、前記車間距離が前記最終目標距離より大きい場合、前記最終目標距離よりも大きな目標距離に対する前記車間距離の偏差に基づいて第１の目標減速度を設定し、前記車間距離が前記最終目標距離以下の場合には、前記最終目標距離に対して前記車間距離が占める割合に応じて可変する第２の目標減速度を設定することを特徴とする車両の走行制御装置。
2. 前記目標減速度設定手段は、前記割合が１００％のときに設定される前記第２の目標減速度を、前記第１の目標減速度として設定される最大値に等しくすることを特徴とする請求項１に記載の車両の走行制御装置。
3. 前記目標距離設定手段は、前記車間距離が予め設定された目標距離基準値と前記最終目標距離との関係に基づいて設定される閾値よりも大きいとき前記目標距離基準値を前記目標距離として設定し、前記車間距離が前記閾値以下であるとき前記目標距離を前記車間距離の減少に伴って前記最終目標距離まで漸次減少させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両の走行制御装置。

Images