JP4151627B2 - 走行制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、自車両と先行車両との車間距離を目標車間距離に維持して自車両を走行させる走行制御装置に関する。

この種の技術としては、先行車両に自動追従させるための車間距離制御装置において、自車両から照射波を前方へ放射し、先行車両から反射される反射波を受信して自車両と先行車両との車間距離を測定し、設定した目標車間距離となるように自車両の駆動トルク及び制動トルクを制御するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−１４９０３４号公報

しかしながら、特許文献１に記載された従来技術にあっては、降雨中での走行時や濡れた路面での走行時に先行車両が後方へ飛ばすスプラッシュに照射波が反射されるため、測定された車間距離が実際の自車両と先行車両との車間距離よりも短くなって車間制御などが精確に行われず、不必要に制動トルクが作用したりすることがあるといった問題があった。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、先行車両からのスプラッシュにもかかわらず、より精確な車間距離を検出して車間距離に応じた車両の制御を行える走行制御装置を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明では、自車両と先行車両との車間距離を測定する車間距離測定手段と、車間距離測定手段で測定した車間距離に応じた制御量に基づき車両の制駆動力を制御する車両制御装置と、を備える走行制御装置において、先行車両が路面の水膜上を走行時に生じるスプラッシュ量を推定するスプラッシュ量推定手段と、スプラッシュ量推定手段で推定したスプラッシュ量に応じて制駆動力の制御量を補正する補正手段と、を備えた。

本発明では、先行車両から検出したスプラッシュ量に応じて、計測した車間距離、目標車間距離、計測した車間距離と目標車間距離との差である制御量のいずれかを補正するようにしたので、スプラッシュによる誤差を抑えより精確な車間距離に応じた車両の制御を行うことが可能な走行制御装置を提供することができる。

以下、本発明の走行制御装置を実施するための最良の形態を、図面に基づき説明する。

まず、構成を説明する。

図１は本実施例１の本発明の車両制御装置として車間距離制御装置を備えた走行制御装置を搭載した車両の全体システム図であり、図2は車間距離制御装置の構成を示すシステムブロック図である。

走行制御装置搭載車は、エンジン１と、エンジン出力を走行状態に応じて変速する自動変速機２と、燃料噴射制御装置５による燃料噴射制御、及び変速機制御装置６による変速制御を利用した駆動力制御（場合によりエンジンブレーキ制御）と、制動流体圧制御装置８を利用した制動力制御と、後述の車間距離の制御を行う制御装置１２と、車間距離制御を行うために自車両前方の物体との距離や相対速度を検出する前方状態検出装置１３と、を備えている。

エンジン１はガソリンエンジンやディーゼルエンジン等からなり、エンジン１からの出力は自動変速機２に入力される。なお、エンジン１は内燃機関にかかわらず、電気モータなど駆動力を発生するものであれば良く、特に限定しない。

自動変速機２は、制御装置１２からの変速信号に応じて変速機制御装置６内の電磁ソレノイド弁を切り替えてクラッチ、ブレーキを締結、解放することにより、入出力間で変速を行い、自動変速機２からの出力された駆動力を減速機３を介して、駆動輪４ａ、４ｂへ伝達する。

制動流体圧制御装置８はブレーキペダル１０により操作されるマスタシリンダ１１からの制動流体圧を、制御装置１２から制御信号により調圧して、各車輪のホイールシリンダ７ａ〜７ｄへ供給する。

制御装置１２は、制動流体圧センサ９、前方状態検出装置１３、車輪速センサ１４、アクセル開度センサ１５、手動スイッチ１６等の各種検出装置から検出信号が入力され、これらの検出信号を基に演算を行って、燃料噴射制御装置５、変速機制御装置６、制動流体圧制御装置８等に制御信号を出力する。

図２に示すように、車間距離制御装置１００は、自車両の車速に応じ自車両と先行車両との車間距離から目標車速を算出決定する車間制御部１０１と、設定車速と車間制御部１０１で決定された目標走行速度との一方を選択して速度指令値とする車速指令値選択部１０２と、速度指令値によりエンジン等の駆動力やブレーキ等の制動力を制御する車速制御部１０３と、を備えている。

車速指令値選択部１０２には、手動スイッチ１６からの操作信号が入力される。手動スイッチ１６は、たとえばボタンスイッチで構成され、ドライバがボタンスイッチを操作することにより希望の車速や車間時間を設定できる。設定車速は、例えば50km/hから100km/hの間でボタンスイッチの操作により5km/hごとに入力設定できる。また設定車間時間は、例えば「長」、「中」、「短」といった３段階の車間時間をボタンスイッチを押すごとに切り替え設定ができる。

前方状態検出装置１３は、車両の前部車体に設けられ、自車両の進行方向に向けて照射波等を照射する発信器と、自車両の前方にある物体で反射されてきた反射波を受信する受信器とを備える。なお照射波としてはレーザレーダ、ミリ波レーダ、赤外線レーダ、ソナー等が用いられる。この前方状態検出装置１３は、反射波から自車両の前方に先行車両がいるか否かの判定や、自車両と先行車両との車間距離及び相対速度を演算処理により求め、ここで生成した車両有無の判定情報、車間距離情報や相対速度情報を車間制御部１０１と車速制御部１０３とに出力する。なお、前方状態検出装置１３が自車両と先行車両との車間距離を求める流れは、本発明の車間距離測定手段に相当する。

車輪速センサ１４は、車輪速度Vwjを検出する。車輪速度Vwjにより自車両の車速を算出し、この車速情報を車間制御部１０１及び車速制御部１０３に出力する。

車間制御部１０１は、車間距離情報、相対速度情報、設定車速情報、設定車間時間情報等が入力されて、これらの情報から車速に応じた車間距離を設定し、併せて目標車速を算出する。

車速指令値選択部１０２は、設定車速と目標車速とを比べて小さい方の車速を車速指令値として車速制御部１０３へ出力する。

車速制御部１０３は、設定車速情報、設定車間時間情報、先行車両車間距離情報、相対速度情報、及び車速情報等が入力されて、車間距離制御に応じて決定したエンジントルク指令値Tengを燃料噴射制御装置５に、また車間距離制御に応じて決定したブレーキトルク指令値Tbkを制動流体圧制御装置８にそれぞれ出力する。

燃料噴射制御装置５は、車速制御部１０３から入力されたエンジントルク指令値Tengに応じ、燃料噴射量FIを制御する。

制動流体圧制御装置８は、車速制御部１０３から入力されたブレーキトルク指令値Tbkに応じ、例えば、ABSアクチュエータを用い、車輪に制動力を付与するブレーキ液圧Pbkを作り出す。

エンジン１及びホイールシリンダ７ａ〜７ｄは、燃料噴射制御装置５による燃料噴射量FIと、制動流体圧制御装置８によるブレーキ液圧Pbkとに応じ、車両を定速走行させたり加速したり減速したりして、車両が設定車間時間や設定車速となるように制御される。

次に、作用を説明する。

［定速走行］
車両の車間距離制御装置１００は、前方状態検出装置１３により先行車両が検出されなかった場合には、手動スイッチ１６でドライバが設定した設定車速を保つようにエンジン１の駆動力及びホイールシリンダ７ａ〜７ｄによる制動力を制御する。例えば、ドライバが手動スイッチ１６にて設定車速を100km/hに設定したとすると、車間制御部１０１では、先行車両が検出されていないので目標車速は出力されず、この結果、車速指令値選択部１０２では、手動スイッチ１６から入力された設定車速情報の100km/hを選択して、100km/hを車速指令値として車速制御部１０３に出力する。その後、車速制御部１０３はドライバの設定車速100km/hを保つように車速情報等を監視しながら燃料噴射制御装置５を介して、エンジン１を制御する。

［減速走行］
自車両の進行方向に自車両の現在車速より遅い先行車両がいるときは、車間時間を保つように減速する。したがって、ドライバの設定車速（例えば100km/h）より遅い先行車両（例えば80km/h）を検出したときは、車間制御部１０１ではドライバの設定車間時間情報を基に速度に応じた車間距離と、自車両と先行車両との相対速度とから算出した目標車速を車速指令値選択部１０２に出力する。車速指令値選択部１０２では、手動スイッチ１６からの設定車速情報（ここでは100km/h）と、車間制御部１０１からの目標車速情報（ここでは80km/h）とが入力されるが、車速の小さい方の目標車速を車速指令値（ここでは80km/h）として車速制御部１０３へ出力する。車速制御部１０３では入力された車速指令値に基づき、設定車間時間を達成するように燃料噴射制御装置５及び制動流体圧制御装置８を制御して、エンジン１の駆動力及びホイールシリンダ７ａ〜７ｄによる制動力を制御する。

［追従走行］
ドライバが設定した設定車間時間を基に速度に応じて算出した車間時間保って、先行車両に追従して走行するように車両を制御する。車間制御部１０１では、入力された車速情報、車間距離情報、相対車速情報、設定車間時間情報基づいて、車速に応じた車間距離を設定し、目標車速を算出する。車速指令値選択部１０２では、ドライバの設定車速情報と車間制御部１０１からの目標車速とから、車速の小さいものを選択し指令車速値として車速制御部１０３に出力する。車速制御部１０３では、車速指令値等により燃料噴射制御装置５及び制動流体圧制御装置８を介して、自車両の加減速制御を行う。

なお、このときの車速はドライバが設定した設定車速を上限とし、車速が設定車速を超えると追従走行をやめて、定速走行を行う。

この追従走行制御の処理については、詳しく後述する。

［加速走行］
自車両の進行方向にいる先行車両が走行レーンを変更するなどしてそれまでの走行レーンからいなくなったときには、ドライバの設定車速を上限に加速をする。このとき、車速指令値選択部１０２では、車間制御部１０１では目標車速が設定されないのでドライバの設定車速を車速指令値として車速制御部１０３へ入力する。車速制御部１０３では、燃料噴射制御装置５よる燃料噴射量を増やして、自車両を車速指令値まで加速させる。

［追従走行制御処理］
図３は車間距離制御装置１００で実行される追従走行制御の流れを示すフローチャートである。以下、各ステップについて説明する。

ステップＳ１では、制御装置１２が車輪速センサ１４から車輪速度Vwjを、アクセル開度センサ１５からアクセル開度Accを、制動流体圧センサ９から制動流体圧Pwを、手動スイッチ１６から設定車速Vcと設定車間時間Tdとを、燃料噴射制御装置５の燃料噴射量を決定する制御装置１２から駆動トルクTwを、前方状態検出装置１３から先行車両との車間距離dを、それぞれ読み込む。

ステップＳ２では、車間制御部１０１が図示しない雨滴検知センサやワイパの駆動により雨が降っていることを検知した場合、あるいは前方状態検出装置１３により路面に水膜があることを検知した場合には、先行車両が路面の水膜上を走行する際に生じる水しぶきによる車間距離dの計測誤差を補正する。この計測誤差の補正処理の流れを図４に示す。

図４に示すように、ステップＳ１１では、先行車両によるスプラッシュ量SPを検出する。スプラッシュ量SPを検出する方法を図５、図６、図７及び図８を用いて説明する。図５は自車両２０５と先行車両２０４とをこれらの側方から見た場合の照射波の走査状態を、また図６は車両前方を見た場合の照射波の走査状態それぞれ示す。図５に示すように、自車両２０５の前方下部に備えられた前方状態検出装置１３から照射波が照射されるが、その照射は、先行車両２０４の検出のための上部走査２０２と、先行車両の後方近傍路面の水膜２０６を検出するための下部走査２０３とに分けて行われる。このすなわち、この照射波２０１による走査は、先行車両２０４後部のリフレクタの高さ位置にて車両幅方向に向けて走査する上部走査２０２を行った後、走査方向を下げて先行車両２０３の下付近の路面の高さ位置にて上部走査２０２とは逆方向の車両幅方向に走査する下部走査２０３を行い、これが終了したら走査方向を上げて上部走査２０２に戻るようにする。

下部走査２０３により、路面上の水膜の厚さが検出される。水膜の厚さは照射波２０１を路面上に照射した際の反射率により推定され、図７に示すように水膜の厚さが大きくなるほど、反射率は小さくなる。また、図８に示すようにスプラッシュ量SPは水膜の厚さと先行車両の速度とから推定され、水膜の厚さが大きくなるほど、かつ先行車両の速度が大きくなるほど、スプラッシュ量SPは大きくなる。

またスプラッシュ量SPは先行車両のタイヤ幅にもよるので、タイヤ幅補正係数Kを上記のように推定されたスプラッシュ量SPに乗じて、新たなスプラッシュ量SPとする。タイヤ補正量Kは先行車両のタイヤ幅が基準幅より小さいときはK<1.0であり、基準幅より大きいときはK>1.0である。なお、タイヤ幅の検出方法は、前方状態検出装置１３を用いて先行車両のタイヤからの反射波を利用して求めても良いし、図示しないカメラを用いて画像処理により求めても良く、特に限定しない。

なお、ステップＳ１１は本発明のスプラッシュ推定手段を構成する。

図４に戻って、ステップＳ１２では、ステップＳ１１において求められたスプラッシュ量SPを用いて、スプラッシュによる反射でずれが生じた検出車間距離を補正するため、車間距離補正量δsを求める。車間距離補正量δsは、先行車両２０４が飛ばしたスプラッシュにより照射波が先行車両より手前で反射されるため、前方状態検出装置１３が検出した車間距離dと実際の車間距離との誤差であり、スプラッシュ量SPに応じて計算又は実験によりあらかじめ求められた値を用いる。

ステップＳ１３では、前方状態検出装置１３が検出した自車両２０５と先行車両２０４との車間距離dと車間距離補正量δsとの和を補正車間距離dcとして、図３のステップＳ３へ移行する。なおステップＳ３以降では、自車両と先行車両との車間距離には補正車間距離dcを用いる。

また、車間距離dは本発明の制御量にあたり、ステップＳ１２及びステップＳ１３は、本発明のスプラッシュ補正手段を構成する。

ステップＳ３では、各車輪速センサ１４からの車輪速度Vwjを平均演算処理等をして、自車両２０５の車速Vを算出し、ステップＳ４へ移行する。

ステップＳ４では、自車両２０５と先行車両２０４との車間距離dcの時間変化と、自車両の車速Vとにより、相対速度Vrを算出し、ステップＳ５へ移行する。

ステップＳ５では、車間制御部１０１において車速Vに応じた目標車間距離drを算出し、ステップＳ６へ移行する。目標車間距離drは、車速Vに制御ゲインを乗じた値と、制御定数との和で決定される。なお、この制御ゲイン及び制御定数は手動スイッチ１６で設定された設定車間時間に応じて設定される。

これ以降は、速度指令値選択部１０２において指令車速値Vsを算出し（ステップＳ６）、車速制御部１０３において自車両の車速Vと指令車速値Vsとの偏差に基づいて指令加速度a_cを算出し（ステップＳ７）、この指令加速度a_cに基づいて、ブレーキトルク指令値Tbk（ステップＳ８）、エンジントルク指令値Teng（ステップＳ９）を算出する。ブレーキトルク指令値Tbk及びエンジントルク指令値Tengにより、制動流体圧制御装置８及び燃料噴射制御装置５へ制駆動信号を出力する（ステップＳ１０）。

次に、本実施例１の走行制御装置の効果を説明する。

（１）先行車両による水しぶきのスプラッシュ量SPに応じて、前方状態検出装置１３において検出した自車両と先行車両との車間距離を補正するようにしたので、先行車両が水しぶきをあげながら走行している場合にも、より正確な車間距離情報を得ることができる。よって、ドライバが設定した車間時間をより正確に満たす先行車両追従制御を行うことができる。

（２）自車両走行路面の水膜によりスプラッシュ量SPを推定するようにしたので、現在の路面状況に応じ、より正確なスプラッシュ量SPが推定できる。したがって、ドライバが設定した車間時間をより正確に満たす先行車両追従制御を行うことができる。

（３）先行車両の近傍路面の水膜を検出するようにしたので、急激な路面状況変化にも応じてより正確なスプラッシュ量SPを推定できる。したがって、例えば水溜りのような場所を先行車両が走行する際に生じる水しぶきによる車間距離の検出誤差にも対応して、車間距離補正を行うことができる。

（４）スプラッシュ量SPを、路面の水膜の厚さにより推定するようにしたので、より正確なスプラッシュ量SPが推定できる。したがって、ドライバが設定した車間時間をより正確に満たす先行車両追従制御を行うことができる。

（５）スプラッシュ量SPを、先行車両の速度により推定するようにしたので、より正確なスプラッシュ量SPが推定できる。したがって、ドライバが設定した車間時間をより正確に満たす先行車両追従制御を行うことができる。

（６）路面の水膜の検出に前方状態検出装置１３の照射波を用いるようにしたので、車間距離制御装置にもともと備えられている前方状態検出装置を路面の水膜検出に流用でき、実質的なコストを抑制することができる。

（７）先行車両のタイヤ幅に応じたタイヤ補正量Kをスプラッシュ量SPに乗じるようにしたので、より正確なスプラッシュ量SPが推定できる。したがって、ドライバが設定した車間時間をより正確に満たす先行車両追従制御を行うことができる。

以上、本発明の車両の発進摩擦要素制御装置を実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加は許容される。

たとえば、本実施例１では、図４のステップＳ１１からステップＳ１３において、スプラッシュ量SPに応じて車間距離を補正して補正車間距離dcとしているが、図３のステップＳ５において目標車間距離drをスプラッシュ量SPに応じて補正するようにしても良いし、自車両と先行車両との車間距離dと目標車間距離drとの差の制御量を補正するようにしても良い。

また、スプラッシュ量SPによる車間距離の補正は、車間距離制御装置に限ることなく車間距離警報装置など、他の車両の制御装置にも適用することができる。

本発明は、雨天時など路面が濡れている際にも、自車両と先行車両との車間距離を正確に計測して車間距離制御行うだけでなく、車間距離警報制御などの他の車両制御にも利用することができる。

実施例１に係る、走行制御装置搭載車の全体システム図である。 実施例１に係る、走行制御装置の構成を示すシステムブロック図である。 実施例１に係る、走行離制御装置において行われる制御の流れを示したフローチャートである。 実施例１に係る、スプラッシュ量による補正車間距離を求める流れを示したフローチャートである。 実施例１に係る、先行車両と路面上の水膜とを検出するための、照射波走査の方法を示した図である。 実施例１に係る、先行車両と路面上の水膜とを検出する照射波の様子を示した図である。 実施例１に係る、路面の水膜の厚さと照射波の反射率の関係を示す図である。 実施例１に係る、路面の水膜の厚さと先行車両の速度と、スプラッシュ量との関係を示す図である。

符号の説明

１ エンジン
２ 自動変速機
３ 減速機
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ 駆動輪
５ 燃料噴射制御装置
６ 変速機制御装置
７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ ホイールシリンダ
８ 制動流体圧制御装置
９ 制動流体圧センサ
１０ ブレーキペダル
１１ マスタシリンダ
１２ 制御装置
１３ 前方状態検出装置
１４ 車輪速センサ
１５ アクセル開度センサ
１６ 手動スイッチ
１００ 車間距離制御装置
１０１ 車間制御部
１０２ 車速指令値選択部
１０２ 速度指令値選択部
１０３ 車速制御部
２０１ 照射波
２０２ 上部走査
２０３ 下部走査
２０４ 先行車両
２０５ 自車両
２０６ 水膜

Claims (10)

1. 自車両と先行車両との車間距離を測定する車間距離測定手段と、
   前記車間距離測定手段で測定した車間距離に応じた制御量に基づき車両の制駆動力を制御する車両制御装置と、
   を備える走行制御装置において、
   前記先行車両が路面の水膜上を走行時に生じるスプラッシュ量を推定するスプラッシュ量推定手段と、
   前記スプラッシュ量推定手段で推定したスプラッシュ量に応じて前記制駆動力の制御量を補正する補正手段と、
   を備えることを特徴とする走行制御装置。
2. 請求項１に記載の走行制御装置において、
   前記補正手段は、前記車間距離測定手段で測定された車間距離を補正することを特徴とする走行制御装置。
3. 請求項１に記載の走行制御装置において、
   前記車両制御装置は、目標車間距離が設定され、
   前記補正手段は、前記目標車間距離、又は前記車間距離と前記目標車間距離の差を補正することを特徴とする走行制御装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の走行制御装置において、
   前記スプラッシュ量推定手段は、自車両走行路面又は前記先行車両近傍の前記水膜を検出して前記スプラッシュ量を推定することを特徴とする走行制御装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の走行制御装置において、
   前記スプラッシュ量推定手段は、前記水膜の膜厚を推定し、前記膜厚に応じて前記スプラッシュ量を推定することを特徴とする走行制御装置。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の走行制御装置において、
   前記水膜の膜厚は、前記水膜からの反射率に基づいて推定することを特徴とする走行制御装置。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の走行制御装置において、
   前記スプラッシュ量推定手段は、前記先行車両速測定手段により前記先行車両の車速に応じて前記スプラッシュ量を推定することを特徴とする走行制御装置。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の走行制御装置において、
   前記車間距離測定手段は、照射波を用いて車間距離を測定するものであり、
   前記スプラッシュ量推定手段は、前記車間距離測定手段の照射波を用いて前記水膜を検出していることを特徴とする走行制御装置。
9. 請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の走行制御装置において、
   先行車両のタイヤの幅を検出するタイヤ幅検出手段を備え、
   前記スプラッシュ量推定手段は、前記タイヤ幅検出手段により検出したタイヤ幅に応じて前記スプラッシュ量を推定することを特徴とする走行制御装置。
10. 請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の走行制御装置において、
    前記車両制御装置は、車間距離制御装置又は車間距離警報装置であることを特徴とする走行制御装置。

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