走行制御装置
【課題】定速走行制御と追従走行制御とを切り替える時に各制御による制御値を滑らかに推移させながらも制御性能を悪化させない走行制御装置を提供すること。
【解決手段】積分制御を含むフィードバック制御により車速Ｖを目標車速Ｖ＊に制御する定速走行制御、及び、積分制御を含むフィードバック制御により車間距離Ｘを目標車間距離Ｘ＊に制御する追従走行制御を有する走行制御装置１００は、追従走行制御に関する制御値Ｖｘ及び定速走行制御に関する制御値Ｖ＊の二つの対応する制御値を切り替えて何れか一方の制御値を出力させる制御切り替え手段ＳＷ１と、制御切り替え手段ＳＷ１が出力する制御値Ｖｔに基づいて車輌における制駆動力を制御する制駆動力制御手段１４と、制御切り替え手段ＳＷ１による切り替え時に二つの対応する制御値を等しくして走行制御を継続させる走行制御手段１と、を備える。
【解決手段】積分制御を含むフィードバック制御により車速Ｖを目標車速Ｖ＊に制御する定速走行制御、及び、積分制御を含むフィードバック制御により車間距離Ｘを目標車間距離Ｘ＊に制御する追従走行制御を有する走行制御装置１００は、追従走行制御に関する制御値Ｖｘ及び定速走行制御に関する制御値Ｖ＊の二つの対応する制御値を切り替えて何れか一方の制御値を出力させる制御切り替え手段ＳＷ１と、制御切り替え手段ＳＷ１が出力する制御値Ｖｔに基づいて車輌における制駆動力を制御する制駆動力制御手段１４と、制御切り替え手段ＳＷ１による切り替え時に二つの対応する制御値を等しくして走行制御を継続させる走行制御手段１と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車速を目標車速に制御する定速走行制御、及び、車間距離を目標車間距離に制御する追従走行制御を切り替えながら実行する走行制御装置に関し、特に、目標車速に関する制御値と目標車間距離に関する制御値とを切り替える時に各制御による制御値を滑らかに推移させる走行制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、所定の目標車速で定速走行するよう車速を制御する車速制御部と、自車輌と先行車輌との車間距離が所定の目標車間距離となるよう制御する車間距離制御部とを備え、車間距離制御部による制御と車速制御部による制御との切り替えを、最終的に出力する制御量に段差を生じさせないよう、滑らかに実行させる走行制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この走行制御装置は、車間距離制御部による制御量及び車速制御部による制御量のそれぞれに個々の制御比率を積算した上で足し合わせて要求制御量とし、状況に応じて個々の制御比率を変更しながら、その要求制御量に基づいて走行制御用アクチュエータを制御する。
【０００４】
この走行制御装置は、車間距離が大きい程、車速制御部による制御量の制御比率を相対的に高くなるように設定し、自車輌と先行車輌との相対速度が接近方向に大きい程、車間距離制御部による制御量の制御比率を相対的に高くなるように設定する。
【０００５】
また、車速制御部による設定車速と車間距離制御部による設定車速とのうちの小さい方を目標車速とし、現在の車速を目標車速に移行させる際に加速度を所定値以下に制限することで、車間距離制御部による制御と車速制御部による制御との切り替えを滑らかに実行させる車速制御装置も知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００６】
このようにして、上述の走行制御装置又は車速制御装置は、制御切り替え時の車輌に対するショックを防止する。
【特許文献１】特開平７−１７２９４号公報
【特許文献２】特開平１１−２２７４９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の走行制御装置は、他車輌が車線変更により自車輌の前方に割り込んだ場合等、車速制御部から車間距離制御部への切り替えが急激に行われる場合であってもショック低減を優先させ過渡的な車間距離制御性能を悪化させてしまう。
【０００８】
また、特許文献２に記載の車速制御装置は、緩慢な車速変化のみを許容するので、車速を迅速に変化させる必要がある場合に対応できず、制御性能を悪化させてしまう。
【０００９】
上述の点に鑑み、本発明は、定速走行制御と追従走行制御とを切り替える時に各制御による制御値を滑らかに推移させながらも制御性能を悪化させない走行制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の目的を達成するために、第一の発明に係る走行制御装置は、積分制御を含むフィードバック制御により車速を目標車速に制御する定速走行制御、及び、積分制御を含むフィードバック制御により車間距離を目標車間距離に制御する追従走行制御を有する走行制御装置であって、前記追従走行制御に関する制御値及び前記定速走行制御に関する制御値の二つの対応する制御値を切り替えて何れか一方の制御値を出力させる制御切り替え手段と、前記制御切り替え手段が出力する制御値に基づいて車輌における制駆動力を制御する制駆動力制御手段と、前記制御切り替え手段による切り替え時に前記二つの対応する制御値を等しくして走行制御を継続させる走行制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、第二の発明は、第一の発明に係る走行制御装置であって、前記走行制御手段は、前記制御切り替え手段による切り替え時に前記定速走行制御又は前記追従走行制御の積分制御初期値を算出し該積分制御初期値を用いて走行制御を継続させる、ことを特徴とする。
【００１２】
また、第三の発明は、第一又は第二の発明に係る走行制御装置であって、前記制御切り替え手段は、前記追従走行制御に関する制御値として目標車間距離を達成するための車速の値を第一の入力として取得し、かつ、前記定速走行制御に関する制御値として予め登録された目標車速の値を第二の入力として取得する、ことを特徴とする。
【００１３】
また、第四の発明は、第一又は第二の発明に係る走行制御装置であって、前記制御切り替え手段は、前記追従走行制御に関する制御値として目標車間距離を達成するためのエンジン制駆動力制御値を第一の入力として取得し、かつ、前記定速走行制御に関する制御値として目標車速を達成するためのエンジン制駆動力制御値を第二の入力として取得する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
上述の手段により、本発明は、定速走行制御と追従走行制御とを切り替える時に各制御による制御値を滑らかに推移させながらも制御性能を悪化させない走行制御装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。
【実施例１】
【００１６】
（１）実施例の概要
本発明に係る走行制御装置は、定速走行制御及び追従走行制御を切り替えながら自車輌の走行を制御するＡＣＣ(Auto Cruise Control)に利用される。
【００１７】
「定速走行制御」とは、自車輌の走行速度が予め設定された目標車速になるようアクセル開度、ブレーキ量、シフト位置等を自動的に制御する走行制御内容のことをいい、「追従走行制御」とは、自車輌と先行車輌との間の車間距離が予め設定された目標車間距離になるようアクセル開度、ブレーキ量、シフト位置等を自動的に制御する走行制御内容のことをいう。
【００１８】
また、走行制御装置は、定速走行制御を実行している際に先行車輌を検出した場合、走行制御内容を定速走行制御から追従走行制御に切り替えて走行制御を継続させ、一方で、追従走行制御を実行している際に先行車輌が存在しなくなった場合、走行制御内容を追従走行制御から定速走行制御に切り替えて走行制御を継続させる。
【００１９】
また、走行制御装置は、ＰＩＤ(Proportional-Integral-Derivative)制御を用いた制御回路の出力値（制御値）に基づいて制御された物理量を各種センサで取得し、取得した物理量の値をその制御回路にフィードバックして入力値を変化させ、物理量の値を目標値に近づけるようにする。
【００２０】
「制御値」とは、エンジン駆動力、アクセル開度、ブレーキ量、車速、シフト位置等の制御対象となる物理量を所望の値に制御するため、それら制御対象を制御するモータやアクチュエータ等の制御装置に入力させる値である。
【００２１】
また、「ＰＩＤ制御」とは、フィードバック制御の一つであり、入力値の制御を出力値と目標値との偏差、その積分、及び、その微分の三つの要素によって行う方法のことであり、偏差に比例して入力値を変化させる比例制御、偏差が継続している時間に比例して入力値を変化させる積分制御、急激な制御値の変化が起こった場合にその変化の大きさに比例して入力値を変化させる微分制御を組み合わせた制御方法である。
【００２２】
「制御回路」には、例えば、目標車速と実際の車速との間の差である車速偏差を入力値とし、エンジン制駆動力制御値を出力値とする車速制御器、及び、目標車間距離と実際の車間距離との間の差である車間距離偏差を入力値とし、車速制御器の入力値となる値を算出するための目標車速を出力値とする車間距離制御器がある。
【００２３】
なお、「エンジン制駆動力制御値」とは、エンジンの制駆動力を制御するアクセル制御装置、ブレーキ制御装置、シフト位置制御装置等の制駆動力制御装置を所定の状態で駆動させ所望とするエンジン駆動力を得るための値である。
【００２４】
また、走行制御装置は、制御切り替えスイッチにより、定速走行制御のために設定された目標車速を車間距離制御器が出力する目標車速に切り替え、車間距離制御器が出力する目標車速と実際の車速に基づいて算出された車速偏差を車速制御器に入力して、エンジン制駆動力制御値を得る。
【００２５】
制御切り替えスイッチは、車間距離が所定値未満となった場合に、定速走行制御のために設定された目標車速を車間距離制御器が出力する目標車速に切り替え、定速走行制御から追従走行制御への走行制御内容の切り替えを実現させる。
【００２６】
車間距離制御器は、定速走行制御が行われている間、出力値となる目標車速が定速走行制御のために設定された目標車速に等しくなるよう、積分制御の初期値（定速走行制御から追従走行制御への走行制御内容の切り替えが行われた時点における偏差積分量は、偏差が未だ継続していないためゼロであり、ＰＩＤ制御における積分制御の項の値は初期値そのものとなる。）をバックグラウンドで周期的に演算し、制御切り替えスイッチによる目標車速の切り替えが行われた時点で、定速走行制御のために設定された目標車速と同じ目標車速を出力値として提供できるようにする。なお、ＰＩＤ制御における積分制御の項の値は、その初期値に偏差積分量を加算させながら時間経過と共に変化する。
【００２７】
また、車間距離制御器は、制御切り替えスイッチによる目標車速の切り替えが行われた時点で初めて演算を行い、定速走行制御のために設定された目標車速と同じ目標車速を出力値として提供するようにしてもよい。
【００２８】
その後、車間距離制御器は、ＰＩＤ制御により実際の車間距離が目標車間距離になるよう入力値となる車間距離偏差を変化させながら（厳密には、エンジン制駆動力を変化させて実際の車間距離を変化させることで車間距離偏差をゼロに収束させる。）目標車速を出力し、車速制御器は、車間距離制御器が出力した目標車速と実際の車速との車速偏差を入力値として変化させながら（厳密には、エンジン制駆動力を変化させて実際の車速を変化させることで車速偏差をゼロに収束させる。）エンジン制駆動力制御値を出力する。
【００２９】
このように、走行制御装置は、定速走行制御から追従走行制御への走行制御内容の切り替えが行われた場合にも、車速制御器の入力値となる車速偏差を算出するための目標車速をステップ状に変化させることなく連続的に変化させるので、車速制御器の出力値であるエンジン制駆動力制御値を急激に変化させて車輌の挙動が不安定（例えば、エンジンの制駆動力が急変することによる急加速や急減速といったショックを発生させる。）になるのを防止することができる。
（２）実施例の詳細
図１は、本発明に係る走行制御装置の構成例を示すブロック図であり、走行制御装置１００は、制御部１、車間距離センサ２、車速センサ３、記憶装置４、アクセル制御装置５、ブレーキ制御装置６及びシフト位置制御装置７から構成される。
【００３０】
制御部１は、車間距離センサ２、車速センサ３及び記憶装置４からデータを取得してアクセル制御装置５、ブレーキ制御装置６及びシフト位置制御装置７に出力する制御信号を演算するための電子回路である。
【００３１】
車間距離センサ２は、走行制御装置１００が搭載された車輌（以下、「自車」という。）とそれ以外の車輌（以下、「他車」という。）との間の距離を測定するためのセンサであり、例えば、自車のフロントバンパー下部に取り付けられたレーザレーダ、ミリ波レーダ、画像センサ（ステレオカメラ）又は超音波センサ等であって、測定したデータを制御部１に出力する。なお、車間距離センサ２は、測定した車間距離の時間的変化から自車と他車との間の相対速度を算出し制御部１に出力するようにしてもよい。
【００３２】
車速センサ３は、自車の走行速度を測定するセンサであり、例えば、各車輪に取り付けられ各車輪とともに回転する磁石による磁界の変化をMR（Magnetic Resistance）素子が磁気抵抗として読み取り、これを回転速度に比例したパルス信号として取り出すことで車輪の回転速度および車輌の走行速度を測定し、測定したデータを制御部１に出力する。
【００３３】
記憶装置４は、走行制御装置１００が定速走行制御又は追従走行制御を実行するために必要な各種データを記憶するための装置であり、例えば、ハードディスク、フラッシュメモリ等の記憶媒体であって定速走行制御のための目標車速や追従走行制御のための目標車間距離を記憶する。記憶装置４は、制御部１の問い合わせに応じて各種データを制御部１に出力する。なお、定速走行制御のための目標車速又は追従走行制御のための目標車間距離の値は、タッチパネルやエスカッションスイッチ等の入力手段を介して変更可能に記憶される。
【００３４】
アクセル制御装置５、ブレーキ制御装置６及びシフト位置制御装置７は、自車の走行速度を自動制御するための制駆動力制御装置であり、例えば、制御部１が出力する制御信号に基づいてモータやアクチュエータを駆動させることでアクセル開度、ブレーキ制動力又はシフト位置を調節して自車の走行速度を変化させる。
【００３５】
図２は、制御部１の構成例を示すブロック図であり、制御部１は、目標車間距離取得部１０、実車間距離取得部１１、目標車速取得部１２、実車速取得部１３、制駆動力制御部１４、演算器Ｐ１、Ｐ２、車間距離制御器Ｃ１、車速制御器Ｃ２及び制御切り替えスイッチＳＷ１から構成される。
【００３６】
目標車間距離取得部１０は、追従走行制御のための目標車間距離を取得するための手段であり、例えば、記憶装置４に記憶された値を読み出すことで目標車間距離Ｘ＊を取得する。
【００３７】
実車間距離取得部１１は、自車と自車の前方を走行する他車との間の実際の車間距離（以下、「実車間距離」という。）を取得するための手段であり、例えば、自車に搭載された車間距離センサ２が測定したデータに基づいて実車間距離Ｘを取得する。
【００３８】
目標車速取得部１２は、定速走行制御のための目標車速を取得するための手段であり、例えば、記憶装置４に記憶された値を読み出すことで目標車速Ｖ＊を取得する。
【００３９】
実車速取得部１３は、自車の実際の走行速度（以下、「実車速」という。）を取得するための手段であり、例えば、自車に搭載された車速センサ３が測定したデータに基づいて実車速Ｖを取得する。
【００４０】
制駆動力制御部１４は、自車に搭載された制駆動力制御装置に制御信号を出力するための手段であり、例えば、入力として取得した最終制御値Ｆｔに基づいてアクセル制御装置５、ブレーキ制御装置６、又は、シフト位置制御装置７のそれぞれに各制駆動力制御装置に対応する制御信号を出力する。
【００４１】
演算器Ｐ１は、目標車間距離Ｘ＊と実車間距離Ｘとを入力として取得し目標車間距離Ｘ＊と実車間距離Ｘとの間の差である車間距離偏差Ｘｅを出力する回路であり、演算器Ｐ２は、最終目標車速Ｖｔと実車速Ｖとを入力として取得し最終目標車速Ｖｔと実車速Ｖとの間の差である車速偏差Ｖｅを出力する回路である。
【００４２】
車間距離制御器Ｃ１は、車間距離偏差Ｘｅを入力として取得し追従走行制御のための目標車速Ｖｘを出力するＰＩＤ制御器であり、車速制御器Ｃ２は、車速偏差Ｖｅを入力として取得し所望とする車速を得るための最終制御値Ｆｔを出力するＰＩＤ制御器である。
【００４３】
図３は、ＰＩＤ制御器の構成例を示す図であり、図３（Ａ）が車間距離制御器Ｃ１を示し、図３（Ｂ）が車速制御器Ｃ２を示す。
【００４４】
車間距離制御器Ｃ１は、車間距離偏差Ｘｅを入力として取得し、比例ゲインＫｐ１（第一項）、微分ゲインＫｄ１と車間距離偏差Ｘｅの微分ｄＸｅ／ｄｔの値との積（第二項）、及び、積分ゲインＫｉ１と車間距離偏差Ｘｅの積分∫Ｘｅｄｔの値に初期値αを加えた値との積（第三項）の三つの項を加算した値を追従走行制御のための目標車速Ｖｘとして出力する。なお、上述の関係を表す数式（１）は、以下のようになる。
【００４５】
【数１】
なお、第二項における車間距離偏差Ｘｅの微分ｄＸｅ／ｄｔの値は、車間距離センサ２が測定した自車と他車との間の相対速度Ｖｒをそのまま用いるようにしてもよい。
【００４６】
また、車速制御器Ｃ２は、車速偏差Ｖｅを入力として取得し、比例ゲインＫｐ２（第一項）、微分ゲインＫｄ２と車速偏差Ｖｅの微分ｄＶｅ／ｄｔの値との積（第二項）、及び、積分ゲインＫｉ２と車速偏差Ｖｅの積分∫Ｖｅｄｔの値との積（第三項）の三つの項を加算した値を制駆動力制御部１４が制駆動力制御装置に出力するための最終制御値Ｆｔとして出力する。なお、上述の関係を表す数式（２）は、以下のようになる。
【００４７】
【数２】
なお、比例ゲインＫｐ１、Ｋｐ２、微分ゲインＫｄ１、Ｋｄ２、積分ゲインＫｉ１、Ｋｉ２は、最適レギュレータ法や極配置法によって、制御切り替え時の状況に応じた最適な値が設定されており、制御切り替え時の制御性能を損なうことは無いものとする。
【００４８】
制御切り替えスイッチＳＷ１は、目標車速取得部１２が取得した定速走行制御のための目標車速Ｖ＊と車間距離制御器Ｃ１が出力する追従走行制御のための目標車速Ｖｘとを入力として取得し、何れか一方を最終目標車速Ｖｔとして出力するためのスイッチであり、車間距離センサ２が測定した実車間距離Ｘが所定値未満となった場合に、出力となる最終目標車速Ｖｔを定速走行制御のための目標車速Ｖ＊から追従走行制御のための目標車速Ｖｘに切り替える。
【００４９】
制御部１は、目標車間距離取得部１０が取得した目標車間距離Ｘ＊と実車間距離取得部１１が取得した実際の車間距離Ｘとに基づいて演算器Ｐ１により車間距離偏差Ｘｅを算出して車間距離制御器Ｃ１に入力させ、車間距離制御器Ｃ１は、ＰＩＤ制御により追従走行制御のための目標車速Ｖｘを制御切り替えスイッチＳＷ１の入力端子Ｅ２に入力させる。
【００５０】
また、制御部１は、目標車速取得部１２が取得した定速走行制御のための目標車速Ｖ＊を制御切り替えスイッチＳＷ１の入力端子Ｅ１に入力させ、制御切り替えスイッチＳＷ１は、車間距離センサ２が測定した実車間距離Ｘが所定値以上の場合に、最終目標車速Ｖｔとして定速走行制御のための目標車速Ｖ＊を出力し、車間距離センサ２が測定した実車間距離Ｘが所定値未満の場合に、最終目標車速Ｖｔとして追従走行制御のための目標車速Ｖｘを出力する。
【００５１】
さらに、制御部１は、制御切り替えスイッチＳＷ１が出力した最終目標車速Ｖｔと実車速取得部１３が取得した実車速Ｖとに基づいて演算器Ｐ２により車速偏差Ｖｅを算出して車速制御器Ｃ２に入力し、車速制御器Ｃ２は、ＰＩＤ制御により最終制御値Ｆｔを制駆動力制御部１４に入力させる。
【００５２】
なお、制御部１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＮＶＲＡＭ（Non-Volatile Random Access Memory）等を備えたコンピュータであってもよく、目標車間距離取得部１０、実車間距離取得部１１、目標車速取得部１２、実車速取得部１３、制駆動力制御部１４、演算器Ｐ１、Ｐ２、車間距離制御器Ｃ１、車速制御器Ｃ２及び制御切り替えスイッチＳＷ１のそれぞれに対応するプログラムをＮＶＲＡＭに記憶し、それらプログラムをＲＡＭ上に展開して対応する処理をＣＰＵに実行させるようにしてもよい。
【００５３】
次に、走行制御装置１００が走行制御内容を切り替える処理の流れについて説明する。なお、図４は、切り替え処理の流れを示すフローチャートである。
【００５４】
最初に、制御部１は、実車間距離取得部１１により車間距離センサ２を介して実車間距離Ｘを取得し、かつ、実車速取得部１３により車速センサ３を介して実車速Ｖを取得する（ステップＳ１）。
【００５５】
その後、制御部１は、実車間距離取得部１１が取得した実車間距離Ｘに基づいて走行制御内容の切り替えを行うか否かを判定する（ステップＳ２）。
【００５６】
実車間距離Ｘが所定値以上となった場合、制御部１は、追従走行制御から定速走行制御に走行制御内容を切り替え（ステップＳ２の追従走行→定速走行）、定速走行制御のための目標車速Ｖ＊に切り替え時点における追従走行制御のための目標車速Ｖｘを設定する（ステップＳ３）。
【００５７】
その後、制御部１は、制御切り替えスイッチＳＷ１における接続を入力端子Ｅ２から入力端子Ｅ１に切り替え（ステップＳ４）、定速走行制御のための目標車速Ｖ＊（現在、Ｖｘに設定されている。）を最終目標車速Ｖｔとして、演算器Ｐ２により車速偏差Ｖｅを演算し最終制御値Ｆｔを得るようにする。ここで、制御部１は、定速走行制御のための目標車速をＶｘから当初のＶ＊に所定間隔で徐々に近づけるよう設定を変更させながら、実車速Ｖが定速走行制御のための目標車速Ｖ＊に到達するよう制御する。
【００５８】
なお、制御部１は、定速走行制御のための目標車速Ｖ＊に切り替え時点における追従走行制御のための目標車速Ｖｘを設定することなく、追従走行制御から定速走行制御に走行制御内容を切り替えるようにしてもよい。
【００５９】
この場合、制御部１は、所定の制御範囲内で最終制御値Ｆｔを変化させながら（最終制御値Ｆｔの変化率を制限することをいう。）実車速Ｖを定速走行制御のための目標車速Ｖ＊に到達させるようにする。
【００６０】
一方、実車間距離Ｘが所定値未満となった場合、制御部１は、定速走行制御から追従走行制御に走行制御内容を切り替え（ステップＳ２の定速走行→追従走行）、追従走行制御のための目標車速Ｖｘに定速走行制御のための目標車速Ｖ＊を設定し、車間距離制御器Ｃ１の第三項における初期値αを算出する（ステップＳ５）。なお、定速走行制御のための目標車速Ｖ＊は、制御切り替えスイッチＳＷ１による制御の切り替えが行われるまで最終目標車速Ｖｔとして使用されていた値である。
【００６１】
初期値αは、数式（１）のＶｘにＶ＊を代入することで以下の数式（３）により導出される。なお、切り替えた時点における車間距離偏差Ｘｅの積分∫Ｘｅｄｔの値はゼロである。
【００６２】
【数３】
仮に初期値αが算出されなかった場合（初期値αがゼロであるか、或いは、無意味な値が設定されている場合をいう。）、制御切り替えスイッチＳＷ１によって制御が切り替えられた時点における追従走行制御のための目標車速Ｖｘは、異常な値となってしまう場合があり、異常な目標車速Ｖｘに基づいて導出される最終制御値Ｆｔも異常な値となり自車の挙動を不安定にしてしまう。
【００６３】
従って、上述のように初期値αを導出することにより、制御部１は、定速走行制御から追従走行制御に走行制御内容が切り替えられた場合にも、自車の挙動が不安定となるのを防止することができる。
【００６４】
その後、制御部１は、制御切り替えスイッチＳＷ１における接続を入力端子Ｅ１から入力端子Ｅ２に切り替え（ステップＳ６）、追従走行制御のための目標車速Ｖｘ（現在、Ｖ＊となっている。）を最終目標車速Ｖｔとして演算器Ｐ２により車速偏差Ｖｅを演算し車速制御器Ｃ２により最終制御値Ｆｔを得るようにする。
【００６５】
その後、制御部１は、車間距離制御器Ｃ１におけるＰＩＤ制御により、車間距離偏差Ｘｅをゼロに収束させるよう追従走行制御のための目標車速Ｖｘを変化させ、車速制御器Ｃ２におけるＰＩＤ制御により、車速偏差Ｖｅをゼロに収束させるよう最終制御値Ｆｔを変化させながら自車を走行させるようにする。
【００６６】
以上の構成により、走行制御装置１００は、積分制御の初期値を算出することにより走行制御内容の切り替え時点に制御値が不連続に変化しないようにするので、制御値が不連続に変化した場合に自車の挙動を安定化させるために走行制御内容の切り替え時点における状況に応じてフィードバック制御の時定数（制御開始後の応答速度を決定するための定数である。）を変更したり、他の調整パラメータを変更したりする必要なしに走行制御内容切り替え時における自車の挙動を安定化させることができる。
【００６７】
また、走行制御装置１００は、フィードバック制御の時定数を変更したり、他の調整パラメータを変更したりすることなく走行制御内容の切り替え時点における制御値が不連続に変化しないようにするので、走行制御内容切り替え時における自車の挙動を安定化させながらも制御性能を損なうことなく応答速度を向上させることができる。
【００６８】
また、走行制御装置１００は、車速制御器Ｃ２を内側ループ（制駆動力制御部１４に直接的に接続させている。）とし、車間距離制御器Ｃ１を外側ループ（制駆動力制御部１４に間接的に接続させている。）とすることで、走行制御内容切り替え時における自車の挙動を安定化させながらも、速度制御の応答性をより向上させることができる。
【実施例２】
【００６９】
次に、本発明に係る走行制御装置の別の実施例について説明する。なお、図５は、制御部の別の構成例を示すブロック図である。
【００７０】
図５に示すように、走行制御装置１００Ａの制御部１Ａは、制御切り替えスイッチＳＷ２に対し車間距離制御器Ｃ３と車速制御器Ｃ４とを並列に接続する（以下、この構成を「独立フィードバック構成」という。）点において、車間距離制御器Ｃ１、制御切り替えスイッチＳＷ１及び車速制御器Ｃ２の順で三者を直列に接続する（以下、この構成を「二重フィードバック構成」という。）制御部１（図２参照。）と相違する。
【００７１】
制御部１Ａは、目標車間距離取得部１０が取得した目標車間距離Ｘ＊と実車間距離取得部１１が取得した実際の車間距離Ｘとに基づいて演算器Ｐ１により車間距離偏差Ｘｅを算出して車間距離制御器Ｃ３に入力させ、車間距離制御器Ｃ３は、ＰＩＤ制御により追従走行制御のための制御値Ｆｘを制御切り替えスイッチＳＷ２の入力端子Ｅ４に入力させる。
【００７２】
また、制御部１Ａは、目標車速取得部１２が取得した定速走行制御のための目標車速Ｖ＊と実車速取得部１３が所得した実際の車速Ｖとに基づいて演算器Ｐ２により車速偏差Ｖｅを算出して車速制御器Ｃ４に入力させ、車速制御器Ｃ４は、ＰＩＤ制御により定速走行制御のための制御値Ｆｖを制御切り替えスイッチＳＷ２の入力端子Ｅ３に入力させる。
【００７３】
制御切り替えスイッチＳＷ２は、車間距離センサ２が測定した実車間距離Ｘが所定値以上の場合に、最終制御値Ｆｔとして定速走行制御のための制御値Ｆｖを出力し、車間距離センサ２が測定した実車間距離Ｘが所定値未満の場合に、最終制御値Ｆｔとして追従走行制御のための制御値Ｆｘを出力して、最終制御値Ｆｔを制駆動力制御部１４に入力させる。
【００７４】
図６は、ＰＩＤ制御器の構成例を示す図であり、図６（Ａ）が車間距離制御器Ｃ３を示し、図６（Ｂ）が車速制御器Ｃ４を示す。
【００７５】
車間距離制御器Ｃ３は、図３（Ａ）における車間距離制御器Ｃ１と同様、車間距離偏差Ｘｅを入力として取得し、追従走行制御のための制御値Ｆｘを出力する。なお、車間距離制御器Ｃ３における制御を表す数式（４）は、以下のようになる。
【００７６】
【数４】
また、車速制御器Ｃ４は、図３（Ｂ）における車速制御器Ｃ２と同様、車速偏差Ｖｅを入力として取得し、定速走行制御のための制御値Ｆｖを出力する。なお、車速制御器Ｃ４における制御を表す数式（５）は、以下のようになる。
【００７７】
【数５】
なお、比例ゲインＫｐ３、Ｋｐ４、微分ゲインＫｄ３、Ｋｄ４、積分ゲインＫｉ３、Ｋｉ４は、最適レギュレータ法や極配置法によって、制御切り替え時の状況に応じた最適な値が設定されており、制御切り替え時の制御性能を損なうことは無いものとする。
【００７８】
制御切り替えスイッチＳＷ２は、車間距離制御器Ｃ３が出力する追従走行制御のための制御値Ｆｘと車速制御器Ｃ４が出力する定速走行制御のための制御値Ｆｖとを入力として取得し、何れか一方を最終制御値Ｆｔとして出力するためのスイッチであり、車間距離センサ２が測定した実車間距離Ｘが所定値未満となった場合に、出力となる最終制御値Ｆｔを定速走行制御のための制御値Ｆｖから追従走行制御のための制御値Ｆｘに切り替える。
【００７９】
その際、制御部１Ａは、追従走行制御のための制御値Ｆｘに定速走行制御のための制御値Ｆｖを設定し、車間距離制御器Ｃ３の第三項における初期値βを算出する。なお、定速走行制御のための制御値Ｆｖは、制御切り替えスイッチＳＷ２による制御の切り替えが行われるまで最終制御値Ｆｔとして実際に使用されていた値である。
【００８０】
初期値βは、数式（４）のＦｘにＦｖを代入することで以下の数式（６）により導出される。なお、切り替えた時点における車間距離偏差Ｘｅの積分∫Ｘｅｄｔの値はゼロである。
【００８１】
【数６】
このようにして、制御部１Ａは、定速走行制御から追従走行制御に走行制御内容が切り替えられた場合にも最終制御値Ｆｔを連続的に変化させることで、自車の挙動が不安定となるのを防止することができる。
【００８２】
一方、車間距離センサ２が測定した実車間距離Ｘが所定値以上となった場合、制御切り替えスイッチＳＷ２は、出力となる最終制御値Ｆｔを追従走行制御のための制御値Ｆｘから定速走行制御のための制御値Ｆｖに切り替える。
【００８３】
その際、制御部１Ａは、定速走行制御のための制御値Ｆｖに追従走行制御のための制御値Ｆｘを設定し、車速制御器Ｃ４の第三項における初期値γを算出する。なお、追従走行制御のための制御値Ｆｘは、制御切り替えスイッチＳＷ２による切り替えが行われるまで最終制御値Ｆｔとして実際に使用されていた値である。
【００８４】
初期値γは、数式（５）のＦｖにＦｘを代入することで以下の数式（７）により導出される。なお、切り替えた時点における車速偏差Ｖｅの積分∫Ｖｅｄｔの値はゼロである。
【００８５】
【数７】
このように、制御部１Ａは、定速走行制御から追従走行制御に走行制御内容が切り替えられた場合と同様、追従走行制御から定速走行制御に走行制御内容が切り替えられた場合にも最終制御値Ｆｔを連続的に変化させることで、自車の挙動が不安定となるのを防止することができる。
【００８６】
以上の構成により、走行制御装置１００Ａは、積分制御の初期値を算出することにより走行制御内容の切り替え時点に制御値が不連続に変化しないようにするので、走行制御内容切り替え時における自車の挙動を安定化させながらも制御性能を損なうことなく応答速度を向上させることができる。
【００８７】
また、走行制御装置１００Ａは、独立フィードバック構成を採用するので、車間距離制御器Ｃ３又は車速制御器Ｃ４の何れか一方が故障した場合にも所定の走行制御を継続させることができる。
【００８８】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなしに上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００８９】
例えば、上述の実施例では、制御部１Ａが、制御切り替えスイッチＳＷ２に対し車間距離制御器Ｃ３と車速制御器Ｃ４とを並列に接続する独立フィードバック構成を採用し、制御部１が、車間距離制御器Ｃ１、制御切り替えスイッチＳＷ１及び車速制御器Ｃ２の順で三者を直列に接続する二重フィードバック構成を採用するが、独立フィードバック構成と二重フィードバック構成とを組み合わせるようにしてもよい。
【００９０】
また、上述の実施例は、定速走行制御と追従走行制御とを切り替える時点の自車の挙動を安定化させるが、自車の前方を走行する他車が車線変更によって自車の走行する車線を逸脱し、さらにその他車の前方を走行していた別の他車が先行車輌となった場合等、実車間距離Ｘが不連続に変化した時点の自車の挙動を安定化させるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明に係る走行制御装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】制御部の構成例を示すブロック図（その１）である。
【図３】ＰＩＤ制御器の構成例を示す図（その１）である。
【図４】走行制御装置が走行制御内容を切り替える処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】制御部の構成例を示すブロック図（その２）である。
【図６】ＰＩＤ制御器の構成例を示す図（その２）である。
【符号の説明】
【００９２】
１、１Ａ 制御部
２ 車間距離センサ
３ 車速センサ
４ 記憶装置
５ アクセル制御装置
６ ブレーキ制御装置
７ シフト位置制御装置
１０ 目標車間距離取得部
１１ 実車間距離取得部
１２ 目標車速取得部
１３ 実車速取得部
１４ 制駆動力制御部
１００、１００Ａ 走行制御装置
Ｃ１、Ｃ３ 車間距離制御器
Ｃ２、Ｃ４ 車速制御器
Ｅ１〜Ｅ４ 入力端子
Ｆｔ 最終制御値
Ｆｖ 定速走行制御のための制御値
Ｆｘ 追従走行制御のための制御値
Ｋｄ１〜Ｋｄ４ 微分ゲイン
Ｋｉ１〜Ｋｉ４ 積分ゲイン
Ｋｐ１〜Ｋｐ４ 比例ゲイン
Ｐ１、Ｐ２ 制御器
Ｘ 実車間距離
Ｘｅ 車間距離偏差
Ｘ＊ 目標車間距離
Ｖ 実車速
Ｖｅ 車速偏差
Ｖｘ 追従走行制御のための目標車速
Ｖｔ 最終目標車速
Ｖ＊ 定速走行制御のための目標車速
α、β 車間距離偏差積分の初期値
γ 車速偏差積分の初期値
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車速を目標車速に制御する定速走行制御、及び、車間距離を目標車間距離に制御する追従走行制御を切り替えながら実行する走行制御装置に関し、特に、目標車速に関する制御値と目標車間距離に関する制御値とを切り替える時に各制御による制御値を滑らかに推移させる走行制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、所定の目標車速で定速走行するよう車速を制御する車速制御部と、自車輌と先行車輌との車間距離が所定の目標車間距離となるよう制御する車間距離制御部とを備え、車間距離制御部による制御と車速制御部による制御との切り替えを、最終的に出力する制御量に段差を生じさせないよう、滑らかに実行させる走行制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この走行制御装置は、車間距離制御部による制御量及び車速制御部による制御量のそれぞれに個々の制御比率を積算した上で足し合わせて要求制御量とし、状況に応じて個々の制御比率を変更しながら、その要求制御量に基づいて走行制御用アクチュエータを制御する。
【０００４】
この走行制御装置は、車間距離が大きい程、車速制御部による制御量の制御比率を相対的に高くなるように設定し、自車輌と先行車輌との相対速度が接近方向に大きい程、車間距離制御部による制御量の制御比率を相対的に高くなるように設定する。
【０００５】
また、車速制御部による設定車速と車間距離制御部による設定車速とのうちの小さい方を目標車速とし、現在の車速を目標車速に移行させる際に加速度を所定値以下に制限することで、車間距離制御部による制御と車速制御部による制御との切り替えを滑らかに実行させる車速制御装置も知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００６】
このようにして、上述の走行制御装置又は車速制御装置は、制御切り替え時の車輌に対するショックを防止する。
【特許文献１】特開平７−１７２９４号公報
【特許文献２】特開平１１−２２７４９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の走行制御装置は、他車輌が車線変更により自車輌の前方に割り込んだ場合等、車速制御部から車間距離制御部への切り替えが急激に行われる場合であってもショック低減を優先させ過渡的な車間距離制御性能を悪化させてしまう。
【０００８】
また、特許文献２に記載の車速制御装置は、緩慢な車速変化のみを許容するので、車速を迅速に変化させる必要がある場合に対応できず、制御性能を悪化させてしまう。
【０００９】
上述の点に鑑み、本発明は、定速走行制御と追従走行制御とを切り替える時に各制御による制御値を滑らかに推移させながらも制御性能を悪化させない走行制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の目的を達成するために、第一の発明に係る走行制御装置は、積分制御を含むフィードバック制御により車速を目標車速に制御する定速走行制御、及び、積分制御を含むフィードバック制御により車間距離を目標車間距離に制御する追従走行制御を有する走行制御装置であって、前記追従走行制御に関する制御値及び前記定速走行制御に関する制御値の二つの対応する制御値を切り替えて何れか一方の制御値を出力させる制御切り替え手段と、前記制御切り替え手段が出力する制御値に基づいて車輌における制駆動力を制御する制駆動力制御手段と、前記制御切り替え手段による切り替え時に前記二つの対応する制御値を等しくして走行制御を継続させる走行制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、第二の発明は、第一の発明に係る走行制御装置であって、前記走行制御手段は、前記制御切り替え手段による切り替え時に前記定速走行制御又は前記追従走行制御の積分制御初期値を算出し該積分制御初期値を用いて走行制御を継続させる、ことを特徴とする。
【００１２】
また、第三の発明は、第一又は第二の発明に係る走行制御装置であって、前記制御切り替え手段は、前記追従走行制御に関する制御値として目標車間距離を達成するための車速の値を第一の入力として取得し、かつ、前記定速走行制御に関する制御値として予め登録された目標車速の値を第二の入力として取得する、ことを特徴とする。
【００１３】
また、第四の発明は、第一又は第二の発明に係る走行制御装置であって、前記制御切り替え手段は、前記追従走行制御に関する制御値として目標車間距離を達成するためのエンジン制駆動力制御値を第一の入力として取得し、かつ、前記定速走行制御に関する制御値として目標車速を達成するためのエンジン制駆動力制御値を第二の入力として取得する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
上述の手段により、本発明は、定速走行制御と追従走行制御とを切り替える時に各制御による制御値を滑らかに推移させながらも制御性能を悪化させない走行制御装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。
【実施例１】
【００１６】
（１）実施例の概要
本発明に係る走行制御装置は、定速走行制御及び追従走行制御を切り替えながら自車輌の走行を制御するＡＣＣ(Auto Cruise Control)に利用される。
【００１７】
「定速走行制御」とは、自車輌の走行速度が予め設定された目標車速になるようアクセル開度、ブレーキ量、シフト位置等を自動的に制御する走行制御内容のことをいい、「追従走行制御」とは、自車輌と先行車輌との間の車間距離が予め設定された目標車間距離になるようアクセル開度、ブレーキ量、シフト位置等を自動的に制御する走行制御内容のことをいう。
【００１８】
また、走行制御装置は、定速走行制御を実行している際に先行車輌を検出した場合、走行制御内容を定速走行制御から追従走行制御に切り替えて走行制御を継続させ、一方で、追従走行制御を実行している際に先行車輌が存在しなくなった場合、走行制御内容を追従走行制御から定速走行制御に切り替えて走行制御を継続させる。
【００１９】
また、走行制御装置は、ＰＩＤ(Proportional-Integral-Derivative)制御を用いた制御回路の出力値（制御値）に基づいて制御された物理量を各種センサで取得し、取得した物理量の値をその制御回路にフィードバックして入力値を変化させ、物理量の値を目標値に近づけるようにする。
【００２０】
「制御値」とは、エンジン駆動力、アクセル開度、ブレーキ量、車速、シフト位置等の制御対象となる物理量を所望の値に制御するため、それら制御対象を制御するモータやアクチュエータ等の制御装置に入力させる値である。
【００２１】
また、「ＰＩＤ制御」とは、フィードバック制御の一つであり、入力値の制御を出力値と目標値との偏差、その積分、及び、その微分の三つの要素によって行う方法のことであり、偏差に比例して入力値を変化させる比例制御、偏差が継続している時間に比例して入力値を変化させる積分制御、急激な制御値の変化が起こった場合にその変化の大きさに比例して入力値を変化させる微分制御を組み合わせた制御方法である。
【００２２】
「制御回路」には、例えば、目標車速と実際の車速との間の差である車速偏差を入力値とし、エンジン制駆動力制御値を出力値とする車速制御器、及び、目標車間距離と実際の車間距離との間の差である車間距離偏差を入力値とし、車速制御器の入力値となる値を算出するための目標車速を出力値とする車間距離制御器がある。
【００２３】
なお、「エンジン制駆動力制御値」とは、エンジンの制駆動力を制御するアクセル制御装置、ブレーキ制御装置、シフト位置制御装置等の制駆動力制御装置を所定の状態で駆動させ所望とするエンジン駆動力を得るための値である。
【００２４】
また、走行制御装置は、制御切り替えスイッチにより、定速走行制御のために設定された目標車速を車間距離制御器が出力する目標車速に切り替え、車間距離制御器が出力する目標車速と実際の車速に基づいて算出された車速偏差を車速制御器に入力して、エンジン制駆動力制御値を得る。
【００２５】
制御切り替えスイッチは、車間距離が所定値未満となった場合に、定速走行制御のために設定された目標車速を車間距離制御器が出力する目標車速に切り替え、定速走行制御から追従走行制御への走行制御内容の切り替えを実現させる。
【００２６】
車間距離制御器は、定速走行制御が行われている間、出力値となる目標車速が定速走行制御のために設定された目標車速に等しくなるよう、積分制御の初期値（定速走行制御から追従走行制御への走行制御内容の切り替えが行われた時点における偏差積分量は、偏差が未だ継続していないためゼロであり、ＰＩＤ制御における積分制御の項の値は初期値そのものとなる。）をバックグラウンドで周期的に演算し、制御切り替えスイッチによる目標車速の切り替えが行われた時点で、定速走行制御のために設定された目標車速と同じ目標車速を出力値として提供できるようにする。なお、ＰＩＤ制御における積分制御の項の値は、その初期値に偏差積分量を加算させながら時間経過と共に変化する。
【００２７】
また、車間距離制御器は、制御切り替えスイッチによる目標車速の切り替えが行われた時点で初めて演算を行い、定速走行制御のために設定された目標車速と同じ目標車速を出力値として提供するようにしてもよい。
【００２８】
その後、車間距離制御器は、ＰＩＤ制御により実際の車間距離が目標車間距離になるよう入力値となる車間距離偏差を変化させながら（厳密には、エンジン制駆動力を変化させて実際の車間距離を変化させることで車間距離偏差をゼロに収束させる。）目標車速を出力し、車速制御器は、車間距離制御器が出力した目標車速と実際の車速との車速偏差を入力値として変化させながら（厳密には、エンジン制駆動力を変化させて実際の車速を変化させることで車速偏差をゼロに収束させる。）エンジン制駆動力制御値を出力する。
【００２９】
このように、走行制御装置は、定速走行制御から追従走行制御への走行制御内容の切り替えが行われた場合にも、車速制御器の入力値となる車速偏差を算出するための目標車速をステップ状に変化させることなく連続的に変化させるので、車速制御器の出力値であるエンジン制駆動力制御値を急激に変化させて車輌の挙動が不安定（例えば、エンジンの制駆動力が急変することによる急加速や急減速といったショックを発生させる。）になるのを防止することができる。
（２）実施例の詳細
図１は、本発明に係る走行制御装置の構成例を示すブロック図であり、走行制御装置１００は、制御部１、車間距離センサ２、車速センサ３、記憶装置４、アクセル制御装置５、ブレーキ制御装置６及びシフト位置制御装置７から構成される。
【００３０】
制御部１は、車間距離センサ２、車速センサ３及び記憶装置４からデータを取得してアクセル制御装置５、ブレーキ制御装置６及びシフト位置制御装置７に出力する制御信号を演算するための電子回路である。
【００３１】
車間距離センサ２は、走行制御装置１００が搭載された車輌（以下、「自車」という。）とそれ以外の車輌（以下、「他車」という。）との間の距離を測定するためのセンサであり、例えば、自車のフロントバンパー下部に取り付けられたレーザレーダ、ミリ波レーダ、画像センサ（ステレオカメラ）又は超音波センサ等であって、測定したデータを制御部１に出力する。なお、車間距離センサ２は、測定した車間距離の時間的変化から自車と他車との間の相対速度を算出し制御部１に出力するようにしてもよい。
【００３２】
車速センサ３は、自車の走行速度を測定するセンサであり、例えば、各車輪に取り付けられ各車輪とともに回転する磁石による磁界の変化をMR（Magnetic Resistance）素子が磁気抵抗として読み取り、これを回転速度に比例したパルス信号として取り出すことで車輪の回転速度および車輌の走行速度を測定し、測定したデータを制御部１に出力する。
【００３３】
記憶装置４は、走行制御装置１００が定速走行制御又は追従走行制御を実行するために必要な各種データを記憶するための装置であり、例えば、ハードディスク、フラッシュメモリ等の記憶媒体であって定速走行制御のための目標車速や追従走行制御のための目標車間距離を記憶する。記憶装置４は、制御部１の問い合わせに応じて各種データを制御部１に出力する。なお、定速走行制御のための目標車速又は追従走行制御のための目標車間距離の値は、タッチパネルやエスカッションスイッチ等の入力手段を介して変更可能に記憶される。
【００３４】
アクセル制御装置５、ブレーキ制御装置６及びシフト位置制御装置７は、自車の走行速度を自動制御するための制駆動力制御装置であり、例えば、制御部１が出力する制御信号に基づいてモータやアクチュエータを駆動させることでアクセル開度、ブレーキ制動力又はシフト位置を調節して自車の走行速度を変化させる。
【００３５】
図２は、制御部１の構成例を示すブロック図であり、制御部１は、目標車間距離取得部１０、実車間距離取得部１１、目標車速取得部１２、実車速取得部１３、制駆動力制御部１４、演算器Ｐ１、Ｐ２、車間距離制御器Ｃ１、車速制御器Ｃ２及び制御切り替えスイッチＳＷ１から構成される。
【００３６】
目標車間距離取得部１０は、追従走行制御のための目標車間距離を取得するための手段であり、例えば、記憶装置４に記憶された値を読み出すことで目標車間距離Ｘ＊を取得する。
【００３７】
実車間距離取得部１１は、自車と自車の前方を走行する他車との間の実際の車間距離（以下、「実車間距離」という。）を取得するための手段であり、例えば、自車に搭載された車間距離センサ２が測定したデータに基づいて実車間距離Ｘを取得する。
【００３８】
目標車速取得部１２は、定速走行制御のための目標車速を取得するための手段であり、例えば、記憶装置４に記憶された値を読み出すことで目標車速Ｖ＊を取得する。
【００３９】
実車速取得部１３は、自車の実際の走行速度（以下、「実車速」という。）を取得するための手段であり、例えば、自車に搭載された車速センサ３が測定したデータに基づいて実車速Ｖを取得する。
【００４０】
制駆動力制御部１４は、自車に搭載された制駆動力制御装置に制御信号を出力するための手段であり、例えば、入力として取得した最終制御値Ｆｔに基づいてアクセル制御装置５、ブレーキ制御装置６、又は、シフト位置制御装置７のそれぞれに各制駆動力制御装置に対応する制御信号を出力する。
【００４１】
演算器Ｐ１は、目標車間距離Ｘ＊と実車間距離Ｘとを入力として取得し目標車間距離Ｘ＊と実車間距離Ｘとの間の差である車間距離偏差Ｘｅを出力する回路であり、演算器Ｐ２は、最終目標車速Ｖｔと実車速Ｖとを入力として取得し最終目標車速Ｖｔと実車速Ｖとの間の差である車速偏差Ｖｅを出力する回路である。
【００４２】
車間距離制御器Ｃ１は、車間距離偏差Ｘｅを入力として取得し追従走行制御のための目標車速Ｖｘを出力するＰＩＤ制御器であり、車速制御器Ｃ２は、車速偏差Ｖｅを入力として取得し所望とする車速を得るための最終制御値Ｆｔを出力するＰＩＤ制御器である。
【００４３】
図３は、ＰＩＤ制御器の構成例を示す図であり、図３（Ａ）が車間距離制御器Ｃ１を示し、図３（Ｂ）が車速制御器Ｃ２を示す。
【００４４】
車間距離制御器Ｃ１は、車間距離偏差Ｘｅを入力として取得し、比例ゲインＫｐ１（第一項）、微分ゲインＫｄ１と車間距離偏差Ｘｅの微分ｄＸｅ／ｄｔの値との積（第二項）、及び、積分ゲインＫｉ１と車間距離偏差Ｘｅの積分∫Ｘｅｄｔの値に初期値αを加えた値との積（第三項）の三つの項を加算した値を追従走行制御のための目標車速Ｖｘとして出力する。なお、上述の関係を表す数式（１）は、以下のようになる。
【００４５】
【数１】
なお、第二項における車間距離偏差Ｘｅの微分ｄＸｅ／ｄｔの値は、車間距離センサ２が測定した自車と他車との間の相対速度Ｖｒをそのまま用いるようにしてもよい。
【００４６】
また、車速制御器Ｃ２は、車速偏差Ｖｅを入力として取得し、比例ゲインＫｐ２（第一項）、微分ゲインＫｄ２と車速偏差Ｖｅの微分ｄＶｅ／ｄｔの値との積（第二項）、及び、積分ゲインＫｉ２と車速偏差Ｖｅの積分∫Ｖｅｄｔの値との積（第三項）の三つの項を加算した値を制駆動力制御部１４が制駆動力制御装置に出力するための最終制御値Ｆｔとして出力する。なお、上述の関係を表す数式（２）は、以下のようになる。
【００４７】
【数２】
なお、比例ゲインＫｐ１、Ｋｐ２、微分ゲインＫｄ１、Ｋｄ２、積分ゲインＫｉ１、Ｋｉ２は、最適レギュレータ法や極配置法によって、制御切り替え時の状況に応じた最適な値が設定されており、制御切り替え時の制御性能を損なうことは無いものとする。
【００４８】
制御切り替えスイッチＳＷ１は、目標車速取得部１２が取得した定速走行制御のための目標車速Ｖ＊と車間距離制御器Ｃ１が出力する追従走行制御のための目標車速Ｖｘとを入力として取得し、何れか一方を最終目標車速Ｖｔとして出力するためのスイッチであり、車間距離センサ２が測定した実車間距離Ｘが所定値未満となった場合に、出力となる最終目標車速Ｖｔを定速走行制御のための目標車速Ｖ＊から追従走行制御のための目標車速Ｖｘに切り替える。
【００４９】
制御部１は、目標車間距離取得部１０が取得した目標車間距離Ｘ＊と実車間距離取得部１１が取得した実際の車間距離Ｘとに基づいて演算器Ｐ１により車間距離偏差Ｘｅを算出して車間距離制御器Ｃ１に入力させ、車間距離制御器Ｃ１は、ＰＩＤ制御により追従走行制御のための目標車速Ｖｘを制御切り替えスイッチＳＷ１の入力端子Ｅ２に入力させる。
【００５０】
また、制御部１は、目標車速取得部１２が取得した定速走行制御のための目標車速Ｖ＊を制御切り替えスイッチＳＷ１の入力端子Ｅ１に入力させ、制御切り替えスイッチＳＷ１は、車間距離センサ２が測定した実車間距離Ｘが所定値以上の場合に、最終目標車速Ｖｔとして定速走行制御のための目標車速Ｖ＊を出力し、車間距離センサ２が測定した実車間距離Ｘが所定値未満の場合に、最終目標車速Ｖｔとして追従走行制御のための目標車速Ｖｘを出力する。
【００５１】
さらに、制御部１は、制御切り替えスイッチＳＷ１が出力した最終目標車速Ｖｔと実車速取得部１３が取得した実車速Ｖとに基づいて演算器Ｐ２により車速偏差Ｖｅを算出して車速制御器Ｃ２に入力し、車速制御器Ｃ２は、ＰＩＤ制御により最終制御値Ｆｔを制駆動力制御部１４に入力させる。
【００５２】
なお、制御部１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＮＶＲＡＭ（Non-Volatile Random Access Memory）等を備えたコンピュータであってもよく、目標車間距離取得部１０、実車間距離取得部１１、目標車速取得部１２、実車速取得部１３、制駆動力制御部１４、演算器Ｐ１、Ｐ２、車間距離制御器Ｃ１、車速制御器Ｃ２及び制御切り替えスイッチＳＷ１のそれぞれに対応するプログラムをＮＶＲＡＭに記憶し、それらプログラムをＲＡＭ上に展開して対応する処理をＣＰＵに実行させるようにしてもよい。
【００５３】
次に、走行制御装置１００が走行制御内容を切り替える処理の流れについて説明する。なお、図４は、切り替え処理の流れを示すフローチャートである。
【００５４】
最初に、制御部１は、実車間距離取得部１１により車間距離センサ２を介して実車間距離Ｘを取得し、かつ、実車速取得部１３により車速センサ３を介して実車速Ｖを取得する（ステップＳ１）。
【００５５】
その後、制御部１は、実車間距離取得部１１が取得した実車間距離Ｘに基づいて走行制御内容の切り替えを行うか否かを判定する（ステップＳ２）。
【００５６】
実車間距離Ｘが所定値以上となった場合、制御部１は、追従走行制御から定速走行制御に走行制御内容を切り替え（ステップＳ２の追従走行→定速走行）、定速走行制御のための目標車速Ｖ＊に切り替え時点における追従走行制御のための目標車速Ｖｘを設定する（ステップＳ３）。
【００５７】
その後、制御部１は、制御切り替えスイッチＳＷ１における接続を入力端子Ｅ２から入力端子Ｅ１に切り替え（ステップＳ４）、定速走行制御のための目標車速Ｖ＊（現在、Ｖｘに設定されている。）を最終目標車速Ｖｔとして、演算器Ｐ２により車速偏差Ｖｅを演算し最終制御値Ｆｔを得るようにする。ここで、制御部１は、定速走行制御のための目標車速をＶｘから当初のＶ＊に所定間隔で徐々に近づけるよう設定を変更させながら、実車速Ｖが定速走行制御のための目標車速Ｖ＊に到達するよう制御する。
【００５８】
なお、制御部１は、定速走行制御のための目標車速Ｖ＊に切り替え時点における追従走行制御のための目標車速Ｖｘを設定することなく、追従走行制御から定速走行制御に走行制御内容を切り替えるようにしてもよい。
【００５９】
この場合、制御部１は、所定の制御範囲内で最終制御値Ｆｔを変化させながら（最終制御値Ｆｔの変化率を制限することをいう。）実車速Ｖを定速走行制御のための目標車速Ｖ＊に到達させるようにする。
【００６０】
一方、実車間距離Ｘが所定値未満となった場合、制御部１は、定速走行制御から追従走行制御に走行制御内容を切り替え（ステップＳ２の定速走行→追従走行）、追従走行制御のための目標車速Ｖｘに定速走行制御のための目標車速Ｖ＊を設定し、車間距離制御器Ｃ１の第三項における初期値αを算出する（ステップＳ５）。なお、定速走行制御のための目標車速Ｖ＊は、制御切り替えスイッチＳＷ１による制御の切り替えが行われるまで最終目標車速Ｖｔとして使用されていた値である。
【００６１】
初期値αは、数式（１）のＶｘにＶ＊を代入することで以下の数式（３）により導出される。なお、切り替えた時点における車間距離偏差Ｘｅの積分∫Ｘｅｄｔの値はゼロである。
【００６２】
【数３】
仮に初期値αが算出されなかった場合（初期値αがゼロであるか、或いは、無意味な値が設定されている場合をいう。）、制御切り替えスイッチＳＷ１によって制御が切り替えられた時点における追従走行制御のための目標車速Ｖｘは、異常な値となってしまう場合があり、異常な目標車速Ｖｘに基づいて導出される最終制御値Ｆｔも異常な値となり自車の挙動を不安定にしてしまう。
【００６３】
従って、上述のように初期値αを導出することにより、制御部１は、定速走行制御から追従走行制御に走行制御内容が切り替えられた場合にも、自車の挙動が不安定となるのを防止することができる。
【００６４】
その後、制御部１は、制御切り替えスイッチＳＷ１における接続を入力端子Ｅ１から入力端子Ｅ２に切り替え（ステップＳ６）、追従走行制御のための目標車速Ｖｘ（現在、Ｖ＊となっている。）を最終目標車速Ｖｔとして演算器Ｐ２により車速偏差Ｖｅを演算し車速制御器Ｃ２により最終制御値Ｆｔを得るようにする。
【００６５】
その後、制御部１は、車間距離制御器Ｃ１におけるＰＩＤ制御により、車間距離偏差Ｘｅをゼロに収束させるよう追従走行制御のための目標車速Ｖｘを変化させ、車速制御器Ｃ２におけるＰＩＤ制御により、車速偏差Ｖｅをゼロに収束させるよう最終制御値Ｆｔを変化させながら自車を走行させるようにする。
【００６６】
以上の構成により、走行制御装置１００は、積分制御の初期値を算出することにより走行制御内容の切り替え時点に制御値が不連続に変化しないようにするので、制御値が不連続に変化した場合に自車の挙動を安定化させるために走行制御内容の切り替え時点における状況に応じてフィードバック制御の時定数（制御開始後の応答速度を決定するための定数である。）を変更したり、他の調整パラメータを変更したりする必要なしに走行制御内容切り替え時における自車の挙動を安定化させることができる。
【００６７】
また、走行制御装置１００は、フィードバック制御の時定数を変更したり、他の調整パラメータを変更したりすることなく走行制御内容の切り替え時点における制御値が不連続に変化しないようにするので、走行制御内容切り替え時における自車の挙動を安定化させながらも制御性能を損なうことなく応答速度を向上させることができる。
【００６８】
また、走行制御装置１００は、車速制御器Ｃ２を内側ループ（制駆動力制御部１４に直接的に接続させている。）とし、車間距離制御器Ｃ１を外側ループ（制駆動力制御部１４に間接的に接続させている。）とすることで、走行制御内容切り替え時における自車の挙動を安定化させながらも、速度制御の応答性をより向上させることができる。
【実施例２】
【００６９】
次に、本発明に係る走行制御装置の別の実施例について説明する。なお、図５は、制御部の別の構成例を示すブロック図である。
【００７０】
図５に示すように、走行制御装置１００Ａの制御部１Ａは、制御切り替えスイッチＳＷ２に対し車間距離制御器Ｃ３と車速制御器Ｃ４とを並列に接続する（以下、この構成を「独立フィードバック構成」という。）点において、車間距離制御器Ｃ１、制御切り替えスイッチＳＷ１及び車速制御器Ｃ２の順で三者を直列に接続する（以下、この構成を「二重フィードバック構成」という。）制御部１（図２参照。）と相違する。
【００７１】
制御部１Ａは、目標車間距離取得部１０が取得した目標車間距離Ｘ＊と実車間距離取得部１１が取得した実際の車間距離Ｘとに基づいて演算器Ｐ１により車間距離偏差Ｘｅを算出して車間距離制御器Ｃ３に入力させ、車間距離制御器Ｃ３は、ＰＩＤ制御により追従走行制御のための制御値Ｆｘを制御切り替えスイッチＳＷ２の入力端子Ｅ４に入力させる。
【００７２】
また、制御部１Ａは、目標車速取得部１２が取得した定速走行制御のための目標車速Ｖ＊と実車速取得部１３が所得した実際の車速Ｖとに基づいて演算器Ｐ２により車速偏差Ｖｅを算出して車速制御器Ｃ４に入力させ、車速制御器Ｃ４は、ＰＩＤ制御により定速走行制御のための制御値Ｆｖを制御切り替えスイッチＳＷ２の入力端子Ｅ３に入力させる。
【００７３】
制御切り替えスイッチＳＷ２は、車間距離センサ２が測定した実車間距離Ｘが所定値以上の場合に、最終制御値Ｆｔとして定速走行制御のための制御値Ｆｖを出力し、車間距離センサ２が測定した実車間距離Ｘが所定値未満の場合に、最終制御値Ｆｔとして追従走行制御のための制御値Ｆｘを出力して、最終制御値Ｆｔを制駆動力制御部１４に入力させる。
【００７４】
図６は、ＰＩＤ制御器の構成例を示す図であり、図６（Ａ）が車間距離制御器Ｃ３を示し、図６（Ｂ）が車速制御器Ｃ４を示す。
【００７５】
車間距離制御器Ｃ３は、図３（Ａ）における車間距離制御器Ｃ１と同様、車間距離偏差Ｘｅを入力として取得し、追従走行制御のための制御値Ｆｘを出力する。なお、車間距離制御器Ｃ３における制御を表す数式（４）は、以下のようになる。
【００７６】
【数４】
また、車速制御器Ｃ４は、図３（Ｂ）における車速制御器Ｃ２と同様、車速偏差Ｖｅを入力として取得し、定速走行制御のための制御値Ｆｖを出力する。なお、車速制御器Ｃ４における制御を表す数式（５）は、以下のようになる。
【００７７】
【数５】
なお、比例ゲインＫｐ３、Ｋｐ４、微分ゲインＫｄ３、Ｋｄ４、積分ゲインＫｉ３、Ｋｉ４は、最適レギュレータ法や極配置法によって、制御切り替え時の状況に応じた最適な値が設定されており、制御切り替え時の制御性能を損なうことは無いものとする。
【００７８】
制御切り替えスイッチＳＷ２は、車間距離制御器Ｃ３が出力する追従走行制御のための制御値Ｆｘと車速制御器Ｃ４が出力する定速走行制御のための制御値Ｆｖとを入力として取得し、何れか一方を最終制御値Ｆｔとして出力するためのスイッチであり、車間距離センサ２が測定した実車間距離Ｘが所定値未満となった場合に、出力となる最終制御値Ｆｔを定速走行制御のための制御値Ｆｖから追従走行制御のための制御値Ｆｘに切り替える。
【００７９】
その際、制御部１Ａは、追従走行制御のための制御値Ｆｘに定速走行制御のための制御値Ｆｖを設定し、車間距離制御器Ｃ３の第三項における初期値βを算出する。なお、定速走行制御のための制御値Ｆｖは、制御切り替えスイッチＳＷ２による制御の切り替えが行われるまで最終制御値Ｆｔとして実際に使用されていた値である。
【００８０】
初期値βは、数式（４）のＦｘにＦｖを代入することで以下の数式（６）により導出される。なお、切り替えた時点における車間距離偏差Ｘｅの積分∫Ｘｅｄｔの値はゼロである。
【００８１】
【数６】
このようにして、制御部１Ａは、定速走行制御から追従走行制御に走行制御内容が切り替えられた場合にも最終制御値Ｆｔを連続的に変化させることで、自車の挙動が不安定となるのを防止することができる。
【００８２】
一方、車間距離センサ２が測定した実車間距離Ｘが所定値以上となった場合、制御切り替えスイッチＳＷ２は、出力となる最終制御値Ｆｔを追従走行制御のための制御値Ｆｘから定速走行制御のための制御値Ｆｖに切り替える。
【００８３】
その際、制御部１Ａは、定速走行制御のための制御値Ｆｖに追従走行制御のための制御値Ｆｘを設定し、車速制御器Ｃ４の第三項における初期値γを算出する。なお、追従走行制御のための制御値Ｆｘは、制御切り替えスイッチＳＷ２による切り替えが行われるまで最終制御値Ｆｔとして実際に使用されていた値である。
【００８４】
初期値γは、数式（５）のＦｖにＦｘを代入することで以下の数式（７）により導出される。なお、切り替えた時点における車速偏差Ｖｅの積分∫Ｖｅｄｔの値はゼロである。
【００８５】
【数７】
このように、制御部１Ａは、定速走行制御から追従走行制御に走行制御内容が切り替えられた場合と同様、追従走行制御から定速走行制御に走行制御内容が切り替えられた場合にも最終制御値Ｆｔを連続的に変化させることで、自車の挙動が不安定となるのを防止することができる。
【００８６】
以上の構成により、走行制御装置１００Ａは、積分制御の初期値を算出することにより走行制御内容の切り替え時点に制御値が不連続に変化しないようにするので、走行制御内容切り替え時における自車の挙動を安定化させながらも制御性能を損なうことなく応答速度を向上させることができる。
【００８７】
また、走行制御装置１００Ａは、独立フィードバック構成を採用するので、車間距離制御器Ｃ３又は車速制御器Ｃ４の何れか一方が故障した場合にも所定の走行制御を継続させることができる。
【００８８】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなしに上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００８９】
例えば、上述の実施例では、制御部１Ａが、制御切り替えスイッチＳＷ２に対し車間距離制御器Ｃ３と車速制御器Ｃ４とを並列に接続する独立フィードバック構成を採用し、制御部１が、車間距離制御器Ｃ１、制御切り替えスイッチＳＷ１及び車速制御器Ｃ２の順で三者を直列に接続する二重フィードバック構成を採用するが、独立フィードバック構成と二重フィードバック構成とを組み合わせるようにしてもよい。
【００９０】
また、上述の実施例は、定速走行制御と追従走行制御とを切り替える時点の自車の挙動を安定化させるが、自車の前方を走行する他車が車線変更によって自車の走行する車線を逸脱し、さらにその他車の前方を走行していた別の他車が先行車輌となった場合等、実車間距離Ｘが不連続に変化した時点の自車の挙動を安定化させるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明に係る走行制御装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】制御部の構成例を示すブロック図（その１）である。
【図３】ＰＩＤ制御器の構成例を示す図（その１）である。
【図４】走行制御装置が走行制御内容を切り替える処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】制御部の構成例を示すブロック図（その２）である。
【図６】ＰＩＤ制御器の構成例を示す図（その２）である。
【符号の説明】
【００９２】
１、１Ａ 制御部
２ 車間距離センサ
３ 車速センサ
４ 記憶装置
５ アクセル制御装置
６ ブレーキ制御装置
７ シフト位置制御装置
１０ 目標車間距離取得部
１１ 実車間距離取得部
１２ 目標車速取得部
１３ 実車速取得部
１４ 制駆動力制御部
１００、１００Ａ 走行制御装置
Ｃ１、Ｃ３ 車間距離制御器
Ｃ２、Ｃ４ 車速制御器
Ｅ１〜Ｅ４ 入力端子
Ｆｔ 最終制御値
Ｆｖ 定速走行制御のための制御値
Ｆｘ 追従走行制御のための制御値
Ｋｄ１〜Ｋｄ４ 微分ゲイン
Ｋｉ１〜Ｋｉ４ 積分ゲイン
Ｋｐ１〜Ｋｐ４ 比例ゲイン
Ｐ１、Ｐ２ 制御器
Ｘ 実車間距離
Ｘｅ 車間距離偏差
Ｘ＊ 目標車間距離
Ｖ 実車速
Ｖｅ 車速偏差
Ｖｘ 追従走行制御のための目標車速
Ｖｔ 最終目標車速
Ｖ＊ 定速走行制御のための目標車速
α、β 車間距離偏差積分の初期値
γ 車速偏差積分の初期値
【特許請求の範囲】
【請求項１】
積分制御を含むフィードバック制御により車速を目標車速に制御する定速走行制御、及び、積分制御を含むフィードバック制御により車間距離を目標車間距離に制御する追従走行制御を有する走行制御装置であって、
前記追従走行制御に関する制御値及び前記定速走行制御に関する制御値の二つの対応する制御値を切り替えて何れか一方の制御値を出力させる制御切り替え手段と、
前記制御切り替え手段が出力する制御値に基づいて車輌における制駆動力を制御する制駆動力制御手段と、
前記制御切り替え手段による切り替え時に前記二つの対応する制御値を等しくして走行制御を継続させる走行制御手段と、
を備えることを特徴とする走行制御装置。
【請求項２】
前記走行制御手段は、前記制御切り替え手段による切り替え時に前記定速走行制御又は前記追従走行制御の積分制御初期値を算出し該積分制御初期値を用いて走行制御を継続させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の走行制御装置。
【請求項３】
前記制御切り替え手段は、前記追従走行制御に関する制御値として目標車間距離を達成するための車速の値を第一の入力として取得し、かつ、前記定速走行制御に関する制御値として予め登録された目標車速の値を第二の入力として取得する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の走行制御装置。
【請求項４】
前記制御切り替え手段は、前記追従走行制御に関する制御値として目標車間距離を達成するためのエンジン制駆動力制御値を第一の入力として取得し、かつ、前記定速走行制御に関する制御値として目標車速を達成するためのエンジン制駆動力制御値を第二の入力として取得する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の走行制御装置。
【請求項１】
積分制御を含むフィードバック制御により車速を目標車速に制御する定速走行制御、及び、積分制御を含むフィードバック制御により車間距離を目標車間距離に制御する追従走行制御を有する走行制御装置であって、
前記追従走行制御に関する制御値及び前記定速走行制御に関する制御値の二つの対応する制御値を切り替えて何れか一方の制御値を出力させる制御切り替え手段と、
前記制御切り替え手段が出力する制御値に基づいて車輌における制駆動力を制御する制駆動力制御手段と、
前記制御切り替え手段による切り替え時に前記二つの対応する制御値を等しくして走行制御を継続させる走行制御手段と、
を備えることを特徴とする走行制御装置。
【請求項２】
前記走行制御手段は、前記制御切り替え手段による切り替え時に前記定速走行制御又は前記追従走行制御の積分制御初期値を算出し該積分制御初期値を用いて走行制御を継続させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の走行制御装置。
【請求項３】
前記制御切り替え手段は、前記追従走行制御に関する制御値として目標車間距離を達成するための車速の値を第一の入力として取得し、かつ、前記定速走行制御に関する制御値として予め登録された目標車速の値を第二の入力として取得する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の走行制御装置。
【請求項４】
前記制御切り替え手段は、前記追従走行制御に関する制御値として目標車間距離を達成するためのエンジン制駆動力制御値を第一の入力として取得し、かつ、前記定速走行制御に関する制御値として目標車速を達成するためのエンジン制駆動力制御値を第二の入力として取得する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の走行制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−１５５８１５（Ｐ２００８−１５５８１５Ａ）
【公開日】平成２０年７月１０日（２００８．７．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３４８２０９（Ｐ２００６−３４８２０９）
【出願日】平成１８年１２月２５日（２００６．１２．２５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月１０日（２００８．７．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月２５日（２００６．１２．２５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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