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JP2000071807A - 先行車追従制御装置 - Google Patents

先行車追従制御装置

Info

Publication number
JP2000071807A
JP2000071807A JP10240179A JP24017998A JP2000071807A JP 2000071807 A JP2000071807 A JP 2000071807A JP 10240179 A JP10240179 A JP 10240179A JP 24017998 A JP24017998 A JP 24017998A JP 2000071807 A JP2000071807 A JP 2000071807A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
vehicle
preceding vehicle
speed
target
braking
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10240179A
Other languages
English (en)
Inventor
Akira Higashimata
章 東又
Takenori Hashizume
武徳 橋詰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP10240179A priority Critical patent/JP2000071807A/ja
Publication of JP2000071807A publication Critical patent/JP2000071807A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Regulating Braking Force (AREA)
  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
  • Traffic Control Systems (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 制動しながら追従しているときに先行車を認
識できなくなった場合に、良好な運転感覚を保ちつつ円
滑に定速走行に移る。 【解決手段】 制動しながら先行車に追従しているとき
に先行車を認識できなくなった場合に、制動力を徐々に
解除する。これにより、G変化が小さく、良好な運転感
覚を保ちつつ円滑に定速走行に移ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、先行車を認識して
一定の車間距離を保ちながら追従する先行車追従制御装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】追従走行から定速走行へ移行するとき
に、円滑で良好な運転感覚のまま移行できるように加速
度を適宜調整可能にした先行車追従制御装置が知られて
いる(例えば、特開平6−227279号公報参照)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
先行車追従制御装置では、制動しながら先行車に追従し
ているときに先行車の車線離脱や見失いがあると、制動
が解除されて設定車速まで加速されるため、G変化が大
きく運転感覚が悪くなるという問題がある。さらに、先
行車の車線離脱や見失いがあって制動が解除され、減速
から加速に移った直後にふたたび先行車を捕捉すると、
加速減速を繰り返すことになってますます運転感覚が悪
くなるという問題がある。
【0004】本発明の目的は、制動しながら追従してい
るときに先行車を認識できなくなった場合に、良好な運
転感覚を保ちつつ円滑に定速走行に移ることにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】(1) 請求項1の発明
は、先行車を認識する先行車認識手段と、先行車との車
間距離を検出する車間距離検出手段と、自車速を検出す
る自車速検出手段と、先行車との相対速度を検出する相
対速度検出手段と、目標車間距離を設定する目標車間距
離設定手段と、相対速度を考慮して車間距離を目標車間
距離に一致させるための目標車速を演算制御する車間距
離制御手段と、自車速を目標車速に一致させるための制
駆動力を演算制御する車速制御手段とを備え、先行車に
追従する先行車追従制御装置であって、車速制御手段
は、制動しながら先行車に追従しているときに先行車認
識手段で先行車を認識できなくなった場合に、制動力を
徐々に解除する。 (2) 請求項2の発明は、先行車を認識する先行車認
識手段と、先行車との車間距離を検出する車間距離検出
手段と、自車速を検出する自車速検出手段と、先行車と
の相対速度を検出する相対速度検出手段と、目標車間距
離を設定する目標車間距離設定手段と、相対速度を考慮
して車間距離を目標車間距離に一致させるための目標車
速を演算制御する車間距離制御手段と、自車速を目標車
速に一致させるための制駆動力を演算制御する車速制御
手段とを備え、先行車に追従する先行車追従制御装置で
あって、車速制御手段は、制動しながら先行車に追従し
ているときに先行車認識手段で先行車を認識できなくな
った場合には、所定時間だけそれまでの制動力を保持し
た後、徐々に制動力を解除する。 (3) 請求項3の先行車追従制御装置は、先行車認識
手段によって、自車両の走行車線からの先行車の離脱を
検出し、車速制御手段によって、制動しながら先行車に
追従しているときに先行車認識手段で自車両の走行車線
からの先行車の離脱が検出された場合には、直ちに制動
を解除するようにしたものである。 (4) 請求項4の先行車追従制御装置は、車速制御手
段によって、制動力を解除した後に先行車認識手段で先
行車を認識できない場合は、自車速が予め設定された車
速に一致するように制駆動力を演算制御するようにした
ものである。
【0006】
【発明の効果】(1) 請求項1の発明によれば、制動
しながら先行車に追従しているときに先行車を認識でき
なくなった場合に、制動力を徐々に解除するようにした
ので、G変化が小さく、良好な運転感覚を保ちつつ円滑
に定速走行に移ることができる。 (2) 請求項2の発明によれば、制動しながら先行車
に追従しているときに先行車認識手段で先行車を認識で
きなくなった場合には、所定時間だけそれまでの制動力
を保持した後、徐々に制動力を解除するようにしたの
で、G変化が小さく、良好な運転感覚を保ちつつ円滑に
定速走行に移ることができる。 (3) 請求項3の発明によれば、制動しながら先行車
に追従しているときに、自車両の走行車線からの先行車
の離脱が検出された場合には、直ちに制動を解除するよ
うにしたので、先行車離脱の場合は乗員に違和感を与え
ることなく定速走行へ移ることができる。 (4) 請求項4の発明によれば、制動力を解除した後
に先行車を認識できない場合は、自車速が予め設定され
た車速に一致するように制駆動力を演算制御するように
したので、良好な運転感覚を保ちつつ円滑に定速走行に
移ることができる。
【0007】
【発明の実施の形態】図1は一実施の形態の構成を示す
図である。車間距離センサー1は、レーザービームを車
両前方の左右方向に走査して先行車からの反射光を受光
する。なお、電波や超音波を利用して車間距離を計測し
てもよい。車速センサー2は変速機の出力軸に取り付け
られ、その回転速度に応じた周期のパルス信号を出力す
る。スロットルアクチュエーター3は、スロットルバル
ブ開度信号に応じてスロットルバルブを開閉し、エンジ
ンへの吸入空気量を変えてエンジン出力を調節する。ま
た、自動変速機4は変速比信号に応じて変速比を変え、
制動装置6は車両に制動力を発生させる。なお、自動変
速機4の代わりに無段変速機を用いてもよい。
【0008】追従制御コントローラー5はマイクロコン
ピューターとその周辺部品を備え、先行車との車間距離
と相対速度に基づいて目標車速を求め、自車速が目標車
速に一致するようにスロットルアクチュエーター3、自
動変速機4および制動装置6を制御する。追従制御コン
トローラー5は、マイクロコンピューターのソフトウエ
ア形態により図2に示す制御ブロック11、21、5
0、51を構成する。
【0009】図2において、測距信号処理部11は、車
間距離センサー1によって自車両の前方に検出される物
体を先行車と認識し、レーザー光を照射してから先行車
の反射光を受光するまでの時間を計測し、先行車との車
間距離Lを検出する。なお、前方に複数の先行車がいる
場合には、例えば自車両と同一車線上の最至近にある車
両を追従すべき先行車に特定して車間距離Lを演算す
る。この先行車の特定方法についてはすでに公知である
から詳細な説明を省略する。車速信号処理部12は、車
速センサー2からのパルス信号の周期を計測し、自車両
の速度VSを検出する。
【0010】先行車追従制御部13は、相対速度演算部
14、車間距離制御部15および目標車間距離設定部1
6を備え、車間距離Lと自車速VSとに基づいて目標車
間距離L*と目標車速V*を演算する。相対速度演算部1
4は、測距信号処理部11により検出された車間距離L
に基づいて先行車との相対速度ΔVを演算する。車間距
離制御部15は、相対速度ΔVを考慮して車間距離Lを
目標車間距離L*に一致させるための目標車速V*を演算
する。目標車間距離設定部16は、先行車の車速VTま
たは自車速VSに応じた目標車間距離L*を設定する。
【0011】車速制御部17は、駆動力演算部18、駆
動力分配制御部19、スロットル制御部20およびブレ
ーキ制御部21を備え、自車速VSが目標車速V*となる
ように車両の制駆動力および変速比を制御する。駆動力
演算部18は、自車速Vsを目標車速V*とするための目
標駆動力For*を演算する。駆動力分配制御部19は、
目標駆動力For*を駆動力(目標スロットルバルブ開度
Thr)と制動力(目標ブレーキ液圧Pbrk)に分配して
スロットル制御部20とブレーキ制御部21へ出力す
る。スロットル制御部20は目標スロットルバルブ開度
Thr*に応じてスロットルアクチュエーター3のスロッ
トルバルブ開度を調節し、ブレーキ制御部21は目標ブ
レーキ液圧Pbrk*に応じて制動装置6のブレーキ液圧を
調節する。
【0012】《車間距離制御系》この実施の形態のシス
テムは、車間距離と相対速度の2つの目標値を1つの入
力(目標車速)で制御する1入力2出力系であることか
ら、状態フィードバック(レギュレーター)を用いて制
御系を設計する。
【0013】システムの状態変数x1、x2を次式で定義
する。
【数1】
【数2】 数式1において、VTは先行車の車速、VSは自車速であ
る。また、制御入力(コントローラーの出力)をΔV*
とし次式で定義する。
【数3】
【0014】車間距離Lは次式で与えられる。
【数4】 数式4において、Loは車間距離Lの初期値である。車
速サーボ系は、例えば次式のように目標車速V*に対し
て実際の車速VSが一次遅れで近似できる。
【数5】 数式5において、τvは時定数である。
【0015】先行車車速VT=一定と仮定すると、数式
1、3、5により次式が得られる。
【数6】 さらに、目標車間距離L*=一定とすると、数式2、4
により次式が得られる。
【数7】 したがって、システムの状態方程式は次式のように記述
できる。
【数8】
【0016】制御入力u(ΔV*)を、
【数9】 で与えると、状態フィードバックが施されたシステムの
状態方程式は次式のように表される。
【数10】
【数11】 また、システムの特性方程式は次式で表される。
【数12】
【0017】上述した車速サーボ系の伝達特性に基づ
き、車間距離LをL*へ、相対速度ΔVを0へ収束させ
る特性が所望の特性となるように、ゲインfd、fvを設
定する。
【数13】
【数14】
【数15】
【0018】したがって、車間距離制御を行うための目
標車速V*は数式3、9から次式が導かれる。
【数16】
【0019】《車速制御系》車速制御系は、道路勾配変
動などの外乱に強い制御系とするために、例えば、外乱
推定器であるロバスト補償器と、全体の応答特性を規範
モデルの応答特性に一致させるモデルマッチング補償器
とにより構成される、ロバストモデルマッチング制御手
法を用いて設計する。図3にその制御ブロック図を示
す。
【0020】ロバスト補償器は、制御対象のモデル化誤
差や走行抵抗などの外乱を推定し補正することによっ
て、実際の特性を線形モデルGv(s)に一致させる制御系
を構成することができる。H(s)は外乱除去性能を決め
るロバストフィルターで、例えば次式のようにする。
【数17】 数式17において、τcは時定数である。
【0021】モデルマッチング補償器は、フィードフォ
ワード部の規範モデルR2(s)で入出力の応答特性を、フ
ィードバック部の規範モデルR1(s)で外乱除去性能と安
定性を決める。例えば、次式に示すようにローパスフィ
ルターで構成する。
【数18】
【数19】 制御対象である車両の線形近似モデルGv(s)は、積分特
性で次式となる。
【数20】
【0022】以上から、目標駆動力For*は次のように
求めることができる。
【数21】
【数22】
【0023】図4は、目標スロットルバルブ開度Thr*
と目標ブレーキ液圧Pbrk*の演算方法を示す図である。
まず、目標駆動力For*から目標エンジントルクTerへ
変換する。
【数23】 数式23において、Rtはタイヤの有効半径、Gmは自動
変速機4のギア比、Gfはファイナルギア比である。目
標スロットルバルブ開度Thr*は、予め設定したエンジ
ントルクとエンジン回転数[rpm]に対するスロットル
バルブ開度の非線形補償マップから、目標エンジントル
クTer*とエンジン回転速度Neに対応する目標スロット
ルバルブ開度Thr*を表引き演算して求める。
【0024】一方、目標ブレーキ液圧Pbrk*は、演算結
果の目標スロットルバルブ開度Thr*が0のときに、次
のようにして演算する。すなわち、予め設定したエンジ
ン回転速度に対するスロットルバルブ全閉時のエンジン
トルクマップから、エンジン回転速度Neに対応するス
ロットル全閉時のエンジントルクTe0を求め、目標エン
ジントルクTer*からスロットル全閉時のエンジントル
クTe0を差し引いて目標ブレーキ液圧Pbrk*を演算す
る。
【数24】 数式24において、Abはホイールシリンダ面積、Rbは
ディスク有効半径、μbはパッド摩擦係数である。
【0025】この実施の形態では、先行車を認識してい
ないときは設定車速で走行する。したがって、先行車の
車線離脱や見失いが発生すると、設定車速まで加速す
る。このときの加速度は、先行車を見失ったのか、ある
いは離脱していなくなったのかが判断できないので、ゆ
っくりと加速する。
【0026】また、制動しながら先行車との車間距離を
制御しているときに、ピッチングなどの原因により先行
車を見失った場合、先行車を認識できなくなったからと
いって制動を解除して設定車速への加速を開始すると、
いわゆる”G抜け”が発生して運転感覚が悪くなる。さ
らに、制動を解除して加速した直後にふたたび先行車を
捕捉すると、車間距離調整のためにふたたび制動がかか
り、加減速のハンチングが発生してますます運転感覚が
悪くなる。
【0027】そこで、この実施の形態では、制動しなが
ら先行車に追従制御しているときに、先行車の車線離脱
や見失いによって先行車を認識できなくなった場合に
は、そのときの減速度が極端に変化しないように制動力
の変化に制限を加え(図4の制限ブロック)、ゆっくり
と加速動作へ移るようにしてG抜けやG変動、あるいは
車速のハンチングを防止する。
【0028】図5、図6は追従制御プログラムを示すフ
ローチャートである。これらのフローチャートにより、
一実施の形態の動作を説明する。追従制御コントローラ
ー5は、所定の時間間隔でこの制御プログラムを実行す
る。ステップ1において、現在、先行車を捕捉している
かどうかを確認し、先行車を継続的に捕捉している場合
はステップ3へ進み、通常の車間距離制御を行う。上述
したように、先行車の車速VTまたは自車速VSに応じた
目標車間距離L*を設定し、先行車との相対速度ΔVを
考慮して車間距離Lを目標車間距離L*に一致させるた
めの目標車速V*を演算する。そして、自車速VSを目標
車速V*に一致させるための目標駆動力For*を演算し、
目標駆動力For*にしたがってスロットルバルブ開度、
ブレーキ液圧および変速比を制御する。
【0029】ステップ1で、捕捉していた先行車を見失
った場合はステップ2へ進み、すでに先行車を見失った
ときの処理を開始しているかどうかを、フラグにより判
断する。まだ先行車を見失ったときの処理を開始してい
ないときはステップ4へ進み、ブレーキ制御中かどうか
を確認する。ブレーキを制御していないときはステップ
5へ進み、先行車追従モードから定速走行モードへ移行
して設定車速まで加速しても、G抜けやG変動、あるい
は車速のハンチングが発生するおそれはないので、定速
走行モードへ移行する。
【0030】一方、ステップ2でフラグがセットされて
いてすでに先行車を見失ったときの処理を開始している
場合、またはステップ4ですでにブレーキ制御中の場合
は、ステップ6でフラグをセットする。
【0031】続くステップ7で、図6に示すサブルーチ
ンを実行してブレーキ液圧を徐々に抜く処理を行う。こ
のステップ7が図4に示す”制限ブロック”に対応す
る。図6のステップ11,12で、所定時間T0だけそ
れまでの目標ブレーキ液圧Pbrk*を保持した後、一定の
割合、例えば0.25MPa/sずつ減圧する。ステップ8
で、目標ブレーキ液圧Pbrk*が0になったかどうかを確
認し、0になったらステップ9で先行車見失い処理フラ
グをクリアする。
【0032】このように、制動しながら先行車に追従し
ているときに先行車認識手段で先行車を認識できなくな
った場合には、所定時間だけそれまでの制動力を保持し
た後、徐々に制動力を解除するようにしたので、G変化
が小さく、良好な運転感覚を保ちつつ円滑に定速走行に
移ることができる。
【0033】なお、上述した一実施の形態では、制動し
ながら先行車に追従しているときに先行車を認識できな
くなった場合に、所定時間だけそれまでの制動力(目標
ブレーキ液圧Pbrk*)を保持した後、徐々に制動力を解
除するようにしたが、制動しながら先行車に追従してい
るときに先行車を認識できなくなった場合に、所定時間
の制動力の保持を行わずに徐々に制動力を解除するよう
にしても、上記一実施の形態と同様な効果が得られる。
【0034】また、自車両の走行車線から先行車が離脱
した場合には直ちに制動を解除しても問題ない。このよ
うな場合に、上述したブレーキ液圧を徐々に減圧する処
理を行うと、かえって乗員に違和感を与えることがあ
る。そこで、追従している先行車の左右方向の変位を監
視し、先行車の左右方向の変位が車線幅を超えた場合に
は先行車が自車両と同一車線から離脱したと判断し、す
ぐに制動を解除する。
【0035】以上の一実施の形態の構成において、車間
距離センサー1および追従制御コントローラー5が先行
車認識手段および相対速度検出手段を、車間距離センサ
ー1が車間距離検出手段を、車速センサー2が自車速検
出手段を、追従制御コントローラー5が目標車間距離設
定手段、車間距離制御手段および車速制御手段をそれぞ
れ構成する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 一実施の形態の構成を示す図である。
【図2】 追従制御コントローラーの構成を示す図であ
る。
【図3】 車速制御系の構成を示す図である。
【図4】 目標スロットルバルブ開度と目標ブレーキ液
圧の演算方法を示す図である。
【図5】 追従制御プログラムを示すフローチャートで
ある。
【図6】 ブレーキ液圧減圧処理を示すフローチャート
である。
【符号の説明】
1 車間距離センサー 2 車速センサー 3 スロットルアクチュエーター 4 自動変速機 5 追従制御コントローラー 6 制動装置 11 測距信号処理部 12 車速信号処理部 13 先行車追従制御部 14 相対速度演算部 15 車間距離制御部 16 目標車間距離設定部 17 車速制御部 18 駆動力演算部 19 駆動力分配制御部 20 スロットル制御部 21 ブレーキ制御部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F02D 29/02 301 F02D 29/02 301D G01S 13/93 G08G 1/16 E G08G 1/16 G01S 13/93 Z

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】先行車を認識する先行車認識手段と、 先行車との車間距離を検出する車間距離検出手段と、 自車速を検出する自車速検出手段と、 先行車との相対速度を検出する相対速度検出手段と、 目標車間距離を設定する目標車間距離設定手段と、 相対速度を考慮して車間距離を目標車間距離に一致させ
    るための目標車速を演算制御する車間距離制御手段と、 自車速を目標車速に一致させるための制駆動力を演算制
    御する車速制御手段とを備え、先行車に追従する先行車
    追従制御装置であって、 前記車速制御手段は、制動しながら先行車に追従してい
    るときに前記先行車認識手段で先行車を認識できなくな
    った場合に、制動力を徐々に解除することを特徴とする
    先行車追従制御装置。
  2. 【請求項2】先行車を認識する先行車認識手段と、 先行車との車間距離を検出する車間距離検出手段と、 自車速を検出する自車速検出手段と、 先行車との相対速度を検出する相対速度検出手段と、 目標車間距離を設定する目標車間距離設定手段と、 相対速度を考慮して車間距離を目標車間距離に一致させ
    るための目標車速を演算制御する車間距離制御手段と、 自車速を目標車速に一致させるための制駆動力を演算制
    御する車速制御手段とを備え、先行車に追従する先行車
    追従制御装置であって、 前記車速制御手段は、制動しながら先行車に追従してい
    るときに前記先行車認識手段で先行車を認識できなくな
    った場合に、所定時間だけそれまでの制動力を保持した
    後、徐々に制動力を解除することを特徴とする先行車追
    従制御装置。
  3. 【請求項3】請求項1または請求項2に記載の先行車追
    従制御装置において、 前記先行車認識手段は自車両の走行車線からの先行車の
    離脱を検出し、 前記車速制御手段は、制動しながら先行車に追従してい
    るときに前記先行車認識手段で自車両の走行車線からの
    先行車の離脱が検出された場合には、直ちに制動を解除
    することを特徴とする先行車追従制御装置。
  4. 【請求項4】請求項1〜3のいずれかの項に記載の先行
    車追従制御装置において、 前記車速制御手段は、制動力を解除した後に前記先行車
    認識手段で先行車を認識できない場合は、自車速が予め
    設定された車速に一致するように制駆動力を演算制御す
    ることを特徴とする先行車追従制御装置。
JP10240179A 1998-08-26 1998-08-26 先行車追従制御装置 Pending JP2000071807A (ja)

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