JP4242047B2 - 衝突防止制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、衝突防止制御装置に係り、特に、障害物や他の車両との衝突を自動的に防止する衝突防止制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
自動車走行時の追突事故を防止するために、自分が運転する自動車（以下「自車両」と省略する。）から先行車両や障害物までの距離、相対速度に基づいて衝突の危険度を判断し、ドライバへの警報や自動減速を行う装置が開発されている。車両の減速運動は路面の状況、いわゆる路面の摩擦係数（以下「μｍａｘ」という。）に影響されるため、車両の減速できる能力を知ることが重要である。μｍａｘを推定する技術は、ＡＢＳ制御装置においては一般的に用いられている。ＡＢＳ制御装置は、車輪にロック傾向が生じてはじめてμｍａｘを推定することができる。
【０００３】
一方、衝突防止制御装置は、ＡＢＳ制御装置のようにロック傾向が現れてからではなく、通常の走行状態でμｍａｘを推定することが必要である。通常の走行状態でμｍａｘを推定するために、特開昭５８−５３５４４号公報や特開平９−２８８１７７号公報により、路面に電波を照射し、その反射波により路面状態を検出する方法が知られている。しかし、この方法では、路面に電波を照射するための装置が必要となりシステムが大規模になったり高コストになる問題がある。
【０００４】
また、特開平７−１７３４８号公報により、装置の作動を２段階に分離し、第１の車間距離以下のときは緩ブレーキを作動させて、第２の車間距離以下になった際にフルブレーキを作動させる装置が知られている。このとき、路面状態は、緩ブレーキ中のブレーキ圧、車輪加速度、車輪スリップ率のデータの回帰分析により推定される。しかし、この装置も、路面状態を検出するためには緩ブレーキの作動が必要となり、ドライバに違和感を与えてしまう問題がある。
【０００５】
本発明は、上述した課題を解決するために提案されたものであり、ドライバに違和感を与えることなく路面状態を的確に判定して他車両や障害物との衝突を防止する衝突防止制御装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、車輪速度を検出する車輪速度検出手段と、前記車輪速度に基づいて、自車両の速度及び加速度を検出する自車両速度／加速度検出手段と、障害物の速度及び加速度を検出する障害物速度／加速度検出手段と、前記車輪速度に基づいて、自車両が走行する路面の路面μ勾配を推定する路面μ勾配推定手段と、前記推定された路面μ勾配に基づいて、発生可能な最大減速度を演算する最大減速度演算手段と、エンジンの出力を制御するエンジン出力制御手段と、ブレーキ圧を制御して制動力を制御する制動力制御手段と、前記自車両の速度及び加速度、前記障害物の速度及び加速度、前記最大減速度に基づいて障害物との衝突の危険度を判定し、前記危険度が大きいと判定したときは、前記エンジン出力制御手段のエンジンの出力を低減し、かつ前記制動力制御手段に所定のブレーキ圧を加える制御をし、前記危険度が小さいと判定したときは、前記エンジン出力制御手段のエンジンの出力を低減する制御をし、前記危険度がこれらの中間であると判定したときは、前記自車両の旋回の程度が直線走行を示す場合や旋回の程度が小さい状態を示す場合、前記制動力制御手段にパルス状のブレーキ圧を垂直加重の小さい車輪である後輪に対して加える制御をし、前記自車両の旋回の程度が直線走行を示す場合や旋回の程度が小さい状態を示す場合でない場合、前記パルス状のブレーキ圧を前記後輪に加えず、旋回内側前輪に加える制御をする制御手段と、を備えて構成されている。
【００１１】
自車両速度／加速度検出手段は、車輪速度検出手段で検出される車輪速度に基づいて、自車両の速度及び加速度を検出する。一方、障害物速度／加速度検出手段は、障害物の速度及び加速度を検出する。ここにいう障害物は、自車両の走行の障害となる物であればよく、例えば走行路面に設けられている物体だけでなく、自車両の前方にある他車両も含まれる。路面μ勾配推定手段は、自車両の走行中に、車輪速度検出手段で検出された車輪速度に基づいて路面μ勾配を推定する。この路面μ勾配からスリップ率に対する路面摩擦係数μの特性が分かり、この特性から最大となる路面摩擦係数μｍａｘを求める。そして、最大減速度演算手段は、この最大路面摩擦係数μｍａｘに基づいて、発生可能な最大減速度を演算することができる。制御手段は、前記自車両の速度及び加速度、前記障害物の速度及び加速度、前記最大減速度に基づいて障害物との衝突の危険度を判定する。
【００１２】
この危険度は、例えば距離や時間の関数からなるパラメータで表すことができる。これらの危険度の大きいパラメータから順に所定の閾値未満になっていないか判定し、ある危険度のパラメータが所定の閾値未満になっているときはその危険度に該当する。なお、パラメータとしては距離の関数、時間の関数のいずれか１つだけ用いてもよい。
【００１３】
制御手段は、危険度があると判定したときはエンジン出力を低減させ、さらに危険度が大きくなるに従って制動力制御手段の制動力を大きくして、衝突防止制御を行う。具体的には次のように行うのが好ましい。
【００１４】
すなわち、制御手段は、前記危険度が大きいと判定したときは、前記エンジン出力制御手段のエンジンの出力を低減し、かつ前記制動力制御手段に所定のブレーキ圧を加える制御をし、前記危険度が小さいと判定したときは、前記エンジン出力制御手段のエンジンの出力を低減する制御をし、前記危険度がこれらの中間であると判定したときは、前記自車両の旋回の程度が直線走行を示す場合や旋回の程度が小さい状態を示す場合、前記制動力制御手段にパルス状のブレーキ圧を垂直加重の小さい車輪である後輪に対して加える制御をするのが好ましい。さらに、制御手段は、前記自車両の旋回の程度が直線走行を示す場合や旋回の程度が小さい状態を示す場合でない場合、前記パルス状のブレーキ圧を前記後輪に加えず、旋回内側前輪に加える制御を行ってもよい。さらに、自車両の走行路面の勾配、アクチュエータの応答の遅れ、自車両の旋回状態の少なくとも１つに応じて、前記危険度を判定するのが好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１６】
［第１の実施の形態］
図１に示すように、第１の実施の形態に係る衝突防止制御装置は、他の車両や障害物との距離を検出する測距センサ１と、車輪速度を示す車輪速信号を検出するセンサ２と、図示しないエンジンやＡＢＳ制御等を行う電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）３と、ドライバに音や光によって警報を行うドライバ警報部４と、ブレーキを制御して制動力の制御を行う制動力制御部５と、エンジンの出力を低減させるエンジン出力低減部６とを備えている。なお、本実施の形態では図示しないが、相対速度センサ、加速度センサ、制動液圧センサを備えてもよい。
【００１７】
測距センサ１は、レーザやミリ波などを前方へ照射し、その反射波の状態に基づいて他車両や前方障害物までの距離を検出し、この検出出力をＥＣＵ３に供給する。センサ２は、各車輪の車輪速信号をそれぞれ検出し、これらの車輪速信号をＥＣＵ３に供給する。
【００１８】
ＥＣＵ３は、図２に示すように、他車両や前方障害物（以下、「他車両等」という。）との相対距離や相対速度を求める相対距離／相対速度演算部１１と、自車両の速度や加速度を求める自車両速度／自車両加速度演算部１２と、路面μ勾配を推定する路面μ勾配推定部１３と、他車両等との速度や加速度を求める他車両速度／他車両加速度演算部１４と、路面μ勾配に基づいて発生可能な最大減速度を演算する発生可能最大減速度演算部１５と、所定の制御を実行する制御開始／終了および制御量設定部１６と、を備えている。
【００１９】
相対距離／相対速度演算部１１は、測距センサ１で得られた他車両等までの距離を時間微分することにより相対速度を検出し、この相対速度を他車両速度／他車両加速度演算部１４に供給する。なお、相対距離／相対速度演算部１１は、マイクロ波などのドップラー効果により他車両等との相対速度を検出してもよい。
【００２０】
自車両速度／自車両加速度演算部１２は、センサ２で検出された各車輪速信号に基づいて自車両の車両速度を演算し、さらにこの車両速度を時間微分するにことにより自車両の車両加速度を演算して、これらの演算結果を他車両速度／他車両加速度演算部１４と制御開始／終了および制御量設定部１６に供給する。
【００２１】
路面μ勾配推定部１３は、図３に示すように、センサ２で検出された各車輪の車輪速信号ω1から路面外乱ΔＴdを受けた車輪共振系の応答出力としての各車輪の車輪速振動Δω1を検出する前処理フィルタ２１と、検出された車輪速振動Δω1を満足するような各車輪の伝達関数を最小自乗法を用いて同定する伝達関数同定回路２２と、同定された伝達関数に基づいてタイヤと路面との間の摩擦係数μの勾配を各車輪毎に演算するμ勾配演算回路２３と、を備えている。
【００２２】
前処理フィルタ２１は、本車輪共振系の共振周波数と予想される周波数を中心として一定の帯域の周波数成分のみを通過させるバンドパスフィルタや、該共振周波数成分を含む高帯域の周波数成分のみを通過させるハイパスフィルタなどで構成されている。ここでは、このバンドパスフィルタ或いはハイパスフィルタの周波数特性を規定するパラメータを一定値に固定したものである。
【００２３】
なお、この前処理フィルタ２１は、直流成分を除去したもの、すなわち車輪速信号ω1の回りの車輪速振動Δω1のみを抽出して出力する。
【００２４】
いまここで、前処理フィルタ２１の伝達関数Ｆ（ｓ）を（１）式とする。
【００２５】
【数１】
【００２６】
ただし、ｃiはフィルタ伝達関数の係数、ｓはラプラス演算子である。
【００２７】
つぎに、伝達関数同定回路２２が依拠する演算式を導出する。なお、前処理フィルタ２１の演算を、伝達関数同定回路２２の演算に含めて実施する。
【００２８】
同定すべき伝達関数は、路面外乱ΔＴdを加振入力として、このとき前処理フィルタ２１により検出された車輪速振動Δω1を応答出力とする２次のモデルとする。すなわち、（２）式の振動モデルを仮定する。
【００２９】
【数２】
【００３０】
ここに、ｖは車輪速信号を観測するときに含まれる観測雑音である。（２）式を変形すると、（３）式を得る。
【００３１】
【数３】
【００３２】
最初に、（３）式に（１）式の前処理フィルタを掛けて得られた式を離散化する。このとき、Δω1、ΔＴd、ｖは、サンプリング周期Ｔs毎にサンプリングされた離散化データΔω1 （ｋ）、ΔＴｄ （ｋ）、ｖ（ｋ）（ｋはサンプリング番号：ｋ＝１，２，３，．．．． ）として表される。また、ラプラス演算子ｓは、所定の離散化手法を用いて離散化することができる。本実施の形態では、１例として、次の双一次変換により離散化するものとする。なお、ｄは１サンプル遅延演算子である。
【００３３】
【数４】
【００３４】
前処理フィルタの次数ｍは２以上が望ましいので、演算時間も考慮してｍ＝２とし、これによって次式を得る。
【００３５】
【数５】
【００３６】
また、最小自乗法に基づいて、車輪速振動Δω1の各データから伝達関数を同定するために、（４）式を、同定すべきパラメータに関して一次関数の形式となるように、次式のように変形する。なお、”T ”を行列の転置とする。
【００３７】
【数６】
【００３８】
上式において、θが同定すべき伝達関数のパラメータとなる。
【００３９】
伝達関数同定回路２２は、検出された車輪速振動Δω1の離散化データを(９)式に順次当てはめた各データに対し、最小自乗法を適用することによって、未知パラメータθを推定し、これにより伝達関数を同定する。
【００４０】
具体的には、検出された車輪速振動Δω1を離散化データΔω（ｋ）（ｋ＝１，２，３，．．．）に変換し、該データをＮ点サンプルし、次式の最小自乗法の演算式を用いて、伝達関数のパラメータθを推定する。
【００４１】
【数７】
【００４２】
ここに、記号”＾”の冠した量をその推定値と定義する。上記最小自乗法は、次の漸化式によってパラメータθを求める逐次型最小自乗法として演算してもよい。
【００４３】
【数８】
【００４４】
ここに、ρは、いわゆる忘却係数で、通常は０．９５〜０．９９の値に設定する。このとき、初期値は、以下のようにすればよい。
【００４５】
【数９】
【００４６】
また、上記最小自乗法の推定誤差を低減する方法として、種々の修正最小自乗法を用いてもよい。ここでは、補助変数を導入した最小自乗法である補助変数法を用いた例を説明する。この方法によれば、（９）式の関係が得られた段階でｍ（ｋ）を補助変数として、次式を用いて伝達関数のパラメータを推定する。
【００４７】
【数１０】
【００４８】
また、逐次演算は、以下のようになる。
【００４９】
【数１１】
【００５０】
補助変数法の原理は、以下の通りである。（１６）式に（１５）式を代入すると、（１９）式のようになる。
【００５１】
【数１２】
【００５２】
（１９）式の右辺第２項が零となるように補助変数を選べばθの推定値は、θの真値に一致する。そこで、補助変数として、ζ（ｋ）＝［−ξy1（ｋ）−ξy2（ｋ）］Tを式誤差ｒ（ｋ）と相関を持たないほどに遅らせたものを利用する。すなわち、
ｍ（ｋ）＝［−ξy1（ｋ−Ｌ）−ξy2（ｋ−Ｌ）］T
とする。ただし、Ｌは遅延時間である。
【００５３】
上記のようにして伝達関数を同定した後、μ勾配演算回路２３は、路面μ勾配Ｄ0 に関係する物理量を（２０）式を用いて演算する。
【００５４】
【数１３】
【００５５】
以上のように路面勾配推定部１３は、（２０）式により路面μ勾配Ｄ0に関係する物理量を演算することができる。例えばこの物理量が小さいときは、タイヤと路面との間の摩擦特性が飽和状態になっている。
【００５６】
また、他車両速度／他車両加速度演算部１４は、相対距離／相対速度演算部１１で算出された他車両等との相対速度と、自車両速度／自車両加速度演算部１２で算出された自車両の速度とに基づいて、他車両等の速度を演算する。さらに、他車両速度／他車両加速度演算部１４は、他車両等の速度を時間微分することでその加速度を演算する。他車両速度／他車両加速度演算部１４は、これらの演算結果を制御開始／終了および制御量設定部１６に供給する。
【００５７】
発生可能最大減速度演算部１５は、路面勾配推定部１３で推定された路面μ勾配に基づいて路面μｍａｘを算出し、この値から発生可能な最大減速度を演算する。発生可能最大減速度演算部１５は、例えば図４に示すように、制動がかけられていない車輪スリップ率が零近傍のときの路面μ勾配（例えばＫ１，Ｋ２）を用いて、μｍａｘを求める。例えば、路面μ勾配Ｋ１の場合には、車輪スリップ率に対する路面μの特性（μ−Ｓ特性）から路面μｍａｘ１を求め、この値から比較的大きな値の最大減速度を演算する。一方、路面μ勾配Ｋ２の場合には、前記特性から路面μｍａｘ２を求め、この値から比較的小さな値の最大減速度を演算する。このように、路面μｍａｘが大きいときはタイヤと路面との間の摩擦特性が飽和状態になるまで余裕があるので、最大減速度を大きく設定する。逆に、路面μｍａｘが小さいときはタイヤと路面との間の摩擦特性が飽和状態になっているので、最大減速度μｍａｘを小さく設定する。
【００５８】
制御開始／終了および制御量設定部１６は、自車両の車両速度及び車両加速度、他車両等の速度及び加速度、発生可能な最大減速度に基づいて、他車両等との衝突を回避することができる時間（以下、「衝突余裕時間」という。）及び他車両等との衝突を回避することができる距離（以下、「衝突余裕距離」という。）を演算する。また、制御開始／終了および制御量設定部１６は、衝突余裕時間及び衝突余裕距離についてそれぞれ所定の閾値を記憶している。そして、制御開始／終了および制御量設定部１６は、衝突余裕時間、衝突余裕距離の少なくとも１つが所定の閾値未満であるか、またいずれも所定の閾値以上であるかを判定し、その判定結果に基づいて、ドライバ警報部４、制動力制御部５、エンジン出力低減部６の制御を開始したり終了したりそれらの制御量を設定する。
【００５９】
なお、本実施の形態では、ドライバ警報部４、制動力制御部５、エンジン出力低減部６の全てについて制御するように構成されているが、これらのいずれか１つを制御する構成であってもよい。
【００６０】
以上のように構成された衝突防止制御装置では、図５に示すステップＳＴ１からステップＳＴ１８までの処理が実行される。
【００６１】
衝突防止制御装置を構成する各部や回路は、最初に初期化される（ステップＳＴ１）。そして、各センサに信号が入力されると（ステップＳＴ２）、センサ２は各車輪の車輪速度（車輪速信号）を演算する（ステップＳＴ３）。自車両速度／自車両加速度演算部１２は、これらの車輪速度に基づいて自車両の車両速度を演算し（ステップＳＴ４）、さらに自車両の車両加速度を演算する（ステップＳＴ５）。
【００６２】
相対距離／相対速度演算部１１は、測距センサ１の検出出力に基づいて他車両等との相対距離を演算し（ステップＳＴ６）、さらにこれを時間微分して他車両等との相対速度を演算する（ステップＳＴ７）。他車両速度／他車両加速度演算部１４は、自車両の車両速度及び他車両等の相対速度に基づいて、他車両等の実際の速度を演算し（ステップＳＴ８）、されにこれを時間微分して他車両等の実際の加速度を演算する（ステップＳＴ９）。
【００６３】
路面勾配推定部１３は、ステップＳＴ３で演算された各車輪の車輪速信号の揺らぎにより、各車輪の路面μ勾配を演算する（ステップＳＴ１０）。発生可能最大減速度演算部１５は、これらの路面μ勾配に基づいて発生可能な最大減速度を演算する（ステップＳＴ１１）。
【００６４】
そして、制御開始／終了および制御量設定部１６は、自車両や他車両の速度及び加速度、最大減速度に基づいて、衝突防止制御を開始したり終了するときの条件を設定する（ステップＳＴ１２）。ここにいう条件とは、衝突防止制御を開始したり終了するときの衝突余裕時間及び衝突余裕距離である。
【００６５】
衝突余裕時間及び衝突余裕距離の設定では、自車両の走行路面の勾配（上り勾配や下り勾配）、自車両に備えられたアクチュエータの応答の遅れ、自車両の旋回条件なども考慮される。例えば、下り勾配の場合、アクチュエータの応答が悪い場合、急旋回で走行している場合では、衝突余裕時間及び衝突余裕距離はそれぞれ大きく設定される。また、上り勾配の場合、アクチュエータの応答が良好の場合、直進で走行している場合では、衝突余裕時間及び衝突余裕距離はそれぞれの小さく設定される。
【００６６】
つぎに、制御開始／終了および制御量設定部１６は、衝突防止の制御中であるかを判定し（ステップＳＴ１３）、そして、制御中でないときは制御を開始するかを判定する（ステップＳＴ１４）。ここでは、制御開始／終了および制御量設定部１６は、衝突余裕時間、衝突余裕距離の少なくとも１つがそれぞれに対応する閾値未満になったときに所定の制御を開始すると判定し、ステップＳＴ１６に移行する。衝突余裕時間、衝突余裕距離のいずれも閾値未満になっていないときは、制御を開始しないと判定して、ステップＳＴ２に戻る。
【００６７】
一方、制御開始／終了および制御量設定部１６は、ステップＳＴ１３で制御中であると判定したときは、次に制御を終了するかを判定する（ステップＳＴ１５）。ここでは、制御開始／終了および制御量設定部１６は、衝突余裕時間、衝突余裕距離の両方が上述した閾値以上になっているときは、制御を終了すると判定し、ステップＳＴ２に戻る。また、衝突余裕時間、衝突余裕距離のいずれか１つが閾値未満になっているときは、制御を終了しないと判定して、ステップＳＴ１６に移行する。
【００６８】
そして、制御開始／終了および制御量設定部１６は、自車両の運転者（ドライバ）に対して音や光を出力するようにドライバ警報部４を制御し、ドライバに警報をする（ステップＳＴ１６）。つぎに、制御開始／終了および制御量設定部１６は、図示しないエンジンスロットルを絞ってエンジン出力を低減させるようにエンジン出力低減部６を制御し（ステップＳＴ１７）、さらに制動力制御部５のブレーキ液圧を高くして制動力を制御する（ステップＳＴ１８）。なお、制御開始／終了および制御量設定部１６は、他車両との衝突の可能性が大きくなるほど、ドライバ警報部４、制動力制御部５、エンジン出力低減部６の制御量を大きくしてもよい。
【００６９】
以上のように、本実施の形態に係る衝突防止制御装置は、ブレーキ等をすることなく路面μ勾配を推定し、衝突余裕時間及び衝突余裕距離の閾値を決定して、衝突防止の制御を開始したり終了する。これにより、ドライバに違和感を与えることなく、路面状況に応じて最適な状態で他車両や障害物との衝突を防止することができる。このとき、エンジン出力低減だけでなく、自動制動もほぼ同時に行うので、確実に他車両や障害物との衝突を防止することができる。
【００７０】
また、自車両の走行状態に応じて衝突余裕時間や衝突余裕距離を変えることができるので、常に、自車両の走行状態に対応して他車両等との衝突を防止することができる。
【００７１】
なお、上述した実施の形態では、衝突余裕時間及び衝突余裕距離を演算していたが、これらのいずれか一方のみを演算してもよい。
【００７２】
［第２の実施の形態］
つぎに、本発明の第２の実施の形態に係る衝突防止制御装置について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ部位については同じ符号を付し、また、重複する説明は省略する。
【００７３】
第１の実施の形態に係る衝突防止制御装置は、他車両等との衝突のおそれが生じたときに、ドライバへの警報、エンジン出力低減及び自動制動制御をほぼ同時に行うものである。これに対して、第２の実施の形態に係る衝突防止制御装置は、他車両等との衝突の危険度を段階的に判定し、その危険度に応じて他車両等との衝突を防止するように制御するものである。具体的には、図６に示すステップＳＴ２１以下の処理を実行する。
【００７４】
ステップＳＴ２１からステップＳＴ３１までの処理は、上述したステップＳＴ１からステップＳＴ１１までの処理と同様である。そして、制御開始／終了および制御量設定部１６は、ステップＳＴ３１の処理が終了すると、各車輪に対して制御開始／終了判定を行い、さらに閾値を設定する（ステップＳＴ３２）。
【００７５】
具体的には、制御開始／終了および制御量設定部１６は、ステップＳＴ３１で演算した発生可能な最大減速度に基づいて、他車両等に衝突することなく安全に停止する最小限の距離である安全停止距離Ｄ０を設定する。そして、制御開始／終了および制御量設定部１６は、安全停止距離Ｄ０に基づいて、図７に示すように、自動制動制御を実行する距離である自動制動距離Ｄ１（＞Ｄ０）と、パルス制動制御を実行する距離であるパルス制動距離Ｄ２（＞Ｄ１）と、エンジン出力低減制御を実行する距離であるエンジン出力低減距離Ｄ３（＞Ｄ２）とを設定する。ここで、パルス制動制御とは、制動力制御部５のブレーキ液に対してパルス状の液圧を与えることで制動力を制御することをいう。なお、自動制動距離Ｄ１、パルス制動距離Ｄ２、エンジン出力低減距離Ｄ３になるに従って、他車両等との衝突の危険度は小さくなっている。
【００７６】
また、作動条件として、時間の関数を用いることもできる。このとき、制御開始／終了および制御量設定部１６は、ステップＳＴ３１で演算した発生可能な最大減速度に基づいて、他車両等に衝突することなく安全に停止する最小限の時間である安全停止時間Ｔ０を設定すればよい。さらに、制御開始／終了および制御量設定部１６は、安全停止時間Ｔ０に基づいて、自動制動制御を実行する時間である自動制動時間Ｔ１（＞Ｔ０）と、パルス制動制御を実行する時間であるパルス制動時間Ｔ２（＞Ｔ１）と、エンジン出力低減制御を実行する時間であるエンジン出力低減時間Ｔ３（＞Ｔ２）とを設定すればよい。なお、自動制動時間Ｔ１、パルス制動時間Ｔ２、エンジン出力低減時間Ｔ３になるに従って、他車両等との衝突の危険度は小さくなっている。
【００７７】
また、制御開始／終了および制御量設定部１６は、自動制動距離Ｄ１、パルス制動距離Ｄ２、エンジン出力低減距離Ｄ３、自動制動時間Ｔ１、パルス制動時間Ｔ２、エンジン出力低減時間Ｔ３のそれぞれに対応する所定の閾値を記憶している。
【００７８】
さらに、これらのパラメータの設定では、自車両の走行路面の勾配（上り勾配や下り勾配）、自車両に備えられたアクチュエータの応答の遅れ、自車両の旋回条件なども考慮される。例えば、下り勾配の場合、アクチュエータの応答が悪い場合、急旋回で走行している場合では、それぞれのパラメータは大きく設定される。また、上り勾配の場合、アクチュエータの応答が良好の場合、直進で走行している場合では、それぞれのパラメータは小さく設定される。
【００７９】
つぎに、制御開始／終了および制御量設定部１６は、自動制動制御中であるかを判定し（ステップＳＴ３３）、これを肯定したときは自動制動制御を終了するかを判定する（ステップＳＴ３４）。ここでは、制御開始／終了および制御量設定部１６は、自動制動距離Ｄ１及び自動制動時間Ｔ１がそれぞれに対応する所定の閾値以上になっているときは自動制動制御を終了し、それらの少なくとも１つが閾値未満になっているときは自動制動制御を終了しないと判定する。自動制動制御を終了するときはステップＳＴ２２に戻り、自動制動制御を終了しないときはステップＳＴ３６に移行する。
【００８０】
制御開始／終了および制御量設定部１６は、ステップＳＴ３３で自動制動制御中でないと判定したときは、自動制動制御を開始するかを判定する（ステップＳＴ３５）。ここでは、制御開始／終了および制御量設定部１６は、自動制動距離Ｄ１又は自動制動時間Ｔ１がそれぞれに対応する所定の閾値未満になっているときは自動制動制御を開始し、これらがいずれも閾値以上になっているときは自動制動制御を開始しないと判定する。そして、自動制動制御を開始することを肯定したときはステップＳＴ３６に移行し、これを否定したときは図８に示すステップＳＴ３９に移行する。
【００８１】
制御開始／終了および制御量設定部１６は、ステップＳＴ３４の判定で否定した後又はステップＳＴ３５の判定で肯定した後、自車両のドライバに対して音や光を出力するようにドライバ警報部４を制御し、ドライバに警報をする（ステップＳＴ３６）。つぎに、図示しないエンジンスロットルを絞ってエンジン出力を低減させるようにエンジン出力低減部６を制御し（ステップＳＴ３７）、さらに制動力制御部５のブレーキ液の液圧を高くして制動力を制御する（ステップＳＴ３８）。
【００８２】
つぎに、制御開始／終了および制御量設定部１６は、パルス制動制御中であるかを判定し（ステップＳＴ３９）、これを肯定したときはパルス制動制御を終了するかを判定する（ステップＳＴ４０）。ここでは、制御開始／終了および制御量設定部１６は、パルス制動距離Ｄ２及びパルス制動時間Ｔ２がそれぞれに対応する所定の閾値以上になっているときはパルス制動制御を終了し、それらの少なくとも１つが閾値未満になっているときはパルス制動制御を終了しないと判定する。パルス制動制御を終了するときは図６に示すステップＳＴ２２に戻り、パルス制動制御を終了しないときはステップＳＴ４２に移行する。
【００８３】
制御開始／終了および制御量設定部１６は、ステップＳＴ３９でパルス制動制御中であることを否定したときは、パルス制動制御を開始するかを判定する（ステップＳＴ４１）。ここでは、制御開始／終了および制御量設定部１６は、パルス制動距離Ｄ２又はパルス制動時間Ｔ２がそれぞれに対応する所定の閾値未満になっているときはパルス制動制御を開始し、これらがいずれも閾値以上になっているときはパルス制動制御を開始しないと判定する。そして、パルス制動制御を開始することを肯定したときはステップＳＴ４２に移行し、これを否定したときはステップＳＴ４５に移行する。
【００８４】
制御開始／終了および制御量設定部１６は、ステップＳＴ４０の判定で否定した後又はステップＳＴ４１の判定で肯定した後、自車両のドライバに対して音や光を出力するようにドライバ警報部４を制御し、ドライバに警報をする（ステップＳＴ４２）。つぎに、図示しないエンジンスロットルを絞ってエンジン出力を低減させるようにエンジン出力低減部６を制御し（ステップＳＴ４３）、さらにパルス制動制御を行う（ステップＳＴ４４）。
【００８５】
ここで、パルス制動制御とは、特定の車輪のブレーキ液に対して、図９に示すように、液圧Ｐを所定時間ΔＴからなるパルスを与えることをいう。これにより、ドライバに違和感を与えることなく、発生可能な最大減速度の推定精度を向上させることができる。このパルス制動制御が行われた場合、瞬間的に車輪スリップ率が増加する。
【００８６】
ここで、図１０に示すように、路面μｍａｘが高い場合（例えばμｍａｘ４の場合）は、パルス制動が与えられても路面μ勾配の低下は少ない。これに対して、路面μｍａｘが低い場合（例えばμｍａｘ３の場合）は、パルス制動が与えられると路面μ勾配の低下は大きい。すなわち、パルス制動を行うことによって、車輪スリップ率に対する路面μの特性を正確に求めることができ、これにより路面μｍａｘの精度を向上させることができる。そして、この路面μｍａｘは再び自動制動距離Ｄ１や自動制動時間Ｔ１等のパラメータ算出に用いられるので、より正確に衝突の危険度を求めることができる。
【００８７】
さらに、制御開始／終了および制御量設定部１６は、パルス制動制御が実行される前の路面μ勾配に応じて、液圧Ｐと時間幅Ｔを決定する。例えば、路面μ勾配が小さい場合では液圧Ｐ及び／又は時間幅Ｔを小さくし、路面μ勾配が大きい場合では液圧Ｐ及び／又は時間幅Ｔを大きくする。
【００８８】
制御開始／終了および制御量設定部１６は、パルス制動制御において、走行中の車両運動に影響が小さく、路面μ勾配の変化が現れやすい車輪に対して行うのが好ましい。例えば、直線走行の場合や旋回の程度が小さい場合では、ハンドルへのキックバックを避け、また路面μ勾配の変化が現れやすい垂直加重の小さい後輪に対して行う。旋回の程度が大きい場合では、車両安定性を損なうおそれのある後輪には実行せず、旋回内側前輪に対してパルス制動制御を行うのが好ましい。
【００８９】
つぎに、制御開始／終了および制御量設定部１６は、エンジン出力低減制御中であるかを判定し（ステップＳＴ４５）、これを肯定したときはエンジン出力低減制御を終了するかを判定する（ステップＳＴ４６）。ここでは、制御開始／終了および制御量設定部１６は、エンジン出力低減距離Ｄ３及びエンジン出力低減時間Ｔ３がそれぞれ所定の閾値以上になっているときはエンジン出力低減制御を終了し、それらの少なくとも１つが閾値未満になっているときはエンジン出力低減制御を終了しないと判定する。エンジン出力低減制御を終了するときはリターンしてステップＳＴ２１に戻り、エンジン出力低減制御を終了しないときはステップＳＴ４８に移行する。
【００９０】
制御開始／終了および制御量設定部１６は、ステップＳＴ４５でエンジン出力低減制御中であることを否定したときは、エンジン出力低減制御を開始するかを判定する（ステップＳＴ４７）。ここでは、制御開始／終了および制御量設定部１６は、エンジン出力低減距離Ｄ３又はエンジン出力低減時間Ｔ３が所定の閾値未満になっているときはエンジン出力低減制御を開始し、これらがいずれも閾値以上になっているときはエンジン出力低減制御を開始しないと判定する。そして、エンジン出力低減制御を開始することを肯定したときはステップＳＴ４８に移行し、これを否定したときはリターンしてステップＳＴ２１に戻る。
【００９１】
制御開始／終了および制御量設定部１６は、ステップＳＴ４６の判定で否定した後又はステップＳＴ４７の判定で肯定した後、自車両のドライバに対して音や光を出力するようにドライバ警報部４を制御し、ドライバに警報をする（ステップＳＴ４２）。さらに、図示しないエンジンスロットルを絞ってエンジン出力を低減させるようにエンジン出力低減部６を制御する（ステップＳＴ４３）。そして、リターンして、再びステップＳＴ２１からの処理を実行する。
【００９２】
以上のように、本実施の形態に係る衝突防止制御装置によれば、他車両等との衝突の危険度に応じて、エンジン出力低減、エンジン出力低減及びパルス制動制御、エンジン出力低減及び自動制動制御を行うことができる。これにより、ドライバーに違和感を与えることなく常に他車両等と適当な間隔をとることができ、この結果、他車両等との衝突を防止することができる。
【００９３】
［第３の実施の形態］
つぎに、本発明の第３の実施の形態に係る衝突防止制御装置について説明する。なお、上述した実施の形態と同じ部位については同じ符号を付し、また、重複する説明は省略する。本実施の形態において、発生可能最大減速度演算部１５は、以下に示すように構成されている。
【００９４】
（第１の構成）
発生可能最大減速度演算部１５は、路面勾配推定部１３で推定された路面μ勾配と、車輪速センサ２で検出された車輪速信号とに基づいて、発生可能な最大減速度を演算する。発生可能最大減速度演算部１５は、具体的には図１１に示すように、所定帯域の車輪速信号を通過させるバンドパスフィルタ３１と、振動レベルを演算する振動レベル演算回路３２と、走行路面の摩擦状態を推定する路面摩擦状態推定回路３３と、発生可能な最大減速度を演算する減速度演算回路３４とを備えている。
【００９５】
バンドパスフィルタ３１は、車輪速センサ２で検出された車輪速信号のうち、所定範囲の車輪速信号を抽出する。ここで、車輪速センサ２で検出された車輪速信号は、周波数に応じて分解すると、図１２に示すように、２つの共振点と１つの反共振点とを有する。２つの共振点のうち周波数が小さい側の共振点は、タイヤ慣性などに基づく前後共振点であり、周波数はｆ1（１５〜２０）Ｈｚである。また、２つの共振点のうち周波数が高い側の共振点は、タイヤの空気圧やタイヤゴム弾性に基づく捩れ共振点であり、周波数はｆ3（３５〜４０）Ｈｚである。反共振点は、色々な信号に対して不感帯となるもので、周波数ｆ2（２０〜２５）Ｈｚである。バンドパスフィルタ３１は、車輪速センサ２で検出された車輪速信号のうち、捩れ共振点（周波数ｆ3）含む所定範囲Δｆの車輪速信号を抽出する。なお、バンドパスフィルタ３１は、捩れ共振点以外の、前後共振点や反共振点を含む所定範囲Δｆの車輪速信号を抽出するようにしてもよい。
【００９６】
振動レベル演算回路３２は、バンドパスフィルタ３１で抽出された車輪速信号を用いて、次式より定まる車輪速信号の振動レベルＧ（Ｎ）を演算する。ここでは、バンドパスフィルタ３１の出力をω（ｋ）とする。
【００９７】
【数１４】
【００９８】
振動レベル演算回路３２は、実際には、演算タイミング毎に、以下に示す漸化式を逐次的に演算する。
【００９９】
【数１５】
【０１００】
なお、路面μ勾配は、図１３に示すように、突起乗り越し等により適正に推定されないことがある。そこで、振動レベル演算回路３２が振動レベルを演算することによって、突起乗り越し等があっても適正に路面μ勾配を推定するようにしている。
【０１０１】
一方、このようにして得られた振動レベルと路面μ勾配の推定値とを、アスファルト路面や低μ路においてプロットすると、図１４に示すように、アスファルト路面と低μ路とでは明確に区別される。さらに、アスファルト路面中に突起を乗り越したとしても、低μ路における領域と明確に区別される。上記事実に鑑み本発明者は、種々の路面状態毎に振動レベルと路面μ勾配との推定値との関係を求めたところ、図１５に示すように、振動レベルと路面μ勾配の推定値とは各路面状態、例えば低μ路、アスファルト路、石畳路、圧雪路、砂利・非整地路毎に領域毎に明確に区別されて認識出来ることが実験の結果得られた。即ち、例えば、圧雪路は路面μ勾配の推定値としては高μ路（アスファルト路、石畳路）より若干小さい値となっているが、振動レベルの違いによって領域に差が表れている。砂利道等は更に振動レベルが高い領域にあるが、路面μ勾配の推定値は高μ路より低い値となっている。
【０１０２】
そこで、路面摩擦状態推定回路３３は、振動レベル演算回路３２で演算された振動レベルと、μ勾配演算回路２３で演算された路面μ勾配の推定値と、図１５に示す路面状態毎の両者の関係とに基づいて、車輪の路面に対する摩擦状態（路面状態）を推定する。
【０１０３】
路面状態は、図１５に示すように、各路面における代表的な路面μｍａｘに対応させることも可能である。この場合、図１５に示す領域をまたぐことがあれば、各領域の平均値で路面μｍａｘを求めることもできる。
【０１０４】
ところで、バンドパスフィルタ３１は、車輪速信号のうち、２つの共振点の何れか一方の共振点の車輪速信号または、反共振点の車輪速信号を抽出する。すなわち、バンドパスフィルタ３１は、図１２に示すように、周波数が低周波数領域より大きい車輪速信号を検出するようにしている。このように周波数が低周波数領域より大きい車輪速信号を検出するようにしているのは、周波数が低周波数領域より小さい車輪速信号は、誤差が大きいため影響が大きくなり、路面摩擦状態を精度よく推定することが出来ないためである。
【０１０５】
図１６には、アスファルト路、低μ路を走行したときの車輪速信号の周波数特性が示されている。なお、低μ路は、アスファルト路に比較して凹凸が非常に小さくなっている。４０Ｈｚ付近にある共振特性を見ると、低μ路はアスファルト路に比較して振動レベルが小さくなっており、路面の凹凸をよく反映していることが理解できる。また、共振の強さも小さくなっており、本手法によって低μ路であることが推定できる。
【０１０６】
低周波数領域(５Ｈｚ以下）の振動成分をみると、この領域では、振動レベルは路面μ勾配の逆数に比例して大きくなるため、低μ路の低周波数領域の車輪速信号の振動レベルは、アスファルト路の低周波数領域の車輪速信号の振動レベルより大きくなっている。よって、低周波数領域の車輪速信号に基づいて振動レベル及び路面μ勾配を演算して路面状態を推定すると、次のような問題が生ずる。即ち、低周波数領域の振動成分は、路面μ勾配に依存し、実路面の凹凸状態を反映していない。このため、路面判定用のマップ作成には多くの適合工数を必要となる。また、低周波数領域の車輪速信号には、車両のロール、ピッチング運動による振動成分も含まれているため、走行条件によっては路面状態を精度よく判定することができない場合がある。更に、上記理由から、判定マップは、タイヤや車両の物理パラメータに応じて用意しなければならないが、タイヤ交換等により車両の緒元を変更したときは対応が困難であり、場合によっては路面状態の判定ができないおそれがある。
【０１０７】
これに対して、本実施の形態では、低周波数領域より大きい領域の車輪速信号を対象としているため、上記問題が発生せず、路面状態を精度よく判定することができる。また、路面摩擦状態推定回路３３は、自車両の走行する路面がアスファルト路であるか低μ路であるかを推定し、これから路面μやその最大値である路面μｍａｘを推定することもできる。減速度演算回路３４は、路面状態あるいはこの路面μｍａｘを用いて発生可能な最大減速度を算出し、この最大減速度を上述した図２に示す制御開始／終了および制御量設定部２に供給する。
【０１０８】
以上のように、発生可能最大減速度演算部１５は、路面μ勾配と車輪速信号の振動とに基づいて路面状態を推定し、さらに最大減速度を算出することができる。すなわち、この発生可能最大減速度演算部１５を備えた衝突防止制御装置は、制動をかけることなく、路面状態に応じた適切な最大減速度を演算するので、より確実に他車両等との衝突を防止することができる。
【０１０９】
（第２の構成）
つぎに、発生可能最大減速度演算部１５の第２の構成について説明する。上述した実施の形態と同様の構成部分を有するので、同一部分は同一の符合を付してその説明を省略し、異なる部分のみを説明する。発生可能最大減速度演算部１５は、上述した振動レベル演算回路３２に代えて、図１７に示すように振幅演算回路３５を備えている。
【０１１０】
振幅演算回路３５は、バンドパスフィルタ３１により抽出された所定周波数の車輪速信号の振幅を演算する。具体的には、所定周波数ｆの振幅を求めるには、後述するｓｉｎ関数の値Ｓｉとｃｏｓ関数の値Ｃｉを用いて求める。
【０１１１】
最初に、サンプル時間をＴSとして、以下の式を求める。
【０１１２】
【数１６】
【０１１３】
つぎに、振幅を求めたい車輪速信号をｙ、現在のサンプリング時の車輪速信号の値をｙ（Ｎ）とすると、以下の式から振幅Ａが求められる。
【０１１４】
【数１７】
【０１１５】
ところで、上記のように演算された振幅Ａと路面μ勾配推定値は、図１８に示すように、路面状態毎に領域に分かれて明確に区別することができる。すなわち、振幅Ａとそのときの路面μ勾配推定値が分かれば、アスファルト路や圧雪路であるか等の路面状態を推定することができ、更にその結果、路面μや路面μｍａｘを推定することができる。そこで、路面摩擦状態推定回路３３は、μ勾配演算回路２３により演算された路面μ勾配と、振幅演算回路３５により演算された振幅Ａと、図１８に示す関係とに基づいて、路面摩擦状態を推定する。これにより、この発生可能最大減速度演算部１５を備えた衝突防止制御装置は、制動をかけることなく、路面状態に応じた適切な最大減速度を演算するので、より確実に他車両等との衝突を防止することができる。
【０１１６】
（第３の構成）
つぎに、発生可能最大減速度演算部１５の第３の構成について説明する。前述した構成と同一部分を有するので、同一部分には同一の符号を付してその説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
【０１１７】
発生可能最大減速度演算部１５は、図１９に示すように、μ勾配演算回路２３で演算された路面μ勾配の変化率を演算するμ勾配変化率演算回路３６と、路面μ勾配とその変化率とに基づいて路面摩擦状態を推定する路面摩擦状態推定回路３３と、推定された路面摩擦状態から最大減速度を演算する減速度演算回路３４とを備えている。
【０１１８】
ここで、路面μ勾配の変化率と路面μ勾配の推定値は、図２０に示すように、路面状態に応じて領域毎に分割されて明確に区別することができる。すなわち、路面μ勾配の変化率と路面μ勾配推定値が分かれば、アスファルト路や圧雪路であるか等の路面状態を推定することができ、更にその結果、路面μや路面μｍａｘを推定することができる。そこで、路面摩擦状態推定回路３３は、μ勾配演算回路２３により演算された路面μ勾配と、勾配変化率演算回路３６で演算された路面μ勾配の変化率と、図２０に示す関係とに基づいて、車輪の路面に対する摩擦状態を推定する。これにより、この発生可能最大減速度演算部１５を備えた衝突防止制御装置は、制動をかけることなく、路面状態に応じた適切な最大減速度を演算するので、より確実に他車両等との衝突を防止することができる。
【０１１９】
なお、前述した説明においては路面μ勾配を推定しているが、路面μ勾配と等価な制動トルク勾配を演算してもよい。
【０１２１】
本発明によれば、自車両の速度及び加速度、障害物の速度及び加速度、最大減速度に基づいて障害物との衝突の危険度を判定し、危険度に応じて衝突防止制御を行うことができるので、ドライバに違和感を与えることなく、障害物との距離を十分に保って衝突を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る衝突防止制御装置の概略的な構成を示すブロック図である。
【図２】衝突防止制御装置に備えられたＥＣＵの具体的な構成を示すブロック図である。
【図３】ＥＣＵに備えられた路面勾配推定部の具体的な構成を示すブロック図である。
【図４】車輪スリップ率に対する路面μの関係であるμ−Ｓ特性を示す図である。
【図５】衝突防止制御装置の動作内容を説明するフローチャートである。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係る衝突防止制御装置の動作内容を説明するフローチャートである。
【図７】安全停止距離Ｄ０、自動制動距離Ｄ１、パルス制動距離Ｄ２、エンジン出力低減距離Ｄ３の関係を説明する図である。
【図８】衝突防止制御装置の動作内容を説明するフローチャートである。
【図９】パルス制動制御においてブレーキ液に与えられるパルス状の液圧を説明する図である。
【図１０】パルス制動制御を行ったときのμｍａｘと路面μ勾配の変化を説明する図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態に係る衝突防止制御装置の発生可能最大減速度演算部の構成を示すブロック図である。
【図１２】車輪速信号の周波数に対する振幅の関係を示す図である。
【図１３】アスファルトを走行しているときに突起を乗り越したときの路面μ勾配推定値の変化を示す図である。
【図１４】アスファルトや低μ路を走行したときの車輪速信号の振動レベルに対する路面μ勾配推定値の関係を示す図である。
【図１５】走行路面毎の車輪速信号の振動レベルに対する路面μ勾配推定値の関係を示す図である。
【図１６】車輪速信号の周波数特性を示す図である。
【図１７】発生可能最大減速度演算部の第２の構成を示すブロック図である。
【図１８】走行路面毎の車輪速信号の振幅に対する路面μ勾配推定値の関係を示す図である。
【図１９】発生可能最大減速度演算部の第３の構成を示すブロック図である。
【図２０】路面μ勾配変化率に対する路面μ勾配推定値の関係を示す図である。
【符号の説明】
１ 測距センサ
２ 車輪速センサ
３ ＥＣＵ
４ ドライバ警報部
５ 制動力制御部
６ エンジン出力低減部
【発明の属する技術分野】
本発明は、衝突防止制御装置に係り、特に、障害物や他の車両との衝突を自動的に防止する衝突防止制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
自動車走行時の追突事故を防止するために、自分が運転する自動車（以下「自車両」と省略する。）から先行車両や障害物までの距離、相対速度に基づいて衝突の危険度を判断し、ドライバへの警報や自動減速を行う装置が開発されている。車両の減速運動は路面の状況、いわゆる路面の摩擦係数（以下「μｍａｘ」という。）に影響されるため、車両の減速できる能力を知ることが重要である。μｍａｘを推定する技術は、ＡＢＳ制御装置においては一般的に用いられている。ＡＢＳ制御装置は、車輪にロック傾向が生じてはじめてμｍａｘを推定することができる。
【０００３】
一方、衝突防止制御装置は、ＡＢＳ制御装置のようにロック傾向が現れてからではなく、通常の走行状態でμｍａｘを推定することが必要である。通常の走行状態でμｍａｘを推定するために、特開昭５８−５３５４４号公報や特開平９−２８８１７７号公報により、路面に電波を照射し、その反射波により路面状態を検出する方法が知られている。しかし、この方法では、路面に電波を照射するための装置が必要となりシステムが大規模になったり高コストになる問題がある。
【０００４】
また、特開平７−１７３４８号公報により、装置の作動を２段階に分離し、第１の車間距離以下のときは緩ブレーキを作動させて、第２の車間距離以下になった際にフルブレーキを作動させる装置が知られている。このとき、路面状態は、緩ブレーキ中のブレーキ圧、車輪加速度、車輪スリップ率のデータの回帰分析により推定される。しかし、この装置も、路面状態を検出するためには緩ブレーキの作動が必要となり、ドライバに違和感を与えてしまう問題がある。
【０００５】
本発明は、上述した課題を解決するために提案されたものであり、ドライバに違和感を与えることなく路面状態を的確に判定して他車両や障害物との衝突を防止する衝突防止制御装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、車輪速度を検出する車輪速度検出手段と、前記車輪速度に基づいて、自車両の速度及び加速度を検出する自車両速度／加速度検出手段と、障害物の速度及び加速度を検出する障害物速度／加速度検出手段と、前記車輪速度に基づいて、自車両が走行する路面の路面μ勾配を推定する路面μ勾配推定手段と、前記推定された路面μ勾配に基づいて、発生可能な最大減速度を演算する最大減速度演算手段と、エンジンの出力を制御するエンジン出力制御手段と、ブレーキ圧を制御して制動力を制御する制動力制御手段と、前記自車両の速度及び加速度、前記障害物の速度及び加速度、前記最大減速度に基づいて障害物との衝突の危険度を判定し、前記危険度が大きいと判定したときは、前記エンジン出力制御手段のエンジンの出力を低減し、かつ前記制動力制御手段に所定のブレーキ圧を加える制御をし、前記危険度が小さいと判定したときは、前記エンジン出力制御手段のエンジンの出力を低減する制御をし、前記危険度がこれらの中間であると判定したときは、前記自車両の旋回の程度が直線走行を示す場合や旋回の程度が小さい状態を示す場合、前記制動力制御手段にパルス状のブレーキ圧を垂直加重の小さい車輪である後輪に対して加える制御をし、前記自車両の旋回の程度が直線走行を示す場合や旋回の程度が小さい状態を示す場合でない場合、前記パルス状のブレーキ圧を前記後輪に加えず、旋回内側前輪に加える制御をする制御手段と、を備えて構成されている。
【００１１】
自車両速度／加速度検出手段は、車輪速度検出手段で検出される車輪速度に基づいて、自車両の速度及び加速度を検出する。一方、障害物速度／加速度検出手段は、障害物の速度及び加速度を検出する。ここにいう障害物は、自車両の走行の障害となる物であればよく、例えば走行路面に設けられている物体だけでなく、自車両の前方にある他車両も含まれる。路面μ勾配推定手段は、自車両の走行中に、車輪速度検出手段で検出された車輪速度に基づいて路面μ勾配を推定する。この路面μ勾配からスリップ率に対する路面摩擦係数μの特性が分かり、この特性から最大となる路面摩擦係数μｍａｘを求める。そして、最大減速度演算手段は、この最大路面摩擦係数μｍａｘに基づいて、発生可能な最大減速度を演算することができる。制御手段は、前記自車両の速度及び加速度、前記障害物の速度及び加速度、前記最大減速度に基づいて障害物との衝突の危険度を判定する。
【００１２】
この危険度は、例えば距離や時間の関数からなるパラメータで表すことができる。これらの危険度の大きいパラメータから順に所定の閾値未満になっていないか判定し、ある危険度のパラメータが所定の閾値未満になっているときはその危険度に該当する。なお、パラメータとしては距離の関数、時間の関数のいずれか１つだけ用いてもよい。
【００１３】
制御手段は、危険度があると判定したときはエンジン出力を低減させ、さらに危険度が大きくなるに従って制動力制御手段の制動力を大きくして、衝突防止制御を行う。具体的には次のように行うのが好ましい。
【００１４】
すなわち、制御手段は、前記危険度が大きいと判定したときは、前記エンジン出力制御手段のエンジンの出力を低減し、かつ前記制動力制御手段に所定のブレーキ圧を加える制御をし、前記危険度が小さいと判定したときは、前記エンジン出力制御手段のエンジンの出力を低減する制御をし、前記危険度がこれらの中間であると判定したときは、前記自車両の旋回の程度が直線走行を示す場合や旋回の程度が小さい状態を示す場合、前記制動力制御手段にパルス状のブレーキ圧を垂直加重の小さい車輪である後輪に対して加える制御をするのが好ましい。さらに、制御手段は、前記自車両の旋回の程度が直線走行を示す場合や旋回の程度が小さい状態を示す場合でない場合、前記パルス状のブレーキ圧を前記後輪に加えず、旋回内側前輪に加える制御を行ってもよい。さらに、自車両の走行路面の勾配、アクチュエータの応答の遅れ、自車両の旋回状態の少なくとも１つに応じて、前記危険度を判定するのが好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１６】
［第１の実施の形態］
図１に示すように、第１の実施の形態に係る衝突防止制御装置は、他の車両や障害物との距離を検出する測距センサ１と、車輪速度を示す車輪速信号を検出するセンサ２と、図示しないエンジンやＡＢＳ制御等を行う電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）３と、ドライバに音や光によって警報を行うドライバ警報部４と、ブレーキを制御して制動力の制御を行う制動力制御部５と、エンジンの出力を低減させるエンジン出力低減部６とを備えている。なお、本実施の形態では図示しないが、相対速度センサ、加速度センサ、制動液圧センサを備えてもよい。
【００１７】
測距センサ１は、レーザやミリ波などを前方へ照射し、その反射波の状態に基づいて他車両や前方障害物までの距離を検出し、この検出出力をＥＣＵ３に供給する。センサ２は、各車輪の車輪速信号をそれぞれ検出し、これらの車輪速信号をＥＣＵ３に供給する。
【００１８】
ＥＣＵ３は、図２に示すように、他車両や前方障害物（以下、「他車両等」という。）との相対距離や相対速度を求める相対距離／相対速度演算部１１と、自車両の速度や加速度を求める自車両速度／自車両加速度演算部１２と、路面μ勾配を推定する路面μ勾配推定部１３と、他車両等との速度や加速度を求める他車両速度／他車両加速度演算部１４と、路面μ勾配に基づいて発生可能な最大減速度を演算する発生可能最大減速度演算部１５と、所定の制御を実行する制御開始／終了および制御量設定部１６と、を備えている。
【００１９】
相対距離／相対速度演算部１１は、測距センサ１で得られた他車両等までの距離を時間微分することにより相対速度を検出し、この相対速度を他車両速度／他車両加速度演算部１４に供給する。なお、相対距離／相対速度演算部１１は、マイクロ波などのドップラー効果により他車両等との相対速度を検出してもよい。
【００２０】
自車両速度／自車両加速度演算部１２は、センサ２で検出された各車輪速信号に基づいて自車両の車両速度を演算し、さらにこの車両速度を時間微分するにことにより自車両の車両加速度を演算して、これらの演算結果を他車両速度／他車両加速度演算部１４と制御開始／終了および制御量設定部１６に供給する。
【００２１】
路面μ勾配推定部１３は、図３に示すように、センサ２で検出された各車輪の車輪速信号ω1から路面外乱ΔＴdを受けた車輪共振系の応答出力としての各車輪の車輪速振動Δω1を検出する前処理フィルタ２１と、検出された車輪速振動Δω1を満足するような各車輪の伝達関数を最小自乗法を用いて同定する伝達関数同定回路２２と、同定された伝達関数に基づいてタイヤと路面との間の摩擦係数μの勾配を各車輪毎に演算するμ勾配演算回路２３と、を備えている。
【００２２】
前処理フィルタ２１は、本車輪共振系の共振周波数と予想される周波数を中心として一定の帯域の周波数成分のみを通過させるバンドパスフィルタや、該共振周波数成分を含む高帯域の周波数成分のみを通過させるハイパスフィルタなどで構成されている。ここでは、このバンドパスフィルタ或いはハイパスフィルタの周波数特性を規定するパラメータを一定値に固定したものである。
【００２３】
なお、この前処理フィルタ２１は、直流成分を除去したもの、すなわち車輪速信号ω1の回りの車輪速振動Δω1のみを抽出して出力する。
【００２４】
いまここで、前処理フィルタ２１の伝達関数Ｆ（ｓ）を（１）式とする。
【００２５】
【数１】
ただし、ｃiはフィルタ伝達関数の係数、ｓはラプラス演算子である。
【００２７】
つぎに、伝達関数同定回路２２が依拠する演算式を導出する。なお、前処理フィルタ２１の演算を、伝達関数同定回路２２の演算に含めて実施する。
【００２８】
同定すべき伝達関数は、路面外乱ΔＴdを加振入力として、このとき前処理フィルタ２１により検出された車輪速振動Δω1を応答出力とする２次のモデルとする。すなわち、（２）式の振動モデルを仮定する。
【００２９】
【数２】
ここに、ｖは車輪速信号を観測するときに含まれる観測雑音である。（２）式を変形すると、（３）式を得る。
【００３１】
【数３】
最初に、（３）式に（１）式の前処理フィルタを掛けて得られた式を離散化する。このとき、Δω1、ΔＴd、ｖは、サンプリング周期Ｔs毎にサンプリングされた離散化データΔω1 （ｋ）、ΔＴｄ （ｋ）、ｖ（ｋ）（ｋはサンプリング番号：ｋ＝１，２，３，．．．． ）として表される。また、ラプラス演算子ｓは、所定の離散化手法を用いて離散化することができる。本実施の形態では、１例として、次の双一次変換により離散化するものとする。なお、ｄは１サンプル遅延演算子である。
【００３３】
【数４】
前処理フィルタの次数ｍは２以上が望ましいので、演算時間も考慮してｍ＝２とし、これによって次式を得る。
【００３５】
【数５】
また、最小自乗法に基づいて、車輪速振動Δω1の各データから伝達関数を同定するために、（４）式を、同定すべきパラメータに関して一次関数の形式となるように、次式のように変形する。なお、”T ”を行列の転置とする。
【００３７】
【数６】
上式において、θが同定すべき伝達関数のパラメータとなる。
【００３９】
伝達関数同定回路２２は、検出された車輪速振動Δω1の離散化データを(９)式に順次当てはめた各データに対し、最小自乗法を適用することによって、未知パラメータθを推定し、これにより伝達関数を同定する。
【００４０】
具体的には、検出された車輪速振動Δω1を離散化データΔω（ｋ）（ｋ＝１，２，３，．．．）に変換し、該データをＮ点サンプルし、次式の最小自乗法の演算式を用いて、伝達関数のパラメータθを推定する。
【００４１】
【数７】
ここに、記号”＾”の冠した量をその推定値と定義する。上記最小自乗法は、次の漸化式によってパラメータθを求める逐次型最小自乗法として演算してもよい。
【００４３】
【数８】
ここに、ρは、いわゆる忘却係数で、通常は０．９５〜０．９９の値に設定する。このとき、初期値は、以下のようにすればよい。
【００４５】
【数９】
また、上記最小自乗法の推定誤差を低減する方法として、種々の修正最小自乗法を用いてもよい。ここでは、補助変数を導入した最小自乗法である補助変数法を用いた例を説明する。この方法によれば、（９）式の関係が得られた段階でｍ（ｋ）を補助変数として、次式を用いて伝達関数のパラメータを推定する。
【００４７】
【数１０】
また、逐次演算は、以下のようになる。
【００４９】
【数１１】
補助変数法の原理は、以下の通りである。（１６）式に（１５）式を代入すると、（１９）式のようになる。
【００５１】
【数１２】
（１９）式の右辺第２項が零となるように補助変数を選べばθの推定値は、θの真値に一致する。そこで、補助変数として、ζ（ｋ）＝［−ξy1（ｋ）−ξy2（ｋ）］Tを式誤差ｒ（ｋ）と相関を持たないほどに遅らせたものを利用する。すなわち、
ｍ（ｋ）＝［−ξy1（ｋ−Ｌ）−ξy2（ｋ−Ｌ）］T
とする。ただし、Ｌは遅延時間である。
【００５３】
上記のようにして伝達関数を同定した後、μ勾配演算回路２３は、路面μ勾配Ｄ0 に関係する物理量を（２０）式を用いて演算する。
【００５４】
【数１３】
以上のように路面勾配推定部１３は、（２０）式により路面μ勾配Ｄ0に関係する物理量を演算することができる。例えばこの物理量が小さいときは、タイヤと路面との間の摩擦特性が飽和状態になっている。
【００５６】
また、他車両速度／他車両加速度演算部１４は、相対距離／相対速度演算部１１で算出された他車両等との相対速度と、自車両速度／自車両加速度演算部１２で算出された自車両の速度とに基づいて、他車両等の速度を演算する。さらに、他車両速度／他車両加速度演算部１４は、他車両等の速度を時間微分することでその加速度を演算する。他車両速度／他車両加速度演算部１４は、これらの演算結果を制御開始／終了および制御量設定部１６に供給する。
【００５７】
発生可能最大減速度演算部１５は、路面勾配推定部１３で推定された路面μ勾配に基づいて路面μｍａｘを算出し、この値から発生可能な最大減速度を演算する。発生可能最大減速度演算部１５は、例えば図４に示すように、制動がかけられていない車輪スリップ率が零近傍のときの路面μ勾配（例えばＫ１，Ｋ２）を用いて、μｍａｘを求める。例えば、路面μ勾配Ｋ１の場合には、車輪スリップ率に対する路面μの特性（μ−Ｓ特性）から路面μｍａｘ１を求め、この値から比較的大きな値の最大減速度を演算する。一方、路面μ勾配Ｋ２の場合には、前記特性から路面μｍａｘ２を求め、この値から比較的小さな値の最大減速度を演算する。このように、路面μｍａｘが大きいときはタイヤと路面との間の摩擦特性が飽和状態になるまで余裕があるので、最大減速度を大きく設定する。逆に、路面μｍａｘが小さいときはタイヤと路面との間の摩擦特性が飽和状態になっているので、最大減速度μｍａｘを小さく設定する。
【００５８】
制御開始／終了および制御量設定部１６は、自車両の車両速度及び車両加速度、他車両等の速度及び加速度、発生可能な最大減速度に基づいて、他車両等との衝突を回避することができる時間（以下、「衝突余裕時間」という。）及び他車両等との衝突を回避することができる距離（以下、「衝突余裕距離」という。）を演算する。また、制御開始／終了および制御量設定部１６は、衝突余裕時間及び衝突余裕距離についてそれぞれ所定の閾値を記憶している。そして、制御開始／終了および制御量設定部１６は、衝突余裕時間、衝突余裕距離の少なくとも１つが所定の閾値未満であるか、またいずれも所定の閾値以上であるかを判定し、その判定結果に基づいて、ドライバ警報部４、制動力制御部５、エンジン出力低減部６の制御を開始したり終了したりそれらの制御量を設定する。
【００５９】
なお、本実施の形態では、ドライバ警報部４、制動力制御部５、エンジン出力低減部６の全てについて制御するように構成されているが、これらのいずれか１つを制御する構成であってもよい。
【００６０】
以上のように構成された衝突防止制御装置では、図５に示すステップＳＴ１からステップＳＴ１８までの処理が実行される。
【００６１】
衝突防止制御装置を構成する各部や回路は、最初に初期化される（ステップＳＴ１）。そして、各センサに信号が入力されると（ステップＳＴ２）、センサ２は各車輪の車輪速度（車輪速信号）を演算する（ステップＳＴ３）。自車両速度／自車両加速度演算部１２は、これらの車輪速度に基づいて自車両の車両速度を演算し（ステップＳＴ４）、さらに自車両の車両加速度を演算する（ステップＳＴ５）。
【００６２】
相対距離／相対速度演算部１１は、測距センサ１の検出出力に基づいて他車両等との相対距離を演算し（ステップＳＴ６）、さらにこれを時間微分して他車両等との相対速度を演算する（ステップＳＴ７）。他車両速度／他車両加速度演算部１４は、自車両の車両速度及び他車両等の相対速度に基づいて、他車両等の実際の速度を演算し（ステップＳＴ８）、されにこれを時間微分して他車両等の実際の加速度を演算する（ステップＳＴ９）。
【００６３】
路面勾配推定部１３は、ステップＳＴ３で演算された各車輪の車輪速信号の揺らぎにより、各車輪の路面μ勾配を演算する（ステップＳＴ１０）。発生可能最大減速度演算部１５は、これらの路面μ勾配に基づいて発生可能な最大減速度を演算する（ステップＳＴ１１）。
【００６４】
そして、制御開始／終了および制御量設定部１６は、自車両や他車両の速度及び加速度、最大減速度に基づいて、衝突防止制御を開始したり終了するときの条件を設定する（ステップＳＴ１２）。ここにいう条件とは、衝突防止制御を開始したり終了するときの衝突余裕時間及び衝突余裕距離である。
【００６５】
衝突余裕時間及び衝突余裕距離の設定では、自車両の走行路面の勾配（上り勾配や下り勾配）、自車両に備えられたアクチュエータの応答の遅れ、自車両の旋回条件なども考慮される。例えば、下り勾配の場合、アクチュエータの応答が悪い場合、急旋回で走行している場合では、衝突余裕時間及び衝突余裕距離はそれぞれ大きく設定される。また、上り勾配の場合、アクチュエータの応答が良好の場合、直進で走行している場合では、衝突余裕時間及び衝突余裕距離はそれぞれの小さく設定される。
【００６６】
つぎに、制御開始／終了および制御量設定部１６は、衝突防止の制御中であるかを判定し（ステップＳＴ１３）、そして、制御中でないときは制御を開始するかを判定する（ステップＳＴ１４）。ここでは、制御開始／終了および制御量設定部１６は、衝突余裕時間、衝突余裕距離の少なくとも１つがそれぞれに対応する閾値未満になったときに所定の制御を開始すると判定し、ステップＳＴ１６に移行する。衝突余裕時間、衝突余裕距離のいずれも閾値未満になっていないときは、制御を開始しないと判定して、ステップＳＴ２に戻る。
【００６７】
一方、制御開始／終了および制御量設定部１６は、ステップＳＴ１３で制御中であると判定したときは、次に制御を終了するかを判定する（ステップＳＴ１５）。ここでは、制御開始／終了および制御量設定部１６は、衝突余裕時間、衝突余裕距離の両方が上述した閾値以上になっているときは、制御を終了すると判定し、ステップＳＴ２に戻る。また、衝突余裕時間、衝突余裕距離のいずれか１つが閾値未満になっているときは、制御を終了しないと判定して、ステップＳＴ１６に移行する。
【００６８】
そして、制御開始／終了および制御量設定部１６は、自車両の運転者（ドライバ）に対して音や光を出力するようにドライバ警報部４を制御し、ドライバに警報をする（ステップＳＴ１６）。つぎに、制御開始／終了および制御量設定部１６は、図示しないエンジンスロットルを絞ってエンジン出力を低減させるようにエンジン出力低減部６を制御し（ステップＳＴ１７）、さらに制動力制御部５のブレーキ液圧を高くして制動力を制御する（ステップＳＴ１８）。なお、制御開始／終了および制御量設定部１６は、他車両との衝突の可能性が大きくなるほど、ドライバ警報部４、制動力制御部５、エンジン出力低減部６の制御量を大きくしてもよい。
【００６９】
以上のように、本実施の形態に係る衝突防止制御装置は、ブレーキ等をすることなく路面μ勾配を推定し、衝突余裕時間及び衝突余裕距離の閾値を決定して、衝突防止の制御を開始したり終了する。これにより、ドライバに違和感を与えることなく、路面状況に応じて最適な状態で他車両や障害物との衝突を防止することができる。このとき、エンジン出力低減だけでなく、自動制動もほぼ同時に行うので、確実に他車両や障害物との衝突を防止することができる。
【００７０】
また、自車両の走行状態に応じて衝突余裕時間や衝突余裕距離を変えることができるので、常に、自車両の走行状態に対応して他車両等との衝突を防止することができる。
【００７１】
なお、上述した実施の形態では、衝突余裕時間及び衝突余裕距離を演算していたが、これらのいずれか一方のみを演算してもよい。
【００７２】
［第２の実施の形態］
つぎに、本発明の第２の実施の形態に係る衝突防止制御装置について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ部位については同じ符号を付し、また、重複する説明は省略する。
【００７３】
第１の実施の形態に係る衝突防止制御装置は、他車両等との衝突のおそれが生じたときに、ドライバへの警報、エンジン出力低減及び自動制動制御をほぼ同時に行うものである。これに対して、第２の実施の形態に係る衝突防止制御装置は、他車両等との衝突の危険度を段階的に判定し、その危険度に応じて他車両等との衝突を防止するように制御するものである。具体的には、図６に示すステップＳＴ２１以下の処理を実行する。
【００７４】
ステップＳＴ２１からステップＳＴ３１までの処理は、上述したステップＳＴ１からステップＳＴ１１までの処理と同様である。そして、制御開始／終了および制御量設定部１６は、ステップＳＴ３１の処理が終了すると、各車輪に対して制御開始／終了判定を行い、さらに閾値を設定する（ステップＳＴ３２）。
【００７５】
具体的には、制御開始／終了および制御量設定部１６は、ステップＳＴ３１で演算した発生可能な最大減速度に基づいて、他車両等に衝突することなく安全に停止する最小限の距離である安全停止距離Ｄ０を設定する。そして、制御開始／終了および制御量設定部１６は、安全停止距離Ｄ０に基づいて、図７に示すように、自動制動制御を実行する距離である自動制動距離Ｄ１（＞Ｄ０）と、パルス制動制御を実行する距離であるパルス制動距離Ｄ２（＞Ｄ１）と、エンジン出力低減制御を実行する距離であるエンジン出力低減距離Ｄ３（＞Ｄ２）とを設定する。ここで、パルス制動制御とは、制動力制御部５のブレーキ液に対してパルス状の液圧を与えることで制動力を制御することをいう。なお、自動制動距離Ｄ１、パルス制動距離Ｄ２、エンジン出力低減距離Ｄ３になるに従って、他車両等との衝突の危険度は小さくなっている。
【００７６】
また、作動条件として、時間の関数を用いることもできる。このとき、制御開始／終了および制御量設定部１６は、ステップＳＴ３１で演算した発生可能な最大減速度に基づいて、他車両等に衝突することなく安全に停止する最小限の時間である安全停止時間Ｔ０を設定すればよい。さらに、制御開始／終了および制御量設定部１６は、安全停止時間Ｔ０に基づいて、自動制動制御を実行する時間である自動制動時間Ｔ１（＞Ｔ０）と、パルス制動制御を実行する時間であるパルス制動時間Ｔ２（＞Ｔ１）と、エンジン出力低減制御を実行する時間であるエンジン出力低減時間Ｔ３（＞Ｔ２）とを設定すればよい。なお、自動制動時間Ｔ１、パルス制動時間Ｔ２、エンジン出力低減時間Ｔ３になるに従って、他車両等との衝突の危険度は小さくなっている。
【００７７】
また、制御開始／終了および制御量設定部１６は、自動制動距離Ｄ１、パルス制動距離Ｄ２、エンジン出力低減距離Ｄ３、自動制動時間Ｔ１、パルス制動時間Ｔ２、エンジン出力低減時間Ｔ３のそれぞれに対応する所定の閾値を記憶している。
【００７８】
さらに、これらのパラメータの設定では、自車両の走行路面の勾配（上り勾配や下り勾配）、自車両に備えられたアクチュエータの応答の遅れ、自車両の旋回条件なども考慮される。例えば、下り勾配の場合、アクチュエータの応答が悪い場合、急旋回で走行している場合では、それぞれのパラメータは大きく設定される。また、上り勾配の場合、アクチュエータの応答が良好の場合、直進で走行している場合では、それぞれのパラメータは小さく設定される。
【００７９】
つぎに、制御開始／終了および制御量設定部１６は、自動制動制御中であるかを判定し（ステップＳＴ３３）、これを肯定したときは自動制動制御を終了するかを判定する（ステップＳＴ３４）。ここでは、制御開始／終了および制御量設定部１６は、自動制動距離Ｄ１及び自動制動時間Ｔ１がそれぞれに対応する所定の閾値以上になっているときは自動制動制御を終了し、それらの少なくとも１つが閾値未満になっているときは自動制動制御を終了しないと判定する。自動制動制御を終了するときはステップＳＴ２２に戻り、自動制動制御を終了しないときはステップＳＴ３６に移行する。
【００８０】
制御開始／終了および制御量設定部１６は、ステップＳＴ３３で自動制動制御中でないと判定したときは、自動制動制御を開始するかを判定する（ステップＳＴ３５）。ここでは、制御開始／終了および制御量設定部１６は、自動制動距離Ｄ１又は自動制動時間Ｔ１がそれぞれに対応する所定の閾値未満になっているときは自動制動制御を開始し、これらがいずれも閾値以上になっているときは自動制動制御を開始しないと判定する。そして、自動制動制御を開始することを肯定したときはステップＳＴ３６に移行し、これを否定したときは図８に示すステップＳＴ３９に移行する。
【００８１】
制御開始／終了および制御量設定部１６は、ステップＳＴ３４の判定で否定した後又はステップＳＴ３５の判定で肯定した後、自車両のドライバに対して音や光を出力するようにドライバ警報部４を制御し、ドライバに警報をする（ステップＳＴ３６）。つぎに、図示しないエンジンスロットルを絞ってエンジン出力を低減させるようにエンジン出力低減部６を制御し（ステップＳＴ３７）、さらに制動力制御部５のブレーキ液の液圧を高くして制動力を制御する（ステップＳＴ３８）。
【００８２】
つぎに、制御開始／終了および制御量設定部１６は、パルス制動制御中であるかを判定し（ステップＳＴ３９）、これを肯定したときはパルス制動制御を終了するかを判定する（ステップＳＴ４０）。ここでは、制御開始／終了および制御量設定部１６は、パルス制動距離Ｄ２及びパルス制動時間Ｔ２がそれぞれに対応する所定の閾値以上になっているときはパルス制動制御を終了し、それらの少なくとも１つが閾値未満になっているときはパルス制動制御を終了しないと判定する。パルス制動制御を終了するときは図６に示すステップＳＴ２２に戻り、パルス制動制御を終了しないときはステップＳＴ４２に移行する。
【００８３】
制御開始／終了および制御量設定部１６は、ステップＳＴ３９でパルス制動制御中であることを否定したときは、パルス制動制御を開始するかを判定する（ステップＳＴ４１）。ここでは、制御開始／終了および制御量設定部１６は、パルス制動距離Ｄ２又はパルス制動時間Ｔ２がそれぞれに対応する所定の閾値未満になっているときはパルス制動制御を開始し、これらがいずれも閾値以上になっているときはパルス制動制御を開始しないと判定する。そして、パルス制動制御を開始することを肯定したときはステップＳＴ４２に移行し、これを否定したときはステップＳＴ４５に移行する。
【００８４】
制御開始／終了および制御量設定部１６は、ステップＳＴ４０の判定で否定した後又はステップＳＴ４１の判定で肯定した後、自車両のドライバに対して音や光を出力するようにドライバ警報部４を制御し、ドライバに警報をする（ステップＳＴ４２）。つぎに、図示しないエンジンスロットルを絞ってエンジン出力を低減させるようにエンジン出力低減部６を制御し（ステップＳＴ４３）、さらにパルス制動制御を行う（ステップＳＴ４４）。
【００８５】
ここで、パルス制動制御とは、特定の車輪のブレーキ液に対して、図９に示すように、液圧Ｐを所定時間ΔＴからなるパルスを与えることをいう。これにより、ドライバに違和感を与えることなく、発生可能な最大減速度の推定精度を向上させることができる。このパルス制動制御が行われた場合、瞬間的に車輪スリップ率が増加する。
【００８６】
ここで、図１０に示すように、路面μｍａｘが高い場合（例えばμｍａｘ４の場合）は、パルス制動が与えられても路面μ勾配の低下は少ない。これに対して、路面μｍａｘが低い場合（例えばμｍａｘ３の場合）は、パルス制動が与えられると路面μ勾配の低下は大きい。すなわち、パルス制動を行うことによって、車輪スリップ率に対する路面μの特性を正確に求めることができ、これにより路面μｍａｘの精度を向上させることができる。そして、この路面μｍａｘは再び自動制動距離Ｄ１や自動制動時間Ｔ１等のパラメータ算出に用いられるので、より正確に衝突の危険度を求めることができる。
【００８７】
さらに、制御開始／終了および制御量設定部１６は、パルス制動制御が実行される前の路面μ勾配に応じて、液圧Ｐと時間幅Ｔを決定する。例えば、路面μ勾配が小さい場合では液圧Ｐ及び／又は時間幅Ｔを小さくし、路面μ勾配が大きい場合では液圧Ｐ及び／又は時間幅Ｔを大きくする。
【００８８】
制御開始／終了および制御量設定部１６は、パルス制動制御において、走行中の車両運動に影響が小さく、路面μ勾配の変化が現れやすい車輪に対して行うのが好ましい。例えば、直線走行の場合や旋回の程度が小さい場合では、ハンドルへのキックバックを避け、また路面μ勾配の変化が現れやすい垂直加重の小さい後輪に対して行う。旋回の程度が大きい場合では、車両安定性を損なうおそれのある後輪には実行せず、旋回内側前輪に対してパルス制動制御を行うのが好ましい。
【００８９】
つぎに、制御開始／終了および制御量設定部１６は、エンジン出力低減制御中であるかを判定し（ステップＳＴ４５）、これを肯定したときはエンジン出力低減制御を終了するかを判定する（ステップＳＴ４６）。ここでは、制御開始／終了および制御量設定部１６は、エンジン出力低減距離Ｄ３及びエンジン出力低減時間Ｔ３がそれぞれ所定の閾値以上になっているときはエンジン出力低減制御を終了し、それらの少なくとも１つが閾値未満になっているときはエンジン出力低減制御を終了しないと判定する。エンジン出力低減制御を終了するときはリターンしてステップＳＴ２１に戻り、エンジン出力低減制御を終了しないときはステップＳＴ４８に移行する。
【００９０】
制御開始／終了および制御量設定部１６は、ステップＳＴ４５でエンジン出力低減制御中であることを否定したときは、エンジン出力低減制御を開始するかを判定する（ステップＳＴ４７）。ここでは、制御開始／終了および制御量設定部１６は、エンジン出力低減距離Ｄ３又はエンジン出力低減時間Ｔ３が所定の閾値未満になっているときはエンジン出力低減制御を開始し、これらがいずれも閾値以上になっているときはエンジン出力低減制御を開始しないと判定する。そして、エンジン出力低減制御を開始することを肯定したときはステップＳＴ４８に移行し、これを否定したときはリターンしてステップＳＴ２１に戻る。
【００９１】
制御開始／終了および制御量設定部１６は、ステップＳＴ４６の判定で否定した後又はステップＳＴ４７の判定で肯定した後、自車両のドライバに対して音や光を出力するようにドライバ警報部４を制御し、ドライバに警報をする（ステップＳＴ４２）。さらに、図示しないエンジンスロットルを絞ってエンジン出力を低減させるようにエンジン出力低減部６を制御する（ステップＳＴ４３）。そして、リターンして、再びステップＳＴ２１からの処理を実行する。
【００９２】
以上のように、本実施の形態に係る衝突防止制御装置によれば、他車両等との衝突の危険度に応じて、エンジン出力低減、エンジン出力低減及びパルス制動制御、エンジン出力低減及び自動制動制御を行うことができる。これにより、ドライバーに違和感を与えることなく常に他車両等と適当な間隔をとることができ、この結果、他車両等との衝突を防止することができる。
【００９３】
［第３の実施の形態］
つぎに、本発明の第３の実施の形態に係る衝突防止制御装置について説明する。なお、上述した実施の形態と同じ部位については同じ符号を付し、また、重複する説明は省略する。本実施の形態において、発生可能最大減速度演算部１５は、以下に示すように構成されている。
【００９４】
（第１の構成）
発生可能最大減速度演算部１５は、路面勾配推定部１３で推定された路面μ勾配と、車輪速センサ２で検出された車輪速信号とに基づいて、発生可能な最大減速度を演算する。発生可能最大減速度演算部１５は、具体的には図１１に示すように、所定帯域の車輪速信号を通過させるバンドパスフィルタ３１と、振動レベルを演算する振動レベル演算回路３２と、走行路面の摩擦状態を推定する路面摩擦状態推定回路３３と、発生可能な最大減速度を演算する減速度演算回路３４とを備えている。
【００９５】
バンドパスフィルタ３１は、車輪速センサ２で検出された車輪速信号のうち、所定範囲の車輪速信号を抽出する。ここで、車輪速センサ２で検出された車輪速信号は、周波数に応じて分解すると、図１２に示すように、２つの共振点と１つの反共振点とを有する。２つの共振点のうち周波数が小さい側の共振点は、タイヤ慣性などに基づく前後共振点であり、周波数はｆ1（１５〜２０）Ｈｚである。また、２つの共振点のうち周波数が高い側の共振点は、タイヤの空気圧やタイヤゴム弾性に基づく捩れ共振点であり、周波数はｆ3（３５〜４０）Ｈｚである。反共振点は、色々な信号に対して不感帯となるもので、周波数ｆ2（２０〜２５）Ｈｚである。バンドパスフィルタ３１は、車輪速センサ２で検出された車輪速信号のうち、捩れ共振点（周波数ｆ3）含む所定範囲Δｆの車輪速信号を抽出する。なお、バンドパスフィルタ３１は、捩れ共振点以外の、前後共振点や反共振点を含む所定範囲Δｆの車輪速信号を抽出するようにしてもよい。
【００９６】
振動レベル演算回路３２は、バンドパスフィルタ３１で抽出された車輪速信号を用いて、次式より定まる車輪速信号の振動レベルＧ（Ｎ）を演算する。ここでは、バンドパスフィルタ３１の出力をω（ｋ）とする。
【００９７】
【数１４】
振動レベル演算回路３２は、実際には、演算タイミング毎に、以下に示す漸化式を逐次的に演算する。
【００９９】
【数１５】
なお、路面μ勾配は、図１３に示すように、突起乗り越し等により適正に推定されないことがある。そこで、振動レベル演算回路３２が振動レベルを演算することによって、突起乗り越し等があっても適正に路面μ勾配を推定するようにしている。
【０１０１】
一方、このようにして得られた振動レベルと路面μ勾配の推定値とを、アスファルト路面や低μ路においてプロットすると、図１４に示すように、アスファルト路面と低μ路とでは明確に区別される。さらに、アスファルト路面中に突起を乗り越したとしても、低μ路における領域と明確に区別される。上記事実に鑑み本発明者は、種々の路面状態毎に振動レベルと路面μ勾配との推定値との関係を求めたところ、図１５に示すように、振動レベルと路面μ勾配の推定値とは各路面状態、例えば低μ路、アスファルト路、石畳路、圧雪路、砂利・非整地路毎に領域毎に明確に区別されて認識出来ることが実験の結果得られた。即ち、例えば、圧雪路は路面μ勾配の推定値としては高μ路（アスファルト路、石畳路）より若干小さい値となっているが、振動レベルの違いによって領域に差が表れている。砂利道等は更に振動レベルが高い領域にあるが、路面μ勾配の推定値は高μ路より低い値となっている。
【０１０２】
そこで、路面摩擦状態推定回路３３は、振動レベル演算回路３２で演算された振動レベルと、μ勾配演算回路２３で演算された路面μ勾配の推定値と、図１５に示す路面状態毎の両者の関係とに基づいて、車輪の路面に対する摩擦状態（路面状態）を推定する。
【０１０３】
路面状態は、図１５に示すように、各路面における代表的な路面μｍａｘに対応させることも可能である。この場合、図１５に示す領域をまたぐことがあれば、各領域の平均値で路面μｍａｘを求めることもできる。
【０１０４】
ところで、バンドパスフィルタ３１は、車輪速信号のうち、２つの共振点の何れか一方の共振点の車輪速信号または、反共振点の車輪速信号を抽出する。すなわち、バンドパスフィルタ３１は、図１２に示すように、周波数が低周波数領域より大きい車輪速信号を検出するようにしている。このように周波数が低周波数領域より大きい車輪速信号を検出するようにしているのは、周波数が低周波数領域より小さい車輪速信号は、誤差が大きいため影響が大きくなり、路面摩擦状態を精度よく推定することが出来ないためである。
【０１０５】
図１６には、アスファルト路、低μ路を走行したときの車輪速信号の周波数特性が示されている。なお、低μ路は、アスファルト路に比較して凹凸が非常に小さくなっている。４０Ｈｚ付近にある共振特性を見ると、低μ路はアスファルト路に比較して振動レベルが小さくなっており、路面の凹凸をよく反映していることが理解できる。また、共振の強さも小さくなっており、本手法によって低μ路であることが推定できる。
【０１０６】
低周波数領域(５Ｈｚ以下）の振動成分をみると、この領域では、振動レベルは路面μ勾配の逆数に比例して大きくなるため、低μ路の低周波数領域の車輪速信号の振動レベルは、アスファルト路の低周波数領域の車輪速信号の振動レベルより大きくなっている。よって、低周波数領域の車輪速信号に基づいて振動レベル及び路面μ勾配を演算して路面状態を推定すると、次のような問題が生ずる。即ち、低周波数領域の振動成分は、路面μ勾配に依存し、実路面の凹凸状態を反映していない。このため、路面判定用のマップ作成には多くの適合工数を必要となる。また、低周波数領域の車輪速信号には、車両のロール、ピッチング運動による振動成分も含まれているため、走行条件によっては路面状態を精度よく判定することができない場合がある。更に、上記理由から、判定マップは、タイヤや車両の物理パラメータに応じて用意しなければならないが、タイヤ交換等により車両の緒元を変更したときは対応が困難であり、場合によっては路面状態の判定ができないおそれがある。
【０１０７】
これに対して、本実施の形態では、低周波数領域より大きい領域の車輪速信号を対象としているため、上記問題が発生せず、路面状態を精度よく判定することができる。また、路面摩擦状態推定回路３３は、自車両の走行する路面がアスファルト路であるか低μ路であるかを推定し、これから路面μやその最大値である路面μｍａｘを推定することもできる。減速度演算回路３４は、路面状態あるいはこの路面μｍａｘを用いて発生可能な最大減速度を算出し、この最大減速度を上述した図２に示す制御開始／終了および制御量設定部２に供給する。
【０１０８】
以上のように、発生可能最大減速度演算部１５は、路面μ勾配と車輪速信号の振動とに基づいて路面状態を推定し、さらに最大減速度を算出することができる。すなわち、この発生可能最大減速度演算部１５を備えた衝突防止制御装置は、制動をかけることなく、路面状態に応じた適切な最大減速度を演算するので、より確実に他車両等との衝突を防止することができる。
【０１０９】
（第２の構成）
つぎに、発生可能最大減速度演算部１５の第２の構成について説明する。上述した実施の形態と同様の構成部分を有するので、同一部分は同一の符合を付してその説明を省略し、異なる部分のみを説明する。発生可能最大減速度演算部１５は、上述した振動レベル演算回路３２に代えて、図１７に示すように振幅演算回路３５を備えている。
【０１１０】
振幅演算回路３５は、バンドパスフィルタ３１により抽出された所定周波数の車輪速信号の振幅を演算する。具体的には、所定周波数ｆの振幅を求めるには、後述するｓｉｎ関数の値Ｓｉとｃｏｓ関数の値Ｃｉを用いて求める。
【０１１１】
最初に、サンプル時間をＴSとして、以下の式を求める。
【０１１２】
【数１６】
つぎに、振幅を求めたい車輪速信号をｙ、現在のサンプリング時の車輪速信号の値をｙ（Ｎ）とすると、以下の式から振幅Ａが求められる。
【０１１４】
【数１７】
ところで、上記のように演算された振幅Ａと路面μ勾配推定値は、図１８に示すように、路面状態毎に領域に分かれて明確に区別することができる。すなわち、振幅Ａとそのときの路面μ勾配推定値が分かれば、アスファルト路や圧雪路であるか等の路面状態を推定することができ、更にその結果、路面μや路面μｍａｘを推定することができる。そこで、路面摩擦状態推定回路３３は、μ勾配演算回路２３により演算された路面μ勾配と、振幅演算回路３５により演算された振幅Ａと、図１８に示す関係とに基づいて、路面摩擦状態を推定する。これにより、この発生可能最大減速度演算部１５を備えた衝突防止制御装置は、制動をかけることなく、路面状態に応じた適切な最大減速度を演算するので、より確実に他車両等との衝突を防止することができる。
【０１１６】
（第３の構成）
つぎに、発生可能最大減速度演算部１５の第３の構成について説明する。前述した構成と同一部分を有するので、同一部分には同一の符号を付してその説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
【０１１７】
発生可能最大減速度演算部１５は、図１９に示すように、μ勾配演算回路２３で演算された路面μ勾配の変化率を演算するμ勾配変化率演算回路３６と、路面μ勾配とその変化率とに基づいて路面摩擦状態を推定する路面摩擦状態推定回路３３と、推定された路面摩擦状態から最大減速度を演算する減速度演算回路３４とを備えている。
【０１１８】
ここで、路面μ勾配の変化率と路面μ勾配の推定値は、図２０に示すように、路面状態に応じて領域毎に分割されて明確に区別することができる。すなわち、路面μ勾配の変化率と路面μ勾配推定値が分かれば、アスファルト路や圧雪路であるか等の路面状態を推定することができ、更にその結果、路面μや路面μｍａｘを推定することができる。そこで、路面摩擦状態推定回路３３は、μ勾配演算回路２３により演算された路面μ勾配と、勾配変化率演算回路３６で演算された路面μ勾配の変化率と、図２０に示す関係とに基づいて、車輪の路面に対する摩擦状態を推定する。これにより、この発生可能最大減速度演算部１５を備えた衝突防止制御装置は、制動をかけることなく、路面状態に応じた適切な最大減速度を演算するので、より確実に他車両等との衝突を防止することができる。
【０１１９】
なお、前述した説明においては路面μ勾配を推定しているが、路面μ勾配と等価な制動トルク勾配を演算してもよい。
【０１２１】
本発明によれば、自車両の速度及び加速度、障害物の速度及び加速度、最大減速度に基づいて障害物との衝突の危険度を判定し、危険度に応じて衝突防止制御を行うことができるので、ドライバに違和感を与えることなく、障害物との距離を十分に保って衝突を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る衝突防止制御装置の概略的な構成を示すブロック図である。
【図２】衝突防止制御装置に備えられたＥＣＵの具体的な構成を示すブロック図である。
【図３】ＥＣＵに備えられた路面勾配推定部の具体的な構成を示すブロック図である。
【図４】車輪スリップ率に対する路面μの関係であるμ−Ｓ特性を示す図である。
【図５】衝突防止制御装置の動作内容を説明するフローチャートである。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係る衝突防止制御装置の動作内容を説明するフローチャートである。
【図７】安全停止距離Ｄ０、自動制動距離Ｄ１、パルス制動距離Ｄ２、エンジン出力低減距離Ｄ３の関係を説明する図である。
【図８】衝突防止制御装置の動作内容を説明するフローチャートである。
【図９】パルス制動制御においてブレーキ液に与えられるパルス状の液圧を説明する図である。
【図１０】パルス制動制御を行ったときのμｍａｘと路面μ勾配の変化を説明する図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態に係る衝突防止制御装置の発生可能最大減速度演算部の構成を示すブロック図である。
【図１２】車輪速信号の周波数に対する振幅の関係を示す図である。
【図１３】アスファルトを走行しているときに突起を乗り越したときの路面μ勾配推定値の変化を示す図である。
【図１４】アスファルトや低μ路を走行したときの車輪速信号の振動レベルに対する路面μ勾配推定値の関係を示す図である。
【図１５】走行路面毎の車輪速信号の振動レベルに対する路面μ勾配推定値の関係を示す図である。
【図１６】車輪速信号の周波数特性を示す図である。
【図１７】発生可能最大減速度演算部の第２の構成を示すブロック図である。
【図１８】走行路面毎の車輪速信号の振幅に対する路面μ勾配推定値の関係を示す図である。
【図１９】発生可能最大減速度演算部の第３の構成を示すブロック図である。
【図２０】路面μ勾配変化率に対する路面μ勾配推定値の関係を示す図である。
【符号の説明】
１ 測距センサ
２ 車輪速センサ
３ ＥＣＵ
４ ドライバ警報部
５ 制動力制御部
６ エンジン出力低減部
Claims (1)
- 車輪速度を検出する車輪速度検出手段と、
前記車輪速度に基づいて、自車両の速度及び加速度を検出する自車両速度／加速度検出手段と、
障害物の速度及び加速度を検出する障害物速度／加速度検出手段と、
前記車輪速度に基づいて、自車両が走行する路面の路面μ勾配を推定する路面μ勾配推定手段と、
前記推定された路面μ勾配に基づいて、発生可能な最大減速度を演算する最大減速度演算手段と、
エンジンの出力を制御するエンジン出力制御手段と、
ブレーキ圧を制御して制動力を制御する制動力制御手段と、
前記自車両の速度及び加速度、前記障害物の速度及び加速度、前記最大減速度に基づいて障害物との衝突の危険度を判定し、前記危険度が大きいと判定したときは、前記エンジン出力制御手段のエンジンの出力を低減し、かつ前記制動力制御手段に所定のブレーキ圧を加える制御をし、前記危険度が小さいと判定したときは、前記エンジン出力制御手段のエンジンの出力を低減する制御をし、前記危険度がこれらの中間であると判定したときは、前記自車両の旋回の程度が直線走行を示す場合や旋回の程度が小さい状態を示す場合、前記制動力制御手段にパルス状のブレーキ圧を垂直加重の小さい車輪である後輪に対して加える制御をし、前記自車両の旋回の程度が直線走行を示す場合や旋回の程度が小さい状態を示す場合でない場合、前記パルス状のブレーキ圧を前記後輪に加えず、旋回内側前輪に加える制御をする制御手段と、
を備えた衝突防止制御装置。
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