JP2004268847A

JP2004268847A - 制動制御装置

Info

Publication number: JP2004268847A
Application number: JP2003065426A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Watanabe; 憲一渡辺
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2003-03-11
Filing date: 2003-03-11
Publication date: 2004-09-30
Anticipated expiration: 2023-03-11
Also published as: JP4007214B2

Abstract

【課題】先行車両の高さ及び自車両の走行速度に応じた適切な制動を可能とする。
【解決手段】先行車両の高さｈａ及び走行速度に応じて変化する運転者の視野角（仰角）θ（Ｖ）を用いて、前方の信号機を視認可能な前方視認可能車間距離ｄｖｉｅｗを算出し、自車両と先行車両との車間距離ｄが当該前方視認可能車間距離ｄｖｉｅｗ以下であるときには、制動装置のガタを詰める予備制動を行うことにより、信号機視認後の急制動時の制動を適切なものとする。また、信号機があるときや、先行車両が大型車両であるときにも、この予備制動を行って急制動時の制動を適切なものとする。なお、予備制動は制動装置のガタを詰めるものとすることにより、例えば信号が青のときの不要な減速を避ける。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば急制動に先駆けて、制動装置による予備制動を行う制動制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両の制動制御装置としては、例えば自車両と前方の障害物との間の距離及び相対速度を検出して接触の可能性を判定し、その判定結果に基づいて自動制動を行い、接触の可能性がなくなったときに自動制動を解除するが、運転者がアクセル操作又はブレーキ操作を行っているときには自動制動の解除を禁止することにより、車両の急加速や急減速を防止することが提案されている（例えば特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−３９０１１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の制動制御装置では、先行車両の高さ方向の大きさが考慮されていない。つまり、例えば大型車両のように高さの大きい先行車両の後方に自車両が追従するような場合、例えば信号機のような前方情報を視認しにくいという問題がある。仮に、最も大きいと考えられる先行車両の高さを考慮しても、実質的に運転者の視野領域は自車両の走行速度に応じて変化するので、例えば信号機のような前方情報を視認したときに適切な制動を行うことができない恐れがある。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するため、先行車両の高さと自車両の走行速度に応じた視野領域から前方情報を視認するために必要な車間距離と現在の車間距離とに応じて予備制動を行うことにより、信号機のような前方情報を視認したときに適切な制動を行うことが可能な制動制御装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の制動制御装置は、先行車両の高さを検出し、その先行車両の高さと、自車両の走行速度に応じた運転者の視野領域とから信号機等の前方情報を視認できる前方視認可能車間距離を求め、先行車両と自車両との車間距離が前方視認可能車間距離以下であるときには、運転者の制動操作に先立つ予備制動を行うことを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の効果】
而して、本発明の制動制御装置によれば、先行車両の高さを検出し、その先行車両の高さと、自車両の走行速度に応じた運転者の視野領域とから信号機等の前方情報を視認できる前方視認可能車間距離を求め、先行車両と自車両との車間距離が前方視認可能車間距離以下であるときには、運転者の制動操作に先立つ予備制動を行う構成としたため、大型先行車両の死角にあって、信号機等の前方情報を視認したときの制動を適切なものとすることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の制動制御装置を適用した先行車両追従走行制御装置付き車両の一実施形態を示すシステム構成図である。この車両は、後輪１ＲＬ、１ＲＲが駆動輪、前輪１ＦＬ、１ＦＲが従動輪となる後輪駆動車両であり、エンジン２の駆動トルクが自動変速機３を介して前記後輪１ＲＬ、１ＲＲに伝達される。
【０００９】
前記エンジン２の回転状態、トルク、出力等はエンジン制御装置１１によって制御可能である。具体的には、スロットルバルブ開度、アイドルバルブ開度、点火時期、燃料噴射量、燃料噴射タイミング等を調整することによってエンジンの回転状態、トルク、出力等を制御することができる。
また、前記自動変速機３は変速機制御装置１２によって制御可能である。具体的には、自動変速機３内のクラッチやブレーキに供給する作動流体圧を調整することにより、選択されるギヤ比を変更し、所望する減速比を得るようにすることができる。
【００１０】
また、前記各車輪１ＦＬ〜１ＲＲは、所謂ディスクブレーキを構成するホイールシリンダ４ＦＬ〜４ＲＲを備えている。このホイールシリンダ４ＦＬ〜４ＲＲは供給される制動流体圧によって各車輪１ＦＬ〜１ＲＲに制動力を付与するものである。そして、各車輪１ＦＬ〜１ＲＲに付与する制動力は制動流体圧制御装置１３によって制御可能である。具体的には、例えば駆動力制御装置（ＴＣＳ）のように制動流体圧を増圧したり、アンチスキッド制御装置（ＡＢＳ）のように制動流体圧を減圧したりすることにより、各ホイールシリンダ４ＦＬ〜４ＲＲへの制動流体圧を調整し、各車輪１ＦＬ〜１ＲＲへの制動力を制御することができる。なお、この制動流体圧制御装置１３内で調圧される制動流体圧は、ブレーキペダル２１の踏込みによって昇圧されるマスタシリンダ２２から供給される。
【００１１】
これらの制御装置は、何れも車両の走行状態を制御するものであり、結果的に自車両の加減速度、前後方向速度等を調整して、走行状態を制御することができる。
これらの制御装置は、勿論、単独でも作動可能であるが、全体機能としては車間距離制御や先行車両追従走行制御を含む自動走行制御装置１０によって司られている。この自動走行制御装置１０は、種々の演算処理を行って車両の走行状態を制御し、もって車間距離制御や先行車両追従走行制御等を行う。
【００１２】
また、車両には、例えばＣＣＤカメラ等を備えて自車両の前方の状態、例えば走行車線の状態や先行車両の有無、或いは先行車両までの距離、先行車両の形状、特に先行車両の高さ方向の大きさ（以下、単に高さとも記す）を検出する前方状態検出装置１６や、各車輪１ＦＬ〜１ＲＲの回転速度を検出する車輪速度センサ１７、車両に発生する前後及び横加速度を検出する加速度センサ１８、制動流体圧を検出する制動流体圧センサ１９、アクセルペダルの踏込み量を検出するアクセル開度センサ２０を備えている。また、この車両には、運転者の手動入力によって自車両の走行状態を調整するための手動スイッチ９が備えられている。更に、この車両には、前記自動走行制御装置１０による制御内容を乗員、特に運転者に提示するためのディスプレイ及びスピーカ２３が備えられている。
【００１３】
また、この車両には、所謂ＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）によって自車両の位置情報を検出するナビゲーションシステム７が備えられている。この路ナビゲーションシステム７では、勿論、記憶された道路情報に対する自車両位置が検出されるが、この実施形態では、ナビゲーションシステム７から道路情報と共に、例えば信号機のある地点の情報などが得られるように構成されている。また、将来的には、ナビゲーションシステム７から、信号機や標識等の前方情報の高さ及び位置情報が得られるようにしてもよい。なお、このようなナビゲーションシステム７に代えて、所謂路側通信システムによる路車間通信装置を用いてもよい。つまり、本実施形態の車間距離制御装置に必要な情報は、自車両位置情報、信号機のある交差点の情報などであるから、それらが自車両側で得られるシステムであれば、どのようなものでも代用できる。
【００１４】
次に、前記自動走行制御装置１０内で行われる車間距離制御の演算処理について図２のフローチャートに従って説明する。この演算処理は、例えば１０ｍｓｅｃ．程度に設定された所定サンプリング時間ΔＴ毎にタイマ割込によって実行される。なお、このフローチャートでは、特に通信のためのステップを設けていないが、演算処理によって得られた結果は随時記憶装置に更新記憶されると共に、必要な情報やプログラムは随時記憶装置から読込まれる。また、前述したエンジン制御装置１１、変速機制御装置１２、制動流体圧制御装置１３とは随時通信を行い、必要な情報や命令は随時双方向に授受される。
【００１５】
この演算処理では、まずステップＳ１で、前記加速度センサ１８で検出された前後加速度Ｘｇ、横加速度Ｙｇ、前記車輪速度センサ１７で検出された車輪速度Ｖｗ_ｊ（ｊ＝ＦＬ〜ＲＲ）、前記アクセル開度センサ２０で検出されたアクセル開度Ａｃｃ、前記制動流体圧センサ１９で検出された制動流体圧Ｐｍ、前記手動スイッチ９で設定されている設定速度Ｖｃ、前記ナビゲーションシステム７で検出された自車両位置情報、前記前方状態検出装置１６で検出された先行車両との車間距離ｄ、及び先行車両の高さｈａ、前記エンジン制御装置１１で制御されているエンジン駆動トルクＴｗを読込む。
【００１６】
次にステップＳ２に移行して、前記ステップＳ１で読込んだ車輪速度Ｖｗ_ｊのうち、従動輪である前左右輪速度Ｖｗ_ＦＬ、Ｖｗ_ＦＲの平均値から自車両の走行速度Ｖを算出する。
次にステップＳ３に移行して、前記ステップＳ１で読込んだ先行車両との車間距離の今回値ｄ_（ｎ）と前回値ｄ_{（ｎ−１）}との差分値を前記所定サンプリング時間ΔＴで除して、自車両と先行車両との相対速度Ｖｒを算出する。
【００１７】
次にステップＳ４に移行して、前記ステップＳ２で算出した自車両の走行速度Ｖに応じた目標車間距離ｄｒを算出する。具体的には、自車両の走行速度Ｖに所定の制御ゲインを乗じ、それに所定の制御定数を和して求める。なお、この制御ゲイン及び制御定数は、前記手動スイッチ９で入力された運転者の要求する車間距離に応じて設定される。
【００１８】
次にステップＳ８に移行して、以下のようにして目標走行速度Ｖｓを算出する。ここでは、まず前記ステップＳ４で算出した目標車間距離ｄｒと前記ステップＳ１で読込んだ実際の車間距離ｄとの差分値に前記ステップＳで設定された車間距離フィードバックゲインＫｐを乗じた値と、前記ステップＳ３で算出した相対速度Ｖｒに微分制御ゲインＫｄを乗じた値と、自車両の走行速度Ｖとの加算値から基準目標走行速度Ｖｓ_０を算出し、この基準目標走行速度Ｖｓ_０と前記ステップＳ１で読込んだ設定走行速度Ｖｃとのうち、何れか小さい方を目標走行速度Ｖｓに設定する。
【００１９】
次にステップＳ１０に移行して、前記ステップＳ８で算出した目標走行速度Ｖｓ及び前記ステップＳ２で算出した自車両の走行速度Ｖの差分値から、例えばＰＩＤ（比例ー微分ー積分）制御による目標加速度Ｘｇｓを算出する。
次にステップＳ１１に移行して、例えば前記ステップＳ１０で算出した目標加速度Ｘｇｓが負である場合、つまり減速を必要とする場合に、当該目標加速度Ｘｇｓにブレーキ諸元係数を乗じた値と、前記ステップＳ１で読込んだ制動流体圧Ｐｍにブレーキ諸元係数を乗じた値とのうち、何れか大きい方を目標制動流体圧Ｐｗｓ_ｊとして算出する。なお、ブレーキ諸元係数とは、例えば各車輪のディスクローターパッド間摩擦係数、ホイールシリンダ断面積、ディスクロータ有効径、タイヤ転がり動半径等によって決まる係数である。
【００２０】
次にステップＳ１２に移行して、前記ステップＳ１０で算出した目標加速度Ｘｇｓが正である場合、つまり加速を必要とする場合に、当該目標加速度Ｘｇｓに駆動系諸元変数を乗じた値と、前記ステップＳ１で読込んだアクセル開度Ａｃｃに駆動系諸元変数を乗じた値とのうち、何れか大きい方を目標駆動トルクＴｅｓとして算出する。なお、駆動系諸元変数とは、例えば歯車慣性、減速比、伝達効率、エンジン特性等によって決まる変数である。
【００２１】
次にステップＳ１３に移行して、前記ステップＳ１１で算出した目標制動流体圧Ｐｗｓ_ｊやステップＳ１２で算出した目標駆動トルクＴｅｓを前記制動流体圧制御装置１３やエンジン制御装置１１、変速機制御装置１２に向けて出力すると共に、目標車間距離制御の情報提示信号を前記ディスプレイ及びスピーカ２３に向けて出力してからメインプログラムに復帰する。このディスプレイ及びスピーカ２３による情報提示は、例えば目標車間距離を変更制御するときには、その前に、例えば「車間距離を広げます」といった内容を音声や表示によって提示したりすることが挙げられる。
【００２２】
この演算処理によれば、車間距離移行制御中を除き、設定された目標車間距離ｄｒ及び現在の車間距離ｄの差と相対速度Ｖｒとに基づいて基準目標走行速度Ｖｓ_０を算出し、この基準目標走行速度Ｖｓ_０と運転者によって設定される設定走行速度Ｖｃとのうち、何れか小さい方を目標走行速度Ｖｓに設定し、その目標走行速度Ｖｓと自車両の走行速度Ｖとの差から目標加速度Ｘｇｓを算出し、その目標加速度Ｘｇｓを達成するための目標制動流体圧Ｐｗｓ_ｊ及び目標駆動トルクＴｅｓを前記制動流体圧制御装置１３やエンジン制御装置１１、変速機制御装置１２に向けて出力すると共に、目標車間距離制御の情報提示信号を前記ディスプレイ及びスピーカ２３に向けて出力する。
【００２３】
次に、前記自動走行制御装置１０内で行われる予備制動制御の演算処理について図３のフローチャートに従って説明する。この演算処理も、例えば１０ｍｓｅｃ．程度に設定された所定サンプリング時間ΔＴ毎にタイマ割込によって実行される。なお、このフローチャートでも、特に通信のためのステップを設けていないが、演算処理によって得られた結果は随時記憶装置に更新記憶されると共に、必要な情報やプログラムは随時記憶装置から読込まれる。また、前述したエンジン制御装置１１、変速機制御装置１２、制動流体圧制御装置１３とは随時通信を行い、必要な情報や命令は随時双方向に授受される。
【００２４】
この演算処理では、まずステップＳ２１で、前記ナビゲーションシステム７からの情報に基づいて、自車両から前方の所定の距離内に信号機があるか否かを判定し、信号機がある場合にはステップＳ２２に移行し、そうでない場合にはステップＳ２３に移行する。
前記ステップＳ２２では、前記図２の演算処理のステップＳ１で読込まれた先行車両の高さｈａが大型車両のそれに相当する所定値ｈａ_０以上であるか否かを判定し、当該先行車両の高さｈａが所定値ｈａ_０以上である場合にはステップＳ２４に移行し、そうでない場合には前記ステップＳ２３に移行する。
【００２５】
前記ステップＳ２３では、後述するようにして、信号機等の前方情報を視認することが可能な前方視認可能車間距離ｄｖｉｅｗを算出してからステップＳ２５に移行する。
前記ステップＳ２５では、前記図２の演算処理のステップＳ１で読込まれた自車両と先行車両との車間距離ｄが前記ステップＳ２３で算出された前方視認可能車間距離ｄｖｉｅｗ以下であるか否かを判定し、当該自車両と先行車両との車間距離ｄが前方視認可能車間距離ｄｖｉｅｗ以下である場合には前記ステップＳ２４に移行し、そうでない場合にはステップＳ２６に移行する。
【００２６】
前記ステップＳ２４では、予備制動フラグＦを“１”にセットしてからステップＳ２７に移行する。
前記ステップＳ２６では、前記予備制動フラグＦを“０”にリセットしてから前記ステップＳ２７に移行する。
前記ステップＳ２７では、前記予備制動フラグＦが“１”のセット状態であるか否かを判定し、当該予備制動フラグＦがセット状態である場合にはステップＳ２８に移行し、そうでない場合にはステップＳ２９に移行する。
【００２７】
前記ステップＳ２８では、予備制動制御指令を前記制動流体圧制御装置１３に向けて出力してからメインプログラムに復帰する。具体的には、制動流体圧制御装置１３からホイールシリンダ４ＦＬ〜４ＲＲ間の遊び、例えばディスクロータとブレーキパッドとの隙間（ロスストローク）、所謂ガタを詰めるように、僅かに制動流体圧を付与する。但し、原則として、車両に減速度が発生しない程度とする。
【００２８】
一方、前記ステップＳ２９では、前記予備制動解除指令を前記制動流体圧制御装置１３に向けて出力してからメインプログラムに復帰する。
次に、前記図３の演算処理のステップＳ２３で算出される前方視認可能車間距離ｄｖｉｅｗについて説明する。図４は、先行車両が大型車両である場合に信号機を視認するために必要な自車両と先行車両との車間距離、即ち前方視認可能車間距離ｄｖｉｅｗを示している。現在、各種の標識、歩行者用信号機の高さはさまざまであるが、車両用の信号機の高さはほぼ一定である。本実施形態では、信号機の高さをｈｓ一定とし、先行車両の高さがｈａであるときに、自車両の運転者が信号機を視認するための前方視認可能車間距離ｄｖｉｅｗを以下のようにして求める。
【００２９】
即ち、例えば低速ほど広範囲を視認することができ、高速ほど視認範囲が狭くなるといったように、運転者の視野領域は自車両の走行速度に応じて変化する。運転者が目の高さより高い方向を視認できる、所謂仰角を視野角θとすると、視野角θは自車両の走行速度Ｖに関する関数θ（Ｖ）と表される。運転者の目の高さをｈｄ、前記前方状態検出装置１６が自車両の先端に取付けられているものとして当該前方状態検出装置１６から運転者の目の位置までの水平方向の距離をｌｄとしたとき、先行車両の上方に信号機を視認できる前方視認可能車間距離ｄｖｉｅｗは下記１式で表れる。
【００３０】
【数１】

【００３１】
但し、式中のδは、信号機を確実に視認するための余裕代である。
この演算処理によれば、ナビゲーションシステム７からの情報により自車両の前方所定距離内に信号機がある場合、先行車両の高さｈａが大型車両の高さ相当の所定値ｈａ_０以上である場合、及び自車両と先行車両との車間距離ｄが前記前方視認可能車間距離ｄｖｉｅｗ以下である場合に、夫々、予備制動フラグＦがセットされ、制動装置のガタを詰める予備制動が行われる。これらは、何れも急制動を必要とする場合であり、その場合に制動装置のガタを詰めておけば、実際に急制動を行うときに適切な制動を行うことが可能となる。また、特に自車両と先行車両との車間距離が前記前方視認可能車間距離ｄｖｉｅｗ以下である場合には、信号機は先行車両に隠れて見えない、所謂自車両が先行車両の死角にある状態であるため、そこから信号機を視認したときの急制動時の制動を適切なものとすることができる。また、予備制動を制動装置のガタ詰めとしたため、例えば視認できた信号機等の前方情報が青信号であったときなどに不要な減速度の発生を防止することができる。
【００３２】
以上より、前記図１の前方状態検出装置１６及び図２の演算処理のステップＳ１が本発明の車間距離検出手段を構成し、以下同様に、前記図１の前方状態検出装置１６及び図２の演算処理のステップＳ１が先行車両高さ検出手段を構成し、前記図３の演算処理のステップＳ２３が前方視認可能車間距離算出手段を構成し、前記図３の演算処理のステップＳ２１〜ステップＳ２９及び制動流体圧制御装置１３が予備制動手段を構成している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の制動制御装置を備えた先行車両追従走行制御付き車両の一例を示す車両構成図である。
【図２】図１の自動走行制御装置で行われる車間距離制御のための演算処理を示すフローチャートである。
【図３】図１の自動走行制御装置で行われる予備制動制御のための演算処理を示すフローチャートである。
【図４】前方視認可能車間距離の説明図である。
【符号の説明】
１ＦＬ〜１ＲＲは車輪
２はエンジン
３は自動変速機
４ＦＬ〜４ＲＲはホイールシリンダ
７はナビゲーションシステム
９は手動スイッチ
１０は自動走行制御装置
１１はエンジン制御装置
１２は変速機制御装置
１３は制動流体圧制御装置
１６は前方状態検出装置
１７は車輪速センサ
１８は加速度センサ
１９は制動流体圧センサ
２０はアクセル開度センサ
２１はブレーキペダル
２２はマスタシリンダ
２３はディスプレイ及びスピーカ

Claims

自車両と先行車両との車間距離を検出する車間距離検出手段と、先行車両の高さを検出する先行車両高さ検出手段と、前記先行車両高さ検出手段で検出された先行車両の高さ及び自車両の走行速度に応じて変化する視野領域に基づいて前方の情報を視認可能な車間距離を前方視認可能車間距離として算出する前方視認可能車間距離算出手段と、前記車間距離検出手段で検出された車間距離が前記前方視認可能車間距離算出手段で算出された前方視認可能車間距離以下であるときに運転者の制動操作に先立つ予備制動を行う予備制動手段とを備えたことを特徴とする制動制御装置。
自車両前方の信号機を検出する信号機検出手段を備え、前記予備制動手段は、前記信号機検出手段で検出された信号機の情報に基づき、信号機のある地点又はその近傍で、予備制動を行うことを特徴とする請求項１に記載の制動制御装置。
先行車両が大型車両であることを検出する大型先行車両検出手段を備え、前記予備制動手段は、前記大型先行車両検出手段で検出された大型先行車両の情報に基づき、大型先行車両の後方に自車両があるときに予備制動を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の制動制御装置。
前記予備制動は、制動装置のロスストローク分に対応した緩制動であることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の制動制動装置。