JP2005035535A - 低速衝突回避システム - Google Patents

Abstract

【課題】 自動車のための低速衝突回避システム及び方法を提供する。
【解決手段】 本低速衝突回避システムは、動作制御モジュールを含む。動作制御モジュールは、複数の信号発生器と通信して物体までの距離、車速、アクセル位置、ブレーキスイッチ位置、及びギヤシフト位置を決定し、自動車の動作を制御する。本低速衝突回避システム及び方法は、自動車が所定の低速度より低速で走行中に、及び自動車が停止している時に動作する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、一般的に低速衝突回避システムに関する。詳述すれば、本低速衝突回避システムは、ビークル（以下、自動車という）が所定の低速度以下で走行中、及び自動車が停止中に動作する制御モジュールを含む。

自動車と物体、または別の自動車との衝突は、自動車が低速で走行している時に、または自動車が停止位置から走行し始める時に発生することが多い。例えば、交通渋滞の中を低速で運転している時に衝突が起こり易い。このような場合、頻繁に急ブレーキをかけるような状況が発生する。前方の自動車が停止した時に、もしドライバが一時的に運転に専念せずにブレーキをかけ損なえば衝突が発生する。駐車している自動車のドライバが、自動車のギヤをバックへシフトさせるつもりが誤ってドライブへシフトさせて、またはドライブへシフトさせる代わりにバックへシフトさせてアクセルを踏み込み、ドライバが気付いてはいたが衝突するとは予想もしていなかった物体へ自動車を進行させてしまった時にも衝突が発生し得る。また衝突は、低速時に、及び駐車状態から発進する時にドライバが自動車の走行経路内の物体を見逃した場合にも発生し得る。

従来の衝突保護システムは、自動車が後進中に、自動車の後方で検出された物体に対して警告を発するようになっている。他の従来システムは、自動車が高速で走行中に適応クルーズ制御システムが与えるような、物体までの距離を指示するようになっている。

ドライバが自動車を低速で前進または後進させている時に、及びドライバが自動車を停止位置から発進させる時に、自動車の衝突を防ぐシステムが要望されている。

従来技術の１またはそれ以上の欠陥を解消するために、低速における衝突を回避するための自動車システム及び方法を提供する。

本発明の一面によれば、自動車のための低速衝突回避システムが提供される。本衝突回避システムは自動車動作制御モジュールを含み、この動作制御モジュールは衝突回避システムに自動車の動作を遂行させるために複数の信号発生器、例えば、物体までの距離、自動車の速度（以下、車速という）アクセル位置、ブレーキスイッチ位置、シフト位置、及びドライバが選択した距離を指示する信号発生器と通信する。本衝突回避システムは、自動車が所定の低速度以下で走行中に、及び自動車が停止している時に動作する。

本発明の別の面においては、自動車による低速衝突を回避する方法が提供される。本方法は、上記自動車の複数の信号表示器にリンクされている動作制御モジュールを準備するステップと、物体までの距離を決定するステップと、車速を決定するステップと、アクセル位置を決定するステップと、ブレーキスイッチ位置を決定するステップと、シフト位置を決定するステップと、ドライバが選択したシステム動作距離を決定するステップと、これらの決定を表す信号を動作制御モジュールへ供給するステップとを含む。動作制御モジュールへ供給される上記決定信号に基づいて自動車制御信号が生成され、自動車動作を制御する。本衝突回避システムは、自動車が所定の低速度以下で走行中に、及び自動車が停止している時に動作する。

当業者ならば、以下の添付図面に基づく本発明の好ましい実施の形態の説明から本発明の長所が明白になるであろう。本発明は他の異なる実施の形態をとることも、また種々の面を変更できることも明白である。従って、添付図面及び以下の説明は単なる例示に過ぎず、本発明を限定するものではないことを理解されたい。

図１に、本発明の低速衝突回避システム１０の好ましい実施の形態を示す。衝突回避システム１０は、動作制御モジュール２０を含む。動作制御モジュール２０は、複数の信号を受け、自動車の動作を制御する情報を既存の自動車制御システム３６へ供給する。動作制御モジュール２０へ送られる複数の信号は、物体検出センサ２４、車速センサ２６、アクセル位置センサ２８、ブレーキスイッチセンサ３０、及びシフト位置センサ３２からの信号を含む。これらのセンサは、当分野においては公知の如何なる型のセンサであっても差し支えない。好ましい実施の形態においては、動作制御モジュール２０は複数のセンサ信号から情報を生成し、それを自動車制御システム３６に送って自動車の動作を制御させる。好ましい実施の形態においては、自動車制御システム３６は自動クルーズ制御システムとして実現されているが、自動車内に配置された動作制御モジュール２０を如何なる制御システムと組合わせても差し支えない。自動車制御システム３６は、アンチロックブレーキシステム及びトラクション制御システム４０（ＡＢＳ／ＴＣＳ）、動力伝達サブシステム４２、及びブレーキ制御システム４４を含む。ブレーキ制御システム４４は更に、ブレーキブースタ４６及び油圧弁アセンブリ４８を含む。

動作制御モジュール２０は更に、スイッチ５０及び表示器５２を含む。ドライバは、スイッチ５０を使用して衝突回避システム１０を動作させる距離ゾーンを手動でセットすることができる。好ましい実施の形態においては、ドライバは約0.1メートルから約３メートルの範囲内で距離をセットすることができる。衝突回避システム１０は、自動車動作のキーオンからキーオンまでドライバが選択した距離ゾーンを保持することができる。ドライバはスイッチ５０を使用してシステム１０をスイッチオフさせて衝突回避システム１０を無効にし、センサ２４が検出した物体に向かって進行できるようにすることもできる。表示器５２は、衝突回避システム１０が活動化されていて、センサ２４がある物体を検出していることをドライバに警告する。好ましい実施の形態においては、ドライバが表示器５２を無効にすることはできない。表示器５２は、視覚、聴覚、または触覚表示器を含む当分野において公知の如何なる型の表示器であっても差し支えない。

オプションとして、衝突回避システム１０は、自動車が走行中の路面の摩擦係数に関する情報を動作制御モジュール２０へ供給する信号発生器を含むことができる。摩擦係数センサ（図示せず）からの信号、例えば、自動車が走行中の路面が水分または氷によって滑り易いことを指示し、それによって物体検出センサ２４が検出した物体との衝突を防ぐために自動車を停止させるのに要する距離が大きくなることを指示する信号を動作制御モジュール２０へ送ることができる。摩擦係数センサ３４が、路面の状態が、自動車とセンサ２４が検出した物体との衝突を回避させるには自動車の停止距離を大きくするような状態であることを指示する信号を送ると、動作制御モジュール２０は検出された物体からより大きく離れた距離において自動車の動作を制御する。

衝突回避システム１０は、自動車が所定の低速度（後述）で走行している時に、及び自動車が停止している時に、自動車と物体との衝突を回避させるように動作する。車速、及び自動車と回避すべき物体との間の距離に依存して、動作制御モジュール２０はＡＢＳ／ＴＣＳ４０を介入させて自動車の動作を制御する。即ち、ＡＢＳ／ＴＣＳ４０は、動力伝達サブシステム４２及びブレーキ制御システム４４を制御する。好ましい実施の形態においては、衝突回避システム１０は、車速がその自動車のための所定の低速度より大きい時には動作不能にされる。例えば、車速が約５マイル／時（ｍｐｈ）より大きい場合には、衝突回避システム１０は動作不能にされる。

衝突回避システム１０は、動作制御モジュール２０がセンサ２４乃至３２から複数の信号を受けると動作し、これらの複数の信号からの情報に基づいて機関の動作を制御する。物体（までの距離）検出センサ２４が生成する信号は、自動車上のさまざまな位置に配置されている距離センサが生成する複数の信号を含むことができる。好ましくは、動作制御モジュール２０は、現在自動車で使用されているシステム内に既に実現されている距離センサを利用する。例えば、自動車の前方の物体を検出するために使用されているクルーズ制御レーダシステムのような既存レーダシステムが生成する信号を、物体検出センサ２４から動作制御モジュール２０へ伝送することができる。このレーダシステムは、自動車の前方約０から150メートルまでの物体を検出するが、他の距離を検出することもできる。

信号は、自動車後方の既存センサから物体検出センサ２４へ伝送することもできる。例えば、従来から自動車後部に使用されている超音波センサを使用し、物体検出センサ２４から動作制御モジュール２０へ送られる信号を生成することができる。センサ２４は、自動車の後方約０から３メートルまでの距離において物体を検出する自動車後部の既存超音波センサを使用することができる。動作制御モジュール２０へ伝送される物体検出信号を生成するために、自動車の側方、下方、または上方の物体を検出する付加的なセンサも使用することができる。自動車から、何れの方向においても物体までの距離を検出し、自動車から検出された物体までの距離を表す信号を生成して動作制御モジュール２０へ伝送するために、レーダ、超音波、またはレーザビームセンサ、またはこれらのセンサの何等かの組合わせのような当分野において公知の如何なる型の距離検出センサも使用することができる。

車速センサ２６が生成する信号は、自動車が前方へ、または後方へ走行中の速度を表す信号を伝える。代替として、自動車が走行していないことを指示する信号を生成することができる。好ましい実施の形態においては、衝突回避システム１０はその自動車が所定の速度以下である時に動作する。各自動車の型毎に所定の速度が選択され、その所定速度以下において衝突回避システム１０が動作するようになっている。衝突回避システム１０が動作し始める速度は、ＡＢＳ／ＴＣＳ４０について以下に説明する複数の条件に基づいて決定することができる。

好ましい実施の形態によれば、衝突回避システム１０は、衝突回避システム１０が動作しても自動車を不安定にすることがないような速度において動作する。例えば、操舵が制御できなくなる感覚をドライバに経験させるべきではない。好ましい実施の形態においては、ブレーキ制御システム４４は、そのブレーキシステムに許容されている最大の力でブレーキをかける。もしセンサ２６が決定した車速がＡＢＳ／ＴＣＳを適用することによって自動車を不安定にさせるならば、衝突回避システム１０は、ＡＢＳ／ＴＣＳ４０がブレーキ制御システム４４に可変間欠ブレーキ圧を印加させるように信号し始める車速より低速になった時に動作可能になる。代替として、ＡＢＳ／ＴＣＳ４０を適用しても自動車が安定である場合には、自動車の衝突回避システム１０によってＡＢＳ／ＴＣＳ４０を使用することができる。例えば、氷上においてＡＢＳ／ＴＣＳ４０は、ＡＢＳ／ＴＣＳ４０を備えていないブレーキ制御システム４４よりも短い停止距離を与え、しかも自動車を安定に維持することができる。

好ましい実施の形態においては、動作制御モジュール２０は、アンチロックブレーキシステムに可変圧力を印加させることなく、またはトラクション制御システム４０を動作させることなくブレーキ制御システム４４に最大ブレーキ圧を印加させるようにＡＢＳ／ＴＣＳ４０へ信号することができる（この場合、ドライバは自動車が制御できなくなる感覚を経験する）。衝突回避システム１０は、自動車が低速度で走行している時に自動車を停止させるように最大ブレーキング圧を印加することによって衝突を回避させる。ブレーキ制御システム４４は、ブレーキブースタ４６へブースタ命令を出して最大ブレーキング圧を印加させるように動作することができる。代替として、ブレーキ制御システムは、油圧弁アセンブリ４８へ弁命令を出すように動作することができる。ブレーキ制御システム４４は、ブレーキブースタ４６または油圧弁アセンブリ４８、または両者を使用して十分なブレーキング圧を印加させ、自動車を停止させて物体との衝突を回避することができる。前述したように所定の速度は各自動車毎に決定され、それ以下の速度においては、ドライバは自動車が不安定である感覚、または操舵が制御できなくなる感覚を殆ど経験すことはない。この速度は、例えば約５ｍｐｈ及びそれ以下である。勿論、システム１０を動作可能にする他の所定の速度は自動車に依存する。

アクセル位置センサ２８及びブレーキスイッチ３０は、ドライバの操作を動作制御モジュール２０に指示する。シフト位置センサ３２は、自動車のギヤがパーキング、バック、ドライブ、またはローの何れに入っているのかを指示する。自動車のギヤがドライブまたはローに入っていることをシフト位置センサ３２が指示すると、自動車の前方の物体検出センサ２４が動作する。自動車のギヤがバックに入っていることをシフト位置センサ３２が指示すると、自動車の後方の物体検出センサ２４が動作する。シフト位置センサ３２が如何なる位置にあっても、物体検出センサ２４が自動車の側方、下方、または上方の物体を検出するための信号を伝送することもできる。

別の実施の形態においては、衝突回避システム１０はマニュアルトランスミッションを有する自動車（このマニュアルトランスミッション車は、複数の信号発生器２４、３２を有し、既存の自動車制御システム３６を使用している）に使用することができる。衝突回避システム１０は、マニュアルトランスミッション車においても、オートマチックトランスミッション車と同じように動作する。シフト位置センサ３２は、ギヤが前進、ニュートラル、バックに入っていることを指示する。

動作制御モジュール２０は、自動車衝突回避システム１０を動作させるアルゴリズム１００を使用することができる。アルゴリズム１００によって遂行される制御ステップの好ましい実施の形態を、図２（図２Ａ、図２Ｂ）に論理フローチャートで示す。本発明の好ましい実施の形態においては、このアルゴリズム１００が論理ループを再評価する時間は100ミリ秒以内である。

アルゴリズム１００は、機関始動と共に開始される（ブロック１１０）。次に衝突回避システム１０が活動しているか否かの決定がなされる（ブロック１１２）。もしシステム１０が活動していなければ車速が決定され、衝突回避システム１０の最大動作速度と比較される（ブロック１１４）。もし速度が衝突回避システム１０の最大動作速度より大きければ、アルゴリズム１００はブロック１１６から出る。

もし車速が衝突回避システム１０の最大動作速度より大きくなければ（ブロック１１４）、衝突回避システム１０の動作ゾーン内に物体が検出されるか否かが決定される（ブロック１１８）。好ましい実施の形態においては、衝突回避システム１０の動作ゾーンは約0.1メートルから約３メートルまでである。もしドライバがこの動作ゾーンのための距離を手動で選択すれば、ドライバが選択した動作ゾーン内に物体が検出されるか否かが決定される。前述したように、本発明の好ましい実施の形態においては、ドライバは衝突回避システム１０の動作ゾーンの距離を、約0.1メートルから約３メートルの範囲内にあるように手動で選択することができる。もしブロック１１８において、動作ゾーン内には物体が検出されない、即ち物体の存在が決定されなければ、アルゴリズム１００はブロック１１６から出る。もしブロック１１８において物体が検出され、それがシステム１０の動作ゾーン内にあると決定されれば、衝突回避システム１０が活動化される（ブロック１２０）。

ブロック１２０において衝突回避システム１０が活動化されると、車速が０ｍｐｈに等しいか否かが決定される（ブロック１２２）。もし車速が０ｍｐｈに等しくなければ（ブロック１２２）、アルゴリズム１００は速度及び／または縦方向の加速度のような自動車ダイナミックスに基づいて、検出された物体との衝突が切迫しているか否かを決定する（ブロック１２４）。もし衝突が切迫していれば、ブレーキ制御システム４４によってブレーキがかけられて自動車が停止させられ、表示器５２によって警告がドライバに送られる（ブロック１２６）。次に、衝突回避システム１０は、自動車が停止したことを決定し（ブロック１２８）、アルゴリズム１００はブロック１１６から出る。

もしブロック１２２において車速が０ｍｐｈに等しいと決定されれば、ＡＢＳ／ＴＣＳ４０によるスロットル介入が適用され、表示器５２によって警告がドライバに送られる（ブロック１３０）。次に、衝突回避システム１０を無効にするスイッチ位置が決定される（ブロック１３２）。もし無効スイッチがオフに投入されていると決定されれば、表示器５２によって警告が自動車のドライバに送られ（ブロック１３４）、アルゴリズム１００はブロック１３６から出る。スイッチがオフに投入されている場合には、ドライバは衝突回避システム１０を介入させることなく物体に向かって進むことができる。もしブロック１３２においてスイッチがオンに投入されていると決定されれば、ドライバがブレーキをかけているか否かが決定される（ブロック１４０）。もしドライバがブレーキをかけていれば、衝突回避システム活動化信号はクリアされ、アルゴリズム１００はブロック１３６から出る。もしドライバがブレーキをかけていなければ、車速に基づいてスロットル介入が適用され、表示器５２によって警告が自動車のドライバに送られる（ブロック１４４）。本発明の好ましい実施の形態においては、車速の範囲は０から約５ｍｐｈまでにセットすることができる。ブロック１４４においてスロットル介入が行われ、警告が発せられた後に、アルゴリズム１００はブロック１３６から出る。

もしブロック１２４において衝突は切迫していないと決定されれば、アルゴリズム１００は無効スイッチの位置を決定するブロック１３２へ進む。無効スイッチ位置決定ブロック１３２からは、アルゴリズム１００は上述したように進む。

もしブロック１１２において衝突回避システム１０が活動していると決定されれば、自動車が停止しているか否かが決定される（ブロック１５０）。もし自動車が停止していなければ、車速が０ｍｐｈに等しいか否かが決定される（ブロック１２２）。車速決定ブロック１２２以降のアルゴリズム１００は、上述したように進行する。

もしブロック１５０において自動車が停止していると決定されれば、車速が０ｍｐｈに等しいか否かが決定される（ブロック１５２）。もし車速が０ｍｐｈに等しくなければ、ブレーキ制御システム４４によってブレーキがかけられ、表示器５２によって警告がドライバに送られる（ブロック１２６）。ブレーキをかけた後のアルゴリズム１００は、前述したように進行する。

もし車速が０ｍｐｈに等しければ、運転手がブレーキをかけているか否かが決定される（ブロック１５４）。もしドライバがブレーキをかけていなければ、アルゴリズム１００はブロック１３６から出る。自動車が停止している場合には、ＡＢＳ／ＴＣＳ４０が自動的にブレーキをかける。もしドライバがブレーキをかけていれば、自動車が停止していることを指示する表示器がクリアされる（ブロック１５６）。次に、衝突回避システム活動化信号がクリアされ、アルゴリズム１００はブロック１３６から出る（ブロック１５８）。

以上に、本発明をその好ましい実施の形態に関連して説明したが、当業者ならば、特許請求の範囲に記載の本発明の思想及び範囲から逸脱することなく、特に記述しなかった追加、変更、置換、及び削除を施し得ることは理解されよう。従って、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって限定されるものであることを理解されたい。

本発明による衝突回避制御モジュールのブロック図である。 本発明による衝突回避制御モジュールの論理フロー図である。 本発明による衝突回避制御モジュールの論理フロー図である。

符号の説明

１０ 低速衝突回避システム
２０ 動作制御モジュール
２４ 物体検出センサ
２６ 車速センサ
２８ アクセル位置センサ
３０ ブレーキスイッチセンサ
３２ シフト位置センサ
３４ 摩擦係数センサ
３６ 自動車制御システム
４０ ＡＢＳ／ＴＣＳ
４２ 動力伝達サブシステム
４４ ブレーキ制御システム
４６ ブレーキブースタ
４８ 油圧弁アセンブリ
５０ スイッチ
５２ 表示器

Claims (2)

1. 自動車のための低速衝突回避システムであって、
   自動車動作制御モジュールと、
   上記制御モジュールと通信し、上記自動車から少なくとも１つの物体までの距離を指示する少なくとも１つの第１の信号発生器と、
   上記制御モジュールと通信し、上記自動車の車速を指示する第２の信号発生器と、
   上記制御モジュールと通信し、アクセル位置を指示する第３の信号発生器と、
   上記制御モジュールと通信し、ブレーキスイッチ位置を指示する第４の信号発生器と、
   上記制御モジュールと通信し、ギヤシフト位置を指示する第５の信号発生器と、
   上記システムの動作距離をセットするためにオペレータが選択した距離ゾーンを指示する第６の信号発生器と、を備え、
   上記自動車動作制御モジュールは、上記自動車が所定の低速度より低い速度で走行中に、及び上記自動車が停止している時に、上記信号発生器からの情報に基づいて上記自動車の動作を制御することを特徴とするシステム。
2. 自動車のための低速衝突回避方法であって、
   上記自動車内の複数の信号表示器にリンクされている動作制御モジュールを準備するステップと、
   上記自動車から少なくとも１つの物体までの距離を決定し、それを表す信号を上記動作制御モジュールへ供給するステップと、
   上記自動車の車速を決定し、それを表す信号を上記動作制御モジュールへ供給するステップと、
   アクセル位置を決定し、それを表す信号を上記動作制御モジュールへ供給するステップと、
   ブレーキスイッチ位置を決定し、それを表す信号を上記動作制御モジュールへ供給するステップと、
   ギヤシフト位置を決定し、それを表す信号を上記動作制御モジュールへ供給するステップと、
   上記システムの動作範囲をセットするためにオペレータが選択した動作ゾーンを決定するステップと、
   上記自動車が所定の低速度より低い速度で走行中に、及び上記自動車が停止している時に、上記制御モジュールにおいて自動車制御信号を生成して上記自動車の動作を制御することを特徴とする方法。

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