JP2005225453A

JP2005225453A - 制動支援装置

Info

Publication number: JP2005225453A
Application number: JP2004038749A
Authority: JP
Inventors: Masao Nagai; 正夫永井
Original assignee: Autech Japan Inc
Current assignee: Nissan Motorsports and Customizing Co Ltd
Priority date: 2004-02-16
Filing date: 2004-02-16
Publication date: 2005-08-25

Abstract

【課題】運転者の特性によりブレーキ作動にばらつきがあったとしても、緊急時に確実に急制動力を得られる制動支援装置を提供すること。
【解決手段】運転者の制動操作により制動力を発生する制動手段と、指令信号に基づいて所望の制動力を得る制動アシスト手段と、運転者の制動意図を判断する制動意図判断手段と、車外の情報を検出する車外情報検出手段と、前記制動意図判断手段により判断された制動意図、及び前記車外情報検出手段により検出された車外情報に基づいて、前記制動アシスト手段に対し所定の制動力を得る指令信号を出力するアシスト制御手段とを備えた。
【選択図】図７

Description

本発明は、車両用の制動装置に関し、特に運転者の制動操作を支援するブレーキ支援装置の技術分野に属する。

運転者の制動操作を支援する制動支援装置として従来から様々な提案がなされている。特許文献１には、運転者のアクセルペダルを解除してブレーキペダルへ移動するまでの足の移動速度の少なくとも一部を検出し、この速度に基づいてブレーキ作動を行う技術が提案されている。また、特許文献２には、自車両の前方検出物との相対距離及び相対速度を検出し、これら相対距離と相対速度から制動距離を演算し、車間距離が制動距離に余裕距離を加算した値を下回った時は、運転者のブレーキ操作によって発生するブレーキ圧よりも高いブレーキ圧を付与する技術が提案されている。
特開平８−８０８２２号公報特開平１１−１２４０１９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の従来技術では、運転者の障害物に対する反応によってブレーキ作動が決定されているため、運転者の特性によってブレーキ作動にばらつきがあるという課題があった。例えば高齢者のように障害物の認識が遅い人にとっては、障害物を認識し、その認識に基づいて制動操作を行う際、必ずしも素早くアクセルペダルを放すことができる訳ではなく、実際にブレーキが作動するまでの空走距離の短縮を図ることができない。また、特許文献２に記載の従来技術では、障害物までの距離に基づいてブレーキアシスト量を変更しているだけであり、実際にブレーキペダルを操作して初めて制動力を得られるもので、空走距離の短縮を図ることができない。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、運転者の制動操作特性によりブレーキ作動にばらつきがあったとしても、緊急時に確実に急制動力を得られる制動支援装置を提供し、更に、運転者の制動操作挙動特性を表記可能な制動操作挙動特性マップを提供することを目的とする。

上述の課題を解決するために、本発明では、運転者の制動操作により制動力を発生する制動手段と、指令信号に基づいて所望の制動力を得る制動アシスト手段と、運転者の制動意図を判断する制動意図判断手段と、車外の情報を検出する車外情報検出手段と、前記制動意図判断手段により判断された制動意図、及び前記車外情報検出手段により検出された車外情報に基づいて、前記制動アシスト手段に対し所定の制動力を得る指令信号を出力するアシスト制御手段とを備えた。

また、車両前方の障害物までの相対距離を前記障害物に対する相対速度で除した値である衝突時間を第１パラメータとし、車両前方に障害物が出現した際の前記衝突時間に対する運転者のアクセルペダル開放速度を第２パラメータとし、前記第１及び第２パラメータの関係を示す情報に基づいて、運転者の制動操作挙動特性を表記した制動操作挙動特性マップを作成した。

本発明の制動支援装置では、車外情報と運転者の制動意図の両方から制動アシストを達成することが可能となり、運転者の制動操作挙動特性に応じた制動支援を達成することができる。

以下、本発明のブレーキ支援装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施例１におけるブレーキ支援装置の全体構成を表すシステム図である。

本発明のブレーキ支援装置を備えた車両には、車速を検出する車速センサ１と、車両前方の障害物までの距離を計測するレーザレーダ２と、運転者の操作するアクセルペダルのストロークを検出するアクセルペダルストロークセンサ（APSセンサ）３と、各車輪のホイルシリンダ圧を検出する液圧センサ４が設けられている。

尚、車両前方の障害物までの距離を計測する手段として、本実施例１ではレーザレーダ２を設けたが、例えばミリ波レーダでもよいし、ステレオカメラ等の画像処理により障害物までの距離を計測してもよく、特に限定しない。

また、ホイルシリンダ圧を検出する手段として、本実施例１では液圧センサ４を設けたが、車両に発生する車両減速度等からホイルシリンダ圧を推定してもよく、特に限定しない。

ブレーキアシストコントロールユニット１０には、上述の各センサからのセンサ信号が入力され、入力された各種センサ信号に基づいて警告手段１１及びブレーキアクチュエータ１２に指令信号を出力する。

警告手段１１は、運転者に障害物の接近等の車両状況の危険度を報知する。例えばブザー音等を出力するスピーカーや、警告ランプ等が挙げられるが特に限定しない。

ブレーキアクチュエータ１２は、運転者のブレーキペダル操作に係わらず、ホイルシリンダに所望の制動力を発生可能な構成とされている。具体的には、モータ駆動ポンプと増減圧バルブから構成され、指令信号に基づいてモータ駆動ポンプから液圧を発生させ、増減圧バルブの開閉制御によってホイルシリンダ圧を所望の圧力に制御する。

尚、実施例１では、ホイルシリンダ圧を制御するブレーキアクチュエータを示すが、この構成に限られるものではなく、例えば電動モータによりブレーキパッドの位置制御を行うことで制動力を制御する電磁式ブレーキ（EMB）等を適用しても良い。また、車輪に制動力を与える以外にエンジンブレーキ力を制御したり、ハイブリッド車両や電気自動車にあってはモータの回生制動力を制御することで制動力を制御しても良く、特に限定しない。

図２はブレーキアシストコントロールユニット１０の制御構成を表すブロック図である。
APS開放速度演算部１０１では、検出されたアクセルペダルストロークの時間微分演算を行い、アクセルペダルのストローク速度ΔAPSを出力する。

相対速度演算部１０２では、検出された車両前方の障害物と自車両との相対速度Δｖを演算する。

衝突時間演算部１０３（以下、TTC演算部と記載）は、障害物までの距離Lを相対速度Δｖで除した時間、すなわち衝突するまでにかかる時間TTCを演算する。

アクチュエータ駆動量演算部１０４では、ΔAPS，TTC，及びホイルシリンダ圧PW/Cに基づいて、ブレーキアクチュエータ１２に対し制動力指令を出力する。

警告判断部１０５では、ΔAPS及びTTCに基づいて運転者に警告が必要かどうかを判断し、警告が必要と判断した時は警告手段１１に警告指令を出力する。

図３はブレーキアシストコントロールユニット１０におけるブレーキアシスト制御処理を表すフローチャートである。尚、本制御フローは所定の制御周期（例えば１０msec）で繰り返し行われるものとする。

ステップ２０１では、レーザレーダ２により検出された障害物までの距離L及び相対速度演算部１０２において演算された相対速度Δｖを読み込む。
ステップ２０２では、TTC演算部１０３においてTTC演算処理を実行する。
ステップ２０３では、TTC₀及びΔAPS₀設定処理を実行する。尚、この設定処理については後述する。
ステップ２０４では、警告判断部１０５及びアクチュエータ駆動量演算部１０４においてTTCが設定された閾値TTC₀よりも大きいかどうかを判断し、大きい時は本制御フローを終了し、小さい時はステップ２０５へ進む。
ステップ２０５では、警告判断部１０５及びアクチュエータ駆動量演算部１０４においてΔAPSが設定された閾値ΔAPS₀よりも大きいかどうかを判断し、大きい時はステップ２０６へ進み、それ以外はステップ２０７へ進む。
ステップ２０６では、アクチュエータ駆動量演算部１０４においてブレーキアシスト制御処理を実行する。
ステップ２０７では、警告判断部１０５において警告処理を実行する。

（TTC₀及びΔAPS₀設定論理）
次に、ステップ２０３におけるTTC₀及びΔAPS₀の設定論理について詳述する。本出願人は、緊急制動実験により、TTCとΔAPSの相関関係を見いだした。以下、この緊急制動実験及び実験結果を記す。

図４は緊急制動実験の実験コースを表す図である。車両がある地点Ａを通過した時、直線路の路肩から障害物を飛び出させ、緊急状況を作り出した。車速は、30km/h，45km/h，60km/hの３種類である。また、衝突時間TTCをTa秒，Tb秒，Tc秒の３種類で設定した。尚、Ta<Tb<Tcであり、通常制動が可能な距離に対応する衝突時間TTCをTdとすると、Tc<Tdである。

図５は車両速度毎の障害物の出現距離に対する開放速度の最大値を表す図である。図中■はTTC＝Ta秒を表し、●はTTC＝Tb秒を表し、▲はTTC＝Tc秒を表し、◆はTTC＝Td秒（通常制動）を表す。車両速度によらず緊急制動（■，●，▲）では通常制動（◆）よりも開放速度の最大値が大きいことがわかる。

ところが、障害物の出現距離がTc秒の時では、障害物の出現距離がTa秒，Tb秒の時に比べて開放速度の最大値が小さく、通常制動時の最大値に近い傾向があることが分かる。このことから、不意に障害物を出現させたとしても、障害物の出現距離がTc秒の場合、緊急制動が必要と判断せず、運転者は通常制動を行うと考えられる。

ここで、ΔAPSの最大値とTTCの関係について検討する。図６は、横軸に開放速度ΔAPSの最大値、縦軸にΔAPSが最大となった時のTTCを表す図である。通常制動（◆）では、TTCがTc秒以上のところに全て分布している。又、開放速度がαmm/sのところで区切ると、通常制動の８割以上が開放速度αmm/s未満の領域に分布する。緊急制動では、逆にαmm/s以上の所に分布している。

図７は運転者の制動操作挙動特性マップである。上述の傾向から、図７のように領域を閾値TTC₀及び閾値ΔAPS₀により４分割することができる。以上のことから、TTCとΔAPSを２つの指標とし、通常制動と緊急制動の領域分割を行うことが可能となり、客観的な緊急状態と主観的な緊急状態を検出することができる。

（制動操作挙動特性マップの領域特性）
領域Z1は、信号で停止する時や、停止線で停止する等の一般的な通常制動領域である。
領域Z2は、客観的，主観的にみてもかなり安全な領域であると考えられる。TTCが長く、開放速度の最大値が大きいことから、運転者の反応が早く、余裕を持って停止することができるからである。よって、領域Z1，Z2においては、比較的安全で通常制動領域として分類できる。

領域Z3は、最も危険な状況である。TTCにおいては短いために緊急制動を必要とする領域であるにもかかわらず運転者の反応がなく、危険であると判断していない可能性が強い等が考えられる。具体的な状況としては、脇見運転をしている状態や、居眠り運転などが考えられる。

領域Z4は、TTCが短く緊急制動領域であり、運転者も危険と判断して緊急制動の意志があると考えることができる。

以上のことから、通常制動領域と考えられる領域Z1，Z2については制動支援を行う必要がない。むしろ、支援することで運転者にとって煩わしく感じてしまう可能性がある。これに対し、領域Z3，Z4については制動支援を必要とする領域であると考えられる。領域Z3では、運転者の反応がない状態や危険と判断していない可能性が高い。そのため、警告手段１１により警報で運転者に注意を促したり、判断ミスを指摘するような支援が有効である。よって、領域Z3は警告領域として表される。

領域Z4では、運転者の制動支援としてブレーキアシスト制御を実行する。具体的には予め設定された目標減速度を達成するようにホイルシリンダ圧を制御することで、運転者のブレーキペダルの操作状態に係わらず目標減速度を達成することができる。よって、領域Z4は制動アシスト領域として表される。

上記閾値TTC₀及びΔAPS₀は、運転者の年齢や運転習熟度によって異なる。よって、例えば運転者の制動操作挙動特性マップをドライビングシミュレータ等で作成し、その運転者の特性にあった閾値を設定することで、車両を運転者の制動操作挙動特性に合わせて制御することができる。また、日常の走行状態を記憶し、これら記憶されたデータから新たに制動操作挙動特性マップを作成し、閾値を設定しても良い。

図８は障害物が車両前方に出現し、障害物との相対距離Lが衝突時間閾値TTC₀よりも小さい時のタイムチャートである。

時刻ｔ１において、運転者が障害物を認識し、緊急制動を意図してアクセルペダルを放すと、ΔAPSが閾値ΔAPS₀を上回る。このとき、衝突時間TTCが衝突時間閾値TTC₀よりも短いため、制動操作挙動特性マップの領域Z4に属する。よって、ブレーキアシスト制御処理が実行される。図３のフローチャートでは、ステップ２０１→ステップ２０２→ステップ２０３→ステップ２０４→ステップ２０５→ステップ２０６へと進む処理である。

このとき、運転者はアクセルペダルを開放している段階であり、ブレーキペダルは踏み込んでいない。しかしながら、ブレーキアシストコントロールユニット１０からブレーキアクチュエータ１２に対し、予め設定された所望の減速度を得る制御指令が出力されるため、車両に減速度が発生し、車速が低下する。

一方、本発明のブレーキアシスト制御を行わない場合には、図８中点線で示すように、時刻ｔ２において実際にブレーキペダルが踏み込まれてから初めて制動力が発生するため、実際に減速度が発生するのは更に所定時間経過後の時刻ｔ３である。

すなわち、本願発明では、時刻ｔ１において車両の減速度が発生するのに対し、本制御を行わない場合では、時刻ｔ３から車両の減速度が発生し、Δ（ｔ３−ｔ１）の間に制動力のない空走距離が発生する。本願発明では、この空走距離を排除することが可能となり、制動距離を短縮することができる。

実施例１におけるブレーキアシスト制御装置の全体構成を示すシステム図である。実施例１におけるブレーキアシストコントロールユニットの制御構成を表すブロック図である。実施例１におけるブレーキアシストコントロールユニットの制御内容を表すフローチャートである。実施例１における緊急制動実験の実験コースを表す図である。実施例１における車速毎の衝突時間とブレーキ開放速度の関係を表す図である。実施例１における衝突時間とブレーキ開放速度の関係を表す図である。実施例１における制動操作挙動特性マップを表す図である。実施例１におけるブレーキアシスト制御実行時のタイムチャートを表す図である。

符号の説明

１車速センサ
２レーザレーダ
３ APSセンサ
４液圧センサ
１０ブレーキアシストコントロールユニット
１１警告手段
１２ブレーキアクチュエータ

Claims

運転者の制動操作により制動力を発生する制動手段と、
指令信号に基づいて所望の制動力を得る制動アシスト手段と、
運転者の制動意図を判断する制動意図判断手段と、
車外の情報を検出する車外情報検出手段と、
前記制動意図判断手段により判断された制動意図、及び前記車外情報検出手段により検出された車外情報に基づいて、前記制動アシスト手段に対し所定の制動力を得る指令信号を出力するアシスト制御手段と、
を備えたことを特徴とする制動支援装置。
請求項１に記載の制動支援装置において、
前記車外情報検出手段により検出された車外情報に基づいて、制動アシストが必要かどうかを判断するアシスト判断手段と、
前記アシスト判断手段により制動アシストが必要と判断され、かつ、前記制動意図判断手段により制動意図なしと判断されたときは、運転者に制動を警告する警告手段と、
を設けたことを特徴とする制動支援装置。
請求項１または請求項２に記載の制動支援装置において、
運転者のアクセルペダル開放速度を検出するアクセルペダル開放速度検出手段を設け、
前記制動意図判断手段を、前記アクセルペダル開放速度検出手段により検出されたアクセルペダル開放速度が所定速度以上の時は制動意図ありと判断する手段としたことを特徴とする制動支援装置。
請求項２または請求項３に記載の制動支援装置において、
前記車外情報検出手段を、車両前方の障害物までの相対距離と、車両と車両前方の障害物との相対速度を検出する手段とし、
前記アシスト判断手段を、前記相対距離を前記相対速度で除した時間が所定時間以下のときは、制動アシストが必要と判断する手段としたことを特徴とする制動支援装置。
請求項４に記載の制動支援装置において、
運転者の制動操作挙動特性を検出する制動操作挙動特性検出手段と、
前記制動操作挙動特性検出手段により検出された制動操作挙動特性に基づいて、前記所定速度及び前記所定時間を変更する制動操作挙動特性変更手段と、
を設けたことを特徴とする制動支援装置。
車両前方の障害物までの相対距離を前記障害物に対する相対速度で除した値である衝突時間を第１パラメータとし、
車両前方に障害物が出現した際の前記衝突時間に対する運転者のアクセルペダル開放速度を第２パラメータとし、
前記第１及び第２パラメータの関係を示す情報に基づいて、運転者の制動操作挙動特性を表記すことを特徴とする制動操作挙動特性マップ。
請求項６に記載の制動操作挙動特性マップにおいて、
前記第１パラメータが所定時間未満であって、かつ、前記第２パラメータが所定速度未満の領域を警告領域とし、
前記第１パラメータが所定時間未満であって、かつ、前記第２パラメータが所定速度以上の領域を制動アシスト領域としたことを特徴とする制動操作挙動特性マップ。