JP2006182260A - 車両用衝突制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 衝突による車両と乗員のダメージを最少限に抑制する。
【解決手段】 自車両と他車両との衝突が避けられないと判定された場合には、自車両周辺の撮像画像の処理結果の他車両のバンパーの路面からの高さおよび傾きと、自車両のサイドメンバーの路面からの高さおよび傾きとのオフセット量を演算し、オフセット量を減少するように自車両の各車輪位置の車高を調節する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、衝突による車両と乗員のダメージを最少限に抑制する車両用衝突制御装置に関する。

車高の高い大型車両に衝突する場合に、自車両のバンパーが大型車両の車体下部に当接するようにショックアブゾーバーの液圧を調整して自車両の車高を変更するようにした車両用衝突制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

この出願の発明に関連する先行技術文献としては次のものがある。
特開２０００−０９５１３０号公報

ところで、一般に、運転者が障害物に衝突すると判断したときには、衝突を回避するためにブレーキペダルを強く踏み込むとともに障害物を避けるようステアリング操作を行うため、車両の前端が沈み込んだり（ノーズダイブ）、左右に傾く（ローリング）などの姿勢変化がある。また、当然、障害物が車両の場合には、衝突相手の車両も衝突を避けるためにブレーキ操作やステアリング操作を行うので、相手車両の姿勢も変化する。
さらに、衝突形態も正面衝突に限らず、他車両に追突される場合やオフセット衝突がある。

しかしながら、上述した従来の車両用衝突制御装置では、種々の衝突形態と衝突時の車両の姿勢を考慮せずに、単に自車両の車高を調節しているだけなので、衝突相手の車両のバンパーに自車両のバンパーを確実に当接させるのは難しく、自車両が相手車両に乗り上げたり、相手車両に潜り込んでしまう可能性がある。
また、自車両の車高を相手車両のバンパー位置に合わせて調節するといっても、車高の調節量には限度があるため、例えば普通乗用車のバンパーの高さをトラックやバスなどのバンパー位置まで調節することはできないので、自車両が相手車両へ乗り上げたり、相手車両に潜り込んでしまう可能性がある。

自車両と他車両との衝突が避けられないと判定された場合には、自車両周辺の撮像画像の処理結果の他車両のバンパーの路面からの高さおよび傾きと、自車両のフロント（またはリヤ）サイドメンバーの路面からの高さおよび傾きとのオフセット量を演算し、オフセット量が０となるように自車両の各車輪位置の車高を調節する。

本発明によれば、衝突時に自車両と相手車両の姿勢変化があっても、自車両のフロント（またはリヤ）サイドメンバーを他車両のバンパーに確実に当接させることができ、衝突による車両と乗員のダメージを最少限に抑制することができる。

図１は一実施の形態の構成を示す。前部レーダー装置１は車両前部に設けられ、レーザー光、電波、超音波などを用いて車両前方の検出領域内に存在する障害物と自車からの距離を検出する。後部レーダー装置２は車両後部に設けられ、レーザー光、電波、超音波などを用いて車両後方の検出領域内に存在する障害物と自車からの距離を検出する。なお、検出距離に基づいて障害物との相対速度、障害物の速度および減速度を算出することができる。

前部カメラ３は車両前部に設けられ、車両前方を撮像する。また、後部カメラ４は車両後部に設けられ、車両後方を撮像する。後述する衝突制御コントローラー１２は車両前後部のカメラ３、４は撮像画像を処理して車両と建造物などの識別を行い、車両の場合はトラック、バス、乗用車などの種別やバンパー高さなどを検出する。また、カメラ３、４には赤外線投光器が備えられ、衝突制御コントローラー１２は夜間や暗所でも障害物を識別することができる。

車速センサー５は車両の走行速度（車速）を検出し、車高センサー６〜９は右前輪、左前輪、右後輪および左後輪の各位置の車高を検出する。また、ピッチセンサー１０は車両のピッチング量を検出し、ロールセンサー１１は車両のローリング量を検出する。なお、車高センサー６〜９により検出された各車輪位置の車高に基づいて車両のピッチング量とローリング量を検出することもできる。車高調節アクチュエーター１３〜１６は右前輪、左前輪、右後輪および左後輪の各位置の車高を調節する。舵角センサー１７は操舵量を検出する。検出した操舵量や車速などに基づいて車両のローリング量を算出することができる。液圧センサー１８は制動液圧を検出する。検出した制動液圧により車両の制動力を算出することができる。

衝突制御コントローラー１２はＣＰＵ１２ａ、ＲＯＭ１２ｂ、ＲＡＭ１２ｃ、Ａ／Ｄコンバーター１２ｄなどを備え、相手車両のバンパーに自車のフロントサイドメンバーまたはリヤサイドメンバーを当接させるとともに、相手車両への乗り上げと潜り込みが発生しないように自車の車高を制御する。

図２は一実施の形態の衝突制御プログラムを示すフローチャートである。衝突制御コントローラー１２は所定時間ごとにこの衝突制御プログラムを実行する。ステップ１において自車両の走行状態を検出する。すなわち、車速センサー５により車速を、各車輪の車高センサー６〜９により各車輪位置の車高を、ピッチセンサー１０により車両のピッチング量を、ロールセンサー１１により車両のローリング量などを検出する。

ステップ２では自車前後部のレーダー装置１、２により自車前方と後方の障害物とその距離を検出するとともに、自車前後部のカメラ３、４により自車前方と後方の障害物を識別し、障害物が車両か否かを判別する。障害物が車両の場合はステップ３へ進み、車両でない場合はステップ２１へ進む。車両の前方または後方に自車の走行上の障害となる車両が存在する場合には、ステップ３で前後部のレーダー装置１，２による検出結果と前後部のカメラ３，４による撮像画像に基づいて障害車両の状態、すなわち、障害車両の車間距離、車速、相対速度、減速度、バンパーの高さ、車幅などを検出する。

ステップ４において先に検出した自車両の状態と障害車両の状態とに基づいて障害車両との衝突を回避できないか判定する。障害車両との衝突を回避できるか否かの判定は、例えば次のようにして行う。自車両と障害車両との距離をｄ、相対速度をＶr、制動による減速度をａ、運転者のブレーキペダル操作のむだ時間をＴdとすると、次式（１）が成立する場合は制動によって障害車両との衝突を回避できないと判定する。
ｄ＜−Ｖr・Ｔd＋（Ｖr）^２／（２・ａ） ・・・（１）
また、衝突までの推定時間ｄ／Ｖrと、操舵回避にかかる時間Ｔyとの間に次式（２）が成立するとき、操舵によって障害車両との衝突を回避できないと判定する。
ｄ／Ｖr＜Ｔy ・・・（２）

制動および操舵によって障害車両との衝突を回避できると判定された場合は、この衝突制御プログラムの実行を終了する。一方、制動および操舵によっても障害車両との衝突を回避できないと判定された場合はステップ５へ進み、車両の周囲状況を検出する。すなわち、車両前後部のカメラ３、４の内、障害車両が存在する側のカメラにより撮像した画像の処理結果に基づいて、車両周囲の道路の形状、障害車両の位置、歩道やガードレールなどの有無と配置、道路縁石の有無と配置などを把握する。

ステップ６において障害車両との距離、相対速度、自車減速度などに基づいて車両周辺の衝突地点を特定する。ステップ７では、ステップ５で把握した車両周囲状況とステップ６で特定した衝突地点とに基づいて衝突地点の路面形状を特定する。ステップ８において衝突形態を予測する。すなわち、車両前後のレーダー装置１，２の障害車両の検出結果とカメラ３，４の撮像画像の処理結果とに基づいて、自車両が衝突相手の車両と正面衝突するのか、自車両が相手車両から追突されるのか、オフセットがあるのか、などを判定し、衝突形態を特定する。

ステップ９では自車両と相手車両の姿勢を計算する。すなわち、自車両の車速、減速度、車高、制動力、操舵量などに基づいて自車両のピッチング量とローリング量を計算するとともに、カメラ画像の処理結果などに基づいて相手車両のバンパーの路面からの高さとバンパーの傾き計算する。なお、相手車両のバンパーの路面からの高さは相手車両のピッチング量により変化し、バンパーの傾きは相手車両のローリング量により変化する。続くステップ１０では自車両のフロント（またはリヤ）サイドメンバーの路面からの高さおよび傾きと、相手車両のバンパーの路面からの高さおよび傾きとのピッチング方向およびローリング方向のオフセット量を計算する。そして、ステップ１１で自車両のフロント（またはリヤ）サイドメンバーと相手車両のバンパーとのオフセット量を減少するように、すなわち望ましくは０となるように前後左右の車高調節アクチュエーター１３〜１６を制御し、前後左右車輪位置の車高を調節する。

次に、衝突形態ごとの自車両の車高の調節方法を具体的に説明する。

《正面衝突》 自車両が相手車両と正面衝突する場合には、アクチュエーター１３〜１６により自車前後左右の車輪位置の車高を調節して自車両のフロントサイドメンバーの路面からの高さを相手車両の前部バンパーの路面からの高さに合わせる。自車両と相手車両の衝突により乗員が受けるダメージを軽減するために、車両構造の上で衝撃を吸収しやすい部位であるサイドメンバーどうしを当接するのが望ましい。自車両のフロントサイドメンバーの路面からの高さは予め認識しておくことができるが、相手車両のリヤサイドメンバーの路面からの高さを知ることは難しい。しかし、一般に、フロントサイドメンバーやリヤサイドメンバーの路面からの高さとバンパーの路面からの高さとは一致しているので、相手車両のリヤサイドメンバーの路面からの高さの代わりにバンパーの路面からの高さを用いる。

この正面衝突において、自車両の車高調節によって自車両のフロントサイドメンバーの路面からの高さを相手車両のバンパーの路面からの高さに合わせることができたとしても、自車両および相手車両の制駆動や旋回の状況により、衝突時に自車両のフロントサイドメンバーと相手車両の前部バンパーが高さ方向（路面から垂直な方向）にずれる。そこで、制駆動や旋回による車両挙動、すなわちノーズダイブ、ノーズアップ、ローリングなどを各輪の車高センサー６〜９によって検出し、自車両のフロントサイドメンバーが相手車両の前部バンパーに当接するように前後左右の各輪位置の車高をアクチュエーター１３〜１６により調節する。

ところが、相手車両の前部バンパー２２の路面からの高さが自車両のフロントサイドメンバー２０の路面からの高さよりも高く、自車両の各車輪位置の車高調節では高さを合わせることができない場合には、図３(ａ)の側面図および図３(ｂ)の上面図に示すように、アクチュエーター１３、１４により自車左右前輪位置の車高を上限まで上げるとともに、アクチュエーター１５、１６により自車左右後輪位置の車高を下限まで下げ、自車両の前部を上向きにする。これにより、自車両のフロントサイドメンバー２０には衝突時に上向きの力が作用し、背の高い車両と正面衝突した場合でも自車両が相手車両の下に潜り込む確率を減らすことができる。

逆に、相手車両の前部バンパー２２の路面からの高さが自車両のフロントサイドメンバー２０の路面からの高さよりも低く、自車両の各車輪位置の車高調節では高さを合わせることができない場合には、図４に示すように、アクチュエーター１３、１４により自車左右前輪位置の車高を下限まで下げるとともに、アクチュエーター１５、１６により自車左右後輪位置の車高を上限まで上げ、自車両の前部を下向きにする。これにより、自車両のフロントサイドメンバー２０には衝突時に下向きの力が作用し、背の低い車両と正面衝突した場合でも自車両が相手車両の上に乗り上げる確率を減らすことができる。

《追突》 自車両が相手車両に追突される場合にも、基本的にはアクチュエーター１３〜１６により自車前後左右の車輪位置の車高を調節して自車両のサイドメンバー後端の路面からの高さを相手車両の前部バンパーの路面からの高さに合わせる。しかし、相手車両の前部バンパー３２の路面からの高さが自車両のリヤサイドメンバー３０の路面からの高さよりも高く、自車両の各車輪位置の車高調節では高さを合わせることができない場合には、図５(ａ)の側面図および図５(ｂ)の上面図に示すように、アクチュエーター１３、１４により自車左右前輪位置の車高を下限まで下げるとともに、アクチュエーター１５、１６により自車左右後輪位置の車高を上限まで上げ、自車両の後部を上向きにする。これにより、自車両のリヤサイドメンバー３０には衝突時に上向きの力が作用し、背の高い車両に追突された場合でも相手車両が自車両の上に乗り上げる確率を減らすことができる。

逆に、相手車両の前部バンパー３２の路面からの高さが自車両のリヤサイドメンバー３０の路面からの高さよりも低く、自車両の各車輪位置の車高調節では高さを合わせることができない場合には、図６に示すように、アクチュエーター１３、１４により自車左右前輪位置の車高を上限まで上げるとともに、アクチュエーター１５、１６により自車左右後輪位置の車高を下限まで下げ、自車両の後部を下向きにする。これにより、自車両のリヤサイドメンバー３０には衝突時に下向きの力が作用し、背の低い車両に追突された場合でも相手車両が自車両の下に潜り込む確率を減らすことができる。

《オフセット衝突》 正面衝突および追突において、自車両と相手車両の衝突部位が車幅方向にオフセットしている場合でも、オフセットがない場合の正面衝突および追突時と同様に自車両の各車輪位置の車高を調節する。

図２のステップ２において障害物が車両ではないと判定された場合はステップ２１へ進み、前後部のカメラ３、４の撮像画像の処理結果に基づいて障害物が建造物か否かを判定する。障害物が建造物ではないと判定された場合は、この衝突制御プログラムの実行を終了する。障害物が建造物であると判定された場合はステップ２２へ進み、障害建造物の形状を特定する。続くステップ２３において先に検出した自車両の状態と障害建造物までの距離とに基づいて障害建造物との衝突を回避できないか判定する。この衝突判定は上述した（１）式および（２）式により行う。

衝突回避可能であると判定された場合は、この衝突制御プログラムの実行を終了する。制動および操舵によっても障害建造物との衝突を回避できないと判定された場合はステップ２４へ進み、車両の周囲状況を検出する。すなわち、車両前後部のカメラ３、４の内、障害建造物が存在する側のカメラにより撮像した画像の処理結果に基づいて車両周囲の道路の形状、障害建造物の位置、歩道やガードレールなどの有無と配置、道路縁石の有無と配置などを把握する。

ステップ２５において障害建造物との距離、相対速度、自車減速度などに基づいて車両周辺の衝突地点を特定する。ステップ２６では、ステップ２４で把握した車両周囲状況とステップ２５で特定した衝突地点とに基づいて衝突地点の路面形状を特定する。ステップ２７において衝突形態を予測する。すなわち、カメラ３または４の撮像画像に基づいて自車両が障害建造物と正面衝突するのか、後退時に自車両の後部に衝突するのか、オフセットがあるのか、などを判定し、衝突形態を特定する。

ステップ２８では自車両の姿勢を計算する。すなわち、自車両の車速、減速度、車高、制動力、操舵量などに基づいて自車両のピッチング量とローリング量を計算する。続くステップ２９では自車両のサイドメンバーの路面からの高さおよび傾きと、画像処理結果の障害建造物の路面からの高さおよび傾きとのピッチング方向とローリング方向のオフセット量を計算する。そして、ステップ１１で自車両のフロント（またはリヤ）サイドメンバーと障害建造物とのオフセット量が０となるように前後左右の車高調節アクチュエーター１３〜１６を制御し、前後左右車輪位置の車高を調節する。

なお、障害建造物との衝突に際しても、障害建造物の路面からの高さと自車両のフロント（またはリヤ）サイドメンバーの路面からの高さとのオフセット量が解消できない場合には、上述した障害車両との衝突の際の車高調節と同様に、衝突形態に応じて、自車両前輪位置の車高を上限まで上げるとともに後輪位置の車高を下限まで下げるか、または逆に、自車両前輪位置の車高を下限まで下げるとともに後輪位置の車高を上限まで上げる車高調節を行う。

このように、一実施の形態によれば、自車両と他車両との衝突が避けられないと判定された場合には、自車両周辺の撮像画像の処理結果の他車両のバンパーの路面からの高さおよび傾きと、自車両のフロント（またはリヤ）サイドメンバーの路面からの高さおよび傾きとのオフセット量を演算し、オフセット量を減少するように自車両の各車輪位置の車高を調節するようにしたので、衝突時に自車両と相手車両の姿勢変化があっても、自車両のフロント（またはリヤ）サイドメンバーを他車両のバンパーに確実に当接させることができ、衝突による車両と乗員のダメージを最少限に抑制することができる。

また、一実施の形態によれば、正面衝突と予測され、かつ、他車両のバンパーの路面からの高さが自車両のフロントサイドメンバーの路面からの高さより高く、両者のオフセット量が解消できない場合には、自車両の前輪位置の車高を上限まで上げるとともに後輪位置の車高を下限まで下げるようにしたので、正面衝突時に自車両が他車両の下に潜り込む確率を減らすことができる。

一実施の形態によれば、正面衝突と予測され、かつ、他車両のバンパーの路面からの高さが自車両のフロントサイドメンバーの路面からの高さより低く、両者のオフセット量が解消できない場合には、自車両の前輪位置の車高を下限まで下げるとともに後輪位置の車高を上限まで上げるようにしたので、正面衝突時に自車両が他車両の上に乗り上げる確率を減らすことができる。

一実施の形態によれば、自車両が他車両から追突されると予測され、かつ、他車両のバンパーの路面からの高さが自車両のリヤサイドメンバーの路面からの高さより高く、両者のオフセット量が解消できない場合には、自車両の後輪位置の車高を上限まで上げるとともに前輪位置の車高を下限まで下げるようにしたので、他車両による後方からの追突時に自車両が他車両の下に潜り込む確率を減らすことができる。

一実施の形態によれば、自車両が他車両から追突されると予測され、かつ、他車両のバンパーの路面からの高さが自車両のリヤサイドメンバーの路面からの高さより低く、両者のオフセット量が解消できない場合には、自車両の後輪位置の車高を下限まで下げるとともに前輪位置の車高を上限まで上げるようにしたので、他車両による後方からの追突時に自車両が他車両の上に乗り上げる確率を減らすことができる。

特許請求の範囲の構成要素と一実施の形態の構成要素との対応関係は次の通りである。すなわち、車高調節アクチュエーター１３〜１６が車高調節手段を、車速センサー５が車速検出手段を、レーダー装置１，２が距離検出手段を、カメラ３，４および衝突制御コントローラー１２が撮像画像処理手段を、ピッチセンサー１０、ロールセンサー１１、車高センサー６〜９がピッチ／ロール検出手段を、衝突制御コントローラー１２が衝突判定手段、オフセット量演算手段、衝突制御手段および衝突形態予測手段をそれぞれ構成する。なお、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、各構成要素は上記構成に限定されるものではない。

一実施の形態の構成を示す図である。 一実施の形態の衝突制御プログラムを示すフローチャートである。 背の高い車両と正面衝突する場合の車高調節方法を説明する図であり、(ａ)は側面図を、(ｂ)は上面図を示す。 背の低い車両と正面衝突する場合の車高調節方法を説明する図である。 背の高い車両に追突される場合の車高調節方法を説明する図であり、(ａ)は側面図を、(ｂ)は上面図を示す。 背の低い車両に追突される場合の車高調節方法を説明する図である。

符号の説明

１ 前部レーダー装置
２ 後部レーダー装置
３ 前部カメラ
４ 後部カメラ
５ 車速センサー
６ 右前輪車高センサー
７ 左前輪車高センサー
８ 右後輪車高センサー
９ 左後輪車高センサー
１０ ピッチセンサー
１１ ロールセンサー
１２ 衝突制御コントローラー
１２ａ ＣＰＵ
１２ｂ ＲＯＭ
１２ｃ ＲＡＭ
１２ｄ Ａ／Ｄコンバーター
１３ 右前輪車高調節アクチュエーター
１４ 左前輪車高調節アクチュエーター
１５ 右後輪車高調節アクチュエーター
１６ 左後輪車高調節アクチュエーター
１７ 舵角センサー
１８ 液圧センサー

Claims (5)

1. 自車両の各車輪位置の車高を調節する車高調節手段と、
   自車両の車速を検出する車速検出手段と、
   自車両周辺の他車両までの距離を検出する距離検出手段と、
   自車両周辺を撮像し、撮像画像を処理する撮像画像処理手段と、
   自車両のピッチング量およびローリング量を検出するピッチ／ロール検出手段と、
   前記車速検出手段により検出した車速、前記距離検出手段により検出した他車両までの距離、および前記撮像画像処理手段による画像処理結果に基づいて、自車両と他車両との衝突が避けられるか否かを判定する衝突判定手段と、
   自車両と他車両との衝突が避けられないと判定された場合には、前記撮像画像処理手段による画像処理結果の他車両のバンパーの路面からの高さおよび傾きと、自車両のフロント／リヤサイドメンバーのうち衝突側のサイドメンバーの路面からの高さおよび傾きとのオフセット量を演算するオフセット量演算手段と、
   前記オフセット量を減少するように前記車高調節手段により自車両の各車輪位置の車高を調節する衝突制御手段とを備えることを特徴とする車両用衝突制御装置。
2. 請求項１に記載の車両用衝突制御装置において、
   前記距離検出手段の距離検出結果と前記撮像画像処理手段の画像処理結果に基づいて自車両と他車両との衝突形態を予測する衝突形態予測手段を備え、
   前記衝突制御手段は、前記衝突形態予測手段により正面衝突と予測され、かつ、他車両のバンパーの路面からの高さが自車両の前記衝突側のサイドメンバーの路面からの高さより高く、両者のオフセット量が解消できない場合には、前記車高調節手段により自車両の前輪位置の車高を上限まで上げるとともに後輪位置の車高を下限まで下げることを特徴とする車両用衝突制御装置。
3. 請求項１に記載の車両用衝突制御装置において、
   前記距離検出手段の距離検出結果と前記撮像画像処理手段の画像処理結果に基づいて自車両と他車両との衝突形態を予測する衝突形態予測手段を備え、
   前記衝突制御手段は、前記衝突形態予測手段により正面衝突と予測され、かつ、他車両のバンパーの路面からの高さが自車両の前記衝突側のサイドメンバーの路面からの高さより低く、両者のオフセット量が解消できない場合には、前記車高調節手段により自車両の前輪位置の車高を下限まで下げるとともに後輪位置の車高を上限まで上げることを特徴とする車両用衝突制御装置。
4. 請求項１に記載の車両用衝突制御装置において、
   前記距離検出手段の距離検出結果と前記撮像画像処理手段の画像処理結果に基づいて自車両と他車両との衝突形態を予測する衝突形態予測手段を備え、
   前記衝突制御手段は、前記衝突形態予測手段により自車両が他車両から追突されると予測され、かつ、他車両のバンパーの路面からの高さが自車両の前記衝突側のサイドメンバーの路面からの高さより高く、両者のオフセット量が解消できない場合には、前記車高調節手段により自車両の後輪位置の車高を上限まで上げるとともに前輪位置の車高を下限まで下げることを特徴とする車両用衝突制御装置。
5. 請求項１に記載の車両用衝突制御装置において、
   前記距離検出手段の距離検出結果と前記撮像画像処理手段の画像処理結果に基づいて自車両と他車両との衝突形態を予測する衝突形態予測手段を備え、
   前記衝突制御手段は、前記衝突形態予測手段により自車両が他車両から追突されると予測され、かつ、他車両のバンパーの路面からの高さが自車両の前記衝突側のサイドメンバーの路面からの高さより低く、両者のオフセット量が解消できない場合には、前記車高調節手段により自車両の後輪位置の車高を下限まで下げるとともに前輪位置の車高を上限まで上げることを特徴とする車両用衝突制御装置。

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