JP2007084054A - 自動制動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トラックやバスにおける自動制動制御を実現する。
【解決手段】 対象物と自車との相対距離および相対速度とに基づき導出されるＴＴＣが設定値を下回ったときに自動的に段階的な制動制御を行い、時系列的に複数段階にわたり制動力を徐々に増大させる制動制御を行う。このときに、運転者の車両に対する操作実行状況を検出し、この検出結果が所定の条件を充足しないときには、前記設定値を引き上げる。例えば、前記所定の条件は、運転者の運転の正常性を示す条件である。
【選択図】 図２

Description

本発明は、貨物や乗客を輸送するための大型車両（トラック、バス）に利用する。

自動車の電子制御化は、日進月歩で進歩し、これまでは運転者の判断のみに頼っていた事象についても車載したコンピュータによって行われるようになった。

その一つの例として、先行車と自車との間の距離（車間距離）をレーダによって監視し、車間距離が異常に接近した場合には、自動的に適切な制動制御を行い、万が一の衝突時に、その被害を小さく抑えるという自動制動制御装置がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−３１９６７号公報

上述した自動制動制御装置は、乗用車においては既に実用化されつつあるが、同様の機能を、貨物や乗客を輸送するための大型車両（トラック、バス）に利用しようとしたときに、解決しなければならない問題がある。

すなわち、大型車両は乗用車と比較して質量がきわめて大きく、また、運転者自身の安全の他に、乗客や貨物の安全を確保しなければならず、乗用車の自動制動制御で行われているような単純な急制動制御だけでは所期の目的を達成することは困難であり、乗用車の場合と比較してより高度な自動制動制御を行う必要がある。しかし、そのような手段が確立されていないため、トラックやバスにおける自動制動制御装置は未だ実用化されていない。

本発明は、このような背景の下に行われたものであって、トラックやバスにおける自動制動制御を実現することができる自動制動制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、自車の進行方向に有る対象物との距離を含むセンサ出力に基づき運転操作がなくとも自動的に制動制御を行う制御手段を備え、前記制御手段は、前記センサ出力により得られた前記対象物と自車との相対距離および相対速度とに基づき導出される前記対象物と自車とが所定距離以下となるまでに要する時間の予測値が設定値を下回ったときに自動的に段階的な制動制御を行う段階的制動制御手段を備え、前記段階的制動制御手段は、時系列的に複数段階にわたり制動力または制動減速度を徐々に増大させる制動制御手段を含む自動制動制御装置である。

前記対象物と自車との相対距離および相対速度とに基づき導出される前記対象物と自車とが所定距離以下となるまでに要する時間の予測値とは、例えば、対象物と自車とが衝突するまでに要する時間の予測値（以下では、ＴＴＣ(Time To Collision)と呼ぶ）である。

ここで、本発明の特徴とするところは、運転者の車両に対する操作実行状況を検出する手段と、この検出する手段による検出結果が所定の条件を充足しないときには、前記設定値を引き上げる手段とを備えたところにある。例えば、前記所定の条件は、運転者の運転の正常性を示す条件である。

すなわち、運転者が居眠り運転や脇見運転などにより、正常な運転を行っていないことが予測できる場合には、運転者が正常な運転を行っている場合と比較して自動制動制御を開始するタイミングを早めることによって、自動制動制御装置の効果を高めることができる。

本発明によれば、トラックやバスにおける自動制動制御を実現することができる。特に、運転者の運転状況に応じて適切な自動制動制御を行うことができる。

本発明実施例の自動制動制御装置を図１ないし図６を参照して説明する。図１は本実施例の制御系統構成図である。図２は本実施例の制動制御ＥＣＵ(Electric Control Unit)の動作を示すフローチャートである。図３は制動制御ＥＣＵが有する空積時の制動パターンを示す図である。図４は制動制御ＥＣＵが有する半積時の制動パターンを示す図である。図５は制動制御ＥＣＵが有する定積時の制動パターンを示す図である。図６は制動制御ＥＣＵが有する本格制動パターンを示す図である。

図１に示すように、制動制御ＥＣＵ４、ゲートウェイＥＣＵ５、メータＥＣＵ６、エンジンＥＣＵ８、軸重計９、ＥＢＳ(Electric Breaking System)＿ＥＣＵ１０はＶｅｈｉｃｌｅＣＡＮ（Ｊ１９３９）７を介してそれぞれ接続される。

また、ステアリングセンサ２、ヨーレイトセンサ３、車速センサ１３、アクセルペダルセンサ１４、方向指示器スイッチセンサ１５、アクセサリスイッチセンサ１６は、ゲートウェイＥＣＵ５を介してＶｅｈｉｃｌｅＣＡＮ（Ｊ１９３９）７にそれぞれ接続され、これらのセンサ情報は、制動制御ＥＣＵ４に取り込まれる。また、ブレーキ制御は、ＥＢＳ＿ＥＣＵ１０がブレーキアクチュエータ１１を駆動することによって行われる。なお、ＥＢＳ＿ＥＣＵ１０に対するブレーキ指示は、運転席（図外）のブレーキ操作および制動制御ＥＣＵ４によって行われる。運転者によるブレーキ操作の情報を含むブレーキ情報もＥＢＳ＿ＥＣＵ１０が出力して制動制御ＥＣＵ４に取り込まれる。エンジンＥＣＵ８は、エンジン１２の燃料噴射量制御その他のエンジン制御を行う。なお、エンジンＥＣＵ８に対する噴射量制御指示は運転席のアクセル操作によって行われる。また、制動制御ＥＣＵ４により出力された警報表示やブザー音がメータＥＣＵ６により運転席の表示部（図示省略）に表示される。ステアリングセンサ２以外の操舵に関連する制御系統は本発明とは直接関係が無いので図示を省略した。

本実施例は、図１に示すように、自車の進行方向に有る先行車あるいは落下物などの対象物との距離を測定するミリ波レーダ１、操舵角を検出するためのステアリングセンサ２、ヨーレイトを検出するためのヨーレイトセンサ３、自車速を検出するための車速センサ１３などのセンサ出力に基づき運転操作がなくとも自動的に制動制御を行う制動制御ＥＣＵ４を備えた自動制動制御装置である。

制動制御ＥＣＵ４は、ミリ波レーダ１および車速センサ１３からのセンサ出力により得られた前記対象物と自車との相対距離および相対速度とに基づき導出されるＴＴＣが設定値を下回ったときに自動的に段階的な制動制御を行う段階的制動制御手段を備える。

この段階的制動制御手段は、図３（ｂ）に実線で示すように、時系列的に三段階にわたり制動力を徐々に増大させる制動制御手段を含む。図３（ｂ）の例では、まず、「警報」と記された第一段階で、０．１Ｇ程度の制動をＴＴＣ２．４秒から１．６秒までかける。この段階では、未だ、いわゆる急制動がかかった状態にはなっておらず、ストップランプが点灯することにより後続車に対し、これから急制動が行われることを知らせることができる。次に、「拡大領域制動」と記された第二段階で、０．３Ｇ程度の制動をＴＴＣ１．６秒から０．８秒までかける。最後に、「本格制動」と記された第三段階で、最大の制動（０．５Ｇ程度）をＴＴＣ０．８秒から０秒までかける。

なお、運転者が上記に示した制動力以上の強い制動操作を行った場合には、より強い制動力が優先して働くようにする。

また、本実施例では、図３〜図５に示すように、制動制御ＥＣＵ４は、積載貨物や乗客の重量に応じて制動パターンを変更する制動パターン選択部４０を含む。変更する方法としては、制動制御ＥＣＵ４の制動パターン記憶部４１に、予め「空積時」、「半積時」、「定積時」における制御パターンを複数記憶しておき、制動パターン選択部４０は、重量に応じてこれらの制動パターンから適合（または近似）する制動パターンを選択することにより実現できる。積載貨物や乗客の重量情報は、図１に示す軸重計９によって得られ、制動制御ＥＣＵ４に取り込まれる。

なお、以下の説明では、先行車を対象として説明するが、本実施例の自動制動制御装置は、道路上の落下物などに対しても有効である。

ここで、本実施例の特徴とするところは、運転者の車両に対する操作実行状況を検出する手段としてのステアリングセンサ２、車速センサ１３、アクセルペダルセンサ１４、方向指示器スイッチセンサ１５、アクセサリスイッチセンサ１６による検出結果が所定の条件を充足しないときには、制動制御ＥＣＵ４は、ＴＴＣの設定値を引き上げるところにある。

前記所定の条件は、運転者の運転の正常性を示す条件である。例えば、アクセサリスイッチセンサ１６が運転者によるアクセサリスイッチの操作を検出していなければ、運転者は、オーディオやカーナビなどのアクセサリ機器の操作を行っておらず、運転に注意力を集中させており、正常に運転を行っていると予測できる。あるいは、アクセルペダルセンサ１４が運転者によるアクセルペダルの操作を所定時間（例えば１０分）以内に検出していれば、運転者は、居眠り運転状態になく、正常に運転を行っていると予測できる。あるいは、方向指示器スイッチセンサ１５が運転者による方向指示器スイッチの操作を所定時間（例えば１０分）以内に検出していれば、運転者は、居眠り運転状態になく、正常に運転を行っていると予測できる。あるいは、車速センサ１３により車両の停車時間を検出し、運転者が長時間の連続運転を行わずに適切な休憩時間をとっていれば、運転者は正常に運転を行っていると予測できる。

本実施例では、これらの検出結果の論理和をとり、いずれかの検出結果が運転者の正常な運転を予測したときには、運転者は正常な運転の条件を充足しているものとする。

また、自車速が６０ｋｍ／ｈ未満であり、操舵角が＋３０度以上あるいは−３０度以下であるときには、前記段階的制動制御手段の起動を禁止する手段を備える。なお、操舵角に代えてヨーレイトを用いることもできる。

すなわち、本実施例の自動制動制御装置が行う段階的制動制御は、制動制御開始以前の自車速が６０ｋｍ／ｈ以上であり、車線変更中や急カーブ走行中などのような大きなハンドル操作を行っていない状態での使用を想定しているため、それ以外の走行状態では、段階的制動制御の起動を制限することができる。

また、制動制御開始以前の自車速が６０ｋｍ／ｈ未満であれば、車両の有する運動エネルギは少ないため、従来から乗用車に適用されているような単純な急制動制御を行っても支障はなく、段階的制動制御を実施する有用性は低いので、段階的制動制御の起動を制限する。さらに、制動制御開始以前の操舵角が＋３０度以上あるいは−３０度以下であれば、これは車線変更中や急カーブ走行中であるので、段階的制動制御の適用事象外であり段階的制動制御の起動を制限する。この場合には、操舵角の代わりにヨーレイトを用いてもよい。

本実施例では、制動制御開始以前の自車速が６０ｋｍ／ｈ未満であり１５ｋｍ／ｈ（自動制動制御（本格制動制御のみ）の有用性が認められる最低速度）以上である場合には、段階的制動制御は行わないが、図６に示すように、図３（ｂ）〜図５（ｂ）に示す本格制動制御のみは実施することとする。このような本格制動制御のみを実施する場合は、乗用車に用いられている従来の自動制動制御と同等の制動制御を適用することができる。なお、このような従来と同等の自動制動制御を適用する場合には車線変更中や急カーブ走行中であるか否かを判断するステップは必要ない。

次に、本実施例の自動制動制御装置の動作を図２のフローチャートを参照しながら説明する。図２は空積時（図３）の制動パターンを例にとって説明を行うが、半積時（図４）または定積時（図５）においても図２のフローチャートの手順に準じる。図２に示すように、先行車との車間距離および先行車の車速をミリ波レーダ１により測定して監視する。また、自車速を車速センサ１３により測定して監視する。さらに、軸重計９により積載貨物や乗客の重量を測定して監視する（Ｓ１）。制動制御ＥＣＵ４の制動パターン選択部４０は、当該重量の測定結果に基づき制動パターン（図３〜図５）のいずれかを予め選択する。以下の説明は、図３の制動パターンが選択された例である。

車間距離、自車速、先行車の車速によりＴＴＣを計算する（Ｓ２）。計算方法は、
車間距離／（自車速−先行車速度）
である。制動制御開始以前の自車速が６０ｋｍ／ｈ以上であり（Ｓ３）、制動制御開始以前の操舵角が＋３０度以下であり−３０度以上であり（Ｓ４）、運転者が上述した正常運転条件を充足しており（Ｓ５）、ＴＴＣが図３（ａ）に示す（１）の領域にあれば（Ｓ７）、「警報」制動制御を実行する（Ｓ１０）。また、ＴＴＣが図３（ａ）に示す（２）の領域にあれば（Ｓ８）、「拡大領域制動」制御を実行する（Ｓ１１）。また、ＴＴＣが図３（ａ）に示す（３）の領域にあれば（Ｓ９）、「本格制動」制御を実行する（Ｓ１２）。

また、制動制御開始以前の自車速が６０ｋｍ／ｈ未満１５ｋｍ／ｈ以上であり（Ｓ３、Ｓ１３）、ＴＴＣが図３（ｃ）に示す（４）の領域にあれば（Ｓ１４）、運転者に対して先行車との相対距離が近いことを報知する（Ｓ１５）。報知は、警報表示やブザー音により行う。さらに、ＴＴＣが図３（ｃ）に示す（５）の領域にあれば（Ｓ１６）、「本格制動」制御を実行する（Ｓ１２）。

また、制動制御開始以前の自車速が６０ｋｍ／ｈ以上であり（Ｓ３）、制動制御開始以前の操舵角が＋３０度以下であり−３０度以上であり（Ｓ４）、運転者が上述した正常運転条件を充足していなければ（Ｓ５）、図３（ｂ）に一点鎖線で示したように領域（１）および（２）をそれぞれ拡大する（Ｓ６）。図３の例では、ＴＴＣ２．４秒となる直線ａおよび曲線Ａを０．５秒前出ししてＴＴＣ２．９秒とする。また、ＴＴＣ１．６秒となる直線ｂおよび曲線Ｂを０．５秒前出ししてＴＴＣ２．１秒とする。なお、図３（３）の「本格制動」領域は拡大しない。また、図３〜図５の例では、それぞれ０．５秒前出ししたが、前出しの範囲は０．２秒〜０．５秒の間で、テスト走行あるいはシミュレーションによって測定した車両の制動特性を鑑みて予め設定する。以降の手順は、上述したとおりである。

なお、ステアリングセンサ２からの操舵角の代わりにヨーレイトセンサ３からのヨーレイトを利用することもできる。あるいは、操舵角とヨーレイトを併用してもよい。

ここで、図３〜図５について説明する。図３〜図５における直線ｃ、ｆ、ｉは、操舵回避限界直線と呼ばれるものである。また、図３〜図５における曲線Ｂ、Ｄ、Ｆは、制動回避限界曲線と呼ばれるものである。

すなわち、操舵回避限界直線とは、障害物までの一つの相対距離および障害物との一つの相対速度の関係において、所定のＴＴＣ以内にハンドル操作によって衝突を回避可能な限界を示す直線である。また、制動回避限界曲線とは、障害物までの一つの相対距離および障害物との一つの相対速度の関係において、所定のＴＴＣ以内に制動操作によって衝突を回避可能な限界を示す曲線である。

図３〜図５において、これらの直線または曲線の下側の領域の内、双方が共に関わる領域では、もはやハンドル操作によってもブレーキ操作によっても衝突を回避することはできない。

例えば、図３の空積時の例では、直線ｃは、ＴＴＣが０．８秒に設定されている。本実施例では、操舵回避限界直線ｃの上側に、ＴＴＣが２．４秒である場合の直線ａを設け、ＴＴＣが１．６秒である場合の直線ｂを設ける。また、ＴＴＣが０．８秒に設定された制動回避限界曲線Ｂの上側にＴＴＣが１．６秒に設定された曲線Ａを設ける。

当初の車両の状態は、図３の黒点Ｇに示す障害物との相対距離および相対速度を有している。制動制御開始以前の自車速が６０ｋｍ／ｈ以上であるときに、次第に相対距離が短くなり、直線ａの位置に来たときには、警報モードとなる（領域（１））。警報モードでは、０．１Ｇ程度の制動をＴＴＣ２．４秒〜１．６秒までかける。この期間は、ストップランプを点灯させ、後続車にブレーキをかけることを知らせる意義がある。さらに相対速度が下がり、直線ｂの位置に来たときには、拡大領域制動モードとなる（領域（２））。拡大領域制動モードでは、０．３Ｇ程度の制動をＴＴＣ１．６秒〜０．８秒までかける。直線ｃの位置に来たときには、本格制動モードとなる（領域（３））。本格制動モードでは、最大の制動（０．５Ｇ程度）をＴＴＣ０．８秒〜０秒までかける。図２のステップＳ２の計算によれば、このときに衝突が起こることになる。しかし、実際には、自車速が制動制御によって小さくなるため、ステップＳ２の計算結果よりも実際のＴＴＣは長くなる。

さらに、制動制御開始以前の自車速が１５ｋｍ／ｈ以上であり６０ｋｍ／ｈ未満であるときには、次第に相対距離が短くなり、直線ｂの位置に来たときには、報知モードとなる（領域（４））。報知モードでは、運転者に対して警報表示やブザー音によって、障害物との相対距離が短くなっていることを知らせる。直線ｃの位置に来たときには、本格制動モードとなる（領域（５））。本格制動モードでは、最大の制動（０．５Ｇ程度）をＴＴＣ０．８秒〜０秒までかける。

また、図４は半積時の例であり、図５は定積時の例であるが、等しい制動力同士で比べれば、積載貨物や乗客の重量が増すにつれて制動距離も長くなるため、操舵回避限界曲線および制動回避限界曲線も図の上方にそれぞれ移動する。これにより、領域（１）、（２）、（３）、（４）、（５）の面積は、積載貨物や乗客の重量に応じて大きくなる。

図３における直線ａ〜ｃは、図４における直線ｄ〜ｆ、図５における直線ｇ〜ｉに対応し、図３における曲線Ａ、Ｂは、図４における曲線Ｃ、Ｄ、図５における曲線Ｅ、Ｆに対応し、図３における黒点Ｇは、図４における黒点Ｈ、図５における黒点Ｉに対応する。

本発明によれば、トラックやバスにおける自動制動制御を、運転者の運転状況に応じて実行することができ、交通安全に寄与することができる。

本実施例の制御系統構成図。 本発明実施例の制動制御ＥＣＵの動作を示すフローチャート。 制動制御ＥＣＵが有する空積時の制動パターンを示す図。 制動制御ＥＣＵが有する半積時の制動パターンを示す図。 制動制御ＥＣＵが有する定積時の制動パターンを示す図。 制動制御ＥＣＵが有する本格制動パターンを示す図。

符号の説明

１ ミリ波レーダ
２ ステアリングセンサ
３ ヨーレイトセンサ
４ 制動制御ＥＣＵ
５ ゲートウェイＥＣＵ
６ メータＥＣＵ
７ ＶｅｈｉｃｌｅＣＡＮ
８ エンジンＥＣＵ
９ 軸重計
１０ ＥＢＳ＿ＥＣＵ
１１ ブレーキアクチュエータ
１２ エンジン
１３ 車速センサ
１４ アクセルペダルセンサ
１５ 方向指示器スイッチセンサ
１６ アクセサリスイッチセンサ
４０ 制動パターン選択部
４１ 制動パターン記憶部

Claims (2)

1. 自車の進行方向に有る対象物との距離を含むセンサ出力に基づき運転操作がなくとも自動的に制動制御を行う制御手段を備え、
   前記制御手段は、前記センサ出力により得られた前記対象物と自車との相対距離および相対速度とに基づき導出される前記対象物と自車とが所定距離以下となるまでに要する時間の予測値が設定値を下回ったときに自動的に段階的な制動制御を行う段階的制動制御手段を備え、
   前記段階的制動制御手段は、時系列的に複数段階にわたり制動力または制動減速度を徐々に増大させる制動制御手段を含む自動制動制御装置であって、
   運転者の車両に対する操作実行状況を検出する手段と、
   この検出する手段による検出結果が所定の条件を充足しないときには、前記設定値を引き上げる手段と
   を備えたことを特徴とする自動制動制御装置。
2. 前記所定の条件は、運転者の運転の正常性を示す条件である請求項１記載の自動制動制御装置。
   

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