JP2008247329A - 車両の乗員保護装置 - Google Patents

Abstract

【課題】障害物との接触の可能性を判断し、接触の回避が困難と判断される場合、ステアリングを操舵する角度や状態を衝突に備えさせ、よって接触時の安全性を向上させるようにした車両の乗員保護装置を提供する。
【解決手段】検出された運動状態に基づいて検出された物体との接触の可能性を判断し、接触の回避が困難と判断される場合、検出された操舵角が、車両の直進時の操舵角を中心としてその左右に広がる所定の角度範囲からなる基準角度範囲にあるか否か判断し（Ｓ１４，Ｓ１６，Ｓ１８，Ｓ２２）、検出された操舵角が基準角度範囲にないと判断されるとき、操舵角が基準角度範囲となるようにステアリングホイールを駆動するステアリング駆動制御を実行する（Ｓ２０，Ｓ２４）。
【選択図】図２

Description

この発明は車両の乗員保護装置に関し、より具体的には車両（自車）の周囲の先行車などの障害物を検出し、それとの接触の回避が困難の場合に乗員を保護するようにした装置に関する。

車両に電磁波によるレーダを搭載して前方の先行車などの障害物を検出・認識し、障害物との接触の可能性を判断しつつ、操舵によって接触を回避する一方、接触の可能性があると判断される場合、自動ブレーキによって速度を低減したり、シートベルトを引き込ませて乗員を拘束したりして被害軽減を図る乗員保護装置が知られている。

また、下記の特許文献１は、ステアリングの操舵角が基準操舵角以上のとき、乗員保護のエアバッグの展開を規制する技術を開示しており、衝突時に基準操舵角以上のとき、エアバッグの展開圧力を弱めたり、時間差を設けて２段階に分けたりすることで、適切な乗員保護を図っている。
特開平１１−１７０９５８号公報

特許文献１記載の技術はエアバッグを搭載した装置を前提とするが、同様のことは先行車などの障害物との接触の可能性を判断し、操舵によって接触を回避する一方、接触の可能性があると判断される場合、自動ブレーキなどによって被害軽減を図る乗員保護装置においても生じる。即ち、そのような装置にあっては、回避に追われてステアリングを操舵する角度や状態が衝突に備えられていないことも起こり得る。

従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、障害物との接触の可能性を判断し、接触の回避が困難と判断される場合、ステアリングを操舵する角度や状態を衝突に備えさせ、よって接触時の安全性を向上させるようにした車両の乗員保護装置を提供することにある。

上記の目的を解決するために、請求項１にあっては、車両の周囲に存在する物体を検出する物体検出手段と、前記車両の運動状態を検出する運動状態検出手段と、前記車両のステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出手段と、前記検出された運動状態に基づいて前記検出された物体との接触の可能性を判断し、接触の回避が困難と判断される場合、前記検出された操舵角が、前記車両の直進時の操舵角を中心としてその左右に広がる所定の角度範囲からなる基準角度範囲にあるか否か判断する操舵角判断手段と、前記検出された操舵角が前記基準角度範囲にないと判断されるとき、前記操舵角が前記基準角度範囲となるように前記ステアリングホイールを駆動するステアリング駆動制御を実行するステアリング駆動制御実行手段とを備える如く構成した。

請求項２記載の車両の乗員保護装置にあっては、車両の周囲に存在する物体を検出する物体検出手段と、前記車両の運動状態を検出する運動状態検出手段と、前記車両のステアリングホイールを操舵するドライバの操舵状態を検出する操舵状態検出手段と、前記検出された運動状態に基づいて前記検出された物体との接触の可能性を判断し、接触の回避が困難と判断される場合、前記検出されたドライバの操舵状態からドライバの腕が前記ステアリングホイールに対して基準状態にあるか否か判断する操舵状態判断手段と、ドライバの腕が前記基準状態にないと判断されるとき、前記基準状態となるように前記ステアリングホイールを駆動するステアリング駆動制御を実行するステアリング駆動制御実行手段とを備える如く構成した。

請求項３に係る車両の乗員保護装置にあっては、前記ステアリングホイールに配置されるエアバッグを備えると共に、前記ステアリング駆動制御実行手段は、前記エアバッグが作動すると予測されるとき、前記ステアリング駆動制御を実行する如く構成した。

請求項１にあっては、検出された運動状態に基づいて検出された物体との接触の可能性を判断し、接触の回避が困難と判断される場合、検出された操舵角が、車両の直進時の操舵角を中心としてその左右に広がる所定の角度範囲からなる基準角度範囲にあるか否か判断し、検出された操舵角が基準角度範囲にないと判断されるとき、操舵角が基準角度範囲となるようにステアリングホイールを駆動するステアリングホイール駆動制御を実行する如く構成したので、基準角度範囲をドライバの上腕が交差しないと共に、右手はステアリングホイールの右側で左手はその左側となるように適宜設定することで、接触の回避が困難と判断される場合、ステアリングホイールを操舵あるいは保持する角度を衝突に備えさせることができ、よって接触時の安全性を向上させることができる。

請求項２記載の車両の乗員保護装置にあっては、検出された運動状態に基づいて検出された物体との接触の可能性を判断し、接触の回避が困難と判断される場合、検出されたドライバの操舵状態からドライバの腕がステアリングホイールに対して基準状態にあるか否か判断し、ドライバの腕が基準状態にないと判断されるとき、基準状態となるようにステアリングホイールを駆動するステアリング駆動制御を実行する如く構成したので、基準状態をドライバの上腕が交差しないと共に、右手はステアリングホイールの右側で左手はその左側となるように適宜設定することで、接触の回避が困難と判断される場合、ステアリングホイールを操舵あるいは保持する状態を衝突に備えさせることができ、よって接触時の安全性を向上させることができる。

請求項３に係る車両の乗員保護装置にあっては、ステアリングホイールに配置されるエアバッグを備えると共に、エアバッグが作動すると予測されるとき、ステアリング駆動制御を実行する如く構成したので、上記した効果に加え、エアバッグの作動と同時にステアリング駆動制御を実行することで、接触時の安全性を一層向上させることができる。

以下、添付図面に即してこの発明に係る車両の乗員保護装置を実施するための最良の形態について説明する。

図１は、この発明の第１実施例に係る車両の乗員保護装置を全体的に示す概略図である。

図１において、符号１０は車両の乗員保護装置を示し、装置１０は、内燃機関（図に「ＥＮＧ」と示す。以下「エンジン」という）１２の駆動力を自動変速機（図に「Ｔ／Ｍ」と示す）１４から駆動輪（図示せず）に伝達する車両（自車。図示せず）に搭載され、制御装置１６と、ブレーキアクチュエータ２０と、ＥＰＳ（Electric Power Steering）アクチュエータ２２と、警報装置２４を備える。

制御装置１６は、走行制御部２６と、エンジン制御部３０と、変速制御部３２と、ブレーキ制御部３４と、ＥＰＳ制御部３６からなる。これら制御部は全てマイクロコンピュータを備えると共に、相互に通信自在に構成される。

走行制御部２６は接触回避支援動作を行う接触回避支援手段などとして機能するが、それについては後述する。エンジン制御部３０と変速制御部３２は、エンジン１２と自動変速機１４の動作を制御するが、エンジン制御部３０と変速制御部３２の動作は本願の要旨と直接の関連を有しないため、説明は省略する。

ブレーキアクチュエータ２０は、ブレーキペダル（図示せず）の踏み込み力を増力するマスタバック（図示せず）と、増力された踏み込み力で制動圧を発生し、ブレーキ油圧機構（図示せず）を介して駆動輪と従動輪に装着されたブレーキを動作させるマスタシリンダ（図示せず）からなる。

ブレーキ制御部３４はブレーキアクチュエータ２０に接続される。ブレーキ制御部３４は、走行制御部２６の指令に応じ、ブレーキ油圧機構を介してドライバ（運転者）のブレーキペダル操作とは独立にブレーキアクチュエータ２０を動作させる自動ブレーキを実行することで車両の走行を制動（減速）する。

ＥＰＳアクチュエータ２２は、前輪が駆動輪である場合を例にとって説明すると、ステアリングシャフトなどから伝達されるステアリングホイール（図示せず）の回転運動をピニオンを介してラック（共に図示せず）の往復運動に変換し、タイロッド（図示せず）を介し前輪を転舵させる機構において、そのラック上に配置された電動機からなる。

ＥＰＳ制御部３６はＥＰＳアクチュエータ２２に接続される。ＥＰＳ制御部３６は、走行制御部２６の指令に応じ、ＥＰＳアクチュエータ２２を動作させてドライバに操舵トルクを付与する。

警報装置２４は車両の運転席付近に設置されたオーディオスピーカとインディケータ（共に図示せず）を備え、走行制御部２６に接続される。走行制御部２６は警報装置２４を動作させ、音声と視覚を介してドライバに警報する。

走行制御部２６は、さらに必要に応じ、車両の運転席に配置されたシートベルト（図示せず）の駆動機構を介してシートベルトを引き込ませる、あるいはＥＰＳ制御部３６を介してＥＰＳアクチュエータ２２を動作させてステアリングホイールを振動させることによってもドライバに警報する。

上記に加え、装置１０は、図示のようなセンサ類を備える。

以下説明すると、撮影装置４０は、ＣＣＤカメラやＣ−ＭＯＳカメラからなるカメラ４０ａと画像処理部４０ｂからなる。カメラ４０ａは車両のフロントウィンドウの車室内側でルームミラー近傍の位置に配置され、フロントウィンドウ越しに進行方向前方を撮影する。画像処理部４０ｂは、カメラ４０ａで撮影して得た画像を入力し、フィルタリングや二値化などの画像処理を行って画像データを生成し、走行制御部２６に出力する。

レーダ装置４２は、レーザ光やミリ波などのレーダ４２ａとレーダ制御部４２ｂからなる。レーダ４２ａは車両のボディのノーズ部などに配置され、走行制御部２６からの指令に応じて動作するレーダ制御部４２ｂの指示に従い、レーザ光などを車両の進行方向前方などの周囲に発信すると共に、それが車両の周囲に存在する物体によって反射されて生じた反射信号を受信して発信信号と混合してビート信号を生成し、走行制御部２６に出力する。

操舵トルクセンサ４４はステアリングホィールとＥＰＳアクチュエータ２２の間に配置され、ステアリングホイールからドライバが入力（操作）した操舵力（操舵トルク）の方向と大きさに応じた出力を生じる。

操舵角センサ４６はステアリングシャフトの付近に配置され、ステアリングホイールを通じてドライバが入力（操作）した操舵角の方向と大きさに応じた出力を生じる。

ヨーレートセンサ５０は車両の重心位置付近に配置され、車両の鉛直軸（ヨー軸）回りのヨーレート（回転角速度）に応じた出力を生じる。

車速センサ５２は駆動輪のドライブシャフト（図示せず）の付近に配置され、駆動輪の所定回転ごとにパルスを出力する。上記したセンサの出力も走行制御部２６に送られ、走行制御部２６はそれらの入力値から操舵トルクなどを検出すると共に、車速センサ５２の出力をカウントして車速を検出する。

図２は、図１に示す装置１０、より具体的には装置１０の制御装置１６の内の走行制御部２６の動作を示すフロー・チャートである。

以下説明すると、Ｓ１０において前記した撮影装置４０あるいはレーダ装置４２の出力に基づき、車両（自車）の周囲の物体（先行車など）を検出し、車両に対する相対位置と相対速度を検出する。次いでＳ１２に進み、車両の速度とヨーレートから車両の進路を推定する。

次いでＳ１４に進み、物体との相対位置と相対速度、および車両進路の関係から接触可能性を判断すると共に、接触の可能性がある物体を障害物として認識する。例えば図３に示す如く、推定された車両（自車。符号１００で示す）の予測進路と、物体（符号１０２で示す）の位置の変化から予測される物体１０２の予測進路に基づき、車両１００と物体１０２の距離が零になる車両１００の予測位置と物体１０２の予測位置を推定すると共に、それらのラップ量１０４を算出し、ラップ量１０４が所定値以上の場合、接触の可能性があると判断し、障害物と認識する。

次いでＳ１６に進み、接触の可能性の判断結果に基づき、検出された物体（障害物）１０２との接触の回避が困難か否か判断し、否定されるときは以降の処理をスキップすると共に、肯定されて接触の回避が困難と判断されるときはＳ１８に進み、検出された操舵角が＋４５［ｄｅｇ］（度）を超えるか否か判断し、肯定されるときはＳ２０に進み、逆の−方向にステアリングホイールを駆動するステアリング駆動制御を実行する。

他方、Ｓ１８で否定されるときはＳ２２に進み、検出された操舵角が−４５［ｄｅｇ］（度）未満か否か判断し、肯定されるときはＳ２４に進み、逆の＋方向にステアリングホイールを駆動するステアリング駆動制御を実行する。

上記で＋は例えば右方向、−は左方向を示す。４５［ｄｅｇ］は、ステアリングホイールの回転角度が直進時を０［ｄｅｇ］とするときの値である。

即ち、この実施例にあっては、車両１００の直進時の操舵角を中心としてその左右に広がる所定の角度範囲からなる基準角度範囲を、ドライバ（運転者）の上腕が交差しないと共に、右手はステアリングホイールの右側で左手はその左側となる角度範囲と設定し、それに従って所定の角度範囲±４５［ｄｅｇ］と設定した。

Ｓ１８あるいはＳ２２の判断結果に応じ、Ｓ２０あるいはＳ２４において操舵角が基準角度範囲となるようにステアリングホイールを駆動するステアリング駆動制御が実行される。尚、Ｓ２２で否定されるときは以降の処理をスキップする。

第１実施例に係る車両の乗員保護装置にあっては、検出された運動状態に基づいて検出された物体１０２との接触の可能性を判断し、接触の回避が困難と判断される場合、検出された操舵角が、車両１００の直進時の操舵角を中心としてその左右に広がる所定（±４５［ｄｅｇ］）の角度範囲からなる基準角度範囲にあるか否か判断し、検出された操舵角が基準角度範囲にないと判断されるとき、操舵角が基準角度範囲となるようにステアリングホイールを駆動するステアリングホイール駆動制御を実行する如く構成したので、基準角度範囲をドライバの上腕が交差しないと共に、右手はステアリングホイールの右側で左手はその左側となるように適宜設定することで、接触の回避が困難と判断される場合、ステアリングホイールを操舵あるいは保持する角度を衝突に備えさせることができ、よって車両１００の接触時の安全性を向上させることができる。

図４は、この発明の第２実施例に係る車両の乗員保護装置の動作を示す、図２と同様のフロー・チャートである。

第２実施例に係る車両の乗員保護装置にあっては、図１に想像線で示す如く、第２の撮影装置６０を設けるようにした。第２の撮影装置６０は、撮影装置４０と同様、ＣＣＤカメラやＣ−ＭＯＳカメラからなる第２のカメラ６０ａと第２の画像処理部６０ｂからなる。カメラ６０ａは車両のルーフ内側でドライバの頭部の上方位置付近に配置され、ドライバのステアリングホイールの操舵（保持あるいは保舵）状態を撮影する。第２の画像処理部６０ｂは、第２のカメラ６０ａで撮影して得た画像を入力して画像データを生成し、走行制御部２６に出力する。

図４フロー・チャートに従って説明すると、Ｓ１００からＳ１０４まで第１実施例の図２フロー・チャートのＳ１０からＳ１４と同様の処理を行ってＳ１０６に進み、入力された画像データからドライバの操舵状態を検出する。

次いでＳ１０８で接触の回避が困難と判断されるときはＳ１１０に進み、操舵状態が基準状態にあるか否か判断し、肯定されるときは以降の処理をスキップすると共に、否定されるときはＳ１１２に進み、基準状態となる方向にステアリングホイールを駆動するステアリング駆動制御を実行する。即ち、第２実施例にあっては、基準状態を、ドライバの上腕が交差しないと共に、右手はステアリングホイールの右側で左手はその左側となる状態と設定した。尚、Ｓ１０８で否定されるときは以降の処理をスキップする。

第２実施例に係る車両の乗員保護装置にあっては、検出された運動状態に基づいて検出された物体との接触の可能性を判断し、接触の回避が困難と判断される場合、検出されたドライバの操舵状態からドライバの腕がステアリングホイールに対して基準状態にあるか否か判断し、ドライバの腕が基準状態にないと判断されるとき、基準状態となるようにステアリングホイールを駆動するステアリング駆動制御を実行する如く構成したので、基準状態をドライバの上腕が交差しないと共に、右手はステアリングホイールの右側で左手はその左側となるように適宜設定することで、接触の回避が困難と判断される場合、ステアリングホイールを操舵あるいは保持する状態を衝突に備えさせることができ、よって車両１００の接触時の安全性を向上させることができる。

図５は、この発明の第３実施例に係る車両の乗員保護装置の動作を示す、図２と同様のフロー・チャートである。

第３実施例に係る車両の乗員保護装置にあっては、図１に想像線で示す如く、エアバッグ７０を設けるようにした。エアバッグ７０はエアバッグ本体７０ａとそれを駆動（展開）する駆動回路７０ｂからなり、ステアリングホイールに配置される。駆動回路７０ｂは、内蔵した加速度センサの出力に応じてスクイブに点火信号を出力し、エアバッグ本体７０ａを展開させる。尚、Ｓ２０８で否定されるときは以降の処理をスキップする。

図５フロー・チャートに従って説明すると、Ｓ２００からＳ２０４まで第１実施例の図２フロー・チャートのＳ１０からＳ１４と同様の処理を行ってＳ２０６に進み、車両１００と物体１０２の相対速度からエアバッグ７０の作動の有無を予測する。

次いでＳ２０８で接触の回避が困難と判断されると共に、Ｓ２０６の予測結果からエアバッグ７０の作動が予測されるときはＳ２１０に進み、操舵状態が前記した基準状態となる方向にステアリングホイールを駆動するステアリング駆動制御を実行する。

第３実施例に係る車両の乗員保護装置にあっては、ステアリングホイールに配置されるエアバッグ７０を備えると共に、エアバッグ７０が作動すると予測されるとき、ステアリング駆動制御を実行する如く構成したので、上記した効果に加え、エアバッグ７０の作動と同時にステアリング駆動制御を実行することで、車両１００の接触時の安全性を一層向上させることができる。

尚、Ｓ２０６の処理において、相対速度に代え、図３で説明したラップ量１０４からエアバッグの作動を予測しても良い。さらには、障害物の種類、具体的には撮影装置４０を介して得た画像を用いて種類、例えば乗用車か大型車か、大きい/固い道路構造物から予測しても良い。さらには、エアバッグ７０の駆動回路７０ｂを走行制御部２６に接続し、点火信号を入力してエアバッグ７０の作動を予測するようにしても良い。

上記の如く、第１実施例に係る乗員保護装置にあっては、車両（自車）１００の周囲に存在する物体１０２を検出する物体検出手段（撮影装置４０、レーダ装置４２、走行制御部２６、Ｓ１０）と、前記車両の運動状態を検出する運動状態検出手段（ヨーレートセンサ５０、走行制御部２６，Ｓ１２）と、前記車両のステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出手段（操舵角センサ４６、走行制御部２６）と、前記検出された運動状態に基づいて前記検出された物体との接触の可能性を判断し、接触の回避が困難と判断される場合、前記検出された操舵角が、前記車両の直進時の操舵角を中心としてその左右に広がる所定の角度範囲からなる基準角度範囲にあるか否か判断する操舵角判断手段（Ｓ１４，Ｓ１６，Ｓ１８，Ｓ２２）と、前記検出された操舵角が前記基準角度範囲にないと判断されるとき、前記操舵角が前記基準角度範囲となるように前記ステアリングホイールを駆動するステアリング駆動制御を実行するステアリング駆動制御実行手段（Ｓ２０，Ｓ２４）とを備える如く構成した。

第２実施例に係る乗員保護装置にあっては、車両（自車）１００の周囲に存在する物体１０２を検出する物体検出手段（撮影装置４０、レーダ装置４２、走行制御部２６、Ｓ１００）と、前記車両の運動状態を検出する運動状態検出手段（ヨーレートセンサ５０、走行制御部２６，Ｓ１０２）と、前記車両のステアリングホイールを操舵するドライバの操舵状態を検出する操舵状態検出手段（第２の撮影装置６０、走行制御部２６，Ｓ１０６）と、前記検出された運動状態に基づいて前記検出された物体との接触の可能性を判断し、接触の回避が困難と判断される場合、前記検出されたドライバの操舵状態からドライバの腕が前記ステアリングホイールに対して基準状態にあるか否か判断する操舵状態判断手段（Ｓ１０４，Ｓ１０８，Ｓ１１０）と、ドライバの腕が前記基準状態にないと判断されるとき、前記基準状態となるように前記ステアリングホイールを駆動するステアリング駆動制御を実行するステアリング駆動制御実行手段（Ｓ１１２）とを備える如く構成した。

第３実施例に係る車両の乗員保護装置にあっては、前記ステアリングホイールに配置されるエアバッグ７０を備えると共に、前記ステアリング駆動制御実行手段は、前記エアバッグが作動すると予測されるとき、前記ステアリング駆動制御を実行（Ｓ２０８からＳ２１０）する如く構成した。

尚、上記において、ステアリングシャフトをラック・ピニオン機構を介して前輪（駆動輪）に機械的に連結すると共に、そのラック上にＥＰＳアクチュエータ（電動機）２２を配置して操舵をアシストするようにしたが、ステアリングシャフトと前輪との機械的な連結を断ったステア・バイ・ワイヤシステムとしても良い。

この発明の第１実施例に係る車両の乗員保護装置を全体的に示す概略図である。 図１に示す装置の動作である接触回避支援動作を示すフロー・チャートである。 図２フロー・チャートの接触可能性の判断処理を説明する、車両（自車）と物体との位置関係を示す説明図である。 この発明の第２実施例に係る車両の乗員保護装置の動作を示す、図２と同様のフロー・チャートである。 この発明の第３実施例に係る車両の乗員保護装置の動作を示す、図２と同様のフロー・チャートである。

符号の説明

１０ 車両の乗員保護装置、１６ 制御装置、２０ ブレーキアクチュエータ、２２ ＥＰＳアクチュエータ、２４ 警報装置、２６ 走行制御部、３４ ブレーキ制御部、３６ ＥＰＳ制御部、４０ 撮影装置、４２ レーダ装置、４４ 操舵トルクセンサ、４６操舵角センサ、５０ ヨーレートセンサ、５２ 車速センサ、６０ 第２の撮影装置、７０ エアバッグ、７０ａ エアバッグ本体、７０ｂ 駆動回路、１００ 車両（自車）、１０２ 物体（障害物）

Claims (3)

1. 車両の周囲に存在する物体を検出する物体検出手段と、前記車両の運動状態を検出する運動状態検出手段と、前記車両のステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出手段と、前記検出された運動状態に基づいて前記検出された物体との接触の可能性を判断し、接触の回避が困難と判断される場合、前記検出された操舵角が、前記車両の直進時の操舵角を中心としてその左右に広がる所定の角度範囲からなる基準角度範囲にあるか否か判断する操舵角判断手段と、前記検出された操舵角が前記基準角度範囲にないと判断されるとき、前記操舵角が前記基準角度範囲となるように前記ステアリングホイールを駆動するステアリング駆動制御を実行するステアリング駆動制御実行手段とを備えたことを特徴とする車両の乗員保護装置。
2. 車両の周囲に存在する物体を検出する物体検出手段と、前記車両の運動状態を検出する運動状態検出手段と、前記車両のステアリングホイールを操舵するドライバの操舵状態を検出する操舵状態検出手段と、前記検出された運動状態に基づいて前記検出された物体との接触の可能性を判断し、接触の回避が困難と判断される場合、前記検出されたドライバの操舵状態からドライバの腕が前記ステアリングホイールに対して基準状態にあるか否か判断する操舵状態判断手段と、ドライバの腕が前記基準状態にないと判断されるとき、前記基準状態となるように前記ステアリングホイールを駆動するステアリング駆動制御を実行するステアリング駆動制御実行手段とを備えたことを特徴とする車両の乗員保護装置。
3. 前記ステアリングホイールに配置されるエアバッグを備えると共に、前記ステアリング駆動制御実行手段は、前記エアバッグが作動すると予測されるとき、前記ステアリング駆動制御を実行することを特徴とする請求項１または２記載の車両の乗員保護装置。

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