JP2009012701A

JP2009012701A - 車両の走行制御装置

Info

Publication number: JP2009012701A
Application number: JP2007179403A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Ishikawa; 賢市石川
Original assignee: UD Trucks Corp
Current assignee: UD Trucks Corp
Priority date: 2007-07-09
Filing date: 2007-07-09
Publication date: 2009-01-22
Anticipated expiration: 2027-07-09
Also published as: JP5007167B2

Abstract

【課題】衝突を軽減する自動制動機能を車間距離の最小検知距離以下の領域へ拡大しえるようにする。
【解決手段】前方車との車間距離が計測可能な最小検知距離を設定する手段(図２のＳ１)、前方車との相対速度から運転者の操作によって前方車との衝突を回避しえる限界距離として衝突判断距離を設定する手段（図２のＳ２〜Ｓ４）、衝突判断距離≧最小検知距離か否かを判定する手段（図２のＳ５）、衝突判断距離≧最小検知距離のときは前方車との車間距離が衝突判断距離以下になると指示減速度１を発生させるべく自動的に制動を掛ける手段（図２のＳ６〜Ｓ８）、衝突判断距離≧最小検知距離でないときは前方車との車間距離が最小検知距離以下になるとそのときの指示減速度２を発生させるべく自動的に制動を掛ける手段（図２のＳ９〜Ｓ１１）、を備える。
【選択図】図２

Description

この発明は、車両の走行制御装置に関する。特に車両同士の衝突を軽減するための制動制御システムに関する。

車両同士の衝突を軽減するための制動制御システムとして、自車と前方車との相対関係を検出する手段（測離センサ）、その検出信号に基づいて運転者の制動操作によって前方車との衝突を回避しえるか否かを判定する手段、この判定が回避不能の場合に制動を自動的に掛ける手段、を備えるものが開示される（特許文献１）。

運転者の制動操作によって前方車との衝突を回避しえるか否かを判定する手段においては、前方車との衝突を回避するときに運転者が発生させると想定される減速度と自車速の変化量とから、制動操作によって前方車との衝突を回避しえる限界距離である衝突判断距離（制動回避限界距離）が演算され、前方車までの距離（測離センサの計測値）が衝突判断距離以下になると前方車との衝突を回避できないものと判定される。
特開２００３−１８２５４４号

このような制御システムにおいて、測離センサは、車両への搭載位置との関係もあり、前方車までの距離を検知しえる最小検知距離が生じる。最小検知距離は、前方車までの距離が、それ以下になると、路面を前方車と誤認したり、前方車が測定（検知）範囲から外れたりしやすく、正しく計測しえなくなる、限界距離を意味する。そのため、衝突判断距離が最小検知距離を下回る領域については、運転者の操作によって前方車との衝突を回避しえるか否かの判定が行えず、システムの機能（自動的に制動を掛けることにより前方車との衝突を軽減する）を確保できない、という不具合が考えられる。

この発明は、このような不具合に着目してなされたものであり、衝突判断距離が最小検知距離を下回る領域においても、システムの機能を確保しえるようにするための手段の提供を目的とする。

第１の発明は、車両の走行制御装置において、前方車との車間距離および相対速度を計測する手段と、前記計測手段によって車間距離が計測可能な最小検知距離を設定する手段と、前記相対速度から運転者の操作によって前方車との衝突を回避しえる限界距離として衝突判断距離を設定する手段と、前記衝突判断距離と前記最小検知距離との比較に基づいて衝突判断距離≧最小検知距離か否かを判定する手段と、この判定結果に基づいて衝突判断距離≧最小検知距離のときは指示減速度１を設定すると共に前記車間距離が衝突判断距離以下になると指示減速度１を発生させるべく自動的に制動を掛ける手段、同じく判定結果に基づいて衝突判断距離≧最小検知距離でないときは前記相対速度に応じた指示減速度２を演算すると共に前記車間距離が最小検知距離以下になるとそのときの指示減速度２を発生させるべく自動的に制動を掛ける手段と、を備えることを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明に係る車両の走行制御装置において、前記指示減速度２は、前記相対速度と車両のブレーキ装置が出せる最大減速度と前記指示減速度１とから演算されることを特徴とする。

第３の発明は、第１の発明または第２の発明に係る車両の走行制御装置において、前記衝突判断距離を設定する手段は、制動によって前方車との衝突を回避しえる限界距離として、前記相対速度と運転者の操作によって車両が出せる最大減速度とから制動回避限界距離を演算する手段と、操舵によって前方車との衝突を回避しえる限界距離として衝突を回避する操舵に要する時間と前記相対速度とから操舵回避限界距離を演算する手段と、これら演算値の小さい方の値を衝突判断距離として選択的に設定する手段と、を備えたことを特徴とする。

第４の発明は、第１の発明〜第３の発明の何れか１つに係る車両の走行制御装置において、衝突判断距離≧最小検知距離のときは衝突判断距離に基づいて後続車に対する警報を発生すべき距離を設定すると共に前記計測手段による前方車との車間距離がその警報を発生すべき距離以下になると後続車に対する警報を発生する手段と、衝突判断距離≧最小検知距離でないときは最小検知距離に基づいて後続車に対する警報を発生すべき距離を設定すると共に前記計測手段による前方車との車間距離がその警報を発生すべき距離以下になると後続車に対する警報を発生する手段と、を備えることを特徴とする。

第１の発明においては、前方車との相対速度から運転者の操作によって前方車との衝突を回避しえる限界距離として衝突判断距離が設定され、衝突判断距離と最小検知距離との比較に基づいて衝突判断距離≧最小検知距離か否かの判定が行われる。衝突判断距離≧最小検知距離のときは、前方車との車間距離が衝突判断距離以下になると、自動的に制動が掛かり、自車は指示減速度１（設定値）をもって減速する。衝突判断距離≧最小検知距離でないときは、前方車との車間距離が最小検知距離以下になると、自動的に制動が掛かり、自車は指示減速度２（演算値）をもって減速する。つまり、衝突判断距離が最小検知距離を下回る領域においても、システムの機能が確保され、自動的に掛かる制動により指示減速度２をもって減速させるため、自車と前方車との衝突を軽減させることができる。

第２の発明においては、衝突判断距離≧最小検知距離でないときは、前方車との相対速度に応じて指示減速度２が演算され、前方車との車間距離が最小検知距離以下になると、その時点の指示減速度２（演算値）を発生させるべく制動が自動的に掛かる。このため、自車は、前方車との車間距離が最小検知距離以下になる際の、前方車との相対速度に応じた適度の指示減速度２をもって減速することなる。

第３の発明においては、操舵回避限界距離と制動回避限界距離との小さい方が衝突判断距離として設定されるので、運転者の回避操作に先立ち、制動力を発生させることがなく、運転者の回避操作と干渉しない、適確なタイミングで制動が自動的に掛かり、自車と前方車との衝突を軽減させることができる。

第４の発明においては、自車と前方車との相対関係（衝突の危険度）を後続車の運転者に対して警報することができる。

図に基づいて、この発明の実施形態を説明する。

図１は、車両の走行制御装置の構成を示す概要図であり、前方車との車間距離および相対速度を計測する手段１１を備える。前方車との車間距離および相対速度を計測する手段１１については、ミリ波レーダ装置が用いられ、ミリ波を送信してその反射波が到達するまでの時間から車間距離を演算する。また、車間距離の単位時間あたりの変化量（前回の計測値と今回の計測値との差）を相対速度として演算する。

１０は制御ユニット（衝突被害軽減装置）であり、ブレーキ装置１５のほか、運転室のブザー１６、車体後部のストップランプ１７、を後述のように制御する。運転室のブザー１６は、自車の運転者に対して前方車との相対関係（接近状態）を警報する手段を構成する。車体後部のストップランプ１７は、後続車の運転者に対して自車と前方車との相対関係（接近状態）を警報する手段として兼用される。なお、前方車との相対速度については、自車速の計測値（車速センサ１９の検出値）と車間距離の計測値とから求めることも考えられる。

制御ユニット１０は、ミリ波レーダ装置１１によって前方車との車間距離が計測可能な最小検知距離を設定する手段(図２のＳ１)、前方車との相対速度から運転者の操作によって前方車との衝突を回避しえる限界距離として衝突判断距離を設定する手段（図２のＳ２〜Ｓ４）、衝突判断距離と最小検知距離との比較に基づいて衝突判断距離≧最小検知距離か否かを判定する手段（図２のＳ５）、この判定結果に基づいて衝突判断距離≧最小検知距離のときは指示減速度１を設定すると共に前記の前方車との車間距離が衝突判断距離以下になると指示減速度１を発生させるべく自動的に制動を掛ける手段（図２のＳ６〜Ｓ８）、同じく判定結果に基づいて衝突判断距離≧最小検知距離でないときは指示減速度２を演算すると共に前記の前方車との車間距離が最小検知距離以下になるとそのときの指示減速度２を発生させるべく自動的に制動を掛ける手段（図２のＳ９〜Ｓ１１）、を備える。

指示減速度１は、実験結果から最適値に設定される。指示減速度２は、後述のように前方車との相対速度を変数として演算される。

前方車との相対速度から衝突判断距離を設定する手段（図２のＳ２〜Ｓ４）は、制動によって前方車との衝突を回避しえる限界距離として前方車との相対速度と運転者の操作によって車両が出せる最大減速度とから制動回避限界距離を演算する手段（図２のＳ２，Ｓ３）、操舵によって前方車との衝突を回避しえる限界距離として衝突を回避する操舵に要する時間と前方車との相対速度とから操舵回避限界距離を演算する手段（図２のＳ２，Ｓ３）、これら演算値の小さい方の値を衝突判断距離として選択的に設定する手段（図２のＳ４）、から構成される。

図２は、制御ユニットの制御内容を説明するフローチャートであり、エンジンキーのオンにより起動される。Ｓ１においては、制御に必要な定数を設定する。運転者の操舵（ステアリング操作）によって前方車との衝突を回避するのに要する時間（操舵回避時間）、ミリ波レーダ装置１１によって前方車との車間距離が計測（検知）可能な最小検知距離、運転者の制動操作によって車両が出せる最大減速度、指示減速度１、が設定されるのである。

Ｓ２においては、ミリ波レーダ装置１１により計測される前方車との車間距離および相対速度を読み込む。Ｓ３においては、操舵（ステアリング操作）によって前方車との衝突を回避しえる限界距離として、操舵回避限界距離＝操舵回避時間×前方車との相対速度、を演算する。また、制動操作によって前方車との衝突を回避しえる限界距離として、制動回避限界距離＝（前方車との相対速度×前方車との相対速度）／（２×最大減速度）、を演算する。Ｓ４においては、自動的に制動を掛ける距離（衝突判断距離）＝MIN（操舵回避限界距離，制動回避限界距離）、を設定する。

操舵回避限界距離について、図３を参照して説明する。図３において、Ａは自車であり、Ｂは前方車である。L4が操舵回避限界距離であり、自車を操舵して矢印のように移動させるのに要する時間（操舵回避時間）と前方車との相対速度とから、L4＝操舵回避時間×相対速度、として演算される。操舵回避時間は、実験結果から標準値が設定される。

制動回避限界距離について、図４を参照して説明する。図４において、Ａは自車であり、Ｂは先行車（前方車）である。先行車Ｂとの相対関係が図示のような走行状況の場合、制動操作によって自車Ａが先行車Ｂと同じ速度まで減速するために必要な時間Ｔは、V1−α1・Ｔ＝V2から、Ｔ＝(V1−V2）／α1となる。

時間Ｔにおける自車Ａの進行距離L1は、L1＝V1・Ｔ−α1・Ｔ²／２＝（V1²−V2²）／（２・α1）となり、時間Ｔにおける先行車の進行距離L2は、L2＝V2・Ｔ＝V2・(V1−V2）／α1となる。

先行車Ｂとの衝突を回避しえる限界距離L0（制動回避限界距離）は、L0＝L1−L2＝（V1²−V2²）／（２・α1）−V2・(V1−V2）／α1＝（V1−V2）²／（２・α1）となる。V1−V2＝Vr（相対速度）とおくと、L0＝Vr²／（２・α1）となり、制動回避限界距離L0は、（相対速度Vr×相対速度Vr）／（２×α1）、として演算されるのである。α1は自車の最大減速度である。

Ｓ５においては、衝突判断距離≧最小検知距離か否かを判定する。Ｓ５の判定がyesのときは、Ｓ６へ進む一方、Ｓ５の判定がnoのときは、Ｓ９へ進む。

Ｓ６においては、指示減速度１に対応する制動力を設定する。Ｓ７においては、衝突判断距離≧前方車との車間距離か否かを判定する。Ｓ７の判定がyesのときは、Ｓ８へ進む一方、Ｓ７の判定がnoのときは、Ｓ２へリターンする。Ｓ８においては、指示減速度１を発生させるべく自動的に制動を掛けると共に運転室のブザー１６および車体後部のストップランプ１７を作動させる。

Ｓ９においては、指示減速度２＝（前方車との相対速度×前方車との相対速度×指示減速度１）／（２×最小検知距離×最大減速度）に対応する制動力を演算する。Ｓ１０においては、最小検知距離≧前方車との車間距離か否かを判定する。Ｓ１０の判定がyesのときは、Ｓ１１へ進む一方、Ｓ１０の判定がnoのときは、Ｓ２へリターンする。Ｓ１１においては、指示減速度２を発生させるべく自動的に制動を掛けると共に運転室のブザー１６および車体後部のストップランプ１７を作動させる。

このような構成により、前方車との相対速度から運転者の操作によって前方車との衝突を回避しえる限界距離として衝突判断距離が設定され、衝突判断距離と最小検知距離との比較に基づいて衝突判断距離≧最小検知距離か否かの判定が行われる。衝突判断距離≧最小検知距離のときは、前方車との車間距離が衝突判断距離以下になると、自動的に制動が掛かり、自車は指示減速度１（設定値）をもって減速する。衝突判断距離≧最小検知距離でないときは、前方車との車間距離が最小検知距離以下になると、自動的に制動を掛かり、自車は指示減速度２（演算値）をもって減速する。

図５は、衝突判断距離（自動的に制動を掛ける距離）の特性図である。ミリ波レーダ装置１１は、車両への搭載位置との関係もあり、障害物までの距離を検知しえる最小検知距離が生じる。図５において、最小検知距離が設定され、衝突判断距離が最小検知距離を下回る領域において、衝突判断距離（細線）が最小検知距離（太線）に拡大される。つまり、最小検知距離（太線）が衝突判断距離となり、運転者の操作によって前方車との衝突を回避しえるか否かの判定が行えるのである。このため、衝突判断距離が最小検知距離を下回る領域においても、システムの機能が確保され、自動的に掛かる制動により、自車と前方車との衝突を軽減させることができる。

図２において、Ｓ１〜Ｓ４→Ｓ６〜Ｓ８のみの設定（Ｓ５およびＳ９〜Ｓ１１が無い）場合、衝突判断距離は、図７のような特性となり、衝突判断距離が最小検知距離を下回る領域については、運転者の操作によって前方車との衝突を回避しえるか否かの判定が行えず、システムの機能（自動的に制動を掛けることにより前方車との衝突を軽減する）を得られないのである。

図２のＳ５およびＳ９〜Ｓ１１において、衝突判断距離≧最小検知距離でないときは、前方車との相対速度に応じて指示減速度２が演算され、前方車との車間距離が最小検知距離以下になると、その時点の指示減速度２（演算値）を発生させるべく制動が自動的に掛かる。このため、自車は、最小検知距離≧前方車との車間距離となる際の、前方車との相対速度に応じた指示減速度２＝（前方車との相対速度×前方車との相対速度×指示減速度１）／（２×最小検知距離×最大減速度）をもって減速するのである。つまり、指示減速度２は、前方車との相対速度に応じて調整され、最小検知距離≧前方車との車間距離において、自車を過不足なく減速させることができる。

自動的に制動が掛かる距離は、衝突判断距離＝MIN（操舵回避限界距離，制動回避限界距離）に設定されるので、運転者の回避操作に先立ち、制動力を発生させることがなく、適確なタイミングで自動的に制動が掛かり、自車と前方車との衝突を軽減させることができる。衝突判断距離＝MAX（操舵回避限界距離，制動回避限界距離）に設定すると、自動的に掛かる制動が運転者の回避操作と干渉して正常な回避動作が行えない可能性がある。

運転室のブザー１６（自車の運転者に対して前方車との相対関係を警報する手段）および車体後部のストップランプ１７（後続車の運転者に対して自車と前方車との相対関係を警報する手段）は、自動的に掛かる制動と同時に作動するようになっているが、自動的に掛かる制動と異なるタイミングで作動させるように設定しても良い。そのため、図２において、衝突判断距離≧最小検知距離のときは、衝突判断距離に基づいて自車および後続車に対する警報を発生すべき距離を設定すると共に前方車との車間距離がその警報を発生すべき距離以下になると自車および後続車に対する警報を発生する手段、衝突判断距離≧最小検知距離でないときは、最小検知距離に基づいて自車および後続車に対する警報を発生すべき距離を設定すると共に前方車との車間距離がその警報を発生すべき距離以下になると自車および後続車に対する警報を発生する手段、を追加することが考えられる。

図６は走行状況を例示するものであり、これに基づいて制御ユニット１０の制御内容を具体的に説明する。図６において、Ａは自車であり，Ｂは前方車であり、両者は車間距離80mから相対速度20km/hで接近する。操舵回避時間は0.8ｓ、最大減速度は5.88m/s² 指示減速度１は4.9m/s²、最小検知距離は3.3m、と設定される。

車間距離80mの地点（図６の上側）においては、操舵回避限界距離＝操舵回避時間×相対速度＝0.8ｓ×20km/h＝4.4ｍ、制動回避限界距離＝（相対速度×相対速度）／（２×最大減速度）＝（20km/h×20km/h）／（２×5.88m/s²）＝2.6m、衝突判断距離＝MIN（操舵回避限界距離，制動回避限界距離）＝MIN（4.4m，2.6m）＝2.6m、となる。衝突判断距離2.6m＜最小検知距離3.3mとなり、指示減速度２＝（相対速度×相対速度×指示減速度１）／（２×最小検知距離×最大減速度）＝（20km/h×20km/h×4.9m/s²）／（２×3.3m×5.88m/s²）＝3.90m/s²、となる。ここでは、最小検知距離3.3m＜車間距離80mのため、自動的に制動が掛かることはない。

車間距離3.3mの地点（図６の下側）においては、操舵回避限界距離＝操舵回避時間×相対速度＝0.8ｓ×20km/h＝4.4ｍ、制動回避限界距離＝（相対速度×相対速度）／（２×最大減速度）＝（20km/h×20km/h）／（２×5.88m/s²）＝2.6m、衝突判断距離＝MIN（操舵回避限界距離，制動回避限界距離）＝MIN（4.4m，2.6m）＝2.6m、となる。衝突判断距離2.6m＜最小検知距離3.3mとなり、指示減速度２＝（相対速度×相対速度×指示減速度１）／（２×最小検知距離×最大減速度）＝（20km/h×20km/h×4.9m/s²）／（２×3.3m×5.88m/s²）＝3.90m/s²、となる。ここでは、最小検知距離3.3m＝車間距離3.3mのため、自動的に制動が掛かり、自車は3.90m/s²（指示減速度２）をもって減速するのである。

この発明の実施形態に係る制御系の概要図である。同じく制御内容を説明するフローチャートである。同じく操舵回避限界距離の説明図である。同じく制動回避限界距離の説明図である。同じく衝突判断距離の特性図である。同じく制御内容を説明する走行状況図である。別の衝突判断距離の特性図である。

符号の説明

１０制御ユニット
１１ミリ波レーダ装置
１５ブレーキ装置
１６ブザー
１７ストップランプ

Claims

前方車との車間距離および相対速度を計測する手段と、前記計測手段によって車間距離が計測可能な最小検知距離を設定する手段と、前記相対速度から運転者の操作によって前方車との衝突を回避しえる限界距離として衝突判断距離を設定する手段と、前記衝突判断距離と前記最小検知距離との比較に基づいて衝突判断距離≧最小検知距離か否かを判定する手段と、この判定結果に基づいて衝突判断距離≧最小検知距離のときは指示減速度１を設定すると共に前記車間距離が衝突判断距離以下になると指示減速度１を発生させるべく自動的に制動を掛ける手段、同じく判定結果に基づいて衝突判断距離≧最小検知距離でないときは前記相対速度に応じた指示減速度２を演算すると共に前記車間距離が最小検知距離以下になるとそのときの指示減速度２を発生させるべく自動的に制動を掛ける手段と、を備えることを特徴とする車両の走行制御装置。
前記指示減速度２は、前記相対速度と車両のブレーキ装置が出せる最大減速度と前記指示減速度１とから演算されることを特徴とする請求項１に記載の車両の走行制御装置。
前記衝突判断距離を設定する手段は、制動によって前方車との衝突を回避しえる限界距離として、前記相対速度と運転者の操作によって車両が出せる最大減速度とから制動回避限界距離を演算する手段と、操舵によって前方車との衝突を回避しえる限界距離として衝突を回避する操舵に要する時間と前記相対速度とから操舵回避限界距離を演算する手段と、これら演算値の小さい方の値を衝突判断距離として選択的に設定する手段と、を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両の走行制御装置。
衝突判断距離≧最小検知距離のときは衝突判断距離に基づいて後続車に対する警報を発生すべき距離を設定すると共に前記計測手段による前方車との車間距離がその警報を発生すべき距離以下になると後続車に対する警報を発生する手段と、衝突判断距離≧最小検知距離でないときは最小検知距離に基づいて後続車に対する警報を発生すべき距離を設定すると共に前記計測手段による前方車との車間距離がその警報を発生すべき距離以下になると後続車に対する警報を発生する手段と、を備えることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１つに記載の車両の走行制御装置。