JP2009096349A - Vehicle driving support device - Google Patents

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Toshihiro Ishikawa
敏弘 石川
Yasunobu Yonezawa
泰延 米澤
Shoji Uchiumi
将司 内海
Teru Iyoda
輝 伊与田
Hideki Takahashi
英輝 高橋
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Mazda Motor Corp
マツダ株式会社
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high-reliability vehicle driving support device for efficiently avoiding collision with an obstacle. <P>SOLUTION: The obstacle is detected by a camera 2 for detecting an obstacle, and a distance to the obstacle B and a lateral movement amount necessary for the collision avoidance are calculated. A steering avoidance limit and a braking avoidance limit are obtained from maximum deceleration and maximum lateral acceleration calculated based on the above values and by using a tire state sensor 3, a road surface μ sensor 4, a brake stepping amount sensor 10, a steering angle sensor 11, and a yaw rate sensor 12. Start timing of a braking assist and a steering assist is calculated based on the steering avoidance limit and the braking avoidance limit, and an automatic brake actuator 7 and a steering assist actuator 6 are efficiently combined for control. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、制動と操舵とをアシストすることによって、進行方向前方の障害物との衝突を回避する車両用運転支援装置に関する。   The present invention relates to a vehicle driving support device that assists braking and steering to avoid a collision with an obstacle ahead in the traveling direction.
本発明に関し、例えば車速とヨーレートから車両前方の障害物への衝突の危険性を推測し、その危険性があると判断された場合に、ステアリングギア比の調整や旋回時の左右のブレーキ力の制御を行って、障害物の大きさに応じて旋回の大きさを変化させる走行制御装置が公知である(特許文献1)。
特開2005−254835号公報
With regard to the present invention, for example, the risk of a collision with an obstacle ahead of the vehicle is estimated from the vehicle speed and the yaw rate, and when it is determined that there is a risk, the adjustment of the steering gear ratio and the left and right braking force during turning A travel control device that performs control and changes the magnitude of turning according to the size of an obstacle is known (Patent Document 1).
JP 2005-254835 A
しかしながら、上記走行制御装置では、車速とヨーレートだけで障害物への衝突の可能性を判断しているため、推定精度は十分とはいえないし、車速が高くなれば、旋回の大きさを変化させるだけで衝突を回避するのは難しく、かえって危険を招くおそれもある。   However, since the travel control device determines the possibility of a collision with an obstacle based only on the vehicle speed and the yaw rate, the estimation accuracy is not sufficient. If the vehicle speed increases, the magnitude of the turn is changed. It is difficult to avoid a collision by itself, and it may be dangerous.
そこで、本発明は、障害物との衝突を効率よく回避することができ、信頼性の高い車両用運転支援装置を得ることを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to obtain a highly reliable vehicle driving support device that can efficiently avoid a collision with an obstacle.
上記目的を達成するために、本発明では、車両の最大減速度及び最大横加速度を算出して操舵回避限界及び制動回避限界を求めるとともに、これら操舵回避限界及び制動回避限界に基づいて制動アシストと操舵アシストの開始タイミングを算出するようにした。   In order to achieve the above object, in the present invention, the maximum deceleration and the maximum lateral acceleration of the vehicle are calculated to obtain the steering avoidance limit and the braking avoidance limit, and the braking assist and the braking avoidance limit are determined based on the steering avoidance limit and the braking avoidance limit. The start timing of steering assist was calculated.
具体的には、進路前方の障害物との衝突を回避するための車両用運転支援装置であって、ブレーキ操作をアシストする制動アシストと、ハンドル操作をアシストする操舵アシストとを組み合わせて制御する制御手段と、上記障害物を検出する障害物検出手段と、上記障害物までの距離を算出する距離算出手段と、上記障害物との衝突回避に必要な横移動量を算出する横移動量算出手段と、車両の最大減速度及び最大横加速度を算出する車両性能算出手段と、上記最大減速度、最大横加速度、障害物までの距離、及び横移動量から操舵回避限界及び制動回避限界を求め、これら操舵回避限界及び制動回避限界に基づいて上記制動アシスト及び操舵アシストの開始タイミングを算出するタイミング算出手段と、を備える構成とする。   Specifically, it is a vehicle driving support device for avoiding a collision with an obstacle in front of a course, and is a control that controls a combination of a braking assist for assisting a brake operation and a steering assist for assisting a steering operation. Means, obstacle detection means for detecting the obstacle, distance calculation means for calculating the distance to the obstacle, and lateral movement amount calculation means for calculating the lateral movement amount necessary for avoiding a collision with the obstacle Vehicle performance calculation means for calculating the maximum deceleration and maximum lateral acceleration of the vehicle, and the steering avoidance limit and the braking avoidance limit from the maximum deceleration, maximum lateral acceleration, distance to the obstacle, and lateral movement amount, Timing calculating means for calculating the start timing of the braking assist and steering assist based on the steering avoidance limit and the braking avoidance limit.
この構成によれば、まず、最大減速度及び最大横加速度も含めて障害物への衝突の可能性が判断されるため、精度高く衝突の可能性を判断することができる。そして、これらから操舵回避限界及び制動回避限界を求め、両限界に応じて制動アシスト及び操舵アシストの開始タイミングを算出することで、各アシストの組合せ制御を最適化することができ、衝突を効率よく回避できる。   According to this configuration, first, the possibility of a collision with an obstacle including the maximum deceleration and the maximum lateral acceleration is determined, so the possibility of a collision can be determined with high accuracy. Then, the steering avoidance limit and the braking avoidance limit are obtained from these, and the brake assist and the steering assist start timing are calculated according to both limits, so that the combination control of each assist can be optimized, and the collision can be efficiently performed. Can be avoided.
より具体的には、上記タイミング算出手段は、障害物との衝突を回避する制御を開始する時の車両の走行状態に基づいて開始タイミングを算出するようにするのが好ましい。   More specifically, it is preferable that the timing calculation means calculates the start timing based on the running state of the vehicle when the control for avoiding the collision with the obstacle is started.
そうすることで、車両が障害物に近づく適切なタイミングで、操舵回避限界や制動回避限界、開始タイミングの算出処理が実行されるため、安定した高精度な衝突回避が可能になる。   By doing so, the calculation processing of the steering avoidance limit, the braking avoidance limit, and the start timing is executed at an appropriate timing when the vehicle approaches the obstacle, so that stable and highly accurate collision avoidance is possible.
上記制動アシスト及び操舵アシストの少なくとも1つの制御ゲインは、例えば、タイヤの状態や、障害物までの距離又は障害物に衝突するまでの時間、路面の状態、運転者の運転技量に応じて変更されるようにすれば、より精度高く衝突回避させることができる。   The control gain of at least one of the braking assist and the steering assist is changed according to, for example, the state of the tire, the distance to the obstacle or the time until the vehicle collides with the obstacle, the road surface condition, and the driving skill of the driver. By doing so, collision can be avoided with higher accuracy.
また、車両の最大減速度及び最大横加速度は走行中の様々な条件によって変化するが、これら最大減速度及び最大横加速度を、通常走行中のブレーキ特性及び操舵特性に基づいて学習補正させることで、常に実情に即した最大減速度及び最大横加速度を算出することができ、精度が向上する。   Also, the maximum deceleration and maximum lateral acceleration of the vehicle vary depending on various conditions during traveling.The maximum deceleration and maximum lateral acceleration can be learned and corrected based on the braking characteristics and steering characteristics during normal traveling. Therefore, the maximum deceleration and the maximum lateral acceleration that are always in accordance with the actual situation can be calculated, and the accuracy is improved.
上記制動アシストと操舵アシストとの割合を、操舵回避限界及び制動回避限界に応じて変更すれば、効率よく衝突回避させることができ、実質的に衝突までの距離を短縮することができる。   If the ratio between the braking assist and the steering assist is changed according to the steering avoidance limit and the braking avoidance limit, it is possible to efficiently avoid the collision and to substantially reduce the distance to the collision.
以上説明したように、本発明によれば、精度高く障害物との衝突を回避することができ、信頼性の高い車両用運転支援装置を提供することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to avoid a collision with an obstacle with high accuracy and to provide a highly reliable driving support device for a vehicle.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that the following description of the preferred embodiment is merely illustrative in nature, and is not intended to limit the present invention, its application, or its use.
図1に、本発明の車両用運転支援装置を自動車(車両)Aに適用した一例を示す。そこに示すように、本実施形態における車両用運転支援装置は、自動車Aの車速を計測する車速センサ1や、進路前方に存在する障害物Bを検出する障害物検出用カメラ2の他、例えばカメラと画像解析装置とで構成されていて、タイヤの状態、具体的にはタイヤ表面の摩耗の程度を検出するタイヤ状態検出センサ3や、路面の滑り摩擦係数を検出する路面μセンサ4などの入力装置と、例えば、運転席前方のフロントウインドガラスに警報表示を投影するヘッドアップディスプレイ(HUD)や警告音を発する警報ブザーなどからなる警報装置5や操舵アシストアクチュエータ6、自動ブレーキアクチュエータ7などの出力装置と、上記入力装置から入力される各種情報を処理して上記出力装置を制御するコントロールユニット8とを備えている。   FIG. 1 shows an example in which the vehicle driving support apparatus of the present invention is applied to an automobile (vehicle) A. As shown there, the vehicle driving support apparatus according to the present embodiment includes, for example, a vehicle speed sensor 1 that measures the vehicle speed of the automobile A and an obstacle detection camera 2 that detects an obstacle B that exists in front of the course. It is composed of a camera and an image analysis device, such as a tire condition detection sensor 3 that detects the tire condition, specifically the degree of wear on the tire surface, and a road surface μ sensor 4 that detects a sliding friction coefficient of the road surface. For example, an alarm device 5 including a head-up display (HUD) that projects an alarm display on the front windshield in front of the driver's seat, an alarm buzzer that emits an alarm sound, a steering assist actuator 6, an automatic brake actuator 7, etc. An output device; and a control unit 8 that processes various information input from the input device and controls the output device. There.
ここで、操舵アシストアクチュエータ6は、ハンドルS(ステアリングホイール)と、このハンドルSで操舵される車輪との間に介設されていて、コントロールユニット8から出力される制御信号である操舵ゲイン値(制御ゲイン)に基づいて車輪の舵角の大きさを変更する(操舵アシスト)。   Here, the steering assist actuator 6 is interposed between a handle S (steering wheel) and a wheel steered by the handle S, and a steering gain value (a control signal output from the control unit 8) ( The wheel steering angle is changed based on the control gain (steering assist).
一方、自動ブレーキアクチュエータ7は、コントロールユニット8から出力される制御信号であるブレーキゲイン値(制御ゲイン)に基づいてその制動の強さを変更するとともに、強制的にブレーキを操作して制動させる自動制御を実行する(制動アシスト)。   On the other hand, the automatic brake actuator 7 changes the braking strength based on a brake gain value (control gain) that is a control signal output from the control unit 8, and also automatically operates the brake for braking. Control is executed (braking assist).
本実施形態の車両用運転支援装置では、自動車Aが障害物Bに近づいて、これを回避する制御(回避アシスト)が開始すると、コントロールユニット8によってこの操舵アシストアクチュエータ6及び自動ブレーキアクチュエータ7が適宜組み合わされて制御される。   In the vehicle driving support device of this embodiment, when the vehicle A approaches the obstacle B and the control (avoidance assist) for avoiding the obstacle B is started, the steering assist actuator 6 and the automatic brake actuator 7 are appropriately set by the control unit 8. Combined and controlled.
すなわち、コントロールユニット8は、CPUやメモリ等の電子部材で構成された車両用運転支援装置の主体をなす装置であり、本実施形態では自動車Aを制御する公知のECU(電子制御ユニット)9と一体に構成されている。ECU9には、図2に示すように、先の入力装置以外にもブレーキの踏み量を検出するブレーキ踏み量センサ10や、ハンドルSの舵角を検出する舵角センサ11、車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサ12が含まれており、ECU9はまた、入力装置として車両用運転支援装置の一部を構成している。   That is, the control unit 8 is a device that is the main component of a vehicle driving support device that is configured by an electronic member such as a CPU and a memory. In this embodiment, the control unit 8 is a known ECU (electronic control unit) 9 that controls the automobile A. It is constructed integrally. As shown in FIG. 2, the ECU 9 detects a brake pedal stroke sensor 10 that detects the brake pedal stroke, a steering angle sensor 11 that detects the steering angle of the steering wheel S, and a yaw rate of the vehicle. The ECU 9 also constitutes a part of a vehicle driving support device as an input device.
図2はそのコントロールユニット8の構成を示したものであり、コントロールユニット8には、横移動量算出部81や、障害物間距離算出部82、ブレーキ能力データベース83、最大減速度算出部84、最大減速度補正量算出部85、最大横加速度算出部86、最大横加速度補正量算出部87、制動回避限界算出部88、操舵回避限界算出部89、開始タイミング算出部90、操舵ゲイン算出部91、ブレーキゲイン算出部92などの各種プログラム、データベースが実装されている。   FIG. 2 shows the configuration of the control unit 8. The control unit 8 includes a lateral movement amount calculation unit 81, an obstacle distance calculation unit 82, a brake capability database 83, a maximum deceleration calculation unit 84, Maximum deceleration correction amount calculation unit 85, maximum lateral acceleration calculation unit 86, maximum lateral acceleration correction amount calculation unit 87, braking avoidance limit calculation unit 88, steering avoidance limit calculation unit 89, start timing calculation unit 90, steering gain calculation unit 91 Various programs such as a brake gain calculation unit 92 and a database are installed.
横移動量算出部81は、障害物検出用カメラ2から入力される画像情報に基づいて、ハンドル操作で障害物Bをかわす場合に、進行方向に対して直交する横方向に自車両Aが移動して前方の障害物Bを回避するための横移動量(必要横移動量)を算出し、その結果を操舵回避限界算出部89に出力する。   Based on the image information input from the obstacle detection camera 2, the lateral movement amount calculation unit 81 moves the host vehicle A in the lateral direction perpendicular to the traveling direction when the obstacle B is dodged by a handle operation. Then, a lateral movement amount (necessary lateral movement amount) for avoiding the front obstacle B is calculated, and the result is output to the steering avoidance limit calculation unit 89.
障害物間距離算出部82は、障害物検出用カメラ2から入力される画像情報に基づいて、自車両Aから前方の障害物Bまでの距離を算出するとともに、その距離が所定の範囲内にあるか否かの判定を行い、それらの結果を開始タイミング算出部90に出力する。   The obstacle distance calculation unit 82 calculates the distance from the host vehicle A to the obstacle B ahead based on the image information input from the obstacle detection camera 2, and the distance is within a predetermined range. It is determined whether or not there is, and the results are output to the start timing calculation unit 90.
ブレーキ能力データベース83には、自動車Aに搭載されているブレーキシステムのブレーキ能力を表したマップデータが記憶されていて、そのマップデータを最大減速度算出部84に出力する。   The brake capacity database 83 stores map data representing the brake capacity of the brake system mounted on the automobile A, and outputs the map data to the maximum deceleration calculation unit 84.
最大減速度算出部84は、そのマップデータや、タイヤの状態、路面の滑り摩擦係数などを用いて自動車Aの現在発揮し得る最大減速度を算出し、その結果を制動回避限界算出部88に出力する。   The maximum deceleration calculation unit 84 calculates the maximum deceleration that the vehicle A can currently exhibit using the map data, the tire condition, the sliding friction coefficient of the road surface, and the like, and the result is sent to the braking avoidance limit calculation unit 88. Output.
最大減速度補正量算出部85は、最大減速度算出部84の学習機能を補完していて、自動車Aが通常の運転走行を行っている場合に、ブレーキの踏み量と、その踏み量に対する車速とを定期的に比較し、従前の両者の関係に対して変化があれば、その変化から最大減速度の補正量を算出して最大減速度算出部84に出力し、常に実情に応じた最大減速度が算出できるように構成されている。   The maximum deceleration correction amount calculation unit 85 supplements the learning function of the maximum deceleration calculation unit 84, and when the automobile A is driving normally, the brake depression amount and the vehicle speed relative to the depression amount Are periodically compared, and if there is a change in the relationship between the two, the maximum deceleration correction amount is calculated from the change and output to the maximum deceleration calculation unit 84, and always the maximum according to the actual situation It is configured so that the deceleration can be calculated.
最大横加速度算出部86は、自動車Aの最大横加速度を表すマップデータを記憶しており、そのマップデータや、車速、タイヤの状態、路面の滑り摩擦係数などを用いて自動車Aの現在発揮し得る最大横加速度を算出し、その結果を操舵回避限界算出部89に出力する。   The maximum lateral acceleration calculation unit 86 stores map data representing the maximum lateral acceleration of the car A, and presents the car A currently using the map data, the vehicle speed, the tire condition, the sliding friction coefficient of the road surface, and the like. The maximum lateral acceleration to be obtained is calculated, and the result is output to the steering avoidance limit calculation unit 89.
最大横加速度補正量算出部87は、最大横加速度算出部86の学習機能を補完していて、自動車Aが通常の運転走行を行っている場合に、舵角やその舵角に対する回転角速度を定期的に比較し、従前の両者の関係に対して変化があればその変化から最大横加速度の補正量を算出して最大横加速度算出部86に出力し、常に実情に応じた最大横加速度が算出できるように構成されている。   The maximum lateral acceleration correction amount calculation unit 87 complements the learning function of the maximum lateral acceleration calculation unit 86, and when the automobile A is driving normally, the steering angle and the rotational angular velocity with respect to the steering angle are periodically set. If there is a change in the relationship between the two, the correction amount of the maximum lateral acceleration is calculated from the change and output to the maximum lateral acceleration calculation unit 86, and the maximum lateral acceleration according to the actual situation is always calculated. It is configured to be able to.
制動回避限界算出部88は、最大減速度と車速から、ブレーキが作動して自動車Aが停止するまでに最低限必要な自車両Aから障害物Bまでの距離(制動回避限界)を算出し、その結果を開始タイミング算出部90に出力する。   The braking avoidance limit calculation unit 88 calculates a minimum distance (braking avoidance limit) from the own vehicle A to the obstacle B, which is necessary until the brake is activated and the vehicle A stops, from the maximum deceleration and the vehicle speed. The result is output to the start timing calculation unit 90.
操舵回避限界算出部89は、最大横加速度と車速と必要横移動量から、その必要横移動量の移動を行うために最低限必要な自車両Aから障害物Bまでの距離(操舵回避限界)を算出し、その結果を開始タイミング算出部90に出力する。   The steering avoidance limit calculation unit 89 determines the minimum distance from the own vehicle A to the obstacle B (steering avoidance limit) required to move the required lateral movement amount from the maximum lateral acceleration, the vehicle speed, and the necessary lateral movement amount. And the result is output to the start timing calculation unit 90.
開始タイミング算出部90は、その詳細については後述するが、自動車Aが障害物Bに近づいて回避アシストを開始する時に、最適な制御が実行できるように、車速や制動回避限界及び操舵回避限界から制動アシスト及び操舵アシストの開始タイミングを算出し、その結果に基づいて警報装置5や操舵ゲイン算出部91、ブレーキゲイン算出部92に出力する。   Although the details will be described later, the start timing calculation unit 90 determines the vehicle speed, the braking avoidance limit, and the steering avoidance limit so that optimal control can be executed when the vehicle A approaches the obstacle B and starts avoidance assist. The start timing of braking assist and steering assist is calculated, and output to the alarm device 5, the steering gain calculating unit 91, and the brake gain calculating unit 92 based on the results.
操舵ゲイン算出部91は、開始タイミング算出部90からの出力に基づいて操舵ゲイン値を算出し、算出した操舵ゲイン値を操舵アシストアクチュエータ6に出力する。一方、ブレーキゲイン算出部92は、開始タイミング算出部90からの出力に基づいてブレーキゲイン値を算出し、算出したブレーキゲイン値を自動ブレーキアクチュエータ7に出力する。   The steering gain calculation unit 91 calculates a steering gain value based on the output from the start timing calculation unit 90, and outputs the calculated steering gain value to the steering assist actuator 6. On the other hand, the brake gain calculation unit 92 calculates a brake gain value based on the output from the start timing calculation unit 90, and outputs the calculated brake gain value to the automatic brake actuator 7.
尚、上記構成のうち本実施形態では、主として、操舵ゲイン算出部91、ブレーキゲイン算出部92が制御手段を構成し、障害物検出用カメラ2が障害物検出手段を構成し、障害物間距離算出部82が距離算出手段を構成し、横移動量算出部81が横移動量算出手段を構成し、ブレーキ能力データベース83や最大減速度算出部84、最大減速度補正量算出部85、最大横加速度算出部86、最大横加速度補正量算出部87が車両性能算出手段を構成し、制動回避限界算出部88や操舵回避限界算出部89、開始タイミング算出部90がタイミング算出手段を構成している。   In the present embodiment, the steering gain calculation unit 91 and the brake gain calculation unit 92 mainly constitute control means, the obstacle detection camera 2 constitutes obstacle detection means, and the distance between obstacles in this embodiment. The calculation unit 82 constitutes a distance calculation unit, the lateral movement amount calculation unit 81 constitutes a lateral movement amount calculation unit, a brake capability database 83, a maximum deceleration calculation unit 84, a maximum deceleration correction amount calculation unit 85, a maximum lateral displacement The acceleration calculation unit 86 and the maximum lateral acceleration correction amount calculation unit 87 constitute a vehicle performance calculation unit, and the braking avoidance limit calculation unit 88, the steering avoidance limit calculation unit 89, and the start timing calculation unit 90 constitute a timing calculation unit. .
次に、上記構成の車両用運転支援装置による制御の流れについて、図3のフローチャートを参照しながら説明する。   Next, the flow of control by the vehicle driving support apparatus having the above configuration will be described with reference to the flowchart of FIG.
まず最初に、自動車Aが走行を開始して本装置が作動すると、車速センサ1や障害物検出用カメラ2等の各入力装置からコントロールユニット8に各種データが入力されるようになる(ステップS1)。   First, when the automobile A starts running and this apparatus operates, various data are input to the control unit 8 from each input device such as the vehicle speed sensor 1 and the obstacle detection camera 2 (step S1). ).
そうなると、通常の運転走行時には、定期的に学習補正の実行の可否判定が行われ(ステップS2)、学習補正が実行される場合には、コントロールユニット8の最大減速度補正量算出部85と最大横加速度補正量算出部87とによって最大減速度と最大横加速度の各補正量を算出する処理が行われる(ステップS3a、S3b)。   Then, during normal driving, whether or not learning correction can be performed is periodically determined (step S2). When learning correction is performed, the maximum deceleration correction amount calculation unit 85 of the control unit 8 and the maximum The lateral acceleration correction amount calculation unit 87 performs a process of calculating the maximum deceleration and the maximum lateral acceleration correction amounts (steps S3a and S3b).
例えば、図4はその最大減速度の補正量算出処理の概念図であるが、図中黒丸印で示した通常の運転時におけるブレーキの踏み量と減速度との関係からブレーキ能力の変化を検出し、その変化の程度から白丸印で示した最大減速度の補正量を算出するようになっている。   For example, FIG. 4 is a conceptual diagram of the maximum deceleration correction amount calculation process, and detects a change in braking capacity from the relationship between the brake stepping amount and deceleration during normal driving indicated by a black circle in the figure. The maximum deceleration correction amount indicated by the white circle is calculated from the degree of the change.
そして、自動車Aが前方の障害物Bに近づいて、障害物間距離算出部82によってその障害物Bまでの距離が所定の範囲内にあると判定されると(ステップS4)、回避アシストの一連の処理が開始される(ステップS5)。   When the vehicle A approaches the obstacle B ahead and the distance calculation unit 82 determines that the distance to the obstacle B is within a predetermined range (step S4), a series of avoidance assists. Is started (step S5).
回避アシストが開始されると、まず、開始タイミング算出部90の指示により警報装置5が作動して、運転者に対しHUDや警報ブザーにより障害物Bに接近していることが警報される(ステップS6)。   When the avoidance assist is started, first, the alarm device 5 is actuated by an instruction from the start timing calculation unit 90, and the driver is warned that the vehicle is approaching the obstacle B by HUD or an alarm buzzer (step). S6).
一方、コントロールユニット8では、最大減速度算出部84によって現在の最大減速度が算出される(ステップS7)。すなわち、回避アシストの制御を開始する時(以下、制御開始時という)のブレーキ能力やタイヤの状態、路面の滑り摩擦係数、補正量に基づいて最大減速度が算出される。   On the other hand, in the control unit 8, the maximum deceleration calculation unit 84 calculates the current maximum deceleration (step S7). That is, the maximum deceleration is calculated based on the braking ability when starting avoidance assist control (hereinafter referred to as control start), the tire condition, the sliding friction coefficient of the road surface, and the correction amount.
続いて、制動回避限界算出部88により最大減速度と制御開始時の車速とに基づいて制動回避限界が算出される(ステップS8)。   Subsequently, the braking avoidance limit calculation unit 88 calculates the braking avoidance limit based on the maximum deceleration and the vehicle speed at the start of control (step S8).
更に、横移動量算出部81によって必要横移動量が算出され(ステップS9)、その必要横移動量と制御開始時の最大横加速度や車速、補正量に基づいて、操舵回避限界算出部89により操舵回避限界が算出される(ステップS10)。   Further, the necessary lateral movement amount is calculated by the lateral movement amount calculating unit 81 (step S9), and the steering avoidance limit calculating unit 89 is based on the necessary lateral movement amount and the maximum lateral acceleration, vehicle speed, and correction amount at the start of control. A steering avoidance limit is calculated (step S10).
尚、これら制動回避限界を算出する処理(ステップS7,S8)と操舵回避限界を算出する処理(ステップS9,S10)は、順序が逆であっても同時並行であってもよい。   Note that the processing for calculating the braking avoidance limit (steps S7 and S8) and the processing for calculating the steering avoidance limit (steps S9 and S10) may be in reverse order or in parallel.
こうして得られる制動回避限界及び操舵回避限界と、制御開始時の車速とに基づいて、開始タイミング算出部90は、制動アシスト及び操舵アシストそれぞれの制御の起点(開始タイミング)となる複数の開始ポイントを算出し(ステップS11)、その開始ポイントに従って制動アシスト及び操舵アシストを効率よく組み合わせた回避制御処理を実行する(ステップS12)。   Based on the braking avoidance limit and the steering avoidance limit obtained in this way, and the vehicle speed at the start of control, the start timing calculation unit 90 determines a plurality of start points that serve as starting points (start timings) for the control of the brake assist and the steering assist. Calculation is performed (step S11), and an avoidance control process in which braking assist and steering assist are efficiently combined is executed according to the start point (step S12).
この回避制御処理については、図5〜図7を参照して詳しく説明する。   This avoidance control process will be described in detail with reference to FIGS.
図5は、その回避制御処理の内容を車速別に例示したものである。一方、図6は、図5における各処理と制動回避限界及び操舵回避限界との関係を例示したものであり、横軸は車速を示し、縦軸は自動車Aから障害物Bまでの間の距離を示している。また図7は、制動アシスト及び操舵アシストの各制御ゲインの経時的変化を示している。図7中、実線が操舵ゲイン値であり、破線がブレーキゲイン値である。   FIG. 5 illustrates the contents of the avoidance control process for each vehicle speed. On the other hand, FIG. 6 illustrates the relationship between each process in FIG. 5 and the braking avoidance limit and the steering avoidance limit. The horizontal axis indicates the vehicle speed, and the vertical axis indicates the distance from the vehicle A to the obstacle B. Is shown. FIG. 7 shows changes with time in each control gain of braking assist and steering assist. In FIG. 7, the solid line is the steering gain value, and the broken line is the brake gain value.
図6に示すように、制動回避限界と操舵回避限界とは交差していて、その交点よりも低い車速(Va)の範囲では操舵回避限界が制動回避限界よりも大きくなっている一方で、その交点よりも高い車速(Vb)の範囲では制動回避限界が操舵回避限界よりも大きくなっている。図5、図7の(a)はこの前者を、(b)はこの後者を示しており、図6にはこれに対応する処理を破線で示してある。尚、図中の白丸印は開始ポイントであり、LA1等はその符号である。   As shown in FIG. 6, the braking avoidance limit and the steering avoidance limit cross each other, and the steering avoidance limit is larger than the braking avoidance limit in the range of the vehicle speed (Va) lower than the intersection. In the range of the vehicle speed (Vb) higher than the intersection, the braking avoidance limit is larger than the steering avoidance limit. 5 and 7A show the former, FIG. 5B shows the latter, and FIG. 6 shows the processing corresponding to this by a broken line. The white circles in the figure are the starting points, and LA1 and the like are the symbols.
図5の(a)に示すように車速が比較的低い場合には、自動車Aが障害物Bに近づいて回避アシストが開始されると(LA1)、先の一連の処理に引き続いて以下の制御処理が実行される。   As shown in FIG. 5A, when the vehicle speed is relatively low, when the vehicle A approaches the obstacle B and avoidance assist is started (LA1), the following control is performed following the previous series of processing. Processing is executed.
すなわち、最初に操舵アシストが開始されて、図7の(a)に示すように、操舵ゲイン値が徐々に大きくなるように制御される。また、操舵アシストに遅れて制動アシストも開始され、本実施形態では強制的に自動車Aに弱い制動力が付与される。   That is, the steering assist is started first, and the steering gain value is controlled to gradually increase as shown in FIG. In addition, a braking assist is also started after the steering assist, and a weak braking force is forcibly applied to the automobile A in the present embodiment.
そして、操舵アシストによりハンドル操作に対する車輪の舵角が徐々に大きくなって自動車Aがより急に旋回するようになり、この間では図5の(a)の想像線T1で示すように運転者のハンドル操作で障害物Bをかわして回避することができる。尚、操舵ゲイン値の変化量は必ずしも一定値とは限らず、詳細は後述するが、タイヤの状態や路面の状態、運転者の技量に応じて変化させることができる。   Then, the steering angle of the wheel with respect to the steering wheel operation gradually increases due to the steering assist, and the automobile A turns more rapidly. During this time, as indicated by an imaginary line T1 in FIG. The obstacle B can be avoided by the operation. Note that the amount of change in the steering gain value is not necessarily a constant value, and can be changed according to the state of the tire, the state of the road surface, and the skill of the driver, as will be described in detail later.
自動車Aが障害物Bに更に近づいて操舵回避限界を超えると(LA2)、図7の(a)に示すように、操舵ゲイン値が徐々に小さくなるように制御されるとともに、ブレーキゲイン値は徐々に大きくなるように制御される。この間では、もはやハンドル操作だけでは障害物Bを回避することはできないが、図5の(a)の想像線T2で示すように、ブレーキ操作との組み合せによって障害物Bの手前で停止することができる。   When the vehicle A gets closer to the obstacle B and exceeds the steering avoidance limit (LA2), the steering gain value is controlled to gradually decrease as shown in FIG. It is controlled to gradually increase. During this time, the obstacle B can no longer be avoided only by operating the steering wheel, but as shown by the imaginary line T2 in FIG. 5A, the obstacle B can be stopped before the obstacle B by a combination with the brake operation. it can.
そして、制動回避限界を超えると(LA3)、衝突回避はできなくなるため、操舵アシストを終了して操舵ゲイン値を初期の状態に戻すとともに急制動を行う。   When the braking avoidance limit is exceeded (LA3), collision avoidance cannot be performed, so that the steering assist is terminated, the steering gain value is returned to the initial state, and sudden braking is performed.
最後にはクラッシュブレーキを作動させ、運転者がハンドル操作しても操舵できないようにして最大減速度を発生させ、これにより衝突時の車速を可能な限り低減させる。   Finally, the crash brake is activated so that the driver cannot steer even if the steering wheel is operated to generate the maximum deceleration, thereby reducing the vehicle speed at the time of the collision as much as possible.
一方、図5の(b)に示すように車速が比較的高い場合には、回避アシストが開始されると(LB1)、先の図5の(a)と同様に操舵アシストが開始され、図7の(b)に示すように、操舵ゲイン値が徐々に大きくなるように制御される。ただし、その変化量は車速が高いために(a)に比べて小さくなっている。また、操舵アシストに遅れて制動アシストも開始され、本実施形態では強制的に自動車Aに弱い制動力が付与される。   On the other hand, when the vehicle speed is relatively high as shown in FIG. 5B, when the avoidance assist is started (LB1), the steering assist is started in the same manner as in FIG. As shown in 7 (b), the steering gain value is controlled to gradually increase. However, the amount of change is smaller than that in (a) because the vehicle speed is high. In addition, a braking assist is also started after the steering assist, and a weak braking force is forcibly applied to the automobile A in the present embodiment.
そして、車速が高い場合には先に制動回避限界を迎えることとなるため、これを超えると(LB2)、操舵ゲインは更に大きく、つまりその変化量が大きくなるように変更される。こうすることで、操舵回避限界手前では図5の(b)の想像線S1で示すように運転者のハンドル操作によって障害物Bをかわして回避することができる。   When the vehicle speed is high, the braking avoidance limit is reached first. Therefore, when this limit is exceeded (LB2), the steering gain is further increased, that is, the amount of change is changed. By doing so, the obstacle B can be avoided and avoided by the driver's steering operation as shown by an imaginary line S1 in FIG. 5B before the steering avoidance limit.
操舵回避限界を超えると(LB3)、例えば、操舵ゲイン値は徐々に小さくしながらブレーキゲイン値は徐々に大きくするなど、制動アシストと操舵アシストとの協調制御が行われる。この間においても例えば、図5の(b)の想像線S2で示すように、運転者のハンドル操作によって障害物Bをかわして回避することができる。   When the steering avoidance limit is exceeded (LB3), for example, the cooperative control of the braking assist and the steering assist is performed such that the steering gain value is gradually decreased and the brake gain value is gradually increased. During this time, for example, as shown by an imaginary line S2 in FIG. 5B, the obstacle B can be avoided by avoiding the driver's steering operation.
そうして、この制動操舵協調制御による回避限界を超えると(LB4)、衝突回避はできなくなるため、操舵アシストを終了して操舵ゲイン値を初期の状態に戻すとともに急制動を行う。   Then, when the avoidance limit by the brake steering cooperative control is exceeded (LB4), the collision avoidance cannot be performed. Therefore, the steering assist is finished, the steering gain value is returned to the initial state, and sudden braking is performed.
最後にはクラッシュブレーキを作動させ、運転者がハンドル操作しても操舵できないようにして最大減速度を発生させ、これにより衝突時の車速を可能な限り低減させる(LB5)。   Finally, the crash brake is actuated so that the driver cannot steer even if the steering wheel is operated to generate the maximum deceleration, thereby reducing the vehicle speed at the time of collision as much as possible (LB5).
操舵アシスト制御の精度を高めて、より確実に障害物Bとの衝突を回避することができるように、上記操舵アシスト制御における操舵回避限界までの操舵ゲイン値(制御ゲイン)は、操舵アシスト制御に影響する各要因に応じて変更させることができる。   The steering gain value (control gain) up to the steering avoidance limit in the above-mentioned steering assist control is used in the steering assist control so that the accuracy of the steering assist control can be improved and the collision with the obstacle B can be avoided more reliably. It can be changed according to each influencing factor.
例えば、図8はその各要因別の操舵ゲイン値の設定を例示したものであり、(a)は、その基準となる上記実施形態におけるLA1からLA2までの操舵ゲイン値を例示しており、障害物Bまでの距離が小さくなるに従って連続的に操舵ゲイン値が大きくなるようになっている。   For example, FIG. 8 illustrates the setting of the steering gain value for each factor, and FIG. 8A illustrates the steering gain values from LA1 to LA2 in the above-described embodiment serving as the reference. The steering gain value continuously increases as the distance to the object B decreases.
(b)は、路面の状態、つまり路面μセンサ4で検出される滑り摩擦係数の変化に応じて操舵ゲイン値を所定量シフトして変更する場合を示している。例えば、路面が湿潤している場合には乾燥している場合よりも滑り易いため、操舵ゲイン値を小さくすることでスリップやスピンなどが発生し難くなる。   (B) shows a case where the steering gain value is shifted and changed by a predetermined amount in accordance with the state of the road surface, that is, the change of the sliding friction coefficient detected by the road surface μ sensor 4. For example, when the road surface is wet, it is more slippery than when it is dry, so slipping or spinning is less likely to occur by reducing the steering gain value.
(c)は、タイヤの状態、つまりタイヤ状態検出センサ3で検出されるタイヤ表面の摩耗の程度に応じて操舵ゲイン値を所定量シフトして変更する場合である。例えば、タイヤ表面の摩耗の程度が大きくて滑り易い場合には操舵ゲイン値を小さくすればよい。   (C) is a case where the steering gain value is shifted and changed by a predetermined amount in accordance with the tire state, that is, the degree of wear on the tire surface detected by the tire state detection sensor 3. For example, when the degree of wear on the tire surface is large and slippery, the steering gain value may be reduced.
(d)は、運転者の運転技量に応じて操舵ゲイン値を所定量シフトして変更する場合である。例えば、運転者の運転技量が劣っていると、ハンドルSを必要以上にきり易いため、操舵ゲイン値を小さくすることで、その影響を小さくできる。尚、運転者の運転技量は、例えば、車速センサ1や舵角センサ1、ヨーレートセンサ12などを利用して通常の走行状態における運転状態をモニターし、予め設定した所定の運転技量データと比較判定すればよい。   (D) is a case where the steering gain value is shifted and changed by a predetermined amount according to the driving skill of the driver. For example, if the driver's driving skill is inferior, the steering wheel S can be easily turned more than necessary, and thus the influence can be reduced by reducing the steering gain value. The driver's driving skill is monitored by comparing the driving state in a normal driving state using, for example, the vehicle speed sensor 1, the steering angle sensor 1, the yaw rate sensor 12, and the like, and compared with predetermined driving skill data set in advance. do it.
このように、本発明の車両用運転支援装置によれば、現在のデータに基づいて算出される最大減速度と最大横加速度とで操舵回避限界及び制動回避限界を求めて、これらを踏まえて制動アシスト及び操舵アシストの各開始タイミングや割合、制御ゲインなどが効率よく設定されるので、障害物との衝突を精度高く回避することができ、運転者はより安心して運転することができる。   As described above, according to the vehicle driving support device of the present invention, the steering avoidance limit and the braking avoidance limit are obtained from the maximum deceleration and the maximum lateral acceleration calculated based on the current data, and braking is performed based on these. Since each start timing and ratio of assist and steering assist, control gain, and the like are set efficiently, collision with an obstacle can be avoided with high accuracy, and the driver can drive more safely.
なお、本発明にかかる車両用運転支援装置は、前記の実施の形態に限定されず、それ以外の種々の構成をも包含する。すなわち、上記実施形態では、自動車Aと障害物Bとの間の距離に基づいて回避アシストの内容を設定しているが、自動車Aが障害物Bに衝突するまでの時間に基づいて設定することもできる。操舵ゲイン値だけでなく、ブレーキゲイン値も制動アシストに影響する各要因に応じて自動的に変更されるようにしてもよい。   Note that the vehicle driving support apparatus according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various other configurations. That is, in the above embodiment, the content of the avoidance assist is set based on the distance between the car A and the obstacle B, but is set based on the time until the car A collides with the obstacle B. You can also. Not only the steering gain value but also the brake gain value may be automatically changed according to each factor affecting the braking assist.
本発明の車両用運転支援装置を適用した車両を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the vehicle to which the driving assistance device for vehicles of this invention is applied. 本発明の車両用運転支援装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the driving assistance device for vehicles of this invention. 処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of a process. 最大減速度の補正処理を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the correction process of the maximum deceleration. 回避アシストの内容を説明するための概念図である。(a)は比較的車速が小さい場合を、(b)は比較的車速が大きい場合を示している。It is a conceptual diagram for demonstrating the content of avoidance assistance. (A) shows a case where the vehicle speed is relatively low, and (b) shows a case where the vehicle speed is relatively high. 図5における各処理と制動回避限界及び操舵回避限界との関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between each process in FIG. 5, a braking avoidance limit, and a steering avoidance limit. 制御ゲインの変化を説明するための図である。(a)は比較的車速が小さい場合を、(b)は比較的車速が大きい場合を示している。It is a figure for demonstrating the change of a control gain. (A) shows a case where the vehicle speed is relatively low, and (b) shows a case where the vehicle speed is relatively high. 制御ゲインの設定を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the setting of a control gain.
符号の説明Explanation of symbols
A 自動車(車両)
B 障害物
1 車速センサ
2 障害物検出用カメラ
3 タイヤ状態検出センサ
4 路面μセンサ
5 警報装置
6 操舵アシストアクチュエータ
7 自動ブレーキアクチュエータ
8 コントロールユニット
9 ECU
10 ブレーキ踏み量センサ
11 舵角センサ
12 ヨーレートセンサ
81 横移動量算出部
82 障害物間距離算出部
83 ブレーキ能力データベース
84 最大減速度算出部
85 最大減速度補正量算出部
86 最大横加速度算出部
87 最大横加速度補正量算出部
88 制動回避限界算出部
89 操舵回避限界算出部
90 開始タイミング算出部
91 操舵ゲイン算出部
92 ブレーキゲイン算出部
A car (vehicle)
B Obstacle 1 Vehicle speed sensor 2 Obstacle detection camera 3 Tire condition detection sensor 4 Road surface μ sensor 5 Alarm device 6 Steering assist actuator 7 Automatic brake actuator 8 Control unit 9 ECU
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Brake tread sensor 11 Rudder angle sensor 12 Yaw rate sensor 81 Lateral movement amount calculation part 82 Obstacle distance calculation part 83 Brake capability database 84 Maximum deceleration calculation part 85 Maximum deceleration correction amount calculation part 86 Maximum lateral acceleration calculation part 87 Maximum lateral acceleration correction amount calculation unit 88 Brake avoidance limit calculation unit 89 Steering avoidance limit calculation unit 90 Start timing calculation unit 91 Steering gain calculation unit 92 Brake gain calculation unit

Claims (8)

  1. 進路前方の障害物との衝突を回避するための車両用運転支援装置であって、
    制動アシストと操舵アシストとを組み合わせて制御する制御手段と、
    上記障害物を検出する障害物検出手段と、
    上記障害物までの距離を算出する距離算出手段と、
    上記障害物との衝突回避に必要な横移動量を算出する横移動量算出手段と、
    車両の最大減速度及び最大横加速度を算出する車両性能算出手段と、
    上記最大減速度、最大横加速度、障害物までの距離、及び横移動量から操舵回避限界及び制動回避限界を求め、これら操舵回避限界及び制動回避限界に基づいて上記制動アシスト及び操舵アシストの開始タイミングを算出するタイミング算出手段と、を備えることを特徴とする車両用運転支援装置。
    A vehicle driving support device for avoiding a collision with an obstacle in front of a course,
    Control means for controlling braking assist and steering assist in combination;
    Obstacle detection means for detecting the obstacle;
    Distance calculating means for calculating the distance to the obstacle;
    Lateral movement amount calculating means for calculating a lateral movement amount necessary for avoiding a collision with the obstacle,
    Vehicle performance calculating means for calculating the maximum deceleration and the maximum lateral acceleration of the vehicle;
    The steering avoidance limit and the braking avoidance limit are obtained from the maximum deceleration, the maximum lateral acceleration, the distance to the obstacle, and the lateral movement amount, and the start timing of the braking assist and the steering assist based on the steering avoidance limit and the braking avoidance limit. And a timing calculation means for calculating the vehicle driving support device.
  2. 請求項1に記載の車両用運転支援装置において、
    上記タイミング算出手段は、障害物との衝突を回避する制御を開始する時の車両の走行状態に基づいて開始タイミングを算出することを特徴とする車両用運転支援装置。
    The vehicle driving support device according to claim 1,
    The vehicle driving support device according to claim 1, wherein the timing calculation means calculates a start timing based on a running state of the vehicle when control for avoiding a collision with an obstacle is started.
  3. 請求項1又は請求項2に記載の車両用運転支援装置において、
    上記制動アシスト及び操舵アシストの少なくとも1つの制御ゲインが、タイヤの状態に応じて変更されることを特徴とする車両用運転支援装置。
    In the vehicle driving assistance device according to claim 1 or 2,
    At least one control gain of the braking assist and the steering assist is changed according to a tire state.
  4. 請求項1〜請求項3のいずれか1つに記載の車両用運転支援装置において、
    上記制動アシスト及び操舵アシストの少なくとも1つの制御ゲインが、障害物までの距離又は障害物に衝突するまでの時間に応じて変更されることを特徴とする車両用運転支援装置。
    In the vehicle driving assistance device according to any one of claims 1 to 3,
    At least one control gain of the braking assist and the steering assist is changed according to a distance to the obstacle or a time until the vehicle collides with the obstacle.
  5. 請求項1〜請求項4のいずれか1つに記載の車両用運転支援装置において、
    上記制動アシスト及び操舵アシストの少なくとも1つの制御ゲインが、路面の状態に応じて変更されることを特徴とする車両用運転支援装置。
    In the vehicle driving assistance device according to any one of claims 1 to 4,
    At least one control gain of the braking assist and the steering assist is changed according to a road surface state.
  6. 請求項1〜請求項5のいずれか1つに記載の車両用運転支援装置において、
    上記制動アシスト及び操舵アシストの少なくとも1つの制御ゲインが、運転者の運転技量に応じて変更されることを特徴とする車両用運転支援装置。
    In the vehicle driving support device according to any one of claims 1 to 5,
    At least one control gain of the braking assist and the steering assist is changed according to the driving skill of the driver.
  7. 請求項1〜請求項6のいずれか1つに記載の車両用運転支援装置において、
    上記車両の最大減速度及び最大横加速度が、通常走行中のブレーキ特性及び操舵特性に基づいて学習補正されることを特徴とする車両用運転支援装置。
    In the vehicle driving assistance device according to any one of claims 1 to 6,
    A vehicle driving support apparatus, wherein the maximum deceleration and the maximum lateral acceleration of the vehicle are learned and corrected based on brake characteristics and steering characteristics during normal traveling.
  8. 請求項1〜請求項7のいずれか1つに記載の車両用運転支援装置において、
    上記制動アシストと操舵アシストとの割合が、操舵回避限界及び制動回避限界に応じて変更されることを特徴とする車両用運転支援装置。
    In the vehicle driving assistance device according to any one of claims 1 to 7,
    A vehicle driving assistance device, wherein a ratio between the braking assist and the steering assist is changed according to a steering avoidance limit and a braking avoidance limit.
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