JP2009298171A - 衝突被害軽減装置 - Google Patents

Abstract

【課題】衝突被害軽減装置の誤動作を防止しつつ衝突被害軽減効果の実効を図る。
【解決手段】車両進行方向に位置する障害物までの距離Ｌ及び障害物との相対速度Ｖに基づいて障害物に衝突するまでの衝突時間ｔを演算し（Ｓ１及びＳ２）、衝突時間ｔがブレーキ作動タイミングを規定する閾値以下となったときに（Ｓ８）、ブレーキを作動させると共に燃料供給を中止する（Ｓ９）。このとき、車両運転者に加速意思があり（Ｓ３）、車両運転者により変速機がシフトダウンされてから所定時間内であり（Ｓ４）、かつ、ウインカ作動中であれば（Ｓ５）、閾値を所定値だけ小さくする（Ｓ６及びＳ７）。このため、加速を伴う車線変更操作が行われているとき、障害物との距離が一時的に短くなってもブレーキが急に作動することがなく、車両姿勢が変化して不安定となることや、追従する後方車両が衝突してしまうことを抑制できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両進行方向に位置する先行車，停止車両及び落下物など（以下「障害物」という）と衝突するおそれがあるときに、自動的にブレーキを作動させて衝突時の被害を軽減する衝突被害軽減装置に関する。

車両運転者の前方不注意などにより、ブレーキ操作やハンドル操作などの回避操作を行わずに、車両進行方向に位置する障害物と衝突する事故が時々発生している。このため、「大型トラックのプリクラッシュセーフティの開発」（非特許文献１）に記載されるように、障害物と衝突するまでの衝突時間が閾値以下となったときに、自動的にブレーキを作動させて車速を低下させることで、衝突時の被害を軽減する衝突被害軽減装置が実用化されている。
奥山宏和、外２名，「大型トラックのプリクラッシュセーフティの開発」，自動車技術，社団法人自動車技術会，２００６年１２月１日，第６０巻，第１２号，ｐ．３４−３８

ところで、衝突被害軽減装置においては、ブレーキ作動時間が長くなればなるほど、衝突時の車速が低下して衝突被害軽減効果の実効が図られる。しかし、先行車の追い越しなどのために車線変更を行うシーンを想定すると、先行車との距離が一時的に短くなって、自動的にブレーキが作動してしまうおそれがある。車線変更時にブレーキが急に作動すると、車両姿勢が変化して不安定となるばかりか、追従する後方車両が衝突してしまうおそれも否めない。このため、衝突被害軽減装置では、誤動作防止の観点から、自動的にブレーキを作動させるタイミングを規定する閾値を大きくすることができず、衝突被害軽減効果の実効を図ることは困難であった。

そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、車線変更を行うときには加速が伴うことに着目し、加速中にはブレーキを作動させるタイミングを遅らせることで、誤動作を防止しつつ衝突被害軽減効果の実効を図った衝突被害軽減装置を提供することを目的とする。

このため、請求項１記載の発明では、車両進行方向に位置する障害物までの距離を測定する距離測定手段と、前記障害物との相対速度又はその変化率を測定する変位状態測定手段と、前記距離測定手段及び変位状態測定手段により夫々測定された距離及び相対速度若しくはその変化率に基づいて、前記障害物に衝突するまでの衝突時間を演算する衝突時間演算手段と、前記衝突時間演算手段により演算された衝突時間が所定閾値以下となったときに、ブレーキを自動的に作動させるブレーキ作動手段と、車両運転者に加速意思があるか否かを判定する加速意思判定手段と、前記加速意思判定手段により加速意思があると判定されたときに、前記所定閾値を所定値だけ小さくする閾値変更手段と、を含んで構成されたことを特徴とする。

請求項２記載の発明では、前記閾値変更手段は、前記加速意思があると判定されたことに加え、車両運転者により変速機がシフトダウンされてから所定時間内であるときに、前記所定閾値を所定値だけ小さくすることを特徴とする。
請求項３記載の発明では、前記閾値変更手段は、前記加速意思があると判定されたことに加え、車両運転者によりウインカーが作動されたときに、前記所定閾値を所定値だけ小さくすることを特徴とする。

請求項４記載の発明では、前記閾値変更手段は、前記加速意思があると判定されたことに加え、車両運転者により変速機がシフトダウンされてから所定時間内であり、かつ、車両運転者によりウインカーが作動されたときに、前記所定閾値を所定値だけ小さくすることを特徴とする。
請求項５記載の発明では、前記加速意思判定手段は、ペダルストロークの途中に踏力変化点を設けたアクセルペダルが踏力変化点を越えて踏み込まれているときに、車両運転者に加速意思があると判定することを特徴とする。

請求項６記載の発明では、車両加速度を測定する加速度測定手段を更に備え、前記加速意思判定手段は、前記加速度測定手段により測定された車両加速度が所定加速度以上であるときに、車両運転者に加速意思があると判定することを特徴とする。
請求項７記載の発明では、車両が走行する路面の傾斜角度を測定する傾斜角度測定手段と、前記傾斜角度測定手段により測定された傾斜角度に基づいて、前記加速度測定手段により測定された車両加速度から重力による影響を排除する重力影響排除手段と、を更に備え、前記加速意思判定手段は、前記重力影響排除手段により重力影響が排除された車両加速度が所定加速度以上であるときに、車両運転者に加速意思があると判定することを特徴とする。

請求項８記載の発明では、前記衝突時間演算手段により演算された衝突時間が所定閾値以下となったときに、エンジンへの燃料供給を中止する燃料供給中止手段を更に備えたことを特徴とする。
請求項９記載の発明では、前記変位状態測定手段は、前記距離測定手段により測定された距離の時間的変化から、前記障害物との相対速度又はその変化率を間接的に測定することを特徴とする。

請求項１０記載の発明では、前記距離測定手段及び変位状態測定手段は、ミリ波レーダからなることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、車両進行方向に位置する障害物までの距離及び障害物との相対速度又はその変化率に基づいて、障害物に衝突するまでの衝突時間が演算される。そして、衝突時間が所定閾値以下になると、ブレーキが自動的に作動される。このため、車両が障害物に衝突するときの車速が低下し、その運動エネルギが小さくなることから、衝突被害を軽減することができる。

このとき、車両運転者に加速意思があれば、ブレーキを作動させるタイミングを規定する所定閾値が所定値だけ小さくされる。即ち、少なくとも車両運転者に加速意思があれば、障害物を回避すべく車線変更操作を行っていると考えられる。そして、車線変更操作中のときには、ブレーキを作動させるタイミングを遅らせることで、障害物との距離が一時的に短くなってもブレーキが急に作動することがなく、車両姿勢が変化して不安定となることや、追従する後方車両が衝突してしまうことを抑制できる。一方、車両運転者に加速意思がなければ、所定閾値が元の値に戻されるので、衝突直前におけるブレーキ作動時間が長くなり、衝突被害軽減効果の実効を図ることができる。

請求項２〜請求項４に記載の発明によれば、車線変更操作を行っているか否かを判断するにあたり、車両運転者に加速意思があることに加え、車両運転者により変速機がシフトダウンされてから所定時間内であること、及び、車両運転者によりウインカが作動されたことの少なくとも一方が加味されることで、その精度を向上させることができる。
請求項５記載の発明によれば、ペダルストロークの途中に踏力変化点を設けたアクセルペダルが踏力変化点を越えて踏み込まれているか否かを介して、車両運転者に加速意思があるか否かを判定することができる。

請求項６記載の発明によれば、車両加速度が所定加速度以上であるか否かを介して、車両運転者に加速意思があるか否かを判定することができる。
請求項７記載の発明によれば、車両が走行する路面の傾斜角度に基づいて車両加速度から重力影響が排除されるため、車両運転者の加速意思判定精度を向上させることができる。

請求項８記載の発明によれば、衝突時間が所定閾値以下になるとエンジンへの燃料供給が中止されるため、ブレーキ作動による減速を効果ならしめることができる。
請求項９記載の発明によれば、車両進行方向に位置する障害物までの距離の時間的変化から、障害物との相対速度又はその変化率が間接的に測定されるため、例えば、障害物までの距離のみを測定可能な安価なセンサを使用でき、コストダウンなどを図ることができる。

請求項１０記載の発明によれば、障害物までの距離及び障害物との相対速度若しくはその変化率を測定するためにミリ波レーダを使用することで、悪天候や汚れなどの環境要因の影響を受け難くすることができる。

以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。
図１は、本発明を具現化した衝突被害軽減装置の一実施形態を示す。
衝突被害軽減装置は、車両進行方向に位置する障害物を検知する車間距離レーダ１０と、アクセルペダルの踏込量（角度）Ａccを検出するアクセルペダルセンサ１２と、ウインカの作動状態（ＯＮ／ＯＦＦ）を検出するウインカスイッチ１４と、車両加速度αを測定する加速度センサ１６（加速度測定手段）と、車両が走行する路面の傾斜角度θを測定する傾斜角センサ１８（傾斜角度測定手段）と、コンピュータを内蔵した衝突被害軽減コントロールユニット２０と、を含んで構成される。車間距離レーダ１０は、距離測定手段及び変位状態測定手段として機能すべく、悪天候や汚れなどの環境要因の影響を受け難いミリ波レーダからなり、少なくとも、障害物までの距離Ｌ[m]及び障害物との相対速度Ｖ[m/s]を夫々測定する。

また、衝突被害軽減コントロールユニット２０は、ＣＡＮ（Controller Area Network）などのネットワーク２２を介して、ブレーキを電子制御するブレーキコントロールユニット２４，変速機を電子制御する変速機コントロールユニット２６及びエンジンを電子制御するエンジンコントロールユニット２８と相互通信可能に接続される。そして、衝突被害軽減コントロールユニット２０は、ＲＯＭ（Read Only Memory）などに記憶された制御プログラムを実行することで、車両進行方向に位置する障害物との衝突が回避困難であるとき、ブレーキコントロールユニット２４に対してブレーキ作動指令を出力すると共に、エンジンコントロールユニット２８に対して燃料供給中止指令を出力する。なお、衝突被害軽減コントロールユニット２０は、ブレーキ作動指令及び燃料供給中止指令を出力する代わりに、サービスブレーキ及び燃料噴射装置を夫々直接制御するようにしてもよい。

ここで、衝突被害軽減コントロールユニット２０が制御プログラムを実行することで、衝突時間演算手段，ブレーキ作動手段，加速意思判定手段，閾値変更手段，重力影響排除手段及び燃料供給中止手段が夫々具現化される。
図２は、車両走行中であることを前提条件として、衝突被害軽減コントロールユニット２０において繰り返し実行される制御プログラムの処理内容を示す。

ステップ１（図では「Ｓ１」と略記する。以下同様）では、車間距離レーダ１０から障害物までの距離Ｌ及び障害物との相対速度Ｖを夫々読み込む。
ステップ２では、例えば、ｔ＝Ｌ／Ｖという演算式を用いて、距離Ｌ及び相対速度Ｖから、障害物に衝突するまでの衝突時間ｔ[s]を演算する。
ステップ３では、車両運転者に加速意思があるか否かを判定する（具体的な判定方法については後述する）。そして、加速意思があると判定されたときにはステップ４へと進む一方（Ｙｅｓ）、加速意思がないと判定されたときにはステップ７へと進む（Ｎｏ）。

ステップ４では、変速機コントロールユニット２６から読み込んだ変速制御状態に基づいて、車両運転者により変速機がシフトダウンされてから所定時間内（例えば１分以内）であるか否かを判定する。そして、変速機がシフトダウンされてから所定時間内であればステップ５へと進む一方（Ｙｅｓ）、変速機がシフトダウンされてから所定時間内でなければステップ７へと進む（Ｎｏ）。

ステップ５では、ウインカスイッチ１４からのＯＮ／ＯＦＦ信号に基づいて、ウインカが作動中であるか否かを判定する。そして、ウインカが作動中であればステップ６へと進む一方（Ｙｅｓ）、ウインカが作動中でなければステップ７へと進む（Ｎｏ）。
ステップ６では、ブレーキを作動させるタイミングを規定する閾値として、所定値ｔ1（例えば0.8秒）を設定する。

ステップ７では、ブレーキを作動させるタイミングを規定する閾値として、所定値ｔ2（例えば1.6秒）を設定する。
ステップ８では、衝突時間ｔが閾値以下であるか否かを判定する。そして、衝突時間ｔが閾値以下であればステップ９へと進む一方（Ｙｅｓ）、衝突時間ｔが閾値より大きければ処理を終了する。

ステップ９では、衝突時の車速を低下させるべく、ブレーキコントロールユニット２４に対してブレーキ作動指令を出力すると共に、ブレーキ作動による減速を効果ならしめるべく、エンジンコントロールユニット２８に対して燃料供給中止指令を出力する。なお、ブレーキ作動指令としては、ブレーキを最大能力で作動させる指令とすることが望ましい。また、衝突時の被害を軽減させる最小制御構成としては、ブレーキ作動指令及び燃料供給中止指令のうち、少なくともブレーキ作動指令を出力すればよい。

かかる衝突被害軽減装置によれば、車間距離レーダ１０により測定された障害物までの距離Ｌ及び障害物との相対速度Ｖに基づいて、障害物に衝突するまでの衝突時間ｔが演算される。そして、衝突時間ｔが閾値以下になると、ブレーキコントロールユニット２４に対してブレーキ作動指令が出力されると共にエンジンコントロールユニット２８に対して燃料供給中止指令が出力される。このため、車両が障害物に衝突するときの車速が低下し、その運動エネルギが小さくなることから、衝突被害を軽減することができる。

このとき、車両運転者に加速意思があり、変速機をシフトダウンしてから所定時間内かつウインカ作動中であれば、ブレーキを作動させるタイミングを規定する閾値として、この条件が成立しないときの閾値（ｔ2）より所定値だけ小さな値（ｔ1）が用いられる。即ち、車両運転者に加速意思があり、変速機をシフトダウンしてから所定時間内かつウインカ作動中であれば、車両運転者は障害物を回避すべく車線変更操作を行っていると考えられる。そして、車線変更操作中のときには、自動的にブレーキを作動させるタイミングを遅らせることで、障害物との距離が一時的に短くなってもブレーキが急に作動することがなく、車両姿勢が変化して不安定となることや、追従する後方車両が衝突してしまうことを抑制できる。一方、前述した３つの条件が共に成立しないときには、閾値が大きな値に設定されるので、衝突直前におけるブレーキ作動時間が長くなり、衝突被害軽減効果の実効を図ることができる。

なお、閾値を所定値小さくする条件として、車両運転者に加速意思があること、変速機をシフトダウンしてから所定時間内であること、かつ、ウインカ作動中であることのうち、車両運転者に加速意思があることのみを条件としてもよい。但し、他の条件を加味することで、車線変更操作が行われているか否かを判定する精度を向上させることができる。また、閾値として採用される所定値ｔ1及びｔ2は、車両重量，車両寸法，ブレーキ性能などに応じて、最適な値に設定すればよい。

次に、車両運転者に加速意思があるか否かを判定する具体的方法について説明する。
トラックなどの大型車両には、燃費改善及び自動変速機のキックダウン制御などを目的として、特開２００４−２９３７６１号公報に記載されるように、ペダルストロークの途中に踏力変化点を設けたアクセルペダルを備えたものがある。即ち、図３に示すように、アクセルペダル３０の先端下面には、上端部がダンパ３２に対面しつつ中間部が軸支された屈曲形状をなすリンケージ３４の下端部が摺動可能に接合される。アクセルペダル３０が踏み込まれていないときには、同図（Ａ）に示すように、リンケージ３４の上端部はダンパ３２から離間した位置にある。そして、アクセルペダル３０の踏み込みよりリンケージ３４が図中反時計方向に回動して、同図（Ｂ）に示すように、その上端部がダンパ３２に接触した後には、同図（Ｃ）に示すように、ダンパ３２の付勢力に抗してアクセルペダル３０を踏み込むこととなる。このため、リンケージ３４がダンパ３２に接触する前後で、図４に示すように、踏力が大きく変化するため、踏力変化点が現われることとなる。

そこで、このような機構を利用すると、アクセルペダルセンサ１２により検出された踏込量Ａccに基づいて、アクセルペダル３０が踏力変化点を越えて踏み込まれているか否かを判定することで、車両運転者に加速意思があるか否かを間接的に判定することができる。なお、アクセルペダル３０が踏力変化点を越えて踏み込まれているか否かは、変速機コントロールユニット２６によりキックダウン制御がなされているか否かに基づいて判定するようにしてもよい。

また、車両運転者に加速意思があるときには、アクセルペダル踏込などの加速操作がなされる結果、車両速度がある程度の変化率をもって上昇する。このため、加速度センサ１６により測定された車両加速度αが所定加速度（例えば0.1G）以上であるときに、車両運転者に加速意思があると判定することができる。
ところで、加速度センサ１６は、車両姿勢の如何にかかわらず、車両に作用する車両加速度αを測定する。しかし、車両が登坂路又は降坂路などを走行しているときには、車両加速度αとして、車両運転者の加速操作による加速度に加え、路面が傾斜していることに起因する重力影響による加速度が含まれてしまう。即ち、車両が路面傾斜角θの降坂路を走行しているときには、図５に示すように、路面と平行に下方へと向かう重力影響ｇsinθが作用する。このため、加速度センサ１６により測定された車両加速度αには、この重力影響ｇsinθが含まれており、車両運転者の加速意思が正確に現れていないことから、その判定精度が低下してしまう。そこで、傾斜角センサ１８により測定された傾斜角度θに基づいて、加速度センサ１６により測定された車両加速度αから重力影響ｇsinθを排除することで、車両運転者の加速意思の判定精度を向上させることができる。

なお、車両が加減速中であるときには障害物との相対速度Ｖが一定でないため、相対速度Ｖからその変化率ΔＶ[m/s²]を間接的に求め、例えば、ｔ＝SQRT(２Ｌ／ΔＶ）という演算式を用いて、障害物に衝突するまでの衝突時間ｔを演算してもよい。このようにすれば、衝突時間ｔの演算精度が向上し、より適切な時期にブレーキ作動を開始することができる。また、障害物までの距離Ｌ及び障害物との相対速度Ｖを測定可能な車間距離レーダ１０に代えて、距離Ｌのみを測定可能な公知の車間距離センサを使用し、距離Ｌの時間的変化から、障害物との相対速度Ｖ又はその変化率ΔＶを間接的に測定するようにしてもよい。このようにすれば、安価な車間距離センサを使用でき、コストダウンなどを図ることができる。

本発明を具現化した衝突被害軽減装置の一実施形態を示す全体構成図 制御プログラムの処理内容を示すフローチャート アクセルペダルに踏力変化点を設けるための機構を示し、（Ａ）〜（Ｃ）はアクセルペダルの踏込量に応じた作動状態の説明図 アクセルペダルの踏力変化特性の説明図 傾斜路面走行時における重力影響を排除する方法の説明図

符号の説明

１０ 車間距離レーダ
１２ アクセルペダルセンサ
１４ ウインカスイッチ
１６ 加速度センサ
１８ 傾斜角センサ
２０ 衝突被害軽減コントロールユニット
２４ ブレーキコントロールユニット
２６ 変速機コントロールユニット
２８ エンジンコントロールユニット
３０ アクセルペダル
３２ ダンパ
３４ リンケージ

Claims (10)

1. 車両進行方向に位置する障害物までの距離を測定する距離測定手段と、
   前記障害物との相対速度又はその変化率を測定する変位状態測定手段と、
   前記距離測定手段及び変位状態測定手段により夫々測定された距離及び相対速度若しくはその変化率に基づいて、前記障害物に衝突するまでの衝突時間を演算する衝突時間演算手段と、
   前記衝突時間演算手段により演算された衝突時間が所定閾値以下となったときに、ブレーキを自動的に作動させるブレーキ作動手段と、
   車両運転者に加速意思があるか否かを判定する加速意思判定手段と、
   前記加速意思判定手段により加速意思があると判定されたときに、前記所定閾値を所定値だけ小さくする閾値変更手段と、
   を含んで構成されたことを特徴とする衝突被害軽減装置。
2. 前記閾値変更手段は、前記加速意思があると判定されたことに加え、車両運転者により変速機がシフトダウンされてから所定時間内であるときに、前記所定閾値を所定値だけ小さくすることを特徴とする請求項１記載の衝突被害軽減装置。
3. 前記閾値変更手段は、前記加速意思があると判定されたことに加え、車両運転者によりウインカーが作動されたときに、前記所定閾値を所定値だけ小さくすることを特徴とする請求項１記載の衝突被害軽減装置。
4. 前記閾値変更手段は、前記加速意思があると判定されたことに加え、車両運転者により変速機がシフトダウンされてから所定時間内であり、かつ、車両運転者によりウインカーが作動されたときに、前記所定閾値を所定値だけ小さくすることを特徴とする請求項１記載の衝突被害軽減装置。
5. 前記加速意思判定手段は、ペダルストロークの途中に踏力変化点を設けたアクセルペダルが踏力変化点を越えて踏み込まれているときに、車両運転者に加速意思があると判定することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の衝突被害軽減装置。
6. 車両加速度を測定する加速度測定手段を更に備え、
   前記加速意思判定手段は、前記加速度測定手段により測定された車両加速度が所定加速度以上であるときに、車両運転者に加速意思があると判定することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の衝突被害軽減装置。
7. 車両が走行する路面の傾斜角度を測定する傾斜角度測定手段と、
   前記傾斜角度測定手段により測定された傾斜角度に基づいて、前記加速度測定手段により測定された車両加速度から重力による影響を排除する重力影響排除手段と、
   を更に備え、
   前記加速意思判定手段は、前記重力影響排除手段により重力影響が排除された車両加速度が所定加速度以上であるときに、車両運転者に加速意思があると判定することを特徴とする請求項６記載の衝突被害軽減装置。
8. 前記衝突時間演算手段により演算された衝突時間が所定閾値以下となったときに、エンジンへの燃料供給を中止する燃料供給中止手段を更に備えたことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１つに記載の衝突被害軽減装置。
9. 前記変位状態測定手段は、前記距離測定手段により測定された距離の時間的変化から、前記障害物との相対速度又はその変化率を間接的に測定することを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１つに記載の衝突被害軽減装置。
10. 前記距離測定手段及び変位状態測定手段は、ミリ波レーダからなることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１つに記載の衝突被害軽減装置。

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