JP2017095054A

JP2017095054A - 車両制御装置

Info

Publication number: JP2017095054A
Application number: JP2015231920A
Authority: JP
Inventors: 原　雅宏; Masahiro Hara; 雅宏原
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-11-27
Filing date: 2015-11-27
Publication date: 2017-06-01

Abstract

【課題】アンチロックブレーキ制御が可能な車両において、衝突時における車両の制動力を確保すること。【解決手段】複数の車輪を有する車両における複数の車輪に対して制動力を作用させる制動部を備え、複数の車輪における車輪速度から算出した車速に基づいて制動部に対する制動力制御を行う車両制御装置であって、車両が衝突したか否かを判定する衝突判定部と、衝突判定部によって車両が衝突したと判定された場合に、複数の車輪における最大車輪速度より小さく最小車輪速度以上の車輪速度を車両の推定車体速度として設定する推定車速設定部と、推定車速設定部によって設定された推定車体速度に基づいて、複数の車輪のそれぞれの車輪の制動力を制御する制動力制御部と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、車両制御装置に関する。

一般に、車両が外部の物体と衝突した場合に、車両を制動するブレーキをフルブレーキ作動させる制御方法が知られている。例えば、特許文献１には、車両において、ペダル操作信号および車速を測定して所定の車速以下であると判定された場合に、加速度信号を読み込んで衝突を判定し、衝突が生じたと判定した場合にフルブレーキ作動させ、車両の移動が停止するまでフルブレーキ作動および車両の速度の読み込みを継続する技術が記載されている。

特開平１１−２３５９６９号公報

しかしながら、上述した技術では、アンチロックブレーキ制御（ＡＢＳ制御）などのブレーキロック抑制制御が可能な車両が外部の物体と衝突した場合に、車両に対してフルブレーキ作動させると、次のような問題が生じる。すなわち、車両が外部の物体と衝突した場合、車両は路面μから想定される加速度を超えて急速に減速されるので、車輪速度も急速に低下する。そのため、実際の車輪速度Ｖｗと、車輪のうちの最大の車輪速度Ｖｗおよび加速度センサ（Ｇセンサ）による変化ガードから推定される推定車体速度Ｖｘとの間の乖離が大きくなる。また、衝突によってＧセンサ自体が故障する可能性もある。これらが原因となって、車両を制御する車両制御装置（Electronic Control Unit：ＥＣＵ）が車輪はロックしていないにもかかわらず車輪がロックしたと判定して、ＡＢＳ制御が実行される可能性がある。さらに、このＡＢＳ制御によって車輪のホイールシリンダのシリンダ圧が減圧されるＡＢＳ減圧モードが継続する可能性がある。衝突時においては、車両に対して十分な制動力を与える必要があるが、ＡＢＳ減圧モードが継続するとブレーキによる制動力が大幅に低下してしまう。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、アンチロックブレーキ制御が可能な車両において、衝突時における車両の制動力を確保することができる車両制御装置を提供することにある。

上述した課題を解決し、上記目的を達成するために、本発明に係る車両制御装置は、複数の車輪を有する車両における前記複数の車輪に対して制動力を作用させる制動部と、前記複数の車輪における車輪速度を検出する車輪速度検出部と、を備え、前記車輪速度検出部が検出した前記複数の車輪における車輪速度から算出した推定車体速度に基づいて前記制動部に対する制動力制御を行う車両制御装置であって、前記車両が衝突したか否かを判定する衝突判定部と、前記衝突判定部によって前記車両が衝突したと判定された場合に、前記複数の車輪における最大車輪速度より小さく最小車輪速度以上の車輪速度を前記車両の推定車体速度として設定する推定車速設定部と、前記推定車速設定部によって設定された推定車体速度に基づいて、前記複数の車輪のそれぞれの車輪の制動力を制御する制動力制御部と、を備えることを特徴とする。

本発明に係る車両制御装置によれば、アンチロックブレーキ制御が可能な車両において、車両の衝突時における推定車体速度を実際の車速に合わせることができるので、アンチロックブレーキ制御による制動力の減少を低減して、衝突時における車両の制動力を確保することが可能となる。

図１は、本発明の一実施形態による車両および車両制御装置の構成を示す図である。図２は、本発明の一実施形態による車両制御装置の制御方法を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施形態の全図においては、同一または対応する部分には同一の符号を付す。また、本発明は以下に説明する実施形態によって限定されるものではない。

まず、本発明の一実施形態による車両および車両制御装置について説明する。図１は、この一実施形態に係る車両制御システムを表す概略構成図である。

図１に示すように、この一実施形態に係る車両制御システム１は、自車両としての車両Ｖｅに搭載され、車両Ｖｅを制御するシステムである。車両制御システム１は、衝突を検出した場合に、速やかに車両Ｖｅの制動装置を制御する、いわゆる自動制動制御としての衝突時自動制動制御の機能を有する。この一実施形態の車両制御システム１は、図１に示す構成要素が車両Ｖｅに搭載される。

図１に示すように、具体的に一実施形態による車両制御システム１は、衝突検出部としての衝突センサ２１、車両制御装置３と、動力源４、ブレーキアクチュエータ５、ＥＰＳアクチュエータ６、およびエアバッグ７を備える。車両制御装置３は、自動制動制御ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３１、電子制御燃料噴射ＥＣＵ３２、電子制御ブレーキＥＣＵ３３、およびフラッシュメモリなどの記録部３４を有して構成される。

衝突センサ２１は、衝突検出として、車両Ｖｅが車両Ｖｅの外部（車外）の物体（障害物）に衝突したことを検出する。衝突センサ２１は、例えば、車両Ｖｅの前部に取り付けられたサテライトセンサ、車両Ｖｅの車体に取り付けられたＧセンサ、またはサテライトセンサおよびＧセンサの組み合わせなどを用いることができる。ここで、衝突センサ２１は、少なくともＧセンサを含んで構成される。衝突センサ２１を構成するＧセンサは、車両Ｖｅに作用する加速度（以下、「車両加速度」という場合がある。）を検出するものである。衝突センサ２１を構成するＧセンサは、例えば、車両Ｖｅの前後方向に沿って作用する車両加速度（前後Ｇ）、およびこれに直交する横方向に沿って作用する車両加速度（横Ｇ）を検出する。衝突センサ２１は、車両制御装置３の自動制動制御ＥＣＵ３１に電気的に接続されており、衝突検出に基づいた衝突情報（前後Ｇ、横Ｇなどを含む）を自動制動制御ＥＣＵ３１に出力する。

また、車輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲにはそれぞれ独立して車輪速度Ｖｗを検出する車輪速センサ２２ＦＬ，２２ＦＲ，２２ＲＬ，２２ＲＲが設けられている。車輪速センサ２２ＦＬ，２２ＦＲ，２２ＲＬ，２２ＲＲは、それぞれの車輪速度ＶｗＦＬ，ＶｗＦＲ，ＶｗＲＬ，ＶｗＲＲを検出して、自動制動制御ＥＣＵ３１に供給する。

動力源４は、エンジンやモータジェネレータ（ＭＧ）など、車両Ｖｅの走行用動力源（原動機）である。なお、車両Ｖｅは、動力源４として、エンジンを備える一方でＭＧを備えないコンベ（コンベンショナル）車両、エンジンおよびＭＧをともに備えるＨＶ（ハイブリッド）車両、またはＭＧを備えてエンジンを備えないＥＶ（電気）車両などのいずれの形式の車両であっても良い。

ブレーキアクチュエータ５は、車両Ｖｅに搭載される制動部を構成し、車両Ｖｅの複数の車輪に制動力を発生させるアクチュエータである。ブレーキアクチュエータ５は、電子制御ブレーキＥＣＵ３３によるブレーキロック抑制制御であるＡＢＳ（Antilock Brake System）制御などの各車輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲに発生する制動力をそれぞれ個別に、または独立して調整できる。

ブレーキアクチュエータ５は、オイルポンプ、オイルリザーバ、および流体保持弁や減圧弁などの各種弁（いずれも図示せず）を含んで構成されている。ブレーキアクチュエータ５は、各車輪ＦＬ〜ＲＲに対応するホイールシリンダ５ＦＬ，５ＦＲ，５ＲＬ，５ＲＲのシリンダ圧Ｐｓをそれぞれ個別に制御する。ブレーキアクチュエータ５は、ＡＢＳ制御などの制動力制御が実施されていない通常状態において、左右前輪ＦＬ，ＦＲと左右後輪ＲＬ，ＲＲとの制動力配分が所定の配分となるように制御する。具体的にブレーキアクチュエータ５は、左右前輪側のホイールシリンダ５ＦＬ，５ＦＲに前輪ブレーキ圧Ｐｆ（左右前輪側のシリンダ圧Ｐｓ）を供給し、左右後輪側のホイールシリンダ５ＲＲ，５ＲＬに後輪ブレーキ圧Ｐｒ（左右後輪側のシリンダ圧Ｐｓ）を供給する。一方、ＡＢＳ制御などの制動力制御が実施されている状態では、ホイールシリンダ５ＦＬ〜５ＲＲのそれぞれのシリンダ圧Ｐｓが減圧状態となる、いわゆる減圧モードになる。

車両制御装置３は、動力源４、ブレーキアクチュエータ５などを含む車両Ｖｅの各部の駆動を制御するものであり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、およびインターフェースを含む周知のマイクロコンピュータを主体とする電子回路を含んで構成される。車両制御装置３には、衝突センサ２１などの種々のセンサ、検出器類が電気的に接続され、検出結果に対応した電気信号が入力される。また、車両制御装置３は、動力源４、ブレーキアクチュエータ５などの車両Ｖｅの各部に駆動信号を出力する。車両制御装置３は、各種センサ、検出器類などから入力された各種入力信号や各種マップに基づいて、格納されている制御プログラムを実行することにより、車両Ｖｅの各部に駆動信号を出力しこれらの駆動を制御する。

図１に示すように、この一実施形態の車両制御装置３は、機能概念的に、自動制動制御ＥＣＵ３１と、電子制御燃料噴射ＥＣＵ３２と、電子制御ブレーキＥＣＵ３３とを含む。自動制動制御ＥＣＵ３１、電子制御燃料噴射ＥＣＵ３２、および、電子制御ブレーキＥＣＵ３３は、相互に検出信号や駆動信号、制御指令などの情報の授受を行うことができる。なお、車両制御装置３においては、自動制動制御ＥＣＵ３１、電子制御燃料噴射ＥＣＵ３２、および、電子制御ブレーキＥＣＵ３３を１つのＥＣＵによって構成しても良い。また、この一実施形態の自動制動制御ＥＣＵ３１は、車速制御部、および、自動制動制御部として兼用されるが、車速制御部と自動制動制御部とが別のＥＣＵによって構成されても良い。

自動制動制御ＥＣＵ３１は、車両Ｖｅの各部を制御し自動制動制御機能を実現するＥＣＵである。自動制動制御ＥＣＵ３１は、自動制動制御機能として、車両Ｖｅの衝突を検出した場合に、車両Ｖｅのブレーキアクチュエータ５などを制御し車両Ｖｅの運動エネルギーを低減する衝突時制動制御を実行することができる。

自動制動制御ＥＣＵ３１は、例えば、衝突センサ２１からの衝突情報、具体的にはサテライトセンサのセンサ値などのパラメータを用いて車両Ｖｅの衝突を判定する。すなわち、自動制動制御ＥＣＵ３１は車両Ｖｅに搭載されるエアバッグ７の展開状況などに応じて衝突判定を行う。なお、このエアバッグ７は、典型的には、車両Ｖｅの乗員保護用のエアバッグである。

また、自動制動制御ＥＣＵ３１は、電子制御燃料噴射ＥＣＵ３２および電子制御ブレーキＥＣＵ３３を介して動力源４、ブレーキアクチュエータ５などを制御することによって、衝突時制動制御を実行する。衝突時制動制御において、自動制動制御ＥＣＵ３１は、衝突センサ２１からの衝突情報に基づいて車両Ｖｅの衝突を検出した場合に、車両Ｖｅを制御して自動で減速させる。具体的に衝突時制動制御において自動制動制御ＥＣＵ３１は、車両Ｖｅが車外の障害物と衝突したと判定されたら、他の情報にかかわらず車両Ｖｅのブレーキアクチュエータ５を制御することによって車両Ｖｅを自動で減速させる。衝突センサ２１および自動制動制御ＥＣＵ３１が衝突判定部として機能する。

さらに、自動制動制御ＥＣＵ３１は、衝突時制動制御において、車両Ｖｅの衝突を検出して所定の条件が成立した場合に、後述するＭｅｄＨ処理やＭｅｄＬ処理を行うことによって、推定車体速度Ｖｘを算出する推定車速設定部として機能する。これによって、４輪の車輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲのうちの少なくとも２輪については制動力を確保する。なお、自動制動制御機能として、車両Ｖｅと先行車両との車間距離を検出して、車間距離に応じて車両Ｖｅを自動で加速させて先行車両に追従させ車間距離を所定の距離で維持する車間距離制御なども採用される。

電子制御燃料噴射ＥＣＵ３２は、自動制動制御ＥＣＵ３１が演算する目標加減速度などに基づいて、目標の制駆動力の演算を行い、目標の制駆動力に基づいて動力源４を制御し車両Ｖｅの加減速を実現するＥＣＵである。制動力制御部としての電子制御ブレーキＥＣＵ３３は、目標の制駆動力に基づいて、ブレーキアクチュエータ５を制御し車両Ｖｅの減速を実現する。電子制御燃料噴射ＥＣＵ３２および電子制御ブレーキＥＣＵ３３は、自動制動制御ＥＣＵ３１からの制御指令に応じて、動力源４、ブレーキアクチュエータ５などを制御して、上述した車間距離制御や衝突時制動制御を実現する。自動制動制御ＥＣＵ３１は、例えば、車両Ｖｅが停止後に衝突時制動制御を解除する。

次に、この一実施形態による車両制御装置による制御方法について説明する。図２は、この制御方法を説明するためのフローチャートである。なお、図２に示すフローチャートは、車両Ｖｅのイグニッションスイッチがオンである間、所定時間間隔で繰り返し実行される。

図２に示すように、ステップＳＴ１において自動制動制御ＥＣＵ３１は、衝突センサ２１からの衝突情報に基づいて、衝突が生じたことによる衝突時制動制御が行われているか否か、すなわち衝突時制動制御中であるか否かを判定する。ステップＳＴ１において自動制動制御ＥＣＵ３１が衝突時制動制御中であると判定した場合（ステップＳＴ１：Ｙｅｓ）、ステップＳＴ２に移行する。

ステップＳＴ２において自動制動制御ＥＣＵ３１は、電子制御ブレーキＥＣＵ３３の制御によって車両Ｖｅの４車輪ＦＬ〜ＲＲのホイールシリンダ５ＦＬ〜５ＲＲのシリンダ圧Ｐｓが全て減圧状態になって所定時間以上経過して、４輪落ち込み状態であるか否かを判定する。すなわち、自動制動制御ＥＣＵ３１は、全てのホイールシリンダ５ＦＬ〜５ＲＲが長期減圧状態であるか否かを判定する。自動制動制御ＥＣＵ３１が、ホイールシリンダ５ＦＬ〜５ＲＲのシリンダ圧Ｐｓが全て長期減圧状態であると判定した場合（ステップＳＴ２：Ｙｅｓ）、ステップＳＴ３に移行する。

ステップＳＴ３において自動制動制御ＥＣＵ３１は、車両制御装置３の記録部３４に前回格納された衝突判定時間に対して、所定時間を加算して、新たな衝突判定時間を算出する。自動制動制御ＥＣＵ３１は、算出した衝突判定時間を記録部３４に格納する。ここで、所定時間は、図２のフローチャートに示す制御処理の繰り返しにおける１回の制御処理時間を採用するのが好ましい。その後、ステップＳＴ４に移行する。

ステップＳＴ４において自動制動制御ＥＣＵ３１は、ステップＳＴ３において算出した衝突判定時間が例えば５００ｍｓ以上であるか否かを判定する。自動制動制御ＥＣＵ３１が、衝突判定時間が５００ｍｓ以上であると判定した場合（ステップＳＴ４：Ｙｅｓ）、ステップＳＴ５に移行する。

ステップＳＴ５において自動制動制御ＥＣＵ３１は、車両Ｖｅが衝突状態であると判定して、ステップＳＴ６に移行する。ステップＳＴ６において電子制御ブレーキＥＣＵ３３は、推定車体速度Ｖｘの選択輪を決定する。この一実施形態において電子制御ブレーキＥＣＵ３３は、４車輪ＦＬ〜ＲＲのうちの車輪速度が中間、具体的には車輪速度が２番目の車輪を選択輪とする（ＭｅｄＨ処理）。具体的に、車輪速度Ｖｗの高い順に、最大車輪速度Ｖmax，２番目の車輪速度Ｖmedhi，３番目の車輪速度Ｖmedlo，最小車輪速度Ｖminとすると、この一実施形態においては、選択輪として、４車輪ＦＬ〜ＲＲのうちの車輪速度Ｖｗが２番目の車輪速度Ｖmedhiの車輪が選択される。その後、ステップＳＴ７に移行する。なお、車輪速度Ｖｗが３番目の車輪を選択輪としても良い。この場合、選択輪として、４車輪ＦＬ〜ＲＲのうちの車輪速度Ｖｗが３番目の車輪速度Ｖmedloの車輪を選択輪とする（ＭｅｄＬ処理）。なお、必要に応じて、選択輪として４車輪ＦＬ〜ＲＲのうちの最小車輪速度Ｖminの車輪を選択輪とすることも可能である。

ステップＳＴ７において電子制御ブレーキＥＣＵ３３は、選択輪の車輪速度Ｖｗ（Ｖmedhi）を推定車体速度Ｖｘに設定する（Ｖｘ＝Ｖmedhi）。なお、車輪速度Ｖｗが３番目の車輪が選択輪とされた場合、電子制御ブレーキＥＣＵ３３は、Ｖｘ＝Ｖmedloとする。同様に、最小車輪速度Ｖminの車輪が選択輪とされた場合、電子制御ブレーキＥＣＵ３３は、Ｖｘ＝Ｖminとする。ステップＳＴ７が実行されると、本制御処理が終了して、ステップＳＴ１に復帰する。

ステップＳＴ１において自動制動制御ＥＣＵ３１が衝突時制動制御中ではないと判定した場合（ステップＳＴ１：Ｎｏ）、またはステップＳＴ２において、ホイールシリンダ５ＦＬ〜５ＲＲの少なくとも１つが長期減圧状態ではないと判定した場合（ステップＳＴ２：Ｎｏ）、ステップＳＴ８に移行する。

ステップＳＴ８において自動制動制御ＥＣＵ３１は、記録部３４に格納されている衝突判定時間を０にリセットして記録部３４に格納するとともに、車両Ｖｅが衝突状態ではないと判定して、ステップＳＴ９に移行する。

ステップＳＴ９において自動制動制御ＥＣＵ３１は、推定車体速度Ｖｘを算出するための選択輪を決定する。この一実施形態において自動制動制御ＥＣＵ３１は、４車輪ＦＬ〜ＲＲのうちの車輪速度Ｖｗが最大の車輪、すなわち車輪速度Ｖｗが上述した最大車輪速度Ｖmaxである車輪を選択輪とする。その後、ステップＳＴ１０に移行する。

ステップＳＴ１０において自動制動制御ＥＣＵ３１は、従来公知の方法により、選択輪の最大車輪速度Ｖmax、前回算出した推定車体速度Ｖｘ（ｎ−１）、およびＧセンサによる変化ガードＧｘに基づいて、推定車体速度Ｖｘを算出する（Ｖｘ＝Ｖ（Ｖmax，Ｖｘ（ｎ−１），Ｇｘ））。算出された推定車体速度Ｖｘは今回算出した推定車体速度Ｖｘ（ｎ）として記録部３４に格納される。ステップＳＴ１０が実行されると、本制御処理が終了して、ステップＳＴ１に復帰する。

ステップＳＴ４において自動制動制御ＥＣＵ３１が、衝突判定時間は５００ｍｓ未満であると判定した場合（ステップＳＴ４：Ｎｏ）、上述したステップＳＴ９，ＳＴ１０を順次実行する。これは、衝突判定時間が５００ｍｓ未満の場合には、電子制御ブレーキＥＣＵ３３によるＡＢＳ制御が、長期減圧モードではないと判断できるためである。

以上説明した本発明の一実施形態によれば、ＡＢＳ制御を実行可能な車両において、車両Ｖｅの衝突時における推定車体速度Ｖｘを４輪の車輪ＦＬ〜ＲＲのそれぞれの車輪速度Ｖｗのうちの中間、具体的には２番目または３番目の車輪速度Ｖｗに設定している。これにより、推定車体速度Ｖｘを実際の車速に合わせることができるので、実際の車速Ｖと推定車体速度Ｖｘとの乖離を低減できる。すなわち、４輪の車輪ＦＬ〜ＲＲのうちの少なくとも２輪においては、車輪速度Ｖｗが推定車体速度Ｖｘ以上になるため、これらの車輪に対してＡＢＳ制御が実行されることを回避できる。そのため、車両Ｖｅの衝突時に不要なＡＢＳ制御が行われることによる制動力の低下を低減でき、ＡＢＳ制御の減速モードの継続を回避することができるので、衝突時における車両Ｖｅの制動力を確保できる。

以上、本発明の一実施形態について具体的に説明したが、本発明は、上述の一実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述の一実施形態において挙げた数値はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値を用いても良い。

１車両制御システム
３車両制御装置
４動力源
５ブレーキアクチュエータ
５ＦＬ，５ＦＲ，５ＲＬ，５ＲＲホイールシリンダ
２１衝突センサ
２２ＦＬ，２２ＦＲ，２２ＲＬ，２２ＲＲ車輪速センサ
３１自動制動制御ＥＣＵ
Ｖｅ車両

Claims

複数の車輪を有する車両における前記複数の車輪に対して制動力を作用させる制動部と、
前記複数の車輪における車輪速度を検出する車輪速度検出部と、を備え、
前記車輪速度検出部が検出した前記複数の車輪における車輪速度から算出した推定車体速度に基づいて前記制動部に対する制動力制御を行う車両制御装置であって、
前記車両が衝突したか否かを判定する衝突判定部と、
前記衝突判定部によって前記車両が衝突したと判定された場合に、前記複数の車輪における最大車輪速度より小さく最小車輪速度以上の車輪速度を前記車両の推定車体速度として設定する推定車速設定部と、
前記推定車速設定部によって設定された推定車体速度に基づいて、前記複数の車輪のそれぞれの車輪の制動力を制御する制動力制御部と、
を備えることを特徴とする車両制御装置。