JP2018052444A - 車両の衝突入力低減装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自動車といった車両では、仮に高度な自動運転技術が実現され得たとしても自動車の衝突をすべて回避できるとは限らず、そのための更なる対策を講じることが望ましい。【解決手段】自動車１の衝突入力低減装置は、自動車１に接近する接近物を検出する車外撮像センサ３１と、自動車１の挙動を制御する自動運転制御部３２と、を有する。自動運転制御部３２は、車外撮像センサ３１による検出に基づいて接近物との自動車１の重心より前部への衝突を予想した場合、接近物との衝突前に自動車１が回転するように挙動を変化させる。【選択図】図４

Description

本発明は、たとえば自動車といった車両の衝突入力低減装置に関する。

自動車では、近年、運転手の支援や自動運転の研究が開始されている（特許文献１）。

特開２００５−０６７４８３号公報

ところで、たとえば自動車の自動運転の研究では、現在、予定した経路を自動的に走行することや、衝突の可能性の予想に基づいて衝突を回避するように自動的に走行を制御することなどの研究がおこなわれている。
しかしながら、このような高度な自動運転技術が実現され得たとしても、衝突を回避することは難しい。

このように自動車といった車両では、仮に高度な自動運転技術が実現され得たとしても自動車の衝突をすべて回避できるとは限らず、そのための更なる対策を講じることが望ましい。

本発明に係る車両の衝突入力低減装置は、車両に接近する接近物を検出する検出部と、前記車両の挙動を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記検出部による検出に基づいて前記接近物との前記車両の重心より前部への衝突を予想した場合、前記接近物との衝突前に前記車両が回転するように挙動を変化させる。

好適には、前記制御部は、衝撃入力が前記車両の前面でありかつ前記車両の前後方向に沿った中心線にラップしないと予想した場合、前記車両を衝突入力側へ向けるヨーモーメントを発生させる、とよい。

好適には、前記制御部は、衝撃入力が前記車両の側面であると予想した場合、前記車両を衝突入力側から外すヨーモーメントを発生させる、とよい。

好適には、前記制御部は、前記車両の操舵制御、前記車両の各車輪の独立制動制御、および前記車両の各車輪の独立加速制御の中の少なくともいずれか１つを制御することにより、前記車両の挙動を変化させる、とよい。

好適には、前記制御部は、前記車両が、少なくとも操舵制御を車両の自動運転、または運転支援制御を行っている場合にのみ、前記車両の挙動を制御する、とよい。

本発明では、車両に接近する接近物を検出する検出部と、車両の挙動を制御する制御部と、を有し、制御部は、検出部による検出に基づいて接近物との車両の重心より前部への衝突を予想した場合、接近物との衝突前に車両が回転するように挙動を変化させる。よって、実際に衝突して接近物から衝撃が入力されたとしても、衝撃のエネルギーの一部は、回転しようとする車両を戻すために使用される。その結果、車両全体が衝撃の入力方向へ押されて移動し難くなる。

図１は、本発明の実施形態に係る車両の衝突入力低減装置の乗員保護装置を適用可能な自動車の説明図である。 図２は、本発明の実施形態に係る車両の衝突入力低減装置の説明図である。 図３は、走行中の車両の前面に斜め方向から衝突する場合の、衝突入力低減処理の説明図である。 図４は、走行中の車両の側面前部に斜め方向から衝突する場合の、衝突入力低減処理の説明図である。

以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る自動車１の衝突入力低減装置９の乗員保護装置１０を適用可能な自動車１の説明図である。
図１には、上から見た自動車１が図示されている。自動車１は、車両の一例である。
図１の自動車１は、車体２を有する。車体２の四隅には、車輪３が配置される。前部には、動力源３５としてのエンジン４またはモータが配置される。
また、車体２の乗員室５内には、乗員が着座する複数のシート６が配置される。右前のシート６の前には、ハンドル７、図示外のアクセルペダル、ブレーキペダルが配置される。シート６に着座した乗員がハンドル７などを操作することにより、自動車１は前進、停止、後退、右折、左折をする。

ところで、たとえば自動車１の自動運転の研究では、現在、予定した経路を自動的に走行することや、衝突の可能性の予想に基づいて衝突を回避するように自動的に走行を制御することなどの研究がおこなわれている。
しかしながら、このような高度な自動運転技術が実現され得たとしても、衝突を完全に回避することは難しい。
このように自動車１といった車両では、仮に高度な自動運転技術が実現され得たとしても自動車１の衝突をすべて回避できるとは限らず、そのための更なる対策を講じることが望ましい。

また、車体２の前面に接近物が衝突する場合、図１中に例示すように、前面中央部に正面方向から衝突する場合、前面端部に正面方向から衝突する場合、前面中央部に斜め方向から衝突する場合、前面端部に斜め方向から衝突する場合、などがある。
そして、前面中央部に正面方向から衝突する場合、第一の力Ｆ１は、車体２の重心Ｇを通過する。このため、第一の力Ｆ１の殆どは、車体２の全体を後へ動かす力として作用する。その結果、自動車１全体が該入力方向Ｆ１に押されてしまう可能性が比較的に高くなる。前面中央部に斜め方向から衝突して、第三の力Ｆ３が作用する場合も同様である。
これに対して、前面端部に正面方向から衝突する場合、第二の力Ｆ２は、車体２の端部に作用する。このため、第二の力Ｆ２の殆どは、車体２を回転させる力として作用する。この場合、車体２が裏返しになる可能性は、比較的に高くない。前面端部に斜め方向から衝突して、第四の力Ｆ４が作用する場合も同様である。
このように、衝突後の自動車１の挙動は、衝突による入力方向に、車体２の重心Ｇが位置するか否かに応じて、大きく異なる可能性が高い。
なお、接近物による衝撃の入力方向とは、たとえば接近物の重心Ｇの移動方向であればよい。

図２は、本発明の実施形態に係る自動車１の衝突入力低減装置９の説明図である。
図２の衝突入力低減装置９は、乗員保護装置１０および自動運転制御装置３０として実現されている。

自動運転制御装置３０は、上述した各種の車外撮像センサ３１、自動運転制御部３２、操舵アクチュエータ３３、ブレーキアクチュエータ３４、動力源３５、を有する。

操舵アクチュエータ３３は、ハンドル７の替わりに、自動車１を操舵する。

ブレーキアクチュエータ３４は、ブレーキペダルの替わりに、自動車１を制動する。

動力源３５は、たとえばガソリンエンジン、電気モータである。

自動運転制御部３２は、たとえば目的地までの走行経路に従って、操舵アクチュエータ３３、ブレーキアクチュエータ３４、および動力源３５を制御する。
また、自動運転制御部３２は、乗員保護装置１０と接続される。乗員保護装置１０からの信号に基づいて、衝突回避制御などの乗員保護のための制御を実行する。
なお、自動運転制御には、乗員による運転を支援する制御も含まれる。
これらの制御により、自動運転制御部３２は、自動車１の挙動を制御できる。

図２の乗員保護装置１０は、乗車位置センサ１１、Ｇセンサ１２、乗員保護制御部１３、フロントエアバッグ装置１４、三点式シートベルト装置１７、を有する。

乗車位置センサ１１は、シート６に着座した乗員の頭部の位置または上体の位置を検出する。シート６に背を付けた着座位置を基準とし、前方への移動量または車幅方向左右両側への移動量を検出する。乗車位置センサ１１は、たとえば検出する方向に配列された複数の近接センサで構成してよい。

Ｇセンサ１２は、自動車１に作用する加速度を検出する。検出する加速度の方向は、前後方向、左右方向、上下方向でよい。

フロントエアバッグ装置１４は、シート６に着座した乗員の上体の前に展開するフロントエアバッグ、フロントエアバッグ内へガスを放出するインフレータ、を有する。

三点式シートベルト装置１７は、シート６に着座した乗員の腰部の両側および一方の肩部の前に掛け渡されるシートベルト、シートベルトを巻き取る図示外のアクチュエータ、を有する。

乗員保護制御部１３には、車外撮像センサ３１、自動運転制御部３２、Ｇセンサ１２、乗車位置センサ１１、フロントエアバッグ装置１４、三点式シートベルト装置１７、が接続される。

そして、乗員保護制御部１３は、たとえば車外撮像センサ３１に基づいて、自車に近づく接近物を特定する。また、接近物との自動車１の重心より前部への衝突可能性を予測する。さらに、Ｇセンサ１２に基づいて、衝突時には、フロントエアバッグ装置１４および三点式シートベルト装置１７を作動させる。
また、乗員保護制御部１３は、これらの各段階の判断結果を示す信号を、自動運転制御部３２へ出力する。
自動運転制御部３２は、入力される信号に基づいて、衝突を回避または低減するように操舵アクチュエータ３３、ブレーキアクチュエータ３４、および動力源３５を制御する。
たとえば、自動運転制御部３２は、乗員保護制御部１３が接近物との衝突を予想した場合、接近物との衝突前に、自動車１が回転するように自動車１の挙動を変化させる。たとえば、接近物との衝突による衝撃の入力方向から自動車１の重心Ｇがずれるように自動車１の挙動を変化させる。自動運転制御部３２は、回避の仕方に応じて、たとえば、自動車１の操舵を制御したり、自動車１の各車輪３を独立して制動制御したりする。この他にも、自動車１の各車輪３を独立して加速制御したり、動力源３５により加速制御したりしてもよい。

図３は、走行中の自動車１の前面左側部分に、斜め方向から衝突する場合の、衝突入力低減処理の説明図である。
なお、自動運転制御部３２は、たとえば自動車１が、少なくとも操舵制御を車両の自動運転または運転支援制御が行っている場合にのみ、衝突入力低減処理を実施してよい。

図３（Ａ）に示すように、接近物は、自動車１の前面左側部分に、斜め方向から衝突する。その衝撃の入力方向には、自動車１の重心Ｇが位置する。
このように、衝撃入力が自動車１の前面でありかつ自動車１の前後方向に沿った中心線にラップしない衝突が予想されると、自動運転制御部３２は、自動車１を衝突入力側へ向けるヨーモーメントを発生させる制御を実行する。衝突前に、走行中の自動車１を衝突の入力方向へ向けるように旋回させるヨーモーメントを生じるように、自動車１の挙動を変化させる。図３（Ｂ）では、左前の車輪３を制動している。これにより、走行する自動車１の向きは、左へ旋回するように変化する。
その後、図３（Ｃ）に示すように、自動車１は、左へ向きを変化させた状態で、接近物と実際に衝突する。そして、同図に示すように、実際の衝突の入力方向は、自動車１の重心Ｇからずれている。
なお、自動運転制御部３２は、左前の車輪３を制動する替わりに、またこれと併せて左へ操舵したり、左前以外の車輪３を加速制御したりしてもよい。これにより、走行中の自動車１を衝突の入力方向へ向けるように旋回させるヨーモーメントを生じ得るので、衝突の入力方向から自動車１の重心Ｇをずらす効果が高まると予想される。

図４は、走行中の自動車１の側面前部に、斜め方向から衝突する場合の、衝突入力低減処理の説明図である。

図４（Ａ）に示すように、接近物は、自動車１の側面の前部に、斜め方向から衝突する。その衝撃の入力方向は、自動車１の重心Ｇがラップしておらず、かつ、自動車１の重心Ｇより前側である。
このような状態での自動車１の側面前部への衝突が予想されると、自動運転制御部３２は、自動車１を衝突入力の逆側へ向けて回転させるヨーモーメントを発生させる制御を実行する。衝突前に、走行中の自動車１を衝突の入力方向へ向けて旋回させるヨーモーメントを生じるように自動車１の挙動を変化させる。図４（Ｂ）では、右前の車輪３を制動している。これにより、走行する自動車１の向きは、入力とは反対側の右方向へ旋回するように変化する。
その後、図４（Ｃ）に示すように、自動車１は、右へ向きを変化させた状態で、接近物と実際に衝突する。そして、同図に示すように、実際の衝突の入力方向は、自動車１の重心Ｇからもずれている。
なお、自動運転制御部３２は、右前の車輪３を制動する替わりに、またこれと併せて右へ操舵したり、右前以外の車輪３を加速制御したりしてもよい。これにより、衝突の入力方向から自動車１の重心Ｇをずらす効果が高まると予想される。

なお、実際の衝突では、衝突する部分に幅がある。この場合、たとえば、衝突する部分の幅におけるすべての位置において、入力方向が上記条件を満たす場合に上記制御を実施すればよい。

以上のように、本実施形態では、自動車１に接近する接近物を検出する検出部と、自動車１の挙動を制御する制御部と、を有し、制御部は、検出部による検出に基づいて接近物との衝突を予想した場合、前記接近物との衝突前に、接近物との衝突による衝撃の入力方向から自動車１の重心Ｇがずれるように自動車１の挙動を変化させる。よって、実際に衝突して接近物から衝撃が入力されたとしても、衝撃のエネルギーの一部は、回転しようとする車両を戻すために使用される。その結果、自動車１の重心Ｇへ向かう入力がなされ難くなり、自動車１全体を該入力方向へ押す力を低減させることができる。

本実施形態において、制御部は、衝撃入力が自動車１の前面でありかつ自動車１の前後方向に沿った中心線にラップしない場合、自動車１を衝突入力側へ向けるヨーモーメントを発生させる制御を実行する。よって、実際に自動車１の前面に対して接近物が斜めに衝撃する場合には、自動車１の重心Ｇへ向かう入力がなされ難くなり、車体２の回転運動により衝撃を吸収し易くなる。

本実施形態において、制御部は、衝撃入力が自動車１の側面でありかつ重心とラップしない重心より前側であると予想した場合、自動車１を衝突入力の逆側へ向けて回転させるようにヨーモーメントを発生させる制御を実行する。よって、実際に自動車１の側面前部に対して接近物が斜めに衝撃する場合には、自動車１の重心Ｇへ向かう入力がなされ難くなり、車体２の回転運動により衝撃を吸収し易くなる。

特に、たとえば自動車１が少なくとも減速制御を車両の自動運転または運転支援制御が行っている場合にのみ、上述した実際の衝突の入力方向を自動車１の重心Ｇから前後へ外す挙動制御を実施するようにすることで、運転手の通常の運転に影響を与えることなく、自動運転中での衝突衝撃の緩和効果を高めることができる。

本実施形態において、制御部は、自動車１の操舵制御、自動車１の各車輪３の独立制動制御、または自動車１の各車輪３の独立加速制御により、自動車１の挙動を変化させる。これにより、接近物との衝突による衝撃の入力方向に自動車１の重心Ｇが位置し難くなるように自動車１の挙動を変化させることができる。

以上の実施形態は、本発明の好適な実施形態の例であるが、本発明は、これに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変形または変更が可能である。

１…自動車（車両）
２…車体
３…車輪
４…エンジン
５…乗員室
６…シート
７…ハンドル
９…衝突入力低減装置
１０…乗員保護装置
１１…乗車位置センサ
１２…Ｇセンサ
１３…乗員保護制御部
１４…フロントエアバッグ装置
１７…三点式シートベルト装置
３０…自動運転制御装置
３１…車外撮像センサ
３２…自動運転制御部
３３…操舵アクチュエータ
３４…ブレーキアクチュエータ
３５…動力源
Ｇ…重心

Claims (5)

1. 車両に接近する接近物を検出する検出部と、
   前記車両の挙動を制御する制御部と、
   を有し、
   前記制御部は、
   前記検出部による検出に基づいて前記接近物との前記車両の重心より前部への衝突を予想した場合、前記接近物との衝突前に前記車両が回転するように挙動を変化させる、
   車両の衝突入力低減装置。
2. 前記制御部は、
   衝撃入力が前記車両の前面でありかつ前記車両の前後方向に沿った中心線にラップしないと予想した場合、前記車両を衝突入力側へ向けて回転させるようにヨーモーメントを発生させる、
   請求項１記載の車両の衝突入力低減装置。
3. 前記制御部は、
   衝撃入力が前記車両の側面でありかつ重心とラップしない重心より前側であると予想した場合、前記車両を衝突入力の逆側へ向けて回転させるようにヨーモーメントを発生させる、
   請求項１または２記載の車両の衝突入力低減装置。
4. 前記制御部は、
   前記車両の操舵制御、前記車両の各車輪の独立制動制御、および前記車両の各車輪の独立加速制御の中の少なくともいずれか１つを制御することにより、前記車両の挙動を変化させる、
   請求項１から３のいずれか一項記載の車両の衝突入力低減装置。
5. 前記制御部は、
   前記車両が、少なくとも操舵制御を車両の自動運転、または運転支援制御を行っている場合にのみ、前記車両の挙動を制御する、
   請求項１から４のいずれか一項記載の車両の衝突入力低減装置。

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