JP2021030923A - 自動ブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 左右の偏荷重傾向がある場合における車両の偏向を抑制し、制動効果を確保するうえで有利な自動ブレーキ装置を提供する。
【解決手段】 進行方向前方の障害物を検知する手段（１１）と、前記障害物との衝突が予測される場合にブレーキ要求を出す自動ブレーキ制御部（１０）と、前記ブレーキ要求に従い自動ブレーキを作動させるブレーキアクチュエータ（２０）と、を備えた車両の自動ブレーキ装置において、前記車両のヨーレートを検知するヨーレート検知部（２２）をさらに備え、前記ブレーキ要求による自動ブレーキの作動中に、前記ヨーレート検知部により車両の偏向が閾値以上となったことを検知した時に、前記ブレーキ要求の値が、前記偏向が前記閾値未満である場合よりも小さい値に変更されるように構成されている、
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動ブレーキ装置に関する。

車両前方の障害物や先行車との衝突が予測される場合にその被害を軽減させる自動ブレーキ（ＡＥＢ、自動緊急ブレーキ）が実用化されている。特許文献１には、自動ブレーキの作動時に前輪側と後輪側の制動力配分を変更することが開示されている。

特開２０１８−６２２７３号公報

ところで、このような自動ブレーキは、昇圧ブレーキによって強い制動がかかるので、例えば、軽トラックなど車体重量の小さい車両で左右の偏荷重傾向があれば、通常走行に支障が無い軽微な偏荷重傾向であっても、自動ブレーキ作動時に偏向を生じ、車両の挙動が不安定になり、所望の制動効果が得られない虞がある。

本発明は、上記のような実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、左右の偏荷重傾向がある場合における車両の偏向を抑制し、制動効果を確保するうえで有利な自動ブレーキ装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、
進行方向前方の障害物を検知する手段と、
前記障害物との衝突が予測される場合にブレーキ要求を出す自動ブレーキ制御部と、
前記ブレーキ要求に従い自動ブレーキを作動させるブレーキアクチュエータと、
を備えた車両の自動ブレーキ装置において、
前記車両のヨーレートを検知するヨーレート検知部をさらに備え、
前記ブレーキ要求による自動ブレーキの作動中に、前記ヨーレート検知部により車両の偏向が閾値以上となったことを検知した時に、前記ブレーキ要求の値が、前記偏向が前記閾値未満である場合よりも小さい値に変更されるように構成されていることを特徴とする自動ブレーキ装置にある。

本発明によれば、自動ブレーキの作動中に車両の偏向が閾値以上となった場合に、ブレーキ要求の値が小さい値に変更され、制動力が制限されることで、車両の偏向（回転モーメント）が抑制されるので、車両姿勢が維持されることによる制動効果によって、総合的な緊急ブレーキ性能を確保するうえで有利である。

本発明実施形態に係るシステムを備えた車両を示すブロック図である。 本発明実施形態に係るブレーキ要求値の制御マップである。 本発明実施形態の制御適用前後のブレーキ要求値の制御マップである。 ヨーレート変化速度に基づくヨーレート閾値の制御マップである。 進路偏向量に基づくヨーレート閾値の制御マップである。 本発明第１実施形態に係る制御を示すフローチャートである。 本発明第２実施形態に係る制御を示すフローチャートである。 本発明第３実施形態に係る制御を示すフローチャートである。 本発明第４実施形態に係る制御を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１において、車両１は、左右前車輪３のブレーキ３３および左右後車輪４のブレーキ４４の制動力を個別に制御可能なブレーキ制御部２０（ブレーキコントローラ（ＥＣＵ）およびブレーキアクチュエータ（油圧アクチュエータ））、操舵角センサ２１、ヨーレート検知部２２、左右前車輪３の車輪速センサ２３、および、左右後車輪４の車輪速センサ２４を含んでＡＢＳ／車両挙動安定化装置を構成するブレーキシステムを備えている。

自動ブレーキ装置は、上記のようなブレーキシステムをベースに、ＡＥＢ制御部１０（ＡＥＢコントローラ）と、前方カメラ１１または不図示のミリ波レーダからなる前方検知手段（ＡＥＢセンサ）を追加することにより構成される。

前方カメラ１１として、自車前方の先行車との車間距離を測定する機能を有するステレオカメラを用いる場合はミリ波レーダを省略することもできる。また、先行車および障害物の検知を行う単眼カメラと、車間距離の測定を行うミリ波レーダとで前方検知手段（ＡＥＢセンサ）を構成することもできる。

すなわち、前方カメラ１１（ステレオカメラ）またはミリ波レーダの何れかまたは両方によって、自車前方の先行車との車間距離を測定する測距手段が構成される。測距手段による車間距離の測定は所定のタイムレートで動的に実行され、単位時間当たりの車間距離変化として、自車に対する先行車の相対速度が求められる。この相対速度と車間距離から、車間距離を相対速度で除した値として衝突予測時間（ＴＴＣ）が求められる。

ＡＥＢ制御部１０（ＡＥＢコントローラ）は、前方検知手段（ＡＥＢセンサ）、ブレーキ制御部２０（ブレーキアクチュエータ）とともに自動ブレーキシステム（ＡＥＢＳ）を構成する制御装置（ＥＣＵ）であり、制御プログラムや設定データなどを格納するＲＯＭ、制御プログラムや設定データを読出し、動的データや演算処理結果を記憶するＲＡＭ、演算処理を行うＣＰＵ、および、通信Ｉ／Ｆなどを備えたマイコン（ＭＣＵ）と入出力回路などで構成されており、ＡＥＢセンサの検知情報に基づいてブレーキアクチュエータを制御する。

具体的に、ＡＥＢ制御部１０は、ＡＥＢセンサ（前方カメラ１１、ミリ波レーダ）に検知される先行車（または障害物）の情報（車間距離、相対速度）と、自車の車両情報（車速）に基づいて衝突予測時間（ＴＴＣ）を算出し、衝突予測時間が所定値以下の場合など、衝突可能性が高いと判定される場合に、ブレーキ制御部２０（ブレーキアクチュエータ、油圧アクチュエータ）にブレーキ要求を出し、各車輪のブレーキ装置を作動させて自動ブレーキ（自動緊急ブレーキ）を実行する。なお、ＡＥＢ制御部１０は、別体のコントローラではなく、ＡＥＢセンサ（前方カメラ１１）に実装されても良い。

ところで、冒頭部分で言及したように、軽トラックなど車体重量の小さい車両では、大型の貨物車両に比べて荷物の重量が相対的に大きくなり、荷物自体の重量不均衡や、荷台への荷物の積載位置により左右の重量不均衡（偏荷重傾向）があると、通常走行に支障が無い軽微な偏荷重傾向であっても、自動ブレーキ作動時に、昇圧ブレーキによって強い制動が作用すると、偏荷重傾向に起因して上下軸（ヨー軸）周りの偏向を生じ、車両の挙動が不安定になり、所望の制動効果が得られない虞がある。

そこで、本発明に係る自動ブレーキ装置では、ヨーレート検知部２２（および操舵センサ２１）の検出情報をＡＥＢ制御部１０に取得し、車両の偏向量（偏向速さ）が設定閾値以上となったことを検知した場合に、ＡＥＢ制御部１０からブレーキ制御部２０に出されるブレーキ要求値（制御マップ）が、偏向抑制に有利な値に変更されるように構成されている。

ブレーキ要求値の制御マップ変更としては、（ｉ）特性が異なる制御マップが設定される形態、（ｉｉ）最大要求減速度が制限される形態、および、それらの複合的な形態がある。さらに、車両の偏向検知に進路検知部１２および傾き検知部１３での画像処理を併用する形態（第３実施形態）があるが、これらについては後述する。

（第１実施形態）
図２は、自動ブレーキ作動中に偏向が検出された場合に設定されるブレーキ要求値（減速度）の制御マップを示している。この例では、最大減速度Ｇｘが、偏向検出前の最大減速度（図３に示すＧｘ′、例えば１Ｇ）の６０〜７０％に制限されるとともに、障害物までの距離Ｘと車速Ｖに応じてブレーキ要求値（減速度）が、偏向検出前の最大減速度の３０％付近までさらに制限された偏向検出後の制御開始減速度Ｇｎから最大減速度Ｇｘまでの範囲（Ｇｘ′の３０〜７０％の範囲）で動的に設定される。

さらに、図２において、Ｖ１は低速走行時、Ｖ２は相対的に中速走行時、Ｖ３は相対的に高速走行時におけるブレーキ要求値（減速度）を示しており、例えば、Ｖ１＝３０ｋｍ／ｈ、Ｖ２＝４０ｋｍ／ｈ、Ｖ３＝５０ｋｍ／ｈ、障害物までの距離Ｘは、例えば、Ｘ１＝５ｍ、Ｘ２＝７ｍ、Ｘ３＝１０ｍ、Ｘ４＝１５ｍであり、横軸は線形目盛ではなく対数目盛になっている。

図２の制御マップによれば、例えば、図中実線で示される低速Ｖ１（３０ｋｍ／ｈ）の場合、障害物までの距離Ｘ＝Ｘ２（７ｍ）までは減速度Ｇｎに制限されるが、Ｘ２〜Ｘ１（５ｍ）では、障害物までの距離が接近するに従って減速度が増大し、障害物までの距離Ｘ＝Ｘ１（５ｍ）以内で、偏向検出後の最大減速度Ｇｘに設定される。

また、図中実線および破線で示される中速Ｖ２（４０ｋｍ／ｈ）の場合、障害物までの距離Ｘ＝Ｘ３（１０ｍ）までは減速度Ｇｎに制限されるが、Ｘ３〜Ｘ２（７ｍ）では、障害物までの距離が接近するに従って減速度が増大し、距離Ｘ＝Ｘ２（７ｍ）以内では、偏向検出後の最大減速度Ｇｘに設定される。

一方、図中一点鎖線で示される相対的に高速Ｖ３（５０ｋｍ／ｈ）の場合には、障害物までの距離Ｘ＝Ｘ４（１５ｍ）〜Ｘ３（１０ｍ）で、障害物までの距離が接近するに従って減速度が増大し、距離Ｘ＝Ｘ３（１０ｍ）以内では、偏向検出後の最大減速度Ｇｘに設定される。

すなわち、相対的に短い制動距離となる低速Ｖ１側では、近距離Ｘ２まで比較的小さい減速度Ｇｎに制限され、最接近側で最大減速度Ｇｘとなるのに対し、相対的に大きな制動距離を必要とする高速Ｖ３側では、遠距離となるＸ４〜Ｘ３において距離に応じた減速度Ｇｎ〜Ｇｘの制限が行われるものの、それ以内では最大減速度Ｇｘに設定される。

このような障害物までの距離Ｘと車速Ｖに応じたブレーキ要求値の制御マップが設定されることで、自動ブレーキ作動時の制動力は制限されるが、その分、車両の偏向（回転モーメント）が抑制され、車両姿勢が維持されることによる制動効果によって、総合的な緊急ブレーキ性能を確保でき、かつ、自動ブレーキ作動時の偏向が増大することによる車線逸脱などを回避するうえでも有利である。

次に、図３は、自動ブレーキ作動時における偏向検知前および偏向検知後のブレーキ要求値の経時的設定を示している。この例では、偏向検知前には、図中破線で示されるように、自動ブレーキに係るブレーキ要求値が、自動ブレーキ開始ｔａ直後に減速度Ｇｘで一旦保持された後、時刻ｔｂにおいて最大減速度Ｇｘ′まで上昇される。

これに対して、偏向検知後には、図中実線で示されるように、自動ブレーキ開始ｔａ直後に最大減速度Ｇｘより低い値で一旦保持された後、時刻ｔｂにおいて最大減速度Ｇｘまで上昇される。この例では、ブレーキ要求値が、偏向検知前の最大減速度Ｇｘ′の６０〜７０％の最大減速度Ｇｘに制限される場合を示している。

以上、自動ブレーキ作動中に車両の偏向が検出された場合におけるブレーキ要求値の変更について述べたが、車両の偏向を判断する閾値を、偏向速度（ヨーレート、ヨー軸周りの角速度）や偏向加速度（ヨーレート変化速度、ヨー軸周りの角加速度）に基づいて動的に設定することもできる。車両の偏向量は、ヨーレート検知部２２においてヨーレートとして検出され、その積分値が偏向量（ヨー角）となり、ヨーレートの微分値がヨーレート変化速度となる。

そこで、図４に示す例では、ヨーレート変化速度が小さい領域では、自動ブレーキの制動力が最大限に確保されるように、相対的に大きな閾値（γａ）とする一方、ヨーレート変化速度が（γ′ａ）以上の領域では、ヨーレート変化速度が大きくなるに従って閾値が小さくなるようにし、さらに、ヨーレート変化速度が（γ′ｂ）以上の領域では、閾値が最小値（γｂ）に設定されることで、検出時点以後に増大する偏向が見込まれる場合は、可及的早期にブレーキ要求値（制御マップ）を変更し、確実な偏向抑制が行えるようにしている。

図６は、上記第１実施形態に係る偏向抑制制御を示すフローチャートである。図において、ＡＥＢ制御部１０および前方カメラ１１（ＡＥＢセンサ）の作動状態で（ステップ１００）、前方カメラ１１（ＡＥＢセンサ）に障害物が検知され、自動ブレーキが作動すると（ステップ１１０）、先ず、ヨーレート検知部２２の検出情報に基づき車両の偏向量が計測される（ステップ１２０）。

次いで、ＡＥＢ制御部１０において、偏向量が閾値以上であるか否かが判断され（ステップ１３０）、偏向量が閾値以上の場合は、ブレーキ要求値が車両偏向時の制御マップに変更される（ステップ１４０）。偏向量が閾値未満の場合は、ブレーキ要求値は変更されず、通常のブレーキ要求値が維持される。

（第２実施形態）
上記実施形態ではヨーレートの変化速度に基づいて偏向量の閾値が動的に設定される場合（図４）を示したが、車両の偏向に影響を与える要因として、操舵角センサ２１に検知される操舵量に基づいて偏向量の閾値が動的に設定されるようにすることもできる。

例えば、図７のフローチャートに示すように、システムの作動状態で（ステップ２００）、前方カメラ１１（ＡＥＢセンサ）に障害物が検知され、自動ブレーキが作動すると（ステップ２１０）、先ず、操舵角センサ２１に検知される操舵量がＡＥＢ制御部１０に取得され（ステップ２１１）、操舵量が閾値以上であるか否かが判断され（ステップ２１２）、操舵量が閾値未満の場合は、可及的に大きい自動ブレーキの制動力が確保されるように、相対的に大きな偏向量閾値（γａ）が維持されるが（ステップ２１３）、操舵量が閾値以上の場合は、相対的に小さな偏向量閾値（γｂ）に変更される（２１４）。

次いで、ヨーレート検知部２２の検出情報に基づき車両の偏向量が計測され（ステップ２２０、２２１）、偏向量がそれぞれの閾値（γａ、γｂ）と比較され、閾値以上であるか否かが判断される（ステップ２３０，２３１）。

何れかにおいて偏向量が閾値以上の場合は、ブレーキ要求値が車両偏向時の制御マップに変更される（ステップ２４０）。偏向量が閾値未満の場合は、ブレーキ要求値は変更されず、通常のブレーキ要求値が維持される。

なお、上記第２実施形態では、操舵角センサ２１に検知される操舵量に基づいて偏向量閾値を切替える場合について述べたが、車両の偏向に影響を与える要因として、不図示の横Ｇセンサに検知される横Ｇを操舵量と併用して、または操舵量に代えて、偏向量閾値の切替えに利用することもできる。

（第３実施形態）
以上述べた各実施形態は、何れも自動ブレーキ作動中の偏向速度や操舵量、横Ｇなどを検知し、それに基づいてブレーキ要求値（制御マップ）の変更を判断するための偏向量閾値を動的に設定する場合を示したが、前方カメラ１１の画像に基づいて車両の進路偏向や横傾斜から車両の偏荷重傾向を検出することで、自動ブレーキの作動前にブレーキ要求値（制御マップ）の切替えを実施することもできる。

図１に示すように、本実施形態の自動ブレーキ装置では、進路検知部１２および傾き検知部１３がＡＥＢ制御部１０に並設されている。これらは、ＡＥＢ制御部１０（ＥＣＵ）にて画像処理を行うプログラムモジュールとして格納されている。

進路検知部１２は、前方カメラ１１の画像から、エッジ抽出やオプティカルフロー抽出などの画像処理を実施して、道路上の区分線（白線など）を認識し、車両の進路を検知するとともに、進路方向に対する車両の偏向量（進路偏向量ψ）を推定する。傾き検知部１３は、車両に固定されている前方カメラ１１の画角と道路面との関係から、車両の横傾斜を推定する。

図５は、進路検知部１２で推定された進路偏向量（ψ）に基づく偏向量閾値（ヨーレート）の設定を示しており、進路偏向量ψが閾値（ψｃ）未満の場合には、偏向量閾値に相対的に大きい閾値（γａ：初期値）を維持し、進路偏向量（ψ）が閾値（ψｃ）以上の場合には、偏向量閾値を相対的に小さな閾値（γｃ）に変更することで、自動ブレーキ作動以前に車両の偏荷重傾向を把握し、偏向抑制制御に利用できる。

図８は、第３実施形態に係る偏向抑制制御を示すフローチャートであり、システムの作動状態で（ステップ３００）、傾き検知部１３は、前方カメラ１１の画像に基づいて車両の横傾斜を推定し、所定の閾値との比較を行っており（ステップ３０１）、所定の閾値未満の場合は、相対的に大きい閾値（γａ：初期値）が維持される。

一方、横傾斜の推定値が所定の閾値より大きいと判断される場合は、偏向量閾値が相対的に小さな閾値（γｃ）に変更される（ステップ３０３）。

このような状態で、前方カメラ１１（ＡＥＢセンサ）に障害物が検知され、自動ブレーキが作動すると（ステップ３１０，３１１）、車両の横傾斜が検出されていない場合は、ヨーレート検知部２２の検出情報に基づき車両の偏向量が計測され（ステップ３２０）、偏向量が閾値（γａ）以上の場合は（ステップ３３０）、車両偏向時のブレーキ要求値（制御マップ）に変更され（ステップ３４０）、偏向量が閾値（γａ）未満の場合は、通常のブレーキ要求値が維持される。

一方、車両の横傾斜が検出されている場合は、ヨーレート検知部２２の検出情報に基づき車両の偏向量が計測され（ステップ３２１）、偏向量が相対的に小さい閾値（γｃ）以上の場合に（ステップ３３１）、車両偏向時のブレーキ要求値（制御マップ）に変更され（ステップ３４０）、偏向量が閾値（γｃ）未満の場合は、通常のブレーキ要求値が維持される。

なお、上記実施形態では、ステップ３０３で偏向量閾値が相対的に小さな閾値（γｃ）に変更される場合を示したが、この時点で、自動ブレーキ作動時のブレーキ要求値を車両偏向時のブレーキ要求値（制御マップ）に変更しても良い。

また、ステップ３０１の横傾斜の判定を、自動ブレーキ作動中のステップ３３０，３３１において、偏向量がそれぞれの閾値未満だった場合に実施し、横傾斜が検出された場合は、それぞれステップ３４０，３４１に戻して車両偏向時のブレーキ要求値（制御マップ）に変更するように構成することもできる。

（第４実施形態）
上記実施形態では、進路検知部１２や傾き検知部１３にて画像処理から推定される進路偏向や横傾斜を自動ブレーキ作動前の偏向量閾値変更に利用する場合について述べたが、自動ブレーキ作動中における偏向量閾値変更やブレーキ要求値（制御マップ）変更に利用することもできる。

例えば、図９のフローチャートに示すように、システムの作動状態で（ステップ４００）、前方カメラ１１（ＡＥＢセンサ）に障害物が検知され、自動ブレーキが作動すると（ステップ４１０）、前方カメラ１１の画像に基づいてオプティカルフロー抽出などの画像処理により進路検知部１２に進路偏向量（ψ）が検知され（ステップ４１１）、進路偏向量が閾値（ψｃ）以上であるか否かが判断される（ステップ４１２）。

進路検知部１２に検知される進路偏向量が閾値（ψｃ）未満の場合は、自動ブレーキの制動力が最大限に確保されるように、相対的に大きな偏向量閾値（γａ）が維持されるが（ステップ４１３）、進路偏向量が閾値（ψｃ）以上の場合は、相対的に小さな偏向量閾値（γｂ）に変更される（４１４）。

次いで、ヨーレート検知部２２の検出情報に基づき車両の偏向量が計測され（ステップ４２０、４２１）、偏向量がそれぞれの閾値（γａ、γｂ）と比較され、閾値以上であるか否かが判断される（ステップ４３０，４３１）。

何れかにおいて偏向量が閾値以上の場合は、ブレーキ要求値が車両偏向時の制御マップに変更される（ステップ４４０）。偏向量が閾値未満の場合は、ブレーキ要求値は変更されず、通常のブレーキ要求値が維持される（ステップ４５０）。

なお、上記第２実施形態では、進路検知部１２に検知される進路偏向量に基づいて偏向量閾値を切替える場合について述べたが、自動ブレーキ作動中に傾き検知部１３に検知される横傾斜を進路偏向量と併用して、または進路偏向量に代えて、偏向量閾値の切替えに利用することもできる。

以上、本発明のいくつかの実施形態について述べたが、本発明は上記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いてさらに各種の変形および変更が可能であることを付言する。

１ 車両
３ 前車輪
４ 後車輪
１０ ＡＥＢ制御部（自動ブレーキ制御部）
１１ 前方カメラ
１２ 進路検知部
１３ 傾き検知部
２０ ブレーキ制御部
２１ 操舵角センサ
２２ ヨーレート検知部
２３，２４ 車輪速センサ

Claims (5)

1. 進行方向前方の障害物を検知する手段と、
   前記障害物との衝突が予測される場合にブレーキ要求を出す自動ブレーキ制御部と、
   前記ブレーキ要求に従い自動ブレーキを作動させるブレーキアクチュエータと、
   を備えた車両の自動ブレーキ装置において、
   前記車両のヨーレートを検知するヨーレート検知部をさらに備え、
   前記ブレーキ要求による自動ブレーキの作動中に、前記ヨーレート検知部により車両の偏向が閾値以上となったことを検知した時に、前記ブレーキ要求の値が、前記偏向が前記閾値未満である場合よりも小さい値に変更されるように構成されていることを特徴とする自動ブレーキ装置。
2. 前記ヨーレート検知部に検知されるヨーレートまたはその変化速度が大きいほど、前記閾値が小さくなるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の自動ブレーキ装置。
3. 前記車両は操舵角センサおよび／または横加速度センサをさらに備え、前記操舵角センサおよび／または横加速度センサに検知される操舵角および／または横加速度から求められる前記偏向が所定値以上である場合に、前記閾値が小さい値に変更されるように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の自動ブレーキ装置。
4. 前記車両は、進行方向前方を撮像する前方カメラと、前記前方カメラの画像から車両の進路を検知する画像処理手段と、を備え、直進方向に対する進路偏向が所定値以上である場合に、前記閾値が小さい値に変更されるように構成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の自動ブレーキ装置。
5. 前記車両は、進行方向前方を撮像する前方カメラと、前記前方カメラの画像から路面に対する車両の横傾斜を検知する画像処理手段と、を備え、前記横傾斜が所定値以上である場合に、前記閾値が小さい値に変更されるように構成されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の自動ブレーキ装置。