JP3319984B2 - 車両の衝突回避装置 - Google Patents

車両の衝突回避装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は，車両の進行方向前
方に存在する障害物と自車との相対距離及び相対速度に
基づいて制動を行うことにより前記障害物との衝突を回
避する車両の衝突回避装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】車両に搭載したレーダにより前方の障害
物を検知し，自車と障害物との相対距離や相対速度に応
じて自動制動を行うことにより障害物との衝突を回避す
る衝突回避装置は公知である。
【０００３】また車両のヨーレートや横加速度から車両
挙動を検出し，車両に横風等の外乱が作用した場合に，
前記車両挙動の変化を抑制する方向の操舵トルクをアク
チュエータを介して操舵系に加えることにより，外乱に
対する車両挙動の安定を図る操舵支援装置も公知であ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで，従来の衝突
回避装置が摩擦係数の高い不整路面で強い自動制動を行
うと，ハンドルが取られて車両の進路が乱される場合が
あり，その結果タイヤに横力が発生して前後力が減少す
るために充分な減速度が得られなかったり，レーダが障
害物を見失ったりして充分な衝突回避効果が得られなく
なる可能性がある。
【０００５】本発明は，前述の事情に鑑みてなされたも
ので，衝突回避装置による自動制動時に車両挙動の安定
を図って衝突回避効果を高めることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に，請求項１に記載された発明は，車両の進行方向に存
在する障害物を検出する障害物検出手段と，車両を制動
する制動装置と，前記障害物検出手段で検出した障害物
と自車との相対距離及び相対速度に基づいて前記制動装
置の作動を制御する制動制御手段と，車両の前輪を転舵
する操向装置とを備えた車両の衝突回避装置において，
操舵角センサが検出した操舵角から求められる操舵速度
と，ヨーレートセンサが検出した車両のヨーレートと，
該ヨーレート及び基準ヨーレートの偏差であるヨーレー
ト偏差とに基づいて各々算出され る操舵反力に基づき，
前記操向装置の作動を制御するための操向指令信号を算
出すると共に，前記制動制御手段が出力する制動指令信
号に基づき，制動装置の作動が車両の操向に与える影響
の大きさに応じて前記各操舵反力を補正することで前記
操向指令信号の補正を行う操向制御手段を備えたことを
特徴とする。
【０００７】上記構成によれば，操舵速度と，車両のヨ
ーレートと，ヨーレート偏差とに基づいて各々算出され
る操舵反力に基づいて，操向装置の作動を制御するため
の操向指令信号を算出するので，障害物との衝突を回避
すべく制動装置を作動させたときに不整路面等の外乱を
受けても，制動装置の作動に伴って操向装置を作動させ
ることにより，外乱の影響を補償して衝突回避制御を効
果的に行うことができる。また特に制動制御手段が出力
する制動指令信号に基づき，制動装置の作動が車両の操
向に与える影響の大きさに応じて前記各操舵反力を補正
することで操向指令信号の補正を行うので，制動装置の
作動が車両の操向に与える影響の大きさに見合うように
操向指令信号が補正され，操向装置の作動量を適切なも
のとすることができる。
【０００８】また請求項２に記載された発明は，請求項
１の構成に加えて，制動装置の作動が車両の操向に与え
る影響の大きさを，路面摩擦係数，車両の前後加速度，
車両の制動力及びタイロッド軸力の少なくとも１つに基
づいて算出することを特徴とする。
【０００９】上記構成によれば，制動装置の作動が車両
の操向に与える影響の大きさを的確に算出することがで
きる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下，本発明の実施の形態を，添
付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１１】図１〜図８は本発明の一実施例を示すもの
で，図１は衝突回避装置を備えた車両の全体構成図，図
２は操向装置の構造を示す図，図３は操向制御装置のブ
ロック図，図４は自動制動の作動条件を検索するマッ
プ，図５は制御パラメータ決定ルーチンのフローチャー
ト，図６はアクティブ操舵反力算出ルーチンのフローチ
ャート，図７は制御パラメータを検索するテーブルを示
す図，図８は制御パラメータ補正係数を検索するテーブ
ルを示す図である。
【００１２】図１に示す車両の制動装置ＢＳは，ブレー
キペダル１の操作により負圧ブースタ２を介して作動す
るマスタシリンダ３が発生した制動油圧を，自動制動バ
ルブユニット４及びＡＢＳ（アンチロックブレーキシス
テム）バルブユニット５を経て前輪ＷFL，ＷFR及び後輪
ＷRL，ＷRRのブレーキシリンダ６FL，６FR，６RL，６RR
に伝達することにより，前後輪ＷFL，ＷFR，ＷRL，ＷRR
を制動するものである。マイクロコンピュータよりなる
制動制御手段７には，前走車等の障害物を検出する障害
物検出手段としてのレーザレーダヘッドユニット８と，
ステアリングホイール９の操舵角を検出する操舵角セン
サＳ1 と，ステアリングホイール９の操舵トルクを検出
する操舵トルクセンサＳ2 と，前後輪ＷFL，ＷFR，
ＷRL，ＷRRの回転数に基づいて車速を検出する車速セン
サＳ3 …と，車両の横加速度を検出する横加速度センサ
Ｓ4 とからの信号が入力される。制動制御手段７は，そ
れら信号に基づいてアクチュエータ１０を介して前記自
動制動バルブユニット４を作動させるとともに，表示器
１１を介して自動制動に関する警報や車両状態に関する
情報をドライバーに報知する。
【００１３】図２に示す車両の操向装置ＳＳは，ステア
リングホイール９の回転をステアリングシャフト１２，
連結軸１３及びピニオン１４を介してラック１５に伝達
し，更にラック１５の往復動を左右のタイロッド１６，
１６を介して左右の前輪ＷFL，ＷFRに伝達して該前輪Ｗ
FL，ＷFRを転舵するようになっている。操向装置ＳＳは
電動パワーステアリング機能を有するもので，モータ１
７の出力軸に設けた駆動ギヤ１８と，この駆動ギヤ１８
に噛み合う従動ギヤ１９と，この従動ギヤ１９と一体の
スクリューシャフト２０と，このスクリューシャフト２
０に噛み合うとともに前記ラック１５に連結されたナッ
ト２１とを備える。
【００１４】従って，例えば操舵トルクセンサＳ2 で検
出される操舵トルクが車速センサＳ3 …で検出される車
速に応じた所定の値になるようにモータ１７をフィード
バック制御することにより，モータ１７の駆動力を駆動
ギヤ１８，従動ギヤ１９，スクリューシャフト２０，ナ
ット２１，ラック１５及び左右のタイロッド１６，１６
を介して左右の前輪ＷFL，ＷFRに伝達し，ドライバーの
ステアリング操作による左右の前輪ＷFL，ＷFRの転舵を
アシストすることができる。
【００１５】図３を併せて参照すると明らかなように，
操向装置ＳＳは前記電動パワーステアリング機能に加え
てアクティブ操舵反力制御機能を有している。アクティ
ブ操舵反力制御とは，横風等の外乱により車両が偏向し
た場合に，その偏向を打ち消す方向の操舵トルクを自動
的に発生させる制御である。
【００１６】即ち，マイクロコンピュータよりなる操向
制御手段２２は，前記操舵角センサＳ1 ，操舵トルクセ
ンサＳ2 ，車速センサＳ3 …及び横加速度センサＳ4 か
らの信号に加えて，車両のヨーレートを検出するヨーレ
ートセンサＳ5 からの信号が入力される入力部２３と，
入力部２３からの信号を受けて前記電動パワーステアリ
ング機能を司る電動パワーステアリング制御手段２４
と，入力部２３からの信号を受けて前記アクティブ操舵
反力制御機能を司るアクティブ操舵反力算出手段２５
と，前記制動制御手段７が出力する自動制動作動信号に
基づいてアクティブ操舵反力制御のための制御パラメー
タを変更する制御パラメータ変更手段２６と，電動パワ
ーステアリング制御手段２４の出力及びアクティブ操舵
反力算出手段２５の出力を加算した結果に基づいて前記
モータ１６を駆動する出力電流を算出する出力電流算出
手段２７とを備える。而して，出力電流算出手段２７で
算出した電流を駆動回路２８を介してモータ１７に供給
することにより，電動パワーステアリング機能及びアク
ティブ操舵反力制御機能の両方を発揮させることができ
る。
【００１７】次に，自動制動制御及びアクティブ操舵反
力制御を相互に関連させた統合制御の内容を説明する。
【００１８】先ず，制動制御手段７による自動制動制御
の内容について説明すると，図１においてレーザレーダ
ヘッドユニット８が自車の前方の前走車等の障害物を検
出すると，制動制御手段７が自車と障害物との相対速度
及び相対距離を算出する。そして相対速度及び相対距離
が図４のマップに斜線で示す自動制動作動領域に入る
と，制動制御手段７は制動指令信号をアクチュエータ１
０に出力して自動制動バルブユニット４を作動させ，ド
ライバーがブレーキペダル１を踏まなくても，自動制動
バルブユニット４に設けられた油圧源からブレーキシリ
ンダ６FL，６FR，６RL，６RRに制動油圧を供給すること
により，車両を自動制動して障害物との衝突を未然に回
避する。
【００１９】図４のマップに基づいて自動制動を作動さ
せるか否かを判定するとき，操舵角センサＳ1 ，操舵ト
ルクセンサＳ2 ，車速センサＳ3 …及び横加速度センサ
Ｓ4の出力に基づいて検出される路面摩擦係数の大小に
応じて前記マップを持ち換えることにより，一層適切な
自動制動を行うことができる。尚，ブレーキペダル１の
操作による通常制動時，或いは前記自動制動時に係わら
ず，車輪がロック傾向になると，ＡＢＳバルブユニット
５が制動油圧を減圧制御して前記車輪のロックを抑制す
る。
【００２０】次に，アクティブ操舵反力制御における制
御パラメータ決定ルーチンを，図５のフローチャートに
基づいて説明する。
【００２１】先ず，ステップＳ１において，操向制御手
段２２は，車速センサＳ3 …で検出した車速に基づい
て，図７のテーブルから３種類の制御パラメータｆｆ
１，ｆｆ２，ｆｆ３を検索する。制御パラメータｆｆ１
は操舵速度ｄθ／ｄｔに基づく操舵反力を算出するため
のものであり，制御パラメータｆｆ２はヨーレート偏差
γ−γ0 に基づく操舵反力を算出するためのものであ
り，制御パラメータｆｆ３はヨーレートγに基づく操舵
反力を算出するためのものである。操舵速度ｄθ／ｄｔ
は，操舵角センサＳ1 で検出した操舵角θを時間微分し
て得ることができる。またヨーレート偏差γ−γ0 は，
ヨーレートセンサＳ5 で検出したヨーレートγと基準ヨ
ーレートγ0 との偏差であり，この基準ヨーレートγ0
は予め実測した車両の伝達関数特性に基づいて算出する
ことができる。尚，各制御パラメータｆｆ１，ｆｆ２，
ｆｆ３が車速の増加に応じて増加するのは，高車速時ほ
ど外乱により車両の進路が乱され易いため，それを補償
すべく車速による重み付けを行うためである。
【００２２】自動制動の不作動時，即ち，ステップＳ２
で制動制御手段７が制動指令信号を出力していないとき
には，ステップＳ３において，制御パラメータ変更手段
２６（図３参照）は，前記ステップＳ１で検索した３種
類の制御パラメータｆｆ１，ｆｆ２，ｆｆ３を変更する
ことなく最終的な制御パラメータｆ１，ｆ２，ｆ３とす
る。
【００２３】一方，自動制動の作動時，即ち，前記ステ
ップＳ２で制動制御手段７が制動指令信号を出力してい
るときには，ステップＳ４において，図８のテーブルか
ら制御パラメータ補正係数ｋ1 ，ｋ2 ，ｋ3 を検索す
る。制御パラメータ補正係数ｋ1 ，ｋ2 ，ｋ3 は何れも
１よりも大きい値を持つもので，図８（Ａ）に示すよう
に路面摩擦係数の増加に応じて１から増加するように設
定される。これは，路面摩擦係数が大きいほど自動制動
による制動力が増加し，それによって生じるハンドル取
られ力（アライニングトルク＝制動力×キングピンオフ
セット）も増加するため，１よりも大きい制御パラメー
タ補正係数ｋ1 ，ｋ2 ，ｋ3 で制御パラメータｆｆ１，
ｆｆ２，ｆｆ３を増加方向に補正することにより，外乱
による車両進路の乱れを強く抑制するためである。尚，
路面摩擦係数は，横加速度センサＳ4 で検出した横加速
度と，車速センサＳ3 …で検出した車速と，操舵角セン
サＳ1 で検出した操舵角と，操舵トルクセンサＳ2 で検
出した操舵トルクとに基づいて算出することができる。
【００２４】尚，路面摩擦係数に基づいて制御パラメー
タ補正係数ｋ1 ，ｋ2 ，ｋ3 を検索する代わりに，図８
（Ｂ）に示すように車両の前後加速度に応じて，図８
（Ｃ）に示すように制動力に応じて，或いは図８（Ｄ）
に示すようにタイロッド軸力に応じて検索することもで
きる。
【００２５】而して，ステップＳ５において，制御パラ
メータ変更手段２６は，ステップＳ１で検索した３種類
の制御パラメータｆｆ１，ｆｆ２，ｆｆ３に，ステップ
Ｓ４で検索した３種類の制御パラメータ補正係数ｋ1 ，
ｋ2 ，ｋ3 をそれぞれ乗算することにより，最終的な制
御パラメータｆ１，ｆ２，ｆ３を算出する。
【００２６】次に，アクティブ操舵反力制御におけるア
クティブ操舵反力算出ルーチンを，図６のフローチャー
トに基づいて説明する。
【００２７】先ず，ステップＳ１１において，前記ステ
ップＳ３，或いはステップＳ５で算出された最終的な制
御パラメータｆ１，ｆ２，ｆ３を制御パラメータ変更手
段２６から読み込む。続くステップＳ１２で，アクティ
ブ操舵反力制御手段２５は，第１の操舵反力Ｔ１を制御
パラメータｆ１と操舵速度ｄθ／ｄｔとの積として算出
し，第２の操舵反力Ｔ２を制御パラメータｆ２とヨーレ
ート偏差γ−γ0 との積として算出し，第３の操舵反力
Ｔ３を制御パラメータｆ３とヨーレートγとの積として
算出する。そしてステップＳ１３で，第１〜第３の操舵
反力Ｔ１，Ｔ１，Ｔ３を加算することにより目標操舵反
力ＴＡを算出する。而して，図３において前記目標操舵
反力ＴＡを出力電流決定手段２７に出力することによ
り，操向装置ＳＳのモータ１７が作動して外乱による車
両の進路の乱れを抑制する方向の操舵トルクを発生す
る。
【００２８】以上説明したように，特に摩擦係数の高い
不整路面で衝突防止のための自動制動を実行すると，ハ
ンドルが取られて車両の進路が乱される場合があり，そ
の結果タイヤに横力が発生して前後力が減少するために
充分な減速度が得られなかったり，レーダが障害物を見
失ったりして充分な衝突回避効果が得られなくなる可能
性がある。しかしながら，本発明によれば，自動制動の
実行時に操向制御手段２２が車両の進路の乱れを強く抑
制するようにアクティブ操舵反力制御を行うので制動力
を効果的に発生させて充分な衝突回避効果を得ることが
できる。
【００２９】以上，本発明の実施例を詳述したが，本発
明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行う
ことが可能である。
【００３０】例えば，実施例では自動制動の実行時に制
御パラメータｆｆ１，ｆｆ２，ｆｆ３を制御パラメータ
補正係数ｋ1 ，ｋ2 ，ｋ3 で補正しているが，自動制動
の実行時と非実行時とで異なる制御パラメータｆ１，ｆ
２，ｆ３を採用するようにしても，同様の作用効果を得
ることができる。
【００３１】
【発明の効果】以上のように請求項１に記載された発明
によれば，障害物と自車との相対距離及び相対速度に基
づいて制動装置の作動を制御する制動制御手段を備える
衝突回避装置において，操舵角センサが検出した操舵角
から求められる操舵速度と，ヨーレートセンサが検出し
た車両のヨーレートと，該ヨーレート及び基準ヨーレー
トの偏差であるヨーレート偏差とに基づいて各々算出さ
れる操舵反力に基づき，操向装置の作動を制御するため
の操向指令信号を算出するので，障害物との衝突を回避
すべく制動装置を作動させたときに不整路面等の外乱を
受けても，制動装置の作動に伴って操向装置を作動させ
ることにより，外乱の影響を補償して衝突回避制御を効
果的に行うことができる。また特に前記制動制御手段が
出力する制動指令信号に基づき，制動装置の作動が車両
の操向に与える影響の大きさに応じて前記各操舵反力を
補正することで操向指令信号の補正を行うので，制動装
置の作動が車両の操向に与える影響の大きさに見合うよ
うに操向指令信号が補正され，操向装置の作動量を適切
なものとすることができる。
【００３２】また請求項２に記載された発明によれば，
制動装置の作動が車両の操向に与える影響の大きさを的
確に算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】衝突回避装置を備えた車両の全体構成図
【図２】操向装置の構造を示す図
【図３】操向制御装置のブロック図
【図４】自動制動の作動条件を検索するマップ
【図５】制御パラメータ決定ルーチンのフローチャート
【図６】アクティブ操舵反力算出ルーチンのフローチャ
ート
【図７】制御パラメータを検索するテーブルを示す図
【図８】制御パラメータ補正係数を検索するテーブルを
示す図
【符号の説明】
７ 制動制御手段 ８ レーザレーダヘッドユニット（障害物検出
手段） ２２ 操向制御手段 ＢＳ 制動装置 ＳＳ 操向装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ // Ｇ０１Ｓ 17/93 Ｂ６２Ｄ 101:00 Ｂ６２Ｄ 101:00 111:00 111:00 113:00 113:00 117:00 117:00 119:00 119:00 137:00 137:00 Ｇ０１Ｓ 17/88 Ａ (56)参考文献 特開 平５−50930（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−294249（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−58319（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−92256（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−36188（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−122376（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−244482（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B62D 6/00 B60R 21/00 627 B60T 7/12 G08G 1/16

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 車両の進行方向に存在する障害物を検出
    する障害物検出手段（８）と， 車両を制動する制動装置（ＢＳ）と， 前記障害物検出手段（８）で検出した障害物と自車との
    相対距離及び相対速度に基づいて前記制動装置（ＢＳ）
    の作動を制御する制動制御手段（７）と， 車両の前輪（Ｗ FL ，Ｗ FR ）を転舵する操向装置（ＳＳ）
    とを備えた車両の衝突回避装置において，操舵角センサ（Ｓ 1 ）が検出した操舵角（θ）から求め
    られる操舵速度（ｄθ／ｄｔ）と，ヨーレートセンサ
    （Ｓ 5 ）が検出した車両のヨーレート（γ）と，該ヨー
    レート（γ）及び基準ヨーレート（γ 0 ）の偏差である
    ヨーレート偏差（γ−γ 0 ）とに基づいて各々算出され
    る操舵反力（Ｔ１〜Ｔ３）に基づき，前記操向装置（Ｓ
    Ｓ）の作動を制御するための操向指令信号を算出すると
    共に， 前記制動制御手段（７）が出力する制動指令信号
    に基づき，制動装置（ＢＳ）の作動が車両の操向に与え
    る影響の大きさに応じて前記各操舵反力（Ｔ１〜Ｔ３）
    を補正することで前記操向指令信号の補正を行う操向制
    御手段（２２）を備えたことを特徴とする，車両の衝突
    回避装置。
  2. 【請求項２】 制動装置（ＢＳ）の作動が車両の操向に
    与える影響の大きさを，路面摩擦係数，車両の前後加速
    度，車両の制動力及びタイロッド軸力の少なくとも１つ
    に基づいて算出することを特徴とする，請求項１に記載
    の車両の衝突回避装置。
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