JP4678237B2 - 車両の走行制御装置 - Google Patents
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Description
また、衝突時に自動的にブレーキをかける自動ブレーキ装置がある。例えば、自動ブレーキ装置として、運転者のブレーキペダル操作を尊重すべく、最低限必要な制動力と運転者のブレーキ操作による制動力とをセレクトハイする装置がある(例えば特許文献4参照)。
また、前記自動ブレーキ装置において、運転者のブレーキペダル操作を優先しているときに、シートが移動してしまっても、運転者の意思に反して、自車両の制動が維持できなくなってしまう場合がある。
本発明は、前記問題に鑑みてなされたものであり、乗員保護を目的として衝突時に運転者用シートを移動させても、運転者の意思に合致した制動を維持することができる車両の走行制御装置の提供を目的とする。
図1は、本発明の第1の実施形態の走行制御装置の概略構成図である。
図中1は、自車両前方に位置する先行車両との間の車間距離を検出するための車間距離センサ、2は、自車両前方を撮像するためのCCDカメラ、4は、自車速を検出するための車速センサであって、後述の自動変速機6の出力側の回転速度を検出することにより、自車速を検出するように構成されている。
そして、各種センサの検出信号は、コントローラ10に入力され、コントローラ10では、これら各種センサの検出信号に基づいて目標車速V*を算出し、自車速Vspが目標車速V*となるように、スロットルアクチュエータ5、自動変速機6及び制動制御装置7を制御する。
この制御ブロックは、公知の走行制御装置における制御ブロックと同様に構成され、例えば、車速センサ4からの車速パルスの周期を計測し、自車速を演算する車速信号処理部11と、車間距離センサ1でレーザ光を掃射してから先行車両の反射光を受光するまでの時間を計測し、自車両前方の自車両の走行車線上に存在する先行車両と自車両との間の車間距離Lを演算する測距信号処理部14と、車速信号処理部11で演算した自車速Vsp及び測距信号処理部14で演算された先行車両との車間距離Lに基づいて、目標車間距離L*を設定すると共に、車間距離Lを目標車間距離L*に維持するための目標車速V*を算出する走行制御部30と、この走行制御部30で算出した目標車速V*に基づいて、自車速Vspを目標車速V*に一致させるように、スロットルアクチュエータ5、自動変速機6及び制動制御装置7を制御する車速制御部13と、さらに、CCDカメラ2からの撮像情報を処理するための画像処理部12とを備えている。
走行制御部30は、測距信号処理部14で算出された車間距離Lに基づいて自車両と前方車両との相対速度ΔVを算出する相対速度演算部31と、車速信号処理部11から入力される自車速Vsp及び相対速度演算部31が算出した相対速度ΔV、或いは図示しない手動スイッチでの操作により運転者により設定される車間距離設定値Lsに基づいて目標車間距離L*を設定するとともに、ナビゲーション装置等からの走行環境情報に基づいて目標車間距離L*を補正する目標車間距離設定部32と、相対速度演算部31が算出した相対速度ΔV及び測距信号処理部14で算出した車間距離L及びナビゲーション装置からの走行環境情報に基づき、車間距離Lを目標車間距離設定部32で算出された目標車間距離L*に一致させるための目標車速V*を算出する車間距離制御部33とから構成されている。
先ず、前記相対速度ΔVの演算方法について説明する。相対速度ΔVは、図3及び図4に示すように、測距信号処理部14で算出された前方車両までの車間距離Lを入力とし、バンドパスフィルタ或いはハイパスフィルタを用いて近似的に求めることができる。例えば、バンドパスフィルタは、下記(1)式で表す伝達関数で実現することができる。
F(s)=ωc2・s/(s2+2ζ・ωc・s+ωc2) ・・・(1)
なお、(1)式において、ωc=2π・fc、sはラプラス演算子、ζは減衰係数である。なお、フィルタ関数のカットオフ周波数fcは、車間距離Lに含まれるノイズ成分の大きさと、短周期の車体前後加速度変動の許容値とにより決定する。
V*=Vt−ΔV*
ΔV*=fd・(L*−L)+fv・ΔV
・・・(2)
なお、前記制御ゲインfd,fvは、走行制御制能を決めるパラメータである。ここでは、2個の目標値(車間距離と相対速度)を1個の入力(目標車速)で制御する1入力2出力系であることから、制御法として状態フィードバック(レギュレータ)を用いて制御系を設計している。
先ず、システムの状態変数x1,x2を下記(3)式で定義する。
x1=Vt−V
x2=L*−L
・・・(3)
また、制御入力(コントローラの出力)ΔV*を下記(4)式で定義する。
ΔV*=Vt−V* ・・・(4)
ここで、車間距離Lは下記(5)式のように表すことができる。
L=∫(Vt−V)dt+L0 ・・・(5)
なお、(5)式中のL0は、車間距離制御における停止時の目標車間距離である。
V=1/(1+τv ・s)
dV/dt=1/τv (V*−V)
・・・(6)
したがって、前方車両の車速Vtが一定であるとすると、前記(3)式、(4)式及び(6)式より、前記状態変数x1は下記(7)式で表すことができる。
dx1/dt=−1/τv ・x1+1/τv ・ΔV* ・・・(7)
x2=−(Vt−V)=−x1 ・・・(8)
したがって、前記(7)式及び(8)式より、システムの状態方程式は下記(9)式で表すことができる。
dX/dt=(A+BF)X ・・・(10)
ただし、制御入力u=FX,F=[fv fd ]である。
したがって、前記(10)式より、全体システムの特性方程式は下記(11)式で表すことができる。
|sI−A' |=s2+(1−fv )/τv・s+fd/τv=0
A' =A+BF ・・・(11)
fv=1−2ζ・ωn・τv
fd=ωn2・τv
・・・(12)
Vt=V+ΔV ・・・(13)
したがって、前記(2)式及び(13)式より、目標車速V*は下記(14)式で表すことができる。
V*=V−fd(L*−L)+(1−fv)ΔV ・・・(14)
L*=a・Vt+L0=a・(V+ΔV)+L0 ・・・(15)
L*=a・V+L0 ・・・(16)
なお、車間距離制御部33においては、このようにして設定された目標車間距離L*が、手動スイッチによって設定された車間距離設定値Lsを下回るときには、この車間距離設定値Lsを、目標車間距離L*として設定するようになっている。
なお、衝突時に自動的にブレーキをかける自動ブレーキ装置は、前述した走行制御のための構成を利用して、自車両が被衝突物(前方車両等)に対して所定の関係になった場合に、制動力を発生させている。
また、この車両には、乗員保護装置として、衝突時(含む衝突可能性が高い場合)の乗員保護を目的とし、乗員シート又は運転者用シート(以下、単にシートという。)を移動させるシート移動式乗員保護装置40を搭載している。
このようなシート移動式乗員保護装置40としては、前記特許文献1や特許文献2に開示されている装置が挙げられる。
続いてステップS2において、運転者がブレーキペダル操作中か否かを判定する。ここで、運転者がブレーキペダル操作中の場合、ステップS3に進み、運転者がブレーキペダル操作中でない場合、当該図8に示す処理を終了する。
ステップS3では、シート移動式乗員保護装置40によりシートが移動したか否かを判定する。例えば、シート移動式乗員保護装置40によりシートの移動があった場合、シート移動フラグがOFFからONになるようになっており、このシート移動フラグの状態に基づいてシートの移動を検出している。このステップS3にて、シートが移動した場合、ステップS4に進み、シートが移動していない場合、当該図8に示す処理を終了する。
なお、以下の説明では、車両の減速度についての説明になるため、目標加減速度α*を目標減速度α*と称す。
一方、ステップS6では、ブレーキペダルから運転者の足が外れたか否か、すなわち運転者のブレーキペダル操作が自車両の減速度を抑制する方向に変化したか否かを判定する。
ステップS10では、目標減速度α*を維持する。このステップS10における目標減速度α*の維持処理については後で詳述に詳述する。そして、ステップS11に進む。
ここで、ステップS5及びステップS9における目標減速度α*の算出方法並びにステップS8及びステップS10における目標減速度α*の維持処理並びにステップS8における加速抑制処理について説明する。
ステップS9の処理に至る場合とは、運転者がブレーキペダルの踏み込み量を維持している場合である。
このような場合、ステップS9では、ブレーキペダルの踏み込み量に対応する減速度を算出し、その算出した減速度を目標減速度α*にする。
ステップS5の処理に至る場合とは、運転者がブレーキペダルを踏み増し操作している場合である。
このような場合、ステップS5では、運転者のブレーキペダルの踏み増し操作を考慮して目標減速度α*を算出する。具体的には、運転者が踏み増し操作している最中の減速度を算出し、その算出した減速度を目標減速度にする。また、シートの移動をも考慮して目標減速度α*を算出しても良い。
ステップS8及びステップS10の処理に至る場合とは、シート移動中に運転者の足がブレーキペダルから離れた場合である。
このような場合、ステップS8及びステップS10では、直前の処理で算出されている目標減速度α*、すなわち、前記ステップS5又はステップS9で算出した目標減速度α*を維持する。
α*=α+Δα×経過時間t ・・・(17)
ここで、αは、ブレーキペダル操作中(踏み増し操作中又は踏み込み量維持中)に検出した減速度(ブレーキペダルから足が外れる直前の減速度)であり、Δαは、その減速度の傾き(単位時間における変化量)であり、tは、経過時間であり、運転者の足がブレーキペダルから外れた時を起算点とした時間である。
これにより、例えば、直前の処理でステップSステップS5にて目標減速度α*を算出している場合、すなわちシート移動中に運転者がブレーキペダルを踏み増し操作していた場合には、そのときの減速度の増加が運転者の足がブレーキペダルから外れても維持されるようになる。
ステップS8の処理に至る場合とは、運転者によるアクセル操作がある場合である。
このような場合、ステップS8では、運転者のアクセル操作による加速を抑制する。具体的には、運転者のアクセル操作を検出した場合、目標車速V*に直近の車速を代入、すなわちアクセル操作にかかわらず車速を維持することで、加速を抑制する。
なお、このステップS8では、このような加速抑制処理とともに、前述したような目標減速度α*を維持する処理が行われる。
ステップS11では、前記ステップS5或いはステップS9で算出した目標減速度α*又はステップS8或いはステップS10で維持された目標減速度α*を実現する目標制動力を算出する。
続いてステップS12にて、制動力制御処理を実施する。すなわち、車速制御部13にて、前記ステップS11で算出した目標制動力を実現し得るように、制動流体圧制御部7を制御して制動力を発生させる。
ここで、自車両が先行車両に接近する場合、相対速度ΔVが負値になり、自車両が先行車両から離間する場合、相対速度ΔVが正値になる。
このステップS14にて、車間距離Lが所定のしきい値Lthよりも大きい場合(L>Lth)、又は相対速度ΔVが0よりも大きい場合(ΔV>0)、ステップS16に進み、それ以外の場合、すなわち、車間距離Lが所定のしきい値Lth以下であり(L≦Lth)、かつ相対速度ΔVが0以下の場合(ΔV≦0)、ステップS15に進む。
ステップS16では、制動力制御を解除する。例えば、制動力制御の解除の方法については、減速度指令値(制動力指令値)をステップ状に減少させず、すなわち急激に0にさせずに、減速度指令値(制動力指令値)の減少の変化割合を限定して、減速度指令値(制動力指令値)を徐々に変化させていっても良い。
先ず、処理で必要な各種データを読み込み(前記ステップS1)、運転者がブレーキペダル操作中にシート移動式乗員保護装置40によりシートが移動した場合(前記ステップS2及びステップS3)、当該操作中のブレーキペダルの操作状態を検出する。
すなわち、運転者がブレーキペダルを踏み増し操作しているか否か、運転者がブレーキペダルの踏み込み量を維持しているか否を判定し(前記ステップS4又はステップS6)、その判定結果から、運転者がブレーキペダルを踏み増し操作している場合や運転者がブレーキペダルの踏み込み量を維持している場合には、それらに対応した目標減速度α*を算出する(前記ステップS5又はステップS9)。
続いて、目標減速度α*を実現する目標制動力を算出して、その目標制動力を実現し得るように、制動流体圧制御部7を制御して制動力を発生させる(前記ステップS11及びステップS12)。
これにより、シートが元の位置に戻り、かつ所定の条件が満たされた場合、制動力制御が解除される(前記ステップS16)。
また、シート移動中に運転者がブレーキペダルを踏み増し操作している場合には、そのシートの移動を考慮して目標減速度α*を増加補正している(前記図9、図10参照)。これは、運転者がブレーキペダルを踏み増し操作しようとしても、シートが移動していると、その移動分、運転者が思うものよりもブレーキペダルの踏み増し量が増加しないと考えられるからである。このように、シート移動中に運転者がブレーキペダルを踏み増し操作していた場合には、シートの移動を考慮して目標減速度α*を増加補正することで、シートの移動に影響されることなく、運転者の意思に合致させた減速度を得ることができるようになる。
第2の実施形態は、衝突時に自動的にブレーキをかける自動ブレーキ装置をも搭載する車両である。図12は、第2の実施形態における処理手順であり、前記図8に対応する処理手順を示す。
第2の実施形態では、前記ステップS5、ステップS8、ステップS9又はステップS10の後の処理として、ステップS21とステップS22とを新たに備えている。すなわち、前記ステップS5、ステップS8、ステップS9又はステップS10の後に、ステップS21において、自動ブレーキ装置が作動しているか否かを判定する。ここで、自動ブレーキ装置が作動している場合、ステップS22に進み、自動ブレーキ装置が作動していない場合、ステップS11に進む。
これにより、ステップS22では、前記ステップS5、ステップS8、ステップS9又はステップS10で得た目標減速度α*が自動ブレーキ装置で算出される目標減速度α*を上回っている場合、当該ステップS5、ステップS8、ステップS9又はステップS10で得た目標減速度α*を選択する。
なお、前記セレクトハイを目標減速度α*について行っているが、制動力やブレーキ液圧を対象として行うようにしても良い。
この第2の実施形態により、自動ブレーキ装置による減速度と運転者のブレーキペダル操作に基づく減速度とをセレクトハイするシステムにおいて、運転者のブレーキペダル操作に基づく減速度(運転者の意思)を優先させている最中に、シートの移動により運転者の足がブレーキペダルから外れた場合でも、その減速度を維持することで、運転者の意図する減速度が不足してしまうのを防止できる。
この図13に示すように、衝突予測したあるタイミングで自動ブレーキ装置が作動し、同図(a)のaに示す減速度で自車両が減速を開始する。そして、自動ブレーキ装置に続いてシート移動式乗員保護装置40が作動すると、シート移動フラグがOFFからONになったことで当該シート移動式乗員保護装置40によるシートの移動を検出する(同図(b))。一方、運転者がブレーキペダル操作を開始しており、同図(a)中のc点で、その運転者のブレーキペダル操作に基づく減速度(同図(a)のbに示す減速度)が自動ブレーキ装置による減速度を上回ると、運転者によるブレーキペダル操作に基づく減速度がセレクトハイされ、そのセレクトハイされた減速度に基づいて自車両が減速するようになる。
以上、本発明の実施形態を説明した。しかし、本発明は、前記実施形態として実現されることに限定されるものではない。
2 CCDカメラ
5 スロットルアクチュエータ
7 制動制御装置
10 コントローラ
12 画像処理部
13 車両制御部
30 走行制御部
40 シート移動式乗員保護装置
Claims (12)
- 衝突時の運転者保護のために当該運転者の姿勢を変化させ、前記運転者の姿勢の変化に起因して運転者のブレーキペダル操作が自車両の減速度を抑制する方向に変化したとき、自車両の減速度又は減速度の増加傾向を、その変化直前の運転者のブレーキペダルの操作状態に基づく自車両の減速度又は減速度の増加傾向に維持することを特徴とする車両の走行制御装置。
- 前記ブレーキペダル操作が自車両の減速度を抑制する方向に変化したときとは、運転者の足がブレーキペダルから外れたときであり、運転者の足がブレーキペダルから外れる直前のブレーキペダルの操作状態に基づいて自車両の減速度を維持することを特徴とする請求項1記載の車両の走行制御装置。
- 前記ブレーキペダル操作が自車両の減速度を抑制する方向に変化したときとは、前記運転者の姿勢の変化に起因して運転者によるブレーキペダルの踏み増し量が減少したときであり、当該ブレーキペダルの踏み増し量の減少を考慮して自車両の減速度の増加傾向を維持することを特徴とする請求項1記載の車両の走行制御装置。
- 前記衝突時の運転者保護のための運転者の姿勢の変化は、乗員シートの移動によるものであることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の車両の走行制御装置。
- 前記維持する減速度又は減速度の増加傾向を、前記シートの移動特性に基づいて補正することを特徴とする請求項4記載の車両の走行制御装置。
- 衝突時の運転者保護のためのシートの移動を検出するシート移動検出手段と、
前記シート移動検出手段がシートの移動を検出した場合、自車両の減速度の抑制方向へのブレーキペダル操作の変化を検出するブレーキペダル操作変化検出手段と、
前記シート移動検出手段がシートの移動を検出し、かつ前記ブレーキペダル操作変化検出手段が減速度の抑制方向へのブレーキペダル操作の変化を検出する前、運転者のブレーキペダル操作に基づく自車両の減速度又は減速度の増加傾向を検出する減速特性検出手段と、
前記ブレーキペダル操作変化検出手段が前記ブレーキペダル操作の変化を検出した場合、前記減速特性検出手段が検出した減速度又は減速度の増加傾向を維持するよう、自車両の制動力を制御する制動力制御手段と、
を備えることを特徴とする車両の走行制御装置。 - 前記ブレーキペダル操作変化検出手段が検出する減速度の抑制方向へのブレーキペダル操作の変化は、運転者の足がブレーキペダルから外れたことによるもの又は前記シートの移動に起因する運転者によるブレーキペダルの踏み増し量の減少によるものであることを特徴とする請求項6記載の車両の走行制御装置。
- 前記シートの移動特性に基づいて、前記減速特性検出手段が検出する自車両の減速度又は減速度の増加傾向を補正し、前記制動力制御手段は、前記補正した減速度又は減速度の増加傾向を維持するよう、自車両の制動力を制御することを特徴とする請求項6又は7に記載の車両の走行制御装置。
- 前記制動力制御手段による制動力の制御を所定のタイミングで解除する制動力解除手段を備えることを特徴とする請求項6乃至8の何れか1項に記載の車両の走行制御装置。
- 前記所定のタイミングは、自車両と被衝突物とが所定距離以上離れること、前記シートが元の位置に戻ること、自車両が被衝突物から離間方向に移動すること、及び運転者の運転操作があることのうちの少なくとも一の条件が満たされたタイミングであることを特徴とする請求項9記載の車両の走行制御装置。
- 前記シート移動検出手段がシートの移動を検出した場合、運転者のアクセル操作による自車両の加速を抑制する加速抑制手段を備えることを特徴とする請求項6乃至10の何れか1項に記載の車両の走行制御装置。
- 前記制動力制御手段は、衝突時に自動的にブレーキをかける自動ブレーキ装置による自車両の減速度よりも前記減速特性検出手段が検出する自車両の減速度が大きい場合、当該減速特性検出手段が検出する自車両の減速度を維持するよう、自車両の制動力を制御することを特徴とする請求項6乃至11の何れか1項に記載の車両の走行制御装置。
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