JP4757148B2 - 車両の接触回避支援装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両前方の障害物の状況に応じて該障害物との接触回避を支援する制動力を発生させる車両の接触回避支援装置に関する。

車両の周囲に複数の遠距離検知センサおよび複数の近距離検知センサを配置し、予め設定した危険検知エリアに他車両のような障害物が入ったことを前記各センサが検知すると、運転者に警告を与えて自発的な接触回避操作を促すものが、下記特許文献１により公知である。

また周辺監視手段により自車周辺の障害物の距離を検知し、この距離に応じて算出した制動要求値に基づいて車両を自動制動することで、障害物との距離がどのような場合であっても、運転者にとって良好なフィーリングで車両を自動的に停止させるものが、下記特許文献２により公知である。
特開２００３−３２９７７３号公報 特開２００４−５０９２５号公報

ところで、上記特許文献１に記載されたものは、自車が障害物と接触する可能性があるときに、運転者に警告を発するだけで自動制動を行わないので、運転者による接触回避操作を充分に支援できないという問題があった。

また上記特許文献２に記載されたものは、運転者が自発的にステアリング操作を行って接触回避を行う場合や、運転者が自発的に加速を行う場合について考慮していないため、過剰な自動制動が行われて運転者に違和感を与える可能性があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、自動制動による障害物との接触回避支援を行う場合に、運転者に違和感を与えることなく確実な接触回避を可能にすることを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、車両前方の障害物の状況に応じて該障害物との接触回避を支援する制動力を発生させる車両の接触回避支援装置であって、車両前方の障害物の距離を検知する前方障害物センサと、前方障害物センサで検知した障害物の距離に応じて車両の目標速度を算出する目標速度算出手段と、運転者による車両の操舵角、操舵角速度およびアクセル開度の増加に応じて前記目標速度を増加させる目標速度補正手段と、目標速度補正手段で補正された目標速度と実車速との偏差をブレーキ液圧に換算する液圧換算手段と、運転者がブレーキ操作をしているときは液圧換算手段により換算されたブレーキ液圧の立ち上がりを遅くして立ち下がりを早くし、運転者がブレーキ操作をしていないときは液圧換算手段により換算されたブレーキ液圧の立ち上がりを早くして立ち下がりを遅くする液圧変化量制限手段と、運転者のブレーキ操作により発生したブレーキ液圧と、液圧変化量制限手段が出力する制限されたブレーキ液圧とを加算したブレーキ液圧により制動力を発生させる制動力制御手段とを備えたことを特徴とする車両の接触回避支援装置が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、車両側方の障害物を検知する側方障害物センサと、側方障害物センサの検知領域を設定する検知領域設定手段と、側方障害物センサで検知した車両側方の障害物の距離に応じて制動力制御手段に出力する目標ブレーキ液圧を算出する目標液圧算出手段とを備え、前記検知領域設定手段は操舵角が小さいときほど前記検知領域の後端を車両前方側に移動させることを特徴とする車両の接触回避支援装置が提案される。

尚、実施の形態の超音波センサＳａは本発明の前方障害物センサに対応し、実施の形態のテレビカメラＳｂは本発明の側方障害物センサに対応し、実施の形態の第１目標速度加算量算出手段２１、第２目標速度加算量算出手段２４および第３目標速度加算量算出手段２５は本発明の目標速度補正手段に対応する。

請求項１の構成によれば、前方障害物センサが車両前方の障害物の距離を検知すると、その障害物の距離に応じて目標速度算出手段が車両の目標速度を算出し、その目標速度に基づいて制動力制御手段が制動力を制御するので、車速を自動制動により減速することで運転者の自発的な接触回避操作を支援して障害物との接触を確実に回避することができる。このとき操舵角、操舵角速度およびアクセル開度の増加に応じて目標速度補正手段が目標速度を増加させるので、運転者による車両の操作状態を的確に反映した目標速度を得ることで、過剰な自動制動が実行されて運転者の自発的な接触回避操作と干渉するのを防止し、運転者の違和感を解消することができる。

しかも液圧変化量制限手段は、液圧換算手段が目標速度補正手段で補正された目標速度と実車速との偏差を換算したブレーキ液圧を規制するので、運転者のブレーキ操作と自動制動との干渉を最小限に抑えて運転者の違和感を解消することができる。即ち、運転者がブレーキ操作をしているときは、ブレーキ液圧の立ち上がりを遅くして立ち下がりを早くするので自動制動の利きが鈍くなり、運転者の自発的なブレーキ操作を優先することで運転者の違和感を解消することができる。また運転者がブレーキ操作をしていないときは、ブレーキ液圧の立ち上がりを早くして立ち下がりを遅くするので自動制動の利きが鋭くなり、車両を素早く減速して障害物との接触を確実に回避することができる。

また請求項２の構成によれば、側方障害物センサが車両側方の障害物を検知する検知領域を検知領域設定手段により設定し、目標液圧算出手段が制動力制御手段に出力する目標ブレーキ液圧を車両側方の障害物の距離に応じて算出するので、自動制動により車両側方の障害物との接触を一層確実に回避することができる。このとき操舵角が小さいときほど検知領域設定手段が検知領域の後端を車両前方側に移動させるので、操舵角が小さくて車両の旋回半径が大きいために内輪差が小さく、車両の後方寄りの障害物と接触する可能性が低い場合には検知領域の後端を車両前方側に移動させ、逆に操舵角が大きくて車両の旋回半径が小さいために内輪差が大きく、車両の後方寄りの障害物と接触する可能性が高い場合には検知領域の後端を車両後方側に移動させることで、障害物との接触を回避するための自動制動を的確に行うことができる。

以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。

図１〜図６は本発明の実施の形態を示すもので、図１は接触回避支援装置を搭載した車両を示す図、図２は電子制御ユニットのブロック図、図３は目標速度算出手段のブロック図、図４は液圧変化量制限手段のブロック図、図５は側方検知目標液圧算出手段のブロック図、図６は車両がクランク状の路地を通過するときの作用説明図である。

図１に示すように、四輪の自動車は、フロントバンパーに車体前方の障害物を検知する複数（実施の形態では６個）の超音波センサＳａ…を備えるとともに、左右の車体側部に車体側方の障害物を検知する複数（実施の形態では２個）のテレビカメラＳｂ，Ｓｂを備える。またステアリングホイール１１には操舵角δを検知する操舵角センサＳｃが設けられ、左右の前輪ＷＦＬ，ＷＦＲおよび左右の後輪ＷＲＬ，ＷＲＲには車速Ｖを検知する車速センサＳｄ…が設けられ、ブレーキペダル１２にはブレーキ液圧Ｐを検知するブレーキ液圧センサＳｅが設けられ、アクセルペダル１３にはアクセル開度θＡＰを検知するアクセル開度センサＳｆが設けられる。これらの超音波センサＳａ…、テレビカメラＳｂ，Ｓｂ、操舵角センサＳｃ、車速センサＳｄ…、ブレーキ液圧センサＳｅおよびアクセル開度センサＳｆは、車輪の制動力を制御する電子制御ユニットＵに接続される。

図２に示すように、電子制御ユニットＵはブレーキキャリパ１４を介して車速Ｖを制御するもので、目標速度算出手段Ｍ１と、リミット手段Ｍ２と、液圧換算手段Ｍ３と、液圧変化量制限手段Ｍ４と、側方検知目標液圧算出手段Ｍ５と、制動力制御手段Ｍ６と、減算回路１５と、加算回路１６，１７とを備える。

図３は電子制御ユニットＵの目標速度算出手段Ｍ１の詳細を示すものである。６個の超音波センサＳａ…の検知データと、操舵角センサＳｃで検知した操舵角δとが入力される超音波センサ出力選択手段１８は、操舵角δに応じて、つまり車両の進行方向に応じて６個の超音波センサＳａ…の出力の何れかを選択する。即ち、６個の超音波センサＳａ…の検知領域をそれぞれ右側から左側にＡ１〜Ａ６とすると、例えば、操舵角δが右操舵方向の限界角であれば、最も右側の検知領域Ａ１に対応する超音波センサＳａの出力が選択され、操舵角δが左操舵方向の限界角であれば、最も左側の検知領域Ａ６に対応する超音波センサＳａの出力が選択され、操舵角δが中立（ゼロ）であれば、中央の二つの検知領域Ａ３，Ａ４に対応する二つの超音波センサＳａ，Ｓａの出力の平均値が選択される。このように、車両の進行方向に応じて、一つの超音波センサＳａの出力、あるいは隣接する二つの超音波センサＳａ，Ｓａの出力の平均値を採用することで、車両の進行方向に存在する障害物の距離を精度良く検知することができる。

目標速度算出手段１９は、超音波センサ出力選択手段１８が出力する障害物の距離をパラメータとして、障害物との接触を回避するための目標速度をマップ検索する。障害物の距離が小さい場合には衝突を回避するのが困難なために目標速度は小さくなり、逆に障害物の距離が大きい場合には衝突を回避するのが容易なために目標速度は大きくなる。

操舵角センサＳｃで検知した操舵角δは絶対値算出回路２０で絶対値に変換され、その絶対値をパラメータとして第１目標速度加算量算出手段２１が第１目標速度加算量算をマップ検索する。また操舵角センサＳｃで検知した操舵角δは微分回路２２で微分されて操舵角速度ｄδ／ｄｔとされた後に、絶対値算出回路２３で絶対値に変換され、その絶対値をパラメータとして第２目標速度加算量算出手段２４が第２目標速度加算量算をマップ検索する。アクセル開度センサＳｆで検知したアクセル開度θＡＰをパラメータとして、第３目標速度加算量算出手段２５が第３目標速度加算量算をマップ検索する。

これらの第１〜第３目標速度加算量算は加算回路２６において相互に加算され、その加算値が加算回路２７において目標速度算出手段１９でマップ検索した目標速度に加算されることで、その目標速度が操舵角δ、操舵角速度ｄδ／ｄｔおよびアクセル開度θＡＰに応じた値に補正される。

第１目標速度加算量算出手段２１においてマップ検索される第１目標速度加算量は、操舵角δが大きいときほど大きくなっており、これにより運転者が操舵の意思を持っているときは、自動制動により運転者の意思に反して目標速度が低下するのを最小限に抑えることができる。

また第２目標速度加算量算出手段２４においてマップ検索される第２目標速度加算量算は、操舵角速度ｄδ／ｄｔが大きいときほど大きくなっており、これにより運転者が操舵の意思を持っているときは、自動制動により運転者の意思に反して目標速度が低下するのを最小限に抑えることができる。

また第３目標速度加算量算出手段２５においてマップ検索される第３目標速度加算量算は、アクセル開度θＡＰが大きいときほど大きくなっており、これにより運転者が加速の意思を持っているときは、自動制動により運転者の意思に反して目標速度が低下するのを最小限に抑えることができる。

このように、目標速度算出手段１９が算出した目標速度を、運転者の自発的な接触回避操作を示すパラメータである操舵角δ、操舵角速度ｄδ／ｄｔおよびアクセル開度θＡＰにより増加方向に補正するので、運転者の自発的な接触回避操作が自動制動と干渉するのを最小限に抑えて運転者の違和感を解消することができる。

図２に戻り、目標速度算出手段Ｍ１が算出した目標速度は、車速センサＳｄ…で検知した車速Ｖから減算回路１５で減算される。この減算値（偏差）はリミット手段Ｍ２で所定範囲（例えば、０ｋｍ／ｈ〜２０ｋｍ／ｈ）にリミット処理された後に、液圧換算手段Ｍ３でブレーキ液圧に換算される。そして液圧換算手段Ｍ３が出力するブレーキ液圧と、ブレーキ液圧センサＳｅで検知したブレーキ液圧Ｐとが、液圧変化量制限手段Ｍ４に入力される。ここでは、ブレーキ液圧センサＳｅはブレーキペダル１２が踏まれているか否かを検知するセンサ、つまりブレーキスイッチとして機能する。

図４は電子制御ユニットＵの液圧変化量制限手段Ｍ４の詳細を示すものである。液圧変化量制限手段Ｍ４は、液圧換算手段Ｍ３が出力するブレーキ液圧をパラメータとして目標ブレーキ液圧をリミット処理する第１目標ブレーキ液圧制限値算出手段２８および第２目標ブレーキ液圧制限値算出手段２９を備えており、選択手段３０は、ブレーキペダル１２が踏まれているとき、つまりブレーキ液圧Ｐが所定値以上のときは第１目標ブレーキ液圧制限値算出手段２８の制限値を出力し、ブレーキペダル１２が踏まれていないとき、つまりブレーキ液圧Ｐが所定値未満のときは第２目標ブレーキ液圧制限値算出手段２９の制限値を出力する。

ブレーキペダル１２が踏まれているときに選択される第１目標ブレーキ液圧制限値算出手段２８の制限値は、ブレーキ液圧の立ち上がり時には緩やかに増加し、ブレーキ液圧の立ち下がり時には急激に減少するように設定されている。その理由は、運転者が障害物との接触を回避すべく自発的にブレーキ操作を行っているときには、自動制動による制動力の介入を最小限に抑えて運転者のブレーキ操作を優先するためである。

一方、ブレーキペダル１２が踏まれていないときに選択される第２目標ブレーキ液圧制限値算出手段２９の制限値は、ブレーキ液圧の立ち上がり時には急激に増加し、ブレーキ液圧の立ち下がり時には中程度の速度で減少するように設定されている。その理由は、運転者が障害物との接触を回避するためのブレーキ操作を行っていないときには、自動制動による制動力を効果的に発生させるためである。

図５は電子制御ユニットＵの側方検知目標液圧算出手段Ｍ５の詳細を示すものである。検知領域設定手段３１は、操舵角センサＳｃで検知した操舵角δの方向が右側であれば、テレビカメラＳｂ，Ｓｂによる検知領域を車体の右側に設定し、操舵角δの方向が左側であれば、テレビカメラＳｂ，Ｓｂによる検知領域を車体の左側に設定する。絶対値算出回路３２で算出した操舵角δの絶対値に基づいて、検知許可ｘ座標算出手段３３が検知領域の前端のｘ座標を設定する。

そして検知領域設定手段３１は前記ｘ座標に応じて検知領域の後端を設定する。即ち、車体前後方向に沿うｘ軸および車体左右方向に沿うｙ軸を有する直交座標系において、操舵角δの絶対値が小さいほど、つまりステアリングホイール１１を小さく操作したときほど、検知領域の後端のｘ座標を小さく設定することで、検知領域の後端を車体前方側に移動させる。逆に、操舵角δの絶対値が大きいほど、つまりステアリングホイール１１を大きく操作したときほど、検知領域の後端のｘ座標を大きく設定することで、検知領域の後端を車体後方側に移動させる。

その理由は、操舵角δが小さいときには車両の旋回半径が大きくなるため、内輪差が小さくなって車両の後方寄りの障害物と接触する可能性が低くなり、この場合には検知領域の後端を車両前方側に移動させても支障はないからである。逆に、操舵角δが大きいときには車両の旋回半径が小さくなるため、内輪差が大きくなって車両の後方寄りの障害物と接触する可能性が高くなり、この場合には検知領域の後端を車両後方側に移動させて障害物との接触を回避する必要があるからである。

目標液圧算出手段３４は、検知領域設定手段３１が設定した前記検知領域においてテレビカメラＳｂが検知した障害物のｙ座標をパラメータとして、自動制動の目標液圧をマップ検索する。前記自動制動の目標液圧は、障害物のｙ軸方向の検知距離が小さいほど大きく設定される。その理由は、障害物のｙ軸方向の検知距離が小さいほど、その障害物に接触し易いために自動制動で車速を低下させる必要があるからである。

また前記自動制動の目標液圧にはヒステリシスがあり、障害物に次第に接近して自動制動が開始される場合には、目標液圧の立ち上がりを鋭くして障害物との接触を確実に防止し、障害物から次第に離反して自動制動が終了する場合には、目標液圧の立ち下がりを緩やかにして車両の急加速を防止し、運転者の違和感を解消するようになっている。

補正係数算出手段３５は車速センサＳｄ…で検知した車速Ｖをパラメータとして補正係数をマップ検索する。補正係数は車速Ｖが小さいときに１に設定され、車速Ｖが大きくなると１よりも大きくなる。乗算回路３６は、目標液圧算出手段３４が出力する目標液圧に前記補正係数を乗算して目標液圧を補正する。従って、車速Ｖが大きくて障害物との接触可能性が高いときに、目標液圧を増加させて自動制動の制動力が高め、障害物との接触を回避することができる。

図２に戻り、液圧変化量制限手段Ｍ４が出力する補正目標液圧と、側方検知目標液圧算出手段Ｍ５が出力する目標液圧とが加算回路１６で加算される。更にブレーキ液圧センサＳｅで検知したブレーキ液圧、つまり運転者のブレーキ操作により発生したブレーキ液圧と、前記加算回路１６が出力するブレーキ液圧とが加算回路１７で加算され、その最終的なブレーキ液圧を指令値として制動力制御手段Ｍ６がブレーキキャリパ１４を作動させて車輪を制動することで、障害物との接触回避の支援が行われる。

図６は本実施の形態の接触回避支援装置を搭載した車両がクランク状の狭い路地を通過する場合の作用を説明するものである。

車両がクランク状路地の入口のＡ位置に差しかかると、超音波センサＳａ…が前方の障害物ａを検知することで、自動制動による減速が行われる。ステアリングホイール１１を右に切った後に左に切り返すＢ位置では、操舵角速度ｄδ／ｄｔが大きくなるため、図３の第２目標速度加算量算出手段２４が算出する第２目標速度加算量が大きくなり、その第２目標速度加算量の分だけ目標速度が増加することで、不要な自動制動を最小限に抑えながらＢ位置を通過することができる。車両がクランク状路地の出口のＣ位置に差しかかると、ステアリングホイール１１の左への操舵角δが大きくなるため、図３の第１目標速度加算量算出手段２１が算出する第１目標速度加算量が大きくなり、その第１目標速度加算量の分だけ目標速度が増加することで、不要な自動制動を最小限に抑えながらＣ位置を通過することができる。

その間、テレビカメラＳｂ，Ｓｂが検知する路地の右角部の障害物ｂや左角部の障害物ｃの距離が小さくなると、図５の目標液圧算出手段３４が算出する目標液圧が大きくなることで、自動制動の制動力が高まって車両を減速し、前記障害物ｂ，ｃとの接触を未然に回避することができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、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。

例えば、実施の形態では前方障害物センサとして超音波センサＳａ…を採用し、側方障害物センサとしてテレビカメラＳｂ，Ｓｂを採用しているが、それ以外の任意の構造のセンサを採用することができる。

接触回避支援装置を搭載した車両を示す図 電子制御ユニットのブロック図 目標速度算出手段のブロック図 液圧変化量制限手段のブロック図 側方検知目標液圧算出手段のブロック図 車両がクランク状の路地を通過するときの作用説明図

Ｍ１ 目標速度算出手段
Ｍ３ 液圧換算手段
Ｍ４ 液圧変化量制限手段
Ｍ６ 制動力制御手段
Ｓａ 超音波センサ（前方障害物センサ）
Ｓｂ テレビカメラ（側方障害物センサ）
２１ 第１目標速度加算量算出手段（目標速度補正手段）
２４ 第２目標速度加算量算出手段（目標速度補正手段）
２５ 第３目標速度加算量算出手段（目標速度補正手段）
３１ 検知領域設定手段
３４ 目標液圧算出手段
δ 操舵角
ｄδ／ｄｔ 操舵角速度
θＡＰ アクセル開度

Claims (2)

1. 車両前方の障害物の状況に応じて該障害物との接触回避を支援する制動力を発生させる車両の接触回避支援装置であって、
   車両前方の障害物の距離を検知する前方障害物センサ（Ｓａ）と、
   前方障害物センサ（Ｓａ）で検知した障害物の距離に応じて車両の目標速度を算出する目標速度算出手段（Ｍ１）と、
   運転者による車両の操舵角（δ）、操舵角速度（ｄδ／ｄｔ）およびアクセル開度（θＡＰ）の増加に応じて前記目標速度を増加させる目標速度補正手段（２１，２４，２５）と、
   目標速度補正手段（２１，２４，２５）で補正された目標速度と実車速との偏差をブレーキ液圧に換算する液圧換算手段（Ｍ３）と、
   運転者がブレーキ操作をしているときは液圧換算手段（Ｍ３）により換算されたブレーキ液圧の立ち上がりを遅くして立ち下がりを早くし、運転者がブレーキ操作をしていないときは液圧換算手段（Ｍ３）により換算されたブレーキ液圧の立ち上がりを早くして立ち下がりを遅くする液圧変化量制限手段（Ｍ４）と、
   運転者のブレーキ操作により発生したブレーキ液圧と、液圧変化量制限手段（Ｍ４）が出力する制限されたブレーキ液圧とを加算したブレーキ液圧により制動力を発生させる制動力制御手段（Ｍ６）と、
   を備えたことを特徴とする車両の接触回避支援装置。
2. 車両側方の障害物を検知する側方障害物センサ（Ｓｂ）と、側方障害物センサ（Ｓｂ）の検知領域を設定する検知領域設定手段（３１）と、側方障害物センサ（Ｓｂ）で検知した車両側方の障害物の距離に応じて制動力制御手段（Ｍ６）に出力する目標ブレーキ液圧を算出する目標液圧算出手段（３４）とを備え、前記検知領域設定手段（３１）は操舵角（δ）が小さいときほど前記検知領域の後端を車両前方側に移動させることを特徴とする、請求項１に記載の車両の接触回避支援装置。

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