JP5082372B2

JP5082372B2 - 車両用走行支援装置

Info

Publication number: JP5082372B2
Application number: JP2006281751A
Authority: JP
Inventors: 岳史流石; 貴司服部
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-10-16
Filing date: 2006-10-16
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2026-10-16
Also published as: JP2008094352A

Description

本発明は、例えば、運転者によって行われる車両制動を支援する車両用走行支援装置に関するものである。

従来、運転者状態に応じて緊急と判定されたとき、運転者のブレーキ操作量に応じて、車両の制動力を制御する車両用制動装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。当該装置において、緊急時にブレーキ操作量が不十分であっても、制動力を増加させる制御を行い、制動力を確保している。
特開平１１−４８９５２号公報

しかしながら、上記従来の車両用制動装置において、例えば、運転者の意識低下に起因して、ブレーキ操作が遅れた場合に、その遅れ分だけ車両制動に遅れが生じることがある。この為、迅速な車両制動が行えない虞がある。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、車両制動を迅速に行うことを主たる目的とする。

上記目的を達成するための本発明の一態様は、
運転者の状態を検出する運転者状態検出手段と、
前記運転者状態検出手段により検出された前記運転者の状態に基づいて、該運転者の運転に対する集中度を推定する運転集中度推定手段と、を備える車両用走行支援装置であって、
前記運転集中度推定手段により推定された前記運転者の集中度が高い状態よりも、該運転者の集中度が低い状態の方が、前記運転者の制動操作に対する車両の減速度の立ち上がりをより大きくする、車両のシフトポジションを下げるシフトダウン制御を含む制動準備を行う制動準備手段を備えるとともに、前記制動準備手段は下げた後の前記シフトポジションにおいても下げる前の車速が維持されるようなスロットル開度を算出することを特徴とする車両用走行支援装置である。
なお、前記制動準備手段は、前記制動準備が行われて制動制御が終了した場合に、前記制動準備を戻しリセットすることとしてもよい。

この一態様によれば、運転集中度推定手段により推定された運転者の集中度が低い状態の方が、運転者の制動操作に対する車両の減速度の立ち上がりをより大きくするような制動準備を行う。これにより、運転者の運転に対する集中度が低い状態でも、車両制動を迅速に行うことができる。

この一態様において、前記運転者の制動操作は、例えば、アクセルペダルの踏込みを解除するアクセルオフ操作と、ブレーキペダルの踏込みを行うブレーキオン操作と、を含む、こととしてもよい。これにより、例えば、運転者の運転に対する集中度が低い状態で、アクセルオフ操作、ブレーキオン操作等の制動操作が遅れた場合でも、車両制動を迅速に行うことができる。

この一態様において、前記制動準備は、ブレーキ装置に予備制動圧を付与するブレーキ予備制動圧付与制御を含む、こととしてもよい。これにより、制動準備後の制動制御において、車両の減速度の立ち上がりをより大きくすることができる。

この一態様において、前記運転者の運転集中度が低い状態には、例えば、前記運転者の視線が適切でない状態と、前記運転者の覚醒度が低い状態と、を含む、こととしてもよい。

本発明によれば、車両制動を迅速に行うことができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。

図１は、本発明の一実施例に係る車両用走行支援装置のシステム構成の一例を示すブロック図である。

本実施例に係る車両用走行支援装置１０は、車間距離を制御する車間ＥＣＵ（制動準備手段）１と、運転者の運転に対する集中度を推定する運転推定ＥＣＵ（運転集中度推定手段）２と、車両の制動力を制御するブレーキＥＣＵ３と、車両の駆動力を制御するエンジンＥＣＵ４と、車両の変速状態を制御するトランスミッションＥＣＵ５と、を有している。

なお、車間ＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ、電子制御装置）１、運転推定ＥＣＵ２、ブレーキＥＣＵ３、エンジンＥＣＵ４及びトランスミッションＥＣＵ５は、例えば、主としてマイクロコンピュータから構成されており、制御、演算プログラムに従って各種処理を実行すると共に、当該装置１０の制御を行うＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）、ＣＰＵの実行プログラムを格納するＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、演算結果等を格納する読書き可能なＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）、タイマ、カウンタ、入力インターフェイス、出力インターフェイス等を有している。

また、車間ＥＣＵ１、運転推定ＥＣＵ２、ブレーキＥＣＵ３、エンジンＥＣＵ４及びトランスミッションＥＣＵ５は、例えば、車両ＬＡＮ（ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）１１を介して、相互に接続され、双方向のデータ通信が可能である。

車間ＥＣＵ１は、例えば、前方車両等の自車両周辺の障害物と、自車両との車間距離を維持する制御を行う。車間ＥＣＵ１には、超音波センサ、レーダセンサ（例えば、ミリ波レーダセンサ、レーザレーダセンサ）、カメラ（例えば、ＣＣＤカメラ、赤外線カメラ）等の車間距離を検出する車間距離センサ１ａが接続されている。また、車間ＥＣＵ１には、自車両の速度を検出する車速センサ１ｂが接続されている。

例えば、車間距離センサ１ａであるミリ波レーダセンサは、電波を水平方向にスキャンしながら車両の前方へ照射し、前方車両等の障害物表面で反射された電波を受信し、受信信号の周波数変化から先行車両等の障害物候補の有無、相対距離（車間距離）、相対速度等を求め、検出結果として出力する。車間ＥＣＵ１は、例えば、車間距離センサ１ａにより検出された車間距離及び相対速度に基づいて、ブレーキＥＣＵ３及びエンジンＥＣＵ４を制御し、車両の制動力及び／又は駆動力を制御する。

運転推定ＥＣＵ２は、運転者の運転に対する集中度（以下、運転集中度と称す）を推定する。運転推定ＥＣＵ２には、運転者を撮影可能なカメラ（運転者状態検出手段）２ａが接続されている。このカメラ２ａは、例えば、車室内（例えば、インストルメントパネル内又はステアリングコラムカバー上）に配設されている。

カメラ２ａは、主として、運転者の顔を撮影し、その撮影画像を運転推定ＥＣＵ２に対して送信する。運転推定ＥＣＵ２は、カメラ２ａにより撮影された運転者の顔画像に対して、周知の画像処理を行う。そして、運転推定ＥＣＵ２は、その処理画像に基づいて、例えば、運転者の脇見状態等の運転者の視線が適切でない状態、及び居眠り等の運転者の覚醒度が低い状態を検出する。

なお、運転推定ＥＣＵ２は、カメラ２ａにより撮影された運転者の顔画像に対して、周知の画像処理を行い、運転者の顔の方向を検出し、この顔の方向と車両の進行方向とに基づいて、運転者の脇見状態を検出してもよい（例えば、特開平６−２７０７１２号公報）。

また、運転推定ＥＣＵ２は、カメラ２ａにより撮影された運転者の顔画像に対して、周知の画像処理を行い、運転者の目の瞬き状態を検出し、この瞬き状態に基づいて、運転者の居眠りを検出してもよい（例えば、特開平６−２１９１８１号公報）。

運転推定ＥＣＵ２は、例えば、運転者の脇見状態等の運転者の視線が適切でない状態、又は居眠り等の運転者の覚醒度が低い状態が検出されたとき、運転集中度が低いと推定する。一方、運転推定ＥＣＵ２は、例えば、運転者の脇見状態等の運転者の視線が適切でない状態、及び居眠り等が検出されることなく覚醒度が高い状態が検出されたとき、運転集中度が高いと推定する。

ブレーキＥＣＵ３は、各車輪に配設されたディスクブレーキ、ドラムブレーキ等のブレーキ装置３ａを制御して、車両の制動力を制御する。ブレーキＥＣＵ３は、例えば、運転者によるブレーキペダル１２の踏込み量（操作量）に応じて、各車輪に制動力が付加されるようにブレーキ装置３ａを制御する。

なお、ブレーキ装置３ａは、各車輪に配設されるキャリパ等のブレーキ部材を作動させる油圧式のホイールシリンダと、ホイールシリンダに付与される油圧を制御するブレーキアクチュエータと、を有している。また、ブレーキペダル１２には、ブレーキペダル１２の踏込み量を検出するブレーキポジションセンサ１３が設けられている。

エンジンＥＣＵ４は、エンジン４ａの出力を制御して、車両の駆動力を制御する。エンジンＥＣＵ４は、例えば、運転者によるアクセルペダル１４の踏込み量（操作量）に応じて、エンジン４ａの吸入空気量及び燃料噴射量を制御して、車両の駆動力を制御する。

エンジン４ａの吸気路にはスロットル弁４ｂが配設され、このスロットル弁４ｂの開度が制御されることにより、エンジン４ａ内への吸入空気量が制御される。スロットル弁４ｂには、当該弁４ｂの開度（スロットル開度）を検出するスロット開度センサ４ｃが配設され、エンジンＥＣＵ４に接続されている。

トランスミッションＥＣＵ５は、車両の自動変速装置（ＡＴ）５ａのギア比を決める変速位置（シフトポジション）を制御する。自動変速装置５ａは、エンジン４ａの駆動（出力）軸の回転を変速してプロペラシャフトに伝達する。自動変速装置５ａには、当該装置５ａのシフトポジションを検出するシフトポジションセンサ５ｂが配設されている。

トランスミッションＥＣＵ５には、例えば、エンジン４ａの回転数が最適となるように、自動変速装置５ａのシフトポジションを上げるシフトアップ制御又はシフトポジションを下げるシフトダウン制御を行う。

なお、上記シフトアップ制御とは、自動変速装置５ａのシフトポジションを、例えば、１速から２速、２速から３速、３速から４速というようにシフトポジションを上げる変速制御である。一方、上記シフトダウン制御とは、自動変速装置５ａのシフトポジションを、例えば、４速から３速、３速から２速、２速から１速、というようにシフトポジションを下げる変速制御である。

アクセルペダル１４には、アクセルペダル１４の踏込み量（又はアクセル位置Ｘ_１（％））を検出するアクセルポジションセンサ１５が設けられ、車間ＥＣＵ１に接続されている。

なお、本実施例に係る車両用走行支援装置１０は、例えば、運転者の制動操作を支援するＤＡＢＣ（Ｄｒｉｖｅｒ−ａｓｓｉｓｔＢｒａｋｉｎｇＣｏｎｔｒｏｌ）に適用することができる。このＤＡＢＣにおいて、例えば、車両用走行支援装置１０の車間ＥＣＵ１は、車間距離センサ１ａにより検出された障害物と自車両との車間距離に基づいて、当該障害物と自車両とが衝突すると判断すると、ブレーキＥＣＵ３を介して、車両の制動力を自動的に制御し、障害物と自車両との衝突を回避する。

本実施例に係る車両用走行支援装置１０において、上記制動制御（減速制御）が行われる前に、その準備として、制動準備が行われるのが好ましい。例えば、制動制御が実行される前において、制動準備である上記シフトダウン制御が実行されてもよい。このシフトダウン制御後において制動制御を実行させることで、所謂エンジンブレーキをより大きく作用させることができ、車両の減速度の立ち上がりを大きくすることができる。したがって、車両制動を迅速に行うことができる。

ところで、従来、運転者の脇見状態、居眠り等で運転者の運転集中度が低いとき、上記制動準備が遅れる虞がある。そこで、本実施例に係る車両用走行支援装置１０において、運転者の運転集中度が低いと推定されたとき、シフトダウン制御等の制動準備を必要に応じて自動的に実行させる。これにより、制動準備を迅速かつ確実に実行させ、その制動準備後の制動制御における車両の減速度の立ち上がりを大きくすることができる。これにより、運転者の運転集中度が低い場合でも、車両制動を迅速に行うことができる。

次に、本実施例に係る車両用走行支援装置１０の制御処理フローの一例について、詳細に説明する。図２は、本実施例に係る車両用走行支援装置１０の制御処理フローの一例を示すフローチャートである。なお、図２に示す制御処理フローは、所定の微少時間毎に繰り返し実行される。

車間ＥＣＵ１は、車間距離センサ１ａからの出力信号に基づいて、自車両に先行する先行車両が存在するか否かを判断する（Ｓ１００）。

車間ＥＣＵ１は、先行車両が存在すると判断すると（Ｓ１００のＹｅｓ）、当該先行車両への衝突を回避するための自車両の目標減速度を算出する（Ｓ１１０）。一方、車間ＥＣＵ１は、先行車両が存在しないと判断すると（Ｓ１００のＮｏ）、本制御処理ルーチンを終了する。

次に、運転推定ＥＣＵ２は、カメラ２ａにより撮影された運転者の顔画像に対して、周知の画像処理を行う（Ｓ１２０）。

その後、運転推定ＥＣＵ２は、画像処理された運転者の顔画像に基づいて、運転者の運転集中度を推定し、この運転集中度が低いか否かを判断する（Ｓ１３０）。

運転推定ＥＣＵ２により、運転者の運転集中度が低いと判断されると（Ｓ１３０のＹｅｓ）、車間ＥＣＵ１は、自車両が先行車両等に衝突する衝突予測時間Ｔ_１を算出する（Ｓ１４０）。なお、車間ＥＣＵ１は、例えば、車間距離センサ１ａにより求められた先行車両の自車両に対する相対距離を、先行車両の自車両に対する相対速度によって除算し、上記衝突予測時間Ｔ_１を算出する。一方、運転推定ＥＣＵ２により、運転者の運転集中度が低くないと判断されると（Ｓ１３０のＮｏ）、後述の（Ｓ２２０）の処理に移行する。

車間ＥＣＵ１は、上記算出した衝突予測時間Ｔ_１が所定時間Ｔよりも小さく、先行車等と自車両とが衝突する虞があるか否かを判断する（Ｓ１５０）。なお、所定時間Ｔは、例えば、通常、衝突回避に必要な時間２〜３秒よりも１秒程度大きい、３〜４秒程度が設定されている。これにより、衝突判断のタイミングを通常より早めている。

車間ＥＣＵ１は、衝突予測時間Ｔ_１が所定時間Ｔよりも小さく、衝突する虞があると判断すると（Ｓ１５０のＹｅｓ）、アクセルポジションセンサ１５から現在のアクセル位置Ｘ_１（％）を取得する（Ｓ１６０）。一方、車間ＥＣＵ１は、衝突予測時間Ｔ_１が所定時間Ｔ以上であり、衝突する虞がないと判断すると、後述の（Ｓ２２０）に移行する。

車間ＥＣＵ１は、アクセルポジションセンサ１５から取得したアクセル位置Ｘ_１が所定位置Ｘよりも小さく、運転者によりアクセルペダル１４の踏込みが解除されているか（アクセルオフ操作が行われているか）否かを判断する（Ｓ１７０）。

車間ＥＣＵ１は、アクセルポジションセンサ１５から取得したアクセル位置Ｘ_１が所定位置Ｘよりも小さく、アクセルペダル１４の踏込みが解除されていると判断すると（Ｓ１７０のＹｅｓ）、シフトポジションセンサ５ｂから取得した現在のシフトポジションＳ_１と、スロットル開度センサ４ｃから取得した現在のスロットル開度Ｅ_１と、車速センサ１ｂから取得した現在の車速Ｖ_１と、を夫々記憶する（Ｓ１８０）。一方、車間ＥＣＵ１は、アクセルポジションセンサ１５から取得したアクセル開度Ｘ_１が所定開度Ｘ以上であり、アクセルペダル１４が踏み込まれていると判断すると（Ｓ１７０のＮｏ）、後述の（Ｓ２２０）に移行する。

車間ＥＣＵ１は、車両ＬＡＮ１１を介して、トランスミッションＥＣＵ５を制御して、自動変速装置５ａのシフトポジションをＳ_１からＳ_２へ１段下げる（例えば、シフトポジションを４速から３速へ１段下げる）シフトダウン制御を行う（Ｓ１９０）。これにより、エンジンブレーキをより大きく作用させることができる。

その後、車間ＥＣＵ１は、自動変速装置５ａのシフトポジションがＳ_１からＳ_２へシフトダウンされたときに、車速がＶ_１に維持されるようなスロットル開度Ｅ_２を算出する（Ｓ２００）。

車間ＥＣＵ１は、車両ＬＡＮ１１を介して、エンジンＥＣＵ４を制御することにより、スロットル弁４ｂが上記算出したスロットル開度Ｅ_２となるように、スロットル弁４ｂを制御する（Ｓ２１０）。このように、制動準備であるシフトダウン制御を実行しつつも、シフトダウン制御直前の車速Ｖ_１を維持させることで、運転者に対する車両操作の違和感を緩和することができる。

次に、車間ＥＣＵ１は制動制御の開始又は終了の判定を行う（Ｓ２２０）。

車間ＥＣＵ１は、制動制御を終了すると判定すると（Ｓ２２０の終了判定）、トランスミッションＥＣＵ５からの出力信号に基づいて、運転者により減速するためのシフトダウンによる制動準備が行われたか否かを判断する（Ｓ２３０）。一方、車間ＥＣＵ１は制動制御を開始すると判定すると（Ｓ２２０の開始判定）、車両ＬＡＮ１１を介して、ブレーキＥＣＵ３を制御して、制動制御を開始する（Ｓ２４０）。

車間ＥＣＵ１は、制動準備が行われたと判断すると（Ｓ２３０のＹｅｓ）、車両ＬＡＮ１１を介して、トランスミッションＥＣＵ５を制御して、自動変速装置５ａのシフトポジションをＳ_２からＳ_１へ戻す制御を行う。同時に、車間ＥＣＵ１は、車両ＬＡＮ１１を介して、エンジンＥＣＵ４を制御することにより、エンジン４ａのスロット開度がＥ_２からＥ_１へ戻るように、スロットル弁４ｂを制御する（Ｓ２５０）。一方、車間ＥＣＵ１は、制動準備が行われていないと判断すると（Ｓ２３０のＮｏ）、本制御処理ルーチンを終了する。

以上、本実施例に係る車両用走行支援装置１０において、運転推定ＥＣＵ２により運転者の運転集中度が低いと推定されたとき、車間ＥＣＵ１はブレーキＥＣＵ３を制御して、シフトダウン制御等の制動準備を必要に応じて自動的に実行させる。これにより、制動準備を迅速かつ確実に実行させ、その制動準備後の制動制御における車両の減速度の立ち上がりを大きくすることができる。これにより、運転者の運転中度が低い場合でも、車両制動を迅速に行うことができる。

以上、本発明を実施するための最良の形態について一実施例を用いて説明したが、本発明はこうした一実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、上述した一実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

上記一実施例において、運転推定ＥＣＵ２により、運転者の脇見状態が検出されて運転集中度が低いと推定された場合と、運転者の居眠り状態が検出されて運転集中度が低いと推定された場合とで、車間ＥＣＵ１は上記所定時間Ｔを危険度に応じて可変させてもよい。例えば、車間ＥＣＵ１は、運転者の脇見状態が検出されて運転集中度が低いと推定された場合は、運転者の居眠り状態が検出された運転集中度が低いと推定された場合よりも、上記所定時間Ｔを小さく設定してもよい。これにより、衝突の危険度に応じて、衝突予測時間Ｔ_１に対する上記所定時間Ｔを適切に設定することができる。

上記一実施例において、制動準備には、シフトダウン制御が適用されているが、制動準備は、これに限られず、例えば、ブレーキ装置３ａのホイールシリンダに予備制動圧を付与するブレーキ予備制動圧付与制御が適用されてもよい。この制動準備であるブレーキ予備制動圧付与制御後に制動制御を実行させることで、迅速にブレーキ装置３ａを作動させることができ、車両の減速度の立ち上がりを大きくすることができる。

上記一実施例において、運転推定ＥＣＵ２は、カメラ２ａにより撮影された運転者の顔画像に基づいて、居眠り等の運転者の覚醒度が低い状態を検出しているが、シートベルト又は座席に内蔵された生体センサにより検出された運転者の身体情報（例えば、心拍数）に基づいて、運転者の覚醒度が低い状態を検出してもよく、任意の検出方法が適用可能である。

上記一実施例において、車両用走行支援装置１０は、いわゆるＤＡＢＣに適用されているが、これに限らず、例えば、目標車間距離に維持制御するＡＣＣ（車間距離制御装置）等の制動準備を行う任意のシステムに適用可能である。

上記一実施例において、アクセルペダル１４の踏込みを解除するアクセルオフ操作、又はブレーキペダル１２の踏込みを行うブレーキオン操作に基づいて、制動準備が行われてもよい。例えば、車間ＥＣＵ１は、ブレーキポジションセンサ１３により検出されたブレーキペダル１２の踏込み量に基づいて、ブレーキオン操作を検出すると、トランスミッションＥＣＵ５を制御して、シフトダウン制御（制動準備）を行い、その後、ブレーキＥＣＵ３を制御して、制動制御を実行してもよい。

本発明は、例えば、運転者の運転集中度が低い場合でも、制動準備を自動的に行う車両用走行支援装置に利用できる。搭載される車両の外観、重量、サイズ、走行性能等は問わない。

本発明の一実施例に係る車両用走行支援装置のシステム構成の一例を示すブロック図である。本発明の一実施例に係る車両用走行支援装置の制御処理フローの一例を示すフローチャートである。

符号の説明

１車間ＥＣＵ
１ａ車間距離センサ
２運転推定ＥＣＵ
２ａカメラ
３ブレーキＥＣＵ
４エンジンＥＣＵ
５トランスミッションＥＣＵ
１０車両用走行支援装置

Claims

運転者の状態を検出する運転者状態検出手段と、
前記運転者状態検出手段により検出された前記運転者の状態に基づいて、該運転者の運転に対する集中度を推定する運転集中度推定手段と、を備える車両用走行支援装置であって、
前記運転集中度推定手段により推定された前記運転者の集中度が高い状態よりも、該運転者の集中度が低い状態の方が、前記運転者の制動操作に対する車両の減速度の立ち上がりをより大きくする、車両のシフトポジションを下げるシフトダウン制御を含む制動準備を行う制動準備手段を備えるとともに、前記制動準備手段は下げた後の前記シフトポジションにおいても下げる前の車速が維持されるようなスロットル開度を算出することを特徴とする車両用走行支援装置。
前記制動準備手段は、前記制動準備が行われて制動制御が終了した場合に、前記制動準備を戻しリセットすることを特徴とする請求項１に記載の車両用走行支援装置。
請求項１又は２記載の車両用走行支援装置であって、
前記運転者の制動操作は、アクセルペダルの踏込みを解除するアクセルオフ操作と、ブレーキペダルの踏込みを行うブレーキオン操作と、を含む、ことを特徴とする車両用走行支援装置。
請求項１乃至３のいずれか１項記載の車両用走行支援装置であって、
前記制動準備は、ブレーキ装置に予備制動圧を付与するブレーキ予備制動圧付与制御を含む、ことを特徴とする車両用走行支援装置。
請求項１乃至４のうちいずれか１項記載の車両用走行支援装置であって、
前記運転者の運転集中度が低い状態には、前記運転者の視線が適切でない状態と、前記運転者の覚醒度が低い状態と、を含む、ことを特徴とする車両用走行支援装置。