JP5642761B2 - 運転支援装置 - Google Patents

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Description

この発明は、車両が障害物と衝突可能性がある場合に、自動ブレーキ等を作動させて車両運転者の運転を支援する運転支援装置に関する。
近年の自動車業界において、乗員の安全を確保するためにドライバの運転を支援する運転支援装置の開発が進められている。この種の装置として、自動ブレーキ制御により自車両と障害物との衝突回避や、衝突時の被害を軽減する運転支援装置がある。
例えば、特許文献1に記載の運転支援装置では、車両に設けられたレーダセンサを用いて自車両と障害物との衝突予測時間を算出し、当該衝突予測時間が予め定められた所定時間よりも短くなった場合に、その旨を報知するために警報や自動ブレーキ(一次ブレーキ)等の運転支援制御が実行される。この所定時間は、ドライバの通常のブレーキ操作や操舵により衝突を回避することができる限界時間である。また、運転支援制御が実行されたにも関わらずドライバが衝突回避操作を行わなかった場合や急に車両直前の障害物を検出した場合など、衝突予測時間が上記した所定時間より短い時間で設定された設定時間よりも短くなった場合に、衝突被害を軽減するための自動ブレーキ制御である一次ブレーキよりも強いブレーキ(二次ブレーキ)制御が実行される。この設定時間は、緊急ブレーキ等により障害物との衝突を回避することができる限界時間である。したがって、障害物との衝突可能性を早期にドライバに報知して衝突回避を促すことができるとともに、衝突被害の軽減を図ることができる。
特開2009−18721号公報(段落0029〜0049、図3等参照)
しかしながら、従来の運転支援装置では、車両の状態(減速度や障害物との相対速度)によらずに衝突予測時間が上記した所定時間よりも短くなると運転支援制御が実行されるため、例えば、ドライバが所定時間よりも早期に障害物を認知し、ブレーキ操作を行っているのにも関わらず、警報や一次ブレーキが実行される場合があり、このような場合にはドライバの快適な走行の妨げになる。その一方でドライバの不注意により衝突可能性のある場合には警報等が必要であり、両者のバランスがとれた運転支援装置が求められている。
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、車両の状態に応じた適切なタイミングで運転支援制御を実行することができる運転支援装置を提供することを目的とする。
上記した目的を達成するために、本発明の運転支援装置では、自車両と障害物との距離を検出する検出手段と、前記自車両と前記障害物との相対速度を検出する相対速度検出手段と、前記自車両と前記障害物との距離および相対速度に基づいて前記自車両が前記障害物に衝突するまでの予測時間である衝突予測時間を算出する衝突予測時間算出手段と、前記衝突予測時間に基づいて衝突回避を支援する支援制御および衝突防止や衝突被害を軽減するための緊急ブレーキ制御を実行する制御手段とを備えた運転支援装置において、前記制御手段は、前記支援制御を前記緊急ブレーキ制御の開始タイミングよりも所定時間早期に実行するとともに、前記自車両の減速に関する指標および前記相対速度検出手段により検出された相対速度に基づいて、前記所定時間を、前記自車両の減速に関する指標が大きくなるにつれて当該所定時間が短くなるように補正し、前記相対速度検出手段により検出された相対速度の値が、所定値に小さくなるまでの間は当該所定時間が短くなるように補正し前記所定値より小さいときには変化させないことを特徴としている(請求項1)。
請求項1にかかる発明によれば、制御手段は、衝突予測時間に基づいて警報や自動ブレーキ等の衝突回避を支援する支援制御を緊急ブレーキ制御の開始タイミングよりも所定時間早期に実行するが、その所定時間を自車両の減速に関する指標および相対速度検出手段により検出された相対速度に基づいて、前記所定時間を、自車両の減速に関する指標が大きくなるにつれて当該所定時間が短くなるように補正し、前記相対速度検出手段により検出された相対速度の値が、所定値に小さくなるまでの間は当該所定時間が短くなるように補正し前記所定値より小さいときには変化させないようにする。
したがって、車両の減速度が大きい場合には、警報や自動ブレーキ等の支援制御の実行タイミングが遅くなる。すなわち、ドライバがいち早く障害物を認知し、ブレーキペダルを踏んでいる状態では支援制御が実行されにくくなるため、ブレーキペダルを踏んでいるのにも関わらず、警報ブザー等が鳴ってドライバに対してお節介となるような不快な制御を防止することができる。また、自車両と障害物との相対速度が小さい場合には、警報制御や一次ブレーキ制御の前出し時間(所定時間)が短くなるため、各制御(警報制御、一次ブレーキ制御)の開始タイミングが遅れることになる。すなわち、ドライバがいち早く障害物を認知し、ブレーキペダルを踏んでいる状態では各制御が実行されにくくなるため、ドライバが障害物を認識してブレーキペダルを踏んでいるのにも関わらず、警報ブザー等が鳴ってドライバに対してお節介となるような不快な制御を防止することができる。
一方、ドライバがブレーキペダルを踏んでいない場合など、例えば、車両の減速度が小さい場合には所定時間が長くなるため、支援制御の実行タイミングが早くなり、ドライバに衝突可能性を早期に報知することができる。以上のように、制御手段により支援制御の開始タイミングを決定する所定時間を車両状態に応じて補正することで、適切なタイミングで支援制御を実行することができる。
本発明の一実施形態にかかる運転支援装置のブロック図である。 支援制御の開始タイミングを補正するためのマップを示す図である。 図1の運転支援装置の動作説明図である。 図1の運転支援装置の動作説明用のフローチャートである。
本発明の一実施形態にかかる運転支援装置2について、図1および図2を参照して説明する。なお、図1は自車両1に設けられた本発明の運転支援装置のブロック図、図2は支援制御の開始タイミングを補正するためのマップを示す図であり、(a)は警報制御の開始タイミングを補正するためのマップであり、(b)は一次ブレーキ制御の開始タイミングを補正するためのマップである。
この実施形態にかかる運転支援装置2は、自車両1と障害物との衝突可能性が高くなるにつれて、警報ブザー、作動予告ブザーとともにエンジンブレーキ程度の弱いブレーキである警報ブレーキ(一次ブレーキ)、衝突回避および衝突時の被害を軽減するための一次ブレーキよりも強い緊急ブレーキ(二次ブレーキ)の順に、警報制御や自動ブレーキ制御を実行して運転を支援するものであり、図1に示すように、自車両1と障害物との距離等を検出するレーダ3(本発明の検出手段、相対速度検出手段に相当)と、自車両1と障害物との衝突可能性や、警報、一次ブレーキおよび二次ブレーキの開始タイミングを検出・算出する演算処理部4(本発明における衝突予測時間算出手段および制御手段に相当)と、警報、一次ブレーキおよび二次ブレーキの制御を行う制御部5(本発明における制御手段に相当)とを備える。
レーダ3は、レーザレーダ、ミリ波レーダ等のレーダのうちのいずれかで構成され、パルス波の送受信により自車両1から障害物までの距離を測距し、測距データ(距離のデータ)や、その時間変化の障害物との相対速度の情報を、CAN等の車載ネットワーク6を介してマイクロコンピュータ構成のプリクラッシュシステムECU(PCSECU)が形成する演算処理部4に送る。
演算処理部4は、CAN等の車載ネットワーク6を介して受信した各情報をもとに、自車両1と障害物との衝突可能性を示す衝突予測時間TTC[s]を算出するとともに、当該衝突予測時間に基づいて警報や一次ブレーキ制御(本発明における支援制御に相当)および二次ブレーキ制御(本発明における緊急ブレーキ制御に相当)の開始タイミングを決定する。
具体的には、演算処理部4は、それぞれ車載ネットワーク6を介して受信した、自車両1と障害物との距離および相対速度の情報から所定の算出周期(例えば、50ms)毎に、衝突予測時間を算出する。このとき、衝突予測時間は、自車両1と障害物との距離を相対速度で除することにより算出することができる。
また、演算処理部4は、自車両1が障害物と所定距離(例えば0.5m)だけ保った状態で停止させるための二次ブレーキ制御の開始タイミングを決定するとともに、そのタイミングよりも早期のタイミングで実行される支援制御(警報制御や一次ブレーキ制御)の開始タイミングを決定する。
このとき、二次ブレーキ制御の開始タイミングは、次のようにして決定される。例えば、算出周期のタイミングの自車両1と障害物との相対速度から自動ブレーキにより発揮し得る最大減速度で自車両1が停止するまでの制動距離に障害物の手前で停車させるための所定距離を加えた距離を衝突回避の限界距離として算出し、当該限界距離をその時(算出周期)の自車両1と障害物との相対速度で除した値を制動回避限界時間として算出する。そして、演算処理部4は、実際の衝突予測時間が制動回避限界時間よりも短くなったときを二次ブレーキの開始タイミングとして決定し、二次ブレーキ制御を実行すべき旨の信号を車載ネットワーク6を介してマイクロコンピュータ構成のVSCECUが形成する制御部5に送信する。なお、上記した限界距離については、種々の算出方法を用いることができる。例えば、算出周期のタイミングでの自車両1の減速度や自動ブレーキにより最大減速度まで到達するまでの時間等を加味して制動距離を算出することで、より正確な限界距離を求めることができる。
また、警報制御や一次ブレーキ制御である支援制御の開始タイミングは、二次ブレーキ制御の開始タイミングより所定時間早期に実行するための前出し時間が設定されたマップをもとに決定される。そして、衝突予測時間TTCが支援制御の開始タイミングよりも短くなったときに、その旨の信号を制御部5に車載ネットワーク6を介して送信し、その信号を受信した制御部5が警報ブザー(警報制御)を鳴らしたり、作動予告ブザーとともに一次ブレーキ(自動ブレーキ)を実行する。
この場合、図2に示すように、警報制御および一次ブレーキ制御それぞれで、その開始タイミングが設定されたマップ(警報制御:図2(a)、一次ブレーキ制御:図2(b))が演算処理部のROM等に記憶されており、両マップでは、衝突予測時間の算出周期に算出された自車両1と障害物との相対速度の大きさに応じて前出し時間が設定されている。例えば、自車両1と障害物との相対速度が0の場合、警報制御の開始タイミングは二次ブレーキ制御の開始タイミングの0.9s前と決定され、一次ブレーキ制御の開始タイミングは0.8s前として決定される。そして、衝突予測時間が0.9sよりも短くなった場合に、警報制御を実行すべき旨の信号を制御部5に送信し、0.8sよりも短くなった場合に、一次ブレーキ制御を実行すべき旨の信号を制御部5に送信する。
また、上記したように、本発明では、警報制御および一次ブレーキの開始タイミングを、自車両1と障害物との相対速度に応じて補正することができるように構成されている。具体的には、図2(a)および(b)に示すように、両マップそれぞれにおいて、自車両1と障害物との相対速度が小さくなるにつれて前出し時間が短くなるように設定されている。したがって、ドライバが障害物との衝突可能性を認知していない場合には、相対速度が大きくなると推定され、このような場合には、前出し時間が長くなるように補正し、より早期にドライバに衝突可能性を報知する。また、相対速度が小さい場合は、ドライバが衝突可能性を認知してブレーキ操作等がなされている可能性が高いため、前出し時間を短くするように補正する。
なお、この実施形態では、警報制御および一次ブレーキ制御それぞれの開始タイミング(前出し時間)を相対速度に応じて補正しているが、自車両1の減速度等の自車両1の減速に関する指標に基づいて開始タイミングを補正するか、あるいは、相対速度および減速度の両方を含む2軸のマップを用いて補正してもかまわない。この場合、自車両1の減速度が大きくなるにつれて、前出し時間が短くなるように設定するとよい。また、自車両1の減速度に関する指標として、ブレーキ油圧やブレーキペダルのストローク量を用い、これらの油圧やストローク量が大きくなるにつれて、前出し時間を短く設定するようにしてもよい。
制御部5は、支援制御(警報制御、一次ブレーキ制御)や緊急ブレーキ制御(二次ブレーキ制御)を実行すべき旨の信号を受信した場合に、警報制御(警報ブザー)、一次ブレーキ制御(作動予告ブザー、一次ブレーキ)、二次ブレーキ制御を実行する。
以上のように、運転支援装置2は、衝突可能性が高くなるにしたがって、衝突警報ブザーを鳴らす警報制御、作動予告ブザーとともに一次ブレーキを作動させる一次ブレーキ制御、衝突回避または被害軽減のための緊急ブレーキを作動される二次ブレーキ制御の順に実行するが、警報制御および一次ブレーキ制御の開始タイミングは、自車両1と障害物との相対速度に基づいて補正される。
次に、警報制御、一次ブレーキ制御、二次ブレーキ制御の開始タイミングについて、図3を参照して具体的に説明する。なお、図3(a)は従来の運転支援装置の各制御の開始タイミング、(b)は本実施形態にかかる運転支援装置2の各制御の開始タイミングを示すタイミングチャートである。
従来の運転支援装置では、図3(a)に示すように、二次ブレーキ制御(プリクラッシュブレーキ:PCB)の開始タイミングTTC_PCB[s]を基準として、警報制御の開始タイミングを決定する前出し時間Talarm1[s]および一次ブレーキ制御の開始タイミングを決定する前出し時間Talarm2[s]が、自車両の状態によらず一定値(例えば、Talarm1=1.2s、Talarm2=0.8s)で定められていた。この場合、仮に二次ブレーキ制御の開始タイミングTTC_PCB=0.6sとすると、衝突予測時間TTCが1.8sよりも短くなくなったときに警報制御(衝突警報ブザー)が実行され、1.4sよりも短くなったときに一次ブレーキ制御(作動予告ブザー+一次ブレーキ)が実行される。
ところで、衝突予測時間TTC[s]は、自車両1と障害物との相対速度が低相対速度域で、ドライバが意図的に障害物(他車両)との車間を詰めると、1.8sよりも短くなる場合がある。したがって、従来の運転支援装置では、ドライバが障害物を認識している状態であるのにもかかわらず、本来ドライバに衝突可能性のある障害物を認知させる目的で設けられた警報制御や一次ブレーキ制御が実行されることになり、ドライバの快適な運転が妨げられる。
一方、本実施形態にかかる運転支援装置2は、図3(b)に示すように、警報制御の開始タイミングを決定する前出し時間Map(Vr(A),Talarm1[s])および一次ブレーキ制御の開始タイミングを決定する前出し時間Map(Vr(A),Talarm2[s])が、図2(a)および図2(b)に示すように、自車両1と障害物との相対速度に基づいて補正される。例えば、上記したような自車両1と障害物との相対速度の低相対速度域で、ドライバが意図的に他車両との車間を詰める場合には、ブレーキ操作等により、相対速度が小さくなっていると考えられ、このような場合は、各制御(警報制御、一次ブレーキ制御)の前出し時間が短く設定される。したがって、各制御の開始タイミングが遅くなり、ドライバが障害物を認識しているにもかかわらず警報制御や一次ブレーキ制御が実行されるという不快な制御が防止される。一方、ドライバが障害物の存在を認知してない場合など、自車両1と障害物との相対速度が大きい場合には各制御の前出し時間が長く設定され、ドライバに対して障害物の存在を早期に報知する。
次に、運転支援装置2の演算処理部4および制御部5による支援制御処理について、図4を参照して説明する。なお、図4は、運転支援装置2の動作を説明するためのフローチャートである。
まず、演算処理部4により二次ブレーキ制御の開始タイミングTTC_PCB(s)が所定の周期(例えば、50ms周期)ごとに算出される(ステップS1)。この場合、演算処理部4は、算出周期のタイミングで自動ブレーキが発揮し得る最大減速度で自車両1が停止するまでの制動距離に障害物の手前で停車させるための所定距離を加えた距離を衝突回避の限界距離として算出し、当該限界距離をその時(算出周期)の自車両1と障害物との相対速度で除した値を制動回避限界時間(二次ブレーキ制御の開始タイミング)として算出する。
次に、演算処理部4は、レーダ3により検出した算出周期のタイミングにおける自車両1と障害物との相対速度を車載ネットワーク6を介して取得し、図2(a)に示すマップを用いて、取得した相対速度に対応する警報制御の開始タイミングTCC_ALARM1(s)を決定する前出し時間TTC_ALARM1_pls(=Map(V(A),Talarm1[s]))を算出するとともに(ステップS2)、当該前出し時間Map(V(A),Talarm1[s])に制動回避限界時間TTC_PCB(s)を加えた値を警報制御の開始タイミングTCC_ALARM1(s)として算出する(ステップS3)。
次に、演算処理部4は、図2(b)に示すマップを用いて、取得した相対速度に対応する一次ブレーキ制御の開始タイミングTCC_ALARM2(s)を決定する前出し時間TTC_ALARM2_pls(=Map(Vr(A),Talarm2[s]))を算出するとともに(ステップS4)、当該前出し時間Map(Vr(A),Talarm2[s])に制動回避限界時間TTC_PCB(s)を加えた値を一次ブレーキ制御の開始タイミングTTC_ALARM2(s)として算出する(ステップS5)。
次に、演算処理部4は、算出周期のタイミングにおける自車両1と障害物との衝突可能性を示す衝突予測時間TTC(s)を算出する(ステップS6)。この場合、演算処理部4は、レーダ3により検出された算出周期のタイミングにおける自車両1と障害物との距離および相対速度を車載ネットワーク6を介して取得し、当該距離を相対速度で除した値を衝突予測時間TTC(s)として算出する。
次に、演算処理部4は、算出した衝突予測時間TTC(s)が警報制御の開始タイミングTTC_ALARM1(s)より小さいか否かを判定し(ステップS7)、小さいと判定した場合は、警報制御の開始タイミング条件が成立していると判断し(ステップS8)、ステップS9において、算出した衝突予測時間TTC(s)が一次ブレーキ制御の開始タイミングTTC_ALARM2(s)より小さいか否かを判定する。
そして、算出した衝突予測時間TTC(s)が一次ブレーキ制御の開始タイミングTTC_ALARM2(s)より小さい場合、演算処理部4は一次ブレーキ制御の開始タイミング条件が成立していると判断する(ステップS10)。この場合、警報制御の開始タイミングおよび一次ブレーキ制御の開始タイミングの両方が成立していることになるが、この場合は、一次ブレーキ制御を優先して、演算処理部4は、一次ブレーキ制御を実行すべき旨の信号を制御部5に送信し、この信号を受信した制御部5が作動予告ブザーを鳴らすとともに一次ブレーキ(自動ブレーキ)を実行して処理を終了する。
ステップ9に戻って、算出した衝突予測時間TTC(s)が一次ブレーキ制御の開始タイミングTTC_ALARM2(s)よりも大きい場合、演算処理部4は、一次ブレーキ制御の開始タイミング条件が成立していないと判断する(ステップS12)。この場合、警報制御の開始タイミング条件のみが成立しているため、演算処理部4は、警報制御を実行すべき旨の信号を制御部5に送信し、この信号を受信した制御部5が衝突警報ブザーを鳴らして処理を終了する。
また、ステップS7において、算出した衝突予測時間TTC(s)が警報制御の開始タイミングTTC_ALARM1(s)よりも大きいと判定した場合、演算処理部4は、警報制御の開始タイミング条件が成立していないと判断した上で(ステップS11)、ステップS9において、当該衝突予測時間TTC(s)が一次ブレーキ制御の開始タイミング
よりも小さいか否かを判定し(ステップS9)、小さい場合は一次ブレーキ制御の開始タイミング条件が成立していると判断する(ステップS10)。この場合、一次ブレーキ制御の開始タイミング条件のみが成立していることになるため、演算処理部4は、一次ブレーキ制御を実行すべき旨の信号を制御部5に送信し、この信号を受信した制御部5が作動予告ブザーを鳴らすとともに一次ブレーキ(自動ブレーキ)を実行して処理を終了する。
一方、ステップS9において、算出した衝突予測時間TTC(s)が一次ブレーキ制御の開始タイミングよりも大きい場合、演算処理部4は、一次ブレーキ制御の開始タイミング条件が成立していないと判断する(ステップS12)。この場合、警報制御の開始タイミング条件および一次ブレーキ制御の開始タイミング条件のいずれも成立していないことになるため、演算処理部4は制御部5に信号を送信せずに処理を終了する。
したがって、上記した実施形態によれば、演算処理部4は、二次ブレーキ制御の開始タイミングTTC_PCB(s)(制動回避限界時間)を算出するとともに、支援制御(警報制御、一次ブレーキ制御)を二次ブレーキ制御の開始タイミングよりも早期に実行するための前出し時間(警報制御:TTC_ALARM1_pls、一次ブレーキ制御:TTC_ALARM2_pls)を図2に示すマップを用いて算出する。そして、演算処理部4は、警報制御および一次ブレーキ制御それぞれにおいて、制動回避限界時間に前出し時間を加えた時間を制御の開始タイミング(警報制御:TTC_ALARM1(s)、一次ブレーキ制御:TTC_ALARM2(s))として算出し、所定周期で算出された衝突予測時間が当該開始タイミングよりも短くなったときに各制御(警報制御、一次ブレーキ制御)の開始タイミング条件が成立していると判断し、その旨を制御部5に送信することにより、衝突警報ブザー、作動予告ブザー、一次ブレーキが実行される。
このとき、警報制御の前出し時間TTC_ALARM1_plsおよび一次ブレーキ制御の前出し時間TTC_ALARM2_plsは、各々、自車両1と障害物との相対速度が小さくなるにつれて短くなるように補正される。
したがって、自車両1と障害物との相対速度が小さい場合には、各制御の前出し時間が短くなるため、各制御(警報制御、一次ブレーキ制御)の開始タイミングが遅れることになる。すなわち、ドライバがいち早く障害物を認知し、ブレーキペダルを踏んでいる状態では各制御が実行されにくくなるため、ドライバが障害物を認識してブレーキペダルを踏んでいるのにも関わらず、警報ブザー等が鳴ってドライバに対してお節介となるような不快な制御を防止することができる。
その一方で、自車両1と障害物との相対速度が大きい場合には、各制御(警報制御、一次ブレーキ制御)の前出し時間が長くなるため、各制御の開始タイミングが早期に訪れることになる。すなわち、ドライバが不注意により障害物を認知していない場合やドライバの意図しない過度の加速がある場合は、各制御が早期に実行され、ドライバに衝突可能性を早期に報知することができる。以上のように、演算処理部4により各制御の開始タイミングを決定する前出し時間を自車両1と障害物との相対速度に応じて補正することで、自車両1の状態に応じた適切なタイミングで支援制御を実行することができる。
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能であり、例えば、本発明は自車両1の前進時および後進時のいずれの場合にも通用することができる。
また、支援制御は、上記した警報制御および一次ブレーキ制御に限らず、例えば、ドライバのブレーキ操作により発生するブレーキ液圧よりも高くなるようにブレーキ油圧を制御してブレーキ量をより大きくするブレーキアシスト制御や、シートベルトの弛みの解消やドライバへの衝突可能性の報知のために、シートベルトの引き込み用のモータを駆動させるシートベルト引き込み制御であってもかまわない。
1… 自車両
2… 運転支援装置
3… レーダ(検出手段、相対速度検出手段)
4… 演算処理部(衝突予測時間算出手段、制御手段)
5… 制御部(制御手段)

Claims (1)

  1. 自車両と障害物との距離を検出する検出手段と、前記自車両と前記障害物との相対速度を検出する相対速度検出手段と、前記自車両と前記障害物との距離および相対速度に基づいて前記自車両が前記障害物に衝突するまでの予測時間である衝突予測時間を算出する衝突予測時間算出手段と、前記衝突予測時間に基づいて衝突回避を支援する支援制御および衝突防止や衝突被害を軽減するための緊急ブレーキ制御を実行する制御手段とを備えた運転支援装置において、
    前記制御手段は、前記支援制御を前記緊急ブレーキ制御の開始タイミングよりも所定時間早期に実行するとともに、前記自車両の減速に関する指標および前記相対速度検出手段により検出された相対速度に基づいて、前記所定時間を、前記自車両の減速に関する指標が大きくなるにつれて当該所定時間が短くなるように補正し、前記相対速度検出手段により検出された相対速度の値が、所定値に小さくなるまでの間は当該所定時間が短くなるように補正し前記所定値より小さいときには変化させない
    ことを特徴とする運転支援装置。
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