JP5672494B2 - 車両制御装置 - Google Patents

Description

本発明は車両制御装置に関し、より詳しくは、走行中の車両が障害物に衝突する可能性がある場合に、シフトダウンによるエンジンブレーキの制動効果を実効的なものとすることができる車両制御装置に関する。

従来、自車両が障害物（他車両等）に衝突する可能性を予測し、当該予測結果に応じて変速機の変速比を大きくする（以下、シフトダウンと呼称する）ことによって減速度を大きくし、衝突の際の衝撃を軽減する車両制御装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。

しかしながら、上記特許文献１に記載の車両制御装置では、障害物との衝突が回避できないと判定された後でシフトダウンを行っていた（つまり、衝突の直前にシフトダウンを行っていた）ので、シフトダウンされてから衝突までの時間が極めて短かかった。このため、シフトダウンによるエンジンブレーキの制動効果が実効的でないという問題があった。

特開２００９−１３８９２３号公報

本発明は、このような実情に鑑みてなされたもので、走行中の車両が障害物に衝突する可能性がある場合に、エンジンブレーキの制動効果を実効的なものとすることができる車両制御装置の提供を目的する。

上記の課題を解決するため、本願は以下の構成を採用した。すなわち、
第１の発明は、
変速機を備えた車両の走行状態を制御する車両制御装置であって、
車両周辺の障害物を検出する障害物検出手段と、
上記障害物検出手段により検出された障害物と上記車両とが衝突する可能性を判定する衝突可能性判定手段と、
上記衝突可能性判定手段による判定結果に応じて上記変速機の変速比を変更する第１の衝突回避手段と、
上記衝突可能性判定手段による判定結果に応じてドライバに対する警報またはブレーキシステムの制御による自動的な制動の少なくともいずれか一方の衝突回避動作を上記車両に行わせる第２の衝突回避手段とを備え、
上記第１の衝突回避手段による変速比の変更は、上記第２の衝突回避手段による衝突回避動作より前のタイミングで行われることを特徴とする。

第１の発明によれば、第１の衝突回避手段による変速比の変更は、第２の衝突回避手段により警報または自動的な制動の少なくともいずれか一方の衝突回避動作が行われる前のタイミングで行われる。つまり、警報等の前に変速比が変更されるので、衝突の直前に変速比が変更されていた従来に比べて、変速比の変更から衝突までの時間を長くすることができる。よって、変速比変更後のエンジンブレーキが効く時間が長くなり、エンジンブレーキの制動効果を実効的なものとすることができる。

第２の発明は、第１の発明において、
上記第１の衝突回避手段は、上記変速比を変更前に比べて大きくすることを特徴とする。

第２の発明によれば、第１の衝突回避手段によって変速比が大きな値に変更（すなわちシフトダウン）される。よって、エンジンブレーキが効く量が従来に比べて大きくなり、エンジンブレーキの制動効果をより実効的なものとすることができる。また、シフトダウン後のエンジンブレーキは、シフトダウン前のエンジンブレーキよりも制動力が大きいので、エンジンブレーキと油圧ブレーキ等のブレーキシステムとによる制動力全体を一定とした場合に、エンジンブレーキの制動力が大きくなった分だけブレーキシステムの制動力を小さくすることができる。よって、ブレーキシステムに用いられる油圧ポンプ等を小さなものとすることができ、ブレーキシステムの製造コストを低減することができる。

第３の発明は、第１または第２の発明において、
上記変速比の変更は、上記衝突可能性判定手段により判定された衝突の可能性が上記衝突回避動作が行われる場合の衝突の可能性よりも低い時に行われることを特徴とする。

第３の発明によれば、衝突の可能性が低い時に変速比が変更され、その後、衝突の可能性が高くなった時に第２の衝突回避手段による衝突回避動作が行われる。よって、衝突までに時間の余裕がある時に変速比の変更が行われるので、エンジンブレーキの制動効果をより実効的なものとすることができる。

第４の発明は、第１乃至第３いずれかの発明において、
上記変速比の変更前の車速と変更後の車速の差が小さくなるようにエンジン回転数を変更する回転数制御手段をさらに備えることを特徴とする。

第４の発明によれば、変速比の変更前の車速と変更後の車速の差が小さくなるようにエンジン回転数が変更されるので、変速比の変更前と変更後の間で車速の変化が小さくなる。よって、変速比の変更時にドライバが違和感を感じないで済む。

第５の発明は、第２の発明において、
上記変速比の変更前の車速と変更後の車速の差が小さくなるようにエンジン回転数を上げる回転数制御手段をさらに備えることを特徴とする。

第５の発明によれば、変速比の変更前の車速と変更後の車速の差が小さくなるようにエンジン回転数を上げるので、変速比の変更前と変更後の間で車速の変化が確実に小さくなる。よって、変速比の変更時にドライバが違和感を感じないで済む。

第６の発明は、第１乃至第５いずれかの発明において、
上記変速機は、無段変速機であることを特徴とする。

第６の発明によれば、無段変速機（すなわちＣＶＴ：Continuously Variable Transmission）を備えた車両が障害物に衝突する可能性がある場合に、エンジンブレーキの制動効果を実効的なものとすることができる。

本発明によれば、走行中の車両が障害物に衝突する可能性がある場合に、エンジンブレーキの制動効果を実効的なものとすることができる。

本発明の実施形態に係る車両制御装置の構成を示すブロック図 衝突可能性判定処理の一例を示すフローチャート 図１に示される車両制御装置の動作を示すグラフ 図１に示される車両制御装置の動作の一例を示すフローチャート

（第１実施形態）
本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る車両制御装置の構成を示すブロック図である。

本実施形態に係る車両制御装置１は、変速機を備えた車両（自車両）の走行状態を制御する装置である。変速機は、例えば、無段変速機（以下、ＣＶＴ：Continuously Variable Transmission）と呼称する）である。

車両制御装置１は、障害物検出手段２と、衝突可能性判定手段３と、第１の衝突回避手段４と、第２の衝突回避手段５と、回転数制御手段６とを備えている。衝突可能性判定手段３と、第１の衝突回避手段４と、第２の衝突回避手段５と、回転数制御手段６は、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)７が有するマイクロコンピュータにより実現される機能部である。

車両制御装置１には、エンジン８と、ブレーキシステム９が電気的に接続されている。

障害物検出手段２は、例えば、ミリ波レーダ等のレーダ装置である。レーダ装置は、レーダ波の発信から受信までに要した時間と光速との関係を演算することでレーダ装置から対象物までの距離を算出して、レーダ装置前方や側方の障害物までの距離を測定する距離測定機能、自車両に対する障害物の相対速度を測定する速度測定機能、自車両に対する障害物の方位を測定する方位測定機能とを備える。障害物検出手段２が取得した情報は、信号としてＥＣＵ７へ出力される。

衝突可能性判定手段３は、障害物検出手段２により検出された障害物と自車両とが衝突する可能性を判定する。ここで、衝突可能性判定手段３による衝突可能性の判定処理について説明する。図２は、衝突可能性の判定処理の一例を示すフローチャートである。

図２に示されるように、衝突可能性判定手段３は、まず、障害物検出手段２から入力した情報に基づき、衝突予想時間ＴＴＣを算出する（ステップＳ４０）。衝突予想時間ＴＴＣは、障害物検出手段２によって検出された障害物と自車両とが衝突するまでに要すると予想される時間である。衝突可能性判定手段３は、障害物検出手段２から入力した障害物の情報および式（１）に基づいて衝突予想時間ＴＴＣを算出する。
ＴＴＣ＝Ｌ／ＶＲ …（１）
ここで、Ｌは障害物と自車両の距離、ＶＲは障害物と自車両が近付くときの相対速度である。衝突可能性判定手段３は、衝突予想時間ＴＴＣを算出すると、当該衝突予想時間ＴＴＣの値を記憶装置に記憶する（ステップＳ４１）。

ステップＳ４１の後、衝突可能性判定手段３は、記憶した衝突予想時間ＴＴＣと衝突可能性判定閾値（第１の閾値ＴＨ１〜第３の閾値ＴＨ３）との大小関係に基づいて、衝突の可能性を判定する（ステップＳ４２〜Ｓ４８）。衝突可能性判定閾値は、衝突の可能性を判定するための基準となる値であり、記憶装置に予め記憶されている。なお、障害物と自車両が互いに遠ざかっているときは、衝突の可能性はゼロとされる。

具体的には、ステップＳ４２において、ＴＴＣが以下の条件を満たすかどうかが判定される。この条件を満たすとき、衝突の可能性は当面考える必要の無い極低レベルであると判定される（ステップＳ４３）。ＴＨ１の値は特に限定されるものではないが、例えば５（秒）である。
ＴＴＣ＞ＴＨ１ …（２）
この条件を満たさないとき、ステップＳ４４に進む。

ステップＳ４４において、ＴＴＣが以下の条件を満たすかどうかが判定される。この条件を満たすとき、衝突の可能性は低レベルであると判定される（ステップＳ４５）。ＴＨ２の値は特に限定されるものではないが、例えば３（秒）である。
ＴＴＣ＞ＴＨ２ …（３）
この条件を満たさないとき、ステップＳ４６に進む。

ステップＳ４６において、ＴＴＣが以下の条件を満たすかどうかが判定される。この条件を満たすとき、衝突の可能性は中レベルであると判定される（ステップＳ４７）。ＴＨ３の値は特に限定されるものではないが、例えば１（秒）である。
ＴＴＣ＞ＴＨ３ …（４）
この条件を満たさないとき、ステップＳ４８に進む。

ステップＳ４８において、衝突の可能性は高レベルであると判定される。
以上が、衝突可能性の判定処理である。

第２の衝突回避手段５は、衝突可能性判定手段３による判定結果に応じて、ドライバに対する警報またはブレーキシステム９の制御による自動的な制動の少なくともいずれか一方の衝突回避動作を自車両に行わせる。

ドライバに対する警報は、自車両が障害物に衝突する危険が迫っていることをドライバに報知するものである。警報の手段は、音声によるもの、画像表示によるもの、座席やハンドルの振動によるもの等、どのような形態のものであってもよい。

ブレーキシステム９の制御による自動的な制動は、ドライバのアクセルペダルの踏み込み状態に依らない、強制的な自動ブレーキである。この強制的な自動ブレーキは、例えば、ブレーキシステム９による自動的な制動力の増加によって行われる。

ここで、ブレーキシステム９の構成について説明する。ブレーキシステム９は、液圧ブレーキ装置９０と、ブレーキアクチュエータ９１とを備えている。

液圧ブレーキ装置９０は、ドライバの操作に応じて自車両に制動力を発生させる、いわゆるサービスブレーキである。具体的には、液圧ブレーキ装置９０は、ドライバのブレーキペダル（図示せず）への入力操作を受け付け、当該入力操作に応じてホイールシリンダ（図示せず）内のブレーキ液圧を増加させることによって自車両に制動力を発生させる。

ブレーキアクチュエータ９１は、液圧ブレーキ装置９０による制動力を自動的に増加させる装置である。典型的には、ブレーキアクチュエータ９１は、液圧ブレーキ装置９０のホイールシリンダ内のブレーキ液を加圧するアクチュエータポンプである。ブレーキアクチュエータ９１は、第２の衝突回避手段５からの指示に応じて（ドライバの操作に拘わらず）液圧ブレーキ装置９０のホイールシリンダ内の液圧を増加させることにより自車両の制動力を増加させる。以下では、このようなブレーキアクチュエータ９１および液圧ブレーキ装置９０による強制的な自動ブレーキをプリクラッシュブレーキと呼称する。

図３は、図１に示される車両制御装置１の動作を示すグラフである。なお、図３は、ドライバがスロットルオフの操作（すなわちアクセルペダルから足を離すことによるアクセルオフ操作）をした場合を例にとって示している。図３（ａ）は、衝突の可能性ありと判断されたタイミング、警報が行われるタイミング、プリクラッシュブレーキが行われるタイミング、および衝突が起こるタイミング（衝突しない場合もある）を示している。図３（ｂ）は駆動力の変化を示し、図３（ｃ）は変速比の変化を示し、図３（ｄ）はエンジン回転数の変化を示し、図３（ｅ）はスロットルフラグの変化を示し、図３（ｆ）はブレーキシステム９に必要とされる制動力を示している。なお、図３（ｂ）において、縦軸正の領域はエンジン８の点火により正の駆動力が生じている状態を示している。一方、図３（ｂ）において、縦軸負の領域はエンジンが点火しておらずエンジンブレーキによる制動力（負の駆動力）が生じており、ブレーキシステム９が作動している期間についてはさらにブレーキシステム９による制動力（負の駆動力）も生じている状態を示している。

図３に例示されるように、第１の衝突回避手段４は、衝突可能性判定手段３による判定結果に応じて、エンジン８が有する変速機８０の変速比を変更する（図３（ｃ）参照）。具体的には、第１の衝突回避手段４は、変速比を変更前に比べて大きくする（以下、シフトダウンと呼称する）。シフトダウンすることにより、エンジンブレーキが掛ったときにシフトダウン前よりも高い制動力が得られる。エンジンブレーキが掛るのは、図３においては、ドライバがアクセルペダルから足を離すことでスロットルオフになっている期間Ａと、プリクラッシュブレーキが掛ってエンジン８がスロットルオフになっている期間Ｂである。

第１の衝突回避手段４による変速比の変更は、第２の衝突回避手段５による衝突回避動作（警報、プリクラッシュブレーキ）より前のタイミングで行われる（図３（ｃ）参照）。つまり、警報等の衝突回避動作の前に変速比が変更されるので、衝突の直前に変速比が変更されていた従来に比べて、変速比の変更から衝突までの時間を長くすることができる。よって、変速比変更後のエンジンブレーキが効く時間が長くなり、エンジンブレーキの制動効果を実効的なものとすることができる。通常、ドライバは警報を認識して、アクセルペダルから足を離す。アクセルペダルから足が離されると、スロットルオフ状態になる（図３（ｅ）参照）と同時にエンジンブレーキが掛る（図３（ｂ）参照）。本実施形態では、エンジンブレーキがかかり始めるときには既にシフトダウンされているので、ロー側のギアによるエンジンブレーキ（制動力ＬＰ）がエンジンブレーキの最初から掛り（図３（ｂ）参照）、高い制動力を早い時点から発揮することができる。

なお、第１の衝突回避手段４による変速比の変更は、衝突可能性判定手段３により判定された衝突の可能性が、第２の衝突回避手段５により衝突回避動作が行われる場合の衝突の可能性よりも低い時に行われる。例えば、衝突の可能性が低レベルのときに変速比が変更される（図４のステップＳ２，Ｓ３参照）。次いで、衝突の可能性が低レベルから中レベルに上がったときにドライバに対する警報が行われる（図４のステップＳ５，Ｓ６参照）。次いで、衝突の可能性が中レベルから高レベルまで上がったときに上記したプリクラッシュブレーキが行われる（図４のステップＳ７，Ｓ８参照）。このように、衝突の可能性が低い時に変速比が変更され、その後、衝突の可能性が高くなった時に警報やプリクラッシュブレーキ等の衝突回避動作が行われる。障害物への衝突の可能性は、低レベル→中レベル→高レベルと遷移するのが通常であり、高レベルの時に衝突が起きるのが通常である。よって、衝突の可能性が低レベルの時、すなわち衝突までに時間の余裕がある時に変速比の変更が行われることにより、高いエンジンブレーキの制動効果を従来よりも長い時間発揮することができ、エンジンブレーキの効果をより実効的なものとすることができる。

回転数制御手段６は、変速比の変更前の車速と変更後の車速の差が小さくなるように、エンジン回転数を変更する。具体的には、回転数制御手段６は、変速比の変更前の車速と変更後の車速の差が小さくなるように、エンジン回転数を上げる（図３（ｄ）参照）。変速比の変更前の車速と変更後の車速の差が小さくなるようにエンジン回転数が変更されるので、変速比の変更前と変更後の間で車速の変化が小さくなる。よって、変速比の変更時にドライバが違和感を感じないで済む。

なお、変速機をＣＶＴとした場合には、変速比の変更前の車速と変更後の車速の差が実質的にゼロとなるようにエンジン回転数を制御することが可能である。よって、変速機をＣＶＴとした場合には、変速比の変更時にドライバが違和感を感じにくくなる。

次に、車両制御装置１の動作について、図３、４を参照しつつ説明する。図４は、図１に示される車両制御装置の動作の一例を示すフローチャートである。

まず、障害物検出手段２による障害物の検出が行われた後、当該障害物に自車両が衝突する可能性が判定される（ステップＳ１）。ステップＳ１において、衝突の可能性があると判定された場合、すなわち衝突の可能性が低レベル、中レベル、高レベルのいずれかであると判定された場合には、ステップＳ２を経てステップＳ３に進む。一方、ステップＳ１において、衝突の可能性がゼロまたは当面考える必要の無い極低レベルであると判定された場合、すなわち衝突の可能性が低レベル、中レベル、高レベルのいずれでもないと判定された場合には、ステップＳ２を経てステップＳ１に戻る。

ステップＳ３においては、変速比がハイギア側からローギア側に変更される。つまり、シフトダウンが行われる（図３（ｃ）参照）。どの程度ローギア側に変更されるかは、特に限定されるものではないが、十分な減速度が得られるように変更されることが好ましい。シフトダウンは、警報等の衝突回避動作が行われる前に完了することが好ましい（図３（ｃ）参照）。

なお、ステップＳ３において、変速比の変更と同時に、変速比の変更前の車速と変更後の車速の差が小さくなるようにエンジン回転数が上昇制御される。ＣＶＴの場合には、変速比の変更前の車速と変更後の車速の差が実質的にゼロとなるようにエンジン回転数が上昇制御される。

次いで、ステップＳ４において、障害物に自車両が衝突する可能性が再度判定される。ステップＳ４において、衝突の可能性が中レベル以上であると判定された場合、すなわち衝突の可能性が中レベル或いは高レベルのいずれかであると判定された場合には、ステップＳ５を経てステップＳ６に進む。一方、ステップＳ４において、衝突の可能性が低レベル以下であると判定された場合には、ステップＳ５を経てステップＳ４に戻る。

ステップＳ６においては、ドライバに対する警報が行われる。ドライバに対する警報は、自車両が障害物に衝突する危険が迫っていることをドライバに報知するものである。

通常、ドライバは警報を認識して、アクセルペダルから足を離す。図３（ａ）においては、「アクセルオフ」のタイミングでアクセルペダルから足が離される。アクセルペダルから足が離されると、スロットルオフ状態になる（図３（ｅ）参照）と同時にエンジンブレーキが掛る（図３（ｂ）参照）。エンジンブレーキが掛り始めるとき（図３（ｂ）の「アクセルオフ」の時点）には既にシフトダウンされているので、ロー側のギアによるエンジンブレーキ（図３（ｂ）における制動力ＬＰ）がエンジンブレーキの最初から掛り、高い制動力を早い時点から発揮することができる。なお、図３（ｂ）において、ロー側のギアにおける制動力（負の駆動力）をＬＰで表し、ハイ側のギアにおける制動力（負の駆動力）をＨＰで表している。

また、ステップＳ４において、衝突の可能性が高レベルであると判定された場合には、ステップＳ５〜Ｓ７を経てステップＳ８に進む。一方、ステップＳ４において、衝突の可能性が中レベルであると判定された場合には、ステップＳ５〜Ｓ７を経てステップＳ４に戻る。

ステップＳ８においては、プリクラッシュブレーキが作動する。これによりドライバのブレーキ操作の程度に拘わらず液圧ブレーキ装置９０のホイールシリンダ内の液圧が増加して、自車両の制動力が増加する。
以上が、車両制御装置１の主要な動作である。

車両制御装置１によれば、第１の衝突回避手段４によるシフトダウンは、第２の衝突回避手段５により警報およびプリクラッシュブレーキが行われる前のタイミングで行われる。つまり、警報等の前にシフトダウンが行われるので、衝突の直前にシフトダウンが行われていた従来に比べて、シフトダウンから衝突までの時間を長くすることができる。よって、シフトダウン後のエンジンブレーキが効く時間が長くなり、エンジンブレーキの制動効果を実効的なものとすることができる。また、シフトダウン後のエンジンブレーキは、シフトダウン前のエンジンブレーキよりも制動力が大きいので、エンジンブレーキおよびブレーキシステム９による制動力全体を一定とした場合に、エンジンブレーキの制動力が大きくなった分だけブレーキシステム９の制動力を小さくすることができる（図３（ｆ）参照）。よって、ブレーキシステム９に用いられる油圧ポンプ等を小さなものとすることができ、ブレーキシステム９の製造コストを低減することができる。

なお、上記実施形態においては、変速機をＣＶＴにした場合について説明したが、変速機を有段変速機とすることも可能である。有段変速機とする場合は、例えば、８段変速の自動変速機（Automatic Transmission）とすることができる。

また、図３に示される例においては、アクセルオフ操作後にドライバがブレーキペダルを踏まない状態について説明しているが、アクセルオフ後にドライバがブレーキペダルを踏むことにより期間Ａにおいてエンジンブレーキの制動力に加えてサービスブレーキの制動力も生じるようにしてもよい。

本発明は、走行中の車両が障害物に衝突する可能性がある場合に、シフトダウンによるエンジンブレーキの制動効果を実効的なものとすることができる車両制御装置等に利用可能である。

１ 車両制御装置
２ 障害物検出手段
３ 衝突可能性判定手段
４ 第１の衝突回避手段
５ 第２の衝突回避手段
６ 回転数制御手段
７ ＥＣＵ
８ エンジン
８０ 変速機
９ ブレーキシステム
９０ 液圧ブレーキ装置
９１ ブレーキアクチュエータ

Claims (5)

1. 変速機を備えた車両の走行状態を制御する車両制御装置であって、
   車両周辺の障害物を検出する障害物検出手段と、
   前記障害物検出手段により検出された障害物と前記車両とが衝突する可能性を判定する衝突可能性判定手段と、
   前記衝突可能性判定手段による判定結果に応じて前記変速機の変速比を変更する第１の衝突回避手段と、
   前記衝突可能性判定手段による判定結果に応じてドライバに対する警報を前記車両に行わせる第２の衝突回避手段とを備え、
   前記第１の衝突回避手段は、前記第２の衝突回避手段による前記警報より前のタイミングで前記変速比を変更し、該変速比を変更前に比べて大きくすることを特徴とする、車両制御装置。
2. 前記第１の衝突回避手段は、前記衝突可能性判定手段により判定された衝突の可能性が、前記警報が行われる場合の衝突の可能性よりも低い時に前記変速比を変更前に比べて大きくすることを特徴とする、請求項１に記載の車両制御装置。
3. 前記変速比の変更前の車速と変更後の車速の差が小さくなるように、エンジン回転数を変更する回転数制御手段をさらに備えることを特徴とする、請求項１または２に記載の車両制御装置。
4. 前記第１の衝突回避手段が前記変速比を変更前に比べて大きくする際に、前記回転数制御手段は、前記変速比の変更前の車速と変更後の車速の差が小さくなるように、エンジン回転数を上げることを特徴とする、請求項３に記載の車両制御装置。
5. 前記変速機は、無段変速機であることを特徴とする、請求項１乃至４いずれか１項に記載の車両制御装置。

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