JP6102834B2 - 自動ブレーキ装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車両の自動ブレーキ装置に関し、特に、走行中の車両が前方の障害物と接触するおそれがあるとき、該車両のブレーキを作動させる自動ブレーキ装置に関する。
脇見運転や居眠り運転などで運転者が前方の障害物の確認を怠った場合、車両が障害物と接触／衝突するおそれがある。そのような危険な状況を回避するために、車載レーダやカメラなどで車両前方の障害物を監視し、走行中の車両が前方の障害物と接触するおそれがあるとき、該車両のブレーキを作動させる自動ブレーキ装置が開発されている。
上記のような自動ブレーキ装置において、例えば、障害物などの検出後に不必要に早いタイミングでブレーキ作動を開始すると、運転者は自動ブレーキ装置が誤動作したと誤認してしまうおそれがある。一方で、ブレーキ作動タイミングが遅れると障害物と接触する危険がある。
よって、自動ブレーキ装置による緊急制動は、障害物などを検出後に適切なタイミングでブレーキ作動を開始するために、より自動ブレーキの制動性能を向上させることが望まれる。
従来、昇圧回路でバッテリの電力を昇圧して昇圧電力を充電回路で充電し、必要に応じて充電回路の充電電力を電動機に供給することで、緊急回避時や緊急制動時のように必要とする電動機出力が急激に増加する場合でも高応答性を確保している（例えば、特許文献１を参照）。
特開２００５−２６１１８０号公報
例えば、特許文献１に開示された技術では、充電回路に十分な電力が充電されていなければ電動機に高電圧を供給することができないおそれがある。かかる問題に鑑み、本発明は、緊急制動時の制動性能を向上させることが可能な自動ブレーキ装置を提供することを目的とする。
本発明の一局面に従った自動ブレーキ装置は、走行中の車両が前方の障害物と接触するおそれがあるとき、該車両のブレーキを作動させる自動ブレーキ装置であって、電源線に接続された第１の蓄電手段と、前記電源線から電力の供給を受けて駆動されて前記ブレーキにブレーキ液圧を付与する液送手段と、前記車両のエンジンから動力を受けて前記第１の蓄電手段の蓄電電圧よりも高い電圧を発電する発電手段と、前記発電手段によって発電された電力を蓄える第２の蓄電手段と、前記第２の蓄電手段の蓄電電圧を所望値に変換して前記電源線へ供給する電圧変換手段と、を備え、前記車両が前方の障害物と接触するおそれがあるとき、前記ブレーキを作動させるのに先だって、前記電圧変換手段の出力電圧を通常時よりも高い目標電圧に設定する、または、前記電圧変換手段の出力電圧を前記目標電圧に設定できない場合には前記発電手段を駆動させて前記発電手段の発電電圧を前記電源線に接続するものである。
これによると、走行中の車両が前方の障害物に接触しそうな場合において、第２の蓄電手段の蓄電電圧が十分な場合には第２の蓄電手段を使用して、また、第２の蓄電手段の蓄電電圧が不十分な場合には発電手段を駆動して、自動ブレーキ装置の電源電圧を昇圧してブレーキ液圧を高めることができる。
上記自動ブレーキ装置において、前記車両が障害物と接触するおそれがないときにおいて、前記電圧変換手段の出力電圧が前記目標電圧に設定できない程度に前記第２の蓄電手段の蓄電電圧が低いとき、前記発電手段を駆動させて前記第２の蓄電手段を充電してもよい。
これによると、常に第２の蓄電手段を使用して自動ブレーキ装置の電源電圧を昇圧することができ、電源線の電圧をより迅速に目標電圧に昇圧することができる。
上記自動ブレーキ装置は、前記発電手段と前記第２の蓄電手段との接続の有無を切り替えるスイッチ手段をさらに備えていてもよく、前記発電手段の発電電圧を前記電源線に接続するとき、前記スイッチ手段をオフ状態に切り替えるようにしてもよい。
これによると、発電手段の発電電圧をすべて電源線に供給することができ、電源線の電圧をより迅速に目標電圧に昇圧することができる。
本発明によると、蓄電手段の充電状態に依らず、自動ブレーキが必要なタイミングで高い制動性で車両を緊急制動することができる。これにより、走行中の車両が前方の障害物と接触／衝突することを回避することができる。
本発明の一実施形態に係る自動ブレーキ装置の油圧回路図である。 本発明の一実施形態に係る自動ブレーキ装置の電気系統図である。 本発明の一実施形態に係る自動ブレーキ装置による昇電圧制御のフローチャートである。 キャパシタを用いて自動ブレーキ装置の電源電圧を昇圧する場合のタイミングチャートである。 オルタネータを用いて自動ブレーキ装置の電源電圧を昇圧する場合のタイミングチャートである。
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態について説明する。本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
はじめに、本発明の一実施形態に係る自動ブレーキ装置の油圧回路について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る自動ブレーキ装置の油圧回路図である。本実施形態に係る自動ブレーキ装置は、ＤＳＣ（Dynamic Stability Control）システムを構成している。
運転者がブレーキペダル１を踏み込むと、ブレーキブースタ２は、図示しないエンジンの吸気負圧、圧縮空気、油圧などを利用してブレーキペダル１の踏圧力を増大させる。これにより、運転者がブレーキペダル１を踏み込む際に必要な踏力が軽減される。マスターシリンダ３は、ブレーキブースタ２で増大された踏圧力に応じたブレーキ液圧を発生させる。マスターシリンダ３で発生したブレーキ液圧は、２本の液圧供給ライン４、５により液圧ユニット６に供給される。ブレーキ液圧は、液圧ユニット６によって車両の前後左右の４車輪に分配されて、右前輪のブレーキ装置７ＦＲ、左前輪のブレーキ装置７ＦＬ、右後輪のブレーキ装置７ＲＲ、左後輪のブレーキ装置７ＲＬにそれぞれ供給される。
液圧ユニット６は、モータ６ａと、液圧ポンプ６ｂとを備えている。液圧ポンプ６ｂは、モータ６ａにより駆動され、液圧供給ライン４、５内のブレーキ液圧を所望の圧力に保持する。
液圧供給ライン４は、液圧ユニット６から前輪と後輪に分岐して、それぞれ、右前輪のブレーキ装置７ＦＲのキャリパピストンと左後輪のブレーキ装置７ＲＬのホイールシリンダとに接続される。一方、液圧供給ライン５は、液圧ユニット６から前輪と後輪に分岐して、それぞれ、左前輪のブレーキ装置７ＦＬのキャリパピストンと右後輪のブレーキ装置７ＲＲのホイールシリンダとに接続される。このように、ブレーキ液圧配管はいわゆるクロスタイプの２系統配管を構成している。
液圧供給ライン４は、当該ライン内のブレーキ液圧を増圧する増圧ソレノイドバルブ４ａと減圧する減圧ソレノイドバルブ４ｂを介して右前輪のブレーキ装置７ＦＲのキャリパピストンを駆動するとともに、増圧ソレノイドバルブ４ｃと減圧する減圧ソレノイドバルブ４ｄを介して左後輪のブレーキ装置７ＲＬのホイールシリンダを駆動する。
液圧供給ライン５は、当該ライン内のブレーキ液圧を増圧する増圧ソレノイドバルブ５ａと減圧する減圧ソレノイドバルブ５ｂを介して左前輪のブレーキ装置７ＦＬのキャリパピストンを駆動するとともに、増圧ソレノイドバルブ５ｃと減圧する減圧ソレノイドバルブ５ｄを介して右後輪のブレーキ装置７ＲＲのホイールシリンダを駆動する。
増圧ソレノイドバルブ４ａ、４ｃ、５ａ、５ｃ、および減圧ソレノイドバルブ４ｂ、４ｄ、５ｂ、５ｄは、２ポート２位置の常開型の電磁弁である。これらは、ＤＳＣコントローラ９から信号を受けて開状態と閉状態との間で切り替えられて、各ブレーキ装置７ＦＲ、７ＦＬ、７ＲＲ、７ＲＬのキャリパピストンやホイールシリンダに対してマスターシリンダ３から供給されるブレーキ液圧を調整する。
液圧供給ライン４、５にはリザーバ８が設けられる。リザーバ８は、ブレーキ液圧の減圧時に減圧をスムーズに行うためにキャリパピストンからのブレーキ液を一時的に貯える。
ＤＳＣコントローラ９から制御信号が出力されない間は、運転者によるブレーキペダル１の踏み込み操作に応じてマスターシリンダ３で発生したブレーキ液圧が、開状態になっている増圧ソレノイドバルブ４ａ、４ｃ、５ａ、５ｃを介してキャリパピストンやホイールシリンダに供給されて各車輪に制動力が付与される。また、ＤＳＣコントローラ９から制御信号の入力を受けて増圧ソレノイドバルブ４ａ、４ｃ、５ａ、５ｃ、および減圧ソレノイドバルブ４ｂ、４ｄ、５ｂ、５ｄがそれぞれ独立に開閉作動されることでブレーキ装置７ＦＲ、７ＦＬのキャリパピストン圧とブレーキ装置７ＲＲ、７ＲＬのホイールシリンダ圧が増減されて、各車輪に付与される制動力がそれぞれ制御される。
ＤＳＣコントローラ９は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、インターフェース回路などからなり、各種センサからの検出信号として車輪速度、シフトレンジ、ブレーキ液圧、エンジン回転数などに基づいて、増圧ソレノイドバルブ４ａ、４ｃ、５ａ、５ｃ、および減圧ソレノイドバルブ４ｂ、４ｄ、５ｂ、５ｄに制御信号を出力して、ＡＢＳ（Anti-lock Brake System）制御や車両の横滑り抑制の制御を実行する。
次に、本発明の一実施形態に係る自動ブレーキ装置の電気系統について説明する。図２は、本発明の一実施形態に係る自動ブレーキ装置の電気系統図である。本実施形態に係る自動ブレーキ装置は、ＡＥＢ（Autonomous Emergency Braking）システム、および減速エネルギ回生システムを構成している。
オルタネータ１０は、下り坂や車両の減速時など、アクセルを踏まずに前進しているときに車軸からの回転動力を受けて発電する。また、オルタネータ１０は、車両のエンジンから動力を受けて発電することもできる。キャパシタ１１は、オルタネータ１０が発電した電力を蓄える。オルタネータ１０とキャパシタ１１とは遮断リレー１３を介して接続されており、遮断リレー１３がオンのとき、オルタネータ１０とキャパシタ１１とが接続されて、オルタネータ１０の発電電力がキャパシタ１１に蓄電される。
ＤＣ／ＤＣコンバータ１３は、キャパシタ１１の蓄電電圧を所望値に変換して電源線１４へ供給する。ＰＣＭ（Powertrain Control Module）１５は、車両のパワートレインを制御する電子モジュールである。ＰＣＭ１５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３に対して出力電圧を指示する機能を有する。バッテリ１６は、車両の各種電装品に電力を供給する電源であり、電源線１４に接続され、電源線１４に対して充放電を行う。バッテリ１６の蓄電電圧はおよそ１２Ｖであり、車両の各種電装品および液圧ユニット６におけるモータ６ａは、電源線１４から当該直流電圧の供給を受けて動作する。
電源線１４とオルタネータ１０との間にはＢＰリレー１７が設けられている。通常時においてＢＰリレー１７はオフ状態であり、オルタネータ１０の発電電圧は電源線１４に直接的に供給されないが、ＢＰリレー１７をオンにすることにより、オルタネータ１０を電源線１７に直結してオルタネータ１０の発電電圧を電源線１４へ直接供給することができる。
車両にはレーダやカメラ１８が搭載されており、これらにより車両前方の障害物の検知および障害物までの距離を測定する。歩行者ＡＥＢ制御ユニット１９は、レーダやカメラ１８から取得したセンシング情報や、車両の現在の走行速度などから、走行中の車両が障害物に接触／衝突するおそれがあるか否かを判定し、接触／衝突するおそれがあると判断した場合、ＤＳＣコントローラ９に対してブレーキの作動を要求する。ＤＳＣコントローラ９は、ブレーキ要求を受けるとモータ６ａを駆動してブレーキ液圧を上昇させる。これにより、車両を緊急制動により停止させて障害物との接触／衝突を回避することができる。
より詳細には、歩行者ＡＥＢ制御ユニット１９は、ブレーキの作動要求に先だって、ＤＳＣコントローラ９に対して、障害物との衝突の危険性を知らせる警報を発する。ＤＳＣコントローラ９は、衝突危険の警報を受けると、ＰＣＭ１５に対して昇電圧を要求する。ＰＣＭ１５は、昇電圧の要求を受けると、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３に対して、出力電圧を通常時よりも高い目標電圧（例えば、１５Ｖ）に設定し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３から高電圧が電源線１４へ供給される。これにより、ＤＳＣコントローラ９がブレーキ要求を受けたとき、モータ６ａは通常よりも高めの電圧で駆動され、緊急制動時の制動性が向上する。
次に、本発明の一実施形態に係る自動ブレーキ装置による昇電圧制御について説明する。図３は、本発明の一実施形態に係る自動ブレーキ装置による昇電圧制御のフローチャートである。図４は、キャパシタ１１を用いて自動ブレーキ装置の電源電圧を昇圧する場合のタイミングチャートである。図５は、オルタネータ１０を用いて自動ブレーキ装置の電源電圧を昇圧する場合のタイミングチャートである。
歩行者ＡＥＢ制御ユニット１９は、レーダやカメラ１８から取得したセンシング情報や、車両の現在の走行速度などから、走行中の車両が前方の障害物と接触／衝突するおそれがあるか否かを判定し（Ｓ１）、接触／衝突するおそれがあると判断した場合（Ｓ１でＹＥＳ）、障害物との衝突の危険性を知らせる警報を発する（Ｓ２）。例えば、図４および図５に示したように、歩行者ＡＥＢ警報がオンになる。
ＰＣＭ１５は、キャパシタ１１の蓄電電圧をモニターしており、歩行者ＡＥＢ制御ユニット１９から衝突の危険性を知らせる警報が発せられると、キャパシタ１１の蓄電電圧が所定値（例えば、１５Ｖ）以上であるか否かを判定する（Ｓ３）。そして、キャパシタ１１の蓄電電圧が所定値以上であれば（Ｓ３でＹＥＳ）、必要に応じて昇電圧要求のタイミング調整を行って（Ｓ４）、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３に対して、出力電圧を通常時よりも高い目標電圧（例えば、１５Ｖ）に設定する（Ｓ５）。ＤＣ／ＤＣコンバータ１３は、ＰＣＭ１５の指示に従って高電圧の出力を開始し、電源線１４の電圧が目標電圧に昇圧される（Ｓ６）。
図４では、歩行者ＡＥＢ警報がオンになってから即時に昇電圧要求が発生し、電源線１４の電圧が昇圧される。このように、キャパシタ１１の蓄電電圧が十分であれば、キャパシタ１１を用いることで、電源線１４の電圧を目標電圧にまで迅速に昇圧することができる。
歩行者ＡＥＢ制御ユニット１９は、走行中の車両が障害物と接触／衝突する可能性を判断し続け、衝突の可能性がある間（Ｓ７でＮＯ）、ステップＳ５からＳ７が繰り返される。ステップＳ５からＳ７を繰り返す間に歩行者ＡＥＢ制御ユニット１９からブレーキの作動要求が出力されると、モータ６ａが昇圧された電源電圧で駆動されるため、高い制動性で車両を緊急制動することができる。図４では、電源線１４の電圧が昇圧されている期間に歩行者ＡＥＢブレーキの作業要求が出力され、車両が緊急制動される。
ステップＳ７において、歩行者ＡＥＢ制御ユニット１９が、走行中の車両が障害物と接触／衝突する可能性がなくなったと判断すると（Ｓ７でＹＥＳ）、ＰＣＭ１５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３に対して、出力電圧を通常値（例えば、１２Ｖ）に戻す指示を出す（Ｓ８）。これにより、電源線１４は通常時の電圧（例えば、１２Ｖ）に復帰する。
一方、ステップＳ３でキャパシタ１１の蓄電電圧が所定値に達していなければ（Ｓ３でＮＯ）、キャパシタ１１の蓄電電圧で電源線１４の電圧を目標電圧に昇圧することができない。このため、ＰＣＭ１５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を停止させて、遮断リレー１２をオフ制御およびＢＰリレー１７をオン制御して、オルタネータ１０の発電電圧を電源線１４に直結させる（Ｓ９）。そして、ＰＣＭ１５は、オルタネータ１０に通常時よりも高い目標電圧（例えば、１５Ｖ）で発電することを指示する（Ｓ１０）。オルタネータ１０は、ＰＣＭ１５の指示に従って高電圧での発電を開始し、電源線１４の電圧が目標電圧に昇圧される（Ｓ１１）。
図５では、歩行者ＡＥＢ警報がオンになってから若干の時間が経過してから昇電圧要求が発生し、電源線１４の電圧が昇圧される。このように、キャパシタ１１の蓄電電圧が不十分であってもオルタネータ１０を駆動して電源線１４の電圧を昇圧することができる。ただし、キャパシタ１１を用いる場合と比較して、オルタネータ１０を用いる場合は電源線１４の電圧を目標電圧にまで昇圧するのに時間を要する。
歩行者ＡＥＢ制御ユニット１９は、走行中の車両が障害物と接触／衝突する可能性を判断し続け、衝突の可能性がある間（Ｓ１２でＮＯ）、ステップＳ１０からＳ１２が繰り返される。ステップＳ１０からＳ１２を繰り返す間に歩行者ＡＥＢ制御ユニット１９からブレーキの作動要求が出力されると、モータ６ａが昇圧された電源電圧で駆動されるため、高い制動性で車両を緊急制動することができる。図５では、電源線１４の電圧が昇圧されている期間に歩行者ＡＥＢブレーキの作業要求が出力され、車両が緊急制動される。
ステップＳ１２において、歩行者ＡＥＢ制御ユニット１９が、走行中の車両が障害物と接触／衝突する可能性がなくなったと判断すると（Ｓ１２でＹＥＳ）、ＰＣＭ１５は、ＢＰリレー１７をオン制御してＤＣ／ＤＣコンバータ１３を動作させる（Ｓ１３）。これにより、電源線１４は通常時の電圧（例えば、１２Ｖ）に復帰する。なお、ステップＳ１３において、オルタネータ１０を停止させても駆動し続けてもいずれでもよい。オルタネータ１０を駆動し続ける場合には、遮断リレー１２をオン制御して、キャパシタ１１にオルタネータ１０の発電電圧が蓄積される。
以上のように、本実施形態によると、走行中の車両が前方の障害物に接触しそうな場合において、キャパシタ１１の蓄電電圧が十分な場合にはキャパシタ１１を使用して、また、キャパシタ１１の蓄電電圧が不十分な場合にはオルタネータ１０を駆動して、自動ブレーキ装置の電源電圧を昇圧してブレーキ液圧を高めることができる。これにより、キャパシタ１１の充電状態に依らず、自動ブレーキが必要なタイミングで高い制動性で車両を緊急制動することができ、障害物との接触／衝突を回避することができる。
なお、常にキャパシタ１１を使用して自動ブレーキ装置の電源電圧を昇圧することができるように、車両が障害物と接触／衝突するおそれがないときにおいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の出力電圧が目標電圧に設定できない程度にキャパシタ１１の蓄電電圧が低いとき、オルタネータ１０を駆動させてキャパシタ１１を充電させるようにしてもよい。
以上の実施形態は、本発明の実現手段としての一例であり、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で下記の実施の形態を修正または変形したものに適用可能である。
６ 液圧ユニット（液送手段）
１０ オルタネータ（発電手段）
１１ キャパシタ（第２の蓄電手段）
１２ 遮断リレー（スイッチ手段）
１３ ＤＣ／ＤＣコンバータ（電圧変換手段）
１６ バッテリ（第１の蓄電手段）

Claims (3)

  1. 走行中の車両が前方の障害物と接触するおそれがあるとき、該車両のブレーキを作動させる自動ブレーキ装置であって、
    電源線に接続された第１の蓄電手段と、
    前記電源線から電力の供給を受けて駆動されて前記ブレーキにブレーキ液圧を付与する液送手段と、
    前記車両のエンジンから動力を受けて前記第１の蓄電手段の蓄電電圧よりも高い電圧を発電する発電手段と、
    前記発電手段によって発電された電力を蓄える第２の蓄電手段と、
    前記第２の蓄電手段の蓄電電圧を所望値に変換して前記電源線へ供給する電圧変換手段と、を備え、
    前記車両が前方の障害物と接触するおそれがあるとき、前記ブレーキを作動させるのに先だって、前記電圧変換手段の出力電圧を通常時よりも高い目標電圧に設定する、または、前記電圧変換手段の出力電圧を前記目標電圧に設定できない場合には前記発電手段を駆動させて前記発電手段の発電電圧を前記電源線に接続する
    ことを特徴とする自動ブレーキ装置。
  2. 前記車両が障害物と接触するおそれがないときにおいて、前記電圧変換手段の出力電圧が前記目標電圧に設定できない程度に前記第２の蓄電手段の蓄電電圧が低いとき、前記発電手段を駆動させて前記第２の蓄電手段を充電する
    ことを特徴とする請求項１に記載の自動ブレーキ装置。
  3. 前記発電手段と前記第２の蓄電手段との接続の有無を切り替えるスイッチ手段を備え、
    前記発電手段の発電電圧を前記電源線に接続するとき、前記スイッチ手段をオフ状態に切り替える
    ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の自動ブレーキ装置。
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