JP6569659B2 - 衝突回避支援装置 - Google Patents
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Description
従って、この反応必要時間の間に衝突回避支援装置が自動操舵制御を終了すると、以下の問題が発生するおそれがある。
しかし、運転手は反応必要時間の間は適切な操舵操作を実行できないおそれがある。
そのため、反応必要時間の終了時刻より前に衝突回避支援装置が自動操舵制御を終了すると、自動操舵制御の終了時刻と反応必要時間の終了時刻との間において、例えば車両が道路の延長方向に対して大きく傾斜する方向に走行するおそれがある。
車両(10)の前方に存在する障害物(80)を検出する障害物検出手段(34)と、
前記車両が前記障害物と衝突する蓋然性が高い場合に、前記車両の運転手に対して警告を行う警告手段(20、21)と、
前記警告手段が警告動作を実行しているときに前記車両が前記障害物と衝突する蓋然性が高い場合に、前記車両の車輪(16FW、16RW)に制動力を付与する自動ブレーキ制御を実行する自動ブレーキ制御手段(22、40)と、
前記自動ブレーキ制御手段が前記自動ブレーキ制御を実行しているときに前記車両が前記障害物と衝突する蓋然性が高い場合に、前記車両が前記障害物との衝突を回避するように前記車両の進行方向を変化させるための進行方向自動制御を実行する進行方向自動制御手段(18、50)と、
を備え、
前記進行方向自動制御手段が、
前記進行方向自動制御を開始した時刻(t2)から所定の制御遅れ時間(Td)が経過して前記進行方向自動制御によって前記車両の進行方向が実際に変化し始める時刻である動作開始時刻(t3)までの間において所定の制御終了条件が満たされたときに、前記進行方向自動制御を終了し、
前記動作開始時刻(t3)以降且つ前記警告手段による警告開始時刻(t0)から所定の反応必要時間(Td)が経過した時刻である適切運転操作可能時刻(t4)より前の時刻において前記制御終了条件が満たされたときは、前記適切運転操作可能時刻まで前記進行方向自動制御を継続し、
前記適切運転操作可能時刻以降に前記制御終了条件が満たされたときは、前記進行方向自動制御を終了するように構成される。
この場合は、車両の進行方向が運転手の意思とは無関係に変化していないので、進行方向自動制御手段が進行方向自動制御を終了した直後から、運転手は適切な運転操作(例えば、操舵操作)を実行できる可能性が高い。
さらに、進行方向自動制御手段は、適切運転操作可能時刻以降に制御終了条件が満たされたときは、進行方向自動制御を終了する。
さらに進行方向自動制御手段が、適切運転操作可能時刻以降に進行方向自動制御を終了しても、運転手は進行方向自動制御の終了後に適切な操舵操作を実行可能である。
前記進行方向自動制御手段が、
一部の前記車輪である操舵輪(16FW)の操舵角を調整する自動操舵制御を実行する自動操舵制御手段である。
さらに車両10は、左右一対の前輪16FW及び左右一対の後輪16RWを備えている。左右の前輪16FWが操舵輪である。
衝突回避支援モード選択スイッチがオン位置に位置するとき、支援ECU30、ブレーキECU40、ステアリングECU50、及び警告ECU60が後述する衝突回避支援制御(警告制御、自動ブレーキ制御、自動操舵制御)を実行する。一方、衝突回避支援モード選択スイッチがオフ位置に位置するとき、支援ECU30、ブレーキECU40、ステアリングECU50、及び警告ECU60は衝突回避支援制御を実行しない。
従って、ステアリングホイール15を回転させると、この回転力がステアリングシャフト、ユニバーサルジョイント、及びピニオンシャフトに伝わる。するとピニオンシャフトと噛み合っているラック軸が左右方向の一方向にスライドするので、タイロッド及びキャリアを介してラック軸と連係している左右の前輪16FWの操舵角が変化する。
さらに電動パワーステアリング機構は、ステアリングシャフトの中間部を構成するトーションバーの操舵トルク(捩れ角)を検出するための操舵トルクセンサ19を備えている。
ブザー20は鳴動可能である。
表示器21は、ダッシュボード14に固定された液晶ディスプレイである。
各摩擦ブレーキ機構22はブレーキアクチュエータ23にそれぞれ接続されている。ブレーキアクチュエータ23は、ブレーキペダルが踏み込まれたときに作動油を加圧するマスタシリンダ(図示略)と各摩擦ブレーキ機構22との間の油圧回路に設けられる。ブレーキペダルが踏み込まれると、マスタシリンダによって加圧された作動油がブレーキアクチュエータ23から摩擦ブレーキ機構22へ供給され、各摩擦ブレーキ機構22が対応する前輪16FW及び後輪16RWに制動力を付与する。
車輪速センサ25は、各前輪16FW及び各後輪16RWに対応させて設けられている。各車輪速センサ25は、各前輪16FW及び各後輪16RWの車輪速をそれぞれ検出する。
ヨーレートセンサ26は、車両10のヨーレートを検出する。
加速度センサ27は、車両10の前後方向に作用している前後加速度、及び、車両10の左右方向(車幅方向)に作用している横加速度を検出する。
カメラ29bは、フロントウィンド12の前方に位置する被写体(例えば、歩行者)を撮像する。
カメラ29bが内蔵する演算手段は、カメラ29bによって撮像された撮像データを利用したパターンマッチングにより、撮像データ中の被写体の種別を特定する。
移動物及び静止物が被写体となり得る。移動物には、例えば、歩行者、自転車、及び車両(自動車)が含まれる。静止物には、例えば、看板、電柱、樹木、及びガードレールが含まれる。
後述するように、撮像データから検出される被写体の位置の変化に基づいて、被写体が移動物と静止物のいずれであるかを判別可能である。
さらにカメラ29bは、道路の左右の白線(レーンマーカー)を撮像(認識)可能である。さらにカメラ29bが内蔵する演算手段は、道路の形状及び道路と車両10との位置関係を演算する。さらにカメラ29bの演算手段は、道路と被写体との位置関係を演算する。換言すると、カメラ29bの演算手段は、被写体が道路の走行レーンの左右の白線の間に位置するか否かを認識する。
各ECU30、40、50、60は、マイクロコンピュータを主要部として備えるとともに、図示しないCAN(Controller Area Network)を介して、各種の制御情報や要求信号を相互に送受信可能に接続されている。なお、ECUは、Electric Control Unitの略である。本明細書においてマイクロコンピュータは、CPU及び記憶装置(例えば、ROM及びRAM)を含み、CPUはROMに格納されたインストラクション(プログラム)を実行することにより各種機能を実現するようになっている。
車輪速センサ25、ヨーレートセンサ26、加速度センサ27、及び周囲センサ28は、それぞれの検出結果を支援ECU30に所定の周期で繰り返し送信する。
そのためブレーキアクチュエータ23は、ブレーキペダルが踏み込まれていないときも、ブレーキECU40から作動信号を受信したときに、作動油を各摩擦ブレーキ機構22へ供給する。そのためこの場合も、各摩擦ブレーキ機構22が対応する前輪16FW及び後輪16RWに制動力を付与する。
ステアリングECU50は、上述のように、運転手によってステアリングホイール15が回転操作されたときに、電動モータ18を回転制御することにより操舵アシストを実行する。
さらにステアリングECU50は、運転手がステアリングホイール15を回転操作していないときに支援ECU30から送信される衝突回避用の作動信号を受信したときに、その作動信号に従って電動モータ18を回転制御して前輪16FWを操舵する。
警告ECU60は、車両10が被写体と衝突する蓋然性が高い場合に、支援ECU30から送信された作動信号に従って動作する。即ち、警告ECU60は、ブザー20を鳴動させて運転手への注意喚起を行い、且つ、表示器21に衝突回避支援制御の作動状況を表示させる。
支援ECU30の機能面から見ると、支援ECU30は、レーン認識部31、車両軌道演算部32、被写体軌道演算部33、障害物判定部34、衝突判定部35、目標減速度演算部36、回避目標軌道演算部37、及び制御部38を備えている。
即ち、カメラ29bは、パターンマッチングにより撮像データ中の被写体の種別を特定すると、各被写体に対して個別のID(識別情報)を付加する。そして被写体軌道演算部33は、撮像データ中の各被写体をIDを利用して識別し、且つ、各被写体が所定時間内に位置を変えているか否かを判定する。例えば、ある被写体が所定時間内に位置を変えていれば、被写体軌道演算部33は「この被写体は移動物である」と判定する。一方、ある被写体が所定時間内に位置を変えていなければ、被写体軌道演算部33は「この被写体は静止物である」と判定する。
また、障害物判定部34は、車両10の車両予測軌道と、静止物である被写体の位置とに基づいて、被写体が静止状態を維持し且つ車両10が現在の走行状態を維持した場合に、車両10がこの被写体に衝突するおそれがあるか否かを判定する。即ち、障害物判定部34は、車両10の車両予測軌道と被写体の位置とが干渉するときに、車両10がこの被写体に衝突するおそれがあると判定する。
障害物判定部34は、車両10が被写体に衝突するおそれがあると判定した場合に、その被写体を障害物であると認定する。
TTC=L/Vr ・・・(1)
衝突判定部35は、この衝突予測時間TTCが予め設定した衝突判定用閾値時間以下である場合に、車両10が障害物に衝突する蓋然性が高いと判定する。
本実施形態では2種類の衝突判定用閾値時間が利用される。即ち、第1衝突判定用閾値時間TTCth1又は第2衝突判定用閾値時間TTCth2が、衝突判定用閾値時間として利用される。第1衝突判定用閾値時間TTCth1よりも第2衝突判定用閾値時間TTCth2の方が短い。
すると支援ECU30から作動信号を受けた警告ECU60が、ブザー20及び表示器21を所定時間に渡って作動させる。即ち、所定時間に渡って、ブザー20が鳴動し且つ表示器21が衝突回避支援制御の作動状況を表示する。
例えば、障害物が静止物の場合は、現在時刻における車両10の車速(=相対速度)をV、車両10の減速度をa、車両10が停止するまでの時間(即ち、車速がゼロになるまでの時間)をtとすれば、車両10が停止するまでの走行距離Xは、次式(2)にて表すことができる。
X=V・t+(1/2)・a・t2 ・・・(2)
また、車両10が停止までの時間tは、次式(3)にて表すことができる。
t=−V/a ・・・(3)
従って、(2)式に(3)式を代入することにより、車両10を走行距離Dだけ走行したときに停止させるために必要となる減速度aは、次式(4)にて表すことができる。
a=−V2/2D ・・・(4)
障害物から距離βだけ車両10側に離れた位置で車両10を停止させるためには、この走行距離Dを、周囲センサ28によって検出されている距離Lから距離βだけ引いた距離(L−β)に設定すればよい。なお、障害物が移動物の場合には、減速度aは、車速Vに代えて相対速度Vrを用いて計算すればよい。
すると制御部38は、目標減速度演算部36によって演算された目標減速度を表す作動信号をブレーキECU40に送信する。するとブレーキECU40は、目標減速度に基づいてブレーキアクチュエータ23を制御する。すると、摩擦ブレーキ機構22から前輪16FW及び後輪16RWに摩擦制動力が付与される。即ち、自動ブレーキ制御が実行される。
例えば、回避目標軌道演算部は、図3に示すように、車両10が現在の走行状態を維持したまま走行したと仮定した場合に車両10が通る経路Aを演算(特定)する。即ち、回避目標軌道演算部37は、車両10が現在受けている矢印LT方向の横加速度Gy0に基づいて現状経路Aを演算する。そして、回避目標軌道演算部37は、現在の横加速度Gy0に車両10が受け得る横力の最大変化分ΔGyを加算した場合に、車両10が通ると予測される経路B1を特定する。この最大変化分ΔGyは、車両10が現在時刻の車速で安全に旋回することを妨げない横力の変化分の最大値である。さらに回避目標軌道演算部37は、車両10の現在時刻の横加速度Gy0から最大変化分ΔGyを減算した場合に車両10が通ると予測される経路B2を演算(特定)する。
さらに回避目標軌道演算部37は、経路B1、経路B2及び各経路B0の中から、障害物までの車両10が走行している道路の幅方向の距離が所定の制限値Vlより大きい経路を、車両10が進むべき回避経路である選択回避経路として特定する。例えば、最初に経路B1と障害物との距離と制限値Vlとを比較し、この距離が制限値Vlより大きいと判定したときは、回避目標軌道演算部37は経路B1を選択回避経路として特定する。
回避目標軌道演算部37は、選択回避経路を特定すると、車両10を選択回避経路に沿って走行させるための目標ヨーレートを演算する。
すると制御部38は、回避目標軌道演算部37によって演算された目標ヨーレートと車両10の車速とに基づいて、目標ヨーレートが得られる目標操舵角を演算する。さらに制御部38は、この目標操舵角を表す作動信号をステアリングECU50に送信する。するとステアリングECU50は、目標操舵角に基づいて電動モータ18を駆動して各前輪16FW及び各後輪16RWを操舵する。即ち、制御部38は、車両10を選択回避経路に沿って走行させるための自動操舵制御を実行する。
但し、後述するように、所定の条件下においては、衝突判定部35が「所定の制御終了条件が満たされた」と判定した場合であっても、ブレーキECU40による自動ブレーキ制御及びステアリングECU50による自動操舵制御は終了せずに継続される。
また、車両10が走行中の走行レーンの左右の白線のうちの一方の白線との走行レーンの幅方向距離より他方の白線との当該幅方向距離が短く且つ車両10が一方の白線に対して接近しながら他方の白線に対して非平行となるように進行していれば、運転手がステアリングホイール15を操舵しなくても、車両10が他方の白線を通過して走行中の走行レーンから隣の走行レーンへ逸脱するおそれはない。
そのため本実施形態では、レーン認識部31が「車両10の進行方向が白線と平行である」と判定したとき、又は、「車両10が走行中の走行レーンの左右の白線のうちの一方の白線との走行レーンの幅方向距離より他方の白線との当該幅方向距離が短く且つ車両10が一方の白線に対して接近しながら他方の白線に対して非平行となるように進行している」と判定したときに制御終了条件は満たされる。
この道路70は、片側一車線の道路である。即ち、道路70は走行レーン71及び走行レーン72を有している。車両10は走行レーン71上を、道路70の延長方向と平行な矢印A方向に走行する。一方、車両10とは別の図示を省略した車両が、走行レーン72上を矢印B方向に走行する。走行レーン71と走行レーン72との間には両者を区画するための白線73(中央分離線)が描かれている。走行レーン71の白線73と反対側の側縁部には白線74が描かれており、一方、走行レーン72の白線73と反対側の側縁部には白線75が描かれている。白線73、74、75は互いに平行である。
すると警告ECU60が支援ECU30からの作動信号に従って、ブザー20を鳴動させ且つ表示器21に衝突回避支援制御の作動状況を表示させる。図4及び図5に示すように、このときの時刻は時刻t0である。
するとブレーキECU40が自動ブレーキ制御を開始する。図4及び図5に示すように、このときの時刻は時刻t1である。
するとステアリングECU50は自動操舵制御を開始する。図4及び図5に示すように、このときの時刻は時刻t2である。
但し、ステアリングECU50が電動モータ18に作動信号を送信してから微小時間が経過したときに電動モータ18は回転を開始する。さらに電動モータ18と連係する上記減速機構には「遊び」が存在する。そのため車両10の前端部がc2点よりc点側に位置するときは、各前輪16FW及び各後輪16RWの舵角は変化しない。即ち、各前輪16FW及び各後輪16RWの舵角は、実際には車両10の前端部がc2点に到達したときに変化し始める。換言すると、各前輪16FW及び各後輪16RWの舵角は、ステアリングECU50による自動操舵制御の開始時刻(時刻t2)から所定の遅れ時間Tdが経過した時刻t3において変化し始める。そして車両10は時刻t3において、進行方向を選択回避経路に沿った矢印A1方向に変更して、歩行者80との衝突を回避する。
上述したように反応必要時間Tnrは、ブザー20の鳴動開始を認識した平均的な運転能力を有する運転手が適切な(歩行者80との衝突を回避するために必要な)運転操作を開始するまでに必要とする時間(例えば、3.0秒)である。なお、ステアリングECU50のメモリには反応必要時間Tnrが記録されている。
さらに時刻t4は適切運転操作可能時刻である。
車両10の前端部がd点に到達する前に反応必要時間Tnrは終了している。
そのため、反応必要時間Tnrが終了するまで(即ち、時刻t4まで)ステアリングECU50が自動操舵制御を継続し且つブレーキECU40が自動ブレーキ制御を継続すれば、時刻t5においてステアリングECU50が自動操舵制御を終了し且つブレーキECU40が自動ブレーキ制御を終了しても、運転手はその後に適切な運転操作(例えば、操舵操作及び制動操作)を実行可能である。即ち、例えば、時刻t5以降において運転手がステアリングホイール15を不適切に操舵操作し、その結果、車両10が走行レーン72へ進入するおそれは小さい。換言すると、この場合に運転手は、ステアリングホイール15を適切に操舵操作して、車両10を再び矢印A方向に走行させることが可能である。
従って、時刻t3と反応必要時間Tnrの終了時刻(時刻t4)との間において車両10の挙動が不安定になるおそれは小さい。
従って、時刻t3aにおいて自動ブレーキ制御が終了した場合は、例えば時刻t4において運転手がステアリングホイール15を時計方向へ操舵操作したときに、図4の仮想線の矢印A2で示すように車両10が白線73を通過して走行レーン72へ進入するおそれがある。
これに対して本実施形態のように時刻t4において自動ブレーキ制御が終了させた場合は、時刻t4において車両10の車速は十分に遅くなっている。そのため、例えば時刻t4以降において運転手がステアリングホイール15を時計方向へ多少多めに操舵したとしても、車両10が白線73を通過して走行レーン72へ進入するおそれは小さい。
この場合は、自動操舵制御によって車両10の進行方向が運転手の意思とは無関係に変化していないので、自動操舵制御及び自動ブレーキ制御が終了した直後から、運転手は適切な運転操作を実行できる。
なお、警告フラグの初期値は「0」である。
ステップ901及び902の処理はステップ801及び802とそれぞれ同一である。
ステップ1001及び1002の処理はステップ801及び802とそれぞれ同一である。
一方、ステップ1104でYesと判定した支援ECU30はステップ1105へ進み、警告ECU60へ停止信号を送信する。すると警告ECU60がブザー20及び表示器21を停止させる。
一方、ステップ1204でYesと判定した支援ECU30はステップ1205へ進み、衝突判定部35が、自動操舵制御が開始されてから遅れ時間Tdが経過したか否かを判定する。
なお、現在時刻においてまだ自動操舵制御が開始されていない場合は、支援ECU30はステップ1205でNoと判定する。
そのためこの場合、支援ECU30はステップ1207へ進み、制御部38がブレーキECU40へ停止信号を送信する。
この「左右ブレーキバランス調整制御」とは、左側の前輪16FW及び後輪16RWに摩擦ブレーキ機構22から付与する制動力の大きさと、右側の前輪16FW及び後輪16RWに摩擦ブレーキ機構22から付与する制動力の大きさと、に差をつけることにより、車両10の進行方向を調整する周知の制御である。
自動操舵制御及び左右ブレーキバランス調整制御は共に進行方向自動制御の一例である。
Claims (2)
- 車両の前方に存在する障害物を検出する障害物検出手段と、
前記車両が前記障害物と衝突する蓋然性が高い場合に、前記車両の運転手に対して警告を行う警告手段と、
前記警告手段が警告動作を実行しているときに前記車両が前記障害物と衝突する蓋然性が高い場合に、前記車両の車輪に制動力を付与する自動ブレーキ制御を実行する自動ブレーキ制御手段と、
前記自動ブレーキ制御手段が前記自動ブレーキ制御を実行しているときに前記車両が前記障害物と衝突する蓋然性が高い場合に、前記車両が前記障害物との衝突を回避するように前記車両の進行方向を変化させるための進行方向自動制御を実行する進行方向自動制御手段と、
を備え、
前記進行方向自動制御手段が、
前記進行方向自動制御を開始した時刻から所定の制御遅れ時間が経過して前記進行方向自動制御によって前記車両の進行方向が実際に変化し始める時刻である動作開始時刻までの間において所定の制御終了条件が満たされたときに、前記進行方向自動制御を終了し、
前記動作開始時刻以降且つ前記警告手段による警告開始時刻から所定の反応必要時間が経過した時刻である適切運転操作可能時刻より前の時刻において前記制御終了条件が満たされたときは、前記適切運転操作可能時刻まで前記進行方向自動制御を継続し、
前記適切運転操作可能時刻以降に前記制御終了条件が満たされたときは、前記進行方向自動制御を終了するように構成された、
衝突回避支援装置。 - 請求項1記載の衝突回避支援装置において、
前記進行方向自動制御手段が、
一部の前記車輪である操舵輪の操舵角を調整する自動操舵制御を実行する自動操舵制御手段である、
衝突回避支援装置。
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