JP6569659B2 - 衝突回避支援装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車両が障害物に衝突することを回避するように運転手を支援する衝突回避支援装置に関する。
従来から、衝突回避支援装置を備えた車両が知られている(例えば、特許文献1)。
衝突回避支援装置は、例えば、カメラ又は/及びレーダーセンサによって車両が衝突する蓋然性が高い障害物が検出された場合にブザーを鳴動させる。
さらに、例えば、ブザーを鳴動させたにも拘わらず運転手がブレーキペダルを踏み込まない場合に、車両が障害物と衝突する蓋然性が高いと衝突回避支援装置が判定すると、衝突回避支援装置は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。
さらに、自動ブレーキ制御を実行したにも拘わらず、車両が障害物と衝突する蓋然性が高いと衝突回避支援装置が判定すると、衝突回避支援装置は、車両が障害物との衝突を回避するように車両の操舵輪の舵角を変化させる自動操舵制御(進行方向自動制御)を実行する。
特開2007−137116号公報
自動操舵制御の実行中に所定の制御終了条件が成立したときに衝突回避支援装置が自動操舵制御を終了すると、その後の操舵輪の操舵操作は運転手に委ねられる。
しかし運転手は、ブザーが鳴動したときに、ブザーの鳴動音を認知するステップ及び障害物と車両との衝突を回避するために実行すべき操作を判断するステップ、という2つのステップを経た後に、衝突を回避するために必要な操舵操作を実行する。即ち、運転手は、ブザーが鳴動を開始してから所定時間が経過するまでは、適切な操舵操作を実行できないおそれがある。以下、この所定時間を「反応必要時間」と称する。
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。
即ち、例えば、衝突回避支援装置が自動操舵制御を終了した時刻において車両の進行方向が道路の延長方向に対して大きく傾斜している場合は、運転手が直ちに適切な操舵操作を実行して、車両の進行方向を道路の延長方向と(略)平行にする必要がある。
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。
本発明は前記課題に対処するためになされた。即ち、本発明の目的の一つは、進行方向自動制御を運転手にとって適切なタイミングで終了させることが可能な衝突回避支援装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明は、
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。
反応必要時間とは、警告手段による警告の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(障害物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のことである。
本発明の進行方向自動制御手段は、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進行方向自動制御によって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、進行方向自動制御を終了する。換言すると、進行方向自動制御によって車両の進行方向が運転手の意思とは無関係に変化させられていないときに所定の制御終了条件が満たされた場合は、進行方向自動制御手段は進行方向自動制御を直ちに終了する。
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。
また、進行方向自動制御手段は、動作開始時刻以降且つ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制御終了条件が満たされたときは、適切運転操作可能時刻まで進行方向自動制御を継続する。
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。
そのため、適切運転操作可能時刻より前の時刻において運転手が不適切な運転操作を行うことに起因して、車両の挙動が不安定になるおそれは小さい。
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。
従って、本発明における進行方向自動制御手段による進行方向自動制御の終了のタイミングは、運転手にとって適切なタイミングである。
本発明の一側面の特徴は、
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。
前記説明においては、本発明の理解を助けるために、後述する実施形態に対応する発明の構成に対し、その実施形態で用いた名称及び/又は符号を括弧書きで添えている。しかしながら、本発明の各構成要素は、前記符号によって規定される実施形態に限定されるものではない。本発明の他の目的、他の特徴及び付随する利点は、以下の図面を参照しつつ記述される本発明の実施形態についての説明から容易に理解されるであろう。
本発明の実施形態に係る衝突回避支援装置を搭載した車両の平面図である。 衝突回避支援装置のシステム構成図である。 車両の回避経路を表わす平面図である。 歩行者が立っている道路を車両が走行するときの様子を示す平面図である。 警告制御、自動ブレーキ制御、及び自動操舵制御の動作タイミングを示すタイミングチャートである。 警告制御、自動ブレーキ制御、及び自動操舵制御の動作タイミングを示す図5とは別のタイミングチャートである。 警告制御、自動ブレーキ制御、及び自動操舵制御の動作タイミングを示す図5及び図6とは別のタイミングチャートである。 支援ECUが実行する処理を表すフローチャートである。 支援ECUが実行する処理を表すフローチャートである。 支援ECUが実行する処理を表すフローチャートである。 支援ECUが実行する処理を表すフローチャートである。 支援ECUが実行する処理を表すフローチャートである。 支援ECUが実行する処理を表すフローチャートである。
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態に係る車両用運転支援装置が搭載された車両(自動車)10について説明する。
図1に示すように、車両10の車体11には透光性材料(例えば、ガラス又は樹脂)によって構成されたフロントウィンド12が固定されている。
車両10の車内の前部にはダッシュボード14が固定されている。ダッシュボード14の右側部にはステアリングホイール15が回転可能に支持されている。
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。
また、ダッシュボード14には図示を省略した衝突回避支援モード選択スイッチが設けられている。
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。
ステアリングホイール15と左右の前輪16Fとは、周知の電動パワーステアリング機構を介して互いに接続されている。電動パワーステアリング機構は、その一部の構成要素のみが図1及び図2に図示されている。
電動パワーステアリング機構は、左右方向に延び且つ左右方向にスライド可能なラック軸を備えている。ラック軸の左右両端部には左右一対のタイロッドが接続されており、左右のタイロッドは左右のキャリアに接続されている。左右のキャリアはキングピン軸まわりに車体11に対して回転可能である。さらに左右のキャリアが左右の前輪16FWをそれぞれ水平軸まわりに回転可能に支持している。ラック軸に形成されたねじ溝にはピニオンシャフトが噛み合っている。ピニオンシャフトには、ステアリングシャフトの一端(下端)がユニバーサルジョイントを介して接続されている。さらにステアリングシャフトの他端(上端)にはステアリングホイール15が固定されている。
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電動モータ18を備えている。電動モータ18は減速機構を介してラック軸と連係している。
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。
例えば、運転手がステアリングホイール15を回転操作することによりステアリングシャフトに操舵トルクが発生すると、後述するステアリングECU50が、操舵トルクセンサ19が検出した操舵トルクに基づいて目標操舵アシストトルクを演算する。さらにステアリングECU50は電動モータ18を回転制御して、電動モータ18に目標操舵アシストトルクに相当する回転力を出力させる。すると電動モータ18が発生するトルクがラック軸に伝達され、これにより操舵アシストが実行される。
さらに図1及び図2に示すように、車両10は、ブザー20、表示器21及び4つの摩擦ブレーキ機構22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。
さらに車両10は、車輪速センサ25、ヨーレートセンサ26、及び加速度センサ27を備えている。
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。
さらに車両10は周囲センサ28を備えている。周囲センサ28は、レーダセンサ29a及びカメラ29bを含んでいる。
車体11の前端部に固定されたレーダセンサ29aは、ミリ波帯の電波を車両10の(少なくとも前方を含む)周囲に照射する。レーダセンサ29aが照射した電波が、例えば車両10の周囲に位置する反射体(例えば、歩行者)によって反射されると、この反射波をレーダセンサ29aが受信する。するとレーダセンサ29aが内蔵する演算手段が、その電波の照射タイミングと受信タイミングとに基づいて、反射体の有無、及び、車両10と反射体との相対関係(車両10と反射体との距離、車両10と反射体との相対速度など)を演算する。
フロントウィンド12の直後に位置するように車両10の車内に設けられたカメラ29bはステレオカメラによって構成される。
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。
このようにして周囲センサ28によって取得された情報を、本明細書では物標情報と称する。
図2に示すように、本実施形態の衝突回避支援装置は、支援ECU30、ブレーキECU40、ステアリングECU50、及び警告ECU60を備えている。
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。
支援ECU30は、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に接続されている。
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。
後述するように支援ECU30は、周囲センサ28から送信された撮像データに基づいて、この撮像データ中の物標である被写体(障害物)に車両10が衝突する蓋然性が高いか否かを判定する。そして、「被写体に車両10が衝突する蓋然性が高い」と判定したとき、支援ECU30はブレーキECU40、ステアリングECU50、及び警告ECU60を制御する。支援ECU30によるブレーキECU40、ステアリングECU50、及び警告ECU60の具体的な制御方法については後述する。
ブレーキECU40は、ブレーキアクチュエータ23に接続されている。
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、電動パワーステアリング機構の制御装置であり、且つ、電動モータ18及び操舵トルクセンサ19に接続されている。
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、ブザー20及び表示器21に接続されている。
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。
次に、支援ECU30の機能について説明する。
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。
レーン認識部31は、周囲センサ28から送信された物標情報に基づいて、車両10が走行する道路に関する情報を生成する。例えば、レーン認識部31は、車両10の前端中央位置を原点とし且つ原点から左右方向及び前方に広がる二次元座標系を用いて、地面、被写体、及び道路の左右の白線のそれぞれの座標情報(位置情報)を生成する。これによりレーン認識部31は、左右の白線で区画される車両10の走行レーンの形状、走行レーン内における車両10の位置及び向き、並びに、車両10に対する地面及び被写体(反射体、障害物)の相対位置を認識する。レーン認識部31は、周囲センサ28から送信される物標情報を受信する毎に、この座標情報を更新する。
車両軌道演算部32は、ヨーレートセンサ26によって検出されるヨーレート及び車輪速センサ25によって検出された車輪速を利用して演算された車速に基づいて、車両10の旋回半径を演算する。さらに車両軌道演算部32は、演算した旋回半径に基づいて現在時刻から所定時間が経過するまでの間の車両10の位置変化であり且つ車両10の進行方向に対して平面視で直交する所定の幅を有する車両10の軌道を演算する。以下、このようにして演算される車両10の軌道を車両予測軌道と称する。
被写体軌道演算部33は、撮像データから得られた被写体の位置の変化情報に基づいて、被写体が移動物と静止物のいずれであるかを判定する。換言すると、被写体軌道演算部33は被写体の種別を判定する。
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。
さらに被写体軌道演算部33は、被写体が移動物である場合には、被写体の軌道を演算する。例えば、被写体の前後方向(車両10の走行方向)の移動速度は、車両10の車速と、車両10と被写体との相対速度とに基づいて演算することができる。また、被写体の左右方向の移動速度は、周囲センサ28によって検出される被写体の横端位置と白線との間の距離の変化量等に基づいて演算することができる。被写体軌道演算部33は、この被写体の前後方向及び左右方向の移動速度に基づいて、現在時刻から所定時間が経過するまでの間の被写体(物標)の位置変化である被写体の軌道を演算する。以下、このようにして演算される被写体の軌道を物標予測軌道と称する。なお、被写体軌道演算部33は、演算した車両10の車両予測軌道、及び周囲センサ28によって検出される車両10と被写体との距離に基づいて物標予測軌道を演算してもよい。
障害物判定部34は、車両10の車両予測軌道と、移動物である被写体の物標予測軌道とに基づいて、この被写体が現在の移動状態を維持し且つ車両10が現在の走行状態(即ち、車両10の速度及び操舵角)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は車両予測軌道と物標予測軌道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。
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。
障害物判定部34による被写体(物標)が障害物か否かの判定結果は、後述する警告制御及び自動ブレーキ制御に利用される。換言すると、障害物判定部34が、車両10の前方に位置する被写体が障害物であると判定したときに、警告制御及び自動ブレーキ制御が実行される。
衝突判定部35は、障害物と車両10との距離Lと、周囲センサ28から送信された障害物に対する車両10の相対速度Vrとに基づいて、車両10が障害物に衝突するまでの予測時間である衝突予測時間TTCを次式(1)によって演算する。
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。
障害物判定部34が「車両10の前方に位置する被写体(物標)が障害物である」と判定したときに衝突予測時間TTCが第1衝突判定用閾値時間TTCth1以下になると、衝突判定部35は「車両10が障害物と衝突する蓋然性が高い」と判定する。
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。
また、障害物判定部34が「車両10の前方に位置する被写体(物標)が障害物である」と判定したときに、標目標減速度演算部36は、車両10を減速させる目標減速度を演算する。
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。
目標減速度演算部36は、このようにして演算した減速度aを目標減速度に設定する。なお、車両10の減速度には限界値がある(例えば、−1G程度)。そのため、演算した目標減速度の絶対値が予め設定された限界値(上限値)よりも大きい場合には、目標減速度演算部36は、目標減速度の絶対値として限界値を設定する。
さらに警告ECU60がブザー20及び表示器21を作動させた後に衝突予測時間TTCが第2衝突判定用閾値時間TTCth2以下になると、衝突判定部35は「車両10が障害物と衝突する蓋然性が高い」と判定する。
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。
回避目標軌道演算部37は、障害物判定部34が「車両10の前方に位置する被写体(物標)が障害物である」と判定したときに、車両10が障害物との衝突を回避するためにとり得る回避目標軌道(回避経路)を演算する。
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。
回避目標軌道演算部37は、経路B1から経路B2までの範囲ARにおいて、横加速度を一定量ずつ変化させた場合の複数の経路B0を、例えば経路B1側からB2側へ順番に求める。即ち、回避目標軌道演算部37は、経路B1に対応する横加速度から横加速度の変化分を一定量ずつ順次減らすことにより、経路B1側から経路B2側へ順番に複数の経路B0を演算する。
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。
なお、この選択回避経路は、車両10を走行中の走行レーンから逸脱させず且つ地面が形成されていることが確認されている範囲において設定される。
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。
また、衝突判定部35は「現在時刻における実際の減速度a及び車速Vに基づいて算出した走行距離Xが、現在時刻における車両10から障害物までの距離L0からβを引いた値(L0−β)より大きい」か否かを判定する。そして、走行距離Xが当該値(L0−β)より大きいとき、衝突判定部35は「車両10が障害物と衝突する蓋然性が高い」と判定する。
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。
本実施形態では、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、原則として、衝突判定部35が「所定の制御終了条件が満たされた」と判定したときに同時に終了する。この場合、制御部38がブレーキECU40及びステアリングECU50へ停止信号を送信する。
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。
車両10の車速がゼロであれば、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、車両10の車速がゼロになったときに制御終了条件は満たされる。
さらに、車両10の進行方向が走行中の走行レーンの白線と平行になれば、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。
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。
続いて、車両10が図4に示す道路70を走行する場合について説明する。
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。
走行レーン71上には歩行者80が位置している。
車両10の前端部がa点に到達したときに、衝突判定部35が「衝突予測時間TTCが第1衝突判定用閾値時間TTCth1以下である」と判定する。換言すると、衝突判定部35は「車両10が歩行者80と衝突する蓋然性が高い」と判定する。
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。
さらに車両10の前端部がb点に到達したときに、衝突判定部35が「衝突予測時間TTCが第2衝突判定用閾値時間TTCth2以下である」と判定する。換言すると、衝突判定部35は「車両10が歩行者80と衝突する蓋然性が高い」と判定する。
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。
さらに車両10の前端部がc点に到達したときに、衝突判定部35は「走行距離Xが値(L0−β)より大きい」と判定する。換言すると、衝突判定部35は「車両10が歩行者80と衝突する蓋然性が高い」と判定する。
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。
なお、遅れ時間Tdは車両10固有の値であり、例えば0.1乃至0.5秒である。遅れ時間TdはステアリングECU50のメモリに記録されている。
時刻t0に反応必要時間Tnrを足した時刻は時刻t4であり、時刻t4において車両10の前端部はe点に到達する。
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。
例えば、車両10の前端部が時刻t4より後の時刻t5においてd点に到達したときに、車両10の車速がゼロになることにより衝突判定部35が「制御終了条件が満たされた」と判定した場合は、図5に示すように、ステアリングECU50は時刻t5において自動操舵制御を直ちに終了し且つブレーキECU40が自動ブレーキ制御を直ちに終了する。
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。
また、時刻t3より後且つ時刻t4より前の時刻t3aにおいて車両10の前端部がe点よりもc点側に位置し且つc2点よりもe点側に位置するf点に到達したときに衝突判定部35が「制御終了条件が満たされた」と判定した場合は、図6に示すように時刻t4が到達するまで自動操舵制御及び自動ブレーキ制御が継続される。そして、車両10の前端部がe点に到達したときに、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する。換言すると、反応必要時間Tnrが終了すると自動操舵制御及び自動ブレーキ制御が終了する。
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。
さらにこの場合の時刻t4における車両10の車速は、時刻t3aにおいて自動ブレーキ制御が終了した場合の時刻t4における車両10の車速と比べて遅い(但し、いずれの場合も時刻t4において車両10は走行しているものとする)。換言すると、時刻t3aにおいて自動ブレーキ制御が終了したときの時刻t4における車両10の車速は、時刻t4において自動ブレーキ制御が終了したときの時刻t4における車両10の車速よりも速い。
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。
また、例えば、車両10の前端部が時刻t3より前且つ時刻t2より後の時刻t2aにおいてc点とc2点との間のc1点に位置するときに衝突判定部35が「制御終了条件が満たされた」と判定した場合は、図7に示すように、ステアリングECU50は自動操舵制御を直ちに終了し且つブレーキECU40は自動ブレーキ制御を直ちに終了する。換言すると、ステアリングECU50による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させられる前に、衝突判定部35が「制御終了条件が満たされた」と判定したときは、ステアリングECU50が自動操舵制御を直ちに終了し且つブレーキECU40が自動ブレーキ制御を直ちに終了する。
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。
続いて図8乃至図13のフローチャートを用いながら支援ECU30、ブレーキECU40、ステアリングECU50、及び警告ECU60が行う具体的な処理について説明する。
図示を省略したイグニッションキーの操作により、車両10のイグニッションスイッチの位置がオフ位置からオン位置に切り替わると、支援ECU30は所定時間が経過する毎に図8のフローチャートに示されたルーチンを繰り返し実行する。
まずステップ801において、支援ECU30は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か否かを判定する。
ステップ801でYesと判定した支援ECU30はステップ802へ進み、障害物判定部34が車両10の前方に障害物が存在するか否かを判定する。
ステップ802でYesと判定した支援ECU30はステップ803へ進み、衝突判定部35が警告フラグを「1」に設定する。
なお、警告フラグの初期値は「0」である。
ステップ801又は802でNoと判定したとき、支援ECU30はステップ804へ進み、衝突判定部35が警告フラグを「0」に設定する。
ステップ803又は804の処理を終えた支援ECU30は、本ルーチンの処理を一旦終了する。
イグニッションスイッチの位置がオフ位置からオン位置に切り替わると、支援ECU30は所定時間が経過する毎に図9のフローチャートに示されたルーチンを繰り返し実行する。
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902でYesと判定した支援ECU30はステップ903へ進み、衝突判定部35が自動ブレーキフラグを「1」に設定する。なお、自動ブレーキフラグの初期値は「0」である。
ステップ903の処理を終えた支援ECU30はステップ904へ進み、目標減速度演算部36が目標減速度を設定する。
ステップ901又は902でNoと判定したとき、支援ECU30は、ステップ905へ進み、衝突判定部35が自動ブレーキフラグを「0」に設定する。
ステップ904又は905の処理を終えた支援ECU30は、本ルーチンの処理を一旦終了する。
イグニッションスイッチの位置がオフ位置からオン位置に切り替わると、支援ECU30は所定時間が経過する毎に図10のフローチャートに示されたルーチンを繰り返し実行する。
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。
ステップ1002でYesと判定した支援ECU30はステップ1003へ進み、衝突判定部35が自動操舵フラグを「1」に設定する。なお、自動操舵フラグの初期値は「0」である。
ステップ1003の処理を終えた支援ECU30はステップ1004へ進み、回避目標軌道演算部37が選択回避経路を演算(特定)する。
ステップ1001又は1002でNoと判定したとき、支援ECU30は、ステップ1005へ進み、衝突判定部35が自動操舵フラグを「0」に設定する。
ステップ1004又は1005の処理を終えた支援ECU30は、本ルーチンの処理を一旦終了する。
イグニッションスイッチの位置がオフ位置からオン位置に切り替わると、支援ECU30は所定時間が経過する毎に図11のフローチャートに示されたルーチンを繰り返し実行する。
支援ECU30はステップ1101において、警告フラグが「1」か否かを判定する。
ステップ1101でYesと判定した支援ECU30はステップ1102へ進み、衝突判定部35が、衝突予測時間TTCが第1衝突判定用閾値時間TTCth1以下か否かを判定する。
ステップ1102でYesと判定した支援ECU30はステップ1103へ進み、警告ECU60へ作動信号を送信する。すると警告ECU60がブザー20及び表示器21を作動させる。
ステップ1103の処理を終えた支援ECU30はステップ1104へ進み、ブザー20及び表示器21が作動を開始してから所定時間が経過したか否かを判定する。
ステップ1104でNoと判定した支援ECU30は、ステップ1104の処理を繰り返す。
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。
ステップ1105の処理を終えた支援ECU30はステップ1106へ進み、衝突判定部35が警告フラグを「0」に設定する。
ステップ1101又は1102でNoと判定したとき、支援ECU30は本ルーチンの処理を一旦終了する。
イグニッションスイッチの位置がオフ位置からオン位置に切り替わると、支援ECU30は所定時間が経過する毎に図12のフローチャートに示されたルーチンを繰り返し実行する。
支援ECU30はステップ1201において、自動ブレーキフラグが「1」か否かを判定する。
ステップ1201でYesと判定した支援ECU30はステップ1202へ進み、衝突判定部35が、衝突予測時間TTCが第2衝突判定用閾値時間TTCth2以下か否かを判定する。
ステップ1202でYesと判定した支援ECU30はステップ1203へ進み、ブレーキECU40へ作動信号を送信する。するとブレーキECU40が、ステップ905で求めた目標減速度を利用しながら自動ブレーキ制御を開始する。
ステップ1203の処理を終えた支援ECU30はステップ1204へ進み、衝突判定部35が、制御終了条件が満たされているか否かを判定する。
ステップ1204でNoと判定した支援ECU30は、ステップ1204の処理を繰り返す。
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。
ステップ1205でYesと判定した支援ECU30はステップ1206へ進み、衝突判定部35が、反応必要時間Tnrが経過したか否かを判定する。
ステップ1206でNoと判定した支援ECU30は、ステップ1206の処理を繰り返す。
一方、衝突判定部35がステップ1205でNoと判定したとき、又は、ステップ1206でYesと判定したときは、ブレーキECU40は自動ブレーキ制御を直ちに終了する必要がある。
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。
ステップ1207の処理を終えた支援ECU30はステップ1208へ進み、衝突判定部35が自動ブレーキフラグを「0」に設定する。
ステップ1201若しくは1202でNoと判定したとき、又は、ステップ1208の処理を終えたとき、支援ECU30は本ルーチンの処理を一旦終了する。
イグニッションスイッチの位置がオフ位置からオン位置に切り替わると、支援ECU30は所定時間が経過する毎に図13のフローチャートに示されたルーチンを繰り返し実行する。
支援ECU30はステップ1301において、自動操舵フラグが「1」か否かを判定する。
ステップ1301でYesと判定した支援ECU30はステップ1302へ進み、走行距離Xが値(L0−β)より大きいか否かを判定する。
ステップ1302でYesと判定した支援ECU30はステップ1303へ進み、ステアリングECU50へ作動信号を送信する。するとステアリングECU50が、ステップ1004で演算した選択回避経路に沿って車両10が走行するように電動モータ18を作動させる。即ち、ステアリングECU50が自動操舵制御を開始する。
ステップ1305及び1306の制御内容はステップ1205及び1206とそれぞれ同一である。
ステップ1306でYesと判定した支援ECU30はステップ1307へ進み、制御部38がステアリングECU50へ停止信号を送信する。
ステップ1307の処理を終えた支援ECU30はステップ1308へ進み、衝突判定部35が自動操舵フラグを「0」に設定する。
ステップ1301若しくは1302でNoと判定したとき、又は、ステップ1308の処理を終えたとき、支援ECU30は本ルーチンの処理を一旦終了する。
以上、本実施形態に係る衝突回避支援装置について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
例えば、ブレーキECU40に自動操舵制御に相当する「左右ブレーキバランス調整制御」を実行させてもよい。
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。
なお、進行方向自動制御が実施されている場合に運転手がステアリングホイール15を回転操作したときに、ステアリングECU50(又はブレーキECU40)が、進行方向自動制御を直ちに終了し、且つ、運転手の操舵操作に応じた操舵制御(又は左右ブレーキバランス調整制御)を実行してもよい。
自動ブレーキ制御の終了時刻と進行方向自動制御の終了時刻とを互いに異ならせてもよい。
遅れ時間TdをステアリングECU50のメモリに記録させる代わりに、例えば、電動モータ18の回転角を検出するセンサの出力に基づいて、遅れ時間Tdが終了したことを衝突判定部35が検出してもよい。
周囲センサ28は、レーダセンサ29a及びカメラ29bを備える必要はない。例えば、レーダセンサ29aと単眼カメラによって周囲センサ28を構成してもよい。
車両10の走行する道路(走行レーン)の形状及び道路と車両10との位置関係を表す情報については、ナビゲーションシステムの情報を利用してもよい。
警告手段が、ブザー20及び表示器21の一方のみを備えてもよい。
10・・・車両、16FW・・・前輪、18・・・電動モータ、20・・・ブザー、21・・・表示器、22・・・摩擦ブレーキ機構、28・・・周囲センサ、29a・・・レーダセンサ、29b・・・カメラ、30・・・支援ECU、31・・・レーン認識部、32・・・車両軌道演算部、33・・・被写体軌道演算部、34・・・障害物判定部、35・・・衝突判定部、36・・・目標減速度演算部、37・・・回避目標軌道演算部、38・・・制御部、40・・・ブレーキECU、50・・・ステアリングECU、60・・・警報ECU。

Claims (2)

  1. 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。
  2. 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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