JP6728921B2 - 運転支援装置 - Google Patents

Description

本開示は、車両の運転を支援する運転支援装置に関する。

近年、車両の運転を支援する技術の１つとして、アダプティブ・クルーズ・コントロール（Adaptive Cruise Control、以下「ＡＣＣ」と表記する）が注目されている（例えば特許文献１参照）。ＡＣＣは、車両の車速、車両に対する先行車両の相対速度、および先行車両との間の車間距離等を取得し、車速や先行車両との車間距離が一定に保たれるように、車両の駆動系統および制動系統を制御する技術である。例えば、ＡＣＣは、車両の速度が高くなった場合や車間距離が狭くなった場合、ブレーキを作動させて車両を減速させる。

このような技術を、いわゆるトラクタヘッド等の、トレーラの連結が可能な車両に採用することにより、かかる車両の運転者の操作の負担を軽減し、走行の快適性を向上させることができる。

特開平７−１７２９５号公報

ところで、ＡＣＣにおけるブレーキ制御では、ＡＣＣ制御部が目標加減速度を設定し、この目標加減速度を、エンジンブレーキ系統、補助ブレーキ系統および主ブレーキ系統に出力する。通常は、目標加減速度が第１の閾値以下となったときにエンジンブレーキ系統による制動が行われ、目標加減速度が第２の閾値以下（第２の閾値＜第１の閾値）となったときに補助ブレーキによる制動が行われ、目標加減速度が第３の閾値以下（第３の閾値＜第２の閾値）となったときに主ブレーキによる制動が行われる。このように、目標加減速度に基づく、段階的なブレーキ制御が行われる。因みに、補助ブレーキとは、排気ブレーキやリターダブレーキであり、主ブレーキとはディスクブレーキやドラムブレーキである。

ここで、主ブレーキは、要求される減速度が大きいシチュエーションで作動するので（つまり目標減速度が大きい場面で作動するので）、運転者などの搭乗者の体感に与える影響が大きい。このため、目標の減速を達成しつつも、搭乗者に不快とならない繊細な制御を行うことが求められる。しかしながら、繊細な制御を行うためには、演算数や回路規模が大きくなり、全体として構成が複雑となる欠点がある。

本発明は、以上の点を考慮してなされたものであり、簡易な構成で、安全性を確保しつつ必要に応じた繊細な主ブレーキ制御を行うことができる運転支援装置を提供する。

本発明の運転支援装置の一つの態様は、
車両の運転を支援する運転支援装置であって、
前記車両に対する先行車両の相対速度、および、前記車両と前記先行車両との間の車間距離を取得する情報取得部と、
前記相対速度および前記車間距離に応じた緊急度が予め記憶されたテーブルと、
前記テーブルから、前記情報取得部によって取得された前記相対速度および前記車間距離に応じた緊急度を読み出し、読み出した緊急度に基づく傾きを有する目標加減速度を求め、求めた目標加減速度をブレーキ圧を制御するための制御信号として出力する制御部と、
を具備する。

本発明によれば、テーブル引きにより緊急度を取得し、その緊急度を用いて目標加減速度の傾きｙを求めたことにより、簡易な構成で、安全性を確保しつつ必要に応じた繊細な主ブレーキ制御を行うことができる運転支援装置を実現できる。

実施の形態における車両の使用状態の一例を示す外観図 実施の形態における車両の構成の一例を示すブロック図 実施の形態に係る運転支援装置の構成の一例を示す図 実施の形態における主ブレーキのブレーキ圧を制御するための目標加減速度の一例を示す図 実施の形態の運転支援装置の動作の一例を示すフローチャート

以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

＜車両の構成＞
まず、本発明の一実施の形態に係る運転支援装置を含む車両の構成について説明する。

図１は、本実施の形態に係る運転支援装置を含む車両の使用状態の一例を示す外観図である。また、図２は、上記車両の構成の一例を示すブロック図である。なお、ここでは、運転支援装置に関連する部分に着目して、図示および説明を行う。

図１に示すように、車両１は、トレーラ２を連結して牽引することが可能なトラクタヘッド（牽引車）である。

車両１は、例えば、直列６気筒のディーゼルエンジンを搭載している。車両１は、エンジンおよび駆動輪等の動力系統や運転席を含む車両本体部３と、トレーラ２に対してブレーキ作動用のエアを供給するためのホース４およびコック５と、トレーラ２との連結部に配置されたカプラロックスイッチ６とを有する。カプラロックスイッチ６は、車両１に対してトレーラ２が連結されているか否かを検知する装置である。トレーラ２は、荷物を積載する積載部７と、かかる積載部７を支えるトレーラ車輪８とを有する。

図２に示すように、車両１は、車両１を走行させる駆動系統１０、車両１を減速させる制動系統２０、および運転者による車両１の運転を支援する運転支援装置３０等を有する。

駆動系統１０は、エンジン１１、クラッチ１２、変速機（トランスミッション）１３、推進軸（プロペラシャフト）１４、差動装置（デファレンシャルギヤ）１５、駆動軸（ドライブシャフト）１６、車輪１７、エンジン用ＥＣＵ１８、および動力伝達用ＥＣＵ１９を有する。

エンジン用ＥＣＵ１８および動力伝達用ＥＣＵ１９は、ＣＡＮ（Controller Area Network）等の車載ネットワークによって運転支援装置３０に接続され、必要なデータや制御信号を相互に送受信可能となっている。エンジン用ＥＣＵ１８は、運転支援装置３０からの駆動指令に従って、エンジン１１の出力を制御する。動力伝達用ＥＣＵ１９は、運転支援装置３０からの駆動指令に従って、クラッチ１２の断接および変速機１３の変速を制御する。

エンジン１１の動力は、クラッチ１２を経由して変速機１３に伝達される。変速機１３に伝達された動力は、さらに、推進軸１４、差動装置１５、および駆動軸１６を介して車輪１７に伝達される。これにより、エンジン１１の動力が車輪１７に伝達されて車両１が走行する。

制動系統２０は、常用ブレーキ２１、補助ブレーキ２２、２３、駐車ブレーキ（図示略）、およびブレーキ用ＥＣＵ２４を有する。

常用ブレーキ２１は、一般に、主ブレーキ、摩擦ブレーキ、フットブレーキ、あるいはファウンデーションブレーキ等と呼ばれるブレーキである。常用ブレーキ２１は、例えば、車輪１７と一緒に回転するドラムの内側にブレーキライニングを押し付けることにより制動力を得るドラムブレーキである。

補助ブレーキ２２は、推進軸１４の回転に直接負荷を与えることで制動力を得るリターダであり（以下「リターダ２２」と称する）、例えば、電磁式リターダである。補助ブレーキ２３は、エンジンの回転抵抗を利用してエンジンブレーキの効果を高める排気ブレーキである（以下「排気ブレーキ２３」と称する）。リターダ２２および排気ブレーキ２３を設けることにより、制動力を増大できるとともに、常用ブレーキ２１の使用頻度が低減されるので、ブレーキライニング等の消耗を抑制することができる。

ブレーキ用ＥＣＵ２４は、ＣＡＮ等の車載ネットワークによって運転支援装置３０に接続され、必要なデータや制御信号を相互に送受信可能となっている。ブレーキ用ＥＣＵ２４は、運転支援装置３０からの制動指令に従って、常用ブレーキ２１の制動力（車輪１７のホイールシリンダーのブレーキ液圧）を制御する。

常用ブレーキ２１の制動動作は、運転支援装置３０およびブレーキ用ＥＣＵ２４によって制御される。リターダ２２および排気ブレーキ２３の制動動作は、運転支援装置３０によってオン／オフで制御される。リターダ２２および排気ブレーキ２３の制動力はほぼ固定であるため、所望の制動力を正確に発生させる場合には、制動力を細かく調整できる常用ブレーキ２１が適している。

なお、図示しないが、制動系統には、トレーラ２のトレーラ車輪８に備えられた常用ブレーキも含まれる。すなわち、ブレーキ用ＥＣＵ２４は、上述のホース４を介してエアを供給することにより、トレーラ２のトレーラ車輪８に対しても摩擦力による制動力を付与する。

運転支援装置３０は、車間距離検出部４１、ＡＣＣ用操作部４２、アクセル操作検出部４３、ブレーキ操作検出部４４、および車速センサ４５から各種情報を取得し、取得した情報に基づいて、駆動系統１０および制動系統２０の動作を制御する。

また、運転支援装置３０は、走行に関する各種情報を情報出力部５０から出力する。

また、運転支援装置３０は、ＡＣＣ（アダプティブ・クルーズ・コントロール）を実現する。すなわち、運転支援装置３０は、車両１における定速走行制御および追従走行制御（以下「自動走行制御」と総称する）を行う。

定速走行制御とは、所定の範囲に先行車両が存在しない場合に、車両１の走行速度（以下「車速」という）が所定の目標値（値、あるいは、値の範囲）に近付くように、駆動系統１０および制動系統２０を動作させる制御である。

また、追従走行制御とは、所定の範囲に先行車両が存在する場合に、車間距離が所定の目標範囲に収まるように、かつ、相対速度がゼロに近付くように、駆動系統１０および制動系統２０を動作させる制御である。運転支援装置３０の詳細については、後述する。

車間距離検出部４１は、車両１と先行車両との間の車間距離（以下、単に「車間距離」という）を計測（検出）し、計測結果を運転支援装置３０へ出力する。車間距離検出部４１には、例えばレーザレーダ、ミリ波レーダ、撮像装置等を単独または組み合わせて適用することができる。上述の運転支援装置３０は、車間距離検出部４１の検出結果に基づいて、定速走行中および追従走行中の駆動系統１０および制動系統２０の動作を制御する。

ＡＣＣ用操作部４２は、ＡＣＣを実行可能とするためのメインスイッチ、および、ＡＣＣの設定／解除を行うためのＡＣＣ設定スイッチを有する。また、ＡＣＣ用操作部４２は、車速の目標値を設定するための速度設定ボタン、および、車間距離を設定するための車間距離設定ボタンを含む。なお、これらのスイッチおよびボタンは、タッチパネル付きディスプレイに表示されたユーザインタフェースであってもよい。ＡＣＣ用操作部４２は、ＡＣＣ用操作部４２において行われた操作の内容を示す操作信号を、運転支援装置３０へ出力する。上述の運転支援装置３０は、ＡＣＣ用操作部４２からの操作信号（ＡＣＣ用操作部４２を通じて行われる運転者の操作）に基づいて、自動走行制御に関する情報を設定する。

アクセル操作検出部４３は、車両を加速させるためのアクセルペダルが踏み込まれたか否か、および、アクセルペダルの踏み込み量を検出し、検出結果を、運転支援装置３０へ出力する。運転支援装置３０は、アクセルペダルの踏み込み量に基づいて、エンジン用ＥＣＵ１８および動力伝達用ＥＣＵ１９に駆動指令を送出する。

ブレーキ操作検出部４４は、常用ブレーキ２１を動作させるためのブレーキペダルが踏み込まれたか否か、および、ブレーキペダルの踏み込み量を検出する。また、ブレーキ操作検出部４４は、リターダ２２または排気ブレーキ２３を動作させる補助ブレーキレバーが操作されたか否かを検出する。そして、ブレーキ操作検出部４４は、ブレーキペダルおよび補助ブレーキレバーに関する検出結果を、運転支援装置３０へ出力する。上述の運転支援装置３０は、ブレーキペダルの踏み込み量に基づいて、ブレーキ用ＥＣＵ２４に制動指令を送出する。また、運転支援装置３０は、補助ブレーキレバーの操作に基づいて、リターダ２２または排気ブレーキ２３のオン／オフ動作を制御する。

車速センサ４５は、例えば推進軸１４に取り付けられ、車速を検出し、検出結果を、運転支援装置３０へ出力する。

情報出力部５０は、例えば、スピーカ、および、いわゆるインストルメント・パネルやあるいはナビゲーションシステムのディスプレイ（図示略）等の表示部（ディスプレイ）を含む。運転支援装置３０は、情報出力部５０を用いて、例えばスピードメータ、タコメータ、燃料計、水温計、距離計等の各種計器類、および自動走行制御に関する情報の表示や、警報音の出力等を行う。

なお、エンジン用ＥＣＵ１８、動力伝達用ＥＣＵ１９、ブレーキ用ＥＣＵ２４、および運転支援装置３０は、図示しないが、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、制御プログラムを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶媒体、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の作業用メモリ、および通信回路をそれぞれ有する。この場合、例えば、運転支援装置３０を構成する後述の各部の機能は、ＣＰＵが制御プログラムを実行することにより実現される。なお、エンジン用ＥＣＵ１８、動力伝達用ＥＣＵ１９、ブレーキ用ＥＣＵ２４、および運転支援装置３０の全部または一部は、一体的に構成されていてもよい。

このような構成を有する車両１は、運転支援装置３０により、運転者の操作に基づく通常の走行だけでなく、車速や車間距離等に基づく自動走行制御による走行を行うことができる。

＜運転支援装置の構成および動作＞
次に、本実施の形態の運転支援装置３０の構成について説明する。

図３は、運転支援装置３０の構成の一例を示す図である。

図３に示すように、運転支援装置３０は、情報取得部３１、ＡＣＣ制御部３２、およびテーブル３３を有する。

情報取得部３１は、車速距離検出部４１から情報を入力することで、自車両に対する先行車両の相対速度、および、自車両と先行車両との間の車間距離を取得する。情報取得部３１は、取得した相対速度および車間距離をＡＣＣ制御部３２に出力する。

ＡＣＣ制御部３２は、相対速度および車間距離を読み出しアドレスとして、テーブル３３から緊急度（urgency）を読み出す。

テーブル３３には、相対速度および車間距離に応じた緊急度が予め記憶されている。具体的には、テーブル３３には、相対速度および車間速度に緊急度が対応付けられた三次元マップが記憶されている。緊急度は、例えば０〜１００％の値となっており、数値が高いほど緊急度が高いことを示す。例えば相対速度が大きくなるほど緊急度が高くなり、車間距離が小さくなるほど緊急度が高くなる。

ＡＣＣ制御部３２は、テーブル３３から読み出した緊急度を用いて目標加減速度の傾きを求める。具体的には、ＡＣＣ制御部３２は、目標加減速度の傾きｙを次式（１）を用いて求める。
ｙ ＝ａ × ｘ ＋ ｂ ……… （１）
ここで、ａ、ｂは予め決められた固定値であり、ｘは緊急度である。

ＡＣＣ制御部３２は、（１）式により得た傾きｙを用いて目標加減速度を求め、この目標加減速度を主ブレーキのブレーキ圧を制御するための制御信号として、ブレーキ用ＥＣＵ２４に出力する。これにより、主ブレーキのブレーキ圧が、図４に示したような傾きｙを有する目標加減速度に基づいて制御される。

この傾きｙは緊急度ｘが反映されたものであり、ブレーキ圧は緊急度が低いほど緩やかに増加するように制御されるので、ブレーキ圧が不必要に急激に増加することを回避でき、車両の搭乗者に不要な不快感を与えなくて済む。例えば、緊急度が低いにもかかわらず、図４の一点鎖線のような目標減速度を設定してしまうと、ブレーキ圧が不必要に急激に上昇してしまうこととなり、車両の搭乗者に不要な不快感を与えるおそれがある。本実施の形態では、これを有効に回避できる。

次に、本実施の形態の運転支援装置３０の動作について説明する。

ステップＳＴ１１において、情報取得部３１は、先行車との距離および相対速度を求める。続くステップＳＴ１２において、ＡＣＣ制御部３２は、先行車との距離および相対速度に基づいて目標加減速度を求める。

ＡＣＣ制御部３２は、目標加減速度が閾値Ｔｈ１以下となったときに（ステップＳＴ１３；ＹＥＳ）、エンジン用ＥＣＵ１８にエンジンブレーキを作動させることを指示することにより、エンジンブレーキを作動させる（ステップＳＴ１４）。ＡＣＣ制御部３２は、目標加減速度が閾値Ｔｈ２（Ｔｈ２＜Ｔｈ１）以下となったときに（ステップＳＴ１５；ＹＥＳ）、補助ブレーキ２２、２３に作動指示を出力することにより、補助ブレーキを作動させる（ステップＳＴ１６）。ＡＣＣ制御部３２は、目標加減速度が閾値Ｔｈ３（Ｔｈ３＜Ｔｈ２）以下となったときに（ステップＳＴ１７；ＹＥＳ）、ブレーキ用ＥＣＵ２４に主ブレーキを作動させることを指示する。

一方で、ＡＣＣ制御部３２は、ステップＳＴ２１において、テーブル３３から緊急度ｘを読み出し、ステップＳＴ２２において、目標加減速度の傾きｙを、緊急度ｘを用いてｙ＝ａｘ＋ｂにより算出する。そして、ＡＣＣ制御部３２は、ステップＳＴ２３において、図４に示したような、傾きｙを有する主ブレーキ用の制御信号（目標加減速度）を形成し、これをブレーキ用ＥＣＵ２４に出力する。

ステップＳＴ１８では、ブレーキ用ＥＣＵ２４がステップＳＴ２３で形成された主ブレーキ用の制御信号（目標加減速度）に基づいて、ブレーキ圧を制御して主ブレーキを作動させる。

＜本実施の形態の効果＞
以上のように、本実施の形態に係る運転支援装置３０は、先行車両の相対速度および先行車両との間の車間距離を取得する情報取得部３１と、相対速度および車間距離に応じた緊急度が予め記憶されたテーブル３３と、テーブル３３から情報取得部３１によって取得された相対速度および車間速度に応じた緊急度ｘを読み出し、読み出した緊急度ｘに基づく傾きｙを有する目標加減速度を求め、求めた目標加減速度をブレーキ圧を制御するための制御信号（目標加減速度）として出力するＡＣＣ制御部３２と、を有するので、安全性を確保しつつも、主ブレーキによる不必要な急減速を回避した制動支援を実現できる。

また、テーブル引きにより緊急度ｘを取得し、その緊急度ｘを用いた一次関数によって目標加減速度の傾きｙを求めたことにより、簡易な構成により迅速に緊急度ｘに基づく傾きｙを求めることができる。

この結果、簡易な構成で、安全性を確保しつつ必要に応じた繊細な主ブレーキ制御を行うことができる運転支援装置３０を実現できる。

上述の実施の形態は、本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することの無い範囲で、様々な形で実施することができる。

例えば、上述の実施の形態では、目標加減速度の傾きｙを、ｙ＝ａ×ｘ＋ｂにより求めたが、傾きｙの求め方はこれに限らず、要は、緊急度ｘを変数とした関数により求めればよい。ただし、上述の実施の形態では、一次関数により傾きｙを求めているので、簡易な演算回路でかつ瞬時に傾きｙを求めることができる。

また、上述した運転支援装置３０の構成の一部は、運転支援装置３０の構成の他の部分と物理的に離隔していてもよい。この場合、それらの構成は、互いに通信を行うための通信部をそれぞれ備える必要がある。

本発明の運転支援装置は、ブレーキ圧を制御するための目標加減速度を設定する運転支援装置に広く適用可能である。

１ 車両
２ トレーラ
３ 車両本体部
４ ホース
５ コック
６ カプラロックスイッチ
７ 積載部
８ トレーラ車輪
１０ 駆動系統
１１ エンジン
１２ クラッチ
１３ 変速機
１４ 推進軸
１５ 差動装置
１６ 駆動軸
１７ 車輪
１８ エンジン用ＥＣＵ
１９ 動力伝達用ＥＣＵ
２０ 制動系統
２１ 常用ブレーキ（主ブレーキ）
２２ リターダ
２３ 排気ブレーキ
２４ ブレーキ用ＥＣＵ
３０ 運転支援装置
３１ 情報取得部
３２ ＡＣＣ制御部
３３ テーブル
４１ 車間距離検出部
４２ ＡＣＣ用操作部
４３ アクセル操作検出部
４４ ブレーキ操作検出部
４５ 車速センサ
５０ 情報出力部

Claims (2)

1. 車両の運転を支援する運転支援装置であって、
   前記車両に対する先行車両の相対速度、および、前記車両と前記先行車両との間の車間距離を取得する情報取得部と、
   前記相対速度および前記車間距離に応じた緊急度が予め記憶されたテーブルと、
   前記情報取得部が取得した情報と、前記テーブルに格納された緊急度とに基づいて、少なくとも１つのブレーキを制御するための制御信号を出力する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記相対速度と前記車間距離とに基づいて目標加減速度を決定し、
   前記テーブルから読み取った緊急度を用いて、前記目標加減速度の時間方向での変化の度合いを示す傾きを決定し、
   前記目標加減速度が第２の閾値以下である場合、前記決定した傾きに従って変化するように前記目標加減速度を制御し、
   前記目標加減速度が第１の閾値（ただし第１の閾値＞第２の閾値である）以下の場合、エンジンブレーキまたは補助ブレーキの少なくとも一方を作動させ、
   前記目標加減速度が前記第２の閾値以下の場合、前記決定した傾きに従って変化するように制御された前記目標加減速度を使用して常用ブレーキを作動させ、
   前記目標加減速度が前記第１の閾値以下でかつ前記第２の閾値より大きい場合、前記決定した傾きを使用せずに前記エンジンブレーキまたは前記補助ブレーキの少なくとも一方を作動させる、
   運転支援装置。
2. 前記制御部は、
   前記目標加減速度の時間方向での変化の度合いを示す傾きｙを次式（１）を用いて求める、
   ｙ ＝ａ × ｘ ＋ ｂ ……… （１）
   ここで、ａ、ｂは予め決められた目標加減速度の固定値であり、ｘは緊急度である、
   請求項１に記載の運転支援装置。

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