JP7283130B2 - フォースリミッタ制御システム - Google Patents

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本発明は、フォースリミッタ制御システムに関する。
特許文献１には、車両の衝突時にシートベルトに加えられる荷重（フォースリミッタ荷重）を変更可能とされた可変フォースリミッタ機構を備えた構造が開示されている。また、特許文献１では、相対速度センサの検出結果に基づいて衝突の厳しさを予測し、この衝突の厳しさと衝突時の検出荷重とに基づいてフォースリミッタ荷重を変更させるように構成されている。
特開２０１８－１３１１６８号公報
ところで、センサを用いて前方の障害物を検出する衝突安全システムでは、前方車両との距離が近くなると、前方車両を検出できなくなる。このため、操舵などによって自車両が横方向（すなわち、車両幅方向）に移動して別の車両と衝突した場合であっても、可変フォースリミッタ機構のフォースリミッタ荷重が変更されない。
本発明は上記事実を考慮し、可変フォースリミッタ機構を備えた構造において、衝突安全性能を向上させることができるフォースリミッタ制御システムを得る。
請求項１に係るフォースリミッタ制御システムは、車両の衝突時にシートベルトに加えられるフォースリミッタ荷重を変更可能に構成された可変フォースリミッタ部と、自車両と前方車両との相対速度を検出する相対速度検出部と、前記相対速度検出部によって検出された前記相対速度が所定の閾値よりも小さい場合に、前記相対速度が前記閾値以上である場合よりも前記可変フォースリミッタ部のフォースリミッタ荷重を低荷重に設定させるフォースリミッタ荷重変更部と、前方車両との車間距離が所定の距離よりも短くなった領域において、前記領域に進入した時点における自車両と前方車両との車両幅方向のラップ量が、前記領域に進入後の自車両の車両幅方向の推定横方向移動量よりも小さい場合に、前記フォースリミッタ荷重変更部によるフォースリミッタ荷重の変更を無効にさせる低荷重無効化部と、を有する。
請求項１に係るフォースリミッタ制御システムでは、可変フォースリミッタ部によって車両の衝突時にシートベルトに加えられるフォースリミッタ荷重を変更できるように構成されている。また、自車両と前方車両との相対速度を検出する相対速度検出部を備えている。そして、相対速度検出部によって検出された相対速度が所定の閾値よりも小さい場合には、フォースリミッタ荷重変更部によって可変フォースリミッタ部のフォースリミッタ荷重が低荷重に設定される。これにより、乗員に入力される衝突荷重が低い場合に不必要にシートベルトによって締めつけられるのを抑制することができる。すなわち、衝突の厳しさに応じてフォースリミッタ荷重を変更することで、乗員への負担を低減させることができる。
また、自車両と前方車両との車間距離が所定の距離よりも短くなった領域において、自車両と前方車両との車両幅方向のラップ量が自車両の車両幅方向の推定横方向移動量よりも小さい場合には、低荷重無効化部によってフォースリミッタ荷重変更部によるフォースリミッタ荷重の変更を無効にさせる。これにより、例えば、自車両が前方車両を回避して大型車両と衝突した場合であっても、フォースリミッタ荷重の変更が無効とされることで、フォースリミッタ荷重が低荷重に変更されず、乗員を良好に拘束させることができる。なお、ここでいう「前方車両」とは、自車両が当該領域に進入する前の状態において自車両の前方を走行している車両を指す。
請求項２に係るフォースリミッタ制御システムは、請求項１において、前記推定横方向移動量は、前記領域に進入した時点における自車両と前方車両との相対速度及び自車両の進行方向に対する角度と、運転者の操作による最大横方向相対加速度とに基づいて算出される。
請求項２に係るフォースリミッタ制御システムでは、自車両と前方車両との相対速度及び自車両の進行方向に対する角度に加えて、運転者の操作による最大横方向相対加速度を考慮して推定横方向移動量が算出される。これにより、自車両が前方車両を回避できるか否かを精度良く判断することができる。
請求項３に係るフォースリミッタ制御システムは、請求項１又は２において、車両前部には、光学カメラ、ミリ波レーダ及びレーザレーダの少なくとも１つを含んで構成された予防センサが設けられており、前記予防センサによって自車両と前方車両とのラップ量が検出される。
請求項３に係るフォースリミッタ制御システムでは、光学カメラ、ミリ波レーダ及びレーザレーダの少なくとも１つを含んで予防センサが構成されている。そして、この予防センサによって自車両と前方車両とのラップ量が検出されるため、別途専用のセンサ類を設けることなく、ラップ量を検出することができる。
請求項４に係るフォースリミッタ制御システムは、請求項１～３の何れか１項において、自車両が前記領域に進入してから所定時間が経過しても衝突が検出されない場合に、前記低荷重無効化部によるフォースリミッタ荷重の変更の無効化をリセットさせる初期化部をさらに備えている。
請求項４に係るフォースリミッタ制御システムでは、フォースリミッタ荷重の変更の無効化をリセットすることで、フォースリミッタ荷重の変更が有効となる。これにより、自車両の衝突が回避された場合に可変フォースリミッタ部を機能させることができる。
請求項５に係るフォースリミッタ制御システムは、車両の衝突時にシートベルトに加えられるフォースリミッタ荷重を変更可能に構成された可変フォースリミッタ部と、自車両と前方車両との相対速度を検出する相対速度検出部と、前記相対速度検出部によって検出された前記相対速度が所定の閾値よりも小さい場合に、前記相対速度が前記閾値以上である場合よりも前記可変フォースリミッタ部のフォースリミッタ荷重を低荷重に設定させるフォースリミッタ荷重変更部と、前方車両の周囲に前方車両よりも大型の大型車両が走行していることを検出する大型車両検出部と、前方車両との車間距離が所定の距離よりも短くなった領域において、前記大型車両検出部によって前方車両の周囲に大型車両が走行していることが検出された場合に、前記フォースリミッタ荷重変更部によるフォースリミッタ荷重の変更を無効にさせる低荷重無効化部と、を有する。
請求項５に係るフォースリミッタ制御システムでは、大型車両検出部によって前方車両の周囲に大型車両が走行していることが検出された場合、フォースリミッタ荷重変更部によるフォースリミッタ荷重の変更を無効にさせる。これにより、自車両が前方車両との衝突を回避して大型車両と衝突した場合であっても、フォースリミッタ荷重が低荷重に変更されないため、乗員を良好に拘束させることができる。
請求項６に係るフォースリミッタ制御システムは、車両の衝突時にシートベルトに加えられるフォースリミッタ荷重を変更可能に構成された可変フォースリミッタ部と、自車両と前方車両との相対速度を検出する相対速度検出部と、前記相対速度検出部によって検出された前記相対速度が所定の閾値よりも小さい場合に、前記相対速度が前記閾値以上である場合よりも前記可変フォースリミッタ部のフォースリミッタ荷重を低荷重に設定させるフォースリミッタ荷重変更部と、車線境界線を検出する車線検出部と、前方車両との車間距離が所定の距離よりも短くなった領域において、前記車線検出部によって自車両が車線を逸脱したことが検出された場合に、前記フォースリミッタ荷重変更部によるフォースリミッタ荷重の変更を無効にさせる低荷重無効化部と、を有する。
請求項６に係るフォースリミッタ制御システムでは、車線検出部によって自車両が車線を逸脱したことが検出された場合、フォースリミッタ荷重変更部によるフォースリミッタ荷重の変更を無効にさせる。これにより、例えば、自車両が隣の車線に進入して別の車両と衝突した場合であっても、フォースリミッタ荷重が低荷重に変更されないため、乗員を良好に拘束させることができる。
請求項７に係るフォースリミッタ制御システムは、車両の衝突時にシートベルトに加えられるフォースリミッタ荷重を変更可能に構成された可変フォースリミッタ部と、自車両と前方車両との相対速度を検出する相対速度検出部と、前記相対速度検出部によって検出された前記相対速度が所定の閾値よりも小さい場合に、前記相対速度が前記閾値以上である場合よりも前記可変フォースリミッタ部のフォースリミッタ荷重を低荷重に設定させるフォースリミッタ荷重変更部と、操舵角を検出する舵角検出部と、前方車両との車間距離が所定の距離よりも短くなった領域において、前記舵角検出部によって検出された操舵角が所定の閾値よりも大きい場合に、前記フォースリミッタ荷重変更部によるフォースリミッタ荷重の変更を無効にさせる低荷重無効化部と、を有する。
請求項７に係るフォースリミッタ制御システムでは、舵角検出部によって検出された操舵角が所定の閾値よりも大きい場合、フォースリミッタ荷重変更部によるフォースリミッタ荷重の変更を無効にさせる。これにより、自車両が前方車両とは異なる他の車両又は障害物に衝突した場合であっても、フォースリミッタ荷重が低荷重に変更されないため、乗員を良好に拘束させることができる。
以上説明したように、本発明に係るフォースリミッタ制御システムによれば、可変フォースリミッタ機構を備えた構造において、衝突安全性能を向上させることができる。
実施形態に係るフォースリミッタ制御システムが搭載された車両及び前方車両を概略的に示す平面図であり、自車両が検出不可領域に進入する前の状態が示されている。 図１の状態から自車両が検出不可領域に進入した時点における状態を示す平面図である。 実施形態に係るフォースリミッタ制御システムのハードウェア構成を示すブロック図である。 実施形態に係るフォースリミッタ制御システムを構成するＥＣＵのハードウェア構成を示すブロック図である。 実施形態に係るフォースリミッタ制御システムの機能構成の例を示すブロック図である。 実施形態におけるフォースリミッタ制御処理の流れを示すフローチャートの一部である。 実施形態におけるフォースリミッタ制御処理の流れを示すフローチャートの一部である。 第１変形例に係るフォースリミッタ制御システムの機能構成の例を示すブロック図である。 第１変形例におけるフォースリミッタ制御処理の流れを示すフローチャートの一部である。 第１変形例におけるフォースリミッタ制御処理の流れを示すフローチャートの一部である。 第２変形例に係るフォースリミッタ制御システムの機能構成の例を示すブロック図である。 第２変形例におけるフォースリミッタ制御処理の流れを示すフローチャートの一部である。 第３変形例に係るフォースリミッタ制御システムの機能構成の例を示すブロック図である。 第３変形例におけるフォースリミッタ制御処理の流れを示すフローチャートの一部である。
以下、図面を参照して実施形態に係るフォースリミッタ制御システム１０について説明する。なお、前後左右上下の方向を用いて説明する場合、特に断りのない限り、車両前後方向の前後、車両幅方向の左右、車両上下方向の上下を示すものとする。
図１に示されるように、本実施形態に係るフォースリミッタ制御システム１０が適用された車両１２（以下、適宜「自車両１２」と称する場合がある。）の前部には、予防センサ１４が設けられている。予防センサ１４は、光学カメラ、ミリ波レーダ及びレーザレーダの少なくとも１つを含んで構成されており、この予防センサ１４によって例えば自車両１２の前方を走行している前方車両１００を検出できるようになっている。そして、予防センサ１４は、自車両１２に搭載された制御部であるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１６と電気的に接続されている。
図３は、フォースリミッタ制御システム１０のハードウェア構成を示すブロック図である。この図３に示されるように、ＥＣＵ１６は、予防センサ１４、エアバッグ装置１８、及びシートベルト装置２０と電気的に接続されている。
エアバッグ装置１８は、自車両１２の衝突時又は衝突予知時に膨張展開して乗員を拘束する装置であり、例えば、ステアリングホイールのセンタパッド内に折り畳んで収納されたエアバッグ袋体と、インフレータとを含んで構成されている。そして、自車両１２の衝突時又は衝突予知時にＥＣＵ１６からの信号に基づいてインフレ―タが作動することでガスが発生され、このガスがエアバッグ袋体に供給されることでエアバッグ袋体が車両後方側へ膨張展開される。なお、エアバッグ装置１８は、上述した運転席用エアバッグ装置の他に、助手席の乗員を拘束する助手席用エアバッグ装置、及び車両用シートの側方に膨張展開されるサイドエアバッグ装置などを含んで構成されていてもよい。またサイドドアに沿って膨張展開されるカーテンエアバッグ装置などを含んで構成されていてもよい。
シートベルト装置２０は、帯状のシートベルト（すなわち、ウェビング）によって乗員を拘束させる装置であり、主としてプリテンショナ部２２と可変フォースリミッタ部２４とを含んで構成されている。プリテンショナ部２２は、車両の衝突時にＥＣＵ１６からの信号に基づいて作動され、乗員を拘束するシートベルトを強制的に巻き取ることで、シートベルトに張力を付与させる。
可変フォースリミッタ部２４は、自車両１２の衝突時にシートベルトに加えられるフォースリミッタ荷重を変更可能に構成されており、本実施形態では一例として、高荷重モード及び低荷重モードの２つのモードに変更できるように構成されている。なお、可変フォースリミッタの具体的な構造は、特開２０１８－３９３３６号公報及び特開２０１８－１３１１６８号公報などに記載の周知の構造を適用することができる。
図４は、フォースリミッタ制御システム１０を構成するＥＣＵ１６のハードウェア構成を示すブロック図である。この図４に示されるように、ＥＣＵ１６は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ：プロセッサ）２６、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）２８、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）３２及びストレージ３０及び通信インタフェース３４を含んで構成されている。また、各構成は、バス３５を介して相互に通信可能に接続されている。
ＣＰＵ２６は、中央演算処理ユニットであり、各種プログラムを実行したり、各部を制御したりする。すなわち、ＣＰＵ２６は、ＲＯＭ２８又はストレージ３０からプログラムを読み出し、ＲＡＭ３２を作業領域としてプログラムを実行する。また、ＣＰＵ２６は、ＲＯＭ２８又はストレージ３０に記録されているプログラムに従って、上記各構成の制御および各種の演算処理を行う。
ＲＯＭ２８は、各種プログラムおよび各種データを格納する。ＲＡＭ３２は、作業領域として一時的にプログラムまたはデータを記憶する。ストレージ３０は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）またはＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）により構成され、オペレーティングシステムを含む各種プログラム、および各種データを格納する。
通信インタフェース３４は、ＥＣＵ１６が予防センサ１４、エアバッグ装置１８、シートベルト装置２０及び他の機器と通信するためのインタフェースであり、例えば、イーサネット（登録商標）、ＦＤＤＩ、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）などの規格が用いられる。
本実施形態のフォースリミッタ制御システム１０は、図３及び図４に図示されたハードウェア資源を用いて、各種の機能を実現する。フォースリミッタ制御システム１０が実現する機能について説明する。
図５は、フォースリミッタ制御システム１０の機能構成の一例を示すブロック図である。
この図５に示されるように、フォースリミッタ制御システム１０は、機能構成として、受信部３６、車体検出部３８、相対速度検出部４０、ラップ量検出部４２、車間検出部４４、角度検出部４６、フォースリミッタ荷重変更部４８、プリテンショナ起動部５０、衝突対象予測部５２、低荷重無効化部５４及び初期化部５６を含んでいる。また、各機能構成は、ＣＰＵ２６がＲＯＭ２８又はストレージ３０に記憶されたプログラムを読み出し、実行することによって実現される。
受信部３６は、通信インタフェース３４によって予防センサ１４などのセンサ類からの情報、及び他の機器からの情報を受信する。
車体検出部３８は、受信部３６によって受信された予防センサ１４の情報に基づいて、前方車両１００（図１参照）を検出する。本実施形態では、前方車両１００の大きさについても検出し、前方車両１００が普通車であるか大型車であるかが判断される。
相対速度検出部４０は、受信部３６によって受信された予防センサ１４の情報と、自車両１２に設けられた図示しない車速センサの情報に基づいて、自車両１２と前方車両１００との相対速度を検出する。
ラップ量検出部４２は、受信部３６によって受信された予防センサ１４からの情報に基づいて、自車両１２と前方車両１００とのラップ量を検出する。図２に示されるように、本実施形態では、自車両１２の進行方向に沿って自車両１２の左側端部から前方車両１００へ延ばした基準線と、この線と平行に前方車両の右側端部を通る基準線との幅をラップ量Ｘとしている。なお、ここでいう「進行方向」とは、自車両１２における前端の車両幅方向中央と後端の車両幅方向中央とを通る仮想線に沿った方向を指す。
図５に示される車間検出部４４は、受信部３６によって受信された予防センサ１４の情報に基づいて、自車両１２と前方車両１００との車間を検出する。図２に示されるように、本実施形態では、自車両１２の前端から前方車両１００の後端までの前方車両１００の進行方向に沿った距離を車間距離Ｌとしている。
図５に示される角度検出部４６は、受信部３６によって受信された予防センサ１４の情報に基づいて、自車両１２と前方車両１００との角度を検出する。図２に示されるように、本実施形態では、角度検出部４６によって自車両１２の進行方向と前方車両１００の進行方向との角度θが検出される。
フォースリミッタ荷重変更部４８は、相対速度検出部４０によって検出された自車両１２と前方車両１００との相対速度が所定の閾値よりも小さい場合に、可変フォースリミッタ部２４のフォースリミッタ荷重を変更させる。具体的には、フォースリミッタ荷重変更部４８は、自車両１２と前方車両１００との相対速度が所定の閾値よりも小さい場合に、相対速度が閾値以上である場合よりも可変フォースリミッタ部２４のフォースリミッタ荷重を低荷重に設定させる。なお、フォースリミッタ荷重を変更する閾値は、予め設定されている。
プリテンショナ起動部５０は、自車両１２の衝突時にＥＣＵ１６からの信号に基づいてプリテンショナ部２２を作動させる。プリテンショナ部２２が作動されることで、シートベルトが巻き掛けられた図示しないスプールが強制的に回転され、シートベルトが巻き取られる。これにより、シートベルトに張力を付与させる。なお、自車両１２の衝突は、図示しない加速度センサなどを用いて検出される。
衝突対象予測部５２は、前方車両１００とは異なる衝突物との衝突を予測する。ここでは、自車両１２と前方車両１００との車間距離が所定の距離よりも短くなった検出不可領域において、衝突対象を予測する。
低荷重無効化部５４は、衝突対象予測部５２によって前方車両とは異なる衝突物との衝突が予測された際に、フォースリミッタ荷重変更部４８によるフォースリミッタ荷重の変更を無効にさせる。本実施形態では、低荷重無効化部５４は、後述するフォースリミッタ制御処理によってフォースリミッタ荷重の変更を無効にするか否かを判断する。
初期化部５６は、自車両１２が検出不可領域に進入してから所定時間が経過しても衝突が検出されない場合に、低荷重無効化部５４によるフォースリミッタ荷重の変更の無効化をリセットさせる。
図６及び図７は、フォースリミッタ制御システム１０によるフォースリミッタ制御処理の流れを示すフローチャートである。ＣＰＵ２６がＲＯＭ２８又はストレージ３０からプログラムを読み出して、ＲＡＭ３２に展開して実行されることにより、フォースリミッタ制御処理が行われる。
図６及び図７に示されるように、ＣＰＵ２６は、ステップＳ１０２で初期値を設定する。本実施形態では、可変フォースリミッタ部２４が高荷重モードに設定される。また、フォースリミッタ荷重変更部４８によるフォースリミッタ荷重の変更が有効な状態に設定される。
ＣＰＵ２６は、ステップＳ１０４で衝突不可避であるか否かについて判断する。本実施形態では、予防センサ１４からの信号に基づいて自車両１２が前方車両１００に衝突することが予知された際に、衝突不可避であると判断されてステップＳ１０６へ移行される。一方、ステップＳ１０４で衝突不可避であると判断されなかった場合は、自車両１２が衝突しないため、フォースリミッタ制御処理を終了させる。
ＣＰＵ２６は、ステップＳ１０６でタイマーをスタートさせる。すなわち、衝突が不可避の状態となってからの時間をカウントする。
ＣＰＵ２６は、ステップＳ１０８で自車両１２と前方車両１００との相対速度Ｖが所定の閾値ＶＨよりも小さいか否かについて判断する。そして、相対速度Ｖが閾値ＶＨよりも小さい場合は、ステップＳ１１０に移行して低荷重モードに変更される。すなわち、相対速度Ｖが閾値ＶＨよりも小さい場合は、衝突の厳しさの度合いが低いため、フォースリミッタ荷重変更部４８の機能によって低荷重モードに設定することで、必要以上にシートベルトに張力が付与されるのを抑制する。
一方、ステップＳ１０８で相対速度Ｖが閾値ＶＨよりも大きい場合（すなわち、否の場合）は、ステップＳ１１０を経ずにステップＳ１１２へ移行される。すなわち、フォースリミッタ荷重変更部４８によるフォースリミッタ荷重の変更が行われず、初期設定値である高荷重モードが維持される。
ＣＰＵ２６は、ステップＳ１１２で検出不可領域であるか否かについて判断する。具体的には、車間検出部４４によって検出された車間距離Ｌが所定の距離よりも短くなったか否かについて判断する。なお、所定の距離は、予防センサ１４による検出が不可能になる距離と通信遅延時間から算出される。
ＣＰＵ２６は、ステップＳ１１２で検出不可領域であると判断した場合、ステップＳ１１６へ移行される。一方、ステップＳ１１２で検出不可領域であると判断されなかった場合、すなわち、検出不可領域ではない場合、ステップＳ１１４へ移行される。
ＣＰＵ２６は、ステップＳ１１４で所定時間が経過したか否かについて判断する。具体的には、ＣＰＵ２６は、ステップＳ１０６でタイマーをスタートしてから所定時間が経過している場合には、自車両１２の衝突が回避されたと判断して、フォースリミッタ制御処理を終了させる。一方、ＣＰＵ２６は、ステップＳ１０６でタイマーをスタートさせてから所定時間が経過してない場合には、ステップＳ１０８の処理へ戻して対速度Ｖが閾値ＶＨよりも小さいか否かについて判断する。
ＣＰＵ２６は、ステップＳ１１２で検出不可領域であると判断した場合、図７のステップＳ１１６の処理へ移行し、車間距離Ｌ、相対速度Ｖ、ラップ量Ｘ及び角度θを取得する。なお、これらのパラメータは、自車両１２が検出不可領域に進入した時点における予防センサ１４からの信号などによって取得される。また、取得されたパラメータは、ＲＡＭ３２又はストレージ３０に一時的に記憶される。
ＣＰＵ２６は、ステップＳ１１８でプリテンショナ部２２が作動されたか否かについて判断する。本実施形態では、加速度センサなどの信号に基づいて自車両１２が衝突したと判断した場合にプリテンショナ部２２が作動される。
ＣＰＵ２６は、ステップＳ１１８でプリテンショナ部２２が作動したと判断した場合、ステップＳ１２２の処理へ移行する。また、ＣＰＵ２６は、ステップＳ１１８でプリテンショナ部２２が作動していないと判断した場合、ステップＳ１２０の処理へ移行し、タイマーをスタートさせてから所定時間が経過したか否かについて判断する。
ＣＰＵ２６は、ステップＳ１２０でタイマーをスタートしてから所定時間が経過している場合には、自車両１２の衝突が回避されたと判断して、初期化部５６の機能によりフォースリミッタ制御処理を終了させる。すなわち、低荷重無効化部５４によってフォースリミッタ荷重の変更が無効化された場合でも、この無効化がリセットされることとなる。
一方、ＣＰＵ２６は、ステップＳ１２０でタイマーをスタートさせてから所定時間が経過してない場合には、ステップＳ１１８の処理へ戻す。すなわち、プリテンショナ部２２が作動されていない場合には、所定時間が経過するまでステップＳ１１８の処理とステップＳ１２０の処理が繰り返される。
ＣＰＵ２６は、ステップＳ１２２でフォースリミッタ荷重が低荷重モードに設定されているか否かについて判断する。ステップＳ１１０で低荷重モードに変更された状態で自車両１２が検出不可領域へ進入した場合には、低荷重モードに設定されていると判断してステップＳ１２４の処理へ移行する。
一方、ＣＰＵ２６は、ステップＳ１２２でフォースリミッタ荷重が低荷重モードに設定されていないと判断した場合、フォースリミッタ制御処理を終了させる。この場合、フォースリミッタ荷重は、ステップＳ１０２で初期設定された高荷重モードとなる。
ＣＰＵ２６は、ステップＳ１２４で衝突対象予測部５２の機能により、ラップ量Ｘが推定横方向移動量Ｓよりも大きいか否かについて判断する。ここで、ラップ量Ｘは、検出不可領域に進入した時点における自車両１２と前方車両１００との車両幅方向のラップ量である。また、推定横方向移動量Ｓは、図２に示されるように、検出不可領域に進入後の自車両１２の車両幅方向の推定横方向移動量である。推定横方向移動量Ｓの算出方法の一例について以下に説明する。
推定横方向移動量Ｓは、検出不可領域に進入した時点における自車両１２と前方車両１００との相対速度Ｖ及び自車両１２の進行方向に対する角度θと、運転者の操作による最大横方向相対加速度ａとに基づいて算出される。具体的には、以下の数式（１）によって算出される。なお、ＶＬは、相対速度Ｖの自車両１２の横方向成分（すなわち、車両幅方向の成分）である。また、最大横方向相対加速度ａは、予め設定された数値が用いられる。
Figure 0007283130000001
 ・・・・（１）
ここで、相対速度Ｖの自車両１２の横方向成分ＶＬと相対速度Ｖとは、以下の数式（２）の関係を満たす。
Figure 0007283130000002
 ・・・・（２）
数式（２）を数式（１）に代入することで、以下の数式（３）となる。
Figure 0007283130000003
 ・・・・（３）
ＣＰＵ２６は、数式（３）で算出された推定横方向移動量Ｓを用いて、図７のステップＳ１２４でラップ量Ｘが推定横方向移動量Ｓよりも大きいか否かについて判断する。そして、ラップ量Ｘが推定横方向移動量Ｓよりも大きい場合には、ステップＳ１２６の処理へ移行する。ＣＰＵ２６は、ステップＳ１２６で低荷重モードを維持させた状態としてフォースリミッタ制御処理を終了させる。
一方、ＣＰＵ２６は、ラップ量Ｘが推定横方向移動量Ｓよりも小さい場合には、ステップＳ１２８の処理へ移行する。そして、ＣＰＵ２６は、ステップＳ１２８で低荷重無効化部５４の機能により、フォースリミッタ荷重変更部４８によるフォースリミッタ荷重の変更を無効にさせる。そして、ＣＰＵ２６は、フォースリミッタ制御処理を終了させる。
（作用）
次に、本実施形態の作用について説明する。
本実施形態に係るフォースリミッタ制御システム１０では、自車両１２と前方車両１００との相対速度Ｖが所定の閾値ＶＨよりも小さい場合には、フォースリミッタ荷重変更部４８によって可変フォースリミッタ部２４のフォースリミッタ荷重が低荷重に設定される。これにより、乗員に入力される衝突荷重が低い場合に、不必要にシートベルトによって乗員が締めつけられるのを抑制することができる。すなわち、衝突の厳しさに応じてフォースリミッタ荷重を変更させることで、乗員への負担を低減させることができる。
また、衝突対象予測部５２によって前方車両１００とは異なる衝突物との衝突が予測された際には、低荷重無効化部５４の機能によりフォースリミッタ荷重の変更が無効にされる。これにより、例えば、図２に示されるように、自車両１２が前方車両１００を回避して、前方車両１００の近傍を走行している大型車両１０２と衝突した場合であっても、フォースリミッタ荷重の変更が無効とされることで、フォースリミッタ荷重が低荷重に変更されず、乗員を良好に拘束させることができる。すなわち、衝突安全性能を向上させることができる。
特に、本実施形態では、検出不可領域に進入後の自車両１２の推定横方向移動量Ｓよりもラップ量Ｘが小さい場合に、衝突対象予測部５２によって前方車両１００とは異なる衝突物と衝突することが予測される。このように、自車両１２が前方車両１００を回避する可能性が高い場合にフォースリミッタ荷重の変更を無効にすることで、衝突に備えて乗員を良好に拘束することができる。
また、本実施形態では、相対速度Ｖ及び自車両の進行方向に対する角度θに加えて、運転者の操作による最大横方向相対加速度ａを考慮して推定横方向移動量Ｓを算出する。これにより、自車両１２が前方車両１００を回避できるか否かを精度良く判断することができる。
さらに、本実施形態では、光学カメラ、ミリ波レーダ及びレーザレーダの少なくとも１つを含んで予防センサ１４が構成されている。そして、この予防センサ１４によって自車両１２と前方車両１００とのラップ量Ｘを検出するため、別途専用のセンサ類を設ける必要がない。
さらにまた、本実施形態では、自車両１２が検出不可領域に進入してから所定時間が経過しても衝突が検出されない場合に、フォースリミッタ荷重の変更を有効とすることで、衝突が回避された場合に可変フォースリミッタ部２４を機能させることができる。
なお、本実施形態では、自車両１２と前方車両１００とのラップ量Ｘが自車両１２の推定横方向移動量Ｓよりも小さい場合に、フォースリミッタ荷重の変更を無効にさせたが、これに限らない。以下の第１変形例、第２変形例及び第３変形例に記載の構成を用いてもよい。
（第１変形例）
図８～図１０を参照して第１変形例に係るフォースリミッタ制御システム６０について説明する。
図８は、フォースリミッタ制御システム６０の機能構成の一例を示すブロック図である。この図８に示されるように、フォースリミッタ制御システム６０は、機能構成として、受信部３６、車体検出部３８、相対速度検出部４０、ラップ量検出部４２、車間検出部４４、角度検出部４６、フォースリミッタ荷重変更部４８、プリテンショナ起動部５０、低荷重無効化部５４、初期化部５６及び大型車両検出部６２を含んでいる。また、各機能構成は、ＣＰＵ２６がＲＯＭ２８又はストレージ３０に記憶されたプログラムを読み出し、実行することによって実現される。
本変形例では、機能構成として衝突対象予測部５２に替えて大型車両検出部６２を備えた点が実施形態と異なっている。大型車両検出部６２は、前方車両の周囲に前方車両よりも大型の大型車両が走行していることを検出する。図２に示されるように、前方車両１００の周囲に大型車両１０２が走行している場合、大型車両検出部６２は、予防センサ１４からの信号に基づいて大型車両１０２を検出する。
図９及び図１０は、第１変形例に係るフォースリミッタ制御システム６０によるフォースリミッタ制御処理の流れを示すフローチャートである。ＣＰＵ２６がＲＯＭ２８又はストレージ３０からプログラムを読み出して、ＲＡＭ３２に展開して実行されることにより、フォースリミッタ制御処理が行われる。また、本変形例では、図９に示されるように、ステップＳ１１０とステップＳ１１２との間にステップＳ１１１が追加されている。また、図１０に示されるように、ステップＳ１２４がステップＳ１２３に置き換えられている。
図９のステップＳ１１１では、ＣＰＵ２６は、大型車両検出部６２の機能により前方車両１００の周囲に大型車両１０２が走行していることを検出する。そして、大型車両１０２の有無について、ＲＡＭ３２又はストレージ３０に一時的に記憶される。
ＣＰＵ２６は、ステップＳ１１２で検出不可領域でないと判断し、さらにステップＳ１１４で所定時間が経過していない場合は、ステップＳ１０８の処理へ移行する。そして、再度ステップＳ１１１の処理へ移行され、大型車両１０２が走行していることを検出する。そして、大型車両１０２の有無について、ＲＡＭ３２又はストレージ３０に記憶された情報が更新される。
次に、ステップＳ１１２から処理が進められて図１０のステップＳ１２３に移行されると、ＣＰＵ２６は、大型車両１０２が有るか否かについて判断する。このとき、ＣＰＵ２６は、ステップＳ１１１でＲＡＭ３２又はストレージ３０に保存された情報を読み出して、自車両１２が検出不可領域に進入する直前に、前方車両１００の周囲に大型車両１０２が走行していたか否かについて判断する。
ＣＰＵ２６は、ステップＳ１２３で大型車両１０２が走行していると判断した場合、ステップＳ１２８の処理へ移行して、低荷重無効化部５４の機能により、フォースリミッタ荷重変更部４８によるフォースリミッタ荷重の変更を無効にさせる。そして、ＣＰＵ２６は、フォースリミッタ制御処理を終了させる。一方、ＣＰＵ２６は、ステップＳ１２３で大型車両１０２が走行していないと判断した場合、ステップＳ１２６の処理へ移行して、低荷重モードを維持させる。
このようにして、本変形例では、大型車両検出部６２によって前方車両１００の周囲に大型車両１０２が走行していることが検出された場合、自車両１２とは異なる大型車両１０２との衝突が予測される。このため、低荷重無効化部５４によってフォースリミッタ荷重変更部４８によるフォースリミッタ荷重の変更が無効にされる。
本変形例によれば、前方車両１００との衝突が回避されて大型車両１０２と衝突した場合であっても、フォースリミッタ荷重が低荷重に変更されないため、可変フォースリミッタ部２４が高荷重モードとなっている。これにより、シートベルトに適切な張力が付与されて乗員を良好に拘束させることができる。
（第２変形例）
図１１及び図１２を参照して第２変形例に係るフォースリミッタ制御システム７０について説明する。
図１１は、フォースリミッタ制御システム７０の機能構成の一例を示すブロック図である。この図１１に示されるように、フォースリミッタ制御システム７０は、機能構成として、受信部３６、車体検出部３８、相対速度検出部４０、ラップ量検出部４２、車間検出部４４、角度検出部４６、フォースリミッタ荷重変更部４８、プリテンショナ起動部５０、低荷重無効化部５４、初期化部５６及び車線検出部７２を含んでいる。また、各機能構成は、ＣＰＵ２６がＲＯＭ２８又はストレージ３０に記憶されたプログラムを読み出し、実行することによって実現される。
本変形例では、機能構成として衝突対象予測部５２に替えて車線検出部７２を備えた点が実施形態と異なっている。車線検出部７２は、光学カメラなどのセンサによって車線境界線を検出する。そして、通常の走行時では、車線検出部７２によって自車両１２が車線を逸脱しそうになった際に、運転者に注意喚起を行う。本変形例では、車線逸脱時に注意喚起を行う機能に加えて、自車両１２が検出不可領域に進入した後に車線を逸脱した場合にフォースリミッタ荷重の変更を無効にさせる。
図１２は、第２変形例に係るフォースリミッタ制御システム７０によるフォースリミッタ制御処理の流れを示すフローチャートである。ＣＰＵ２６がＲＯＭ２８又はストレージ３０からプログラムを読み出して、ＲＡＭ３２に展開して実行されることにより、フォースリミッタ制御処理が行われる。なお、本変形例におけるフォースリミッタ制御処理では、ステップＳ１０２からステップＳ１１４までの処理が図６と同様である。このため、図１２を参照して、ステップＳ１１６以降の処理について説明する。
図１２に示されるように、本変形例では、実施形態のステップＳ１２４がステップＳ１２５に置き換えられている。ステップＳ１２５では、ＣＰＵ２６は、車線を逸脱したか否かについて判断する。そして、ＣＰＵ２６は、車線検出部７２の機能によって自車両１２が車線を逸脱していると判断した場合、ステップＳ１２８の処理へ移行して、低荷重無効化部５４の機能により、フォースリミッタ荷重変更部４８によるフォースリミッタ荷重の変更を無効にさせる。そして、ＣＰＵ２６は、フォースリミッタ制御処理を終了させる。一方、ＣＰＵ２６は、ステップＳ１２５で車線を逸脱していないと判断した場合、ステップＳ１２６の処理へ移行して、低荷重モードを維持させる。
このようにして、本変形例では、車線検出部７２によって自車両１２が車線を逸脱したことが検出された場合、車両とは異なる衝突物との衝突が予測される。このため、低荷重無効化部５４によってフォースリミッタ荷重変更部４８によるフォースリミッタ荷重の変更が無効にされる。
本変形例によれば、自車両１２が車線を逸脱して隣の車線に進入した場合であっても、隣の車線を走行する車両との衝突に備えて、高荷重モードを維持させることができる。また、自車両１２が検出不可領域に進入した後であっても車線の逸脱を検出できるため、前方車両１００とは異なる車両と衝突する可能性について精度良く判断することができる。
（第３変形例）
図１３及び図１４を参照して第３変形例に係るフォースリミッタ制御システム８０について説明する。
図１３は、フォースリミッタ制御システム８０の機能構成の一例を示すブロック図である。この図１３に示されるように、フォースリミッタ制御システム８０は、機能構成として、受信部３６、車体検出部３８、相対速度検出部４０、ラップ量検出部４２、車間検出部４４、角度検出部４６、フォースリミッタ荷重変更部４８、プリテンショナ起動部５０、低荷重無効化部５４、初期化部５６及び舵角検出部８２を含んでいる。また、各機能構成は、ＣＰＵ２６がＲＯＭ２８又はストレージ３０に記憶されたプログラムを読み出し、実行することによって実現される。
本変形例では、機能構成として衝突対象予測部５２に替えて舵角検出部８２を備えた点が実施形態と異なっている。舵角検出部８２は、自車両１２の操舵角を検出する。そして、本変形例では、自車両１２が検出不可領域に進入した後に舵角が所定の閾値以上となった場合にフォースリミッタ荷重の変更を無効にさせる。
図１４は、第３変形例に係るフォースリミッタ制御システム８０によるフォースリミッタ制御処理の流れを示すフローチャートである。ＣＰＵ２６がＲＯＭ２８又はストレージ３０からプログラムを読み出して、ＲＡＭ３２に展開して実行されることにより、フォースリミッタ制御処理が行われる。なお、本変形例におけるフォースリミッタ制御処理では、ステップＳ１０２からステップＳ１１４までの処理が図６と同様である。このため、図１４を参照して、ステップＳ１１６以降の処理について説明する。
図１４に示されるように、本変形例では、実施形態のステップＳ１２４がステップＳ１２７に置き換えられている。ステップＳ１２７では、ＣＰＵ２６は、自車両１２の操舵角が所定の閾値よりも大きいか否かについて判断する。操舵角は、舵角検出部８２からの情報に基づいて検出される。そして、ＣＰＵ２６は、ステップＳ１２７で操舵角が閾値以上であると判断した場合、ステップＳ１２８へ移行して低荷重無効化部５４の機能により、フォースリミッタ荷重変更部４８によるフォースリミッタ荷重の変更を無効にさせる。そして、ＣＰＵ２６は、フォースリミッタ制御処理を終了させる。
一方、ＣＰＵ２６は、ステップＳ１２７で操舵角が閾値よりも小さいと判断した場合、ステップＳ１２６の処理へ移行して、低荷重モードを維持させる。
このようにして、本変形例では、舵角検出部８２によって検出された操舵角が所定の閾値よりも大きい場合、前方車両１００とは異なる衝突物との衝突が予測される。このため、低荷重無効化部５４によってフォースリミッタ荷重変更部４８によるフォースリミッタ荷重の変更が無効にされる。
本変形例によれば、自車両１２が前方車両１００とは異なる他の車両や障害物に衝突した場合であっても、高荷重モードを維持させることができる。
以上、実施形態及び変形例に係るフォースリミッタ制御システムについて説明したが、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。例えば、上記実施形態及び変形例では、フォースリミッタ荷重を変更する閾値として、予め設定された一定の閾値を用いたが、これに限定されない。
すなわち、条件に応じて閾値を変更してもよく、例えば、自車両１２の前方を走行する前方車両１００の大きさに応じて閾値を変更してもよい。図１に示されるように、自車両１２の前方を走行する前方車両１００が普通車である場合を基準として、前方車両が大型車である場合には、閾値を高くしてもよい。この場合、閾値を高くすることで、フォースリミッタ荷重を低荷重モードになりにくくさせることができる。
また、第１変形例、第２変形例及び第３変形例を組み合わせてもよい。例えば、第２変形例及び第３変形例を組み合わせた場合、フォースリミッタ制御システムの機能構成として、車線検出部及び舵角検出部の両方を備えた構成となる。そして、車線検出部の機能によって車線逸脱が検出された場合、及び舵角検出部の機能によって操舵角が閾値以上となった場合の少なくとも一方の場合に、フォースリミッタ荷重の変更を無効にさせるように制御してもよい。
さらに、図６及び図７で説明したフォースリミッタ制御処理に対して、第１変形例、第２変形例及び第３変形例の少なくとも１つの変形例を組み合わせてもよい。例えば、第１変形例を組み合わせた場合、図７のステップＳ１２２とステップＳ１２４との間に、図１０のステップＳ１２３の処理を加えてもよい。このようにすれば、前方車両１００の周囲に大型車両１０２が走行している場合、及びラップ量Ｘが推定横方向移動量Ｓよりも小さい場合の少なくとも一方の場合に、ステップＳ１２８へ移行してフォースリミッタ荷重の変更を無効にさせる。
さらにまた、上記実施形態及び変形例では、可変フォースリミッタ部２４を高荷重モード及び低荷重モードの２つのモードに変更できるように構成したが、これに限定されない。例えば、３つのモードに変更できるように構成してもよく、４つ以上のモードに変更できるように構成してもよい。
また、上記実施形態でＣＰＵ２６がソフトウェア（プログラム）を読み込んで実行した各種処理を、ＣＰＵ以外の各種のプロセッサが実行してもよい。この場合のプロセッサとしては、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ-Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等の製造後に回路構成を変更可能なＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）、及びＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等の特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路等が例示される。また、各種処理を、これらの各種のプロセッサのうちの１つで実行してもよいし、同種又は異種の２つ以上のプロセッサの組み合わせ（例えば、複数のＦＰＧＡ、及びＣＰＵとＦＰＧＡとの組み合わせ等）で実行してもよい。また、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造は、より具体的には、半導体素子等の回路素子を組み合わせた電気回路である。
さらに、上記実施形態において、各プログラムはコンピュータが読み取り可能な非一時的記録媒体に予め記憶（インストール）されている態様で説明したが、これに限らず、各プログラムは、ＣＤ－ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＤＶＤ－ＲＯＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、及びＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）メモリ等の非一時的記録媒体に記録された形態で提供されてもよい。また、各プログラムは、ネットワークを介して外部装置からダウンロードされる形態としてもよい。
１０，６０，７０，８０ フォースリミッタ制御システム
１２ 自車両
１４ 予防センサ
２４ 可変フォースリミッタ部
４０ 相対速度検出部
４８ フォースリミッタ荷重変更部
５２ 衝突対象予測部
５４ 低荷重無効化部
５６ 初期化部
６２ 大型車両検出部
７２ 車線検出部
８２ 舵角検出部
１００ 前方車両
１０２ 大型車両
Ｓ 推定横方向移動量
Ｖ 相対速度
Ｘ ラップ量
θ 角度

Claims (7)

  1. 車両の衝突時にシートベルトに加えられるフォースリミッタ荷重を変更可能に構成された可変フォースリミッタ部と、
    自車両と前方車両との相対速度を検出する相対速度検出部と、
    前記相対速度検出部によって検出された前記相対速度が所定の閾値よりも小さい場合に、前記相対速度が前記閾値以上である場合よりも前記可変フォースリミッタ部のフォースリミッタ荷重を低荷重に設定させるフォースリミッタ荷重変更部と、
    前方車両との車間距離が所定の距離よりも短くなった領域において、前記領域に進入した時点における自車両と前方車両との車両幅方向のラップ量が、前記領域に進入後の自車両の車両幅方向の推定横方向移動量よりも小さい場合に、前記フォースリミッタ荷重変更部によるフォースリミッタ荷重の変更を無効にさせる低荷重無効化部と、
    を有するフォースリミッタ制御システム。
  2. 前記推定横方向移動量は、前記領域に進入した時点における自車両と前方車両との相対速度及び自車両の進行方向に対する角度と、運転者の操作による最大横方向相対加速度とに基づいて算出される請求項１に記載のフォースリミッタ制御システム。
  3. 車両前部には、光学カメラ、ミリ波レーダ及びレーザレーダの少なくとも１つを含んで構成された予防センサが設けられており、
    前記予防センサによって自車両と前方車両とのラップ量が検出される請求項１又は２に記載のフォースリミッタ制御システム。
  4. 自車両が前記領域に進入してから所定時間が経過しても衝突が検出されない場合に、前記低荷重無効化部によるフォースリミッタ荷重の変更の無効化をリセットさせる初期化部をさらに備えた請求項１～３の何れか１項に記載のフォースリミッタ制御システム。
  5. 車両の衝突時にシートベルトに加えられるフォースリミッタ荷重を変更可能に構成された可変フォースリミッタ部と、
    自車両と前方車両との相対速度を検出する相対速度検出部と、
    前記相対速度検出部によって検出された前記相対速度が所定の閾値よりも小さい場合に、前記相対速度が前記閾値以上である場合よりも前記可変フォースリミッタ部のフォースリミッタ荷重を低荷重に設定させるフォースリミッタ荷重変更部と、
    前方車両の周囲に前方車両よりも大型の大型車両が走行していることを検出する大型車両検出部と、
    前方車両との車間距離が所定の距離よりも短くなった領域において、前記大型車両検出部によって前方車両の周囲に大型車両が走行していることが検出された場合に、前記フォースリミッタ荷重変更部によるフォースリミッタ荷重の変更を無効にさせる低荷重無効化部と、
    を有するフォースリミッタ制御システム。
  6. 車両の衝突時にシートベルトに加えられるフォースリミッタ荷重を変更可能に構成された可変フォースリミッタ部と、
    自車両と前方車両との相対速度を検出する相対速度検出部と、
    前記相対速度検出部によって検出された前記相対速度が所定の閾値よりも小さい場合に、前記相対速度が前記閾値以上である場合よりも前記可変フォースリミッタ部のフォースリミッタ荷重を低荷重に設定させるフォースリミッタ荷重変更部と、
    車線境界線を検出する車線検出部と、
    前方車両との車間距離が所定の距離よりも短くなった領域において、前記車線検出部によって自車両が車線を逸脱したことが検出された場合に、前記フォースリミッタ荷重変更部によるフォースリミッタ荷重の変更を無効にさせる低荷重無効化部と、
    を有するフォースリミッタ制御システム。
  7. 車両の衝突時にシートベルトに加えられるフォースリミッタ荷重を変更可能に構成された可変フォースリミッタ部と、
    自車両と前方車両との相対速度を検出する相対速度検出部と、
    前記相対速度検出部によって検出された前記相対速度が所定の閾値よりも小さい場合に、前記相対速度が前記閾値以上である場合よりも前記可変フォースリミッタ部のフォースリミッタ荷重を低荷重に設定させるフォースリミッタ荷重変更部と、
    操舵角を検出する舵角検出部と、
    前方車両との車間距離が所定の距離よりも短くなった領域において、前記舵角検出部によって検出された操舵角が所定の閾値よりも大きい場合に、前記フォースリミッタ荷重変更部によるフォースリミッタ荷重の変更を無効にさせる低荷重無効化部と、
    を有するフォースリミッタ制御システム。
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