JPH05270369A - 車両の自動制動装置 - Google Patents

車両の自動制動装置

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JPH05270369A
JPH05270369A JP4068107A JP6810792A JPH05270369A JP H05270369 A JPH05270369 A JP H05270369A JP 4068107 A JP4068107 A JP 4068107A JP 6810792 A JP6810792 A JP 6810792A JP H05270369 A JPH05270369 A JP H05270369A
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JP
Japan
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vehicle
automatic braking
friction coefficient
braking
braking device
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JP4068107A
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Kensuke Hayabuchi
賢介 早渕
隆三 ▲鶴▼原
Ryuzo Tsuruhara
Mineharu Shibata
峰東 柴田
Hiroshi Seni
浩史 仙井
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Mazda Motor Corp
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Mazda Motor Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 路面摩擦係数を考慮した自動制動装置を提案
するものである。 【構成】 車両前方の障害物との衝突を回避するための
制動動作を行なう制動手段を有する車両の自動制動装置
において、この制動手段の動作中の車輪の変化率やブレ
ーキ油圧等の制動状態により路面摩擦係数を推定し、推
定された路面摩擦係数から目標減速度を設定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】 本発明は車両の自動制動装置に
関し、詳しくは、路面の摩擦係数を推定する車両の自動
制動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】 自動車の走行は、走行路面の摩擦係数
に大きく影響される。そこで、例えば、特開昭60ー4
2149号のように、ブレーキ動作に伴う車輪回転数の
変化に基づいて路面摩擦係数を推定する技術が提案され
ている。この従来技術は、所謂ABS(アンチスキッド
ブレーキシステム)に用いられている一方、路面やタイ
ヤ面を光電センサや温度センサなどを用いて、湿潤状態
や、氷雪状態などを判断し、それに応じた摩擦係数をも
って、その路面もしくはタイヤ面の摩擦係数と推定する
ことも提案されている。
【0003】また、特公昭第39ー5668号のよう
に、車両前方の障害物を検知すると、自動的にブレーキ
をかける自動制動装置も提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとしている課題】しかし、自動制動
は、本来、前方障害物までの距離や路面の摩擦係数との
関連で、その制御は行なわれなくてはならない。なぜな
ら、障害物までの距離が十分あっても、摩擦係数が低い
ときは制動が必要となることもあり、また、障害物まで
の距離が少なくとも、摩擦係数が高ければエンジンブレ
ーキで対処できる場合もあるからである。
【0005】上記従来の特公昭第39ー5668号は摩
擦係数を如何に自動制動に行かすかの観点がないため
に、摩擦係数の変化する道路では、統一性のない制動制
御がドライバの感知しないタイミングで行なわれること
になる。また、特開昭60ー42149号の摩擦係数の
推定技術はABS作動時には有効であっても、一般的な
自動性制御を行なっているときは有効ではない。
【0006】本発明は上述の従来技術の問題点に鑑みて
行なわれたものであり、その目的とするところは、路面
摩擦係数を考慮した自動制動装置を提案するものであ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】及び
【作用】上記課題を達成するための本発明の車両の自動
制動装置は、車両前方の障害物との衝突を回避するため
の制動動作を行なう制動手段を有する車両の自動制動装
置において、この制動手段の動作中の制動状態により路
面摩擦係数を推定する推定手段と、推定された路面摩擦
係数から目標減速度を設定する設定手段とを具備する事
を特徴とする。
【0008】
【実施例】以下添付図面を参照しながら本発明の好適な
実施例を説明する。この実施例は、所謂ABS装置を装
着された車両の制動装置を自動制動に用いるものであ
る。まず、図1,図2により、実施例のハード構成につ
いて説明する。図1、図2は実施例の自動制動ユニット
ユニットの油圧回路を示し、図3は自動制動システムの
ブロック図である。
【0009】図1,図2において、1は運転者によるブ
レーキペダル2の踏込み力を増大させるマスタバック、
3はマスタバック1により増大された踏込み力に応じた
制動圧を発生するマスタシリンダであって、このマスタ
シリンダ3で発生した制動圧は最初自動制動バルブユニ
ット4に供給された後にABS(アンチスキッドブレー
ク装置)バルブユニット5を通して各車輪のブレーキ装
置6に供給されるようになっている。
【0010】上記自動制動バルブユニット4は、マスタ
シリンダ3とブレーキ装置6側との連通を遮断するシャ
ッタバルブ11と増圧バルブ12と減圧バルブ13とを
有しており、これら3つのバルブ11〜13はいずれも
電磁式の2ポート/2位置切り換えバルブからなる。上
記増圧バルブ12とマスタシリンダ4との間にはモータ
駆動式の油圧ポンプ14とこの油圧ポンプ14から吐出
される圧油を貯留して一定圧に保持するためのアキュム
レータ15とが介設されている。そして、上記シャッタ
バルブ11が閉位置にあるときには、ブレーキペダルの
踏込み力に応じて各車輪のブレーキ装置6で制動がかか
る。一方、シャッタバルブ11が閉位置にあるとき、増
圧バルブ12を開位置に、減圧バルブ13を閉位置に夫
々切り換えると、上記アキュムレータ15からの圧油が
各車輪のブレーキ装置6に供給されて制動がかかり、増
圧バルブ12を閉位置に、減圧バルブ13を開位置に夫
々切り換えると、上記ブレーキ装置6から圧油が戻され
て制動が弱められるようになっている。上記3つのバル
ブ11〜13の切り換えは、それらに対し各々電圧を印
加する電圧源等からなるアクチュエータ16によって行
なわれ、また、該アクチュエータ16はコントロールボ
ックス17からの信号を受けて制御される。
【0011】また上記ABSバルブユニット5は、各車
輪毎に設けられた3ポート/2位置切り換えバルブ21
を有しており、制動時には該バルブ21の切り換えによ
り各ブレーキ装置6に印加される制動圧を制御して各車
輪がロツクしないようになっている。ABSの構成は詳
述しないが、上記切り換えバルブ21の他にモータ駆動
式の油ポンプ22及びアキュムレータ23,24等を備
えている。各車輪のブレーキ装置6は、車輪と一体的に
回転するデイスク26とマスタシリンダ3側からの制動
圧を受けて上記デイスク26を挟持するキャリパ27と
からなる。
【0012】次に、障害物の検知システムについて説明
する。図3において、31は車体前部に設けられたFM
CWレーダユニットであって、このユニット31は図に
詳述していないが、周知の如くミリ波を発振部から自車
の前方に向けて発振するとともに、前方の障害物に当っ
て反射してくる反射波を受信部で受信する構成になって
いる。レーダユニット31からの信号を受ける演算ユニ
ット32はレーダ受信波の送信時点からの遅れ時間(ド
ップラシフト)によって前方障害物との距離及び相対速
度を演算するようになっている。33および34は車体
前部の左右に各々設けられる一対のレーダヘッドユニッ
トであって、各ユニット33,34はパルスレーザ光を
発振部から自車前方に向けて送信するとともに、前方障
害物に当って反射してくる反射光を受信部で受信する構
成になっている。そして、演算ユニット32は、上記レ
ーダヘッドユニット33,34の系統による距離および
相対速度の演算結果を優先し、FMCWレーダユニット
31系統による距離および相対速度の演算結果を補助的
に用いるようになっている。
【0013】2つのレーダヘッドユニット33,34に
よるパルスレーザ光の送受信方向はモータ37により左
右水平方向に変更可能に設けられており、上記モータ3
7の作動は演算ユニット32により制御される。38は
上記モータ37の回転角からパルスレーザ光の送受信方
向を検出する角度センサであって、該角度センサ38の
検出信号は上記演算ユニット32に入力され、該演算ユ
ニット32におけるレーダヘッドユニット33,34の
系統による距離および相対速度の演算にパルスレーザ光
の送受信方向が加味されるようになっている。
【0014】また、41は舵角を検出する舵角センサ、
42は車速を検出する車速センサ、43は車両の前後加
速度(前後G)を検出する前後Gセンサ、44は各車輪
のブレーキ装置6内の液圧PBを検出する圧力センサ、
51は各車輪の回転速度VWを検出するセンサである。
これら各種センサの検出信号はアクチュエータ16を制
御する制御ユニット45に入力される。この制御ユニッ
ト45には演算ユニット32で求められた自車と前方障
害物との距離、相対速度の信号も入力されている。46
は車室内のインスツルメントパネルに設けられた警報表
示ユニットであって、警報表示ユニット46には制御ユ
ニット45から各々信号を受ける警報ブザー及び距離表
示部48が設けられている。
【0015】図4は、実施例における摩擦係数の推定方
法の原理を示す。図中、Iを車輪の慣性モーメント、r
を車輪の有効半径、Fをタイヤと路面間の摩擦力、Mを
一輪にかかる荷重、μP をデイスクとパッドの間の摩擦
係数、AP をパッドの有効面積、μλを路面とタイヤ間
の摩擦係数、PB をブレーキ圧、Vw を車輪速度、V B
を車体速度、gを重力加速度とする。すると、力の釣り
合いから、 I・(dVw/dt)/r=F・r−T F=μλ・M・g T=μP ・AP ・PB が得られる。これらから、路面摩擦係数μλ、 μλ={I・(dVw /dt)/r+μP ・AP ・PB }/(r・M・g) ‥‥‥(1) が得られ、この式から路面摩擦係数μλは車輪回転速度
の加減速度dVw /dtとブレーキ圧PB との関数にな
ることがわかる。即ち、I,r,M等は定数であるが、
加減速度dVw /dtとブレーキ圧PB は運転状態によ
り大きく変り、そのために加減速度dVw /dtとブレ
ーキ圧PB が大きく変わるときは、(1)式を使うこと
はできない。一方、加減速度dVw /dtは車輪回転数
センサ51からの信号Vw を微分することによって得る
ことができる。また、ABSが動作しているときはブレ
ーキ圧は大きく変化していることが推定される。そこ
で、本実施例では、加減速度dVw /dtが大きく変化
しているとき、または、ABSシステムが動作している
ときは(1)式に基づいたμの演算を中止し、代りに、
それまでの演算で得た過去のμを現在のμとして使う。
【0016】次に、図5のフローチャートを用いて、本
実施例の制御手順について説明する。図5のステツプS
2、ステツプS4において、各車輪のブレーキ圧力
Bi、車輪速度VWiを検出する。ステツプS6ではAB
Sシステムが作動しているかを判断する。もし、このシ
ステムが作動しているのであれば、ブレーキ圧力PBi
車輪速度VWi等は大きく変化していると考えられるか
ら、それらの値に基づいたミューの推定を行なうことは
好ましくはないので、ステツプS16において、過去の
推定値μn-1を現在のμとする。反対に、ABSシステ
ムが作動していなくとも、ステツプS4で検出した車輪
速度VWの変化率が大きいと判断されたならば、過渡状
態にあると判断でき、車両の荷重移動の要因がでてμの
推定が不安定になるので、同じようにステツプS16で
過去の推定値μn-1を現在のμとする。
【0017】現在、ABS制御中でもなく、車輪の速度
変化も大きくないと判断されれば、ステツプS10にお
いて、(1)式に従ってμの演算を行なう。次に、ステ
ツプS14で、閾値L0,L2,L3を算出する。閾値L0
は、自車と前方障害物との衝突の危険性があり衝突防止
のために自動制動を開始する判断基準となる、自車と前
方障害物との距離であり、この自動制動開始の閾値L0
の算出は、図6に示すような閾値マップを用いて行われ
る。閾値L2は自動制動の開始に先立って警報を発する
判断の基準となる自車と前方障害物との距離であり、こ
の警報発生の閾値L2は、上記自動制動開始の閾値L0
りも所定量大きく設定される。また、閾値L3は、自動
制動開始後衝突の危険性がなくなり自動制動を解除する
判断の基準となる自車と前方障害物との距離であり、こ
の自動制動解除の閾値L3は、上記自動制動開始の閾値
0よりも所定量だけ大きく設定される。
【0018】ここで、図6に示す閾値マップについて説
明するに、このマップにおいて、閾値線Aは、前方車両
がその前方障害物と衝突して停車したとき、この車両と
の衝突を防止するために必要な車間距離を示するもので
あり、障害物と自車との相対速度VRの大きさに拘らず
常に、前方障害物が停止物であるとき(つまり相対速度
Rが自車速v0と同一のとき)と同じ値(数値式v0 2
/2μg)をとる。閾値線Bは前方車両がフル制動をか
けたときこの車両との衝突を防止するために必要な車間
距離(数値式VR・(2v0−VR)/2μg)を示し、
閾値線Cは前方車両が減速度μ/2gの緩制動をかけた
ときこの車両との衝突を防止するために必要な車間距離
を示し、閾値線Dは障害物としての前方車両が一定車速
を保ったときこの車両との衝突を防止するために必要な
車間距離(数値式VR 2 /2μg)を示す。さらに、閾
値線Eは、自車が自動制動をかけても前方車両との衝突
を防止できないが、衝突時の衝撃力を緩和できる車間距
離を示す。本実施例の場合、閾値線Bが選択されてい
て、この閾値線Bで現時点の相対速度VRに対応する閾
値L0が求められる。
【0019】上記各種閾値L0,L2,L3の算出後、ス
テップS18で自車と前方障害物との相対速度VRが零
以上、つまり両者が近付きつつあるか否かを判定する。
この判定がYESのときには、更にステップS26で自
車と前方障害物との距離(以下、車間距離という)L1
が上記警報発生の閾値L2よりも小さいか否かを判定
し、この判定がYESのときは、ステップS28で警報
ブザー47を鳴らす。続いて、ステップS30で車間距
離L1が自動制動開始の閾値L0よりも小さいか否かを判
定し、この判定がYESのときは、ステップS36でフ
ル制動でもって自動制動をかけるようアクチュエータ1
6を作動させ、しかる後リターンする。上記ステップS
26またはS30の判定がNOのときは直ちにリターン
する。
【0020】一方、上記ステップS18での判定がNO
のとき、つまり自車と前方障害物(前方車両)とが遠ざ
かりつつあるときには、ステップS20で車間距離L1
が自動制動解除の閾値L3よりも小さいか否かを判定す
る。この判定がYESのときはステップS24で自動制
動をかけた状態のままリターンする一方、判定がNOの
ときはステップS22で自動制動を解除した後リターン
する。
【0021】次に、特にコントロールボックス17内の
制御ユニット45による衝突防止のための自動制動の制
御について説明するに、自車が前方障害物に近付いてそ
の間の距離L1が衝突の危険性がある閾値L0よりも小さ
くなると、制御ユニット45はアクチュエータ16を作
動させ、該アクチュエータ16で発生する電圧を介して
自動制動バルブユニット4内のバルブの開閉を切換える
ことにより自動制動が行われる。つまり、シャッターバ
ルブ11を閉じるとともに、増圧バルブ12を開位置
に、減圧バルブ13を閉位置にそれぞれ切換える。これ
により、アキュムレータ15からの圧油が各車輪のブレ
ーキ装置6(キャリバ27)にそれぞれ供給され、該ブ
レーキ装置6の作動により各車輪にフル制動力が作動す
ることになり、この結果、前方障害物との衝突を防止す
ることができる。
【0022】ここで、ステツプS24、ステツプS32
における自動制動について、路面摩擦係数が左右車輪間
で異なる場合の制御手順について説明する。かかる場合
はステツプS40において右のμRと左のμLが大きく異
なることが検出される。大体同じであるときは、スプリ
ットμ路ではないのでステツプS46で、左右のブレー
キ圧PRとPLを検出されたμに基づいて決定する。反対
に、ステツプS40で左右の係数が異なると判断された
ならば、ステツプS42、ステツプS44で、左右のブ
レーキ圧PRとPLを、そのときの右のμRと左のμLの各
々に基づいて決定する。
【0023】次に、本発明の変形例について説明する。
この変形例は危険度の概念を導入するものである。図8
は車間距離L0に基づいて定量化した危険度DLを、図9
は相対車速Vに基づいて定量化した危険度DVを示す。
図10は、これらの危険度に基づいて自動制動制御中に
おけるブレーキ油圧を決定するための制御手順を示す。
ステツプS50では、図8、図9のマップにしたがっ
て、危険度DL、Vを定量化する。ステツプS52で
は、これらの危険度に基づいて所定の関数のブレーキ圧
を演算する。この関数gは、もっとも危険度が高い状
態、即ち、車間距離が短く相対速度が大きい場合は、A
BSが動作を開始する限界油圧で急制動を行ない、逆
に、危険度が低い状態であれば、スロットル制御のみで
制動は行なわない(P=0)、そして更に、その間制御
の制御は危険度に応じたリニアな油圧制御を行なうとい
うものである。ステツプS54では、演算した油圧Pが
域値P0と比較して、このP0によりステツプS56でク
リップを行なう。このP0はABSが作動する限界油圧
である。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の車両の自
動制動装置は、車両前方の障害物との衝突を回避するた
めの制動動作を行なう制動手段を有する車両の自動制動
装置であって、この制動手段の動作中の制動状態により
路面摩擦係数を推定する推定手段と、推定された路面摩
擦係数から目標減速度を設定する設定手段とを具備する
事を特徴とする。すなわち、推定された路面摩擦係数か
ら設定された目標減速度に基づいて自動制動をおこなう
ので、その時点の摩擦係数にしたがった適切な制動が可
能となる。
【0025】とくに、第2項の自動制動装置によると、
車輪速度の不安定なABSシステムの作動時には、路面
摩擦係数の推定が禁止されるので、得られる路面ミュー
の制度は低下することはない。また、第3項の自動制動
装置によると、減速度が大きく変化するときは、路面μ
の推定が禁止されるので、過渡状態の荷重移動の発生に
より推定が不正確になることを防止できる。
【0026】また、第4項の自動制動装置によると、禁
止中であっても路面ミューを設定することができ、路面
μに適下自動制動を継続することができる。また、第5
項の自動制動装置によると、μがスプリットした道路で
あっても安定した制動が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明を適用した実施例の制動ユニットの構
造を示すブロック図。
【図2】 実施例の制動システムの油圧系統を示す図。
【図3】 実施例の制御システムの構成を示すブロック
図。
【図4】 実施例における摩擦係数の推定をモデル化し
た図。
【図5】 実施例の制御手順を示すフローチャート。
【図6】 実施例において、閾値を算出するためのマッ
プを示す図。
【図7】 実施例の自動制動にかかる部分の制御手順を
示すフローチャート。
【図8】 実施例の危険度を定量化するための概念を説
明する図。
【図9】 実施例の危険度を定量化するための概念を説
明する図。
【図10】 実施例の変形例にかかる制御手順を示すフ
ローチャート。
【符号の説明】
1...マスタバック、2...ブレーキペダル、3...マス
タシリンダ、6...ブレーキユニット、44...ブレーキ
圧センサ、51...車輪速度センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 仙井 浩史 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツダ 株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車両前方の障害物との衝突を回避するた
    めの制動動作を行なう制動手段を有する車両の自動制動
    装置において、 この制動手段の動作中の制動状態により路面摩擦係数を
    推定する推定手段と、 推定された路面摩擦係数から目標減速度を設定する設定
    手段とを具備する車両の自動制動装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の車両の自動制動装置に
    おいて、更に、車輪のロツクを抑制する抑制手段と、こ
    の抑制手段が作動中に前記推定手段による摩擦係数の推
    定を禁止する禁止手段とを有することを特徴とする車両
    の自動制動装置。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の車両の自動制動装置に
    おいて、 前記推定手段は、車輪の回転数の変化率とブレーキ油圧
    とに基づいて摩擦係数を推定し、 前記車輪回転数の変化率が所定値以上のときに、前記推
    定手段による摩擦係数の推定を禁止する禁止手段とを有
    することを特徴とする車両の自動制動装置。
  4. 【請求項4】 請求項1または2に記載の車両の自動制
    動装置において、 前記禁止手段が作動するときは、前記設定手段は禁止前
    の摩擦係数を用いて目標減速度を設定することを特徴と
    する車両の自動制動装置。
  5. 【請求項5】 請求項1に記載の車両の自動制動装置に
    おいて、 左右の車輪間で推定された摩擦係数が大きく異なるとき
    は左右の制動力を変える事を特徴とする車両の自動制動
    装置。
JP4068107A 1992-03-26 1992-03-26 車両の自動制動装置 Withdrawn JPH05270369A (ja)

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