WO2013150600A1

WO2013150600A1 - 衝突回避支援装置

Info

Publication number: WO2013150600A1
Application number: PCT/JP2012/058990
Authority: WO
Inventors: 雄介大内
Original assignee: トヨタ自動車株式会社
Priority date: 2012-04-02
Filing date: 2012-04-02
Publication date: 2013-10-10
Also published as: EP2835292A1; JPWO2013150600A1; EP2835292B1; US9714013B2; JP6156364B2; EP2835292A4; US20150066323A1; CN104220306A; CN104220306B

Abstract

　衝突回避支援装置は、車両と前方物体との相対速度Ｖｒを検出する物体検出センサ１１と、前方物体との衝突を回避するように車両を制動する制動ユニット２０と、車両の制動能力から定まる設定減速度ｄｄに基づいて相対速度Ｖｒが０になるまでに要する設定制動時間ｔｂｄを設定し、設定制動時間ｔｂｄに亘って車両の制動を継続するように制動ユニット２０を制御する制御ユニット３０とを備える。衝突回避支援装置によれば、少なくとも設定制動時間ｔｂｄに亘って制動が継続されるので、十分な制動を行うことができる。

Description

衝突回避支援装置

　本発明は、衝突回避支援装置に関する。

　従来、例えば特開２００５－１４６０号公報に記載されるように、車両の制動により先行車両など前方物体との衝突回避を支援する装置が知られている。このような支援装置では、衝突回避の支援に際して適切な制動を行うことが求められる。

特開２００５－１４６０号公報

　例えば上記支援装置では、最大出力による制動を想定して前方物体との接触までの最大接触予測時間が求められ、最大接触予測時間を経過後に制動による衝突回避の支援が解除される。この場合、接触までの時間に基づいて解除を判定するので、制動が過度に実行されることがある。

　また、他の支援装置では、車両と前方物体との相対速度に基づいて、相対速度が０以上となり、前方物体との間隔が開き始めると、制動による衝突回避の支援が解除される。この場合、相対速度だけを条件として解除を判定するので、制動が不十分となることがある。

　そこで、本発明は、適切な制動を行うことができる衝突回避支援装置を提供しようとするものである。

　本発明の衝突回避支援装置は、車両と前方物体との相対速度を検出する検出部と、前方物体との衝突を回避するように車両を制動する制動部と、車両の制動能力から定まる減速度に基づいて相対速度が０になるまでに要する制動時間を設定し、制動時間に亘って車両の制動を継続するように制動部を制御する制御部とを備える。

　このような衝突回避支援装置によれば、車両の制動能力から定まる減速度（設定減速度）に基づいて、相対速度が０になるまでに要する制動時間（設定制動時間）に亘って制動が継続される。ここで、設定制動時間は、車両が発揮しうる減速度での制動により車両と先方物体との相対速度が０になるまでに要する時間、つまり前方物体との衝突を回避するまでに要する最短時間として設定される。特に、設定制動時間は、車両が発揮しうる最大の減速度に基づいて相対速度が０になるまでに要する最短の制動時間として設定されることが好ましい。これにより、少なくとも設定制動時間に亘って制動が継続されるので、十分な制動を行うことができる。

　また、制御部は、設定制動時間に亘って制動が継続され、かつ相対速度が０となりまたは車両の速度が０となる場合、制動を停止するように制動部を制御してもよい。これにより、相対速度が０となりまたは速度が０となるまで、少なくとも設定制動時間に亘って制動が継続されるので、過不足のない制動を行うことができる。

　また、制御部は、制動を開始する際に検出される相対速度に基づいて設定制動時間を設定してもよい。これにより、制動を実行中に検出される相対速度に基づいて設定する場合と比べて、相対速度を精度良く検出し、設定制動時間を適切に設定できる。

　本発明によれば、適切な制動を行うことができる衝突回避支援装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る衝突回避支援装置の構成を示すブロック図である。衝突回避支援装置の動作を示すフロー図である。従来の衝突回避支援処理の一例を示す図である。本発明の衝突回避支援処理の一例を示す図である。

　以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

　まず、図１を参照して、本発明の実施形態に係る衝突回避支援装置の構成について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る衝突回避支援装置の構成を示すブロック図である。

　衝突回避支援装置は、車両に搭載され、車両の前方に検出される前方物体との衝突を回避するために車両の制動を制御する装置である。

　なお、以下では、先行車両など前方物体との衝突を回避する場合について説明するが、前方物体との衝突による車両の被害を軽減する場合についても同様に説明することができる。

　図１に示すように、車両に搭載される衝突回避支援装置は、物体検出センサ１１、速度センサ１２、加速度センサ１３、制動ユニット２０、制御ユニット３０を備えている。物体検出センサ１１、速度センサ１２、加速度センサ１３は、制御ユニット３０にそれぞれ接続され、制御ユニット３０は、制動ユニット２０に接続されている。

　物体検出センサ１１は、車両と前方物体との相対速度Ｖｒを検出する検出部として機能する。物体検出センサ１１としては、レーダセンサ、カメラセンサなどが用いられる。物体検出センサ１１は、相対速度Ｖｒとともに前方物体との距離も検出する。物体検出センサ１１は、その検出値を制御ユニット３０に供給する。

　速度センサ１２は、車両の速度Ｖ０を検出する。速度センサ１２としては、車輪速センサなどが用いられる。加速度センサ１３は、車両の加速度ａまたは減速度ｄを検出する。加速度センサ１３としては、半導体ゲージ型、静電容量型などのセンサが用いられる。速度センサ１２と加速度センサ１３は、それぞれの検出値を制御ユニット３０に供給する。

　制動ユニット２０と制御ユニット３０は、車両に搭載されるＥＣＵ（Electronic　Control　Unit）である。これらのＥＣＵは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを備え、ＣＰＵは、ＲＯＭなどからプログラムを読み出してＲＡＭ上で実行することにより、制動ユニット２０または制御ユニット３０として機能する。

　制動ユニット２０は、前方物体との衝突を回避するように車両を制動する制動部として機能する。制動ユニット２０は、制御ユニット３０からの制御信号に基づいて車輪ブレーキなどの主ブレーキを作動させることにより、走行中の車両を制動する。なお、制動ユニット２０は、例えば、エンジンブレーキ、エンジンリターダなどの補助ブレーキを作動させてもよい。なお、図１では、１つのユニットにより車両を制動する場合を示しているが、２つ以上のユニットにより制動してもよい。

　制御ユニット３０は、制動ユニット２０による車両の制動を制御する制御部として機能する。制御ユニット３０は、車両の制動能力から定まる減速度（以下、設定減速度ｄｄと称する。）に基づいて、車両と前方物体との相対速度Ｖｒが実質的に０になるまでに要する制動時間（以下、設定制動時間ｔｂｄと称する。）を設定する。そして、制御ユニット３０は、設定制動時間ｔｂｄに亘って制動を継続するように、つまり設定制動時間ｔｂｄが経過するまでは衝突回避の支援を解除しないように制動ユニット２０を制御する。

　ここで、設定減速度ｄｄは、車両の制動能力から定まる減速値ｄ、つまり車両が発揮しうる最大の減速度ｄまたはその近似値として設定される。設定減速度ｄｄは、車両の特性に基づいて既定値として設定されてもよく、走行路の状況、積載物重量などの制動条件を考慮して可変値として設定されてもよい。

　設定制動時間ｔｂｄは、車両が発揮しうる設定減速度ｄｄでの制動により車両と先方物体との相対速度Ｖｒが実質的に０になるまでに要する時間またはその近似値として設定される。つまり、設定制動時間ｔｂｄは、前方物体との衝突を回避するまでに要する最短時間またはその近似値として設定される。設定制動時間ｔｂｄは、例えば、相対速度Ｖｒを設定減速度ｄｄで除して設定される（ｔｂｄ＝Ｖｒ／ｄｄ）。なお、設定制動時間ｔｂｄは、実際の減速度ｄが制動条件に応じて変化するので、あくまでも衝突回避に要する最短時間として設定される。

　つぎに、図２を参照して、衝突回避支援装置の動作について説明する。図２は、衝突回避支援装置の動作を示すフロー図である。衝突回避支援装置は、車両の走行中、図２に示す処理を所定周期で繰り返し実行する。

　図２に示すように、制御ユニット３０は、前方物体との衝突余裕時間（ＴＴＣ：Time　To　Collision）を求める（ステップＳ１１）。衝突余裕時間は、前方物体との距離と、前方物体と車両との相対速度Ｖｒに基づいて求められる。なお、衝突余裕時間は、さらに、前方物体の検出状況（加速度など）、車両の走行状況（加速度ａ、減速度ｄなど）、走行路の状況（路面の摩擦係数など）などを考慮して求められてもよい。

　制御ユニット３０は、衝突余裕時間が警告制動閾値未満であるか否かを判定する（Ｓ１２）。警告制動閾値は、衝突の可能性があることを示す衝突余裕時間に相当する時間として予め設定されている。さらに、警告制動閾値未満であると判定した場合、制御ユニット３０は、衝突余裕時間が警告制動閾値より短い本制動閾値未満であるか否かを判定する（Ｓ１３）。本制動閾値は、衝突が差し迫っていることを示す衝突余裕時間に相当する時間として予め設定されている。

　ここで、衝突余裕時間が警告制動閾値未満であるが本制動閾値未満でない場合（Ｓ１２で「Ｙｅｓ」、Ｓ１３で「Ｎｏ」の場合）、制御ユニット３０は、制動ユニット２０を制御して警告制動を行う（Ｓ１４）。警告制動は、衝突の可能性があるが本制動による衝突回避の支援を要するほど衝突が差し迫っていない場合、運転者に操舵操作、ブレーキ操作を促すために行われる。警告制動では、設定減速度ｄｄに匹敵する最大出力による制動が行われてもよく、設定減速度ｄｄ未満の減速度ｄでの制動が行われてもよい。

　なお、衝突余裕時間が警告制動閾値未満でない場合（Ｓ１２で「Ｎｏ」の場合）、制御ユニット３０は、当該周期の処理を終了する。

　一方、Ｓ１３にて衝突余裕時間が本制動閾値未満であると判定した場合、制御ユニット３０は、以下で示すように本制動による衝突回避の支援を実行する。

　衝突回避の支援に際して、制御ユニット３０は、設定制動時間ｔｂｄが設定されているか否かを判定する（Ｓ１５）。なお、設定制動時間ｔｂｄは、支援の開始前に初期化されており、支援の開始時に新たに設定される。本実施形態では、設定制動時間ｔｂｄは、支援の開始から終了まで一定の値として処理される。

　ここで、設定制動時間ｔｂｄが設定されていると判定しなかった場合、制御ユニット３０は、車両と前方物体との相対速度Ｖｒと車両の設定減速度ｄｄに基づいて、設定制動時間ｔｂｄを設定する（Ｓ１６）。

　相対速度Ｖｒは、物体検出センサ１１の検出結果から得られ、設定減速度ｄｄは、既定値または可変値として設定される。本実施形態では、設定制動時間ｔｂｄは、支援の開始時の相対速度Ｖｒを設定減速度ｄｄで除して設定される。これは、支援を実行中つまり衝突の直前には、車両が先方物体に接近しすぎてしまい相対速度Ｖｒを十分な精度で検出できない場合があるためである。

　支援を実行中、制御ユニット３０は、制動ユニット２０を制御して本制動を行う（Ｓ１７）。つまり、制動ユニット２０は、設定減速度ｄｄに匹敵する減速度ｄでの制動を発揮するように、主ブレーキを作動させるとともに、必要に応じて補助ブレーキも作動させる。

　支援を実行中、制御ユニット３０は、本制動の継続時間ｔｂが設定制動時間ｔｂｄに達しているか、つまり衝突回避の支援が少なくとも設定制動時間ｔｂｄに亘って実行されているか否かを判定する（Ｓ１８）。

　そして、本制動の継続時間ｔｂが設定制動時間ｔｂｄに達していると判定した場合、制御ユニット３０は、相対速度Ｖｒが実質的に０以下まで低下したか否か（つまり前方物体との間隔が開き、または開き始めたか否か）、または車両の速度が実質的に０まで低下したか否か（つまり車両が停止し、またはほぼ停止したか否か）を判定する（Ｓ１９）。本実施形態では、相対速度Ｖｒの変化は、支援の開始時に検出された相対速度Ｖｒに基づいて、本制動の継続中に検出される減速度ｄを考慮して求められる。

　そして、相対速度Ｖｒが実質的に０以下まで低下し、または速度が実質的に０まで低下したと判定した場合、制御ユニット３０は、制動ユニット２０を制御して本制動を終了し、つまり本制動による衝突回避の支援を解除する（Ｓ２０）。

　一方、Ｓ１８にて本制動の継続時間ｔｂが設定制動時間ｔｂｄに達していると判定しなかった場合、またはＳ１９にて相対速度Ｖｒが実質的に０以下まで低下し、または速度が実質的に０まで低下したと判定しなかった場合、制御ユニット３０は、Ｓ１１に復帰する。そして、制御ユニット３０は、衝突余裕時間を求め、必要に応じて、本制動を継続したり、本制動に代えて警告制動を実行したりする。

　つぎに、図３と図４を参照して、従来の衝突回避支援処理と対比しながら本発明の衝突回避支援処理について説明する。図３と図４は、従来の衝突回避支援処理の一例と本発明の衝突回避支援処理の一例をそれぞれに示す図である。

　図３と図４には、車両の速度Ｖ０、先行車両の速度Ｖ１、要求減速度ｄｒの時間変化が示されており、図４には、さらに制動の継続時間ｔｂが示されている。なお、要求減速度ｄｒとは、所定の制動を達成するのに要求される減速度ｄを意味する。

　従来の衝突回避支援処理では、以下で説明するように、車両と先行車両との相対速度Ｖｒに基づいて、衝突回避の支援が解除される。

　図３に示すように、先行車両に接近中の車両では、時刻ｔ１で衝突余裕時間が警告制動閾値未満になると警告制動が開始され、さらに時刻ｔ２で本制動閾値未満になると本制動による衝突回避の支援が実行される。警告制動中または本制動中は、車両の速度Ｖ０が先行車両の速度Ｖ１を上回っているので、要求減速度ｄｒが警告制動の開始時から次第に増加し、本制動中に最大値に達してそのまま維持されている。なお、要求減速度ｄｒの最大値は、車両が発揮しうる設定減速度ｄｄ以下の値となる。

　ここで、例えば走行路の状況などにより車輪がロックし、時刻ｔ３で車両の速度Ｖ０が先行車両の速度Ｖ１以下として検出される場合を想定する。この場合、実際には車両の速度Ｖ０が先行車両の速度Ｖ１を上回っているにもかかわらず、車両と先行車両との間隔が開き始めて衝突の可能性がなくなったと誤判定され、本制動による衝突回避の支援が解除されてしまう。そして、要求減速度ｄｒが次第に低下して時刻ｔ４で減速が中止される。結果として、運転者に違和感を与えてしまうことがある。

　一方、本発明の衝突回避支援処理では、以下で説明するように、相対速度Ｖｒと設定減速度ｄｄから設定される設定制動時間ｔｂｄに基づいて、衝突回避の支援が解除される。

　図４に示すように、先行車両に接近中の車両では、時刻ｔ１からの警告制動に続いて時刻ｔ２から本制動による衝突回避の支援が実行される。ここで、支援を開始する時刻ｔ２では、車両と先行車両との相対速度Ｖｒ（＝Ｖ０－Ｖ１）が求められ、この相対速度Ｖｒと車両の設定減速度ｄｄに基づいて、設定制動時間ｔｂｄが設定される。警告制動中、所定の期間（＝ｔ２－ｔ１）に亘って制動が継続され、支援の開始とともに時刻ｔ２で本制動による制動が新たに開始されて継続される。

　そして、本発明の処理では、支援を実行中、本制動の継続時間ｔｂが設定制動時間ｔｂｄに達しているか否か、つまり衝突回避の支援が設定制動時間ｔｂｄに亘って継続されているか否かが判定される。

　ここで、時刻ｔ３で車両の速度Ｖ０が先行車両の速度Ｖ１以下として検出される場合を想定する。従来の処理では、この時点で本制動による衝突回避の支援が解除されていた。しかし、本発明の処理では、この時点では、まだ本制動の継続時間ｔｂ（＝ｔ３－ｔ２）が設定制動時間ｔｂｄに達していないと判定される。このため、車両の速度Ｖ０が先行車両の速度Ｖ１以下として検出された後も本制動が継続される。

　本制動が継続されると、時刻ｔ５で本制動の継続時間ｔｂ（＝ｔ５－ｔ２）が設定制動時間ｔｂｄに達する。さらに時刻ｔ６で相対速度Ｖｒが実質的に０以下まで低下すると、支援が解除され、要求減速度ｄｒが次第に低下して減速が中止される。結果として、車両は、先行車両の速度Ｖ１を下回るまで十分な制動を行うことができる。

　以上説明したように、本発明の実施形態に係る衝突回避支援装置によれば、車両の制動能力から定まる設定減速度ｄｄに基づいて、相対速度Ｖｒが０になるまでに要する設定制動時間ｔｂｄに亘って制動が継続される。ここで、設定制動時間ｔｂｄは、車両が発揮しうる設定減速度ｄｄでの制動により車両と先方物体との相対速度Ｖｒが実質的に０になるまでに要する時間、つまり前方物体との衝突を回避するまでに要する最短時間として設定される。特に、設定制動時間ｄｄは、車両が発揮しうる最大の減速度ｄｄに基づいて相対速度Ｖｒが０になるまでに要する最短制動時間ｔｂｄとして設定されることが好ましい。これにより、少なくとも設定制動時間ｔｂｄに亘って制動が継続されるので、十分な制動を行うことができる。

　また、設定制動時間ｔｂｄに亘って制動が継続され、かつ相対速度Ｖｒが実質的に０となりまたは車両の速度Ｖ０が実質的に０となる場合、制動を停止するように制動ユニット２０を制御してもよい。これにより、相対速度Ｖｒが実質的に０となりまたは速度Ｖ０が実質的に０となるまで、少なくとも設定制動時間ｔｂｄに亘って制動が継続されるので、過不足のない制動を行うことができる。

　また、制御ユニット３０は、制動を開始する際に検出される相対速度Ｖｒに基づいて設定制動時間ｔｂｄを設定してもよい。これにより、制動を実行中に検出される相対速度Ｖｒに基づいて設定する場合と比べて、相対速度Ｖｒを精度良く検出し、設定制動時間ｔｂｄを適切に設定できる。

　なお、前述した実施形態は、本発明に係る衝突回避支援装置の最良な実施形態を説明したものであり、本発明に係る衝突回避支援装置は、本実施形態に記載したものに限定されるものではない。本発明に係る衝突回避支援装置は、各請求項に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲で本実施形態に係る衝突回避支援装置を変形し、または他のものに適用したものであってもよい。

　また、本発明は、前述した方法に従って、設定制動時間ｔｂｄに亘って制動による衝突回避の支援を継続するためのプログラム、または当該プログラムを記憶しているコンピュータ読取可能な記録媒体にも同様に適用することができる。

　例えば、上記説明では、衝突回避の支援を開始する際に検出される相対速度Ｖｒに基づいて設定制動時間ｔｂｄを設定し、支援を実行中に設定制動時間ｔｂｄを一定の値として処理する場合について説明した。しかし、支援の実行中に相対速度Ｖｒを所望の精度で検出できる場合、支援の実行中に検出される相対速度Ｖｒに基づいて設定制動時間ｔｂｄを更新してもよい。これにより、さらに過不足のない適切な制動が可能となる。

　１１…物体検出センサ、１２…速度センサ、１３…加速度センサ、２０…制動ユニット、３０…制御ユニット、Ｖｒ…相対速度、ｄｄ…設定減速度、ｔｂｄ…設定制動時間。

Claims

　車両と前方物体との相対速度を検出する検出部と、
　前記前方物体との衝突を回避するように前記車両を制動する制動部と、
　前記車両の制動能力から定まる減速度に基づいて前記相対速度が０になるまでに要する制動時間を設定し、前記制動時間に亘って前記車両の制動を継続するように前記制動部を制御する制御部と、
　を備える衝突回避支援装置。
　前記制御部は、前記車両が発揮しうる最大の減速度に基づいて前記相対速度が０になるまでに要する最短の制動時間を設定する、請求項１に記載の衝突支援装置。
　前記制御部は、前記制動時間に亘って前記制動が継続され、かつ前記相対速度が０となりまたは前記車両の速度が０となる場合、前記制動を停止するように前記制動部を制御する、請求項１または２に記載の衝突回避支援装置。
　前記制御部は、前記制動を開始する際に検出される前記相対速度に基づいて前記制動時間を設定する、請求項１～３のいずれか一項に記載の衝突回避支援装置。