JP2009173121A - 車両用衝突安全制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】衝突安全制御をより適切に行なうことが可能な車両用衝突安全制御装置を提供すること。
【解決手段】車両前方の障害物を検出するための障害物検出手段（１０）と、該障害物検出手段の出力に基づき車両前方の障害物との衝突を予測する衝突予測手段（４０）と、を備え、該衝突予測手段の予測結果に基づき種々の衝突安全制御を行なう車両用衝突安全制御装置（１）であって、車両のヨー運動を検出するためのヨー運動検出手段（２０）を備え、前記衝突予測手段は、第１の予測モード、及び該第１の予測モードに比して車両前方の障害物との衝突可能性を高く予測し易い第２の予測モードで車両前方の障害物との衝突を予測する手段であり、前記第１の予測モードで車両前方の障害物との衝突可能性があると判断している状態において、前記ヨー運動検出手段により所定程度以上のヨー運動が検出されたときに、前記第２の予測モードに移行することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーダー装置等の出力に基づいて車両前方の障害物との衝突を予測し、予測結果に基づいて種々の制御を行なう車両用衝突安全制御装置に関する。

従来、車両前方の障害物をレーダー装置等によって検出し、障害物との衝突可能性に基づいて種々の制御を行なう制御システムが、ＰＣＳ（Pre-crush Safety System）等の名称で知られ、実用化されている。

その一例として、電波レーダセンサなどの障害物検出手段により検出された車両前方の障害物に自車両が衝突するか否かを判断し、自車両が衝突すると判断した場合に衝撃を軽減させる機構（警報ランプ、警報音発生装置、シートベルト装置、ブレーキ制御装置など）を作動させる車両衝突軽減装置についての発明が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００７−１３７１１６号公報

上記の如き制御システムにおいては、レーダー等の検出結果に基づいて障害物との衝突を適切に予測することが必要となる。障害物との衝突は、一般に、車両と障害物との距離、相対速度、横方向変位（自車両中心軸の延長線からの乖離）等に基づいて判断されるが、自車両が障害物を操舵によって回避した直後においては、レーダー等により検出される障害物の横方向変位が不安定となる場合がある。従って、このような場面において障害物との衝突を適切に予測できない場合が生じる。上記特許文献１に記載の装置においても、こうした問題点についての考慮はなされていない。従って、障害物との衝突を回避、或いは衝突の衝撃を軽減するための衝突安全制御を適切に行なうことができない場合が生じうる。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、衝突安全制御をより適切に行なうことが可能な車両用衝突安全制御装置を提供することを、主たる目的とする。

上記目的を達成するための本発明の一態様は、
車両前方の障害物を検出するための障害物検出手段と、
該障害物検出手段の出力に基づき車両前方の障害物との衝突を予測する衝突予測手段と、を備え、該衝突予測手段の予測結果に基づき種々の衝突安全制御を行なう車両用衝突安全制御装置であって、
車両のヨー運動を検出するためのヨー運動検出手段を備え、
前記衝突予測手段は、
第１の予測モード、及び該第１の予測モードに比して車両前方の障害物との衝突可能性を高く予測し易い第２の予測モードで車両前方の障害物との衝突を予測する手段であり、
前記第１の予測モードで車両前方の障害物との衝突可能性があると判断している状態において、前記ヨー運動検出手段により所定程度以上のヨー運動が検出されたときに、前記第２の予測モードに移行する、
ことを特徴とする、車両用衝突安全制御装置である。

この本発明の一態様によれば、第１の予測モードで車両前方の障害物との衝突可能性があると判断されている状態で、運転者がステアリングホイール操作による回避行動をした場合には、第２の予測モードに移行することとなる。従って、このような場面において迅速に衝突安全制御を行なうことができる。これにより、衝突安全制御をより適切に行なうことができる。

本発明の一態様において、
前記第２の予測モードは、好ましくは、前記第１の予測モードに比して前記障害物検出手段の出力における横方向変位に関する予測条件を緩和した予測モードである。

こうすれば、操舵による回避を行なった後に出現する横方向変位が不安定な障害物をより高感度に認識して衝突安全制御を行なうことができる。

また、本発明の一態様において、
車両状態を検出する車両状態検出手段を備え、
前記判断手段は、前記第２の予測モードで判断を行なっている最中に前記車両状態検出手段の検出結果に基づき車両が所定の安定状態にあるか否かを判断し、車両が所定の安定状態にあると判断したときに、前記第１の予測モードに移行するものとしてもよい。

また、本発明の一態様において、
前記第２の予測モードは、前記第１の予測モードに比して車両前方の障害物との衝突を予測するまでの観察時間が短い予測モードであるものとしてもよい。

本発明によれば、衝突安全制御をより適切に行なうことが可能な車両用衝突安全制御装置を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。

以下、本発明の一実施例に係る車両用衝突安全制御装置１について説明する。図１は、車両用衝突安全制御装置１の全体構成の一例を示す図である。車両用衝突安全制御装置１は、主要な構成として、障害物検出用装置１０と、ヨー運動検出用センサー２０と、車両状態検出用センサー３０と、衝突予測ＥＣＵ（Electronic Control Unit）４０と、を備える。また、衝突予測ＥＣＵ４０による制御対象として、情報提供装置５０と、ブレーキ装置６０と、ステアリング装置７０と、シートベルト自動巻き取り機構８０と、を図示する。

障害物検出用装置１０は、例えば、ミリ波レーダー装置であり、フロントグリル部等に配設される。障害物検出用装置１０は、例えばＦＭ−ＣＷ方式によって車両前方に存在する障害物との距離、相対速度、及び横方向変位（又は方位）を算出し、これらを衝突予測ＥＣＵ４０に出力する。

「横方向変位」とは、車両の中心軸の延長線からの乖離をいい、距離と方位に基づいて障害物検出用装置１０の内部回路等により算出される（図２参照）。なお、ミリ波レーダーに代えて、レーザーレーダーやソナー、ステレオカメラ装置、移動ステレオカメラ装置等の物体検出用装置を備えてもよい。

ステレオカメラ装置を用いる場合、障害物の距離や横方向位置は、撮像画像上の位置を現実の道路平面上の位置に写像することにより求められる。また、相対速度については、距離の微分を求めるものとすればよい。

ヨー運動検出用センサー２０は、例えば、ステアリング操舵角センサーと車速センサーの組み合わせである。また、これに限らず、ヨーレートセンサーを用いてもよい。また、車両状態検出用センサー３０は、ヨー運動検出用センサー２０を含んでよく、その他、アクセル開度センサーやブレーキ踏量センサー（一般的にはマスター圧センサー）、Gセンサー、シフト位置センサー等を含む。これらのセンサー出力値は、衝突予測ＥＣＵ４０に入力される。

衝突予測ＥＣＵ４０は、例えば、ＣＰＵを中心としてＲＯＭやＲＡＭ等がバスを介して相互に接続されたコンピューターユニットであり、その他、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）やＤＶＤ（Digital Versatile Disk）ドライブ、ＣＤ−ＲＯＭドライブ、フラッシュメモリ等の記憶装置やＩ／Ｏポート、タイマー、カウンター等を備える。ＲＯＭには、ＣＰＵが実行するプログラムやデータが格納されている。衝突予測ＥＣＵ４０は、障害物検出用装置１０の検出結果に基づき、車両前方の障害物との衝突を予測する。そして、予測結果に応じて図３に示す如き段階的な衝突安全制御を行なう。以下、制御対象となる各機器について概説する。

情報提供装置５０は、音声や画像表示によって運転者に情報提供するためのスピーカーやブザー、液晶ディスプレイ装置、ＨＵＤ（Head Up Display）等である。

ブレーキ装置６０は、例えば電子制御式ブレーキ装置であり、ブレーキ装置６０全体を制御するブレーキＥＣＵ６２、ブレーキペダルになされたブレーキ操作が伝達されるマスターシリンダー、ブレーキ液を蓄えるリザーバータンク、ストロークシミュレーター、各車輪に出力される制動力を調節するブレーキアクチュエーター等を備える。ブレーキアクチュエーターは、ポンプ及びこれを駆動するモータと、ポンプから圧送される油圧によって内部の油圧が高圧に維持されるアキュームレーターと、マスターシリンダーからの油圧を遮断可能な切替バルブと、各車輪に対して設けられ、開閉動作によって、各車輪に出力される制動力を調節する各車輪用制御バルブ６４Ａ〜６４Ｄとを備える。

ブレーキ装置６０において、運転者によりブレーキペダルが踏み込まれると、マスターシリンダー内部の液圧室に発生するマスターシリンダー圧が通信によりブレーキＥＣＵ６２に入力される。ブレーキＥＣＵ６２は、マスターシリンダー圧に応じた制動力（ブースト率を任意に変更することができる）を出力するように、各車輪用制御バルブ６４Ａ〜６４Ｄを制御する。また、ブレーキ装置６０は、各車輪用制御バルブ６４Ａ〜６４Ｄを任意に開閉することにより、運転者のブレーキペダル操作とは無関係に制動力を出力することも可能である。

ステアリング装置７０は、例えば電動パワーステアリング装置であり、ステアリングギアボックス内に伝達比可変機構７２を備え、ステアリングホイールの操作量に対する車輪の操舵角（切れ角）の変化量の比率（操舵比）を変更する機能を有する。伝達比可変機構７２の具体的態様については詳細な説明を省略するが、例えば波動歯車機構を差動機構とするものを用いることができる。

シートベルト自動巻き取り機構８０は、シートベルトコントロールコンピューター８２と、シートベルトを巻き取る機能を有するリトラクター装置８４Ａ、８４Ｂと、を備える。リトラクター装置８４Ａ、８４Ｂは、例えば運転席及び助手席にそれぞれ配設される。リトラクター装置８４Ａ、８４Ｂは、シートベルトを巻き取り保持することによりシートベルトが乗員拘束力（乗員をシートから離れないようにする力）を発揮するための電動モータや減速機、フォースリミッター等を備えている。電動モータは、シートベルトコンピューター８２により駆動制御される。フォースリミッターは、シートベルトが所定の張力以上の力で引かれた場合に、内部構造に滑りを生じることによりシートベルトを送り出し、所定の張力以上の力がシートベルトにかからないようにしている。これにより、例えば電動モータがロックした場合等、衝突時にシートベルトが過度の乗員拘束力を発揮することを防止している。

衝突予測ＥＣＵ４０は、これらの機器に対して、図３に示す如き段階的な衝突安全制御を行なう。すなわち、衝突の可能性はあるが比較的低い場合には、（１）情報提供装置５０に指示して音声や表示による警報動作を行なう。以下、衝突可能性が高くなるのに応じて、（２）ブレーキＥＣＵ６２に指示して制動力のブースト率を高める。従って、運転者のブレーキ操作量に対して大きい制動力を出力するようにする。（３）伝達比可変機構７２に指示して（ステアリングコントロールコンピューターを介してもよい）操舵比を大きくする。従って、運転者のステアリングホイール操作量に対して車両の操舵角の変更を大きくし、操舵による回避をし易くする。（４）シートベルトコントロールコンピューター８２に指示してリトラクター装置８４Ａ、８４Ｂによりシートベルトを自動的に巻き上げ、適切な力で乗員をシートに拘束する。（５）ブレーキＥＣＵ６２に指示して自動的に制動力を出力する。すなわち、運転者のブレーキ操作とは無関係に（或いはブレーキ操作に基づく制動力に加えて）制動力を出力して車速を低下させる。

これらの制御の基準となる衝突予測に関して、衝突予測ＥＣＵ４０は、第１の予測モード、及び第１の予測モードに比して車両前方の障害物との衝突可能性を高く判断し易い第２の予測モードで車両前方の障害物との衝突を予測する。

第１の予測モードは、例えば、車両と障害物との距離、相対速度、横方向変位、自車線確率等に対して所定の閾値を適用することにより行なう。また、瞬時に判断するのではなく、ある程度の観察時間を設定して予測を行なう。例えば、上記の距離等が閾値により規定される条件を満たす状態の経過時間が長くなるのに応じて衝突可能性が高いと判定したり、観察時間内における距離等の分布が閾値により規定される条件を満たすか否かにより衝突可能性を判定したりする。また、各パラメータに対する閾値は１つではなく、複数の閾値を設定しておき、いずれの閾値をクリアしたかに応じて衝突可能性を柔軟に判断してよい。なお、自車線確率とは、例えば自車両と障害物との位置関係が図４に示す如きマップのどの位置に該当するかによって決定される指標値、或いは自車両と障害物との位置関係の分布に図４に示す如きマップ上の確率を乗じて平均を求めた指標値、等と定義することができる。

また、第２の予測モードは、第１の予測モードに比して、横方向変位に関する予測条件を緩和している。具体的には、第１の予測モードにおいて、横方向変位が車両中心軸を中心に左右１［ｍ］以内であることを衝突可能性があるための予測条件とするとすれば、第２の予測モードにおいては、横方向変位が車両中心軸を中心に左右３［ｍ］以内であることを衝突可能性があるための予測条件とする。更に、第２の予測モードは、第１の予測モードに比して、観察時間を短く設定している。従って、あるレベルの衝突可能性を予測するまでの時間が第１の予測モードに比して短くなり、前述した（１）〜（５）の制御がより迅速に行なわれることとなる。

図５は、第１の予測モードと第２の予測モードを切替えるために、衝突予測ＥＣＵ４０により実行される特徴的な処理の流れを示すフローチャートである。本フローは、例えば障害物検出用装置１０が何らかの出力をしている間、所定周期をもって繰り返し実行される。

まず、第１の予測モードで車両前方の障害物との衝突可能性があるか否かを判断する（Ｓ１００）。「衝突可能性がある」とは、具体的には「衝突可能性が所定値以上である」という意味であってもよい。

第１の予測モードで車両前方の障害物との衝突可能性があると判断された場合は、続いて、ヨー運動検出用センサー２０の出力を参照し、車両が所定程度以上のヨー運動を行なったか否かを判定する（Ｓ１０２）。「所定程度以上のヨー運動を行なった」とは、例えば車両が道路平面に対してなす角度が所定角度以上変化したことと定義する。なお、車両が道路平面に対してなす角度の変化は、操舵角と走行距離（車速の積分）の関数として求めても良いし、ヨーレートセンサーの出力を積分してもよい。車両が所定程度以上のヨー運動を行なった場合には、第２の予測モードに移行する（Ｓ１０４）。

第２の予測モードに移行すると、車両状態検出用センサー３０の出力値の観察を開始し、車両が所定の安定状態にあるか否かを判断する（Ｓ１０６）。当該判断は、車両状態検出用センサー３０の出力値に対して閾値やマップ等を適用し、車両挙動や運転操作が安定状態となったか否かを判断するものである。車両が所定の安定状態にあると判断した場合は、第１の予測モードに移行する（Ｓ１０８）。

係る制御によって、第１の予測モードで車両前方の障害物との衝突可能性があると判断され、前述した衝突安全制御が行なわれている状態で、運転者がステアリングホイール操作による回避行動をした場合に、第２の予測モードに移行することとなる。図６は、係る場面において第２の予測モードに移行する様子を示す図である。

こうした回避行動後に新たに出現する障害物は、必ずしも車両の正面に位置するとは限らないが、運転者が継続して注意していた障害物ではないため迅速に衝突安全制御を行なう必要がある性質のものである。従って、本実施例の車両用衝突安全制御装置１では、係る回避行動の後には、第１の予測モードに比して車両前方の障害物との衝突可能性を高く判断し易い第２の予測モードに移行し、迅速に衝突安全制御を行なうことを可能としている。特に、第２の予測モードでは横方向変位に関する予測条件を緩和しているため、回避行動後の障害物を高感度に認識することができる。

本実施例の車両用衝突安全制御装置１によれば、衝突安全制御をより適切に行なうことができる。

以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、第２の予測モードにおいて、第１の予測モードに比して観察時間を短く設定しないものとしてもよい。

また、衝突安全制御の具体的態様についても実施例のものに限らず、衝突を回避又は衝突の際の衝撃を軽減するための如何なる制御を行なってもよい。

本発明は、自動車製造業や自動車部品製造業等に利用可能である。

車両用衝突安全制御装置１の全体構成の一例を示す図である。 横方向変位を説明するための説明図である。 衝突予測ＥＣＵ４０が段階的な衝突安全制御を行なうことを説明するための説明図である。 自車線確率を導出するためのマップの一例である。 第１の予測モードと第２の予測モードを切替えるために、衝突予測ＥＣＵ４０により実行される特徴的な処理の流れを示すフローチャートである。 第１の予測モードで車両前方の障害物との衝突可能性があると判断され、運転者がステアリングホイール操作による回避行動をした場合に、第２の予測モードに移行する様子を示す図である。

符号の説明

１ 車両用衝突安全制御装置
１０ 障害物検出用装置
２０ ヨー運動検出用センサー
３０ 車両状態検出用センサー
４０ 衝突予測ＥＣＵ
５０ 情報提供装置
６０ ブレーキ装置
６２ ブレーキＥＣＵ
６４Ａ〜６４Ｄ 各車輪用制御バルブ
７０ ステアリング装置
７２ 伝達比可変機構
８０ シートベルト自動巻き取り機構
８２ シートベルトコントロールコンピューター
８４Ａ、８４Ｂ リトラクター装置

Claims (4)

1. 車両前方の障害物を検出するための障害物検出手段と、
   該障害物検出手段の出力に基づき車両前方の障害物との衝突を予測する衝突予測手段と、を備え、該衝突予測手段の予測結果に基づき種々の衝突安全制御を行なう車両用衝突安全制御装置であって、
   車両のヨー運動を検出するためのヨー運動検出手段を備え、
   前記衝突予測手段は、
   第１の予測モード、及び該第１の予測モードに比して車両前方の障害物との衝突可能性を高く予測し易い第２の予測モードで車両前方の障害物との衝突を予測する手段であり、
   前記第１の予測モードで車両前方の障害物との衝突可能性があると判断している状態において、前記ヨー運動検出手段により所定程度以上のヨー運動が検出されたときに、前記第２の予測モードに移行する、
   ことを特徴とする、車両用衝突安全制御装置。
2. 前記第２の予測モードは、前記第１の予測モードに比して前記障害物検出手段の出力における横方向変位に関する予測条件を緩和した予測モードである、
   請求項１に記載の車両用衝突安全制御装置。
3. 車両状態を検出する車両状態検出手段を備え、
   前記判断手段は、前記第２の予測モードで判断を行なっている最中に前記車両状態検出手段の検出結果に基づき車両が所定の安定状態にあるか否かを判断し、車両が所定の安定状態にあると判断したときに、前記第１の予測モードに移行する、
   ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の車両用衝突安全制御装置。
4. 前記第２の予測モードは、前記第１の予測モードに比して車両前方の障害物との衝突を予測するまでの観察時間が短い予測モードである、
   請求項１に記載の車両用衝突安全制御装置。
   請求項１ないし３のいずれか１項に記載の車両用衝突安全制御装置。

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