JP4163205B2 - 車両衝突軽減装置 - Google Patents

Description

この発明は、走行車両の前方の障害物を検出し、衝突の可能性が高い場合には、例えばシートベルトを巻き取るなどして乗員への衝撃を緩和する車両衝突軽減装置に関するものである。

従来、自車両が自車両前方物体と衝突による被害を軽減する目的で自車両前方の障害物を検出し、ドライバへの警報、或いは減速制御などを行う方法として数々提案されている。レーザレーダ、或いは電波式のレーダなどによって、自車両前方の物体を検知するとともに、前方物体との位置関係から、操舵回避可能か制動回避可能かを判断し、接触可能性を算出するようにした方法が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。そして、算出された接触可能性に基づいて警報、或いは速度制御を行うことで、自車両が自車両前方の物体と接触する可能性を精度よく判定し、これを防止するようにしている。

また、自車両前方に今後とりえると予測される判断領域を要注意領域と想定し、その領域内に障害物が検知された場合には、自車両との距離、相対速度に基づき、衝突判断を行っていた（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−３８２４５号公報 国土交通省、先進安全自動車推進検討会「ＡＳＶにおける前方障害物衝突軽減制動装置の実用化指針」平成１４年１２月

上述したような従来の前方障害物衝突軽減制動装置では、障害物を検知し、その障害物との相対速度、相対距離に基づいて、制動回避限界距離、操舵回避限界距離を求め、それらの両距離の小さいほうを選択し、衝突回避限界距離として、警報、自動制動などの回避動作を行っていた。

また、上述したような従来の車両用障害物検出装置では、車両の運動状況によって、とり得ると予測される領域すべてを要注意領域とし、その領域内に障害物を検知した場合は、その障害物との相対速度、相対距離に基づいて、衝突判断を行っていた。

従来装置では、もし操舵による回避が困難な状況な場合、つまり、前方に障害物があり、さらにガードレール等に囲まれた道幅の狭い状況や、道路が完全にふさがれてしまっている状況があった場合等、操舵による回避不能時、かつ操舵回避限界距離＜制動回避限界距離の時は、操舵回避限界距離から算出された衝突判断ラインの使用で衝突判断をしたのでは、制動による回避が困難であり、さらには、もし操舵回避を行った場合は２次災害が発生する可能性があるという問題点があった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、事前に操舵回避が危険であること判断することで、操舵回避条件を外して、制動のみによって衝突を判断することで、衝突の衝撃を軽減できるように判断の精度を高くすることができる車両衝突軽減装置を得るものである。

この発明に係る車両衝突軽減装置は、自車両の前方に存在する障害物を検出し、前記障害物の相対距離及び相対速度を検出する障害物検出手段と、前記障害物検出手段により検出された障害物に前記自車両が衝突するか否かを判断する衝突判断手段と、前記衝突判断手段により衝突すると判断された場合には、前記障害物に衝突した時の衝撃を軽減する障害物対応装置とを備える車両衝突軽減装置であって、前記衝突判断手段は、自車両の前方の領域に第１の障害物が前記障害物検出手段により検出された場合で、かつ衝突を回避するための操舵動作により以後取りえると予測される領域に第２の障害物が前記障害物検出手段により検出された場合には、前記障害物検出手段により演算された第１の障害物の相対速度をＶｒ、各車種ごとの最短制動距離から求められる平均減速度である自車両の最大減速度をＡとすると、Ｖｒ ^２ ／（２×Ａ）から、第１の障害物の制動回避限界距離を求め、前記障害物検出手段により演算された第１の障害物の相対距離と前記制動回避限界距離を比較し、第１の障害物の相対距離＜制動回避限界距離になったときには、自車両が前方の第１の障害物に衝突すると判断して、この衝突情報を前記障害物対応装置へ伝えるものである。

この発明に係る車両衝突軽減装置は、事前に操舵回避が危険であること判断することで、操舵回避条件を外して、制動のみによって衝突を判断することで、衝突の衝撃を軽減できるように判断の精度を高くすることができるという効果を奏する。

実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る車両衝突軽減装置について図１から図３までを参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係る車両衝突軽減装置の構成を示すブロック図である。なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

図１において、車両に搭載される車両衝突軽減装置は、車両前方の障害物の相対距離及び相対速度を検出する電波レーダセンサなどの障害物検出手段１０１と、障害物検出手段１０１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する衝突判断手段１０２と、障害物に衝突する時の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）である障害物対応装置１０３とが設けられている。

障害物検出手段１０１は、レーザ光の反射によって障害物を検出するレーダ装置、電波の反射によって障害物を検出するレーダ装置や、撮像素子によって障害物を検出する撮像装置などが該当する。レーザ光の反射によって障害物を検出するレーダ装置は、障害物となり得る車両を精度よく検出できる。また、電波の反射によって障害物を検出するレーダ装置は、雨や霧等の悪天候の場合でも精度よく検出できる。さらに、撮像素子によって障害物を検出する撮像装置は、障害物の幅を精度よく検出できる。

衝突判断手段１０２は、ＣＰＵ上で動作するソフトウェアにより実現される。

障害物対応装置１０３は、ベルト装着時のベルト張力を調整可能な電動式のシートベルト装置などを含み、衝突判断手段１０２により判断された衝突可能性が高い程、ベルト張力が大きくなるように調整するベルト調整手段を上記シートベルト装置が備えることで、衝突時の衝撃を軽減できる。

つぎに、この実施の形態１に係る車両衝突軽減装置の動作について図面を参照しながら説明する。図２は、この発明の実施の形態１に係る車両衝突軽減装置の動作を説明するための図である。また、図３は、この発明の実施の形態１に係る車両衝突軽減装置の衝突判断ラインを示すグラフである。

図２において、２車線の道路の両側にガードレール２０３が設けられ、走行車線である自車線内には自車両１００と走行車両等の障害物２０１が存在し、追い越し車線である自車線外には走行車両等の障害物２０２が存在するような状況を想定したものである。また、衝突判断時の車線判定領域１５１と、操舵回避時の予測車線判定領域１５２が図示されている。

図３において、縦軸は自車両と障害物の相対距離、横軸は自車両と障害物の相対速度である。直線（実線）は操舵回避限界距離（Ｌａ）、曲線（太い破線）は本発明の衝突判断ライン（制動回避限界距離：Ｌｂ）、細い破線は従来の衝突判断ラインをそれぞれ示す。

従来装置は、障害物検出手段により検出できる障害物に関して、相対速度と相対距離を検出し、最も衝突危険性のある障害物について、つまり、図３のような、操舵回避限界距離Ｌａと、制動回避限界距離Ｌｂを演算し、その相対距離が両限界距離よりも小さい値以下になった障害物において警報、自動制動などを行っていた。

ここで、「操舵回避限界距離」とは、操舵により前方障害物との衝突回避に必要な物理的回避限界として求められる前後方向距離である。また、「制動回避限界距離」とは、制動により前方障害物との衝突回避に必要な物理的回避限界として求められる前後方向距離である。

図３に示すように、操舵による操舵回避限界距離は、直線Ｌａで、制動による制動回避限界距離は、曲線Ｌｂでそれぞれ表すことができる。さらに、この直線Ｌａと曲線Ｌｂよりも小さい値をとり、その曲線Ｌｉが、衝突回避限界距離と定められ、衝突判断ラインとしていた。

上記の直線Ｌａ、曲線Ｌｂ、及び曲線Ｌｉは、以下に示す式［１］、［２］、及び［３］により求められる。

Ｌａ＝Ｔ_ＴＴＣ×Ｖｒ ・・・［１］
Ｔ_ＴＴＣ：衝突予測時間（ｓｅｃ）
Ｖｒ：相対速度（ｍ／ｓ）

Ｌｂ＝Ｖｒ^２／（２×Ａ） ・・・［２］
Ａ：自車両の最大減速度（ｍ／ｓ^２）

Ｌｉ＝ｍｉｎ（Ｌｂ、Ｌａ） ・・・［３］

式［１］の「衝突予測時間」とは、自車両と前方障害物の相対速度に変化が無いと仮定した場合、自車両と前方障害物が衝突するまでに要する時間をいい、式［２］の「自車両の最大減速度」とは、各車種ごとの最短制動距離から求められる平均減速度をいう。

図２のような、実質、操舵回避不能な状況、すなわち、障害物２０１を回避できるが、回避方向にある障害物２０２の回避ができない状況では、自車両が、操舵回避限界距離Ｌａ、つまり、式［１］によって判断された距離で警報や自動制動しても、障害物２０１の衝突を避けることができたとしても、障害物２０２を避けられない。そこで、本実施の形態１では、障害物２０２を事前に考慮して衝突を判断し、式［１］の判定条件を除外した、式［３］のＬｉ、つまり、式［２］の制動回避限界距離Ｌｂのみで判断するため、衝突回避の精度が上がる。

すなわち、障害物検出手段１０１は、車線判定領域１５１で障害物２０１を検出するとともに、予測車線判定領域１５２で障害物２０２を検出する。また、障害物検出手段１０１は、障害物２０１の相対距離と相対速度を求めるとともに、障害物２０２の相対距離と相対速度を求める。

衝突判断手段１０２は、車線判定領域１５１に障害物２０１が障害物検出手段１０１により検出された場合で、かつ予測車線判定領域１５２に障害物２０２が障害物検出手段１０１により検出された場合には、制動のみで衝突を回避できる制動回避限界距離Ｌｂで衝突の可否を判断する。衝突判断手段１０２は、障害物検出手段１０１により演算された障害物２０１の相対速度から、自車両の前方の障害物２０１の制動回避限界距離Ｌｂを求める。衝突判断手段１０２は、障害物検出手段１０１により求められた障害物２０１の相対距離と、演算して求めた制動回避限界距離Ｌｂを比較して衝突の可否を判断する。つまり、衝突判断手段１０２は、障害物２０１の相対距離＜制動回避限界距離Ｌｂになった場合には、自車両が前方の障害物２０１に衝突すると判断して、この衝突情報を障害物対応装置１０３へ伝える。また、障害物２０１の相対距離が制動回避限界距離Ｌｂに近づく直前では、自車両が前方の障害物２０１の制動回避限界距離Ｌｂに近づいていることを衝突直前情報として障害物対応装置１０３へ伝える。

障害物対応装置１０３は、衝突判断手段１０２から衝突直前情報が伝えられると、警報ランプや、警報音発生装置により、乗員に警告するとともに、ブレーキ制御装置を働かせて制動を試みる。障害物対応装置１０３は、続いて、衝突判断手段１０２から衝突情報が伝えられると、シートベルト装置を働かせて、つまり、ベルトの張力を大きくして障害物２０１との衝突の衝撃を緩和する。

この実施の形態１に係る車両衝突軽減装置は、車両の前方に存在する障害物を検出し、その障害物の相対距離及び相対速度を検出する障害物検出手段１０１と、この障害物検出手段１０１により検出された障害物に自車両が衝突する可能性を判断する衝突判断手段１０２と、この衝突判断手段１０２より判断された衝突直前情報や、衝突情報により障害物を回避するよう警告、さらに障害物も衝突する時の衝撃を軽減する障害物対応装置１０３とを設け、上記の衝突判断手段１０２は、運転者が今後、操舵回避動作により以後取りえると予測される領域に更なる障害物が検知された場合、制動のみで衝突回避できる限界距離で衝突可否を判断するものである。

本実施の形態１によれば、もし操舵による回避が困難な状況な場合、つまり、前方に障害物２０１があり、さらにガードレール２０３等に囲まれた道幅の狭い状況や、道路が完全にふさがれてしまっている状況があった場合等、操舵による回避不能時などは、制動による限界距離でのみ警報や、自動ブレーキを行うので、衝突回避可能である。

また、衝突判断手段１０２により判断された衝突可能性が高い程、シートベルト装置のベルト張力が大きくなるように自動調整し、障害物への回避を運転者へ警告し、障害物衝突時の衝撃を軽減させることができる。

本実施の形態１では、実質、操舵回避不可能な状況においては、制動により回避できる限界の制動回避限界距離Ｌｂで衝突判断を行うので、衝突判断の精度があがる。

実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る車両衝突軽減装置について図４を参照しながら説明する。図４は、この発明の実施の形態２に係る車両衝突軽減装置の構成を示すブロック図である。

図４において、車両に搭載される車両衝突軽減装置は、車両前方の障害物の相対距離及び相対速度を検出する電波レーダセンサ、レーザレーダなどの障害物検出手段１０１と、障害物検出手段１０１より検出された車両前方の障害物に衝突するか否かを判断する衝突判断手段１０２と、障害物衝突時の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）である障害物対応装置１０３と、雨滴センサや、ワイパースイッチ、ヘッドランプのライトスイッチ等の各種スイッチなどの路面検出手段１０４と、車速検出手段１０５とが設けられている。

つぎに、この実施の形態２に係る車両衝突軽減装置の動作について図面を参照しながら説明する。

この実施の形態２では、上記の実施の形態１の内容に加え、衝突判断精度を高めるために、路面の状況、自車両の車速の状況を判断に加える。

路面検出手段１０４は、路面環境状態を検出し、衝突判断手段１０２は、路面検出手段１０４により検出された路面環境状態に基づき制動回避限界距離Ｌｂを長くする。路面環境状態は、例えば、雨が降っている状況においては、制動時、制動距離が伸びることから、衝突判断手段１０２は、制動回避限界距離Ｌｂを長くするよう補正する。

路面状況を検出する路面検出手段１０４としては、例えば、雨などを直接、雨滴センサなどによって検出してもよいが、ワイパースイッチなどを使用してもよい。ワイパースイッチがＯＮされると、衝突判断手段１０２は、制動回避限界距離Ｌｂを長くするよう補正する。

なお、雨天時ばかりでなく、夜間時などでも同様に、制動回避限界距離Ｌｂを長くするよう補正してもよい。例えば、路面検出手段１０４として、ヘッドランプのライトスイッチの場合には、衝突判断手段１０２は、ライトスイッチがＯＮされると、制動回避限界距離Ｌｂを長くするよう補正する。

また、この実施の形態２では、自車両１００の車速を検出することによって、車両が制動により回避できる限界の制動回避限界距離Ｌｂが車速により決定できる。つまり、車速が上がれば、上がるほど、制動により回避できる距離は長くなる。これにより、車速が上がれば、上がるほど、衝突判断手段１０２が制動回避限界距離Ｌｂを長くすれば、誤警報、誤作動が防止でき、衝突判断の精度が高くなる。

この実施の形態２は、路面環境状態を検出する路面検出手段１０４を設け、路面状況が悪化することによって、その衝突判断手段１０２の衝突回避できる限界距離を長くすることで、より衝突回避の精度を高めることができる。路面環境（視界不良、制動距離の変化など）に対応することで、路面状況に応じ、例えば、降雨時には従来の衝突予測時点よりも早く動作するように衝突判断ラインを変更し、スリップによる制動距離の延長に対応することで事故を防ぐようにできる。

また、この実施の形態２は、車速を検出する車速検出手段１０５を設け、衝突判断手段１０２において、車速が上がることによって、運動性能上、制動で回避できる距離が長くなるので、制動回避限界距離Ｌｂを長くすれば、誤警報、誤作動を抑制できる。

この発明の実施の形態１に係る車両衝突軽減装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１に係る車両衝突軽減装置の動作を説明するための図である。 この発明の実施の形態１に係る車両衝突軽減装置の衝突判断ラインを示すグラフである。 この発明の実施の形態２に係る車両衝突軽減装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１００ 自車両、１０１ 障害物検出手段、１０２ 衝突判断手段、１０３ 障害物対応装置、１０４ 路面検出手段、１０５ 車速検出手段、１５１ 車線判定領域、１５２ 予測車線判定領域、２０１ 障害物、２０２ 障害物、２０３ ガードレール。

Claims (7)

1. 自車両の前方に存在する障害物を検出し、前記障害物の相対距離及び相対速度を検出する障害物検出手段と、
   前記障害物検出手段により検出された障害物に前記自車両が衝突するか否かを判断する衝突判断手段と、
   前記衝突判断手段により衝突すると判断された場合には、前記障害物に衝突した時の衝撃を軽減する障害物対応装置とを備える車両衝突軽減装置であって、
   前記衝突判断手段は、自車両の前方の領域に第１の障害物が前記障害物検出手段により検出された場合で、かつ衝突を回避するための操舵動作により以後取りえると予測される領域に第２の障害物が前記障害物検出手段により検出された場合には、前記障害物検出手段により演算された第１の障害物の相対速度をＶｒ、各車種ごとの最短制動距離から求められる平均減速度である自車両の最大減速度をＡとすると、Ｖｒ ^２ ／（２×Ａ）から、第１の障害物の制動回避限界距離を求め、前記障害物検出手段により演算された第１の障害物の相対距離と前記制動回避限界距離を比較し、第１の障害物の相対距離＜制動回避限界距離になったときには、自車両が前方の第１の障害物に衝突すると判断して、この衝突情報を前記障害物対応装置へ伝える
   ことを特徴とする車両衝突軽減装置。
2. 路面環境状態を検出する路面検出手段をさらに備え、
   前記衝突判断手段は、前記路面検出手段により検出された路面環境状態に基づき前記限界距離を長くする
   ことを特徴とする請求項１記載の車両衝突軽減装置。
3. 前記自車両の車速を検出する車速検出手段をさらに備え、
   前記衝突判断手段は、前記車速検出手段により検出された車速が上昇した場合には、前記限界距離を長くする
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の車両衝突軽減装置。
4. 前記障害物対応装置は、ベルト装着時のベルト張力を調整可能な電動式のシートベルト装置である
   ことを特徴とする請求項１、２又は３記載の車両衝突軽減装置。
5. 前記障害物検出手段は、レーザ光の反射によって障害物を検出するレーダ装置である
   ことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の車両衝突軽減装置。
6. 前記障害物検出手段は、電波の反射によって障害物を検出するレーダ装置である
   ことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の車両衝突軽減装置。
7. 前記障害物検出手段は、撮像素子によって障害物を検出する撮像装置である
   ことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の車両衝突軽減装置。

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