JP4869794B2 - 自動制動制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、貨物や乗客を輸送するための大型車（トラック、バス）に利用する。特に、ＡＢＳ(Anti Lock Breaking System)を自動制動制御に転用した装置に関する。

自動車の電子制御化は、日進月歩で進歩し、これまでは運転者の判断のみに頼っていた事象についても車載したコンピュータによって行われるようになった。

その一つの例として、先行車と自車との間の距離（車間距離）をレーダによって監視し、車間距離が異常に接近した場合には、自動的に適切な制動制御を行い、万が一の衝突時に、その被害を小さく抑えるという自動制動制御装置がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−３１９６７号公報

上述した自動制動制御装置は、乗用車においては既に実用化されつつあるが、同様の機能を、貨物や乗客を輸送するための大型車（トラック、バス）に利用しようとしたときに、解決しなければならない問題がある。

すなわち、大型車は乗用車と比較して質量がきわめて大きく、また、運転者自身の安全の他に、乗客や貨物の安全を確保しなければならず、乗用車の自動制動制御で行われているような単純な急制動制御だけでは所期の目的を達成することは困難であり、乗用車の場合と比較してより高度な自動制動制御を行う必要がある。しかし、そのような手段が確立されていないため、トラックやバスにおける自動制動制御装置は未だ実用化されていない。

本発明は、このような背景の下に行われたものであって、トラックやバスにおける自動制動制御を実現することができる自動制動制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、自車の進行方向に有る対象物との距離を含むセンサ出力に基づき運転操作がなくとも自動的に制動制御を行う制御手段を備え、前記制御手段は、前記センサ出力により得られた前記対象物と自車との相対距離および相対速度とに基づき導出される前記対象物と自車とが所定距離以下となるまでに要する予測時間が設定値を下回ったときに自動的に、時系列的に複数段階にわたり制動力または制動減速度を徐々に増大させる段階的な制動制御を行う段階的制動制御手段を備えた自動制動制御装置である。

前記対象物と自車との相対距離および相対速度とに基づき導出される前記対象物と自車とが所定距離以下となるまでに要する予測時間とは、例えば、対象物と自車とが衝突するまでに要する予測時間（以下では、ＴＴＣ(Time To Collision)と呼ぶ）である。

これにより、複数の段階にわたり制動力または制動減速度を徐々に増大させる制動制御を行うことができ、トラックやバスなどの大型車に適した制動制御を行うことができる。

ここで、本発明の特徴とするところは、自車にはＡＢＳが設けられ、前記段階的制動制御手段は、前記ＡＢＳにおける制動力調整機能を転用して前記段階的な制動制御を行う手段を備え、自車の減速度を検出する減速度検出手段と、ブレーキ操作による制動に用いる空気圧を検出するブレーキ圧検出手段と、前記減速度検出手段により検出された減速度と前記ブレーキ圧検出手段により検出された空気圧との関係を導出する制動空気圧導出手段と、前記制動空気圧導出手段の導出結果に基づいて前記ＡＢＳが前記段階的な制動制御における少なくとも最初の段階の制動力または制動減速度に相応する制動力を発生させるための制御パラメータを予め導出して保持する手段とを備えたところにある。

ここで、ＡＢＳにおける制動力調整機能を転用して段階的な制動制御を行うことについて説明する。ＡＢＳは、周知のとおり、運転者が過度な制動操作を行い、このために、タイヤの地面に対するグリップ力が失われ、車輪が空転を始めると、この車輪の空転状態を検出し、自動的に空転している車輪の制動力を弱めることにより、タイヤのグリップ力を回復させて車輪の空転を止める役割を有する。したがって、ＡＢＳは元来、制動力の調整機能を有する。よって、この制動力の調整機能を、ＡＢＳ本来の制御機能から切り離し、段階的制動制御に基づいて制御することにより、ＡＢＳにおける制動力調整機能を転用して段階的な制動制御を行うことができる。

ただし、ＡＢＳ本来の機能は、制動力を発生させる機能ではなく、運転者による制動操作により既に発生している過度の制動力を減じる機能である。さらに詳細に説明すると、空気圧により駆動されるブレーキ機構に加えられた空気圧を、適切なデューティ比により開閉するＡＢＳバルブによって透過または遮断することによってブレーキ圧を調整するものである。

すなわち、本発明の自動制動制御装置では、制動制御を開始するときに、自車のエアタンクから最大の空気圧を、ＡＢＳバルブを経由してブレーキ機構に供給できるようにしておき、ＡＢＳバルブを開閉するデューティ比を調整することによりエアタンクからブレーキ機構に供給される空気圧を適宜減ずることによって段階的制動制御に必要な制動力調整を行っている。

従来のブレーキ操作によって所期の制動力または制動減速度を得ようとする場合には、制動力または制動減速度がゼロの状態からブレーキペダルを踏み込んで行き、所期の車速となるところまでブレーキを踏み込むという制動操作を行う。このとき、ブレーキの踏み込みに対応するブレーキ圧の上昇は即時的であり、ほとんど遅延はない。

これに対し、ＡＢＳを利用して制動制御を行う場合には、ＡＢＳバルブの開閉を繰り返しながらその開閉のデューティ比を徐々に変化させて制動力を増して行くという手順を要する。これは、ブレーキペダルを踏み込んで一気にブレーキ圧を上昇させる場合と比較すると、ＡＢＳバルブの開閉制御に要する時間が必要となるため、ブレーキ圧の上昇率はどうしても小さくなる。よって、ＡＢＳを利用した制動力調整では、制動力がゼロの状態からスタートして瞬間的に所期のブレーキ圧を得ることは難しい。しかし、本発明の目的を達成するためには、ごく短時間の内に所期の制動力または制動減速度を得ることが要求される。

そこで、本発明では、予め所期の制動力または制動減速度が得られるデューティ比を制御パラメータとして導出して保持しておき、実際に段階的制動制御が必要になった場合には、その制御パラメータを適用して、当初から所期の制動力または制動減速度を得ることを特徴とする。

ここで問題となるのは、自車の重量の変化によって、当該制御パラメータも変化するという点である。特に、本発明が適用される車両はバスやトラックなどのように、乗客の人数や積載貨物の量によって、自車の重量が大きく変化する車両であるから、自車の重量の変化による制御パラメータの変化は大きな問題である。

この問題を解決するために、本発明では、走行中における自車の減速度とブレーキ操作による制動に用いる空気圧との関係を把握し、所定の減速度を得るためには、どれくらいの制動力が必要になるかを予め認識しておき、これにより、ＡＢＳにより制動力を発生させる場合のデューティ比を予測しておくことにより、いざ段階的制動制御が必要となったときには、当初から所期の制動力または制動減速度を得ることができる。

また、前記制御パラメータを予め導出して保持する手段は、定期的または所定のタイミングにより前記制御パラメータを新たに導出して更新する手段を備えることが望ましい。なお、制御パラメータを新たに導出して更新する周期は、車種や運用状況によって適宜設定する。例えば、路線バスなどのように、乗客数が一駅毎に短時間で変化する場合には、制御パラメータの導出更新周期は、例えば、数分間毎の短い周期とする。また、長距離トラックのように、積載貨物の重量が長時間変化しない場合には、制御パラメータの導出更新周期は、例えば、数時間毎の長い周期とする。また、場合によっては、一定周期毎に制御パラメータを導出更新するのではなく、運転者のスイッチ操作あるいは運行管理者からの遠隔操作を契機として制御パラメータを導出更新してもよい。いずれの場合も自車が減速している状況下でなければ、減速度および制動に用いる空気圧の情報は取得できないのであるから、制御パラメータの導出更新周期が到来したタイミング以降の最も近いタイミングにおける自車の減速時に制御パラメータの導出更新手順が実行されることになる。

これにより、貨物の重量や乗客数によって頻繁に自車重量が変化するトラックやバスなどの大型車において、常に、最適な制御パラメータを保持して利用することができる。

また、自車速が所定値未満であり、操舵角あるいはヨーレイトのとる値が所定範囲外であるときには、前記段階的制動制御手段の起動を禁止する手段を備えることができる。

すなわち、本発明の自動制動制御装置が行う段階的制動制御は、例えば、制動制御開始以前の自車速が６０ｋｍ／ｈ以上であり、車線変更中や急カーブ走行中などのような大きなハンドル操作を行っていない状態での使用を想定しているため、それ以外の走行状態では、段階的制動制御の起動を制限することができる。

例えば、制動制御開始以前の自車速が６０ｋｍ／ｈ未満であれば、車両の有する運動エネルギは少ないため、従来から乗用車に適用されているような単純な急制動制御を行っても支障はないので、段階的制動制御の起動を制限する。また、例えば、制動制御開始以前の操舵角が＋３０度以上あるいは−３０度以下であれば、これは車線変更中や急カーブ走行中であるので、段階的制動制御の適用事象外であり起動を制限する。この場合には、操舵角の代わりにヨーレイトを用いてもよい。

本発明によれば、トラックやバスにおける自動制動制御を実現することができる。特に、昨今では、ほとんどの車両が備えているＡＢＳを転用して本発明の自動制動制御装置を実現することができるため、本発明を実現するための車両の改造箇所を、ごく少なくすることができる効果を奏する。また、自動制動制御における制御パラメータを予め導出して保持することにより、遅延のない自動制動制御を実現することができる。

（第一実施例）
第一実施例の自動制動制御装置を図１ないし図１０を参照して説明する。図１は本実施例の制御系統構成図である。図２は自車の減速度と制動に用いる空気圧との関係を示す図である。横軸に減速度（Ｇ）をとり、縦軸に空気圧（ｋｇ／ｃｍ²）をとる。図３は制動に用いる空気圧とデューティ比との関係を示す図である。横軸に空気圧（ｋｇ／ｃｍ²）をとり、縦軸にデューティ比をとる。図４は制御パラメータ（デューティ比）の導出および通知の手順を示すフローチャートである。図５は予め保持する制御パラメータ（デューティ比）に基づいて制動制御を開始する手順を示すフローチャートである。図６は制動制御ＥＣＵが有する空積時の制動パターンを示す図である。図７は制動制御ＥＣＵが有する半積時の制動パターンを示す図である。図８は制動制御ＥＣＵが有する定積時の制動パターンを示す図である。図９は制動制御ＥＣＵが有する本格制動パターンを示す図である。図１０は空積時の制動パターンにおける制動制御ＥＣＵ(Electric Control Unit)の制御手順を示すフローチャートである。

図１に示すように、制動制御ＥＣＵ４、ゲートウェイＥＣＵ５、メータＥＣＵ６、エンジンＥＣＵ８、軸重計９、ＡＢＳ＿ＥＣＵ１０はＶｅｈｉｃｌｅＣＡＮ（Ｊ１９３９）７を介してそれぞれ接続される。

また、ステアリングセンサ２、ヨーレイトセンサ３、車速センサ１３、ブレーキ操作センサ１４、車輪速センサ２４は、ゲートウェイＥＣＵ５を介してＶｅｈｉｃｌｅＣＡＮ（Ｊ１９３９）７にそれぞれ接続され、これらのセンサ情報は、制動制御ＥＣＵ４あるいはＡＢＳ＿ＥＣＵ１０に取り込まれる。エンジンＥＣＵ８は、エンジン１２の燃料噴射量制御その他のエンジン制御を行う。なお、エンジンＥＣＵ８に対する噴射量制御指示は運転席のアクセル操作によって行われる。また、制動制御ＥＣＵ４により出力された警報表示やブザー音がメータＥＣＵ６により運転席の表示部（図示省略）に表示される。ステアリングセンサ２以外の操舵に関連する制御系統は本発明とは直接関係が無いので図示を省略した。

運転者がブレーキペダル１５を踏むと、ブレーキバルブ１６内の圧力が上昇し、その上昇した圧力が選択バルブ１７を経由してリレーバルブ１８に到達すると、エアタンク２０内の空気がリレーバルブ１８およびＡＢＳモジュレータ１１を経由してシリンダ２１に流入する。このときに、リレーバルブ１８は、ブレーキバルブ１６の空気圧に応じてエアタンク２０内の空気を、ＡＢＳモジュレータ１１を経由してシリンダ２１に流入させる。シリンダ２１にはブレーキパッド２２が取り付けられており、ブレーキパッド２２は車輪２３のディスクまたはドラムを押圧する。これにより車輪２３の回転は制動される。

この際に、ＡＢＳ＿ＥＣＵ１０は、車輪速センサ２４からの車輪速情報を取得し、過度の制動操作に起因する車輪の空転を検出した場合には、ＡＢＳモジュレータ１１を制御して制動力調整を行う。すなわち、エアタンク２０の空気は、リレーバルブ１８およびＡＢＳモジュレータ１１を経由してシリンダ２１に流入するが、このときに、単位時間あたりのＡＢＳモジュレータ１１を開閉する割合（デューティ比）を変化させることにより、シリンダ２１に流入する空気量を調整し、これによりシリンダ２１に加わる空気圧を調整することができる。よって、過度の制動操作が行われて車輪が空転した場合には、空転が停止するまでシリンダ２１に加わる圧力を下げることができる。なお、この説明は、周知のＡＢＳの動作の説明である。

次に、このようなＡＢＳの制動力調整機能を転用して本実施例の段階的制動制御を実現する手法について説明する。ＡＢＳ＿ＥＣＵ１０に対する段階的制動制御の指示は、制動制御ＥＣＵ４によって行われる。また、ＡＢＳ＿ＥＣＵ１０が実行中の段階的制動制御の情報は、制動制御情報として制動制御ＥＣＵ４に取り込まれる。

制動制御ＥＣＵ４が、ＡＢＳ＿ＥＣＵ１０に対して段階的制動制御指示を行うと、ＡＢＳ＿ＥＣＵ１０は、本来のＡＢＳとしての制御を停止し、後述する制動パターンに基づき、ＡＢＳモジュレータ１１を制御して制動力調整を行う。この制動力調整は、前述したＡＢＳ制御と同様に、単位時間あたりのＡＢＳモジュレータ１１を開閉する割合（デューティ比）を変化させることにより、シリンダ２１に流入する空気量を調整して行う。

すなわち、ＡＢＳ＿ＥＣＵ１０は、制動制御ＥＣＵ４からの段階的制動制御指示を受け取ると、制動制御用バルブ１９を全開状態にする。これによりエアタンク２０の空気圧は、制動制御用バルブ１９を経由して選択バルブ１７に伝達される。選択バルブ１７は、ブレーキバルブ１６または制動制御用バルブ１９のいずれか大きい方の空気圧を選択して空気を通過させる。よって、平常時は、制動制御用バルブ１９が閉じられており、選択バルブ１７は、ブレーキバルブ１６の空気圧をリレーバルブ１８に伝達させるが、制動制御用バルブ１９が全開状態になると、選択バルブ１７は、制動制御用バルブ１９の空気圧をリレーバルブ１８に伝達させる。

これにより、エアタンク２０の空気が制動制御用バルブ１９、選択バルブ１７、リレーバルブ１８を経由してＡＢＳモジュレータ１１に流入する。そして、ＡＢＳモジュレータ１１は、デューティ比を制御することにより、シリンダ２１内に流入する空気量を調整し、シリンダ２１内の空気圧を調整して制動力を調整する。

このときに、ＡＢＳ＿ＥＣＵ１０は、制御パラメータ保持部２５に保持している制御パラメータとしてのデューティ比に基づいて段階的制動制御を開始するが、この制御パラメータは、予め制動制御ＥＣＵ４からＡＢＳ＿ＥＣＵ１０に通知されたものである。

すなわち、制動制御ＥＣＵ４の制御パラメータ導出部４０は、図４に示すように、自車の走行中に、車輪速センサ２４から異なる二つの時刻における車輪速情報を取得し、これにより自車速の変化を算出し、さらに、この算出した変化から自車の減速度を算出する（Ｓ１）。また、ブレーキ操作センサ１４からブレーキ操作による制動に用いる空気圧情報を取得する（Ｓ２）。なお、ステップＳ１およびＳ２の順序は逆でもよい。これにより図２に示す減速度と制動に用いる空気圧との関係を認識する（Ｓ３）。続いて、図３に示す制動に用いる空気圧とデューティ比との関係に基づき後述する段階的制動制御の制御パターンにおける例えば最初の段階の制動力（０．１Ｇ）を実行するために必要となるデューティ比を導出する（Ｓ４）。なお、図３の関係図は、事前にテスト走行あるいはシミュレーションによって作成され、制御パラメータ導出部４０に予め保持されているものとする。

このようなデューティ比の導出は、所定の周期で行われており、今回導出されたデューティ比が保持されている前回導出された値と異なれば（Ｓ５）、ＡＢＳ＿ＥＣＵ１０に通知される（Ｓ６）。また、今回導出されたデューティ比が保持されている前回導出された値と異なれば、保持されている値を今回導出された値によって上書きする。制動制御ＥＣＵ４からデューティ比の通知を受け取ったＡＢＳ＿ＥＣＵ１０は、制御パラメータ保持部２５に保持されているデューティ比を新たなデューティ比により上書きする。

なお、デューティ比を導出する周期は、車種や運用状況によって適宜設定する。例えば、路線バスなどのように、乗客数が一駅毎に短時間で変化する場合には、導出周期は、例えば、数分間毎の短い周期とする。また、長距離トラックのように、積載貨物の重量が長時間変化しない場合には、導出周期は、例えば、数時間毎の長い周期とする。また、場合によっては、一定周期毎にデューティ比を導出するのではなく、運転者のスイッチ操作あるいは運行管理者からの遠隔操作を契機としてデューティ比を導出してもよい。いずれの場合も自車が減速している状況下でなければ、減速度および制動に用いる空気圧の情報は取得できないのであるから、デューティ比の導出周期が到来したタイミング以降の最も近いタイミングにおける自車の減速時にデューティ比の導出手順が実行されることになる。

このようにして、ＡＢＳ＿ＥＣＵ１０は、段階的制御制御を実行するために必要となる制御パラメータを取得する。そして、図５に示すように、ＡＢＳ＿ＥＣＵ１０は、制動制御ＥＣＵ４からの段階的制動制御指示を監視しており（Ｓ１１）、指示があれば（Ｓ１２）、制御パラメータ保持部２５に保持しているデューティ比を読出し（Ｓ１３）、読出したデューティ比により制動を開始する（Ｓ１４）。これにより、自車の重量が如何なる重量であっても、段階的制動制御に必要な制動力を瞬時に得ることができる。

次に、本実施例の自動制動制御装置について詳細に説明する。

本実施例は、図１に示すように、自車の進行方向に有る先行車あるいは落下物などの対象物との距離を測定するミリ波レーダ１、操舵角を検出するためのステアリングセンサ２、ヨーレイトを検出するためのヨーレイトセンサ３、自車速を検出するための車速センサ１３などのセンサ出力に基づき運転操作がなくとも自動的に制動制御を行う制動制御ＥＣＵ４を備えた自動制動制御装置である。

制動制御ＥＣＵ４は、ミリ波レーダ１および車速センサ１３からのセンサ出力により得られた前記対象物と自車との相対距離および相対速度とに基づき導出されるＴＴＣが設定値を下回ったときに自動的に段階的な制動制御を行う。この段階的制動制御は、図６、図７、図８に示すように、時系列的に三段階にわたり制動力を徐々に増大させる。

制動制御ＥＣＵ４は、図６（ｂ）の例では、まず、「警報」と記された第一段階で、０．１Ｇ程度の制動をＴＴＣ２．４秒から１．６秒までかける。この段階では、未だ、いわゆる急制動がかかった状態にはなっておらず、ストップランプが点灯することにより後続車に対し、これから急制動が行われることを知らせることができる。続いて、「拡大領域制動」と記された第二段階で、０．３Ｇ程度の制動をＴＴＣ１．６秒から０．８秒までかける。最後に、「本格制動」と記された第三段階で、最大の制動（０．５Ｇ程度）をＴＴＣ０．８秒から０秒までかける。

また、本実施例では図６、図７、図８に示すように、制動パターン選択部４１は、積載貨物や乗客の重量に応じて制動パターンを選択する。選択する方法としては、制動制御ＥＣＵ４の制動パターン記憶部４２に、「空積時」、「半積時」、「定積時」における制御パターンを複数記憶しておき、制動パターン選択部４１は、重量に応じてこれらの制動パターンから適合（または近似）する制動パターンを選択することにより実現できる。積載貨物や乗客の重量情報は、図１に示す軸重計９によって得られ、制動制御ＥＣＵ４に取り込まれる。積載貨物や乗客の重量が増すにつれて運動エネルギが大きくなるため、積載貨物や乗客の重量が増すにつれて自動制動制御の開始タイミングも早くして衝突時の車速の低下を図っている。

なお、以下の説明では、先行車を対象として説明するが、本実施例の自動制動制御装置は、道路上の落下物などに対しても有効である。

また、自車速が６０ｋｍ／ｈ未満であり、操舵角が＋３０度以上あるいは−３０度以下であるときには、制動制御ＥＣＵ４は、段階的制動制御の起動を禁止する。なお、操舵角に代えてヨーレイトを用いることもできる。

すなわち、本実施例の自動制動制御装置が行う段階的制動制御は、制動制御開始以前の自車速が６０ｋｍ／ｈ以上であり、車線変更中や急カーブ走行中などのような大きなハンドル操作を行っていない状態での使用を想定しているため、それ以外の走行状態では、段階的制動制御の起動を制限することができる。

また、制動制御開始以前の自車速が６０ｋｍ／ｈ未満であれば、車両の有する運動エネルギは少ないため、従来から乗用車に適用されているような単純な急制動制御を行っても支障はなく、段階的制動制御を実施する有用性は低いので、段階的制動制御の起動を制限する。または、制動制御開始以前の操舵角が＋３０度以上あるいは−３０度以下であれば、これは車線変更中や急カーブ走行中であるので、段階的制動制御の適用事象外であり段階的制動制御の起動を制限する。この場合には、操舵角の代わりにヨーレイトを用いてもよい。

本実施例では、制動制御開始以前の自車速が６０ｋｍ／ｈ未満であり１５ｋｍ／ｈ以上である場合には、段階的制動制御は行わないが、図９に示すように、図６、図７、図８に示す本格制動制御のみは実施することとする。このような本格制動制御のみを実施する場合は、乗用車に用いられている従来の自動制動制御と同等の制動制御を適用することができる。なお、このような従来と同等の自動制動制御を適用する場合には車線変更中や急カーブ走行中であるか否かを判断するステップは必要ない。

次に、図６に示す空積時の制動パターンが選択されている場合の本実施例の自動制動制御装置の動作を図１０のフローチャートを参照しながら説明する。図１０は空積時（図６）の制動パターンを例にとって説明を行うが、半積時（図７）または定積時（図８）においても図１０のフローチャートの手順に準じる。図１０に示すように、制動制御ＥＣＵ４は、先行車との車間距離および先行車の車速をミリ波レーダ１により測定して監視する。また、自車速を車速センサ１３により測定して監視する。さらに、軸重計９により積載貨物や乗客の重量を測定して監視する。制動制御ＥＣＵ４の制動パターン選択部４０は、当該重量の測定結果に基づき制動パターン（図６、図７、図８）のいずれかを予め選択する（Ｓ２１）。以下の説明は、図６の制動パターンを選択した例である。

続いて、制動制御ＥＣＵ４は、車間距離、自車速、先行車の車速によりＴＴＣを計算する（Ｓ２２）。計算方法は、
車間距離／（自車速−先行車の車速）
である。制動制御ＥＣＵ４は、制動制御開始以前の自車速が６０ｋｍ／ｈ以上であり（Ｓ２３）、制動制御開始以前の操舵角が＋３０度以下であり−３０度以上であり（Ｓ２４）、ＴＴＣが図６（ａ）に示す（１）の領域にあれば（Ｓ２５）、「警報」制動制御を実行する（Ｓ２８）。すなわち、ＡＢＳ＿ＥＣＵ１０は、制動制御ＥＣＵ４から段階的制動制御指示として図６（ｂ）に示す「警報」に相応する０．１Ｇの制動力を発生させるように指示される。この指示を受けて、ＡＢＳ＿ＥＣＵ１０は、ＡＢＳモジュレータ１１のデューティ比を、制御パラメータ保持部２５に予め保持されているデューティ比により制御し、図６（ｂ）に示す「警報」に相応する０．１Ｇの制動力となるようにシリンダ２１内の空気圧を調整する。

また、ＴＴＣが図６（ａ）に示す（２）の領域にあれば（Ｓ２６）、「拡大領域制動」制御を実行する（Ｓ２９）。すなわち、ＡＢＳ＿ＥＣＵ１０は、制動制御ＥＣＵ４から段階的制動制御指示として図６（ｂ）に示す「拡大領域制動」に相応する０．３Ｇの制動力を発生させるように指示される。この指示を受けて、ＡＢＳ＿ＥＣＵ１０は、ＡＢＳモジュレータ１１のデューティ比を制御することにより、図６（ｂ）に示す「拡大領域制動」に相応する０．３Ｇの制動力となるようにシリンダ２１内の空気圧を調整する。

この際、ＡＢＳ＿ＥＣＵ１０は、「警報」制動制御の実行に用いた０．１Ｇの制動力を発生させるデューティ比が既に判明しているので、０．３Ｇの制動力を発生させるデューティ比は容易に類推でき、ごく短時間に０．３Ｇの制動力を発生させることができる。なお、このデューティ比の類推は、制動制御ＥＣＵ４から「警報」制動制御の実行に用いる０．１Ｇの制動力を発生させるデューティ比が通知された時点で行い、その類推したデューティ比を制御パラメータ保持部２５に予め保持しておいてもよいし、あるいは、実際に「拡大領域制動」制御を実行する直前に類推してもよい。いずれにせよごく短時間の計算により類推できる。

また、ＴＴＣが図６（ａ）に示す（３）の領域にあれば（Ｓ２７）、「本格制動」制御を実行する（Ｓ３０）。すなわち、ＡＢＳ＿ＥＣＵ１０は、制動制御ＥＣＵ４から段階的制動制御指示として図６（ｂ）に示す「本格制動」に相応する０．５Ｇの制動力を発生させるように指示される。この指示を受けて、ＡＢＳ＿ＥＣＵ１０は、ＡＢＳモジュレータ１１のデューティ比を制御することにより、図６（ｂ）に示す「本格制動」に相応する０．５Ｇの制動力となるようにシリンダ２１内の空気圧を調整する。

この際、ＡＢＳ＿ＥＣＵ１０は、「拡大領域制動」制御の実行に用いた０．３Ｇの制動力を発生させるデューティ比が既に判明しているので、０．５Ｇの制動力を発生させるデューティ比は容易に類推でき、ごく短時間に０．５Ｇの制動力を発生させることができる。なお、このデューティ比の類推は、制動制御ＥＣＵ４から「警報」制動制御の実行に用いる０．１Ｇの制動力を発生させるデューティ比を通知された時点で行い、その類推したデューティ比を制御パラメータ保持部２５に予め保持しておいてもよいし、あるいは、実際に「本格」制動制御を実行する直前に類推してもよい。いずれにせよごく短時間の計算により類推できる。あるいは、０．５Ｇの制動力は、ほぼ自車の有する最大の制動力であるから、単に、ＡＢＳモジュレータ１１が連続的に開状態となるように制御すればよい。

また、制動制御開始以前の自車速が６０ｋｍ／ｈ未満１５ｋｍ／ｈ以上であり（Ｓ２３、Ｓ３１）、ＴＴＣが図６（ｃ）に示す（４）の領域にあれば（Ｓ３２）、制動制御ＥＣＵ４は、運転者に対して先行車との相対距離が近いことを報知する（Ｓ３３）。報知は、警報表示やブザー音により行う。さらに、ＴＴＣが図６（ｃ）に示す（５）の領域にあれば（Ｓ３４）、「本格制動」制御を実行する（Ｓ３０）。この場合のＡＢＳ＿ＥＣＵ１０の動作は前述したとおりである。

ここで、図６、図７、図８について説明する。図６、図７、図８における直線ｃ、ｆ、ｉは、操舵回避限界直線と呼ばれるものである。また、図６、図７、図８における曲線Ｂ、Ｄ、Ｆは、制動回避限界曲線と呼ばれるものである。

すなわち、操舵回避限界直線とは、障害物までの一つの相対距離および障害物との一つの相対速度の関係において、所定のＴＴＣ以内にハンドル操作によって衝突を回避可能な限界を示す直線である。また、制動回避限界曲線とは、障害物までの一つの相対距離および障害物との一つの相対速度の関係において、所定のＴＴＣ以内に制動操作によって衝突を回避可能な限界を示す曲線である。

図６、図７、図８において、これらの直線または曲線の下側の領域の内、双方が共に関わる領域では、もはやハンドル操作によってもブレーキ操作によっても衝突を回避することはできない。

例えば、図６の空積時の例では、直線ｃは、ＴＴＣが０．８秒に設定されている。本実施例では、操舵回避限界直線ｃの上側に、ＴＴＣが１．６秒である場合の直線ｂを設け、ＴＴＣが２．４秒である場合の直線ａを設ける。また、ＴＴＣが０．８秒に設定された制動回避限界曲線Ｂの上側に、ＴＴＣが１．６秒に設定された曲線Ａを設ける。

当初の車両の状態は、図６の黒点Ｇに示す障害物との相対距離および相対速度を有している。制動制御開始以前の自車速が６０ｋｍ／ｈ以上であるときに、次第に相対距離が短くなり、直線ａの位置に来たときには、警報モードとなる（領域（１））。警報モードでは、０．１Ｇ程度の制動をＴＴＣ２．４秒〜１．６秒までかける。この期間は、ストップランプを点灯させ、後続車にブレーキをかけることを知らせる意義がある。さらに相対速度が下がり、直線ｂの位置に来たときには、拡大領域制動モードとなる（領域（２））。拡大領域制動モードでは、０．３Ｇ程度の制動をＴＴＣ１．６秒〜０．８秒までかける。直線ｃの位置に来たときには、本格制動モードとなる（領域（３））。本格制動モードでは、最大の制動力（０．５Ｇ程度）をＴＴＣ０．８秒〜０秒までかける。図１０のステップＳ２２の計算によれば、このときに衝突が起こることになる。しかし、ステップＳ２２の計算結果よりも実際のＴＴＣは長くなる。

すなわち、本発明が対象とする自動制動制御装置におけるＴＴＣの計算では、精密な距離測定や複雑な演算処理を極力省き、汎用の簡易な距離測定装置（例えば、ミリ波レーダ）や演算装置を用いることを前提としている。このような配慮は、車両の製造コストあるいは維持費を低く抑えるために有用である。

よって、厳密には、対象物である先行車と自車とは、制動（減速）によって等加速度運動を行っているのであるから、ＴＴＣ計算も等加速度運動に基づき計算しなければならないところを、単に等速運動を行っているものとしてＴＴＣを計算することにより、精密な距離測定や複雑な演算処理を省いている。

また、このような等速運動とみなした計算を行うことにより、計算されたＴＴＣの値は実際のＴＴＣの値よりも小さくなるが、これは安全側への誤差であるから容認しても何ら支障はない。

さらに、制動制御開始以前の自車速が１５ｋｍ／ｈ以上であり６０ｋｍ／ｈ未満であるときには、次第に相対距離が短くなり、直線ｂの位置に来たときには、報知モードとなる（領域（４））。報知モードでは、運転者に対して警報表示やブザー音によって、障害物との相対距離が短くなっていることを知らせる。報知モードは、ＴＴＣが１．６秒から開始される。なお、報知モードは、次の本格制動モードにおいても持続させることができる。直線ｃの位置に来たときには、本格制動モードとなる（領域（５））。本格制動モードでは、最大の制動力（０．５Ｇ程度）をＴＴＣ０．８秒〜０秒までかける。

また、図７は半積時の例であり、図８は定積時の例であるが、積載貨物や乗客の重量が増すにつれて運動エネルギが大きくなり、自動制動制御の開始タイミングを早くするため、操舵回避限界直線および制動回避限界曲線も図の上方にそれぞれ移動する。これにより、領域（１）、（２）、（３）、（４）、（５）の面積は、積載貨物や乗客の重量に応じて大きくなる。

図６における直線ａ〜ｃは、図７における直線ｄ〜ｆ、図８における直線ｇ〜ｉに対応し、図６における曲線Ａ、Ｂは、図７における曲線Ｃ、Ｄ、図８における曲線Ｅ、Ｆに対応し、図６における黒点Ｇは、図７における黒点Ｈ、図８における黒点Ｉに対応する。

（第二実施例）
第二実施例の自動制動制御装置を図１１を参照して説明する。図１１は第二実施例の制御系統構成図である。第一実施例では、車輪速センサ２４により検出された車輪速情報に基づいて減速度を算出したが、第二実施例では、加速度センサ２６を備え、加速度センサ２６により直接的に減速度を検出する。これにより、車輪速情報の取得に要する時間（異なる二つの時刻での取得が必要）および車輪速情報に基づく減速度の計算に要する時間を省くことができるため、第一実施例と比較して処理時間を短縮することができる。また、軸重計９の代わりに、車両の発進時における加速度センサ２６による加速度情報を利用して重量情報を取得することもできる。

（その他の実施例）
前述した実施例では、説明をわかりやすくするために、制動制御ＥＣＵ４の制御パラメータ導出部４０で導出したデューティ比をＡＢＳ＿ＥＣＵ１０に通知し、ＡＢＳ＿ＥＣＵ１０の制御パラメータ保持部２５が予め保持して用いるとして説明したが、ＡＢＳ＿ＥＣＵ１０の制御パラメータ保持部２５を設けず、制動パラメータ導出部４０で導出して保持しているデューティ比を、段階的制動制御指示を行う際にＡＢＳ＿ＥＣＵ１０に通知してもよい。

また、前述した実施例では、制御パラメータ導出部４０は、「警報」制動制御に相応する制動力を発生させるデューティ比のみを導出し、「拡大領域制動」および「本格制動」に関するデューティ比は、制御パラメータ保持部２５が「警報」制動制御に用いたデューティ比から類推するとして説明したが、制御パラメータ導出部４０において「警報」、「拡大領域制動」、「本格制動」における全てのデューティ比を導出し、これを制御パラメータ保持部２５に通知してもよい。

なお、デューティ比を直接通知するのではなく、減速度などの指示に置き換えて通知できる。

本発明によれば、トラックやバスにおける自動制動制御を実現することができ、交通安全に寄与することができる。また、昨今では、ほとんどの車両が備えているＡＢＳを転用して本発明の自動制動制御装置を実現することができるため、本発明を実現するための車両の改造箇所を、ごく少なくすることができ、本発明の自動制動制御装置の普及を早めることによっても交通安全に寄与することができる。また、自動制動制御における制御パラメータを予め導出して保持することにより、遅延のない自動制動制御を実現することができる。

第一実施例の制御系統構成図。 自車の減速度と制動に用いる空気圧との関係を示す図。 制動に用いる空気圧とデューティ比との関係を示す図。 制御パラメータ（デューティ比）の導出および通知の手順を示すフローチャート。 予め保持する制御パラメータ（デューティ比）に基づいて制動制御を開始する手順を示すフローチャート。 制動制御ＥＣＵが有する空積時の制動パターンを示す図。 制動制御ＥＣＵが有する半積時の制動パターンを示す図。 制動制御ＥＣＵが有する定積時の制動パターンを示す図。 制動制御ＥＣＵが有する本格制動パターンを示す図。 空積時の制動パターンにおける制動制御ＥＣＵの制御手順を示すフローチャート。 第二実施例の制御系統構成図。

符号の説明

１ ミリ波レーダ
２ ステアリングセンサ
３ ヨーレイトセンサ
４ 制動制御ＥＣＵ
５ ゲートウェイＥＣＵ
６ メータＥＣＵ
７ ＶｅｈｉｃｌｅＣＡＮ（Ｊ１９３９）
８ エンジンＥＣＵ
９ 軸重計
１０ ＡＢＳ＿ＥＣＵ
１１ ＡＢＳモジュレータ
１２ エンジン
１３ 車速センサ
１４ ブレーキ操作センサ
１５ ブレーキペダル
１６ ブレーキバルブ
１７ 選択バルブ
１８ リレーバルブ
１９ 制動制御用バルブ
２０ エアタンク
２１ シリンダ
２２ ブレーキパッド
２３ 車輪
２４ 車輪速センサ
２６ 加速度センサ
４０ 制御パラメータ導出部
４１ 制動パターン選択部
４２ 制動パターン記憶部

Claims (3)

1. 自車の進行方向に有る対象物との距離を含むセンサ出力に基づき運転操作がなくとも自動的に制動制御を行う制御手段を備え、
   前記制御手段は、前記センサ出力により得られた前記対象物と自車との相対距離および相対速度とに基づき前記対象物と自車とが衝突するまでに要する予測時間を演算し、その予測時間が設定時間を下回ったときに自動的に段階的な制動制御を行う段階的制動制御手段を備え、
   この段階的制動制御手段は、第一制動段階、第二制動段階、第三制動段階と時系列的に３段階に制動力または制動減速度を大きくする制動制御手段であり、
   第一制動段階、第二制動段階、第三制動段階の制動は、一定の大きさの制動力または制動減速度が時間的に継続して与えられるものであり、
   前記予測時間が制動操作によって衝突を回避可能な限界の時間以前のあらかじめ設定された所定時間を下回ると第一制動段階の制動を制動操作によって衝突を回避可能な限界の時間まで継続して与え、
   前記予測時間が前記制動操作によって衝突を回避可能な限界の時間を下回るとハンドル操作によって衝突を回避できる限界の時間までは第二制動段階の制動を継続して与え、
   前記予測時間がハンドル操作によって衝突を回避できる限界の時間を下回ると第三制動段階の制動を継続して与える自動制動制御装置であって、
   自車にはＡＢＳ（Anti Lock Breaking System）が設けられ、
   前記ＡＢＳは、ＡＢＳ制御回路から与えられる制御信号に基づいてＡＢＳモジュレータのデューティ比を制御してシリンダに流入する空気量を調整して制動力または制動減速度を調整する手段を備え、
   自車の減速度を検出する減速度検出手段と、
   ブレーキ操作による制動に用いる空気圧を検出するブレーキ圧検出手段と、
   前記減速度検出手段により検出された減速度と前記ブレーキ圧検出手段により検出された空気圧との関係を導出する制動空気圧導出手段と、
   前記制動空気圧導出手段の導出結果に基づいて前記ＡＢＳが少なくとも第一制動段階の制動力または制動減速度に相応する制動力を発生させるための前記ＡＢＳモジュレータのデューティ比を制御パラメータとして予め導出して保持する手段とを備え、
   前記ＡＢＳ制御回路は、前記保持している制御パラメータに基づいて前記３段階の段階的制動に要求される制動力または制動減速度になるように前記ＡＢＳモジュレータのデューティ比を制御する手段を備えた
   ことを特徴とする自動制動制御装置。
2. 前記制御パラメータとして予め導出して保持する手段は、定期的または所定のタイミングにより前記制御パラメータを新たに導出して更新する手段を備えた請求項１記載の自動制動制御装置。
3. 自車速が所定値未満、または操舵角あるいはヨーレイトのとる値が所定範囲外であるときには、前記段階的制動制御手段の起動を禁止する手段を備えた請求項１または２記載の自動制動制御装置。

Images