JP6241673B2

JP6241673B2 - 車両の制御装置

Info

Publication number: JP6241673B2
Application number: JP2014263996A
Authority: JP
Inventors: 優己吉田; 岡崎　晴樹; 晴樹岡崎; 貴行森谷; 剛有永
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2014-12-26
Filing date: 2014-12-26
Publication date: 2017-12-06
Anticipated expiration: 2034-12-26
Also published as: JP2016126368A

Description

本発明は、車両の制御装置に係わり、特に、自車両の前方に存在する前方障害物への衝突を回避するように自車両を制御する車両の制御装置に関する。

従来、自車両の前方に存在する前方障害物の存在を検出した場合、自動ブレーキを作動させることにより、前方障害物への衝突を回避する車両の制御装置が知られている。また、自動ブレーキとドライバの操作との干渉を抑制する技術も提案されている。
例えば、特許文献１には、自車両への脅威となる対象物に対するドライバの回避行動を判定し、ドライバの操作と自動ブレーキ制御システムとの干渉を抑制しつつ、自動ブレーキ制御システムの介入により衝突回避・衝突軽減を図った回避操作判定装置が開示されている。

特開２０１４−００８９３１号公報

ところで、前方障害物への衝突を自車両のブレーキのみで回避可能な前方障害物と自車両との最短距離（制動回避可能距離）は、前方障害物に対する自車両の相対速度が増大するに従って指数関数的に増大する。一方、前方障害物への衝突を自車両の操舵のみで回避可能な前方障害物と自車両との最短距離（操舵回避可能距離）は、前方障害物に対する自車両の相対速度が増大するに従って線形的に増大する。そして、この相対速度に応じて、操舵回避可能距離が制動回避可能距離よりも長い場合と、その逆の場合とが存在する。

例えば、自車両から前方障害物までの距離が操舵回避可能距離よりも短いが制動回避可能距離よりも長い場合、自車両の自動ブレーキを作動させることにより、自車両を前方障害物の手前で十分に減速させ、前方障害物との衝突を回避することができる。
また、自車両から前方障害物までの距離が制動回避可能距離よりも短いが操舵回避可能距離よりも長い場合、ドライバがステアリング操作を行うことにより、自車両を前方障害物の左右方向へ十分に移動させ、前方障害物との衝突を回避することができる。

しかしながら、上述したような従来の装置では、操舵回避可能距離や制動回避可能距離が考慮されていない。
従って、例えば、自車両から前方障害物までの距離が操舵回避可能距離よりも短いが制動回避可能距離よりも長い場合において、自動ブレーキの作動と共にドライバがステアリング操作を行う可能性があるが、この場合、タイヤと路面との間で発生する摩擦力の一部がコーナリングフォースとして使用され、それに伴い自動ブレーキによって発生させることのできる最大制動力が減少するので、自車両を前方障害物の手前で十分に減速させることができず、また、自車両から前方障害物までの距離が操舵回避可能距離よりも短いので自車両を前方障害物の左右方向へ十分に移動させることもできない状況が生じ得る。
また、自車両から前方障害物までの距離が操舵回避可能距離よりも短いが制動回避可能距離よりも長い場合において、ドライバのステアリング操作と共に自動ブレーキが作動する可能性があるが、この場合、既に前方障害物との衝突を回避しようとしているドライバに違和感や煩わしさを覚えさせてしまう。

本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、ドライバに違和感を覚えさせることなく、前方障害物との衝突を確実に回避することができる、車両の制御装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の車両の制御装置は、自車両の前方に存在する前方障害物への衝突を回避するように自車両を制御する車両の制御装置であって、自車両の制動を制御する制動制御手段と、自車両の操舵を制御する操舵制御手段と、自車両から前方障害物までの距離と、前方障害物に対する自車両の相対速度とを検出する前方障害物検出手段と、前方障害物検出手段により検出された前方障害物に対する自車両の相対速度に基づき、前方障害物への衝突を自車両の操舵のみで回避可能な前方障害物と自車両との最短距離である操舵回避可能距離を取得する操舵回避可能距離取得手段と、前方障害物検出手段により検出された前方障害物に対する自車両の相対速度に基づき、前方障害物への衝突を自車両の制動のみで回避可能な前方障害物と自車両との最短距離である制動回避可能距離を取得する制動回避可能距離取得手段と、制動回避可能距離が操舵回避可能距離よりも短く、且つ、前方障害物検出手段により検出された自車両から前方障害物までの距離が操舵回避可能距離以下である場合、操舵制御手段により自車両の操舵を制限させると共に、制動制御手段により自車両を減速させる衝突回避制御手段と、自車両の後方又は側方を走行する後側方車両を検出する後側方車両検出手段とを有し、衝突回避制御手段は、制動回避可能距離が操舵回避可能距離よりも短く、前方障害物検出手段により検出された自車両から前方障害物までの距離が操舵回避可能距離よりも長い場合において、後側方車両検出手段により後側方車両が検出された場合、自車両から前方障害物までの距離が操舵回避可能距離以下となる前に後側方車両に自車両を追い越させるように、操舵による前方障害物への衝突回避に先行して、制動制御手段により自車両を減速させることを特徴とする。
このように構成された本発明においては、衝突回避制御手段は、制動回避可能距離が操舵回避可能距離よりも短く、且つ、前方障害物検出手段により検出された自車両から前方障害物までの距離が操舵回避可能距離以下である場合、操舵制御手段により自車両の操舵を制限させると共に、制動制御手段により自車両を減速させるので、前方障害物への衝突を自車両の操舵では回避できない状況にも関わらず自車両の制動と共に操舵が行われることを防止し、タイヤと路面との間で発生する摩擦力を制動力として有効に利用することができ、これにより、前方障害物への衝突を確実に回避することができる。
また、衝突回避制御手段は、制動回避可能距離が操舵回避可能距離よりも短く、前方障害物検出手段により検出された自車両から前方障害物までの距離が操舵回避可能距離よりも長い場合において、後側方車両検出手段により後側方車両が検出された場合、自車両から前方障害物までの距離が操舵回避可能距離以下となる前に後側方車両に自車両を追い越させるように、操舵による前方障害物への衝突回避に先行して、制動制御手段により自車両を減速させるので、自車両から前方障害物までの距離が操舵回避可能距離以下となる前に後側方車両に自車両を追い越させて自車両が前方障害物への衝突を回避するための操舵を行えるようにすることができ、これにより、前方障害物への衝突を一層確実に回避することができる。

本発明による車両の制御装置によれば、ドライバに違和感を覚えさせることなく、前方障害物との衝突を確実に回避することができる。

前方障害物への衝突を回避するために必要となる距離と、前方障害物に対する自車両の相対速度との関係を示した線図である。制動回避可能距離と操舵回避可能距離との位置関係を例示した概略平面図である。制動回避可能距離と操舵回避可能距離との位置関係を例示した概略平面図である。タイヤと路面との間に発生する最大摩擦力を制動力及びコーナリングフォースに分配した場合における、制動減速度と前方障害物への衝突の回避に必要な距離との関係を示した線図である。本発明の実施形態による制御装置を搭載した車両の概略平面図である。本発明の実施形態による制御装置を搭載した車両の電気的構成を示すブロック図である。本発明の実施形態による車両の制御装置が実行する衝突回避制御のフローチャートである。図７の衝突回避制御における第１衝突回避処理のフローチャートである。図７の衝突回避制御における第２衝突回避処理のフローチャートである。図７の衝突回避制御における第３衝突回避処理のフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態による車両の制御装置を説明する。
まず、図１乃至図３により、前方障害物への衝突を回避するために必要となる距離と、前方障害物に対する自車両の相対速度との関係を説明する。図１は、前方障害物への衝突を回避するために必要となる距離と、前方障害物に対する自車両の相対速度との関係を示した線図であり、図２及び図３は、制動回避可能距離と操舵回避可能距離との位置関係を例示した概略平面図である。

図１において、横軸は前方障害物に対する自車両の相対速度Ｖｒを表し、縦軸は前方障害物への衝突の回避に必要となる前方障害物からの距離を表している。また、「前方障害物への衝突の回避」とは、自車両の制動による回避の場合には、自車両から前方障害物までの距離が０になる前に前方障害物に対する自車両の相対速度が０以下になることを意味し、自車両の操舵による回避の場合には、自車両の車体と前方障害物とが車幅方向において全く重複しない位置まで自車両が車幅方向に移動することを意味する。

この図１に示すように、前方障害物への衝突を自車両の制動のみで回避可能な前方障害物と自車両との最短距離（制動回避可能距離）Ｌｂは、前方障害物に対する自車両の相対速度Ｖｒが増大するに従って指数関数的に増大する。一方、前方障害物への衝突を自車両の操舵のみで回避可能な前方障害物と自車両との最短距離（操舵回避可能距離）Ｌｓは、前方障害物に対する自車両の相対速度Ｖｒが増大するに従って線形的に増大する。
特に、前方障害物に対する自車両の相対速度Ｖｒが所定速度Ｖｅ未満の場合には、操舵回避可能距離Ｌｓが制動回避可能距離Ｌｂよりも長く、前方障害物に対する自車両の相対速度Ｖｒが所定速度Ｖｅより大きい場合には、操舵回避可能距離Ｌｓが制動回避可能距離Ｌｂよりも短くなっている。
ここで、速度Ｖｅは、操舵回避可能距離Ｌｓと制動回避可能距離Ｌｂとの大小が切り替わる境界速度であり、車両重量、タイヤ性能、ブレーキ性能、路面μ等をパラメータとして定まる。本実施形態において、境界速度Ｖｅは例えば４０ｋｍ／ｈである。

即ち、前方障害物に対する自車両の相対速度Ｖｒが境界速度Ｖｅ未満の場合には、図２に示すように、操舵回避可能距離Ｌｓが制動回避可能距離Ｌｂよりも長くなっている。
例えば、自車両から前方障害物までの距離Ｌｏが操舵回避可能距離Ｌｓ以上の領域では、操舵及び制動の何れによっても前方障害物への衝突を回避可能である。
また、自車両がＬｂ≦Ｌｏ＜Ｌｓを満たす領域まで前方障害物へ接近した場合、前方障害物への衝突を自車両の操舵のみでは回避できないが、前方障害物への衝突を自車両の制動のみで回避可能である。
更に自車両が前方障害物へ接近し、Ｌｏ＜Ｌｂの領域に入ると、前方障害物への衝突を自車両の制動によっても回避不可能になる。

一方、前方障害物に対する自車両の相対速度Ｖｒが境界速度Ｖｅより大きい場合には、図３に示すように、操舵回避可能距離Ｌｓが制動回避可能距離Ｌｂよりも短くなっている。
例えば、自車両から前方障害物までの距離Ｌｏが操舵回避可能距離Ｌｂ以上の領域では、操舵及び制動の何れによっても前方障害物への衝突を回避可能である。
また、自車両がＬｓ≦Ｌｏ＜Ｌｂを満たす領域まで前方障害物へ接近した場合、前方障害物への衝突を自車両の制動のみでは回避できないが、前方障害物への衝突を自車両の操舵のみで回避可能である。
更に自車両が前方障害物へ接近し、Ｌｏ＜Ｌｓの領域に入ると、前方障害物への衝突を自車両の操舵によっても回避不可能になる。

次に、図４により、自車両の操舵及び制動を組み合わせた場合における前方障害物への衝突の回避に必要な距離について説明する。図４は、タイヤと路面との間に発生する最大摩擦力を制動力及びコーナリングフォースに分配した場合における、制動減速度と前方障害物への衝突の回避に必要な距離との関係を示した線図である。この図４における「前方障害物への衝突の回避に必要な距離」は、ブレーキにより生じる制動力と操舵により生じるコーナリングフォースとの合成力が、所定の路面μ（例えば０．９）の条件下でタイヤと路面との間に発生し得る最大摩擦力と等しくなるように、制動減速度に応じて操舵角を決定し、それらの制動減速度及び操舵角に基づいて推定される距離である。この図４において、横軸は前方障害物への衝突を回避するための制動による減速度Ｄを表し、縦軸は前方障害物への衝突の回避に必要となる前方障害物からの距離を表している。

図４に示すように、前方障害物に対する自車両の相対速度Ｖｒが境界速度Ｖｅ以下の範囲では、制動減速度Ｄが大きくなるほど前方障害物への衝突の回避に必要となる前方障害物からの距離（回避可能距離）Ｌが短くなっており、制動減速度Ｄが０の場合（即ち前方障害物への衝突を自車両の操舵のみで回避する場合）に回避可能距離Ｌが最大値となり、制動減速度Ｄが最大減速度Ｄｍａｘ（例えば９ｍ／ｓ²）の場合（即ち前方障害物への衝突を自車両の制動のみで回避する場合）に回避可能距離Ｌが最小値となっている。
また、前方障害物に対する自車両の相対速度Ｖｒが境界速度Ｖｅと等しい場合には、制動減速度Ｄに関わらず、回避可能距離Ｌはほぼ一定となっている。
更に、前方障害物に対する自車両の相対速度Ｖｒが境界速度Ｖｅより大きい範囲では、制動減速度Ｄが大きくなるほど回避可能距離Ｌが長くなっている。より詳細には、制動減速度Ｄが最大減速度Ｄｍａｘの７０％以下の制動減速度（中間減速度）Ｄｍｉｄ（例えば５ｍ／ｓ²）までの範囲では回避可能距離Ｌはほぼ一定であり、制動減速度Ｄが中間減速度Ｄｍｉｄよりも大きくなると、制動減速度Ｄが増大するにつれて回避可能距離Ｌが指数関数的に増大する。

次に、図５及び図６により、本発明の実施形態による制御装置を搭載した車両について説明する。図５は、本発明の実施形態による制御装置を搭載した車両の概略平面図であり、図６は、本発明の実施形態による制御装置を搭載した車両の電気的構成を示すブロック図である。

図５に示すように、符号１は、本実施形態による車両の制御装置を搭載する車両を示す。この車両１は、車両１の前方を撮影する前方カメラ２、車両１の前方の障害物を検出する前方センサ４、車両１の後側方を走行する他車両（以下、「後側方車両」という）を検出する後側方センサ６、乗員の視線を検出する乗員センサ８、アクセルペダルやブレーキペダルの踏込量を検出するペダルストロークセンサ１０、及び、方向指示器に対する操作を検出する方向指示器スイッチ１２を有する。前方センサ４は、車両１前方の物体を検出するミリ波レーダやレーザレーダを備え、前方障害物の存在、自車両１から前方障害物までの距離、前方障害物に対する自車両１の相対速度を検出する。後側方センサ６は、車両１の後側方の物体を検出するミリ波レーダやレーザレーダを備え、後側方車両の存在及びその後側方車両と自車両１との車間距離を検出する。
また、車両１は、ステアリングホイール１４及びステアリングシャフト１６に操舵のアシスト力を与えるステアリングアクチュエータ１８を有する。ステアリングシャフト１６には、ラックアンドピニオン式ステアリングギア装置が連結され、左右の操舵輪が操舵される。

更に、図６に示すように、車両１は、車速を検出する車速センサ２０、ステアリングホイール１４の操舵角を検出する操舵角センサ２２、及び、制御ユニット２４を有する。
前方カメラ２により撮影された画像データや、各センサ及び方向指示器スイッチ１２からの信号は、制御ユニット２４に入力される。制御ユニット２４は、前方カメラ２から入力された画像データや、各センサ及び方向指示器スイッチ１２から入力された信号に基づき、ステアリングアクチュエータ１８、エンジン２６、及びブレーキ２８に与える制御信号を演算し、衝突回避制御を実行する。この制御ユニット２４は、ＣＰＵ、当該ＣＰＵ上で解釈実行される各種のプログラム（ＯＳなどの基本制御プログラムや、ＯＳ上で起動され特定機能を実現するアプリケーションプログラムを含む）、及びプログラムや各種のデータを格納するためのＲＯＭやＲＡＭの如き内部メモリを備えるコンピュータにより構成される。

次に、図７乃至図１０により、車両１の制御装置が行う衝突回避制御について説明する。
図７は本発明の実施形態による車両１の制御装置が実行する衝突回避制御のフローチャートであり、図８は図７の衝突回避制御における第１衝突回避処理のフローチャートであり、図９は図７の衝突回避制御における第２衝突回避処理のフローチャートであり、図１０は、図７の衝突回避制御における第３衝突回避処理のフローチャートである。

まず、図７により、衝突回避制御処理について説明する。この衝突回避制御処理は、自車両１の前方に存在する前方障害物への衝突を回避するように自車両１を制御する処理であり、車両１のイグニッションスイッチがＯＮにされた後に繰り返し実行される。

衝突回避制御処理が開始されると、ステップＳ１において、制御ユニット２４は、前方カメラ２又は前方センサ４により前方障害物が検出されたか否かを判定する。その結果、前方障害物が検出されていない場合、このステップＳ１を繰り返す。

一方、前方カメラ２又は前方センサ４により前方障害物が検出された場合、ステップＳ２に進み、制御ユニット２４は、前方カメラ２によって撮影された画像データ又は前方センサ４から入力された信号に基づき、自車両１から前方障害物までの距離Ｌｏと、前方障害物に対する自車両１の相対速度Ｖｒとを特定する。

次に、ステップＳ３において、制御ユニット２４は、ステップＳ２で特定した前方障害物に対する自車両１の相対速度Ｖｒが、境界速度Ｖｅに所定値αを加算した値より大きいか否か（Ｖｒ＞Ｖｅ＋αを満たすか否か）を判定する。ここで、所定値αは、操舵回避可能距離Ｌｓと制動回避可能距離Ｌｂとの差が所定値β（例えば１ｍ）未満となるときの相対速度Ｖｒと境界速度Ｖｅとの差の絶対値であり、例えばα＝１ｋｍ／ｈである。

その結果、Ｖｒ＞Ｖｅ＋αを満たす場合、ステップＳ４に進み、制御ユニット２４は第１衝突回避処理を実行する。
この場合、前方障害物に対する自車両１の相対速度Ｖｒが境界速度Ｖｅより大きいので、図１及び図３に示したように、操舵回避可能距離Ｌｓが制動回避可能距離Ｌｂよりも短くなっている。

一方、Ｖｒ＞Ｖｅ＋αを満たさない（Ｖｒ≦Ｖｅ＋αである）場合、ステップＳ５に進み、制御ユニット２４は、ステップＳ２で特定した前方障害物に対する自車両１の相対速度Ｖｒが、境界速度Ｖｅから所定値αを減算した値より大きいか否か（Ｖｅ＋α≧Ｖｒ＞Ｖｅ−αを満たすか否か）を判定する。

その結果、Ｖｅ＋α≧Ｖｒ＞Ｖｅ−αを満たす場合、ステップＳ６に進み、制御ユニット２４は第２衝突回避処理を実行する。
この場合、操舵回避可能距離Ｌｓと制動回避可能距離Ｌｂとの差は所定値β未満であり、操舵回避可能距離Ｌｓと制動回避可能距離Ｌｂとがほぼ等しくなっている。

一方、Ｖｅ＋α≧Ｖｒ＞Ｖｅ−αを満たさない（Ｖｒ＜Ｖｅ−αである）場合、ステップＳ７に進み、制御ユニット２４は第３衝突回避処理を実行する。
この場合、前方障害物に対する自車両１の相対速度Ｖｒが境界速度Ｖｅより小さいので、図１及び図２に示したように、操舵回避可能距離Ｌｓが制動回避可能距離Ｌｂよりも長くなっている。

第１衝突回避処理、第２衝突回避処理、又は第３衝突回避処理を実行した後、制御ユニット２４は、衝突回避制御処理を終了する。

次に、図８により、第１衝突回避処理について説明する。この第１衝突回避処理は、上述したように、操舵回避可能距離Ｌｓが制動回避可能距離Ｌｂよりも短い場合における衝突回避制御を行うための処理である。

図８に示すように、第１衝突回避処理が開始されると、ステップＳ１０において、制御ユニット２４は、図７のステップＳ２で特定した自車両１から前方障害物までの距離Ｌｏが、制動回避可能距離Ｌｂ以下か否かを判定する。例えば、図１に示したような前方障害物に対する自車両１の相対速度Ｖｒと制動回避可能距離Ｌｂとの関係を示すマップを予め制御ユニット２４のメモリに格納しておき、制御ユニット２４は、そのマップを参照して、図７のステップＳ２で特定した前方障害物に対する自車両１の相対速度Ｖｒに対応する制動回避可能距離Ｌｂを取得し、自車両１から前方障害物までの距離Ｌｏが、制動回避可能距離Ｌｂ以下か否かを判定する。

その結果、自車両１から前方障害物までの距離Ｌｏが、制動回避可能距離Ｌｂ以下ではない（制動回避可能距離Ｌｂより長い）場合、まだ前方障害物への衝突を回避するための制御が必要ないものとし、制御ユニット２４は第１衝突回避処理を終了してメインルーチンに戻る。

一方、自車両１から前方障害物までの距離Ｌｏが、制動回避可能距離Ｌｂより短い場合、ステップＳ１１に進み、制御ユニット２４は、後側方センサ６により後側方車両が検出されたか否かを判定する。
その結果、後側方センサ６により後側方車両が検出された場合、その後側方車両が自車両１の側方まで接近することにより、自車両１が前方障害物への衝突を回避するための操舵を行えなくなる可能性があるので、ステップＳ１２に進み、制御ユニット２４は、自車両１を最大減速度Ｄｍａｘで減速させるようにブレーキ２８を制御すると共に、タイヤと路面との間で発生する摩擦力を制動力として有効に利用するために、自車両１の操舵を制限する。自車両１の操舵を制限する場合、制御ユニット２４は、例えば、ドライバがステアリングホイール１４を操作してもステアリングシャフト１６に操舵トルクが付与されないように、ドライバの操舵力を打ち消す方向のトルクをステアリングアクチュエータ１８により発生させる。

そして、制御ユニット２４は、ステップＳ１３において前方障害物への衝突が回避されたと判定するまで、最大限速度Ｄｍａｘによる減速を継続する。ステップＳ１３において前方障害物への衝突が回避されたと判定した場合、即ち、自車両１から前方障害物までの距離が０になる前に前方障害物に対する自車両１の相対速度が０以下になった場合、制御ユニット２４は第１衝突回避処理を終了してメインルーチンに戻る。

一方、ステップＳ１１において、後側方センサ６により後側方車両が検出されていない場合、ステップＳ１４に進み、制御ユニット２４は、乗員センサ８、操舵角センサ２２、及び、方向指示器スイッチ１２から出力された信号に基づき、ドライバによる自車両１の操舵意図が検出されたか否かを判定する。
例えば、制御ユニット２４は、乗員センサ８により検出された乗員の視線に基づき、乗員が前方障害物を認識したものと判断した場合において、操舵角センサ２２によりステアリングの操作が検出された場合、又は、方向指示器スイッチ１２により方向指示器の操作が検出された場合に、ドライバによる自車両１の操舵意図が検出されたと判定する。

その結果、ドライバによる自車両１の操舵意図が検出されなかった場合、ステップＳ１２に進み、制御ユニット２４は、自車両１の制動のみで前方障害物への衝突を回避するため、自車両１を最大減速度Ｄｍａｘで減速させるようにブレーキ２８を制御する。

一方、ステップＳ１４において、ドライバによる自車両１の操舵意図が検出された場合、ステップＳ１５に進み、制御ユニット２４は、ドライバの操舵意図を優先しつつ、前方障害物への衝突の回避に必要となる回避可能距離Ｌに影響が生じない程度の減速度で自車両１を減速させるために、自車両１を中間減速度Ｄｍｉｄ（例えば５ｍ／ｓ²）で減速させるようにブレーキ２８を制御すると共に、ドライバのステアリング操作による自車両１の操舵を許容させる。
図４を参照して上述したように、前方障害物に対する自車両１の相対速度Ｖｒが境界速度Ｖｅより大きい（即ち操舵回避可能距離Ｌｓが制動回避可能距離Ｌｂよりも短い）場合、制動減速度Ｄが０から中間減速度Ｄｍｉｄまでの範囲では回避可能距離Ｌはほぼ一定である。従って、制御ユニット２４がステップＳ１５において自車両１を中間減速度Ｄｍｉｄで減速させるようにブレーキ２８を制御すると共に、ドライバのステアリング操作による自車両１の操舵を許容させることによって、ドライバのステアリング操作による前方障害物回避に影響を及ぼすことなく自車両１を減速させることができ、より確実に前方障害物への衝突を回避することができる。

そして、ステップＳ１６に進み、制御ユニット２４は、前方障害物への衝突が回避されたか否かを判定する。
その結果、前方障害物への衝突が回避されたと判定した場合、即ち、自車両１から前方障害物までの距離が０になる前に前方障害物に対する自車両１の相対速度が０以下になった場合、制御ユニット２４は第１衝突回避処理を終了してメインルーチンに戻る。

一方、ステップＳ１６において、前方障害物への衝突が回避されていないと判定した場合、ステップＳ１７に進み、制御ユニット２４は、自車両１から前方障害物までの距離Ｌｏが、操舵回避可能距離Ｌｓ以下か否かを判定する。例えば、図１に示したような前方障害物に対する自車両１の相対速度Ｖｒと操舵回避可能距離Ｌｓとの関係を示すマップを予め制御ユニット２４のメモリに格納しておき、制御ユニット２４は、そのマップを参照して、図７のステップＳ２で特定した前方障害物に対する自車両１の相対速度Ｖｒに対応する操舵回避可能距離Ｌｓを取得し、自車両１から前方障害物までの距離Ｌｏが、操舵回避可能距離Ｌｓ以下か否かを判定する。

その結果、自車両１から前方障害物までの距離Ｌｏが、操舵回避可能距離Ｌｓ以下ではない（ＬｏがＬｓより長い）場合、操舵回避を開始するまでにはまだ余裕があるものとし、ステップＳ１５に戻る。以降、ステップＳ１６において前方障害物への衝突が回避されたと判定するか、ステップＳ１７において自車両１から前方障害物までの距離Ｌｏが操舵回避可能距離Ｌｓ以下となるまで、ステップＳ１５の中間減速度Ｄｍｉｄによる減速及び自車両１の操舵の許容を継続する。

ステップＳ１７において、自車両１から前方障害物までの距離Ｌｏが、操舵回避可能距離Ｌｓ以下となった場合、ステップＳ１８に進み、制御ユニット２４は、自車両１の操舵により前方障害物への衝突を回避するために操舵アシストを行う。具体的には、制御ユニット２４は、自車両１から前方障害物までの距離Ｌｏや前方障害物に対する自車両１の相対速度Ｖｒに基づき、前方障害物への衝突を回避するために自車両１の発生させるべきヨーレートを算出し、そのヨーレートを実現するために必要な操舵トルクがステアリングシャフト１６に付与されるようにステアリングアクチュエータ１８を制御する。

そして、制御ユニット２４は、ステップＳ１９において前方障害物への衝突が回避されたと判定するまで、操舵アシストを継続する。ステップＳ１９において前方障害物への衝突が回避されたと判定した場合、即ち、自車両１の車体と前方障害物とが車幅方向において全く重複しない位置まで自車両１が車幅方向に移動した場合、制御ユニット２４は第１衝突回避処理を終了してメインルーチンに戻る。

次に、図９により、第２衝突回避処理について説明する。この第２衝突回避処理は、上述したように、操舵回避可能距離Ｌｓと制動回避可能距離Ｌｂとの差が所定値β未満である場合における衝突回避制御を行うための処理である。

図９に示すように、第２衝突回避処理が開始されると、ステップＳ３０において、制御ユニット２４は、図７のステップＳ２で特定した自車両１から前方障害物までの距離Ｌｏが、制動回避可能距離Ｌｂ又は操舵回避可能距離Ｌｓ以下か否かを判定する。
その結果、自車両１から前方障害物までの距離Ｌｏが、制動回避可能距離Ｌｂ又は操舵回避可能距離Ｌｓ以下ではない（制動回避可能距離Ｌｂ及び操舵回避可能距離Ｌｓより長い）場合、まだ前方障害物への衝突を回避するための制御が必要ないものとし、制御ユニット２４は第２衝突回避処理を終了してメインルーチンに戻る。

一方、自車両１から前方障害物までの距離Ｌｏが、制動回避可能距離Ｌｂ又は操舵回避可能距離Ｌｓより短い場合、ステップＳ３１に進み、制御ユニット２４は、後側方センサ６により後側方車両が検出されたか否かを判定する。
その結果、後側方センサ６により後側方車両が検出された場合、その後側方車両が自車両１の側方まで接近することにより、自車両１が前方障害物への衝突を回避するための操舵を行えなくなる可能性があるので、ステップＳ３２に進み、制御ユニット２４は、自車両１を最大減速度Ｄｍａｘで減速させるようにブレーキ２８を制御すると共に、タイヤと路面との間で発生する摩擦力を制動力として有効に利用するために、自車両１の操舵を制限する。例えば、制御ユニット２４は、ドライバがステアリングホイール１４を操作してもステアリングシャフト１６に操舵トルクが付与されないように、ドライバの操舵力を打ち消す方向のトルクをステアリングアクチュエータ１８により発生させる。

そして、制御ユニット２４は、ステップＳ３３において前方障害物への衝突が回避されたと判定するまで、最大限速度Ｄｍａｘによる減速及び操舵制限を継続する。ステップＳ３３において前方障害物への衝突が回避されたと判定した場合、即ち、自車両１から前方障害物までの距離が０になる前に前方障害物に対する自車両１の相対速度が０以下になった場合、制御ユニット２４は第２衝突回避処理を終了してメインルーチンに戻る。

一方、ステップＳ３１において、後側方センサ６により後側方車両が検出されていない場合、ステップＳ３４に進み、制御ユニット２４は、乗員センサ８、操舵角センサ２２、及び、方向指示器スイッチ１２から出力された信号に基づき、ドライバによる自車両１の操舵意図が検出されたか否かを判定する。

その結果、ドライバによる自車両１の操舵意図が検出されなかった場合、ステップＳ３２に進み、制御ユニット２４は、自車両１の制動のみで前方障害物への衝突を回避するため、自車両１を最大減速度Ｄｍａｘで減速させるようにブレーキ２８を制御する。

一方、ステップＳ３４において、ドライバによる自車両１の操舵意図が検出された場合、ステップＳ３５に進み、制御ユニット２４は、ドライバの操舵意図を優先し、タイヤと路面との間で発生する摩擦力をコーナリングフォースとして有効に利用するために、ドライバのステアリング操作による自車両１の操舵をステアリングアクチュエータ１８に許容させると共に、自車両１の制動を制限する。例えば、制御ユニット２４は、ドライバがブレーキペダルを操作してもブレーキ２８が作動しないようにブレーキ２８を制御する。
このステップＳ３５において、制御ユニット２４は、ステアリングアクチュエータ１８に自車両１の操舵を許容させるだけでなく、自車両１の操舵により前方障害物への衝突を回避するために操舵アシストを行ってもよい。

そして、制御ユニット２４は、ステップＳ３６において前方障害物への衝突が回避されたと判定するまで、自車両１の操舵の許容（及び操舵アシスト）と制動の制限とを継続する。ステップＳ３６において前方障害物への衝突が回避されたと判定した場合、即ち、自車両１の車体と前方障害物とが車幅方向において全く重複しない位置まで自車両１が車幅方向に移動した場合、制御ユニット２４は第２衝突回避処理を終了してメインルーチンに戻る。

次に、図１０により、第３衝突回避処理について説明する。この第３衝突回避処理は、上述したように、操舵回避可能距離Ｌｓが制動回避可能距離Ｌｂよりも長い場合における衝突回避制御を行うための処理である。

図１０に示すように、第３衝突回避処理が開始されると、ステップＳ５０において、制御ユニット２４は、図７のステップＳ２で特定した自車両１から前方障害物までの距離Ｌｏが、操舵回避可能距離Ｌｓ以下か否かを判定する。
自車両１から前方障害物までの距離Ｌｏが操舵回避可能距離Ｌｓ以下である場合、適切な操舵を行わない限り前方障害物への衝突を回避できず、また、自車両１の制動と操舵が同時に行われるとタイヤと路面との間で発生する摩擦力を制動力として有効に利用できなくなる。
そこで、ステップＳ５０において自車両１から前方障害物までの距離Ｌｏが操舵回避可能距離Ｌｓ以下であると判定した場合、ステップＳ５１に進み、制御ユニット２４は、自車両１を最大減速度Ｄｍａｘで減速させるようにブレーキ２８を制御すると共に、タイヤと路面との間で発生する摩擦力を制動力として有効に利用するために、自車両１の操舵を制限する。

そして、制御ユニット２４は、ステップＳ５２において前方障害物への衝突が回避されたと判定するまで、最大限速度Ｄｍａｘによる減速及び操舵制限を継続する。ステップＳ３３において前方障害物への衝突が回避されたと判定した場合、即ち、自車両１から前方障害物までの距離が０になる前に前方障害物に対する自車両１の相対速度が０以下になった場合、制御ユニット２４は第３衝突回避処理を終了してメインルーチンに戻る。

また、ステップＳ５０において、自車両１から前方障害物までの距離Ｌｏが操舵回避可能距離Ｌｓ以下ではない（ＬｏがＬｓより長い）場合、ステップＳ５３に進み、制御ユニット２４は、後側方センサ６により後側方車両が検出されたか否かを判定する。
その結果、後側方センサ６により後側方車両が検出された場合、その後側方車両が自車両１の側方まで接近することにより、自車両１が前方障害物への衝突を回避するための操舵を行えなくなる可能性があるので、ステップＳ５４に進み、制御ユニット２４は、自車両１から前方障害物までの距離Ｌｏが操舵回避可能距離Ｌｓ以下となる前にその後側方車両に自車両１を追い越させ、自車両１が前方障害物への衝突を回避するための操舵を行えるようにするために、前方障害物への衝突回避に先行して自車両１を先行減速度Ｄｐ（例えば３ｍ／ｓ²）で減速させるようにブレーキ２８を制御する。このステップＳ５４の後、制御ユニット２４は第３衝突回避処理を終了してメインルーチンに戻る。

また、ステップＳ５３において、後側方センサ６により後側方車両が検出されていない場合、まだ前方障害物への衝突を回避するための制御が必要ないものとし、制御ユニット２４は第３衝突回避処理を終了してメインルーチンに戻る。

次に、本発明の実施形態のさらなる変形例を説明する。
上述した実施形態においては、本発明の実施形態による車両の制御装置を搭載する車両１は、動力源としてガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃エンジン２６を搭載する場合を例として説明したが、これらのエンジン２６に代えて、あるいはこれらのエンジン２６と共に、動力源として車両１にバッテリ及びモータを搭載してもよい。この場合、制御ユニット２４は、自車両１を制動させる場合に車両１のモータ及びブレーキ２８を制御する。

また、上述した実施形態において、制御ユニット２４は、自車両１の操舵を許容し又はアシストすると説明したが、前方障害物への衝突を回避するために、自車両１の操舵を完全に制御するようにしてもよい。

次に、上述した本発明の実施形態及び本発明の実施形態の変形例による車両１の制御装置の効果を説明する。

まず、制御ユニット２４は、制動回避可能距離Ｌｂが操舵回避可能距離Ｌｓよりも短く、且つ、前方カメラ２や前方センサ４により検出された自車両１から前方障害物までの距離Ｌｏが操舵回避可能距離Ｌｓ以下である場合、ステアリングアクチュエータ１８により自車両１の操舵を制限させると共に、ブレーキ２８により自車両１を減速させるので、前方障害物への衝突を自車両１の操舵では回避できない状況にも関わらず自車両１の制動と共に操舵が行われることを防止し、タイヤと路面との間で発生する摩擦力を制動力として有効に利用することができ、これにより、前方障害物への衝突を確実に回避することができる。

また、制御ユニット２４は、制動回避可能距離Ｌｂが操舵回避可能距離Ｌｓよりも短く、前方カメラ２や前方センサ４により検出された自車両１から前方障害物までの距離Ｌｏが操舵回避可能距離Ｌｓよりも長い場合において、後側方センサ６により後側方車両が検出された場合、ブレーキ２８により自車両１を減速させるので、自車両１から前方障害物までの距離Ｌｏが操舵回避可能距離Ｌｓ以下となる前に後側方車両に自車両１を追い越させて自車両１が前方障害物への衝突を回避するための操舵を行えるようにすることができ、これにより、前方障害物への衝突を一層確実に回避することができる。

また、制御ユニット２４は、制動回避可能距離Ｌｂと操舵回避可能距離Ｌｓとの差が所定値β未満であり、且つ、前方カメラ２や前方センサ４により検出された自車両１から前方障害物までの距離Ｌｏが操舵回避可能距離Ｌｓ又は制動回避可能距離Ｌｂ以下である場合において、ドライバによる自車両１の操舵意図が検出されない場合、ステアリングアクチュエータ１８により自車両１の操舵を制限させると共に、ブレーキ２８により自車両１を減速させるので、自車両１の制動と操舵が同時に行われることを防止し、タイヤと路面との間で発生する摩擦力を制動力として有効に利用することができ、これにより、自車両１の操舵を行う意図のないドライバに違和感を覚えさせることなく前方障害物への衝突を自車両１の制動により確実に回避することができる。

また、制御ユニット２４は、制動回避可能距離Ｌｂと操舵回避可能距離Ｌｓとの差が所定値β未満であり、且つ、前方カメラ２や前方センサ４により検出された自車両１から前方障害物までの距離Ｌｏが操舵回避可能距離Ｌｓ又は制動回避可能距離Ｌｂ以下である場合において、ドライバによる自車両１の操舵意図が検出された場合、自車両１の制動を制限させると共に、ステアリングアクチュエータ１８により自車両１の操舵を許容させるので、自車両１の制動と操舵が同時に行われることを防止し、タイヤと路面との間で発生する摩擦力をコーナリングフォースとして有効に利用することができ、これにより、自車両１の操舵を行う意図のあるドライバに違和感を覚えさせることなく前方障害物への衝突を自車両１の操舵により確実に回避することができる。

また、制御ユニット２４は、制動回避可能距離Ｌｂと操舵回避可能距離Ｌｓとの差が所定値β未満であり、且つ、前方カメラ２や前方センサ４により検出された自車両１から前方障害物までの距離Ｌｏが操舵回避可能距離Ｌｓ又は制動回避可能距離Ｌｂ以下である場合において、後側方センサ６により後側方車両が検出された場合、ドライバによる自車両１の操舵意図が検出されたか否かに関わらず、ステアリングアクチュエータ１８により自車両１の操舵を制限させると共に、ブレーキ２８により自車両１を減速させるので、タイヤと路面との間で発生する摩擦力を制動力として有効に利用して自車両１を十分に減速させることができ、これにより、後側方車両が自車両１の側方まで接近することにより、自車両１が前方障害物への衝突を回避するための操舵を行えなくなった場合でも前方障害物への衝突を自車両１の制動により確実に回避することができる。

また、制御ユニット２４は、制動回避可能距離Ｌｂが操舵回避可能距離Ｌｓよりも長く、且つ、前方カメラ２や前方センサ４により検出された自車両１から前方障害物までの距離Ｌｏが制動回避可能距離Ｌｂ以下である場合において、ドライバによる自車両１の操舵意図が検出された場合、自車両１の制動を制限させると共に、ステアリングアクチュエータ１８により自車両１の操舵を許容させるので、前方障害物への衝突を自車両１の操舵のみでも回避できる状況にも関わらずドライバの意図に反して自車両１の操舵が制限されることを防止できると共に、タイヤと路面との間で発生する摩擦力をコーナリングフォースとして有効に利用することができ、これにより、自車両１の操舵を行う意図のあるドライバに違和感を覚えさせることなく前方障害物への衝突を自車両１の操舵により確実に回避することができる。

特に、制動回避可能距離Ｌｂが操舵回避可能距離Ｌｓよりも長く、且つ、前方カメラ２や前方センサ４により検出された自車両１から前方障害物までの距離Ｌｏが制動回避可能距離Ｌｂ以下であり操舵回避可能距離Ｌｓよりも長い場合において、ドライバによる自車両１の操舵意図が検出された場合、ブレーキ２８により中間減速度Ｄｍｉｄ以下の減速度で自車両１を減速させると共に、ステアリングアクチュエータ１８により自車両１の操舵を許容させるので、前方障害物への衝突を自車両１の操舵のみでも回避できる状況にも関わらずドライバの意図に反して自車両１の操舵が制限されることを防止できると共に、自車両１の操舵による前方障害物への衝突の回避に影響を及ぼすことなく自車両１を減速させることができ、これにより、自車両１の操舵を行う意図のあるドライバに違和感を覚えさせることなく前方障害物への衝突を自車両１の操舵により確実に回避することができる。

また、制御ユニット２４は、制動回避可能距離Ｌｂが操舵回避可能距離Ｌｓよりも長く、且つ、前方カメラ２や前方センサ４により検出された自車両１から前方障害物までの距離Ｌｏが制動回避可能距離Ｌｓ以下である場合において、後側方センサ６により後側方車両が検出された場合、ドライバによる自車両１の操舵意図が検出されたか否かに関わらず、ステアリングアクチュエータ１８により自車両１の操舵を制限させるので、タイヤと路面との間で発生する摩擦力を制動力として有効に利用して自車両１を十分に減速させることができ、これにより、後側方車両が自車両１の側方まで接近することにより、自車両１が前方障害物への衝突を回避するための操舵を行えなくなった場合でも前方障害物への衝突を自車両１の制動により確実に回避することができる。

また、ステアリングアクチュエータ１８は、ドライバのステアリング操作に対応したアシストトルクを自車両１のステアリング機構に付与するので、自車両１の操舵を行う意図のあるドライバに違和感を覚えさせることなく前方障害物への衝突を自車両１の操舵により確実に回避することができる。

１車両
２前方カメラ
４前方センサ
６後側方センサ
８乗員センサ
１０ペダルストロークセンサ
１２方向指示器スイッチ
１４ステアリングホイール
１６ステアリングシャフト
１８ステアリングアクチュエータ
２０車速センサ
２２操舵角センサ
２４制御ユニット
２６エンジン
２８ブレーキ

Claims

自車両の前方に存在する前方障害物への衝突を回避するように自車両を制御する車両の制御装置であって、
自車両の制動を制御する制動制御手段と、
自車両の操舵を制御する操舵制御手段と、
自車両から前方障害物までの距離と、前方障害物に対する自車両の相対速度とを検出する前方障害物検出手段と、
上記前方障害物検出手段により検出された前方障害物に対する自車両の相対速度に基づき、前方障害物への衝突を自車両の操舵のみで回避可能な前方障害物と自車両との最短距離である操舵回避可能距離を取得する操舵回避可能距離取得手段と、
上記前方障害物検出手段により検出された前方障害物に対する自車両の相対速度に基づき、前方障害物への衝突を自車両の制動のみで回避可能な前方障害物と自車両との最短距離である制動回避可能距離を取得する制動回避可能距離取得手段と、
上記制動回避可能距離が上記操舵回避可能距離よりも短く、且つ、上記前方障害物検出手段により検出された自車両から前方障害物までの距離が上記操舵回避可能距離以下である場合、上記操舵制御手段により自車両の操舵を制限させると共に、上記制動制御手段により自車両を減速させる衝突回避制御手段と、
自車両の後方又は側方を走行する後側方車両を検出する後側方車両検出手段とを有し、
上記衝突回避制御手段は、上記制動回避可能距離が上記操舵回避可能距離よりも短く、上記前方障害物検出手段により検出された自車両から前方障害物までの距離が上記操舵回避可能距離よりも長い場合において、上記後側方車両検出手段により後側方車両が検出された場合、自車両から前方障害物までの距離が上記操舵回避可能距離以下となる前に上記後側方車両に自車両を追い越させるように、操舵による前方障害物への衝突回避に先行して、上記制動制御手段により自車両を減速させることを特徴とする車両の制御装置。