JP4137960B2 - 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両（トラック、バス）に利用する。

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両（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、大型車両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た自動制動制御装置である。

ここで、本発明の特徴とするところは、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時間の予測値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段階的制動制御手段を備えたところにある。

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時間の予測値とは、例えば、対象物と自車とが衝突するまでに要する時間の予測値（以下では、ＴＴＣ(Time To Collision)と呼ぶ）である。

前記段階的制動制御手段は、例えば、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制動制御手段を含む。

このように、いきなり最大の制動力または制動減速度を用いるのではなく、徐々に段階的に制動力または制動減速度を増大させていくことにより、トラックやバスの運転者が通常行っている制動パターンに近い制動パターンとすることができるため、車両の安定性を保ちつつ、車速を減速させることができる。

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車両速度が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車両速度が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。

本発明実施例の自動制動制御装置を図１ないし図６を参照して説明する。図１は本実施例の自動制動制御装置のブロック構成図である。図２は本実施例の制動制御ＥＣＵ(Electric Control Unit)の動作を示すフローチャートである。図３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４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５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６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、ＥＢＳ(Electric Breaking System)＿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に取り込まれる。また、ブレーキ制御は、ＥＢＳ＿ＥＣＵ１０がブレーキアクチュエータ１１を駆動することによって行われる。なお、ＥＢＳ＿ＥＣＵ１０に対するブレーキ指示は、運転席（図外）のブレーキ操作および制動制御ＥＣＵ４によって行われる。運転者によるブレーキ操作の情報を含むブレーキ情報もＥＢＳ＿ＥＣＵ１０が出力して制動制御ＥＣＵ４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。

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。

ここで、本実施例の特徴とするところは、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段階的制動制御手段を備えたところにある。

この段階的制動制御手段は、図３（ｂ）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手段を含む。図３（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。次に、「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。

なお、運転者が上記に示した制動力以上の強い制動操作を行った場合には、より強い制動力が優先して働くようにする。ただし、運転者の制動操作は、ＥＢＳ(Electric Breaking System)＿ＥＣＵ１０に対するブレーキ指示として作用し、運転者が万が一過剰な制動操作を行った場合でもＥＢＳ＿ＥＣＵ１０が適切にブレーキアクチュエータ１１の制動力を調整する。

また、本実施例では、図３〜図５に示すように、制動制御ＥＣＵ４は、積載貨物や乗客の重量に応じて制動パターンを変更する制動パターン選択部４０を含む。変更する方法としては、制動制御ＥＣＵ４の制動パターン記憶部４１に、予め「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４０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。

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、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。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車両速度が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。さらに、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（自動制動制御（本格制動制御のみ）の有用性が認められる最低速度）以上である場合には、段階的制動制御は行わないが、図６に示すように、図３（ｂ）〜図５（ｂ）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、本実施例の自動制動制御装置の動作を図２のフローチャートを参照しながら説明する。図２は空積時（図３）の制動パターンを例にとって説明を行うが、半積時（図４）または定積時（図５）においても図２のフローチャートの手順に準じる。図２に示すように、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（Ｓ１）。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３〜図５）のいずれかを予め選択する。以下の説明は、図３の制動パターンが選択された例である。

車間距離、自車速、先行車の車速によりＴＴＣを計算する（Ｓ２）。計算方法は、
車間距離／（自車速−先行車の車速）
である。制動制御開始以前の自車速が６０ｋｍ／ｈ以上であり（Ｓ３）、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（Ｓ４）、ＴＴＣが図３（ａ）に示す（１）の領域にあれば（Ｓ５）、「警報」制動制御を実行する（Ｓ８）。また、ＴＴＣが図３（ａ）に示す（２）の領域にあれば（Ｓ６）、「拡大領域制動」制御を実行する（Ｓ９）。また、ＴＴＣが図３（ａ）に示す（３）の領域にあれば（Ｓ７）、「本格制動」制御を実行する（Ｓ１０）。

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（Ｓ３、Ｓ１１）、ＴＴＣが図３（ｃ）に示す（４）の領域にあれば（Ｓ１２）、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（Ｓ１３）。報知は、警報表示やブザー音により行う。さらに、ＴＴＣが図３（ｃ）に示す（５）の領域にあれば（Ｓ１４）、「本格制動」制御を実行する（Ｓ１０）。

なお、ステアリングセンサ２からの操舵角の代わりにヨーレイトセンサ３からのヨーレイトを利用することもできる。あるいは、操舵角とヨーレイトを併用してもよい。

ここで、図３〜図５について説明する。図３〜図５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３〜図５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３〜図５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３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２．４秒である場合の直線ａを設け、ＴＴＣが１．６秒である場合の直線ｂ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３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（０．５Ｇ程度）をＴＴＣ０．８秒〜０秒までかける。図２のステップＳ２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、実際には、自車速が制動制御によって小さくなるため、ステップＳ２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。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（０．５Ｇ程度）をＴＴＣ０．８秒〜０秒までかける。

また、図４は半積時の例であり、図５は定積時の例であるが、ここで等しい制動力同士で比べれば、積載貨物や乗客の重量が増すにつれて制動距離も長くなるため、操舵回避限界曲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３における直線ａ〜ｃは、図４における直線ｄ〜ｆ、図５における直線ｇ〜ｉに対応し、図３における曲線Ａ、Ｂは、図４における曲線Ｃ、Ｄ、図５における曲線Ｅ、Ｆに対応し、図３における黒点Ｇは、図４における黒点Ｈ、図５における黒点Ｉに対応する。

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。

本実施例の自動制動制御装置のブロック構成図。 本発明実施例の制動制御ＥＣＵの動作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。

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
８ エンジンＥＣＵ
９ 軸重計
１０ ＥＢＳ＿ＥＣＵ
１１ ブレーキアクチュエータ
１２ エンジン
１３ 車速センサ
４０ 制動パターン選択部
４１ 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た自動制動制御装置において、
   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階段的制動制御手段を備え、
   前記階段的制動制御手段は、
   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、
   第三制動段階の制動力または制動減速度を最大として、第一制動段階、第二制動段階、第三制動段階の制動力または制動減速度の比は、ほぼ１：３：５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
   ことを特徴とする自動制動制御装置。
2. 前記第一制動段階は、ほぼ０．１Ｇの制動であり、前記第二制動段階は、ほぼ０．３Ｇの制動であり、前記第三制動段階はほぼ０．５Ｇの制動である請求項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、前記階段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。
   

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