以下、この発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図1は、この発明のー実施形態に係る車両制御装置が組み込まれた車両10(自車ともいう。)の模式的ブロック構成図である。
車両10は、CPUがメモリに格納されたプログラムを実行することで実現される各種機能部(各種機能手段)を有するECU(電子制御ユニット)20(車両制御手段等として機能する。)を備え、このECU20は、機能部としてVSA制御部94(車両姿勢安定化部、車両姿勢安定化手段)及び接触回避支援制御部100(接触回避支援手段)を備える。
VSA制御部94は、基準ヨーレート算出部96及びVSA機能オンオフ状態確認部98(車両安定化制御機能オンオフ状態確認部、車両安定化制御機能オンオフ状態確認手段)を有している。
VSA機能オンオフ状態確認部98は、VSAオンオフスイッチ83の切替位置(オン状態位置かオフ状態位置)及びVSA制御に必要となる各種センサ及びアクチュエータが故障しているか否か等を確認し、VSA制御機能が作動可能であるオン状態(オン状態位置で故障していない状態)にあるのか、あるいはVSA制御機能が選択されていないか故障している状態であるオフ状態(オフ状態位置、又はオン状態位置であっても故障している状態)にあるのかを判断する。
接触回避支援制御部100は、操舵アシスト制御部90(操舵アシスト制御手段)及び自動ブレーキ制御部92(自動ブレーキ制御手段)を有している。
車両10は、4輪の車輪22{前輪右輪(FRW)22R、前輪左輪(FLW)22L}、車輪24{後輪右輪(RRW)24R、後輪左輪(RLW)24L}を有し、4輪の車輪22、24には、それぞれ車輪速度センサ61〜64が取り付けられ、この車輪速度センサ61〜64から各車輪速度VwがECU20に取り込まれる。ECU20は、これら4つの車輪速度Vwの平均値を車両10の速度である車速Vsとして常に更新する。
また、4輪の車輪22、24には、それぞれ制動力を発生するディスクブレーキ等により構成されるブレーキアクチュエータ51〜54が設けられている。ブレーキアクチュエータ51〜54の各制動力(制動油圧)は、油圧制御装置44内の4つの圧力調整器(不図示)によりそれぞれ独立に制御される。
油圧制御装置44は、踏込量センサ42により検出されるブレーキペダル40の踏込量θbに応じた制動油圧を発生するとともに、ECU20を構成する自動ブレーキ制御部92から出力されるブレーキペダル40に依存しない制動力指令値Fb(いわゆるブレーキバイワイヤによる制動力指令値)に応じて上記の4つの圧力調整器(不図示)がそれぞれ制動油圧を発生し、ブレーキアクチュエータ51〜54に出力する構成とされている。
なお、運転者によるブレーキペダル40の踏み込み操作に基づき踏込量センサ42から踏込量θbが入力され、かつ自動ブレーキ制御部92から制動力指令値Fbが入力された場合、油圧制御装置44は、両者のうち何れか大きい方に合わせて制動油圧を発生させる。
従って、車両10の旋回時{例えば、車両10がスリップして転舵しているとき、又は操向ハンドル70の操作により操舵(転舵)しているときのいずれの場合も含む。}にブレーキアクチュエータ51〜54に伝達される制動油圧を制動力指令値Fbにより独立に制御すれば、左右の車輪22L、24L、22R、24Rの制動力に差を発生させて車両10のヨーモーメントを任意かつ的確に制御し、旋回時におけるアンダーステアの発生の回避及びオーバーステアやスピンの発生を回避して、車両の挙動を安定させることができる。また、制動時(ブレーキペダル40を踏んでいない自動ブレーキ時又はブレーキペダル40を踏んでいるとき)に、各ブレーキアクチュエータ51〜54に伝達される制動油圧を独立に制御すれば、車輪22、24のロックを抑制するアンチロックブレーキ制御を行うことができる。
一方、4輪の車輪22、24中、前輪22(22R、22L)には、エンジン34からトランスミッション(T/M)36を通じて駆動力が伝達される。後輪24(24R、24L)は、車両10の走行によって回転する従動輪として機能する。
エンジン34は、該エンジン34に設けられたスロットルバルブ33のスロットル開度を調整するスロットルアクチュエータ32を通じて回転数(エンジン回転数)が制御される。
スロットルバルブ33のスロットル開度は、操作量センサ28により検出されるアクセルペダル26の操作角度(アクセル角度、操作量)θaに応じてエンジンECU30、及びスロットルアクチュエータ32を通じて調整される。
車両10の操舵装置88は、基本的には、運転者により回転操作(操舵)される操向ハンドル70(ステアリングホイール)と、操向ハンドル70の操舵角θsを検出する操舵角センサ72と、電動パワーステアリング装置(EPS装置)を構成するステアリングアクチュエータ76と、前輪22(前輪左右輪)を操舵するラックアンドピニオン機構を有する操舵機構74とから構成される。
この場合、操舵装置88は、運転者による操向ハンドル70の回転操作が、ステアリングシャフト及び連結軸を通じて操舵機構74を構成するピニオンに伝達され、ピニオンの回転によりラックが往復動し、ラックの往復動がタイロッドを通じて前輪22に伝達されることで、車両10の転舵が実行される通常の構成を有している。
車両10の転舵が実行される際に、運転者による前記の操向ハンドル70の回転操作に伴う操舵角θsが、ステアリングアクチュエータ76に入力されることでステアリングアクチュエータ76の駆動力、すなわち操向ハンドル70の操作に依存する操舵アシストカが操舵機構74の前記ラックを通じて前輪22に伝達される。
その一方、ECU20を構成する操舵アシスト制御部90から出力される操舵アシスト指令値Fs(ここでは、ステアバイワイヤによる操舵アシスト指令値で、回避操舵アシスト指令値Fsともいう。)がステアリングアクチュエータ76に入力されることで、操舵アシスト指令値Fsに応じた操舵アシストトルク(ステアトルク)が操舵機構74に出力される。なお、操舵アシストは、ステアバイワイヤによる処理に限らず、操舵機構74のギヤ比を変える処理、前記EPS装置のアシスト値を変える処理としてもよい。
操舵機構74は、操舵アシスト指令値Fsに応じた操舵アシストトルクに対応する操舵アシストカを前輪22に出力することで、前輪22は、その操舵アシスト力に応じた転舵量だけ前輪22を転舵させることができる。
操舵アシスト指令値Fsは、基本的には、車両10の前方の障害物との接触を回避しようとする際に運転者の操向ハンドル70の回転操作を契機とし、回避操舵が十分でないと判断したときに、これをアシストするように発生する。
なお、回避操舵アシスト力を発生させる場合に、操舵アシスト指令値Fsをステアリングアクチュエータ76に出力するとき、併せてあるいは独立にVSA制御部94及び自動ブレーキ制御部92からブレーキペダル40に依存しない制動力指令値Fbを油圧制御装置44に出力しブレーキアクチュエータ51〜54に伝達される制動油圧を独立に制御し、左右の車輪22L、24L、22R、24Rの制動力に差を発生させて車両10にヨーモーメントを発生させることで回避操舵アシスト力を発生させるようにしてもよい。
車両10には、さらに、車両10に発生しているヨーレートYr(車両10を真上から見たときの中心軸回りの回転力)を検出するヨーレートセンサ82と、車両10に発生している横G(横加速度)を検出する横Gセンサ84が設けられている。
さらにまた、車両10には、警報を発生する警報装置86が設けられ、運転者にブレーキペダル40の踏み込み操作(ブレーキ操作)や操向ハンドル70の回転操作(操舵操作)を促す警報を発生する。運転者に対する警報の発生は、警報装置86のランプ、チャイム、ブザー、スピーカ等の警報手段を利用して発生される。警報装置86により警報を発生してもよいが、警報装置86による警報の発生とともに、あるいは警報装置86から警報を発生しないで、操向ハンドル70への反力付与、アクセルペダル26への反力付与、あるいはブレーキペダル40への反力付与を行うことで警報の発生とすることもできる。
また、車両10には、フロントグリル部等にレーダ80が設けられている。レーダ80は、車両10の前方に向けてミリ波等の電磁波を送信波として送信し、その反射波に基づいて障害物(例えば、前走車等)の大きさを検出するとともに障害物の車両10(自車)からの方向を検出し、同時に障害物と自車との間の相対距離L(障害物が車両である場合には、車間距離)、障害物と自車との相対速度Vr等を検出する相対位置検出手段等として動作する。なお、障害物との相対位置を検出する相対位置検出手段として、上記のミリ波レーダに代えて、レーザレーダあるいはステレオカメラ等を採用することができる。
レーダ80により検出される相対位置等の内容について、図2を参照して説明する。
公知のように、レーダ80は、まず、車両10(自車で、図2中、位置を変えて2箇所に描いている。)から前方の車両12までの相対距離Lを検出することができる。また、前方の車両12の車幅Woを検出することができる。なお、自車10の車幅Wmは、予めECU20及びレーダ80の中のメモリ(記憶部)に記憶されている。次に、車両10の車両12に対する相対速度Vrを検出することができる。さらに、車両10から前方の車両12までの相対距離Lと相対速度Vrとから接触余裕値としての接触余裕時間TTC(Time To Contact)を、TTC=L/Vrとして算出することができる。
なお、前記の接触余裕値は、自車(車両10)前方の障害物(ここでは、車両12)と自車との接触の可能性を判断するパラメータであり、接触余裕値が大きい程、接触の可能性が低くなり、逆に、接触余裕値が小さい程、接触の可能性が高くなる。接触余裕値としては、接触余裕時間TTCの他、前記障害物との前記相対距離L等も含まれる。
ECU20は、車両10(自車)自身の車幅Wmと、レーダ80により検出した前方の車両12の車幅Woと、所定の余裕幅α(余裕横距離)とから、例えば、車両10(自車)が、前方の車両12との接触を回避して追い越す際に必要な目標横回避距離Dtを、次の(1)式により算出する。
Dt=(Wo/2)+α+(Wm/2) ・・・(1)
車両10(自車)が前方の車両12との接触を回避して追い越すために最も横回避距離(横距離、オフセット又はオフセット量という。)Dが大きくなるのは、自車中心軸線10c上に前方の車両12の他車中心軸線12cが重なる場合、つまり車両10(自車)の真正面に前方の車両12が存在する場合である。
車両10(自車)の真正面に前方の車両12が存在する場合でも、道路200上、車両10が同一の進路を走行していている他の車両12等に追いついたとき、その車両10がその進路を変えて前方の車両12の側方を通過し、その車両12の前方に出る追越しの際に、車両10が上記の目標横回避距離Dtだけ車幅方向(横方向)に移動すれば、余裕幅αに相当する横距離を残して、前方の車両12の側方をすり抜けることができる。なお、自車中心軸線10cと前方の車両12の他車中心軸線12cとの間の車幅方向の距離(偏差)を上述したように、オフセットDという。
この発明の一実施形態に係る車両制御装置が組み込まれた車両10は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作について、第1に、VSA制御部94による車両姿勢安定化制御機能の作動条件の例を説明し、第2に、自動ブレーキ制御部92による接触回避自動ブレーキ制御の作動条件の例を説明し、第3に、操舵アシスト制御部90による接触回避操舵アシスト制御(回避操舵アシスト制御)の作動条件の例を説明し、第4に警報装置86の作動条件の例を説明する。
第1に、VSA制御部94は、車両10が旋回状態にあって、基準ヨーレートYsと実ヨーレートYrに一定の差がある場合に作動するように構成されている。
車両10の旋回時に、VSA制御部94は、操舵角θsと車速Vsとから運転者がどの程度旋回しようとしているのかを示す基準ヨーレートYsを車両の運動モデル等に基づき基準ヨーレート算出部96により算出する。この基準ヨーレートYsを目標値として、ヨーレートセンサ82によりリアルタイムに検出される実ヨーレートYrと比較する。
実ヨーレートYrが基準ヨーレートYsより大きい場合(Yr>Ys)、オーバーステアとなっている可能性がある、換言すれば、急ハンドル等により回りすぎてスピンする可能性があると判断し、前輪22中、外側の車輪に自動ブレーキをかけ外向きの力を発生させる。例えば、左旋回している場合には、前輪右輪22Rに自動ブレーキ制御部92を通じブレーキアクチュエータ51を介してブレーキをかけ、右旋回方向の力を発生させる。
その一方、実ヨーレートYrが基準ヨーレートYsより小さい場合(Yr<Ys)、アンダーステアとなっている可能性がある、換言すれば、カーブ路等で曲がりきれず外にふくらむ可能性があると判断し、スロットルアクチュエータ32を通じてスロットルバルブ33のスロットル開度を絞ってエンジン出力を抑えるとともに、必要に応じて後輪24中、内側の車輪にブレーキをかけ車両10をより曲げる内向きの力を発生させる。例えば、左旋回している場合には、後輪左輪24Lに自動ブレーキ制御部92を通じブレーキアクチュエータ51を介してブレーキをかけ、左旋回方向の力を発生させる。
このように、車両10の旋回時にブレーキアクチュエータ51〜54に伝達される制動油圧をVSA制御部94による制御下に独立に制御すれば、左右の車輪22L、24L、22R、24Rの制動力に差を発生させて車両10のヨーモーメントを任意に制御し、旋回時におけるアンダーステアの発生の回避及びオーバーステアやスピンの発生を回避して、車両の挙動を安定させることができる。
第2に、自動ブレーキ制御部92による自動ブレーキ制御の作動は、車両10の前方の障害物に対する接触余裕値としての接触余裕時間TTC(TTC=L/Vr)に基づき判断される。車両10前方の障害物(前走車も含む。)との相対距離Lに基づき判断してもよい。
この場合、接触余裕時間TTCの閾値は、VSA制御部94による車両姿勢安定化制御機能がオン状態になっているとき、一例として、車速Vsに拘わらず一定の時間(1[s]〜3[s]程度の時間)が自動ブレーキ制御及び(又は)回避操舵アシスト制御が作動する閾値Tthとされるが、相対距離Lの閾値は、車速Vsが小さいほど、小さい距離(短い距離であって、70[m]〜30[m]前後)に対応する閾値Lthに設定される。もちろん、接触余裕時間TTCの閾値Tthは、車速Vsや運転者による操向ハンドル70の操舵状況等に応じて変えてもよい。
具体的に、自動ブレーキ制御部92は、必要な減速度を発生するために、ブレーキアクチュエータ51〜54に対する適切な制動力を付与する制動力指令値Fbを算出し、油圧制御装置44に出力する。これにより制動力指令値Fbに応じた制動油圧が油圧制御装置44で発生され、発生された制動油圧によりブレーキアクチュエータ51〜54を通じて車輪22、24に対して制動力が加えられる。
なお、自動ブレーキ制御部92は、アクセルペダル26の操作量θaからアクセルペダル26が踏まれていると判断した場合には、同時にスロットルアクチュエータ32を制御し、スロットルバルブ33を所定量閉方向に操作(スロットルバイワイヤ)させるようにしてもよい(図1中、ECU20からスロットルアクチュエータ32へ向かう点線の矢線参照)。
第3に、操舵アシスト制御部90は、接触余裕時間TTCに加えて、操舵角センサ72より得られる中点(車両10が所定時間直線走行しているとみなしたときの操舵角θ)からの操舵角θs、この操舵角θsを時間微分した操舵角速度dθs/dt、横Gセンサ84で検出される横G、及びヨーレートセンサ82で検出されるヨーレート(実ヨーレート)Yrを考慮して判断される。すなわち、操舵角θs、操舵角速度dθs/dt、横G、及びヨーレートYr等を変数として、運転者の回避操舵操作状況判断値SEが、予め定めた関数であるSE=SE(θs,dθs/dt,横G,Yr)として数値化され(SEが大きい値である程、運転者によりより大きく回避操舵操作がなされていると判断されるものとする。)、この値が、回避操舵アシスト制御が必要な値(閾値SEth)あるいはこれを下回る値になっていると判断した場合、回避操舵アシスト制御が作動する。
回避操舵アシスト制御が作動した場合、操舵角θsと車速Vsに応じて算出される基準ヨーレートYsが、アシストヨーレートYaに変更される。
アシストヨーレートYaを算出する際、上述した目標横回避距離Dtと、横距離D(自車中心軸線10cに対する他車中心軸線12cとの間のずれ量)との差に所定ゲインを乗算してアシスト横加速度を算出する。さらにこのアシスト横加速度を車速Vsで除算してアシストヨーレートYaを算出する。
操舵アシスト制御部90は、このようにして算出したアシストヨーレートYaを発生させる操舵アシスト指令値Fsをステアリングアクチュエータ76に出力する。
これによりステアリングアクチュエータ76から操舵アシスト指令値Fsに応じた操舵アシストトルクが操舵機構74に加えられることで、車両10の旋回挙動が前記アシストヨーレートYaにより制御されアシストされる。
なお、回避操舵アシスト制御は、操舵機構74を制御して操舵をアシストする他、上述したように、VSA制御部94及び自動ブレーキ制御部92を併せて制御して車両10にヨーモーメントを発生させアシストするようにしてもよい。
以上により、VSA制御部94による車両姿勢安定化制御の作動条件の例と、自動ブレーキ制御部92による接触回避自動ブレーキ制御の作動条件の例と、操舵アシスト制御部90による接触回避操舵アシスト制御(操舵アシスト制御)の作動条件の例について説明したが、操舵アシスト制御部90は、ステアリングアクチュエータ76及び操舵機構74を通じて操舵輪である前輪22の舵角を制御することで操舵を行うのに対し、VSA制御部94は、その舵角を制御する際に、オーバーステアによるスピン及びアンダーステアによるふくらみを逆方向のヨーモーメントを発生して制御するものであり、結果として操舵及びブレーキを制御するので、実際上、自動ブレーキ制御部92、操舵アシスト制御部90及びVSA制御部94は、同時に作動する場合ある。
第4に、警報装置86による警報の発生タイミングは、後に詳しく説明するように、車両10が、接触余裕時間TTCの閾値Tthに余裕βt(時間)を加算した閾値Tth+βtの時点{又は相対距離Lの閾値Lthに余裕βd(距離)を加算した閾値Lth+βdの位置}まで車両12等の障害物に近づいたときとされる。すなわち、自動ブレーキ制御や回避操舵アシスト制御が作動される前のタイミングで警報を発生するように設定されている。
そして、警報装置86の警報発生タイミングは、VSA制御部94による車両姿勢安定化制御機能がオフ状態(VSA=OFF時)になっているときには、車両姿勢安定化機能がオン状態(VSA=ON時)になっているときの作動開始タイミングより早いタイミングで警報を発生するように制御される。
次に、この発明の一実施形態に係る車両制御装置が組み込まれた車両10の接触回避支援制御機能と車両安定化制御機能との協調制御について図3のフローチャート及び図4の作動概要図を参照して説明する。なお、以下の説明において、制御フラグをオンにすることと、制御を作動させる(実行させる)こととは異なる。制御フラグがオンになっていない限り、制御は作動しない。
ステップS1において、道路200上を走行中の車両10は、VSA機能オンオフ状態確認部98により車両姿勢安定化制御機能がオフ状態になっているか否かを、VSAオンオフスイッチ83のオンオフ状態等により確認する。
VSA機能がオフ状態になっていない場合、すなわちオン状態(VSA=ON時)になっている場合には、ステップS1の判断が否定的となり、ステップS2において、通常タイミングでの警報発生のタイミング制御に対応する閾値Tth+βt1[時間](又はLth+βd1[距離])が設定される。
その一方、オフ状態(VSA=OFF時)になっている場合には、ステップS1の判断が肯定的となり、ステップS3において、通常タイミングより早いタイミングでの警報発生のタイミング制御に対応する閾値Tth+βt2(又はLth+βd2)が設定される(βt1<βt2、βd1<βd2)。なお、車両10の車速Vsが小さい程、警報発生のタイミングを遅らせることで、低速度で走行しているときに、警報の発生頻度を抑制することができる。
次に、ステップS4において、道路200上を走行中の車両10は、レーダ80により車両10(自車)の前方の車両12の相対位置(相対距離L、車幅Wo、相対速度Vr、接触余裕時間TTC)を検出する。このとき、ECU20は、目標横回避距離Dtを算出する。なお、相対位置の検出処理は、msオーダーでタイマ割り込みにより常に行われる。
次いで、ステップS5において、ステップS4で検出した接触余裕時間TTCが閾値Tth+βt2より小さいかどうかを判断する。
図4の時点t0〜t1の間に示すように、接触余裕時間TTCが閾値Tth+βt2より大きい場合には、ステップS5の判断は否定的になり、ステップS6において、自動ブレーキ制御フラグfb及び操舵アシストフラグfsがともにオフ状態にされる(fb→OFF、fs→OFF)。
その一方、ステップS5の判断において、図4の時点t1〜t2間等の車両10と車両12との位置関係に示すように、接触余裕時間TTCが閾値Tth+βt2より小さくなった場合、ステップS7において、自動ブレーキ制御フラグfb及び操舵アシストフラグfsがともにオン状態にされる(fb→ON、fs→ON)。
次いで、ステップS8において、VSA=ON時の場合には、図4の時点t2(TTC=Tth+βt1)で警報装置86を通じて警報を発生し、運転者にブレーキペダル40あるいは操向ハンドル70の操作を促す。また、そのステップS8において、VSA=OFF時の場合には、時点t2より早い時点である時点t1(TTC=Tth+βt2)で警報装置86を通じて同警報を発生する。
そして、次のステップS9の判断において、接触余裕時間TTCが閾値Tthより小さくなっていない(TTC≧Tth)場合には、ステップS1以降の処理を繰り返す。
その一方、ステップS9の判断が肯定的になったとき、すなわち、例として時点t2bに示すように、車両10(自車)の前方に位置する車両12に対する接触余裕時間TTCが閾値Tthより小さくなった(又は前走車12との間の距離Lが閾値Lthより小さくなった)場合には、ステップS10において、運転者による操向ハンドル70による回避操舵があるか否かを検出し、操向ハンドル70の操作が検出されなかった場合には、ステップS11において、直ちに、その時点t2において自動ブレーキ制御を作動させる。
その一方、ステップS10において、TTC<Tthの状態下で、操舵角センサ72からの操舵角θsの変化等により運転者による操向ハンドル70による回避操舵を検出したとき、ステップS12において、運転者の操向ハンドル70による回避操作を評価する回避操舵状況判断値SEが、回避操舵アシスト制御が必要な閾値SEth以下の値になっているかどうかが判断され、SE≦SEthとなっていた場合には、ステップS13において直ちに回避操舵アシスト制御を作動させる。
以上説明したように上述した実施形態によれば、障害物検出手段としてのレーダ80が、車両10周辺の障害物である車両12等を検出し、接触回避支援制御部100が、レーダ80によって検出された車両12等と、当該車両10との接触の回避を支援する。
そして、接触回避支援制御部100は、VSA制御部94による車両姿勢安定化制御機能がオフ状態(VSA=OFF時)になっているとき、オン状態(VSA=ON時)になっているときよりも早いタイミングで警報を発生する。
このように、VSA制御部94による制御機能がオフ状態(VSA=OFF時)になっている場合は、より早いタイミングで接触回避支援制御部100による接触回避支援制御、例えば、警報による操向ハンドル70の操作を運転者に促すようにしたので、的確に接触回避支援制御機能を行うことができ、結果として、接触回避支援制御機能と、車両姿勢安定化制御機能との的確な協調制御を行うことができる。
より具体的に説明すると、VSA制御部94がオフ状態(故障していて制御ができないときも含む。)であるときには、障害物回避動作が遅れると、車両挙動が不安定になる可能性があるため、より早いタイミングで、換言すれば、より遠方地点から接触回避支援制御機能を行うようにしたことから、確実に回避行動を行わせることができる。
なお、この発明は、上述の実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。