JP5613597B2 - 車両用運転支援装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動ブレーキの作動による車両の停止前後におけるピッチング振動の発生を抑制する車両用運転支援装置に関する。

従来、ＡＣＣ(Adaptive Cruise Control)システムやプリクラッシュ制御システムを代表とする運転支援装置では、自車両前方を監視する手段として車載カメラやレーダ装置が多く採用されている。ここで、ＡＣＣシステムは、自車両前方を走行する先行車に追従して車速制御を行うもので、先行車に急接近し、エンジンブレーキでは目標車間距離を維持することができないと判定した場合は、自動ブレーキを作動させて車間距離を目標車間距離に戻すようにするものである。一方、プリクラッシュブレーキシステムは、先行車を含む自車両前方の障害物（以下「前方障害物」と称する）との衝突可能性を判定し、衝突が回避不能と判定された場合、自動ブレーキを作動させて、衝突を回避させるものである。

自動ブレーキの作動について、例えば特許文献１（特開２００８−１２０１４１号公報）には、先行車が略停止状態と判定した場合、自車両と先行車との車間距離に応じて、自車両を設定位置に停止させるための減速度を求め、この減速度に応じたブレーキ圧で自動ブレーキを作動させる技術が開示されている。

特開２００８−１２０１４１号公報

上述した文献に開示されている技術では、ブレーキ圧を先行車との車間距離に基づいて設定するようにしているため、車両が停止するまでブレーキ圧が減圧されず、停止直前では前部が大きく沈み込む、いわゆるノーズダイブが発生し、停止時にはその反動で揺り戻しが発生する。このようなノーズダイブとその揺り戻しによるピッチング振動は搭乗者に不快感を与えることになる。

ピッチング振動を抑制する手段として、車両の停止直前にブレーキ圧を一時的に減圧することも考えられるが、ピッチング振動を効率よく抑制するには、ブレーキ圧を減圧するタイミングを、路面状態（雪路、アイスバーン、ドライ路面）、車重等に基づいて設定する必要がある。

しかし、この場合、路面状態や車重等を検出するセンサ類が別途必要となり、制御が煩雑化するばかりでなく、部品点数の増加によりコスト高となる問題がある。

本発明は、上記事情に鑑み、特別なセンサを別途装備することなく、自動ブレーキが作動した際の停止前後に発生するピッチング振動を抑制し、搭乗者に与える不快感を軽減して、良好な乗り心地性を得ることのできる車両用運転支援装置を提供することを目的とする。

本発明は、車両に搭載されて該車両の進行方向前方の走行環境を監視する前方監視手段と、前記前方監視手段で検出した自車両前方の走行環境に基づいて前方障害物を検出すると共に前記前方障害物と前記車両との間の障害物間距離及び該障害物と該車両との相対車速に基づいて衝突予測時間を求める衝突予測時間演算手段と、前記衝突予測時間演算手段で求めた前記衝突予測時間が予め設定したブレーキアシスト判定時間を下回った場合、自動ブレーキを作動させると共に停止目標位置手前でブレーキ圧を減圧し、停止直前でブレーキ圧を加圧する自動ブレーキ制御手段とを備える車両用運転支援装置において、前記自動ブレーキ制御手段は、自動ブレーキ作動時の減速度に基づき、前記前方障害物との間におけるブレーキ圧の減圧開始距離を求め、前記障害物間距離が該減圧開始距離に到達したときブレーキ圧を減圧し、次いで予め設定した停止直前の停止ブレーキ開始距離に到達したとき前記ブレーキ圧を加圧する。

本発明によれば、自動ブレーキ作動時の減速度に基づいてブレーキ圧の減圧開始距離を求めるようにしたので、特別なセンサを別途装備することなく、自動ブレーキが作動した際の停止前後に発生するピッチング振動が効率よく抑制され、搭乗者に与える不快感が軽減されて、良好な乗り心地性を得ることができる。

車両用運転支援装置を搭載する車両の概略構成図 車両用運転支援装置の構成図 自動ブレーキ制御ルーチンを示すフローチャート 減圧開始タイミングテーブルを示す概念図 自動ブレーキ制御の制御例を示すタイムチャート

以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。図１の符号１は車両であり、この車両１に、前方監視手段としての車載カメラ３２が搭載されている。この車載カメラ３２はメインカメラ３２ａとサブカメラ３２ｂとを有するステレオカメラであり、この両カメラ３２ａ，３２ｂで撮像した走行方向前方の走行環境の画像が画像処理ユニット（ＩＰＵ）３３にて所定に画像処理されて出力される。

一方、符号３は車両用運転支援装置であり、図２に示すように、運転支援制御ユニット２１、エンジン制御ユニット（以下「Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ」と称する）２２、ブレーキ制御ユニット（以下「ＢＫ＿ＥＣＵ」と称する）２３等の各制御ユニットを備え、この各制御ユニットが、ＣＡＮ（Controller Area Network）等の車内通信回線２４を通じて接続されている。尚、各ユニット２１〜２３はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを備えたマイクロコンピュータにより構成されており、ＲＯＭにはシステム毎に設定されている動作を実現するための制御プログラムが記憶されている。

又、運転支援制御ユニット２１の入力側に、ＩＰＵ３３、車速Ｓ[Km/h]を検出する車速センサ３６、運転者のアクセルペダルの踏込み量ＡＰ[％]を検出するアクセル開度センサ３７、車体速度ＳAVを検出する車体速度センサ３８等の各種センサ類が接続されている。尚、本実施形態では、車体速度ＳAVを、４輪にそれぞれ設けられている車輪速センサで検出した車輪速の平均値で推定している。従って、この場合、車体速度センサ３８は、各車輪に設けられている車輪速センサを総合したものとなる。或いはＧＰＳ(Global Positioning System)装置を搭載する車両では、ＧＰＳ衛星から受信したＧＰＳ信号に基づき、自車両１の単位時間あたりの移動距離から車体速度ＳAVを求めるようにしても良い。この場合、ＧＰＳ装置が車体速度センサ３８として機能を有する。

更に、運転支援制御ユニット２１の出力側に、ブザー、ウォーニングランプ、スピーカ等の警報手段４１が接続されている。

一方、Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ２２の出力側に、電子制御スロットル３１に設けられているスロットルアクチュエータ４２が接続されており、更に、ＢＫ＿ＥＣＵ２３の出力側に、ブレーキを強制的に作動させるブレーキアクチュエータ４３が接続されている。

図１に示すように、電子制御スロットル３１は、エンジン３０の吸気通路側に設けられており、この電子制御スロットル３１のスロットル弁３１ａがスロットルアクチュエータ４２により開閉動作され、このスロットルアクチュエータ４２の動作がＥ／Ｇ＿ＥＣＵ２２で制御される。従って、Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ２２がスロットルアクチュエータ４２の動作を制御することで、スロットル弁３１ａの開度が調整されて、所望のエンジン出力が得られる。

又、ブレーキアクチュエータ４３は、各車輪に設けられているブレーキホイールシリンダ４３ａに対して供給するブレーキ油圧を調整するもので、ＢＫ＿ＥＣＵ２３からの駆動信号によりブレーキアクチュエータ４３が駆動されると、ブレーキホイールシリンダ４３ａにより各車輪に対してブレーキ力が発生し、強制的に減速される。

一方、図２に示す運転支援制御ユニット２１は、ＩＰＵ３３からの画像信号に基づき車載カメラ３２で撮像した自車進行方向前方に存在する障害物（前方障害物）を監視する。そして、前方障害物を検出した場合、車載カメラ３２で撮像した画像に基づき、衝突予測時間ＴＴＣ[sec]を求め、この衝突予測時間ＴＴＣと予め設定したブレーキアシスト判定時間Ｔｏとを比較して、自車両１が前方障害物に衝突する可能性を判定する。そして、衝突の可能性が高いと判定した場合は（ＴＴＣ≦Ｔｏ）、警報手段４１から警報を発すると共に、自動ブレーキ制御を実行させる。

上述した運転支援制御ユニット２１で実行される自動ブレーキ制御は、具体的には、図３に示す自動ブレーキ制御ルーチンに従って処理される。以下、自動ブレーキ制御ルーチンに従った処理を、図５に示すタイミングチャートを参照しながら説明する。尚、図５においては、前方障害物を先行車Ａとしている。

このルーチンは、イグニッションスイッチをＯＮした後、所定演算周期毎に実行され、先ず、ステップＳ１で、車載カメラ３２で撮像した自車両前方の画像データ、車速センサ３６で検出した車速Ｓ、アクセル開度センサ３７で検出したアクセルペダル踏込み量ＡＰ、車体速度センサ３８で検出した車体速度ＳAV等、自動ブレーキ制御に必要なパラメータを読込む。

続く、ステップＳ２で、車載カメラ３２で撮像した自車両前方の画像データに基づき自車進行方向に前方障害物（停車或いは走行している先行車両や対向車両、道路を横切る歩行者等）が存在するか否かを調べる。そして、前方障害物が検出された場合は、ステップＳ３へ進み、検出されない場合はそのままルーチンを抜ける。

ステップＳ３へ進むと、両カメラ３２ａ，３２ｂの視差に基づいて、両カメラ３２ａ，３２ｂで撮像した前方障害物と自車両１との間の距離（以下「障害物間距離」と称する）Ｌ［ｍ］を算出し、この障害物間距離Ｌを前方障害物と自車両１との相対車速ΔＳ[m/sec]で除算して、衝突予測時間ＴＴＣ[sec]を算出する（ＴＴＣ←Ｌ／ΔＳ）。尚、ステップＳ２，３での処理が、本発明の衝突予測時間演算手段に対応している。

その後、ステップＳ４へ進み、衝突予測時間ＴＴＣ[sec]と予め設定したブレーキアシスト判定時間Ｔｏ[sec]とを比較する。このブレーキアシスト判定時間Ｔｏは、前方障害物との衝突を避けることができないと判定される予測時間である。尚、後述するように、本実施形態では、自動ブレーキ作動により自車両１を停止目標位置で停止させる手前で一旦ブレーキ圧を減圧する制御が行われるため、ブレーキアシスト判定時間Ｔｏは、ブレーキ圧を減圧することによる停止距離の延びをある程度考慮した値に設定されている。従って、本実施形態では、一般的な自動ブレーキ制御に比し、やや早く動作が開始されるように、ブレーキアシスト判定時間Ｔｏが、例えば１．２〜０．８[sec}程度に設定されている。

そして、衝突予測時間ＴＴＣがブレーキアシスト判定時間Ｔｏを下回った場合（ＴＴＣ≦Ｔｏ）、運転者のブレーキ操作が行われておらず、或いは運転者の操作したブレーキ力が弱いために、自車両１が前方障害物に近接していると判定し、ステップＳ５へ進む。又、ＴＴＣ＞Ｔｏと判定されたときは、運転者のブレーキ操作により停止可能と判定し、そのままルーチンを抜ける。

ステップＳ５へ進むと、警報手段４１に対して警報信号を出力し、運転者に対し自車両１が前方障害物に近接している旨を、ブザー音、ウォーニングランプの点灯／点滅、或いは音声等により報知する。

次いで、ステップＳ６へ進み、自動ブレーキを作動させる（図５の経過時間ｔ０）。自動ブレーキは、本実施形態では、スロットル弁３１ａ全閉によるエンジンブレーキとブレーキホイールシリンダ４３ａの動作による強制ブレーキとの双方を利用している。

この自動ブレーキを動作させるに際しては、先ず、Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ２２に対してスロットル全閉信号を出力する。すると、Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ２２は電子制御スロットルのスロットルアクチュエータ４２を介してスロットル弁３１ａを全閉動作させて、エンジンブレーキを作動させる。次いで、ＢＫ＿ＥＣＵ２３に対してブレーキ動作信号を出力する。すると、ＢＫ＿ＥＣＵ２３は、ブレーキアクチュエータ４３に駆動信号を出力し、ブレーキホイールシリンダ４３ａを動作させて、各車輪を強制的に制動させる。

その後、ステップＳ７へ進み、自動ブレーキ作動後、設定時間Ｔｄ[sec]が経過するまで待機する。この設定時間Ｔｄは、強制ブレーキが確実に作動するまでの時間であり（図５の経過時間ｔ０〜ｔ１）、予め実験などから求めて設定されている。

そして、設定時間Ｔｄが経過したとき、ステップＳ８へ進み、減速度Ｇｗ[m/s²]を算出する。この減速度Ｇｗは、車体速度センサ３８で検出した車体速度ＳAVの所定区間の変動から求める（図５の経過時間ｔ１〜ｔ２）。尚、前後Ｇセンサが搭載されている車両では、前後Ｇセンサの出力から減速度Ｇｗを求めるようにしても良い。

次いで、ステップＳ９へ進み、減速度Ｇｗに基づき減圧開始タイミングテーブルを補間計算付きで参照して、減圧開始距離Ｐｄ[m]を設定する。この減圧開始距離Ｐｄは、前方障害物から自車両１までの距離であり、図４に示すように、減圧開始タイミングテーブルに記憶されている減圧開始距離Ｐｄは、減速度Ｇｗが大きくなるに従い長くなるように、ほぼ比例した特性に設定されている。すなわち、自動ブレーキ作動時の制動距離は、空走時の車速及びブレーキ圧を一定とした場合、路面状態（雪路、アイスバーン、ドライ路面等）により変化する路面摩擦係数（路面μ）や、車重に依存される。低μ路や、車重が大きい場合の制動距離は長くなり、必然的に減速度Ｇｗは小さくなる。

減圧開始タイミングは、制動車間が確保された状態で設定される必要があり、従って、減速度Ｇｗが小さい場合は制動距離が長くなるため、相対的に減圧開始距離Ｐｄが短く設定され、逆に、減速度Ｇｗが大きい場合は制動距離が短くなるため減圧開始距離Ｐｄが長く設定される。

これにより、自動ブレーキ作動時に自車両１が、後述する停止目標位置（前方障害物を基準とした停止目標距離）の手前でブレーキ圧を一旦減圧しても、自車両１を停止目標位置で停止させることが可能となる。又、上述したように、減速度Ｇｗは路面状態、車重、ブレーキ強さに依存するため、減圧開始距離Ｐｄを、路面μや車重を一々計測して設定する必要がなく、演算が容易となる。更に、専用のセンサ類を装備する必要がないため、部品点数の軽減による製品コストの低減を図ることができる。

その後、ステップＳ１０へ進み、障害物間距離Ｌ[m]が、減圧開始距離（Ｌｓ＋Ｐｄ）[m]に達するまで待機する。ここで、Ｌｓは停止している前方障害物に対して自車両１が保持すべき停止目標位置（停止目標距離）である。この停止目標距離Ｌｓは、固定値であり、本実施形態では、Ｌｓ＝１．５〜２[m]程度に設定されている。

そして、Ｌ≦Ｌｓ＋Ｐｄに達したとき（図５の経過時間ｔ３）、ステップＳ１１へ進み、自動ブレーキ制御中のブレーキ圧を所定に減圧させる。尚、本実施形態では、図５に示すように、このブレーキ圧を所定比率で段階的に減圧させるようにしている。これにより、急減速時に発生する前方への大きな加速度（前Ｇ）が急激に解放されることがなくなり、揺り戻しの低減と制動距離の確保との双方を実現することができる。

ところで、自動ブレーキ作動により発生する減速度Ｇｗが大きい場合、停止直前の前Ｇにより自車両１にノーズダイブが発生し、停止時にはその反動で揺り戻しが発生する。このノーズダイブとその揺り戻しによるピッチング振動は減速度Ｇｗが大きいほど大きくなるが、上述したように、本実施形態では、減圧開始距離Ｐｄが減速度Ｇｗの大きさにほぼ比例して設定されるため、減速度Ｇｗが大きいときは、ブレーキ圧を減圧した際の車両の走行距離が長くなり、ピッチング振動を効率よく抑制させることができ、搭乗者に与える不快感が軽減され、良好な乗り心地性を得ることができる。

その後、ステップＳ１２へ進むと、障害物間距離Ｌが停止直前距離（Ｌｓ＋ｐ）に達したか否かを調べる。ここで、符号ｐは停止目標距離Ｌｓ手前のブレーキを再開する位置（停止ブレーキ開始距離）であり、本実施形態では、０．５[m]程度に設定されている。

そして、障害物間距離Ｌが停止直前距離（Ｌｓ＋ｐ）に達したとき（図５の経過時間ｔ４）、ステップＳ１３へ進み、ブレーキ圧を加圧して車両を停止させ（図５の経過時間ｔ５）、ステップＳ１４へ進み、警報手段４１に対する警報信号の出力を停止して、警報を停止させた後、ルーチンを抜ける。尚、ステップＳ６〜Ｓ１３での処理が、本発明の自動ブレーキ制御手段に対応している。

このように、本実施形態では、自動ブレーキが作動して自車両１を停止目標位置に停止させるに際し、自車両１の減速度Ｇｗに基づいて減圧開始距離Ｐｄを設定し、障害物間距離Ｌが減圧開始距離Ｐｄに達したときから停止直前までブレーキ圧を減圧するようにしたので、停止前後の自車両１に発生すピッチング振動が大幅に抑制され、搭乗者に与える不快感が軽減されて、良好な乗り心地性を得ることができる。

又、車両１に作用する減速度Ｇｗは、路面状態、車重、ブレーキの強さ等に依存するため、この減圧開始距離Ｐｄを設定するに際し、路面μや車重を計測し、それをバラメータとして設定する必要がなく、演算が容易となり、又、専用のセンサ類を装備する必要がないので、部品点数の削減、製品コストの低減を実現することができる。

尚、本発明は、上述した実施形態に限るものではなく、例えば障害物間距離Ｌは、車載カメラ３２で撮像した画像に基づいて計測する以外に、自車両１の進行方向前方を走査するレーザレーダ、ミリ波レーダ、超音波センサに基づいて計測するようにしても良い。

１…車両、
３…車両用運転支援装置、
２１…運転支援制御ユニット、
２２…エンジン制御ユニット、
２３…ブレーキ制御ユニット、
３１ａ…スロットル弁、
３２…車載カメラ、
４３…ブレーキアクチュエータ、
４３ａ…ブレーキホイールシリンダ、
Ｇｗ…減速度、
Ｌ…障害物間距離、
Ｌｓ…停止目標距離、
ｐ…停止ブレーキ開始距離、
Ｐｄ…減圧開始距離、
Ｔｄ…設定時間、
Ｔｏ…ブレーキアシスト判定時間、
ＴＴＣ…衝突予測時間

Claims (3)

1. 車両に搭載されて該車両の進行方向前方の走行環境を監視する前方監視手段と、
   前記前方監視手段で検出した自車両前方の走行環境に基づいて前方障害物を検出すると共に前記前方障害物と前記車両との間の障害物間距離及び該障害物と該車両との相対車速に基づいて衝突予測時間を求める衝突予測時間演算手段と、
   前記衝突予測時間演算手段で求めた前記衝突予測時間が予め設定したブレーキアシスト判定時間を下回った場合、自動ブレーキを作動させると共に停止目標位置手前でブレーキ圧を減圧し、停止直前でブレーキ圧を加圧する自動ブレーキ制御手段と
   を備える車両用運転支援装置において、
   前記自動ブレーキ制御手段は、自動ブレーキ作動時の減速度に基づき、前記前方障害物との間におけるブレーキ圧の減圧開始距離を求め、前記障害物間距離が該減圧開始距離に到達したときブレーキ圧を減圧し、次いで予め設定した停止直前の停止ブレーキ開始距離に到達したとき前記ブレーキ圧を加圧する
   ことを特徴とする車両用運転支援装置。
2. 前記自動ブレーキ制御手段は、自動ブレーキを作動させたときはスロットル弁を全閉にすることを特徴とする請求項１記載の車両用運転支援装置。
3. 前記自動ブレーキ制御手段は、ブレーキ圧を減圧するに際しては所定比率で段階的に減圧させることを特徴とする請求項１或いは２記載の車両用運転支援装置。

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