JP6347448B2

JP6347448B2 - 車両の衝突回避制御装置および衝突回避制御方法

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Publication number: JP6347448B2
Application number: JP2015143480A
Authority: JP
Inventors: 友佑中川; 陽介大森; 渉池
Original assignee: Advics Co Ltd
Current assignee: Advics Co Ltd
Priority date: 2015-07-17
Filing date: 2015-07-17
Publication date: 2018-06-27
Anticipated expiration: 2035-07-17
Also published as: JP2017024497A; US20180194347A1; WO2017014115A1; CN107848500A; EP3326874A1; EP3326874A4

Description

本発明は、車両の衝突回避制御装置および衝突回避制御方法に関する。

従来、走行中に取得されたデータに基づいて前方の障害物との衝突を回避する制御を行う車両の衝突回避制御装置が知られている（例えば、特許文献１）。

特開２０１２−１２１５３４号公報

この種の車両の衝突回避装置では、衝突回避制御によって車両に減速度が生じている状態で運転者がブレーキペダルの操作によって制動要求を入力する場合がある。このような場合に、運転者が意図した車両の減速度がより確実に得られるのが望ましいが、従来技術では、衝突回避制御と運転者の操作を排他的に選択しているため、衝突回避が優先される場合には運転者の意図と車両の減速度に乖離が生じることがあった。

そこで、本発明の課題の一つは、例えば、衝突回避性能を維持しつつ、運転者が意図した車両の減速度が得られやすい車両の衝突回避制御装置を得ることである。

本発明の車両の衝突回避制御装置は、例えば、走行中に取得されたデータに基づいて、前方の障害物との衝突回避制御を実行するか否かを判断する判断部と、上記判断部によって上記衝突回避制御の実行が判断された場合に、所定期間において車両が第一の減速度で減速した後、車両が上記第一の減速度よりも大きい第二の減速度で減速するよう、少なくともブレーキ装置を制御する制動制御部と、を備え、上記制動制御部は、上記所定期間において運転者による制動要求を取得した場合には、当該所定期間において上記第一の減速度に上記制動要求に対応した第三の減速度を加算した減速度で車両を減速して衝突回避制御が維持されるよう、少なくともブレーキ装置を制御する。

上記車両の衝突回避制御装置では、車両は、第二の減速度で減速される前に第二の減速度よりも小さい第一の減速度で減速されている状態で、運転者の制動要求が生じた場合、第一の減速度と運転者の制動要求に対応した第三の減速度とを加算した減速度で減速される。よって、上記車両の衝突回避制御装置によれば、例えば、衝突回避制御の減速度を下回ることなく運転者の制動操作によって意図した車両の減速度を得ることができる。

また、本発明の車両の衝突回避制御方法では、例えば、コンピュータが、走行中に取得されたデータに基づいて、前方の障害物との衝突回避制御を実行するか否かを判断し、上記衝突回避制御の実行が判断された場合には、所定期間において車両が第一の減速度で減速した後、車両が上記第一の減速度よりも大きい第二の減速度で減速するよう、少なくともブレーキ装置を制御する一方、上記所定期間において運転者による制動要求を取得した場合には、当該所定期間において上記第一の減速度に上記制動要求に対応した第三の減速度を加算した減速度で車両を減速して衝突回避制御が維持されるよう、少なくともブレーキ装置を制御する。

上記車両の衝突回避制御方法では、車両は、第二の減速度で減速される前に第二の減速度よりも小さい第一の減速度で減速されている状態で、運転者の制動要求が生じた場合、第一の減速度と運転者の制動要求に対応した第三の減速度とを加算した減速度で減速される。よって、上記車両の衝突回避制御方法によれば、例えば、衝突回避制御の減速度を下回ることなく運転者の制動操作によって意図した車両の減速度を得ることができる。

図１は、実施形態の車両の衝突回避制御装置が搭載された車両の例示的かつ模式的な構成図である。図２は、実施形態の車両の衝突回避制御装置による制御状態の遷移を示す例示的な説明図である。図３は、実施形態の車両の衝突回避制御装置に含まれるブレーキＥＣＵの例示的かつ模式的なブロック図である。図４は、実施形態の車両の衝突回避制御装置による制御の例示的なフローチャートである。図５は、実施形態の車両の衝突回避制御装置における車両の減速度の経時変化の一例を示すグラフである。

以下、本発明の例示的な実施形態が開示される。以下に示される実施形態の構成、ならびに当該構成によってもたらされる作用および結果（効果）は、一例である。本発明は、以下の実施形態に開示される構成以外によっても実現可能である。また、本発明によれば、構成によって得られる種々の効果（派生的な効果も含む）のうち少なくとも一つを得ることが可能である。

また、以下では、一例として、車両１００が、前方に走行中に、前方の障害物との衝突を回避するよう車両１００の各部が制御される場合が、例示される。

図１は、車両１００の例示的かつ模式的な構成図である。図１に示すように、車両１００は、エンジン５１や、モータジェネレータ６２（Ｍ／Ｇ）、ブレーキ装置４１等を備えている。エンジン５１およびモータジェネレータ６２は、車両１００の加速度を生じさせる。よって、エンジン５１およびモータジェネレータ６２は、駆動源あるいは駆動装置とも称されうる。なお、車両１００には、駆動源としては、エンジン５１およびモータジェネレータ６２のうち少なくとも一方が搭載されていればよい。また、車両１００の加速度は、車両１００の前方へ向かう速度の経時的な増分（時間微分）であり、車両１００の減速度は、車両１００の前方へ向かう速度の経時的な減分（時間微分）である。よって、加速度は、負の減速度でもあり、減速度は、負の加速度でもある。つまり、ブレーキ装置４１による制動力すなわち減速度が減ると加速度が増大し、エンジン５１やモータジェネレータ６２による駆動力すなわち加速度が減ると減速度が増大する。

車両１００は、ＰＣＳ−ＥＣＵ１０（pre-crash safety electronic control unit）を備えている。ＰＣＳ−ＥＣＵ１０は、走行中に取得されたデータに基づいて、車両１００の前方に障害物があることが検知された場合に、当該障害物との衝突の可能性の有無を判定し、衝突の可能性がある場合に、当該障害物との衝突を回避するよう、ブレーキ装置４１や、エンジン５１、モータジェネレータ６２等を制御するブレーキＥＣＵ４０や、エンジンＥＣＵ５０、Ｍ／ＧＥＣＵ６０（motor generator ECU）等へ指示する。ＰＣＳ−ＥＣＵ１０は、判断部の一例である。なお、本実施形態では、ＰＣＳ−ＥＣＵ１０は、車両１００の加速度または減速度、すなわち駆動力または制動力を制御するよう指示するが、ＰＣＳ−ＥＣＵ１０は、さらに、車両１００の操舵を制御するよう指示してもよい。

ＰＣＳ−ＥＣＵ１０は、ＣＰＵ（central processing unit）やコントローラ等の制御部や、ＲＯＭ（read only memory）や、ＲＡＭ（random access memory）、フラッシュメモリ等の記憶部を、有している。記憶部には、ＰＣＳ−ＥＣＵ１０を動作させるためのプログラムや、ＰＣＳ−ＥＣＵ１０の演算処理に用いられるデータ等が記憶されうる。

また、車両１００には、測距装置２１や、カメラ２２が搭載されている。測距装置２１およびカメラ２２は、障害物検出部の一例である。

測距装置２１は、障害物との距離を非接触で無線により測定する装置であり、例えば、レーダ装置や、ソナー装置等である。ＰＣＳ−ＥＣＵ１０は、測距装置２１から、障害物との距離を示すデータを取得する。この場合、距離を示すデータは、距離そのものを示す数値のデータであってもよいし、距離に対応した値のデータであってもよい。

カメラ２２は、例えば、ＣＣＤ（charge coupled device）やＣＩＳ（CMOS image sensor）等の撮像素子を内蔵するデジタルカメラである。カメラ２２は、所定のフレームレートで動画データを出力することができる。ＰＣＳ−ＥＣＵ１０は、カメラ２２で撮像された画像を示すデータを取得し、当該画像データを用いて、障害物までの距離を取得してもよい。

また、図示されないが、ＰＣＳ−ＥＣＵ１０には、車両１００に搭載される各種センサから、当該各種センサによる検出結果を示すデータが入力される。車両１００に搭載されるセンサには、車両１００の状態の検出結果を示すセンサが含まれうる。車両１００の状態の検出結果を示すセンサは、例えば、車速センサや、加速度センサ、ジャイロセンサ等である。

また、車両１００に搭載されるセンサには、運転者によって操作される操作部における操作量あるいは操作要求量の検出結果を示すセンサが含まれうる。運転者による操作部は、例えば、アクセルペダルや、ブレーキペダル、ブレーキハンドル、ステアリングホイール、スイッチ等である。

また、車両１００に搭載されるセンサには、車両１００に搭載される各装置の状態の検出結果を示すセンサが含まれうる。車両１００に搭載される装置は、例えば、ブレーキ装置４１や、エンジン５１、モータジェネレータ６２、インバータ６１（ＩＶ）、操舵システム、サスペンションシステム等である。なお、車両１００に搭載される各種センサによって検出される物理量は、例えば、距離、変位、速度、加速度、回転速度、加速度、角度、角速度、角加速度等である。また、ＰＣＳ−ＥＣＵ１０には、各物理量そのものを示す数値のデータが入力されてもよいし、各物理量の大きさに対応した値のデータが入力されてもよい。

ＰＣＳ−ＥＣＵ１０に入力されるデータは、デジタルデータであってもよいし、数値化されていない電位等のアナログデータであってもよいし、物理量の値ではなくオンオフや段階に対応したデータ等であってもよい。

ＰＣＳ−ＥＣＵ１０は、衝突回避制御を行うにあたり、前方の障害物と衝突するまでの予測時間、すなわちＴＴＣ（time to collision）を算出する。最も単純な例では、障害物までの距離をＤ、障害物に対する車両１００の相対速度をＶｒとすると、ＰＣＳ−ＥＣＵ１０は、ＴＴＣを、ＴＴＣ＝Ｄ／Ｖｒのような式によって算出することができる。なお、ＴＴＣは、障害物の相対加速度や、車両１００の減速度等を考慮して算出されてもよい。ＰＣＳ−ＥＣＵ１０は、例えば、ＴＴＣが所定値以下である場合に、衝突可能性が有ると判断することができる。

また、ＰＣＳ−ＥＣＵ１０は、衝突回避制御を行う際の車両１００の加速度または減速度を演算する。ＰＣＳ−ＥＣＵ１０は、衝突回避制御部の一例である。

ブレーキＥＣＵ４０は、ＰＣＳ−ＥＣＵ１０で設定された加速度または減速度が得られるよう、ブレーキ装置４１を制御する。また、ブレーキＥＣＵ４０には、センサ４４から、ブレーキペダル４３のストロークすなわち操作量に対応した値を示す信号が入力される。ブレーキＥＣＵ４０は、制動制御部の一例である。エンジンＥＣＵ５０は、ＰＣＳ−ＥＣＵ１０で設定された加速度または減速度が得られるよう、エンジン５１を制御する。また、モータジェネレータＥＣＵ６０は、ＰＣＳ−ＥＣＵ１０で設定された加速度または減速度が得られるようにモータジェネレータ６２が動作するよう、インバータ６１を制御する。

ブレーキＥＣＵ４０は、車両１００の後端部に設けられたストップランプ４２を、点灯するよう制御することができる。ストップランプ４２の点灯は、車両１００の周囲、例えば後続車等に対する警報表示となりうる。また、メータＥＣＵ７０は、インストルメントパネル等に設けられたメータ７１を、警報表示を出力するよう、制御することができる。メータ７１の表示出力は、運転者や車室内の乗員に対する警報表示となりうる。ストップランプ４２およびメータ７１は、警報出力装置や、出力装置、警報装置、表示出力装置等とも称されうる。なお、音声による出力は、図示されない音声出力装置から出力されうる。音声出力装置は、例えば、スピーカやブザー等であり、警報出力装置や、出力装置、警報装置等とも称されうる。

図２は、運転者によるブレーキ操作が行われなかった場合の自動的な衝突回避制御における、制御状態の遷移の一例が示されている。なお、図２に含まれるグラフにおいて、横軸は時間ｔ、縦軸は減速度Ｄである。図２の縦軸は、減速度の要求値である。

ＰＣＳ−ＥＣＵ１０は、車両１００の走行中に取得されたデータに基づいて、所定の時間間隔でＴＴＣを算出し、このＴＴＣの値に応じて、衝突回避制御を開始したり、衝突回避制御を次の段階に遷移させたり、衝突回避制御を終了したりする。すなわち、ＰＣＳ−ＥＣＵ１０は、ＴＴＣに基づいて、衝突回避に関わる状況を監視している。

まず、ＰＣＳ−ＥＣＵ１０は、メータ７１やスピーカ等による警報作動を開始する。

次に、ＰＣＳ−ＥＣＵ１０は、一定期間、微少な車両１００の減速度を生じさせるような動作指令をブレーキＥＣＵ４０に与えることにより、ブレーキＥＣＵ４０はブレーキ装置４１のポンプ（不図示）を駆動させるとともに、ブレーキパッドとロータ、すなわちブレーキディスクあるいはドラムとの間の隙間を解消する。この動作は、プレフィル（ＰＦ）とも称されうる。プレフィルにより、ポンプが駆動されることで、ポンプが止まった状態からブレーキ力を増大させる場合に比べて応答性が高くなり、また、隙間、すなわち無効ストロークが解消されるため、衝突回避制御の開始の応答性が向上する。

次に、ＰＣＳ−ＥＣＵ１０は、一定期間、予備制動を行うようブレーキＥＣＵ４０へ指示する。具体的には、ＰＣＳ−ＥＣＵ１０は、ストップランプ４２が点灯されるよう、ブレーキＥＣＵ４０に指示信号を送信する。また、ＰＣＳ−ＥＣＵ１０は、例えば、ストップランプ４２の点灯に伴う必要最低限度の減速度（制動力）が得られるよう、ブレーキＥＣＵ４０へ指示し、ブレーキＥＣＵ４０は指示に基づいてブレーキ装置４１を制御する。なお、本実施形態では、予備制動の主目的はストップランプ４２の点灯であるが、後方車両の運転者に減速操作を意識付けるような所要の減速度が得られるようにしてもよい。予備制動の減速度は、プレフィルの減速度よりも大きい。

次に、ＰＣＳ−ＥＣＵ１０は、衝突回避を目的とした制動制御を開始するようブレーキＥＣＵ４０へ指示する。具体的には、ＰＣＳ−ＥＣＵ１０は、車両１００の速度が所要の減速度で変化するよう、すなわち、所要の制動力が得られるよう、ブレーキＥＣＵ４０へ指示し、ブレーキＥＣＵ４０は指示に基づいてブレーキ装置４１を制御する。なお、制動制御にあっては、減速度（制動力）が段階的に増大してもよい。制動制御における減速度は、プレフィルおよび予備制動の減速度よりも大きい。

車両１００が障害物に衝突することなく停車すると、ＰＣＳ−ＥＣＵ１０は、所定期間、車両１００が停車状態を維持するよう、ブレーキＥＣＵ４０へ指示し、ブレーキＥＣＵ４０は、指示に基づいてブレーキ装置４１を制御する。この動作は、ブレーキホールド（ＢＨ）とも称されうる。

なお、本実施形態では、ＰＣＳ−ＥＣＵ１０は、運転者によるアクセルペダルや、ステアリングホイールなどの操作、すなわち、加速要求操作や、操舵操作等によって、上述した衝突回避制御を終了することができる。

図３には、ブレーキＥＣＵ４０の一例が示されている。ブレーキＥＣＵ４０は、インストールされ、ロードされたプログラムにしたがって処理を実行し、各機能を実現することができる。すなわち、プログラムにしたがって処理が実行されることにより、ブレーキＥＣＵ４０は、データ取得部４０ａや、減速度取得部４０ｂ、加算部４０ｃ、制動制御部４０ｄ等として機能することができる。なお、上記各部の機能の少なくとも一部は、ハードウエアによって実現されてもよい。

データ取得部４０ａは、制動制御に用いられるデータを取得する。制動制御に用いられるデータには、ＰＣＳ−ＥＣＵ１０からの減速度、すなわち要求減速度を示すデータや、センサ４４からのブレーキペダル４３の操作量を示すデータ等が含まれうる。

減速度取得部４０ｂは、ブレーキペダル４３の操作量に対応した減速度、すなわち、運転者による制動要求に対応した減速度を取得する。ここで得られる減速度は、衝突回避制御の実施の有無によらない。すなわち、衝突回避制御が実行されていない通常状態での運転者によるブレーキペダル４３の操作に基づく制動の場合も、衝突回避制御中における運転者によるブレーキペダル４３の操作に基づく制動の場合も、ブレーキペダル４３の操作量に対応した減速度は同じである。減速度取得部４０ｂは、例えば、ブレーキＥＣＵ４０内に含まれる記憶部に記憶されたマップや、テーブル、関数、数式等のデータに基づいて、操作量に対応した減速度を得る。

加算部４０ｃは、ＰＣＳ−ＥＣＵ１０からの指示に基づいて衝突回避制御の予備制動における減速度と、減速度取得部４０ｂで取得された運転者による制動要求に対応した減速度とを加算する。

制動制御部４０ｄは、図２のＰＣＳ作動、すなわち衝突回避制御における、上述したプレフィルや、予備制動、制動制御、およびブレーキホールドを実行する。加算部４０ｃで、減速度が加算された場合、制動制御部４０ｄは、加算された減速度で減速するよう、ブレーキ装置４１を制御する。なお、制動制御部４０ｄは、衝突回避制御とは異なる車両挙動制御における制動制御も、実行することができる。

図４には、本実施形態による制動制御の手順の一例が示されている。図４に示されるフローは、所定の時間間隔で実行される。ＰＣＳ−ＥＣＵ１０において、ＴＴＣに基づいて衝突可能性が有ると判断されている場合、具体的には、例えば、ＴＴＣが所定値以下である場合において（Ｓ１でＹｅｓ）、予備制動期間中でない場合にあっては（Ｓ２でＮｏ）、ＰＣＳ−ＥＣＵ１０の指示に基づき所定の減速度や制動力を発生させるように制御が実行される（Ｓ４）。

Ｓ２でＹｅｓの場合、すなわち予備制動期間中において、さらに、ブレーキペダル４３の踏み込みが無い場合、すなわちデータ取得部４０ａでブレーキペダル４３の操作量を示すデータが取得されず、減速度取得部４０ｂでブレーキペダル４３の操作量に対応した減速度が得られない場合（Ｓ３でＮｏ）、ＰＣＳ−ＥＣＵ１０による制御が実行される（Ｓ４）。

Ｓ３でＹｅｓの場合、すなわちブレーキペダル４３の踏み込みがあった場合、加算部４０ｃは、予備制動における減速度Ｄｐｐと、ブレーキペダル４３の操作量に対応した減速度Ｄｂとを加算した減速度Ｄを算出し、制動制御部４０ｄは、車両１００が当該加算された減速度Ｄ＝Ｄｐｐ＋Ｄｂで減速するよう、ブレーキ装置４１を制御する（Ｓ５）。Ｓ４およびＳ５の終了後、Ｓ１へ戻る。減速度Ｄｐｐは、第一の減速度の一例であり、減速度Ｄｂは、第三の減速度の一例である。

なお、本実施形態では、ブレーキ装置４１によって減速度（制動力）を生じる場合が例示されたが、制動力は、上述した各段階において、状況に応じて、モータジェネレータ６２やエンジン５１に分担させてもよい。

図５には、予備制動が実行されている期間、すなわち図２の時刻ｔｓ１から時刻ｔｓ２までの期間（所定期間）に、運転者によってブレーキペダル４３が操作された場合の減速度の経時変化が示されている。図５では、制動制御部４０ｄは、時刻ｔｓ１から予備制動を開始し、車両１００が減速度Ｄｐｐで減速するようブレーキ装置４１を制御している。図２の時刻ｔｓ２より前の時刻ｔｘにおいて、運転者によってブレーキペダル４３が操作されると、制動制御部４０ｄは、車両１００が減速度Ｄｐｐとブレーキペダル４３の操作量に対応した減速度Ｄｂとを加算した減速度Ｄ＝Ｄｐｐ＋Ｄｂで減速するよう、ブレーキ装置４１を制御する。なお、この後、時刻ｔｓ２からは、図２に示すように、制動制御部４０ｄは、車両１００が減速度Ｄｐで減速するよう、ブレーキ装置４１を制御する。減速度Ｄｐは、第二の減速度の一例である。

以上、説明したように、本実施形態では、予備制動において減速度Ｄｐｐ（第一の減速度）で減速されている状態で、運転者の制動要求が生じた場合、制動制御部４０ｄは、車両１００が、予備制動における減速度Ｄｐｐと運転者の制動要求に対応した減速度Ｄｂ（第三の減速度）とを加算した減速度Ｄ＝Ｄｐｐ＋Ｄｂで減速するよう、ブレーキ装置４１を制御する。よって、例えば、運転者の意図した車両１００の減速度がより確実に得られやすい。

以上、本発明の実施形態が例示されたが、上記実施形態は一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、組み合わせ、変更を行うことができる。また、上記実施形態における構成、部品、数、時間、速度、加速度等のスペックは、種々に変更して実施することができる。

１０…ＰＣＳ−ＥＣＵ（判断部）、４０…ブレーキＥＣＵ（制動制御部）、４１…ブレーキ装置、１００…車両。

Claims

走行中に取得されたデータに基づいて、前方の障害物との衝突回避制御を実行するか否かを判断する判断部と、
前記判断部によって前記衝突回避制御の実行が判断された場合に、所定期間において車両が第一の減速度で減速した後、車両が前記第一の減速度よりも大きい第二の減速度で減速するよう、少なくともブレーキ装置を制御する制動制御部と、
を備え、
前記制動制御部は、前記所定期間において運転者による制動要求を取得した場合には、当該所定期間において前記第一の減速度に前記制動要求に対応した第三の減速度を加算した減速度で車両を減速して衝突回避制御が維持されるよう、少なくともブレーキ装置を制御する、車両の衝突回避制御装置。
コンピュータが、
走行中に取得されたデータに基づいて、前方の障害物との衝突回避制御を実行するか否かを判断し、
前記衝突回避制御の実行が判断された場合には、所定期間において車両が第一の減速度で減速した後、車両が前記第一の減速度よりも大きい第二の減速度で減速するよう、少なくともブレーキ装置を制御する一方、
前記所定期間において運転者による制動要求を取得した場合には、当該所定期間において前記第一の減速度に前記制動要求に対応した第三の減速度を加算した減速度で車両を減速して衝突回避制御が維持されるよう、少なくともブレーキ装置を制御する、
車両の衝突回避制御方法。