JP6684518B2

JP6684518B2 - 自動ブレーキ装置

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Publication number: JP6684518B2
Application number: JP2016035998A
Authority: JP
Inventors: 山下　真司; 真司山下
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2016-02-26
Filing date: 2016-02-26
Publication date: 2020-04-22
Anticipated expiration: 2036-02-26
Also published as: JP2017149379A

Description

本発明は、自車両とその周囲の物体とが衝突する可能性がある場合などに、自車両の車輪に自動的に制動力を付与する自動ブレーキ装置に関する。

運転支援システムの一つとして、自車両と、その周囲の物体とが衝突する可能性があり、かつ運転者がブレーキペダルを踏み込んでいない状態である場合に、車輪に制動力を自動的に付与して車両を減速させる自動緊急ブレーキ（ＡＥＢ）がある。ＡＥＢを備える自動車では、一般に、センサを用いて自車両とその周囲の物体との距離及び相対速度を検出し、電子制御部（ＥＣＵ）が検出結果から衝突の可能性があると判断した場合、まず警報などを発すると共に、比較的小さい制動力を１次ブレーキとして車輪に付与して、衝突回避を図る。ブレーキペダルの踏み込みなどが行われず、上記物体との距離が所定距離内となった状態が所定時間維持されて、電子制御部が衝突の可能性がより高いと判断した場合には、１次ブレーキよりも大きな制動力を２次ブレーキとして車輪に付与して、衝突による被害の軽減を図る。

通常、自動車には、前後左右の合計四つの車輪にそれぞれブレーキ装置が配置される。ブレーキ装置としては液圧式のものが汎用されている。液圧式ブレーキ装置とＡＥＢとを備える自動車では、上記電子制御部がブレーキ液路に設けられる弁の開閉状態などを制御することでブレーキ液圧を調整し、上述の所定の制動力を確保する。

特許文献１は、自動ブレーキ作動中に運転者によるブレーキペダルの踏み込み操作（増し踏み操作）があった場合に、自動ブレーキに基づくブレーキ液圧を四つの車輪にそれぞれ設けられるブレーキ装置に付与するのではなく、一部のブレーキ装置にのみ付与する構成を開示する。

特開２０００−１７７５５０号公報

自動ブレーキ作動時において、減速度の立ち上がり加速度（ジャーク、ｍ／ｓ^３）の向上が望まれる。

自動ブレーキのジャークが大きければ、特に２次ブレーキのジャークが大きければ、自動ブレーキによる停止距離を短くでき、２次ブレーキの作動開始時期をより遅くすることができる。この場合、自動ブレーキ（２次ブレーキ）の不要作動を少なくできる。かつ、自車両をより早く減速させることができる。

自動ブレーキのジャークを大きくするには、例えば、四つの車輪に設けられる各ブレーキ装置に付与するブレーキ液圧を大きくすることが考えられる。代表的には、この液圧の大小は、ブレーキ液路に設けられるポンプによって調整するため、液圧を大きくするにはポンプを駆動するモータの出力を大きくする必要がある。モータの出力を大きくするために大きなモータを用いると大型化を招いたり、高コスト化を招いたりする。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的の一つは、自動ブレーキ作動時のジャークを向上できる自動ブレーキ装置を提供することにある。

本発明の一態様に係る自動ブレーキ装置は、運転者のブレーキ操作によらず、自車両の前輪及び後輪のそれぞれに設けられたブレーキ装置を作動させるものであって、
前記自車両とその周囲の物体との関係に基づいて、前記前輪のブレーキ装置と前記後輪のブレーキ装置との双方を所定時間作動させる１次ブレーキ制御部と、
前記所定時間の経過後に、前記前輪のブレーキ装置のみを作動させる２次ブレーキ制御部とを備える。

上記の自動ブレーキ装置は、自車両がその周囲の物体と衝突する可能性がある場合に、１次ブレーキとして、前輪のブレーキ装置と後輪のブレーキ装置との双方を作動させる。かつ、上記の自動ブレーキ装置は、２次ブレーキとして前輪のブレーキ装置のみ作動させるため、上記の双方のブレーキ装置を作動する場合に比較して、２次ブレーキのジャークを向上できる。

実施形態１に係る自動ブレーキ装置の概略構成図である。実施形態１に係る自動ブレーキ装置による制御動作を説明するグラフである。実施形態２に係る自動ブレーキ装置による制御動作を説明するグラフである。

以下、図面を参照して、本発明の自動ブレーキ装置の実施形態を具体的に説明する。
図１では、左右２輪の前輪、左右２輪の後輪の合計４輪のうち、一方の前輪ＷＦ（例えば左前輪ｆｌ）及び一方の後輪ＷＲ（例えば右後輪ｒｒ）のみを示し、他方を省略している。また、図１では、車輪に設けられるブレーキ装置のうち、シリンダＣＦ，ＣＲのみ示す。

［実施形態１］
（全体構成）
実施形態１の自動ブレーキ装置１は、代表的には、左右２輪の前輪ＷＦ及び左右２輪の後輪ＷＲと、前輪ＷＦ，後輪ＷＲのそれぞれに設けられたブレーキ装置（シリンダＣＦ，ＣＲ）とを備える車両（図示せず）に利用される。この例では、液圧式ブレーキ装置を備える。
上記車両は、一般に、ブレーキペダル４と、ブレーキペダル４の踏み込み操作によってブレーキ液圧を発生させるマスタシリンダ４２と、ブレーキペダル４とマスタシリンダ４２間に介在されて、ブレーキペダル４の踏力から大きな制動力を発生させる倍力装置４０とを備える。自動ブレーキ装置１が作動していない通常時、この車両の運転者がブレーキペダル４を踏み込むと、マスタシリンダ４２を介して、踏力に応じた液圧をシリンダＣＦ，ＣＲに付与して、ブレーキ装置を作動できる。ブレーキ装置の作動によって前輪ＷＦ，後輪ＷＲに所定の制動力が付与されて、車両を減速できる。
上記車両に備えられた自動ブレーキ装置１は、自車両と、その周囲の物体とが衝突する可能性がある場合に自車両の運転者のブレーキ操作によらず、前輪ＷＦのブレーキ装置、後輪ＷＲのブレーキ装置をそれぞれ作動させて自車両を減速して、衝突を回避したり、衝突による被害を軽減したりする。

この例の自動ブレーキ装置１は、前輪ＷＦに設けられるブレーキ装置と、後輪ＷＲに設けられるブレーキ装置と、各ブレーキ装置に備えられるシリンダＣＦ，ＣＲのブレーキ液を供給するブレーキ液路と、ブレーキ液路に設けられてブレーキ液圧を調整するブレーキアクチュエータ２と、自車両とその周囲の物体との距離や上記物体との相対速度を検出する各種のセンサＳ１，Ｓ２等の検出部と、検出部からの検出結果に基づいて上記物体との衝突の可能性を判断し、判断結果に基づいて衝突回避又は被害軽減のためにブレーキアクチュエータ２などを制御する電子制御部（ブレーキＥＣＵ）３とを備える。

自動ブレーキ装置１は、電子制御部３が上述の検出結果に基づいて周囲の物体と衝突の可能性があると判断した場合、まず、警報器や表示器（いずれも図示せず）などに作動命令を出して、自車両の運転者に対して聴覚的、視覚的に警告を発すると共に、ブレーキアクチュエータ２を制御して、比較的小さい制動力を１次ブレーキとして作動させる。１次ブレーキ作動中に運転者によるブレーキペダルの踏み込みやステアリングの操作などが行われず、上記物体との距離が所定距離内となった状態が所定時間維持された場合、上記物体と衝突する恐れがより高いと考えられることから、衝突による被害を軽減するために、電子制御部３はより大きな制動力を２次ブレーキとして作動させる。

実施形態の自動ブレーキ装置１は、１次ブレーキとして、前輪ＷＦのブレーキ装置と後輪ＷＲのブレーキ装置との双方を作動し、２次ブレーキとして、前輪ＷＦのブレーキ装置のみを作動するように、電子制御部３がブレーキアクチュエータ２を制御することを特徴の一つとする。
以下、構成要素ごとにより詳細に説明する。

（ブレーキ装置）
ブレーキ装置は、ディスク式ブレーキ装置やドラム式ブレーキ装置などの液圧式のものが挙げられる。この例では、前輪ＷＦのブレーキ装置を、シリンダＣＦを備えるディスク式ブレーキ装置とし、後輪ＷＲのブレーキ装置を、シリンダＣＲを備えるドラム式ブレーキ装置とする。

（ブレーキアクチュエータ）
ブレーキアクチュエータ２は、マスタシリンダ４２と各シリンダＣＦ，ＣＲ間のブレーキ液路に設けられるポンプ２０と、各種の弁ＭＣ，２２Ｆ，２２Ｒ，２４Ｆ，２４Ｒと、リザーバ２６とを備える。
ポンプ２０は、自動ブレーキ時などにブレーキ液を加圧するものであり、モータＭによって駆動される。
ポンプ２０とマスタシリンダ４２間の液路には、ポンプ２０による圧力を所定のブレーキ液圧に調整する調圧弁ＭＣが設けられる。調圧弁ＭＣと各シリンダＣＦ，ＣＲ間の液路には、保持弁２２Ｆ，２２Ｒと、減圧弁２４Ｆ，２４Ｒとが設けられる。自動ブレーキ作動時、保持弁２２Ｆ，２２Ｒが開状態にされ、減圧弁２４Ｆ，２４Ｒが閉状態にされる。自動ブレーキを停止する際には、調圧弁ＭＣが開放されて減圧する。
各弁ＭＣ，２２Ｆ，２２Ｒ，２４Ｆ，２４Ｒは、代表的には電磁弁が利用され、電子制御部３によって開度が調整される。
その他、ブレーキ液路には、マスタシリンダ４２の液圧を検出するセンサＳなどが設けられる。

（電子制御部）
電子制御部３は、各種のセンサＳ１，Ｓ２等からの検出結果を用いて、自車両とその周囲の物体との距離や相対速度を演算する演算部、演算値と閾値とを比較して衝突の可能性を判断する衝突可能性判定部、衝突の可能性有りと判断された場合に警報器などに作動命令を出す警告命令部、後述する１次ブレーキ制御部３１及び２次ブレーキ制御部３２、各種の設定値や演算値などを記憶する記憶部などを備える（各部の詳細は図示せず）。電子制御部３には、適宜なマイクロコンピュータを利用できる。センサＳ１，Ｓ２等は、レーザレーダ、ミリ波レーダといったレーダセンサ、ステレオカメラなどを備える画像センサなどを利用できる。レーザセンサでは、パルス波を送受信することで、自車両とその周囲の物体までの距離や相対速度を求められる。その他、電子制御部３には、車両の減速状態を把握する加速度センサなどのセンサＳ３等が取り付けられる。

電子制御部３は、所定の周期（例えば、２ｍｓ）ごとにセンサＳ１，Ｓ２等からの検出結果（測定情報）を受信して、受信情報に基づいて、自車両とその周囲の物体とが衝突する可能性を示す衝突予測時間を演算する。衝突予測時間は、例えば、自車両と上記物体との距離を相対速度で除することで求められる。電子制御部３は、この衝突予測時間に基づいて、１次ブレーキ制御の開始時刻ｔ１及び２次ブレーキ制御の開始時刻ｔ２を決定する。例えば、求めた衝突予測時間が予め設定した閾値よりも短くなった時を１次ブレーキ制御の開始時刻ｔ１と決定する。電子制御部３は、この開始時刻ｔ１に１次ブレーキ制御部３１に制御命令を出す。
また、例えば求めた衝突予測時間に基づいて、自車両と上記物体間に所定距離だけ離隔した状態で自車両を停止可能な時を２次ブレーキ制御の開始時刻ｔ２として決定する。電子制御部３は、この開始時刻ｔ２に２次ブレーキ制御部３２に制御命令を出す。

・１次ブレーキ制御部
１次ブレーキ制御部３１は、電子制御部３が判断した自車両とその周囲の物体との関係に基づいて、前輪ＷＦのブレーキ装置と後輪ＷＲのブレーキ装置との双方を所定時間Ｔ１（＝ｔ２−ｔ１）作動させる。この例の１次ブレーキ制御部３１は、所定の減速度ｇ１が得られる液圧が、前輪ＷＦのブレーキ装置に備えるシリンダＣＦ、及び後輪ＷＲのブレーキ装置に備えるシリンダＣＲの双方に付加されるように、保持弁２２Ｆ，２２Ｒを開状態とする命令、及び調圧弁ＭＣの開度を調整する命令を各弁２２Ｆ，２２Ｒ，ＭＣに出す。そして、２次ブレーキ制御の開始時刻ｔ２となるまでこの液圧を保持して、１次ブレーキを所定時間Ｔ１作動させる。１次ブレーキの作動や警告の発生などを契機として、１次ブレーキの作動中に、自車両の運転者は、ブレーキペダル４を踏み込んだり、ステアリング（図示せず）を操作したりすることができ、衝突を回避し易くなる。所定時間Ｔ１は、１次ブレーキの開始時刻ｔ１と２次ブレーキの開始時刻ｔ２とに基づいて演算部で求めて設定される。

・２次ブレーキ制御部
２次ブレーキ制御部３２は、１次ブレーキ制御を行う所定時間Ｔ１の経過後に、前輪ＷＦのブレーキ装置のみを作動させる。この例の２次ブレーキ制御部３２は、後輪ＷＲのブレーキ装置に備えるシリンダＣＲの保持弁２２Ｒを閉状態とする命令、及び前輪ＷＦのブレーキ装置に備えるシリンダＣＦに所定の減速度ｇ２が得られる液圧が付加されるように、保持弁２２Ｆを開状態のままとする命令、及び調圧弁ＭＣの開度を調整する命令を各弁２２Ｆ，２２Ｒ，ＭＣに出す。減速度ｇ２に基づく制動力は、１次ブレーキの減速度ｇ１に基づく制動力よりも十分に大きく設定されており、この制動力によって、車両を減速でき、衝突を防止したり、衝突による被害を低減したりできる。かつ、この制動力は、前輪ＷＦのブレーキ装置のみによって発生させる。例えば、マスタシリンダ４２から一定のブレーキ液量を前輪ＷＦのブレーキ装置と後輪ＷＲのブレーキ装置との双方に分配する場合と、前輪ＷＦのブレーキ装置のみに供給する場合とを比較する。マスタシリンダ４２からの液量を一定とする場合、前輪ＷＦのブレーキ装置のみにブレーキ液を供給した場合の方が上記双方に分配する場合よりもブレーキ液圧をより大きくできる。又は、前輪ＷＦのブレーキ装置のみにブレーキ液を供給すると、ブレーキ液量をより少なくしても、上記双方のブレーキ装置に分配する場合と同程度のブレーキ液圧が得られる。従って、ブレーキ液を前輪ＷＦのブレーキ装置のみに供給した場合には、所定の減速度ｇ２に到達する時間を上記双方のブレーキ装置に供給した場合よりも短くできる。

上記所定の減速度ｇ２に到達後、所定時間Ｔ２が経過するまで、この液圧を保持することで、前輪ＷＦに十分に制動力を付与できて車両を減速できる。

（自動ブレーキ装置の作動状態）
図２を参照して、実施形態１の自動ブレーキ装置１の作動状態と、１次ブレーキ及び２次ブレーキの双方において前輪のブレーキ装置及び後輪のブレーキ装置の双方を作動させる従来の制御の作動状態とを比較して説明する。

図２は、自動ブレーキを作動させたときの経過時間（ｓ）と、減速度（Ｇ）との関係を模式的に示すグラフであり、横軸が経過時間、縦軸が減速度を示す。実線グラフは、実施形態１の作動状態、破線グラフは従来の制御の作動状態を示す。従来の制御において、１次ブレーキ制御を行う時刻ｔ１〜ｔ２００の間は、実施形態１の自動ブレーキ装置１の作動状態を示す実線グラフに重なっている。

破線グラフに示すように従来の制御では、自動ブレーキの作動が必要と判断された場合、時刻ｔ１に１次ブレーキ制御を開始すると、前輪のブレーキ装置及び後輪のブレーキ装置の双方に所定のブレーキ液圧が付加されて所定の減速度ｇ１（Ｇ）に到達する。その後、横軸に平行な直線で示されるように、所定のブレーキ液圧を保持することで一定の制動力が維持される。時刻ｔ２００に２次ブレーキ制御を開始すると、上記双方のブレーキ装置に所定のブレーキ液圧が付加されて、時刻ｔｇに所定の減速度ｇ２（Ｇ）に到達する。破線グラフの傾きは、前輪のブレーキ装置によるブレーキ液圧と後輪のブレーキ装置によるブレーキ液圧との和に基づくジャークを示す。従来の制御では、１次ブレーキ制御における上記傾きと、２次ブレーキ制御における上記傾きとは実質的に同じである。

一方、実線グラフに示すように実施形態１の自動ブレーキ装置１による制御では、自動ブレーキの作動が必要と判断された場合、時刻ｔ１に１次ブレーキ制御を開始すると、上述の従来の制御と同様に、上記双方のブレーキ装置に所定のブレーキ液圧が付加されて所定の減速度ｇ１（Ｇ）に到達する。そのため、実施形態１の自動ブレーキ装置１による制御では、１次ブレーキ制御における傾きは、上記従来の制御と同様に、前輪のブレーキ装置によるブレーキ液圧と後輪のブレーキ装置によるブレーキ液圧との和に基づくジャークを示す。

上記所定のブレーキ液圧を所定時間保持した後、時刻ｔ２に２次ブレーキ制御を開始すると、前輪ＷＦのブレーキ装置のみに所定のブレーキ液圧が付加される。この前輪ＷＦのブレーキ装置に付加されるブレーキ液圧は、ブレーキ液量を上記従来の制御と同じとすると、上述のように上記従来の制御の場合よりも大きくすることができる。その結果、実施形態１の自動ブレーキ装置１による制御では、２次ブレーキ制御における傾き、即ち前輪のブレーキ装置によるブレーキ液圧に基づくジャークを、１次ブレーキ制御における傾きよりも大きくできる。また、従来のブレーキ制御における傾き（ジャーク）よりも大きくできる。従って、減速度ｇ２に到達する時刻ｔｇを従来の制御と同じとする場合、２次ブレーキ制御の開始時刻ｔ２を従来の制御における開始時刻ｔ２００よりも遅くできる。

（作用効果）
実施形態１の自動ブレーキ装置１では、自車両とその周囲の物体とが衝突する可能性がある場合に１次ブレーキとして、前輪ＷＦのブレーキ装置及び後輪ＷＲのブレーキ装置の双方を作動させて、衝突の可能性を運転者に弱いブレーキで喚起できる。かつ、自動ブレーキ装置１では、２次ブレーキとして前輪ＷＦのブレーキ装置のみを作動させる。そのため、前輪ＷＦのブレーキ装置及び後輪ＷＲのブレーキ装置の双方を作動させる従来の制御に比較して、前輪ＷＦのブレーキ装置に備えるシリンダＣＦのブレーキ液圧を大きくし易い。即ち、減速度の立ち上がり加速度を大きくし易い。従って、実施形態１の自動ブレーキ装置１は、ポンプ２０のモータＭの出力を大きくしなくても、２次ブレーキのジャークを向上できる。その結果、２次ブレーキの不要作動を減らすことができる。かつ、自車両をより早く減速させることができる。

［実施形態２］
実施形態２の自動ブレーキ装置の基本的構成は、実施形態１と同様である。実施形態２の自動ブレーキ装置では、２次ブレーキ制御部３２が、前輪ＷＦのブレーキ装置のみを作動させた後に前輪ＷＦのブレーキ装置と後輪ＷＲのブレーキ装置との双方を作動させることを実施形態１との相違点とする。以下、この相違点を詳細に説明し、実施形態１と重複する構成及び効果は詳細な説明を省略する。

２次ブレーキとして、前輪ＷＦのブレーキ装置のみを用いた場合に、例えば、路面の摩擦係数μが低いと、前輪ＷＦのタイヤがロック限界に達し、所定の減速度ｇ２に到達せず（図３の破線参照）、前輪ＷＦのタイヤがスリップする傾向になる。この場合、前輪ＷＦのブレーキ装置のみの作動では、減速度ｇ２に到達できないため、必要に応じて、図３の実線で示すように時刻ｔ３で前輪ＷＦのブレーキ装置と後輪ＷＲのブレーキ装置との双方を作動させる。この例の２次ブレーキ制御部３２は、後輪ＷＲのブレーキ装置に備えるシリンダＣＲの保持弁２２Ｒを閉状態から開状態とする命令、保持弁２２Ｆを開状態のままとする命令、及び調圧弁ＭＣの開度を調整する命令を各弁２２Ｆ，２２Ｒ，ＭＣに出す。

実施形態２の自動ブレーキ装置は、２次ブレーキ制御の作動途中で、前輪ＷＦのブレーキ装置のみの作動から上記双方のブレーキ装置の作動へと切り替えることで、所定の減速度ｇ２、又は路面限界の減速度に確実に達することができる。また、後輪ＷＲのブレーキ装置は、１次ブレーキ制御の際のブレーキ液圧が保持されたまま閉状態とされる。そのため、時刻ｔ３では、後輪ＷＲのブレーキ装置のブレーキ液圧はある程度高い。この状態から開状態にされるため、所定のブレーキ液圧となるまでのタイムラグを短縮できる。ここで、この例の後輪ＷＲのブレーキ装置とするドラム式ブレーキ装置は、一般に、所定の制動力が作用するブレーキ液圧がディスク式ブレーキ装置よりも高いことが多い。しかし、実施形態２の自動ブレーキ装置では、上述のように１次ブレーキ制御の際に後輪ＷＲのブレーキ装置も利用することで、２次ブレーキ制御の作動途中で利用する場合に、所定の制動力が作用する液圧に達するまでの時間を短くできる。

［変形例］
実施形態１，２に対して、以下の少なくとも一つの変更が可能である。
（１）前輪ＷＦのブレーキ装置及び後輪ＷＲのブレーキ装置の双方をディスク式ブレーキ装置、又はドラム式ブレーキ装置とする。
（２）前輪ＷＦのブレーキ装置をドラム式ブレーキ装置、後輪ＷＲのブレーキ装置をディスク式ブレーキ装置とする。

本発明の自動ブレーキ装置は、自動車に備えられて運転支援システムの一つとして利用できる。

１自動ブレーキ装置
２ブレーキアクチュエータ
２０ポンプ２２Ｆ，２２Ｒ保持弁２４Ｆ，２４Ｒ減圧弁２６リザーバ
３電子制御部
３１１次ブレーキ制御部３２２次ブレーキ制御部
４ブレーキペダル
４０倍力装置４２マスタシリンダ
ＣＦ，ＣＲブレーキ装置に備えるシリンダ
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，ＳセンサＭＣ調圧弁Ｍモータ
ＷＦ前輪ＷＲ後輪

Claims

運転者のブレーキ操作によらず、自車両の前輪及び後輪のそれぞれに設けられたブレーキ装置を作動させる自動ブレーキ装置であって、
前記自車両とその周囲の物体との関係に基づいて、前記前輪のブレーキ装置と前記後輪のブレーキ装置との双方を所定時間作動させる１次ブレーキ制御部と、
前記所定時間の経過後に、前記前輪のブレーキ装置のみを作動させる２次ブレーキ制御部とを備える自動ブレーキ装置。