JP7473278B2 - 車両制御装置 - Google Patents
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Description
特許文献2には、側突直前から側突後の車体加速度が所定値以下になるまでの間、車両の反側突側の後輪の制動力を、他3車輪の制動力に比して高くなるよう制御することが記載されている。
特許文献3には、衝突により車両に旋回状態が生じた場合に、左右車輪の一方を制動することにより、旋回を抑制することが記載されている。
特許文献4には、衝突によってロールが発生した場合に自動的に制動力を発生させるとともに、ロールレートが高い場合にはロールオーバーを防止するため制動力を低くすることが記載されている。
特許文献5には、側突時における車両ロール方向の力を低減するため、ABS制御を停止して車輪をロックさせ、車輪の横力を減少させることが記載されている。
しかし、特許文献1に記載された技術は、車両の駆動輪のうち左右一方を制動することを前提としており、例えば二輪駆動の車両の場合には、前後輪のいずれか一方でしかヨー挙動を促進する効果を発生させることができず、多様な衝突形態に対応することは困難である。
また、特許文献2に記載された技術においては、衝突予測位置に応じて制動する車輪を切り替えているが、いずれの場合にも車幅方向における衝突側とは反対側の車輪を制動しており、衝突による車体への入力位置とヨー挙動の支点となる制動輪との距離が遠く、高いヨーレートを得ることは困難である。
上述した問題に鑑み、本発明の課題は、制動装置の制御により側面衝突時の被害を軽減する車両制御装置を提供することである。
これによれば、側面衝突により発生するヨー挙動の方向に応じて、前輪又は後輪のいずれを制動するかを決定し、かつ、車幅方向において衝突側の前輪又は後輪を制動することにより、制動された車輪を支点(軸)とするヨー挙動を増幅させることができる。
また、車幅方向において衝突側の車輪を制動することにより、支点となる車輪(制動される車輪)と衝突入力箇所との距離が近接して配置される。このため、高いヨーレートを発生させることができ、衝突による衝撃を効果的に緩和するとともに、自車両を衝突車両をやり過ごすことが可能な位置まで迅速に変位させることができる。
これによれば、ヨー挙動が増幅された結果、スピン状態となった自車両が、例えば歩行者や自転車等のリスク対象物と衝突し、二次被害を発生させることを防止できる。
これによれば、衝突側の前輪及び後輪の制動装置に制動力を発生させ、これらの車輪を路面に対して前後方向に拘束することにより、一般にストローク時に車輪の前後変位を伴うサスペンション装置のストロークを阻害するフリクションを発生させることが可能となる。これにより、側面衝突により発生する衝突側が下がる方向のロール挙動、及び、その反発による衝突側が上がる方向のロール挙動を抑制し、衝突後の車体挙動の安定化を図ることができる。
これによれば、衝突後に車両がドライバ等のユーザの意に反して動き出すことを防止し、安全性をより向上することができる。
実施形態の車両制御装置は、例えば乗用車等の自動車に搭載されるものである。
実施形態の車両制御装置は、自車両が他車両等の物体と側面衝突した場合に、車体のヨー挙動を促進して衝突による衝撃を緩和するヨー増幅制御、ロールを抑制するロール抑制制御等を行う機能を備えている。
車両制御装置1は、制動制御ユニット100、ハイドロリックコントロールユニット110、環境認識ユニット200、エアバッグ制御ユニット300等を有する。
各ユニットは、例えば、CPU等の情報処理部、RAMやROM等の記憶部、入出力インターフェイス、これらを接続するバス等を有するマイクロコンピュータとして構成することができる。
また、各ユニットは、例えばCAN通信システム等の車載LANを介して、あるいは、直接に通信し、各種情報の伝達が可能となっている。
制動制御ユニット100は、ハイドロリックコントロールユニット110に指令を与えることにより、各車輪のホイルシリンダ112におけるブレーキフルード液圧を個別に制御し、各車輪のサービスブレーキに制動力を発生させることが可能である。
制動制御ユニット100には、車速センサ101、ヨーレートセンサ102、前後加速度センサ103、横加速度センサ104等の、車両の運動状態を検出するための物理センサが接続されている。
ヨーレートセンサ102は、車体の鉛直軸回りの回転速度(自転速度)であるヨーレートを検出するヨー挙動検出部である。
前後加速度センサ103は、車体に作用する前後方向の加速度を検出するものである。
横加速度センサ104は、車体に作用する横方向(車幅方向)の加速度を検出するものである。
これら各センサの出力は、以下説明するアンチロックブレーキ制御、姿勢安定化制御、ヨー増幅制御等の各種車両運動制御に用いられる。
姿勢安定化制御は、車両にオーバーステア挙動又はアンダーステア挙動が発生した場合に、左右の車輪の制動力差を発生させ、これらの挙動を抑制する方向のヨーモーメントを発生させるものである。
制動制御ユニット100は、図示しない舵角センサにより検出した舵角、車速センサ101により検出した車速、横加速度センサ104により検出した横加速度等に基づいて、正常な走行時に車体に発生し得るヨーレートである目標ヨーレートを算出する。
制動制御ユニット100は、ヨーレートセンサ102によって検出される実際のヨーレート(実ヨーレート)と目標ヨーレートとの偏差に応じて、制動力の制御で発生させるヨーモーメントの向き及び大きさを設定する。
一方、実ヨーレートの絶対値が目標ヨーレートの絶対値よりも大きい場合には、オーバーステア挙動が発生しているものとして、操舵装置の操舵方向へのヨーレートと逆方向のヨーモーメントを発生させる。
また、制動制御ユニット100は、他車両などの物体が自車両の側面部に衝突する側面衝突である場合に、衝突に起因するロール挙動を抑制するロール抑制制御、及び、衝突に起因するヨー挙動を促進するヨー増幅制御を行う機能を備えている。
これらの点については、後に詳しく説明する。
ハイドロリックコントロールユニット110は、ブレーキフルードを加圧する電動ポンプ、及び、各ホイルシリンダ112のブレーキフルード液圧を制御する増圧弁、減圧弁、圧力保持弁などを備えている。
マスタシリンダ111は、ドライバがブレーキ操作を行う図示しないブレーキペダルの操作に応じて、ブレーキフルードを加圧するものである。
マスタシリンダ111が発生したブレーキフルード液圧は、ハイドロリックコントロールユニット110を経由して、ホイルシリンダ112に伝達されるようになっている。
ホイルシリンダ112は、各車輪に設けられ、例えばディスクロータにブレーキパッドを押圧するなどして、ブレーキフルード液圧に応じた摩擦力(制動力)を発生させるものである。
環境認識ユニット200には、自車両の周囲の物体等を検出するセンサとして、撮像装置201、ミリ波レーダ装置202、レーザスキャナ装置203などが接続されている。
環境認識ユニット200は、撮像装置201が撮像した画像に公知の画像処理を施すことにより、自車両周囲の物体を認識するとともに、物体の属性(車両、歩行者、建築物等)を判別することが可能である。
ミリ波レーダ装置202は、例えば76GHz帯などの電波を用いて物体を検出するものである。
レーザスキャナ装置203は、パルス状のレーザ光を出射して自車両周囲を走査し、その反射による散乱光を検出することにより物体を検出するものである。
エアバッグは、例えばナイロン繊維からなる基布により袋状に形成され、通常時は折り畳まれた状態で内装部材に収容されるとともに、衝突時に展開用ガスを導入されることによって展開膨張し、乗員等を拘束する。
エアバッグ制御ユニット300には、衝突センサ301、インフレータ302等が接続されている。
衝突センサ301は、エアバッグ制御ユニット300と協働して、衝突検出部として機能する。
エアバッグ制御ユニット300は、衝突センサ301の出力に基づいて、エアバッグの展開膨張が必要な前面衝突や側面衝突の発生有無を判別する。エアバッグ制御ユニット300は、本発明の側面衝突検出部として機能する。
インフレータ302は、エアバッグ制御ユニット300からの指令に応じて、車両に設けられた各エアバッグに展開用ガスを供給するガス発生装置である。
図2は、実施形態の車両制御装置の動作を示すフローチャートである。
以下、ステップ毎に順を追って説明する。
<ステップS01:衝突判定>
エアバッグ制御ユニット300は、衝突センサ301の出力に基づいて、自車両に対して他車両等の物体が所定以上の強度(例えば自車両の車体に発生する加速度が所定以上)で衝突したか否かを判別する。
例えば、エアバッグの展開要否を判別するために予め設定された閾値以上の加速度を検出した場合に、衝突判定を成立させることができる。
所定以上の強度の衝突が判別された場合には、衝突判定が成立したものとしてステップS02に進み、その他の場合はステップS10に進む。
エアバッグ制御ユニット300は、ステップS01で判定された衝突が、所定以上の大規模の側面衝突であるか否かを判別する。
例えば、車体の横加速度が予め設定された閾値以上である場合に、大規模の側面衝突が発生したものと判別する。
大規模の側面衝突が判別された場合はステップS03に進み、その他の場合はステップS10に進む。
制動制御ユニット100は、ハイドロリックコントロールユニット110に指令を与え、車幅方向における衝突側(例えば自車両左側面に衝突を受けた場合には左側)の前輪及び後輪のブレーキに制動力を発生させる。
このとき、車幅方向における反衝突側の前輪及び後輪のブレーキは、実質的に制動力を発生しない解放状態とされる。
このような制御は、側面衝突に起因する車体のロール挙動を抑制するロール抑制制御として機能する。
一般に、側面衝突を受けた車両は、衝突側のサスペンションが一旦バンプ側(縮側)にストロークして車体が沈みこんだ後、サスペンションスプリングの反力によってサスペンションがリバウンド側(伸側)にストロークして車体が持ち上がるロール挙動を示す。
このようなロール挙動は、衝突後の車体挙動の安定化という観点からは好ましいものではなく、また、挙動が著大になると車両の横転の原因ともなり得る。
一方、車両のサスペンション装置は、例えば車輪の前後方向位置決めを行うトレーリングリンクの傾斜などに起因して、通常ストローク時に車輪が車体に対して前後方向に変位する挙動を示す。
このため、車輪を制動して路面に対する前後変位を拘束すると、サスペンション装置のストロークを阻害するフリクションを発生させることができ、上述した制御により、車体のロール挙動を抑制することが可能となる。
その後、ステップS04に進む。
エアバッグ制御ユニット300は、衝突発生からの経過時間を、予め設定された閾値T1秒と比較する。
閾値T1は、例えば、一般的な側面衝突において、衝突の発生後、衝突に起因する車体挙動が収束するまでの時間を考慮して設定される。
衝突発生からの経過時間が閾値T1秒を経過している場合はステップS10に進み、その他の場合はステップS05に進む。
環境認識ユニット200は、自車両の周辺(特に衝突後の挙動により自車両が進行する方向)における例えば歩行者等のリスク対象物の有無を判別する。
リスク対象物が存在する場合はステップS06に進み、その他の場合はステップS03に戻り以降の処理を繰り返す。
制動制御ユニット100は、ヨーレートセンサ102によって車体のヨーレートを検出し、予め設定された閾値と比較する。
ヨーレートが閾値以上である場合はヨー挙動が発生しているものとしてステップS07に進み、その他の場合はステップS03に戻り以降の処理を繰り返す。
制動制御ユニット100は、ロール抑制制御を終了し、側面衝突により発生したヨー挙動を増幅(促進)するためのヨー増幅制御を実行する。
制動制御ユニット100は、ヨーレートセンサ102から現在の車体ヨーレートに関する情報を取得する。
ヨーレートに基づいて把握される車体のヨー挙動が、車体前部に対して車体後部が衝突側とは反対側へ変位する方向である場合は、制動制御ユニット100は、衝突側の前輪を制動するとともに、それ以外の車輪を非制動状態とする。
車体のヨー挙動が、車体後部に対して車体前部が衝突側とは反対側へ変位する方向である場合は、制動制御ユニット100は、衝突側の後輪を制動するとともに、それ以外の車輪を非制動状態とする。
これにより、車両は、制動された車輪を支点とするヨー挙動が増幅され、ヨーレートが加速される。
その後、ステップS08に進む。
制動制御ユニット100は、自車両が他車両との衝突を回避したか否かを判別する。
例えば、ヨーレートセンサ102が検出するヨーレート、前後加速度センサ103、横加速度センサ104がそれぞれ検出する加速度がいずれも予め設定した閾値以下となった際に、ヨー挙動による他車両からの回避を終了した状態(衝突回避状態)であると判別する。
衝突回避状態であると判別(衝突回避判定が成立)した場合はステップS09に進み、その他の場合はステップS07に戻り、以降の処理を繰り返す。
制動制御ユニット100は、ヨー増幅制御を終了し、左右の前輪、後輪のブレーキ全ての制動力を発生させ、車両を停止状態に保持する。
この状態で一定時間が経過するか、ドライバ等のユーザから停止状態を解除する操作が入力された後に、ステップS10に進む。
制動制御装置100などの車両制御装置1を構成する各ユニットは、車両の通常運転時における制御状態とされる。
その後、一連の処理を終了(リターン)する。
図3は、自車両V1の左側面部に、他車両V2が自車両V1の車幅方向に沿って側面衝突した状態を示している。
なお、自車両V1において、網掛を付した車輪は制動力が発生していることを示している。
図3(a)は、衝突発生時の状態を示している。
このとき、制動制御ユニット100は、衝突側(左側)の前輪及び後輪の制動力を発生させている。
これにより、側面衝突に起因する自車両V1のロール挙動を抑制し、その後の車体挙動の安定化を図ることができる。
図3(b)は、自車両V1にヨー挙動が発生した状態を示している。
この状態では、制動制御ユニット100は、左前輪の制動力を発生させている。
これにより、自車両V1は左前輪を支点とする急激なヨー挙動を示し、他車両V2の進路上から退避する。
なお、自車両V1の周囲に歩行者等のリスク対象物が存在する場合には、このようなヨー増幅制御は禁止される。
この状態では、制動制御ユニット100は、全輪の制動力を発生させている。
(1)側面衝突により発生するヨー挙動の方向に応じて、前輪又は後輪のいずれを制動するかを決定し、かつ、車幅方向において衝突側の前輪又は後輪を制動するヨー増幅制御を行うことにより、制動された車輪を支点(軸)とするヨー挙動を増幅させることができる。
また、車幅方向において衝突側の車輪を制動することにより、支点となる車輪(制動される車輪)と衝突入力箇所との距離が近接して配置される。このため、高いヨーレートを発生させることができ、衝突による衝撃を効果的に緩和するとともに、自車両を衝突車両をやり過ごすことが可能な位置まで迅速に変位させることができる。
(2)環境認識ユニット200が歩行者等のリスク対象物を検出した場合にはヨー増幅制御を禁止することによって、ヨー挙動が促進された結果スピン状態となった自車両が、例えば歩行者等のリスク対象物と衝突し、二次被害を発生させることを防止できる。
(3)側面衝突の発生に応じて衝突側の前輪及び後輪の制動装置に制動力を発生させるロール抑制制御を行い、これらの車輪を路面に対して前後方向に拘束することにより、一般にストローク時に車輪の前後変位を伴うサスペンション装置のストロークを阻害するフリクションを発生させることが可能となり、側面衝突により発生する衝突側が下がる方向のロール挙動、及び、その反発による衝突側が上がる方向のロール挙動を抑制し、衝突後の車体挙動の安定化を図ることができる。
(4)ヨー増幅制御の実行後、側面衝突に起因する自車両の挙動の収束(衝突回避判定の成立)に応じて、自車両を停止状態に保持するよう全輪に制動力を発生させることにより、衝突後に車両がドライバ等のユーザの意に反して動き出すことを防止し、安全性をより向上することができる。
本発明は、以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
(1)車両制御装置及び車両の構成は、上述した実施形態に限定されず、適宜変更することができる。
例えば、各ユニットへの機能の配分は一例であって、適宜変更することができる。
例えば、実施形態ではエアバッグ制御ユニット300が衝突センサ301の出力を用いて衝突判定を行っているが、これに代えて、あるいは、これと併用して、車速センサ101、ヨーレートセンサ102、前後加速度センサ103、横加速度センサ104などの車両の運動制御用の物理センサの出力に基づいて衝突判定を行ってもよい。
(2)実施形態においては側面衝突後の各種制動制御における制動力の発生を、液圧式サービスブレーキにより行っているが、これに限らず、例えばモータジェネレータを用いた回生発電ブレーキや、動的制動が可能な電動パーキングブレーキ等の電動ブレーキを用いて制動力を発生させてもよい。
(3)実施形態においては、側面衝突の発生後にロール抑制制御を開始しているが、これに限らず、例えば環境認識手段等を側面衝突検出部として用い、側面衝突の前兆を検出した場合に、実際の衝突発生に先立ちロール抑制制御を開始する構成としてもよい。
(4)実施形態においては、ヨー増幅制御の実行時に、制動を行う車輪(ヨー挙動の支点となる車輪)以外は制動力を発生させないようにしているが、これに限らず、他の車輪もヨー挙動を阻害しない程度の比較的小さい制動力を発生させるようにしてもよい。
101 車速センサ 102 ヨーレートセンサ
103 前後加速度センサ 104 横加速度センサ
110 ハイドロリックコントロールユニット
111 マスタシリンダ 112 ホイルシリンダ
200 環境認識ユニット 201 撮像装置
202 ミリ波レーダ装置 203 レーザスキャナ装置
300 エアバッグ制御ユニット 301 衝突センサ
302 インフレータ
V1 自車両 V2 他車両
Claims (4)
- 左右前輪及び左右後輪に設けられた制動装置の制動力を個別に制御可能な制動制御部と、
自車両への側面衝突を検出する側面衝突検出部と、
車体のヨー挙動を検出するヨー挙動検出部と
を備える車両制御装置であって、
前記制動制御部は、前記側面衝突の後に車体後部が車体前部に対して衝突側とは反対側へ変位する方向のヨー挙動が検出された場合には衝突側の前輪の制動装置に他の車輪よりも大きい制動力を発生させ、前記側面衝突の後に車体前部が車体後部に対して衝突側とは反対側へ変位する方向のヨー挙動が検出された場合には衝突側の後輪の制動装置に他の車輪よりも大きい制動力を発生させるヨー増幅制御を実行すること
を特徴とする車両制御装置。 - 自車両周囲の環境を認識する環境認識部を備え、
前記制動制御部は、前記環境認識部が自車両の近傍にリスク対象物を認識した場合には、前記ヨー増幅制御を禁止すること
を特徴とする請求項1に記載の車両制御装置。 - 前記側面衝突検出部は、前記側面衝突の発生又は前兆を検出する機能を有し、
前記制動制御部は、前記側面衝突の発生又は前兆に応じて、前記ヨー増幅制御を実行する前に、衝突側の前輪及び後輪の制動装置に制動力を発生させるロール抑制制御を実行すること
を特徴とする請求項1又は請求項2に記載の車両制御装置。 - 前記制動制御部は、前記ヨー増幅制御の実行後、側面衝突に起因する自車両の挙動の収束に応じて、自車両を停止状態に保持するよう各車輪の制動装置を制御すること
を特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の車両制御装置。
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