JPH07132787A

JPH07132787A - 車両衝突防止装置

Info

Publication number: JPH07132787A
Application number: JP5283669A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Hashimoto; 佳幸橋本
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1993-11-12
Filing date: 1993-11-12
Publication date: 1995-05-23

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は自動制動処理を行うにあたり路面摩
擦係数μを推定して自動制動時の減速度を設定する車両
衝突防止装置に関し、μ推定時における内燃機関の出力
変動を規制してμ推定精度の向上を図ることを目的とす
る。【構成】演算制御装置３０は車速センサ１０、測距セ
ンサ１２等の信号に基づいて自車と先行車両との間に安
全距離が維持されているかを監視する。車間距離が安全
距離以下となったら自動制動装置２６により緩制動を行
い、ブレーキ油圧、車輪加速度、車輪スリップ率に基づ
いてμ推定を行う。車間距離が更に接近したら警報機２
４による警報を発すると共に推定したμに対して発生し
得る制動力を自動制動装置２６に発生させる。μ推定精
度の向上のため緩制動時にはスロットルアクチュエータ
２８によりスロットルバルブを全閉とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両衝突防止装置に係
り、特に前方障害物への車両追突事故を防止すべく自動
制動処理を行うにあたり、路面摩擦係数を推定して自動
制動時の減速度を設定する車両衝突防止装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の車両事故の増大に伴い、車両追突
事故を防止するため各種の装置が提案されている。この
ような装置として、例えば自車から先行車両等の前方障
害物までの距離、両者間の相対速度、及び自車速度等を
基に衝突の危険性を予測し、運転者への警報や自動制動
等の処理を行うものがある。

【０００３】この場合、例えば衝突を直前で回避できる
ように自動制動を実行しようとすれば、両者の相対速
度、自車の車速、及び走行路面の状態等によって自動制
動処理を開始すべき時期に際が生じる。相対速度、車速
が速いほど衝突回避には長い制動距離が必要であり、ま
た路面の摩擦係数μが小さいほど、発生させ得る減速度
が小さく、長い制動距離を必要とするからである。

【０００４】従って、かかる車両衝突防止装置を実用化
するにあたっては、走行時に路面の摩擦係数μを精度良
く推定し得ることが必要であり、例えば特開平４−３６
２４５３号公報には、自動制動による本制動に先立っ
て、摩擦係数μを検出すべくポンピングブレーキによる
予備制動を行うものが開示されている。

【０００５】この装置は、制動時における車輪加速度
が、ブレーキ機構から加えられる制動トルク、及び車輪
と路面との間に生ずる摩擦力によって決まることに着目
し、予備制動時にブレーキ機構が発する制動トルク、及
びそれにより車輪に生じる車輪加速度を検出し、その検
出値に基づいて路面の摩擦係数μを演算するものであ
る。

【０００６】この場合、自動制動により車両を停車に導
くにあたり、その直前に推定した路面状態に基づいて減
速度が設定されることとなり、高精度な自動制動処理を
実行可能である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の装
置は、予備制動時には、ブレーキ機構の発する制動トル
ク、及び車輪と路面との間に生ずる摩擦力のみが車輪に
印加されることを前提としている。ところが、車輪に
は、これらの外力に加えて内燃機関の発する出力トルク
も印加され、その出力トルクが変動する場合には、精度
良く路面の摩擦係数を推定することができない。

【０００８】また、自動制動処理が実行判定される前方
障害物への異常接近は、運転者の不注意による場合が多
く、従って、摩擦係数μを推定すべく予備制動が行われ
る際には、運転者によってアクセル操作が成されている
可能性が高い。

【０００９】かかる理由により、上記従来の装置による
摩擦係数μの推定精度は、必ずしも常に良好なものでは
なく、車両の運転状態によっては誤差を伴う場合がある
という問題を有していた。

【００１０】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
であり、自動制動の実行判定がなされ、路面の摩擦係数
μを推定すべく予備的な制動を行う際には、内燃機関の
出力トルクを一定の値に保持することで上記の課題を解
決し得る車両衝突防止装置を提供することを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】図１は、上記の目的を達
成する車両衝突防止装置の原理構成図を示す。すなわ
ち、上記の目的は、図１に示すように、車両に搭載され
た自動制動装置Ｍ１を、緩制動モード若しくは急制動モ
ードで制御する制動制御手段Ｍ２と、車両前方障害物と
の距離を測定する測距手段Ｍ５によって検出された前方
障害物との距離が第１の安全距離以下となった時には前
記緩制動モードによる制動処理を実行させ、前記前方障
害物との距離が、第１の安全距離よりも短い第２の安全
距離以下となった時には前記急制動モードによる制動処
理を実行させる実行判定手段Ｍ７と、前記制動制御手段
Ｍ２によって緩制動モードによる制動処理が実行されて
いる際に、前記自動制動装置Ｍ１が発生する制動トルク
と車輪に生ずる車輪加速度とに基づいて走行路面の摩擦
係数μを推定する路面μ推定手段Ｍ３とを備え、前記第
２の安全距離に設定が、前記摩擦係数μも加味して行わ
れている車両衝突防止装置において、前記緩制動モード
による制動処理実行中は、内燃機関の出力を一定に保持
する機関出力保持手段Ｍ８を備える車両衝突防止装置に
より達成される。

【００１２】また、上記構成の車両衝突防止装置におい
て、前記機関出力保持手段８を、内燃機関の吸気通路に
設けられたスロットルバルブを全閉とするスロットル全
閉手段により構成することは、前記自動制動装置Ｍ１に
よる急制動に先立って前方障害物への異常接近を運転者
に知覚させるのに有効である。

【００１３】更に、前記機関出力保持手段Ｍ８を構成す
るスロットル全閉手段が、アクセルペダルの位置を検出
するペダル位置検出手段Ｍ９より、アクセルペダルが全
閉位置に戻された旨の信号を受信するまで、当該アクセ
ルペダルの踏み込み量に関わらず前記スロットルバルブ
を全閉位置に保持し、アクセルペダルが全閉位置に戻さ
れた旨の信号を受信したらスロットルバルブの全閉保持
を解除する構成は、自動制動装置Ｍ１による制動力が解
除された後の急加速を防止しつつ、自動制動後において
運転者の意に沿った操作性をを確保するのに有効であ
る。

【００１４】

【作用】本発明に係る車両衝突防止装置において、前記
実行判定手段は、前記測距手段Ｍ５によって検出された
前方障害物との距離が、前記第１の安全距離より短くな
った場合に、前記制動制御手段Ｍ２による緩制動モード
制動処理を実行すべきと判定する。

【００１５】この際、内燃機関の出力は、運転者のアク
セル操作に関わらず前記機関出力保持手段Ｍ８によって
一定値に保持されるため、緩制動モードでの制動処理実
行中に車輪に加わる外力のうち変数として変動するのは
前記自動制動装置Ｍ１から加えられる制動トルク、及び
車輪と路面との間に生ずる摩擦力となる。

【００１６】このため、前記路面μ推定手段Ｍ３が、緩
制動モードでの制動処理中に、前記制動装置Ｍ１が発生
する制動トルクとそれにより車輪に生ずる車輪加速度と
に基づいて路面μを推定する場合、高い推定精度が確保
されることとなる。この結果、前記制動制御手段Ｍ２が
急制動モードで制動処理を実行する際に前記自動制動装
置Ｍ１が発生する制動トルクは、高い精度で理想的な値
に制御されることになる。

【００１７】また、前記機関出力保持手段Ｍ８を前記ス
ロットル全閉手段で構成する場合、運転者の不注意等に
より前記自動制動装置Ｍ１が作動して前記緩制動モード
による制動制御の実行が開始されると、それに伴って内
燃機関の出力が低下して運転者の注意が喚起されること
になる。

【００１８】更に、前記機関出力保持手段Ｍ８を構成す
る前記スロットル全閉手段が、前記ペダル位置検出手段
Ｍ９からアクセルペダルが全閉とされた旨の信号を受信
するまでスロットルバルブの全閉状態を保持する構成に
よれば、前記自動制動装置Ｍ１が作動を開始した後運転
者がアクセルペダルの踏み込みを一旦は解除しない限り
内燃機関の出力が上がらない。従って、自動制動処理終
了後に、前記自動制動装置Ｍ１による制動トルクが解除
されると同時に車両が急加速するようなことがない。

【００１９】

【実施例】図２は、本発明の一実施例である車両衝突防
止装置の構成図を示す。同図において車速センサ１０
は、自車の車速を検出するセンサである。測距センサ１
２は、前記した測距手段Ｍ５に相当し、自車と先行車両
等の前方障害物との距離を検出するためのセンサであ
り、例えばレーザ、ミリ波等所定の波動を発し、反射波
を受信するまでの伝播時間より距離を検出するレーダ装
置等により構成することができる。

【００２０】相対速度センサ１４は、自車と前方障害物
との相対速度を検出するためのセンサであり、例えば車
両前方に向けて所定の波動を発し、前方車両からの反射
波に重畳されているドップッラシフトに基づいて相対速
度を検出するドップラセンサで構成することができる。

【００２１】但し、この自車と前方障害物との相対速度
は、測距センサ１２によって得られた距離データを時間
微分することでも求めることができ、相対速度センサ１
４に代えて測距センサ１２の検出値を微分処理する機構
を設けてもよい。

【００２２】また、これら測距センサ１２、及び相対速
度センサ１４は、周期的に変調する波動を発し、変調周
期の時間的シフトから距離を、また発信波と反射波との
周波数差に基づいて相対速度を検出するＦＭ−ＣＷレー
ダや、所定周期で単発的に波動を発し、反射波を受信す
るまでの時間に基づいて距離を、また反射波に重畳され
ているドップラシフトに基づいて相対速度をそれぞれ検
出するパルスドップラレーダ等により同時に実現するこ
とのできる。

【００２３】加速度センサ１６は、車両の運動状態から
自車の加減速を検出するセンサである。ここで、車両の
加減速度は、車速センサ１０によって検出した車速を時
間微分することによって求めることも可能である。従っ
て、加速度センサ１６に代えて、車速センサ１０の検出
値を時間微分する機構を設けてもよい。

【００２４】また、車輪速センサ１８は、車輪毎に設け
ら、車輪の回転速度に応じた周期のパルス信号等を発生
するセンサで、前記路面μ推定手段Ｍ３の一部を構成す
る。ここで、車輪の回転速度と車速とは実質的に同一視
することができることから、この車輪速センサ１８で上
記した車速センサ１０を代用することも可能である。
尚、この場合は、車輪速センサ１８が前記した車速検出
手段Ｍ５をも構成することになる。

【００２５】ブレーキ油圧センサ２０は、車輪毎に設け
られたブレーキ機構に供給されるブレーキ油圧を検出す
るセンサであり、車輪速センサ１８と同様に前記した路
面μ推定手段Ｍ３の一部を構成する。

【００２６】アクセルペダルセンサ２２は、前記したペ
ダル位置検出手段Ｍ９に相当し、アクセルペダルが全閉
位置となった場合に、かかる状況を表す信号を発生する
センサである。

【００２７】警報器２４は、車両が前方障害物等に異常
接近したことが検出された場合に、運転者に対して視覚
的、又は聴覚的な警報を発する部材であり、具体的には
警報ランプ、警報ブザー等により構成される。

【００２８】自動制動装置２６は、各車輪に配設された
ブレーキ機構、ブレーキ油圧発生機構、ブレーキ油圧制
御機構等により構成され、ブレーキ機構に対して、与え
られた指令値に応じたブレーキ油圧を供給することによ
り、指令値に応じた制動トルクを発生させる装置であ
り、前記した自動制動装置Ｍ１を構成する。

【００２９】また、スロットルアクチュエータ２８は、
前記したスロットル全閉手段として前記機関出力保持手
段Ｍ８を構成する機構であり、所定の駆動信号を受信し
た場合に、内燃機関の吸気通路に設けられたスロットル
バルブを全閉状態とする。従って、スロットルアクチュ
エータ２８に所定の駆動信号が供給されると、アクセル
ペダルの操作如何に関わらず、内燃機関の出力は常にス
ロットル全閉に対応したものとなる。

【００３０】演算制御装置３０は、マイクロコンピュー
タを主体に構成され、前記した制動制御手段Ｍ２，路面
μ推定手段Ｍ３の主要部，実行判定手段Ｍ７を実現する
本実施例の車両衝突防止装置の要部である。この演算制
御装置３０は、主制御装置としてのＣＰＵ，メモリとし
てのＲＯＭ，及びＲＡＭのほか、入出力インターフェー
ス回路を備えており、上記した車速センサ１０等の各種
センサから供給される検出値に所望の処理を施し、必要
に応じて警報器２４等を制御する。

【００３１】ここで、本実施例の車両衝突防止装置は、
例えば運転者の不注意等により車両が不当に前方障害物
に接近した場合に、かかる状況を警報器２４によって運
転者に知覚せしめると共に、運転者による対処が遅れた
場合には、自動制動装置２６によって自動的に車両を停
車に導くことで、確実に追突を回避しようとするもので
ある。以下、上記構成の車両衝突防止装置の動作につい
て説明する。

【００３２】図３は、ある時刻ｔ₀において自車３２が
速度Ｖ₀で走行し、その前方Δｘの位置を先行車両３４
が速度Ｖ₁，減速度ａ₁で走行している状況を示してい
る。この場合、自車３２が先行車両３４との関係で確保
しておくべき安全距離は、走行中に先行車３４に追突を
生じないことが保証された距離であり、その距離さえ確
保されていれば、少なくとも即座に制動操作を開始すれ
ば前方障害物への衝突を回避することができる距離でな
ければならない。

【００３３】ところで、時刻ｔ₀において速度Ｖ₁、減
速度ａ₁で走行している先行車両３４に対して、速度Ｖ
₀で後続する自車３２が、時刻ｔ₀から所定の遅れ時間
τの後に減速度ａ₀で減速を開始した場合に、先行車両
３４が停車した後に自車３２が停車するものであれば、
時刻ｔ₀後停車するまでに短縮する車間距離は、図４中
に斜線で示す面積Ｓ₁と等しくなる。

【００３４】ここで、面積Ｓ₁は、後続する自車が時刻
ｔ₀後に移動する距離｛Ｖ₀・τ＋（Ｖ₀ ²／ａ₀）／
２｝から、時刻ｔ₀後に先行車両３４が移動する距離
（Ｖ₁ ²／ａ₁）／２を減じた値に等しく、次式の如く
表すことができる。

【００３５】ｘ_B＝｛Ｖ₀・τ＋（Ｖ₀ ²／ａ₀）／
２｝−（Ｖ₁ ²／ａ₁）／２従って、時刻ｔ₀の時点で、次式に示す距離ｘが確保さ
れていれば、遅れ時間τの後に減速度ａ₀で減速を開始
することで、停止距離Ｌを確保して停車できることが保
証されることになる。

【００３６】ｘ＝｛Ｖ₀・τ＋（Ｖ₀ ²／ａ₀）／２｝ −（Ｖ₁ ²／ａ₁）／２＋Ｌ・・・（１）ところで、上記（１）式は、先行車両３４の減速度ａ₁
が比較的大きく、後続する自車３２が追突を回避するた
めには、先行車両３４に続いて自車３２も停車する必要
がある事態を想定したものである。しかし、先行車両３
４の減速度ａ₁が比較的小さい場合には、車両を停車さ
せるまでもなく減速過程で両者の速度が等しくなり、相
対速度が“０”となる場合も想定される。

【００３７】この場合は、時刻ｔ₀から両者の速度が等
速となるまでの間に短縮する距離、すなわち図５中にハ
ッチングで示す面積Ｓ₂に相当する距離が時刻ｔ₀にお
いて確保されていれば衝突が回避されることとなり、両
者が等速になった時点で距離Ｌを確保することとすれ
ば、安全距離ｘは次式の如く表すことができる。ｘ
＝Ｖ₀・Ｔ−（Ｔ−τ）²・ａ₀／２−（Ｖ₁・Ｔ−ａ
₁・Ｔ²／２）＋Ｌ・・・（２）尚、上式中、Ｔ
＝（Ｖ₀−Ｖ₁＋ａ₀・τ）／（ａ₀−ａ₁）とする。

【００３８】従って、先行車両３４の減速度ａ₁に応じ
て上記（１）式、（２）式を切り換えて用い、各種変数
を随時検出することができれば、走行状態に応じた適切
な安全距離ｘを演算することが可能である。

【００３９】ここで、本実施例においては、上記
（１）、（２）式中、車速Ｖ₀は車速センサ１０によ
り、先行車両３４の移動速度Ｖ₁は相対速度センサ１４
により、先行車両３４の減速度ａ₁は、移動速度Ｖ₁の
時間微分によりそれそれ検出することができる。また、
減速度ａ₀が実現されるまでの遅れ時間τ、停車時また
は相対速度“０”時に確保すべき距離ｘについては、予
め設定して演算制御装置３０に記憶させておくことがで
きる。

【００４０】従って、減速時に発生させる減速度ａ₀が
決まれば、上記（１），（２）式の演算が実行できるこ
とになる。本実施例の車両衝突防止装置は、自動制動装
置２６を動作させるにあたり、このａ₀の減速度を実現
すべく急制動に先立って緩制動を実施し、それにより生
ずる車輪加速度より走行路面の摩擦係数μを推定し、そ
のμとの関係で許容される最大限の減速度をａ₀として
設定するものである。

【００４１】そして、摩擦係数μを演算する際にスロッ
トルアクチュエータ２８によりスロットルバルブを全閉
とすることで、μ推定中における内燃機関の出力変動を
制限してその推定精度の向上を図り、ひいては自動制動
装置２６による急制動開始時期をμに応じた適切な値に
設定することにより衝突防止を確実ならしめる点に特徴
を有している。

【００４２】図６は、かかる機能を実現すべく演算制御
装置３０が実行する制動制御ルーチンの一例のフローチ
ャートを示す。

【００４３】図６において、演算制御装置３０は、先ず
ステップ１００で以下の演算処理に必要な各種のパラメ
ータの初期化を行う。尚、以下のパラメータの記述にお
いて、初期設定値には全て「′」を付して表す。

【００４４】具体的には、自動制動装置２６によって急
制動を開始すべき距離として演算する第１の安全距離ｘ
₁の算出に用いる減速度ａ₀の初期設定値をａ₀′、先
行車両３４との距離が第２の安全距離以下となったこと
が判定されてから自動制動装置２６により所望の減速度
ａ₀が実現されるまでの遅れ時間τの初期設定値を
τ′、現路面状態において発揮し得る最大減速度ａ_0max
の初期設定値をａ_0max′、後述する感想アスファルト路
面について求めた回帰直線のスリップ率Ｓの係数Ｃ ₁の
初期設定値Ｃ₁′の設定を行う。

【００４５】ここで、減速度の初期設定値ａ₀′は例え
ば０．１〔Ｇ〕程度、最大減速度の初期設定値ａ_0max′
は０．６〔Ｇ〕程度の値を、遅れ時間の初期設定値τ′
には例えば０．２〜０．４〔秒〕を設定している。

【００４６】かかる初期設定を終えたら、スッテップ１
０２へ進み、以下の演算処理に必要な各種のパラメータ
値の読み込みを行う。具体的には、車速センサ１０より
自車の車速Ｖ₀を、測距センサ１２より車間距離Δｘ
を、相対速度センサ１４より相対速度ΔＶ（＝Ｖ₀−Ｖ
₁）を、加速度センサ１６より自車の加速度ａ₀を、車
輪速センサ１８より車輪の角速度ωを、ブレーキ油圧セ
ンサ２０よりブレーキ圧Ｐを読み込む。

【００４７】次に、ステップ１０４では、上記した各種
初期設定値、及び各種センサから読み込んだパラメータ
値を、上記（１）式、又は（２）式に代入して、自動ブ
レーキ装置２６により急制動を開始すべき距離、すなわ
ち第２の安全距離ｘ₂を演算する。

【００４８】この場合、停止することにより自車と先行
車両とが等速になることが推定される場合には上記
（１）式を、減速過程で両者が等速となることが予測さ
れる場合には上記（２）式を選択し、発生させる減速度
には、最大減速度ａ_0MAX、又は初回においてはその初期
設定値ａ_0MAX′を代入する。

【００４９】また、本ステップ１０４では、第２の安全
距離ｘ₂の演算に加えて、第１の安全距離ｘ₁の演算を
も実行する。ここで、第１の安全距離ｘ₁とは、第２の
安全距離ｘ₂より長い距離であって、現在の自車３２及
び先行車両３４の運動状態から、両者の距離が第２の安
全距離ｘ₂となるまでの間に後述する路面摩擦係数μの
推定を完了し得る距離であり、μ推定を初期設定値
ａ₀′の緩制動で行うことを前提に、上記（１）式、又
は（２）式中ａ₀にａ₀′を代入して演算する。

【００５０】このようにして急制動を開始すべき第２の
安全距離ｘ₂と、緩制動によるμ推定を開始すべき第１
の安全距離ｘ₁とを演算したら、ステップ１０６へ進ん
で測距センサ１２の検出した車間距離Δｘとｘ₁との比
較を行う。そして、Δｘ＞ｘ ₁が成立している場合に
は、警報機２４による警報処理、自動制動装置２６によ
る自動制動処理を共に実行する必要がないと判断し、ス
テップ１０８で警報・自動制動の解除を行った後上記ス
テップ１０２へ戻る。

【００５１】一方、ステップ１０６においてΔｘ＞ｘ₁
が不成立、すなわち自車３２と先行車両３４との距離が
第１の安全距離ｘ₁以下であることが判別された場合
は、ステップ１１０へ進んでΔｘと第２の安全距離ｘ₂
との比較を行う。ここで、上記ステップ１０６における
条件が不成立となった直後においては、車間距離Δｘは
ｘ₁とｘ₂の間の距離となるはずである。

【００５２】従って、この場合ステップ１１０の条件Δ
ｘ＜ｘ₂は不成立と判別され、ステップ１１４において
警報器２４に対して１次警報の発生を指令し、自動制動
装置２６に対して車輪をロックさせない程度の緩制動の
実行を指令する。緩制動を実行して路面の摩擦係数μを
推定するためである。

【００５３】ここで、本ルーチンは、本ステップ１１４
で上記の処理に加えてスロットルアクチュエータ２８に
対してスロットルバルブを強制的に全閉とすべき旨の指
令を発する点に特徴を有するものである。これにより、
μ推定実行中における内燃機関の出力変動を防止してμ
の推定精度向上を図るものである。この意味で、本ステ
ップ１１４は、スロットルアクチュエータ２８と共に前
記した機関出力保持手段Ｍ８に相当する。

【００５４】緩制動は、例えば図７に示すように、ブレ
ーキ油圧が最大１０気圧程度になるように作動させ、以
下、微小時間間隔Δｔ毎に、ｎ（ｎ＞３）個のデータの
組（ブレーキ油圧Ｐｉ，車輪スリップ率Ｓｉ，車輪加速
αｉ）をサンプリングする。尚、ｉ＝１，２，〜ｎを示
す。すなわち、先ずブレーキ油圧センサ２０からブレー
キ油圧Ｐｉを検出し、次にステップ１１６で車輪速セン
サ１８により検出した車輪角速度ωｉを時間微分して車
輪加速度αｉを求め、更にステップ１１８で、次式
（３）に従って車輪スリップ率Ｓｉを求める。

【００５５】Ｓｉ＝（Ｖ_B−Ｖ_W）／Ｖ_B ・・・（３）ここでＶ_Bは、当該サンプリング時における自車の速度
であり、Ｖ_Wは、当該サンプリング時における車輪速度
（周速）である。尚、車輪半径をｒとすると、Ｖｗ，ω
の間には、Ｖ_W＝ｒ・ωの関係が成立する。

【００５６】この様にして（Ｐｉ，Ｓｉ，αｉ）を求め
たら、ステップ１２０においてこれらを１組として記憶
し、ステップ１２２においてｎ点の測定が終了したと判
別されるまで、上記ステップ１０２〜１２０の処理を繰
り返し実行する。

【００５７】次に、これらの測定データに基づいて、路
面の摩擦係数μの推定を行うが、その前にステップ１２
４において、アクセルペダルセンサ２２の出力信号に基
づいて、車両の運転車がアクセルペダルの踏み込みを開
放しているかを判別する。そして、アクセルペダルが開
放されている場合はステップ１２６へ進んでスロッルア
クチュエータ２８によるスロットルバルブの全閉を解除
し、一方アクセルペダルが開放されていない場合には、
スロットルアクチュエータ２８による全閉状態を維持し
たまま以後のステップ１２８へと進む。

【００５８】かかる処理を挿入したことで、運転者が１
次警報及び緩制動に反応してアクセルペダルを開放する
操作を行わない限り、以後内燃機関からは出力が得られ
ず、μ推定実行中における内燃機関の出力トルク変動が
有効に防止できると共に、自動制動の解除後における車
両の急加速が有効に防止できることとなる。

【００５９】ステップ１２８は、上記の如くサンプリン
グしたｎ個の（Ｐｉ，Ｓｉ，αｉ）に基づいて、Ｐｉを
従属変数、Ｓｉ及びαｉを独立変数とする回帰分析によ
り回帰直線を求めるステップである。また、ステップ１
３０は、かかる回帰直線により特定したＰ，Ｓ，αの関
係より当該走行路面に関する最大摩擦係数μ_MAXを算出
するステップである。そして、ステップ１３２は、かか
る最大摩擦係数μ_MAXから、最大減速度ａ_0MAXを算出す
るステップである。

【００６０】以下、上記回帰直線の導出方法、並びに最
大摩擦係数μ_MAX、最大減速度ａ_0M _AXの算出方法につい
て説明する。

【００６１】図８に示すように半径ｒの車輪３６が路面
３８上を角速度ωで回転走行している場合において、車
両重量等の影響を考慮した車輪３６の回転モーメントを
Ｉ、緩制動時における制動トルクをｆｉ、車輪の垂直荷
重をＦ_T、接地摩擦力をＦ_Biとすると、Ｆ_Bi＝μｉ×Ｆ
_Tより、その運動方程式は、次式（４）の如く表すこと
ができる。

【００６２】Ｉ×αｉ＝ｆｉ−ｒ×Ｆ_Bi ＝ｆｉ−ｒ×μｉ×Ｆ_T ・・・（４）ところで、一般に、路面の摩擦係数μと車輪スリップ率
Ｓとの間には、タイヤの性能上の特性から図９に示す如
き関係があり、車輪がロックする直前の時点（スリップ
率Ｓ＝Ｓ_L＝１０％程度）で摩擦係数μが最大となる。
この摩擦係数μの値は、通常、乾燥アスファルト路面の
場合に最大曲線を描き、そのピーク値、すなわち最大摩
擦係数μは１．０である。そして、摩擦係数μの値は走
行路面の状況によって大きく左右され、例えば雨で濡れ
た路面、雪道、凍結路面等では、では乾燥路に比べて小
さな値の曲線となる。

【００６３】図９に示した摩擦係数μと車輪スリップ率
Ｓとの関係から、当該路面における最大摩擦係数μの値
μ_MAXも、車輪がロックする直前のスリップ率Ｓ_Lのと
きの値となるはずであるが、スリップ率Ｓは、０〜Ｓ_L
の間ではほぼ摩擦係数μの値と比例関係にあり、μｉ＝
ｋ×Ｓｉ（ｋは路面状況に応じた係数）と擬制すること
ができる。従って、上記（４）式は、次式（５）の如く
書き換えることができる。

【００６４】Ｉ×αｉ＝ｆｉ−ｒ×ｋ×Ｓｉ×Ｆ_T ・・・（５）ここで、制動トルクｆｉをブレーキ油圧Ｐｉで表示する
と共に、スリップ率Ｓｉの係数であるｒ×ｋ×Ｆ_T（路
面状況が一定であれば定数）をＣ₁、回転モーメントＩ
を定数Ｃ₂として扱うと、上記（５）式は次式（６）の
如く表すことができる。

【００６５】Ｐｉ＝Ｃ₁×Ｓｉ＋Ｃ₂×αｉ・・・（６）そして、上記ステップ１２０において記憶したｎ組の
（Ｐｉ，Ｓｉ，αｉ）を（６）式に代入し、最小二乗法
によりＣ₁，Ｃ₂を求め、次式（７）に示す回帰直線を
導出する。

【００６６】Ｐ＝Ｃ₁×Ｓ＋Ｃ₂×α ・・・（７）尚、最小二乗法による回帰直線の導出手法については、
例えば「現代制御工学」（嘉納秀明著、日刊工業新聞
社）等に詳説されている公知手法を用いている。

【００６７】一方、上記と同様にして、予め乾燥アスフ
ァルト路面について回帰直線を導出し、スリップ率Ｓの
係数Ｃ₁′を求め、その値を最大摩擦係数μ＝１．０を
発生させる値として対応させておけば、Ｃ₁がｋに比
例、ななわちμに比例することから、現走行路面の最大
摩擦係数μ_MAXは、既知の値Ｃ₁′を用いて次式（８）
の如く求めることができる。

【００６８】 μ_MAX＝Ｃ₁／Ｃ₁′ ・・・（８）つまり、上記（７）式に示す回帰直線、及び上記（８）
式の関係を用いることにより、緩制動時のブレーキ油圧
Ｐ，車輪のスリップ率Ｓ，車輪加速度αより、走行路面
の最大摩擦係数μ_MAXを求めることができ、上記ステッ
プ１３０においては、かかる処理を実行してμ_MAXの演
算を行っている。

【００６９】ところで、最大摩擦係数がμ_MAXである場
合、車輪をロックさせることなく発生させ得る最大制動
力は、車輪の垂直荷重Ｆ_Tとの関係でμ_max×Ｆ_Tとし
て求めることができる。一方、減速度ａ₀が生じた場合
に車輪がロックしないためには、車両重量の各車輪への
分散重量をＭとすると、Ｍ×ａ₀以上の路面摩擦力が必
要である。ここで、重力加速度をｇとすると、Ｆ_T＝Ｍ
×ｇであるから、車輪がロックしないための条件は次式
（９）として表すことができる。

【００７０】Ｍ×ａ₀≦μ_MAX×Ｍ×ｇ・・・（９）従って、車両減速時に発生させ得る最大減速度ａ
_0MAXは、次式（１０）により求めることができ、上記ス
テップ１３２においては、かかる手法によりその演算を
行うものである。

【００７１】ａ_0MAX＝μ_max×ｇ・・・（１０）このように、緩制動時において、車輪に加わる外力が、
ブレーキ油圧Ｐに起因する制動トルク、及び路面摩擦力
に起因するトルクのみである場合には、ブレーキ油圧
Ｐ，車輪スリップ率Ｓ，車輪加速度αより、精度良く最
大摩擦係数μ_MAX、及び最大減速度ａ_0MAXを演算するこ
とができる。

【００７２】そして、本実施例の車両用衝突防止装置
は、緩制動時実行中はスロットルバルブが全閉とされ、
内燃機関の出力変動が生じない状況が構成され、車輪に
加わる外力が制動トルク、及び路面摩擦力に起因するト
ルクのみとなることが保証されているものである。

【００７３】従って、車両運転者のアクセル操作に因ら
ず常に精度良くａ_0MAXを演算することができ、図６に示
すルーチン中ステップ１０２〜１３２の処理が繰り返し
実行され、ステップ１０４の処理が実行される度に上記
（１）式、又は（２）式中ａ ₀に、精度良く演算された
ａ_0MAXが代入され、現走行路面の状況を適切に反映した
第２の安全距離ｘ₂が演算される。

【００７４】この結果、上記ステップ１１０においてΔ
ｘ＜ｘ₂が成立すると判別されて、ステップ１１２が実
行され、警報器２４による２次警報、自動制動装置２６
による急制動が実現されると、それにより確実に先行車
両３４への追突が回避されることになる。

【００７５】このように、本実施例の車両衝突防止装置
は、摩擦係数μの推定精度を向上させることを通じて、
車両衝突防止装置の信頼性を向上させることができると
いう効果を有するものである。

【００７６】また、本実施例においては、上述の如く、
緩制動の実行開始後にアクセルペダルが解除されない限
り内燃機関が出力を発生することがなく、緩制動の実行
が開始されたことを運転者に知覚させることができ、更
に緩制動終了直後に車両が急加速するような事態の発生
を未然に防ぐことができる。

【００７７】つまり、運転者が先行車両３４への異常接
近に気がついて適当な処置を採る場合に運転者の意図に
沿った運転特性を回復できる機構を維持しつつ、運転者
がかかる状況を知覚しない場合における安全性の向上が
図られているという特徴をも有している。

【００７８】尚、内燃機関の出力を一定値に保持する機
構をスロットルアクチュエータ２８によりスロットルバ
ルブを固定、特に上記実施例においてはスロットルバル
ブを全閉とすることにより実現しているが、かかる構成
に限るものではなく、ディーゼル機関については燃料供
給量を固定に制御するなど、一定の出力値に保持できる
ものであれば、その影響を排除してμ推定を高精度に行
うことが可能である。

【００７９】

【発明の効果】上述の如く、請求項１記載の発明によれ
ば、路面μ推定手段によって走行路面の摩擦係数μの推
定が実行されている間は、内燃機関の出力が変動するこ
とがなく、その出力の影響を排除して、緩制動時に生ず
る制動トルクと車輪加速度から高い精度でμ推定を実行
することができる。

【００８０】また、請求項２記載の発明によれば、内燃
機関の出力が低下することで、運転者は自動制動処理の
緩制動モードの実行が開始されたことを知覚でき、自動
制動処理による急制動に先立って、前方障害物への異常
接近に対する適切な処置を講ずる機会を得ることができ
る。

【００８１】更に、請求項３記載の発明によれば、自動
制動装置の作動開始後に、一旦は運転者がアクセルペダ
ルの踏み込みを解除しない限り内燃機関の出力がアクセ
ルペダルに連動しないことから、自動制動処理終了時に
アクセルペダルがふみこまれていても、それにより車両
が急加速することがない。また、一旦アクセルペダルの
踏み込みが解除されれば、再びアクセルペダルによる操
作が有効となり、運転者の意図した運転に復帰すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る車両衝突防止装置の原理図であ
る。

【図２】本発明に係る車両衝突防止装置の一実施例の全
体構成図である。

【図３】自車と先行車両との位置関係を示す説明図であ
る。

【図４】安全停止距離の演算方法を説明するための図
（その１）である。

【図５】安全停止距離の演算方法を説明するための図
（その２）である。

【図６】本実施例の演算制御装置が実行する制動制御ル
ーチンの一例のフローチャートである。

【図７】緩制動時におけるブレーキ油圧の供給パターン
を表す図である。

【図８】制動時に車輪に加わる外力の状態を説明するた
めの図である。

【図９】車輪のスリップ率と路面と車輪との間の摩擦係
数との関係を表す図である。

【符号の説明】

Ｍ１自動制動装置Ｍ２制動制御装置Ｍ３路面μ推定手段Ｍ５測距手段Ｍ７実行判定手段Ｍ８機関出力保持手段Ｍ９ペダル位置検出手段１０車速センサ１２測距センサ１８車輪速センサ２０ブレーキ油圧センサ２２アクセルペダルセンサ２２２４警報器２６自動制動装置２８スロットルアクチュエータ３０演算制御装置３２自車３４先行車両

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両に搭載された自動制動装置を、緩制
動モード若しくは急制動モードで制御する制動制御手段
と、車両前方障害物との距離を測定する測距手段によって検
出された前方障害物との距離が第１の安全距離以下とな
った時には前記緩制動モードによる制動処理を実行さ
せ、前記前方障害物との距離が、第１の安全距離よりも
短い第２の安全距離以下となった時には前記急制動モー
ドによる制動処理を実行させる実行判定手段と、前記制動制御手段によって緩制動モードによる制動処理
が実行されている際に、前記自動制動装置が発生する制
動トルクと車輪に生ずる車輪加速度とに基づいて走行路
面の摩擦係数μを推定する路面μ推定手段とを備え、前記第２の安全距離に設定が、前記摩擦係数μも加味し
て行われている車両衝突防止装置において、前記緩制動モードによる制動処理実行中は、内燃機関の
出力を一定に保持する機関出力保持手段を備えることを
特徴とする車両衝突防止装置。
【請求項２】前記機関出力保持手段は、内燃機関の吸
気通路に設けられたスロットルバルブを全閉とするスロ
ットル全閉手段により構成されることを特徴とする請求
項１記載の車両衝突防止装置。
【請求項３】前記機関出力保持手段は、内燃機関の吸
気通路に設けられたスロットルバルブを全閉とするスロ
ットル全閉手段により構成され、該スロットル全閉手段
は、アクセルペダルの位置を検出するペダル位置検出手
段より、アクセルペダルが全閉位置に戻された旨の信号
を受信するまで、当該アクセルペダルの踏み込み量に関
わらず前記スロットルバルブを全閉位置に保持し、アク
セルペダルが全閉位置に戻された旨の信号を受信した
ら、スロットルバルブの全閉保持を解除することを特徴
とする請求項１記載の車両衝突防止装置。