JPWO2004031009A1 - 車両用緊急制動装置 - Google Patents

Abstract

第２の制動手段を緊急事態に的確に作動させることができる車両用緊急制動装置を提供するために、路面との摩擦抵抗を上昇させて車両Ａを制動する第２の制動手段１と、進行方向の障害物を検出するミリ波レーダ２と、第１の制動手段を作動させるブレーキペダル４の踏み込みスピードを検出するペダルスピードセンサ５と、第２の制動手段１を作動させるコントローラ６とを設け、ペダルスピードセンサ５で第１の制動手段による急制動を検出したときに、レーダ２で検出された障害物に車両Ａが衝突するか否かをコントローラ６で判断し、衝突すると判断したときに、第２の制動手段１を作動させることにより、第２の制動手段１を緊急事態に的確に作動させることができるようにした。

Description

本発明は、車両の衝突を緊急に回避するための車両用緊急制動装置に関するものである。

車両が凍結路、濡れた舗装路、砂が介在する乾いた舗装路等の摩擦係数が低い路面を走行するときは、路面に対するタイヤのグリップ力が低下し、車輪がスリップしやすくなる。このため、従来から車両に搭載されている車輪の回転を制動するブレーキ装置（第１の制動手段）では、急制動を作動させても制動距離が著しく長くなり、低高速を問わず、車両が障害物に衝突することがある。
このような低摩擦係数の路面では、車輪毎にスリップ度合いが不均一となりやすいので、車両の走行が不安定となり、車両が斜め方向の障害物に衝突することもある。車両を安定走行させる手段としては、車輪毎にスリップ度合いを検出して、各車輪の制動力を制御するＡＢＳ（Ａｎｔｉｌｏｃｋ Ｂｒａｋｅ Ｓｙｓｔｅｍ）、ヨーレートセンサや横加速度センサで車両のステアリング傾向を検出して、エンジン出力や車輪の制動力を制御するＶＳＣ（Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ）等の装置が実用化されているが、これらの装置が有効に作用するためには、タイヤのグリップ力がある程度残っていることが前提となる。
上述したような低摩擦係数の路面での車両の衝突を防止するために、従来のブレーキ装置とは別に、路面との摩擦抵抗を上昇させて、車両を短い距離で制動する第２の制動手段を搭載することが提案されている。この第２の制動手段としては、砂や氷粒等のスリップ防止材をタイヤと路面との間に散布するもの（例えば、特許文献１乃至３参照。）、タイヤ表面に液状接着剤を塗布してスリップ防止材をタイヤに付着させるもの（例えば、特許文献４参照。）、タイヤに冷気を吹き付けて凍結路の解凍を防止するもの（例えば、特許文献５参照。）、路面に制動板や歯付き制動輪を押圧するもの（例えば、特許文献６乃至８参照。）、気体バッグを車両の外方に膨出させて路面への車両の押し付け力を増加させるもの（例えば、特許文献９参照。）等がある。
（特許文献１；特開平４−３８２０４号公報、特許文献２；特開平７−３０９１０１号公報、特許文献３；特開平８−２５９０５号公報、特許文献４；特開昭６３−２７０６号公報、特許文献５；特開昭５０−１００７０３号公報、特許文献６；特開昭４９−２２２８号公報、特許文献７；特開昭５４−１２２５２８号公報、特許文献８；特開平８−４０２２２号公報、特許文献９；特開平６−２８６５８６号公報。）

上述した第２の制動手段は、一度作動させると復旧に手間がかかるか、復旧が困難なものが多いので、不必要な作動を避け、本当に作動が必要な緊急事態のみに作動させることが望まれる。
そこで、本発明の課題は、第２の制動手段を緊急事態に的確に作動させることができる車両用緊急制動装置を提供することである。
上記の課題を解決するために、本発明の車両用緊急制動装置は、車輪の回転を制動する第１の制動手段と、路面との摩擦抵抗を上昇させて車両を制動する第２の制動手段と進行方向の障害物を検出する障害物検出手段と、この障害物検出手段で検出された障害物に車両が衝突するか否かを判断する衝突判断手段とを備え、この衝突判断手段で車両が衝突すると判断されたときに、前記第２の制動手段を作動させる構成を採用した。
前記障害物検出手段としては、レーザ、可視光、赤外線、ミリ波、電波、磁気等の電磁波や超音波等の弾性波の障害物からの反射波、または障害物自体が発するものをセンサ、レーダ、ＴＶカメラ等で検出する方法、また、これらの電磁波や弾性波の発射波をビーコンとする方法や、入射波をステレオ視したり画像処理したりする方法、さらに、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）やＶＩＣＳ（Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）を利用する方法等を採用することができる。
前記衝突判断手段としては、前記障害物検出手段で検出された障害物と車両との距離と、車両の速度および加減速度から、車両が障害物に衝突するか否かを演算する方法を採用することができる。
前記第１の制動手段による急制動の作動、または運転者の急制動に対する作動要求を検出する急制動検出手段を設け、この急制動検出手段で前記急制動の作動または作動要求が検出されたときに、前記衝突判断手段により車両が衝突するか否かを判断することにより、第２の制動手段をより的確に緊急事態に作動させることができる。
前記第１の制動手段により運転者が行う急制動を自動的に増力する急制動増力手段を設け、前記衝突判断手段で車両が衝突すると判断されたときに、前記急制動増力手段を作動させて、それでも衝突すると判断されたときに、前記第２の制動手段を作動させることにより、急制動増力手段を活用して、第２の制動手段の作動が必要な事態を減らすことができる。
前記第２の制動手段を複数の異なるタイプのもので構成し、前記路面の状態を検出する路面状態検出手段を設け、この路面状態検出手段で検出された路面状態に応じて、前記第２の制動手段を複数の異なるタイプのものから選択することにより、路面状態に応じて、より効果的なタイプの第２の制動手段を作動させることができる。
すなわち、例えば、タイヤと路面間に砂を散布するタイプの第２の制動手段は、凍結路には有効であるが、砂の介在する乾いた舗装路では、むしろ車輪のスリップを助長する。したがって、複数の異なるタイプの第２の制動手段を搭載して、これらを使い分けることにより、多様な路面状態に対応して、第２の制動手段を有効に作動させることができる。
前記路面状態検出手段としては、特開平７−１１２６５９号公報や特開２００２−１２０７０９号公報に記載されたもののように、各車輪のスリップ値の総和と車体加速度との関係や、路面外乱から車輪速までの伝達特性の周波数応答から、間接的に路面状態を推定する方法や、ＴＶカメラ等により路面状態を直接観察する方法を採用することができる。
前記第２の制動手段が作動されたのち、前記第１の制動手段による急制動の作動がなく、かつ、前記衝突判断手段により車両の障害物への衝突が回避されると判断されたとき、または、車両が停止と判断されたときに、前記第２の制動手段の作動を停止することにより、第２の制動手段作動時における砂や氷粒等のスリップ防止材やタイヤへの吹き付け冷気等の余分な使用を節約することができる。
前記第２の制動手段を作動させるときに警告音を発することにより、運転者や同乗者に第２の制動手段作動時の衝撃等に対する心構えをさせることができる。発した警告音は、車両の衝突回避が判断されたとき、または、第２の制動手段の作動が停止されたときに止めるとよい。
本発明の車両用緊急制動装置は、車輪の回転を制動する第１の制動手段と、路面との摩擦抵抗を上昇させて車両を制動する第２の制動手段と、進行方向の障害物を検出する障害物検出手段と、障害物検出手段で検出された障害物に車両が衝突するか否かを判断する衝突判断手段とを備え、衝突判断手段で車両が衝突すると判断されたときに、第２の制動手段を作動させるようにしたので、第２の制動手段を緊急事態に的確に作動させ、復旧に手間がかかる第２の制動手段の不必要な作動を避けることができる。
前記第１の制動手段による急制動の作動、または運転者の急制動に対する作動要求を検出する急制動検出手段を設け、この急制動検出手段で急制動の作動または作動要求が検出されたときに、前記衝突判断手段により車両が衝突するか否かを判断することにより、第２の制動手段をより的確に緊急事態に作動させることができる。
前記第１の制動手段により運転者が行う急制動を自動的に増力する急制動増力手段を設け、前記衝突判断手段で車両が衝突すると判断されたときに、急制動増力手段を作動させて、それでも衝突すると判断されたときに、第２の制動手段を作動させることにより、急制動増力手段を活用して、第２の制動手段の作動が必要な事態を減らすことができる。
前記第２の制動手段を複数の異なるタイプのもので構成し、路面の状態を検出する路面状態検出手段を設け、この路面状態検出手段で検出された路面状態に応じて、第２の制動手段を複数の異なるタイプのものから選択することにより、路面状態に応じて、より効果的なタイプの第２の制動手段を作動させることができる。
前記第２の制動手段が作動されたのち、第１の制動手段による急制動の作動がなく、かつ、前記衝突判断手段により車両の障害物への衝突が回避されると判断されたとき、または、車両が停止と判断されたときに、第２の制動手段の作動を停止することにより、第２の制動手段作動時における砂や氷粒等のスリップ防止材やタイヤへの吹き付け冷気等の余分な使用を節約することができる。
前記第２の制動手段を作動させるときに警告音を発することにより、運転者や同乗者に第２の制動手段作動時の衝撃等に対する心構えをさせることができる。

図１は第１の実施形態の車両用緊急制動装置を搭載した車両の模式的な構成図、図２は図１の第２の制動手段を示す模式的構成図、図３は図１の車両用緊急制動装置を作動させるアルゴリズムを示すフローチャート、図４は第２の実施形態の車両用緊急制動装置を搭載した車両の模式的な構成図、図５は図４の車両用緊急制動装置を作動させるアルゴリズムを示すフローチャート、図６は第３の実施形態の車両用緊急制動装置を作動させるアルゴリズムを示すフローチャートである。

以下、図１乃至図６に基づき、この発明の実施形態を説明する。図１乃至図３は、第１の実施形態を示す。この車両用緊急制動装置は、図１に示すように、タイヤと路面間にスリップ防止材を散布して路面との摩擦抵抗を上昇させる第２の制動手段１と、車両Ａの前方の障害物を検出するミリ波を用いたレーダ２と、各車輪３の回転を制動する第１の制動手段（図示省略）を作動させるブレーキペダル４の踏み込みスピードを検出するペダルスピードセンサ５と、第１の制動手段による急制動が作動したときに、レーダ２で検出された障害物に車両Ａが衝突するか否かを判断し、衝突すると判断したときに第２の制動手段１を作動させるコントローラ６とで構成されている。
前記コントローラ６には、レーダ２で検出される障害物までの距離Ｌと、ペダルスピードセンサ５で検出されるブレーペダル４の踏み込みスピードＳが入力されており、第１の制動手段の急制動の判定基準とする踏み込みスピードＳの閾値Ｓ_Ｔが予め設定されている。また、図示は省略するが、車体速センサで検出される車体速度Ｖと、車体加速度センサ１８で検出される車体加速度αもコントローラ６に入力されるようになっている。
図２に示すように、第２の制動手段１は、ポンプ７で気体をアキュムレータ８に蓄圧し、蓄圧した気体を２つの電磁弁９、１０を介して、スリップ防止材が収納された散布材容器１１に供給し、コントローラ６からの指令により各電磁弁９、１０を開けて、スリップ防止材を車輪３の前方に配置されたノズル１２から散布するものである。電磁弁１０とノズル１２との間に設けられた気体配管のバイパス経路１３は、ノズル１２から気体のみを噴射させて、ノズル１２の目詰まり等がなく、第２の制動手段１が正常に作動することを確認するためのテスト用に設けられている。なお、図示は省略するが、各電磁弁９、１０、散布材容器１１およびノズル１２は、各車輪３毎に設けられている。これらは、制動効果の大きい前輪側のみに設けてもよい。
図３は、上述した車両用緊急制動装置を作動させるコントローラ６のアルゴリズムを示すフローチャートである。まず、コントローラ６は、ペダルスピードセンサ５から刻々入力される踏み込みスピードＳと、予め設定された閾値Ｓ_Ｔとを比較し（ステップ１）、踏み込みスピードＳが閾値Ｓ_Ｔを超えたときは、さらに、レーダ２上での障害物の有無をチェックし（ステップ２）、障害物が有のときは、車体速センサと車体加速度センサ１８から入力される車体速度Ｖと車体加速度（減速度）αから、第１の制動手段による制動距離Ｌ_Ｂを、次式で算出する（ステップ３）。
Ｌ_Ｂ＝ Ｖ^２／（２α） （１）
なお、（１）式は、急制動による減速を一定の減速度αとして制動距離Ｌ_Ｂを算出したものである。第１の制動手段による制動特性を予め把握しておき、この制動特性に基づいて、（１）式で算出される制動距離Ｌ_Ｂを補正するようにしてもよい。
つぎに、算出された制動距離Ｌ_Ｂを、レーダ２で検出された障害物までの距離Ｌと比較し（ステップ４）、制動距離Ｌ_Ｂが障害物までの距離Ｌ以上となったときは、車両が障害物に衝突すると判断して各電磁弁９、１０を開け、第２の制動手段１を作動させる（ステップ５）。
この実施形態では、第１の制動手段による急制動の作動を、第２の制動手段１を作動させる必要条件としたが、運転者の急制動の作動要求を必要条件とするときは、減速が未だ開始されていないことがあるので、制動距離Ｌ_Ｂを予測できない場合がある。このような場合は、例えば、急制動の作動要求を検出するセンサの出力が所定の閾値を超えたときに、無条件に障害物に衝突すると判断して、第２の制動手段１のみを作動させることが好ましい。この判断に、障害物までの距離Ｌや車体速度Ｖ等を加味するようにしてもよい。
図４および図５は、第２の実施形態を示す。この車両用緊急制動装置は、図４に示すように、第１の実施形態のものに加えて、シリンダ１４で制動板１５を路面に押圧する第２の制動手段１６と、車両Ａの前方の路面状態を観察するＴＶカメラ１７とを設け、ＴＶカメラ１７で観察される路面状態に応じて、前記スリップ防止材を散布する第２の制動手段１と、制動板１５を押圧する第２の制動手段１６とを、コントローラ６で選択的に作動させるようにしたものである。
前記コントローラ６は、ＴＶカメラ１７が撮像する路面画像から、路面が凍結しているか、濡れているか、または乾いているかを判定するようになっている。なお、路面状態は、前述したように、各車輪のスリップ値の総和と車体加速度との関係や、路面外乱から車輪速までの伝達特性の周波数応答等から、間接的に推定してもよい。
図５は、上述した車両用緊急制動装置を作動させるコントローラ６のアルゴリズムを示すフローチャートである。第１の実施形態のものと同様に、まず、コントローラ６は、刻々入力される踏み込みスピードＳと閾値Ｓ_Ｔとを比較し（ステップ１）、踏み込みスピードＳが閾値Ｓ_Ｔを超えたときは、さらに、レーダ２上での障害物の有無をチェックし（ステップ２）、障害物が有のときは、車体速度Ｖと車体加速度（減速度）αから、第１の制動手段による制動距離Ｌ_Ｂを、（１）式で算出して（ステップ３）、算出された制動距離Ｌ_Ｂを障害物までの距離Ｌと比較する（ステップ４）。
制動距離Ｌ_Ｂが障害物までの距離Ｌ以上となったときは、ＴＶカメラ１７で撮像された路面が乾いたものか、その他のものかを判定し（ステップ５）、路面が乾いていると判定したときは、制動板１５を押圧する第２の制動手段１６を作動させ（ステップ６）、その他のときは、スリップ防止材を散布する第２の制動手段１を作動させる（ステップ７）。
第３の実施形態の車両用緊急制動装置は、図示は省略するが、図１に示した第１の実施形態のもののコントローラ６に、ペダルスピードセンサ５の出力に基づいて、第１の制動手段により運転者が行う急制動を自動的に増力する急制動増力手段としてのブレーキアシストシステムを組み込み、（１）式で算出される制動距離Ｌ_Ｂがレーダ２で検出された障害物までの距離Ｌ以上となったときに、先ずブレーキアシストシステムを作動させ、それでも車両Ａが障害物に衝突すると判断されたときに、第２の制動手段１を作動させるようにしたものである。
図６は、上記第３の実施形態の車両用緊急制動装置を作動させるコントローラ６のアルゴリズムを示すフローチャートである。このフローチャートは、図３に示した第１の実施形態のものにおけるステップ１が省略され、ステップ４からステップ５へのＹＥＳ経路に、ブレーキアシストシステムを作動させるステップ４１、ブレーキアシストシステムによる制動距離Ｌ_Ｂ１を算出するステップ４２、およびこの制動距離Ｌ_Ｂ１をレーダ２で検出された障害物までの距離Ｌと比較するステップ４３が設けられて、制動距離Ｌ_Ｂ１が障害物までの距離Ｌ以上となったときに、第２の制動手段１を作動させるようになっている。
上記ブレーキアシストシステムのような急制動増力手段を設ける場合は、図３に示した第１の実施形態のフローチャートにおけるステップ１からステップ２へのＹＥＳ経路に、急制動増力手段を作動させるステップを設けて、第１の制動手段の増力した急制動による制動距離Ｌ_Ｂを算出し、これを障害物までの距離Ｌと比較して、車両の衝突判断をするようにしてもよい。
上述した各実施形態では、障害物検出手段としてミリ波のレーダを、第１の制動手段の急制動検出手段としてブレーキペダルのペダルスピードセンサを採用したが、これらの障害物検出手段および急制動検出手段は、いずれも実施形態のものに限定されることはなく、それぞれ前述したような様々な方法を採用することができる。また、第２の制動手段についても、路面との摩擦抵抗を上昇させることができるものであればよく、前述したような様々な手段を採用することができる。

Claims (6)

1. 車輪の回転を制動する第１の制動手段と、路面との摩擦抵抗を上昇させて車両を制動する第２の制動手段と、進行方向の障害物を検出する障害物検出手段と、この障害物検出手段で検出された障害物に車両が衝突するか否かを判断する衝突判断手段とを備え、この衝突判断手段で車両が衝突すると判断されたときに、前記第２の制動手段を作動させるようにした車両用緊急制動装置。
2. 前記第１の制動手段による急制動の作動、または運転者の急制動に対する作動要求を検出する急制動検出手段を設け、この急制動検出手段で前記急制動の作動または作動要求が検出されたときに、前記衝突判断手段により車両が衝突するか否かを判断するようにした請求項１に記載の車両用緊急制動装置。
3. 前記第１の制動手段により運転者が行う急制動を自動的に増力する急制動増力手段を設け、前記衝突判断手段で車両が衝突すると判断されたときに、前記急制動増力手段を作動させて、それでも衝突すると判断されたときに、前記第２の制動手段を作動させるようにした請求項１に記載の車両用緊急制動装置。
4. 前記第２の制動手段を複数の異なるタイプのもので構成し、前記路面の状態を検出する路面状態検出手段を設け、この路面状態検出手段で検出された路面状態に応じて、前記第２の制動手段を複数の異なるタイプのものから選択するようにした請求項１乃至３のいずれかに記載の車両用緊急制動装置。
5. 前記第２の制動手段が作動されたのち、前記第１の制動手段による急制動の作動がなく、かつ、前記衝突判断手段により車両の障害物への衝突が回避されると判断されたとき、または、車両が停止と判断されたときに、前記第２の制動手段の作動を停止するようにした請求項１乃至４のいずれかに記載の車両用緊急制動装置。
6. 前記第２の制動手段を作動させるときに警告音を発するようにした請求項１乃至５のいずれかに記載の車両用緊急制動装置。

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