JP2007030655A

JP2007030655A - 車両の自動制動装置

Info

Publication number: JP2007030655A
Application number: JP2005215592A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Ibe; 辰也井部; Masao Nakazawa; 雅生中澤; Kunio Shimo; 邦夫下
Original assignee: UD Trucks Corp
Current assignee: UD Trucks Corp
Priority date: 2005-07-26
Filing date: 2005-07-26
Publication date: 2007-02-08

Abstract

【課題】自車と前方車との車間距離および相対速度（検出値）に基づいて、自車の制動を制御するシステムにおいて、制動時の車間距離を適正に確保するため、自車の制動を前方車の種別（基本的には車両重量）に適合するタイミングで作動状態に制御しえるようにする。
【解決手段】自車と前方車との車間距離を計測する手段１２（図２のS4）、前方車の制動に対応可能な自車と前方車との限界車間距離を設定する手段１６（図２のS6）、前方車の車種または車両重量を推定する手段１４（図２のS7〜S8または図３のS9〜S19，S21）、その推定に基づいて限界車間距離の設定値を補正する手段１６（図２のS22または図３のS20）、車間距離の計測値がそのときの限界車間距離の設定値よりも小さいときに自車の制動装置を作動状態に制御する手段１６（図２のS23〜S25）、を備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、車両の自動制動装置に係るものであり、トラック等大型車に好適な自動制動装置に関する。

車両の安全な走行を確保するため、自車と前方車との車間距離および相対速度（検出値）に基づいて、自車の制動を制御するシステムが知られている（特許文献１）。トリガスイッチがオン状態かつ自車の車速が前方車の車速を上回るのときは、車間距離と相対速度を変数とする一律の演算式から目標減速度を求め、目標減速度と最大減速度との比較に基づいて、目標減速度が最大減速度以下であれば、自車の制動装置（ブレーキアクチュエータ）を目標減速度が得られるように制御する一方、目標減速度が最大減速度を超えると、自車のブレーキアクチュエータを最大減速度が得られるように制御するのである。
特開２００３−１０４１８４号

自車がトラック等の大型車において、このようなシステムの搭載を想定すると、前方車が軽量な乗用車の場合、自車の減速度は軽量な乗用車の減速度よりも小さく、車間距離が詰まりやすくなる。そのため、自車の制動を早めに作動させることが望ましい。しかしながら、目標減速度を求めるための一律の演算式を前方車が乗用車の場合を前提に設定すると、自車の制動が常に早く作動することになり、前方車によっては、車間距離が広がり、運転者に違和感を与えかねないのである。

この発明は、このような課題に対処するための有効な手段の提供を目的とする。

第１の発明は、車両の自動制動装置において、自車と前方車との車間距離を計測する手段、前方車の制動に対応可能な自車と前方車との限界車間距離を設定する手段、前方車の車種または車両重量を推定する手段、その推定に基づいて限界車間距離の設定値を補正する手段、車間距離の計測値がそのときの限界車間距離の設定値よりも小さいときに自車の制動装置を作動状態に制御する手段、を備えることを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明に係る車両の自動制動装置において、前方車の急制動に対応可能な自車と前方車との限界車間距離を設定する手段は、前方車との相対速度を求める手段、を備えてなり、限界車間距離は、前方車との相対速度に応じて設定されることを特徴とする。

第３の発明は、第１の発明に係る車両の自動制動装置において、前方車の車種または車両重量を推定する手段は、前方車からの車両情報を受信する手段、を備えてなり、前方車の車種または車両重量は、前方車からの車両情報から推定されることを特徴とする。

第４の発明は、第１の発明に係る車両の自動制動装置において、前方車の車種または車両重量を推定する手段は、自車の定点回りに前方車の後面を車幅方向にスキャンする手段、そのスキャン角度と車間距離の計測値とから前方車の車幅を計算する手段、を備えてなり、前方車の車種または車両重量は、車幅の計算値から推定されることを特徴とする。

第５の発明は、第４の発明に係る車両の自動制動装置において、自車の定点回りに前方車の後面を車幅方向にスキャンする手段は、スキャンの上下方向への照射角度を変えて繰り返されることを特徴とする。

第６の発明は、第４の発明に係る車両の自動制動装置において、車種または車両重量を区別するための基準値を設定する手段、この基準値と車幅の計算値との比較に基づいて前方車の車種または車両重量を判定する手段、を備えることを特徴とする。

第７の発明は、第１の発明に係る車両の自動制動装置において、車間距離の計測値がそのときの限界車間距離の設定値よりも小さいときに自車の制動装置を作動状態に制御する手段は、前方車との相対速度を求める手段、その相対速度に応じた制動減速度を求める手段、を備えてなり、自車の制動装置は、制動減速度に応じた作動状態に制御されることを特徴とする。

第８の発明は、第２の発明または第７の発明に係る車両の自動制動装置において、前方車との相対速度を求める手段は、前方車との相対速度として車間距離の計算値の単位時間あたりの変化量を求める手段であることを特徴とする。

第１の発明においては、前方車の車種または車両重量が推定され、その推定に基づいて限界車間距離の設定値が補正される。例えば、自車が大型車であり、前方車が軽量な乗用車の場合、限界車間距離の設定値が大きく補正されると、車間距離の計測値が限界車間距離の設定値よりも小さくなるタイミングが早くなる。つまり、車間距離の計測値が大の領域から自車の制動装置が作動状態に制御されることになり、自車の減速度と前方車の減速度との違いにも拘わらず、車間距離が詰まり過ぎることなく適正に確保される。自車が大型車であり、前方車も大型車の場合、前方車が軽量な乗用車の場合よりも限界車間距離の設定値が小さく補正され、車間距離の計測値が限界車間距離の設定値よりも小さくなるタイミングが遅れるため、車間距離が広がり過ぎることなく適正に確保され、運転者に違和感を与えることもない。

第２の発明においては、限界車間距離が一定でなく、前方車との相対速度に応じて設定されるので、前方車の制動状態（急制動，緩制動）に対して適確な対応が可能となる。

第３の発明においては、前方車からの車両情報を受信することにより、その車両情報から前方車の車種または車両重量を推定することが可能となる。もちろん、前方車が車種や車両重量を推定しえる車両情報の送信手段を備えることが前提となるのであり、理想的には、前方車の慣性質量を推定しえる車両情報が得られることが望ましく、これにより、自車の制動装置を前方車の慣性質量に好適なタイミングで作動状態に制御することが可能となる。

第４の発明においては、前方車の後面をスキャン角度と車間距離の計測値とから前方車の車幅が計算され、この計算値から前方車の車種または車両重量が推定される。例えば、車幅の計算値が大の場合、前方車はトラック等の大型車、車幅の計算値が小の場合、前方車は乗用車、と判定しえるのである。

第５の発明においては、スキャンが上下方向への照射角度を変えて繰り返されるので、車幅の高さ違いの複数の計算値に基づいて、前方車の車種または車両重量を精度よく推定することが可能となる。

第６の発明においては、車幅の計算値と基準値との比較により、例えば、車幅の計算値が基準値以上の場合、前方車はトラック等の大型車、車幅の計算値が基準値を下回る場合、前方車は乗用車、と簡便に判定しえるのである。

第７の発明においては、自車の制動装置は、前方車との相対速度に応じた制動減速度が得られるように制御されるので、前方車の制動状態（急制動，緩制動）に対して適確な制動力を発生させることが可能となる。

第８の発明においては、車速センサに拠らず、車間距離の計測のみにより、前方車との相対速度を簡単に求めることができる。

図に基づいて、この発明の実施形態に係る大型車（例えば、トラック）への適用例を説明する。図１において、１０は大型車（自車）であり、３０は前方車であり、自車１０（大型車）に自動制動装置が搭載される。自動制動装置は、レーダ装置１１、車間距離計測手段１２、前方車情報受信手段１３、前方車３０の車種または車両重量の推定手段１４、自車の車速検出手段１５、制御開始距離演算手段１６、制動減速度演算手段１７、自車の制動装置１８、から構成される。

レーダ装置１１は、ミリ波などの電磁波またはレーザ光のパルス波を車両の前方へ照射し、反射波の到達時間を計測する。レーダ装置１１は、車両の前面に設置され、その向きが車幅の中央を定点に左右方向および上下方向へ回動可能に支持される。車間距離計測手段１２は、レーダ装置１１の出力に基づいて、反射波の到達時間の計測値から前方車３０との車間距離を計算する。前方車情報受信手段１３は、無線通信や携帯電話通信網などを用いる通信装置の一部として構成され、前方車３０の送信データを受信する。

前方車３０の車種または車両重量の推定手段１４は、前方車情報受信手段１３から前方車３０の車種または車両重量を推定しえる車両情報（受信データ）が得られない場合、レーダ装置１１による走査（スキャン）を制御しつつ、レーダ装置１１からのスキャン角度と車間距離計測手段１２からの計算値（車間距離）とから前方車３０の車幅を求め、この車幅から前方車３０の車種または車両重量を推定することにより、この推定に対応する補正距離（限界車間距離の補正値）を求める。レーダ装置１１は、前方車３０の車種または車両重量の推定手段１４により制御され、定点を中心に前方車３０の後部を車幅（左右）方向にスキャンするのである。

制御開始距離演算手段１６は、車間距離計測手段１２の出力に基づいて、自車１０と前方車３０との相対速度として車間距離の計測値の単位時間あたりの変化量を求め、この相対速度から限界車間距離を設定する。限界車間距離は、前方車３０の制動に対応可能な最大車間距離であり、前方車３０との相対速度に応じた設定値が与えられるのである。

前方車３０の車種または車両重量の推定手段１４は、前方車情報受信手段１３から前方車３０の車種または車両重量を推定しえる車両情報（受信データ）が得られる場合、受信データ，前方車３０との相対速度，自車１０の車速（検出値）から前方車３０の慣性質量を推定することにより、この推定に対応する補正距離（限界車間距離の補正値）を求める。

制御開始距離演算手段１６は、前方車３０の車種または車両重量の推定手段１４からの補正距離（レーダ装置１１のスキャンに基づく補正値または前方車情報に基づく補正値）に基づいて制御開始距離＝限界車間距離（設定値）＋補正値を設定しつつ、車間距離の計測値と制御開始距離との比較により、車間距離＜制御開始距離の場合、自車の制動装置１８への作動指令を、車間距離≧制御開始距離の場合、自車の制動装置１８への停止（解除）指令を出力する。

減速度演算手段１７は、制御開始距離演算手段１６の出力に基づいて、車間距離＜制御開始距離の場合、自車の制動装置１８を前方車３０との相対速度に応じた減速度が得られる作動状態に制御する。減速度演算手段１７においては、前方車３０の急制動を前提に自車の制動装置１８を常に最大減速度が得られる作動状態に制御することも考えられる。

図２，図３は、自動制動装置の動作（制御内容）を説明するフローチャートであり、エンジンキースイッチのオンにより起動され、S1においては、所定の初期化を行う。その後、車速＞０［km/h］の間、S2以降の処理が繰り返される。S2においては、レーダ装置１１により、前方へ電磁波を照射し、反射波の到達時間Ｔを計測する。S3においては、反射波の到達時間Ｔの計測から、前方車が「有り」かどうかを判定する。S3の判定がyesのときは、S4へ進む一方、S3の判定がnoのときは、S28へ飛ぶ。

S4においては、レーダ装置１１の出力に基づいて、反射波の到達時間Ｔから自車１０と前方車３０との車間距離Ldを計算する。車間距離Ldは、電磁波の伝播速度を３×１０⁸とすると、Ld＝３×１０⁸×（Ｔ／２）から求められる（図７、参照）。S5においては、前方車３０との相対速度として車間距離Ld（計測値）の単位時間あたりの変化量を計算する。S6においては、マップデータ（図示せず）の検索により、前方車３０との相対速度（車間距離Ldの単位時間あたりの変化量）に対応する限界車間距離を設定する。

S7においては、前方車３０からの車両情報を受信する。受信データが得られる場合、前方車３０の慣性質量を推定する。前方車３０の慣性質量は、自車１０の車速（検出値）と前方車３０との相対速度とから前方車３０の車速を求め、前方車３０の車速と前方車３０の車両重量（受信データ）とから推定される。S8においては、前方車情報受信手段１３の出力に基づく慣性質量の推定が完了かどうかを判定する。S8の判定がyesのときは、S22へ進む一方、S8の判定がnoのときは、S9（図３、参照）へ移る。

S22においては、マップデータ（図示せず）の検索により、前方車３０の慣性質量（推定値）に応じた補正値（距離）を求め、制御開始距離＝限界車間距離（設定値）＋補正値を設定する。S23においては、車間距離（計測値）＜制御開始距離かどうかを判定する。S23の判定がyesのときは、S24およびS25へ進む一方、S23の判定がnoのときは、S26およびS27へ進む。S24およびS25においては、ブレーキフラグ＝１にセットすると共に自車の制動装置１８への作動信号として既定値（最大減速度信号）またはマップデータ（図５、参照）から求められる検索値（前方車３０との相対速度に応じた減速度信号）を与える一方、S26およびS27においては、ブレーキフラグ＝０にリセットすると共に自車の制動装置１８へ停止（解除）信号を与えるのである。

S9においては、レーダ装置１１の上下方向への照射角度α＝０°（車両上の水平線に対する傾斜角度が０°）に設定する。S10においては、レーダ装置１１を前方車３０の後面を車幅方向にスキャンさせる。レーダ装置１１は、車幅の中央（車両上の中心を通る水平線）から左右へスキャンすることにより、前方車３０の車幅に対応するスキャン角度β₁，β₂を計測するのである（図６、参照）。また、照射角度α＝０°の車間距離Ldを計測する（図７、参照）。S11においては、スキャン角度β₁，β₂と車間距離Ldとから、前方車３０の車幅Lw＝Ld×（tanβ₁＋tanβ₂）を求める。

S12においては、前方車３０の車幅Lw（S11による算出値）と前方車３０の車種または車両重量を区別するための基準値（例えば、３ｍ）との比較により、Lw≧基準値かどうかを判定する。S12の判定がyesのときは、S21へ飛び、前方車３０を大型車と推定する一方、S12の判定がnoのときは、S13へ進む。

S13においては、レーダ装置１１の上下方向への照射角度α＝α₁（例えば、1.2°）に設定する（図７、参照）。S14においては、レーダ装置１１を前方車３０の後面を車幅方向にスキャンさせることにより、前方車３０の車幅に対応するスキャン角度β₁’，β₂’を計測する。また、照射角度α＝α₁の車間距離Ld’を計測することにより、スキャン角度β₁’，β₂’と車間距離Ld’とから、前方車の車幅Lw’＝Ld’×（tanβ₁’＋tanβ₂’）を求める。S15においては、前方車３０の車幅Lw’（S14による算出値）と前方車３０の車種または車両重量を区別するための基準値（例えば、３ｍ）との比較により、LW’≧基準値かどうかを判定する。S15の判定がyesのときは、S21へ飛び、前方車３０を大型車と推定する一方、S15の判定がnoのときは、S16へ進む。

S16においては、レーダ装置１１の上下方向への照射角度α＝α₂（例えば、2.3°）に設定する。S17においては、レーダ装置１１を前方車３０の後面を車幅方向にスキャンさせることにより、前方車３０の車幅に対応するスキャン角度β₁”，β₂”を計測する。また、照射角度α＝α₂の車間距離Ld”を計測することにより、スキャン角度β₁”，β₂”と車間距離Ld”とから、前方車の車幅Lw”＝Ld”×（tanβ₁”＋tanβ₂”）を求める。S18においては、前方車の車幅Lw”（S17による算出値）と前方車の車種または車両重量を区別するための基準値（例えば、３ｍ）との比較により、LW”≧基準値かどうかを判定する。S18の判定がyesのときは、S21へ飛び、前方車３０を大型車と推定する一方、S18の判定がnoのときは、S19へ進み、前方車３０を乗用車と推定する。

S20においては、マップデータ（図示せず）の検索によりS19の推定またはS21の推定に応じた補正値（距離）を求め、S6の限界車間距離に加えることにより、制御開始距離を計算する（図４、参照）。その後、S23〜S27の処理を経てS2へ戻る。S3の判定がnoのときは、S28において、ブレーキフラグ＝１かどうかを判定する。S28の判定がyesのときは、S29およびS30へ進む一方、S28の判定がnoのときは、S2へ戻る。S29においては、ブレーキフラグ＝０にリセットする。S30においては、自車の制動装置１８へ停止（解除）信号を与える。S29およびS30の処理後は、S2へ戻るのである。

このような構成により、前方車情報の受信またはレーダ装置１１のスキャンに基づいて、前方車３０の車両重量または車種が推定され、その推定に応じた補正値が限界車間距離に加えられる。前方車３０の慣性質量が乗用車のように小さい場合、限界車間距離に加える補正値が大きくなり、車間距離の計測値が大の領域から早めに自車の制動装置１８が作動状態に制御されるため、自車１０の減速度と前方車３０の減速度との違いに拘わらず、車間距離が詰まり過ぎることなく適正に確保される。前方車３０の慣性質量が大型車のように大きい場合、限界車間距離に加える補正値が小さくなり、車間距離の計測値が制御開始距離よりも小さくなるタイミングが相対的に遅れるため、車間距離が広がり過ぎることなく適正に確保され、運転者に違和感を与えることもない（図４、参照）。

前方車情報から車両重量が得られる場合、自車の制動装置１８を前方車３０の慣性質量に好適なタイミングで作動状態に制御可能となる。前方車３０から慣性質量を推定しえる車両情報が得られない場合、レーダ装置１１のスキャンに基づく推定に拠るのであり、前方車３０の車幅が計測され、車幅の計算値と基準値との比較により、車幅の計算値が基準値以上の場合、前方車３０はトラック等の大型車、車幅の計算値が基準値を下回る場合、前方車３０は乗用車、と簡便に判定（推定）しえるのである。図３の制御においては、レーダ装置１１のスキャンは、上下方向への照射角度を変えて繰り返されるので、車幅の高さ違いの複数の計算値に基づいて、前方車３０の後面形状を含む形で車種を適確に推定することが可能となる。車幅の計測値と対比される基準値は、当然のことながら、車間距離の計測値に応じて制御される。レーダ装置１１の上下方向への照射角度α₁，α₂についても、一定の既定値でなく、車間距離の計測値に応じて制御すると良い。

この発明の実施形態に係るシステムの概要構成図である。同じくシステムの制御内容を説明するフローチャートである。同じくシステムの制御内容を説明するフローチャートである。同じくシステムの制御内容を説明する特性図である。同じくシステムの制御内容を説明する特性図である。同じくシステムの制御内容に係る説明図である。同じくシステムの制御内容に係る説明図である。

符号の説明

１０自車（大型車）
１１レーダ装置
１２車間距離計測手段
１３前方車情報受信手段
１４前方車の車種または車両重量の推定手段
１５自車の車速検出手段
１６制御開度距離演算手段
１７制動減速度演算手段
１８自車の制動装置

Claims

自車と前方車との車間距離を計測する手段、前方車の制動に対応可能な自車と前方車との限界車間距離を設定する手段、前方車の車種または車両重量を推定する手段、その推定に基づいて限界車間距離の設定値を補正する手段、車間距離の計測値がそのときの限界車間距離の設定値よりも小さいときに自車の制動装置を作動状態に制御する手段、を備えることを特徴とする車両の自動制動装置。
前方車の制動に対応可能な自車と前方車との限界車間距離を設定する手段は、前方車との相対速度を求める手段、を備えてなり、限界車間距離は、前方車との相対速度に応じて設定されることを特徴とする請求項１に記載の自動制動装置。
前方車の車種または車両重量を推定する手段は、前方車からの車両情報を受信する手段、を備えてなり、前方車の車種または車両重量は、前方車からの車両情報から推定されることを特徴とする請求項１に記載の自動制動装置。
前方車の車種または車両重量を推定する手段は、自車の定点回りに前方車の後面を車幅方向にスキャンする手段、そのスキャン角度と車間距離の計測値とから前方車の車幅を計算する手段、を備えてなり、前方車の車種または車両重量は、車幅の計算値から推定されることを特徴とする請求項１に記載の自動制動装置。
自車の定点回りに前方車の後面を車幅方向にスキャンする手段は、スキャンの上下方向への照射角度を変えて繰り返されることを特徴とする請求項４に記載の自動制御装置。
車種または車両重量を区別するための基準値を設定する手段、この基準値と車幅の計算値との比較に基づいて前方車の車種または車両重量を判定する手段、を備えることを特徴とする請求項４に記載の自動制動蔵置。
車間距離の計測値がそのときの限界車間距離の設定値よりも小さいときに自車の制動装置を作動状態に制御する手段は、前方車との相対速度を求める手段、その相対速度に応じた制動減速度を求める手段、を備えてなり、自車の制動装置は、制動減速度に応じた作動状態に制御されることを特徴とする請求項１に記載の自動制動装置。
前方車との相対速度を求める手段は、前方車との相対速度として車間距離の計算値の単位時間あたりの変化量を求める手段であることを特徴とする請求項２または請求項７に記載の自動制動装置。