JP2007145312A - 自動制動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 トラックやバスにおける自動制動制御を実現する。
【解決手段】 対象物と自車との相対距離および相対速度とに基づき導出されるＴＴＣが設定値を下回ったときに自動的に段階的な制動制御を行い、この段階的な制動制御は、時系列的に複数段階にわたり制動力または制動減速度を徐々に増大させる制動制御であり、各段階の制動力または制動減速度の立ち上がり点から所期の制動力または制動減速度に達するまでの区間における制動力または制動減速度の変化率を所定の値とする。または、各段階の制動力または制動減速度の立ち上がり点から所期の制動力または制動減速度に達するまでの区間における制動力または制動減速度の変化過程を所定の関数により定義される曲線形状に沿った変化過程とする。
【選択図】 図４

Description

本発明は、貨物や乗客を輸送するための大型車両（トラック、バス）に利用する。

自動車の電子制御化は、日進月歩で進歩し、これまでは運転者の判断のみに頼っていた事象についても車載したコンピュータによって行われるようになった。

その一つの例として、先行車と自車との間の距離（車間距離）をレーダによって監視し、車間距離が異常に接近した場合には、自動的に適切な制動制御を行い、万が一の衝突時に、その被害を小さく抑えるという自動制動制御装置がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−３１９６７号公報

上述した自動制動制御装置は、乗用車においては既に実用化されつつあるが、同様の機能を、貨物や乗客を輸送するための大型車両（トラック、バス）に利用しようとしたときに、解決しなければならない問題がある。

すなわち、大型車両は乗用車と比較して質量がきわめて大きく、また、運転者自身の安全の他に、乗客や貨物の安全を確保しなければならず、乗用車の自動制動制御で行われているような単純な急制動制御だけでは所期の目的を達成することは困難であり、乗用車の場合と比較してより高度な自動制動制御を行う必要がある。しかし、そのような手段が確立されていないため、トラックやバスにおける自動制動制御装置は未だ実用化されていない。

本発明は、このような背景の下に行われたものであって、トラックやバスにおける自動制動制御を実現することができる自動制動制御装置を提供することを目的とする。

本発明の自動制動制御装置は、段階的な制動制御を行うことにより、トラックやバスなどの大型車両においても車両の安定性を保ちつつ、衝突の際の衝撃を和らげることができる装置である。

本発明では、段階的な制動制御を行うのに際し、各段階の制動力または制動減速度の立ち上がり点から所期の制動力または制動減速度に達するまでの区間における制動力または制動減速度の変化率を所定の値とする、あるいは、各段階の制動力または制動減速度の立ち上がり点から所期の制動力または制動減速度に達するまでの区間における制動力または制動減速度の変化過程を所定の関数により定義される曲線形状に沿った変化過程とすることを特徴とする。これにより、急制動が働くことを回避し、車両の安定性を保つことができる。

すなわち、本発明は、自車の進行方向に有る対象物との距離を含むセンサ出力に基づき運転操作がなくとも自動的に制動制御を行う制御手段を備え、前記制御手段は、前記センサ出力により得られた前記対象物と自車との相対距離および相対速度とに基づき導出される前記対象物と自車とが所定距離以下となるまでに要する時間の予測値が設定値を下回ったときに自動的に段階的な制動制御を行う段階的制動制御手段を備え、前記段階的制動制御手段は、時系列的に複数段階にわたり制動力または制動減速度を徐々に増大させる制動制御手段を含む自動制動制御装置である。

前記対象物と自車との相対距離および相対速度とに基づき導出される前記対象物と自車とが所定距離以下となるまでに要する時間の予測値とは、例えば、対象物と自車とが衝突するまでに要する時間の予測値（以下では、ＴＴＣ(Time To Collision)と呼ぶ）である。

ここで、本発明の特徴とするところは、前記段階的制動制御手段は、各段階の制動力または制動減速度の立ち上がり点から所期の制動力または制動減速度に達するまでの区間における制動力または制動減速度の変化率を所定の値とする手段を備えたところにある。

あるいは、前記段階的制動制御手段は、各段階の制動力または制動減速度の立ち上がり点から所期の制動力または制動減速度に達するまでの区間における制動力または制動減速度の変化過程を所定の関数により定義される曲線形状に沿った変化過程とする手段を備えたところにある。これにより、制動力または制動減速度の変化を前者より滑らかにすることができる。

本発明によれば、トラックやバスにおける自動制動制御を実現することができる。

（第一実施例）
第一実施例の自動制動制御装置を図１ないし図７を参照して説明する。図１は第一実施例の制御系統構成図である。図２は第一実施例の制動制御ＥＣＵ(Electric Control Unit)の制御手順を示すフローチャートである。図３は制動制御ＥＣＵが有する空積時の制動パターンを示す図である。図４は制動パターンにおける制動力変化率を説明するための図である。図５は制動制御ＥＣＵが有する半積時の制動パターンを示す図である。図６は制動制御ＥＣＵが有する定積時の制動パターンを示す図である。図７は制動制御ＥＣＵが有する本格制動パターンを示す図である。

図１に示すように、制動制御ＥＣＵ４、ゲートウェイＥＣＵ５、メータＥＣＵ６、エンジンＥＣＵ８、軸重計９、ＥＢＳ(Electric Breaking System)＿ＥＣＵ１０はＶｅｈｉｃｌｅＣＡＮ（Ｊ１９３９）７を介してそれぞれ接続される。

また、ステアリングセンサ２およびヨーレイトセンサ３および車速センサ１３は、ゲートウェイＥＣＵ５を介してＶｅｈｉｃｌｅＣＡＮ（Ｊ１９３９）７にそれぞれ接続され、これらのセンサ情報は、制動制御ＥＣＵ４に取り込まれる。また、ブレーキ制御は、ＥＢＳ＿ＥＣＵ１０がブレーキアクチュエータ１１を駆動することによって行われる。なお、ＥＢＳ＿ＥＣＵ１０に対するブレーキ指示は、運転席（図外）のブレーキ操作および制動制御ＥＣＵ４によって行われる。運転者によるブレーキ操作の情報を含むブレーキ情報もＥＢＳ＿ＥＣＵ１０が出力して制動制御ＥＣＵ４に取り込まれる。エンジンＥＣＵ８は、エンジン１２の燃料噴射量制御その他のエンジン制御を行う。なお、エンジンＥＣＵ８に対する噴射量制御指示は運転席のアクセル操作によって行われる。また、制動制御ＥＣＵ４により出力された警報表示や音がメータＥＣＵ６により運転席の表示部（図示省略）に表示される。ステアリングセンサ２以外の操舵に関連する制御系統は本発明とは直接関係が無いので図示を省略した。

第一実施例は、図１に示すように、自車の進行方向に有る先行車あるいは落下物などの対象物との距離を測定するミリ波レーダ１、操舵角を検出するためのステアリングセンサ２、ヨーレイトを検出するためのヨーレイトセンサ３、自車速を検出するための車速センサ１３などのセンサ出力に基づき運転操作がなくとも自動的に制動制御を行う制動制御ＥＣＵ４を備え、制動制御ＥＣＵ４は、ミリ波レーダ１および車速センサ１３からのセンサ出力により得られた前記対象物と自車との相対距離および相対速度とに基づき導出されるＴＴＣが設定値を下回ったときに自動的に段階的な制動制御を行う段階的制動制御手段を備え、この段階的制動制御手段は、図３に示すように、時系列的に三段階にわたり制動力を徐々に増大させる制動制御手段を含む。

図３（ｂ）の例では、まず、「警報」と記された第一段階で、０．１Ｇ程度の制動をＴＴＣ２．４秒〜１．６秒までかける。この段階では、未だ、いわゆる急制動がかかった状態にはなっておらず、ストップランプが点灯することにより後続車に対し、これから急制動が行われることを知らせることができる。次に、「拡大領域制動」と記された第二段階で、０．３Ｇ程度の制動をＴＴＣ１．６秒〜０．８秒までかける。最後に、「本格制動」と記された第三段階で、最大の制動（０．５Ｇ程度）をＴＴＣ０．８秒〜０秒までかける。

また、運転者が上記に示した制動力以上の強い制動操作を行った場合には、より強い制動力が優先して働くようにする。ただし、運転者の制動操作は、ＥＢＳ＿ＥＣＵ１０に対するブレーキ指示として作用し、運転者が万が一過剰な制動操作を行った場合でもＥＢＳ＿ＥＣＵ１０が適切にブレーキアクチュエータ１１の制動力を調整する。

なお、以下の説明では、先行車を対象として説明するが、本実施例の自動制動制御装置は、道路上の落下物などに対しても有効である。

また、図３、図５、図６に示すように、制動制御ＥＣＵ４は、積載貨物や乗客の重量に応じて制動パターンを変更する制動パターン選択部４０を含む。変更する方法としては、制動制御ＥＣＵ４の制動パターン記憶部４１に、予め「空積時」、「半積時」、「定積時」における制御パターンを複数記憶しておき、制動パターン選択部４０は、重量に応じてこれらの制動パターンから適合（または近似する）する制動パターンを選択することにより実現できる。積載貨物や乗客の重量情報は、図１に示す軸重計９によって得られ、制動制御ＥＣＵ４に取り込まれる。

ここで、本実施例の特徴とするところは、制動制御ＥＣＵ４は、図４に示すように、各段階「警報」、「拡大領域制動」、「本格制動」の制動力の立ち上がり点から所期制動力に達するまでの区間における制動力の変化率を所定の値とする手段を備えたところにある。

図４では、図３（ｂ）の空積時における自動制動制御パターンを例にとって制動力変化率を説明している。図３および図４における２．４秒、１．６秒、０．８秒という表記はＴＴＣである。ＴＴＣは、
車間距離／（自車速−先行車速）
により計算される。図３（ｂ）および図４の例では、ＴＴＣが２．４秒の時点から「警報」段階が開始される。また、ＴＴＣが１．６秒の時点から「拡大領域制動」段階が開始される。また、ＴＴＣが０．８秒の時点から「本格制動」段階が開始される。

本実施例では、図４に示すように、各段階の立ち上がり点（２．４秒、１．６秒、０．８秒）から所期制動力に達するまでの区間では、
変化率α＝ｂ（Ｇ）／ａ（秒）
により制動力を増加させる。変化率αは、各段階で制動を開始したときに、車両の姿勢変化が不安定とならない許容範囲内に制動力の変化率が収まるように、あらかじめテスト走行あるいはシミュレーションなどにより適切な値を求めて設定する。具体的数値は、バス、トラックなどの車種の違いにより様々なので例示は行わない。なお、図５（半積時）あるいは図６（定積時）においても各段階における変化率αは同じ値を用いる。

また、自車速が６０ｋｍ／ｈ未満であり、操舵角が＋３０度以上あるいは−３０度以下であるときには、前記段階的制動制御手段の起動を禁止する手段を備える。なお、操舵角に代えてヨーレイトを用いることもできる。

すなわち、本実施例の自動制動制御装置が行う段階的制動制御は、制動制御開始以前の自車速が６０ｋｍ／ｈ以上であり、車線変更中や急カーブ走行中などのような大きなハンドル操作を行っていない状態での使用を想定しているため、それ以外の走行状態では、段階的制動制御の起動を制限することができる。

また、制動制御開始以前の自車速が６０ｋｍ／ｈ未満であれば、車両の有する運動エネルギは少ないため、従来から乗用車に適用されているような単純な急制動制御を行っても支障はなく、段階的制動制御を実施する有用性は低いので、段階的制動制御の起動を制限する。さらに、制動制御開始以前の操舵角が＋３０度以上あるいは−３０度以下であれば、これは車線変更中や急カーブ走行中であるので、段階的制動制御の適用事象外であり段階的制動制御の起動を制限する。この場合には、操舵角の代わりにヨーレイトを用いてもよい。

本実施例では、制動制御開始以前の自車速が６０ｋｍ／ｈ未満であり１５ｋｍ／ｈ（自動制動制御（本格制動制御のみ）の有用性が認められる最低速度）以上である場合には、段階的制動制御は行わないが、図７に示すように、図３（ｂ）、図５（ｂ）、図６（ｂ）に示す本格制動制御のみは実施することとする。このような本格制動制御のみを実施する場合は、乗用車に用いられている従来の自動制動制御と同等の制動制御を適用することができる。なお、このような従来と同等の自動制動制御を適用する場合には車線変更中や急カーブ走行中であるか否かを判断するステップは必要ない。

次に、本実施例の自動制動制御装置の動作を図２のフローチャートを参照しながら説明する。図２は空積時（図３）の制動パターンを例にとって説明を行うが、半積時（図５）または定積時（図６）においても図２のフローチャートの手順に準じる。図２に示すように、先行車との車間距離および先行車の車速をミリ波レーダ１により測定して監視する。また、自車速を車速センサ１３により測定して監視する。さらに、軸重計９により積載貨物や乗客の重量を測定して監視する（Ｓ１）。制動制御ＥＣＵ４の制動パターン選択部４０は、当該重量の測定結果に基づき制動パターン（図３、図５、図６）のいずれかを予め選択する。以下の説明は、図３の制動パターンが選択された例である。

車間距離、自車速、先行車の車速によりＴＴＣを計算する（Ｓ２）。計算方法は、
車間距離／（自車速−先行車の車速）
である。制動制御開始以前の自車速が６０ｋｍ／ｈ以上であり（Ｓ３）、制動制御開始以前の操舵角が＋３０度以下であり−３０度以上であり（Ｓ４）、ＴＴＣが図３（ａ）に示す（１）の領域にあれば（Ｓ５）、「警報」制動制御を実行する（Ｓ８）。また、ＴＴＣが図３（ａ）に示す（２）の領域にあれば（Ｓ６）、「拡大領域制動」制御を実行する（Ｓ９）。また、ＴＴＣが図３（ａ）に示す（３）の領域にあれば（Ｓ７）、「本格制動」制御を実行する（Ｓ１０）。

また、制動制御開始以前の自車速が６０ｋｍ／ｈ未満１５ｋｍ／ｈ以上であり（Ｓ３、Ｓ１１）、ＴＴＣが図３（ｃ）に示す（４）の領域にあれば（Ｓ１２）、運転者に対して先行車との相対距離が近いことを報知する（Ｓ１３）。報知は、警報表示やブザー音により行う。さらに、ＴＴＣが図３（ｃ）に示す（５）の領域にあれば（Ｓ１４）、図７に示すように「本格制動」制御を実行する（Ｓ１０）。

なお、ステアリングセンサ２からの操舵角の代わりにヨーレイトセンサ３からのヨーレイトを利用することもできる。あるいは、操舵角とヨーレイトを併用してもよい。

ここで、図３、図５、図６について説明する。図３、図５、図６における直線ｃ、ｆ、ｉは、操舵回避限界直線と呼ばれるものである。また、図３、図５、図６における曲線Ｂ、Ｄ、Ｆは、制動回避限界曲線と呼ばれるものである。

すなわち、操舵回避限界直線とは、障害物までの一つの相対距離および障害物との一つの相対速度の関係において、所定のＴＴＣ以内にハンドル操作によって衝突を回避可能な限界を示す直線である。また、制動回避限界曲線とは、障害物までの一つの相対距離および障害物との一つの相対速度の関係において、所定のＴＴＣ以内に制動操作によって衝突を回避可能な限界を示す曲線である。

図３、図５、図６において、これらの直線または曲線の下側の領域の内、双方が共に関わる領域では、もはやハンドル操作によってもブレーキ操作によっても衝突を回避することはできない。

例えば、図３の空積時の例では、直線ｃは、ＴＴＣが０．８秒に設定されている。本実施例では、操舵回避限界直線ｃの上側に、ＴＴＣが２．４秒である場合の直線ａを設け、ＴＴＣが１．６秒である場合の直線ｂを設ける。また、ＴＴＣが０．８秒に設定された制動回避限界曲線Ｂの上側にＴＴＣが１．６秒に設定された曲線Ａを設ける。

当初の車両の状態は、図３の黒点Ｇに示す障害物との相対距離および相対速度を有している。制動制御開始以前の自車速が６０ｋｍ／ｈ以上であるときに、次第に相対距離が短くなり、直線ａの位置に来たときには、警報モードとなる（領域（１））。警報モードでは、０．１Ｇ程度の制動をＴＴＣ２．４秒〜１．６秒までかける。この期間は、ストップランプを点灯させ、後続車にブレーキをかけることを知らせる意義がある。さらに相対速度が下がり、直線ｂの位置に来たときには、拡大領域制動モードとなる（領域（２））。拡大領域制動モードでは、０．３Ｇ程度の制動をＴＴＣ１．６秒〜０．８秒までかける。直線ｃの位置に来たときには、本格制動モードとなる（領域（３））。本格制動モードでは、最大の制動（０．５Ｇ程度）をＴＴＣ０．８秒〜０秒までかける。図２のステップＳ２の計算によれば、このときに衝突が起こることになる。しかし、実際には、自車速が制動制御によって小さくなるため、ステップＳ２の計算結果よりも実際のＴＴＣは長くなる。

すなわち、本発明が対象とする自動制動制御装置におけるＴＴＣの計算では、精密な距離測定や複雑な演算処理を極力省き、汎用の簡易な距離測定装置（例えば、ミリ波レーダ）や演算装置を用いることを前提としている。このような配慮は、車両の製造コストあるいは維持費を低く抑えるために有用である。

よって、厳密には、対象物である先行車と自車とは、制動（減速）によって等加速度運動を行っているのであるから、ＴＴＣ計算も等加速度運動に基づき計算しなければならないところを、単に等速運動を行っているものとしてＴＴＣを計算することにより、精密な距離測定や複雑な演算処理を省いている。

また、このような等速運動とみなした計算を行うことにより、計算されたＴＴＣの値は実際のＴＴＣの値よりも小さくなるが、これは安全側への誤差であるから容認しても何ら支障はない。

さらに、制動制御開始以前の自車速が１５ｋｍ／ｈ以上であり６０ｋｍ／ｈ未満であるときには、次第に相対距離が短くなり、直線ｂの位置に来たときには、報知モードとなる（領域（４））。報知モードでは、運転者に対して警報表示やブザー音によって、障害物との相対距離が短くなっていることを知らせる。直線ｃの位置に来たときには、図７に示すように本格制動モードとなる（領域（５））。本格制動モードでは、最大の制動（０．５Ｇ程度）をＴＴＣ０．８秒〜０秒までかける。

また、図５は半積時の例であり、図６は定積時の例であるが、等しい制動力同士で比べれば、積載貨物や乗客の重量が増すにつれて制動距離も長くなるため、操舵回避限界直線および制動回避限界曲線も図の上方にそれぞれ移動する。これにより、領域（１）、（２）、（３）、（４）、（５）の面積は、積載貨物や乗客の重量に応じて大きくなる。

図３における直線ａ〜ｃは、図５における直線ｄ〜ｆ、図６における直線ｇ〜ｉに対応し、図３における曲線Ａ、Ｂは、図５における曲線Ｃ、Ｄ、図６における曲線Ｅ、Ｆに対応し、図３における黒点Ｇは、図５における黒点Ｈ、図６における黒点Ｉに対応する。

（第二実施例）
第二実施例を図８を参照して説明する。図８は制動パターンにおける制動力変化曲線を説明するための図である。第二実施例では、制動制御ＥＣＵ４は、図８に示すように、各段階の制動力の立ち上がり点から所期制動力に達するまでの区間における制動力の変化過程を所定の関数により定義される曲線形状に沿った変化過程とする手段を備える。

すなわち、「警報」の領域では、制動力の変化過程は、関数ｙ＝ｆ₀（ｘ）により定義される曲線形状に沿った変化過程とする。「拡大領域制動」の領域では、制動力の変化過程は、関数ｙ＝ｆ_１（ｘ）により定義される曲線形状に沿った変化過程とする。「本格制動」の領域では、制動力の変化過程は、関数ｙ＝ｆ_２（ｘ）により定義される曲線形状に沿った変化過程とする。

これらの関数は、図４に示した制動パターンにおける直線的な制動力変化を滑らかな曲線的な制動力変化に置き換えるため、車種毎および空積時、半積時、定積時のそれぞれについてシミュレーションあるいはテスト走行によって、予め最適な関数が求められて決定されるものとする。図８は空積時の制動パターンを示しているが、半積時、定積時についてもそれぞれ制動パターンが決定される。

第二実施例によれば、第一実施例と比較して制動力変化をより滑らかにすることができる。

本発明によれば、トラックやバスにおける自動制動制御を実現することができ、交通安全に寄与することができる。

本実施例の制御系統構成図。 本実施例の制動制御ＥＣＵの制御手順を示すフローチャート。 制動制御ＥＣＵが有する空積時の制動パターンを示す図。 制動パターンにおける制動力変化率を説明するための図。 制動制御ＥＣＵが有する半積時の制動パターンを示す図。 制動制御ＥＣＵが有する定積時の制動パターンを示す図。 制動制御ＥＣＵが有する本格制動パターンを示す図。 制動パターンにおける制動力変化曲線を説明するための図。

符号の説明

１ ミリ波レーダ
２ ステアリングセンサ
３ ヨーレイトセンサ
４ 制動制御ＥＣＵ
５ ゲートウェイＥＣＵ
６ メータＥＣＵ
７ ＶｅｈｉｃｌｅＣＡＮ（Ｊ１９３９）
８ エンジンＥＣＵ
９ 軸重計
１０ ＥＢＳ＿ＥＣＵ
１１ ブレーキアクチュエータ
１２ エンジン
１３ 車速センサ
４０ 制動パターン選択部
４１ 制動パターン記憶部

Claims (2)

1. 自車の進行方向に有る対象物との距離を含むセンサ出力に基づき運転操作がなくとも自動的に制動制御を行う制御手段を備え、
   前記制御手段は、前記センサ出力により得られた前記対象物と自車との相対距離および相対速度とに基づき導出される前記対象物と自車とが所定距離以下となるまでに要する時間の予測値が設定値を下回ったときに自動的に段階的な制動制御を行う段階的制動制御手段を備え、
   前記段階的制動制御手段は、時系列的に複数段階にわたり制動力を徐々に増大させる制動制御手段を含む自動制動制御装置であって、
   前記段階的制動制御手段は、各段階の制動力または制動減速度の立ち上がり点から所期の制動力または制動減速度に達するまでの区間における制動力または制動減速度の変化率を所定の値とする手段を備えた
   ことを特徴とする自動制動制御装置。
2. 自車の進行方向に有る対象物との距離を含むセンサ出力に基づき運転操作がなくとも自動的に制動制御を行う制御手段を備え、
   前記制御手段は、前記センサ出力により得られた前記対象物と自車との相対距離および相対速度とに基づき導出される前記対象物と自車とが所定距離以下となるまでに要する時間の予測値が設定値を下回ったときに自動的に段階的な制動制御を行う段階的制動制御手段を備え、
   前記段階的制動制御手段は、時系列的に複数段階にわたり制動力または制動減速度を徐々に増大させる制動制御手段を含む自動制動制御装置であって、
   前記段階的制動制御手段は、各段階の制動力または制動減速度の立ち上がり点から所期の制動力または制動減速度に達するまでの区間における制動力または制動減速度の変化過程を所定の関数により定義される曲線形状に沿った変化過程とする手段を備えた
   ことを特徴とする自動制動制御装置。

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