(57)【要約】【課題】超音波センサを用いた構成において、車両を良好に自動停止させることができる、運転支援装置を提供する。【解決手段】超音波センサＳＯ１，ＳＯ２，ＳＯ３，ＳＯ４の検出領域に存在する障害物が検出されて、その障害物と車両１とが衝突する可能性がある場合、自動ブレーキおよび回生ブレーキを作動させる制御が開始される。自動ブレーキによる制動力は、ブレーキ１５の作用による制動力であり、油圧により発生するので、自動ブレーキの作動要求の出力から自動ブレーキの制動力が目標制動力に立ち上がるまでにタイムラグが生じる。これに対して、回生ブレーキの制動力は、モータ１１の電気的な制御により発生するので、その立ち上がりが早い。そのため、自動ブレーキの制動力の不足を回生ブレーキの制動力で補うことができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載される運転支援装置であって、
超音波センサを作動させて、当該超音波センサの検出領域に存在する障害物を検出する障害物検出手段と、
前記車両が前記障害物検出手段によって検出された障害物と衝突する可能性がある場合に、前記車両のサービスブレーキを作動させる要求を出力する要求出力手段と、
前記要求出力手段による要求の出力に応じて、前記サービスブレーキを作動させる自動ブレーキ手段と、
前記要求出力手段による要求の出力から前記サービスブレーキの制動力が目標制動力に立ち上がるまでの間において、前記車両の走行用モータを発電機として作動させることによる回生ブレーキを作動させる回生ブレーキ手段とを含む、運転支援装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載される運転支援装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車などの車両に搭載されて、衝突可能性がある障害物の手前で車両を自動停止させる運転支援装置が知られている。運転支援装置では、たとえば、ミリ波レーダ、レーザレーダまたはカメラにより車両から障害物までの距離が検出され、この距離および車両と障害物との相対速度に基づいて、衝突予測時間（ＴＴＣ：Time To Collision）が算出される。そして、衝突予測時間が所定時間になり、車両と障害物との衝突の可能性が高くなると、自動ブレーキの作動要求が発生し、自動ブレーキが作動する。
【０００３】
一方、車両に搭載される障害物検出装置として、複数の超音波センサ（ソナー）を用いたものがある。この障害物検出装置では、たとえば、複数の超音波センサが所定の順序でオンされ、オンされた超音波センサから超音波が発信される。各超音波センサからの超音波の到達範囲内に障害物があると、超音波が障害物に当たって反射し、その反射した超音波（反射波）を超音波センサが受信する。そして、超音波センサが反射波を受信すると、超音波の発信から受信までの時間に基づいて、車両から障害物までの距離が算出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１３１３１２号公報
【特許文献２】特開２００４−４５３２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
超音波センサは、ミリ波レーダ、レーザレーダおよびカメラよりも安価である。そこで、本願発明者らは、超音波センサを用いた障害物検出装置を運転支援装置に採用することにより、運転支援装置のコストの低減を図ることを考えた。
【０００６】
ところが、超音波センサは、ミリ波レーダ、レーザレーダおよびカメラと比較して、障害物を検出可能な距離が極めて短い。そのため、超音波センサを用いた障害物検出装置により障害物が検出されたときには、車両と障害物との距離が短く、自動ブレーキによる制動力の立ち上がりが遅れると、車両が障害物に想定以上に接近してしまう。
【０００７】
本発明の目的は、超音波センサを用いた構成において、車両を良好に自動停止させることができる、運転支援装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の目的を達成するため、本発明に係る運転支援装置は、車両に搭載される運転支援装置であって、超音波センサを作動させて、当該超音波センサの検出領域（障害物を検出可能な範囲）に存在する障害物を検出する障害物検出手段と、車両が障害物検出手段によって検出された障害物と衝突する可能性がある場合に、車両のサービスブレーキ（常用ブレーキ）を作動させる要求を出力する要求出力手段と、要求出力手段による要求の出力に応じて、サービスブレーキを作動させる自動ブレーキ手段と、要求出力手段による要求の出力からサービスブレーキの制動力が目標制動力に立ち上がるまでの間において、車両の走行用モータを発電機として作動させることによる回生ブレーキを作動させる回生ブレーキ手段とを含む。
【０００９】
この構成によれば、超音波センサの検出領域に存在する障害物が検出されて、その障害物と車両とが衝突する可能性がある場合、車両のサービスブレーキを作動させる要求が出力される。この要求の出力に応じて、サービスブレーキおよび回生ブレーキを作動させる制御が開始される。
【００１０】
サービスブレーキの制動力は、油圧（液圧）または空圧により発生するので、サービスブレーキの作動要求の出力からサービスブレーキの制動力が目標制動力に立ち上がるまでにタイムラグが生じる。これに対して、回生ブレーキの制動力は、走行用モータの電気的な制御により発生するので、その立ち上がりが早い。そのため、サービスブレーキの作動要求の出力からサービスブレーキの制動力が目標制動力に立ち上がるまでの間、サービスブレーキの制動力の不足を回生ブレーキの制動力で補うことができる。その結果、サービスブレーキの作動要求の出力直後から十分な制動力を車両に付与することができるので、車両を想定通りに良好に自動停止させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
超音波センサの検出領域は、比較的近距離の領域である。そのため、障害物が検出されたときには、車両と障害物とが近接しているが、本発明によれば、車両を良好に自動停止させることができるので、ミリ波レーダ、レーザレーダおよびカメラよりも安価な超音波センサを用いることにより、コストの低減を図ることができながら、車両と障害物との衝突を回避またはその衝突による被害を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る運転支援装置が搭載された車両の図解的な平面図である。
【図２】車両の各部の制御のための構成を示すブロック図である。
【図３】自動ブレーキ制御の流れを示すフローチャートである。
【図４】回生ブレーキの制動力、自動ブレーキの制動力およびそれらの制動力の合力の時間変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態に係る運転支援装置が搭載された車両１の図解的な平面図である。
【００１５】
車両１は、小型の電気自動車であり、たとえば、都市内の移動や近郊からの通勤などの市街地走行に使用されるシティコミュータである。
【００１６】
車両１は、車体２を備えている。車体２には、車室３が形成されている。車室３内には、前部座席（運転席）４および後部座席５が前後に並べて設けられている。
【００１７】
車体２の左前部および右前部には、それぞれ前輪６Ｌ，６Ｒが設けられている。前輪６Ｌ，６Ｒは、車両１の進行方向を変更するために転舵される舵取り用の車輪である。
【００１８】
車体２の左後部および右後部には、それぞれ後輪７Ｌ，７Ｒが設けられている。後輪７Ｌ，７Ｒは、車両１の走行のための駆動力が入力される駆動輪である。
【００１９】
また、車体２の右前部、左前部、左後部および右後部には、それぞれ超音波センサ（ソナー）ＳＯ１，ＳＯ２，ＳＯ３，ＳＯ４が配設されている。超音波センサＳＯ１，ＳＯ２は、車両１の前方に向けて超音波を発信し、その前方の検出領域内に障害物が存在する場合、その障害物で反射した超音波（反射波）を受信する。超音波センサＳＯ３，ＳＯ４は、車両１の後方に向けて超音波を発信し、その後方の検出領域内に障害物が存在する場合、その障害物で反射した超音波（反射波）を受信する。
【００２０】
図２は、車両１の各部の制御のための構成を示すブロック図である。
【００２１】
車両１には、走行のための駆動力を発生するモータ１１が備えられている。モータ１１は、たとえば、車体２の後端部に配置されている。モータ１１が発生する駆動力は、差動装置（図示せず）およびドライブシャフト１２Ｌ，１２Ｒを介して、それぞれ左右の後輪７Ｌ，７Ｒに伝達される。
【００２２】
モータ１１には、インバータ１３が接続されている。インバータ１３には、外部電源から供給される電力で充電可能な駆動用バッテリ１４が接続されており、この駆動用バッテリ１４から直流電力が供給される。インバータ１３は、その駆動用バッテリ１４からの直流電力を交流電力に変換し、その交流電力をモータ１１に供給する。
【００２３】
前輪６Ｌ，６Ｒおよび後輪７Ｌ，７Ｒには、それぞれブレーキ１５が設けられている。車室３内には、運転者の足で操作されるブレーキペダル１６が設けられている。ブレーキペダル１６は、マスタシリンダ１７と一体的に設けられたブレーキブースタ１８に連結されている。
【００２４】
ブレーキペダル１６が踏み込まれると、そのブレーキペダル１６に入力された踏力がブレーキブースタ１８に伝達される。ブレーキブースタ１８に伝達された踏力は、ブレーキブースタ１８の負圧によって増幅（倍力）され、ブレーキブースタ１８からマスタシリンダ１７に入力される。マスタシリンダ１７では、ブレーキブースタ１８から入力される力に応じた油圧が発生する。
【００２５】
マスタシリンダ１７の油圧は、ブレーキアクチュエータ１９に伝達される。ブレーキアクチュエータ１９には、各ブレーキ１５に設けられたホイールシリンダの油圧を制御するためのバルブやブレーキフルードをマスタシリンダ１７に戻すためのポンプなどが内蔵されている。マスタシリンダ１７からブレーキアクチュエータ１９に伝達された油圧は、各ブレーキ１５のホイールシリンダに分配されて伝達される。そして、ホイールシリンダの油圧により、ブレーキ１５から前輪６Ｌ，６Ｒおよび後輪７Ｌ，７Ｒに制動力が付与される。
【００２６】
また、車両１には、油圧制御バルブ２０が設けられている。油圧制御バルブ２０の開閉により、マスタシリンダ１７が発生する油圧とは別系統で、ブレーキアクチュエータ１９に油圧を伝達／遮断することができる。
【００２７】
車両１は、ＶＣＵ（車両制御ユニット）２１、ブレーキＥＣＵ（電子制御ユニット）２２およびＰＣＳ（Pre-Crash Safety）ＥＣＵ２３を備えている。ＶＣＵ２１、ブレーキＥＣＵ２２およびＰＣＳＥＣＵ２３は、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信プロトコルによる通信を相互に行うことができる。
【００２８】
ＶＣＵ２１には、インバータ１３が制御対象として接続されている。ＶＣＵ２１は、モータ１１から出力されるトルクの目標値に相当するトルク指令値を設定し、そのトルク指令値に応じた電流がインバータ１３からモータ１１に供給されるように、インバータ１３を制御する。また、ＶＣＵ２１は、インバータ１３を制御して、モータ１１を発電機として動作させる。
【００２９】
ブレーキＥＣＵ２２には、ブレーキアクチュエータ１９および油圧制御バルブ２０が制御対象として接続されている。ブレーキＥＣＵ２２は、ブレーキペダル１６が踏み込まれたときに、ＶＣＵ２１から与えられる指令に基づいて、ブレーキアクチュエータ１９を制御する。ブレーキアクチュエータ１９の制御により、マスタシリンダ１７からブレーキアクチュエータ１９に伝達される油圧が各ブレーキ１５のホイールシリンダに分配されることにより、ブレーキ１５から前輪６Ｌ，６Ｒおよび後輪７Ｌ，７Ｒに制動力が付与される。また、ブレーキＥＣＵ２２は、ＰＣＳＥＣＵ２３から与えられる自動ブレーキの作動要求に基づいて、ブレーキアクチュエータ１９および油圧制御バルブ２０を制御する。この制御により、ブレーキペダル１６の操作と無関係に、油圧制御バルブ２０が開かれて、油圧制御バルブ２０を介してブレーキアクチュエータ１９に油圧が伝達され、その油圧がブレーキアクチュエータ１９から各ブレーキ１５のホイールシリンダに分配されることにより、ブレーキ１５から前輪６Ｌ，６Ｒおよび後輪７Ｌ，７Ｒに制動力が自動的に付与される（自動ブレーキ）。
【００３０】
ＰＣＳＥＣＵ２３には、超音波センサＳＯ１，ＳＯ２，ＳＯ３，ＳＯ４が接続されている。ＰＣＳＥＣＵ２３は、超音波センサＳＯ１，ＳＯ２，ＳＯ３，ＳＯ４のオン／オフを制御する。この制御により、超音波センサＳＯ１，ＳＯ２，ＳＯ３，ＳＯ４は、この順序で一定時間（たとえば、９０ｍｓｅｃ）ずつオンされる。また、各超音波センサＳＯ１，ＳＯ２，ＳＯ３，ＳＯ４は、オンからオフに切り換えられてから一定のオフ時間（たとえば、２７０ｍｓｅｃ）が経過すると、オフからオンに切り換えられる。具体的には、車体２の右前部の超音波センサＳＯ１が一定時間にわたってオンにされると、超音波センサＳＯ１がオンからオフに切り換えられるとともに、車体２の左前部の超音波センサＳＯ２がオフからオンに切り換えられ、一定時間が経過すると、超音波センサＳＯ２がオンからオフに切り換えられるとともに、車体２の左後部の超音波センサＳＯ３がオフからオンに切り換えられ、一定時間がさらに経過すると、超音波センサＳＯ３がオンからオフに切り換えられるとともに、車体２の右後部の超音波センサＳＯ４がオフからオンに切り換えられ、一定時間がさらに経過すると、超音波センサＳＯ４がオンからオフに切り換えられるとともに、超音波センサＳＯ１がオフからオンに切り換えられるという動作が繰り返される。
【００３１】
図３は、自動ブレーキ制御の流れを示すフローチャートである。
【００３２】
各超音波センサＳＯ１，ＳＯ２，ＳＯ３，ＳＯ４がオンしている間、ＰＣＳＥＣＵ２３により、図３に示される自動ブレーキ制御が繰り返し実行される。
【００３３】
以下、自動ブレーキ制御について、超音波センサＳＯ１がオンされている場合を例にとって説明する。
【００３４】
自動ブレーキ制御では、ＰＣＳＥＣＵ２３は、超音波センサＳＯ１が障害物に当たって反射した超音波（反射波）を受信したか否かに基づいて、超音波センサＳＯ１の検出領域内に障害物を検出したか否かを判断する（ステップＳ１）。
【００３５】
超音波センサＳＯ１が反射波を受信していないとき、ＰＣＳＥＣＵ２３は、超音波センサＳＯ１の検出領域内に障害物を検出しないと判断し（ステップＳ１のＮＯ）、自動ブレーキ制御を終了する。
【００３６】
超音波センサＳＯ１が反射波を受信した場合、ＰＣＳＥＣＵ２３は、超音波センサＳＯ１の検出領域内に障害物を検出したと判断する（ステップＳ１のＹＥＳ）。この場合、ＰＣＳＥＣＵ２３は、超音波センサＳＯ１から超音波が発信されてから超音波センサＳＯ１が反射波を受信するまでに要した時間および車速に基づいて、車両１から障害物までの距離および車両１と障害物との相対速度を求める。そして、車両１から障害物までの距離を車両１と障害物との相対速度で除算することにより、衝突予測時間（ＴＴＣ：Time To Collision）を演算する（ステップＳ２）。
【００３７】
車速は、たとえば、ブレーキＥＣＵ２２から入力される。ブレーキＥＣＵ２２には、図２に示されるように、前輪６Ｌ，６Ｒおよび後輪７Ｌ，７Ｒの各回転速度（車輪速）を検出するための車輪速センサ３１が接続されている。ブレーキＥＣＵ２２は、車輪速センサ３１から入力される検出信号に基づいて、前輪６Ｌ，６Ｒおよび後輪７Ｌ，７Ｒの各車輪速を演算し、各車輪速の平均値を車速（車体速）として取得する。
【００３８】
また、ＰＣＳＥＣＵ２３は、車両１が現在の車速から目標減速度（たとえば、０．６Ｇ）で減速すると仮定して、車両１の停止までに要する停止所要時間を演算する（ステップＳ３）。
【００３９】
そして、ＰＣＳＥＣＵ２３は、衝突予測時間が停止所要時間と一致するか否かを判定する（ステップＳ４）。衝突予測時間が停止所要時間と一致するタイミングは、それよりも後に自動ブレーキが作動されても、車両１と障害物との衝突を回避不能となるようなタイミング（衝突不可避タイミング）である。
【００４０】
なお、超音波センサＳＯ１のオン／オフが一定周期で繰り返されるので、衝突予測時間が停止所要時間と完全に一致する場合はもちろん、衝突予測時間が停止所要時間を超音波センサＳＯ１のオフ時間（たとえば、２７０ｍｓｅｃ）の範囲内で下回る場合も、衝突予測時間が停止所要時間と一致する場合に含まれるとよい。
【００４１】
衝突予測時間が停止所要時間と一致しない場合（ステップＳ４のＮＯ）、つまり衝突予測時間が停止所要時間よりも大きい場合には、ＰＣＳＥＣＵ２３は、衝突予測時間が所定の警告時間と一致するか否かを判定する（ステップＳ５）。警告時間は、停止所要時間よりも大きい値に設定される。衝突予測時間が警告時間と一致するタイミングは、車両１と障害物との衝突の可能性が高く、運転者によるブレーキ操作が直ちに必要となるようなタイミングである。
【００４２】
衝突予測時間が警告時間と一致しない場合（ステップＳ５のＮＯ）、ＰＣＳＥＣＵ２３は、自動ブレーキ制御を終了する。
【００４３】
衝突予測時間が警告時間と一致すると（ステップＳ５のＹＥＳ）、ＰＣＳＥＣＵ２３は、ＶＣＵ２１に向けて、弱回生ブレーキの作動要求を出力する（ステップＳ６）。この作動要求を受けて、ＶＣＵ２１は、インバータ１３を制御して、モータ１１を発電機として動作させる。これにより、モータ１１において、後輪７Ｌ，７Ｒの動力が電力に回生される。このとき、モータ１１で回生される電力は小さく、車両１には、その回生による比較的弱い制動力が作用する（弱回生ブレーキ作動）。
【００４４】
弱回生ブレーキの作動要求の出力後、ＰＣＳＥＣＵ２３は、自動ブレーキ制御を終了する。その後、ＰＣＳＥＣＵ２３は、自動ブレーキ制御を再び実行し、超音波センサＳＯ１の検出領域内に障害物を検出したか否かを判断する（ステップＳ１）。
【００４５】
超音波センサＳＯ１の検出領域内に障害物が依然として存在する場合（ステップＳ１のＹＥＳ）、ＰＣＳＥＣＵ２３は、衝突予測時間および停止所要時間を再び演算する（ステップＳ２，Ｓ３）。
【００４６】
そして、ＰＣＳＥＣＵ２３は、衝突予測時間が停止所要時間と一致するか否かを判定する（ステップＳ４）。
【００４７】
車両１が障害物に近づいたために、衝突予測時間が停止所要時間と一致した場合には（ステップＳ４のＹＥＳ）、ＰＣＳＥＣＵ２３は、ブレーキＥＣＵ２２に向けて、自動ブレーキの作動要求を出力する（ステップＳ７）。この作動要求を受けて、ブレーキＥＣＵ２２は、ブレーキアクチュエータ１９および油圧制御バルブ２０を制御して、自動ブレーキを作動させる。自動ブレーキの作動により、ブレーキ１５から前輪６Ｌ，６Ｒおよび後輪７Ｌ，７Ｒに制動力が付与される。
【００４８】
また、衝突予測時間が停止所要時間と一致すると、ＰＣＳＥＣＵ２３は、ＶＣＵ２１に向けて、回生ブレーキの作動要求を出力する（ステップＳ８）。この作動要求を受けて、ＶＣＵ２１は、インバータ１３を制御して、モータ１１による回生量を増大させる。これにより、回生ブレーキの制動力が増大する。
【００４９】
その後、ＰＣＳＥＣＵ２３は、自動ブレーキ制御を終了する。
【００５０】
図４は、回生ブレーキの制動力、自動ブレーキの制動力およびそれらの制動力の合力の時間変化を示す図である。
【００５１】
前述の自動ブレーキ制御により、衝突予測時間が警告時間と一致したタイミングＴ１で、ＰＣＳＥＣＵ２３からＶＣＵ２１に、弱回生ブレーキの作動要求が出力される。そして、その作動要求に応じて、車両１に弱回生ブレーキによる比較的弱い制動力が作用する。これにより、運転者に車両１の弱い減速感を与えることができる。その結果、車両１の進行方向に存在する障害物の存在を運転者に気づかせることができ、その障害物と車両１との衝突を回避するための運転操作（たとえば、ブレーキ操作、ステアリング操作）を運転者に促すことができる。
【００５２】
その後、車両１が障害物に近づくと、衝突予測時間が停止所要時間と一致したタイミングＴ２で、ＰＣＳＥＣＵ２３からブレーキＥＣＵ２２に、自動ブレーキの作動要求が出力されるとともに、ＰＣＳＥＣＵ２３からＶＣＵ２１に、回生ブレーキの作動要求が出力される。
【００５３】
自動ブレーキの制動力（ブレーキ１５による制動力）は、油圧により発生するので、自動ブレーキの作動要求の出力から自動ブレーキの制動力が目標制動力に立ち上がるまでにタイムラグが生じる。これに対して、回生ブレーキの制動力は、電気的な制御により発生するので、その立ち上がりが早い。そのため、自動ブレーキの作動要求の出力から自動ブレーキの制動力が目標制動力に立ち上がるまでの間、自動ブレーキの制動力の不足を回生ブレーキの制動力で補うことができる。その結果、自動ブレーキの作動要求の出力直後から十分な制動力を車両１に付与することができるので、車両１を想定通りに良好に自動停止させることができる。
【００５４】
超音波センサＳＯ１，ＳＯ２，ＳＯ３，ＳＯ４の検出領域は、比較的近距離の領域である。そのため、障害物が検出されたときには、車両１と障害物とが近接しているが、車両１では、車両１を良好に自動停止させることができるので、ミリ波レーダ、レーザレーダおよびカメラよりも安価な超音波センサＳＯ１，ＳＯ２，ＳＯ３，ＳＯ４を用いることにより、コストの低減を図ることができながら、車両１と障害物との衝突を回避またはその衝突による被害を軽減することができる。
【００５５】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。
【００５６】
たとえば、サービスブレーキとして、油圧により制動力を発生する（ブレーキ１５を作用させる）油圧ブレーキ機構を取り上げたが、油圧ブレーキ機構に限らず、空圧ブレーキ機構が採用されてもよい。
【００５７】
また、衝突予測時間が警告時間と一致する前に、車両１と障害物との衝突の可能性が生じた時点で、警報ブザーの作動やディスプレイにおける表示により、その衝突の可能性が運転者に報知されてもよい。これにより、障害物と車両１との衝突を回避するための運転操作を運転者に促すことができる。
【００５８】
車両１として、シティコミュータを取り上げた。しかしながら、運転支援装置が搭載される車両は、軽自動車などの小型車両であってもよいし、小型車両以外の車両であってもよい。また、電気自動車に限らず、エンジン車、ハイブリッドカー、レンジエクステンデッド電気自動車および燃料電池車など、種々の車両に運転支援装置を搭載することが可能である。
【００５９】
その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１      車両
１１    モータ（走行用モータ）
１５    ブレーキ（サービスブレーキ）
１７    マスタシリンダ（サービスブレーキ）
１８    ブレーキブースタ（サービスブレーキ）
１９    ブレーキアクチュエータ（サービスブレーキ）
２０    油圧制御バルブ（サービスブレーキ）
２１    ＶＣＵ（回生ブレーキ手段）
２２    ブレーキＥＣＵ（自動ブレーキ手段）
２３    ＰＣＳＥＣＵ（障害物検出手段、要求出力手段）
ＳＯ１  超音波センサ
ＳＯ２  超音波センサ
ＳＯ３  超音波センサ
ＳＯ４  超音波センサ
【図１】
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【図２】
2015047045.tif 000004
【図３】
2015047045.tif 000005
【図４】
2015047045.tif 000006