(57)【要約】【課題】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ための支援の作動が遅れることを防止できる、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の検出領域内に障害物が検出されると、障害物を検出した超音波センサＳＯ１，ＳＯ２，ＳＯ３，ＳＯ４がオン状態である間に、そのオン状態の超音波センサＳＯ１，ＳＯ２，ＳＯ３，ＳＯ４がオフされてから次にオンされるまでの期間に自動ブレーキの作動タイミングが到来するか否かが推定される。そして、作動タイミングが到来すると推定された場合には、作動タイミングが到来する前に、具体的には、障害物を検出した超音波センサＳＯ１，ＳＯ２，ＳＯ３，ＳＯ４がオン状態である間に、自動ブレーキが開始される。【選択図】図２
2015044536.tif 000002
【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、
複数の超音波センサを所定の順序で所定時間ずつオンさせて、前記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、
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ための支援を行う支援手段と、
前記障害物検出手段によって障害物が検出された場合、当該障害物が検出領域に存在する前記超音波センサがオンしている間に、当該超音波センサがオフされてから次にオンされるまでに前記支援手段による支援を作動させるタイミングである作動タイミングが到来するか否かを推定する推定手段と、
前記推定手段により前記作動タイミングが到来すると推定された場合、前記作動タイミングが到来する前に、前記支援手段を作動させる作動手段とを含む、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って、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、衝突予測時間が自動ブレーキにより車両が停止するのに要する時間まで短くなると、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、超音波センサを用いた障害物検出装置では、各超音波センサから発信される超音波が別の超音波センサに受信されることを防止するため、各超音波センサを所定の順序でオンにして、各超音波センサがオンしている期間を相互にずらす必要がある。そのため、障害物を検出した超音波センサがオフされた後、次に当該超音波センサがオンされるまでの間に、自動ブレーキを作動させるべきタイミングが到来するおそれがある。この場合、障害物を検出した超音波センサがオフされた後、次に当該超音波センサがオンされたときには、自動ブレーキを作動させるべきタイミングを過ぎており、そのタイミングに対して自動ブレーキの作動が遅れることになる。
【０００７】
本発明の目的は、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ための支援の作動が遅れることを防止できる、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、複数の超音波センサを所定の順序で所定時間ずつオンさせて、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ための支援を行う支援手段と、障害物検出手段によって障害物が検出された場合、当該障害物が検出領域に存在する超音波センサがオンしている間に、当該超音波センサがオフされてから次にオンされるまでに支援手段による支援を作動させるタイミングである作動タイミングが到来するか否かを推定する推定手段と、推定手段により作動タイミングが到来すると推定された場合、作動タイミングが到来する前に、支援手段を作動させる作動手段とを含む。
【０００９】
この構成によれば、障害物が検出されると、障害物が検出領域に存在する超音波センサ、つまり障害物を検出した超音波センサがオン状態である間に、その超音波センサがオフされてから次にオンされるまでの期間に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ための支援の作動タイミングが到来するか否かが推定される。そして、作動タイミングが到来すると推定された場合には、作動タイミングが到来する前に、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ための支援が開始される。これにより、その支援の開始（作動）が作動タイミングに対して遅れることを防止できる。
【００１０】
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、障害物が検出されてから車両と障害物との衝突が回避不能になるまでの時間的余裕があまりなく、超音波センサを用いた運転支援装置では、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ための支援の作動が遅れやすい。本発明によれば、その支援の作動に遅れが生じることを防止できるので、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。
【００１１】
障害物を検出した超音波センサがオフされてから次にオンされるまでの期間に作動タイミングが到来すると推定された場合に、その超音波センサがオフされた後、作動タイミングが到来したときに、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ための支援を開始させる構成が考えられる。しかしながら、作動タイミングが到来するまでに、超音波センサの検出領域から障害物が外れていることもあり、この場合、車両と障害物との衝突の可能性がなくなっているにもかかわらず、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ための支援が作動してしまい、運転者に違和感を与えるおそれがある。
【００１２】
そこで、障害物を検出した超音波センサがオフされてから次にオンされるまでの期間に作動タイミングが到来すると推定された場合、その超音波センサがオフされる前に、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ための支援が開始されることが好ましい。これにより、超音波センサが障害物を検出している状況で、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ための支援が作動するので、運転者に違和感を与えることを防止できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、超音波センサを用いた安価な構成において、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ための支援の作動が遅れることを防止でき、その支援の作動により、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】
【００１４】
【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】超音波センサのオン／オフのタイミングを示すタイミングチャートである。
【図４】自動ブレーキ制御の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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から与えられる指令（自動ブレーキ要求）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）。
【００３２】
ＰＣＳＥＣＵ２３には、超音波センサＳＯ１，ＳＯ２，ＳＯ３，ＳＯ４が接続されている。
【００３３】
図３は、超音波センサＳＯ１，ＳＯ２，ＳＯ３，ＳＯ４のオン／オフのタイミングを示すタイミングチャートである。
【００３４】
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。
【００３５】
図４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。
【００３６】
ＰＣＳＥＣＵ２３は、各超音波センサＳＯ１，ＳＯ２，ＳＯ３，ＳＯ４をオンさせている間、図４に示される自動ブレーキ制御を繰り返し実行する。
【００３７】
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。
【００３８】
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）。
【００３９】
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）、ＰＣＳＥＣＵ２３は、自動ブレーキ制御を終了する。
【００４０】
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）。
【００４１】
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。
【００４２】
また、ＰＣＳＥＣＵ２３は、車両１が現在の車速から自動ブレーキによる目標減速度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）。
【００４３】
そして、ＰＣＳＥＣＵ２３は、衝突予測時間から停止所要時間を減算し、その減算値が超音波センサＳＯ１のオフ時間よりも小さい否かを判定する（ステップＳ４）。
【００４４】
衝突予測時間から停止所要時間を減算して得られる減算値が超音波センサＳＯ１のオフ時間以上である場合には（ステップＳ４のＮＯ）、ＰＣＳＥＣＵ２３は、超音波センサＳＯ１が次にオンになった後に、自動ブレーキの作動タイミングが到来すると判断する。自動ブレーキの作動タイミングは、たとえば、衝突予測時間が停止所要時間と一致するタイミングであり、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である。この場合、ＰＣＳＥＣＵ２３は、自動ブレーキ要求を出力せずに、自動ブレーキ制御を終了する。
【００４５】
一方、衝突予測時間から停止所要時間を減算して得られる減算値が超音波センサＳＯ１のオフ時間よりも小さい場合には（ステップＳ４のＹＥＳ）、ＰＣＳＥＣＵ２３は、超音波センサＳＯ１をオンからオフに切り替えてから、超音波センサＳＯ１を次にオンにするまでの期間に、自動ブレーキの作動タイミングが到来すると判断する。この場合、ＰＣＳＥＣＵ２３は、超音波センサＳＯ１がオンになっている間に、ブレーキＥＣＵ２２に向けて、自動ブレーキ要求を出力する。ブレーキＥＣＵ２２は、ＰＣＳＥＣＵ２３からの自動ブレーキ要求を受け取ると、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（ステップＳ５）。
【００４６】
以上のように、超音波センサＳＯ１，ＳＯ２，ＳＯ３，ＳＯ４の検出領域内に障害物が検出されると、衝突予測時間および停止所要時間が演算される。そして、障害物が検出領域に存在する超音波センサＳＯ１，ＳＯ２，ＳＯ３，ＳＯ４、つまり障害物を検出した超音波センサＳＯ１，ＳＯ２，ＳＯ３，ＳＯ４がオン状態である間に、衝突予測時間、停止所要時間および超音波センサＳＯ１，ＳＯ２，ＳＯ３，ＳＯ４のオフ期間に基づいて、そのオン状態の超音波センサＳＯ１，ＳＯ２，ＳＯ３，ＳＯ４がオフされてから次にオンされるまでの期間に自動ブレーキの作動タイミングが到来するか否かが推定される。そして、作動タイミングが到来すると推定された場合には、作動タイミングが到来する前に、具体的には、障害物を検出した超音波センサＳＯ１，ＳＯ２，ＳＯ３，ＳＯ４がオン状態である間に、自動ブレーキが開始される。これにより、その支援の開始（作動）が作動タイミングに対して遅れることを防止できる。
【００４７】
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、障害物が検出されてから車両１と障害物との衝突が回避不能になるまでの時間的余裕があまりなく、超音波センサＳＯ１，ＳＯ２，ＳＯ３，ＳＯ４を用いた構成では、車両１と障害物との衝突を回避するための自動ブレーキの作動が遅れやすい。車両１では、自動ブレーキの作動に遅れが生じることを防止できるので、ミリ波レーダ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することができる。
【００４８】
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。
【００４９】
たとえば、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ための支援の一例として、自動ブレーキを取り上げた。しかしながら、その支援は、自動ブレーキに限らず、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ために、各ブレーキ１５のホイールシリンダに伝達される油圧を増大させることにより、ブレーキ１５から前輪６Ｌ，６Ｒおよび後輪７Ｌ，７Ｒに付与される制動力を増大させるブレーキアシストであってもよい。また、前部座席４および後部座席５に乗員を拘束するシートベルトをリトラクタに引き込む動作であってもよいし、運転席の前方などに設けられたエアバックを膨らませる動作であってもよい。また、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ための支援として、それらの動作の２以上が組み合わされて行われてもよい。
【００５０】
また、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。
【００５１】
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】
【００５２】
１      車両
１５    ブレーキ（支援手段）
１９    ブレーキアクチュエータ（支援手段）
２０    油圧制御バルブ（支援手段）
２２    ブレーキＥＣＵ（支援手段）
２３    ＰＣＳＥＣＵ（障害物検出手段、推定手段、作動手段）
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】
2015044536.tif 000003
【図２】
2015044536.tif 000004
【図３】
2015044536.tif 000005
【図４】
2015044536.tif 000006