(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部環境を検出する外部環境検出手段と、
自車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、
外部環境検出手段で検出された外部環境に基づいて障害物を検出し、該障害物を示す環境マップを作成する環境マップ作成手段と、
前記環境マップと前記走行状態検出手段で検出された自車両の走行状態とに基づいて、前記障害物の回避を想定した回避動作を複数推定する回避動作推定手段と、
前記回避動作推定手段で推定された回避動作毎の衝突被害を推定し、前記環境マップの死角領域から新たな障害物が出現する可能性が低い場合、及び前記環境マップの死角領域から出現した新たな障害物が前記回避動作推定手段で推定された回避動作に干渉する可能性が低い場合には、前記推定された衝突被害に基づいて最適な回避動作を選択し、前記環境マップの死角領域から出現した新たな障害物が前記回避動作推定手段で推定された回避動作に干渉する可能性が高い場合には、走行する道路に並行して最大減速度で走行する直進制動回避動作、またはドライバが行なう回避動作を前記最適な回避動作として選択する選択手段と、
を含む車両運動制御装置。
【請求項２】
前記選択手段は、前記衝突被害が所定値未満の回避動作が存在する場合には、該衝突被害が所定値未満の回避動作を最適な回避動作として選択し、前記衝突被害が所定値未満の回避動作が存在しない場合には、前記衝突被害が所定値以上でかつ最小になる回避動作を最適な回避動作として選択する請求項１記載の車両運動制御装置。
【請求項３】
前記選択手段で選択された回避動作が実行されるように自車両を制御する制御手段を更に含む請求項１又は２項記載の車両運動制御装置。
【請求項４】
前記回避動作推定手段は、
障害物の存在確率を示すデータを含む障害物の行動を予測するためのデータを記憶した行動予測データベースと、
前記環境マップに基づいて、現時点での危険度を予測するための危険度マップを作成する危険度マップ作成手段と、
前記危険度マップ作成手段で作成された現時点での危険度マップ及び前記行動予測データベースに基づいて、所定時間後の危険度を予測するための将来危険度マップを作成する将来危険度マップ作成手段と、
道路上の横位置をパラメータとして、該横位置に移動する最短回避制御を実施したときの最短軌跡上を自車両が通過する通過時刻と前記将来危険度マップとに基づいて前記通過時刻における危険度を予測するための通過時刻危険度マップを作成する通過時刻危険度マップ作成手段と、
前記通過時刻危険度マップに基づいて、前記最短軌跡上の危険度を最小にする道路上の横位置に移動する動作を回避動作として推定する危険度最小回避動作推定手段と、
を含む請求項１〜請求項３の何れか１項記載の車両運動制御装置。
【請求項５】
障害物が歩行者の場合、年齢及び視線の方向の少なくとも一方を確認し、確認結果に基づいて所定時間後の前記障害物の存在確率を補正する請求項４記載の車両運動制御装置。
【請求項６】
前記最短軌跡を、自車両の道路に対する前後速度、自車両の横速度、自車両のタイヤと路面との間の摩擦係数、及び目的とする横位置と自車両の横位置との距離に応じて求める請求項４又は５記載の車両運動制御装置。
【請求項７】
前記危険度を、障害物の種類に応じた基準危険度と外部環境及び事故発生率の少なくとも１つで定まる補正係数との積で定めた請求項４〜請求項６のいずれか１項記載の車両運動制御装置。
【請求項８】
前記選択手段で選択された回避動作が実行されるように自車両を制御する制御手段を更に含む請求項４〜請求項７のいずれか１項記載の車両運動制御装置。
【請求項９】
前記制御手段は、自車両が停止している場合、前記回避動作を推定することができない場合、または前記回避動作が実行されるように自車両を制御した場合であって、衝突被害が発生する場合には、前記通過時刻危険度マップに基づいて、衝突被害を最小にする車両姿勢が得られるように車両のヨー角を制御する請求項８記載の車両運動制御装置。
【請求項１０】
前記外部環境検出手段は、前記障害物の位置及び速度を示す情報を取得することによって障害物を検出する請求項１〜請求項９記載の車両運動制御装置。
【請求項１１】
被害の大きさ、確率、及び補正値の積によって回避動作毎の衝突被害を表す被害度を推すると共に、潜在障害物が存在する可能性がある場合には、前記確率として潜在障害物の存在確率を用いて被害度を演算し、算出した被害度に基づいて、最適な回避動作を選択する請求項１〜請求項４記載の車両運動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両運動制御装置にかかり、特に、障害物を検出し、検出された障害物を回避するように車両の運動を制御したり、検出された障害物を回避することが困難な場合には被害が最小になるように車両の運動を制御したりする車両運動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、運転者に前後方向及び左右方向の運転操作をアシストする車両用運転操作補助装置が知られている。この車両用運転操作補助装置では、自車両に対する障害物を検出すると共に、自車両の障害物に対するリスク度を算出し、リスク度に基づいて運転者に自車両の左右運動及び前後運動にかかわる運転操作を促すように車両機器の作動を制御している（特許文献１）。
【０００３】
また、車体に加える目標合成力を演算し、各車輪の限界摩擦円の大きさを推定し、推定された限界摩擦円の大きさから限界合成力を推定し、目標合成力と限界合成力との比をμ利用率として設定し、限界摩擦円の大きさとμ利用率とからタイヤ発生力の大きさを設定すると共に、各制御対象車輪で発生するタイヤ発生力の方向を各々設定し、設定されタイヤ発生力の大きさ、及び設定されたタイヤ発生力の方向に基づいて、各制御対象車輪の操舵と制駆動との協調制御を行なうことが提案されている（特許文献２）。
【特許文献１】特開２００３−３２７０１８
【特許文献２】特開２００４−２４９９７１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１の技術では、現時点における障害物との相対位置及び相対速度に基づいて、自車両位置（前後方向及び横方向）のリスク度を演算していることから、障害物の行動予測や回避制御によるリスク度の変化が考慮されていないため、リスク度の推定精度が低下する。また、操舵と制駆動制御とは独立に行なわれており、タイヤ発生力の非線形性（摩擦円の関係）が考慮されていないため、回避制御で重要な限界領域において適切に制御できない。
【０００５】
特許文献２には、操舵と制駆動制御とを協調して制御することが提案されているが、検出された障害物を回避するように車両の運動を制御したり、検出された障害物を回避することが困難な場合に傷害が最小になるように制御したりすることは困難である。
【０００６】
すなわち、上記従来の技術では、リスク低減には一定の効果があるものの、車両緊急時の最適回避制御を行なうことができない、という問題があった。
【０００７】
本発明は、上記問題を解決すべく成されたもので、緊急時の最適回避制御を実現することができる、車両運動制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明は、外部環境を検出する外部環境検出手段と、自車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、外部環境検出手段で検出された外部環境に基づいて障害物を検出し、該障害物を示す環境マップを作成する環境マップ作成手段と、前記環境マップと前記走行状態検出手段で検出された自車両の走行状態とに基づいて、前記障害物の回避を想定した回避動作を複数推定する回避動作推定手段と、前記回避動作推定手段で推定された回避動作毎の衝突被害を推定し、前記環境マップの死角領域から新たな障害物が出現する可能性が低い場合、及び前記環境マップの死角領域から出現した新たな障害物が前記回避動作推定手段で推定された回避動作に干渉する可能性が低い場合には、前記推定された衝突被害に基づいて最適な回避動作を選択し、前記環境マップの死角領域から出現した新たな障害物が前記回避動作推定手段で推定された回避動作に干渉する可能性が高い場合には、走行する道路に並行して最大減速度で走行する直進制動回避動作、またはドライバが行なう回避動作を前記最適な回避動作として選択する選択手段と、を含んで構成したものである。
【０００９】
本発明によれば、推定された衝突被害に基づいて最適な回避動作を選択しているため、推定された衝突被害に基づいた最適な回避動作、例えば、衝突被害（例えば、人的被害及び物的被害等）を最小にすることができる。
【００１０】
外部環境検出手段によって、外部環境を検出できない場合が想定されるため、環境マップには死角領域が生じる場合がある。このため、環境マップの死角領域から出現した新たな障害物が回避動作推定手段で推定された回避動作に干渉する可能性が高い場合には、推定した回避動作を選択することなく、走行する道路に並行して最大減速度で走行する直進制動回避動作、またはドライバが行なう回避動作を前記最適な回避動作として選択することにより、環境マップに死角領域が生じた場合に対応することができる。
【００１１】
本発明の選択手段は、前記衝突被害が所定値未満の回避動作が存在する場合、例えば、前記衝突被害が存在しないかまたは衝突被害が極めて小さい回避動作が存在する場合には、該衝突被害が所定値未満の回避動作を最適な回避動作として選択し、前記衝突被害が所定値未満の回避動作が存在しない場合には、前記衝突被害が所定値以上でかつ最小になる回避動作を最適な回避動作として選択することができる。
【００１２】
障害物が歩行者の場合には、年齢及び視線の方向の少なくとも一方を確認し、確認結果に基づいて所定時間後の前記障害物の存在確率を補正ようにすることにより、予測精度等を  向上させることができる。
【００１３】
本発明の最短軌跡は、自車両の道路に対する前後速度、自車両の横速度、自車両のタイヤと路面との間の摩擦係数、及び目的とする横位置と自車両の横位置との距離に応じて求めることができ、また危険度は、障害物の種類に応じた基準危険度と外部環境及び事故発生率の少なくとも１つで定まる補正係数との積で定めることができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように本発明によれば、緊急時の最適回避制御を実現することができる、という効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施例について詳細に説明する。
【００１６】
図１に示すように、本実施例の車両運動制御装置には、自車両の走行状態を検出する走行状態検出手段として車両に搭載されたセンサ群、外部環境状態を検出する外部環境検出手段として車両に搭載されたセンサ群、及びこれらのセンサ群からの検出データに基づいて、自車両の運動を制御するように自車両に搭載された車載機器を制御することによって、障害物を回避する回避運動及び回避運動が困難は場合には傷害最小運動を行なう制御装置が設けられている。
【００１７】
車両運動制御装置の自車両の走行状態を検出するセンサ群としては、車速を検出する車速センサ１０、ヨーレートを検出するヨーレートセンサ１２、操舵角を検出する操舵角センサ１４、及びスロットル弁の開度を検出するスロットル開度センサ１６が設けられている。
【００１８】
また、車両運動制御装置の外部環境状態を検出するセンサ群としては、自車両の前方、側方及び後方を撮影するカメラ１８、自車両の前方の障害物を検出するレーザレーダ２０、自車両の位置を検出するＧＰＳ装置２２、及び、晴雨センサ、温度センサ及び湿度センサ等を含んで構成された天候センサ３６が設けられている。なお、レーザレーダに代えて、またはレーザレーダと共にミリ波レーダを設けるようにしてもよい。このレーザレーダは、上記の車両前方を検出するレーザレーダに加えて、車両側方及び車両後方を検出するレーザレーダを設けるようにしても良い。
【００１９】
カメラ１８は、車両の前方を撮影するように車両のフロントウインドウ上部等に取り付けられた前方カメラ、車両の後方を撮影するようにリアウインドウの左右端近傍等に取り付けられた一対のカメラからなる後方カメラ、及び車両の側方を撮影するようにドアミラーに取り付けられた側方カメラで構成されている。前方カメラ、側方カメラ及び後方カメラは、小型のＣＣＤカメラまたはＣＭＯＳカメラで構成され、自車両の前方、側方及び後方の道路状況を含む領域を撮影し、撮影により得られた画像データを出力する。出力された画像データは、マイクロコンピュータ等で構成された制御装置２４に入力される。なお、カメラとして、前方カメラ、側方カメラ及び後方カメラに加えて、前方赤外線カメラ、または前方赤外線カメラ及び後方赤外線カメラ、または前方赤外線カメラ、側方赤外線カメラ及び後方赤外線カメラを用いるのが好ましい。赤外線カメラを用いることにより、歩行者を確実に検出することができる。なお、上記の赤外線カメラに代えて近赤外線カメラを用いることができ、この場合においても同様に歩行者を確実に検出することができる。
【００２０】
レーザレーダ２０は、赤外光パルスを照射して水平方向に走査する半導体レーザからなる発光素子と、前方の障害物（歩行者、前方車両等）から反射された赤外光パルスを受光する受光素子とを含んで構成され、車両の前方グリルまたはバンパに取り付けられている。このレーザレーダ２０では、発光素子から発光された時点を基準として受光素子で受光されるまでの反射赤外光パルスの到達時間に基づいて、自車両から前方の障害物までの距離及び障害物の存在方向を検出することができる。レーザレーダ２０で検出された障害物までの距離及び障害物の存在方向を示すデータは制御装置２４に入力される。
【００２１】
図２は、ドライバのアイポイントを中心とした車両前方における過去の歩行者事故分析結果を示すものである。図２から理解されるように歩行者事故は、左右視野角各６０度の範囲で前方４０ｍの範囲に集中しているので、前方カメラの撮影範囲及び前方の障害物を検出するレーザレーダの検出範囲は、左右視野角各６０度の範囲で前方４０ｍ以内の範囲とするのが好ましい。
【００２２】
ＧＰＳ装置２２からは、自車両の位置を示す位置データが出力され、制御装置２４に入力される。制御装置２４では、地図データベース３４に記憶されている道路形状等のデータを含む地図情報を読み込み、読み込んだ地図情報で表される地図上に自車両の位置を表す。地図情報には、道路形状のデータが含まれているため、検出した障害物の道路上の位置等を求めることができる。
【００２３】
また、制御装置２４には、障害物の存在確率を示すデータ、及び歩行者の行動を予測する歩行者行動予測モデル等の障害物の行動を予測する行動予測モデル等のデータが記憶された行動予測データベース２６が接続されている。
【００２４】
この歩行者行動予測モデルについて説明する。本発明者等が事故時に歩行者が行なった行動について分析した結果、事故時の歩行者の歩行行動は、（ｉ）車が止まってくれるものと思いそのまま歩行を続けた、（ii）車の接近に気がつき行動（歩行、駆け足等）を止めた、（iii）車の接近に気がつき、行動を止めようとしたが止まれなかった、及び（iv）車の接近に気づいたが行動を取れなかった等に分類できた。また、事故時の歩行者の行動割合は（ｉ）が最も高く、以下（ii）、（iii）、（iv）の順に低下することが確認できた。この分析結果より、事故が発生する危機が迫った状態で歩行者が歩行及び駆け足状態の場合には、現在の状態、すなわち歩行及び駆け足状態を継続する確率が最も高く、歩行者は上記の（ｉ）、（ii）、（iii）、（iv）の順に確率が低くなる行動を行なうことが予測される。
【００２５】
したがって、本実施例では、行動予測データベース２６に、上記の（ｉ）〜（iv）の行動を確率で表す行動予測モデルを歩行者行動予測モデルとして予め記憶しておき、後述するように障害物として歩行者が検出された場合に、制御装置によって行動予測データベースに記憶された歩行者行動予測モデルに基づいて将来の歩行者の行動を予測する。なお、歩行者事故分析結果によれば、事故に遭遇した多くの歩行者は事故直前の移動状態を継続しているとの結果があるので、歩行者行動予測モデルとして、歩行者が事故直前の移動状態を継続するモデルのみを用いるか、主として歩行者が事故直前の移動状態を継続するモデルを用い、他のモデルを補助的に用いるようにしてもよい。
【００２６】
また、歩行者が道路上に寝ている場合、歩行者が酩酊している場合、及び歩行者が徘徊している場合は、将来行動においても現在の状態が維持されるものと予測されるので、行動予測データベース２６には、このような現在の状態が継続されることを表す予測モデルも合わせて記憶されている。
【００２７】
また、制御装置２４は、自車両の操舵角、制動力、及び駆動力の少なくとも１つを協調して制御することによって、障害物に対する自車両の回避運動及び傷害最小運動を行なうための車両搭載機器に接続されている。この車両搭載機器としては、前後輪の操舵角を独立に制御するためのアクティブ前後輪操舵角制御装置２８、ブレーキ油圧を制御することによって制動力を制御するブレーキ油圧回路３０、スロットル弁の開度を制御することによって駆動力を制御するスロットル開度制御装置３２が設けられている。ブレーキ油圧回路３０には、ドライバがブレーキペダルを踏み込むことによって得られる圧力に比例したマスタシリンダの油圧（マスタシリンダ圧）を検出することにより、制動力を検出する油圧センサ３０Ａが取り付けられている。なお、アクティブ前後輪操舵角制御装置に代えて前輪のみの操舵角を制御する操舵角制御装置を用いるようにしてもよい。
【００２８】
本発明者らが事故調査データを詳細に分析して事故時の歩行者挙動を調査した結果、衝突時の歩行者挙動は図９に示すように衝突速度や身長及び車両前面部形状等によって大きく異なることがわかった。分析では、歩行者の衝突時の挙動を衝突転倒、礫過転倒、衝突跳ね上げ、衝突撥ね飛ばしの４つに分類した。図９に示すように衝突速度が低い場合は衝突後の挙動は転倒挙動が主であり、フード上に跳ね上げられる確率は低い。一方、衝突速度が高くなると歩行者はフード上に跳ね上げられた後に路面へ落下する。また、これらの速度域の中間の領域ではこれらの挙動が混在している。
【００２９】
図９に示した衝突時の歩行者挙動毎の受傷状況を調べた結果を図１０に示す。図１０の分析結果によれば、衝突後に歩行者がフード上に跳ね上げられた際には、フード上からの落下によって頭顔部を受傷する割合が特に高いことがわかる。同様の他の衝突挙動においても路面との衝突によって頭顔部を受傷する割合が高いことがわかった。
【００３０】
以上の分析結果に基づいて、本実施例では、車両と歩行者との衝突において跳ね上げられた歩行者が落下して路面と衝突することにより、頭顔部を受傷することを防止するために、衝突時の歩行者の挙動を制御することにより、歩行者がフード上に跳ね上げられることを抑制して歩行者が路面へ高所から落下することを防止する歩行者保護装置が設けられている。
【００３１】
歩行者保護装置４０は、図３〜図６に示すように車両前面側に一対設けられている。 この歩行者保護装置４０の各々は、車両のバンパ内に折り畳んだ状態で収納され、インフレータが作動されることで伸張展開されるエアバック袋体４０Ａ、及びエアバック袋体４０Ａに固定され、かつゴム等の弾性体で形成された板状の歩行者挙動制御部４０Ｂで構成されている。歩行者保護装置４０の各々は、各々別々にインフレータを作動させて、エアバック袋体４０Ａの各々を展開させることが可能である。歩行者保護装置４０の作動部であるインフレータの各々は、制御装置２４に接続されている。
【００３２】
この歩行者挙動制御部４０Ｂは、エアバック袋体４０Ａが折り畳まれてバンパ内に収納された状態では、バンパの上面上に水平状態で位置しているが、図４〜図６に示すように、エアバック袋体４０Ａが展開されると、歩行者挙動制御部４０Ｂの車両中央側が車両側方側より車両前方に突出し、歩行者挙動制御部４０Ｂの上面が鉛直方向を向く。このため、車両の前方に位置する歩行者を歩行者挙動制御部４０Ｂで車両横方向へ押し出し、衝突する際の歩行者の挙動を制御して歩行者が車両フード上に跳ね上げられるのを防止することができる。
【００３３】
上記では単一の板状の歩行者挙動制御部を用いて歩行者保護装置を構成する例について説明したが、車両幅方向に配置した複数の板状の歩行者挙動制御部を用いるようにしてもよい。この場合には、車両中央部側の歩行者挙動制御部の大きさを車両側方側の歩行者挙動制御部より大きくする。
【００３４】
また、アキュムレータの先端に歩行者挙動制御部を取り付けて、アキュムレータの伸長を制御して取り付け角度を変更することもできる。さらに、歩行者挙動制御部を車両上下方向にも分割配置して、歩行者挙動を制御することも可能である。
【００３５】
上記では、歩行者保護装置４０をエアバック袋体と歩行者挙動制御部とで構成する例について説明したが、図７及び図８に示すように、歩行者保護装置４０の各々を、バンパ内に折り畳んだ状態で収納され、インフレータの作動により展開する一対のエアバック袋体４０Ｃ、４０Ｄで構成するようにしてもよい。車両中央部側のエアバック袋体４０Ｄの容量は車両側面側のエアバック袋体４０Ｃの容量より大きくなっており、エアバック袋体４０Ｃ、４０Ｄを展開した状態では、車両中央側のエアバック袋体４０Ｄが車両側面側のエアバック袋体４０Ｃより車両前方に突出するので、上記と同様に車両の前方に位置する歩行者を車両横方向へ押し出し、衝突後の歩行者挙動を制御して歩行者がフード上に跳ね上げられるのを防止することができる。
【００３６】
エアバック袋体の形状としては、立方体、俵状、または球状とすることができる。上記では、複数のエアバック袋体を用いた例について説明したが図３〜図６と同様に１つのエアバック袋体を用いるようにしてもよい。
【００３７】
複数のエアバック袋体を用いる場合には、エアバック袋体のインフレータ圧力や流量を制御することにより展開状態を変更することも可能である。
【００３８】
また、アキュムレータの先端にバック支持部を取り付けて、アキュムレータの伸長を制御して取り付け角度を変更することもできる。さらに、エアバック袋体を車両上下方向にも分割配置して、歩行者挙動を制御することも可能である。
【００３９】
歩行者は歩行または駆け足により移動するが、現在の移動状況である歩行や駆け足を将来も継続する場合もあるが急に移動状態を変更する場合もある。更に移動方向も急に変更することも考えられることから、行動予測データベースを用いて将来軌跡を予想することは容易で無い。そこで、本実施例では、この歩行者保護装置と歩行者との衝突状況を検出し、衝突状況に応じて歩行者保護装置を制御し、衝突後の歩行者がフード上に跳ね上がらずに車両側方に移動するように歩行者の衝突挙動を制御する。歩行者保護装置の制御としては、歩行者との対面するヨー角やピッチ角などの角度制御がある。
【００４０】
また、歩行者挙動制御部の上下方向の配置位置を変更して歩行者の挙動を比較すると、歩行者挙動制御部を下方に配置した場合では、歩行者の体の重心より下方部と歩行者挙動制御部の制御部面が衝突することになるため、衝突時の歩行者挙動は跳ね上げられるような挙動となる。一方、歩行者の体の重心より上方部と制御部面が衝突した場合には、衝突時の歩行者挙動は上から押さえつけられたような形となる。この場合は、歩行者の車両側面部への移動が見られず、歩行者が車両下部に巻き込まれるような状態となる。従って、歩行者の挙動を制御する為には、歩行者挙動制御部の制御部面が歩行者の重心部近傍と衝突するように配置する必要がある。図１１に、歩行者の重心と歩行者挙動制御部との位置関係を示す。本実施例の歩行者挙動制御部４０Ｂは、子供及び大人の挙動を制御するように、エアバック袋体を展開したときに子供の重心を含む体側領域及び大人の重心を含む体側領域の両方をカバーできる大きさに形成されているが、大人のみの重心を含む体側領域をカバーできる大きさの歩行者挙動制御部４０Ｂａ、または子供のみの重心を含む体側領域をカバーできる大きさの歩行者挙動制御部４０Ｂｃを用いるようにしてもよい。
【００４１】
歩行者挙動制御部が歩行者と衝突する際の角度は歩行者挙動に影響する。図１２に歩行者挙動制御部の取り付け角度を変更した場合の頭部への衝撃力の影響を調べた結果を示す。図１２の結果は衝突速度が４０ｋｍ／ｈの場合の結果である。図の結果によれば、歩行者と歩行者制御部面の衝突角度が小さいほど最初の衝撃力のピークの値が大きくなる傾向がある。一方、路面との衝突時では衝突角度が大きくなるほど衝撃力のピーク値が大きくなる傾向がある。これは、衝突角度が大きい場合には、歩行者と歩行者挙動制御部の制御面の接触している範囲が広くなるために歩行者挙動が不規則に成り易いためと思われる。従って、歩行者挙動制御部の衝突角度はこれらを考慮して決定されている。
【００４２】
車両が回避行動を行なっている場合には、歩行者挙動制御部と歩行者との衝突角度は車両が歩行者と正対する場合とは異なることから、衝突角度は車両の回避行動を考慮して制御するのが好ましい。この場合、車両が回避行動を行っている場合においても車両の挙動は急激に変化することがないことから、衝突過程予測手段によって予測した車両と歩行者の衝突状況を基に衝突角度を決めることが可能である。
【００４３】
次に、本実施例の自車両の運動を制御する制御ルーチンについて説明する。本実施例は、障害物回避運動と傷害最小運動とが行なわれるように制御したものである。
［障害物回避運動制御］
まず、図１３を参照して、障害物を回避するように車両の運動を制御する障害物回避運動制御について説明する。ステップ１００において、自車両の走行状態を検出するセンサ群、及び環境状態を検出するセンサ群で検出されたデータを取り込み、ステップ１０２において、取り込んだ環境状態を検出するセンサ群で検出されたデータに基づいて、ＧＰＳ装置２２から入力される自車両の位置を基準として、地図データベース３４に記憶されている地図情報を用いて道路形状及び障害物を含む環境マップを作成する。
【００４４】
環境マップを作成するにあたっては、前方カメラ及びレーザレーダからのデータに基づいて自車両前方側のマップを作成し、側方カメラからのデータに基づいて自車両側方側のマップを作成し、かつ後方カメラからのデータに基づいて自車両後方側のマップを作成し、これら前方側マップ、側方マップ、及び後方側マップを合成することにより、全体の環境マップを作成する。
【００４５】
自車両前方側のマップは、レーザレーダ２０から取り込んだ自車両から前方の障害物までの距離データ及び自車両を基準とした障害物の存在方向を示すデータ、及びカメラ１８から入力される自車両前方の画像データを用い、レーザレーダ２０で検出された位置（自車両から障害物までの距離）を含む画像部分のエッジ処理等により、レーザレーダ２０で検出された位置に存在する被写体を障害物として抽出する。そして、レーザレーダ２０で検出された位置に抽出した障害物が位置するようにマップを作成する。
【００４６】
レーザレーダ２０で検出された位置を含む画像部分の画像処理により障害物を抽出しているので、レーザレーダで検出された障害物の位置の他、障害物の大きさ及び種類等を検出することができる。これにより、自車両前方を横断する歩行者や自車両前方を走行する二輪車等が障害物として抽出される。なお、障害物が歩行者である場合には、前記大きさ（身長、体重）に加え、画像処理により年齢、性別、荷物所持の有無、及び視線の方向等の歩行者情報（歩行者の属性）を検出し、歩行者の位置の変化等を予測することにより、歩行者の動きやどの方向に移動しようとしているか等の歩行者の意志も予測することが可能である。
【００４７】
なお、歩行者情報は、路側に設けた環境センサ群から路車間通信により車両側に送信するようにしてもよく、歩行者に歩行者情報を記憶した無線タグを所持させて無線タグから車両側に送信するようにしてもよい。
【００４８】
自車両後方側のマップは、自車両後方を撮影する後方カメラからの画像データをパターンマッチング等の画像処理によって、自車両と同一車線及び自車両の車線に隣接する車線を自車両の後方から接近する他車両を抽出し、抽出した他車両を含むマップを作成する。自車両側方側マップも自車両後方側のマップと同様に作成することができる。
【００４９】
上記のようにして作成した環境マップの例を図１４に示す。環境マップの自車両の前方側には、抽出された障害物である前方車両ｈ１、及び歩行者ｈ２が表示され、自車両の後方側には後方車両ｈ３が表示され、車両の側方側を含む領域には、中央分離帯３６、及びガードレール３８が表示され、ガードレール３８間には、車両が進入可能なフリースペースが表示されている。さらに、前方車両の走行方向に対して左側の側面側には、センサ群で検出が困難な死角領域ｄが生じている。なお、死角領域ｄは、物陰等のカメラやレーザレーダによりセンシングできない領域であり、この領域は天候悪化によるセンサの障害によっても発生することがある。
【００５０】
次のステップ１０４では、上記のようにして作成されて障害物が表示された環境マップを用いて、障害物の種類に応じて現時点での危険度を表した危険度マップを作成する。危険度マップは、環境マップに対して、危険な領域（危険領域）及び危険領域内に段階的に定められた危険度合い（危険度）を与えることにより表されている。図１６に示すように、危険度マップ内の各位置座標（ｘ，ｙ）には、障害物が存在する位置を１として徐々に０まで小さくなる障害物の存在確率Ｐ（０〜１の値）が分布するように与えられ、存在確率が０を越える値を持つ領域が危険領域として表示されている。障害物の種類に応じた基準危険度は、障害物の種類に応じて度合いを変更して与えられ（例えば、歩行者は対向車より大きな度合いの危険度が与えられる）、種類が同じ障害物においても複数の段階で与えることができる。本実施例では、危険度を大、中、小の３段階で数値化（例えば、大：３、中：２、小：１）して与えた。
【００５１】
事故時の歩行者の行動を事故調査データから分析した結果を図１７に示す。図に示すように歩行者の行動としては、歩行行動が５０％以上を占めており、次いで、駆け足、立ち止まる等の行動の割合が高くなっている。したがって、歩行者の行動は、歩行、駆け足、及びその他の３種類に分類することができる。
【００５２】
この分類に基づいて、道路環境毎に整理すると、表１に示すようになる。
【００５３】
【表１】
0004760715.tif 000002
【００５４】
この表は、道路環境及び歩行者行動毎の事故の発生率を示すものであり、表１の結果によれば、直進路を右から左に歩行して横断する際に、歩行中の歩行者が事故に遭遇する確率が最も高いことが理解できる。
【００５５】
また、事故調査データの分析結果から時間帯毎の歩行者事故の発生率を調べると、日暮れから事故発生率が上昇し、夜間に高い状態が維持され、日の出と共に事故発生率が低下することが分かった。さらに、天候によって事故発生率が変化することも分かっている。
【００５６】
すなわち、障害物の存在確率をＰ、障害物の種類に応じた基準危険度（初期値）をＤｏとすると、補正係数として、障害物の予測した行動に応じた補正値Ｈ1、事故発生率に応じた補正値Ｈ2、天候に応じた補正値Ｈ3を用いて、最終的な危険度Ｄを以下の式によって算出する。
【００５７】
Ｄ＝Ｐ・Ｄｏ・Ｈ1・Ｈ2・Ｈ3 ・・・（１）
障害物の行動予測は、行動予測データベースに記憶された行動予測モデルに基づいて予測することができ、歩行者の場合図１７から立ち止まるより駆け足、歩行の方が事故割合が高いので、補正値Ｈ1は、現在の行動が継続される確率が高いと予測され、歩行や駆け足の方が立ち止まるより大きく設定される。
【００５８】
歩行者の状態の判断は、外部環境センサであるカメラ等によって判断することができる。例えば、路面上の障害物の高さが人体厚み相当の３０ｃｍ程度であり、横幅が１〜２ｍ程度であって赤外線カメラ等で発温が検出された場合には、歩行者が路面上に横たわっている状態（寝ている状態）と判断することができる。また、歩行者の進行経路や移動速度が不規則に変化する場合には、酩酊状態または徘徊状態であると判断することができる。
【００５９】
また、補正値Ｈ2は、ＧＰＳ装置で得られた自車両の回りの地図情報から道路形状を求めると共に、歩行者の現在の行動をカメラで撮影された画像の画像処理により求め、表１に基づいて道路形状と歩行者の行動とに対応する事故発生率を求め、求めた事故発生率に対応するように値が設定されている。この場合、事故発生率が高い程危険であるので補正値Ｈ2は、事故発生率が高い程大きな値が設定される。
【００６０】
また、天候に応じた補正値Ｈ3は、天候センサで検出された天候及び時間に応じて設定され、晴れの日の１日を単位とした場合、日暮れから夜間にかけて高くなり、夜間で最も高い値が維持され、日の出と共に低下するように設定される。また、雨の日の場合は、晴れの日の補正値より危険度が高くなる補正値が設定される。道路環境、天候、及び時間帯によって歩行者の行動が変化する場合があるので、道路環境、天候、及び時間帯の情報に基づいて予測した行動を補正することにより、危険度の予測精度を高めることができる。
【００６１】
図１８に、障害物として歩行者ｈ２及び対向車ｈ４が表示された環境マップに重ねて、危険領域及び基準危険度を表した危険度マップの例を示す。障害物の種類に関して歩行者が最も危険度が高いので、歩行者の基準危険度は、最も大きな値（本実施例では「大」）が設定さている。対向車に対しては走行方向に対して存在確率が高くなるので、長軸が走行方向に沿った危険領域と基準危険度（本実施例では歩行者より小さい危険度である「中」）が設定されている。
【００６２】
次のステップ１０６では、現時点の危険度マップ、時間に応じた障害物の存在確率を示すデータを含む障害物の行動を予測するためのデータを記憶した行動予測データベース、及び自車両と障害物との間の予測される所定時間（Ｔ秒）後の距離に基づいて、Ｔ秒後の障害物の存在確率及び障害物の現在の危険度からＴ秒後の危険度を示す将来危険度マップ（時間関数で表された危険度マップ）を作成する。
【００６３】
将来危険度マップは、障害物の移動速度情報（速度ベクトル情報）からＴ秒後の障害物の位置を推定することにより作成される。すなわち、障害物が移動している場合、障害物の移動速度情報からＴ秒後の障害物の位置を推定することができるので、移動速度情報から推定された障害物の位置に応じて将来危険度マップを作成する。
【００６４】
また、現在の危険な状況に適応して歩行者や対向車等の障害物が回避行動を行なう等、障害物の速度情報が変化する可能性がある。このため、現時点の障害物の移動速度、自車両の速度、及び自車両と障害物との相対位置等の情報から予め行動予測データベースに蓄積された行動予測モデル等のデータに基づいて、障害物が回避行動を行なう可能性、及び回避行動を行なった場合のＴ秒後の推定位置等からＴ秒後の障害物の位置をマップの存在確率の分布として求め、さらに、障害物が持つ危険度を上記と同様に数値化（例えば、大：３、中：２、小：１）し、存在確率と乗算することによってＴ秒後の危険度マップが作成される。
【００６５】
現時点で検出された障害物が存在していると仮定すると、障害物が移動したＴ秒後には障害物の行動に応じて障害物が存在する可能性がある領域が広がるため、将来危険度マップの危険領域は移動する障害物に対して更に広くなるように与えられる。また、検出した障害物を回避する運動等によって、危険度が小さくなることが予測されるので、危険度は、内側の危険領域より外側の危険領域の方が小さくなるように与えられる。
【００６６】
図１８に、将来危険度マップの例を示す。歩行者ｈ２に対しては、現在の危険領域を基準にして危険領域が徐々に大きくなるように与えられ、各危険領域の危険度は、現在の危険度を基準にして徐々に小さくなるように与えられている。対向車両ｈ４に対しても歩行者ｈ２と同様に、危険領域及び危険度が与えられており、対向車両ｈ４の制動等の回避行動の可能性を反映して存在する可能性のある領域が広がり、危険領域も広くなっている。
【００６７】
また、障害物が歩行者の場合、年齢及び視線の方向の少なくとも一方を確認して、確認結果に基づいて前記所定時間後の障害物の存在確率を補正する。これにより、行動予測の精度が向上し、将来危険度をより正確に予測することが可能になる。
【００６８】
次のステップ１０８では、現在の自車両の位置を基準とした道路上の自車両の横位置、すなわち回避横位置をパラメータとして、この横位置の各々に移動する最短制御を実施したときの最短回避軌跡を演算する。最短回避軌跡は、自車両の車速（道路に対する前後速度）、横速度、タイヤと路面との間の摩擦係数（路面μ）、回避横位置と自車両の横位置との距離に応じて一意に求めることができる。この最短回避軌跡を求める場合、各車輪の限界摩擦円の大きさを推定し、推定された各車輪の限界摩擦円の大きさに基づいて、各車輪のタイヤ発生力が最大になるように最短回避軌跡を求めるのが好ましい。
【００６９】
最短回避軌跡は、車両の現時点における道路に対する横位置に対するパラメータとしての回避横位置の相対横位置、自車両の道路に対する前後速度、及び自車両の道路に対する横速度に基づいて、タイヤと路面間の摩擦力を最大限利用した場合の最短回避軌跡を演算する。この演算は、相対横位置の平方根で除算することにより各々規格化された前後速度及び横速度から３次元マップに基づいて演算される車体合成力の方向の時系列データＯ（ｔ）、現時点の横位置ｙ（０）、前後速度ｖｘ（０）、横速度ｖｙ（０）から下記の式に基づいて、積分演算によって導出される。
【００７０】
【数１】
0004760715.tif 000003
【００７１】
ただし、μはタイヤと路面間の摩擦係数、ｇは重力加速度、ｘ（ｔ）は時刻ｔにおける前後位置、ｙ（ｔ）は時刻ｔにおける横位置である。
【００７２】
上記式に基づいて、回避横位置をパラメータとした複数の最短回避軌跡を演算する。なお、パラメータとして設定した横位置への回避終了後は、θ＝π、すなわち最大減速度によるμ最大直進制動（タイヤと路面との間の摩擦係数μを最大として、すなわちμ利用率が最大で直進しながら制動する運動）を実施する。
【００７３】
図１９に、到達する自車両の横位置ｙ１〜ｙ５をパラメータとしたときの最短回避軌跡の例を示す。図において破線で示した曲線は、各最短回避軌跡のＴ秒後における到達位置を結んだものである。
【００７４】
次のステップ１１０では、ステップ１０８で求めた最短回避軌跡上の通過時刻ＴＴＣと、ステップ１０６で作成した将来危険度マップとに基づいて、最短回避軌跡上を自車が通過する通過時刻ＴＴＣにおける危険度を、ＴＴＣ危険度マップ（通過時刻危険度マップ）として作成する。将来危険度マップは、時間関数で表されているので、通過時刻におけるＴＴＣ危険度マップは、将来危険度マップ及び通過時刻ＴＴＣから作成することができ、通過時刻ＴＴＣが小さい程、危険度は大きくなる。図２０に、最短回避軌跡を重ねて表示したときのＴＴＣ危険度マップの例を示す。なお、ＴＴＣ危険度マップは、通過時刻ＴＴＣに応じて重み付けを行なうことによって、差し迫った危険の回避を優先させることも可能である。また、最適回避制御時の最適速度と障害物の通過速度から求められる衝突速度に応じて重み付けを行なうことによって、衝突速度の大きい危険の回避を優先させることも可能である。
【００７５】
ここで、ＴＴＣ（ｔｉｍｅ ｔｏ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ）は、自車両が最短回避を実施したときに最短回避軌跡上の予め定めたポイントに到達する時刻であり、このポイントに障害物が存在すると仮定したときにこの障害物に衝突するまでの時間である。上記（４）式及び（５）式のｘ（ｔ）、ｙ（ｔ）においてｔがＴＴＣに相当する。従って、（４）式及び（５）式の座標ｘ（ｔ）、ｙ（ｔ）におけるＴＴＣ危険度は、将来危険度マップにおける時刻ｔの値になる。自車両から障害物ｋまでの相対距離をＤｋ、自車両に対する障害物ｋの相対速度をＶｋ、相対距離及び相対速度のばらつきを各々σ（Ｄｋ）、σ（Ｖｋ）としたとき、障害物ｋに対するＴＴＣｋは、以下の式で表される。
【００７６】
ＴＴＣｋ＝（Ｄｋ−σ（Ｄｋ））／（Ｖｋ＋σ（Ｖｋ））・・・（６）
次のステップ１１２では、ＴＴＣ危険度マップに基づいて、最短回避軌跡の危険度を最小にする最短回避のパラメータである道路上の横位置を最適軌跡として求める。次のステップ１１４では、最適軌跡上を走行したときに傷害物を回避可能か否かを判断し、回避可能であれば、ステップ１１６でこの軌跡上を走行するように緊急回避制御を実行する。
【００７７】
横位置をパラメータとして導出した最短回避軌跡上のＴＴＣ危険度は、時間関数として記述されているが、全ての時間にわたってＴＴＣ危険度の最大値をパラメータとしての横位置に対応した危険度とする。この危険度を最小にする回避横位置を求めることで、最適回避軌跡が決定される。
【００７８】
回避横位置の選択は、予め設定された複数の候補の中から全ての時間にわたってのＴＴＣ危険度の最大値を最小にする横位置を求めるようにしてもよいし、回避横位置を連続的なパラメータとして最適化手法に基づいた導出を行っても良い。
【００７９】
最適回避軌跡が決定された後、現時点の自車両の道路に対する横位置と決定された最適回  避軌跡上の横位置との相対横位置を演算し、演算した相対横位置の平方根で規格化した現時点の自車両の道路に対する規格化前後速度及び規格化横速度を演算し、さらに規格化された規格化前後速度及び規格化横速度三次元マップに基づいて、車体合成力の方向を演算する。
【００８０】
この三次元マップは、タイヤと路面間の摩擦係数μによって異なる特性を有しているので、複数の三次元マップを予め用意しておいて、複数の三次元マップの値を補間することにより、車体合成力の大きさを求めればよい。
【００８１】
また、回避軌跡は、演算された車体合成力の方向に最大摩擦力を発揮するように、前後輪の操舵力、制動力が統合的に制御される。この制御は、例えば、４輪独立操舵で実現することができ、制駆動統合制御車両においては特開２００４−２４９９７１号公報に記載された手法で実現することができる。
【００８２】
なお、本実施例の最短回避制御は、車両のヨー運動を発生させずに回避を実現する制御となった折、道路に沿って直進状態で走行する車両は、車体の方向を変化させることなく並行移動して障害物回避運動を行なうことになる。ここで、車両のヨー運動を発生させないこと、すなわちヨーモーメントを０とすることは、タイヤ発生力を全て車体合成力に利用することを意味しており、より大きな車体合成力を利用することによって、回避性能を最大限発揮することになる。
【００８３】
なお、後輪操舵制御機能を持っていない前輪操舵のみの車両、及びアクチュエータに動作制限が存在する車両では、最大限の回避性能を発揮することができないので、このような制約の下での最短回避、このような制約の下でのＴＴＣ危険マップの作成、またはさらなる回避制御を実施する必要がある。また、道路が曲率を持つ場合には、道路に沿って車体を旋回させるヨー運動のみを追加することによって回避後の姿勢を常に道路の進行方向に向けることができる。
【００８４】
次に、複数の車両が本実施例の車両運動制御装置を搭載する場合、すなわち、対向車両ｈ４が車両運動制御装置を搭載する場合には、相互に相手の車両を障害物として検出するので、危険度マップを共有し、複数車両の最短回避制御におけるパラメータである回避横位置を制御変数として、複数車両の傷害物衝突に関する危険度の総和を評価関数とした多変数の最適化問題を解くことにより、最適軌跡を求めることができる。
【００８５】
複数車両の最適制御問題は、問題の自由度が多く、一般的に解くことが困難であるが、本実施例では、以下で説明するように、１台の車両について回避横位置というスカラーパラメータを制御変数とすることで、問題の低自由度化を達成し、２台以上の複数車両の最適回避制御を実現している。
【００８６】
次に、本実施例の多変数の最適化問題について説明する。まず、最も危険が差し迫った車両以外は、μ利用率を最大にするμ最大制動（直進制動）を行なうと仮定して、対向車の位置を予測し、上記と同様にして自車両の最適軌跡を導出する。このμ利用率は、ドライバが望む車体運動を得るために車体に加えるべき目標合成力と各車輪の限界摩擦円の大きさから得られる限界合成力との比で表すことができる。
【００８７】
次に、最適軌跡上を走行することを前提として、２番目に危険が差し迫った車両の最適軌跡を導出する。続いて、２番目に危険が差し迫った車両がこの最適軌跡を走行することを前提として、３番目に危険が差し迫った車両の最適軌跡を導出し、以下同様にして全ての車両に関する最適化を行い最適軌跡を導出する。
【００８８】
上記のようにして全ての車両について一通り最適化が実施された後、最初の車両の最適化を再び実施し、この演算を繰り返すことにより、最適解に収束される。
【００８９】
図２１に、自車両（Ａ車）のＴＴＣ危険度マップ及び最適規制の例を示し、図２２に自車両（Ｂ車）のＴＴＣ危険度マップ及び最適規制の例を示す。
【００９０】
複数の車両に対して最適回避軌跡を演算する場合には、危機が差し迫った車両の順に最適回避軌跡を演算する。この場合、最も差し迫った危機が本装置を搭載した車両同士でない車両に発生した場合は、最も危機が差し迫った車両以外は、最大減速度の運動であるμ最大直進制動を実行するものと仮定する。また、最も差し迫った危機が本装置を搭載した車両同士に発生した場合は、車速の低い方の車両がμ最大直進制動を実行するものと仮定する。
【００９１】
最適回避軌跡を演算する場合、μ直進最大制動を行なう車両の将来の位置は精度よく推定することができるため、これらの車両を障害物とするＴＴＣ危険度は、広がりを抑えた狭い領域で精度よく表現することができる。このため、最適回避軌跡を最初に演算する危機が最も迫っている車両の最適回避軌跡はより安全な解を導出して、より安全に制御することができる。
【００９２】
次に、２番目に危機が差し迫った車両の最適回避軌跡を演算するが、この場合、危機が最も差し迫った車両は、２番目以降に危機が差し迫った車両がμ最大直進制動を行なうことを前提としたときの最適回避軌跡を実施し、３番目以降に危機が差し迫った車両はμ最大直進制動を行なうという仮定の下での２番に危機が差し迫った車両の最適回避軌跡を演算することになる。この場合、２番目の車両がμ最大直進制動から演算によって求めた最適回避軌跡に回避動作を修正することによってさらに安全性を向上させることができる。
【００９３】
次に、上記と同様の演算を３番目以降に危機が迫った車両に適用し、一通り全ての車両の最適回避軌跡の演算が終了した後に、最初の車両の最適化を繰り返すことにより収束演算が行なわれる。
【００９４】
なお、上記では、全ての車両において順番に最適化を行なう手法について説明したが、次のようにして演算の最適化を図ることも可能である。すなわち、まず、全車両が最大減速度のμ最大直進制動を行なうものと仮定してＴＴＣ危険度を演算する。次に、この中で最もＴＴＣ危険度の大きな車両の最適回避軌跡を演算し、この演算した最適回避軌跡を前提として、全ての車両のＴＴＣ危険度を再び演算する。さらに、この中で最もＴＴＣ危険度が大きな車両の最適回避軌跡を演算し、以下この演算繰り返す。
【００９５】
なお、上記では、全ての車両がμ最大制動を実施することを前提として説明したが、危険度に応じて車両毎にμ利用率を設定するようにしてもよい。この場合、危険度の低い車両は、緩制動が行なわれる等、危険度の低い車両の乗員に与える影響を低減することもできる。
【００９６】
また、危険度マップを時々刻々更新することによって、ＴＴＣ危険度マップも常に更新することができ、常に最新の予測の元で最適回避軌跡を導出することができる。
【００９７】
次のステップ１１２では、作成したＴＴＣ危険度マップに基づいて、回避軌跡上の危険度を最小にする最短回避パラメータである道路上の横位置を求め、操舵角制御装置、スロットル開度制御装置、及びブレーキ油圧回路を制御することにより、操舵角及び制駆動力を協調して制御する。
【００９８】
最短回避制御は、演算された車体合力の方向に最大摩擦力を発揮するように前後輪の操舵角及び制動力が統合的に制御される。この制御は、例えば、４輪独立操舵で実現することができる。また、制駆動統合制御車両においては、特開２００４−２４９９７１号公報に記載された手法で実現することができる。
【００９９】
上記の制御装置によって実行される障害物回避運動制御を機能ブロック図で表すと図２３に示すようになる。カメラ及びレーザレーダ等の外部環境センサは、現在の危険度マップを作成する危険度推定手段に接続されている。危険度推定手段は、現在の危険度マップに表された現在の危険度と行動予測データベースに記憶された障害物の存在確率とに基づいて、Ｔ秒後の将来の危険度を予測するための将来危険度マップを作成する将来危険度予測手段に接続されている。
【０１００】
道路上の横位置をパラメータとして、横位置に移動する最短回避制御を実施したときの最短軌跡を演算する最短軌跡演算手段が設けられており、ＴＴＣ危険度予測手段は、最短軌跡上を自車両が通過する通過時刻と将来危険度マップとに基づいて通過時刻における危険度を予測するための通過時刻危険度マップ（ＴＴＣ危険度マップ）を作成する。緊急回避制御手段は、通過時刻危険度マップに基づいて、最短軌跡上の危険度を最小にする道路上の横位置に移動する動作を回避動作として推定し、推定した回避動作を行なうように自車両を制御する。推定した回避動作の実行については、推定した回避動作の危険度が所定値を越えて危険になったときに、推定した動作を実行させることができる。また、推定した回避動作の危険度が所定値を越えていない場合であっても、ドライバが回避のための操舵を行なったときに、推定した回避動作を実行させることができる。なお、推定した回避動作の危険度が所定値を越えていない場合においては、ドライバが操舵を行なったときをトリガとして推定した回避動作を実行させるようにしてもよい。
［傷害最小運動制御］
一方、ステップ１１４で障害物を回避することが不能であると判断された場合は、ステップ１１８において最短回避軌跡毎の衝突被害を推定して、被害が最小になるように車両の運動を制御する。以下、傷害最小運動制御について説明する。
【０１０１】
以下、ステップ１１８の傷害最小運動制御の詳細について図２４を参照して説明する。まず、ステップ１２０において、ステップ１１４で障害物を回避できないと判断された回避動作毎に以下の式に従って被害度を推定する。
【０１０２】
被害度＝被害の大きさ×確率×補正値 ・・・（７）
回避動作としては、操舵角の制御のみによる回避動作、制動（減速）のみによる回避動作、制動及び操舵角制御による回避動作、加速のみによる回避動作、加速及び操舵角制御による回避動作等がある。
【０１０３】
被害の大きさは、一次被害か二次被害（当面の障害物以外の障害物に関連する被害）か、自車両及び自分の被害か、被衝突物及び被衝突者の被害か、障害物の種類（例えば、歩行者、高価な路側の施設、障害物の大きさ及び質量）は何か、衝突部位はどこか、衝突保護具の効果の高さはどの位か等を考慮して予め定められている。ステップ１２０では、一次被害の大きさを推定する。
【０１０４】
衝突部位の相違による被害の大きさについて説明する。図２５（１）に示すように、障害物との衝突時のラップ量が１００％のフルラップの場合、及び図２５（２）に示すように、障害物との衝突時のラップ量が５０％のハーフラップの場合が存在するが、フルラップの場合の方がハーフラップの場合より被害が大きくなる。また、ハーフラップの場合は、図２５（３）に示すように自車両が障害物とのファーストコンタクト位置から姿勢を変化させ、二次被害が発生することが予測される。従って、衝突部位の相違に応じて発生する二次被害を予測する。
【０１０５】
衝突が発生する確率は、運動予測精度、回避スペースの安全性（二次被害の発生確率）、死角及び侵入可能性の確率を考慮して大きさが決定される。
【０１０６】
補正値は、回避動作のコスト、ドライバの意志との相違、及び回避路への自車制御性能等を考慮して決定される。
【０１０７】
次のステップ１２２では、二次被害の可能性が存在するか否かを判断し、二次被害の可能性が存在する場合には、ステップ１２４において、上記の（７）式に従って被害度を演算し、ステップ１２０で求めた被害度に加算する。
【０１０８】
次のステップ１２６では、センサ群で検出できない死角や侵入可能領域が存在するかを判断することにより、潜在障害物が存在する可能性があるか否かを判断する。
【０１０９】
潜在障害物が存在する可能性がある場合には、ステップ１２８において、死角内に存在する可能性のある障害物、及び侵入可能領域から侵入する可能性がある障害物等の潜在障害物について、上記（７）式を用い、確率として潜在障害物の存在確率を用いて被害度を演算し、ステップ１２０及びステップ１２４で求めた被害度に加算して最終被害度を演算する。
【０１１０】
次のステップ１３０では、回避動作毎の被害度を比較することにより、被害度が最小の回避動作を選択し、ステップ１３２において被害度が最小の回避動作をドライバに提示するか、または被害度が最小の回避動作が実現されるように、操舵角制御装置、スロットル開度制御装置、及びブレーキ油圧回路の少なくとも１つを制御する。
【０１１１】
被害度が最小の回避動作が、歩行者保護装置４０を作動させることであると判断されたときには、歩行者保護装置４０のインフレータを作動させて図４〜図６に示すようにエアバック袋体を展開させる。これにより、歩行者制御部が歩行者を車両の横方向に押し出し、衝突時の歩行者の挙動が制御されることにより、歩行者がフード上に跳ね上げられることを抑制して歩行者が路面へ高所から落下することを防止することができる。
【０１１２】
歩行者挙動の制御は、歩行者保護装置４０を作動させると被害度が最小になると判断された場合のみ実行されるので、確実に歩行者挙動を制御することが可能となる。また、歩行者挙動の制御は、衝突後の歩行者と路面との衝突において、特に頭顔部の路面との衝突を回避するように行われることから、歩行者が重大な傷害を負う確率を低くすることが可能となる。歩行者保護装置によって歩行者挙動制御を行なった場合は、歩行者がフード上方に跳ね上げられずに横方向へ押すことで車両側方に移動して体背面より路面に接触し、歩行者の頭部に作用する衝撃力を緩和することができる。
【０１１３】
事故調査分析によると衝突速度が４０ｋｍ／ｈを超えると歩行者が負う傷害の重傷度が増加するとの分析結果があるが、本発明者等の実験によれば、歩行者保護装置による歩行者挙動制御は、衝突速度が４０ｋｍ／ｈの場合においても衝突速度２５ｋｍ／ｈの場合と同様に歩行者の跳ね上げを防止する効果があった。
【０１１４】
上記では、歩行者の属性として、年齢、性別、荷物所持の有無、及び視線の方向を用いる例について説明したが、顔が向いている方向、姿勢、及び動作の少なくとも１つを加えるようにしてもよい。本実施例では、歩行者行動予測モデル中に歩行者の事故回避行動の確率モデルをさらに加えて、危険度を補正するようにしてもよい。また、上記では、推定した危険度に基づいて、自動操舵、自動制動、及び自動駆動の統合制御を行って障害物を回避する例について説明したが、障害物回避のための自車の走行回避軌跡の選択範囲を拡大し、ドライバ操作への介入の違和感を緩和するようにしてもよい。
【０１１５】
また、回避が困難な場合には、損害が最小になる状態で衝突ように制御する例について説明したが、この場合、障害物回避が原因となって発生する歩行者の体格差による傷害を防止するようにするのが好ましい。
【０１１６】
なお、自動操舵中は、操舵角に微少フイードバックすることにより操舵角に振動を付与してドライバに自動操舵中であることを報知するようにしてもよい。また、自動操舵中に、着座シート座面に機械的な振動を付与し、自動制御中であることをドライバに報知するようにしてもよい。
【０１１７】
自動操舵中には、周囲の車両への二次被害を予防する目的で、自動操舵回避及び自動制動回避（直進制動）動作時に、ハザードランプ点滅（後続車向け）、ヘッドライトハイビーム点灯（先行車向け）、クラクションによる報知（隣接レーンを走行している車両を含む周辺全車両）を上記のドライバへの報知と同時に、またはドライバへの報知とは独立に行うようにしてもよい。
【０１１８】
障害物が歩行者の場合には、自車両が回避動作を行わない軌跡上を通過する通過時刻と将来危険度マップとに基づいて自車両が通過する通過時刻の危険度を示す通過時刻危険度マップを作成し、歩行者が通過する時点での通過時刻危険度マップに基づいた将来危険度が所定値以上の場合に、自車両の速度を変更することなく、自車両のエンジン回転数が上昇するようにシフトダウン制御するようにしてもよい。
自動的にシフトダウンさせることにより、エンジンの回転数が増大され、歩行者に自車両の存在を報知することができる。このエンジン音を増大させる制御は、将来危険度が所定値未満になった場合、または自車両が歩行者を通過した時点で停止させる。
【０１１９】
なお、シフトダウンの段数は、自車両の速度及び選択されるギヤ段数から期待されるエンジン音量レベルが、走行環境の騒音レベルより所定値以上大きくなるように選択される。
【０１２０】
また、歩行者の視線方向を検出し、将来危険度マップを補正することにより、危険度の予測精度を向上させれば、不要なエンジン音増大制御を避けることができる。
【０１２１】
さらに、走行時間帯が夜間の場合には、エンジン音増大の代わりに、またはエンジン音増大と協調して歩行者に向けて自車両のヘッドライトの輝度に対して相当量輝度の高い光または、ヘッドライトの光の色と異なるスポット光を照射しても良い。
【０１２２】
また、この制御は、障害物が歩行者であることが識別された場合について説明したが、環境マップの死角領域が存在し、死角領域から出現する新たな障害物が歩行者である可能性が高いと判断される場合に適用することもできる。
【０１２３】
上記では、外部環境状態を検出する外部環境検出手段として車両に搭載されたセンサ群を用いて他車両を抽出する例について説明したが、図２６に示すように、図１に示した制御装置２４に、自車両の情報を周辺車両等に送信すると共に周辺車両等から送信された情報を受信する情報発信装置としての送受信装置４８を接続し、受信した情報に基づいて制御装置２４によって障害物である他車両を抽出するようにしてもよい。なお、図２６の送受信装置以外の構成は図１と同一であるので、図２６では図１の車速センサのみ図示し、他のセンサ群等の図示は省略した。
【０１２４】
この場合、各車両は、自車両の位置及び自車両の速度（自車速ベクトル）を示す情報と共に、自車両の車重及び自車両の車両サイズを示す情報を自車情報として送受信装置４８から送信すると共に、他車両から送信された他車両の上記と同様の情報を送受信装置４８によって受信する。なお、各車両は、車重及び車両サイズを示す情報等を自車情報に含めて送信せずに、自車両の位置及び自車速ベクトルを示す情報のみを自車情報として送信するようにしてもよい。
【０１２５】
自車両の位置は、ＧＰＳ装置で検出された自車両の位置、及び路側に設けた環境センサ群との路車間通信から得られる道路マップ情報の少なくとも一方に基づいて推定することができ、自車速ベクトルを示す情報は、車速センサで検出された自車速ベクトル基づいて推定するか、または車輪速、前後加速度、及びヨー角速度に基づいて推定することができる。
【０１２６】
情報通信による自車の位置及び自車速ベクトルの検出は、センサ群を用いて周辺車両の位置及び速度ベクトルを検出する場合に比較して、低コスト及び高精度で検出が可能であり、自車の位置及び自車速ベクトルを周辺車両と相互に通信することによって、障害物としての他車両の情報が得られるので、自動緊急回避制御を効率よく実現することができる。
【０１２７】
自車速ベクトルは、車両の速さと移動方向の情報を含んでおり、車両の速さ（スカラー量）と移動方向を示す情報を自車情報に含めることによって、現時点の危険度マップのみならず、将来危険度マップや通過時刻危険度マップを容易に作成することができる。
【０１２８】
また、路車間通信から得られる道路マップ情報を取得することによって、常に最新のマップを利用することができる。さらに、路車間通信を使用すれば、マップを記憶するメモリ装置やマップを表示するモニタを車両に搭載しなくてもよいので、ＧＰＳ装置を車両に搭載してＧＰＳ信号により道路マップ情報を取得する場合と比較して低コストで本実施例の車両運動制御装置を構成することが可能である。
【０１２９】
なお、この自車両の情報を発信する情報発信装置は、上記で説明した実施例の車両運動制御装置が搭載されていない車両にも搭載するのが好ましい。この情報発信装置を搭載することによって、本実施例の車両運動制御装置が搭載された車両は、この情報発信装置が搭載された車両を障害物として認識することができる。情報発信装置は、情報発信に限定するものであり、ドライバに対する情報提示や警報、介入を行うものではないため、全車両搭載に対する抵抗感は少ない。
【０１３０】
また、上記の路車間通信から得られる道路マップ情報に加えて、道路上に設けられた磁気マーカを検出するセンサを制御装置に接続する場合、位置検出精度をさらに向上することができる。この磁気マーカは、例えば交差点毎に設置する等ある程度の距離毎に設置すればよく、この距離は磁気マーカのコストと自車両位置検出精度とのトレードオフによって決まるものである。なお、磁気マーカの代わりにローカルエリア内の無線通信等を利用して情報を得るようにしてもよい。
【０１３１】
また、発信する自車情報に自車の加速度情報を付加する場合、障害物としての周辺車両の将来位置を正確に予測できるため、通過時刻危険度マップ作成精度を向上することができ、自動緊急回避の精度を向上すると共に安全性を向上することができる。
【０１３２】
なお、情報発信装置に関連する従来技術としては、特開平１１−１９５１９６号公報記載の技術知られている。この技術は、自車の位置を検出し、少なくとも自車の位置情報を含む情報を周辺車両に情報発信し、自車情報と受信された周辺車両の情報とに基づいて各種情報を警報すると共に提示するものである。
【０１３３】
しかしながらこの従来技術は、自車速度ベクトルを送信していないので、この従来技術の情報からのみでは、本実施例の将来危険度マップの作成やＴＴＣ危険度マップの作成は困難である。
【０１３４】
本実施例は、将来危険度マップの作成や通過時刻危険度アップの作成には、周辺車両の位置及び速度ベクトルの取得が必須の要件であることに着目し、自車速度ベクトルを検知し、周辺車両に情報として送信しているので、将来危険度マップ及び通過時刻危険度アップを精度よく作成することができる。
【０１３５】
また、本実施例では、自車の位置及び速度ベクトルを周辺車両とお互いに通信することによって周辺車両の位置及び速度ベクトルの情報を取得しているので、取得した情報を用いて、自車の走行に影響を与える車両の情報を音声や画像等によってドライバに提示することができる。
【０１３６】
例えば、右折時に、対向する右折車両後方の直進車両等を周辺車両から抽出してナビゲーション装置の画面に表示するか、または音声による注意喚起を行うことによって、安全性や運転負荷を低減することができる。
【０１３７】
また、車の位置及び速度ベクトル情報を周辺車両とお互いに通信することによって取得した周辺車両の位置及び速度ベクトルの情報から通過時刻危険度マップを作成し、この通過時刻危険度マップに応じて実行する回避操作を警報などによってドライバに報知することができる。
【０１３８】
また、通過時刻危険度マップに基づいて自動回避操作が必要と制御装置によって判断された状況下で、自車両が停止している場合、または回避動作を推定することができない場合、すなわち、自車速度が０の場合、回避空間が存在しない場合（例えは、車両側方が壁等の場合）、または他車両の運動の予測が困難な場合には、取得した他車両の位置及び速度ベクトルに応じて、車両のヨー角の大きさを制御して、衝撃に強い姿勢を維持するように自車両の姿勢を制御することができる（衝撃緩和ヨー角制御）。
【０１３９】
車両のヨー角は、車両が停止している場合には４輪の舵角を制御することにより、車両が走行している場合には４輪の舵角及び制駆動力を制御することにより制御することができる。この場合、車両のヨー角は、衝突被害が最小になる角度に制御する。
【０１４０】
車両が停止している場合の制御について、例えば、図２７に示すように自車両５０が交差点で停止し、かつ左折する他車５２が自車に斜めから衝突しようとしている状況下について説明する。この状況下において、交差点で停止中に右側から左折してくる他車両５２の位置、車速ベクトル、及び想定される路面μに基づいて斜突が予測されると共に、通過時刻危険度マップの自車右前方部分の危険度が閾値以上となり、衝撃緩和制御が必要と判定される場合には、斜突を避けために４輪の操舵角を制御して、危険度を最小にする車両姿勢が得られるように車両のヨー角を衝突車両の方向に変更させる。
【０１４１】
これにより、自車の走行しようとする方向と衝突しようとしている他車両の走行方向とが一直線上に重なるように、自車両のヨー角が制御され、自車の走行しようとする方向が変更されるので、斜突による事故を衝撃吸収性に優れた前突の事故に変更し、安全性を高めることができる。
【０１４２】
自車が走行中（車速≠０）で、回避スペースが存在する場合には、上記の実施例で説明したように回避操作が行われる。この場合、ヨー角は回避操作が最も効率よく行われ、各輪のタイヤ発生力が最大限回避操作に利用できるように走行中の道路と平行な方向に向けられる。
【０１４３】
しかしながら、この最適回避制御を実施したにも関わらず衝突が避けられない状況下、すなわち衝突被害が発生する状況下では、衝撃緩和のために、衝突被害を最小にする車両姿勢、すなわち衝突被害を最小にする車両姿勢が得られるように車両のヨー角を制御する上記の衝撃緩和ヨー角制御も同時に実施するようにするのが好ましい。
【０１４４】
この回避制御及び衝撃緩和ヨー角制御は、いずれの制御もタイヤ発生力を利用するものである。このため、衝撃緩和ヨー角制御を実施すると回避制御は性能が劣化し、衝突時の速度が高くなる等の状況になることがある。
【０１４５】
したがって、衝撃緩和ヨー角制御及び回避制御の一方をどの程度優先するのかを示す重み関数を導入し、事故発生時の衝撃が最小になる重み関数、すなわち衝突被害を最小にする重み関数を状況に応じて求め、この重み関数に基づいた衝撃緩和ヨー角制御及び回避制御を行う。
[歩行者保護装置の他の実施例]
上記では、障害物回避が困難な場合でかつ障害物が歩行者の場合に歩行者保護装置を用いる例について説明したが、以下では障害物回避が困難な場合であって、障害物が、自転車、原動機付き自転車、及び自動二輪車（以下、単に二輪車という場合がある）の乗員（二輪車乗員）の場合に、この二輪車乗員を保護する場合について説明する。
【０１４６】
なお、自転車及び二輪車乗員保護に関する従来技術としては、特開平５−１８２０９７号公報、特開平６−７２２８４号公報、特開２００２−５１３３５１号公報、特開２００３−２２６２１１号公報、特開２００３−３４６２９７号公報、特開２００３−２９１７５８号公報、特開２００５−４１３９１号公報記載の技術がある。
【０１４７】
交通事故統計によると、交通事故死者において、自転車、原動機付き自転車、及び自動二輪車等に乗車中の事故の死者の割合は、自動車乗車中及び歩行中の事故についで多く、約３０％に達する。二輪車と車両との衝突には図２９に示すように大別して二輪車側面への車両衝突（二輪車側突）、車両側面への二輪車衝突（車両側突）、車両への二輪車前面の衝突（二輪車前突）、及び二輪車後部への車両衝突（二輪車後突）の４つの形態が知られている。
【０１４８】
図２９（ａ）の衝突形態で示すように、出合い頭事故等で多く見られる二輪車の側面に車両が衝突した際の二輪車乗員の衝突挙動においては、二輪車乗員がフード（ボンネット）上に跳ね上げられ、車両のウィンドシールド、ルーフ、及びＡピラー等と衝突する状況が確認されている。
【０１４９】
図２９（ｂ）〜（ｄ）の衝突形態においても同様に衝突時に乗員がフードやトランクヘ跳ね上げられる様子が確認されている。跳ね上げられた乗員の多くは、車両と衝突した後に路面に落下する。この際に路面との衝突によって受傷する割合も決して低くない。また、落下した後に車両の車輪によって轢かれてしまう車両轢過等により受傷する場合もある。従って、二輪車乗員の被害を軽減するためには、歩行者保護の場合と同様に二輪車乗員の車両への跳ね上げを防止すると共に、車輪轢過による被害防止を行う必要があり、上記で説明した歩行者保護装置における歩行者衝突挙動制御と同様に、二輪車乗員の衝突挙動を制御し、車両への跳ね上げを防止することが有効と考えられる。
【０１５０】
しかしながら、二輪車の衝突の際には、上記で説明したように二輪車乗員が二輪車と車両との間に挟まれる状況があり、乗員の衝突挙動を制御することは容易でない。また、このような二輪車と車両との間の挟み込みによっても傷害を負う場合がある。このため、二輪車乗員の衝突挙動を制御する際には二輪車の衝突挙動も考慮した挙動制御が必要となる。
【０１５１】
本発明者らは、衝突後に二輪車と二輪車乗員とが分離し、各々が異なった衝突挙動を示すとの実験結果に着眼し、上記の課題を解決するためには二輪車と乗員との衝突挙動を個別に制御する必要があるとの結論に達した。この理由は、二輪車と乗員との結合は強固ではなく、容易に分離させることが可能であると考えたからである。衝突時に二輪車と乗員とを分離させて二輪車乗員を保護するためには、二輪車衝突挙動制御体と、二輪車乗員保護装置または乗員衝突挙動保護用のエアバック袋体とを配設する必要がある。このように二輪車衝突挙動制御体と二輪車乗員保護装置または乗員衝突挙動保護用のエアバック袋体とを個々に配設することにより、二輪車と車両とによる二輪車乗員の挟み込みを回避しつつ、乗員の衝突挙動を制御することが可能となる。
【０１５２】
この二輪車乗員を保護するためには、図２８に示すように、図１に示した制御装置２４に、車体の前側面の部位に配置された接触部分を備えると共に、接触部分によって二輪車から分離された二輪車乗員を押すことにより、二輪車乗員の挙動を制御する二輪車乗員保護装置４１が接続されている。二輪車乗員保護装置４１は、二輪車から分離された二輪車乗員が車体のフード上に跳ね上げられないように接触部によって二輪車乗員を横方向に押すことにより、二輪車乗員を車両側方に移動させるように二輪車乗員の挙動を制御する。
【０１５３】
また、制御装置２４には、二輪車と二輪車乗員とを分離するように、二輪車の車輪の路面近傍を押圧して、二輪車から二輪車乗員が分離されるように二輪車の衝突挙動を制御する二輪車衝突挙動制御装置５４が接続されている。二輪車衝突挙動制御装置５４によれば、二輪車乗員が二輪車から分離され、車両フード上に跳ね上げることなく低い姿勢で車両前方向に移動されるように二輪車の挙動が制御される。
【０１５４】
また、二輪車乗員保護装置４１は、上記で説明した歩行者保護装置と同様に、接触部分を備えたエアバック袋体とガスを供給してこのエアバック袋体を展開させるインフレータとで構成されている。エアバック袋体は、車両のバンパに折り畳んだ状態で収納され、二輪車乗員保護装置４１のインフレータは制御装置に接続されている。
【０１５５】
二輪車衝突挙動制御装置５４及び二輪車乗員保護装置４１は、二輪車乗員保護装置４１に歩行者保護装置４０の機能を含めるか、あるいは歩行者保護装置４０に二輪車乗員保護装置４１の機能を含めて、二輪車衝突挙動制御装置５４と共に配置することも可能であるが、上記で説明した歩行者保護装置４０と共に設けることもできる。なお、図２８の二輪車衝突挙動制御装置及び二輪車乗員保護装置以外の構成は図１または上記第１の実施の形態で説明した通りであるので、図２８では図１の車速センサのみ図示し、他のセンサ群等の図示は省略した。
【０１５６】
二輪車衝突挙動制御装置は、二輪車衝突挙動制御体と、この二輪車衝突挙動制御体の先端部分を二輪車の車輪方向に移動させるように駆動されるインフレータ等の駆動装置とから構成されている。二輪車衝突挙動制御体は、図３１（ａ）に展開した状態を示すエアバック袋体５６、または図３１（ｂ）及び（ｃ）に示す二輪車押圧装置６４を用いて構成することができる。
【０１５７】
図３１（ａ）に示すエアバック袋体５６は、先端部に二輪車に接触する二輪車接触部が形成されて、折り畳んだ状態で車両のバンパ５８下部に収納されている。エアバック袋体５６には、エアバック袋体５６にガスを供給するインフレータが接続されている。インフレータが作動され、エアバック袋体にガスが供給されることでエアバック袋体５６は伸張展開され、伸張展開された状態で図３１（ａ）に示すようにエアバック袋体５６の先端部に形成された二輪車接触部によって二輪車の路面近傍の車輪部分が押圧される。これによって、二輪車乗員が二輪車から分離される。
【０１５８】
図３１（ｂ）及び（ｃ）に示す二輪車押圧装置６４は、押し出し部として機能する一対の伸縮ロッド６０、一対の伸縮ロッド６０の各々を伸張させるように車両のバンパ５８下部に配置された駆動装置６１、及び一対の伸縮ロッド６０の先端に連結された板状の二輪車接触部６２を含んで構成されている。この二輪車押圧装置６４によれば、駆動装置６１を駆動して一対の伸縮ロッド６０の各々を伸張させることにより、二輪車接触部が突出して二輪車の路面近傍の車輪部分が押圧される。また、各々の伸縮ロッド６０の伸張量を制御することにより二輪車接触部の角度を調整することができる。
【０１５９】
また、二輪車接触部を押し出すための押し出し部としては、伸縮ロッドに代えて、空気圧または油圧によって伸縮するシリンダを用いることもできる。更に、押し出し部を変形したばね等の弾性力の復元力や形状記憶合金等の力を利用するように構成し、二輪車接触部を押し出すことも可能である。二輪車接触部６２は、薄板鋼板または樹脂板に織布を巻いたり接着したりして構成することができる。
【０１６０】
以上では二輪車接触部と押し出し部とを連結した例について説明したが、二輪車接触部を空気圧、油圧、または弾性力等を利用して、車輪から分離させて車両前部から二輪車の車輪側に飛翔させるようにしてもよい。
【０１６１】
二輪車衝突挙動制御体の配置位置としては、上記で説明したバンパ下部以外に、バンパ上部に配置したり、またはバンパ内部に収納することも可能であり、更にフロントグリルまたはボンネット前端部に配置することも可能である。また、前照灯または方向指示器等の一部分に配置することも可能である。
【０１６２】
この二輪車衝突挙動制御装置では、二輪車の接近を車両に配設したセンサで検知し、上記のようにして得られた両者の相対速度差から衝突が回避困難であると判断した際に、二輪車衝突挙動制御体を押し出す。これにより、衝突時に二輪車衝突挙動制御体の二輪車接触部を二輪車に接触させて二輪車と二輪車乗員とを分離し、二輪車の衝突挙動を制御する。また、同時に二輪車乗員保護装置４１を制御して、二輪車乗員が車両側方に移動するように衝突挙動を制御する。このように二輪車乗員と分離して二輪車の衝突挙動を制御することにより、二輪車乗員が二輪車と車両との間に挟まれることを防止することができる。
【０１６３】
なお、二輪車乗員を保護するためのエアバック袋体を車両の前部のフードに更に設けるようにすれば、二輪車から分離された二輪車乗員が車両フード方向に移動してきた場合に、二輪車乗員の衝突時の衝撃を低減して二輪車乗員を保護することができる。
【０１６４】
以下、図３０に示す二輪車シミュレーションモデルを用いて、本実施の形態の有効性を示すために実施した二輪車衝突挙動制御及び乗員衝突挙動制御についての検討結果を示す。以下では、二輪車衝突挙動制御体としてエアバック袋体を用いた場合について説明する。
【０１６５】
二輪車衝突挙動制御体の場合には、歩行者と二輪車とは重心位置が異なることから、エアバック袋体を展開する路面からの高さ方向位置が異なっている。すなわち、歩行者の場合は身長を基に概略の重心位置を推定した後にエアバック袋体の高さ方向の展開位置を設定するのに対して、二輪車の場合は、二輪車のサドル位置または二輪車のタイヤ径を概ねの算出基準とする。この理由は、図３０に示すように、二輪車乗員は、サドルに腰掛けた状態で運転を行うことから、乗員の重心位置もサドル上方近傍にあると考えられるためである。従って、外部環境検出手段のセンサによって二輪車のサドル位置を計測するか、またはタイヤ径を計測してサドル高さを推定した後にエアバック袋体の展開高さ方向及び位置を決定する。
【０１６６】
なお、二輪車乗員の衝突時の挙動は、二輪車及び乗員両者の結合が強固ではないものの、少なからず二輪車挙動の影響を受けることから、車両と二輪車との予測される衝突角度及び衝突速度等を基にエアバック袋体の展開方向、展開力、及び展開タイミング等を調整して、二輪車乗員保護装置によって二輪車乗員を押すことによって二輪車乗員が車両側方に移動可能となるように、二輪車衝突挙動制御体のエアバック袋体を展開させて二輪車を押圧する。
【０１６７】
次に、二輪車衝突挙動制御について述べる。二輪車と車両との衝突形態は、図２９に示したように複数の形態が存在している。このため、衝突形態に応じた挙動制御が必要となる。
【０１６８】
まず、事故の発生件数が最も多い図２９（ａ）に示す二輪車側突の場合の制御について説明する。二輪車側突の場合においては、乗員が二輪車と車両との間に挟まれて受傷することがあり、挟まれることから乗員の衝突挙動の制御も困難となる。このため、乗員の衝突挙動を制御するには乗員の挟み込みを回避することが必要となる。二輪車は前後の車輪が路面と接地し、乗員がバランスを取ることによって走行可能であり、バランス状態を変更することにより移動方向を容易に変更することができる。
【０１６９】
すなわち、図３０に示すように、二輪車の車輪と路面との接地部近傍を車両前部に配設したエアバック袋体等で構成される二輪車衝突挙動制御体によって押してやることにより、バランス状態を変更して二輪車の移動方向を車両方向に変更することができる。二輪車が車両方向に移動する際には、概ね車輪の路面との接地部近傍を回転中心とした回転移動となることから、二輪車は前後への移動を停止する。この際の二輪車と乗員の停止位置は図３０に示すように異なっている。
【０１７０】
また、二輪車と乗員との結合が強固でないことから、停止の際には乗員が二輪車から分離する。この二輪車と乗員との分離状況は、実験結果でも確認されている。ただし、実験結果においては、上記で説明したように乗員の挟み込みが発生することがある。従って、図３０に示すように、乗員を二輪車から分離させた後に、歩行者の衝突挙動制御と同様に乗員保護装置４１のエアバック袋体を展開させて二輪車乗員の衝突挙動を制御することにより、二輪車及び乗員の衝突挙動を個別に制御することが可能となる。
【０１７１】
次に、上記で説明した二輪車衝突挙動制御体を用いた二輪車衝突挙動制御について説明する。図２９（ａ）に示す衝突形態は、車両が二輪車側面に衝突する形態であるが、衝突状況によっては必ずしも二輪車と車両とが図２９（ａ）に示す相対位置関係にならず、図３２に示すように車両と二輪車との傾斜角度が異なる相対位置Ａまたは相対位置Ｂとなる場合がある。
【０１７２】
このような場合には、隣接配置された伸縮ロッド等の押し出し部の各々の伸張量（押し出し長さ）を変更して傾斜角度を変化させることにより二輪車の衝突挙動の制御を行う。これにより、二輪車との相対位置関係に応じて二輪車接触部を傾斜させて二輪車に接触することができる。このような制御は、二輪車と車両との相対位置関係や外部環境検出手段によって検出された外部環境から制御装置２４によって二輪車の車輪の向きを判断し、車輪の向きに応じて押し出し部の各々の押し出し長さを制御することで可能である。
【０１７３】
なお、二輪車の車輪と二輪車接触部との角度としては、車両が二輪車の側面に衝突する場合には、二輪車の車輪の側面と二輪車接触部の接触面とが略平行になる角度とすることが好ましい。
【０１７４】
上記のように二輪車接触部と接触した二輪車はバランス状態が変更されることから二輪車の移動方向が車両方向に変更され、二輪車と二輪車乗員とが傾斜することにより、二輪車と乗員とが分離される。分離された二輪車乗員は、慣性により低い姿勢で車両に接近し、二輪車乗員保護装置４１のエアバック袋体の接触部で押されることにより、車両フード上に跳ね上げられることなく車両側方に移動される。これにより、衝突時の二輪車乗員の被害軽減が行われる。
【０１７５】
なお、上記で説明した二輪車挙動制御体は、歩行者の挙動を制御する歩行者挙動制御部としても使用することができる。
【０１７６】
次に、図２９（ａ）以外の衝突形態における二輪車衝突挙動制御について説明する。図２９（ａ）以外の衝突形態についても二輪車衝突挙動制御に関する考え方は上記と同様であり、二輪車衝突挙動制御体の接触部を初期配設状態から移動させて二輪車の車輪に接触させることにより、二輪車の衝突挙動を制御する。
【０１７７】
図２９（ｂ）に示す二輪車が車両側面に衝突する衝突形態においては、図２９（ａ）の場合と同様に二輪車と二輪車乗員とを分離するために、車両から二輪車側面が目視できる状態に両者の相対位置を変更する必要がある。図２９（ｂ）に示す相対位置関係を基準として、車両から二輪車側面が目視できる相対位置関係とするためには、まず、二輪車の移動方向軸を車両の移動方向軸に一致させるようにする必要がある。すなわち、二輪車が車両の側面に衝突しようとしている場合には、二輪車の移動方向軸と車両の移動方向軸とが略直交している。このため、二輪車が車両の側面に衝突する直前に、二輪車の移動方向軸と車両の移動方向軸とが成す角度が鈍角になるように二輪車を押圧し、二輪車の移動方向軸が車両の移動方向軸と一致する方向に二輪車を移動させる。
【０１７８】
このため、図２９（ｂ）の衝突形態においては、図３３（ａ）に示すように、接触部６２の法線方向が車両走行方向左斜め前方を向くように、二輪車衝突挙動制御体の接触部を二輪車に対して傾斜させた状態で押し出す。二輪車が、傾斜されて押し出された接触部に接触して車両走行方向に移動するように制御され、二輪車の移動方向が図３３（ｂ）に示すように変更され、二輪車の側方が車両のドライバから目視できる状態となる。
【０１７９】
接触部を二輪車に対して傾斜させた状態で接触させるためには、図３３（ａ）に示すように展開形状が三角形となるエアバック袋体を用いればよい。また、展開形状がＵ字状となるエアバック袋体を用いたり、または隣接する押し出し部の押し出し量が異なるように制御することによっても、接触部を二輪車に対して傾斜させた状態で接触させる。この制御は、前述の図３２における図２９（ａ）の衝突形態における二輪車と接触部との相対位置関係を傾斜させた場合の制御と類似している。
【０１８０】
上記のように接触部と接触した二輪車はバランス状態が変更されることから二輪車の移動方向が側方に変更され、二輪車と二輪車乗員とが傾斜することにより、二輪車と乗員とが図３３（ｃ）に示すように分離される。分離された二輪車乗員は、慣性により車両に接近し、車両前部や車両フード等に配置された例えばエアバック袋体等からなる二輪車乗員保護装置４３により乗員に対する衝突エネルギーが吸収されつつ保持され、衝突緩和が行われる。これにより、衝突時の二輪車乗員の被害軽減が行われる。
【０１８１】
上記に説明したように本実施の形態によれば、二輪車衝突挙動制御体の押し出し角度を任意の角度に制御することができ、二輪車の多様な衝突形態においても二輪車の衝突挙動を制御して二輪車と乗員とを分離して二輪車乗員の被害軽減を図ることができる。
【０１８２】
なお、エアバック袋体によって三角形やＵ字状の展開形状を得るには、図３１（ｂ）及び（ｃ）に示した二輪車押圧装置６４の他に、図３４に示す複数の小エアバック袋体を用いたエアバック袋体を用いることもできる。
【０１８３】
このエアバック袋体には、伸縮エアバック袋体６８を複数個並列させて構成した押し出し部が設けられている。伸縮エアバック袋体６８は、棒状に展開する小エアバッグ袋体６６を異なる圧力で開放される圧力隔壁６５を介在させて複数個（例えば、図に示すように４個）連結して構成されている。
【０１８４】
押し出し部を構成する複数の伸縮エアバック袋体６８の先端部に跨るように、小エアバック袋体で構成された接触部６２が連結されている。伸縮エアバッグ袋体の各々は、制御装置２４に接続された制御弁７２及び配管を介して、制御装置２４に接続された複数のインフレータ７４に接続されている。
【０１８５】
伸縮エアバッグ袋体には、複数のインフレータが接続されているので、制御装置によって制御弁を切り換えてインフレータを作動させ、インフレータで発生したガスの伸縮エアバッグ袋体の各々への供給量を制御することで、供給する圧力に応じて圧力隔壁が開放されて展開する小エアバッグ袋体の数が制御され、接触部を傾斜させた状態で押し出すことができる。
【０１８６】
また、圧力制御の方法としては、上記で説明したエアバック袋体に接続するインフレータの数を制御する方法、または配管経路に設けた制御弁の開度を制御する方法がある。
【０１８７】
なお、押し出し部先端に連結された接触部は、上記で説明したエアバック袋体の他、織布、樹脂板、または金属薄板等を用いて構成することができる。
【０１８８】
接触部を押し出すタイミングは、自車両の移動速度、及びセンサによって計測された二輪車及び二輪車や乗員の大きさ等によって制御する。
【０１８９】
また、接触部を押し出すタイミングは、車両の前部形状等によって異ならせてもよい。例えば、セダン型の車両とキャブオーバー型の車両においては、キャブオーバー型の車両の方がセダン型の車両より早いタイミングで二輪車乗員が車両に接触する場合が多いことから、接触部の押し出しを早いタイミングで行うようにしてもよい。
【０１９０】
次に、図２９（ｃ）及び（ｄ）の衝突形態の二輪車衝突挙動制御について説明する。これらの衝突形態における二輪車衝突挙動制御に関しても制御の基本的な考え方は前述の衝突形態の場合と同様である。すなわち、二輪車の車輪と路面との接地部近傍をエアバック袋体等で押すことにより、二輪車の移動方向を制御するものである。
【０１９１】
図２９（ｃ）の二輪車前突における二輪車及び乗員の衝突挙動制御について説明する。この場合には、車両後方のバンパに車両後方に展開する図３１（ａ）と同様のエアバック袋体が配置されている。二輪車の接近を車両後部に配設したセンサで検知し、得られた両者の相対速度差から衝突が回避困難であると判断した際に、車両後部から二輪車衝突挙動制御を行うためのエアバック袋体を展開することによって、上記で説明したように接触部を押し出す。エアバック袋体は、バンパ近傍から車両後方に向かって展開され、その展開形状は、図３３に示すように三角形あるいはＵ形状に近い形状のものであり、エアバック袋体の接触部に二輪車前輪が接触し、前輪がエアバック袋体の接触部に沿って移動することにより、二輪車の移動方向を車両走行方向に対して左側、すなわち路肩側に変更する。なお、車両が左側通行の場合には二輪車の移動方向を右側にして、二輪車を路肩側に変更するようにしてもよい。
【０１９２】
一方、乗員は二輪車との結合が強固でないことから、慣性により衝突前の移動方向と同方向、すなわち車両後部方向に移動する。これら一連の運動により二輪車と二輪車乗員との分離が行われる。分離後の二輪車乗員は、車両の後部に展開した乗員衝突挙動制御用エアバック袋体と接触する。乗員衝突挙動制御用エアバック袋体は、乗員の運動エネルギーを吸収すると共にその移動方向を右側に変更する。これは、二輪車と乗員とが分離後に再び接触しないようにするためである。これにより、二輪車衝突挙動制御体を設けない場合に比較して衝突時の衝撃力が低減されることから、衝突時の二輪車乗員被害が軽減される。
【０１９３】
図２９（ｄ）の車両が二輪車の後部に衝突する二輪車後突の衝突形態についても、衝突挙動制御に関する基本的な考え方は前突の場合と同様である。すなわち、図３０に示すように車両前方にエアバック袋体を展開し、二輪車の衝突挙動制御を行う。エアバック袋体展開時の展開形状は図２９（ｃ）の二輪車前突時のエアバック袋体の展開形状と同様に、三角形またはＵ形状に近い形状のものである。
【０１９４】
そして、エアバック袋体の側面部が二輪車の後輪郭を押すことにより二輪車の移動方向を左側または右側に変更し、二輪車を路肩側に移動させる。移動方向が変更された二輪車と慣性により衝突前の進行方向を維持する二輪車乗員とは分離されて運動し、乗員は車両前部と接触する。一方、車両前部には乗員衝突挙動制御用エアバック袋体が展開されており、乗員の運動エネルギーを吸収しつつ、その移動方向を変更する。乗員の移動方向は、前突の場合と同様に分離された乗員が二輪車や車両と再び接触しないように二輪車や車両の進行方向とは異なる方向とする。
【０１９５】
以上の一連の衝突挙動制御により二輪車後突時の乗員跳ね上げ及び挟み込みが防止され衝突時の乗員被害が軽減される。
【産業上の利用可能性】
【０１９６】
本発明は、車両に搭載することにより、障害物を検出し、検出された障害物を回避するように車両の運動を制御したり、検出された障害物を回避することが困難な場合には被害が最小になるように車両の運動を制御したり、歩行者や二輪車乗員を保護する用途に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１９７】
【図１】本実施例の車両運動制御装置を示すブロック図である。(実施例１）
【図２】ドライバのアイポイントを中心とした車両前方における過去の歩行者事故分析結果を示す図である。
【図３】歩行者保護装置のバンパ内に収納された状態を示す側面図である。
【図４】歩行者保護装置の展開した状態を示す側面図である。
【図５】歩行者保護装置の展開した状態を示す斜視図である。
【図６】歩行者保護装置の展開した状態を示す平面図である。
【図７】他の歩行者保護装置の展開した状態を示す斜視図である。
【図８】他の歩行者保護装置の展開した状態を示す平面図である。
【図９】衝突時の歩行者挙動を衝突速度と歩行者の身長とに対応させて表示した図である。
【図１０】図９に示した衝突時の歩行者挙動毎の受傷状況を調べた結果を示す図である。
【図１１】歩行者保護装置の歩行者挙動制御部と歩行者の重心との位置関係を示す図である。
【図１２】歩行者制御部の取り付け角度を変更した場合の頭部への衝撃力の影響を調べた結果を示す線図である。
【図１３】本実施例の車両の運動を制御する車両運動制御ルーチンを示す流れ図である。
【図１４】環境マップの例を示す図である。
【図１５】危険領域及び危険度を表した危険度マップの例を示す図である。
【図１６】存在確率の分布を示す図である。
【図１７】事故時の歩行者の行動を事故調査データから分析した結果を示す図である。
【図１８】将来危険度マップの例を示す図である。
【図１９】到達する自車両の横位置をパラメータとしたときの最短回避軌跡の例を示す図である。
【図２０】最短回避軌跡を重ねて表示したときのＴＴＣ危険度マップの例を示す図である。
【図２１】自車両（Ａ車）のＴＴＣ危険度マップ及び最適軌跡の例を示す図である。
【図２２】自車両（Ｂ車）のＴＴＣ危険度マップ及び最適規制の例を示す図である。
【図２３】障害物回避運動制御を示す機能ブロック図である。
【図２４】傷害最小運動制御の詳細を示す流れ図である。
【図２５】（１）、（２）、（３）は衝突部位の相違による被害の大きさを説明するための図である。
【図２６】本実施例の車両運動制御装置の他の例を示すブロック図である。（実施例２）
【図２７】車両が交差点で停止している場合の衝撃緩和ヨー角制御を説明するための説明図である。
【図２８】本実施例の二輪車衝撃挙動制御装置及び二輪車乗員保護装置を備えた車両運動制御装置の例を示すブロック図である。
【図２９】二輪車と車両との衝突の形態を説明する概略図である。
【図３０】二輪車側突に置けるシミュレーション結果を示す概略図である。
【図３１】二輪車衝突挙動制御体の例を示す概略図である。
【図３２】二輪車衝突挙動制御体の接触部と二輪車との相対角度を示す概略図である。
【図３３】車両側突二おける二輪車衝突挙動を乗員衝突挙動とを説明する概略図である。
【図３４】二輪車衝突挙動制御体を構成するエアバック袋体の他の例を示す概略図である。
【符号の説明】
【０１９８】
１０ 車速センサ
１２ ヨーレートセンサ
１４ 操舵角センサ
１６ スロットル開度センサ
１８ カメラ
２０ レーザレーダ
２４ 制御装置
２６ 行動予測データベース
２８ アクティブ前後輪操舵角制御装置
３０ ブレーキ油圧回路
３２ スロットル開度制御装置
３４ 地図データベース
４０ 歩行者保護装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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