(57)【要約】【課題】運転者の体格差によらず同じ制動感が体感される車両制動制御装置を提供する。【解決手段】車両２を目標の減速度で減速させるよう制動する制動手段３と、車両２の運転者４の頭部位置を検出する頭部位置検出センサ５と、車両２の減速度と運転者４の頭部位置と頭部に生じる減速度との関係があらかじめ設定されており、この関係に頭部位置検出センサ５で検出された頭部位置を適用し、頭部に生じる減速度があらかじめ設定された適正値となるよう、制動手段３に与える目標の減速度を設定する目標減速度設定部６とを備える。【選択図】図１
2013006511.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両を目標の減速度で減速させるよう制動する制動手段と、
前記車両の運転者の頭部位置を検出する頭部位置検出センサと、
車両の減速度と運転者の頭部位置と頭部に生じる減速度との関係があらかじめ設定されており、この関係に前記頭部位置検出センサで検出された頭部位置を適用し、頭部に生じる減速度があらかじめ設定された適正値となるよう、前記制動手段に与える目標の減速度を設定する目標減速度設定部とを備えたことを特徴とする車両制動制御装置。
【請求項２】
運転者の頭部に生じる減速度を検出する頭部減速度センサと、
前記頭部減速度センサで検出された減速度と前記適正値との乖離に基づき前記適正値を補正する適正値補正部とを備えたことを特徴とする請求項１記載の車両制動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運転者の体格差によらず同じ制動感が体感される車両制動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の制動を自動制御する車両制動制御装置が知られている。
【０００３】
特許文献１の車両制動制御装置は、車両の前方にある物体（障害物、車両など）を検知し、車両が物体に衝突するのを回避するために、或いは衝突の衝撃を緩和するために車両の制動を行う。
【０００４】
特許文献２の車両制動制御装置は、車両と先行車両との車間距離を適切に維持する追従走行において、アクセル開度とブレーキを自動制御して車両の制動を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−０４２１７７号公報
【特許文献２】特開２０１０−２７４６７９号公報
【特許文献３】特開２００７−２３０３６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述した従来の車両制動制御装置にあっては、車両が現在より低い所望の目標速度になるまで、或いは最終的に停車するまで制動が行われる。これに対し、本発明者は、減速や停車が目的ではなく、運転者に対する警報を目的として制動が行われる車両制動制御装置を検討している。
【０００７】
警報目的の制動とは、例えば、車両と車両の前方にある物体との距離が現在の車速での制動距離に対して十分に長くない場合に、あらかじめ警報用に設定された時間にわたり、あらかじめ警報用に設定された減速度で制動が行われることである。このような警報目的の制動により、運転者には適宜な強さの制動感が体感され、この体感から前方への注意が喚起されることになる。
【０００８】
警報目的の制動は、減速や停車が目的の制動が行われる際の予告として実施されてもよい。すなわち、車両制動制御装置によって予告無しに減速や停車が目的の制動が行われたとき、運転者が意図していないのに急制動がかかって運転者が驚いてしまうことがある。これを避けるため、最初に警報目的の制動を行うことで、次の急制動が運転者に予告される。
【０００９】
ところが、警報目的の制動として、設定された減速度が車両に加えられたとき、どの運転者にも同じ大きさの制動感が体感されるとは限らない。なぜなら、運転者が体感する制動感が運転者の体格に応じて異なるからである。
【００１０】
運転者が体感する制動感が大きすぎる場合、違和感や不快感が生じる。こうした違和感や不快感を感じた運転者には、車両制動制御装置のスイッチを切りたいという欲求が起きてしまう。車両制動制御装置のスイッチを切ってしまうと、前方の物体を知らせる機能が停止し、好ましくない。
【００１１】
一方、運転者が体感する制動感が小さすぎる場合、運転者が気が付かないことがある。これでは警報の目的が達成されず、やはり好ましくない。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、運転者の体格差によらず同じ制動感が体感される車両制動制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために本発明の車両制動制御装置は、車両を目標の減速度で減速させるよう制動する制動手段と、前記車両の運転者の頭部位置を検出する頭部位置検出センサと、車両の減速度と運転者の頭部位置と頭部に生じる減速度との関係があらかじめ設定されており、この関係に前記頭部位置検出センサで検出された頭部位置を適用し、頭部に生じる減速度があらかじめ設定された適正値となるよう、前記制動手段に与える目標の減速度を設定する目標減速度設定部とを備えたものである。
【００１４】
運転者の頭部に生じる減速度を検出する頭部減速度センサと、前記頭部減速度センサで検出された減速度と前記適正値との乖離に基づき前記適正値を補正する適正値補正部とを備えてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００１６】
（１）運転者の体格差によらず同じ制動感が体感される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態を示す車両制動制御装置の構成図である。
【図２】本発明の車両制動制御装置の基礎となる力学モデルの図である。
【図３】本発明の車両制動制御装置が実行する手順を示すフローチャートである。
【図４】一次近似を説明するためのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１９】
図１に示されるように、本発明に係る車両制動制御装置１は、車両２を目標の減速度で減速させるよう制動する制動手段３と、車両２の運転者４の頭部位置を検出する頭部位置検出センサ５と、車両２の減速度と運転者４の頭部位置と頭部に生じる減速度との関係があらかじめ設定されており、この関係に頭部位置検出センサ５で検出された頭部位置を適用し、頭部に生じる減速度があらかじめ設定された適正値となるよう、制動手段３に与える目標の減速度を設定する目標減速度設定部６とを備える。
【００２０】
制動手段３は、車両２に搭載されている全ての公知の制動手段３を利用可能である。例えば、主ブレーキ（フットブレーキ）の場合、運転者４がペダル操作をした場合と同等の動作が得られるようなアクチュエータを設置し、このアクチュエータで主ブレーキを作動させると車両２が減速するように構成される。エンジンブレーキの場合、エンジン制御用の電子制御装置（Electronical Control Unit；ＥＣＵ）がエンジンに出力している制御アクセル開度を調節して車両２が減速するように構成される。いずれの場合も、制動手段３は、車両２を目標の減速度で減速させるよう制動がかけられるように構成される。
【００２１】
頭部位置検出センサ５は、ＣＣＤ撮像装置で撮像したコクピット内の画像から画像処理によって頭部を抽出して三次元位置を検出するセンサ、あるいは運転者４の頭部に装着された対象物を光あるいは電磁波で検出する遠隔三次元位置センサなど、公知の技術で実現される。
【００２２】
目標減速度設定部６は、ＥＣＵにソフトウェアを搭載して実現される。ソフトウェアの詳しい手順は後述する。
【００２３】
車両制動制御装置１は、運転者４の頭部に生じる減速度を検出する頭部減速度センサ７と、頭部減速度センサ７で検出された減速度と適正値との乖離に基づき、適正値を補正する適正値補正部８とを備える。
【００２４】
頭部減速度センサ７は、運転者４の頭部に減速度センサ（加速度センサ）を装着してもよいし、あるいは頭部位置検出センサ５が時間ごとに検出した頭部位置から減速度を演算するようにしてもよい。適正値補正部８は、ＥＣＵのソフトウェアで実現されるので、詳しい手順は後述する。
【００２５】
車両制動制御装置１のＥＣＵには、従来より車両２に搭載することが知られているあらゆるセンサ（車速センサ、ピッチング角度センサなど）やアクチュエータが接続されているものとする。
【００２６】
以下、本発明に係る車両制動制御装置１の原理と動作を説明する。
【００２７】
本発明者は、同じ減速度が車両２に加えられても、運転者４が体感する制動感が運転者４の体格に応じて異なるのは、制動時における車両２の挙動に対して、身体の動きを知覚する身体器官に加わる減速度が異なるからであると考え、運転席の座面から運転者４の三半規管までの距離が体格に応じて異なることに着目した。三半規管は、耳の近傍に位置する器官である。三半規管に加わる減速度が知覚されることで制動感が体感されるが、同じ減速度が車両２に加えられても、三半規管の位置によって三半規管に加わる減速度が異なるため、運転者４が体感する制動感が異なると考えられる。
【００２８】
本発明者は、車両２の制動時における特徴的な挙動は車両２のピッチングであるから、ピッチングにより三半規管に生じる減速度について図２の力学モデルを想定した。以下では、三半規管の位置を運転者４の頭部位置と置き換える。
【００２９】
図２に示されるように、車両２のピッチング中心をＱ、運転者４の頭部位置をＰとし、ピッチング中心Ｑから頭部位置Ｐまでの距離をＬとする。車両２の重心位置をＣＧとし、ピッチング中心Ｑから重心位置ＣＧまでの距離をｈとする。車両２の質量をｍとする。ただし、ここでは運転者４の質量及び荷の質量は一定とし、車両２の質量ｍに含まれるものとする。ピッチング中心Ｑを中心とした車両２の慣性モーメントをＩ（固定値）とし、ピッチング中心Ｑを中心とした車両２の回転角変位（角度）をθ、角速度をθ’、角加速度をθ”とし、車両２の角固有振動数をωnとする。車両２の水平方向の減速度をａxとし、頭部位置Ｐにおける水平方向の減速度をａpとする。減速度ａxと減速度ａpは、図中の矢印の向きが正の値を表す。
【００３０】
図２の力学モデルから、ピッチング中心Ｑの周りの慣性系の状態方程式（１）が得られる。ｋ、ｃは係数である。
−ｍａxｈ＝Ｉθ”＋ｋθ＋ｃθ’        （１）
ｘ1＝θ、ｘ2＝θ’、ｕ＝−ｍａxｈとおくと、状態方程式（１）は、
ｕ＝Ｉｘ2’＋Ｉｋｘ1＋ｃｘ2
となり、よって、
Ｉｘ2’＝−Ｉｋｘ1−ｃｘ2＋ｕ          （２）
となり、式（３）と書ける。さらに、式（３）は式（４）と書ける。
【００３１】
【数１】
2013006511.tif 000003
【００３２】
ここで、
【００３３】
【数２】
2013006511.tif 000004
【００３４】
とおけば、状態方程式（５）が得られ、状態方程式（５）をラプラス変換すると、式（６）が得られる。
Ｘ’＝ＡＸ＋Ｂｕ
Ｙ＝ＣＸ                              （５）
ｓＸ＝ＡＸ＋Ｂｕ
Ｙ＝ＣＸ                              （６）
【００３５】
式（６）で表されるシステムの伝達関数Ｇは、
Ｇ＝Ｃ（ｓＩ−Ａ）-1Ｂ                  （７）
となる。
【００３６】
【数３】
2013006511.tif 000005
【００３７】
とおけば、式（８）となり、整理すると式（９）となる。式（９）の右辺左部分は、式（１０）であるから、式（９）に式（１０）を代入して、式（１１）となる。
【００３８】
【数４】
2013006511.tif 000006
【００３９】
ここで、伝達関数Ｇの要素ｇij（ｉ，ｊは自然数）を式（１２）であるとすると、図２の力学モデルの入力が負なのでｊ＝１とし、力学モデルの出力として回転角変位θ＝ｘ1を選べば、入出力間の伝達関数ｇ11は、式（１３）と書け、力学モデルが２次の振動系であることが分かる。したがって、式（１４）とおくと、式（１５）と書ける。
【００４０】
【数５】
2013006511.tif 000007
【００４１】
伝達関数ｇ11の極を式（１６）と置く。一般的なζ＜１の場合を考えると、ｓ１、ｓ２は、共役複素極となるため、式（１７）と置く。入力を
ｕ＝１／ｓ
としたときの応答は、式（１８）となる。
【００４２】
【数６】
2013006511.tif 000008
【００４３】
ここで、振動が減衰しない場合を考えてみると、
ζ＝０
であるから、
α＝０
β＝ωn
となる。したがって、式（１９）であるから、式（２０）、式（２１）となる。
【００４４】
【数７】
2013006511.tif 000009
【００４５】
ここで、
ｕ（ｔ）＝−ｍａxｈ
というステップ応答を考えると、式（２２）となる。したがって、ピッチング中心Ｑから距離Ｌの頭部位置Ｐでの水平方向の加速度ａpは、式（２３）となる。
【００４６】
【数８】
2013006511.tif 000010
【００４７】
以上のようにして、力学モデルの状態方程式（１）から、頭部減速度ａpと車両減速度ａxと距離Ｌとの関係式（２３）が導かれる。
【００４８】
式（２３）によれば、頭部減速度ａpは、運転者４の体格によらず一律に設定された車両減速度ａxに、Ｌθ”が加算された値となる。よって、運転者４の体格によらず頭部減速度ａpが適正値となるようするには、運転者４の頭部位置Ｐから距離Ｌを求め、所望する頭部減速度ａpの適正値からＬθ”を減じた値に目標の車両減速度ａxを設定するとよい。角加速度θ”は、車両状態ごとに実験で求められた値が角加速度マップ（図示せず）に設定されており、現在の車両状態で角加速度マップを参照することで得られる。
【００４９】
本発明の車両制動制御装置１によれば、頭部位置検出センサ５が車両２の運転者４の頭部位置Ｐを検出し、目標減速度設定部６が関係式（２３）に頭部位置検出センサ５で検出された頭部位置Ｐ（距離Ｌ）を適用し、頭部減速度ａpが適正値となるよう、目標の車両減速度ａxを設定し、制動手段３が車両２を目標の車両減速度ａxで減速させるよう制動する。この結果、実際に生じる頭部減速度ａpが運転者４の体格によらず適正値となり、同じ制動感が体感されるようになる。目標減速度設定部６は、関係式（２３）を演算するのではなく、関係式（２３）と同等の車両減速度マップ（図示せず）を頭部減速度ａpとＬθ”で参照して車両減速度ａxを読み出すようにしてもよい。
【００５０】
次に、適正値として設定された頭部減速度ａpと実際に運転者４の頭部に生じた頭部減速度ａpとに乖離がある場合に適正値の補正を行う制御を含んだ実施形態を説明する。
【００５１】
補正式（２４）を定義する。
ａp＝Ａap×ａp est＋Ｃap                （２４）
【００５２】
頭部減速度設計値ａp estは、補正前の頭部減速度ａpである。補正係数Ａapと補正定数Ｃapは、過去に蓄積された頭部減速度設計値ａp estと実測による頭部減速度ａpiに基づいて算出される数である。
【００５３】
図３に示されるように、ステップＳ１にて、車両制動制御装置１は、警報目的の制動が実行されるかどうかを判定する。警報目的の制動では、例えば、車両２の前方に臨ませた撮像手段やレーダ装置により車両２の前方にある物体の存在と車両２からその物体までの距離を検出し、物体との距離が現在の車速における制動距離に対して十分に長くない場合に、所定の時間にわたり、目的の減速度で制動が行われる。ステップＳ１の判定がＮＯであれば、制御は終了となる。ステップＳ１の判定がＹＥＳであれば、制御はステップＳ２に進む。
【００５４】
ステップＳ２にて、目標減速度設定部６は、頭部減速度ａpを決定する。頭部減速度ａpの初期値は、あらかじめ設定された適正値である。
【００５５】
ステップＳ３にて、目標減速度設定部６は、頭部位置検出センサ５で検出された頭部位置Ｐから距離Ｌを求め、関係式（２３）あるいは関係式（２３）と同等のマップから目標の車両減速度ａxを決定する。
【００５６】
ステップＳ４にて、車両制動制御装置１は、制動手段３に与える制御量ｂを決定する。制御量ｂは、例えば、フットブレーキのアクチュエータを駆動する量であり、目標の車両減速度ａxに対応して設定される。制動手段３が複数選択でき、それぞれの制御量がｂ１，ｂ２，…としたとき、目標の車両減速度ａxは制御量ｂ１，ｂ２，…の関数となる。
ａx＝ｆ（ｂ１，ｂ２，…）              （２５）
【００５７】
ステップＳ５にて、制動手段３が制御量ｂで制動する。この結果、車両２に目標の車両減速度ａxが生じる。
【００５８】
ステップＳ６にて、頭部減速度センサ７は、運転者４の頭部に実際に生じた頭部減速度ａpiを検出する。適正値補正部８は、今回使用した頭部減速度ａpを頭部減速度設計値ａp estとし、頭部減速度設計値ａp estと頭部減速度ａpiをデータとして蓄積する。
【００５９】
ステップＳ７にて、適正値補正部８は、蓄積したデータから補正係数Ａapと補正定数Ｃapを算出する。具体的には、図４に示されるように、過去に蓄積した数十回における頭部減速度設計値ａp estに対する実際の頭部減速度ａpiのデータを用い、一次近似により補正式（２４）を求める。
【００６０】
これ以降は、ステップＳ２にて、適正値補正部８は、補正式（２４）により頭部減速度ａpを補正する。
【００６１】
このように、設定された頭部減速度ａpと実際に運転者４の頭部に生じた頭部減速度ａpとに乖離がある場合に、フィードバックによる補正が行われることで、実際に運転者４の頭部に生じる頭部減速度ａpが真に適正な値に近づく。このような補正は、頭部減速度ａpが頭部位置Ｐにのみ依存するのではなく、頭部位置Ｐ以外の体格要素（体重）や筋力の影響を受ける場合に有効である。
【００６２】
以上説明したように、本発明に係る車両制動制御装置１によれば、検出された頭部位置Ｐに応じて、頭部減速度ａpが適正値となるよう、目標の車両減速度ａxを設定するので、頭部減速度ａpが運転者４の体格によらず適正値となり、同じ制動感が体感されるようになる。よって、運転者４が体感する制動感が大きすぎて違和感や不快感が生じることがなくなると共に、運転者４が体感する制動感が小さすぎて警報の目的が達成されないことがなくなる。
【００６３】
本発明に係る車両制動制御装置１によれば、実際に検出された頭部減速度ａpiと設定された頭部減速度設計値ａp estとに乖離がある場合、頭部減速度ａpが補正されるので、頭部減速度ａpが真に適正な値に近づく。
【符号の説明】
【００６４】
１  車両制動制御装置
２  車両
３  制動手段
４  運転者
５  頭部位置検出センサ
６  目標減速度設定部
７  頭部減速度センサ
８  適正値補正部
【図１】
2013006511.tif 000011
【図２】
2013006511.tif 000012
【図３】
2013006511.tif 000013
【図４】
2013006511.tif 000014