JP4733063B2

JP4733063B2 - 車両の衝突防止装置

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Publication number: JP4733063B2
Application number: JP2007035986A
Authority: JP
Inventors: 勝山崎; 進也井村; 龍也吉田
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Astemo Ltd
Priority date: 2007-02-16
Filing date: 2007-02-16
Publication date: 2011-07-27
Anticipated expiration: 2027-02-16
Also published as: JP2008201149A

Description

本発明は、車両の事故を未然に防止することを目的とした車両の衝突回避装置に関し、特に、運転者の入力操作と、衝突回避を支援する装置が計算した回避運動との調整を行い、安全でかつ違和感の少ない車両制御を実現する衝突防止装置に関する。

車両の衝突回避装置に関しては、運転者の集中力の程度に応じ、運転者の集中力が高いときと低いときとで警報を発する車間距離を変化させ、適切な時期に運転者に対して警告を発することによって、より安全で確実な追突事故防止効果を得ることができる車両用衝突防止装置が特許文献１に示されている。

特開平６−１１９６００号公報

特許文献１記載の衝突防止装置は、運転者に対して警告を発して運転者の注意を促すものであり、操舵装置や制動装置を制御することによって運転者の運転操作を支援して衝突を回避するものではないので、確実に衝突を回避することは難しい。特許文献１記載の衝突防止装置は、運転者の集中力が高いときと低いときとで警報を発する車間距離を変化さており、警告が不必要に早すぎて運転者に無用な神経を使わせたりしないようにしているが、衝突防止装置による車両の回避運動と運転者の運転操作との調整を行うことについては考慮されていない。

本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、運転者の入力操作による車両の運動制御と衝突防止装置による車両の運動制御との調整を円滑に行い、衝突回避能力を高いレベルに保ちつつ、車両の運動に対する運転者への違和感をできるだけ少なくした車両制御を実現できる衝突防止装置を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明に係る車両の衝突防止装置は、運転者の入力操作を検出する運転状況検出手段と、車両周囲の障害物の情報を基に障害物との衝突を回避するための回避運動を計算する回避運動計算手段と、前記回避運動計算手段で計算した回避運動計算結果と前記運転状況検出手段で検出した運転者の入力操作とをそれぞれ重み付けし、重み付けした前記回避運動計算結果と重み付けした前記運転者の入力操作とを合成して障害物との衝突を回避するための車両行動を決定する車両行動決定手段と、前記車両行動決定手段で決定した車両行動に基づいて運転者による操作の支援を行う運転支援手段と、を有することを特徴としている。

また、本発明に係る車両の衝突防止装置は、請求項１に記載の車両の衝突防止装置において、車両行動決定手段が、運転状況検出手段で検出した運転者の入力操作と、回避運動計算手段により計算した回避運動計算結果とを、それぞれ車両の前後方向の運動に関与する変数と車両の左右方向の運動に関与する変数に分解し、運転者の入力操作と前記回避運動計算手段で計算した回避運動計算結果との差異を車両の前後方向の運動と左右方向の運動とで評価し、この評価に基づいて、運転者の入力操作と前記回避運動計算手段で計算した回避運動計算結果との重みを調整した後に合成して車両行動を決定することを特徴としている。

本発明では、回避運動計算手段で障害物との衝突を回避するための回避運動を計算し、前記回避運動計算手段で計算した回避運動計算結果と運転者の入力操作とをそれぞれ重み付けし、重み付けした前記回避運動計算結果と重み付けした前記運転者の入力操作とを合成して障害物との衝突を回避するための車両行動を決定しているので、運転状況や走行速度等の走行状態に応じて重みを変えることにより、確実に障害物を回避するための運転支援を実施することができ、しかも、運転者への違和感の少ない運転支援にできる。

本発明に係る車両の衝突防止装置は、具体的には、請求項２に記載の車両の衝突防止装置において、車両行動決定手段が、車両の前後方向の運動に関与する変数を、車両の前後方向の加速度とし、車両の左右方向の運動に関与する変数を、車両の横方向の加速度としており、または、前記車両行動決定手段が、車両の前後方向の運動に関与する変数を、車両の前後方向の加加速度とし、車両の左右方向の運動に関与する変数を、車両の横方向の加加速度としており、または、前記車両行動決定手段が、車両の前後方向の運動に関与する変数を、車両の前後方向の加速度とし、車両の左右方向の運動に関与する変数を、車両のヨーレートとしている。

また、本発明に係る車両の衝突防止装置は、請求項２乃至５のいずれかに記載の車両の衝突防止装置において、車両行動決定手段が、車両の前後方向の運動に関与する変数と車両の左右方向の運動に関与する変数とを直交する軸にとった運動マップ上に、運転者の入力操作と回避運動計算手段の回避運動計算結果とを設定し、運転者の入力操作と前記回避運動計算手段の回避運動計算結果とを直線で結び、運転者の入力操作と前記回避運動計算手段の回避運動計算結果とを評価して該直線上の点を選択することにより運転者の入力操作と前記回避運動計算手段の回避運動計算結果との合成を行うことを特徴としている。

また、本発明に係る車両の衝突防止装置は、請求項２乃至５のいずれかに記載の車両の衝突防止装置において、車両行動決定手段が、車両の前後方向の運動に関与する変数と車両の左右方向の運動に関与する変数とを直交する軸にとった運動マップ上に、運転者の入力操作と回避運動計算手段の回避運動計算結果とを設定し、運転者の入力操作と前記回避運動計算手段の回避運動計算結果とを曲線で結び、運転者の入力操作と前記回避運動計算手段の回避運動計算結果とを評価して該曲線上の点を選択することにより運転者の入力操作と前記回避運動計算手段の回避運動計算結果との合成を行うことを特徴としている。

さらに、本発明に係る車両の衝突防止装置は、請求項６乃至１１のいずれかに記載の車両の衝突防止装置において、車両行動決定手段が、回避運動計算手段による回避運動計算結果と、運転者の入力操作とが運動マップ上で異なる象限の場合には、運転者の入力操作を優先させることを特徴としている。

本発明では、車両の前後方向の運動に関与する変数と車両の左右方向の運動に関与する変数とを直交する軸にとった運動マップを用い、該運動マップ上に、運転者の入力操作と回避運動計算手段の回避運動計算結果とを設定して運転者の入力操作と回避運動計算手段の回避運動計算結果とを評価し、運転者の入力操作と前記回避運動計算手段の回避運動計算結果とを合成しており、車両の前後方向と横方向への動きを、同時に評価して合成することができるので、運転者と回避運動計算手段の要求が異なる場合に、前後方向と横方向のバランスを取りながら両者の間の点を選択することができるので、運転者の入力操作量が変動した場合や、運転者と回避運動計算手段の重みを変更した場合にも円滑な車両行動の決定を行うことができる。

また、本発明に係る車両の衝突防止装置は、請求項６乃至８のいずれかに記載の車両の衝突防止装置において、車両行動決定手段が、運動マップ上での運転者の入力操作と回避運動計算手段による回避運動計算結果との重みを、車両の速度等の車両の走行状況により増減して、運転者の入力操作と前記回避運動計算手段の回避運動計算結果との合成を行うことを特徴としている。

また、本発明に係る車両の衝突防止装置は、請求項６乃至８のいずれかに記載の車両の衝突防止装置において、車両行動決定手段が、運動マップ上での運転者の操作入力と前記回避運動計算手段による回避運動計算結果との重みを、車両周囲の障害物との衝突の可能性より計算した緊急度により増減して、運転者の入力操作と回避運動計算手段による回避運動計算結果との合成を行うことを特徴としている。

本発明に係る車両の衝突防止装置は、具体的には、車両周囲の障害物との衝突の可能性より計算した緊急度が、障害物までの距離を自車と障害物の相対速度で除した衝突猶予時間であり、衝突猶予時間が少ない場合には前記回避運動計算手段の回避運動計算結果の運動マップ上での重みを増やしている。

本発明では、障害物との衝突の可能性により運転者の操作入力と前記回避運動計算手段による回避運動計算結果との重みを増減しており、衝突の可能性が高い緊急の場合には回避運動計算手段の回避運動計算結果を優先させることができ、車両の衝突回避能力を高いレベルに保つことができる。

また、本発明に係る車両の衝突防止装置は、請求項１乃至１２のいずれかに記載の車両の衝突防止装置において、車両行動決定手段が、運転者の入力操作により車両運動が破綻、または障害物と衝突する場合には、回避運動計算手段の回避運動計算結果を優先させることを特徴としている。

本発明では、車両行動決定手段にて運転者の入力操作では車両がスピンしたり道路を逸脱する等の場合や障害物と衝突することが予想される場合には、車両行動決定手段が回避運動計算手段の回避運動計算結果を優先させて車両運動を決定するので、車両のスピンや道路逸脱等の不安全な車両運動を防止でき車両の安全に保つことができる。

さらに、本発明に係る車両の衝突防止装置は、請求項１乃至１１記載の車両の衝突防止装置において、運転状況検出手段が、運転者の操作に対する操作要求度を検出する操作要求度検出機能を有し、車両行動決定手段は運転状況検出手段で検出した運転者の操作に対する操作要求度に基づいて運転者の入力操作の重みを増減することを特徴としている。

本発明では、運転者状況検出手段が、運転者の操作に対する操作要求度を検出し、運転者が明確に操作する意思を持っていない、運転者の操作要求度の低い場合には、車両行動決定手段が、運転者の入力操作の重みを下げて車両運動を決定することができるので、運転者が明確に操作する意思を持っていない場合には早い段階で回避運動計算手段の計算した車両運動の実現に切り替えることで、車両の衝突回避能力を高いレベルに保つことができる。

本発明に係る車両の衝突防止装置は、請求項１乃至１３のいずれかに記載の車両の衝突防止装置において、回避運動計算手段が、障害物の回避のための回避運動を複数パターン計算し、前記車両行動決定手段が、前記回避運動計算手段で計算した複数の回避運動計算結果と、運転状況検出手段により検出した運転者の入力操作とに重み付けをし、重み付けした、複数パターンの回避運動計算結果と運転者の入力操作とを合成して障害物との衝突を回避するための車両行動を決定することを特徴としている。

本発明に係る車両の衝突防止装置は、請求項１乃至１３のいずれかに記載の車両の衝突防止装置において、回避運動計算手段が、複数の回避運動計算手段を有し、前記車両行動決定手段が、それぞれの回避運動計算手段で計算した回避運動計算結果と、運転状況検出手段により検出した運転者の入力操作とに重み付けをし、重み付けした、複数の回避運動計算手段で計算した回避運動計算結果と運転者の入力操作とを合成して障害物との衝突を回避するための車両行動を決定することを特徴としている。

本発明に係る車両の衝突防止装置は、具体的には、請求項６に記載の車両の衝突防止装置において、運動マップ上に設定した運転者の入力操作と前記回避運動計算手段の回避運動計算結果とを結ぶ直線上の点が、運転者の入力操作と前記回避運動計算手段との重心位置である。

本発明は、回避運動計算手段で障害物との衝突を回避するための回避運動を計算し、前記回避運動計算手段で計算した回避運動計算結果と運転者の入力操作とをそれぞれ重み付けし、重み付けした前記回避運動計算結果と重み付けした前記運転者の入力操作とを合成して障害物との衝突を回避するための車両行動を決定し、この車両行動となるように運転者による操作の支援を行うので、運転状況や走行速度等の走行状態に応じて重みを変えることにより、確実に障害物を回避するための運転支援を実施することができ、しかも、運転者への違和感を少なくできる。

以下、本発明に係る車両の衝突防止装置の一実施形態について図１〜８を用いて説明する。

図１は本発明に係る車両の衝突防止装置の構成を示したものである。ハンドルにはハンドル舵角を検出する操舵角センサ１１１が、ブレーキシリンダへの油路にはブレーキ液圧を検出するブレーキ液圧センサ１１２が、アクセルペダルにはそのペダル踏み込み量を測定するアクセルセンサ１１３が設けられており、ハンドル舵角、ブレーキ液圧、アクセルペダル踏み込み量が検出され、これらのデータが運転状況検出手段１１に入力されている。

運転状況検出手段１１は、操舵角センサ１１１、ブレーキ液圧センサ１１２、アクセルセンサ１１３が検出したデータによって運転手の運転状況を検出して、運転手の操作が何を要求しているのかを計算し、これを入力操作として車両行動決定手段１３に出力する。また、運転状況検出手段１１には、図示していないが運転者の運転者状態をカメラ等で監視しており、運転者の視線方向と操舵方向との関係から運転者の操作要求度の程度を把握しており、運転者の視線方向と操舵方向とが異なる場合には運転者の操作要求度が低いものと判断する。

また、障害物検知手段１１４は、車両前部に取り付けられたレーザセンサで構成されており、前方障害物を検知するとともにその距離を計測するものであり、また、前回計測した測定距離と今回計測した測定距離とにより自車と前方障害物との相対速度を算出し、回避運動計算手段１２に出力している。障害物検知手段１１４はレーザセンサに限られず、前方障害物を検知して障害物との距離を計測できればよいものであり、例えばカメラ装置やミリ波レーダ装置により前方障害物の状況が取得できればよい。

また、車両には、車速センサ、加速度センサ、ヨーレートセンサなどの内界センサ１１５が設けられており、自車速度、加速度及びヨーレートを検出し、これらセンサ等により検出された自車状況を回避運動計算手段１２に出力している。また、自車状況を回避運動計算手段１２は必要であれば、操舵角センサ１１１、ブレーキ液圧センサ１１２、アクセルセンサ１１３等のデータを取り込んで計算して良いし、運転状況検出手段１１は、必要であれば、車速センサ、加速度センサ、ヨーレートセンサなどの内界センサ１１５が設けられており、自車速度、加速度及びヨーレートを検出し、これらセンサのデータを取り込んで計算しても良い。

さらに、自車には、情報収集装置１１６が設けられており、道路側に設けられ基地局、道路上に備え付けたセンサあるいはビーコンと無線等の通信手段によって交信して道路情報を取得し、回避運動計算手段１２に出力している。

回避運動計算手段１２は、前方障害物、自車状況、道路情報に基づいて車両の周囲の障害物等の状況を把握して衝突の危険性の有無を判断し、衝突の危険性が有ると判断した場合は、障害物を回避するために必要な操舵と制動による回避運動を計算し、これを回避運動計算結果として車両行動決定手段１３に出力する。尚、本実施形態でのセンサ類は本発明の内容を制限するものではなく、さらに他のセンサを用いても良いし、本実施形態よりも少ないセンサで構成しても良い。

車両行動決定手段１３には、運転状況検出手段１１からの入力操作と回避運動計算手段１２からの回避運動計算結果が入力される。車両行動決定手段１３は、運転者の入力操作による車両の運動と回避運動計算手段１２による回避運動とを、それぞれ車両の前後方向に関与する変数である、前後方向の加速度と、車両の左右方向に関与する変数である、左右方向の加速度とに計算し、車両横方向の加速度を横軸とし、車両前後方向の加速度を縦軸とした加速度マップ上で評価し、この評価値を参照して、前記加速度マップ上で運転者の入力操作と回避運動計算手段１２とを合成して車両行動を決定し、運転支援手段１４に障害物との衝突を回避するための車両行動として出力する。

車両行動決定手段１３で決定された車両行動は運転支援手段１４に入力され、運転支援手段１４は、車両行動決定手段１３で決定された車両行動が実施されるように、操舵制御装置２１及びブレーキ制御装置２３に制御信号を出力するとともに、警報装置２２に報知情報を出力する。

操舵制御装置２１は操舵アクチュエータ２２１に接続されており、制御信号により操舵角が制御され、また、ブレーキ制御装置２３は各車輪にあるブレーキキャリパ２３１に接続されており、制御信号により各輪の制動力を制御されて、車両行動決定手段１３で決定された車両行動が実施される。

さらに、運転支援手段１４は車両行動決定手段１３で決定された車両行動が実施されることを警報装置２２に出力し、警報装置２２における警報ランプの点灯や警報情報表示ディスプレイに情報を表示することによって運転者に報知する。

また、図示しないが、ハンドルやブレーキ等のペダル類は、振動等の反力を運転者側に対して付与できる構成となっており、回避運動計算手段の回避計算結果に基づく車両運動制御が介入されていること等の情報をハンドルやブレーキ等のペダル類を振動させることにより運転者に知られることができる。

本発明に係る車両の衝突防止装置における一実施形態の動作について説明する。
本発明による衝突防止装置を搭載した車両は、走行状態では、操舵角センサ１１１、ブレーキ液圧センサ１１２、アクセルセンサ１１３、障害物検知手段１１４、内界センサ１１５及び情報収集装置１１６が周囲の状況や自車の状況を検知しており、これらのデータが運転状況検出手段１１と回避運動計算手段１２に入力されている。

ここで前方を走行中の車両が急停車し、回避運動を行わなければならない状況が発生すると、運転者は、左にハンドルを切って障害物との衝突を回避しようと判断し、ハンドルの操作を行った。この運転者の入力操作は運転状況検出手段１１によって検出され、運転者の入力操作として車両行動決定手段１３に出力される。

このとき、回避運動計算手段１２は、障害物検知手段１１４、内界センサ１１５及び情報収集装置１１６からの情報に基づいて、ブレーキと左方向への操舵を併用した回避運動を計算し、これを回避運動計算結果として車両行動決定手段１３に出力した。このときの、車両行動決定手段１３における運動マップ上のデータの状況を図２に示す。

図２では運動マップをそのまま可視化しており、横軸に車両横方向の加速度、縦軸に車両前後方向の加速度を持つマップが図示されている。上述の運転者の入力操作４４はハンドル操作だけであるのでｘ軸上にプロットされ、回避運動計算結果４５は左方向への操舵とブレーキを併用するため、図示のように縦方向も加速度が生じる位置へプロットされる。この運動マップ上の運転者の入力操作４４と回避運動計算結果４５を参照し、車両行動４６を決定するが、図２に示す例では両者の重心位置を車両行動４６として決定している。すなわち、運転者の入力操作４４の重み付けと回避運動計算手段１２の回避運動計算結果４５の重み付けとを同じにしているといえる。

本実施形態では、運動マップとして、車両横方向の加速度を横軸にとり、車両前後方向の加速度を縦軸にとる加速度マップを用いているが、車両の横方向の加加速度を横軸にとり、車両の前後方向の加加速度を縦軸にとる加加速度マップであっても良いし、車両ヨーレートを横軸にとり、車両前後方向の加速度を縦軸にとる加速度−ヨーレートマップであっても良いし、この限りでは無い。

加加速度マップを用いると、加速度の微分成分である加加速度により、運転者と回避運動計算手段の意図する操作の方向を考慮して合成することができるので、より違和感の少ない車両制御を実現する効果があり、また、加速度−ヨーレートマップを用いると、運転者の感じる旋回感と密接な関係のあるヨーレートを用いることにより、一層運転者に違和感の少ない車両制御を実現できる効果がある。

運転者の入力操作４４と回避運動計算手段１２の回避運動計算結果に基づく、運動マップ上での車両行動４６の他の決定手法について図３により説明する。図３に示す車両行動の他の決定手法では、車両周囲の障害物との衝突の可能性より計算した緊急度により運転者の入力操作４４の重み付けの重みと回避運動計算手段１２の回避運動計算結果４５の重み付けの重みを変更している。車両行動決定手段１３は、障害物までの距離を自車と障害物の相対速度で除した衝突猶予時間を算出し、この衝突猶予時間が短いときには、障害物との衝突の可能性が高く緊急度が高いので、運転者の操作入力よりも回避運動計算手段１２の回避運動計算結果４５の重みを重くし、回避運動計算手段１２で計算した回避行動に近い車両行動を決定する。

運転者の操作入力４４と回避運動計算結果４５と車両行動４６の関係は、図示のように運転者の操作入力と車両行動の間隔が４７ｂであり、回避運動計算結果４５と車両行動の間隔が４７ａであり両者を比較してみると、車両行動４６は回避運動計算結果４５により近い結果となっている。本実施形態では、回避運動計算手段１２で計算した回避運動計算結果４５は衝突が発生しないように計算されているため、車両行動４６を回避運動計算結果４５に近い出力とすることで、車両の衝突回避能力を高いレベルに保つことができる。

また、本実施形態では、緊急度を衝突猶予時間により判断しているが、車速が早い場合にも緊急度が高いものとし、回避運動計算手段１２の回避運動計算結果４５の重みを重くしても良い。

図４は運転者の入力操作４４と回避運動計算手段１２の回避運動計算結果に基づく、運動マップ上での車両行動４６の他の決定手法を示している。図４に示す車両行動の決定手法では、運動マップ上にある、運転者の入力操作４４と回避運動計算結果４５とを曲線で結び、その曲線上の点から車両行動を算出している。このとき、運転者の入力操作４４と回避運動計算結果４５とを結ぶ曲線は、中心を運動マップの原点とする楕円を用いた。これにより、運転者による入力操作４４で車両が制御されている状態の途中から制御が介入する場合においても、車両の生じている加速度の大きさ（前後方向と横方向の合成加速度の大きさ）の変動が小さくなる。よって、運転者にとっては回避運動計算手段１２の回避計算結果に基づく車両運動制御が介入した場合でも加速度の変動が少なく違和感を受けることが少なくなる。

決定された車両行動４６は、運転支援手段１４に出力され、車両行動を実現するために必要なアクチュエーションが計算される。本実施形態の場合、左方向への操舵と弱いブレーキが車両行動４６として出力されているので、アクチュエーションは操舵制御装置２１に対して左操舵のための指令を出すことと、ブレーキ制御装置２３に対して弱いブレーキ指令を出すこととなる。

以上のように、運転者の入力操作と衝突回避を支援する装置との調整を、運動マップを用いることで、円滑に行い、衝突回避能力を高いレベルに保ちつつ、運転者も車両の運動に対する違和感をできるだけ少ない車両制御を実現できる衝突防止装置を構成することができる。

また、他の走行状態における車両の衝突防止装置の制御動作について図５、図６を用いて説明する。図５は、前方に他車が停車しており、後方から自車が接近する走行状態を示している。ここで道路上には自車の左右の両側に大きくスペースがあり、自車は左方向または右方向のいずれに操舵しても他車の回避を行えるスペースがある状態である。

図５に示す走行状態における、車両行動決定手段１３における運動マップ上でのデータの状況を図６に示す。回避運動計算手段１２は右方向へ操舵して回避する回避運動計算結果４５を算出し、運転者の入力操作４４は、逆方向の左操舵を行っている状態が示されている。この場合、回避運動計算手段１２の回避運動計算結果４５と、運転者の入力操作４４とが、左右方向の加速度の方向が異なっているので、運転者の入力操作４４を優先させるようになっており、出力の車両行動４６は運転者の入力操作４４をそのまま反映することになる。すなわち、車両行動決定手段１３は、運動マップ上での運転者の入力操作４４と回避運動計算結果４５とを評価し、この場合には回避運動計算手段１２の回避運動計算結果４５の重み付けを０（ゼロ）とし、運転者の入力操作４４のみによって車両行動４６を決定しているといえる。

また、場合によっては、回避運動計算手段１２の回避運動計算結果４５として右方向と左方向の両方の計算結果が提示される。この場合も、運転者の入力操作と異なる象限の回避運動計算結果は無視され、運転者の入力操作と同じ象限の回避運動計算結果が採用され、結果として、運転者の入力操作と一致する車両行動とすることができる。

このようにして、運転者の入力操作と回避運動計算機の回避運動計算結果とが食い違った場合でも、結果として障害物の回避に失敗することの無いような車両行動を決定して運転者の操作を支援するように動作する。

以上のように、運動マップを用いて運転者の入力操作４４と回避運動計算機１２の回避運動計算結果４５との調整を行うことにより、運転者の入力操作と回避運動計算機の回避運動計算結果とが左右方向の加速度の象限において食い違った場合には、運転者の入力操作４４を優先させる衝突回避の制御を、円滑に行って、衝突回避能力を高いレベルに保つことができる。

さらに、他の走行状態における車両の衝突防止装置の制御動作について図７、図８を用いて説明する。図７では、前方に他車が３台停車しており、後方から自車が接近する様子を示している。道路上には障害物との衝突を回避するための逃げ場が無く、自車は停車するしか衝突を回避する方法が無い状態であるが、運転者は前方の状況に気がつかずに漫然とアクセルペダルを踏み続けている状態である。

この状態での、車両行動決定手段１３における運動マップ上のデータの状況を図８に示す。回避運動計算手段１２の回避運動計算結果４５では、最大ブレーキによる回避運動を計算しており、運転者の入力操作４４はほぼ一定の速度を指示している状態を示している。この場合、運転者の入力操作４４によると障害物に衝突することが予測されるので、回避運動計算手段１２の回避運動計算結果４５を優先させ、出力の車両行動４６は回避運動計算結果４５をそのまま反映したものとなっている。

すなわち、車両行動決定手段１３は、運動マップ上での運転者の入力操作４４と回避運動計算結果４５とを評価し、この場合には、運転者の入力操作４４の重み付けを０（ゼロ）とし、回避運動計算手段１２の回避運動計算結果４５のみによって車両行動４６を決定しているといえる。

このようにして、本実施形態では、運転者の入力操作４４と回避運動計算機１２の回避運動計算結果４５とが異なっている場合でも、結果として回避運動を失敗することの無いように動作する。

以上のように、運動マップを用いて運転者の入力操作４４と回避運動計算機１２の回避運動計算結果４５との調整を行うことにより、運転者の入力操作４４によると障害物と衝突することが予測される場合には、回避運動計算結果４５を優先させる衝突回避の制御を、円滑に行って、衝突回避能力を高いレベルに保つことができる。

図９、図１０は、本発明に係る車両の衝突防止装置の他の実施形態を説明するための図である。本実施形態のものでは、回避運動計算手段１２が、操舵回避計算手段と制動回避計算手段とを有しており、操舵回避計算手段と制動回避計算手段は、障害物検知手段１１４、内界センサ１１５及び情報収集装置１１６からの情報に基づいて、障害物を回避するための操舵操作と制動操作とをそれぞれ計算し、車両行動決定手段１３に出力している。この実施形態の衝突防止装置を有する車両において、図９では、前方に他車が停車しており，後方から自車が接近する様子を示している。道路上には右に大きくスペースがあり、かつ他車と自車との距離は十分に離れており、自車は、右方向に操舵操作しても制動操作によって停車しても、いずれによっても障害物との衝突を回避することができる状態にある。

この状態での、車両行動決定手段１３における運動マップ上のデータの状況を図１０に示す。運転者は僅かにブレーキを踏むとともにハンドルを右に僅かに旋回する入力操作４４を行い、操舵回避計算手段が右方向へ操舵して障害物を回避する回避運動計算結果４５Ａを計算し、制動回避計算手段が制動して自車を停車させて障害物を回避する回避運動計算結果４５Ｂを計算した状態を示している。この場合、運転者による入力操作４４と複数の回避運動計算結果４５Ａ、４５Ｂが存在するが、この場合においても上述したように、車両行動決定手段１３は、入力操作４４とそれぞれの計算結果４５Ａ、４５Ｂを運動マップ上で合成して車両行動４６を決定し、運転支援手段１４に出力する。

このようにして，複数の回避運動計算結果が存在する場合にも運動マップによって同じ方法で車両行動４６を決定することができ、システムを円滑に動作させることができる。

以上のように、運動マップを用いて運転者の入力操作と複数の衝突回避を支援する装置との調整を行うことにより、車両行動決定手段１３による衝突を回避するための車両運動を円滑に決定することができ、衝突回避能力を高いレベルに保つことができる。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、各構成要素は上記構成に限定されるものではない。

本発明に係る衝突回避装置の構成を示す図。本発明に係る衝突回避装置において、運動マップを用いて運転者の入力操作と回避運動計算結果とに基づいて車両行動の決定の仕方を説明するための図。本発明に係る衝突回避装置において、運動マップを用いて運転者の入力操作と回避運動計算結果とに基づいて車両行動の決定の仕方の他の実施形態を説明するための図。本発明に係る衝突回避装置において、運動マップを用いて運転者の入力操作と回避運動計算結果とに基づいて車両行動の決定の仕方の他の実施形態を説明するための図。前方に停車している障害物に、自車が接近する走行状態を示す図。図５の走行状態において、運動マップを用いて運転者の入力操作と回避運動計算結果とに基づいて車両行動の決定の仕方を説明するための図。前方に横方向に３台停車している障害物に、自車が接近する走行状態を示す図。図７の走行状態において、運動マップを用いて運転者の入力操作と回避運動計算結果とに基づいて車両行動の決定の仕方を説明するための図。前方に停車している障害物に、自車が接近する走行状態を示す図。図９の走行状態において、本発明に係る衝突回避装置の他の実施形態において、運動マップを用いて運転者の入力操作と回避運動計算結果とに基づいて車両行動の決定の仕方を説明するための図。

符号の説明

１１・・・運転状況検出手段、１２・・・回避運動計算手段、
１３・・・車両行動決定手段、１４・・・運転支援手段、
２１・・・操舵制御装置、２２・・・警報装置、２３・・・ブレーキ制御装置、
３０・・・本発明による衝突防止装置を有する自動車、
４１・・・車両横方向の運動の軸、４２・・・車両前後方向の運動の軸、
４３・・・最大摩擦円に相当する加速度円、４４・・・入力操作、４５・・・回避運動計算結果、４６・・・車両行動、
２２１・・・操舵アクチュエータ、２３１・・・ブレーキキャリパ。

Claims

運転者の入力操作を検出する運転状況検出手段と、
車両周囲の障害物の情報を基に障害物との衝突を回避するための回避運動を計算する回避運動計算手段と、
前記回避運動計算手段で計算した回避運動計算結果と前記運転状況検出手段で検出した運転者の入力操作とをそれぞれ重み付けし、重み付けした前記回避運動計算結果と重み付けした前記運転者の入力操作とを合成して障害物との衝突を回避するための車両行動を決定する車両行動決定手段と、
前記車両行動決定手段で決定した車両行動に基づいて運転者による操作の支援を行う運転支援手段と、を有し、
前記車両行動決定手段は、前記運転状況検出手段で検出した運転者の入力操作と、前記回避運動計算手段により計算した回避運動計算結果とを、それぞれ車両の前後方向の運動に関与する変数と車両の左右方向の運動に関与する変数に分解し、運転者の入力操作と前記回避運動計算手段で計算した回避運動計算結果との差異を車両の前後方向の運動と左右方向の運動とで評価し、この評価に基づいて、運転者の入力操作と前記回避運動計算手段で計算した回避運動計算結果との重みを調整した後に合成して車両行動を決定し、前記車両の前後方向の運動に関与する変数を、車両の前後方向の加速度とし、車両の左右方向の運動に関与する変数を、車両の横方向の加速度としていることを特徴とする車両の衝突防止装置。
請求項１に記載の車両の衝突防止装置において、前記車両行動決定手段は、車両の前後方向の運動に関与する変数と車両の左右方向の運動に関与する変数とを直交する軸にとった運動マップ上に、運転者の入力操作と前記回避運動計算手段の回避運動計算結果とを設定し、運転者の入力操作と前記回避運動計算手段の回避運動計算結果とを直線で結び、運転者の入力操作と前記回避運動計算手段の回避運動計算結果とを評価して該直線上の点を選択することにより運転者の入力操作と前記回避運動計算手段の回避運動計算結果との合成を行うことを特徴とする車両の衝突防止装置。
請求項１又は２に記載の車両の衝突防止装置において、前記車両行動決定手段は、車両の前後方向の運動に関与する変数と車両の左右方向の運動に関与する変数とを直交する軸にとった運動マップ上に、運転者の入力操作と前記回避運動計算手段の回避運動計算結果とを設定し、運転者の入力操作と前記回避運動計算手段の回避運動計算結果とを曲線で結び、運転者の入力操作と前記回避運動計算手段の回避運動計算結果とを評価して該曲線上の点を選択することにより運転者の入力操作と前記回避運動計算手段の回避運動計算結果との合成を行うことを特徴とする車両の衝突防止装置。
請求項３に記載の車両の衝突防止装置において、前記曲線は楕円であることを特徴とする車両の衝突防止装置。
請求項２乃至４のいずれかに記載の車両の衝突防止装置において、前記車両行動決定手段は、前記運動マップ上での運転者の入力操作と前記回避運動計算手段による回避運動計算結果との重みを、車両の速度等の車両の走行状況により増減して、運転者の入力操作と前記回避運動計算手段の回避運動計算結果との合成を行うことを特徴とする車両の衝突防止装置。
請求項２乃至４のいずれかに記載の車両の衝突防止装置において、前記車両行動決定手段は、前記運動マップ上での運転者の操作入力と前記回避運動計算手段による回避運動計算結果との重みを、車両周囲の障害物との衝突の可能性より計算した緊急度により増減して、運転者の入力操作と前記回避運動計算手段による回避運動計算結果との合成を行うことを特徴とする車両の衝突防止装置。
請求項６に記載の車両の衝突防止装置において、車両周囲の障害物との衝突の可能性より計算した緊急度は、障害物までの距離を自車と障害物の相対速度で除した衝突猶予時間であり、衝突猶予時間が少ない場合には前記回避運動計算手段の回避運動計算結果の運動マップ上での重みを増やすことを特徴とする車両の衝突防止装置。
請求項２乃至７のいずれかに記載の車両の衝突防止装置において、前記車両行動決定手段は、前記回避運動計算手段による回避運動計算結果と、運転者の入力操作とが運動マップ上で異なる象限の場合には、運転者の入力操作を優先させることを特徴とする車両の衝突防止装置。
請求項１乃至８のいずれかに記載の車両の衝突防止装置において、前記車両行動決定手段は、運転者の入力操作により車両運動が破綻、または障害物と衝突する場合には、前記回避運動計算手段の回避運動計算結果を優先させることを特徴とする車両の衝突防止装置。
請求項１乃至９のいずれかに記載の車両の衝突防止装置において、前記回避運動計算手段は、障害物の回避のための回避運動を複数パターン計算し、前記車両行動決定手段は、前記回避運動計算手段で計算した複数の回避運動計算結果と、運転状況検出手段により検出した運転者の入力操作とに重み付けをし、重み付けした、複数パターンの回避運動計算結果と運転者の入力操作とを合成して障害物との衝突を回避するための車両行動を決定することを特徴とする車両の衝突防止装置。
請求項１乃至９のいずれかに記載の車両の衝突防止装置において、前記回避運動計算手段は、複数の回避運動計算手段を有し、前記車両行動決定手段は、それぞれの回避運動計算手段で計算した回避運動計算結果と、運転状況検出手段により検出した運転者の入力操作とに重み付けをし、重み付けした、複数の回避運動計算手段で計算した回避運動計算結果と運転者の入力操作とを合成して障害物との衝突を回避するための車両行動を決定することを特徴とする車両の衝突防止装置。
請求項１乃至７のいずれかに記載の車両の衝突防止装置において、運転状況検出手段は、運転者の操作に対する操作要求度を検出する操作要求度検出機能を有し、車両行動決定手段は運転状況検出手段で検出した運転者の操作に対する操作要求度に基づいて運転者の入力操作の重みを増減することを特徴とする車両の衝突防止装置。
請求項２に記載の車両の衝突防止装置において、運動マップ上に設定した運転者の入力操作と前記回避運動計算手段の回避運動計算結果とを結ぶ直線上の点は、運転者の入力操作と前記回避運動計算手段との重心位置であることを特徴とする車両の衝突防止装置。