JP7251249B2 - 車両の自動制動装置 - Google Patents

Description

本開示は、車両の自動制動装置に関する。

特許文献１には、「車両が坂路に停止する場合においてもブレーキホールド制御の実行時に車両の移動を防止して車両の停止状態を維持する」ことを目的に、「車両の停止時にブレーキペダルの踏込み操作に関わらず車両のブレーキ装置に供給されるブレーキ圧を保持して車両の停止状態を維持させるブレーキホールド制御を行う車両停止維持制御装置は、車両の停止時にブレーキペダルの踏込み操作に応じて車両のブレーキ装置に供給されるブレーキ圧が所定のブレーキ圧下限値Ｌ１以上であるときにブレーキホールド制御を行い、ブレーキ圧下限値Ｌ１は、路面が坂路であると判定される場合には平坦路であると判定される場合よりも大きく設定される」ことが記載されている。

登坂路（上り坂）で、停車維持制御が実行されている場合、停車維持力（回転部材への摩擦部材の押圧力によって発生される力であって、例えば、制動液圧による力）が、停車維持に最低限必要な大きさに対して余裕が少ない状態で、車両が発進されると、瞬間的に車両が後退する状況が生じ得る。特に、自車両の後方に他の車両（後続車両）が存在する場合には、該状況は、自車両、及び、他車両の乗員の安心感において、回避されるべきである。また、停車維持において、押圧力（制動液圧）が大き過ぎる場合には、車両が滑らかに発進され難い状況が生じ得る。従って、自動制動装置の停車維持制御において、道路の勾配のみならず、後続車両の存在が考慮され、必要且つ十分な押圧力が付与されることが望まれている。

特開２０１８－１５４１７６号

本発明の目的は、停車維持制御を含む自動制動装置において、自車両、及び、後続車両の乗員の安心感が向上され得るものを提供することである。

車両の自動制動装置は、登坂路の勾配（Ｋｂ）に応じて自車両の停止状態を維持するよう、前記自車両の車輪（ＷＨ）に固定された回転部材（ＫＴ）に対して摩擦部材（ＭＳ）を押し付ける押圧力（Ｆｂ）を付与する。車両の自動制動装置（ＳＪ）は、前記自車両の後方の他車両と前記自車両との車間距離（Ｄｓ）を検出する検出部（ＳＫ、ＮＶ、Ｓ１１０）と、前記車間距離（Ｄｓ）に基づいて、前記押圧力（Ｆｂ）を調整する調整部（Ｓ１３０、ＫＭ）と、を備える。例えば、前記調整部（Ｓ１３０、ＫＭ）は、前記車間距離（Ｄｓ）が小さいほど、前記押圧力（Ｆｂ）が大きくなるよう調整する。更に、車両の自動制動装置（ＳＪ）は、前記自車両に対する前記他車両の接近速度（Ｖｓ）を取得する取得部（ＳＫ、ＮＶ、Ｓ１１０）を備え、前記調整部（Ｓ１３０、ＫＭ）は、前記接近速度（Ｖｓ）が大きいほど、前記押圧力（Ｆｂ）が大きくなるよう調整してもよい。

上記構成によれば、登坂路の勾配Ｋｂに加え、自車両後方の他車両の状態（車間距離Ｄｓ、接近速度Ｖｓ等）が考慮されて、車両の停止状態を維持する押圧力Ｆｂが決定される。従って、後続車両との距離Ｄｓが短い場合、及び／又は、他車両が急接近してくるような場合、自車両では瞬間的な後退が発生し難く、自車両、及び、後続車両の乗員の安心感が向上され得る。

車両の自動制動装置ＳＪの実施形態を説明するための全体構成図である。 停車維持制御の処理を説明するためのフロー図である。

＜車両の自動制動装置ＳＪの実施形態＞
図１の全体構成図を参照して、車両の自動制動装置ＳＪの実施形態について説明する。なお、以下の説明において、「ＷＨ」等の如く、同一記号を付された構成部材、演算処理、信号、特性、及び、値は、同一機能のものである。

車両には、制動操作部材ＢＰ、操作量センサＢＡ、車輪速度センサＶＷ、ヨーレイトセンサＹＲ、減速度センサＧＸ、横加速度センサＧＹ、ブレーキキャリパＣＰ、ホイールシリンダＣＷ、回転部材ＫＴ、摩擦材ＭＳ、及び、自動制動装置ＳＪが備えられる。自動制動装置ＳＪは、制動制御装置ＳＣ、運転支援装置ＳＫ、及び、ナビゲーション装置ＮＶを含んで構成される。

制動操作部材（例えば、ブレーキペダル）ＢＰは、運転者が車両を減速させるために操作する部材である。制動操作部材ＢＰが操作されることによって、車両が運動（走行）している場合には、車輪ＷＨに対する制動トルクＴｑが調整され、車輪ＷＨに制動力が発生される。また、車両が停止している場合には、外力（例えば、登坂路に起因する重力成分）によって車両が動かされ難くなよう、停車維持力が発生される。

運転者による制動操作部材（ブレーキペダル）ＢＰの操作量Ｂａを検出するよう、制動操作量センサＢＡが設けられる。具体的には、制動操作量センサＢＡとして、マスタシリンダＣＭ内の液圧（マスタシリンダ液圧）Ｐｍを検出するマスタシリンダ液圧センサＰＭ、制動操作部材ＢＰの操作変位Ｓｐを検出する操作変位センサＳＰ、及び、制動操作部材ＢＰの操作力Ｆｐを検出する操作力センサＦＰ（図示せず）のうちの少なくとも１つが採用される。

車輪ＷＨには、車輪ＷＨの回転速度である車輪速度Ｖｗを検出する車輪速度センサＶＷが備えられる。車両の車体には、車両のヨーレイトＹｒを検出するヨーレイトセンサＹＲ、車両の前後方向における加速度（減速度）Ｇｘを検出する前後加速度センサ（減速度センサ）ＧＸ、及び、車両の横方向における加速度（横加速度）Ｇｙを検出する横加速度センサＧＹが設けられる。

車両の各車輪ＷＨには、ブレーキキャリパＣＰ、ホイールシリンダＣＷ、回転部材ＫＴ、及び、摩擦部材ＭＳが備えられる。具体的には、車輪ＷＨには、回転部材（例えば、ブレーキディスク）ＫＴが固定され、ブレーキキャリパＣＰが配置されている。ブレーキキャリパＣＰには、ホイールシリンダＣＷが設けられる。ホイールシリンダＣＷ内の液圧（制動液圧）Ｐｗが調整されることによって、回転部材ＫＴに摩擦部材ＭＳを押し付ける力（押圧力）Ｆｂが調整される。車両が走行している場合には、該押圧力Ｆｂに応じて、車輪ＷＨに制動トルクＴｑが加えられ、車輪ＷＨの制動力が制御される。また、車両が停止している場合には、押圧力Ｆｂによって、車両の停止状態を維持するための停車維持力が発生される。

≪制動制御装置ＳＣ≫
制動制御装置ＳＣ（自動制動装置ＳＪの一部）は、マスタシリンダＣＭ、流体ユニットＨＵ、及び、制動コントローラＥＣＢ（コントローラＥＣＵの一部）にて構成される。流体ユニットＨＵは、制動コントローラＥＣＢによって制御される。流体ユニットＨＵによって、ホイールシリンダＣＷの液圧（制動液圧）Ｐｗが、独立して、個別に調整される。マスタシリンダＣＭ、流体ユニットＨＵ、及び、ホイールシリンダＣＷは、流体路ＨＷを介して接続される。マスタシリンダＣＭ、流体ユニットＨＵからホイールシリンダＣＷに制動液ＢＦが移動されることによって、各車輪ＷＨの制動液圧Ｐｗが調整される。例えば、流体ユニットＨＵとして、特開２００２－３５６１５２号等に記載のものが採用され得る。

運転者による通常の制動時には、流体ユニットＨＵは作動されず、制動操作部材ＢＰの操作に応じて、マスタシリンダＣＭから、制動液ＢＦが、ホイールシリンダＣＷに圧送される。全てのホイールシリンダＣＷに同一の液圧（制動液圧）Ｐｗが加えられる。

流体ユニットＨＵ（アクチュエータ）は、アンチロック制御、トラクション制御、車両安定性制御、自動制動制御、停止維持制御等が実行される場合に作動される。流体ユニットＨＵの作動によって、制動液圧Ｐｗは、制動操作部材ＢＰの操作とは独立に、且つ、各輪個別に調整される。これにより、各車輪ＷＨでの押圧力Ｆｂが、独立、且つ、個別に制御され得る。流体ユニットＨＵは、電動ポンプ、及び、複数の電磁弁を含んで構成される。制動コントローラＥＣＢによって、流体ユニットＨＵ（特に、電動ポンプの電気モータ、及び、電磁弁）が制御される。

上記の説明では、作動液体（制動液）ＢＦによる液圧式の制動制御装置ＳＣが例示された。これに代えて、制動液ＢＦが用いられない、電動式の制動制御装置ＳＣが採用され得る。該装置では、電気モータの回転が、ねじ機構等によって直線動力に変換され、摩擦部材ＭＳが回転部材ＫＴに押圧される。この構成では、制動液圧Ｐｗに代えて、電気モータを動力源にして、回転部材ＫＴに対する摩擦部材ＭＳの押圧力Ｆｂが発生される。即ち、電気モータによって、押圧力Ｆｂが付与され、車輪ＷＨに対して制動力、停車維持力が発生される（例えば、特開２００８－１８４０２３号を参照）。

≪運転支援装置ＳＫ≫
車両には、運転支援装置ＳＫ（自動制動装置ＳＪの一部であって、「検出部」、「取得部」に相当）が設けられる。運転支援装置ＳＫでは、自車両が障害物に衝突しないよう、自動制動制御が実行される。更に、運転支援装置ＳＫでは、車両の運転者に代わって、自動走行制御（＝自動制動制御＋自動操舵制御）が実行される。運転支援装置ＳＫは、距離センサＤＳ、及び、運転支援コントローラＥＣＪ（コントローラＥＣＵの一部）にて構成される。距離センサＤＳによって、自車両の周辺に存在する物体（他の車両、固定物、自転車、人、動物等）と、自車両との間の距離（相対距離）Ｄｓが検出される。例えば、距離センサＤＳとして、カメラ（単眼、複眼）、レーダ（ミリ波、レーザ）、超音波センサ等が利用される。

検出された相対距離（例えば、自車両の前方の他車両との車間距離）Ｄｓは、運転支援コントローラＥＣＪに入力される。コントローラＥＣＪでは、相対距離Ｄｓに基づいて、要求減速度Ｇｓが演算される。要求減速度Ｇｓは、通信バスＢＳを介して、制動コントローラＥＣＢに送信される。そして、流体ユニットＨＵによって、車体減速度Ｇｘが、要求減速度Ｇｓに一致するよう、押圧力Ｆｂ（制動トルクＴｑ）が調整される。また、相対距離（例えば、自車両の後方の他車両との車間距離）Ｄｓが運転支援コントローラＥＣＪに入力され、制動コントローラＥＣＢによって後述する車両の停車維持制御が実行される。

≪ナビゲーション装置ＮＶ≫
車両には、ナビゲーション装置ＮＶ（自動制動装置ＳＪの一部であって、「検出部」、「取得部」に相当）が備えられる。ナビゲーション装置ＮＶは、電子的に自車両の現在位置を把握し、この自車位置に基づいて目的地への経路案内を行なう機能を有する。ナビゲーション装置ＮＶは、全地球測位システムＧＰ、及び、ナビゲーションコントローラＥＣＮを含んで構成される。

全地球測位システムＧＰは、「グローバル・ポジショニング・システム（ＧＰＳ）」であり、複数のＧＰＳ衛星の信号を受信し、自車両の現在位置Ｖｐを知る衛星測位システム（地球上における現在位置を測定するためのシステム）である。全地球測位システムＧＰによって、自車両の位置Ｖｐが、ナビゲーションコントローラＥＣＮに入力される。

ナビゲーションコントローラＥＣＮは、ナビゲーション装置用の電子制御ユニットである。ナビゲーションコントローラＥＣＮには、詳細な道路情報を有する地図データ（地図情報）ＭＰが含まれている。具体的には、地図情報ＭＰには、道路形状（直線を含むカーブ半径、道路の上り勾配、下り勾配等）が記憶されている。これらの道路情報は、基地局との通信によって随時、最新の情報に更新される。

ナビゲーションコントローラＥＣＮでは、自車両位置Ｖｐが、地図情報ＭＰに対応付けされて、現在、車両が走行又は停止している道路の傾斜（上り勾配）Ｋｂが決定される。ナビゲーションコントローラＥＣＮは、通信バスＢＳに接続されており、通信バスＢＳを介して、上り勾配Ｋｂは、ナビゲーションコントローラＥＣＮから制動コントローラＥＣＢに送信される。

道路の傾斜情報、カーブ情報等の道路情報は、基地局のサーバに記憶されていてもよい。この場合、自車位置Ｖｐ、及び、基地局のサーバ内の地図情報に基づいて、自車位置の道路勾配（特に、登坂路の勾配Ｋｂ）が、サーバからナビゲーションコントローラＥＣＮに通信される。

制動コントローラＥＣＢ、運転支援コントローラＥＣＪ、及び、ナビゲーションコントローラＥＣＮは、通信バスＢＳを介して情報（演算値、センサ値等）が共有されている。従って、各種の演算は、何れのコントローラでも処理が可能である。通信バスＢＳを通して情報共有されるコントローラＥＣＢ、ＥＣＪ、ＥＣＮが、「ＥＣＵ（電子制御ユニット）」と総称される。つまり、コントローラＥＣＵは、制動コントローラＥＣＢ、運転支援コントローラＥＣＪ、及び、ナビゲーションコントローラＥＣＮを含んで構成される。これらのコントローラが一体化され、１つのコントローラＥＣＵとされてもよい。

＜停車維持制御の演算処理＞
図２のフロー図を参照して、停車維持制御の処理について説明する。「停車維持制御」は、車両が登坂路にて停止状態を維持するため、車輪ＷＨに停車維持力を付与するものである。ここで、「停車維持力」は、車輪ＷＨと一体となって回転するように固定された回転部材（ブレーキディスク、ブレーキドラム等）ＫＴに対して摩擦部材（ブレーキパッド、ブレーキライニング等）ＭＳを押し付ける力（押圧力）Ｆｂによって発生される。停車維持制御のアルゴリズムは、コントローラＥＣＵ（特に、制動コントローラＥＣＢ）内にプログラムされている。

ステップＳ１１０（「検出部」、「取得部」に相当）にて、各種信号が読み込まれる。上り勾配Ｋｂ、前後加速度Ｇｘ（前後加速度センサＧＸの検出値）、車輪速度Ｖｗ、車間距離Ｄｓ、及び、接近速度Ｖｓが取得される。

≪上り勾配Ｋｂの演算方法≫
以下に、上り勾配Ｋｂの演算方法について例示する。上り勾配Ｋｂは、これらのうちの少なくとも１つに基づいて決定される。
（１） ナビゲーション装置ＮＶにおいて、自車位置Ｖｐが、地図情報ＭＰに照合されて、地図情報ＭＰに記憶されている上り勾配Ｋｂが取得される。
（２） 自車両が停止している状態において、前後加速度センサＧＸの検出値（検出加速度）Ｇｘに基づいて、上り勾配Ｋｂが決定される。登坂路では、検出加速度Ｇｘに、上り勾配Ｋｂに応じた重力成分が含まれることに基づく。
（３） 自車両が停止する前の、制動操作量Ｂａと演算減速度Ｇａとの関係に基づいて、上り勾配Ｋｂが決定され得る。登坂路における走行抵抗は、平坦路における走行抵抗よりも大きい。このため、平坦路における制動操作量Ｂａと演算減速度Ｇａとの関係が基準特性として予め記憶されており、該基準特性との比較に基づいて、上り勾配Ｋｂが決定される。例えば、演算減速度Ｇａは、車輪速度Ｖｗから車体速度Ｖｖが演算され、車体速度Ｖｖが微分されて演算される。

≪車間距離Ｄｓの演算方法≫
以下に、車間距離Ｄｓの演算方法について例示する。車間距離Ｄｓは、これらのうちの少なくとも１つに基づいて決定される。
（１） 運転支援装置ＳＫ（「検出部」に相当）において、自車両の後方に存在する他車両と、自車両との車間距離Ｄｓを直接検出する、距離センサＤＳの検出値Ｄｓが取得される。例えば、距離センサＤＳとして、単眼又は複眼カメラ、レーザ又はミリ波レーダ、超音波センサ等が採用される。
（２） 自車両の位置Ｖｐと他車両の位置Ｖｑとに基づいて、車間距離Ｄｓが決定される。この場合、自車位置Ｖｐ、他車位置Ｖｑは、基地局に送信され、自車両は基地局から車間距離Ｄｓを得ることができる。また、他車位置Ｖｑが直接、自車両のナビゲーション装置ＮＶ（「検出部」に相当）のナビゲーションコントローラＥＣＮに送信されてもよい。

≪接近速度Ｖｓの演算方法≫
以下に、接近速度Ｖｓの演算方法について例示する。接近速度Ｖｓは、これらのうちの少なくとも１つに基づいて決定される。
（１） 上記の各種方法で取得された車間距離Ｄｓに基づき、車間距離Ｄｓが微分されて、接近速度Ｖｓが演算される。即ち、運転支援装置ＳＫ、ナビゲーション装置ＮＶが、「取得部」に相当する。
（２） 他車両の車体速度Ｖｕが、基地局経由、又は、直接、自車両のコントローラＥＣＵに送信されて、接近速度Ｖｓが演算される。

ステップＳ１２０にて、上り勾配Ｋｂに基づいて、基準力Ｆｓが演算される。基準力Ｆｓは、登坂路の勾配Ｋｂが考慮された、自車両の停止状態を維持するための押圧力の基準となる値である。基準力Ｆｓは、基準力演算ブロックＦＳに示すように、演算マップＺｆｓに従って、上り勾配Ｋｂが所定勾配ｋｂまでは、所定力ｆｏに演算される。そして、上り勾配Ｋｂが所定勾配ｋｂ以上では、上り勾配Ｋｂの増加に応じて、基準力Ｆｓが単調増加するように決定される。つまり、登坂路の傾斜Ｋｂが大きくなるほど、基準力Ｆｓ（結果、停車維持力）が大きくされるため、車両の後退が抑制され得る。ここで、所定勾配ｋｂ、所定力ｆｏは、予め設定された定数である。

ステップＳ１３０（「調整部」に相当）にて、車間距離Ｄｓ、及び、接近速度Ｖｓのうちの少なくとも１つに基づいて、調整係数Ｋｍが演算される。調整係数Ｋｍは、自車後方の他車両の状態に基づいて、基準力Ｆｓ（上り勾配Ｋｂのみを考慮した押圧力）を調整し、最終的な押圧力Ｆｂの目標値を決定するための係数である。

調整係数Ｋｍは、調整係数演算ブロックＫＭ（「調整部」の一部）に示す演算マップＺｋｍに応じて、車間距離Ｄｓが第１所定距離ｄｐ以上では、「１」に決定される。即ち、車間距離Ｄｓが大きく、後続する他車が十分に自車から離れている場合には、「Ｋｍ＝１」が演算される。そして、車間距離Ｄｓが第１所定距離ｄｐ未満では、車間距離Ｄｓが減少するに従って、調整係数Ｋｍが「１」から増加するように決定される。そして、調整係数Ｋｍには、上限値ｋｍが設けられる。例えば、車間距離Ｄｓが第２所定距離ｄｏ以下では、「Ｋｍ＝ｋｍ」が演算される。車間距離Ｄｓが小さいほど、車両の後退は避けるべきであることに基づく。なお、第１、第２所定距離ｄｐ、ｄｏ、上限値ｋｍは、予め設定された所定値（定数）である。

同様に、調整係数Ｋｍは、演算マップＺｋｍに応じて、接近速度Ｖｓに基づいて決定される。具体的には、接近速度Ｖｓが大きいほど、調整係数Ｋｍは大きくなるよう演算され、接近速度Ｖｓが小さいほど、調整係数Ｋｍは小さくなるよう演算される。接近速度Ｖｓが大きいほど、車両の後退は避けるべきであることに基づく。ここで、接近速度Ｖｓは、車間距離Ｄｓが微分演算されて求められ得る。

ステップＳ１４０にて、基準力Ｆｓ、及び、調整係数Ｋｍに基づいて、最終的な押圧力Ｆｂが演算される。具体的には、基準力Ｆｓ（押圧力の基準値）に調整係数Ｋｍが乗じられて、押圧力Ｆｂが決定される（即ち、「Ｆｂ＝Ｋｍ×Ｆｓ」）。つまり、押圧力Ｆｂは、後続車両の状態（車間距離Ｄｓ、接近速度Ｖｓ）が考慮されて決定される。なお、調整係数Ｋｍは、「１」以上の値であるため、押圧力Ｆｂは、基準力Ｆｓよりも増加される。

ステップＳ１５０にて、押圧力Ｆｂ（目標値）に基づいて、流体ユニットＨＵが駆動制御され、実際の押圧力Ｆｂが、目標値に一致するよう制御される。例えば、自車両が登坂路にて停止している場合に、後続車両が接近して来るような状況では、流体ユニットＨＵの電気モータが駆動され、調圧電磁弁にて、制動液圧Ｐｗが増加され、押圧力Ｆｂが増加される。

以上で説明したように、停車維持制御（登坂路で車両の停止状態を維持する制御）では、上り勾配Ｋｂに加え、自車両後方の他車両の状態（車間距離Ｄｓ、接近速度Ｖｓ等）が考慮されて、押圧力Ｆｂ（停車維持力）が、基準力Ｆｓよりも増加されて決定される。例えば、後続車両との距離Ｄｓが短い場合、及び／又は、他車両が急接近してくるような場合、自車両では瞬間的な後退が発生し難く、自車両、及び、後続車両の乗員の安心感が向上され得る。

ＳＪ…自動制動装置、ＳＣ…制動制御装置、ＳＫ…運転支援装置、ＮＶ…ナビゲーション装置、ＥＣＵ…コントローラ（総称）、ＢＳ…通信バス、ＶＷ…車輪速度センサ、ＧＸ…前後加速度センサ、Ｋｂ…登坂路勾配（上り勾配）、Ｄｓ…車間距離、Ｖｓ…接近速度、Ｋｍ…調整係数、Ｆｓ…基準力（押圧力の基準値）、Ｆｂ…押圧力。

Claims (3)

1. 登坂路の勾配に応じて自車両の停止状態を維持するよう、前記自車両の車輪に固定された回転部材に対して摩擦部材を押し付ける押圧力を付与する車両の自動制動装置であって、
   前記自車両の後方の他車両と前記自車両との車間距離を検出する検出部と、
   前記車間距離に基づいて、前記押圧力を調整する調整部と、
   を備え、
   前記調整部は、
   前記車間距離が小さいほど、前記押圧力が大きくなるよう調整する、車両の自動制動装置。
2. 請求項１に記載の車両の自動制動装置であって、
   前記自車両に対する前記他車両の接近速度を取得する取得部を備え、
   前記調整部は、
   前記接近速度が大きいほど、前記押圧力が大きくなるよう調整する、車両の自動制動装置。
3. 登坂路の勾配に応じて自車両の停止状態を維持するよう、前記自車両の車輪に固定された回転部材に対して摩擦部材を押し付ける押圧力を付与する車両の自動制動装置であって、
   前記自車両の後方の他車両と前記自車両との車間距離を検出する検出部と、
   前記車間距離に基づいて、前記押圧力を調整する調整部と、
   を備え、
   前記自車両に対する前記他車両の接近速度を取得する取得部を備え、
   前記調整部は、
   前記接近速度が大きいほど、前記押圧力が大きくなるよう調整する、車両の自動制動装置。

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