特許第6443250号(P6443250)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」

▶ トヨタ自動車株式会社の特許一覧
<>
  • 特許6443250-車両の制御装置 図000002
  • 特許6443250-車両の制御装置 図000003
  • 特許6443250-車両の制御装置 図000004
< >
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6443250
(24)【登録日】2018年12月7日
(45)【発行日】2018年12月26日
(54)【発明の名称】車両の制御装置
(51)【国際特許分類】
   B60T 7/12 20060101AFI20181217BHJP
【FI】
   B60T7/12 C
【請求項の数】1
【全頁数】9
(21)【出願番号】特願2015-142639(P2015-142639)
(22)【出願日】2015年7月17日
(65)【公開番号】特開2017-24472(P2017-24472A)
(43)【公開日】2017年2月2日
【審査請求日】2017年12月22日
(73)【特許権者】
【識別番号】000003207
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000213
【氏名又は名称】特許業務法人プロスペック特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】金重 裕三
(72)【発明者】
【氏名】池 渉
【審査官】 谷口 耕之助
(56)【参考文献】
【文献】 特開2015−047896(JP,A)
【文献】 特開2015−030313(JP,A)
【文献】 特開2010−149850(JP,A)
【文献】 特開2007−076574(JP,A)
【文献】 特開2012−192862(JP,A)
【文献】 特開2000−98026(JP,A)
【文献】 国際公開第2014/027071(WO,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B60T 7/12
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ドライバーの選択操作によって、走行モードを、通常走行用モードと、前記通常走行用モードよりも低速で高トルクが得られるオフロード走行用モードとに切り替え可能なトランスファーを備えた車両に適用され、
自車両の前方に存在する障害物を検出する障害物検出手段と、
前記自車両が前記検出された障害物と衝突する可能性が高い場合に、自動ブレーキを作動させて、前記自車両と前記障害物との衝突が回避されるようにドライバーを支援する衝突回避支援制御を実施する衝突回避支援制御手段と
を備えた車両の制御装置において、
前記ドライバーによって選択されている走行モードを取得する走行モード取得手段と、
前記取得した走行モードが前記オフロード用走行モードである場合には、前記衝突回避支援制御手段による衝突回避支援制御の実施を禁止する支援禁止手段と
を備えた車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、自車両が障害物と衝突する可能性が高い場合に、自動ブレーキを作動させて、自車両と障害物との衝突が回避されるようにドライバーを支援する衝突回避支援制御を実施する車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、衝突回避支援装置を備えた車両が知られている。衝突回避支援装置は、レーダー等のセンサによって自車両の前方に存在する障害物を検出し、自車両が障害物と衝突する可能性が高い場合に、自動ブレーキによって車両を減速させ、自車両と障害物との衝突が回避されるようにドライバーを支援する。
【0003】
道路勾配に変化があると、障害物を検出するセンサが、路面を障害物として誤検出しやすい。そこで、特許文献1に提案された車両制御装置では、車体のピッチ角の変化量が大きい場合に、道路勾配に変化があると推定し、ピッチ角の変化量が閾値よりも大きい場合には、衝突回避支援制御を停止する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2012−192862号公報
【発明の概要】
【0005】
しかしながら、上記の車両制御装置では、衝突回避支援制御の動作停止について、ドライバーの意志が反映されない。つまり、車両を悪路で走行させようとしているドライバーの意志情報が得られる状況であっても、そうした意志情報を有効利用せず、単に、車体のピッチ角の変化量に基づいて、衝突回避支援制御の動作の停止/許可を決定する。このため、悪路走行時に衝突回避支援制御の誤作動が生じる可能性がある。
【0006】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ドライバーの意志を反映させて、悪路走行を行う際の衝突回避支援制御の誤作動を抑制することにある。
【0007】
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、
ドライバーの選択操作によって、走行モードを、通常走行用モードと、前記通常走行用モードよりも低速で高トルクが得られるオフロード走行用モードとに切り替え可能なトランスファー(13)を備えた車両に適用され、
自車両の前方に存在する障害物を検出する障害物検出手段(41)と、
前記自車両が前記検出された障害物と衝突する可能性が高い場合に、自動ブレーキを作動させて、前記自車両と前記障害物との衝突が回避されるようにドライバーを支援する衝突回避支援制御を実施する衝突回避支援制御手段(40)と
を備えた車両の制御装置において、
前記ドライバーによって選択されている走行モードを取得する走行モード取得手段(S11)と、
前記取得した走行モードが前記オフロード用走行モードである場合には、前記衝突回避支援制御手段による衝突回避支援制御の実施を禁止する支援禁止手段(S12)とを備えたことにある。
【0008】
本発明の車両の制御装置は、トランスファーを備えた車両に適用される。トランスファーは、ドライバーの選択操作によって、走行モードを、通常走行用モードと、通常走行用モードよりも低速で高トルクが得られるオフロード走行用モードとに切り替え可能となっている。つまり、トランスファーは、少なくとも、高速・低トルクで車輪が駆動される通常走行用モードと、低速・高トルクで車輪が駆動されるオフロード走行用モードとに副変速機のギヤ段が切り替え可能に構成されている。
【0009】
ドライバーは、オフロード(悪路)を走行する場合には、例えば、選択操作器を使って、トランスファーをオフロード走行用モードに設定する。これにより車輪が低速かつ高トルクにて駆動され、オフロード走行が容易となる。
【0010】
車両の制御装置は、障害物検出手段と衝突回避支援制御手段と走行モード取得手段と支援禁止手段とを備えている。障害物検出手段は、自車両の前方に存在する障害物を検出する。衝突回避支援制御手段は、自車両が障害物と衝突する可能性が高い場合に、自動ブレーキを作動させて、自車両と障害物との衝突が回避されるようにドライバーを支援する衝突回避支援制御を実施する。
【0011】
オフロードを走行する場合には、障害物検出手段が、自車両の前方の路面を障害物であると判定してしまうおそれがある。一方、自車両の前方の路面を障害物であると判定してしまうようなオフロードを走行する場合には、ドライバーは、トランスファーをオフロード走行用モードに設定する。従って、このトランスファーの設定から、ドライバーがオフロードを走行しようとしている意志を読み取ることができる。
【0012】
そこで、本発明においては、走行モード取得手段が、ドライバーによって選択されている走行モードを取得する。そして、支援禁止手段が、取得した走行モードがオフロード用走行モードである場合には、衝突回避支援制御手段による衝突回避支援制御の実施を禁止する。従って、悪路走行を行う際の衝突回避支援制御の誤作動を抑制することができる。
【0013】
上記説明においては、発明の理解を助けるために、実施形態に対応する発明の構成要件に対して、実施形態で用いた符号を括弧書きで添えているが、発明の各構成要件は、前記符号によって規定される実施形態に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【0014】
図1】本実施形態に係る車両の制御装置の概略構成図である。
図2】衝突回避支援制御制限ルーチンを表すフローチャートである。
図3】オフロードでの走行状態を表す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図1は、本実施形態の車両の制御装置を備えた車両の概略システム構成図である。
【0016】
車両は、エンジン11、自動変速機12、トランスファー13、および、エンジンECU10を備えている。エンジン11の駆動トルクは、自動変速機12を介して出力軸14に伝達される。出力軸14の駆動トルクは、駆動状態を切り替えるトランスファー13によって前輪用駆動軸15および後輪用駆動軸16に伝達される。エンジン11、自動変速機12、および、トランスファー13は、エンジンECU10により制御される。尚、ECUは、Electric Control Unitの略である。
【0017】
エンジンECU10は、マイクロコンピュータを主要部として備え、各種のエンジン制御用センサ51から出力される検出信号Eを入力して、燃料噴射制御、点火制御、および、吸入空気量制御などを実施する。本明細書において、マイクロコンピュータは、CPUとROM及びRAM等の記憶装置と等を含み、CPUはROMに格納されたインストラクション(プログラム)を実行することにより各種機能を実現するようになっている。エンジンECU10は、アクセル操作量A(アクセルペダルストロークなど)を検出するアクセルセンサ52と接続され、アクセル操作量Aに応じた大きさのドライバー要求トルクを演算し、このドライバー要求トルクをエンジン11にて発生させる。
【0018】
エンジンECU10は、トランスファー選択スイッチ53およびセンターデフロックスイッチ54と接続されている。エンジンECU10は、ドライバーによって操作されたトランスファー選択スイッチ53の出力するトランスファー選択信号Stに基づいてトランスファー13の駆動状態(駆動トルクの伝達状態)を切り替える。トランスファー13は、副変速機(図示略)を備えている。トランスファー13は、トランスファー選択スイッチ53がH4位置にセットされている時には、H4モード(高速4WDモード)に設定される。このH4モードにおいては、副変速機が高速側ギヤ段に設定され、この副変速機を介して、出力軸14の駆動トルクが前輪用駆動軸15および後輪用駆動軸16に伝達される。H4モードは、高速・低トルクで左右前後輪20FL,20FR,20RL,20RRが駆動される通常走行時に適した走行モードである。
【0019】
また、トランスファー13はトランスファー選択スイッチ53がL4位置にセットされている時には、L4モード(低速4WDモード)に設定される。このL4モードにおいては、副変速機が低側速ギヤ段に設定され、この副変速機を介して、出力軸14の駆動トルクが前輪用駆動軸15および後輪用駆動軸16に伝達される。L4モードは、低速・高トルクで左右前後輪20FL、20FR,20RL,20RRが駆動されるオフロード走行に適した走行モードである。
【0020】
また、トランスファー13は、前輪用駆動軸15と後輪用駆動軸16とに対して、それぞれの回転差を許容し動力を分配するセンターデフ(図示略)と、センターデフにおける回転差を許容する作動を制限する(前輪用駆動軸15と後輪用駆動軸16との回転差動を制限してセンターデフロック状態とする)ためのデフロック装置(図示略)を備えている。エンジンECU10は、ドライバーによって操作されたセンターデフロックスイッチ54の出力するデフロック信号Sdに基づいて、センターデフのロック状態/ロック解除状態を切り替える。
【0021】
前輪用駆動軸15の駆動トルクは、前輪ディファレンシャルギヤ17を介して左前輪車軸17Lおよび右前輪車軸17Rに伝達される。これにより、左前輪20FLおよび右前輪20FRが回転駆動される。同様に、後輪用駆動軸16の駆動トルクは、後輪ディファレンシャルギヤ18を介して左後輪車軸18Lおよび右後輪車軸18Rに伝達される。これにより、左後輪20RLおよび右後輪20RRが回転駆動される。
【0022】
以下、左前輪20FL、右前輪20FR、左後輪20RL、および、右後輪20RRについて、それらの位置を特定する必要ない場合には、それらを単に車輪20と呼ぶ。また、以下に説明する各車輪20位置毎に設けられる部材については、図中において、符号の末尾に、左前輪20FLに対応して設けられる部材についてはFLを付し、右前輪20FRに対応して設けられる部材についてはFRを付し、左後輪20RLに対応して設けられる部材についてはRLを付し、右後輪20RRに対応して設けられる部材についてはRRを付し、明細書中においては、車輪位置を特定する必要が無い場合には、上記末尾の符号を省略する。
【0023】
エンジンECU10は、CAN(Controller Area Network)70により、後述するブレーキECU30、衝突回避支援ECU40など他の車両内ECUと相互に通信可能に接続されており、CAN70を介して、エンジン11,トランスファー13等の制御情報や要求信号を他の車両内ECUに送信するとともに、他の車両内ECUから、それらの制御情報や要求信号を受信する。
【0024】
エンジンECU10は、トランスファー選択スイッチ53の選択信号をCAN70を介して衝突回避支援ECU40に供給する。この選択信号(以下、トランスファー選択信号と呼ぶ)は、トランスファー選択スイッチ53がL4位置に設定されているか否かを表す信号である。例えば、エンジンECUは、トランスファー選択スイッチ53がL4位置に設定されている場合には、トランスファー選択信号として「1」を出力し、トランスファー選択スイッチ53がL4位置に設定されていない場合には、トランスファー選択信号として「0」を出力する。
【0025】
車両は、左右前後輪に設けられる摩擦ブレーキ機構31、ブレーキアクチュエータ32、および、ブレーキECU30を備えている。摩擦ブレーキ機構31は、車輪20に固定されるブレーキディスク31aと、車体に固定されるブレーキキャリパ31bとを備え、ブレーキアクチュエータ32から供給される作動油の油圧によってブレーキキャリパ31bに内蔵されたホイールシリンダを作動させることによりブレーキパッドをブレーキディスク31aに押し付けて油圧制動力を発生させる。
【0026】
ブレーキアクチュエータ32は、ブレーキキャリパ31bに内蔵されたホイールシリンダに供給する油圧を、各輪独立して調整する公知のアクチュエータである。このブレーキアクチュエータ32は、例えば、ブレーキペダルの踏力によって作動油を加圧するマスタシリンダからホイールシリンダに油圧を供給する踏力油圧回路に加え、ブレーキペダル踏力とは無関係に制御可能な制御油圧を各ホイールシリンダに独立して供給する制御油圧回路を備えている。制御油圧回路には、昇圧ポンプおよびアキュムレータを有し高圧の油圧を発生する動力油圧発生装置と、動力油圧発生装置の出力する油圧を調整してホイールシリンダ毎に目標油圧に制御された油圧を供給する制御弁と、各ホイールシリンダの油圧を検出する油圧センサ等を備える(以上、ブレーキアクチュエータ32を構成する要素についは、図示を省略している)。
【0027】
ブレーキアクチュエータ32は、こうした構成を備えることにより、左右前後輪20の制動力を独立して制御することができる。
【0028】
ブレーキECU30は、マイクロコンピュータを主要部として備え、ブレーキアクチュエータ32に接続され、ブレーキアクチュエータ32の作動を制御する。また、ブレーキECU30は、CAN70により、エンジンECU10および衝突回避支援ECU40(後述する)など他の車両内ECUと相互に通信可能に接続されている。ブレーキECU30は、ブレーキ操作量Bを検出するブレーキセンサ56から出力される検出信号を入力し、ブレーキ操作量Bに応じたドライバー要求制動力を演算し、更に、このドライバー要求制動力を各輪20に配分した各輪要求制動力を演算する。そして、ブレーキアクチュエータ32に設けられた制御弁の通電を制御することにより、各摩擦ブレーキ機構31で各輪要求制動力を発生するように各ホイールシリンダの油圧を制御する。これにより、左右前後輪20の油圧制動力が独立して制御される。
【0029】
また、ブレーキECU30には、各車輪20の車輪速を検出する車輪速センサ55が接続されている。車輪速センサ55は、自身の設けられた車輪20の回転速度ω(車輪速ωと呼ぶ)を表す検出信号を出力する。ブレーキECU30は、各車輪速センサ55により検出される車輪速ωに基づいて車速(車体速度)を演算して、車速情報をCAN70を介して車両内ECUに提供する。
【0030】
また、車両は、衝突回避支援ECU40を備えている。衝突回避支援ECU40は、マイクロコンピュータを主要部として備え、CAN70を介してエンジンECU10、ブレーキECU30など他の車両内ECUと相互に通信可能に接続されている。
【0031】
衝突回避支援ECU40は、レーダセンサ41、カメラセンサ42、および、報知器43に接続されている。
【0032】
レーダセンサ41は、例えば、ミリ波帯の電波を自車両の前方に照射し、その障害物からの反射波を受信して、自車両前方の障害物の有無、障害物との距離、および、障害物との相対速度などを演算し、演算結果を衝突回避支援ECU40に出力する。カメラセンサ42は、自車両の前方を撮影し、撮影して得られた画像を解析して、障害物の種類(車両、および、歩行者等の種類)を識別し、識別情報を衝突回避支援ECU40に出力する。報知器43は、ブザーと表示器とを備えており、ブザーの鳴動によりドライバーへの注意喚起を行うとともに、表示器により衝突回避支援制御の作動状況を表示する。
【0033】
衝突回避支援ECU40は、レーダセンサ41によって検出された障害物と自車両との距離Lと、自車両と障害物との相対速度Vrとに基づいて、自車両が障害物に衝突するまでの予測時間(衝突するまでの残り時間)である衝突予測時間TTCを次式(1)によって演算する。
TTC=L/Vr ・・・(1)
【0034】
この衝突予測時間TTCは、自車両が障害物に衝突する可能性の高さを表す指標となる。衝突予測時間TTCが短いほど、自車両が障害物に衝突する可能性が高い(緊急度が高い)と判断することができる。
【0035】
衝突回避支援ECU40は、衝突予測時間TTCに基づいて、衝突予測時間TTCが警報閾値twよりも短くなった場合、報知器43を作動させて、ドライバーのブレーキ操作を促す。更に、衝突予測時間TTCが自動ブレーキ閾値tb(<tw)よりも短くなった場合、衝突回避支援ECU40は、ブレーキECU30に対してブレーキ指令を送信して、左右前後輪に制動力を発生させ、自車両が障害物に衝突することを回避できるようにドライバーを支援する。このように、自車両が障害物と衝突する可能性が高くなったときに、衝突回避支援ECU40がブレーキECU30を介して左右前後輪に制動力を発生させる制御を衝突回避支援制御と呼ぶ。以下、ドライバーのブレーキペダル操作の有無に関係なく、左右前後輪に所望の制動力を発生させることを自動ブレーキと呼ぶこともある。
【0036】
衝突回避支援ECU40は、自動ブレーキを作動させる場合、自車両を減速させる目標減速度を演算し、自車両がこの目標減速度で減速するようにブレーキアクチュエータ32の作動を制御する。目標減速度は、以下のように演算することができる。例えば、障害物が停止している場合を例に挙げれば、現時点における、自車両の速度(=相対速度)をV、自車両の減速度をa、車両停止までの時間をtとすれば、
自車両が停止するまでの走行距離Xは、次式(2)にて表すことができる。
X=V・t+(1/2)・a・t2 ・・・(2)
また、車両停止までの時間tは、次式(3)にて表すことができる。
t=−V/a ・・・(3)
従って、(2)式に(3)式を代入することにより、自車両が停止するまでの走行距離Xは、次式(4)にて表すことができる。
X=−V2/2a ・・・(4)
【0037】
障害物に対して距離βだけ手前で車両を停止させるためには、この走行距離Xを、レーダセンサ71によって検出されている距離Lから距離βだけ引いた距離(L−β)に設定して、減速度aを計算すればよい。尚、障害物が走行している場合には、障害物との相対速度、相対減速度を用いて計算すればよい。目標減速度は、このように演算した減速度aを適用すればよい。
【0038】
衝突回避支援ECU40は、衝突予測時間TTCが自動ブレーキ閾値tbよりも短い場合、逐次、目標減速度を演算し、自車両がこの目標減速度で減速するように車輪の制動力を制御する(自動ブレーキを作動させる)。この目標減速度に基づいて車両の減速度を制御することにより、自車両の障害物への衝突回避性能だけでなく、後続車両の自車両への追突回避性能を向上させることができる。
【0039】
尚、衝突回避支援制御は、種々の手法が周知であるため、衝突回避支援ECU40で実施する衝突回避支援制御は、それらの周知の手法を適用することができる。
【0040】
ところで、図3に示すように、路面が大きく波打ったようなオフロード(悪路)を走行する場合には、衝突回避支援ECU40が、自車両の前方の路面を障害物として捉えてしまうおそれがある。この場合、衝突回避支援ECU40は、必要でない衝突回避支援制御を開始してしまう。このため、例えば、自車両が勾配の急な坂路を走行時に衝突回避用の自動ブレーキが作動して、自車両の挙動が乱れるおそれがある。
【0041】
そこで、衝突回避支援ECU40には、こうしたオフロード走行中に衝突回避支援制御を実施しないような制限が設けられている。図2は、衝突回避支援制御制限ルーチンを表す。衝突回避支援ECU40は、イグニッションスイッチがオンされている期間、この衝突回避支援制御制限ルーチンを所定の演算周期で繰り返し実施する。
【0042】
衝突回避支援制御制限ルーチンが起動すると、衝突回避支援ECU40は、ステップS11において、エンジンECU10からCAN70を介して送信されてくるトランスファー選択信号Stを読み込み、トランスファー13の状態が「L4」であるか、つまり、L4モード(低速4WDモード)に設定されているか否かを判断する。ドライバーは、自車両をオフロードで走行させる場合、特に、図3に示すように、路面が大きく波打ったようなオフロードを走行する場合には、予め、トランスファー選択スイッチ53をL4位置にしてL4モードに設定する。従って、ドライバーが意図的にトランスファー選択スイッチ53でL4位置にしている場合には、衝突回避支援ECU40が、自車両の前方の路面を障害物であると誤判断する可能性がある。
【0043】
衝突回避支援ECU40は、トランスファー13の状態が「L4」である場合(S11:Yes)には、ステップS12において、衝突回避支援制御を実行しても良いか否かを表す許可フラグをオフに設定する。
【0044】
一方、トランスファー13の状態が「L4」でない場合(S11:No)は、衝突回避支援ECU40は、ステップS13において、許可フラグをオンに設定する。衝突回避支援ECU40は、ステップS12あるいはステップS13において許可フラグを設定すると、衝突回避支援制御制限ルーチンを一旦終了した後、所定の演算周期で衝突回避支援制御制限ルーチンを繰り返す。
【0045】
衝突回避支援ECU40は、衝突回避支援制御を実行するに際して、常に、許可フラグを読み込み、許可フラグがオンに設定されている場合にのみ、衝突回避支援制御を開始する。従って、衝突回避支援ECU40は、許可フラグがオフの場合には、衝突回避支援制御の実施が禁止される。
【0046】
以上説明した本実施形態の車両の制御装置によれば、ドライバーがトランスファー13を「L4」に設定している場合には、ドライバーがオフロードを走行している、あるいはオフロードを走行しようとしている状況であると推定できるため、衝突回避支援制御の実施が禁止される。従って、オフロード走行時における衝突回避支援制御の誤作動を抑制することができる。また、トランスファー13が「L4」に設定され、かつ、センターデフロック状態である場合には、ハード的な面で自動ブレーキの実施が難しいが、衝突回避支援制御の実施が禁止されることにより、そうした問題も生じない。
【0047】
以上、本実施形態の車両の制御装置について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【0048】
10…エンジンECU、11…エンジン、13…トランスファー、20…車輪、30…ブレーキECU、31…摩擦ブレーキ機構、32…ブレーキアクチュエータ、40…衝突回避支援ECU、41…レーダセンサ、42…カメラセンサ、53…トランスファー選択スイッチ、54…センターデフロックスイッチ。
図1
図2
図3