JP4735516B2

JP4735516B2 - 後突予測装置

Info

Publication number: JP4735516B2
Application number: JP2006305771A
Authority: JP
Inventors: 宏次竹内
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-11-10
Filing date: 2006-11-10
Publication date: 2011-07-27
Anticipated expiration: 2026-11-10
Also published as: JP2008120228A

Description

本発明は、後方移動物体と自車との相対関係に基づいて自車に対する後方移動物体の後突を予測する後突予測装置に関する。

従来から、後方車両が自車に接近する方向の相対速度を検出し、相対速度が大きい場合に、相対速度が小さい場合に比べて小さい一定減速度にて減速したと仮定したときの特性線を用いて、警報が作動されるときの自車と後方車両との車間距離（判定閾値）を大きくし、警報開始が早い段階で行われるようにした技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、この特許文献１に記載の発明では、乗員の頭部とヘッドレストとの間の距離を検出し、当該距離が大きいほど、小さい一定減速度で減速したと仮定したときの特性線を用いて、警報が作動されるときの自車と後方車両との車間距離（判定閾値）を大きくし、警報開始が早い段階で行われるようにしている。
特許第３５４６８４７号公報

しかしながら、上記の特許文献１に記載の発明では、一定減速度で減速したと仮定して判定閾値を変化させているので、例えば自車の急制動等により突発的な減速度の変化が生じた場合に、適切に後突を予知することができない虞がある。また、相対速度が同じであっても、自車が減速中である場合とそうで無い場合とでは、乗員の頭部のヘッドレストに対する姿勢が異なるので、かかる相違に応じた態様で、ヘッドレストを制御することが望ましい。

そこで、本発明は、第１に、自車に減速度が生じた場合にも適切に後突を予知することができる後突予測装置の提供を目的とする。

本発明は、第２に、乗員の頭部のヘッドレストに対する姿勢に応じて適切にヘッドレストを制御することができる後突予測装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、第１の発明に係る後突予測装置は、後方移動物体を検知する後方検知手段と、
自車の減速度を検出する減速度検出手段と、
前記後方検知手段からの検知結果から得られる後方移動物体と自車との相対関係を表わすことが可能な少なくとも１種類の物理量と所定閾値との関係に基づいて、後方移動物体の自車に対する後突が予知された場合に、所定の制御を実現する制御手段とを備え、
前記減速度検出手段により検出された減速度又はその時間当たりの増加量が所定値以上の場合に、前記所定閾値を、前記後突が予知され易くなる方向に変化させることを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明に係る後突予測装置において、
前記所定の制御は、モータを作動させてヘッドレストの前後位置を制御するヘッドレスト制御であり、
前記制御手段は、前記所定閾値の変化態様に応じて、前記ヘッドレストの制御態様を変化させることを特徴とする。

第３の発明は、第２の発明に係る後突予測装置において、
前記制御手段は、前記所定閾値が、前記後突が予知され易い値に変化された場合に、前記ヘッドレストの前方移動速度又は前方移動量を大きくすることを特徴とする。

第４の発明は、第２の発明に係る後突予測装置において、
前記所定閾値が第１の値である場合における前記ヘッドレストの前方移動速度又は前方移動量は、前記所定閾値が前記第１の値よりも後突が予知され難い第２の値である場合における前記ヘッドレストの前方移動速度又は前方移動量よりも大きいことを特徴とする。

本発明によれば、自車に減速度が生じた場合にも適切に後突を予知することができる後突予測装置、及び、乗員の頭部のヘッドレストに対する姿勢に応じて適切にヘッドレストを制御することができる後突予測装置が得られる。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。

図１は、本発明による後突予測装置の一実施例を示すシステム構成図であり、車両を側方から見た絵の中に、各主要構成要素が示されている。図２は、ヘッドレスト５の通常状態と、前方移動後の状態を示し、図３は、ヘッドレスト５の駆動機構を示す斜視図である。

本実施形態の後突予測装置は、プリクラッシュセーフティＥＣＵ４０（以下、「PCS・ECU４０」という）を中心に構成される。PCS・ECU４０は、他のECUと同様、図示しないバスを介して互いに接続されたＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータから構成されている。

PCS・ECU４０には、CAN（controller area network）などの適切なバスを介して、ヘッドレスト５の作動を制御するヘッドレスト制御ECU１０が接続される。

ヘッドレスト制御ECU１０には、静電容量センサ１４が接続されている。静電容量センサ１４は、ヘッドレスト５の所定領域に設定され、当該所定領域に対向する物体（典型的には、乗員の頭部）との間の静電容量の大きさに応じた電気信号を出力する。静電容量センサ１４は、ヘッドレスト５の実効領域（乗員の後頭部サポート時に後頭部に接触することが予定されている領域）をカバーするように設定されてよい。

ヘッドレスト５は、通常のヘッドレストと同様、シート上部に、乗員の後頭部の高さに設定され、乗員頭部を背後から支持する役割を果たす。ヘッドレスト５は、図２に示すように、車両に対して車両前後方に移動可能に構成されている。即ち、ヘッドレスト５は、可逆式のアクチュエータ（例えば正逆回転可能なDCモータ５４）を駆動源として車両に対して車両前後方に移動可能とされる。尚、図２に示す例では、ヘッドレスト５は、斜め前後方向に移動するように構成されているが、前後方向のみ移動するものであってもよい。

図３に示す例では、ヘッドレスト５の駆動機構５０は、左右対のＸアーム５２と、DCモータ５４とを備え、Ｘアーム５２は、DCモータ５４の作動により開閉するように、DCモータ５４の出力軸にギア（図示せず）を介して接続されている。これにより、DCモータ５４の正逆回転に応じてＸアーム５２が開閉し、ヘッドレスト５が車両に対して車両前後方向に移動されることになる。尚、ヘッドレスト５の前方移動量は、DCモータ５４の作動量に応じて可変であり、また、ヘッドレスト５の前方移動速度は、DCモータ５４の作動速度（即ち回転速度）に応じて変化する。

図１を再度参照するに、PCS・ECU４０には、後方レーダセンサ４２が接続される。後方レーダセンサ４２は、電波（例えばミリ波）、光波（例えばレーザー）又は超音波を検出波として用いて、車両後方における後方移動物体（典型的には、後続車両）の状態を検出する。後方レーダセンサ４２は、後方移動物体と自車との関係を示す情報、例えば自車を基準とした後方移動物体の相対速度や相対距離、方位を所定の周期で検出する。尚、後方レーダセンサ４２がミリ波レーダセンサの場合、ミリ波レーダセンサは、例えば電子スキャン型のミリ波レーダーであって良く、この場合、電波のドップラー周波数（周波数シフト）を用いて前方物体の相対速度が検出され、反射波の遅れ時間を用いて前方物体の相対距離が検出され、複数の受信アンテナ間での受信波の位相差に基づいて前方物体の方位が検出される。これらの検出データは、PCS・ECU４０に所定の周期で送信される。

PCS・ECU４０は、後方レーダセンサ４２から得られる情報を用いて、後方移動物体に対する自車の相対関係（相対速度、距離、方位等）に基づいて、後方移動物体との衝突が不可避であるか否かを判定する。即ち、PCS・ECU４０は、後方レーダセンサ４２から得られる情報を用いて、後突を予知する。尚、この種の衝突不可避判定手法は、前方衝突の分野で各種提案されており、これらの判定ロジックを同様に適用するものであってよい。

PCS・ECU４０には、加速度センサ７０が接続される。加速度センサ７０は、例えば車両のフロアトンネルに設置されてよい。PCS・ECU４０は、加速度センサ７０の出力信号に基づいて、自車の減速度Ｇを検出する。

図４は、PCS・ECU４０により実現される処理の例を表すフローチャートである。図４に示す処理ルーチンは、例えばイグニションスイッチがオンにされてからオフになるまでの間、所定の周期毎に繰り返し実行される。

ステップ１００では、加速度センサ７０からの自車の減速度Ｇに基づいて、減速度Ｇが所定閾値Ｇｔｈ以上であるか否かが判定される。所定閾値Ｇｔｈは、適合値であるが、乗員の姿勢が慣性力により大きく変化する程度の大きな値とされてよい。減速度Ｇが所定閾値Ｇｔｈ以上である場合、ステップ１１０に進み、それ以外の場合には、ステップ１３０以降の処理に進む。

ステップ１１０では、後方レーダセンサ４２からの後方移動物体の検出データに基づいて、後方移動物体との衝突が不可避であるか否かを判定する（後突予知処理）。尚、以下では、一例として、自車の前後方向に沿った後方移動物体と自車の距離をＤ［ｍ］とし、自車の前後方向に沿った後方移動物体の相対速度をＶ［ｍ／ｓ］とし、自車の幅方向に沿った後方移動物体の横位置のずれ量（図５参照）を、Ｌ［ｍ］としたとき、
Ｄ／Ｖ<α
Ｌ<β
の２つの条件の全てを満たした場合に、後方移動物体との衝突が不可避である判定することとする。本ステップ１１０では、所定閾値α、βは、適合値である初期値（デフォルト値）が用いられ、αは、例えば１［ｓ］であってよい。尚、ステップ１１０の判定は、ノイズ等の影響を防止するフィルタ機能を有するように、複数の連続した周期（例えば４周期）の検出データを用いて実行されてよい。ステップ１１０において、後方移動物体との衝突が不可避と判定された場合には、ステップ１２０に進み、それ以外の場合には、今回周期の処理ルーチンはそのまま終了する。

ステップ１２０では、ヘッドレスト５を通常態様で作動させる通常作動指令がヘッドレスト制御ECU１０に向けて出力される。ヘッドレスト制御ECU１０は、通常作動指令に応答して、通常態様でヘッドレスト５を前方移動させる。例えば、ヘッドレスト制御ECU１０は、静電容量センサ１４の静電容量の大きさ（絶対容量）が、ヘッドレスト５が乗員頭部に接触する寸前位置に対応する所定の目標値Ｃ_０となるように、DCモータ５４を駆動制御してヘッドレスト５を前方移動させてよい。この際のヘッドレスト５の前方移動速度（DCモータ５４の回転速度）は、通常値であってよい。また、前方移動時のヘッドレスト５の向きは、略鉛直方向であってよい（図６（Ａ）参照）。これにより、その後の衝突時において、乗員の頭部の急激な後方移動が抑制され、いわゆるむち打ち症の発生を効果的に防止することができる。

ステップ１３０では、衝突不可避判定用の閾値を緩和する。具体的には、上記の所定閾値α、βの値を大きくする。例えば、αは、１［ｓ］から１．５［ｓ］に変化されてよい。この変化量は、検出された減速度Ｇに応じて可変としてもよい。この場合、検出された減速度Ｇが大きくなるほど、α、βの値を大きくすることとしてよい（但し、上限値を設けることも可能である）。

ステップ１４０では、上記のステップ１１０と同様、後方レーダセンサ４２からの後方移動物体の検出データに基づいて、後方移動物体との衝突が不可避であるか否かを判定する（後突予知処理）。この判定には、上記のステップ１３０で変更された所定閾値α、βが用いられる。これにより、減速度Ｇが所定閾値Ｇｔｈ以上である場合には、衝突不可避判定がなされやすくなる。即ち、同一の後方移動物体と自車の相対関係であっても、減速度Ｇが所定閾値Ｇｔｈ以上である場合には、減速度Ｇが所定閾値Ｇｔｈ未満の場合に比べて、衝突不可避判定が早い段階でなされることになる。これは、自車の減速度Ｇが大きい場合には、その分だけ後突の可能性が増すからである。尚、ステップ１４０の判定は、ノイズ等の影響を防止するフィルタ機能を有するように、複数の連続した周期（例えば４周期）の検出データを用いて実行されてよい。ステップ１４０において、後方移動物体との衝突が不可避と判定された場合には、ステップ１５０に進み、それ以外の場合には、今回周期の処理ルーチンはそのまま終了する。

ステップ１５０では、ヘッドレスト５を急制動時用作動態様で作動させる急制動時用作動指令がヘッドレスト制御ECU１０に向けて出力される。ヘッドレスト制御ECU１０は、急制動時用作動指令に応答して、急制動時用作動態様でヘッドレスト５を前方移動させる。急制動時用作動態様とは、上述の通常態様に対して、ヘッドレスト５の前方移動速度、ヘッドレスト５の前方移動量、及びヘッドレスト５の向きの少なくともいずれかが異なるものであってよい。これは、自車に比較的大きな減速度Ｇが発生している場合には、乗員が前傾姿勢となり、ヘッドレスト５と乗員頭部までの距離が長くなるからである。

例えば、ヘッドレスト５の移動速度は、DCモータ５４の作動速度（即ち回転速度）を通常態様に比べて大きな速度に変化させることで調整されてよい。また、ヘッドレスト５の前方移動量は、DCモータ５４の作動量（作動時間）を通常態様に比べて大きな量に変化させることで調整されてよい。これは、例えば、静電容量センサ１４の静電容量の大きさに対する所定の目標値Ｃ_０を大きくすることにより実現されてよい。また、ヘッドレスト５の前方移動量の上限値を大きくすることにより実現されてもよい。また、ヘッドレスト５の向きは、通常態様では、図６（Ａ）に概略的に示すように、ヘッドレスト５が並進軸に沿って平行移動された状態の向き（頭部を拘束する領域が略鉛直方向に延在する向き）となるが、急制動時用作動態様では、図６（Ｂ）に概略的に示すように、下向きにされてよい（前傾する向きにされてよい）。この急制動時用作動態様は、ヘッドレスト５の並進移動と回転移動を組み合わせることで実現されてよい。この場合、図３に示す駆動機構に対して、ヘッドレスト５の回転移動を実現する新たな機構を追加すると共に、回転駆動を実現する新たなモータを追加すればよい。

以上説明した本実施例によれば、とりわけ以下のような優れた効果が奏される。

先ず、上述の如く、自車に比較的大きな減速度Ｇが発生している場合に、衝突不可避判定用の閾値α、βが緩められるので、減速度Ｇに応じた適切な衝突不可避判定を実現することができる。

また、自車に比較的大きな減速度Ｇが発生している場合に、ヘッドレスト５の作動態様が変化されるので、比較的大きな減速度Ｇが発生している状態における乗員の頭部姿勢（前傾した姿勢）に適合した態様でヘッドレスト５を移動させることができる。例えば、自車に比較的大きな減速度Ｇが発生している場合に、ヘッドレスト５の前方移動量を大きくすることで、減速度Ｇの発生により拡大されたヘッドレスト５と乗員頭部間の距離に対応することができる。また、自車に比較的大きな減速度Ｇが発生している場合に、ヘッドレスト５の移動速度を大きくすることで、減速度Ｇの発生により拡大されたヘッドレスト５と乗員頭部間の距離に対応した適切なタイミングで、乗員の頭部までのヘッドレスト５の移動を完了させることができる。また、自車に比較的大きな減速度Ｇが発生している場合に、ヘッドレスト５を下向きにすることで、減速度Ｇの発生により前傾した乗員頭部の姿勢に対応することができる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上述した実施例において、後方レーダセンサ４２に代えて又はそれに加えて、車車間通信を介して、他車から当該他車と自車との関係に関する情報を取得してもよいし、車両後方を撮像するステレオカメラからの画像認識情報に基づいて、後方物体に対する自車の相対速度、距離、方位等を検出し、この検出結果に基づいて後方物体との衝突が不可避であるか否かを判定してもよい。

また、上述した実施例では、減速度Ｇは加速度センサ７０により検出されているが、減速度Ｇは、車速の時間変化量（時間微分値）に基づいて算出されてもよい。この場合、車速は、車両の各輪に配置される車輪速センサの出力値や、トランスミッションの出力シャフトの回転速度等に基づくものであってもよい。

また、上述した実施例では、減速度Ｇは、対地に対する自車の減速度であったが、後方移動物体に対する自車の減速度であってもよい。この場合、減速度Ｇは、後方移動物体に対する自車の相対速度の時間変化量（時間微分値）に基づいて算出されてもよい。

また、上述した実施例では、減速度Ｇが所定閾値Ｇｔｈ以上の場合に、衝突不可避判定用の閾値α、βを緩めているが、減速度Ｇの時間変化量（時間微分値）が所定閾値以上の場合に、衝突不可避判定用の閾値α、βを緩めることとしてもよい。即ち、急激な（突発的な）減速度Ｇの変化が検出された場合に、衝突不可避判定用の閾値α、βを緩めることとしてもよい。この場合も、後突の可能性が増加するし、また、乗員の姿勢が大きく変化するからである。また、減速度Ｇの時間変化量が所定閾値以上となるか否かは、運転者のブレーキ操作に基づいて判定されてもよい。例えば、ブレーキ操作量又は操作速度が所定値以上になった場合に、減速度Ｇの時間変化量が所定閾値以上となったと判断してもよい。この場合、ブレーキ操作量又は操作速度は、ブレーキペダルの操作量又は踏力を検出するセンサや、マスタシリンダ圧やホイールシリンダ圧を検出するセンサにより検出されてもよい。

また、上述した実施例では、衝突不可避判定がなされた段階で、ヘッドレスト５の前方移動が開始されているが、衝突不可避判定用の閾値α、β（特にα）の大きさによっては、衝突不可避判定タイミングよりも、ヘッドレスト５の前方移動の開始タイミングを遅らせてもよい。即ち、ヘッドレスト５の前方移動は、衝突前時間（＝相対距離／相対速度）が所定値Ｔ（＜α）以下となった場合に、開始されることとしてもよい。この場合も、所定値Ｔは、検出された減速度Ｇに応じて変化されてよい。例えば、減速度Ｇが所定閾値Ｇｔｈ以上の場合に、所定値Ｔが大きな値に変更されてよい。

また、上述した実施例では、衝突不可避判定は、車間時間Ｄ／Ｖと横位置のずれＬと閾値α、βの関係に基づいて検出されているが、他の方法で検出されてもよい。例えば、ずれＬと閾値βの関係との関係に加えて、後方移動物体と自車との車間距離と、後方移動物体と自車との相対速度とで規定された２次元マップを用いて、検出されてもよい。この２次元マップには、例えば衝突不可避領域と非衝突不可避領域とを区分ける閾値曲線が規定され、現在の車間距離と相対速度が、閾値曲線で区分けされた衝突不可避領域に属した場合に、衝突不可避状態が検出されることとしてもよい。この場合も、減速度Ｇが所定閾値Ｇｔｈ以上の場合に、閾値曲線が非衝突不可避領域側に進入する方向で変更されてよい。また、衝突不可避状態は、車間距離や相対速度のような物理量以外にも、加速度（減速度）等のような他の物理量を用いて検出されてもよい。

また、上述した実施例では、衝突不可避判定がなされた場合に、ヘッドレスト５を制御しているが、それに代えて若しくは加えて、後突前に乗員の拘束力を高めるべくシートベルトによる拘束力を制御してもよく、或いは、後方移動物体（典型的には、後続車両）に対して注意喚起をするべく警報（例えばテールランプを点滅させる）を出力することとしてもよい。この警報制御とヘッドレスト５の制御を組み合わせる場合、警報の出力タイミングは、ヘッドレスト５の駆動タイミングよりも早くなるように構成される。例えば、警報は、衝突前時間が所定値Ｔ１以下となった場合に出力され、ヘッドレスト５の前方移動は、衝突前時間が所定値Ｔ（＜Ｔ１）以下となった場合に開始されることとしてよい。この場合も、所定値Ｔ１は、所定値Ｔと同様、検出された減速度Ｇに応じて変化されてよい。例えば、減速度Ｇが所定閾値Ｇｔｈ以上の場合に、所定値Ｔ１が大きな値に変更されてよい。

本発明による後突予測装置の一実施例を示すシステム構成図である。ヘッドレスト５の通常状態と、前方移動後の状態を示す図である。ヘッドレスト５の駆動機構を示す斜視図である。 PCS・ECU４０により実現される処理の例を表すフローチャートである。パラメータＬの説明図である。ヘッドレスト５の向きの可変制御態様を示す図である。

符号の説明

５ヘッドレスト
１０ヘッドレスト制御ECU
１４静電容量センサ
４０ PCS・ECU
４２後方レーダセンサ
５４ DCモータ
７０加速度センサ

Claims

後方移動物体を検知する後方検知手段と、
自車の減速度を検出する減速度検出手段と、
前記後方検知手段からの検知結果から得られる後方移動物体と自車との相対関係を表わすことが可能な少なくとも１種類の物理量と所定閾値との関係に基づいて、後方移動物体の自車に対する後突が予知された場合に、所定の制御を実現する制御手段とを備え、
前記減速度検出手段により検出された減速度又はその時間当たりの増加量が所定値以上の場合に、前記所定閾値を、前記後突が予知され易くなる方向に変化させることを特徴とする、後突予測装置。
前記所定の制御は、モータを作動させてヘッドレストの前後位置を制御するヘッドレスト制御であり、
前記制御手段は、前記所定閾値の変化態様に応じて、前記ヘッドレストの制御態様を変化させる、請求項１に記載の後突予測装置。
前記制御手段は、前記所定閾値が、前記後突が予知され易い値に変化された場合に、前記ヘッドレストの前方移動速度又は前方移動量を大きくする、請求項２に記載の後突予測装置。
前記所定閾値が第１の値である場合における前記ヘッドレストの前方移動速度又は前方移動量は、前記所定閾値が前記第１の値よりも後突が予知され難い第２の値である場合における前記ヘッドレストの前方移動速度又は前方移動量よりも大きい、請求項２に記載の後突予測装置。