JP2012171430A - 片荷判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な構成で走行中の車両の片荷状態を正確に判定し得る片荷判定装置を提供する。
【解決手段】片荷判定装置１は、車両２０の車幅方向の加速度Ｇｙを検出するＧセンサ２（横加速度検出手段）と、車両２０のヨーレイトγを検出するヨーレイトセンサ３（ヨーレイト検出手段）と、車両２０の車速Ｖを検出する車速センサ４（車速検出手段）と、ＥＣＵ６とを備えており、ＥＣＵ６は、車両２０の加速中又は減速中の相異なる複数の車速Ｖにおけるヨーレイトγの絶対値が全て所定の閾ヨーレートγｋ以下である場合に、車両２０が略平坦な路面を略直進していることを判定するヨーレイト判定部（走行状態判定手段）と、ヨーレイト判定部により車両２０が略平坦な路面を略直進していることが判定されている場合に、横加速度Ｇｙに基づいて車両２０が片荷状態であることを判定する片荷判定部（片荷判定手段）とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両に積載された積荷が車幅方向に偏っている片荷状態を判定する片荷判定装置に関するものである。

一般に、走行中の車両が急旋回すると、あるいはコーナにオーバスピードで進入すると、車両に過度の遠心力が加わるため、車両がロールして横転するおそれがある。そして、車両に積載された積荷が車幅方向に偏っている片荷状態で車両が走行しているときには、車体が車幅方向に常にロールしている状態となっているため、片荷状態になっていない場合に比べて、さらに車両が横転しやすくなる。

このような走行中の車両の横転を回避するために、例えば、特許文献１には、車両の片荷状態を判定する片荷判定装置を備えるロールオーバ防止装置が開示されている。特許文献１に記載のロールオーバ防止装置を装備した車両を図９に示す。

図９に示すように、ロールオーバ防止装置６０は、車両７０（例えば、セミトラクタ）に装備される。ロールオーバ防止装置６０は、旋回時における車両７０のロール状態を検知して運転者に表示警告するもので、車高センサ６１Ｌ、６１Ｒと、ＥＣＵ６２（電子コントロールユニット）と、エンジンコントローラ６３と、ブレーキコントローラ６４と、ロールインジケータ６５と、警報タイミング選択スイッチ６６と、警報器６７とを備えている。

ロールオーバ防止装置６０は、ＥＣＵ６２において車両７０の横転危険性を判定し、この判定結果に基づいて、エンジンコントローラ６３を介して燃料供給量を減少させると共に、ブレーキコントローラ６４を介してブレーキを作動させる。これにより、車速が低下して、旋回中の車両７０に発生する遠心力が低下してロールが小さくなり、車両７０の横転を抑制することができる。

ここで、ＥＣＵ６２による車両７０の横転危険性の判定には、車両７０の片荷状態によるロールの程度が反映されている。車両７０のロール角度は、車高センサ６１Ｌが検出する左側の車高Ｈ_Ｌ、車高センサ６１Ｒが検出する右側の車高Ｈ_Ｒ、及び車高センサ６１Ｌ、６１Ｒの取付間隔を用いて幾何学的に算出することができる。

特開２００２−１６６７４５号公報

上述した特許文献１に記載のロールオーバ防止装置６０は、車両７０のロール角度を算出するために、車高センサ６１Ｌ、６１Ｒを備えている。この車高センサ６１Ｌ、６１Ｒを用いることによって、車両７０が傾斜路面（横断勾配が大きい路面）を走行している場合であっても、車両７０のロール角度を算出することが可能となっている。

ところが、車高センサ６１Ｌ、６１Ｒは、標準的なロールオーバ防止装置や、標準的な横滑り防止装置（ＥＳＣ）には備わっていないロール角度を算出するための専用のセンサである。したがって、特許文献１に記載のロールオーバ防止装置６０は、車高センサ６１Ｌ、６１Ｒを備えていることによりコストがかかるという問題がある。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、簡素な構成で走行中の車両の片荷状態を正確に判定し得る片荷判定装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、請求項１に係る片荷判定装置の構成上の特徴は、車両に積載された積荷が車幅方向に偏っている片荷状態を判定する片荷判定装置において、前記車両の車幅方向の加速度である横加速度を検出する横加速度検出手段と、前記車両が略平坦な路面を略直進していることを判定する走行状態判定手段と、前記走行状態判定手段により前記車両が略平坦な路面を略直進していることが判定されている場合に、前記横加速度に基づいて前記車両が片荷状態であることを判定する片荷判定手段と、を備えていることである。

請求項２に係る発明の構成上の特徴は、請求項１に記載の片荷判定装置において、前記車両のヨーレイトを検出するヨーレイト検出手段と、前記車両の車速を検出する車速検出手段と、を備え、前記走行状態判定手段は、前記車速検出手段により検出された車速及び前記ヨーレイト検出手段により検出されたヨーレイトに基づいて、前記車両の加速中又は減速中の相異なる複数の車速におけるヨーレイトの絶対値が全て所定の閾ヨーレイト以下である場合に、該車両が略平坦な路面を略直進していることを判定することである。

請求項３に係る発明の構成上の特徴は、請求項１又は２に記載の片荷判定装置において、前記車両の操舵角を検出する舵角検出手段と、前記車両の車速を検出する車速検出手段と、を備え、前記走行状態判定手段は、前記車速検出手段により検出された車速及び前記舵角検出手段により検出された操舵角に基づいて、前記車両の加速中又は減速中の相異なる複数の車速における操舵角の絶対値が全て所定の閾操舵角以下である場合に、該車両が略平坦な路面を略直進していることを判定することである。

請求項４に係る発明の構成上の特徴は、請求項１から３のうちのいずれか一項に記載の片荷判定装置において、前記片荷判定手段は、前記横加速度検出手段により検出された横加速度が所定の閾横加速度以上である場合に、前記車両が片荷状態であることを判定することである。

請求項５に係る発明の構成上の特徴は、請求項１から４のうちのいずれか一項に記載の片荷判定装置において、前記片荷判定手段は、前記横加速度検出手段により検出された横加速度が大きいほど、前記車両に積載された積荷の車幅方向の偏りが大きいことを判定することである。

請求項６に係る発明の構成上の特徴は、請求項１から５のうちのいずれか一項に記載の片荷判定装置において、前記車両のヨーレイトを検出するヨーレイト検出手段と、前記車両の車速を検出する車速検出手段と、前記ヨーレイト検出手段により検出されたヨーレイト及び前記車速検出手段により検出された車速に基づいて、該ヨーレイト及び該車速の積を、遠心加速度として算出する遠心加速度算出手段と、前記横加速度検出手段により検出された横加速度及び前記遠心加速度算出手段により算出された遠心加速度に基づいて、前記横加速度と前記遠心加速度との差を、横加速度差として算出する横加速度差算出手段と、を備え、前記片荷判定手段は、前記横加速度差が所定の閾横加速度差以上である場合に、前記車両が片荷状態であることを判定することである。

請求項７に係る発明の構成上の特徴は、請求項１から６のうちのいずれか一項に記載の片荷判定装置において、前記車両のヨーレイトを検出するヨーレイト検出手段と、前記車両の車速を検出する車速検出手段と、前記ヨーレイト検出手段により検出されたヨーレイト及び前記車速検出手段により検出された車速に基づいて、該ヨーレイト及び該車速の積を、遠心加速度として算出する遠心加速度算出手段と、前記横加速度検出手段により検出された横加速度及び前記遠心加速度算出手段により算出された遠心加速度に基づいて、前記横加速度と前記遠心加速度との差を、横加速度差として算出する横加速度差算出手段と、を備え、前記片荷判定手段は、前記横加速度差が大きいほど、前記車両に積載された積荷の車幅方向の偏りが大きいことを判定することである。

車両が片荷状態である場合、車両が車幅方向に傾き、重力により車幅方向の加速度である横加速度が生じる。そのため、横加速度に基づいて車両が片荷状態であるか否かを判定することが可能である。多くの場合、車両には、横Ｇセンサなどの横加速度検出手段が搭載されているため、請求項１に係る発明のように、横加速度に基づいて車両の片荷状態を判定することにより、当該車両に専用の検出手段（例えば、特許文献１に記載のロールオーバ防止装置６０に備わる車高センサ６１Ｌ、６１Ｒ）を搭載することなく、片荷判定装置を簡素に構成することができる。

ところで、車両が片荷状態である場合に加え、同車両が傾斜路面（横断勾配が大きい路面）を走行している場合にも、車両が車幅方向に傾き、この車幅方向の傾きに起因する横加速度が生じる。また、車両の旋回中にも、当該車両に加わる遠心力により横加速度が生じる。すなわち、上記横加速度に基づく片荷判定では、車両の傾斜路面走行に起因する判定誤差や、車両の旋回に起因する判定誤差が考えられる。

この点、請求項１に係る発明においては、走行状態判定手段により車両が略平坦な路面を略直進していることが判定されている場合に、横加速度に基づいて車両が片荷状態であることを判定するようにしているため、走行中の車両の片荷状態を正確に判定することができる。要するに、請求項１に係る発明によれば、簡素な構成で走行中の車両の片荷状態を正確に判定することができる。

車両の旋回時に車速が変化すると、旋回により当該車両に加わる遠心力が変化することによりヨーレイトが変化する。一方、車両が傾斜路面を直進している場合、上述した車両の車幅方向の傾きに起因する重力による横加速度を打ち消すために、操舵による規範ヨーレイトが生じている。ここで、規範ヨーレイトは、操舵角及び車速に相関する。そのため、車両が傾斜路面を走行している場合に車速が変化すると、規範ヨーレイトが変化し、ひいては車両のヨーレイトが変化する。

よって、請求項２に係る発明のように、車両の加速中又は減速中の相異なる複数の車速におけるヨーレイトの絶対値が全て所定の閾ヨーレイト以下である場合に、車両が略平坦な路面を略直進していると判定することができる。

多くの場合、車両には、ヨーレイトセンサなどのヨーレイト検出手段や車速センサなどの車速検出手段が搭載されているため、上述の如くヨーレイトに基づいて車両の走行状態を判定することにより、車両の走行状態を判定する専用の検出手段を新たに車両に搭載することなく、走行状態判定手段を簡素に構成することができる。

車両が旋回している場合には、旋回により当該車両に加わる遠心力を打ち消すために、また、車両が傾斜路面を直進している場合には、車両の車幅方向の傾きに起因する重力による横加速度を打ち消すために、規範ヨーレイトが生じている。上述したように、規範ヨーレイトは、操舵角及び車速に相関する。そのため、車速が変化すると、規範ヨーレイトが変化し、これを補償すべく操舵がなされて操舵角が変化する。

よって、請求項３に係る発明のように、車両の加速中又は減速中の相異なる複数の車速における操舵角の絶対値が全て所定の閾操舵角以下である場合に、車両が略平坦な路面を略直進していると判定することができる。

多くの場合、車両には、舵角センサなどの舵角検出手段や車速センサなどの車速検出手段が搭載されているため、上述の如く操舵角に基づいて車両の走行状態を判定することにより、車両の走行状態を判定する専用の検出手段を新たに車両に搭載することなく、走行状態判定手段を簡素に構成することができる。

片荷状態では車両が車幅方向に傾くため、横加速度が大きくなる。ここで、上述したように、多くの場合、車両には、横Ｇセンサなどの横加速度検出手段が搭載されている。よって、請求項４に係る発明のように、横加速度検出手段により検出された横加速度が所定の閾横加速度以上である場合に、車両が片荷状態であることを判定することにより、片荷判定手段を簡素に構成することができる。

車両に積載された積荷の車幅方向の偏りが大きくなるほど、車両の車幅方向の傾きが大きくなり、重力による車幅方向の加速度である横加速度が大きくなる。よって、請求項５に係る発明のように、横加速度が大きいほど、車両に積載された積荷の車幅方向の偏りが大きいことを判定することができる。また、この判定結果に基づいて、片荷状態による横転危険性を定量化することができるため、例えば、横転危険性に応じて、横転抑制制御の介入閾値を設定したり、運転者に横転危険性を報知する警報レベルを設定したりすることができる。

請求項６及び７に係る発明によれば、横加速度検出手段により検出された横加速度と、遠心加速度算出手段により算出された遠心加速度との差である横加速度差に基づいて車両が片荷状態であることを判定する。このように、片荷状態の判定に横加速度差を用いることによって、横加速度から遠心加速度成分を排除して、横加速度に基づく片荷状態の判定精度をより向上させることができる。

なお、本発明の片荷判定装置は、走行中の車両の片荷状態を判定する装置であるため、車両の走行中に積荷が荷崩れを起こした場合であっても、車両を停止させることなく、走行中に片荷状態の変化を判定することが可能となっている。

以上のように、本発明によれば、簡素な構成で走行中の車両の片荷状態を正確に判定し得る片荷判定装置を提供することができる。

第１実施形態の片荷判定装置を装備した車両を模式的に説明する説明図である。 第１実施形態の片荷判定装置の構成を説明するブロック図である。 Ｇセンサによる横加速度の検出を説明する説明図であって、（ａ）は平坦路面を直進している車両がロールしている状況、（ｂ）は傾斜路面を直進している車両がロールしていない状況を示している。 車両の走行状況を説明する説明図であって、（ａ）は車両が平坦路面を直進している状況、（ｂ）は車両が平坦路面をカーブ走行している状況、（ｃ）は車両が傾斜路面をカーブ走行している状況、（ｄ）は車両が傾斜路面を直進している状況を示している。 第１実施形態におけるヨーレイトの絶対値の経時変化を示すグラフである。 第１実施形態において片荷判定を実行するためのフローチャートである。 第２実施形態において片荷判定を実行するためのフローチャートである。 第２実施形態における操舵角の絶対値の経時変化を示すグラフである。 従来の片荷判定装置を備えるロールオーバ防止装置を装備した車両を模式的に説明する説明図である。

以下、本発明の片荷判定装置の実施形態について図面を参照しつつ詳しく説明する。
＜第１実施形態＞
（１）片荷判定装置１の構成
図１は、片荷判定装置１を装備した車両２０（例えば、トラック）を後方からみた状況を模式的に示している。図１に示すように、車両２０は、Ｇセンサ２（横加速度検出手段）と、ヨーレイトセンサ３（ヨーレイト検出手段）と、車速センサ４（車速検出手段）と、舵角センサ５（舵角検出手段）と、ＥＣＵ６（電子コントロールユニット）と、エンジンコントローラ７と、ブレーキコントローラ８と、警報器９とを備えている。ロールオーバ防止装置３０は、車両２０に備わるこれら全ての部品によって構成されている。

図２に示すように、ＥＣＵ６は、横加速度算出部１０（横加速度検出手段）と、遠心加速度算出部１１（遠心加速度算出手段）と、横加速度差算出部１２（横加速度差算出手段）と、ヨーレイト判定部１３（走行状態判定手段）と、操舵角判定部１４（走行状態判定手段）と、片荷判定部１５（片荷判定手段）と、片荷レベル算出部１６（片荷判定手段）と、介入閾値設定部１７と、警報レベル設定部１８と、横転抑制制御部１９とを備えている。

本実施形態において、片荷判定装置１は、車両２０の横転を抑制するロールオーバ防止装置３０の一部であり、Ｇセンサ２と、ヨーレイトセンサ３と、車速センサ４と、ＥＣＵ６内の横加速度算出部１０と、遠心加速度算出部１１と、横加速度差算出部１２と、ヨーレイト判定部１３と、片荷判定部１５と、片荷レベル算出部１６とにより構成されている。なお、本実施形態においては、舵角センサ５及び操舵角判定部１４を使用していないため説明を省略する。

Ｇセンサ２は、車両２０に作用する加速度を検出するセンサであり、Ｘ、Ｙ、Ｚの３方向の加速度Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚからなる加速度Ｇを検出できるセンサである。Ｇセンサ２は、Ｘ方向を車体２１の前後方向、Ｙ方向を車体２１の車幅方向、Ｚ方向を車体２１の上下方向に向けた状態で、車体２１の重心位置に取り付けられている。

図３（ａ）に示すように、車両２０が横断勾配が水勾配程度に小さい平坦な路面Ｒ（以下、平坦路面と呼ぶ）を直進している状況において、車両２０の荷台に積荷Ｐが車幅方向に偏って積載されているとき、車体２１が水平に対してロール角度θで傾いている。このとき、横加速度Ｇｙ＝Ｇｇ・ｓｉｎθ（Ｇｇは重力加速度）で算出される。

また、図３（ｂ）に示すように、車両２０が横断勾配の大きい路面Ｒ（以下、傾斜路面と呼ぶ）を直進している状況において、車両２０が空荷の状態で、車体２１がロールしてないとき、横加速度Ｇｙ＝Ｇｇ・ｓｉｎβ（βは水平に対する路面傾斜角度）で算出される。

ここで、ロール角度θ＝路面傾斜角度βであるときには、横加速度Ｇｙが同じ値となる。したがって、横加速度Ｇｙの値のみから、横加速度Ｇｙが車体２１のロール角度θによって発生しているのか、又は路面傾斜角度βによって発生しているのかを区別することはできない。

ヨーレイトセンサ３は、車両２０のヨーレイトγ（車体２１の回転角速度）を検出するセンサであり、ヨーレイトセンサ３の軸を車体２１の上下方向に合わせた状態で、Ｇセンサ２と同位置である車体２１の重心位置に取り付けられている。

車速センサ４は、車両２０の左右の車輪２２、２２にそれぞれ一つずつ設置されており、車輪２２の回転状態を検出することにより車速Ｖを検出するセンサである。

Ｇセンサ２、ヨーレイトセンサ３及び車速センサ４の詳細構造等については、標準的なロールオーバ防止装置や、標準的な横滑り防止装置を装備した車両において公知であるため説明を省略する。

横加速度算出部１０は、Ｇセンサ２で検出される３方向の加速度Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚから横加速度Ｇｙのみを抽出する部分である。横加速度Ｇｙには、車体２１のロールや路面傾斜によって発生する車体２１の傾斜に応じて重力加速度Ｇｇを車幅方向にベクトル分解した傾斜成分と、車両２０がカーブ走行することによって発生する遠心力による車幅方向の遠心加速度成分とが含まれている。

遠心加速度算出部１１は、ヨーレイトγと車速Ｖとを掛け合わせて車幅方向の遠心加速度Ｖγを算出する部分である。

横加速度差算出部１２は、上述した横加速度Ｇｙから遠心加速度Ｖγを差し引いて横加速度差Ｇｓを算出する部分である。横加速度差Ｇｓには、上述した傾斜成分のみが含まれており、上述した遠心加速度成分は排除されている。

ヨーレイト判定部１３は、車両２０の加速中又は減速中に相異なる複数の車速Ｖにおけるヨーレイトγの絶対値が全て所定の閾ヨーレイトγｋ以下であるか否かを判定して、ヨーレイトγの絶対値が全て所定の閾ヨーレイトγｋ以下である場合に、車両２０が略平坦な路面を略直進していることを判定する部分である。

片荷判定部１５は、ヨーレイト判定部１３により車両２０が略平坦な路面を略直進していることが判定されている場合に、横加速度差Ｇｓに基づいて車両２０が片荷状態であることを判定する部分である。

片荷レベル算出部１６は、相異なる複数の車速Ｖにおいて算出された全ての横加速度差Ｇｓの絶対値を平均化した平均値Ｇｓａに基づいて、平均値Ｇｓａが大きいほど、車両２０に積載された積荷Ｐの車幅方向の偏りが大きいことを判断して、大きな片荷レベルＫを設定する部分である。

介入閾値設定部１７は、片荷レベル算出部１６で設定した片荷レベルＫに応じて横転抑制制御部１９が横転抑制制御を行う際の介入閾値を設定する部分である。

警報レベル設定部１８は、片荷レベル算出部１６で設定した片荷レベルＫに応じて警報器９が報知する警報のレベル（例えば、警報音の大きさ）を設定する部分である。

横転抑制制御部１９は、介入閾値設定部１７で設定された介入閾値を反映して、エンジンコントローラ７を介して燃料供給量を減少させると共に、ブレーキコントローラ８を介してブレーキを作動させる部分である。これにより、車速Ｖが低下して、旋回中の車両２０に発生する遠心力が低下してロールが小さくなり、車両２０の横転を抑制することができる。

（２）ヨーレイト判定部１３の作動
横加速度差Ｇｓに基づいて車両２０が片荷状態であることを判定できるのは、横加速度差Ｇｓに、片荷状態によって発生するロールによる傾斜成分以外の加速度成分がほとんど含まれていない状況に限定される。したがって、車両２０がこのような限定された走行状況で走行しているか否かを走行状態判定手段であるヨーレイト判定部１３により判定する。

上述したように、横加速度差Ｇｓは、横加速度Ｇｙから遠心加速度Ｖγを差し引いた値であるため、横加速度差Ｇｓには、横加速度Ｇｙの傾斜成分のみが含まれており、横加速度Ｇｙの遠心加速度成分は排除されている。しかし、横加速度Ｇｙの遠心加速度成分が排除できたとしても、遠心力によって実際に車体２１に発生するロールが排除できるわけではない。

したがって、横加速度差Ｇｓに基づいて車両２０が片荷状態であることを判定できるのは、車両２０に大きな遠心力が作用しない走行状況、すなわち、直線道路を直進している状況や、緩い曲線道路をカーブ走行している状況や、ごく低速での右左折などに限定される。

また、図３（ｂ）に示したような車両２０が傾斜路面を走行している状況も、横加速度差Ｇｓに、路面傾斜角度βによる傾斜成分が含まれてしまうため、横加速度差Ｇｓに基づいて車両２０が片荷状態であることを判定することができない。

本実施形態においては、ヨーレイト判定部１３によって、様々な走行状況の中から、車両２０に大きな遠心力が作用することなく、車両２０が平坦路面を走行している状況を判定することが可能である。以下にヨーレイト判定部１３の作動について詳述する。

図４に示す車両２０の様々な走行状況において、図４（ａ）は通常の走行で多くみられる平坦路面を直進している走行状況ａ、図４（ｂ）は山道や交差点での右左折などのように平坦路面をカーブ走行している走行状況ｂ、図４（ｃ）は高速道路のようにバンクのある傾斜路面をカーブ走行している走行状況ｃ、図４（ｄ）は工場や荷役施設などの施設内道路で遭遇することがある傾斜路面を直進している走行状況ｄを示している。

走行状況ａ〜ｄにおいて、車両２０に大きな遠心力が作用することなく、車両２０が平坦路面を走行している状況は、走行状況ａと、走行状況ｂにおいてカーブが緩い（カーブ半径が大きい）場合やごく低速で走行している状況とに限定される。

走行状況ａ〜ｄにおいて、車両２０の加速又は減速により車速ＶがＶ１、Ｖ２、…と変化したとき、走行状況ａにおいては、ヨーレイトγがほとんど変化せずγ≒０である。また、走行状況ｂにおいては、たとえ路面Ｒのカーブ半径が一定であったとしても、車速Ｖの変化によってヨーレイトγが変化する。

また、走行状況ｃにおいては、路面Ｒのカーブに沿った走行軌道Ｌで走行する際に、ヨーレイトγが発生することなくハンドルがぶれることなく走行できる最適な車速Ｖ１が１つ定まる。しかし、この最適な車速Ｖ１から減速すれば、車両２０はカーブの内側に向かう走行軌道Ｌｉに向かおうとするため、車両２０が走行軌道Ｌを維持するために、ハンドルを山側に切る動作を繰り返す必要があり、ヨーレイトγが変化する。一方、この最適な車速Ｖ１から加速すれば、車両２０はカーブの外側に向かう走行軌道Ｌｏに向かおうとするため、車両２０が走行軌道Ｌを維持するために、ハンドルを谷側に切る動作を繰り返す必要があり、ヨーレイトγが変化する。

また、走行状況ｄにおいては、車速Ｖの変化によらず、常に車両２０が谷側に向かう走行軌道Ｌｉに向かおうとするため、常にハンドルを山側に切る動作を繰り返す必要があり、常にヨーレイトγが変化する。

このように、車両２０の車速Ｖを変化させたのときのヨーレイトγの変化は、走行状況ａ〜ｄ毎に異なる特徴を示す。ヨーレイト判定部１３は、このような走行状況毎に異なるヨーレイトγの変化の特徴を利用して走行状況の判定を行っている。

図５に車速ＶがＶ１→Ｖ２→Ｖ３→Ｖ４→Ｖ５と減速したときのヨーレイトγの絶対値の経時変化の一例を示す。図５において、ａ１、ｂ１、ｃ１及びｄ１は、それぞれ走行状況ａ、ｂ、ｃ及びｄにおけるヨーレイトγの経時変化を示している。γｋは、ヨーレイトγの判定基準として適宜設定する所定の閾ヨーレイトである。

図５に示すように、走行状況ａ及びｂの全てのヨーレイトγの絶対値は、閾ヨーレイトγｋ以下の値となっている。このとき、ヨーレイト判定部１３は、車両２０が大きな遠心力が作用することなく、平坦路面を走行していると判定する。また、走行状況ｃ及びｄにおいては、相異なる複数の車速Ｖにおけるヨーレイトγの絶対値が、閾ヨーレイトγｋを上回っている。このとき、ヨーレイト判定部１３は、車両２０が大きな遠心力が作用する状況か、傾斜路面を走行している状況であると判定する。

ここで、閾ヨーレイトγｋをさらに小さく設定すれば、走行状況ｂのヨーレイトγも閾ヨーレイトγｋを上回ることとなる。すなわち、閾ヨーレイトγｋの設定により、走行状況ｂの中からカーブが緩い場合やごく低速で走行している状況を抽出することが可能となる。

以上のように、ヨーレイト判定部１３によって、車両２０の加速中又は減速中に相異なる複数の車速Ｖにおけるヨーレイトγの絶対値が全て所定の閾ヨーレイトγｋ以下であるか否かを判定することにより、様々な走行状況の中から、車両２０に大きな遠心力が作用することなく、車両２０が平坦路面を走行している状況を判定することが可能となる。すなわち、車両２０が略平坦な路面を略直進していることを判定することが可能となる。

（３）片荷判定装置１の作動ステップ
本実施形態における片荷判定装置１によって片荷判定を実行するためのフローチャートを図６に示す。車両２０の走行中において、図６に示すＳＴＡＲＴからＥＮＤまでの一連の片荷判定フローが実行され、ＥＮＤとなった後に再びＳＴＡＲＴに戻って片荷判定フローが繰り返される。

ステップＳ１において、アクセル操作又はブレーキ操作があるか否かの判定を行う。すなわち、車両２０が加速中又は減速中であるか否かの判定を行う。ここで、アクセル操作又はブレーキ操作がない場合にはＥＮＤに進み、操作がある場合にはステップＳ２に進む。

ステップＳ２において、車速センサ４により車速Ｖを検出し、ステップＳ３において、車速Ｖが相異なる複数の車速Ｖ１、Ｖ２、…、Ｖｎのいずれかに一致するか否かの判定を行う。そして、車速Ｖが一致していない場合にはステップＳ４に進み、一致している場合にはステップＳ５及びＳ７に進む。

なお、相異なる複数の車速Ｖ１、Ｖ２、…、Ｖｎの設定は、例えば、始めに検出した車速Ｖを車速Ｖ１として、車速Ｖ１から５〜１０ｋｍ／ｈ刻みで車速Ｖ２、…、Ｖｎを設定するとよい。車速Ｖ１、Ｖ２、…、Ｖｎの設定個数ｎは、少なくともｎ＝３とする必要があり、ｎ＝５程度とすることが好ましい。

ステップＳ４において、ステップＳ２及びＳ３を繰り返し実行するのに費やした時間が所定時間に納まっているか否かの判定を行う。所定時間経過していない場合にはステップＳ２に戻り、所定時間経過している場合にはＥＮＤに進む。このようにステップＳ４において、経過時間の判定を行うことにより、車両２０が走行する路面の状況や、車両２０の加速又は減速の状況が大きく変化した場合に、片荷判定フローを一時リセットすることが可能となる。これにより、片荷判定をより正確に行うことが可能となる。

ステップＳ５において、Ｇセンサ２により加速度Ｇを検出し、ステップＳ６において、加速度Ｇから車幅方向の横加速度Ｇｙのみを抽出する。その後、ステップＳ９に進む。ステップＳ５及びＳ６は、横加速度算出部１０によって実行される。

ステップＳ７において、ヨーレイトセンサ３によりヨーレイトγを検出し、ステップＳ８において、車速Ｖとヨーレイトγを掛け合わして車幅方向の遠心加速度Ｖγを算出する。その後、ステップＳ９に進む。ステップＳ８は、遠心加速度算出部１１によって実行される。

ステップＳ９において、横加速度Ｇｙから遠心加速度Ｖγを差し引いて横加速度差Ｇｓを算出する。その後、ステップＳ１０に進む。ステップＳ９は、横加速度差算出部１２によって実行される。

ステップＳ１０において、設定した車速Ｖ１、Ｖ２、…、Ｖｎに対応した横加速度差Ｇｓが全て算出されたか否かの判定を行う。全ての横加速度差Ｇｓが算出されていない場合にはステップＳ４に進み、ステップＳ２〜Ｓ１０を繰り返し実行するのに費やした時間が所定時間に納まっているか否かの判定を行う。全ての横加速度差Ｇｓが算出された場合にはステップＳ１１に進む。

ステップＳ１１において、設定した車速Ｖ１、Ｖ２、…、Ｖｎに対応したヨーレイトγの絶対値が全て所定の閾ヨーレイトγｋ以下であるか否かの判定を行う。ヨーレイトγの絶対値が全て所定の閾ヨーレイトγｋ以下となっていない場合にはＥＮＤに進み、閾ヨーレイトγｋ以下となっている場合には片荷状態を判定することが可能であると判定してステップＳ１２に進む。ステップＳ１１は、ヨーレイト判定部１３と片荷判定部１５とによって実行される。

ステップＳ１２において、全ての横加速度差Ｇｓの絶対値を平均化した平均値Ｇｓａを算出し、平均値Ｇｓａに基づいて片荷レベルＫを算出する。その後、ステップＳ１３に進む。ここで、図６に示すように、平均値Ｇｓａと片荷レベルＫとの関係を、平均値Ｇｓａがある程度大きい値となるまでは片荷レベルＫ＝０とし、その後、平均値Ｇｓａの増加に合わせて片荷レベルＫを増加させ、その後、平均値Ｇｓａがある程度大きい値となった以降は片荷レベルＫを最大値にするとよい。片荷レベルＫが最大値となったときには、車両２０の横転危険性がかなり高まっていることとなる。ステップＳ１２は、片荷レベル算出部１６によって実行される。

ステップＳ１３において、片荷レベルＫに応じて横転抑制制御の介入閾値を設定する。その後、ステップＳ１４に進む。ステップ１３は、介入閾値設定部１７によって実行される。ここで設定された介入閾値が横転抑制制御部１９に送られる。

ステップＳ１４において、片荷レベルＫに応じて警報レベルを設定する。その後、ＥＮＤに進む。ステップ１４は、警報レベル設定部１８によって実行される。ここで設定された警報レベルが運転者に横転危険性を報知する警報機９の警報レベルとして反映される。

（４）片荷判定装置１の効果
このような本実施形態の構成によれば、片荷判定装置１に備わるセンサは、Ｇセンサ２、ヨーレイトセンサ３及び車速センサ４の３つのみである。したがって、特許文献１に記載のロールオーバ防止装置６０に備わる車高センサ６１Ｌ、６１Ｒのようなロール角度を算出するための専用のセンサは不要であり、車両２０の状態を検出する各センサの構成が簡素である。よって、片荷判定装置１を簡素に構成することができるため、片荷判定装置１を低コストで提供することができる。

また、標準的なロールオーバ防止装置や、標準的な横滑り防止装置を装備した車両においては、Ｇセンサ２、ヨーレイトセンサ３及び車速センサ４が既に備わっている。この場合、本実施形態の片荷判定装置１を導入するの際して新たなセンサを装備する必要がないため経済的である。

また、本実施形態の構成によれば、Ｇセンサ２の検出信号により算出される横加速度Ｇｙから、ヨーレイトγ及び車速Ｖの積として求まる遠心加速度Ｖγを差し引いた横加速度差Ｇｓに基づいて車両２０が片荷状態であることを判定する。このように、片荷状態の判定に横加速度差Ｇｓを用いることによって、横加速度Ｇｙから遠心加速度成分を排除して、横加速度Ｇｙに基づく片荷状態の判定精度をより向上させることができる。

また、本実施形態の構成によれば、全ての横加速度差Ｇｓの絶対値を平均化した平均値Ｇｓａが大きいほど、車両２０に積載された積荷の車幅方向の偏りが大きいと判定する。この判定結果に基づいて、片荷状態による横転危険性を定量化する片荷レベルＫを設定することができるため、例えば、片荷レベルＫに応じて、横転抑制制御の介入閾値を設定したり、運転者に横転危険性を報知する警報レベルを設定したりすることができる。

＜第２実施形態＞
（１）片荷判定装置の構成
上述した第１実施形態においては、車両２０の車速Ｖを変化させたのときのヨーレイトγの変化により車両２０の走行状況を判定していたのに対して、本実施形態においては、車両２０の車速Ｖを変化させたのときの操舵角δの変化により車両２０の走行状況を判定する点で異なる。

また、上述した第１実施形態においては、横加速度差Ｇｓに基づいて車両２０が片荷状態であることを判定していたのに対して、本実施形態においては、横加速度Ｇｙに基づいて車両２０が片荷状態であることを判定する点で異なる。

本実施形態の片荷判定装置の構成を図１及び２を用いて説明する。本実施形態の片荷判定装置は、Ｇセンサ２（横加速度検出手段）と、車速センサ４（車速検出手段）と、舵角センサ５（舵角検出手段）と、ＥＣＵ６内の横加速度算出部１０（横加速度検出手段）と、操舵角判定部１４（走行状態判定手段）と、片荷判定部１５（片荷判定手段）と、片荷レベル算出部１６（片荷判定手段）とにより構成されている。

すなわち、本実施形態においては、第１実施形態の片荷判定装置１で使用していたヨーレイトセンサ３、遠心加速度算出部１１、横加速度差算出部１２及びヨーレイト判定部１３を使用していない。なお、図２のブロック図には明示されていないが、横加速度算出部１０により算出された横加速度Ｇｙは、片荷判定部１５に送られる。

以降、第１実施形態において説明していない舵角センサ５及び操舵角判定部１４の構成についてのみ説明する。

舵角センサ５は、車両２０のハンドルの切れ角（操舵角δ）を検出するセンサであり、図示しないステアリングシャフトに取り付けられている。舵角センサ５の詳細構造等については、標準的なロールオーバ防止装置や、標準的な横滑り防止装置を装備した車両において公知であるため説明を省略する。

操舵角判定部１４は、車両２０の加速中又は減速中に相異なる複数の車速Ｖにおける操舵角δの絶対値が全て所定の閾操舵角δｋ以下であるか否かを判定して、操舵角δの絶対値が全て所定の閾操舵角δｋ以下である場合に、車両２０が略平坦な路面を略直進していることを判定する部分である。

なお、後述する操舵角判定部１４の作動によって、車両２０に大きな遠心力が作用しない走行状況を判定できる。このような走行状況においては、横加速度差Ｇｓと横加速度Ｇｙとの値の差はわずかである。よって、横加速度差Ｇｓに基づいて車両２０が片荷状態であることを判定する代わりに、横加速度Ｇｙに基づいて車両２０が片荷状態であることを判定することもできる。

（２）操舵角判定部１４の作動
操舵角判定部１４の作動は、第１実施形態において述べたヨーレイト判定部１３の作動と類似しているため、説明を一部簡略化する。

図４に示した走行状況ａ〜ｄにおいて、車両２０の加速又は減速により車速ＶがＶ１、Ｖ２、…と変化したとき、走行状況ａにおいては、操舵角δがほとんど変化せずδ≒０である。また、走行状況ｂにおいては、路面Ｒのカーブ半径が一定の場合には、車速Ｖの変化によらず操舵角δは一定である。

また、走行状況ｃにおいては、路面Ｒのカーブに沿った走行軌道Ｌで走行する際に、ハンドルがぶれることなく操舵角δ＝０で走行できる最適な車速Ｖ１が１つ定まる。しかし、この最適な車速Ｖ１から車速Ｖが変化すれば、ハンドルを山側又は谷側に切る動作を繰り返す必要があり、操舵角δが変化する。また、走行状況ｄにおいては、車速Ｖの変化によらず、常に車両２０が谷側に向かう走行軌道Ｌｉに向かおうとするため、常にハンドルを山側に切る動作を繰り返す必要があり、常に操舵角δが変化する。

このように、車両２０の車速Ｖを変化させたのときの操舵角δの変化は、走行状況ａ〜ｄ毎に異なる特徴を示す。操舵角判定部１４は、このような走行状況毎に異なる操舵角δの変化の特徴を利用して走行状況の判定を行っている。

図８に車速ＶがＶ１→Ｖ２→Ｖ３→Ｖ４→Ｖ５と減速したときの操舵角δの絶対値の経時変化の一例を示す。図８において、ａ２、ｂ２、ｃ２及びｄ２は、それぞれ走行状況ａ、ｂ、ｃ及びｄにおける操舵角δの経時変化を示している。δｋは、操舵角δの判定基準として適宜設定する所定の閾操舵角である。

図８に示すように、走行状況ａ及びｂの全ての操舵角δの絶対値は、閾操舵角δｋ以下の値となっている。このとき、操舵角判定部１４は、車両２０が大きな遠心力が作用することなく、平坦路面を走行していると判定する。また、走行状況ｃ及びｄにおいては、相異なる複数の車速Ｖにおける操舵角δの絶対値が、閾操舵角δｋを上回っている。このとき、操舵角判定部１４は、車両２０が大きな遠心力が作用する状況か、傾斜路面を走行している状況であると判定する。

ここで、閾操舵角δｋをさらに小さく設定すれば、走行状況ｂの操舵角δも閾操舵角δｋを上回ることとなる。すなわち、閾操舵角δｋの設定により、走行状況ｂの中からカーブが緩い場合やごく低速で走行している状況を抽出することが可能となる。

以上のように、操舵角判定部１４によって、車両２０の加速中又は減速中に相異なる複数の車速Ｖにおける操舵角δの絶対値が全て所定の閾操舵角δｋ以下であるか否かを判定することにより、様々な走行状況の中から、車両２０に大きな遠心力が作用することなく、車両２０が平坦路面を走行している状況を判定することが可能となる。すなわち、車両２０が略平坦な路面を略直進していることを判定することが可能となる。

（３）片荷判定装置の作動ステップ
本実施形態における片荷判定装置によって片荷判定を実行するためのフローチャートを図７に示す。本実施形態における片荷判定装置の作動ステップは、第１実施形態において述べた片荷判定装置１の作動ステップと類似しているため、説明を一部簡略化する。

本実施形態におけるステップＳＳ１〜ＳＳ６は、第１実施形態におけるステップＳ１〜Ｓ６と同一であるため説明を省略する。ステップＳＳ３において、車速Ｖが相異なる複数の車速Ｖ１、Ｖ２、…、Ｖｎのいずれかに一致している場合にはステップＳＳ５及びＳＳ７に進む。

ステップＳＳ７において、舵角センサ５により操舵角δを検出した後、ステップＳＳ８に進む。ステップＳＳ８において、設定した車速Ｖ１、Ｖ２、…、Ｖｎに対応した横加速度Ｇｙが全て算出されたか否かの判定を行う。全ての横加速度Ｇｙが算出されていない場合にはステップＳＳ４に進み、ステップＳＳ２〜ＳＳ１０を繰り返し実行するのに費やした時間が所定時間に納まっているか否かの判定を行う。全ての横加速度Ｇｙが算出された場合にはステップＳＳ９に進む。

ステップＳＳ９において、設定した車速Ｖ１、Ｖ２、…、Ｖｎに対応した操舵角δの絶対値が全て所定の閾操舵角δｋ以下であるか否かの判定を行う。操舵角δの絶対値が全て所定の閾操舵角δｋ以下となっていない場合にはＥＮＤに進み、閾操舵角δｋ以下となっている場合には片荷状態を判定することが可能であると判定してステップＳＳ１０に進む。ステップＳＳ９は、操舵角判定部１４と片荷判定部１５とによって実行される。

ステップＳＳ１０において、全ての横加速度Ｇｙの絶対値を平均化した平均値Ｇｙａを算出し、平均値Ｇｙａに基づいて片荷レベルＫを算出する。その後、ステップＳＳ１１に進む。ここで、図７に示す平均値Ｇｙａと片荷レベルＫとの関係は、図６で示した平均値Ｇｓａと片荷レベルＫとの関係と類似しているため説明を省略する。ステップＳＳ１０は、片荷レベル算出部１６によって実行される。

本実施形態におけるステップＳＳ１１及びＳＳ１２は、第１実施形態におけるステップＳ１３及びＳ１４と同一であるため説明を省略する。

（４）片荷判定装置の効果
このような本実施形態の構成によれば、片荷判定装置に備わるセンサは、Ｇセンサ２、舵角センサ５及び車速センサ４の３つのみである。したがって、第１実施形態と同様に、車両２０の状態を検出する各センサの構成が簡素である。よって、片荷判定装置を簡素に構成することができるため、片荷判定装置を低コストで提供することができる。

また、標準的なロールオーバ防止装置や、標準的な横滑り防止装置を装備した車両においては、Ｇセンサ２、舵角センサ５及び車速センサ４が既に備わっている。この場合、本実施形態の片荷判定装置を導入するの際して新たなセンサを装備する必要がないため経済的である。

また、本実施形態の構成によれば、全ての横加速度Ｇｙの絶対値を平均化した平均値Ｇｙａが大きいほど、車両２０に積載された積荷の車幅方向の偏りが大きいと判定する。したがって、第１実施形態と同様に、例えば、片荷レベルＫに応じて、横転抑制制御の介入閾値を設定したり、運転者に横転危険性を報知する警報レベルを設定したりすることができる。

＜その他の実施形態＞
本発明の片荷判定装置は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、当業者が行い得る変更、改良等を施した種々の形態にて実施することができることは言うまでもない。

例えば、第１実施形態においては、車両２０の車速Ｖを変化させたのときのヨーレイトγの変化により車両２０の走行状況を判定しているが、これに代えて、第２実施形態のように、車両２０の車速Ｖを変化させたのときの操舵角δの変化により車両２０の走行状況を判定する構成としてもよい。

また、第１実施形態においては、横加速度差Ｇｓに基づいて車両２０が片荷状態であることを判定しているが、これに代えて、第２実施形態のように、横加速度Ｇｙに基づいて車両２０が片荷状態であることを判定する構成としてもよい。

また、第１及び第２実施形態において、車両２０の車速Ｖを変化させたのときのヨーレイトγ及び操舵角δの双方の変化により車両２０の走行状況を判定することにより、片荷判定の精度をさらに高めることもできる。

１ … 片荷判定装置
２ … Ｇセンサ（横加速度検出手段）
３ … ヨーレイトセンサ（ヨーレイト検出手段）
４ … 車速センサ（車速検出手段）
５ … 舵角センサ（舵角検出手段）
１０ … 横加速度算出部（横加速度検出手段）
１１ … 遠心加速度算出部（遠心加速度算出手段）
１２ … 横加速度差算出部（横加速度差算出手段）
１３ … ヨーレイト判定部（走行状態判定手段）
１４ … 操舵角判定部（走行状態判定手段）
１５ … 片荷判定部（片荷判定手段）
１６ … 片荷レベル算出部（片荷判定手段）
２０ … 車両
Ｇｙ … 横加速度 Ｇｓ … 横加速度差
Ｐ … 積荷 Ｖ … 車速
γ … ヨーレイト γｋ … 閾ヨーレイト
δ … 操舵角 δｋ … 閾操舵角

Claims (7)

1. 車両に積載された積荷が車幅方向に偏っている片荷状態を判定する片荷判定装置において、
   前記車両の車幅方向の加速度である横加速度を検出する横加速度検出手段と、
   前記車両が略平坦な路面を略直進していることを判定する走行状態判定手段と、
   前記走行状態判定手段により前記車両が略平坦な路面を略直進していることが判定されている場合に、前記横加速度に基づいて前記車両が片荷状態であることを判定する片荷判定手段と、
   を備えていることを特徴とする片荷判定装置。
2. 前記車両のヨーレイトを検出するヨーレイト検出手段と、
   前記車両の車速を検出する車速検出手段と、を備え、
   前記走行状態判定手段は、前記車速検出手段により検出された車速及び前記ヨーレイト検出手段により検出されたヨーレイトに基づいて、前記車両の加速中又は減速中の相異なる複数の車速におけるヨーレイトの絶対値が全て所定の閾ヨーレイト以下である場合に、該車両が略平坦な路面を略直進していることを判定する
   請求項１に記載の片荷判定装置。
3. 前記車両の操舵角を検出する舵角検出手段と、
   前記車両の車速を検出する車速検出手段と、を備え、
   前記走行状態判定手段は、前記車速検出手段により検出された車速及び前記舵角検出手段により検出された操舵角に基づいて、前記車両の加速中又は減速中の相異なる複数の車速における操舵角の絶対値が全て所定の閾操舵角以下である場合に、該車両が略平坦な路面を略直進していることを判定する
   請求項１又は２に記載の片荷判定装置。
4. 前記片荷判定手段は、前記横加速度検出手段により検出された横加速度が所定の閾横加速度以上である場合に、前記車両が片荷状態であることを判定する
   請求項１から３のうちのいずれか一項に記載の片荷判定装置。
5. 前記片荷判定手段は、前記横加速度検出手段により検出された横加速度が大きいほど、前記車両に積載された積荷の車幅方向の偏りが大きいことを判定する
   請求項１から４のうちのいずれか一項に記載の片荷判定装置。
6. 前記車両のヨーレイトを検出するヨーレイト検出手段と、
   前記車両の車速を検出する車速検出手段と、
   前記ヨーレイト検出手段により検出されたヨーレイト及び前記車速検出手段により検出された車速に基づいて、該ヨーレイト及び該車速の積を、遠心加速度として算出する遠心加速度算出手段と、
   前記横加速度検出手段により検出された横加速度及び前記遠心加速度算出手段により算出された遠心加速度に基づいて、前記横加速度と前記遠心加速度との差を、横加速度差として算出する横加速度差算出手段と、を備え、
   前記片荷判定手段は、前記横加速度差が所定の閾横加速度差以上である場合に、前記車両が片荷状態であることを判定する
   請求項１から５のうちのいずれか一項に記載の片荷判定装置。
7. 前記車両のヨーレイトを検出するヨーレイト検出手段と、
   前記車両の車速を検出する車速検出手段と、
   前記ヨーレイト検出手段により検出されたヨーレイト及び前記車速検出手段により検出された車速に基づいて、該ヨーレイト及び該車速の積を、遠心加速度として算出する遠心加速度算出手段と、
   前記横加速度検出手段により検出された横加速度及び前記遠心加速度算出手段により算出された遠心加速度に基づいて、前記横加速度と前記遠心加速度との差を、横加速度差として算出する横加速度差算出手段と、を備え、
   前記片荷判定手段は、前記横加速度差が大きいほど、前記車両に積載された積荷の車幅方向の偏りが大きいことを判定する
   請求項１から６のうちのいずれか一項に記載の片荷判定装置。

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