JP2015003686A - 車両安定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】走行中の車両のロールをより確実に防止すること。【解決手段】車両のロールを抑制する車両安定装置１０は、車両の横加速度が第１の所定値以上かつ操舵角速度が第２の所定値以上の場合に所定の制御量で車両の走行を制御する。第１の制御閾値、第２の制御閾値および制御量は、車両の左輪および右輪にかかる各荷重の偏りに基づいて変更される。このとき、車両安定装置１０は、荷重の偏りが大きいほど制御閾値を小さく、制御量を大きくする。【選択図】図１

Description

本発明は、走行中の車両のロールを防止し、姿勢を安定させる車両安定装置に関する。

従来、走行中の車両のロール（横転）を防止し、姿勢を安定させる車両安定装置（横滑り防止装置）が知られている。たとえば、下記特許文献１には、車体のロールレイトが所定値以上である時、または、ステアリングホイールの操舵角速度が車両の重心高に拘らずロールオーバーになり得る設定角速度以上である時に、エアブレーキ装置を作動させ、車両の重心高さによらず的確な横転予知を早期に行い、適切にエアブレーキ装置を作動させる車両の横転防止装置が開示されている。

特開平１１−０１１２７２号公報

上述した従来技術にかかる技術では、主に車両の横加速度と操舵角速度から制御を開始するタイミングや制御量（制御の強さ）を決定している。一方で、車両の横転のしやすさは、横加速度および操舵角速度以外の要因にも関係すると考えられ、これらの要因を考慮することで、より安定した走行を実現できる可能性がある。

本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、走行中の車両のロールをより確実に防止することができる車両安定装置を提供することを目的とする。

上述した問題を解決し、目的を達成するため、請求項１の発明にかかる車両安定装置は、車両のロールを抑制するロール抑制制御をおこなう車両安定装置であって、前記車両の車幅方向にかかる横加速度を検出する横加速度検出手段と、前記車両のロールレイトを検出するロール検出手段と、前記車両の操舵角を検出する操舵角検出手段と、前記操舵角検出手段により検出された前記操舵角を用いて操舵角速度を算出する操舵角速度演算手段と、前記横加速度情報と前記操舵角速度に基づいて、前記車両の走行を制御する制御手段と、前記車両の左輪および右輪にかかる上下方向の荷重をそれぞれ推定する荷重推定手段と、を備え、前記制御手段は、前記横加速度が第１の所定値以上かつ前記操舵角速度が第２の所定値以上の場合に所定の制御量で前記車両の走行を制御するとともに、前記第１の所定値、前記第２の所定値および前記制御量を前記左輪および前記右輪にかかる各荷重の偏りに基づいて変更する、ことを特徴とする。
請求項２の発明にかかる車両安定装置は、前記制御手段は、前記荷重の偏りが大きいほど前記第１の所定値および前記第２の所定値を小さく、前記制御量を大きくする、ことを特徴とする。
請求項３の発明にかかる車両安定装置は、前記荷重推定手段は、前記車両のロールレイトおよび前記車両の車両緒元情報を用いて前記荷重を推定する、ことを特徴とする。
請求項４の発明にかかる車両安定装置は、前記荷重推定手段は、前記ロールレイトを微分したロール加速度と、前記ロールレイトを積分したロール角と、前記車両緒元情報と、を用いて前記荷重を推定する、ことを特徴とする。
請求項５の発明にかかる車両安定装置は、前記制御手段は、前記車両の各輪のブレーキ機構および前記車両のエンジン出力を制御することにより、前記車両の走行を制御する、ことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、車両の左輪および右輪にかかる上下方向の荷重をそれぞれ推定し、左右輪にかかる各荷重の偏りに基づいて車両各部の制御に介入するタイミングを規定する制御閾値（所定値）および制御量を変更する。車両の横転のしやすさは、車両の積載条件や路面の傾斜状況によって異なる。左右輪の荷重の偏りに基づいて制御閾値および制御量を変更することにより、より確実に車両のロールを抑制することができる。
請求項２の発明によれば、左右輪の荷重の偏りが大きいほど所定値（制御閾値）を小さく、制御量を大きくする。これにより、左右輪の荷重の偏りが大きい状態、すなわち、左右いずれかに荷重が傾いている時ほど、車両安定装置による介入をしやすく、また強い制御をおこなうことができ、実際の走行状態（ロールのしやすさ）に即した制御をおこなうことができる。
請求項３および請求項４の発明によれば、車両のロールレイトおよび車両の車両緒元情報を用いて荷重を推定するので、車両のタイヤに荷重センサを設ける場合と比較してコストを低く抑えることができる。
請求項５の発明によれば、車両の各輪のブレーキ機構および車両のエンジン出力を制御するので、車両の挙動を制御して、車両姿勢を安定させることができる。

実施の形態にかかる車両安定装置１０の構成を示すブロック図である。 制御閾値および制御量の概要を示す説明図である。 車両安定装置１０の処理を示すフローチャートである。

以下に添付図面を参照して、本発明にかかる車両安定装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。

（実施の形態）
図１は、実施の形態にかかる車両安定装置１０の構成を示すブロック図である。実施の形態にかかる車両安定装置１０は、車両のロールを抑制するロール抑制制御をおこなう車両安定装置であって、横加速度センサ１０２、ロールセンサ１０４、ハンドル角センサ１０６、ブレーキ駆動部１１２、エンジン制御部１１４、処理部２００によって構成される。

横加速度センサ１０２は、車両安定装置１０が搭載された車両（以下、単に「車両」という）の車幅方向にかかる横加速度を検出する。すなわち、横加速度センサ１０２は、請求項における横加速度検出手段に対応する。
ロールセンサ１０４は、車両のロールレイト（横転角速度）、すなわち、車両の進行方向を軸とした軸回りの回転角速度を検出する。すなわち、ロールセンサ１０４は、請求項におけるロール検出手段に対応する。
ハンドル角センサ１０６は、車両のハンドルに設けられた回転センサであり、車両の操舵角を検出する。すなわち、ハンドル角センサ１０６は、請求項における操舵角検出手段に対応する。

ブレーキ駆動部１１２は、車両の各車輪に設けられたブレーキシステムを駆動し、車輪の回転を遅延または停止させる。本実施の形態では、ブレーキ駆動部１１２は、ユーザによるブレーキペダル（図示なし）の操作の他、処理部２００（走行制御部２１２）による制御によって動作する。
エンジン制御部１１４は、たとえばＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）であり、車両のエンジンの点火機構、燃料系統、吸排気系統などを総合的に制御して、エンジンの出力を制御する。なお、本実施の形態では、車両はエンジン出力によって駆動されるものとするが、これに限らず、たとえばモータによって駆動される電動車などであってもよい。

処理部２００は、ＣＰＵ、制御プログラムなどを格納・記憶するＲＯＭ、制御プログラムの作動領域としてのＲＡＭ、各種データを書き換え可能に保持するＥＥＰＲＯＭ、周辺回路等とのインターフェースをとるインターフェース部などを含んで構成される。
処理部２００は、上記ＣＰＵが上記制御プログラムを実行することにより、操舵角速度演算部２０２、車両諸元情報記憶部２０４、ロール加速度演算部２０６、ロール角演算部２０８、荷重推定部２０９、パラメータ決定部２１０、走行制御部２１２を実現する。

操舵角速度演算部２０２は、ハンドル角センサ１０６（操舵角検出手段）によって検出された操舵角を用いて操舵角速度を算出する。操舵角速度は、運転者がハンドルを切る速度であり、操舵角速度が高いほど、いわゆる急ハンドルに近づいていく。操舵角速度演算部２０２は、請求項の操舵角速度演算部に対応する。

車両諸元情報記憶部２０４には、車両重量、ロール半径（車両の重心からロール中心軸までの距離）、寸法等、車両の性能を示す各種の情報（車両諸元情報）が記憶されている。
ロール加速度演算部２０６は、ロールセンサ１０４によって検出されたロールレイトを微分して、車両のロール加速度（横転角加速度）を算出する。
ロール角演算部２０８は、ロールセンサ１０４によって検出されたロールレイトを積分して、車両のロール角（横転角）を算出する。

荷重推定部２０９は、車両の左輪および右輪にかかる上下方向の荷重をそれぞれ推定する。荷重推定部２０９は、車両諸元情報記憶部２０４に記憶された車両諸元情報およびロール加速度、より詳細にはロール加速度演算部２０６で算出されたロール加速度およびロール角演算部２０８で算出されたロール角から、車両の左輪（左前輪＋左後輪）および右輪（右前輪＋右後輪）のそれぞれの荷重を推定する。左右輪の荷重の和は、常時一定であり、左輪および右輪のいずれかの荷重が極端に小さく、または大きくなった場合、車両がロールする可能性が高いと考えられる。
なお、荷重推定部２０９に代えて、車両の各輪に上下方向の荷重を検出する荷重センサを設けておき、その検出結果を用いて各輪にかかる荷重の状態を検出してもよい。

パラメータ決定部２１０は、後述する走行制御部２１２によってブレーキ駆動部１１２やエンジン制御部１１４を制御（ロール抑制制御）する際の制御閾値や制御量などのパラメータを決定する。
制御閾値とは、走行制御部２１２がロール抑制制御を開始する際の閾値であり、横加速度および操舵角速度の閾値を示す。すなわち、横加速度が第１の所定値（第１の制御閾値）以上かつ操舵角速度が第２の所定値（第２の制御閾値）以上となった場合に、走行制御部２１２はロール抑制制御を開始する。よって、制御閾値が小さいほど、横加速度および操舵角速度が小さいうちからロール抑制制御が開始されることになる。
また、制御量とは、走行制御部２１２がブレーキ駆動部１１２やエンジン制御部１１４を制御する度合い（強度）を示し、制御量が大きいほど強い制御をおこなうことを示す。

図２は、制御閾値および制御量の概要を示す説明図であり、図２Ａは制御閾値、図２Ｂは制御値を示す。また、図２Ａ、図２Ｂともに、縦軸は左輪荷重、横軸は右輪荷重を示している。パラメータ決定部２１０は、図２に示すような制御閾値および制御量のテーブルを有しており、荷重推定部２０９によって推定された車両の左輪および右輪にかかる各荷重の偏りに基づいて、第１の制御閾値、第２の制御閾値および制御量を決定する。なお、図２Ａには１つのテーブルのみを示しているが、実際には横加速度を示す第１の制御閾値用のテーブル、および操舵角速度を示す第２の制御閾値用のテーブルを保持している。

図２Ａに示す制御閾値は、左輪荷重または右輪荷重の一方が小さく、もう一方が大きい状態、すなわち左右の荷重に偏りがあるほど、決定される制御閾値の値が小さくなっている。たとえば、図２Ａ上の点αと点βとを比較すると、左右の荷重がほぼ同一の点αと比較して、左輪荷重が高く右輪荷重が低い点βの方が制御閾値が低くなっている。すなわち、左右の荷重に偏りがあるほど、制御閾値が小さい値に設定され、横加速度および操舵角速度が小さいうちからロール抑制制御を開始されることになる。

また、図２Ｂに示す制御量は、左輪荷重または右輪荷重の一方が小さく、もう一方が大きい状態、すなわち左右の荷重に偏りがあるほど、決定される制御閾値の値が小さくなっている。たとえば、図２Ｂ上の点αと点βとを比較すると、左右の荷重がほぼ同一の点αと比較して、左輪荷重が高く右輪荷重が低い点βの方が制御量が大きくなっている。すなわち、左右の荷重に偏りがあるほど、制御量が大きい値に設定され、ブレーキ駆動部１１２やエンジン制御部１１４に対して強い制御がおこなわれることになる。

言い換えると、パラメータ決定部２１０は、左右輪の荷重の偏りが大きいほど第１の制御閾値および第２の制御閾値を小さく、制御量を大きくする。
なお、図２内の制御閾値および制御量の値やグラフは、左右輪荷重の偏りによって決定される制御閾値および制御量の大小関係を示すために模式的に示したものであり、実際の値とは異なる。

図１の説明に戻り、走行制御部２１２は、横加速度が第１の所定値（第１の制御閾値）以上かつ操舵角速度が第２の所定値（第２の制御閾値）以上の場合に、所定の制御量で車両の走行を制御する。上述のように、所定値（制御閾値）および制御量は、左右輪の荷重の偏りに基づいてパラメータ決定部２１０によって変更される。すなわち、パラメータ決定部２１０と走行制御部２１２は、請求項における制御部に対応する。

走行制御部２１２は、パラメータ決定部２１０によって決定された制御量に従って、ブレーキ駆動部１１２およびエンジン制御部１１４を制御して、車両各輪の制動およびエンジン出力を調整する。すなわち、走行制御部２１２は、車両の各輪のブレーキ機構および車両のエンジン出力を制御することにより、車両の走行を制御する。

図３は、車両安定装置１０の処理を示すフローチャートである。車両の走行中、車両安定装置１０は、図３に示した処理を継続しておこなっている。
図３のフローチャートにおいて、車両安定装置１０は、まず、ロールセンサ１０４、ハンドル角センサ１０６および横加速度センサ１０２によって、車両のロールレイト、操舵角および横加速度を検出する（ステップＳ３０１）。

つぎに、車両安定装置１０は、操舵角速度演算部２０２によって、操舵角を用いて操舵角速度を算出する（ステップＳ３０２）。また、ロール加速度演算部２０６およびロール角演算部２０８によって、ロール加速度およびロール角を算出する（ステップＳ３０３）。また、荷重推定部２０９は、ステップＳ３０３で算出されたロール加速度およびロール角と、車両諸元情報とを用いて、車両の左右輪の荷重をそれぞれ推定する（ステップＳ３０４）。

車両安定装置１０は、パラメータ決定部２１０によって、左右輪の荷重が変化したか否かを判断する（ステップＳ３０５）。荷重が変化した場合には（ステップＳ３０５：Ｙｅｓ）、図２に示すようなテーブルを参照して第１の制御閾値、第２の制御閾値および制御量を変更する（ステップＳ３０６）。一方、荷重に変化がない場合は（ステップＳ３０５：Ｎｏ）、現在設定されている制御閾値および制御量を継続させる。

走行制御部２１２は、ステップＳ３０１で検出された横加速度がステップＳ３０６で設定された（または継続して設定されている）第１の制御閾値以上か否か、また、ステップＳ３０２で算出した操舵角速度が第２の制御閾値以上か否かを判断する（ステップＳ３０７）。横加速度が第１の制御閾値以上かつ操舵角速度が第２の制御閾値以上の場合は（ステップＳ３０７：Ｙｅｓ）、ステップＳ３０６で設定された（または継続して設定されている）制御量でブレーキ駆動部１１２（ブレーキ）およびエンジン制御部１１４（エンジン）を制御する（ステップＳ３０８）。一方、横加速度が第１の制御閾値未満または操舵角速度が第２の制御閾値未満の場合は（ステップＳ３０７：Ｎｏ）、制御をおこなわずにステップＳ３０１からの処理をくりかえす。

以上説明したように、実施の形態にかかる車両安定装置１０は、車両の左輪および右輪にかかる上下方向の荷重をそれぞれ推定し、左右輪にかかる各荷重の偏りに基づいて車両各部の制御に介入するタイミングを規定する制御閾値（所定値）および制御量を変更する。車両の横転のしやすさは、車両の積載条件や路面の傾斜状況によって異なる。左右輪の荷重の偏りに基づいて制御閾値および制御量を変更することにより、より確実に車両のロールを抑制することができる。

また、車両安定装置１０は、左右輪の荷重の偏りが大きいほど所定値（制御閾値）を小さく、制御量を大きくする。これにより、左右輪の荷重の偏りが大きい状態、すなわち、左右いずれかに荷重が傾いている時ほど、車両安定装置による介入をしやすく、また強い制御をおこなうことができ、実際の走行状態（ロールのしやすさ）に即した制御をおこなうことができる。

また、車両安定装置１０は、車両のロールレイトおよび車両の車両緒元情報を用いて荷重を推定するので、車両のタイヤに荷重センサを設ける場合と比較してコストを低く抑えることができる。

１０……車両安定装置、１０２……横加速度センサ、１０４……ロールセンサ、１０６……ハンドル角センサ、１１２……ブレーキ駆動部、１１４……エンジン制御部、２００……処理部、２０２……操舵角速度演算部、２０４……車両諸元情報記憶部、２０６……ロール加速度演算部、２０８……ロール角演算部、２０９……荷重推定部、２１０……パラメータ決定部、２１２……走行制御部。

Claims (5)

1. 車両のロールを抑制するロール抑制制御をおこなう車両安定装置であって、
   前記車両の車幅方向にかかる横加速度を検出する横加速度検出手段と、
   前記車両のロールレイトを検出するロール検出手段と、
   前記車両の操舵角を検出する操舵角検出手段と、
   前記操舵角検出手段により検出された前記操舵角を用いて操舵角速度を算出する操舵角速度演算手段と、
   前記横加速度情報と前記操舵角速度に基づいて、前記車両の走行を制御する制御手段と、
   前記車両の左輪および右輪にかかる上下方向の荷重をそれぞれ推定する荷重推定手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記横加速度が第１の所定値以上かつ前記操舵角速度が第２の所定値以上の場合に所定の制御量で前記車両の走行を制御するとともに、前記第１の所定値、前記第２の所定値および前記制御量を前記左輪および前記右輪にかかる各荷重の偏りに基づいて変更する、
   ことを特徴とする車両安定装置。
2. 前記制御手段は、前記荷重の偏りが大きいほど前記第１の所定値および前記第２の所定値を小さく、前記制御量を大きくする、
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両安定装置。
3. 前記荷重推定手段は、前記車両のロールレイトおよび前記車両の車両緒元情報を用いて前記荷重を推定する、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の車両安定装置。
4. 前記荷重推定手段は、前記ロールレイトを微分したロール加速度と、前記ロールレイトを積分したロール角と、前記車両緒元情報と、を用いて前記荷重を推定する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の車両安定装置。
5. 前記制御手段は、前記車両の各輪のブレーキ機構および前記車両のエンジン出力を制御することにより、前記車両の走行を制御する、
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の車両安定装置。

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