JP2016190605A - 道路勾配推定装置及び道路勾配推定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】運転者が操舵装置を操作した際の道路勾配の推定値の誤推定を防止できる道路勾配推定装置及び道路勾配推定方法を提供する。
【解決手段】右車輪速度Ｖａ及び左車輪速度Ｖｂに基づいて旋回半径Ｒを算出する半径算出手段３７と、旋回半径Ｒに基づいて車両１０に掛かる遠心加速度成分Ａｃを算出する成分算出手段３８と、遠心加速度成分Ａｃが予め定められた判定値Ａ以上か否かを判定する判定手段３９と、を備え、判定手段３９により、遠心加速度成分Ａｃが判定値Ａ未満と判定した場合には、道路勾配の推定値θｚを推定勾配θｘ又は補正勾配θｙにし、遠心加速度成分Ａｃが判定値Ａ以上と判定した場合には、勾配推定手段３５、及び補正手段３６による推定を禁止して、推定値θｚを予め定められた設定値θ０にするように構成される。
【選択図】図８

Description

本発明は、道路勾配推定装置及び道路勾配推定方法に関し、より詳細には、運転者が操舵装置を操作した際の道路勾配の推定値の誤推定を防止できる道路勾配推定装置及び道路勾配推定方法に関する。

車両の走行中には、車両の加減速制御、回生制御、及びブレーキ制御の最適化のため、また、車両の発進時には、変速段の発進段の最適化のため、車両の走行している、あるいは停車している道路勾配を精度良く推定することが必要となる。

道路勾配を推定する方法としては、車両に掛かる前後方向成分に基づいて推定する方法が一般的である。この推定方法は、例えば、重力センサ（Ｇセンサ）で取得した車両に掛かる成分のうちの路面に平行な成分、すなわち車両に掛かる前後方向成分から、車輪速度センサで取得した車両の実際の加速度成分を減算して算出された車両の前後方向に掛かる重力加速度成分に基づいて道路勾配を推定する方法である。なお、車両に掛かる前後方向成分には道路勾配による重力加速度成分や車両の加速度による加速度成分を例示できる。

しかし、車両が右左折中やＵターン中などの走行路を変更する場合には、車両に掛かる前後方向成分には、遠心加速度により車両の前後方向に掛かる遠心加速度成分が含まれており、道路の勾配を精度良く推定できない。

道路勾配を推定し、その道路勾配推定値に基づいて車両の目標加減速度を補正する装置において、車両の走行速度が所定値以下の場合に車両の操舵角度が所定値以上になると、右左折やＵターンによって走行路が変更されたものとみなし、道路勾配推定値をゼロに初期化する装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかし、道路勾配の推定値に誤差が生じる状況は、遠心加速度による遠心加速度成分が大きくなった場合、すなわち車両の速度が速い場合や車両の旋回半径が小さい場合である。上記の装置においては、車両の走行速度が所定値以下になった場合を条件とするため、そのような遠心加速度の遠心加速度成分が大きくなった場合の道路勾配推定値の誤差に対しては何ら対策されていない。

また、上記の装置は、車両がＵターンする場合には、道路勾配推定値の符号を逆転しているが、車両がＵターンする場合は、車両の旋回半径が最小になる場合であって、そのときに推定される道路勾配の推定値の符号を逆転したとしても、推定された値自体が遠心加速度による遠心加速度成分によって実際の道路勾配とはかけ離れた値である。

結果として、上記の装置では、車両の操舵角度に基づいて道路勾配の誤差を防止しようとしているが、その防止策として不十分である。

特開２００４−１１４９８号公報

本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その課題は、運転者が操舵装置を
操作した際の道路勾配の推定値の誤推定を防止できる道路勾配推定装置及び道路勾配推定方法を提供することである。

上記の課題を解決するための本発明の道路勾配推定装置は、道路の推定勾配を車両に掛かる前後方向成分に基づいて推定する勾配推定手段を備えた道路勾配推定装置において、前記車両の右前輪の右車輪速度及び左前輪の左車輪速度のそれぞれを取得する車輪速度取得手段と、前記右車輪速度及び前記左車輪速度に基づいて前記車両の旋回半径を算出する半径算出手段と、前記半径算出手段で算出した前記旋回半径に基づいて前記車両に掛かる遠心加速度成分を算出する成分算出手段と、前記成分算出手段で算出した前記遠心加速度成分が予め定められた判定値以上か否かを判定する判定手段と、を備え、前記判定手段により、前記遠心加速度成分が前記判定値未満と判定した場合には、道路勾配の推定値を前記推定勾配にし、前記遠心加速度成分が前記判定値以上と判定した場合には、前記勾配推定手段による推定を禁止して、道路勾配の推定値を予め定められた設定値にする構成にしたことを特徴とするものである。

また、上記の課題を解決するための本発明の道路勾配推定方法は、道路の推定勾配を車両に掛かる前後方向成分に基づいて推定する道路勾配推定方法において、前記車両の右前輪の右車輪速度及び左前輪の左車輪速度に基づいて前記車両の旋回半径を算出し、算出した前記旋回半径に基づいて前記車両に掛かる遠心加速度成分を算出し、算出した前記遠心加速度成分が予め定められた判定値以上か否かを判定し、前記遠心加速度成分が前記判定値未満と判定した場合には、道路勾配の推定値を前記推定勾配にし、前記遠心加速度成分が前記判定値以上と判定した場合には、道路勾配の推定を禁止して、道路勾配の推定値を予め定められた設定値にすることを特徴とする方法である。

なお、ここでいう設定値は、車両が発進する際に変速機の発進段を予め設定されたギヤ段にする値に設定されることが好ましく、より具体的には、車両重量に応じた変速機のデフォルトの発進段、つまり実際の勾配によらずに確実に車両を発進可能な発進段が選択される値に設定される。

本発明の道路勾配推定装置及び道路勾配推定方法によれば、運転者の操舵装置の操作により操舵される左前輪及び右前輪のそれぞれの車輪速度に基づいて車両の旋回半径を算出して、その旋回半径に基づいて算出した車両に掛かる遠心加速度を起因とした遠心加速度成分を判定値と比較して判定して、その遠心加速度成分が大きくなる場合には、すなわち車両に掛かる前後方向成分の変動が大きい場合には、道路勾配の推定を禁止すると共に道路勾配の推定値を予め定められた設定値にすることにより、道路勾配の推定値の誤推定を防止できる。これにより、発進時にギヤ比の高い、すなわち出力トルクの低い発進段が選択されることを防止できる。

特に、車両に掛かる遠心加速度による遠心加速度成分が大きいときに推定された推定勾配が、実際の道路勾配に対して大きくずれていた場合に、そのずれが解消されないまま車両が停車すると、車両の発進時に使用される道路勾配の推定値は実際の値とかけ離れる虞がある。しかし、本発明によれば、推定勾配がずれる可能性のある車両に掛かる遠心加速度による遠心加速度成分が大きいときに、推定勾配を推定することを禁止して、推定値を設定値にするので、実際の道路勾配に対して発進時にギヤ比が高く発進できない変速段が選択されることを防止できる。

本発明の道路勾配推定装置の第一実施形態を例示する説明図である。 図１の勾配推定手段を例示するブロック図である。 図１の補正手段を例示するブロック図である。 図１の車両の下面図であり、車両が右折した場合、つまり右車輪が旋回の内側、左車輪が旋回の外側の場合の旋回半径を例示する説明図である。 図１の半径算出手段を例示するブロック図である。 図１の車両に掛かる遠心加速度と、その遠心加速度に基づいた遠心加速度成分を例示する説明図である。 図１の成分算出手段を例示するブロック図である。 本発明の道路勾配推定方法の第一実施形態を例示するフローチャートである。 本発明の道路勾配推定装置の第二実施形態を例示する説明図である。 本発明の道路勾配推定方法の第二実施形態を例示するフローチャートである。

以下、本発明の道路勾配推定装置及び道路勾配推定方法について説明する。図１は、本発明の第一実施形態の道路勾配推定装置３０の構成を例示している。この道路勾配推定装置３０は、車両１０に搭載されて、車両１０の走行している道路勾配の推定値θｚを得るものである。

車両１０には、シャーシ１１の前方側に運転室（キャブ）１２が配置され、シャーシ１１の後方側にボディ１３が配置されている。

この車両１０においては、キャブ１２に搭乗した運転者がアクセルペダル１４及びシフトレバー１５を操作すると、図示しない制御装置がエンジン１６、動力伝達装置（クラッチ）１７、及び変速機１８を制御する。その制御により、エンジン１６から出力された動力を、動力断接装置１７を経由して変速機１８に伝達し、更に、変速機１８より推進軸１９を介して差動装置２０に伝達して、差動装置２０より駆動軸２１を介して後輪（駆動輪）２２に伝達して、走行している。また、走行中に、運転者がステアリング（操舵装置）２３を操作して、図示しないステアリングシステムを経由して右前輪２４ａ（図示しない左前輪２４ｂ）が操舵されると、車両１０の進行方向が変わる。

このような車両１０の加減速制御、回生制御、及びブレーキ制御の最適化のためには、あるいは、車両の発進時の変速機１８の発進段の最適化のためには、車両１０の走行している道路勾配を精度良く推定することが求められている。そこで、上記の車両１０においては、道路勾配推定装置３０を備えて、走行中に道路勾配を推定している。

道路勾配推定装置３０は、電子計算機３１、Ｇセンサ３２、車輪速度センサ３３ａ（図示しない３３ｂ）、及び操舵角センサ３４を備えている。

電子計算機３１は、勾配推定手段３５と、補正手段３６とを有しており、車両１０の走行中に逐次、勾配推定手段３５と補正手段３６とを実行して道路勾配を推定して推定値θｚを得ている。なお、勾配推定手段３５及び補正手段３６としては、電子計算機３１に記憶され、実行されるプログラムを例示できる。

Ｇセンサ３２は、車両１０に掛かる力成分のうちの路面に平行な成分、すなわち車両１０に掛かる前後方向成分Ｇｓを取得し、車輪速度センサ３３ａは右前輪２４ａの右車輪速度Ｖａ、車輪速度センサ３３ｂは左前輪２４ｂの左車輪速度Ｖｂを取得している。また、操舵角センサ３４は、運転者のステアリング２３の操作による右前輪２４ａ及び左前輪２４ｂの操舵角θｎを取得している。

勾配推定手段３５は、Ｇセンサ３２の検出値である車両１０に掛かる力の前後方向成分
Ｇｓと、車輪速度センサ３３ａ、３３ｂの検出値である右車輪速度Ｖａ及び左車輪速度Ｖｂとを取得して、車両１０に掛かる前後方向成分Ｇｓと実際の車両１０の加速度成分Ａｖに基づいて道路勾配を推定して推定勾配θｘを得る手段である。

補正手段３６は、勾配推定手段３５で推定された推定勾配θｘを取得し、推定勾配θｘに、推定勾配θｘの変化量（推定勾配θｘと前回の推定値θ（ｚ−１）の差分）が予め定められた制限値θａ以上の場合には、その変化量を制限値θａ以下に制限する補正をして補正勾配θｙを得る手段である。

つまり、この補正手段３６は外乱の影響により推定手段３５で推定された推定勾配θｘが大きく変化した場合に、その外乱の影響を排除する手段である。なお、この補正手段３６で補正される外乱としては、路面状況の変化や、運転者によるステアリング２３の操作による遠心加速度の変化などの予測できない外乱を例示できる。

制限値θａは、外乱などの影響により推定勾配θｘが大きく変動する場合に、すなわち変化量が大きくなった場合に、その外乱の影響を排除する値に設定されている。この実施形態では、予め定められた車両１０の走行距離における推定勾配θｘの変化量に対して制限値を設けている。

例えば、道路勾配の変化量は、距離１ｍに対して１％を上限としている。そこで、制限値θａを１％に設定すると、車両１０の走行距離が１ｍにおける推定勾配θｘの変化量を最大で１％とすることにより、外乱の影響により変化量が１％を超えることを回避して、道路勾配の推定値θｚの推定精度を向上できる。なお、この制限値θａは上記の値に限定されるものではなく、外乱の影響を排除するものであればよい。

なお、この勾配推定手段３５及び補正手段３６は、車両１０が単位距離（１ｍ）を進む間に推定勾配θｘ及び補正勾配θｙを算出している。但し、単位距離に限定されずに単位時間や車両１０の加速度及び速度の変化時に随時算出してもよい。

このように道路勾配推定装置３０は、推定勾配θｘの変化量が制限値θａ未満の場合には推定値θｚを推定勾配θｘにし、推定勾配θｘの変化量が制限値θａ以上の場合には推定値θｚを補正勾配θｙにして、予期せぬ外乱の影響を排除して道路勾配の推定値を精度良く推定できる。

一方で、運転者によりステアリング２３が操舵されて際に、車両１０に掛かる遠心加速度に基づいた遠心加速度成分Ａｃが大きくなった場合には、車両１０に掛かる前後方向成分Ｇｓの値が大きく変化する。そのため、遠心加速度成分Ａｃが大きくなった場合には、道路勾配の推定値θｚの値は実際の道路勾配からかけ離れる虞がある。

そこで、本発明の道路勾配推定装置３０は、車両１０の右前輪２４ａの右車輪速度Ｖａ及び左前輪２４ｂの左車輪速度Ｖｂのそれぞれを取得する車輪速度取得手段として設けられた車輪速度センサ３３ａ、３３ｂと、右車輪速度Ｖａ及び左車輪速度Ｖｂに基づいて車両１０の旋回半径Ｒを算出する半径算出手段３７と、算出した旋回半径Ｒに基づいて車両１０に掛かる遠心加速度成分Ａｃを算出する成分算出手段３８と、算出した遠心加速度成分Ａｃが予め定められた判定値Ａａ以上か否かを判定する判定手段３９と、を備えて構成される。そして、判定手段３９により、遠心加速度成分Ａｃが判定値Ａａ未満と判定した場合には、道路勾配の推定値θｚを推定勾配θｘ又は補正勾配θｙにし、遠心加速度成分Ａｃが判定値Ａａ以上と判定した場合には、勾配推定手段３５、及び補正手段３６による推定を禁止して、推定値θｚを予め定められた設定値θ０にするように構成される。

なお、半径算出手段３７、成分算出手段３８及び判定手段３９としては、電子計算機３１に記憶され、実行されるプログラムを例示できる。

この半径算出手段３７、成分算出手段３８、及び判定手段３９を備えた道路勾配推定装置３０の行う道路推定方法について、図２〜図７に示すブロック図及び説明図、並びに図８に示すフローチャートを参照しながら説明する。

まず、電子計算機３１は勾配推定手段３５による推定勾配θｘの推定を行う。

図２に示すように、まず、ステップＳ１０では、右車輪速度Ｖａ及び左車輪速度Ｖｂを加算する。次いで、ステップＳ２０では、右車輪速度Ｖａ及び左車輪速度Ｖｂの平均値（車両１０の速度）Ｖを算出する。次いで、ステップＳ３０では、速度Ｖを時間で微分、すなわち速度Ｖの時間変化を算出して車両１０の実際の加速度成分Ａｖを算出する。

次いで、ステップＳ４０では、前後方向成分Ｇｓから加速度成分Ａｖを減算して、重力加速度成分Ｇｒを算出する。次いで、ステップＳ５０では、重力加速度成分Ｇｒに重力加速度ｇを除算する。次いで、ステップＳ６０では、ステップＳ５０の結果に逆正弦関数（ｓｉｎ^−１）を用いて推定勾配θｘを算出する。

次に、電子計算機３１は補正手段３６による補正勾配θｙの推定を行う。

図３に示すように、まず、ステップＳ１００では、前回の道路勾配の推定値θ（ｚ−１）を取得する。次いで、ステップＳ１１０では、推定勾配θｘから前回の推定値θ（ｚ−１）を減算する。次いで、ステップＳ１２０では、ステップＳ１１０の結果の絶対値を算出する。次いで、ステップＳ１３０では、ステップＳ１２０の結果が制限値θａの絶対値未満か否かを判定し、その判定結果をステップＳ１４０に送る。

ステップＳ１４０では、ステップＳ１３０の結果が制限値θａの絶対値未満の場合には、推定勾配θｘを道路勾配の推定値θｚとして出力する。一方、ステップＳ１３０の結果が制限値θａの絶対値以上の場合には、ステップＳ１５０で前回の推定値θ（ｚ−１）に制限値θａを加算又は減算して補正勾配θｙを算出する。このステップＳ１５０では、推定勾配θｘから前回の推定値θ（ｚ−１）を減算した値が正であれば、制限値θａを減算し、負であれば、制限値θａを加算する。そして、ステップＳ１４０では、ステップＳ１５０の結果である補正勾配θｙを推定値θｚとして出力する。

次に、電子計算機３１は半径算出手段３７による旋回半径Ｒの算出を行う。

図４は車両１０の下面図であり、車両１０が右折した場合、つまり右前輪２４ａが旋回の内側、左前輪２４ｂが旋回の外側の場合の旋回半径Ｒを示す。また、前輪軸２５の輪距（トレッド）をＴ、右前輪２４ａの内側旋回半径をＲａ、左前輪２４ｂの外側旋回半径をＲｂとする。従って、内側旋回半径Ｒａの角速度は右車輪速度Ｖａ、外側旋回半径Ｒｂの角速度は左車輪速度Ｖｂ、及び旋回半径Ｒの角速度は速度Ｖとなる。なお、本明細書においては、旋回半径Ｒは前輪軸２５の輪距Ｔの中間を通るものとする。

旋回半径Ｒ上、内側旋回半径Ｒａ上、及び外側旋回半径Ｒｂ上の三つの角速度は全て等しいため、旋回半径Ｒ及び内側旋回半径Ｒａの比が速度Ｖ及び右車輪速度Ｖａの比と等しくなり、旋回半径R及び外側旋回半径Ｒｂの比が速度Ｖ及び左車輪速度Ｖｂの比と等しくなる。また、右前輪２４ａ及び左前輪２４ｂの切れ角θｍが小さいときには、内側旋回半径Ｒａ及び外側旋回半径Ｒｂの差は輪距Ｔに略等しくなることから、旋回半径Ｒ及び内側旋回半径Ｒａの差は輪距Ｔの半分の距離に等しくなり、外側旋回半径Ｒｂ及び旋回半径Ｒ
の差は輪距Ｔの半分の距離に等しくなる。

以上のことから右車輪速度Ｖａに基づいた第一旋回半径Ｒ１を以下の数式（１）を用いて算出し、左車輪速度Ｖｂに基づいた第二旋回半径Ｒ２を以下の数式（２）を用いて算出して、算出した第一旋回半径Ｒ１及び第二旋回半径Ｒ２の平均値を旋回半径Ｒとする。

図５に示すように、まず、ステップＳ２００では、速度Ｖから右車輪速度Ｖａを減算する。次いで、ステップＳ２１０では、速度ＶをステップＳ２００の結果で除算する。次いで、ステップＳ２２０では、ステップＳ２１０の結果に輪距Ｔの半分の値を乗算して、第一旋回半径Ｒ１を算出する。

次いで、ステップＳ２３０では、左車輪速度Ｖｂから速度Ｖを減算する。次いで、ステップＳ２４０では、速度ＶをステップＳ２３０の結果で除算する。次いで、ステップＳ２５０では、ステップＳ２４０の結果に輪距Ｔの半分の値を乗算して、第二旋回半径Ｒ２を算出する。

次いで、ステップＳ２６０では、第一旋回半径Ｒ１及び第二旋回半径Ｒ２を加算する。次いで、ステップＳ２７０では、第一旋回半径Ｒ１及び第二旋回半径Ｒ２の平均値を算出して、旋回半径Ｒを算出する。

なお、この実施形態では、車輪速度センサ３３ａ、３３ｂにより右前輪２４ａ及び左前輪２４ｂの速度を検出したが代わりに、車輪速センサを駆動輪２２に配置して後輪の速度を検出して旋回半径Ｒを算出してもよく、この場合にはトレッドによる誤差を排除できる。このように旋回半径Ｒにおいては、Ｇセンサ３２の位置等によって最適な算出方法を選択することができる。

次に、電子計算機３１は成分算出手段３８により、旋回半径Ｒに基づいた車両１０に掛かる遠心加速度Ａｃ０を算出して、遠心加速度成分Ａｃを算出する。

図６は車両１０に掛かる遠心加速度Ａｃ０と、その遠心加速度Ａｃ０に基づいた遠心加速度成分Ａｃを示す。また、駆動軸２１と前輪軸２５との距離である軸距（ホイールベース）をＷ、及び右前輪２４ａ及び左前輪２４ｂの切れ角をθｍとする。

図７に示すように、まず、ステップＳ３００では、軸距Ｗを旋回半径Ｒで除算する。次いで、ステップＳ３１０では、ステップＳ３００の結果に逆正弦関数（ｓｉｎ^−１）を用いて切れ角θｍを算出する。次いで、ステップＳ３２０では、切れ角θｍに正弦関数（ｓ
ｉｎ）を用いる。

次いで、ステップＳ３３０では、ステップＳ１０及びステップＳ２０で算出した速度Ｖを二乗する。次いで、ステップＳ３４０では、ステップＳ２３０で算出した結果を、旋回半径Ｒで除算して、遠心加速度Ａｃ０を算出する。

次いで、ステップＳ３５０では、ステップＳ３４０で算出した遠心加速度Ａｃ０にステップＳ３２０で算出した正弦関数を乗算して、遠心加速度成分Ａｃを出力する。

次に、電子計算機３１は判定手段３９による判定を行う。

図８に示すように、まず、上記の半径算出手段３７及び成分算出手段３８が行われた後のステップＳ４００では、遠心加速度成分Ａｃが予め定められた判定値Ａａ以上か否かを判定する。

判定値Ａａは、遠心加速度成分Ａｃにより勾配推定手段３５で推定された推定勾配θｘが実際の道路勾配からかけ離れた値になること、すなわち補正手段３６で補正対称になる値になることを判定できる値に設定される。この判定値Ａａは、車両１０の速度Ｖの二乗に比例することから速度Ｖが高速度の場合には、値を大きくするとよい。

このステップＳ４００で、遠心加速度成分Ａｃが判定値Ａａ未満と判定すると、図２に示すステップＳ１０〜ステップＳ６０、次いで、図３のステップＳ１００〜ステップＳ１５０へ進み、推定勾配θｘの変化量が制限値θａ未満の場合には推定値θｚを推定勾配θｘにし、推定勾配θｘの変化量が制限値θａ以上の場合には推定値θｚを補正勾配θｙにする。道路勾配の推定値θｚを算出して、スタートへと戻る。

一方、ステップＳ４００で、遠心加速度成分Ａｃが判定値Ａａ以上と判定すると、ステップＳ４１０へ進む。

次いで、ステップＳ４１０では、勾配推定手段３５を禁止し、それに伴う補正手段３６も禁止する。従って、図２に示すステップＳ１０〜ステップＳ６０、及び図３のステップＳ１００〜ステップＳ１５０を禁止して、ステップＳ３２０へ進む。

次いで、ステップＳ４２０では、勾配推定手段３５による推定が禁止されているので、道路勾配の推定値θｚを予め定められた設定値θ０にして、この道路勾配推定方法は完了する。

この設定値θ０は車両１０が発進する際に変速機１８の発進段を予め設定されたギヤ段にする値に設定されることが好ましく、より具体的には、車両重量に応じた変速機１８のデフォルトの発進段、つまり実際の勾配によらずに確実に車両１０を発進可能な発進段が選択される値に設定される。つまり、推定値θｚがこの設定値θ０に設定されると、実際の勾配が道路構造令に規定される道路最大勾配（例えば、普通道路では９％、小型道路では１２％）であっても、確実に車両１０を発進させることができる。

このように、設定値θ０を車両１０が発進する際に変速機１８の発進段を予め設定されたギヤ段にする値に設定すると、変速機１８の発進段としては、車両１０の重量に基づいてその道路最大勾配を発進可能なギヤ段、例えば、車両１０の重量が最大重量の場合には、１速段を選択する。また、例えば、勾配がゼロの平坦の道路の場合には、発進段として２速段を選択し、上り勾配の場合には、発進段として１速段を選択する変速機１８の場合には、判定手段３９で動力断接装置１７が動力伝達を切断し、又は、変速機１８が後退段を選択し、又は、変速機１８がどの変速段も選択しないと判定した場合には、平坦の道路の場合でも、正しい勾配が得られるようになるまで、つまり、停車後一定時間経過するまで等は、シフトレバー１５でドライブレンジを選択したとしても発進段として１速段を選択する。

これにより、車両１０の発進時に変速機１８の発進段を実際の道路勾配に対して発進時にギヤ比が高く発進できない変速段が選択されることを回避して、発進時のトルク不足や加速性能の低下を確実に回避できる。

特に、商用車の場合には車両重量は積荷によって大きく変化するため、車両重量やギヤ比によって発進段を１速段に限らず、道路最大勾配でも発進できる車両重量に応じたギヤ段とするようにすることで、重量が軽い場合は1速段を使用しなくても発進可能となる。

上記の道路勾配推定装置３０及び道路勾配推定方法によれば、運転者のステアリング２３の操作により操舵される右前輪２４ａの右車輪速度Ｖａ及び左前輪２４ｂの左車輪速度Ｖｂに基づいて車両１０の旋回半径Ｒを算出して、その旋回半径Ｒに基づいて算出した車両１０に掛かる遠心加速度Ａｃ０を起因とした遠心加速度成分Ａｃを判定値Ａａと比較して判定して、その遠心加速度成分Ａｃが大きくなる場合には、すなわち車両１０に掛かる前後方向成分Ｇｓの変動が大きい場合には、道路勾配の推定を禁止すると共に道路勾配の推定値θｚを予め定められた設定値θ０にすることにより、道路勾配の推定値θｚの誤推定を防止できる。これにより、発進時にギヤ比の高い、すなわち出力トルクの低い発進段が選択されることを防止できる。

特に、車両１０に掛かる遠心加速度Ａｃ０による遠心加速度成分Ａｃが大きいときに推定された推定勾配θｘ又は補正勾配θｙが、実際の道路勾配に対して大きくずれていた場合に、そのずれが解消されないまま車両１０が停車すると、車両１０の発進時に使用される道路勾配の推定値θｚは実際の値とかけ離れる虞がある。しかし、本発明によれば、推定勾配θｘ又は補正勾配θｙがずれる可能性のある車両１０に掛かる遠心加速度Ａｃ０による遠心加速度成分Ａｃが大きいときに、推定勾配θｘを推定することを禁止して、推定値θｚを発進時にギヤ比の低い変速段が選択される設定値θ０にするので、発進時にギヤ比の高い変速段が選択されることを防止できる。

図９は本発明に掛かる第二実施形態の道路勾配推定装置３０の構成を例示している。この道路勾配推定装置３０においては、成分算出手段３８と判定手段３９とに代えて、旋回半径Ｒが判定値Ａａに基づいて設定された半径判定値Ｒｃ以上か否かを判定する半径判定手段４０を備えて構成される。

この半径判定手段４０を備えた道路勾配推定装置３０の行う道路推定方法について、図８に示すフローチャートを参照しながら説明する。

図１０に示すように、まず、半径算出手段３７で旋回半径Ｒを算出した後のステップＳ５００では、速度Ｖが予め定められた極低速度Ｖｄ以上か否かを判定する。極低速度Ｖｄは車輪速度センサ３３ａ、３３ｂの性能に基づいて設定される。例えば、車輪速度センサ３３ａ、３３ｂの性能、すなわち車輪速度センサ３３ａ、３３ｂが正確に車輪速度Ｖａ、Ｖｂを検出できる速度の限界値が５ｋｍ／ｈに設定されていれば、その５ｋｍ／ｈに設定される。このステップＳ５００により、車輪速度センサ３３ａ、３３ｂの精度が落ちる極低速度Ｖｄ以下における誤推定を防止できる。また、速度Ｖが極低速度Ｖｄ未満の状況では、右前輪２４ａ又は左前輪２４ｂのどちらか一方がスリップした場合などの外乱の影響を排除できる。

このステップＳ５００で、速度Ｖが極低速度Ｖｄ未満の場合には、図２に示すステップＳ１０〜ステップＳ６０、次いで、図３のステップＳ１００〜ステップＳ１５０へ進み、推定勾配θｘの変化量が制限値θａ未満の場合には推定値θｚを推定勾配θｘにし、推定勾配θｘの変化量が制限値θａ以上の場合には推定値θｚを補正勾配θｙにする。道路勾配の推定値θｚを算出して、スタートへと戻る。

一方、ステップＳ５００で、速度Ｖが極低速度Ｖｄ以上の場合には、ステップＳ５１０へ進む。ステップＳ５１０では、旋回半径Ｒが予め定められた半径判定値Ｒｃ以上か否かを判定する。

半径判定値Ｒｃは、予め実験や試験により遠心加速度成分Ａｃにより勾配推定手段３５で推定された推定勾配θｘが実際の道路勾配からかけ離れた値になること、すなわち補正手段３６で補正対称になる値になることを判定できる値を求めておき、その求めた値に設定される。

このステップＳ５１０で、旋回半径Ｒが半径判定値Ｒｃ未満と判定すると、図２に示すステップＳ１０〜ステップＳ６０、次いで、図３のステップＳ１００〜ステップＳ１５０へ進み、推定勾配θｘの変化量が制限値θａ未満の場合には推定値θｚを推定勾配θｘにし、推定勾配θｘの変化量が制限値θａ以上の場合には推定値θｚを補正勾配θｙにする。道路勾配の推定値θｚを算出して、スタートへと戻る。

一方、ステップＳ５１０で、旋回半径Ｒが半径判定値Ｒｃ以上と判定すると、ステップＳ５２０へ進む。

次いで、ステップＳ５２０では、勾配推定手段３５を禁止し、それに伴う補正手段３６も禁止する。従って、図２に示すステップＳ１０〜ステップＳ６０、及び図３のステップＳ１００〜ステップＳ１５０を禁止して、ステップＳ５３０へ進む。

次いで、ステップＳ５３０では、勾配推定手段３５による推定が禁止されているので、道路勾配の推定値θｚを予め定められた設定値θ０にして、この道路勾配推定方法は完了する。

この道路勾配推定装置３０及び道路勾配推定方法によれば、予め車両１０に掛かる遠心加速度Ａｃ０による遠心加速度成分Ａｃによる影響が生じる判定値Ｒｃを求めておくことで、随時、遠心加速度成分Ａｃを求めずとも、道路勾配の推定値θｚの誤推定を防止できる。

また、旋回半径Ｒと半径判定値Ｒｃとを比較して判定することで、軸距Ｗによる影響が少なく、軸距Ｗに応じて半径判定値Ｒｃを変更する必要がなく、様々な車両１０に適用可能になる。

なお、第一実施形態及び第二実施形態のそれぞれに、右前輪２４ａ及び左前輪２４ｂのスリップを検出して、そのスリップ量に基づいて旋回半径Ｒの補正や遠心加速度成分Ａｃの補正を行うことで、より精度を向上することができる。

１０ 車両
１５ シフトレバー
１６ エンジン
１７ 動力断接装置
１８ 変速機
３０ 道路勾配推定装置
３１ 電子計算機
３２ Ｇセンサ
３３ａ、３３ｂ 車輪速度センサ
３４ 操舵角センサ
３５ 勾配推定手段
３６ 補正手段
３７ 半径算出手段
３８ 成分算出手段
３９ 判定手段
４０ 半径判定手段
Ｇｓ 前後方向成分
Ａｖ 加速度成分
Ｇｓ 重力加速度成分
Ａｃ０ 遠心加速度
Ａｃ 遠心加速度成分
θｘ 推定勾配
θｙ 補正勾配
θｚ 推定値
θ０ 設定値
θａ 制限値
Ｖａ 右車輪速度
Ｖｂ 左車輪速度
Ｔ 輪距
Ｒ 旋回半径
Ｗ 軸距
Ａａ 判定値
Ｒｃ 半径判定値

Claims (6)

1. 道路の推定勾配を車両に掛かる前後方向成分に基づいて推定する勾配推定手段を備えた道路勾配推定装置において、
   前記車両の右前輪の右車輪速度及び左前輪の左車輪速度のそれぞれを取得する車輪速度取得手段と、
   前記右車輪速度及び前記左車輪速度に基づいて前記車両の旋回半径を算出する半径算出手段と、
   前記半径算出手段で算出した前記旋回半径に基づいて前記車両に掛かる遠心加速度成分を算出する成分算出手段と、
   前記成分算出手段で算出した前記遠心加速度成分が予め定められた判定値以上か否かを判定する判定手段と、を備え、
   前記判定手段により、前記遠心加速度成分が前記判定値未満と判定した場合には、道路勾配の推定値を前記推定勾配にし、前記遠心加速度成分が前記判定値以上と判定した場合には、前記勾配推定手段による推定を禁止して、道路勾配の推定値を予め定められた設定値にする構成にしたことを特徴とする道路勾配推定装置。
2. 前記成分算出手段と前記判定手段とに代えて、前記旋回半径が前記判定値に基づいて設定された半径判定値以上か否かを判定する半径判定手段を備え、
   前記半径判定手段により、前記旋回半径が前記半径判定値未満と判定した場合には、道路勾配の推定値を前記推定勾配にし、前記旋回半径が前記半径判定値以上と判定した場合には、前記勾配推定手段による推定を禁止して、道路勾配の推定値を予め定められた設定値にする構成にした請求項１に記載の道路勾配推定装置。
3. 前記設定値を、前記車両が発進する際に該車両に搭載された変速機の発進段を予め設定されたギヤ段にする値に設定した請求項１又は２に記載の道路勾配推定装置。
4. 前記右車輪速度及び前記左車輪速度が予め定められた低速度以下か否かを判定する速度判定手段を備え、
   前記速度判定手段により、前記右車輪速度及び前記左車輪速度が前記低速度以下と判定した場合には、前記勾配推定手段による推定を禁止しない構成にした請求項１〜３のいずれか１項に記載の道路勾配推定装置。
5. 道路の推定勾配を車両に掛かる前後方向成分に基づいて推定する道路勾配推定方法において、
   前記車両の右前輪の右車輪速度及び左前輪の左車輪速度に基づいて前記車両の旋回半径を算出し、
   算出した前記旋回半径に基づいて前記車両に掛かる遠心加速度成分を算出し、
   算出した前記遠心加速度成分が予め定められた判定値以上か否かを判定し、
   前記遠心加速度成分が前記判定値未満と判定した場合には、道路勾配の推定値を前記推定勾配にし、前記遠心加速度成分が前記判定値以上と判定した場合には、道路勾配の推定を禁止して、道路勾配の推定値を予め定められた設定値にすることを特徴とする道路勾配推定方法。
6. 前記遠心加速度成分を算出して、前記遠心加速度成分が前記判定値以上か否かを判定する代わりに、算出した前記旋回半径が前記判定値に基づいて設定された半径判定値以上か否かを判定し、
   前記旋回半径が前記半径判定値未満と判定した場合には、道路勾配の推定値を前記推定勾配にし、前記旋回半径が前記半径判定値以上と判定した場合には、道路勾配の推定を禁止して、道路勾配の推定値を予め定められた設定値にする請求項５に記載の道路勾配推定
   方法。