JP4682882B2 - 車両制御装置 - Google Patents

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この発明は、坂路をずり落ちる車両の姿勢変化を抑制する車両制御装置に関する。
車両が停止したときに、ブレーキペダルから足を離してもブレーキ装置による制動状態を保持し、その制動状態の保持をアクセルペダルの操作があったときに解除するブレーキ制御装置が知られている(特許文献1)。
しかし、凍結した坂路や舗装されていない急坂路などで車両が停止したときに、このブレーキ制御装置により制動状態が保持されると、その後に車両が坂路をずり落ち始めた場合に車両の姿勢が不安定となることがあった。
すなわち、車両が坂路をずり落ち始めた場合にブレーキペダルから足を離しても、制動状態が保持されるので車輪は回転しない。そのため、坂路をずり落ちる車両の姿勢が不安定となって車両の向きが変わり始めると、ブレーキペダルから足を離してステアリングホイールを操作しても車両の姿勢が変化するのを止めることができず、車両の向きが坂路の傾斜方向と直角になって車両が横転したり、車両が坂路脇の人や建築物に接触するおそれがあった。
また、上り傾斜の坂路で停止した後に、車両がずり落ちながら姿勢変化し始めた場合、アクセルペダルを操作するなどして制動状態が解除されたとしても、ドライバはステアリングホイールの操作を誤りやすい。
たとえば、図6に示すように、後方にずり落ちる車両の姿勢が右に変化し始めると、とっさにドライバは車両の向きを元に戻そうとステアリングホイールを左に回すことが多い。しかし、ステアリングホイールを左に回して車輪FR,FLを操舵すると、図7に示すように車両の姿勢変化が助長され、車両はより危険な状態になる。一方、ステアリングホイールを右に回して車輪FR,FLを操舵すると、図8に示すように車両を変化前の姿勢に戻すことができる。
このように、坂路をずり落ちる車両の姿勢が変化し始めた場合、ドライバが誤ったステアリング操作をすることによる事故を防止する必要がある。
特開昭59−179439号公報
この発明が解決しようとする課題は、制動状態を保持された車両が坂路をずり落ちながら姿勢変化し始めた場合に、その車両の姿勢変化を抑制することが可能な車両制御装置を提供することである。
上記の課題を解決するために、車両が停止したときにブレーキ装置による制動状態を保持する制御を行なう制動保持制御手段と、その制動保持制御手段による制動状態の保持が行なわれているときに、坂路をずり落ちる車両の姿勢変化を検出する姿勢変化検出手段と、その姿勢変化検出手段で車両の姿勢変化が検出されたときに、前記制動保持制御手段による制動状態の保持を解除する制動保持解除手段と、その制動保持解除手段で前記制動保持制御手段による制動状態の保持が解除されたときに、車両操舵を支援して車両の姿勢変化を抑制するための制御を行なうステアリング支援制御手段とを有する構成を車両制御装置に採用した。
前記ステアリング支援制御手段は、たとえば次のように構成することができる。
1)前記制動保持解除手段で前記制動保持制御手段による制動状態の保持を解除したときに、車両を変化前の姿勢に戻す操舵方向にステアリングホイールを回転させる制御を行なう。
2)前記制動保持解除手段で前記制動保持制御手段による制動状態の保持を解除したときに、ステアリングホイールの操作とは独立して、車両を変化前の姿勢に戻す操舵方向に車輪を操舵する制御を行なう。
3)前記制動保持解除手段で前記制動保持制御手段による制動状態の保持を解除したときに、車両を変化前の姿勢に戻す操舵方向をドライバに報知する。
前記ステアリング支援制御手段は、たとえば、車両の前後方向の加速度を検知する前後Gセンサの検知信号に基づいて坂路の傾斜方向が上り傾斜か下り傾斜かを判定する傾斜方向判定手段と、車両の角速度を検知するヨーレートセンサの検知信号に基づいて、車両が停止したときの姿勢を基準に車両の姿勢変化が右方向か左方向かを判定する姿勢変化方向判定手段と、前記傾斜方向判定手段で判定した坂路の傾斜方向と前記姿勢変化方向判定手段で判定した姿勢変化の方向とに基づいて、車両を変化前の姿勢に戻す操舵方向を判定する姿勢復帰操舵方向判定手段とを有する構成とすることができる。
また、前記姿勢変化検出手段は、たとえば、次のように構成することができる。
1)車両の角速度を検知するヨーレートセンサの検知信号に基づいて、坂路をずり落ちる車両の姿勢変化を検出する。
2)車両の横方向の加速度を検知する横Gセンサの検知信号の変化量に基づいて、坂路をずり落ちる車両の姿勢変化を検出する。
3)車両の姿勢角を検知するジャイロセンサの検知信号の変化量に基づいて、坂路をずり落ちる車両の姿勢変化を検出する。
この車両制御装置は、制動保持制御手段によって制動状態が保持された状態で、車両が坂路をずり落ちながら姿勢変化し始めると、その姿勢変化を姿勢変化検出手段で検出して制動状態の保持を解除する。そのため、車輪が回転を始め、車輪の操舵により車両の姿勢変化を抑制することが可能となる。また、制動状態の保持を解除したときに、ステアリング支援制御手段が車両操舵を支援して車両の姿勢変化を抑制するので、ドライバが誤ったステアリング操作をすることによる事故が防止される。
また、前記ステアリング支援制御手段が、車両を変化前の姿勢に戻す操舵方向にステアリングホイールを回転させる制御を行なうようにしたものは、坂路をずり落ちる車両の姿勢が変化し始めた場合に、ドライバが誤った方向にステアリングホイールを操作しようとしても、そのステアリング操作を矯正し、車両の姿勢変化を抑制する。
また、前記ステアリング支援制御手段が、ステアリングホイールの操作とは独立して、車両を変化前の姿勢に戻す操舵方向に車輪を操舵する制御を行なうようにしたものは、坂路をずり落ちる車両の姿勢が変化し始めた場合に、ドライバが誤った方向にステアリングホイールを操作しても、そのステアリング操作を矯正せずに車輪を操舵する。そのため、ドライバに違和感を与えずに、車両の姿勢変化を抑制することができる。
また、前記ステアリング支援制御手段が、車両を変化前の姿勢に戻す操舵方向をドライバに報知するようにしたものは、坂路をずり落ちる車両の姿勢が変化し始めた場合に、ドライバが誤った方向にステアリングホイールを操作するのを防止して、車両の姿勢変化を抑制する。
図1、図2に、この発明の実施形態の車両制御装置によって制御する車両のブレーキ装置とステアリング装置を示す。図1に示すブレーキ装置は、ブレーキペダル1の踏み込み力を液圧に変換するマスターシリンダ2を有し、マスターシリンダ2には、ブレーキ液を溜めるマスターリザーバ3が取り付けられている。マスターリザーバ3は、マスターシリンダ2へのブレーキ液の供給と、マスターシリンダ2からの余剰のブレーキ液の回収とを行なう。
マスターシリンダ2は圧力室2A,2Bを内部に有し、一方の圧力室2Aは、マスターシリンダ側管路4A、マスターカットバルブ5A、増圧管路6A、増圧制御弁7RL、ホイールシリンダ側管路8RLを順に介してホイールシリンダ9RLに接続しており、ホイールシリンダ側管路8RLは、減圧制御弁10RLを介して減圧管路11Aに接続している。同様に、増圧管路6Aは、増圧制御弁7FR、ホイールシリンダ側管路8FRを介してホイールシリンダ9FRに接続しており、ホイールシリンダ側管路8FRは、減圧制御弁10FRを介して減圧管路11Aに接続している。増圧制御弁7RL,7FRは常時開の電磁弁であり、減圧制御弁10RL,10FRは常時閉の電磁弁である。
ホイールシリンダ9RLは、ホイールシリンダ側管路8RLから供給される液圧で作動し、これにより、ホイールシリンダ9RLは、左後輪と一体に回転するディスク12RLにパッド(図示せず)を押さえ付けて左後輪に制動力を加える。同様に、ホイールシリンダ9FRも、ホイールシリンダ側管路8FRから供給される液圧で作動し、右前輪と一体に回転するディスク12FRにパッド(図示せず)を押さえ付ける。
増圧管路6Aと減圧管路11Aはポンプ13Aを介して接続されており、このポンプ13Aをモータ14で駆動すると、減圧管路11Aから増圧管路6Aにブレーキ液が送り出される。ポンプ13Aの吐出側には逆止弁15Aが設けられ、この逆止弁15Aが増圧管路6Aから減圧管路11Aへのブレーキ液の逆流を防止している。
マスターカットバルブ5Aの前後はバイパス管路16Aを介して接続され、バイパス管路16Aには、マスターシリンダ側管路4Aから増圧管路6Aへの流れのみを許容する逆止弁17Aが設けられている。そのため、マスターカットバルブ5Aを閉じた状態でブレーキペダル1を踏み込むと、圧力室2Aに生じた液圧が逆止弁17Aを通じて増圧管路6Aに供給され、その液圧は、ブレーキペダル1から足を離した後も増圧管路6A内に保持される。
また、減圧管路11Aとマスターシリンダ側管路4Aは、補助リザーバ18Aを介して接続されている。
補助リザーバ18Aは、シリンダ19Aと、シリンダ19A内に摺動可能に挿入されたピストン20Aとを有する。また、シリンダ19Aには、シリンダ19Aとピストン20Aとで形成されるリザーバ室21Aの容積を縮小させる方向にピストン20Aを付勢するばね22Aが組み込まれている。
シリンダ19Aには、リザーバ室21Aをマスターシリンダ側管路4Aに連通させる第1ポート23Aと、リザーバ室21Aを減圧管路11Aに連通させる第2ポート24Aとが形成されている。ピストン20Aには、第1ポート23Aに向けて延びるピストンロッド25Aが接続され、第1ポート23Aには、弁座26Aと、ピストンロッド25Aの先端で支持された弁体27Aが設けられている。
この補助リザーバ18Aは、ブレーキペダル1の操作によりマスターシリンダ側管路4Aに液圧が供給されると、リザーバ室21Aの液圧が上昇し、ばね22Aを圧縮する方向にピストン20Aが移動する。そのため、ピストン20Aと一体にピストンロッド25Aが移動して弁体27Aが弁座26Aに着座し、マスターシリンダ側管路4Aからリザーバ室21Aへのブレーキ液の流入が遮断される。
一方、ポンプ13Aを駆動させて減圧管路11Aから増圧管路6Aにブレーキ液を送り出すと、リザーバ室21Aの液圧が低下し、ばね22Aを復元させる方向にピストン20Aが移動し、ピストンロッド25Aが弁体27Aを押し動かして弁座26Aから離反させる。そのため、マスターシリンダ側管路4Aからリザーバ室21Aへのブレーキ液の流入が可能となり、マスターシリンダ側管路4Aのブレーキ液がリザーバ室21Aを介して減圧管路11Aに供給される。
圧力室2Aに接続された液圧系と同様の液圧系がマスターシリンダ2の他方の圧力室2Bにも接続されており、その液圧系を通じてホイールシリンダ9FL,9RRに液圧を供給することができるようになっている。
また、図3に示すように、各車輪の回転速度を検知する車輪速センサ28RL,28FR,28FL,28RR、ドライバによるアクセル操作を検出するアクセルペダルセンサ29、ドライバによるブレーキ操作を検出するブレーキペダルセンサ30、車両の角速度を検知するヨーレートセンサ31、車両の前後方向の加速度を検知する前後Gセンサ32が車両に取り付けられており、これらのセンサの出力信号は、ブレーキ電子制御装置(以下「ブレーキECU」という)33に送られる。ブレーキECU33からは、マスターカットバルブ5A,5B、増圧制御弁7RL〜7RR、減圧制御弁10RL〜10RR、ポンプ駆動用モータ14の制御信号が出力される。
このブレーキ装置は、増圧制御弁7RL,7FR,7FL,7RRを開き、減圧制御弁10RL,10FR,10FL,10RRを閉じた状態で通常の制動を行なうことができる。また、このブレーキ装置は、車両が停止したときに、ブレーキペダル1から足を離しても各車輪の制動状態を保持し、その制動状態の保持をアクセルペダルの操作があったときに解除する制動保持制御を行なう。制動状態の保持は、たとえば、マスターカットバルブ5A,5Bを閉じてホイールシリンダ9RL〜9RRの液圧を保持することにより行なってもよく、また、ポンプ13A,13Bを駆動することにより各ホイールシリンダ9RL〜9RRに液圧を供給して行なってもよい。
一方、図2に示すステアリング装置は、ドライバによって操作されるステアリングホイール34と、ステアリングホイール34と一体に回転するステアリングシャフト35を有する。ステアリングシャフト35には、ステアリングホイール34の操作トルクを検知するトルクセンサ36と、ギア37を介してステアリングシャフト35に回転力を付与するステアリングモータ38とが取り付けられている。また、ステアリングシャフト35はラックピニオン機構39を介してタイロッド40に接続されており、ステアリングシャフト35が回転するとタイロッド40が左右方向に移動し、車輪FR,FLが操舵される。
トルクセンサ36の出力信号は、図3に示すステアリング電子制御装置(以下「ステアリングECU」という)41に送られ、ステアリングECU41からはステアリングモータ38の制御信号が出力される。また、ステアリングECU41とブレーキECU33の間においても信号の出入力がなされる。
このステアリング装置は、ドライバによるステアリングホイール34の操作力をトルクセンサ36で検知し、その操作力に応じたアシスト力をステアリングモータ38でステアリングシャフト35に付与して、ドライバによるステアリングホイール34の操作力を補助する。また、トルクセンサ36で検知した操作力とは無関係にステアリングモータ38を駆動し、強制的にステアリングシャフト35を回転させて、ドライバによるステアリングホイール34の操作を矯正することもできる。
このように構成されたブレーキ装置の制御を、図4、図5のフロー図に基づいて説明する。
まず、アクセルとブレーキがいずれも操作されていないことを前提として(ステップS,S)、制動保持制御による制動状態の保持が行なわれているか否かを判定する(ステップS)。制動状態の保持が行なわれていると判定したときは、制動状態の保持が開始されたときの車両の上下軸まわりの姿勢角をゼロとして(ステップS,S)、その姿勢角にヨーレートセンサ31で検知される角速度を積算し(ステップS)、現在の車両の上下軸まわりの姿勢角を算出する。
つぎに、車輪速センサ28RL〜28RRの検知信号に基づいて各車輪の車輪速がすべてゼロか否かを判定し(ステップS)、各車輪の車輪速がすべてゼロと判定したときは、つづいて、ヨーレートセンサ31で検知される角速度が予め設定されたしきい値よりも大きいか否かを判定する(ステップS)。ヨーレートセンサ31で検知される角速度がしきい値よりも大きいと判定したときは、坂路をずり落ちる車両の姿勢が変化していると考えられるので、制動保持制御による制動状態の保持を解除するとともにずり落ち偏向状態をセットする(ステップS,S10)。
制動保持制御による制動状態の保持を解除するとともにずり落ち偏向状態をセットしたときは(ステップS,S11)、前後Gセンサ32で検知される坂路の傾斜方向と、車両の姿勢角とに基づいて、車両を変化前の姿勢に戻す操舵方向にステアリングホイール34を回転させるステアリング支援制御を行なう(ステップS13)。車両の姿勢角は、ステアリング支援制御を行なう間もヨーレートセンサ31で検知される角速度に基づいて更新する(ステップS12)。その後、アクセルかブレーキが操作されると(ステップS,S)、ずり落ち偏向状態を解除してステアリング支援制御を終了する(ステップS14)。
ステアリング支援制御を、図5に示すサブルーチンに基づいて説明する。前後Gセンサ32の検知信号に基づいて坂路の傾斜方向が上り傾斜か否かを判定し(ステップS21)、上り傾斜と判定したときは、車両の姿勢角に基づいて車両の姿勢変化が右方向か否かを判定する(ステップS22)。右方向と判定したときは、車両を変化前の姿勢に戻す車輪FR,FLの操舵方向が右方向であると判定し、ステアリングシャフト35を右に回転させる(ステップS23)。一方、車両の姿勢変化が右方向でないと判定したときは(ステップS22)、車両を変化前の姿勢に戻す車輪FR,FLの操舵方向が左方向であると判定し、ステアリングシャフト35を左に回転させる(ステップS24)。
同様に、坂路の傾斜方向が上り傾斜でないと判定したときは(ステップS21)、車両の姿勢変化が右方向か否かを判定し(ステップS25)、右方向と判定したときは、ステアリングシャフト35を左に回転させる(ステップS26)。一方、車両の姿勢変化が右方向でないと判定したときは(ステップS25)、ステアリングシャフト35を右に回転させる(ステップS27)。
この車両制御装置を用いると、制動保持制御によって制動状態が保持されているときに車両の角速度がしきい値よりも大きくなると、制動保持制御による制動状態の保持が解除される。そのため、坂路で制動状態を保持された車両が、その坂路をずり落ちながら姿勢変化し始めると、制動状態の保持が解除されて車輪RL〜RRが回転を始め、車輪FR,FLの操舵により車両の姿勢変化を抑制することが可能な状態となる。さらに、車両を変化前の姿勢に戻す操舵方向にステアリングモータ38でステアリングシャフト35を回転させるので、ドライバが誤った方向にステアリングホイール34を操作しようとしても、そのステアリング操作が矯正され、車両の姿勢変化が抑制される。
たとえば、図6に示すように、後方にずり落ちる車両の姿勢が右に変化し始めた場合に、ドライバがステアリングホイール34を誤って左に回して車輪FR,FLを左に操舵すると、図7に示すように車両の姿勢変化が助長されるが、この車両制御装置は、上り傾斜の坂路で車両の姿勢変化が右方向のときにステアリングシャフト35を右に回転させて車輪FR,FLを右に操舵するので、図8に示すように車両の姿勢が変化前の姿勢に戻る。
同様に、図9に示すように前方にずり落ちる車両の姿勢が右に変化し始めた場合、この車両制御装置は、下り傾斜の坂路で車両の姿勢変化が右方向のときにステアリグシャフト35を左に回転させて車輪FR,FLを左に操舵するので、図10に示すように車両の姿勢が変化前の姿勢に戻る。
また、上記実施形態では、ヨーレートセンサ31で検知した車両の角速度に基づいて坂路をずり落ちる車両の姿勢変化を検出しているが、他の方式で車両の姿勢変化を検出するようにしてもよい。たとえば、車両の横方向の加速度を検知する横Gセンサを車両に設け、図11に示すように、各車輪の車輪速がゼロとなったとき(時刻T)を基準とする横Gセンサの検知信号の変化量が、予め設定したしきい値Gよりも大きくなったとき(時刻T)に、坂路をずり落ちる車両の姿勢が変化していると判定するようにしてもよい。また、車両の姿勢角を検知するジャイロセンサを車両に設け、図12に示すように、各車輪の車輪速がゼロとなったとき(時刻T)を基準とするジャイロセンサの検知信号の変化量が、予め設定したしきい値Sよりも大きくなったとき(時刻T)に、坂路をずり落ちる車両の姿勢が変化していると判定するようにしてもよい。
この発明は、ステアリングホイール34の操作とは独立にタイロッド40を移動可能となし、そのタイロッド40を移動させる駆動装置と、ステアリングホイール34の回転角を検知する回転角センサを設け、その回転角センサで検知した回転角に応じてタイロッド40を駆動装置で移動させるいわゆるバイワイヤ方式のステアリング装置に適用することもできる。この場合、上記実施形態のステアリング支援制御は、ステアリングホイール34の操作とは独立して、車両を変化前の姿勢に戻す操舵方向に車輪FR,FLを操舵する制御に置き換えることができる。このようにすると、坂路をずり落ちる車両の姿勢が変化し始めた場合に、ドライバが誤った方向にステアリングホイール34を操作しても、そのステアリング操作を矯正せずに車輪を操舵するので、ドライバに違和感を与えずに、車両の姿勢変化を抑制することができる。
また、上記実施形態のステアリング支援制御は、車両を変化前の姿勢に戻す操舵方向をドライバに報知する制御に置き換えてもよい。このようにすると、坂路をずり落ちる車両の姿勢が変化し始めた場合に、ドライバが誤った方向にステアリングホイール34を操作するのを防止して、車両の姿勢変化を抑制することができる。ドライバへの報知は、たとえば、音声案内や画像表示によって行なう。
この発明の実施形態の車両制御装置で制御する車両のブレーキ装置を示す配管系統図 同上の車両制御装置で制御する車両のステアリング装置を示す図 同上の車両制御装置のブロック図 同上の車両制御装置の制御を示すフロー図 図4のステアリング支援制御のサブルーチンを示すフロー図 後方にずり落ちる車両の姿勢が右に変化し始めた状態を示す図 図6の状態から車輪を左に操舵した状態を示す図 図6の状態から車輪を右に操舵した状態を示す図 前方にずり落ちる車両の姿勢が右に変化し始めた状態を示す図 図9の状態から車輪を左に操舵した状態を示す図 横Gセンサの検知信号の変化量に基づいて車両の姿勢変化を検出する変形例の説明図 ジャイロセンサの検知信号の変化量に基づいて車両の姿勢変化を検出する変形例の説明図
符号の説明
31 ヨーレートセンサ
32 前後Gセンサ
34 ステアリングホイール
RL,FR,FL,RR 車輪

Claims (8)

  1. 車両が停止したときにブレーキ装置による制動状態を保持する制御を行なう制動保持制御手段と、
    その制動保持制御手段による制動状態の保持が行なわれているときに、坂路をずり落ちる車両の姿勢変化を検出する姿勢変化検出手段(S)と、
    その姿勢変化検出手段(S)で車両の姿勢変化が検出されたときに、前記制動保持制御手段による制動状態の保持を解除する制動保持解除手段(S)と、
    その制動保持解除手段(S)で前記制動保持制御手段による制動状態の保持が解除されたときに、車両操舵を支援して車両の姿勢変化を抑制するための制御を行なうステアリング支援制御手段(S13)と、
    を有する車両制御装置。
  2. 前記ステアリング支援制御手段(S13)は、前記制動保持解除手段(S)で前記制動保持制御手段による制動状態の保持を解除したときに、車両を変化前の姿勢に戻す操舵方向にステアリングホイール(34)を回転させる制御を行なう請求項1に記載の車両制御装置。
  3. 前記ステアリング支援制御手段(S13)は、前記制動保持解除手段(S)で前記制動保持制御手段による制動状態の保持を解除したときに、ステアリングホイール(34)の操作とは独立して、車両を変化前の姿勢に戻す操舵方向に車輪(FR,FL)を操舵する制御を行なう請求項1に記載の車両制御装置。
  4. 前記ステアリング支援制御手段(S13)は、前記制動保持解除手段(S)で前記制動保持制御手段による制動状態の保持を解除したときに、車両を変化前の姿勢に戻す操舵方向をドライバに報知する請求項1に記載の車両制御装置。
  5. 前記ステアリング支援制御手段(S13)が、
    車両の前後方向の加速度を検知する前後Gセンサ(32)の検知信号に基づいて坂路の傾斜方向が上り傾斜か下り傾斜かを判定する傾斜方向判定手段(S21)と、
    車両の角速度を検知するヨーレートセンサ(31)の検知信号に基づいて、車両が停止したときの姿勢を基準に車両の姿勢変化が右方向か左方向かを判定する姿勢変化方向判定手段(S22,S25)と、
    前記傾斜方向判定手段(S21)で判定した坂路の傾斜方向と前記姿勢変化方向判定手段(S22,S25)で判定した姿勢変化の方向とに基づいて、車両を変化前の姿勢に戻す操舵方向を判定する姿勢復帰操舵方向判定手段(S23,S24,S26,S27)と、
    を有する請求項2から4のいずれかに記載の車両制御装置。
  6. 前記姿勢変化検出手段(S)は、車両の角速度を検知するヨーレートセンサ(31)の検知信号に基づいて、坂路をずり落ちる車両の姿勢変化を検出する請求項1から5のいずれかに記載の車両制御装置。
  7. 前記姿勢変化検出手段(S)は、車両の横方向の加速度を検知する横Gセンサの検知信号の変化量に基づいて、坂路をずり落ちる車両の姿勢変化を検出する請求項1から5のいずれかに記載の車両制御装置。
  8. 前記姿勢変化検出手段(S)は、車両の姿勢角を検知するジャイロセンサの検知信号の変化量に基づいて、坂路をずり落ちる車両の姿勢変化を検出する請求項1から5のいずれかに記載の車両制御装置。
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