JP6012523B2

JP6012523B2 - 建設車両

Info

Publication number: JP6012523B2
Application number: JP2013062376A
Authority: JP
Inventors: 幹雄板東; 川股　幸博; 幸博川股; 佑介日永田; 小倉　弘; 弘小倉; 田中　克明; 克明田中
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2013-03-25
Filing date: 2013-03-25
Publication date: 2016-10-25
Anticipated expiration: 2033-03-25
Also published as: JP2014185988A; WO2014156903A1

Description

本発明は鉱山や建設現場等で利用される建設車両に関する。

車輪を有する建設車両及び産業車両（以下、「車両」と称することがある）では、車輪の回転数に車輪の半径を掛け合わせることで車両の速度（車速）を計算することがある。この方法には、積載荷重や経年劣化等により車輪の半径が変化し、車速の精度が劣化する課題がある。これらの課題の解決のために、自車重量（積載荷重）を推定又は計測し、その自車重量と車輪半径の相関を学習する等して、車速を補正する方法がある。また、GPS受信機等のセンサを用いて車輪半径の経年変化等による車輪速の補正等を行う方法が利用されることもある。

例えば、特開２０００−１２１３５７号公報には、積載荷重が大きい場合の車重と車輪の変化による補正値を記憶しておいて、車重から補正値を算出し、車速を精度よく出力する方法が開示されている。また、特開平５−１１９０４６号公報でも、積載荷重と補正係数のマップデータを作成する方法が開示されている。同様に特表２００８−５２３３６０号公報には、荷重とタイヤの圧力からタイヤの有効半径を直接計算する方法が開示されている。また、車輪半径の経年変化等による車輪速の補正は、他センサを用いて車両の移動距離を算出し、補正するという方法が開示されており、特開２００９−２１０４９９号公報では、車載カメラから地物の移動距離を算出し、車速を補正している。

特開２０００−１２１３５７号公報特開平５−１１９０４６号公報特表２００８−５２３３６０号公報特開２００９−２１０４９９号公報

ところで、路面状況が安定した舗装道路の走行を前提とする一般的な車両と異なり、ダンプトラックを含む建設車両（または産業車両）は未舗装の地面を走行することが多く、路面状況が変化し易い環境で使用されることが多い。このように路面状況の変化する場合（特に、摩擦係数や粘性等の変化が大きい場合）には、上記のように積載荷重等で車輪半径が変化しない場合であっても、車輪回転数に基づいて算出される車速の精度が劣化することがある。路面状況の変化は、積載荷重の変化や車輪半径の変化のように検出が容易ではないため、上記各方法と比較して車速の補正が困難になる。

この点に関して、GPS受信機でGPS衛星からの電波信号を受信することで車両の移動距離が算出できる環境にあれば、車輪速の補正が可能である。また、GPS衛星からの電波のドップラー周波数から速度を計算して車輪速を直接補正することもできる。

しかし、GPS衛星からの信号の受信が困難な場所を走行している場合には、正確な車速を算出できないため、移動距離が欲しいタイミングで必ず得られるとは限らない。例えば、底部に向かって略階段状（すり鉢状）に鉱山を掘りながら鉱石の発掘を行う露天堀りの現場では、当該底部は地表から数百メートルの深さに達することもあり、当該底部をはじめとして、GPS衛星の電波が届かない領域や電波の補足状況が悪化する領域（例えば、電波を受信できる衛星の個数の少ない領域）が発生することが多い。そのため、当該領域を走行する車両の速度の算出精度は劣化せざるを得ない。

本発明の目的は、GPSによる位置測定が難しい状況下においても、正確な車両速度を算出できる建設車両を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために、複数の車輪を備える建設車両において、前記建設車両の少なくとも前後方向加速度を検出する加速度センサと、前記建設車両の少なくともピッチ角速度およびヨー角速度を検出する角速度センサと、前記前後方向加速度、前記ピッチ角速度、および前記ヨー角速度に基づいて、前記建設車両の車両速度の時間変化の推定値を算出する速度変化検出部と、当該車両速度の時間変化の推定値と、前記複数の車輪における少なくとも１つの車輪の車輪速度の時間変化とに基づいて、当該少なくとも１つの車輪速度の速度補正係数を算出し、当該少なくとも１つの車輪速度を前記速度補正係数で補正することで前記車両速度を算出する速度演算部とを備えるものとする。

本発明によれば、GPSによる位置測定が難しい状況下においても、正確な車両速度を算出できる。

本発明の実施の形態に係る建設車両の全体構成図。本発明の実施の形態に係る車両速度算出システムの全体構成図。車速変化検出部の処理フローチャート。図３のステップ２０９における対象車輪の車輪速補正係数の算出フローチャート。スリップ率と路面摩擦係数のテーブルを表わした図。路面パターンと転がり抵抗値のテーブルを表わした図。転がり抵抗のテーブルを表わした図。旋回中の車体をモデル化し、舵角と旋回半径の関係を表わした図。本発明の第１の実施の形態に係る車速演算部の処理フローチャート。本発明の第２の実施の形態に係る車速演算部の処理フローチャート。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
図１は本発明の実施の形態に係る建設車両の全体構成図である。ここでは、建設車両として、露天の採掘場、石切り場、鉱山等で採掘した砕石物を運搬する大型の運搬車両であるダンプトラック（いわゆる鉱山ダンプ）を例に挙げて説明する。

図１に示すダンプトラック（車両）１は、頑丈なフレーム構造で形成された車体２と、車体２上に起伏可能に搭載されたベッセル（荷台）３と、車体２に装着された前輪１０１及び後輪１０４を主に備えている。

ベッセル３は、砕石物等の荷物を積載するために設けられた容器であり、ピン結合部４等を介して車体２に対して起伏可能に連結されている。ベッセル３の下部には、車両の幅方向に所定の間隔を介して２つの起伏シリンダ７が設置されている。起伏シリンダ７に圧油が供給・排出されると、起伏シリンダ７が伸長・縮短してベッセル３が起伏される。また、ベッセル３の前側上部には庇部６が設けられている。

庇部６は、その下側（すなわち車体２の前部）に設置された運転室５を岩石等の飛散物から保護するとともに、車両転倒時等に運転室５を保護する機能を有している。運転室５の内部には、操舵用のハンドル、車両の速度が表示される表示装置、アクセルペダル及びブレーキペダル等（図示せず）が設置されている。

前輪１０１は、ハンドル等介して入力される操舵角に基づいて操舵される操舵輪であり、車体２の前方の左右にそれぞれ回転可能に装着されている。また、前輪１０１は従動輪である。後輪１０４は、駆動輪であり、車体２の後方の左右にそれぞれ回転可能に装着されている。以下では、前輪１０１及び後輪１０４は左右に１輪ずつ装着されているものとして説明するが、２つ以上の車輪を１組の車輪として扱っても構わない。

図２は、図１に示した車両に搭載された本発明の実施の形態に係る車両速度算出システムの全体構成図である。なお、先の図と同じ部分には同じ符号を付して説明は省略する（後の図も同様とする）。

この図に示す車速算出システムは、左右の前輪１０１の車輪速センサ１２１に接続され各前輪１０１の回転数（車輪速度）を出力する前輪車輪速検出部１０２と、前輪１０１の操舵角を検出する操舵角検出部１０３と、左右の後輪１０４の車輪速センサ１２４に接続され各後輪１０４の回転数（車輪速度）を出力する後輪車輪速検出部１０５と、左右の後輪１０４に加えられる駆動トルクをそれぞれ検出する駆動トルク検出部１０６と、車体の重量（ベッセル３内の積荷を含む総重量）を検出する車重検出部１０７と、慣性センサに接続され車体の前後方向の加速度や角速度を検出する慣性計測部１０８と、車両速度（車体の速度）の時間変化（駆動加速度）の推定値を算出する車速変化検出部１０９と、駆動加速度の推定値と車輪速度に基づいて車体の速度を計算し出力する車速演算部１１０を備えている。上記の各部はそれぞれがCAN(Control Area Network)１１１で繋がっており、各部へのデータの入出力が自在に構成されている。

車速変化検出部１０９は、当該検出部１０９内で計算した過去の情報をはじめとして、車速算出処理に必要な各種情報を保存するためのメモリ（記憶装置）１１２を備える。また、本実施の形態に係る左右の後輪１０４はそれぞれ異なる電動機の出力する駆動トルクによって駆動されており、駆動トルク検出部１０６は各電動機の駆動トルクを検出している。さらに、車速算出システムは、GPS受信機等の車両位置センサ１１３に接続され、車両位置を検出する位置検出部１１４を備える。なお、破線で囲んだ領域に含まれる各部１０３，１０６，１０７，１０８，１０９，１１０，１１４はユニット化しても良い。

車速演算部１１０は定期的に自車の速度を演算し出力している。自車速度の演算方法を以下に示す。

前輪車輪速検出部１０２および後輪車輪速検出部１０５からは、各車輪１０１．１０４の回転数が定期的にCAN１１１に出力される。前輪１０１および後輪１０４に取り付けられた車輪速センサ（回転数センサ）１２１，１２４は、パルスエンコーダ等の車輪の回転を詳細に検知できるものであり、１回転より小さい回転数も検知できる。前輪車輪速検出部１０２および後輪車輪速検出部１０５では、左右輪それぞれの車輪の回転数が出力される。

次に、操舵角検出部１０３からは、前輪１０１の操舵角が検出され、定期的にCAN１１１へ出力される。操舵角は前輪１０１の左右輪で異なる出力を持つ。次に、駆動トルク検出部１０６からは、左右の後輪１０４に加えられる駆動トルクの大きさがそれぞれ検出され、定期的にCAN１１１へ出力されている。

車重検出部１０７では、公知の方法（例えば、特許第４１４９８７４号公報参照）でベッセル３内の積荷の荷重を定期的に計測し、当該荷重に車体重量を足し合わせた値を車重として、定期的にCAN１１１へ出力する。

慣性計測部１０８からは、車体に固定された３軸方向の角速度センサおよび３軸方向の加速度センサから、車体の前後方向の加速度（縦加速度）と、左右方向の加速度（横加速度）と、上下加速度と、３軸中の各軸に対応する角速度（ロール角速度、ピッチ角速度、ヨー角速度）を定期的にCAN１１１へ出力する。

これらCAN１１１に流れる情報から、車速変化検出部１０９では車速の時間変化を推定することで、車輪速の補正係数を算出し、CAN１１１へ出力する。図３に車速変化検出部１０９における補正係数の算出処理フローを示す。

図３におけるステップ２０１では、定期的な周期で車速変化検出部１０９が起動し、ステップ２０２へ移行する。ステップ２０２では、慣性計測部１０８で計測された車体の加速度、角速度を取得し、ステップ２０３へ移行する。ステップ２０３では前輪車輪速の平均値を求め、その絶対値が0よりも大きい、すなわち車両が移動しているかどうかを判断する。車両が移動していると判断された場合はステップ２０４へ移行し、車両が移動していないと判断された場合はステップ２０６へ移行する。

ステップ２０６（ステップ２０３にて車両が移動していないと判断された場合）では、車体傾斜角を計算する。車体傾斜角度は、重力加速度のかかる方向に対して車体の前後方向を表わす車体軸がどれほど傾いているかを計算することで取得される。車体傾斜角は、ステップ２０２で取得した加速度の内、縦方向加速度に基づいて下記式（１）により求めることができる。ステップ２０６で車体傾斜角度の計算が終了したら、車速変化検出部１０９の処理を終了する。

一方、ステップ２０４（ステップ２０３にて車両が移動していると判断された場合）では、車速変化検出部１０９内のメモリ１１２から前回の起動時（１起動周期前）に計算した車体傾斜角を取得し、ステップ２０５へ移行する。

ステップ２０５では、ステップ２０４で取得した前回の車体傾斜角と、慣性計測部１０８から出力されCAN１１１を介して取得した車体のピッチ角速度とから下記式に従い、車体傾斜角を計算する。なお、下記式（２）における「起動周期」は、車速変化検出部１０９が起動する周期を示す一定の時間とする。車体傾斜角を計算したら、ステップ２０７へ移行する。

ステップ２０７では、車重検出部１０７から出力された車重をCAN１１１を介して取得し、ステップ２０８へ移行する。なお、ステップ２０７における車重は、ベッセル３内の積荷を含む車両の総重量とする。

ステップ２０８では、ステップ２０５で得られた車体傾斜角およびステップ２０７で得られた車重から傾斜抵抗を求め、ステップ２０９へ移行する。傾斜抵抗は下記式（３）から求めることができる。

次にステップ２０９では、車両１に装着された複数の車輪１０１，１０４のうち１つの車輪に係る車輪速補正係数を算出する。なお、以下では、車輪速補正係数の算出対象の車輪を「対象車輪」と称することがある。ステップ２０９における車速変化検出部１０９による対象車輪の車輪速補正係数の算出方法を図４のフローチャートに示す。

図４に示すように、車速変化検出部１０９は、まずステップ３０１において、ステップ２０７で得た車重から対象車輪にかかる荷重を計算する。本実施の形態では、各車輪に作用する車重（総車重）の割合に基づいて対象車輪にかかる荷重を計算している。次にその計算手順の一例について説明する。

まず、対象車輪が前輪１０１か後輪１０４かに応じて利用する式を判別し、当該式により総車重のうち前輪側又は後輪側にかかる荷重（「左右前輪にかかる荷重」又は「左右後輪にかかる荷重」）を算出する。対象車輪が前輪１０１における左右輪のいずれかの場合には下記式（４）を、後輪１０４における左右輪のいずれかの場合には下記式（５）を利用する。なお、下記式（４）及び（５）における「前輪の割合」及び「後輪の割合」とは、左右の前輪１０１と左右の後輪１０４に荷重が掛かる割合を示す値であり、ここでは予め決められた値を用いるものとする。

次に、対象車輪が左輪と右輪のいずれに該当するかに応じて、左右輪にかかる荷重のうち右輪側又は左輪側にかかる割合（「右輪の割合」又は「左輪の割合」）を算出する。その際、まず、ステップ２０２で慣性計測部１０８が出力した横方向加速度出力値に基づいて車体横方向傾斜角を下記式（６）により算出する。次に、対象車輪が左輪か右輪かに応じて下記式（７）及び（８）のいずれかを選択する。そして、先に算出した車体横方向傾斜角と、予め車両ごとに設定されている最大横方向傾斜角とから、「右輪の割合」又は「左輪の割合」を算出する。

そして、対象車輪が前後輪のいずれか、さらに左右輪のいずれかに該当するかに応じて下記（９）〜（１２）の中から１つを選択し、当該選択した式と先の算出結果に基づいて対象車輪にかかる荷重を算出する。なお、この方法の他でも、各車輪にかかる荷重が計測・算出される同様の方法であれば良い。

対象車輪にかかる荷重を求めたら、次に、対象車輪の回転数をCAN１１１から取得しつつ、前回の起動時に計算された対象車輪の車輪速補正係数をメモリ１１２から取得し（ステップ３０２）、ステップ３０３へ移行する。ステップ３０３では、ステップ３０２で得られた対象車輪の回転数と、前回の対象車輪の車輪速補正係数とから、下記式（１３）に基づいて空気抵抗を求め、ステップ３０４へ移行する。

ステップ３０４では、路面摩擦係数μを求める。路面摩擦係数μはスリップ率により決定されるため、まずスリップ率を算出する。

スリップ率は次式（１４）で求めることができる。なお、下記式（１４）における「前輪車輪回転数」及び「後輪車輪回転数」は、対象車輪が右輪だった場合には「右輪の前輪車輪回転数」と「右輪の後輪車輪回転数」を示し、左輪の場合には「左輪の前輪車輪回転数」と「左輪の後輪車輪回転数」を示すものとする。また、下記式（１４）は、駆動輪が後輪で、従動輪が前輪の場合の式であり、前輪を駆動輪とし後輪を従動輪とした場合には前後が逆転することはいうまでもない。

次にスリップ率から路面摩擦係数μを決定する。本実施の形態では、スリップ率と路面摩擦係数μの関係を規定したテーブルがメモリ１１２上に記憶されており、当該テーブルに基づいてスリップ率から路面摩擦係数μが求められる。図５に路面摩擦係数μとスリップ率のテーブルを示す。

図５に示したテーブルには，スリップ率４０１と路面摩擦係数μ４０２の関係が、複数の路面パターン（路面状態）４０３ごとに設定されている。路面パターン４０３（すなわち、図５中の路面Ａ、路面Ｂ、…路面Ｎ）の具体例としては、通常の乾いた路面、濡れた路面、表面が砂利からなる路面等がある。上記式（１４）で算出したスリップ率についての路面摩擦係数μは、複数の路面パターン４０３の中から最も適当なものが選択される。路面パターン４０３の選択方法の具体例としては、（I）所定のスリップ率μ_Thrhldの時の車体加速度に基づいて選択するものや、（II）ベイズ推定により選択するもの等がある。なお、図５のテーブル中に無い値は線形補間して算出しても良い。また、路面摩擦係数μはカルマンフィルタや最適フィルタなどの最尤推定により計算することもできる。

路面摩擦係数μを算出したらステップ３０５にて路面抵抗を算出する。路面抵抗は、ステップ３０４で選択した路面摩擦係数μと、パラメータ値である転がり抵抗係数と、ステップ３０１で算出した対象車輪にかかる荷重とから下記式（１５）に基づいて求めることができる。なお、下記式（１５）における「転がり抵抗係数」はステップ３０４で選択した路面パターンに基づいて選択される数値であり、本実施の形態ではメモリ１１２上に予め用意しておいたテーブルに基づいて選択される。図６に転がり抵抗係数と路面パターンの関係を示すテーブルの一例を示す。

路面抵抗を算出したらステップ３０６に移行する。ステップ３０６では、駆動トルク検出部１０６から出力されCAN１１１を介して取得される駆動トルクと、ステップ３０５で算出された路面抵抗と、ステップ３０３で算出された空気抵抗と、ステップ２０８で算出された傾斜抵抗と、ステップ３０１で得た対象車輪にかかる荷重とに基づいて、下記式により対象車輪の駆動加速度（車両速度の時間変化）の推定値を求める。なお、下記式における「駆動トルク」は、対象車輪が右輪の場合には右後輪に加えられる駆動トルクを利用し、左輪の場合には左後輪に加えられる駆動トルクを利用するものとする。

ステップ３０７では、ステップ３０６で算出した駆動加速度と、ステップ３０２で取得された対象車輪の車輪速と、メモリ１１２に保存された１起動周期前の対象車輪の車輪速の値とから、下記式により対象車輪の車輪速補正係数を求める。

ステップ３０７で車輪速補正係数を算出したら、図３のフローチャートに戻り、全ての車輪について車輪速補正係数が算出されたか否か判断する（ステップ２１０）。車輪速補正係数を算出していない車輪が存在する場合にはステップ３０１に戻り、ステップ３０２以降の処理によって算出する。一方、全ての車輪について車輪速補正係数が算出されている場合には、各車輪に係る車輪速補正係数をCAN１１１へ出力し（ステップ２１１）、車速変化検出部１０９の処理を終了する。

次に、車速演算部１１０の処理フローを図７に示す。
図７に示すように、ステップ６０１では、定期的な周期（起動周期）で車速演算部１１０が起動し、ステップ６０２へ移行する。ステップ６０２では、車速変化検出部１０９によって出力された各車輪１０１，１０４の車輪速補正係数をCAN１１１から取得し、ステップ６０３へ移行する。ステップ６０３では、操舵角検出部１０３にて検出された操舵角をCAN１１１から取得し、ステップ６０４へ移行する。

ステップ６０４では、操舵角の絶対値が閾値α以下であるかどうかを判断し、当該閾値α以下であれば、車体が旋回してないと判断し、ステップ６０５へ移行する。閾値αよりも大きければ車体が旋回していると判断し、ステップ６０９へ移行する。なお、閾値αは、予め設定された値（例えば１５度）であり、例えばステアリングハンドルの遊びの範囲内では旋回と判断されないように設定することが好ましい。

ステップ６０５では、前輪車輪速検出部１０２から出力された左右の前輪１０１の車輪速（車輪回転数）をCAN１１１を介して取得し、ステップ６０６へ移行する。ステップ６０６では、車体が旋回していないとステップ６０４で判断されているため、ステップ６０５で得た前輪車輪速（前輪車輪回転数）と、ステップ６０２で取得した各車輪の車輪速補正係数とに基づいて、下記式（１８）により前輪車輪速の平均値を求め、ステップ６０７へ移行する。

ステップ６０７では、ステップ６０６で取得した前輪車輪速の平均値を車両（車体）の速度である車速とし（下記式（１９））、ステップ６０８へ移行する。

ところで、ステップ６０４で車体が旋回中であると判断された場合には、慣性計測部１０８から出力されたヨー角速度をCAN１１１から取得し（ステップ６０９）、ステップ６１０へ移行する。ステップ６１０では、車体の旋回半径を算出する。ここで旋回半径の算出について図８を用いて説明する。

図８は旋回中の車体をモデル化した図である。この図に示すように、左前輪１０１ａおよび右前輪１０１ｂの操舵角がそれぞれδl、δrであったとき、旋回中心７０３と左右前輪１０１ａ、１０１ｂとの距離(旋回半径)Rl、Rrはそれぞれ下記式（２０）で表わされる。

ただし、上記式（２０）において、ωはヨー角速度であり、vl、vrはそれぞれ下記式（２１）及び（２２）で表わされる。なお、下記式（２１）及び（２２）における左右の「前輪車輪回転数」は、前輪車輪速検出部１０２から出力された左右の前輪１０１の車輪速をCAN１１１を介して取得したものから導出されることはいうまでもない。

よって、車両のトレッド７０４をTとすると、前輪のトレッド軸と車体軸との交点７０５と旋回中心との距離R（旋回半径）は下記式（２３）で表わされる。

ステップ６１０で旋回半径Rを算出したら、ステップ６１１で車速を算出する。車体が旋回している場合の車速は、ステップ６１０で算出した旋回半径とヨー角速度ωとに基づいて、下記式（２４）で計算できる。ステップ６１１で車速を算出したら、ステップ６０８に移行する。

ステップ６０８では、ステップ６０７又はステップ６１１で算出した車速をCAN１１１へ出力し、車速演算部１１０の処理を終了する。

以上のように構成した本実施の形態では、車速変化検出部１０９において駆動トルクと車重に基づいて車両の速度の時間変化（駆動加速度）を推定し、車速演算部１１０において当該推定値に基づいて車両速度を算出しているので、車両位置を測定することなく車両速度を精度良く算出することができる。したがって、GPS等による車両位置の測定が難しい状況下においても、正確な車両速度を算出できる
また、車輪半径の変化に基づいて誤差を補正していた従来の技術では、路面状況の変化をはじめとした車輪半径の変化を伴わない誤差原因には対応することが難しかったが、本実施の形態によれば、車輪半径を利用することなく車速を精度良く算出することができ、当該誤差原因にも対応できる。すなわち、ダンプトラックをはじめとする建設車両がオフロード走行する際の車両速度の算出精度を向上できる。

なお、上記の説明では、全ての車輪（前輪及び後輪）の車輪速補正係数を算出する場合（ステップ２０９，２１０）について説明したが、上記のように前輪車輪速（従動輪車輪速）に基づいて車速を算出する場合には当該前輪にかかる車輪速補正係数を算出すれば足りる。また、上記の説明では、左右の前輪の車輪速に基づいて車速を算出したが、左右いずれか一方の車輪速に基づいて車速を算出しても良い。

次に上記の実施の形態の変形例について説明する。平坦かつ路面状態の変化がほとんど無い走行路で操舵が無い場合は、次の方法でも速度の算出が可能である。

前輪車輪速検出部１０２からは前輪車輪（従動輪）の回転数がCAN１１１に出力され、駆動トルク検出部１０６から駆動輪のトルクがCAN１１１に出力されている。また、車重検出部１０７から車重がCAN１１１に出力されている。ここでは、これらの情報に基づいて車速演算部１１０は次の方法で車速を演算する。図９は、平坦かつ路面状態の変化がほとんど無い走行路で操舵が無い場合における車速演算部１１０の処理フローである。

図９に示すように、ステップ８０１では、周期的に車速演算部１１０が起動し、ステップ８０２に移行する。ステップ８０２では、車重検出部１０７から出力された車重と、駆動トルク検出部１０６から出力される左右の駆動トルクの平均値とを、CAN１１１を介して取得し、ステップ８０３へ移行する。ステップ８０３では、下記式（２５）に従ってステップ８０２で取得した駆動トルクと車重から駆動加速度を計算する。なお、下記式（２５）における路面抵抗及び空気抵抗は車両によって予め設定されている値とする。

ステップ８０３が終了したら、前輪車輪速検出部１０２から出力される左右の前輪車輪速の平均値を取得し（ステップ８０４）、ステップ８０５へ移行する。ステップ８０５では、ステップ８０３で算出した駆動加速度と、ステップ８０４で取得した前輪車輪速の平均値とに基づいて、下記式（２６）より車輪速補正係数を算出する。

ステップ８０５が終了したら、下記式（２７）に従って車速を計算する（ステップ８０６）。

ステップ８０７では、車速演算部１１０は、ステップ８０６で算出された車速をCAN１１１に出力し、処理を終了する。

以上のように構成された実施の形態においても、駆動トルクと車重に基づいて車両の速度の時間変化（駆動加速度）を推定し、当該推定値に基づいて車両速度を算出しているので、車両位置を測定することなく車両速度を精度良く算出することができる。したがって、GPS等による車両位置の測定が難しい状況下においても、正確な車両速度を算出できる。

なお、上記の変形例では、処理を簡略化するために、前輪車輪速の平均値を求めて車速を算出する場合について説明したが、先の実施の形態のように左右の前輪車輪速に基づいて車速を算出しても良い。

次に本発明の第２の実施の形態について説明する。第１の実施の形態及びその変形例では、駆動トルク検出部１０６から出力された「駆動トルク」に基づいて駆動加速度を推定したが、本実施の形態では、駆動トルクに代えて「加速度」に基づいて駆動加速度を推定している点に特徴がある。

本実施の形態に係るシステムのハードウェア構成は図２に示したものと同じである。また、ここでは説明を簡略化するために、平坦かつ路面状態の変化がほとんど無い走行路を走行するときを例に挙げて説明する。図１０は、第２の実施の形態に係る車速演算部１１０の処理フローであって、平坦かつ路面状態の変化がほとんど無い走行路の場合のものである。

図１０に示した処理フローにおいて、ステップ９０１では、定期的な周期（起動周期）で車速演算部１１０が起動し、ステップ９０２に移行する。ステップ９０２では、慣性計測部１０８からの出力される車両の前後方向加速度、車体ヨーレート及び車体ピッチレートをCAN１１１を介して取得し、ステップ９０３に移行する。

ステップ９０３では、車両が停止しているか否かを判断する。ここで車両が停止していると判断された場合には、ステップ９０４において、慣性計測部１０８から出力される前後方向加速度に基づいて初期車体ピッチ角を下記式（２８）により求め、処理を終了し、次の周期まで起動を待機する。

一方、ステップ９０３で車両が停止していないと判断された場合には、ステップ９０５に移行し、１起動周期前（１サンプル時間前）に算出した車体ピッチ角と、ステップ９０２で取得した車体ピッチレートとに基づいて、下記式（２９）に従って車体ピッチ角を計算する。なお、下記式（２９）における「１起動周期前の車体ピッチ角」が存在しない場合は、ステップ９０４で算出した初期車体ピッチ角を用いるものとする。

ステップ９０５が終了したら、ステップ９０６において駆動加速度を下記式に基づいて求める。なお、下記式における「前後方向加速度」と「車体ヨーレート」はステップ９０２で取得したものを利用し、「車体ピッチ角」はステップ９０５で算出したものを利用するものとする。なお、下記式（３０）における「後輪車輪軸と慣性計測部との距離」は、慣性計測部１０８と車両１の寸法から算出される値である。

ステップ９０６で駆動加速度を算出した以降は、図９のステップ８０４以降と同じ処理を実行する。すなわち、ステップ９０６が終了したら、前輪車輪速検出部１０２から出力される前輪車輪速を取得し（ステップ８０４）、ステップ８０５へ移行する。ステップ８０５では、ステップ９０６で算出した駆動加速度と、ステップ８０４で取得した左右の前輪車輪速の平均値とに基づいて、下記式（３１）より車輪速補正係数を算出する。

ステップ８０５が終了したら、下記式（３２）に従って車速を計算する（ステップ８０６）。

以上のように構成した本実施の形態では、前後方向加速度に基づいて車両の速度の時間変化（駆動加速度）を推定し、当該推定値に基づいて車両速度を算出しているので、車両位置を測定することなく車両速度を精度良く算出することができる。したがって、GPS等による車両位置の測定が難しい状況下においても、正確な車両速度を算出できる。

なお、上記の実施の形態では、平坦かつ路面状態の変化がほとんど無い走行路を走行する場合を例に挙げて説明したが、第１の実施の形態の場合のように傾斜があり路面状態の変化がある走行路を走行するときについても、前後方向加速度等に基づいて駆動加速度の推定値を算出した上記式を利用すれば駆動加速度の推定値が算出可能である。したがって、この場合についても、GPS等による車両位置の測定が難しい状況下での正確な車両速度が算出できる。

また、上記の実施の形態では、処理を簡略化するために、前輪車輪速の平均値を求めて車速を算出する場合について説明したが、第１の実施の形態のように左右の前輪車輪速に基づいて車速を算出しても良い。

ところで、上記の各実施の形態では、高負荷トルク出力時の駆動輪（後輪１０４）のスリップ率増加に起因した車速算出精度の低下を避けるために、従動輪（前輪１０１）の速度（車輪速）に基づいて車速を算出する場合について説明したが、駆動輪の車輪速に基づいて又は駆動輪及び従動輪の車輪速に基づいて車速を算出しても良い。駆動輪を含む場合には「滑り」を検出することが好ましい。

また、本発明は、上記の各実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内の様々な変形例が含まれる。例えば、本発明は、上記の各実施の形態で説明した全ての構成を備えるものに限定されず、その構成の一部を削除したものも含まれる。また、ある実施の形態に係る構成の一部を、他の実施の形態に係る構成に追加又は置換することが可能である。

また、上記の制御装置に係る各構成や当該各構成の機能及び実行処理等は、それらの一部又は全部をハードウェア（例えば各機能を実行するロジックを集積回路で設計する等）で実現しても良い。また、上記の制御装置に係る構成は、演算処理装置（例えばＣＰＵ）によって読み出し・実行されることで当該制御装置の構成に係る各機能が実現されるプログラム（ソフトウェア）としてもよい。当該プログラムに係る情報は、例えば、半導体メモリ（フラッシュメモリ、ＳＳＤ等）、磁気記憶装置（ハードディスクドライブ等）及び記録媒体（磁気ディスク、光ディスク等）等に記憶することができる。

また、上記の各実施の形態の説明では、制御線や情報線は、当該実施の形態の説明に必要であると解されるものを示したが、必ずしも製品に係る全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えて良い。

１建設車両（ダンプトラック）
１０１前輪（従動輪）
１０２前輪車輪速検出部
１０３操舵角検出部
１０４後輪（駆動輪）
１０５後輪車輪速検出部
１０６駆動トルク検出部
１０７車重検出部
１０８慣性計測部
１０９車速変化検出部
１１０車速演算部
１１１ CAN
１１２メモリ（記憶装置）

Claims

複数の車輪を備える建設車両において、
前記建設車両の少なくとも前後方向加速度を検出する加速度センサと、
前記建設車両の少なくともピッチ角速度およびヨー角速度を検出する角速度センサと、
前記前後方向加速度、前記ピッチ角速度、および前記ヨー角速度に基づいて、前記建設車両の車両速度の時間変化の推定値を算出する速度変化検出部と、
当該車両速度の時間変化の推定値と、前記複数の車輪における少なくとも１つの車輪の車輪速度の時間変化とに基づいて、当該少なくとも１つの車輪速度の速度補正係数を算出し、当該少なくとも１つの車輪速度を前記速度補正係数で補正することで前記車両速度を算出する速度演算部とを備えることを特徴とする建設車両。
請求項１に記載の建設車両において、
前記速度演算部は、前記少なくとも１つの車輪に加えられる荷重と路面摩擦係数を参酌して、前記少なくとも１つの車輪速度の速度補正係数を算出していることを特徴とする建設車両。
請求項２に記載の建設車両において、
前記速度演算部は、前記建設車両の旋回半径および前記ヨー角速度を参酌して前記車両速度を算出していることを特徴とする建設車両。
請求項１に記載の建設車両において、
前記速度演算部が前記車両速度を算出する際に利用する前記少なくとも１つの車輪速度は従動輪のものであることを特徴とする建設車両。