JP6069832B2 - 車両の直進判定装置及びその方法 - Google Patents

Description

本発明は、走行中の車両が直進か否かを判定する直進判定装置及びその方法に関する。

従来技術による車両の直進判定装置では、前輪及び後輪のそれぞれの左右車輪速比の時間平均値を算出し、時間平均値をあらかじめ実験等によって設定した判定基準値と比較して車両が直進状態か否かを判定しているものがある。それぞれの時間平均値が判定基準値の範囲内ならば直進状態と判定する（例えば、特許文献１参照。）。

また、他の従来技術による車両の直進判定装置では、車速センサによって車速を測定し、トルクセンサにより操舵トルクを測定し、モータ角センサの測定値の時間微分により舵角速度を算出するものがある。車速、操舵トルク及び舵角速度を基準値と大小比較することによって直進状態を判定する（例えば、特許文献２参照。）。

特開平８−２８２２２２号公報 特開２００７−１０６２８３号公報

しかしながら、特許文献１の車両の直進判定装置では、左右車輪速比の時間平均値が判定基準値内であるか否かによって直進状態を判定するため、ラウンドアバウトやオーバルコース等の一定方向の旋回が続く走行では、時間平均値が判定基準値内に納まり直進状態と誤判定される問題がある。

また、特許文献２の車両の直進判定装置では、車速センサの他に、高価なトルクセンサ、モータ角センサが必要であり、コストが高くなる問題がある。

本発明は、上記問題に鑑みて成されたものであり、コストが高くなるのを抑制しつつ、直進判定の信頼度の高い直進判定装置及びその方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の課題解決手段は、車両の前後左右の車輪に設けた車速センサにより車輪速度を検出する車輪速度検出手段と、前記車輪速度検出手段で検出した前記車輪速度により、前記車両にアンダーステア特性が発生しない低速モードか、前記車両にアンダーステア特性が発生する高速モードか、を判定する走行モード判定手段と、前後の前記車輪とも、前記低速モード時と前記高速モード時のいずれか一方のモード時の前記車輪の左右車輪速比を演算周期ごとに算出する車輪速比算出手段と、前後の前記車輪とも、現在演算周期で演算した前記低速モード時と前記高速モード時のいずれか一方のモード時の前記左右車輪速比と、過去演算周期で演算した他方のモード時の前記左右車輪速比との差を所定値と比較する車輪速比差比較手段とを備える構成である。

また、本発明の第２の課題解決手段は、前記車輪速度検出手段の前記車輪速度により前記車両の車両速度を検出する車両速度検出手段と、前記車両速度検出手段の前記車両速度から車両加速度を検出する車両加速度検出手段と、を備え、前記走行モード判定手段は、前記車両速度が所定値以下で、前記車両加速度が所定値以下の場合は、前記低速モードと判定し、前記車両速度が所定値より大きく、前記車両加速度が所定値より大きい場合は、前記高速モードと判定する構成である。

また、本発明の第３の課題解決手段は、車両の前後左右の車輪に設けた車速センサにより車輪速度を検出する車輪速度検出ステップと、前記車輪速度検出ステップで検出した前記車輪速度により、前記車両にアンダーステア特性が発生しない低速モードか、前記車両にアンダーステア特性が発生する高速モードか、を判定する走行モード判定ステップと、前後の前記車輪とも、前記低速モード時と前記高速モード時に前記車輪の左右車輪速比を算出する車輪速比算出ステップと、前後の前記車輪とも、前記低速モード時と前記高速モード時の前記左右車輪速比の差を所定値と比較する車輪速比差比較ステップとを備える方法である。

本発明の車両用直進判定装置では、車輪速比差比較手段で前後の車輪とも、低速モード時の左右車輪速比と高速モード時の左右車輪速比との差を所定値と比較することで、直進判定を行う。ラウンドアバウトやオーバルコース等の一定方向の旋回が続く走行では、車両にアンダーステア特性が発生する高速モードとアンダーステア特性が発生しない低速モードとで車両の左右車輪速比に差が生じる。これに対して直進状態では、左右車輪速比に差が生じない。本発明ではこの特性を利用することで、車両の前後左右の車輪に設けた車速センサのみを使って、コストが高くなるのを抑制しつつ、直進判定の信頼度の高い直進判定装置を提供できる。

また、走行モード判定手段は、車両速度が所定値以下で車両加速度が所定値以下の場合はアンダーステア特性が発生しない低速モードと判定し、車両速度が所定値より大きく、車両加速度が所定値より大きい場合はアンダーステア特性が発生する高速モードと判定する。通常の車両の挙動として、加速時にはアンダーステア、減速時にはオーバーステアとなるように設定されており、加速時と減速時に夫々で前輪又は後輪の左右車輪速比を検出することで、直進判定が可能になる。

また、本発明の車両用直進判定方法では、車輪速度検出ステップと、走行モード判定ステップと、車輪速比算出ステップと、車輪速比差比較ステップとを備えることで、車両の前後左右の車速センサのみを使って、コストが高くなるのを抑制しつつ、直進判定の信頼度の高い直進判定方法を提供できる。

本発明の車両の直進判定装置の概略を示す説明図である。 本発明の車両の直進判定装置のメインプログラムで実行される直進判定のフローチャートである。 本発明の車両の直進判定装置のサブプログラムで実行される走行モード判定のフローチャートである。 本発明の車両の直進判定装置のサブプログラムで実行される低速モード時車輪速比算出タイマ操作のフローチャートである。 本発明の車両の直進判定装置のサブプログラムで実行される低速モード時車輪速比算出のフローチャートである。 本発明の車両の直進判定装置のサブプログラムで実行される直進判定時処理のフローチャートである。

以下、本発明の車両１の直進判定装置５について図面を用いて詳述する。

図１は、本発明の実施形態に係る車両１の直進判定装置５の概略を示す説明図である。車両１には、車両１の右前に車輪２ａ、左前に車輪２ｂ、右後に車輪２ｃ、左後に車輪２ｄが配置されている。ここで前輪は車輪２ａ、２ｂであり、後輪は車輪２ｃ、２ｄである。前輪には図示しない等速ジョイント等を介して駆動源３からの駆動力が伝達され、車両１の旋回時には、図示しない操舵機構によって旋回中心Ｏを中心に操舵される。車輪２ａには回転センサ４ａ（速度センサ）、車輪２ｂには回転センサ４ｂ（速度センサ）、車輪２ｃには回転センサ４ｃ（速度センサ）、車輪２ｄには回転センサ４ｄ（速度センサ）が夫々設けられている。回転センサ４ａ〜４ｄは、電磁ピックアップ又はホールＩＣで構成され、前後左右の車輪２ａ〜２ｄの各々の回転角速度に比例したパルス数の回転パルス信号を発生させる。回転パルス信号は、直進判定装置５に送られる。

直進判定装置５は、四輪車輪速度検出（車両速度検出）、車両速度検出、車両加速度検出、走行モード判定、低速モード時算出タイマ操作、低速モード時車輪速比算出（車輪速比算出）、高速モード時算出タイマ操作、高速モード時車輪速比算出（車輪速比算出）、前輪車輪速比差比較（車輪速比差比較）、後輪車輪速比差比較（車輪速比差比較）、直進判定時処理の各手段を備える。

本発明の直進判定方法について図２〜図６のフローチャートに沿って説明する。

図２は、本発明の車両１の直進判定装置５のメインプログラムで実行される直進判定のフローチャートである。まず、四輪車輪速度検出ステップＳ１０では、車両１の前後左右の車輪２ａ〜２ｄに設けた回転センサ４ａ〜４ｄからの回転パルス信号により、車輪２ａ〜２ｄの夫々の車輪速度を検出する。次に車両速度検出ステップＳ１１では、四輪車輪速度検出ステップＳ１０での車輪速度より車両１の速度を検出する。次に車両加速度検出ステップＳ１２では、車両速度検出ステップＳ１１の車両速度より車両１の加速度を検出する。

走行モード判定ステップＳ１３では、車両１にアンダーステア特性が発生しない低速モードか、車両１にアンダーステア特性が発生する高速モードか、低速モード・高速モードのいずれでもない不定モードかを判定する。低速モードの場合には、低速モード時算出タイマ操作ステップＳ１４にて、タイマ操作を行い、低速モード時車輪速比算出ステップＳ１５で低速モード時の前輪と後輪の前後の左右車輪速比を算出する。高速モードの場合には、高速モード時算出タイマ操作ステップＳ１６にて、タイマ操作を行い、高速モード時車輪速比算出ステップＳ１７で、高速モード時の前輪と後輪の左右車輪速比を算出する。不定モードの場合には、処理を終了する。

前輪車輪速比差比較ステップＳ１８では、現在演算周期で演算した前記低速モード時と前記高速モード時のいずれか一方のモード時の前輪左右車輪速比と、過去演算周期で演算した他方のモード時の前輪左右車輪速比との差を所定値１ と比較する。所定値１ 以下の場合には、後輪車輪速比差比較ステップＳ１９に送られ、所定値１より大きい場合には、処理を終了する。後輪車輪速比差比較ステップＳ１９では、現在演算周期で演算した前記低速モード時と前記高速モード時のいずれか一方のモード時の後輪左右車輪速比と、過去演算周期で演算した他方のモード時の後輪左右車輪速比との差を所定値２と比較する。所定値２以下の場合には、直進判定時処理ステップＳ２０に送られ、所定値２ より大きい場合には、処理を終了する。この直進判定処理は、マイコンソフトの演算周期ごとに実施される。

図３は、本発明の車両１の直進判定装置５のサブプログラムで実行される走行モード判定ステップＳ１３のフローチャートである。走行モード判定ステップＳ１３では、ステップ１３１で車輪２ａ〜２ｄの四輪夫々の車輪速度がゼロでないか判定する。四輪車輪速度がゼロでない場合は、ステップＳ１３２に進み、四輪車輪速度がゼロの場合は、不定モードとして、処理を終了する。ステップＳ１３２では、車両速度と所定値３とを比較する。車両速度が所定値３以下の場合には、ステップＳ１３３に進み、車両速度が所定値３より大きい場合には、ステップ１３４に進む。ステップＳ１３３では、車両加速度と所定値４とを比較する。車両加速度が所定値４以下の場合には、低速モードと判定し、車両加速度が所定値４より大きい場合には、不定モードと判定する。ステップ１３４では、車両速度と所定値５とを比較する。車両速度が所定値５以上の場合には、ステップＳ１３５に進み、車両速度が所定値５より小さい場合には、不定モードと判定する。ステップＳ１３５では、車両加速度と所定値６とを比較する。車両加速度が所定値６以上の場合には、高速モードと判定し、車両加速度が所定値６より小さい場合には、不定モードと判定する。

車両１は、旋回中の遠心力が大きいほどアンダーステアが発生しやすくなる。遠心力は、（遠心力）＝（質量）×（車両速度）＾２／（旋回半径）で表されるため、車両速度が高くなるほど大きい。従って、アンダーステアは、車両速度が高いほど発生しやすくなる。また、アンダーステアは、タイヤ特性とサスペンション特性とによって発生するが、タイヤ特性によるものは、前輪荷重が大きいほど発生しやすくなるのに対して、サスペンション特性によるものは、サスペンション設定によって前輪荷重が大きいほど発生しやすい場合と、後輪荷重が大きいほど発生しやすい場合とがある。通常車両１は、加速中つまり後輪荷重が大きい時に、サスペンション特性によってアンダーステアとなるように設定されており、タイヤグリップ力が限界付近でない限り、タイヤ特性によるアンダーステアは支配的ではない。従って、車両速度が小で車両加速度が小のときは、旋回中にアンダーステア状態ではない低速モードと判定でき、車両速度が大で車両加速度が大のときは、旋回中にアンダーステア状態となる高速モードと判定できる。

図４は、直進判定装置５のサブプログラムで実行される低速モード時算出タイマ操作ステップＳ１４のフローチャートである。ステップＳ１４１０では、前回走行モードが低速モードか否かを判定し、低速モードの場合はＳ１４１１に進み、低速モードでない場合はＳ１４２２に進む。ステップＳ１４１１では、（低速モード時前輪極大値）＜（前輪左右車輪速比）の場合には、ステップＳ１４１２で（低速モード時前輪極大値）＝（前輪左右車輪速比）とする。ステップＳ１４１３では、（低速モード時前輪極小値）＞（前輪左右車輪速比）の場合には、ステップＳ１４１４で（低速モード時前輪極小値）＝（前輪左右車輪速比）とする。ステップＳ１４１５では、（低速モード時後輪極大値）＜（後輪左右車輪速比）の場合には、ステップＳ１４１６で（低速モード時後輪極大値）＝（後輪左右車輪速比）とする。ステップＳ１４１７では、（低速モード時後輪極小値）＞（後輪左右車輪速比）の場合には、ステップＳ１４１８で（低速モード時後輪極小値）＝（後輪左右車輪速比）とする。ステップＳ１４１９で［（前輪極大値）−（後輪極大値）］＜（所定値７）の場合には、ステップ１４２０に進み、異なる場合はステップＳ１４２２に進む。ステップ１４２０で［（後輪極大値）−（後輪極大値）］＜（所定値８）の場合には、タイマインクリメント後低速モード時算出タイマ操作を終了し、異なる場合はステップＳ１４２２に進む。

ステップ１４２２では、（低速モード時前輪極大値）＝（前輪左右車輪速比）とし、ステップ１４２３では、（低速モード時前輪極小値）＝（前輪左右車輪速比）とし、ステップ１４２４では、（低速モード時後輪極大値）＝（後輪左右車輪速比）とし、ステップ１４２５では、（低速モード時後輪極大値）＝（後輪左右車輪速比）とし、ステップ１４２６では、低速モード時算出タイマクリアを実行し、処理を終了する。高速モード時算出タイマ操作ステップＳ１６も同様である。

図５は、直進判定装置５のサブプログラムで実行される低速モード時車輪速比算出ステップＳ１５のフローチャートである。ステップＳ１５１で、（低速モード時左右車輪速比算出タイマ）＞（所定値９）の場合はステップ１５２に進み、異なる場合は処理を終了する。ステップ１５２では、（低速モード時前輪左右車輪速比）＝［（低速モード時前輪極大値）＋（低速モード時前輪極小値）］／２とし、ステップＳ１５３では、（低速モード時後輪左右車輪速比）＝［（低速モード時後輪極大値）＋（低速モード時後輪極小値）］／２とする。ステップＳ１５４では、（低速モード時前輪極大値）＝（前輪左右車輪速比）とする。ステップＳ１５５では、（低速モード時前輪極小値）＝（前輪左右車輪速比）とする。ステップＳ１５６では、（低速モード時後輪極大値）＝（後輪左右車輪速比）とする。ステップＳ１５７では、（低速モード時後輪極小値）＝（後輪左右車輪速比）とする。ステップＳ１５８では、低速モード時左右車輪速比算出タイマクリアを実行して、ステップＳ１５９で、（直進判定トライフラグ）＝ＯＮにする。高速モード時車輪速比算出ステップＳ１７も同様である。

図６は、直進判定装置５のサブプログラムで実行される直進判定時処理ステップＳ２０のフローチャートである。ステップ２０１では、（直進判定トライフラグ）＝ＯＮの場合、ステップＳ２０２に進み、異なる場合は処理を終了する。ステップＳ２０２で、（直進判定回数ｎ）＝０の場合、ステップ２０３に進み、異なる場合はステップ２０５に進む。ステップ２０３では、（直進時前輪左右車輪速比）＝［（低速モード時前輪左右車輪速比）＋（高速モード時前輪左右車輪速比）］／２とし、ステップ２０４では、（直進時後輪左右車輪速比）＝［（低速モード時後輪左右車輪速比）＋（高速モード時後輪左右車輪速比）］／２とする。ステップＳ２０５では、（直進時前輪左右車輪速比）＝［｛（前回直進時前輪左右車輪速比）×（所定値１０）｝＋｛（低速モード時前輪左右車輪速比）＋（高速モード時前輪左右車輪速比）｝／２×（所定値１１）］／［（所定値１０）＋（所定値１１）］とし、ステップ２０６では、（直進時後輪左右車輪速比）＝［｛（前回直進時後輪左右車輪速比）×（所定値１２）｝＋｛（低速モード時後輪左右車輪速比）＋（高速モード時後輪左右車輪速比）｝／２×（所定値１３）］／［（所定値１２）＋（所定値１３）］とする。ステップ２０７では、（直進判定回数インクリメント）＝（ｎ＋１）とし、ステップ２０８で、（直進判定トライフラグ）＝ＯＦＦとして、処理を終了する。

直進判定装置５では、前輪車輪速比差比較手段と後輪車輪速比差比較手段とで低速モード時の左右車輪速比と高速モード時の左右車輪速比との差を所定値１、２と比較することで、直進判定を行う。ラウンドアバウトやオーバルコース等の一定方向の旋回が続く走行では、車両１にアンダーステア特性が発生する高速モードとアンダーステア特性が発生しない低速モードとで車両１の前後の左右車輪速比に差が生じる。これに対して直進状態では、前後の左右車輪速比に差が生じない。この特性を利用することで、車両１の左右の車輪２ａ〜２ｄに設けた回転センサ４ａ〜４ｄのみを使って、コストが高くなるのを抑制しつつ、直進判定の信頼度の高い直進判定装置５を提供できる。

また、走行モード判定手段は、車両速度が所定値以下で車両加速度が所定値以下の場合はアンダーステア特性が発生しない低速モードと判定し、車両速度が所定値より大きく、車両加速度が所定値より大きい場合はアンダーステア特性が発生する高速モードと判定する。車両１の挙動として、加速時にはアンダーステア、減速時にはオーバーステアとなるように設定されており、加速時と減速時に夫々で前輪又は後輪の左右車輪速比を検出することで、直進判定が可能になる。

また、直進判定方法では、四輪車輪速度検出ステップＳ１０と、走行モード判定ステップＳ１３と、低速モード時車輪速比算出ステップＳ１５と、高速モード時車輪速比算出ステップＳ１７と、前輪車輪速比差比較ステップＳ１８と、後輪車輪速比差比較ステップＳ１９とを備えることで、車両１の前後左右の車輪２ａ〜２ｄの回転センサ４ａ〜４ｄのみを使って、コストが高くなるのを抑制しつつ、直進判定の信頼度の高い直進判定方法を提供できる。

１ 車両
２ａ〜２ｄ 車輪
４ａ〜４ｄ 回転センサ（車速センサ）
５ 直進判定装置
Ｓ１０ 四輪車輪速度検出ステップ（車輪速度検出ステップ）
Ｓ１１ 車両速度検出ステップ
Ｓ１２ 車両加速度検出ステップ
Ｓ１３ 走行モード判定ステップ
Ｓ１５ 低速モード時車輪速比算出ステップ
Ｓ１７ 高速モード時車輪速比算出ステップ
Ｓ１８ 前輪車輪速比差比較ステップ
Ｓ１９ 後輪車輪速比差比較ステップ

Claims (3)

1. 車両の前後左右の車輪に設けた車速センサにより車輪速度を検出する車輪速度検出手段と、
   前記車輪速度検出手段で検出した前記車輪速度により、前記車両にアンダーステア特性が発生しない低速モードか、前記車両にアンダーステア特性が発生する高速モードか、を判定する走行モード判定手段と、
   前後の前記車輪とも、前記低速モード時と前記高速モード時のいずれか一方のモード時の前記車輪の左右車輪速比を演算周期ごとに算出する車輪速比算出手段と、
   前後の前記車輪とも、現在演算周期で演算した前記低速モード時と前記高速モード時のいずれか一方のモード時の前記左右車輪速比と、過去演算周期で演算した他方のモード時の前記左右車輪速比との差を所定値と比較する車輪速比差比較手段と
   を備える車両の直進判定装置。
2. 前記車輪速度検出手段の前記車輪速度により前記車両の車両速度を検出する車両速度検出手段と、
   前記車両速度検出手段の前記車両速度から車両加速度を検出する車両加速度検出手段と、を備え、
   前記走行モード判定手段は、前記車両速度が所定値以下で、前記車両加速度が所定値以下の場合は、前記低速モードと判定し、前記車両速度が所定値より大きく、前記車両加速度が所定値より大きい場合は、前記高速モードと判定する
   ことを特徴とする請求項１ に記載の車両の直進判定装置。
3. 車両の前後左右の車輪に設けた車速センサにより車輪速度を検出する車輪速度検出ステップと、
   前記車輪速度検出ステップで検出した前記車輪速度により、前記車両にアンダーステア特性が発生しない低速モードか、前記車両にアンダーステア特性が発生する高速モードか、を判定する走行モード判定ステップと、
   前後の前記車輪とも、前記低速モード時と前記高速モード時のいずれか一方のモード時の前記車輪の左右車輪速比を演算周期ごとに算出する車輪速比算出ステップと、
   前後の前記車輪とも、現在演算周期で演算した前記低速モード時と前記高速モード時のいずれか一方のモード時の前記左右車輪速比と、過去演算周期で演算した他方のモード時の前記左右車輪速比との差を所定値と比較する車輪速比差比較ステップと
   を備える車両の直進判定方法。
   

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