JP2007245897A - 車両走行路の湾曲傾向検出装置およびこれを用いた車両の動作応答制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】演算部21は、左右車輪速VL,VRと、左右輪間トレッドWの半値とから、横加速度Gy=(VR−VL)・(VR+VL)}・(1/2)Wを演算し、このGyをバタワースフィルタ22に通過させてノイズを除去する。演算部23は、横加速度Gyのフィルタ処理値からその時間変化割合である横加速度微分値|dGy|を求め、算出部24は、走行状態に応じて異なる有効周波数帯の横加速度微分値|dGy|を抽出して、その平均出力レベルから車両走行路の湾曲傾向βを求める。上記抽出すべき横加速度微分値|dGy|の有効周波数帯は車速VSPが高いほど高周波域になることから、湾曲傾向算出部24を成すローパスフィルタのフィルタ係数をフィルタ係数設定部25により高車速ほど高くする。
【選択図】図4
Description
この湾曲傾向検出装置は、自動変速機の変速制御に際して用いるもので、車両に作用する車幅方向の横加速度から車両がコーナリング走行中であるのを検知するものである。
つまり、車両の横加速度はコーナリング走行による以外にも、左右輪間でタイヤ摩耗や空気圧が異なったり、左右輪の一方がパンクするなどに起因して、左右輪タイヤ有効径が異なることとなった場合にも発生する。
車両横加速度に代えその時間変化割合である車両横加速度微分値をもとに湾曲傾向を検出するようにした車両走行路の湾曲傾向検出装置を提供して、
左右輪タイヤ有効径が異なることとなった場合に発生する横加速度を湾曲傾向と誤判定するような従来の問題を解消することを目的とする。
車両に作用する車幅方向の横加速度に基づき車両走行路の湾曲傾向を検出する装置を前提とし、
前記車両横加速度の時間変化割合である車両横加速度微分値を求めるための横加速度微分値演算手段と、
該手段で求めた車両横加速度微分値をもとに前記車両走行路の湾曲傾向を推定する湾曲傾向推定手段とを具備してなることを特徴とするものである。
上記の湾曲傾向検出装置により検出した車両走行路の湾曲傾向が強いほど、運転者の運転操作に対する車両の動作応答が速くなるよう車両状態を制御するよう構成したものである。
車両の横加速度に基づき車両走行路の湾曲傾向を検出するが、この横加速度をそのまま用いず、その時間変化割合である車両横加速度微分値をもとに車両走行路の湾曲傾向を推定するため、
そして、左右輪タイヤ有効径が異なることで発生している横加速度の微分値は理論上0に保たれて走行路湾曲傾向の検出に影響しないから、
左右輪タイヤ有効径が異なることで発生している横加速度を湾曲傾向と誤判定する前記した従来の問題を解消することができ、湾曲傾向検出精度を向上させることができる。
上記の湾曲傾向検出装置により検出した車両走行路の湾曲傾向が強いほど、運転者の運転操作に対する車両の動作応答が速くなるよう車両状態を制御するため、
運転操作に対する車両の動作が湾曲傾向に応じた好適な応答となり、湾曲傾向が強い時は湾曲路の走破性を向上させ、湾曲傾向が強くない時は不要に高い車両の動作応答で乗り心地が悪くなる弊害を回避することができる。
図1は、本発明の一実施例になる車両走行路の湾曲傾向検出装置を具えた車両の運転傾向(スポーティー運転傾向や、ラグジュアリ運転傾向)判定装置を示し、
図2は、図1の車両運転傾向判定装置による判定結果を用いる無段変速機の変速制御システム(本発明による車両動作応答制御装置の一実施例)である。
車両の前後加速度Gxを検出する前後加速度センサ1からの信号と、
車速VSPを検出する車速センサ2からの信号と、
右車輪速VRを検出する右車輪速センサ3からの信号と、
左車輪速VLを検出する左車輪速センサ4からの信号と、
アクセルペダル踏み込み量(アクセル開度)APOを検出するアクセル開度センサ5からの信号を入力信号とし、
以下のようにして、運転者による車両の運転傾向(スポーティー運転傾向や、ラグジュアリ運転傾向)を判定する。
該生成部40からの運転状態信号γをフィルタリング処理して該信号γの平均出力レベルから運転傾向を判定する運転傾向判定部50と、
この判定部50で行うフィルタリング処理に際して用いる時定数を選択するための時定数選択部60とを具える。
上記のGxが加速度(正値)である場合は、加速度基準値設定部11において予定のマップを基に車速VSPから、車両の可能最大加速度を加速度基準値Gaとして設定する。
次いで除算器12において、前後加速度Gxを加速度基準値Gaにより除算することにより、今の前後加速度Gxが最大加速度(加速度基準値)Gaに対してどの程度のものかを正規化(0〜1の信号に変換)した加速度正規化値αa=Gx/Gaを求める。
次いで、減速度Gxを極性合わせのため極性反転器14により極性反転させ、除算器15において、減速度Gxの極性反転値を減速度基準値Gbにより除算することにより、今の減速度Gxが最大減速度(減速度基準値)Gbに対してどの程度のものかを正規化(0〜1の信号に変換)した減速度正規化値αb=|Gx|/Gbを求める。
この減速度正規化値αbを、加算器16で前記の加速度正規化値αaと合計して、両者の和値を、正規化した加減速傾向信号α=αa+αbとして図1のセレクトハイ・スイッチ30に供給する。
ここで、右車輪速VRおよび左車輪速VLの平均値Vwは、Vw=(VR+VL)/2で表され、これに車両旋回半径Rを乗算して得られる値は、右車輪速VRおよび左車輪速VL間の車輪速差(VR−VL)を左右輪間トレッドWで除算して得られる値に等しく、
{(VR+VL)/2}R=(VR−VL)/W
であり、この式から次式が得られる。
{(VR+VL)/(VR−VL)}W/2=R
ところで横加速度Gyは、Gy=Vw×2/Rであり、従って、横加速度Gyは、
Gy=Vw×2/R
=(VR−VL)・(VR+VL)}・(1/2)W
で表される。
なお横加速度Gyは、かように演算により求めるのが経済的であるが、この代わりに、横加速度センサにより直接検出してもよいことは言うまでもない。
図4における横加速度微分値演算部23は、かようにバタワースフィルタ22に通過させた後における横加速度(Gy)フィルタ処理値の時間変化割合である横加速度微分値dGyを求めて、その絶対値|dGy|を出力する。
従って横加速度微分値演算部23は、本発明における横加速度微分値演算手段に相当する。
ここで湾曲傾向算出部24は、車速VSPが40km/hである場合について説明すると、図6に例示するごとく低い周波数領域で振幅ゲインが大きなフィルタゲイン特性を持ったローパスフィルタとし、走行状態に応じて異なる有効周波数帯の横加速度微分値|dGy|を抽出すると共にそれ以外の周波数帯におけるノイズ成分を除去し、当該ローパスフィルタを通過して抽出された横加速度微分値|dGy|の平均出力レベルから、前述したと同様にして0〜1の数値に正規化した車両走行路の湾曲傾向βを求める。
従って湾曲傾向算出部24はは、本発明における湾曲傾向推定手段に相当する。
車速VSP=80km/hの時は、湾曲傾向算出部24を成すローパスフィルタのフィルタゲイン特性が図7(b)に示すごときものとなって、車速VSP=80km/h時の有効周波数帯における横加速度微分値|dGy|を抽出すると共にそれ以外の周波数帯におけるノイズ成分を除去し得ることとなる。
図10(a)は、図4におけるバタワースフィルタ22が存在せず、横加速度演算値Gyをそのまま横加速度微分値演算部23に入力して横加速度微分値|dGy|の演算に資する場合における、直進走行時の動作タイムチャート、
図10(b)は、図4に示すようにバタワースフィルタ22を設け、横加速度演算値Gyをバタワースフィルタ22に通過させた後に横加速度微分値演算部23へ入力して横加速度微分値|dGy|の演算に資する場合における、直進走行時の動作タイムチャートである。
このため、図4の演算部21で車輪速差(VL-VR)を用いて前記のごとくに演算した横加速度演算値Gyは、横加速度発生原因でないにもかかわらず、位相ずれをもって振動的に変化する左右車輪速VL,VR間の上記車輪速差(VL-VR)をも横加速度発生原因として内包し、図10(a),(b)に示すごときものとなる。
従って、この横加速度微分値|dGy|を基に図4の算出部24で前記のごとくに求める車両走行路の湾曲傾向βが、直進走行中であるにもかかわらず、図10(a)に示すように発生し、この湾曲傾向βから後述するように求める車両運転傾向δも、本来なら加減速傾向のみを持った波線で示すごときものであるところ、実線で示すように誤差を持ったものになる。
従って、この横加速度微分値|dGy|を基に図4の算出部24で前記のごとくに求める車両走行路の湾曲傾向βが、直進走行に符合して図10(b)に示すように0に保たれ、この湾曲傾向βから後述するように求める車両運転傾向δも、加減速傾向のみを持った図示するごとき誤差のないものになる。
本実施例においては、バタワースフィルタ22に通過させた横加速度演算値Gyをそのまま横加速度微分値演算部23へ入力せず、横加速度補正ゲイン設定部26で設定した補正ゲインにより、特に低車速時において横加速度演算値Gyを小さくなるよう補正し、低車速時はこの補正した横加速度演算値Gyを横加速度微分値演算部23へ入力するようになす。
かようにすることにより、湾曲傾向算出部24が横加速度微分値|dGy|から前記したごとくに求める湾曲傾向βは低車速ほど小さくなって、これを用いた後述する車両の動作応答制御が低車速では行われないようにすることができる。
ちなみに、同じ湾曲傾向βを持った湾曲路でも、低車速では高車速時のような車両の動作応答制御が不要であり、このような時に不要な車両の動作応答制御がなされる愚を避けることができる。
図13は、車両走行イメージにより示すように車両が直進路を走行している間における、前記横加速度演算値Gy、横加速度微分値|dGy|、および湾曲傾向βの経時変化を示し、この図から明らかなように直進路走行のため、横加速度演算値Gyは継続的に0であり、横加速度微分値|dGy|も継続的に0であり、横加速度微分値|dGy|を基に0〜1の値に正規化して求めた湾曲傾向βも当然0に保たれる。
この場合、図15から明らかなように直進路走行とはいえ、左右輪タイヤ有効径が異なることに起因して横加速度演算値Gyは0でなくなり、左右輪タイヤ有効径の差(左右車輪速差)に応じた横加速度分の値となる。
しかし、左右輪タイヤ有効径が異なることで発生する左右車輪速差は一定であり、横加速度演算値Gyも図15に示すように一定値である。
よって横加速度微分値|dGy|は継続的に0に保たれ、横加速度微分値|dGy|を基に0〜1の値に正規化して求めた湾曲傾向βも当然0に保たれる。
従って、左右輪タイヤ有効径が異なったことで横加速度演算値Gyが発生しても、これが走行路湾曲傾向βの検出に影響せず、左右輪タイヤ有効径が異なった時に湾曲傾向βが誤検出されるのを防止することができる。
この場合、図16から明らかなように湾曲路走行のため、横加速度演算値Gyは湾曲路の湾曲状況に応じたサイン波形となるが、この波形が、波線で示す左右同径タイヤ時における横加速度演算値Gyのサイン波形(図14におけると同じ)よりも、左右輪タイヤ有効径の差(左右車輪速差)に応じた横加速度分の値だけ図示のごとくに嵩上げされたものとなる。
しかし同じ湾曲傾向であれば、横加速度演算値Gyのサイン波形は、左右同径タイヤである場合の波形(波線図示)も、左右異径タイヤである場合の波形(実線図示)も、同じ形となり、その時間変化割合である横加速度微分値|dGy|は図示のごとく、図14におけると同様な、正値を保った連続的に変化するサイン波形となり、この横加速度微分値|dGy|の平均出力レベルを0〜1の値に正規化して求めた湾曲傾向βも図14におけると同様なものとなる。
従って、左右輪タイヤ有効径が異なったことで横加速度演算値Gyが左右輪タイヤ有効径の差(左右車輪速差)に応じた横加速度分の値だけ嵩上げされても、この嵩上げ分が走行路湾曲傾向βの検出に影響せず、左右輪タイヤ有効径が異なった時に湾曲傾向βが誤検出されるのを防止することができる。
セレクトハイ・スイッチ30から(車両運転状態信号生成部40から)の運転状態信号γ=MAX(α,β)は運転傾向判定部50に入力し、この運転傾向判定部50は運転状態信号γをフィルタリング処理して該信号γの平均出力レベルから0〜1間の値に正規化した運転傾向δ(スポーティー運転傾向、ラグジュアリー運転傾向)を判定する。
左右車輪速VL,VR間における車輪速差(VR-VL)を基に横加速度演算部21(図4参照)で前記したごとくに演算される横加速度演算値Gy、
これを図4のバタワースフィルタ22に通過させた後の横加速度フィルタ処理値、
これを基に横加速度微分値演算部23(図4参照)で前記したごとくに演算される横加速度微分値|dGy|、および、
これを基に湾曲傾向算出部24(図4参照)で前記したごとくに演算される路面湾曲傾向(横加速度変化頻度)βはそれぞれ図17に示すように経時変化する。
つまり、加減速傾向信号αのみを用いて運転傾向δの演算を行うと、湾曲路であっても加減速傾向信号αがそれほど大きくない運転を行う場合、運転傾向δは図17の最下段に波線で示すように小さなものとなって、湾曲路であるにもかかわらずラグジュアリー運転傾向と判定する。
これに対し図1による運転傾向δの検出処理によれば、加減速傾向信号α(0〜1間の正規化した値)と、湾曲傾向信号β(0〜1間の正規化した値)との大きい方を運転状態信号γとし、運転傾向δの演算に資するため、湾曲路なのに加減速傾向信号αが大きくならない運転を行ったとしても、運転傾向δは湾曲路相応の湾曲傾向βに呼応して、図17の最下段に実線で示すように大きなものとなり、湾曲路では確実にこれに応じたスポーティー運転傾向と判定することができる。
ステップS11において、左右車輪速VL,VRを読み込み、
ステップS12において、図4の演算部21で行ったと同様な処理により横加速度Gyを演算する。
次いでステップS13において、横加速度演算値Gyに内包されるノイズを図4のバタワースフィルタ22によると同様なフィルタ処理により除去し、
ステップS14において、図4の演算部23で行ったと同様な処理により横加速度Gyの時間変化割合である横加速度微分値|dGy|を演算する。
ステップS16において、この湾曲傾向(湾曲変化頻度)βを前述したと同様の処理により0〜1の数値に正規化し、
ステップS17においては、図4の検出部10(詳細は図3参照)で行ったと同様な処理により前後加速度Gxおよび車速VSPから、0〜1の数値に正規化された加減速傾向αを算出する。
α<βであればステップS19において、大きい方の湾曲傾向(湾曲変化頻度)βに基づき、図1の判定部50で行ったと同様な処理により運転傾向δを求め、
α>βであればステップS20において、大きい方の加減速傾向αに基づき、図1の判定部50で行ったと同様な処理により運転傾向δを求める。
追加したステップS21においては、ステップS13で図11のバタワースフィルタ22によると同様なフィルタ処理によりノイズ除去した後の横加速度演算値Gyを、図11の横加速度補正ゲイン設定部26および乗算器27によると同様な処理により、低車速ほど小さくなるよう補正し、
ステップS14で前記したごとくに横加速度微分値|dGy|を演算するに当たっては、当該補正した横加速度演算値Gyを用い、これにより、低車速では横加速度微分値|dGy|のピークを図12(b)につき前述したごとくに抑制する。
図2において、71は、無段変速機の目標入力回転数Niを表した変速制御マップを示し、72は、無段変速機のスポーティ運転時における目標入力回転数の下限値NLim(Sporty)を表したスポーティ運転時目標入力回転数下限値マップを示し、73は、無段変速機のラグジュアリー運転時における目標入力回転数の下限値NLim(Luxuary)を表したラグジュアリー運転時目標入力回転数下限値マップを示す。
スポーティ運転時目標入力回転数下限値マップ72は、無段変速機のスポーティ運転時における比較的高い目標入力回転数の下限値NLim(Sporty)を車速VSPごとに求め、
ラグジュアリー運転時目標入力回転数下限値マップ73は、無段変速機のラグジュアリー運転時における比較的低い(変速制御マップ71のハイ側目標入力回転数に同じ)目標入力回転数の下限値NLim(Luxuary)を車速VSPごとに求める。
セレクトハイ・スイッチ75では、変速制御マップ71からの目標入力回転数Niと、補間計算部74からの目標入力回転数下限値NLimとのうち大きい方を制限済み目標入力回転数Ni(Lim)として選択し、無段変速機の実入力回転数がこの制限済み目標入力回転数Ni(Lim)に一致するよう無段変速機を変速制御する。
運転傾向δ(スポーティー運転傾向と、ラグジュアリー運転傾向との間の値)に応じ、運転傾向δがスポーティー運転傾向であればあるほど、上記の目標減衰力を大きくして減衰力調整オリフィス78の開度を小さくすることにより、
運転者のステアリング操作に対する車両の挙動応答を高めて、スポーティー運転時に好まれる車両の動作応答を実現することができる。
運転傾向δ(スポーティー運転傾向と、ラグジュアリー運転傾向との間の値)に応じ、運転傾向δがスポーティー運転傾向であればあるほど、上記の目標剛性を大きくしてスタビライザの剛性を大きくすることにより、
運転者のステアリング操作時に車両がローリングするのを抑制して、スポーティー運転時に好まれる車両の動作応答を実現することができる。
運転傾向δ(スポーティー運転傾向と、ラグジュアリー運転傾向との間の値)に応じ、運転傾向δがスポーティー運転傾向であればあるほど、上記の目標アシスト力を小さくして操舵力を重くすることにより、
スポーティー運転時に好まれる安定した操舵特性と、車両の動作応答を実現することができる。
2 車速センサ
3 右車輪速センサ
4 左車輪速センサ
5 アクセル開度センサ
10 加減速傾向検出部
11 加速度基準値設定部
12 除算器
13 減速度基準値設定部
14 極性反転器
20 湾曲傾向検出部(湾曲傾向検出装置)
21 横加速度演算部
22 バタワースフィルタ
23 横加速度微分値演算部(横加速度微分値演算手段)
24 湾曲傾向算出部(湾曲傾向推定手段:フィルタ手段)
25 フィルタ係数設定部
26 横加速度補正ゲイン設定部
27 乗算器
30 セレクトハイ・スイッチ
40 車両運転状態信号生成部
50 運転傾向判定部
60 時定数選択部
71 変速制御マップ
72 スポーティ運転時目標入力回転数下限値マップ
73 ラグジュアリー運転時目標入力回転数下限値マップ
74 補間計算部
75 セレクトハイ・スイッチ
Claims (5)
- 車両に作用する車幅方向の横加速度に基づき車両走行路の湾曲傾向を検出する装置において、
前記車両横加速度の時間変化割合である車両横加速度微分値を求めるための横加速度微分値演算手段と、
該手段で求めた車両横加速度微分値をもとに前記車両走行路の湾曲傾向を推定する湾曲傾向推定手段とを具備してなることを特徴とする車両走行路の湾曲傾向検出装置。 - 請求項1に記載の車両走行路の湾曲傾向検出装置において、
前記湾曲傾向推定手段は、車両走行状態に応じた有効周波数帯の前記車両加速度微分値を抽出するフィルタ手段を具え、該フィルタ手段を通過した車両横加速度微分値の平均出力レベルから車両走行路の湾曲傾向を推定するものであることを特徴とする車両走行路の湾曲傾向検出装置。 - 請求項2に記載の車両走行路の湾曲傾向検出装置において、
前記フィルタ手段は、前記有効周波数帯を高車速であるほど高周波数帯とするものであることを特徴とする車両走行路の湾曲傾向検出装置。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の車両走行路の湾曲傾向検出装置において、
前記横加速度微分値演算手段は、低車速であるほど前記車両横加速度微分値のピークを抑制するものであることを特徴とする車両走行路の湾曲傾向検出装置。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載の湾曲傾向検出装置により検出した車両走行路の湾曲傾向が強いほど、運転者の運転操作に対する車両の動作応答が速くなるよう車両状態を制御するよう構成したことを特徴とする車両の動作応答制御装置。
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