JP2008102121A - 車両 - Google Patents

Abstract

【課題】単純で経済的な勾配測定方法を提供する。
【解決手段】自動車が走行している勾配を求める方法は、クラッチが切られた状態を検知する段階４４と、クラッチが切られている時の勾配上の車両速度の変化を測定する段階４６と、勾配を算出する段階４８と、車両荷重を推定する段階５０と、記憶装置に記憶されている校正曲線と比較する段階と、様々な車両速度における様々な勾配と様々な車両荷重に対して減速値を提供する段階を備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車が走行している路面の勾配を求める方法、及び車両の質量を求める方法、並びに、上記で求められた質量値を用いて車両の進路を制御するための装置に関するものである。

現在の自動車には、走行支援システム、具体的には、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）、車両の進路を制御するための電子的安定性プログラム（ＥＳＰ）、及び／又は駆動車輪の空転を防止するための牽引（トラクション）制御システム（ＴＣ）が装備されており、それらのシステムは、状況に応じて車両の各車輪に働く制動力を修正し、又は制動力を発生させることができる。

進路を制御するためのこのシステムは、具体的には、リアルタイムで且つ車両の走行中に、車両荷重、即ち車両の総重量を推定し、実行する介入を調整する時にこの推定荷重を考慮することができるように、設計されている。

しかしながら、荷重の推定は、車両が走行している路面の勾配の推定値に左右され、現下の勾配の推定はやや不正確であり、勾配を推定する既知の手段として、チルトセンサーを車両へ装着することが挙げられるが、これはコストが高く、システムが複雑化するという不利な点を有する。

本発明の目的は、単純、有効で経済的な、勾配を測定するための方法を用いることにより、それらの不利な点を回避することである。
それらの目的のため、本発明は、自動車が走行している路面の勾配を求めるための方法を提案しており、この方法は、車両の駆動車輪に接続されているエンジンとトランスミッションが切り離された時に、その勾配上の車両速度の変化を測定する段階と、この車両速度の変化から、この車両速度の変化を事前に準備された校正曲線と比較することによって、又は、好都合に数学的モジュールを用いて計算することによって、勾配の推定値を導き出す段階と、から成ることを特徴とする。

この方法を使えば、追加のセンサーを設置する必要無しに取得できる利用可能な情報から、路面の勾配を比較的、正確且つ迅速に求めることができる。
好都合に、ギアシフトの間、即ち、エンジンが駆動車輪から切り離されることに相当する時間の間に、その勾配上での車両速度の変化が測定される。

本発明の別の特徴によれば、この方法は、更に、勾配を走行する車両の質量を、好都合に計算によって求める段階を含んでいる。
好都合に、勾配のこの推定値は、次に、推定された車両の荷重値を修正するのに使用される。

この車両荷重のより正確な推定値は、勾配の推定値と組み合わせられて、ＡＢＳ、ＥＳＰ、及びＴＣ型のシステムが、より正確に、そして車両が走行している状態により適した様式で作動できるようにする。

本発明の好適な実施形態では、車両速度の変化は、車両のタコメータ（回転速度計）、又は好都合には車輪に取付けられた回転速度センサーによって提供される情報から求められる。

この方法は、更に、車両が駆動車輪から切り離される瞬間を、ＥＳＰコンピューター、エンジンインジェクションコンピューター、又は同等のものから供給される情報に基づいて求める段階を含んでいる。

本発明の別の主題は、エンジン、クラッチ（Ｅ）、車輪、及び車輪の回転速度を監視するための手段を備えている車両であって、この車両は、エンジンを切り離した状態で、或る勾配に沿って走行している車両の加速度γを測定することによって、車両の勾配αを測定するための手段を備えていることを特徴としている。

本発明の別の主題は、以下の計算式によって求められる、水平に対する勾配αを計算する処理手段を備えていることを特徴とする車両であり、
α＝Ａｒｃ ｓｉｎ（（γ−ｇＫｒｏｌｌ−Ｋ ｖ²／ｍ_ｅ）／ｇ）
ここに、γは車両の測定された加速度、ｇ＝９．８ｍｓ^−２、Ｋｒｏｌｌは車両の転がり抵抗、Ｋは車両の空力抵抗、ｖは車両の速度、ｍ_ｅは車両の推定質量である。

本発明の別の主題は、車両の質量ｍ_ｅを、測定された勾配の関数として求める手段を備えていることを特徴とする車両である。
本発明の別の主題は、車輪の回転速度が、運転者の所望する進路を車両が確実に追随するのに望ましい速度を超えた時に、各車輪の回転速度を個別に下げるため、車輪に設置されている油圧ブレーキを作動させるための油圧制御ユニットを備えていることを特徴とする車両である。

本発明は、一例として示す以下の説明を添付図面と関連付けて読んで頂くことにより、良く理解頂け、この他の特徴、詳細、及び利点も、より明確となるであろう。
図１において、参照番号１０は自動車を全体的に示し、この自動車の内燃機関１２は、その出力軸１４がクラッチＥを介してギアボックス１８の入力軸１６、そして駆動ライン２０に接続され、車両の車輪２２を駆動するようになっている。

本発明による勾配を求めるための手段は、データ処理装置２４を備えており、このデータ処理装置２４は、車輪２２の回転速度を感知するセンサー２８から供給される、車両の速度を表す信号２６と、（車両の運転者に制御されているか、又は自動変速機の場合は自動制御されている）ギアシフト装置３６から供給される、クラッチは外れているという信号３４と、及び／又は適切なセンサー４０から供給される、エンジン出力軸の回転速度を表す信号３８と、を入力として受信する。

好都合に、ＥＳＰコンピューターは、油圧ポンプ及びブレーキに接続された弁が既知の方式で装備されている油圧ユニットとも関係付けられ、データ処理装置２４として動作している。
エンジンが駆動車輪から切り離されている間の期間は、実際には、ギアシフト装置３６の状態に関係する情報から、又はエンジンの回転速度に対して車両速度２６を比較することによる、いずれか一方により求められ、それら２つの速度の変化における非線形関係は、エンジンが車両の駆動車輪から切り離されていることを示している。

クラッチＥが切られている期間の間の車両速度の変化は、車両が走行している路面の勾配を計算できるようにするためのデータ項目である。
これは、車両に加えられる力の合計ΣＦは、荷重の掛かっている車両の質量ｍと加速度γとの積に等しい、ためである。

ΣＦ＝ｍγ
力の合計は、転がり抵抗Ｆｒｏｌｌ＿ｄｒａｇと、空力抵抗Ｆａｅｒｏと、水平に対する角度αの勾配上での重力による加速度から生じる力Ｆｓｌｏｐｅと、の合計に等しい。

Ｆ＝ｍｇ Ｋｒｏｌｌ
ｇは、９．８ｍｓ^−２に等しい。
Ｋｒｏｌｌは、車両の設計の際に計測される車両の定数である。

Ｆａｅｒｏ＝Ｋｖ^２
Ｋは、車両の空気力学的定数であり、ｖは車両の速度である。
Ｆｓｌｏｐｅ＝ｍｇｓｉｎα
以上から、以下のように導き出される。

α＝Ａrc sin ((γ - ｇ Ｋｒｏｌｌ − Ｋｖ^２／ｍ_ｅ)／ｇ)
一見して、αが車両の質量ｍ_ｅに依存する限り、その極端な値、即ち荷物が載っていない質量及び車両の総重量が未知であるため、この等式は解けないように見える。

減速度の値を速度の関数として調べてみると、下記の表の数多くの勾配では、驚くことに、低速では、質量が減速度に及ぼす影響を無視できることが分かる。

従って、充分な精度で、ｍに平均値を適用して勾配αを計算することができる。
別の方法として、勾配αは、測定値を、表１と同様ではあるが測定する必要がありそうな全ての勾配に関するデータを備えている校正表の値と比較することによって、求めることもできる。

勾配αから車両の有効質量が計算され、この有効質量は、車両の積み荷分だけ増加する空車質量に相当する。
車両の有効質量がわかることにより、車両の進路を制御する方法を改善することができるようになる。

第１の代表的な実施形態では、この有効質量を用いて車両の前進に抗する抗力の実際の値を導き出し、ブレーキでの制動トルクの値を、滑りの実際の限界まで増加させる。
この様に、本発明によれば、車両の停止距離を短縮することができる。

第２の代表的な実施形態では、車両の進路を制御するのに使用されるＥＳＰ装置へ介入する閾値が、粘着力の低い屈曲路、例えば、湿った又は凍った地面で、最適な様式で介入する。

第３の代表的な実施形態では、ＥＳＰの作動閾値は、車両の質量に応じて変更される。
本発明による方法における主要な段階を、図２に概略的に示している。
第１の段階４４は、エンジンが切り離されていることを検知することである。

次の段階４６は、エンジンが切り離されている期間の間の車両速度の変化を取得することに関する。例えば、２つの異なる時点で車両速度を測定し、車両速度の差異をこの２つの時点の間の期間で割る、或いはこの計算を、車両の速度信号の微分によって実行することもできる。

同時に、段階４８では勾配αを算出する。
勾配の値から、車両の総質量を、車両の走行中に計算することができる。
次に、修正された荷重値が、ＡＢＳ、ＥＳＰ、及びＴＣ型のシステムによって、介入５２を行うやり方を調整するために、考慮される。

本発明による勾配判定手段を装備した自動車の構造を、ブロック図の形式で表わしている。 本発明による方式における各段階を表わす流れ図である。

符号の説明

１０ 自動車
１２ エンジン
１８ ギアボックス
２２ 車輪
２４ データ処理装置
２８ センサー
３６ ギアシフト装置
４０ センサー

Claims (4)

1. エンジン（１２）と、クラッチ（Ｅ）と、車輪（２２）と、前記車輪の回転速度を監視するための手段と、を備えている車両において、
   前記エンジン（１２）が切り離された状態で、或る勾配に沿って走行している車両の加速度γを測定することによって、前記車両の勾配αを測定する手段を備えていることを特徴とする、車両。
2. 請求項１に記載の車両であって、
   下記の式：
   α ＝ Ａｒｃ ｓｉｎ（（γ−ｇＫｒｏｌｌ−Ｋｖ²／ｍ_ｅ）／ｇ）
   ここに、γは前記車両の測定された加速度、ｇ＝９．８ｍｓ^-2、Ｋｒｏｌｌは前記車両の転がり抵抗、Ｋは前記車両の空力抵抗、ｖは前記車両の速度、ｍ_ｅは前記車両の推定質量、
   で求められる、水平に対する勾配αを計算する処理手段（２４）を備えていることを特徴とする、車両。
3. 請求項１又は２に記載の車両であって、
   前記車両の質量ｍ_ｅを、測定された前記勾配の関数として求めるための手段を備えていることを特徴とする、車両。
4. 請求項１、２又は３に記載の車両であって、
   前記車輪（２２）の回転速度が、運転者の所望する進路を前記車両が確実に追従するのに望ましい速度を超えた時に、前記各車輪（２２）の回転速度を個別に下げるため、前記車輪（２２）に設置されている油圧ブレーキを作動させるための油圧制御ユニットを備えていることを特徴とする、車両。

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