JP2008307942A - 車両のロール角推定方法及び装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】車高調整前のロール角を推定することが可能な方法及び装置を提供する。
【解決手段】荷重に対して同一の変位特性を有する左右サスペンションの各々が示す内圧値をパラメータとして予め求めた複数個の変位特性の内、自動車高調整後の両サスペンションの内圧値(PL及びPR)間の平均値(PLR)に対応する内圧値の変位特性を車高調整前の各サスペンションの変位特性として選択する。また、該車高調整後の各サスペンションの内圧値(PL及びPR)から各サスペンションに対する荷重(FL及びFR)を算出する。そして、該選択した変位特性と該算出した荷重(FL及びFR)から該車高調整前の各サスペンションの変位(ZL及びZR)を算出して該車高調整前のロール角(φE)を求める。
【選択図】図4

Description

本発明は、車両のロール角推定方法及び装置に関し、特に車両の横転危険度を判定する装置(以下、横転危険度判定装置と称する。)に用いるのに好適なロール角推定方法及び装置に関するものである。
上記のような横転危険度判定装置の従来例を、図8〜図10を参照して以下に説明する。
従来例：図8〜図10
図8に示す横転危険度判定装置10は、車両のロール角φ及びロール角速度ωを検出するロール角・ロール角速度検出部11と、これらのロール角φ及びロール角速度ωに基づき車両の横転危険度Hを判定すると共に、この横転危険度Hから目標減速度Gtargetを算出する横転危険度判定部12と、この目標減速度Gtargetに応じてブレーキ制御を行なうブレーキコントローラ13とで構成されている。
なお、この横転危険度判定装置10は、同図に点線で示すように、横転危険度判定部12が横転危険度Hを外部に出力し、上記のブレーキコントローラ13に代えて、横転危険度Hに応じて警報制御を行なう警報装置(図示せず)とすることもできる。この場合も以下の説明は同様に適用される。
動作においては、図9に示すように、まずロール角・ロール角速度検出部11が、車両のロール角φ及びロール角速度ωを検出して横転危険度判定部12に与える(ステップS1)。
次に、横転危険度判定部12は、予め記憶されている図10に示すようなロール角φとロール角速度ωの関係を示す二次元マップを用い、この二次元マップ中に設けられた２本の境界線T1及びT2の各々からロール角φ及びロール角速度ωによって特定される点Sまでの距離L1及びL2を、下記の式(1)及び(2)に従って算出する(ステップS2)。ここで、上記の境界線T1及びT2は、車両に横転する危険性が無いことを示す安定領域R1と、車両が左に横転する危険性が有ることを示す左横転危険領域R2L及び右に横転する危険性が有ることを示す右横転危険領域R2Rとをそれぞれ区分けするものである。
Figure 2008307942
Figure 2008307942
但し、図10に示す如く、上記の式(1)中のA1及びB1は境界線T1のφ軸切片及びω軸切片であり、上記の式(2)中のA2及びB2は境界線T2のφ軸切片及びω軸切片である。
ここで、境界線T1及びT2を基準に左横転危険領域R2L側及び右横転危険領域R2R側をそれぞれ正とし、いずれの場合も、安定領域R1側を負と定めるものとすると、距離L1及びL2の組合わせは以下の通りである。
(A)L1≦0且つL2≦0の場合、横転の危険性無し。
(B)L1＞0且つL2≦0の場合、左横転の危険性有り。
(C)L1≦0且つL2＞0の場合、右横転の危険性有り。
(D)L1＞0且つL2＞0の場合、システム・エラー。
従って、上記(A)が成立する場合(ステップS3)、横転危険度判定部12は、横転の危険性無し（安全領域R1内）と判定し、何ら制御を行わない（ステップS6）。
一方、上記(B)が成立する場合(ステップS4)、横転危険度判定部12は、左横転の危険性有り(左横転危険領域R2L内)と判定し、距離L1を横転危険度Hとする(ステップS7)。
また、上記(C)が成立する場合(ステップS5)、横転危険度判定部12は、右横転の危険性有り(右横転危険領域R2R内)と判定し、距離L2を横転危険度Hとする(ステップS8)。
このように、左横転の危険がある場合には距離L1を、右横転の危険がある場合には距離L2をそのまま横転危険度Hの値として採用する。
そして、横転危険度判定部12は、横転危険度Hから車両の横転を防止するために必要な目標減速度Gtargetを算出してブレーキコントローラ13に与える(ステップS9)。目標減速度Gtargetは、図示のような横転危険度Hに係数Kを乗じて算出するものに限らず、横転危険度Hの増減に応じて変化するものであれば良い。
ブレーキコントローラ13は、目標減速度Gtargetとなるように各車輪に必要なブレーキ圧を演算してブレーキ制御を行う(ステップS10)。
また、上記(D)が成立する場合、横転危険度判定部12は、システム・エラーと判定し、横転危険度判定装置10の内部にエラーフラグを記録する(ステップS11)。
このように、車両の走行状態に応じて連続的に変化するロール角及びロール角速度に基づいて横転危険度を判定すると共に、横転危険度に応じたブレーキ制御や警報制御等を行なうことができ、以て車両の横転を防止することが可能となる(例えば、本願出願人による特許願2006-099281参照。)。
上記の従来例では、車両のロール角及びロール角速度に基づき横転危険度を判定しているが、エアサスペンション搭載車両等のように左右の車高を強制的に調整(補正)する車高調整機能を備えた車両においては、横転危険度を正しく判定できないという課題があった。
以下、この課題を、図11及び図12を参照して具体的に説明する。
まず車両が図11に示す直進走行時の水平状態SA1に在るとすると、左輪3L及び右輪3R付近にそれぞれ取り付けられたサスペンション(図示せず)に対する車体2による荷重FL0及びFR0は互いに等しく、以て左輪3L及び右輪3Rに対する路面反力WL0及びWR0が等しいため、車両に横転の危険性は無い。また、左右サスペンションには基準位置Z0からの変位が生じない。
上記の水平状態SA1から車両が右旋回走行して同図に示す左ロール状態SB1となった時、図示のように、左サスペンションに対する荷重が増大してFL1(＞FL0)となる一方、右サスペンションに対する荷重が減少してFR1(＜FR0)となる。これに対応して、左輪3Lに対する路面反力が増大してWL1(＞WL0)となり、右輪3Rに対する路面反力が減少してWR1(＞WR0)となる。すなわち、この左ロール状態SB1は、車両が左横転する危険性が水平状態SA1と比較して高くなったことを示している。また、荷重変化に伴って、左右サスペンションは基準位置Z0から変位ZL及びZRまでそれぞれ変化している。
上記の左ロール状態SB1から車両が急旋回走行して同図に示す急旋回状態SB2となった時、図示のように、左サスペンションに対する荷重がさらに増大してFL1Roll(＞FL1)となり、右サスペンションに対する荷重がさらに減少してFR1Roll(＜FR1)となる。最終的に荷重FR1Rollが“0”となり、これに対応する路面反力WR1Rollが“0”となると車両は左側に横転する。
一方、車高調整機能を備えた車両では、上記の左ロール状態SB1における左右サスペンションの変位ZL及びZRにより生じた左右の車高差を補正するために、各サスペンションを基準位置Z0まで戻す制御が行なわれ、以て同図に示すように、車体2が再び水平状態SC1となる。
しかしながら、車高調整前の左ロール状態SB1と車高調整後の水平状態SC1とで、左右サスペンションに対する荷重は下記に示すように殆ど変化しないため(すなわち、“荷重FL2≒FL1”及び“荷重FR2≒FR1”が成立するため)、これに対応して“路面反力WL2≒WL1”及び“路面反力WR2≒WR1”が成立する。すなわち、車高調整前後で車両の横転危険性は変化しないこととなる。
これは、急旋回状態SB2における横転危険性と、水平状態SC1から車両が状態SB1−SB2間と同様の急旋回走行を行って同図に示す急旋回状態SC2になった際の横転危険性との関係にも同様に適用される。すなわち、同一の横転危険性を有する状態SB1及びSC1をそれぞれ初期状態として車体2に同様のロール運動が生じるため、状態SB2及びSC2における横転危険性は互いに等しい。
以下、車高調整前後で左右サスペンションに対する荷重が変化しないことを証明する。
まず、車高調整前の左ロール状態SB1及び水平状態SA1における垂直方向の力の釣り合いから、下記の式(3)が成立する。
Figure 2008307942
ここで、下記の式(4)のように荷重変化ΔFを定義すると、左ロール状態SB1における荷重FL1及びFR1は、下記の式(5)で表される。
Figure 2008307942
Figure 2008307942
また、左ロール状態SB1におけるロール角を図12に示す如くφSB1(横転限界時であっても“10度”程度であり、十分に小さな値とする。)とすると、ロールセンタCRを中心としたロールモーメントの釣り合いは、下記の式(6)で表される。
Figure 2008307942
但し、上記の式(6)中のm、h、a、g、及びtrdは、それぞれ、図示の如く車体2の質量、重心CGとロールセンタCR間の距離、遠心加速度、重力加速度、及び左右サスペンション間距離とする。なお、上記の式(6)中の“−FL1”及び“＋FR1”は、車体2に対する左右サスペンションの反力(図示せず)を表している。
上記の式(5)を上記の式(6)に代入して整理すると、荷重変化ΔFは下記の式(7)で表すことができる。
Figure 2008307942
ここで、上記の式(7)中、φSB1が十分に小さな値であることから“a≫gφSB1”が成立するため、荷重変化ΔFは、ロール角φSB1の影響よりも遠心力の影響をはるかに大きく受けて生じるものであることが分かる。
従って、車高調整後の水平状態SC1(ロール角は実質的に“0”)における荷重FL2及びFR2は、それぞれ、車高調整前の左ロール状態SB1における荷重FL1及びFR1にほぼ等しいこととなる。
ところで、上記の従来例で用いた式(1)により算出される左ロール状態SB1及び水平状態SC1における距離L1SB1及びL1SC1は、それぞれ、下記の式(8)及び(9)に示すものとなる。
Figure 2008307942
Figure 2008307942
但し、上記の式(8)及び(9)では、左ロール状態SB1及び水平状態SC1の各ロール角速度として互いに共通の値ωを用いている。これは、車高調整を行ったとしても車両の旋回走行状態が変更される訳では無く、車両が左ロール状態SB1及び水平状態SC1から急旋回状態SB2及びSC2にそれぞれ遷移する過程で同一のロール特性を呈するためである。
上記の式(8)及び(9)から下記の式(10)を求めると、“距離L1SC1＜距離L1SB1”が成立することが分かる。
Figure 2008307942
従って、上記の従来例では、車高調整前後で車両の横転危険性が変化しないにも関わらず、車高調整後の横転危険度の方が低い値として算出し、ひいては実際には横転危険性が有る急旋回状態SB2及びSC2(横転危険性は同一)であっても、状態SC2における横転危険度の方が状態SB2における横転危険度よりも低いと誤判定してしまう。
なお、停車時に、車体2に荷物が偏って積載された場合にも、車両は上記の左ロール状態SB1と同様の状態となり、これにより生じた車高差が車高調整により補正されることとなるため、上記と同様に横転危険度が誤判定されてしまう。
これらに対処するためには、車高調整前のロール角を横転危険度の判定パラメータとする必要がある。
従って、本発明は、車高調整前のロール角を推定することが可能な方法及び装置を提供することを目的とする。
[1]上記の目的を達成するため、本発明に係る車両のロール角推定方法は、荷重に対して同一の変位特性を有する左右サスペンションの各々が示す内圧値をパラメータとして予め求めた複数個の変位特性の内、自動車高調整後の両サスペンションの内圧値間の平均値に対応する内圧値の変位特性を車高調整前の各サスペンションの変位特性として選択する第１ステップと、該車高調整後の各サスペンションの内圧値から各サスペンションに対する荷重を算出する第２ステップと、該選択した変位特性と該算出した荷重から該車高調整前の各サスペンションの変位を算出して該車高調整前のロール角を求める第３ステップとを備えたことを特徴とする。
すなわち、上記の式(3)に示したように両サスペンションに対する荷重の和が一定であること(垂直方向の力の釣り合い)と、各サスペンションに対する荷重とこれにより各サスペンションが呈する内圧値とが比例関係にあることに着目すると、車高調整後の両サスペンションの内圧値間の平均値は、車高調整前で車体が水平状態に在る時の、互いに等しい両サスペンションの内圧値に相当する。このため、第１ステップでは、各サスペンションが示す内圧値毎に予め求めた荷重に対する各サスペンションに共通の変位特性の内、該車高調整後の両サスペンションの内圧値間の平均値に対応する内圧値の変位特性を該車高調整前の各サスペンションの変位特性と見做す。
また、上記の式(7)を用いて説明した通り、車高調整前後で左右サスペンションに対する荷重が変化しないため、第２ステップで算出する各荷重は、車高調整前の各サスペンションに対する荷重と見做すことができる。
そして、第３ステップでは、該車高調整前の各サスペンションの変位特性及び荷重を用いて変位を算出すると共に、算出した各変位から該車高調整前のロール角を推定する。
これにより、車高調整前のロール角を上記の従来例のような横転危険度判定装置等に利用させることが可能である。
[2]また、上記[1]において、該第１ステップが、該車高調整直後から一定期間内における各サスペンションの内圧平均値をさらに平均した値に対応する変位特性を、該車高調整前の各サスペンションの変位特性として選択するステップを含み、該第２ステップが、各内圧平均値から各サスペンションに対する荷重を算出するステップを含むようにしても良い。
すなわち、車高調整直後においては各サスペンションの内圧値が安定しない場合があるため、該第１ステップが、該車高調整直後から一定期間内における各サスペンションの内圧平均値をさらに平均した値に対応する変位特性を該車高調整前の各サスペンションの変位特性として選択し、該第２ステップが、各内圧平均値から該車高調整前の各サスペンションに対する荷重を算出する。
これにより、車高調整前のロール角をより正確に推定することができる。
[3]また、上記[1]において、少なくとも該車高調整直後のロール角を検出する第４ステップと、該車高調整前のロール角から該車高調整後の所定短期間内のロール角を減算することにより、該車高調整による補正ロール角を求める第５ステップとをさらに備えるようにしても良い。
すなわち、該推定したロール角は、該車高調整により車体が水平状態になった(すなわち、ロール角が“0”になった)と見做して求められるものであり、該車高調整により実際に補正された(失われた)ロール角と異なる場合がある。
しかしながら、該推定したロール角から該車高調整後の所定短期間内の実際のロール角を減算することによって該車高調整による補正ロール角を正確に求め、これを横転危険度判定装置等に利用することができる。
[4]また、上記[3]において、該第４ステップが、該車高調整以降のロール角を検出するステップを含み、該補正ロール角を該所定短期間後のロール角に加算することより、該車高調整が行われなかった場合に該車両に生じ得るロール角を求めるステップをさらに備えるようにしても良い。
すなわち、この場合、該車高調整が行われなかった場合に検出されるべきロール角を直接出力することができるため、横転危険度判定装置等に対する変更／改良の影響を最小限に留めることができる。
[5]また、上記[3]において、該第４ステップが、該車高調整直後から一定期間内のロール角を検出するステップを含み、該第５ステップが、該車高調整前のロール角から該一定期間内におけるロール角平均値を減算し、以て該補正ロール角を求めるステップを含むようにしても良い。
すなわち、車高調整直後においては検出されるロール角が内圧値と同様に安定しない場合があるため、該推定したロール角から該車高調整直後の一定期間内におけるロール角平均値を減算する。
これにより、車高調整による補正ロール角をより正確に求めることができる。
なお、本発明では、上記[1]〜[5]に示した各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラム及びこのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することができる。
[6]また、本発明に係る車両のロール角推定装置は、荷重に対して同一の変位特性を有する左右サスペンションの内圧を検出する圧力検出手段と、各サスペンションが示す内圧値をパラメータとして予め求めた複数個の変位特性の内、自動車高調整後の両サスペンションの内圧値間の平均値に対応する内圧値の変位特性を車高調整前の各サスペンションの変位特性として選択し、該車高調整後の各内圧値から各サスペンションに対する荷重を算出し、該選択した変位特性と該算出した荷重から該車高調整前の各サスペンションの変位を算出して該車高調整前のロール角を求める処理手段とを備えたことを特徴とする。
すなわち、圧力検出手段で検出した各サスペンションの内圧に対して、上記[1]で説明した第１ステップ〜第３ステップと同様の処理を行う処理手段を備えた車両のロール角推定装置を提供することができる。
[7]また、上記[6]において、該処理手段が、該車高調整直後から一定期間内における各サスペンションの内圧平均値をさらに平均した値に対応する変位特性を、該車高調整前の各サスペンションの変位特性として選択する手段と、各内圧平均値から各サスペンションに対する荷重を算出する手段とを含むようにしても良い。
[8]また、上記[6]において、少なくとも該車高調整直後のロール角を検出するロール角検出部と、該車高調整前のロール角から該車高調整後の所定期間内のロール角を減算することにより、該車高調整による補正ロール角を求める補正ロール角算出手段とをさらに備えるようにしても良い。
[9]また、上記[8]において、該ロール角検出部が、該車高調整以降のロール角を検出する場合、該補正ロール角を該所定期間後のロール角に加算することより、該車高調整が行われなかった場合に該車両に生じ得るロール角を求める手段をさらに備えるようにしても良い。
[10]また、上記[8]において、該ロール角検出部が、該車高調整直後から一定期間内のロール角を検出する場合、該補正ロール角算出手段が、該車高調整前のロール角から該一定期間内におけるロール角平均値を減算し、以て該補正ロール角を求める手段を含むようにしても良い。
すなわち、上記[7]〜[10]に示した通り、上記[2]〜[5]で説明した各ステップと同様の処理を行う手段を含む又は備えた車両のロール角推定装置を提供することができる。
本発明によれば、車高調整前のロール角を推定でき、以てこれを利用する横転危険度判定装置等が車高調整機能を備えた車両に搭載される場合であっても、車両の横転危険度を正確に判定させることができる。これにより、車両の横転防止制御(ブレーキ制御や警報制御等)を正しく行うことができることに加え、停車時に積荷が左右で偏ったために発生するロールを車高調整により補正した場合にも同様の効果がある。
本発明に係る車両のロール角推定方法及びこれを使用する装置の実施例を、図1〜図7を参照して以下に説明する。
[1]構成例：図1及び図2
図1に示す本発明の実施例に係る車両のロール角推定装置20は、車両1の左輪3L及び右輪3R付近にそれぞれ設けたサスペンション4L及び4Rの内圧PL及びPRを検出する圧力検出部21L及び21Rと、車高調整終了信号SGFを受けた時、内圧PL及びPRに基づき車高調整前のロール角を推定すると共に、推定した車高調整前のロール角を用いて検出ロール角φを補正し、補正後のロール角φAMDを出力する処理部22とを備えている。
このロール角推定装置20を、図8と同様の横転危険度判定装置10と相互接続して、検出ロール角φをロール角・ロール角速度検出部11から入力し、補正後ロール角φAMDを横転危険度判定部12に対して出力するようにしている。
また、車高調整装置30は、車両1の左右の車高変位を信号SGL及びSGRとしてそれぞれ検出する車高検出部31L及び31Rと、車高変位信号SGL及びSGRに基づきサスペンション4L及び4Rの内圧を一時的に加圧又は減圧(エアAPを注入又は排出)することにより、サスペンション4L及び4Rの変位特性をそれぞれ強制的に変化させて車高調整する車高調整部32とを備えている。
ここで、車高調整装置30の動作原理は、以下に示す通りである。
・車高調整装置30の動作原理：図2
まず、図2に実線で示すように、車両1が図11に示した車高調整前の水平状態SA1に在る時、サスペンション4L及び4Rは共に荷重F対変位Zの特性CF0を呈する。この時、サスペンション4L及び4Rに対する荷重FL0及びFR0は互いに等しいため、サスペンション4L及び4Rの変位は“0”(基準位置Z0)である(点Q0)。
この後、車両1が図11に示した左ロール状態SB1に遷移すると、サスペンション4L及び4Rの荷重はFL1(＞FL0)及びFR1(＜FR0)となる。この過程では、車高調整装置30内の車高調整部32は何ら制御を実行せず、サスペンション4L及び4Rの変位特性＝CF0が維持される。このため、サスペンション4L及び4Rは、変位特性CF0に沿って基準位置Z0からそれぞれ変位ZL(点QL1)及び変位ZR(点QR1)まで変化する。
一方、変位ZL及びZRにより生じた車高差を補正するため、車高調整部32は、サスペンション4LにエアAPを注入して一時的に加圧し、図2に点線で示す如くサスペンション4Lの変位特性をCF0からCFLに変化させる。また同時に、車高調整部32は、サスペンション4RからエアAPを排出して一時的に減圧し、図2に一点鎖線で示す如くサスペンション4Rの変位特性をCF0からCFRに変化させる。
上述した通り、車高調整前後で荷重は変化しない(“FL2≒FL1”及び“FR2≒FR1”が成立する。)ため、サスペンション4Lは、変位特性CFLに沿って変位ZL(点QL1)から基準位置Z0(点QL2)に戻り、サスペンション4Rは、変位特性CFRに沿って変位ZR(点QR1)から基準位置Z0(点QR2)に戻る。これにより、車両1が図11に示した水平状態SC1に遷移する。
ロール角推定装置20は、上記の車高調整装置30の動作原理を利用して車高調整前のロール角を推定する。
すなわち、まずロール角推定装置20内の処理部22は、図4を用いて後述するように、車高調整後の水平状態SC1におけるサスペンション4L及び4Rの内圧PL及びPRから荷重FL2及びFR2(すなわち、車高調整前の荷重FL1及びFR1)を算出する。
そして、処理部22は、内圧PL及びPRに基づいて、実験等により予め求めた複数個の変位特性候補の中からサスペンション4L及び4Rに共通の変位特性CF0を選択する。
この後、処理部22は、荷重FL1及びFR1に対応する変位特性CF0上の点QL1及びQR1を特定することにより左ロール状態SB1におけるサスペンション4L及び4Rの変位ZR及びZLを求め、これらの変位ZR及びZLから状態SB1におけるロール角を求めることができる。
[2]動作例：図3〜図7
図3は、横転危険度判定装置10とロール角推定装置20の相互動作を示している。図示の如く、図9に示した動作フローに対してロール角推定装置20によるロール角補正処理(ステップS12)が新たに追加されている。これに対応して、図9に示した従来例におけるステップS2の処理の代わりに、横転危険度判定装置10が、ロール角補正処理により得られた補正後ロール角φAMDを利用して距離L1及びL2を算出するステップS2aを用いている。
これにより、車高調整が行われた場合であっても、横転危険度判定装置10は、車両1の横転危険度Hを正確に判定することができる。
なお、図3の他の処理(ステップS3〜S11)は図9と同様であるため、説明を省略する。
以下、上記のステップS12のロール角補正処理を、図4〜図7を参照して具体的に説明する。
◎ロール角補正処理例：図4〜図7
ロール角補正処理は、(1)車高調整前の処理と、(2)車高調整後の処理とに大別される。また、処理(2)は、(A)車高調整前のロール角φEを推定する処理と、(B)車高調整により補正されたロール角(以下、補正ロール角)φrosの算出処理と、(C)上述した補正後ロール角φAMDの算出処理とから成る。
以下、これらの処理を順に説明する。
(1)車高調整前の処理：図4のステップS20〜S23
図4に示すように、ロール角推定装置20を構成する処理部22は、横転危険度判定装置10内のロール角・ロール角速度検出部11から検出ロール角φを受ける度毎に、車高調整が終了しているか否か(すなわち、車高調整装置30内の車高調整部32から車高調整終了信号SGFを受信したか否か)を判定する(ステップS20)。
車高調整が終了していないと判定した時、処理部22は、補正終了フラグFLGを“OFF”に設定する(ステップS21)と共に、補正ロール角φrosを“0”に初期化する(ステップS22)。ここで、フラグFLGは、後述する補正ロール角φrosの算出処理(B)が実行されたか否かを示すものであり、補正ロール角φrosが算出された後は“ON”に設定される。
そして、処理部22は、下記の式(11)に従って補正後ロール角φAMDを求め、横転危険度判定装置10内の横転危険度判定部12に与える(ステップS23)。但し、補正ロール角φros＝“0”であるため、補正後ロール角φAMDは検出ロール角φに等しい。
Figure 2008307942
このように、車高調整前においては、図9のステップS1及びS2と同様、検出ロール角φがそのまま横転危険度判定部12に与えられることとなる。
(2)車高調整後の処理：図4のステップS24〜S38及びS23並びに図5〜図7
(A)車高調整前ロール角の推定処理：図4のステップS24〜S34及び図5〜図7
上記のステップS20において、車高調整が終了していると判定した時、処理部22は、補正終了フラグFLGが“OFF”であるか否かを判定する(ステップS24)。
今、補正終了フラグFLG＝“OFF”が成立するため、処理部22は、さらに、サスペンション4L及び4Rの内圧PL及びPR、並びに検出ロール角φのサンプリング回数nが所定の閾値回数Thを超過しているか否かを判定する(ステップS25)。ここで、閾値回数Thには、車高調整直後の不安定な状態における内圧PL及びPR並びに検出ロール角φだけがサンプリングされてしまうのを回避するに十分な回数を設定することが望ましい。
サンプリング回数nが閾値回数Thを超過していないと判定した時、処理部22は、サスペンション4L及び4Rの内圧累計値PLSUM及びPRSUM並びに検出ロール角φの累計値φSUMを、下記の式(12)及び式(13)に従って算出する(ステップS26及びS27)。
Figure 2008307942
Figure 2008307942
但し、累計値PLSUM、PRSUM、及びφSUMの初期値は、いずれも“0”とする。
そして、処理部22は、サンプリング回数nを“1”だけインクリメントした後、次の内圧PL及びPR並びにロール角φが入力されるのを待機する(ステップS28)。
以降、サンプリング回数nが閾値回数Thを超過するまで、処理部22は、上記のステップS26〜S28を繰り返し実行する。すなわち、処理部22は、車高調整直後から一定期間が経過するまで横転危険度判定部12に対して何ら出力を行なわない。
このように、車高調整直後の不安定状態における内圧PL及びPRのみからは車高調整前ロール角φEを推定せず、以て横転危険度判定部12における誤判定を防止している。
一方、上記のステップS25においてサンプリング回数nが閾値回数Thを超過したと判定した時、処理部22は、下記の式(14)に従って、内圧累計値PLSUM及びPRSUMからサスペンション4L及び4Rの内圧平均値PLAVG及びPRAVGをそれぞれ算出する(ステップS29)。
Figure 2008307942
また、処理部22は、下記の式(15)に示すように、内圧平均値PLAVG及びPRAVGをさらに平均して両サスペンション4L及び4Rの内圧値間の平均値PLRを求める(ステップS30)。
Figure 2008307942
ここで、上記の式(15)により算出された内圧値間の平均値PLRは、車両1が図11に示した水平状態SA1に在る時の両サスペンション4L及び4Rの内圧値(互いに等しい)に相当する。
そして、処理部22は、サスペンション4L及び4Lに共通の複数個の変位特性の内、上記のステップS30で算出した内圧平均値PLRに対応する変位特性を選択する処理を実行する。これは、図2に示した車高調整前の変位特性CF0を選択する処理に相当する。
ここで、選択候補とする変位特性は、例えば図5に示すようにして実験等により予め求めておく。すなわち、実験段階において、まず内圧Pを一定にした状態(すなわち、内圧PをP1[MPa],P2[MPa],…,P7[MPa](P1＜P2＜…＜P7)にそれぞれ固定した状態)でサススペンション4に対する荷重Fを順次変化させ、その時々の変位Zを計測する。これにより、同図(1)に点線で示す実際の変位特性CF1〜CF7が得られる。
この後、同図(1)に実線で示すように変位特性CF1〜CF7をそれぞれ線形近似して、線形近似式EXP1(荷重F＝１次係数a1・変位Z＋定数b1)、EXP2(F＝a2・Z＋b2)、EXP3(F＝a3・Z＋b3)、EXP4(F＝a4・Z＋b4)、EXP5(F＝a5・Z＋b5)、EXP6(F＝a6・Z＋b6)、EXP7(F＝a7・Z＋b7)を得る。また、ここでは変位特性を線形近似しているが、２次式等により非線形近似しても良い。
同図(2)に示す表は、内圧Pと、上記の各線形近似式EXP1〜EXP7(以下、符号EXPで総称することがある。)中の１次係数a1〜a7(以下、符号aで総称することがある。)及び定数b1〜b7(以下、符号bで総称することがある。)の値とをそれぞれ対応付けて記載したものである。図示の如く１次係数a及び定数bは内圧Pにそれぞれ比例する。これをグラフ上にプロットしたものが図6(1)及び(2)であり、１次係数a及び定数bは、下記の式(16)及び式(17)で表される。
Figure 2008307942
Figure 2008307942
従って、処理部22は、上記の式(16)及び式(17)を用いて、上記のステップS30で求めた内圧値間の平均値PLRから１次係数a及び定数bを算出し、以て車高調整前の各サスペンション4L及び4Rの変位特性を選択する(ステップS31)。
また、処理部22は、下記の式(18)に従って、上記のステップS29で算出した内圧平均値PLAVG及びPRAVGからサスペンション4L及び4Rに対する荷重FL及びFRを算出する(ステップS32)。
Figure 2008307942
ここで、上記の式(18)は、サスペンション4L及び4R自体が呈する荷重F−内圧P間特性を示す線形近似式(k及びjは設計条件等で決定される係数)であり、図7に示す如く、内圧PLAVG及びPRAVGから荷重FL及びFRがそれぞれ一意に特定される。
そして、処理部22は、上記のステップS31で算出した１次係数a及び定数b、並びに上記のステップS32で算出した荷重FL及びFRから、下記の式(19)に従って、車高調整前のサスペンション4L及び4Rの変位ZL及びZRを算出する(ステップS33)。
Figure 2008307942
これは、図2に示した荷重FL2(≒FL1)及びFR2(≒FR1)を用いて変位特性CF0上の点QL1及びQR1を特定し、以て変位ZL及びZRを求める処理に相当する。但し、上記の式(19)は、下記の式(20)に定義するaI及びbIを用いて線形近似式EXPを変位ZL及びZRについて整理し、包括的に表したものである。
Figure 2008307942
そして、処理部22は、下記の式(21)に従って、上記のステップS33で算出した変位ZL及びZRから車高調整前ロール角φEを算出する(ステップS34)。
Figure 2008307942
但し、上記の式(21)中のtrdは、サスペンション4L‐4R間の距離である。
このように、左右サスペンションの内圧に基づき車高調整前のロール角を推定することができる。
(B)補正ロール角の算出処理：図4のステップS35〜S38
上記の処理(A)の後、処理部22は、下記の式(22)に従って、上記のステップS27で算出したロール角累計値φSUMから検出ロール角平均値φAVGを算出する(ステップS35)。
Figure 2008307942
そして、処理部22は、下記の式(23)に従って、車高調整前ロール角φEから補正ロール角φrosを算出する(ステップS36)。
Figure 2008307942
サンプリング回数n分の内圧PL及びPR並びに検出ロール角φに基づく補正ロール角φrosの算出が終了したため、処理部22は、サンプリング回数n、内圧累計値PLSUM及びPRSUM、並びにロール角累計値φSUMを全て“0”に設定して初期化する(ステップS37)と共に、補正終了フラグFLGを“ON”に設定する(ステップS38)。
(C)補正後ロール角の算出処理：図4のステップS23
上記の処理(B)の後、処理部22は、上記のステップS36で算出した補正ロール角φrosを検出ロール角φに加算することにより補正後ロール角φAMDを求め、横転危険度判定部12に与える(ステップS23及び式(11))。
以降、補正終了フラグFLG＝“ON”が成立するため、上記のステップS20、S24、S23を経由する処理が繰り返し実行され、補正後ロール角φAMDが横転危険度判定部12に順次与えられることとなる。
これにより、横転危険度判定部12は、車高調整が行われなかった場合と同様、横転危険度Hを正確に判定することができる。
なお、上記実施例によって本発明は限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づき、当業者によって種々の変更が可能なことは明らかである。
すなわち、上記の実施例では、ロール角推定装置20が補正後ロール角φAMDを算出して横転危険度判定装置10に利用させる場合を扱ったが、上記の処理(A)で算出した車高調整前ロール角φE、又は上記の処理(B)で算出した補正ロール角φrosを横転危険度判定装置10に利用させるようにすることもできる。
本発明に係る車両のロール角推定方法及び装置の実施例、並びにその利用例を示したブロック図である。 本発明に係る車両のロール角推定方法及び装置の実施例に用いる車高調整装置の動作原理を示したグラフ図である。 本発明に係る車両のロール角推定方法及び装置の実施例に用いる横転危険度判定装置との相互動作例を示したフローチャート図である。 本発明に係る車両のロール角推定方法及び装置の実施例におけるロール角補正処理例を示したフローチャート図である。 本発明に係る車両のロール角推定方法及び装置の実施例に用いるサスペンション変位特性例を示した図である。 本発明に係る車両のロール角推定方法及び装置の実施例に用いるサスペンションの内圧平均値と変位特性係数の関係を示したグラフ図である。 本発明に係る車両のロール角推定方法及び装置の実施例に用いる内圧−荷重間特性を示したグラフ図である。 従来の車両の横転危険度判定装置の構成例を示したブロック図である。 従来の車両の横転危険度判定装置の動作例を示したフローチャート図である。 従来の車両の横転危険度判定装置に用いられる二次元マップを示したグラフ図である。 車高調整機能を備えた車両の走行状態を示したブロック図である。 旋回走行中の車両におけるロールモーメントの釣り合いを示したブロック図である。
符号の説明
1 車両
2 車体
3L 左輪
3R 右輪
4L, 4R サスペンション
10 横転危険度判定装置
11 ロール角・ロール角速度検出部
12 横転危険度判定部
13 ブレーキコントローラ
20 ロール角推定装置
21L, 21R 圧力検出部
30 車高調整装置
31L, 31R 車高検出部
32 車高調整部
φ 検出ロール角
ω ロール角速度
φW 車高調整前ロール角
φros 補正ロール角
φAMD 補正後ロール角
φAVG ロール角平均値
SGF 車高調整終了信号
PL, PR 内圧
PLAVG, PRAVG 内圧平均値
PLR 内圧値間の平均値
CF サスペンション変位特性
EXP 線形近似式
a, b 係数
FL, FR 荷重
ZL, ZR 変位
Z0 基準位置
図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (12)

  1. 荷重に対して同一の変位特性を有する左右サスペンションの各々が示す内圧値をパラメータとして予め求めた複数個の変位特性の内、自動車高調整後の両サスペンションの内圧値間の平均値に対応する内圧値の変位特性を車高調整前の各サスペンションの変位特性として選択する第１ステップと、
    該車高調整後の各サスペンションの内圧値から各サスペンションに対する荷重を算出する第２ステップと、
    該選択した変位特性と該算出した荷重から該車高調整前の各サスペンションの変位を算出して該車高調整前のロール角を求める第３ステップと、
    を備えたことを特徴とする車両のロール角推定方法。
  2. 請求項１において、
    該第１ステップが、該車高調整直後から一定期間内における各サスペンションの内圧平均値をさらに平均した値に対応する変位特性を、該車高調整前の各サスペンションの変位特性として選択するステップを含み、
    該第２ステップが、各内圧平均値から各サスペンションに対する荷重を算出するステップを含むことを特徴とした車両のロール角推定方法。
  3. 請求項１において、
    少なくとも該車高調整直後のロール角を検出する第４ステップと、
    該車高調整前のロール角から該車高調整後の所定短期間内のロール角を減算することにより、該車高調整による補正ロール角を求める第５ステップと、
    をさらに備えたことを特徴とする車両のロール角推定方法。
  4. 請求項３において、
    該第４ステップが、該車高調整以降のロール角を検出するステップを含み、
    該補正ロール角を該所定短期間後のロール角に加算することより、該車高調整が行われなかった場合に該車両に生じ得るロール角を求めるステップをさらに備えたことを特徴とする車両のロール角推定方法。
  5. 請求項３において、
    該第４ステップが、該車高調整直後から一定期間内のロール角を検出するステップを含み、
    該第５ステップが、該車高調整前のロール角から該一定期間内におけるロール角平均値を減算し、以て該補正ロール角を求めるステップを含むことを特徴とした車両のロール角推定方法。
  6. 請求項１から５のいずれか一つに記載の方法の各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラム。
  7. 請求項６に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
  8. 荷重に対して同一の変位特性を有する左右サスペンションの内圧を検出する圧力検出手段と、
    各サスペンションが示す内圧値をパラメータとして予め求めた複数個の変位特性の内、自動車高調整後の両サスペンションの内圧値間の平均値に対応する内圧値の変位特性を車高調整前の各サスペンションの変位特性として選択し、該車高調整後の各内圧値から各サスペンションに対する荷重を算出し、該選択した変位特性と該算出した荷重から該車高調整前の各サスペンションの変位を算出して該車高調整前のロール角を求める処理手段と、
    を備えたことを特徴とする車両のロール角推定装置。
  9. 請求項８において、
    該処理手段が、
    該車高調整直後から一定期間内における各サスペンションの内圧平均値をさらに平均した値に対応する変位特性を、該車高調整前の各サスペンションの変位特性として選択する手段と、
    各内圧平均値から各サスペンションに対する荷重を算出する手段と、
    を含むことを特徴とした車両のロール角推定装置。
  10. 請求項８において、
    少なくとも該車高調整直後のロール角を検出するロール角検出部と、
    該車高調整前のロール角から該車高調整後の所定短期間内のロール角を減算することにより、該車高調整による補正ロール角を求める補正ロール角算出手段と、
    をさらに備えたことを特徴とする車両のロール角推定装置。
  11. 請求項１０において、
    該ロール角検出部が、該車高調整以降のロール角を検出するものであり、
    該補正ロール角を該所定短期間後のロール角に加算することより、該車高調整が行われなかった場合に該車両に生じ得るロール角を求める手段をさらに備えたことを特徴とする車両のロール角推定装置。
  12. 請求項１０において、
    該ロール角検出部が、該車高調整直後から一定期間内のロール角を検出するものであり、
    該補正ロール角算出手段が、該車高調整前のロール角から該一定期間内におけるロール角平均値を減算し、以て該補正ロール角を求める手段を含むことを特徴とした車両のロール角推定装置。
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