JP2011098687A - 車両ロール角演算装置およびそれを用いた車両運動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より精度良く車両のロール角を演算することができる車両ロール角演算装置を提供する。
【解決手段】横加速度が基準値を超えたときに初期ロール角を推定し、これを積算ロール角に足し合わせることで、最終的なロール角を演算する。これにより、積算ロール角の積算前に付いていたロール角についても加味した正確なロール角を求めることが可能となる。つまり、横加速度が基準値よりも小さいときに既にロール角が付いていたような場合に、それを加味して初期ロール角を演算することができる。したがって、実際には横転に至るような大きなロール角が発生しているのにも関わらず、推定ロール角が小さい値となることを抑制でき、正確なロール角を演算することが可能となる。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両の横転（ロールオーバー）の抑制制御などに用いられる車両ロール角演算装置およびそれを用いた車両運動制御装置に関するものである。

従来、特許文献１において、精度良いロール角演算が行えるようにしたロールオーバー判定装置が開示されている。この装置では、ロール角速度センサで検出したロール角速度のセンサ値を積分してロール角を算出し、推定する際に、横加速度センサで検出した横加速度のセンサ値とロール角速度のセンサ値の双方が共に規定値よりも小さいときに、ロール角を０とすることによりロール角の零点補正を行い、その後、零点からのロール角速度のセンサ値を積分することにより推定ロール角を演算している。

特開２００５−２２５５３号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたロール角の補正方法では、車両への荷物の積載等によって重心高が高い状態となっている高荷状態で定常円旋回を行うような状況において、検出したロール角速度や横加速度が共に積分に用いられるか否かを決める規定値より低いときには推定ロール角に比べて実際には大きなロール角が付いてしまうことがある。すなわち、このような場合には、ロール角速度や横加速度が共に規定値より低い期間中のロール角速度がロール角演算の積分に用いられないため、実際よりも積分により求めた推定ロール角が小さい値となる。これにより、実際には横転に至るような大きなロール角が発生しているのにも関わらず、推定ロール角が小さい値となっているために横転抑制制御等の車両運動制御が適切に実行されなくなる可能性がある。

本発明は上記点に鑑みて、より精度良く車両のロール角を演算することができる車両ロール角演算装置およびそれを用いた車両運動制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、判定手段（１１０）にて、取得した旋回状態量が基準値に達したと判定されると、初期ロール角演算手段（１２０）にて、予め定められた旋回状態量に対する初期ロール角の関係に基づいて、積載状態取得手段（２００〜２３０）にて取得された積載状態量に対応する初期ロール角を演算すると共に、この初期ロール角演算手段で初期ロール角が演算されると、積算ロール角演算手段（１３０）にて、初期ロール角が演算されたときからロール角速度検出手段にて検出されたロール角速度を積算することで積算ロール角を演算し、最終ロール角演算手段（１４０）にて、初期ロール角演算手段にて演算された初期ロール角と積算ロール角演算手段にて演算された積算ロール角とを足し合わせることにより、最終的なロール角を演算することを特徴としている。

このように、旋回状態量が基準値を達したときに、取得した旋回状態量と旋回状態量・初期ロール角の関係とに基づいて初期ロール角を推定し、これを積算ロール角に足し合わせることで、最終的なロール角を演算するようにしている。このため、積算ロール角の積算開始前に付いていたロール角についても正しい値とし、それを加味した正確なロール角を求めることが可能となる。つまり、旋回状態量が基準値よりも小さいときに既にロール角が付いていたような場合に、それを加味して初期ロール角を演算することができる。これにより、実際には横転に至るような大きなロール角が発生しているのにも関わらず、推定ロール角が小さい値となってしまうことを抑制でき、正確なロール角を演算することが可能となる。

例えば、請求項２に記載したように、旋回状態量として横加速度を用いることができる。この場合、判定手段では、横加速度が基準値に達したか否かを判定することになる。また、請求項３に記載したように、積載状態として積載重量もしくは重心高を用いることができる。この場合、初期ロール角演算手段では、予め定められた旋回状態量に対する初期ロール角の関係として、積載重量が大きいほどもしくは重心高が高くなるほど初期ロール角が大きくなる関係を用いて初期ロール角を演算することができる。

これら請求項１ないし３のいずれか１つに記載のロール角演算装置を用いて、例えば、請求項４に記載したように、ロール角演算装置にて演算された最終的なロール角に基づいて、制御対象輪に対して制動力を発生させる横転抑制制御を実行することができる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の第１実施形態にかかる車両運動制御を実現する車両用のブレーキ制御システム１の全体構成を示した図である。 ブレーキＥＣＵ７０の信号の入出力の関係を示すブロック図である。 ロール角推定処理の詳細を示したフローチャートである。 （ａ）は、トラックなどの貨物車両への積載重量Ｗと重心位置Ｘとの関係を示した模式図、（ｂ）は、その関係を示したグラフである。 積載重量推定処理の詳細を示したフローチャートである。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。図１は、本発明の第１実施形態にかかる車両運動制御を実現する車両用のブレーキ制御システム１の全体構成を示したものである。本実施形態では、このブレーキ制御システム１によって、横転抑制制御を含む車両運動制御を行う場合について説明する。

図１において、ドライバがブレーキペダル１１を踏み込むと、倍力装置１２にて踏力が倍力され、Ｍ／Ｃ１３に配設されたマスタピストン１３ａ、１３ｂを押圧する。これにより、これらマスタピストン１３ａ、１３ｂによって区画されるプライマリ室１３ｃとセカンダリ室１３ｄとに同圧のＭ／Ｃ圧が発生する。Ｍ／Ｃ圧は、ブレーキ液圧制御用アクチュエータ５０を通じて各Ｗ／Ｃ１４、１５、３４、３５に伝えられる。このＭ／Ｃ１３には、プライマリ室１３ｃおよびセカンダリ室１３ｄそれぞれと連通する通路を有するマスタリザーバ１３ｅが備えられている。

ブレーキ液圧制御用アクチュエータ５０は、第１配管系統５０ａと第２配管系統５０ｂとを有している。第１配管系統５０ａは、左前輪ＦＬと右後輪ＲＲに加えられるブレーキ液圧を制御し、第２配管系統５０ｂは、右前輪ＦＲと左後輪ＲＬに加えられるブレーキ液圧を制御する。

第１配管系統５０ａと第２配管系統５０ｂとは、同様の構成であるため、以下では第１配管系統５０ａについて説明し、第２配管系統５０ｂについては説明を省略する。

第１配管系統５０ａは、上述したＭ／Ｃ圧を左前輪ＦＬに備えられたＷ／Ｃ１４及び右後輪ＲＲに備えられたＷ／Ｃ１５に伝達し、Ｗ／Ｃ圧を発生させる主管路となる管路Ａを備える。

また、管路Ａは、連通状態と差圧状態に制御できる第１差圧制御弁１６を備えている。この第１差圧制御弁１６は、ドライバがブレーキペダル１１の操作を行う通常ブレーキ時（車両運動制御が実行されていない時）には連通状態となるように弁位置が調整されており、第１差圧制御弁１６に備えられるソレノイドコイルに電流が流されると、この電流値が大きいほど大きな差圧状態となるように弁位置が調整される。

この第１差圧制御弁１６が差圧状態のときには、Ｗ／Ｃ１４、１５側のブレーキ液圧がＭ／Ｃ圧よりも所定以上高くなった際にのみ、Ｗ／Ｃ１４、１５側からＭ／Ｃ１３側へのみブレーキ液の流動が許容される。このため、常時Ｗ／Ｃ１４、１５側がＭ／Ｃ１３側よりも所定圧力以上高くならないように維持される。

そして、管路Ａは、この第１差圧制御弁１６よりも下流になるＷ／Ｃ１４、１５側において、２つの管路Ａ１、Ａ２に分岐する。管路Ａ１にはＷ／Ｃ１４へのブレーキ液圧の増圧を制御する第１増圧制御弁１７が備えられ、管路Ａ２にはＷ／Ｃ１５へのブレーキ液圧の増圧を制御する第２増圧制御弁１８が備えられている。

第１、第２増圧制御弁１７、１８は、連通・遮断状態を制御できる２位置電磁弁により構成されている。

第１、第２増圧制御弁１７、１８は、第１、第２増圧制御弁１７、１８に備えられるソレノイドコイルへの制御電流がゼロとされる時（非通電時）には連通状態となり、ソレノイドコイルに制御電流が流される時（通電時）に遮断状態に制御されるノーマルオープン型となっている。

管路Ａにおける第１、第２増圧制御弁１７、１８及び各Ｗ／Ｃ１４、１５の間と調圧リザーバ２０とを結ぶ減圧管路としての管路Ｂには、連通・遮断状態を制御できる２位置電磁弁により構成される第１減圧制御弁２１と第２減圧制御弁２２とがそれぞれ配設されている。そして、これら第１、第２減圧制御弁２１、２２はノーマルクローズ型となっている。

調圧リザーバ２０と主管路である管路Ａとの間には還流管路となる管路Ｃが配設されている。この管路Ｃには調圧リザーバ２０からＭ／Ｃ１３側あるいはＷ／Ｃ１４、１５側に向けてブレーキ液を吸入吐出するモータ６０によって駆動される自吸式のポンプ１９が設けられている。モータ６０は図示しないモータリレーに対する通電が制御されることで駆動される。

そして、調圧リザーバ２０とＭ／Ｃ１３の間には補助管路となる管路Ｄが設けられている。この管路Ｄを通じ、ポンプ１９にてＭ／Ｃ１３からブレーキ液を吸入し、管路Ａに吐出することで、車両運動制御時において、Ｗ／Ｃ１４、１５側にブレーキ液を供給し、対象となる車輪のＷ／Ｃ圧を加圧する。なお、ここでは第１配管系統５０ａについて説明したが、第２配管系統５０ｂも同様の構成であり、第１配管系統５０ａに備えられた各構成と同様の構成を第２配管系統５０ｂも備えている。具体的には、第１差圧制御弁１６と対応する第２差圧制御弁３６、第１、第２増圧制御弁１７、１８と対応する第３、第４増圧制御弁３７、３８、第１、第２減圧制御弁２１、２２と対応する第３、第４減圧制御弁４１、４２、ポンプ１９と対応するポンプ３９、リザーバ２０と対応するリザーバ４０、管路Ａ〜Ｄと対応する管路Ｅ〜Ｈがある。

また、ブレーキＥＣＵ７０は、ブレーキ制御システム１の制御系を司る本発明の車両運動制御装置に相当するもので、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏなどを備えた周知のマイクロコンピュータによって構成され、ＲＯＭなどに記憶されたプログラムに従って各種演算などの処理を実行する。図２は、ブレーキＥＣＵ７０の信号の入出力の関係を示すブロック図である。

図２に示すように、ブレーキＥＣＵ７０は、各車輪ＦＬ〜ＲＲに備えられた車輪速度センサ７１〜７４、舵角センサ７５、ヨーレートセンサ７６、横加速度センサ７７およびロール角速度センサ７８からの検出信号を受け取り、ロール角推定を含む各種物理量の演算や横転抑制制御等の車両運動制御を実行する。

例えば、ブレーキＥＣＵ７０は、各検出信号に基づいて各車輪ＦＬ〜ＲＲの車輪速度や車速（推定車体速度）、各車輪のスリップ率、舵角、ヨーレート、横加速度、ロール角速度およびロール角などを求めている。また、これらに基づいて横転抑制制御を実行するか否かを判定すると共に、横転抑制制御を実行する場合の制御対象輪を判別したり、制御量、すなわち制御対象輪のＷ／Ｃに発生させるＷ／Ｃ圧を求める。その結果に基づいて、ブレーキＥＣＵ７０が各制御弁１６〜１８、２１、２２、３６〜３８、４１、４２への電流供給制御およびポンプ１９、３９を駆動するためのモータ６０の電流量制御を実行する。

横転抑制制御を実行する場合、横転傾向が高くなると全車輪ＦＬ〜ＲＲもしくは旋回外輪を制御対象輪としてＷ／Ｃ圧を発生させることにより、横転傾向が小さくなるようにしている。例えば、左前後輪ＦＬ、ＦＲが旋回外輪である場合において、旋回外輪を制御対象輪としてＷ／Ｃ圧を発生させるときには、第１、第２差圧制御弁１６、３６を差圧状態にしてモータ６０を駆動することによってポンプ１９、３９を作動させる。これにより、第１、第２差圧制御弁１６、３６の下流側（Ｗ／Ｃ側）のブレーキ液圧は第１、第２差圧制御弁１６、３６で発生させられる差圧により高くなる。このとき、非制御対象輪となる右前後輪ＲＬ、ＲＲに対応する第２、第４増圧制御弁１８、３８を遮断状態とすることで、Ｗ／Ｃ１５、３５が加圧されないようにしつつ、制御対象輪となる左前後輪ＦＬ、ＦＲに対応する第１、第３増圧制御弁１７、３７と第１、第３減圧制御弁２１、４１を制御することで、Ｗ／Ｃ１４、３４に所望のＷ／Ｃ圧を発生させる。

具体的には、第１、第３増圧制御弁１７、３７を遮断状態にしつつ第１、第３減圧制御弁２１、４１の連通遮断をデューティ制御することでＷ／Ｃ圧の減圧を行う減圧モードと、第１、第３増圧制御弁１７、３７および第１、第３減圧制御弁２１、４１を共に遮断状態にしてＷ／Ｃ圧を保持する保持モードと、第１、第３減圧制御弁２１、４１を遮断状態にしつつ第１、第３増圧制御弁１７、３７の連通遮断をデューティ制御することでＷ／Ｃ圧を増圧する増圧モードとを適宜切り替え、Ｗ／Ｃ圧を調整する。これにより、所望の目標Ｗ／Ｃ圧が得られるようにＷ／Ｃ圧が調整され、制動力が制御される。

続いて、上記のように構成されるブレーキ制御システム１に備えられたブレーキＥＣＵ７０が実行する車両運動制御の詳細について説明する。なお、ブレーキＥＣＵ７０で実行可能な車両運動制御としては、トラクション制御等もあるが、ここでは本発明の特徴と関連する横転抑制制御についてのみ説明する。

ブレーキＥＣＵ７０は、図示しないイグニッションスイッチがオンされると、所定の制御周期毎に横転抑制制御のメインフローを実行する。このメインフローは、周知となっているため、詳細については説明しないが、次のような処理を行っている。まず、横転傾向を表すパラメータとしてロール角速度に基づいてロール角を演算し、横転抑制制御の制御開始条件を満たしているか否かを判定する。例えば、ロール角が横転抑制制御の制御開始閾値を超えているか否か、もしくは、ロール角速度およびロール角の関係が予め実験などで求めておいたロール角速度およびロール角の二次元マップで示される制御開始領域に至っているか否かを判定する。ここでいう制御開始閾値や制御開始領域とは、横転抑制制御の開始条件を設定する基準値もしくは領域であり、車両の横転傾向としてロール角もしくはロール角速度とロール角との関係を適用する場合に、横転抑制制御を実行すべきであるほど大きな値のロール角もしくはロール角速度とロール角との関係で示される横転傾向が大きいことを示す領域を意味している。このため、横転傾向が横転抑制制御の制御開始条件を満たしていれば、横転抑制制御を開始する。

すなわち、上述したように制御対象輪を決定し、制御対象輪と対応するＷ／Ｃ１４、１５、３４、３５に対して所望のＷ／Ｃ圧を発生させる。そして、減圧モード、保持モード、増圧モードを適宜切り替えることにより、目標Ｗ／Ｃ圧が得られるようにする。このようにして、横転抑制制御が実行される。

このような横転抑制制御を実行する際に、本実施形態では、ロール角推定を行い、より正確なロール角を推定した上で、より適切に横転抑制制御が実行されるようにしている。このロール角推定処理について説明する。

図３は、ロール角推定処理の詳細を示したフローチャートである。本処理は、例えば、横転抑制制御のメインフローとは別フローとして、イグニッションスイッチがオンされているときに所定の制御周期毎に実行される。

まず、ステップ１００において物理量演算を行う。具体的には、各センサ７５〜７８の検出信号に基づいて舵角、ヨーレート、横加速度、ロール角速度を求めている。

続いてステップ１１０に進み、初期ロール角推定開始判定を行う。すなわち、ロール角の推定を開始する際の初期値である初期ロール角の推定を開始するタイミングであるか否かを判定している。初期ロール角の推定を開始するタイミングとしては、例えば、車両が横転に至る可能性がある旋回状態、つまりある程度横転傾向が高くなっている状態であるときを想定しており、ここでは旋回状態量（旋回状態の度合い）を示す指標として横加速度を用いて上記判定を行う。具体的には、横加速度が予め実験などによって求められた基準値を超えると、初期ロール角推定開始のタイミングであると判定している。なお、少なくとも車両が横転に至る前に初期ロール角を推定する必要があるため、横加速度との比較対象となる基準値としては、車両が横転に至らない程度の値に設定されている。

そして、横加速度が基準値に達していればステップ１２０以降の処理を実行し、達していなければそのまま処理を終了する。

ステップ１２０では、初期ロール角を取得する。横加速度が基準値に達する状態となるのは、車両が横転する可能性がある旋回状態のときであるが、このような旋回状態になるタイミングは車両への積載重量、より詳しくは重心高に応じて異なる。つまり、積載重量が大きいほど重心高が高くなり、例えば同じ車速で同じ曲率半径で旋回を行っていたとしても積載重量が大きい方がロール角が大きくなる。このため、積載重量に基づいて初期ロール角を取得する。例えば、本ステップでは、積載重量推定を行ったのち、予め実験などで求めておいた積載重量と初期ロール角の関係を示すマップを用いて、推定した積載重量と対応する初期ロール角を取得するようにしている。

具体的には、積載重量推定について、以下の説明する積載重量推定の考え方に基づいて行っている。

まず、車両が旋回運動するときの挙動について検討してみると、ドライバがステアリングを操作することにより操舵が為されると、それに伴ってラックおよびピニオンを介してタイヤ角度、すなわち車両前後方向に対するタイヤの角度である舵角が調整される。このタイヤ角の調整に伴ってヨーが発生するため、ヨーレートが発生する。つまり、操舵→舵角調整→ヨーレート発生の順に挙動が生じる。

そして、舵角が発生してからヨーレートが発生する際に、操舵が緩やかに行われたときには舵角の調整後、直ぐに追従してヨーレートが発生するが、操舵が速やかに行われたときには舵角の調整後に遅れてヨーレートが発生することになる。このため、操舵の速度を表す舵角速度と、舵角の調整からヨーレートが発生するまでの時間との間に相関関係があることになる。舵角の調整からヨーレートが発生するまでの時間は、舵角とヨーレートとの位相差にて表されるため、舵角速度に対する舵角とヨーレートとの位相差の関係をマップもしくは関数式にて設定することができる。

さらに、操舵の速度や路面状態が同じであると仮定した場合、車両挙動は車両総重量が大きいほど位相遅れが生じる。そして、車両総重量は、一定重量である空車時の車両重量に対して変動重量である積載重量を加算した値であるため、車両挙動の位相遅れは、積載重量に依存していると言える。したがって、積載重量に応じて舵角とヨーレートとの位相差も変化し、積載重量が大きくなればなるほど舵角とヨーレートとの位相差も大きくなる関係となる。よって、舵角速度に対する舵角とヨーレートとの位相差の関係を積載重量別に予め実験などによって求めておけば、その関係と舵角センサ７５やヨーレートセンサ７６の検出信号から得られる舵角速度や舵角およびヨーレートの位相差に基づいて、つまり車両が旋回運動するときの挙動に基づいて積載重量を推定することができる。

次に、車両の重心位置（車両前後方向における重心位置）について検討してみる。図４は、車両への積載重量Ｗと重心位置Ｘとの関係を調べたものであり、図４（ａ）は、トラックなどの貨物車両への積載重量Ｗと重心位置Ｘとの関係を示した模式図、図４（ｂ）は、その関係を示したグラフである。

図４（ａ）に示されるように、貨物車両に対して荷物を載せる場合、車室の後方に位置している荷台に載せまた、過去に載せた荷物の上方位置に載せることになるため、荷物を載せれば載せるほど、重心位置が後方へ移動する。このため、例えば、荷物の積載がない空車時の重心位置を初期の重心位置Ｘ₀とすると、荷物を積載重量Ｗ₁だけ載せたときの重心位置Ｘ₁は、重心位置Ｘ₀よりも後方に移動する。さらに、荷物を積載重量Ｗ₁よりも大きい積載重量Ｗ₂だけ乗せたときの重心位置Ｘ₂は、さらに重心位置Ｘ₁よりも後方に移動する。このため、図４（ｂ）に示すように、重心位置Ｘと積載重量Ｗとの間には、積載重量Ｗが大きくなるほど重心位置Ｘの車両後方への移動量も大きくなるという関係が成り立つ。このため、重心位置Ｘを検出することで、積載重量Ｘを推定することができる。

重心位置Ｘについては、サスペンションなどに備えられる荷重センサにて検出することもできるが、例えば、ヨーレートと横加速度との関係に基づいて検出することもできる。すなわち、重心位置Ｘが移動した場合、車両に発生するヨーモーメントはあまり影響を受けないため、ヨーレートに変化は無い。しかしながら、横加速度については、重心位置Ｘの移動に伴って影響を受ける。一般的に、横加速度センサは、空車時の重心位置Ｘ₀の近傍に設置されるため、ヨーモーメントの影響を受けず、検出信号にヨー成分が含まれないが、重心位置Ｘが移動すると、横加速度センサが重心位置Ｘから離れて配置された状態になるため、ヨーモーメントの影響を受けることになり、検出信号にヨー成分が重畳される。

このため、ヨー角加速度に対するヨーレートと横加速度との位相差の関係が重心位置Ｘの移動、つまり積載重量Ｗの変動に伴って変化する。よって、ヨー角加速度に対するヨーレートと横加速度との位相差の関係を積載重量別に予め実験などによって求めておけば、その関係とヨーレートセンサ７６および横加速度センサ７７の検出信号から得られるヨーレートやその微分値から得られるヨー角加速度および横加速度とに基づいて、つまり重心位置Ｘに基づいて積載重量Ｗを推定することができる。

以上の知見に基づいて、積載重量推定を行うことができる。続いて、上記のような考え方に基づく積載重量推定処理について説明する。図５は、積載重量推定処理の詳細を示したフローチャートである。

まず、ステップ２００では、舵角センサ７５、ヨーレートセンサ７６および横加速度センサ７７の検出信号に基づいて舵角、ヨーレートおよび横加速度を演算する。具体的には、舵角を時間微分することにより舵角の微分値で表される舵角速度を演算する。また、ヨーレートを時間微分することによりヨーレートの微分値で表されるヨー角加速度を演算する。さらに、舵角とヨーレートとの位相差やヨーレートと横加速度との位相差を演算する。舵角とヨーレートとの位相差は、例えば舵角の検出波形とヨーレートの検出波形、例えばピーク値同士を比較し、その遅れ時間を演算することにより求められる。同様に、ヨーレートと横加速度との位相差は、例えばヨーレートの検出波形と横加速度の検出波形、例えばピーク値同士を比較し、その遅れ時間を演算することにより求められる。

次に、ステップ２１０に進み、車両が旋回運動するときの挙動に基づいて積載重量を推定する。具体的には、ステップ２００で演算した舵角速度および舵角とヨーレートとの位相差と、予め実験などによって求めて記憶しておいた舵角速度に対する舵角とヨーレートとの位相差の関係に基づいて、積載重量を推定する。ここでは、図５中に示したように、予め実験などによって、舵角速度に対する舵角とヨーレートとの位相差の関係を示すマップ（ＭＡＰ１）を求めて記憶してある。このため、ステップ２００で演算した舵角速度および舵角とヨーレートとの位相差が図中に記載したマップのどの位置（舵角速度をＸ軸、舵角とヨーレートとの位相差をＹ軸と見立てたときの演算値のＸＹ座標）に対応するかを判別することにより、積載重量を推定する。

すなわち、図中に示したように、舵角速度に対する舵角とヨーレートとの位相差の関係を積載重量別に三本の線で示すことで、積載重量が無（空車時）、小、中、大の４つの領域に区画してある。したがって、ステップ２００で演算した舵角速度および舵角とヨーレートとの位相差がマップのどの領域に位置しているかにより、積載が無い状態か、積載重量が小〜大のいずれであるかを判別する。このとき判別された積載重量をＭＡＰ１の積載重量として記憶する。

なお、ここでは三本の線しか示していないが、更に複数の線を示しておくことで、より具体的な積載重量の絶対値を求めることもできる。勿論、舵角速度に対する舵角とヨーレートとの位相差の関係を示す関数式に対して、舵角速度および舵角とヨーレートとの位相差を代入することで、積載が無い状態か、積載重量が小〜大のいずれであるかを判別することもできるし、積載重量の絶対値を求めることも可能である。

続いて、ステップ２２０に進み、重心位置に基づいて積載重量を推定する。具体的には、ステップ２００で演算したヨー角加速度およびヨーレートと横加速度との位相差と、予め実験などによって求めて車両の重心位置別に記憶しておいたヨー角加速度に対するヨーレートと横加速度との位相差の関係に基づいて、積載重量を推定する。ここでは、図５中に示したように、予め実験などによって、ヨー角加速度に対するヨーレートと横加速度との位相差の関係を車両の重心位置別に示すマップが作成され、前述のようにこのマップは車両の積載重量別に示したマップであるとみなされることより、ヨー角加速度に対するヨーレートと横加速度との位相差の関係を車両重量別に示すマップ（ＭＡＰ２）を求めて記憶してある。このため、ステップ２００で演算したヨー角加速度およびヨーレートと横加速度との位相差が図中に記載したマップのどの位置（ヨー角加速度をＸ軸、ヨーレートと横加速度との位相差をＹ軸と見立てたときの演算値のＸＹ座標が積載重量別に区画されたどの範囲内）に対応するかを判別することにより、積載重量を推定する。

すなわち、図中に示したように、ヨー角加速度に対するヨーレートと横加速度との位相差の関係を積載重量別に三本の線で示すことで、積載重量が無（空車時）、小、中、大の４つの領域に区画してある。したがって、ステップ２００で演算したヨー角加速度およびヨーレートと横加速度との位相差がマップのどの領域に位置しているかにより、積載が無い状態か、積載重量が小〜大のいずれであるかを判別する。このとき判別された積載重量をＭＡＰ２の積載重量として記憶する。

なお、ここでは三本の線しか示していないが、更に複数の線を示しておくことで、より具体的な積載重量の絶対値を求めることもできる。勿論、ヨー角加速度に対するヨーレートと横加速度との位相差の関係を示す関数式に対して、ステップ２００で演算したヨー角加速度およびヨーレートと横加速度との位相差を代入することで、積載が無い状態か、積載重量が小〜大のいずれであるかを判別することもできるし、積載重量の絶対値を求めることも可能である。

そして、ステップ２３０に進み、ステップ２１０で記憶したＭＡＰ１の積載重量とステップ２２０で記憶したＭＡＰ２の積載重量とを比較し、いずれか小さい方を最終的な積載重量として決定する（積載重量＝ＭＩＮ（ＭＡＰ１，ＭＡＰ２））。このとき、ＭＡＰ１とＭＡＰ２の積載重量のいずれか小さい方ではなく、それらの平均値やいずれか大きい方を採用する等のように、ＭＡＰ１とＭＡＰ２の積載重量に基づく他の手法によって最終的な積載重量を決定することもできる。しかし、積載重量が推定されるたびに積載重量が更新され、最終的には、実際の積載重量に近い値に更新されていくことになるため、最初からＭＡＰ１とＭＡＰ２の積載重量いずれか大きい方の積載重量を選択するのではなく、いずれか小さい方を選択することで、ノイズ的に積載重量が大きく変化する場合などを除外できるようにしている。

このように、車両が旋回運動するときの挙動に基づいて積載重量を推定している。すなわち、予め求めておいた舵角速度に対する舵角とヨーレートとの位相差の関係と、各センサ７５〜７７の検出信号から演算した舵角速度および舵角とヨーレートとの位相差に基づいて、積載重量を推定している。これら各センサ７５〜７７の検出信号から演算した舵角速度および舵角とヨーレートとの位相差は、制動トルクが加わったり、４輪にスリップが発生した時、さらには振動発生時や微小時間に路面変化が生じる場合などの外乱要因が発生した場合であっても、その外乱要因が加味された値となっている。このため、外乱要因が発生しても正確な積載重量を推定することができる。

また、ここでは、重心位置に基づいて積載重量を推定している。すなわち、予め求めておいたヨー角加速度に対するヨーレートと横加速度との位相差の関係と、各センサ７５〜７７の検出信号から演算した舵角速度および舵角とヨーレートとの位相差に基づいて、積載重量を推定している。この場合にも、各センサ７５〜７７の検出信号から演算したヨー角加速度およびヨーレートと横加速度との位相差は、制動トルクが加わったり、４輪にスリップが発生した時、さらには振動発生時や微小時間に路面変化が生じる場合などの外乱要因が発生した場合であっても、その外乱要因が加味された値となっている。このため、外乱要因が発生しても正確な積載重量を推定することができる。さらに、旋回運動するときの挙動に基づく積載重量の推定と、重心位置に基づく積載重量の推定の双方を行っているため、より正確な積載重量を推定することが可能となる。

このようにして積載重量が推定されると、図３のステップ１２０中に示しておいた積載重量と初期ロール角の関係を示すマップを用いて、推定した積載重量と対応する初期ロール角を取得する。このマップは、上述したように実験などによって求められ、積載重量が大きくなるほど初期ロール角が大きな値となる関係となっている。本実施形態の場合、トラックのような大型車両を想定したマップとしてあるため、基本的には積載重量に比例して直線的に初期ロール角が大きくなる関係のマップとなるが、積載重量が所定値に達すると積載重量に対する初期ロール角の関係を示す直線が折れ曲がるマップとなっている。これは、大型車両では、サスペンション用の板バネが二枚備えられていて、積載重量が所定値に達するまでは一枚目の板バネのみによってサスペンションが機能するため、一枚目の板バネのばね定数のみによって積載重量と初期ロール角との関係が決まるが、積載重量が所定値に達すると二枚目の板バネもサスペンションとして機能するため、二枚の板バネの合成ばね定数によって積載重量と初期ロール角との関係が決まるからである。

このようにして、初期ロール角を取得すると、ステップ１３０に進んで積算ロール角演算を行う。積算ロール角は、ステップ１００においてロール角速度センサ７８の検出信号に基づいて演算したロール角速度を初期ロール角を取得した時点から積分していくことによって演算される。

その後、ステップ１４０に進み、ステップ１２０で取得した初期ロール角に対してステップ１３０で演算した積算ロール角を足し合わせることにより、ロール角を演算する。すなわち、横加速度が基準値が超えたときのロール角については積載重量から推定される初期ロール角として求めておき、その後のロール角の変動分については積算ロール角として求めることで、これらを足し合わせることにより最終的なロール角を演算している。このため、横加速度が基準値よりも小さいときに既にロール角が付いていたような場合に、それを加味した初期ロール角をその後に求められる積算ロール角に加算することができる。

このようにして、ロール角演算が完了し、正確なロール角を求めることができる。そして、このように求めたロール角を用いて、横転抑制制御等の車両運動制御を実行することにより、車両運動制御を適切に実行することが可能となる。

以上説明したように、本実施形態では、横加速度が基準値を超えたときに初期ロール角を推定し、これを積算ロール角に足し合わせることで、最終的なロール角を演算するようにしている。このため、積算ロール角の積算前に付いていたロール角についても加味した正確なロール角を求めることが可能となる。つまり、横加速度が基準値よりも小さいときに既にロール角が付いていたような場合に、それを加味して初期ロール角を演算することができる。これにより、実際には横転に至るような大きなロール角が発生しているのにも関わらず、推定ロール角が小さい値となることを抑制でき、正確なロール角を演算することが可能となる。そして、このような正確なロール角を用いることにより、横転抑制制御等の車両運動制御が適切に実行されなくなることを防止することができる。

（他の実施形態）
上記実施形態では、旋回状態量として横加速度を用いているが、他のパラメータを用いることもできる。例えば、舵角に対して車速を掛けた値やヨーレートに対して車速を掛けた値も横加速度に相当する値となることから、これらのパラメータを旋回状態量として基準値を超えているか否かに基づいて、初期ロール角演算開始のタイミングを判定するようにしても良い。

また、上記実施形態では、車両の積載状態として、車両への積載重量を推定する場合について説明したが、積載重量を例えばサスペンションに設置された荷重センサなどを用いて直接的に検出するようにしても良い。さらに、積載状態として積載重量を用い、積載重量に対応する初期ロール角を演算するようにしたが、積載状態として重心高を用い、重心高と対応する初期ロール角を演算するようにしても良い。つまり、横転し易さは車両の積載状態によって変わるが、この積載状態を表すパラメータとして積載重量や重心高を用いることができる。なお、重心高の取得方法としては、積載重量に応じて重心高が高くなる関係を示した関数式もしくはマップから推定しても良いし、ハイトセンサなどを用いて重心高を直接検出しても良い。

さらに、上記実施形態では、積載重量に対応して初期ロール角の関係が直線的に変化する場合について説明したが、直線に限られるものではない。例えば、積載重量が大きくなるほど初期ロール角が二次関数的に増加するような関係であっても良い。また、ステップ１２０では、このような関係を示すマップを用いて初期ロール角を演算しているが、同様の関係を表す関数式に基づいて初期ロール角を演算しても良い。

なお、各図中に示したステップは、各種処理を実行する手段に対応するものである。具体的には、ブレーキＥＣＵ７０のうちステップ１００の処理を実行する部分が旋回状態量取得手段やロール角速度検出手段、ステップ１１０の処理を実行する部分が判定手段、ステップ１２０の処理を実行する部分が初期ロール角演算手段、ステップ１３０の処理を実行する部分が積算ロール角演算手段、ステップ１４０の処理を実行する部分が最終ロール角演算手段、ステップ２００〜２３０の処理を実行する部分が積載状態取得手段に相当する。また、ブレーキＥＣＵ７０のうち横転抑制制御を実行する部分が横転抑制制御手段に相当する。

１…ブレーキ制御システム、５０…ブレーキ液圧制御用アクチュエータ、７０…ブレーキＥＣＵ、７５…舵角センサ、７６…ヨーレートセンサ、７７…横加速度センサ、７８…ロール角速度センサ

Claims (4)

1. 車両の旋回状態量を取得する旋回状態量取得手段（１００）と、
   ロール角速度を検出するロール角速度検出手段（１００）と、
   取得した前記旋回状態量が基準値に達したか否かを判定する判定手段（１１０）と、
   前記車両の積載状態を取得する積載状態取得手段（２００〜２３０）と、
   前記判定手段により前記旋回状態量が基準値に達したと判定されると、予め定められた前記旋回状態量に対する初期ロール角の関係に基づいて、前記積載状態取得手段にて取得された前記積載状態量に対応する初期ロール角を演算する初期ロール角演算手段（１２０）と、
   前記初期ロール角演算手段で前記初期ロール角が演算されると、該初期ロール角が演算されたときから前記ロール角速度検出手段にて検出された前記ロール角速度を積算することで積算ロール角を演算する積算ロール角演算手段（１３０）と、
   前記初期ロール角演算手段にて演算された前記初期ロール角と前記積算ロール角演算手段にて演算された積算ロール角とを足し合わせることにより、最終的なロール角を演算する最終ロール角演算手段（１４０）と、を備えていることを特徴とするロール角演算装置。
2. 前記旋回状態量は横加速度であり、前記判定手段にて、前記横加速度が前記基準値に達したか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載のロール角演算装置。
3. 前記積載状態は積載重量もしくは重心高であり、前記初期ロール角演算手段では、前記予め定められた前記旋回状態量に対する初期ロール角の関係として、積載重量が大きいほど、もしくは、前記重心高が高くなるほど前記初期ロール角が大きくなる関係を用いて、前記初期ロール角を演算することを特徴とする請求項１または２に記載のロール角演算装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか１つに記載のロール角演算装置と、
   前記ロール角演算装置にて演算された前記最終的なロール角に基づいて、制御対象輪に対して制動力を発生させる横転抑制制御を実行する横転抑制制御手段とを備えていることを特徴とする車両運動制御装置。

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