JP2014113905A - 外乱抑制制御システムおよび外乱表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】横風に伴う外乱に対して影響を受ける車体の流れを未然に防止するとともに、外乱が運転に与える影響を逐一報知してドライバーに十分な注意喚起を行う。
【解決手段】外乱抑制制御システム３０は、風速をベクトルで検出する風速計２０と、風速計２０で検出されたベクトルと自車両１０の走行速度とから計算される風速ベクトルを前後横方向のベクトル成分に分離し、当該分離した前後方向の風速ベクトル成分が所定値を超えた場合に車両１０の速度変化を抑制する制御を行う外乱抑制制御装置３１と、により構成される。
【選択図】図３

Description

本発明は、予め設定した速度を維持して走行するクルーズコントロール機能を備えた車両に用いて好適な外乱抑制制御システムおよび外乱表示装置に関する。

横風の影響により車両の挙動が変化した場合にこれを修正する技術が、例えば、特許文献１，２，３に開示されている。

特開２００７−１０６３６４号公報 特開２００５−１４７６７号公報 特開昭６０−１９３７７６号公報

特許文献１に開示された技術は、ナビゲーション装置等から横風情報を受信してドライバーに注意を喚起するものであり、また、特許文献２に開示された技術は、制御ダンパの係数を変更して横風性能を向上させるものであり、いずれもリアルタイム性に欠ける。

また、リアルタイム性を考慮するものに特許文献３に開示された技術があるが、これは、検出した横風の量に応じた制御情報を生成し、後輪を転舵する構成になっている。ところが、特許文献３に開示された技術には風の向きが考慮されておらず、したがって同じ横風検出量であっても制御補正量が異なる。すなわち、横風の量を検出するだけでは不十分であり、特に、クルーズコントロールのためには風向きに関する情報も必要である。また、横風に対するドライバーへの注意喚起が不十分であり運転に与える影響を把握することが困難であった。

図１２（ａ）（ｂ）（ｃ）は、同じ横風風量の絶対値（センサにより検出された横風量）を持つ風向きが異なるベクトルを示す。横風の向きによって、自車の走行風（黒矢印）とベクトル合成を行うと発生する力により、車両が流される方向（θ）が異なっていることが容易に理解できる。したがって、横風量を検出する手法だけでは不十分であり、風向き情報（β）も必要不可欠である。

本発明の課題は、横風に伴う外乱に対して影響を受ける車体の流れを未然に防止するとともに、外乱風が運転に与える影響を逐一報知してドライバーに十分な注意喚起が可能な、外乱抑制制御システムおよび外乱表示装置を提供することにある。

上記した課題を解決するために請求項１に記載の外乱抑制制御システムは、風速をベクトルで検出する風速計と、前記検出されたベクトルと自車両の走行速度とから計算される風速ベクトルを前後横方向のベクトル成分に分離し、当該分離した前後方向の風速ベクトル成分が所定値を超えた場合に、前記車両の速度変化を抑制する制御を行う外乱抑制制御装置と、を備えたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の外乱抑制制御システムにおいて、設定された車速で定速走行を行う走行制御装置と、を備え、前記外乱抑制制御装置は、前記走行制御装置による前記車両の現在速度を維持するか、前記前後横方向の風速ベクトル成分のうち、前後方向のベクトル成分に応じた回生ブレーキにより前記車両の速度変化を抑制する制御を行うことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１記載の外乱抑制制御システムにおいて、車速毎に決められた特性と操舵トルクとの双方により決められる指令電流を出力する電動パワーステアリング制御装置を備え、前記電動パワーステアリング制御装置は、前記車両の前面にベクトル投影して得られる第１の投影面積の空気抵抗と前記風速との力積、および前記車両の側面にベクトル投影して得られる第２の投影面積の空気抵抗と、前記風速と、前記前後横方向の２つのベクトル成分により発生するベクトル角との力積から、前記分離した横方向のベクトル成分に対する制御量を算出して前記走行制御装置を制御することを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の外乱抑制制御システムにおいて、前記電動パワーステアリング制御装置は、前記ベクトル角がゼロになるように、前記ベクトル角によって発生する前記横方向のベクトル成分を相殺する前記制御量を前記走行制御装置に出力することを特徴とする。

請求項５記載の表示装置は、表示部と、風速を所定時間毎に取り込み、前記所定時間以前の風速と現時点での風速とを比較し、現時点での風速が大きい場合には前記表示部に第１の表示を行い、現時点での風速が小さい場合には前記表示部に第２の表示を行う表示制御部と、を備えたことを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項５記載の表示装置において、前記表示制御部は、前記所定時間内における前記風速の最大値を前記第１の表示とし、前記所定時間内における前記風速の平均値を前記第２の表示としてそれぞれ前記表示部に表示することを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項５または６記載の表示装置において、前記表示制御部は、前記第１の表示を前記第２の表示に比較して色温度を低くして前記表示部に表示することを特徴とする。

請求項８記載の発明は、請求項５〜７のいずれか１項記載の表示装置において、前記表示制御部は、前記車両の進行方向軸に対して同軸方向の向きの風が吹いている場合には、軸直方向の向きの風が吹いている場合に比較して、前記風力を小さくして前記表示部に表示することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、外乱抑制制御装置は、風速計で検出されたベクトルと自車両の走行速度とから計算される風速ベクトルを前後横方向のベクトル成分に分離し、当該分離した前後方向の風速ベクトル成分が所定値を超えた場合に車両の速度変化を抑制する制御を行うため、横風に伴う外乱に対して影響を受ける自車両の車体の流れを未然に防ぐことができる。また、風速を直接計測することにより、風が車体に当たって圧力になる前にその風速を遅れなく検出できるためフィードフォワード制御が可能になる。

請求項２に記載の発明によれば、外乱抑制制御装置は、走行制御装置による車両の現在速度を維持するか、前後横方向の風速ベクトル成分のうち、前後方向のベクトル成分に応じた回生ブレーキにより車両の速度変化を抑制する制御を行う。このように、前後方向のベクトル成分に対してオートクルーズと回生ブレーキとの組み合わせ制御を行うことにより、低燃費、および乗り心地の改善を図ることができる。

請求項３に記載の発明によれば、電動パワーステアリング制御装置は、車両の前面にベクトル投影して得られる第１の投影面積の空気抵抗と風速との力積、および車両の側面にベクトル投影して得られる第２の投影面積の空気抵抗と、風速と、前後横方向の２つのベクトル成分により発生するベクトル角との力積から、分離した横方向のベクトル成分に対する制御量を算出して走行制御装置を制御する。この制御量により横風外乱による操舵の乱れを未然に抑制することができる。

請求項４に記載の発明によれば、電動パワーステアリング制御装置は、ベクトル角がゼロになるように、当該ベクトル角によって発生する横方向のベクトル成分を相殺する制御量を走行制御装置に出力することで、横風外乱によってハンドルがとられた場合に、電動パワーステアリング制御装置と協調した横風外乱抑制制御が可能になる。

請求項５に記載の発明によれば、表示制御部は、風速を所定時間毎に取り込み、所定時間以前の風速と現時点での風速とを比較し、現時点での風速が大きい場合には表示部に第１の表示を行い、現時点での風速が小さい場合には第２の表示を行う。したがって、吹き流し等を確認することなく風の時間的な変化をドライバーに知らしめることができるため、風の影響に対する車両挙動の乱れを予測することが可能になる。また、同じ風速であっても増加方向にあるか減少方向にあるかがわかるため、その予測精度を更に向上させることができる。

請求項６に記載の発明によれば、表示制御部は、所定時間内における風速の最大値を第１の表示とし、前記所定時間内における風速の平均値を前記第２の表示としてそれぞれ表示部に表示する。このように今後車両に与える外乱風の影響にあわせて表示する値を調整することで今後の外乱風の影響に対する予測精度の向上が図れる。

請求項７に記載の発明によれば、表示制御部は、第１の表示を第２の表示に比較して色温度を低くして表示部に表示する。色温度の低い方がドライバーに与える注意喚起のインパクトの程度が高いため、外乱風の影響に応じた直感的な注意喚起が可能になる。

請求項８に記載の発明によれば、表示制御部は、車両の進行方向軸に対して同軸方向の向きの風が吹いている場合には、軸直方向の向きの風が吹いている場合に比較して、風力を小さくして表示部に表示する。前後方向の追い風や向かい風よりも横風の方が車両に対する影響が大きいためこのように表示することで合理的な注意喚起が可能になる。

本発明の実施の形態に係る外乱抑制制御システムが搭載される車両の外観構成図。 本発明の実施の形態に係る外乱抑制制御システムに使用される超音波風速計の横風検出原理を説明するために引用した図。 本発明の実施の形態に係る外乱抑制制御システムの構成を示すブロック図。 図３の外乱抑制制御装置の構成を示すブロック図。 図３の表示装置の構成を示すブロック図。 車両に付加される横風の影響についてベクトルを投影して示した図。 本発明の実施の形態に係る外乱抑制制御システムの基本動作手順を示すフローチャート。 本発明の実施の形態に係る外乱抑制制御システムの外乱抑制制御処理動作を示すフローチャート。 本発明の実施の形態に係る外乱抑制制御システムの表示処理動作を示すフローチャート。 本発明の実施の形態に係る外乱抑制制御システムの横風表示の一例を示す図。 本発明の実施の形態に係る外乱抑制制御システムの横風表示の他の例を示す図。 車両に付加される横風の影響をベクトル表記した図。

以下、本発明の実施の形態（本実施形態）に係る外乱抑制制御システムについて図面を参照しながら詳細に説明する。

（実施形態の構成）
図１に本実施形態に係る外乱抑制制御システム３０が搭載される車両１０の外観構成が示されている。ここでは、車両１０のルーフの前方略中央部に風向風力測定のための風速計２０が配置されている。風速計２０は、ルーフアンテナ等との組み合わせにより任意の形状であってよく、また、ルーフに限らず、例えば、ボンネット等、配置場所は任意である。

風速計２０は、通常、送受信機（トランスデューサ）を１２０度の間隔で３軸方向から斜めに備える。斜めになった３組のセンサーから得られる伝搬時間の差を演算することによって、水平方向、および上下方向の風速を測定可能な３次元風向風速計である。なお、媒体である空気は、気温により超音波の伝搬速度が変わるため、送信と受信を双方向から交互に行い、気温による差異を除外するような配慮が必要である。これに対し、本実施形態に係る外乱抑制制御システム３０では、風速計２０として、図１に示すように２軸超音波風速計を使用した。

すなわち、風速測定用にトランスデューサ２０ａ，２０ｂ、またはトランスデューサ２０ｃ，２０ｄを、ともに距離Ｌ（図２参照）だけ離して対向配置し、また、風向測定用にこのトランスデューサの組を２対用意しており、Ｘ軸，Ｙ軸の成分速度Ｖｘ，Ｖｙをスカラー演算する構成とした。図２において、Ｌは上記したトランスデューサ表面同士の距離を、Ｃは音速を、ＶＡは気体流速度を、ｔ１，ｔ２は双方向の超音波の到達時間を、Ｕは水平風速を、θは水平風向を、Ｗgは鉛直風向をそれぞれ示す。なお、Ｎ（北），Ｓ（南），Ｗ（西），Ｅ（東）は風向を示す記号である。

本実施形態に係る外乱抑制制御システム３０の構成が図３に示されている。図３に示すように、本実施形態に係る外乱抑制制御システム３０は、図１，図２に示す風速計２０と、外乱抑制制御装置３１と、走行制御装置３２と、表示装置３３と、ＣＡＮ（Controller Area Network）３４に接続される不図示の各種ＥＣＵ（電子制御ユニット）により構成される。

風速計２０は、外部風向風力（風速）をベクトルで検出して外乱抑制制御装置３１に出力する。外乱抑制制御装置３１は、風速計２０で検出されたベクトルと自車両の走行速度とから計算される風速ベクトルを前後左右のベクトル成分に分離し、当該分離した前後方向の風速ベクトル成分が所定値を超えた場合に、車両１０の速度変化を抑制する制御を行う。外乱抑制制御装置３１は、車両の現在の速度を維持するか、前後方向の風速ベクトル成分に応じた回生ブレーキにより抑制制御を行う。このため、外乱抑制制御装置３１に対し、ＣＡＮ３４経由で各種ＥＣＵから操舵トルクや車速等のセンサー出力が供給される。

走行制御装置３２は、ドライバーによるアクセルペダルの操作やブレーキペダル操作に応じてドライバーの加速意志や減速意志を検知してエンジン制御を行う。走行制御装置３２は、設定された車速に基づいて車両１０の定速走行制御（ＡＣＣ：Auto Cruise Control）も行う。走行制御装置３２は、定速走行制御を行うにあたり、例えば、インパネ周辺に設けられるＡＣＣスイッチがＯＮ，かつブレーキペダルまたはクラッチペダルが操作されていない場合に、ドライバーが車両１０を定速走行させるべく設定車速をセットすることにより動作を開始する。そして、ブレーキペダルまたはクラッチペダルが操作された場合に設定車速による定速走行がキャンセルされる。また、ＡＣＣＷスイッチがＯＮの場合に外乱抑制制御装置３１の制御の下で風向風力による影響を反映した定速走行制御を行う。

このため、走行制御装置３２には、ＣＡＮ３４経由で各ＥＣＵから、舵角、車速、ヨーレート、横Ｇ、操舵トルク、更には、アクセルペダルやブレーキペダル等のセンサー出力、そして、ＡＣＣスイッチ、ＡＣＣＷスイッチ等のＯＮ／ＯＦＦ信号が供給される。ここで、ＡＣＣスイッチとは、ドライバーによってオートクルーズ制御の有効／無効が設定されるスイッチであり、ＡＣＣＷは、外乱風を反映させたオートクルーズ制御の有効／無効が設定されるスイッチである。

なお、表示装置３３は、外乱抑制制御装置３１により算出される外部風速ベクトルに基づき、いずれの方向からどれくらいの強さで外乱風が流れているかを表示してドライバーに注意喚起を行う。その表示形態については図１０，図１１に例示されている。詳細は後述する。

図４に外乱抑制制御装置３１の内部構成が示されている。図４によれば、外乱抑制制御装置３１は、外乱抑制制御演算部３１０と、外乱判定部３１１と、ＥＰＳ制御演算部３１２（電動パワーステアリング装置）と、合成部３１３とを含み構成される。

外乱判定部３１１は、２軸超音波風速計２０から風速をベクトルで検出し、自車両１０の走行速度から演算される外部風速ベクトルを算出して外乱抑制制御演算部３１０に出力する。外乱抑制制御演算部３１０は、その外部風速ベクトルを、前後方向ベクトルと横方向ベクトルに分配する。そして、前後方向ベクトルについては、閾値を超える場合、オートクルーズ制御、または回生ブレーキにより、車速の急激な変化を緩和させる制御を行う（指令電流１）。横方向ベクトルについては、外乱抑制制御演算部３１０による指令の下でＥＰＳ制御演算部３１２が制御する。

ＥＰＳ演算制御部３１２は、ステアリングハンドルへのドライバーの操作によって生じる操舵系での操舵トルクを補助するアシストトルクを発生させるものであり、車速毎に決められた曲線又は特性（制御マップ）と操舵トルクとの双方によって決められる指令電流２を合成部３１３に出力する。ＥＰＳ制御演算部３１２は、例えば、ベクトルを投影し、力積から得られる情報により制御量を求めることとする。すなわち、ＥＰＳ制御演算部３１２は、例えば、図６に示すように、内蔵する制御マップに前面投影面積Ａ以外に横方向の側面面積（Ａ_ｓｉｄｅ）を係数として有し、横風の影響をベクトル演算できるように、前面と側面の空気抵抗ＤおよびＤ_ｓｉｄｅの両方の力積（風速×空気抵抗）から制御量（指令電流２）を求める。なお、Ｄ_ｓｉｄｅは２つのベクトルがなす角ｃｏｓβも考慮するものとする。ここで、空気抵抗Ｄは、０．５Ａ×ＣＤ×ρ×Ｖ^２）により算出される。但し、Ａは前面投影面積、ρは空気密度、Ｖは速度、ＣＤは抗力係数（ＣＤ：Coefficient）である。

合成部３１３には、ＥＰＳ制御演算部３１２から指令電流２が入力される他に外乱抑制制御演算部３１０からも指令電流１が入力されており、指令電流１と指令電流２とを合成することにより、風外乱の影響を受ける車両１０の車体流れを未然に防ぐ指令電流を生成して走行制御装置３２に出力する。

図５に表示装置３３の内部構成が示されている。図５によれば、表示装置３３は、表示制御部３３０と、ＶＲＡＭ（Video Random Access Memory）３３１と、表示モニタ３３２とを含み構成される。

表示制御部３３０は、外乱抑制制御装置３１と表示モニタ３３２とのインタフェースを司る。すなわち、外乱抑制制御装置３１から出力される風向風力（風速）に関する情報を表示用に加工してＶＲＡＭ３３１に書き込むと共に、このＶＲＡＭ３３１に書き込まれた内容を表示モニタ３３２の表示タイミングに同期して読み出して表示モニタ３３２に出力する。ＶＲＡＭ３３１は、表示モニタ３３２が有する少なくとも１画面分の記憶容量を有するＳＲＡＭ（Static RAM）またはＤＲＡＭ（Dynamic RAM）が実装されたメモリである。表示モニタ３３２は、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）を表示デバイスとして持つ表示部である。

なお、表示制御部３３０は、風速に関する情報を加工するにあたり、風速を所定時間毎に取り込み、所定時間以前の風速と現時点での風速とを比較し、現時点での風速が大きい場合には表示モニタ３３２に第１の表示を行い、現時点での風速が小さい場合には表示モニタ３３２に第２の表示を行う。例えば、所定時間内における風速の最大値を第１の表示とし、所定時間内における風速の平均値を第２の表示とする。また、表示制御部３３０は、第１の表示を第２の表示に比較して色温度を低くして表示モニタ３３２に表示してもよい。また、表示制御部３３０は、車両１０の進行方向軸に対して同軸方向の向きの風が吹いている場合には、軸直方向の向きの風が吹いている場合に比較して、風力を小さくして表示モニタ３３２に表示してもよい。

（実施形態の動作）
以下、図７〜図９のフローチャートを参照しながら本実施形態に係る外乱抑制制御システムの動作について詳細に説明する。

まず、図７のフローチャートを使用して本実施形態に係る外乱抑制制御システム３０の基本動作から説明する。外乱抑制制御装置３１は、風速計２０による測定結果から外部風向風力（風速）をベクトルで検出する（ステップＳ１０）。そして、ＣＡＮ３４経由で取得される車両１０の車速を除外した外部風速ベクトルを算出する（ステップＳ１１）。続いて外乱抑制制御装置３１は、外部風速ベクトルを前後横方向のベクトル成分に分離し、当該分離した前後方向の風速ベクトル成分が所定値を超えた場合に、車両の速度変化を抑制する制御を行う外乱抑制制御を行う（ステップＳ１２）。このとき、外乱抑制制御装置３１は、走行制御装置３２によるオートクルーズ制御により車両１０の現在速度を維持するか、前後横方向の風速ベクトル成分のうち、前後方向のベクトル成分に応じた回生ブレーキにより車両１０の速度変化を抑制する制御を行う。

続いて、表示装置３３は、風速を所定時間毎に取り込み、所定時間以前の風速と現時点での風速とを比較し、現時点での風速が大きい場合には内蔵する表示モニタ３３２に第１の表示を行い、現時点での風速が小さい場合には表示モニタ３３２に第２の表示を行ない、上記した一連の横風による外乱抑制制御を終了する（ステップＳ１３）。ここでいう第１の表示とは、所定時間内における風速の最大値をいい、第２の表示とは、所定時間内における風速の平均値をいう。このとき、第１の表示を第２の表示に比較して色温度を低くして表示モニタ３３２に表示してもよい。また、車両１０の進行方向軸に対して同軸方向の向きの風が吹いている場合には、軸直方向の向きの風が吹いている場合に比較して風力を小さくして表示モニタ３３２に表示してもよい。

図８に外乱抑制制御（ステップＳ１２）の詳細手順が示されている。以下、図８のフローチャートを参照して図４に示す外乱抑制制御装置３１の動作について詳細に説明する。

外乱抑制制御演算部３１０は、ＣＡＮ３４経由で取得されるＡＣＣＷスイッチがＯＮ状態（“１”）にある場合（ステップＳ１２１“Ｙｅｓ”）、同じくＣＡＮ３４経由で取得されるアクセルスロットと操舵角により、アクセルとハンドル操作が一定値以下で安定走行状態が継続しているか否かを判定する（ステップＳ１２２）。ステップＳ２２で、車両１０が安定走行状態にあると判定されると（ステップＳ１２２“Ｙｅｓ”）、外乱抑制制御装置３１は、オートクルーズ制御のために設定された車速に基づき走行制御装置３２により演算される目標車速の値を捕捉する（ステップＳ１２３）。

続いて、外乱抑制制御演算部３１０は、先に取得した風速が閾値ＶＴＨ１を超えるか否かを判定する（ステップＳ１２４）。風速が閾値ＶＴＨ１を超えない場合（ステップＳ１２４“ＮＯ”）、外乱抑制制御演算部３１０は、ＣＡＮ３４経由で取得されるＡＣＣＷスイッチの状態を判定する（ステップＳ１２５）。ＡＣＣスイッチがＯＮ状態（“１”）になっていれば（ステップＳ１２５“ＹＥＳ”）、外乱抑制制御演算部３１０は、走行制御装置３２に対して現状速度維持を解除する指令を発行する（ステップＳ１２６）。すなわち、風による影響が少なく減速感がないため抑制制御を解除する。

次に、外乱抑制制御演算部３１０は、依然として安定走行状態が継続しているか否かについて、風速と、閾値ＶＴＨ１より小さい閾値ＶＴＨ２と比較することにより判定する（ステップＳ１２７）。ここで、風速が閾値ＶＴＨ２以下であれば（ステップＳ１２７“ＹＥＳ”）、風による影響を好まない操作下手な人に対する走行支援を行うために、外乱抑制制御演算部３１０が内蔵する前後方向の制御フラグをＯＮし（ステップＳ１２８）、風速が閾値以上であれば（ステップＳ１２７“ＮＯ”）、操作上手なドライバーのために前後方向の制御フラグをＯＦＦして外乱の抑制制御を無効にする（ステップＳ１２９）。

一方、ステップＳ１２４の風速判定処理で風速が閾値ＶＴＨ１を超える場合（ステップＳ１２４“ＹＥＳ”）、または、ステップＳ１２５のスイッチ状態判定処理でＡＣＣスイッチがＯＮしていた場合（ステップＳ１２５“ＹＥＳ”）、外乱抑制制御演算部３１０は、風速を前後方向Ｙと横方向Ｘのベクトルに分離する演算を実行する（ステップＳ１３０）。続いて、外乱抑制制御演算部３１０は、前後方向コントロールを有効／無効に設定するフラグのＯＮ／ＯＦＦを判定する（ステップＳ１３１）。ここで、フラグがＯＮしていれば（ステップＳ１３１“ＹＥＳ”）、横風外乱を反映したオートクルーズ制御を開始すべく走行制御装置３２に指令を発行し（ステップＳ１３２）、フラグがＯＦＦしていれば（ステップＳ１３１“ＮＯ”）、上記した一連の横風による外乱抑制制御を終了する。

オートクルーズ制御が開始されると、外乱抑制制御演算部３１０は、先に前後方向に分離したベクトル成分Ｙから向かい風か否かを判定する（ステップＳ１３３）。ここで、向かい風と判定された場合（ステップＳ１３３“ＹＥＳ”）、現状の速度を維持するように走行制御装置３２に対して指示し（ステップＳ１３４）、向かい風でなかった場合は（ステップＳ１３３“ＮＯ”）、走行制御装置３２に対してエンジンブレーキまたは回生ブレーキ（以下、総称して回生ブレーキという）による速度変化を抑制する制御を行なう（ステップＳ１３５）。そして、先に横方向に分離したＸ成分に基づき発生するベクトル角θがゼロになるようにＥＰＳ制御演算部３５に指令を発する。これを受けたＥＰＳ制御演算部３５は、ベクトル角θを相殺させるための目標電流を流す（ステップＳ１３６）。

なお、ＥＰＳ制御演算部３５は、ベクトル角θを相殺させる目標電流を生成するために、横方向のベクトル成分を投影し、前面と側面の空気抵抗Ｄ（＝０．５Ａ×ＣＤ×ρ×Ｖ^２）、およびＤ_ｓｉｄｅの両方向の力積から制御量を求めるものとする。このことは、図６を用いて説明したとおりである。

通常は、受けた横風で車体がロールしてサスペンション・ジオメトリーが操舵したような作用が相乗して車両１０が流されるが、本実施形態に係る外乱抑制制御システム３０によれば、風速計２０により直接風を計測することで、車体に圧力がかかる前に検出が可能になるためフィードフォワード制御が可能になり、横風のような外乱風に対して影響を受ける車両１０の車体流れを未然に防ぐことができる。また、回生ブレーキ又はエンジンブレーキ、およびオートクルーズとの前後方向の制御の組み合わせを用いることで、燃料節約および乗り心地の向上がはかれる。

ところで、突然の横風は、急に強くなるわけではなく、強弱の山谷があるものの徐々に強くなり、やがてピークを迎えて徐々に弱くなり、やがて消滅していく大きな流れがある。ドライバーは、車両運転中、この風の変化を捉えることは困難であり、事象としてハンドルをとられることにより突然風を意識させられ、また、進行方向の左右の風の方向を認識することになる。天気予報等でその情報を事前に知り得ても移動中の車中では必要十分な情報が得られない。このため、本実施形態に係る外乱抑制制御システム３０は、横風による操舵の乱れを未然に抑制できる様に、いずれの方向から外乱風が流れているかを向きと強さで注意喚起を促す表示を行なうこととした。

説明を図７に戻す。本実施形態に係る外乱抑制制御システム３０は、風速を所定時間毎に取り込み、所定時間以前の風速と現時点での風速とを比較し、現時点での風速が大きい場合には表示部に第１の表示を行い、現時点での風速が小さい場合には表示部に第２の表示を行う表示処理を実行する。図９にこの表示処理（ステップＳ１３）の詳細手順が示されている。以下、図９のフローチャートを参照して図５に示す表示装置３３の動作について詳細に説明する。

表示制御部３３０は、サンプリング周期が到来する毎に（ステップＳ１４０“ＹＥＳ”）、外乱抑制制御装置３１から外部風向風速を取り込んで（ステップＳ１４１）、風力比較を行う（ステップＳ１４２）。そして、風力比較の結果に応じて風向を反映させた表示データを生成してＶＲＡＭ３３１へ書き込み、表示モニタ３３２に所定の表示を行う（ステップＳ１４４，Ｓ１４６）。すなわち、表示制御部３３０は、現在と過去の風力の比較を行い、現在の風力が過去の風力を超えた場合（ステップＳ１４３“ＹＥＳ”）、表示モニタ３３２に所定時間内における風速の最大値（ＭＡＸ）を表示する（ステップＳ１４５）。一方、現在の風力が過去の風力を超えない場合（ステップＳ１４３“ＮＯ”）、所定時間内における風速の平均値（ＡＶＥ）を表示モニタ３３２に表示する（ステップＳ１４７）。

本実施形態に係る外乱抑制制御システム３０によれば、風向風力を反映させた表示により、風の時間的な変化をドライバーに知らせることができ、したがってドライバーは横風の影響に対する車両挙動の乱れを予測でき、また、同じ風の強さでも増加傾向にあるか減少傾向にあるかがわかるため、その予測精度を更に向上させることができる。また、単位時間あたりの風の量が同じでも増加傾向にあるか減少傾向にあるかで今後車両に与える風の影響度合いにあわせて風速の大きさを調整（最大値と平均値）することで、今後の風の影響に対する予測精度を向上させることができる。

図１０に、風向風力を反映させた表示内容の一例が示されている。ここでは、インパネの速度計内部に表示装置３３を実装して横風表示を行なうこととした。具体的には、車両のオブジェクト１００を覆うレベル数に相当する円に対してそれぞれ付与される色でレベル分けした風力を表現し、また、色で塗り潰した外枠の太矢印で風向を表現するものとした。なお、レベル０は、風力が一定値以下であり、特に注意喚起は不要なレベルである。レベル１は、風力が一定値以上であるがハンドルがとられないレベルであることを、車両のオブジェクトの最近傍に位置する円に青みがかった色を付与することで表現する。また、レベル２以上は徐々に天候が悪化して風が運転に与える影響が強まるレベルであり、表示制御部３３０は、レベルが高くなるにつれ、次に近くに位置する円に対して色温度が徐々に低くなる色（図中徐々に濃い黒色で示してあり、実際には暗いオレンジ色に向かう）を付与する処理を実行してＶＲＡＭ３３１に書き込む。

すなわち、レベル２は、風によりハンドルが取られる可能性がでてきたレベル、レベル３は、風によってハンドルが弱くとられるレベル、レベル４は、ハンドルが強く採られるレベル、レベル５は、安全のために減速を促すレベルであり、この場合、方向を示す矢印と風力を示す色付けされた円を交互に点灯させて強く注意喚起を促す配慮が必要である。この表示により、ドライバーに対し必要十分な注意喚起が可能であり、ドライバーは風向風力を共にシートに座りながら把握でき、天候の悪化や好転等の傾向についても予測可能である。

なお、表示制御部３３０が表示データをＶＲＡＭに描画する際に車両のオブジェクト１００を覆う複数の円に対して付与する色は、現時点での風速が大きい場合の表示を現時点での風速が小さい場合に比較して色温度を低く設定する。具体的には、レベルが高くなるにつれ、青みがかった白から暗いオレンジの色に変化するように順次割り当てて表示する。色温度の低い方がドライバーに与える注意喚起のインパクトが高いため有効である。また、表示制御部３３０は、車両１０の進行方向軸に対して同軸方向の向きの風が吹いている場合には、軸直方向の向きの風が吹いている場合に比較して、風力を小さくして表示モニタ３３２に表示してもよい。追風や向風より横風のほうが車体に与える影響が大きいため有効である。

図１１に横風表示の他の例が示されている。ここでは、ナビゲーションシステムの表示装置に表示する場合を想定している。図１１によれば、区間平均（Σ１〜Σ９）を、縦軸に、風速ベクトルを目盛ることで、区間平均値●と区間ピーク値○をグラフで表記したものである。突然の横風は急に強くなるわけではなく、強弱の山谷があるものの徐々に強くなり、やがてピークを迎えて徐々に弱りなり、やがて消滅していく大きな流れがあり、ここでは、平均値トレースにより横風が増加傾向にあり、ピークトレースにより横風が減少傾向にあることを示す。また、点線で図１０に示したレベルとの対応も示されている。このように、移動時間積分をとることで外乱風が徐々に悪化してきているのか徐々に改善されてきているのかの情報を得ることができ、天候予測が可能になる。図１０に示す表示形態同様、単位時間あたりの風の量が同じでも増加傾向にあるか減少傾向にあるかで今後車両に与える風の影響度合いにあわせて風速の大きさを最大値と平均値で示すことで、今後の風の影響に対する予測精度を向上させることができる。

上記したように、本実施形態に係る外乱抑制制御システム３０によれば、図１０，図１１に示す表示例のように、徐々に変化していく横風の大きな流れを検出することができると共に、進行方向の左右方向だけでなく、自車に対していずれの方向から風が発生しているかが分かるため、進行方向が変化してもそこから引き継がれる注意喚起を引継ぎ、安全に走行を続けることや、場合によっては強い風の影響が客観的に分かるため、一時的に運転を見合わせる等の判断に十分な情報を得ることができ、安全運転に寄与することができる。

（実施形態の効果）
以上説明のように本実施形態に係る外乱抑制制御システム３０によれば、風速計２０で直接検出されたベクトルと自車両の走行速度とから計算される風速ベクトルを前後横方向のベクトル成分に分離し、当該分離した前後方向の風速ベクトル成分が所定値を超えた場合に車両の速度変化を抑制する制御を行うため、外乱風に対して影響を受ける自車両の車体の流れを未然に防ぐことができる。また、風速を直接計測することにより、風が車体に当たって圧力になる前にその風速を遅れなく検出できるためフィードフォワード制御が可能になる。また、前後方向のベクトル成分に対してオートクルーズと回生ブレーキとの組み合わせ制御を行うことにより、低燃費、および乗り心地の改善を図ることができる。

また、車両の前面にベクトル投影して得られる第１の投影面積の空気抵抗と風速との力積、および車両の側面にベクトル投影して得られる第２の投影面積の空気抵抗と、風速と、前後横方向の２つのベクトル成分により発生するベクトル角との力積から、分離した横方向のベクトル成分に対する制御量を算出して走行制御装置を制御するため、横風外乱による操舵の乱れを未然に抑制することができる。更に、ベクトル角がゼロになるように、当該ベクトル角によって発生する横方向のベクトル成分を相殺する制御量を出力することで、横風外乱によってハンドルがとられた場合に、ＥＰＳと協調した横風外乱抑制制御が可能になる。

また、本実施形態に係る外乱抑制制御システム３０によれば、風速を所定時間毎に取り込み、所定時間以前の風速と現時点での風速とを比較し、現時点での風速が大きい場合には表示モニタ３３２に第１の表示を行い、現時点での風速が小さい場合には第２の表示を行うことにより、吹き流し等を確認することなく風の時間的な変化をドライバーに知らしめることができるため、風の影響に対する車両挙動の乱れを予測することが可能になる。また、同じ風速であっても増加方向にあるか減少方向にあるかがわかるため、その予測精度を更に向上させることができる。

また、所定時間内における風速の最大値を第１の表示とし、前記所定時間内における風速の平均値を第２の表示としてそれぞれ表示モニタ３３２に表示することで、今後車両に与える外乱風の影響にあわせて表示する値を調整することにより今後の外乱風の影響に対する予測精度の向上が図れる。また、第１の表示を第２の表示に比較して色温度を低くして表示モニタ３３２に表示することで、色温度の低い方がドライバーに与える注意喚起のインパクトが高いため、外乱風の影響に応じた直感的な注意喚起が可能になる。なお、車両の進行方向軸に対して同軸方向の向きの風が吹いている場合には、軸直方向の向きの風が吹いている場合に比較して、風力を小さくして表示部に表示することで、前後方向の追い風や向かい風よりも横風の方が車両に対する影響が大きいため合理的な注意喚起が可能になる。

このように、外乱に対して影響を受ける車体の流れを未然に防止するとともに、外乱が運転に与える影響を逐一報知してドライバーに十分な注意喚起が可能になる。以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されないことは言うまでもない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。またその様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１０…車両、２０…風速計、３０…外乱抑制制御システム、３１…外乱抑制制御装置、３２…走行制御装置、３３…表示装置、３４…ＣＡＮ、３１０…外乱抑制制御演算部、３１１…外乱判定部、３１２…ＥＰＳ制御演算部、３１３…合成部、３３０…表示制御部、３３１…ＶＲＡＭ、３３２…表示モニタ。

Claims (8)

1. 風速をベクトルで検出する風速計と、
   前記検出されたベクトルと自車両の走行速度とから計算される風速ベクトルを前後横方向のベクトル成分に分離し、当該分離した前後方向の風速ベクトル成分が所定値を超えた場合に、前記車両の速度変化を抑制する制御を行う外乱抑制制御装置と、
   を備えたことを特徴とする外乱抑制制御システム。
2. 設定された車速で定速走行を行う走行制御装置と、を備え、
   前記外乱抑制制御装置は、
   前記走行制御装置による前記車両の現在速度を維持するか、前記前後横方向の風速ベクトル成分のうち、前後方向のベクトル成分に応じた回生ブレーキにより前記車両の速度変化を抑制する制御を行うことを特徴とする請求項１記載の外乱抑制制御システム。
3. 車速毎に決められた特性と操舵トルクとの双方により決められる指令電流を出力する電動パワーステアリング制御装置を備え、
   電動パワーステアリング制御装置は、
   前記車両の前面にベクトル投影して得られる第１の投影面積の空気抵抗と前記風速との力積、および前記車両の側面にベクトル投影して得られる第２の投影面積の空気抵抗と、前記風速と、前記前後横方向の２つのベクトル成分により発生するベクトル角との力積から、前記分離した横方向のベクトル成分に対する制御量を算出して前記走行制御装置を制御することを特徴とする請求項１記載の外乱抑制制御システム。
4. 前記電動パワーステアリング制御装置は、
   前記ベクトル角がゼロになるように、前記ベクトル角によって発生する前記横方向のベクトル成分を相殺する前記制御量を前記走行制御装置に出力することを特徴とする請求項３記載の外乱抑制制御システム。
5. 表示部と、
   風速を所定時間毎に取り込み、前記所定時間以前の風速と現時点での風速とを比較し、現時点での風速が大きい場合には前記表示部に第１の表示を行い、現時点での風速が小さい場合には前記表示部に第２の表示を行う表示制御部と、
   を備えたことを特徴とする外乱表示装置。
6. 前記表示制御部は、
   前記所定時間内における前記風速の最大値を前記第１の表示とし、前記所定時間内における前記風速の平均値を前記第２の表示としてそれぞれ前記表示部に表示することを特徴とする請求項５記載の外乱表示装置。
7. 前記表示制御部は、
   前記第１の表示を前記第２の表示に比較して色温度を低くして前記表示部に表示することを特徴とする請求項５または６記載の外乱表示装置。
8. 前記表示制御部は、
   前記車両の進行方向軸に対して同軸方向の向きの風が吹いている場合には、軸直方向の向きの風が吹いている場合に比較して、前記風力を小さくして前記表示部に表示することを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項記載の外乱表示装置。

Images