JP2015205641A

JP2015205641A - 車体速度推定装置

Info

Publication number: JP2015205641A
Application number: JP2014088585A
Authority: JP
Inventors: 亮猪俣; Ryo Inomata
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-04-22
Filing date: 2014-04-22
Publication date: 2015-11-19

Abstract

【課題】車両の衝突後であっても推定車体速度の推定精度の悪化を抑制することができる車体速度推定装置を提供することを目的とする。
【解決手段】車体速度推定装置１は、車両２の各車輪７の回転速度である車輪速度をそれぞれ検出する車輪速度センサ３と、車両２の車体に作用する加速度を検出する加速度センサ４と、加速度センサ４が検出した加速度に基づいて、車両２の車体の推定車体速度を演算する演算装置６とを備える。演算装置６は、車両２が当該車両２の外部の物体に衝突した後、加速度センサ４が検出した加速度を用いずに、車輪速度センサ３が検出した車輪速度であって当該車両２の各車輪７のうち他の車輪７と比較して衝突によるスリップを起こしにくい車輪７の車輪速度に基づいて、推定車体速度を演算する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車体速度推定装置に関する。

従来の車体速度推定装置として、例えば、特許文献１には、車体速度を一定の演算周期で繰り返し演算することにより推定し、推定車体速度を出力する車体速度推定装置が開示されている。この車体速度推定装置は、計測された車体の加速度を基準値範囲内加速度と基準値範囲外加速度とに分離し、基準値範囲外加速度に対してフィルタリングを行い、フィルタ通過後の加速度と基準値範囲内加速度とを加算する。そして、車体速度推定装置は、当該加算した加速度に演算周期を乗算し、１演算周期前で算出された推定車体速度に加算して推定車体速度の値を更新、出力する。車体速度推定装置が推定した推定車体速度は、例えば、各車輪速度と比較されることで、タイヤのスリップやロックの発生を検出するためや、対物または対人の衝突を検知した際等に、車体に設けられた乗員保護装置、歩行者保護装置等の駆動の要否を判定するため等に用いられる。

国際公開第ＷＯ２０１１／００１４７３号

ところで、上述の特許文献１に記載の車体速度推定装置は、車両の衝突時には当該車両の車体に作用する加速度が極端に大きくなるため、例えば、衝突時以外と比較して加速度に基づいた推定車体速度の推定精度が悪くなるおそれがある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、車両の衝突後であっても推定車体速度の推定精度の悪化を抑制することができる車体速度推定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に、本発明に係る車体速度推定装置は、車両の各車輪の回転速度である車輪速度をそれぞれ検出する車輪速度センサと、前記車両の車体に作用する加速度を検出する加速度センサと、前記加速度センサが検出した前記加速度に基づいて、前記車両の車体の推定車体速度を演算する演算装置とを備え、前記演算装置は、前記車両が当該車両の外部の物体に衝突した後、前記加速度センサが検出した前記加速度を用いずに、前記車輪速度センサが検出した前記車輪速度であって当該車両の各車輪のうち他の車輪と比較して衝突によるスリップを起こしにくい車輪の前記車輪速度に基づいて、前記推定車体速度を演算することを特徴とする。

また、上記車体速度推定装置では、前記車両の各車輪のうち他の車輪と比較して衝突によるスリップを起こしにくい車輪は、前記車両の衝突側とは反対側に位置する前記車輪であるものとすることができる。

本発明に係る車体速度推定装置は、加速度センサが検出した加速度に基づいて、車両の車体の推定車体速度を演算する演算装置にあって、車両の衝突後は、加速度センサが検出した加速度を用いずに、車輪速度センサが検出した車輪速度であって当該車両の各車輪のうち他の車輪と比較して衝突によるスリップを起こしにくい車輪の車輪速度に基づいて、推定車体速度を演算する。この結果、車体速度推定装置は、車両の衝突後であっても推定車体速度の推定精度の悪化を抑制することができる、という効果を奏する。

図１は、実施形態に係る車両制御装置を表す概略構成図である。図２は、実施形態に係る車両制御装置において衝突後の推定車体速度の推定で用いる車輪速度について説明する模式図である。図３は、実施形態に係る車両制御装置において衝突後の推定車体速度の推定で用いる車輪速度について説明する模式図である。図４は、実施形態に係る車両制御装置における衝突後の推定車体速度の演算の一例を表すフローチャートである。図５は、実施形態に係る車両制御装置における衝突時のＧセンサの検出値の一例について説明する線図である。図６は、実施形態に係る車両制御装置における推定車体速度を用いた衝突後ブレーキ制御の終了判定の一例を表すフローチャートである。

以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。

［実施形態］
図１は、実施形態に係る車両制御装置を表す概略構成図である。図２、図３は、実施形態に係る車両制御装置において衝突後の推定車体速度の推定で用いる車輪速度について説明する模式図である。図４は、実施形態に係る車両制御装置における衝突後の推定車体速度の演算の一例を表すフローチャートである。図５は、実施形態に係る車両制御装置における衝突時のＧセンサの検出値の一例について説明する線図である。図６は、実施形態に係る車両制御装置における推定車体速度を用いた衝突後ブレーキ制御の終了判定の一例を表すフローチャートである。なお、図５は、横軸を時間軸とし、縦軸を加速度としている。

図１に示す本実施形態に係る車体速度推定装置としての車両制御装置１は、自車両としての車両２に搭載され、当該車両２の車体の推定車体速度を推定すると共に、推定した推定車体速度に基づいて車両２を制御するものである。本実施形態の車両制御装置１は、図１に示す構成要素を車両２に搭載することで実現させる。

具体的には、本実施形態の車両制御装置１は、図１に示すように、車輪速度センサ３と、加速度センサとしてのＧセンサ４と、ブレーキアクチュエータ５と、演算装置としてのブレーキＥＣＵ６とを備える。

車輪速度センサ３は、車両２の各車輪７（右前輪、左前輪、右後輪、左後輪）に対してそれぞれ設けられ、各車輪７の回転速度である車輪速度をそれぞれ検出するものである。各車輪速度センサ３は、ブレーキＥＣＵ６と電気的に接続されており、検出した各車輪の車輪速信号をブレーキＥＣＵ６に出力する。Ｇセンサ４は、車両２に作用する加速度（以下、「車両加速度」という場合がある。）を検出するものである。Ｇセンサ４は、例えば、車両２の前後方向に沿って作用する車両加速度、及び、前後方向に直交する車幅方向に沿って作用する車両加速度を検出する。Ｇセンサ４は、ブレーキＥＣＵ６と電気的に接続されており、検出した加速度信号をブレーキＥＣＵ６に出力する。ブレーキアクチュエータ５は、車両２に搭載される制動装置を構成するものであり、車両２の各車輪７に制動力を発生させるためのアクチュエータである。ブレーキアクチュエータ５は、典型的には、電子制御式ブレーキ装置（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄＢｒａｋｅ）のアクチュエータであるが、例えば、パーキングブレーキやエンジンブレーキによって車両２の車輪に制動力を発生させる装置のアクチュエータであってもよい。ブレーキアクチュエータ５は、例えば、ドライバの運転によらずにブレーキＥＣＵ６の制御によって自動で制動力を発生させ車両２を減速させることができる。

ブレーキＥＣＵ６は、ブレーキアクチュエータ５の駆動を制御するものであり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びインターフェースを含む周知のマイクロコンピュータを主体とする電子回路を含んで構成される。ブレーキＥＣＵ６は、例えば、上述の車輪速度センサ３、Ｇセンサ４等の種々のセンサ、検出器類が電気的に接続され、検出結果に対応した電気信号が入力される。また、ブレーキＥＣＵ６は、ブレーキアクチュエータ５に電気的に接続され、当該ブレーキアクチュエータ５に駆動信号を出力する。ブレーキＥＣＵ６は、各種センサ、検出器類等から入力された各種入力信号や各種マップに基づいて、格納されている制御プログラムを実行することにより、ブレーキアクチュエータ５に駆動信号を出力しその駆動を制御する。

ここでは、ブレーキＥＣＵ６は、Ｇセンサ４が検出した車両加速度に基づいて、車両２の車体の推定車体速度を演算する。本実施形態のブレーキＥＣＵ６は、一例として、Ｇセンサ４が検出した車両加速度を用いると共に、さらに、車輪速度センサ３が検出した各車輪７の車輪速度も用いて車両２の推定車体速度を演算する。ブレーキＥＣＵ６は、Ｇセンサ４が検出した車両加速度と、車輪速度センサ３が検出した各車輪７の車輪速度とに基づいて、種々の公知の手法を用いて車両２の推定車体速度を演算することができる。

本実施形態のブレーキＥＣＵ６は、上記のようにして演算した車両２の推定車体速度を、例えば、衝突後ブレーキ制御等に用いる。ここで、衝突後ブレーキ制御とは、車両２が当該車両２の外部の物体に衝突した際に、ブレーキアクチュエータ５を制御し、自動で車両２を減速させる制御である。ブレーキＥＣＵ６は、車両２の衝突を検知した際にブレーキアクチュエータ５を制御し自動で車両２を減速させる、当該衝突後ブレーキ制御を実施する。ブレーキＥＣＵ６は、例えば、Ｇセンサ４が検出した車両加速度等に基づいて車両２が当該車両２の外部の物体に衝突したこと、すなわち、車両２の衝突を検知することができる。これにより、この車両制御装置１は、例えば、車両２において１次衝突が起こった際に当該１次衝突後のさらなる衝突を回避すべく車両２の運動エネルギーを低減し乗員を安全に導くことができる。そしてこの場合、ブレーキＥＣＵ６は、衝突後ブレーキ制御において、衝突後の過剰な制動を回避するために、上記のようにして推定する車両２の推定車体速度が予め設定された所定値以下となった場合に、当該衝突後ブレーキ制御を終了させる。

ここで、車両２の衝突時には当該車両２の車体に作用する加速度が極端に大きくなるため、例えば、衝突時以外と比較して、Ｇセンサ４が検出した車両加速度に基づいた推定車体速度の推定精度が悪くなるおそれがある。この場合、推定車体速度を用いた衝突後ブレーキ制御等の車両制御の精度も低下するおそれがある。

そこで、本実施形態のブレーキＥＣＵ６は、車両２が当該車両２の外部の物体に衝突した後は、Ｇセンサ４が検出した加速度を用いずに、車両２の推定車体速度を演算することで、車両２の衝突後であっても推定車体速度の推定精度の悪化を抑制すると共に、当該推定車体速度を用いた車両制御の精度の低下を抑制している。

具体的には、ブレーキＥＣＵ６は、車両２が当該車両２の外部の物体に衝突した後、Ｇセンサ４が検出した加速度を用いずに、車輪速度センサ３が検出した車輪速度であって当該車両２の各車輪７のうち他の車輪７と比較して衝突によるスリップを起こしにくい車輪７の車輪速度に基づいて、推定車体速度を演算する。

ここで、車両２の各車輪７のうち他の車輪７と比較して衝突によるスリップを起こしにくい車輪７は、典型的には、車両２の衝突側とは反対側に位置する車輪７である。つまり、ブレーキＥＣＵ６は、典型的には、車両２の衝突後、車輪速度センサ３が検出した車輪速度であって車両２の衝突側とは反対側に位置する車輪７の車輪速度に基づいて、推定車体速度を演算する。具体的には、ブレーキＥＣＵ６は、例えば、図２に示すように、車両２の前方側に外部の物体が衝突した場合、車両２の衝突側とは反対側の後方側の車輪（右後輪、左後輪）７の車輪速度を用いて推定車体速度を演算する。また、ブレーキＥＣＵ６は、例えば、図３に示すように、車両２の右側に外部の物体が衝突した場合、車両２の衝突側とは反対側の左側の車輪（左前輪、左後輪）７の車輪速度を用いて推定車体速度を演算する。これにより、ブレーキＥＣＵ６は、衝突によるスリップや衝突による故障、衝突物との干渉等が起こりにくく、正常な車輪速度を検出しやすい車輪７で検出される車輪速度を用いて推定車体速度を演算することができる。ブレーキＥＣＵ６は、車輪速度センサ３が検出した車輪速度であって車両２の衝突側とは反対側に位置する車輪７の車輪速度に基づいて、種々の公知の手法を用いて車両２の推定車体速度を演算することができる。

次に、図４のフローチャートを参照して、衝突後の推定車体速度の演算の一例を説明する。なお、これらの制御ルーチンは、数ｍｓないし数十ｍｓ毎の制御周期で繰り返し実行される（以下同様）。

まず、ブレーキＥＣＵ６は、Ｇセンサ４が検出する車両加速度の検出値が予め設定された閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳＴ１）。例えば、図５に例示するように、車両２が衝突した場合、車両２の車体に作用する実際の衝撃加速度Ｌ１は、急激に上昇するのに対して、Ｇセンサ４が検出する車両加速度の検出値Ｌ２は、所定の上限値に達すると当該上限値に張り付いた状態となる。ブレーキＥＣＵ６は、Ｇセンサ４が検出する車両加速度の検出値が閾値以上であるか否かを判定することで、このように当該検出値が上限値に張り付いた状態となっているか否かを判定する。ブレーキＥＣＵ６は、Ｇセンサ４が検出する車両加速度の検出値が閾値未満であると判定した場合（ステップＳＴ１：Ｎｏ）、すなわち、当該検出値が上限値に張り付いた状態ではないと判定した場合、本制御フローを終了し、ステップＳＴ１に戻る。

ブレーキＥＣＵ６は、Ｇセンサ４が検出する車両加速度の検出値が閾値以上であると判定した場合（ステップＳＴ１：Ｙｅｓ）、すなわち、当該検出値が上限値に張り付いた状態となっていると判定した場合、ステップＳＴ２の判定に移行する。ブレーキＥＣＵ６は、ステップＳＴ２では、衝突が発生した可能性が高いか否かを判定する（ステップＳＴ２）。ブレーキＥＣＵ６は、例えば、車輪速度センサ３が検出する車輪速度がＧセンサ４の上限値以上の減速度で減速している場合、衝突の可能性が高いと判定することができる。この場合、ブレーキＥＣＵ６は、複数の車輪７の車輪速度を監視し、当該判定を行うことで判定精度を向上することができる。ブレーキＥＣＵ６は、衝突が発生した可能性が低いと判定した場合（ステップＳＴ２：Ｎｏ）、本制御フローを終了し、ステップＳＴ１に戻る。

ブレーキＥＣＵ６は、衝突が発生した可能性が高いと判定した場合（ステップＳＴ２：Ｙｅｓ）、推定車体速度演算において、Ｇセンサ４が検出した車両加速度の検出値を使わずに、車両２の衝突側とは反対側の車輪速度の検出値を用いて、当該車両２の推定車体速度を演算し（ステップＳＴ３）、本制御フローを終了し、ステップＳＴ１に戻る。この場合、ブレーキＥＣＵ６は、例えば、Ｇセンサ４が検出した車両加速度の方向に基づいて衝突の方向を推定し、当該衝突側とは反対側の車輪７の車輪速度を用いて当該車両２の推定車体速度を演算する。

次に、図６のフローチャートを参照して、上記のようにして推定した推定車体速度を用いた衝突後ブレーキ制御の終了判定の一例を説明する。

まず、ブレーキＥＣＵ６は、現在、衝突後ブレーキ制御を実施している状態か否かを判定する（ステップＳＴ２０１）。ブレーキＥＣＵ６は、種々のセンサ、検出器類から入力される電気信号、ブレーキアクチュエータ５への駆動信号や当該ブレーキアクチュエータ５の動作状態等に応じて現在、衝突後ブレーキ制御を実施している状態か否かを判定する。ブレーキＥＣＵ６は、現在、衝突後ブレーキ制御を実施している状態ではないと判定した場合（ステップＳＴ２０１：Ｎｏ）、本制御フローを終了し、ステップＳＴ２０１に戻る。

ブレーキＥＣＵ６は、現在、衝突後ブレーキ制御を実施している状態であると判定した場合（ステップＳＴ２０１：Ｙｅｓ）、ブレーキ系、すなわち、ブレーキアクチュエータ５を含む車両２の制動装置に故障が無いか否かを判定する（ステップＳＴ２０２）。ブレーキＥＣＵ６は、種々のセンサ、検出器類から入力される電気信号や当該ブレーキアクチュエータ５の動作状態等に応じてブレーキ系に故障が無いか否かを判定する。

ブレーキＥＣＵ６は、ブレーキ系に故障が無いと判定した場合（ステップＳＴ２０２：Ｙｅｓ）、図４のステップＳＴ３で推定した推定車体速度が予め設定された所定値より大きいか否かを判定する（ステップＳＴ２０３）。

ブレーキＥＣＵ６は、推定車体速度が所定値より大きいと判定した場合（ステップＳＴ２０３：Ｙｅｓ）、衝突後ブレーキ制御を継続し（ステップＳＴ２０４）、本制御フローを終了し、ステップＳＴ２０１に戻る。

ブレーキＥＣＵ６は、推定車体速度が所定値以下であると判定した場合（ステップＳＴ２０３：Ｎｏ）、衝突後ブレーキ制御を終了し（ステップＳＴ２０５）、本制御フローを終了し、ステップＳＴ２０１に戻る。また、ブレーキＥＣＵ６は、ステップＳＴ２０２にて、ブレーキ系に故障が有ると判定した場合（ステップＳＴ２０２：Ｎｏ）も同様に、衝突後ブレーキ制御を終了し（ステップＳＴ２０５）、本制御フローを終了し、ステップＳＴ２０１に戻る。

上記のように構成される車両制御装置１は、Ｇセンサ４が検出した加速度に基づいて、車両２の車体の推定車体速度を演算する演算装置にあって、車両２の衝突後は、Ｇセンサ４が検出した加速度を用いずに、車輪速度センサ３が検出した車輪速度であって当該車両２の各車輪７のうち他の車輪７と比較して衝突によるスリップを起こしにくい車輪７の車輪速度に基づいて、推定車体速度を演算する。この結果、車両制御装置１は、車両２の衝突後であっても推定車体速度の推定精度の悪化を抑制することができる。これにより、車両制御装置１は、当該推定車体速度を用いた車両制御、ここでは、衝突後ブレーキ制御の精度の低下を抑制することができる。

また、車両制御装置１は、車両２の各車輪７のうち他の車輪７と比較して衝突によるスリップを起こしにくい車輪７として、車両２の衝突側とは反対側に位置する車輪７の車輪速度を用いることで、衝突によるスリップや衝突による故障、衝突物との干渉等が起こりにくく、正常な車輪速度を検出しやすい車輪７で検出される車輪速度を用いて推定車体速度を演算することができる。この結果、車両制御装置１は、車両２の衝突後であっても確実に推定車体速度の推定精度の悪化を抑制することができる。

なお、上述した本発明の実施形態に係る車体速度推定装置は、上述した実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲で種々の変更が可能である。

以上の説明では、演算装置は、ブレーキＥＣＵ６であるものとして説明したがこれに限らない。また、車体速度推定装置は、車両制御装置１に適用されるものとして説明したが、これに限らず、車両制御の機能等を有さない車体速度推定用の単独の装置に適用されてもよい。また、以上の説明では、車体速度推定装置は、演算した車両２の推定車体速度を、例えば、衝突後ブレーキ制御等に用いるものとして説明したがこれに限らず、他の車両制御に用いてもよい。

１車両制御装置（車体速度推定装置）
２車両
３車輪速度センサ
４Ｇセンサ（加速度センサ）
５ブレーキアクチュエータ
６ブレーキＥＣＵ（演算装置）
７車輪

Claims

車両の各車輪の回転速度である車輪速度をそれぞれ検出する車輪速度センサと、
前記車両の車体に作用する加速度を検出する加速度センサと、
前記加速度センサが検出した前記加速度に基づいて、前記車両の車体の推定車体速度を演算する演算装置とを備え、
前記演算装置は、前記車両が当該車両の外部の物体に衝突した後、前記加速度センサが検出した前記加速度を用いずに、前記車輪速度センサが検出した前記車輪速度であって当該車両の各車輪のうち他の車輪と比較して衝突によるスリップを起こしにくい車輪の前記車輪速度に基づいて、前記推定車体速度を演算することを特徴とする、
車体速度推定装置。