JP2016078655A - 車両の停車中における衝撃検出システムおよび衝撃検出方法 - Google Patents

車両の停車中における衝撃検出システムおよび衝撃検出方法 Download PDF

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Abstract

【課題】車両の停車中において、加速度センサー等の衝撃検出用のセンサーを新たに搭載することなく、標準的に装備する装置を利用して車両に対する衝撃を検出する。
【解決手段】発明の車両の停車中における衝撃検出システムは、車両の車輪を回転させる駆動軸の回転をロックするためのパーキング機構と、駆動軸の回転数を検出するための回転数センサーと、パーキング機構によって駆動軸の回転をロックした状態で、回転数センサーによって検出された駆動軸の回転数の検出値の変動の大きさと頻度とに応じて、車両に対する衝撃を検出する衝撃検出部と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両停車中における衝撃の検出に関するものである。
車両に加わる衝撃を検出する方法としては、一般に、加速度センサーや触覚センサーを衝撃センサーとして車両に搭載する方法が考えられる。例えば、特許文献１には、加速度センサーの検出した加速度があらかじめ設定した閾値より大きい場合に車両に対する衝撃を検出し、ブレーキ機構を駆動して制動力を制御する手法が開示されている。
特開２００３−８１０７４号公報
ここで、燃料電池で発電した電力をエネルギーとしてモーターを駆動して走行する燃料電池車両の場合、車両を停車してイグニッションスイッチをオフとした状態であっても、燃料電池システムの作動を継続して、燃料電池に対して掃気運転等の処理（以下、「システム停止処理」とも呼ぶ）が実行される場合がある。掃気処理のために燃料電池システムの作動が継続している間は、燃料電池システム内には高電圧の電力の供給が継続され、燃料電池への反応ガスの供給が継続されている。従って、この燃料電池システムの作動が継続している間において、車両の衝突等により車両に対して衝撃が加わった場合には、この衝撃を検出し、高電圧の電力の供給の遮断や反応ガスの供給の遮断等の種々の対応をとることが望しい。
しかしながら、従来の一般的な車両に設けられている加速度センサーは、車両に対する衝撃を検出してシートベルトやエアーバック等の保護装置を作動させる目的で用いられているため、イグニッションスイッチをオフした後は作動していない。このため、燃料電池車両で上述したシステム停止処理のために燃料電池システムの作動が継続している間において車両に対する衝撃を検出するためには、単純には、加速度センサー等の衝撃検出用のセンサーを新たに搭載することが要求される、という課題がある。
なお、特許文献１も、従来の車両において、加速度センサーにより衝撃を検出し、ブレーキ機構を駆動して制動力を制御することを開示したものであり、加速度センサーが作動していない状況における衝撃の検出については何ら記載されていない。
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
（１）本発明の一形態によれば、車両の停車中における衝撃検出システムが提供される。この衝撃検出システムは、前記車両の車輪を回転させる駆動軸の回転をロックするためのパーキング機構と；前記駆動軸の回転数を検出するための回転数センサーと；前記パーキング機構によって前記駆動軸の回転をロックした状態で、前記回転数センサーによって検出された前記駆動軸の回転数の検出値の変動の大きさと頻度とに応じて、前記車両に対する衝撃を検出する衝撃検出部と；を備える。
この衝撃検出システムによれば、パーキング機構をロック状態とし、回転数センサーによって検出される駆動軸の回転数の変動の大きさと頻度とに応じて、車両の停車中における車両に対する衝撃を検出することができる。パーキング機構および回転数センサーは、通常、車両に標準的に搭載する装置であるので、課題で説明したように、加速度センサー等の衝撃検出用のセンサーを新たに搭載することなく、標準的に装備する装置を利用して車両に対する衝撃を検出することが可能である。
（２）上記形態の衝撃検出システムにおいて、前記衝撃検出部は、予め定めた回転数閾値以上の前記駆動軸の回転数の発生頻度に応じて、前記車両に対する衝撃の有無を判定するようにしてもよい。
このようにすれば、検出すべき衝撃にまで至らない小さな力が車両に加わったとしてもその力を衝撃として検出しないようにすることができる。
（３）上記形態の衝撃検出システムにおいて、前記衝撃検出部は、予め定めた一定時間内に、予め定めた回数閾値以上の回数で前記予め定めた回転数閾値以上の前記駆動軸の回転数の検出値が得られた場合に、前記車両に対する衝撃が有ったものと判定するようにしてもよい。
このようにすれば、偶発的あるいは日常的に車両に加わる検出すべき衝撃にまで至らない力によって発生する回転数の振動的な変動と、検出すべき衝撃によって発生する回転数の振動的な変動とを区別して、検出すべき衝撃の有無を判定することができる。これにより、予め定めた回転数閾値以上の回転数の発生頻度に応じて、前記車両に対する衝撃の有無を判定する。
（４）上記形態の衝撃検出システムにおいて、前記衝撃検出部は、前記予め定めた回転数閾値以上の前記駆動軸の回転数の検出値の最初のピーク値と次のピーク値との時間間隔が、予め定めた間隔閾値以下であった場合に、前記車両に対する衝撃が有ったものと判定するようにしてもよい。
このようにすれば、回転数閾値以上の回転数の発生頻度が大きく検出すべき衝撃が有ったことを判定することができる。これにより、予め定めた回転数閾値以上の回転数の発生頻度に応じて、前記車両に対する衝撃の有無を判定する。
（５）上記形態の衝撃検出システムにおいて、前記車両は、燃料電池で発電した電力をエネルギーとしてモーターを駆動して走行する燃料電池車両であるとしてもよい。
課題で説明したように、燃料電池車両においては、車両を停車してイグニッションスイッチをオフした状態においても、燃料電池で発電を行なうための燃料電池システムの作動を継続させており、この間において車両に対する衝撃を検出することが望ましい。従って、燃料電池車両に上記形態の衝撃検出システムを備える効果は大きい。
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、車両の停車中における衝撃検出システムの他、車両の停車中における衝撃検出方法、衝撃検出システムを備える車両、衝撃検出システムを備える燃料電池車両等、様々な形態で実現することができる。
本発明の一実施形態としての燃料電池車両の構成の一部を示す説明図である。 車両に対して衝撃が加わった場合に回転数センサーが検出する回転数について示す説明図である。
図１は、本発明の一実施形態としての燃料電池車両１００の構成の一部を示す説明図である。燃料電池車両１００は、燃料電池で発電した電力をエネルギーとしてモーターを駆動して走行するものである。燃料電池車両１００は、燃料電池システム（ＦＣＳ）１０と、駆動用のモーター（ＭＧ）２０と、車輪ＷＬを回転させる駆動軸３０，４０，５０と、ディファレンシャルギアー（ＤＥＦ）と、パーキング機構７０と、回転数センサー８０と、制御装置９０と、を備えている。
燃料電池システム１０は、不図示の燃料電池、反応ガス給排装置及び冷媒給排装置等を有し、燃料電池で発電した電力をモーター２０等の負荷に供給する。モーター２０は、燃料電池システム１０から供給された電力をエネルギーとして、運転者により操作されるアクセルペダル(不図示)の踏込量に応じた駆動力（回転力）を発生し、第１の駆動軸３０、ディファレンシャルギアー６０、第２の駆動軸４０および第３の駆動軸５０を介して左右の車輪ＷＬに伝達し、左右の車輪ＷＬを回転させる。
第１の駆動軸３０には、駆動軸３０，４０，５０の回転をロックするためのパーキング機構７０と、回転数を検出するための回転数センサー８０と、が設けられている。パーキング機構７０は、不図示のシフトレバーをパーキングレンジにした場合に、第１の駆動軸３０の回転をロックする機構であり、「パーキングロック機構」や「車動ロック機構」とも呼ばれる。パーキング機構は、本実施形態の燃料電池車両に限らず、従来の一般的なオートマチックトランスミッション（ＡＴ）を搭載した種々の車両に標準的に装備されており、ＡＴの出力部に設けられている。なお、図１の燃料電池車両１００においても、モーター２０の出力には減速機や変速機（トランスミッション）が設けられており（不図示）、その出力部にパーキング機構７０は設けられている。また、回転数センサー８０は車速を検出するためのセンサーである。なお、回転数センサーは、パーキング機構と同様に従来の種々の車両に標準的に装備されている。
制御装置９０は、コンピュータプログラムを実行するＣＰＵ、コンピュータプログラム等を記憶するＲＯＭ、一時的にデータを記憶するＲＡＭ、各種センサーやアクチュエータ等に接続される入出力ポート等を備えるコンピュータとして構成されている。制御装置９０は、燃料電池システム１０やモーター２０、パーキング機構７０等の動作を制御する。また、本例では、後述するように、車両の停車中において車両に対する衝撃を検出する衝撃検出部として動作する。
衝撃検出部としての制御装置９０は、以下で説明するように車両の停車中において車両に対する衝撃を検出する。図２は、車両に対して衝撃が加わった場合に回転数センサー８０が検出する回転数について示す説明図である。図２の横軸は時間を示し、縦軸は正（＋）方向が車輪ＷＬが前転する方向の回転数を示し、負（−）方向が車輪ＷＬが後転する方向の回転数を示している。但し、パーキング機構７０によって駆動軸３０，４０，５０（図１）はロックされていることが、車輪の停車中の条件となる。また、パーキングブレーキ機構（不図示）による車輪の制動は行われていないことがより好ましい。パーキングブレーキ機構による車輪の製造がおこなわれている場合には、後述する回転数センサー８０による回転数の振動的な変動が検出され難いからである。
パーキング機構は、例えば、駆動軸に介在するギア（不図示）の回転を、ギアに設けられた溝に係止ピンを係合することによりロックする構造や、ギアの歯車に係止爪を係合することによりロックする構造が一般的な構造であり、駆動軸に一定の遊びを有してロックされる。このため、車両になんらかの力が加わった場合、その力によって車輪ＷＬが回転方向で振動することになり、これに応じて第１の駆動軸３０の回転も振動的に変動することになる。この結果、図２に示すように、回転数センサー８０が検出した回転数も、停車中は通常静止しているので「０」であるのに対して、振動的に変動することとなる。
そこで、衝撃検出部としての制御装置９０は、判定期間Ｔｒにおいて、回転数閾値Ｒｔｈ以上の回転数（以下、「変動回転数」とも呼ぶ）の発生の回数Ｎｒが回数閾値Ｎｔｈ以上発生した場合に衝撃が有ったと判定することにより、衝撃の検出を実行する。回転数閾値Ｒｔｈは、衝撃として検出すべき大きさの力（加速度）に応じて発生する回転数の閾値としてあらかじめ定めた値である。判定期間Ｔｒは、最初に回転数閾値Ｒｔｈ以上の変動回転数を検出した時点からあらかじめ定めた時間が経過するまでの一定時間である。回数閾値Ｎｔｈは、衝撃として検出すべき力が加わった場合に回転数閾値Ｒｔｈ以上の変動回転数が判定期間Ｔｒにおいて発生する回数の閾値としてあらかじめ定めた値である。
車両に加わった力が大きくなれば発生する回転数も大きくなるので、検出した回転数の大きさは車両に加わった力の大きさに対応する。そこで、衝撃の検出の対象とする変動回転数を、あらかじめ定めた回転数閾値Ｒｔｈ以上とすることにより、検出すべき大きさの力のみを衝撃として検出することが可能であり、例えば、風の力によって発生した小さな回転数の変動など、偶発的あるいは日常的に発生し、衝撃として検出するに至らない力を、検出の対象から除外することができる。
また、車両に加わった力が大きいほど、検出した回転数の振動的な変動の間隔は短く、振動の時間は長くなる傾向にある。これに対して、衝撃として検出するに至らない力に対応する回転数の振動的な変動の間隔は長くなる傾向にあり、変動の間隔が短くても振動の時間は短くなる傾向にある。そこで、最初に回転数閾値Ｒｔｈ以上の変動回転数を検出した時点から始まり、あらかじめ定めた一定時間で終了する判定期間Ｔｒにおいて発生する変動回転数の回数Ｎｒが、あらかじめ定めた回数閾値Ｎｔｈ以上となった場合に、検出すべき衝撃が発生したものとして、衝撃の発生を検出する。これにより、例えば、風の力によって発生した回転数の変動など、偶発的あるいは日常的に発生する力であって、衝撃として検出するに至らない力によって発生した回転数閾値Ｒｔｈ以上の変動回転数の振動を、衝撃として検出しないように除外することができる。
以上説明した実施形態では、車両の停車中であって、パーキングブレーキ機構による車輪の制動は行われておらず、パーキング機構７０によって駆動軸３０，４０，５０はロックされている状態において、第１の駆動軸３０の回転数の変動を検出することにより車両に対する衝撃を検出することができる。この衝撃の検出方法によれば、車両の停車中における衝撃の検出用のセンサーを新たに設けることなく、従来の車両に標準的に搭載されている構成要素（パーキング機構７０及び回転数センサー８０）を利用することにより、容易に衝撃を検出することができる。これにより、課題で説明したように、車両を停車してイグニッションスイッチをオフとした状態で、燃料電池システム１０において燃料電池に対して掃気運転等のシステム停止処理が実行されている間において、車両に対する衝撃を検出することができ、衝撃の検出に応じて種々の対応をとることが可能となる。
なお、以上の説明から分かるように、パーキング機構７０と回転数センサー８０と衝撃検出部としての制御装置９０とが、本発明の「衝撃検出システム」に相当する。
上記実施形態では、回転数センサー８０は第１の駆動軸３０の回転数を検出するように設けられている場合を例に説明したが、これに、限定されるものではない。第２の駆動軸４０や第３の駆動軸５０の回転数を検出するように設けられていてもよい。また、図示を省略した他の２つの車輪を含めて４つの車輪の駆動軸それぞれに回転数センサーが設けられている場合には、それぞれについて、同様に、衝撃の検出を実行するようにしてもよい。
上記実施形態では、判定期間Ｔｒにおいて、回転数閾値Ｒｔｈ以上の回転数の発生の回数Ｎｒが回数閾値Ｎｔｈ以上発生した場合に衝撃が有ったと判定している。しかしながら、これに限定されるものではなく、例えば、上記したように、回転数閾値Ｒｔｈ以上の回転数の検出値の最初のピーク値と次のピーク値との時間間隔が予め定めた間隔閾値以下であった場合には、車両に対する衝撃が有ったものと判定するようにしてもよい。上記したように、車両に加わった力が大きいほど、検出した回転数の振動的な変動の時間間隔は短くなる傾向にあるので、このようにすれば、回転数閾値Ｒｔｈ上の回転数の発生頻度の大きさを実質的に検出することができ、検出すべき衝撃の有無を判定することができる。すなわち、予め定めた回転数閾値Ｒｔｈ以上の駆動軸の回転数の発生頻度に応じて、車両に対する衝撃の有無を判定することができればよく、さらには、回転数センサーによって検出された駆動軸の回転数の検出値の変動の大きさと頻度とに応じて、車両に対する衝撃を検出することができればよい。
また、上記実施形態では、燃料電池車両を例に説明したが、これに限定されるものではなく、種々のエンジンを搭載した一般的な車両やモーターを搭載した車両、エンジン及びモーターを搭載したハイブリッド車両等の種々の車両においても適用可能である。
本発明は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、或いは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
１００…燃料電池車両
１０…燃料電池システム
２０…モーター
３０，４０，５０…駆動軸
６０…ディファレンシャルギアー
７０…パーキング機構
８０…回転数センサー
９０…制御装置
ＷＬ…車輪

Claims (6)

  1. 車両の停車中における衝撃検出システムであって、
    前記車両の車輪を回転させる駆動軸の回転をロックするためのパーキング機構と、
    前記駆動軸の回転数を検出するための回転数センサーと、
    前記パーキング機構によって前記駆動軸の回転をロックした状態で、前記回転数センサーによって検出された前記駆動軸の回転数の検出値の変動の大きさと頻度とに応じて、前記車両に対する衝撃を検出する衝撃検出部と、
    を備える、衝撃検出システム。
  2. 請求項１に記載の衝撃検出システムであって、
    前記衝撃検出部は、予め定めた回転数閾値以上の前記駆動軸の回転数の発生頻度に応じて、前記車両に対する衝撃の有無を判定する、衝撃検出システム。
  3. 請求項２に記載の衝撃検出システムであって、
    前記衝撃検出部は、予め定めた一定時間内に、予め定めた回数閾値以上の回数で前記予め定めた回転数閾値以上の前記駆動軸の回転数の検出値が得られた場合に、前記車両に対する衝撃が有ったものと判定する、衝撃検出システム。
  4. 請求項２に記載の衝撃検出システムであって、
    前記衝撃検出部は、前記予め定めた回転数閾値以上の前記駆動軸の回転数の検出値の最初のピーク値と次のピーク値との時間間隔が、予め定めた間隔閾値以下であった場合に、前記車両に対する衝撃が有ったものと判定する、衝撃検出システム。
  5. 請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の衝撃検出システムであって、
    前記車両は、燃料電池で発電した電力をエネルギーとしてモーターを駆動して走行する燃料電池車両である、衝撃検出システム。
  6. 車両の停車中における衝撃検出方法であって、
    前記車両の車輪を回転させる駆動軸の回転をロックするためのパーキング機構によって前記駆動軸の回転をロックした状態で、前記駆動軸の回転数を検出するための回転数センサーによって検出された前記駆動軸の回転数の検出値の変動の大きさと頻度とに応じて、前記車両に対する衝撃を検出することを特徴とする衝撃検出方法。
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