JP2018091659A - 勾配推定装置、車両および勾配推定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】車両が悪路を走行している場合であっても、車両が走行する走行路の勾配を正確に推定することが可能な勾配推定装置、車両および勾配推定方法を提供する。
【解決手段】勾配推定装置は、車両の加速度を検出する加速度検出部により検出された加速度情報の高周波成分を取得する高周波取得部と、加速度検出部により検出された加速度情報の低周波成分を取得する低周波取得部と、高周波取得部により検出された加速度情報の高周波成分に基づいて車両の走行路が悪路であるか否かについて判定する悪路判定部と、悪路判定部による判定結果に基づいて、低周波取得部のゲインを調整するゲイン調整部と、ゲイン調整部によりゲインが調整された低周波取得部の出力結果に基づいて、走行路の勾配を推定する勾配推定部と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両が走行する走行路の勾配を推定する勾配推定装置、車両および勾配推定方法に関する。

従来、車両の加速度情報を用いて、車両が走行する走行路の勾配を推定する勾配推定装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の技術では、加速度検出部により検出した、車両に対する水平方向の加速度成分、車両に対する垂直方向の加速度成分、及び、重力加速度成分を用いて、車両が走行する走行路の勾配を推定する。

特開２０１０−４７２３７号公報

ところで、加速度検出部は車両が走行の際に起こす振動成分を検出することにより加速度を検出するため、走行時における加速度検出部の出力は小刻みに変動する。しかしながら、車両が砂利道等の悪路を走行する際、当該悪路に起因してピッチングの量が大きくなる場合がある。当該悪路に起因してピッチングの量が大きくなると、勾配推定装置において、勾配のない走行路であるにも関わらず勾配のある走行路であると誤推定してしまうおそれがあった。

本発明の目的は、車両が悪路を走行している場合であっても、車両が走行する走行路の勾配を正確に推定することが可能な勾配推定装置、車両および勾配推定方法を提供することである。

本発明に係る勾配推定装置は、
車両の加速度を検出する加速度検出部により検出された加速度情報の高周波成分を取得する高周波取得部と、
前記加速度検出部により検出された加速度情報の低周波成分を取得する低周波取得部と、
前記高周波取得部により検出された前記加速度情報の高周波成分に基づいて前記車両の走行路が悪路であるか否かについて判定する悪路判定部と、
前記悪路判定部による判定結果に基づいて、前記低周波取得部のゲインを調整するゲイン調整部と、
前記ゲイン調整部により前記ゲインが調整された前記低周波取得部の出力結果に基づいて、前記走行路の勾配を推定する勾配推定部と、
を備える。

本発明に係る車両は、
上記した勾配推定装置を、
備える。

本発明に係る勾配推定方法は、
車両が走行する走行路の勾配を推定する勾配推定装置の勾配推定方法であって、
前記車両の加速度を検出する加速度検出部により検出された加速度情報の高周波成分を取得し、
前記加速度検出部により検出された加速度情報の低周波成分を取得し、
取得した前記加速度情報の高周波成分に基づいて前記走行路が悪路であるか否かについて判定し、
前記走行路が悪路であるか否かの判定結果に基づいて、取得した前記加速度情報の低周波成分のゲインを調整し、
前記ゲインが調整された前記加速度情報の低周波成分の出力結果に基づいて、前記走行路の勾配を推定する。

本発明によれば、車両が悪路を走行している場合であっても、車両が走行する走行路の勾配を正確に推定することができる。

本実施の形態における勾配推定装置を備えた車両を示すブロック図である。 ハイパスフィルタにより検出された重力加速度の時間変動を示す図である。 時間に対する、車速、エンジン回転数および重力加速度の変動を示す図である。 勾配推定装置における勾配推定制御の動作例の一例を示すフローチャートである。

以下、本実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本実施の形態における勾配推定装置を備えた車両を示すブロック図である。図２は、時間に対する重力加速度の変動を示す図である。

図１に示すように、車両１は、トラック等の大型車両であり、車速検出部２と、加速度検出部３と、勾配推定装置１００とを備えている。車速検出部２は、車両１の車速を検出して、当該車速情報を勾配推定装置１００に出力する。

加速度検出部３は、車両１が走行する際に発生するピッチング量を検出することにより、車両１の加速度を検出する。加速度検出部３は、検出した車両１の加速度情報を勾配推定装置１００に出力する。

勾配推定装置１００は、車両１が走行する走行路の勾配を推定する装置であり、重力加速度算出部１１０と、ハイパスフィルタ１２０と、ローパスフィルタ１３０と、第１ゲイン調整部１４０と、第２ゲイン調整部１５０と、勾配推定部１６０と、悪路判定部１７０と、を有している。ハイパスフィルタ１２０は、本発明の「高周波取得部」に対応し、ローパスフィルタ１３０は、本発明の「低周波取得部」に対応する。

重力加速度算出部１１０は、車速検出部２により検出された速度情報、および、加速度検出部３により検出された加速度情報を取得して、速度情報および加速度情報に基づいて重力加速度を算出する。重力加速度算出部１１０は、算出した重力加速度情報をハイパスフィルタ１２０およびローパスフィルタ１３０に出力する。重力加速度情報は、本発明の「加速度情報」に対応する。

ハイパスフィルタ１２０は、重力加速度情報を取得して、重力加速度情報における高周波成分を検出する。ハイパスフィルタ１２０により検出された重力加速度情報は、悪路判定部１７０に入力される。

ローパスフィルタ１３０は、重力加速度情報を取得して、重力加速度情報における低周波成分を検出する。ローパスフィルタ１３０により検出された重力加速度情報は、勾配推定部１６０に入力される。

第１ゲイン調整部１４０は、車速検出部２により検出された速度情報に基づいてハイパスフィルタ１２０のゲインを調整することにより、ハイパスフィルタ１２０の応答性能を安定化させる。

第２ゲイン調整部１５０は、車速検出部２により検出された速度情報、および、後述する悪路判定部１７０による判定結果に基づいてローパスフィルタ１３０のゲインを調整する。これにより、ローパスフィルタ１３０の応答性能を安定化させる。第２ゲイン調整部１５０は、本発明の「ゲイン調整部」に対応する。

勾配推定部１６０は、ローパスフィルタ１３０の出力に基づいて、車両１が走行する走行路の勾配を推定する。勾配推定部１６０により推定された走行路の勾配情報は、車両１における変速制御に用いられる。

悪路判定部１７０は、ハイパスフィルタ１２０により検出された重力加速度情報を取得して、車両１が走行する走行路が例えば、路面に凹凸がある道や砂利道等の悪路であるか否かを判定する。車両１が悪路を走行する際、当該悪路に起因してピッチングの量が大きくなる。悪路に起因してピッチングの量が大きくなると、ハイパスフィルタ１２０により検出された重力加速度情報は、例えば、図２に示すような出力となる。図２では、当該ピッチングの量が大きくなったことに起因して、重力加速度が突出して大きな値となった部分が３つ連続して出力された例を示している。

ここで、悪路判定部１７０は、重力加速度情報における突出して大きくなった部分の立ち上がりを検出するための立ち上がり閾値と、重力加速度情報における突出して大きくなった部分の立ち下がりを検出するための立ち下がり閾値とに基づいて悪路判定を行う。具体的には、悪路判定部１７０は、重力加速度情報の波形が最初に立ち上がり閾値に達した時間から、重力加速度情報の波形が最後に立ち下がり閾値に達した時間までの時間が規定時間続いた場合、車両１の走行路が悪路であると判定する。

図２の場合、３つの突出した部分のうち、１つ目の部分における立ち上がりが立ち上がり閾値に達した時間Ｔ１から、３つ目の部分における立ち下がりが立ち下がり閾値に達した時間Ｔ２までの時間が規定時間続いた場合、悪路判定部１７０が車両１の走行路が悪路であると判定する。悪路判定部１７０は、車両１が走行する走行路が悪路であるか否かの判定結果を第２ゲイン調整部１５０に出力する。なお、悪路判定部１７０による判定は、連続した波形の時間により行っても良いし、連続した波形の数により行っても良い。

第２ゲイン調整部１５０は、悪路判定部１７０により車両１の走行路が悪路であると判定された場合、ローパスフィルタ１３０のゲインを、車両１の走行路が悪路ではない場合よりも大きくする。

ローパスフィルタ１３０の出力は、重力加速度算出部１１０による算出処理を介されることにより、加速度検出部３により所定のピッチングを検出した所定地点より若干遅れる。それに伴い、ローパスフィルタ１３０による出力に基づいて勾配推定部１６０における推定される時の勾配は、すでに車両１が所定地点を過ぎた後である。

そのため、例えば、悪路判定部１７０における判定結果を、勾配推定部１６０に反映した場合、勾配推定部１６０における処理が多くなり、余計に勾配推定部１６０における推定処理が遅れてしまうおそれがある。

しかし、本実施の形態では、悪路判定部１７０により悪路と判定した場合、第２ゲイン調整部１５０によりローパスフィルタ１３０のゲインを大きくしてローパスフィルタ１３０の応答性を向上させることで、勾配推定部１６０における推定処理が遅れてしまうことを抑制することができる。

次に、悪路判定部１７０により悪路判定した際における動作例の一例について説明する。図３は、時間に対する、車速、エンジン回転数および重力加速度の変動を示す図である。なお、図３は、一番上の図が車速の変動を示す図であり、真ん中の図がエンジン回転数の変動を示す図であり、一番下の図が重力加速度の変動を示す図である。

図３に示すように、例えば、車両１が勾配０％の走行路において加速していく場合、車両１の車速は理想線に従って上昇していく。この場合、車速の上昇に伴って、ギア段がシフトチェンジしていく。図３では、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３において、ギア段がシフトチェンジする様子をエンジン回転数の変動により示している。

しかし、悪路などにおいて、車両１がピッチングを発生した場合、重力加速度が突出して大きくなる部分が発生する。例えば、重力加速度がプラス側に突出した場合、勾配推定部１６０により勾配を誤推定すると、例えば、ＥＣＵ等により誤推定した勾配による走行抵抗が大きいとして、ギア段におけるシフトチェンジが遅れてしまう（時刻ｔ４）。そのため、車速が、本体シフトチェンジするはずの時刻ｔ２時の理想線における傾きを維持したまま、時刻ｔ４まで上昇していくので、理想線とは大きく異なってしまう（破線Ｌ１参照）。

また、加速度検出部３による出力がマイナス側に大きくなった場合、勾配推定部１６０により勾配を誤推定すると、ＥＣＵ等により誤推定した勾配による走行抵抗が小さいとして、想定よりも早めにシフトチェンジする（時刻ｔ５）。そのため、車速が時刻ｔ５の時点で変動してしまい、ひいては車速が理想線とは大きく異なってしまう（一点鎖線Ｌ２参照）。

このように、悪路によって車両１のピッチングの量が突出して増減した場合、自動変速制御において誤った変速制御を起こしてしまう。しかし、本実施の形態では、車両１のピッチングの量が突出して増減した場合、悪路判定部１７０により、車両１の走行路が悪路であると判定する。

そして、悪路判定部１７０により車両１の走行路が悪路であると判定された場合、第２ゲイン調整部１５０により、ローパスフィルタ１３０のゲインを、車両１の走行路が悪路ではない場合よりも大きくして、ローパスフィルタ１３０による応答性を向上させる。これにより、ローパスフィルタ１３０の出力、つまり、重力加速度情報を正確に、かつ、迅速に勾配推定部１６０に伝えることができる。そのため、勾配推定部１６０による誤った勾配推定を抑制することができ、ひいては自動変速制御において、誤った変速制御を引き起こすことを抑制することができる。

次に、勾配推定装置１００における勾配推定制御の動作例について説明する。図４は、勾配推定装置１００における勾配推定制御の動作例の一例を示すフローチャートである。図４における処理は、例えば、車両１の走行中において実行される。

図４に示すように、悪路判定部１７０は、ハイパスフィルタ１２０の出力を取得する（ステップＳ１０１）。次に、悪路判定部１７０は、車両１が走行している走行路が悪路であるか否かについて判定する（ステップＳ１０２）。

判定の結果、走行路が悪路ではない場合（ステップＳ１０２、ＮＯ）、処理はステップＳ１０４に遷移する。一方、走行路が悪路である場合（ステップＳ１０２、ＹＥＳ）、第２ゲイン調整部１５０は、ローパスフィルタ１３０のゲインを、走行路が悪路ではない場合よりも大きくする（ステップＳ１０３）。

次に、勾配推定部１６０は、ローパスフィルタ１３０の出力に基づいて、車両１の勾配を推定する（ステップＳ１０４）。その後、本制御は終了する。

以上のように構成された本実施の形態によれば、悪路判定部１７０により車両１が走行している走行路を悪路であるか否かを判定するので、車両１が悪路を走行している場合であっても、車両１が走行する走行路の勾配を正確に推定することができる。

また、悪路判定部１７０により車両１の走行路が悪路であると判定された場合、第２ゲイン調整部１５０により、ローパスフィルタ１３０のゲインを、車両１の走行路が悪路ではない場合よりも大きくする。これにより、重力加速度情報を正確に、かつ、迅速に勾配推定部１６０に伝えることができる。そのため、勾配推定部１６０による誤った勾配推定を抑制することができ、ひいては自動変速制御において、誤った変速制御を引き起こすことを抑制することができる。

なお、上記実施の形態では、重力加速度情報を加速度情報として用いたたが、本発明はこれに限定されず、加速度検出部３における出力をそのまま加速度情報として用いても良い。

また、上記実施の形態では、高周波取得部（ハイパスフィルタ１２０）および低周波取得部（ローパスフィルタ１３０）は、アナログ処理で行うものであっても良いし、デジタル処理で行うものであっても良い。

その他、上記実施の形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

本開示の勾配推定装置は、車両が悪路を走行している際であっても、車両が走行する走行路の勾配を正確に推定することが可能な勾配推定装置、車両および勾配推定方法として有用である。

１ 車両
１００ 勾配推定装置
１１０ 重力加速度算出部
１２０ ハイパスフィルタ
１３０ ローパスフィルタ
１４０ 第１ゲイン調整部
１５０ 第２ゲイン調整部
１６０ 勾配推定部
１７０ 悪路判定部

Claims (4)

1. 車両の加速度を検出する加速度検出部により検出された加速度情報の高周波成分を取得する高周波取得部と、
   前記加速度検出部により検出された加速度情報の低周波成分を取得する低周波取得部と、
   前記高周波取得部により検出された前記加速度情報の高周波成分に基づいて前記車両の走行路が悪路であるか否かについて判定する悪路判定部と、
   前記悪路判定部による判定結果に基づいて、前記低周波取得部のゲインを調整するゲイン調整部と、
   前記ゲイン調整部により前記ゲインが調整された前記低周波取得部の出力結果に基づいて、前記走行路の勾配を推定する勾配推定部と、
   を備える勾配推定装置。
2. 前記ゲイン調整部は、前記悪路判定部により前記車両の走行路が悪路であると判定された場合、前記低周波取得部のゲインを、前記車両の走行路が悪路ではない場合よりも大きくする、
   請求項１に記載の勾配推定装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の勾配推定装置を備える、
   車両。
4. 車両が走行する走行路の勾配を推定する勾配推定装置の勾配推定方法であって、
   前記車両の加速度を検出する加速度検出部により検出された加速度情報の高周波成分を取得し、
   前記加速度検出部により検出された加速度情報の低周波成分を取得し、
   取得した前記加速度情報の高周波成分に基づいて前記走行路が悪路であるか否かについて判定し、
   前記走行路が悪路であるか否かの判定結果に基づいて、取得した前記加速度情報の低周波成分のゲインを調整し、
   前記ゲインが調整された前記加速度情報の低周波成分の出力結果に基づいて、前記走行路の勾配を推定する勾配推定方法。

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