JP2023161109A - 制御装置及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】車輪が段差に接触した際の制御を適切に行うことのできる制御装置、及び当該制御装置用のプログラムを提供する。【解決手段】制御装置10は、車両100が路面に加えている駆動力、を取得する駆動力取得部11と、車両100の進行方向に沿った加速度、を取得する加速度取得部12と、車両100が有する車輪111,112の回転中心軸AXの軌跡が路面に対してなす角度、である軌跡角度θを、駆動力及び加速度に基づいて算出する角度算出部13と、を備える。【選択図】図2
Description
本開示は、車両の制御装置及びプログラムに関する。
下記特許文献1には、車両の車輪が段差に接触した場合において、当該段差の高さを推定することのできる装置、について記載されている。この装置によれば、段差が車輪止めである場合には、車輪が当該段差を乗り越えるよりも前の時点で適切な制動力を発生させ、車両を停止させることが可能となる。また、段差が車輪止めではない場合には、当該段差を乗り越えるために必要且つ適切な駆動力を発生させ、車両の飛び出しを抑制しながら段差を乗り越えさせることが可能となる。
上記特許文献1に記載の装置では、車輪が段差に接触した後、駆動力を次第に増加させて行きながら、車輪が動き出したタイミングにおけるトルクの値に基づいて、段差の高さを推定することとしている。上記における「車輪が動き出したタイミング」は、車速センサの測定値に基づいて判定している。
しかしながら、一般的な車速センサでは、例えば1km/h以下のような極めて遅い車速を検知することが難しい。このため、上記特許文献1に記載の装置では、車輪が動き出したと判定されるタイミングが、実際に動き出すタイミングよりも遅れてしまう可能性が有る。その結果、制動力を発生させるタイミングが遅れてしまい、車輪が車輪止めを乗り越えてしまうような事態等が生じ得る。
本開示は、車輪が段差に接触した際の制御を適切に行うことのできる制御装置、及び当該制御装置用のプログラムを提供することを目的とする。
本開示に係る制御装置は、車両(100)の制御装置(10)であって、車両が路面に加えている駆動力、を取得する駆動力取得部(11)と、車両の進行方向に沿った加速度、を取得する加速度取得部(12)と、車両が有する車輪(111,112)の回転中心軸(AX)の軌跡が路面に対してなす角度、である軌跡角度を、駆動力及び加速度に基づいて算出する角度算出部(13)と、を備える。
このような構成の制御装置によれば、車輪の回転中心軸の軌跡が路面に対してなす角度、である軌跡角度を算出することができる。軌跡角度は、車輪が当接した段差の形状に応じて変化するものである。このため、例えば、算出された軌跡角度に基づいて段差の高さを推定し、これに応じて制駆動力の制御等を適切に行うようなことが可能となる。
本開示によれば、車輪が段差に接触した際の制御を適切に行うことのできる制御装置、及び当該制御装置用のプログラムが提供される。
以下、添付図面を参照しながら本実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
第1実施形態について説明する。本実施形態に係る制御装置10は、車両100に搭載されるものであり、車両100の制御等を行うための装置として構成されている。制御装置10の説明に先立ち、図1を参照しながら車両100の構成について先ず説明する。
車両100は、運転者の運転操作に基づいて走行する車両である。ただし、車輪が段差に接触した場合等においては、運転操作の一部(例えば制動)が、制御装置10によって自動的に行われることもある。車両100は、車体101と、車輪111、112、121、122と、回転電機150と、電池160と、を備えている。
車体101は、車両100の本体部分であり、「ボディ」と称される部分である。車輪111は、車体101の前方左側部分に設けられた車輪であり、車輪112は、車体101の前方右側部分に設けられた車輪である。前輪である車輪111、112は、本実施形態では従動輪として設けられている。
車輪121は、車体101の後方左側部分に設けられた車輪であり、車輪122は、車体101の後右側部分に設けられた車輪である。後輪である車輪121、122は、本実施形態では駆動輪として設けられている。つまり、車輪121、122は、後述の回転電機150の駆動力によって回転し、車両100を走行させる。
このように、本実施形態の車両100は、所謂「後輪駆動」の車両として構成されている。このような態様に換えて、車両100は、前輪駆動の車両として構成されていてもよく、四輪駆動の車両として構成されていてもよい。後者の場合、後輪を駆動するための回転電機150に加えて、前輪を駆動するための回転電機が別途設けられていてもよい。
車輪121にはブレーキ装置131が設けられており、車輪122にはブレーキ装置132が設けられている。ブレーキ装置131、132はいずれも、油圧により車輪に制動力を加える制動装置である。このような制動装置は、駆動輪のみならず、従動輪である車輪111、112にも設けられていてもよい。ブレーキ装置131、132の動作は、後述のブレーキECU20によって制御される。
回転電機150は、後述の電池160から電力の供給を受けて、車輪121、122を回転させるための駆動力、すなわち、車両100の走行するのに必要な駆動力を発生させる装置である。回転電機150は、所謂「モータージェネレータ」である。回転電機150で生じた駆動力は、パワートレイン部140を介して車輪121、122のそれぞれに伝達され、車輪121、122を回転させる。尚、電池160と回転電機150との間における電力の授受は、電力変換器であるインバータを介して行われるのであるが、図1においては当該インバータの図示が省略されている。
回転電機150は、車両100を加速するための駆動力を生じさせるほか、回生により車両100を減速させる制動力をも生じさせることができる。
車両100の制動は、回転電機150によって行うこともできるし、先に述べたブレーキ装置131、132によって行うこともできる。
電池160は、回転電機150に駆動用の電力を供給するための蓄電池である。本実施形態では、電池160としてリチウムイオンバッテリーが用いられている。制動時において回転電機150で生じた回生電力は、不図示のインバータを介して電池160に供給され、電池160に充電される。
車両100には、制御装置10とは別にブレーキECU20が設けられている。制御装置10及びブレーキECU20はいずれも、CPU、ROM、RAM等を有するコンピュータシステムとして構成されている。これらは、車両100に設けられたネットワークを介して、互いに双方向の通信を行うことができる。
ブレーキECU20は、制御装置10からの指示に応じて、ブレーキ装置131、132の動作を制御する処理を行う。
尚、制御装置10及びブレーキECU20は、本実施形態のように2つの装置に分かれていなくてもよい。例えば、制御装置10に、ブレーキECU20の機能が統合されている態様としてもよい。後に説明する制御装置10の機能を実現するにあたっては、その具体的な装置構成は特に限定されない。
車両100には、各種の物理量を測定するためのセンサが多数設けられているのであるが、図1においてはその図示が省略されている。図2においてその一部が示されるように、上記センサには、車輪速センサ201と、加速度センサ202と、電流センサ203と、車外カメラ204と、が含まれる。
車輪速センサ201は、車輪111等の単位時間あたりにおける回転数を測定するためのセンサである。車輪速センサ201は、4つの車輪111、112、121、122のそれぞれに対して個別に設けられているのであるが、図2においては、車輪速センサ201が単一のブロックとして模式的に描かれている。車輪速センサ201で測定された回転数を示す信号は、制御装置10へと送信される。制御装置10は、当該信号に基づいて、車両100の走行速度を把握することができる。
加速度センサ202は、車両100の加速度を検出するためのセンサである。加速度センサ202は車体101に取り付けられている。加速度センサ202は、車体101の前後方向、左右方向、及び上下方向の各加速度に加えて、ピッチング、ローリング、及びヨーイングの各回転加速度をも検出することのできる、6軸加速度センサとして構成されている。加速度センサ202により検出された各加速度を示す信号は、制御装置10へと送信される。
電流センサ203は、回転電機150を流れる駆動用電流の値を検出するためのセンサである。電流センサ203により検出された駆動用電流の値を示す信号は、制御装置10へと入力される。制御装置10は、入力された駆動用電流の値に基づいて、回転電機150で生じている駆動力の大きさを判定することができる。
車外カメラ204は、車両100の周囲を撮影するカメラであり、例えばCMOSカメラである。車外カメラ204により撮影された画像のデータは、制御装置10へと入力される。制御装置10は、当該画像を処理することにより、車両100の周囲における障害物(例えば車輪止めのような段差)の有無やその形状を把握することができる。尚、車両100の周囲の状況を検知するためのセンサとしては、車外カメラ204に加えて、もしくは車外カメラ204に換えて、他のセンサが設けられていてもよい。このようなセンサとしては、例えば、LIDARセンサやレーダー等が挙げられる。
引き続き図2を参照しながら、制御装置10の構成について説明する。制御装置10は、その機能を表すブロック要素として、駆動力取得部11と、加速度取得部12と、角度算出部13と、乗り越え判定部14と、制駆動力制御部15と、を備えている。
駆動力取得部11は、車両100(具体的には車両100の駆動輪)が路面に加えている駆動力、を取得する処理を行う部分である。駆動力取得部11は、回転電機150を流れる駆動用電流の値を、先に述べた電流センサ203によって取得し、駆動用電流の大きさに基づいて駆動力を算出し取得する。駆動力取得部11は、駆動用電流の大きさに基づいて駆動輪のトルクを算出し、得られたトルクを、車両100の進行方向に沿った上記駆動力に変換することとしてもよい。
加速度取得部12は、加速度センサ202からの信号に基づいて、各種の加速度を取得する処理を行う部分である。加速度取得部12によって取得される加速度には、車両100の進行方向(つまり前後方向)に沿った加速度Gxと、車両100の左右方向に沿った加速度Gyとが含まれる。加速度Gxは「縦加速度」とも称されるものであり、加速度Gyは「横加速度」とも称されるものである。これらはいずれも、例えば「0.5G」のように、重力加速度である「G」を単位とする数値として取得される。
角度算出部13は、軌跡角度を算出する処理を行う部分である。「軌跡角度」とは、車輪111等の回転中心軸の軌跡が路面に対してなす角度、のことである。
図3には、車輪111が路面RDの上にある状態が模式的に描かれている。路面RDには、車輪止めである段差STが設けられており、車輪111の一部が段差STに接触した状態となっている。図3の状態から、車両100が右側(つまり段差ST側)に向かって更に進行しようとした場合には、車輪111は段差STに乗り上げることとなる。
図4(A)において実線で示されているグラフは、車両100が上記のように右側に向かって進行した場合における、車両100の走行距離(横軸)と、車輪111の回転中心軸AXの高さ(縦軸)と、の関係を表している。当該グラフは、車両100の走行中における回転中心軸AXの軌跡を表すもの、ということができる。図4(A)に示されるθは、車両100がx11の位置にあるときにおける、上記の軌跡角度を表している。このような軌跡角度θは、車両100の各位置に対応して定義することができる。
尚、「軌跡角度」とは、先に述べたように、車輪111等の回転中心軸AXの軌跡が路面に対してなす角度、のことであるが、ここでいう「回転中心軸AXの軌跡」とは、車両100をその左右方向に沿って見た場合における、回転中心軸AXの軌跡のことである。
角度算出部13は、現在位置における軌跡角度θを、駆動力取得部11によって取得された駆動力と、加速度取得部12によって取得された加速度Gxと、の両方に基づいて算出する。その具体的な算出方法については後に説明する。
ところで、図4(A)のグラフに示されるような回転中心軸AXの軌跡は、同図において一点鎖線で示される段差STの形状、をある程度反映させたものとなる。両者の形状が互いに異なるのは、車輪111が剛体ではなく、段差STに当たることで車輪111が変形するからである。
図2に戻って説明を続ける。乗り越え判定部14は、車両100が段差を乗り越えるべきか否かを、軌跡角度θに基づいて判定する処理を行う部分である。その具体的な判定方法については後に説明する。
制駆動力制御部15は、回転電機150やブレーキ装置131、132の動作を制御することで、車両100の制駆動力を調整する処理を行う部分である。制駆動力制御部15は、車両100が段差を乗り越えるべき、と乗り越え判定部14によって判定された場合には、車両100の車輪111等が当該段差を乗り越えるように制駆動力を制御する。また、車両100が段差を乗り越えるべきではない、と乗り越え判定部14によって判定された場合には、車両100が停止するように制駆動力を制御する。
このような制駆動力の制御は、運転者の運転操作を、制御装置10が一時的にオーバーライドする形で行われる。このため、例えば、車輪111が車輪止めに接触した状態で、運転者によるアクセルペダルの踏み込みが誤って行われた場合でも、車両100が車輪止めを乗り越えて走行してしまうような事態を防止すること等が可能となる。
制御装置10により実行される処理の流れについて、図5のフローチャートを主に参照しながら説明する。図5に示される一連の処理は、例えば、車両100の車輪111等が段差に接触した時点、もしくはその直前の時点から開始され、所定の制御周期が経過する毎に繰り返し実行されるものである。
当該処理の最初のステップS01では、現時点の軌跡角度θを算出する処理が、角度算出部13によって行われる。角度算出部13は、下記の式(1)を用いて、垂直荷重Fzを先ず算出する。垂直荷重Fzは、従動輪である車輪111、112に対し、下方側に向かって加えられる力のことである。垂直荷重Fzは、車輪111、112のそれぞれが受ける力の合計値として算出される。
式(1)の右辺第1項にある「m」は車両100の重量である。「g」は重力加速度である。「l」は車両100のホイールベース長さである。「lr」は、車両100の重心から後輪(車輪121、122)の回転中心軸までの、前後方向に沿った長さである。「Gx」は先に述べた加速度Gxのことである。「h」は、路面から車両100の重心までの高さである。式(1)の右辺第1項は、車両100が走行する際の動荷重として車輪111、112のそれぞれに加えられる力の、下方側に向かう方向の成分を表している。
式(1)の右辺第2項にある「ds」は、車両100のダンパー(不図示)の減衰係数である。「Vs」は、車両100の前後方向に沿った走行速度である。Vsは、例えば車輪速センサ201からの信号に基づいて算出することができる。「θold」は、前回の制御周期において算出された軌跡角度θの値である。図5の処理が最初に実行される際には、θoldの値として例えば0が用いられる。式(1)の右辺第2項は、ダンパーの伸縮に伴って車輪111、112のそれぞれに加えられる力、を表している。
角度算出部13は、上記のような垂直荷重Fzを算出した後、以下の式(2)を用いて軌跡角度θを算出する。
式(2)の右辺にある「Fmg」は、駆動力取得部11によって取得された駆動力、すなわち、車両100の駆動輪が路面に加えている駆動力である。
以上のように、本実施形態の角度算出部13は、現在位置における軌跡角度θを、駆動力取得部11によって取得された駆動力と、加速度取得部12によって取得された加速度Gxと、の両方に基づいて算出する。
ステップS01に続くステップS02では、角度変化量を算出する処理が行われる。「角度変化量」とは、車両100が所定距離だけ進んだ際における軌跡角度の変化量、のことである。上記の「所定距離」を「ds」とし、「軌跡角度の変化量」を「dθ」とすれば、角度変化量は「dθ/ds」と表記される。角度変化量は、以下の式(3)を用いて算出することができる。
式(3)の右辺の分母は、車両100の前後方向に沿った走行速度である。当該右辺の分子は、軌跡角度θの時間微分である。
ステップS02に続くステップS03では、上記のように算出された角度変化量dθ/dsが、閾値TH1を超えているか否かが判定される。角度変化量dθ/dsが閾値TH1を超えている場合には、ステップS04に移行する。
ステップS04に移行した場合には、角度変化量dθ/dsの値が比較的大きいため、段差が高く、当該段差が車輪止めであることが推測される。このため、乗り越え判定部14は、車両100が段差を乗り越えるべきではない、と判定する。
ステップS04に続くステップS05では、車両100を直ちに停車させる処理が、制駆動力制御部15によって行われる。これにより、車両100は、車輪111、112が、概ね段差に接触した直後の状態のまま停車する。
ステップS03において、角度変化量dθ/dsが閾値TH1以下であった場合には、ステップS06に移行する。ステップS06において、乗り越え判定部14は、車両100が段差を乗り越えるべきである、と判定する。この場合、制駆動力制御部15は、車両100の駆動力を引き続き生じさせる。その後、車両100は段差を乗り越えて走行し続けることとなる。
以上のように、本実施形態の乗り越え判定部14は、角度変化量dθ/dsに基づいて、車両100が段差を乗り越えるべきか否かを判定する。具体的には、角度変化量dθ/dsが閾値TH1を超えた場合に、車両100が段差を乗り越えるべきではないと判定する。
尚、段差の高さに応じて乗り越えるべきか否かを判定する方法としては、例えば特開2019-93761号公報に記載されているように、車速センサで測定された車速に基づいて判定する方法を用いることもできる。しかしながら、車速センサでは、例えば1km/h以下のような極めて遅い車速を検知することが難しい。このため、上記特許文献に記載の装置では、車輪が動き出したと判定されるタイミングが、実際に動き出すタイミングよりも遅れてしまう可能性が有る。その結果、制動力を発生させるタイミングが遅れてしまい、車輪が車輪止めを乗り越えてしまうような事態等が生じ得る。
これに対し、本実施形態の制御装置10では、駆動力取得部11によって取得された駆動力と、加速度取得部12によって取得された加速度Gxと、の両方に基づいて軌跡角度θを算出し、軌跡角度θの傾きである角度変化量dθ/dsに基づいて、段差を乗り越えるべきか否かの判定を行う。駆動力や加速度Gxは、車速が小さいうちから比較的正確に取得することができるので、上記判定を迅速かつ的確に行うことができる。
尚、軌跡角度θの算出に用いられる式(1)では、車両の走行速度であるVsが用いられている。しかしながら、車速が1km/h程度と小さいときには、Vsの値が0と算出されても、式(1)により算出される軌跡角度θの精度に大きな影響はない。
図6には、車両100の走行中において車輪111、112が段差に接触した場合の、車速等の変化の例が示されている。図6(A)のG1は、後輪である車輪121、122の回転速度から算出される車速の変化を表している。G2は、前輪である車輪111、112の回転速度から算出される車速の変化を表している。
図6(B)のG3は加速度Gxの変化を表しており、G4は加速度Gyの変化を表している。図6(C)のグラフは、軌跡角度θの変化を表している。図6(D)のグラフは、駆動力取得部11によって取得される駆動力の変化を表している。図6に示される時刻t1は、車輪111、112が、車輪止めである段差に接触した時刻である。
図6に示される例では、時刻t1の直後において角度変化量dθ/dsが閾値TH1を超えており、その直後において制動力が自動的に働いている(図6(D))。このため、運転者が仮にアクセルペダルを踏み続けていた場合であっても、車両100は段差を乗り越えることなく、段差に接触した直後に停止する。
図7には、車両100が、車輪止めである段差の近くで停止している状態から、アクセルペダルが踏み込まれた場合の例が示されている。図7(A)のG1は、後輪である車輪121、122の回転速度から算出される車速の変化を表している。G2は、前輪である車輪111、112の回転速度から算出される車速の変化を表している。
図7(B)のG3は加速度Gxの変化を表しており、G4は加速度Gyの変化を表している。図7(D)のグラフは、駆動力取得部11によって取得される駆動力の変化を表している。図7(E)のグラフは、アクセルペダルの操作量(踏み込み量)の変化を表している。図7に示される時刻t2は、アクセルペダルが踏み込まれた直後に、車輪111、112が、車輪止めである段差に接触した時刻である。
この例では、時刻t2の直後の時刻t3において角度変化量dθ/dsが閾値TH1を超えており、その直後において駆動力が自動的に0とされている(図7(D))。時刻t2から時刻t3までの期間は、概ね0.3秒程度であるから、車両100は、車輪111、112が車輪止めに接触したのとほぼ同時に停止している。このように、本実施形態では、車輪111、112が段差に接触した直後に、当該段差を乗り越えるべきか否かの判定及び対応が迅速かつ適切に行われている。
尚、以上においては、車両100が後輪駆動の車両であり、前輪を段差に接触させる場合の例について説明した。車両100が前輪駆動の車両である場合にも、以上と同様の処理を行うことができる。この場合、式(2)における「cosθold」の値を1として、軌跡角度θの値を算出すればよい。
第2実施形態について説明する。以下では、第1実施形態と異なる点について主に説明し、第1実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。図8に示されるように、本実施形態に係る制御装置10は、接触判定部16と、段差判定部17と、を更に備えている。
接触判定部16は、左右両側の車輪が段差に接触している両輪接触状態、及び、左右片側の車輪のみが段差に接触している片輪接触状態、のいずれであるかを判定する処理を行う部分である。その判定方法については後に説明する。
段差判定部17は、車両100の近傍における段差の有無を判定する処理を行う部分である。段差判定部17は、車両100の車輪111等が実際に段差に接触よりも前の時点で、車両100の進行方向側に段差が有るかどうかを判定する。このような判定は、車外カメラ204により撮影された画像等に基づいて行うことができる。
図9に示される一連の処理は、図3に示される一連の処理に換えて、本実施形態に係る制御装置10により実行されるものである。図9に示される各ステップのうち、図3に示されるものと同一のステップについては、図3と同じ符号(S01等)が付してある。
最初のステップS11では、例えばこれまでに説明したものと同様の方法で、現時点における軌跡角度θの値が算出される。ステップS11に続くステップS12では、算出された軌跡角度θの値が、所定の下限値以下であるか否かが判定される。当該下限値は、1cm程度の小さな段差に相当する軌跡角度θの値として、予め設定されたものである。軌跡角度θの値が下限値以下である場合には、特段の処理を行うことなく、図9に示される一連の処理を終了する。つまり、本実施形態の乗り越え判定部14は、軌跡角度θが所定の下限値以下である場合には、車両100が段差を乗り越えるべきか否かの判定を行わない。これにより、制御装置10の演算負荷を軽減することができる。
ステップS12において、軌跡角度θの値が下限値を超えていた場合には、ステップS13に移行する。ステップS13では、接触判定部16により、両輪接触状態であるか否かの判定が行われる。接触判定部16は、例えば、図10に示される処理を行うことにより、当該判定を行う。
図10の最初のステップS21では、車両100の走行速度Vxが、1km/h未満であるか否かが判定される。当該判定は、車輪速センサ201の測定値に基づいて行われる。尚、1km/hという速度は、車輪速センサ201で測定し得る車速の下限値近傍の値となっている。このため、ステップS21で行われる判定は、走行速度Vxとして0よりも大きな値が検知されたかどうかの判定、といってもよい。
走行速度Vxが1km/h未満である場合には、ステップS22に移行する。ステップS22では、加速度取得部12で測定された加速度Gyの絶対値が、0.05Gよりも大きいか否かが判定される。加速度Gyの絶対値が0.05Gよりも大きい場合には、ステップS23に移行する。ステップS23では、片輪接触状態であるとの判定がなされる。つまり、車輪111、112のうち、一方のみが段差に接触しており、他方は段差に接触していないと判定される。
ステップS22において、加速度Gyの絶対値が0.05G以下であった場合には、ステップS24に移行する。ステップS24では、両輪接触状態であるとの判定がなされる。つまり、車輪111、112の両方が段差に接触していると判定される。
ステップS21において、走行速度Vxが1km/h以上であった場合には、ステップS25に移行する。ステップS25では、左側の車輪111の回転数に基づいて算出される車速の微分値と、右側の車輪112の回転数に基づいて算出される車速の微分値と、の差分を算出した上で、当該差分の絶対値が0.2Gよりも大きいか否かが判定される。差分の絶対値が0.2Gよりも大きい場合には、ステップS23に移行し、片輪接触状態であるとの判定がなされる。差分の絶対値が0.2G以下であった場合には、ステップS24に移行し、両輪接触状態であるとの判定がなされる。
図9に戻って説明を続ける。ステップS13において、両輪接触状態であると判定された場合には、ステップS01に移行する。ステップS01以降に行われる処理は、後のステップS03でNoと判定された場合を除き、第1実施形態(図5)で行われる処理と同じである。
ステップS13において、片輪接触状態であると判定された場合には、ステップS14に移行する。ステップS14では、現時点の軌跡角度θを算出する処理が、角度算出部13によって行われる。ここでは、式(1)に換えて以下の式(4)を用いることにより、Fzが先ず算出される。
続いて、式(2)に換えて以下の式(5)を用いることにより、軌跡角度θが算出される。
ステップS14に続くステップS15では、角度変化量dθ/dsを算出する処理が行われる。角度変化量dθ/dsは、ステップS14で算出された軌跡角度θの時間微分を用いて、先に述べた式(3)により算出することができる。ステップS15の後は、ステップS03に移行する。
ステップS03において、角度変化量dθ/dsが閾値TH1以下であった場合には、本実施形態ではステップS16に移行する。ステップS16では、ステップS14で算出された軌跡角度θの値が、閾値TH2よりも大きいか否かが判定される。軌跡角度θの値が閾値TH2よりも大きい場合には、ステップS04に移行する。それ以外の場合にはステップS06に移行する。それぞれの移行後に実行される処理は、第1実施形態の場合と同じである。
本実施形態では、角度変化量dθ/dsが閾値T1以下である場合であっても、軌跡角度θの値が閾値T2よりも大きい場合には、段差を乗り越えるべきではないとの判定がなされる。これにより、段差を乗り越えるべきか否かの判定を、より高い精度で行うことができる。
本実施形態の角度算出部13は、接触判定部16の判定結果(ステップS13)に応じて、軌跡角度θの算出方法を変更する。両輪接触状態のときと、片輪接触状態ときと、のそれぞれにおいて、互いに異なる式を用いることにより、軌跡角度θを正確に算出することができる。
図10を参照しながら説明したように、接触判定部16は、車両100の横加速度である加速度Gyに基づいて、両輪接触状態及び片輪接触状態のいずれであるかを判定する(ステップS22)。また、接触判定部16は、左右それぞれの車輪の回転速度に基づいて、両輪接触状態及び片輪接触状態のいずれであるかを判定する(ステップS25)。後者による判定は、車両100の走行速度Vxが所定速度以上のときにのみ行われる(ステップS21)。これにより、両輪接触状態及び片輪接触状態のいずれであるかを正確に判定することができる。
図9に示される一連の処理は、段差判定部17によって、車両100の進行方向側に段差が有ると判定された時点から開始してもよい。この場合、ステップS11の処理は、当該段差の高さを何らかの方法(例えば画像処理)によって推定する処理としてもよい。また、ステップS12の処理は、当該段差の高さが下限値以下であるか否かを、(精度の低さを許容しながらも)判定する処理としてもよい。このような処理が行われる場合には、乗り越え判定部14は、車両100の近傍に段差があると、段差判定部17によって予め判定された場合にのみ、車両100が当該段差を乗り越えるべきか否かの判定に必要な処理を行うこととなる。これにより、制御装置10の演算負荷を低減することができる。
第3実施形態について説明する。以下では、上記の第2実施形態と異なる点について主に説明し、第2実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。図11に示されるように、本実施形態に係る制御装置10は、乗り越え判定部14や制駆動力制御部15を備えておらず、代わりに、空気圧判定部18と報知部19とを備えている。また、車両100には報知装置210が設けられている。
空気圧判定部18は、車輪111等の空気圧が十分であるか否かを、軌跡角度θに基づいて判定する処理を行う部分である。その具体的な判定方法については後述する。
報知部19は、空気圧判定部18によって空気圧が十分ではないと判定された場合に、車両100の乗員にその旨を報知する処理を行う部分である。報知部19は報知装置210を動作させることによって当該報知を行う。報知装置210は、例えばインストルメントパネルに設置された警告ランプである。
空気圧判定部18による空気圧の判定方法を説明するに先立ち、「乗り上げ距離」について先ず説明する。
図4(B)のグラフには、図4(A)のように車両100が段差STを乗り越える際における、軌跡角度θの変化の例が示されている。図4に示される「x1」は、車輪111等が段差STに接触した時点の車両100の位置である。また、図4に示される「x2」は、車輪111等が路面から離れた時点の車両100の位置である。当該位置は、図4(A)のグラフにおける変曲点に対応する位置であり、図4(B)のグラフにおけるピーク値に対応する位置である。
「乗り上げ距離」とは、x1からx2までの距離、すなわち、車輪111等が段差STに接触してから、車輪111等が路面から離れるまで、の間に車両100が走行する距離である。換言すれば、「乗り上げ距離」とは、軌跡角度θが増加し始めてから減少し始めるまでの期間において、車両100が走行した距離、ということもできる。
このように定義される乗り上げ距離は、平坦な路面RDの上に車両100が停車しているときにおいて、車輪111等のうち路面RDに接触している部分の前後方向に沿った長さ(図3におけるL)と相関がある。このため、車輪111等の空気圧が低くなる程、図3に示されるLは長くなり、図4に示される乗り上げ距離も長くなる傾向がある。そこで、本実施形態に係る制御装置10の空気圧判定部18は、乗り上げ距離に基づいて、前記空気圧が十分であるか否かの判定を行うこととしている。
図12に示されるのは、車輪111等に接触した段差の高さ(横軸)と、乗り上げ距離(縦軸)と、の相関関係を示すグラフである。このうち、G11は、車輪111等の空気圧が標準圧である場合のグラフであり、G12は、車輪111等の空気圧が下限圧(つまり、車両100が正常に走行し得る空気圧の範囲の下限)である場合のグラフであり、G13は、車輪111等の空気圧が低下し過ぎている場合のグラフである。
図12に示されるように、段差の高さがある程度以上(H1以上)であるときには、乗り上げ距離は、段差の高さによっては殆ど変化せず、車輪111等の空気圧のみに応じて変化する。具体的には、車輪111等の空気圧が低くなる程、乗り上げ距離は長くなる傾向がある。尚、このような空気圧と乗り上げ距離との相関関係は、段差の高さがH1より低い場合には成立しない。
本発明者らは、実験によって得られた上記の知見に基づいて、空気圧判定部18による空気圧の判定方法を確立させた。以下では、当該判定方法について説明する。
図13に示される一連の処理は、図9に示される一連の処理に換えて、本実施形態に係る制御装置10により実行されるものである。図13に示される各ステップのうち、図9に示されるものと同一のステップについては、図9と同じ符号(S11等)が付してある。
最初のステップS10では、車両100の走行速度を積算する処理が開始される。制御装置10は、当該処理を開始することで、車輪111等が段差に接触した以降において車両100が走行する距離を算出する。尚、ステップS10の処理が行われるのは、車輪111等が段差に接触した後、図13の処理が最初に実行されるときのみである。次の制御周期において図13の処理が再度実行される際には、ステップS10の処理は行われないが、車両100の走行速度を積算する処理が継続的に行われる。
ステップS10の後は、ステップS11以降の処理が実行される。その後、ステップS01もしくはステップS14の処理が行われると、本実施形態ではステップS31に移行する。
ステップS31では、ステップS01、S04を経る度に算出される軌跡角度θの値が、ピーク値となったか否か、すなわち、増加から減少に転じたか否かが判定される。軌跡角度θの値がピーク値となった場合には、ステップS32に移行する。それ以外の場合には、図13に示される一連の処理を一端終了する。
ステップS32では、軌跡角度θの上記ピーク値が、所定の閾値よりも大きいか否かが判定される。ピーク値が閾値よりも大きい場合には、ステップS33に移行する。それ以外の場合には、後述のステップS36に移行する。
ステップS33では、ステップS10で開始された走行速度の積算を停止する処理が行われる。それまでの積算によって得られた距離が、先に述べた「乗り上げ距離」として取得される。
ステップS33に続くステップS34では、算出された乗り上げ距離が、所定の閾値よりも大きいか否かが判定される。当該閾値は、車輪111等の空気圧が下限圧である場合に算出される乗り上げ距離の値として、予め設定されたものである。乗り上げ距離が閾値よりも大きい場合には、ステップS35に移行する。ステップS35では、空気圧が低下した旨を乗員に報知する処理が、報知部19によって実行される。報知部19は、報知装置210を動作させること(具体的には、警告灯を点灯させること)により上記報知を行う。
ステップS35に続くステップS36では、走行速度の積算値を0に戻す処理が行われる。その後、図13に示される地連の処理を終了する。
ステップS34において、乗り上げ距離が閾値以下である場合には、ステップS35を経ることなくステップS36に移行する。この場合、車輪111等の空気圧は正常であると推測されるので、報知部19による報知は行われない。
以上のように、本実施形態の空気圧判定部18は、算出された乗り上げ距離が所定の閾値を超えている場合に、車輪111等の空気圧が十分ではないと判定する。これにより、空気圧が十分であるか否かの判定を適切に行うことができる。
空気圧判定部18は、車両100の走行速度を積算することにより乗り上げ距離を算出する。車速を測定するための既存のセンサを用いるので、乗り上げ距離の算出のために別途センサを設ける必要が無い。
空気圧判定部18は、軌跡角度θのピーク値が所定の下限値以下である場合(ステップS32の判定がNoの場合)には、空気圧が十分であるか否かの判定を行わない。換言すれば、段差の高さが所定値よりも低いと推定されるような場合には、空気圧が十分であるか否かの判定を行わない。これにより、段差の高さが図12のH1より低いような場合にも処理が行われ、空気圧について誤判定が行われてしまうような事態を防止することができる。
以上においては、車両100が、回転電機150の駆動力によって走行する電動車両である場合の例について説明した。しかしながら、車両100は、内燃機関の駆動力によって走行する車両であってもよく、回転電機150及び内燃機関の両方の駆動力によって走行するハイブリッド車両であってもよい。その場合、駆動力取得部11は、例えば車輪111等に設けられたトルクセンサからの信号に基づいて、車両100が路面に加えている駆動力を取得することとすればよい。
以上に述べたような制御装置10の動作は、例えば、制御装置10に組み込まれたプログラムによって実現される。当該プログラムは、車両100が有する車輪111等の回転中心軸AXの軌跡が路面に対してなす角度、である軌跡角度θを、車両100が路面に加えている駆動力と、車両100の進行方向に沿った加速度と、に基づいて制御装置10に算出させることとなる。
以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。
本開示に記載の制御装置及び制御方法は、コンピュータプログラムにより具体化された1つ又は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された1つ又は複数の専用コンピュータにより、実現されてもよい。本開示に記載の制御装置及び制御方法は、1つ又は複数の専用ハードウェア論理回路を含むプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。本開示に記載の制御装置及び制御方法は、1つ又は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと1つ又は複数のハードウェア論理回路を含むプロセッサとの組み合わせにより構成された1つ又は複数の専用コンピュータにより、実現されてもよい。コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。専用ハードウェア論理回路及びハードウェア論理回路は、複数の論理回路を含むデジタル回路、又はアナログ回路により実現されてもよい。
本発明の特徴を以下の通り示す。
(1)
車両の制御装置であって、
前記車両が路面に加えている駆動力、を取得する駆動力取得部と、
前記車両の進行方向に沿った加速度、を取得する加速度取得部と、
前記車両が有する車輪の回転中心軸の軌跡が路面に対してなす角度、である軌跡角度を、前記駆動力及び前記加速度に基づいて算出する角度算出部と、を備える制御装置。
(2)
前記車両が段差を乗り越えるべきか否かを、前記軌跡角度に基づいて判定する乗り越え判定部、を更に備える、(1)に記載の制御装置。
(3)
前記車両の制駆動力を制御する制駆動力制御部、を更に備え、
前記制駆動力制御部は、
前記車両が段差を乗り越えるべき、と前記乗り越え判定部によって判定された場合には、前記車両が当該段差を乗り越えるように制駆動力を制御し、
前記車両が段差を乗り越えるべきではない、と前記乗り越え判定部によって判定された場合には、前記車両が停止するように制駆動力を制御する、(2)に記載の制御装置。
(4)
前記乗り越え判定部は、
前記車両が所定距離だけ進んだ際における前記軌跡角度の変化量、である角度変化量に基づいて、前記車両が段差を乗り越えるべきか否かを判定する、(2)又は(3)に記載の制御装置。
(5)
前記乗り越え判定部は、
前記角度変化量が所定の閾値を超えた場合に、前記車両が段差を乗り越えるべきではないと判定する、(4)に記載の制御装置。
(6)
前記車両は、前記駆動力を発生させるための回転電機を有するものであり、
駆動力取得部は、前記回転電機を流れる電流の大きさに基づいて、前記駆動力を取得する、(1)乃至(5)のいずれか1つに記載の制御装置。
(7)
前記乗り越え判定部は、
前記軌跡角度が所定の下限値以下である場合には、前記車両が段差を乗り越えるべきか否かの判定を行わない、(2)に記載の制御装置。
(8)
左右両側の車輪が段差に接触している両輪接触状態、及び、左右片側の車輪のみが段差に接触している片輪接触状態、のいずれであるかを判定する接触判定部、を更に備え、
前記角度算出部は、前記接触判定部の判定結果に応じて、前記軌跡角度の算出方法を変更する、(1)乃至(7)のいずれか1つに記載の制御装置。
(9)
前記接触判定部は、前記車両の横加速度に基づいて、前記両輪接触状態及び前記片輪接触状態のいずれであるかを判定する、(8)に記載の制御装置。
(10)
前記接触判定部は、左右それぞれの車輪の回転速度に基づいて、前記両輪接触状態及び前記片輪接触状態のいずれであるかを判定する、(8)に記載の制御装置。
(11)
前記接触判定部は、前記車両の走行速度が所定速度以上のときにのみ、前記回転速度に基づいた判定を行う、(10)に記載の制御装置。
(12)
前記車両の近傍における段差の有無を判定する段差判定部、を更に備え、
前記乗り越え判定部は、
前記車両の近傍に段差があると、前記段差判定部によって予め判定された場合にのみ、
前記車両が当該段差を乗り越えるべきか否かの判定に必要な処理を行う、(2)に記載の制御装置。
(13)
前記車輪の空気圧が十分であるか否かを、前記軌跡角度に基づいて判定する空気圧判定部(18)、を更に備える、(1)に記載の制御装置。
(14)
前記空気圧が十分ではない場合に、前記車両の乗員に報知する報知部、を更に備える、(13)に記載の制御装置。
(15)
前記空気圧判定部は、
前記軌跡角度が増加し始めてから減少し始めるまでの期間において、前記車両が走行した距離、である乗り上げ距離に基づいて、前記空気圧が十分であるか否かの判定を行う、(13)又は(14)に記載の制御装置。
(16)
前記空気圧判定部は、
前記乗り上げ距離が所定の閾値を超えている場合に、前記空気圧が十分ではないと判定する、(15)に記載の制御装置。
(17)
前記空気圧判定部は、
前記車両の走行速度を積算することにより前記乗り上げ距離を算出する、(15)又は(16)に記載の制御装置。
(18)
前記空気圧判定部は、
前記軌跡角度のピーク値が所定の下限値以下である場合には、前記空気圧が十分であるか否かの判定を行わない、(13)乃至(17)のいずれか1つに記載の制御装置。
(19)
(1)
車両の制御装置であって、
前記車両が路面に加えている駆動力、を取得する駆動力取得部と、
前記車両の進行方向に沿った加速度、を取得する加速度取得部と、
前記車両が有する車輪の回転中心軸の軌跡が路面に対してなす角度、である軌跡角度を、前記駆動力及び前記加速度に基づいて算出する角度算出部と、を備える制御装置。
(2)
前記車両が段差を乗り越えるべきか否かを、前記軌跡角度に基づいて判定する乗り越え判定部、を更に備える、(1)に記載の制御装置。
(3)
前記車両の制駆動力を制御する制駆動力制御部、を更に備え、
前記制駆動力制御部は、
前記車両が段差を乗り越えるべき、と前記乗り越え判定部によって判定された場合には、前記車両が当該段差を乗り越えるように制駆動力を制御し、
前記車両が段差を乗り越えるべきではない、と前記乗り越え判定部によって判定された場合には、前記車両が停止するように制駆動力を制御する、(2)に記載の制御装置。
(4)
前記乗り越え判定部は、
前記車両が所定距離だけ進んだ際における前記軌跡角度の変化量、である角度変化量に基づいて、前記車両が段差を乗り越えるべきか否かを判定する、(2)又は(3)に記載の制御装置。
(5)
前記乗り越え判定部は、
前記角度変化量が所定の閾値を超えた場合に、前記車両が段差を乗り越えるべきではないと判定する、(4)に記載の制御装置。
(6)
前記車両は、前記駆動力を発生させるための回転電機を有するものであり、
駆動力取得部は、前記回転電機を流れる電流の大きさに基づいて、前記駆動力を取得する、(1)乃至(5)のいずれか1つに記載の制御装置。
(7)
前記乗り越え判定部は、
前記軌跡角度が所定の下限値以下である場合には、前記車両が段差を乗り越えるべきか否かの判定を行わない、(2)に記載の制御装置。
(8)
左右両側の車輪が段差に接触している両輪接触状態、及び、左右片側の車輪のみが段差に接触している片輪接触状態、のいずれであるかを判定する接触判定部、を更に備え、
前記角度算出部は、前記接触判定部の判定結果に応じて、前記軌跡角度の算出方法を変更する、(1)乃至(7)のいずれか1つに記載の制御装置。
(9)
前記接触判定部は、前記車両の横加速度に基づいて、前記両輪接触状態及び前記片輪接触状態のいずれであるかを判定する、(8)に記載の制御装置。
(10)
前記接触判定部は、左右それぞれの車輪の回転速度に基づいて、前記両輪接触状態及び前記片輪接触状態のいずれであるかを判定する、(8)に記載の制御装置。
(11)
前記接触判定部は、前記車両の走行速度が所定速度以上のときにのみ、前記回転速度に基づいた判定を行う、(10)に記載の制御装置。
(12)
前記車両の近傍における段差の有無を判定する段差判定部、を更に備え、
前記乗り越え判定部は、
前記車両の近傍に段差があると、前記段差判定部によって予め判定された場合にのみ、
前記車両が当該段差を乗り越えるべきか否かの判定に必要な処理を行う、(2)に記載の制御装置。
(13)
前記車輪の空気圧が十分であるか否かを、前記軌跡角度に基づいて判定する空気圧判定部(18)、を更に備える、(1)に記載の制御装置。
(14)
前記空気圧が十分ではない場合に、前記車両の乗員に報知する報知部、を更に備える、(13)に記載の制御装置。
(15)
前記空気圧判定部は、
前記軌跡角度が増加し始めてから減少し始めるまでの期間において、前記車両が走行した距離、である乗り上げ距離に基づいて、前記空気圧が十分であるか否かの判定を行う、(13)又は(14)に記載の制御装置。
(16)
前記空気圧判定部は、
前記乗り上げ距離が所定の閾値を超えている場合に、前記空気圧が十分ではないと判定する、(15)に記載の制御装置。
(17)
前記空気圧判定部は、
前記車両の走行速度を積算することにより前記乗り上げ距離を算出する、(15)又は(16)に記載の制御装置。
(18)
前記空気圧判定部は、
前記軌跡角度のピーク値が所定の下限値以下である場合には、前記空気圧が十分であるか否かの判定を行わない、(13)乃至(17)のいずれか1つに記載の制御装置。
(19)
車両の制御装置用のプログラムであって、
前記車両が有する車輪の回転中心軸の軌跡が路面に対してなす角度、である軌跡角度を、前記車両が路面に加えている駆動力と、前記車両の進行方向に沿った加速度と、に基づいて前記制御装置に算出させる、プログラム。
10:制御装置
11:駆動力取得部
12:加速度取得部
13:角度算出部
100:車両
111,112:車輪
11:駆動力取得部
12:加速度取得部
13:角度算出部
100:車両
111,112:車輪
Claims (19)
- 車両(100)の制御装置(10)であって、
前記車両が路面に加えている駆動力、を取得する駆動力取得部(11)と、
前記車両の進行方向に沿った加速度、を取得する加速度取得部(12)と、
前記車両が有する車輪(111,112)の回転中心軸(AX)の軌跡が路面に対してなす角度、である軌跡角度(θ)を、前記駆動力及び前記加速度に基づいて算出する角度算出部(13)と、を備える制御装置。 - 前記車両が段差を乗り越えるべきか否かを、前記軌跡角度に基づいて判定する乗り越え判定部(14)、を更に備える、請求項1に記載の制御装置。
- 前記車両の制駆動力を制御する制駆動力制御部(15)、を更に備え、
前記制駆動力制御部は、
前記車両が段差を乗り越えるべき、と前記乗り越え判定部によって判定された場合には、前記車両が当該段差を乗り越えるように制駆動力を制御し、
前記車両が段差を乗り越えるべきではない、と前記乗り越え判定部によって判定された場合には、前記車両が停止するように制駆動力を制御する、請求項2に記載の制御装置。 - 前記乗り越え判定部は、
前記車両が所定距離だけ進んだ際における前記軌跡角度の変化量、である角度変化量に基づいて、前記車両が段差を乗り越えるべきか否かを判定する、請求項2に記載の制御装置。 - 前記乗り越え判定部は、
前記角度変化量が所定の閾値を超えた場合に、前記車両が段差を乗り越えるべきではないと判定する、請求項4に記載の制御装置。 - 前記車両は、前記駆動力を発生させるための回転電機(150)を有するものであり、
駆動力取得部は、前記回転電機を流れる電流の大きさに基づいて、前記駆動力を取得する、請求項1に記載の制御装置。 - 前記乗り越え判定部は、
前記軌跡角度が所定の下限値以下である場合には、前記車両が段差を乗り越えるべきか否かの判定を行わない、請求項2に記載の制御装置。 - 左右両側の車輪が段差に接触している両輪接触状態、及び、左右片側の車輪のみが段差に接触している片輪接触状態、のいずれであるかを判定する接触判定部(16)、を更に備え、
前記角度算出部は、前記接触判定部の判定結果に応じて、前記軌跡角度の算出方法を変更する、請求項1に記載の制御装置。 - 前記接触判定部は、前記車両の横加速度に基づいて、前記両輪接触状態及び前記片輪接触状態のいずれであるかを判定する、請求項8に記載の制御装置。
- 前記接触判定部は、左右それぞれの車輪の回転速度に基づいて、前記両輪接触状態及び前記片輪接触状態のいずれであるかを判定する、請求項8に記載の制御装置。
- 前記接触判定部は、前記車両の走行速度が所定速度以上のときにのみ、前記回転速度に基づいた判定を行う、請求項10に記載の制御装置。
- 前記車両の近傍における段差の有無を判定する段差判定部(17)、を更に備え、
前記乗り越え判定部は、
前記車両の近傍に段差があると、前記段差判定部によって予め判定された場合にのみ、
前記車両が当該段差を乗り越えるべきか否かの判定に必要な処理を行う、請求項2に記載の制御装置。 - 前記車輪の空気圧が十分であるか否かを、前記軌跡角度に基づいて判定する空気圧判定部(18)、を更に備える、請求項1に記載の制御装置。
- 前記空気圧が十分ではない場合に、前記車両の乗員に報知する報知部(19)、を更に備える、請求項13に記載の制御装置。
- 前記空気圧判定部は、
前記軌跡角度が増加し始めてから減少し始めるまでの期間において、前記車両が走行した距離、である乗り上げ距離に基づいて、前記空気圧が十分であるか否かの判定を行う、請求項13に記載の制御装置。 - 前記空気圧判定部は、
前記乗り上げ距離が所定の閾値を超えている場合に、前記空気圧が十分ではないと判定する、請求項15に記載の制御装置。 - 前記空気圧判定部は、
前記車両の走行速度を積算することにより前記乗り上げ距離を算出する、請求項15に記載の制御装置。 - 前記空気圧判定部は、
前記軌跡角度のピーク値が所定の下限値以下である場合には、前記空気圧が十分であるか否かの判定を行わない、請求項13に記載の制御装置。 - 車両(100)の制御装置(10)用のプログラムであって、
前記車両が有する車輪(111,112)の回転中心軸(AX)の軌跡が路面に対してなす角度、である軌跡角度(θ)を、前記車両が路面に加えている駆動力と、前記車両の進行方向に沿った加速度と、に基づいて前記制御装置に算出させる、プログラム。
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JP2022071270A JP2023161109A (ja) | 2022-04-25 | 2022-04-25 | 制御装置及びプログラム |
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