JP5405441B2 - 車両制御装置 - Google Patents
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Description
[実施例1の構成]
実施例1の車両制御装置は、自動車に適用される。図1は、車両制御装置が搭載された車両のシステムの概略構成図である。車両は、複数の車輪、具体的には前左輪FL、前右輪FR、後左輪RL、後右輪RRの4輪を備え、内燃機関(エンジンENG)の出力を自動変速機ATにより変速して駆動輪である前輪FL,FRへ駆動力として伝達する。駆動システムは、アクセルペダルAPの踏み込み量(運転者の要求駆動力)を検出するアクセルセンサ16と、アクセルセンサ16やCAN通信線から情報の入力を受けて、指令信号をエンジンENG及び自動変速機ATに出力し、前輪FL,FRの駆動力を制御するエンジンコントロールユニット7及びATコントロールユニット8とを有している。
以下、横転領域β(横転境界線L)の設定方法の一例を説明する。なお、設定方法はこれに限らず、適当なものを選択することが可能である。各記号において添字fで前輪、rで後輪、xで車両前後方向、yで車両横方向を夫々表わす。一般に、車両に横加速度のみが加わった場合の定常的な前輪荷重移動量ΔWφfと後輪荷重移動量ΔWφrは夫々数式1、数式2により求めることができる。各数式1,2において、msは車両重量、 ayは横加速度、 hsは車両重心位置におけるロールセンタと車両重心との間の距離、Kφfは前輪軸ロール剛性、Kφrは後輪軸ロール剛性、gは重力加速度、dfは前輪トレッド、drは後輪トレッド、lはホイルベース 、lfは車両重心位置から前輪軸までの距離、lrは車両重心位置から後輪軸までの距離、hfは前ロールセンタ地上高、 hrは後ロールセンタ地上高である(非特許文献1参照)。
(数1)
(数2)
安部正人『自動車の運動と制御』1992 山海堂 152頁
(数3)
(数4)
また、前後加速度については、ピッチングの回転軸が重心位置とほぼ一致すると想定すると、単純に表すことができる。定常特性として、前輪荷重減少量ΔWφf、後輪荷重減少量ΔWφrが夫々静的な輪荷重を上回る前後加速度の限界値axf0、axr0は、数式5、数式6で表すことが出来る。
(数5)
(数6)
横転傾向判定部は、合成加速度算出部により(前後加速度Xgと横加速度Ygの合成ベクトルから)算出された合成加速度Gの大きさに基づき、車両の横転傾向を判定する。その際、合成加速度Gと横転境界線Lとを比較し、合成加速度Gが横転境界線Lに到達するまでの距離Sが、予め設定された距離S0よりも小さいときに、横転傾向ありと判定する。図3は、縦軸に前後加速度Xg、横軸に横加速度Ygをとった座標系であり、図2と同様の横転境界線Lにより車両の横転領域βと安定領域αを定義したものである。以下、各記号において添字lで左側を、rで右側を表わす。図3のように横転領域βの境界を直線にて定義した場合には、合成加速度Gから横転領域β(横転境界線L)までの余裕代Sを、例えば合成加速度Gから横転境界線L(左右の横転境界線Ll,Lr)までの(図3上の)最短距離として、数式7により算出できる。
(数7)
ブレーキ制御部200は、車両挙動判定部100(横転傾向判定部)により車両が横転傾向であると判定された場合、液圧ユニット4を作動させ、複数の車輪FL〜RRに制動力を与えて横転傾向を抑制する。図4は、横転傾向を抑制するための制動力の与え方の例を示す。各車輪FL〜RRに作用する制動力の方向と大きさを、矢印の向きと大きさで表す。図4(a)は、本実施例1のブレーキ制御部200による制動力の与え方を示す。本実施例1のブレーキ制御部200は、合成加速度Gが横転傾向境界線Liを超えて横転傾向領域δ内にあると判定された場合、各車輪FL〜RRに制動力を付与して車両速度Vを制御する。これにより、合成加速度Gが横転傾向領域δよりも原点O側の安定領域α内となるようにする。すなわち、横加速度Ygは、車両速度Vとヨーレイトγに比例する(下記数式8参照)。よって、ヨーレイトγを一定とすれば、車両速度Vを減少させることで、横加速度Ygが小さくなる。これにより、合成加速度G(車両挙動)を小さくして、横転傾向領域δよりも原点O側の安定領域α内に位置させることができる。
(数8)
Vref = Ygmax / γref
図6は、図3と同様、縦軸に前後加速度Xg、横軸に横加速度Ygをとり、左の横転境界線Ll及び左の横転傾向境界線Lliを設定した座標系において、動作の一例として急な操舵を行った場合の合成加速度G(Xg,Yg)の軌跡を描いたものである。また、図7は、上記動作例における各変数の時系列を示すタイミングチャートである。図7(a)はXgとYgの時間変化を示し、図7(b)は左横転境界線Llまでの余裕代Slの時間変化を示している。なお、同データでの右横転方向については、境界線の違いとなるのみであるため、説明を省略する。
従来、例えば緊急回避のような急激な操舵が発生した場合に車両の横転傾向を検出し、車両挙動を制御可能なアクチュエータの出力を変化させることで横転傾向を抑制する車両制御装置として、操舵角及び操舵角速度に基づいて車両の横転のおそれを判定する装置や、車両の横方向動特性を表す変数を、車両の横加速度と、その単位時間当たり変化である横加加速度とを用いて作成し、その値が予め実験的に求められた所定値を上回る場合には横転傾向を検出する装置が知られている。しかし、前者の装置については、操舵の状況を監視したとしても、実際に車両が横転挙動となるかどうかは一義的に決定されない。例えば、タイヤと路面間の摩擦力(路面μ)が変化しているような場合には、操舵相当の車両挙動が現れるとは限らないため、横転傾向の判定精度が不十分となるおそれがある。また後者の装置についても、車両の横転傾向は、車両横方向の挙動だけでは一意的に決定されない。すなわち、横加速度に加えて例えば前後加速度が同時に車両に付与されるような場合には、車両はロール方向に加えてピッチ方向の挙動変化を同時に示す。よって、例えば旋回内側の後方車輪にかかる垂直荷重はより小さくなり、車両の横転傾向がより高まる。ここで、車体にはタイヤの転がり摩擦や空気抵抗、エンジンブレーキ、路面勾配等のように、前後加速度が発生する要因が多い。さらに、横転傾向を検出すべき走行状態は、一定速度を保つような通常の走行ではなく、車両の挙動が大きな場合のものであり、そのような状態では、前後加速度が常に車両に付与されているといえる。このように、横加速度の状況を監視するだけでは、横転傾向の判定精度が不十分となるおそれがある
以下、実施例1の装置が奏する効果を列挙する。
(1)車両に作用する2方向の加速度(Xg,Yg)を合成した合成加速度Gを算出する合成加速度算出部と、算出された合成加速度Gを用いて車両の横転傾向を判定する横転傾向判定部と、を備えたコントロールユニット1を有する。
よって、横転傾向の判定精度を向上することができる。
よって、装置の構成を簡素化することができる。
よって、判定精度を向上することができる。
よって、横転傾向を速やかに判定することができる。
よって、横転傾向を抑制することができる。
よって、横転傾向の助長を抑制することができる。
よって、横転傾向の判定精度を向上することができる。
よって、構成を簡素化することができる。
実施例2の車両制御装置は、車両が横転傾向であると判定された場合のブレーキ制御部200による制動力の与え方が実施例1と異なる。他の構成は実施例1と同様であるため、説明を省略する。
実施例3の車両制御装置は、車両の横転傾向の判定手段において、合成加速度情報として、合成加速度Gの時間変化である合成加加速度dG/dtを利用する点で実施例1と異なる。他の構成は実施例1と同様であるため、説明を省略する。
(数9)
(1)車両に作用する2方向の加速度(Xg,Yg)を合成した合成加速度Gを算出する合成加速度算出部と、2方向の加速度の変化量dXg/dt ,dYg/dtを合成した合成加加速度dG/dtを算出する合成加加速度算出部と、算出された合成加加速度dG/dtを用いて車両の横転傾向を判定する横転傾向判定部と、を備えたコントロールユニット1を有する。
よって、過渡的な車両挙動を表す合成加加速度dG/dtを用いることで、横転傾向の判定精度を向上することができる。
よって、装置の構成を簡素化することができる。
よって、車両を横転させるリスクが最も高い成分(法線方向成分dYg'/dt)に基づき判定することで、判定精度を向上することができる。
よって、構成を簡素化することができる。
よって、上記(1)と同様の効果を得ることができる。
よって、装置の構成を簡素化しつつ、判定精度を向上することができる。
よって、判定精度をより向上することができる。
よって、構成を簡素しつつ、判定精度を向上することができる。
よって、構成を簡素しつつ、判定精度をより向上することができる。
よって、構成を簡素しつつ、判定精度をより向上することができる。
実施例4の車両制御装置は、車両の横転傾向の判定手段において、閾値THと法線方向成分dYg'/dtとの偏差の積分値を利用する点で実施例3と異なる。他の構成は実施例3と同様であるため、説明を省略する。本実施例4のコントロールユニット1は、実施例3で示す各部に加え、横転傾向積分値演算部106を備えている。図12は、本実施例4の横転傾向積分値演算部106を含む車両挙動判定部100の演算ブロック線図である。車両挙動判定部100は、フィルタ処理部101と、加加速度演算部102と、法線方向成分演算部103と、余裕代演算部104と、閾値演算部105と、横転傾向積分値演算部106とを備えている。
(1)コントロールユニット1は、法線方向成分量(横転リスク加加速度)dYg'/dtと予め設定されたリスク判断閾値THとの偏差を積分する横転傾向積分値演算部を備え、積分値(横転リスク)RORが予め設定された所定値ROR0以上の場合に車両横転傾向を判定する。
よって、構成を簡素化しつつ、判定精度をより向上することができる。
以上、本発明を実現するための形態を、実施例1〜4に基づいて説明してきたが、本発明の具体的な構成は実施例1〜4に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
(A1)車両に作用する2方向の加速度を合成した合成加速度を算出する合成加速度算出部と、
前記2方向の加速度の変化量を合成した合成加加速度または前記合成加速度の変化量である合成加加速度を算出する合成加加速度算出部と、
前記算出された合成加速度または合成加加速度を用いて車両の横転傾向を判定する横転傾向判定部と、を備えたコントロールユニットを有することを特徴とする車両制御装置。
前記コントロールユニットは、前記算出された合成加速度または合成加加速度と比較することで車両横転傾向を判定するための加速度に関する横転境界線を設定する横転境界線設定部を備え、
前記横転境界線は当該車両の諸元に基づき設定されていることを特徴とする車両制御装置。
前記横転境界線は、車両に横加速度と前後加速度が加わったときに旋回内輪の輪荷重がゼロになる点を結んだ線であることを特徴とする車両制御装置。
前記コントロールユニットは、前記算出された合成加速度が前記設定された横転境界線に到達するまでの距離が予め設定された距離よりも小さいときに横転傾向ありと判定することを特徴とする車両制御装置。
前記コントロールユニットは、前記算出された合成加加速度を前記横転境界線の法線方向成分に分解する合成加加速度法線方向分解部を備え、
前記法線方向成分と前記横転境界線との関係に基づいて車両横転傾向を判定することを特徴とする車両制御装置。
前記コントロールユニットは、前記法線方向成分量が予め設定されたリスク判断閾値以上である場合に車両横転傾向を判定することを特徴とする車両制御装置。
前記コントロールユニットは、前記法線方向成分量と予め設定されたリスク判断閾値との偏差を積分する横転傾向積分値演算部を備え、
前記積分値が予め設定された所定値以上の場合に車両横転傾向を判定することを特徴とする車両制御装置。
前記車両は車両に設けられた複数の車輪毎に制動力を与えることができるブレーキアクチュエータを備え、
前記コントロールユニットは、前記横転傾向判定部によって横転傾向と判定されると前記ブレーキアクチュエータを作動させるブレーキ制御部を備えたことを特徴とする車両制御装置。
前記ブレーキ制御部は前記合成加速度または合成加加速度が小さくなるように前記複数の車輪に制動力を与えることを特徴とする車両制御装置。
前記算出された各加速度を合成した合成加速度に関連する合成加速度情報を算出する合成加速度情報算出部と、
前記算出された合成加速度情報の大きさに基づいて車両の横転傾向を判定する横転傾向判定部と、を有し、
前記横転傾向判定部により横転傾向と判定された場合、車両に設けられた車輪に制動力を与えるブレーキアクチュエータを作動させるコントロールユニットを備えたことを特徴とする車両制御装置。
前記コントロールユニットは、前記合成加速度情報算出部において、前記合成加速度を基に合成加加速度を算出し、前記算出された合成加加速度の大きさに基づいて車両の横転傾向を判定することを特徴とする車両制御装置。
前記加速度算出部は、車両の前後方向の加速度を算出する前後加速度算出部と、
前記車両の左右方向の加速度を算出する横加速度算出部と、を有し、
前記コントロールユニットは、前記合成加速度情報算出部において、前記算出された前後方向の加速度と左右方向の加速度に基づいて合成加速度を算出することを特徴とする車両制御装置。
前記コントロールユニットは、前記算出された合成加速度情報と比較することで車両横転傾向を判定するための横転境界線を設定する横転境界線設定部を備え、
前記横転境界線は、当該車両の諸元に基づき設定され、車両に左右横加速度と前後加速度が加わったときに旋回内輪の輪荷重がゼロになる点を結んだ線であることを特徴とする車両制御装置。
前記コントロールユニットは、
前記合成加速度を基に合成加加速度を算出する合成加加速度算出部と、
前記算出された合成加加速度を前記横転境界線の法線方向成分に分解する合成加加速度法線方向分解部とを備え、
前記法線方向成分と前記横転境界線との関係に基づいて車両横転傾向を判定することを特徴とする車両制御装置。
前記コントロールユニットは、
前記法線方向成分量が予め設定されたリスク判断閾値以上であるか否かを判定し、
前記法線方向成分量と前記リスク判断閾値との偏差を積分する横転傾向積分値演算部を備え、前記積分値が予め設定された所定値以上の場合に車両横転傾向を判定することを特徴とする車両制御装置。
前記コントロールユニットは、前記算出された合成加速度が前記設定された横転境界線に到達するまでの距離が予め設定された距離よりも小さいときに横転傾向ありと判定することを特徴とする車両制御装置。
前記車両に作用する左右方向の横加速度を検出する横加速度センサと、
前記検出された前後加速度と横加速度に基づいて合成加速度を算出する合成加速度算出部と、
前記算出された合成加速度の変化率である合成加加速度を算出する合成加加速度算出部と、を有し、
前記算出された合成加速度及び合成加加速度に基づいて前記車両の挙動を算出し、算出された挙動が予め設定された所定の挙動以上であるときに車両の横転傾向を判定するコントロールユニットと、を備えたことを特徴とする車両制御装置。
前記コントロールユニットは、
前記予め設定された所定の挙動を判定するための加速度に関する横転境界線を当該車両の諸元に基づき設定する横転境界線設定部を備え、
前記算出された合成加速度及び合成加加速度と前記横転境界線を比較することで車両横転傾向を判定することを特徴とする車両制御装置。
前記コントロールユニットは、
前記算出された合成加加速度を前記横転境界線の法線方向成分に分解する合成加加速度法線方向分解部と、
前記法線方向成分量が予め設定されたリスク判断閾値以上であり、前記算出された合成加速度が前記設定された横転境界線に到達するまでの距離が予め設定された距離よりも小さいときに、横転傾向ありと判定する横転傾向判定部と、を備えることを特徴とする車両制御装置。
前記車両は、車両に設けられた複数の車輪毎に制動力を与えることができるブレーキアクチュエータを備え、
前記コントロールユニットは、
前記横転傾向判定部によって横転傾向と判定されると前記ブレーキアクチュエータを作動させるブレーキ制御部を備え、
前記ブレーキ制御部は、前記合成加速度または合成加加速度が小さくなるように前記複数の車輪に制動力を与えることを特徴とする車両制御装置。
200 ブレーキ制御部
4 液圧ユニット(ブレーキアクチュエータ)
17 前後加速度センサ
18 横加速度センサ
FL〜RR 車輪
Claims (4)
- 車両に作用する2方向の加速度の変化量を合成した合成加加速度、または前記2方向の加速度を合成した合成加速度の変化量である合成加加速度を算出する合成加加速度算出部と、
車両の横転傾向を判定するための加速度に関する横転境界線を当該車両の諸元に基づき設定する横転境界線設定部と、
前記合成加加速度を前記横転境界線の法線方向成分に分解する合成加加速度法線方向分解部と、
前記合成加加速度の前記法線方向成分量と予め設定されたリスク判断閾値との偏差を積分する横転傾向積分値演算部と、
前記積分値が予め設定された所定値以上の場合に車両の横転傾向を判定する横転傾向判定部と、を備えたコントロールユニットを有する
ことを特徴とする車両制御装置。 - 請求項1に記載の車両制御装置において、
前記コントロールユニットは、前記合成加速度が前記横転境界線に到達するまでの距離に応じて前記リスク判断閾値を設定することを特徴とする車両制御装置。 - 請求項1または2に記載の車両制御装置において、
前記コントロールユニットは、前記積分値が前記所定値以上の場合であって、前記合成加速度が前記横転境界線に到達するまでの距離が予め設定された距離よりも小さいときに横転傾向ありと判定することを特徴とする車両制御装置。 - 請求項1ないし3のいずれか1つに記載の車両制御装置において、
前記横転境界線は、車両に横加速度と前後加速度が加わったときに旋回内輪の輪荷重がゼロになる点を結んだ線であることを特徴とする車両制御装置。
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