JP6663006B2 - 車両の挙動検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の挙動を検出する車両の挙動検出装置に関し、特に二輪自動車の制動制御装置に用いられる車両の挙動検出装置に関する。

従来の車両の制動制御装置には、３軸慣性センサが取り付けられているものがあり、この３軸慣性センサは、例えば、２つの加速度センサと１つの回転センサとを備える。この３軸慣性センサは、加速度および角速度を検出し、例えば、縦（前後）方向加速度、横方向加速度およびヨーレートをそれぞれ検出する。この従来の制動制御装置は、この３軸慣性センサでそれぞれ得られた加速度および角速度の検出値や他のセンサの検出値から車両の状態を検出し、これらの検出結果を利用して車両の安定化制御を行うのが一般的である。

慣性センサにおいては、それぞれ複数のバネにより支持された重りを使って、バネの変位量を基に加速度や角速度を検出する方式のセンサや、重りの側面に櫛状のコンデンサが形成され、電子回路により静電容量の変化を加速度や角速度に対応する電気信号に変換する方式のセンサが広く用いられているが、このような構造を有するセンサは、重りが固着状態になるなどの何らかの原因により、車両の状態を正確に検出することができなくなって、制動制御装置が安定化制御を行なうことができなくなる場合がある。

このため、例えば特許文献１には、自動車の姿勢制御装置において、車速情報、各車輪の車輪回転情報（回転差情報）および操舵角情報から、前記３軸の加速度・角速度を推定演算し、縦方向加速度センサと横方向加速度センサと回転センサとを有する３軸慣性センサの異常を、これらの推定演算値を、上記３軸慣性センサで得られた検出値と比較することによって、特別の検出手段を設けることなく、センサ出力を利用する側の装置で判定することができる、慣性センサの故障判定装置が記載されている。

特許文献１に記載の慣性センサの故障判定装置は、自動車において、縦方向加速度センサ、横方向加速度センサおよびヨーレートセンサの三種類のセンサで車両状態を検知し、制御装置側において上記三種類のセンサの故障を判定するものである。

車両、特に二輪自動車は、カーブを曲がるために車体が大きく傾倒される、また、悪路の走行に使用される等の場合があり、車体への衝撃が多い状態で使用される場合があるため、車両用の慣性センサには高い信頼性が求められている。このため、従来の車両用の慣性センサには、長い期間外力を受けていても検出精度が落ちない、また、大きな外力の入力に対しても検出性能を維持する等、外力に対する高い信頼性が要求されている。この要求を満たすため、従来の車両用の慣性センサは、外力に対する高い信頼性を満たす必要があり、高価なものになっている。

一方、二輪自動車では、例えばカーブを曲がるときには車体を内側に傾けて走行するなど、四輪自動車に比べて車体が不安定な状態になりやすいことから、上述の３軸慣性センサにより、縦方向加速度、横方向加速度およびヨーレートの２軸の加速度及び１軸の角速度を検知するだけでは、十分に車両の挙動安定制動制御を行なうことができず、さらに、ロールレート、ピッチレートおよび垂直方向加速度の２つ又は３つを加えた２軸又は３軸の加速度及び３軸又は２軸の角速度を検知して車両状態をより精密に制御することが好ましい。

特開２００２−２２７６６号公報

しかしながら、上述のように５軸又は６軸の加速度・角速度を検知して車両の状態を制御する場合、非常に高価な車両用の慣性センサを５つ又は６つ車両に搭載する必要がある。このため、車両の挙動検出装置もまた高価になるという問題を有していた。

一方、上述の車両用慣性センサではなく、市販されている民生用の５軸又は６軸慣性センサは、例えば車載ナビゲーションシステムやテレマティクスシステム等の大きな外力の入力が考慮されることがない製品において広く使用されている。この民生用の５軸又は６軸慣性センサは、安価ではあるものの、車両の挙動を安定させるための制動制御装置に用いるための厳しい使用環境での妥当性確認試験が行なわれていないため、車両の操作状態や路面の状態に応じて大きな外力の入力等が生じると、故障や誤ったセンサ信号を発信する場合が想定される。このため、この民生用の５軸又は６軸慣性センサを、車両の挙動を安定させるための制動制御装置のセンサとして使用した場合は、制動制御装置の信頼性を保障することが困難であった。

また、従来の車両の挙動安定制動制御装置には、少ない慣性センサの検出値を用いて計算により残りの慣性値を算出するものがある。しかしながら、算出された加速度や角速度の慣性値は慣性センサによって直接検知された慣性値よりも正確ではなく、この種の車両の挙動安定制動制御装置においては、制御の精度が低下するという問題があった。

本発明の目的は、単純な構成でかつ安価にしつつ、要求される検出精度を満たすことができると共に適用される外部装置の信頼性を維持することができる車両の挙動検出装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の要旨構成は以下の通りである。
（１）車両の挙動を検出する挙動検出部と、該挙動検出部の異常を検出するための異常検出部とを有する車両の挙動検出装置において、前記挙動検出部は、互いに直交する３軸における３軸方向の加速度および前記３軸のうちの少なくとも２軸回りの角速度をそれぞれ検出可能な第一の多軸慣性センサを備え、前記異常検出部は、複数の他のセンサおよび演算部を備え、前記演算部は電気的に接続された前記第一の多軸慣性センサの検出値と前記複数の他のセンサの検出値とを比較演算し、該比較演算により得られる比較演算値から前記第一の多軸慣性センサの異常を判別することを特徴とする、車両の挙動検出装置。

（２）前記複数の他のセンサは、少なくとも車両の前後方向の加速度、横方向の加速度およびロールレートを検出可能な第二の多軸慣性センサと、車輪速センサと、圧力センサとを含むことを特徴とする、上記（１）に記載の車両の挙動検出装置。

（３）前記異常検出部が前記第一の多軸慣性センサの検出値と比較演算する前記複数の他のセンサの検出値は、前記第二の多軸慣性センサ、前記車輪速センサおよび前記圧力センサのうちの少なくとも１つで得られる検出値であることを特徴とする、上記（２）に記載の車両の挙動検出装置。

（４）前記圧力センサは、前記車両の挙動検出装置が用いられる制動制御装置が備える前記車両のブレーキ液圧を検知可能なブレーキ液圧検知センサであることを特徴とする、上記（２）または（３）に記載の車両の挙動検出装置。

（５）前記異常検出部が異常と判断した場合に、前記制動制御装置が強制的に終了されることを特徴とする、上記（４）に記載の車両の挙動検出装置。

（６）前記車両は二輪自動車であり、前記車輪速センサは、前記二輪自動車の少なくとも一方の車輪速を検出可能であることを特徴とする、上記（２）から（５）までのいずれかに記載の車両の挙動検出装置。

（７）前記異常検出部の判別結果を、ドライバーに知らせる警報手段をさらに備えることを特徴とする、上記（１）から（６）までのいずれかに記載の車両の挙動検出装置。

（８）前記異常検出部の判別結果に応じて、前記第一の多軸慣性センサの出力値を補正するセンサ補正手段をさらに備えることを特徴とする、上記（１）から（７）までのいずれかに記載の車両の挙動検出装置。

（９）前記挙動検出部は、前記異常検出部が異常と判断した場合に、前記第一の多軸慣性センサの検出値の少なくとも１つを外部に発信しないことを特徴とする、上記（１）から（８）までのいずれかに記載の車両の挙動検出装置。

本発明によれば、第一の多軸慣性センサにおいて、少なくとも５つの慣性センサにより、３軸方向の加速度およびこの３軸のうちの少なくとも２軸回りの角速度をそれぞれ検出し、各加速度及び各角速度を慣性センサによって夫々直接検出するので、加速度及び角速度の検出精度を高くすることができる。また、異常検出部において、第一の多軸慣性センサの異常を検出するので、異常が検出された場合、慣性センサの検出値を外部で使用しないようにすることができる。このため、使用時において大きな外力の入力が想定されていない安価な民生用の慣性センサを第一の多軸慣性センサに使用し、大きな外力の入力により慣性センサに異常が検出された場合であっても、この慣性センサの検出値が外部で使用されることはない。このように、車両の挙動検出装置を用いている外部装置が、異常を有する慣性センサの検出値に基づいて動作することを防止することができる。従って、本発明に係る車両の挙動検出装置は、単純な構成でかつ安価にしつつ、外部装置の信頼性を維持することができる。

具体的には、本発明に係る車両の挙動検出装置が車両の制動制御装置に使用される場合において、例えば車載ナビゲーションシステムやテレマティクスシステム等に使用されている民生用の安価な慣性センサを本発明における第1の多軸慣性センサに用いたとしても、車両の制動制御装置が異常を有する慣性センサの検出値に基づいて動作することを防止でき、車両の制動制御装置の信頼性を維持することができる。

このように、本発明に係る車両の挙動検出装置によれば、単純な構成でかつ安価にしつつ、要求される検出精度を満たすことができると共に適用される外部装置の信頼性を維持することができる

図１は、本発明の実施の形態における車両の挙動検出装置の構成を概念的に示すブロック図である。

次に、本発明の実施の形態について、図１を参照しつつ説明する。
なお、以下で説明する構成要素および配置等は、本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。

図１に示す車両の挙動検出装置１００は、車両、特に二輪自動車の制動制御装置７０に用いられ、車両の挙動を検出する挙動検出部１０と、挙動検出部１０の異常を検出するための異常検出部２０とを有している。なお、図１では、車両の挙動検出装置１００を点線で囲んだ領域で示す。

挙動検出部１０は、互いに直交する３軸における３軸方向の加速度およびこの３軸のうちの少なくとも２軸回りの角速度をそれぞれ検出可能な第一の多軸慣性センサ１１を備える。第一の多軸慣性センサ１１は、車両の、縦（前後）方向をｘ軸方向、横（左右）方向をy軸方向、垂直（上下）方向をｚ軸方向とすると、ｘ軸方向加速度ax１、ｙ軸方向加速度ay１およびｚ軸方向加速度az１の３軸方向の加速度、ならびにｘ軸回りの角速度（ロールレート）Ωｘ、ｙ軸回りの角速度（ピッチレート）Ωｙ、およびｚ軸回りの角速度（ヨーレート）Ωｚの３軸回りの角速度からなる、３軸の加速度ax１、ay１、az１、および３軸周りの角速度Ωｘ１、Ωｙ１、Ωｚ１を検出可能な多軸慣性センサとしての６軸慣性センサである。６軸慣性センサとしての第一の多軸慣性センサ１１は、３つの加速度センサと３つの角速度センサとを備え、６つの各センサがそれぞれ３軸の加速度ax１、ay１、az１、および３軸の角速度Ωｘ１、Ωｙ１、Ωｚ１を検出する。第一の多軸慣性センサ１１には、特に装置コストの削減を図る点から、例えば車載ナビゲーションシステムやテレマティクスシステムを含む民生用の安価な３つの加速度センサおよび３つの角速度センサを備える６軸慣性センサを用いることが好ましい。

異常検出部２０は、複数のセンサ（他のセンサ）を備える。異常検出部２０は、３軸の加速度ax２、ay２、az２、および３軸の角速度Ωｘ２、Ωｙ２、Ωｚ２のうち、ｘ軸回りの角速度Ωｘ２、ｙ軸方向加速度ay２およびｚ軸方向加速度az２の検出が可能な３軸慣性センサ３０（第二の多軸慣性センサ）と、車輪速センサ４０と、圧力センサ５０とを備えることが好ましい。

また、異常検出部２０は、異常検出部２０の内部、または図１に示すように異常検出部２０の外部に電気的に接続された演算部としてのマイクロコンピュータを備える。この演算部として、図１では２台のマイクロコンピュータ６０、６０Ａを備えることが好ましく、マイクロコンピュータ６０は、第一の多軸慣性センサ１１で得られた６軸の加速度および角速度の検出値ax１、ay１、az１、Ωｘ１、Ωｙ１、Ωｚ１と、異常検出部２０で得られた検出値ax２、ay２、az２、Ωｘ２、Ωｙ２、Ωｚ２とを、受信し比較演算するアルゴリズムを備えることが好ましい。

例えば図１に示す実施形態では、異常検出部２０を、好適には車両の挙動安定制動制御に使用される３軸慣性センサ３０と、車輪速センサ４０と、圧力センサ５０とで構成する。３軸慣性センサ３０は、ｘ軸回りの角速度Ωｘ２、ｙ軸方向加速度ay２およびｚ軸方向加速度az２の２軸の加速度および１軸の角速度を直接検出する。車輪速センサ４０は、少なくとも２つの車輪について車輪速度ｖｘを測定し、マイクロコンピュータである第２ＣＰＵ６０Ａにて時間微分する演算を行なうことでｘ軸方向加速度ax２が検出される。そして、圧力センサ５０は、好適には制動制御装置７０の構成要素としてのブレーキ液圧検知センサ５０であり、ブレーキ液圧検知センサ５０は、測定した前後輪の液圧Ｐを比較することで車体のｙ軸回りの角速度Ωｙ２が推定できる。３軸慣性センサ３０で検出した、ｘ軸回りの角速度Ωｘ２、ｙ軸方向加速度ay２およびｚ軸方向加速度az２、車輪速センサ４０で検出したｘ軸方向加速度ax２、およびブレーキ液圧検知センサ５０により推定されたｙ軸回りの角速度Ωｙ２と、挙動検出部１０の第一の多軸慣性センサ１１で得られた各加速度および角速度の検出値ax１、ay１、az１、Ωｘ１、Ωｙ１、Ωz１とを、第１ＣＰＵ６０で受信し、比較演算することによって、第一の多軸慣性センサ１１の異常を判別する構成が示されている。

また、図１では、異常検出精度を高めるため、異常検出部２０で得られた検出値が、３軸慣性センサ３０、車輪速センサ４０および圧力センサ５０で得られた検出値の全てを用いて比較演算する構成の実施形態について示したが、本発明では、３軸慣性センサ３０、車輪速センサ４０および圧力センサ５０の少なくとも１つのセンサで得られた検出値を用いて比較演算する構成に変更してもよい。

そして、第１ＣＰＵ６０で比較演算した結果、挙動検出部１０及び異常検出部２０からの互いに対応する検出値に、所定のずれがあった場合には、第１ＣＰＵ６０は、６軸慣性センサである第一の多軸慣性センサ１１で検出した加速度および角速度の検出値が異常であると判断し、この場合には、第１ＣＰＵ６０から制動制御装置７０に対し、フェイルセーフに動作するように指令を出す。

また、第１ＣＰＵ６０が、第一の多軸慣性センサ１１で検出した加速度および角速度の検出値の少なくとも１つが異常であると判断した場合は、第一の多軸慣性センサ１１で検出した加速度および角速度の検出値を制動制御装置７０に対して発信しない。この場合、第一の多軸慣性センサ１１の全ての検出値を制動制御装置７０に対して発信しなくてもよく、また、第一の多軸慣性センサ１１の異常を示した少なくとも１つの検出値を制動制御装置７０に対して発信しなくてもよい。また、この場合、制動制御装置７０は、制動制御を中止し、制動制御を中止されたことをドライバーに知らせるようにしてもよい。これにより、制動制御装置７０が、二輪自動車の挙動の誤った検知結果に基づいて制動制御を行うことが回避され、制動制御装置７０の安全性及び信頼性が損なわれることを防止することができる。

なお、図１では、マイクロコンピュータを、第１ＣＰＵ６０と第２ＣＰＵ６０Ａの２台で構成する場合を示したが、第１ＣＰＵ６０の１台だけで構成することも可能である。

また、他の実施形態として、３軸慣性センサ３０は、前記３軸回りの角速度、すなわち、ｘ軸回りの角速度（ロールレート）Ωｘ１、ｙ軸回りの角速度（ピッチレート）Ωｙ１およびｚ軸回りの角速度（ヨーレート）Ωｚ１の３軸回りの角速度を検出する、いわゆる３軸ジャイロセンサ（３軸角速度センサ）にすることも可能である。

また、第一の多軸慣性センサ１１は、ｘ軸方向加速度ax１、ｙ軸方向加速度ay１およびｚ軸方向加速度az１の３軸方向の加速度、ならびにｘ軸回りの角速度（ロールレート）Ωｘ、ｙ軸回りの角速度（ピッチレート）Ωｙ、およびｚ軸回りの角速度（ヨーレート）Ωｚの３軸の角速度うちの２軸回りの角速度からなる３軸の加速度および２軸の角速度をそれぞれ検出する５軸慣性センサを有するものであってもよい。

異常検出部２０が備える圧力センサ５０は、装置コストの削減等の観点から、前記制動制御装置が備えるブレーキ液圧検知センサを利用することが好ましい。
また、異常検出部２０は、第一の多軸慣性センサ１１の異常の検知をドライバーに知らせるため、例えばアラーム表示やアラーム音のような警報手段８０をさらに備えることが好ましい。

本発明によれば、車両の制動制御装置に使用する多軸センサとして、例えば車載ナビゲーションシステムやテレマティクスシステムを含む民生用の安価な６軸慣性センサを用いるとともに、この６軸慣性センサの異常を検出するための異常検出部を備えることにより、単純な構成でかつ安価に多軸センサの異常を検出することが可能な車両、特に二輪自動車の制動制御装置に用いられる車両の挙動検出装置を提供することが可能になった。

１０ 挙動検出部
１１ 第一の多軸慣性センサ
２０ 異常検出部
３０ ３軸加速度センサ
４０ 車輪速センサ
５０ 圧力センサ（またはブレーキ液圧センサ）
６０ マイクロコンピュータ（または第１ＣＰＵ）
６０Ａ マイクロコンピュータ（または第２ＣＰＵ）
７０ 制動制御装置（またはＡＢＳ ＥＣＵ）
８０ 警報手段
９０ 出力信号
１００ 車両の挙動検出装置

Claims (7)

1. 車両の挙動を検出する挙動検出部と、
   該挙動検出部の異常を検出するための異常検出部と
   を有する車両の挙動検出装置において、
   前記挙動検出部は、互いに直交する３軸における３軸方向の加速度および前記３軸のうちの少なくとも２軸回りの角速度をそれぞれ検出可能な第一の多軸慣性センサを備え、
   前記異常検出部は、複数の他のセンサおよび演算部を備え、前記演算部は電気的に接続された前記第一の多軸慣性センサの検出値と前記複数の他のセンサの検出値とを比較演算し、該比較演算により得られる比較演算値から前記第一の多軸慣性センサの異常を判別し、
   前記複数の他のセンサは、
   少なくとも車両の垂直方向の加速度、横方向の加速度、およびロールレートを検出可能な第二の多軸慣性センサと、
   車輪速センサと、
   圧力センサと、を含み、
   前記異常検出部が前記第一の多軸慣性センサの検出値と比較演算する前記複数の他のセンサの検出値は、前記第二の多軸慣性センサの検出値、前記車輪速センサが検出する前記車両の車輪速度から演算される前記車両の前後方向の加速度、および前記圧力センサが検出する前記車両のブレーキ液圧から演算される前記車両のピッチレートのうちの少なくとも１つであることを特徴とする、車両の挙動検出装置。
2. 前記圧力センサは、前記車両の挙動検出装置が用いられる制動制御装置が備える前記車両のブレーキ液圧を検知可能なブレーキ液圧検知センサであることを特徴とする、請求項１に記載の車両の挙動検出装置。
3. 前記異常検出部が異常と判断した場合に、前記制動制御装置が強制的に終了されることを特徴とする、請求項２に記載の車両の挙動検出装置。
4. 前記車両は二輪自動車であり、前記車輪速センサは、前記二輪自動車の少なくとも一方の車輪速を検出可能であることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項に記載の車両の挙動検出装置。
5. 前記異常検出部の判別結果を、ドライバーに知らせる警報手段をさらに備えることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項に記載の車両の挙動検出装置。
6. 前記異常検出部の判別結果に応じて、前記第一の多軸慣性センサの出力値を補正するセンサ補正手段をさらに備えることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項に記載の車両の挙動検出装置。
7. 前記挙動検出部は、前記異常検出部が異常と判断した場合に、前記第一の多軸慣性センサの検出値の少なくとも１つを外部に発信しないことを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項に記載の車両の挙動検出装置。

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