JPH02227311A - 車両制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、車両制御装置、さらに詳細には、車両の運動
性能や乗心地に影響を及ぼす車両の運動特性を制御する
装置に関する。

〔従来の技術〕

近年の高速道路網の充実に伴う車両の走行速度の上昇や
、車両数の増加に伴う交通の混雑や危険の増加、さらに
はユーザーの快適性に対する要求などから、操縦性、安
定性、あるいは乗心地の向上は車両の開発にあたっての
必須の技術課題となっている。

ところが、車両は常に変化する道路の上を走行している
ため、上記の技術課題を解決するためには、車両が本来
持つ運動性能や乗心地を向上させることのみならず、道
路が変化しても車両が持つ運動性能や乗心地が損なわれ
ないように、車両の特性を道路の変化およびそれに伴う
車両の走行状態の変化に応じて変える必要がある。

「計上、大沼、棚橋：電子制御エアサスペンションの開
発、自動車技術、第４１巻、第３号（１９８７年３月）
」には、車両に搭載された各種センサの信号（例えば、
車速、車両の上下動。

車高など）から道路の状態を推定し、運動性能や乗心地
が損なわれないようにサスペンションのばね定数、減衰
係数、あるいは車高を制御する技術が記載されている。

第１１図は、このような従来技術の車両制御装置を搭載
した車両の運動操縦系を表すブロック図である。

第１１図において、車両は操縦者の操縦動作に従って運
動を開始するが、車両には操縦者の操縦動作以外にも道
路の状態（例えば、形状や路面の状況など）が外乱とし
て作用するので、車両の運動は操縦動作に基づく運動に
外乱による影響が重複された形で現れる。従来技術の車
両制御装置は、この車両運動を車両に搭載されたセンサ
によって計測し、計測値をもとにｓ、ＹｔＪが走行して
いる道路の状態を推定し、この推定に従って車両の特性
を変化させている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし乍ら、上記従来技術では、道路の状態を推定する
ためには実際に車両が推定すべき道路上を走行し、その
ときの車両の運動を車載されたセンサで計測する必要が
ある。すなわち、道路の状態は車両がその地点に到達す
るまでは全く知ることができず、車両が走行を行い、セ
ンサでの計測値によって車両の走行の不具合が観測され
てから、はじめて車両の特性を変化させていた。

このことは、車両の走行をいったん不具合な状態にしな
ければならないことのみならず、不具合が観測された後
で車両の特性を速やかに変化させるためには、高速で応
答するセンサやアクチュエータが不可欠であった。逆に
言うと、車両の特性を変化させる制御ロジックはできて
いても、上記のようなセンサやアクチュエータが開発さ
れない限り、実際に道路状態に対応し直ちに制御を実現
することが困難であった。

本発明の目的は、このような問題を解決し、特別に高度
なセンサやアクチュエータを必要とせずに、容易に車両
の特性を車両が走行している道路の状態に適応するよう
に制御することが可能な車両制御装置を提供することに
ある。

（課題を解決するための手段〕 上記目的を達成するため、本発明は、車両の外部に設け
られた装置から送られてくる該車両が走行している道路
に関する情報を受信する受信装置を備え、該受信装置が
得た情報に基づいて車両の運動特性を制御するようにし
たものである。

〔作用〕

上述の構成によれば、車両の運動特性は、受信装置が得
た道路に関する情報に基づき時間的な余裕をもって（予
測対応をして）変化させることができるようになるので
、特別に高度なセンサやアクチュエータを必要とせずに
、容易に車両の特性を車両が走行している道路の状態に
適応するように制御することが可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、本発明に係る車両制御装置の第１の実施例の
全体構成図である。

第１図において、１に示す車両制御装置は、道路に関す
る情報を受信する受信袋［２、該受信袋！！２が得た情
報に基づき車両の運動特性を変化させるべき制御量を算
出、指令出力する演算処理装置３．該演算処理装置３か
らの制御指令により実際に車両の運動特性を変化させる
アクチュエータ４とから構成される。

受信装置２が受信する道路に関する情報は、車両の外部
（例えば、道路の路側なと）に設けられた道路情報送信
装置１５から送信されてくる。道路に関する情報の内容
は、行うべき制御の種類によって異なるが、例えば道路
の形状に関するもの（カーブの曲率半径、バンク角度な
ど）や路面の状況に関するもの（凹凸９段差など）など
が挙げられ、演算処理装置３は、これらの情報を取捨選
択して制御量の算出を行う。

第２図は、車両の運動特性を実際に変化させるアクチュ
エータ４の一例であるエアサスペンション６の構成図で
ある。エアサスペンション６は、タイヤ７の動きに伴っ
て上下にストロークするピストン８、ピストン８が内部
を上下動するエアシリンダ９．エアシリンダ９に連通バ
ルブ１０を介して連通あるいは非連通にされるエアチャ
ンバ１１、エアシリンダ９およびエアチャンバ１１に空
気を供給するニアコンプレッサ１２．ピストン８内に設
けられピストン８の上下を連通させる孔の径を変えるこ
とができる可変オリフィス１３、および１機械ばね１４
とから構成される。このような構成のエアサスペンショ
ン６によれば、以下に述べる方法によって、サスペンシ
ョン６が持つばね定数、減衰係数、および高さを制御す
ることが可能となる。

すなわち、ばね定数の大小は連通バルブ１０の開閉によ
って制御され、連通バルブ１０を閉じてエアシリンダ９
とエアチャンバ１１を非連通の状態にすればばね定数は
大きくなり、逆に、連通バルブ１０を開いてエアシリン
ダ９とエアチャンバ１１を連通の状態にすればばね定数
は小さくなる。

減衰係数の大小は可変オリフィス１３の孔径の大きさに
よって制御され、孔径を小さくすれば減衰係数は大きく
なり、逆に、孔径を大きくすれば減衰係数は小さくなる
。また、高さの高低はニアコンプレッサ１２からエアシ
リンダ９の中のピストン８の上の部分に供給される空気
の圧力によって制御され、可変オリフィス１３を全閉に
して、高圧の空気を供給すると高さは高くなり、逆に、
定圧の空気を供給するあるいは空気を一部放出すると高
さは低くなる。

第３図は、本発明の車両制御装置の制御の一実施例を説
明するための図であり、本発明の車両制御装置を搭載し
た車両１５が道路を走っている様子の上面図および側面
図である６車両１５の進行方向の前方に段差１６があり
、また、車両１５が走行している道路の左側路側には、
段差１６までの距離や段差１６の高さ等の情報を前方を
走る車に向かって送信している道路情報送信装［５が設
置されている。一般に、車両を安定して走行させるため
にはサスペンションのばね定数をある程度大きくしてお
く必要がある。しかし、車両１５が段差を乗り越える際
に乗心地を悪化させないためには、ばね定数を小さな値
に変える制御を行う必要がある。第４図は、このときの
制御の手順を、車両１５の走行位置に対応させて示した
図である。

第４図中、（１）の状態では、車両制御装置１内の受信
装置２は、道路情報送信装［５の前方を通過した瞬間に
前方の段差１６までの距離および段差の高さに関する情
報を受信する。その後の（２）の状態では、演算処理装
置３が受信装置２から段差１６に関する情報を受は取り
、車両１５の走行速度を参考にして段差１６に到達する
までの時間と段差１６を乗り越えるのに最適なばね定数
を算出し、制御指令をサスペンション６に向けて出力す
る。（３）の状態では、制御指令を受けたサスペンショ
ン６が、内部の連通バルブ１０を開いてエアシリンダ９
とエアチャンバ１１を連通させて、車両１５が段差１６
に到達する前にばね定数を小さくする。（４）の状態で
、車両１５が段差１６に到達し、実際に段差１６を乗り
越えるときには、車両１５のサスペンション６のばね定
数はすでに最適な値に変化している。そして最後に、（
５）の状態に示すように、車両１５が段差１６を完全に
乗り越えたところで演算処理装置３はサスペンション６
にばね定数をもとの大きな値に戻すよう制御指令を与え
、サスペンション６は連通バルブ１０を閉じてばばね定
数を大きくして、一連の段差乗り越えに関する車両制御
を終了する。

第５図は、本発明の車両制御装置の制御の他の実施例を
説明するための図であり、本発明の車両制御装置を搭載
した車両１５が道路を走っている様子の上面図および側
面図−である。車両１５の進行方向前方には凹凸の激し
い不整路面１７があり、また、車両１５が走行している
道路の左側路側には、不整路面１７までの距離や不整路
面１７の凹凸の程度や不整路面１７の長さ等の情報を前
方を走る車に向かって送信している道路情報送信装置５
が設置されている。凹凸の激しい不整路面上を車両を安
定して走行させるためには、サスペンションのばね定数
および減衰係数を大きくして車両の大きな動きを抑えて
やる必要がある。第６図は。

このときの制御の手順を、車両１５の走行位置に対応さ
せて示した図である。

第６図中、（１）の状態では、車両制御装ｗｌ内の受信
装置２は、道路情報送信装置５の前方を通過した瞬間に
前方の不整路面１７までの距離、不整路面１７の凹凸の
程度、および不整路面１７の長さに関する情報を受信す
る。その後の（２）の状態では、演算処理装置３が受信
装置２から不整路面１７に関する情報を受は取り、車両
１５の走行速度を参考にして不整路面１７に到達するま
での時間と不整路面１７上を走行するのに最適なはね定
数と減衰係数を算出し、制御指令をサスペンション６に
向けて出力する。（３）の状態では、制御指令を受けた
サスペンション６が、内部の連通バルブ１０を閉じてエ
アシリンダ９とエアチャンバ１１を非連通の状態にする
とともに、可変オリフィス１３の孔径を小さくして、車
両１５が不整路面１７に到達する前にばね定数および減
衰係数を大きくする。（４）の状態で、車両１５が不整
路面】７７に到達し、実際に不整路面１７を走行すると
きには、車両１５のサスペンション６のばね定数および
減衰係数はすでに最適な値に変化している。そして最後
に、（５）の状態に示す位置に進み、車両１５が不整路
面１７を走行し終えたところで演算処理装置３はサスペ
ンション６にばね定数および減衰係数をもとの値に戻す
よう制御指令を与え、サスペンション６は連通バルブ１
０および可変オリフィス１３を変化させてばね定数およ
び減衰係数をもとの値に直して、一連の不整路面走行に
関する車両制御を終了する。

第７図は、本発明の車両制御装置の制御のさらに他の一
実施例を説明するための図であり、本発明の車両制御装
置を搭載した車両１５が道路を走っている様子の上面図
である。車両１５の進行方向前方には曲率半径Ｒの小さ
いカーブ１８があり、また、車両１５が走行している道
路の左側路側には、カーブ１８までの距離やカーブ１８
の曲率半径Ｒやカーブ１８の深さθ等の情報を前方を走
る車に向かって送信している道路情報送信装置５が設置
されている０曲率半径の小さいカーブを走行する際には
車両に遠心力が作用するため、車両のばね上部がカーブ
の外側に向かってロールするなどして車両の姿勢が大き
く変化する。このような大きな姿勢の変化は、操縦者の
操縦動作を著しく回置にするとともに、車両に作用する
空気力をも大きく変化させるため走行安定性を失うこと
にもなりかねない。従って、このような曲率半径の小さ
なカーブを走行する際には、サスペンションのばね定数
および減衰係数を大きくしてばね上部の大きなロールを
抑えてやる。あるいはさらに進んで、サスペンションの
高さを直接制御することによってばね上部のロールを起
こさせない。などの制御をしてやる必要がある。第８図
は、このときの制御の手順を、車両１５の走行位置に対
応させて示した園である。

第８図中、（１）の状態では、車両制御装置１内の受信
装置２は、道路情報送信装置５の前方を通過した瞬間に
前方のカーブ１８までの距離やカーブ１８の曲率半径Ｒ
やカーブ１８の深さθやカーブ１８のバンク角度に関す
る情報を受信する。

その後の（２）の状態では、演算処理装置３が受信装置
２からカーブ１８に関する情報を受は取り。

車両１５の走行速度を参考にしてカーブ１８に到達する
までの時間とカーブ１８を走行中に車両１５に作用する
遠心力の大きさや遠心力によって発生するばね上部のロ
ールを抑えるのに必要なサスペンション６のばね定数、
減衰係数、および高さを算出し、制御指令をサスペンシ
ョン６に向けて出力する。（３）の状態では、制御指令
を受けたサスペンション６が、内部の連通バルブ１０゜
可変オリフィス１３．およびニアコンプレッサ１２が供
給する空気の圧力を制御してばね定数。

減衰係数、および高さを変化させる。（４）の状態で、
車両１５がカーブ１８に到達し、実際にカーブ１８を走
行するときには、車両１５のサスペンション６のばね定
数、減衰係数、および高さはすでに最適な値に変化して
いる。そして最後に、（５）の状態に示すように、車両
１５がカーブ１８を走行し終えたところで演算処理装置
３はサスペンション６にばね定数、減衰係数、および高
さをもとに戻すよう制御指令を与え、サスペンション６
は連通バルブ１０．可変オリフィス１３、およびニアコ
ンプレッサ１２が供給する空気の圧力を変化させてばね
定数、減衰係数、および高さをもとの値に直して、一連
のカーブ走行に関する車両制御を終了する。

第９図は、以上説明した本発明の車両制御装置を搭載し
た車両の運動操縦系を表すブロック図である。

第９図において、車両は操縦者の操縦動作に従って運動
を開始するが、車両には操縦者の操縦動作以外にも道路
の状態（例えば、形状や路面の状態など）が外乱として
作用するので、車両の運動は操縦動作に基づく運動に外
乱による影響が重複された形で現れる。しかし、本発明
の車両制御装置は、道路の状態に関する情報を予め取得
することによって、道路の状態による外乱が車両に与え
られる前に外乱の大きさと外乱の影響が最小となるよう
に車両の特性を変化させているので、外乱によって車両
の走行をいったん不具合な状態にすることなしに、操縦
性、安定性２乗心地を最適に保った状態で外乱を乗り切
ることができる。

なお、第９図では簡単のために、道路の状態を車両の運
動から検出するための車載センサを全く記載しなかった
が、コストやスペース等に余裕がある場合には、バック
アップのためやより精密な制御を行うためなどに、第１
０図に示したごとくにセンサを車両に搭載することは１
本発明の特徴を何等損なうものではないことは言うまで
もない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、車両の運動特性
は受信装置が得た道路に関する情報に基づき時間的な余
裕をもって（予測対応をして）変化させることができる
ようになり、特別に高度なセンサやアクチュエータを必
要とせずに、容易に車両の特性を車両が走行している道
路の状態に適応するように制御することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す車両制御装置の全体
構成図、第２図は、アクチュエータの一実施例のサスペ
ンションの構成図、第３図は、本発明の車両制御装置の
制御の一実施例を示すための説明図、第４図は、第３図
に示した制御の手順を示すための説明図、第５図は、制
御の他の実施例を示すための説明図、第６図は、第５８
！Ｉに示した制御の手順を示すための説明図、第７図は
、制御のさらに他の実施例を示すための説明図、第８図
は、第７図に示した制御の手順を示すための説明図、第
９図は、本発明の車両＃押装置を搭載した車両の運動操
縦系を表すブロック図、第１０図は２本発明の車両制御
装置と車載センサを搭載した車両の運動操縦系を表すブ
ロック図、第１１図は、従来技術の車両制御装置を搭載
した車両の運動操縦系を表すブロック図である。 １・・・車両制御装置、２・・・受信装置、３・・・演
算処理装置、４・・・アクチュエータ、５・・・道路情
報送信装置、６・・・アクチュエータの一例のサスペン
ション、１５・・・車両。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、車両が走行している道路情報を、車両の外部に設け
   られた装置から送られてくる信号として受信する受信装
   置を備え、該受信装置が得た情報に基づいて車両の運動
   特性を制御する手段を設けたことを特徴とする車両制御
   装置。 ２、前記受信装置は、車両がこれから走行していく地点
   の道路に関する情報を受信し、この情報に基づいて、該
   地点を該車両が走行するために最も適切な車両の運動特
   性を予め決定し、前記地点に車両が到着したときには、
   すでに、決定してある運動特性となるように車両を制御
   する手段を有することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項に記載の車両制御装置。 ３、車両に搭載されたサスペンション装置のばね定数、
   減衰係数、および高さを制御する車両制御装置において
   、車両の外部に設けられた装置から送られてくる該車両
   が走行している道路情報を受信する受信装置を備え、該
   受信装置が得た情報に基づいて前記サスペンション装置
   のばね定数、減衰係数、および高さを制御する手段を設
   けたことを特徴とする車両制御装置。 ４、前記受信装置は、車両がこれから走行していく地点
   の道路に関する情報を受信し、この情報に基づいて、該
   地点を該車両が走行するために最も適切なサスペンショ
   ン装置のばね定数、減衰係数、および高さを予め決定し
   、前記地点に車両が到着したときには、すでに、決定し
   てあるばね定数、減衰係数、および高さになるようにサ
   スペンション装置を制御することを特徴とする特許請求
   の範囲第３項に記載の車両制御装置。