JPH05221211A

JPH05221211A - 路面状態検知方法

Info

Publication number: JPH05221211A
Application number: JP2839692A
Authority: JP
Inventors: Hisahiro Kishimoto; 尚浩岸本; Hiroaki Yoshida; 裕明吉田; Kiichi Yamada; 喜一山田; Kazuya Hayafune; 一弥早舩
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1992-02-14
Filing date: 1992-02-14
Publication date: 1993-08-31

Abstract

(57)【要約】【目的】リアルタイムにして且つ正確に路面状態を検
知可能な路面状態検知方法を提供する。【構成】路面状態検知方法は、リニアストロークセン
サにより、車体と車軸との間の上下ストロークを連続し
て検出する一方、その出力を周波数分析してスペクトル
分布を作成し、このスペクトル分布から、各路面を特定
する上でのスペクトル値を抽出し、抽出したスペクトル
値から、その時点の路面状態を特定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、車両の走行時、路面
状態をリアルタイムに検知可能とする路面状態検知方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の路面状態検知方法は、従来、車
高センサの出力信号から、車体と車軸との間の相対的な
上下ストロークを検出し、この上下ストロークの変化に
基づき、その路面状態を検知するものであった。具体的
には、車高センサにて検出した上下ストロークが所定の
距離以上となる履歴を求め、この履歴から路面状態が悪
路であるか否かの判定をするようにしたり、また、上下
ストロークが変化する速度つまりストローク速度の変化
の履歴を求め、この履歴を演算処理することで、路面が
悪路であるか否かを判定を実施している。更には、スト
ローク速度の変化の履歴に代えて、上下ストロークがそ
の中立点を横切って変化する回数の履歴を求め、この履
歴に基づき路面が悪路か否かを判定することも可能であ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
路面状態検出方法では、前述したように上下ストローク
の変化の履歴に基づき、悪路であるか否かの判定をなす
ものであるから、その走行時、リアルタイムに路面の状
態を検知することができない不具合がある。また、スト
ロークセンサは、従来、上下ストロークを段階的に検出
するデジタル式のものであるため、路面状態が悪路であ
るか否かの判定を実施可能ではあるものの判定精度は悪
く、また、デジタル式のストロークセンサの出力に基づ
き、きめ細かな路面状態の判定、例えばその路面状態が
うねり路面、波状路面、段差を有する路面又はがたがた
の路面（悪路）であるか否かを特定することは困難であ
る。

【０００４】この発明は、上述した事情に基づいてなさ
れたもので、その目的とするところは、走行時、各種の
路面状態をリアルタイムに且つ精度良く特定して検知可
能とする路面状態検知方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明の路面状態検出
方法では、走行時、各種路面状態からの車両への振動入
力に基づき、その路面を特定する特定周波数域を予め求
めておき、そして、車体と車輪との間の相対的な上下ス
トロークをリニアストロークセンサにより連続的に検出
して、このリニアストロークセンサの出力を周波数分析
した結果から前記上下ストロークのスペクトル分布を求
め、この後、スペクトル分布から前記特定周波数域に対
応したスペクトル値を抽出し、抽出したスペクトル値に
基づき各種路面との適合度合を判定して、路面状態を検
出する。

【０００６】

【作用】上述したように、リニアストロークセンサから
の出力は先ず周波数分析され、この分析結果から上下ス
トロークのスペクトル分布が得られる。次に、スペクト
ル分布からは、路面を特定する既知の特定周波数域に対
応したスペクトル値が夫々抽出され、そして、抽出され
たスペクトル値から各種路面との適合度合が判定され
て、適合度合の最も高い路面が今走行中の路面状態であ
るとして検知される。

【０００７】

【実施例】図１を参照すると、車両の電子制御エアサス
ペンションが概略的に示されている。この電子制御エア
サスペンションは、車体１に対して車輪例えば前輪ＦＷ
を懸架するものとなっており、具体的には、このサスペ
ンションは、車体１と前車軸２との間に配設された空圧
シリンダ／ショックアブソーバ３を備えている。この空
圧シリンダ／ショックアブソーバ３は、そのばね定数の
みならず、その減衰力を例えばハード、ミディアム及び
ソフトの３段階に切り換え可能となっており、そのばね
定数及び減衰力切換えは、その頂部に設けた制御アクチ
ュエータ４によって実施することかできる。

【０００８】即ち、制御アクチュエータ４は、電子制御
ユニット（ＥＣＵ）５に電気的に接続されており、この
ＥＣＵ５から制御アクチュエータ４に駆動制御信号が供
給され、この駆動制御信号に応じて、制御アクチュエー
タ４は、そのショックアブソーバ内のオリフィスの開度
を切換え、この結果、そのサスペンションの減衰力が可
変されることになる。なお、サスペンションのばね定数
は、空圧シリンダのメインエア室とサブエア室との間の
エアバルブを通過する空気量を可変することで切換え可
能となっている。

【０００９】更に、上述した電子制御エアサスペンショ
ンには、ＦＷリニアストロークセンサ６が備えられてい
る。このＦＷリニアストロークセンサ６は、車体１と前
車軸２との間の相対的な上下ストロークを連続的に検出
するものである。具体的には、ＦＷリニアストークセン
サ６は、前車軸２側に取り付けられ、前車軸２の上下運
動に連動するリンク７と、車体１側に取り付けられ、そ
の回転アーム８にリンク７が連結される回転式のポテン
ショメータ９とから構成されている。回転式のポテンシ
ョメータ９は、車体１と前車軸２との相対的な上下スト
ロークをリンク８及び回転アーム８を介して、電圧信号
に変換し、この電圧信号即ち上下ストロークを前述した
ＥＣＵ５に供給する。

【００１０】ＥＣＵ５は、ＦＷリニアストロークセンサ
６の出力から、路面状態を検知する機能を有しており、
この機能の概略は、図２のブロック図に示されている。
即ち、図２に示されているように、ＥＣＵ５は、その内
部にＦＷリニアストロークセンサ６の出力を受け取り、
この出力を分析する分析部１０を有しており、この分析
部１０では、ＦＷリニアストロークセンサ６の出力即ち
上下ストロークを周波数分析して得た結果、即ち、スペ
クトル分布が作成される。

【００１１】ここで、例えば、ＥＣＵ５は、ＦＷリニア
ストロークセンサ６の出力を３０msec毎に取り込み、そ
して、分析部１０では、スペクトル分布を６０msec毎に
演算して作成する。上下ストロークのスペクトル分布が
作成されると、このスペクトル分布に基づき、抽出演算
部１１では、各種の路面状態を特定するスペクトル値が
抽出され、そして、抽出したスペクトル値に基づき、特
定路面との適合度合が演算される。

【００１２】具体的には、図３乃至図７に示されている
ように、これらの各図には、車両が特定路面即ち各モデ
ル路面上を走行した場合、車両に入力する振動周波数と
上下ストロークの振幅との関係が表されている。つま
り、図３に示した良路の場合、上下ストロークの振幅
は、特定の周波数域でピークとなるようなことはなく、
上下ストロークの振幅は周波数ｆに拘らず平坦な特性と
なっている。

【００１３】また、図４に示したうねり路の場合、上下
ストロークの振幅は１Ｈｚ（車両のばね上共振点）付近
の周波数域でピークとなる特性を有し、これに対し、図
５の波状路の場合、上下ストロークの振幅は１１Ｈｚ乃
至１４Ｈｚの領域でピークとなる特性を有している。更
に、図６に示したフィーリング悪路の場合、上下ストロ
ークの振幅は４Ｈｚ乃至８Ｈｚの周波数域で多くなる特
性を有しており、また、図７に示した悪路の場合、上下
ストロークの振幅は、周波数ｆに拘らず大きな特性とな
っている。

【００１４】なお、図６のフィーリング悪路とは、車両
に対し、人間の感じ易い４Ｈｚ乃至８Ｈｚの振動力が入
力されると、人間にとって車両の乗り心地がごつごつと
した感じとなる路面状態のことである。一方、前述した
分析部１０にて周波数分析（ＦＦＴ）により得られるス
ペクトル分布に於いて、そのスペクトル値SPE N と周波
数との関係は、次頁の表１に定義されている。

【００１５】

【表１】表１と図４を参照すれば明かなように、図４のうねり路
に対する適合度合Ｆ1は、１Ｈｚ付近の周波数域に相当
するスペクトル値SPE 1 とSPE 2 との和の移動平均値即
ち次式から求めることができる。

【００１６】Ｆ1 ＝（１／ｎ）・Σ（SPE 1 (n)+SPE 2 (n)) ここで、ｎは、スペクトル値のデータ個数を現してい
る。また、図５の波状路に対する適合度合Ｆ2 は、次式
で示されるように１１Ｈｚ乃至１４Ｈｚあたりの周波数
域に相当するスペクトル値即ちSPC 20 からSPC 26まで
の和の移動平均値から求められる。

【００１７】Ｆ2 ＝（１／ｎ）・Σ（SPE 20 (n)+SPE 21 (n)+SPE 22 (n)+SPE 23 (n) +SPE 24 (n)+SPE 25 (n)+SPE 26 (n)) 同様に、図６のフィーリング悪路に対する適合度合Ｆ3
もまた、次式で示されるように４Ｈｚ乃至８Ｈｚの周波
数域に相当するスペクトル値つまりSPC 7 からSPC 14
までの和の移動平均値から求めることができる。

【００１８】Ｆ3 ＝（１／ｎ）・Σ（SPE 7 (n)+SPE 8 (n)+SPE 9 (n)+SPE 10 (n) +SPE 11 (n)+SPE 12 (n)+SPE 13 (n)+SPE 14 (n)）そして、図７の悪路に対する適合度合Ｆ4 に関しては、
全スペクトル値の和の移動平均値を求めてもよいが、こ
の実施例では、適合度合Ｆ4 は、SPC 6 からSPC 31 ま
での和の移動平均値から求められるものとなっている。
つまり、適合度合Ｆ4 は、次式から算出される。

【００１９】Ｆ4 ＝（１／ｎ）・Σ（SPE 6 (n)+SPE 7 (n)+・・・・+SPE 31 (n)) 更に、この実施例の場合にあっては、算出した適合度合
Ｆ4 を次式により学習して得た値、即ち、学習値Ｆ4LN
を求め、この学習値Ｆ4LN から、路面が悪路か否かの判
定をも実施するようにしている。Ｆ4LN ＝（１／２ｎ）・Σ（Ｆ4(n)）上述したように、抽出演算部１１にて、各適合度合Ｆ1
，Ｆ2 ，Ｆ3 ，Ｆ4 及び学習値Ｆ4LN が算出される
と、これらの算出結果は次の判定部１２に供給され、こ
の判定部１２にて、現在走行中の路面が特定されること
になる。具体的には、判定部１２では、以下に説明する
図８の路面判別ルーチンが実行される。路面判別ルーチン先ず、ステップＳ１にて、各適合度合Ｆ1 ，Ｆ2 ，Ｆ3
，Ｆ4 が読み込まれた後、以降のステップＳ２，Ｓ
３，Ｓ４，Ｓ５では、各適合度合が夫々の設定範囲内に
収まっているか否かが判別される。例えば、適合度合Ｆ
1 についてみた場合、走行路面がうねり路であると、そ
の適合度合Ｆ1 の値がとり得る領域、つまり、その最大
値Ｆ1max及び最小値Ｆ1minは自ずから決定されるものと
なる。従って、走行実験により、適合度合Ｆ1 の最大値
Ｆ1max及び最小値Ｆ1minを予め求めておくことにより、
ステップＳ２の判別が実施可能となる。

【００２０】また、同様にして他の適合度合Ｆ2 ，Ｆ3
，Ｆ4 に関しても、その最大値及び最小値を夫々求め
ておくことにより、ステップＳ３，Ｓ４，Ｓ５の判別が
可能となる。従って、ステップＳ２の判別結果が正（YE
S)となる場合、即ち、適合度合Ｆ1の値がその最大値Ｆ1
maxと最小値Ｆ1minとの間にある場合、ステップＳ６に
て、その時点の走行路面は図４に示すうねり路であると
特定される。

【００２１】一方、ステップＳ２の判別結果が否（NO）
となった後、ステップＳ３の判別結果が正となる場合、
即ち、適合度合Ｆ2 の値がその最大値Ｆ2maxと最小値Ｆ
2minとの間にある場合、ステップＳ７にて、その時点の
走行路面は図５に示す波状路であると特定される。同様
にして、ステップＳ４の判別結果が正となる場合には、
ステップＳ８にて、その時点の走行路面が図６に示すフ
ィーリング悪路であると特定され、また、ステップＳ５
の判別結果が正となる場合には、ステップＳ９にて、そ
の時点での走行路面は図７に示す悪路であると特定され
る。

【００２２】ステップＳ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５の判別結
果が何れも否となる場合、ステップＳ１０にて、その時
点の走行路面が図３に示す良路であると特定される。上
述した路面判定ルーチンは、所定の制御サイクルで繰り
返して実行されるものとなっており、これにより、走行
路面をリアルタイムに特定することができる。

【００２３】この実施例の場合、路面判定ルーチンが繰
り返して実行されるとき、図９の悪路スイッチ設定ルー
チンが割り込むように所定の時間間隔毎に実行され、以
下には、この悪路スイッチ設定ルーチンについて説明す
る。悪路スイッチ設定ルーチンステップＳ１１にて、前述した学習値Ｆ4LN が読み込ま
れた後、次のステップＳ１２，Ｓ１３では、走行路面が
良路か否か、そして、走行路面が悪路であるか否かの判
別が実施される。ここで、これらステップでの判別は、
前述した路面判別ルーチンの結果に基づいて実施するこ
とができる。、ステップＳ１２の判別結果が正の場合、
ステップＳ１４にて、学習値Ｆ4LN が所定値Ｋ1 以上で
あるか否かが判別され、その判別結果が正である場合に
は、次のステップＳ１５にて、悪路スイッチＦ5 に１が
セットされる。なお、ステップＳ１４の判別結果が否の
場合には、ステップＳ１６にて、悪路スイッチＦ5 に０
がセットされて、このルーチンを終了する。

【００２４】ステップＳ１２からステップＳ１３に至
り、このステップの判別結果が正の場合には、ステップ
Ｓ１７にて、学習値Ｆ4LN が前記所定値Ｋ1 よりも小さ
な値Ｋ2 以下であるか否かが判別され、その判別結果が
正の場合には、ステップＳ１８にて悪路スイッチＦ5 に
０がセットされ、逆に、判別結果が否の場合にはステッ
プＳ１９にて、悪路スイッチＦ5 に１をセットして、こ
のルーチンを終了する。

【００２５】なお、ステップＳ１２，Ｓ１３の判別結果
が何れも否となる場合には、悪路スイッチＦ5 をセット
し直すことなく、このルーチンを終了する。上述の悪路
スイッチ設定ルーチンから明かなように、悪路スイッチ
Ｆ5 は、図１０に示す如く、学習値Ｆ4LN の値に所定の
ヒステリシスを設けて切換えられることになる。

【００２６】前述したように路面判別ルーチンにて走行
路面が特定され、そして、悪路スイッチ設定ルーチンに
て悪路スイッチＦ5 が設定されると、これらの結果は図
２に示されているように、判定部１２から減衰力設定部
１３に供給され、この減衰力設定部１３にて、電子制御
エアサスペンションの減衰力が設定される。即ち、走行
路面がうねり路であると判定されている場合、サスペン
ションの減衰力は、その適合度合Ｆ1 の大きさに応じ
て、ハード又はミディアムに設定され、この設定結果に
基づき、電子制御エアサスペンションの制御アクチュエ
ータ４が実際に作動される。ここで、制御アクチュエー
タ４の作動は、車両が所定車速以上で直進状態にあっ
て、減衰力の自動切換えが選択されていることを条件と
して実行される。

【００２７】うねり路を走行中、サスペンションの減衰
力がハード又はミディアムに設定されると、走行中、車
両のばね上共振を防止して、車体のふわふわ感を抑える
ことができる。走行路面が波状路であると、減衰力はミ
ディアムに設定され、これにより、車両のばね下共振を
抑え、タイヤの路面接地性を高めることができる。ここ
で、この場合での減衰力は、ブレーキペダルが踏み込ま
れていないか又はスロットル開度が所定開度以上に開か
れており、しかも、適合度合Ｆ2 が所定値以上である開
始条件が満たされているときに、例えば１秒間だけ減衰
力がミディアムに設定されるものとなっており、この
後、前記開始条件が満たされているときには、ミディア
ムの状態を更に１秒間継続する。なお、開始条件が満足
しなくなったとき、減衰力はソフトに切換えられる。

【００２８】走行路面がフィーリング悪路である場合、
減衰力はソフトに設定され、これにより、ごつごつとし
た乗り心地感を解消することができる。更に、走行路面
が悪路である場合、減衰力がハードに設定され、また、
良路の場合、その減衰力がソフトに設定されることは勿
論である。なお、上述した減衰力の設定は、図１１にも
示されており、図中、Ｈ、Ｍ、Ｓは、減衰力が夫々ハー
ド、ミディアム及びソフトであることを現している。

【００２９】また、この実施例の場合にあっては、前述
した悪路スイッチＦ5 の値の変化から、車両が段差等の
悪路に突入したか否かを判定し、そして、その減衰力の
切換えを実施するようにしている。即ち、悪路スイッチ
Ｆ５の値が０から１に変化し且つ適合度合Ｆ4 が所定値
以上であると、良路である走行路面中に段差等の悪路部
分があると判定し、この場合には、２秒間だけ減衰力を
ハードに設定して、車両のばね上の共振を抑え、この
後、減衰力はソフトに戻されることになる。

【００３０】この発明は、上述した一実施例に制約され
るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、一
実施例では各適合度合のとり得る値から、走行路面の状
態を特定するようにしたが、ファジィ推論やニューラル
ネットワーク等のシステムを利用し、その適合度合に基
づき、路面の特定を実施することも可能である。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の路面状
態検知方法によれば、各種の路面を特定する特定周波数
域を予め求めておき、車体と車輪との間の上下ストロー
クをリニアストロークセンサにて連続的に検出し、そし
て、このリニアストロークセンサの出力を周波数分析し
てスペクトル分布を求めるようにしたから、このスペク
トル分布から特定周波数域に対応するスペクトル値を抽
出することで、その時点の走行路面をリアルタイムにし
て且つ正確に特定することができる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】電子エアサスペンションの概略構成図である。

【図２】図１のＥＣＵ内の一部を示したブロック図であ
る。

【図３】良路の場合の上下ストロークの周波数分布を示
したグラフである。

【図４】うねり路の場合の上下ストロークの周波数分布
を示したグラフである。

【図５】波状路の場合の上下ストロークの周波数分布を
示したグラフである。

【図６】フィーリング悪路の場合の上下ストロークの周
波数分布を示したグラフである。

【図７】悪路の場合の上下ストロークの周波数分布を示
したグラフである。

【図８】路面判定ルーチンを示したフローチャートであ
る。

【図９】悪路スイッチ設定ルーチンを示したフローチャ
ートである。

【図１０】図９の設定ルーチンの実行を示したグラフで
ある。

【図１１】減衰力の切換え領域を示したグラフである。

【符号の説明】

１車体２前車軸３空圧シリンダ／ショックアブソーバ４制御アクチュータ５ＥＣＵ６リニアストロークセンサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者早舩一弥東京都港区芝五丁目33番８号三菱自動車工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】走行時、各種路面状態からの車両への振
動入力に基づき、その路面を特定する特定周波数域を予
め求めておき、車体と車輪との間の相対的な上下ストロ
ークをリニアストロークセンサにより連続的に検出し
て、このリニアストロークセンサの出力を周波数分析し
た結果から前記上下ストロークのスペクトル分布を求
め、このスペクトル分布から前記特定周波数域に対応し
たスペクトル値を抽出し、抽出したスペクトル値に基づ
き各種路面との適合度合を判定して、路面状態を検出す
ることを特徴とする路面状態検知方法。