JPH0680046A

JPH0680046A - 車両の限界判定装置

Info

Publication number: JPH0680046A
Application number: JP23483292A
Authority: JP
Inventors: Takehiko Tanaka; 勇彦田中
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1992-09-02
Filing date: 1992-09-02
Publication date: 1994-03-22
Anticipated expiration: 2015-12-25
Also published as: JP3120586B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は走行不安定状態を検出すると共に所
定の不安定状態を越えているかを判定する車両の限界判
定装置にに関し、車両の走行予定路を安全に走行できる
状態であるか否かを判断して運転者に対して車両の走行
状態または路面状態に合った的確な情報の供与を行うこ
とを目的とする。【構成】グローバルポジションシステム（ＧＰＳ）によ
り自車位置を検出する（ステップＳ１）。自車位置と進
行方向より走行予定路を推定する（ステップＳ２）。道
路地図データから走行予定路の道路状況を検索し、その
道路状況から車両が安全に走行できる限界値に相当する
しきい値Ｓを演算する（ステップＳ３）。車両に搭載さ
れた各種センサの出力信号を基に車両の滑り量に相当す
る車両走行状態Ｌ_MAXを推定する（ステップＳ４）。Ｌ
_MAX≧Ｓ_Hとなったら車両が不安定状態であると判定し
て警報ランプを点灯する（ステップＳ５）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は車両の限界判定装置に係
り、特に車両のスリップ等の走行不安定状態を検出する
と共に、所定の不安定状態を越えているかを判定する車
両の限界判定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、車両の走行不安定状態（例え
ばスリップ）を検出し、この信号を処理して車両の走行
状態を自動的に安定化させる制御装置が知られている
（特開昭62-146762号公報）。

【０００３】一般にこの種の制御装置においては、車両
の走行状態を検出する検出手段を有すると共に、この検
出手段によって得られた値と比較するための所定のしき
い値を有している。このしきい値は、検出手段によりえ
られた値と比較することにより、その走行状態が不安定
状態であるか否かを判定するために設定される値であ
る。

【０００４】そして、車両の走行状態が上記しきい値を
越えた場合には、その車両が走行不安定状態であると判
定し、警報音響または警告ランプ等の表示手段により、
車両の運転者に車両が走行不安定状態であることを所定
時間に亘って報知する。運転者はこの表示手段を確認す
ることにより運転上の注意を行う。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の制
御装置においては、上記表示手段を作動させるためのし
きい値は、予め設定された固定値が使用されている。従
って、表示手段の作動は、車両が走行する道路状況の変
化にかかわらず、常に車両の走行状態が一定レベルを超
えた場合に行われる。

【０００６】このため、例えば、幅の広い直線道路の路
面上に一箇所だけスリップする場所があり、全体の走行
には影響しないような場合であっても、そのスリップの
みを検出して表示手段が作動し、運転者に対して余計な
不安を抱かせてしまう。すなわち、上記従来の車両の限
界判定装置における表示手段の作動方法は、実際の車両
運転に効果的に適合していない。

【０００７】そこで、本発明は上記課題に鑑みてなされ
たものであり、車両の走行予定路を推定し、その走行予
定路を車両が安全に走行できる状態であるか否かを判断
することにより、運転者に対して車両の走行状態または
路面状態に合った的確な情報の供与を行うことができる
車両の限界判定装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題は、図１の原
理図に示すように、車両の走行状態を走行状態検出手段
Ｍ１で検出し、該走行状態検出手段Ｍ１により検出され
た検出値と所定のしきい値とを比較することにより、前
記走行状態が基準走行状態よりも不安定状態であるか否
かを車両状態判定手段Ｍ２で判定する車両の限界判定装
置において、予め道路情報を記憶した道路情報記憶手段
Ｍ３と、前記車両の現在の位置を検出する位置検出手段
４と、前記道路情報記憶手段３が記憶している道路情報
と前記位置検出手段４が検出する前記車両の位置とに基
づいて前記車両の走行予定路を推定し、前記道路情報記
憶手段３から該走行予定路の道路状況を読み出す道路状
況検索手段５と、該道路状況検索手段５で検索された前
記走行予定路の道路状況を基に、前記車両が前記走行予
定路を前記基準走行状態で走行できる値に、前記しきい
値を設定するしきい値設定手段６とを有する車両の限界
判定装置により解決される。

【０００９】

【作用】上記構成の車両の限界判定装置において、前記
道路情報検索手段Ｍ５は、前記道路情報記憶手段Ｍ３が
有する道路地図情報と、前記位置検出手段Ｍ４で検出さ
れる車両の位置情報を基に、前記車両が走行中の道路
と、走行位置および走行方向を特定し、走行予定路を推
定する。そして、この走行予定路に関して、幅員やカー
ブの曲率、制限速度等の情報を、前記道路情報記憶手段
Ｍ３から読み出す。

【００１０】前記車両状態判定手段Ｍ２は、前記走行状
態検出手段Ｍ１によって検出された検出値と、前記しき
い値設定手段Ｍ６で設定されたしきい値とを比較して、
前記車両の走行状態が所定の基準走行状態よりも不安定
状態であるかどうかを判定する。

【００１１】前記しきい値設定手段Ｍ６は、前記道路情
報検索手段Ｍ５で検索された走行予定路に関する道路情
報を基に、前記車両がこの走行予定路を安全に走行する
ことができるしきい値を設定する。このため、前記車両
状態判定手段Ｍ２では、走行予定路を走行する際の車両
状態判定、すなわち車両状態の予測判定が行われる。

【００１２】

【実施例】次に、本発明に係る車両の限界判定装置の構
成をより一層明確にするために、適切な実施例に基づい
て説明する。

【００１３】図２は本発明に係る車両の限界判定装置の
一実施例を適用した車両のシステム構成図を示す。

【００１４】この車両１０は、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２
を操舵する前輪操舵装置２０と、前記位置検出手段およ
び前記道路情報記憶手段に相当するグローバルポジショ
ニングシステム（ＧＰＳ）３０と、車両の走行不安定状
態を検出する電気制御装置４０を備えると共に、車両の
不安定状態を運転者に警告する表示装置５０を有してい
る。

【００１５】前輪操舵装置２０は、ハンドル２１を上端
に固定した操舵軸２２を備えている。操舵軸２２の下端
はステアリングギヤボックス２３内にて軸方向に変位可
能に支持されたラックバー２４に接続されていて、同バ
ー２４はハンドル２１の回動に応じて軸方向に変位す
る。ラックバー２４の両端にはタイロッド２５ａ，２５
ｂ及びナックルアーム２６ａ，２６ｂを介して左右前輪
ＦＷ１，ＦＷ２が接続されていて、左右前輪ＦＷ１，Ｆ
Ｗ２はラックバー２４の軸方向の変位に応じて操舵され
る。

【００１６】ＧＰＳ３０は、地上20,000kmの軌道面に配
置された衛星からの電波を捕らえて自己の位置を検出す
る位置検出装置３１と、前記道路情報記憶手段Ｍ３に該
当し、道路地図および各道路の制限速度，カーブ半径，
幅員等の情報を記憶した情報記憶用リードオンリメモリ
（ＲＯＭ）３２とから構成される。

【００１７】位置検出装置３０は、前記位置検出手段Ｍ
４に該当し、上空の異なる位置に配置された３つの衛星
からの距離を、“電波伝播時間×電波速度”として測定
し、それらが一点で交わる位置を３次元的に求めて自己
の位置と判断する。また、それぞれの電波のドップラー
効果を測定することにより、３次元的に速度を検出する
事もできる。尚、このシステムによれば、常時十数m の
精度で自己の位置を検出することができる。

【００１８】電気制御装置４０は、マイクロコンピュー
タ４１および各種のセンサ等から構成されている。

【００１９】マイクロコンピュータ４１は、後述する図
３，４，１３，１４に示すフローチャートに対応したプ
ログラムを記憶しており、同プログラムを実行すること
により、車両の走行状態を検出して、走行不安定状態を
運転車に警告するための車両の限界判定を行う。

【００２０】また、このマイクロコンピュータ４１はＲ
ＯＭにより構成されたテーブルを有し、同テーブルには
前記プログラムの実行時に利用される各種係数等（図５
〜１２参照）および評価値Ｇ_B0，Ｇ_B1，Ｔｒ，Ｌｘ，Ｌ
_Y，γ₀，ａ，ｂ，Ｌｚ（図１５〜１７，図１９〜２４
参照）が記憶されている。

【００２１】マイクロコンピュータ４１の入力には、前
輪操舵角センサ４３，車輪速センサ４４ａ〜４４ｄ，ヨ
ーレートセンサ４５，前後加速度センサ４６，横加速度
センサ４７，電子制御式変速機システム（ＥＣＴ）４８
およびスロットル開度センサ４９が接続されている。こ
こで、ＥＣＴ４８はマイクロコンピュータ４１に、シフ
トポジションを知らせるための信号を供給している。

【００２２】前輪操舵角センサ４３は操舵軸２２に組付
けられ、同軸２２の回転角を検出することにより前輪操
舵角θを検出して、同操舵角θを表す検出信号を出力す
る。車輪速センサ４４ａ〜４４ｄは各前輪ＦＷ１，ＦＷ
２および各後輪ＲＷ１，ＲＷ２の近傍に設けられ、各輪
ＦＷ１，ＦＷ２，ＲＷ１，ＲＷ２の回転速度Ｖ
_FL,Ｖ _FR，Ｖ_RL，Ｖ_RRを検出して、同回転速度Ｖ_FL,Ｖ
_FR，Ｖ_RL，Ｖ_RRを表す検出信号をそれぞれ出力する。

【００２３】ヨーレートセンサ４５は車体の重心位置に
固定され、垂直軸回りの車体の回転角速度を検出するこ
とによりヨーレートγを検出して、同ヨーレートγを表
す検出信号を出力する。前後加速度センサ４６も車体に
固定され、車両の前後方向の加速度Ｇｘを検出して同加
速度Ｇｘを表す検出信号を出力する。横加速度センサ４
７も車体に固定され、車両の横方向の加速度Ｇ_Yを検出
して同加速度Ｇ_Yを表す検出信号を出力する。

【００２４】また、マイクロコンピュータ４１の出力に
は表示制御回路５１とランプ５２とからなる表示装置５
０が接続されている。このランプ５２には例えば「走行
不安定状態」と記されており、表示制御回路５１により
点灯、消灯が制御される。従って、運転車はランプ５２
の点灯により車両が走行不安定状態であることを認識す
ることができる。

【００２５】次に、上記のように構成した本実施例の動
作について説明する。

【００２６】上記マイクロコンピュータ４１は、コンピ
ュータ４１内に記憶された図３，図４，図１３，図１４
のフローチャートに対応したプログラムに従い、前記し
た走行状態検出手段Ｍ１、車両状態判定手段Ｍ２、道路
状況検索手段Ｍ５およびしきい値設定手段Ｍ６を実現
し、車両の走行状態を検出して車両の走行不安定状態を
運転車に警告する車両走行状態の限界判定を行う。

【００２７】先ず、本実施例装置における車両の限界判
定の処理内容を図３に示すフローチャートをもとに説明
する。図３はマイクロコンピュータ４１が実行する車両
の限界判定処理のメインルーチンのフローチャートを示
す。

【００２８】イグニッションスイッチ（図示せず）が投
入されると、マイクロコンピュータ４１はプログラムの
実行を開始し、ステップＳ１にて位置検出装置３１を用
いて自車位置の検出を行う。自車位置が検出できたら、
ステップＳ２へ進む。

【００２９】ステップＳ２は、前記道路情報検索手段Ｍ
５に該当し、上記ステップＳ１で検出した自車位置と道
路情報記憶用ＲＯＭ３２が記憶している道路地図に関す
る情報とを基に、車両の進行方向と現在走行している道
路とを特定し、走行予定路を推定する。尚、走行予定路
は、現在走行している道路上において所定時間後に走行
するであろう位置とし、例えば進行方向１００m 前方と
推定する。

【００３０】ステップＳ３は、前記しきい値設定手段Ｍ
６に該当し、車両が走行予定路を安定した状態で走行で
きるようなしきい値Ｓ_Hを演算する。このしきい値Ｓ_H
は、図４において後述するように走行予定路を走行する
際の理想ヨーレート，安全速度，適正ステアリング角お
よび適正スロットル開度から求められる値で、車両が適
正状態を保持できる限界値に相当する。

【００３１】また、ステップＳ４では、車両走行状態Ｌ
_MAXの推定を行う。この車両走行状態Ｌ_MAXは、図１３
および図１４において後述するように、車両の前後方向
の車輪の滑り量に対応した第１評価値Ｌ_X，同横方向の
車輪の滑り量に対応した第２評価値Ｌ_Y，車両の重心を
通る垂直軸回りの車輪の滑り量に対応した第３評価値Ｌ
_Z夫々のベクトル和であり、車両全体としての滑り量に
相当した値である。尚、このステップＳ４は前記走行状
態検出手段Ｍ１に該当し、上記車両走行状態Ｌ _MAXは、
前記走行状態検出手段Ｍ１によって検出される検出値に
該当する。

【００３２】ステップＳ５では、上記しきい値Ｓ_Hと、
上記車両走行状態Ｌ_MAXとの比較を行い、車両の走行状
態がしきい値Ｓ_Hで規定された所定の基準走行状態より
も不安定状態であるかどうかを判定する。従って、この
ステップＳ５は、前記車両状態判定手段Ｍ２に該当す
る。

【００３３】また、ステップＳ５では、上記の判定と共
に表示装置５０の制御も行っている。すなわち、車両の
走行状態が所定時間（Ｔ_L1）継続して基準走行状態より
も不安定状態であると判定された場合（Ｌ_MAX≧Ｓ_Hの
場合）、危険を表示するためのランプ５２を点灯し、そ
の後所定時間（Ｔ_L2）継続して安定状態であるとされた
場合（Ｌ_MAX＜Ｓ_Hの場合）ランプ５２を消灯する。

【００３４】以上のようにステップＳ１〜Ｓ５までの間
において１回のルーチンが終了し、このルーチンが繰り
返し実行される。

【００３５】次に、図３中、ステップＳ３に相当するし
きい値Ｓ_Hの演算手順について説明する。図４は、しき
い値Ｓ_Hを演算するためにマイクロコンピュータ４１が
行うサブルーチンのフローチャートを示す。尚、このサ
ブルーチンは上記ステップＳ３で行われる処理に相当す
る。

【００３６】この処理が起動すると、先ず、図３のステ
ップＳ２で推定した走行予定路に関する道路情報（制限
速度，カーブ半径Ｒ，幅員Ｗ）を、道路情報記憶用ＲＯ
Ｍ３２から読み出す（ステップ１０１）。

【００３７】次に、ステップ１０２に進み、マイクロコ
ンピュータ４１内のＲＯＭが有するテーブル（図５参
照）から、走行予定路を走行する際の理想ヨーレートを
読みだす。一般に、制限速度が高くカーブ半径が小さい
道路ほど高速旋回が行われるから、図５に示すように、
理想ヨーレートは制限速度とカーブ半径Ｒとで決定さ
れ、制限速度が高いほど、またカーブ半径Ｒが小さいほ
ど高い値としている。尚、この場合、カーブ半径Ｒは、
上記のステップ１０１で読み出した情報を用いている。

【００３８】ステップ１０３〜ステップ１０５は、走行
予定路を走行する際の安全速度を演算するステップであ
る。一般に、道路を安全に走行することのできる速度
は、必ずしも制限速度を一致しているわけではない。す
なわち、制限速度が同一の道路であっても、カーブ半径
Ｒや幅員が違えば当然に安全速度が違ってくる。

【００３９】このため、本実施例装置においては、上記
のステップ１０１で読み出した道路情報に基づいて、マ
イクロコンピュータ４１に内蔵されるテーブル（図６
（Ａ），（Ｂ）参照）から、走行予定路の制限速度とカ
ーブ半径Ｒにより決まる補正安全係数Ｍ₁と、幅員によ
り決まる補正安全係数Ｍ₂とを読み出し（ステップ１０
３，１０４）、これらの補正安全係数Ｍ₁，Ｍ₂を用い
て、“安全速度＝Ｍ₁＊Ｍ₂＊制限速度”を求めている
（ステップ１０５）。従って、本実施例装置における安
全速度は、カーブ半径が大きい場合は制限速度より高い
値に、また、道路の幅員Ｗが狭い場合は制限速度より低
い値に設定される。

【００４０】次に、ステップ１０６では、走行予定路の
カーブ半径Ｒを適正に旋回するための適正ステアリング
切れ角を、マイクロコンピュータ４１が内蔵するテーブ
ル（図７参照）から読み出す。

【００４１】次いで、ステップ１０７で、ＥＣＴ４８か
ら供給されるシフトポジション信号を基に、現在変速機
が何速に保持されているかを検出する。そして、ステッ
プ１０８で、検出したシフトポジションと走行すべきカ
ーブ半径Ｒとに基づいて、マイクロコンピュータ４１が
内蔵するテーブル（図８参照）から適正なスロットル開
度を読みだす。

【００４２】以上のステップで、走行予定路を走行する
際に適正な車両状態を維持するための各種設定値の演算
を終了する。以下、上記のステップで設定した各種の値
を基に、走行予定路を走行する際の車両の安定限界値で
あるしきい値Ｓ_Hを演算する。尚、この演算は初期設定
値Ｓに、マイクロコンピュータ４１が内蔵する各種テー
ブル（図９〜図１２）から読み出される各種補正係数を
乗算することにより行われる。

【００４３】ステップ１０９では、上記ステップ１０２
で読み出した理想ヨーレートに基づいて、しきい値Ｓ_H
を補正する補正係数Ｎ₁を設定する。図９は理想ヨーレ
ートと補正係数Ｎ₁との関係を表すテーブルを示す。

【００４４】許容される理想ヨーレートが高いほど、走
行予定路の道路条件が良く、車両は高い次元で安定した
走行ができる。このため、図９に示すように、補正係数
Ｎ₁は理想ヨーレートの値と比例的な関係を有してい
る。尚、本実施例装置においては、補正係数Ｎ₁を０．
９〜１．１の範囲に設定し、理想ヨーレートが５deg/se
c のときに補正係数Ｎ₁＝１．０としている。

【００４５】次に、ステップ１１０では、上記ステップ
１０３〜１０５で求めた安全速度に基づいて、補正係数
Ｎ₂を求める。図１０は上記安全速度と補正係数Ｎ₂と
の関係を表すテーブルを示す。設定された安全速度が高
いほど、高い次元での安定した走行が可能となる。この
ため、図１０に示すように、補正係数Ｎ₂は安全速度と
比例的な関係を有しており、本実施例装置においては、
補正係数Ｎ₂を０．９〜１．１の範囲に設定し、安全速
度が５０km/hのときに補正係数Ｎ₂＝１．０となるよう
に設定している。

【００４６】ステップ１１１では、上記ステップ１０６
で求めた適正ステアリング切れ角に基づいて、補正係数
Ｎ₃を求める。図１１は、上記ステアリング切れ角と前
輪操舵角センサ４３の出力に基づいて検出された実際の
ステアリング切れ角との差角と、補正係数Ｎ₃との関係
を表すテーブルを示す。

【００４７】同図に示すように、本実施例装置では、実
際のステアリング切れ角が、適正ステアリング切れ角の
中心値近傍にある場合、車両は安定旋回しながら走行予
想路を走行すると予想されるため、実際のステアリング
切れ角が中心値に近い場合に補正係数Ｎ₃を最大値１．
１とし、中心値からずれにに従って段階的に最小値０．
９まで変動させている。

【００４８】次に、ステップ１１２では、上記ステップ
１０７，１０８で求めた適正スロットル開度と、スロッ
トル開度センサ４９からマイクロコンピュータ４１に供
給される実際のスロットル開度とに基づいて、補正係数
Ｎ₄を求める。図１２は、実際のスロットル開度と上記
適正スロットル開度との差異と、補正係数Ｎ₄との関係
を表すテーブルを示す。

【００４９】実際のスロットル開度が、走行予定路を走
行する際の適正スロットル開度に比べて小さい場合は、
車両は安全にその道路を走行することができる。これに
対して、実際のスロットル開度が適正スロットル開度よ
り大きい場合、走行予定路を走行中にオーバースピード
となり、安定状態を脱してしまう場合が考えられる。

【００５０】そこで、本実施例装置においては、実際の
スロットル開度が、適正スロットル開度を超えている場
合に補正係数Ｎ₄を最小値０．９とし、適正スロットル
開度より小さい領域で段階的に補正係数Ｎ₄を最大値
１．１まで変動させている。

【００５１】次いで、ステップ１１３では、上記ステッ
プ１０９〜１１２で求めた補正係数Ｎ₁〜Ｎ₄を用い
て、しきい値Ｓ_Hを求めている（Ｓ_H＝Ｓ＊Ｎ₁＊Ｎ₂
＊Ｎ₃＊Ｎ₄）。尚、上式中“Ｓ”は、上記補正前の初
期設定値で、図３に示すメインルーチン中ステップＳ４
における車両走行状態Ｌ_MAXと整合させるための定数で
ある。

【００５２】このように、上記ステップ１０１〜１１３
を実行することにより、しきい値Ｓ _Hを求めたら、この
サブルーチンを終了し、図３のメインルーチンに戻っ
て、引き続き所定の処理を行う。

【００５３】次に、図３中、ステップＳ４で行われた車
両走行状態Ｌ_MAXの推定方法について説明する。図５，
６は車両走行状態Ｌ_MAXを推定する処理のフローチャー
トを示す。

【００５４】上記のしきい値演算ルーチンが終了する
と、マイクロコンピュータ４１は、図１３の車両走行状
態推定ルーチンの実行を開始し、ステップ２０１にて各
種変数を初期値に設定する初期設定処理を実行した後、
ステップ２０２〜２１７からなるサブルーチンを実行す
る。

【００５５】この処理においては、ステップ２０２にて
前輪操舵角センサ４３、車輪速センサ４４ａ〜４４ｄ、
ヨーレートセンサ４５、前後加速度センサ４６及び横加
速度センサ４７から前輪操舵角θ、車輪回転速度Ｖ_FL,
Ｖ_FR，Ｖ_RL，Ｖ_RR、ヨーレートγ、前後加速度Ｇｘ及び
横加速度Ｇ_Yを表す各検出信号をそれぞれ入力すると共
に、ステップ２０３にて車速Ｖに基づいて係数Ｇ_BO，Ｇ
_B1，Ｔγをテーブル（図１５〜１７参照）から読み出
す。

【００５６】この場合、車速Ｖとしては、最初はステッ
プ２０１にて初期設定された値「０」が利用されるが、
その後においては前回の処理時にステップ２０６にて計
算された値が利用される。次に、ステップ２０４にて前
記読み出した係数Ｇ_BO，Ｇ_B1，Ｔγ及び前記入力したヨ
ーレートγを用いて、下記数１に基づく演算の実行によ
り車両のスリップ角βを計算する。

【００５７】

【数１】

【００５８】前記数１中、ｓはラプラス演算子であり、
Ｆ（ｓ）はヨーレートγと車両のスリップ角βとの関係
を表す伝達関数である。

【００５９】次に、ステップ２０５にて、前記入力した
各車輪回転速度Ｖ_FL,Ｖ_FR，Ｖ_RL，Ｖ_RR、ヨーレートγ
及び前記算出したスリップ角βに基づく下記数式の演算
の実行により、旋回軌跡差による各輪ＦＷ１，ＦＷ２，
ＲＷ１，ＲＷ２の車輪回転速度成分を除去した各輪ＦＷ
１，ＦＥ２，ＲＷ１，ＲＷ２の補正車輪回転速度Ｖ₁，
Ｖ₂，Ｖ₃，Ｖ₄を計算する。

【００６０】Ｖ₁＝Ｖ_FL＋ｔ・γ／２Ｖ₂＝Ｖ_FR−ｔ・γ／２Ｖ₃＝Ｖ_RL＋ｔ・γ／２＋Ｌ・Ｂ・γ Ｖ₄＝Ｖ_RR−ｔ・γ／２＋Ｌ・Ｂ・γ なお、前記数式中、ｔはトレッドであり、Ｌはホイール
ベースである。

【００６１】前記数式について、図１８を用いて若干の
説明を加えると、補正車輪回転速度Ｖ₁，Ｖ₂，Ｖ₃，
Ｖ₄は、各輪ＦＷ１，ＦＷ２，ＲＷ１，ＲＷ２の各車輪
回転速度Ｖ_FL,Ｖ_FR，Ｖ_RL，Ｖ_RRを、車両の重心Ｃｃ回
りのヨーレートγと車両のスリップ角βを用いて、左右
前輪ＦＷ１，ＦＷ２の中心位置Ｃ_Fの車輪回転速度に換
算したものである。これにより、旋回軌跡差による各輪
ＦＷ１，ＦＷ２，ＲＷ１，ＲＷ２の回転速度差成分が除
去される。

【００６２】次に、ステップ２０６にて前記入力した前
後加速度Ｇ_Xに基づいて、下記〜の条件に従って車
速Ｖを決定する。

【００６３】；前後加速度Ｇ_Xが「０」以上かつ絶対
値の小さな正の所定値Ｇ₀（例えば、約１．０ｍ／ｓ²
〜約５．０ｍ／ｓ²）以下であるとき（０≦Ｇ_X≦
Ｇ₀）、車速Ｖは各補正車輪回転速度Ｖ₁，Ｖ₂，
Ｖ₃，Ｖ₄の最小値ＭＩＮ（Ｖ₁，Ｖ ₂，Ｖ₃，Ｖ₄）
に設定される。

【００６４】；前後加速度Ｇ_Xが絶対値の小さな負の
所定値−Ｇ₀（例えば、約−５．０ｍ／Ｓ²〜約−１．
０ｍ／ｓ²）以上かつ「０」未満であるとき（−Ｇ₀≦
Ｇ_X≦０）、車速Ｖは各補正車輪回転速度Ｖ₁，Ｖ₂，
Ｖ₃，Ｖ₄の最大値ＭＡＸ（Ｖ₁，Ｖ₂，Ｖ₃，Ｖ₄）
に設定される。

【００６５】；前後加速度Ｇ_Xが前記負の所定値−Ｇ
₀未満又は前記正の所定値Ｇ₀より大きいとき（Ｇ_X＜
−Ｇ₀ｏｒＧ_X＞Ｇ₀）、車速Ｖは下記数式の演算の実
行により計算される。

【００６６】Ｖ＝Ｖ₀＋∫Ｇ_Xｄｔ尚、前記数式中、積分定数Ｖ₀は、前記の条件（Ｇ_X
＜−Ｇ₀ｏｒＧ_X＞Ｇ₀）を満たす直前の補正車速Ｖで
ある。

【００６７】これにより、車両が定速走行状態、僅かな
増速又は減速走行状態にあれば、すなわち各輪ＦＷ１，
ＦＷ２，ＲＷ１，ＲＷ２がほとんどスリップしていない
場合には、最もスリップ率の低い車輪の補正車輪回転速
度Ｖ₁，Ｖ₂，Ｖ₃，Ｖ₄が車速として決定される。ま
た、車両が増速又は減速走行状態にあれば、すなわち各
輪ＦＷ１，ＦＷ２，ＲＷ１，ＲＷ２がスリップしている
場合には、車体の前後加速度Ｇ_Xを用いた積分演算によ
り車速Ｖが決定される。その結果、車速Ｖは、旋回軌跡
誤差及びスリップ誤差を含まない正確な値に設定される
ことになる。

【００６８】次に、ステップ２０７にて、各補正車輪回
転速度Ｖ₁，Ｖ₂Ｖ₃，Ｖ₄を用いた下記数２の演算の
実行により、各輪ＦＷ１，ＦＷ２，ＲＷ１，ＲＷ２の最
大スリップ率Ｘを計算する。

【００６９】

【数２】

【００７０】なお、前記数２中、演算子ＡＶＥは各補正
車輪回転速度Ｖ₁，Ｖ₂，Ｖ₃，Ｖ ₄の平均値を計算す
ることを意味する。

【００７１】前記ステップ２０７の処理後、ステップ２
０８にて前記計算した最大スリップ率Ｘに基づいて第１
評価値Ｌ_Xをテーブル（図１９参照）から読み出す。こ
の場合、最大スリップ率Ｘは各輪ＦＷ１，ＦＷ２，ＲＷ
１，ＲＷ２と路面との進行方向すなわち前後方向の最大
の滑り量を表すので、第１評価値Ｌ_Xは最大値を“１”
に正規化した車輪の前後方向の滑り量を表している。

【００７２】次に、図１４に示すステップ２０９にて、
前記入力したヨーレートγ及び前記計算した車速Ｖに基
づく下記数式の演算の実行により、基準横加速度Ｇ_Y ^*
を計算する。

【００７３】Ｇ_Y ^*＝γ・Ｖ尚、この数式は、車両旋回時の横加速度を一般的に表す
下記数式において、車両のスリップ角βの変化率ｄβ／
ｄｔが“０”である場合に対応しており、これにより基
準横加速度Ｇ_Y ^*は、車両が理想的な状態で旋回をして
いて各輪ＦＷ１，ＦＷ２，ＲＷ１，ＲＷ２の路面に対す
る横方向の滑り量が“０”に近い場合の車両の横加速度
を表している。

【００７４】Ｇ_Y＝｛γ＋（ｄβ／ｄｔ）｝・Ｖ前記ステップ２０９の処理後、ステップ２１０にて、前
記計算した基準横加速度Ｇ_Y ^*と前記入力した横加速度
Ｇ_Yとに基づく下記数式の演算の実行により、車輪の路
面に対する横方向の滑り量Ｙを計算し、ステップ２１１
にて前記計算した滑り量Ｙに基づいて第２評価値Ｌ_Yを
テーブル（図２０参照）から読み出す。

【００７５】Ｙ＝｜Ｇ_Y ^*−Ｇ_Y｜これにより、最大値を“１”に正規化した車輪の横方向
の滑り量が第２評価値Ｌ _Yとして計算されたことにな
る。

【００７６】次に、ステップ２１２にて車速Ｖに基づい
て係数Ｔｒ，γ₀，ａ，ｂをテーブル（図１７，２１〜
２３参照）から読み出し、ステップ２１３にて前記読み
出した係数Ｔｒ，γ₀，ａ，ｂ及び前記入力した前輪操
舵角θを用いて、下記数３に基づく演算の実行により基
準ヨーレートγ^*を計算する。

【００７７】

【数３】

【００７８】前記数３において、Ｇ（ｓ）は、車両が理
想的な状態で旋回している場合の前輪操舵角とヨーレー
トとの関係を表す伝達関数であり、ｓはラプラス演算子
である。これにより、各輪ＦＷ１，ＦＷ２，ＲＷ１，Ｒ
Ｗ２の路面に対する垂直軸回りの滑り量が“０”に近い
状態における車両のヨーレートが基準ヨーレートγ^*と
して計算されたことになる。

【００７９】前記ステップ２１３の処理後、ステップ２
１４にて、前記計算された基準ヨーレートγ^*と前記入
力したヨーレートγとに基づく下記数式の演算の実行に
より、車輪の路面に対する重心位置垂直軸回りの滑り量
Ｚを計算し、ステップ２１５にて前記計算した滑り量Ｚ
に基づいて第３評価値Ｌ_Zをテーブル（図２４参照）か
ら読み出す。

【００８０】Ｚ＝｜γ^*−γ｜これにより、最大値を“１”に正規化した車輪の重心位
置垂直軸回りの滑り量が第３評価値Ｌ_Zとして計算され
たことになる。

【００８１】次に、ステップ２１６にて、前記計算した
第１〜第３評価値Ｌ_X，Ｌ_Y，Ｌ_Zに基づく下記数４の
演算の実行により、前記各評価値Ｌ_X，Ｌ_Y，Ｌ_Zのベ
クトル和を計算して上記車両走行状態Ｌ_MAXを求める。

【００８２】

【数４】

【００８３】上記各評価値Ｌ_X，Ｌ_Y，Ｌ_Zから車両走
行状態Ｌ_MAXを求める方法としては、各評価値Ｌ_X，Ｌ
_Y，Ｌ_Zの最大値をＬ_MAXとする方法が一般的であっ
た。本実施例においては、数４に示すように各評価値Ｌ
_X，Ｌ_Y，Ｌ_Zのベクトル和をＬ_MAXとしている。この
ようにすることにより、車両全体としての不安定な運動
を１つの数値で得ることができる。

【００８４】また、上記各評価値Ｌ_X，Ｌ_Y，Ｌ_Zが車
両の走行不安定状態に影響する度合いは各評価値Ｌ_X，
Ｌ_Y，Ｌ_Z夫々で異なる。このため、上記数４において
は、これらの影響率を考慮して係数ｋ₁，ｋ₂，ｋ₃を
夫々かけあわせている。従って、数４で得られる車両走
行状態Ｌ_MAXは車両全体としての不安定な運動が更に正
確に反映された数値となる。

【００８５】また、各評価値Ｌ_X，Ｌ_Y，Ｌ_Z夫々は、
上記の如く０〜１の値であり、仮に係数ｋ₁，ｋ₂，ｋ
₃夫々を１とすると、Ｌ_MAXは０＜Ｌ_MAX＜√３とな
る。このため、図４に示すしきい値演算ルーチンで求め
るしきい値Ｓ_Hの初期値Ｓは 0.6程度の値が適当であ
る。そして、上記の如く係数ｋ₁，ｋ₂，ｋ₃が適当な
値を有する場合には、その時のＬ_MAXの最大値の１／３
程度の値が初期値Ｓの適当な値である。

【００８６】尚、上記実施例においては、検出した車輪
回転速度Ｖ_FL,Ｖ_FR，Ｖ_RL，Ｖ_RR、ヨーレートγ及び前
後加速度Ｇ_Xを利用して車速Ｖを検出するようにしたが
（ステップ２０２〜２０６）、別の方法、例えば変速機
の出力軸の回転速度に基づいて検出するようにしてもよ
い。

【００８７】以上で車両状態推定ルーチンを終了し、車
両走行状態Ｌ_MAXと、上記図４に示すしきい値演算ルー
チンで求めたしきい値Ｓ_Hとを比較するため、図３に示
すメインルーチンへもどる。

【００８８】上記したように、図３のステップＳ５で
は、しきい値Ｓ_Hと車両走行状態Ｌ_MA _Xとを比較し、Ｌ
_MAXが所定時間Ｔ_L1継続してＳ_Hを超えた場合にランプ
５２を点灯し、次に、Ｌ_MAXが所定時間Ｔ_L2継続してＳ
_H未満であった場合にランプ５２を消灯する。

【００８９】以下、図２５および図２６に示すタイムチ
ャートに沿って、上記フローチャートで説明した車両の
限界判定処理の動作例について説明する。

【００９０】図２５は、実際に車両が走行する道路の様
子と（同図（Ａ））、走行の際に本実施例の車両の限界
判定処理装置で演算されるしきい値Ｓ_Hの変動（同図
（Ｂ））を示すタイミングチャートを示す。

【００９１】図２５（Ａ）に示すように、本動作例に用
いた道路は、点Ａ〜点Ｃまでがほぼ直線で、その後点Ｄ
を頂点とするヘアピンカーブを経て、点Ｅから点Ｈまで
ヘアピンカーブと反対回りの緩やかなカーブが続く道路
である。

【００９２】上記したように、本実施例装置におけるし
きい値Ｓ_Hは、安全速度が高く設定でき、ステアリング
開度等が適正値に保持し易い直線路において高くなり、
逆に走行が不安定になるヘアピンカーブ等では、低い値
になる。このため、図２５（Ａ）に示す道路を走行した
場合のしきい値Ｓ_Hは、同図（Ｂ）に示すように、点Ｂ
〜点Ｃにおいてほぼ最大値を示し、その後、点Ｄでほぼ
最小値に変化する。そして、その後点Ｈに向けて徐々に
大きくなるという変動を示す。

【００９３】図２６は、上記図２５（Ａ）に示す道路を
走行した際のしきい値Ｓ_Hと車両走行状態Ｌ_MAXとの関
係（同図（Ａ））、および本実施例装置並びに従来の装
置における警報ランプの点灯状況（同図（Ｂ），
（Ｃ））を示す。尚、同図中、Ｌ_MA _Xで表される波形
は、上述した車両全体としての滑り量に相当した車両走
行状態を示す値であり、時間の経過に伴って大小に変動
している。

【００９４】同図（Ａ）に示すように、車両が刻々と状
況の変化する道路を走行する場合、その状況変化に対応
してＬ_MAXも刻々と変化する。そこで、従来の装置にお
いては、このＬ_MAXを固定しきい値と比較して、車両が
不安定状態であるか否かを判定していた。

【００９５】すなわち、図２６（Ａ），（Ｃ）に示すよ
うに、車両がバランスを崩して滑りを生じ、Ｌ_MAX≧Ｓ
となった場合に（各図中、時刻ｔ₁〜ｔ₂，ｔ₃〜
ｔ₅，ｔ ₁₀〜ｔ₁₂）警報用ランプ５２を点灯させてい
た。

【００９６】しかし、上記の例においては、道路上Ｃ点
まではほぼ直線であり、時刻ｔ₁〜ｔ₂の間に多少バラ
ンスが崩れたとしても、車両の安全性にはほとんど影響
しない。逆に、車両がヘアピンカーブを含むＳ字コーナ
ーを走行する点Ｄ〜点Ｇにかけては、高度なバランスが
要求され、僅かにバランスを崩しただけで危険な状態と
なる。

【００９７】すなわち、固定しきい値Ｓを用いる従来の
装置では、道路の状況が考慮されないため、実際には危
険がないのにランプ５２が点灯したり、また、危険であ
るにもかかわらずランプ５２が点灯しなかったりして、
運転車に無用の心配を与えることになる。

【００９８】これに対して本実施例装置においては、上
記したように道路状況に応じて変動する変動しきい値Ｓ
_Hを導入しているため、実際に車両が危険な状態になる
場合にだけランプ５２を点灯させることができる。

【００９９】すなわち、図２６（Ｂ）に示すように、車
両が直線路を走行している間は（同図中、点Ａ〜点Ｃ）
しきい値Ｓ_Hの値が大きく、多少の滑りではＬ_MAX≧Ｓ
_Hとならないためランプ５２は点灯しない。また、走行
予定路として点Ｄ付近のヘアピンカーブが取り込まれる
と、しきい値Ｓ_Hの値が急激に小さくなり、Ｌ_MAX≧Ｓ
となる（図２６中、時刻ｔ₄）。

【０１００】そして、運転者がこの道路状況の変化に対
応して、ヘアピンカーブを安全に走行できる状態に車両
状態をコントロールするのに所定時間Ｔ_L1以上を要した
場合にだけランプ５２が点灯する。従って、本実施例装
置によれば、実際に車両が危険な状態となる場合にだけ
運転者に警報が発せられ、運転者に無用な心配を与える
ことがない。

【０１０１】また、一旦ランプ５２が点灯すると、車両
走行状態Ｌ_MAXが所定時間Ｔ_L2の間継続してしきい値Ｓ
_Hを下回るまで、つまり定常的な安定走行状態に復帰す
るまで消灯することはない。

【０１０２】さらに、車両がカーブを旋回している間
は、上記したようにしきい値Ｓ_Hの値が小さいため、僅
かにバランスをくずしただけでもＬ_MAX≧Ｓとなり（図
２６中、時刻ｔ₇，ｔ₉）ランプ５２が点灯し、その後
Ｌ_MAX＜Ｓに復帰してから（図２６中、時刻ｔ₈，
ｔ₁₂）所定時間Ｔ_L2が経過するまでは、ランプ５２は点
灯状態が保持される。

【０１０３】このように、本実施例装置においては、時
々刻々と変化する道路条件に応じてしきい値Ｓ_Hが変動
し、走行状態または路面状態から総合的に危険であると
判断された場合にだけ警告が行われ、運転者に対して余
計な不安を抱かせることがなく、実際の車両運転に効果
的に適合した限界判定を行うことができる。

【０１０４】また、本実施例の車両の限界判定装置にお
いては、走行予定路の情報を検出している、すなわち、
走行する道路の状況を予め検出しているため、実際に車
両が危険な状態に陥る前に警報を発することができる。
このため、運転者は、車両が極めて危険な不安定状態の
限界を越える前に注意することができる。

【０１０５】尚、上記の実施例においては、走行予定路
を走行する際に、車両が不安定状態になると予測される
場合に、運転者に対して警報を発する構成に限定してい
るが、本発明に係る車両の限界判定装置の応用例はこれ
に限るものではない。

【０１０６】例えば、上記実施例装置において、走行予
定路を走行する際の理想ヨーレートやスロットル開度等
を求めたら、これらの限界を超えないように、適宜４輪
操舵システム，ＥＣＴ，スロットル開度、電子制御式サ
スペンションシステム等を制御するようにしてもよい。

【０１０７】

【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、道路状況
の変化に伴って、車両の限界を判定するしきい値が変動
し、実際の車両運転に効果的に適合した限界判定を行う
ことができる。このため、走行状態または路面状態から
総合的に危険であると判断された場合にだけ不安定状態
であると判定される。

【０１０８】また、本発明に係る車両の限界判定装置に
おいては、走行予定路の状況を予め検出しているため、
実際に車両が危険な状態に陥る前に判定を行うことがで
きる。従って、車両が極めて危険な状態に陥る前に所定
の処置を実施することができる。

【０１０９】このように、本発明は、時々刻々と変化す
る道路状況に対応して車両の限界を精度良く判定し、危
険な状態が予測された際には、いち早くその状態を回避
するための処置を行うことが要求される車両の限界判定
装置に適するという特長を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る車両の限界判定装置の原理図であ
る。

【図２】本発明の一実施例である車両の限界判定装置を
適用した車両のシステム構成図である。

【図３】本実施例装置で実行する限界判定処理のメイン
ルーチンのフローチャートである。

【図４】本実施例装置で実行する限界判定処理のしきい
値演算ルーチンのフローチャートである。

【図５】本実施例装置のマイクロコンピュータに記憶さ
れている理想ヨーレートとカーブ半径Ｒとの関係を表す
グラフである。

【図６】本実施例装置のマイクロコンピュータに記憶さ
れていて演算に利用される補正安全係数Ｋ₁およびＫ₂
とカーブ半径Ｒとの関係を表すグラフである。

【図７】本実施例装置のマイクロコンピュータに記憶さ
れている適正ステアリング切れ角とカーブ半径Ｒとの関
係を表すグラフである。

【図８】本実施例装置のマイクロコンピュータに記憶さ
れている適正スロットル開度とカーブ半径Ｒとの関係を
表すグラフである。

【図９】本実施例装置のマイクロコンピュータに記憶さ
れていて演算に利用される補正係数Ｎ₁の特性グラフで
ある。

【図１０】本実施例装置のマイクロコンピュータに記憶
されていて演算に利用される補正係数Ｎ₂の特性グラフ
である。

【図１１】本実施例装置のマイクロコンピュータに記憶
されていて演算に利用される補正係数Ｎ₃の特性グラフ
である。

【図１２】本実施例装置のマイクロコンピュータに記憶
されていて演算に利用される補正係数Ｎ₄の特性グラフ
である。

【図１３】本実施例装置で実行する限界判定処理の車両
走行状態推定ルーチンのフローチャート（その１）であ
る。

【図１４】本実施例装置で実行する限界判定処理の車両
走行状態推定ルーチンのフローチャート（その２）であ
る。

【図１５】本実施例装置のマイクロコンピュータに記憶
されていて演算に利用される係数Ｇ_B0の特性グラフであ
る。

【図１６】本実施例装置のマイクロコンピュータに記憶
されていて演算に利用される係数Ｇ_B1の特性グラフであ
る。

【図１７】本実施例装置のマイクロコンピュータに記憶
されていて演算に利用される係数Ｔｒの特性グラフであ
る。

【図１８】車輪回転速度Ｖ_FL,Ｖ_FR，Ｖ_RL，Ｖ_RR、補正
車輪回転速度Ｖ₁〜Ｖ₄、ヨートレートγ及びスリップ
角βの関係を示す説明図である。

【図１９】本実施例装置のマイクロコンピュータに記憶
されていて最大スリップ率Ｘに対する第１評価値Ｌ_Xの
変化特性を示すグラフである。

【図２０】本実施例装置のマイクロコンピュータに記憶
されていて横方向の滑り量Ｙに対する第２評価値Ｌ_Yの
変化特性を示すグラフである。

【図２１】本実施例装置のマイクロコンピュータに記憶
されていて演算に利用される係数γ₀の特性ブラフであ
る。

【図２２】本実施例装置のマイクロコンピュータに記憶
されていて演算に利用される係数ａの特性グラフであ
る。

【図２３】本実施例装置のマイクロコンピュータに記憶
されていて演算に利用される係数ｂの特性グラフであ
る。

【図２４】本実施例装置のマイクロコンピュータに記憶
されていて車両重心位置垂直回りの滑り量Ｚに対する第
３評価値Ｌ_Zの変化特性図を示すグラフである。

【図２５】本実施例装置の動作を説明するために仮想し
た道路としきい値の関係を表すタイムチャートである。

【図２６】本実施例装置の動作を説明するためのタイム
チャートである。

【符号の説明】

ＦＷ１，ＦＷ２前輪ＲＷ１，ＲＷ２後輪２０前輪操舵装置３０グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）４０電気制御装置４１マイクロコンピュータ４３前輪操舵角センサ４４ａ〜４４ｄ車輪速センサ４５ヨーレートセンサ４６前後加速度センサ４７横加速度センサ４８電子制御式変速機システム４９スロットル開度センサ５０表示装置５１表示制御回路５２ランプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ６２Ｄ 103:00 105:00 111:00 113:00 137:00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両の走行状態を走行状態検出手段で検
出し、該走行状態検出手段により検出された検出値と所
定のしきい値とを比較することにより、前記走行状態が
基準走行状態よりも不安定状態であるか否かを車両状態
判定手段で判定する車両の限界判定装置において、予め道路情報を記憶した道路情報記憶手段と、前記車両の現在の位置を検出する位置検出手段と、前記道路情報記憶手段が記憶している道路情報と前記位
置検出手段が検出する前記車両の位置とに基づいて前記
車両の走行予定路を推定し、前記道路情報記憶手段から
該走行予定路の道路状況を読み出す道路状況検索手段
と、該道路状況検索手段で検索された前記走行予定路の道路
状況を基に、前記車両が前記走行予定路を前記基準走行
状態で走行できる値に、前記しきい値を設定するしきい
値設定手段とを有することを特徴とする車両の限界判定
装置。