JPH1183534A - 車両の重心高推定装置および横転防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 積載物によって変化する車両の重心高を的確
に求め、この重心高に従って車両横転の危険性を的確に
判断して安全措置を適切に講じる。 【解決手段】 車両のロール角Φ、車両に作用する横加
速度Ｇy、および車両の重量Ｍをそれぞれ検出し、これ
らの検出情報に基づいて、例えば定常ロール時の運動方
程式に基づいて車両の重心高Ｈを推定する重心高推定手
段を備える。特にロール角をロール角速度φを積分処理
して求め、車両重量を制動圧力Ｐと車両の減速度Ｇxと
に基づいて推定する。更に推定された車両の重心高に基
づいて車両の横転危険性の判定閾値を設定し、この判定
閾値に従って車両の運転状態、例えば旋回時の横加速度
を判定することで、例えば自動減速制御を作動させる等
の横転防止の為の安全措置を適切に講じる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、積載物によって変
化する車両の重心高を求めて、例えば該車両の旋回時に
おける横転の危険性を的確に判断することのできる車両
の重心高推定装置および横転防止装置に関する。

【０００２】

【関連する背景技術】トラックやバス等の車両にあって
は、積み荷や乗客等の積載物によって該車両の重心高が
変化することが否めない。特にトラックにおいては積み
荷の種別（重量や嵩等の違い）や積載状況（積み荷の高
さ等）によって、その重心高が大きく変化する。このよ
うな車両の重心高の変化は、車両旋回時におけるロール
角が変化する直接の要因となる。従って車両の旋回時に
おける横転を防ぐには、車両の重心高を把握した上で該
車両の挙動、例えば旋回速度を制御することが重要とな
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】さて従来、例えば特開
平６−２９７９８５号公報には旋回時における車両の横
転を防止するべく、その重心高に応じて減速制御を実行
する技術が開示される。しかしながらこの公報に開示さ
れる技術は、車両の重心高とロール角とに基づいて設定
される閾値に従って該車両に生じる横加速度を判定して
該車両の横転防止制御を実行するに際し、車体座標系に
おいて求められた重心位置と、車体の３点に設けられた
対地変位計の各出力とに従って車体高を求めているに過
ぎない。

【０００４】即ち、車体座標系において求められた重心
位置が変動しないことを前提とし、対地変位計の出力か
ら求められる前記車体座標系の変位に応じて上記重心位
置が上下に変位したと看做しているに過ぎない。この
為、車両の積載物の形態、具体的には積載量や積載形態
によって車両の重心高が変化したとしても、これに何ら
対処することができないと言う問題がある。特にトラッ
クのように、その積載条件が大きく変化するような場合
には、全く対処することができない。

【０００５】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たもので、その目的は、積載物によって変化する車両の
重心高を的確に求めることができ、更にはこの重心高に
従って該車両の旋回時における横転の危険性を的確に判
断し、横転防止に必要な措置を適切に講じることのでき
る車両の重心高推定装置および横転防止装置を提供する
ことにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
べく本発明に係る車両の重心高推定装置は、車両のロー
ル角、該車両に作用する横加速度、および前記車両の重
量をそれぞれ検出する検出手段と、これらの各手段によ
りそれぞれ検出されるロール角と横加速度と車両重量と
に基づいて前記車両の重心高を推定する重心高推定手段
を具備したことを特徴としており、ロール角や横加速
度、更には車両重量を検出して、積み荷の積載状況に拘
わることなくその重心高を推定することを特徴としてい
る。

【０００７】また請求項２に記載の発明は、ロール角速
度が所定値以下のとき、ロール角および横加速度を重心
高の推定に用いることを特徴としており、ロール状態が
略定常状態であるときに、その重心高を高精度に推定す
ることを特徴としている。また請求項３に記載するよう
に前記車両重量については、制動圧力検出手段を用いて
検出される車両制動時の制動圧力と、減速度検出手段を
用いて検出される該車両の減速度とに基づいて前記車両
重量を推定する車両重量推定手段を用いて簡便車両重量
を検出するようにしたことを特徴としている。

【０００８】また本発明に係る車両の横転防止装置は、
請求項４に記載するように上述した車両の重心高推定装
置を備えたものであって、更に車両の運転状態、例えば
旋回時の横加速度を検出する手段、および横転防止の為
の安全措置を講じる安全措置実行手段を備え、更に重心
高推定手段により推定された車両の重心高に基づいて該
車両の横転危険性の判定閾値となる基準値を設定する基
準値設定手段と、検出された運転状態が上記基準値を超
えたとき前記安全措置実行手段を作動させる横転防止制
御手段とを具備したことを特徴としている。

【０００９】即ち、本発明に係る車両の横転防止装置
は、車両の横転危険性の判断基準となる基準値を重心高
推定手段により推定された車両の重心高に応じて設定
し、例えば車両の旋回時に該車両に作用する横加速度
（運転状態）が前記基準値を越えたとき、前記安全措置
実行手段を作動させることで、車両の横転を防止する為
の安全措置を講じるようにしたことを特徴としている。
特に積載物によって変化する車両の重心高に応じて、安
全措置実行手段の作動条件を可変し、これによって運転
状態に応じた横転防止の為の安全措置を、積載物の積載
状態に拘わることなく適切に講じ得るようにしたことを
特徴としている。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態に係る車両の重心高推定装置、およびこの重心
高推定装置を備えた車両の横転防止装置について説明す
る。図１は重心高推定装置を備えた横転防止装置の全体
的な概略構成を示すブロック図である。図において１は
上記重心高推定装置の主体をなす重心高推定処理部（重
心高推定手段）で、例えばマイクロプロセッサからなる
演算処理手段が持つ処理機能の一部として実現される。
この重心高推定処理部１は、ロール角検出手段２によっ
て検出される車両のロール角Φと、横加速度検出手段３
によって検出される車両の横加速度Ｇyと、車両重量検
出手段４によって検出される車両の重量Ｍとに従って、
後述するように、車両旋回時における運動方程式に基づ
いて該車両の重心高Ｈを推定するものである。

【００１１】ここで上記ロール角検出手段２は、例えば
ロールレートセンサ等のロール角速度検出器２ａを用い
て検出されるロール角速度φを、ハイ・パス・フィルタ
（ＨＰＦ）２ｂおよびロー・パス・フィルタ（ＬＰＦ）２
ｃを順に介してフィルタリングした後、そのロール角速
度φを積分器２ｄを用いて積分処理することで、そのロ
ール角Φを求める如く構成される。また横加速度検出手
段３は、加速度センサ等からなる横加速度検出器３ａを
用いて検出される車両幅方向の横加速度ＧyをＬＰＦ３
ｂを介してフィルタリングして出力するように構成され
る。

【００１２】更に前記車両重量検出手段４は、例えば加
速度センサからなる減速度検出器４ａを用いて検出され
る車両前後方向の加速度（減速度）Ｇxと、ブレーキ系
に作用させるブレーキ力を圧力センサ等の制動圧力検出
器４ｂを用いて検出されるブレーキエア圧ＰとをＬＰＦ
４ｃ,４ｄを介してそれぞれフィルタリングした後、こ
れらの加速度（減速度）Ｇxとブレーキエア圧Ｐとに従
って、後述するように車両重量Ｍを推定する車両重量推
定処理部（重量推定手段）４ｅを備えて構成される。こ
の車両重量推定処理部４ｅもまた、前述した重心高推定
処理部１と同様に、マイクロプロセッサからなる演算処
理手段が持つ処理機能の一部として実現される。

【００１３】一方、車両の横転防止装置は、上述した如
く構成された重心高推定装置を備えると共に、車両の運
転状態を検出する運転状態検出手段５、この運転状態検
出手段５により検出された運転状態の横転危険性を所定
の判断基準と比較し、その判定結果に応じて車両の横転
を防止する為の安全措置を講じる為の、例えば自動減速
制御装置等の安全措置実行手段６を作動させる判定手段
（横転防止制御手段）７を備え、更に前記重心高推定処
理部１にて求められた車両の重心高Ｈに応じて前述した
横転危険性の判断基準としての基準値を設定する基準値
設定手段８を具備して構成される。

【００１４】ちなみに前記運転状態検出手段５は、例え
ば前述した横加速度検出器３ａを用いて検出される車両
幅方向の横加速度Ｇyを、車両の旋回時に作用する横転
要因に関与する運転状態として検出する。しかして判定
手段７は、基準値設定手段８にて設定された基準値と上
記運転状態（横加速度Ｇy）とを比較することで、その
運転状態が横転の可能性がある否かを判断する。そして
判定手段７は、例えば運転状態として求められる横加速
度Ｇyが前記基準値を超えるとき、車両が横転する危険
性が高いと判断して安全措置実行手段６を作動させ、該
安全措置実行手段６の作動の下で車両に対して制動力を
付与する等して減速させ、減速横転の危険性を含む運転
状態を回避するものとなっている。尚、安全措置実行手
段７としては、前述した自動減速制御装置による車両の
制動制御のみならず、警報を発する等して運転者に注意
を促すものであっても良い。

【００１５】さて前記基準値設定手段８は、このような
横転の可能性判断に用いる判断基準を、前述した如く重
心高推定処理部１にて推定された重心高Ｈに応じて設定
するものであり、例えば予め車両の横転を防ぎ得る横加
速度Ｇyの限界値を、重心高Ｈに応じて求めたテーブル
データを参照する等して設定する。具体的には車両の重
心高Ｈが低い場合には横転し難いので、判断基準として
の横転防止の限界横加速度からなる基準値を高く設定す
ることで、或る程度大きい横加速度Ｇyを許容するよう
にしている。逆に重心高Ｈが高い場合には、上記横転防
止の限界横加速度からなる基準値を低く設定し、これに
よって許容する横加速度Ｇyを大きく制限するようにし
ている。つまり基準値設定手段８は、推定された重心高
Ｈに応じて、車両の横転を確実に防止し得る横加速度Ｇ
yの限界を求め、これを横転防止の判断基準（基準値）
としている。

【００１６】従って車両の重心高Ｈに応じて設定された
基準値の下で車両の運転状態（横加速度Ｇy）から横転
の危険性が判断され、その判断結果に従って安全措置実
行手段７が作動するので、積み荷の状態によって車両の
重心高Ｈが変化している場合であっても、そのときの運
転状態に応じて旋回時における横転の可能性を確実に回
避することが可能となる。

【００１７】ここで前述した車両の重心高Ｈの推定処理
について説明を付け加えると、車両が定常的に旋回する
際に該車両に作用する力は、 ( Ｈ−Ｈrc )・Ｍ・Ｇy ＝Ｇ・Φ なる運動方程式により表現することができる。但し、Ｈ
は車両の重心高、Ｈrcは車両が旋回する際のロールセン
タ高、Ｍは車両の重量（質量）、Ｇyは車両に作用する
横加速度、Ｇは車両のロール剛性値、そしてΦは車両の
ロール角である。この運動方程式に示されるように、旋
回時に車両に作用する力は、その重心高Ｈおよび車両の
重量Ｍの影響を大きく受ける。またロールセンタ高Ｈrc
およびロール剛性値Ｇは略一定であり、殆ど定数である
見なすことができる。従って積み荷の状態によって変化
する車両の重心高Ｈとその重量Ｍとが明らかであれば、
車両のロール角Φとそのときに車両に作用している横加
速度Ｇyとの関係から、上記運動方程式に従って横転の
可能性を判断することができる。

【００１８】しかして重心高推定装置は、前述したよう
にロールレートセンサによって検出されるロール角速度
φを積分処理することで、高価なロール角センサを用い
ることなしに車両のロール角Φを簡単に求めている。一
方、積み荷の状態によって変化する車両の重量Ｍについ
ては、該車両に作用する減速度（前後方向の加速度）Ｇ
xと、そのときのブレーキ力Ｆとが Ｆ＝Ｍ・Ｇx なる関係を有すること、また上記ブレーキ力Ｆがブレー
キ係数Ｂとブレーキエア圧Ｐとの関数として示されるこ
と、具体的には前輪および後輪の各ブレーキ係数Ｂf,Ｂ
rと、ブレーキエア圧Ｐf,Ｐrとにより Ｆ＝Ｂf・Ｐf＋Ｂr・Ｐr（＝Ｂ・Ｐ） として示される。

【００１９】重心高推定装置における車体重量推定処理
部４ｅは、このような運動関係に着目し、定常走行時に
おいて制動が加えられたときのブレーキエア圧Ｐと、そ
のときに車両に対して作用した減速度Ｇxとから、該車
両の重量Ｍを推定している。そして重心高推定処理部１
では、上述した如く定常走行時にそれぞれ求められる車
体重量Ｍと、車両のロール角Φおよびそのときに作用し
ている横加速度Ｇyとに従い、前述した運（重心高Ｈに
ついて解いた推定式）動方程式に基づく推定処理によっ
て車両の重心高Ｈを推定している。従って積み荷の積載
状態に拘わらず、その積載状態によって変化する車両の
重心高Ｈを的確に求めることができる。

【００２０】かくして上述した如く積み荷等の状態によ
って変化する重心高Ｈを、定常走行時において求められ
る車両重量Ｍ、ロール角Φ、そして横加速度Ｇyに従っ
て推定する本装置によれば、自動減速制御装置等の安全
措置実行手段６を作動させる上での判断基準を、上記の
如く推定された重心高Ｈに応じて適切に設定することが
できる。この結果、積み荷の状態に拘わることなく、そ
の積載状態に応じて求められた重心高Ｈに基づいて設定
された基準値の下で運転状態を判断して、横転防止の為
の安全措置、例えば自動減速制御を適切に講じることが
可能となる。従って安全措置を過剰に作用させてドライ
バビリティを損なわせたり、折角の安全措置が的確に機
能しない等の不具合を未然に防ぐことができる等の効果
が奏せられる。

【００２１】また前述したように、ロールレートセンサ
の出力を積分処理してロール角Φを求めるので、比較的
簡単にロール角を検出することができる。また車両重量
Ｍをブレーキエア圧Ｐと車両に作用している減速度Ｇx
とから推定しているので、比較的簡便に重心高Ｈを推定
できるし、例えば制動力をフィードバック制御する制動
制御装置と、そのセンサ系を強要することもできる。そ
して簡易に、且つ効果的に重心高Ｈを求め、その重心高
Ｈに従って横転危険性の判断基準値を求めることができ
るので、装置全体を安価に実現することができる等の効
果が奏せられる。

【００２２】尚、重心高Ｈを推定するに際しては、例え
ば図２に示すように定常走行時におけるハンドル操作に
伴うロールレート（ロール角速度）φは、図２(ａ)に示
すようなハンドル角θの変化に応じて図２(ｂ)に示すよ
うに変化するので、このロールレートφを図２(ｃ)に示
すように積分処理してロール角Φを求めるようにすれば
良い。また車両に生じる横加速度Ｇyは、上記ロール角
Φの変化に応じて図２(ｄ)に示すように変化するので、
例えばロールレートφが零（０）となり、ロール角Φが
一定化した時点における横加速度Ｇyを求めるようにす
れば良い。具体的には、車両の走行開始の初期時時にお
いて緩やかに旋回するような場合、上述したタイミング
でロール角Φとそのときの横加速度Ｇyを求めて重心高
Ｈの推定にしようするようにすれば良い。

【００２３】このようにロールレートφが零（０）のと
きのロール角Φと横加速度Ｇyとを使用することで、定
常旋回時にその重心高Ｈを容易に推定することができ、
その推定精度の向上も期待できる。この場合、閾値とな
るロールレートは、上述した零（０）に限らず、低レベ
ルの所定値以下としても良い。またロールレートセンサ
は、前述したロール角の検出用にも共用可能なので、コ
ストの上昇も抑制し得る。

【００２４】そして上述した如く求めたロール角Φと横
加速度Ｇyとに基づいて前述した如く重心高Ｈを推定し
たならば、例えば車両が直線走行に復帰した時点で上記
ロールレートφの積分値（ロール角Φ）をリセットし、
その後の旋回時における再度のロール角Φの検出に備え
るようにすれば良い。この際、先に求められた重心高Ｈ
に従って横転の危険性を判断しながら、再度求められる
重心高Ｈに従って、その重心高Ｈを逐次学習し、重心高
Ｈの検出精度を高めるようにしても良い。

【００２５】また上述したようにして取得した重心高Ｈ
については、例えば積み荷の乗せ換え作業に伴って車両
運転者によるマニュアル操作によりリセットしたり、或
いは既に求められている重心高Ｈと大幅に異なる重心高
Ｈが求められた時点で積み荷の状況が変わったと判断
し、新たに求められた重心高Ｈにて更新するようにすれ
ば良い。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で
種々変形して実施することができる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明によ
れば、車両のロール角と横加速度と重量とに従ってその
重心高を推定処理により求めるので、車両における積載
量やその積載形態によって重心が変化した場合であって
も、その重心高を的確に求めることができる。また請求
項２の発明では、ロール状態がほぼ定常状態にあるとき
にロール角と横加速度とを使用して重心高を推定するの
で、その推定精度をより向上させることができる。また
請求項３の発明では、制動圧力と減速度とに従って車両
重量を求めて重心高を推定するので、比較的簡単に車両
重量を検出しながら重心高を求めることができる。

【００２７】更には請求項４の発明では上述した如く求
めた重心高に応じて、横転防止の為の安全措置を講ずる
ための判断基準値を定め、この判断基準に従って車両の
運転状態を判断して上記安全措置を作動させることがで
きるので、積み荷の状態等に拘わることなく横転防止の
為の、例えば減速制御等の対策を適切に講じることがで
きる等の実用上多大なる効果が奏せられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る車両の重心高推定装
置、およびこの重心高推定装置を備えた車両の横転防止
装置の概略構成を示すブロック図。

【図２】本発明の一実施形態における重心高推定処理の
タイミングを示す図。

【符号の説明】

１ 重心高推定処理部（重心高推定手段） ２ ロール角検出手段 ２ａ ロール角速度検出器 ２ｄ 積分器 ３ 横加速度検出手段 ３ａ 横加速度検出器 ４ 車両重量検出手段 ４ａ 減速度検出器 ４ｂ 制動圧力検出器 ４ｅ 車両重量推定処理部（重量推定手段） ５ 運転状態検出手段 ６ 自動減速制御装置（安全措置実行手段） ７ 判定手段（横転防止制御手段） ８ 基準値設定手段

フロントページの続き (72)発明者 坂田 邦夫 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 (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両のロール角を検出するロール角検出
   手段と、前記車両に作用する横加速度を検出する横加速
   度検出手段と、前記車両の重量を検出する車両重量検出
   手段と、前記各手段によりそれぞれ検出されるロール角
   と横加速度と車両重量とに基づいて前記車両の重心高を
   推定する重心高推定手段とを具備したことを特徴とする
   車両の重心高推定装置。
2. 【請求項２】 更にロール角速度を検出するロール角速
   度検出手段を備え、前記重心高推定手段は、前記ロール
   角速度が所定値以下のとき、前記ロール角および横加速
   度を用いて前記重心高を推定することを特徴とする請求
   項１に記載の車両の重心高推定装置。
3. 【請求項３】 前記車両重量検出手段は、制動圧力検出
   手段を用いて検出される車両制動時の制動圧力と、減速
   度検出手段を用いて検出される前記車両に作用する減速
   度とに基づいて前記車両重量を推定する重量推定手段を
   備えることを特徴とする請求項１に記載の車両の重心高
   推定装置。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれかに記載の車両
   の重心高推定装置を備えた横転防止装置であって、前記
   車両の運転状態を検出する運転状態検出手段と、前記車
   両の横転を防止する為の安全措置を講じる安全措置実行
   手段と、前記重心高推定手段により推定された車両の重
   心高に基づいて該車両の横転危険性の判断基準となる基
   準値を設定する基準値設定手段と、前記運転状態検出手
   段にて求められた運転状態が前記基準値設定手段により
   設定された基準値を超えたとき前記安全措置実行手段を
   作動させる横転防止制御手段とを具備したことを特徴と
   する車両の横転防止装置。