JPWO2014162560A1 - 走行支援装置及び走行支援方法 - Google Patents

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Abstract

車両の挙動を安定させるための走行支援を実行する空力デバイスと、車両の周囲の気流による車両の挙動に対する外乱に対応して、空力デバイスを制御する演算装置とを備えた走行支援装置において、演算装置は、気流による外乱が定常である定常状態と定常状態との間の、外乱が非定常である非定常状態の外乱に対応して空力デバイスを制御する。

Description

本発明の一実施形態は、車両の挙動を安定させるための走行支援装置及び走行支援方法に関する。
車両の挙動を安定させるための走行支援装置が提案されている。例えば、特許文献１には、ＧＰＳ（Global Positioning System）により車両の位置を特定し、特定された位置ごとの気流の状態を予測し、予測された気流の状態に応じて可動式フロントスポイラ及び可動式リアスポイラにより、車両の周囲の気流を制御する装置が開示されている。
特開平１０−１１９８３３号公報
しかしながら、気流に対する車両の挙動の安定化のさらなる精度の向上が望まれている。
本発明の一実施形態は上記課題に鑑みてなされたものであり、車両の挙動を安定化させる制御の精度を向上させることができる走行支援装置及び走行支援方法を提供することを目的とする。
本発明の一実施形態は、車両の挙動を安定させるための走行支援を実行する走行支援ユニットと、車両の周囲の気流による車両の挙動に対する外乱に対応して、走行支援ユニットを制御する制御ユニットとを備え、制御ユニットは、外乱に対応した変動する操作量により走行支援ユニットを制御する走行支援装置である。
この構成によれば、車両の挙動を安定させるための走行支援を実行する走行支援ユニットと、車両の周囲の気流による車両の挙動に対する外乱に対応して、走行支援ユニットを制御する制御ユニットとを備えた走行支援装置において、制御ユニットは、外乱に対応した変動する操作量により走行支援ユニットを制御する。このため、従来のシステムにおける一定の操作量による制御に比べて、したがって、例えば、車両がトンネル内の横風が無い地域からトンネル外の横風がある地域へと移動することにより、車両の周囲の気流の強さが急激に大きく変化し、車両の横方向への力やヨーイングモーメントの外乱が急激に大きく変化する場合でも、このような非定常状態の外乱に対して、より適切に対応することができる。このため、車両の挙動を安定化させる制御の精度を向上させることができる。
また、本発明の一実施形態は、車両の挙動を安定させるための走行支援を実行する走行支援ユニットと、車両の周囲の気流による車両の挙動に対する外乱に対応して、走行支援ユニットを制御する制御ユニットとを備え、制御ユニットは、気流による外乱が定常である第１の定常状態と、第１の定常状態の後の気流による外乱が定常である第２の定常状態との間の外乱が非定常である非定常状態の外乱に対応して走行支援ユニットを制御する走行支援装置である。
この構成によれば、車両の挙動を安定させるための走行支援を実行する走行支援ユニットと、車両の周囲の気流による車両の挙動に対する外乱に対応して、走行支援ユニットを制御する制御ユニットとを備えた走行支援装置において、制御ユニットは、気流による外乱が定常である第１の定常状態と、第１の定常状態の後の気流による外乱が定常である第２の定常状態との間の外乱が非定常である非定常状態の外乱に対応して走行支援ユニットを制御する。したがって、例えば、車両がトンネル内の横風が無い地域からトンネル外の横風がある地域へと移動することにより、車両の周囲の気流の強さが急激に大きく変化し、車両の横方向への力やヨーイングモーメントの外乱が急激に大きく変化する場合でも、このような非定常状態の過渡的な外乱に対応して走行支援ユニットが制御される。このため、車両の挙動を安定化させる制御の精度を向上させることができる。
この場合、制御ユニットは、非定常状態の外乱を予測し、予測される非定常状態の外乱に対応して走行支援ユニットを制御することができる。
この構成によれば、制御ユニットは、非定常状態の外乱を予測し、予測される非定常状態の外乱に対応して走行支援ユニットを制御する。そのため、例えば、車両がトンネル内の横風が無い地域からトンネル外の横風がある地域へと移動する前に、気流による急激な外乱の変化を予め予測することができる。したがって、非定常状態の過渡的な外乱に対する応答性を向上させることができる。
また、制御ユニットは、非定常状態の外乱に対応した変動する操作量により走行支援ユニットを制御することができる。
この構成によれば、制御ユニットは、非定常状態の外乱に対応した変動する操作量により走行支援ユニットを制御する。このため、従来のシステムにおける一定の操作量による制御に比べて、非定常状態の外乱により適切に対応することができる。このため、車両の挙動を安定化させる制御の精度を向上させることができる。
また、制御ユニットは、気流による外乱が小さい弱風地域から弱風地域よりも気流による外乱が大きい強風地域に車両が進入するときの非定常状態の外乱、及び強風地域から弱風地域に車両が進入するときの非定常状態の外乱の少なくともいずれかに対応して走行支援ユニットを制御することができる。
この構成によれば、制御ユニットは、気流による外乱が小さい弱風地域から弱風地域よりも気流による外乱が大きい強風地域に車両が進入するときの非定常状態の外乱、及び強風地域から弱風地域に車両が進入するときの非定常状態の外乱の少なくともいずれかに対応して安定化ユニットを制御する。これにより、例えば、車両がトンネル内の横風が無い地域からトンネル外の橋梁等の強い横風が有る地域へと移動する場合や、反対に車両が橋梁等の強い横風が有る地域からトンネル内の横風が無い地域へと移動する場合に対応することができる。
この場合、強風地域は、車両の横方向からの気流による外乱が弱風地域よりも大きくできる。
この構成によれば、強風地域は、車両の横方向からの気流による外乱が弱風地域よりも大きい。そのため、制御ユニットは、車両の直進に影響を与える車両の横方向からの気流による外乱が急激に変化する場合に対応することができる。そのため、車両の直進の安定化の精度を向上させることができる。
また、第１の定常状態の外乱は、第２の定常状態の外乱よりも小さくできる。
この構成によれば、第１の定常状態の外乱は、第２の定常状態の外乱よりも小さい。これにより、例えば、車両がトンネル内の横風が無い地域からトンネル外の橋梁等の強い横風が有る地域へと移動する場合に生じる非定常状態の外乱に対応することができる。
また、第１の定常状態の外乱は、第２の定常状態の外乱よりも大きくできる。
この構成によれば、第１の定常状態の外乱は、第２の定常状態の外乱よりも大きい。これにより、例えば、車両が橋梁等の強い横風が有る地域からトンネル内の横風が無い地域へと移動する場合に生じる非定常状態の外乱に対応することができる。
また、走行支援ユニットは、車両のヨー方向、ピッチ方向及びロール方向の少なくともいずれかの挙動を安定化させるための走行支援を実行することができる。
この構成によれば、走行支援ユニットは、車両のヨー方向、ピッチ方向及びロール方向の少なくともいずれかの挙動を安定化させるための走行支援を実行する。このため、気流により影響を受けやすい車両のヨー方向、ピッチ方向及びロール方向への外乱に対応することができる。
この場合、走行支援ユニットは、車両のヨー方向の挙動を安定化させるための走行支援を実行することができる。
この構成によれば、走行支援ユニットは、車両のヨー方向の挙動を安定化させるための走行支援を実行する。このため、気流により影響を受けやすく、車両の直進に影響を与える車両のヨー方向への外乱に対応することができる。
また、走行支援ユニットは、車両が直進走行するときの挙動を安定化させるための走行支援を実行することができる。
この構成によれば、走行支援ユニットは、車両が直進走行するときの挙動を安定化させるための走行支援を実行する。これにより、車両が直進走行し、気流による外乱の影響が大きいときに対応することができる。
また、本発明の一実施形態は、車両の周囲の気流による車両の挙動に対する外乱に対応して、車両の挙動を安定させるための走行支援を実行する走行支援ユニットを制御する走行支援方法であって、外乱に対応した変動する操作量により走行支援ユニットを制御する走行支援方法である。
また、本発明の一実施形態は、車両の周囲の気流による車両の挙動に対する外乱に対応して、車両の挙動を安定させるための走行支援を実行する走行支援ユニットを制御する走行支援方法であって、気流による外乱が定常である第１の定常状態と、第１の定常状態の後の気流による外乱が定常である第２の定常状態との間の外乱が非定常である非定常状態の外乱に対応して走行支援ユニットを制御する走行支援方法である。
本発明の一実施形態の走行支援装置及び走行支援方法によれば、車両の挙動を安定化させる制御の精度を向上させることができる。
実施形態に係る走行支援装置の構成を示すブロック図である。 実施形態に係る走行支援装置のメインルーチンを示すフローチャートである。 図２の気流による外乱に対して空力デバイス６Ａ〜６Ｎを選択するロジックの詳細を示すフローチャートである。 車両の各部に働く力を示す斜視図である。 図３の横風エリア空気力計算の詳細を示すフローチャートである。 非定常ＭＡＰと定常ＭＡＰとによる偏揺角に対するヨーイングモーメント係数Ｃｙを示すグラフである。 実施形態のモデルと従来のモデルとによるヨーレート、ヨーイングモーメント係数Ｃｙ及び横力係数Ｃｓを示すグラフである。 （ａ）は従来の走行支援システムによる風エリアにおけるヨー運動を示す平面図であり、（ｂ）は本実施形態の走行支援システムによる風エリアにおけるヨー運動を示す平面図である。
図面を参照して、本発明の実施形態に係る走行支援装置及び走行支援方法の一例について説明する。図１に示すように、本実施形態の走行支援装置１００は車両に搭載され、横風等の車両の周囲の気流に対して車両が安定して直進走行をすることができるように車両の走行を支援する。走行支援装置１００は、演算装置１、風速センサー２、車輪回転センサー３、ＧＰＳ４、電源５、空力デバイス６Ａ〜６Ｎ、処理プログラム７、走行マップ８、デバイスＩ／Ｏ９及びデバイス切り替え器１０を備えている。
演算装置１は、具体的には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えた電子計算機として構成される。演算装置１はリアルタイムで動作する。演算装置１の動作の周期は、プログラム処理時間と空力デバイス６Ａ〜６Ｎの動作時間との和よりも速く計算可能なものが用いられる。
風速センサー２は、風圧を検出することにより車両の対地速度を得る。風圧の検出は、超音波、歪み計、熱電線等の風圧による温度の変化、ピトー管及び気圧計等を利用して行うことができる。
車輪回転センサー３は、車輪の回転速度を検出することにより車両の対地速度を得る。
ＧＰＳ（Global Positioning System）４は、ＧＰＳ衛星を利用して車両の位置情報及び対地速度を取得する。なお、ＧＰＳ４は、車両の位置情報が得られるものであれば、３つの基地局からの電波を移動局で受信することによる３点測位を行う機器や、画像認識による測位を行う機器を適用することができる。
電源５は、走行支援装置１００に電力を供給する。
空力デバイス６Ａ〜６Ｎは、車両の前後，左右，上下の各軸方向の力と各軸周りのモーメントに関する６分力特性値を変更可能な装置である。空力デバイス６Ａ〜６Ｎは、具体的には、フロントスポイラー、リアスポイラー、フロントウイング及びリアウイング等である。空力デバイス６Ａ〜６Ｎは、単独又は複数で動作することが可能である。
演算装置１は、処理プログラム７、走行マップ８、デバイスＩ／Ｏ９及びデバイス切り替え器１０を有している。処理プログラム７は、演算装置１に後述する処理を実行させる。
走行マップ８は、不揮発性メモリー、電源バックアップメモリー、ＨＤＤ（Hard Disk
Drive）、ＤＶＤ−ＲＯＭ及びＣＤ−ＲＯＭ等の媒体から、車両が走行する地域の情報を読み出す機能を有する。
走行マップ８が有する情報としては、道路形状に関する情報の他に、地域ごとの予想される気流（横風）についての情報が含まれる。例えば、トンネル内のように気流の無い地域は、走行マップ８に無風地帯として記録されている。また、トンネル外の橋梁、高架道路、高層ビル街等の強い横風が生じる地域は、走行マップ８に風発生地帯として記録されている。これらの地域ごとの気流に関する情報は、一年の間における季節、月、日及び一日における時間帯ごとに関連付けられた統計値であっても良い。
走行マップ８には、これらの無風地帯及び風発生地帯それぞれにおいて、気流により車両が定常的に受ける力に関する空力特性値が定常マップとして記録されている。また、走行マップ８には、車両が無風地帯から風発生地帯に入るとき、及び車両が風発生地帯から無風地帯に入るときに、車両が過渡的に受ける力に関する空力特性値が非定常マップとして記録されている。これらの定常マップと非定常マップは、空力デバイス６Ａ〜６Ｎのいずれかを作動させた状態ごとに記録されている。
デバイスＩ／Ｏ９及びデバイス切り替え器１０は、演算装置１と演算装置１の外部の風速センサー２〜空力デバイス６Ａ〜６Ｎとを接続する。機械的に動作するものでも、電気的に動作するものでも良い。
以下、本実施形態の走行支援装置１００の動作について説明する。図２に示すように、演算装置１は、気流による外乱に対して空力デバイス６Ａ〜６Ｎを選択するロジックを実行する（Ｓ１１）。風速センサー２からは対気速度がリアルタイムに得られる。車輪回転センサー３からは走行中の対地速度がリアルタイムに得られる。ＧＰＳ４からは対地速度と位置とがリアルタイムに得られる。演算装置１がこれらの情報と走行マップ８の情報とを参照する。これにより、車両が現在走行し、今後に走行するルートにおける走行エリアが特定される。処理プログラム７は特定された走行エリアに基づいて処理を実行する。
風が検知される風検知エリアに車両が入っているときは（Ｓ１２）、演算装置１は空力デバイス空力デバイス６Ａ〜６Ｎを動作させる（Ｓ１３）。風が検知される風検知エリアから車両が出たときは（Ｓ１２）、演算装置１は空力デバイス空力デバイス６Ａ〜６Ｎの動作を解除する（Ｓ１４）。
以下、気流による外乱に対して空力デバイス６Ａ〜６Ｎを選択するロジックの詳細について説明する。図３に示すように、演算装置１は、ＧＰＳ４により車両が走行している位置を検出する（Ｓ１１１）。演算装置１は、走行マップ８より、車両が走行することが予想される経路上の風発生地帯や気流に関する情報を読み出す（Ｓ１１２）。
演算装置１は、走行マップ８から読み出した情報により、車両の予測される経路上の横風が予測される位置や、車両の予測される経路上での気流の強さを算出する（Ｓ１１３）。演算装置１は、車輪回転センサー３により、車両の対地速度を取得する（Ｓ１１４）。演算装置１は、横風が予測される地域（風発生地帯）での気流により車両が受ける力（横風エリア空気力）を計算する（Ｓ１１５）。この計算の詳細については後述する。
処理プログラム７は、演算装置１に車両が、トンネル内等の無風地帯からトンネル外の橋梁等の風発生地帯に突入した時、及びトンネル外の橋梁等の風発生地帯からトンネル内等の無風地帯に突入したとき等の最大ヨーレートを推定する（Ｓ１１６）。演算装置１は、推定された最大ヨーレートを基にして空力デバイス６Ａ〜６Ｎを選択し、車両の走行地点に応じて選択された空力デバイス６Ａ〜６Ｎを動作させる（Ｓ１１７）。
以下、本実施形態における車両が無風地帯から風発生地帯に突入した時、及び風発生地帯から無風地帯に突入した時の気流により車両が受ける力を算出する手法について説明する。
図４に示すように、気流ｗにより車両２００に働く力は、車両２００の前後方向（前後軸（Ｘ軸）方向）に平行であって前方から後方への力を正とする抗力Ｄ、車両２００の横方向（左右軸（Ｙ軸）方向）に平行であって左方から右方への力を正とする横力Ｓ、及び車両２００の上下方向（上下軸（Ｚ軸）方向）に平行であって下方から上方への力を正とする揚力Ｌがある（以下、抗力Ｄ、横力Ｓ及び揚力Ｌを３分力と呼ぶことがある。）。また、気流ｗにより車両２００に働く力は、車両２００の前後軸周りのローリングモーメントＲ、車両２００の左右軸周りのピッチングモーメントＰ、及び車両２００の上下軸周りのヨーイングモーメントＹがある（以下、ローリングモーメントＲ、ピッチングモーメントＰ及びヨーイングモーメントＹを３分力モーメントと呼ぶことがある。）。これらの気流ｗにより車両２００に働く力を無次元化した空力特性値として、それぞれ抗力係数ＣＤ、横力係数ＣＳ、揚力係数ＣＬ、ローリングモーメント係数Ｃｒ、ピッチングモーメント係数Ｃｐ及びヨーイングモーメント係数Ｃｙと呼ぶことがある。
上述したように、このような気流ｗに対応した車両２００の走行中の挙動を安定させる手法が提案されている。しかし、このような制御の基となる空力特性値は、例えば、風発生地帯での定常状態におけるヨーイングモーメント係数Ｃｙである。したがって、トンネル内のような無風状態における定常状態と、トンネル外の橋梁上のような強風状態における定常状態との間における過渡的な挙動には対応できていない。これは、気流ｗの車両２００に対する剥離、再付着及び渦等の過渡的な現象が考慮されていないからである。
そこで、本実施形態では気流ｗによる過渡的な現象も考慮に入れて以下のような横風エリア空気力の計算を行う。図５に示すように、横風エリア空気力の計算では（Ｓ１１５１）、演算装置１は、風速センサー２により得られた大気速度と、走行マップ８から得られた当該地域の気流ｗの各方向の成分とを用いて、車両２００の偏揺角θが計算される（Ｓ１１５２）。大気速度Ｕ，Ｖ，Ｗ（Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸）、当該地域の気流ｗの各成分（Ｕａ，Ｖａ，Ｗａ）として、偏揺角θは以下のようにして求められる（Ｓ１１５２）。
偏揺角θ＝sin-1[V/{(U+Ua)2+(V+Va)2+(W+Wa)2}1/2]
演算装置１は、空力デバイス６Ａ〜６Ｎごとに、走行マップ８に記録された定常マップ及び非定常マップを使用し、過渡的な横風エリア空気力を予測する。ここで、ヨーイングモーメント係数Ｃｙを例として説明する。図６に示すように、走行マップ８には、地点ごとに偏揺角θに対するヨーイングモーメント係数Ｃｙが記録されている。
図中に破線で示される定常マップの値では、偏揺角θとヨーイングモーメント係数Ｃｙとが略比例している。一方、図中に実線で示される非定常マップでは、トンネル内等の無風地帯から橋梁等の風発生地帯への入口Ｐｉｎでは、車両２００の前部が急激な横風を受けるため、偏揺角θに対してヨーイングモーメント係数Ｃｙが急激に上昇する。また、橋梁等の風発生地帯からトンネル内等の無風地帯への出口Ｐｏｕｔでは、車両２００の後部に対する横風に比べて前部の横風が急激に減少するため、偏揺角θに対してヨーイングモーメント係数Ｃｙが急激に下降する。
ここで、入口Ｐｉｎにおけるヨーイングモーメント係数Ｃｙが考慮される。上記の定常状態における偏揺角θに対するヨーイングモーメント係数Ｃｙの関数を“定常マップｆ（偏揺角θ）”とする。上記の非定常状態における偏揺角θに対するヨーイングモーメント係数Ｃｙの関数を“非定常マップｆ（偏揺角θ）”とする。
“定常マップｆ（偏揺角θ）”に対する“非定常マップｆ（偏揺角θ）”の比を“補正マップｆ（相対位置Ｐ）”とすると、入口Ｐｉｎにおけるヨーイングモーメント係数Ｃｙは、“定常マップｆ（偏揺角θ）”と“補正マップｆ（相対位置Ｐ）”との積により算出することができる。ここで、“補正マップｆ（相対位置Ｐ）”の相対位置Ｐとは、車両２００の入口Ｐｉｎに対する相対位置である。“補正マップｆ（相対位置Ｐ）”（“非定常マップｆ（偏揺角θ）”）の値は、相対位置Ｐによって異なる。そのため、走行マップ８には、相対位置Ｐに応じて“補正マップｆ（相対位置）”の値が記録されている。
相対位置Ｐは、入口Ｐｉｎに車両２００が到達してから経過した時間ｔと、車両２００の速度ｖとの積により算出することができる。演算装置１は、所定の周期ごとに演算を行う。演算の周期はリセット信号により決定される。よって、時間ｔは、リセット信号の積分値（計数値）と計算周期との積により算出することができる。
以上より、入口Ｐｉｎにおけるヨーイングモーメント係数Ｃｙの算出式をまとめると以下のようになる。なお、これは、出口Ｐｏｕｔにおけるヨーイングモーメント係数Ｃｙの算出式も同様である。また、他の空力特性値である抗力係数ＣＤ、横力係数ＣＳ、揚力係数ＣＬ、ローリングモーメント係数Ｃｒ及びピッチングモーメント係数Ｃｐについても同様にして算出することができる。
ヨーイングモーメント係数Ｃｙ＝補正マップｆ（相対位置Ｐ）×定常マップｆ（偏揺角θ）
相対位置Ｐ＝時間ｔ×速度ｖ
時間ｔ＝リセット信号の積分値×計算周期
走行マップ８には、上記と同様の状況において、空力デバイス６Ａ〜６Ｎそれぞれを使用したときの非定常マップ及び補正マップがそれぞれ記録されている。図５に示すように、演算装置１は、空力デバイス６Ａ〜６Ｎごとの非定常マップ及び補正マップを使用し、空力デバイス６Ａ〜６Ｎそれぞれを使用したときの空力特性値を算出する（Ｓ１１５３）。
演算装置１は、上記のようにして求めた非定常状態における空力特性値それぞれについて、実際に車両２００に作用する３分力モーメント及び３分力を算出する（Ｓ１１５４）。３分力モーメント及び３分力は以下のようにして求められる。
３分力モーメント＝気流の動圧×非定常状態の空力特性値×前面投影面積×モーメントアーム長
３分力＝気流の動圧×非定常状態の空力特性値×前面投影面積
演算装置１は、車両２００の慣性モーメント、重量、重心高さ、タイヤ横力（スリップ角及び荷重）、対地速度、ロールセンター、ピッチセンター、ばね定数、ダンパー特性値、重量配分及び重量を入力する（Ｓ１１５５）。演算装置１は、位置、速度、加速度、姿勢角、角速度及び角加速度の６自由度の車両２００の運動を計算する（Ｓ１１５６）。
本実施形態においては、車両２００の挙動を安定させるための走行支援を実行する空力デバイス６Ａ〜６Ｎと、車両２００の周囲の気流ｗによる車両の挙動に対する外乱に対応して、空力デバイス６Ａ〜６Ｎを制御する演算装置１とを備えた走行支援装置１００において、演算装置１は、外乱に対応した変動する操作量により走行支援ユニットを制御する。また、演算装置１は、気流ｗよる外乱が定常である定常状態の間の外乱が非定常である非定常状態の外乱に対応して空力デバイス６Ａ〜６Ｎを制御する。
したがって、例えば、車両２００がトンネル内の横風が無い地域からトンネル外の横風がある地域へと移動することにより、車両の周囲の気流ｗ強さが急激に大きく変化し、車両の横方向への力やヨーイングモーメントＹの外乱が急激に大きく変化する場合でも、このような非定常状態の過渡的な外乱に対応して空力デバイス６Ａ〜６Ｎが制御される。このため、車両２００の挙動を安定化させる制御の精度を向上させることができる。
つまり、図７に破線で示すように、従来の技術では、ヨーレート、ヨーイングモーメント係数Ｃｙ及び横力係数Ｃｓは、定常状態についてのみ考慮されている。そのため、車両２００がトンネル内の横風が無い地域からトンネル外の横風がある地域へと移動するとき、あるいはトンネル外の横風がある地域からトンネル内の横風が無い地域へと移動するときのような過渡状態では、図７中にヨーレートについて細い実線で示した実測値との相違ｄ１，ｄ２が大きく、現実の車両２００の挙動に対応することが難しい。一方、本実施形態では、図７中に太い実線で示すように、過渡状態においても、実測値と近い値が得られており、現実の車両２００の挙動により対応することができる。このため、本実施形態では、図８（ａ）に示す従来の手法に比べて、図８（ｂ）に示すように、気流ｗによる車両２００の横移動を距離ｄ３減少させることができる。
また、本実施形態では、演算装置１は、非定常状態の外乱を予測し、予測される非定常状態の外乱に対応して空力デバイス６Ａ〜６Ｎを制御する。そのため、例えば、車両２００がトンネル内の横風が無い地域からトンネル外の横風がある地域へと移動する前に、気流ｗによる急激な外乱の変化を予め予測することができる。したがって、非定常状態の過渡的な外乱に対する応答性を向上させることができる。
また、本実施形態によれば、演算装置１は、非定常状態の外乱に対応した変動する操作量により空力デバイス６Ａ〜６Ｎを制御する。このため、従来のシステムにおける一定の操作量による制御に比べて、非定常状態の外乱により適切に対応することができる。このため、車両２００の挙動を安定化させる制御の精度を向上させることができる。
また、本実施形態によれば、演算装置１は、気流ｗによる外乱が小さい弱風地域から弱風地域よりも気流ｗによる外乱が大きい強風地域に車両２００が進入するときの非定常状態の外乱、及び強風地域から弱風地域に車両２００が進入するときの非定常状態の外乱に対応して空力デバイス６Ａ〜６Ｎを制御する。これにより、例えば、車両２００がトンネル内の横風が無い地域からトンネル外の橋梁等の強い横風が有る地域へと移動する場合や、反対に車両２００が橋梁等の強い横風が有る地域からトンネル内の横風が無い地域へと移動する場合に対応することができる。
また、本実施形態では、上記強風地域は、車両２００の横方向からの気流ｗによる外乱が弱風地域よりも大きい場合が取り扱われる。そのため、演算装置１は、車両２００の直進に影響を与える車両２００の横方向からの気流ｗによる外乱が急激に変化する場合に対応することができる。そのため、車両２００の直進の安定化の精度を向上させることができる。
また、本実施形態では、最初の定常状態の外乱は、次の定常状態の外乱よりも小さい場合が取り扱われる。これにより、例えば、車両２００がトンネル内の横風が無い地域からトンネル外の橋梁等の強い横風が有る地域へと移動する場合に生じる非定常状態の外乱に対応することができる。
また、本実施形態では、最初の定常状態の外乱は、次の定常状態の外乱よりも大きい場合も取り扱われる。これにより、例えば、車両２００が橋梁等の強い横風が有る地域からトンネル内の横風が無い地域へと移動する場合に生じる非定常状態の外乱に対応することができる。
また、本実施形態では、空力デバイス６Ａ〜６Ｎは、車両２００のヨー方向、ピッチ方向及びロール方向の挙動を安定化させるための走行支援を実行する。このため、気流ｗにより影響を受けやすい車両２００のヨー方向、ピッチ方向及びロール方向への外乱に対応することができる。このように、本実施形態では、ヨー方向以外の運動に関する計算を実行する。車両２００の環境の変化の変化によっては、揚力Ｌの変化による姿勢の変化や、車体と地面との高さの変化が生じる。演算装置１は、このような変化に対しても、走行に最適な特性となる空力デバイス６Ａ〜６Ｎを選択することができる。
また、本実施形態によれば、空力デバイス６Ａ〜６Ｎは、車両２００のヨー方向の挙動を安定化させるための走行支援を実行する。このため、気流ｗにより影響を受けやすく、車両２００の直進に影響を与える車両２００のヨー方向への外乱に対応することができる。
また、本実施形態によれば、空力デバイス６Ａ〜６Ｎは、車両２００が直進走行するときの挙動を安定化させるための走行支援を実行する。これにより、車両２００が直進走行し、気流ｗによる外乱の影響が大きいときに対応することができる。
本発明は上記実施形態に限定されず、様々な変形態様が可能である。例えば、上記実施形態では、走行マップ８に定常マップと非定常マップとを有し、状況に応じて定常マップと非定常マップとを使い分けるか、定常マップを非定常マップにより修正する対応を示した。しかし、走行マップ８に非定常マップのみを有し、所定の閾値等で定められた走行支援の発動の条件を非定常マップにより変更することによって、走行支援を行うこともできる。
また、上記実施形態では、気流による外乱が非定常状態となる場合として、車両２００がトンネル内の横風が無い地域からトンネル外の橋梁等の強い横風が有る地域へと移動する場合や、車両２００が橋梁等の強い横風が有る地域からトンネル内の横風が無い地域へと移動する場合を例に挙げた。しかし、例えば、他車両と自車両とがすれ違う際に、気流による外乱が非定常状態となる場合にも、上記実施形態は適用可能である。この場合は、走行マップ８に、他車両とすれ違った場合の非定常マップや補正マップを備えていればよい。
また、上記実施形態では、走行支援として、走行支援装置１００が自動的に空力デバイス６Ａ〜６Ｎを作動させる態様を中心に説明した。しかし、上記実施形態において、演算装置１が算出した非定常状態における気流ｗによる力やヨーレートに基づいて、操舵トルクを増加させる等により、ドライバの操作を支援することも可能である。また、上記実施形態において、演算装置１が算出した非定常状態における気流ｗによる力やヨーレートに基づいて、音声又は画像による指示、ステアリングホイール又はペダルに対する反力又は振動等により、ドライバーに車両２００の走行を安定化させる操作を促すことも可能である。
また、上記実施形態では、走行支援として、空力デバイス６Ａ〜６Ｎを作動させる態様を中心に説明した。しかし、上記実施形態では、演算装置１が算出した非定常状態における気流ｗによる力やヨーレートに基づいて、車輪ごとの制動力を分配あるいは調整することにより、車両２００の走行を安定化させることも可能である。あるいは、空力デバイス６Ａ〜６Ｎの作動と、車輪ごとの制動力を分配あるいは調整とを両方行うことも可能である。
また、上記実施形態において、空力デバイス６Ａ〜６Ｎの制御は、複数の空力デバイス６Ａ〜６Ｎの内で最適なものが選択されても良いし、複数の空力デバイス６Ａ〜６Ｎの内の単数あるいは複数の操作量が変更されるものでも良い。
また、上記実施形態において、気流ｗに対する走行支援は、気流ｗの変動の前に走行支援の実行あるいは準備が行われても良い。走行支援の準備としては、例えば、空力デバイス６Ａ〜６Ｎの状態をすぐにある状態に変動できるように、状態を予め変動させておくこと等が考えられる。
本発明の一実施形態の走行支援装置及び走行支援方法によれば、車両の挙動を安定化させる制御の精度を向上させることができる。
１ 演算装置
２ 風速センサー
３ 車輪回転センサー
４ ＧＰＳ
５ 電源
６Ａ〜６Ｎ 空力デバイス
７ 処理プログラム
８ 走行マップ
９ デバイスＩ／Ｏ
１０ デバイス切り替え器
１００ 走行支援装置
２００ 車両
本発明の一実施形態は、車両の挙動を安定させるための走行支援を実行する走行支援ユニットと、車両の周囲の気流による車両の挙動に対する外乱に対応して、走行支援ユニットを制御する制御ユニットとを備え、制御ユニットは、外乱に対応した変動する操作量により走行支援ユニットを制御し、前記制御ユニットは、前記気流による前記外乱が定常である第１の定常状態と、前記第１の定常状態の後の前記気流による前記外乱が定常である第２の定常状態との間の前記外乱が非定常である非定常状態の前記外乱に対応して前記走行支援ユニットを制御し、前記制御ユニットは、前記非定常状態の前記外乱を予測し、予測される前記非定常状態の前記外乱に対応して前記走行支援ユニットを制御し、前記制御ユニットは、前記非定常状態の前記外乱に対応した変動する操作量により前記走行支援ユニットを制御する走行支援装置である。
また、本発明の一実施形態は、車両の周囲の気流による車両の挙動に対する外乱に対応して、車両の挙動を安定させるための走行支援を実行する走行支援ユニットを制御する走行支援方法であって、前記外乱に対応した変動する操作量により前記走行支援ユニットを制御し、気流による外乱が定常である第１の定常状態と、第１の定常状態の後の気流による外乱が定常である第２の定常状態との間の外乱が非定常である非定常状態の外乱に対応して走行支援ユニットを制御し、前記非定常状態の前記外乱を予測し、予測される前記非定常状態の前記外乱に対応して前記走行支援ユニットを制御し、前記非定常状態の前記外乱に対応した変動する操作量により前記走行支援ユニットを制御する走行支援方法である。
また、第１の定常状態の外乱は、第２の定常状態の外乱よりも大きい場合がある。

Claims (13)

  1. 車両の挙動を安定させるための走行支援を実行する走行支援ユニットと、
    前記車両の周囲の気流による前記車両の前記挙動に対する外乱に対応して、前記走行支援ユニットを制御する制御ユニットと、
    を備え、
    前記制御ユニットは、前記外乱に対応した変動する操作量により前記走行支援ユニットを制御する、走行支援装置。
  2. 車両の挙動を安定させるための走行支援を実行する走行支援ユニットと、
    前記車両の周囲の気流による前記車両の前記挙動に対する外乱に対応して、前記走行支援ユニットを制御する制御ユニットと、
    を備え、
    前記制御ユニットは、
    前記気流による前記外乱が定常である第１の定常状態と、前記第１の定常状態の後の前記気流による前記外乱が定常である第２の定常状態との間の前記外乱が非定常である非定常状態の前記外乱に対応して前記走行支援ユニットを制御する、走行支援装置。
  3. 前記制御ユニットは、前記非定常状態の前記外乱を予測し、予測される前記非定常状態の前記外乱に対応して前記走行支援ユニットを制御する、請求項２に記載の走行支援装置。
  4. 前記制御ユニットは、前記非定常状態の前記外乱に対応した変動する操作量により前記走行支援ユニットを制御する、請求項２又は３に記載の走行支援装置。
  5. 前記制御ユニットは、前記気流による前記外乱が小さい弱風地域から前記弱風地域よりも前記気流による前記外乱が大きい強風地域に前記車両が進入するときの前記非定常状態の前記外乱、及び前記強風地域から前記弱風地域に前記車両が進入するときの前記非定常状態の前記外乱の少なくともいずれかに対応して前記走行支援ユニットを制御する、請求項２〜４のいずれか１項に記載の走行支援装置。
  6. 前記強風地域は、前記車両の横方向からの前記気流による前記外乱が前記弱風地域よりも大きい、請求項５に記載の走行支援装置。
  7. 前記第１の定常状態の前記外乱は、前記第２の定常状態の前記外乱よりも小さい、請求項２〜６のいずれか１項に記載の走行支援装置。
  8. 前記第１の定常状態の前記外乱は、前記第２の定常状態の前記外乱よりも大きい、請求項２〜７のいずれか１項に記載の走行支援装置。
  9. 前記走行支援ユニットは、前記車両のヨー方向、ピッチ方向及びロール方向の少なくともいずれかの前記挙動を安定化させるための前記走行支援を実行する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の走行支援装置。
  10. 前記走行支援ユニットは、前記車両のヨー方向の前記挙動を安定化させるための前記走行支援を実行する、請求項９に記載の走行支援装置。
  11. 前記走行支援ユニットは、前記車両が直進走行するときの前記挙動を安定化させるための前記走行支援を実行する、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の走行支援装置。
  12. 車両の周囲の気流による前記車両の前記挙動に対する外乱に対応して、前記車両の前記挙動を安定させるための走行支援を実行する走行支援ユニットを制御する走行支援方法であって、
    前記外乱に対応した変動する操作量により前記走行支援ユニットを制御する、走行支援方法。
  13. 車両の周囲の気流による前記車両の前記挙動に対する外乱に対応して、前記車両の前記挙動を安定させるための走行支援を実行する走行支援ユニットを制御する走行支援方法であって、
    前記気流による前記外乱が定常である第１の定常状態と、前記第１の定常状態の後の前記気流による前記外乱が定常である第２の定常状態との間の前記外乱が非定常である非定常状態の前記外乱に対応して前記走行支援ユニットを制御する、走行支援方法。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9828044B2 (en) * 2015-09-25 2017-11-28 GM Global Technology Operations LLC Feedback control of vehicle aerodynamics
US9669885B1 (en) * 2015-12-04 2017-06-06 GM Global Technology Operations LLC Regulation of downforce on a vehicle body via control of an airstream through a vehicle duct
JP6808504B2 (ja) * 2017-01-17 2021-01-06 東日本旅客鉄道株式会社 車両転覆耐力評価方法
CN111376893A (zh) * 2018-12-29 2020-07-07 罗伯特·博世有限公司 侧风辅助控制方法和侧风辅助控制系统
CN114852197B (zh) * 2022-06-02 2023-03-14 岚图汽车科技有限公司 一种前轮扰流板的控制方法及系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06206568A (ja) * 1993-01-08 1994-07-26 Mazda Motor Corp 車両の操舵装置
JP2001097234A (ja) * 1999-09-28 2001-04-10 Mazda Motor Corp 車両の操舵装置
JP2009126192A (ja) * 2007-11-19 2009-06-11 Honda Motor Co Ltd 走行支援装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05105100A (ja) * 1991-09-27 1993-04-27 Honda Motor Co Ltd 車両の操舵装置
KR200203631Y1 (ko) * 2000-06-20 2000-11-15 윤철균 자동차의 주행 안전장치
US20040162656A1 (en) * 2002-12-16 2004-08-19 Wilfried Huber Method for operation of a steering device for a vehicle
DE10302169A1 (de) * 2002-12-16 2004-06-24 Daimlerchrysler Ag Verfahren zum Betreiben einer Lenkeinrichtung eines Fahrzeugs
CN101331051B (zh) * 2005-12-27 2010-05-19 丰田自动车株式会社 用于车辆的车轮整流罩装置及其控制方法
US20080015754A1 (en) * 2006-07-14 2008-01-17 Hac Aleksander B System for estimating and compensating for lateral disturbances using controlled steering and braking
JP5032529B2 (ja) * 2009-04-07 2012-09-26 本田技研工業株式会社 車両用操舵装置
JP5617455B2 (ja) * 2010-09-06 2014-11-05 株式会社ジェイテクト 電動パワーステアリング装置
US8494726B2 (en) * 2011-05-16 2013-07-23 Trimble Navigation Ltd. Agricultural autopilot path adjustment
WO2014091566A1 (ja) * 2012-12-11 2014-06-19 トヨタ自動車株式会社 運転支援装置および運転支援方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06206568A (ja) * 1993-01-08 1994-07-26 Mazda Motor Corp 車両の操舵装置
JP2001097234A (ja) * 1999-09-28 2001-04-10 Mazda Motor Corp 車両の操舵装置
JP2009126192A (ja) * 2007-11-19 2009-06-11 Honda Motor Co Ltd 走行支援装置

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