JP4294415B2

JP4294415B2 - 車両の路面状態判定装置

Info

Publication number: JP4294415B2
Application number: JP2003302001A
Authority: JP
Inventors: 勝小暮
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2003-08-26
Filing date: 2003-08-26
Publication date: 2009-07-15
Anticipated expiration: 2023-08-26
Also published as: EP1512597B1; US7171297B2; EP1512597A1; US20050065700A1; DE602004019608D1; JP2005067487A

Description

本発明は、走行する路面の、特に凹凸路を精度良く検出する車両の路面状態判定装置に関する。

近年、車両においては、路面摩擦係数等の路面状態を示すパラメータを推定し、この推定したパラメータを用いて４輪駆動制御や自動ブレーキ制御等の車両挙動制御を精度良く行う制御装置が搭載されるようになってきている。

このため、路面摩擦係数等の路面状態を示すパラメータを正確に推定することが、車両の様々な挙動制御を精度良く行う上で重要であるが、路面上に凹凸が存在すると路面摩擦係数の推定が難しくなるため、路面上の凹凸状態の検出も路面状態を知る上で重要な技術となっている。

例えば、特開平１１−２３０８６７号公報では、氷結低μとして路面摩擦係数が算出された前輪について、その路面摩擦係数の算出値を得たときのスリップ比と、その前輪と同一のスリップ位置での同一側の後輪のスリップ比との変化動向を比較することで、路面摩擦係数の算出値が突起又は凹凸路でのスリップによるものでないか否かを確認することが開示されている。
特開平１１−２３０８６７号公報

しかしながら、上述の特許文献１による路面の凹凸を確認する技術では、前輪のスリップ比が高くなってから、後輪のスリップ比が高くなるまで凹凸の確認ができないため、確認時間が長くなるという問題がある。例えば、ホイールベースが約２．６ｍの車両が時速１５km/hで走行している場合、約６２０m(sec)の時間が確認までに必要となり、応答性の良い制御が困難となってしまう。また、上述の特許文献１では、前輪のスリップ比と後輪のスリップ比とを比較するため、低μ路で車輪がスリップするような場合であっても誤って凹凸路と判定する可能性がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、特にセンサや複雑な演算処理等を追加することなく、たとえ低μ路等であってもこれを路面の凹凸として誤判定することがなく、路面の凹凸を正確に素早く判定することができる車両の路面状態判定装置を提供することを目的とする。

本発明は、車輪速を検出する車輪速検出手段と、前輪車輪速の変化を演算する前輪車輪速変化演算手段と、後輪車輪速の変化を演算する後輪車輪速変化演算手段と、上記前輪車輪速の変化が予め設定した第１の閾値を超えたか否か判定する前輪車輪速変化判定手段と、上記前輪車輪速の変化が予め設定した上記第１の閾値を超えた後、予め設定しておいた前輪側から後輪側への車両振動の伝達時間内に、上記後輪車輪速の変化が予め設定した第２の閾値を超えたか否か判定する後輪車輪速変化判定手段と、上記後輪車輪速変化判定手段で上記後輪車輪速の変化が予め設定した上記第２の閾値を超えたと判定した場合に路面が凹凸路であると判定する判定手段とを備えたことを特徴としている。

本発明による車両の路面状態判定装置は、特にセンサや複雑な演算処理等を追加することなく、たとえ低μ路等であってもこれを路面の凹凸として誤判定することがなく、路面の凹凸を正確に素早く判定することが可能となる。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１〜図３は本発明の実施の形態を示し、図１は路面状態判定装置の機能ブロック図、図２は路面状態判定装置で実行される路面状態判定プログラムのフローチャート、図３は路面凹凸有りと判定した場合の一例を示すタイムチャートである。

図１において、符号１は路面状態判定装置を示し、この路面状態判定装置１は、後述する路面状態判定プログラムに従って路面状態の判定を行う路面状態判定部２に、車輪速検出手段としての４輪の車輪速センサ（左前輪車輪速センサ３fl、右前輪車輪速センサ３fr、左後輪車輪速センサ３rl、右後輪車輪速センサ３rr）が接続され、それぞれの車輪の車輪速ωfl、ωfr、ωrl、ωrrが入力される。

路面状態判定部２は、フィルタ値演算部４fl、４fr、４rl、４rr、前輪車輪速フィルタ処理値演算部５、後輪車輪速フィルタ処理値演算部６、比較判定部７、判定結果出力部８を有して主要に構成されている。

フィルタ値演算部４fl、４fr、４rl、４rrは、それぞれのフィルタ値演算部４fl、４fr、４rl、４rrに４輪車輪速センサ３fl、３fr、３rl、３rrから車輪速ωfl、ωfr、ωrl、ωrrが入力され、ローパスフィルタ（例えば、カットオフ周波数１０Ｈｚ）により、それぞれのフィルタ値ωflF、ωfrF、ωrlF、ωrrFを演算する。そして、前輪側のフィルタ値演算部４fl、４frによるフィルタ値ωflF、ωfrFは、前輪車輪速フィルタ処理値演算部５に出力され、後輪側のフィルタ値演算部４rl、４rrによるフィルタ値ωrlF、ωrrFは、後輪車輪速フィルタ処理値演算部６に出力される。

前輪車輪速フィルタ処理値演算部５は、前輪車輪速変化演算手段として設けられており、前輪側の車輪速センサ３fl、３frから前輪側の車輪速ωfl、ωfrが入力されると共に、前輪側のフィルタ値演算部４fl、４frから前輪側のフィルタ値ωflF、ωfrFが入力される。

そして、例えば、以下の（１）式に基づいて、前輪車輪速の変化（前輪車輪速フィルタ処理値ωfF）を演算し、比較判定部７に出力する。
ωfF＝（（ωfl−ωflF）＋（ωfr−ωfrF））／２ …（１）

後輪車輪速フィルタ処理値演算部６は、後輪車輪速変化演算手段として設けられており、後輪側の車輪速センサ３rl、３rrから後輪側の車輪速ωrl、ωrrが入力されると共に、後輪側のフィルタ値演算部４rl、４rrから後輪側のフィルタ値ωrlF、ωrrFが入力される。

そして、例えば、以下の（２）式に基づいて、後輪車輪速の変化（後輪車輪速フィルタ処理値ωrF）を演算し、比較判定部７に出力する。
ωrF＝（（ωrl−ωrlF）＋（ωrr−ωrrF））／２ …（２）

比較判定部７は、前輪車輪速フィルタ処理値演算部５から前輪車輪速フィルタ処理値ωfFが、後輪車輪速フィルタ処理値演算部６から後輪車輪速フィルタ処理値ωrFが入力される。そして、前輪車輪速フィルタ処理値ωfFが予め設定した第１の閾値Ｃ1を超えたか否か判定し、前輪車輪速フィルタ処理値ωfFが第１の閾値Ｃ1を超えた後、予め実験等により求め設定しておいた前輪側から後輪側への振動の伝達時間（例えば、４０m(sec)）内に、後輪車輪速フィルタ処理値ωrFが予め設定した第２の閾値Ｃ2を超えたか否か判定して、後輪車輪速フィルタ処理値ωrFが第２の閾値Ｃ2を超えたと判定した場合に路面が凹凸路であると判定し、この判定結果を、判定結果出力部８に出力する。すなわち、比較判定部７は、前輪車輪速変化判定手段、後輪車輪速変化判定手段、及び、判定手段としての機能を有している。尚、上述の第１の閾値Ｃ1と第２の閾値Ｃ2は、実験等により予め設定される値であり、異なる値であっても同じ値であっても良い。

判定結果出力部８は、比較判定部７から路面が凹凸路であるという判定が入力されると、この結果を他の図示しない車両の挙動制御装置等に出力し、誤った路面摩擦係数に基づく車両挙動制御を未然に防止させる。

次に、上述の路面状態判定部２で実行される路面状態判定プログラムを、図２のフローチャートで説明する。まず、ステップ（以下、「Ｓ」と略称）１０１で、４輪の車輪速センサ３fl、３fr、３rl、３rrにより検出された４輪の車輪速ωfl、ωfr、ωrl、ωrrを読み込む。

次いで、Ｓ１０２に進み、フィルタ値演算部４fl、４fr、４rl、４rrは、４輪の車輪速ωfl、ωfr、ωrl、ωrrのフィルタ値ωflF、ωfrF、ωrlF、ωrrFを演算する。

次に、Ｓ１０３に進み、前輪車輪速フィルタ処理値演算部５は、前輪側の車輪速センサ３fl、３frからの前輪側の車輪速ωfl、ωfrと、前輪側のフィルタ値演算部４fl、４frからの前輪側のフィルタ値ωflF、ωfrFを基に、上述の（１）式により前輪車輪速フィルタ処理値ωfFを演算する。

同様に、後輪車輪速フィルタ処理値演算部６は、後輪側の車輪速センサ３rl、３rrからの後輪側の車輪速ωrl、ωrrと、後輪側のフィルタ値演算部４rl、４rrからの後輪側のフィルタ値ωrlF、ωrrFを基に、上述の（２）式により後輪車輪速フィルタ処理値ωrFを演算する。

次に、Ｓ１０４に進み、比較判定部７は、前輪車輪速フィルタ処理値ωfFが予め設定した第１の閾値Ｃ1を超えたか否か判定する。この判定の結果、前輪車輪速フィルタ処理値ωfFが第１の閾値Ｃ1以下の場合（ωfF≦Ｃ1の場合）にはプログラムを抜け、前輪車輪速フィルタ処理値ωfFが第１の閾値Ｃ1を超えている場合（ωfF＞Ｃ1の場合）には、Ｓ１０５へと進む。

Ｓ１０５では、予め実験等により求め設定しておいた前輪側から後輪側への車両の振動の伝達時間（例えば、４０m(sec)）を経過したか否か判定し、この伝達時間が経過した場合にはプログラムを抜け、伝達時間が経過していない場合にはＳ１０６に進んで、後輪車輪速フィルタ処理値ωrFが予め設定した第２の閾値Ｃ2を超えたか否か判定する。

Ｓ１０６の判定の結果、後輪車輪速フィルタ処理値ωrFが第２の閾値Ｃ2以下の場合（ωrF≦Ｃ2の場合）は、再びＳ１０５の伝達時間経過の判定に戻り、後輪車輪速フィルタ処理値ωrFが第２の閾値Ｃ2を超えた場合（ωrF＞Ｃ2の場合）は、Ｓ１０７に進んで、路面凹凸有りと判定する。

そして、Ｓ１０８に進み、判定結果出力部８は、路面凹凸有りの信号を出力してプログラムを抜ける。

以上の路面状態判定プログラムを実行した一例を図３のタイムチャートで説明する。図３（ａ）は、左前輪車輪速におけるセンサ値ωflと、このフィルタ値ωrlFの測定の一例を示す。

また、図３（ｂ）は、図３（ａ）と同じ時間の流れで計測される左後輪車輪速におけるセンサ値ωrlと、このフィルタ値ωrlFの測定の一例を示している。

更に、図３（ｃ）は、図３（ａ）、図３（ｂ）と同じ時間の流れで演算される前輪車輪速フィルタ処理値ωfFと、後輪車輪速フィルタ処理値ωrFを示している。

この図３（ａ）により、左前輪車輪速は、略１．３５sec付近で大きく変動し、この車輪速変化が図３（ｃ）の第１の閾値Ｃ1を超えるＡ点で表現される。また、図３（ｂ）により、左後輪車輪速は、略１．３９sec付近で大きく変動し、この車輪速変化が図３（ｃ）の第２の閾値Ｃ2を超えるＢ点で表現される。これにより、すなわち、Ａ点から車両の伝達時間経過内に、Ｂ点が発生されることで、路面が凹凸路であると判定される。

このように、本発明の実施の形態によれば、前輪車輪速フィルタ処理値ωfFが第１の閾値Ｃ1を超えた後、予め実験等により求め設定しておいた前輪側から後輪側への振動の伝達時間（例えば、４０m(sec)）内に、後輪車輪速フィルタ処理値ωrFが第２の閾値Ｃ2を超えたと判定した場合に路面が凹凸路であると判定するので、特にセンサや複雑な演算処理等を追加することなく、たとえ低μ路等であってもこれを路面の凹凸として誤判定することがなく、路面の凹凸を正確に素早く判定することができる。

尚、本実施の発明の形態では、前輪車輪速フィルタ処理値ωfFと後輪車輪速フィルタ処理値ωrFは、左右の平均値を用いて判定するようにしているが、左輪側の前輪車輪速フィルタ処理値と後輪車輪速フィルタ処理値と、右輪側の前輪車輪速フィルタ処理値と後輪車輪速フィルタ処理値とを、別々に判定するようにしても良い。

路面状態判定装置の機能ブロック図路面状態判定装置で実行される路面状態判定プログラムのフローチャート路面凹凸有りと判定した場合の一例を示すタイムチャート

符号の説明

１路面状態判定装置
２路面状態判定部
３fl 左前輪車輪速センサ（車輪速検出手段）
３fr 右前輪車輪速センサ（車輪速検出手段）
３rl 左後輪車輪速センサ（車輪速検出手段）
３rr 右後輪車輪速センサ（車輪速検出手段）
４fl フィルタ値演算部
４fr フィルタ値演算部
４rl フィルタ値演算部
４rr フィルタ値演算部
５前輪車輪速フィルタ処理値演算部（前輪車輪速変化演算手段）
６後輪車輪速フィルタ処理値演算部（後輪車輪速変化演算手段）
７比較判定部（前輪車輪速変化判定手段、後輪車輪速変化判定手段、判定手段）
８判定結果出力部

代理人弁理士伊藤進

Claims

車輪速を検出する車輪速検出手段と、
前輪車輪速の変化を演算する前輪車輪速変化演算手段と、
後輪車輪速の変化を演算する後輪車輪速変化演算手段と、
上記前輪車輪速の変化が予め設定した第１の閾値を超えたか否か判定する前輪車輪速変化判定手段と、
上記前輪車輪速の変化が予め設定した上記第１の閾値を超えた後、予め設定しておいた前輪側から後輪側への車両振動の伝達時間内に、上記後輪車輪速の変化が予め設定した第２の閾値を超えたか否か判定する後輪車輪速変化判定手段と、
上記後輪車輪速変化判定手段で上記後輪車輪速の変化が予め設定した上記第２の閾値を超えたと判定した場合に路面が凹凸路であると判定する判定手段と、
を備えたことを特徴とする車両の路面状態判定装置。
上記前輪車輪速の変化と上記後輪車輪速の変化は、左側の前輪車輪速の変化と後輪車輪速の変化と、右側の前輪車輪速の変化と後輪車輪速の変化と、左右平均した前輪車輪速の変化と後輪車輪速の変化の少なくとも何れかであることを特徴とする請求項１記載の車両の路面状態判定装置。