車両状態判定装置
【課題】タイヤがグリップ状態にあるときに、ロール角加速度に基づいて車両のロール状態を判定することにより、特別なセンサ等を設けることなく、適切にロール状態を判定する車両状態判定装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、タイヤ９１ａ、９１ｂによる路面のグリップ状態を判定するグリップ判定手段１０と、
車両１００のロール角加速度を算出するロール角加速度算出手段２０と、
操舵角を検出する操舵角検出手段３０とを備え、
前記グリップ判定手段によりグリップ状態にあると判定されたときに、前記ロール角加速度算出手段により推定されたロール角加速度と、前記操舵角検出手段により検出された操舵角とに基づいて、ロール状態判定を行うことを特徴とする。
【解決手段】本発明は、タイヤ９１ａ、９１ｂによる路面のグリップ状態を判定するグリップ判定手段１０と、
車両１００のロール角加速度を算出するロール角加速度算出手段２０と、
操舵角を検出する操舵角検出手段３０とを備え、
前記グリップ判定手段によりグリップ状態にあると判定されたときに、前記ロール角加速度算出手段により推定されたロール角加速度と、前記操舵角検出手段により検出された操舵角とに基づいて、ロール状態判定を行うことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の状態、特に車両のロール状態を判定するロール状態判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ロール角速度センサによりロール角速度を検出し、更にロール角速度を積分してロール角を算出し、車両のロール角及びロール角速度をパラメータとする二次元マップ上に閾値ラインを設定し、実際のロール角及びロール角速度の履歴ラインがその閾値ラインを超えて横切ったときに車両が横転する可能性があると判定する車両の横転判定方法が知られている。かかる車両の横転判定方法において、判定閾値を車両の操舵角の変化方向に応じて変化させ、車両の操舵角の変化方向により変化する横転可能性の変化を補償して、一層正確な判定を行うようにした技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−７１７８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述の特許文献１に記載の構成では、ロール角速度を検出するためにロール角速度センサを設ける必要があり、例えば、車両が車両安定性制御システム等を搭載し、車両の横滑りを検出して車両の挙動を安定させるようなシステムを搭載していたとしても、これらで用いるセンサとは別に、ロール角速度検出用のセンサを個別に設ける必要があった。また、上述の横転判定用の二次元マップの作成は、車両毎に行う必要があり、作成のための準備が必要であった。
【０００４】
そこで、本発明は、タイヤがグリップ状態にあるときに、ロール角加速度に基づいて車両のロール状態を判定することにより、特別なセンサ等を設けることなく、適切にロール状態を判定する車両状態判定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、第１の発明に係るロール状態判定装置は、タイヤによる路面のグリップ状態を判定するグリップ判定手段と、
車両のロール角加速度を算出するロール角加速度算出手段と、
操舵角を検出する操舵角検出手段とを備え、
前記グリップ判定手段によりグリップ状態にあると判定されたときに、前記ロール角加速度算出手段により推定されたロール角加速度と、前記操舵角検出手段により検出された操舵角とに基づいて、ロール状態判定を行うことを特徴とする。これにより、車両のタイヤがグリップ状態にあるときに、ロール状態判定を行うことができる。
【０００６】
第２の発明は、第１の発明に係るロール状態判定装置において、
前記ロール角加速度の絶対値が所定の閾値を超え、かつ、前記操舵角が同一方向に増加している場合に、ロール状態判定を行うことを特徴とする。これにより、車両のタイヤがグリップ状態であり、かつ、車両の挙動がロール角増大傾向であるときにロール状態判定を行うことができる。
【０００７】
第３の発明は、第１又は第２の発明に係るロール状態判定装置において、
前記ロール角加速度算出手段は、横加速度検出手段を備え、該横加速度検出手段により検出された横加速度に基づいて前記ロール角加速度を算出することを特徴とする。これにより、車両に標準的に備えられている横加速度検出手段を用いて、タイヤがグリップ状態にあるときに、ロール状態判定を行うことができる。
【０００８】
第４の発明は、第１〜３の発明に係るロール状態判定装置において、
前記ロール角加速度算出手段は、ヨーレート検出手段を備え、該ヨーレート検出手段により検出されたヨーレートに基づいて前記ロール角加速度を算出することを特徴とする。これにより、車両に標準的に備えられたヨーレート検出手段を用いて、タイヤがグリップ状態にあるときに、ロール状態判定を行うことができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、タイヤがグリップ状態にある車両について、ロール状態判定を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。
【００１１】
図１は、本実施例に係るロール状態判定装置５０の機能ブロック図である。図１において、本実施例に係るロール状態判定装置５０の主要構成要素は、グリップ判定手段１０と、ロール角加速度算出手段２０と、操舵角検出手段３０と、ロール状態判定手段４０とから構成される。また、ロール角加速度算出手段２０は、車両１００の横加速度を検出する横加速度検出手段２１とヨーレートを検出するヨーレート検出手段２２を備えてよく、これらは、ヨーレートセンサ＆Ｇセンサ２３として一体的に構成されてもよい。
【００１２】
なお、本実施例に係るロール状態判定装置５０を搭載した車両１００は、ロール状態判定装置５０に関連して、ＶＳＣ（Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ、車両安定性制御）システム８０を搭載してもよい。車両安定性制御システム８０は、車両１００が旋回中に発生する横滑りを抑制するために、エンジン出力と各車輪のブレーキ力を自動的に制御して車両の安定性を確保するシステムであり、車両安定性制御ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｏｒｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ，電子制御ユニット）６０によりその制御を行ってよい。車両安定性制御ＥＣＵは、車両安定性制御許可判定手段６１と、車両安定性制御手段６２を含み、車両安定性制御アクチュエータ７０を制御してよい。
【００１３】
次に、本実施例に係るロール状態判定装置５０の構成要素を詳説する。
【００１４】
図１において、グリップ判定手段１０は、走行中の車両１００の車輪９０ａ、９０ｂのタイヤ９１ａ、９１ｂによる路面のグリップ状態を判定する手段である。グリップ判定手段１０は、予め記憶した目標ヨーレート算出式から目標ヨーレートを算出し、ヨーレート検出手段２２により検出した実際のヨーレートと比較して、タイヤ９１ａ、９１ｂのグリップ状態を判定する。つまり、操舵角検出手段３０等により検出された、運転者がステアリング３１による操舵で要求している目標ヨーレートと、実際に検出されたヨーレートが略一致していれば、目標の進行方向と実際の進行方向が略一致しているということを意味するので、タイヤ９１ａ、９１ｂが路面をグリップしている状態と判定してよい。
【００１５】
なお、目標ヨーレートＹＲｇの算出式は、操舵角をθ、車両速度をＶ、横加速度をＧｙ、車両速度Ｖの関数であるスタビリティファクタをＫｈ、車両１００のホイールベースをＬ、ステアリンングギヤ比をＮとすると、以下に示す（１）式で表される。
【００１６】
【数１】
（１）式を適用するため、グリップ判定手段１０は、（１）式の変数である操舵角θを検出するステアリングセンサ、車両速度Ｖを検出する車速センサ又は車輪速センサ１１ａ、１１ｂ、横加速度Ｇｙを検出する横加速度センサを備えてよい。このうち、ステアリングセンサ及び横加速度センサについては、単独で設けてもよいが、操舵角検出手段３０と、ロール角加速度算出手段２０に含まれる横加速度検出手段２１で兼ねるようにしてもよい。これらの検出手段は、車両１００に１つ備えていれば十分であるので、製造コストや設置スペースの観点から、共用することが好ましい。このように、（１）式により、設計時に既に定まっている車両の諸元であるホイールベースＬ及びステアリンングギヤ比Ｎと、車両に標準的に備えられている操舵角検出手段３０及び横加速度検出手段２１を用いて、複雑な計測や演算を行なうことなく、目標ヨーレートＹＲｇを容易に算出することができる。
【００１７】
次に、グリップ判定手段１０は、目標ヨーレートＹＲｇとヨーレートの実測値ＹＲａに基づいて、式（２）により、その差分の絶対値を所定の閾値△ＹＲｔｈと比較する。差分が閾値△ＹＲｔｈ以下であれば、車両１００は横滑りなく目標ヨーレートＹＲｇ通り走行していることを意味するので、タイヤ９１ａ、９１ｂは路面をグリップしている状態であると判定できる。一方、目標ヨーレートＹＲｇとヨーレート実測値ＹＲａの差分が大きければ、車両１００は運転者の要求する進行方向と異なり、横滑りを発生してオーバーステア傾向又はアンダーステア傾向にあり、タイヤ９１ａ、９１ｂが路面をグリップしていない状態と判定できる。
【００１８】
なお、グリップ判定手段１０により、タイヤ９１ａ、９１ｂが路面をグリップしている状態であると判定されたときには、その情報は、ロール角加速度算出手段２０及び／又はロール状態判定手段４０に送られる。
【００１９】
ロール角加速度算出手段２０は、車両１００の旋回中に発生するロール運動におけるロール角加速度を算出する手段である。ロール角速度算出手段２０は、横加速度検出手段２１及びヨーレート検出手段２２を含んでよく、これらに基づいて、ロール角加速度を算出してよい。内容の詳細は後に説明するが、ロール角加速度算出式は、ロール角をφ、地面から横加速度検出手段２１までの高さ距離をＨとすると、以下の（３）式のように表される。
【００２０】
【数２】
ロール角加速度算出手段２０は、予め（３）式を記憶しておき、車両１００の走行中に横加速度検出手段２１により横加速度Ｇｙ、ヨーレート検出手段２２によりヨーレートＹＲａ、車速検出手段である車輪速検出センサ１１ａ、１１ｂにより車速Ｖを検出し、また、車両１００の諸元である、予め定められた地面から横加速度検出手段までの距離Ｈを代入することにより、ロール角加速度を算出することができる。このように、（３）式により、車両１００の安定性制御に通常用いられる検出手段２１、２２、１０を用いて、容易にロール角加速度を算出することができる。
【００２１】
なお、車速Ｖを検出する車速検出手段は、グリップ判定手段１０によるグリップ判定で用いた車輪速センサ１１ａ、１１ｂと別に設けてもよいが、車輪速センサ１１ａ、１１ｂで兼用してもよい。車輪速センサ１１ａ、１１ｂで検出された車速Ｖの検出値データは、グリップ判定手段１０を介して取得してもよいし、直接接続して取得するようにしてもよい。
【００２２】
ロール角加速度算出手段２０により算出されたロール角加速度は、ロール状態判定手段４０に送られる。
【００２３】
操舵角検出手段３０は、ステアリング３１の操舵角θを検出する手段である。例えば、ステアリング３１のコンビネーションスイッチ部等に設けられてよく、磁気抵抗等を利用して、操舵角θを検出するものであってもよい。操舵角検出手段３０により検出された操舵角θの情報は、グリップ判定手段１０に送られ、必要に応じてロール状態判定手段４０にも送られる。グリップ判定手段１０では、上述のように（１）式に基づいて、タイヤ９１ａ、９１ｂによる路面のグリップ状態を判定するのに利用される。
【００２４】
ロール状態判定手段４０は、操舵角検出手段３０により検出された操舵角θ、グリップ判定手段１０により判定されたタイヤ９１ａ、９１ｂがグリップ状態にあるか否か、及びロール角速度算出手段１０により算出されたロール角加速度に基づいて、車両１００のロール状態、即ちロール角増大傾向にあるか否かの判定を行う。具体的には、車両１００のタイヤ９１ａ、９１ｂがグリップ状態にあるときに、ロール角加速度が所定の閾値Ｔを超え、かつ操舵角θが一方向に増大しているときにロール角増大傾向にあると判定する。
【００２５】
従って、ロール状態判定手段４０は、ロール角加速度の所定の閾値Ｔを記憶しておき、ロール角加速度算出手段２０により算出されたロール角加速度と比較を行い、ロール角加速度が所定の閾値を超えていれば、その条件が成立したと判断する。また、ロール状態判定手段４０は、操舵角検出手段３０により検出された操舵角θが、同一方向に増加しているか否かを判定する。例えば、操舵角θの時間変化ｄθ／ｄｔから判定してもよい。
【００２６】
ロール状態判定手段４０は、上述の３つの条件、即ち、タイヤがグリップ状態にあること、車体ロール角加速度が所定の閾値以上であること、及び操舵角が同じ方向に増加していることが成立しているか否かを判定し、成立しているときはロール角増大傾向にあるとの判定を行い、その結果を例えば、ディスプレイ画面等の表示手段４１に表示してもよいし、車両安定性制御の許可判定を行っている車両安定性制御許可判定手段６１に出力してもよい。ロール状態判定結果を、表示手段４１に表示すれば運転者に注意を促すことができ、車両安定性制御許可手段６１に送って車両安定性制御の許可判定がなされれば、車両安定性制御手段６２によりロール抑制制御が行われ、ロール角の増大傾向を抑制する制御がなされる。
【００２７】
なお、ロール状態判定手段４０で行う、ロール角加速度の閾値Ｔとの比較は、ロール角加速度算出手段２０で行い、比較結果のみがロール状態判定手段４０に送られるようにしてもよい。同様に、操舵角θが同一方向に増加しているか否かの判断も、操舵角検出手段３０にその機能を付加し、判定結果のみがロール状態判定手段４０に送られるようにしてもよい。このように構成した場合、ロール状態判定手段４０は、上述の３つの条件の成立を判定しているだけなので、例えば、簡単なロジック回路により構成してもよい。例えば、３つの条件フラグが立ったら、ロール状態判定を出力するように構成してもよい。
【００２８】
更に、ロール状態判定手段４０は、ロール角加速度算出手段２０に含ませて兼用させてもよい。操舵角検出手段３０により検出された操舵角θは、グリップ判定手段１０によるグリップ判定でその検出値が利用されてよく、その操舵角θのデータも含めてグリップ判定結果をロール角加速度算出手段２０に送るようにすれば、ロール角加速度算出手段２０において総ての判断材料が揃うことになる。従って、ロール角加速度算出手段２０で、ロール角加速度が所定の閾値を超えたか否かの判定まで行い、更にグリップ判定及び操舵角θの変化情報を考慮してロール状態判定も行ってよい。そして、ロール角加速度算出手段２０から表示手段４１や車両安定性制御許可判定手段６１にその結果を直接出力してもよい。
【００２９】
なお、グリップ判定手段１０によるグリップ判定、ロール角加速度算出手段２０によるロール角加速度算出、ロール状態判定手段４０によるロール状態判定は、総て計算機等の演算手段により実行され得る内容であるので、ＥＣＵ（電子制御ユニット）として一体的に構成されてもよい。
【００３０】
次に、本実施例に係るロール状態判定装置５０から、車両安定性制御許可手段６１に車両のロール状態判定がなされてその情報が送られた場合の制御の例について説明する。
【００３１】
車両安定性制御許可判定手段６１は、車両安定性制御システム８０を作動させるか否かの判定を行う手段である。車両安定性制御は、一般的には車両の横滑りを検出し、その横滑りを打ち消すような安定化モーメントを計算し、それを実現すべくブレーキやエンジンを制御するシステムである。従って、車両安定性制御許可手段６１は、本実施例に係るロール状態判定の他、通常の横滑り抑制や、ＴＲＣ（Ｔｒａｃｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）やＡＢＳ（Ａｎｔｉｌｏｃｋ Ｂｒａｋｅ Ｓｙｓｔｅｍ）等の作動許可等も制御してよい。車両安定性制御許可判定手段６１は、このような車両安定性制御が作動すべきときに、車両安定性制御手段６２に作動指令を出力する。
【００３２】
車両安定性制御手段６２は、車両安定性制御許可手段６１の作動許可指令により、安定化モーメントの算出や、目標スリップ率の算出等を行う。
【００３３】
車両安定性制御アクチュエータ７０は、車両安定性制御手段６２の演算結果に基づき、それらを実現するように、例えばブレーキアクチュエータを制御して、ブレーキ７１ａ、７１ｂの制御を行い、車両１００の安定化制御を行う。
【００３４】
本実施例に係るロール状態判定装置５０は、例えばこのような車両安定性制御システム８０に好適に利用されてよい。従って、例えば、車両安定性制御許可判定手段６１及び車両安定性制御手段６２は、車両安定性制御ＥＣＵ６０として一体的に構成され得るが、これらの一部として本実施例に係るロール状態判定装置５０を組み込んで構成してもよい。
【００３５】
次に、図２を用いて、本実施例に係るロール状態判定装置５０が、好適に適用され得る状況について説明する。図２は、車両１００が、スラローム走行をしており、左右に交互に蛇行して旋回走行する走行状態を示している。このような場合では、車高が高いと、横滑りが起きていない場合であっても、旋回内側に車輪が浮いたりして走行が不安定になる場合がある。例えば、図２における最初の左旋回で車体が左に傾いて左ロールが増加してゆき、左旋回が終了してカーブが右方向に切り替わり、右方向にステアリング３１を切り返し、右旋回する場合には、車体は大きく左方向に傾くことになり、ロール運動は左方向から右方向にゆり返しが起こり、ロール角が増大傾向となる。。
【００３６】
なお、図２に示したような、ゆり返しが起こる状況は、例えば海岸線や山道等のいわゆるワインディング・ロードを走行していたり、交差点で直進している所を、右折車が出てきて避けるために左にステアリング３１を大きく、例えば１００°程度切ってすぐまた右に戻したり、時速５０〜６０ｋｍで走行していて、追い抜きのために追い抜き車線に車線変更をし、追い抜いたらすぐ走行車線に戻るような場合に生じうる。このような場合に、本実施例に係るロール状態判定装置５０を適用し、例えば横滑りがない状況でも車両安定性制御システム８０の作動許可を行えるようにすれば、車両用安定性制御システム８０の適用幅を広げて信頼性を高めることができる。
【００３７】
次に、本実施例に係るロール状態判定装置５０の主要構成要素である、ロール角加速度算出手段２０が実行するロール角加速度の算出方法について、図３及び図４を用いて説明する。
【００３８】
図３は、走行中の車両がロール運動をしているときの状態を示した図である。図３（ａ）は、ロール運動状態の車両１００の斜視図を示している。
【００３９】
図３（ａ）において、走行中の車両１００が、車体の仮想ロールセンタ軸を瞬間回転中心としてロール運動を行っている。車両１００の運転席と助手席の間のコンソールボックッスの下部付近、又は車両の重心付近に備えられた横加速度検出手段２１が、車両１００の横加速度Ｇｙを検出している。このとき、横加速度検出手段２１は、ロール運動の角加速度により発生する横加速度Ｇｙを検出することになる。
【００４０】
図３（ｂ）は、図３（ａ）と同様のロール運動を行っている走行中の車両１００の正面断面図を示している。図３（ｂ）において、仮想ロールセンタは略地面付近の高さに位置し、それに対して横加速度検出手段２１は、高さ距離Ｈ上方に設けられている。高さ距離Ｈは、例えば、横加速度検出手段２１が運転者の座席の高さ程度、即ち運転者の臀部の高さ程度に設けられている場合には、５０〜６０ｃｍとなる。一般的に、横加速度検出手段２１は、この程度の高さに設けられている場合が多く、仮想ロールセンタとは高さ距離Ｈ分ずれた位置に設けられている。この高さ距離Ｈのズレの影響により、横加速度検出手段２１が常にロール運動を的確に検出できる状態とはなっておらず、横加速度検出手段２１がロール運動を検出し易い位置で検出する必要がある。
【００４１】
ここで、図２で説明したような、ゆり返しのあるロール運動を考えると、ロール角加速度は、車両１００が最も傾いたとき、つまりロール角φが最大となったときに最大となる。このときは、車体のロール角φが増大傾向から減少方向に転じて切り替わるタイミングなので、ロール角速度の変化が大きい、即ち、ロール角加速度が大きな値で検出できることになる。一方、ロール角速度（ロールレート）自体は、車両が中立の位置になったロール角φが略ゼロのときに最大となるが、このときは、横加速度検出手段２１で検出できる横加速度Ｇｙは小さな値となってしまう。従って、ロール角速度検出手段を備えている場合には、ロール角φがゼロの中立付近で検出すればよいが、本実施例に係るロール状態判定装置５０のように、横加速度検出手段２１を用いてロール角加速度を検出したいときには、最もロール角φの傾きが大きいゆり返しのタイミングで検出するようにすれば、大きな検出値が検出できて好適である。よって、本実施例に係るロール状態判定装置５０では、ロール角φが最も大きくなったタイミングで横加速度検出手段２１を用いてロール角加速度を検出し、このときにステアリング３１の操舵方向がゆり返しを増大させる方向に増大していれば、ロール状態判定をすることとしている。
【００４２】
なお、ロール運動により検出される横加速度Ｇｙｒは、ロール角速度をωとすると、図３（ｂ）における正面断面での円運動を考えて、Ｇｙｒ＝（ｄω／ｄｔ）×Ｈとなる。
【００４３】
図４は、車両の旋回運動を上方から観測した図である。図４に示したように、車両を質点とみなし、その旋回運動を考えると、車両１００の車体求心加速度Ｇｙｃは、Ｇｙｃ＝ＹＲａ×Ｖとなる。なお、ＹＲａはヨーレートの実測値であり、Ｖは車速である。車両１００のゆり返しの状態において、タイヤ９１ａ、９１ｂがグリップ状態であれば、車両１００について、旋回運動についての運動方程式が成立しているので、車体求心加速度は、Ｇｙｃ＝ＹＲａ×Ｖと考えてよい。
【００４４】
一方、横加速度検出手段２１は、車両１００に作用する合成加速度として横加速度Ｇｙを検出しているので、上述の車体求心加速度Ｇｙｃとロール運動による横加速度Ｇｙｒの合成加速度が検出されることになる。そして、ロール角φが最大となる点においては、ロール角加速度ｄω／ｄｔは、旋回外側の方向に向いているので、その向きは求心加速度Ｇｙｃと反対になる。よって、横加速度検出手段２１で検出される横加速度Ｇｙは、Ｇｙ＝Ｇｙｃ−Ｇｙｒ＝ＹＲａ×Ｖ−（ｄω／ｄｔ）×Ｈとなる。これを変形すれば、（ｄω／ｄｔ）＝（Ｇｙ−ＹＲａ×Ｖ）／Ｈとなり、（３）式が導かれる。
【００４５】
【数２】
このように、ロール角速度算出手段２０は、タイヤ９１ａ、９１ｂが路面をグリップしている状態であれば、車両１００の求心加速度Ｇｙｃとロール角加速度に基づく横加速度Ｇｙｒとの関係から（３）式が導かれ、この関係式に基づいて、横加速度Ｇｙ及びヨーレートＹＲａからロール角加速度（ｄω／ｄｔ）を求めることができる。そして、ロール角加速度ｄω／ｄｔがロール状態判定手段４０又はロール角加速度算出手段２０に記憶されている所定の閾値Ｔを超え、ｄω／ｄｔ＞Ｔとなったときに、ロール角加速度のロール状態判定条件が成立したと判断する。
【００４６】
図５は、本実施例に係るロール状態判定装置５０の処理フローの一例を示したフロー図である。なお、今まで説明した構成要素と同様の構成要素には、同一の参照符号を付してその説明を省略する。
【００４７】
ステップ１００では、操舵角検出手段３０により、ステアリング３１の操舵角θが検出される。操舵角検出手段３０により検出された操舵角情報は、グリップ判定手段１０に送られる。また、ロール状態判定手段４０がある場合には、ロール状態判定手段４０にも送る。
【００４８】
ステップ１１０では、グリップ判定手段１０が、車両１００のタイヤ９１ａ、９１ｂが路面をグリップしている状態にあるか否かを判定する。（２）式に基づいて、目標ヨーレートＹＲｇの演算に必要なデータを各種の検出手段により検出し、ヨーレートの実測値ＹＲａと略一致するかにより判定してよい。タイヤ９１ａ、９１ｂがグリップ状態にあると判定されたときは、ステップ１２０に進み、グリップ状態にないと判定されたときには、本実施例に係るロール状態判定を実施できないので、その処理を終了する。
【００４９】
ステップ１２０では、ロール角加速度算出手段２０によりロール角加速度が算出され、ロール角加速度算出手段２０又はロール状態判定手段４０により、予め記憶された所定の閾値Ｔとの比較が行われる。ロール角加速度の絶対値が所定の閾値Ｔをこえている場合には、ロール角加速度の大きさが十分大きいと判定し、ステップ１３０に進む。一方、ロール角加速度の絶対値が所定の閾値を超えていないときには、ロール角加速度が小さく、その処理を終了する。
【００５０】
ステップ１３０では、ロール状態判定手段４０、操舵角検出手段３０、又はロール角加速度算出手段２０において、操舵角θが同一方向に増大しているか否かが判断される。ステップ１２０で、ロール角加速度が大きいと判断されても、ロール角加速度を増すようなステアリング３１の操舵を行っていなければ、ロール角増大の可能性は少ないからである。なお、操舵角θが同じ方向に増大しているか否かは、図１で説明したように、ロール状態判定装置５０内の、上記のいずれの手段においても実現可能であってよい。操舵角θが同一方向に増加していれば、ステップ１４０に進み、同一方向に増加していなければ、ロール角増大の可能性は少ないと判断してその処理を終了する。
【００５１】
ステップ１４０では、上記のステップ１１０、ステップ１２０及びステップ１３０において、ロール状態判定の３つの条件を満たしたので、ロール状態判定手段４０又はロール角速度算出手段２０において、ロール角増大傾向にあるとのロール状態判定を行う。具体的には、その旨を表示手段４１に表示して運転者に通知してもよいし、車両安定制御許可判定手段６１が車両安定制御を実行するような指示信号を出力してもよい。
【００５２】
なお、図５におけるステップ１１０、ステップ１２０及びステップ１３０は、そのシステム構成に応じて並列に、又は順序を入れ替えて実行されてもよい。ステップ１１０〜１３０は、ロール状態判定をする３つの条件であるため、どれも並列の関係にあるからである。
【００５３】
次に、図６を用いて、本実施例に係るロール状態判定装置５０を、車両安定性制御システム８０に組み込んだ場合の処理フローについて説明する。図６は、ロール状態判定装置５０を備えた車両安定性制御システム８０の処理フロー図である。なお、図６においても、今まで説明したのと同様の構成要素については、同一の参照符号を付し、その説明を省略する。
【００５４】
ステップ２００では、横加速度検出手段２１により検出された横加速度Ｇｙの絶対値が所定の閾値を超えたか否かが判断される。ここで言う閾値は、車両安定性制御システム８０を適用するレベルの横加速度Ｇｙがあるか否かを判定するための閾値であり、今まで説明したロール角加速度の閾値とは異なる。横加速度Ｇｙの絶対値が所定の閾値を超えていればステップ２１０に進み、超えていなければ、車両安定性制御システム８０を適用するレベルの横加速度Ｇｙが発生していない安定な状態であると判断して、その処理を終了する。
【００５５】
ステップ２１０では、ヨーレート検出手段２２により検出されたヨーレートＹＲａに基づいて加速度換算した車体ロール抑制制御許可判定の指標値を算出し、この絶対値が所定の閾値以上であるか否かと、操舵角検出手段３０により検出された操舵角θに基づいて、（４）式により求めた横加速度Ｇｙｓの絶対値が所定の閾値以上であるか否かが判断される。なお、Ｋｈは車両速度Ｖの関数であるスタビリティファクタ、Ｌはホイールベース、Ｎはステアリンングギヤ比である。
【００５６】
【数３】
ステップ２１０における判定は、従来から行われているロール抑制制御実行を許可するか否かの判定基準であり、双方の条件が成立したときにロール抑制制御が実行される。この判定基準では、ヨーレートＹＲａ及び操舵角θがある程度大きく変化することが条件成立のために必要であり、ステアリング３１を大きく速く切ったときには、この条件が成立する場合が多いが、適切な制御タイミングを得るためにはあまりに小さな閾値を設定できないため、ステアリング３１をゆっくり切った場合には、ロール状態判定が遅れがちとなる。従って、ハンドルが大きく速く切られ、横滑りが発生してロール角が増大しているような場合には、従来通りステップ２１０において、ロール抑制制御の許可判定がなされる。なお、これらの判定は、例えば、車両安定制御許可判定手段６１により実行されてよい。
【００５７】
ステップ２１０の条件を満たしてロール抑制制御の許可判定がなされた場合には、ステップ２３０に進み、ロール抑制のためのブレーキ制御がなされる。一方、ステップ２１０の条件を満たさない場合には、ステップ２２０に進む。
【００５８】
ステップ２２０では、今まで説明した、本実施例に係るロール状態判定装置５０によるロール状態判定がなされる。今まで説明したように、車両１００がグリップ状態であり、横滑りが発生していないときには、ステップ２１０での判定ではロール角増大が発生していないと判定される可能性が高いが、本ステップの判定では、グリップ状態でステアリング３１の角速度が比較的ゆっくりでも、大きな荷重移動があってロール角φが大きく変化しておりロール角増大の可能性があるときには、ロール状態の判定をできるようにしている。従って、従来のステップ２１０に加えて、ステップ２２０によるロール状態判定の基準を追加して設けることにより、車両安定性制御システム８０がより効果的に車両の挙動を安定させるように作動できることになる。
【００５９】
なお、ステップ２２０の処理は、ロール状態判定装置５０により実行されてもよいし、これらの演算機能が車両安定性制御許可手段６１に組み込まれるように構成してもよい。ステップ２２０の３つの条件が成立し、ロール抑制制御許可判定がなされた場合には、ステップ２３０に進み、成立しないときには、ロール角増大の可能性なしと判断され、ロール抑制制御の実行は許可されず、その処理を終了する。
【００６０】
ステップ２３０では、ステップ２１０又はステップ２２０でなされたロール抑制制御許可判定に基づき、ロール抑制制御を実行する。具体的には、例えば、車両安定性制御手段６２の制御指令に基づいて、ブレーキアクチュエータ等の車両安定性制御アクチュエータ７０が作動し、ロール抑制制御を行うようにブレーキ７１ａ、７１ｂが制御されてよい。
【００６１】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本実施例に係るロール状態判定装置５０の機能ブロック図である。
【図２】本実施例に係るロール状態判定装置５０が適用され得る状況の説明図である。
【図３】走行中の車両がロール運動をしているときの状態を示した図である。図３（ａ）は、斜視図である。図３（ｂ）は、正面断面図である。
【図４】車両の旋回運動を上方から観測した図である。
【図５】本実施例に係るロール状態判定装置５０の処理フローの一例を示したフロー図である。
【図６】ロール状態判定装置５０を備えた車両安定性制御システム８０の処理フロー図である。
【符号の説明】
【００６３】
１０ グリップ判定手段
１１ａ、１１ｂ 車輪速センサ
２０ ロール角加速度算出手段
２１ 横加速度検出手段
２２ ヨーレート検出手段
２３ ヨーレートセンサ＆Ｇセンサ
３０ 操舵角検出手段
３１ ステアリング
４０ ロール状態判定手段
４２ 表示手段
５０ ロール状態判定装置
６０ 車両安定性制御ＥＣＵ
６１ 車両安定性制御許可判定手段
６２ 車両安定性制御手段
７０ 車両安定性制御アクチュエータ
７１ａ、７１ｂ ブレーキ
８０ 車両安定性制御システム
９０ａ，９０ｂ 車輪
９１ａ、９１ｂ タイヤ
１００ 車両
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の状態、特に車両のロール状態を判定するロール状態判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ロール角速度センサによりロール角速度を検出し、更にロール角速度を積分してロール角を算出し、車両のロール角及びロール角速度をパラメータとする二次元マップ上に閾値ラインを設定し、実際のロール角及びロール角速度の履歴ラインがその閾値ラインを超えて横切ったときに車両が横転する可能性があると判定する車両の横転判定方法が知られている。かかる車両の横転判定方法において、判定閾値を車両の操舵角の変化方向に応じて変化させ、車両の操舵角の変化方向により変化する横転可能性の変化を補償して、一層正確な判定を行うようにした技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−７１７８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述の特許文献１に記載の構成では、ロール角速度を検出するためにロール角速度センサを設ける必要があり、例えば、車両が車両安定性制御システム等を搭載し、車両の横滑りを検出して車両の挙動を安定させるようなシステムを搭載していたとしても、これらで用いるセンサとは別に、ロール角速度検出用のセンサを個別に設ける必要があった。また、上述の横転判定用の二次元マップの作成は、車両毎に行う必要があり、作成のための準備が必要であった。
【０００４】
そこで、本発明は、タイヤがグリップ状態にあるときに、ロール角加速度に基づいて車両のロール状態を判定することにより、特別なセンサ等を設けることなく、適切にロール状態を判定する車両状態判定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、第１の発明に係るロール状態判定装置は、タイヤによる路面のグリップ状態を判定するグリップ判定手段と、
車両のロール角加速度を算出するロール角加速度算出手段と、
操舵角を検出する操舵角検出手段とを備え、
前記グリップ判定手段によりグリップ状態にあると判定されたときに、前記ロール角加速度算出手段により推定されたロール角加速度と、前記操舵角検出手段により検出された操舵角とに基づいて、ロール状態判定を行うことを特徴とする。これにより、車両のタイヤがグリップ状態にあるときに、ロール状態判定を行うことができる。
【０００６】
第２の発明は、第１の発明に係るロール状態判定装置において、
前記ロール角加速度の絶対値が所定の閾値を超え、かつ、前記操舵角が同一方向に増加している場合に、ロール状態判定を行うことを特徴とする。これにより、車両のタイヤがグリップ状態であり、かつ、車両の挙動がロール角増大傾向であるときにロール状態判定を行うことができる。
【０００７】
第３の発明は、第１又は第２の発明に係るロール状態判定装置において、
前記ロール角加速度算出手段は、横加速度検出手段を備え、該横加速度検出手段により検出された横加速度に基づいて前記ロール角加速度を算出することを特徴とする。これにより、車両に標準的に備えられている横加速度検出手段を用いて、タイヤがグリップ状態にあるときに、ロール状態判定を行うことができる。
【０００８】
第４の発明は、第１〜３の発明に係るロール状態判定装置において、
前記ロール角加速度算出手段は、ヨーレート検出手段を備え、該ヨーレート検出手段により検出されたヨーレートに基づいて前記ロール角加速度を算出することを特徴とする。これにより、車両に標準的に備えられたヨーレート検出手段を用いて、タイヤがグリップ状態にあるときに、ロール状態判定を行うことができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、タイヤがグリップ状態にある車両について、ロール状態判定を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。
【００１１】
図１は、本実施例に係るロール状態判定装置５０の機能ブロック図である。図１において、本実施例に係るロール状態判定装置５０の主要構成要素は、グリップ判定手段１０と、ロール角加速度算出手段２０と、操舵角検出手段３０と、ロール状態判定手段４０とから構成される。また、ロール角加速度算出手段２０は、車両１００の横加速度を検出する横加速度検出手段２１とヨーレートを検出するヨーレート検出手段２２を備えてよく、これらは、ヨーレートセンサ＆Ｇセンサ２３として一体的に構成されてもよい。
【００１２】
なお、本実施例に係るロール状態判定装置５０を搭載した車両１００は、ロール状態判定装置５０に関連して、ＶＳＣ（Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ、車両安定性制御）システム８０を搭載してもよい。車両安定性制御システム８０は、車両１００が旋回中に発生する横滑りを抑制するために、エンジン出力と各車輪のブレーキ力を自動的に制御して車両の安定性を確保するシステムであり、車両安定性制御ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｏｒｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ，電子制御ユニット）６０によりその制御を行ってよい。車両安定性制御ＥＣＵは、車両安定性制御許可判定手段６１と、車両安定性制御手段６２を含み、車両安定性制御アクチュエータ７０を制御してよい。
【００１３】
次に、本実施例に係るロール状態判定装置５０の構成要素を詳説する。
【００１４】
図１において、グリップ判定手段１０は、走行中の車両１００の車輪９０ａ、９０ｂのタイヤ９１ａ、９１ｂによる路面のグリップ状態を判定する手段である。グリップ判定手段１０は、予め記憶した目標ヨーレート算出式から目標ヨーレートを算出し、ヨーレート検出手段２２により検出した実際のヨーレートと比較して、タイヤ９１ａ、９１ｂのグリップ状態を判定する。つまり、操舵角検出手段３０等により検出された、運転者がステアリング３１による操舵で要求している目標ヨーレートと、実際に検出されたヨーレートが略一致していれば、目標の進行方向と実際の進行方向が略一致しているということを意味するので、タイヤ９１ａ、９１ｂが路面をグリップしている状態と判定してよい。
【００１５】
なお、目標ヨーレートＹＲｇの算出式は、操舵角をθ、車両速度をＶ、横加速度をＧｙ、車両速度Ｖの関数であるスタビリティファクタをＫｈ、車両１００のホイールベースをＬ、ステアリンングギヤ比をＮとすると、以下に示す（１）式で表される。
【００１６】
【数１】
（１）式を適用するため、グリップ判定手段１０は、（１）式の変数である操舵角θを検出するステアリングセンサ、車両速度Ｖを検出する車速センサ又は車輪速センサ１１ａ、１１ｂ、横加速度Ｇｙを検出する横加速度センサを備えてよい。このうち、ステアリングセンサ及び横加速度センサについては、単独で設けてもよいが、操舵角検出手段３０と、ロール角加速度算出手段２０に含まれる横加速度検出手段２１で兼ねるようにしてもよい。これらの検出手段は、車両１００に１つ備えていれば十分であるので、製造コストや設置スペースの観点から、共用することが好ましい。このように、（１）式により、設計時に既に定まっている車両の諸元であるホイールベースＬ及びステアリンングギヤ比Ｎと、車両に標準的に備えられている操舵角検出手段３０及び横加速度検出手段２１を用いて、複雑な計測や演算を行なうことなく、目標ヨーレートＹＲｇを容易に算出することができる。
【００１７】
次に、グリップ判定手段１０は、目標ヨーレートＹＲｇとヨーレートの実測値ＹＲａに基づいて、式（２）により、その差分の絶対値を所定の閾値△ＹＲｔｈと比較する。差分が閾値△ＹＲｔｈ以下であれば、車両１００は横滑りなく目標ヨーレートＹＲｇ通り走行していることを意味するので、タイヤ９１ａ、９１ｂは路面をグリップしている状態であると判定できる。一方、目標ヨーレートＹＲｇとヨーレート実測値ＹＲａの差分が大きければ、車両１００は運転者の要求する進行方向と異なり、横滑りを発生してオーバーステア傾向又はアンダーステア傾向にあり、タイヤ９１ａ、９１ｂが路面をグリップしていない状態と判定できる。
【００１８】
なお、グリップ判定手段１０により、タイヤ９１ａ、９１ｂが路面をグリップしている状態であると判定されたときには、その情報は、ロール角加速度算出手段２０及び／又はロール状態判定手段４０に送られる。
【００１９】
ロール角加速度算出手段２０は、車両１００の旋回中に発生するロール運動におけるロール角加速度を算出する手段である。ロール角速度算出手段２０は、横加速度検出手段２１及びヨーレート検出手段２２を含んでよく、これらに基づいて、ロール角加速度を算出してよい。内容の詳細は後に説明するが、ロール角加速度算出式は、ロール角をφ、地面から横加速度検出手段２１までの高さ距離をＨとすると、以下の（３）式のように表される。
【００２０】
【数２】
ロール角加速度算出手段２０は、予め（３）式を記憶しておき、車両１００の走行中に横加速度検出手段２１により横加速度Ｇｙ、ヨーレート検出手段２２によりヨーレートＹＲａ、車速検出手段である車輪速検出センサ１１ａ、１１ｂにより車速Ｖを検出し、また、車両１００の諸元である、予め定められた地面から横加速度検出手段までの距離Ｈを代入することにより、ロール角加速度を算出することができる。このように、（３）式により、車両１００の安定性制御に通常用いられる検出手段２１、２２、１０を用いて、容易にロール角加速度を算出することができる。
【００２１】
なお、車速Ｖを検出する車速検出手段は、グリップ判定手段１０によるグリップ判定で用いた車輪速センサ１１ａ、１１ｂと別に設けてもよいが、車輪速センサ１１ａ、１１ｂで兼用してもよい。車輪速センサ１１ａ、１１ｂで検出された車速Ｖの検出値データは、グリップ判定手段１０を介して取得してもよいし、直接接続して取得するようにしてもよい。
【００２２】
ロール角加速度算出手段２０により算出されたロール角加速度は、ロール状態判定手段４０に送られる。
【００２３】
操舵角検出手段３０は、ステアリング３１の操舵角θを検出する手段である。例えば、ステアリング３１のコンビネーションスイッチ部等に設けられてよく、磁気抵抗等を利用して、操舵角θを検出するものであってもよい。操舵角検出手段３０により検出された操舵角θの情報は、グリップ判定手段１０に送られ、必要に応じてロール状態判定手段４０にも送られる。グリップ判定手段１０では、上述のように（１）式に基づいて、タイヤ９１ａ、９１ｂによる路面のグリップ状態を判定するのに利用される。
【００２４】
ロール状態判定手段４０は、操舵角検出手段３０により検出された操舵角θ、グリップ判定手段１０により判定されたタイヤ９１ａ、９１ｂがグリップ状態にあるか否か、及びロール角速度算出手段１０により算出されたロール角加速度に基づいて、車両１００のロール状態、即ちロール角増大傾向にあるか否かの判定を行う。具体的には、車両１００のタイヤ９１ａ、９１ｂがグリップ状態にあるときに、ロール角加速度が所定の閾値Ｔを超え、かつ操舵角θが一方向に増大しているときにロール角増大傾向にあると判定する。
【００２５】
従って、ロール状態判定手段４０は、ロール角加速度の所定の閾値Ｔを記憶しておき、ロール角加速度算出手段２０により算出されたロール角加速度と比較を行い、ロール角加速度が所定の閾値を超えていれば、その条件が成立したと判断する。また、ロール状態判定手段４０は、操舵角検出手段３０により検出された操舵角θが、同一方向に増加しているか否かを判定する。例えば、操舵角θの時間変化ｄθ／ｄｔから判定してもよい。
【００２６】
ロール状態判定手段４０は、上述の３つの条件、即ち、タイヤがグリップ状態にあること、車体ロール角加速度が所定の閾値以上であること、及び操舵角が同じ方向に増加していることが成立しているか否かを判定し、成立しているときはロール角増大傾向にあるとの判定を行い、その結果を例えば、ディスプレイ画面等の表示手段４１に表示してもよいし、車両安定性制御の許可判定を行っている車両安定性制御許可判定手段６１に出力してもよい。ロール状態判定結果を、表示手段４１に表示すれば運転者に注意を促すことができ、車両安定性制御許可手段６１に送って車両安定性制御の許可判定がなされれば、車両安定性制御手段６２によりロール抑制制御が行われ、ロール角の増大傾向を抑制する制御がなされる。
【００２７】
なお、ロール状態判定手段４０で行う、ロール角加速度の閾値Ｔとの比較は、ロール角加速度算出手段２０で行い、比較結果のみがロール状態判定手段４０に送られるようにしてもよい。同様に、操舵角θが同一方向に増加しているか否かの判断も、操舵角検出手段３０にその機能を付加し、判定結果のみがロール状態判定手段４０に送られるようにしてもよい。このように構成した場合、ロール状態判定手段４０は、上述の３つの条件の成立を判定しているだけなので、例えば、簡単なロジック回路により構成してもよい。例えば、３つの条件フラグが立ったら、ロール状態判定を出力するように構成してもよい。
【００２８】
更に、ロール状態判定手段４０は、ロール角加速度算出手段２０に含ませて兼用させてもよい。操舵角検出手段３０により検出された操舵角θは、グリップ判定手段１０によるグリップ判定でその検出値が利用されてよく、その操舵角θのデータも含めてグリップ判定結果をロール角加速度算出手段２０に送るようにすれば、ロール角加速度算出手段２０において総ての判断材料が揃うことになる。従って、ロール角加速度算出手段２０で、ロール角加速度が所定の閾値を超えたか否かの判定まで行い、更にグリップ判定及び操舵角θの変化情報を考慮してロール状態判定も行ってよい。そして、ロール角加速度算出手段２０から表示手段４１や車両安定性制御許可判定手段６１にその結果を直接出力してもよい。
【００２９】
なお、グリップ判定手段１０によるグリップ判定、ロール角加速度算出手段２０によるロール角加速度算出、ロール状態判定手段４０によるロール状態判定は、総て計算機等の演算手段により実行され得る内容であるので、ＥＣＵ（電子制御ユニット）として一体的に構成されてもよい。
【００３０】
次に、本実施例に係るロール状態判定装置５０から、車両安定性制御許可手段６１に車両のロール状態判定がなされてその情報が送られた場合の制御の例について説明する。
【００３１】
車両安定性制御許可判定手段６１は、車両安定性制御システム８０を作動させるか否かの判定を行う手段である。車両安定性制御は、一般的には車両の横滑りを検出し、その横滑りを打ち消すような安定化モーメントを計算し、それを実現すべくブレーキやエンジンを制御するシステムである。従って、車両安定性制御許可手段６１は、本実施例に係るロール状態判定の他、通常の横滑り抑制や、ＴＲＣ（Ｔｒａｃｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）やＡＢＳ（Ａｎｔｉｌｏｃｋ Ｂｒａｋｅ Ｓｙｓｔｅｍ）等の作動許可等も制御してよい。車両安定性制御許可判定手段６１は、このような車両安定性制御が作動すべきときに、車両安定性制御手段６２に作動指令を出力する。
【００３２】
車両安定性制御手段６２は、車両安定性制御許可手段６１の作動許可指令により、安定化モーメントの算出や、目標スリップ率の算出等を行う。
【００３３】
車両安定性制御アクチュエータ７０は、車両安定性制御手段６２の演算結果に基づき、それらを実現するように、例えばブレーキアクチュエータを制御して、ブレーキ７１ａ、７１ｂの制御を行い、車両１００の安定化制御を行う。
【００３４】
本実施例に係るロール状態判定装置５０は、例えばこのような車両安定性制御システム８０に好適に利用されてよい。従って、例えば、車両安定性制御許可判定手段６１及び車両安定性制御手段６２は、車両安定性制御ＥＣＵ６０として一体的に構成され得るが、これらの一部として本実施例に係るロール状態判定装置５０を組み込んで構成してもよい。
【００３５】
次に、図２を用いて、本実施例に係るロール状態判定装置５０が、好適に適用され得る状況について説明する。図２は、車両１００が、スラローム走行をしており、左右に交互に蛇行して旋回走行する走行状態を示している。このような場合では、車高が高いと、横滑りが起きていない場合であっても、旋回内側に車輪が浮いたりして走行が不安定になる場合がある。例えば、図２における最初の左旋回で車体が左に傾いて左ロールが増加してゆき、左旋回が終了してカーブが右方向に切り替わり、右方向にステアリング３１を切り返し、右旋回する場合には、車体は大きく左方向に傾くことになり、ロール運動は左方向から右方向にゆり返しが起こり、ロール角が増大傾向となる。。
【００３６】
なお、図２に示したような、ゆり返しが起こる状況は、例えば海岸線や山道等のいわゆるワインディング・ロードを走行していたり、交差点で直進している所を、右折車が出てきて避けるために左にステアリング３１を大きく、例えば１００°程度切ってすぐまた右に戻したり、時速５０〜６０ｋｍで走行していて、追い抜きのために追い抜き車線に車線変更をし、追い抜いたらすぐ走行車線に戻るような場合に生じうる。このような場合に、本実施例に係るロール状態判定装置５０を適用し、例えば横滑りがない状況でも車両安定性制御システム８０の作動許可を行えるようにすれば、車両用安定性制御システム８０の適用幅を広げて信頼性を高めることができる。
【００３７】
次に、本実施例に係るロール状態判定装置５０の主要構成要素である、ロール角加速度算出手段２０が実行するロール角加速度の算出方法について、図３及び図４を用いて説明する。
【００３８】
図３は、走行中の車両がロール運動をしているときの状態を示した図である。図３（ａ）は、ロール運動状態の車両１００の斜視図を示している。
【００３９】
図３（ａ）において、走行中の車両１００が、車体の仮想ロールセンタ軸を瞬間回転中心としてロール運動を行っている。車両１００の運転席と助手席の間のコンソールボックッスの下部付近、又は車両の重心付近に備えられた横加速度検出手段２１が、車両１００の横加速度Ｇｙを検出している。このとき、横加速度検出手段２１は、ロール運動の角加速度により発生する横加速度Ｇｙを検出することになる。
【００４０】
図３（ｂ）は、図３（ａ）と同様のロール運動を行っている走行中の車両１００の正面断面図を示している。図３（ｂ）において、仮想ロールセンタは略地面付近の高さに位置し、それに対して横加速度検出手段２１は、高さ距離Ｈ上方に設けられている。高さ距離Ｈは、例えば、横加速度検出手段２１が運転者の座席の高さ程度、即ち運転者の臀部の高さ程度に設けられている場合には、５０〜６０ｃｍとなる。一般的に、横加速度検出手段２１は、この程度の高さに設けられている場合が多く、仮想ロールセンタとは高さ距離Ｈ分ずれた位置に設けられている。この高さ距離Ｈのズレの影響により、横加速度検出手段２１が常にロール運動を的確に検出できる状態とはなっておらず、横加速度検出手段２１がロール運動を検出し易い位置で検出する必要がある。
【００４１】
ここで、図２で説明したような、ゆり返しのあるロール運動を考えると、ロール角加速度は、車両１００が最も傾いたとき、つまりロール角φが最大となったときに最大となる。このときは、車体のロール角φが増大傾向から減少方向に転じて切り替わるタイミングなので、ロール角速度の変化が大きい、即ち、ロール角加速度が大きな値で検出できることになる。一方、ロール角速度（ロールレート）自体は、車両が中立の位置になったロール角φが略ゼロのときに最大となるが、このときは、横加速度検出手段２１で検出できる横加速度Ｇｙは小さな値となってしまう。従って、ロール角速度検出手段を備えている場合には、ロール角φがゼロの中立付近で検出すればよいが、本実施例に係るロール状態判定装置５０のように、横加速度検出手段２１を用いてロール角加速度を検出したいときには、最もロール角φの傾きが大きいゆり返しのタイミングで検出するようにすれば、大きな検出値が検出できて好適である。よって、本実施例に係るロール状態判定装置５０では、ロール角φが最も大きくなったタイミングで横加速度検出手段２１を用いてロール角加速度を検出し、このときにステアリング３１の操舵方向がゆり返しを増大させる方向に増大していれば、ロール状態判定をすることとしている。
【００４２】
なお、ロール運動により検出される横加速度Ｇｙｒは、ロール角速度をωとすると、図３（ｂ）における正面断面での円運動を考えて、Ｇｙｒ＝（ｄω／ｄｔ）×Ｈとなる。
【００４３】
図４は、車両の旋回運動を上方から観測した図である。図４に示したように、車両を質点とみなし、その旋回運動を考えると、車両１００の車体求心加速度Ｇｙｃは、Ｇｙｃ＝ＹＲａ×Ｖとなる。なお、ＹＲａはヨーレートの実測値であり、Ｖは車速である。車両１００のゆり返しの状態において、タイヤ９１ａ、９１ｂがグリップ状態であれば、車両１００について、旋回運動についての運動方程式が成立しているので、車体求心加速度は、Ｇｙｃ＝ＹＲａ×Ｖと考えてよい。
【００４４】
一方、横加速度検出手段２１は、車両１００に作用する合成加速度として横加速度Ｇｙを検出しているので、上述の車体求心加速度Ｇｙｃとロール運動による横加速度Ｇｙｒの合成加速度が検出されることになる。そして、ロール角φが最大となる点においては、ロール角加速度ｄω／ｄｔは、旋回外側の方向に向いているので、その向きは求心加速度Ｇｙｃと反対になる。よって、横加速度検出手段２１で検出される横加速度Ｇｙは、Ｇｙ＝Ｇｙｃ−Ｇｙｒ＝ＹＲａ×Ｖ−（ｄω／ｄｔ）×Ｈとなる。これを変形すれば、（ｄω／ｄｔ）＝（Ｇｙ−ＹＲａ×Ｖ）／Ｈとなり、（３）式が導かれる。
【００４５】
【数２】
このように、ロール角速度算出手段２０は、タイヤ９１ａ、９１ｂが路面をグリップしている状態であれば、車両１００の求心加速度Ｇｙｃとロール角加速度に基づく横加速度Ｇｙｒとの関係から（３）式が導かれ、この関係式に基づいて、横加速度Ｇｙ及びヨーレートＹＲａからロール角加速度（ｄω／ｄｔ）を求めることができる。そして、ロール角加速度ｄω／ｄｔがロール状態判定手段４０又はロール角加速度算出手段２０に記憶されている所定の閾値Ｔを超え、ｄω／ｄｔ＞Ｔとなったときに、ロール角加速度のロール状態判定条件が成立したと判断する。
【００４６】
図５は、本実施例に係るロール状態判定装置５０の処理フローの一例を示したフロー図である。なお、今まで説明した構成要素と同様の構成要素には、同一の参照符号を付してその説明を省略する。
【００４７】
ステップ１００では、操舵角検出手段３０により、ステアリング３１の操舵角θが検出される。操舵角検出手段３０により検出された操舵角情報は、グリップ判定手段１０に送られる。また、ロール状態判定手段４０がある場合には、ロール状態判定手段４０にも送る。
【００４８】
ステップ１１０では、グリップ判定手段１０が、車両１００のタイヤ９１ａ、９１ｂが路面をグリップしている状態にあるか否かを判定する。（２）式に基づいて、目標ヨーレートＹＲｇの演算に必要なデータを各種の検出手段により検出し、ヨーレートの実測値ＹＲａと略一致するかにより判定してよい。タイヤ９１ａ、９１ｂがグリップ状態にあると判定されたときは、ステップ１２０に進み、グリップ状態にないと判定されたときには、本実施例に係るロール状態判定を実施できないので、その処理を終了する。
【００４９】
ステップ１２０では、ロール角加速度算出手段２０によりロール角加速度が算出され、ロール角加速度算出手段２０又はロール状態判定手段４０により、予め記憶された所定の閾値Ｔとの比較が行われる。ロール角加速度の絶対値が所定の閾値Ｔをこえている場合には、ロール角加速度の大きさが十分大きいと判定し、ステップ１３０に進む。一方、ロール角加速度の絶対値が所定の閾値を超えていないときには、ロール角加速度が小さく、その処理を終了する。
【００５０】
ステップ１３０では、ロール状態判定手段４０、操舵角検出手段３０、又はロール角加速度算出手段２０において、操舵角θが同一方向に増大しているか否かが判断される。ステップ１２０で、ロール角加速度が大きいと判断されても、ロール角加速度を増すようなステアリング３１の操舵を行っていなければ、ロール角増大の可能性は少ないからである。なお、操舵角θが同じ方向に増大しているか否かは、図１で説明したように、ロール状態判定装置５０内の、上記のいずれの手段においても実現可能であってよい。操舵角θが同一方向に増加していれば、ステップ１４０に進み、同一方向に増加していなければ、ロール角増大の可能性は少ないと判断してその処理を終了する。
【００５１】
ステップ１４０では、上記のステップ１１０、ステップ１２０及びステップ１３０において、ロール状態判定の３つの条件を満たしたので、ロール状態判定手段４０又はロール角速度算出手段２０において、ロール角増大傾向にあるとのロール状態判定を行う。具体的には、その旨を表示手段４１に表示して運転者に通知してもよいし、車両安定制御許可判定手段６１が車両安定制御を実行するような指示信号を出力してもよい。
【００５２】
なお、図５におけるステップ１１０、ステップ１２０及びステップ１３０は、そのシステム構成に応じて並列に、又は順序を入れ替えて実行されてもよい。ステップ１１０〜１３０は、ロール状態判定をする３つの条件であるため、どれも並列の関係にあるからである。
【００５３】
次に、図６を用いて、本実施例に係るロール状態判定装置５０を、車両安定性制御システム８０に組み込んだ場合の処理フローについて説明する。図６は、ロール状態判定装置５０を備えた車両安定性制御システム８０の処理フロー図である。なお、図６においても、今まで説明したのと同様の構成要素については、同一の参照符号を付し、その説明を省略する。
【００５４】
ステップ２００では、横加速度検出手段２１により検出された横加速度Ｇｙの絶対値が所定の閾値を超えたか否かが判断される。ここで言う閾値は、車両安定性制御システム８０を適用するレベルの横加速度Ｇｙがあるか否かを判定するための閾値であり、今まで説明したロール角加速度の閾値とは異なる。横加速度Ｇｙの絶対値が所定の閾値を超えていればステップ２１０に進み、超えていなければ、車両安定性制御システム８０を適用するレベルの横加速度Ｇｙが発生していない安定な状態であると判断して、その処理を終了する。
【００５５】
ステップ２１０では、ヨーレート検出手段２２により検出されたヨーレートＹＲａに基づいて加速度換算した車体ロール抑制制御許可判定の指標値を算出し、この絶対値が所定の閾値以上であるか否かと、操舵角検出手段３０により検出された操舵角θに基づいて、（４）式により求めた横加速度Ｇｙｓの絶対値が所定の閾値以上であるか否かが判断される。なお、Ｋｈは車両速度Ｖの関数であるスタビリティファクタ、Ｌはホイールベース、Ｎはステアリンングギヤ比である。
【００５６】
【数３】
ステップ２１０における判定は、従来から行われているロール抑制制御実行を許可するか否かの判定基準であり、双方の条件が成立したときにロール抑制制御が実行される。この判定基準では、ヨーレートＹＲａ及び操舵角θがある程度大きく変化することが条件成立のために必要であり、ステアリング３１を大きく速く切ったときには、この条件が成立する場合が多いが、適切な制御タイミングを得るためにはあまりに小さな閾値を設定できないため、ステアリング３１をゆっくり切った場合には、ロール状態判定が遅れがちとなる。従って、ハンドルが大きく速く切られ、横滑りが発生してロール角が増大しているような場合には、従来通りステップ２１０において、ロール抑制制御の許可判定がなされる。なお、これらの判定は、例えば、車両安定制御許可判定手段６１により実行されてよい。
【００５７】
ステップ２１０の条件を満たしてロール抑制制御の許可判定がなされた場合には、ステップ２３０に進み、ロール抑制のためのブレーキ制御がなされる。一方、ステップ２１０の条件を満たさない場合には、ステップ２２０に進む。
【００５８】
ステップ２２０では、今まで説明した、本実施例に係るロール状態判定装置５０によるロール状態判定がなされる。今まで説明したように、車両１００がグリップ状態であり、横滑りが発生していないときには、ステップ２１０での判定ではロール角増大が発生していないと判定される可能性が高いが、本ステップの判定では、グリップ状態でステアリング３１の角速度が比較的ゆっくりでも、大きな荷重移動があってロール角φが大きく変化しておりロール角増大の可能性があるときには、ロール状態の判定をできるようにしている。従って、従来のステップ２１０に加えて、ステップ２２０によるロール状態判定の基準を追加して設けることにより、車両安定性制御システム８０がより効果的に車両の挙動を安定させるように作動できることになる。
【００５９】
なお、ステップ２２０の処理は、ロール状態判定装置５０により実行されてもよいし、これらの演算機能が車両安定性制御許可手段６１に組み込まれるように構成してもよい。ステップ２２０の３つの条件が成立し、ロール抑制制御許可判定がなされた場合には、ステップ２３０に進み、成立しないときには、ロール角増大の可能性なしと判断され、ロール抑制制御の実行は許可されず、その処理を終了する。
【００６０】
ステップ２３０では、ステップ２１０又はステップ２２０でなされたロール抑制制御許可判定に基づき、ロール抑制制御を実行する。具体的には、例えば、車両安定性制御手段６２の制御指令に基づいて、ブレーキアクチュエータ等の車両安定性制御アクチュエータ７０が作動し、ロール抑制制御を行うようにブレーキ７１ａ、７１ｂが制御されてよい。
【００６１】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本実施例に係るロール状態判定装置５０の機能ブロック図である。
【図２】本実施例に係るロール状態判定装置５０が適用され得る状況の説明図である。
【図３】走行中の車両がロール運動をしているときの状態を示した図である。図３（ａ）は、斜視図である。図３（ｂ）は、正面断面図である。
【図４】車両の旋回運動を上方から観測した図である。
【図５】本実施例に係るロール状態判定装置５０の処理フローの一例を示したフロー図である。
【図６】ロール状態判定装置５０を備えた車両安定性制御システム８０の処理フロー図である。
【符号の説明】
【００６３】
１０ グリップ判定手段
１１ａ、１１ｂ 車輪速センサ
２０ ロール角加速度算出手段
２１ 横加速度検出手段
２２ ヨーレート検出手段
２３ ヨーレートセンサ＆Ｇセンサ
３０ 操舵角検出手段
３１ ステアリング
４０ ロール状態判定手段
４２ 表示手段
５０ ロール状態判定装置
６０ 車両安定性制御ＥＣＵ
６１ 車両安定性制御許可判定手段
６２ 車両安定性制御手段
７０ 車両安定性制御アクチュエータ
７１ａ、７１ｂ ブレーキ
８０ 車両安定性制御システム
９０ａ，９０ｂ 車輪
９１ａ、９１ｂ タイヤ
１００ 車両
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤによる路面のグリップ状態を判定するグリップ判定手段と、
車両のロール角加速度を算出するロール角加速度算出手段と、
操舵角を検出する操舵角検出手段とを備え、
前記グリップ判定手段によりグリップ状態にあると判定されたときに、前記ロール角加速度算出手段により算出されたロール角加速度と、前記操舵角検出手段により検出された操舵角とに基づいて、ロール状態判定を行うことを特徴とするロール状態判定装置。
【請求項２】
前記ロール角加速度の絶対値が所定の閾値を超え、かつ、前記操舵角が同一方向に増加している場合に、ロール状態判定を行うことを特徴とする請求項１に記載のロール状態判定装置。
【請求項３】
前記ロール角加速度算出手段は、横加速度検出手段を備え、該横加速度検出手段により検出された横加速度に基づいて前記ロール角加速度を算出することを特徴とする請求項１又は２に記載のロール状態判定装置。
【請求項４】
前記ロール角加速度算出手段は、ヨーレート検出手段を備え、該ヨーレート検出手段により検出されたヨーレートに基づいて前記ロール角加速度を算出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載のロール状態判定装置。
【請求項１】
タイヤによる路面のグリップ状態を判定するグリップ判定手段と、
車両のロール角加速度を算出するロール角加速度算出手段と、
操舵角を検出する操舵角検出手段とを備え、
前記グリップ判定手段によりグリップ状態にあると判定されたときに、前記ロール角加速度算出手段により算出されたロール角加速度と、前記操舵角検出手段により検出された操舵角とに基づいて、ロール状態判定を行うことを特徴とするロール状態判定装置。
【請求項２】
前記ロール角加速度の絶対値が所定の閾値を超え、かつ、前記操舵角が同一方向に増加している場合に、ロール状態判定を行うことを特徴とする請求項１に記載のロール状態判定装置。
【請求項３】
前記ロール角加速度算出手段は、横加速度検出手段を備え、該横加速度検出手段により検出された横加速度に基づいて前記ロール角加速度を算出することを特徴とする請求項１又は２に記載のロール状態判定装置。
【請求項４】
前記ロール角加速度算出手段は、ヨーレート検出手段を備え、該ヨーレート検出手段により検出されたヨーレートに基づいて前記ロール角加速度を算出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載のロール状態判定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−１６２５５５（Ｐ２００８−１６２５５５Ａ）
【公開日】平成２０年７月１７日（２００８．７．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２３９（Ｐ２００７−２３９）
【出願日】平成１９年１月４日（２００７．１．４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（３０１０６５８９２）株式会社アドヴィックス (1,291)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月１７日（２００８．７．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１月４日（２００７．１．４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（３０１０６５８９２）株式会社アドヴィックス (1,291)
【Ｆターム（参考）】
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