(57)【要約】【課題】スリップ角を精度よく推定することができる車両物理量推定装置を提供する。【解決手段】車両物理量推定装置１は、車両物理量を推定するＥＣＵ５と、車両Ｘのヨー角θを検出する車載カメラ４と、を備えている。この車両物理量推定装置１では、ＥＣＵ５の車両物理量オブザーバ５ａで推定したヨー角推定値θ＾と車載カメラ４で検出したヨー角θとからオフセット誤差αが算出される。そして、このオフセット誤差αでもって、車両物理量オブザーバ５ａで推定されたスリップ角推定値β＾が補正される。つまり、スリップ角推定値β＾が、検出したヨー角θ及び推定したヨー角推定値θ＾に基づいて補正されることとなる。【選択図】図１
2010274701.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に関する物理量である車両物理量を推定する車両物理量推定手段と、
前記車両のヨー角を検出するヨー角検出手段と、を備え、
前記車両物理量推定手段は、推定した前記車両物理量としてのスリップ角を、推定した前記車両物理量としてのヨー角と前記ヨー角検出手段で検出したヨー角とに基づいて補正することを特徴とする車両物理量推定装置。
【請求項２】
前記車両物理量推定手段は、推定した前記車両物理量としてのヨー角と前記ヨー角検出手段で検出したヨー角との差からオフセット誤差を算出し、推定した前記車両物理量としてのスリップ角を前記オフセット誤差で補正することを特徴とする請求項１記載の車両物理量推定装置。
【請求項３】
前記ヨー角検出手段は、車載カメラ又はＧＰＳを利用してヨー角を検出することを特徴とする請求項１又は２記載の車両物理量推定装置。
【請求項４】
前記車両物理量推定手段は、前記車両が走行する道路の路面傾斜を考慮して前記車両物理量を推定するものであって、
前記車両の操舵角、ヨーレート、オフセット、ヨー角及び前記車両が走行する道路の曲率に基づいて、オフセット、ヨー角、スリップ角及びヨーレートを前記車両物理量として推定することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項記載の車両物理量推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両物理量を推定するための車両物理量推定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の車両物理量推定装置としては、例えば特許文献１に記載されているように、ＣＣＤカメラで取得した前方道路の画像に基づいて、車両のオフセットやヨー角を検出し推定するものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３４３２６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記車両物理量推定装置では、車両に関する物理量である車両物理量を推定する車両物理量推定手段（いわゆる、車両物理量オブザーバ）を備えたものが知られている。このような車両物理量推定装置では、スリップ角を推定する場合、かかる推定にヨー角及びスリップ角の物理的関係に起因した誤差が生じることがある。
【０００５】
つまり、例えば、車両ＸのオフセットＤに関し、ヨー角θ及びスリップ角βの間に下式（ａ）に示す物理的な関係があることから、下式（ｂ）に示すように、例えば推定された車両物理量としてのヨー角推定値θ＾及びスリップ角推定値β＾のそれぞれに誤差α（以下、「オフセット誤差α」という）が生じていても、式全体ではオフセット誤差αが互いに打ち消し合うため、ヨー角推定値θ＾及びスリップ角推定値β＾の物理的関係は満足されてしまうことがある。
ｄＤ／ｄｔ＝Ｖ［θ＋β］  …（ａ）
ｄＤ／ｄｔ＝Ｖ［θ＾＋β＾］＝Ｖ［（θ−α）＋（β＋α）］  …（ｂ）
但し、ｄＤ／ｄｔ：オフセットの時間微分値、Ｖ：車速。
【０００６】
そのため、近年の車両物理量推定装置においては、スリップ角を精度よく推定することが強く望まれている。
【０００７】
そこで、本発明は、スリップ角を精度よく推定することができる車両物理量推定装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明に係る車両物理量推定装置は、車両に関する物理量である車両物理量を推定する車両物理量推定手段と、車両のヨー角を検出するヨー角検出手段と、を備え、車両物理量推定手段は、推定した車両物理量としてのスリップ角を、推定した車両物理量としてのヨー角とヨー角検出手段で検出したヨー角とに基づいて補正することを特徴とする。
【０００９】
この車両物理量推定装置では、車両物理量推定手段で推定したスリップ角が、車両物理量推定手段で推定したヨー角とヨー角検出手段で検出したヨー角とに基づいて補正される。よって、推定したスリップ角において例えばオフセット誤差が生じても、上記ヨー角及びスリップ角の物理的関係からオフセット誤差を抑制することができる。よって、スリップ角を精度よく推定することが可能となる。
【００１０】
ここで、上記作用効果を好適に奏する構成として、具体的には、車両物理量推定手段は、推定した車両物理量としてのヨー角とヨー角検出手段で検出したヨー角との差をオフセット誤差として算出し、推定した車両物理量としてのスリップ角をオフセット誤差で補正する構成が挙げられる。
【００１１】
また、ヨー角検出手段は、車載カメラ又はＧＰＳを利用してヨー角を検出する場合がある。
【００１２】
また、車両物理量推定手段は、車両が走行する道路の路面傾斜を考慮して車両物理量を推定するものであって、車両の操舵角、ヨーレート、オフセット、ヨー角及び車両が走行する道路の曲率に基づいて、オフセット、ヨー角、スリップ角及びヨーレートを車両物理量として推定することが好ましい。この場合、路面傾斜を考慮して車両物理量を推定することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、スリップ角を精度よく推定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両物理量推定装置を示すブロック図である。
【図２】車載カメラが検出する道路情報を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、記号の上に付される「＾」は推定した値を意味し、記号の上に付される「〜」は補正した値を意味している。記載の都合上、これら「＾」「〜」を記号の右上に付して記載する場合がある。
【００１６】
図１は本実施形態の一実施形態に係る車両物理量推定装置１を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態の車両物理量推定装置１は、自動車等の車両Ｘに搭載され、車両Ｘに関する物理量である車両物理量（以下、単に「車両物理量」という）を推定するものである。この車両物理量推定装置１は、操舵角センサ２、ヨーレートセンサ３、及び車載カメラ（ヨー角検出手段）４を備えている。
【００１７】
操舵角センサ２は、車両Ｘの操舵角δを検出し取得する。ヨーレートセンサ３は、車両Ｘのヨーレートγを検出し取得する。車載カメラ４は、道路形状推定部として機能し、車両Ｘが走行する道路に関するパラメータである道路情報（車両軌跡情報ともいう）を検出し取得する。ここでの車載カメラ４は、図２に示すように、車両Ｘ周辺の道路画像に基づいて、道路中心１１及び車両Ｘの相対距離であるオフセットＤと、道路１０に対する車両Ｘの角度であるヨー角θと、道路１０の曲率（つまり、１／カーブＲ）Ｃと、を推定する。
【００１８】
図１に戻り、車両物理量推定装置１は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等で構成されたＥＣＵ（ElectronicControl Unit：車両物理量推定手段）５を備えている。このＥＣＵ５は、センサ２〜４からの出力値に基づいて車両物理量を推定する車両物理量オブザーバ５ａと、後述のオフセット誤差αを推定するオフセット誤差推定部５ｂと、車両物理量オブザーバ５ａで推定したヨー角推定値θ＾を補正するヨー角補正部５ｃと、車両物理量オブザーバ５ａで推定したスリップ角推定値β＾を補正するスリップ角補正部５ｄと、を含んで構成されている。
【００１９】
以上のように構成された車両物理量推定装置１においては、車両Ｘが道路１０を走行する際、次の処理が逐次実行される。すなわち、まず、操舵角δ、ヨーレートγ、オフセットＤ、ヨー角θ及び曲率Ｃが、出力値として各センサ２〜４から車両物理量オブザーバ５ａへ出力される。
【００２０】
続いて、車両物理量オブザーバ５ａにて出力値に基づく演算が実行され、オフセット推定値Ｄ＾、ヨー角推定値θ＾、スリップ角推定値β＾及びヨーレート推定値γ＾が推定される。具体的には、車両物理量オブザーバ５ａでは、曲率Ｃ及びロードキャンバ（路面傾斜，カント）を拡張したモデルが組み込まれており、出力値に基づいて下式（１）による演算が実行される。
【数１】
2010274701.tif 000003
但し、Ｋ：オブザーバゲイン、Ｃｆ：前輪コーナリングフォース、Ｃｒ：後輪コーナリングフォース、ｍ：車両Ｘの質量、Ｖ：車速、ｌｆ：重心から前輪軸中心までの距離、ｌｒ：重心から後輪軸中心までの距離、Ｉｚ：車両Ｘの断面２次モーメント。
【００２１】
なお、ここでのロードキャンバ量Ｙは、車両Ｘが旋回する際の道路１０のロードキャンバを考慮した運動方程式（下式（２）参照）によって算出されており、加速度センサ（Ｇセンサ）等が不要となっている。よって、加速度センサ等に起因する誤差を除去することができる。
【数２】
2010274701.tif 000004
但し、ｌ：ｌｆ+ｌｒ、Ａ：スタビリティファクタ。
【００２２】
ここで、オフセットＤの時間微分値ｄＤ／ｄｔとヨー角θ及びスリップ角βとの物理的な関係は、下式（３）で表される。よって、例えば下式（４）に示すように、ヨー角推定値θ＾及びスリップ角推定値β＾のそれぞれにオフセット誤差αが実際には生じていたとしても、式全体ではオフセット誤差αが互いに打ち消し合うため、かかる物理的関係は満足されてしまうことが見出される。
ｄＤ／ｄｔ＝Ｖ［θ＋β］  …（３）
ｄＤ／ｄｔ＝Ｖ［θ＾＋β＾］＝Ｖ［（θ−α）＋（β＋α）］  …（４）
【００２３】
そこで、本実施形態では、オフセット誤差推定部５ｂにおいて、車両物理量オブザーバ５ａが推定するヨー角推定値θ＾と車載カメラ４が出力するヨー角θとに基づいて、オフセット誤差αを推定する。具体的には、下式（５）に従ってオフセット誤差αを推定する。
α＝θ−θ＾  …（５）
【００２４】
続いて、スリップ角補正部５ｄにおいて、オフセット誤差αに基づいてスリップ角推定値β＾を補正し、スリップ角補正候補値βｔ〜を算出する。具体的には、下式（６）に従ってスリップ角推定値β＾からスリップ角補正候補値βｔ〜を導出する。
βｔ〜＝β＾−α  …（６）
【００２５】
そして、所定時間の間にスリップ角補正候補値βｔ〜を平均化し、その平均値βａｖｅ〜とスリップ角補正候補値βｔ〜とが閾値以上乖離する場合、かかる乖離に応じた変化率で変化するようにスリップ角推定値β＾を補正し、スリップ角補正後推定値β〜を算出する。
【００２６】
また、ヨー角補正部５ｅにおいて、所定時間の間にヨー角推定値θ＾を平均化し、その平均値θａｖｅ＾と車載カメラ４が出力するヨー角θとが閾値以上乖離する場合、かかる乖離に応じた変化率で変化するようにヨー角推定値θ＾を補正し、ヨー角補正後推定値θ〜を算出する。
【００２７】
以上、本実施形態では、車両運動情報（操舵角δ及びヨーレートγ）と車両軌跡情報（オフセットＤ、ヨー角θ及び曲率Ｃ）とを用いて、ロードキャンバを考慮した車両物理量オブザーバ５ａを構築している。そして、車両物理量オブザーバ５ａで推定したヨー角推定値θ＾と車載カメラ４で検出したヨー角θとからオフセット誤差αを算出し、このオフセット誤差αでもってスリップ角推定値β＾を補正している。つまり、スリップ角推定値β＾が、ヨー角θ及びヨー角推定値θ＾に基づきオフセット誤差αが抑制されるよう補正され、スリップ角補正後推定値β〜が求められている。
【００２８】
よって、例えばスリップ角推定値β＾にオフセット誤差が生じても、スリップ角補正後推定値β〜においては、オフセット誤差αを抑制することができる。すなわち、本実施形態によれば、スリップ角βを精度よく推定することが可能となる。
【００２９】
なお、加速度センサからロードキャンバ量及びスリップ角βを推定すると、ノイズの悪影響を受け易い。また、加速度センサでは、オフセット誤差αを除去するのが原理的に特に難しい。この点、本実施形態は、上記のように加速度センサが不要であるため、有益なものといえる。
【００３０】
また、完全にフラットな場所は、例えば車両Ｘの出荷時の工場内等に限定されてしまうことから、車両物理量推定装置１においてロードキャンバが未考慮であると、スリップ角βの推定精度が実質的に低下するおそれがある。これに対し、本実施形態では、上述したように、車両物理量オブザーバ５ａにロードキャンバを考慮した拡張モデルが組み込まれているため、あらゆる道路や場所を走行する場合でもスリップ角βを精度よく推定することが可能となる。
【００３１】
ちなみに、車載カメラ４で検出されたオフセットＤ、ヨー角θ及びスリップ角βの関係のみからは、これらの値の真偽を判別することが通常困難とされている。
【００３２】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明に係る車両物理量推定装置は、実施形態に係る上記車両物理量推定装置１に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。
【００３３】
例えば上記実施形態では、車両Ｘのヨー角θを検出するヨー角検出手段として車載カメラ４を利用したが、ＧＰＳ（Global Positioning System）等を利用してもよい。
【００３４】
また、オフセット誤差αは定常的なものであるため、オフセット誤差αをローパスフィルタでフィルタリングするノイズ除去を行ってもよい。この場合、スリップ角βの推定精度をさらに向上することができる。
【００３５】
ちなみに、通常、道路形状が直線に近いほうが車両物理量オブザーバ５ａの推定精度が高い。そのため、例えば検出したカーブＲ（曲率Ｃ）、操舵角δ又はヨーレートγ等から道路形状が直線に近いと判定されたときには、ヨー角θを補正可能にする一方、道路形状が直線以外（例えば、カーブ等）と判定されたときには、補正を禁止したり、補正における上記変化率を小さく（補正する速度を遅く）したり、又は、上記ローパスフィルタのカットオフ周波数を可変したり等する場合がある。
【００３６】
また、上記実施形態では、スリップ角補正部５ｄ及びヨー角補正部５ｃのそれぞれにおいて、スリップ角推定値β＾及びヨー角推定値θ＾を変化率で変化させる補正を行ったが、かかる補正の手法はこれに限定されるものではなく、例えば重み付け補正等の種々の手法であってもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１…車両物理量推定装置、４…車載カメラ（ヨー角検出手段）、５…ＥＣＵ（車両物理量推定手段）、１０…道路、Ｘ…車両。
【図１】
2010274701.tif 000005
【図２】
2010274701.tif 000006