(57)【要約】【課題】路面形状を高精度に検出することができる路面形状検出装置を提供する。【解決手段】車両前方の路面形状を検出する路面形状検出装置１に、路面までの距離を検出する第一測距センサ１１と、第一測距センサ１１よりも車両前後方向後方に配置されて路面までの距離を検出する第二測距センサ１２と、第一測距センサ１１及び第二測距センサ１２から送信された情報に基づいて車両前方の路面形状を検出するＥＣＵ１７と、を設ける。そして、ＥＣＵ１７は、第一測距センサ１１と第二測距センサ１２とにより検出された同じ路面地点までの距離の差分から車両運動を求め、この算出された車両運動から路面形状を算出する。【選択図】図１
2014040146.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両前方の路面形状を検出する路面形状検出装置であって、
路面までの距離を検出する第一測距装置と、
前記第一測距装置よりも車両前後方向後方に配置されて路面までの距離を検出する第二測距装置と、
を備える路面形状検出装置。
【請求項２】
前記第一測距装置と前記第二測距装置との間隔を変更する測距装置間隔変更手段を更に備える、
請求項１に記載の路面形状検出装置。
【請求項３】
前記測距装置間隔変更手段は、前記車両の速度に応じて前記第一測距装置と前記第二測距装置との間隔を変更する、
請求項２に記載の路面形状検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両前方の路面形状を検出する路面形状検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両の振動低減効果の向上、荷傷みの低減、乗り心地の向上などを図る車両制御を行うために、車両前方の路面形状を検出する路面形状検出装置が利用されている（例えば、特許文献１参照）。この従来の路面形状検出装置は、車両前方の路面までの距離を検出する測距センサと、車両の上下加速度を検出する上下加速度センサと、を備えている。そして、上下加速度センサの検出結果を積分することで車両の上下変位を求め、この算出された車両の上下変位を測距センサの検出結果から差し引くことで、車両前方の路面形状を検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０５−０９６９２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の路面形状検出装置では、車両の上下変位を求めるために上下加速度を２回積分する必要があるが、２回積分すると積分誤差が大きくなるため、路面形状の検出精度が低くなる。
【０００５】
そこで、本発明は、路面形状を高精度に検出することができる路面形状検出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】
【０００６】
本発明に係る路面形状検出装置は、車両前方の路面形状を検出する路面形状検出装置であって、路面までの距離を検出する第一測距装置と、第一測距装置よりも車両前後方向後方に配置されて路面までの距離を検出する第二測距装置と、を備える。
【０００７】
本発明に係る路面形状検出装置によれば、第一測距装置と第二測距装置とが車両前後方向に配列されているため、第一測距装置と第二測距装置とにより、同じ路面地点までの距離を検出することができる。このため、第一測距装置と第二測距装置とにより検出された同じ路面地点までの距離の差分を求めることで、車両の上下運動を高精度に求めることができる。これにより、路面形状を高精度に検出することができる。
【０００８】
この場合、第一測距装置と第二測距装置との間隔を変更する測距装置間隔変更手段を更に備えるものとすることが好ましい。
【０００９】
第一測距装置及び第二測距装置は、所定のサンプリング時間で路面までの距離を検出するが、第一測距装置と第二測距装置とが同じ路面地点を通過するタイミングは車速によって変動する。このため、第一測距装置と第二測距装置とが同じ路面地点を通過するタイミングと第一測距装置及び第二測距装置のサンプリング時間との関係によっては、適切に車両の上下運動を求めることができない場合がある。
【００１０】
そこで、第一測距装置と第二測距装置との間隔を変更する測距装置間隔変更手段を設けることで、第一測距装置と第二測距装置とが同じ路面地点を通過するタイミングを第一測距装置及び第二測距装置のサンプリング時間に合わせることができる。これにより、適切に車両の上下運動を求めることができ、路面形状の検出精度を更に向上させることができる。
【００１１】
また、測距装置間隔変更手段は、車両の速度に応じて第一測距装置と第二測距装置との間隔を変更するものとすることが好ましい。
【００１２】
上述したように、第一測距装置と第二測距装置とが同じ路面地点を通過するタイミングは車速によって変動するため、このように、測距装置間隔変更手段が車両の速度に応じて第一測距装置と第二測距装置との間隔を変更することで、第一測距装置と第二測距装置とで同じ路面地点までの距離を検出することができる。これにより、より適切に、第一測距装置と第二測距装置とが同じ路面地点を通過するタイミングを第一測距装置及び第二測距装置のサンプリング時間に合わせることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、路面形状を高精度に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態に係る路面形状検出装置を示すブロックである。
【図２】移動機構の構成例を示す概略図である。
【図３】ＥＣＵの機能構成を示すブロックである。
【図４】路面形状の検出方法を説明するための図である。
【図５】第一測距センサが検出した路面までの距離を示すグラフである。
【図６】路面形状検出部が算出した車両運動を示すグラフである。
【図７】路面形状検出部が算出した路面形状を示すグラフである。
【図８】サンプリング時間と車速とセンサ間隔との関係を示すグラフである。
【図９】移動機構制御部による回転駆動制御を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。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。
【００１６】
図１は、実施形態に係る路面形状検出装置を示すブロックである。図１に示すように、本実施形態に係る路面形状検出装置１は、車両に搭載されて車両前方の路面形状を検出するものであり、路面までの距離を検出する第一測距センサ１１と、第一測距センサ１１よりも車両前後方向後方に配置されて路面までの距離を検出する第二測距センサ１２と、車両に固定されて第一測距センサ１１及び第二測距センサ１２を支持するフレーム１３と、フレーム１３に対して第二測距センサ１２を車両前後方向に移動させる移動機構１４と、車速センサ１５と、サスペンションのアクチュエータ１６と、ＥＣＵ１７と、を備えている。
【００１７】
第一測距センサ１１及び第二測距センサ１２は、車両の前端に取り付けられて、所定のサンプリング時間で車両前方の路面までの距離を検出するものである。なお、第一測距センサ１１及び第二測距センサ１２としては、公知の様々な測距装置を採用することができる。第一測距センサ１１は、フレーム１３に対して固定的に支持されている。一方、第二測距センサ１２は、フレーム１３に対して車両前後方向に移動可能に支持されている。そして、第一測距センサ１１及び第二測距センサ１２は、路面までの距離を検出すると、この検出した路面までの距離をＥＣＵ１７に送信する。
【００１８】
移動機構１４は、フレーム１３に対して第二測距センサ１２を車両前後方向に移動させることができれば如何なる機構であってもよく、例えば、図２に示すような機構とすることができる。
【００１９】
図２は、移動機構の構成例を示す概略図である。図２に示す移動機構１４は、ボールネジ機構により構成されている。つまり、移動機構１４は、車両前後方向に沿って配列された固定部材２１，２２と、車両前後方向に延びて固定部材２１，２２に回動自在に支持されるネジ軸２３と、ボールベアリングを介してネジ軸２３に連結されて第二測距センサ１２が固定されるナット２４と、ネジ軸２３と平行に配置されて第二測距センサ１２を車両前後方向に移動自在に支持する支持部材２５と、ＥＣＵ１７の駆動制御により回転駆動するモータ２６と、モータ２６の駆動軸に固定された駆動歯車２７と、駆動歯車２７に噛み合わされてネジ軸２３に固定された従動歯車２８と、を備えている。
【００２０】
そして、移動機構１４は、モータ２６が回転駆動することにより、ナット２４に固定されている第二測距センサ１２を車両前後方向前側及び車両前後方向後側に移動させることが可能となっている。
【００２１】
車速センサ１５は、車輪の回転数などから車両の速度（車速）を検出するものである。なお、車速センサ１５としては、公知の様々な車速センサを採用することができる。そして、車速センサ１５は、車速を検出すると、この検出した車速をＥＣＵ１７に送信する。
【００２２】
アクチュエータ１６は、ＥＣＵ１７の駆動制御（車両制御）に従って、減衰器の減衰係数や制御力などを調整して車両のサスペンション特性を変化させるものである。このため、アクチュエータ１６を駆動制御することで、車両の振動低減効果の向上、荷傷みの低減、乗り心地の向上などを図ることが可能となっている。
【００２３】
ＥＣＵ１７は、第一測距センサ１１及、第二測距センサ１２、及び車速センサ１５から送信された情報に基づいて、車両前方の路面形状を検出するとともに、移動機構１４のモータ２６及びアクチュエータ１６の駆動制御を行うものである。このため、図３に示すように、ＥＣＵ１７は、路面形状検出部３１と、移動機構制御部３２と、アクチュエータ制御部３３と、の機能を有している。
【００２４】
路面形状検出部３１は、第一測距センサ１１、第二測距センサ１２、及び車速センサ１５から送信された情報に基づいて、車両前方の路面形状を検出する機能を備えている。
【００２５】
図４を参照して、路面形状検出部３１による路面形状の検出方法について説明する。図４は、路面形状の検出方法を説明するための図である。
【００２６】
図４に示すように、まず、路面形状検出部３１は、同じ路面地点ｐについて第一測距センサ１１が検出した距離ｄ１ｉと第二測距センサ１２が検出した距離ｄ２（ｉ＋１）とを取得する。つまり、時刻ｔ＝ｉの時点において、第一測距センサ１１がある路面地点ｐまでの距離ｄ１ｉを検出すると、その後の時刻ｔ＝ｉ＋１の時点において、第二測距センサ１２が同じ路面地点ｐまでの距離ｄ２（ｉ＋１）を検出する。そして、路面形状検出部３１は、これらの検出した距離ｄ１ｉ及び距離ｄ２（ｉ＋１）を取得する。
【００２７】
ここで、車両の走行により車両が上下変位するが、異なる時間に同じ路面地点ｐまでの距離が検出されていることから、時刻ｔ＝ｉの時点において第一測距センサ１１により検出された距離ｄ１ｉと時刻ｔ＝ｉ＋１の時点において第二測距センサ１２により検出された距離ｄ１（ｉ＋１）との差分Ｄが、時刻ｔ＝ｉの時点に対する時刻ｔ＝ｉ＋１の時点の車両の上下変位となる。
【００２８】
そこで、路面形状検出部３１は、第一測距センサ１１により検出された距離ｄ１ｉと第二測距センサ１２により検出された距離ｄ１（ｉ＋１）との差分Ｄを算出し、この差分Ｄを、時刻ｔ＝ｉの時点に対する時刻ｔ＝ｉ＋１の時点の車両の上下変位とする。
【００２９】
そして、路面形状検出部３１は、車両が走行することにより生ずる車両運動（上下変位）を次の式（１）により算出し、車両前方の路面形状を次の式（２）により算出する。
【数１】
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ここで、図５〜図７を参照して、路面形状検出部３１により検出される車両前方の路面形状の具体例について説明する。図５は、第一測距センサが検出した路面までの距離を示すグラフである。図６は、路面形状検出部が算出した車両運動を示すグラフである。なお、図６では、第一測距センサが検出した路面までの距離を破線で示している。図７は、路面形状検出部が算出した路面形状を示すグラフである。
【００３０】
まず、第一測距センサ１１が検出した路面までの距離は、例えば図５に示すような波形となり、この波形には、路面形状と車両運動との双方が混在している。
【００３１】
そして、図５に示す波形において、上記の式（１）から算出される車両運動は、図６に示すような波形となり、更に、上記の式（２）から算出される路面形状は、図７に示すような波形となる。
【００３２】
移動機構制御部３２は、車速センサ１５から送信された情報に基づいて、移動機構１４のモータ２６を回転駆動する機能を備えている。
【００３３】
ここで、第一測距センサ１１及び第二測距センサ１２は、所定のサンプリング時間で路面までの距離を検出するが、第一測距センサ１１と第二測距センサ１２とが同じ路面地点を通過するタイミングは車速によって変動する。
【００３４】
図８は、サンプリング時間と車速とセンサ間隔との関係を示すグラフである。図８に示すように、第一測距センサ１１及び第二測距センサ１２の双方で同じ路面地点までの距離を検出することができる第一測距センサ１１と第二測距センサ１２との間隔Ｌは、車速Ｖが高くなるほど広くなる。また、この間隔Ｌと車速Ｖとの比例関係（傾き）は、第一測距センサ１１及び第二測距センサ１２のサンプリング時間ｔｓによって変化する。
【００３５】
このため、第一測距センサ１１と第二測距センサ１２との間隔を固定しておくと、第一測距センサ１１及び第二測距センサ１２のサンプリング時間の関係から、同じ路面地点までの距離を第一測距センサ１１と第二測距センサ１２との双方で検出できない場合が発生する。
【００３６】
そこで、移動機構制御部３２は、車速センサ１５から送信された車速に基づいて移動機構１４のモータ２６を回転駆動して、第一測距センサ１１と第二測距センサ１２とで同じ路面地点までの距離を検出できるように、第一測距センサ１１と第二測距センサ１２との間隔を調整する。
【００３７】
ここで、図９を参照して、移動機構制御部３２による移動機構１４のモータ２６を回転駆動制御について説明する。図９は、移動機構制御部による回転駆動制御を示すフローチャートである。
【００３８】
図９に示すように、まず、移動機構制御部３２は、時刻ｔにおいて車速センサ１５が検出した車速Ｖ（ｔ）を取得する（ステップＳ１）。
【００３９】
次に、移動機構制御部３２は、第一測距センサ１１と第二測距センサ１２との最適センサ間隔Ｌ（ｔ）を算出する（ステップＳ２）。最適センサ間隔Ｌ（ｔ）は、Ｌ（ｔ）＝ｎｔｓＶ（ｔ）により算出することができる。なお、ｎは自然数である。
【００４０】
次に、移動機構制御部３２は、第二測距センサ１２の移動量ΔＬを算出する（ステップＳ３）。移動量ΔＬは、ΔＬ＝Ｌ（ｔ）−Ｌ（ｔ−１）により算出することができる。なお、Ｌ（ｔ−１）は、サンプリング時間単位において時刻ｔのひとつ前の時刻ｔ−１における最適センサ間隔である。
【００４１】
次に、移動機構制御部３２は、第二測距センサ１２の移動量がステップＳ３で算出した移動量ΔＬとなるように、移動機構１４のモータ２６を回転駆動する（ステップＳ４）。
【００４２】
そして、車両停止やエンジン停止などの終了条件が成立するまで、上記のステップＳ１〜ステップＳ４を繰り返す（ステップＳ５）。
【００４３】
アクチュエータ制御部３３は、路面形状検出部３１が検出した車両前方の路面形状に基づいて、アクチュエータ１６を駆動制御する機能を備えている。なお、アクチュエータ１６の駆動制御は、車両の振動低減効果の向上、荷傷みの低減、乗り心地の向上などを図るものであれば、如何なる制御であってもよい。
【００４４】
以上説明したように、本実施形態によれば、第一測距センサ１１と第二測距センサ１２とが車両前後方向に配列されているため、第一測距センサ１１と第二測距センサ１２とにより、同じ路面地点までの距離を検出することができる。このため、第一測距センサ１１と第二測距センサ１２とにより検出された同じ路面地点までの距離の差分を求めることで、車両の上下運動を高精度に求めることができる。これにより、路面形状を高精度に検出することができる。
【００４５】
また、第一測距センサ１１と第二測距センサ１２との間隔を変更可能とするとともに、この間隔を車速に基づいて変更することで、車速が変わっても、同じ路面地点までの距離を第一測距センサ１１及び第二測距センサ１２の双方で検出することができる。これにより、適切に車両の上下運動を求めることができ、路面形状の検出精度を更に向上させることができる。
【００４６】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【００４７】
例えば、上記実施形態では、第二測距センサ１２を移動させることで第一測距センサ１１と第二測距センサ１２との間隔を変更するものとして説明したが、第一測距センサ１１を移動させることで第一測距センサ１１と第二測距センサ１２との間隔を変更してもよく、第一測距センサ１１と第二測距センサ１２の双方を移動させることで第一測距センサ１１と第二測距センサ１２との間隔を変更するものとしてもよい。
【００４８】
また、上記実施形態では、第一測距センサ１１及び第二測距センサ１２が所定のサンプリング時間で路面までの距離を検出するものとして説明したが、第一測距センサ１１及び第二測距センサ１２のサンプリング時間は、必ずしも固定されている必要はなく、変動可能なものであってもよい。この場合、第一測距センサ１１及び第二測距センサ１２に設定されたサンプリング時間と車速とに基づいて、第一測距センサ１１と第二測距センサ１２との間隔を変更すればよい。
【００４９】
また、上記実施形態では、第一測距センサ１１と第二測距センサ１２とで同じ路面地点までの距離を検出するものとして説明したが、距離の検出地点は、必ずしも同じ地点である必要はなく、路面検出精度が許容される範囲でずれた地点であってもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１…路面形状検出装置、１１…第一測距センサ、１２…第二測距センサ、１３…フレーム、１４…移動機構（測距装置間隔変更手段）、１５…車速センサ、１６…アクチュエータ、１７…ＥＣＵ、２１，２２…固定部材、２３…ネジ軸、２４…ナット、２５…支持部材、２６…モータ、２７…駆動歯車、２８…従動歯車、３１…路面形状検出部、３２…移動機構制御部（測距装置間隔変更手段）、３３…アクチュエータ制御部。
【図１】
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【図２】
2014040146.tif 000005
【図３】
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【図４】
2014040146.tif 000007
【図５】
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【図６】
2014040146.tif 000009
【図７】
2014040146.tif 000010
【図８】
2014040146.tif 000011
【図９】
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