(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のロール角を検出するロール角検出手段と、前記車両に作用する横加速度を検出する横加速度検出手段と、前記車両の重量を検出する車両重量検出手段と、前記各手段によりそれぞれ検出されるロール角と横加速度と車両重量とに基づいて前記車両の重心高を推定する重心高推定手段とを具備した車両の重心高推定装置であって、
更にロール角速度を検出するロール角速度検出手段を備え、前記重心高推定手段は、前記ロール角速度が所定値以下のとき、前記ロール角および横加速度を用いて前記重心高を推定することを特徴とする車両の重心高推定装置。
【請求項２】
車両のロール角を検出するロール角検出手段と、前記車両に作用する横加速度を検出する横加速度検出手段と、前記車両の重量を検出する車両重量検出手段と、前記各手段によりそれぞれ検出されるロール角と横加速度と車両重量とに基づいて前記車両の重心高を推定する重心高推定手段とを具備した車両の重心高推定装置であって、
前記車両重量検出手段は、制動圧力検出手段を用いて検出される車両制動時の制動圧力と、減速度検出手段を用いて検出される前記車両に作用する減速度とに基づいて前記車両重量を推定する重量推定手段とを備えることを特徴とする車両の重心高推定装置。
【請求項３】
車両のロール角を検出するロール角検出手段と、前記車両に作用する横加速度を検出する横加速度検出手段と、前記車両の重量を検出する車両重量検出手段と、前記各手段によりそれぞれ検出されるロール角と横加速度と車両重量とに基づいて前記車両の重心高を推定する重心高推定手段とを具備した車両の重心高推定装置を備えた横転防止装置であって、
前記車両の運転状態を検出する運転状態検出手段と、前記車両の横転を防止する為の安全措置を講じる安全措置実行手段と、前記重心高推定手段により推定された車両の重心高に基づいて該車両の横転危険性の判断基準となる基準値を設定する基準値設定手段と、前記運転状態検出手段にて求められた運転状態が前記基準値設定手段により設定された基準値を超えたとき前記安全措置実行手段を作動させる横転防止制御手段とを具備したことを特徴とする車両の横転防止装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の車両の重心高推定装置を備えた横転防止装置であって、
前記車両の運転状態を検出する運転状態検出手段と、前記車両の横転を防止する為の安全措置を講じる安全措置実行手段と、前記重心高推定手段により推定された車両の重心高に基づいて該車両の横転危険性の判断基準となる基準値を設定する基準値設定手段と、前記運転状態検出手段にて求められた運転状態が前記基準値設定手段により設定された基準値を超えたとき前記安全措置実行手段を作動させる横転防止制御手段とを具備したことを特徴とする車両の横転防止装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、積載物によって変化する車両の重心高を求めて、例えば該車両の旋回時における横転の危険性を的確に判断することのできる車両の重心高推定装置および横転防止装置に関する。
【０００２】
【関連する背景技術】
トラックやバス等の車両にあっては、積み荷や乗客等の積載物によって該車両の重心高が変化することが否めない。特にトラックにおいては積み荷の種別（重量や嵩等の違い）や積載状況（積み荷の高さ等）によって、その重心高が大きく変化する。このような車両の重心高の変化は、車両旋回時におけるロール角が変化する直接の要因となる。従って車両の旋回時における横転を防ぐには、車両の重心高を把握した上で該車両の挙動、例えば旋回速度を制御することが重要となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
さて従来、例えば特開平６−２９７９８５号公報には旋回時における車両の横転を防止するべく、その重心高に応じて減速制御を実行する技術が開示される。しかしながらこの公報に開示される技術は、車両の重心高とロール角とに基づいて設定される閾値に従って該車両に生じる横加速度を判定して該車両の横転防止制御を実行するに際し、車体座標系において求められた重心位置と、車体の３点に設けられた対地変位計の各出力とに従って車体高を求めているに過ぎない。
【０００４】
即ち、車体座標系において求められた重心位置が変動しないことを前提とし、対地変位計の出力から求められる前記車体座標系の変位に応じて上記重心位置が上下に変位したと看做しているに過ぎない。この為、車両の積載物の形態、具体的には積載量や積載形態によって車両の重心高が変化したとしても、これに何ら対処することができないと言う問題がある。特にトラックのように、その積載条件が大きく変化するような場合には、全く対処することができない。
【０００５】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、積載物によって変化する車両の重心高を的確に求めることができ、更にはこの重心高に従って該車両の旋回時における横転の危険性を的確に判断し、横転防止に必要な措置を適切に講じることのできる車両の重心高推定装置および横転防止装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するべく本発明に係る車両の重心高推定装置は、車両のロール角、該車両に作用する横加速度、および前記車両の重量をそれぞれ検出する検出手段と、これらの各手段によりそれぞれ検出されるロール角と横加速度と車両重量とに基づいて前記車両の重心高を推定する重心高推定手段を具備し、更にロール角速度を検出するロール角速度検出手段を備え、前記重心高推定手段においては、前記ロール角速度が所定値以下のとき、前記ロール角および横加速度を重心高の推定に用いることで、ロール状態が略定常状態であるときに、その重心高を高精度に推定することを特徴としている。
【０００７】
また請求項２に記載するように前記車両重量については、制動圧力検出手段を用いて検出される車両制動時の制動圧力と、減速度検出手段を用いて検出される該車両の減速度とに基づいて前記車両重量を推定する車両重量推定手段を用いて簡便車両重量を検出するようにしたことを特徴としている。
【０００８】
また本発明に係る車両の横転防止装置は、請求項３および請求項４にそれぞれ記載するように上述した車両の重心高推定装置を備えたものであって、更に車両の運転状態、例えば旋回時の横加速度を検出する手段、および横転防止の為の安全措置を講じる安全措置実行手段を備え、
更に重心高推定手段により推定された車両の重心高に基づいて該車両の横転危険性の判定閾値となる基準値を設定する基準値設定手段と、検出された運転状態が上記基準値を超えたとき前記安全措置実行手段を作動させる横転防止制御手段とを具備したことを特徴としている。
【０００９】
即ち、本発明に係る車両の横転防止装置は、車両の横転危険性の判断基準となる基準値を重心高推定手段により推定された車両の重心高に応じて設定し、例えば車両の旋回時に該車両に作用する横加速度（運転状態）が前記基準値を越えたとき、前記安全措置実行手段を作動させることで、車両の横転を防止する為の安全措置を講じるようにしたことを特徴としている。特に積載物によって変化する車両の重心高に応じて、安全措置実行手段の作動条件を可変し、これによって運転状態に応じた横転防止の為の安全措置を、積載物の積載状態に拘わることなく適切に講じ得るようにしたことを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る車両の重心高推定装置、およびこの重心高推定装置を備えた車両の横転防止装置について説明する。
図１は重心高推定装置を備えた横転防止装置の全体的な概略構成を示すブロック図である。図において１は上記重心高推定装置の主体をなす重心高推定処理部（重心高推定手段）で、例えばマイクロプロセッサからなる演算処理手段が持つ処理機能の一部として実現される。この重心高推定処理部１は、ロール角検出手段２によって検出される車両のロール角Φと、横加速度検出手段３によって検出される車両の横加速度Ｇｙと、車両重量検出手段４によって検出される車両の重量Ｍとに従って、後述するように、車両旋回時における運動方程式に基づいて該車両の重心高Ｈを推定するものである。
【００１１】
ここで上記ロール角検出手段２は、例えばロールレートセンサ等のロール角速度検出器２ａを用いて検出されるロール角速度φを、ハイ・パス・フィルタ（ＨＰＦ）２ｂおよびロー・パス・フィルタ（ＬＰＦ）２ｃを順に介してフィルタリングした後、そのロール角速度φを積分器２ｄを用いて積分処理することで、そのロール角Φを求める如く構成される。また横加速度検出手段３は、加速度センサ等からなる横加速度検出器３ａを用いて検出される車両幅方向の横加速度ＧｙをＬＰＦ３ｂを介してフィルタリングして出力するように構成される。
【００１２】
更に前記車両重量検出手段４は、例えば加速度センサからなる減速度検出器４ａを用いて検出される車両前後方向の加速度（減速度）Ｇｘと、ブレーキ系に作用させるブレーキ力を圧力センサ等の制動圧力検出器４ｂを用いて検出されるブレーキエア圧ＰとをＬＰＦ４ｃ，４ｄを介してそれぞれフィルタリングした後、これらの加速度（減速度）Ｇｘとブレーキエア圧Ｐとに従って、後述するように車両重量Ｍを推定する車両重量推定処理部（重量推定手段）４ｅを備えて構成される。この車両重量推定処理部４ｅもまた、前述した重心高推定処理部１と同様に、マイクロプロセッサからなる演算処理手段が持つ処理機能の一部として実現される。
【００１３】
一方、車両の横転防止装置は、上述した如く構成された重心高推定装置を備えると共に、車両の運転状態を検出する運転状態検出手段５、この運転状態検出手段５により検出された運転状態の横転危険性を所定の判断基準と比較し、その判定結果に応じて車両の横転を防止する為の安全措置を講じる為の、例えば自動減速制御装置等の安全措置実行手段６を作動させる判定手段（横転防止制御手段）７を備え、更に前記重心高推定処理部１にて求められた車両の重心高Ｈに応じて前述した横転危険性の判断基準としての基準値を設定する基準値設定手段８を具備して構成される。
【００１４】
ちなみに前記運転状態検出手段５は、例えば前述した横加速度検出器３ａを用いて検出される車両幅方向の横加速度Ｇｙを、車両の旋回時に作用する横転要因に関与する運転状態として検出する。しかして判定手段７は、基準値設定手段８にて設定された基準値と上記運転状態（横加速度Ｇｙ）とを比較することで、その運転状態が横転の可能性がある否かを判断する。そして判定手段７は、例えば運転状態として求められる横加速度Ｇｙが前記基準値を超えるとき、車両が横転する危険性が高いと判断して安全措置実行手段６を作動させ、該安全措置実行手段６の作動の下で車両に対して制動力を付与する等して減速させ、減速横転の危険性を含む運転状態を回避するものとなっている。尚、安全措置実行手段７としては、前述した自動減速制御装置による車両の制動制御のみならず、警報を発する等して運転者に注意を促すものであっても良い。
【００１５】
さて前記基準値設定手段８は、このような横転の可能性判断に用いる判断基準を、前述した如く重心高推定処理部１にて推定された重心高Ｈに応じて設定するものであり、例えば予め車両の横転を防ぎ得る横加速度Ｇｙの限界値を、重心高Ｈに応じて求めたテーブルデータを参照する等して設定する。具体的には車両の重心高Ｈが低い場合には横転し難いので、判断基準としての横転防止の限界横加速度からなる基準値を高く設定することで、或る程度大きい横加速度Ｇｙを許容するようにしている。逆に重心高Ｈが高い場合には、上記横転防止の限界横加速度からなる基準値を低く設定し、これによって許容する横加速度Ｇｙを大きく制限するようにしている。つまり基準値設定手段８は、推定された重心高Ｈに応じて、車両の横転を確実に防止し得る横加速度Ｇｙの限界を求め、これを横転防止の判断基準（基準値）としている。
【００１６】
従って車両の重心高Ｈに応じて設定された基準値の下で車両の運転状態（横加速度Ｇｙ）から横転の危険性が判断され、その判断結果に従って安全措置実行手段７が作動するので、積み荷の状態によって車両の重心高Ｈが変化している場合であっても、そのときの運転状態に応じて旋回時における横転の可能性を確実に回避することが可能となる。
【００１７】
ここで前述した車両の重心高Ｈの推定処理について説明を付け加えると、車両が定常的に旋回する際に該車両に作用する力は、
（  Ｈ−Ｈｒｃ  ）・Ｍ・Ｇｙ  ＝Ｇ・Φ
なる運動方程式により表現することができる。但し、Ｈは車両の重心高、Ｈｒｃは車両が旋回する際のロールセンタ高、Ｍは車両の重量（質量）、Ｇｙは車両に作用する横加速度、Ｇは車両のロール剛性値、そしてΦは車両のロール角である。この運動方程式に示されるように、旋回時に車両に作用する力は、その重心高Ｈおよび車両の重量Ｍの影響を大きく受ける。またロールセンタ高Ｈｒｃおよびロール剛性値Ｇは略一定であり、殆ど定数である見なすことができる。従って積み荷の状態によって変化する車両の重心高Ｈとその重量Ｍとが明らかであれば、車両のロール角Φとそのときに車両に作用している横加速度Ｇｙとの関係から、上記運動方程式に従って横転の可能性を判断することができる。
【００１８】
しかして重心高推定装置は、前述したようにロールレートセンサによって検出されるロール角速度φを積分処理することで、高価なロール角センサを用いることなしに車両のロール角Φを簡単に求めている。一方、積み荷の状態によって変化する車両の重量Ｍについては、該車両に作用する減速度（前後方向の加速度）Ｇｘと、そのときのブレーキ力Ｆとが
Ｆ＝Ｍ・Ｇｘ
なる関係を有すること、また上記ブレーキ力Ｆがブレーキ係数Ｂとブレーキエア圧Ｐとの関数として示されること、具体的には前輪および後輪の各ブレーキ係数Ｂｆ，Ｂｒと、ブレーキエア圧Ｐｆ，Ｐｒとにより
Ｆ＝Ｂｆ・Ｐｆ＋Ｂｒ・Ｐｒ（＝Ｂ・Ｐ）
として示される。
【００１９】
重心高推定装置における車体重量推定処理部４ｅは、このような運動関係に着目し、定常走行時において制動が加えられたときのブレーキエア圧Ｐと、そのときに車両に対して作用した減速度Ｇｘとから、該車両の重量Ｍを推定している。そして重心高推定処理部１では、上述した如く定常走行時にそれぞれ求められる車体重量Ｍと、車両のロール角Φおよびそのときに作用している横加速度Ｇｙとに従い、前述した運（重心高Ｈについて解いた推定式）動方程式に基づく推定処理によって車両の重心高Ｈを推定している。従って積み荷の積載状態に拘わらず、その積載状態によって変化する車両の重心高Ｈを的確に求めることができる。
【００２０】
かくして上述した如く積み荷等の状態によって変化する重心高Ｈを、定常走行時において求められる車両重量Ｍ、ロール角Φ、そして横加速度Ｇｙに従って推定する本装置によれば、自動減速制御装置等の安全措置実行手段６を作動させる上での判断基準を、上記の如く推定された重心高Ｈに応じて適切に設定することができる。この結果、積み荷の状態に拘わることなく、その積載状態に応じて求められた重心高Ｈに基づいて設定された基準値の下で運転状態を判断して、横転防止の為の安全措置、例えば自動減速制御を適切に講じることが可能となる。従って安全措置を過剰に作用させてドライバビリティを損なわせたり、折角の安全措置が的確に機能しない等の不具合を未然に防ぐことができる等の効果が奏せられる。
【００２１】
また前述したように、ロールレートセンサの出力を積分処理してロール角Φを求めるので、比較的簡単にロール角を検出することができる。また車両重量Ｍをブレーキエア圧Ｐと車両に作用している減速度Ｇｘとから推定しているので、比較的簡便に重心高Ｈを推定できるし、例えば制動力をフィードバック制御する制動制御装置と、そのセンサ系を強要することもできる。そして簡易に、且つ効果的に重心高Ｈを求め、その重心高Ｈに従って横転危険性の判断基準値を求めることができるので、装置全体を安価に実現することができる等の効果が奏せられる。
【００２２】
尚、重心高Ｈを推定するに際しては、例えば図２に示すように定常走行時におけるハンドル操作に伴うロールレート（ロール角速度）φは、図２（ａ）に示すようなハンドル角θの変化に応じて図２（ｂ）に示すように変化するので、このロールレートφを図２（ｃ）に示すように積分処理してロール角Φを求めるようにすれば良い。また車両に生じる横加速度Ｇｙは、上記ロール角Φの変化に応じて図２（ｄ）に示すように変化するので、例えばロールレートφが零（０）となり、ロール角Φが一定化した時点における横加速度Ｇｙを求めるようにすれば良い。具体的には、車両の走行開始の初期時時において緩やかに旋回するような場合、上述したタイミングでロール角Φとそのときの横加速度Ｇｙを求めて重心高Ｈの推定にしようするようにすれば良い。
【００２３】
このようにロールレートφが零（０）のときのロール角Φと横加速度Ｇｙとを使用することで、定常旋回時にその重心高Ｈを容易に推定することができ、その推定精度の向上も期待できる。この場合、閾値となるロールレートは、上述した零（０）に限らず、低レベルの所定値以下としても良い。またロールレートセンサは、前述したロール角の検出用にも共用可能なので、コストの上昇も抑制し得る。
【００２４】
そして上述した如く求めたロール角Φと横加速度Ｇｙとに基づいて前述した如く重心高Ｈを推定したならば、例えば車両が直線走行に復帰した時点で上記ロールレートφの積分値（ロール角Φ）をリセットし、その後の旋回時における再度のロール角Φの検出に備えるようにすれば良い。この際、先に求められた重心高Ｈに従って横転の危険性を判断しながら、再度求められる重心高Ｈに従って、その重心高Ｈを逐次学習し、重心高Ｈの検出精度を高めるようにしても良い。
【００２５】
また上述したようにして取得した重心高Ｈについては、例えば積み荷の乗せ換え作業に伴って車両運転者によるマニュアル操作によりリセットしたり、或いは既に求められている重心高Ｈと大幅に異なる重心高Ｈが求められた時点で積み荷の状況が変わったと判断し、新たに求められた重心高Ｈにて更新するようにすれば良い。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１の発明によれば、ロール状態がほぼ定常状態にあるときにロール角と横加速度とを使用して重心高を推定するので、その推定精度をより向上させることができる。また請求項２の発明では、制動圧力と減速度とに従って車両重量を求めて重心高を推定するので、比較的簡単に車両重量を検出しながら重心高を求めることができる。
【００２７】
更には請求項３および請求項４の発明では上述した如く求めた重心高に応じて、横転防止の為の安全措置を講ずるための判断基準値を定め、この判断基準に従って車両の運転状態を判断して上記安全措置を作動させることができるので、積み荷の状態等に拘わることなく横転防止の為の、例えば減速制御等の対策を適切に講じることができる等の実用上多大なる効果が奏せられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両の重心高推定装置、およびこの重心高推定装置を備えた車両の横転防止装置の概略構成を示すブロック図。
【図２】本発明の一実施形態における重心高推定処理のタイミングを示す図。
【符号の説明】
１  重心高推定処理部（重心高推定手段）
２  ロール角検出手段
２ａ  ロール角速度検出器
２ｄ  積分器
３  横加速度検出手段
３ａ  横加速度検出器
４  車両重量検出手段
４ａ  減速度検出器
４ｂ  制動圧力検出器
４ｅ  車両重量推定処理部（重量推定手段）
５  運転状態検出手段
６  自動減速制御装置（安全措置実行手段）
７  判定手段（横転防止制御手段）
８  基準値設定手段
【図１】
0003567962.tif 000002
【図２】
0003567962.tif 000003