(57)【要約】【課題】  車両に発生する異常に対して適切な制動制御を実行する。【解決手段】  異常検出部２０２は、車両に生じる異常を検出する。異常ランク判定部２０４は、検出された異常が車両の走行に及ぼす影響度に応じて、異常をランク分けする。減速度設定部２０６は、判定されたランクに応じた減速度を設定する。制動制御部２１０は、設定された減速度で所定の車速まで減速するように車両の制動手段に指令する。このようにすれば、異常の内容毎に異なる減速度で車両を制動することができるので、車両の走行安定性に与える影響、乗員への衝撃、周囲の交通に与える影響を低く抑えられる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両を制動する制動手段と、
車両に生じる異常を検出する異常検出手段と、
検出された異常が車両の走行に及ぼす影響度に応じて、前記異常をランク分けする異常ランク判定手段と、
判定されたランクに応じた減速度を設定する減速度設定手段と、
設定された減速度で所定の車速まで減速するように前記制動手段に指令する制動制御手段と、
を備えることを特徴とする車両制御装置。
【請求項２】
前記減速度設定手段は、前記異常のランクが上がるにつれて、前記減速度を高く設定することを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
【請求項３】
車両を制動する制動手段と、
車両に生じる異常を検出する異常検出手段と、
検出された異常が車両の走行に及ぼす影響度に応じて、前記異常をランク分けする異常ランク判定手段と、
判定されたランクに応じて、現在の車速よりも低い制限車速を設定する制限車速設定手段と、
設定された制限車速まで車速を減速するように前記制動手段に指令する制動制御手段と、
を備えることを特徴とする車両制御装置。
【請求項４】
前記制限車速設定手段は、前記異常のランクが上がるにつれて、前記制限車速を低く設定することを特徴とする請求項３に記載の車両制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両の制御技術に関し、より詳細には、車両に異常が発生したときの車両制動制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、車両に発生する故障等の異常を検出して警告ランプの点灯や停車の催促、または車両の運動制御などの処理を実施することは、安全な車両走行を確保する観点から好ましい。そのため、異常が発生した車両に対して適切な処理を実施する技術が従来から提案されている。例えば、特許文献１には、車両の運動制御中に運動制御装置が異常になったとき、制動力を付与したりエンジン出力を減少させたりすることにより、車両の運動状態を安定させる技術が開示されている。
【特許文献１】特開平１０−１４７２２５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、上記特許文献１においては、異常の程度を判別したり、それに合わせた制御をすることは記載されていない。車両に発生した異常に対する適切な処理は、画一的に決定できるものではないことが多い。例えば、発生した異常が比較的軽度の異常であった場合は、急速に減速等の処理を実行すると、かえって円滑な走行を妨げたり、運転者に衝撃を与えてしまったりすることがあり得る。
【０００４】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両に発生する異常に対して適切な制動制御を実行する車両制御技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のある態様は、車両を制動する制動手段と、車両に生じる異常を検出する異常検出手段と、検出された異常が車両の走行に及ぼす影響度に応じて、前記異常をランク分けする異常ランク判定手段と、判定されたランクに応じた減速度を設定する減速度設定手段と、設定された減速度で所定の車速まで減速するように前記制動手段に指令する制動制御手段と、を備える車両制御装置を提供する。
【０００６】
この態様によれば、異常の発生時、異常のランクに応じた減速度が設定されるので、異常の内容毎に異なる減速度で車両を制動することができる。ここで、制動手段には、回転電機のように回生エネルギーで制動力を発生させるものと、ディスクブレーキのように摩擦力で制動力を発生させるもののいずれも含まれる。
【０００７】
減速度設定手段は、異常のランクが上がるにつれて、減速度を高く設定するようにしてもよい。これによれば、異常のランクを判定し、そのランクが低いとき、すなわち異常が重大なものではないときには、低減速度で制動するため、車両の走行安定性に与える影響、乗員への衝撃、周囲の交通に与える影響などを小さく抑えることができる。また、ランクが高いとき、すなわち異常が重大なものであるときには、高減速度で制動するため早期に低車速となり、異常の発生による車両へのダメージを軽減することができる。
【０００８】
本発明の別の態様は、車両を制動する制動手段と、車両に生じる異常を検出する異常検出手段と、検出された異常が車両の走行に及ぼす影響度に応じて、前記異常をランク分けする異常ランク判定手段と、判定されたランクに応じて、現在の車速よりも低い制限車速を設定する制限車速設定手段と、設定された制限車速まで車速を減速するように前記制動手段に指令する制動制御手段と、を備える車両制御装置を提供する。
【０００９】
この態様によれば、異常の発生時、異常のランクに応じた制限車速が設定されるので、異常の内容毎に異なる車速へと車両を減速することができる。
【００１０】
制限車速設定手段は、異常のランクが上がるにつれて、制限車速を低く設定するようにしてもよい。これによれば、異常のランクが高いときには車速を低く抑えるので、車両の安全性を確保することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明による車両制御装置によれば、車両の異常のランクに応じた減速度または制限速度が設定されるので、異常の内容毎に、より適切な態様で車両を制動することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は、車両に異常が発生したときに、異常の程度の軽重に応じて制動の制御方法を変化させることで、より状況に即した制動を実現する車両制御技術を提供する。以下、実施の形態に基づいて本発明について説明する。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る車両制御装置を搭載した車両１０の全体構成を示す図である。車両１０は、車輪１００のホイールにモータを内蔵したインホイールモータ方式の電気自動車を示す。このインホイールモータ方式は、単一のモータの出力を各ホイールに分配する方式に比べて、伝達系の部品やその設置スペースを省略することができ、また伝達による損失もなくすことができるという特徴がある。モータを内蔵した車輪１００の構造は、図２を参照して後述する。
【００１４】
各車輪１００には、モータ５２が設けられている。モータ５２に対応して車体側に設置されるアンプ２４には、車体１２に搭載されたバッテリ２６から直流電力が供給される。アンプ２４は、インバータを含んで構成され、供給された直流電力を三相交流電圧に変換してモータ５２に供給する。モータ５２は、交流電圧により回転駆動され、これによって車輪１００を回転させ、車両１０を走行させる。モータ５２は、惰性走行時、車輪の回転により発生する回生ブレーキによって制動力を発揮することもできる。回生された電力は、バッテリ２６に充電される。
【００１５】
モータ５２の出力は、車体１２に搭載された電子制御装置２００（以下、「ＥＣＵ２００」と表記する）により制御される。ＥＣＵ２００はアンプ２４と通信可能に接続されており、モータ５２に対するトルク指令値をアンプ２４に与える。アンプ２４は、内蔵されているインバータをＰＷＭ制御して、トルク指令値に応じたトルクを発揮するようにモータ５２を制御する。モータ５２には、ロータの回転数を検出する図示しないエンコーダが搭載されており、このエンコーダの出力は、アンプ２４を介してＥＣＵ２００に供給される。エンコーダからの信号によりフィードバック回路を構成することで、モータ５２を高精度で制御することができる。
【００１６】
車体１２には、運転者によるアクセルペダルの操作量を検出するアクセル操作量センサ３０、ブレーキペダルの操作量を検出するブレーキ操作量センサ３２、ステアリングホイールの回転量を検出するステアリングセンサ３４も設けられている。これらの検出値は、ＥＣＵ２００に送信される。
【００１７】
ＥＣＵ２００は、アクセルペダルとブレーキペダルの操作量に相当するトルク指令値を計算し、その情報をアンプ２４に送信することで、車両の加減速を実現する。ＥＣＵ２００は、ステアリングホイールの回転量に基づいて、車両１０を旋回するときに、各車輪１００の回転数を変化させて旋回を容易にすることもできる。さらに、ＥＣＵ２００は、車体１２または車輪１００に搭載された各種センサからの検出値に基づいて、車両の運動状態や各種装置の動作状態を常に監視しており、異常を検出した場合には、各車輪１００のモータ５２に適切な指令を与え、車両の走行安全性を確保するように動作する。これについては、図３を参照して後述する。
【００１８】
各車輪１００に対応して、車輪速センサ４２が設けられている。車輪速センサ４２は、例えば微少角度位置変位毎のパルス信号を生成するレゾルバ等を用いて構成され、その信号はＥＣＵ２００に送られる。また、各車輪１００には、車輪の種々の状態を検出するセンサ５４が搭載されている。このセンサ５４は集合的に表されており、具体的には、タイヤ空気室の圧力を検出する空気圧センサ、タイヤの振動を検出する振動センサ、タイヤのトレッドゴムの温度を検出する温度センサなどが含まれる。検出された各種情報は、車輪１００のホイール等に付設された車輪側通信装置５６を介して車体１２に無線送信される。
【００１９】
車体１２には車体側通信装置４０が設けられており、各車輪１００の車輪側通信装置５６から送られてくる信号を受信して、ＥＣＵ２００に供給する。
【００２０】
車体１２にも、車両の運動状態や各種装置の動作状態を検出するためのセンサ５８が設置されている。このセンサ５８は集合的に表されており、具体的には、車両の加速度を検出するロールセンサやヨーレートセンサ、バッテリの残量を知るための電圧センサ、車両に搭載されている各種装置の温度を検出する温度センサ等が含まれる。
【００２１】
図２は、モータ５２を搭載した車輪１００の構造を模式的に示した図である。なお、図２では、センサ５４および車輪側通信装置５６は省略してある。車輪１００は、主に、タイヤ１０２、ホイール１０４、モータ５２を収容したモータハウジング１１０および減速機構１２０から構成される。減速機構１２０は、図２の左方にある図示しない車体から延びる懸架装置と結合されている。
【００２２】
タイヤ１０２を装着したホイール１０４は、ハブナット１０６によりハブホイール１０８に固定される。ハブホイール１０８は、モータハウジング１１０から突出した出力軸１１２に固定され、出力軸１１２と共に回転する。モータハウジング１１０の車体側側面には、モータ５２のロータ１１６の回転を減速する歯車減速機１１８を収容した減速機構１２０が接続固定されている。モータ５２の回転出力は、歯車減速機１１８を介して出力軸１１２、ホイール１０４に伝達され、この伝達された回転力によってホイール１０４がタイヤ１０２と共に回転駆動される。モータハウジング１１０は、図示しないサスペンションのバネ下重量の軽量化および耐久性、製造のし易さ等を考慮して、例えばアルミダイカストにより製造される。
【００２３】
モータハウジング１１０は、図２に示すように、左右方向に２分割可能な椀型形状をなしており、ホイール１０４に面する側に、減速機構１２０側から延びる出力軸１１２を挿通可能な開口部１２２が形成されている。開口部１２２にはベアリング１２４が配置され、出力軸１１２をモータハウジング１１０に対して回転自在に軸支する。一方、モータハウジング１１０の減速機構１２０との接続側には、ロータ１１６を挿通可能な開口部１２６が形成されている。開口部１２６にはベアリング１２８が配置され、ロータ１１６をモータハウジング１１０に対して回転自在に軸支している。
【００２４】
モータハウジング１１０の内壁面には、ステータ１３０が固定され、ステータ１３０の内周側にロータ１１６が配置される。ステータ１３０は、積層された電磁鋼板で形成される鉄心１３２ａと、鉄心１３２ａの各ティース部に巻回配置される３相のコイル１３２ｂとで構成される。
【００２５】
ロータ１１６は、その軸長全体に亘って中心部に出力軸１１２を回転自在に挿通するための挿通孔１１６ａが形成されている。出力軸１１２は挿通孔１１６ａに配置された複数のベアリング１３４により、ロータ１１６に対して独立して回転自在に保持される。ロータ１１６は、ステータ１３０と対向する大径部分と、それに連なり減速機構１２０の内部まで延びる小径部分とからなる。大径部分の外周面には、複数の永久磁石１３６が配置される。こうして、コイル１３２ｂに順次所定のタイミングで電流を供給することにより、ステータ１３０に回転磁界を発生させ、ロータ１１６を回転させることができる。
【００２６】
ロータ１１６の小径部分の先端部には、歯車減速機１１８の第１ギア１３８ａと噛合するロータギア１４０が形成されている。第１ギア１３８ａを支持するギアシャフト１４２は、複数のベアリング１４４によって軸支される。このギアシャフト１４２には、小径の第２ギア１３８ｂが固定され、第２ギア１３８ｂは、出力軸１１２に固定されている大径の第３ギア１３８ｃに噛合する。出力軸１１２は、減速機構１２０内部に配置されたベアリング１４６にも軸支され、スムーズな回転が確保されている。
【００２７】
以上のような車輪１００において、ロータ１１６の回転力は、歯車減速機１１８によって減速されて出力軸１１２へと伝達されホイール１０４に伝わり、最終的にタイヤ１０２を回転駆動する。
【００２８】
ところで、このようなインホイールモータ方式の車両においては、１つのモータの異常が車両全体の走行性能に影響をおよぼすことになるため、異常発生時の対処法を予め考慮しておく必要がある。また、異常発生時には、たとえ軽度の異常であっても、安全を確保し、また異常の回復を迅速に実施すべく、車両を減速しておくことが好ましい。そこで、本実施の形態の車両制御装置は、車両に異常が発生したとき、車速を低下させるようにした。
【００２９】
図３は、ＥＣＵ２００のうち、異常発生時の車両の制動制御に関与する部分の構成を示す機能ブロック図である。ここに示す各ブロックは、ハードウェア的には、コンピュータのＣＰＵやメモリをはじめとする素子や機械装置で実現でき、ソフトウェア的にはコンピュータプログラム等によって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックとして描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウェア、ソフトウェアの組合せによっていろいろなかたちで実現できることは、当業者には理解されるところである。
【００３０】
異常検出部２０２は、車輪側センサ５４、車体側センサ５８、車輪速センサ４２、アンプ２４などから送られてくる情報に基づいて、車両１０に発生する異常を検出する。ここでいう異常には、モータ５２や減速機構等の制駆動系統の機械的な異常、センサなどの電気的な異常、車両の運動状態に関する異常など、車両の正常な走行に影響を与えうる異常の全てが含まれる。
【００３１】
異常ランク判定部２０４は、異常検出部２０２が検出した車両１０の異常を、車両の走行安定性に与える影響度を考慮して、予め設定されている異常ランクのいずれかに分類する。本実施形態では、説明の簡単のために、異常ランクは「重要度大」と「重要度小」の２ランクに分けられている。「重要度大」に分類される異常は、例えば、モータや減速機構のベアリング部分の異常加熱や異常振動、ステータへの過大電流の印可、タイヤの異常加熱、ＥＣＵ等の制御システムの動作不良などのように、直ちに車両を減速させて、さらなる異常の発生を防止すべきような異常である。「重要度小」に分類される異常は、例えば、タイヤ空気圧の低下、電機装備の異常、ロールセンサやヨーレートセンサ等のセンサ故障などのように、直ちに車両の走行に問題を与えることはないと考えられる程度の異常が含まれる。
【００３２】
なお、上述した異常の分類は例示であり、その他の異常も各ランクに分類することができる。また、同種の異常であっても、車両の走行状態、車両の種類、交通状況などに応じて、異なるランクに分類すべき場合も考えられる。
【００３３】
減速度設定部２０６は、異常ランク判定部２０４で判定された異常ランクに応じて、予め決められている車両の減速度を設定する。例えば、異常ランクが「重要度大」であれば減速度Ａ１（例えば、０．１Ｇ）に、異常ランクが「重要度小」であれば減速度Ａ２（例えば、０．０１Ｇ）に設定する。制動制御部２１０は、減速度設定部２０６により設定された減速度で、所定の目標車速Ｖｓ（例えば、３０ｋｍ／ｈ）まで車両１０を減速させるように、アンプ２４に対してトルク指令信号を出す。
【００３４】
図４は、本実施形態による車両の減速度の違いを説明する図である。車両が車速Ｖ０で走行中に、異常検出部２０２が時刻ｔ１において異常の発生を検出したものとする。異常ランク判定部２０４により分類された異常のランクに応じて、減速度Ａ１またはＡ２（Ａ１＞Ａ２）で所定の目標車速Ｖｓまで減速する。
【００３５】
図５は、本実施形態による異常発生時の車両制動制御のフローチャートである。異常検出部２０２が車両における異常の発生を検出すると（Ｓ１０のＹ）、異常ランク判定部２０４がその異常を「重要度大」または「重要度小」のいずれかのランクに分類する（Ｓ１２）。続いて、減速度設定部２０６は、現在の車速が所定の目標車速Ｖｓ以上か否かを判定する（Ｓ１４）。現在の車速が目標車速未満であれば（Ｓ１４のＮ）、このフローを終了する。目標車速以上であれば（Ｓ１４のＹ）、続いて、異常ランクが「重要度大」か「重要度小」を判定する（Ｓ１６）。異常ランクが「重要度大」であれば（Ｓ１６のＹ）、減速度設定部２０６は減速度を大（Ａ１）に設定し（Ｓ１８）、異常ランクが「重要度小」であれば（Ｓ１６のＮ）、減速度を小（Ａ２）に設定する（Ｓ２０）。そして、制動制御部２１０は、設定された減速度で車両を目標車速まで制動する（Ｓ２２）。
【００３６】
車両に発生した異常の軽重にかかわらず、常に一定の減速度で制動を行うと、運転者に過度の衝撃や心理的負担を与えたり、後続車両の走行を妨げてしまったりすることも考えられる。これに対し、実施の形態１によれば、異常のランクが低いとき、すなわち異常が重大なものでないときには、低減速度で制動するため、車両の走行安定性に与える影響、乗員への衝撃、周囲の交通に与える影響などを小さく抑えることができる。逆に、異常のランクが高いとき、すなわち異常が重大なものであるときには、高減速度で制動するため早期に車両を低車速とすることができ、異常の発生による車両や搭載機器へのダメージを軽減することができる。
【００３７】
実施の形態２．
実施の形態１では、異常の軽重に応じて減速度を変化させることについて述べたが、実施の形態２では、減速の結果である車速を変化させるようにした。実施の形態２に係る車両制御装置を搭載した車両１０および車輪１００の構成については実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。
【００３８】
図６は、実施の形態２に係るＥＣＵ２００の機能ブロック図である。異常検出部２０２、異常ランク判定部２０４については実施の形態１と同一であるので、同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３９】
制限車速設定部２０８は、異常ランク判定部２０４により決定された異常ランクに応じて、予め決められている制限車速を設定する。例えば、異常ランクが「重要度大」であれば制限車速Ｖ１（例えば、１０ｋｍ／ｈ）に、異常ランクが「重要度小」であれば制限車速Ｖ２（例えば、３０ｋｍ／ｈ）に設定する。制動制御部２１０は、所定の減速度で、制限車速設定部２０８により設定された制限車速まで車両１０を減速させるように、アンプ２４に対してトルク指令信号を出す。
【００４０】
図７は、本実施形態による制限車速の違いを説明する図である。車両が車速Ｖ０で走行中に、異常検出部２０２が時刻ｔ１において異常の発生を検出したものとする。異常ランク判定部２０４により分類された異常のランクに応じて、所定の減速度Ａｓで設定された制限車速Ｖ１またはＶ２（Ｖ１＜Ｖ２）まで減速する。
【００４１】
図８は、本実施形態による異常発生時の車両減速制御のフローチャートである。異常検出部２０２が車両の異常を検出すると（Ｓ３０のＹ）、異常ランク判定部２０４がその異常を「重要度大」または「重要度小」のいずれかのランクに分類する（Ｓ３２）。続いて、異常ランクが「重要度大」か「重要度小」かを判定し（Ｓ３４）、異常ランクが「重要度大」であれば（Ｓ３４のＹ）、制限車速設定部２０８は制限車速を低車速（Ｖ１）に設定し（Ｓ３６）、異常ランクが「重要度小」であれば（Ｓ３４のＮ）、制限車速を高車速（Ｖ２）に設定する（Ｓ３８）。続いて、制限車速設定部２０８は、現在の車速が設定された制限車速以上か否かを判定する（Ｓ４０）。現在の車速が制限車速未満であれば（Ｓ４０のＮ）、このフローを終了し、制限車速以上であれば（Ｓ４０のＹ）、制動制御部２１０は、所定の減速度で車速を制限車速まで減速する（Ｓ４２）。
【００４２】
以上説明したように、実施の形態２によれば、異常のランクが低いとき、すなわち異常が重大なものでないときには、高めの制限車速に制動するため、周囲の交通に与える影響を軽微にすることができる。逆に、異常のランクが高いとき、すなわち異常が重大なものであるときには、低めの制限車速に制動することで、車両の安全性を確保することができる。
【００４３】
以上、実施の形態をもとに本発明を説明した。これらの実施形態は例示であり、各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、そのような変形例について述べる。
【００４４】
実施の形態では、異常のランクを「重要度大」と「重要度小」の２つのランクに分類することを述べたが、３つ以上のランクに分類するようにしてもよい。ランクを増やした場合でも、そのランクに応じて予め定められた条件で減速することは、上述した実施の形態と同様である。この場合、例えば、重要度の最も低いランクに分類された異常の場合は制動制御をせず、重要度の最も高いランクに分類された異常の場合は、車両を停止させるように制御してもよい。
【００４５】
実施の形態１と２を組み合わせることも可能である。すなわち、異常の程度に応じて、減速度と制限車速を組み合わせることができる。例えば、異常ランク判定部が、検出された異常を大、中、小の３つの異常ランクに分類するようにしておき、図示しない減速度・制限車速設定部が、異常ランクが大のときは、高減速度で低制限車速に設定し、異常ランクが中のときは、低減速度で低制限車速に設定し、異常ランクが小のときは、低減速度で高制限車速に設定するようにしてもよい。このようにすることによって、異常の種類に応じたきめ細かな制動制御が可能になる。
【００４６】
異常ランク判定部は、異常発生時の車両の走行速度に応じて、その異常を異なるランクに分類するようにしてもよい。例えば、車両の走行速度がしきい値以上（例えば、８０ｋｍ／ｈ）のときは、早期に減速することが好ましいから、通常は「重要度小」に分類されるような異常であっても「重要度大」に分類して、減速度を高めるようにすることができる。
【００４７】
制動制御時に、周囲に異常の発生を報知するためにテールランプを点滅させたり、車内の乗員に異常の発生を知らしめるための報知手段を備えていてもよい。
【００４８】
上述の実施形態では、各輪独立して制御可能なインホイールモータの搭載車両について説明したが、単一のモータで発生した駆動力を四輪に分配する車両にも、本発明を適用することができる。また、実施の形態では、モータの回生ブレーキにより車両を制動することを述べたが、図示しない機械式ブレーキ（例えば、ディスクブレーキ）を各車輪に設けておき、制動制御部は、車速が一定以上のとき、または常に、回生ブレーキを補助するように機械式ブレーキを作動させるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】実施の形態１に係る車両制御装置を搭載した車両の全体構成図である。
【図２】車輪の構造を模式的に示した図である。
【図３】実施の形態１に係るＥＣＵの機能ブロック図である。
【図４】減速度設定部で設定される減速度の違いを説明するグラフである。
【図５】実施の形態１による異常発生時の車両制動制御のフローチャートである。
【図６】実施の形態２に係るＥＣＵの機能ブロック図である。
【図７】制限車速設定部で設定される制限車速の違いを説明するグラフである。
【図８】実施の形態２による異常発生時の車両制動制御のフローチャートである。
【符号の説明】
【００５０】
１０  車両、１２  車体、２４  アンプ、３０  アクセル操作量センサ、３２  ブレーキ操作量センサ、３４  ステアリングセンサ、４２  車輪速センサ、５２  モータ、５４  車輪側センサ、１００  車輪、２００  ＥＣＵ、２０２  異常検出部、２０４  異常ランク判定部、２０６  減速度設定部、２０８  制限車速設定部、２１０  制動制御部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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