(57)【要約】【課題】車両が走行する路面の勾配を精度良く推定する。【解決手段】車速を検出する車速センサ２１と、前後方向の加速度を検出する加速度センサ２４と、旋回時か否かを判定するための値を検出するヨーレイトセンサ２５と、車速センサ２１により検出される車速に基づいて前後方向の加速度を算出する加速度算出部５１１と、加速度センサ２４により検出された加速度及び加速度算出部５１１により算出された加速度のそれぞれに対してノイズ成分を除去するためのフィルタ処理を施して出力するローパスフィルタ５１２と、ローパスフィルタ５１２の出力値に基づいて走行する路面の勾配を推定する路面勾配推定部５１３と、ヨーレイトセンサ２５の検出値に基づいて旋回時であるか否かを判定する旋回時判定部５１５と、旋回時判定部５１５の判定結果に基づいてフィルタ処理の特性を変更するフィルタ特性変更部５１４とを備える。【選択図】図３
2016215736.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の車速を検出する第１の検出手段と、
前記車両の前後方向の加速度を検出する第２の検出手段と、
前記車両の旋回時か否かを判定するための値を検出する第３の検出手段と、
前記第１の検出手段により検出される車速に基づいて、前記車両の前後方向の加速度を算出する算出手段と、
前記第２の検出手段により検出された加速度及び前記算出手段により算出された加速度のそれぞれに対して、ノイズ成分を除去するためのフィルタ処理を施して出力するフィルタ手段と、
前記フィルタ手段の出力値に基づいて、前記車両が走行する路面の勾配を推定する推定手段と、
前記第３の検出手段の検出値に基づいて、前記車両の旋回時であるか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段の判定結果に基づいて、前記フィルタ処理の特性を変更する変更手段と
を備える路面勾配推定装置。
【請求項２】
前記変更手段は、前記判定手段の判定結果が肯定的である場合に、前記フィルタ処理における時定数を大きくする
請求項１に記載の路面勾配推定装置。
【請求項３】
前記車両の旋回の角速度を取得する取得手段を更に備え、
前記変更手段は、前記取得手段によって取得された角速度に基づいて、変更後の時定数を決定する
請求項２に記載の路面勾配推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、路面勾配推定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、加速度センサによって検出される検出加速度と、車速センサによって検出される車速に基づいて算出される算出加速度とに基づいて、車両が走行する路面の勾配を推定する路面勾配推定装置が知られている。
【０００３】
路面勾配推定装置において、検出加速度には、車両の姿勢変化（スクォート、ダイブ、旋回等）、変速ショック、路面の凹凸による車両の振動等に伴うノイズが重畳される。また、算出加速度は、検出された車速を微分することで算出されるが、その算出の際に車速に重畳された高周波のノイズ成分が増幅される。これらのノイズは、路面勾配の推定精度を低下させる要因となる。そこで、検出加速度及び算出加速度に重畳されたノイズ成分を除去するため、検出加速度及び算出加速度に対してローパスフィルタによるフィルタ処理を施す技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１８４６７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、検出加速度及び算出加速度に対するフィルタ処理において、時定数を大きくしてフィルタ効果、つまりノイズ除去効果を強くすると、フィルタ処理による遅延が大きくなり、路面勾配を推定する処理（以下「路面勾配推定処理」という）の応答性が悪化する。その結果、路面勾配の推定精度が低下する。
【０００６】
一方、時定数を小さくして路面勾配推定処理の応答性を高めると、フィルタ処理におけるノイズ除去効果が弱くなり、ノイズの影響によって路面勾配の推定精度が低下する。従って、路面勾配の推定精度を高めるためには、ノイズ除去効果と路面勾配推定処理の応答性との両面を考慮してフィルタ処理の特性を定めることが求められる。
【０００７】
特許文献１に開示の路面勾配推定装置は、検出加速度及び算出加速度に対するローパスフィルタによるフィルタ処理の特性を車速に応じて変更する。具体的には、この路面勾配推定装置は、車速が高い場合に、フィルタ処理におけるノイズ除去効果を弱くして路面勾配推定処理の応答性を高める。これにより、路面勾配の変化速度が大きい場合の勾配変化への追従性を向上できる。しかし、この路面勾配推定装置において、車速が高い場合に車両の姿勢変化等が発生したときは、ノイズの影響を強く受けて路面勾配の推定精度が低下するおそれがある。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、車両が走行する路面の勾配を精度良く推定できる路面勾配推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】
【０００９】
上述の目的を達成するため、本発明の一観点に係る路面勾配推定装置は、車両の車速を検出する第１の検出手段と、前記車両の前後方向の加速度を検出する第２の検出手段と、前記車両の旋回時か否かを判定するための値を検出する第３の検出手段と、前記第１の検出手段により検出される車速に基づいて、前記車両の前後方向の加速度を算出する算出手段と、前記第２の検出手段により検出された加速度及び前記算出手段により算出された加速度のそれぞれに対して、ノイズ成分を除去するためのフィルタ処理を施して出力するフィルタ手段と、前記フィルタ手段の出力値に基づいて、前記車両が走行する路面の勾配を推定する推定手段と、前記第３の検出手段の検出値に基づいて、前記車両の旋回時であるか否かを判定する判定手段と、前記判定手段の判定結果に基づいて、前記フィルタ処理の特性を変更する変更手段とを備える。
【００１０】
上記路面勾配推定装置において、前記変更手段は、前記判定手段の判定結果が肯定的である場合に、前記フィルタ処理における時定数を大きくしてもよい。
【００１１】
上記路面勾配推定装置において、前記車両の旋回の角速度を取得する取得手段を更に備え、前記変更手段は、前記取得手段によって取得された角速度に基づいて、変更後の時定数を決定してもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の路面勾配推定装置によれば、車両が走行する路面の勾配を精度良く推定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る路面勾配推定装置が搭載される車両を示す模式的な全体構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る電子制御ユニット及び関連する構成を示す機能ブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る路面勾配推定装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るフィルタ特性変更処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係る路面勾配推定装置を説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態に係る路面勾配推定装置が搭載される車両を示す模式的な全体構成図である。
【００１６】
車両１は、エンジン１０、クラッチ１１、変速機１２、プロペラシャフト１３、差動装置１４、ドライブシャフト１５、左右後輪（駆動輪）１６Ｌ，１６Ｒ、左右前輪１７Ｌ，１７Ｒ、エンジン回転数センサ２０、車速センサ２１（第１の検出手段）、アクセルペダルセンサ２２、ブレーキスイッチ２３、加速度センサ２４（第２の検出手段）、ヨーレイトセンサ２５（第３の検出手段、取得手段）、アクセルペダル３１、ブレーキペダル３２、及び電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）５０を備える。
【００１７】
エンジン１０の出力軸は、クラッチ１１を介して変速機１２の入力軸に接続されている。変速機１２の出力軸は、プロペラシャフト１３、差動装置１４、及びドライブシャフト１５を介して左右後輪１６Ｌ，１６Ｒのそれぞれに接続されている。
【００１８】
クラッチ１１は、エンジン１０の出力軸と、変速機１２の入力軸との間の動力伝達経路を断接する。変速機１２は、例えば、自動制御式マニュアルトランスミッション（ＡＭＴ）である。
【００１９】
エンジン回転数センサ２０は、エンジン１０の図示しないクランクシャフトの回転数（エンジン回転数）を検出する。車速センサ２１は、プロペラシャフト１３、アウトプットシャフト、又は車輪等の回転速度から車両１の走行速度（車速）を検出する。アクセルペダルセンサ２２は、アクセルペダル３１の踏み込み量からアクセル開度を検出する。ブレーキスイッチ２３は、ブレーキペダル３２の踏み込み操作の有無を検出する。ブレーキスイッチ２３は、例えば、ブレーキペダルが踏み込まれているときにオン信号を出力する。加速度センサ２４は、自身に加わる力に基づいて車両１の前後方向の加速度を検出する。加速度センサ２４は、例えば、振り子式や歪ゲージ式の加速度センサである。ヨーレイトセンサ２５は、車両１の旋回時における旋回の角速度（以下「旋回角速度」という）を検出する。これら各種センサ２０〜２５のセンサ値は、電気的に接続されたＥＣＵ５０に送信される。
【００２０】
ＥＣＵ５０は、エンジン１０、クラッチ１１、変速機１２等の各種制御を行うもので、公知のＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入力ポート、出力ポート等を備える。
【００２１】
図２は、本発明の一実施形態に係る電子制御ユニット及び関連する構成を示す機能ブロック図である。
【００２２】
ＥＣＵ５０は、路面勾配推定処理部５１と、走行制御部５２とを一部の機能要素として有する。これら各機能要素は、本実施形態では一体のハードウェアであるＥＣＵ５０に含まれるものとして説明するが、これらのいずれか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。
【００２３】
路面勾配推定処理部５１は、検出加速度及び算出加速度に基づいて、車両１が走行する路面の勾配を推定する。ここで、検出加速度は、加速度センサ２４によって検出される車両１の前後方向の加速度である。検出加速度には、車速の変化による加速度成分と、車両１が走行する路面が傾斜している場合に車両１に加わる重力加速度成分とが含まれる。また、算出加速度は、車速センサ２１によって検出される車速に基づいて算出される車両１の前後方向の加速度である。算出加速度は、車速の変化による加速度成分のみを含む。路面勾配推定処理部５１は、検出加速度と算出加速度との差から得られる重力加速度成分に基づいて、路面勾配を推定する。
【００２４】
路面勾配推定処理部５１によって推定された路面勾配の値（以下「勾配推定値」という）は、例えば、走行制御部５２へ入力される。路面勾配推定処理部５１の詳細については、図３を参照して後述する。
【００２５】
走行制御部５２は、入力されるセンサ値や勾配推定値に基づいて、エンジン１０、クラッチ１１、及び変速機１２を制御する。例えば、走行制御部５２は、勾配推定値に基づいて走行路が登坂路又は降坂路であるか否かを判定し、判定結果に基づいて変速機１２の変速パターンを変更する。具体的には、走行制御部５２は、登坂路の場合には、シフトアップを抑制して必要な駆動力を維持し、シフトアップとシフトダウンとの繰り返しを防止する。また、走行制御部５２は、降坂路の場合には、エンジンブレーキ力を維持するために、変速段を低速側に維持するように制御する。
【００２６】
図３は、本発明の一実施形態に係る路面勾配推定装置の構成を示す機能ブロック図である。
【００２７】
本実施形態に係る路面勾配推定装置は、車速センサ２１と、加速度センサ２４と、ヨーレイトセンサ２５と、路面勾配推定処理部５１とを備える。
【００２８】
路面勾配推定処理部５１は、加速度算出部５１１（算出手段）と、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）５１２（フィルタ手段）と、路面勾配推定部５１３（推定手段）と、フィルタ特性変更部５１４（変更手段）と、旋回時判定部５１５（判定手段）とを機能要素として有する。これらの機能要素５１１〜５１５の各機能は、ＥＣＵ５０のＣＰＵがＥＣＵ５０のメモリ（ＲＯＭ又はＲＡＭ）に格納されているコンピュータプログラムを実行することで実現されてもよいし、ＥＣＵ５０に搭載されるハードウェアによって実現されてもよい。
【００２９】
加速度算出部５１１は、車速センサ２１によって検出された車速を時間微分することで、車両１の前後方向の加速度（算出加速度）を算出する。
【００３０】
ローパスフィルタ５１２は、加速度センサ２４によって検出された加速度（検出加速度）と加速度算出部５１１から出力された算出加速度とのそれぞれに対して、ノイズ成分を除去するためのフィルタ処理を施す。
【００３１】
路面勾配推定部５１３は、ローパスフィルタ５１２の出力、すなわちフィルタ処理後の検出加速度及びフィルタ処理後の算出加速度に基づいて、路面勾配を推定する。具体的には、路面勾配推定部５１３は、フィルタ処理後の検出加速度とフィルタ処理後の算出加速度との差を取ることで重力加速度成分を求め、求めた重力加速度成分に基づいて路面勾配を推定する。
【００３２】
旋回時判定部５１５は、例えばヨーレイトセンサ２５によって検出された旋回角速度に基づいて、車両１の旋回時であるか否かを判定する。具体的には、旋回時判定部５１５は、旋回角速度が所定値（例えば０）を超えている場合に車両１の旋回時であると判定する。旋回時判定部５１５は、判定結果を示すデータをフィルタ特性変更部５１４へ入力する。
【００３３】
フィルタ特性変更部５１４は、旋回時判定部５１５の判定結果に基づいて、ローパスフィルタ５１２によるフィルタ処理の特性を変更する。具体的には、フィルタ特性変更部５１４は、車両１の旋回時であると判定された場合に、フィルタ処理における時定数を通常時に採用されるデフォルト値よりも大きい値に変更し、フィルタ処理におけるノイズ除去効果を強くする。なお、フィルタ処理における時定数のデフォルト値は、ノイズ除去効果と路面勾配推定処理の応答性との両面を考慮して定められる。
【００３４】
フィルタ特性変更部５１４は、例えば、車両１の旋回時であると判定された場合に、取得された旋回角速度、本実施形態ではヨーレイトセンサ２５によって検出された旋回角速度に基づいて、変更後の時定数を決定してもよい。具体的には、フィルタ特性変更部５１４は、取得された旋回角速度が大きいほどフィルタ処理における時定数が大きくなるように、変更後の時定数を決定してもよい。例えば、フィルタ特性変更部５１４は、旋回角速度に関する複数の範囲と、旋回角速度がその範囲内にある場合に設定される時定数との対応関係を示すマップを予め保持しておき、このマップに基づいて変更後の時定数を決定してもよい。
【００３５】
また、フィルタ特性変更部５１４は、例えば、車両１の旋回時であると判定された場合に、フィルタ処理における時定数を、デフォルト値よりも大きい上限値になるまでに所定時間間隔で段階的に大きくしてもよい。
【００３６】
一般に、車両１の旋回時には、車両１に横方向の力が加わるため、検出加速度及び算出加速度に重畳されるノイズが大きくなる。従って、上記構成によれば、検出加速度及び算出加速度に重畳されるノイズが大きくなる車両１の旋回時に、フィルタ処理の特性をノイズ除去効果をより重視したものに変更するので、重畳されたノイズ成分を適切に除去することができ、路面勾配を精度良く推定できるようになる。
【００３７】
なお、通常時、すなわち車両１の旋回時でないと判定された場合は、フィルタ処理における時定数はデフォルト値に設定され、ノイズ除去効果と路面勾配推定処理の応答性との両方が同等に重視される。
【００３８】
次に、本発明の一実施形態に係るフィルタ特性変更処理について説明する。
【００３９】
図４は、本発明の一実施形態に係るフィルタ特性変更処理のフローチャートである。
【００４０】
このフィルタ特性変更処理は、所定の演算周期で繰り返し実行される。
【００４１】
まず、旋回時判定部５１５が、ヨーレイトセンサ２５によって検出された旋回角速度に基づいて、車両１の旋回時か否かを判定する（ステップＳ１０）。
【００４２】
ステップＳ１０において車両１の旋回時であると判定された場合（ステップＳ１０：ＹＥＳ）は、フィルタ特性変更部５１４が、ローパスフィルタ５１２によるフィルタ処理における時定数を、デフォルト値よりも大きい値に変更する（ステップＳ１１）。すなわち、車両１の旋回時であると判定された場合に、ローパスフィルタ５１２によるフィルタ処理の特性が、ノイズ除去効果をより重視したものに変更される。
【００４３】
ステップＳ１１において、フィルタ特性変更部５１４は、ヨーレイトセンサ２５によって検出された旋回角速度に基づいて、変更後の時定数を決定してもよい。具体的には、フィルタ特性変更部５１４は、旋回角速度が大きいほどフィルタ処理における時定数が大きくなるように、変更後の時定数を決定してもよい。その後、再度ステップＳ１０の処理が行われる。
【００４４】
一方、ステップＳ１０において車両１の旋回時であると判定されなかった場合（ステップＳ１０：ＮＯ）は、フィルタ特性変更部５１４が、ローパスフィルタ５１２によるフィルタ処理における時定数をデフォルト値に設定する（ステップＳ１２）。その後、再度ステップＳ１０の処理が行われる。
【００４５】
このように、本実施形態に係る路面勾配推定装置は、検出加速度及び算出加速度に重畳されるノイズが大きくなる車両１の旋回時に、フィルタ処理における時定数を大きくしてフィルタ処理におけるノイズ除去効果を強くする。これにより、車両１の旋回時であっても、フィルタ処理において重畳されたノイズ成分を適切に除去することができ、車両１が走行する路面の勾配を精度良く推定できるようになる。
【００４６】
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
【００４７】
例えば、上記実施形態では、フィルタ特性変更部５１４は、車両１の旋回時であると判定された場合に、フィルタ処理における時定数を大きくしたが、本発明はこれに限られない。例えば、フィルタ特性変更部５１４は、車両１の旋回時でないと判定された場合に、フィルタ処理における時定数を小さくしてもよい。
【００４８】
また、上記実施形態では、旋回時判定部５１５は、ヨーレイトセンサ２５によって検出された旋回角速度に基づいて、車両１の旋回時か否かを判定したが、本発明はこれに限られない。例えば、横加速度センサ、操舵角センサ、又は車輪速センサが車両１に備えられ、旋回時判定部５１５は、横加速度センサによって検出される横加速度、操舵角センサによって検出される操舵角、又は車輪速センサによって検出される左右の車輪速の差に基づいて、車両１の旋回時であるか否かを判定してもよい。具体的には、旋回時判定部５１５は、横加速度、操舵角、又は左右の車輪速の差が所定値を超えている場合に、車両１の旋回時であると判定してもよい。
【００４９】
また、例えば、旋回時判定部５１５は、ＥＣＵ５０のメモリに記憶されているウィンカー情報に基づいて、車両１の旋回時であるか否かを判定してもよい。ここで、ウィンカー情報は、ウィンカーがＯＮになっているか又はＯＦＦになっているかを示す情報である。例えば、ウィンカーが操作されたときに、その操作後の状態（ＯＮ又はＯＦＦ）を示す信号がＥＣＵ５０に送信され、その信号に基づいてウィンカー情報の内容が更新される。旋回時判定部５１５は、ウィンカー情報がウィンカーのＯＮを示している場合に車両１の旋回時であると判定し、ウィンカー情報がウィンカーのＯＦＦを示している場合に車両１の旋回時でないと判定してもよい。
【００５０】
また、上記実施形態では、変更後の時定数を決定するための旋回角速度は、ヨーレイトセンサ２５によって検出されたが、本発明はこれに限られない。例えば、車速センサ２１によって検出される車速と、図示しない横加速度センサによって検出される横加速度とに基づいて、又は図示しない車輪速センサによって検出される左右の車輪速に基づいて、旋回角速度が算出されてもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１  車両
１０  エンジン
１１  クラッチ
１２  変速機
１３  プロペラシャフト
１４  差動装置
１５  ドライブシャフト
２１  車速センサ
２４  加速度センサ
２５  ヨーレイトセンサ
５０  ＥＣＵ
５１１  加速度算出部
５１２  ローパスフィルタ
５１３  路面勾配推定部
５１４  フィルタ特性変更部
５１５  旋回時判定部
【図１】
2016215736.tif 000003
【図２】
2016215736.tif 000004
【図３】
2016215736.tif 000005
【図４】
2016215736.tif 000006