(57)【要約】【課題】前輪駆動車や四輪駆動車における牽引判定が可能な車両状態判定装置を提供すること。【解決手段】車両状態判定装置は、車高調整制御時の制御時間およびストローク量に基づいて垂直荷重を算出する垂直荷重算出部１２と、トランスミッションの出力軸トルクおよび車体加速度に基づいて総重量を算出する総重量算出部１３と、総重量が、垂直荷重／重力加速度＋ヒステリシスの値よりも大きい場合、車両が牽引状態であると判定する牽引状態判定部１４と、を備えることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車高調整制御時の制御時間およびストローク量に基づいて垂直荷重を算出する垂直荷重算出手段と、
トランスミッションの出力軸トルクおよび車体加速度に基づいて総重量を算出する総重量算出手段と、
前記総重量が、前記垂直荷重／重力加速度＋ヒステリシスの値よりも大きい場合、車両が牽引状態であると判定する牽引状態判定手段と、
を備えることを特徴とする車両状態判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の状態を判定する車両状態判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、駆動輪のタイヤ駆動力とスリップ率との関係に基づいて、車両が牽引状態か否かを判定する技術が提案されている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１１３９５５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、特許文献１で提案された技術は、接地荷重の違いがスリップ率に反映されにくい前輪駆動車や、四輪駆動車での牽引判定が困難であるという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、前輪駆動車や四輪駆動車における牽引判定が可能な車両状態判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】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る車両状態判定装置は、車高調整制御時の制御時間およびストローク量に基づいて垂直荷重を算出する垂直荷重算出手段と、トランスミッションの出力軸トルクおよび車体加速度に基づいて総重量を算出する総重量算出手段と、前記総重量が、前記垂直荷重／重力加速度＋ヒステリシスの値よりも大きい場合、車両が牽引状態であると判定する牽引状態判定手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る車両状態判定装置は、前輪駆動車や四輪駆動車であっても精度の高い牽引判定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る車両状態判定装置およびその周辺の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係る車両状態判定装置による処理の一例を示すフローチャートである。
【図３】図３は、本発明の実施形態に係る車両状態判定装置による処理のその他の一例を示すフローチャートである。
【図４】図４は、本発明の実施形態に係る車両状態判定装置による処理のその他の一例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】
【０００９】
本発明の実施形態に係る車両状態判定装置の構成について、図１を参照しながら説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【００１０】
ここで、前記した従来技術（特許文献１）では、後輪駆動車の車両後輪のスリップ量を比較することにより積載状態からトレーラ牽引状態かを判別し、ＥＳＣ等の車両安定化制御を開始するか、あるいはトレーラ安定化制御を開始するかを切り替える車両安定化システムを提案している。
【００１１】
しかしながら、従来技術は後輪のスリップを利用するため、前輪駆動車や四輪駆動車では牽引状態か否かを判別することが困難であった。すなわち、車両に積載物が搭載される場合、通常は車両後部寄りに搭載されることが多いため、接地荷重の違いがスリップ率に現れることを利用した従来技術は、前輪駆動車等に適用することができなかった。
【００１２】
また、従来技術はスリップ率を利用し、当該スリップ率と車体加速度との比で車体重量と接地荷重の大小を判別しているため、車輪の垂直荷重と駆動力の関係が飽和するような状況では判定が困難であった。すなわち、接地荷重に対して駆動力が飽和すると、積載物の重量が大きいにも関わらず駆動スリップ量が大きくなるため、牽引状態と誤判定してしまう場合があった。
【００１３】
本発明に係る車両状態判定装置は、このような従来技術の課題を解決するものであり、前輪駆動車および四輪駆動車における牽引判定を可能とするものである。本発明に係る車両状態判定装置を搭載する車両は、図１に示すように、ＥＣＵ（Engine Control Unit）１と、加速度センサ２と、車輪速度センサ３と、サスペンションストロークセンサ４と、アクティブサスペンション５と、ＥＳＣアクチュエータ６と、動力源７と、を備えている。なお、図１では、車両において本発明に関係する構成のみを抜粋して示しており、その他の構成は図示を省略している。
【００１４】
以下、ＥＣＵ１以外の構成についてまず説明する。加速度センサ２は、車両重心位置において、車両の前後方向や横方向に働く加速度を検出する。また、車輪速度センサ３は、車輪ごとに設けられ、対象車輪の車輪速度を検出する。そして、サスペンションストロークセンサ４は、アクティブサスペンション５のストローク量を検出する。これらのセンサ類は、それぞれＥＣＵ１に検出結果を出力するように、当該ＥＣＵ１と電気的に接続されている。
【００１５】
アクティブサスペンション５は、アクチュエータによりサスペンション特性を変化させることが可能なものであり、車両のロール剛性を可変に制御する。アクティブサスペンション５はＥＣＵ１に接続され、当該ＥＣＵ１によって制御される。なお、ここでのアクティブサスペンション５は、サスペンションおよびそのサスペンションに取り付けられているアクチュエータも含むものとする。
【００１６】
ＥＳＣアクチュエータ６は、挙動安定化制御（ＥＳＣ：Electronic Stability Control）を行うための油圧制御部である。ここで、挙動安定化制御（以下、ＥＳＣという）とは、例えば急なハンドル操作時や滑りやすい路面を走行中に車両に横滑りが発生した際に、エンジン等の動力源７や各車輪の個別に制動力を与えるブレーキ等の制動装置を制御して、車両の横滑りを低減する制御のことである。
【００１７】
ＥＳＣアクチュエータ６は、具体的には、ブレーキ液の油圧によって各車輪に制動トルクを作用させる車両の制動部（図示省略）への供給油圧を車輪ごとに制御可能な油圧アクチュエータである。
【００１８】
なお、ＥＳＣアクチュエータ６は、前記したＥＳＣの他にも、トレーラスウェイ制御（ＴＳＣ：Trailer Sway Control）も行う。ここで、トレーラスウェイ制御（以下、ＴＳＣという）とは、例えばトレーラ等の被牽引車を牽引して走行している車両に揺動（トレーラスウェイ）が発生した際に、車両の動力源７からの出力トルクを低減したり、車両の制動装置により車両の各車輪に独立した制動力を印加することによって、車両の揺動を抑制する制御である。ＥＳＣアクチュエータ６は、ＥＣＵ１に接続され、当該ＥＣＵ１の制御の下で前記したＥＳＣおよびＴＳＣを実行する。
【００１９】
動力源７は、内燃機関や回転電機等である。本発明に係る車両状態判定装置を搭載する車両は、この動力源７の動力を駆動輪に駆動力として伝達して走行する。なお、ここでの車両は、前輪を駆動輪とする前輪駆動車、あるいは四輪駆動車であり、その後方にトレーラ等の被牽引車両を連結し、当該被牽引車両を牽引して走行することを想定している。また、動力源７は、ＥＣＵ１に接続され、当該ＥＣＵ１の制御の下で前記したＥＳＣおよびＴＳＣを実行する。
【００２０】
以下、ＥＣＵ１について説明する。ＥＣＵ１は、物理的にはＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）および入出力等のインターフェースを含む周知のマイクロコンピュータを主体とする電子回路である。このＥＣＵ１の機能は、ＲＯＭに保持されるアプリケーションプログラムをＲＡＭにロードしてＣＰＵで実行することによって、ＣＰＵの制御のもとで制御対象を動作させるとともに、ＲＡＭやＲＯＭにおけるデータの読み出しおよび書き込みを行うことで実現される。
【００２１】
ＥＣＵ１は、前記した車両内の各種センサから入力される各種情報に基づいて、車両の各部の制御を行う。特に本実施形態におけるＥＣＵ１は、アクティブサスペンション５を適宜作動させることで車高調整制御を行うとともに、ＥＳＣアクチュエータ６および動力源７を適宜作動させることで、ＥＳＣおよびＴＳＣを実行する。
【００２２】
ここで、本発明の実施形態に係る車両状態判定装置は、前記したＥＣＵ１の機能により実現され、具体的には図１に示すように、車高調整部１１、垂直荷重算出部１２、総重量算出部１３、牽引状態判定部１４、ＥＳＣ実行部１５およびＴＳＣ実行部１６の機能を備えている。
【００２３】
車高調整部（車高調整手段）１１は、車両の車高調整制御を行うものである。車高調整部１１は、ＩＧ−ＯＮ時、すなわち運転者によってイグニッション操作がなされた際に、アクティブサスペンション５を制御して車高を所定の高さに調整する。
【００２４】
垂直荷重算出部（垂直荷重算出手段）１２は、車高調整制御時の制御時間およびストローク量に基づいて、車両の垂直荷重を算出する。垂直荷重算出部１２は、具体的には、アクティブサスペンション５による車高調整の時間と、車高調整の際のアクティブサスペンション５のストローク量から、車両の推定垂直荷重を算出する。ここで、車高調整時のストローク量をｋ１、車高調整に掛かった時間をｔ１、車高調整のためのストローク量をＳ１とした場合、車両の推定垂直荷重Ｗｅは、以下の式（１）により求めることができる。
【００２５】
Ｗｅ＝ｋ１ｔ１／Ｓ１  ・・・式（１）
【００２６】
なお、前記した車高調整の時間ｔ１およびストローク量ｋ１，Ｓ１は、サスペンションストロークセンサ４によって検出された値を用いる。
【００２７】
総重量算出部（総重量算出手段）１３は、トランスミッションの出力軸トルクおよび車体加速度に基づいて、牽引車（車両）および被牽引車（トレーラ）の総重量を算出する。総重量算出部１３は、具体的には、トランスミッションの出力軸トルクと車体加速度の比から、牽引車と被牽引車の推定総重量を算出する。ここで、トランスミッションの出力軸トルクをＴａ、車体加速度をＡ、所定の係数をｋ２とした場合、牽引車および被牽引車の推定総重量Ｍｅは、以下の式（２）により求めることができる。
【００２８】
Ｍｅ＝ｋ２Ｔａ／Ａ  ・・・式（２）
【００２９】
なお、前記した出力軸トルクＴａは、図示しない出力軸トルクセンサによって検出された値を用いる。また、前記した車体加速度Ａは、加速度センサ２によって検出された値、もしくは車輪速度センサ３によって間接的に計測された値を用いる。また、前記したトランスミッションとしては、例えば有段変速機（ＡＴ）を想定しているが、無段変速機（ＣＶＴ）であっても構わない。
【００３０】
牽引状態判定部（牽引状態判定手段）１４は、車両の走行状態に基づき、当該車両がトレーラ等の被牽引車を牽引して走行している牽引状態であるか否かを判定する。牽引状態判定部１４は、具体的には、牽引車および被牽引車の推定総重量が、推定垂直荷重／重力加速度＋ヒステリシスの値よりも大きい場合、車両が牽引状態であると判定する。ここで、推定総重量をＭｅ、推定垂直荷重をＷｅ、重力加速度をｇ、判定誤差等を示すヒステリシスをΔＭｅ、とした場合、牽引状態判定部１４は、以下の式（３）により牽引状態を判定する。
【００３１】
Ｍｅ＞Ｗｅ／ｇ＋ΔＭｅ  ・・・式（３）
【００３２】
ＥＳＣ実行部（ＥＳＣ実行手段）１５は、ＥＳＣアクチュエータ６および動力源７を制御して、ＥＳＣを実行する。ＥＳＣ実行部１５は、現在の車両の走行状態が所定のＥＳＣ実施条件を満たすか否かを判定し、この実施条件を満たしていると判定した場合にＥＳＣを実行する。
【００３３】
ＴＳＣ実行部（ＴＳＣ実行手段）１６は、ＥＳＣアクチュエータ６および動力源７を制御して、ＴＳＣを実行する。ＴＳＣ実行部１５は、現在の車両の走行状態が所定のＴＳＣ実施条件を満たすか否かを判定し、この実施条件を満たしていると判定した場合にＴＳＣを実行する。
【００３４】
以上のような構成を備える車両状態判定装置は、前輪駆動車や四輪駆動車であっても精度の高い牽引判定が可能となる。
【００３５】
以下、本発明の実施形態に係る車両状態判定装置の処理の一例について、図２を参照しながら説明する。
【００３６】
図２において、Ｗｅは推定垂直荷重、Ｍｅは推定総重量、ΔＭｅはヒステリシス、ｇは重力加速度、Ｓ１は車高調整のためのストローク量、ｔ１は車高調整に掛かった時間、Ａは車体加速度、α１は加速中か否かを判別する閾値、Ｔａは出力軸トルク、ｋ１は車高調整時のストローク量、ｋ２は所定の係数、である。
【００３７】
まず、車両状態判定装置は、車高調整部１１によって、車高調整が未実施であり、かつイグニッション操作がオン（ＩＧ＝ＯＦＦ→ＯＮ）であるか否かを判定する（ステップＳ１）。車両状態判定装置は、車高調整部１１が、車高調整が未実施であり、かつイグニッション操作がオンであると判定した場合（ステップＳ１でＹｅｓ）、車高調整部１１によって、車両の車高を所定の高さに調整する（ステップＳ２）。
【００３８】
次に、車両状態判定装置は、車高調整部１１によって、前記式（１）により、アクティブサスペンション５による車高調整の時間ｔ１と、車高調整の際のアクティブサスペンション５のストローク量Ｓ１，ｋ１から、車両の推定垂直荷重Ｗｅを算出する（ステップＳ３）。
【００３９】
次に、車両状態判定装置は、垂直荷重算出部１２によって、車両の車体加速度Ａが閾値α１よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ４）。なお、車両状態判定装置は、ステップＳ１において、車高調整部１１が、車高調整が未実施ではない、あるいはイグニッション操作がオンではないと判定した場合（ステップＳ１でＮｏ）、ステップＳ２およびステップＳ３の処理を経ずにステップＳ４の処理を行う。
【００４０】
次に、車両状態判定装置は、垂直荷重算出部１２が、車両の車体加速度Ａが閾値α１よりも大きいと判定した場合（ステップＳ４でＹｅｓ）、総重量算出部１３によって、前記式（２）により、ＡＴ（トランスミッション）の出力軸トルクＴａと車体加速度Ａの比から、牽引車と被牽引車の推定総重量Ｍｅを算出する（ステップＳ５）。
【００４１】
次に、車両状態判定装置は、牽引状態判定部１４によって、前記式（３）により、牽引状態を判定する（ステップＳ６）。なお、車両状態判定装置は、ステップＳ４において、総重量算出部１３が、車両の車体加速度Ａが閾値α１よりも大きくないと判定した場合（ステップＳ４でＮｏ）、ステップＳ５の処理を経ずにステップＳ６の処理を行う。そして、車両状態判定装置は、前記式（３）を満たす場合（ステップＳ６でＹｅｓ）は牽引状態判定部１４が牽引ありと判定し（ステップＳ７）、前記式（３）を満たさない場合（ステップＳ６でＮｏ）は牽引状態判定部１４が牽引なしと判定し（ステップＳ８）、処理を終了する。
【００４２】
なお、前記したステップＳ４では、車体加速度Ａ＞α１を満たす間、ＡＴの出力軸トルクＴａおよび車体加速度Ａの時間平均をそれぞれ求め、外乱の影響を除去してもよい。
【００４３】
以下、本発明の実施形態に係る車両状態判定装置の処理のその他の一例について、図３を参照しながら説明する。以下で説明する車両状態判定装置は、図２の処理に対して、ＴＳＣの開始閾値やＥＳＣの定数の調整処理を追加したものである。ここで、図３におけるステップＳ１１〜Ｓ１７およびステップＳ２０の処理は、図２におけるステップＳ１〜ステップＳ８の処理と同じであるため、ここでは説明を省略する。
【００４４】
図３において、Ｗｅは推定垂直荷重、Ｍｅは推定総重量、ΔＭｅはヒステリシス、ｇは重力加速度、Ｓ１は車高調整のためのストローク量、ｔ１は車高調整に掛かった時間、Ａは車体加速度、α１は加速中か否かを判別する閾値、Ｔａは出力軸トルク、ｋ１は車高調整時のストローク量、ｋ２は所定の係数、である。
【００４５】
車両状態判定装置は、ステップＳ１７に示すように、牽引状態判定部１４が牽引ありと判定した場合、ＴＳＣ実行部１６によって、ＴＳＣの開始閾値を作動しやすい値に変更する（ステップＳ１８）。次に、車両状態判定装置は、ＥＳＣ実行部１５によって、ＥＳＣの定数をトレーラ（被牽引車）牽引時の値に変更し（ステップＳ１９）、処理を終了する。これにより、牽引時において、ＴＳＣが実行されやすくなる。
【００４６】
一方、車両状態判定装置は、ステップＳ２０に示すように、牽引状態判定部１４が牽引なしと判定した場合、ＴＳＣ実行部１６によって、ＴＳＣの開始閾値を作動しにくい値に変更する（ステップＳ２１）。次に、車両状態判定装置は、ＥＳＣ実行部１５によって、ＥＳＣの定数をトレーラ（被牽引車）非牽引時の値に変更し（ステップＳ２２）、処理を終了する。これにより、非牽引時において、ＴＳＣが実行されにくくなる。
【００４７】
なお、ステップＳ１５では、車体加速度Ａ＞α１を満たす間、ＡＴの出力軸トルクＴａおよび車体加速度Ａの時間平均をそれぞれ求め、外乱の影響を除去してもよい。
【００４８】
このように、図３における処理では、車両状態判定装置は、アクティブサスペンション５とトランスミッション（例えばＡＴ）からの負荷情報に基づいて、トレーラ（被牽引車）を牽引しているか否かを判別し、車両運転制御（ＥＳＣおよびＴＳＣ）の制御開始基準や作動時の制御量を変える。すなわち、イグニッション操作がオンの場合にアクティブサスペンション５によって車高を調整すると同時に、アクティブサスペンション５のアクチュエータの負荷から垂直荷重（接地荷重）を推定する。その一方で、加速時にトランスミッションの負荷からトレーラを含む総重量を推定し、垂直荷重と総重量の差からトレーラの有無を判定する。そして、その結果を基に、車両運転制御の制御開始基準や制御量を変化させる。
【００４９】
以下、本発明の実施形態に係る車両状態判定装置の処理のその他の一例について、図４を参照しながら説明する。以下で説明する車両状態判定装置は、加減速時における車体ピッチング量が牽引／非牽引で異なることに着目し、図３の処理に対して、牽引有無の精度を上げる条件を追加したものである。ここで、図４におけるステップＳ３１〜Ｓ３６およびステップＳ４３〜Ｓ４７の処理は、図３におけるステップＳ１１〜Ｓ１６およびステップＳ１８〜Ｓ２２の処理と同じであるため、ここでは説明を省略する。
【００５０】
図４において、Ｗｅは推定垂直荷重、Ｍｅは推定総重量、ΔＭｅはヒステリシス、ｇは重力加速度、Ｓ１は車高調整のためのストローク量、ｔ１は車高調整に掛かった時間、Ａは車体加速度、α１，α２，α３は加速中か否かを判別する閾値、Ｔａは出力軸トルク、ｋ１は車高調整時のストローク量、ｋ２は所定の係数、Ａ１，Ａ２は平均加速度、ΔＳｆ１，ΔＳｆ２は前輪サスペンションストロークの平均変化量、ΔＳｒ１，ΔＳｒ２は後輪サスペンションストロークの平均変化量、βａ，βｒは所定の閾値、である。
【００５１】
車両状態判定装置は、ステップＳ３６において、牽引状態判定部１４が前記式（３）を満たすと判定した場合（ステップＳ３６でＹｅｓ）、牽引状態判定部１４によって、車両の車体加速度Ａが閾値α２よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ３７）。車両状態判定装置は、牽引状態判定部１４が、車両の車体加速度Ａが閾値α２よりも大きいと判定した場合（ステップＳ３７でＹｅｓ）、牽引状態判定部１４によって、ＥＣＵ１における図示しないＲＡＭ内に、平均加速度Ａ１と前輪、後輪のサスペンションストロークの平均変化量ΔＳｆ１，ΔＳｒ１を記憶させる（ステップＳ３８）。
【００５２】
次に、車両状態判定装置は、牽引状態判定部１４によって、車両の車体加速度Ａが閾値α３よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ３９）。なお、車両状態判定装置は、ステップＳ３７において、牽引状態判定部１４が、車両の車体加速度Ａが閾値α２よりも大きくないと判定した場合（ステップＳ３７でＮｏ）、ステップＳ３８の処理を経ずにステップＳ３９の処理を行う。車両状態判定装置は、牽引状態判定部１４が、車両の車体加速度Ａが閾値α３よりも小さいと判定した場合（ステップＳ３９でＹｅｓ）、牽引状態判定部１４によって、ＥＣＵ１における図示しないＲＡＭ内に、平均加速度Ａ２と前輪、後輪のサスペンションストロークの平均変化量ΔＳｆ２，ΔＳｒ２を記憶させる（ステップＳ４０）。
【００５３】
次に、車両状態判定装置は、牽引状態判定部１４によって、（ΔＳｆ１−ΔＳｒ１）／Ａ１の値が閾値βａより小さく、かつ（ΔＳｆ２−ΔＳｒ２）／Ａ２の値が閾値βｒより小さいか否かを判定する（ステップＳ４１）。そして、車両状態判定装置は、ステップＳ４１の式を満たす場合（ステップＳ４１でＹｅｓ）は牽引状態判定部１４が牽引ありと判定し（ステップＳ４２）、ステップＳ４１の式を満たさない場合（ステップＳ４１でＮｏ）は牽引状態判定部１４が牽引なしと判定する（ステップＳ４５）。なお、車両状態判定装置は、ステップＳ３９において、牽引状態判定部１４が、車両の車体加速度Ａが閾値α３よりも小さくないと判定した場合（ステップＳ３９でＮｏ）、ステップＳ４０の処理を経ずにステップＳ４１の処理を行う。
【００５４】
以上、本発明に係る車両状態判定装置について、発明を実施するための形態により具体的に説明したが、本発明の趣旨はこれらの記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈されなければならない。また、これらの記載に基づいて種々変更、改変等したものも本発明の趣旨に含まれることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００５５】
１  ＥＣＵ（車両状態判定装置）
２  加速度センサ
３  車輪速度センサ
４  サスペンションストロークセンサ
５  アクティブサスペンション
６  ＥＳＣアクチュエータ
７  動力源
１１  車高調整部（車高調整手段）
１２  垂直荷重算出部（垂直荷重算出手段）
１３  総重量算出部（総重量算出手段）
１４  牽引状態判定部（牽引状態判定手段）
１５  ＥＳＣ実行部（ＥＳＣ実行手段）
１６  ＴＳＣ実行部（ＴＳＣ実行手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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