(57)【要約】  車両制御システムは、車両のドライバーによって望まれる車両における旋回半径を示すパラメータを検出するように構成される非慣性センサ装置と、車両の前進速度を検出するようになっている速度検出装置と、車両の少なくとも１つのタイヤと車両がその上で走行される表面との間の摩擦係数における推定値を与えるように構成される摩擦推定装置と、非慣性センサ装置、速度検出装置、及び、摩擦推定装置から信号を受けるように接続されるプロセッサとを備え、プロセッサは、非慣性センサ装置から受けられる信号から所望の旋回半径を決定して、所望の旋回半径における値を生成するように構成されるとともに、所望の旋回半径と摩擦係数における推定値とに基づいて、車両における最大安全速度を計算するように構成され、最大安全速度は、車両が所望の旋回半径を有する曲がり角を安全にうまく曲がることができる前進速度を表し、また、プロセッサは、車両の所望の前進速度が最大安全速度を超える場合に、車両の速度を低下させるように命じるための減速信号を生成するように構成される。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のドライバーが望む旋回半径を示すパラメータを検出するように構成された非慣性センサ装置と、
車両の前進速度を検出可能な速度検出装置と、
車両の少なくとも１つのタイヤと車両の走行面との間の摩擦係数の推定値を求める摩擦推定装置と、
前記非慣性センサ装置、前記速度検出装置、及び、前記摩擦推定装置から信号を受けるように接続されるプロセッサであって、
前記非慣性センサ装置から受信した信号から所望の旋回半径を決定して、所望の旋回半径の値を生成するように構成され、
前記所望の旋回半径と摩擦係数における前記推定値とに基づいて、車両における最大安全速度を計算するように構成され、前記最大安全速度は、車両が所望の旋回半径を有する曲がり角を安全にうまく曲がることができる前進速度を表し、
車両の所望の前進速度が前記最大安全速度を超える場合に、車両の速度を低下させるように命じるための減速信号を生成するように構成される、当該プロセッサとを備える車両制御システム。
【請求項２】
前記減速信号は、車両の速度を計算された前記最大安全速度まで低下させるように命じる請求項１に記載の車両制御システム。
【請求項３】
前記減速信号は、車両の速度を低下させるべく車両のブレーキを適用するように命じる制動信号を備える請求項１又は請求項２に記載の車両制御システム。
【請求項４】
前記減速信号は、エンジントルクを減少させるように車両のエンジンに命じるエンジン制御信号を備える請求項１から３のいずれかに記載の車両制御システム。
【請求項５】
車両における前記最大安全速度の計算は、車両における所望の旋回速度又はヨーレートを考慮に入れない請求項１から４のいずれかに記載の車両制御システム。
【請求項６】
前記最大安全速度は、前記所望の旋回半径の平方根にほぼ比例するように計算される請求項１から５のいずれかに記載の車両制御システム。
【請求項７】
前記最大安全速度が図７の数式６を使用して計算され、ここで、μは摩擦係数における推定値であり、ｇは重力に起因する加速度であり、ｒＴは所望の旋回半径である請求項１から６のいずれかに記載の車両制御システム。
【請求項８】
前記非慣性センサ装置は、車両のステアリングホイールの角度及び／又は位置を検出するようになっている請求項１から７のいずれかに記載の車両制御システム。
【請求項９】
前記非慣性センサ装置は、車両のドライバーの眼が向いている方向を検出するようになっている請求項１から８のいずれかに記載の車両制御システム。
【請求項１０】
前記非慣性センサ装置が測位システムを備える請求項１から９のいずれかに記載の車両制御システム。
【請求項１１】
前記摩擦推定装置は、摩擦係数の１つ以上の記憶された値を有するメモリを備え、車両の少なくとも１つのタイヤと車両がその上で走行される表面との間の摩擦係数は、前記メモリから記憶された値を読み出すことによって推定される請求項１から１０のいずれかに記載の車両制御システム。
【請求項１２】
前記摩擦推定装置が１つ以上のセンサを備え、車両の少なくとも１つのタイヤと車両がその上で走行される表面との間の摩擦係数は、前記１つ以上のセンサからの信号に基づいて推定される請求項１から１０のいずれか一項に記載の車両制御システム。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれかに記載の車両制御システムを含む車両。
【請求項１４】
車両のブレーキ又はエンジンが前記車両制御システムにより制御されるように構成される請求項１３に記載の車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両制御システムに関し、特に、車両が曲がり角をうまく曲がるように車両の速度を制御するためのシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
任意の特定の車両及び道路状態においては、車両が所定の曲がり角を安全にうまく曲がることができる最大速度が存在する。この最大速度を上回ると、車両が曲がり角の軌道をたどることが不可能になる−車両は、アンダーステアを受ける、或いは、オーバーステアをもたらす静止摩擦の損失を受ける場合がある。極端な状況では、車が転がる場合さえある。
【０００３】
現代の車両においては、車両が所定の曲がり角をたどることができる最大速度を計算するプロセッサを組み込むこと、及び、車両の速度が最大速度を超えると決定されれば車両の速度を低下させることが知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、このタイプの改良されたシステムを提供しようとすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
したがって、本発明の１つの態様は、車両のドライバーによって望まれる車両における旋回半径を示すパラメータを検出するように構成される非慣性センサ装置と、車両の前進速度を検出するようになっている速度検出装置と、車両の少なくとも１つのタイヤと車両がその上で走行される表面との間の摩擦係数における推定値を与えるように構成される摩擦推定装置と、
【０００６】
非慣性センサ装置、速度検出装置、及び、摩擦推定装置から信号を受けるように接続されるプロセッサとを備える車両制御システムを提供し、プロセッサは、非慣性センサ装置から受けられる信号から所望の旋回半径を決定して、所望の旋回半径における値を生成するように構成されるとともに、所望の旋回半径と摩擦係数における推定値とに基づいて、車両における最大安全速度を計算するように構成され、最大安全速度は、車両が所望の旋回半径を有する曲がり角を安全にうまく曲がることができる前進速度を表し、また、プロセッサは、車両の所望の前進速度が最大安全速度を超える場合に、車両の速度を低下させるように命じるための減速信号を生成するように構成される。
【０００７】
好適には、減速信号は、車両の速度を計算された最大安全速度まで低下させるように命じる。
【０００８】
好ましくは、減速信号は、車両の速度を低下させるべく車両のブレーキを適用するように命じる制動信号を備える。
【０００９】
都合良く、減速信号は、エンジントルクを減少させるように車両のエンジンに命じるエンジン制御信号を備える。
【００１０】
好適には、車両における最大安全速度の計算は、車両における所望の旋回速度又はヨーレートを考慮に入れない。
【００１１】
好ましくは、最大安全速度は、所望の旋回半径の平方根にほぼ比例するように計算される。
【００１２】
都合良く、最大安全速度が図７の数式１を使用して計算され、ここで、μは摩擦係数における推定値であり、ｇは重力に起因する加速度であり、ｒＴは所望の旋回半径である。
【００１３】
好適には、非慣性センサ装置は、車両のステアリングホイールの角度及び／又は位置を検出するようになっている。
【００１４】
好ましくは、非慣性センサ装置は、車両のドライバーの眼が向いている方向を検出するようになっている。
【００１５】
都合良く、非慣性センサ装置が測位システムを備える。
【００１６】
好適には、摩擦推定装置は、摩擦係数の１つ以上の記憶された値を有するメモリを備え、車両の少なくとも１つのタイヤと車両がその上で走行される表面との間の摩擦係数は、メモリから記憶された値を読み出すことによって推定される。
【００１７】
好ましくは、摩擦推定装置が１つ以上のセンサを備え、車両の少なくとも１つのタイヤと車両がその上で走行される表面との間の摩擦係数は、１つ以上のセンサからの信号に基づいて推定される。
【００１８】
本発明の他の態様は、先行する請求項のいずれかに記載の車両制御システムを含む車両を提供する。
【００１９】
都合良く、車両のブレーキ又はエンジンが車両制御システムにより制御されるように構成される。
【００２０】
ここで、本発明をより容易に理解できるように、添付図面を参照して本発明の実施形態を一例として説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】様々なステアリングホイール角度に関して、車両速度に対する目標ヨーレートのグラフを示す。
【図２】車両のタイヤと路面との間の様々な摩擦係数に関して、車両速度に対する想定し得るヨーレートのグラフを示す。
【図３】異なる半径を有する曲がり角をうまく曲がるために必要なヨーレートのグラフを示す。
【図４】安定条件下での車両旋回を表すグラフを示す。
【図５】車両速度が非常に高い条件下での車両旋回を表すグラフを示す。
【図６】本発明を具現化する制御システムを組み込む車両の概略図である。
【図７】本出願に含まれる数式の一覧を示す。なお、元の国際出願においては、明細書中に挿入されている。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
従来のシステムにおいて、車両プロセッサは、車両が曲がり角をうまく曲がるように、車両における目標ヨーレートを計算する。当業者であれば分かるように、車両のヨーレートは、車両が該車両を貫通する垂直軸（すなわち、ヨー軸）の周りで旋回する角速度である。
以下の式（図７の数式２）を使用して車両における目標ヨーレートを計算することは従来のシステムにおいて知られている。
【００２３】
この式において、ＳＷＡは、ステアリングホイール角度、すなわち、ステアリングホイールがその初期設定「直進」位置から離れるように回転された角度である。Ｇは、ロードホイールに対するステアリングホイールの角度比、すなわち、ステアリングホイール自体が回転される角度に対する車両のステアリングホイールが回転する角度の比率である。
【００２４】
Ｌは車両ホイールベース長を表し、また、Ｖは現在の車両速度である。Ｖｃは、車両の「特性速度」であり、所定の既知の車両パラメータである。
【００２５】
先の式では、ＳＷＡ及びＶが変数であり、残りのパラメータが固定されていることが理解され得る。したがって、目標ヨーレートは、車両速度と、ドライバーによりステアリングホイールが設定される角度とに基づいて決定される。
【００２６】
図１を参照すると、この式を使用して計算される目標ヨーレート（グラフのＹ軸上）の車両速度（Ｘ軸上）に対するグラフが示される。４つの異なる線１は、異なるステアリングホイール角度に関して示される。
【００２７】
目標ヨーレートの全ては、５５ｋｍ／ｈの速度においてそれらの最大値にあり、この速度が車両の特性速度（Ｖｃ）に対応する。
【００２８】
これよりも低い速度では、路面上の車両の静止摩擦が良好であるが、車両の速度が低いため、車両の機首が比較的低い速度で旋回する。
【００２９】
特性速度を上回る速度では、路面と車両のタイヤとの間のグリップの欠如に起因して、車両が迅速に旋回できない。
【００３０】
車両プロセッサが先に概説されたように目標ヨーレートを計算するとともに、車両速度がこのヨーレートを上回る場合に車両プロセッサが車両速度を低下させると、速度の低下が過剰であると多くのドライバーにより感じられることが分かってきた。したがって、ドライバーは、車両のプロセッサにより課される速度の自動低下が過度に保守的で介入的であることに気付く場合があり、車両の制御のこの態様をＯＦＦに切り換える場合がある。
【００３１】
本発明の実施形態では、最大車両速度が推定目標車両旋回半径に基づいて計算される代わりの手法が使用される。以下、これについて更に詳しく説明する。
【００３２】
図２を参照すると、路面と車両のタイヤとの間の摩擦係数を考慮して特定の速度で想定し得るヨーレートのグラフが示される。
【００３３】
一般に、最大ヨーレートは以下の式（図７の数式３）によって規定される。
【００３４】
この式において、μは摩擦係数を表し、また、ｇは、重力に起因する加速度を表す。グラフには、４つの異なるμの値に関して４つの曲線２が示され、また、（予期されるように）μが更に高いときには、更に高い旋回速度が想定し得る。
【００３５】
図３は、ｒの半径を有するコーナーをうまく曲がるために必要なヨーレートを示し、４つの別個の線３は、ｒの４つの値を表す。この所要のヨーレートは以下の式（図７の数式４）によって規定される。
【００３６】
予期されるように、更にきつい曲がり角（すなわち、更に小さい半径を有する曲がり角）においては、更に高いヨーレートが必要とされる。
【００３７】
図４を参照すると、車両が安定条件下で旋回する状況を表すグラフが示される。車両の速度は６０ｋｍ／ｈであり、また、ステアリングホイールが初期設定「直進」位置から１２０°に設定される。
【００３８】
先に示された式を使用して、車両における目標ヨーレート４が１９．１°／ｓとなるように計算される。選択されたステアリングホイール角度における目標ヨーレートを表す曲線５（図１のグラフに示される曲線５と同様）も図４に見え、また、グラフ上で、この曲線は、目標ヨーレート４及び車両の速度の両方と同じ点６で交わる。
【００３９】
また、図４には、この例では車両がうまく曲がる曲がり角の半径である５０メートルの旋回半径のために必要な旋回速度を表す線７（図３のグラフに示される線と同様）も示される。また、この線７は、グラフ上の同じ点６で、目標ヨーレート４及び車両速度と交わる。
【００４０】
前述したように、このグラフは、ドライバーがステアリングホイールの角度を設定して任意の差し迫った危険をもたらさない速度で曲がり角をうまく曲がる安定条件を表す。このグラフに表される状況では、車両プロセッサが車両の速度を低下させるための措置を講じない。
【００４１】
図５を参照すると、車両が８０ｋｍ／ｈの初速度で走行している状況を表す更なるグラフが示され、また、ドライバーは、ステアリングホイールを初期設定「直進」位置に対して１８０°に設定する。曲線１４は、このステアリングホイール角度における目標ヨーレートを表す。
【００４２】
最初に、前述した従来のシステムの下で、車両プロセッサは、ドライバーが２６．１°／ｓ（先の方程式を使用して計算される）の目標ヨーレート９を設定したと決定する。
【００４３】
図５のグラフは、車両のタイヤと路面との間の摩擦係数により裏付けられる最大ヨーレートを示す、図２に示されるような曲線８を含む。計算された目標ヨーレート９がこの曲線８と交わる点１０が４８ｋｍ／ｈの速度に対応することが分かる。したがって、この従来の解析に基づいて機能するシステムは、車両の速度を４８ｋｍ／ｈまで低下させる。余談として、この速度では、ステアリングホイール角度が１８０°のままの状態で、車両は、線１３によりグラフ上に示される３０メートルの半径を有する旋回を描く。
【００４４】
しかしながら、本発明の好ましい実施形態では、ドライバーが５０メートルの目標旋回半径を設定したと決定されてもよい。この半径を有する曲がり角をうまく曲がるために必要な旋回速度を表す線１１が図５に示され、また、この線１１は、図３のグラフに示される線と同様である。この線１１が車両のタイヤと路面との間の摩擦係数により裏付けられ得る旋回速度を示す曲線８と交わる場合には、この交わりが６２ｋｍ／ｈの速度に対応する点１２で生じることが分かる。したがって、この実施形態に係るシステムは、この曲がり角をうまく曲がるために車両の速度を６２ｋｍ／ｈまで低下させようとする。余談として、この曲がり角を６２ｋｍ／ｈでうまく曲がるとき、車両は１９．５６ｓのヨーレートで旋回する。
【００４５】
したがって、この与えられた一組の状況に関して、目標旋回半径に基づく状況の解析は、目標ヨーレートに基づく従来の解析よりも高い決定された最大安全速度をもたらす（そのため、車両の速度のより少ない減少をもたらす）ことが分かる。したがって、車両のドライバーは、本発明を具現化するシステムがあまり介入を伴わないと気付く可能性が高く、また、ドライバーは、車両の制御のこの態様を解除する可能性が低い。
【００４６】
また、車両の速度が必要以上に大きく低下されれば、車両のより多くの前進推進力が失われるとともに、車両がより多くの量の燃料を消費する可能性が高いことが理解され得る。
【００４７】
図６は、本発明を具現化する制御システムを有する車両１５の概略図を示す。
【００４８】
車両は、車両の所望の旋回半径を示すパラメータを検出するように構成される非慣性センサ装置１６を含む。前述した実施形態において、このセンサ装置１６は、車両のステアリングホイールが設定される角度を検出する。これに代えて或いは加えて、（熟練した読者により理解されるように）ドライバーの眼が向いている方向を決定する視覚システムが使用されてもよい。また、これに代えて或いは加えて、ＧＰＳシステムなどの測位システムが使用されてもよい。
【００４９】
また、車両は、１つ以上の車両センサから収集された情報又は１つ以上の車両センサから形成される測定値によって車両の前進速度を検出するようになっている速度検出装置１７も含む。好ましくは、この目的のためにＧＰＳシステムなどの測位システムが使用されるが、ホイール回転センサからの情報が使用されてもよい。
【００５０】
車両は、制御システムの様々な構成要素に接続されるプロセッサ１８を含む。当該技術分野において知られるように、このプロセッサ１８が１つの処理ユニットのみを含んでもよい或いは複数の分散処理ユニットを備えてもよいことが理解され得る。
【００５１】
プロセッサは、車両の少なくとも１つのタイヤと車両がその上で走行される表面との間の摩擦係数の推定を行なうようになっている。幾つかの実施形態において、これは、摩擦係数μの値が記憶されて計算目的のために読み出されるメモリ１９を備えてもよい。メモリは、例えば、乾燥した道路状態、湿った道路状態、凍結した道路状態、積雪した道路状態、オフロード状態に対応する値を、及び、新しいタイヤ又は摩損したタイヤに対応する値も記憶してもよい。様々な車両センサ及び／又は外部供給源（例えば気象データ源）からの車両データ入力は、摩擦係数のいずれの値が常に使用するのに最も適しているかをプロセッサ１８が決定できるようにしてもよい。
【００５２】
或いは、プロセッサ１８は、様々な車両センサから受けられる情報から直接に、車両のタイヤと路面との間の摩擦係数を計算してもよい。当業者により理解されるように、情報は、例えば、１つ以上の車載カメラ、ホイール回転センサ、測位システム等から収集されてもよい。
【００５３】
車両１５にとって望ましい見掛け上の旋回半径Ｔ、車両の速度、及び、摩擦係数の推定に基づき、プロセッサ１８は、車両１５における最大安全速度決定するようになっている。好ましい実施形態において、この安全速度は、図７の数式５を使用して計算される。車両１５の速度がこの最大安全速度を上回る場合、プロセッサ１８は、減速信号を生成して、車両速度を決定された安全最大速度まで減少させる。
【００５４】
幾つかの実施形態において、減速信号は、車両の速度を低下させるべく車両１５のブレーキ２０を適用するように命じる制動信号を備えて（又は含んで）もよい。
【００５５】
別の実施形態において、減速信号は、エンジントルクを減少させて、それにより車両の速度を低下させるようにエンジン２１に命令するエンジン制御信号であってもよい。
【００５６】
更なる実施形態において、減速信号は、車両のブレーキを適用するとともにエンジントルクを減少させるように命じてもよい。幾つかの実施形態において、検出された車両速度が決定された安全最大速度を特定のマージン（例えば２０ｋｍ／ｈ又は３０ｋｍ／ｈ）だけ上回る場合には、車両の速度を迅速に減少させる必要があるため、減速信号は、車両のブレーキを作動させて、エンジントルクを減少させてもよい。検出された車両速度が決定された安全最大速度を所定のマージン未満だけ上回る状況において、減速信号は、車両のブレーキを作動させ或いはエンジントルクを減少させてもよいが、両方を行なわない。更なる実施形態において、減速信号は、検出された車両速度と決定された安全最大速度との間の差にかかわらず、車両のブレーキを適用するとともに、エンジントルクを減少させるように命じてもよい。
【００５７】
車両のドライバーの制御に必要以上に介入しないで車両及びその搭乗者の安全性を維持するのに役立ち得る車両制御システムを本発明の実施形態が提供するのが分かる。
【００５８】
この明細書及び特許請求の範囲において使用される際、用語「備える」及び「備えている」及びその変形は、明記された特徴、ステップ、又は、整数が含まれることを意味する。これらの用語は、他の特徴、ステップ、又は、構成要素の存在を排除するように解釈されるべきでない。
【００５９】
前述の説明又は以下の特許請求の範囲又は添付図面に開示されてそれらの特定の形態で表される或いは開示された機能を果たすための手段又は開示される結果を達成するための方法又はプロセスに関して表される特徴は、必要に応じて、別々に或いはそのような特徴の任意の組み合わせで、本発明をその様々な形態で実現するために利用されてもよい。
【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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【国際調査報告】
2017515715.tif 000016
2017515715.tif 000017