JP2005199968A

JP2005199968A - 車高制御装置

Info

Publication number: JP2005199968A
Application number: JP2004010903A
Authority: JP
Inventors: Kouichi Tomita; 晃市富田; Hiroshi Mizuno; 央水野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-01-19
Filing date: 2004-01-19
Publication date: 2005-07-28

Abstract

【課題】自車両が目標地点に到達するまでにその地点に応じた所望の車高調整制御を完了させる車高制御装置を提供すること。
【解決手段】車両において、ナビゲーション・システムと協働し、目標地点までにその地点に応じた車高長に自車両の車高を制御する車高制御装置が、自車両が目標地点に到達するまでに掛かる到達時間を算出し、該目標地点に応じた所定の車高長に制御するまでに掛かる制御実行時間を算出し、該算出された到達時間と該算出された制御実行時間とを比較し、この比較結果に基づいて、自車両の車高が上記目標地点までに上記所定の車高長となるように車高調整制御の開始タイミングを決定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、概して、車速に応じて車高を調整する車高制御装置に係り、特に、ナビゲーション・システムと協働し、自車両が目標地点に到達するまでにその地点に応じた所望の車高調整制御を完了させる車高制御装置に関する。

従来、自車両の走行速度に応じて制御目標車高を設定・変更し、車高調整制御を行う車高制御装置が知られている。

また、ナビゲーション・システムと協働して、目標地点までにその地点に応じた車高調整制御等の車両制御を行う車両制御装置も提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。
特開２０００−２２１０４３号公報特開２０００−３２２６９５号公報

しかしながら、車高調整制御は、瞬時に実施〜完了できる制御ではなく、ある程度の時間を要するものである。特に、コンプレッサによって作動するエア・サスペンションの場合、コンプレッサの起動から実際に車高が変化し終わるまで時間が掛かる。このように制御時間が長いと、制御完了までに掛かる時間にバラツキが生じ得る。

したがって、上記従来の車高制御装置では、車速のみをパラメータとして車高調整制御を行っているため、目標地点までに所望の車高調整制御が完了しない場合や、目標地点よりかなり手前で制御目標車高長に達し、目標地点到達までの間逆効果となる場合が生じる可能性がある。

また、コンプレッサを用いたエア・サスペンションの場合、自車両が一時停止する目標地点までに所望の車高長まで上げる制御が完了しないと、エンジン音・走行音等がなくなった一時停止後にも車高上昇制御が続行されていることになり、コンプレッサの作動音が車両乗員にとって不快感を与えるものともなり得る。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、自車両が目標地点に到達するまでにその地点に応じた所望の車高調整制御を完了させる車高制御装置を提供することを主たる目的とする。

上記目的を達成するための本発明の一態様は、車両において、ナビゲーション・システムと協働し、目標地点までにその地点に応じた車高長に自車両の車高を制御する車高制御装置であって、自車両が目標地点に到達するまでに掛かる到達時間を算出し、該目標地点に応じた所定の車高長に制御するまでに掛かる制御実行時間を算出し、該算出された到達時間と該算出された制御実行時間とを比較し、この比較結果に基づいて、自車両の車高が上記目標地点までに上記所定の車高長となるように車高調整制御の開始タイミングを決定する車高制御装置である。

この一態様において、目標地点に到達するまでに掛かる到達時間は、現車速、自車両現在位置、ナビゲーション・システムの位置検出精度、ナビゲーション・システムが保持する道路情報、該道路情報に基づく現在位置から目標位置までの距離、予め保持する減速マップ（車速に応じた停止までに掛かる時間）、などに基づいて算出（又は予測）される。また、制御実行時間は、現車高長から制御目標車高長までの制御幅、エアチャンンバ内圧、電源電圧、などに基づいて算出（又は予測）される。

また、この一態様において、上記開始タイミングは、例えば、上記算出された到達時間の所定時間（例えば数秒）前に上記所定の車高長となるように決定される。

この一態様によれば、所望の車高長に制御するまでに掛かる時間を予め見積った上で、自車両が目標地点に到達するまでにその制御が確実に完了するように車高調整制御を開始することができるため、制御完了時間にバラツキが生じず、目標地点における制御未完了又は目標地点のかなり手前での制御完了などの事態の発生が回避される。

なお、この一態様において、上記算出された制御実行時間は実測値によって補正されることが好ましい。また、この実測値を道路情報又は運転者情報に関連付けて記憶し、以降の制御実行時間の算出に用いることによって、学習機能を実現することもできる。

本発明によれば、自車両が目標地点に到達するまでにその地点に応じた所望の車高調整制御を完了させる車高制御装置を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。なお、車高制御装置の基本概念、主要なハードウェア構成、作動原理、及び基本的な制御手法等については当業者には既知であるため、詳しい説明を省略する。

添付図面を用いて、本発明の一実施例に係る車高調整装置の構成及び動作について説明する。本実施例において、制御対象である車高とは、車体の路面からの高さであり、サスペンション制御により実現されるものである。

まず、図１を用いて、本実施例に係る車高制御装置１０１と協働するナビゲーション・システム１０４及び各種センサの構成を概略的に説明する。車高制御装置１０１は、車高長を指定する車高制御信号をバルブやコンプレッサ（リレー）等へ送ってサスペンション制御によって実現される自車両の車高を制御する車高制御ＥＣＵ１０２と、後述する演算に使用される各種マップが予め記憶されたマップ記憶部１０３とを有する。マップ記憶部１０３は、任意の種類の記録媒体でよく、例えば、ＨＤＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭなどである。

ナビゲーション・システム１０４は、例えばＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ；全地球測位システム）受信機（図示せず）などを用いて自車両現在位置を検出し、検出された現在位置を予め保持する道路情報に照らして、目的地までの経路を検索・案内する。

本実施例において、ナビゲーション・システム１０４は、道路情報に基づいて現在の走行経路に関する情報を車高制御ＥＣＵ１０２へ提供する。ここで、走行経路に関する情報は、特に、現在自車両が走行している道路が高速道路であるか否かの情報を含むものとする。

また、ナビゲーション・システム１０４は、自車両現在位置から車高調整制御の目標地点として設定された地点までの走行経路に沿った走行距離を算出し、車高制御ＥＣＵ１０２へ提供する。車高調整制御の目標地点は、車両乗員によって任意に設定されてもよく、或いは、高速道路／有料道路の料金所や交差点など道路情報上の所定の箇所が自動的に設定されてもよい。また、設定された各目標地点に対応した制御目標車高長も、車両乗員が任意に設定してもよく、或いは、道路情報に応じて自動的に設定されてもよい。

さらに、車高制御ＥＣＵ１０２には、車速センサ１０５、車高センサ１０６、圧力センサ１０７、及び、電源電圧計１０８から、その時点での自車両の走行速度（車速）、その時点での自車両の車高長、エアチャンバ内圧、電源（バッテリ）電圧値、がそれぞれ入力される。

車高制御ＥＣＵ１０２は、通常時、車速センサ１０５から出力された車速に関する情報に基づいて車高調整制御を行う。また、上述のように、所定の車高調整制御目標地点までに所定の車高長に車高を制御する。以下、図２を用いて、本実施例に係る目標地点に応じた車高調整制御の処理の内容及びその流れについて説明する。

なお、ここでは、操縦安定性向上のために、車速又は走行経路に関する情報に基づいて、高速道路走行中に車高を下げる制御が実施中であって、且つ、高速道路出口の料金所を目標地点として該料金所に自車両が到達するまでに車高を一般道向けの車高長（又は標準車高）まで復帰（上昇）させる制御を一例として挙げる。

まず、車高制御ＥＣＵ１０２は、自車両が高速道路走行中であって、且つ、高速道路に合わせて車高を下げる制御が実施中であるか否かを判定する（Ｓ２０１）。自車両が高速道路走行中であって、標準車高よりも車高長を下げる制御が実施中である場合（Ｓ２０１の「ＹＥＳ」）、次いで、自車両が目標地点（本例では高速道路出口料金所）に到達する時間（Ａ）を算出する（Ｓ２０２）。

この目標地点到達時間（Ａ）の算出は、マップ記憶部１０３に予め記憶された減速線マップをベースとする。減速線マップの一例を図３に示す。減速線マップは、減速開始時の車速（＝現車速）と車両停止までに要する時間との関係を表すマップであり、図中、Ｓは現車速、Ｔは減速開始から停車（＝車速０）までの時間、を表す。この現車速を０〜Ｔ区間で時間積分する（図中の斜線部分の面積を求める）と、減速開始から停車までの走行距離Ｌ_ｄが求められる。この減速走行距離Ｌ_ｄは、図４に示すように、車速Ｓと比例関係にある。

したがって、車高制御ＥＣＵ１０２は、この減速線マップに現車速を照らして、減速走行距離Ｌ_ｄを求め、これを目標地点到達時間（Ａ）算出時のベースとする。

また、この目標地点到達時間（Ａ）の算出は、車速又は高速道路から降りている旨の走行経路に応じて既に減速を開始しているか否かによって場合分けされる。

１）減速開始前の場合、まず、ナビゲーション・システム１０４による自車両現在位置から目標地点までの走行距離Ｌについて、このナビゲーション・システム１０４に固有の位置精度を用いて補正する。具体的には、位置精度を±ａ（Ｌ＞ａ）とすると、目標地点前に制御を終了させるために、マイナス側のみを考慮して、Ｌ−ａ＝Ｌ_ｆ１を補正後の目標地点までの距離とする（Ｌ_ｆ１＞Ｌ_ｄ）。

次いで、この補正後の目標地点までの距離Ｌ_ｆ１から減速走行距離Ｌ_ｄを引いて、減速開始までに現車速で定常走行する距離Ｌ_ｆ２を算出する（Ｌ_ｆ２＝Ｌ_ｆ１−Ｌ_ｄ）。これを現車速Ｓで除算すると、現車速で走行する時間Ｔ_ｆ＝Ｌ_ｆ２／Ｓが得られる。

よって、この定常走行時間Ｔ_ｆと減速走行時間Ｔとを加算すると、目標到達時間Ａ（＝Ｔ＋Ｔ_ｆ）が得られる。

他方、２）既に減速が開始されている場合、Ｌ_ｆ１＝Ｌ_ｄ、且つ、Ｌ_ｆ２＝０となるため、減速開始からの経過時間をＴ_ｄとすると、目標到達時間Ａは、Ａ＝Ｔ−Ｔ_ｄとして求められる。

このようにして目標地点に到達するまでの時間（Ａ）が算出されると、次いで、その目標地点に応じた所定の車高長（ここでは、料金所から一般道に出ることに合わせて、標準車高）に制御する（上昇させる）のに要する時間（Ｂ）を算出する（Ｓ２０３）。

この車高復帰制御時間（Ｂ）の算出は、マップ記憶部１０３に予め記憶された制御時間マップをベースとする。制御時間マップの一例を図５に示す。制御時間マップは、車高調整幅（制御目標車高長−現車高長）と制御に要する時間との関係を表すマップである。このマップは、車高調整幅以外はすべて基準値で一定であるものとした場合の関係であり、車高調整幅と制御時間が比例している。ここで、現車高長から料金所における制御目標車高長までの車高幅をｈ_１とすると、車高をｈ_１下げるのに要する時間ｔ_ｈ１は、ｔ_ｈ１＝（ｔ_ｈ／ｈ）＊ｈ_１と求められる。

上述のように、この制御時間マップに基づく制御時間ｈ_１は、車高調整幅以外は基準値で一定とした場合の値であるため、次に、この制御時間ｈ_１を各種センサの値で補正する。

まず、エアチャンバ内圧を用いて補正する。その時点でのエアチャンバ内圧ｐ_１をマップ記憶部１０３に予め記憶されたエアチャンバ内圧（≒車両重量）と制御時間との関係を表すマップ（一例を図６に示す）に照らし、エアチャンバ内圧についての補正係数ｋ_ｐ＝ｔ_ｐ１／ｔ_ｐを求め、これをｔ_ｈ１に掛けて、エアチャンバ内圧について補正された制御時間ｔ_２を算出する。

次に、電源電圧を用いて補正する。その時点での電源電圧ｖ_１をマップ記憶部１０３に予め記憶された電源電圧と制御時間との関係を表すマップ（一例を図７に示す）に照らし、電源電圧についての補正係数ｋ_ｖ＝ｔ_ｖ１／ｔ_ｖを求め、これをｔ_２に掛けて、電源電圧について補正された制御時間ｔ_３を算出する。

さらに、その他の誤差が生じる可能性を考慮して、自車両が目的地に到着する前に確実に車高復帰制御が完了しているように、ｔ_３に所定時間（例えば３秒）を加えたものを車高復帰制御時間Ｂ（＝ｔ_３＋３秒）とする。

このようにして算出された目標地点に到達するまでの時間Ａと車高復帰制御に要する時間Ｂとを、次いで、大小比較する（Ｓ２０４）。目標地点到達時間Ａが車高復帰制御時間Ｂより大きい（Ａ＞Ｂ）場合（Ｓ２０４の「ＮＯ」）、直ちに車高復帰制御を開始しなくとも目標地点に間に合うと判断し、制御を開始せずに、今回の一ルーチンを終了する。

他方、目標地点到達時間Ａが車高復帰制御時間Ｂ以下の場合（Ｓ２０４の「ＹＥＳ」）、直ちに車高復帰制御を開始する（Ｓ２０５）。

このように、本実施例によれば、高速道路走行用の車高から標準車高に制御するまでに掛かる時間を予め見積った上で、自車両が高速道路出口料金所に到達するまでにその制御が確実に完了するように車高調整制御を開始することができる。

したがって、料金所で車両が一時停止中に依然として車高復帰制御のためにコンプレッサが作動していることがなく、コンプレッサ作動音が車両乗員に不快感を与えることもない。

なお、上記一実施例において、算出（又は予測）された目標値点到達時間Ａ及び車高復帰制御実行時間Ｂは、実測値によって適宜補正・更新されることが好ましい。

制御実行時間Ｂの算出に用いられる車高調整幅と制御時間との関係を実測値に基づいて補正する場合の一例を図８に示す。例えば図示するように、マップ記憶部１０３に予め記憶された車高調整幅ｈと制御時間ｔ_ｈとのほぼ比例した関係を示すグラフに実測値（黒丸）がプロットされ、これに基づいてグラフ線の傾きが補正される。

この場合の実測値は、車高調整幅以外の要素が基準値であった場合のものである必要がある。そこで、例えば、エアチャンバ内圧ｐ又は電源電圧ｖが基準値よりも低いために制御実行時間を多く要した場合の実測値（黒四角）は、基準値の場合の制御時間に換算・補正した上で（黒丸）、補正に用いられなければならない。

したがって、エアチャンバ内圧ｐ及び電源電圧ｖについても、実測値に基づいた補正が行われることが好ましい。エアチャンバ内圧ｐと制御時間ｔ_ｐとの関係を実測値に基づいて補正する場合の一例を図９に示す。図示するように、エアチャンバ内圧の実測値に基づいて、グラフ線をオフセット補正する。

また、このような補正は、各制御回で使用されるだけでなく、マップ記憶部１０３に記憶されたマップ自体を書き換えるのに用いられてもよい。すなわち、車高制御装置１０１は、実測値による学習機能を備えてもよい。このような学習機能を備える場合、各実測値は、その時点での走行地点の道路情報及び／又はその時点での運転者情報と関連付けて記憶されると、学習効果が向上する。

このような補正のやり方は、目標地点到達時間Ａについても同様であり、図１０に示すように、実際の減速軌跡に基づいて減速線マップが補正されること、及び、学習機能により実測値が適宜マップ自体を書き換えること、が好ましい。

また、上記一実施例においては、目標地点手前で車両が一時停止する可能性がある場合又は一時停止した場合に備えて、車高復帰制御を一時中断できることが好ましい。例えば、目標地点が（一時停止が予定された）高速道路出口料金所よりも先の地点である場合や高速道路上で渋滞により一時停止する場合などには、車高復帰制御を中断する。

これにより、車高復帰制御中断の間（車速０の間）、コンプレッサが作動せず、その作動音が車両乗員に不快感を与えることが回避される。

中断の無い場合の車速と制御時間の関係の一例を図１１に、中断が生じた場合の一例を図１２に、それぞれ示す。車高復帰制御の目標地点より手前で車速０になる場合／なった場合、中断後車高復帰制御再開時に、制御時間ｔ_ａ＜制御時間ｔ_ｂ＋制御時間ｔ_ｃとなるように制御し、図中に斜線で示した面積によって表される減速走行距離が中断の有無にかかわらず同じになるようにすることによって、たとえ途中で車高復帰制御の中断があっても、中断が無い場合と同程度の減速走行距離を確保できるため、目標地点までに車高復帰制御を完了させることができる。

このような目標地点より手前での一時停止は、例えば、ナビゲーション・システム１０４が自車両現在位置を道路情報に照らすことによって、或いは、ＶＩＣＳ（道路交通情報通信システム）、車車間通信、又は、路車間通信などにより取得した渋滞情報に基づいて、予測・検知することができる。

さらに、上記一実施例で考慮されたパラメータに加えて、外気温などによるシステム能力の補正も可能である。これにより、制御実行時間Ｂの算出精度が向上する。

本発明は、特に車高制御装置に利用できる。車両の外観、重量、サイズ、走行性能等は問わない。

また、本発明は、車高制御以外にも、制御が開始されてから完了するまでの時間が比較的長く、且つ、その制御の必要性が事前に予見可能なあらゆる車両制御システムに適用可能である。

本発明の一実施例に係る車高制御装置と協働するナビゲーション・システム及び各種センサとの概略的構成を示す図である。本発明の一実施例に係る目標地点に応じた車高調整制御の処理の流れを示すフローチャートである。本発明の一実施例に係る減速開始から車両停止までの減速線マップの一例を示すグラフである。本発明の一実施例に係る車速と減速走行距離との関係の一例を示すグラフである。本発明の一実施例に係る車高調整幅と制御時間との関係の一例を示すグラフである。本発明の一実施例に係るエアチャンバ内圧と制御時間との関係の一例を示すグラフである。本発明の一実施例に係る電源電圧と制御時間との関係の一例を示すグラフである。本発明の一実施例に係る実測値に基づいて補正された車高調整幅と制御時間との関係の一例を示すグラフである。本発明の一実施例に係る実測値に基づいて補正されたエアチャンバ内圧と制御時間との関係の一例を示すグラフである。本発明の一実施例に係る実測値に基づいて補正された減速開始から車両停止までの減速線マップの一例を示すグラフである。本発明の一実施例に係る車高復帰制御が中断無しで実行された場合の時間と車速との関係の一例を示すグラフである。本発明の一実施例に係る車高復帰制御が中断を挟んで実行された場合の時間と車速との関係の一例を示すグラフである。

符号の説明

１０１車高制御装置
１０２車高制御ＥＣＵ
１０３マップ記憶部
１０４ナビゲーション・システム
１０５車速センサ
１０６車高センサ
１０７圧力センサ
１０８電源電圧計

Claims

車両において、ナビゲーション・システムと協働し、目標地点までにその地点に応じた車高長に自車両の車高を制御する車高制御装置であって、
自車両が目標地点に到達するまでに掛かる到達時間を算出し、
前記目標地点に応じた所定の車高長に制御するまでに掛かる制御実行時間を算出し、
前記算出された到達時間と前記算出された制御実行時間とを比較し、この比較結果に基づいて、自車両の車高が前記目標地点までに前記所定の車高長となるように車高調整制御の開始タイミングを決定する、ことを特徴とする車高制御装置。
請求項１記載の車高制御装置であって、
前記開始タイミングは、前記算出された到達時間の所定時間前に前記所定の車高長となるように決定される、ことを特徴とする車高制御装置。
請求項１又は２記載の車高制御装置であって、
前記算出された到達時間又は前記算出された制御実行時間は実測値によって補正される、ことを特徴とする車高制御装置。
請求項１乃至３のいずれか一項記載の車高制御装置であって、
前記実測値は、道路情報又は運転者情報に関連付けられて記憶され、以降の制御実行時間の算出に用いられる、ことを特徴とする車高制御装置。