JP6468429B2 - 車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車輪と車体との間に備えられて車高を調整する車高調整装置を備える車両の制御装置に関する。

従来、自動車等の車両には、車輪と車体との間に、例えば、サスペンション装置に設けられて車高を調整する車高調整装置を備えるものがある。この車高調整装置を適宜作動させ、例えば、乗員数や荷物等の積載条件に拘わらず車高を一定に保ち、走行安定性や乗り心地等の向上を図る技術がある。

また、例えば、車両が走行する路面の傾斜状態の変化に基づいて車高調整装置を作動させ、車体前部又は後部の車高を調整することで、つまり車体を前傾又は後傾させることで、車両の前方又は後方の視認性を高めるようにしたものもある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−２３４４７０号公報

ところで、例えば、自動車が平地から急な上り坂に進入する場合、自動車のアプローチアングル或いはディパーチャアングルが上り坂の傾斜角度よりも小さいと、車体が路面（地面）に干渉してしまう虞がある。すなわち自動車のフロントバンパやリアバンパの底面が路面（地面）に接触してしまう虞がある。このような状況は、具体的には、四輪駆動車によってオフロードを走行する場合等に起こり得る。

このような問題を解決する方法としては、例えば、上述した特許文献１に係る発明のように路面の傾斜状態に応じて車体姿勢を制御することが考えられる。

しかしながら、特許文献１に係る発明は、車両の前方又は後方の視認性を高めることを目的としたものであり、車体の路面との接触は考慮されていない。したがって、特許文献１に係る発明においても上述したような問題が生じ得る。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、走行する路面の傾斜状態の変化に拘わらず、車体と路面との干渉を抑制することができる車両の制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の第１の態様は、車輪と車体との間に備えられて車高を調整する車高調整装置を備える車両の制御装置であって、前記車両が位置する第１の路面に対して傾斜する第２の路面の存在を車両前方に認識した場合に、前記第２の路面の前記第１の路面に対する傾斜角度を検出する路面傾斜検出部と、前記車両のアプローチアングルが前記第２の路面の傾斜角度以下である場合に、前記車高調整装置を作動させ、前記第２の路面に対して前記車体のフロント部が干渉しないように車体姿勢を制御する姿勢制御部と、を有することを特徴とする車両の制御装置にある。

本発明の第２の態様は、第１の態様の車両の制御装置において、前記車体のフロント部における車高を検出するフロント車高検出部と、前記フロント車高検出部の検出結果に基づいて前記車両のアプローチアングルを算出する第１のアングル算出部と、を有し、前記姿勢制御部が、前記第１のアングル算出部の結果に基づいて車体姿勢を制御することを特徴とする車両の制御装置にある。

本発明の第３の態様は、第１又は２の態様の車両の制御装置において、前記姿勢制御部は、前記車両のディパーチャアングルが前記第２の路面の傾斜角度以下である場合に、前記車高調整装置を作動させ、前記第１の路面に対して前記車体のリア部が干渉しないように車体姿勢を制御することを特徴とする車両の制御装置にある。

本発明の第４の態様は、第３の態様の車両の制御装置において、前記車体のリア部における車高を検出するリア車高検出部と、前記リア車高検出部の検出結果に基づいて前記車両のディパーチャアングルを算出する第２のアングル算出部と、を有し、前記姿勢制御部が、前記第２のアングル算出部の結果に基づいて車体姿勢を制御することを特徴とする車両の制御装置にある。

本発明の第５の態様は、第１から４の何れか一つの態様の車両の制御装置において、前記アプローチアングルが前記第２の路面の傾斜角度以下である場合に、その旨を乗員に警告する警告部を有することを特徴とする車両の制御装置にある。

かかる本発明によれば、車両が走行する路面（地面）の傾斜状態の変化に拘わらず、車体と路面との干渉を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る制御装置を備える車両の概略構成を示す図。 本発明の一実施形態に係るフロント距離センサを説明する概略図。 本発明の一実施形態に係る制御装置の概略構成を示すブロック図。 車体姿勢の調整を行う際の車両の状態を説明する図。 車体姿勢の調整を行う際の車両の状態を説明する図。 本発明の一実施形態に係る車体姿勢の制御フローを示す図。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
本発明に係る車両の制御装置は、車両前方或いは後方に、例えば、急な上り坂等があり、その坂に進入したい場合に、車体と路面との接触を抑制することを目的として車体姿勢を適宜調整するものである。

図１に示すように、自動車である車両１のフロント部、例えば、フロントバンパ２には、路面（地面）１００との距離を検出するフロント距離センサ１０が設けられている。また車両１のリア部、例えば、リアバンパ３にも、路面１００との距離を検出するリア距離センサ２０が設けられている。フロント距離センサ１０及びリア距離センサ２０は、本実施形態では、例えば、電波、或いはレーザ光等により路面１００との距離を計測するセンサをそれぞれ複数備えている。

フロント距離センサ１０は、図２に示すように、車両前方における路面１００との距離Ｌ１を計測する第１のフロントセンサ１１と、車両下方における路面との距離Ｌ２を計測する第２のフロントセンサ１２と、第１のフロントセンサ１１とは所定角度（例えば、１５°〜４５°程度）傾斜した向きでの前方の路面１００との距離Ｌ３を計測する第３のフロントセンサ１３とを含んでいる。

例えば、図２に示すように車両１の前方に、車両１が位置する略平坦な第１の路面１０１に対して傾斜（上り傾斜）する第２の路面１０２が存在する場合、第１のフロントセンサ１１及び第３のフロントセンサ１３は、車両１から第２の路面１０２までの距離を計測し、第２のフロントセンサ１２は、車両１と第１の路面１０１との距離（車高）を計測する。

同様に、リア距離センサ２０も、車両１の後方における路面１００との距離を計測する第１のリアセンサ２１と、車両１の下方における路面１００との距離を計測する第２のリアセンサ２２と、第１のリアセンサ２１の向きとは所定角度（例えば、１５°〜４５°程度）傾斜した向きでの後方の路面１００との距離を計測する第３のリアセンサ２３とを含んでいる。

これらのフロント距離センサ１０及びリア距離センサ２０の検出情報は、制御装置としてのＥＣＵ（電子制御ユニット）５０に入力され、以下に詳しくは説明するが、ＥＣＵ５０は、この入力情報に基づいて車高調整装置４０を適宜作動させ、車体姿勢を適切に制御する。

車高調整装置４０（４０Ａ，４０Ｂ）は、車両１の路面１００からの高さ（車高）を調整するものであり、車両１の各車輪に対応して設けられている。この車高調整装置４０は、例えば、油圧により駆動するアクチュエータ等で構成され、前輪４を支持するフロントサスペンション（図示なし）及び後輪５を支持するリアサスペンション（図示なし）のそれぞれに設けられている。なお車高調整装置４０の構成は、特に限定されず、既存のものを採用すればよいため、ここでの詳細な説明は省略する。

ＥＣＵ５０は、図３に示すように、具体的には、路面傾斜検出部５１と、車高検出部（フロント車高検出部及びリア車高検出部）５２と、アングル算出部（第１のアングル算出部及び第２のアングル算出部）５３と、姿勢制御部５４と、警告部５５と、を有する。

路面傾斜検出部５１は、車両１が位置する第１の路面１０１に対して傾斜する第２の路面１０２の存在を車両１の前方に認識した場合に（図２参照）、第２の路面１０２の第１の路面１０１に対する傾斜角度θ１を検出（演算）する。例えば、図１に示すように、車両１が略平坦な第１の路面１０１に位置する状態で、車両１の前方に急な上り坂である第２の路面１０２の存在を認識すると、路面傾斜検出部５１は、フロント距離センサ１０の計測結果、特に第１のフロントセンサ１１及び第３のフロントセンサ１３の計測結果に基づいて、第２の路面１０２の第１の路面１０１に対する傾斜角度θ１を検出（演算）する。

なお車両１を後退（バック）させる際には、路面傾斜検出部５１が車両１の後方に上り傾斜する路面が存在すると、その路面の傾斜角度をリア距離センサ２０の計測結果に基づいて検出（演算）するようにしてもよい。

車高検出部５２は、車体のフロント部及びリア部における車高を検出する。本実施形態では、車高検出部５２は、フロントバンパ２に設けられたフロント距離センサ１０（第２のフロントセンサ１２）の検出結果を、車体のフロント部における車高として取得し、リアバンパ３に設けられたリア距離センサ２０（第２のリアセンサ２２）の検出結果を、車体のリア部における車高として取得する。

アングル算出部５３は、車高検出部５２の検出結果と、予め記憶されている車両１の諸元値とに基づいて車両１のアプローチアングル及びディパーチャアングルを適宜算出する。アプローチアングルとは、車体の前方最下部とタイヤの外周との接線の路面（地面）に対する角度をいい、ディパーチャアングルとは、車体の後方最下部とタイヤの外周との接線の路面（地面）に対する角度をいう。図１に示す例では、フロントバンパ２と前輪（タイヤ）４との接線の路面１００に対する角度θ２がアプローチアングルであり、リアバンパ３と後輪（タイヤ）５との接線の路面１００に対する角度θ３がディパーチャアングルである。

姿勢制御部５４は、路面傾斜検出部５１の検出結果及びアングル算出部５３の算出結果に基づいて、車高調整装置４０を必要に応じ適宜作動させ、図４及び図５に示すように車両１の車体姿勢を制御する。

例えば、車両１のアプローチアングルθ２が第２の路面１０２の傾斜角度（第１の路面１０１に対する傾斜角度）θ１以下である場合、車両１の前輪４が第２の路面１０２に進入する際、図４中に二点鎖線で示すように、車両１のフロント部が第２の路面１０２に干渉してしまう虞がある。すなわちフロントバンパ２の底面側が第２の路面１０２の表面に接触してしまう虞がある。

このような状況では、姿勢制御部５４は、車高調整装置４０を作動させ、図４中に実線で示すように車両（車体）１のフロント部を相対的に上昇させ、アプローチアングルθ２（図１参照）が第２の路面１０２の傾斜角度θ１よりも大きくなるようにする。具体的には、姿勢制御部５４は、前輪４に対応する車高調整装置４０Ａを作動させて車体のフロント部を上昇させる。或いは後輪５に対応する車高調整装置４０Ｂを作動させて車体のリア部を下降させることで、相対的に車体のフロント部を上昇させる。勿論、姿勢制御部５４は、車高調整装置４０Ａ，４０Ｂの両方を作動させ、車体のフロント部を上昇させつつ車体のリア部を下降させるようにしてもよい。

このように第２の路面１０２の傾斜角度θ１と車両１のアプローチアングルθ２との関係に基づいて車両１の車体姿勢を制御することで、フロントバンパ２の底面側を路面１００に接触させることなく、車両１の前輪４を第１の路面１０１から第２の路面１０２に進入させることができる。なおアプローチアングルは、乗員の数や荷物の重量等に起因する車高の変化に応じて変化するが、本実施形態では、アングル算出部５３がアプローチアングルθ２を適宜算出するようにしている。このため、アプローチアングルθ２の変化に拘わらず、車体姿勢を適切に調整することができる。

また、例えば、車両１のディパーチャアングルθ３が第２の路面１０２の傾斜角度（第１の路面１０１に対する傾斜角度）θ１以下である場合、車両１の前輪４が第２の路面１０２に進入した後、後輪５が第２の路面１０２に進入する際、図５中に二点鎖線で示すように、車両１のリア部が第１の路面１０１に干渉してしまう虞がある。すなわちリアバンパ３の底面側が第１の路面１０１の表面に接触してしまう虞がある。

このような状況では、姿勢制御部５４は、車高調整装置４０を作動させ、図５に実線で示すように車体のリア部を相対的に上昇させ、ディパーチャアングルθ３（図１参照）が第２の路面１０２の傾斜角度θ１よりも大きくなるようにする。具体的には、姿勢制御部５４は、後輪５に対応する車高調整装置４０Ｂを作動させて車体のリア部を上昇させる。或いは前輪４に対応する車高調整装置４０Ａを作動させて車体のフロント部を下降させることで車体のリア部を相対的に上昇させる。勿論、姿勢制御部５４は、車高調整装置４０Ａ，４０Ｂの両方を作動させ、車体のフロント部を下降させつつ車体のリア部を上昇させるようにしてもよい。

このように車両１の車体姿勢を制御することで、リアバンパ３の底面側を第２の路面１０２に接触させることなく、車両１の後輪５を第１の路面１０１から第２の路面１０２に進入させることができる。なおディパーチャアングルもアプローチアングルと同様、乗員の数や荷物の重量等に起因する車高の変化に応じて変化するが、本実施形態では、アングル算出部５３がディパーチャアングルθ３を適宜算出するようにしているため、ディパーチャアングルθ３の変化に拘わらず、車体姿勢を適切に調整することができる。

警告部５５は、車両１のアプローチアングルθ２又はディパーチャアングルθ３が第２の路面１０２の傾斜角度（第１の路面１０１に対する傾斜角度）θ１以下である場合に、姿勢制御部５４が車体姿勢の制御を実行するのに先立って、「車体が路面１００と接触する虞がある旨」の第１の警告を乗員に対して実行する。

また第２の路面１０２の傾斜角度θ１の大きさによっては、変位量を最大として車高調整装置４０Ａ，４０Ｂを作動させた場合でも、アプローチアングルθ２又はディパーチャアングルθ３を第２の路面１０２の傾斜角度θ１よりも大きくすることができないことがある。そのような状況では、警告部５５は、第１の警告よりも強い、「車体姿勢の制御を行った場合でも車体が路面と接触する虞がある旨」の第２の警告を乗員に対して実行する。

なお本実施形態では、警告部５５は、例えば、車両１に設けられている警告ランプ６を点灯或いは点滅させることにより乗員への警告を行っている。このとき、第１の警告と第２の警告とで、警告方法を変更することが好ましい。勿論、警告方法は、特に限定されるものではない。

また警告部５５による警告後、姿勢制御部５４が自動的に車体姿勢の制御を開始するようにしてもよいが、例えば、乗員により所定のスイッチ等が操作されたことを条件に、姿勢制御部５４が車体姿勢の制御を実行するようにしてもよい。

次に、図６のフローチャートを参照して、本実施形態に係る車体姿勢の制御の一例について説明する。
本実施形態に係る車体姿勢の制御は、車両１を上り坂近傍まで近づけた状態で実行されるものであり、その際、車両１は実質的に停止している状態であることが好ましい。

車体姿勢の制御が開始されると、図６に示すように、まずステップＳ１で、フロント距離センサ１０の計測結果に基づいて、車両１の前方の上り坂（第２の路面１０２）の傾斜角度θ１を算出する。次いでステップＳ２で、算出した上り坂の傾斜角度θ１から、車両１のアプローチアングルθ２の変更が必要か否かを判定する。すなわち上り坂の傾斜角度θ１が車両１のアプローチアングルθ２以上であり、車両１が路面（地面）１００に接触する虞があるか否かを判定する。

ここで、上り坂の傾斜角度θ１が車両１のアプローチアングルθ２以上であると判定した場合には（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、さらにステップＳ３で、車高調整装置４０を作動させることで車両（車体）１の路面１００との接触を回避できるか否かを判定する。すなわち車高調整装置４０を作動させることで車両１のアプローチアングルθ２を上り坂の傾斜角度θ１よりも大きくすることができるか否かを判定する。

そして車両１のアプローチアングルθ２を上り坂の傾斜角度θ１よりも大きくできると判定した場合には（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、ステップＳ４に進み、例えば警告ランプ６を点滅させること等により、乗員に対して「車体のフロント部が路面に接触する状態にある」旨を警告する第１の警告を実行する。その後、車高調整装置４０を作動させて車体姿勢を自動的に調整する（ステップＳ５）。なおステップＳ５における車体姿勢の調整は、車両１が停止した状態で行うようにしてもよいし、車両１が走行している状態で行ってもよい。車体姿勢の調整が終了し、アプローチアングルθ２が傾斜角度θ１よりも大きくなると、ステップＳ６で警告ランプ６を消灯、つまり第１の警告を解除した後、ステップＳ７に進む。

ステップＳ２で上り坂の傾斜角度θ１が車両のアプローチアングルθ２よりも小さいと判定した場合には、車両１は路面１００に干渉することなく上り坂に進入できるため、ステップＳ３〜Ｓ６の処理を行うことなくステップＳ７に進む。

ステップＳ７において、例えば、フロント距離センサ１０やリア距離センサ２０等の計測結果に基づいて車両１を走行させて前輪４が上り坂に進入したこと確認すると、次いで、ステップＳ８で車体のリア部が路面（地面）１００に接触する虞があるか否かを判定する。すなわち上り坂の傾斜角度θ１が車両１のディパーチャアングルθ３以上であるか否かを判定する。

ここで車体のリア部が路面（地面）１００に接触する虞があると判定した場合には（ステップＳ８：Ｙｅｓ）、さらにステップＳ９で、車高調整装置４０を作動させることで車両１の路面１００との接触を回避できるか否かを判定する。すなわち車高調整装置４０を作動させることで車両１のディパーチャアングルθ３を上り坂の傾斜角度θ１よりも大きくすることができるか否かを判定する。

そして車両１のディパーチャアングルθ３を上り坂の傾斜角度θ１よりも大きくできると判定した場合には（ステップＳ９：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０に進み、例えば警告ランプ６を点滅させること等により、乗員に対して「車体のリア部が路面に接触する状態にある旨」を警告する第１の警告を実行する。その後、車高調整装置４０を作動させて車体姿勢を自動的に調整する（ステップＳ１１）。なおステップＳ１１における車体姿勢の調整は、車両１が停止した状態で行うようにしてもよいし、車両１が走行している状態で行ってもよい。車体姿勢の調整が終了し、ディパーチャアングルθ３が傾斜角度θ１よりも大きくなると、警告ランプ６を消灯、つまり第１の警告を解除する（ステップＳ１２）。

その後は、ステップＳ１３で、例えば、フロント距離センサ１０やリア距離センサ２０等の計測結果に基づいて、車両（車体）１と路面（地面）１００との距離（車高）が適切に保たれているか否かを判定する。この判定方法は、特に限定されないが、例えば、車高が所定値以上である期間が所定時間以上経過すると、車高が適切に保たれていると判定し（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）、ステップＳ１４に進み、車体を通常姿勢に戻す。すなわち車高調整装置４０を通常制御に戻す。これにより、一連の車体姿勢の制御を終了する。

なおステップＳ７で車両１が上り坂に進入したことが検出されない場合には（ステップＳ７：Ｎｏ）、例えば、一定時間が経過した時点でステップＳ１４に進み、一連の制御を終了する。

またステップＳ３で、車両１のアプローチアングルθ２を上り坂の傾斜角度θ１よりも大きくできないと判定した場合には（ステップＳ３：Ｎｏ）、ステップＳ１５に進み、例えば、警告ランプ６を点灯させること等により、乗員に対して「車体姿勢の制御を行った場合でも車体のフロント部が路面と接触する虞がある旨」を警告する第１の警告よりも強い第２の警告を実行し、一連の制御を終了する。なお第２の警告は、例えば、一定時間経過後に終了するようにしてもよいし、乗員のスイッチ操作等により解除されるようにしてもよい。

同様に、ステップＳ９で、車両１のディパーチャアングルθ３を上り坂の傾斜角度θ１よりも大きくできないと判定した場合には（ステップＳ９：Ｎｏ）、ステップＳ１６に進み、例えば、警告ランプ６を点灯させること等により、乗員に対して「車体姿勢の制御を行った場合でも車体のリア部が路面と接触する虞がある旨」を警告する第２の警告を実行し、一連の制御を終了する。

また本実施形態では、ステップＳ１５及びステップＳ１６で第２の警告を行った後は、制御を終了するようにしたが、例えば、警告を行ったにも拘わらず車両１が上り坂に進入した場合等には、車高調整装置４０を作動させて車体姿勢を適宜調整するようにしてもよい。

さらに本実施形態では、ステップＳ８〜Ｓ１０を車両１が上り坂に進入した後に実行しているが、これらのステップは、車両１が上り坂に進入する前に実行することもできる。

このような本実施形態に係る車両の制御装置では、路面の傾斜状態の変化に応じて車体姿勢を適宜調整するようにしたので、車両が走行する路面（地面）の傾斜状態が急激に変化する場合であっても、車体の路面との接触を抑制することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上述に実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能なものである。

例えば、上述の実施形態では、アングル算出部がアプローチアングル及びディパーチャアングルを適宜算出するようにしたが、ＥＣＵ（制御装置）は必ずしもアングル算出部を有していなくてもよい。これらアプローチアングル及びディパーチャアングルは、予め記憶されている諸元値をそのまま利用してもよい。

またフロント距離センサ及びリア距離センサの一例として、複数のセンサを備える構成を例示したが、これらフロント距離センサ及びリア距離センサの構成は特に限定されるものではない。例えば、フロント距離センサ及びリア距離センサは、前後方向で回動可能な一つのセンサを備えるものであってもよいし、例えば、カメラ等によって路面までの距離を計測するもの等であってもよい。

また、上述の実施形態では、車両が平地から上り坂に進入する状況を一例として本発明を説明したが、本発明は、例えば、車両が下り坂から平地に進入する状況にも勿論適用することができる。

１ 車両
２ フロントバンパ
３ リアバンパ
４ 前輪
５ 後輪
６ 警告ランプ
１０ フロント距離センサ
１１ 第１のフロントセンサ
１２ 第２のフロントセンサ
１３ 第３のフロントセンサ
２０ リア距離センサ
２１ 第１のリアセンサ
２２ 第２のリアセンサ
２３ 第３のリアセンサ
４０ 車高調整装置
５０ ＥＣＵ（制御装置）
５１ 路面傾斜検出部
５２ 車高検出部
５３ アングル算出部
５４ 姿勢制御部
５５ 警告部
１００ 路面
１０１ 第１の路面
１０２ 第２の路面

Claims (5)

1. 車輪と車体との間に備えられて車高を調整する車高調整装置を備える車両の制御装置であって、
   前記車両が位置する第１の路面に対して傾斜する第２の路面の存在を車両前方に認識した場合に、前記第２の路面の前記第１の路面に対する傾斜角度を検出する路面傾斜検出部と、
   前記車両のアプローチアングルが前記第２の路面の傾斜角度以下である場合に、前記車高調整装置を作動させ、前記第２の路面に対して前記車体のフロント部が干渉しないように車体姿勢を制御する姿勢制御部と、を有する
   ことを特徴とする車両の制御装置。
2. 請求項１に記載の車両の制御装置において、
   前記車体のフロント部における車高を検出するフロント車高検出部と、
   前記フロント車高検出部の検出結果に基づいて前記車両のアプローチアングルを算出する第１のアングル算出部と、を有し、
   前記姿勢制御部が、前記第１のアングル算出部の結果に基づいて車体姿勢を制御する
   ことを特徴とする車両の制御装置。
3. 請求項１又は２に記載の車両の制御装置において、
   前記姿勢制御部は、前記車両のディパーチャアングルが前記第２の路面の傾斜角度以下である場合に、前記車高調整装置を作動させ、前記第１の路面に対して前記車体のリア部が干渉しないように車体姿勢を制御する
   ことを特徴とする車両の制御装置。
4. 請求項３に記載の車両の制御装置において、
   前記車体のリア部における車高を検出するリア車高検出部と、
   前記リア車高検出部の検出結果に基づいて前記車両のディパーチャアングルを算出する第２のアングル算出部と、を有し、
   前記姿勢制御部が、前記第２のアングル算出部の結果に基づいて車体姿勢を制御する
   ことを特徴とする車両の制御装置。
5. 請求項１から４の何れか一項に載の車両の制御装置において、
   前記アプローチアングルが前記第２の路面の傾斜角度以下である場合に、その旨を乗員に警告する警告部を有する
   ことを特徴とする車両の制御装置。

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