JPH0687348A

JPH0687348A - 車両のスリップ検出装置

Info

Publication number: JPH0687348A
Application number: JP4239744A
Authority: JP
Inventors: Yukio Okawa; 幸男大川
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1992-09-08
Filing date: 1992-09-08
Publication date: 1994-03-29
Also published as: AU674345B2; WO1994005521A1; AU4983093A; US5629850A

Abstract

(57)【要約】【目的】車両のスリップを自動的に検出する。【構成】車速センサ５と操舵角センサ４の各出力ｖ、φ
に基づき車両１の車輪または履帯が走行路面に対して全
く滑っていないときの理論的な旋回速度ωt が検出され
る。そして、姿勢角センサ６の出力に基づき車両１の現
在の旋回角速度ωr が演算される。そして、これら両旋
回角速度ωt 、ωr の偏差に基づき車両１がスリップし
ていることが検出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両の前輪または後輪
の横方向へのスリップ（以下、単に「スリップ」とい
う）を検出する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ダンプトラックのような車両では、オペ
レータが乗車し運転していれば、車両がカーブ走行中に
スリップしても、オペレータがこれを感知してハンド
ル、アクセル、ブレーキを適宜操作することにより車両
が所望のコースから外れないようにすることができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ダンプトラッ
クを無人にて走行させようとする試みが近年行われてお
り、この場合は、走行中にスリップしてしまうと適切な
処置がとれずにそのままコースアウトしてしまうことが
ある。そこで、自動的にスリップを検出し、この検出結
果に基づき適切な処置をとれるようにすることが無人走
行システムを実現する上で必要である。

【０００４】本発明はこうした実状に鑑みてなされたも
のであり、車両のスリップを自動的に検出することを目
的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで、この発明では、
車両の車速を検出する車速センサと前記車両の操舵角を
検出する操舵角センサと前記車両の姿勢角を検出する姿
勢角センサとを前記車両に配設し、前記車速センサと前
記操舵角センサの各出力に基づき前記車両の理論旋回角
速度を演算するとともに、前記姿勢角センサの出力に基
づき前記車両の現在の旋回角速度を演算し、これら両旋
回角速度の偏差に基づき前記車両がスリップしているこ
とを検出するようにしている。

【０００６】

【作用】かかる発明の構成によれば、車速センサと操舵
角センサの各出力に基づき車両の車輪または履帯が走行
路面に対して全く滑っていないときの理論的な旋回速度
が検出される。そして、姿勢角センサの出力に基づき車
両の現在の旋回角速度が演算される。そして、これら両
旋回角速度の偏差に基づき車両がスリップしていること
が検出される。

【０００７】

【実施例】以下、図面を参照して本発明に係る車両のス
リップ検出装置の実施例について説明する。

【０００８】図１は実施例装置の構成をブロック図にて
示したものであり、車両１はたとえばダンプトラックで
あり、前輪２Ｌ（左）、２Ｒ（右）、後輪３Ｌ（左）、
３Ｒ（右）を有している。前輪２Ｌ、２Ｒの操舵角φは
ステアリング操作により変化される。このため車両１は
操舵角φに応じた、旋回中心Ｃ、旋回半径ｒの軌跡ＣＬ
上を走行する。なお、車両１は無人車両であり、ステア
リング操作は自動的に行われる。車両１には、舵角セン
サ４、車速センサ５およびジャイロ６が搭載されてい
る。

【０００９】舵角センサ４は前輪３Ｌ、３Ｒに付設され
ており、車両１の操舵角φを検出する。車速センサ５は
エンジンの出力軸の回転速度を検出することにより車速
ｖを検出する。ジャイロ６はいわゆるレートジャイロで
あり、走行路面のＸ軸方向に対して車両１がなす姿勢角
θの時間変化を捕らえ車両１の現在の旋回角速度ωrを
検出する。なお、この旋回角速度ωr は、車両１がスリ
ップすることにより角速度が変化した分を含んでいる。
舵角センサ４の出力φおよび車速センサ５の出力ｖは、
車両１搭載の制御装置７の演算部８に加えられ、ジャイ
ロ６の出力ωrは同制御装置７のスリップ検出部９に加
えられる。

【００１０】演算部８では、加えられたセンサ出力φ、
ｖに基づいて車両１がスリップしていないと仮定したと
きの理論旋回角速度ωt が下記（１）式のごとく演算さ
れる。

【００１１】ωt ＝ｖ・ｔａｎφ／Ｌ …（１）ただし、上記式においてＬは車両１のホイールベースで
ある。

【００１２】そして、この演算結果ωt はスリップ検出
部９に加えられる。スリップ検出部９では、ジャイロ６
から加えられた現在の旋回角速度ωr と演算部８から加
えられたωt とに基づき下記（２）式のごとく誤差の評
価量ｅが演算される。

【００１３】ｅ＝＃ＳＱ（ωr −ωt ´）ｄｔ …（２）なお、ＳＱ（ωr −ωt ´）は（ωr −ωt ´）の２乗
を意味する。

【００１４】ここで、積分時間は予め設定された時間で
ある。また、ωt ´は、ステアリングを切ってから実際
に車両１が方向を変えるまでに時間遅れがあるので、こ
の時間遅れ分を加味してωt を補正した値である。補正
値ωt ´は、上記時間遅れの時定数をτとして以下のよ
うな微分方程式により求められる。

【００１５】 τ・ｄωt ´／ｄｔ＋ωt ´＝ωt …（３）ところで（２）式において両旋回角速度の偏差ωr −ω
t ´の２乗を積分したものを評価量ｅとしているのは、
偏差ωr −ωt ´をそのまま使うと、ノイズの影響を受
ける等してそのままでは正確な評価ができない場合があ
るという理由による。上記評価量ｅが大きいほど、車両
１が現在、大きくスリップしていることを示す。そこ
で、この評価量ｅがしきい値ｅ0 以上であるか否かを判
断することにより、車両１が現在スリップしているか否
かの判断がなされる。

【００１６】この結果、車両１がスリップしていると判
定されたならば、この判定結果を示す信号が車速指令作
成部１０に加えられる。

【００１７】車速指令作成部１０は、上記判定結果が加
えられると、これに応じて車両１を所定速度まで減速さ
せるための減速指令を作成し、これをエンジン制御部１
１およびブレーキ制御部１２に出力する。ここで、所定
速度は車両１がこのままの速度で走行しても容易にはコ
ースアウトしないような速度として予め設定されておか
れるものとする。エンジン制御部１１は、上記減速指令
が加えられていない場合には、エンジンの目標回転数が
設定回転数になるように燃料噴射量を制御し、またブレ
ーキ制御部１２は、上記減速指令が加えられていない場
合には、ブレーキ操作に応じてブレーキを作動させる。
しかし、上記減速指令が加えられた場合には、エンジン
制御部１１は車両１の速度を上記所定速度まで減速させ
るように燃料噴射量を制御し、またブレーキ制御部１２
はブレーキ操作にかかわらずブレーキを作動させ車速が
所定速度まで減じられるようにする。

【００１８】なお、ブレーキ制御部１２によるブレーキ
制御は、車両１の現在の車速と上記所定速度との差が所
定値以上の場合のみに行われ、減速の時間を短縮させ
る。図２は、上記制御装置７で実行される処理手順を示
すフローチャートである。すなわち、車両１の走行中に
は、逐次、車速センサ５から車速ｖが、そして舵角セン
サ４から舵角φが入力される（ステップ１０１）。つぎ
に入力された車速ｖと舵角φとに基づき車両１の車輪が
スリップしていないと仮定したときの理論旋回角速度ω
t が上記（１）式より演算される（ステップ１０２）。

【００１９】ついで、ジャイロ６から現在の旋回角速度
ωr が入力される（ステップ１０３）。ついで、ステッ
プ１０２、ステップ１０３でそれぞれ得られた旋回角速
度ωt 、ωr に基づき誤差の評価量ｅが上記（２）式よ
り演算される（ステップ１０４）。このステップ１０４
で演算された評価量ｅがしきい値ｅ0 を超えているか否
かが判断される（ステップ１０５）。この結果、評価量
ｅがしきい値ｅ0 を超えていない場合には、スリップが
問題になるほど発生していないとし、このままの車速で
走行させてもコースアウトする虞はないので、車両１を
減速させることなく手順は再びステップ１０１に移行さ
れる。

【００２０】一方、評価量ｅがしきい値ｅ0 を超えてい
る場合には、スリップが発生し、このままの車速で走行
させるとコースアウトする虞があると判定して、安全の
ため車速を減ずるべくつぎのステップ１０６に移行され
る。

【００２１】このため、「スリップ有り」とする判定結
果が車速指令作成部１０に出力され、車両１の車速を減
ずるための指令がエンジン制御部１１およびブレーキ制
御部１２に出力される。この結果、車両１の車速が所定
速度まで低下して、コースアウトすることなく安全に旋
回走行されることになる（ステップ１０６）。

【００２２】なお、実施例では、車両１の車速を一定の
速度まで減じるようにしているが、誤差の評価量に応じ
て減速量を異ならせるような実施も可能である。

【００２３】また、実施例では、車両がスリップしてい
ることが検出された場合には、減速するようにしている
が、これに限定されることなく、スリップが検出された
ならば、安全のため車両を停止させるようにしてもよ
い。要は、「スリップ有り」とする検出結果に基づき所
定の異常処理をするのであれば、処理内容は任意であ
る。

【００２４】また、実施例では、レートジャイロによっ
て車両１の現在の旋回角速度ωr を直接検出するように
しているが、ジャイロコンパスの出力を微分することに
よりこれを求めるようにしてもよい。また、地磁気セン
サの出力に基づき旋回角速度を求める実施も可能であ
る。要は所定の姿勢角センサの出力に基づき実際の旋回
角速度を演算することができるのであればよい。

【００２５】また、実施例では、上記（２）式に基づき
評価量ｅを演算しているが、両旋回角速度の偏差に基づ
いてスリップの有無を正確に判定できるものであれば、
演算内容は任意である。

【００２６】また、実施例では、車両として車輪を有し
たダンプトラックを想定したが、これに限定されること
なく、履帯式の車両にも適用可能であり、車種としては
任意である。また、前輪ステアリング式の車両に限ら
ず、後輪ステアリング式の車両にも当然適用可能であ
る。

【００２７】また、実施例では、無人走行車を想定した
が、本発明としてはオペレータが乗車し運転している有
人車両にも適用可能である。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、車
両がスリップしていることが走行中に自動的に検出され
るので、この検出結果に基づき適切な処置をすることが
可能となり、コースアウト等の不都合を未然に回避する
ことができる。このため、車両の安全性を飛躍的に向上
させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明に係る車両のスリップ検出装置の
実施例の構成を示すブロック図である。

【図２】図２は図１に示す制御装置で実行される処理の
手順を示すフローチャートである。

【符号の説明】１車両４舵角センサ５車速センサ６ジャイロ７制御装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両の車速を検出する車速センサと
前記車両の操舵角を検出する操舵角センサと前記車両の
姿勢角を検出する姿勢角センサとを前記車両に配設し、
前記車速センサと前記操舵角センサの各出力に基づき前
記車両の理論旋回角速度を演算するとともに、前記姿勢
角センサの出力に基づき前記車両の現在の旋回角速度を
演算し、これら両旋回角速度の偏差に基づき前記車両が
スリップしていることを検出するようにした車両のスリ
ップ検出装置。
【請求項２】前記車両がスリップしていることが
検出された場合に前記車両を減速させるように車速を制
御する請求項１記載の車両のスリップ検出装置。