WO1994005521A1

WO1994005521A1 - Apparatus for detecting slip of vehicle

Info

Publication number: WO1994005521A1
Application number: PCT/JP1993/001267
Authority: WO
Inventors: Yukio Okawa
Original assignee: Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho
Priority date: 1992-09-08
Filing date: 1993-09-07
Publication date: 1994-03-17
Also published as: US5629850A; AU4983093A; JPH0687348A; AU674345B2

Description

明細書車両のスリップ検出装置技術分野

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。背景技術

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。

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。

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。発明の開示

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。

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。

図面の簡単な説明

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プロック図、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ヤートである。発明を実施するための最良の形態

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。

図 1は実施例装置の構成をプ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 2 L (左）、 2 R (右）、後輪 3 L (左）、 3 R (右）を有している。前輪 2 L、 2 Rの操舵角 0はステアリング操作により変化される。このため車両 1は操舵角に応じた、旋回中心 C、旋回半径 rの軌跡 C L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およびジャィ口 6が搭載されている。

舵角センサ 4は前輪 3 L、 3 Rに付設されており、車両 1の操舵角 0を検出する。車速センサ 5はエンジンの出力由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がなす姿勢角の時間変化を捕らえ車両 1の現在の旋回角速度 o> r を検出する。なお、この旋回角速度 co r 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 ω Γ は同制御装置 7のスリップ検出部 9に加えられる。

' 演算部 8では、加えられたセンサ出力 ø、 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 cot が下記（ 1 ) 式のごとく演算される。

ωί = v · t a η φ / L ··· ( ]_ )

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。

そして、この演算結果 c t 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 ω_Γ と演算部 8から加えられた c t 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。

e = X S Q (ωτ - ωΐ ' ) d t … （ 2)

なお、 S Q (cor - ω\ ' ) は（ωΓ - ωί ' ) の 2乗を意味する。

ここで、積分時間は予め設定された時間である。また、 ' 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 ωΐ を捕正した値である。補正値 t ' 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。

て ♦ d wt ' / d t + i t ' wt ·'· (3)

ところで（2) 式において両旋回角速度の偏差 cor - ω\ 'の 2乗を積分したものを評価量 eとしているのは、偏差 ωΓ — cot 'をそのまま使うと、ノィ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 e 0 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。

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 1 0に加えられる。

車速指令作成部 1 0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 1 2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ァゥ卜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 1 1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 1 2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。 L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 1 1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 1 2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。

なお、ブレーキ制御部 1 2によるブレ一キ制御は、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ヤ一トである。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 øが入力される（ステップ 1 ◦ 1 ) 。つぎに入力された車速 Vと舵角 ø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 o t が上記（1 ) 式より演算される (ステップ 1 0 2 ) 。

ついで、ジャイロ 6から現在の旋回角速度が入力される（ステップ 1 0 3 ) 。ついで、ステップ 1 0 2、ステップ 1 0 3でそれぞれ得られた旋回角速度 w t 、 ω ν 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 1 0 4 ) 。このステップ 1 0 4で演算された評価量 eがしきい値 e 0 を超えているか否かが判断される（ステップ 1 0 5 ) 。この結果、評価量 eがしきい値 e O を超えていない場台には、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ァゥ卜する虞はないので、車両 1を減速させることなく手順は再びステップ 1 ◦ 1に移行され o

一方、評価量 eがしきい値 e O を超えている場台には、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ァゥ卜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ツプ 1 0 6に移行される。

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 1 0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 1 1およびブレーキ制御部 1 2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 1 0 6 ) o

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カ、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。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台には、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。

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 ω r 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。

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。

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。

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。産業上の利用可能性

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。

Claims

請求の範囲

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。

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の範囲第 1項記載の車両のスリップ検出装置。

3 . 前記理論旋回角速度は、前記車速センサから出力される車速と前記操舵角センサから出力される操舵角と前記車両のホイールベースとによって演算される請求の範囲第 1項記載の車両のスリップ検出装置

4 . 前記理論旋回角速度は、前記車両のステアリングが操作されてから該操作に応じて前記車両が旋回を開始するまでの遅延時間に応じて補正され、該補正された理論旋回角速度に基づいてスリップが検出されるものである請求の範囲第 1項記載の車両のスリップ検出装置。

5 . 前記両旋回角速度の偏差の平均二乗誤差を演算し、該演算値が所定値以上になつた時点で前記車両がスリップしていると判断する請求の範囲第 1項記載の車両のスリップ検出装置。