JP3978774B2 - Vehicle control device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両制御装置に関し、より詳細には、車輪(タイヤ)に加わる加速度に基づいて、タイヤのコーナリングフォースを測定する車両制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
車輪の空気圧を測定し、測定した空気圧が所定範囲から逸脱していた場合にその旨の警報を発して運転者に報知する空気圧警報システムを搭載した自動車が提案されている。このようなシステムでは、各車輪にセンサを取付け、これらのセンサによって車輪の空気圧を監視している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
一方、車輪(タイヤ)のコーナリングフォースは、車両の走行性能の大きな影響を与えため、その大きさを知ることは、車両の状況を把握するうえで、極めて重要である。しかしながら、タイヤのコーナリングフォースは、摩耗等によって変化していくものであるため、現在のコーナリングフォースの大きさを知ることは困難であった。
【0004】
本発明は、これらの点に着目してなされたものであり、空気圧警報システム用のセンサに車輪に加わる横方向の加速度を検出する機能を持たせることにより、安価な構成で、車輪のコーナリングフォースを測定することができる車両制御装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、各車輪に取付けられ車輪の空気圧と車輪に加わる横方向の加速度とを検出し、該空気圧に関する信号と車輪に加わる加速度に関する信号を車体側に送信するセンサ手段と、前記空気圧に関する信号に基づいて各車輪の空気圧を判定し、何れかの車輪の空気圧が所定範囲から逸脱したときに警報を発する空気圧警報装置と、前記車輪に装着されているタイヤと同一種類のタイヤを用いて実測され、車輪に加わる加速度と車重から算出されたタイヤのタイヤスリップ角に対するコーナリングフォースの初期値を記憶しておく記憶手段と、前記加速度に関する信号と車重とから、装着されているタイヤの現在のタイヤスリップ角に対するコーナリングフォースを推定する推定手段と、前記コーナリングフォースの初期値と前記推定されたコーナリングフォースの比較に基づいてタイヤの劣化を判定する劣化判定手段と、を備えている、ことを特徴とする車両制御装置が提供される。
【0006】
このような構成によれば、空気圧警報装置のために車輪に設けられたセンサ手段に加速度検出機能を持たせているので、構成が簡略になる。さらに、車輪に取付けられたセンサ手段からの信号に基づいて、車輪に加わる加速度から推定可能なコーナリングフォースを推定するので、正確なコーナリングフォースが得られ、このコーナリングフォースに基づいてタイヤの正確な劣化判定が可能となる。
【0007】
本発明の好ましい態様は、前記比較による偏差が所定値以上のときに、タイヤ劣化と判定し、その旨の警告を行う警告手段をさらに備えている。
【0008】
本発明の他の好ましい態様は、車両の走行特性を制御する制御手段と、前記劣化判定手段の判定結果に基づいて、前記制御手段の制御内容を変更する制御特性変更手段と、を更に備えている。
【0009】
このような構成によれば、タイヤの劣化状態を勘案した車両制御が行われるので、車両の走行特性に適合した車両制御が可能となる。
【0010】
本発明のもう一つの好ましい態様は、前記憶手段が、推定されたコーナリングフォースを逐次、記憶し、記憶されている過去のコーナリングフォースと、現在のコーナリングフォースとを比較し、前記コーナリングフォースのほうが小さいときには、タイヤが交換されたと判断し、その旨の表示を行う表示手段を備えている。
【0011】
一般に、コーナリングフォースはタイヤの摩耗(使用)によって増加するため、通常の使用状態においては、同一のタイヤのコーナリングフォースが過去のコーナリングフォースより小さくなることはない。このため、コーナリングフォースが小さくなったときは、タイヤが交換された結果、コーナリングフォースが低下したと判定している。また、タイヤ交換の表示により、乗員は、空気圧警報装置の空気圧適正範囲等を変更することとなる。
【0012】
本発明の好ましい態様は、前記記憶されている過去のコーナリングフォースと、現在のコーナリングフォースとの差が所定以上であったときに、タイヤが交換されたと判断するとともに前記制御特性変更手段による制御内容の変更を所定期間、禁止する禁止手段を備えている。
【0013】
タイヤ交換直後は、実装状態でのコーナリングフォースのデータがないため、制御内容をどのように変更すべきかが不明となるためである。
【0014】
本発明の好ましい態様によれば、前記推定手段は、車輪の空気圧が所定範囲にあるときのみ、前記タイヤ性能値の推定を行う。
【0015】
本発明の別の態様によれば、各車輪に取付けられ車輪の空気圧と車輪に加わる横方向の加速度とを検出し、該空気圧に関する信号と車輪に加わる加速度に関する信号を車体側に送信するセンサ手段と、前記空気圧に関する信号に基づいて各車輪の空気圧を判定し、何れかの車輪の空気圧が所定範囲から逸脱したときに警報を発する空気圧警報装置と、前記加速度に関する信号と車重とに基づいて、車輪のタイヤスリップ角に対するコーナリングフォースを測定する測定手段と、前記測定されたコーナリングフォースに基づいて、タイヤの摩耗状態を推定する摩耗推定手段と、を備えている、ことを特徴とする車両制御装置が提供される。
【0016】
コーナリングフォースとタイヤの摩耗状態は、密接に関連するので、コーナリングフォースからタイヤの摩耗状態を推定することが可能となる。
【0017】
本発明の好ましい態様によれば、前記摩耗推定手段が、現在のコーナリングフォースと初期のコーナリングフォースとを比較することにより、上記推定を行う。初期のコーナリングフォースとは、タイヤが新しい状態でのコーナリングフォースである。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。まず、本発明の実施形態の車両制御装置の構成を説明する。図1は、本実施形態の車両制御装置1が搭載された車両の概略的な構成を示すブロック図である。本実施形態の車両制御装置1は、車輪の空気圧および車輪(タイヤ)2が受ける加速度を検出し、この空気圧および加速度に応じて車両の制御特性を変更する車両制御装置である。
【0019】
図1に示されているように、車両制御装置1は、車両の各車輪2に取付けられた検出装置4と、車体側に配置された処理装置6を備えている。本実施形態の車両は、アンチロックブレーキシステム(ABS)およびトラクションコントロールシステム(TRC)の機能を有する車両安定性制御(DSC:Dynamic Stability Control)装置を備えている。また、本実施形態の車両は、ギア比が変更可能な(VGR:Variable Gear Ratio)機構を備えた電動パワーステアリング(EPS:Electric Power Steering)装置を備えている。さらに、本実施形態の車両は、ダンパの硬さ変更による振動特性の変更、ダンパの長さ変更による車高変更等を行うことができるサスペンション装置を備えている。更に、本実施形態の車両には、ステアリングホイールの切れ角を検出する舵角センサ、車両の重量を検出する車重センサ等の種々のセンサ(図示せず)が設けられている。
【0020】
検出装置4は、各車輪2のホイールのエアバルブ付近に取付けられ、各車輪内(タイヤ内)の空気の圧力、温度、各車輪の遠心力方向加速度及び横方向(幅方向)加速度等を検出し、検出結果等を、車体側の処理装置6に送信するように構成されている。
【0021】
検出装置4は、図2に示されているように、各車輪(タイヤ)内の空気圧を検出する圧力センサ8と、車輪(タイヤ)内の空気の温度を検出する温度センサ10と、車輪2に加わる遠心力方向及び横方向の加速度を検出する加速度センサ12と、タイヤ識別IDを記憶しているメモリ14を備えている。検出装置4には、さらに、各センサ8、10、12の検出値およびタイヤ識別IDを含む空気圧信号を生成し、これを処理装置6側に送信させ、且つ、処理装置6側から受信した信号を処理する送受信CPU16と、送受信を行う送受信機18が設けられている。検出装置4は、図示しない内蔵バッテリによって作動されるように構成されている。
【0022】
本実施形態は、検出装置4が、通常は、加速度に関する信号を含まない空気圧信号を、車両の状況等に応じて変化するレート(時間間隔すなわち頻度)で、能動的に処理装置6に送信するように構成されている。すなわち、本実施形態では、車両の停車中は、車輪の空気圧が変化する可能性が少ない等の理由から、空気圧信号の送信が極めて長い間隔とされる。車両の停車は、加速度センサ12の出力が零であるか否かに基づいて、検出装置4側で判断される。また、走行中は、空気圧が適正範囲であれば、空気圧信号が、停車時の間隔よりは短いが比較的長い第1の間隔で送信され、さらに、空気圧が適正範囲から逸脱しているときには、第1の間隔より短い第2の間隔で送信される。
【0023】
また、車両が所定の走行状態にあるときには、処理装置6側からの指示で、車輪が受ける加速度に関する信号が付加された空気圧信号を、上記所定レートに代わる処理装置6側が指定するレート(頻度)で、処理装置6側に送信するように構成されている。
【0024】
空気圧信号に含まれる、タイヤ識別IDは、空気圧信号が自車両に取付けられている車輪からの信号であることを識別するために用いられる符号であり、処理装置4毎に異なる。このタイヤ識別IDは、検出装置4からの送信後、処理装置6側で登録されているタイヤ識別IDと照合される。
【0025】
図1に示されているように、各車輪2の近傍の位置に、各検出装置4から送信された空気圧信号を受信するための専用アンテナ20が、それぞれ配置され、受信した空気圧信号を処理装置6に伝えるように構成されている。
【0026】
処理装置6は、空気圧警報CPU22と、ABS/TRC/DSC制御用CPU24と、EPS/VGR制御用CPU26と、サスペンション制御用CPU28と、総合制御CPU30と、記憶手段32と、を備えている。
【0027】
空気圧警報CPU22は、いずれかの検出装置4から送信されてきた空気圧信号に基づいて算出された車輪の空気圧が、適正範囲から逸脱したときには、インスツルメントパネル内に配置された空気圧警告灯34を点灯させ、乗員に何れかの車輪の空気圧が異常である旨の報知を行うように構成されている。空気圧の適正範囲は、車輪内の空気温度と関連するので、適正範囲であるか否かの判定には、空気圧信号に含まれる車輪内空気温度が勘案される。
【0028】
ABS/TRC/DSC制御用CPU24は、舵角センサ、スロットル開度センサ、車輪速センサ、ヨーレートセンサ等からの種々の情報に基づいて、車載のDSC装置の基本的な制御特性を決定し、この基本的な制御特性に基づいて、これらの装置の作動を制御するように構成されている。
【0029】
同様に、EPS/VGR制御用CPU26は、車両の走行状態、運転状態等に基づいて、EPS装置のアシスト量の変更、ギア比の変更およびこれらの変更タイミング等の基本的な制御特性を決定し、この基本的な制御特性に基づいて、EPS装置の作動を制御するように構成されている。さらに、サスペンション制御用CPU28は、車両の走行状態等に基づいて、サスペンションのダンパの硬さ変更による振動特性制御、ダンパの長さ変更による車高制御等の基本的な制御特性を決定し、この基本的な制御特性に基づいて、サスペンション装置の作動を制御するように構成されている。
【0030】
総合制御CPU30は、検出装置4側からの信号を受信すると共に、車両が所定の走行状態にあるときには、車輪が受けた加速度に関する信号を空気圧に関する信号に加えて走行状態に対応したレートで送信させる指示を検出装置4に送るように構成されている。
【0031】
また、総合制御CPU30は、車輪2が受けた横方向の加速度、車重から、タイヤのコーナリングフォースを算出するように構成されている。さらに、この算出されたコーナリングフォースに基づいて、総合CPU30が、ABS/TRC/DSC制御用CPU24、サスペンション制御用CPU28等による、DSC装置、サスペンション装置等の基本的な制御特性を変更させるように構成されている。また、算出されたコーナリングフォースは、記憶手段32に逐次、記憶されていく。従って、タイヤの摩耗等によって経時的に変化するタイヤのコーナリングフォースが、記憶手段32に記憶されることになる。尚、本実施形態では、コーナリングフォースの算出は、車両の空気圧が所定範囲内でのみ行われる。
【0032】
総合制御CPU30は、測定されたコーナリングフォースが、所定値を上回ったときには、タイヤの摩耗が進んだと判断し、その旨、または、タイヤを交換すべき旨の警告を発する。タイヤ装着当初のコーナリングフォースと、現在コーナリングフォースとの差が、所定値以上となったときに、警告を発する構成でも良い。この警告は、例えば、インスツルメントパネル上の警告ランプを点灯させることによって行われる。
【0033】
また、総合制御CPU30は、現在のコーナリングフォースが、記憶されている以前のコーナリングフォースより小さくなったときには、タイヤが交換されたと判断して、その旨の警告を行うように構成されている。タイヤが交換されたとき、例えば、タイヤがタイヤから所謂スタッドレスに交換されたときには、適正空気圧が変わるため、空気圧警報を行うためのデータを変更する必要がある。このため、タイヤが交換された旨の警告を発し、乗員に、上記データ等の変更を促すこととしている。
【0034】
記憶手段32には、車両の出荷に取付けられている所謂純正タイヤのタイヤスリップ角とコーナリングフォースとの関係を示すマップ等の本実施形態の車両制御を行うためにデータが記憶されている。
【0035】
記憶手段32には、さらに、自車両に装着されているタイヤのタイヤ識別ID、装着されているタイヤの適正空気圧等の空気圧警報を行うときに必要となるデータが記憶されている。また、記憶手段32には、空気圧変化に伴う走行特性の変化を補正する制御特性の変更量を算出するために必要なデータが記憶されている。
【0036】
次に、本実施形態の車両制御装置の動作を説明する。車両完成時、タイヤ交換時等に、各車輪に取付けられている検出装置4のタイヤ識別ID、装着タイヤのタイヤスリップ角とコーナリングフォースとの関係を示すマップ等が、処理装置6の記憶手段32に記憶させられる。本実施形態では、車輪2毎に専用のアンテナ19が配置されているので、各検出装置4から空気圧信号を各アンテナ19に受信させることにより、どの位置の車輪がどのタイヤ識別IDを有しているかを登録することができる。
【0037】
上述したように、車両の使用中には、検出装置4が、加速度に関する信号を含まない空気圧信号を、車両の走行状態に応じた所定のレートで、処理装置6に送信する。そして、車両の走行状態が所定の走行状態になると、処理装置6側からの指示で、加速度に関する信号を含む空気圧信号が、加速度に関する信号を含まない空気圧信号の送信レートとは異なった、その走行状態に応じたレートで検出装置4から処理装置6に送信される。
【0038】
処理装置6側では、空気圧に関する信号等に基づいて、空気圧警報CPU20が各車輪の空気圧が、記憶手段32に記憶されている適正範囲内にあるか否かを判定し、適正範囲から逸脱しているときには、空気圧警告灯34を点灯させる。車両がナビゲーション装置などの表示画面を備えた装置を搭載している場合には、図3に示されているような表示を画面上に表示させ、どの車輪の空気圧がどの程度不足(または過剰)であるか、さらに、各車輪(左前輪:FL、右前輪:FR、左後輪:RL、右後輪:RR)の空気圧と適正空気圧帯域との関係を知らせるように構成してもよい。さらに、専用腕時計に表示部に、各車輪の現在の空気圧と、適正空気圧とを表示させるように構成してもよい(図4)。
【0039】
処理装置6では、総合制御CPU30は、車輪が受けている横方向の加速度に関する信号を入力すると、この信号および車重センサからの車重に関する信号に基づいてタイヤのコーナリングフォースを演算する。そして、この演算(推定)されたコーナリングフォースに基づいて、種々の制御を行う。たとえば、算出されたコーナリングフォースに基づいて車両の各制御特性の変更量を演算し、この変更量を制御を行う各CPU22、24、26に送り、変更した制御特性に基づいて車両の走行を制御させる。
【0040】
また、本実施形態では、総合制御CPU30が、算出されたコーナリングフォースに基づいて、タイヤの摩耗状態を判定する。この摩耗判定は、記憶手段32に記憶されている図5のマップに基づいて行われる。このマップは、タイヤスリップ角に対するコーナリングフォースの特性を示すマップである。本実施形態の処理装置6では、予めタイヤ試験機等で計測した、初期(新品)状態における、装着タイヤのタイヤスリップ角に対するコーナリングフォースの特性▲1▼(図5の太線)と、装着タイヤを全摩耗(例えば、二部山程度の使用限界)とした状態でのタイヤスリップ角に対するコーナリングフォースの特性▲2▼(図5中の細線)とを、特性の基本値として記憶手段32のマップ内に記憶させておく。
【0041】
そして、新品のタイヤを車両に取付けて実際に走行しているときに、車輪が受けた横方向の加速度を測定し、これに基づいて、実走時におけるコーナリングフォースを算出し、新品のタイヤを実装したときの、タイヤスリップ角に対するコーナリングフォースの特性(3)(図5の一点鎖線)を、作成して、実測値としてマップ上に記憶する。そして、特性(1)と特性(3)との差から、基本値と実測値との差を補償する補正係数を算出し、この補正係数で全摩耗状態での特性(2)(基本特性)を補正して、実装時の全摩耗状態の特性(4)(図5の二点差線)を推定する。さらに、この実装時の特性(4)の所定タイヤスリップ角に対するコーナリングフォース値から所定マージンを差し引いた値を、コーナリングフォースの危険摩耗量判断値(5)(図6の点線)として設定する。尚、この所定タイヤスリップ角は、誤った摩耗判定を防止するため、ある程度、大きなとされる。
【0042】
走行によってタイヤが摩耗すると、これにともなってコーナリングフォース値が増加してくる。そして、コーナリングフォース値が、危険摩耗量判断値▲5▼を越えると、総合制御CPU30が、タイヤが摩耗したと判断し、インスツルメントパネル上のランプを点灯させる等の警告表示を行う。
【0043】
次に、図6に沿って、総合制御CPU30等が行う、コーナリングフォースに関する処理を具体的に説明する。図6は、総合制御CPU30等が行うコーナリングフォースに関する処理の内容を示すフローチャートである。
【0044】
処理が開始されると、まず、ステップS1で、装着タイヤのスリップ角に対するコーナリングフォースの基本値である上記特性▲1▼、▲2▼が入力されているか否かを判定する。新車時には、これら▲1▼、▲2▼はメーカで入力されているはずであるが、何らかの原因でデータが消滅したとき、または、タイヤを交換したときには、これらのデータが記憶手段32内に存在していない。ステップS1でNOときには、ステップS2に進み、装着タイヤの特性▲1▼、▲2▼を入力し、ステップS3に進む。する。この入力は、例えば、インターネットを介して装着しているタイヤの特性▲1▼、▲2▼を入手すること等によって、行われる。
【0045】
ステップS1でYESのときには、ステップS3に進み、新品のタイヤを実装したときの、タイヤスリップ角に対するコーナリングフォースの特性▲3▼に関するデータ(実装時の初期データ)を有しているか否かを判定する。ステップS3でNOのとき、即ち、実装時の初期データが存在しないときには、コーナリングフォースに基づく摩耗判定等を行うことができないので、ステップS4以下の処理で、判定に必要な実装時の初期データを蓄積する。
【0046】
まず、ステップS4で、車速が時速40km以上であるか否かを判定する。車速が高くないと、タイヤスリップ角に対するコーナリングフォースの特性を正確に算出できないからである。ステップS4で、YESのときには、ステップS5に進み、車輪が受けている横方向の加速度が0.1G以上であるか否かを判定する。速度と同様、横加速度もある程度大きくないと、タイヤスリップ角に対するコーナリングフォース値を正確に算出できないからである。ステップS4またはステップS5でNOのときには、ステップS4に戻る。
【0047】
ステップS5でYESのときには、ステップS6に進み、タイヤスリップ角(βt)を推定(算出)する。このタイヤスリップ角(βt)は、どのように推定してもよいが、本実施形態では、舵角センサからの信号と、ステアリング装置のギア比と、車体スリップ角等から算出している。次いで、ステップS7に進み、車輪が受けている横方向の加速度と車重センサから車重に関する信号とから、タイヤのコーナリングフォース(cf)を推定(算出)する。さらに、ステップS8に進み、算出されたコーナリングフォース(cf)を、タイヤスリップ角(βt)と関連付けたデータとして、記憶手段32等に記憶させ、蓄積する。
【0048】
次いで、ステップS9に進み、所定量のデータが蓄積されたか否かを判定する。所定量とは、図5のグラフの特性▲3▼のような、新品のタイヤを実装したときの、タイヤスリップ角に対するコーナリングフォースの特性(実装時の初期データ)を生成するのに十分な量を指す。
【0049】
ステップS9でのNOのときには、ステップS4に戻り、データの蓄積を続行する。ステップS9でYESのときには、ステップS10に進み、蓄積されたデータに基づいて、新品のタイヤを実装したときの、タイヤスリップ角に対するコーナリングフォースの特性(実装時の初期データ)、即ち、図5のグラフの特性▲3▼を生成する。更に、ステップS11に進み、上記特性▲1▼と特性▲3▼との差から、基本値と実測値との差を補償する補正係数を算出し、この補正係数で全摩耗状態での特性▲2▼(基本特性)を補正して、実装時の全摩耗状態の特性▲4▼を生成し設定する。
【0050】
次いで、ステップS12に進み、或るタイヤスリップ角における特性▲4▼の値から所定マージを差し引いたコーナリングフォース値(摩耗状態が二部山に相当)を危険摩耗量判断値(α1)を設定し、リターンする。
【0051】
一方、ステップS3でYESのときには、ステップS13に進み、タイヤスリップ角(βtn)を推定(算出)する。このタイヤスリップ角(βtn)は、どのように推定してもよいが、本実施形態では、舵角センサからの信号と、ステアリング装置のギア比と、車体スリップ角等から算出している。次いで、ステップS14に進み、車輪が受けている横方向の加速度と、車重センサから車重に関する信号とに基づいて、タイヤのコーナリングフォース(cfn)を推定(算出)する。
【0052】
さらに、ステップS15に進み、算出されたコーナリングフォース(cfn)を、算出された現在のタイヤスリップ角(βtn)におけるコーナリングフォース(cfn)として記憶する。さらに、ステップS16に進み、算出されたコーナリングフォース(cfn)に基づいて、DSC装置等の制御内容を変更する。
【0053】
次いで、ステップS17に進み、算出された現在のコーナリングフォース(cfn)が、危険摩耗量判断値(α1)以上であるか否かを判定する。ステップS17でYESのときには、ステップS18に進み、例えばインスツルメントパネル上の警告ランプを点灯させて、タイヤ摩耗警報を行う。
【0054】
また、ステップS17でNOのときには、ステップS19に進み、現在のコーナリングフォースcfnが、記憶されているコーナリングフォースcfn−1より小さいか否かを判定する。尚、記憶されているコーナリングフォースcfn−1は、過去の一定期間にわたる、コーナリングフォース値の平均値を用いるのが好ましい。
【0055】
ステップS19でYESのときには、タイヤが交換されたと判断し、ステップS20に進み、コーナリングフォースの特性の基本値▲1▼、▲2▼をリセットするとともに、乗員にタイヤ空気圧警報用の適正空気圧値の変更作業を促す表示を行う。この結果、タイヤが交換されたとき等は、所定時間、ステップS3でYESとならず、ステップS16での制御内容の変更が停止される。また、ステップS19でNOのときにはそのままリターンする。
【0056】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された事項の範囲内で種々の変更・変形が可能である。
【0057】
上記実施形態では、車両が、車両安定性制御(DSC:Dynamic Stability Control)装置、ギア比が変更可能な(Variable Gear Ratio)機構を備えた電動パワーステアリング(Electric Power Steering)装置および振動特性・長さを変更可能なダンパを備えているが、本発明では、これら全てが備えられてる必要はなく、これらの少なくとも1つ、又は、これら以外の車両の走行特性を制御する装置を備えたものでもよい。
【0058】
【発明の効果】
このような構成を備えた本発明によれば、安価な構成で、車輪のコーナリングフォースを測定することができる車両制御装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態の車両制御装置が搭載された車両の概略的な構成を示すブロック図である。
【図2】 検出装置の構成を示すブロック図である。
【図3】 車輪の空気圧表示の例示である。
【図4】 車輪の空気圧を表示する専用腕時計を示す図面である。
【図5】 タイヤの摩耗状態を判定するために使用されるマップの一例である。
【図6】 総合制御CPUが行う、車輪が受けた加速度に関する信号を送信させるための指示を生成する処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1:車両制御装置
2:車輪
4:検出装置
6:処理装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vehicle control device, and more particularly to a vehicle control device that measures a cornering force of a tire based on acceleration applied to a wheel (tire).
[0002]
[Prior art]
There has been proposed an automobile equipped with an air pressure alarm system that measures the air pressure of a wheel and issues a warning to the driver when the measured air pressure deviates from a predetermined range. In such a system, sensors are attached to each wheel, and the air pressure of the wheels is monitored by these sensors.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
On the other hand, since the cornering force of the wheels (tires) has a great influence on the running performance of the vehicle, it is extremely important to know the size of the cornering force in order to grasp the situation of the vehicle. However, since the cornering force of a tire changes due to wear or the like, it is difficult to know the current size of the cornering force.
[0004]
The present invention has been made paying attention to these points, and by providing a sensor for a pneumatic alarm system with a function of detecting the lateral acceleration applied to the wheel, the cornering force of the wheel can be obtained at an inexpensive configuration. An object of the present invention is to provide a vehicle control device capable of measuring the above.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, the sensor means for detecting the air pressure of the wheel attached to each wheel and the lateral acceleration applied to the wheel, and transmitting the signal related to the air pressure and the signal related to the acceleration applied to the wheel to the vehicle body side, the air pressure The air pressure alarm device that determines the air pressure of each wheel based on the signal related to it and issues an alarm when the air pressure of any wheel deviates from a predetermined range, and the same type of tire as the tire mounted on the wheel Using Measured acceleration and acceleration applied to the wheel Calculated from vehicle weight Tire Cornering force against tire slip angle Storage means for storing the initial value of the signal, and a signal relating to the acceleration And car weight From the current tires installed Cornering force against tire slip angle Estimating means for estimating Cornering Force Initial value and the estimated Cornering force There is provided a vehicle control device comprising: a deterioration determination means for determining deterioration of a tire based on the comparison of the above.
[0006]
According to such a configuration, the sensor means provided on the wheel for the air pressure alarm device is provided with an acceleration detection function, so the configuration is simplified. Furthermore, it can be estimated from the acceleration applied to the wheel based on the signal from the sensor means attached to the wheel. Since the cornering force is estimated, an accurate cornering force can be obtained, and the tire can be accurately judged on the basis of the cornering force. .
[0007]
In a preferred aspect of the present invention, when the deviation by the comparison is a predetermined value or more, it is further provided with warning means that determines that the tire has deteriorated and gives a warning to that effect.
[0008]
Another preferable aspect of the present invention further includes control means for controlling the running characteristics of the vehicle, and control characteristic changing means for changing the control content of the control means based on the determination result of the deterioration determination means. Yes.
[0009]
According to such a configuration, since vehicle control is performed in consideration of the deterioration state of the tire, vehicle control adapted to the running characteristics of the vehicle is possible.
[0010]
Another preferred embodiment of the present invention is Previous storage means The estimated cornering force is sequentially stored, the stored past cornering force is compared with the current cornering force, and when the cornering force is smaller, it is determined that the tire has been replaced, and an indication to that effect The display means for performing is provided.
[0011]
In general, since the cornering force increases due to wear (use) of the tire, the cornering force of the same tire does not become smaller than the past cornering force in a normal use state. For this reason, when the cornering force becomes small, it is determined that the cornering force has decreased as a result of the tire replacement. In addition, the occupant changes the appropriate air pressure range of the air pressure alarm device by displaying the tire replacement.
[0012]
In a preferred aspect of the present invention, when the difference between the stored past cornering force and the current cornering force is greater than or equal to a predetermined value, it is determined that the tire has been replaced, and the control content by the control characteristic changing means There is a prohibition means for prohibiting the change for a predetermined period.
[0013]
This is because immediately after the tire replacement, there is no cornering force data in the mounted state, so it becomes unclear how the control content should be changed.
[0014]
According to a preferred aspect of the present invention, the estimation means estimates the tire performance value only when the air pressure of the wheel is within a predetermined range.
[0015]
According to another aspect of the present invention, sensor means for detecting the air pressure of the wheel and the lateral acceleration applied to the wheel, which is attached to each wheel, and transmitting a signal related to the air pressure and a signal related to the acceleration applied to the wheel to the vehicle body side. An air pressure alarm device that determines the air pressure of each wheel based on the signal related to the air pressure, and issues an alarm when the air pressure of any wheel deviates from a predetermined range; and the signal related to the acceleration; With vehicle weight Based on the wheel Against tire slip angle There is provided a vehicle control device comprising: a measuring unit that measures a cornering force; and a wear estimation unit that estimates a wear state of a tire based on the measured cornering force.
[0016]
Since the cornering force and the tire wear state are closely related, it is possible to estimate the tire wear state from the cornering force.
[0017]
According to a preferred aspect of the present invention, the wear estimation means performs the estimation by comparing a current cornering force with an initial cornering force. The initial cornering force is a cornering force with a new tire.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, the structure of the vehicle control apparatus of embodiment of this invention is demonstrated. FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a vehicle on which the
[0019]
As shown in FIG. 1, the
[0020]
The
[0021]
As shown in FIG. 2, the
[0022]
In the present embodiment, the
[0023]
In addition, when the vehicle is in a predetermined running state, a rate (frequency) specified by the
[0024]
The tire identification ID included in the air pressure signal is a code used to identify that the air pressure signal is a signal from a wheel attached to the host vehicle, and is different for each
[0025]
As shown in FIG. 1,
[0026]
The
[0027]
When the air pressure of the wheel calculated based on the air pressure signal transmitted from any one of the
[0028]
The ABS / TRC /
[0029]
Similarly, the EPS /
[0030]
The
[0031]
The
[0032]
When the measured cornering force exceeds a predetermined value, the
[0033]
Further, when the current cornering force becomes smaller than the previous stored cornering force, the
[0034]
The storage means 32 stores data for performing vehicle control of the present embodiment such as a map showing the relationship between the tire slip angle of so-called genuine tires attached to vehicle shipment and the cornering force.
[0035]
The storage means 32 further stores data necessary for performing a pneumatic alarm such as a tire identification ID of a tire mounted on the host vehicle and an appropriate air pressure of the mounted tire. Further, the storage means 32 stores data necessary for calculating the amount of change in the control characteristic that corrects the change in the travel characteristic accompanying the change in air pressure.
[0036]
Next, the operation of the vehicle control device of this embodiment will be described. The storage means 32 of the
[0037]
As described above, during use of the vehicle, the
[0038]
On the
[0039]
In the
[0040]
In the present embodiment, the
[0041]
Then, when a new tire is attached to the vehicle and actually running, the lateral acceleration received by the wheels is measured, and based on this, the cornering force during actual running is calculated, and the new tire is The characteristic (3) of the cornering force with respect to the tire slip angle when mounted (one-dot chain line in FIG. 5) is created and stored on the map as an actual measurement value. Then, a correction coefficient that compensates for the difference between the basic value and the actual measurement value is calculated from the difference between the characteristic (1) and the characteristic (3), and the characteristic (2) (basic characteristic) in the entire wear state is calculated using this correction coefficient. Is corrected, and the characteristic (4) (two-dotted line in FIG. 5) of the entire wear state at the time of mounting is estimated. Furthermore, the predetermined tire slip angle of the characteristic (4) at the time of mounting Against A value obtained by subtracting a predetermined margin from the cornering force value is set as a cornering force critical wear amount judgment value (5) (dotted line in FIG. 6). The predetermined tire slip angle is set to be large to some extent in order to prevent erroneous wear determination.
[0042]
When the tires are worn by running, the cornering force value increases accordingly. When the cornering force value exceeds the dangerous wear amount judgment value (5), the
[0043]
Next, a process related to the cornering force performed by the
[0044]
When the processing is started, first, in step S1, it is determined whether or not the above characteristics (1) and (2), which are basic values of the cornering force with respect to the slip angle of the mounted tire, are input. In the case of a new car, these (1) and (2) should have been entered by the manufacturer, but these data exist in the storage means 32 when the data disappears for some reason or when the tire is replaced. Not done. If NO in step S1, the process proceeds to step S2, in which the characteristics (1) and (2) of the mounted tire are input, and the process proceeds to step S3. To do. This input is performed, for example, by obtaining the characteristics (1) and (2) of the tires mounted via the Internet.
[0045]
If YES in step S1, the process proceeds to step S3, where it is determined whether or not the vehicle has data on the cornering force characteristic (3) with respect to the tire slip angle (initial data at the time of mounting) when a new tire is mounted. To do. When NO in step S3, that is, when initial data at the time of mounting does not exist, wear determination based on the cornering force cannot be performed, so initial data at the time of mounting necessary for determination is obtained in the processing after step S4. accumulate.
[0046]
First, in step S4, it is determined whether or not the vehicle speed is 40 km / h or higher. This is because the cornering force characteristic with respect to the tire slip angle cannot be accurately calculated unless the vehicle speed is high. If YES in step S4, the process proceeds to step S5 to determine whether or not the lateral acceleration received by the wheel is 0.1 G or more. This is because the cornering force value with respect to the tire slip angle cannot be accurately calculated unless the lateral acceleration is large to some extent, as is the case with the speed. If NO in step S4 or step S5, the process returns to step S4.
[0047]
When YES is determined in the step S5, the process proceeds to a step S6 to estimate (calculate) a tire slip angle (βt). The tire slip angle (βt) may be estimated in any way, but in the present embodiment, it is calculated from a signal from the steering angle sensor, a gear ratio of the steering device, a vehicle body slip angle, and the like. Next, the process proceeds to step S7, where the cornering force (cf) of the tire is estimated (calculated) from the lateral acceleration received by the wheel and a signal relating to the vehicle weight from the vehicle weight sensor. In step S8, the calculated cornering force (cf) is stored and accumulated in the storage means 32 as data associated with the tire slip angle (βt).
[0048]
Next, the process proceeds to step S9, where it is determined whether or not a predetermined amount of data has been accumulated. The predetermined amount is an amount sufficient to generate a cornering force characteristic (initial data at the time of mounting) with respect to a tire slip angle when a new tire is mounted, such as characteristic (3) in the graph of FIG. Point to.
[0049]
If NO in step S9, the process returns to step S4 to continue data accumulation. If YES in step S9, the process proceeds to step S10, and the cornering force characteristic (initial data at the time of mounting) with respect to the tire slip angle when a new tire is mounted based on the accumulated data, that is, in FIG. A characteristic (3) of the graph is generated. In step S11, a correction coefficient for compensating for the difference between the basic value and the actually measured value is calculated from the difference between the characteristic (1) and the characteristic (3). (2) (Basic characteristics) is corrected to generate and set the characteristic (4) of the entire wear state at the time of mounting.
[0050]
Next, the process proceeds to step S12, and a cornering force value obtained by subtracting a predetermined merge from the value of the characteristic (4) at a certain tire slip angle (the wear state is equivalent to a two-part mountain) is set as a dangerous wear amount judgment value (α1). To return.
[0051]
On the other hand, if YES in step S3, the process proceeds to step S13. Tire slip angle (Βtn) is estimated (calculated). The tire slip angle (βtn) may be estimated in any way, but in the present embodiment, it is calculated from a signal from the steering angle sensor, a gear ratio of the steering device, a vehicle body slip angle, and the like. Next, the process proceeds to step S14, and the cornering force (cfn) of the tire is estimated (calculated) based on the lateral acceleration received by the wheel and a signal related to the vehicle weight from the vehicle weight sensor.
[0052]
In step S15, the calculated cornering force (cfn) is stored as the cornering force (cfn) at the calculated current tire slip angle (βtn). Furthermore, it progresses to step S16 and the control content of a DSC apparatus etc. is changed based on the calculated cornering force (cfn).
[0053]
Next, the process proceeds to step S17, and it is determined whether or not the calculated current cornering force (cfn) is greater than or equal to the dangerous wear amount determination value (α1). When YES is determined in the step S17, the process proceeds to a step S18, for example, a warning lamp on the instrument panel is turned on to give a tire wear warning.
[0054]
If NO in step S17, the process proceeds to step S19 to determine whether or not the current cornering force cfn is smaller than the stored cornering force cfn-1. The stored cornering force cfn-1 is preferably an average value of cornering force values over a certain past period.
[0055]
If YES in step S19, it is determined that the tire has been replaced, the process proceeds to step S20, and the basic values (1) and (2) of the cornering force characteristics are reset, and an appropriate air pressure value for the tire air pressure alarm is given to the occupant. Display prompting for change work. As a result, when the tire is replaced, for example, YES is not determined in step S3 for a predetermined time, and the change of the control content in step S16 is stopped. If NO in step S19, the process directly returns.
[0056]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes and modifications can be made within the scope of the matters described in the claims.
[0057]
In the above embodiment, the vehicle includes a vehicle stability control (DSC) device, an electric power steering device equipped with a variable gear ratio (Variable Gear Ratio) mechanism, and vibration characteristics / length. However, in the present invention, it is not necessary that all of these are provided, and at least one of them or a device that controls the driving characteristics of the vehicle other than these may be provided. Good.
[0058]
【The invention's effect】
According to the present invention having such a configuration, a vehicle control device capable of measuring the cornering force of a wheel with an inexpensive configuration is provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a vehicle equipped with a vehicle control device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a detection device.
FIG. 3 is an example of wheel pressure display.
FIG. 4 is a drawing showing a dedicated wristwatch that displays the air pressure of a wheel.
FIG. 5 is an example of a map used to determine the wear state of a tire.
FIG. 6 is a flowchart showing a process of generating an instruction for transmitting a signal related to acceleration received by a wheel, which is performed by a general control CPU.
[Explanation of symbols]
1: Vehicle control device
2: Wheels
4: Detection device
6: Processing device
Claims (8)
前記空気圧に関する信号に基づいて各車輪の空気圧を判定し、何れかの車輪の空気圧が所定範囲から逸脱したときに警報を発する空気圧警報装置と、
前記車輪に装着されているタイヤと同一種類のタイヤを用いて実測され、車輪に加わる加速度と車重から算出されたタイヤのタイヤスリップ角に対するコーナリングフォースの初期値を記憶しておく記憶手段と、
前記加速度に関する信号と車重とから、装着されているタイヤの現在のタイヤスリップ角に対するコーナリングフォースを推定する推定手段と、
前記コーナリングフォースの初期値と前記推定されたコーナリングフォースの比較に基づいてタイヤの劣化を判定する劣化判定手段と、を備えている、
ことを特徴とする車両制御装置。Sensor means attached to each wheel for detecting the air pressure of the wheel and the lateral acceleration applied to the wheel, and transmitting a signal related to the air pressure and a signal related to the acceleration applied to the wheel to the vehicle body side;
A pneumatic alarm device that determines the air pressure of each wheel based on a signal related to the air pressure, and issues an alarm when the air pressure of any wheel deviates from a predetermined range;
Storage means for storing an initial value of the cornering force with respect to the tire slip angle of the tire , which is actually measured using the same type of tire as the tire mounted on the wheel and calculated from the acceleration applied to the wheel and the vehicle weight ;
Estimating means for estimating a cornering force with respect to a current tire slip angle of a mounted tire from the acceleration-related signal and the vehicle weight ;
Deterioration determining means for determining deterioration of a tire based on a comparison between an initial value of the cornering force and the estimated cornering force ;
The vehicle control apparatus characterized by the above-mentioned.
請求項1に記載の車両制御装置。When the deviation by the comparison is a predetermined value or more, it is further determined that the tire is deteriorated, and further includes warning means for giving a warning to that effect,
The vehicle control device according to claim 1.
前記劣化判定手段の判定結果に基づいて、前記制御手段の制御内容を変更する制御特性変更手段と、を更に備えている、
請求項1または2に記載の車両制御装置。Control means for controlling the running characteristics of the vehicle;
Control characteristic changing means for changing the control content of the control means based on the determination result of the deterioration determining means,
The vehicle control device according to claim 1 or 2.
請求項1ないし3のいずれか1項に記載の車両制御装置。 The storage means sequentially stores the estimated cornering force , compares the stored past cornering force with the current cornering force, and determines that the tire has been replaced when the current cornering force is smaller. And a display means for displaying that effect.
The vehicle control device according to any one of claims 1 to 3.
請求項4に記載の車両制御装置。When the difference between the stored past cornering force and the current cornering force is greater than or equal to a predetermined value, it is determined that the tire has been replaced, and a change in control content by the control characteristic changing means is prohibited for a predetermined period. Has a prohibition means,
The vehicle control device according to claim 4 .
請求項1ないし5のいずれか1項に記載の車両制御装置。The estimation means estimates the tire performance value only when the air pressure of the wheel is in a predetermined range.
The vehicle control device according to any one of claims 1 to 5.
前記空気圧に関する信号に基づいて各車輪の空気圧を判定し、何れかの車輪の空気圧が所定範囲から逸脱したときに警報を発する空気圧警報装置と、
前記加速度に関する信号と車重とに基づいて、車輪のタイヤスリップ角に対するコーナリングフォースを測定する測定手段と、
前記測定されたコーナリングフォースに基づいて、タイヤの摩耗状態を推定する摩耗推定手段と、を備えている、
ことを特徴とする車両制御装置。Sensor means attached to each wheel for detecting the air pressure of the wheel and the lateral acceleration applied to the wheel, and transmitting a signal related to the air pressure and a signal related to the acceleration applied to the wheel to the vehicle body side;
A pneumatic alarm device that determines the air pressure of each wheel based on a signal related to the air pressure, and issues an alarm when the air pressure of any wheel deviates from a predetermined range;
Measuring means for measuring a cornering force with respect to a tire slip angle of a wheel based on the signal relating to the acceleration and the vehicle weight ;
Wear estimation means for estimating the wear state of the tire based on the measured cornering force,
The vehicle control apparatus characterized by the above-mentioned.
請求項7に記載の車両制御装置。The wear estimation means performs the above estimation by comparing a current cornering force with an initial cornering force.
The vehicle control device according to claim 7.
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