JPH0785992B2 - 自動車の走行状態判定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、自動車の走行状態に大じて操舵力や車高を制
御する際に使用する走行状態判定装置に関する。

〔従来技術〕

従来、自動車の走行状態の判定は車速により行うのが普
通であり、この判定結果によって、例えば低速域では操
舵力が軽く、また高速域では操舵力が重くなるように動
力舵取装置のアシスト力を制御するものがある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような車速により走行状態を判定する従来技術にお
いては、例えば前述のアシスト力制御の場合は、車速や
操舵角等に対するアシスト力の制御パターンが一定とな
り、山道走行の場合も市街地走行の場合もアシスト力の
制御パターンは変らず、それぞれの走行状態に適した操
舵力が得られないという問題があった。同様の問題は自
動車の車高制御、さらにはサスペンションの固さ制御の
場合等にも存在する。

これを解決するために、操舵力制御においてアシスト力
に対する制御パターンを複数設け、運転者の好みあるい
は走行状態により適宜手動により制御パターンを選択す
るものも開発されている。そして、手動による選択の面
倒を除くために、走行状態を自動的に判定して制御パタ
ーンを選択することが考えられる。この目的のために、
本出願人は先に特願昭59−112303号（特公平３−2114号
公報）の出願を行い、操舵角信号の分散状態により自動
車の走行状態を判定することを提案した。しかしなが
ら、同出願においても述べた如く、操舵角信号の分散状
態によれば、高速走行と山道走行を区別して判定するこ
とは可能であるが、市街地走行と山道走行とでは分散状
態が類似しているのでこの両者を確実に区別して判定す
ることは困難であった。

また、特開昭59−59574号公報には、単位時間当たりの
平均操舵量に基づいて山道走行と市街地走行の判定を行
う技術が開示されている。

しかしながら、上記特開昭59−59574号公報に記載の如
く、単位時間当たりの平均操舵量を求めると、平均操舵
量が速度の影響を受けてしまい、同じ道を走行した場合
でも速度の違いにより、求められる平均操舵量に違いが
出ることになり、山道走行と市街地走行の判定がうまく
できない問題があった。

本発明は所定の距離間隔毎に操舵角を取り込み、この操
舵角を複数個同時に記憶させ、この複数の操舵角の絶対
値の平均値により山道走行と市街地走行を確実に区別し
て判定しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

このために、本発明による自動車の走行状態判定装置
は、第１図に示す如く、操舵ハンドル20を備えた自動車
の走行状態判定装置において、前記操舵ハンドル20の操
舵量に応じて前記操舵ハンドル20が一方に操舵されたと
きに正の操舵角信号を発生し、他方に操舵されたときに
負の操舵角信号を発生する操舵角検出手段１と、この操
舵角信号を所定の距離間隔で順次入力して操舵角に対応
する数値を任意個数同時に記憶すると共に前記数値が任
意個数に達したところで前記任意個数の数値のうちの最
も古い数値に代えて最新の前記操舵角に対応する数値を
取り込んで記憶内容を更新する記憶手段２と、この記憶
手段に記憶された前記任意個数の数値の絶対値の平均値
を演算する演算手段３と、この平均値が予め定められた
基準値より大きいときカーブは多いが直角に曲がること
の少ない山道走行と判定し、前記平均値が前記基準値よ
り小さいとき直進走行が多くカーブは少ないが直角に曲
がることの多い市街地走行と判定する判定手段４を備え
てなるものである。

〔作用〕

操舵角検出手段１より操舵角信号を所定の距離走行する
毎に順次入力し、記憶手段は、この順次入力されてくる
操舵角信号に対応する数値を多数の任意個数同時に記憶
してゆき、任意個数に達したところで最も古い数値に代
えて最新の前記操舵角に対応する数値を取り込んで記憶
内容を更新する。演算手段３は記憶手段２に記憶された
多数の数値からその絶対値の平均値を演算する。

これにより操舵角の平均値は速度にかかわらず正確に求
められるとともに、多数の操舵角から平均値を演算する
ことで、現在の走行状況にあった操舵角の平均値が得ら
れようにし、入力された操舵角一つ一つの影響を小さく
して頻繁に判定が変化しないようにしている。

そして、判定手段４は、この平均値が予め定められた基
準値より大きいときカーブは多いが直角に曲がることの
少ない山道走行と判定し、前記平均値が前記基準値より
小さいとき直進走行が多くカーブは少ないが直角に曲が
ることの多い市街地走行と判定する。

しかして、操舵角の範囲を小操舵角範囲（直進走行附近
に対応）と、中操舵角範囲（ゆるいカーブ走行に対応）
と、大操舵角範囲（きついカーブ走行に対応）とに分け
ると、山道走行ではカーブは多いが直角に曲ることは少
ないので、小操舵角範囲の頻度に対して中操舵角範囲の
頻度は少なからず存在するが大操舵角範囲の頻度は極め
て少ない。一方、市街地走行ではカーブは少ないが交差
点で直角に曲ることが多いので、小操舵角範囲の頻度が
極めて多く、中操舵角範囲の頻度はかなり少なくなり、
大操舵角範囲の頻度も多少は存在する。山道走行と市街
地走行ではこのように操舵角の頻度分布状態が異なり、
前者の場合は比較的正規分布に近いが、後者の場合は正
規分布に比して中央値及び末端値附近が多くなり、中間
値附近が少なくなり、かつ末端値の値が大となる。

このような２種の頻度分布につき絶対値の平均値Ｘと標
準偏差σ（ディメンションを一致させるため分散の代り
に標準偏差を用いた）をとると、平均値Ｘは山道走行の
場合の値の方が市街地走行の場合の値より大となり、一
方標準偏差σは、前者の値の方が後者の値より小とな
る。このように、山道走行と市街地走行における操舵角
頻度分布に関しては、絶対値の平均値Ｘと標準偏差σと
では逆の傾向を示し、後述の実測データの解析結果に示
す如く、両走行状態における平均値Ｘの違いは標準偏差
σの違いよりも大となる。

〔発明の効果〕

上述の如く、本発明においては、操舵角を所定距離毎に
入力することで、操舵角の絶対値の平均値の違いが山道
の場合と市街地の場合とでより明確になり、速度にかか
わらず正確な操舵角が得られる。

また、任意個数同時に記憶し、任意個数に達したところ
で最も古い操舵角に代えて最新の操舵角を記憶すること
で、現在の走行状況にあった操舵角の平均値が得られる
とともに、入力された操舵角一つ一つの影響を小さくで
きる。

これにより、操舵角の絶対値の平均値の数値の精度が向
上され、確実に山道か市街地かを区別して判定を行うこ
とができる。

〔実施例〕

以下に、動力舵取装置における実施例を図面により説明
する。第２図において、動力舵取装置10は、ハンドル軸
18aを介して操舵ハンドル18と連結されたサーボバルブ1
1と、図略のリンク機構を介して操向車輪に連結された
パワーシリンダ12よりなり、公知の如く、操舵ハンドル
18に手動操舵トルクを加えれば、パワーシリンダ12によ
り増大された操舵トルクが操向車輪に伝達されるよう構
成されている。動力舵取装置10は駆動ベルト17を介して
自動車エンジンと接続されたポンプ15により圧力流体が
供給されている。

電磁弁20はサーボバルブ11を介してポンプ15より圧力流
体が選択的に供給されるパワーシリンダ12の両室間をバ
イパスしてパワーシリンダ12によるアシスト力を制御す
るもので、第３図に示す如く、バルブ本体21の内孔22内
に摺動可能に嵌挿されたスプール23と、ソレノイド24を
備えている。スプール23は、通常はスプリング25により
下降端に保持され、パワーシリンダ12の両室に通ずる通
路26,27の連通を遮断している。しかして、ソレノイド2
4に通電されると、その電流値に応じてスプール23は吸
引され、スプリング25に抗して上方向に変位して、通路
26,27はバイパス用スリット28を介して連通されるよう
になっている。

ポンプ15の吐出流量を制御する流量制御弁装置30は、第
４図に示す如く、絞り39の開度を調整する電磁弁31と、
この絞り39の前後圧により摺動しバイパス孔38を開閉し
て、ポンプ15の吐出孔36から送出ポート37を経てサーボ
バルブ11に供給される圧力流体の流量を制御するスプー
ル弁部材35を備えている。電磁弁31は弁軸32aを一体に
結合した可動スプール32とソレノイド33を備え、可動ス
プール32は、通常はスプリング34により弁軸32aと共に
第４図左方向に押圧されて絞り39を全開としている。し
かして、ソレノイド33に通電され、その電流値に応じて
可動スプール32がスプリング34に抗して右方向に変位す
るに従い弁軸32aは絞り39に接近してその開度を減少さ
せ、スプール弁部材35を移動させてサーボバルブ11への
圧力流体の供給流量を減少させるものである。

第２図において50は電子制御装置である。この電子制御
装置50はマイクロプロセッサ51と、書込み可能メモリ
（以下単にRAMという）52と、読出し専用メモリ（以下
単にROMという）53を主要構成要素とし、このマイクロ
プロセッサ51にはインタフェイス60ならびにソレノイド
駆動回路61,62が接続され、前記電磁弁20,31のソレノイ
ド24,33に印加される電流を制御するようになってい
る。またマイクロプロセッサ51にはインタフェイス47及
び位相判定回路45を介して操舵角センサ40が接続されて
いる。操舵角検出手段１の主要部をなす操舵角センサ40
はハンドル軸18a上に固定された回転板41と、２つのフ
ォトインタラプタ42,43よりなり、かかるフォトインタ
ラプタ42,43からの信号によりハンドル操舵角θを検出
するようになっている。さらにマイクロプロセッサ51に
はインタフェイス47を介して車速センサ46が接続されて
いる。この車速センサ46としては、トランスミッション
の出力軸に連結された回転計から構成され、この車速セ
ンサ46から発生されるパルス信号の周波数より車速を検
出するようになっている。

一方前記ROM53には、電磁弁20,31のソレノイド24,33に
印加する印加電流の制御パターンが特性マップとして記
憶されている。この制御パターンとしては第５図に示す
ように特性マップI AとI Bの組合せとからなる山道走行
用の制御パターンＩと、特性マップII AとII Bの組合せ
からなる市街地走行用の制御パターンIIとが用意され、
それぞれ特性マップI A,II Aは前記流量制御弁装置30の
ソレノイド33駆動用に用いられ、また特性マップI B,II
Bは前記電磁弁20のソレノイド24駆動用に用いられる。

山道走行用の制御パターンＩにおいては、車速に対応す
る数値Ｖに対するソレノイド24に印加すべき電流値i B
の変化特性及びハンドル操舵角に対する数値Θに対する
ソレノイド33に印加すべき電流値i Aの変化特性は、そ
れぞれ特性マップI B及びI Aに示す如く、何れも本質的
に一定の割合で増加するように設定されている。これに
より、手動操舵トルクは車速が増大するにつれて、また
操舵角が増大するにつれて次第に大となる。しかして、
手動操舵トルクが適度に大となって路面反力が正確に運
転者に伝わるように、特性マップI B及びI Aの勾配は選
定されるものである。これにより、山道走行においては
ハンドルの切り過ぎが防がれ、安定した操舵フィーリン
グが得られる。また、市街地走行用の制御パターンIIに
おいては、数値Ｖに対する電流値i Bの変化特性は、特
性マップII Bに示す如く、特性マップI Bとほぼ同程度
とする一方、数値Θに対する電流値i Aの変化特性は、
特性マップII Aに示す如く、特性マップI Aよりも勾配
を小とする。従って、市街地走行においては、手動操舵
トルクは車速が増大するにつれて山道走行の場合と同程
度に大となるが、操舵角が増大しても山道走行の場合程
大とはならず、ハンドルを大きく切ることが多い市街地
走行に適した特性となる。

RAM52はハンドルの操舵角θに対応する多数の数値Θを
記憶する記憶領域を有し、さらに、ROM53には操舵角セ
ンサ40により検出された操舵角θに対応する数値Θを所
定の間隔でRAM52に順次記憶せしめ、更新すると共に、
その多数の数値Θからその絶対値の平均値Ｘを演算し、
この平均値Ｘから車が山道走行状態であるか、あるいは
市街地走行状態であるかを判定し、その判定結果から前
記電磁弁31,20への印加電流i A,i Bの制御パターンを選
択する制御プログラムが記憶されている。

第６図（ｃ）および第７図（ｃ）は後述の実測データに
よる操舵角θに対応する数値Θの頻度分布を示すもの
で、山道走行ではカーブは多いが直角に曲ることは少な
いので第６図（ｃ）のような頻度分布となり、また市街
地走行ではカーブは少ないが交差点で直角に曲ることが
多いので第７図（ｃ）のような頻度分布となる。従っ
て、前記制御プログラムの実行の途中で得られた平均値
Ｘは山道走行の場合の値の方が市街地走行の場合の値よ
りも大となり、制御プログラムのその後の実行により車
の走行状態が自動的に判別され、その結果から第５図に
示す制御パターンI,IIの何れかを選択することができ
る。

次にかゝる操舵力制御装置の制御動作を、第８図及び第
９図に示すフローチャートにより説明する。

車の走行状態において、操舵角θに対応する数値Θとし
て操舵角センサ40により検出された時々刻々変化する操
舵角信号は、位相判定回路45を介してカウンタ（図示せ
ず）に入力され、また車速センサ46により検出された車
速に対応する数値Ｖもカウンタ（図示せず）に入力され
る。

マイクロプロセッサ51は、所定の間隔で割込信号が入力
されると同時にプログラムに基づき処理動作を実行す
る。先ず、第８図のステップ100でカウンタに記憶され
た操舵角の数値Θが読み込まれ、続いてステップ101に
おいてサンプリング回数カウンタ値ｎが設定回数Ｎと比
較される。走行開始直後にはサンプリング回数は少な
く、ｎ＜Ｎであるのでプログラムはステップ102に進ん
でサンプリング回数カウンタ値ｎに１が加えられ、続く
ステップ103においてRAM52の記憶領域のｎ番目の領域Mn
に数値Θの絶対値がセットされる。

サンプル数ｎが増加して設定回数Ｎに達すれば、プログ
ラムはステップ101からステップ108に進むようになり、
領域M2のセット値が領域M1へ、領域M3のセット値は領域
M2へ、・・・と順次シフトされ、最後の領域M_Nに最新
（ｎ番目）の数値Θの絶対値がセットされ、かくして記
憶内容が更新される。この状態においてはサンプリング
回数カウンタ値はｎ（＝Ｎ）のまゝである。

ステップ103または108に続くステップ104では次式によ
り操舵角の数値Θの絶対値の平均値Ｘが演算される。

続いてステップ105では、上記平均値Ｘと基準値Ｋとの
大小判別を行う。Ｘ＞Ｋであれば数値Θが第６図（ｂ）
のような頻度分布であって山道走行であることが判定さ
れ、また、Ｘ＞Ｋでなければ数値Θが第７図（ｂ）のよ
うな頻度分布であって市街地走行であることが判定され
る。Ｘ＞Ｋでなければステップ106において走行判定フ
ラッグＦを１とし、Ｘ＞Ｋであればステップ107におい
て走行判定フラッグＦを０とする。基準地Ｋは各走行状
態における数値Θの頻度分布により定め、後述の数値例
の場合はＫ＝３としている。また、前記ステップ104の
式によればサンプル回数ｎが少なければ平均値Ｘは小と
なるので、走行開始直後は常に市街地走行と判定され、
サンプル回数ｎがＮに近ずけば実際の走行状態が判定さ
れる。このようにすれば、走行開始直後において、サン
プル数が少いために走行判定フラッグＦが頻繁に入れ替
ることが防がれる。

ステップ106または107が終了すると、マイクロプロセッ
サ51は第８図のフローチャートによるプログラムの実行
を次の割込信号が入力されるまで停止し、第９図のフロ
ーチャートによるプログラムの実行を開始させる割込信
号を出力する。

第９図のステップ110で前記各カウンタに記憶された車
速に対応する数値Ｖと操舵角に対応する数値Θが読み込
まれ、次のステップ111で走行判定フラッグＦが読み込
まれる。続くステップ112で走行判定フラッグＦの値が
判定され、Ｆ＝１でなければプログラムはステップ113
及び114に進んで、ROM53内の山道走行用の特製マップI
A,I Bより数値ΘとＶに基づいて印加電流i A,i Bがサー
チされ、それぞれ電磁弁31,20のソレノイド33,24に印加
される。ステップ112においてＦ＝１ならば、プログラ
ムはステップ115及び116に進んでROM53内の市街地走行
用の特性マップII A,II Bより数値ΘとＶに基づいて印
加電流i A,i Bがサーチされ、それぞれ電磁弁31,20のソ
レノイド33,24に印加される。ステップ114または116が
終了すると、マイクロプロセッサ51は第９図のフローチ
ャートによるプログラムの実行を次の割込信号が入力さ
れるまで停止する。

以後、所定の感覚で割込信号が出力される毎にマイクロ
プロセッサ51は上記の各ステップを繰り返し実行し、車
の走行状態に応じた操舵力を設定する。

第６図（ａ）及び第７図（ａ）はそれぞれ山道と市街地
を実走行し、10m毎に割込信号を出力して測定した場合
の測定データ（サンプリング回数:130）であり、累積距
離Ｃ＋Ｄ（単位:10m）の位置におけるハンドル軸18Aの
操舵角θの1/18の値Θ（単位：度）を示したものであ
る。第６図（ｃ）及び第７図（ｃ）はそれぞれ第６図
（ａ）及び第７図（ａ）の値Θを５度毎に区切った頻度
分布ヒストグラムであり、第６図（ｂ）及び第７図
（ｂ）は同じく値Θを５度毎に区切ったものの絶対値の
頻度分布ヒストグラムである。

前述の如く、各頻度分布ヒストグラムを対比すれば次の
ことが判明する。すなわち、山道走行ではカーブは多い
が直角に曲ることは少ないので、第６図（ｂ）及び
（ｃ）に示す如く、小操舵角範囲の頻度に比して中操舵
角範囲の頻度は少なからず存在するが、大操舵角範囲の
頻度は殆どない。一方、市街地走行ではカーブは少ない
が交差点では直角に曲ることが多いので、第７図（ｂ）
及び（ｃ）に示す如く小操舵角範囲の頻度が極めて多
く、中操舵角範囲の頻度は急激に減少するが大操舵角範
囲の頻度も相当存在する。山道走行と市街地走行とで
は、このように数値Θの頻度分布状態には明確な相違が
みられる。

次に、第６図（ａ）及び第７図（ａ）の実測データより
数値Θの絶対値の平均値Ｘ及び標準偏差σを求めれば次
の通りである。

Ｘ σ 山道走行 3.63 4.70 市街地走行 2.26 5.28 山道走行と市街地走行の場合の平均値Ｘの違い（比率:
1.61）は、標準偏差σの違い（比率:1/1.12）よりも大
であり、従ってこの両走行状態の判別は平均値Ｘの大小
に基づいてより確実に行うことができる。また、この場
合は、判別の基準値Ｋは３とするのが適当である。

なお、平均値Ｘと標準偏差σとでは、山道走行と市街地
走行における大小関係が逆になっているが、これは市街
地走行における大操舵角範囲の頻度の存在によるもので
ある。

本実施例は動力舵取装置の操舵力制御に適用した場合の
ものであるが、本発明は舵取装置に限らず車高制御等に
も適用することができる。

また、本実施例においては、１つの基準値Ｋにより判定
を行っているが、適当な間隔をおいて複数の基準値を設
定し、基準値により区切られた範囲毎に各特性マップを
ROM53内に用意し、平均値Ｘの値に応じて特性マップを
選択するようにしてもよい。このようにすれば、山道の
操舵力特性から市街地の操舵力特性への急激な変化をさ
けることができる。

また、本実施例においては平均値Ｘを直接基準値Ｋと比
較して判別したが、平均値Ｘに更に適当な演算（例えば
標準偏差σによる除算）を加えた上で比較判別するよう
にしてもよい。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明による自動車の走行状態判定装置の一実施
例を示し、第１図は本発明の全体構成図、第２図は全体
のブロック図、第３図はバイパス制御用の電磁弁の縦断
面図、第４図は吐出量制御用の流量制御弁装置の縦断面
図、第５図は電磁弁のソレノイドへの印加電流を図形化
して示す図、第６図（ａ）〜（ｃ）は山道走行の場合の
実測データで（ａ）は実測値、（ｂ）は頻度分布ヒスト
グラム、（ｃ）は絶対値の頻度分布ヒストグラム、第７
図（ａ）〜（ｃ）は市街地走行の場合の実測データで第
６図（ａ）〜（ｃ）に相当する図、第８図及び第９図は
制御プログラムを示すフローチャートである。 符号の説明 １……操舵角検出手段、２……記憶手段、３……演算手
段、４……判定手段、20……操舵ハンドル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 審判の合議体 審判長 高橋 邦彦 審判官 築山 敏昭 審判官 塩澤 克利 (56)参考文献 特開 昭59−59574（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−151180（ＪＰ，Ａ) 特公 平３−2114（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】操舵ハンドルを備えた自動車の走行状態判
   定装置において、前記操舵ハンドルの操舵量に応じて前
   記操舵ハンドルが一方に操舵されたときに正の操舵角信
   号を発生し、他方に操舵されたときに負の操舵角信号を
   発生する操舵角検出手段と、この操舵角信号を所定の距
   離間隔で順次入力して操舵角に対応する数値を任意個数
   同時に記憶すると共に前記数値が任意個数に達したとこ
   ろで前記任意個数の数値のうちの最も古い数値に代えて
   最新の前記操舵角に対応する数値を取り込んで記憶内容
   を更新する記憶手段と、この記憶手段に記憶された前記
   任意個数の数値の絶対値の平均値を演算する演算手段
   と、この平均値が予め定められた基準値より大きいとき
   カーブは多いが直角に曲がることの少ない山道走行と判
   定し、前記平均値が前記基準値より小さいとき直進走行
   が多くカーブは少ないが直角に曲がることの多い市街地
   走行と判定する判定手段を備えてなる自動車の走行状態
   判定装置。