特開 2024-176171 車速制限装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024176171

(43)【公開日】2024-12-19

(54)【発明の名称】車速制限装置

(51)【国際特許分類】

   B60W 30/00 20060101AFI20241212BHJP

   B60W 40/076 20120101ALI20241212BHJP

【ＦＩ】

B60W30/00

B60W40/076

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023094507

(22)【出願日】2023-06-08

(71)【出願人】

【識別番号】521537852

【氏名又は名称】ダイムラー トラック エージー

(74)【代理人】

【識別番号】110003937

【氏名又は名称】弁理士法人前川知的財産事務所

(72)【発明者】

【氏名】成田 祐介

【テーマコード（参考）】

3D241

【Ｆターム（参考）】

3D241BA10

3D241BA60

3D241BB01

3D241CA18

3D241CB01

3D241CB02

3D241CC02

3D241CC08

3D241CC11

3D241CD03

3D241CE04

3D241DA03Z

3D241DA23Z

3D241DA39Z

3D241DA44B

3D241DA45Z

3D241DB01Z

3D241DB02Z

3D241DB32Z

3D241DB46Z

3D241DC45Z

(57)【要約】

【課題】フェード現象の発生を抑制することができる車速制限装置を提供する。
【解決手段】車両の車速に制限を設ける車速制限装置において、車両に搭載された駆動源の回転数を測定する回転数測定部と、車両の車両重量を測定する重量測定部と、車両の走行中の路面勾配に関する勾配情報を取得する勾配情報取得部と、駆動源の減速トルクを測定する減速トルク測定部と、車両の車速を測定する車速測定部と、車両の車速を制限する車速制限部と、を備え、車速制限部は、駆動源の回転数、車両重量、路面勾配、減速トルク、及び車速から算出した、車両の減速エネルギーが所定値以上の場合、車速を制限するよう駆動源を制御する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両の車速に制限を設ける車速制限装置において、
前記車両に搭載された駆動源の回転数を測定する回転数測定部と、
前記車両の車両重量を測定する重量測定部と、
前記車両の走行中の路面勾配に関する勾配情報を取得する勾配情報取得部と、
前記駆動源の減速トルクを測定する減速トルク測定部と、
前記車両の前記車速を測定する車速測定部と、
前記車両の前記車速を制限する車速制限部と、
を備え、
前記車速制限部は、前記駆動源の回転数、前記車両重量、前記路面勾配、前記減速トルク、及び前記車速から算出した、前記車両の減速エネルギーが所定値以上の場合、前記車速を制限するよう前記駆動源を制御する、
ことを特徴とした車速制限装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車速制限装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

例えば、長い降坂走行において、フットブレーキの過度な使用によりブレーキパッドが過熱されることで摩擦係数が低下し、その結果ブレーキ力が低下するフェード現象が知られている。このフェード現象について、下記特許文献１、２のような運転者に対し早期に警告を行う技術が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】実開平７－１９０４２号広報

【特許文献2】特開２００５－２２６６５９号広報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、特許文献１、２のように事前にフェード現象を警告した場合でも、運転者の熟練度などによっては、その後もフットブレーキを過度に使用してしまうことが考えられる。

【0005】

本発明は、上記実情を鑑みてなされたものであり、フェード現象の発生を抑制することができる車速制限装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は前述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様、又は適用例として実現することができる。

【0007】

本適用例に係る車速制限装置は、車両の車速に制限を設ける車速制限装置において、前記車両に搭載された駆動源の回転数を測定する回転数測定部と、前記車両の車両重量を測定する重量測定部と、前記車両の走行中の路面勾配に関する勾配情報を取得する勾配情報取得部と、前記駆動源の減速トルクを測定する減速トルク測定部と、前記車両の前記車速を測定する車速測定部と、前記車両の前記車速を制限する車速制限部と、を備え、前記車速制限部は、前記駆動源の回転数、前記車両重量、前記路面勾配、前記減速トルク、及び前記車速から算出した、前記車両の減速エネルギーが所定値以上の場合、前記車速を制限するよう前記駆動源を制御する。

【0008】

本適用例によれば、車両の減速エネルギーが所定値以上となる場合に車速を制限することで、ブレーキ機構（フットブレーキ）による制動を抑制し、フェード現象を未然に防ぐことができる。このように、必要に応じて車速を制限することで、ブレーキ機構の過度な使用を抑制させ、フェード現象の発生を抑制させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】車両の構成を示す概略図である。

【図2】車速制限装置の動作の一例を示すフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

１．車速制限装置の構成
図１は、車両１０の構成を示す概略図である。また、図１では、車両１０が備える車速制限装置４０に関し、電気的構成をブロック図で示す。以下、図１を参照して車速制限装置４０を備える車両１０について説明する。

【0011】

車両１０は、エンジン式のトラックである。つまり、車両１０は、駆動系の構成として、駆動源である内燃機関のエンジン１２を有し、そのエンジン１２の駆動力を車輪２２に伝達するトランスミッション１４、プロペラシャフト１６、ディファレンシャル１８、及びアクスル（車軸）２０等を備える。

【0012】

エンジン１２は、例えばディーゼルエンジンである。エンジン１２で発生した駆動力は、トランスミッション１４、プロペラシャフト１６、及びディファレンシャル１８等を介し、アクスル（車軸）２０の内部に伝えられ、車輪２２を駆動させる。また、このことから、車輪２２は、駆動輪である。

【0013】

なお、図１では、車輪２２として駆動輪のみを記載しているが、車両１０はこの他にも図示しない従動輪を備えている。

【0014】

また、車両１０は、ブレーキペダル（フットブレーキ）２４、及びブレーキ機構２６を備える。ブレーキ機構２６は、ドラムブレーキ方式に対応するものであるが、ディスクブレーキ方式のものであってもよい。また、ブレーキペダル２４の操作量は、ブレーキ機構２６により生じるブレーキ圧、つまりは制動力と相関関係にある。そのため、ブレーキペダル２４の操作量が大きい程、ブレーキ機構２６により生じる制動力も大きくなる。なお、ブレーキペダル２４の操作とは独立した、補助ブレーキ（排気ブレーキ、リターダ等）を備える車両であってもよい。

【0015】

さらに、車両１０は、シフト機構２８を備える。シフト機構２８では、シフトレバーの操作により、例えば、変速が可能である。本実施形態におけるシフト機構２８はオートマチック方式であり、例えばパーキングレンジ（Ｐレンジ）、リバースレンジ（Ｒレンジ）、ニュートラルレンジ（Ｎレンジ）、ドライブレンジ（Ｄレンジ）、ファーストレンジ（１速レンジ）、セカンドレンジ（２速レンジ）を選択可能である。なお、シフト機構２８はオートマチック方式に限られず、各変速段に運転者が直接選択操作する、いわゆる、マニュアル方式であってもよい。

【0016】

さらに、車両１０は、車速制限装置４０を備える。車速制限装置４０は、車両１０の車速に制限を設けるための装置であって、ナビゲーション部４２、回転数センサ４４、シフトセンサ４６、重量センサ４８、勾配センサ５０、車速センサ５２、ブレーキセンサ５４、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５６、及び記憶部５８等を備える。

【0017】

なお、ＥＣＵ５６は、ナビゲーション部４２、回転数センサ４４、シフトセンサ４６、重量センサ４８、勾配センサ５０、車速センサ５２、ブレーキセンサ５４、及び記憶部５８等の各々とＣＡＮ（Controller Area Network）の通信手段を介して相互に通信可能に接続される。

【0018】

ナビゲーション部４２は、ＧＰＳ（Global Positioning System）（図示は省略）を備えており、そのＧＰＳ、及び地図情報を利用して、車両１０の現在位置、その現在位置から目的地までの距離、車両１０が走行する地形に関する情報等を適宜取得し提示する。

【0019】

ナビゲーション部４２としては、スマートフォン、及びタブレット等の情報処理端末が有するアプリケーションソフトが用いられても良いし、専用のカーナビゲーションシステムを備える端末が用いられてもよい。なお、地図情報は、ナビゲーション部４２、又は記憶部５８に予め記憶される。

【0020】

また、地図情報には、標高情報が含まれる。そのため、ナビゲーション部４２によれば、ＧＰＳ、及び地図情報を利用して、車両１０が走行する路面の勾配に関する情報である勾配情報を取得することができる。

【0021】

回転数センサ４４は、駆動源であるエンジン１２の回転数を測定する。回転数センサ４４は、例えば、図示しないフライホイール、カムシャフト、又はクランクプーリ等の回転数を測定する。

【0022】

シフトセンサ４６は、シフト機構２８で選択されたシフトポジションを検出する。シフトセンサ４６により検出されるシフトポジションから、トランスミッション１４における現在のギヤ比を検出可能である。

【0023】

重量センサ４８は、車両１０の重量を測定する。具体的に、重量センサ４８は、車両１０の積載物の重量を測定し、その重量に車両１０自体の重量を加算することで、車両１０の現在の重量を測定する。なお、車両１０自体の重量は、勾配センサ５０、及び車速センサ５２等を活用して、運動方程式からＥＣＵ５６で推定することも可能であり、データとして記憶部５８に予め記憶される。重量センサ４８は、例えば、車両１０のサスペンション（図示は省略）に設けられる。

【0024】

勾配センサ５０は、車両１０が走行する路面の勾配を測定する。勾配センサ５０は、例えば車両１０の傾斜度合を検出するセンサである。

【0025】

車速センサ５２は、車両１０の車速を測定する。具体的に、車速センサ５２は、車両１０の走行に伴い回転する駆動系の回転数を測定したうえで、に基づいて、車両１０の現在の車速を測定する車速センサ５２では、例えば、車輪２２の回転数、又はアウトプットシャフトの回転数等が検出される。また、ブレーキセンサ５４は、ブレーキペダル２４の操作量を測定する。

【0026】

ＥＣＵ５６は、車両１０での各種処理を実行する情報処理部である。ＥＣＵ５６は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）のみから構成されても良いし、記憶部５８をさらに含むように構成されてもよい。

【0027】

記憶部５８は、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の揮発性メモリ、及びｅＭＭＣ(embedded Multi Media Card)等の不揮発性メモリから構成される。記憶部５８には、車両１０の各種コンポーネントの動作を実現するためのプログラム、及びデータ等が記憶されており、必要に応じて、ＥＣＵ５６に読み出される。また、各種コンポーネントから出力されるデータは、ＥＣＵ５６により記憶部５８に記憶される。

【0028】

ＥＣＵ５６は、記憶部５８に記憶されるプログラムを実行することで、減速トルク測定部６０、減速エネルギー算出部６２、及び車速制限部６４として機能する。

【0029】

減速トルク測定部６０は、車両１０の車速の減速に作用するトルクである減速トルクを測定する。減速トルク測定部６０は、上述した各種センサの出力結果を取得して、エンジンブレーキ等の補助ブレーキによる間接的な減速トルク、及びブレーキ機構２６による直接的な減速トルクを算出する。なお、補助ブレーキとしては、エンジンブレーキの他に排気ブレーキ、リターダ等があるが、本実施形態では説明を簡略化するためエンジンブレーキを代表として説明する。

【0030】

具体的には、減速トルク測定部６０は、補助ブレーキによる間接的な減速トルクを、例えば回転数センサ４４、シフトセンサ４６、重量センサ４８、勾配センサ５０、車速センサ５２により、現在のエンジン回転数、トランスミッション１４のギヤ比、車重、路面勾配、車速の情報を取得し、減速時のエンジンブレーキにより発生する負荷（減速トルク）を算出する。

【0031】

また、減速トルク測定部６０は、ブレーキ機構２６による直接的な減速トルクを、例えば、重量センサ４８、勾配センサ５０、車速センサ５２、及びブレーキセンサ５４等により、現在の車重、路面勾配、車速、ブレーキ操作量の情報を取得し、減速時のブレーキ機構２６により発生する負荷（減速トルク）を算出する。減速トルク測定部６０による減速トルクの算出は、あらかじめ設定された計算式から算出してもよいし、記憶部５８に記憶された関係マップから算出してもよい。

【0032】

減速エネルギー算出部６２は、車両１０の車速の減速に作用するエネルギーである減速エネルギーの量を測定する。減速エネルギー算出部６２は、減速トルク測定部６０により算出した減速トルクの他、ナビゲーション部４２、回転数センサ４４、重量センサ４８、勾配センサ５０、車速センサ５２、及び減速トルク測定部６０等の出力結果を取得することで、減速エネルギーを算出する。具体的には、減速エネルギー算出部６２は、ナビゲーション部４２から走行経路上の降坂路を抽出し、当該降坂路の距離情報や勾配情報を取得し、現在の車速から所定の速度（例えば法定速度）を維持して降坂するのに必要な減速エネルギーを算出する。例えば、減速エネルギー算出部６２は、降坂路を降りきるまでにブレーキ機構２６のみで所定の速度を維持するのに要する減速エネルギー（ブレーキ機構２６による減速トルク×降坂距離）から、降坂路を下りきるまでに補助ブレーキのみで所定の速度を維持するに要する減速エネルギー（補助ブレーキによる減速トルク×降坂距離）を差し引いた値を、最終的な減速エネルギーとして算出する。

【0033】

車速制限部６４は、車両１０の車速を制限する。車速制限部６４は、具体的に、減速エネルギー算出部６２の出力結果、つまり、減速エネルギーを取得し、その減速エネルギーが所定値以上の場合、エンジン１２を制御して車両１０の車速を制限する。

【0034】

減速エネルギー算出部６２が算出する減速エネルギーは、上述したように、ブレーキ機構２６による減速エネルギーと補助ブレーキによる減速エネルギーとの差分である。ブレーキ機構２６による減速エネルギーはブレーキ機構２６の摩擦材を加熱する方向のエネルギーに相当し、一方で補助ブレーキによる減速エネルギーはブレーキ機構２６の摩擦材を冷却する方向のエネルギーであることから、その差分である減速エネルギーが正である場合は補助ブレーキだけでは所定の速度を維持することはできず、ブレーキ機構２６の加熱を伴う。ブレーキ機構２６の摩擦材が所定温度以上に達すると、フェード現象が生じることが知られている。

【0035】

そこで、車速制限部６４における減速エネルギーの所定値は、例えば、ブレーキ機構２６のフェード現象が生じる温度に相当する値に設定されるのが好ましい。つまり、減速エネルギー算出部６２が算出する減速エネルギーが所定値未満であればフェード現象を生じることなく降坂可能であることを意味する。一方で、減速エネルギー算出部６２が算出する減速エネルギーが所定値以上となるとフェード現象を生じる可能性が生じることを意味することから、車速制限部６４は車速制限を行い減速エネルギーの低下を図る。

【0036】

車速制限部６４の車速制限は、例えば減速エネルギー算出部６２が算出する減速エネルギーが所定値以下となるまで車速を制限する。制限する車速の度合は、例えば減速エネルギーが所定値を超えた度合に応じて大きくなるように設定された車速制限マップが記憶部５８に記憶されており、車速制限部６４はその車速制限マップに応じて車両１０の車速を制限する。このように、車速を制限することで、シフト機構２８はより低いギヤを選択することが可能になり、補助ブレーキによる減速エネルギーを増加させることができる。具体的に車速制限を制限する方法としては、例えばブレーキ機構２６をブレーキペダル操作とは関係なく強制駆動しシフト機構２８をより低いギヤ段に操作したり、エンジン１２に対する燃料噴射量を制限したり、吸気量を制限したりすることで行う。

【0037】

２．フローチャート
図２は、車速制限装置４０の動作の一例を示すフロー図である。また、図２に示すフローは、例えば、車両１０のエンジン１２が始動することで、開始される。

【0038】

ステップＳ１では、ＥＣＵ５６の減速エネルギー算出部６２は、ナビゲーション部４２から走行経路上の降坂路を抽出する。なお、減速エネルギー算出部６２は、走行経路上の所定距離内に所定勾配以上の降坂路が抽出されない間はその当該フローをリターンしてもよい。

【0039】

ステップＳ２では、ＥＣＵ５６の減速エネルギー算出部６２は、抽出された降坂路における減速エネルギーを算出する。具体的には、減速エネルギー算出部６２は、減速トルク測定部６０、ナビゲーション部４２、回転数センサ４４、重量センサ４８、勾配センサ５０、車速センサ５２、及び減速トルク測定部６０等の出力結果を取得して、上述したように減速エネルギーを算出する。

【0040】

ステップＳ３では、ＥＣＵ５６の車速制限部６４は、ステップＳ２で算出した減速エネルギーが所定値以上かどうかを判断する。ステップＳ２の判断が“ＮＯ”であれば、つまり、減速エネルギーが所定値未満であれば、車速制限部６４はステップＳ４に処理を進める。ステップＳ２の判断“ＹＥＳ”であれば、つまり、減速エネルギーが所定値以上であれば、車速制限部６４はステップＳ５に処理を進める。

【0041】

ステップＳ４では、車速制限部６４は、車速を制限しない。具体的には、車速制限部６４は、この時点で車速制限を実行していない場合はそのまま当該フローをリターンする。一方、この時点で車速制限を実行している場合は、車速制限部６４は車速制限を解除して当該フローをリターンする。

【0042】

ステップＳ５では、車速制限部６４は、車両１０の車速を制限する。具体的には車速制限部６４は、車速制限マップに従って、ブレーキ機構２６をブレーキペダル操作とは関係なく強制駆動し、シフト機構２８をより低いギヤ段に操作したり、エンジン１２に対する燃料噴射量を制限したり、吸気量を制限したりすることで所定の車速まで車速を制限し、当該フローをリターンする。

【0043】

このような車速制限装置４０によれば、走行経路上の降坂路における減速エネルギーが所定値以上の場合に、車両１０の車速を制限することで、ブレーキ機構２６をブレーキペダル操作とは関係なく強制駆動し、シフト機構２８をより低いギヤ段に操作したり、ブレーキ機構２６による制動を抑制し、フェード現象を未然に防ぐことができる。したがって、必要に応じて車速を制限することで、ブレーキ機構２６の過度な使用を抑制させ、フェード現象の発生を抑制させることができる。

【0044】

なお、本実施形態で示した具体的な構成は、一例であり、本発明の態様は、本実施形態に示した構成に限定されるものではない。

【0045】

例えば、減速エネルギー算出部６２が、減速エネルギーを算出するのに用いる勾配情報は、ナビゲーション部４２が取得した勾配情報に限られず、勾配センサ５０が取得した勾配情報を用いてもよい。

【0046】

また、上記実施形態では、車両１０としてトラックを例に説明しているが、本発明の車速制限装置を適用する車両はトラックに限られず、例えばバスや乗用車であってもよい。また、上記実施形態では、車両１０は、駆動源としてエンジンを用いているが、これに限らず電動モーターなどを用いた電気自動車や燃料電池車、エンジンと電動モーターを用いたハイブリッド車などもであってもよい。

【符号の説明】

【0047】

１０ 車両
１２ エンジン
４０ 車速制限部
４２ ナビゲーション部
４４ 回転数センサ
４６ シフトセンサ
４８ 重量センサ
５０ 勾配センサ
５２ 車速センサ
５４ ブレーキセンサ
６０ 減速トルク測定部
６２ 減速エネルギー算出部
６４ 車速制御部

【図1】

【図2】