JP6294781B2

JP6294781B2 - 制動距離抑制装置

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Publication number: JP6294781B2
Application number: JP2014149960A
Authority: JP
Inventors: 宏栄武田; 真二郎齋藤
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2014-07-23
Filing date: 2014-07-23
Publication date: 2018-03-14
Anticipated expiration: 2034-07-23
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Description

本発明は、電動機によって駆動輪が駆動されることで走行する電気駆動式の作業車両の制動距離の増大を抑制する制動距離抑制装置に関する。

電気駆動車両として、エンジンで発電機を駆動し、発電機で得た電力を後輪のモータに供給して後輪を駆動するハイブリッド型のものが知られている。この種のハイブリッド型の電気駆動車両は、高速で走行する場合にはモータの回転数が上昇することからモータトルクが低下し、特に重量物を積載し下り坂等を走行するときには、車両の制動距離が著しく増加し得る。制動距離が増加した際にはモータトルクを制動に利用する電気式ブレーキの他に、排気式、油圧式、機械式のうちのいずれかのブレーキ装置を併用して制動することが一般的である。制動距離が増加した制動時間が著しく長くなった場合には、特に電気式や機械式を含む冷却式のブレーキ装置ではブレーキ装置のオーバーヒート、油圧式や機械式のブレーキ装置では摩耗や発熱による劣化を招き得る。

そこで、制動距離の著しい増加を回避するために、設定された制御車速に車速を一致させる自動制御装置が既に提唱されている（特許文献１等参照）。

特許３７４３６９２号公報

しかしながら、特許文献１の自動制御装置で車速の制御目標値としている制御車速はオペレータが任意に設定した値である。電気式ブレーキで制動できる車速は路面の傾斜度、積載量等の各種条件によって変化する。オペレータによる制御車速の設定がそもそも不適切である場合もある。従って、制御車速に車側を一致させても気付かぬ間に制動距離が増加し得る。

本発明の目的は、状況に応じて制動距離の増大を抑制することができる制動距離抑制装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、第１の発明は、原動機により駆動される交流発電機と、前記交流発電機により電力が供給されて駆動する走行用の電動モータとを有し、前記電動モータで発生するトルクを用いた電気式ブレーキ装置によって制動する電気駆動式の作業車両に用いる制動距離抑制装置において、勾配情報、積載量情報、路面摩擦情報、車速情報を取得する情報取得部と、前記勾配情報、積載量情報、路面摩擦情報、車速情報、及び予め与えられた前記電動モータの制動トルクの特性を基に、前記電気式ブレーキ装置による制動距離が閾値以下となる安全車速を算出する安全車速算出部と、前記勾配情報、積載量情報、路面摩擦情報、車速情報、及び予め与えられた前記電動モータの制動トルクの特性を基に、前記電気式ブレーキ装置による減速度が閾値以下となる減速度限界車速を算出する減速度限界車速算出部と、前記情報取得部で取得された車速情報を前記安全車速及び前記減速度限界車速と比較した結果を基に、設定距離以内で前記電気式ブレーキ装置により停止できるか否かを判定する車速判定部と、前記車速判定部の判定結果を基に、注意喚起又はブレーキ操作を促す報知動作を報知装置に指示する報知指示部と、アクセルペダルとブレーキペダルの操作量を基に報知の設定を判定するオペレータ操作判定部と、前記車速判定部及び前記オペレータ操作判定部の判定結果を基に前記報知指示部に報知動作の設定を出力する論理積算出部とを備えたことを特徴とする。

第２の発明は、原動機により駆動される交流発電機と、前記交流発電機により電力が供給されて駆動する走行用の電動モータとを有し、前記電動モータで発生するトルクを用いた電気式ブレーキ装置によって制動する電気駆動式の作業車両に用いる制動距離抑制装置において、勾配情報、積載量情報、路面摩擦情報、車速情報を取得する情報取得部と、前記勾配情報、積載量情報、路面摩擦情報、車速情報、及び予め与えられた前記電動モータの制動トルクの特性を基に、前記電気式ブレーキ装置による制動距離が閾値以下となる安全車速を算出する安全車速算出部と、前記勾配情報、積載量情報、路面摩擦情報、車速情報、及び予め与えられた前記電動モータの制動トルクの特性を基に、前記電気式ブレーキ装置による減速度が閾値以下となる減速度限界車速を算出する減速度限界車速算出部と、前記減速度限界車速及び前記安全車速を指示する車速指示部とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、状況に応じて制動距離の増大を抑制することができる。

本発明の第１実施形態に係る制動距離抑制装置の機能ブロック図である。本発明の第１実施形態に係る制動距離抑制装置に備えられた減速度限界車速算出部の機能ブロック図である。本発明の第１実施形態に係る制動距離抑制装置に備えられた安全車速算出部の機能ブロック図である。本発明の第１実施形態に係る制動距離抑制装置で用いられる制動距離閾値テーブルの例を表した図である。本発明の第１実施形態に係る制動距離抑制装置に備えられた車速判定部による判定条件の一例を表した図である。本発明の第１実施形態に係る制動距離抑制装置に備えられたオペレータ操作判断手段による判定条件の一例を表した図である。本発明の第２実施形態に係る制動距離抑制装置の機能ブロック図である。本発明の第２実施形態に係る制動距離抑制装置に備えられた非電気式ブレーキ制動距離算出部の機能ブロック図である。

以下に図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。

（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係る制動距離抑制装置の機能ブロック図である。
図１に示した制動距離抑制装置は、原動機により駆動される交流発電機と、この交流発電機から供給される電力で駆動する少なくとも２つの（例えば後輪を駆動する）走行用の電動モータとを有し、電動モータで発生するトルクを用いた電気式ブレーキ装置によって制動するダンプトラック等の電気駆動式の作業車両に用いるものである。この制動距離抑制装置は、主な構成要素として、情報取得部１〜４及び１０〜１３と、減速度限界車速算出部５と、安全車速算出部９と、車速判定部８と、オペレータ操作判定部１４と、論理積算出部１５と、車速指示部１６と、報知指示部１７と、通信指示部１８とを備えている。これら要素について順次説明していく。

１．情報取得部１〜４，１０〜１３
情報取得部１〜４は、それぞれ路面摩擦情報、勾配情報、積載情報、及び車速情報を取得する手段である。情報取得部１０〜１３は、それぞれアクセルペダル操作量、電気式ブレーキペダル操作量、非電気式ブレーキペダル操作量、時間を取得する手段である。

路面摩擦情報を取得する情報取得部１には、例えば、車両の駆動輪と受動輪の回転数をそれぞれ検出し、回転数の差からすべり率を演算し、演算結果から路面摩擦情報を推定する装置を適用することができる。路面の勾配情報を取得する情報取得部２には、車載の加速度センサ出力値と車速の微分値との差を取り、重力加速度の勾配と平行な方向成分を演算し、演算結果から勾配情報を推定する装置（例えば特開昭６３−１１７２１１号公報に詳しい）や、車体に取り付けた加速度センサ値と車体を駆動するモータのトルク値から運動方程式を基に演算を行い、勾配情報を推定する装置（例えば特開２０１０−０４７２３７号公報に詳しい）等を適用することができる。積載量情報を取得する情報取得部３には、対象とする電気駆動式の作業車両の車体に搭載した歪ゲージ等から積載物による車体構造の変化を検知し、積載量情報を推定する装置や、前輪後輪の車軸にかかる荷重を検知し、積載量情報を推定する装置等を適用することができる。車速情報を取得する情報取得部４には、車輪の回転数を検出し車速情報を算出する装置、ドップラー効果を利用したセンサで車体と路面との相対速度を検出する装置等を適用することができる。

アクセルペダル操作量を取得する情報取得部１０には、例えば、作業車両の運転室に搭載したアクセルペダル（不図示）のポテンショメータ等の出力を基にアクセルペダルの踏み込み量を演算する装置を適用することができる。電気式ブレーキペダルを取得する情報取得部１１には、例えば、上記運転室に搭載した電気式ブレーキ装置（不図示）のペダルに設けたポテンショメータ等の出力を基に電気式ブレーキペダルの踏み込み量を演算する装置を適用することができる。非電気式ブレーキペダルを取得する情報取得部１２には、例えば、上記運転室に搭載した非電気式ブレーキ装置（例えば油圧式ブレーキ装置、機械式ブレーキ装置、排気式ブレーキ装置のうちの少なくとも１つを組み合わせたブレーキ装置）のペダルに設けたポテンショメータ等の出力を基に非電気式ブレーキペダルの踏み込み量を演算する装置を適用することができる。時間を取得する情報取得部１３には、例えば、タイマ（不図示）の時刻情報を基にある時刻からある時刻までの計時時間を演算する装置を適用することができる。

２．減速度限界車速算出部５
減速度限界車速算出部５は、情報取得部１〜４で取得した情報（勾配情報、積載量情報、路面摩擦情報、車速情報）及び予め与えられた電動モータの制動トルクの特性を基にモータトルクを算出し、算出したモータトルクより減速度限界車速を算出する機能部である。減速度限界車速とは、電動モータを用いた電気式ブレーキによる作業車両の減速度が閾値以下となるための限界車速、つまりこれ以上速いと電気式ブレーキによる減速度が閾値を超える車速である。

減速度限界車速算出部５においては、次の式１に従って減速度限界車速が算出される。
２Ｆ＝Ｍａ−μＭｇｃｏｓθ−Ｍｇｓｉｎθ…（式１）
ここで、Ｆは左右の電動モータのトルクが同じと仮定した場合の片輪のモータトルク、Ｍは車体重量と積載量を加算した車体総重量、ａは減速度閾値、μは路面摩擦係数、θは路面の勾配、ｇは重力加速度である。

図２は減速度限界車速算出部５の機能ブロック図である。
図２を用いて式１に準ずる減速度限界車速の算出手順と併せて減速度限界車速演算部５の構成を説明する。
減速度限界車速算出部５は、記憶部３０，３２〜３４，３６，４０と、加算部３１，３５と、乗算部３７，３９と、減算部３８とを備えている。記憶部３０には車体重量値が、記憶部３２には減速度閾値（設定値）が、記憶部３３にはｃｏｓテーブルが、記憶部３４にはｓｉｎテーブルが、記憶部３６には重力加速度値が、記憶部４０にはトルク−車速テーブル（電動モータの制動トルクの特性）がそれぞれ記憶されている。

この減速度限界車速算出部５は、まず記憶部３０から読み出した車体重量値と情報取得部３から入力された積載量情報とを加算部３１により加算し、車体総重量を算出する。

これと並行して、減速度限界車速算出部５は、記憶部３３から読み出したｃｏｓテーブルを使用して、情報取得部１から入力された路面摩擦情報を基に算出した値と、記憶部３４から読み出したｓｉｎテーブルを使用して、情報取得部２から入力された勾配情報から算出した値とを加算部３５によって加算する。減速度限界車速算出部５は、加算部３５で算出した値に記憶部３６から読み出した重力加速度値を乗算部３７によって乗算し、記憶部３２から読み出した減速度閾値から乗算部３７で算出した値を減算部３８で減算する。

そして、減速度限界車速算出部５は、加算部３１で算出した値と減算部３８で算出した値とを乗算部３９で乗算し、作業車両の制動時の減速度と減速度閾値が等しくなるモータトルク値を算出する。最後に、減速度限界車速算出部５は、記憶部４０に記憶されたトルク−車速テーブルを参照し、乗算部３９で算出したモータトルク値から減速度限界車速を算出し出力する。

３．安全車速算出部９
安全車速算出部９は、情報取得部１〜４で取得した情報（勾配情報、積載量情報、路面摩擦情報、車速情報）及び予め与えられた電動モータの制動トルクの特性を基に安全車速を算出する機能部である。安全車速とは、作業車両の電動モータによる制動距離が閾値以下となる車速、つまりこれ以上速いと電気式ブレーキによる制動距離が閾値を超える車速である。この安全車速は、減速度限界車速よりも遅い速度である。

図３は安全車速算出部９の機能ブロック図である。
図３を用いて安全車速の算出手順と併せて安全車速算出部９の構成を説明する。
安全車速算出部９は、記憶部３０，３３，３４，３６，５０，５１，５６，５７，６６，７０と、比較部５２，５３，６７と、論理積算出部５４と、判断部５５，６８と、加算部５８，６２，６５と、除算部６１と、積分部６３，６４と、安全車速出力部６９，７１とを備えている。記憶部３０には車体重量値が、記憶部３３にはｃｏｓテーブルが、記憶部３４にはｓｉｎテーブルが、記憶部３６には重力加速度値が、記憶部５０には前回の安全車速の算出に用いた積載量情報が、記憶部５１には前回の安全車速の算出に用いた勾配情報が、記憶部５６には初期車速値（０ｋｍ／ｈ）が、記憶部５７には車速−制動トルクテーブル（電動モータの制動トルクの特性）が、記憶部６６には制動距離閾値テーブル（路面摩擦−制動距離閾値テーブル）が、記憶部７０には前回算出した安全車速がそれぞれ記憶されている。なお、記憶部３０，３３，３４，３６は減速度限界車速算出部５と共用であるが、減速度限界車速算出部５のものとは別に安全車速算出部９専用のものを別途設けても良い。

安全車速算出部９は、まず情報取得部３から入力された積載量情報と、記憶部５０から読み出した前回の安全車速算出時の積載量情報とを比較部５２において比較する。同時に、安全車速算出部９は、情報取得部２から入力された勾配情報と、記憶部５１から読み出した前回の安全車速算時の勾配情報とを比較部５３において比較する。安全車速算出部９は、比較部５２，５３の比較結果から論理積算出部５４において論理積を算出し、論理積算出部５４で算出した論理積を判定条件に用いて判断部５５において安全車速の計算が必要か否かを判断する。

判断部５５における判定条件は、今回入力された積載量情報と前回の積載量情報が等しく、なおかつ今回入力された勾配情報と前回の勾配情報が等しいことである。判断部５５で判定条件が満たされた場合（今回と前回の積載量情報が等しく、かつ今回と前回の勾配情報が等しい場合）には、安全車速算出部９は、安全車速の計算を実行せず、記憶部７０から前回算出した安全車速を読み出して安全車速出力部７１を介して出力する。反対に、判断部５５で判定条件が満たされない場合（今回と前回の積載量情報が異なる、今回と前回の勾配情報が異なる、又はその双方の場合）には、安全車速算出部９は、次のようにして安全車速を計算して出力する。なお、当然ながら、初回計算時には判定部５５の判定は不満足となる。

安全車速を計算する場合、安全車速算出部９は、まず記憶部５６から初期車速値を読み出し、記憶部５７に記憶された制動トルクテーブルを参照して初期車速値からモータトルクを算出する。なお、この計算は初回算出時のみ初期車速値を使用するものとし、２回目以降の再計算時はΔｔ秒前の車速ｖｔを使用する。Δｔは、例えば安全車速の算出周期、或いは設定時間である。また、安全車速算出部９は、情報取得部３から入力された積載量情報と記憶部３０から読み出した車体重量とを加算部５８において加算して車体総重量を算出する。その後、安全車速算出部９は、除算部６１において記憶部５７で算出されたモータトルクで車体総重量を除算する。また、安全車速算出部９は、記憶部３３から読み出したｃｏｓテーブルを使用して情報取得部１から入力された路面摩擦情報を基に算出した値と、記憶部３４から読み出したｓｉｎテーブルを使用して情報取得部２から入力された勾配情報を基に算出した値とを加算部５９により加算する。さらに、安全車速算出部９は、加算部５９で算出した値と記憶部３６から読み出した重力加速度値とを乗算部６０によって乗算する。その後、安全車速算出部９は、除算部６１で算出した値と乗算部６０で算出した値とを加算部６２において加算する。加算部６２で求める値は作業車両の減速度である。

次いで、安全車速算出部９は、加算部６２で算出した値を積分部６３において時間Δｔで積分してΔｔ秒前の車速ｖｔを算出し、積分部６３で算出した車速ｖｔを積分部６４においてさらに時間Δｔで積分してΔｔ秒間の移動距離を算出する。Δｔ秒間の移動距離は、後述するように判断部６８（後述）における判断時に制動距離が閾値より大きくなるまで積分部６４において繰り返し算出されるが、繰り返し算出したΔｔ秒間の移動距離は加算部６５で全て加算される。加算部６５で算出される値が、積分部６３で算出した車速ｖｔでの制動距離となる。

その一方でまた、安全車速算出部９は、記憶部６６に記憶された制動距離閾値テーブルを参照し、情報取得部１から入力された路面摩擦情報を基に路面摩擦情報に応じた制動距離閾値を算出する。記憶部６６に記憶された制動距離閾値テーブルは、図４に示すように、路面摩擦係数が低い場合に車輪のロックにより制動距離が長めになることを考慮し、路面摩擦係数が低い場合に制動距離の閾値が低くなるように設定されている。

その後、安全車速算出部９は、加算部６５で算出した車速ｖｔでの制動距離と記憶部６６で算出した制動距離閾値とを比較部６７で比較し、判断部６８において車速ｖｔでの制動距離が制動距離閾値より大きいかどうかを判定する。車速ｖｔでの制動距離が制動距離閾値以下であると判断部６８で判断された場合、安全車速算出部９は、記憶部５７に記憶されている制動トルクテーブルを参照し、積分部６３で算出した車速ｖｔを基に車速ｖｔでのモータ制動トルクを算出し、除算部６１、加算部６２、積分部６３，６４、加算部６５、記憶部６６、比較部６７及び判断部６８を用いた上記処理を再度実行する。反対に車速ｖｔでの制動距離が制動距離閾値より大きいと判断部６８で判断された場合、安全車速算出部９は、積分部６３で算出した車速ｖｔを安全車速として安全車速出力部６９を介して出力する。

４．車速判定部８
図１において、車速判定部８は、情報取得部４で取得された車速情報を安全車速及び減速度限界車速と比較した結果を基に、設定距離以内で電動モータの制動トルクにより作業車両が停止できるか否かを判定する機能部である。車速判定の手順について説明する。

まず、図２で説明したように減速度限界車速算出部５から出力された減速度限界車速に対して、情報取得部４から入力された車速情報が比較部６で比較される。また、図３で説明したように安全車速算出部９から出力された安全車速に対して、情報取得部４から入力された車速情報が比較部７で比較される。車速判定部８では、これら比較部６，７の比較結果を基に設定距離以内で電動式ブレーク装置のみで作業車両が停止できるか否かが判定され、図５に例示したように報知１，２の設定（ＯＮ／ＯＦＦ）が判定される。報知１とは、電動モータの制動トルクのみによって設定距離以内で作業車両を停止させられなくなる恐れがある状況下でその旨をオペレータに報知することであり、制動操作について注意喚起を促すメッセージである。報知２とは、電動モータの制動トルクを利用した電気式ブレーキのみでは作業車両を設定距離以内で停止させることが困難な状況下で非電気式ブレーキ装置の積極的な操作を促すメッセージである。

図５に示した例では、車速情報が安全車速未満である場合、車速判定部８は、制動距離が十分に抑えられていて電動モータの制動トルクのみによって設定距離以内で作業車両を停止させることができると判定し、報知１，２の設定をともにＯＦＦと判定する。車速情報が減速度限界車速未満であるものの安全車速以上である場合、車速判定部８は、制動距離が増大しつつあって電動モータの制動トルクのみによって設定距離以内で作業車両を停止させられなくなる恐れがあると判定し、報知１の設定をＯＮ（報知２の設定はＯＦＦ）と判定する。さらに、車速情報が減速度限界車速以上である場合、安全車速算出部９は、電動モータの制動トルクを利用した電気式ブレーキのみでは作業車両を設定距離以内で停止させることは著しく困難な状況であると判定し、報知２の設定をＯＮ（報知１の設定はＯＦＦ）と判定する。

５．オペレータ操作判定部１４
オペレータ操作判定部１４は、情報取得部１０〜１３からそれぞれ入力されるアクセルペダル操作量、電気式ブレーキペダル操作量、非電気式ブレーキペダル操作量及びこれらペダルの操作継続時間を基に報知１，２の設定（ＯＮ／ＯＦＦ）を図６に例示したように判定する。

図６に示した例では、アクセルペダル操作量が設定の対応する閾値未満の場合には報知１，２の設定はともにＯＮと判定される。アクセルペダル操作量が閾値以上の場合も原則的に報知１，２の設定はともにＯＮと判定されるが、その後アクセルペダルの操作量が閾値以上のまま操作継続時間が設定時間ｔに到達したときには、アクセルペダルが閾値以上の操作量で継続して操作されている間、オペレータが意図的に作業車両を加速させていると判断され、例外的に報知１，２の設定はともにＯＦＦと判定される。

電気式ブレーキペダル操作量が設定の対応する閾値未満の場合には報知１，２の設定はともにＯＮと判定される。電気式ブレーキペダル操作量が閾値以上の場合には、オペレータに減速の意思があると判断されて報知１の設定はＯＦＦと判定されるが、電気式ブレーキのみでは停止が困難である可能性を考慮して操作量に関わらず報知２の設定はＯＮと判定される。

非電気式ブレーキペダル操作量が設定の対応する閾値未満の場合には報知１，２の設定はともにＯＮと判定される。非電気式ブレーキペダル操作量が閾値以上の場合にはオペレータに車両停止の意思があると判断され、報知１，２の設定はともにＯＦＦと判定される。

アクセルペダル、電気式ブレーキペダル、非電気式ブレーキペダルのうち複数のペダルが操作されている場合には、操作されているペダルのうち優先度が高いペダルの操作量で報知１，２の設定が判定される。優先度は、図６に示した数値が小さい順に高く、この例では非電気式ブレーキペダルの操作量が判定の基礎として最優先され、次いで電気式ブレーキペダルの操作量、アクセルペダルの操作量の順で優先される。

６．論理積算出部１５
論理積算出部１５は、車速判定部８及びオペレータ操作判定部１４の判定結果を基に報知指示部１７に報知動作の設定を出力する機能部である。論理積算出部１５から出力される報知動作の設定は、車速判定部８で判定された報知１，２の設定（ＯＮ／ＯＦＦ）、及びオペレータ操作判断部１４で判定された報知１，２の設定（ＯＮ／ＯＦＦ）の論理積であり、報知１，２のうち車速判定部８及びオペレータ操作判定部１４の双方で設定がＯＮと判定されているもののみの設定をＯＮとする。

例えば、安全車速以上減速度限界車速未満の場合、アクセルペダルが操作されているとき（時間ｔ以上継続してペダル操作量が閾値以上であるときを除く）、若しくは電気式ブレーキ装置又は非電気式ブレーキ装置が操作されているとしてそのペダル操作量が閾値未満であるとき、報知１をＯＮにして制動距離が延びていることをオペレータに知らせることによって注意喚起する。また、例えば減速度限界車速以上の場合、アクセルペダルが操作されているとき（時間ｔ以上継続してペダル操作量が閾値以上であるときを除く）、電気式ブレーキ装置が操作されているとき、若しくは非電気式ブレーキ装置が操作されているとしてそのペダル操作量が閾値未満であるとき、報知２をＯＮにして非電気式ブレーキ装置を踏み込む（閾値以上のペダル操作量で操作する）ように警告する。言うまでもないが、車速判定部８及びオペレータ操作判定部１４の少なくとも一方が報知１の設定をＯＦＦと判定している場合には、論理積算出部１５から出力される報知１の設定はＯＦＦであり、車速判定部８及びオペレータ操作判定部１４の少なくとも一方が報知２の設定をＯＦＦと判定している場合には、論理積算出部１５から出力される報知２の設定はＯＦＦである。従って、図５に示した通り、車速情報が安全車速未満である場合には報知１，２の設定は必然的にＯＦＦになり、報知１の設定がＯＮとなり得るのは車速情報が安全車速以上で減速度限界車速未満の場合のみであり、報知２の設定がＯＮとなり得るのは車速情報が減速度限界車速以上の場合のみである。

７．車速指示部１６
車速指示部１６は、減速度限界車速算出部５で算出した減速度限界車速、及び安全車速算出部９で算出した安全車速を基に、出力装置（不図示）に対して減速度限界車速及び安全車速を指示する機能部である。出力された減速度限界車速及び安全車速は、オペレータの運転操作の参考となる。出力装置による出力態様は特に限定されず、ディスプレイへの表示出力の他、スピーカーへの音声出力等も適用可能である。

８．報知指示部１７
報知指示部１７は、車速判定部８の判定結果を基に、注意喚起又はブレーキ操作を促す報知動作（報知１／報知２／報知なし）を報知装置（不図示）に指示する機能部である。本実施形態においては、前述した通り車速判定部８及びオペレータ操作判定部１４の判定結果を基に論理積算出部１５で報知１，２のＯＮ／ＯＦＦが判定されるため、報知指示部１７から出力される指示信号は、車速判定部８のみならずオペレータ操作判定部１４の判定結果も加味されている。報知の態様は特に限定されず、音声出力の他、表示出力等も適用可能であり、報知装置の態様には例えばブザーやディスプレイを用いることができる。

９．通信指示部１８
通信指示部１８は外部端末（ＰＣ等、不図示）と通信するための機能部であり、情報取得部４で取得した車速情報、減速度限界車速算出部５で算出した減速度限界車速、安全車速算出部９により算出した安全車速、論理積算出部１５によって算出した報知１，２の設定等の情報を外部端末に送信する機能を有する。通信指示部１８によって外部端末にそれら情報を送信することにより、制動距離が閾値を超えて増大した頻度等を管理することができる。

１０．効果
本実施形態によれば、情報取得部１〜４で取得された車速情報を基に、現在の路面摩擦状態、勾配、積載量及び車速に応じた安全車速及び減速度限界車速を算出することにより、これら安全車速及び減速度限界車速との比較によって設定距離以内で電気式ブレーキ装置のみで作業車両を停止させられるか否かを判定することができる。安全車速や減速度限界車速は、オペレータが任意に設定した値ではなく、その時々で車速、積載量、路面情報等を加味して随時算出される値であるため、設定距離以内で電気式ブレーキ装置のみで作業車両を停止させられるか否かの判定の基礎としての信頼性は高い。制動距離増大を安全車速や減速度限界車速から判断することで、気付かぬ間に制動距離が増加してしまうという事態の回避に寄与することができ、状況に応じて制動距離の増大を抑制することができる。

また、車速判定部８の上記判定結果を基に、車速が減速度限界車速未満であるものの安全車速を超えていて制動距離が延びてきていると判断された場合には注意喚起を促す報知動作（報知１）、車速が減速度限界車速を超えて電気式ブレーキ装置では作業車両を停止させることが難しい状況であると判断された場合にはブレーキ操作を促す報知動作（報知２）を報知装置に指示することにより、オペレータに現在の状況を知らせて適切な運転操作を促し、危険な運転状態に陥ることを未然に抑制することができる。

また、車速判定部８の判定結果に応じて報知装置に報知の指示をするに当たって、本実施形態では、オペレータ操作判定部１４によりアクセルペダルとブレーキペダルの操作状況を判定し、論理積算出部１５においてオペレータ操作判定部１４による報知の設定の判定結果を加味することで、車速や積載量、路面情報のみならずオペレータの現在の操作状況も加味して報知の要否及び報知の種類を判断することができる。これにより、判定結果の妥当性の向上が期待できる。

また、車速指示部１６によって現在の状況に応じた減速度限界車速及び安全車速をオペレータに指示する（知らせる）ことにより、オペレータは状況に応じて変動する制動距離を知ることで制動距離の増大を抑制することができ、例えば車速が安全車速を超えそうになったらアクセル操作を控える等して安全車速以下の走行に注力することができる。

また、通信指示部１８によって外部端末に情報を送信することによって外部端末で複数の作業車両の運転データを集中管理することができ、例えばオペレータ毎に安全車速や減速度限界車速を超える頻度や運転傾向を管理し、問題のあるオペレータに対して注意喚起や警告を行うといったことも可能となる。この点も制動距離増大の抑制に寄与し得る。

（第２実施形態）
図７は本発明の第２実施形態に係る制動距離抑制装置の機能ブロック図である。
本実施形態に係る制動距離抑制装置が第１実施形態に係る制動距離抑制装置と相違する点は、ブレーキ装置の制御機能を更に備えた点である。本実施形態に係る制度距離抑制装置は、第１実施形態に係る制動距離抑制装置を構成する要素に加え、情報取得部８０，８１、非電気式ブレーキ制動距離算出部８２、非電気式ブレーキ制御部８６及び電気式ブレーキ制御部８７を備えている。第１実施形態と同様の要素についての説明は省略し、これら追加要素について順次説明していく。

１．情報取得部８０，８１
情報取得部８０，８１は、それぞれ制御車速情報及び車速制御可否情報を取得する手段である。情報取得部８０，８１で取得した情報は、いずれも電気式ブレーキ制御部８７による車速制御の基礎となる。情報取得部８０，８１には、運転席に設置する入力装置を用いることができ、本実施形態ではオペレータのボタン操作によって制御車速及び車速制御可否情報（車速制御機能のＯＮ／ＯＦＦ）が入力設定されることとする。

２．非電気式ブレーキ制動距離算出部８２
非電気式ブレーキ制動距離算出部８２は、情報取得部１〜４から入力された路面摩擦情報、勾配情報、積載量情報及び車速情報を基に、式２で表される制動特性に従って減速度を算出し、算出した減速度から非電気式ブレーキ装置による制動距離を算出する。

ａ_ｍｅｃ＝Ｆ_ｍｅｃ／Ｍ＋μｇｃｏｓθ＋ｇｓｉｎθ…（式２）
ａ_ｍｅｃは減速度、Ｆ_ｍｅｃは非電気式ブレーキを使用した際の制動力、Ｍは車体総重量、μは路面摩擦係数、θは路面勾配、ｇは重力加速度である。

図８は非電気式ブレーキ制動距離算出部８２の機能ブロック図である。式２に準じた制動距離の算出手順について図８を用いて説明する。
図８に示したように、非電気式ブレーキ制動距離算出部８２は、記憶部３０，３３，３４，３６，９３、加算部９０，９１，９５、乗算部９２，９６，９７、及び除算部９４，９８を備えている。記憶部９３には、非電気式ブレーキ装置による制動力の情報が記憶させてある。記憶部３０，３３，３４，３６については、安全車速算出部９や減速度限界車速算出部５と共用であるが、非電気式ブレーキ制動距離算出部８２専用のものを別途設けても良い。

非電気式ブレーキ制動距離算出部８２は、まず、情報取得部３から入力された積載量情報と記憶部３０から読み出した車体重量値とを加算部９０によって加算し、車体総重量を算出する。また、非電気式ブレーキ制動距離算出部８２は、記憶部３３から読み出したｃｏｓテーブルを使用して、情報取得部１から入力された路面摩擦情報から算出した値と、記憶部３４から読み出したｓｉｎテーブルを使用して、情報取得部２から入力された勾配情報から算出した値を加算部９１によって加算する。非電気式ブレーキ制動距離算出部８２は、加算部９１で算出した値に記憶部３６から読み出した重力加速度値を乗算部９２によって乗算する。

次に、非電気式ブレーキ制動距離算出部８２は、除算部９４によって、記憶部９３から読み出した非電気式ブレーキ装置による制動力を加算部９０で算出した値で除算する。非電気式ブレーキ制動距離算出部８２は、乗算部９２及び加算部９５でそれぞれ算出した値を加算部９５によって加算することにより減速度を算出する。

次いで、非電気式ブレーキ制動距離算出部８２は、加算部９５により算出した減速度を用いて式３に従って制動距離を算出する。

Ｌ＝ｖ^２／２ａ_ｍｅｃ…（式３）
Ｌは制動距離、ｖは現在の車体の車速である。制動距離の具体的算出方法としては、加算部９５により算出した値を乗算部９６により２倍する。そして、情報取得部４から入力された車速情報を乗算部９７で２乗し、除算部９８において、乗算部９７で算出した値を乗算部９６で算出した値で除算して制動距離を算出する。非電気式ブレーキ制動距離算出部８２は、こうして制動距離を算出して出力する。

３．非電気式ブレーキ制御部８６
非電気式ブレーキ制御部８６は、安全車速算出部９で算出した安全車速と非電気式ブレーキ制動距離算出部８２で算出した非電気式ブレーキ制動距離とを基に、必要な場合に制動制御信号を生成し非電気式ブレーキ装置（不図示）に出力することにより非電気式ブレーキ装置を自動的に制御する機能部である。本実施形態における非電気式ブレーキ装置の具体的制御手順は次の通りである。

まず、非電気式ブレーキ制動距離算出部８２で算出された非電気式ブレーキによる制動距離は比較部８５に入力され、比較部８５では、この制動距離の値が記憶部８４から読み出された非電気式ブレーキ装置による制動距離に対して設定された閾値と比較される。非電気式ブレーキ制御部８６には、非電気式ブレーキ装置による制動距離の値が比較部８５の比較結果として入力される。非電気式ブレーキ制動距離算出部８２にはまた、比較部８５の出力の他、安全車速算出部９で算出された安全車速の値、及び論理積算出部１５から出力された報知の設定が入力される。非電気式ブレーキ制御部８６は、比較部８５及び論理積算出部１５の出力を基に非電気式ブレーキ装置の制御が必要であるか否かを判定し、必要と判定した場合に非電気式ブレーキ装置に制御信号を出力して非電気式ブレーキ装置を制御し、安全車速算出部９で算出した安全車速まで作業車両を減速させる。非電気式ブレーキ装置の制御が必要な場合とは、非電気式ブレーキ制動距離算出部８２で算出した制動距離がその閾値よりも大きく、なおかつ論理積算出部１５からの入力において報知２の設定がＯＮであるという条件を満足する場合である。言い換えれば、この条件が満たされない場合には非電気式ブレーキ制御部８６による非電気式ブレーキ装置の制御は実行されない。

４．電気式ブレーキ制御部８７
電気式ブレーキ制御部８７は、安全車速算出部９で算出した安全車速と情報取得部８０から入力された制御車速とから目標車速を選択し、電気式ブレーキ装置を制御して（電動モータのトルクを制御して）作業車両の車速を目標車速に近付ける機能部である。本実施形態における電気式ブレーキ装置の具体的制御手順は次の通りである。

まず、情報取得部８０で設定された制御車速の値は比較部８３に入力され、比較部８３では、この制御車速の値が安全車速算出部９で算出した安全車速と比較される。電気式ブレーキ制御部８７には、比較部８３の出力の他、情報取得部８１で設定された車速制御可否情報が入力される。電気式ブレーキ制御部８７は、比較部８３の比較結果及び車速制御可否情報を基に電気式ブレーキ装置に制御信号（電動モータへのトルク制御信号）を出力して電気式ブレーキ装置を制御し、必要な場合に作業車両を目標車速まで減速させる。電気式ブレーキ装置の制御が必要な場合とは、情報取得部８１から入力された車速制御可否情報において車速制御機能の設定がＯＮ（入）になっている場合である。言い換えれば、車速制御機能の設定がＯＦＦ（切）になっている場合には電気式ブレーキ制御部８７による電気式ブレーキ装置の制御は実行されない。また、目標車速とは、制御車速と安全車速のうち値の低い方の車速である。

５．効果
本実施形態においても安全車速算出部９、減速度限界車速算出部５、オペレータ操作判定部１４、論理積算出部１５、車速指示部１６、報知指示部１７、通信指示部１８等の働きによって第１実施形態と同様の効果を得ることができる。この他、本実施形態においては次の効果が得られる。

本実施形態においては、非電気式ブレーキ制御部８６を追加して設け、非電気式ブレーキ制動距離の産出地を基に非電気式ブレーキ装置による制動の要否を判定し、必要と判定された場合に非電気式ブレーキ装置を制御して安全車速に車速を近付ける構成とした。これにより、オペレータによるブレーキ操作が適切に行われていない場合でも、現状の走行状態に応じた安全車速を目標にして車速を制御し、制度距離の増大を抑制することができる。

電気式ブレーキ制御部８７を設け、安全車速と制御車速とから目標車速を選択し、電動モータのトルクを制御して前記目標車速に車速を近付ける構成とした。これにより、オペレータが制御車速を設定して制御車速を車速の上限にして電気式ブレーキ装置を自動制御する場合、例えば状況変化によって制御車速では速すぎて安全性を欠く場面になったとしても、このような場面では安全車速が目標車速となって電気式ブレーキ装置が自動的に制御されるため、状況に応じて制動距離の増大を抑制することができる。

（その他）
以上においては、車速判定部８、車速指示部１６の双方を備えた場合を例に挙げて説明したが、車速判定部８による制動距離の状態判定、車速指示部１６による安全車速の報知は、それぞれ単独でも制動距離の増大抑制の効果が期待できる。従って、いずれかを省略しても制動距離の増大抑制の効果が期待できる。車速判定部８を省略する場合、その判定結果を用いる報知指示部１７等を省略することも可能である。また、報知指示を実行する場合に車速判定部８及びオペレータ操作判定部１４の双方の判定結果の論理積を用いる場合を例に挙げて説明したが、安全車速に基づいてブレーキ操作の注意喚起を行う限りにおいては、オペレータの操作状況は必ずしも加味する必要はなく、場合によってはオペレータ操作判定部１４及び論理積算出部１５は省略することもできる。

第２実施形態において、非電気式ブレーキ制御部８６及び電気式ブレーキ制御部８７の双方を備えた場合を例示して説明したが、非電気式ブレーキ制御部８６及び電気式ブレーキ制御部８７の機能はいずれも単独で制動距離の増大抑制の効果が期待できるものである。従って、第２実施形態において非電気式ブレーキ制御部８６及び電気式ブレーキ制御部８７のいずれかを省略しても制動距離の増大抑制の効果が期待できる。非電気式ブレーキ制御部８６及び電気式ブレーキ制御部８７のいずれかを備える場合には、車速判定部８、車速指示部１６の少なくとも一方を省略することもできる。

また、第２実施形態において減速度限界車速算出部５を備えた場合を例に挙げて説明したが、減速度限界車速は電気式ブレーキ制御部８７では用いられないため、電気式ブレーキ制御部８７の機能により制動距離の増大の抑制を図り、車速判定部８、オペレータ操作判定部１４、論理積算出部１５、車速指示部１６、報知指示部１７、通信指示部１８、非電気式ブレーキ制御部８６の各機能の一部又は全部を省略する場合には、減速度限界車速算出部５も省略することができる。

１−４情報取得部
５減速度限界車速算出部
８車速判定部
９安全車速算出部
１４オペレータ操作判定部
１５論理積算出部
１６車速指示部
１７報知指示部
８２制動距離算出部
８６非電気式ブレーキ制御部
８７電気式ブレーキ制御部

Claims

原動機により駆動される交流発電機と、前記交流発電機により電力が供給されて駆動する走行用の電動モータとを有し、前記電動モータで発生するトルクを用いた電気式ブレーキ装置によって制動する電気駆動式の作業車両に用いる制動距離抑制装置において、
勾配情報、積載量情報、路面摩擦情報、車速情報を取得する情報取得部と、
前記勾配情報、積載量情報、路面摩擦情報、車速情報、及び予め与えられた前記電動モータの制動トルクの特性を基に、前記電気式ブレーキ装置による制動距離が閾値以下となる安全車速を算出する安全車速算出部と、
前記勾配情報、積載量情報、路面摩擦情報、車速情報、及び予め与えられた前記電動モータの制動トルクの特性を基に、前記電気式ブレーキ装置による減速度が閾値以下となる減速度限界車速を算出する減速度限界車速算出部と、
前記情報取得部で取得された車速情報を前記安全車速及び前記減速度限界車速と比較した結果を基に、設定距離以内で前記電気式ブレーキ装置により停止できるか否かを判定する車速判定部と、
前記車速判定部の判定結果を基に、注意喚起又はブレーキ操作を促す報知動作を報知装置に指示する報知指示部と、
アクセルペダルとブレーキペダルの操作量を基に報知の設定を判定するオペレータ操作判定部と、
前記車速判定部及び前記オペレータ操作判定部の判定結果を基に前記報知指示部に報知動作の設定を出力する論理積算出部と
を備えたことを特徴とする制動距離抑制装置。
原動機により駆動される交流発電機と、前記交流発電機により電力が供給されて駆動する走行用の電動モータとを有し、前記電動モータで発生するトルクを用いた電気式ブレーキ装置によって制動する電気駆動式の作業車両に用いる制動距離抑制装置において、
勾配情報、積載量情報、路面摩擦情報、車速情報を取得する情報取得部と、
前記勾配情報、積載量情報、路面摩擦情報、車速情報、及び予め与えられた前記電動モータの制動トルクの特性を基に、前記電気式ブレーキ装置による制動距離が閾値以下となる安全車速を算出する安全車速算出部と、
前記勾配情報、積載量情報、路面摩擦情報、車速情報、及び予め与えられた前記電動モータの制動トルクの特性を基に、前記電気式ブレーキ装置による減速度が閾値以下となる減速度限界車速を算出する減速度限界車速算出部と、
前記減速度限界車速及び前記安全車速を指示する車速指示部と
を備えたことを特徴とする制動距離抑制装置。
請求項２に記載の制動距離抑制装置において、
前記勾配情報、積載量情報、路面摩擦情報、車速情報、及び予め与えられた非電気式ブレーキ装置の制動力の値を基に、前記非電気式ブレーキ装置による制動距離を算出する制動距離算出部と、
前記制動距離算出部で算出された前記制動距離を基に前記非電気式ブレーキ装置による制動の要否を判定し、必要と判定された場合に前記非電気式ブレーキ装置を制御して前記安全車速に車速を近付ける非電気式ブレーキ制御部と
を備えたことを特徴とする制動距離抑制装置。
請求項２に記載の制動距離抑制装置において、前記安全車速と制御車速とから目標車速を選択し、前記電動モータのトルクを制御して前記目標車速に車速を近付ける電気式ブレーキ制御部を備えたことを特徴とする制動距離抑制装置。