【自動車用語辞典:車両制御「概説」】クルマに盛り込まれたさまざまな予防安全技術とは?

■ABS、TRC、ESCが代表例

●優れた技術も制御が不確かではだめ

危険な状態を察知して事故を回避する予防安全技術として代表的なのは、ABS(アンチロックブレーキシステム)とTRC(トラクションコントロールシステム)、ESC(横滑り防止システム)です。また、万一衝突した場合に乗員を保護する衝突安全技術の代表は、シートベルトとエアバッグです。

安全技術の基本である予防安全技術と衝突安全技術の制御に注目して、解説します。

●クルマの安全技術

危険を察知して事故を回避するために運転を補助するABSやTRC、ESCなどの予防安全技術は、歴史は古く1980年代から進化しながら普及しました。

また衝突が避けられない場合には、乗員の保護を目的にしたシートベルトやエアバッグに代表される衝突安全技術があり、交通事故による死者数を激減させました。

いずれの安全技術も、ハードの開発とともに高精度制御の開発は必須であり、特に制御技術の進化には目覚ましいものがあります。

●予防安全技術の基本制御

・ABS
ABSは、急ブレーキや滑りやすい路面の制動で生じるタイヤロックを防止して、適切な制動力と操縦性を確保するシステムです。常時各車輪のスリップ状態をモニターして、タイヤロック(スリップ)が発生した場合は、ブレーキ油圧の減少・増加を短い周期(数m~10m秒)で繰り返します。このポンピング機能によって、操縦性を損なうことなく、安全に車両を停止できます。

・TCS
TCSは、滑りやすい路面や大きな駆動力によって発生する駆動タイヤの空転(ホイールスピン)を抑えて、発進時や加速時の車両安定性と加速性を確保するシステムです。ABSと同様に駆動輪速度と車体速度を比較することによって、タイヤのスリップ状況を判定します。駆動力の制御は、エンジントルクの抑制と駆動輪の制動力制御を組み合わせて行います。

・ESC
ESCは、ABSとTCSの機能を進化させて、さらに旋回時のアンダーステアやオーバーステアなどの横滑り状態を検出して、クルマを安定化する制御です。車体挙動を検出するさまざまなセンサー出力から、ドライバーの目標とする車体進行方向のモーメントと実際の車体の進行方向のモーメントを比較し、両者の差が規定値を超えると制動力とエンジントルクの制御を行います。

●EPSの基本制御
ドライバーのステアリング操作力をモーターでアシストするEPS(電動パワーステアリング)は、低燃費や軽量化、制御自由度の高さなどの観点から、乗用車のほとんどが採用しています。EPSシステムは、モーターや操舵力を検出するトルクセンサー、操舵角を検出する操舵角センサー、EPS-ECUなどで構成され、アシストするモーターの駆動力はこれらの情報と車速から決定されます。

ABSの基本構成図
ABSコントロールユニットがタイヤのロックを監視し、アクチュエーターがブレーキ油圧を制御する
ESCによる車体姿勢の安定化
クルマが外に膨らむ(アンダーステア)時は内向きの、内側に巻き込む(オーバーステア)時は外向きの旋回力を発生させ、姿勢を安定させる
EPS-ECUの動作概念図
電動パワーステアリングのECU(演算処理装置)の働き

●衝突安全技術

衝突安全技術の代表であるエアバッグは、シートベルトとの組み合わせを前提に衝突時に乗員を保護するために開発されました。衝突時にシートベルトで乗員の姿勢を適正に保ちつつ、瞬時にエアバッグを膨らませて乗員の安全を確保します。

エアバッグシステムは、エアバッグECUと前突、側突用のサテライト(衝撃検知)センサー、エアバッグモジュールなどで構成されます。


メーカーは、現在予防安全技術の先を見据えた運転支援技術と自動運転技術に注力しています。レーザーやレーダー、カメラなどのハードに注目しがちですが、どんなに優れた技術も制御が適正でないと、十分な真価は発揮できず、信頼性も確保できません。

本章では、ドライバーと乗員を守るクルマの安全制御について、詳細に解説します。

(Mr.ソラン)

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