ものの仕組み・エンジニア

苦手な坂道発進を克服した驚きの技術とは

ものの仕組み・エンジニア

MTで坂道を登っている途中で停止し、再び坂を上ろうとする状況を想像してみてください。

ブレーキペダルからアクセルペダルに切り替えるのに数秒はかかります。

そして、ブレーキペダルを離すとすぐに重力が働き、車は後退し始めます。

この緊張感ある数秒のせいで、坂道発進が苦手な人は多くいます。

実際に、坂を登って車を発進させるのは必ずしも簡単ではありません。

ここで私たちを救ってくれる技術があります。

それがヒルスタートアシストシステム(HSA)。このシステムは、運転者がブレーキペダルを離した後も数秒間ブレーキを保持します。

その間に、運転者はブレーキペダルとアクセルペダルを切り替えて、後退することなく坂を登ることができるのです。

これで重力も怖くありません。

つまり、HSAは、ブレーキペダルを離した後もブレーキを効かせ続けますが、これは坂を登る
状況でのみ有効です。

たしかに通常の運転条件下では、ブレーキの長時間の作動は発生しないはずです。

では、車は通常の運転と坂を登る発進状態をどのように区別するのでしょうか。以下にその仕組みを見ていきましょう。

坂道発進させるとき、まず、ドライバーは、ブレーキペダルを坂道で保持するのに十分なだけ踏み込んでいます。

このとき、マスターシリンダー内の圧力センサーが液圧を測定します。

そして、このデータをHSAコントローラーに転送します。

これは明らかに電子システムです。

この圧力値は、ドライバーがブレーキペダルから足を離した後にHSAが維持しなければならない正確な圧力であるため重要です。

これでブレーキが保持され始めます。

そして、ドライバーがブレーキペダルから足を離すとすぐに、HSAが電子コントローラーを使用して作動し、足を離してもHSAは同じブレーキへの圧力を維持します。

ドライバーがアクセルペダルを踏むと、HSAはアクセルペダルが踏まれた圧力を検出し、この時点で、コントローラーはブレーキ圧力を徐々に解放するように指示します。

これはとても単純なシステムなので、傾斜路と平坦路を区別できません

また、上り坂か下り坂かを判断しないため、これだけでは車両が平坦路で発進した場合でも、長時間ブレーキが作動し続けてしまいます。

これでは事故につながる可能性がありますね。

このような単純なシステムでは、ドライバーは坂を上る必要がある場合にのみHSAを手動で起動する必要があります。

そしてそれは面倒な作業です。

さてドライバーがスイッチを操作する必要がないように、この設計を改良しましょう。

そのために縦方向加速度センサーを使用します。

縦方向加速度センサーは、道路の傾斜に適応します。

このセンサーはホール効果に基づいて動作します。

ホール効果とは、電流が流れている導体に、電流と垂直方向に磁場を加え、電流と磁場の両方に垂直な方向に電界が生じる現象のこと。

ギア位置情報は、トランスミッションポジションセンサーと呼ばれる別のセンサーから得られます。

道路の傾斜とギア位置情報を使用して、HSAは賢く動作します。

傾斜が所定の値以上で車両がドライブモードの場合、HSAが起動し、前のケースと同様にブレーキが保持される仕組みです。

ここで興味深い部分があります。

ドライバーがアクセルペダルを踏んだとき、HSAはブレーキを突然解除するのではなく、坂の傾斜に比例してブレーキを解除します。

コントローラーは坂の傾斜に基づいてブレーキの解除速度を計算するため、ドライバーにとってそれは自然に感じられるのです。

これは、現代のHSAの基本的なモデルです。

実際の現代の車両のHSAは、これらよりもはるかに複雑です。

ここまでは、上り坂の発進時にHSAがどのようにドライバーを支援するかを見てきました。

この一般的なシナリオに加えて、HSAはもう1つのシナリオで動作する必要があります。

ドライバーが後退したい場合です。

ドライバーがバックしようとバックミラーを見ている間、HSAがブレーキを保持します。

HSAは、スロットルペダルに特定のレベルの圧力をかけるまでブレーキを保持します。

十分なトルクが生成されると、HSAは非アクティブになります。

HSAがアクティブになるシナリオを2つ見てきましたが、重力があなたの意に反して働いているときに、HSAがどのように役立つか理解いただけると幸いです。

HSAの仕組みについては、以下の動画で見ることができます。

Understanding Hill Start Assist!