JP2711740B2 - 目標スリップ率推定装置 - Google Patents

目標スリップ率推定装置

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JP2711740B2
JP2711740B2 JP2018251A JP1825190A JP2711740B2 JP 2711740 B2 JP2711740 B2 JP 2711740B2 JP 2018251 A JP2018251 A JP 2018251A JP 1825190 A JP1825190 A JP 1825190A JP 2711740 B2 JP2711740 B2 JP 2711740B2
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学 平尾
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日本電気ホームエレクトロニクス株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はアンチロックブレーキ制御、トラクション制
御等のために目標となるスリップ率を推定する目標スリ
ップ率推定装置に関し、特に、車両の旋回時における運
動状態から求められる車輪と路面の摩擦係数に基づいて
目標スリップ率を設定する目標スリップ率推定装置に係
る。
[従来技術] アンチロックブレーキ制御やトラクション制御等のた
めには、目標となるタイヤと路面のスリップ率を得る必
要がある。例えば、滑りやすい路面等の発進、走行時の
加速においては、駆動輪に伝達されるトルクを制御して
いるが、この種のトルク制御では、駆動輪の空転を検知
し、エンジンの発生トルクを低減させることにより、ス
リップ率を前以て設定された目標スリップ率に収束させ
ている。この目標スリップ率は、雪路(低摩擦路)等、
ある路面に適するように設定されている。
[考案が解決しようとする課題] ところで、上記のものは目標スリップ率がある一つの
路面に適するものに設定されている。ところが、高摩擦
係数の路面、低摩擦係数の路面等路面状態の相違により
最も効率の良い目標スリップ率は異なる。このため、目
標スリップ率をある路面に適するものに設定しておく
と、他の路面には適さなくなる課題がある。
また、特開昭60−248466号「車両用制動力制御装置」
には、車体速と操舵角から規範ヨーレートを演算し、規
範ヨーレートと実ヨーレートとからアンダーステアかオ
ーバーステアかを判定し、判定結果をアンチロックブレ
ーキ制御に活かすようにした装置が開示されている。し
かしながら、このものは、ただ単に規範ヨーレートと実
ヨーレートとの差分の正負或いはしきい値判別結果に応
じて後輪又は前輪に対する制動力を可変制御するもので
あり、規範ヨーレートと実ヨーレートとの差分に基づい
て横すべり率を割り出し、これを路面の摩擦係数推定或
いは最適目標スリップ率の推定に用いるまでに至らない
ものであった。また、仮に横すべり率を算定したとして
も、操舵に伴って車体に生ずる横応力の大きさを判定し
ない限り、路面の摩擦係数或いは最適目標スリップ率を
正確に推定できないことは明らかであった。
また、特開昭64−16460号「自動車のスリップ制御装
置」には、従動輪速度から車体速を演算するように装置
が開示されている。しかしながら、このものは、路面の
摩擦係数等に応じて最適値が変化する目標スリップ率に
ついて、ただ単に最大加速度が大きくなるほど目標スリ
ップ率を大きくするといった対応しかとっておらず、路
面状況に対応したきめ細かなスリップ制御が困難である
等の課題を抱えるものであった。
また、実開昭63−126818号「車両走行状態量演算装
置」には、左右輪速度からヨーレートを演算するように
装置が開示されている。しかしながら、このものは、車
両の旋回半径の演算値に基づいてヨーレートや求心加速
度といった走行状態量を演算するだけであり、演算され
たヨーレートや求心加速度を如何にしてアンチロックブ
レーキ制御やトラクション制御に活用するかを何ら開示
するものでもなく、路面の摩擦係数に適応した車両走行
制御に転用できる技術或いはそうした示唆に乏しいもの
であった。
また、特開平1−103564号「車両走行安定化制御装
置」には、横すべり角(車両の前後方向の中心軸と車両
の進行方向とのなす角度)に基づいて車両の安定性を判
断するようにした装置が開示されている。このものは、
車体速度の二乗値にヨーレートを乗算した値として横す
べり角を求めてはいるが、路面と車輪との間の摩擦係数
は、車体速度を時間微分して得られる前後加速度の関数
として推定しているため、横すべり角と推定摩擦係数と
の間には直接の関係はなく、これらのパラメータをアン
チロックブレーキ制御やトラクション制御に有効活用し
切れない等の課題を抱えるものであった。
また、特開平2−3511号「能動型サスペンション」に
は、車体の横加速度を検出するセンサの出力をしきい値
判別することにより、路面の摩擦係数に応じたサスペン
ション制御が行えるようにした装置が開示されている。
しかしながら、このものは、横加速度が0.2〜0.3G以下
である場合に、低摩擦係数路を走行中であると判断し、
流体圧シリンダの作動圧力を可変する圧力制御弁のため
の比例ゲイン設定手段に対し、前輪のロールモーメント
に対する後輪のロールモーメントの比率を小さくするよ
う働きかけるものであり、横すべり率と路面の摩擦係数
との関連は認識しているものの、横すべり率から所定の
演算式に従って路面の摩擦係数を推定するものではな
く、従ってアンチロックブレーキ制御やトラクション制
御への直接の応用は困難である等の課題を抱えるもので
あった。
本発明は車両の旋回時における運動状態に着目して摩
擦係数を推定し、この摩擦係数か種々の状態の異なる路
面に応じた効率の良い目標スリップ率を求めることがで
きる目標スリップ率推定装置を提供しようとするもので
ある。
[課題を解決するための手段] 本発明は上記目的を速成するために、左右一対の従動
輪の回転速度を検出する従動輪センサと、前記左右一対
の従動輪の回転速度から車体速を演算する従動輪演算手
段と、前記従動輪の回転速度から車体のヨーレートを求
めるヨーレート演算手段と、車体の操舵角を検出する操
舵角センサと、前記操舵角と前記車体速とから規範ヨー
レートを求める規範ヨーレート演算手段と、前記ヨーレ
ートを前記規範ヨーレートで除算した値を1から減算し
て横すべり率を求める横すべり率演算手段と、車両旋回
時に中心方向への加速度を検出する加速度センサと、前
記中心方向への加速度を前記横すべり率で除算し、車輪
と路面との間の摩擦係数を求める摩擦係数演算手段と、
前記摩擦係数から最適な目標スリップ率を演算する目標
スリップ率演算手段とを具備することを特徴とするもの
である。
[実施例] 本発明は図面に示された一実施例に基づいて説明す
る。第1図は回路構成を示すブロック図、車両旋回時に
おける加速度検出の説明図である。
まず、第2図を用いて本発明の原理を説明する。通
常、車両Cが速度V、半径Rの定常円旋回をしていると
きは、車両Cにはκ・V/R(κは定数)の大きさの中心
方向の加速度が働き、これは車両Cに搭載した横Gセン
サ4の検出値と一致する。ところが、低摩擦係数の路面
の場合には、車両Cの軌跡Tは膨らみ横力が小さくなる
ため、両者は一致しなくなる。本発明は、このヨーレー
トのずれの割合と横Gセンサ4から得られる加速度αG
とから摩擦係数μを推定し、この際擦係数μに基づいて
目標スリップ率TSを求めようとするものである。
さて、車両には、駆動輪及び従動輪に与れぞれ車輪速
センサ1、1、2、2が設けられている。また、操舵装
置には操舵角θ(THTA)を検出する操舵角センサ3が設
けられている。また、車体の適宜位置には車体の横方向
の加速度αGを検出する横Gセンサ4が設けられてい
る。
上記駆動輪に設けられた車輪速センサ1、1により得
られるデータF1(VWR,VWL)はLPF5、5を介して駆動輪
速演算回路6に入力される。駆動輪速演算回路6は入力
されたデータF1(VWR,VWL)から駆動輪速VWを演算す
る。ここで求められた駆動輪速VWのデータは、スリップ
率演算回路7に出力される。
また、上記従動輪に設けられた車輪速センサ2、2に
より得られたデータF2(VVR,VVL)、F3(VVR,VVL)はLP
F5、5を介して車体速演算回路8及びヨーレート演算回
路9に入力される。車体速演算回路8では入力されたデ
ータF2(VVR−VVL)から車体速VVを演算し、車体速VVの
データを上記スリップ率演算回路7に出力するとともに
規範ヨーレート演算回路10に出力する。また、ヨーレー
ト演算回路9では入力されたデータF2(VVR,VVL)から
ヨーレートYを演算し、横すべり率演算回路11に出力す
る。
上記スリップ率演算回路7では駆動輪速演算回路6及
び車体速演算回路8から入力したデータにより、式(VW
−VV)/VWを用いてスリップ率Sを演算し、演算結果を
駆動力コントローラ12に出力する。
また、上記規範ヨーレート演算回路10では車体速演算
回路8及び操舵角センサ3から入力したデータF3(VV,T
HTA)から規範ヨーレートWを演算し、演算結果を上記
横すべり率演算回路11に出力する。
横すべり率演算回路11ではヨーレート演算回路9及び
規範ヨーレート演算回路10から入力したデータ(Y,W)
に基づき式(1−Y/W)を用いて横すべり率βを演算
し、演算結果を摩擦係数演算回路13に出力する。
上記摩擦係数演算回路13には横Gセンサ4からのデー
タαGがLPF4a及びA/Dコンバータ4bを介して入力してい
る。この摩擦係数演算回路13では横Gセンサ4及び横す
べり率演算回路11からのデータ(αG,β)に基づいて式
k・αG/β(kは定数)を用いて摩擦係数μを演算し、
演算結果を目標スリップ率演算回路14に出力する。目標
スリップ率演算回路14では摩擦係数演算回路13からのデ
ータF4(μ)により目標スリップ率TSを演算し、上記駆
動力コントローラ12に出力する。
かかる構成において、駆動輪車輪速センサ1、1によ
り検出される駆動輪の回転速度データF1(VWR,VWL)は
駆動輪速演算回路6に入力されて駆動輪速VWが演算さ
れ、演算結果VWはスリップ率演算回路7に入力される。
また、従動輪車輪速センサ2、2により検出される従動
輪の回転速度データF2(VVR,VVL)は車体速演算回路8
及びヨーレート演算回路9に入力される。
車体速演算回路8で前述の従動輪の回転達度データF2
を基に求められた車体速VVはスリップ率演算回路7及び
規範ヨーレート演算回路10に出力される。ヨーレート演
算回路9で従動輪の回転速度データF2を基に求められた
ヨーレートYは、横すべり率演算回路11に出力される。
また、規範ヨーレート演算回路10には、上記した車体
速演算回路8からの車体速VVに加え、操舵角センサ3か
らのデータθすなわちTHTAも供給され、F4(VV,THTA)
に従って、規範ヨーレートWが求まる。
そして、駆動輪速演算回路6及び車体速演算回路8か
らのデータを入力したスリップ率演算回路7では、スリ
ップ率Sが演算されて、演算結果が駆動力コントローラ
12に出力される一方、車体速演算回路8及び操舵角セン
サ3からデータF3(VV,THTA)を入力した規範ヨーレー
ト演算回路10では、規範ヨーレートWがF4(VV,THTA)
として演算され、横すべり率演算回路11に出力される。
横すべり率演算回路11では式(1−Y/W)を用いて横
すべり率βが演算され、演算結果を摩擦係数演算回路13
に出力する。摩擦係数演算回路13には横Gセンサ4から
のデータαGも入力しており、この横Gセンサ4からの
データαG及び横すべり率演算回路11からのデータβか
ら式k・αG/βによりタイヤと路面の摩擦係数μが演算
され、演算結果は目標スリップ率演算回路14に出力され
る。目標スリップ率演算回路14では入力されたデータF5
(μ)から目標スリップ率TSが演算され、演算結果は駆
動力コントローラ12に出力される。駆動力コントローラ
12では目標スリップ率演算回路14からのデータTS及びス
リップ率演算回路7からのデータSに基づいて、スリッ
プ率Sが目標スリップ率TSに収束するように制御を行
う。これにより、特に氷雪路等摩擦係数の小さい路面で
の発進、加速性能の向上が図られる。なお。駆動力の制
御としては燃料噴射量の低減、点火時期の調整等があ
る。
このように、上記の目標スリップ率推定装置によれ
ば、左右一対の従動輪の回転速度VVL,VVRから求めたヨ
ーレートYを、操舵角θと車体速VVとから求めた規範ヨ
ーレートWで除算し、得られた値Y/Wを1から減算して
横すべり率β{=1−(Y/W)}を求め、さらに車両旋
回時に現れる中心方向への加速度αGを横すべり率βで
除算して係数kを乗じ、k・αG/βとして車輪と路面と
の間の摩擦係数μを求め、この摩擦係数μに基づいて最
適な目標スリップ率TSを演算する構成としたから、車輪
と路面との間の摩擦係数μを、 μ=k・αG/β =k・αG/{1−(Y/W)} として求めることで、車両旋回時の運動状態におけるヨ
ーレートYと規範ヨーレートWとのずれの割合1/{1−
(Y/W)}と、横Gセンサ等と呼ばれる加速度センサの
出力αGの積として推定することができる。
このため、車輪と路面との間の摩擦係数μを推定する
上で支配的な要因となるαGや1/{1−(Y/W)}を、
車両構造部品の物理的な諸元に関係なく、車両上で観測
される物理量にだけ基づいて検出し、実体に即した係数
kとして経験値を採用することで、極めて精度の高い摩
擦係数μの推定が可能であり、この正確な摩擦係数μに
基づいて目標スリップ率STを推定することにより、路面
状況に適合したもっとも効率のよい目標スリップ率を設
定することができる。
[発明の効果] 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、左
右一対の従動輪の回転速度VVL,VVRから求めたヨーレー
トYを、操舵角θと車体速VVとから求めた規範ヨーレー
トWで除算し、得られた値Y/Wを1から減算して横すべ
り率β{=1−(Y/W)}を求め、さらに車両旋回時に
現れる中心方向への加速度αGを横すべり率βで除算し
て係数kを乗じ、k・αG/βとして車輪と路面との間の
摩擦係数μを求め、この摩擦係数μに基づいて最適な目
標スリップ率TSを演算する構成としたから、車輪と路面
との間の摩擦係数μを、 μ=k・αG/β =k・αG/{1−(Y/W)} として求めることで、車両旋回時の運動状態におけるヨ
ーレートYと規範ヨーレートWとのずれの割合1/{1−
(Y/W)}と、横Gセンサ等と呼ばれる加速度センサの
出力αGの積として推定することができ、車輪と路面と
の間の摩擦係数μを推定する上で支配的な要因となるα
Gや1/{1−(Y/W)}を、車両構造部品の物理的な諸
元に関係なく、車両上で観測される物理量にだけ基づい
て検出し、実体に即した係数kとして経験値を採用する
ことで、極めて精度の高い摩擦係数μの推定が可能であ
り、この正確な摩擦係数μに基づいて目標スリップ率ST
を推定することにより、路面状況に適合したもっとも効
率のよい目標スリップ率を設定することができる等の優
れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の目標スリップ率推定装置の一実施例
の回路構成を示すブロック図、第2図は、車両旋回時に
おける加速度検出の説明図である。 (主要部分を示す図面の符号の説明) 1、1、2、2……車輪達センサ 3……操舵角センサ 4……横Gセンサ 6……駆動輪速演算回路 7……スリップ率演算回路 8……車体速演算回路 9……ヨーレート演算回路 10……規範ヨーレート演算回路 11……横すべり率演算回路 12……駆動力コントコーラ 13……摩擦係数演算回路 14……目標スリップ率滴算回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B60T 8/66 B60T 8/66 B F02D 29/02 311 F02D 29/02 311A

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】左右一対の従動輪の回転速度を検出する従
    動輪センサと、前記左右一対の従動輪の回転速度から車
    体速を演算する従動輪演算手段と、前記従動輪の回転速
    度から車体のヨーレートを求めるヨーレート演算手段
    と、車体の操舵角を検出する操舵角センサと、前記操舵
    角と前記車体速とから規範ヨーレートを求める規範ヨー
    レート演算手段と、前記ヨーレートを前記規範ヨーレー
    トで除算した値を1から減算して横すべり率を求める横
    すべり率演算手段と、車両旋回時に中心方向への加速度
    を検出する加速度センサと、前記中心方向への加速度を
    前記横すべり率で除算し、車輪と路面との間の摩擦係数
    を求める摩擦係数演算手段と、前記摩擦係数から最適な
    目標スリップ率を演算する目標スリップ率演算手段とを
    具備することを特徴とする目標スリップ率推定装置。
JP2018251A 1990-01-29 1990-01-29 目標スリップ率推定装置 Expired - Lifetime JP2711740B2 (ja)

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